JP5496533B2 - Thermosetting resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、硬化前にチキソトロピー性を示す熱硬化性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a thermosetting resin composition that exhibits thixotropic properties before curing.
半導体用のダム材、ダイアタッチ材、穴埋め材などのように、チキソトロピー性をもつ硬化性樹脂組成物が好ましい部材がある。つまり、作業時には粘度が低下して操作性に優れるが、静置する場合には粘度が高くなって垂れなどが発生しないようにするものである。 A curable resin composition having thixotropic properties, such as a semiconductor dam material, a die attach material, and a hole filling material, is a preferred member. That is, the viscosity decreases during operation and is excellent in operability, but when left standing, the viscosity is increased so that dripping or the like does not occur.
チキソトロピー性をもつ硬化性樹脂組成物としてはレオロジー改変剤とポリマーとの混合物が開示される(特許文献1)。 As a curable resin composition having thixotropy, a mixture of a rheology modifier and a polymer is disclosed (Patent Document 1).
ところで、硬化性樹脂組成物としては熱硬化性のものがある。特許文献1に記載の硬化性樹脂組成物は加熱により粘度が低下していき、樹脂組成物の静止に必要な充分な大きさの粘度を保つことが困難な場合があることを見出した。加熱時に充分な粘度を保つことができないと、加熱硬化時に硬化性樹脂組成物が形状を保つことができなくなり目的の性能を発揮することが困難になる。
By the way, as a curable resin composition, there exists a thermosetting thing. It has been found that the curable resin composition described in
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、加熱によっても粘度の低下が少ない熱硬化性樹脂組成物を提供することを解決すべき課題とする。 This invention is completed in view of the said situation, and makes it the problem which should be solved to provide the thermosetting resin composition with a little fall of a viscosity by heating.
上記課題を解決する請求項1に係る熱硬化性樹脂組成物の特徴は、1以上のイソシアネート基をもつイソシアネート化合物と1以上のアミン構造をもつ有機アミン化合物との反応生成物を含むレオロジー改変剤と、
前記レオロジー改変剤を分散する熱硬化性樹脂と、
粒径が5nm〜300nmの微小無機粒子と、
を有することにある。
The rheology modifier comprising a reaction product of an isocyanate compound having one or more isocyanate groups and an organic amine compound having one or more amine structures is characterized by the thermosetting resin composition according to
A thermosetting resin in which the rheology modifier is dispersed;
Fine inorganic particles having a particle size of 5 nm to 300 nm;
It is in having.
上記課題を解決する請求項2に係る熱硬化性樹脂組成物の特徴は、請求項1において、前記イソシアネート化合物は2以上のイソシアネート基をもち、
前記有機アミン化合物は2以上のアミン構造をもつことにある。
The feature of the thermosetting resin composition according to
The organic amine compound has two or more amine structures.
上記課題を解決する請求項3に係る熱硬化性樹脂組成物の特徴は、請求項1又は2において、前記イソシアネート化合物及び前記有機アミン化合物は前記微小無機粒子の存在下で反応させられていることにある。
The feature of the thermosetting resin composition according to
上記課題を解決する請求項4に係る熱硬化性樹脂組成物の特徴は、請求項1〜3の何れか1項において、前記微小無機粒子はシリカから形成されることにある。
A feature of the thermosetting resin composition according to
上記課題を解決する請求項5に係る熱硬化性樹脂組成物の特徴は、請求項4において、前記微小無機粒子はシランカップリング剤にて処理されていることにある。
A feature of the thermosetting resin composition according to
上記課題を解決する請求項6に係る熱硬化性樹脂組成物の特徴は、請求項1〜5の何れか1項において、シリカ及び/又はアルミナから形成され、粒径0.3μm〜50μmである第2微小無機粒子を有することにある。
The feature of the thermosetting resin composition according to
請求項1に係る発明によると、微小無機粒子を含有させることで温度上昇による粘度低下を抑制できるという効果が発現できる。
According to the invention which concerns on
請求項2に係る発明によると、イソシアネート化合物及び有機アミン化合物のそれぞれについて2以上の官能基をもつことで、レオロジー改変剤は高度なネットワーク構造を形成することが可能になり、チキソトロピー性を向上させることができる。
According to the invention according to
請求項3に係る発明によると、微小無機粒子の存在下でイソシアネート化合物及び有機アミン化合物を反応させることにより、レオロジー改変剤と微小無機粒子との間で化学結合を含む強固なネットワーク構造が形成されるため、より高度なチキソトロピー性を発現することができる。
According to the invention of
請求項4に係る発明によると、微小無機粒子としてシリカ、アルミナを採用することにより、レオロジー改変剤と微小無機粒子の表面との間の相互作用が期待でき、高いチキソトロピー性の発現が期待できる。
According to the invention which concerns on
請求項5に係る発明によると、無機粒子の表面をシランカップリング剤にて処理し改変することにより、微小無機粒子と熱硬化性樹脂との親和性向上、微小無機粒子とレオロジー改変剤との相互作用向上などの種々の機能付与を行うことができる。
According to the invention of
請求項6に係る発明によると、第2微小無機粒子を含有させることで、本熱硬化性樹脂組成物が硬化した後における、更なる熱的安定性などの物理的・化学的性能の向上が達成できる。
According to the invention which concerns on
本発明の熱硬化性樹脂組成物について実施形態に基づき以下詳細に説明を行う。本実施形態の熱硬化性樹脂組成物はレオロジー改変剤と熱硬化性樹脂と微小無機粒子とその他必要に応じて有することができる部材を有する。レオロジー改変剤、熱硬化性樹脂、微小無機粒子の混合比は特に限定しない。レオロジー改変剤は本組成物の総量を基準として0.1〜20重量% 程度混合することができる。微小無機粒子は本組成物の総量を基準として1〜60重量%程度混合することができる。 The thermosetting resin composition of the present invention will be described in detail below based on the embodiment. The thermosetting resin composition of this embodiment has a rheology modifier, a thermosetting resin, fine inorganic particles, and other members that can be included as necessary. The mixing ratio of the rheology modifier, thermosetting resin, and fine inorganic particles is not particularly limited. The rheology modifier can be mixed in an amount of about 0.1 to 20% by weight based on the total amount of the composition. The fine inorganic particles can be mixed with about 1 to 60% by weight based on the total amount of the composition.
