JPH0723423B2

JPH0723423B2 - 硬化性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0723423B2
Application number: JP61219228A
Authority: JP
Inventors: 脩一鈴木; 次雄加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPS6375024A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、エポキシ系樹脂組成物に関するもので、さら
に詳しくは電気的及び機械的強度、並びに注型性や成形
性に優れた電気機器や部品の絶縁材料、あるいは一般構
造材料として好適なエポキシ系樹脂の硬化性組成物に関
するものである。

（従来の技術）ビスオキサゾリン化合物とジカルボン酸とを亜リン酸エ
ステルの存在下に反応させて強度の高い硬化樹脂を得る
ことは特開昭59−1533号に知られている。同様に、これ
らビスオキサゾリン化合物とジカルボン酸から注型法に
より成形品を得ようとする場合、両反応成分が固体であ
るため溶融、（真空）脱気などの前処理工程が煩雑であ
ったり、両反応成分の反応が非常に速いことなど、その
取扱いに問題がある。

一方、エポキシ樹脂は電気的、機械的、物理的特性のバ
ランスがとれているため、接着材、建材、構造材を初め
とくに電気機器および部品用の成形材料、絶縁材料、封
止材料として広く採用されている。

しかしながらエポキシ樹脂は良好な諸特性を有するもの
の、成形構造体の大形化や薄肉化、あるいは金属など熱
膨張係数の異なった材料との一体化などの要請に対して
は、靭性が十分でないため、用途拡大には自ずと制約が
あった。特に電気絶縁材として用途が大きい注型用エポ
キシ樹脂の場合にはできるだけ注型作業時の粘度が低
く、しかも硬化させた樹脂の特性として電気特性はもと
より難燃性、耐熱性に加え、熱衝撃に対する性能、即ち
耐クラック性や機械的強度（靭性）の向上が特に要求さ
れている。

たとえば難燃性や耐トラッキング性を極めて効果的に向
上させる方法として水酸化アルミニウムを充填すること
が知られている。また特殊なガス（SF₆）を封入した電
気機器や部品の場合にも、耐蝕性の面からアルミナを充
填することが主流技術となっている。しかし水酸化アル
ミニウムやアルミナを充填材に用いた場合、機械的強度
（強靭性）が低下するという問題があり、この分野での
機械的強度の改善が強く要望されている。

（発明が解決しようとする問題点）本発明者らは、前述の問題点を解決すべく高強度、高靭
性でかつ注型性の優れたエポキシ樹脂を得ることを目的
に、オキサゾリン化合物の適用性について鋭意研究を進
めた結果、エポキシ化合物とオキサゾリン化合物と酸無
水物などの硬化剤からなる硬化性樹脂組成物が注型作業
性も良好で機械的、電気的、耐熱性にも優れ、しかも水
酸化アルミニウムやアルミナ系無機質充填材を配合して
も強度低下が少ないことを見い出し、本発明を完成する
に至った。

（本発明の構成）本発明は、少なくとも、（ａ）エポキシ化合物と、
（ｂ）オキサゾリン化合物と、（ｃ）硬化剤と、（ｄ）
硬化触媒とを含有し、（ｃ）の硬化剤が、酸無水物から
なり、（ｄ）の硬化触媒が１分子中に少なくとも１個の
ケイ素原子に直接結合した水酸基は又は加水分解性の基
を有するオルガノシランもしくはオルガノシロキサン化
合物と、有機アルミニウム化合物とからなることを特徴
とする硬化性樹脂組成物である。

