JPH0238123B2 - EHOKISHIJUSHISOSEIBUTSU - Google Patents

EHOKISHIJUSHISOSEIBUTSU

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JPH0238123B2
JPH0238123B2 JP5106985A JP5106985A JPH0238123B2 JP H0238123 B2 JPH0238123 B2 JP H0238123B2 JP 5106985 A JP5106985 A JP 5106985A JP 5106985 A JP5106985 A JP 5106985A JP H0238123 B2 JPH0238123 B2 JP H0238123B2
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JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
curing agent
weight
phenol
parts
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP5106985A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61209221A (en
Inventor
Juji Shimamoto
Yoshiharu Kasai
Kamio Yonemoto
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP5106985A priority Critical patent/JPH0238123B2/en
Publication of JPS61209221A publication Critical patent/JPS61209221A/en
Publication of JPH0238123B2 publication Critical patent/JPH0238123B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔技術分野〕 本発明は、電子機器用途のエポキシ樹脂積層板
やエポキシ樹脂成形材料などに用いられるエポキ
シ樹脂組成物に関するものである。 〔背景技術〕 エポキシ樹脂は電子機器用途の積層板や成形
品、封止材料などとして多様に用いられている。
そして電子機器の高信頼性、小型化、軽量化およ
び低コスト化が進むとともに、この電子機器用途
に用いられるエポキシ樹脂組成物に対して耐熱性
や接着性の向上、低毒化、ならびに低コスト化が
強く望まれるに至つている。 エポキシ樹脂において上記のような特性におい
て硬化剤の選定が重要な要素となるものである
が、従来よりこの電子機器用途のエポキシ樹脂組
成物において、硬化剤としてジシアンジアミド、
ジハロゲン化ジアミノジフエニルメタン等の窒素
化合物、あるいはフエノールホルムアルデヒド樹
脂などが工業的に使用されている。しかしながら
ジシアンジアミドを用いた場合は硬化物の熱分解
温度が低くて吸湿後耐熱性も低いというように耐
熱性が劣るという問題があり、またジハロゲン化
ジアミノジフエニルメタンは毒性が強く、しかも
反応活性が低いためにエポキシ樹脂の反応性が遅
いという問題を有する。さらにフエノールホルム
アルデヒド樹脂はコストが安価という利点を有し
はするものの、一般に従来より用いられているフ
エノールホルムアルデヒド樹脂を硬化剤として用
いた場合は、後述するようにエポキシ樹脂の接着
性が低くなるという問題を有するものであつた。 〔発明の目的〕 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであ
り、良好な耐熱性と接着性、及び速硬化性を兼ね
備え、しかも毒性が低いと共にコストが安価なエ
ポキシ樹脂組成物を提供することを目的とするも
のである。 〔発明の開示〕 しかして本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、
エポキシ樹脂に硬化剤としてのテトラハロゲン化
ジアミノジフエニルメタンと、一般式が (式中XはCH2またはC(CH32であり、YはH
またはCH3であつて4個のYは総て同じであつて
も異なつてもよい。)で表される多価フエノール
類を主成分とする硬化剤とが配合されて成ること
を特徴とするものであり、以下本発明を詳細に説
明する。 本発明において用いられるエポキシ樹脂として
は、1分子当たり平均で2個以上のエポキシ基を
有していればよく、その他に特に制限はない。例
えばビスフエノールAのジグリシジルエーテル型
エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフエノールAのジ
グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ブタジエン
ジエポキサイド・フエノールノボラツクのポリグ
リシジルエーテル、ハロゲン化フエノールノボラ
ツクのポリグリシジルエーテル等を挙げることが
できる。 そしてこのエポキシ樹脂に硬化剤を配合するの
であるが、従来よりエポキシ樹脂の硬化剤として
低コストという面で有利に用いられるフエノール
ホルムアルデヒド樹脂の代表的なものにノボラツ
ク樹脂が知られている。ノボラツク樹脂はフエノ
ール類対ホルムアルデヒドのモル比が例えば1対
0.7〜0.9となるようなフエノール過剰の条件下
で、例えばシユウ酸のような酸触媒でフエノール
類とホルムアルデヒド(ホルマリン)とを反応さ
せることによつて製造される。そして本発明者等
が調査したところ、このようにして得られるフエ
ノールノボラツク樹脂は、ベンゼン核が2個以下
の低分子量化合物が8〜20重量%程度以上どうし
ても含有されていることになり、このフエノール
ノボラツク樹脂を硬化剤として用いてエポキシ樹
脂の架橋密度を高くし、高温時の特性を確保する
ためには、エポキシ樹脂として1分子当たり3個
