JP5742219B2 - (メタ)アクリレート系重合体、樹脂組成物及び成形体 - Google Patents

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Description

本発明は、(メタ)アクリレート系重合体、前記(メタ)アクリレート系重合体を含む樹脂組成物、前記樹脂組成物を成形して得られる成形体、(メタ)アクリレート系重合体を得る方法及び(メタ)アクリレート系重合体粉体を得る方法に関する。特に、本発明の樹脂組成物は、半導体封止材料や接着剤として有用である。
電気・電子部品、自動車部品、建材等、各種の用途に応じて樹脂成形体が製造されている。それらの樹脂成形体には、目的に応じて要求される性能を発現させるために、1種又は数種の樹脂や添加剤が用いられている。
例えば、トランジスタ、IC等の電気・電子部品では、エポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止が主流となってきている。しかしながら、このエポキシ樹脂組成物による樹脂封止は、量産性に優れ、安価に製造することが可能であるものの、半導体素子に比べて樹脂の線膨張係数が高いため、封止後の応力緩和が大きな課題である。
また、エポキシ樹脂は、電気絶縁用の積層板やプリント配線板の絶縁層にも多く用いられ、近年のプリント配線板実装技術の進歩や使用環境の変化に伴い、より高い熱的特性や機械的特性が求められるようになっている。特に、低弾性率化に関する要望は高くなっている。
特開2000−7890号公報及び特開2004−315572号公報には、エポキシ樹脂成形体を低弾性率化する方法として、ゴム粒子に単量体混合物をグラフト重合して得られたグラフト重合体を配合する方法が提案されている。特開平5−65391号公報には、エポキシ樹脂組成物の貯蔵安定性を改善する方法として、ゴム粒子に架橋性単量体を含む単量体混合物をグラフト重合して得られたグラフト重合体を配合する方法が提案されている。
しかしながら、特開2000−7890号公報及び特開2004−315572号公報の方法では、グラフト重合の際の単量体混合物中に架橋性単量体を含まないため、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に劣るという課題を有する。また、特開平5−65391号公報の方法では、グラフト重合体の体積平均一次粒子径が小さいため、樹脂中でのグラフト重合体の分散性に劣り、更に、グラフト重合体のtanδのピーク高さが低いため、得られる成形体の低弾性率化に劣るという課題を有する。
本発明は、樹脂中での一次粒子の分散性に優れ、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れ、得られる成形体の低弾性率化に優れ、更に、得られる成形体の絶縁性に優れる(メタ)アクリレート系重合体を提供することにある。
本発明は、体積平均一次粒子径が0.520〜3.00μmであり、動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク温度が−40℃以下であり、動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク高さが0.300以上であり、アセトン不溶分が99質量%以上である(メタ)アクリレート系重合体である。
また、本発明は、前記(メタ)アクリレート系重合体と樹脂を含む樹脂組成物である。
また、本発明は、前記樹脂組成物を成形して得られる成形体である。
また、本発明は、前記(メタ)アクリレート系重合体と樹脂を含む半導体封止材料である。
また、本発明は、前記(メタ)アクリレート系重合体と樹脂を含む接着剤である。
また、本発明は、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の存在下で、単量体混合物(b)を重合する(メタ)アクリレート系重合体の製造方法であって、単量体混合物(b)が架橋性単量体(b1)を含み、単量体混合物(b)の重合における(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)と単量体混合物(b)の組成比が、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)81〜98質量%、単量体混合物(b)2〜19質量%((メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)と単量体混合物(b)の合計が100質量%)であり、(メタ)アクリレート系重合体の体積平均一次粒子径が0.520〜3.00μmであり、(メタ)アクリレート系重合体の動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク温度が−40℃以下である(メタ)アクリレート系重合体の製造方法である。
更に、本発明は、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の存在下で、単量体混合物(b)を重合し、(メタ)アクリレート系重合体のラテックスを噴霧乾燥する(メタ)アクリレート系重合体粉体の製造方法であって、単量体混合物(b)が架橋性単量体(b1)を含み、単量体混合物(b)の重合における(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)と単量体混合物(b)の組成比が、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)81〜98質量%、単量体混合物(b)2〜19質量%((メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)と単量体混合物(b)の合計が100質量%)であり、(メタ)アクリレート系重合体の体積平均一次粒子径が0.520〜3.00μmであり、(メタ)アクリレート系重合体の動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク温度が−40℃以下である(メタ)アクリレート系重合体粉体の製造方法である。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体を用いることにより、樹脂中での一次粒子の分散性に優れ、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れ、得られる成形体の低弾性率化に優れ、更に、得られる成形体の絶縁性に優れる。また、本発明の樹脂組成物は、半導体封止材料や接着剤として有用である。
実施例1〜3及び比較例1で得られた(メタ)アクリレート系重合体の動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδ曲線である。 実施例2、実施例6及び比較例3で得られた(メタ)アクリレート系重合体の動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδ曲線である。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体は、動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク温度が−40℃以下である。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」又は「メタクリレート」を示す。
tanδのピーク温度は、−40℃以下であり、−45℃以下であることが好ましく、−48℃以下であることがより好ましい。また、tanδのピーク温度は、−90℃以上であることが好ましく、−80℃以上であることがより好ましい。
tanδのピーク温度が−40℃以下であると、得られる成形体の低温での低弾性率化に優れる。
tanδのピーク温度は、(メタ)アクリレート系重合体中の(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)のガラス転移温度を調整することで、適宜設定することができる。例えば、tanδのピーク温度を−40℃以下とするためには、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)のガラス転移温度を−40℃以下となるように設計すればよく、tanδのピーク温度を−90℃以上とするためには、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)のガラス転移温度を−90℃以上となるように設計すればよい。
tanδのピーク温度を−40℃以下とするための(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)のガラス転移温度は、−40℃以下であり、−45℃以下であることが好ましく、−48℃以下であることがより好ましい。
一般に、重合体は、ガラス転移温度より低温になると、充分なゴム弾性を発現できない。そのため、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)のガラス転移温度が低いほど、即ち、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク温度が低いほど、より低温でのゴム弾性を発現するため好ましい。
本発明の(メタ)アクリル系重合体は、動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク高さが0.300以上である。
tanδのピーク高さは、0.300以上であり、0.350以上であることが好ましく、0.400以上であることがより好ましく、0.450以上であることが更に好ましい。また、tanδのピーク高さは、1.00以下であることが好ましく、0.900以下であることがより好ましく、0.800以下であることが更に好ましい。
tanδのピーク高さが0.300以上であると、得られる成形体の低弾性率化に優れる。