(レオロジー改変剤)
レオロジー改変剤はイソシアネート化合物と有機アミン化合物との反応生成物を含む。
イソシアネート化合物はその分子構造中に1以上(好ましくは2以上)のイソシアネート基をもつ。有機アミン化合物はその分子構造中に1以上(好ましくは2以上)のアミン構造をもつ。イソシアネート基及びアミン構造は、網目構造のネットワーク構造が形成できるため、それぞれ3以上であることもできる。特にイソシアネート基を2つ持つ化合物が望ましく、複数種類の化合物の混合物も選択できる。イソシアネート化合物と有機アミン化合物との反応の方法は特に限定しないが、後述する微小無機粒子の存在下に行うことで、生成するレオロジー改変剤と微小無機粒子との間に結合が生じるなどレオロジー改変剤にて形成されるネットワーク構造中に微小無機粒子を取り込むことが期待できるため望ましい。
・シアネート化合物
シアネート化合物は、脂肪族、脂環式、又は芳香族の骨格をもつことができ、その骨格にイソシアネート基が結合する。脂肪族イソシアネートの例は、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、1,2−ブチレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、及び1,3−ブチレンジイソシアネートである。1,3−シクロペンタンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネートのような脂環式イソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート及びジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネートのような芳香族イソシアネート;2,4−又は2,6−トルエンジイソシアネート及び1,4−キシレンジイソシアネートのような脂肪族−芳香族イソシアネート;ジアニシジンジイソシアネート及び4,4−ジフェニルエーテルジイソシアネートのような核置換芳香族イソシアネート;トリフェニルメタン−4,4,4−トリイソシアネート、及び1,3,5−トリイソシアナトベンゼン;ならびにトルエンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレートのようなポリイソシアネートのダイマー又はトリマーもまた適切である。上記イソシアネートに対応するイソチオシアネート(それらが存在する場合)は、イソシアネート基及びイソチオシアネート基の両方を含む材料の混合物も同様に使用され得る。イソシアネートは、商標MONDUR及びDESMODURでBayerUSA,Inc.から市販される。好ましくは、多官能性モノマーのイソシアネートは、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートである。適切なイソシアネートの例は、米国特許4,311,622号及び同第4,677,028号に記載される。
・有機アミン化合物
有機アミン化合物は、1つ以上のアミン構造をもつものであればよい。アミン構造には1〜3級のいずれのアミンであっても良い。好ましいアミンは、モノアミンであり、より好ましくはモノ一級アミンである。適切なモノアミンには、ベンジルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、メチルブチルアミン、エチルプルピルアミン及びエチルブチルアミンが挙げられる。更に、ヒドロキシ含有モノアミン(例えば、2−アミノエタノール、1−アミノエタノール、2−アミノプロパノール、3−アミノプロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、2−アミノ−2−メチルプロパノール、2−アミノブタノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、及び2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール)が使用され得る。好ましいモノアミンは、ベンジルアミン又はへキシルアミンである。レオロジー改変剤の調製における使用に適切な他のアミンの例は、米国特許第4,311,622号及び同第4,677,028号に記載されるアミンである。
(Rheology modifier)
The rheology modifier includes a reaction product of an isocyanate compound and an organic amine compound.
The isocyanate compound has 1 or more (preferably 2 or more) isocyanate groups in its molecular structure. The organic amine compound has one or more (preferably two or more) amine structures in its molecular structure. Since the isocyanate group and the amine structure can form a network structure having a network structure, each of them can be 3 or more. A compound having two isocyanate groups is particularly desirable, and a mixture of a plurality of types of compounds can also be selected. The method for reacting the isocyanate compound with the organic amine compound is not particularly limited, but the rheology modifier such as a bond is formed between the produced rheology modifier and the minute inorganic particles by performing in the presence of the minute inorganic particles described later. It is desirable because fine inorganic particles can be expected to be incorporated into the network structure formed by the above method.
