JP4958106B2 - 分散剤、分散剤を含むエポキシ樹脂組成物ならびにその製造方法 - Google Patents

分散剤、分散剤を含むエポキシ樹脂組成物ならびにその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、窒化ホウ素粒子とエポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂組成物に含有される分散剤などに関する。
従来、樹脂組成物にフィラーを含有させることにより、ベースとなる樹脂に比べて強度を向上させたり、熱伝導性を向上させたりすることが行われている。
特に、熱伝導性を向上させるべく、無機物粒子が用いられたフィラー(以下「無機フィラー」ともいう)をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂をベースとした樹脂成分に分散させた樹脂組成物(以下「熱伝導性樹脂組成物」ともいう)は、チップ部品の封止や、発熱部品の搭載された回路と放熱板との間の絶縁層の形成などといった電子部品用途において広く用いられている。
例えば、特許文献1には、ベース樹脂と無機フィラーとを含む熱伝導性樹脂組成物によりシート状に形成された高熱伝導性樹脂層が、金属箔が用いられて形成された金属箔層上に積層された金属箔付高熱伝導接着シートが記載されており、この金属箔付高熱伝導接着シートが半導体チップの接着に用いられることが記載されている。
この熱伝導性樹脂組成物には、通常、優れた熱伝導性と耐熱性が求められることから、熱伝導性樹脂組成物に含有される無機フィラーには、窒化ホウ素などの高い熱伝導率を有する無機物粒子が用いられる。また、樹脂成分にはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられている。
このような熱伝導性樹脂組成物においては、より熱伝導率を向上させるべく樹脂成分中に無機物粒子を高充填させることが検討されている。
例えば、特許文献2には、エポキシ樹脂中に無機フィラーを80〜95重量%もの高充填させた熱伝導性樹脂組成物を用いることにより、硬化物の熱伝導率を3〜10W/mKとさせ得ることが記載されている。
ところで、窒化ホウ素は、共有結合性が強い物質で原子間の結合が強いために熱伝導性に優れるものの樹脂などとの親和性が低く、窒化ホウ素粒子(以下「窒化ホウ素フィラー」ともいう)は、そのままではエポキシ樹脂などに対する分散性が低いことが知られている。
そして、この窒化ホウ素粒子の樹脂への分散性を向上させるための分散剤の検討が従来なされている。
例えば、特許文献2においては、無機フィラーを樹脂成分に分散する場合の分散性を向上させるべく分散剤を用いることが記載されている。
また、特許文献3には、窒化ホウ素粒子をイソシアネート系化合物で処理して、窒化ホウ素粒子の表面に存在するアミンや水酸基などによるフィラー間の相互作用を変化させることが記載されている。
これらの特許文献に記載の熱伝導性樹脂組成物においては、ある程度フィラーの分散性改善効果が期待されるものの、いずれの場合も十分な改善効果を期待することは困難である。
フィラーの分散が不十分である場合には、この熱伝導性樹脂組成物を用いた成形品にフィラーの充填量に見合う熱伝導率を発揮させることが困難となるおそれを有する。
また、フィラーの分散が不十分である場合には、この熱伝導性樹脂組成物を用いた成形品の絶縁性などの電気特性を低下させるおそれもある。
なお、このような分散性の向上については、電子部品用途における熱伝導性樹脂組成物のみならず窒化ホウ素粒子とエポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂組成物全体に要望される事柄である。
特開平11−186473号公報 特開2001−348488号公報 特開2001−192500号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、窒化ホウ素粒子とエポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂組成物における窒化ホウ素粒子の分散性を向上させ得る分散剤の提供などを課題としている。
本発明者らは、窒化ホウ素粒子を、エポキシ樹脂が用いられた樹脂成分に分散させる場合において所定の構造を有する分散剤を用いることにより窒化ホウ素粒子の分散性を従来の分散剤に比べて向上させ得ることを見出し本発明の完成に至ったのである。