以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂を
多量に用いざるを得なくなる。しかしこのように
すると、高温時の特性を確保することは可能には
なるが、接着性が低下してしまうという問題が新
たに生じることになることが見出だされた。従つ
てベンゼン核が2個以下の低分子量化合物の含有
量を少なくしたフエノールノボラツク樹脂をエポ
キシ樹脂の硬化剤として用いるようにすれば、エ
ポキシ樹脂組成物は優れた性能を有することにな
ると考えられるところである。 そこで本発明においてはフエノールノボラツク
系の硬化剤として一般式が次の〔A〕式で示され
る多価フエノール類を主成分とする硬化剤を用い
るようにしたものである。 (式中XはCH2またはC(CH32であり、YはH
またはCH3であつて4個のYは総て同じであつて
も異なつてもよい。) この〔A〕式で示される多価フエノール類を主
成分とする硬化剤は次のようにして調製される。
まずビスフエノール類としてビスフエノールAま
たはビスフエノールFを用いてこのビスフエノー
ル類とホルムアルデヒドとをホルムアルデヒド過
剰の条件下で、かつ金属水酸化物触媒の存在下で
反応させてビスフエノール類の4メチロール化物
を主成分とする反応物を調製する。この反応物中
に残存するホルムアルデヒドを除去したのちにビ
スフエノール類の4メチロール化物とフエノール
類としてのフエノールまたはクレゾールとを酸性
触媒の存在下で反応させ、残存する未反応成分を
除去することにより、〔A〕式化合物を主成分と
しかつベンゼン核が2個以下の低分子量化合物の
含有量の少ない多価フエノール類系の硬化剤を得
ることができるできるものである。 この調製の方法をさらに詳しく説明すると、ま
ず第一工程としてビスフエノール類としてのビス
フエノールAまたはビスフエノールFとホルムア
ルデヒドとを触媒の存在下反応させる。触媒とし
てはアルカリ金属の水酸化物が一般に用いられ、
たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、
水酸化マグネシウム等であり、これらは高濃度の
水溶液として用いられる。第一工程の反応操作と
しては、まずビスフエノール類にアルカリ金属水
酸化物の水溶液を投入する。このときアルカリ金
属水酸化物の量はビスフエノール類の−OHに対
して0.5〜1.2モル倍(好ましくは1.0〜1.1モル倍)
に設定するのがよく、アルカリ金属水酸化物は10
〜30重量%の水溶液として使用するのが好まし
い。ビスフエノール類がアルカリ金属水酸化物に
溶解したのち、ホルムアルデヒドを徐々に加え
る。用いるホルムアルデヒドの量はビスフエノー
ル類に対して4〜8モル倍(好ましくは4.0〜4.5
モル倍)である。また反応に要する温度は30〜70
℃(好ましくは40〜50℃)で、反応に要する時間
は1〜3時間である。ビスフエノール類に対する
ホルムアルデヒドの反応によつて、ビスフエノー
ル類の4メチロール化物が生成される。この第一
工程の反応が終了したのち、りん酸や塩酸、硫酸
等で中和して生成物を析出させ、この生成物を有
機溶剤に溶解させる。有機溶剤としては水は溶解
しないがビスフエノール類の4メチロール化物は
溶解させるものである必要があり、メチルイソブ
チルケトン(MIBK)が用いられる。生成物を
MIBKに溶解させると、生成物はMIBKに溶解す
るビスフエノール類の4メチロール化物を主成分
とする有機成分と、MIBKに溶解しない第一工程
の反応で縮合水として生成された水とに分離され
る。この水を除去したのち、有機成分を純水によ
つて3〜6回洗浄する。第一工程において反応に
寄与しなかつた未反応のホルムアルデヒドは上記
分離される水に溶解した状態で除去され、またこ
の純水による洗浄でさらに溶解除去され、有機成
分にはほとんど未反応のホルムアルデヒドは含有
されないことになる。さらに不純物イオンも除去
され含有されないことになる。洗浄終了後、
MIBKを減圧下で除去し、ビスフエノール類の4
メチロール化物を主成分とする有機成分を純粋な
形で得る。第二工程はこのようにして得たビスフ
エノール類の4メチロール化物とフエノール類と
してのフエノールまたはクレゾールとを触媒の存
在化反応させることによつておこなう。また触媒
としてはシユウ酸を用いるのが一般的である。フ
エノール類の量はビスフエノール類の4メチロー
ル化物に対して8.0〜12.0モル倍が好ましく、触
媒としてのシユウ酸の量はビスフエノール類の4
メチロール化物に対して0.1〜0.01モル倍が好ま
しい。反応に要する温度は80〜120℃、反応に要
する時間は10〜12時間である。反応終了後、165
℃程度まで昇温してシユウ酸を分解し、その後80
〜120℃で減圧蒸留をおこない、水や未反応のフ
エノール類を除去する。このようにしてビスフエ
ノール類の4メチロール化物にフエノール類を反
応させて、〔A〕の構造式で示される多価フエノ
ール類を主成分とする硬化剤を得ることができ
る。 ここで第一工程における反応物の洗浄をおこな
わないときには、未反応のホルムアルデヒドが残
つた状態で第二工程の反応がなされて、ホルムア
ルデヒドがフエノール類と反応して低分子の化合
物が副生成物として多量に生成され、低分子化合
物の含有量が多くなるが、上記のように第一工程
における反応物の洗浄によつて低分子化合物の含
有量の少ない多価フエノール類の硬化剤として得
ることができることになるのである。 このようにして得た多価フエノール類の硬化剤
は、特開昭59−8719号公報や特開昭57−83521号
公報においてエポキシ樹脂の硬化剤として開示さ
れているビスフエノールAを骨格中に持つノボラ
ツクとは全く組成の異なる多価フエノール類であ
り、この硬化剤を用いることによつて得られたエ
ポキシ樹脂組成物は優れた耐熱性、接着性、およ
び速硬化性を有することが見出だされたのであ
る。そしてこの多価フエノール類の硬化剤にあつ
て、ベンゼン核が2個以下の低分子成分の含有量
が7重量%以下であることが望ましい。低分子成
分の含有量がこのように少ないことによつて、多