-Cyanate compound The cyanate compound can have an aliphatic, alicyclic, or aromatic skeleton, and an isocyanate group is bonded to the skeleton. Examples of aliphatic isocyanates are trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, 1,2-butylene diisocyanate, 2,3-butylene diisocyanate, And 1,3-butylene diisocyanate. Cycloaliphatic isocyanates such as 1,3-cyclopentane diisocyanate and isophorone diisocyanate, aromatic isocyanates such as m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate and diphenylmethane-4,4-diisocyanate; 2,4- or 2,6 -Aliphatic-aromatic isocyanates such as toluene diisocyanate and 1,4-xylene diisocyanate; Nuclear substituted aromatic isocyanates such as dianisidine diisocyanate and 4,4-diphenyl ether diisocyanate; Triphenylmethane-4,4,4-tri Isocyanates, and 1,3,5-triisocyanatobenzene; and polyisocyanates such as isocyanurates of toluene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate Dimers or trimers of also suitable. Mixtures of materials containing both isocyanate groups and isothiocyanate groups can be used as well as the isothiocyanates corresponding to the isocyanates (if they are present). Isocyanates can be obtained from BayerUSA, Inc. under the trademarks MONDUR and DESMODUR. Commercially available. Preferably, the isocyanate of the polyfunctional monomer is 1,6-hexamethylene diisocyanate. Examples of suitable isocyanates are described in US Pat. Nos. 4,311,622 and 4,677,028.
-Organic amine compound An organic amine compound should just have one or more amine structures. The amine structure may be any of primary to tertiary amines. Preferred amines are monoamines, more preferably monoprimary amines. Suitable monoamines include benzylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, methylbutylamine, ethylpurpylamine and ethylbutylamine. Furthermore, hydroxy-containing monoamines (eg 2-aminoethanol, 1-aminoethanol, 2-aminopropanol, 3-aminopropanol, 1-amino-2-propanol, 2-amino-2-methylpropanol, 2-aminobutanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol and 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol) may be used. Preferred monoamines are benzylamine or hexylamine. Examples of other amines suitable for use in the preparation of rheology modifiers are those described in US Pat. Nos. 4,311,622 and 4,677,028.
有機アミン化合物:イソシアネート化合物の当量比は、0.7〜1.5:1、好ましくは1:1の範囲(一級アミンは単官能性と考える)である。 The equivalent ratio of organic amine compound: isocyanate compound is in the range of 0.7 to 1.5: 1, preferably 1: 1 (primary amines are considered monofunctional).
一般的に、レオロジー改変剤は、何らかの希釈剤の存在下で、一般的に20℃と80℃との間、好ましくは20℃〜50℃の温度で、適切な反応容器中で、有機アミン化合物とイソシアネート化合物とを反応させることによって形成され得る。希釈剤としては先述の熱硬化性樹脂をそのまま用いることもできる。この反応を実行する際に、有機アミン化合物を先に希釈剤中に分散させた後にイソシアネート化合物を添加することが好ましい。 Generally, the rheology modifier is an organic amine compound in a suitable reaction vessel in the presence of some diluent, generally between 20 ° C. and 80 ° C., preferably at a temperature between 20 ° C. and 50 ° C. And an isocyanate compound. As the diluent, the above-mentioned thermosetting resin can be used as it is. In carrying out this reaction, it is preferable to add the isocyanate compound after first dispersing the organic amine compound in the diluent.
(熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂は加熱することにより硬化する樹脂である。つまり、硬化前の、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などのプレポリマーが好適である。例えば、エポキシ基、オキセタン基、水酸基、ブロックされたイソシアネート基、アミノ基、ハーフエステル基、アミック基、カルボキシ基及び炭素-炭素二重結合基を化学構造中に有することが望ましい。これらの官能基は好適な反応条件を設定することで互いに結合可能な官能基(重合性官能基)であり、加熱により重合硬化(熱硬化)する。つまり、加熱によりラジカルやイオン(アニオン、カチオン)などの反応性種を生成したり、それらの官能基間を結合する反応開始剤(重合開始剤)を添加して加熱を行うことで硬化する。重合反応に際して必要な化合物を硬化剤として添加したり、その反応に対する触媒を添加することもできる。
(Thermosetting resin)
A thermosetting resin is a resin that is cured by heating. That is, prepolymers such as an epoxy resin, an acrylic resin, and a urethane resin before curing are suitable. For example, it is desirable to have an epoxy group, oxetane group, hydroxyl group, blocked isocyanate group, amino group, half ester group, amic group, carboxy group and carbon-carbon double bond group in the chemical structure. These functional groups are functional groups (polymerizable functional groups) that can be bonded to each other by setting suitable reaction conditions, and are polymerized and cured (heat cured) by heating. In other words, it is cured by generating reactive species such as radicals and ions (anions and cations) by heating, or by adding a reaction initiator (polymerization initiator) that bonds between these functional groups and heating. A compound necessary for the polymerization reaction can be added as a curing agent, or a catalyst for the reaction can be added.
