JPH1036484A - エポキシ樹脂の精製方法 - Google Patents

エポキシ樹脂の精製方法

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JPH1036484A
JPH1036484A JP19747996A JP19747996A JPH1036484A JP H1036484 A JPH1036484 A JP H1036484A JP 19747996 A JP19747996 A JP 19747996A JP 19747996 A JP19747996 A JP 19747996A JP H1036484 A JPH1036484 A JP H1036484A
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epoxy resin
hydrolyzable chlorine
amount
monohydric alcohol
alkali metal
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JP19747996A
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Masashi Miyazawa
賢史 宮澤
Taku Kitamura
卓 北村
Norio Kobayashi
紀男 小林
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Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エポキシ樹脂中の有機塩素分の主要原因とな
る塩素含有不純物とエポキシ樹脂中の加水分解性塩素量
並びに全塩素量を低減し、今日要求される高度の集積化
に十分対応し得るICなどの小型電気、電子部品の封止
材として有用な高純度のエポキシ樹脂の精製方法を提供
することにある。 【解決手段】 多官能性フェノール樹脂とエピクロルヒ
ドリンとを反応させて得られる粗エポキシ樹脂に、メチ
ルイソブチルケトン(ケトン類)と、イソブタノール
(一価アルコール)と、水酸化カリウム水溶液(アルカ
リ金属水酸化物水溶液)と、塩化ベンジルトリエチルア
ンモニウム(相関移動触媒)を混合した後、60℃で1
時間攪拌する(実施例1)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として高い信頼
性の要求される電気・電子部品分野、特に電子部品封止
材、電気積層板等の材料として有用なエポキシ樹脂精製
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常フェノール類などの活性水素を含有
する化合物とエピハロヒドリンを、触媒の存在下で反応
させて得られるエポキシ樹脂は、硬化剤により架橋硬化
させ耐熱性、接着性、耐薬品性、電気特性、機械特性等
に優れる電子及び電気部品用材料として多く使用されて
いる。
【0003】特に、これら用途の一つであるIC封止材
分野では、その高集積化にともない使用されるエポキシ
樹脂の一層の高純度化が要求されている。即ち、フェノ
ール類などの活性水素を含有する化合物とエピハロヒド
リンを、触媒の存在下で反応させて得られるエポキシ樹
脂は、吸湿により加水分解を受け塩素イオンを遊離す
る、所謂加水分解性塩素原子並びに有機塩素化合物を不
純物として多量に含んでいる。この様なエポキシ樹脂を
IC封止材に使用した場合には、高集積度化による回路
の微細化により配線の腐食、断線がおきやすくなるとい
う問題があった。
【0004】そこで、従来よりエポキシ樹脂中の加水分
解性塩素量、有機塩素化合物を低減した樹脂が強く要望
されている。このような背景下、例えば、特公平6−2
1150号公報には、フェノール類とエピハロヒドリン
とアルカリ金属水酸化物を、アルコール類とケトン類お
よびまたはエーテル類との存在下で反応させることによ
り全塩素含有量を低減させる技術が開示されている
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平6−21150号公報記載の方法を用いても、得ら
れるエポキシ樹脂中の加水分解性塩素量は、今日要求さ
れるレベルに比べ依然として高い水準にあり、硬化物中
からの加水分解による塩素イオンの遊離という課題は残
されている。
【0006】本発明が解決しようとする課題は、エポキ
シ樹脂中の有機塩素分の主要原因となる塩素含有不純物
とエポキシ樹脂中の加水分解性塩素量並びに全塩素量を
低減し、今日要求される高度の集積化に十分対応し得る
ICなどの小型電気、電子部品の封止材として有用な高