tanδのピーク高さは、(メタ)アクリレート系重合体中の(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の含有率並びに(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)を得るために用いる単量体混合物(a)中の架橋性単量体(a1)の含有率を調整することで、適宜設定することができる。例えば、tanδのピーク高さを0.300以上とするためには、(メタ)アクリレート系重合体中の(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の含有率を、(メタ)アクリレート系重合体100質量%中、81質量%以上となるように設計し、かつ、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)を得るために用いる単量体混合物(a)中の架橋性単量体(a1)の含有率を、単量体混合物(a)100質量%中、2.5質量%以下となるように設計すればよい。
tanδのピーク高さを0.300以上とするための(メタ)アクリレート系重合体中の(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の含有率は、(メタ)アクリレート系重合体100質量%中、81質量%以上であり、83質量%以上であることが好ましく、86質量%以上であることがより好ましい。
(メタ)アクリレート系重合体中の(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の含有率は、パルスNMR等により確認できる。
tanδのピーク高さを0.300以上とするための(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)を得るために用いる単量体混合物(a)中の架橋性単量体(a1)の含有率は、単量体混合物(a)100質量%中、2.5質量%以下であり、2.3質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以下であることがより好ましい。
一般に、重合体は、ゴム領域におけるtanδのピーク高さが低いと、充分なゴム弾性を発現できない。そのため、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク高さが高いほど、ゴム弾性を発現するため好ましい。
本発明における動的粘弾性測定は、(メタ)アクリレート系重合体粉体を熱プレス機を用いて3mm(厚さ)×10mm(幅)×50mm(長さ)の試験片に調製し、動的機械的特性解析装置により、両持ち曲げモード、昇温速度2℃/分、周波数10Hzの条件で行ったものである。また、tanδのピーク温度及びピーク高さは、前記測定で得られたtanδ曲線の−100〜0℃におけるピークを計測したものである。
ガラス転移温度が−40℃以下となる(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)を得るためには、単独重合体のガラス転移温度が−40℃以下となる(メタ)アクリレート系単量体(a2)を主成分とする単量体混合物(a)を重合すればよい。
単独重合体のガラス転移温度は、動的粘弾性測定、示差走査熱量測定、示差熱熱重量同時測定、熱機械特性分析等の公知の測定方法により確認できる。
(メタ)アクリレート系単量体(a2)としては、例えば、2−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、エチルカルビトールアクリレートが挙げられる。これらの(メタ)アクリレート系単量体(a2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの(メタ)アクリレート系単量体(a2)の中でも、単量体混合物(a)の重合安定性に優れることから、2−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレートが好ましく、得られる成形体の低温での低弾性率化に優れることから、2−エチルヘキシルアクリレートがより好ましい。
(メタ)アクリレート系単量体(a2)の含有率は、単量体混合物(a)100質量%中、69.999〜99.999質量%であることが好ましく、79.99〜99.99質量%であることがより好ましく、89.9〜99.9質量%であることが更に好ましい。
(メタ)アクリレート系単量体(a2)の含有率が69.999質量%以上であると、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク温度が−40℃以下となり、得られる成形体の低温での低弾性率化に優れる。また、(メタ)アクリレート系単量体(a2)の含有率が99.999質量%以下であると、(メタ)アクリレート系重合体のアセトン不溶分が99質量%以上となり、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れる。
単量体混合物(a)は、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク温度が−40℃以下となる範囲であれば、必要に応じて、(メタ)アクリレート系単量体(a2)以外のその他の単量体(a3)を含んでもよい。その他の単量体(a3)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート等の単独重合体のガラス転移温度が40℃を超える(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン、アルキル置換スチレン等の芳香族ビニル単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体;グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基を有するビニル単量体;ヒドロキシ(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基を有するビニル単量体;(メタ)アクリル基変性シリコーン;ハロゲン含有ビニル単量体が挙げられる。これらのその他の単量体(a3)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
その他の単量体(a3)の含有率は、単量体混合物(a)100質量%中、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。
その他の単量体(a3)の含有率が30質量%以下であると、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク温度が−40℃以下となり、得られる成形体の低温での低弾性率化に優れる。
単量体混合物(a)は、必要に応じて、架橋性単量体(a1)を含んでもよい。
架橋性単量体(a1)としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジビニルベンゼン、多官能(メタ)アクリル基変性シリコーンが挙げられる。これらの架橋性単量体(a1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
尚、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の架橋性単量体(a1)は、グラフト交叉剤としての機能も有する。
架橋性単量体(a1)の含有率は、単量体混合物(a)100質量%中、0.0001〜2.5質量%であることが好ましく、0.01〜2.3質量%であることがより好ましく、0.1〜2.0質量%であることが更に好ましい。架橋性単量体(a1)の含有率が0.001質量%以上であると、(メタ)アクリレート系重合体のアセトン不溶分が99質量%以上となり、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れる。架橋性単量体(a1)の含有率が2.5質量%以下であると、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク高さが0.300以上となり、得られる成形体の低弾性率化に優れる。
単量体混合物(a)の重合方法は、粒子状の重合体を得ることができる重合方法であれば特に制限されないが、真球状粒子を得やすい重合方法が好ましく、例えば、乳化重合、ソープフリー重合、ソープフリー乳化重合、分散重合、膨潤重合、ミニエマルション重合、微細懸濁重合が挙げられる。
単量体混合物(a)の重合に用いる重合開始剤としては、公知の重合開始剤を用いることができ、(メタ)アクリレート系重合体を噴霧乾燥で粉体化する際に金属イオンの残留がないため、金属イオンが含まれていない重合開始剤を用いることが好ましい。
金属イオンが含まれていない重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、4,4’−アゾビス−(4−シアノバレリックアシッド)、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]等のアゾ系化合物;過硫酸アンモニウム等の過硫酸化合物;ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド、p−メンタンヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、t−ブチルヒドロパーオキシド等の有機過酸化物;前記過硫酸化合物又は前記有機過酸化物を一成分としたレドックス系開始剤が挙げられる。これらの重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの金属イオンが含まれていない重合開始剤の中でも、単量体混合物(a)の重合安定性に優れることから、過硫酸アンモニウム、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、4,4’−アゾビス−(4−シアノバレリックアシッド)、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]が好ましい。
