JP6356409B2 - 新規液晶性エポキシ樹脂およびその組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、新規なエポキシ樹脂、該エポキシ樹脂を含む組成物、さらにはその硬化物に関する。
エポキシ樹脂は種々の硬化剤で硬化させることにより、一般的に機械的性質、耐水性、耐薬品性、耐熱性、電気的性質などに優れた硬化物となり、接着剤、塗料、積層板、成型材料、注型材料などの幅広い分野に利用されている。従来、工業的に最も使用されているエポキシ樹脂としてビスフェノールAにエピクロルヒドリンを反応させて得られるビスフェノールA型エポキシ樹脂が知られている。しかしながら、このビスフェノールA型エポキシ樹脂は靭性が低いことによりその工業的応用範囲が制限されることがある。
特許文献1では、靭性を高めるエポキシ樹脂としてビスフェノールAとエポキシ基との間にプロピレンオキシ基を導入した構造のエポキシ樹脂が提案されている。
また、非特許文献1において、Ortizらはメチルスチルベン骨格を有するエポキシ樹脂が破壊靭性を示すことを報告している。一方、非特許文献2において、Jahromiらは左右対称のメソゲン構造とエポキシ基との間にオキシエチレン構造を導入したエポキシ樹脂を報告している。
特開平8−333357号公報
C.Ortiz、外4名、「Deformation of a Polydomain, Liquid Crystalline Epoxy-Based Thermoset」、Macromolecules, 31、1998年、p.4074−4088 S.JAHROMI and W.J.MIJS、「Liquid Crystalline Epoxide Thermosets」、Mol.Cryst.Liq.Cryst. Vol.250、1994年、p.209−222
しかしながら、特許文献1に記載のエポキシ樹脂は柔軟な硬化物となるが、十分な強度を得ることができない。
また、非特許文献1および非特許文献2に記載されたエポキシ樹脂は融点が高いため、低温で硬化可能な硬化剤を用いる場合、該エポキシ樹脂を硬化剤と混合する段階で硬化反応が進行してしまい、均一な硬化物を得ることができず、低温硬化性にさらなる課題がある。
上記事情に鑑み、本発明の課題は、低温硬化性に優れるとともに、硬化物とした際の強靱性および接着性に優れたエポキシ樹脂を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の要旨は次のとおりである。
[1]
下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂。
(式(1)中、MSはフェニレン基を2つ以上含有し、構造式において非対称であるメソゲン構造を表し、SP1およびSP2はそれぞれ独立に下記一般式(2)で示される2価の有機基を表し、Gはそれぞれ独立に下記一般式(3)で示される1価の有機基を表す。
(式(2)中、pは1以上10以下の整数であり、qは1以上10以下の整数である。)
(式(3)中、R1は水素原子または炭素数1以上3以下の炭化水素基を表す。))
[2]
前記式(1)中におけるMSが下記一般式(4)〜(8)で示されるいずれかの構造である、[1]に記載のエポキシ樹脂。
(式(4)中、R2およびR3はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(5)中、R4およびR5はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(6)中、R6およびR7はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(7)中、R8、R9およびR10はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(8)中、R11、R12およびR13はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
[3]
前記式(1)中におけるMSが下記式(9)で示される構造である[1]または[2]に記載のエポキシ樹脂。
[4]
融点が110℃以下である[1]〜[3]のいずれかに記載のエポキシ樹脂。
[5]
数平均分子量が1000以下である[1]〜[4]のいずれかに記載のエポキシ樹脂。
[6]
[1]〜[5]のいずれかに記載のエポキシ樹脂および硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物。
[7]
前記硬化剤がアミン化合物である[6]に記載のエポキシ樹脂組成物。
[8]
前記硬化剤が隣接水酸基を有するフェノール系硬化剤である[6]に記載のエポキシ樹脂組成物。
[9]
無機フィラーをさらに含有する[6]〜[8]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
[10]
融点が40℃以下である[6]〜[9]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
[11]
[1]〜[5]のいずれかに記載のエポキシ樹脂を含有する固形または液状の半導体封止材。
[12]
[1]〜[5]のいずれかに記載のエポキシ樹脂を含有する熱伝導材料。
[13]
[1]〜[5]のいずれかに記載のエポキシ樹脂を含有するフィルム状接着剤。
[14]
[6]〜[10]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂硬化物。
[15]
[6]〜[10]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を硬化して得られる高配向性エポキシ樹脂硬化物。
[16]
下記一般式(13)で表されるアルコール性化合物。
(式(13)中、MSはフェニレン基を2つ以上含有し、構造式において非対称であるメソゲン構造を表し、SP1およびSP2はそれぞれ独立に下記一般式(2)で示される2価の有機基を表す。
(式(2)中、pは1以上10以下の整数であり、qは1以上10以下の整数である。)
本発明により、低温硬化性に優れるとともに、硬化物とした際の強靱性および接着性に優れたエポキシ樹脂を提供することができる。
合成例1で得られた化合物Aの1H−NMRチャートである。 合成例2で得られた化合物Bの1H−NMRチャートである。 合成例4で得られた化合物Dの1H−NMRチャートである。 合成例5で得られた化合物Eの1H−NMRチャートである。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、下記の本実施形態に制限されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
≪エポキシ樹脂≫
本実施形態のエポキシ樹脂は一般式(1)で示されるエポキシ樹脂である。
式(1)中、MSはフェニレン基を2つ以上含有し、構造式において非対称であるメソゲン構造を表す。ここで、MS中に多環縮合構造が存在する場合はそれぞれの環状構造を独立のフェニレン基と見なすものとする。また、式(1)中、SP1およびSP2はそれぞれ独立に下記一般式(2)で示される2価の有機基を表し、Gはそれぞれ独立に下記一般式(3)で示される1価の有機基を表す。