価フエノール類硬化剤の上記特性を一層高くする
ことができるのである。 そして本発明者等は、さらにこの多価フエノー
ル類の硬化剤と他の硬化剤との併用を種々検討し
たところ、電子吸引基を分子内に有する特定のア
ミン系硬化剤を併用することによつて、特性を劣
化させることなく一層優れた速硬化性や接着性を
エポキシ樹脂組成物に付与することを見出だし
た。このようなアミン系硬化剤としては、ジハロ
ゲン化ジアミノジフエニルメタン、ジアミノジフ
エニルスルホン、1,3−プロパンジオール−ジ
−パラアミノベンゾエート、ジシアンジアミド、
テトラハロゲン化ジアミノジフエニルメタン等を
挙げることができる。しかしこれらのアミン系硬
化剤を検討したところ、ジハロゲン化ジアミノジ
フエニルメタンにおいては、工業的に使用可能な
ジクロルジアミノジフエニルメタンは毒性を有す
るという問題があり、またジハロゲン化ジアミノ
ジフエニルメタンの他のものは非常に高価であつ
て実用的に使用することがコスト面からできない
という問題がある。またジアミノジフエニルスル
ホンは、エポキシ樹脂組成物の加工性が悪いとい
う問題がある。さらに1,3−プロパンジオール
−ジ−パラアミノベンゾエートは非常に高価であ
り、また含有する窒素成分が少ないためにエポキ
シ樹脂組成物を難燃化しようとする場合、難燃剤
を多量に配合する必要があり、このように難燃剤
を多量に用いるとエポキシ樹脂組成物の耐熱性が
低下してくることになるという新たな問題が発生
するものである。そしてジシアンジアミドの場
合、併用する割合や増やすと耐熱性の低下を招く
ので併用する割合を少なくせざるを得ず、それに
伴つて併用による効果が他の電子吸引基を有する
他のアミン系硬化剤に比べて小さくなるという問
題がある。 これらに対してテトラハロゲン化ジアミノジフ
エニルメタンの場合は、毒性が少なく、また併用
する割合を増やしても種々の特性の低下がないも
のであり、しかも窒素の他にハロゲン成分を有す
るためにエポキシ樹脂を難燃化する場合に難燃剤
の使用量が少なくて済むことになるという利点を
併せて有するものである。しかもコストも高価で
はなく、本発明において〔A〕式の多価フエノー
ル類の硬化剤と併用するためのアミン系硬化剤と
してこのテトラハロゲン化ジアミノジフエニルメ
タンが選択されて用いられるのである。テトラハ
ロゲン化ジアミノジフエニルメタンとして、テト
ラクロルジアミノジフエニルメタンをその具体的
一例として挙げることができる。勿論、多価フエ
ノール類硬化剤とこのテトラハロゲン化ジアミノ
ジフエニルメタンとを併用する他に、他の硬化剤
や硬化促進剤をさらに用いることは本発明におい
て可能である。多価フエノール類硬化剤とテトラ
ハロゲン化ジアミノジフエニルメタンとの合計使
用量は、エポキシ樹脂1当量に対して0.5〜1.5当
量の範囲とするのが好ましい。この範囲を外れる
と、硬化物の諸性質が低下する傾向がある。また
多価フエノール類硬化剤とテトラハロゲン化ジア
ミノジフエニルメタンとの使用割合は、水酸基と
活性水素基の当量比が1:9〜7:3となるよう
にするのが好ましい。この比率より水酸基当量の
方が少ないと速硬化性付与の効果が顕著でなくな
り、またこの比率より水酸基当量の方が多いと接
着性の改善効果が顕著でなくなるものである。 しかして、エポキシ樹脂に上記〔A〕式の多価
フエノール類を主成分としベンゼン核が2個以下
の低分子化合物の含有量の少ない硬化剤と、テト
ラハロゲン化ジアミノジフエニルメタンとをそれ
ぞれ配合することによつて、本発明のエポキシ樹
脂組成物を得ることができるが、必要に応じて溶
媒、硬化促進剤、充填剤、基材、離型剤、表面処
理剤、難燃剤等をさらに配合することができる。
溶媒としてはアセトン、メチルエチルケトン、メ
チルセロソルブ、メチルイソブチルケトン、ジメ
チルホルムアミドなどを用いることができ、硬化
促進剤としては第3級アミン類、イミダゾール
類、フオスフイン類、DBU及びその誘導体類な
どを用いることができる。そしてこのようにして
得たエポキシ樹脂組成物は、〔A〕式の多価フエ
ノール類を主成分とする硬化剤が低分子成分の含
有量少なく調製されるものであるため、しかも硬
化剤としてテトラハロゲン化ジアミノジフエニル
メタンが併用されるため、毒性が少なく、良好な
耐熱性と接着性、さらには優れた速硬化性を兼ね
備え、コストが安価なものとして得ることができ
ることになるのである。 次に本発明を実施例によつてさらに詳細に説明
する。 実施例 ビスフエノールA27重量部に、水20重量部に水
酸化ナトリウム4.8重量部を溶解した水溶液を加
え、撹拌した。ビスフエノールAがある程度溶解
したのち、37%ホルマリン39重量部を徐々に加え
た。そして反応温度40℃で2時間反応させた後、
冷却して希塩酸を用いて中和した。析出した生成
物を100重量部のMIBKに溶解させ、水層と有機
層とに分離した。さらに分離した有機層を100重
量部の純水で4回洗浄し、こののちMIBKを減圧
蒸留によつて除去した。このようにして得たもの
の構造をNMRで解析したところ、ビスフエノー
ルAの4メチロール化物であることが判明した。
得られたビスフエノールAの4メチロール化物を
20重量部採り、フエノール54重量部、シユウ酸
0.07重量部、水50重量部を用いて80℃で10時間反
応させた。反応終了後、165℃まで昇温してこの
温度を1時間保持した後、120℃で減圧蒸留をお
こない、水と未反応のフエノールを除去した。得
られた生成物の構造をGPC、NMRによつて解析
したところ、上記した〔A〕の構造(式〔A〕中
X=CH2、Y=H)を持つ化合物が主生成物であ
り、ベンゼン核が2個以下の低分子成分は5重量
%以下しか含まないことが判明した。 このようにして得た多価フエノール類硬化剤
と、テトラハロゲン化ジアミノジフエニルメタン
系の硬化剤として次の〔B〕の構造式を持つテト
ラクロルジアミノジフエニルメタン(TCDAM)
とを配合し、エポキシ樹脂ワニスを調製した。 エポキシ樹脂ワニスの配合を次に示す。 (重量部) ●ブロム化ビスフエノールA型エポキシ樹脂(エ
