JPS60152527A - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

熱硬化性樹脂組成物

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JPS60152527A
JPS60152527A JP634784A JP634784A JPS60152527A JP S60152527 A JPS60152527 A JP S60152527A JP 634784 A JP634784 A JP 634784A JP 634784 A JP634784 A JP 634784A JP S60152527 A JPS60152527 A JP S60152527A
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compounds
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Toru Koyama
徹 小山
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、絶縁材料耐熱区分0棟(常用180℃以上ン
の新規な熱硬化性樹脂組成物に関する。
〔発明の背景〕
近年、回転電機などの電気機高においては、その大容量
化と小型軽量化が進むに従い、耐熱性の極めて優れた熱
硬化性樹脂組成物が要求されている。6−トリアジン*
+主要構造単位として含むポリ8−トリアジンが、耐熱
性に優れていることは、既に、米国特許第!17753
80号明細1などによって公知である。このポリB−ト
リアジンは式(11に示すように、多官能性ニトリル化
合物の三量化(環化重合)反応によって得られる。
貴 に の式(1)の反応は揮発分の生成を伴わない付加反応で
あるため、その硬化物は内部に空洞(ボイド)を含まず
、高耐熱性の絶縁材料として好適と思われる。ところで
、この三量化による硬化反応を起させるには一般に硫酸
、p−)ルエンスルホン酸、m−キシレンスルホン酸、
トリフルオロメタンスルホン酸、トリクロロメタンスル
ホン酸などのブレンステッド酸あるいは三7フ化ホウ素
、無水塩化第二スズ、三フッ化ホウ素アミン銘体、有機
金属化合物、有機アミンオキシド等の触媒を添加する必
要がある。
前者のブレンステッド酸を触媒とする場合には室温でも
反応は十分進行するが、その硬化物は、200℃以上の
高温に保持されたとき、残存している硬化触媒が分解反
応の触媒作用をするために、耐熱性に劣り、また電気特
性も損われるという欠点を有する。他方、三フッ化ホウ
素、三7ノ化ホウ累アミン錯塩、有機金属化合物、有機
アミンオキシド等を触媒に用いた場合には、十分IiC
硬化させるためには250℃以上の温度で5日間以上加
熱する必要がある。得られる硬化物は、良好な耐熱性と
電気特性を示すが、硬化にこのような高温、長時間を要
するために、実用的でなかった。
ところで、二) IJル化合物の三量化反応は、−官能
性モデル化合物音例にとると、式(2)に示すような機
構で進むと考えられる。
R−0ミN−一一一峠R’CM へ■ / 簡 したがって、ニトリル基に電子吸引性基を隣接させれば
、ニトリル基の陽性カルボニウム炭素が史に活性化され
てニトリル基の三量化反応は容易に進行すると思われる
。電子吸引性基としては酸素、硫黄、窒素などの原子あ
るいは力1 ルボニル基−C−が考えられる。これらのうちで、−0
−ON、 −8−ON、 −NR−ONは容易に三量化
してe−トリアジンVCなることが却られている。しか
し、α−ケトニトリル1 (−0−ON>の三蛍、化反応は仰られていない。
わずかにα−ケトニトリルからのポリマーらしきものが
G、ブラック ストック(G、BLACKSTO(3K
 )によってジャーナル オプ ン アメリカン ケミ
カル ソサイエテイ(J、AmθrChem、Soc、
)、 54.1−080 (1912)に報告されてい
るのみである。すなわち、ピリジン溶媒中でテレフタロ
イルクiライドとシアン化水素を反応させると500℃
付近で溶融する褐色粉末が得られるという。しかし、こ
の粉末は耐熱性、電気特性共に悪く、電気絶縁材料とし
て使用することはできない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、耐熱性及び可と9性が共に優れた硬化
物を与える、新規な熱硬化性樹脂組成物を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明を概説すれば、本発明は熱硬化性樹脂組成物に関
する発明であって、(A)多官能性α−ケトニトリル化
合物及び(B)多官能性マレイミド化合物を含有するこ
とを特徴とする。
本発明の組成物は、第3成分として、(0)多官能性エ
ポキシ化合物を含有していてもよい。
本発明の組成物の硬化において、−官能性のモノマーで
例示すると、下記式(3)〜(4)の反応、また多官能
性エポキシ化合物含共用する場合に1 Q=Q 8−トリアジン環 1 マレイミド トリアジン−イミダゾール環 2−オキサゾリン環 本発明において、多官能性α−ケトニトリル化合物とし
ては、1分子中に少なくとも2個のα−ケトニトリル基
金含む化合物であれば、特別に制限されない。そのよう
な化合物としては、例、tば、フタロイルジシアニド、
イソフタロイルジシアニド、テレフタロイルジシアニド
、α。
α、α′−トリオキソー1.2.5−ベンゼントリアセ
トニトリル、α、α、α、α−テトラオキシー1.2.