(微小無機粒子)
微小無機粒子は粒径が5nm〜300nmの粒子である。更に5nm〜50nmであることが更に望ましい。微小無機粒子を構成する材料としては無機物であり、金属酸化物(シリカ(コロイドシリカ)、アルミナ、チタニア、水酸化アルミニウム、粘土鉱物など)や、樹脂材料(ラテックス、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などの合成高分子、天然ラテックスなどの天然高分子など)、金属(金、銀、白金など)、炭化物(SiCなど)や窒化物(AlN)などのセラミクス、炭素材料などが例示できる。その表面には何らかの表面処理を行うこともできる。
(Fine inorganic particles)
The fine inorganic particles are particles having a particle size of 5 nm to 300 nm. Furthermore, it is more desirable that it is 5 nm-50 nm. The materials that make up the fine inorganic particles are inorganic materials, such as metal oxides (silica (colloidal silica), alumina, titania, aluminum hydroxide, clay minerals, etc.) and resin materials (latex, silicone resin, acrylic resin, etc.) Examples thereof include polymers such as polymers, natural polymers such as natural latex, metals (gold, silver, platinum, etc.), ceramics (such as SiC) and nitrides (AlN), carbon materials, and the like. Some surface treatment can also be performed on the surface.
微小無機粒子としては充填性を向上する目的では真球性が高いことが望ましい。例えば、金属酸化物で説明すると、含酸素雰囲気下にて金属粉末を酸化させて得られる方法(VMC法)や、火炎溶融法などの方法で製造できる。VMC法は、酸素を含む雰囲気中でバーナーにより化学炎を形成し、この化学炎中に目的とする酸化物粒子の一部を構成する金属粉末を粉塵雲が形成される程度の量投入し、爆燃を起こさせて酸化物粒子を得る方法である。火炎溶融法は目的とする球状金属酸化物粒子を構成する金属酸化物を粉砕などにより粉末化した後に、火炎中に投入・溶解させた後、冷却・固化させることで、球状金属酸化物粒子を製造する方法である。また、コロイダルシリカでは気相合成などの常法により合成することもできる。例えば、テトラアルコキシシランの重縮合により形成されたコロイドシリカが採用できる。反応条件を制御することで、粒径が制御された微小無機粒子の懸濁液を得ることができる。テトラアルコキシシランとしてはテトラエトキシシラン(TEOS)やその他任意のアルコキシ基を有するものが挙げられる。このようにして製造されたコロイドシリカとしては扶桑化学工業製コロイドシリカPL−3が挙げられる。 It is desirable that the fine inorganic particles have high sphericity for the purpose of improving the filling property. For example, the metal oxide can be described by a method (VMC method) obtained by oxidizing metal powder in an oxygen-containing atmosphere, a flame melting method, or the like. In the VMC method, a chemical flame is formed by a burner in an atmosphere containing oxygen, and an amount of metal powder that forms part of the target oxide particles is added to the chemical flame so that a dust cloud is formed. In this method, deflagration is caused to obtain oxide particles. In the flame melting method, the metal oxide constituting the target spherical metal oxide particles is pulverized by pulverization or the like, and then charged and dissolved in a flame. It is a manufacturing method. Colloidal silica can also be synthesized by a conventional method such as gas phase synthesis. For example, colloidal silica formed by polycondensation of tetraalkoxysilane can be employed. By controlling the reaction conditions, a suspension of fine inorganic particles with a controlled particle size can be obtained. Examples of the tetraalkoxysilane include tetraethoxysilane (TEOS) and those having any other alkoxy group. Examples of the colloidal silica thus produced include colloidal silica PL-3 manufactured by Fuso Chemical Industry.
微小無機粒子が細長い形状をもつこともできる。例えばアスペクト比(粒子の長径と短径との比)が2以上(より好ましくは10以上。更には繊維状であってもよい。)であることで最終製品の強度向上が実現できる。アスペクト比がこの範囲にある粒子が微小無機粒子全体の質量を基準として50%以上含有することができ、80%以上、更には90%以上含有することもできる。 The fine inorganic particles can also have an elongated shape. For example, the strength of the final product can be improved by having an aspect ratio (ratio between the major axis and minor axis of the particle) of 2 or more (more preferably 10 or more, and may be fibrous). Particles having an aspect ratio in this range can be contained in an amount of 50% or more based on the mass of the entire fine inorganic particles, and can be contained in an amount of 80% or more, and further 90% or more.
微小無機粒子はシランカップリング剤にて処理されることもできる。シランカップリング剤としては反応基をもつ反応性シランカップリング剤、反応基をもたない非反応性シランカップリング剤などを必要に応じて適正に用いることができる。 The fine inorganic particles can be treated with a silane coupling agent. As the silane coupling agent, a reactive silane coupling agent having a reactive group, a non-reactive silane coupling agent having no reactive group, and the like can be appropriately used as necessary.
また、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物を半導体封止材などの電気・電子部品に適用する場合には、微小無機粒子におけるイオン性物質の含有量を所定値以下に制限することが望ましい。本実施形態の熱硬化性樹脂組成物からイオン性物質が溶出乃至移行することで、電気・電子部品に予期しない影響が生起しうるからである。更に、電気・電子部品などへの適用のほか、イオン性物質の存在が好ましくない用途に適用する場合にも同様にイオン性物質の含有量を所定値以下に制限することが望ましい。 In addition, when the thermosetting resin composition of the present embodiment is applied to electric / electronic parts such as a semiconductor encapsulant, it is desirable to limit the content of ionic substances in the minute inorganic particles to a predetermined value or less. . This is because an ionic substance is eluted or migrated from the thermosetting resin composition of the present embodiment, which may cause an unexpected influence on the electric / electronic component. Furthermore, in addition to application to electrical / electronic components, it is also desirable to limit the content of the ionic substance to a predetermined value or less when applied to applications where the presence of the ionic substance is undesirable.
