JPH03721A - 耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物

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JPH03721A
JPH03721A JP13518589A JP13518589A JPH03721A JP H03721 A JPH03721 A JP H03721A JP 13518589 A JP13518589 A JP 13518589A JP 13518589 A JP13518589 A JP 13518589A JP H03721 A JPH03721 A JP H03721A
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高田 敏正
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はエポキシ樹脂組成物に関し、より詳細には特定
の多官能性エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹
脂及び高ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂の組
合せとハロゲン化ビスフェノール類とを反応させること
によって得られる作業性が良く、かつ耐熱性および難燃
性に優れたエポキシ樹脂組成物に関する。
〈従来技術〉 エポキシ樹脂に芳香族ポリアミン、脂肪族ポリアミン、
ポリアミドアミン、アミンアダクト、ジシアンジアミド
、酸無水物、フェノールノボラック樹脂系などの各種硬
化剤を配合したものが、接着剤、塗料、成形材料、注型
材料などとして用いられており、またかかる配合物を溶
剤でフェス化し、これを補強用基材に含浸、塗布させ、
積層板成形用として用いられることも従来から周知であ
る。
ところで、近年特に電気・電子分野における小型化、精
密化に伴ない、電子部品の接着剤、絶縁塗料、封止材、
積層板などの用途においては、高温使用時の信頼性を高
めるために、耐熱性の向上が強く求められている。 即
ち、従来市販されているビスフェノールA型エポキシ樹
脂を用いて調製された接着剤、塗料、封止材、積層板な
どは、熱変形温度もしくは電気絶縁性が概して低く、そ
の結果として信頼性に欠けるという問題がみられた。
また、これら電気・電子分野で使用される材料には、さ
らに高い難燃性が要求され、例えば、積層板(例えばガ
ラスクロスとエポキシ樹脂とを積層させたプリント回路
基板)の材料として使用される難燃性エポキシ樹脂とし
ては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、例えばエポキ
シ当量190程度の液状ビスフェノールA型エポキシ樹
脂とテトラブロムビスフェノールAとを反応して得られ
る直鎖状のエポキシ樹脂が知られている。 この直鎖状
エポキシ樹脂を例えば積層成形に使用されている汎用性
の高い硬化剤であるジシアンジアミドを使用して硬化し
た場合、硬化物(ブロム含量20〜22重量%)のガラ
ス転移温度(Tg)は120〜130℃と低いものであ
る。 この硬化物の耐熱性を高めるために、上記エポキ
シ樹脂にオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、
フェノールノボラック型エポキシ樹脂等の多官能性エポ
キシ樹脂を多量に添加すると、難燃性が低下すると共に
成形性が不良になり、これら多官能性エポキシ樹脂の添
加量が制限されるという欠点がある。
このように従来公知のエポキシ樹脂組成物においては、
耐熱性と、難燃性とは相反する傾向にあり、耐熱性と難
燃性とが共に優れたエポキシ樹脂組成物は知られていな
い。 高性能化が要求される電子分野において、高温時
における硬化物の信頼性を高めるために、耐熱性と難燃
性とが共に優れているエポキシ樹脂組成物が強く要望さ
れている。
さらに、上記オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等の多官能性
エポキシ樹脂からの硬化物は、弾性率が高いので硬くて
脆く、ヒートショックによるクラックが発生し易いなど
のように機械的特性が劣るものである。
特開昭63−3015号公報、特開昭63−26482
3号公報にはこれらの性能を改良する樹脂として、特定
の3官能性エポキシ樹脂と、この樹脂とハロゲン化ビス
フェノール類とを反応させることによって得られるエポ
キシ樹脂組成物が開示されている。 しかしこれらの樹
脂および組成物の場合、十分な難燃性を付与しようとす
れば樹脂および組成物の粘度が高くなり、また、粘度を
下げようとすれば耐熱性も低下する。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明者は、特定の構造を有する多官能性エポキシ樹脂
、ビスフェノール型エポキシ樹脂及びハロゲン化ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂の組合せとハロゲン化ビスフェ
ノール類とを触媒の存在下に反応させて得られたエポキ