4゜5−ベンゼンテトラアセトニトリル、4.4’−メ
チレンビス(α−オキソ−ベンゼンアセトニド9ル)、
ap4’−フロパンジイルビス(α−,tキシーベンゼ
ンアセトニトリル)、4.4’−スルホニルヒス(α−
オキシーペンゼンアセトニトリル)、4’、4’−オキ
シビス(α−オキシーペンゼンアセトニトリル)、4.
4’−((1−メチル−1,1−エタンジイル)ビス(
4,1−7エニレンオキシ)〕ビス〔α−オキソ−ベン
ゼンアセトニトリル〕などがある。更に、4.4’−(
(1’−メチル−1,1−エタンジイル)ビス(4,1
−フェニレンオキシ)〕ビス〔α、α′−ジオキソー1
゜2−ベンゼンジアセトニトリル〕が有用である。
これらの多官能性α−ケトニトリル化合物は、単独若し
くは2種以上併せて用いられる。これらのうちイソフタ
ロイルジシアニドが液状であるため、含浸用フェス原料
として好適である。
多官能性マレイミド化合物としてはN、 N’−エチレ
ンジマレイミド、N、N−へキサメチレンビスマL/(
ミ)”、N、N −)”テカメチレンビスマレイミド、
N、N−m−キシリレンビスマレイミド、N、N−p−
キシリレンビスマレイミド、IJ、 N’ −1,5−
、ビスメチレンシクロヘキサンビスマレイミド、N、N
’−1,4−ビスメチレンシクロヘキサンビスマレイミ
ド、N、N−2,4−)リレンビス−qvイミ)’% 
N、N’−16−)リレンビスマレイミド、N、N’−
ジフェニルメタンビスマレイミド、N、N−ジフェニル
スルホンビスマレイミド、N。
N−ジフェニルスルフィドビスマレイミド、N#N−p
−ペンゾフエノンビスマレイミ)”、N、 N’−シフ
ェニルエタンビスマレイミ)’、H,H’−ジフェニル
エーテルビスマレイミト、N、N’−(メ−y−L/ 
y −シテ) 5ヒトiフエニル)ビスマレイミド、N
、N’−(5−エチル)−4,4″−ジフェニルメタン
ビスマレイミ)”、N、N″−(5,s’ −シメ# 
) −4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、N
、N’ −(5,5’−ジエチル)ジフェニルメタンビ
スマレイミド、N、N’ −(5,3’−シクロロン−
4゜4−ジフェニルメタンビスマレイミ)’、N、N’
−トリジンビスマレイミド、N、N’−イソホロンビス
マレイミド、N、N″−ハp′−ジフェニルジメチルシ
リルビスマレイミドなどの2官能性マレイミド化合物の
他、アニリンとホルマリンとの反応生成物(ポリアミン
化合物)、3,4.4’−)リアミノジフェニルメタン
、トリアミノフェノールなどと無水マレイン酸との反応
生成物がある。
この多官能性マレイミド化合物は1種若しくは2種以上
の混合系で用いてもよい。上記の多官能性マレイミド化
合物のうち、芳香族(単環及び多環)の多官能性マレイ
ミド化合物が耐熱性などの点で好ましい。
本発明において、多官能性エポキシ化合物としては例え
ばビスフェノールAのジグリシジルエーテル、ブタジエ
ンジエポキシド、5.4−エポキシシロヘキシルメチル
−(5,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレー
ト、ビニルシクロヘキセンジオキシド、4.4’−ジ(
1,2−エポキシエチル)ジフェニルエーテル、4.4
−(1,2−エポキシエチル)ビフェニル、2.2−ビ
ス(5,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン、レゾ
ルシンのジグリシジルエーテル、70ログルシンのトリ
グリシジルエーテル、メチルフロログルシンのトリグリ