すなわち、本発明は、窒化ホウ素粒子とエポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂組成物に含有される分散剤であって、前記分散剤には、少なくとも二種類のアクリル系モノマーにより形成されてなる共重合体が含有されており、前記二種類のアクリル系モノマーの内の第一のモノマーが、下記一般式(1)で表されるモノマーであり、
Figure 0004958106
(なお、R1は、C2〜9の脂環族炭化水素残基、あるいは、脂肪族炭化水素残基を表しており、R2は、水素原子またはメチル基を表している。)
第二のモノマーが、ヒドロキシル基を有するアクリレート系モノマーであることを特徴とする分散剤などを提供する。
本発明の分散剤には、少なくとも二種類のアクリル系モノマーにより形成された共重合体が含有されており、この二種類のアクリル系モノマーの内の第一のモノマーが、上記一般式(1)で表されるモノマーであることからこの第一のモノマーによって共重合体の分子中にエポキシ樹脂に対して親和性の高い部分を形成させ得る。
また、二種類のアクリル系モノマーの内の第二のモノマーが、ヒドロキシル基を有するアクリレート系モノマーであることからこの第二のモノマーによって共重合体の分子中に窒化ホウ素粒子に対して親和性の高い部分を形成させ得る。
すなわち、この分散剤を用いることにより、窒化ホウ素粒子とエポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂組成物における窒化ホウ素粒子の分散性を向上させ得る。
以下に、本発明の好ましい実施の形態について、熱伝導性樹脂組成物として用いられるエポキシ樹脂組成物を例に説明する。
本実施形態の熱伝導性樹脂組成物には、窒化ホウ素粒子、樹脂成分、および、分散剤が含有されている。
本実施形態の熱伝導性樹脂組成物には、前記樹脂成分として、主としてエポキシ樹脂が含有されている。
このエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、クレゾールノボラック型、ジシクロペンタジエン型、ビフェニル型、ビスフェノール型、3官能のナフタレン型などを例示することができる。
なお、このエポキシ樹脂としては、常温固体のエポキシ樹脂が好ましい。
常温固体のエポキシが好ましいのは、常温で液体状態のエポキシ樹脂を用いた場合には、熱伝導性樹脂組成物を加圧加熱条件下において成形する際に、エポキシ樹脂の粘度が低下しすぎてエポキシ樹脂の滲出を発生させるおそれがあるためである。
すなわち、常温固体のエポキシが好ましいのは、熱伝導性樹脂組成物を用いた加工時に温度や圧力の調整に対する高い精度が求められることを抑制させることができ作業性を向上させ得るためである。
一方で、ある程度の粘度低下が生じないと成形加工自体が困難となるおそれを有する。
したがって、熱伝導性樹脂組成物に適度な流れ性を付与して、加工性を向上させ得る点において、この樹脂成分には、エポキシ当量450〜2000g/eqの常温固体のビスフェノールA型エポキシ樹脂と、エポキシ当量160〜220g/eqの常温固体で87℃から93℃の間に軟化点を有する多官能のノボラック型エポキシ樹脂とを(ビスフェノールA型エポキシ樹脂/ノボラック型エポキシ樹脂)=40/60〜60/40となる重量比率で混合して用いることが好ましい。
なお、このエポキシ当量は、JIS K 7236により求めることができる。
なお、本明細書中におけるエポキシ樹脂組成物とは、樹脂成分としてエポキシ樹脂のみを含有しているもののみならず、他の樹脂成分を含む場合をも意図している。
この他の樹脂成分としては、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂などが例示でき、これらは、本発明の効果を損ねない範囲において熱伝導性樹脂組成物に含有させることができる。
前記窒化ホウ素粒子(窒化ホウ素フィラー)には、通常、鱗片形状を有する平均粒子径1〜20μmのものを用いることができる。この平均粒子径については、レーザー回折法によるD50値を測定することにより求めることができる。
なお、熱伝導性樹脂組成物には、この窒化ホウ素フィラーに加えて、酸化アルミニウム粒子、炭化ケイ素粒子、二酸化ケイ素粒子、ダイヤモンド粒子などを本発明の効果を損ねない範囲において添加することができる。
前記分散剤としては、少なくとも二種類のアクリル系モノマーにより形成されてなる共重合体が含有されており、例えば、前記共重合体として、三種類のモノマーにより形成されたものを採用することができる。