シ樹脂組成物が作業性、加工性が良くかつ、優れた耐熱
性と難燃性を兼ね備えていることを見出した。
本発明の目的は低粘度で作業性、加工性が良く、かつ硬
化することによって、耐熱性と難燃性が共に優れている
絶縁塗料、封止材、成形品を製造することのできる新規
なエポキシ樹脂組成物を提供することである。
本発明の他の目的は、低粘度でかつ高分子量分子種をほ
とんど含まず、補強用基材例えばガラスクロス等への含
浸性が良く、かつ硬化物が、耐熱性と難燃性とに共に優
れており、高温時において機械的強度、電気絶縁性等の
信頼性が向上した積層物を製造することのできる新規な
エポキシ樹脂組成物を提供することである。
〈課題を解決する手段〉 本発明は、(A)下記一般式[1] 式中RJ2およびR3は夫々独立に水素原子または炭素
数4以下のアルキル基であり、nは0または1の数であ
り、 Yは一般式[1b] または一般式[1c] R6 ここで、R4、R5、ReおよびR7は、夫々独立に水
素原子または炭素数4以下のアルキル基である、 で表わされるトリスフェノール化合物とエピハロヒドリ
ンまたはβ−メチルエピハロヒドリンとの縮合によって
得られた多官能性エポキシ樹脂と、 (B)ビスフェノール類とエピハロヒドリンまたはβ−
メチルエビハロヒドリンとの縮合によって得られたビス
フェノ・−ル型エポキシ樹脂と、 (D)ハロゲン化ビスフェノール類とエピハロヒドリン
またはβ−メチルエビハロヒドリンとの縮゛合により得
られた高ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂との
混合物を、 (C)ハロゲン化ビスフェノール類と触媒の存在下で反
応させて得られることを特徴とするハロゲン含有エポキ
シ樹脂よりなる耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物である。
また本発明は、300〜1000、好ましくは300〜
600のエポキシ当量と、5〜30、好ましくは15〜
20重量%のハロゲン含有量を有するハロゲン含有エポ
キシ樹脂から成る耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物が好ま
しい。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、下記式CI]で表わさ
れるトリスフェノール化合物から誘導される(A)多官
能エポキシ樹脂、ビスフェノール類から誘導される(B
)ビスフェノール型エポキシ樹脂およびハロゲン化ビス
フェノール類から誘導される(D)高ハロゲン化ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂の混合物を(C)ハロゲン化ビ
スフェノール類と反応させることにより得られる。
本発明に用いられるトリスフェノール化合物は下記一般
式[■]で表わされる。
式中R1,R2およびR3の夫々は独立に水素原子又は
炭素数4以下のアルキル基であり、同一であっても異な
っていてもよく、nは0又は1の数であり、 Yは一般式[1b] または一般式[IC] pに こでR4、R5、R8及びR7は夫々独立に水素原子ま
たは炭素数4以下のアルキル基であり、同一でも異なっ
ていてもよい。
R+ 、、、 R7がすべて水素原子の場合が特に好ま
しい。
上記一般式[1]で表わされるトリスフェノール化合物
として特に好ましい物質は、例えば1−[α−メチル−
α−(4′−ヒドロキシフェニル)エチルE −4−[
α 、α −ビス(4′−ヒドロキシフェニル)エチル
コベンゼン、1.1.3−トリス(2−メチル−4−ヒ
ドロキシ−5−三級ブチルフェニル)ブタン、1−[α
−メチル−α−(3’、5”ジメチル−4′−ヒドロキ
シフェニル)エチル]−4’−[α 、α −ビス(3
’、5’−ジメチル−41−ヒドロキシフェニル)エチ
ル]ベンゼンなどである。
これらのトリスフェノール化合物と、エピハロヒドリン
またはβ−メチルエとへロヒドリン好ましくはエピクロ
ルヒドリンまたはβ−メチルエピクロルヒドリンとを適
当なエーテル化触媒の存在下にエーテル化し、次いで脱
ハロゲン化水素する等従来公知の反応によって多官能性
エポキシ樹脂が得られる。 本発明に用いる(A)多官
能性エポキシ樹脂は、室温において半固形から固形であ
り、軟化点が130℃以下、好ましくは80℃以下、エ
ポキシ当量が154乃至380、好ましくは190〜2
30のものである。 また、加水分解性塩素0.03w
t%以下である。
本発明に用いられる(B)ビスフェノール型エポキシ樹
脂としては、ビスフェノール類とエビハロヒドリンまた
はβ−メチルエビハロヒドリン、好ましくはエピクロル
ヒドリンまたはβ−メチルエピクロルヒドリンから訪導
されるものであり、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、1.1−ビス(ヒド
ロキシフェニル)エタン型エポキシ樹脂等の2官能性エ
ポキシ樹脂が好ましく、特にビスフェノール型エポキシ
樹脂が好ましい。 また150〜300、特に160〜
230のエポキシ当量を有するものが好ましい。