ポキシ当量515) …85 ●クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂(エポキ
シ当量215) …15 ●上記で得た多価フエノール類硬化剤(OH当量
112) …13 ●TCDAM(H当量84) …10 ●2−エチル−4−メチルイミダゾール …0.05 ●メチルセロソルブ …20 ●メチルエチルケトン …80 このエポキシ樹脂ワニスの160℃でのゲルタイ
ムは7分0秒であつた。そしてこのエポキシ樹脂
ワニスを単重が103g/m2ガラス布に含浸させ、
155℃の乾燥機中で6分間乾燥することによつて
レジンコンテント50%のプリプレグを得た。この
プリプレグを4枚重ね、さらにその上下に厚み
0.018mmの銅箔を重ね、これを180℃の熱盤間に入
れて40Kg/cm2、90分間の条件で加熱加圧すること
により銅張り積層板を作成した。 比較例 1 実施例において得られた多価フエノール類硬化
剤を硬化剤として用い、テトラハロゲン化ジアミ
ノジフエニルメタンを用いることなく次の配合で
エポキシ樹脂ワニスを調製した。 (重量部) ●ブロム化ビスフエノールA型エポキシ樹脂(エ
ポキシ当量515) …85 ●クレゾールノボラツク型エポキシ樹脂(エポキ
シ当量215) …15 ●多価フエノール類硬化剤(OH当量112) …26 ●2−エチル−4−メチルイミダゾール …0.05 ●メチルセロソルブ …20 ●メチルエチルケトン …80 このエポキシ樹脂ワニスの160℃でのゲルタイ
ムは9分0秒であつた。そしてこのエポキシ樹脂
ワニスを単重が103g/m2のガラス布に含浸させ、
155℃の乾燥機中で8分間乾燥することによつて
レジンコンテント50%のプリプレグを得た。以下
は実施例と同様にして銅張り積層板を作成した。 比較例 2 フエノール94重量部、パラホルムアルデヒド24
重量部、シユウ酸1重量部を採り、これを4時
間、120℃で加熱したのちに165℃まで昇温して
165℃で1時間保持した。次に125℃に温度を保ち
つつ減圧下で水及びフエノールを除去し、さらに
水蒸気蒸留により未反応のフエノールを除去し
て、フエノールノボラツク樹脂を得た。このフエ
ノールノボラツク樹脂の水酸基当量は108であり、
ベンゼン核が2個以下の低分子化合物は12〜14重
量%含有されていた。 このフエノールノボラツク樹脂を比較例1にお
ける「多価フエノール類硬化剤26重量部」の替わ
りに硬化剤として25.1重量部配合するようにした
他は比較例1と同様にしてエポキシ樹脂ワニスを
調製し、さらに比較例1と同様にして銅張り積層
板を作成した。 比較例 3 TCDAM20重量部を比較例1における「多価
フエノール類硬化剤26重量部」の替わりに用いる
他は比較例1と同様にしてエポキシ樹脂ワニスを
調製し、さらに比較例1と同様にして銅張り積層
板を作成した。ただしこの場合、エポキシ樹脂ワ
ニスの160℃におけるゲルタイムが55分であつた
が、155℃の乾燥機中で50分間乾燥することによ
つてプリプレグを作成するようにした。 比較例 4 ジシアンジアミド2.5重量部を比較例1におけ
る「多価フエノール類硬化剤26重量部」の替わり
に用いる他は比較例1と同様にしてエポキシ樹脂
ワニスを調製し、さらに比較例1と同様にして銅
張り積層板を作成した。ただしこの場合、エポキ
シ樹脂ワニスの160℃におけるゲルタイムが10分
30秒であつたので、155℃の乾燥機中で9分間乾
燥することによつてプリプレグを作成するように
した。またエポキシ樹脂ワニスの調製に用いた溶
剤であるメチルセロソルブとメチルエチルケトン
とは38重量部と62重量部の混合液として使用し
た。 比較例 5 比較例1における「多価フエノール類硬化剤26
重量部」の替わりに実施例1で調製した多価フエ
ノール類硬化剤22重量部とビスフエノールA4重
量部とをそれぞれ硬化剤として配合する他は比較
例1と同様にしてエポキシ樹脂ワニスを調製し、
さらに比較例1と同様にして銅張り積層板を作成
した。 上記実施例及び比較例1〜5のエポキシ樹脂ワ
ニスの速硬化性、及びこれらエポキシ樹脂ワニス
を用いて得られた銅張り積層板の特性を測定した
結果を次表に示す。こで次表における各特性の測
定方法を以下に示す。 (1) 速硬化性 エポキシ樹脂ワニスを160℃に加熱し、ゲル
化に至る時間を測定することによつておこなつ
た。 (2) 熱分解開始温度 銅張り積層板の銅箔をエツチングによつて除
去した板をやすりを用いて粉としたものを試験
片とし、これを理学電機社製の熱天秤装置を用
いて、窒素雰囲気中における熱分解を開始する
温度を測定することによつておこなつた。 (3) 吸湿後半田耐熱性 銅張り積層板の銅箔をエツチングによつて除
去した板を試験片とし、この試験片を100℃の
水中に8時間浸漬したのち、260℃の半田浴中
に20秒間浸漬することによつて試験をおこな
い、ガラス布の目浮きや層間剥離が発生しない
場合を合格とした。 (4) ガラス転移温度(Tg) 銅張り積層板の銅箔をエツチングによつて除
去した板を試験片とし、岩本製作所製の固体粘
弾性測定装置を用いて測定することによつてお
こなつた。 (5) 銅箔剥離強度 銅張り積層板における0.018mm厚の銅箔の剥
離強度をJIS−C−6481に準拠して測定するこ
とによつておこなつた。
[Technical Field] The present invention relates to an epoxy resin composition used for epoxy resin laminates for electronic devices, epoxy resin molding materials, and the like. [Background Art] Epoxy resins are used in a wide variety of applications, such as laminates, molded products, and sealing materials for electronic devices.