単量体混合物(a)の重合に用いる乳化剤としては、公知の乳化剤を用いることができ、例えば、不均化ロジン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸のアルカリ金属塩やアンモニウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸等のスルホン酸アルカリ金属塩やアンモニウム塩、ノニオン系乳化剤が挙げられる。これらの乳化剤の中でも、(メタ)アクリレート系重合体を噴霧乾燥で粉体化する際に金属イオンの残留がないことから、金属イオンが含まれていないアンモニウム塩型アニオン系乳化剤、ノニオン系乳化剤を用いることが好ましい。アンモニウム塩型アニオン系乳化剤としては、乳化重合の安定性に優れることから、ラウリル硫酸アンモニウム、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウムが好ましい。ノニオン系乳化剤としては、乳化重合の安定性に優れることから、ポリオキシエチレン(85)モノテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルが好ましい。
単量体混合物(a)の重合の際に、必要に応じて、連鎖移動剤を用いてもよい。
(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)は、単層であっても、2段以上の多層構造を有するものでもよい。また、2種類以上の(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)を複合させてもよい。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体は、アセトン不溶分が99質量%以上である。
アセトン不溶分は、99質量%以上であり、99.5質量%以上であることが好ましく、99.8質量%以上であることがより好ましい。アセトン不溶分が99質量%以上であると、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れる。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体は、アセトン不溶分が99質量%以上であるので、アセトン不溶分が99質量%未満となるような(メタ)アクリレート系熱可塑性エラストマーは、本発明の(メタ)アクリレート系重合体には含まれない。
アセトン不溶分は、単量体混合物(a)中の架橋性単量体(a1)の含有率及び単量体混合物(b)中の架橋性単量体(b1)の含有率を調整することで、適宜設定することができる。
本発明におけるアセトン不溶分は、以下のように測定したものである。
(メタ)アクリレート系重合体粉体を約1g秤量し、ナス型フラスコに入れ、アセトン50mlを加える。次いで、ナス型フラスコに冷却管を取り付け、68℃で6時間還流させる。冷却した後、遠心分離用のセルに移し、14000rpm、4℃で30分間遠心分離を行う。遠心分離後、セルから上澄みを取り除き、セルにアセトン50mlを加えて、イオン交換水1000gを入れた超音波水槽(40mm×240mm×150mm)にセルを漬けて、100Wで30分間超音波処理を行い、遠心分離、上澄み液の除去の作業を2回繰り返す。得られた固形分を68℃で3時間予備乾燥した後、1333Pa、50℃で12時間乾燥し、アセトン不溶分として秤量する。用いた(メタ)アクリレート系重合体粉体の質量とアセトン不溶分の質量を基に、式1により算出する。
アセトン不溶分[%]={[アセトン不溶分の質量]/[用いた(メタ)アクリレート系重合体粉体の質量]}×100 (式1)
アセトン不溶分を99質量%以上とするための単量体混合物(a)中の架橋性単量体(a1)の含有率は、単量体混合物(a)100質量%中、0.001質量%以上であり、0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましい。
アセトン不溶分を99質量%以上とするための単量体混合物(b)中の架橋性単量体(b1)の含有率は、単量体混合物(b)100質量%中、0.1質量%以上であり、0.5質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましい。
単量体混合物(b)中に含まれる架橋性単量体(b1)としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、多官能(メタ)アクリル基変性シリコーン、アリル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの架橋性単量体(b1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの架橋性単量体(b1)の中でも、単量体混合物(b)の重合安定性に優れることから、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼンが好ましく、アリル(メタ)アクリレートがより好ましい。
架橋性単量体(b1)の含有率は、単量体混合物(b)100質量%中、0.1〜30質量%であることが好ましく、0.5〜20質量%であることがより好ましく、2〜8質量%であることが更に好ましい。架橋性単量体(b1)の含有率が0.1質量%以上であると、アセトン不溶分が99質量%以上となり、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れる。架橋性単量体(b1)の含有率が30質量%以下であると、得られる成形体の低弾性率化に優れる。
単量体混合物(b)は、架橋性単量体(b1)以外のビニル単量体(b2)を含む。
ビニル単量体(b2)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;スチレン、α−メチルスチレン、アルキル置換スチレン等の芳香族ビニル単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体;グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基を有するビニル単量体;ヒドロキシ(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基を有するビニル単量体;(メタ)アクリル基変性シリコーン;ハロゲン含有ビニル単量体が挙げられる。これらの単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのビニル単量体(b2)の中でも、単量体混合物(b)の重合安定性、エポキシ樹脂との親和性、得られる成形体の耐熱性に優れることから、アルキル(メタ)アクリレート、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、グリシジル基を有するビニル単量体が好ましく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基を有するビニル単量体がより好ましく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートが更に好ましい。
ビニル単量体(b2)の含有率は、単量体混合物(b)100質量%中、70〜99.9質量%であることが好ましく、80〜99.5質量%であることがより好ましく、92〜98質量%であることが更に好ましい。ビニル単量体(b2)の含有率が70質量%以上であると、得られる成形体の低弾性率化に優れる。ビニル単量体(b2)の含有率が99.9質量%以下であると、アセトン不溶分が99質量%以上となり、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れる。
本発明の単量体混合物(b)の重合体は、単層であっても、2段以上の多層構造を有するものでもよい。
単量体混合物(b)の重合方法としては、粒子状の重合体を得ることができる重合方法であれば特に制限されないが、真球状粒子を得やすい重合方法が好ましく、例えば、乳化重合、ソープフリー重合、分散重合、膨潤重合、ミニエマルション重合、微細懸濁重合が挙げられる。真球状である重合体粒子は、重合体の粉体を配合した際、得られる樹脂組成物の粘度が上昇せず流動性に優れるため好ましい。
単量体混合物(b)の重合に用いる重合開始剤としては、単量体混合物(a)の重合に用いる重合開始剤と同様のものを用いることができる。
単量体混合物(b)の重合の際に、必要に応じて、乳化剤を用いてもよい。単量体混合物(b)の重合の際に用いる乳化剤としては、単量体混合物(a)の重合の際に用いる乳化剤と同様のものを用いることができる。
単量体混合物(b)の重合の際に、必要に応じて、連鎖移動剤を用いてもよい。
単量体混合物(b)の重合における(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)と単量体混合物(b)の組成比は、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)と単量体混合物(b)の合計100質量%中、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)81〜98質量%、単量体混合物(b)2〜19質量%であり、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)83〜96質量%、単量体混合物(b)4〜17質量%であることが好ましく、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)86〜93質量%、単量体混合物(b)7〜14質量%であることがより好ましい。(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の含有率が81質量%以上であると、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク高さが0.300以上となり、得られる成形体の低弾性率化に優れる。また、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の含有率が98質量%以下であると、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れる。単量体混合物(b)の含有率が2質量%以上であると、得られる樹脂組成物の貯蔵安定性に優れる。また、単量体混合物(b)の含有率が19質量%以下であると、(メタ)アクリレート系重合体のtanδのピーク高さが0.300以上となり、得られる成形体の低弾性率化に優れる。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体は、体積平均一次粒子径が0.520〜3.00μmである。
