JP3983935B2 - Method for producing episulfide resin - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エピサルファイド樹脂の製造方法に関するものである。特に本発明は、粘度が低く、電気特性、退候性に優れた硬化物を与えるので、半導体封止用樹脂、積層板用樹脂、電気絶縁材料、耐候性塗料及び光学用材料等として有用であるエピサルファイド樹脂の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エポキシ樹脂は、耐熱性、接着性、耐水性、機械的強度及び電気特性等に優れていることから、塗料、接着剤及び電気・電子用途等の様々の分野で使用されている。一方、エピサルファイド樹脂は、英国特許 968,424号公報に記載されているように、エポキシ樹脂と硫化剤を反応させることにより得られ、硬化性に優れ、耐熱性、耐水性等に優れた硬化物になることが知られているが、未だ実用化されていない。この理由として、保存安定性に優れる、取り扱いの容易な液状のエピサルファイド樹脂が得られていないことが挙げられる。
【0003】
代表的なビスフェノールAのエポキシ樹脂から得られるエピサルファイド樹脂は、製造後は液状だが、保存中に結晶化し、融点が約80℃の固体となるため取り扱い性に劣る。更に、エピサルファイド樹脂は製造中に反応器内でゲル化を起こしたり、増粘するため工業的に製造するのが非常に難しい。。
ところが、近年、塗料、土木分野及び電気・電子分野などで使用される材料も、低温硬化性、耐湿性及び耐熱性が非常に要求されるようになってきたため、これらの特性に優れる、エピサルファイド樹脂が再び注目され始めている。
【0004】
そこで、J.P.Bell等は、”Synthesis and Properties of Epoxy-Episulfide Resin" Makromolekulare Chemie 240 (1996) 67-81 (4229)の文献に記載されているように、エポキシ樹脂とエピサルファイド樹脂を混合して使用し、エポキシ樹脂の改質を試みている。しかし、この方法は混合初期には均一であるが、保存時に、エピサルファイド樹脂が結晶化し析出してしまうという根本的な問題は解決されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決した、従来品に無い低粘度のエピサルファイド樹脂であり、電気特性、耐湿性、耐候性のバランスに優れた硬化物を与えることができるエピサルファイド樹脂の製造方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の各発明のうち、エピサルファイド樹脂の製造方法に関する発明である。
【0007】
芳香族エポキシ樹脂を水素化した水素化エポキシ樹脂を硫化剤と反応させて得られる、一般式(1)
【化3】
〔式中、R〜Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは0〜20の数を示し、Z及びZは硫黄原子又は酸素原子を示し、少なくともいずれか一方が硫黄原子である。〕で示されるエピサルファイド樹脂。
【0008】
芳香族エポキシ樹脂を水素化して一般式(2)
【化4】
〔式中、R〜Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは0〜20の数である。〕
で示される水素化エポキシ樹脂を製造し該水素化エポキシ樹脂を硫化剤反応させることを特徴とする一般式(1)
【化5】
〔式中、R〜Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは0〜20の数を示し、Z及びZは硫黄原子又は酸素原子を示し、少なくともいずれか一方が硫黄原子である。〕
で示されるエピサルファイド樹脂の製造方法。
【0009】
芳香族エポキシ樹脂を水素化した水素化エポキシ樹脂を硫化剤と反応させて得られる、一般式(1)
【化6】
〔式中、R〜Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは0〜20の数を示し、Z及びZは硫黄原子又は酸素原子を示し、少なくともいずれか一方が硫黄原子である。〕
で表されるエピサルファイド樹脂100重量部に対し、硬化剤が0.01〜200重量部の割合で配合されてなる、硬化性樹脂組成物。
【0010】
【発明実施の形態】
(エピサルファイド化合物)
本発明のエピサルファイド化合物は、下記一般式(3)で示されるジエピサルファイド化合物及び一般式(4)で示されるモノエピサルファイド化合物である。
【0011】
【化7】
〔式中、R〜R及びnは前記に同じ〕
【0012】
【化8】
〔式中、R〜R及びnは前記に同じ〕
【0013】
本発明のエピサルファイド樹脂は、前記一般式(1)中のZ1 及びZ2 における硫黄原子の割合が、Z1 及びZ2 における硫黄原子と酸素原子の和に対して、5〜95%の範囲内であることが、得られるエピサルファイド樹脂を低粘度、速硬化性にすることができ、かつ硬化物の電気特性を発現できる点で好ましい。
【0014】
(エピサルファイド樹脂の製造方法)
本発明のエピサルファイド樹脂の製造は、一般式(2)で示されるエポキシ樹脂と硫化剤を反応させることにより得られるが、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、硫化剤が0.05〜5モルの範囲内で反応させるのが好ましい。
即ち、本発明のエピサルファイド樹脂を製造する時、硫化剤の使用量が水素化エポキシ樹脂1当量に対して、0.05モル未満であると、得られるエピサルファイド樹脂中の硫黄原子の割合が、硫黄原子と酸素原子の和に対し、5%未満となってしまうため好ましくない。また、5モルを越えると、不必要な硫化剤を多量に使用することになり不経済である。
【0015】