以下、本発明に構成について詳しく説明する。

本発明に使用されるエポキシ樹脂化合物（ａ）成分は、
一般にエポキシ化合物として知られているものであれば
いかなるものであってもよい。例えば、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、
ビスフェノールＫ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ
樹脂、トリグリシジルイソシアネートやヒダントインエ
ポキシの如き含複素環エポキシ樹脂、水添ビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂、プロピレングリコール−ジグリシ
ジルエーテルやペンタエリスリトール−ポリグリシジル
エーテルなどの脂肪族系エポキシ樹脂、芳香族や脂肪族
ないしは脂環式のカルボン酸とエピクロルヒドリンとの
反応によって得られるエポキシ樹脂；スピロ環含有エポ
キシ樹脂、オルソ−アリル−フェノールノボラック化合
物とエポクロルヒドリンとの反応生成物であるグリシジ
ルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡのそれぞ
れの水酸基のオルソ位にアリル基を有するジアリルビス
フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応生成物
であるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂；エチレンオ
キシド、プロピレンオキシド、スレチンオキシド、シク
ロヘキセンオキシド、フェニルグリシジルエーテルなど
の誘導体が挙げられ、これらのエポキシ化合物は、単独
又は２種以上の混合物として使用される。

一方本発明において使用されるオキサジリン化合物
（ｂ）成分としては、分子内に少なくとも１個のオキサ
ゾリン環を有するものであれば良く、特に限定されるも
のではない。

ビス（２−オキサゾリリン）化合物が好ましい。このよ
うなものとしては例えば1,2−ビス（２−オキサゾニル
−２）エタン、1,4−ビス（２−オカサゾリニル−２−
ブタン、1,6−ビス（２−オキサゾリニル−２）ヘキサ
ン、1,8−ビス（２−オキサゾリニル−２）オクタン、
1,4−ビス（２−オキサゾリニル−２）シクロヘキサン
などのアルキル基にオキサゾリン環が結合した化合物、
さらに、1,2−ビス（２−オキサゾリニル−２）ベンゼ
ン、1,3−ビス（２−オキサゾリニル−２）ベンゼン、
1,4−ビス（２−オキサゾリニル−２）ベンゼン、5,5′
−ジメチル−2,2′−（ビス−２オキサゾリニル−２）
ベンゼン、4,4,4′,4′−テトラメチル−2,2′−ビス
（２オキサゾリニル−２）ベンゼン、1,3−ビス（５−
メチル−２オキサゾリニル−２）ベンゼン、1,4−ビス
（５−メチル−２オキサゾリニル−２）ベンゼンなどの
芳香族核にオキサゾリン環が結合したものや、さらに2,
2′−ビス（２−オキサゾリン）、2,2′−ビス（４メチ
ル−２−オキサゾリン）、2,2′−ビス（５−メチル−
２−オキサゾリン）などが挙げられる。

次に、本発明の硬化性樹脂組成物において、必須成分で
ある硬化剤（Ｃ）成分について説明する。

本発明において用いる硬化剤（Ｃ）成分としては、次の
ものが酸無水物。例えば、無水フタル酸、ヘキサヒドロ
無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、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、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、クロ
レンディック酸無水物、ドデシニル無水コハク酸、メチ
ル無水コハク酸、ベンゾフェノテトラカルボン酸無水
物、ピロメリット酸無水物、無水マレイン酸などが挙げ
られる。これらは１種もしくは２種以上の混合系で使用
される。これらは目的や用途によって任意に使い分けが
可能である。一般には作業性の点から一価の酸無水物や
液状の酸無水物で十分であるが、とくに耐熱性や機械特
性などが重要な場合には多価の酸無水物を単独か、併用
するのが好ましい。

本発明において用いる硬化触媒（ｄ）成分としては、次
のものが例示される。

（Ｉ）１分子中に少なくとも１個のケイ素原子に直接結
合した水酸基又は加水分解性の基を有するオルガノシラ
ンもしくはオルガノシロキサン化合物。例えば、トリフ
ェニルシラノール、ジフェニルシランジオール、トリフ
ェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、
ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシ
ランが挙げられる。これらのオルガノシランもしくはオ
ルガノシロキサン化合物は、硬化触媒としての作用も有
する。