As electronic devices become more reliable, smaller, lighter, and lower in cost, epoxy resin compositions used for electronic devices are becoming more heat resistant, more adhesive, less toxic, and less expensive. There is a strong desire for this to become a reality. The selection of a curing agent is an important factor in achieving the above-mentioned properties in epoxy resins, and conventionally, in epoxy resin compositions for use in electronic devices, dicyandiamide, dicyandiamide,
Nitrogen compounds such as dihalogenated diaminodiphenylmethane or phenol formaldehyde resins are used industrially. However, when dicyandiamide is used, there is a problem of poor heat resistance, such as a low thermal decomposition temperature of the cured product and low heat resistance after moisture absorption, and dihalogenated diaminodiphenylmethane is highly toxic and has low reaction activity. Since the epoxy resin is low, there is a problem that the reactivity of the epoxy resin is slow. Furthermore, although phenol formaldehyde resin has the advantage of being low in cost, when the conventionally used phenol formaldehyde resin is used as a curing agent, there is a problem that the adhesiveness of the epoxy resin decreases, as will be explained later. It had the following characteristics. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and provides an epoxy resin composition that has good heat resistance, adhesiveness, and fast curing properties, has low toxicity, and is inexpensive. The purpose is to provide the following. [Disclosure of the Invention] However, the epoxy resin composition according to the present invention,
Epoxy resin contains tetrahalogenated diaminodiphenylmethane as a curing agent and the general formula is (In the formula, X is CH 2 or C(CH 3 ) 2 , and Y is H
or CH 3 and all four Y's may be the same or different. ) The present invention will be described in detail below. The epoxy resin used in the present invention is not particularly limited as long as it has an average of two or more epoxy groups per molecule. For example, diglycidyl ether type epoxy resin of bisphenol A, diglycidyl ether type epoxy resin of halogenated bisphenol A, polyglycidyl ether of butadiene diepoxide/phenol novolac, polyglycidyl ether of halogenated phenol novolac, etc. Can be done. A curing agent is added to this epoxy resin, and novolak resin is known as a typical phenol formaldehyde resin that has been advantageously used as a curing agent for epoxy resins due to its low cost. Novolak resin has a molar ratio of phenols to formaldehyde of, for example, 1:1.
It is produced by reacting phenols and formaldehyde (formalin) with an acid catalyst such as oxalic acid under conditions of an excess of phenol of 0.7 to 0.9. The inventors investigated and found that the phenol novolac resin obtained in this way inevitably contains about 8 to 20% by weight or more of a low molecular weight compound having two or less benzene nuclei. In order to increase the crosslinking density of epoxy resin using phenol novolak resin as a curing agent and ensure properties at high temperatures, a large amount of polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups per molecule is used as the epoxy resin. I have no choice but to use it. However, it has been found that although this makes it possible to ensure properties at high temperatures, a new problem arises in that adhesiveness deteriorates. Therefore, it is thought that if a phenol novolak resin with a reduced content of low molecular weight compounds having two or less benzene nuclei is used as a curing agent for epoxy resin, the epoxy resin composition will have excellent performance. By the way. Therefore, in the present invention, as a phenol novolak type curing agent, a curing agent whose main component is a polyhydric phenol whose general formula is represented by the following formula [A] is used. (In the formula, X is CH 2 or C(CH 3 ) 2 , and Y is H
or CH 3 and all four Y's may be the same or different. ) The curing agent containing polyhydric phenols as a main component represented by formula [A] is prepared as follows.
First, using bisphenol A or bisphenol F as a bisphenol, this bisphenol and formaldehyde are reacted under conditions of excess formaldehyde and in the presence of a metal hydroxide catalyst to obtain a tetramethylol compound of bisphenol. A reactant containing as the main component is prepared. After removing the formaldehyde remaining in this reaction product, the tetramethylol of bisphenols and phenol or cresol as the phenol are reacted in the presence of an acidic catalyst, and the remaining unreacted components are removed. It is possible to obtain a polyhydric phenol-based curing agent which contains the compound of formula [A] as a main component and has a low content of low molecular weight compounds having 2 or less benzene nuclei. To explain this preparation method in more detail, first, in the first step, bisphenol A or bisphenol F as a bisphenol is reacted with formaldehyde in the presence of a catalyst. Alkali metal hydroxides are generally used as catalysts,
For example, sodium hydroxide, calcium hydroxide,
Magnesium hydroxide, etc., and these are used as highly concentrated aqueous solutions. In the reaction operation of the first step, first, an aqueous solution of an alkali metal hydroxide is added to bisphenols. At this time, the amount of alkali metal hydroxide is 0.5 to 1.2 times by mole (preferably 1.0 to 1.1 times by mole) relative to -OH of bisphenols.