(式(2)中、pは1以上10以下の整数であり、qは1以上10以下の整数である。)
(式(3)中、R1は水素原子または炭素数1以上3以下の炭化水素基を表す。)
<メソゲン構造>
本実施形態において、メソゲン構造とは、分子構造が液晶性を示すのに必要な剛直構造である。メソゲン構造の具体的構造としては、特に限定されないが、例えば、日本接着学会誌、第40巻、第1号(2004年)の第14頁から第15頁に記載されている構造が挙げられ、ビフェニル由来の2価の基、スチルベン由来の2価の基などが知られている。
メソゲン構造は複数のフェニレン基が比較的平面なコンフォメーションをとることにより、メソゲン構造を含有するエポキシ樹脂を硬化した場合、メソゲン構造が配向して強靱なネットワーク構造となる。
<メソゲン構造の非対称性>
しかしながら、メソゲン構造が平面構造をとるがゆえに通常のメソゲン構造を含有するエポキシ樹脂の融点は高い。エポキシ樹脂は、融点が高い場合、硬化剤と均一に混合するために、通常予め高温で溶融しておく。しかしながら、予め高温で溶融しておいた該エポキシ樹脂は、高温であるがゆえに硬化剤を添加したと同時に反応が開始してしまい、結果として均一な硬化物が得られないことがしばしば生じるので工業的に問題がある。
また、従来、均一な樹脂組成物を調製するためにエポキシ樹脂と硬化剤とを有機溶媒に溶解して均一にする手法がしばしばとられる。しかしながら、メソゲン構造を含有するエポキシ樹脂は、通常有機溶媒への溶解性が低い傾向にあり、前記手法をとっても均一な樹脂組成物を調製することは困難である。
そこで、上記問題を解決するために、本実施形態のエポキシ樹脂に含有させるメソゲン構造としては、「フェニレン基を2つ以上含有し、構造式において非対称であるメソゲン構造」を選択する。
すなわち、本実施形態のエポキシ樹脂は、含有するメソゲン構造の平面構造をほぼ維持しつつ、分子の対称性を崩した構造とすることにより、本来のエポキシ樹脂の特性を損なうことなくその融点を下げ、有機溶媒への溶解性を高めることができる。
本実施形態において、「対称」とは、2つの構造がある点・線・面などについて互いに向き合う位置関係を生じる構造であることを指し、「非対称」とは、このような位置関係の生じない構造であることを指す。
前記式(1)中におけるMSは、下記一般式(4)〜(8)で示されるいずれかの構造で(主骨格が非対称である構造)であることが好ましい。前記式(1)中におけるMSがこのような構造であると、エポキシ樹脂は、低温硬化性に優れるとともに、硬化物とした際の強靱性および接着性に優れる。
(式(4)中、R2およびR3はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(5)中、R4およびR5はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(6)中、R6およびR7はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(7)中、R8、R9およびR10はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
(式(8)中、R11、R12およびR13はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。)
また、前記式(1)中におけるMSとしては、例えば、下記一般式(10)〜(12)で示されるいずれかの構造(主骨格は対称であるが置換基が非対称な構造)であってもよい。
(式(10)中、R14およびR15はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示し、R14とR15とは互いに異なる構造を示す。)
(式(11)中、R16およびR17はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示し、R16とR17とは互いに異なる構造を示す。)
(式(12)中、R18、R19およびR20はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1以上4以下の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示し、R18とR20とは互いに異なる構造を示す。)
前記式(1)中におけるMSとしては上記の主骨格が非対称である構造が好ましく、化学的に安定でかつ容易に合成できる点で、上記一般式(4)で示される構造がより好ましく、下記一般式(9)で示される構造が工業的に容易に合成できる点で特に好ましい。
<SP1、SP2>
本実施形態のエポキシ樹脂は、上記式(1)で示されるとおり、MS(メソゲン構造)にSP1およびSP2(下記一般式(2)で示される2価の有機基)が結合する構造を有する。
(式(2)中、pは1以上10以下の整数を示し、qは1以上10以下の整数を示す。)
エポキシ樹脂構造中にSP1およびSP2が導入されていることにより、エポキシ樹脂の融点が低下すると同時に、該エポキシ樹脂を硬化して得られる硬化物は、該硬化物中のメソゲン構造が適度な自由度をもって配向し、その結果強靱な特性を示す。
式(2)中のpが大きいほど該エポキシ樹脂の融点は低下するが、該エポキシ樹脂の硬化物の耐熱性が低下する傾向にある。そのような観点から式(2)中のpは1以上10以下の整数である。式(2)中のpが10以下の整数であることで、エポキシ樹脂の硬化物の耐熱性が向上する。式(2)中のpが1以上の整数であることでエポキシ樹脂は化学的に安定となる。そのような観点から式(2)中のpは、1以上6以下の整数であることが好ましく、1以上4以下の整数であることがより好ましく、特に好ましくは2である。
式(2)中のqは1以上10以下の整数を示す。式(2)中のqの値が大きいほど該エポキシ樹脂の融点は低下するが、エポキシ樹脂の耐熱性および耐水性が低下する傾向にある。式(2)中のqが1以上の整数であることで、該エポキシ樹脂の融点が充分に低くなり、また硬化物の強靱性を高めることができる。そのような観点から、式(2)中のqは、1以上5以下の整数であることが好ましく、1以上3以下の整数であることがより好ましく、特に好ましくは1である。
<エポキシ基>
上記一般式(1)中のGは、それぞれ独立に下記一般式(3)で示される1価の有機基を表す。
式(3)中、R1は水素原子または炭素数1以上3以下の炭化水素基を表す。
1が炭化水素基である場合、該炭化水素基の炭素数が大きいほど該エポキシ樹脂を硬化して得られる硬化物の耐水性が向上するが、該エポキシ樹脂の融点が比較的上昇する傾向にある。そのような観点から式(3)中のR1は水素原子または炭素数が1の炭化水素基であることが好ましく、より好ましくは水素原子である。
<融点>
本実施形態のエポキシ樹脂は、その融点によっては制限されないが、その融点が低いほど硬化剤と加熱混合する際に低温で混合することが可能となり、その混合中の反応を抑制できるため均一な硬化物が得られる。このような観点から、本実施形態のエポキシ樹脂の融点は、好ましくは150℃以下、より好ましくは130℃以下、さらに好ましくは110℃以下、よりさらに好ましくは80℃以下、特に好ましくは60℃以下、さらに特に好ましくは40℃以下である。また、本実施形態のエポキシ樹脂の融点の下限は、特に限定されないが、例えば−100℃以上である。本実施形態のエポキシ樹脂は、室温で液状であることが好ましい。
