JP3423170B2 - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジヒドロベンゾオ
キサジン環を有する樹脂を含有する樹脂組成物と有機リ
ン系化合物および、必要により無機充填剤を含む熱硬化
性樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ジヒドロベンゾオキサジン環を有
する樹脂を含有する熱硬化性樹脂を難燃化する手段とし
ては、特開平２−６９５６７号公報、特開平４−２２７
９２２号公報、あるいは特開平７−３１２１号公報に示
されるように、ハロゲン化化合物を用いる方法、無機充
填剤あるいは無機リン系化合物を用いる方法、有機金属
化合物を使用する方法が提案されている。特開平４−２
２７９２２号公報に記載されたハロゲン化化合物を用い
る方法では、燃焼時に有毒ガスを発生し環境上の問題が
発生する。また、特開平２−６９５６７号公報では、無
機系リン系化合物、無機充填剤を使用している。この場
合、無機系リン化合物では、元素状赤リン、リンの酸素
酸類の無機、有機塩、ポリリン酸塩類、ホウ酸類及びホ
ウ酸の塩類、無機充填剤としては、水酸化アルミニウ
ム、水和炭酸カルシウム、マグネシウム、水酸化マグネ
シウムが用いられている。しかしながら、無機系リン化
合物を用いる場合、これらの化合物が有しているイオン
成分による硬化物の電気的特性の低下，並びに吸水率が
大きいことに由来する硬化物の吸水率の増大が認められ
る。また、無機充填剤を用いた場合、合成充填剤でない
とイオン性不純物が多いため電食性に問題があり、合成
充填剤は高価であるため使用に際し制限がある。また、
充填剤を用いた場合、硬化物の可撓性がなくなり金属と
の接着性、配線板として使用する場合はドリル加工性が
低下する。また、ガラスクロスに樹脂ワニスを含浸させ
てプリプレグを作成する場合には、充填剤を使用すると
ワニスの含浸性、塗工時の充填剤の沈降に注意しなくて
はならない。更に、特開平７−３１２１号公報には、難
燃剤としてフェロセン等を用いることが記載されている
が高価な有機金属化合物を使用しなければならないとい
う問題点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる状況に
鑑みなされたもので、硬化物の電気的特性の低下がな
く、吸湿性の少ない難燃性に優れた熱硬化性樹脂組成物
を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる目的は本発明によ
れば、ジヒドロベンゾオキサジン環を有する樹脂を含有
する樹脂組成物に、有機リン系化合物を主成分とし、必
要により無機充填剤を添加した難燃組成を用いることに
より、電気的特性、吸湿性の低下なしに難燃化が達成さ
れる。

【０００５】

【発明の実施の形態】ジヒドロベンゾオキサジン環を有
する樹脂は、吸湿性かつ耐熱性、機械的強度に優れた硬
化物を与え、難燃性にも優れていることが特開昭４９−
４７３８７号公報に記載されている。しかしながら、電
気、電子分野の配線板の薄物化に伴い、更なる難燃性の
向上が要求されている。本樹脂は、対応するフェノール
性水酸基を有する化合物、ホルマリン、１級アミンから
下式１従って合成することができる。この樹脂は、米国
特許５１５２９３９号に示されるように加熱により開環
重合反応を起こし、揮発分を発生させることなく優れた
特性を持つ架橋構造を形成する。

【０００６】

【化１】

【０００７】フェノール性水酸基を有する化合物として
は、ビスフェノール化合物、ビフェノール化合物、トリ
スフェノール化合物、テトラフェノール化合物、フェノ
ール樹脂としては、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、フ
ェノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール樹脂、
メラミンフェノール樹脂、ポリブタジエン変性フェノー
ル樹脂等のフェノール樹脂を挙げることができる。ビス
フェノール化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフ
ェノールＳ、ビスフェノールＦ及びその位置異性体、テ
トラフルオロビスフェノールＡ等を挙げることができ
る。また、フェノール樹脂を用いる場合、ジヒドロベン
ゾオキサジン環を含む耐熱性樹脂が、化２の式（Ａ）で
表される構造単位及び式（Ｂ）で表される構造単位を含
み、Ａ／Ｂがモル比で１／０．２５〜９であり、各構造
単位は、直接にまたは有機の基を介している場合、強
度、耐熱性の点で優れた硬化物を得ることができる。