ただし、三種類のモノマーの内の少なくとも二種類は、アクリル系モノマーとされる。
しかも、この二種類のアクリル系モノマーの内の第一のモノマー(以下「第一成分」ともいう)には、下記一般式(1)で表されるモノマーが用いられる。
Figure 0004958106
(なお、R1は、C2〜9の脂環族炭化水素残基、あるいは、脂肪族炭化水素残基を表しており、R2は、水素原子またはメチル基を表している。)第二のモノマーが、エーテル性酸素原子を有する官能基とヒドロキシル基との内の少なくとも一方の官能基を有するアクリル系モノマーであることを特徴とする分散剤。
この一般式(1)で表されるモノマーとしては、ブチル(メタ)アクリレートなどが好適である。
なお、この“(メタ)アクリレート”との表現は、本明細書中においては、“アクリレート”と“メタクリレート”との両方を包含する意味で用いている。
前記二種類のアクリル系モノマーの内の第二のモノマー(以下「第二成分」ともいう)は、エーテル性酸素原子を有する官能基とヒドロキシル基との内の少なくとも一方の官能基を有するアクリル系モノマーとされる。
このエーテル性酸素原子を有する官能基を有しているアクリル系モノマーとしては、メトキシエチル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、下記一般式(2)で表されるモノマーなどを例示することができる。
Figure 0004958106
(なお、式中のR3は、水素原子またはメチル基を表す。R4は、炭素数1〜15の飽和あるいは不飽和の炭化水素残基を表す。mは、1〜4の整数を表す。nは、0〜13の整数を表す。pは、1〜4の整数を表す。qは、1〜13の整数を表す。)
ヒドロキシル基を有するアクリル系モノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレートなどのモノマーを例示することができる。
また、前記共重合体を形成する三種類目のモノマー(以下「第三成分」ともいう)としては、特に限定されないが、アミノ基またはアミド基の少なくとも一方を含有するモノマーか、シリコーンマクロマーかのいずれかが好適である。
なお、シリコーンマクロマーを用いていない共重合体が用いられる場合に比べてシリコーンマクロマーを用いて形成された共重合体が用いられている熱伝導性樹脂組成物の方が成形物の熱伝導率を向上させ得る。
このような点において、熱伝導性樹脂組成物に用いる分散剤の第三成分としては、シリコーンマクロマーが特に好適である。
なお、前記共重合体は、前記第一成分により形成された第一ブロックと、前記第二成分により形成された第二ブロックと、前記第三成分により形成された第三ブロックとが分子内に形成されているブロック共重合であることが好ましい。
また、その重合方法については、分子長など共重合体の構造を制御しやすく、均質な重合体を得られやすい点から、リビング重合が好ましい。
すなわち、リビング重合により形成されたブロック共重合体が好ましい。
前記リビング重合としては、特に限定されず、リビングアニオン重合やリビングラジカル重合を採用することができる。
なかでも穏和な反応条件を採用しつつ優れた重合効率を発揮させ得る点からリビングラジカル重合が好ましい。
このリビングラジカル重合としては、特に限定されず、ポリスルフィドなどの連鎖移動剤を用いる方法、コバルトポルフィリン錯体やニトロキシド化合物などのラジカル捕捉剤を用いる方法、原子移動ラジカル重合法などをあげることができる。
なかでも、重合反応を容易に制御し得る点から原子移動ラジカル重合好ましい。
なお、前記共重合体は、通常、分子量3000〜30000のものを採用することができる。
また、共重合体に占める第一成分、第二成分、第三成分の比率は、モル数で、通常、第一成分の割合が65〜95%、第二成分の割合が5〜35%、第三成分の割合が0〜10%とすることができる。
また、前記分散剤は、通常、前記窒化ホウ素粒子100重量部に対して、前記共重合体が1〜10重量部となるように前記熱伝導性樹脂組成物に含有させることができる。
本実施形態の熱伝導性樹脂組成物には、上記のような樹脂成分、窒化ホウ素フィラー、分散剤など以外に、硬化剤、促進剤、老化防止剤、酸化防止剤、安定剤、消泡剤、難燃剤、増粘剤、顔料などといった樹脂組成物に一般に用いられる各種配合剤を本発明の効果を損なわない範囲において適宜加えることができる。
