KR101847007B1 - 투명 시트용 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화물 - Google Patents

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Abstract

<과제> 투명성, 내열성, 강도, 평활성, 및 내광성이 우수한 광학 시트의 제조에 적합한 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화물을 제공한다.
<해결수단> 화학식(I)로 표시되는 다가 카복시산(A)과 분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)를 포함하는 광학 시트용 에폭시 수지 조성물:
Figure 112013031040758-pct00024

식 중, R1은 각각 독립하여, 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ｑ는 치환기 R1의 수를 나타내고, 1~4의 정수이며, P는 하기 ｘ, y 및 z의 어느 것임:
Figure 112013031040758-pct00025

식 중, R2는 1개 고리 당 복수 존재하여도 좋고, 각각 독립하여, 수소원자, 또는 메틸기를 나타내며, ＊는 산소원자와의 결합부분이고,
y．　탄소수 6~20의 쇄상 알킬렌 링커이며, 탄소수 3 이상의 주쇄를 갖고, 적어도 1개소가 알킬기로 치환되어 있는 것,
Figure 112013031040758-pct00026

식 중, R은 각각 독립하여 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ＊는 산소원자와의 결합부분임.

Description

투명 시트용 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화물{Epoxy resin composition for transparent sheets and cured product thereof}
본 발명은, 투명 시트에 사용되는 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 투명성, 내열성, 강도, 평활성, 및 내광성이 우수한 광학 시트에 적합한 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화물에 관한 것이다.
에폭시 수지를 함유하는 경화성 수지 조성물은, 내열성이 우수한 수지로서,건축, 토목, 자동차, 항공기 등의 분야에서 이용되고 있다. 반도체 관련 재료의 분야에 있어서도, 전자기기에 사용되는 에폭시 수지에는 매우 높은 특성이 요구되고 있고, 또 근년에는 오프토엘렉트로닉스(optoelectronics) 관련 분야에 있어서의 이용이 주목되고 있다.
액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, EL 디스플레이, 휴대기기 등의 표시장치는 일반 소비자에게 보급되어, 대형화, 경량화, 박형화하는 것과 함께, 곡면에서의 표시나 입체표시 등의 요구가 높아지고 있다. 이와 같은 장치의 표시소자나 전면 패널 등의 광학부재에는, 투명성, 경도, 내약품성, 가스배리어성 등 여러 가지 요구를 만족시키기 위하여 글래스판이 넓게 이용되고 있다. 그러나 글래스판은 부서지기 쉽고, 무거운 문제가 있어, 이 문제를 해결하기 위하여 글래스판의 대체로서 에폭시 수지 등의 플라스틱 소재가 검토되어, 각종 제안이 되어 있다.
예컨대 특허문헌 1에는, 에폭시 수지, 산 무수물계 경화제 및 알코올을 사용한 액정 표시 소자용 투명 수지 기판이 기재되어 있다. 또한 특허문헌 2나 특허문헌 3에는, 글래스 클로쓰(glass cloth)와 열경화성 수지를 사용한 투명 기판이, 특허문헌 4에는, 글래스 섬유제 포상체(cloth-like body)와 무기입자를 포함하는 수지 경화층을 사용한 수지 시트가 기재되어 있다.
이들을 필두로 하는 글래스 대체 플라스틱 재료는, 그 제조공정에 있어서, 경화시의 수축에 의해 휘거나 파손되는 일이 생기기 쉽고, 평활한 시트를 얻기가 어렵다. 또 글래스 대체 플라스틱 재료는, 글래스판에 비하여 선팽창계수가 크기 때문에, 그의 사용시에 있어서도 팽창이나 수축에 의해 문제가 생기는 일이 있을 뿐아니라, 색, 내열성, 내광성, 경도 등, 글래스의 대체품으로서 시장에서 요구되고 있는 것과 같은 충분한 성능은 얻어지지 않고 있다. 상기 문헌에서 제안되어 있는 방법에 있어서도, 색에 관해서는 충분하다고는 말할 수 없고, 특히 굴절률을 높게한 것에 관해서는 400nm 부근의 저파장에서의 투과율이 낮은 값으로 되어 있는 일이 많아, 황색 등의 착색이 보이는 것을 알 수 있다. 광학 용도에 사용하는 경우에는, 400nm 부근의 투과율이 높은 것이 요구된다. 예컨대, 특허문헌 2 및 3에서 제안되어 있는 방법에 있어서는, 400nm의 가시광선의 투과율이 90% 미만이다. 특허문헌 4에서 제안되어 있는 방법에 있어서는, 550nm의 가시광선의 투과율이지만, 역시 90% 미만이다.
제조시의 휨이나 파손, 사용시의 팽창이나 수축 등의 문제는, 글래스 클로쓰나 무기 필러를 병용하는 것에 의해 개량된다. 단, 투명성을 얻기 위해서는, 글래스 클로쓰나 무기 필러 등과 수지와의 굴절률을 합칠 필요가 있기 때문에, 사용할 수 있는 재료가 한정되어, 다른 물성을 만족시키는 것이 어렵게 된다.
일반적으로 이와 같은 분야에서 사용되는 에폭시 수지의 경화제로서는, 산 무수물계의 화합물을 들 수 있다. 특히 포화 탄화수소로 형성된 산 무수물은, 경화물이 내광성이 우수한 점에서, 이용되는 일이 많다. 이들 산 무수물로서는, 메틸테트라히드로 무수 프탈산, 헥사히드로 무수 프탈산, 테트라히드로 무수 프탈산 등의 지환식 산 무수물이 일반적이고, 그 중에서도 상온에서 액상인 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 메틸테트라히드로 무수 프탈산 등이 취급의 용이성에서 주로 사용되고 있다.
그러나 상기 지환식 산 무수물은 증기압이 높기 때문에, 이들을 에폭시 수지 의 경화제로서 사용하여 개방계로 열경화시키는 때에는, 이 자체가 대기중에 휘발하는 것에 의해, 대기로의 유기 물질의 방출에 의한 환경오염, 인체로의 악영향뿐만 아니라 생산 라인의 오염, 경화물 중에 소정량의 카복시산 무수물(경화제)이 존재하지 않는 것에 기인하는 에폭시 수지 조성물의 경화 불량이 일어나는 문제가 있다. 또, 경화제 조건에 따라서 그의 특성이 대폭 변화되어 버려, 안정하고 목적으로 하는 성능을 갖는 경화물을 얻는 것이 곤란하다.
특히 광학 용도에서는 투명한 시트를 얻기 위하여, 글래스 클로쓰 등의 무기물과 수지와의 굴절률을 합칠 필요가 있으나, 경화시에 수지 중의 경화제가 다량으로 휘발하면, 목적하는 굴절률을 얻을 수 없어, 투명성이 불량하게 되는 치명적인 문제가 발생한다.
어느 것으로 하든, 글래스를 대체할 수 있는 투명성과, 경화시의 수축의 저감, 색, 내열성, 내광성, 경도, 평활성 등의 조건을 겸비하는 것은 어렵고, 모두를 만족시킬 수 있는 것은 얻을 수 없었다.
특허문헌 1: 특개평 6-337408호 공보 특허문헌 2: 특개 2004-233851호 공보 특허문헌 3: 특개 2004-269727호 공보 특허문헌 4: 특개 2005-156840호 공보
본 발명의 목적은, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, EL 디스플레이, 휴대기기 등의 표시장치나 태양전지 등에 사용가능한 광학 시트의 제조에 적합한 에폭시 수지 조성물, 및 투명성, 내열성, 강도, 내광성, 평활성 등이 우수한 그의 경화물에 관한 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 특정의 구성을 갖는 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화물이 상기 과제를 해결하는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은,
(1) 화학식(I)로 표시되는 다가 카복시산(A)과 분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)를 포함하는 광학 시트용 에폭시 수지 조성물,
Figure 112013031040758-pct00001
식 중, R1은 각각 독립하여, 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ｑ는 치환기 R1의 수를 나타내고, 1~4의 정수이며, P는 하기 ｘ, y 및 z의 어느 것임:
Figure 112013031040758-pct00002
식 중, R2는 1개 고리 당 복수 존재하여도 좋고, 각각 독립하여, 수소원자, 또는 메틸기를 나타내며, ＊는 산소원자와의 결합부분임,
y．　탄소수 6~20의 쇄상(linear) 알킬렌 링커이며, 탄소수 3 이상의 주쇄를 갖고, 적어도 1개소가 알킬기로 치환되어 있는 것,
Figure 112013031040758-pct00003
식 중, R은 각각 독립하여 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ＊는 산소원자와의 결합부분임.
(ｘ-1) 다가 카복시산(A)의 P가 ｘ인 (1)에 기재된 수지 조성물,
(ｘ-2) 다가 카복시산(A)의 R2가 전부 수소원자인 (ｘ-1)에 기재된 수지 조성물,
(ｘ-3) 다가 카복시산(A)의 전체 R1의 50몰% 이상이 메틸기 및/또는 카복실기인 (ｘ-2)에 기재된 수지 조성물,
(ｘ-4) 다가 카복시산(A)이, 트리시클로데칸 디메탄올 및 펜타시클로펜타데칸디메탄올로부터 선택되는 적어도 1종의 가교 다환 디올과, 메틸헥사히드로 무수 프탈산 및 시클로헥산-1,2,4-트리카복시산 무수물로부터 선택되는 적어도 1종의 산 무수물과의 반응물인 (ｘ-1) 내지 (ｘ-3)의 어느 하나에 기재된 수지 조성물,
(y-1) 다가 카복시산(A) 중의 P가 y인 (1)에 기재된 수지 조성물,
(y-2) 다가 카복시산(A) 중의 P의 주쇄의 2개소 이상이 알킬기로 치환되어 있고, 또 상기 알킬기의 적어도 1개가 탄소수 2~10인 것을 특징으로 하는 (y-1)에 기재된 수지 조성물,
(y-3) 다가 카복시산(A)이, 적어도 1개소가 알킬기로 치환되어 있는 탄소수 1~20의 쇄상 알킬렌을 지닌 쇄상 디올 화합물과, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 헥사히드로 무수 프탈산 및 시클로헥산-1,2,4-트리카복시산 무수물로부터 선택되는 적어도 1종의 산 무수물과의 반응물인 것을 특징으로 하는 (y-1) 또는 (y-2)에 기재된 수지 조성물,
(z-1) 다가 카복시산(A) 중의 P가 z인 (1)에 기재된 수지 조성물,
(z-2) R1이 메틸기인 (z-1)에 기재된 수지 조성물,
(2) 분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)가, 화학식(II)로 표시되는 화합물인 (1)에 기재된 수지 조성물,
Figure 112013031040758-pct00004
식 중, R3은 알콕시기, m은 평균치로서 1~20의 정수이며, n은 1~10의 정수임,
(3) 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C)를 더 포함하는 (1)에 기재된 수지 조성물,
(4) 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C)가, 화학식(III)으로 표시되는 화합물인 (3)에 기재된 수지 조성물,
Figure 112013031040758-pct00005
식 중, n은 1~2의 정수임,
(5) 지방족 환상 구조를 지닌 에폭시 수지(B) 및 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C) 이외의 에폭시 수지(D), 및 산 무수물을 더 포함하는 (1),(2),(3) 또는 (4) 어느 하나에 기재된 수지 조성물,
(6) (1),(2),(3) 또는 (4)의 어느 하나에 기재된 수지 조성물을 경화시켜 얻을 수 있는, 25℃에서의 굴절률이 1.50 이상인 경화물,
(7) (1),(2),(3) 또는 (4)의 어느 하나에 기재된 수지 조성물을 글래스 클로쓰에 함침시켜, 경화시켜 얻을 수 있는, 25℃에서의 굴절률이 1.51 이상인 경화물,
(8) (6) 또는 (7)에 기재된 경화물을 사용하는 광학 시트,
에 관한 것이다.
본 발명의 광학 시트용 에폭시 수지 조성물(이하, 에폭시 수지 조성물이라 칭함)은 안정성이 양호하고, 그의 경화물은, 투명성, 내열성, 강도, 평활성, 및 내광성이 우수하다. 그 때문에, 특히 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, EL 디스플레이, 휴대기기 등의 표시장치나 태양전지 등에 사용하는 광학 시트에 적합하다.
발명을 실시하기 위한 형태
본 발명에 있어서 사용되는 다가 카복시산(A)은, 하기 화학식(I)로 표시된다:
Figure 112013031040758-pct00006
식 중, R1은 각각 독립하여, 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ｑ는 치환기 R1의 수를 나타내고, 1~4의 정수이며, P는 하기 ｘ, y 및 z의 어느 것임:
Figure 112013031040758-pct00007
식 중, R2는 1개 고리 당 복수 존재하여도 좋고, 각각 독립하여, 수소원자, 또는 메틸기를 나타내며, ＊는 산소원자와의 결합부분임,
y．　탄소수 6~20의 쇄상 알킬렌 링커이며, 탄소수 3 이상의 주쇄를 갖고, 적어도 1개소가 알킬기로 치환되어 있는 것,
Figure 112013031040758-pct00008
식 중, R은 각각 독립하여 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ＊는 산소원자와의 결합부분임.
상기 다가 카복시산(A)은, 후술하는 제법에 의해 얻을 수 있으나, 이하의 설명에 있어서 편의상, 상기 화학식(I)로 표시되는 단일 또는 또는 2종 이상의 다가 카복시산의 혼합물도 포함한다.
상기 화학식(I)에 있어서, P가 ｘ인 다가 카복시산(A)(이하, 설명의 편의상, 이와 같은 카복시산을 다가 카복시산(A-x)라 칭함)의 제법에 관하여 설명한다.
상기 다가 카복시산(A-x)은, 산 무수물과 가교 다환 디올류의 부가반응에 의해 제조된다. 산 무수물로서는, 시클로헥산 구조를 갖는 알킬 치환 또는 카복시 기 치환, 또는 무치환의 산 무수물 구조를 분자 내에 1개 이상 갖는 다가 카복시산 무수물이고, 구체적으로, 1,2,4-시클로헥산트리카복시산-1,2-무수물, 4-메틸시클로헥산-1,2-디카복시산 무수물, 시클로헥산-1,2-디카복시산 무수물 등을 들 수 있지만 이것에 한정되지 않고, 또, 2종류 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다. 본 발명에 있어서는 특히 광학특성을 중시하는 점에서 1,2,4-시클로헥산트리카복시산-1,2-무수물, 4-메틸시클로헥산-1,2-디카복시산 무수물의 사용이 바람직하고, 특히 내열성과 취급성의 밸런스로부터, 양자를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 가교 다환 디올류로서는, 하기 화학식(VI)으로 표시되는 트리시클로데칸 구조, 펜타시클로펜타데칸 구조를 주골격으로 하는 디올류 등을 들 수 있다. 이들 디올류는 1종 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다.
Figure 112013031040758-pct00009
식 중, R2는 1개 고리 당 복수개 존재하여도 좋고, 각각 독립하여, 수소원자, 또는 메틸기를 나타낸다.
구체적으로는 트리시클로데칸 디메탄올, 메틸트리시클로데칸 디메탄올, 펜타시클로펜타데칸 디메탄올 등을 들 수 있다. 경화물에 높은 내열성이 요구되는 경우는 트리시클로데칸 디메탄올의 사용이 바람직하다.
산 무수물과 가교 다환 디올류의 반응은, 일반적으로 산이나 염기를 촉매로 하는 부가반응이지만, 착색의 원인으로 되기 때문에, 본 발명에 있어서는 특히 무촉매에서의 반응이 바람직하다.
