JP5298411B2 - エポキシ樹脂組成物およびその用途 - Google Patents
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Description
成分(A):カルボン酸で変性された、置換されていてもよいトリグリシジルイソシア
ヌレート類。
成分(B):水素化芳香族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、および脂肪族エポキシ
樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つのエポキシ樹脂であって、25℃で液状であ
るエポキシ樹脂。
成分(C):酸無水物硬化剤
成分(D):硬化促進剤
本発明の第三の態様は、下記成分(A)および成分(B)からなり、前記成分(B)100質量部に対して、前記成分(A)が10〜900質量部混合されてなるエポキシ樹脂組成物であって、下記成分(A)における変性比(下記成分(A)1モル中に含まれるカルボキシル基のモル量)が、0.1〜2.0モルであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、からなるLED封止材を提供して前記課題を解決するものである。
成分(A):カルボン酸で変性された、置換されていてもよいトリグリシジルイソシアヌレート類。
成分(B):水素化芳香族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、および脂肪族エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つのエポキシ樹脂であって、25℃で液状であるエポキシ樹脂。
本発明の第三の態様において、前記成分(A)と前記成分(B)とを混合して25℃で24時間静置したときの、光路長1cmの石英セルを用いた場合の800nmにおける光線透過率が70%以上であることが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、少なくとも、「カルボン酸で変性された、置換されていてもよいトリグリシジルイソシアヌレート類」である成分(A)と、「水素化芳香族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、および脂肪族エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つのエポキシ樹脂であって、25℃で液体状態にあるエポキシ樹脂」である成分(B)とを含有するものである。以下、エポキシ樹脂組成物の各成分および製造方法について説明する。
成分(A)である「カルボン酸で変性された、置換されていてもよいトリグリシジルイソシアヌレート類」の原料であるトリグリシジルイソシアヌレート類は、下記一般式(1)で示される構造を有する樹脂である。
エポキシ樹脂組成物が短波長のLED封止材用途として好ましいものであるためには、上述の成分(A)と混合されるエポキシ樹脂が室温で液状を保持し、かつ、青色光付近の光を吸収し変色するような官能基を含まないものであることが必要である。このためには、25℃において液状であり、ベンゼン環のような芳香族基を含まないエポキシ樹脂であることが必須である。したがって、成分(B)となるエポキシ樹脂の種類としては、25℃で液状である、水素化芳香族エポキシ樹脂、脂環式オレフィンをエポキシ化して得られる脂環式エポキシ樹脂、および脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。
本発明における水素化芳香族エポキシ樹脂とは、芳香族エポキシ樹脂の芳香環を水素化することによって得られるエポキシ樹脂であり、かつ、炭素環上にエポキシ基を有しないものをいう。本発明においては、芳香族エポキシ樹脂に含まれるベンゼン環が95%以上水素化されたものであることが好ましい。水素化に供される芳香族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、ビフェノール型エポキシ樹脂が、高水添率のエポキシ樹脂が得られるという点で好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が最も好ましい。
本発明における脂環式エポキシ樹脂は、環式飽和炭化水素の炭素環上にエポキシ基を有する樹脂をいい、環式飽和炭化水素の炭素環上にエポキシ基を有する点で前述の水素化芳香族エポキシ樹脂と区別する。本発明においては、下記一般式(4)で表されるようなエポキシシクロヘキサン骨格またはエポキシシクロペンタン骨格が、相当するシクロヘキセン骨格またはシクロペンテン骨格を酸化することにより合成される樹脂が好ましい。
本発明において、上述の水素化芳香族エポキシ樹脂と脂環式エポキシ樹脂に含まれない脂肪族基を主骨格に有するエポキシ樹脂を脂肪族エポキシ樹脂と総称する。これらは通常、平均分子量が2000以下の液状のものが好ましく、構造は直鎖状であっても分岐されていてもよく、また構造中に脂環構造が含まれていてもよい。中でも、本発明においては、一般式(5)で表されるグリシジルエステル類および一般式(6)で表されるグリシジルエーテル類がその製造が容易であることから好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、好ましくは不活性ガス雰囲気下、室温以上180℃以下の温度で混合撹拌するだけで容易に製造することができる。混合攪拌に際し、成分(A)や成分(B)と同時に、後述する硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤も添加しておいてもよい。成分(A)と成分(B)の好ましい配合比率は、成分(A)100質量部に対して、成分(B)が10〜900質量部であり、この範囲であれば、エポキシ樹脂組成物は25℃で結晶を生じることなく均一系を保持できる。さらに40〜900質量部、より好ましくは40〜800質量部の範囲であれば、これを硬化することによってより熱による黄変が起こりにくいエポキシ樹脂が得られ、LED封止材用途により好適である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化処理して硬化物とするために、通常、硬化剤および硬化促進剤が配合されてエポキシ樹脂硬化物用組成物とされる。
上記エポキシ樹脂硬化物用組成物は、硬化処理によって、LED用封止材等として好適なエポキシ樹脂硬化物とすることができる。エポキシ樹脂硬化物とするための硬化条件は、用いるエポキシ樹脂組成物の種類、組成、硬化剤や硬化促進剤の種類や配合割合、各種添加剤の種類や配合割合等によって異なるが、硬化剤が酸無水物である場合には、例えば、「室井宗一、石村秀一著、新高分子文庫25入門エポキシ樹脂、高分子刊行会、84〜91頁(2002年)」に記載されているような二段階硬化が好ましい。すなわち、第一段階では、80〜110℃、好ましくは85〜100℃の温度で0.5〜5時間加熱し、引き続き第二段階では、第一段階以上の温度、好ましくは110〜180℃の温度で0.5〜5時間加熱することにより硬化するのが好ましい。
(実施例1および比較例1)