本実施形態のエポキシ樹脂の融点は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
<合成方法と平均分子量>
以下、本実施形態はエポキシ樹脂の合成方法は、特に限定されないが、例えば、以下のような合成方法が挙げられる。
本実施形態のエポキシ樹脂は、例えば、下記一般式(13)で示される化合物のアルコール性水酸基をエピクロルヒドリン等のエピハロヒドリンとアルカリ条件下で作用させることなどにより重縮合させて合成することができる。
(式(13)中、MS、SP1およびSP2は上記式(1)中のMS、SP1およびSP2と同義である。なお、式(13)で示される化合物において、アルコール性水酸基とは、末端のH(水素原子)とSP1中のO(酸素原子)とが結合した部分の−OH(水酸基)、およびもう一方の末端のH(水素原子)とSP2中のO(酸素原子)とが結合した部分の−OH(水酸基)を意味する。)
また、本実施形態のエポキシ樹脂は、上記一般式(13)で示される化合物のアルコール性水酸基と二重結合を有するアルケニルブロマイド、たとえばアリルブロマイドとアルカリ条件下で反応させた後、メタクロロ過安息香酸などによって二重結合を酸化させることによっても合成することができる。
本実施形態のエポキシ樹脂は、上記のいずれかの方法などにより合成することができるが、逐次重合体として得られることがあり、その場合、通常分子量分布を有する。
本実施形態のエポキシ樹脂は、工業的に使用する場合、分子量分布を有する形態であってもよい。また、本実施形態のエポキシ樹脂は、溶媒等を用いて結晶化によって精製し、単量体とすることもできる。
本実施形態のエポキシ樹脂は、数平均分子量が小さいほど溶融粘度が低く作業性が良い傾向にある。
そのような観点から、本実施形態のエポキシ樹脂の数平均分子量は、5000以下であることが好ましく、1000以下であることがより好ましく、500以下であることがさらに好ましく、400以下であることが特に好ましい。本実施形態のエポキシ樹脂の数平均分子量の下限は、特に限定されないが、例えば、200以上である。
本実施形態のエポキシ樹脂の数平均分子量は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
<塩素含有量>
本実施形態のエポキシ樹脂は、塩素含有量が低いほどメソゲン構造が配向しやすく、本実施形態の効果がより顕著に発現できる。このような観点から本実施形態のエポキシ樹脂における塩素含有量は低いほど好ましく、5000ppm以下であることが好ましく、より好ましくは1000ppm以下、さらに好ましくは500ppm以下である。
本実施形態のエポキシ樹脂における塩素含有量は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
<エポキシ化率>
本実施形態のエポキシ樹脂は、そのエポキシ化率が高いほど本実施形態の効果が十分に発揮される。本実施形態のエポキシ樹脂におけるエポキシ化率は、該エポキシ樹脂の、化学構造式から算出される理論エポキシ価に対する百分率で定義される。エポキシ価は該エポキシ樹脂の100gあたりのエポキシ基の含有率であり、実施例に記載される測定方法で測定される。本実施形態のエポキシ樹脂は、そのエポキシ化率が100%に近いほどエポキシ樹脂構造の配向度が高まり易い傾向がある。このような観点から、本実施形態のエポキシ樹脂におけるエポキシ化率は、好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。
≪エポキシ樹脂組成物≫
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、上述のエポキシ樹脂および硬化剤を含有する。また、本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤をさらに含有していてもよい。
<硬化剤、硬化促進剤>
上述のエポキシ樹脂は、通常、エポキシ樹脂用硬化剤、硬化促進剤等と配合することにより硬化することができる。
本実施形態に用いる硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、触媒系硬化剤、光触媒系硬化剤等が挙げられる。
a)アミン系硬化剤
アミン系硬化剤としては、アミン化合物であることが好ましい。アミン化合物としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミンが挙げられる。脂肪族アミンは反応性が高く低温で硬化でき配向性の高い硬化物が得られる点でより好ましい。
脂肪族アミンとしては、特に限定されないが、例えば、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ヘキサメチレンジアミン、1、2−シクロヘキサンジアミン、1、3−シクロヘキサンジアミン、1、4−シクロヘキサンジアミン、トリエチレンテトラミン、o−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン等が挙げられる。脂肪族アミンとしては、ジアミノプロパン、1、4−シクロヘキサンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、p−キシリレンジアミンが上述のエポキシ樹脂との相溶性が高いため均一な硬化物を与えるので好ましい。中でもジアミノプロパンおよび1、4−シクロヘキサンジアミンが、配向強度が高く、その結果、機械的強度と熱伝導率との高い硬化物が得られるので好ましい。
芳香族アミンとしては、特に限定されないが、例えば、o−キシレンジアミン、m−キシレンジアミン、p−キシレンジアミン、2,4−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−ジアミノジフェニルエタン、4,4'−ジアミノジフェニルスルホン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、4,4'−ジアミノジフェニルエステル、モノアリルジアミノジフェニルメタン、ジアリルジアミノジフェニルメタン、スルファニルアミド等が挙げられる。それらの中で4,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−ジアミノジフェニルエタン、p−キシリレンジアミンが上述のエポキシ樹脂との相溶性が高いため、均一な硬化物が得られるので好ましく、中でも4,4'−ジアミノジフェニルエタンはより配向性が高く耐熱性の高い硬化物が得られる傾向があるので特に好ましい。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、これらアミン系硬化剤の含有量は特に制限されないが、エポキシ樹脂中のエポキシ基1モルに対して窒素原子に結合した活性水素の比率が0.7〜1.5モルであることが好ましく、より好ましくは0.9〜1.2モルである。
b)フェノール系硬化剤