これらの配合材料を用いて熱伝導性樹脂組成物を形成する方法については、特に限定されず、一般的な樹脂組成物の作製に用いられる方法を採用することができる。
例えば、前記分散剤を熱伝導性樹脂組成物に含有させる方法についても、樹脂成分への窒化ホウ素フィラー分散前に予め樹脂成分に含有させる方法や、樹脂成分への窒化ホウ素フィラー分散前に予め窒化ホウ素フィラーの表面をこの分散剤で処理しておく方法などを採用することができる。
この窒化ホウ素フィラーに対して予め分散剤で表面処理する方法についても、特に限定されるものではなく、例えば、分散剤を溶剤で希釈した溶液に窒化ホウ素フィラーを浸漬したり、窒化ホウ素フィラーに溶液をスプレーしたりした後に乾燥させる方法などを採用することができる。
表面に分散剤を担持させることにより窒化ホウ素フィラーを、樹脂に対する分散性に優れたものとさせ得る。
このように分散剤で予め表面処理された窒化ホウ素フィラーは、より確実に分散剤が表面に担持されることとなり樹脂に対する分散性にいっそう優れたものとさせ得る。
このようにして前記分散剤が含有された熱伝導性樹脂組成物は、窒化ホウ素フィラーの凝集が抑制されるとともに窒化ホウ素フィラーと樹脂成分との界面の親和性を向上させることができ、熱伝導性樹脂組成物を用いた成形物の熱伝導率などの伝熱特性、強度などの機械特性ならびに絶縁破壊電圧などの電気特性を向上させ得る。
なお、熱伝導性樹脂組成物は、固体状態、液体状態など種々の状態に形成させることができる。
また、熱伝導性樹脂組成物を用いた成形品の作製方法についても特に限定されず、押出し成形、射出成形など一般に用いられている樹脂製品の成形方法を採用することができる。
本実施形態においては、分散剤を含有させるエポキシ樹脂組成物として、窒化ホウ素フィラーの分散性が十分向上されていることで電気絶縁性の低下を抑制しつつ窒化ホウ素フィラーを高充填させることができ、絶縁信頼性と高い熱伝導率とを付与することができ、本発明の効果をより顕著に発揮させ得る点において熱伝導性樹脂組成物を例に説明したが、本発明の分散剤をこのような用途に限定するものではない。
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(分散剤の作製)
(重合開始剤の作製)
分散剤を作製するための重合開始剤としては、2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸2−ヒドロキシエチル(以下「2−H2MPN」ともいう)、エチル−α−ブロモイソブチレートの二種類を用いた。
この内、2−H2MPNについては、以下の方法により合成を実施した。
(2−H2MPNの合成)
過剰のエチレングリコール44ml(788ミリモル)、トリエチルアミン100ml(717ミリモル)およびピリジン20ml(200ミリモル)を反応容器に入れ、これにアセトン800mlおよび2−ブロモイソブチリルブロミド150g(652ミリモル)を、発熱反応を抑えるために氷浴で冷却しながら、添加した。
16時間反応後、析出物をろ去し、これに酢酸エチル1000mlおよび飽和食塩水500mlを加え、よく振とうした。
しばらく静置したのち、上層の酢酸エチル層を希塩酸で2回、飽和食塩水500mlでも3回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。
硫酸マグネシウムを除去したのち、酢酸エチルを減圧留去し、粗生成物を得た。
このようにして得られた粗生成物を、蒸留法(87〜90℃/0.25mmHg)で精製して、目的物である2−H2MPNを得た。
この2−H2MPNの収量は88g、収率は64重量%であった。
(分散剤1の製造)
メカニカルスターラ、窒素導入口、冷却管、ラバーセプタムを備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート27.0g(211ミリモル)を加え、これに2,2’−ビピリジン0.6g(3.84ミリモル)を加え、系内を窒素置換した。
これに窒素気流下、臭化銅600mg(4.19ミリモル)を加えて、反応系を90℃に加熱し、重合開始剤として2−H2MPNを310mg(1.29ミリモル)加えて重合を開始し、溶剤を加えずに窒素気流下、90℃で12時間重合した。
重合率(加熱して揮発成分を除去したポリマー重量を、揮発成分を除去する前の重合溶液中のポリマー成分の重量で割った値。以下同じ。)が90重量%以上であることを確認したのち、これに2−ヒドロキシエチルメタクリレート3.0g(23.0ミリモル)をラバーセプタムから添加し、さらに110℃で5時間加熱した。