本発明に用いられる(D)高ハロゲン化ビスフェノール
型エポキシ樹脂としては、ハロゲン化ビスフェノール類
と、エビハロヒドリンまたはβ−メチルエビハロヒドリ
ン、好ましくはエピクロルヒドリン、又はβ−メチルエ
ピクロヒドリンから話導される高ハロゲン化ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂であり、 テトラブロム化ビスフェノールA型二ポキシ樹脂、テト
ラブロム化ビスフェノールF型エポキシ樹脂、 1.1−ビス(3,5−ジブロム−4−ヒドロキシフェ
ニル)エタン型エポキシ樹脂が好ましく、300〜60
0、特に300〜400のエポキシ当量を有し、45〜
54、特に47〜50重量%のブロム含有量を有するも
のが好ましい。
本発明に用いられる(C)ハロゲン化ビスフェノール類
としては、ブロム化ビスフェノール類が好ましく、特に
テトラブロムビスフェノールA1テトラブロムビスフェ
ノールF、1.1−ビス(3,5−ジブロム−4−ヒド
ロキシフェニルエタンが好ましい。
本発明において多官能性エポキシ樹脂とビスフェノール
型エポキシ樹脂及びハロゲン化ビスフェノール型エポキ
シ樹脂の混合物とハロゲン化ビスフェノール類との反応
は、無溶媒下或いは必要に応じトルエン、キシレン等の
如き芳香族炭化水素類、メチルイソブチルケトンの如き
ケトン類等の溶媒を使用し、触媒の存在下で行なう。
上記触媒としては、エポキシ基とフェノール性水酸基と
の重付加反応に使用されるそれ自体公知の触媒のいずれ
をも使用することができる。 このような触媒としては
、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの塩
基性触媒、テトラアルキルアンモニウムハライド、アラ
ルキルトリアルキルアンモニウムハライドなどの第4級
アンモニウム塩触媒、トリフェニルホスフィン、エチル
トリフェニルホスホニウムハライドなどのリン系触媒等
を挙げることができる。 触媒は、使用されるエポキシ
樹脂に対し、10〜400ppm程度使用することが好
ましい。
上記反応は、約120〜200℃の温度で通常常圧下に
約3〜20時間、溶融状態〜溶液状態で攪拌下に行うこ
とができる。
上記反応において(C)ハロゲン化ビスフェノール類の
使用量が多い場合には分子量が大きくなり粘度も高くな
る。 また(B)ビスフェノール型エポキシ樹脂および
(D)高ハロゲン化ビスフェノール樹脂の使用量が多い
場合には粘度が低くなり、硬化物のガラス転移温度も砥
下する。
このため本発明の目的のためには(A)多官能性エポキ
シ樹脂と(B)ビスフェノール型エポキシ樹脂および(
C)高ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂が!0
0:!00ニア0〜100;20:5、特にloo:8
0:50〜100:50:10が好ましい。
また上記反応において上記混合物とハロゲン化ビスフェ
ノール類との反応物組成は、反応生成エポキシ樹脂組成
物中の所望ハロゲン含有量に応じて適宜選定することが
でき、一般に反応生成物である本発明のエポキシ樹脂組
成物中のハロゲン含有量が5〜30重量%、好ましくは
10〜25重量%、特に好ましくは15〜20重量%に
なるように選定する。 また、最終エポキシ樹脂は一般
に300〜1000特に300〜600の範囲のエポキ
シ当量を有することが本発明の目的に望ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて本発明の
目的を損なわない範囲において、それ自体公知の他のエ
ポキシ樹脂、たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、
低ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂(たとえば
三井石油化学 R−230)、高ブロム化エポキシ樹脂
(たとえば日本化薬 ETBA−100)、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂等と併用することができる。 使用に
際しては、一般に通常のエポキシ樹脂用硬化剤として知
られている脂肪族アミン系、芳香族アミン系、アミンア
ダクト、ジシアンジアミド、フェノールノホラック樹脂
、オルトクレゾールノボラック樹脂、酸無水物等の硬化
剤を配合した組成物の形で、電気絶縁塗料、成形材料、
封止材、積層板等の製造に用いることができる。
用いられる硬化剤の使用量は、硬化剤のfffi類によ
っても異なるが、例えばポリアミン類を用いる場合には
、エポキシ当量と活性水素当量との比を基準とする。 
また、硬化促進剤も必要に応じて使用できる。
塗料として用いられる場合には、汎用の着色剤(顔料)
、充填剤、溶剤、消泡剤等を配合して調製され、成形材
料の封止材の場合には種々の充填材を使用することが出
来る。 積層板用エポキシ樹脂組成物として用いられる
場合には、一般にはトルエン、キシレンなどの芳香族炭
化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトンなどのケトン類などの溶剤を用いてフェス