フェノール系硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、カテコールノボラック、ピロガロールおよびピロガロール誘導体等が挙げられる。
これらの中で、隣接水酸基を有するフェノール系硬化剤が好ましい。隣接水酸基を有するフェノール系硬化剤、例えば、カテコールノボラック、ピロガロール、ピロガロール誘導体はより配高度の高い硬化物となる傾向があるので好ましい。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、上記フェノール系硬化剤の含有量は、耐熱性が高く吸水率が低くなるという観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基1モルに対してフェノール性水酸基が0.8〜1.3モルであることが好ましく、より好ましくは0.9〜1.2モル、さらに好ましくは1.0〜1.1モルである。
c)酸無水物系硬化剤
酸無水物系硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、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、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、粘度が低く、硬化物の耐熱性が高い硬化物が得られる観点からメチルテトラヒドロ無水フタル酸が特に好ましい。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、酸無水物系硬化剤の含有量は、耐熱性が高く吸水率が低くなるという観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基1モルに対して酸無水物が0.7〜1.2モルであることが好ましく、より好ましくは0.75〜1.1モル、さらに好ましくは0.8〜1.0モルである。
d)触媒系硬化剤
触媒系硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、三フッ化ほう素、三フッ化ほう素−アミン錯体、芳香族スルホニウム塩、ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩等のカチオン系硬化触媒、1−メチルイミダゾール、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系触媒、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジアザビシクロオクタン(DABCO)、キヌクリジン、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ジメチルアミノピリジン等の三級アミン化合物が挙げられる。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、これらの触媒系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100重量部に対して0.0001〜10重量部であることが好ましく、0.01〜1重量部であることがより好ましい。
e)硬化促進剤
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、上述のアミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等の硬化剤に加えて、硬化促進剤をさらに含有することができる。そのような硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、触媒系硬化剤として上記に例示した化合物、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリエチルホスフィン等のホスフィン類、n−ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイドなどのホスホニウム塩が挙げられる。
また、本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、硬化促進剤の含有量はエポキシ樹脂100重量部に対して、0.01〜10重量部であることが好ましく、0.05〜6重量部であることがより好ましい。
<充填剤等>
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、無機フィラー、微細シリカ粉末等のチクソ性付与剤、消泡剤、リン化合物あるいはハロゲン化合物等の難燃剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、カーボンブラック、酸化鉄等の着色剤、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジエン等のエラストマー、離型剤、レベリング剤、ハジキ防止剤、消泡剤等を含有させることができ、また、必要に応じてガラス繊維、ガラス布、炭素繊維等を含有させることができる。
無機フィラーとしては、特に限定されないが、例えば、球状あるいは破砕状の溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末、アルミナ粉末、またはマイカ、タルク、炭酸カルシウム、アルミニウム、アルミナ、水和アルミナ、アスベスト、酸化マグネシウム、珪藻土、グラファイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなど熱伝導率の高い無機フィラーを含有すると従来に比較して熱伝導率の高いエポキシ樹脂硬化物を得ることができることがある。
<その他のエポキシ樹脂>
本実施形態のエポキシ樹脂組成物には、目的を損なわない範囲において、必要に応じて上述のエポキシ樹脂以外の他のエポキシ樹脂またはエポキシ化合物を含有することができる。
このような他のエポキシ樹脂またはエポキシ化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールF、ハイドロキノン、レゾルシン等の2価のフェノール類;
トリス−(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、フェノールノボラック、o−クレゾールノボラック等の3価以上のフェノール類;
テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類、または2価または3価以上のフェノール類から誘導されるグリシジルエーテル化物;
アリサイクリックジエポキシカルボキシレート、アリサイクリックジエポキシアセタール、アリサイクリックジエポキシアジペート、ビニルシクロヘキセンジエポキサイド等の環式脂肪族エポキシ樹脂;
グリセリンのポリグリシジル化合物、トリメチロールプロパンのポリグリシジル化合物等の脂肪族エポキシ化合物等が挙げられる。
さらには、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエ−テル、p−tert−ブチルフェノールグリシジルエーテル、 o−tert−ブチルフェノールグリシジルエーテル、 m−tert−ブチルフェノールグリシジルエーテル、o−ブロモフェニルグリシジルエーテル等のモノグリシジル化合物が挙げられる。
