JPH07252343A - 難燃性エポキシ樹脂の製造方法、難燃性エポキシ樹脂組成物およびプリント配線基板用マトリックス樹脂組成物 - Google Patents

難燃性エポキシ樹脂の製造方法、難燃性エポキシ樹脂組成物およびプリント配線基板用マトリックス樹脂組成物

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JPH07252343A
JPH07252343A JP1385495A JP1385495A JPH07252343A JP H07252343 A JPH07252343 A JP H07252343A JP 1385495 A JP1385495 A JP 1385495A JP 1385495 A JP1385495 A JP 1385495A JP H07252343 A JPH07252343 A JP H07252343A
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JP
Japan
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epoxy resin
bisphenol
resin
type epoxy
curing agent
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JP1385495A
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Masakazu Yoshizawa
正和 吉沢
Mitsuru Yamamoto
充 山本
Norio Kobayashi
紀男 小林
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ビスフェノールA型エポキシ樹脂と、ビスフ
ェノールAノボラック樹脂と、テトラブロモビスフェノ
ールAとを反応し、フェノール成分の反応率が20〜9
0%となる様に反応を抑制して得られるエポキシ当量1
50〜100のエポキシ樹脂成分と、硬化剤とを必須成
分とする。 【効果】 樹脂の流動性が高くてプリプレグ等への含浸
性に優れ、更に硬化物の耐湿耐熱性にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な難燃性エポキシ
樹脂の製造方法、接着剤、注型、塗料、成型粉、電気絶
縁材料等に有用な難燃性エポキシ樹脂組成物、更に貯蔵
安定性並びに耐湿耐熱性に優れた積層板用マトリックス
樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】これまで耐熱性の優れた積層板用難燃性
エポキシ樹脂として、通常ビスフェノールA型エポキシ
樹脂とテトラブロモビスフェノールAと反応させて得ら
れた臭素化エポキシ樹脂と、クレゾールノボラック樹脂
とを混合して使用されている。
【0003】ところがこの様な混合系においては、ある
程度の耐熱性は改善されるものの耐ハンダ性に代表され
る高度な耐熱性、耐湿性においては未だ要求されるレベ
ルになく、そのため例えば特開平2−292323号公
報には、一分子中に2個のエポキシ基を持つエポキシ樹
脂と多官能成分としてフェノール性水酸基を有するノボ
ラック樹脂を反応させている構造の多官能エポキシ樹脂
を用いた例が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平2−292323号公報に記載された多官能成分を
グラフト化した多官能エポキシ樹脂を用いた積層板用エ
ポキシ樹脂組成物は、樹脂の耐熱性は上がるものの、樹
脂自体が高分子化して流動性が低い為に基材に対する含
浸性が悪く、プリプレグの外観・貯蔵安定性の面、更に
耐湿耐熱性においてもまだ不十分であるという課題を有
していた。
【0005】本発明が解決しようとする課題は、樹脂の
流動性が高くてプリプレグ等への含浸性に優れ、更にプ
リント配線基板等の用途において硬化物の耐湿耐熱性に
も極めて優れる難燃性エポキシ樹脂並びに難燃性エポキ
シ樹脂組成物、およびこの様なプリント配線基板用途に
おける優れた性能を兼備したマトリックス樹脂組成物を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
従来技術における実状に鑑みて、耐湿耐熱性に優れたエ
ポキシ樹脂を得るべく、鋭意検討した結果、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂(a−1)とビスフェノールノボラ
ック樹脂(a−2)とハロゲン化ビスフェノール類(a
−3)とを反応させて得られるエポキシ樹脂において、
フェノール成分を一部未反応の状態(一部分をグラフト
させた状態)で、その後の反応を抑制させて得られる多
官能エポキシ樹脂成分を用いることにより上記課題を解
決できることを見いだし本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明はビスフェノール型エポキシ
樹脂(a−1)とビスフェノールノボラック樹脂(a−
2)とハロゲン化ビスフェノール類(a−3)とを、エ
ポキシ基と水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+
(a−3)]が1〜20となる割合で用いて反応させ、
次いで原料成分中の水酸基の反応率が20〜90%とな
るように反応を抑制することを特徴とする難燃性エポキ
シ樹脂の製造方法、
【0008】ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−1)
とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロゲン
化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基とフェ
ノール性水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+
(a−3)]が1〜20となる割合で用いて反応して得
られる反応生成物であって、かつ、そのエポキシ当量が
150〜1000g/当量の範囲にある多官能エポキシ
樹脂成分(A)と硬化剤(B)とを必須成分とすること
を特徴とする難燃性エポキシ樹脂組成物、
【0009】ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−1)
とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロゲン
化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基と水酸
