JP6130110B2 - エポキシ系共重合体 - Google Patents
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Description
特許文献1には、アダマンチル基を有するエポキシ樹脂が開示され、光学特性、耐久性、電気特性に優れることが示されている。しかしながら、さらに耐熱性の高い硬化物を与えるエポキシ樹脂が求められていた。
本発明によれば、以下の共重合体等が提供される。
1.下記式(I)で表される繰り返し単位(A)の割合が40〜80モル%、及び下記式(II)で表される繰り返し単位(B)の割合が20〜60モル%である共重合体であって、前記共重合体中に含まれる、前記繰り返し単位(A)に対応する単量体及び前記繰り返し単位(B)に対応する単量体の合計が5重量%以下である共重合体。
2.R2がアダマンチル基もしくは置換したアダマンチル基、ジシクロペンタニル基もしくは置換したジシクロペンタニル基、又はイソボルニル基もしくは置換したイソボルニル基である1に記載の共重合体。
3.1又は2に記載の共重合体及び硬化剤を含む樹脂組成物。
4.1又は2に記載の共重合体及びカチオン系重合開始剤を含む樹脂組成物。
5.3又は4に記載の樹脂組成物から得られる硬化物。
6.下記式(I’)で表される単量体(A’)40〜80モル%、及び下記式(II’)で表される単量体(B’)20〜60モル%を共重合する共重合体の製造方法であって、前記共重合体中に含まれる単量体(A’)及び単量体(B’)の合計が5重量%以下である共重合体の製造方法。
また、共重合体中に含まれる、繰り返し単位(A)に対応する単量体(モノマー)(A’)及び繰り返し単位(B)に対応する単量体(B’)の合計が5重量%以下である。
本発明の共重合体中に含まれるモノマー(A’)及び(B’)の合計は、好ましくは4重量%以下であり、より好ましくは3重量%以下である。
モノマー(A’)及び(B’)の含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法で測定できる。
「置換したアダマンチル基」とは、アダマンチル基の水素原子を水酸基等の置換基で置換したものをいう。「置換したジシクロペンタニル基」、「置換したイソボルニル基」も同様である。
上記の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、水酸基、カルボキシル基及びハロゲン等が挙げられる。
繰り返し単位(A)のモル比が40モル%未満であると、得られた硬化物が耐熱性に劣る場合があり、80モル%を超えると、組成物としたときに他の成分との相溶性が悪くなる場合がある。好ましくは、繰り返し単位(A)の割合は45〜75モル%であり、繰り返し単位(B)の割合は25〜55モル%である。
繰り返し単位(A)及び(B)のモル比は、1H−NMRによって測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法で測定できる。
尚、重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定したポリスチレン換算の値である。
尚、共重合体中のカチオン重合性官能基、即ちエポキシ基の反応により、硬化物を与えることができる。
上記範囲とすることにより、反応時間及び収率等が良好なものとなり、また目的とする重量平均分子量が得られ、さらに光学特性等の物性を発現できる。
反応圧力としては、通常、絶対圧力で0.01〜10MPaであり、好ましくは常圧〜1MPaである。圧力が高すぎる場合、安全上、問題があり特別な装置が必要となり好ましくない。
「重合反応が進んだ後」とは、例えば、反応時間の80%、好ましくは90%が経過した後である。
硬化剤としては、酸無水物系、フェノール系及びアミン系等が挙げられる。
カチオン重合開始剤の使用量は、樹脂組成物に対して、通常、0.01〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜10質量%である。上記範囲とすることにより、良好な重合及び光学特性等の物性を発現できる。
本発明の第2の組成物は、本発明の共重合体及びカチオン系重合開始剤を含めばよく、これら成分から実質的になってもよく、これら成分のみからなっていてもよい。
「実質的になる」とは、これら成分の組成物中の含有量が、例えば90質量%以上である、95質量%以上である、97質量%以上である、98質量%以上である、又は99質量%以上であることをいう。
ミカルズ社製、商標)、BHT、シアノクス1790(Cyanox1790、サイアナミド社、商標)及びスミライザーGA−80(SumilizerGA−80、住友化学社製、商標)等の市販品を挙げることができる。
加熱硬化法としては、硬化温度が、通常、50〜200℃程度、好ましくは100〜180℃である。50℃以上とすることにより硬化不良となることがなく、200℃以下とすることにより着色等を生じることが無くなる。
硬化時間は、使用するエポキシ樹脂、硬化剤、促進剤や開始剤によって異なるが、通常、0.5〜6時間が好ましい。
従って、本発明は、エポキシ系共重合体を用いてなる光半導体用封止剤又はシール剤、光学用電子部材、光学用接着剤又はシール剤、レジスト材料をも提供する。