特に、本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、分子中にメソゲン構造を有するエポキシ樹脂を含有すると本実施形態の効果が一層効果的に発現されることがある。このようなエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ジャーナルオブマテリアルサイエンス(1997年、第32巻、4039頁)に例示されたようなツインメソゲン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
<エポキシ樹脂組成物の製造方法>
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、例えば、常法に従い上述した各成分を充分混合、混練した後、減圧脱泡して製造することができる。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物の製造方法において、混合、混練方法としては特に限定されないが、例えば、攪拌翼つき反応器、プラネタリミキサー、ニーダー、ロール、ホモディスパー、イクストゥルーダー等が挙げられ、特に、2本ないし3本ロール、ホモディスパー等が均一な組成の樹脂組成物が得られる点で好ましい。
<エポキシ樹脂組成物の融点>
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、その融点が低いほど靱性の高い硬化物が得られるので好ましい。すなわち、融点が低いエポキシ樹脂組成物であるほど低い温度で硬化することが可能となり、硬化反応中のネットワークの運動性が緩やかとなりメソゲン構造の配向度の高い硬化物が得られる。
そのような観点から、本実施形態のエポキシ樹脂組成物の融点は、低いほど好ましく、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下、さらに好ましくは60℃以下、特に好ましくは40℃以下、殊に好ましくは20℃以下である。また、本実施形態のエポキシ樹脂組成物の融点の下限は、特に限定されないが、例えば−200℃以上である。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物の融点は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
≪エポキシ樹脂硬化物≫
本実施形態のエポキシ樹脂硬化物は、上述のエポキシ樹脂組成物を硬化して得られる。また、本実施形態の高配向性エポキシ樹脂硬化物は、上述のエポキシ樹脂組成物を硬化して得られる。
<硬化温度>
本実施形態のエポキシ樹脂硬化物は、上述のエポキシ樹脂と硬化剤と含有するエポキシ樹脂組成物を、加熱することなどにより硬化して得ることができ、従来のエポキシ樹脂硬化物に比較して優れた特性を示すことができる。本実施形態のエポキシ樹脂硬化物は、その硬化温度を適切な温度に設定することにより本実施形態の効果をより一層顕著に発現することができることがある。
すなわち上述のエポキシ樹脂と硬化剤とを混合して得られるエポキシ樹脂組成物を、結晶が析出しない範囲においてなるべく低温でかつ液晶性の状態で硬化すると、より高温で硬化した硬化物に比較して、より配向度が高く、耐熱性と強靱性とに優れた硬化物を得ることができる傾向にある。
そのような配向度の高いエポキシ樹脂硬化物は、偏光顕微鏡観察による観察で複屈折が観察されることによって確認することができる。
さらに配向度の高いエポキシ樹脂硬化物は、X線回折測定によって2θの値で2°から5°の間にスメクティック層に基づく回折ピークが観察されることによって確認できる。
<磁場硬化>
上述のエポキシ樹脂と硬化剤と含有するエポキシ樹脂組成物を硬化する際に、磁場または電場を印加した状態で硬化すると、強靱性や熱伝導性などの観点からより優れた特性のエポキシ樹脂硬化物が得られる。
≪用途≫
本実施形態の半導体封止材は、上述のエポキシ樹脂を含有し、固形または液状である。また、本実施形態の熱伝導材料は、上述のエポキシ樹脂を含有する。さらに、本実施形態のフィルム状接着剤は、上述のエポキシ樹脂を含有する。
≪アルコール性化合物≫
本実施形態のアルコール性化合物は、上記一般式(13)で表され、上述のエポキシ樹脂の合成原料として有用である。
以下の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。実施例および比較例中の「部」または「%」は特記しない限り質量基準である。
また、各実施例および比較例における各種物性の評価は次の方法で実施した。
1)エポキシ価
エポキシ樹脂(試料)をベンジルアルコールおよび1−プロパノールに溶解させて溶液を得た。この溶液にヨウ化カリウム水溶液およびブロモフェノールブルー指示薬を添加した後、この溶液について1規定塩酸にて滴定を実施した。この溶液中の反応系内が青色から黄色になった点を当量点とした。この当量点より、エポキシ樹脂のエポキシ価を以下の式に従って算出した。
エポキシ価(当量/100g)=(V×N×F)/(10×W)
W;試料の重量(g)
V;当量点までの滴定量(mL)
N;滴定に使用した塩酸の規定度(N)
F;滴定に使用した塩酸のファクター
2)塩素含有量
試料0.1ないし3gを25mLのエチレングリコールモノブチルエーテルに溶解させて溶液を得た。この溶液に1規定KOH−プロピレングリコール溶液20mLを加えて、この溶液を20分間煮沸した。その後、この溶液に酢酸100mLを加え、この溶液について硝酸銀水溶液を用いて電位差滴定を行った。この電位差滴定により検出された変曲点から滴定対象化合物のモル数を求め、滴定対象化合物の全量が塩素であるとして、滴定対象化合物のモル数に基づき試料中の塩素含有量を算出した。
3)エポキシ樹脂の融点
エポキシ樹脂の融点は示差走査熱量測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製7020)を使用して昇温速度5℃/分の条件で測定した。
この測定において、吸熱ピークのピーク温度を融点とし、複数の吸熱ピークが存在するときは最も高い温度領域の吸熱ピーク温度を融点とした。
4)数平均分子量
数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。
測定には、島津製作所社製LC−10ADを用い、検出器には示差屈折率計を用いた。測定試料はテトラヒドロフランを溶媒として0.5wt/vol%の濃度に調整したものを用いた。
カラムとして、昭和電工社製、Shodex LF−804を2本直列につないだものを用い、移動相としてテトラヒドロフランを用いた。測定試料を40℃で1mL/分の流速で測定装置に導入し分析した。
数平均分子量1160、2810、6020、16000のポリスチレンを標準物質として用いて検量線を作成し、ポリスチレン換算で数平均分子量を求めた。
5)エポキシ樹脂組成物の融点
エポキシ樹脂組成物の融点は示差走査熱量測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製7020)を使用して90℃から降温速度5℃/分の条件で測定した。この測定において、発熱ピーク温度を融点とし、複数の発熱ピークがある場合は最も高い温度領域の発熱ピーク温度を融点とした。