It is best to set it to 10 for alkali metal hydroxides.
Preferably, it is used as a ~30% by weight aqueous solution. After the bisphenols are dissolved in the alkali metal hydroxide, formaldehyde is gradually added. The amount of formaldehyde used is 4 to 8 times the mole of bisphenols (preferably 4.0 to 4.5 times).
mole times). Also, the temperature required for the reaction is 30 to 70℃.
℃ (preferably 40-50℃), the time required for the reaction is 1-3 hours. The reaction of formaldehyde with bisphenols produces tetramethylolated bisphenols. After the reaction of this first step is completed, the product is precipitated by neutralization with phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc., and this product is dissolved in an organic solvent. The organic solvent must be one that does not dissolve water but can dissolve tetramethylol compounds of bisphenols, and methyl isobutyl ketone (MIBK) is used. the product
When dissolved in MIBK, the product is separated into an organic component mainly consisting of 4-methylolated bisphenols that dissolves in MIBK, and water produced as condensation water in the first step reaction that does not dissolve in MIBK. Ru. After removing this water, the organic components are washed 3 to 6 times with pure water. Unreacted formaldehyde that did not contribute to the reaction in the first step is removed while being dissolved in the separated water, and is further dissolved and removed by washing with this pure water, so that almost all unreacted formaldehyde remains in the organic components. It will not be included. Further, impurity ions are also removed and no longer contained. After cleaning,
MIBK was removed under reduced pressure and the bisphenols were
An organic component mainly composed of methylolated products is obtained in pure form. The second step is carried out by reacting the tetramethylolated bisphenols thus obtained with phenol or cresol as the phenol in the presence of a catalyst. Further, oxalic acid is generally used as a catalyst. The amount of phenols is preferably 8.0 to 12.0 moles per 4-methylol of bisphenols, and the amount of oxalic acid as a catalyst is 4 times the amount of 4-methylol of bisphenols.
The amount is preferably 0.1 to 0.01 times the mole of the methylol compound. The temperature required for the reaction is 80 to 120°C, and the time required for the reaction is 10 to 12 hours. After the reaction is completed, 165
Decompose the oxalic acid by increasing the temperature to about 80℃.
Perform vacuum distillation at ~120°C to remove water and unreacted phenols. In this way, a curing agent containing polyhydric phenols represented by the structural formula [A] as a main component can be obtained by reacting a phenol with a tetramethylol compound of bisphenols. If the reactants in the first step are not washed, the reaction in the second step is carried out with unreacted formaldehyde remaining, and the formaldehyde reacts with the phenols, producing low-molecular compounds as by-products. Although it is produced in large quantities and has a high content of low-molecular compounds, it can be obtained as a curing agent for polyhydric phenols with a low content of low-molecular compounds by washing the reactant in the first step as described above. It becomes possible. The curing agent for polyhydric phenols thus obtained contains bisphenol A, which is disclosed as a curing agent for epoxy resins in JP-A-59-8719 and JP-A-57-83521, in its skeleton. It has been found that epoxy resin compositions obtained by using this curing agent have excellent heat resistance, adhesive properties, and fast curing properties. It was given to me. In this polyhydric phenol curing agent, it is desirable that the content of a low molecular weight component having two or less benzene nuclei is 7% by weight or less. By having such a low content of low molecular weight components, the above-mentioned properties of the polyhydric phenol curing agent can be further improved. The present inventors further investigated the use of this polyhydric phenol curing agent in combination with other curing agents, and found that it is possible to use a specific amine curing agent that has an electron-withdrawing group in the molecule. The inventors have now discovered that they can provide an epoxy resin composition with even more excellent rapid curing properties and adhesive properties without deteriorating its properties. Such amine curing agents include dihalogenated diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl sulfone, 1,3-propanediol-di-paraaminobenzoate, dicyandiamide,
Examples include tetrahalogenated diaminodiphenylmethane. However, when these amine-based curing agents were investigated, it was found that industrially usable dichlorodiaminodiphenylmethane has a problem of toxicity; Other methods have the problem of being very expensive and not practical due to cost considerations. Diaminodiphenyl sulfone also has the problem of poor processability of epoxy resin compositions. Furthermore, 1,3-propanediol-di-para-aminobenzoate is very expensive and contains only a small amount of nitrogen, so when trying to make an epoxy resin composition flame retardant, it is necessary to add a large amount of flame retardant. However, when such a large amount of flame retardant is used, a new problem arises in that the heat resistance of the epoxy resin composition decreases. In the case of dicyandiamide, increasing the proportion used in combination will result in a decrease in heat resistance, so the proportion used in combination must be reduced, and the effect of combined use will be lower than that of other amine curing agents with other electron-withdrawing groups. The problem is that it is smaller in comparison. On the other hand, tetrahalogenated diaminodiphenylmethane has low toxicity and does not deteriorate various properties even if the proportion used in combination is increased, and since it has a halogen component in addition to nitrogen, it is less toxic than epoxy. This also has the advantage that only a small amount of flame retardant can be used when making the resin flame retardant. Moreover, it is not expensive, and in the present invention, this tetrahalogenated diaminodiphenylmethane is selected and used as an amine-based curing agent to be used in combination with the polyhydric phenol curing agent of formula [A]. A specific example of the tetrahalogenated diaminodiphenylmethane is tetrachlordiaminodiphenylmethane. Of course, in addition to using the polyhydric phenol curing agent and this tetrahalogenated diaminodiphenylmethane in combination, it is possible in the present invention to further use other curing agents or curing accelerators. The total amount of the polyhydric phenol curing agent and the tetrahalogenated diaminodiphenylmethane used is preferably in the range of 0.5 to 1.5 equivalents per equivalent of the epoxy resin. Outside this range, the properties of the cured product tend to deteriorate. Further, the ratio of the polyhydric phenol curing agent to the tetrahalogenated diaminodiphenylmethane is preferably such that the equivalent ratio of hydroxyl group to active hydrogen group is 1:9 to 7:3. If the hydroxyl equivalent is less than this ratio, the effect of imparting quick curing properties will not be significant, and if the hydroxyl equivalent is greater than this ratio, the effect of improving adhesion will not be significant. Therefore, a curing agent containing polyhydric phenols of formula [A] as the main component and a low content of low molecular weight compounds having 2 or less benzene nuclei, and tetrahalogenated diaminodiphenylmethane are each added to the epoxy resin. By doing so, the epoxy resin composition of the present invention can be obtained, but if necessary, a solvent, a curing accelerator, a filler, a base material, a mold release agent, a surface treatment agent, a flame retardant, etc. may be further added. can do.