촉매를 사용하는 경우, 사용될 수 있는 촉매로서는, 예컨대 염산, 황산, 메탄술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 파라톨루엔술폰산, 질산, 트리플루오로아세트산, 트리클로로아세트산 등의 산성 화합물；수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 칼슘, 수산화 마그네슘 등의 금속 수산화물；트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민 등의 아민 화합물；피리딘, 디메틸아미노피리딘, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔, 이미다졸, 트리아졸, 테트라졸 등의 복소환식 화합물; 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 2,4-디아미노-6(2'-메틸이미다졸(1'))에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6(2'-운데실이미다졸(1'))에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6(2'-에틸，4-메틸이미다졸(1'))에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6(2'-메틸이미다졸(1'))에틸-s-트리아진·이소시아누르산 부가물, 2-메틸이미다졸 이소시아누르산의 2:3 부가물, 2-페닐이미다졸 이소시아누르산 부가물, 2-페닐-3,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-히드록시메틸-5-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-3,5-디시아노에톡시메틸이미다졸의 각종 등의 복소환식 화합물류； 및 이들 복소환식 화합물류와 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 나프탈렌디카복시산, 말레인산, 옥살산 등의 다가 카복시산과의 염류, 디시안디아미드 등의 아미드류, 1,8-디아자-비시클로(5.4.0) 운데센-7 등의 디아자 화합물 및 그들의 테트라페닐보레이트, 페놀노볼락 등의 염류, 상기 다가 카복시산류, 또는 포스핀산류와의 염류, 테트라메틸암모늄 히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드, 테트라프로필암모늄 히드록시드, 테트라부틸암모늄 히드록시드, 트리메틸에틸암모늄 히드록시드, 트리메틸프로필암모늄 히드록시드, 트리메틸부틸암모늄 히드록시드, 트리메틸세틸암모늄 히드록시드, 트리옥틸메틸암모늄 히드록시드, 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 브로마이드, 테트라메틸암모늄 요다이드, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 트리옥틸메틸암모늄 아세테이트 등의 암모늄염, 트리페닐포스핀, 트리(톨루일)포스핀, 테트라페닐포스포늄 브로마이드, 테트라페닐포스포늄테트라페닐 보레이트 등의 포스핀류나 포스포늄 화합물, 2,4,6-트리스아미노메틸페놀 등의 페놀류, 아민 애덕트, 카복시산 금속염(2-에틸헥산산, 스테아린산, 베헨산, 미리스틴산 등의 아연염, 주석염, 지르코늄염)이나 인산 에스테르 금속(옥틸인산, 스테아릴인산 등의 아연염), 알콕시 금속염(트리부틸알루미늄, 테트라프로필 지르코늄 등), 아세틸 아세톤염(아세틸 아세톤 지르코늄 킬레이트, 아세틸 아세톤 티탄 킬레이트 등) 등의 금속 화합물 등을 들 수 있다.
다가 카복시산(A-ｘ)의 제조에 있어서, 본 발명의 에폭시 수지 조성물 중에서 사용하는 촉매, 또는 첨가제 등으로 사용하는 화합물이 본 반응에 있어서의 촉매효과를 갖는 것이라면, 그들의 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 후술하는 에폭시 수지 조성물에 있어서의 촉매, 첨가제에 기재하는 화합물 군이고, 특히 포스포늄염이나 암모늄염, 금속 화합물류가 착색이나 그의 변화의 면에서 바람직하다.
촉매를 사용하는 경우, 그의 사용량에 특히 제한은 없지만, 원료의 총 질량 100 질량부에 대하여, 통상, 0.001~5질량부를 필요에 따라 사용하는 것이 바람직하다.
본 반응에 있어서는 무용매에서의 반응이 바람직하지만, 유기용매를 사용하여도 좋다. 유기 용매의 사용량으로서는, 반응기질인 산 무수물과 가교 다환 디올 류의 총량 1에 대하여, 질량비로 0.005~1이고, 바람직하게는 0.005~0.7, 더욱 바람직하게는 0.005~0.5(즉 50질량% 이하)이다. 질량비로 1을 초과하는 경우, 반응의 진행이 극도로 느리게 되는 일이 있어 바람직하지 않다. 사용할 수 있는 유기 용매의 구체적인 예로서는 헥산, 시클로헥산, 헵탄 등의 알칸류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 화합물, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논 등의 케톤류, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 등의 에테르류, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 포름산메틸 등의 에스테르 화합물 등이 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 특히 에폭시 수지 조성물을 바니스로서 사용하는 것이 바람직하기 때문에, 바니스에서 사용하는 용매, 구체적으로는 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 등을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 바니스로서 사용하는 경우, 반응 종료후, 용매의 제거 등 없이 그대로 사용할 수 있어, 생산성을 비추어보아 바람직하다.
본 반응은 20℃ 정도의 온도에서도 충분히 반응은 진행하지만, 반응시간의 조정 문제에서, 반응 온도는 30~150℃가 바람직하고, 특히 바람직하게는 40~120℃이다. 특히 본 반응을 무용매로 실시하는 경우는, 산 무수물의 휘발이 있기 때문에, 100℃ 이하에서의 반응이 바람직하고, 30~100℃에서의 반응이 특히 바람직하다. 반응온도가, 예컨대 150℃ 이상의 고온인 경우, 생성한 반응물이 탈수, 탈알코올 등에 의해 산무수물화 등을 유발하여 번잡하거나, 또는 폐환되어 버릴 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한 카복시산의 착색이 생길 가능성이 있기 때문에 상기의 온도 범위에서의 반응이 바람직하다.
산 무수물과 가교 다환 디올류와의 반응 비율은, 이론적으로는 등몰에서의 반응이 바람직하지만, 필요에 따라서 변경가능하다. 즉, 다가 카복시산(A)의 제조 시에 과잉의 산 무수물 중에서 반응을 실시한 경우에는, 반응이 종료한 시점에서 다가 카복시산(A)과 과잉의 산 무수물이 공존한 혼합물로 된다. 본 발명에 있어서 는, 본 발명의 경화물의 글래스 전이점(Tg)의 조정을 위하여, 상기 다가 카복시산(A)의 원료인 산 무수물을 과잉으로 사용하여, 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 이 과잉의 산 무수물을 그대로 사용하여도 좋다. 과잉의 산 무수물을 그대로 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 사용한 경우의 본 발명의 경화물의 글래스 전이점(Tg)은, 과잉의 산 무수물을 사용하지 않은 본 발명의 경화물의 글래스 전이점(Tg)보다도 높아진다.
구체적인 반응 비율로서는, 그의 관능기 당량으로 비교하고, 산 무수물을 1로한 경우, 그의 몰비로 가교 다환 디올류가 0.001~2, 더욱 바람직하게는 0.01~1.5, 또한 바람직하게는 0.01~1.1이다. 산 무수물을 남기는 경우, 얻을 수 있는 다가 카복시산(A)의 점도나 휘발성, 상술한 경화물의 글래스 전이점(Tg)을 고려하면, 가교 다환 디올류는 0.01~0.7, 또한 0.01~0.5의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
반응시간은, 반응온도, 촉매량 등에 의하지만, 공업생산이라는 관점에서, 장시간의 반응은 다대한 에너지를 소비하는 것으로 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한 너무 짧은 반응시간은, 그 반응이 급격한 것을 의미하고, 안정성의 면에서 바람직하지 않다. 바람직한 범위로서는 1~48시간, 바람직하게는 1~36시간, 더욱 바람직하게는 1~24시간이다.
촉매를 사용한 경우에는, 반응 종료후, 각각 중화, 수세, 흡착 등에 의해 촉매의 제거를 행하여, 용매를 증류하는 것으로 목적으로 하는 다가 카복시산(A-ｘ)을 얻을 수 있다. 또한 무촉매 반응에 있어서는, 필요에 따라서 용매를 증류제거하여, 또한 무용매, 무촉매의 경우에는 그대로 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 사용할 수 있다.
산 무수물을 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서 사용하는 경우는, 산 무수물과 가교 다환 디올류와의 반응 비율을 이론적으로 등몰로 반응시킨 후에, 산 무수물을 혼합하는 것이어도, 또 다가 카복시산(A-ｘ)의 제조 시에 산 무수물을 과잉으로 사용하여 산 무수물을 남기는 것이어도 좋다. 반응 후에 혼합하는 산 무수물로서는, 그 구조에 방향환을 갖지 않고 포화환 구조를 갖는 산 무수물을 사용한다. 구체적으로는, 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 부탄테트라카복시산 무수물, 비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 메틸비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 시클로헥산-1,2,4-트리카복시산-1,2-무수물 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이들 산 무수물 중, 내열성, 내광성을 고려하면, 특히 메틸헥사히드로 프탈산 무수물 또는 시클로헥산-1,2,4-트리카복시산-1,2-무수물이 바람직하다. 이들 혼합되는 산 무수물은 2종 이상을 사용하여도 좋다.
이와 같이, 산 무수물을 과잉으로 배합하여, 화학식(I)의 화합물에 부가하고, 산 무수물을 이용하는 수법은 하기 다가 카복시산(A-y)에 있어서도 동일하게 적용될 수 있다.
이어 상기 화학식(I)에 있어서, P가 y인 다가 카복시산(A)(이하, 설명의 편의상, 이와 같은 카복시산을 다가 카복시산(A-y)이라함)에 관하여 설명한다.
상기 화학식(I)에 있어서, P로 표시되는 쇄상 알킬렌 링커는, 하기하는 바와 같이 원료로서 사용하는 디올의 2개의 알코올성 수산기가 결합되어 있는 알킬렌을 주쇄로 하고, 해당 알킬렌의 적어도 1개소 이상이 알킬기로 치환되어 있는 것, 또한 2개소 이상이 알킬기로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 해당 알킬기의 탄소수에 특히 제한은 없지만, 탄소수 2~10의 알킬기가 바람직하다. 쇄상 알킬렌링커가 2개소 이상에서 치환되어 있는 경우, 치환하는 알킬기 중 적어도 1개는 탄소수 2~10인 것이 바람직하다. 해당 알킬기는, 주쇄를 구성하는 어느 탄소원자를 치환하고 있어도 좋고, 예컨대 알코올성 수산기가 결합되어 있는 탄소를 치환하고 있는 경우도 포함한다. 이와 같은 쇄상 알킬렌 링커의 구체예를 하기에 나타낸다.
Figure 112013031040758-pct00010
상기 식중, ＊에서 쇄상 알킬렌 링커는 화학식(I)의 산소원자와 결합한다.
다가 카복시산(A-y)은, 산 무수물과 쇄상 디올 화합물의 부가반응에 의해 제조된다. 산 무수물로서는, 치환기를 가지고 있어도 좋은 시클로헥산 구조를 분자 내에 1개 이상 갖는 다가 카복시산 무수물이다. 시클로헥산 구조가 가질 수 있는 치환기 R1은 각각 독립하여 알킬기, 또는 카복실기이다.
산 무수물로서는 구체적으로는 상기 다가 카복시산(A-ｘ)의 제조에 있어서의 것과 동일한 화합물이 예시될 수 있다.
상기 쇄상 디올 화합물로서는, 전술한 쇄상 알킬렌 링커를 주골격으로 하는 디올이다. 구체적으로는 상기 쇄상 알킬렌 링커의 구체예에 있어서, ＊가 히드록실기인 화합물을 들 수 있다. 이와 같은 골격 중에서 특히 바람직한 구조로서는 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-1,3-헥산디올 등을 들 수 있다.
산 무수물과 쇄상 디올 화합물의 반응은, 일반적으로 산이나 염기를 촉매로 하는 부가반응이지만, 본 발명에 있어서는 특히 무촉매에서의 반응이 바람직하다. 촉매를 사용하는 경우, 사용될 수 있는 촉매로서는 상기 다가 카복시산(A-ｘ)의 제조에 있어서의 것과 동일한 화합물을 예시할 수 있고, 이들 중에서, 트리에틸아민, 피리딘, 디메틸아미노피리딘이 바람직하다.
촉매의 사용량에 제한은 없지만, 원료의 총질량 100질량부에 대하여, 통상 0.001~5질량부를 필요에 따라서 사용하는 것이 바람직하다.
다가 카복시산(A-y)을 제조하는 경우, 다가 카복시산(A-ｘ)의 제법에 준하여, 가교 다환 디올류 대신에 쇄상 디올 화합물을 사용하면 좋지만, 반응온도는40~200℃가 바람직하고, 특히 바람직하게는 40~150℃이다. 특히 본 반응을 무용매 로 실시하는 경우는, 산 무수물의 휘발이 있기 때문에, 100℃ 이하에서의 반응이 바람직하고, 40~100℃에서의 반응이 특히 바람직하다.
또, 산 무수물과 쇄상 디올 화합물의 구체적인 반응 비율로서는 그의 관능기 당량으로 비교하여, 산 무수물을 1로 한 경우, 그의 몰비로 쇄상 디올 화합물이 0.001~2, 더욱 바람직하게는 0.01~1.5, 보다 바람직하게는 0.01~1.1이다. 산 무수물을 남기는 경우, 0.01~0.7, 더욱 바람직하게는 0.01~0.5 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
촉매를 사용한 경우에는, 반응 종료후, 각각 중화, 수세, 흡착 등에 의해 촉매의 제거를 행하여, 용매를 증류하는 것으로 목적하는 다가 카복시산(A-y)을 얻을 수 있다.
가정 적절한 제조 방법으로서는, 산 무수물, 쇄상 디올 화합물을 무촉매, 무용매 조건하, 40~150℃에서 반응시키고, 반응 종료후, 다가 카복시산(A-y)을 추출하는 수법이다.
이와 같이하여 얻을 수 있는 본 발명에서 사용하는 다가 카복시산(A-y)은 상기 화학식(I)의 구조를 갖고, 통상, 무색~담황색의 고형의 수지상을 나타낸다(경우에 따라서는 결정화한다). 또한, 과잉의 산무수물 중에서 반응시킨 경우에는 액상인 경우가 많다.
다가 카복시산(A-ｘ) 및 (A-y)에 있어서, 상기 화학식(I)에 있어서의 치환 기 R1의 전체가 수소원자인 경우, 경화시의 착색이 보여, 특히 엄격한 광학용도에는 적합하지 않기 때문에, 치환기 R1 중 적어도 1개는 알킬기 또는 카복실기인 것이 바람직하다. 또한, 치환기 R1은 알킬기 또는 카복실기의 어느 것만이 아니고, 알킬기 및 카복실기이어도 좋다. 치환기 R1의 알킬기의 탄소수는 1~15, 바람직하게는 1~6이고, 직쇄, 분기쇄 또는 환 구조 어느 것이어도 좋다. 치환기 R1의 알킬기의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, i-부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있지만, 바람직하게는 메틸기이다.
치환기를 갖는 다가 카복시산(A-ｘ) 및 (A-y)는, 대폭적으로 그의 광학특성이 향상하기 때문에, 전체 R1 중 적어도 50몰%가 알킬기 또는 카복실기, 또는 알킬기 및 카복실기로 치환된 다가 카복시산(A)이 바람직하다. 또한 바람직하게는 70몰% 이상이 치환된 다가 카복시산(A-ｘ) 및 (A-y)이고, 가장 바람직하게는 90몰% 이상이 치환된 다가 카복시산(A-ｘ) 및 (A-y)이다. R1의 알킬기 또는 카복실기, 또는 알킬기 및 카복실기에 의한 치환 비율은, 다가 카복시산(A-ｘ) 및 (A-y)의 원료의 산 무수물의 투입량으로 조정할 수 있다. 또한, 치환 비율의 측정은 NMR 등 기지의 분석방법에 의해 가능하다.