このようにして得られた重合物を酢酸エチルで20重量%程度に希釈して、触媒をろ去した。
最後に、酢酸エチルを留去し、減圧加熱(50℃)して、油状ポリマーであるA−B型ブロック共重合体(分散剤1)を製造した。
(分散剤2の製造)
メカニカルスターラ、窒素導入口、冷却管、ラバーセプタムを備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート27.0g(211ミリモル)を加え、これに2,2’−ビピリジン0.6g(3.84ミリモル)を加え、系内を窒素置換した。
これに窒素気流下、臭化銅600mg(4.19ミリモル)を加えて、反応系を90℃に加熱し、重合開始剤として2−H2MPNを310mg(1.29ミリモル)加えて重合を開始し、溶剤を加えずに窒素気流下、90℃で12時間重合した。
重合率(加熱して揮発成分を除去したポリマー重量を、揮発成分を除去する前の重合溶液中のポリマー成分の重量で割った値。以下同じ。)が90重量%以上であることを確認したのち、これに2−ヒドロキシエチルメタクリレート2.0g(15.4ミリモル)をラバーセプタムから添加し、さらに110℃で5時間加熱した。
この2−ヒドロキシエチルメタクリレートを含めた重合率が90重量%以上になったところでシリコーンマクロマー(商品名「X−22−174DX」、信越化学社製)1.0gを加え、さらに110℃で5時間加熱した。
このようにして得られた重合物を酢酸エチルで20重量%程度に希釈して、触媒をろ去した。
最後に、酢酸エチルを留去し、減圧加熱(50℃)して、油状ポリマーであるA−B−C型ブロック共重合体(分散剤2)を製造した。
(分散剤3の製造)
メカニカルスターラ、窒素導入口、冷却管、ラバーセプタムを備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート26.4g(206ミリモル)を加え、これに2,2’−ビピリジン1.1g(7.1ミリモル)を加え、系内を窒素置換した。
これに窒素気流下、臭化銅480mg(3.35ミリモル)を加えて、反応系を90℃に加熱し、重合開始剤として2−H2MPNを600mg(2.84ミリモル)加えて重合を開始し、溶剤を加えずに窒素気流下、90℃で12時間重合した。
重合率(加熱して揮発成分を除去したポリマー重量を、揮発成分を除去する前の重合溶液中のポリマー成分の重量で割った値。以下同じ。)が90重量%以上であることを確認したのち、これに2−ヒドロキシエチルメタクリレート2.4g(18.4ミリモル)をラバーセプタムから添加し、さらに110℃で5時間加熱した。
この2−ヒドロキシエチルメタクリレートを含めた重合率が90重量%以上になったところでシリコーンマクロマー(商品名「X−22−174DX」、信越化学社製)1.2gを加え、さらに110℃で5時間加熱した。
このようにして得られた重合物を酢酸エチルで20重量%程度に希釈して、触媒をろ去した。
最後に、酢酸エチルを留去し、減圧加熱(50℃)して、油状ポリマーであるA−B−C型ブロック共重合体(分散剤3)を製造した。
(分散剤4の製造)
メカニカルスターラ、窒素導入口、冷却管、ラバーセプタムを備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート40.0g(312ミリモル)を加え、これに2,2’−ビピリジン0.6g(3.84ミリモル)を加え、系内を窒素置換した。
これに窒素気流下、臭化銅480mg(3.35ミリモル)を加えて、反応系を90℃に加熱し、重合開始剤として2−H2MPNを310mg(1.29ミリモル)加えて重合を開始し、溶剤を加えずに窒素気流下、90℃で12時間重合した。
重合率(加熱して揮発成分を除去したポリマー重量を、揮発成分を除去する前の重合溶液中のポリマー成分の重量で割った値。以下同じ。)が90重量%以上であることを確認したのち、これに2−ヒドロキシエチルメタクリレート5.0g(38.4ミリモル)をラバーセプタムから添加し、さらに110℃で5時間加熱した。
この2−ヒドロキシエチルメタクリレートを含めた重合率が90重量%以上になったところでジメチルアミノプロピルメタクリルアミド5.0g(29.4ミリモル)を加え、さらに110℃で5時間加熱した。
このようにして得られた重合物を酢酸エチルで20重量%程度に希釈して、触媒をろ去した。
最後に、酢酸エチルを留去し、減圧加熱(50℃)して、油状ポリマーであるA−B−C型ブロック共重合体(分散剤4)を製造した。