基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−3)]が
1〜20となる割合で用いて反応させ、次いで原料成分
中の水酸基の反応率が20〜90%となるように反応を
抑制して得られた多官能エポキシ樹脂成分(A)と硬化
剤(B)とを必須成分とすることを特徴とする難燃性エ
ポキシ樹脂組成物、及び、
【0010】ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−1)
とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロゲン
化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基と水酸
基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−3)]が
1〜20となる割合で用いて反応して得られる反応生成
物であって、かつ、そのエポキシ当量が150〜100
0g/当量の範囲にある多官能エポキシ樹脂成分(A)
と硬化剤(B)とを必須成分とすることを特徴とするプ
リント配線基板用マトリックス樹脂組成物に関する。
【0011】本発明の製造方法で用いられるビスフェノ
ール型エポキシ樹脂(a−1)としては、特に限定され
るものではなく、ビスフェノールA、ビスフェノール
F、ビスフェノールAD、テトラブロモビスフェノール
A等のビスフェノール類の少なくとも1種類以上のビス
フェノール類を公知の方法により、エピクロルヒドリン
と反応させて得られるエポキシ樹脂、或いは、これらの
ジグリシジルエーテル類と、上記各種のビスフェノール
類とを反応して得られるエポキシ樹脂等が挙げられ、具
体的にはビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ
樹脂、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂、
テトラブロモビスフェノールAとビスフェノールA若し
くはビスフェノールFとの共重合体である臭素化エポキ
シ樹脂等が挙げられる。中でも、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノ−ルF型エポキシ樹脂、テトラ
ブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂が機械的強度、
耐熱性等の諸物性および汎用性に優れる点から好まし
い。また、エポキシ樹脂(a−1)としてテトラブロモ
ビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いる場合には、耐
熱性はより一層向上し好ましい。
【0012】また、上述のエポキシ樹脂(a−1)は上
掲のものをそれぞれ単独、或いは複数併用してもよい
が、エポキシ樹脂(a−1)としてテトラブロモビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂を用い、かつ、硬化剤として
アミン系硬化剤の他の硬化剤を用いる場合には、硬化物
を200℃以上の高温域に曝した場合に耐熱劣化し易く
なる。即ち、この場合、硬化物中のアミン原子とハロゲ
ン原子との分子間距離が短くなり、200℃の高温に曝
した場合にアミン原子と隣接するハロゲン原子が解離し
て劣化しやすくなるという問題が生ずるため、耐熱劣化
を抑え、かつ、耐熱性を向上させるためには、テトラブ
ロモビスフェノールA型エポキシ樹脂の使用割合を低く
抑えることが好ましく、通常、全エポキシ樹脂(a−
1)中の臭素含有率は5〜50重量%となる範囲でテト
ラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂とその他のビ
スフェノール型エポキシ樹脂と併用することが好まし
い。中でも、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ
樹脂の使用に起因する硬化物の耐熱劣化を殆ど生ぜしめ
ることなく、硬化物の耐熱性を向上させることができる
点から全エポキシ樹脂(a−1)中の臭素含有率が5〜
20重量%となるようにテトラブロモビスフェノールA
型エポキシ樹脂とその他のビスフェノール型エポキシ樹
脂とを併用することが好ましい。
【0013】また、エポキシ樹脂(a−1)のエポキシ
当量は、特に限定されるものではないが、反応後のグラ
フト化が均一になり、より耐熱性が向上する点から比較
的エポキシ当量が小さい方が好ましく、具体的には10
0〜1000g/当量、中でも150〜600g/当量
であることが好ましい。
【0014】また、反応に使用されるビスフェノールノ
ボラック樹脂(a−2)についても、特に限定されるも
のではなく、例えばビスフェノールA、ビスフェノール
F、ビスフェノールAD等のビスフェノール類をホルマ
リンで架橋したノボラック樹脂が挙げられるが、耐熱性
および汎用性に優れる点から、ビスフェノールAをホル
マリンで架橋した骨格を有するビスフェノールA型ノボ
ラック樹脂が好ましい。
【0015】本発明においては、ビスフェノールノボラ
ック樹脂(a−2)を用いることにより、プリント配線
基板用途においては積層板の色調が良好となる他、ノボ
ラックの繰り返し成分が2官能性であるために、他のノ
ボラック樹脂と比較しても同一核体数では、官能基数
(フェノール性水酸基)が2倍となり、耐熱性が良好な
ものとなる。ここで核体数とは、ノボラック樹脂1分子
あたりのノボラックの繰り返し成分、即ちビスフェノー
ル骨格の数をいう。
【0016】ここでビスフェノールノボラック樹脂(a
−2)の核体数は特に制限されるものではないが、本発
明においてはより低核体数のノボラック樹脂を使用して
も耐熱性を損なうことがなく、また、当該樹脂の低分子
量化に伴って流動性が向上し、基材への含浸性も著しく
向上するので、分子1個あたりの平均核体数が1.05
〜5個、なかでも1.15〜3.0個であること、即ち
平均官能基数で2.1〜10の範囲、なかでも平均官能
基数が、2.3〜6.0の範囲のものが好ましい。
【0017】さらに本発明で用いるハロゲン化ビスフェ
ノール類(a−3)は、やはり特に限定されるものでは
なく、例えば、テトラブロモビスフェノールA、テトラ
ブロモビスフェノールF、テトラクロロビスフェノール
A、テトラクロロビスフェノールF等が挙げられるが、
機械特性、耐熱性等の諸物性および汎用性の面から、テ
トラブロモビスフェノールAが好ましい。
【0018】本発明においては、上記ハロゲン化ビスフ
ェノール類(a−3)を用いることにより、分子骨格内
にハロゲン原子が導入されること、更に得られる難燃性
エポキシ樹脂のグラフト化が均一化すること等から耐熱
