JP6448447B2 - 白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
(1) 反応性ポリカルボン酸化合物(A)、反応性ポリカルボン酸化合物(A)以外の反応性化合物(B)、光重合開始剤(C)、及び酸化チタン(D)を含有する白色活性エネルギー線硬化型樹脂組成物であって、反応性ポリカルボン酸化合物(A)が、一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)と一分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシル基を有する化合物(b)、及び必要に応じて一分子中に少なくとも2個以上の水酸基と一個以上のカルボキシル基を有する化合物(c)との反応物(E)に、更に多塩基酸無水物(d)を反応させて得られる反応性ポリカルボン酸化合物(A)である、該白色活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
(3)さらに本発明は、光重合開始剤(C)がアシルフォスフィン系光重合開始剤とベンゾイルオキシム系光重合開始剤であり、その配合割合は、ベンゾイルオキシム系光重合開始剤1質量部に対して、アシルフォスフィン系光重合開始剤が2〜100質量部である前記(1)又は(2)に記載の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。
(4)さらに本発明は、アシルフォスフィン系光重合開始剤が2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド及び(2,4,6‐トリメチルベンゾイル)エトキシフェニルフォスフィンオキサイドからなる群から選択される1種以上であり、ベンゾイルオキシム系光重合開始剤が1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、2−プロパンジオン−2−O−ベンゾイルオキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−O−ベンゾイルオキシムからなる群から選択される1種以上である前記(3)に記載の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に関する。
(5)さらに本発明は、前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、光硬化して得られる硬化物に関する。
(6)さらに本発明は、前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、光硬化して得られる硬化被膜を有するプリント配線板に関する。
本発明における反応性ポリカルボン酸化合物(A)は、一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)と一分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシル基を有する化合物(b)、及び必要に応じて一分子中に少なくとも2個以上の水酸基と一個以上のカルボキシル基を有する化合物(c)との反応物(E)に、更に多塩基酸無水物(d)を反応させて得られる。
本発明においては、エポキシカルボキシレート化反応により、分子鎖中にエチレン性不飽和基と水酸基を導入することで、本発明の特徴が発揮されるものである。
本発明における一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)は、(4(4(1,1−ビス(p−ヒドロキシフェニル)−エチル)α,α−ジメチルベンジル)フェノール)( 以下、フェノール化合物(PA1)とする)とエピハロヒドリンを反応させて得られる。本エポキシ樹脂は、下記代表構造として示される。
また、本発明において用いられるエポキシ樹脂(a)は常温で固体のものがより好ましい。本発明においては通常、軟化点が50〜100℃、もしくは融点が50〜190℃であるエポキシ樹脂(a)が使用されるが、軟化点が60〜100℃、もしくは融点が60〜190℃のものが好ましい。また、エポキシ当量が130〜500g/eq.のものが本発明においては通常用いられ得るが、好ましくは150〜400g/eq.、さらに好ましくは170〜300g/eq.である。エポキシ当量が小さすぎると硬く、もろくなりやすい傾向が強く、エポキシ当量が大きすぎる場合、硬度が出にくい、ガラス転移点が低くなることがある。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。な
お、アルカリ金属水酸化物を、固形物として利用してもよいし、その水溶液として利用し
てもよい。例えば、アルカリ金属水酸化物を水溶液として使用する場合においては、アル
カリ金属水酸化物の水溶液を連続的に反応系内に添加すると共に、減圧下又は常圧下で連
続的に水及びエピハロヒドリンを留出させ、更に分液して水を除去し、エピハロヒドリン
を反応系内に連続的に戻す方法によりエポキシ化反応を行うことができる。また固形を使
用する場合、その取り扱いやすさ、溶解性等の問題からフレーク状の物を使用することが
好ましい。アルカリ金属水酸化物の使用量は、フェノール化合物(PA1)の水酸基1モ
ルに対して通常0.90〜1.5モルであり、好ましくは1.01〜1.25モルであり
