JPS5879011A - 前駆した固体状エポキシ樹脂 - Google Patents

前駆した固体状エポキシ樹脂

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JPS5879011A
JPS5879011A JP18361782A JP18361782A JPS5879011A JP S5879011 A JPS5879011 A JP S5879011A JP 18361782 A JP18361782 A JP 18361782A JP 18361782 A JP18361782 A JP 18361782A JP S5879011 A JPS5879011 A JP S5879011A
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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】 本発明は前駆した固体状エポキシ樹脂に関するものであ
る。
成形材料として及び末端使用者に利用されるエポキシ樹
脂の選択範囲を広め、及び性質向上のために、例えば軟
化点や溶融粘度のような広範11にわたる物性を満足さ
せうる、種々の固状エポキシ樹脂が開発されてき友。
規格の化合物を製造する九めに使用される成形用固体状
エポキシ樹脂KFi、ビスフェノールAジグリシジルエ
ーテルの前駆物質に基づく二官能性樹脂あるいは種々の
多官能性樹脂例えばエポキシノボラック、エポキシクレ
ゾールノボラック、トリ(グリシジルイソシアヌレート
)およびテトラ(p−クリシジルオ中ジフェニル)エタ
ンなどがある。
樹脂の選択は一部は取扱いの容易さ、成形の間の流れの
量と型及び硬化速度などの製造工程上の考J[K依存す
る。ガラス転移+1度、吸湿性および温度又は機械的影
響に対する抵抗性のような硬化後の特性もまた樹脂の選
択に影響する。
多官能性樹脂は成形への適用上、硬化の前及び後の両方
の特性て2官能性樹脂よりすぐれていると考えられてき
九、2よシ大きな官能性はそれが硬化の間の加橋網状構
造の形成を強めるので好ましい、そのような利点は主に
高温時の熱的特性及び電気的特性において明らかである
従って、多官能性樹脂と2官能性樹脂の物理的ブレンド
は純粋な多官能性樹脂よりも劣った性−能特性を与え、
その相違もま7t%に熱的特性において著しい、それ故
、多官能性樹脂がそのような適用分骨において必然的に
選ばれるべきであると結論されるが、これにあてiまら
ない場合がいくつかある0例えば、多くの場合において
固体状多官能性樹脂は使用状況において必要とされる性
能特性をこえる性能特性を示す、これらの樹脂は固体状
ビスフェノールAtペースとするエポキシドと比べて高
価なので、そのような場合における使用は不経済である
。従って、七のような樹脂によりもたらされる筈の有益
な特性は、好ましくない価格要因の観点から業者がその
ような樹脂を使用しなh傾向があるので無駄になる。
多官能性樹脂−が種々の不利益も有することも又考慮す
べきである。たとえばそれらは限定された流れ及び粘性
特性を有する。便化後、これらの樹脂を基礎にし友成形
材料は引張伸びの減少及び曲げ弾性率や引張弾性率の増
加に示されるように広い意味での4ろさを示す。そのよ
うなもろさは例えば樹脂が封入剤として使われたときは
明らかに欠点となる。最後にこれらの樹脂は改良の余地
ある吸湿特性を示す0例えば被覆剤の水吸収特性は腐食
による装置の損傷が種々のイオン種、加水分解性塩素及
び少量の水と共に成形物中に存在する他の物質の反応に
よって起ることが知られていることから、もっとも重要
な特性である。
従って、本発明の第1の目的は少なくとも純粋な多官能
性樹脂に匹適する加工特性及び硬化特性を有する改良さ
れた固体状エポキシ樹脂系を提供することにある。更に
別の目的は、成形性を損なうことなくこれらの樹脂系に