이어서 상기 화학식(I)에 있어서, P가 z인 다가 카복시산(A)(이하, 설명의 편의상, 이와 같은 카복시산을 다가 카복시산(A-z)이라 함)에 관하여 설명한다.
다가 카복시산(A-z)은, 산 무수물과 비스(디메틸올)디알킬에테르와의 반응에 의해 얻을 수 있다. 비스(디메틸올)디알킬에테르로서는, 분자 내에 에테르 결합을 갖는 테트라올 화합물이라면 특히 제한되지 않지만, 구체적으로는 하기 화학식(IV):
Figure 112013031040758-pct00011
(식 중, 복수 존재하는 R은 각각 독립하여 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기 또는 카복실기를 나타낸다)로 표시되는 구조가 바람직하고, 본 발명에 있어서는, 치환기 R가 직쇄, 분기쇄, 및 환상의 탄소수 1~15의 알킬기인 것이 바람직하고, 직쇄, 분기쇄, 및 환상의 탄소수 1~6의 알킬기인 것이 특히 바람직하다. 구체적으로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 이고, 그 중에서도 메틸기인 것이 바람직하다.
이와 같은 구조의 화합물은, 알데히드 화합물와 포름알데히드의 교차 알돌-칸니짜로 반응에 의해 합성되는 트리올 화합물을 이량화하는 것에 의해 제조할 수 있다. 구체적으로는 2,2'-비스(디메틸올)디프로필에테르, 2,2'-비스(디메틸올)디에틸에테르, 2,2'-비스(디메틸올)디부틸에테르, 2,2'-비스(디메틸올)디펜틸에테르, 2,2'-비스(디메틸올)디헥실에테르 등을 들 수 있다.
다가 카복시산(A-z)의 제조에 있어서 바람직하게 사용되는 산 무수물은, 하기 화학식(V)
Figure 112013031040758-pct00012
(식중, R1은 각각 독립하여, 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ｑ는 치환기 R1의 수를 나타내고, 1~4의 정수임)로 표시되는 화합물이고, 치환기 R1은 1개 또는 2개 이상이어도 좋고, 복수 있는 경우는 수소원자, 카복실기 또는 탄소수 1~15의 알킬기의 어느 1종 이상, 또는 수소원자, 카복실기 및 탄소수 1~15의 알킬기의 어느 것으로도 할 수 있다. 여기서, 탄소수 1~15의 알킬기는, 치환기 R에 있어서의 탄소수 1~15의 알킬기와 동일한 것을 예시할 수 있다. 치환기 R1은 카복실기 또는 탄소수 1~15의 알킬기인 것이 바람직하다. 치환기 R1로서는 카복실기를 취하는 경우는, ｑ가 1인 화합물이 바람직하다. 치환기 R1로서 탄소수 1~15의 알킬기를 취하는 경우는, ｑ가 1인 화합물이 바람직하다. 상기 산 무수물로서는, 구체적으로는 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 메틸비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 시클로헥산-1,3,4-트리카복시산-3,4-무수물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 1,3,4-시클로헥산트리카복시산-3,4-무수물, 및 메틸헥사히드로 무수 프탈산이 바람직하다. 해당 산 무수물은 1종 또는 2종 이상을 사용하여도 좋다.
산 무수물과 비스(디메틸올)디알킬 에테르의 반응은, 일반적으로 산이나 염기를 촉매로 하는 부가반응이지만, 본 발명에 있어서는 무촉매 반응이 바람직하다. 촉매를 사용하는 경우, 사용될 수 있는 촉매로서는 상기 다가 카복시산(A-ｘ)의 제조에 있어서의 것과 동일한 화합물을 예시할 수 있고, 이들 중에서, 트리에틸아민, 피리딘, 디메틸아미노피리딘이 바람직하다.
촉매의 사용량에 제한은 없지만, 원료의 총질량 100질량부에 대하여, 통상0.001~5질량부를 필요에 따라 사용하는 것이 바람직하다.
다가 카복시산(A-z)을 제조하는 경우도, 다가 카복시산(A-y)의 경우와 동일하게 다가 카복시산(A-ｘ)의 제법에 준하여, 가교 다환 디올류 대신에 비스(디메틸올)디알킬에테르를 사용하면 좋지만, 반응온도는 40~200℃가 바람직하고, 특히 바람직하게는 40~150℃이다. 특히 본 반응을 무용매로 실시하는 경우는, 산 무수물의 휘발이 있기 때문에, 100℃ 이하에서의 반응이 바람직하고, 40~100℃에서의 반응이 특히 바람직하다.
산 무수물과 비스(디메틸올)디알킬에테르와의 반응 비율은, 이론적으로는 등몰에서의 반응이 바람직하지만, 필요에 따라서 변경가능하다. 구체적인 반응 비율로서는 그의 관능기 당량으로 비교하여, 산 무수물을 1로 한 경우, 그의 몰비로 비스(디메틸올)디알킬에테르가 0.001~2, 더욱 바람직하게는 0.01~1.5, 보다 바람직하게는 0.01~1.1이다. 후술하는 경화제로서, 다른 산 무수물, 또는 액상 카복시산을 사용하는 경우, 산 무수물과 비스(디메틸올)디알킬에테르와의 반응 비율을 이론적으로 등몰로 반응시켜서 다가 카복시산(A-z)을 얻은 후에, 다른 산 무수물 또는 후술하는 액상 카복시산을 혼합하여 사용한다. 다가 카복시산(A-z)은 다른 경화제와의 혼합물로서 사용하는 것이 바람직하다. 고형으로 다가 카복시산 수지(A-z)를 얻은 경우는, 150℃ 이하의 온도에서 산 무수물 또는 액상 카복시산과 혼합하여, 상용화시켜서 사용하는 것이 바람직하다.
촉매를 사용한 경우에는, 반응 종료후, 각각 중화, 수세, 흡착 등에 의해 촉매의 제거를 실시하여, 용매를 증류제거하는 것으로 목적하는 다가 카복시산(A-z)을 얻을 수 있다. 또한 무촉매 반응에 있어서는, 필요에 따라서 용매를 증류제거하여, 또한 무용매, 무촉매의 경우는 그대로 취출하는 것으로, 사용할 수 있다.
가장 적합한 제조 방법으로서는, 산 무수물, 비스(디메틸올)디알킬에테르를 무촉매, 무용매 조건하, 40~150℃에서 반응시키는 것이다.
이와 같이하여 얻을 수 있는 다가 카복시산(A-z)은, 상기 화학식(I)의 구조를 갖고, 통상, 무색~담황색의 고형 수지상을 나타낸다(경우에 따라서는 결정화한다). 또한, 과잉의 산 무수물 중에서 반응시킨 경우, 그의 형상은 액상을 나타내는 경우가 많다.
본 발명의 에폭시 수지는, 다가 카복시산(A) 이외에, 분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)를 함유하고, 다가 카복시산(A)은, 에폭시 수지(B)의 경화제로서 작용한다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서, 에폭시 수지의 경화제로서, 다가 카복시산(A) 이외에, 산 무수물을 사용하는 경우, 다가 카복시산(A)과 산 무수물의 전체를 100 질량%로 하면, 다가 카복시산(A)의 비율은, 통상 20~100질량%, 바람직하게는 20~80질량%, 더욱 바람직하게는 30~75질량%이다. 상술한 바와 같이, 다가 카복시산(A) 제조시의 과잉의 산 무수물을 이용하는 경우, 과잉의 산 무수물의 양이 상기 범위로 되는 정도로 조정하는 것이 바람직하다.
분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)에 관하여 설명한다. 분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)로서는, 예컨대 테르펜디페놀이나, 페놀류(페놀, 알킬 치환 페놀, 나프톨, 알킬 치환 나프톨, 디히드록시벤젠, 디히드록시나프탈렌 등)와 지방족 환 구조 디엔(디시클로펜타디엔이나 노르보르나디엔, 헥사히드록시인덴 등)과의 중축합물 및 이들의 변성물로부터 유도되는 글리시딜 에테르화물, 수소첨가 비스페놀(비스페놀 A, 비스페놀 F)형 수지, 지환식 에폭시 수지 등, 분자 내에 시클로헥실 구조, 디시클로펜타디엔 구조를 지닌 화합물 이외에, 트리글리시딜 이소시아누레이트 구조를 지닌 화합물 등을 들 수 있지만, 본 발명에 있어서는 지환식 에폭시 수지의 사용이 바람직하고, 또한 상온에서 고체인 화합물이 바람직하다.
그 중에서도 본 발명의 용도에는, 화학식(II)로 표시되는 화합물이 특히 바람직하다.
Figure 112013031040758-pct00013
식 중, R3은 알콕시기, m은 평균치로서 1~20의 정수이고, n은 1~10의 정수임.
화학식(II)에 있어서 알콕시기의 탄소사슬은, 탄소수 1~20의 직쇄, 분기쇄, 및 환상이고, 바람직하게는 탄소수 1~10의 직쇄, 분기쇄, 및 환상이고, 더욱 바람직하게는 탄소수 1~6의 직쇄, 분기쇄, 및 환상이다. R3은 구체적으로는 메톡시기, 에폭시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, sec-부톡시기, tert-부톡시기, n-헥속시기 등의 일가의 알코올 잔기, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜 등의 글리콜 잔기, 글리세린, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 트리메틸올펜탄, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 디트리메틸올프로판 등의 다가 알코올 잔기를 들 수 있다. 화학식(II)에 있어서, m은 상술한 바와 같은 평균치로서 1~20의 정수이지만, 바람직하게는 1~10의 정수, 더욱 바람직하게는 1~6의 정수이다. n은 1~10의 정수이지만, 바람직하게는 1~5의 정수이다.
화학식(II)로 표시되는 화합물은, 알코올과 비닐기를 갖는 에폭시 시클로헥센과의 개환중합에 의해 얻은 폴리올레핀을 산화에 의해 에폭시화하는 것으로 얻을 수 있다. 화학식(II)로 표시되는 화합물의 원료인 알코올은, 일가 알코올 또는 다가 알코올의 어느 것이라도 사용할 수 있으나, 본 발명에 있어서는 다가 알코올이 바람직하고, 그 중에서도 트리메틸올 알코올류가 바람직하다. 트리메틸올 알코올류로서는, 구체적으로는 글리세린, 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 트리메틸올펜탄 등을 들 수 있다. 화학식(II)로 표시되는 화합물은, 시장으로부터는 예컨대 EHPE3150(R3 = 트리메틸올 프로판 잔기, m = 4~5, n = 3, 다이셀화학 제조), 또는 EHPE3150과 다른 성분과의 혼합물인 EHPE3150CE가 입수가능하다.
이어, 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C)에 관하여 설명한다. 에폭시 수지(C)로서는, 방향족 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 등 중, 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기와 방향환을 지닌 에폭시 수지를 들 수 있다.
구체적으로는, 예컨대 트리스-(4-히드록시페닐)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄 등의 다가 페놀류의 에폭시화물을 들 수 있다. 페놀류(페놀, 알킬 치환 페놀, 나프톨, 알킬 치환 나프톨, 디히드록시벤젠, 디히드록시나프탈렌 등)와 포름알데히드, 아세트알데히드, 벤즈알데히드, p-히드록시벤즈알데히드, o-히드록시벤즈알데히드, p-히드록시아세토페논, o-히드록시아세토페논, 4-(4-히드록시페닐)아세토페논, 4-(1-(4-히드록시페닐)-1-메틸에틸)아세토페논과의 중축합물의 에폭시화물, 또한, 이관능의 에폭시 수지도 그의 분자 내에 포함되지만, 페놀류와 푸르푸랄, 4,4'-비스(클로로메틸)-1,1'-비페닐, 4,4'-비스(메톡시메틸)-1,1'-비페닐, 1,4-비스(클로로메틸)벤젠, 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 등과의 중축합물 및 이들의 변성물의 에폭시화물 등을 들 수 있다.
이들 화합물 중, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물의 투명성, 내열성, 내광성이나 경도를 고려하면, 에폭시 수지(C)로서는, 트리스-(4-히드록시페닐)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 페놀류와 p-히드록시아세토페논, 4-(4-히드록시페닐)아세토페논, 4-(1-(4-히드록시페닐)-1-메틸에틸)아세토페논 등과의 중축합물 등의 에폭시화물이 바람직하다. 고굴절률, 내열성, 강인성을 고려하면, 페놀류와 4,4'-비스(클로로메틸)-1,1'-비페닐, 4,4'-비스(메톡시메틸)-1,1'-비페닐, 1,4-비스(클로로메틸)벤젠, 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 등과의 중축합의 에폭시화물이 바람직하고，투명성, 내열성, 경도를 고려하면 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄이 바람직하다. 이들은 다른 조성의 특성을 상호 보완하기 위하여 사용될 수 있고, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물의 투명성, 내열성, 내광성이나 경도와 같은 특성의 밸런스를 취하기 위하여 적절히 사용할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서 사용되는 에폭시 수지(C)는 상온에서 고체인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에 있어서는 통상, 연화점이 50~100℃, 또는 융점이 50~190℃인 에폭시 수지(C)가 사용될 수 있지만, 연화점이 60~100℃, 또는 융점이 60~190℃인 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 있어서는, 에폭시 당량이 130~500 g/eq.인 것이 통상 사용될 수 있지만, 바람직하게는 150~400 g/eq.의 것, 더욱 바람직하게는 170~300 g/eq.의 것이 사용된다. 에폭시 당량이 너무 적으면 단단하여, 부서지기 쉬운 경향이 강하고, 에폭시 당량이 너무 많은 경우, 경도가 생기기 어려워, 글래스 전이점이 낮아 지는 등의 문제가 생길 수 있다.
그 중에서도 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C)로서 입수가능한 것으로서는, TECMORE　VG3101L(프린테크 제조　n≒1.1), NC-6000(니폰 가야꾸 제조, n≒1.1) 등을 들 수 있지만, 본 발명에 있어서는, 이하의 제조법으로 제조된 화학식(III)의 화합물이 바람직하다.
Figure 112013031040758-pct00014
식중, n은 평균치로서, 1~2의 정수임.
화학식(III)으로 표시되는 화합물은, (4-(4-(1,1-비스(p-히드록시페닐)-에틸) α,α-디메틸벤질)페놀)(이하, 페놀 화합물(PA1)이라 함)과 에피할로히드린과의 반응에 의해 얻을 수 있다. 페놀 화합물(PA1)은, 예컨대 특개평 05-64935호 공보에 기재된 수법으로 제조할 수 있다. 또한 트리스페놀 PA로서 혼슈 가가꾸 고교로부터 입수가능하다.
페놀 화합물(PA1)과의 반응에 있어서 사용하는 에피할로히드린으로서는, 에피클로로히드린, α-메틸에피클로로히드린, γ-메틸에피클로로히드린, 에피브로모히드린 등을 들 수 있고, 공업적으로 입수가 용이한 에피클로로히드린이 바람직하다. 에피할로히드린의 사용량은, 페놀 화합물(PA1)의 수산기 1몰에 대하여 통상2~15몰이고, 바람직하게는 4~10몰이다. 여분의 과잉의 에피할로히드린을 사용하면 생산성이 나빠질뿐만 아니라 제조되는 에폭시 수지의 연화점이 낮아지고, 프리프레그로 한 경우의 점착성(tackiness) 등에 양호한 영향을 주지 않는다. 또한 에피할로히드린의 양이 2몰 이하이면, n의 값이 크게 되어 버려 제조 중에 겔화가 되기 쉽게 된다.
