KR20150037537A - 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물 - Google Patents

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Abstract

(과제) 본 발명은 저유전성, 고내열성이 우수한 성능을 갖고, 적층, 성형, 주형, 접착 등의 용도에 유용한 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물을 제공하는 것이다.
(해결 수단) 일반식 (1) 로 나타내는 에폭시 수지 (A) 와 경화제 (B) 를 함유하는 에폭시 수지 조성물, 및 그 경화물이다.
[화학식 1]
Figure pat00013

(식 중, m 은 반복수이고, 평균치는 0 < m < 10 이다. X, Y 는 치환기로서 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종의 기이고, 동일해도 되고 상이해도 된다.)
[화학식 2]
Figure pat00014

(식 중, R1 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자이고, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. R2 는 단결합 또는 2 가의 기이다.)

Description

에폭시 수지 조성물 및 그 경화물 {EPOXY RESIN COMPOSITION AND CURED PRODUCT THEREOF}
본 발명은 저유전 특성, 고내열성, 저흡습성이 우수한 경화물을 부여하는 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물에 관한 것이다.
최근, 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 개인 통신 단말화한 소형 모바일 통신 기기의 수요가 급성장하고 있다. 이에 수반하여 정보 통신 기기의 신호 대역, 컴퓨터의 CPU 주파수는 ㎓ 대에 달하여, 더욱 고주파화가 진행되고 있다.
전기 신호의 유전 손실은 회로를 형성하는 절연체의 비유전율의 제곱근, 유전 정접 및 사용되는 신호의 주파수의 곱에 비례한다. 그 때문에, 사용되는 신호의 주파수가 높을수록 유전 손실이 커진다.
유전 손실은 정보인 전기 신호를 감쇠시켜 신호의 신뢰성을 저해한다. 따라서 이것을 억제하기 위해서 사용하는 절연체에는, 유전율, 유전 정접이 작은 재료를 선정할 필요가 있다 (특허문헌 1).
상기의 통신 기기에서 사용되는 대표적인 절연 재료로는 에폭시 수지를 들 수 있지만, 예를 들어 프린트 적층판에 있어서도 당연히 그 요구 성능은 유전율, 유전 정접이 작아 종래 동일하게 내열성이나 접착성 등의 기본적 성능의 부여가 요구되고 있다. 또 최근에는 환경 대응으로서 할로겐 프리 난연화가 정착화되고 있다.
할로겐 프리 난연화 수법에는, 반응형의 인 화합물인 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파페난트렌10-옥사이드 (DOPO) 를 에폭시기와 반응시키는 수법이 많이 보고되고 있다. 이 수법에 있어서는 난연성의 발현을 높이기 위해 인 함유율을 높이는 필요성에서, 1 분자 중에 함유되는 에폭시기수의 저감을 초래하기 때문에 경화물의 가교 밀도가 저하되고, 내열성이 악화된다는 문제가 있었다.
이 문제에 대해서는, 다관능 에폭시 수지와 다관능 경화제를 사용함으로써 가교 밀도를 높이는 개량이 일반적으로 시도되지만, 그것에 의해 경화물은 단단하여 부서져 에폭시 수지가 갖는 양호한 접착력을 저하시킬 뿐만 아니라, 동시에 에폭시기의 경화 반응에 수반하는 경화물 중에 생성되는 수산기 농도도 높아지는 점에서 유전 특성의 악화를 초래하는 중대한 과제가 있었다.
요컨대 이것은 요구되는 내열성이나 난연성, 접착력과 같은 성능 향상에 상반되는 유전 특성의 저감과 같은 특성을 만족하는 재료가 없는 것을 의미하는 것이고, 종래의 에폭시 수지와 경화제의 설계 개념에서는 해결이 매우 곤란한 과제였다.
이와 같은 곤란한 과제에 대해, 시아네이트에스테르 화합물을 에폭시 수지와 그 경화제계에 병용하는 수법으로 개선이 도모되는 것으로 하는 기술이 많이 보고가 되고 있다. 이들 재료는 유전 특성을 향상시키는 데에 있어서는 유효하지만, 사용량의 증가에 수반하여 경화물이 딱딱해져 접착성이나 난연성, 그리고 가공 작업성 중 어느 것도 충분히 만족하는 것은 곤란하였다 (특허문헌 2).
다른 하나의 저유전 재료로는, 폴리페닐에테르 수지와 페놀성 화합물을 반응시킨 변성 페놀 화합물을 에폭시 수지와 병용하여 사용하는 수법도 많이 보고되고 있다. 여기서의 저유전성 부여 재료인 변성 페놀 재료는, 그 합성시에 분해를 수반하는 재중합에 의해 분자량이 필연적으로 높아져, 유리 클로스에 대한 함침 등의 작업성의 저하를 초래하는 것이나, 또 원재료가 고가인 점에서도, 범용화되고 있는 통신 단말 기기 용도에 대한 전개에는 매우 적합하지 않았다 (특허문헌 3).