(メタ)アクリレート系重合体の体積平均一次粒子径は、0.520〜3.00μmであり、0.530〜2.00μmであることが好ましく、0.550〜1.50μmであることがより好ましい。(メタ)アクリレート系重合体の体積平均一次粒子径が0.520μm以上であると、樹脂中での(メタ)アクリレート系重合体の一次粒子の分散性に優れる。また、(メタ)アクリレート系重合体の体積平均一次粒子径が3.00μm以下であると、得られる成形体において樹脂本来の特性を損なわない。
体積平均一次粒子径を調整する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、乳化剤量を調整する方法、単量体と分散媒の比を調整する方法が挙げられる。これらの方法の中でも、体積平均一次粒子径の制御が容易であることから、ソープフリー重合によりシード粒子を製造した後、乳化重合を行う、ソープフリー乳化重合を用いる方法が好ましい。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体の体積平均一次粒子径は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置を用いてレーザー回折散乱法により測定されたものである。
得られた(メタ)アクリレート系重合体のラテックスは、必要に応じて、酸化防止剤や添加剤を添加してもよい。
酸化防止剤の例としては、IRGANOX 1076 DWJ、IRGANOX 245 DWJ、IRGASTAB MBS 11(チバジャパン(株)製)等のフェノール系酸化防止剤、ADEKASTAB LX−803((株)ADEKA製)等の複合系酸化防止剤が挙げられる。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体のラテックスを粉体化する方法としては、公知の粉体化方法を用いることができ、例えば、噴霧乾燥法、凍結乾燥法、凝固法が挙げられる。これらの粉体化方法の中でも、樹脂中での(メタ)アクリレート系重合体の分散性に優れることから、噴霧乾燥法が好ましい。
噴霧乾燥法は、ラテックスを微小液滴状に噴霧し、これに熱風を当てて乾燥するものである。微小液滴を発生させる方法としては、例えば、回転ディスク式、加圧ノズル式、二流体ノズル式、加圧二流体ノズル式が挙げられる。乾燥機容量は、特に制限はなく、実験室で用いるような小規模なスケールから、工業的に用いるような大規模なスケールまで、いずれも用いることができる。乾燥機における乾燥用加熱ガスの供給部である入口部、乾燥用加熱ガス及び乾燥粉末の排出口である出口部の位置も、特に制限はなく、通常用いる噴霧乾燥装置と同様でよい。装置内に導入する熱風の温度(入口温度)、即ちグラフト共重合体に接触し得る熱風の最高温度は、樹脂中での(メタ)アクリレート系重合体の一次粒子の分散性に優れることから、100〜200℃であることが好ましく、120〜180℃であることがより好ましい。
噴霧乾燥の際の(メタ)アクリレート系重合体のラテックスは、1種でもよく、複数のラテックスの混合物でもよい。また、噴霧乾燥時のブロッキング、嵩比重等の粉末特性を向上させるため、シリカ等の添加剤を添加して噴霧乾燥を行ってもよい。
噴霧乾燥により得られた(メタ)アクリレート系重合体粉体の体積平均粒子径は、5〜300μmであることが好ましく、10〜220μmであることがより好ましく、20〜200μmであることが更に好ましい。(メタ)アクリレート系重合体粉体の体積平均粒子径が5μm以上であると、粉体が舞うことが少なく、粉体取扱性に優れる。また、(メタ)アクリレート系重合体の粉体の体積平均粒子径が300μm以下であると、樹脂中での(メタ)アクリレート系重合体の一次粒子の分散性に優れる。
(メタ)アクリレート系重合体粉体中の水分率は、(メタ)アクリレート系重合体粉体100質量%中、1.5質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることがより好ましい。(メタ)アクリレート系重合体粉体中の水分率が1.5質量%以下であると、得られる樹脂組成物を成形する際に、クラックの発生が抑制される。
(メタ)アクリレート系重合体粉体中の金属イオンは、それぞれ10ppm未満であることが好ましい。(メタ)アクリレート系重合体中の金属イオンがそれぞれ10ppm未満であると、得られる成形体の絶縁性に優れる。
(メタ)アクリレート系重合体粉体中の硫酸イオンは、500ppm未満であることが好ましく、300ppm未満であることがより好ましい。(メタ)アクリレート系重合体中の硫酸イオンが500ppm未満であると、得られる成形体の絶縁性に優れる。
(メタ)アクリレート系重合体粉体中の金属イオンや硫酸イオン等のイオン性不純物量は、熱水抽出法により抽出されたイオン含有量に基づく。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体は、配合して得られる成形体の低弾性率化に優れることから、応力緩和特性を有する樹脂用添加剤として有用であり、特に、応力緩和特性を有するエポキシ樹脂用添加剤として有用である。
本発明の樹脂組成物は、本発明の(メタ)アクリレート系重合体と樹脂を含む。
樹脂としては、種々の硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が適用されるが、(メタ)アクリレート系重合体の樹脂添加剤としての効果の観点から、硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂がより好ましい。
硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂を用いることができ、分子構造や分子量等に特に制限はない。エポキシ樹脂としては、例えば、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、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂が挙げられる。また、エポキシ樹脂として、例えば、前記エポキシ樹脂のプレポリマー;ポリエーテル変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂のような前記エポキシ樹脂と他の重合体との共重合体;エポキシ樹脂の一部がエポキシ基を有する反応性希釈剤で置換されたものも挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
反応性希釈剤としては、例えば、レゾルシングリシジルエーテル、t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、1−(3−グリシドキシプロピル)−1,1,3,3,3−ペンタメチルシロキサン、N−グリシジル−N,N−ビス−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アミン等のモノグリシジル化合物;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のモノ脂環式エポキシ化合物が挙げられる。これらの反応性希釈剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えば、酸無水物、アミン化合物、フェノール化合物が挙げられる。これらの硬化剤の中でも、硬化物の耐熱性や耐薬品性に優れることから、酸無水物好ましい。硬化剤を用いることにより、エポキシ樹脂の硬化性及び硬化物特性を調整することができる。
酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテート)、ドデセニル無水コハク酸、ポリアゼライン酸無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物が挙げられる。これらの酸無水物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの酸無水物の中でも、耐候性、耐光性、耐熱性が求められる用途では、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい。
アミン化合物としては、例えば、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、イソホロンジアミン、エチレンジアミン、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、ジエチルアミノプロピルアミン、ビス−(4−アミノ−3−メチルジシクロヘキシル)メタン、ジアミノジ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、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、ジアミノジエチルジフェニルメタン、ジエチルトルエンジアミンが挙げられる。これらのアミン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのアミン化合物の中でも、耐候性、耐光性、耐熱性が求められる用途では、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、イソホロンジアミンが好ましい。