6)引張特性試験
引張特性試験はJIS−K−7161−1994およびJIS−K−7162−1994に従い以下の条件で行った。
試験装置:インストロン型引張試験機(AGS−J、島津製作所社製)
クロスヘッドスピード:2mm/min、最大荷重:100kgf
試験片:号形, 全長:30mm、幅:4mm、厚み:2mm
平行部の長さ:12mm、平行部の幅:2mm、丸みの半径:12mm
つかみ具間距離:24mm、標線間距離:10mm
破壊エネルギーは、上記引張特性試験で得られた応力−歪み曲線の下降面積から求めた。
σ=F×9.8/A
(σ:引張応力(MPa)、F:荷重(kgf)、9.8:重力加速度(m/s2)、A:断面積(mm2))
ε=(δL / L0)×100
(ε:歪み(%)、δL:破断時の伸び(mm)、L0:標線間距離(mm)=10)
7)破壊靭性値
破壊靭性値は、ASTM E399−83に従って三点曲げ試験で測定した。
8)接着強度
エポキシ樹脂組成物を含浸させた100mmx50mmのガラスクロス4枚を重ね同サイズの銅箔(厚み35ミクロン)の粗化面の上に置き加熱硬化して硬化物を得た。幅1cmの帯状に加工した前記硬化物を用いて、クロスヘッド50mm/分の速度で引っ張り試験器にて銅箔を引きはがし、剥離強度を測定した。この測定値をエポキシ樹脂組成物の接着強度とした。
9)熱伝導率
硬化物の熱伝導率は、以下のとおり測定した熱拡散率、比熱および密度の値から算出した。
(熱拡散率)
硬化物の熱拡散率をASTM E1461に従い、レーザーフラッシュ法により測定した。この熱拡散率の測定にはレーザーフラッシュ法熱定数測定装置(TC−70000ULVAC−RIKO制)を用いた。測定条件は以下のとおりとした。
〔測定条件〕
サンプルサイズ:直径10mm、厚さ0.5mmの円盤状
レーザー照射波長:694.3nm
パルス幅:1ms
測定温度:常温
(比熱)
比熱を示差走査熱量測定装置(DSC)により測定した。
(密度)
密度はJIS K7112に従い測定した。
(熱伝導率)
熱伝導率は、下記式により求めた。
λ=α・Cp・ρ
(λ:熱伝導率(W/m・K)、α:熱拡散率(cm2/s)、Cp:比熱(J/g・K)、ρ:密度(g・cm3))
10)X線回折
硬化物の相構造の確認は、X線回析測定により以下の条件で行った。
〔X線回析測定条件〕
装置:X線回折装置 RINT−UltimaIII (リガク社製)
測定方法:平行ビーム法
測定条件:2θ=1°〜25°
ターゲット:Cu(λ=1.5418Å)
管電圧:40kV
管電流:40mA
スキャンスピード:0.4°/min
サンプル厚み:1mm
〔層間距離の算出〕
層間距離は、回折角度2θにブラックの式を用いて求めた。
2dsinθ=nλ
(n:正の数(0、1、2…)、λ:波長、d:面間隔、θ:視斜角)
2θが2°から5°ピークの回折ピークをスメクティックピークとした。また、2θが15°から25°にかけてのハロー光に対するスメクティックピークの強度をスメクティック強度比とした。このスメクティック強度比が0.001以上測定された時にスメクティック層が存在するとした。このスメクティック強度比が高い硬化物ほど配向性が高いことを示す。
11)偏光顕微鏡観察
合成した化合物および硬化物の複屈折性の有無の確認には、偏光顕微鏡(BH−2、OLYMPUS社製)およびホットプレート(TPC−2000、ULVAC社製)を用いた。合成した化合物および硬化物を偏光顕微鏡により観察した。観察条件は、倍率200倍(接眼レンズ10倍、対物レンズ20倍)とし、昇温および降温速度は5℃/minとした。
クロスニコル条件下で明るく組織像が観察されたときに複屈折性があると判定した。
12)ガラス転移温度(Tg)
硬化物のガラス転移温度は動的粘弾性測定にて下記の条件で測定した。測定は、非共振強制振動型粘弾性測定解析装置(Rheogel−E4000、UBM社製)を用い、引張りモードで行った。この測定においてtanδのピーク温度を硬化物のガラス転移温度(Tg)とした。
〔測定条件〕
サンプルサイズ:30mm×4.0mm×0.4 mm
波形:正弦波
周波数:10Hz
変位振幅:5μm
測定温度:−150〜250℃
昇温速度:2℃/min
(合成例1)
テフロン(登録商標)製攪拌羽、ガラスコンデンサー、温度計を装着したガラス製反応器に4,4´−ジヒドロキシ−α−メチルスチルベン70.7部と炭酸エチレン59部とを加え、得られた混合物を120℃まで加熱した。前記ガラス製反応器に50重量%炭酸カリウム水溶液2部を加えた後、得られた混合物を170℃まで加熱し、さらに1時間反応させた。反応終了後、得られた樹脂を払い出し、メチルエチルケトンを用いて結晶化させ、化合物A(下記式(14)で表される化合物)64部(収率65%)を得た。得られた化合物Aは、融点が163℃であり、148℃から163℃の温度領域で液晶性を示した。
得られた化合物Aの1H−NMRチャートを図1に示す。
(合成例2)
テフロン(登録商標)製攪拌羽、ガラスコンデンサー、温度計を装着したガラス製反応器に化合物A50部、エピクロルヒドリン178部およびジメチルスルホキシド124部を加え、得られた混合物を50℃で加熱撹拌した。前記ガラス製反応器に50重量%水酸化ナトリウム水溶液128部を1時間かけて加え、得られた混合物を1時間撹拌して反応を行った。その後、前記ガラス製反応器にトルエン250部を加えて反応生成物を得た。得られた反応生成物を250部の水で6回洗浄し、過剰のエピクロルヒドリンおよびトルエンを留去した。得られた残留物を、メチルイソブチルケトンを用いて結晶化させ、70%の収率で化合物B(下記式(15−1)で表される化合物)を得た。
得られた化合物Bは、融点が74℃であり、GPC測定による数平均分子量が400、エポキシ価が0.457[当量/100g]であり、エポキシ化率が97%であった。また、得られた化合物B中の塩素含有量は450ppmであった。
得られた化合物Bは、偏光顕微鏡により観察したところ、降温過程において39℃から47℃の範囲で複屈折性が観察され分子構造が高度に配向することが判った。得られた化合物Bの1H−NMRチャートを図2に示す。
(合成例3)
テフロン(登録商標)製攪拌羽、ガラスコンデンサー、温度計を装着したガラス製反応器に化合物A50部、エピクロルヒドリン178部およびトリメチルアンモニウムクロリド0.5部を加え、得られた混合物を50℃に加熱撹拌した。前記ガラス製反応器に50重量%水酸化ナトリウム水溶液32部を1時間かけて加え、得られた混合物を、減圧下で共沸により系内の水分を抜きながら、さらに2時間撹拌して反応を行った。得られた反応生成物を250部の水で6回洗浄し、過剰のエピクロルヒドリンを留去した後、80%の収率で化合物C(下記式(15−2)で表される化合物)を得た。
得られた化合物Cは、融点が68℃であり、GPC測定による数平均分子量が440、エポキシ価が0.352[当量/100g]であり、エポキシ化率が75%であった。また、得られた化合物C中の塩素含有量は2100ppmであった。
得られた化合物Cは、偏光顕微鏡により観察したところ、複屈折性が観察されなかった。