【０００８】

【化２】

【０００９】但し、Ｒ１は、メチル基、シクロヘキシル
基、フェニル基又は置換フェニル基であり、Ａ、Ｂの芳
香族の水素は、Ａのヒドロキシル基のオルト位の一つを
除き、任意の置換基で置換されてもよい。各構造単位の
数は、特に制限はないが、１分子中に含まれる構造単位
（Ａ）の数をｍ、構造単位（Ｂ）の数をｎとするとき、
ｍ≧１、ｎ≧１且つｍ＋ｎ≧２であればよく、１０≧ｍ
＋ｎ≧３であることが望ましい。各構造単位は、直接結
合していてもよく、有機の基を介して結合していてもよ
い。有機の基としては、アルキレン基、キシリレン基等
が挙げられ、アルキレン基としては、例えば、炭素数５
以上の長鎖アルキレン基等が挙げられる。１級アミンと
しては、具体的にメチルアミン、シクロヘキシルアミ
ン、アニリン、置換アニリン等が挙げられる。脂肪族ア
ミンを用いると得られた熱硬化性樹脂の硬化が速いが、
硬化物の耐熱性がやや劣り、アニリンのような芳香族ア
ミンを用いると得られた硬化物の耐熱性はよいが、硬化
性は遅くなる。

【００１０】本発明における樹脂は、水酸基を有する化
合物と１級アミンとの混合物を７０℃以上に加熱したア
ルデヒド中に添加して、７０℃以上に加熱したアルデヒ
ド中に添加して、７０〜１１０℃、好ましくは、９０〜
１００℃で２０〜１２０分反応させ、その後１２０℃以
下の温度で減圧乾燥することにより、合成することがで
きる。また、必要に応じてジヒドロベンゾオキサジン環
を開環する効果のあるフェノール性水酸基を有する化合
物、例えばビスフェノールＡ、ノボラック樹脂、レゾー
ル樹脂、アミノ基を有する化合物、ジヒドロベンゾオキ
サジン環が開環して生成するフェノール性水酸基と、反
応性を有するエポキシ樹脂とこれらの反応に効果的な触
媒、例えばイミダゾール系化合物、ジシアンジアミド系
化合物、リン系化合物等、従来から知られている化合物
を使用することができる。これらの樹脂組成物の難燃化
には、有機リン系化合物、必要により無機充填剤の混合
物を用いることにより、電気的特性の低下、吸水性の低
下を引き起こさずに達成できることが判明した。

【００１１】有機リン系化合物としては、トリフェニル
ホスフィン等のホスフィン類、リン酸エステル、亜ホス
ホン酸エステル、亜リン酸エステル、ホスフィンオキサ
イド等を使用することができる。例えば、トリフェニル
ホスフィン、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリフェニ
ル、リン酸トリメチル、トリフェニルホスフィンオキサ
イド等及びこれらの化合物のエステル部位の脂肪族ある
いは芳香族部位に、他の官能基が置換されているものを
用いることができる。用いる有機リン系化合物は、ジヒ
ドロベンゾオキサジン環を有する樹脂を含有する熱硬化
性樹脂組成物に対してリン含量を０．５％以上添加すれ
ば、難燃性が発現可能となる。好ましくは３〜１０％で
ある。併用する無機充填剤としては、水酸化アルミニウ
ム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、ジルコン粉
末、石英ガラス粉末、タルク粉末、炭酸カルシウム粉
末、マグネシア粉末、ケイ酸カルシウム粉末、シリカ
粉、ゼオライト、クレイ、マイカ等が単独あるいは併用
して用いることができる。充填剤、繊維剤等の配合割合
は、樹脂１００部当たり１０〜３００部が好適である。
無機充填剤の粒径は、適宜選択することができる。本発
明の樹脂組成物は、必要によりカップリング剤等の樹脂
と有機、無機充填剤、有機、無機繊維との界面接着性を
制御する化合物を使用することも可能である。当然、こ
れら充填剤を予めカップリング剤、液状樹脂で処理する
こともできる。以上の組成からなる樹脂組成物は、充填
剤と組み合わせることにより成形材料、封止材に、ガラ
スクロスに塗工、乾燥し、金属箔とプレスすることによ
り金属箔積層板を容易に製造することができる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の具体例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。ジヒドロベンゾオキサ
ジン樹脂を含有する熱硬化性樹脂としては、下記に示す
方法により合成した樹脂を用いた。