性を一層向上させることができる。即ち、エポキシ樹脂
(a−1)として、ハロゲン原子を持たないビスフェノ
ール類のジグリシジルエーテルを用い、かつ、硬化剤と
してアミン系硬化剤を用いた場合には、200℃以上の
高温に加熱した場合の耐熱劣化を招来することは少ない
ので、この場合にはエポキシ樹脂へのハロゲン原子供給
源としてハロゲン化ビスフェノールフェノール類(a−
3)を用いることによって、本発明の組成物に優れた耐
熱性を付与することができる。
【0019】本発明の製造方法は、上記したビスフェノ
ール型エポキシ樹脂(a−1)とビスフェノールノボラ
ック樹脂(a−2)とハロゲン化ビスフェノール類(a
−3)とを、エポキシ基と水酸基の当量比(a−1)/
[(a−2)+(a−3)]が1〜20となる範囲で用
いて反応を行ない、次いで、原料成分中の水酸基の反応
率が20〜90%となるように反応を抑制するものであ
るが、各成分の反応割合は、難燃性エポキシ樹脂成分の
架橋密度に起因する耐湿耐熱性や流動性により優れたも
のとなる点から(a−1)/[(a−2)+(a−
3)]が 1〜10であることが好ましく、また、(a
−2)と(a−3)との使用割合も架橋密度がより優れ
たものとなる点或いは多官能エポキシ樹脂成分(A)自
身の難燃性がより優れたものとなる点から重量比で(a
−2)/(a−3)が0.1〜2であることが好まし
い。
【0020】反応条件は特に制限されるものではなく、
必要充分なグラフト化率が得られ、かつゲル化が起こら
ない様な条件であれば特に制限はないが、例えば無触
媒、或いは触媒下において、上記原料を100〜200
℃で0.5〜10時間程度の反応する条件等が挙げられ
る。
【0021】次に、反応を途中で抑制する方法として
は、特にその条件並びに方法が制限されるものではな
く、有機溶剤の添加、反応温度の低下等により行なうこ
とができる。具体的には、反応系内の原料フェノール成
分が全て消費される前に適宜有機溶剤を添加するか、降
温する等の方法が挙げられる。有機溶剤を添加する場合
には、特に制限はないが、作業性の面・ワニス形成の面
から、反応液の容積に対して0.1〜2倍量が好まし
く、降温する場合には、反応時の温度より室温以下に下
げることが好ましい。また、ここで用いる有機溶剤とし
ては、特に限定されないが、後述する組成物の調整にお
いて使用されるものが何れも使用できる。
【0022】本発明の製造方法においては、上記の方法
により、原料成分中の水酸基の反応率が20〜90%の
範囲にすることにより流動性をより低減させながらもグ
ラフト化がより均一になって架橋密度が高まって耐湿耐
熱性をより向上させることができる。即ち、90%より
高い場合には、流動性が高くガラスクロスへの含浸性が
低下して耐湿耐熱性が劣る一方、20%未満では、流動
性が低くなり過ぎ、かつ、グラフト化が不均一となるた
めやはり耐湿耐熱性が劣るものであった。また、この効
果が顕著である点から、なかでも該反応率は40〜90
%であることが好ましい。
【0023】次に、本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−1)とビスフ
ェノールノボラック樹脂(a−2)とハロゲン化ビスフ
ェノール類(a−3)とを、エポキシ基とフェノール性
水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−
3)]が1〜20となる割合で用いて反応して得られる
反応生成物であって、かつ、そのエポキシ当量が150
〜1000g/当量の範囲にある多官能エポキシ樹脂成
分(A)と硬化剤(B)とを必須成分とするもの、或い
はビスフェノール型エポキシ樹脂(a−1)とビスフェ
ノールノボラック樹脂(a−2)とハロゲン化ビスフェ
ノール類(a−3)とを、エポキシ基と水酸基の当量比
(a−1)/[(a−2)+(a−3)]が1〜20と
なる割合で用いて反応させ、次いで原料成分中の水酸基
の反応率が20〜90%となるように反応を抑制して得
られた多官能エポキシ樹脂成分(A)と硬化剤(B)と
を必須成分とするものである。
【0024】前者の場合において、多官能エポキシ樹脂
成分(A)は、未反応物を含有しているものであり、全
体のエポキシ当量が150〜1000g/当量の範囲を
示すものである。ここで多官能エポキシ樹脂(A)の原
料成分の反応比率は、(a−1)/[(a−2)+(a
−3)]が1〜20となる割合にすることにより、樹脂
の適切な流動性が得られる他、適度な架橋密度となって
耐湿耐熱性も著しく良好なものとなる。この様な多官能
エポキシ樹脂成分(A)を得る方法としては特に制限さ
れるものではないが、前述した本発明の製造方法が好ま
しく挙げられる。
【0025】また、後者における多官能エポキシ樹脂成
分(A)は、特に制限されるものではないが、前述した
本発明の製造方法によって得られる難燃性エポキシ樹脂
が好ましく使用できる。
【0026】即ち、本発明で用いる多官能エポキシ樹脂
成分(A)は、上述した通りビスフェノール型エポキシ
樹脂(a−1)、ビスフェノールノボラック樹脂(a−
2)およびハロゲン化ビスフェノール類(a−3)を反
応させ、反応途中で反応を抑制し、未反応成分を残存さ
せることにより基材への含浸性が向上して、プリプレグ
の外観(含浸性)・貯蔵安定性が極めて優れたものとな
る他、耐熱性、特にプリント配線基板にした場合の耐湿
耐熱性を著しく向上させることができる。
【0027】本発明においてはこの様にエポキシ樹脂を
均一に多官能化して耐熱性付与、硬化性の安定、靱性付
与し、一方で樹脂の高分子量化を抑えて、低粘度化を図
り、プリプレグの安定性、含浸性向上による耐湿耐熱性
の向上をも具備することが可能となる。
【0028】また、硬化剤としてアミン系硬化剤を用い
た場合には、多官能エポキシ樹脂成分(A)中のフェノ
ール性水酸基がアミン系硬化剤の硬化促進剤として作用
するため、フェノール性水酸基が残存しない状態まで反
応を進めた場合に比較して、速硬化が低下することな
く、プリプレグの貯蔵安定性を向上させることができ
る。
【0029】また、本発明で用いる多官能エポキシ樹脂
成分(A)は、それ自体難燃効果を発現するものである
ので、本発明の組成物においては外部添加用難燃剤を必
要としない。多官能エポキシ樹脂成分(A)のハロゲン
含有量は、硬化物の耐熱性および難燃効果が顕著である
点から、通常、樹脂成分(A)中10〜50重量%、中
でも難燃効果が顕著である点から15〜40重量%であ
ることが好ましい。
【0030】また、本発明の組成物においては必要に応
じ、本発明の効果を損なわない範囲において、分子中に
2個以上のエポキシ基を有するその他のエポキシ樹脂を
併用できる。
【0031】その他のエポキシ樹脂としては、例えば、