フェノール化合物としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、前記ビスフェノール類のジアリル化物の誘導体が挙げられる。これらのフェノール化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂の硬化剤の使用量としては、特に制限はないが、エポキシ基の化学量論量を考慮に入れることが必要である。
エポキシ樹脂を硬化させる際に、必要に応じて、硬化促進剤、潜在硬化剤等を用いてもよい。
硬化促進剤としては、公知の硬化促進剤を用いることができ、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物;イミダゾール化合物とエポキシ樹脂のアダクト類;トリフェニルホスフィン等の有機リン化合物類;テトラフェニルホスフィンテトラフェニルボレート等のボレート類;ジアザビシクロウンデセンが挙げられる。これらの硬化促進剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
潜在性硬化剤は、常温では固体であり、エポキシ樹脂の加熱硬化時に液化して硬化剤として作用するものである。潜在性硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、カルボヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、スベリン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカンジヒドラジド、ヘキサデカンジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、ジグリコール酸ジヒドラジド、酒石酸ジヒドラジド、リンゴ酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、2,6−ナフトエ酸ジヒドラジド、4,4’−ビスベンゼンジヒドラジド、1,4−ナフトエ酸ジヒドラジド、アミキュアVDH(商品名;味の素(株)製)、アミキュアUDH(商品名;味の素(株)製)、クエン酸トリヒドラジド等の有機酸ヒドラジドが挙げられる。これらの潜在性硬化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物の組成は、樹脂100質量部に対し、(メタ)アクリレート系重合体0.1〜50質量部であることが好ましく、0.5〜30質量部であることがより好ましい。(メタ)アクリレート系重合体の含有量が0.1質量部以上であると、(メタ)アクリレート系重合体の樹脂添加剤としての効果が充分に発現する。また、(メタ)アクリレート系重合体の含有量が50質量部以下であると、樹脂中で(メタ)アクリレート系重合体の粉体の分散性が良好となる。
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、シリコーンオイル、天然ワックス、合成ワックス等の離形剤;結晶質シリカ、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ等の粉体;ガラス繊維、炭素繊維等の繊維;三酸化アンチモン等の難燃剤;ハイドロタルサイト、希土類酸化物等のハロゲントラップ剤;カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤;シランカップリング剤が挙げられる。
本発明の樹脂組成物の調製方法は、公知の方法を用いることができる。調製方法としては、例えば、樹脂組成物を溶液状態で混合又はミキシングロールやニーダー等を用いて溶融混合し、冷却した後、粉砕又は打錠する方法が挙げられる。
本発明の樹脂組成物の調製方法として、(メタ)アクリレート系重合体のラテックスの水分散媒を溶媒に置換した後に、溶媒を液状のエポキシ樹脂に置換し、(メタ)アクリレート系重合体をエポキシ樹脂に配合する方法も可能であるが、工程が簡略であり、本発明の(メタ)アクリレート系重合体は樹脂中での一次粒子の分散性に充分に優れることから、(メタ)アクリレート系重合体のラテックスを粉体化した後に、前記調製方法で配合するが好ましい。
本発明の成形体は、本発明の樹脂組成物を成形することにより得られる。成形方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、トランスファー成形、シートモールディングコンパウンド成形、バルクモールディングコンパウンド成形が挙げられる。
本発明の樹脂組成物及び成形体は、電子材料をはじめとする各種用途に用いることができ、半導体封止材料や接着剤等の低弾性率化が要求される用途に特に好適である。
以下、実施例により本発明について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例中において、「部」及び「%」は、それぞれ「質量部」及び「質量%」を表すものとする。
(1)体積平均一次粒子径
得られた(メタ)アクリレート系重合体のラテックスをイオン交換水で希釈し、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(機種名「LA−910」、(株)堀場製作所製)を用い、体積平均におけるメジアン径を求めた。ラテックスの試料濃度は、装置に付属の散乱光強度モニターにおいて適正範囲となるよう適宜調整した。
(2)体積平均二次粒子径
得られた(メタ)アクリレート系重合体粉体をイオン交換水で希釈し、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(機種名「LA−910」、(株)堀場製作所製)を用い、体積平均におけるメジアン径を求めた。ラテックスの試料濃度は、装置に付属の散乱光強度モニターにおいて適正範囲となるよう適宜調整した。
(3)tanδのピーク温度、tanδのピーク高さ
得られた(メタ)アクリレート系重合体粉体を熱プレス機を用いて3mm(厚さ)×10mm(幅)×50mm(長さ)の試験片に調製し、動的機械的特性解析装置(機種名「EXSTAR DMS6100」、セイコーインスツル(株)製)により、両持ち曲げモード、昇温速度2℃/分、周波数10Hzの条件でtanδ曲線を測定し、−100〜0℃におけるtanδ曲線のピークトップの温度、ピークトップの高さを計測した。
(4)イオン含有量(金属イオン)
得られた(メタ)アクリレート系重合体粉体約20gを秤量し、ガラス製耐圧容器に入れ、これにイオン交換水200gを加え、蓋をして振り混ぜて均一に分散させた後、95℃のギヤーオーブン内に20時間静置させた。その後、ガラス製耐圧容器をギヤーオーブンから取り出して冷却した後、0.2μmのセルロース混合エステル製メンブレンフィルターで濾過し、100mlサンプル瓶に移したものを試料として測定に用いた。ナトリウムイオン(Na)、カリウムイオン(K)、カルシウムイオン(Ca2+)の各イオンの定量を下記の条件により行い、熱水抽出法により抽出された抽出液中の金属イオン含有量を基に、(メタ)アクリレート系重合体粉体中の金属イオン含有量を式2により算出した。
装置 :ICP発光分光分析装置(機種名「IRIS IntrepidII XSP」、サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製)
検量線 :0/0.1/1/10ppmの4点による絶対検量線法
測定波長:589.5nm(Na)、766.4nm(K)、184.0nm及び317.9nm(Ca2+
(メタ)アクリレート系重合体粉体中の金属イオンの含有量[ppm]=[抽出液中の金属イオン含有量[ppm]]×[抽出に用いたイオン交換水の量[g]]/[用いた(メタ)アクリレート系重合体粉体の質量[g]] (式2)
(5)イオン含有量(硫酸イオン)
得られた(メタ)アクリレート系重合体粉体約20gを秤量し、ガラス製耐圧容器に入れ、これにイオン交換水200gをメスシリンダーで加え、蓋をして振り混ぜて均一に分散させた後、95℃のギヤーオーブン内に20時間静置させた。その後、ガラス製耐圧容器をギヤーオーブンから取り出して冷却した後、0.2μmのセルロース混合エステル製メンブレンフィルターで濾過し、100mlサンプル瓶に移したものを試料として測定に用いた。硫酸イオン(SO 2−)の定量を下記の条件により行い、熱水抽出法により抽出された抽出液中の硫酸イオン含有量を基に、(メタ)アクリレート系重合体粉体中の硫酸イオン含有量を式3により算出した。
装置 :イオンクロマトグラフ(機種名「IC−20」、日本ダイオネクス(株)製)
分離カラム:IonPac AS12A(日本ダイオネクス(株)製)
検量線 :4ppmの1点による絶対検量線法
(メタ)アクリレート系重合体粉体中の硫酸イオンの含有量[ppm]=[抽出液中の硫酸イオン含有量[ppm]]×[抽出に用いたイオン交換水の量[g]]/[用いた(メタ)アクリレート系重合体粉体の質量[g]] (式3)
(6)アセトン不溶分
得られた(メタ)アクリレート系重合体粉体を約1g秤量し、ナス型フラスコに入れ、アセトン50mlを加えた。次いで、ナス型フラスコに冷却管を取り付け、68℃で6時間還流させた。冷却した後、遠心分離用のセルに移し、14000rpm、4℃で30分間遠心分離を行った。遠心分離後、セルから上澄みを取り除き、セルにアセトン50mlを加えて、イオン交換水1000gを入れた超音波水槽(40mm×240mm×150mm)にセルを漬けて、100Wで30分間超音波処理(機種名「W−211」、本多電子(株)製)を行い、遠心分離、上澄み液の除去の作業を2回繰り返した。得られた固形分を68℃で3時間予備乾燥した後、1333Pa、50℃で12時間乾燥し、アセトン不溶分として秤量した。用いた(メタ)アクリレート系重合体粉体の質量とアセトン不溶分の質量を基に、式4により算出した。
アセトン不溶分[%]={[アセトン不溶分の質量[g]]/[用いた(メタ)アクリレート系重合体粉体の質量[g]]}×100 (式4)
(7)分散性