（II）有機アルミニウム化合物、特にトリス（アセチル
アセトナト）アルミニウム、トリスエチル（アセトアセ
タト）アルミニウム、トリス（サリチルアルデヒダト）
アルミニウム、トリス（ジエチルマロナト）アルミニウ
ムが挙げられる。本発明においては、（ｄ）の硬化触媒
として１分子中に少なくとも１個のケイ素原子に直接結
合した水酸基又は加水分解性の基を有するオルガノシラ
ンもしくはオルガノシロキサン化合物と、有機アルミニ
ウム化合物とを併用することにより硬化促進硬化が大き
くなっている。

これは本発明者らが先に提案したものと同じ効果であ
り、特開昭56−2319号に詳細が開示されている。

本発明において、前記硬化剤（Ｃ）成分は単独あるいは
２種以上併用して使用されても良い。エポキシ樹脂化合
物（ａ）成分とオキサゾリン化合物（ｂ）成分の系に硬
化剤（Ｃ）成分を添加し、加熱処理すると、（ａ）成分
及び（ｂ）成分の硬化反応、（ａ）成分と（ｂ）成分の
反応、（ｂ）成分と（ｃ）成分の反応生成物による
（ａ）成分の硬化反応など、その反応過程は十分に解明
されていないものの複雑な反応過程を通じて、最終的に
は強靭な硬化樹脂を得ることができる。

本発明の前記（ａ）〜（ｃ）の必須成分からなる硬化性
樹脂組成物において、各成分の配合割合は、重量基準で
（ａ）：（ｂ）：（ｃ）＝100:5〜50:0.5〜90である。

これら成分の配合割合は、注型作業性、硬化樹脂の特性
を勘案して決定されるものである。

本発明の前記（ａ）〜（ｃ）の必須成分からなるエポキ
シ系硬化性樹脂組成物には、必要に応じて充填剤（ｄ）
成分が配合される。この充填剤（ｄ）成分の典型例とし
て粒状及び／又は繊維状の無機質及び／又は有機質充填
剤がある。

本発明に使用される繊維状充填剤は、直径が通常、0.1
〜20μｍ、好ましくは0.5〜13μｍであり、平均長さが
通常、１〜300μｍ、好ましくは３〜100μｍの無機質あ
るいは有機質繊維である。繊維の直径及び長さが上記範
囲を外れる場合は、粘度の低下効果が小さくなるので留
意する必要がある。この種の繊維状充填剤としては、通
常、合成樹脂の機械的強度等を向上させる目的を使用し
ているものであればいかなるものであってもよく、例え
ば、ミドルファイバー（商品名、旭ファイバーグラス社
製）、マイクログラスサフェストランド（商品名、日本
板硝子社製）、ガラスカットファイバー（商品名、富士
ファイバーガラス社製）、アルミナ繊維、ボロン繊維、
炭化ケイ素繊維、金属ホイスカー、カーボン繊維ポリア
ミド繊維が挙げられる。

本発明に使用される無機質粒状充填剤は、平均粒径が0.
05〜50μｍのものである。粒状充填剤の粒径がこの範囲
を外れると、前記した繊維との組合せによる粘度の低下
効果がなくなる傾向にある。好ましい無機質粒状充填剤
の粒径は0.1〜30μｍである。

このような無機質粒状充填剤としては、一般に知られて
いるものであればとくに制約はなく、例えば、シリカ、
アルミナ、水和アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、二酸化チタン、シリコンナイトライド、アルミニウ
ムナイトライド、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化
ベリリウム、カオリン、雲母が挙げられる。

これら充填剤成分の総配合量は、組成物全体に対し、通
常、30〜65容量％である。30容量％未満では収縮率、耐
クラック性及び強度の点で十分な効果が得られず、65容
量％を超えると粘度が高くなり、作業性が低下する。好
ましくは40〜55容量％である。また、これら充填剤成分
の配合比は、組成物全体に対し体積分率で、通常、0.3
〜0.8である。配合比が上記した範囲を外れると粘度低
下効果が少し低下する傾向がある。好ましくは0.4〜0.6
5である。