(分散剤5の製造)
メカニカルスターラ、窒素導入口、冷却管、ラバーセプタムを備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート40.0g(312ミリモル)を加え、これに2,2’−ビピリジン0.6g(3.84ミリモル)を加え、系内を窒素置換した。
これに窒素気流下、臭化銅240mg(1.68ミリモル)を加えて、反応系を90℃に加熱し、重合開始剤としてエチル−α−ブロモイソブチレートを310mg(1.59ミリモル)加えて重合を開始し、溶剤を加えずに窒素気流下、90℃で12時間重合した。
重合率(加熱して揮発成分を除去したポリマー重量を、揮発成分を除去する前の重合溶液中のポリマー成分の重量で割った値。以下同じ。)が90重量%以上であることを確認したのち、これに2−ヒドロキシエチルメタクリレート5.0g(38.4ミリモル)をラバーセプタムから添加し、さらに110℃で5時間加熱した。
この2−ヒドロキシエチルメタクリレートを含めた重合率が90重量%以上になったところでジメチルアミノプロピルメタクリルアミド5.0g(294ミリモル)を加え、さらに110℃で5時間加熱した。
このようにして得られた重合物を酢酸エチルで20重量%程度に希釈して、触媒をろ去した。
最後に、酢酸エチルを留去し、減圧加熱(50℃)して、油状ポリマーであるA−B−C型ブロック共重合体(分散剤4)を製造した。
(分散剤6の製造)
2−ヒドロキシエチルメタクリレート3.0g(23.0ミリモル)に代えて2−メトキシエチルアクリレート5.0g(38.4ミリモル)とした以外は、分散剤1と同様にして油状ポリマーであるA−B型ブロック共重合体(分散剤6)を製造した。
(分散剤7の製造)
メカニカルスターラ、窒素導入口、冷却管、ラバーセプタムを備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート27.0g(211ミリモル)と2−ヒドロキシエチルメタクリレート3.0g(23.0ミリモル)とを加え、さらに、酢酸エチル30g、アゾイソブチロニトリル0.05g加え系内を窒素置換した。
窒素気流下、80℃で4時間重合し、酢酸エチルならびに未反応モノマーなどを留去し、油状ポリマーであるランダム共重合体(分散剤7)を製造した。
(分散剤8の製造)
メカニカルスターラ、窒素導入口、冷却管、ラバーセプタムを備えた4つ口フラスコに、ブチルアクリレート27.0g(211ミリモル)と、2−ヒドロキシエチルメタクリレート2.0g(15.5ミリモル)と、シリコーンマクロマー(商品名「X−22−174DX」、信越化学社製)1.0gを加え、さらに、酢酸エチル30g、アゾイソブチロニトリル0.05g加え系内を窒素置換した。
窒素気流下、80℃で4時間重合し、酢酸エチルならびに未反応モノマーなどを留去し、油状ポリマーであるランダム共重合体(分散剤8)を製造した。
(実施例1)
下記の配合材料を東洋精機社製の混練機(商品名「ラボプラストミル」)に投入して100℃で15分間の混練を実施し熱伝導性樹脂組成物を作製した。
得られた熱伝導性樹脂組成物を温度180℃、圧力17kgf/cm2で3分間プレス成形して膜厚0.4mmのシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(配合内容)
・窒化ホウ素粒子:商品名「UHP−1」、昭和電工社製、46g
・結晶性エポキシ樹脂:商品名「YX4000H」、ジャパンエポキシレジン社製、9.6g
・フェノール系硬化剤:(硬化促進剤であるトリフェニルホスフィン5重量%含有品)9.6g
・分散剤1:0.46g
(実施例2)
用いる分散剤を分散剤1に代えて分散剤2とした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(実施例3)
用いる分散剤を分散剤1に代えて分散剤3とした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(実施例4)
用いる分散剤を分散剤1に代えて分散剤4とした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(実施例5)
用いる分散剤を分散剤1に代えて分散剤5とした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(実施例6)
用いる分散剤を分散剤1に代えて分散剤6とした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(比較例1)