일본 특허공보 2012-221968호 일본 공개특허공보 평06-248074호 일본 공개특허공보 평10-273518호
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 저유전성, 고내열성이 우수한 성능을 갖고, 적층, 성형, 주형, 접착 등의 용도에 유용한 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 에폭시 수지 (A) 와 일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 를 함유하는 에폭시 수지 조성물이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(식 중, m 은 반복수이고, 평균치는 0 < m < 10 이다. X, Y 는 치환기로서 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종의 기이고, 동일해도 되고 상이해도 된다.)
[화학식 2]
(식 중, R1 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자이고, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. R2 는 단결합 또는 2 가의 기이다.)
또, 상기 페놀성 화합물 (B) 가, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 디하이드록시 화합물 (a) 1 몰에 대해, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 를 0.001 ∼ 1.0 몰의 범위에서 반응시켜 얻어지는 페놀 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pat00003
(식 중, Y 는 치환기로서 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종의 기이다.)
[화학식 4]
Figure pat00004
(식 중, X 는 치환기로서 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종의 기이다. Z 는 할로겐 원자를 나타낸다.)
[화학식 5]
Figure pat00005
(식 중, R1 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자이고, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. R2 는 단결합 또는 2 가의 기이다.)
또, 상기 에폭시 수지 (A) 가 0.5 ∼ 6.0 질량％ 의 인 함유율인 인 함유 에폭시 수지를 50 ∼ 100 질량％ 의 범위에서 함유하는 것이 바람직하다.
또, 상기 에폭시 수지 (A) 의 에폭시기 1 몰에 대해, 상기 페놀 화합물 (B) 를 함유하는 에폭시 수지 경화제의 활성 수소기가 0.4 ∼ 1.2 몰의 범위인 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 상기의 에폭시 수지 조성물로부터 얻어지는 프리프레그이고, 접착 시트이고, 에폭시 수지 적층판이고, 에폭시 수지 밀봉재이고, 에폭시 수지 주형재이다. 또, 본 발명은 상기의 에폭시 수지 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 저유전성, 고내열성이 우수한 경화물을 부여하여, 적층, 성형, 주형, 접착 등의 용도에 바람직하게 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 (A) 와 일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 를 필수 성분으로 한다.
일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 에 있어서, m 은 반복수이고, 평균치는 0 < m < 10 인 것이 필요하고, 바람직하게는 0.01 < m < 8 이고, 보다 바람직하게는 0.05 < m < 5 이다. m = 0, 즉 일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 가 함유되지 않으면 저유전 특성에 효과가 없고, m 이 크면 고점도가 될 우려가 있다. m 이 평균치로 0 < m < 10 의 범위이면, 고점도도 되지 않아, 저유전 특성의 효과를 발현할 수 있다. 또, 페놀성 수산기 당량은 특별히 규정이 없지만, 1000 g/eq 이하가 바람직하고, 500 g/eq 이하가 보다 바람직하다. 페놀성 수산기 당량이 크면 분자량이 커지기 때문에 고점도가 되고, 또 경화물의 내열성이 저하될 우려가 있다. 여기서, 평균치는 수평균이다.