상기 에폭시화 반응에 있어서는, 알칼리 금속 수산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알칼리 금속 수산화물로서는, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등을 들 수 있다. 알칼리 금속 수산화물을, 고형물로 하여 사용하여도 좋고, 그의 수용액으로 하여 이용하여도 좋다. 예컨대, 알칼리 금속 수산화물을 수용액으로서 사용하는 경우에 있어서는, 알칼리 금속 수산화물의 수용액을 연속적으로 반응계로 첨가하는 것과 함께, 감압하 또는 상압하에서 연속적으로 물 및 에피할로히드린을 증류하고, 이어 분액하여 물을 제거하며, 에피할로히드린을 반응계 내로 연속적으로 돌려보내는 방법에 의해 에폭시화 반응을 행할 수 있다. 또한 고형을 사용하는 경우, 그의 취급의 용이함, 용해성 등의 문제로부터 플레이크 상(flaky)의 물을 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리 금속 수산화물의 사용량은, 페놀 화합물(PA1)의 수산기 1몰에 대하여 통상 0.90~1.5몰이고, 바람직하게는 1.01~1.25몰이고, 더욱 바람직하게는 1.01~1.15몰이다.
상기 에폭시화 반응에 있어서는, 반응을 촉진하기 위하여 테트라메틸암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 브로마이드, 트리메틸벤질암모늄 클로라이드 등의 4급 암모늄염이나, 테트라메틸포스포늄 클로라이드, 테트라메틸포스포늄 브로마이드, 트리메틸벤질포스포늄 클로라이드, 트리페닐벤질포스포늄 클로라이드, 트리페닐에틸 브로마이드 등의 4급 포스포늄염을 촉매로서 첨가하여도 좋다. 이들 4급염의 사용량은, 페놀 화합물(PA1)의 수산기 1몰에 대하여 통상 0.1~15ｇ이고, 바람직하게는 0.2~10ｇ이다.
상기 에폭시화 반응에 있어서는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올류, 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르류, 디메틸술폰, 디메틸술폭사이드, 디메틸 이미다졸리디논 등의 비프로톤성 극성 용매 등을 첨가하여 반응을 행하는 것이 반응 진행상 바람직하고, 본 발명에 있어서는, 특히 그의 광학 특성에서, 알코올류 및/또는 에테르류의 사용이 바람직하다.
상기 알코올류나 에테르류를 사용하는 경우, 그의 사용량은, 에피할로히드린의 사용량에 대하여 통상 2~50질량%이고, 바람직하게는 4~20질량%이다. 한편, 상기 비프로톤성 극성 용매를 사용하는 경우, 그의 사용량은, 에피할로히드린의 사용량에 대하여 통상 5~100질량%이고, 바람직하게는 10~80질량%이다.
상기 에폭시화 반응에 있어서, 반응온도는 통상30~90℃이고, 바람직하게는 35~80℃이다. 한편, 반응시간은 통상 0.5~10시간이고, 바람직하게는 1~8시간이다. 본 반응은 상압하에서도 감압하에서도 상관없고, 감압조건에서 물-에피할로히드린의 공비 탈수 조건에서 반응하여도 상관없다. 이들 에폭시화 반응의 반응물은, 수세후, 또는 수세 없이 가열 감압하에서 에피할로히드린이나 용매 등을 제거하는 것에 의해 정제될 수 있다. 또, 가수분해성 할로겐이 적은 에폭시 수지로 하기 위하여 회수한 반응물을 톨루엔, 메틸이소부틸케톤 등의 용매에 용해하고, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등의 알칼리 금속 수산화물의 수용액을 가하여, 부생성물의 개환반응을 실시하여, 부생성물인 할로히드린의 개환을 확실한 것으로 하는 것이 바람직하다.
이 경우, 알칼리 금속 수산화물의 사용량은, 에폭시화에 사용한 페놀 화합물(PA1)의 수산기 1몰에 대하여 통상 0.01~0.3몰이고, 바람직하게는 0.05~0.2몰이다. 또, 반응온도는 통상 50~120℃이고, 반응시간은 통상 0.5~2시간이다.
상기 에폭시화 반응에 있어서는, 반응 종료후, 생성한 염을 여과, 수세 등에 의해 제거하고, 이어 가열 감압하 용매를 증류제거하는 것에 의해 본 발명에 사용할 수 있는 에폭시 수지를 얻을 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 에폭시 수지는 일부의 용매나 물에 의해 에폭시 수지가 부가한 것이나, 폐환에 사용되지 않은 잔류 할로겐도 포함한다.
이와 같이하여 얻을 수 있는 에폭시 수지라면 특별히 한정되지 않으나, 본 발명에 있어서는, 생산성 및 취급성이 우수하고, 또한 경화물에 높은 기계적 강도를 부여하는 이하의 어느 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
1.에폭시 당량이 195~225 g/eq., 바람직하게는 200~220 g/eq.이다.
2.겔 투과 크로마토그래피에 있어서 페놀 화합물(PA1) 끼리가 에피할로히드린에 의해 2개가 연결된 것이 20 면적% 이하, 3개가 연결된 것이 15 면적% 이하, 더욱 바람직하게는 2개가 연결된 것이 15 면적%이하, 3개가 연결된 것이 10 면적%이하이다.
또한, 상기 지방족 환상 구조를 지닌 에폭시 수지(B), 및 분자 내에 3개 이상의 에폭시기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C) 이외에, 얻을 수 있는 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 점도, 밀착성이나, 글래스 전이온도(Tg), 경도, 굴절률 등을 고려하여, 에폭시 수지(D)를 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다.
에폭시 수지(D)로서는, 상기 에폭시 수지(B) 및 에폭시 수지(C) 이외의 분자 내에 3개 미만의 에폭시 기를 지닌 방향족 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 또는 비방향족 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
구체적으로는, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 티오디페놀, 플루오렌비스페놀, 4,4'-비페놀, 2,2'-비페놀, 3,3',5,5'-테트라메틸-[1,1'-비페닐]-4,4'-디올, 하이드로퀴논, 레조르신, 나프탈렌디올, 페놀류(페놀, 알킬 치환 페놀, 나프톨, 알킬 치환 나프톨)와 포름알데히드, 아세트알데히드, 벤즈알데히드, 푸르푸랄, 4,4'-비스(클로로메틸)-1,1'-비페닐, 4,4'-비스(메톡시메틸)-1,1'-비페닐, 1,4-비스(클로로메틸)벤젠, 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 등과의 중축합물의 2관능체, 테트라브로모 비스페놀 A 등의 할로겐화 비스페놀류, 알코올류로부터 유도되는 글리시딜 에테르화물, 글리시딜아민계 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 에폭시 수지, 실세스퀴옥산계의 에폭시 수지(쇄상, 환상, 랜덤, 또는 이들 적어도 2종 이상의 혼합 구조의 실옥산 구조에 글리시딜기, 및/또는 에폭시 시클로헥산 구조를 갖는 에폭시 수지) 등의 고형 또는 액상 에폭시 수지를 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서, 다가 카복시산(A) 이외의 다른 경화제를 필요에 따라서 병용하여도 상관없다. 병용될 수 있는 다른 경화제로서는, 예컨대 아민계 화합물, 불포화환 구조를 갖는 산 무수물계 화합물, 아미드계 화합물, 페놀계 화합물, 카복시산계 화합물 등을 들 수 있다. 사용할 수 있는 경화제의 구체예로서는, 디아미노디페닐메탄, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 디아미노디페닐술폰, 이소포론디아민, 디시안디아미드, 리놀렌산의 2당량체와 에틸렌디아민으로부터 합성되는 폴리아미드 수지, 무수 프탈산, 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산, 무수 말레인산, 테트라히드로무수 프탈산, 메틸테트라히드로무수 프탈산, 무수 메틸나딕산, 무수 나딕산, 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 부탄테트라카복시산 무수물, 비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 메틸비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 시클로헥산-1,3,4-트리카복시산-3,4-무수물, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 플루오렌비스페놀, 테르펜디페놀, 4,4'-비페놀, 2,2'-비페놀, 3,3',5,5'-테트라메틸-[1,1'-비페닐]-4,4'-디올, 하이드로퀴논, 레조르신, 나프탈렌디올, 트리스-(4-히드록시페닐)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 페놀류(페놀, 알킬 치환 페놀, 나프톨, 알킬 치환 나프톨, 디히드록시벤젠, 디히드록시나프탈렌등)와 포름알데히드, 아세트알데히드, 벤즈알데히드, p-히드록시벤즈알데히드, o-히드록시벤즈알데히드, p-히드록시아세토페논, o-히드록시아세토페논, 디시클로펜타디엔, 푸르푸랄, 4,4'-비스(클로로메틸)-1,1'-비페닐, 4,4'-비스(메톡시메틸)-1,1'-비페닐, 1,4'-비스(클로로메틸)벤젠, 1,4'-비스(메톡시메틸)벤젠 등과의 중축합물 및 이들 변성물, 테트라브로모비스페놀 A 등의 할로겐화 비스페놀류, 이미다졸, 트리플루오로보란-아민 착체, 구아니딘 유도체, 테르펜과 페놀류의 축합물 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 사용되어도 좋고, 2종 이상을 사용하여도 좋다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서, 각 성분의 사용 비율은, 성분(B)＋성분(C)＋성분(D)의 전체 에폭시 수지의 에폭시기 1당량에 대하여, 성분 (A) 0.5~1.5 당량(카복시산을 1 관능, 산 무수물을 1관능이라 생각)이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.5~1.2 당량이다. 에폭시 기 1 당량에 대하여, 0.5 당량에 미치지 않는 경우, 또는 1.5 당량을 초과하는 경우, 어느 것이나 경화가 불완전하게 되어 양호한 경화물성을 얻을 수 없는 우려가 있다.
또한, 전체 에폭시 수지 중의 각 성분의 사용비율은, 소망하는 굴절률이나 글래스 전이온도나 경도나 밀착성 등을 고려하여 결정할 수 있지만, 성분(B)＋성분(C)＋성분(D)을 100질량부로 한 경우에, 성분(B)의 함유량은 5~100질량부, 특히 바람직하게는 10~90질량부이다. 성분(C)의 함유량은 0~70질량부이고, 특히 바람직하게는 5~50질량부이다. 성분(D)의 함유량은 0~70질량부이고, 특히 바람직하게는 10~50질량부이다. 또, 성분(B)＋성분(C)＋성분(D)의 전체 에폭시 수지를 혼합한 것은 상온에서 고체인 것이 바람직하다. 성분(B),(C),(D) 중에서, 상온에서 액체인 성분을 사용하는 비율은, 전체 에폭시 수지 100질량부 중의 30질량부 이하인 것이 바람직하다.
또한, 다가 카복시산(A-z)을 사용하는 경우, 다른 경화제로서 산 무수물 또는 액상 카복시산이 바람직하게 선택될 수 있다. 이 경우의 산 무수물로서는, 그의 구조에 방향환을 갖지 않고 포화환 구조를 갖는 산 무수물이 바람직하고, 그 중에서도 다가 카복시산(A-z)의 원료로서 사용되는 산 무수물이 바람직하다. 구체적으로는 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 부탄테트라카복시산 무수물, 비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 메틸비시클로[2,2,1]헵탄-2,3-디카복시산 무수물, 및 시클로헥산-1,3,4-트리카복시산-3,4-무수물 등을 들 수 있다. 이들 산 무수물 중, 본 발명에 있어서는, 내열성, 내광성을 고려하면, 특히 메틸헥사히드로 프탈산 무수물 또는 시클로헥산-1,3,4-트리카복시산-3,4-무수물이 바람직하다. 이들 산 무수물은 2종 이상을 사용하여도 좋다.
또한, 상기 액상 카복시산이라는 것은, 2관능 이상의 카복시산이고, 25℃에서 1000 Pａ·s 이하의 점도인 액상의 다가 카복시산이다. 구체적으로는 다가 카복시산(A)의 원료로서 사용되는 산 무수물과 카르비놀 변성 실리콘 화합물과의 반응물이 바람직하다. 카르비놀 변성 실리콘 화합물로서는, 예컨대 특개 2007-508424호 공보 등에 기재된 수법을 이용하여 합성할 수 있다. 시장으로부터 입수가능한 화합물로서는 Dow Corning 5562(도레이·다우 코닝 제조), X22-160-AS, KF-6001, KF-6002, KF-6003(모두 신에츠 가가꾸 제조), XF42-B0970(모멘티브 제조), SILAPLANE FM-4411, FM-4421, FM-4425 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 특히 중량평균 분자량 500~10000의 화합물이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 600~6000, 특히 바람직하게는 600~2000이다. 가장 바람직한 범위로서는 600~1500이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서, 산 무수물 또는 액상 카복시산을 사용하는 경우, 다가 카복시산(A-z)과 산 무수물 또는 액상 카복시산의 전체를 100질량%로 하면, 다가 카복시산(A-z)의 비율은, 통상 20~100질량%, 바람직하게는 20~80질량%, 더욱 바람직하게는 30~75질량%이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서는, 경화제와 함께 경화촉진제를 병용하여도 차이 없다. 사용할 수 있는 경화촉진제의 구체예로서는, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 2,4-디아미노-6(2'-메틸이미다졸(1'))에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6(2'-운데실이미다졸(1'))에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6(2'-에틸，4-메틸이미다졸(1'))에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6(2'-메틸이미다졸(1'))에틸-s-트리아진·이소시아누르산 부가물, 2-메틸이미다졸 이소시아누르산의 2:3 부가물, 2-페닐이미다졸 이소시아누르산 부가물, 2-페닐-3,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-히드록시메틸-5-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-3,5-디시아노에톡시메틸이미다졸의 각종 이미다졸류, 및 이들 이미다졸류와 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 나프탈렌디카복시산, 말레인산, 옥살산 등의 다가 카복시산과의 염류, 디시안디아미드 등의 아미드류, 1,8-디아자-비시클로(5.4.0)운데센-7 등의 디아자 화합물 및 그들의 테트라페닐 보레이트, 페놀노볼락 등의 염류, 상기 다가 카복시산류, 또는 포스핀산류와의 염류, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 트리옥틸메틸암모늄 브로마이드 등의 암모늄염, 트리페닐포스핀, 트리(톨루일)포스핀, 테트라페닐포스포늄 브로마이드, 테트라페닐 포스포늄 테트라페닐 보레이트 등의 포스핀류나 포스포늄 화합물, 2,4,6-트리스아미노메틸페놀 등의 페놀류, 아민 애덕트(adducts), 옥틸산 주석 등의 금속 화합물 등 및 이들 경화촉진제를 마이크로캅셀로 한 마이크로캅셀형 경화촉진제 등을 들 수 있다. 이들 경화촉진제의 어느 것을 사용하는가는 예컨대 투명성, 경화속도, 작업조건이라는 얻어지는 투명 수지 조성물에 요구되는 특성에 따라서 적절히 선택된다. 경화촉진제는, 본 발명의 에폭시 수지 조성물 중의, 전체 에폭시 수지 100 질량부에 대하여, 통상 0.001~15질량부의 범위에서 사용된다.