ここで、イオン性物質の含有量として設定する所定値としては、用途によって適正値が異なるが、ダイアタッチ材など半導体に用いる場合には100ppm以下とすることが望ましく、50ppm以下にすることが更に望ましい。制御すべきイオン性物質としては特に限定しないが、アルカリ金属や、アルカリ土類金属、ハロゲンなどの無機物や有機酸などの有機物などが塩などとして存在することが例示できる。特に、ナトリウムの量を所定値以下に制御することが望ましい。微小無機粒子中に含有されうるイオン性物質としてはナトリウムが最も可能性が高く、ナトリウムの量を制御することでその他のイオン性物質の含有量も同時に低減できることが予測される。微小無機粒子中のイオン性物質の含有量を測定する方法としては特に限定しないが、ICPなどの通常の手法が採用できる。例えば、微小無機粒子がシリカである場合、フッ酸などにて溶解後、ICP測定に供することができる。 Here, as the predetermined value set as the content of the ionic substance, an appropriate value varies depending on the application, but when used for a semiconductor such as a die attach material, it is preferably 100 ppm or less, and more preferably 50 ppm or less. desirable. Although it does not specifically limit as an ionic substance which should be controlled, Organic substances, such as an inorganic substance, such as an alkali metal, alkaline earth metal, and halogen, and an organic acid, etc. can be illustrated. In particular, it is desirable to control the amount of sodium below a predetermined value. Sodium is most likely as an ionic substance that can be contained in the fine inorganic particles, and it is expected that the content of other ionic substances can be reduced simultaneously by controlling the amount of sodium. The method for measuring the content of the ionic substance in the fine inorganic particles is not particularly limited, but a normal method such as ICP can be adopted. For example, when the fine inorganic particles are silica, they can be subjected to ICP measurement after being dissolved in hydrofluoric acid or the like.
イオン性物質の含有量の制御の方法としては特に限定しないが、(a)原材料中のイオン性物質(及び/又は、その後、イオン性物質に変化する物質)の含有量を制御した上で、微小無機粒子を合成により製造する方法、(b)微小無機粒子からイオン性物質を洗浄などにより除去する方法が例示できる。 The method for controlling the content of the ionic substance is not particularly limited, but (a) after controlling the content of the ionic substance (and / or the substance that changes to the ionic substance) in the raw material, Examples thereof include a method for producing fine inorganic particles by synthesis, and (b) a method for removing ionic substances from the fine inorganic particles by washing or the like.
(必要に応じて有することができる部材)
必要に応じて有することができる部材としては第2微小無機粒子、溶媒などが挙げられる。第2微小無機粒子としては粒径が0.3μm〜50μmである以外は微小無機粒子と同じであるため説明は省略する。粒径としては0.3μm〜10μmであることが更に望ましい。
(Members you can have as needed)
Examples of the member that can be included as needed include second fine inorganic particles, a solvent, and the like. Since the second fine inorganic particles are the same as the fine inorganic particles except that the particle diameter is 0.3 μm to 50 μm, description thereof will be omitted. The particle size is more preferably 0.3 μm to 10 μm.
(製造方法)
製造方法について一例を挙げる。例えば(a)水性スラリーを調製する工程と(b)その水性スラリーに水系有機溶媒及び熱硬化性樹脂を添加する工程と(c)イソシアネート化合物及び有機アミン化合物を添加する工程とにて製造できる。更に(d)その他の工程を有することもできる。
(Production method)
An example is given about a manufacturing method. For example, it can be produced by (a) preparing an aqueous slurry, (b) adding a water-based organic solvent and a thermosetting resin to the aqueous slurry, and (c) adding an isocyanate compound and an organic amine compound. Furthermore, (d) it can also have another process.
(a)水性スラリーを調製する工程は微小無機粒子を水系媒質に分散した水性スラリーを調製する工程である。微小無機粒子を水系媒質中に添加した後、撹拌、超音波照射などにより、分散させる。また、微小無機粒子を構成する材料を水系媒質に溶解した溶液を用意し、その材料の溶解性を何らかの方法(イオン交換、化学反応による置換基の導入・脱離、pHや温度などの制御など)にて低下させることで微小無機粒子を析出し、微小無機粒子を含む水性スラリーを得ることができる。例えば、水ガラス水溶液をイオン交換樹脂でイオン交換することによって、コロイドシリカ水性スラリーを調製することができる。 (A) The step of preparing an aqueous slurry is a step of preparing an aqueous slurry in which fine inorganic particles are dispersed in an aqueous medium. The fine inorganic particles are added to the aqueous medium and then dispersed by stirring, ultrasonic irradiation, or the like. In addition, a solution is prepared by dissolving the material constituting the fine inorganic particles in an aqueous medium, and the solubility of the material is controlled by any method (ion exchange, introduction / desorption of substituents by chemical reaction, control of pH, temperature, etc.) ), The fine inorganic particles are precipitated, and an aqueous slurry containing the fine inorganic particles can be obtained. For example, an aqueous colloidal silica slurry can be prepared by ion exchange of a water glass aqueous solution with an ion exchange resin.