(合成例4)
テフロン(登録商標)製攪拌羽、ガラスコンデンサー、温度計を装着したガラス製反応器に4,4´−ジヒドロキシ−α−メチルスチルベン2.26部、3ブロモ−1−プロパノール3.61部(フェノール性水酸基に対して1.3当量)、炭酸カリウム26.9部およびN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)23部を加え、加熱還流下2時間反応させた後、得られた反応液を濾過した。濾過後の濾液から揮発分を留去して粗生成物を得た。その後、得られた粗生成物をメタノール50部に溶解させて溶液を得た。その後、得られた溶液を結晶化して化合物D(下記式(16)で表される化合物)2.8部(収率82%)を得た。得られた化合物Dは、融点が156℃であった。
得られた化合物Dの1H−NMRチャートを図3に示す。
(合成例5)
テフロン(登録商標)製攪拌羽、ガラスコンデンサー、温度計を装着したガラス製反応器に化合物D1.5部、エピクロルヒドリン24.4部、ジメチルスルホキシド17部、水酸化カリウム2.46部およびトリメチルアンモニウムクロリド0.030部を加え、得られた混合物を60℃に加熱し、さらに2時間撹拌して反応を行った。得られた反応生成物にトルエン50部を加え溶液を得た。得られた溶液を30部の水で6回洗浄し、エピクロルヒドリンおよびトルエンを留去して2.9部の粗生成物を得た。さらに得られた粗生成物を24部のエピクロルヒドリンおよび17部のジメチルスルホキシドに溶解し、溶液を得た。得られた溶液にトリメチルアンモニウムクロリド0.030部と水酸化カリウム2.46部とを加えて60℃で反応させた。その後、反応液にトルエン50部を加え溶液を得た。得られた溶液を30部の水で6回洗浄し、エピクロルヒドリンおよびトルエンを留去して1.9部の化合物E(下記式(17)で表される化合物)を得た(収率95%)。
得られた化合物Eは、融点が31℃であり、GPC測定による数平均分子量が451、エポキシ価が0.422[当量/100g]であり、エポキシ化率が96%であった。また、得られた化合物E中の塩素含有量は420ppmであった。
得られた化合物Eの1H−NMRチャートを図4に示す。
(実施例1)
化合物B1.0g(2.6×10-3mol)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、110℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに4,4'−ジアミノジフェニルエタン0.332g(1.1×10-3mol)を加え、素早く撹拌しながら完全に溶解させて溶液(エポキシ樹脂組成物)を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、恒温槽を用いて90℃で3.5時間加熱し、さらに170℃で20分加熱することにより硬化させて硬化物を得た。
また、上記アルミカップ中のエポキシ樹脂組成物をDSCでサンプリングし、90℃から冷却して融点を測定したところ、エポキシ樹脂組成物の融点は35℃であった。
得られた硬化物のTgは100℃であった。得られた硬化物を用いた引張特性試験での伸度(歪み)は55%であり、破壊エネルギーは210kJ/m2であった。
得られた硬化物の破壊靭性値KICは1.7、得られた硬化物の接着強度は2.2kgf/cmであった。
得られた硬化物のスメクティック強度比は0.4であった。
(実施例2)
化合物B1.0g(2.6×10-3mol)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、110℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに4,4'−ジアミノジフェニルエタン0.332g(1.1×10-3mol)を加え、素早く撹拌しながら完全に溶解させて溶液(エポキシ樹脂組成物)を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、恒温槽を用いて170℃で1.5時間加熱することにより硬化させて硬化物を得た。
得られた硬化物のTgは105℃であった。得られた硬化物を用いた引張特性試験での伸度(歪み)は38%であり、破壊エネルギーは140kJ/m2であった。
得られた硬化物の破壊靭性値KICは1.6であり、得られた硬化物の接着強度は2.2kgf/cmであった。
得られた硬化物のスメクティック強度比は0.05であった。
(実施例3)
化合物B1.0g(2.6×10-3mol)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、90℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに1,4−シクロヘキサンジアミン0.13g(1.1×10-3mol)を加え、素早く撹拌しながら完全に溶解させて溶液(エポキシ樹脂組成物)を得た。
アルミカップ中のエポキシ樹脂組成物をDSCでサンプリングし、90℃から冷却して融点を測定したところ、エポキシ樹脂組成物の融点は25℃であった。
上記アルミカップ中のエポキシ樹脂組成物を、60℃に設定した磁場印加装置内で6時間処理することにより硬化させた後、オーブン内に移動してさらに100℃で1時間加熱することにより硬化させた。磁場印加装置は以下の装置を用い、磁場印加条件は電流22A、電圧50.71Vとし、磁場強度が1Tとなるように設定した。
・電磁石 TMD−120−100W(東洋磁気工業社製)
・直流安定化電源PAD−72−30LA(菊水電子工業社製)
・温調機温度コントローラー SOL1−100(八光電機製作所社製)
得られた硬化物は、Tgが60℃であり、熱伝導率が0.8W/m・Kであった。
得られた硬化物のスメクティック強度比は0.3であった。
(実施例4)
化合物B1.0g(2.6×10-3mol)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、90℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに1,3−ジアミノプロパン0.085g(1.1×10-3mol)を加え、素早く撹拌しながら完全に溶解させて溶液(エポキシ樹脂組成物)を得た。
アルミカップ中のエポキシ樹脂組成物をDSCでサンプリングし、90℃から冷却して融点を測定したところ、エポキシ樹脂組成物の融点は28℃であった。
前記アルミカップを恒温槽に移動し、前記アルミカップ中のエポキシ樹脂組成物を、60℃で3時間加熱し、その後100℃で1時間加熱することにより硬化させて硬化物を得た。
得られた硬化物のTgは55℃であった。得られた硬化物を用いた引張特性試験での伸度(歪み)は70%であり、破壊エネルギーは280kJ/m2であった。
得られた硬化物の破壊靭性値KICは1.9であり、得られた硬化物の接着強度は2.4kgf/cmであった。
得られた硬化物のスメクティック強度比は0.3であった。
(実施例5)