上記のような仕込み割合で、適当な溶媒の存在下、反応温度−15〜100℃、好ましくは0〜50℃、反応時間0.5〜30時間の範囲内で反応を行う。
用いられる硫化剤は、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸アンモニウム等のチオシアン酸塩類、チオ尿素、N−メチルチオ尿素、1,3−ジエチルチオ尿素等のチオ尿素類、ホスフィンサルファイド、ジメチルチオホルムアミド、N−メチルベンゾチアゾール−2−チオン等が挙げられる。これらの中でチオシアン酸塩類、チオ尿素類が原料入手の容易さの点で好ましい。
【0016】
用いられる溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール及びプロパノール等のアルコール類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン及びジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン及びエチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロルエタン及びクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ及びブチルセロソルブ等のセロソルブ類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド及びジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。これらは単独あるいは2種以上を混合して用いることができる。
【0017】
反応終了後、反応生成物を抽出、水洗、濃縮等の方法により、分離精製することにより、目的とするエピサルファイド樹脂を得ることができる。
また、本発明のエピサルファイド樹脂の原料である、前記一般式(2)で示されるエポキシ樹脂は、芳香族エポキシ樹脂を水添反応した水素化エポキシ樹脂が、得られるエピサルファイド樹脂の純度が向上するため好ましい。更に、用いられる水素化エポキシ樹脂は、芳香環の水素化率が85%以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、全塩素の含有量が0.3重量%以下である樹脂が、耐候性、耐熱性及び電気特性に優れるエピサルファイド樹脂の硬化物が得られるという点で特に好ましい。
【0018】
また、前記一般式(2)で示されるエポキシ樹脂のR1 〜R2 が水素原子又はメチル基であり、R3 〜R6 が水素原子であり、nが0〜5であるエポキシ樹脂が、得られるエピサルファイド樹脂の純度が向上するという点で好ましい。
更に、本発明のエピサルファイド樹脂を製造する際、耐熱性向上の目的で、一般式(2)で示されるエポキシ樹脂中に、多官能の脂環式エポキシ樹脂を添加しても構わない。用いることのできる多官能エポキシ樹脂としては、フェノールノボラックから得られる水素化エポキシ樹脂、クレゾールノボラックから得られる水素化エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールAのノボラックエポキシ樹脂及びフェノール類とヒドロキシベンズアルデヒド類から得られる水素化ノボラックエポキシ樹脂等である。
【0019】
また、水素化エポキシ樹脂の製造例としては、芳香族エポキシ樹脂を無溶剤又はテトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系の有機溶剤を用いて、触媒の存在下、芳香環を選択的に水素化することにより好適に行うことができる。特に好ましい触媒としては、ロジウム又はルテニウムをグラファイト(六方晶結晶の黒鉛)に担持した触媒である。また、グラファイトは、表面積が10m2 /g以上、400m2 /g以下の範囲の担体を用いることが好ましい。反応は、圧力、1〜30MPa、温度30〜150℃、時間1〜20時間の範囲内で行うことが好ましい。反応終了後、触媒を濾過により除去し、エーテル系有機溶剤を使用した時は減圧で有機溶剤が、実質的に無くなるまで留去し、水素化エポキシ樹脂が得られる。
【0020】
(硬化樹脂組成物)
本発明のエピサルファイド樹脂は硬化剤を用い、硬化させることができる。用いられる硬化剤としては、一般のエポキシ樹脂用硬化剤が用いられる。たとえば次のものが挙げられる。
【0021】
アミン類;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、N−アミノエチルピペラジン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、m−キシリレンジアミン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ[5,5]ウンデカン等の脂肪族及び脂環族アミン類、ポリアミド類、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミン類、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−7等の3級アミン類及びその塩類。
【0022】
酸無水物類;無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類、無水テトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、無水メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリアルキルテトラヒドロフタル酸等の環状脂肪族酸無水物類。
【0023】
多価フェノール類;カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、ビスフェノールF、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビフェノール、フェノールノボラック類、クレゾールノボラック類、ビスフェノールA等の2価フェノールのノボラック化物類、トリスヒドロキシフェニルメタン類、アラルキルポリフェノール類、ジシクロペンタジエンポリフェノール類等。