シジルエーテル、ビス(2,5−エポキシシクロベンチ
ル)エーテル、2−(5,4−エポキシ)シクロヘキサ
ン−5,5−スピロ(5,4−エポキシ)−シクロヘキ
サン−m−ジオキサン、ビス−(5,4−エポキシ−6
−メチルシクロヘキシルンアジペー)、N、N’−m−
フェニレンビス(4,5−エポキシ−1,2−シクロヘ
キサンジカルボキシイミド)などの2官能性のエポキシ
化合物、p−アミノンエノールのトリグリシジルエーテ
ル、ポリアリルグリシジルエーテル、1,5.5−)す
(1,2−エポキシエチル)ベンゼン、2,2:<4’
−テトラグリシドキシベンゾフェノン、テトラグリシド
キシテトラフェニルエタン、フェノールホルムアルデヒ
ドノボラックのポリグリシジルエーテル、グリセリンの
トリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのト
リグリシジルエーテルなどの3官能性以上のエポキシ化
合物が用いられる。
上記多官能性エポキシ化合物の中で、特にビスフェノー
ルAのジグリシジルエーテル、フェノールホルムアルデ
ヒドノボラックのポリグリシジルエーテルが有用である
本発明の組成物に式(3)へ(5)の反応を生起させる
には触媒が重要な働l!!をする。そのような触媒とし
ては三フフ化ホウ素、無水塩化第二スズ、無水塩化アル
ミニウム、無水塩化第二鉄、五塩化リン、塩化第二銅、
四塩化チタンなどのルイス酸、三フフ化ホウ素モノエチ
ルアミン錯塩、三フフ化ホウ素ピペリジン錯塩、三フフ
化ホウ素イミダゾール錯塩などの三7フ化ホウ素アミン
錯体、一般式 (式中、R1、H*、R”、 R’ 及ヒR’ tj、
水素、アルキル基、アルケニル基、フェニル基又は置換
フェニル基を表わし R5はフェニル基又は置換フェニ
ル基を表わす。またQは窒素、リン、ヒ素、アンチモン
若しくはビスマスを表わす)で示されるテトラ置換ボレ
ート型錯体などがある。
また、四塩化チタン−トリエチルアルミニウム、四塩化
チタン−トリインブチルアルミニウムなどのチーグラー
ナツタ系触媒、フェロシアン化第−鉄、フェロシアン化
第二鉄、7エロシアン化銅、フェロシアン化亜鉛、フェ
ロシアン化ナトリウム、7エロシアン化カリウム、フェ
ロシアy化カルシウム、フェロシアン化バリウム、フェ
ロシアン化リチウム、フェリシアン化第−鉄、フェリシ
アン化第二鉄、フェリシアン化鋼、フェリシアン化ナト
リウム、フェリシアン化カリウム、フェリシアン化カル
シウム、フェリシアン化マグネシウム、フェリシアン化
リチウム等のフェロシアン化金属、フェリシアン化金属
、テトラフェニルスズ、ジブチルスズスルフィド、トリ
ブチルスズアクリレート、トリフェニルスズクロライド
、ヘキサブチルジスズ、ジプチルジビニルスズ、トリエ
チルスズクロライド、テトラエチルスズ、ジブチルスズ
ジアセテート、ジオクチルスズマレート、トリフェニル
スズヒドロオキサイド、テトラビニルスズなどの有機ス
ズ化合物、トリブチルアンチモン、トリブチルアンチモ
ンオキシド、トリフェニルアンチモン、トリフェニルア
ンチモンスルフィドなどの有機アンチモン化合物、テト
ラフェニル鉛などの有機鉛化合物、酢酸フ臣ニル水銀、
ジ7工二ル水銀などの有機水銀化合物、トリフェニルヒ
素、トリフェニルヒ素オキシドなどの有機ヒ素化合物、
フェロセン(ジシクロペンタジェニル鉄)、クロロマー
キュリ−7エ9セン、アセチルフェロセン、1.1−ビ
ス(クロロマー# ユ0 )フェロセンなどの有機鉄化
合物、ビス(シクロペンタジェニル)チタンジクロライ
ド、テトラ(1−プロピル)チタネート、テトラ(n−
ブチル)チタネート、テトラステアリルチタネート、テ