化合物C1.0g(エポキシ基3.5×10-3当量)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、110℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに4,4'−ジアミノジフェニルエタン0.19g(NH3.5×10-3当量)を加え、素早く撹拌しながら完全に溶解させて溶液(エポキシ樹脂組成物)を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、恒温槽を用いて170℃で1.5時間加熱することにより硬化させて硬化物を得た。
得られた硬化物のTgは85℃であった。得られた硬化物を用いた引張特性試験での伸度(歪み)は22%であり、破壊エネルギーは110kJ/m2であった。
得られた硬化物の破壊靭性値KICは1.7であり、得られた硬化物の接着強度は2.5kgf/cmであった。
得られた硬化物のスメクティック強度比は0.1であった。
(実施例6)
化合物E1.0g(4.2×10-3mol)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、120℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに4,4'−ジアミノジフェニルエタン0.22g(1.1×10-3mol)を加え、素早く撹拌しながら完全に溶解させて溶液(エポキシ樹脂組成物)を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、恒温槽を用いて120℃で1時間加熱し、さらに150℃で2時間加熱することにより硬化させて硬化物を得た。
また、上記アルミカップ中のエポキシ樹脂組成物をDSCでサンプリングし、90℃から冷却して融点を測定したところ、エポキシ樹脂組成物の融点は−10℃であった。
得られた硬化物のTgは80℃であった。得られた硬化物を用いた引張特性試験での伸度(歪み)は90%であり、破壊エネルギーは200kJ/m2であった。
得られた硬化物の破壊靭性値KICは1.8であり、得られた硬化物の接着強度は2.3kgf/cmであった。
(比較例1)
下記式(18)の構造のエポキシ樹脂(融点186℃、エポキシ価0.327[当量/100g])1.0g(1.6×10-3mol)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、210℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに1,3−ジアミノプロパン0.06g(8.0×10-4mol)を加えたところ、前記エポキシ樹脂と1,3−ジアミノプロパンとが激しく反応し、均一な硬化物が得られなかった。
(比較例2)
下記式(19)の構造のエポキシ樹脂(室温で液状、エポキシ価0.420[当量/100g])1.0g(2.1×10-3mol)を35mm×10mm×10mmのアルミカップに入れ、210℃のホットプレート上で溶かした。前記アルミカップに4,4'−ジアミノジフェニルエタン0.233g(1.1×10-3mol)を加え、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、恒温槽を用いて170℃で1.5時間加熱することにより硬化させ硬化物を得た。
得られた硬化物を用いた引張特性試験での伸度(歪み)は8%であり、破壊エネルギーは45kJ/m2であった。
また、得られた硬化物のTgは90℃であり、得られた硬化物の熱伝導率は0.2W/m・Kであった。
得られた硬化物の破壊靭性値KICは1.1であり、得られた硬化物の接着強度は1.8kgf/cmであった。
得られた硬化物にはスメクティックピークは観察されなかった。
本発明のエポキシ樹脂は種々の配合、硬化方法で硬化することにより高靱性、接着性、熱伝導性、耐熱性、ガスバリア性、吸湿性、機械的強度、耐薬品性等に優れた硬化物を提供する。
この様な特性から、本発明のエポキシ樹脂は半導体素子に代表される電気電子部品等の絶縁材料、導電性材料、封止材料あるいは注型材料、積層材料、各種放熱材料、有機EL用封止材、各種塗料、接着剤等に好適に用いることができる。

Claims (14)

  1. 下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂。
    (式(1)中、MSは下記式(9)で示される構造であり、SP1およびSP2はそれぞれ独立に下記一般式(2)で示される2価の有機基を表し、Gはそれぞれ独立に下記一般式(3)で示される1価の有機基を表す。
    (式(2)中、pは1以上10以下の整数であり、qは1以上10以下の整数である。)
    (式(3)中、R1は水素原子または炭素数1以上3以下の炭化水素基を表す。))
  2. 融点が110℃以下である請求項1に記載のエポキシ樹脂。
  3. 数平均分子量が1000以下である請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂。
  4. 請求項1〜のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂および硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物。
  5. 前記硬化剤がアミン化合物である請求項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  6. 前記硬化剤が隣接水酸基を有するフェノール系硬化剤である請求項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  7. 無機フィラーをさらに含有する請求項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  8. 融点が40℃以下である請求項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  9. 請求項1〜のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂を含有する固形または液状の半導体封止材。
  10. 請求項1〜のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂を含有する熱伝導材料。
  11. 請求項1〜のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂を含有するフィルム状接着剤。
  12. 請求項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂硬化物。
  13. 請求項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化して得られる高配向性エポキシ樹脂硬化物。
  14. 下記一般式(13)で表されるアルコール性化合物。
    (式(13)中、MSは下記一般式(9)で示される構造であり、SP1およびSP2はそれぞれ独立に下記一般式(2)で示される2価の有機基を表す。
    (式(2)中、pは1以上10以下の整数であり、qは1以上10以下の整数である。))
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