본 발명의 용도에서는, 투명성, 내열성, 내광성, 경화속도 등을 고려하면, 무촉매 또는 1,8-디아자-비시클로(5.4.0)운데센-7 등의 디아자 화합물 및 그들의 염류, 트리페닐포스핀, 트리(톨루일)포스핀, 테트라페닐포스포늄 브로마이드, 테트라페닐 포스포늄 테트라페닐 보레이트 등의 포스핀류나 포스포늄 화합물 등을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경화성 수지 조성물에는, 인 함유 화합물을 난연성 부여 성분으로 하여 함유시킬 수 있다. 인 함유 화합물로서는 반응형의 것이어도 첨가형의 것이어도 좋다. 인 함유 화합물의 구체예로서는, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리크레딜 포스페이트, 트리크실릴레닐 포스페이트, 크레딜 디페닐 포스페이트, 크레딜-2,6-디크실릴레닐 포스페이트, 1,3-페닐렌비스(디크실릴레닐 포스페이트), 1,4-페닐렌비스(디크실릴레닐 포스페이트), 4,4'-비페닐(디크실릴레닐 포스페이트) 등의 인산 에스테르류；9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10(2,5-디히드록시페닐)-10H-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드 등의 포스판류；에폭시 수지와 상기 포스판류의 활성수소를 반응시켜서 얻을 수 있는 인 함유 에폭시 화합물, 적인 등을 들 수 있지만, 인산 에스테르류, 포스판류 또는 인 함유 에폭시 화합물이 바람직하고, 1,3-페닐렌비스(디크실릴레닐 포스페이트), 1,4-페닐렌비스(디크실릴레닐 포스페이트), 4,4'-비페닐(디크실릴레닐 포스페이트) 또는 인 함유 에폭시 화합물이 특히 바람직하다. 난연성을 부여하는 경우는, 인 함유 화합물의 사용량은, 인 함유 화합물/전체 에폭시 수지 = 0.1~0.6(질량비)가 바람직하다. 0.1 이하이면 난연성이 불충분하고, 0.6 이상이면 경화물의 흡습성, 유전특성에 나쁜 영향을 미칠 우려가 있다.
또한 본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 필요에 따라서 산화방지제를 첨가하여도 좋다. 사용할 수 있는 산화방지제로서는, 페놀계, 황계, 인계 산화방지제 등을 들 수 있다.
페놀계 산화방지제의 구체예로서는, 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 부틸화 히드록시아니솔, 2,6-디-t-부틸-p-에틸페놀, 스테아릴-β-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 이소옥틸-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 2,4-비스-(n-옥틸티오)-6-(4-히드록시-3,5-디-t-부틸아닐리노)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스[(옥틸티오)메틸]-o-크레졸 등의 모노페놀류; 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 트리에틸렌 글리콜-비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올 -비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신나미드), 2,2-티오-디에틸렌비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질포스포네이트-디에틸에스테르, 3,9-비스[1,1-디메틸-2-｛β-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시｝에틸]2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질술폰산에틸)칼슘 등의 비스페놀류; 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄, 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 테트라키스-[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 비스[3,3'-비스-(4'-히드록시-3'-t-부틸페닐)부티릭 애시드]글리콜에스테르, 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트, 1,3,5-트리스(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시벤질)-S-트리아진-2,4,6-(1H，3H，5H)트리온, 토코페놀 등의 고분자형 페놀류를 들 수 있다.
황계 산화방지제의 구체예로서는, 디라우릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 디미리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-3,3'-티오디프로피오네이트 등을 들 수 있다.
인계 산화방지제의 구체예로서는, 트리페닐 포스파이트, 디페닐이소데실 포스파이트, 페닐디이소데실 포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 디이소데실펜타에리트리톨 포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 사이클릭네오펜탄테트라일 비스(옥타데실)포스파이트, 사이클릭네오펜탄테트라일 비스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 사이클릭네오펜탄테트라일 비스(2,4-디-t-부틸-4-메틸페닐)포스파이트, 비스[2-t-부틸-6-메틸-4-2-(옥타데실옥시카보닐)에틸｝페닐]히드로겐 포스파이트 등의 포스파이트류；9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10-데실옥시-9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드 등의 옥사포스파페난트렌 옥사이드류 등을 들 수 있다.
이들의 산화방지제는, 각각 단독으로 사용할 수 있지만, 2종 이상을 조합하여 병용하여도 상관없다. 산화방지제의 사용량은, 본 발명의 에폭시 수지 조성물 100 질량부에 대하여, 통상 0.008~1질량부, 바람직하게는 0.01~0.5 질량부이다. 또, 본 발명에 있어서는 인계의 산화방지제가 바람직하다.
또한 본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 필요에 따라서 광안정제를 첨가하여도 좋다. 광안정제로서는, 입체장애 아민 계의 광안정제, 특히 HALS 등이 적절하다. HALS로서는 특히 한정되는 것은 아니나, 대표적인 것으로서는, 디부틸아민·1,3,5-트리아진·N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-1,6-헥사메틸렌디아민과 N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)부틸아민의 중축합물, 숙신산디메틸-1-(2-히드록시에틸)-4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 중축합물(예컨대 TINUVIN 111FDL, 시바 재팬 제조 성분), 폴리[{6-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일｝｛(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노｝헥사메틸렌｛(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노｝〕(예컨대 TINUVIN 111FDL, 시바 재팬 제조 성분), 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)〔〔3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시페닐〕메틸〕부틸말로네이트 (예컨대 TINUVIN 144, 시바 재팬 제조), 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 (예컨대 TINUVIN 292, 시바 재팬 제조 성분), 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 (예컨대 TINUVIN 292, 시바 재팬 제조 성분), 비스(1-옥틸옥시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 (예컨대 TINUVIN 123, 시바 재팬 제조 성분), 2-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-2-n-부틸말론산 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜) 등을 들 수 있다. 광안정제는 1종 만이 사용되어도 좋고, 2종류 이상이 병용되어도 좋다.
또한 본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 필요에 따라서 자외선흡수제를 첨가하여도 좋다. 자외선흡수제로서는 특히 제한은 없으나, 벤조트리아졸계, 히드록시페닐트리아진계 등을 들 수 있고, 앞서 기재한 광안정제와 병용하는 것도 가능하다.
벤조트리아졸계(소위 BTZ계) 자외선흡수제로서는, 예컨대, 2-(2-히드록시-5-t-부틸페닐)-2H-벤조트리아졸 (예컨대 TINUVIN PS, 시바 재팬 제조), 벤젠프로판산-3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시알킬에스테르 (예컨대 TINUVIN 99-2, 시바 재팬 제조), 벤젠프로판산-3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시알킬에스테르 (예컨대 TINUVIN 384-2, 시바 재팬 제조), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-비스(1-메틸-1-페닐에틸)페놀 (예컨대 TINUVIN 900, 시바 재팬 제조), 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-6-(1-메틸-1-페닐에틸)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페놀 (예컨대 TINUVIN 928, 시바 재팬 제조), 메틸 3-(3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트/폴리에틸렌 글리콜의 반응 생성물 (예컨대 TINUVIN 1130, 시바 재팬 제조) 등의 벤조트리아졸류를 들 수 있다.
히드록시페닐트리아진계(소위 HPT계) 자외선흡수제는, 하기 화학식을 표시된다:
Figure 112013031040758-pct00015
식중, 복수 존재하는 R4는, 각각 독립하여 수소원자, 탄소수 1~12의 지방족 또는 방향족의 탄화수소기, 탄소수 1~4의 (폴리)알킬렌옥시기, -O-R5를 나타내고, R5는, 수소원자, 탄소수 1~12의 탄화수소기, 수소원자와 그외 글리시딜에테르기, 카복실기, 아크릴레이트기 함유 화합물과의 반응 잔기를 나타낸다.
HPT계 자외선흡수제로서는, 예컨대, 2-(4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-5-히드록시페닐과 옥시란[(알킬옥시)메틸]옥시란의 반응생성물 (예컨대 TINUVIN 400, 시바 재팬 제조), 2-(2,4-디히드록시페닐)-4,6-비스-(2,4-디메틸페닐)-2,3,5-트리아진과 (2-에틸헥실)글리시드산 에스테르의 반응생성물 (예컨대 TINUVIN 405, 시바 재팬 제조), 2,4-비스[2-히드록시-4-부톡시페닐]-6-(2,4-디부톡시페닐)-1,3,5-트리아진 (예컨대 TINUVIN 460, 시바 재팬 제조), 프로판산-2-[4-[4,6-비스([1,1'-비페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일]-3-히드록시페닐]―，이소옥틸에스테르 (예컨대 TINUVIN 479, 시바 재팬 제조) 등의 히드록시페닐 트리아진류를 들 수 있다. 이들 중, 경시적인 착색성이 우수한 히드록시페닐 트리아진류가 적합하게 사용된다.
특히, 프로판산-2-[4-[4,6-비스([1,1'-비페닐]-4-일)-1,3,5-트리아진-2-일]-3-히드록시페닐]-이소옥틸에스테르 (예컨대 TINUVIN 479, 시바 재팬 제조) 등, R4 중 적어도 1개가, 방향족 탄화수소인 것이 우수한 성능을 나타낸다.
이들 중, 히드록시페닐 트리아진계(소위 HPT계) 자외선흡수제와 입체장애 아민계 광안정제를 합쳐서 함유하면, 또한 내광성이 향상하므로 바람직하다.
또한 본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 투명성이나 경도 등의 특성을 손상하지 않는 범위에서 부티랄계 수지, 아세탈계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시-나일론계 수지, NBR-페놀계 수지, 에폭시-NBR계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 실리콘계 수지 등의 수지 성분을 필요에 따라서 첨가하여도 좋다.
또한 본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 일차입경이 1~200나노미터의 미립자를 첨가하여도 좋다. 미립자로서는, 예컨대 글래스, 실리카, 산화지르코늄, 산화주석, 산화티탄, 산화아연, 산화인듐주석, 산화안티몬, 산화셀렌, 산화이트륨 등을 들 수 있고，분산용매를 함유하지 않는 미분말이나 용매에 분산시킨 콜로이드 용액으로서 시장으로부터 입수하여 사용할 수 있다. 또, 이들을 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 분산용매로서는, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 디메틸디메틸아세트아미드 등의 케톤류, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류, 톨루엔, 크실렌 등의 비극성 용매 등, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 각 성분이 용해하는 것을 선정하여 사용하여도 좋다.
그외, 실란 커플링제, 이형제, 레벨링제, 계면활성제, 염료, 안료, 무기 또는 유기의 광확산 필러 등도 첨가할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 내열성, 내광특성을 개량할 목적에서, 금속염을 첨가하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 카복시산 금속염(2-에틸헥산산, 스테아린산, 베헨산, 미리스틴산 등의 아연염, 주석염, 지르코늄염)이나 인산 에스테르 금속(옥틸인산, 스테아릴인산 등의 아연염), 알콕시금속염(트리부틸알루미늄, 테트라프로필지르코늄 등), 아세틸 아세톤염(아세틸 아세톤 지르코늄 킬레이트, 아세틸 아세톤 티탄 킬레이트 등) 등의 금속 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 사용하여도 좋다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 각 성분을, 종래 공지되어 있는 방법과 동일한 방법으로, 균일하게 혼합하여, 그의 경화물로 할 수 있다. 예컨대, 에폭시 수지와 다가 카복시산 경화제 및 필요에 따라 경화촉진제나 다른 성분을, 필요에 따라서 압출기, 혼련기, 롤 등을 사용하여 균일하게 될 때까지 충분하게 혼합하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 얻는다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 상온에서 고체이기 때문에, 용융 후, 주형 또는 트랜스퍼 성형기(transfer molding machine) 등을 이용하여 성형하고, 또한 가열에 의해 경화하는 수법을 들 수 있다.
또, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 등의 용매에 희석하여 바니스로서 사용할 수 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 통상, 상온에서 고체이기 때문에, 용매에 희석하여 사용하는 편이 취급이 쉬워 더욱 바람직하다. 특히 글래스 클로쓰에 함침시켜 사용하는 경우는 용매에 의한 희석을 행한다.
용매는, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용할 때의 점도나 건조속도 등을 고려하여, 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매로서 사용할 수 있다. 용매의 사용비율은 사용시의 작업성이나 건조속도에 의하지만, 본 발명의 에폭시 수지 조성물 100질량부에 대하여 통상 10~200질량부, 바람직하게는 15~100질량부이다.
용매로 희석한 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 얻는 경우도, 각 성분을 상법에 따라서 혼합 용해하는 것에 의해 제조할 수 있다. 예컨대, 교반장치, 온도계가 달린 환저(round bottom) 플라스크에 각 성분을 투입하고, 40~80℃에서 0.5~6 시간 교반하는 것에 의해 에폭시 수지 조성물의 바니스를 얻을 수 있다. 이 때에, 성분(B)＋성분(C)＋성분(D)의 에폭시 수지의 바니스와, 성분(A)＋경화촉매나 첨가제의 바니스를 개별적으로 제조하여 두고, 사용 시에 혼합하는 방법이 특히 바람직하다. 앞에 기재한 바와 같이, 미립자를 첨가하는 경우에는, 호모믹서, 샌드밀 등 고속 교반기나 마이크로플루이다이저(microfluidizer), 3롤 등, 일반적으로 공지된 분산 방법으로 처리를 실시할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 바니스는, 공지의 방법으로 성형하고, 건조시킨 후, 또한 가열하는 것에 의해 경화시킨다. 예컨대, 금형에 흘려넣고, 가열건조 후, 경화시키는 방법이나, 바코터, 에어 나이프 코터, 다이 코터, 그라비아 코터, 옵셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 스크린 인쇄 등, 그 자체 공지의 방법으로 금형 대신으로 되는 금속판이나 이형 필름 등에 도포하고, 가열건조 후, 경화시키는 방법, 글래스 클로쓰에 함침시켜, 가열건조 후, 경화시키는 방법, 또 글래스나 투명 플라스틱 기재에 도포하고, 가열건조 후, 경화시켜 기재와 함께 사용하는 코팅제로서의 사용 방법 등을 들 수 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 경화시에 경화제가 휘발하여 막의 성분비가 변하여 굴절률이 변화하는 일이 없기때문에, 안정한 투명 막을 얻을 수 있다. 이 때문에, 후술하는 광학 시트의 제조 에 적합하다. 또, 경화제의 휘발에 의해 경화막의 표면이 거칠어 지기도 하고, 경화막의 물성이 변해 버리는 일도 없고, 평활하고 경도가 우수한 막을 얻을 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물의 바니스의 건조 속도는, 사용하는 용매나 풍량에 따라 다르지만, 통상은 60~200℃가 바람직하다. 글래스 클로쓰 등의 글래스 섬유 시트상 기재에 상기 바니스를 함침시켜, 용매를 건조할 때에, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 반경화 상태로 하는 것에 의해, 프리프레그를 얻는 것도 가능하다. 이때의 건조 조건은 특히 한정되지 않지만, 온도는 100~180℃, 시간은 1~30분이 바람직하다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물을 경화시켜 얻을 수 있는 경화물도 본 발명에 포함된다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 글래스 클로쓰에 함침시킨 프리프레그를 작성한 후, 건조, 경화시켜 얻을 수 있는 경화물(광학 시트)도 동일하게 본 발명에 포함된다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 경화시에 경화제가 휘발하는 것에 의한 굴절률의 변화가 없기 때문에, 상기 광학 시트의 제조에 적합하다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화 온도 및 시간은, 80~200℃ 및 2~200시간이다. 경화방법로서는 고온에서 한번에 경화시킬 수 있지만, 150℃ 이하의 저온에서 장시간 경화시켜도 좋다. 80~150℃ 사이에서 초기 경화를 실시하고, 100℃~200℃ 사이에서 후경화를 실시하는 등, 스텝와이즈로 승온하여 경화반응을 진행하여도 좋다.