、より好ましくは1.01〜1.15モルである。
ライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロラ
イド等の4級アンモニウム塩や、テトラメチルホスホニウムクロライド、テトラメチルホ
スホニウムブロマイド、トリメチルベンジルホスホニウムクロライド、トリフェニルベン
ジルホスホニウムクロライド、トリフェニルエチルブロマイド等の4級ホスホニウム塩を
触媒として添加してもよい。これら4級塩の使用量は、フェノール化合物(PA1)の水
酸基1モルに対し通常0.1〜15gであり、好ましくは0.2〜10gである。
のアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルホン、
ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリジノン等の非プロトン性極性溶媒などを添加
して反応を行うことが反応進行上好ましく、本発明においては特にその光学特性からアル
コール類及び/またはエーテル類の使用が好ましい。
用量に対し通常2〜50質量%であり、好ましくは4〜20質量%である。一方、上記非
プロトン性極性溶媒を用いる場合、その使用量は、エピハロヒドリンの使用量に対し通常
5〜100質量%であり、好ましくは10〜80質量%である。
80℃である。一方、反応時間は通常0.5〜10時間であり、好ましくは1〜8時間で
ある。本反応は常圧でも減圧下でも構わず、減圧条件で水−エピハロヒドリンの共沸脱水
条件で反応しても構わない。これらのエポキシ化反応の反応物は、水洗後、または水洗無
しに加熱減圧下でエピハロヒドリンや溶媒等を除去することにより精製され得る。また、
更に加水分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂とするために、回収した反応物をトルエン
、メチルイソブチルケトンなどの溶剤に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて、副生成物の閉環反応を行い、副生成物である
ハロヒドリンの閉環を確実なものにすることは好ましい。
(PA1)の水酸基1モルに対して通常0.01〜0.3モルであり、好ましくは0.0
5〜0.2モルである。また、反応温度は通常50〜120℃であり、反応時間は通常0
.5〜2時間である。
し、更に加熱減圧下溶剤を留去することにより本発明に使用できるエポキシ樹脂を得るこ
とができる。このようにして得られたエポキシ樹脂は一部その溶剤や水によりエポキシ樹
脂が付加したものや、閉環しきれずハロゲンが残存するものも含まれる。
であるエポキシ樹脂(a)は、生産性、及び取り扱い性に優れ、さらに硬化物に高い機械的強度を与える以下のいずれかの条件を満たすものが好ましい。
1.エポキシ当量が好ましくは195〜245g/eq.、より好ましくは200〜240g/eq.である。
2.ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおいて、フェノール化合物(PA1)同士がエピハロヒドリンによって2つ繋がったものが30面積%以下、3つ繋がったものが20面積%以下、より好ましくは2つ繋がったものが25面積%以下、3つ繋がったものが15面積%以下である。残余としてエポキシ樹脂(a)の単量体が該当する。
一分子中に一個のカルボキシル基を有するモノカルボン酸化合物としては、例えば(メタ)アクリル酸類やクロトン酸、α−シアノ桂皮酸、桂皮酸、或いは飽和または不飽和二塩基酸と不飽和基含有モノグリシジル化合物との反応物が挙げられる。上記において(メタ)アクリル酸類としては、例えば(メタ)アクリル酸、β−スチリルアクリル酸、β−フルフリルアクリル酸、(メタ)アクリル酸二量体、飽和または不飽和二塩基酸無水物と1分子中に1個の水酸基を有する(メタ)アクリレート誘導体と当モル反応物である半エステル類、飽和または不飽和二塩基酸とモノグリシジル(メタ)アクリレート誘導体類との当モル反応物である半エステル類等が挙げられる。
これらのうち最も好ましくは、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物としたときの感度の点で(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸とε−カプロラクトンとの反応生成物または桂皮酸が挙げられる。化合物(b)としては、化合物中に水酸基を有さないものが好ましい。
本発明における一分子中に少なくとも2個以上の水酸基と一個以上のカルボキシル基を有する化合物(c)の具体例としては、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酢酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、ジメチロールカプロン酸等のポリヒドロキシ含有モノカルボン酸類等を挙げることができる。特に好ましいものとしては、例えばジメチロールプロピオン酸等が挙げられる。
この反応におけるエポキシ樹脂(a)と化合物(b)および必要に応じて用いられる化合物(c)のカルボン酸総計の仕込み割合としては、用途に応じて適宜変更されるべきものである。即ち、全てのエポキシ基をカルボキシレート化した場合は、未反応のエポキシ基が残存しないために、反応性エポキシカルボキシレート化合物としての保存安定性は高い。この場合は、導入した二重結合による反応性のみを利用することになる。