得られた樹脂組成物中の(メタ)アクリレート系重合体の分散状態を、JIS K−5600に準拠し、粒ゲージを用い、以下の指標で評価した。
A:4.5μm以下
B:4.5μmを超え、10.0μm以下
C:10.0μmを超える
(8)貯蔵安定性(40℃)
得られた樹脂組成物を25℃に調温した後、BH型粘度計(機種名「DV−II+Pro、Spindle No.6」、ブルックフィールド社製)を用い、回転数100rpmで粘度を測定し、これを48時間保管前の粘度とした。次いで、得られた樹脂組成物を40℃の恒温水槽に48時間保管した後、25℃に調温し、48時間保管前の粘度の測定と同様にBH型粘度計を用いて粘度を測定し、これを48時間保管後の粘度とした。式5により粘度増加率を算出し、以下の指標で評価した。
粘度増加率[%]=([48時間保管後の粘度]/[48時間保管前の粘度]−1)×100 (式5)
A:10%以下
B:10%を超え、50%以下
C:50%を超える
(9)貯蔵安定性(80℃)
得られた樹脂組成物を25℃に調温した後、BH型粘度計(機種名「DV−II+Pro、Spindle No.6」、ブルックフィールド社製)を用い、回転数100rpmで粘度を測定し、これを48時間保管前の粘度とした。次いで、得られた樹脂組成物を80℃の恒温水槽に48時間保管した後、25℃に調温し、48時間保管前の粘度の測定と同様にBH型粘度計を用いて粘度を測定し、これを48時間保管後の粘度とした。式6により粘度増加率を算出し、以下の指標で評価した。
粘度増加率[%]=([48時間保管後の粘度]/[48時間保管前の粘度]−1)×100 (式6)
A:20%以下
B:20%を超え、60%以下
C:60%を超える
(10)曲げ弾性率(23℃)
得られた成形体を、3mm×10mm×60mmに切断して試験片とし、引張圧縮試験機(機種名「ストログラフ T」、(株)東洋精機製作所製)を用い、JIS K 7171に準拠して測定し、以下の指標で評価した。測定温度は23℃で実施した。
以下の指標は、グラフト共重合体を20部添加したものに関する指標である。
A:2300MPa以下
B:2300MPaを超え、2400MPa以下
C:2400MPaを超える
(11)曲げ弾性率(−40℃)
得られた成形体を、3mm×10mm×60mmに切断して試験片とし、引張圧縮試験機(機種名「ストログラフ T」、(株)東洋精機製作所製)を用い、JIS K 7171に準拠して測定し、以下の指標で評価した。測定温度は−40℃で実施した。
以下の指標は、グラフト共重合体を20部添加したものに関する指標である。
A:2300MPa以下
B:2300MPaを超え、2400MPa以下
C:2400MPaを超える
(12)比誘電率
得られた成形体を、3mm×30mm×30mmに切断して試験片とし、温度23℃、湿度50%下にて24時間以上調湿した後、誘電率測定装置(機種名「4291B RFインピーダンス/マテリアル・アナライザ」、アジレント・テクノロジー(株)製)、誘電率測定用電極(機種名「16453A」、アジレント・テクノロジー(株)製)、マイクロメータ((株)ミツトヨ製)を用いて、周波数1GHzにおける比誘電率の値を測定し、以下の指標で評価した。
A:2.8以下
B:2.8を超え、3.0以下
C:3.0を超える
(13)誘電正接
得られた成形体を、3mm×30mm×30mmに切断して試験片とし、温度23℃、湿度50%下にて24時間以上調湿した後、誘電率測定装置(機種名「4291B RFインピーダンス/マテリアル・アナライザ」、アジレント・テクノロジー(株)製)、誘電率測定用電極(機種名「16453A」、アジレント・テクノロジー(株)製)、マイクロメータ((株)ミツトヨ製)を用いて、周波数1GHzにおける誘電正接の値を測定し、以下の指標で評価した。
A:0.013以下
B:0.013を超え、0.016以下
C:0.016を超える
実施例・比較例中に記載の試薬原料については下記の通りである。
ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム:商品名「リカサーフM−300」(新日本理化(株)製)をそのまま使用した。
ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸カリウム:商品名「ペレックスOT−P」(花王(株)製)をそのまま使用した。
ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル:商品名「エマルゲンA−90」(花王(株)製)をそのまま使用した。
過硫酸アンモニウム:和光純薬工業(株)製のものをそのまま使用した。
過硫酸カリウム:和光純薬工業(株)製のものをそのまま使用した。
2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]:商品名「VA−057」(和光純薬(株)製)をそのまま使用した。
n−ブチルアクリレート:三菱化学(株)製のものをそのまま使用した。
2−エチルヘキシルアクリレート:三菱化学(株)製のものをそのまま使用した。
イソオクチルアクリレート:大阪有機化学工業(株)製のものをそのまま使用した。
アリルメタクリレート:商品名「アクリエステルA」(三菱レイヨン(株)製)をそのまま使用した。
メチルメタクリレート:商品名「アクリエステルM」(三菱レイヨン(株)製)をそのまま使用した。
[実施例1]
攪拌機、還流冷却管、温度制御装置、滴下ポンプ及び窒素導入管を備えたセパラブルフラスコに、n−ブチルアクリレート4.88部、アリルメタクリレート0.12部、イオン交換水92.41部の混合液を調製し、窒素雰囲気中、120rpmで撹拌しながら90℃に昇温した。次いで、予め調製した過硫酸アンモニウム0.02部、イオン交換水8.33部の溶液を一括投入し、60分間保持し、単量体混合物(a)の1段目の重合を行った。
その後、80℃に温度を下げ、2−エチルヘキシルアクリレート78.62部、アリルメタクリレート1.38部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.10部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.19部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.74部、イオン交換水39.17部をディスパーミキサー用いて混合し、得られた乳化混合物を230分かけて滴下し、60分間保持し、単量体混合物(a)の2段目の重合を行い、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)のラテックスを得た。
次に、メチルメタクリレート14.33部、n−ブチルアクリレート0.29部、アリルメタクリレート0.38部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.03部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.10部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.20部、イオン交換水7.50部をディスパーミキサーを用いて混合し、得られた乳化混合物を(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)のラテックスに60分かけて滴下し、60分保持し、単量体混合物(b)の重合を行い、(メタ)アクリレート系重合体(1)のラテックスを得た。
得られた(メタ)アクリレート系重合体(1)のラテックスは、スプレードライヤー(機種名「L−8」、大川原化工機(株)製)を用い、噴霧乾燥処理(噴霧方式:回転ディスク式、ディスク回転数:25000rpm、入口温度:140℃、出口温度:65℃)を行い粉体化し、(メタ)アクリレート系重合体(1)粉体を得た。
[実施例2]
単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、乳化混合物を2−エチルヘキシルアクリレート83.54部、アリルメタクリレート1.46部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.12部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.20部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.79部、イオン交換水41.67部として、270分かけて滴下し、単量体混合物(b)の重合の際に、乳化混合物をメチルメタクリレート9.55部、n−ブチルアクリレート0.20部、アリルメタクリレート0.25部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.05部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.07部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.13部、イオン交換水5.00部とした以外は、実施例1と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(2)粉体を得た。
[実施例3]
単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、乳化混合物を2−エチルヘキシルアクリレート88.45部、アリルメタクリレート1.55部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.14部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.21部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.84部、イオン交換水44.17部とし、単量体混合物(b)の重合の際に、乳化混合物をメチルメタクリレート4.77部、n−ブチルアクリレート0.10部、アリルメタクリレート0.13部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.03部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.05部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.10部、イオン交換水2.50部とした以外は、実施例1と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(3)粉体を得た。