純度のエポキシ樹脂の精製方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の従来の技術に鑑み
本発明者らは鋭意検討した結果、加水分解性塩素を含有
するエポキシ樹脂を特定の混合精製溶媒存在下、アルカ
リ金属水酸化物水溶液と相関移動触媒を作用させること
により、前述の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。
【0008】即ち、本発明は、加水分解性塩素を含有す
るエポキシ樹脂を、ケトン類若しくは芳香族炭化水素
類、一価アルコール及び相関移動触媒の存在下に、アル
カリ金属水酸化物水溶液で処理することを特徴とするエ
ポキシ樹脂の精製方法に関する。
【0009】
【発明の実施の態様】本発明における加水分解性塩素を
含有するエポキシ樹脂とは、エポキシ樹脂製造後精製処
理を行った後のものでもよいが、活性水素化合物とエピ
ハロヒドリンとを反応させ、次いで未反応のエピハロヒ
ドリンを除去後得られる粗製エポキシ樹脂であることが
本発明の効果がより顕著なものとなり、好ましい。
【0010】ここで用いられる活性水素化合物は特に限
定されないが、例えば、フェノール性水酸基を有するハ
イドロキノン、レゾルシン、カテコール、ジナフトール
等の2価のフェノール類、ビスフェノールA、ビスフェ
ノールF、ビスフェノールS、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、ビ
フェノール、テトラメチルビフェノール等のビフェノー
ル類、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、
ビスフェノールAノボラック、ビスフェノールFノボラ
ック等のフェノール類とホルムアルデビドから得るノボ
ラック樹脂類、モノナフトールノボラック、ジナフトー
ルノボラック等のナフトールノボラック樹脂類、ビス−
(2,7−ジヒドロキシナフチル)−1,1−メタン、
(2−ヒドロキシナフチル)−1−(2,7−ジヒドロ
キシナフチル)−1−メタン、ビス−(2−ヒドロキシ
ナフチル)−1,1−メタン等の多官能型ナフトール
類、フェノール、クレゾール、ビスフェノール類及びナ
フトール類とジシクロペンタジエン等不飽和脂環式炭化
水素等との縮合物である脂環式構造含有フェノール類等
が挙げられる。
【0011】これらの中でも特に、耐熱性、耐水性、機
械強度等の特性に優れる点からノボラック樹脂類、多官
能型ナフトール類、脂環式構造含有フェノール類が好ま
しく、特にクレゾールノボラック、ジナフトール、ナフ
トールノボラツク樹脂、ジシクロペンタジエン−フェノ
ール重付加物が好ましい。
【0012】一方、上記活性水素化合物と反応させるエ
ピハロヒドリンとしては、例えばエピクロルヒドリン、
エピブロモヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン等
が挙げられるが、なかでも工業的に有利である点からエ
ピクロルヒドリン又はβ−メチルエピクロルヒドリンが
好ましい。
【0013】活性水素化合物とエピハロヒドリンとを反
応させ、次いで未反応のエピハロヒドリンを除去後得ら
れる粗製エポキシ樹脂は、加水分解性塩素量を0.5重
量%以上の割合で含有するものであることが、本発明の
効果が一層顕著なものとなる。
【0014】本発明は、この様な加水分解性塩素を含有
するエポキシ樹脂を、ケトン類若しくは芳香族炭化水素
類、一価アルコール及び相関移動触媒の存在下に、アル
カリ金属水酸化物水溶液で処理するものであり、即ち、
精製用の混合溶媒としてとケトン類又は芳香族炭化水素
類と一価アルコールとを選択することで特に効率よくエ
ポキシ樹脂の精製が可能となり、加水分解性塩素量の低
減が達成されるものである。
【0015】ここで用いるケトン類としては、特に限定
される物でないが、なかでも反応系内からの除去、油水
分離性、樹脂溶解性及び目的とする加水分解性塩素量の
低減効果から前者の例としてはメチルイソブチルケト
ン、メチルエチルケトンが挙げられ、一方、同様の理由
から芳香族炭化水素類としてはトルエン又はキシレンが
挙げられる。
【0016】また、一価アルコールとしては、メタノー
ル、エタノール、n−ブタノール、ターシャルブタノー
ル、イソブタノール、n−プロパノール、イソプロパノ
ール等があげられるが、イソブタノール、イソプロパノ
ールが好ましい。
【0017】ここで、ケトン類又は芳香族炭化水素類と
一価アルコールとの混合割合は5:95〜95:5まで
の広い範囲にわたって有効であるが、中でも25:75
〜50:50が特に好ましい範囲としてあげられる。
【0018】ここで、相関移動触媒としては、クラウン