상기 프리프레그를 작제하기 위한 글래스 클로쓰는, 공지인 시판되는 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도 일반적으로 수지 강화용으로서 사용되는 E 글래스 는, 알칼리 금속 산화물이 적고, 무알칼리 글래스로서 본 발명의 용도에는 적합하다. 시판하는 글래스 클로쓰에는, 글래스 섬유를 사용한 직포, 부직포, 편물 등 여러가지 것이 있고, 본 발명에 있어서는 그의 종류에 특히 제한은 없지만, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 함침하여 경화시켰을 때에 평활한 경화물을 얻기 위해서는 글래스 클로쓰의 표면의 요철이 적은 것이 적합하다. 프리프레그를 작제할 때의 건조 및 반경화 조건을 고려하면, 글래스 클로쓰의 두께는 통상 100μm 이하이고, 바람직하게는 50μm이하이다. 25μm 정도이거나 그 이하의 두께의 것을 사용하여 프리프레그를 작제하고, 경화시에 2매 ~수매를 중첩하여 일체화하여 본 발명의 광학 시트로서 좋다. 글래스 클로쓰에 사용하는 글래스 섬유의 직경은 투명성 등을 고려하면 적은 편이 좋고, 10μm 이하가 바람직하다. 또 본 발명의 에폭시 수지 조성물과의 밀착성을 고려하면, 글래스 섬유는 실란 커플링제에 의해 처리한 것이 바람직하다. 굴절률은 1.51~1.57이고, 일반적으로 입수가능한 것으로서 1.55~1.57가 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 본 발명의 경화물의 굴절률은, 사용하는 글래스 클로쓰의 굴절률과의 차가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는 상기 글래스 클로쓰의 굴절률과의 차가 ±0.01로 되는 것이 바람직하고, 또는 차가 ±0.005로 되는 것이 바람직하다. 본 발명의 경화물의 굴절률이 이 범위이면, 투명성, 평활성, 경도가 우수한 본 발명의 광학 시트를 얻을 수 있다. 이들 광학 시트 상에, 또한 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 도포, 건조, 경화하는 것에 의해, 투명성, 평활성이 더욱 우수한 광학 시트를 얻는 것도 가능하다.
본 발명의 광학 시트는, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, EL 디스플레이, 휴대기기 등의 표시장치나 태양전지 등에 사용되는 글래스의 대체품으로서 이용가능하다. 그 외에도, 도광판, 프리즘 시트, 편광판, 위상차판, 시야각 보정 필름, 접착제, 편광자 보호 필름 등의 액정용 필름 등의 액정 표시장치 주변재료 나 반사방지 필름, 터치패널용 전면판, 광학 보정 필름 등에도 사용할 수 있다.
실시예
이어서, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정되지 않는다. 합성예 x2~ z2에 있어서는, 겔 투과 크로마토그래피(이하,「GPC」라 함)에 의해 트리시클로데칸 디메탄올의 소실을 확인한 시점에서 반응 종료로 하였다.
합성예에 있어서, 부는 특히 구애되지 않는 한 질량부이다. 또하 GPC의 측정 조건 및 에폭시 당량의 측정 방법은 이하와 같다.
GPC 측정 조건
컬럼: Shodex SYSTEM-21컬럼
(KF-803L, KF-802.5(×2개), KF-802)
연결용융액: 테트라히드로푸란
유속: 1 ml/min．
컬럼온도: 40℃,
검출: RI (Reflective index)
검량선: Shodex제조 표준 폴리스티렌
에폭시 당량: JIS K-7236에 기재된 방법
합성예 X1 　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서 메틸에틸케톤(이하, MEK) 204부, 트리시클로데칸 디메탄올 294부, 4-메틸시클로헥산디카복시산 무수물(신니폰리카(주) 제조, RIKACID MH；이하, H1) 423부, 시클로헥산-1,2,4-트리카복시산-1,2-무수물(미쓰비시 가스 가가꾸 제조　H-TMAn；이하, H-TMAn) 99부를 부가하고, 50℃에서 2시간 반응 후, 70℃에서 4시간 가열 교반을 행하였다. 얻어진 용액에 MEK를 또한 145부 부가하는 것으로 다가 카복시산(A)의 MEK 용액 1166부를 얻었다. 얻어진 용액은 무색이고, 에폭시 당량은 272 g/eq.이고, 다가 카복시산(A)의 농도는 70질량%이었다.
합성예 x2　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서 트리시클로데칸 디메탄올 12부, H1　73부, H-TMAn　15부를 부가하고, 40℃에서 3시간 반응 후, 70℃에서 1시간 가열교반을 실시하여, 무색의 액상 수지인 다가 카복시산(A)과 H1의 혼합물을 100부 얻었다. 이 혼합물의 에폭시 당량은 171 g/eq.이고, GPC로 측정한 성분비는 산 무수물과 가교 다환 디올류의 반응물: H1: H-TMAn = 40.8: 48.8: 10.5이었다.
합성예 ｘ3　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서 트리시클로데칸 디메탄올 36부, H1　195부, H-TMAn　69부를 부가하고, 40℃에서 3시간 반응 후, 70℃에서 1시간 가열교반을 행하여, 무색의 액상 수지인 다가 카복시산(A)과 H1의 혼합물을 300부 얻었다. 이 혼합물의 에폭시 당량은 162 g/eq.이고, GPC로 측정한 성분비는 산 무수물과 가교 다환 디올류의 반응물: H1: H-TMAn = 42.0: 42.1: 15.9이었다.
합성예 ｘ4　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서 트리시클로데칸 디메탄올 45부, H1　195부, H-TMAn　60부를 부가하고, 40℃에서 3시간 반응 후, 70℃에서 1시간 가열교반을 실시하여, 무색의 액상 수지인 다가 카복시산(A)과 H1의 혼합물을 300부 얻었다. 이 혼합물의 에폭시 당량은 170 g/eq.이고, GPC로 측정한 성분비는 산 무수물과 가교 다환 디올류의 반응물: H1: H-TMAn = 51.0: 37.1: 11.9이었다.
합성예 ｘ5　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서 트리시클로데칸 디메탄올 40부, H1　200부를 부가하고, 40℃에서 3시간 반응 후, 70℃에서 1시간 가열 교반을 실시하여, 무색의 액상 수지인 다가 카복시산(A)을 240부 얻었다. 에폭시 당량은 200 g/eq.이었다.
합성예 ｘ6　에폭시 수지(C)의 합성
온도계, 적하 로트, 냉각관, 교반기를 구비한 플라스크에 질소 가스 퍼지를 실시하면서 (4-(4-(1,1-비스(p-히드록시페닐)-에틸)α,α-디메틸벤질)페놀) 141.5부, 에피클로로히드린 463부, 메탄올 46부를 투입하고, 교반하에서 70℃까지 승온시켰다. 이어서 플레이크상 수산화 나트륨 42부를 90분에 걸쳐서 분할 첨가하고, 그후, 70℃에서 1시간 교반하였다. 반응 종료후, 물 200부를 부가하고 수세를 실시하여 생성한 염 등을 제거한 후, 유층(오일층)으로부터 회전 증발기를 사용하여 140℃에서 감압하, 과잉의 에피클로로히드린 등의 용매를 증류제거하였다. 증류물에 메틸이소부틸케톤 400부를 부가하고 용해하여, 70℃ 까지 승온시켰다. 교반하에서 30질량%의 수산화 나트륨 수용액 12부를 부가하고, 1시간 반응을 실시한 후 세정수가 중성으로 될 때까지 수세를 행하여, 얻어진 용액을, 회전 증발기를 사용하여 180℃에서 감압하에 메틸이소부틸케톤 등을 증류제거하는 것에 의해 무색~담황색의 에폭시 수지(C) 190부를 얻었다. 얻어진 에폭시 수지는 화학식(III)으로 표시되고, 그의 n 은 1.1, 에폭시 당량은 209 g/eq., 연화점은 57.7℃, 용융 점도(200℃) 0.12Pａ·s이었다.
이하의 실시예에 나타내는 바와 같은 조성(수치는 질량부를 나타냄)에 본 발명의 에폭시 수지 조성물 및 경화물을 얻었다. 또한 수지 조성물 및 경화막에 관한 평가 방법 및 평가 기준은 이하와 같다.
(1) 점도: E형 점도계(TV-200: 토키산교(주) 제조)를 사용하여, 25℃에서 측정하였다.
(2) 굴절률(25℃): 경화된 에폭시 수지 조성물의 굴절률(25℃)을 프리즘 커플러 굴절률계(메트리콘 제조)로 측정하였다.
(3) 글래스 전이온도(Tg): 경화된 에폭시 수지 조성물의 Tg점을 점탄성 측정 시스템(DMS-6000: 세이코 전자공업(주) 제조)에 있어서, 인장모드, 주파수 1Hz에서 측정하였다.
(4) 400nm 투과율, 550nm 투과율, YI값: 경화된 에폭시 수지 조성물의 경화막의 막 두께를 듀얼타입 막두께계(케트 과학연구소 제조)로 측정한 후, 투과율을 분광광도계 U-3310(히타치 제조)에 의해 측정하고, 또한 100μm 두께로 환산한 값에서의 400nm 투과율, 550nm 투과율, YI값을 구하였다.
(5) 내광시험: 에폭시 수지 조성물의 경화막을 EYE SUPER UV TESTER SUV-W11 (이와사키전기 제조)에 의해 60℃, 60% RH의 조건에서 4시간의 내광시험을 실시한 후, 외관을 목측으로 관찰하였다. 또한 투과율(400nm, 550nm), 착색(YI값)을 (4)와 동일하게 측정하였다.
(6) 내열시험: 에폭시 수지 조성물의 경화막을 120℃ 건조기 중에 100시간 투입한 후, 외관을 목측으로 관찰하였다. 또한 투과율(400nm, 550nm), 착색(YI값)을 (4)와 동일하게 측정하였다.
(7) 전광선 투과율, 헤이즈: 헤이즈미터 TC-H3DPK(도쿄덴쇼쿠 제조)로 측정하였다.
실시예 ｘ1
합성예ｘ2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 39.9부, 성분(B)로서 EHPE-3150(다이셀화학 제조: 화학식(II)에 있어서, R3 = 트리메틸올프로판 잔기, m = 5, 에폭시 당량 181)을 10.3부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 16.4부, NC-3000(니뽕 가야꾸 제조: 비페닐 구조 다관능 에폭시 수지, 에폭시 당량 275) 12.3부, 성분(D)로서 JER-828(미쓰비시 가가꾸 제조: 액상 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 185)을 5.2부, YD-012(도토가세이 제조: 고형 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 670)를 15.9부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260(ADEKA 제조: 인계 산화방지제) 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 43.2부를, 70℃로 가열하고, 혼합하여, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석 용액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석 용액의 점도는 98 mPａ·s이었다.
글래스 기판 상에 내열 이형 테이프로 40mm×25mm×깊이 1mm의 프레임을 작성하고, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 두께 약 800μm 까지 캐스팅하고 80℃에서 50분간 건조시켰다. 건조 도중에서 진공탈포를, 1회 행하여 기포를 제거하였다. 그 후 실온까지 냉각하여 상태를 확인해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여, 150℃ 건조기에서 3시간 경화하고, 본 발명의 에폭시 수지 조성물 의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.568이고, 글래스 전이온도(Tg)는 135℃이었다. 경화막의 YI값은 0.3, 투과율은 550nm이고 90.6%, 400nm에서 90.1%이었다.
실시예 ｘ2
합성예ｘ2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 43.6부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 2.6부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 35.5부, 성분(D)로서 JER-828을 10.4부, YD-012를 8.0부, 그 외 성분으로서, 경화 촉매인 HISHICOLIN PX4MP(니뽕가가꾸고교 제조: 4급 포스포늄염) 0.3부, 희석 용매인 MEK 43부를, 70℃로 가온하고, 혼합하여, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분 70% MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액의 점도는 40 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
이어서, 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.566이고, 글래스 전이온도(Tg)는 140℃이었다. 경화막의 YI값은 0.2, 투과율은 550nm에서 90.6%, 400nm에서 90.6%이었다.
실시예 ｘ3
실시예ｘ2에 있어서, 그외의 성분에서 경화촉매로서 U-CAT5002(산요가세이 제조, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)-운데센-7 유도체의 테트라페닐 보레이트) 0.3부를 사용하는 이외는, 실시예ｘ2와 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 41 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여, 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을얻었다. 굴절률(25℃)은 1.566이고, 글래스 전이온도(Tg)는 141℃이었다.
실시예 ｘ4
합성예ｘ2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 41.3부(성분(B), 성분(C) 및 성분(D)의 전체 에폭시 기에 대하여 1당량), 성분(C)으로서 NC-3000을 사용하지 않고 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 27.3부를 사용하는 이외는, 실시예ｘ1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 62 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 145℃이었다. 경화막의 YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 90.6%, 400nm에서 90.5%이었다.
이어서 내광시험, 내열시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 약간 착색이 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성은 양호하였다. YI값은 5.6, 투과율은 550 mm에서 90.0%, 400nm에서 80.0%이었다.
내열시험후의 외관은 착색도 전혀 없고 양호하였다. YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 90.5%이었다.
실시예 ｘ5
성분(A)로서 합성예ｘ1에서 얻은 농도 70질량%의 다가 카복시산 용액 66.6부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 4.8부, 성분(C)로서 NC-3000를 사용하지 않고 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 12.0부, 성분(D)로서 JER-828을 8.1부, YD-012를 28.5부 사용하고, 그외 성분인 희석 용매 MEK를 23부로 하는 이외는, 실시예ｘ1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 306 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.558이고, 글래스 전이온도(Tg)는 106℃이었다.
실시예 ｘ6
합성예ｘ4에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 41.2부, 성분(C)로서 NC-3000을 사용하지 않고 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 27.4부, 성분(D)로서 JER-828을 5.2부, YD-012를 16.0부 사용하는 이외는, 실시예ｘ1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 70 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 142℃이었다.
실시예 ｘ7
합성예ｘ3에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 40.0부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 10.6부, 성분(C)로서 NC-3000을 사용하지 않고 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 28.0부, 성분(D)로서 JER-828을 5.3부, YD-012를 16.1부 사용하는 이외는, 실시예ｘ1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 868 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.562이고, 글래스 전이온도(Tg)는 147℃이었다.
실시예 ｘ8
성분(A)로서 합성예ｘ2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 40.6부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 11.3부, 성분(C)로서 NC-3000을 사용하지 않고 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 20.7부를, 성분(D)로서 JER-828을 5.2부, YD-012를15.9부, BPEF-G(OGSOL EG: 오사카 가스 제조, 플루오렌 구조 고형 에폭시 수지, 에폭시 당량 275) 6.2부를 사용하는 이외는, 실시예ｘ1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 62 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.563이고, 글래스 전이온도(Tg)는 139℃이었다.
