JPH10237079A - 表面処理剤または樹脂への添加剤 - Google Patents

表面処理剤または樹脂への添加剤

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JPH10237079A
JPH10237079A JP3796597A JP3796597A JPH10237079A JP H10237079 A JPH10237079 A JP H10237079A JP 3796597 A JP3796597 A JP 3796597A JP 3796597 A JP3796597 A JP 3796597A JP H10237079 A JPH10237079 A JP H10237079A
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JP
Japan
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resin
group
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imidazole
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JP3796597A
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Katsuyuki Tsuchida
克之 土田
Masashi Kumagai
正志 熊谷
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Japan Energy Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属あるいは無機材料と樹脂との接着性を向
上させる組成物、表面処理剤、樹脂添加剤の提供。 【解決手段】 下記一般式(1)で表わされるイミダゾ
ール化合物と下記一般式(2)で表されるエポキシシラ
ンと下記一般式(3)で表される有機ケイ素化合物とを
80〜200℃で加熱し反応させて得られた組成物。 【化1】 (ただし、一般式(1),(2)および(3)におい
て、R1,R2,R3はそれぞれ水素、ビニル基または炭
素数が1〜20のアルキル基、R4,R5,R6はそれぞ
れ炭素数が1〜5のアルキル基、R7は炭素数が1〜1
0のアルキル基、アリール基、または2重結合を含有し
た有機基、mは1〜10、xは0〜3、nは1〜3)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は銅、鉄鋼およびアル
ミニウム等の金属またはガラス繊維、シリカ、酸化アル
ミニウム、水酸化アルミニウム等の無機物質と樹脂との
接着性の改善を行うための表面処理剤、またはエポキシ
樹脂等の樹脂の硬化を促進し、機械的強度の改善を行う
ための樹脂添加剤に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器用のボードは銅箔と紙−フェノ
ール樹脂含浸基材やガラス−エポキシ樹脂含浸基材等を
加熱、加圧して銅張積層板を作成した後、エッチングし
て回路網を形成し、これに半導体装置等の素子を搭載す
ることにより作られる。
【0003】これらの過程では、銅箔と基材との接着、
加熱、酸やアルカリ液への浸漬、レジストインクの塗
布、ハンダ付け等が行われるため、さまざまな性能が要
求される。これらの要求を満たすために、銅箔は黄銅層
形成処理(特公昭51−35711号公報、同54−6
701号公報)やクロメート処理、亜鉛または酸化亜鉛
とクロム酸化物とからなる亜鉛−クロム基混合物被覆処
理(特公昭58−7077号公報)、シランカップリン
グ剤処理等が検討されている。また樹脂は樹脂や硬化剤
の種類およびその配合量を変えたり、添加剤等によって
上記要求特性を満足させている。またガラス繊維はシラ
ンカップリング剤等の表面処理等が検討されている。し
かしながら、最近、プリント回路が緻密化しているの
で、使用される電子機器用のボードに要求される特性は
ますます厳しくなっている。
【0004】また、発電所などの高電圧・高容量の機器
や半導体の封止等に使われている電気絶縁用注型材料は
エポキシ樹脂のマトリックス中にシリカやアルミナ等の
無機物質を充填した複合材料である。これらの材料はさ
まざまな電気的・機械的特性が要求されており、それら
の特性を満足させるためには、無機物質と樹脂の接着性
を向上させる必要がある。この対策としてシランカップ
リング剤を樹脂中に添加したり、無機物質をシランカッ
プリング剤で表面処理することが提案されているが、さ
らなる樹脂/無機物質界面の改善が要求されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした要
請に対応できる、すなわち銅、鉄鋼およびアルミニウム
等の金属またはガラス繊維、シリカ、アルミナ等の無機
物質と樹脂との接着性を向上させることができる新規な
有機ケイ素化合物を含む組成物、その製造方法、並びに
