JP3351029B2 - 液状エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

液状エポキシ樹脂組成物

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JP3351029B2 JP17896593A JP17896593A JP3351029B2 JP 3351029 B2 JP3351029 B2 JP 3351029B2 JP 17896593 A JP17896593 A JP 17896593A JP 17896593 A JP17896593 A JP 17896593A JP 3351029 B2 JP3351029 B2 JP 3351029B2
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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、接着剤、注型材、封止
材、積層板等に使用される液状エポキシ樹脂組成物に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、エポキシ樹脂組成物は優れた電気
的性能と接着性を有することから、電気・電子用途で広
く使用されている。エポキシ樹脂組成物の硬化剤として
はアミン系、酸無水物系、フェノール系等が使用されて
いて、使用目的別に使い分けがされている。固形の封止
材については、硬化物が耐湿性、電気性能に優れること
からフェノール系硬化剤が多く使用されているが、液状
の封止材では、低粘度であることが要求されるため、フ
ェノール系硬化剤はほとんど用いられず、アミン系又は
酸無水物系硬化剤が主に使用されている。そこで、耐湿
性、電気性能の点で優れた性能が期待できるフェノール
系硬化剤を使用した液状の封止材が強く求められている
のが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の事情に鑑み、本
発明は、フェノール系硬化剤を使用している液状エポキ
シ樹脂組成物を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、1分子中に3
個以上のフェノール性OH基を有する芳香族化合物の
リルエーテル化物をクライゼン転移させたアリル化物と
1分子中にエポキシ基を2個以上持つ室温で液状のエポ
キシ化合物を含む液状エポキシ樹脂組成物である。
【0005】本発明における、1分子中に3個以上のフ
ェノール性OH基を有する芳香族化合物下記一般式化
で示されるピロガロール、フロログルシン等のトリオ
キシベンゼンまたは下記一般式化で示される化合物
ある。(式中R1、R2、R3及びR4はHまたはCH3
示す。)
【0006】
【化6】
【0007】
【化7】
【0008】そして、請求項1に係る発明の、1分子中
に3個以上のフェノール性OH基を有する芳香族化合物
アリルエーテル化物をクライゼン転移させたアリル化
物としては下記の化8に示す構造式のものが例示できる
が、これらに限られるものではない。請求項2に係る発
明の、1分子中に3個以上のフェノール性OH基を有す
る芳香族化合物のアリルエーテル化物をクライゼン転移
させたアリル化物は下記の化9〜化11に示す構造式の
いずれかである。
【0009】
【化8】
【0010】
【化9】
【0011】
【化10】
【0012】
【化11】
【0013】
【0014】
【0015】1分子中に3個以上のフェノール性OH基
を有する芳香族化合物のアリルエーテル化物をクライゼ
ン転移させたアリル化物の合成方法については、アセト
ン等のケトン溶媒中で、芳香族化合物のフェノール性O
H基の量に対し、当モルまたはやや過剰の炭酸カリウ
ム、水酸化ナトリウム等の塩基を用いてフェノラートと
してから、等モルの塩化アリルまたは臭化アリル等のハ
ロゲン化アリルを反応させ、アリルエーテル化し、さら
に、N,N−ジエチルアニリン等の高沸点の溶媒中でク
ライゼン転移させ、選択的にフェノール性OH基に対す
るオルソ位をアリル化する方法で行う。(Organic Reac
tion Vol.2,p29-48,1960)通常、このようにして得られ
るアリル化物は、原料の芳香族化合物が高融点の結晶ま
たは固体であるのに対し、液状かまたは低融点の固体で
あるという傾向がある。
【0016】本発明で使用される、室温で液状のエポキ
シ化合物としては、ビスフェノールAのエポキシ化物、
ビスフェノールFのエポキシ化物、脂環式エポキシ、脂