光学用フィルムとして用いる際の構成は、液晶用のフィルム基板、有機EL用フィルム基板等のディスプレイ用として、あるいは光拡散フィルム、反射防止フィルム、蛍光色素等を分散することによる色変換フィルム等に適用可能である。
例えば、カラーレジストについては、液晶表示向けのカラーフィルタを構成するRGB及びブラックマトリックス等のレジストの主成分もしくは添加剤として適応可能である。
尚、共重合体中に含まれる(メタ)アクリレートの含量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(東ソー(株)製:HLC−8220GPC)によって、各(メタ)アクリレートの検量線を作成し、IR検出器から検出される各(メタ)アクリレートのピーク面積より算出した。GPCの測定条件は以下の通りである。
カラム:TSKgelG−4000HXL+G−2000HXL
温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:1ml/min
検出器:RI
<1H−NMR測定条件>
溶媒:重クロロホルム
固形分濃度:10wt%
内部標準物質:テトラメチルシラン
温度:室温
実施例1
還流冷却管、攪拌機、温度計、滴下ロート、窒素導入管を備え付けた500mL丸底フラスコに、トルエン98.7gを入れ30分間窒素バブリングを行い100℃に昇温させた。1−アダマンチルメタクリレート80.0g(50mol%)、グリシジルメタクリレート51.6g(50mol%)、アゾビスイソブチロニトリル6.0gをトルエン98.7gに溶解させた溶液を滴下ロートより2時間かけて滴下し重合反応を開始させた。滴下終了後、5時間反応させて重合反応を終了した。
その後、ヘプタン中に再沈殿させ、下記式で表される1−アダマンチルメタクリレート/グリシジルメタクリレートの共重合体A1(m/n=49/51、Mw:5,000、エポキシ当量375)を得た。得られた共重合体A1中の1−アダマンチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの含量は、合計で1.3wt%であった。
還流冷却管、攪拌機、温度計、滴下ロート、窒素導入管を備え付けた500mL丸底フラスコに、トルエン95.7gを入れ30分間窒素バブリングを行い100℃に昇温させた。1−アダマンチルメタクリレート100.0g(70mol%)、グリシジルメタクリレート27.7g(30mol%)、アゾビスイソブチロニトリル5.3gをトルエン95.7gに溶解させた溶液を滴下ロートより2時間かけて滴下し重合反応を開始させた。滴下終了後、5時間反応させて重合反応を終了した。
その後、ヘプタン中に再沈殿させて下記式で表される1−アダマンチルメタクリレート/グリシジルメタクリレートの共重合体B1(m/n=71/29、Mw:6,300、エポキシ当量677)を得た。得られた共重合体B1中の1−アダマンチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの含量は、合計で1.7wt%であった。
実施例1において、1−アダマンチルメタクリレート80.0gをジシクロペンタニルメタクリレート80.0g(50mol%)とした以外は、実施例1と同様にして下記式で表されるアクリル樹脂C1(m/n=50/50、Mw5,300、エポキシ当量372)を得た。得られた共重合体C1中のジシクロペンタニルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの含量は、合計で1.2wt%であった。
還流冷却管、攪拌機、温度計、滴下ロート、窒素導入管を備え付けた1000mL丸底フラスコに、メチルイソブチルケトン98.3gを入れ30分間窒素バブリングを行い100℃に昇温させた。イソボルニルメタクリレート80.0g(50mol%)、グリシジルメタクリレート51.2g(50mol%)、アゾビスイソブチロニトリル5.9gをメチルイソブチルケトン98.3gに溶解させた溶液を滴下ロートより2時間かけて滴下し、重合反応を開始させた。滴下終了後、5時間反応させて重合反応を終了した。
その後、ヘプタン中に再沈殿させ、下記式で表されるイソボルニルメタクリレート/グリシジルメタクリレートの共重合体D1(m/n=49/51、Mw:5,800、エポキシ当量378)を得た。得られた共重合体D1中のイソボルニルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの含量は、合計で1.4wt%であった。
還流冷却管、攪拌機、温度計、滴下ロート、窒素導入管を備え付けた500mL丸底フラスコに、トルエン98.9gを入れ30分間窒素バブリングを行い100℃に昇温させた。1−アダマンチルメタクリレート60.0g(35mol%)、グリシジルメタクリレート71.9g(65mol%)、アゾビスイソブチロニトリル6.4gをトルエン98.9gに溶解させた溶液を滴下ロートより2時間かけて滴下し、重合反応を開始させた。滴下終了後、5時間反応させて重合反応を終了した。
その後、ヘプタン中に再沈殿させ、下記式で表される1−アダマンチルメタクリレート/グリシジルメタクリレートの共重合体E1(m/n=34/66、Mw:5,200、エポキシ当量264)を得た。得られた共重合体E1中の1−アダマンチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの含量は、合計で1.2wt%であった。