As the solvent, acetone, methyl ethyl ketone, methyl cellosolve, methyl isobutyl ketone, dimethyl formamide, etc. can be used, and as the curing accelerator, tertiary amines, imidazoles, phosphines, DBU and its derivatives, etc. can be used. can. In the epoxy resin composition thus obtained, the curing agent mainly composed of polyhydric phenols of the formula [A] is prepared with a small content of low molecular weight components, and moreover, the curing agent contains tetravalent phenols. Since halogenated diaminodiphenylmethane is used in combination, it has low toxicity, good heat resistance and adhesion, and excellent fast curing properties, and can be obtained at low cost. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example An aqueous solution prepared by dissolving 4.8 parts by weight of sodium hydroxide in 20 parts by weight of water was added to 27 parts by weight of Bisphenol A and stirred. After bisphenol A had dissolved to some extent, 39 parts by weight of 37% formalin was gradually added. After reacting for 2 hours at a reaction temperature of 40°C,
It was cooled and neutralized using dilute hydrochloric acid. The precipitated product was dissolved in 100 parts by weight of MIBK and separated into an aqueous layer and an organic layer. Furthermore, the separated organic layer was washed four times with 100 parts by weight of pure water, and then MIBK was removed by vacuum distillation. When the structure of the product thus obtained was analyzed by NMR, it was found to be a tetramethylol compound of bisphenol A.
The obtained 4-methylolated product of bisphenol A was
20 parts by weight, 54 parts by weight of phenol, oxalic acid
0.07 parts by weight and 50 parts by weight of water were used to react at 80°C for 10 hours. After the reaction was completed, the temperature was raised to 165°C and maintained at this temperature for 1 hour, followed by vacuum distillation at 120°C to remove water and unreacted phenol. When the structure of the obtained product was analyzed by GPC and NMR, it was found that the main product was a compound having the above structure [A] (X=CH 2 , Y=H in formula [A]), It was found that the low molecular weight component having 2 or less benzene nuclei was contained in an amount of 5% by weight or less. The polyhydric phenol curing agent obtained in this way and tetrachlordiaminodiphenylmethane (TCDAM) having the following structural formula [B] as a tetrahalogenated diaminodiphenylmethane curing agent
An epoxy resin varnish was prepared by blending the following. The formulation of the epoxy resin varnish is shown below. (Parts by weight) ● Brominated bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent: 515) ...85 ● Cresol novolak type epoxy resin (epoxy equivalent: 215) ...15 ● Polyhydric phenol curing agent obtained above (OH equivalent
112) …13 ●TCDAM (H equivalent: 84) …10 ●2-ethyl-4-methylimidazole …0.05 ●Methyl cellosolve …20 ●Methyl ethyl ketone …80 The gel time of this epoxy resin varnish at 160°C is 7 minutes 0 seconds. Ta. Then, a glass cloth with a unit weight of 103g/ m2 was impregnated with this epoxy resin varnish.
A prepreg with 50% resin content was obtained by drying for 6 minutes in a dryer at 155°C. Layer 4 sheets of this prepreg, and add thickness above and below.
A copper-clad laminate was produced by stacking 0.018 mm copper foils, placing them between a hot platen at 180° C., and heating and pressing them at 40 Kg/cm 2 for 90 minutes. Comparative Example 1 An epoxy resin varnish was prepared using the polyhydric phenol curing agent obtained in Example as a curing agent and without using tetrahalogenated diaminodiphenylmethane in the following formulation. (Parts by weight) ● Brominated bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent: 515) …85 ● Cresol novolak type epoxy resin (epoxy equivalent: 215) …15 ● Polyhydric phenol curing agent (OH equivalent: 112) …26 ●2 -Ethyl-4-methylimidazole...0.05 ●Methyl cellosolve...20 ●Methyl ethyl ketone...80 The gel time of this epoxy resin varnish at 160°C was 9 minutes 0 seconds. Then, a glass cloth with a unit weight of 103g/m 2 was impregnated with this epoxy resin varnish.
A prepreg with 50% resin content was obtained by drying for 8 minutes in a dryer at 155°C. A copper-clad laminate was produced in the same manner as in the example below. Comparative example 2 94 parts by weight of phenol, 24 parts by weight of paraformaldehyde
Part by weight and 1 part by weight of oxalic acid were heated at 120°C for 4 hours, and then heated to 165°C.