[実施例4]
単量体混合物(a)の1段目の重合前の混合液の調製の際に、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.001部を混合液中に更に添加したこと以外は、実施例1と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(4)粉体を得た。
[実施例5]
単量体混合物(a)の1段目の重合の際に、イオン交換水92.41部を46.20部とし、単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、イオン交換水44.17部を87.88部とした以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(5)粉体を得た。
[実施例6]
単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、2−エチルヘキシルアクリレートをイソオクチルアクリレートとした以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(6)粉体を得た。
[実施例7]
単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、2−エチルヘキシルアクリレート78.62部を79.20部とし、アリルメタクリレート1.38部を0.80部とした以外は、実施例1と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(7)粉体を得た。
[実施例8]
単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、2−エチルヘキシルアクリレート78.62部を78.05部とし、アリルメタクリレート1.38部を1.95部とした以外は、実施例1と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(8)粉体を得た。
[実施例9]
単量体混合物(b)の重合の際に、乳化混合物をメチルメタクリレート9.70部、n−ブチルアクリレート0.20部、アリルメタクリレート0.10部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.05部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.07部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.13部、イオン交換水5.00部とした以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(9)粉体を得た。
[実施例10]
単量体混合物(b)の重合の際に、乳化混合物をメチルメタクリレート9.31部、n−ブチルアクリレート0.19部、アリルメタクリレート0.50部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.05部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.07部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.13部、イオン交換水5.00部とした以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(10)粉体を得た。
[実施例11]
単量体混合物(a)の1段目の重合の際に、過硫酸アンモニウム0.02部を0.10部とし、単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.19部を0.78部とし、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]とポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルを添加せず、単量体混合物(b)の重合の際に、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.07部を0.13部とし、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]とポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルを添加しなかったこと以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(11)粉体を得た。
[実施例12]
単量体混合物(a)の1段目の重合の際に、過硫酸アンモニウム0.02部を過硫酸カリウム0.10部とし、単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.19部をジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸カリウム0.78部とし、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]とポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルを添加せず、グラフト重合の際に、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.07部をジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸カリウム0.13部とし、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]とポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルを添加しなかったこと以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(12)粉体を得た。
[比較例1]
単量体混合物(a)の2段目の重合の際に、乳化混合物を2−エチルヘキシルアクリレート73.71部、アリルメタクリレート1.29部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.09部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.18部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.70部、イオン交換水37.50部とし、単量体混合物(b)の重合の際に、乳化混合物をメチルメタクリレート19.11部、n−ブチルアクリレート0.39部、アリルメタクリレート0.50部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.03部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.13部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.25部、イオン交換水9.12部とした以外は、実施例1と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(1’)粉体を得た。
[比較例2]
単量体混合物(a)の1段目の重合前の混合液の調製の際に、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.0025部を混合液中に更に添加したこと以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(2’)粉体を得た。
[比較例3]
単量体混合物(a)の重合の際に、2−エチルヘキシルアクリレートをn−ブチルアクリレートとした以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(3’)粉体を得た。
[比較例4]
単量体混合物(b)の重合の際に、乳化混合物をメチルメタクリレート14.70部、n−ブチルアクリレート0.30部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.03部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.10部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.20部、イオン交換水7.50部とし、アリルメタクリレートを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(4’)粉体を得た。
[比較例5]
単量体混合物(b)の重合の際に、乳化混合物をメチルメタクリレート9.80部、n−ブチルアクリレート0.20部、2,2’−アゾビス−[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]0.05部、ジ−(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸アンモニウム0.07部、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル0.13部、イオン交換水5.00部とし、アリルメタクリレートを添加しなかったこと以外は、実施例2と同様に行い、(メタ)アクリレート系重合体(5’)粉体を得た。