に調製される。 調製されたエポキシ樹脂組成物は、こ
れをガラスクロス、カーボンファイバー グラスファイ
バー紙、石綿、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊
維(商標ケプラー)などの補強用基材に含浸させ、これ
をプリプレグとした後、プレスで加熱加圧して積層板に
成形される。
〈実施例〉 以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1) エピクロルヒドリン462. 5g、1−[α−メチル
−α(4′−ヒドロキシフェニル)エチル]−4−[α
 、α −ビス(4′−ヒドロキシフェニル)エチル]
ベンゼン141.3gを攪拌機および還流装置を備えた
容器1℃のガラス製四つロフラスコに仕込み、攪拌しな
がら、70℃に温度を上げた。同温で300mmHgに
減圧しながら48%水酸化ナトリム水溶液79gを3時
間にわたって連続的に滴下した。 この時系内の水は連
続的に系外に取り出した。 その後未反応のエピクロル
ヒドリンを系外に留去した。 残漬にメチルイソブチル
ケトン230gおよび水230gを加えて攪拌し生成し
た食塩を水相に移行させた後静置し分離した水相を除去
した。 次いで油相に48%水酸化ナトリウム水溶液1
0gを加え、85℃で2時間攪拌し、第2回目の脱塩化
水素反応を行なった。 その後油相を水相から分離し、
そこに30%リン酸二水素ナトリウム水溶液76gを加
えて中和を行ない、引続いて共沸蒸留による水の除去お
よびG4グラスフィルターによる塩の濾過を行なった。
  5mmHg、150℃の減圧下油相からメチルイソ
ブチルケトンを完全に除去し、エポキシ当量212、軟
化点60℃の多官能性エポキシ樹脂(A−1)を得た。
この多官能エポキシ樹脂(A−1)213g5ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂(B−1)(エポキシ当量18
8)114g、テトラブロム化ビスフェノールAエポキ
シ樹脂(D−1)(エポキシ当量356、日本化薬■登
録商標ETBA−100)47g、 テトラブロム化ビ
スフェノールA (C−1)124gおよびキシレン5
0gを11セパラブルフラスコに仕込み、これにテトラ
メチルアンモニウムクロライドの10wt%水溶液0.
2mJ2添加した。
この溶液を窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら加熱し、1
30℃になったら反応系を減圧にし140℃まで昇温し
ながらキシレンと水を除去した。
反応系を常圧に戻し、窒素ガス雰囲気下150℃で6時
間加熱を継続した。 その後温度を75℃に下げてから
メチルエチルケトンを170g加えて溶解した。 その
結果エポキシ当量510(固形で382) ブロム含量
14.1wt%(固形で19.1)、粘度690 c 
p s / 25℃、固形分74.8wt%のエポキシ
樹脂メチルエチルケトン溶液が得られた。
このエポキシ樹脂メチルエチルケトン溶液(固形分とし
て100重量部)と、エチレングリコールモノメチルエ
ーテル15重量部、ジメチルホルムアミド15重量部、
ジシアンジアミド(活性水素基/エポキシ基=0.65
/1相当量)および2−エチル−4−メチルイミダゾー
ル0.2重量部を混合しフェスを作った。
このフェスをガラスクロス(日東紡績■製WE−18に
−BZ2)に含浸させて150℃で5分間加熱し半硬化
したプリプレグを得た。 このプリプレグを9枚重ねて
180℃。
10kgf/crn”、60分間の成形条件下でガラス
クロス積層板を作成した。 成形された積層板はガラス
転移温度(Tg)が190℃で、難燃性は94V−0(
UL法)であった。
結果を表1に示した。
(実施例2〜4) 実施例1と同様にして、ただし表1に示した量の原材料
を用いて、ガラスクロス積層板を作成した。 実施例1
と同様の測定を行い結果を表1に示した。
(比較例1〜2) 実施例1と同様にして、ただし比較例1はテトラブロム
化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ETBA−Zoo
)用いず、比較例2はビスフェノールA型ニボキシ樹脂
およびテトラブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂
(ETBA−100)を用いないでガラスクロス積層板
を作成した。 実施例1と同様の測定を行い結果を表1
に示した。
〈発明の効果〉 本発明の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物は、特定のトリ
スフェノール類から由来する多官能性エポキシ樹脂に、
比較的低分子量のビスフェノール型エポキシ樹脂と、高
ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂を混合したも
のをハロゲン化ビスフェノールと反応させることによっ
て得られるエポキシ樹脂組成物であるため、実施例およ
び比較例から明らかなように従来公知の耐熱性、難燃性