It was held at 165°C for 1 hour. Next, water and phenol were removed under reduced pressure while maintaining the temperature at 125°C, and unreacted phenol was further removed by steam distillation to obtain a phenol novolak resin. The hydroxyl equivalent of this phenol novolac resin is 108,
The content of low molecular weight compounds having two or less benzene nuclei was 12 to 14% by weight. An epoxy resin varnish was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that 25.1 parts by weight of this phenol novolak resin was blended as a curing agent instead of ``26 parts by weight of polyhydric phenol curing agent'' in Comparative Example 1. Further, a copper-clad laminate was prepared in the same manner as in Comparative Example 1. Comparative Example 3 An epoxy resin varnish was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that 20 parts by weight of TCDAM was used in place of "26 parts by weight of polyhydric phenol curing agent" in Comparative Example 1, and then in the same manner as in Comparative Example 1. A copper-clad laminate was created. However, in this case, the gel time of the epoxy resin varnish at 160°C was 55 minutes, but the prepreg was created by drying it in a dryer at 155°C for 50 minutes. Comparative Example 4 An epoxy resin varnish was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that 2.5 parts by weight of dicyandiamide was used in place of "26 parts by weight of polyhydric phenol curing agent" in Comparative Example 1, and then in the same manner as in Comparative Example 1. A copper-clad laminate was created using the following steps. However, in this case, the gel time of the epoxy resin varnish at 160℃ is 10 minutes.
Since the drying time was 30 seconds, the prepreg was prepared by drying for 9 minutes in a dryer at 155°C. Furthermore, methyl cellosolve and methyl ethyl ketone, which were the solvents used to prepare the epoxy resin varnish, were used as a mixed solution of 38 parts by weight and 62 parts by weight. Comparative Example 5 "Polyvalent phenol curing agent 26" in Comparative Example 1
An epoxy resin varnish was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that 22 parts by weight of the polyhydric phenol curing agent prepared in Example 1 and 4 parts by weight of bisphenol A were blended as curing agents instead of "parts by weight". ,
Furthermore, a copper-clad laminate was produced in the same manner as in Comparative Example 1. The following table shows the results of measuring the fast curing properties of the epoxy resin varnishes of the above Examples and Comparative Examples 1 to 5 and the characteristics of copper-clad laminates obtained using these epoxy resin varnishes. The method for measuring each characteristic in the table below is shown below. (1) Fast curing property This was achieved by heating an epoxy resin varnish to 160°C and measuring the time until gelation occurred. (2) Thermal decomposition onset temperature A test piece was prepared by removing the copper foil from a copper-clad laminate by etching and grinding it into powder using a file. This was done by measuring the temperature at which thermal decomposition begins in a nitrogen atmosphere. (3) Moisture absorption and solder heat resistance A test piece was prepared by removing the copper foil from a copper-clad laminate by etching, and the test piece was immersed in water at 100°C for 8 hours, and then placed in a solder bath at 260°C. The test was conducted by dipping the glass cloth for 20 seconds, and the case where no lifting of the glass cloth or interlayer peeling occurred was considered to be a pass. (4) Glass transition temperature (Tg) Measurement was carried out using a copper-clad laminate with the copper foil removed by etching as a test piece using a solid viscoelasticity measuring device manufactured by Iwamoto Seisakusho. . (5) Copper foil peel strength The peel strength of a 0.018 mm thick copper foil on a copper-clad laminate was measured in accordance with JIS-C-6481.

【表】【table】

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記のように本発明は、エポキシ樹脂に硬化剤
としてのテトラハロゲン化ジアミノジフエニルメ
タンと、一般式が (式中XはCH2またはC(CH32であり、YはH
またはCH3であつて4個のYは総て同じであつて
も異なつてもよい。)で表される多価フエノール
類を主成分とする硬化剤化合物とを配合したもの
であるので、この多価フエノール類を主成分とす
る硬化剤は低分子成分の含有量少なく調製される
ものであつて低分子成分による特性低下がなく、
しかも硬化剤としてテトラハロゲン化ジアミノジ
フエニルメタンの併用によつて、毒性が少なく、
良好な耐熱性と接着性、さらには優れた速硬化性
を兼ね備え、コストが安価なエポキシ樹脂組成物
とすることができるものである。
As described above, the present invention uses an epoxy resin containing tetrahalogenated diaminodiphenylmethane as a curing agent and a general formula of (In the formula, X is CH 2 or C(CH 3 ) 2 , and Y is H
or CH 3 and all four Y's may be the same or different. ), the curing agent containing polyhydric phenols as the main component is prepared with a low content of low-molecular components. There is no deterioration in properties due to low molecular weight components.
Furthermore, by using tetrahalogenated diaminodiphenylmethane as a curing agent, the toxicity is low.
The epoxy resin composition can be made into an inexpensive epoxy resin composition that has good heat resistance and adhesion as well as excellent fast curing properties.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エポキシ樹脂に硬化剤としてのテトラハロゲ
ン化ジアミノジフエニルメタンと、一般式が (式中XはCH2またはC(CH32であり、YはH
またはCH3であつて4個のYは総て同じであつて
も異なつてもよい。)で表される多価フエノール
類を主成分とする硬化剤化合物とが配合されて成
ることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 2 多価フエノール類を主成分とする硬化剤は、
ベンゼン核が2個以下の低分子成分の含有量が7
重量%以下である特許請求の範囲第1項記載のエ
ポキシ樹脂組成物。
[Claims] 1. An epoxy resin containing tetrahalogenated diaminodiphenylmethane as a curing agent and a general formula of (In the formula, X is CH 2 or C(CH 3 ) 2 , and Y is H
or CH 3 , and all four Y's may be the same or different. ) A curing agent compound whose main component is a polyhydric phenol represented by: 2 The curing agent whose main component is polyhydric phenols is
The content of low molecular weight components with 2 or less benzene nuclei is 7.
% or less by weight of the epoxy resin composition according to claim 1.
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