2,2’,6,6’−テトラメチルビスフェノール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AD型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキ
シ樹脂、置換ビフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールヘキサフルオロアセトンジグリシジルエーテル、ビ
スベ−タ−トリフルオロメチルジグリシジルビスフェノ
ールA、テトラメチルビスフェノールA型エポキシ樹
脂、レゾルシノージグリシジルエーテル等の2官能型エ
ポキシ樹脂、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、ビスフェノ
ールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD
ノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールAノボラック
型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、シクロ
ヘキセンオキサイド基を有するエポキシ樹脂、トリシク
ロデセンオキサイド基を有するエポキシ樹脂、シクロペ
ンテンオキサイド基を有するエポキシ樹脂、ジシクロペ
ンタジエンのエポキシ化物等の環式脂肪族エポキシ樹
脂、1,6ジヒドロキシナフタレンのジグリシジルエー
テル、1,6−ジグリシジルオキシナフタレン型エポキ
シ樹脂、1−(2,7−ジグリシジルオキシナフチル)
−1−(2−グリシジルオキシナフチル)メタン、1,
1−ビス(2,7−ジグリシジルオキシナフチル)メタ
ン、1,1−ビス(2,7−ジグリシジルオキシナフチ
ル)−1−フェニル−メタン等の縮合多環式エポキシ樹
脂、フタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタ
ル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグ
リシジルエステル、ジグリシジルp−オキシ安息香酸、
ダイマー酸グリシジルエステル、トリグリシジルエステ
ル等のグリシジルエステル型エポキシ樹脂、テトラグリ
シジルアミノジフェニルメタン、トリグリシジルp−ア
ミノフェノール、テトラグリシジルm−キシリレンジア
ミン等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイ
ン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等
の複素環式エポキシ樹脂、その他、フロログリシノール
トリグリシジルエーテル、トリヒドロキシビフェニルト
リグリシジルエーテル、トリヒドロキシフェニルメタン
トリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエ
ーテル、2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フ
ェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−(2,3−
エポキシプロポキシ)フェニル]エチル]フェニル]プ
ロパン、1,3−ビス[4−[1−[4−(2,3−エ
ポキシプロポキシ)フェニル]−1−[4−[1−[4
−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−1−メ
チルエチル]フェニル]エチル]フェノキシ]−2−プ
ロパノール、テトラヒドロキシフェニルエタンテトラグ
リシジルエーテル、テトラグリシジルベンゾフェノン、
ビスレゾルシノールテトラグリシジルエーテル、テトラ
グリシドキシビフェニル等のエポキシ樹脂などが挙げら
れる。これらの中でも特に耐熱性がより一層向上する点
からノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
【0032】また、これらのその他のエポキシ樹脂は単
独または、2種以上の混合・反応、或いは変性したエポ
キシ樹脂を併用して用いることが可能であり、その使用
割合は上述した通り、本発明の効果を損なわない範囲で
あるが、通常、組成物中10〜30重量%、なかでも流
動性を損なうことなく、耐熱性向上が顕著である点から
組成物中10〜20重量%であることが好ましい。
【0033】また、本発明で用いる硬化剤(B)は、特
に制限されるものでなく、併用する多官能エポキシ樹脂
成分(A)がそれ自体極めて低粘度性であって、かつ高
ハロゲン含有率のものであるので、使用目的に応じ、適
宜公知慣用の化合物を選択して使用することができる。
【0034】具体的には、先ずアミン系硬化剤として
は、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
ミン、テトラエチルペンタミン、ジプロピレントリアミ
ン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、1,3,6−
トリスアミノメチルヘキサン等のポリアミン、トリメチ
ルヘキサメチレンジアミン、ポリエーテルジアミン、ジ
エチルアミノプロピルアミン等のポリエチレンジアミ
ン、メンセンジアミン、イソフォロンジアミン、ビス
(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、N
−アミノエチルピペラジン等の脂肪族ポリアミン、メタ
キシリレンジアミン等の芳香環を含む脂肪族アミン等々
の脂肪族第1アミン、メタフェニレンジアミン、ジアミ
ノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、
芳香族ジアミン共融混合物、その他の芳香族ジアミン等
々の芳香族第1アミン、3,9−ビス(3−アミノプロ
ピル)−2,4,8,10−テトラスピロ[5,5]ウ
ンデカン等のスピロ環を含むジアミン、ヒダント環を持
つジアミン、イミド環を持つジアミン、主鎖にエーテル
結合を持つジ・トリアミン、ポリオキシエチレン鎖のジ
アミン、主査がシリコーンであるジアミン、ポリアミン
エポキシ樹脂アダクト、ポリアミン−エチレンオキシド
アダクト、ポリアミン−プロピレンオキシドアダクト、
シアノエチル化ポリアミン、ケチミン、等々の変性アミ
ン、長鎖状ジアミン、長鎖第3アミン、トリメチルグア
ニジン、グアニジン誘導体、アルキルtertモノアミン、
トリエタノールアミン、ピペリジン、N,N’−ジメチ
ルピペラジン、1,4−ジアザジシクロ(2,2,2)
オクタン、ピリジン、ピコリン、1,8−ジアザビシク
ロウンデカン(DBU)、ベンジルジメチルアミン、2
−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−
トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,
6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールのトリ
−2−エチルヘキシル酸塩等々の第3及び第2アミン、
ポリアミノ樹脂、ポリアミドアダクト、イミダゾール類
として、2メチルイミダゾール、2エチル4メチルイミ
ダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデ
シルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベ
ンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル
体、1−シアノエチル体・トリメリット酸塩、アジン化
合物、4級塩、イソシアヌル酸塩、ヒドロキシメチル体
等々、その他の潜在性のアミン系硬化剤として3フッ化
ホウ素−アミンコンプレックス(錯体)、ジシアンジア
ミドとその誘導体有機酸ヒドラジッド、ジアミノマレオ
ニトリルとその誘導体。メラミンとその誘導体、アミン
イミド、ポリアミン塩等々が挙げられる。
【0035】また、本発明の組成物においては硬化剤
(B)として、フェノール型ノボラック樹脂を用いるこ
とにより、硬化物の耐水性、特にプリント配線板基板の
耐水性を著しく向上させることができる。
【0036】フェノール型ノボラック樹脂としては、特
に限定されるものではないが、フェノールノボラック樹
脂、クレゾールノボラック樹脂、p−ターシャリーブチ
ルフェノールノボラック樹脂、BPAノボラック樹脂、
ビフェノールノボラック樹脂、その他のアルキル置換ノ
ボラック樹脂およびそれらのハロゲン置換ノボラック樹
脂等が挙げられる。
【0037】また、その他の硬化剤としては、例えば酸
無水物系硬化剤として、無水フタル酸、無水トリメリッ
ト酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテ
ート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテー
ト)、無水ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸無水物等々の芳香族酸無水
物、無水マレイン酸、無水コハク酸、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、無水メチ
ルナジック酸、アルケニル無水コハク酸、ヘキサヒドロ
無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチ
ルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、リノール酸
・リノレン酸・エレオステアリン酸などと無水マレイン
酸との付加体等のメチルエステル・トリグリセライドと
無水マレイン酸との付加体等々の環状脂肪族酸無水物、
ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリ
セバシン酸無水物等々の脂肪族酸無水物、クロレンド酸
無水物、テトラブロモ無水フタル酸等々のハロゲン化酸
無水物が挙げられる。
【0038】オリゴマー硬化剤として、アミノ樹脂、レ
ゾール型フェノール樹脂、アニリン−ホルマリン樹脂、
ポリビニルフェノール樹脂等々が挙げられる。
【0039】その他として、芳香族ジアゾニウム塩、ジ
アリルヨードニウム塩、トリアリルスルホニウム塩、ト
リアリルセレニウム塩、アクリジンオレンジ、ベンゾフ
ラビン、セトフラビンT等々の光・紫外線硬化剤、ポリ
メルカプタン、ポリスルヒド樹脂等々のポリメルカプタ
ン系硬化剤等が挙げられる。
【0040】これらの硬化剤のなかでも上述した通り、
硬化特性に優れる点からアミン系硬化剤が好ましく、更
に積層板用途では、ワニスの安定性(潜在性硬化)であ
り、作業性、機械特性、熱特性、電気特性のバランスに
優れたジシアンジアミドが好ましい。また、特に耐水性
が要求される場合には、既述の通り、ノボラック型フェ
ノール樹脂が好ましい。
【0041】また、上記のノボラック型フェノール樹脂
若しくはオリゴマー硬化剤を使用する場合は、その他の
硬化剤例えばアミン系硬化剤との併用することができ
る。
【0042】硬化剤の使用割合は、特に制限されるもの
ではないが、例えば組成物中60重量%以下、中でも速
硬化性と耐熱性とに優れる点から10〜40重量%であ
ることが好ましい。
【0043】また、上述した硬化剤(B)は、単独でも
2種以上の併用でもよいことは勿論のことである。
【0044】これらの硬化剤(B)は、単に多官能エポ
キシ樹脂(A)に混合してもよいし、また、硬化剤
(B)をモレキュラシーブに含浸して用いるか、或いは
マイクロカプセル化して用いてもよい。ここでプリント
配線基板用マトリックス樹脂組成物としては、硬化剤
(B)の均一分散することが好ましいため、通常、単に
混合して用いられる。
【0045】さらに必要であれば、硬化促進剤を用いて
もよい。硬化促進剤としては公知慣用のものがいずれも
使用できるが、例えば、ベンジルジメチルアミン等の第
3級アミン、4級アンモニウム塩、イミダゾール、有機
酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられ、これら
は単独のみならず2種以上の併用も可能である。また、
その使用割合としては特に制限されるものではないが、
通常組成物中0.1〜5重量%の範囲が挙げられる。
【0046】また、硬化促進剤の使用形態としては、硬
化剤(B)の場合と同様に単なる混合、モレキュラシー
ブ含浸、或いは、マイクロカプセル化等によって用いる
ことができる。
【0047】更に、プリント配線基板用マトリックス樹
脂組成物として用いる場合は、多官能エポキシ樹脂
(A)、硬化剤(B)および硬化促進剤を、単に混合し
て用いてよいのは勿論のこと、硬化性に優れ、かつ、組
成物の貯蔵安定性に極めて優れる点から多官能エポキシ
樹脂(A)と硬化剤(B)とを単に混合し、かつ、硬化
促進剤をマイクロカプセル化して用いることが好まし
い。
【0048】本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物並びに
プリント配線基板用マトリックス樹脂組成物において
は、更に溶剤を併用してもよく、特に限定されず、必要
に応じて種々のものが使用出来る。例えば、アセトン、
メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、メチルイソ
ブチルケトン、酢酸エチル、エチレングリコールモノメ