실시예 ｘ9
성분(A)로서 합성예ｘ2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 51.0부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 36.0부, 셀록사이드 2021P(다이셀화학 제조: 3,4-에폭시 시클로헥시메틸-3,4-에폭시시클로헥산 카복실레이트, 에폭시 당량 130) 13.0부를 사용하고, 성분(C) 및 성분(D)를 사용하지 않는 것 이외는, 실시예ｘ1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 33 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.512이고, 글래스 전이온도(Tg)는 160℃이었다. 경화막의 YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 91.9%, 400nm에서 91.6%이었다.
이어서 내광성 시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색도 전혀 보이지 않고 양호하며, YI값은 0.5, 투과율은 550nm에서 91.7%, 400nm에서 91.0%이었다.
실시예 ｘ10
성분(A)로서 합성예ｘ2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 50.4부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 25.7부, 셀록사이드 2021P를 13.0부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 10.9부를 사용하고, 성분(D)를 사용하지 않는 것 이외는, 실시예ｘ1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 33 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.523이고, 글래스 전이온도(Tg)는 157℃이었다. 경화막의 YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 91.6%, 400nm에서 91.5%이었다.
이어서 내광성 시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색이 약간 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성도 양호하였다. YI값은 5.8, 투과율은 550nm에서 91.0%, 400 nm에서 80.0% 이었다.
실시예 x 11
실시예ｘ4에 있어서, 또한 TINUVIN 400(시바 스폐셜티 케미컬즈 제조: 히드록시페닐 트리아진계 자외선흡수제)을 0.5부 추가하는 이외는, 실시예ｘ4와 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 33 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 145℃이었다. 경화막의 YI값은 0.4, 투과율은 550nm에서 90.4%, 400nm에서 86.4%이었다.
이어서 내광성 시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색이 약간 이지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성도 양호하였다. YI값은 1.3, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 89.0%이었다.
비교예 ｘ1
RIKACID MH700(신니폰리카 제조: 메틸헥사히드로 프탈산 무수물과 헥사히드로 프탈산 무수물의 혼합물 7:3； 당량은 168 g/eq., 이하, H2라 칭함) 40.6부(성분(B), 성분(C) 및 성분(D)의 전체 에폭시 기에 대하여 1 당량), 성분(B)로서 EHPE-3150을 10.3부, 성분(C)로서 합성예ｘ6의 화합물 27.3부, 성분(D)로서 JER-828을 5.2부, YD-012를 15.9부, 그 외 성분으로서 옥탄산 아연 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260(ADEKA 제조: 인계 산화방지제) 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일) 카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 42.8부를, 70℃로 가온하고, 혼합하여, 비교용의 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다.
실시예 ｘ12
실시예ｘ4 및 비교예ｘ1에서 얻은 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액100부에 대하여, 톨루엔 1부를 각각 첨가, 혼합하여, 휘발시험용 샘플을 얻었다.
글래스 기판 상에 내열 이형 테이프로 40mm×25mm×깊이 1mm의 프레임을 작성하고, 실시예ｘ4 및 비교예ｘ1의 휘발 시험용 샘플(고형분이 69 질량%인 MEK·톨루엔 혼합 용액)을, 두께 약 800μm 캐스팅하고, 측량한 후, 80℃에서 15분간 건조시켰다. 도중에서 진공탈포를 1회 행하여 기포를 제거하였다. 그후 아직 용매가 남아있는 상태에서 하기 조건에서 경화를 실시하여, 경화물을 얻었다. 경화 후에 측량하고, 캐스팅한 샘플 고형분에 대하여 건조·경화 중의 휘발감량(%)을 계산하였다. 얻어진 경화물의 표면의 외관을 관찰하고, 굴절률을 측정하였다.
Figure 112013031040758-pct00016
실시예 ｘ13
실시예ｘ4에서 얻은 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액에 MEK를 첨가하여 고형분 50질량%로 조정하고, 시판하는 글래스 클로쓰(E글래스 클로쓰: 약 30μm 두께, 평직)를 넣어 함침시켰다. 글래스 클로쓰를 들어올린 후, 120℃에서 7분 건조시켰다. 건조 후의 시트는 고형 필름이었다. 그것을 또한 이형 처리한 PET 필름에 샌드위치하여 프레스하면서 150℃에서 10분 처리하고, 반경화시켜서 프리프레그를 얻었다. 그 후, 150℃ 건조기에서 3시간 경화하였다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물과 글래스 클로쓰의 복합화된 시트가 얻어지며, 굴절률은 1.561이었다. 전광선 투과율은 92%, 헤이즈 2%이고, 착색 없는 투명 시트이었다.
실시예ｘ1~ｘ11의 결과로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 투명성이 우수하고, 착색도 없고, 내열성, 내광성이 양호한, 여러 가지 굴절률의 경화물을 얻을 수 있다. 실시예ｘ12로부터는, 다가 카복시산(A)을 사용하는 것에 의해, 일반적인 산 무수물 경화제를 사용한 비교예ｘ1의 경우와 비교로 분명하게 평활한 막을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한 비교예ｘ1의 산 무수물 경화제가 다량으로 휘발하여 경화막의 성분 구성비가 변화하는 것에 대하여, 본 발명에서는 휘발이 거의 없음을 알 수 있다. 휘발에 의한 경화막의 성분 구성비의 변화는, 경화막의 굴절률의 변동에 관련되기 때문에, 글래스 클로쓰와 조합시킨 경우에 굴절률이 맞지 않게 되어 투명 시트를 얻는 것이 곤란하게 되지만, 본 발명의 실시예에서는 그러한 문제는 없는 것을 알 수 있다. 실시예ｘ13의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것에 의해 안정한 굴절률 의 경화막을 얻을 수 있고, 글래스 클로쓰와 조합시켰을 때에도 투명한 막을 얻을 수 있음이 확인되었다.
실시예 ｘ14
실시예ｘ4에 있어서, ADEKASTAB 260 및 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 -4-일)카보네이트를 제외하고, TINUVIN 479(시바 스폐셜티 케미컬즈 제조: 히드록시페닐트리아진계 자외선흡수제)를 0.5부 추가하는 이외는, 실시예ｘ4와 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 33 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 145℃이었다. 경화막의 YI값은 0.4, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 86.6%이었다.
이어서 내광성 시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색이 약간 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성도 양호하였다. YI값은 0.7, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 85.9%이었다.
실시예 ｘ15
실시예ｘ14에 있어서, 또한 TINUVIN 123(시바 스폐셜티 케미컬즈 제조: 입체장애 아민계 광안정제)을 0.2부 추가하는 이외는, 실시예ｘ4와 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 33 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 145℃이었다. 경화막의 YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 87.6%이었다.
이어서 내광성시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색이 약간 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성도 양호하였다. YI값은 0.6, 투과율은 550nm에서 90.6%, 400nm에서 86.9%이었다.
실시예 ｘ16
실시예ｘ14에 있어서, TINUVIN 479 대신에 TINUVIN 405(시바 스폐셜티 케미컬즈 제조: 히드록시페닐트리아진계 자외선흡수제) 0.5부를 추가하는 이외는, 실시예ｘ14와 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 33 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 145℃이었다. 경화막의 YI값은 0.5, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 88.4%이었다.
이어서 내광성 시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색이 약간 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성도 양호하였다. YI값은 0.8, 투과율은 550nm에서 90.6%, 400nm에서 87.9%이었다.
실시예 ｘ17
실시예ｘ15에 있어서, TINUVIN 123 대신에 TINUVIN 144(시바 스폐셜티 케미컬즈 제조: 입체장애 아민계 광안정제)를 사용하는 이외는, 실시예ｘ15와 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 33 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예ｘ1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속하여 실시예ｘ1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 145℃이었다. 경화막의 YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 87.8%이었다.
이어서 내광성 시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색이 약간 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성도 양호하였다. YI값은 0.5, 투과율은 550nm에서 90.6%, 400nm에서 88.0%이었다.
합성예 y1 　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서 톨루엔 10부, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올(교와발효 케미컬 주식회사 제조 KYOWAOL PD9) 80부, H2168부를 부가하고, 100℃에서 4시간 가열교반을 실시하여, GPC에 의해 원료의 소실을 확인하였다. 반응 종료후, 회전 증발기를 사용하여, 잔존하는 용매를 증류제거하는 것으로, 무색의 고형 수지인 본 발명의 다가 카복시산(A)이 246부 얻어졌다. GPC에 의한 순도는 97 면적%이고, 에폭시 당량은 248 g/eq.이었다.
합성예 y2 　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올(교와발효케미컬 주식회사 제조　KKYOWADIOL PD9) 20부, H1　100부를 부가하고, 60℃에서 4시간 가열교반을 실시하였다. GPC에 의해 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올의 1 면적% 이하를 확인하고, 무색의 액상 수지인 다가 카복시산(A)과 H1의 혼합물 120부를 얻었다. 이 혼합물의 에폭시 당량은 201 g/eq．이고, GPC로 측정한 성분비는 산 무수물과 가교 다환 디올류의 반응물: H1 = 43: 57이었다. 50℃에 있어서의 점도는 1100mP·s이었다(25℃에서는 16200 mPａ·s　E형 점도계).
실시예 y1
합성예 y2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 34.8부, 성분(B)로서 EHPE-3150(다이셀화학 제조: 화학식(II)에 있어서, R3 = 트리메틸올프로판 잔기, m = 5, 에폭시 당량 181) 9.5부, 성분(D)로서 JER-828(미쓰비시가가꾸 제조: 액상 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 185) 9.6부, YD-012(도토가세이 제조: 고형 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 670) 46.2부, 그 외 성분으로서, 경화촉매인 HISHICOLIN PX4MP(니뽕가가꾸고교 제조: 4급 포스포늄염) 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260(ADEKA 제조: 인계 산화방지제) 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 25.2부를, 70℃로 가온하고, 혼합하여, 본 발명의 에폭시 수지 조성물(y1)의 고형분 80% MEK 희석액(y1D)을 얻었다. y1D의 점도는 309 mPａ·s이었다.
얻어진 y1을, MEK를 이용하여 또한 고형분 70%(y1D')로 조정하였다.
글래스 기판 상에 내열 이형 테이프로 40mm×25mm×깊이 1mm의 프레임을 작성하고, y1D'를 두께 약 800μm까지 캐스팅하고, 80℃에서 50분간 건조시켰다. 건조 도중에서 진공발포를 1회 행하여, 기포를 제거하였다. 그 후 실온까지 냉각하여 상태를 확인해보니, y1은 고체이었다.
계속해서 150℃ 건조기에서 3시간 경화하여, y1의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.555이고, 글래스 전이온도(Tg)는 101℃이었다. 경화막의 YI값은 0.2, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 90.5%이었다.
실시예 y2
합성예 y2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 43.4부, 성분(B)로서 EHPE-3150를 11.7부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 12.5부, 성분(D)로서 JER-828를 9.5부, YD-012를 22.9부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260(ADEKA 제조: 인계 산화방지제) 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 43.2부를 사용하는 이외는, 실시예 y1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물(y2)의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액(y2D)을 얻었다. y2D의 점도는 57 mPａ·s이었다.
얻어진 y2D를 실시예 y1과 동일하게 건조해보니, y2는 고체이었다.
계속하여 실시예 y1과 동일하게 y2의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.551이고, 글래스 전이온도(Tg)는 106℃이었다. 경화막의 YI값은 0.2, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 91.0%이었다.
이어서 내광시험, 내열시험을 실시하였다. 내광시험후의 외관은 약간 착색이 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성은 양호하였다. YI값은 5.2, 투과율은 550nm에서 90.1%, 400nm에서 78.8%이었다.
내열시험 후의 외관은 착색도 물론 없고 양호하였다. YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 90.5%이었다.
실시예 y3
합성예 y2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 37.1부, 성분(B)로서 EHPE-3150를 4.7부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 10.1부, 성분(D)로서 JER-828을 9.6부, YD-012를 38.5부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260을 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 -4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 43.2부를 사용하는 이외는, 실시예 y1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물(y3)의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액(y3D)을 얻었다. y3D의 점도는 104 mPａ·s이었다.
얻어진 y3D를 실시예 y1과 동일하게 건조해보니, y3은 고체이었다.
계속하여 실시예 y1과 동일하게 y3의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)은 99℃이었다. 경화막의 YI값은 0.1, 투과율은 550nm에서 90.6%, 400nm에서 90.9%이었다.
이어서 내광시험, 내열시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 약간 착색이 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성은 양호하였다. YI값은 5.6, 투과율은 550nm에서 90.0%, 400nm에서 78.0%이었다.
실시예 y4
합성예 y2에서 얻은 다가 카복시산(성분(A))과 H1의 혼합물 48.5부(성분(B), 성분(C) 및 성분(D)의 전체 에폭시 기에 대하여 1 당량), 성분(B)로서 EHPE-3150을 10.3부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 27.3부, 성분(D)로서 JER-828를 5.2부, YD-012를 15.9부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, ADEKASTAB 260을 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 46.2부를 사용하는 이외는, 실시예 y1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물(y4)의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액(y4D)을 얻었다. y4D의 점도는 60 mPａ·s이었다.
얻어진 y4D을 실시예 y1과 동일하게 건조해보니, y4는 고체이었다.
계속하여 실시예 y1과 동일하게 y4의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.552이고, 글래스 전이온도(Tg)는 107℃이었다. 경화막의 YI값은 0.2, 투과율은 550nm에서 90.9%, 400nm에서 90.8%이었다.
실시예 y5
합성예 y1에서 얻은 다가 카복시산(A) 45.9부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 4.8부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 7.7부, 성분(D)로서 JER-828을 8.1부, YD-012를 28.5부, BPEF-G(OGSOL EG: 오사카 가스 제조, 플루오렌 구조 고형 에폭시 수지, 에폭시 당량 275) 5.0부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260(ADEKA 제조: 인계 산화방지제) 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 43.2부를, 70℃로 가온하고, 혼합하여, 본 발명의 에폭시 수지 조성물(y5)의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액(y5D)을 얻었다. y5D의 점도는 286 mPａ·s이었다.
얻어진 y5D를 실시예 y1과 동일하게 건조해보니, y5는 고체이었다.
계속하여 실시예 y1과 동일하게 y5의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.560이고, 글래스 전이온도(Tg)는 102℃이었다. 경화막의 YI값은 0.1, 투과율은 550nm에서 90.6%, 400nm에서 90.8%이었다.
실시예 y6
실시예 y3에 있어서, 또한 TINUVIN 400(시바 스폐셜티 케미컬즈 제조: 히드록시페닐트리아진계 자외선흡수제)을 0.5부 추가하는 이외는, 실시예 y4와 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물(y6)의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액(y6D)을 얻었다. y6D의 점도는 106 mPａ·s이었다.
얻어진 y6D을 실시예 y1과 동일하게 건조해보니, y6은 고체이었다.
계속하여 실시예 y1과 동일하게 y6의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 100℃이었다. 경화막의 YI값은 0.3, 투과율은 550nm에서 90.4%, 400nm에서 88.4%이었다.
이어서 내광성 시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 착색이 약간 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성도 양호하였다. YI값은 1.3, 투과율은 550nm에서 90.5%, 400nm에서 89.0%이었다.
비교예 y1
RIKACID MH700(신니폰리카 제조: 메틸헥사히드로 프탈산 무수물과 헥사히드로 프탈산 무수물의 혼합물 7:3； 당량은 168 g/eq.임) 40.6부(성분(B), 성분(C) 및 성분(D)의 전체 에폭시 기에 대하여 1 당량), 성분(B)로서 EHPE-3150을 10.3부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 27.3부, 성분(D)로서 JER-828을 5.2부, YD-012를 15.9부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260을 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 42.8부를, 70℃로 가온하고, 혼합하여, 비교용 수지 조성물의 고형분이 70 질량%인 MEK 희석액을 얻었다.