肪族ポリエーテルのエポキシ化物等を挙げることができ
るが、これらに限られるわけではない。本発明の液状エ
ポキシ樹脂組成物とは室温付近、具体的には0〜50℃
の温度範囲の何れかの温度で液状であるものを指してい
る。
【0017】また本発明では、前記のフェノール性OH
基を有する芳香族化合物のアリルエーテル化物をクライ
ゼン転移させたアリル化物であるフェノール系硬化剤以
外の、他の硬化剤を併用することができるが、中でも液
状の酸無水物を併用することは、得られる硬化物の耐湿
性を低下させずに、低粘度であるエポキシ樹脂組成物が
得られるので好ましい。酸無水物の併用比率としては硬
化剤当量で硬化剤全体の60%以下が好ましく、さらに
好ましくは40%以下である。この理由は、酸無水物の
併用比率が高すぎると、硬化物の長期の耐湿性が低下す
る問題が生じるからである。
【0018】また、本発明における、液状のエポキシ化
合物と硬化剤の配合比率については、特に限定するもの
ではないが、エポキシ化合物のエポキシ基に対し0.5
〜1.5当量の硬化剤を使用することが、耐湿性の良好
な硬化物を得るには好ましい。
【0019】さらに、本発明では、例えば、3級アミ
ン、リン化合物等の硬化促進剤、充填材、難燃剤、着色
剤、カップリング剤、界面活性剤、反応希釈剤等の添加
剤を必要に応じて含有することができる。
【0020】
【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物の1分子中に3個
以上のフェノール性OH基を有する芳香族化合物のアリ
ルエーテル化物をクライゼン転移させたアリル化物は液
状または比較的低融点の固体であるため、エポキシ樹脂
組成物の低粘度化に寄与する。
【0021】
【実施例】以下、実施例と比較例により本発明を具体的
に説明する。勿論、本発明は下記の実施例に限らない。
【0022】(実施例1〜6で使用するアリル化された
フェノール系硬化剤の合成) ピロガロールのアリル化物〔フェノール系硬化剤
(A)〕の合成 −アリルエーテル化− ピロガロール(和光純薬工業株式会社製の試薬を使用)
80gと脱水アセトン200gを1リットルの四つ口フ
ラスコに入れ溶解した後、炭酸カリウム88gを加え、
次いで室温にて臭化アリル76.7gを加えた後、アセ
トンを還流状態にして5時間反応させた。反応終了後、
濾過して生成したKBr等を除去した後、1リットルビ
ーカーに移し、トルエンを400ml加え、濃度10%
の水酸化ナトリウム水溶液300mlで2回抽出し、濃
度33%の塩酸で中和し、さらにメチルイソブチルケト
ン(MIBKと略す)200mlで2回抽出し、次いで
イオン交換水200mlで3回洗浄し、最後にMIBK
を減圧留去して、ピロガロールのアリルエーテル化物を
74g得た。
【0023】−クライゼン転移− 上記のピロガロールのアリルエーテル化物60gとN,
N−ジエチルアニリン40gを200mlのナス型フラ
スコに入れ、190℃3時間加熱してクライゼン転移さ
せた。転移反応終了後、濃度10%の水酸化ナトリウム
水溶液200mlで2回抽出し、濃度33%の塩酸で中
和し、次いでMIBKとアセトンの混合溶液(混合比は
体積で1:1)200mlで2回抽出し、次いでイオン
交換水200mlで3回洗浄し、最後にMIBKとアセ
トンを減圧留去して、目的生成物であるアリル化物を4
3g得た。この得られたピロガロールのアリル化物の融
点を測定したところ40℃であり、ピロガロールの融点
130℃に比べて低融点であった。なお、以下の記載で
は、この得られたピロガロールのアリル化物をフェノー
ル系硬化剤(A)と呼ぶ。
【0024】フェノール系硬化剤(B)の合成 構造式が化12で示されるフェノール性OH基を有する
芳香族化合物のアリル化物をフェノール系硬化剤(B)
と呼び、その合成について以下に述べる。
【0025】
【化12】
【0026】−アリルエーテル化− 構造式が上記の化12で示される芳香族化合物である本
州化学工業株式会社製の商品名「トリスフェノールHA
P」80gと脱水アセトン200gを1リットルの四つ
口フラスコに入れ溶解した後、炭酸カリウム109gを
加え、次いで室温にて臭化アリル104gを20分間で
滴下して加えた後、アセトンを還流状態にして5時間反
応させた。反応終了後、1リットルビーカーに移し、脱
イオン水を500ml加え、トルエン200mlで2回
抽出し、次いでトルエン溶液を、濃度10%の水酸化ナ
トリウム水溶液150mlで3回、イオン交換水200