【0024】
その他;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−イミダゾール及び2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール系化合物及びその塩類、アミンのBF3 錯体化合物、脂肪族スルホニウム塩及び芳香族スルホニウム塩等のブレンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、アジピン酸ジヒドラジッド及びフタル酸ジヒドラジッド等の有機酸ヒドラジッド類、ポリメルカプタン類、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物類等。
【0025】
これらのエポキシ樹脂用硬化剤は、単独で使用してもよいが、2種以上を併用して使用することも可能である。
上記した硬化剤の使用割合は、本発明のエピサルファイド樹脂100重量部に対して、硬化剤が0.01〜200重量部となるように配合されている。この範囲を外れると、硬化物の耐熱性が低下し、耐湿性が悪くなるため好ましくない。
【0026】
(任意成分)
本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて次の成分を添加配合することができる。
粉末状の補強剤や充填剤、たとえば酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ケイソウ土粉、塩基性ケイ酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シリカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ素化合物、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、その他、カオリン、マイカ、石英粉末、グラファイト、二硫化モリブデン等、さらに繊維質の補強剤や充填剤、たとえばガラス繊維、セラミック繊維、カーボンファイバー、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、ポリエステル繊維及びポリアミド繊維等である。
これらは本発明の硬化性樹脂組成物の100重量部に対して、10〜900重量部配合される。
【0027】
着色剤、顔料、難燃剤、たとえば二酸化チタン、鉄黒、モリブデン赤、紺青、群青、カドミウム黄、カドミウム赤、三酸化アンチモン、赤燐、ブロム合物及びトリフェニルホスフェイト等である。
これらは硬化性樹脂組成物の100重量部に対して、0.1〜30重量部配合される。
【0028】
さらに、最終的な塗膜、接着層、成形品などにおける樹脂の性質を改善する目的で種々の硬化性モノマー、オリゴマー及び合成樹脂を配合することができる。たとえば、モノエポキシ等のエポキシ樹脂用希釈剤、一般の芳香族及び脂環式エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコ−ン樹脂、ポリエステル樹脂等の1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。これら樹脂類の配合割合は、本発明の樹脂組成物の本来の性質を損なわない範囲の量、すなわち硬化性樹脂組成物の100重量部に対して、50重量部以下が好ましい。
【0029】
本発明のエピサルファイド樹脂、硬化剤及び任意成分の配合手段としては、加熱溶融混合、ロ−ル、ニーダーによる溶融混練、適当な有機溶剤を用いての湿式混合及び乾式混合等が挙げられる。
【0030】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
実施例1
攪拌機、冷却器及び温度計を備えた1リットルのガラスフラスコ内に、エピコート807(油化シェルエポキシ社商品名;ビスフェノールFのジグリシジルエーテル)を水素化した液状の水素化エポキシ樹脂(エポキシ当量;181g/eq.、水素化率;ほぼ100%、エポキシ基の損失率;2.8%、全塩素量;0.23重量%、「水素化E807」ともいう)100g(0.552当量)及びテトラヒドロフランを100g仕込み、室温にて攪拌してエポキシ化合物を溶解した。溶解後、チオ尿素を63g(0.829モル)及びメタノールを150g添加し、温度30〜35℃で、撹拌しながら5時間反応を行った。反応終了後、メチルイソブチルケトンを300g添加した後、純水500gで5回水洗した。水洗後、メチルイソブチルケトンをロータリーエバポレーターにて減圧下、温度100℃で留去させて、無色透明液体のエピサルファイド樹脂105.5gを得た。得られたエピサルファイド樹脂の性状を表1に示す。
【0031】
得られた化合物が目的物であるかどうかは、赤外吸収スペクトル(図1)及びGC−マススペクトルにより確認した。
赤外吸収スペクトル;910cm-1のエポキシ基がほぼ消滅し、610cm-1のエピサルファイド基の吸収が新たに出現した。(図1参照)
GC−マススペクトル;各ピークの帰属を決定した後、トータルイオンクロマトグラフの重量百分率より、ジエピサルファイド、モノエピサルファイド及び未反応エポキシの割合を求めた。
【0032】
実施例2
チオ尿素の仕込み量を、42g(0.552モル)に変える以外は、上記実施例1と同様の操作を行い、無色透明液体のエピサルファイド樹脂103.5gを得た。得られたエピサルファイド樹脂の性状を表1に示す。
【0033】
実施例3