실시예 y7
실시예 y4 및 비교예 y1에서 얻은 조성물의 고형분이 70질량%인 MEK 희석액100부에 대하여, 톨루엔 1부를 각각 첨가, 혼합하여, 휘발시험용의 샘플을 얻었다.
글래스 기판 상에 내열 이형 테이프로 40mm×25mm×깊이 1mm의 프레임을 작성하고, 실시예 y4 및 비교예 y1의 휘발 시험용 샘플(고형분이 69질량%의 MEK·톨루엔 혼합 용액)을, 두께 약 800μm로 캐스팅하고, 측량 후, 80℃에서 15분간 건조시켰다. 도중에 진공탈포를 1회 실시하여 기포를 제거하였다. 그후, 아직 용매가 남아 있는 상태로 하기 조건에서 경화를 실시하여 경화물을 얻었다. 경화 후에 측량하고, 캐스팅한 샘플 고형분에 대하여, 건조·경화 중의 휘발감량(%)을 계산하였다. 얻어진 경화물의 표면 외관을 관찰하고, 굴절률을 측정하였다.
Figure 112013031040758-pct00017
실시예 y8
실시예 y3에서 얻은 y3D에 또한 MEK를 첨가하여 고형분 50질량%로 조정하고, 시판되는 글래스 클로쓰(E글래스 클로쓰: 약 30μm 두께, 평직；굴절률: 1.560)를 넣어, 함침시켰다. 글래스 클로쓰를 들어올린 후, 120℃에서 7분 건조시켰다. 건조 후의 시트는 고형 필름이었다. 그것을 또한 이형 처리한 PET 필름에 샌드위치하여 프레스하면서 150℃에서 10분간 처리하고, 반경화시켜 프리프레그를 얻었다. 그 후, 150℃ 건조기에서 3시간 경화시켰다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물과 글래스 클로쓰의 복합화된 시트가 얻어지며, 굴절률은 1.560이었다. 전광선 투과율은 92%, 헤이즈 2%이고, 착색이 없는 투명 시트이었다.
실시예 y1~8의 결과로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 에폭시 수지 조성물 은, 투명성이 우수하고, 착색도 없고, 내열성, 내광성이 양호한, 다양한 굴절률의 경화물을 얻을 수 있다. 실시예 y7로부터는, 다가 카복시산(B)을 사용하는 것에 의해, 일반적인 산 무수물 경화제를 사용한 비교예 y1의 경우와 비교하여 분명히 평활한 막을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또 비교예 y1의 산 무수물 경화제가 다량으로 휘발하여 경화막의 성분 구성비가 변화하는 것에 대하여, 본 발명에서는 휘발이 거의 없는 것을 알 수 있다. 휘발에 의한 경화막의 성분 구성비의 변화는, 경화막의 굴절률의 변동과 관련되기 때문에, 글래스 클로쓰와 조합한 경우에 굴절률이 맞지 않게 되어 투명 시트를 얻는 것이 곤란하게 되지만, 본 발명의 실시예에서는 그와 같은 문제는 없는 것을 알 수 있다. 실시예 y8의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것에 의해 안정한 굴절률의 경화막을 얻을 수 있고, 글래스 클로쓰와 조합했을 때에도 투명한 막을 얻을 수 있음이 확인되었다.
합성예 z1 　다가 카복시산(A)의 합성
교반기, 환류냉각관, 교반장치를 구비한 플라스크에, 질소 퍼지를 실시하면서, 디트리메틸올프로판(Di-TMP　퍼스토르프 제조) 125부, 메틸시클로헥산 디카복시산 무수물(RIKACIDMH　신니폰리카 제조) 336부, 메틸에틸케톤 115부를 부가하고, 80℃에서 7시간 교반하였다. 반응 종료후, 메틸에틸케톤 198부를 부가하고, 농도조절을 실시하여, 농도 70%의 다가 카복시산(A)의 메틸에틸케톤 용액 658부를 얻었다.
실시예 z1
합성예 z1에서 얻은 다가 카복시산(A) 53.1부, 성분(B)로서 EHPE-3150(다이셀화학 제조: 화학식(II)에 있어서, R3 = 트리메틸올프로판 잔기, m = 5, 에폭시 당량 181 g/eq.) 2.2부, 성분(C)로서 합성예 ｘ6에서 얻은 화합물 7.1부, 성분(D)로서 JER-828(미쓰비시가가꾸 제조: 액상 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 185 g/eq.) 8.9부, YD-012(도토가세이 제조: 고형 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 670 g/eq.) 44.6부, 그 외 성분으로서, 경화 촉매인 HISHICOLIN PX4MP(니뽕가가꾸고교 제조: 4급 포스포늄염) 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260(ADEKA 제조: 인계 산화방지제) 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 51.2부를, 70℃로 가온하고, 혼합하여, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분 60질량% MEK 희석액을 얻었다. 이 MEK 희석액의 점도는 54 mPａ·s이었다.
글래스 기판 상에 내열 이형 테이프로 40mm×25mm×깊이 1mm의 프레임을 작성하고, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 두께 약 800μm까지 캐스팅하고, 80℃에서 50분간 건조시켰다. 건조 도중에 진공탈포를 1회 실시하여 기포를 제거하였다. 그 후 실온까지 냉각하여 상태를 확인해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 150℃ 건조기에서 3시간 경화하여, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.561이고, 글래스 전이온도(Tg)는 110℃이었다. 경화막의 YI값은 0.2, 투과율은 550nm에서 90.7%, 400nm에서 90.5%이었다.
이어서 내광시험, 내열시험을 실시하였다. 내광시험후의 외관은 약간 착색이 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성은 양호하였다. 내열시험 후의 외관은 착색, 및 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성은 양호하였다.
실시예 z2
합성예 z1에서 얻은 다가 카복시산(A) 83.4부, 성분(B)로서 EHPE-3150을 30.8부, 셀록사이드 2021P(다이셀화학 제조: 3,4-에폭시 시클로헥세닐메틸-3',4'-에폭시시클로헥센 카복실레이트, 에폭시 당량 130 g/eq.) 10.8부를 사용하고, 성분(C), 성분(D)를 사용하지 않고, 그 외 성분으로서, 경화촉매인 HISHICOLIN PX4MP(니뽕가가꾸고교 제조: 4급 포스포늄염) 0.2부, 첨가제인 ADEKASTAB 260(ADEKA 제조: 인계 산화방지제) 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 42.1부를 사용하는 이외는, 실시예 z1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 60질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 30 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예 z1과 동일하게 건조해보니, 실시예 z2의 에폭시 수지 조성물은 액상이었다.
계속해서 실시예 z1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.500이고 투명성은 양호하였다. 이어서 내광시험, 내열시험을 실시하였다. 내광시험 후의 외관은 약간 착색이 있지만 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성은 양호하였다. 내열시험 후의 외관은 착색, 및 크랙킹 등의 열화도 없고 투명성은 양호하였다.
실시예 z3
합성예 z1에서 얻은 다가 카복시산(A) 79.6부(성분(B), 성분(C) 및 성분(D)의 전체 에폭시 기에 대하여 1당량), 성분(B)로서 EHPE-3150을 10.3부, 성분(C)로서 합성예ｘ6에서 얻은 화합물 27.3부, 성분(D)로서 JER-828을 5.2부, YD-012를15.9부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, ADEKASTAB 260을 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 52.9부를 사용하는 이외는, 실시예 z1과 동일하게 하여 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 60질량%인 MEK 희석액을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액의 점도는 104 mPａ·s이었다.
얻어진 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 MEK 희석액을 실시예 z1과 동일하게 건조해보니, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고체이었다.
계속해서 실시예 z1과 동일하게 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 얻었다. 굴절률(25℃)은 1.550이었다.
비교예 z1
RIKACIDMH-700(신니폰리카 제조: 메틸헥사히드로 프탈산 무수물과 헥사히드로 프탈산 무수물의 혼합물 7:3； 당량은 168 g/eq.) 40.6부(성분(B), 성분(C) 및 성분(D)의 전체 에폭시 기에 대하여 1 당량), 성분(B)로서 EHPE-3150을 10.3부, 성분(C)로서 합성예 z3에서 얻은 화합물 27.3부, 성분(D)로서 JER-828을 5.2부, YD-012를 15.9부, 그 외 성분으로서 옥탄산아연 0.3부, 첨가제인 ADEKASTAB 260을 0.2부, 비스(1-운데칸옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)카보네이트 0.2부, 희석 용매인 MEK 66.6부를, 70℃로 가온하고, 혼합하여, 비교용의 수지 조성물의 고형분이 60질량%인 MEK 희석액을 얻었다.
실시예 z4
실시예 z3 및 비교예 z1에서 얻은 조성물의 고형분이 60질량%인 MEK 희석액100부에 대하여, 톨루엔 1부를 각각 첨가, 혼합하여, 휘발시험용 샘플을 얻었다.
글래스 기판 상에 내열 이형 테이프로 40mm×25mm×깊이 1mm의 프레임을 작성하고, 실시예 z4 및 비교예 z1의 휘발 시험용 샘플(고형분이 59질량%의 MEK·톨루엔 혼합 용액)을, 두께 약 800μm로 캐스팅하고, 측량한 후, 80℃에서 15분간 건조시켰다. 도중에서 진공탈포를 1회 실시하여 기포를 제거하였다. 그후 아직 용매가 잔류하는 상태로 하기 조건에서 경화를 실시하여 경화물을 얻었다. 경화 후에 측량하고, 캐스팅한 샘플 고형분에 대하여, 건조·경화 중의 휘발감량(질량%)을계산하였다. 얻어진 경화물의 표면 외관을 관찰하여, 굴절률을 측정하였다.
Figure 112013031040758-pct00018
실시예 z5
실시예 z1에서 얻은 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 고형분이 60질량%인 MEK 희석액에 MEK를 첨가하여 고형분 50질량%로 조정하고, 시판하는 글래스 클로쓰(E글래스 클로쓰: 약 30μm 두께； 평직；굴절률: 1.560)를 넣어 함침시켰다. 글래스 클로쓰를 들어올린 후, 120℃에서 7분 건조시켰다. 건조 후의 시트는 고형 필름이었다. 그것을 또한 이형처리한 PET 필름에 샌드위치하여 프레스하면서 150℃에서 10분간 처리하고, 반경화시켜서 프리프레그를 얻었다. 그 후 150℃ 건조기에서 3시간 경화시켰다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물과 글래스 클로쓰가 복합화된 시트를 얻으며, 굴절률은 1.560이었다. 전광선 투과율은 92%, 헤이즈 3%이고, 착색이 없는 투명 시트이었다.
실시예 z1~4의 결과로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 에폭시 수지 조성물로부터는, 투명성이 우수하고, 착색도 없으며, 다양한 굴절률의 경화물을 얻을 수 있다. 또한 실시예 z4의 결과로부터는, 다가 카복시산(A)을 사용하는 것에 의해, 일반적인 산 무수물 경화제를 사용한 비교예 z1의 경우와 비교하여 분명히 평활한 막을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한 비교예 z1의 산 무수물 경화제가 다량으로 휘발되어 경화막의 성분 구성비가 변화하는 것에 대하여, 본 발명에서는 휘발이 전혀 없는 것을 알 수 있다. 휘발에 의한 경화막의 성분 구성비의 변화는, 경화막의 굴절률의 변동에 관련되기 때문에, 글래스 클로쓰와 조합시킨 경우에 굴절률이 맞지 않게 되어 투명 시트를 얻는 것이 곤란하게 되지만, 본 발명의 실시예에서는 그러한 문제가 없는 것을 알 수 있다. 실시예 z5의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것에 의해 안정한 굴절률의 경화막을 얻을 수 있어, 글래스 클로쓰와 조합시켰을 때에도 투명한 막을 얻을 수 있음이 확인되었다.
산업상의 이용가능성
본 발명의 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화물은, 주로, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, EL 디스플레이, 휴대기기 등의 표시장치나 태양전지 등에 사용되는 광학 시트에 적합한 것이다.

Claims (18)

  1. 화학식(I)로 표시되는 다가 카복시산(A)과 분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)를 포함하는 광학 시트용 에폭시 수지 조성물:
    Figure 112017109179447-pct00019

    식 중, R1은 각각 독립하여, 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, ｑ는 치환기 R1의 수를 나타내고, 1~4의 정수이며, P는 하기 ｘ 또는 z임:
    Figure 112017109179447-pct00020

    식 중, R2는 1개 고리 당 복수 존재하여도 좋고, 각각 독립하여, 수소원자, 또는 메틸기를 나타내며, ＊는 산소원자와의 결합부분임,
    Figure 112017109179447-pct00021

    식 중, R은 각각 독립하여 수소원자, 탄소수 1~15의 알킬기, 또는 카복실기를 나타내고, 4개의 ＊중 2개는 산소원자와의 결합부분이고, 나머지 2개에는 수산기가 결합하고 있음.
  2. 제 1항에 있어서, 다가 카복시산(A)의 P가 ｘ인 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 다가 카복시산(A)의 R2가 전부 수소원자인 수지 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 다가 카복시산(A)의 전체 R1의 50몰% 이상이 메틸기 및/또는 카복실기인 수지 조성물.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 다가 카복시산(A)이, 트리시클로데칸 디메탄올 및 펜타시클로펜타데칸 디메탄올로부터 선택되는 적어도 1종의 가교 다환 디올과, 메틸헥사히드로 무수 프탈산 및 시클로헥산-1,2,4-트리카복시산 무수물로부터 선택되는 적어도 1종의 산 무수물과의 반응물인 수지 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 다가 카복시산(A) 중의 P가 z인 수지 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, R1이 메틸기인 수지 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 분자 내에 지방족 환상 구조를 갖는 에폭시 수지(B)가, 화학식(II)로 표시되는 화합물인 수지 조성물:
    Figure 112013031040758-pct00022

    식 중, R3은 알콕시기, m은 평균치로서 1~20의 정수이며, n은 1~10의 정수임,
  12. 제 1항에 있어서, 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C)를 더 포함하는 수지 조성물.
  13. 제 12항에 있어서, 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C)가, 화학식(III)으로 표시되는 화합물인 수지 조성물:
    Figure 112013031040758-pct00023

    식 중, n은 1~2의 정수임.
  14. 제 1항, 제 11항, 제 12항 또는 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 지방족 환상 구조를 지닌 에폭시 수지(B) 및 분자 내에 3개 이상의 에폭시 기를 갖는 방향족 다관능 에폭시 수지(C) 이외의 에폭시 수지(D), 및 산 무수물을 더 포함하는 수지 조성물.
  15. 제 1항, 제 11항, 제 12항 또는 제 13항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물을 경화하여 얻을 수 있는, 25℃에서의 굴절률이 1.50 이상인 경화물.
  16. 제 1항, 제 11항, 제 12항 또는 제 13항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물을 글래스 클로쓰에 함침시키고, 경화시켜 얻을 수 있는, 25℃에서의 굴절률이 1.51 이상인 경화물.
  17. 제 15항에 기재된 경화물을 사용하는 광학 시트.
  18. 제 16항에 기재된 경화물을 사용하는 광학 시트.
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