分散剤を一切加えなかったこと以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(比較例2)
用いる分散剤を分散剤1に代えて市販の分散剤(商品名「Disperbyk−2001」、ビックケミージャパン社製)とし、分散剤の使用量を0.46gに代えて0.5gとした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、「Disperbyk−2001」からは、予め溶媒を減圧留去し、該減圧留去後のものを0.5g用いた。
また、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(実施例7)
用いる窒化ホウ素粒子の量を46gに代えて48gとし、結晶性エポキシ樹脂の量を9.6gに代えて7.9gとし、フェノール系硬化剤の量を9.6gに代えて8.0gとし、分散剤の量を0.46gに代えて0.5gとした以外は実施例3と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は55体積%であった。
(実施例8)
用いる窒化ホウ素粒子の量を46gに代えて50gとし、結晶性エポキシ樹脂の量を9.6gに代えて6.9gとし、フェノール系硬化剤の量を9.6gに代えて7.0gとし、分散剤の量を0.46gに代えて0.5gとした以外は実施例3と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は60体積%であった。
(実施例9)
用いる窒化ホウ素粒子の量を46gに代えて50gとし、結晶性エポキシ樹脂の量を9.6gに代えて5.3gとし、フェノール系硬化剤の量を9.6gに代えて5.4gとし、分散剤の量を0.46gに代えて0.5gとした以外は実施例3と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は65体積%であった。
(実施例10)
用いる分散剤の量を0.5gに代えて1.0gとした以外は実施例9と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は65体積%であった。
(実施例11)
用いる窒化ホウ素粒子の量を46gに代えて50gとし、結晶性エポキシ樹脂の量を9.6gに代えて4.4gとし、フェノール系硬化剤の量を9.6gに代えて4.5gとし、分散剤の量を0.46gに代えて0.5gとした以外は実施例3と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は70体積%であった。
(実施例12)
用いる分散剤の量を0.5gに代えて1.5gとした以外は実施例11と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は70体積%であった。
(比較例3)
分散剤を一切加えなかったこと以外は、実施例7と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、実施例7ではペースト状の熱伝導性樹脂組成物が得られたが、この比較例4で得られた熱伝導性樹脂組成物はバサバサとしたまとまりのないものであった。
また、後述するように、得られたシート状成形品の熱伝導率も実施例7に比べて低い値のものであった。
(比較例4)
分散剤1に代えて市販のシランカップリング剤(商品名「KBM−403」、チッソ社製)とし、使用量を0.46gに代えて1.2gとした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(実施例13)
用いる分散剤を分散剤1に代えて分散剤7とした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(実施例14)
用いる分散剤を分散剤1に代えて分散剤8とした以外は、実施例1と同様に熱伝導性樹脂組成物ならびに該熱伝導性樹脂組成物を用いたシート状の成形品を作製した。
なお、得られたシート状成形品における窒化ホウ素粒子の割合は50体積%であった。
(評価)
(絶縁破壊電圧)
実施例8乃至12の熱伝導性樹脂組成物を銅箔上にプレス成形し厚み0.4mmのシート状の成形品を作製した。
作製した試料を絶縁油中に浸漬させ、1kV/secの昇圧速度で昇圧して絶縁破壊電圧を測定した。
結果を表1に示す。
(熱伝導率)