原料水素化エポキシ樹脂をエピコート828EL(油化シェルエポキシ社商品名;ビスフェノールAのジグリシジルエーテル)を水素化した液状の水素化エポキシ樹脂(エポキシ当量;200g/eq.、水素化率;ほぼ100%、エポキシ基の損失率;4.0%、全塩素量;0.11重量%、「水素化E828」ともいう)100g(0.500当量)へ、チオ尿素を38.0g(0.500モル)に変える以外は、上記実施例1と同様の操作を行い、無色透明液体のエピサルファイド樹脂103.1gを得た。得られたエピサルファイド樹脂の性状を表1に示す。
【0034】
実施例4
実施例1により得られたエピサルファイド樹脂100部、MH−700(新日本理化社商品名;無水メチルヘキサヒドロフタル酸)40部、及び2−エチル−4−メチルイミダゾール1部を温度60℃で攪拌混合し、脱泡後、均一な溶液とした後、硬化性樹脂組成物を得た。
次いで、上記組成物を型内に流し込み、100℃で4時間、更に150℃で6時間オーブン中で硬化を行い硬化物を得た。この硬化物の物性値を表2に示す。
【0035】
実施例5〜6
エピサルファイド樹脂を実施例2、又は実施例3で得られた樹脂に変える以外は、実施例4と同様の操作を行い組成物を得、硬化物を得た。この硬化物の物性値を表2に示す。
【0036】
比較例1
エピサルファイド樹脂を、実施例1と同じエピコート807を水素化した液状の水素化エポキシ樹脂「水素化E807」に変える以外は、実施例4と同様の操作を行い組成物を得、硬化物を得た。この硬化物の物性値を表2に示す。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【発明の効果】
本発明の実施により、脂環式構造を有する従来にない低塩素のエピサルファイド樹脂が容易に得られる。また、硬化剤で硬化させた樹脂硬化物は、耐熱性が高く 耐湿性も良好であり、屈折率も高いことが予想されるので広範な用途に応用展開が可能である。特に、半導体封止材及び電気絶縁材等の電気・電子分野、レンズ用樹脂等の光学材料等の用途において有利に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1で合成したエピサルファイド樹脂の赤外吸収スペクトル図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to epitaxial sulfide resins manufacturing how. In particular, the present invention provides a cured product having a low viscosity and excellent electrical properties and weatherability, so that it is useful as a resin for semiconductor encapsulation, a resin for laminates, an electrical insulating material, a weather resistant paint, an optical material, and the like. a method for producing a certain epi sulfide resins.
[0002]
[Prior art]
Epoxy resins are excellent in heat resistance, adhesiveness, water resistance, mechanical strength, electrical properties, and the like, and are therefore used in various fields such as paints, adhesives, and electrical / electronic applications. On the other hand, as described in British Patent 968,424, episulfide resin is obtained by reacting an epoxy resin and a sulfiding agent, and has excellent curability, heat resistance, water resistance, etc. Although it is known, it has not been put into practical use yet. This is because a liquid episulfide resin which is excellent in storage stability and easy to handle is not obtained.
[0003]
An episulfide resin obtained from a typical epoxy resin of bisphenol A is liquid after production, but crystallizes during storage and becomes a solid having a melting point of about 80 ° C., so it is inferior in handleability. Furthermore, episulfide resin is very difficult to produce industrially because it causes gelation or thickens in the reactor during production. .
However, in recent years, materials used in the paint, civil engineering, and electrical / electronic fields have been required to have low-temperature curability, moisture resistance, and heat resistance. Resin is starting to attract attention again.