トラ(2−エチルヘキシル)チタネート、ブチルチタネ
ートダイマー、重合テトラブチルチタネートなどの有機
チタン化合物、ビス(シクロペンタジェニル〕ジルコニ
ウムクロライド、テトラエチルジルコネート、テトラ(
1−プロピル)ジルコネート、テトラ(n−ブチル)ジ
pv :l$ −) 、テトラ(n−ペンチル)ジルコ
ネート、テトラ(n−ヘキシル)ジルコネート、テトラ
(n−オクチル)ジルコネートなどの有機ジルコニウム
化合物、トリフェニルホスフィンスルフィド、ジヘキシ
ルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシ
ト、トリ7エ二ルホスフインなどの有機リン化合物、ヘ
キサメチルジシラザン、トリフェニルシリコーンアジド
などの有機シリコーン化合物、オクタカルボニルジコバ
ルトなどの有機コバルト化合物、ヘキサカルボニルクロ
ム、トリカルボニルトルイルクロムなどの有機クロム化
合物、トリ7エ二ルビスマスなどの有機ビスマス化合物
、有機バナジウム化合物、有機マンガン化合物、有機タ
ングステン化合物などがある。また、N、N−ジメチル
−N−シクロヘキシルアミンオキシド、N、N−ジメチ
ル−H−)エニルアミンオキシド、1.4−ジオキソ−
1,4−ジアザ(2,2,2)ビシクロオクタン、フェ
ナジン−N−オキシド、ピリジン−N−オキシニド、N
−メチルモルホリン−N−オキシド、N−メチルピペリ
ジン−N−オキシド、トリメチルアミンオキシド、N−
エチル−N−メチル−N−ブチルアミンオキシドなどの
有機アミンオキシドなどがある。上記触媒のうち、ルイ
ス酸、三フフ化ホウ素アミン錯体、有機スズ化合物、有
機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物、有機アミン
オキシドが特に有効である。
上記触媒の使用量は厳格な限定を要しないが、上記触媒
の少なくとも1種が前記組成物に対して0.01〜10
重ft%の範囲で用いられ、特にα1〜5重拙チの範囲
が好ましい。
本発明において、前記組成物は、前記触媒を配合された
熱硬化性樹脂組成物として、使用され得る。該組成物は
、既述のように付加重合型の無溶剤系であって、所望に
従って溶媒を含有することも、また、公知の各種添加剤
、充てん剤や顔料などを配合されて使用されることもで
きる。そのような組成物は、0〜250℃において1〜
200時間加熱することによって容易に硬化する。得ら
れる硬化樹脂は250℃という高温でも長時間使用でき
る優れた耐熱性を有している。また、該樹脂は、電気特
性、耐薬品性、耐衝撃性、自己消火性にも優れている。
したがって、前記熱硬化性樹脂組成物は、耐熱性絶縁フ
ェスや注型用樹脂、電子部品用モールド樹脂、含浸・積
層用樹脂、印刷配線用樹脂、内装用樹脂など広汎な用途
向けの材料として有用である。
以下、本発明の組成物の構成分の1例の製造例を示す。
製造例1 イソフタロイルジシアニドの合成 かくはん機、温度計、冷却器、窒素導入管付の2を四つ
ロフラスコに、′n製したインフタロイルジクロライド
 102f([L502モル)を加え、窒素気流下かく
はんし、iso℃に保った。次に、乾燥したシアン化第
−銅 108f (1,21モル)を添加し、その温度
で2時間保った。その後、冷却し、乾燥メチルエチルケ
トン 100dt−添加した。生じた沈殿’kP別した
。r液を濃縮し、減圧蒸留を行い、5 mHfで138
℃の沸点を有する化合物(A) ’k s s を得た
。(A)の元素分析結果は次の通りであった。
元素分析: O,、H4N、0!としてOHN 計算値 65.2%、2.2チ、 15.2チ実測4t