それを用いた表面処理剤または樹脂添加剤を提供するこ
とを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究を
進めた結果、特定の反応剤を反応させて得られた有機ケ
イ素化合物を含有する組成物が金属または無機物質に表
面処理した場合、樹脂との接着性を向上させることがで
き、またエポキシ樹脂等の樹脂成形体に添加しても硬化
反応を促進し、かつ樹脂の機械的強度を改善することを
見出した。
【0007】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
であり、その要旨は、 (1)下記一般式(1)で表わされるイミダゾール化合
物と下記一般式(2)で表されるエポキシシランと下記
一般式(3)で表される有機ケイ素化合物とを80〜2
00℃で加熱し反応させた組成物、
【0008】
【化3】
【0009】(ただし、一般式(1),(2)および
(3)の記号は前記と同義) (2)下記一般式(4)で表されるイミダゾールシラン
化合物と下記一般式(5)で表される有機ケイ素化合物
とを80〜200℃で加熱し反応させた組成物、
【0010】
【化4】
【0011】(ただし、一般式(4),(5)の記号は
前記と同義、ただし、R7はアミノ基またはハロゲンを
含有した有機基でもよい。) (3)上記(1)および(2)の組成物を有効成分とす
る表面処理剤、 (4)上記(1)および(2)の組成物を有効成分とす
る樹脂添加剤にある。 以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0012】本発明の組成物は、上記(1)〜(3)の
化合物が、80〜200℃に加温することによって以下
の2種類の反応をし、本発明の効果を十分に発揮される
ものと考えられる。 (a)エポキシ基とイミダゾール基の反応(下記反応式
(6)参照) (b)(a)によって生じたOH基とアルコキシシリル
基の反応(下記反応式(7)参照) これらの反応はFT−IR、NMRより確認できる。
【0013】
【化5】
【0014】すなわち、主成分は以下に示す構造式であ
るものと推定される。
【0015】
【化6】
【0016】またそれ以外に下記反応式(9)で示すよ
うに、OH基とSiOR4基とが分子内及び分子間で反
応し、環状化合物やオリゴマーが副生成物として生成す
る。例えばR1,R2,R3が水素、R4はメチル基、mお
よびnが3の場合、下記化合物(A):(B):(C)
は、液体クロマトグラフィーによる分析から45:2
2:33であった。
【0017】
【化7】
【0018】さらに上記化合物(A)のOH基と化合物
(3)または化合物(5)のアルコキシシリル基が下記
反応式(10)で示すように反応し、オリゴマーが生成
する場合もある。ただし、この場合はX=2または3の
場合である。
【0019】
【化8】
【0020】またSiOR4基とSiOR6基またはSi
OR7基のアルコールの交換反応も生じる。これらの反
応生成物はいずれも本発明の効果に寄与するものであ
り、分離あるいは除去する必要がない。本発明に係る組
成物はイミダゾール基の硬化促進作用、SiOR(R;
4,R6)やSiOSiオリゴマーの無機物質や有機物
質との反応や耐久性とが相乗的に働き本発明の効果を発
揮しているものと考えられる。
【0021】前記組成物は(a)一般式(1)のイミダ
ゾール化合物と一般式(3)の有機ケイ素化合物を80
〜200℃に加温した後、一般式(2)のエポキシシラ
ンを滴下する、もしくは(b)80〜200℃に加温し
た前記イミダゾール化合物中に前記エポキシシランを滴
下させた後、前記有機ケイ素化合物を添加することによ
り製造することができる。この際、反応をより進行させ
るために副生成物のアルコールを減圧下で除去すること
が好ましい。
【0022】この反応はイミダゾール化合物に対して
0.1〜10倍モルのエポキシシラン及び0.1〜10
倍モルの式(3)および式(5)の有機ケイ素化合物を
用いることにより製造することができる。加熱時間は滴
下後、5分〜2時間程度撹拌すれば十分である。この反
応は特には溶媒を必要としないが、クロロホルム、ジオ
キサン、メタノール、エタノール等の有機溶剤を反応溶
媒として用いてもよい。なお、この反応は水分を嫌うの
で水分が混入しないように、乾燥した窒素、アルゴン等
の水分を含まない気体の雰囲気下で行うことが好まし
い。
【0023】上記R1,R2,R3はそれぞれ水素、ビニ
ル基または炭素数が1〜20のアルキル基であれば本発
明の効果を十分発揮するが、特には水素、メチル基、エ
チル基、ウンデシル基、ヘプタデシル基、ビニル基が好
適である。R4,R5,R6は炭素数が1〜5のアルキル
基であるが、特にはシランの加水分解、縮合のし易さの
点からメチル基またはエチル基が好適である。上記
(3)および(5)のR7は炭素数が1〜10のアルキ
ル基、アリール基、または2重結合、アミノ基、ハロゲ
ンを含有した有機基である。ただし、(3)式の場合、
アミノ基やハロゲンを含有した有機基であると、エポキ
シシランやイミダゾール化合物と反応し、目的生成物が