反応性ポリカルボン酸(A)の当該樹脂組成物中における使用割合は、5〜70質量%、好ましくは10〜65質量%である。
即ち、アシルフォスフィン系光重合開始剤とベンゾイルオキシム系光重合開始剤の配合割合は、ベンゾイルオキシム系光重合開始剤1質量部に対して、通常はアシルフォスフィン系光重合開始剤が2〜100質量部程度、好ましくは3〜50質量部程度、特に好ましくは4〜10質量部程度が好ましい。
即ち、アシルフォスフィン系光重合開始剤とベンゾイルオキシム系光重合開始剤との配合量の合計は、反応性ポリカルボン酸化合物(A)100質量部に対して、1〜30質量部が好ましく、2〜20質量部程度を用いることが特に好ましい。
1)エポキシ当量:JISK7236:2001に準じた方法で測定した。
2)軟化点:JISK7234:1986に準じた方法で測定した。
3)酸価:JISK0070:1992に準じた方法で測定した
[反応性ポリカルボン酸化合物(A)の調製]
エポキシ樹脂(a)としてNC−6300H(日本化薬製;一般式(1)のn=0(64%),n=1(23%),n=2以上(13%);エポキシ当量230g/eq)を表1中記載量、化合物(b)としてアクリル酸(略称AA、Mw=72)を表1中記載量、化合物(c)としてジメチロールプロピオン酸(略称DMPA、Mw=134)を表1中記載量加えた。触媒としてトリフェニルフォスフィン3g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを固形分が反応液の80質量%となるように加え、100℃で24時間反応させ、反応性エポキシカルボキシレート化合物(E)溶液を得た。固形分酸価(AV:mgKOH/g)5以下を反応終点とし、次反応に進んだ。酸価測定は、反応溶液にて測定し固形分としての酸価に換算した。
次いで、反応性エポキシカルボキシレート化合物(E)溶液に多塩基酸無水物(d)として、テトラヒドロ無水フタル酸(略称THPA)を表1記載量、及び溶剤として固形分が65質量%となるようプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを添加し、100℃に加熱した後、酸付加反応させ反応性ポリカルボン酸化合物(A)溶液を得た。固形分酸価(AV:mgKOH/g)を表1中に記載した。
[比較用反応性ポリカルボン酸化合物の調製]
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂EOCN−103S(日本化薬製、エポキシ当量200g/eq)を表1中記載量、化合物(b)としてアクリル酸を表1中記載量、化合物(c)としてジメチロールプロピオン酸(略称DMPA、Mw=134)を表1中記載量加えた。触媒としてトリフェニルフォスフィン3g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを固形分が反応液の80質量%となるように加え、100℃で24時間反応させ、カルボキシレート化合物溶液を得た。固形分酸価(AV:mgKOH/g)5mgKOH/g以下を反応終点とし、次反応に進んだ。
次いで、反応性エポキシカルボキシレート化合物溶液に多塩基酸無水物として、テトラヒドロ無水フタル酸(略称THPA)を表1記載量、及び溶剤として固形分が65重量%となるようプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートを添加し、100℃に加熱した後、酸付加反応させ比較用反応性ポリカルボン酸化合物溶液を得た。固形分酸価(AV:mgKOH/g)を表1中に記載した。
[比較用芳香環を有さない反応性ポリカルボン酸化合物の調製]
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた2リットルセパラブルフラスコに、溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル900g、および重合開始剤としてt−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(日本油脂(株)製パーブチルO)21.4gを加えて90℃に加熱した。加熱後、ここに、メタクリル酸309.9g、メタクリル酸メチル116.4g、およびラクトン変性2−ヒドロキシエチルメタクリレート(ダイセル化学工業(株)製プラクセルFM1)109.8gを、重合開始剤であるビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(日本油脂(株)製パーロイルTCP)21.4gと共に3時間かけて滴下して加え、さらに6時間熟成することにより、カルボキシル基含有共重合樹脂を得た。なお、反応は、窒素雰囲気下で行った。
下記表2に示す各成分を下記表2に示す配合割合にて配合し、3本ロールを用いて室温にて混合分散させて、実施例2−1〜2−3、比較例2−1〜2−3にて使用する白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を調製した。
<反応性化合物(B)>
B−1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物(KAYARAD DPHA、日本化薬製)
<光重合開始剤(C)>