エーテル、ホスホニウムイオン、アンモニウムイオン類
等あげられるがなかでもなかでも工業的に有利な点から
トリエチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、ベ
ンジルトリエチルアンモニウムのハロゲン化物または水
酸化物が好ましい。
【0019】次に、本発明の精製方法で用いられるアル
カリ金属水酸化物水溶液としては、特に限定されるもの
ではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム等が挙げられる。本発明の効果がよ
り顕著になる点から、なかでも水酸化カリウムが好まし
い。
【0020】本発明の精製方法は、特にその方法が特定
されるものではないが、加水分解性塩素を含有するエ
ポキシ樹脂を、予め上記のケトン類若しくは芳香族炭化
水素類及び一価アルコールの混合溶媒に溶解させて樹脂
溶液とし、この樹脂溶液に対して、順次アルカリ金属水
溶液と相関移動触媒を加えて反応させもよいし、また、
上記加水分解性塩素を含有するエポキシ樹脂と、ケト
ン類若しくは芳香族炭化水素類と、一価アルコールと、
相関移動触媒と、アルカリ金属水酸化物水溶液とを同時
に混合し、ついで反応を開始させてもよい。
【0021】反応温度は、特に限定されるものではない
が混合溶媒と水が共沸還流状態とならない限りでより高
温の条件で処理されることでが好ましく、効果が顕著と
なる点から、具体的には50〜90℃であることが好ま
しい。
【0022】精製溶媒であるケトン類、芳香族炭化水素
類及び一価アルコールとの使用量は、特に制限されるも
のではないが、反応液の粘度低減、アルカリ金属水酸化
物水溶液との油水分離工程作業および該溶媒除去工程に
おける作業性の点、更に前記混合溶媒による効果が顕著
となる点からその合計が、処理すべきエポキシ樹脂10
0部に対して、100〜550重量部である事が好まし
い。
【0023】アルカリ金属水酸化物水溶液の使用量は、
特に制限されるものではないが、反応がより迅速に進行
し、かつ、精製が容易に行ない得る点から、処理すべき
エポキシ樹脂中の残存加水分解性塩素量1当量に対し
て、1.0〜5.0当量であることが好ましい。更に、
アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度は、特に制限される
ものではないが、反応がより迅速に進行し、かつ、本発
明の効果がより顕著になる点から、1.0〜50.0重
量%である事が好ましい。
【0024】この様にして精製処理を行い得られるエポ
キシ樹脂は、従来になく高純度であり、樹脂中の加水分
解性塩素量および全塩素量は、著しく低減されており、
具体的には加水分解性塩素量が70〜400ppm、全塩
素量が250〜800ppmである。
【0025】以下、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。
【0026】
【実施例】
実施例1 温度計、滴下ロート、冷却管、攪拌器を備えた2リット
ルのフラスコに、オルソクレゾールノボラック樹脂(大
日本インキ社製 フェノライト TD−2697軟化点
80℃)220重量部、エピクロルヒドリン594重量
部を仕込み、攪拌、溶解させ、40℃に加熱した。その
後滴下ロートより、水酸化カリウム48%水溶液225
重量部を3時間かけて滴下した。反応は常圧で40℃を
保った。滴下終了後30分間攪拌をつづけ、反応を完結
させた。その後水を300重量部加え、生成した塩を溶
解し攪拌を停止し静置後分液し除いた。次に、エピクロ
ルヒドリン、反応溶媒、水を蒸留回収し、粗生成物を得
た。
【0027】次に粗生成物中の加水分解性塩素量を測定
しその量と3.0倍当量の20%水酸化カリウム水溶液
と、塩化ベンジルトリエチルアンモニウムを粗生成物に
対して1.6重量部を、精製溶媒としてメチルイソブチ
ルケトンを480重量部、イソブタノール48重量部を
加え溶解し、60℃で1時間攪拌をした。その後水洗で
生成した塩を除き溶媒と水を共沸脱水後、微量に残存す
る塩を濾過により除去した。その後濾液から溶媒を蒸留
回収し加水分解性塩素量を低減したエポキシ樹脂を得
た。
【0028】このエポキシ樹脂(A)について、エポキ
シ当量、加水分解性塩素、全塩素を求めた。表−1に示
す。
【0029】実施例2 精製溶媒中のイソブタノールをイソプロピルアルコール
にした以外は実施例1と同様の操作を行い、エポキシ樹
脂(B)を得た。このエポキシ樹脂(B)について、エ
ポキシ当量、加水分解性塩素、全塩素を求めた。表−1
に示す。
【0030】実施例3 精製溶媒中のメチルイソブチルケトンをトルエンにした
以外は実施例1と同様の操作を行い、エポキシ樹脂