還流冷却管、攪拌機、温度計、滴下ロート、窒素導入管を備え付けた500mL丸底フラスコに、トルエン96.5gを入れ30分間窒素バブリングを行い100℃に昇温させた。1−アダマンチルメタクリレート120.0g(90mol%)、グリシジルメタクリレート8.6g(10mol%)、アゾビスイソブチロニトリル5.0gをトルエン96.5gに溶解させた溶液を滴下ロートより2時間かけて滴下し、重合反応を開始させた。滴下終了後、5時間反応させて重合反応を終了した。その後、ヘプタン中に再沈殿させ下記式で表される1−アダマンチルメタクリレート/グリシジルメタクリレートの共重合体F1(m/n=90/10、Mw:6,100、エポキシ当量2170)を得た。得られた共重合体F1中の1−アダマンチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの含量は、合計で1.9wt%であった。
実施例5
実施例1で得られた共重合体A1 30.0gに、硬化剤としてリカシッドMH−700G(新日本理化(株)製)13.0g、及び硬化促進剤としてヒシコーリンPX−4MP(日本化学工業(株)製)0.2gを溶解させ、樹脂組成物を得た。
次いで、2枚の鋼板に、厚み3mmのテトラフルオロエチレン製スペーサ及び厚み1mmのアルミニウム板を、鋼板とスペーサとの間にアルミニウム板が配置されるようにして挟み込み、セルを作製した。上記で得られた組成物を当該セルのスペーサに流し込み、オーブンにて110℃で3時間、さらに150℃で2時間加熱を行い、上記組成物からなる硬化物試験片を得た。この硬化物試験片を230℃の恒温槽に3時間置き、耐熱性試験を行った。耐熱試験前後の試験片を自記分光光度計((株)島津製作所製、商品名:「UV−2450」)を用いてUV測定を行い、波長400nmにおける透過率の変化率を測定した。結果を表1に示す。
実施例2で得られた共重合体B1 30.0gに、硬化剤としてリカシッドMH−700G(新日本理化(株)製)7.2g、及び硬化促進剤としてヒシコーリンPX−4MP(日本化学工業(株)製)0.2gを溶解させ、樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物について、実施例5と同様にして硬化物を作製し、耐熱性試験を行った。結果を表1に示す。
実施例3で得られた共重合体C1 30.0gに、硬化剤としてリカシッドMH−700G(新日本理化(株)製)13.2g、及び硬化促進剤としてヒシコーリンPX−4MP(日本化学工業(株)製)0.2gを溶解させ、樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物について、実施例5と同様にして硬化物を作製し、耐熱性試験を行った。結果を表1に示す。
実施例4で得られた共重合体D1 30.0gに、硬化剤としてリカシッドMH−700G新日本理化(株)製)12.9g、及び硬化促進剤としてヒシコーリンPX−4MP(日本化学工業(株)製)0.2gを溶解させ、樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物について、実施例5と同様にして硬化物を作製し、耐熱性試験を行った。結果を表1に示す。
実施例1で得られた共重合体A1に対して、1.5wt%分の1−アダマンチルメタクリレート、及び1.5wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が4.3wt%である共重合体A2とした。
この共重合体A2について、実施例5と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例2で得られた共重合体B1に対して、1.5wt%分の1−アダマンチルメタクリレート、及び1.5wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が4.7wt%である共重合体B2とした。
この共重合体B2について、実施例6と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例3で得られた共重合体C1に対して、1.5wt%分のジシクロペンタニルメタクリレート、及び1.5wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が4.2wt%である共重合体C2とした。
この共重合体C2について、実施例7と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例4で得られた共重合体D1に対して、1.5wt%分のイソボルニルメタクリレート、及び1.5wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が4.4wt%である共重合体D2とした。
この共重合体D2について、実施例8と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例1で得られた共重合体A1に対して、2.0wt%分の1−アダマンチルメタクリレート、及び2.0wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が5.3wt%である共重合体A3とした。