微小無機粒子としては表面性状が親水性であること以外は特に限定しない。表面が親水性であるとは、最終的に混合等させる混合材料に対して、そのままの状態で分散させた場合に、凝集を生ずるようなものである。 The fine inorganic particles are not particularly limited except that the surface properties are hydrophilic. When the surface is hydrophilic, the surface of the mixed material finally mixed or the like is aggregated when dispersed as it is.
水系媒質としては親水性が高い(混合材料との親和性がそのままでは十分でない)微小無機粒子を分散できる媒質であり、その製造工程において液体であることが望ましい。例えば、水が挙げられる。 The aqueous medium is a medium that can disperse fine inorganic particles having high hydrophilicity (the affinity with the mixed material is not sufficient as it is), and is desirably a liquid in the production process. An example is water.
(b)水系有機溶媒は水系媒質よりも沸点が高く、水系媒質と混合できる有機溶媒である。沸点が高いことで、蒸発等により除去する場合に水系媒質から除去が進行し、微小無機粒子を分散する媒質を水系媒質から水系有機溶媒に徐々に置換することができる。ここで、沸点がより高いとは水系媒質を除去する場合の雰囲気における沸点が高いことを意味する。例えば、減圧雰囲気下にて水系媒質を除去する場合にはその圧力下における沸点にて比較する。また、他の添加物により沸点が変化するような場合(共沸混合物の形成、沸点上昇など)はその効果も考慮することが望ましい。 (B) The aqueous organic solvent has a boiling point higher than that of the aqueous medium and can be mixed with the aqueous medium. Since the boiling point is high, the removal proceeds from the aqueous medium when removing by evaporation or the like, and the medium in which the fine inorganic particles are dispersed can be gradually replaced from the aqueous medium to the aqueous organic solvent. Here, the higher boiling point means that the boiling point in the atmosphere when removing the aqueous medium is high. For example, when the aqueous medium is removed under a reduced pressure atmosphere, the comparison is made with the boiling point under the pressure. In addition, when the boiling point is changed by other additives (formation of an azeotrope, increase in boiling point, etc.), it is desirable to consider the effect.
水系媒質と水系有機溶媒との混合比は特に限定しないが、水系有機溶媒より沸点が高い有機化合物である混合材料が溶解する程度に水系有機溶媒を添加することが望ましい。そして、水系有機溶媒の量は多すぎると、生産効率が低下するおそれがある。 The mixing ratio of the aqueous medium and the aqueous organic solvent is not particularly limited, but it is desirable to add the aqueous organic solvent to such an extent that the mixed material that is an organic compound having a higher boiling point than the aqueous organic solvent is dissolved. And when there is too much quantity of an aqueous organic solvent, there exists a possibility that production efficiency may fall.
水系媒質として水を採用する場合に、水系有機溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(プロピレングリコール−1−メチルエーテル、沸点119℃程度;プロピレングリコール−2−メチルエーテル、沸点130℃程度)、ブタノール(沸点117.7℃)、N−メチル−2−ピロリドン(沸点204℃程度)、γ−ブチロラクトン(沸点204℃程度)などが例示できる。 When water is employed as the aqueous medium, examples of the aqueous organic solvent include propylene glycol monomethyl ether (propylene glycol-1-methyl ether, boiling point of about 119 ° C .; propylene glycol-2-methyl ether, boiling point of about 130 ° C.), butanol ( Examples include boiling point 117.7 ° C.), N-methyl-2-pyrrolidone (boiling point of about 204 ° C.), γ-butyrolactone (boiling point of about 204 ° C.), and the like.
(c)イソシアネート化合物及び有機アミン化合物はのうち、有機アミン化合物は前述の水系有機溶媒及び熱硬化性樹脂を添加する際に同時に添加することもできる。 (C) Of the isocyanate compound and the organic amine compound, the organic amine compound can be added simultaneously with the addition of the aqueous organic solvent and the thermosetting resin.
(d)その他の工程として、水系媒質や水系有機溶媒を蒸発・除去する工程を有する。水系媒質や水系有機溶媒は加熱したり、減圧したりすることで蒸発させることができる。 (D) As other steps, there is a step of evaporating and removing the aqueous medium and the aqueous organic solvent. The aqueous medium and the aqueous organic solvent can be evaporated by heating or reducing the pressure.
水系媒質及び水系有機溶媒を除去することで、熱硬化性樹脂中に微小無機粒子が混合乃至分散した状態とすることができる。 By removing the aqueous medium and the aqueous organic solvent, the fine inorganic particles can be mixed or dispersed in the thermosetting resin.