実施例1〜12で得られた(メタ)アクリレート系重合体(1)〜(12)及び比較例1〜5で得られた(メタ)アクリレート系重合体(1’)〜(5’)の体積平均一次粒子径、体積平均二次粒子径、tanδのピーク温度、tanδのピーク高さ、アセトン不溶分、イオン含有量(Na、K、Ca2+、SO 2−)を、表1〜表6に示す。
Figure 0005742219
Figure 0005742219
Figure 0005742219
Figure 0005742219
Figure 0005742219
Figure 0005742219

表1〜表6に記載の略号は、以下の化合物を表す。
n−BA :n−ブチルアクリレート
2−EHA:2−エチルヘキシルアクリレート
i−OA :イソオクチルアクリレート
AMA :アリルメタクリレート
MMA :メチルメタクリレート
[実施例13〜25、比較例6〜11]
エポキシ樹脂(商品名「JER828」、ジャパンエポキシレジン(株)製)及び(メタ)アクリレート系重合体を表7〜表13に記載した量を配合し、自転・公転真空ミキサー(機種名「泡取り練太郎 ARV−200」、シンキー(株)製)で自転1000rpm、公転2000rpm、内圧2666Paの条件で、2分間混練・脱泡を行った。得られた混合物を、更に3本ロールミル(機種名「M−80E」、EXAKT社製、ロール間距離:いずれも5μm、回転数:200rpm)に3回通し、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の分散性、初期粘度、貯蔵安定性を、表7〜表13に示す。
前記樹脂組成物に硬化剤として酸無水物系硬化剤(商品名「リカシッドMH−700」、新日本理化(株)製)、硬化促進剤として2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業(株)製)を表7〜表13に記載した量を加え、自転・公転真空真空ミキサー(シンキー(株)製「泡取り練太郎」ARV−200)で自転1000rpm、公転2000rpm、内圧2666Paの条件で、2分間混練・脱泡を行い、硬化剤含有樹脂組成物を得た。次いで、5mm×300mm×300mmの2枚の強化ガラス板のそれぞれ片側にポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り、厚み3mmのポリテトラフルオロエチレン製のスペーサーを挟み、得られた硬化剤含有樹脂組成物を流し込んで、クランプで固定した後、80℃で2時間予備硬化を行った後、120℃で6時間硬化を行ってシート状成形体を得た。得られた成形体の曲げ弾性率、比誘電率、誘電正接を、表7〜表13に示す。
Figure 0005742219
Figure 0005742219
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Figure 0005742219
Figure 0005742219
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表1と表7から明らかなように、tanδのピーク高さが0.300以上である(メタ)アクリレート系重合体(1)〜(3)を配合して得られた成形体は、低弾性率化に優れた。一方、tanδのピーク高さが0.300未満である(メタ)アクリレート系重合体(1’)を配合して得られた成形体は、低弾性率化に劣った。
表2と表8から明らかなように、体積平均一次粒子径が0.520μm以上である(メタ)アクリレート系重合体(1)、(2)、(4)、(5)を配合して得られた樹脂組成物は、樹脂中での分散性に優れ、貯蔵安定性に優れた。一方、体積平均一次粒子径が0.520μm未満である(メタ)アクリレート系重合体(2’)を配合して得られた樹脂組成物は、樹脂中での分散性に劣り、貯蔵安定性に劣った。
表3と表9から明らかなように、tanδのピーク温度が−40℃以下である(メタ)アクリレート系重合体(2)、(6)を配合して得られた成形体は、低温での低弾性率化に優れた。一方、tanδのピーク温度が−40℃より高い(メタ)アクリレート系重合体(3’)を配合して得られた成形体は、低温での低弾性率化に劣った。
表4と表10から明らかなように、tanδのピーク高さが0.300以上である(メタ)アクリレート系重合体(1)、(7)、(8)を配合して得られた成形体は、低弾性率化に優れた。
表5と表11から明らかなように、アセトン不溶分が99%以上である(メタ)アクリレート系重合体(1)、(2)、(9)、(10)を配合して得られた樹脂組成物は、貯蔵安定性に優れた。一方、アセトン不溶分が99%未満である(メタ)アクリレート系重合体(4’)、(5’)を配合して得られた樹脂組成物は、貯蔵安定性に劣った。
表6と表12から明らかなように、粉体中の金属イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下で硫酸イオンの含有量が500ppm以下である(メタ)アクリレート系重合体(2)を配合して得られた成形体は、低弾性率化に優れ、絶縁性に優れた。一方、粉体中の金属イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下でない又は硫酸イオンの含有量が500ppm以下でない(メタ)アクリレート系重合体(11)、(12)を配合して得られた成形体は、低弾性率化に優れるものの、絶縁性にやや劣った。
表13から明らかなように、エポキシ樹脂に対して本発明の(メタ)アクリレート系重合体の配合量が増えるほど、低弾性率化に優れた。
本発明の(メタ)アクリレート系重合体は、配合して得られる成形体の低弾性率化に優れることから、応力緩和特性を有する樹脂用添加剤として有用であり、特に、応力緩和特性を有するエポキシ樹脂用添加剤として有用である。また、本発明の(メタ)アクリレート系重合体を配合して得られた樹脂組成物や成形体は、電子材料をはじめとする各種用途に用いることができ、半導体封止材料や接着剤等の低弾性率化が要求される用途に特に好適である。
なお、本願は2009年3月10日に日本に出願された特願2009−56122号及び2009年10月29日に日本に出願された特願2009−248931号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

Claims (8)

  1. 体積平均一次粒子径が0.520〜3.00μmであり、
    動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク温度が−40℃以下であり、
    動的粘弾性測定により測定される−100〜0℃におけるtanδのピーク高さが0.300以上であり、
    アセトン不溶分が99質量%以上である(メタ)アクリレート系重合体であって、
    該(メタ)アクリレート系重合体は、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)の存在下で、単量体混合物(b)を重合して得られたものであり、
    単量体混合物(b)の重合における(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)と単量体混合物(b)の組成比が、(メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)81〜98質量%、単量体混合物(b)2〜19質量%((A)と(b)の合計が100質量%)であり、
    (メタ)アクリレート系ゴム質重合体(A)は、架橋性単量体(a1)と、(メタ)アクリレート系単量体(a2)とを含む単量体混合物(a)を重合して得られたものであり、
    架橋性単量体(a1)の含有率が、単量体混合物(a)100質量%中、0.0001〜2.5質量%であり、
    (メタ)アクリレート系単量体(a2)は、2−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、及びエチルカルビトールアクリレートからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、
    単量体混合物(b)は、架橋性単量体(b1)及びビニル単量体(b2)を含み、
    架橋性単量体(b1)の含有率が、単量体混合物(b)100質量%中、0.1〜30質量%である、(メタ)アクリレート系重合体。
  2. 架橋性単量体(a1)は、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジビニルベンゼン、及び多官能(メタ)アクリル基変性シリコーンからなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項記載の(メタ)アクリレート系重合体。
  3. 単量体混合物(b)は、アルキル(メタ)アクリレート、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、グリシジル基を有するビニル単量体からなる群から選ばれる少なくとも一種のビニル単量体(b2)を含む、請求項1又は2記載の(メタ)アクリレート系重合体。
  4. 架橋性単量体(b1)は、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、多官能(メタ)アクリル基変性シリコーン、及びアリル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1から3のいずれか一項に記載の(メタ)アクリレート系重合体。
  5. 請求項1からのいずれか一項に記載の(メタ)アクリレート系重合体とエポキシ樹脂を含む樹脂組成物。
  6. 請求項記載の樹脂組成物を成形して得られる成形体。
  7. 請求項1からのいずれか一項に記載の(メタ)アクリレート系重合体とエポキシ樹脂を含む半導体封止材料。
  8. 請求項1からのいずれか一項に記載の(メタ)アクリレート系重合体とエポキシ樹脂を含む接着剤。
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