エポキシ樹脂に比して、作業性、加工性が良く、かつ耐
熱性、難燃性も十分に優れた硬化物を与えることができ
る。
従って本発明のエポキシ樹脂組成物は、ガラスクロス等
の補強材への含浸性が良い。 また積層成形した硬化物
は、耐熱性、難燃性が共に優れ、高温時における信頼性
の向上した、特に電子部品として有用な積層物である。
更に本発明のエポキシ樹脂組成物は、トリスフェノール
類から誘導された多官能エポキシ樹脂を主成分としてい
るにもかかわらず、メチルエチルケトン等の有機溶媒に
完全に溶解するなど実質上線状で、ゲルを含まない構造
となっており、種々の用途に使用する場合にも、作業性
、加工性に優れているという利点がある。
特許出願人 三井石油化学工業株式会社 、。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(A)下記一般式[1] ▲数式、化学式、表等があります▼[1] 式中R^1、R^2およびR^3は夫々独立に水素原子
    または炭素数4以下のアルキル基であり、nは0または
    1の数であり、 Yは一般式[1b] ▲数式、化学式、表等があります▼[1b] ▲数式、化学式、表等があります▼[1c] ここで、R^4、R^5、R^6およびR^7は、夫々
    独立に水素原子または炭素数4以下のアルキル基である
    、 で表わされるトリスフェノール化合物とエピハロヒドリ
    ンまたはβ−メチルエピハロヒドリンとの縮合によって
    得られた多官能性エポキシ樹脂と、 (B)ビスフェノール類とエピハロヒドリンまたはβ−
    メチルエピハロヒドリンとの縮合によって得られたビス
    フェノール型エポキシ樹脂と、 (D)ハロゲン化ビスフェノール類とエピハロヒドリン
    またはβ−メチルエピハロヒドリンとの縮合により得ら
    れた高ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂との混
    合物を、 (C)ハロゲン化ビスフェノール類と触媒の存在下で反
    応させて得られることを特徴とするハロゲン含有エポキ
    シ樹脂よりなる耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  2. (2)前記ハロゲン含有エポキシ樹脂が、 300〜1000のエポキシ当量を有するものである請
    求項1に記載の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  3. (3)前記ハロゲン含有エポキシ樹脂が、5〜30重量
    %のハロゲン含有量を有するものである請求項1または
    2に記載の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  4. (4)前記(C)ハロゲン化ビスフェノール類がテトラ
    ブロム化ビスフェノールA、テトラブロム化ビスフェノ
    ールB、テトラブロム化ビスフェノールF、又は1,1
    −ビス(3,5−ジブロム−4−ヒドロキシフェニル)
    エタンの何れかである請求項1〜3のいずれかに記載の
    耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  5. (5)前記トリスフェノール化合物が1− [α−メチル−α−(4′−ヒドロキシフェニルエチル
    ]−4−[α′,α′−ビス(4″−ヒドロキシフェニ
    ル)エチル]ベンゼン、1−[α−メチル−α−(3′
    ,5′−ジメチル−4′−ヒドロキシフェニル)エチル
    ]−4′−[α′、α′−ビス(3″,5″−ジメチル
    −4″ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1,1
    ,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−三級
    ブチルフェニル)ブタンのいずれかである請求項1〜4
    のいずれかに記載の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  6. (6)前記ビスフェノール類が、ビスフェノールA、ビ
    スフェノールB、ビスフェノールFおよび1,1−ビス
    (4−ヒドロキシフェニル)エタンよりなる群から送ば
    れる少なくとも1つである請求項1〜5のいずれかに記
    載の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  7. (7)前記(A)多官能エポキシ樹脂と前記(B)ビス
    フェノール型エポキシ樹脂と前記(D)高ハロゲン化ビ
    スフェノール型エポ キシ樹脂とが、100:80:50〜100:20:5
    の重量比の範囲内にある請求項1〜6のいずれかに記載
    の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
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