おいて多官能性樹脂の量を減少させることにある。又、
さらに別の目的は、多官能性樹脂の加工性及び柔軟性が
改良され九固体状エポキシ反応物を提供することにある
本発明者らは驚くべきことに、2より大きな官能性を有
するポリエポキシド化合物を多価フェノールのジグリシ
ジルエーテル及び多価フェノールと反応させることによ
り、系における上述の多官能性樹脂の含有量を約10な
いし40−減少しても、多官能性樹脂の大部分の特徴を
保持し他の性質を改良可能であることt見出し丸。
これらの樹脂系は所望の使用目的の九めに最適の軟化点
及び溶融粘度を得ようと試みる場合に大きな許容範囲を
与える。従って樹脂系の磨砕性のIi度を業者の特定の
要求に合わせて容易に調節することができる。それ故こ
れらの特性によシ樹脂系を特定の用途に合わせて1Ii
lll製可能である。
それ故、本発明は (1)  次式: (式中、Rは水素原子あるいはメチル基を表わし、nは
約(L2ないし瓜00数を表わす。)で表わされる樹脂
またはテトラ−〔p−ヒドロキシフェニル〕エタンのテ
トラグリシジルエーテルである2より大きな官能性を有
するエポキシ1樹脂、 伽)  多価フェノールのジグリシジルエーテル又はそ
のアルキル又はノ・ロゲン誘導体、および(C)  多
価フェノール又はそのアルキル又はノ・ロゲン誘導体、 の反応生成物より成り、かつ成分(a)及び伽)がそれ
ぞれ60ないし90重量−及び10ないし40重量−の
濃度範囲にあシ、成分(C)が成分(a)と成分−)の
合計重量に対して2ないし25囁の濃度範囲にある、触
媒による促進反応の結果生じた反応生成−より成る前駆
し九固体状エポキシ樹脂に関するものである。同様な製
法による利益は成形材料を調製する際にフェノールノボ
ラック硬化剤及び種々の他の成分より樹脂系を構成する
ことにより得ることができる。高価な多官能性樹脂の1
0から40嘔を削減するにもかかわらず、その結果得ら
れる樹脂系は実質的に多官能性樹脂を単独で使用し九成
形樹脂系の温度特性及び機械特性を保持している。その
ような、熱安定性、熱ゆがみ、熱膨隈係数、電気的特性
の維持を含むi!f特性が保持されていること社、ガラ
ス転位温度が多官能性樹脂系のそれと匹敵することよシ
明らかである。更に、成形材料の特性が改良されている
ことは柔軟性、引張伸び及び吸湿性などの特性において
明ら力為である。すなわち、本発明の樹脂系においては
引張伸び率が大きくな〉、曲げ弾性率及び弓1張弾性率
が小さくなる。本発明樹脂系はすぐれた防水、防湿性を
示し、その結果腐食その他に゛おける問題を最小とする
ことができる。
従って、本発明樹脂系は経済的不利益を招くことなく純
粋な多官能性樹脂系の特徴を与えることは明らかである
。これらの改良樹脂系は例えば半導体装置の封入のよう
な成形加工における広い分野にわたって使用することが
できる。
これらは又物体塗装、強化材料などの製造においても使
用される。
2よりも大きな官能性を有する使用可能な多官能性樹脂
は下記の式で表わされる: (式中、又は水素原子又はメチル基を表わし、篩は約(
L2ないし&0の数を表わす。)。これらの材料は種々
の分子量をもったクレゾールノボラックおよびフェノー
ルノボラックのエボキシ化生成物として例示できるがク
レゾールノボラックのものが好ましい、このような物質
の製法は公知である。同様にこのような物質は市販され
ている。
更に、テトラ(p−ヒドロキシフェニル)エタンのテト
ラグリシジルエーテルが成形加工に適し九固体状樹脂を
製造する丸めの多官能性樹脂として用いられる。この物
質も市販されている。
テトラグリシジル化メチレンジアニリン、トリグリシジ
ル化p−アミノフェノール、トリグリシジルイソシアヌ
レート及びトリス−(p−ヒドロキシフェニル)メタン
のトリグリシジルエーテルのような多官能性樹脂も用途
に応じて用いられる。
使用可能な多価フェノールのジグリンジルエーテルの中