(試験例1)
微小無機粒子としてのシリカ微粒子(コロイドシリカOS:シリカ分20質量%:平均粒径約10nm:日産化学製)を100質量部にプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を200質量部とシリカ微粒子の表面積に応じた量の非反応性シランカップリング剤(ビニルトリクロルシラン:KBM−1003:信越化学工業製)とを混合し、40℃で72時間保持した後、熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂(エピコート828、ジャパンエポキシレジン社製)を90質量部を混合・分散した。その後、エバポレータにより水及びPGMを除去してコロイドシリカをエポキシ樹脂中に分散させた。更にエポキシ樹脂を添加することにより、全体の質量を基準としてシリカ微粒子が10質量%になるようにした。
(Test Example 1)
Silica fine particles (colloidal silica OS: 20% by mass of silica: average particle size of about 10 nm: manufactured by Nissan Chemical Co.) as fine inorganic particles are 100 parts by mass and propylene glycol monomethyl ether (PGM) is 200 parts by mass and the surface area of the silica fine particles. A suitable amount of a non-reactive silane coupling agent (vinyltrichlorosilane: KBM-1003: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was mixed and held at 40 ° C. for 72 hours, and then an epoxy resin (Epicoat 828) as a thermosetting resin. 90 parts by mass of Japan Epoxy Resin Co.) was mixed and dispersed. Thereafter, water and PGM were removed by an evaporator, and colloidal silica was dispersed in the epoxy resin. Further, by adding an epoxy resin, the silica fine particles were adjusted to 10% by mass based on the total mass.
その後、有機アミン化合物(Ethacure100:アルベマール製)を10質量部添加・混合し、更にイソシアネート化合物(デュラネートTPA−100:旭化成製)を アミン対イソシアネートの当量比が約1:1になるように添加・混合した。最後に硬化剤(イミダゾール系:2PHZ−PW:四国化成製)を添加し、減圧撹拌することにより脱泡し本試験例の試験試料とした。 Thereafter, 10 parts by mass of an organic amine compound (Ethacure 100: manufactured by Albemarle) is added and mixed, and further an isocyanate compound (Duranate TPA-100: manufactured by Asahi Kasei) is added so that the equivalent ratio of amine to isocyanate is about 1: 1. Mixed. Finally, a curing agent (imidazole type: 2PHZ-PW: manufactured by Shikoku Chemicals) was added and defoamed by stirring under reduced pressure to obtain a test sample of this test example.
(試験例2)
微小無機粒子としてのシリカ微粒子(コロイドシリカOL:シリカ分20質量%:平均粒径約50nm:日産化学製)を100質量部にプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を200質量部と第2微小無機粒子としてのアドマファインSE2050−SQ(シリカ:平均粒径0.5μm:アドマテックス製)を200質量部、シリカ微粒子の表面積に応じた量の非反応性シランカップリング剤(ビニルトリクロルシラン:KBM−1003:信越化学工業製)とを混合し、40℃で72時間保持した後、熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂を100質量部を混合・分散した。その後、エバポレータにより水及びPGMを除去してコロイドシリカ及び第2微小無機粒子をエポキシ樹脂中に分散させた。更にエポキシ樹脂を添加することにより、全体の質量を基準としてシリカ微粒子が60質量%になるようにした。
(Test Example 2)
Silica fine particles (colloidal silica OL: 20% by mass of silica: average particle size of about 50 nm: manufactured by Nissan Chemical Co.) as 100 mass parts and 200 mass parts of propylene glycol monomethyl ether (PGM) as the fine inorganic particles and the second fine
その後、この微粒子分散樹脂組成物100質量部に対して有機アミン化合物(Ethacure100:アルベマール製)を2質量部添加・混合し、更にイソシアネート化合物(デュラネートTPA−100:旭化成製)をアミン対イソシアネートの当量比が約1:1になるように添加・混合した。最後に硬化剤(イミダゾール系:2PHZ−PW:四国化成製)を添加し、減圧撹拌することにより脱泡し本試験例の試験試料とした。 Thereafter, 2 parts by mass of an organic amine compound (Ethacure 100: manufactured by Albemarle) is added to and mixed with 100 parts by mass of the fine particle-dispersed resin composition, and an isocyanate compound (Duranate TPA-100: manufactured by Asahi Kasei) is added to the equivalent of amine to isocyanate. The mixture was added and mixed so that the ratio was about 1: 1. Finally, a curing agent (imidazole type: 2PHZ-PW: manufactured by Shikoku Chemicals) was added and defoamed by stirring under reduced pressure to obtain a test sample of this test example.
(試験例3)
コロイドシリカを添加していない以外は試験例1と同様の操作を行い本試験例の試験試料とした。
(Test Example 3)
A test sample of this test example was prepared by performing the same operation as in Test Example 1 except that no colloidal silica was added.
(試験例4)
イソシアネート化合物及び有機アミン化合物を添加していない以外は試験例1と同様の操作を行い本試験例の試験試料とした。
(Test Example 4)
Except not adding an isocyanate compound and an organic amine compound, operation similar to Test Example 1 was performed, and it was set as the test sample of this test example.
(粘度の測定)
試験例1の試験試料について粘度を測定した。測定温度は25℃と110℃とした。結果を図1に示す。図1より明らかなように、高温でも高いチキソトロピー性を発現できることが分かった。そして、70℃で放置した際の粘度変化を検討した(測定条件:sharerate5S-1)。結果を図2に示す。図2より明らかなように、70℃での放置では粘度の経時変化は殆ど認められなかった。
(Measurement of viscosity)
The viscosity of the test sample of Test Example 1 was measured. The measurement temperature was 25 ° C. and 110 ° C. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 1, it was found that high thixotropy can be expressed even at high temperatures. And the viscosity change at the time of leaving at 70 degreeC was examined (measuring condition: sharerate5S < -1 >). The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 2, almost no change in viscosity with time was observed when left at 70 ° C.