この共重合体A3について、実施例5と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例2で得られた共重合体B1に対して、2.0wt%分の1−アダマンチルメタクリレート、及び2.0wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が5.7wt%である共重合体B3とした。
この共重合体B3について、実施例6と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例3で得られた共重合体C1に対して、2.0wt%分のジシクロペンタニルメタクリレート2.0wt%、及び2.0wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が5.2wt%である共重合体C3とした。
この共重合体C3について、実施例7と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例4で得られた共重合体D1に対して、2.0wt%分のイソボルニルメタクリレート、及び2.0wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの含量が5.4wt%である共重合体D3とした。
この共重合体D3について、実施例9と同様にして樹脂組成物及び硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
比較例1で得られた共重合体E1 30.0gに、硬化剤としてリカシッドMH−700G新日本理化(株)製)18.5g、及び硬化促進剤としてヒシコーリンPX−4MP(日本化学工業(株)製)0.2gを溶解させ、樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物について実施例5と同様にして硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
比較例2で得られた共重合体F1 30.0gに、硬化剤としてリカシッドMH−700G新日本理化(株)製)2.3g、及び硬化促進剤としてヒシコーリンPX−4MP(日本化学工業(株)製)0.2gを混合したが溶解せず樹脂組成物を得ることができなかった。
実施例1で得られた共重合体A1 10.0g、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート((株)ダイセル製、商品名:「セロキサイド2021P」)0.5g、カチオン系光重合開始剤として4−イソブチルフェニル(4−メチルフェニル)ヨードニウム=ヘキサフルオロホスファート(BASF社製、商品名:「イルガキュア250」)0.3gをメチルイソブチルケトン20gに溶解させ、樹脂組成物を得た。
組成物を硬化させたガラス基板について、230℃の恒温槽で3時間おきに耐熱性試験を行った。耐熱試験前後の試験片について、自記分光光度計((株)島津製作所製、商品名:「UV−2450」)を用いてUV測定を行い、波長400nmにおける透過率の変化率を測定した。結果を表1に示す。
実施例1で得られた共重合体A1に対して、2.0wt%分の1−アダマンチルメタクリレート、及び2.0wt%分のグリシジルメタクリレートを加え、両メタクリレートの共重合体中の含量を5.3wt%とした(共重合体A3)。
この共重合体A3 10g、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート((株)ダイセル製、商品名:「セロキサイド2021P」)0.5g、カチオン系光重合開始剤として4−イソブチルフェニル(4−メチルフェニル)ヨードニウム=ヘキサフルオロホスファート(BASF社製、商品名:「イルガキュア250」)0.3gをメチルイソブチルケトン20gに溶解させ、樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物について、実施例13と同様にして硬化物を作製し、評価した。結果を表1に示す。
Claims (5)
- 下記式(I)で表される繰り返し単位(A)の割合が40〜80モル%、及び下記式(II)で表される繰り返し単位(B)の割合が20〜60モル%である共重合体であって、前記共重合体中に含まれる、前記繰り返し単位(A)に対応する単量体及び前記繰り返し単位(B)に対応する単量体の合計が5重量%以下である共重合体(但し、スターポリマーを除く)。
(式中、R1及びR3は水素原子又はメチル基であり、R2はジシクロペンタニル基もしくは置換したジシクロペンタニル基、又はイソボルニル基もしくは置換したイソボルニル基である。) - 請求項1に記載の共重合体及び硬化剤を含む樹脂組成物。
- 請求項1に記載の共重合体及びカチオン系重合開始剤を含む樹脂組成物。
- 請求項2又は3に記載の樹脂組成物から得られる硬化物。
- 下記式(I’)で表される単量体(A’)40〜80モル%、及び下記式(II’)で表される単量体(B’)20〜60モル%を共重合して共重合体を得る工程、及び得られた共重合体中に含まれる単量体(A’)及び単量体(B’)の合計が5重量%以下になるように、得られた共重合体を再沈殿する工程を含む共重合体(但し、スターポリマーを除く)の製造方法。
(式中、R1及びR3は水素原子又はメチル基であり、R2はジシクロペンタニル基もしくは置換したジシクロペンタニル基、又はイソボルニル基もしくは置換したイソボルニル基である。)
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