[0004]
Therefore, JPBell et al. Used a mixture of epoxy resin and episulfide resin as described in “Synthesis and Properties of Epoxy-Episulfide Resin” Makromolekulare Chemie 240 (1996) 67-81 (4229). I am trying to modify the epoxy resin. However, this method is uniform at the beginning of mixing, but the fundamental problem that the episulfide resin crystallizes and precipitates during storage has not been solved.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has solved the above problems, an epi sulfide resin having a low viscosity without the conventional, electrical characteristics, moisture resistance, the epitaxial sulfide resins which can give a cured product excellent in balance between weather resistance prepared it is intended to provide mETHODS.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
This invention is invention regarding the manufacturing method of episulfide resin among each following invention.
[0007]
General formula (1) obtained by reacting a hydrogenated epoxy resin obtained by hydrogenating an aromatic epoxy resin with a sulfurizing agent.
[Chemical 3]
[Wherein, R 1 to R 6 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, n represents a number of 0 to 20, Z 1 and Z 2 represent a sulfur atom or an oxygen atom, and One of them is a sulfur atom. ] Episulfide resin shown by this.
[0008]
Hydrogenation of aromatic epoxy resin gives general formula (2)
[Formula 4]
Wherein, R 1 to R 6 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, n is the number of 0 to 20. ]
A hydrogenated epoxy resin represented by the general formula (1) is produced, and the hydrogenated epoxy resin is reacted with a sulfurizing agent.
[Chemical formula 5]
[Wherein, R 1 to R 6 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, n represents a number of 0 to 20, Z 1 and Z 2 represent a sulfur atom or an oxygen atom, and One of them is a sulfur atom. ]
The manufacturing method of episulfide resin shown by these.
[0009]
General formula (1) obtained by reacting a hydrogenated epoxy resin obtained by hydrogenating an aromatic epoxy resin with a sulfurizing agent.
[Chemical 6]
[Wherein, R 1 to R 6 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, n represents a number of 0 to 20, Z 1 and Z 2 represent a sulfur atom or an oxygen atom, and One of them is a sulfur atom. ]
A curable resin composition comprising a curing agent in a proportion of 0.01 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the episulfide resin represented by formula (1).
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Episulfide compounds)
The episulfide compound of the present invention is a diepisulfide compound represented by the following general formula (3) and a monoepisulfide compound represented by the general formula (4).
[0011]
[Chemical 7]
[Wherein R 1 to R 6 and n are the same as above]
[0012]
[Chemical 8]
[Wherein R 1 to R 6 and n are the same as above]
[0013]
In the episulfide resin of the present invention, the ratio of sulfur atoms in Z 1 and Z 2 in the general formula (1) is 5 to 95% with respect to the sum of sulfur atoms and oxygen atoms in Z 1 and Z 2 . It is preferable that it is within the range from the viewpoint that the resulting episulfide resin can have a low viscosity and a fast curing property and can exhibit the electrical properties of the cured product.
[0014]
(Method for producing episulfide resin)
The production of the episulfide resin of the present invention can be obtained by reacting the epoxy resin represented by the general formula (2) with a sulfiding agent. It is preferable to make it react within the range of 5 mol.
That is, when the episulfide resin of the present invention is produced, if the amount of the sulfurizing agent used is less than 0.05 mol with respect to 1 equivalent of the hydrogenated epoxy resin, the ratio of sulfur atoms in the resulting episulfide resin is , Because it becomes less than 5% with respect to the sum of sulfur atom and oxygen atom. On the other hand, when the amount exceeds 5 mol, a large amount of unnecessary sulfiding agent is used, which is uneconomical.
[0015]
The reaction is carried out in the presence of an appropriate solvent at the charging ratio as described above within a range of a reaction temperature of -15 to 100 ° C, preferably 0 to 50 ° C, and a reaction time of 0.5 to 30 hours.
The sulfurizing agent used is thiocyanates such as sodium thiocyanate, potassium thiocyanate, ammonium thiocyanate, thioureas such as thiourea, N-methylthiourea, 1,3-diethylthiourea, phosphine sulfide, dimethylthioformamide, N-methylbenzothiazole-2-thione and the like can be mentioned. Of these, thiocyanates and thioureas are preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials.
[0016]
Examples of the solvent used include water, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and ethylbenzene, acetone, methyl ethyl ketone and Ketones such as methyl isobutyl ketone, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane and chlorobenzene, cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve and butyl cellosolve, aprotic such as dimethylformamide, dimethylacetamide and dimethylsulfoxide Examples include polar solvents. These can be used alone or in admixture of two or more.