チルエーテル、N,N−ジメチルホルムアミド、メタノ
ール、エタノールなどが挙げられ、これらの溶剤は、適
宜に2種または、それ以上の混合溶剤として使用するこ
とも可能である。溶剤の使用割合は特に制限されるもの
ではないが、例えばプリント配線基板用マトリックス樹
脂組成物としては、例えば不揮発分10〜90重量%、
中でもワニス形成の面から40〜80重量%となる範囲
で用いることが好ましい。
【0049】本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物並びに
プリント配線基板用マトリックス樹脂組成物において
は、さらに必要に応じて種々の添加剤、難燃剤、充填剤
等を適宜配合することが出来る。また、難燃剤として
は、前記その他のエポキシ樹脂として例示したもののな
かで臭素を含有するエポキシ樹脂を使用できることは勿
論のことである。
【0050】本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物は、上
述した通りプリント配線基板用マトリックス樹脂組成物
として極めて有用であるが、硬化剤と組み合わせ或いは
その他の配合成分との組み合わせによって、例えば接着
剤、注型、塗料、成型粉等の各種用途に使用できる。
【0051】本発明のプリント配線基板用マトリックス
樹脂組成物からプリント配線基板を製造する方法として
は、公知慣用の方法によって製造することができ、例え
ばガラスクロスに当該組成物を樹脂量30〜70重量%
となる割合で含浸してプリプレグとし、次いでこのプリ
プレグの1〜10枚を加熱プレスして得る方法等が挙げ
られる。
【0052】
【実施例】次に本発明を参考例、実施例および比較例に
より具体的に説明する。尚、例中において「部」および
「%」は特に断りのない限りすべて重量基準である。
【0053】実施例1 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂65部、水酸基当量が118で官能基数が3.5のビ
スフェノールAノボラック樹脂5部、テトラブロモビス
フェノールAが30部を加えて加熱し、溶解後攪拌を行
いながら、無触媒にて、150℃で10時間反応させた
後、メチルエチルケトンを30部加えて、25℃まで降
温させて取り出し、臭素含有量18%で、エポキシ当量
410、水酸基反応率80%なる目的樹脂を得た。 以
下これをエポキシ樹脂(A−1)と略記する。
【0054】実施例2 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂55部、エポキシ当量が360で臭素含有量が46%
なるテトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂20
部、水酸基当量が118で官能基数が3.5のビスフェ
ノールAノボラック樹脂10部、テトラブロモビスフェ
ノールAが15部を加えて加熱し、溶解後攪拌を行いな
がら、無触媒にて、150℃で10時間反応させた後、
取り出し、室温(25℃)まで降温させて、臭素含有量
18%で、エポキシ当量390、水酸基反応率80%な
る固形の目的樹脂を得た。以下これをエポキシ樹脂(A
−2)と略記する。
【0055】参考例3 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂57.5部、エポキシ当量が360で臭素含有量が4
6%なるテトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂
15部、水酸基当量が118で官能基数が5.0のビス
フェノールAノボラック樹脂7.5部、テトラブロモビ
スフェノールAが20部を加えて加熱し、溶解後攪拌を
行いながら、触媒としてテトラメチルアンモニウムクロ
ライドを15ppm添加した後、190℃で30分反応
させた後、直ちに取り出し、室温(25℃)まで降温さ
せて、臭素含有量19%で、エポキシ当量330g/当
量、水酸基反応率70%なる固形の目的樹脂を得た。以
下これをエポキシ樹脂(A−3)と略記する。
【0056】参考例4 エポキシ当量が172のビスフェノールF型エポキシ樹
脂55部、エポキシ当量が360で臭素含有量が46%
なるテトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂20
部、水酸基当量が118で官能基数が5.0のビスフェ
ノールAノボラック樹脂5部、テトラブロモビスフェノ
ールAが20部を加えて加熱し、溶解後攪拌を行いなが
ら、触媒としてテトラメチルアンモニウムクロライドを
15ppm添加した後、190℃で30分反応させた
後、直ちに取り出し、室温(25℃)まで降温させて、
臭素含有量18%で、エポキシ当量250g/当量、水
酸基反応率65%なる固形の目的樹脂を得た。以下これ
をエポキシ樹脂(A−4)と略記する。
【0057】実施例5 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂60部、水酸基当量が118で官能基数が5.0のビ
スフェノールAノボラック樹脂10部、テトラブロモビ
スフェノールAが30部を加えて加熱し、溶解後攪拌を
行いながら、触媒としてテトラメチルアンモニウムクロ
ライドを10ppm添加した後、150℃にて3時間反
応させた後、メチルエチルケトンを30部加えて、25
℃まで降温させて取り出し、臭素含有量18%で、エポ
キシ当量403、水酸基反応率50%なる目的樹脂を得
た。 以下これをエポキシ樹脂(A−5)と略記する。
【0058】実施例6 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂57.5部、水酸基当量が118で官能基数が7.5
のビスフェノールAノボラック樹脂12.5部、テトラ
ブロモビスフェノールAが30部を加えて加熱し、溶解
後攪拌を行いながら、無触媒にて、150℃にて3時間
反応させた後、メチルエチルケトンを30部加えて、2
5℃まで降温させて取り出し、臭素含有量18%で、エ
ポキシ当量335、水酸基反応率50%なる目的樹脂を
得た。以下これをエポキシ樹脂(A−6)と略記する。
【0059】比較例1 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂65部、水酸基当量が118で官能基数が3.5のビ
スフェノールAノボラック樹脂5部、テトラブロモビス
フェノールAが30部をメチルエチルケトン溶液45部
に加えて、室温にて、溶解・混合し、エポキシ当量29
0で、臭素含有量20%、水酸基反応率0%なる目的樹
脂を得た。
【0060】以下これをエポキシ樹脂(B−1)と略記
する。