mlで3回洗浄し、最後にトルエンを減圧留去して、ア
リルエーテル化物を98g得た。
【0027】−クライゼン転移− 上記の構造式が化12で示される芳香族化合物のアリル
エーテル化物80gとN,N−ジエチルアニリン80g
を200mlのナス型フラスコに入れ、190℃9時間
加熱してクライゼン転移させた。転移反応終了後、濃度
10%の水酸化ナトリウム水溶液200mlで2回抽出
し、濃度33%の塩酸で中和し、次いでトルエン200
mlで2回抽出し、次いでイオン交換水200mlで3
回洗浄し、最後にトルエンを減圧留去して、目的生成物
であるアリル化物〔フェノール系硬化剤(B)〕を53
g得た。この得られたフェノール系硬化剤(B)の融点
を測定したところ106℃であり、原料である「トリス
フェノールHAP」の融点246℃に比べて低融点であ
った。
【0028】フェノール系硬化剤(C)の合成 構造式が化13で示されるフェノール性OH基を有する
芳香族化合物のアリル化物をフェノール系硬化剤(C)
と呼び、その合成について以下に述べる。
【0029】
【化13】
【0030】−アリルエーテル化− 構造式が化13で示される芳香族化合物である本州化学
工業株式会社製の商品名「トリスフェノールPHBA」
80gと脱水アセトン200gを1リットルの四つ口フ
ラスコに入れ溶解した後、炭酸カリウム125gを加
え、次いで室温にて臭化アリル109gを20分間で滴
下して加えた後、アセトンを還流状態にして5時間反応
させた。反応終了後、1リットルビーカーに移し、脱イ
オン水を500ml加え、トルエン200mlで2回抽
出し、次いでトルエン溶液を、濃度10%の水酸化ナト
リウム水溶液150mlで3回、イオン交換水200m
lで3回洗浄し、最後にトルエンを減圧留去して、アリ
ルエーテル化物を100g得た。
【0031】−クライゼン転移− 上記の構造式が化13で示される芳香族化合物のアリル
エーテル化物80gとN,N−ジエチルアニリン80g
を200mlのナス型フラスコに入れ、190℃11時
間加熱してクライゼン転移させた。転移反応終了後、濃
度10%の水酸化ナトリウム水溶液200mlで2回抽
出し、濃度33%の塩酸で中和し、最後にできた沈澱物
をトルエン1リットルを用いて再結晶し、目的生成物で
あるアリル化物〔フェノール系硬化剤(C)〕を52g
得た。この得られたフェノール系硬化剤(C)の融点を
測定したところ147℃であり、原料である「トリスフ
ェノールPHBA」の融点240℃に比べて低融点であ
った。
【0032】フェノール系硬化剤(D)の合成 構造式が化14で示されるフェノール性OH基を有する
芳香族化合物のアリル化物をフェノール系硬化剤(D)
と呼び、その合成について以下に述べる。
【0033】
【化14】
【0034】−アリルエーテル化− 構造式が化14で示される芳香族化合物である本州化学
工業株式会社製の商品名「トリスフェノールCR−HA
P」80gと脱水アセトン200gを1リットルの四つ
口フラスコに入れ溶解した後、炭酸カリウム95gを加
え、次いで室温にて臭化アリル83gを加えた後、アセ
トンを還流状態にして5時間反応させた。反応終了後、
1リットルビーカーに移し、脱イオン水を500ml加
え、トルエンを200mlで2回抽出し、次いでトルエ
ン溶液を、濃度10%の水酸化ナトリウム水溶液150
mlで3回、イオン交換水200mlで3回洗浄し、最
後にトルエンを減圧留去して、アリルエーテル化物を8
7g得た。
【0035】−クライゼン転移− 上記の構造式が化14で示される芳香族化合物のアリル
エーテル化物80gとN,N−ジエチルアニリン80g
を200mlのナス型フラスコに入れ、190℃10時
間加熱してクライゼン転移させた。転移反応終了後、濃
度10%の水酸化ナトリウム水溶液200mlで2回抽
出し、濃度33%の塩酸で中和し、次いでトルエン20
0mlで2回抽出し、次いでイオン交換水200mlで
3回洗浄し、最後にトルエンを減圧留去して、目的生成
物であるアリル化物〔フェノール系硬化剤(D)〕を5
8g得た。この得られたフェノール系硬化剤(D)の融
点を測定したところ105℃であり、原料である「トリ
スフェノールCR−HAP」の融点188℃に比べて低
融点であった。
【0036】(実施例1〜6及び比較例1のエポキシ樹
脂組成物の作製)表1及び表2に示す配合条件で配合
し、次いで混合攪拌して均一な組成のエポキシ樹脂組成
物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物の、B型粘度計