(C)を得た。このエポキシ樹脂(C)について、エポ
キシ当量、加水分解性塩素、全塩素を求めた。表−1に
示す。
【0031】実施例4 加水分解性塩素量が0.2%,全塩素量が0.3%であ
り、エポキシ当量が206g/eq、溶融粘度が3.0
ps(150℃)であるo-クレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂300gをメチルイソブチルケトン500gと
イソブタノール70gに溶解し、つづいて20%水酸化
カリウム水溶液25gと、塩化テトラメチルアンモニウ
ム1.3gを加え、60℃で1時間攪拌をした。その後
水洗で生成した塩を除き溶媒と水を共沸脱水後、微量に
残存する塩を濾過により除去した。その後濾液から溶媒
を蒸留回収し加水分解性塩素量を低減したエポキシ樹脂
を得た。このエポキシ樹脂(D)について、エポキシ当
量、加水分解性塩素、全塩素を求めた。表−1に示す。
【0032】実施例5〜7 反応温度を80℃とした以外は、実施例1〜実施例3と
同じ操作を行いエポキシ樹脂(E)(F)(G)を得
た。このエポキシ樹脂(E)(F)(G)について、エ
ポキシ当量、加水分解性塩素、全塩素を求めた。表−1
に示す。
【0033】実施例8〜10 水酸化カリウム20%水溶液を水酸化カリウム50%と
した以外は、実施例1〜実施例3と同じ操作を行いエポ
キシ樹脂(H)(I)(J)を得た。このエポキシ樹脂
(H)(I)(J)について、エポキシ当量、加水分解
性塩素、全塩素を求めた。表−1に示す。
【0034】実施例11〜実施例13 エピクロルヒドリン594重量部をβ−メチルエピクロ
ルヒドリン683重量部とし以外は、実施例1〜実施例
3と同じ操作を行いエポキシ樹脂(K)(L)(M)を
得た。このエポキシ樹脂(K)(L)(M)について、
エポキシ当量、加水分解性塩素量、全塩素量を求めた。
表−1に示す。
【0035】実施例14〜16 ベンジルトリエチルアンモニウムクロライドをベンジル
トリエチルアンモニウムヒドロキサイドとした以外は、
実施例1〜実施例3と同じ操作を行いエポキシ樹脂
(N)(O)(P)を得た。
【0036】このエポキシ樹脂(N)(O)(P)につ
いて、エポキシ当量、加水分解性塩素量、全塩素量を求
めた。表−1に示す。
【0037】実施例17〜19 オルソクレゾールノボラック樹脂220重量部を1.6
−ジヒドロキシナフタレン147重量部とした以外は、
実施例1〜実施例3と同じ操作を行いエポキシ樹脂
(Q)(R)(S)を得た。
【0038】このエポキシ樹脂(Q)(R)(S)につ
いて、エポキシ当量、加水分解性塩素量、全塩素量を求
めた。表−1に示す。
【0039】実施例20〜22 オルソクレゾールノボラック樹脂220重量部をジシク
ロペンタジエンフェノール樹脂(日本石油化学社製 D
PP−600M 軟化点94℃)310重量部とした以
外は、実施例1〜実施例3と同じ操作を行いエポキシ樹
脂(T)(U)(V)を得た。
【0040】このエポキシ樹脂(T)(U)(V)につ
いて、エポキシ当量、加水分解性塩素、全塩素を求め
た。表−2に示す。
【0041】実施例23〜25 オルソクレゾールノボラック樹脂220重量部をビス−
(2,7−ジヒドロキシナフチル)−1−メタン150
重量部とした以外は、実施例1〜実施例3と同じ操作を
行いエポキシ樹脂(W)(X)(Y)を得た。このエポ
キシ樹脂(W)(X)(Y)について、エポキシ当量、
加水分解性塩素量、全塩素量を求めた。表−2に示す。
【0042】比較例1 精製溶媒をメチルイソブチルケトンのみとした以外は実
施例1と同様の操作を行い、エポキシ樹脂(a)を得
た。このエポキシ樹脂(a)について、エポキシ当量、
加水分解性塩素量、全塩素量を求めた。表−3に示す。
【0043】比較例2 精製溶媒をトルエンのみとした以外は実施例1と同様の
操作を行い、エポキシ樹脂(b)を得た。このエポキシ
樹脂(b)について、エポキシ当量、加水分解性塩素
量、全塩素量を求めた。表−3に示す。
【0044】比較例3 水酸化カリウム20%水溶液を水酸化ナトリウム20%
水溶液とした以外は、実施例1と同じ操作を行い、エポ
キシ樹脂(c)を得た。
【0045】このエポキシ樹脂(c)について、エポキ
シ当量、加水分解性塩素量、全塩素量を求めた。表−3
に示す。
【0046】比較例4 温度計、滴下ロート、冷却管、攪拌器、邪魔板を備え
た、下部に分液コック付きの2リットルのセパラブルフ
ラスコに、オルソクレゾールノボラック樹脂120重量
部、エピクロルヒドリン650重量部、反応溶媒として
アセトン100重量部、及びイソプロピルアルコール1
50重量部を仕込、攪拌、溶解させ、60℃に加熱し
た。その後滴下ロートより、水酸化ナトリウム48%水
溶液93重量部を3時間かけて滴下した。反応は常圧で