には 次式: (式中−mは口ないし50の数を表わし、Xは−CZ−
基、−C(CHs)、−基及び−SO,−基を表わt、
)で表わされる物質が含まれる。
上記のものはそれぞれビスフェノールF、 A及びSで
ある。他の使用可能なエーテル類としてハ、レゾルシン
、カテコール、ヒドロキノンなどのジグリシジルエーテ
ルがある。種々のエーテルはベンゼン環の各々がアルキ
ル基、ハ四ゲン原子などの不活性基でそれぞれ置換され
ていてよい、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル
及びその4臭化誘導体が本発明の目的の九めKは好まし
い。
多価フェノールは主として樹脂系の軟化点、溶融粘度及
び磨砕性の程度を調節するために用いられる。これに適
するフェノールは、上記ジグリシジルエーテルの例とし
てあげたものを含むが、但し勿論この場合グリシジルエ
ーテル基は含壕なiものである。ビスフェノールA及び
その4臭化−導体が本発明の目的のためKは好ましい0
本発明の樹脂系におけるエポキシ基含有成分は一般的に
多官能性樹脂60ないし9〇−およびジグリシジルエー
テル10ないし40嘔であるが好ましくは多官能性樹脂
65ないし75−およびジグリシジルエーテル25ない
し55−の濃度範囲である。
多価フェノールはエポキシ基含有成分の総重量に対して
2ないし23饅好壕しくは5ないし12嘔の濃度範囲で
含まれる。前記のように、多価フェノールの量は樹脂系
の基本特性を決定するのに役立つ、いずれの具体的系に
ついても、記載されえ範囲から具体的多価フェノール量
を決定するには系の成分及び樹脂成分の早すぎるゲル化
を避けることに基づいて決定することが重要である。
反応過程すなわち前駆反応は技術者には良く知られてお
シ、一般的に前駆反応に対する触媒又は促進剤の存在の
下での多官能性樹脂、ジグリシシs、 x−チル及び多
価フェノールの反応1含む。典型的な促進剤としてはア
ルカリ金属水酸化物、イミダゾール、ホスホニウム化合
物などがある。触媒の具体的選択は予定された最終使用
目的に基づいてきめられる。初期の混合操作を容易にす
るために、多官能性樹脂とグリシジルエーテルを約80
なm(,100℃に温め次に2価フェノールを加えるの
が好ましい。この温度で攪拌すると透明な溶融混合物が
得られる。
次に触媒を加え、前駆反応を起させるために温度を14
0ないし180℃に上げる0反応の過程は′反応中採取
された試料を用いてエポキシド基の滴定を行うととKよ
)vL視できる。反応の完了には樹脂1001当シ[1
2なl、ql、(L sエポキシ当量のエポキシ価の樹
脂系を与えるために一般的に1時間ないし6時間かかる
その結果得られる前駆した樹脂は固体状であ抄、一般的
jlC60ないし95℃の軟化点、130Uにおいて7
00ないし15.000センチボイズの溶融粘度そして
前記のとおり樹脂1007当#)α2ないしa5のエポ
キシ当量のエポキシ価の範囲KToる。
予定された最終使用目的に対応して、樹脂は適当な成分
を加え、適当な硬化剤や促進剤と混合することにより製
造される。成形材料としての本発明樹脂系の最重要な使
用分野に対してはノボラック硬化剤が用いられる。この
ような硬化剤としては、エポキシ基のない多官能性樹脂
について前記したフェノール又はタレゾールノボラック
がある。これらのノボラックは封入剤の製造に広く用い
られておりよく知られている。
硬化剤は前駆樹脂の総重量に対して約25ないし409
1の範囲の湊度で使用される。
樹脂−硬化剤系は硬化の前に通常の改質剤例えば増量剤
、充填剤、強化剤、顔料、色素、可塑剤、稀釈剤、促進
剤などと混合することもできる。前述のように本発明に
おける樹脂−硬化剤系にお−て用いられる増量剤、強化
材、充填材及び顔料としては例えばコールタール、瀝青
、ガラス繊維、炭素繊維、セルローズ、ポリエチレン粉
末、ポリプロピレン粉末、雲母、石綿、種々の石英粉末