試験例2の試験試料についても試験例1の試験試料と同様に粘度を測定した。測定温度は70℃とした。結果を図3に示す。図3より明らかなように、試験例1の試験試料と同様に、高温でも高いチキソトロピー性を発現できることが分かった。そして、70℃で放置した際の粘度変化を検討した(測定条件:sharerate5S-1)。結果を図4に示す。図4より明らかなように、70℃での放置では粘度の経時変化は殆ど認められなかった。 The viscosity of the test sample of Test Example 2 was measured in the same manner as the test sample of Test Example 1. The measurement temperature was 70 ° C. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 3, as in the test sample of Test Example 1, it was found that high thixotropy can be expressed even at a high temperature. And the viscosity change at the time of leaving at 70 degreeC was examined (measuring condition: sharerate5S < -1 >). The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 4, almost no change in the viscosity with time was observed when left at 70 ° C.
試験例3の試験試料についても試験例1の試験試料と同様に高温下での粘度の経時変化を測定した。測定温度は70℃とした(測定条件:sharerate5S-1)。結果を図5に示す。図5より明らかなように、70℃での放置では粘度が経時的に低下することが分かった。 For the test sample of Test Example 3, the change with time in viscosity at high temperature was measured in the same manner as the test sample of Test Example 1. The measurement temperature was 70 ° C. (measurement condition: sharerate 5S −1 ). The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 5, it was found that the viscosity decreased with time when left at 70 ° C.
試験例4の試験試料についても試験例1の試験試料と同様に粘度を測定した。測定温度は25℃とした。結果を図6に示す。図6より明らかなように、シェアレートの大きさにかかわらず粘度の大きさは一定でチキソトロピー性は示さなかった。 The viscosity of the test sample of Test Example 4 was measured in the same manner as the test sample of Test Example 1. The measurement temperature was 25 ° C. The results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 6, the viscosity was constant and thixotropic property was not shown regardless of the share rate.
以上の結果から、レオロジー改変剤を添加することでチキソトロピー性が向上することが分かった(試験例1、2、4)。そのチキソトロピー性は微小無機粒子の添加により高温に放置しても高い値を示すことが分かった(試験例1、2、3)。 From the above results, it was found that thixotropy was improved by adding a rheology modifier (Test Examples 1, 2, and 4). It was found that the thixotropy showed a high value even when left at a high temperature by adding fine inorganic particles (Test Examples 1, 2, and 3).
Claims (5)
前記レオロジー改変剤を分散する熱硬化性樹脂と、
粒径が5nm〜300nmのシリカから形成される微小無機粒子と、
を有する熱硬化性樹脂組成物であって、
前記イソシアネート化合物及び前記有機アミン化合物は前記微小無機粒子の存在下で反応させられており、
前記レオロジー改変剤の熱硬化性樹脂組成物に対する含有量が0.1〜20重量%であり、前記微小無機粒子の熱硬化性樹脂組成物に対する含有量が1〜60重量%であることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 A rheology modifier comprising a reaction product of an isocyanate compound having one or more isocyanate groups and an organic amine compound having one or more amine structures;
A thermosetting resin in which the rheology modifier is dispersed;
Fine inorganic particles formed from silica having a particle size of 5 nm to 300 nm;
A thermosetting resin composition comprising:
The isocyanate compound and the organic amine compound are reacted in the presence of the fine inorganic particles,
The content of the rheology modifier in the thermosetting resin composition is 0.1 to 20% by weight, and the content of the fine inorganic particles in the thermosetting resin composition is 1 to 60% by weight. A thermosetting resin composition.
前記レオロジー改変剤を分散する熱硬化性樹脂と、
粒径が5nm〜300nmのシリカから形成される微小無機粒子と、
を有する熱硬化性樹脂組成物であって、
前記微小無機粒子はシランカップリング剤にて処理されており、
前記レオロジー改変剤の熱硬化性樹脂組成物に対する含有量が0.1〜20重量%であり、前記微小無機粒子の熱硬化性樹脂組成物に対する含有量が1〜60重量%であることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 A rheology modifier comprising a reaction product of an isocyanate compound having one or more isocyanate groups and an organic amine compound having one or more amine structures;
A thermosetting resin in which the rheology modifier is dispersed;
Fine inorganic particles formed from silica having a particle size of 5 nm to 300 nm;
A thermosetting resin composition comprising:
The fine inorganic particles are treated with a silane coupling agent,
The content of the rheology modifier in the thermosetting resin composition is 0.1 to 20% by weight, and the content of the fine inorganic particles in the thermosetting resin composition is 1 to 60% by weight. A thermosetting resin composition.
前記有機アミン化合物は2以上のアミン構造をもつ請求項1〜3のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。 The isocyanate compound has two or more isocyanate groups,
The thermosetting resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic amine compound has two or more amine structures.
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