本発明の硬化性樹脂組成物には、更に必要に応じて、ア
ゾ系、アントラキノン系のカチオン染料、スルホン基や
アルキルスルホン基を有する含金属染料やフタロシアニ
ンブロー、フタロシアニングリーン、キナクリドンなど
の有機顔料やカーボン、酸化チタンなどの無機顔料を含
めた各種着色剤；γ−グリシドオキシ・プロピル・トリ
メトキシシランなどのシラン系カップリング剤やイソプ
ロピル・トリイソステアロイルチタネートなどのチタネ
ート系カップリング剤、その他ジリコンアルミ系カップ
リング剤などの表面処理剤などの添加剤を配合してもよ
い。

本発明の硬化性樹脂組成物は、前記した各成分を常法に
より混合・撹拌して容易に製造されることができる。

本発明の硬化性樹脂組成物は、前記したような優れた性
質を有するものであり、注形材料、成形材料、積層板、
接着シール剤、電子部品封止剤など各種電気用や構造材
料用としての用途に適用しうる有用な組成物である。

（実施例）以下に、実施例及び比較例を掲げ本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれら実施例に何等、限定される
ものではない。

なお、特に断りのない限り、各成分の配合量は重量部基
準である。

実施例１〜４ 2,2′−（1,3−フェニレン）ビス（２−オキサゾリン）
（PBO）、チッソノックス221（商品名、脂環式エポキシ
樹脂、U.C.C社製）、エピコート152（商品名、ノボラッ
ク型エポキシ樹脂、シェル化学製）、エピクロン830
（商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、大日本イ
ンキ化学社製）、硬化剤としてQH200）商品名、酸無水
物、大日本インキ化学工業社製は、硬化触媒としてトリ
フェニルシラノール、ジフェニルジメトキシシラン
、SH6018（商品名、シリコーン、東レシリコーン社
製）、トリスアセチルアセトナトアルミニウム及び
トリスサリチルアセタトアルミニウム、短繊維として
直径:13μｍで、かつ平均長さ:50〜60μｍのガラス繊維
並びに無機質粉体として２種類のシリカ（シリカA:平均
粒径2.4μｍ、シリカB:平均粒径0.98μｍ）を用いて、
それぞれ第３表に示す組成に配合し、本発明の組成物を
得た。

得られた組成物の流動性を目視により観察した。判定
は、 ◎：良好、○：普通、×：悪いにより行った。結果を第
３表に示す。

次に、真空下十分脱気したのち、130℃で３時間、さら
に150℃で15時間硬化させ、耐クラック性、引張り強
さ、線膨張係数及び収縮率を測定した。結果を第３表に
示す。

比較例１〜３硬化触媒として三フッ化ホウ素（BF₃）錯体を用い、実
施例１〜６のガラス短繊維、シリカＡ及びシリカＢをそ
れぞれ単独で用いた以外、第３表に示す組成で実施例１
〜６と同様に操作して比較用の組成物を得た。

得られた比較用の組成物を用い、流動性について実施例
１〜６と同様の観察を行い、ついで実施例１〜６と同様
に硬化させ物性を評価した。結果を第３表に示す。

〔発明の効果〕本発明におけるエポキシ系硬化性樹脂組成物は、硬化反
応速度を広い範囲で調整することが可能で、かつ流動性
も良好であり、即ち注型作業性に極めて優れていると共
に、得られる硬化物が優れた電気的特性、機械的特性、
耐クラック性を有しているため、その工業的価値は極め
て大である。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭50−74699（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−159217（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−104837（ＪＰ，Ａ) 特公昭47−22342（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭49−29640（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭51−10880（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、（ａ）エポキシ化合物と、
（ｂ）オキサゾリン化合物と、（ｃ）硬化剤と、（ｄ）
硬化触媒とを含有し、（ｃ）の硬化剤が、酸無水物から
なり、（ｄ）の硬化触媒が１分子中に少なくとも１個の
ケイ素原子に直接結合した水酸基又は加水分解性の基を
有するオルガノシランもしくはオルガノシロキサン化合
物と、有機アルミニウム化合物とからなることを特徴と
する硬化性樹脂組成物。