各実施例、比較例で作製した熱伝導性シートを用いて熱伝導率の測定を実施した。
熱伝導率は、アイフェイズ社製、商品名「ai−phase mobile」により熱拡散率を求め、さらに、示差走査熱量計(DSC)を用いた測定により熱伝導性シートの単位体積あたりの熱容量を測定し、先の熱拡散率に乗じることにより算出した。
Figure 0004958106
Figure 0004958106
このことからも、本発明の分散剤は、エポキシ樹脂が用いられた樹脂成分に対する窒化ホウ素粒子の分散性を向上させていることがわかる。

Claims (9)

  1. 窒化ホウ素粒子とエポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂組成物に含有される分散剤であって、
    前記分散剤には、少なくとも二種類のアクリル系モノマーにより形成されてなる共重合体が含有されており、前記二種類のアクリル系モノマーの内の第一のモノマーが、下記一般式(1)で表されるモノマーであり、
    Figure 0004958106
    (なお、R1は、C2〜9の脂環族炭化水素残基、あるいは、脂肪族炭化水素残基を表しており、R2は、水素原子またはメチル基を表している。)
    第二のモノマーが、ヒドロキシル基を有するアクリレート系モノマーであることを特徴とする分散剤。
  2. ヒドロキシル基を有する前記アクリレート系モノマーが、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及び、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレートの内のいずれかである請求項1記載の分散剤。
  3. 前記共重合体が、ブロック共重合体である請求項1または2記載の分散剤。
  4. 前記ブロック共重合体がリビング重合により重合されたものである請求項3記載の分散剤。
  5. 前記リビング重合が、原子移動ラジカル重合である請求項4記載の分散剤。
  6. 窒化ホウ素粒子とエポキシ樹脂とを含むエポキシ樹脂組成物であって、
    分散剤がさらに含有されており、前記分散剤には、少なくとも二種類のアクリル系モノマーにより形成されてなる共重合体が含有されており、前記二種類のアクリル系モノマーの内の第一のモノマーが、下記一般式(1)で表されるモノマーであり、
    Figure 0004958106
    (なお、R1は、C2〜9の脂環族炭化水素残基、あるいは、脂肪族炭化水素残基を表しており、R2は、水素原子またはメチル基を表している。)
    第二のモノマーが、ヒドロキシル基を有するアクリレート系モノマーであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
  7. ヒドロキシル基を有する前記アクリレート系モノマーが、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及び、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレートの内のいずれかである請求項6記載のエポキシ樹脂組成物。
  8. エポキシ樹脂を含む樹脂成分に窒化ホウ素粒子を分散させてエポキシ樹脂組成物を製造するエポキシ樹脂組成物製造方法であって、
    少なくとも二種類のアクリル系モノマーにより形成されてなる共重合体が含有されており、しかも、前記二種類のアクリル系モノマーの内の第一のモノマーが、下記一般式(1)で表されるモノマーであり、
    Figure 0004958106
    (なお、R1は、C2〜9の脂環族炭化水素残基、あるいは、脂肪族炭化水素残基を表しており、R2は、水素原子またはメチル基を表している。)
    第二のモノマーが、ヒドロキシル基を有するアクリレート系モノマーであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物製造方法。
  9. ヒドロキシル基を有する前記アクリレート系モノマーが、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及び、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレートの内のいずれかである請求項8記載のエポキシ樹脂組成物製造方法。
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