表1に示すように、1質量%の乳酸を含む酢酸を用いて、種々の割合で変性されたTEPIC(計7種類)を合成し、さらに、それらを水素化芳香族エポキシ樹脂と種々の割合(計9種類)で混合した、計63サンプルのエポキシ樹脂組成物を製造した。比較のため、変性比0のTEPICについても水素化芳香族エポキシ樹脂と種々の割合で混合したエポキシ樹脂組成物も製造した。各エポキシ樹脂組成物は、トリグリシジルイソシアヌレート(日産化学工業社製、TEPIC−S)を250ccガラス製バイアル瓶に入れ、120℃に昇温して融解した後、1質量%の乳酸を含む酢酸を加えて2時間撹拌し、これに水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル(ジャパンエポキシレジン社製、YX8000、エポキシ当量202g/eq、25℃における粘度1.82Pa・s)を加えて120℃で10分間撹拌後、室温まで冷却することによって作成したものである。なお、変性比は1H−NMR(CDCl3、25℃、Bruker社製AVANCE400)によって求めた。
変性に用いるカルボン酸として、1%乳酸/酢酸の代わりにピバリン酸、シクロヘキサンカルボン酸および2−エチルヘキサン酸を用いた以外は実施例1と同様の試験を行った。その結果を表2〜4に示す。
用いるエポキシ樹脂として、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテルの代わりに脂環式エポキシ樹脂(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ダウ社製、サイラキュアUVR−6105)および脂肪族エポキシ樹脂(ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、三洋化成社製、グリシエールPP−300P)を用いた以外は実施例1と同様の試験を行った。その結果を表5に示す。
表1から表5中において、組成物A〜Zとして表示したエポキシ樹脂組成物について、硬化物を作成して熱による着色劣化の試験を行った。
上記作成した20gのエポキシ樹脂組成物(表1中の組成物A)を約80℃で加熱した後、硬化剤として4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物(新日本理化社製「リカシッドMH−700」)27.2g、硬化促進剤としてトリブチルメチルホスホニウムジメチルホスフェート(日本化学工業社「ヒシコーリンPX−4MP」)200mgを加え、約80℃で加熱混合することによってエポキシ樹脂硬化物用組成物とした。これを、別途用意した、ガラス板にテフロン(登録商標)コートされたポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付けたもの2枚にスペーサー2mmを挟んで固定した注形用器具に流し込み、オーブン中で100℃で3時間、引き続き140℃で3時間加熱硬化することによって、無色透明なエポキシ樹脂硬化物を得た。
用いるエポキシ樹脂組成物の種類および組成、硬化剤の添加量、が異なる以外は実施例1と同様の操作で、いずれも無色透明なエポキシ樹脂硬化物を得た。各エポキシ樹脂硬化物におけるエポキシ樹脂硬化物用組成物の組成を表6に示す。
Claims (11)
- 下記成分(A)および成分(B)からなり、前記成分(B)100質量部に対して、前記成分(A)が10〜900質量部混合されてなるエポキシ樹脂組成物であって、下記成分(A)における変性比(下記成分(A)1モル中に含まれるカルボキシル基のモル量)が0.1〜2.0モルであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
成分(A):カルボン酸で変性された、置換されていてもよいトリグリシジルイソシアヌレート類。
成分(B):水素化芳香族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、および脂肪族エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つのエポキシ樹脂であって、25℃で液状であるエポキシ樹脂。 - 前記成分(A)と前記成分(B)とを混合して25℃で24時間静置したときの、光路長1cmの石英セルを用いた場合の800nmにおける光線透過率が70%以上である、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記成分(A)がカルボン酸変性トリグリシジルイソシアヌレート類である、請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記成分(A)におけるカルボン酸が、炭素数10以下の脂肪族または脂環式モノカルボン酸である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記成分(A)における変性比が、0.1〜0.8モルである、請求項1または3に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記成分(B)が、液状の水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル類を70質量%以上含むものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記液状の水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル類の粘度が200Pa・s以下であり、かつ、エポキシ当量が400以下である、請求項6に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記成分(B)100質量部に対して前記成分(A)が40〜900質量部混合されてなる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物に下記成分(C)および(D)を配合してなるエポキシ樹脂硬化物用組成物を硬化処理して得られる、白色LED封止材用エポキシ樹脂硬化物。
成分(C):酸無水物硬化剤
成分(D):硬化促進剤 - 下記成分(A)および成分(B)からなり、前記成分(B)100質量部に対して、前記成分(A)が10〜900質量部混合されてなるエポキシ樹脂組成物であって、下記成分(A)における変性比(下記成分(A)1モル中に含まれるカルボキシル基のモル量)が、0.1〜2.0モルであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、からなるLED封止材。
成分(A):カルボン酸で変性された、置換されていてもよいトリグリシジルイソシアヌレート類。
成分(B):水素化芳香族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、および脂肪族エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つのエポキシ樹脂であって、25℃で液状であるエポキシ樹脂。 - 前記成分(A)と前記成分(B)とを混合して25℃で24時間静置したときの、光路長1cmの石英セルを用いた場合の800nmにおける光線透過率が70%以上である、請求項10に記載のLED封止材。
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