による、25℃における粘度の測定結果を表1及び表2
に示す。なお、表1及び表2に示すビスフェノールA型
エポキシ樹脂としては東都化成株式会社製のYD812
5を使用し、脂環式エポキシ樹脂としてはダイセル株式
会社製の商品名「セロキサイド2021」を使用し、フ
ェノール系硬化剤としては前記のフェノール系硬化剤
(A)〜フェノール系硬化剤(D)の中の何れかか、ま
たは構造式が前記の化11で示される芳香族化合物であ
る本州化学工業株式会社製の商品名「トリスフェノール
HAP」を使用し(表2ではHAPと略す。)、酸無水
物系硬化剤としては、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸
である大日本インキ化学工業株式会社製の商品名「エピ
クロン−650」を使用し、触媒としてはサンアプロ株
式会社製のDBU塩(品番SA102)を使用した。
【0037】(エポキシ樹脂組成物を使用した硬化物の
作製と性能測定)上記で作成したエポキシ樹脂組成物を
硬化用セルに注入し、120℃で1時間加熱した後、1
70℃で6時間加熱して硬化物を得た。得られた硬化物
のガラス転移温度(Tg)をセイコー電子株式会社製の
装置(機種:DMS110型)で測定し、その結果を表
1及び表2に示す。なお、Tgはtanδのピーク値の
温度を用いた。また、得られた硬化物から30mm×3
0mm×3mmの試験片を作製し、85℃、85%の相
対湿度の雰囲気に72時間放置したときの吸湿率を測定
し、その結果を表1及び表2に示す。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】比較例1で使用したフェノール系硬化剤を
実施例1〜4で使用したエポキシ樹脂(YD8125)
と混合したものは溶液とならず、不均一なものしか得ら
れなかったが、アリル化されている硬化剤を用いた実施
例1〜4では均一な液状のものが得られた。このように
アリル化されている硬化剤を用いると液状のエポキシ組
成物が得られるようになることは、比較例1と実施例5
との比較からも明らかである。
【0041】アリル化されている硬化剤と酸無水物を併
用している実施例6のエポキシ樹脂組成物の粘度はアリ
ル化されている硬化剤を単独で使用している実施例5よ
り、低くなっており、酸無水物を併用することも可能で
あることが確認された。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば従来困難であったフェノ
ール系硬化剤を使用している液状エポキシ樹脂組成物を
提供できることになり、液状エポキシ樹脂組成物の性能
向上に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−23824(JP,A) 特開 平4−139142(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/62 C08G 59/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1分子中に3個以上のフェノール性OH
    基を有する芳香族化合物のアリル化物と1分子中にエポ
    キシ基を2個以上持つ室温で液状のエポキシ化合物を含
    む液状エポキシ樹脂組成物であって、前記1分子中に3
    個以上のフェノール性OH基を有する芳香族化合物が下
    記一般式化1で示されるトリオキシベンゼンであり、
    つ、前記アリル化物が前記芳香族化合物のアリルエーテ
    ル化物をクライゼン転移させたアリル化物であることを
    特徴とする液状エポキシ樹脂組成物。 【化1】
  2. 【請求項2】 1分子中に3個以上のフェノール性OH
    基を有する芳香族化合物のアリル化物と1分子中にエポ
    キシ基を2個以上持つ室温で液状のエポキシ化合物を含
    む液状エポキシ樹脂組成物であって、前記1分子中に3
    個以上のフェノール性OH基を有する芳香族化合物が下
    記一般式化2で示される化合物であり、かつ、前記アリ
    ル化物が前記芳香族化合物のアリルエーテル化物をクラ
    イゼン転移させたアリル化物であって、さらに、下記の
    化3〜化5に示される構造式のいずれかであることを特
    徴とする液状エポキシ樹脂組成物。 【化2】 (式中R1、R2、R3及びR4はHまたはCH3を示
    す。)【化3】 【化4】 【化5】
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