fi 65.1転 2.2%、 15.1チまた、(A
)の赤外線吸収スペクトルを測定すると、波数2225
crn″″lにニトリル基に基づく吸収が、波数169
0 cnl−”にカルボニル基に基づく吸収が認められ
た。
以上のことから、該生成物は下記の構造式を表わされる
化合物であると推定される:製造例2 テレフタロイルジシアニドの合成 製造例1と同じ装置に、精製したテレ7タロイルジクロ
ライド 102f(0,502モル)を加え、窒素気流
下かくはんしながら180℃まで上昇させた。この温度
で、乾燥したシアン化第−銅 108 f (1,21
モル)を添加し、2時間かくはんした。その後、冷却し
、乾燥トルエンを50(11nl添加した。r過を行い
、そのr液を減圧濃縮した。生じた沈殿をトルエンから
3回再結晶し、融点が148℃の淡黄色結晶CB) ?
得た。この〔B〕の元素分析結果は次の通りであった。
元素分析: C*oHaN*OzとしてOH’N 計算値 65.2チ、 2.2%、15.2チ実測値 
65.0%、 2.19チ、15.2%また、〔B〕の
赤外線吸収スペクトルを測定すると、波数2225m−
1にニトリル基に基づく吸収が、波数1690 cm−
”にカルボニル基に基づ〈吸収が認められた。
以上のことから、〔B〕は下記の構造式で表わされる化
合物であると推定される: N0OO()OOON 製造例6 4.4’−((1−メチル−1,1−エタンジイル)ビ
ス(4,1−フェニレンオキシ)〕ビス〔α、α′−ジ
オキシー1,2−ベンゼンジアセトニトリル〕(0)の
合成 かくはん機、温度計、冷却器付の2を四ツ目フラスコに
、ジメチルスルホキシド500ゴ及びビスフェノールA
(2,2−ビス(4−ヒト日キシフェニル)プロノぐン
) 114.2 f (α500モル)を添加し、良く
かくはん混合した。それから、50チ水酸化ナトリウム
水溶液8αO2を添加し、良くかくはん混合し、ビスフ
ェノールAのナトリウム塩を合成した。次に、トルエン
500mj’に加え、水を共沸させて除去した。
これに1,2−ビス(メトキシカルボニル)−4−二ト
ロベンゼン259.2 f (1,00モル)を添加し
、70℃に5時間保持した。冷却後、沈殿を1別した。
r液に50チの水酸化ナトリウム水溶液15αatを加
え、50℃に8時間保持した。溶媒を減圧留去した後、
残渣をメタノールから再結晶し、融点225S250℃
の無色結晶(1)を得た。(1)の元素分析結果は次の
通りであった。
元素分析: C31H*a OtoとしてOHO 計算値 66.9チ、 4.3%、 2a8%実測値 
66.7チ、 4.3%、 29.0チまた、〔I〕の
酸価は398で、下記の構造として計算した場合の9a
7チの値であった。
次に、塩化カルシウム管を接続した冷却器をつけた1t
の丸底フラスコに、(1)1so、ot((1270モ
ル)及び塩化チオニル50[LOf、(4,20モル)
を入れ、80℃に暖め、その温度に5時間保持する。過
剰の塩化チオニルを留去したのち、乾燥トルエン及びn
−ヘキサンで十分洗浄し、無色結晶(II)t16s、
sr得た。
かくはん機、温度計、速流冷却器を備えた四ツ目フラス
コに、脱水精製したN、N−ジメチルアセトアミド50
0ゴ、(1)16s、sr(α265モル)及びシアン
化銅94.5 t (1,05モル)を入れ、5時間還
流した。冷却後、e過した。
r液からKN−ジメチルアセトアミドを減圧留去し、1
54.5 fの淡黄色液状物を得た。該液状物の元素分
析結果は次の通りであった。
元素分析二”31 H,。N40.とじてOHN O 計算値 7[19%、 5.4%、 95%、 16.