C−1:アシルフォスフィン系光重合開始剤
・ビス(2,4,6‐トリメチルベンゾイル) ‐フェニルフォスフィンオキサイド(IRGACURE 819、BASF製)
C−2:ベンゾイルオキシム系光重合開始剤
・1,2‐オクタンジオン,1‐[4‐(フェニルチオ) ‐,2‐(O‐ベンゾイルオキシム)] (IRGACURE OXE 01、BASF製)
・ルチル型酸化チタン(CR-80、石原産業(株)製)
銅張積層板(FR−4、厚さ1.6mm、導体厚35μm)に回路パターンを形成したプリント配線板をバフ研磨により表面処理した後、上記のように調製した実施例2−1〜2−3及び比較例2−1〜2−3にて使用する白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、それぞれ、スクリーン印刷法にてプリント配線板に塗布した。その後、80℃で30分間、熱風循環式乾燥炉で乾燥させた。塗膜上に露光装置((株)オーク製作所、型式HMW−680GW)にて紫外線(波長300〜400nm)を2000mJ/cm2露光(光硬化工程)して、プリント配線板上に白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化塗膜を形成し、試験片を作製した。硬化塗膜の厚みは15〜20μmであった。
実施例2−1〜2−3及び比較例2−1〜2−3の組成物、及びその塗膜から形成される試験片について下記の評価をした。評価結果を表3にあわせて示す。
分光光度計U‐3310H((株)日立製作所製:φ60mm積分球)を用いて、硬化塗膜を被覆した試験片の450nmにおける反射率を測定した。
(2)耐光性
得られた試験片に、さらにスーパーUV(90mW)の光を24時間照射して、加速劣化させた後、分光光度計U‐3310H((株)日立製作所製:φ60mm積分球)を用いて、色の変化を測定した。ΔE*abは、色の変化を示す。この値が小さいほど色の変化が小さいことを示す。
(3)はんだ耐熱性
試験片の硬化塗膜を、JIS C−6481の試験方法に準じて、260℃のはんだ槽に10秒間浸せき後、セロハンテープによるピーリング試験(剥離試験)を1サイクルとし、これを1〜2回繰り返した後の塗膜状態を目視により観察し、以下の基準に従って評価した。
○:2サイクル繰り返し後も塗膜に変化が認められない。
△:2サイクル繰り返し後の塗膜に変化が認められる。
×:1サイクル繰り返し後の塗膜に剥離が認められる。
JIS K‐5600‐5‐6に準拠し、試験片に1mmの碁盤目100個(10×10)を設け、セロハンテープによるピーリング試験(剥離試験)を行い、碁盤目の剥離状態を目視により観察して、碁盤目100個のうち基板から剥離していない碁盤目の個数を計測した。
(5)塗膜硬度
JIS K‐5600‐5‐4の試験方法に従い、試験片の銅箔上の硬化塗膜に、芯の先が平らになるように研がれた3Bから9Hの鉛筆を45°の角度で押しつけて、塗膜の剥がれが生じない鉛筆の硬さを記録した。
Claims (5)
- 反応性ポリカルボン酸化合物(A)、反応性ポリカルボン酸化合物(A)以外の反応性化合物(B)、光重合開始剤(C)、及び酸化チタン(D)を含有する白色活性エネルギー線硬化型樹脂組成物であって、反応性ポリカルボン酸化合物(A)が、一般式(1)で示されるエポキシ樹脂(a)と一分子中に1個以上の重合可能なエチレン性不飽和基と1個以上のカルボキシル基を有する化合物(b)、及び一分子中に少なくとも2個以上の水酸基と一個以上のカルボキシル基を有する化合物(c)との反応物(E)に、更に多塩基酸無水物(d)を反応させて得られる反応性ポリカルボン酸化合物(A)である、該白色活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
(式中、nは0〜2の正数を示す) - 光重合開始剤(C)がアシルフォスフィン系光重合開始剤とベンゾイルオキシム系光重合開始剤であり、その配合割合は、ベンゾイルオキシム系光重合開始剤1質量部に対して、アシルフォスフィン系光重合開始剤が2〜100質量部である請求項1に記載の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
- アシルフォスフィン系光重合開始剤が2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド及び(2,4,6‐トリメチルベンゾイル)エトキシフェニルフォスフィンオキサイドからなる群から選択される1種以上であり、ベンゾイルオキシム系光重合開始剤が1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、2−プロパンジオン−2−O−ベンゾイルオキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−O−ベンゾイルオキシムからなる群から選択される1種以上である請求項2に記載の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、光硬化して得られる硬化物。
- 請求項1〜3のいずれか1項の白色活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、光硬化して得られる硬化被膜を有するプリント配線板。
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