JP2823455B2 - 新規エポキシ樹脂及びその製造方法 - Google Patents

新規エポキシ樹脂及びその製造方法

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JP2823455B2 JP33124692A JP33124692A JP2823455B2 JP 2823455 B2 JP2823455 B2 JP 2823455B2 JP 33124692 A JP33124692 A JP 33124692A JP 33124692 A JP33124692 A JP 33124692A JP 2823455 B2 JP2823455 B2 JP 2823455B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なエポキシ樹脂に
関し、詳しくは常温で固形であり取り扱い作業性に優
れ、かつ、溶融状態において極めて低粘度性を有し、成
形性等の作業性に優れ、機械的強度、耐熱性等に優れた
硬化物を与え、電気・電子部品の封止材料、成形材料、
注型材料、積層材料、複合材料、接着剤等の用途に有用
な新規なエポキシ樹脂及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エポキシ樹脂は、注型、封止、積
層板等の電気・電子分野、さらには粘接着剤、塗料、複
合材料等の分野に広く使用されている。近年、電子部品
の小型化、薄型化により、より低粘度のエポキシ樹脂組
成物が望まれている。従来のエポキシ樹脂は、比較的粘
度の高いものが多く、このため部品間の微細な間隙に樹
脂が完全に充填しなかったり、気泡を巻き込んだりする
成形不良を起こし、絶縁不良や耐湿性の劣化を起こすと
いう問題点があった。
【0003】低粘度エポキシ樹脂としては、ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹
脂等が一般に広く用いられているが、これらのエポキシ
樹脂は常温で液状又は粘稠状であり、用途によっては取
り扱いが困難である。さらに、これらのエポキシ樹脂
は、耐熱性、機械的強度が充分ではない。
【0004】耐熱性を改良したものとして下記式(5)
【化8】 で表されるビスフェノール化合物より誘導されるエポキ
シ樹脂が知られているが、未だ耐熱性、機械的強度の点
で十分ではない。
【0005】また、このようなビスフェノール化合物の
合成方法としては、通常ビスフェノール化合物の選択率
向上のため、例えば特開昭58−18331号公報には
下記一般式(2)
【化9】 で表される芳香族ジアルコール1モルに対して、フェノ
ール化合物を5モルと過剰に使用しているが、製造効率
上好ましいことではなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、注型、封止、接着、コーティング等に有用であり、
かつ、作業性に優れた新規なエポキシ樹脂及びその製造
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、下記
一般式(1)
【化10】 で表される新規エポキシ樹脂であり、下記一般式(2)
【化11】 で表される芳香族ジアルコール1モルに対して、下記一
般式(3)
【化12】 で表されるフェノール化合物2〜4モルを酸性触媒の存
在下に有機溶媒中で反応させ、下記一般式(4)
【化13】 で表されるビスフェノール化合物をエピクロルヒドリン
と反応させることを特徴とする新規エポキシ樹脂の製造
方法である。
【0008】上記一般式(4)で表されるビスフェノー
ル化合物は、上記一般式(2)で表される芳香族ジアル
コールと上記一般式(3)で表されるフェノール化合物
を酸性触媒の存在下に反応させることにより得られる。
芳香族ジアルコールとして、具体的には1,3−ジ(2
−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン又は1,4−ジ
(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼンであり、ま
た、フェノール化合物とは、具体的にはo−クレゾール
又は2,6−キシレノールである。
【0009】芳香族ジアルコールとフェノール化合物を
反応させる際の両者のモル比は、芳香族ジアルコール1
モルに対してフェノール化合物が2〜4モルの範囲であ
り、好ましくは2〜3モルの範囲である。これより少な
いと収率が低下し、これより多いと未反応フェノール化
合物の量が多くなり反応効率が低下する。
【0010】また、この反応は酸性触媒の存在下に行
う。酸性触媒としては、周知の無機酸、有機酸より適宜
選択することができ、例えば塩酸、硫酸、燐酸等の鉱酸
や、ギ酸、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、p−トルエン
スルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウ
ム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸あるいは固体
酸等が挙げられる。
【0011】この反応は通常10〜250℃で1〜20
時間行われる。また、反応の際にメタノール、エタノー
ル、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、
メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のアルコール類
や、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等
の炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族化合物、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロ
ベンゼン、ジクロロベンゼン等を単独あるいは2種以上
混合して溶媒として使用することができるが、特にベン
ゼン、トルエン、キシレン等の芳香族化合物を溶媒の一
成分として用い、共沸下、脱水しながら反応させること
が好ましい。
【0012】上記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂
は、下記一般式(4)
【化14】 で表されるビスフェノール化合物とエピクロルヒドリン
と反応させることにより製造することができる。この反
応は公知のエポキシ化反応と同様にして行うことができ
る。
【0013】例えば上記一般式(4)で表されるビスフ
ェノール化合物を過剰のエピクロルヒドリンに溶解した
後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金
属水酸化物の存在下に50〜150℃、好ましくは60
〜120℃の範囲で1〜10時間反応させる方法が挙げ
られる。この際のエピクロルヒドリンの使用量は、ビス
フェノール化合物の水酸基1モルに対して0.8〜2モ
ル、好ましくは0.9〜1.2モルである。
【0014】反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを
留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケトン等
の溶剤に溶解し、濾過し、水洗して無機塩を除去し、次
いで溶剤を留去することにより目的のエポキシ樹脂を得
ることができる。
【0015】上記反応に用いるビスフェノール化合物は
上記一般式(4)において、置換基Rは水素原子又はメ
チル基である。例えば1,4−ビス(3−メチル−4−
ヒドロキシクミル)ベンゼン、1,3−ビス(3−メチ
ル−4−ヒドロキシクミル)ベンゼン、1,4−ビス
(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシクミル)ベンゼ
ン、1,3−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシ
クミル)ベンゼンが挙げられる。特に好ましくは1,4
−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシクミル)ベンゼン
である。これより得られるエポキシ樹脂は85〜90℃
の融点を示す結晶性であり、融点以上の温度において速
やかに溶解するとともに優れた低粘度性を示し、極めて
成形作業性に優れたエポキシ樹脂である。
【0016】前記一般式(1)において、nは0以上の
整数である。nの値はエポキシ樹脂の合成反応時に用い
るエピクロルヒドリンのビスフェノール化合物に対する
モル比を変えることにより、容易に調整することができ
るが、本発明のエポキシ樹脂の特徴である低粘度性を活
かすためには、nが0のものが50重量%以上含まれる
ことが好ましい。
【0017】本発明のエポキシ樹脂は、硬化剤を配合し
て硬化性樹脂組成物として用いることができる。本発明
に係わる樹脂組成物に使用する硬化剤としては、一般に
エポキシ樹脂の硬化剤として知られているものが使用で
きる。例えばジシアンアミド、多価フェノール類、酸無
水物類、芳香族及び脂肪族アミン類がある。具体的に
は、多価フェノール類として、フェノールノボラック、
クレゾールノボラック、フェノールアラルキル樹脂、ポ
リビニルフェノール、ナフトールノボラック、ナフトー
ルアラルキル樹脂、ナフタレンジオールノボラック、ナ
フタレンジオールアラルキル樹脂等があり、酸無水物と
しては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メ
チルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタ
ル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチル無水ハ
イミック酸、無水ナジック酸、無水トリメリット酸等が
ある。また、アミン類としては、4,4’−ジアミノジ
フェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパ
ン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、m−フェ
ニレンジアミン、p−キシリレンジアミン等の芳香族ア
ミン類、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂
肪族アミン類がある。本発明の樹脂組成物には、これら
硬化剤の1種又は2種以上を混合して用いることができ
る。上記硬化剤の中でも、特に電気絶縁性、低吸湿性の
観点からはフェノール性水酸基を含有する多価フェノー
ル類を用いることが好ましく、特に、半導体等の電子部
品の封止分野に好適に利用できる。また、本発明のエポ
キシ樹脂は透明性にも優れ、透明性を要求される電子部
品の封止分野にも好適に用いることができる。
【0018】また、本発明に係わる樹脂組成物には、本
発明のエポキシ樹脂以外に、分子中にエポキシ基を2個
以上有する通常のエポキシ樹脂を併用してもよい。例え
ばビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノー
ルS、フルオレンビスフェノール、4,4’−ビフェノ
ール、2,2’−ビフェノール、ハイドロキノン、レゾ
ルシン等の2価のフェノール類、あるいはトリス(4−
ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラ
キス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、フェノールノ
ボラック、o−クレゾールノボラック等の3価以上のフ
ェノール類又はテトラブロモビスフェノールA等のハロ
ゲン化ビスフェノール類から誘導されるグリシジルエー
テル化合物がある。これらのエポキシ樹脂は、1種又は
2種以上を混合して用いることができるが、本発明に係
わるエポキシ樹脂の配合量はエポキシ樹脂全体中5〜1
00重量%の範囲である。
【0019】本発明に係わる樹脂組成物には必要に応じ
て、従来より公知の硬化促進剤を用いることができる。
例を挙げればアミン類、イミダゾール類、有機ホスフィ
ン類、ルイス酸等がある。さらに、必要に応じて本発明
に係わる樹脂組成物には増量剤、充填剤、顔料等を配合
してもよい。
【0020】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明をさら