、無定形シリカ、ケイ酸塩、シラン、炭酸マグネシウム
及び炭酸カルシウム、石膏、ベントナイト(bento
nes )、シリカゲル【@エアロシル(Aerosi
l ) ” )、リトポン(l1tho−pone)、
m晶面、二酸化チタン、カーボンブラック、黒鉛、酸化
鉄、アルミニウム粉末又は鉄粉末のような金属粉末があ
げられる。他の通常の添加物例えば、三酸化アンチモン
のような難燃剤、チキントロピー付与剤、シリコーン、
セルローズアセテートブチレート、ポリビニルブチラー
ル、ワックス、ステアリン酸塩等の流れ調整剤(これら
は一部離型剤としても用いられる)なども硬化性システ
ムに添加することができる。悸加する促進剤は前駆触媒
と同一か又は更に三弗化硼素モノエチルアミン錯体、第
三級アミン等である。
最終生成物は通常の混合装置(混線機、押出機、回転機
など)を使用することKより公知の方法で製造される。
成形材料調製の目的では1.1つの好ましい方法として
加熱し九二軸圧嬌機を用い、樹脂系と硬化剤系を別々に
充填剤と混合粉砕し、各生成物を望みの大きさに粉砕し
た後混ぜ合わせる。
硬化は一般に140ないし185℃のm変範囲で行われ
る。ここで用いる「硬化」という表現は上記樹脂系を不
溶不融の加僑体と成し、同時に成形して成形体、圧延体
又状積層体などの成形品を製造するか又は塗料、エナメ
ル又は接着剤の層のような2次元構造物を製造すること
を意味する。
本発明の樹脂系を成形材として使用するととに多くの重
さを置い友が、これらは粉末塗料、強化材(強化物II
)などのIR造に屯同様に用いられるのは明らかである
。このような他の使用分野においてジシアンジアミド、
ポリエステル、無水物、芳香族アミンなどの追加の硬化
剤を添加して使用することができる。粉末塗料組成物、
物における利点は良好な耐化学性および耐熱性にある。
、典型的な粉末塗料組成物は樹脂、硬化剤、促進剤、顔
料及び流動剤會含む。そのような粉末塗料の製造及び使
用は塗料技術分野でよく知られている。
以下に続〈実施例によって、本発明の態様を更に具体的
に説明する。実施例中、すべての部は特に指示しない限
り重量部を表わす。
実開1: この実施例は、本発明の代表的なm脂系の調
製を具体的に説明する本のである。
次の成分が用いられ九二 エポキシクレゾールノボラック+11        
 70ヒスフエノールAのジグリシジルエーテル(2)
    30ビスフエノールA           
   11(1)  x ホdt シ価=a44当Jl
/100jl軟化点=82℃ そして 130℃における粘度=5−7Ps−812)  エポ
キシ価=α52当量/100p25℃における粘度=1
7Pa′S エポキシクレゾールノボラックとジグリシジルエーテル
をブレンドして80℃にあたため均一の混合物とする0
次にビスフェノールA¥r添加して透明な溶融ブレンド
とする。その後、2−フェニルイミダゾール触媒40p
pmを加え、温度(−t6o℃まで上げて3時間反応を
行なう。
得られ九固体状エポキシ樹脂系は、エポキシ価α34/
100JF、軟化点80℃そして130℃における溶融
粘度はt17Pa−aであった0実施例厘:次のB−G
の組成を有する樹脂系を、実總例!の手順に従って調製
した。
軒 ―−■■■■■−■■−−1−■−−弼■■−1−エポ
キシクレゾール ノボラック (1)      −6080−−−エポ
キシクレゾール ノボラック (3)  ’    70’  −−−’
  −−エポキシクレゾール ノボラック (4)         −−75−−エ
ポキシフェノール ノボラック (51−−−−ys  −リシジルエーテ
ル (6)   −−−−−70ビスフエノールAのジ
グ リシジルエーテル (21−4020252550ビス
フエノールAのジグ リシジルエーテル (7150−−−−一ビスフエノー
ルA     9 15  8 22.522.5 8