2%実測値 7α7%、 五4%、9.6%、1&3%
また、その赤外線吸収スペクトル全測定すると波数22
25 cm−”にニトリル基に基づく吸収が、波数16
80 crn−”にカルボニル基に基づく吸収が認めら
れた。
以上のことから、該生成物は下記の構造式〔C〕で表わ
される化合物であると推定される:〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1〜12 製造例1で製造したインフタロイルジシアニ)”158
 fS)%N’、−,ジフェニルメタンビスマレイミド
50. Ofに、第1表に示す触媒を、各例第 1 表 この混合物を、120℃/10時間+180℃15時間
+200℃75時間加熱して硬化物を得た。いずれの硬
化物の赤外吸収スペクトルにも、硬化前に存在していた
波数2225 cm−”の二) IJル基に基づく吸収
は減少していた。
得られた硬化物の緒特性は第2表に示す通りであり、優
れた耐熱性と機械特性を示した。
実施例15及び14 例1と全く同じ実験を行った。その結果を第3表に示す
第 6 表 (注)電気特性及び機械特性は、250℃における測定
値 劣化特性は、250℃、20日間加熱 後の値 実施例15〜26 製造例1で製造したイソフタロイルジシアニド1589
、ノボラックタイプのポリグリシジルエーテル(ダウケ
ミカル社製、DBN 458’、エポキシ当量176 
) 87.5 f、N、 N’−ジフェニルメタンビス
マレイミド5aopに、前記第1表に示した触媒を、各
例共100f添加し・よくかくはんした。
この混合物音、120℃/10時間+180C/ 5時
間+200℃15時間加熱して硬化物を得た。いずれの
硬化物の赤外吸収スペクトルにも、硬化前に存在してい
た波数2225 cm−、”のニトリル基に基づく吸収
と、910 cm−”のエポキシ基に基づく吸収が減少
していた。
得られた硬化物の諸特性は第4表に示す通りであり、優
れた耐熱性と機械特性を示した。
比較例1 N、 N’−ジフェニルメタンビスマレイミドを除いた
以外、実施例15と全く同じ実験を行った。
その結果を第4表に示す。
実施例27及び28 イソフタロイルジシアニドの代りに、製造側例15と全
く同じ実験を行った。その結果を第5表に示す。
第 5 表 (注)電気特性及び機械特性は、250℃における測定
値 劣化特性は、250℃、20日間加熱 後の値 1 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明の新規な熱硬化性樹脂組成
物音用いれば、200℃という比較的低い温度の硬化条
件によって、高温における機械的特性及び電気的特性の
優れた耐熱性硬化物が得られるという顕著な効果が奏せ
られる。
特許出願人 株式会社 日立製作所 向 日立化成工業株式会社 代理人 中本 宏

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)多官能性α−ケトニトリル化合物及び(Bl
    多官能性マレイミド化合物を含有することを特徴とする
    熱硬化性樹脂組成物。 2、 該組成物が、(A)多官能性α−ケトニトリル化
    合物、(B)多官能性マレイミド化合物、及び(0)多
    官能性エポキシ化合物を含有するものである特許請求の
    範囲第1項記載の熱硬化性樹脂組成物。 五 該多官能性α−ケトニトリル化合物が、イソフタロ
    イルジシアニドである特許請求の範囲第1項又は第2項
    記載の熱硬化性樹脂組成物。
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