60℃を保った。滴下終了後30分間攪拌をつづけ、反
応を完結させた。次に、エピクロルヒドリン、反応溶
媒、水を蒸留回収した。得られた粗樹脂中にメチルイソ
ブチルケトン260重量部加え溶解し、生成した塩を濾
過し除いた。つぎに粗樹脂の加水分解性塩素量を測定し
その量と当量の48%水酸化ナトリウム水溶液を加え、
90℃時、2間攪拌をした。その後水洗により生成した
塩を除き、メチルイソブチルケトンと水を共沸脱水後微
量に残存する塩を濾過により除去した。その後濾液から
メチルイソブチルケトンを蒸留回収しエポキシ樹脂を得
た。このエポキシ樹脂(d)について、エポキシ当量、
加水分解性塩素、全塩素を求めた。表−3に示す。
【0047】比較例5 反応溶媒のアセトンをジイソプルピルエーテルとした以
外は、比較例4と同じ操作を行い、エポキシ樹脂(e)
を得た。
【0048】このエポキシ樹脂(e)について、エポキ
シ当量、加水分解性塩素量、全塩素量を求めた。表−3
に示す。
【0049】
【表1】
【0050】
【表2】
【0051】
【表3】
【0052】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂中の加水分解性塩
素量並びに全塩素量を著しく低減でき、従来になく極め
て高純度で、特にIC封止材として今日要求される高集
積化に十分対応し得るエポキシ樹脂を提供できる。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加水分解性塩素を含有するエポキシ樹脂
    を、ケトン類若しくは芳香族炭化水素類、一価アルコー
    ル及び相関移動触媒の存在下に、アルカリ金属水酸化物
    水溶液で処理することを特徴とするエポキシ樹脂の精製
    方法。
  2. 【請求項2】 加水分解性塩素を含有するエポキシ樹脂
    を、ケトン類若しくは芳香族炭化水素類、一価アルコー
    ル及び相関移動触媒の存在下に、アルカリ金属水酸化物
    水溶液と20〜120℃の温度条件で反応させる請求項
    1記載の精製方法。
  3. 【請求項3】 加水分解性塩素を含有するエポキシ樹脂
    が、加水分解性塩素含有率0.04〜2.0重量%のも
    のである請求項1又は2記載の精製方法。
  4. 【請求項4】 加水分解性塩素を含有するエポキシ樹脂
    が、活性水素化合物と、エピハロヒドリンとを、アルカ
    リ触媒の存在下に反応し、次いで未反応のエピハロヒド
    リンを除去して得られるエポキシ樹脂粗生成物である請
    求項1、2又は3記載のエポキシ樹脂の精製方法。
  5. 【請求項5】 活性水素化合物が、ノボラック樹脂類、
    多官能型ナフトール類、脂環式構造含有フェノール類で
    ある請求項4記載の精製方法。
  6. 【請求項6】 ケトン類が、メチルイソブチルケトン又
    はメチルエチルケトンである請求項1〜5の何れか1つ
    に記載の精製方法。
  7. 【請求項7】 芳香族炭化水素類が、トルエン又はキシ
    レンである請求項1〜6記載の何れか1つに記載の精製
    方法。
  8. 【請求項8】 一価アルコールが、イソブタノール又は
    イソプロパノールである請求項1〜7の何れか1つに記
    載の精製方法。
  9. 【請求項9】 相関移動触媒が、第4級オニウム塩であ
    る請求項1〜8の何れか1つに記載の精製方法。
  10. 【請求項10】 アルカリ金属水酸化物水溶液の使用量
    が、加水分解性塩素原子を含有するエポキシ樹脂中の加
    水分解性塩素量1当量に対して、1.0〜10.0当量
    となる範囲である請求項1〜9の何れか1つに記載の精
    製方法。
  11. 【請求項11】 アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度
    が、1.0〜50.0重量%である請求項10記載の精
    製方法。
  12. 【請求項12】 ケトン類又は芳香族炭化水素類と一価
    アルコールとの使用割合が、(ケトン類又は芳香族炭化
    水素類)/一価アルコールの重量比で5/95〜95/
    5である請求項1〜11の何れか1つに記載のエポキシ
    樹脂の精製方法。
  13. 【請求項13】 ケトン類若しくは芳香族炭化水素類及
    び一価アルコールとの使用量の合計が、加水分解性塩素
    を含有するエポキシ樹脂100部に対して、100〜5
    50重量部である請求項項1〜12の何れか1つに記載
    の製造方法。
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