(5)エポキシ価=α46当量/100F軟化点=73
℃ 130℃における粘度=1.9Pa−s14)  Z 
ホ* シ価−[147当量7100jl室温で粘稠性液
体 (5)エポキシ価=(156当量710051室温で粘
稠性液体 1句 エポキシ価=a55当量/100F軟化点=60
℃ (7)  DER■351’  (ダウ ケミカル社製
)これらの樹脂系は次のような特性を示しえ。
組成   エポキシ価/100タ  軟化点(℃)B 
      α57     75C04091 D        (L55     9O−91E 
      α24    83 F        (13085 G       α41     72.5実施例膳:
 この実施例は、本発明の樹脂系を用いた成形材料の調
製を具体的に説明するものである。
次の組成から調製した: 部 樹脂A    100−− −一−100−樹脂B  
  −100−−−−−− 樹脂(−−100−−−−− 樹脂D    −−−100−−−− 樹脂B    −−−−too  −−−樹脂F−−+
  −−100−− 樹脂Q         +   +      −−
−100]珍ラツク硬化剤18)   50 55 2
Z6 52.2 21.8 27.5 3a7 3Z5
ワツクス(離型剤)1111.1+11イミダゾール(
促違奔1)    1   1  1    j   
 1   1   1   1シリカ充填剤(9124
4249241249250240246260(8)
  BRWIC■5855 (OHHI3r/100F
 f)固体状フェノール−ノボラック)(ユニオン カ
ーバイド社at) ■ (9)  N0VAC夏TIE  525  (−rル
ハ−ノミ45ルズ社(Malvern Mineral
s Corporation )製)これらの成形材料
は、各々、二成分加熱二輪延伸法で調製した。第一成分
相としては、その樹脂成分全85ないし100℃で充填
剤の65重量−とブレンドし、85ないし100℃で加
熱二輪延伸した。第二相としては、残りの充填剤と、促
進剤、硬化剤そして離型剤會ブ4レンドし、95ないし
100℃で加熱二輪延伸した。次にそれらの相を別々に
ハンマーミルによって粉砕し、そして室温で適当な割合
にボールミルによって均一に混合し完全な成形材料組成
物とした。
同様にして、純粋な多官能価樹脂及び多官能価樹脂とグ
リシジルエステル化した2価フェノールとの物理的ブレ
ンドである対照系をすべての成分を磨砕し、所望の割合
にポールミ九によって混合することによって調製した。
これらの対照系の組成を次に示す: 部 エポキシクレゾールノポラッ列1)  100 75 
50 25  −  −テトラグリシジルエーテA4句
    −−−−−100/ボayり硬化剤(4111
14054,62H214[25(LD信ダゾール  
       111111ワツクス        
  1111’11充填剤(9)       264
254243255225282−5次に本発明系及び
対照系について様々な試験を行つ九・ ガラス転移ia* 本試験のための試験体は、試料をトランスファー成形し
次に175℃で4時間後硬化するξとKよって調製した
。ガラス転移瀉廣は、エクスパンシ璽ンモードによる熱
−機械的分析によって決定し、次のような結果であった
: 1             151 2             149 3            157 4             144 5           115 6            130 7           147 8            152 9            147 1             140 1 1             14522123 13            110 14      147 はとんどの場合において、本発明系のガラス転移温度が