に詳しく説明する。 実施例1 (ビスフェノール化合物の合成)500mlの四つ口フ
ラスコにo−クレゾール216g(2モル)、1,4−
ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン14
5.5g(0.75モル)、トルエン40ml及びp−
トルエンスルホン酸4.3gを仕込み、105〜110
℃に昇温した。反応に伴い生成する水はディーンスター
クトラップによりトルエンとの共沸で系外に除き、トル
エンは系内に戻した。反応は4.5時間継続した。反応
後、析出した結晶を濾過し、トルエンにて洗浄した後、
乾燥させ、1,4−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ
クミル)ベンゼンの白色結晶226gを得た。得られた
結晶の融点は139〜143℃であった。
【0021】実施例2 500mlの四つ口フラスコに2,6−キシレノール1
60g(1.3モル)、1,4−ビス(2−ヒドロキシ
−2−プロピル)ベンゼン127g(0.656モ
ル)、トルエン35ml及びp−トルエンスルホン酸
2.4gを仕込み、130℃にて実施例1と同様に反応
させ、1,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキ
シクミル)ベンゼンの白色結晶200gを得た。得られ
た結晶の融点は146〜152℃であった。
【0022】実施例3 (エポキシ樹脂の合成)1,4−ビス(3−メチル−4
−ヒドロキシクミル)ベンゼン120gをエピクロルヒ
ドリン720gに溶解し、さらにベンジルトリエチルア
ンモニウムクロライド0.3gを加え、減圧下(約15
0mmHg)、70℃にて48%水酸化ナトリウム水溶
液53.4gを4時間かけて滴下した。この間、生成す
る水はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、
溜出したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了
後、さらに1時間反応を継続した。その後、濾過により
生成した塩を除き、さらに水洗したのちエピクロルヒド
リンを留去し、得られた樹脂を徐々に冷却することによ
り白色結晶状エポキシ樹脂150gを得た。エポキシ当
量は243であり、融点は87.5℃であった。150
℃における溶融粘度は0.2ポイズ以下であった。得ら
れた樹脂は、日本電子(株)製GX−400、400M
Hz核磁気共鳴装置を用いてプロトンノンデカップリン
グ法に従いNMR測定を行った。結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【化15】
【0024】得られたエポキシ樹脂96重量部を用
い、、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂54重量
部、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン1重量部
及びフィラーとして溶融シリカ450重量部を配合し、
100℃の加熱ロールにより5分間混練し、エポキシ樹
脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物を用いて17
5℃、2分にて成形し、硬化物試験片を得た。得られた
試験片は180℃にて12時間ポストキュアを行い、各
種物性測定に供した。結果を表2に示す。
【0025】実施例4 1,4−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシクミル)ベ
ンゼン120g、48%水酸化ナトリウム水溶液49.
75gを用いて実施例3と同様に反応させ、白色結晶状
エポキシ樹脂141gを得た。エポキシ当量は255で
あり、融点は158.6℃であった。
【0026】得られたエポキシ樹脂94.5重量部、硬
化剤としてフェノールノボラック樹脂55.5重量部を
用い、実施例3と同様に試験片を得た後、各種物性測定
に供した。結果を表2に示す。
【0027】比較例1 エポキシ樹脂成分としてo−クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂(軟化点71℃)100重量部を用い、硬化
剤としてフェノールノボラック樹脂53重量部を用いた
以外は実施例3と同様にエポキシ樹脂組成物を得た後、
成形を行い各種物性測定に供した。結果を表2に示す。
【0028】
【表2】
【0029】参考例1、2及び比較参考例1 実施例3、4及び比較例1で得られたエポキシ樹脂組成
物を用いて64ピンICを成形し、ポストキュア後85
℃、85%RHの条件で24時間、48時間及び72時
間吸湿させ、260℃のはんだ浴に10秒間浸漬させ、
パッケージのクラックを観察した結果を表3に示す。
【0030】
【表3】
【0031】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂は、常温で固形で
ありながら、溶融状態においては極めて低粘度であるた
め、取り扱いが容易であり、かつ、得られた成形物は優
れた硬化物物性を示し、注型、封止、接着、コーティン
グ等の用途に好適に使用することができる。
【化2】
【化2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/31 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 59/06 C08G 59/22 C07D 301/28 C07D 303/02 H01L 23/29

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 で表される新規エポキシ樹脂。
  2. 【請求項2】 下記一般式(2) 【化2】 で表される芳香族ジアルコール1モルに対して、下記一
    般式(3) 【化3】 で表されるフェノール化合物2〜4モルを酸性触媒の存
    在下に有機溶媒中で反応させ、下記一般式(4) 【化4】 で表されるビスフェノール化合物をエピクロルヒドリン
    と反応させることを特徴とする新規エポキシ樹脂の製造
    方法。
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