得られないため、(3)式ではこれらの有機基は除かれ
る。本有機基は使用する用途によって変えることが望ま
しい。例えばエポキシ樹脂の添加剤として用いる場合に
は、3−アミノプロピルのようなアミノ基を含有する有
機基にし、ポリエステル樹脂に対しては、3−メタクリ
ロキシプロピルのようなメタクリル基、あるいはビニル
基を含有する有機基とすることが好ましい。又、nは1
〜3であるが金属、無機物質や樹脂との反応性や架橋性
の高い方が接着特性が向上するため、nは2または3が
好適である。又、xは0〜3、mは1〜10、とくに3
が好ましい。
【0024】前記イミダゾール化合物として好ましい
は、1H−イミダゾール、2−アルキルイミダゾール、
2,4−ジアルキルイミダゾール、4−ビニルイミダゾ
ール等である。これらのうち特に好ましいのは、1H−
イミダゾール、2−アルキルイミダゾールとしては、2
−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、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、また2,4−ジアルキルイミダゾールとしては、2
−エチル−4−メチルイミダゾール等を挙げることがで
きる。
【0025】また一般式(2)で表されるエポキシシラ
ンとしては、mが3である3−グリシドキシプロピルシ
ランが好ましい。この3−グリシドキシプロピルシラン
としては、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシ
ラン、3−グリシドキシプロピルジアルコキシアルキル
シラン、3−グリシドキシプロピルアルコキシジアルキ
ルシランであり、3−グリシドキシプロピルトリアルコ
キシシランとしては、3−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシ
シラン、3−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラ
ン等である。3−グリシドキシプロピルジアルコキシア
ルキルシランとしては、3−グリシドキシプロピルジメ
トキシメチルシラン、3−グリシドキシプロピルジメト
キシエチルシラン、3−グリシドキシプロピルジエトキ
シメチルシラン、3−グリシドキシプロピルジエトキシ
エチルシラン等である。3−グリシドキシプロピルアル
コキシジアルキルシランとしては、3−グリシドキシプ
ロピルメトキシジメチルシラン、3−グリシドキシプロ
ピルエトキシジメチルシラン、3−グリシドキシプロピ
ルメトキシジエチルシラン、3−グリシドキシプロピル
エトキシジエチルシラン等である。
【0026】また前記化合物(3)の有機ケイ素化合物
としては、テトラアルコキシシラン及び市販のシランカ
ップリング剤等である。テトラアルコキシシランとして
好ましいのは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシ
シラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキ
シシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられる。市販
のシランカップリング剤として好ましくは、ビニルトリ
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−クロ
ロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラ
ン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニル
メトキシシラン等である。
【0027】上記の反応で得られた組成物を金属または
無機物質の表面処理剤として用いる場合、その金属また
は無機物質には特に制限がない。例えば金属では、銅、
鉄、アルミニウム、亜鉛等またはそれらの合金、無機物
質ではガラス繊維、シリカ、酸化アルミニウム、水酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸バリウム、タル
ク等である。表面処理はそのまま塗布してもよいが、
水、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチル、
トルエン等の溶剤で0.001〜20重量%になるよう
に希釈して噴霧するか、この液に金属または無機物質を
浸漬させる方法で塗布することが簡便で好ましい。なお
この有機ケイ素化合物は単独で用いてもよいが、他のシ
ランまたはチタネートカップリング剤、防錆剤と混合し
て用いてもよい。
【0028】上記本発明の新規有機ケイ素化合物を樹脂
添加剤として用いる場合、その樹脂には特に制限がな
く、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、特には
エポキシ樹脂に添加すると硬化剤または硬化促進剤とし
て効果的に作用し、本発明の効果を十分に発揮すること
ができる。添加はそのまま添加してもアルコール系、芳