[0017]
After completion of the reaction, the desired episulfide resin can be obtained by separating and purifying the reaction product by a method such as extraction, washing with water, and concentration.
Moreover, the epoxy resin represented by the general formula (2), which is a raw material of the episulfide resin of the present invention, is a hydrogenated epoxy resin obtained by hydrogenating an aromatic epoxy resin, and the purity of the resulting episulfide resin is improved. Therefore, it is preferable. Further, the hydrogenated epoxy resin used is a resin having an aromatic ring hydrogenation rate of 85% or more, an epoxy group loss rate of 20% or less, and a total chlorine content of 0.3% by weight or less. Particularly preferred is a cured product of episulfide resin excellent in weather resistance, heat resistance and electrical properties.
[0018]
In addition, an epoxy resin in which R 1 to R 2 of the epoxy resin represented by the general formula (2) is a hydrogen atom or a methyl group, R 3 to R 6 are hydrogen atoms, and n is 0 to 5, It is preferable at the point that the purity of the obtained episulfide resin improves.
Furthermore, when manufacturing the episulfide resin of this invention, you may add a polyfunctional alicyclic epoxy resin in the epoxy resin shown by General formula (2) for the purpose of heat resistance improvement. Examples of polyfunctional epoxy resins that can be used include hydrogenated epoxy resins obtained from phenol novolac, hydrogenated epoxy resins obtained from cresol novolac, hydrogenated bisphenol A novolac epoxy resins, and hydrogen obtained from phenols and hydroxybenzaldehydes. A novolac epoxy resin.
[0019]
In addition, as an example of producing a hydrogenated epoxy resin, an aromatic ring is selectively hydrogenated in the presence of a catalyst using a solvent-free organic ether solvent such as tetrahydrofuran or dioxane. It can be suitably performed. A particularly preferable catalyst is a catalyst in which rhodium or ruthenium is supported on graphite (hexagonal crystal graphite). In addition, it is preferable to use a support having a surface area of 10 m 2 / g or more and 400 m 2 / g or less for the graphite. The reaction is preferably performed within a range of pressure, 1 to 30 MPa, temperature 30 to 150 ° C., and time 1 to 20 hours. After completion of the reaction, the catalyst is removed by filtration, and when an ether organic solvent is used, the organic solvent is distilled off under reduced pressure until it substantially disappears to obtain a hydrogenated epoxy resin.
[0020]
(Curing resin composition)
The episulfide resin of the present invention can be cured using a curing agent. As the curing agent used, a general curing agent for epoxy resins is used. For example:
[0021]
Amines; diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, N-aminoethylpiperazine, isophoronediamine, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (aminomethyl) cyclohexane, m-xylylenediamine, 3,9-bis (3-Aminopropyl) -2,4,8,10-tetraspiro [5,5] undecane and other aliphatic and alicyclic amines, polyamides, metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone and other aromatics Amines, benzyldimethylamine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, 1,5-diazabicyclo (4,3,0) nonene Tertiary amines such as -7 and salts thereof;
[0022]
Acid anhydrides: aromatic anhydrides such as phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride Cyclic aliphatic acid anhydrides such as methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, and trialkyltetrahydrophthalic anhydride.
[0023]
Polyphenols: catechol, resorcin, hydroquinone, bisphenol F, bisphenol A, bisphenol S, biphenol, phenol novolacs, cresol novolacs, bisphenol A and other dihydric phenol novolacs, trishydroxyphenylmethanes, aralkyl polyphenols And dicyclopentadiene polyphenols.
[0024]
Other: Bronsted acid salts such as 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-imidazole and 2-phenylimidazole and the like, and salts thereof, BF 3 complex compounds of amines, aliphatic sulfonium salts and aromatic sulfonium salts Organic hydrazides such as dicyandiamides, adipic acid dihydrazide and phthalic acid dihydrazide, organic phosphine compounds such as polymercaptans and triphenylphosphine, and the like.
[0025]
These epoxy resin curing agents may be used singly or in combination of two or more.
The use ratio of the curing agent described above is blended so that the curing agent is 0.01 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the episulfide resin of the present invention. Outside this range, the heat resistance of the cured product is lowered and the moisture resistance is deteriorated, which is not preferable.
[0026]
(Optional component)
In the curable resin composition of the present invention, the following components can be added and blended as necessary.