【0061】比較例2 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂65部、水酸基当量が118で官能基数が3.5のビ
スフェノールAノボラック樹脂5部、テトラブロモビス
フェノールAが30部を加えて加熱し、溶解後攪拌を行
いながら、さらに2−メチルイミダゾールの0.01部
を添加して150℃で4時間反応させ、エポキシ当量5
20で、臭素含有量20%、水酸基反応率100%なる
固形の目的樹脂を得た。 以下これをエポキシ樹脂(B
−2)と略記する。
【0062】比較例3 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂54部とエポキシ当量210で軟化点70℃のオルソ
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂10部からなる混
合物にテトラブロモビスフェノールAの36部を加え
て、120℃に加熱、攪拌し、さらに2−メチルイミダ
ゾールの0.01部を添加して150℃で4時間反応さ
せ、エポキシ当量が500でかつ臭素含有量が21%、
水酸基反応率100%なる固型の目的樹脂を得た。以
下、これを樹脂(B−3)と略記する。
【0063】比較例4 エポキシ当量が188のビスフェノールA型エポキシ樹
脂45部、エポキシ当量が360で臭素含有量が46%
なるテトラブロモビスフェノールA型エポキ樹脂45部
からなる混合物に水酸基当量が118で官能基数が1
2.0のビスフェノールAノボラック樹脂10部を用い
た以外は参考例6と同様にしてエポキシ当量が360で
かつ臭素含有量が20%、水酸基反応率100%なる固
型の目的樹脂を得た。以下、これを樹脂(B−4)と略
記する。
【0064】実施例7〜14および比較例5〜10 実施例1〜6及び比較例1〜4で得られたそれぞれの樹
脂(A−1)〜(A−4)、および、(B−1)〜(B
−4)を各別にメチルエチルケトンで溶解させ、次いで
予めメチルセロソルブに溶解させておいた硬化剤ジシア
ンジアミド、又は、予めメチルエチルケトンに溶解させ
たフェノールノボラック樹脂と、硬化促進剤2エチル4
メチルイミダゾールを加えて、不揮発分(NV)が55
%なる難燃性エポキシ樹脂組成物を調製した。得られた
組成物の粘度を測定した。結果を第1表に示す。
【0065】
【表1】 (第1表中、各成分の配合割合は重量基準であり、粘度
の単位は「CPS」;DICYは、シ゛シアンシ゛アミト゛の略であ
る)
【0066】
【表2】 (第2表中、各成分の配合割合は重量基準であり、粘度
の単位は「CPS」;DICYは、シ゛シアンシ゛アミト゛の略、フェ
ノールノボラック樹脂は、OH基当量104で軟化点1
00℃のフェノールノボラック樹脂である)
【0067】実施例15〜22および比較例11〜16 エポキシ樹脂と硬化剤とを第3表及び第4表に示す配合
にする他、上記実施例1〜8および比較例1〜6の場合
と同様にしてワニスを調整した。但し、硬化促進剤量は
プリプレグのゲルタイムが170℃で120秒になる割
合で用いた。次いで、以下の条件でプリプレグ、積層板
を作成し各々の特性を測定した。ここで、第3表及び第
4表におけるエポキシ樹脂と硬化剤との配合割合は重量
割合を示す。
【0068】先ず、ワニスを基材であるガラスクロス
「WE−18K−104−BZ2」〔日東紡(株)製〕
に含浸させ、160℃3分乾燥させて樹脂分40%のプ
リプレグを作製した。このプリプレグを40℃で7日間
保存した後のゲルタイムを測定し、プリプレグの安定性
を試験した。
【0069】次いで、得られたプリプレグを9枚重ね合
わせ、圧力40kg/cm2、加熱温度170℃、加熱時
間120分の条件で硬化させて40×40(mm)の積
層板を作製した。
【0070】得られた各々のプリプレグ・積層板につい
て、各物性を試験した。尚、難燃性はUL規格に準拠し
て評価した。その結果を第2表に示す。尚、[プリプレ
グ外観][耐ハンダ性][耐熱オーブン]試験は以下の
方法に従った。
【0071】[プリプレグ外観]作製したプリプレグを
目視により、以下の基準で外観及び”かすれ”の有無を
判定した。
【0072】 ◎…透明性があり、”かすれ”が殆どない。 ○…透明性があるが、わずかに”かすれ”が認められ
る。 △…透明性が薄く、”かすれ”が認められる。 ×…透明性かなく、”かすれ”がはっきり認められる。
【0073】[耐ハンダ性]120℃の加圧熱水中で4
時間処理した試験片を260℃の溶融ハンダ上に浮か
せ、その試験片の外観、とくに“ふくれ”の有無を目視
判定により評価した。
【0074】◎ …全く異常なし。 ○ …試料1個あたりミーズリング5個以下、膨れな
し。 △ …試料1個あたりミーズリング5個より多い、膨れ
なし。
【0075】△×…直径2mm以下の膨れ発生。 × …直径2mmより大きい膨れ発生。
【0076】[耐熱オーブン試験]250℃のオーブン
中に30分放置し、外観を目視判定により、評価した。 ○…異常なし(若干の加熱変色あり) ×…異常あり、一部劣化が認められる
【0077】
【表3】
【0078】
【表4】
【0079】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂の流動性が高くて
プリプレグ等への含浸性に優れ、更にプリント配線基板
等の用途において硬化物の耐湿耐熱性にも極めて優れる
難燃性エポキシ樹脂組成物、およびこの様なプリント配
線基板用途における優れた性能を兼備したマトリックス
樹脂組成物を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09J 163/04 JFM H05K 1/03 D 7011−4E

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−
    1)とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロ
    ゲン化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基と
    水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−
    3)]が1〜20となる割合で用いて反応させ、次いで
    原料成分中の水酸基の反応率が20〜90%となるよう
    に反応を抑制することを特徴とする難燃性エポキシ樹脂
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 ビスフェノールノボラック樹脂(a−
    2)が、平均官能基数2.1〜10のビスフェノールA
    ノボラック樹脂である請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−