【００１３】ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬
化性樹脂の合成（Ａ） （１）フェノールノボラック樹脂の合成 フェノール１．９ｋｇ、ホルマリン（３７％水溶液）
１．１５ｋｇ、しゆう酸４ｇを５リットルフラスコに仕
込み、還流温度で６時間反応させた。引き続き、内部を
６６６６．１Ｐａ以下に減圧して未反応のフェノール及
ぴ水を除去した。得られた樹脂は軟化点８９℃（環球
法）、３〜多核体／２核体比８９／１１（ゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィーによるピーク面積比）であ
った。 （２）ジヒドロベンゾオキサジン環の導入 上記により合成したフェノールノボラック樹脂ｌ．７ｋ
ｇ（ヒドロキシル基１６ｍｏｌ相当）をアニリン０．９
８ｋ ｇ（１１ｍｏｌ相当）と混合し８０℃で５時間撹
件し、均一な混合溶液を調製した。５リットルフラスコ
中に、ホルマリン１．６２ｋｇを仕込み９０℃に加熱
し、ここヘノボラック／アニリン混合溶液を３０分間か
けて少しずつ添加した。添加終了後３０分間、還流温度
に保ち、然る後に１００℃で２時間、６６６６．ｌＰａ
以下に減圧して縮合水を除去し、反応し得るヒドロキシ
ル基の７５％がジヒドロベンゾオキサジン化された熱硬
化性樹脂を得た（ｍ＝１、ｎ＝２．２）。

【００１４】ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬
化性樹脂の合成（Ｂ） （１）フェノールノボラック樹脂の合成 フェノール１．９ｋｇ、ホルマリン（３７％水溶液）
１．０ｋ ｇ、しゆう酸４ｇを５リットルフラスコに仕
込み、ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹
脂の合成（Ａ）と同様にしてフェノールノボラック樹脂
を合成した。得られた樹脂は軟化点８４℃（環球法）、
３〜多核体／２核体比８２／１８（ゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィーによるピーク面積比）であった。 （２）ジヒドロベンゾオキサジン環の導人 以下、ジヒドロベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹
脂の合成（Ａ）と同様にしてジヒドロベンゾオキサジン
環を導入した。得られた熱硬化性樹脂は、フェノールノ
ボラック樹脂の、反応し得るヒドロキシル基の７１％に
ジヒドロベンゾオキサジン環が導人されたものであった
（ｍ＝３、ｎ＝５）。

【０００１５】これら樹脂を溶融状態にした後、有機、
無機のリン系難燃剤及び無機充填剤を添加し、混練し
た。放冷後、粉砕し樹脂組成物とした。有機リン系難燃
剤としては、大八化学製トリフェニルフォスフェート、
トリクレシジルフォスフェート、芳香族縮合リン酸エス
テルＣＲ−７５７を用いた。無機リン系難燃剤として
は、ポリリン酸アンモニウム、亜リン酸を用いた。無機
充填剤としては、水酸化アルミニウムを用いた。有機金
属化合物としては、フェロセンを使用した。樹脂組成物
は、１８５℃、９０分間硬化した。作成した硬化物は、
次の方法により特性値を測定した。 （１）難燃性−ＵＬ規格の方法に従って、１．６ｍｍ厚
の硬化物の難燃性を評価した。 （２）吸水率−３ｍｍ厚の硬化物を作成後、硬化物をＰ
ＣＴ（１２１℃、２ａｔｍ）処理（２０時間）した。Ｐ
ＣＴ処理前後の重量変化を測定し、吸水率を求めた。 （３）被断伸び−４ｍｍ厚の硬化物を万能試験機により
測定した。

【００１５】

【表１】 ａ：トリフェニルフェスフェート ｂ：トリクレシジルフォスフェート ｃ：芳香族縮合リン酸エステルＣＲ−７５７ ｄ：ポリリン酸アンモニウム ｅ：亜リン酸 ｆ：水酸化アルミニウム ｇ：フェロセン

【００１６】

【発明の効果】上記のごとく、有機リン系化合物をジヒ
ドロベンゾオキサジン性樹脂を含む熱硬化性樹脂に配合
することにより、従来から知られているブロム化エポキ
シ樹脂あるいは無機リン系化合物を使用する場合に比
べ、前者に対しては燃焼時に有毒ガスの発生がない、後
者に対しては金属との接着性、ワニスをガラスクロスに
含浸させてプリプレグとして使用する際には、ワニスの
含浸性の低下を防ぐことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 義則 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館工場内 (72)発明者 鴨志田 真一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館工場内 (72)発明者 垣谷 稔 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館工場内 (72)発明者 沼田 俊一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館工場内 (56)参考文献 特開 平７−3121（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−69567（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 61/06 - 61/34 C08K 5/49 - 5/53 C08G 14/02 - 14/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ジヒドロベンゾオキサジン環を有する樹脂
   を含有する熱硬化性樹脂と有機リン系化合物を必須成分
   とすることを特徴とする樹脂組成物。
2. 【請求項２】熱硬化性樹脂に対する有機リン系化合物の
   配合量が、リン元素として０．５〜１０％である請求項
   １記載の樹脂組成物。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の樹脂組成物を硬
   化して得られる硬化物。