Powdery reinforcing agents and fillers, such as metal oxides such as aluminum oxide and magnesium oxide, metal carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate, diatomaceous earth powder, basic magnesium silicate, calcined clay, fine powder silica, molten Silicon compounds such as silica and crystalline silica, metal hydroxides such as aluminum hydroxide, kaolin, mica, quartz powder, graphite, molybdenum disulfide, etc., and fibrous reinforcing agents and fillers such as glass fibers and ceramics Examples thereof include fibers, carbon fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers, boron fibers, polyester fibers, and polyamide fibers.
These are blended in an amount of 10 to 900 parts by weight per 100 parts by weight of the curable resin composition of the present invention.
[0027]
Colorants, pigments, flame retardants such as titanium dioxide, iron black, molybdenum red, bitumen, ultramarine, cadmium yellow, cadmium red, antimony trioxide, red phosphorus, bromine compounds and triphenyl phosphate.
These are blended in an amount of 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the curable resin composition.
[0028]
Furthermore, various curable monomers, oligomers and synthetic resins can be blended for the purpose of improving the properties of the resin in the final coating film, adhesive layer, molded article and the like. For example, diluent for epoxy resin such as monoepoxy, general aromatic and alicyclic epoxy resin, phenol resin, alkyd resin, melamine resin, fluorine resin, vinyl chloride resin, acrylic resin, silicone resin, polyester resin, etc. One type or a combination of two or more types can be mentioned. The blending ratio of these resins is preferably 50 parts by weight or less with respect to an amount within a range not impairing the original properties of the resin composition of the present invention, that is, 100 parts by weight of the curable resin composition.
[0029]
Examples of the blending means of the episulfide resin, the curing agent and the optional component of the present invention include heat melt mixing, roll, melt kneading with a kneader, wet mixing using an appropriate organic solvent, and dry mixing.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
Example 1
In a 1 liter glass flask equipped with a stirrer, a cooler and a thermometer, a liquid hydrogenated epoxy resin (epoxy equivalent) obtained by hydrogenating Epicoat 807 (trade name of Yuka Shell Epoxy; diglycidyl ether of bisphenol F) is used. 181 g / eq., Hydrogenation rate: almost 100%, epoxy group loss rate: 2.8%, total chlorine content: 0.23% by weight, also referred to as “hydrogenation E807”) 100 g (0.552 equivalents) and 100 g of tetrahydrofuran was charged and stirred at room temperature to dissolve the epoxy compound. After dissolution, 63 g (0.829 mol) of thiourea and 150 g of methanol were added, and the reaction was performed at a temperature of 30 to 35 ° C. with stirring for 5 hours. After completion of the reaction, 300 g of methyl isobutyl ketone was added and then washed 5 times with 500 g of pure water. After washing with water, methyl isobutyl ketone was distilled off at 100 ° C. under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 105.5 g of a colorless transparent liquid episulfide resin. Table 1 shows the properties of the obtained episulfide resin.
[0031]
Whether or not the obtained compound was the target product was confirmed by infrared absorption spectrum (FIG. 1) and GC-mass spectrum.
Infrared absorption spectrum: Epoxy groups at 910 cm −1 almost disappeared, and absorption of episulfide groups at 610 cm −1 newly appeared. (See Figure 1)
GC-mass spectrum: After determining the attribution of each peak, the proportion of diepisulfide, monoepisulfide and unreacted epoxy was determined from the weight percentage of the total ion chromatograph.
[0032]
Example 2
Except changing the amount of thiourea charged to 42 g (0.552 mol), the same operation as in Example 1 was carried out to obtain 103.5 g of a colorless transparent liquid episulfide resin. Table 1 shows the properties of the obtained episulfide resin.
[0033]
Example 3
Liquid hydrogenated epoxy resin (epoxy equivalent; 200 g / eq., Hydrogenation rate) obtained by hydrogenating raw material hydrogenated epoxy resin Epicoat 828EL (trade name of Yuka Shell Epoxy; diglycidyl ether of bisphenol A); almost 100% Loss rate of epoxy group: 4.0%, total chlorine amount: 0.11% by weight, also referred to as “hydrogenated E828”) to 100 g (0.500 equivalent), 38.0 g (0.500 mol) of thiourea Except for the above, the same operation as in Example 1 was performed to obtain 103.1 g of a colorless transparent liquid episulfide resin. Table 1 shows the properties of the obtained episulfide resin.