    1)が、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、テトラブロモビスフェノールA
    型エポキシ樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種
    類のビスフェノール型エポキシ樹脂である請求項1また
    は2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 ハロゲン化ビスフェノール類(a−3)
    が、テトラブロモビスフェノールAである請求項3記載
    の組成物。
  5. 【請求項5】 ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−
    1)とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロ
    ゲン化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基と
    水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−
    3)]が1〜20となる割合で用いて反応して得られる
    反応生成物であって、かつ、そのエポキシ当量が150
    〜1000g/当量の範囲にある多官能エポキシ樹脂成
    分(A)と硬化剤(B)とを必須成分とすることを特徴
    とする難燃性エポキシ樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−
    1)とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロ
    ゲン化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基と
    水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−
    3)]が1〜20となる割合で用いて反応させ、次いで
    原料成分中の水酸基の反応率が20〜90%となるよう
    に反応を抑制して得られた多官能エポキシ樹脂成分
    (A)と硬化剤(B)とを必須成分とすることを特徴と
    する難燃性エポキシ樹脂組成物。
  7. 【請求項7】 ビスフェノールノボラック樹脂(a−
    2)が、官能基数2.1〜10のビスフェノールAノボ
    ラック樹脂である請求項5または6記載の組成物。
  8. 【請求項8】 ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−
    1)が、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、テトラブロモビスフェノールA
    型エポキシ樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも1種
    類のビスフェノール型エポキシ樹脂である請求項5、6
    または7記載の組成物。
  9. 【請求項9】 ハロゲン化ビスフェノール類(a−3)
    が、テトラブロモビスフェノールAである請求項8記載
    の組成物。
  10. 【請求項10】 硬化剤(B)が、アミン系硬化剤であ
    る請求項5〜9の何れか1つに記載の組成物。
  11. 【請求項11】 硬化剤(B)が、ジシアンンジアミド
    である請求項10記載の組成物。
  12. 【請求項12】 硬化剤(B)が、ノボラック型フェノ
    ール樹脂である請求項5〜9記載の組成物。
  13. 【請求項13】 ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−
    1)とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロ
    ゲン化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基と
    水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−
    3)]が1〜20となる割合で用いて反応して得られる
    反応生成物であって、かつ、そのエポキシ当量が150
    〜1000g/当量の範囲にある多官能エポキシ樹脂成
    分(A)と硬化剤(B)とを必須成分とすることを特徴
    とするプリント配線基板用マトリックス樹脂組成物。
  14. 【請求項14】 ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−
    1)とビスフェノールノボラック樹脂(a−2)とハロ
    ゲン化ビスフェノール類(a−3)とを、エポキシ基と
    水酸基の当量比(a−1)/[(a−2)+(a−
    3)]が1〜20となる割合で用いて反応させ、次いで
    原料成分中の水酸基の反応率が20〜90%となるよう
    に反応を抑制して得られた多官能エポキシ樹脂成分
    (A)と硬化剤(B)とを必須成分とすることを特徴と
    するプリント配線基板用マトリックス樹脂組成物。
  15. 【請求項15】 硬化剤(B)が、アミン系硬化剤であ
    る請求項13又は14記載のプリント配線基板用マトリ
    ックス樹脂組成物。
  16. 【請求項16】 硬化剤(B)がジシアンンジアミドで
    ある請求項15記載のプリント配線基板用マトリックス
    樹脂組成物。
  17. 【請求項17】 硬化剤(B)が、ノボラック型フェノ
    ール樹脂である請求項13又は14記載のプリント配線
    基板用マトリックス樹脂組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006083344A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Kansai Paint Co Ltd 水性被覆組成物
JP2011099094A (ja) * 2009-10-05 2011-05-19 Yokohama Rubber Co Ltd:The 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、これを用いるプリプレグおよびハニカムサンドイッチパネル
CN112266576A (zh) * 2020-11-04 2021-01-26 纽宝力精化(广州)有限公司 一种纸基板用溴化环氧树脂组合物

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