香族系、脂肪族系有機溶剤等に溶解して添加してもよ
い。添加量は樹脂100部に対して0.001〜50部
添加すれば本発明の効果を十分発揮できる。なお本発明
の新規有機ケイ素化合物は、硬化剤、シランカップリン
グ剤、可塑剤等の添加剤等と併用してもよい。
【0029】
【発明の実施の形態】以下に実施例を示し、本発明をさ
らに詳細に説明する。
【0030】
【実施例】
実施例1組成物の合成 (イミダゾールと3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシランとテトラエトキシシランの反応)
【0031】
【化9】
【0032】1H−イミダゾール13.6g(0.2m
ol)を95℃に加熱し、アルゴン雰囲気下で撹拌しな
がら3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン4
7.3g(0.2mol)をゆっくり滴下した。滴下終
了後、さらに95℃で1時間反応させた。その後、テト
ラエトキシシラン41.7g(0.2mol)を添加
し、100℃で1時間反応させた後、副生成物のアルコ
ールを減圧下で除去することにより組成物を得た。得ら
れた組成物はFT−IRより、中間体Aの3000〜3
500cm-1のOH基が完全に消失しているのを確認し
た(図1参照)。本組成物の1H−NMR、13C−NM
Rスペクトルを図2および図3にそれぞれ示す。この結
果より上記化合物Bが主成分であることが確認された。
【0033】実施例2表面処理剤としての適用 アルミ合金板(JIS H4000に規定するA202
4P、日本テストパネル製、厚さ1.6mm、25×1
00mm)を実施例1で得られた組成物の0.4%メタ
ノール溶液に浸漬した後、ドライヤーで乾燥することに
より表面処理した。この表面処理したアルミ合金板2枚
をエポキシ樹脂組成物〔エピコート828(エポキシ樹
脂、油化シェルエポキシ製):100部、ジシアンジア
ミド(関東化学(株)製):5部、2−エチル−4−メ
チルイミダゾール(四国化成製):1部〕により100
℃で1時間+150℃で1時間の硬化条件で接着し、J
IS K6850に準じて引張り剪断接着試験を行っ
た。また比較として未処理のアルミ合金板、0.4%3
−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのメタノー
ル溶液で処理したアルミ合金板についても同様に評価し
た。その結果を表1に併せて示した。
【0034】
【表1】
【0035】樹脂への添加剤としての適用 未処理のアルミ合金板2枚をエポキシ樹脂組成物〔エピ
コート828:100部、ジシアンジアミド(関東化学
製):5部、実施例1で得られた組成物:1部〕により
100℃で1時間+150℃で1時間の硬化条件で接着
し、JIS K6850に準じて引張り剪断接着試験を
行った。その結果を表2に示す。また比較としてエポキ
シ樹脂組成物中の実施例1で得られた組成物1部に代え
て、2−エチル−4−メチルイミダゾール1部を用いて
同様に評価した。その結果を表2に併せて示した。
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の組成物は
表面処理剤、樹脂添加剤として金属と樹脂との接着性を
改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた組成物とその中間体のFT
−IRスペクトル。
【図2】同上1H−NMRスペクトル。
【図3】同上13C−NMRスペクトル。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表わされるイミダゾ
    ール化合物と下記一般式(2)で表されるエポキシシラ
    ンと下記一般式(3)で表される有機ケイ素化合物とを
    80〜200℃で加熱し反応させて得られた組成物。 【化1】 (ただし、一般式(1),(2)および(3)におい
    て、R1,R2,R3はそれぞれ水素、ビニル基または炭
    素数が1〜20のアルキル基、R4,R5,R6はそれぞ
    れ炭素数が1〜5のアルキル基、R7は炭素数が1〜1
    0のアルキル基、アリール基、または2重結合を含有し
    た有機基、mは1〜10、xは0〜3、nは1〜3)
  2. 【請求項2】 下記一般式(4)で表されるイミダゾー
    ルシラン化合物と下記一般式(5)で表される有機ケイ
    素化合物とを80〜200℃で加熱し反応させて得られ
    た組成物。 【化2】 (ただし、一般式(4),(5)の記号は前記と同義、
    ただし、R7はアミノ基またはハロゲンを含有した有機
    基でもよい。)
  3. 【請求項3】 請求項1および2の化合物を有効成分と
    する表面処理剤。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の組成物を有効成
    分とする樹脂添加剤。
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