[0034]
Example 4
100 parts of episulfide resin obtained in Example 1, 40 parts of MH-700 (trade name of Shin Nippon Rika Co., Ltd .; methylhexahydrophthalic anhydride), and 1 part of 2-ethyl-4-methylimidazole at 60 ° C. After stirring and mixing and defoaming to obtain a uniform solution, a curable resin composition was obtained.
Next, the composition was poured into a mold and cured in an oven at 100 ° C. for 4 hours and further at 150 ° C. for 6 hours to obtain a cured product. The physical properties of the cured product are shown in Table 2.
[0035]
Examples 5-6
A composition was obtained by performing the same operation as in Example 4 except that the episulfide resin was changed to the resin obtained in Example 2 or Example 3, and a cured product was obtained. The physical properties of the cured product are shown in Table 2.
[0036]
Comparative Example 1
Except for changing the episulfide resin to a liquid hydrogenated epoxy resin “hydrogenated E807” obtained by hydrogenating the same Epicoat 807 as in Example 1, a composition was obtained by performing the same operation as in Example 4 to obtain a cured product. It was. The physical properties of the cured product are shown in Table 2.
[0037]
[Table 1]
[0038]
[Table 2]
[0039]
【The invention's effect】
By carrying out the present invention, an unprecedented low chlorine episulfide resin having an alicyclic structure can be easily obtained. In addition, a cured resin cured with a curing agent is expected to have high heat resistance, good moisture resistance, and high refractive index, and can be applied to a wide range of applications. In particular, it can be advantageously used in applications such as electrical materials such as semiconductor sealing materials and electrical insulation materials, and optical materials such as lens resins.
[Brief description of the drawings]
1 is an infrared absorption spectrum of the episulfide resin synthesized in Example 1. FIG.

Claims (5)

芳香族エポキシ樹脂を水素化して一般式(2)Hydrogenation of aromatic epoxy resin gives general formula (2)
〔式中、R[In the formula, R 1 〜R~ R 6 は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは0〜20の数である。〕Represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n is a number from 0 to 20. ]
で示される水素化エポキシ樹脂を製造し、該水素化エポキシ樹脂を硫化剤と反応させることを特徴とする一般式(1)A hydrogenated epoxy resin represented by the general formula (1) is produced, and the hydrogenated epoxy resin is reacted with a sulfurizing agent.
〔式中、R[In the formula, R 1 〜R~ R 6 は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは0〜20の数を示し、ZRepresents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, n represents a number of 0 to 20, and Z 1 及びZAnd Z 2 は硫黄原子又は酸素原子を示し、少なくともいずれか一方が硫黄原子である。〕Represents a sulfur atom or an oxygen atom, and at least one of them is a sulfur atom. ]
で示されるエピサルファイド樹脂の製造方法。The manufacturing method of episulfide resin shown by these.
前記一般式(2)のエポキシ樹脂が、芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られる、芳香環の水素化率が85%以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、全塩素の含有量が0.3重量%以下であるエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1記載のエピサルファイド樹脂の製造方法。The epoxy resin of the general formula (2) is obtained by hydrogenating an aromatic epoxy resin, the hydrogenation rate of the aromatic ring is 85% or more, the loss rate of the epoxy group is 20% or less, and the total chlorine content 2. The method for producing an episulfide resin according to claim 1, wherein the amount is an epoxy resin having an amount of 0.3% by weight or less. 前記一般式(2)のエポキシ樹脂におけるRR in the epoxy resin of the general formula (2) 1 〜R~ R 2 が水素原子又はメチル基であり、RIs a hydrogen atom or a methyl group, R 3 〜R~ R 6 が水素原子であり、nが0〜5であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のエピサルファイド樹脂の製造方法。Is a hydrogen atom, and n is 0-5, The manufacturing method of the episulfide resin of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記一般式(2)のエポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、硫化剤を0.05〜5モルの範囲内で添加して反応させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のエピサルファイド樹脂の製造方法。  The sulfurating agent is added within a range of 0.05 to 5 mol and reacted with 1 equivalent of epoxy group of the epoxy resin of the general formula (2). The manufacturing method of episulfide resin as described in claim | item. 硫化剤がチオシアン酸塩類又はチオ尿素類である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエピサルファイド樹脂の製造方法。  The method for producing an episulfide resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the sulfurizing agent is thiocyanate or thiourea.
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