、多官能価樹脂(◆8及びφ14)のそれに匹敵するこ
とから、多官能価樹脂の濃度が低いのKもかかわらずそ
の多官能価樹脂の有用な熱特性を保持しているというこ
とがわかり九。多官能価樹脂のパーセントが実賞的に等
しい場合、樹脂ブレンドとして用いられる(す101よ
りも、樹脂前駆物質として含まれる(す1)方が、高い
ガラス転移iii度を与えることに注目することが大切
である。
物理的/機械的特性 様々な系に対する曲げ、引張及び引張伸びのデータを室
温で各々ASTM試験法1)−790及び[)−4iS
8 Kよって得友、加熱撓みIff(HDT)はA!!
TM−D−448で決定した。
その結果を下記に示す: φ1    φ2    す9 曲げ強さくPal  12.000 1へ800 12
.860曲げ弾性率(P・i)  1.4X10I  
1.6X101 1.7xlO魯引張強さ (Pal)
   11L140  9.2+68   a300引
張弾性率(psi)  tsxto藝 tsxl、os
  L6X10・引張伸び(11)     (170
α70   a59HDT  <℃)201   20
1  203はとんどの値が類供しているということは
、本発明の樹脂系の機械的特性が純粋な多官能価樹脂を
基材とした系のに匹敵することを更に裏付けるものであ
る。しかしながら、室温曲げ弾性率及び室温引張伸び嘩
の各々の価から、本発明系は、柔軟性及び伸び特性の向
とを示すことが明らかである。
吸湿性 成形試料を秤量し、次の表に示し九条件の下に保持し、
次に吸湿性を決定するために再び秤量した。
1m増加パーセント 試験条件  φ1 φ2 φ9 す13室111”24
11間完全浸漬  (LO5(104[104(1G6
50℃で48時間完全浸漬 α27  α29   E
l!52   (L3!5121℃及び15psigの 蒸気中で24時間     1.42  141  1
.52  1.51この結果からも、本発明系が1つの
大切な指標値において性能特性の向上を示すことがわか
る。例えば対照群φ9及びφISは、特により苛酷な試
験条件下において吸湿性の増加を示す。
要約すれば、本発明は、優れた性状特性、を示す新規固
体状エポキシ樹脂系を提供する亀のである。特許請求の
範囲において定義された本発明の範囲内で、割合、手順
及び材料を変えること本できる。
特許出願人 チパーJイギー アクチェンゲゼルシャフト代理人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (リ 触媒による前駆反応により調製した生成物よ抄成
    る前駆した固体状エポキシ樹脂であって、 (a)  次式: C式中、麓は水嵩原子又はメチル基を表わし、nは約a
    2な一しlの数を表わす。) で表わされる樹脂ま九はテトラ*(p−ヒドロキシフェ
    ニル)エタンのテトラグリシジルエーテルである2より
    屯大きな官能性を有するポリエポキシ樹脂、 −) 多価フェノールのジグリシジルエーテル又はその
    アルキル又はハロゲン誘導体、およびlc)  多価フ
    ェノール又はそのアルキル又はハロゲン誘導体、 の反応生成物よ抄成り、かつ成分(al及び(b)がそ
    れぞれ60ないし90重を優及び10ないし40重重量
    の濃度範囲にあり、成分(clが成分t&)と成分伽)
    の合計重量に対して2ないし23−の濃度範囲にあるこ
    とを特徴とする岐駆した固体状エポキシ樹脂。 (2)  成分(a)がクレゾールツボラックスのエポ
    キシ化生成物である、特許請求の範囲第1項記載の前駆
    樹脂。 (5)  iE 分(a)がテトラ(P−ヒドロキシフ
    ェニル)エタンのテトラグリシジルエーテルである、特
    許請求の範囲第1項記載の前駆樹脂。 (4)成分伽)が次式: (式中、mは0ないし50の数を表わし、Xは−CH,
    −基、−G(CIls)x−基及び−SO,−基を表わ
    す。)で表勾されるビスフェノールのジグリシジルエー
    テルよシ成る群から選ばれる、特許請求の範囲1i1項
    記載の前駆樹脂。 (5)  成分伽)がビスフェノールAのジグリシジル
    エーテルである、特許請求の範囲第2項またFi第5項
    記載の前駆樹脂。 (6)  成分(c)がビスフェノールF1ビスフエノ
    ールAtたはビスフェノールSである、特許請求の範5
    J111項記載の樹!。 (7)成分(C)がビスフェノールAである、特許請求
    の範囲第5項記載の樹脂。 同 成分(a)が65ないし75重量−の濃度範囲にあ
    る、特許請求の範囲第1項記載の樹脂。 (9)  成分(a)と成分伽)の合計重量に対して成
    分(C)が5ないし12gl0濃度範8にある、特許請
    求の範囲第6項記載の樹脂。 (10)  %許績求の範囲第1項ないし第9項の前駆
    樹脂及びエポキシ樹脂に対する硬化剤よシ成る熱硬化性
    組成物。
JP57183617A 1981-10-19 1982-10-19 先駆した固体状エポキシ樹脂 Expired - Lifetime JPH0619064B2 (ja)

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