또, 일반식 (1) 의 X, Y 는 치환기를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종이고, 동일해도 되고 상이해도 된다. 치환기를 갖는 경우, 치환기로는 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자이고, 이들 탄화수소기, 할로겐 원자의 구체예로는, 후기하는 일반식 (2) 중의 R1 과 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중, R1 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기, 또는 할로겐 원자이고, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기의 구체적인 예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 직사슬 또는 분기 알킬기나, 시클로헥실기 등의 탄소수 4 ∼ 10 의 고리형 알킬기나, 페닐기, 나프틸기, 톨릴기, 자일릴기, 인다닐기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 치환기를 가지고 있어도 되는 아릴기나, 벤질기, 페네틸기, 2-메틸벤질기, 3-메틸벤질기, 4-메틸벤질기, 2,6-디메틸벤질기, 3,5-디메틸벤질기, α-메틸벤질기 등의 탄소수 7 ∼ 10 의 치환기를 가지고 있어도 되는 아르알킬기 등의 치환기를 들 수 있고, 바람직한 치환기는 메틸기, 에틸기, tert-부틸기, 시클로헥실기, 페닐기, α-메틸벤질기이다.
R2 는 단결합 또는 2 가의 기이고, 할로겐 원자 및 황 원소, 질소 원소, 산소 원소 등의 헤테로 원소를 함유하고 있어도 된다. 2 가의 기의 구체적인 예로는, -CH2-, -C(CH3)2-, -CH(CH3)-, -C(CF3)2-, -CO-, -O-, -S-, -SO2-, 벤질리덴기, α-메틸벤질리덴기, 시클로헥실리덴기, 시클로펜틸리덴기, 9H-플루오렌-9-일리덴기, 또는 시클로헥세닐기 등을 들 수 있고, 이들 기의 방향족 골격에는 추가로 R1 과 동일한 의미의 치환기를 가지고 있어도 된다. 바람직한 2 가의 기로는, -CH2-, -C(CH3)2-, -CO-, -O-, -S-, -SO2-, 9H-플루오렌-9-일리덴기이다.
또, 일반식 (1) ∼ (4) 에 있어서, 동일한 기호는 특별한 언급이 없는 한, 동일한 의미를 갖는다.
상기의 페놀 화합물 (B) 는, 먼저, 상기의 디하이드록시 화합물 (a) 와 상기의 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 를 반응시킴으로써 얻어진다.
종래부터 수산기를 알칼리 금속염으로 하여 할로겐화물과의 반응에 의한 폴리에테르 합성이 알려져 있으며, 페놀 화합물 (B) 를 얻기 위한 디하이드록시 화합물 (a) 와 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 의 반응에서는 이 폴리에테르 합성법을 사용할 수 있다. 또한, 일반식 (1) 의 m 은 디하이드록시 화합물 (a) 와 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 의 몰비로부터 대략의 계산이 가능하고, 몰비가 1 에 가까울수록 m 이 커진다. 그러나, 양 말단이 하이드록시기가 될 필요가 있는 점에서, (a)/(b) 비는 1 보다 크다.
또, 내열성을 더욱 부여하고 싶은 경우에는 3 관능 이상의 하이드록시 화합물을 소량 병용하면 효과를 발하지만, 경화물이 고탄성화되기 때문에 접착력에 영향을 주지 않을 정도가 허용된다.
디하이드록시 화합물 (a) 를 구체적으로 예시하면, 하이드로퀴논, 레조르신, 카테콜 등의 페닐렌기 함유 디하이드록시 화합물, 1,4-디하이드록시나프탈렌, 1,6-디하이드록시나프탈렌, 2,6-디하이드록시나프탈렌 등의 나프탈렌디올류, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 비스페놀 B, 비스페놀 E, 비스페놀 C, 비스페놀 Z, 4,4'-옥시비스페놀, 4,4'-카르보닐비스페놀, 비스페놀플루오렌, 4,4'-비페놀, 2,2'-비페놀, 비스페놀아세토페논 등의 2 가의 페놀류를 들 수 있고, 또한 상기 일반식 (2) 의 R1 과 동일한 의미의 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 치환기로서 갖는 이들의 화합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 4-헥실레조르시놀, 1,6-디하이드록시나프탈렌, 테트라메틸비스페놀 A, 테트라메틸비스페놀 F, 테트라메틸비스페놀 S, 테트라메틸비페놀, 4,4'-옥시비스페놀, 4,4'-카르보닐비스페놀, 비스페놀플루오렌, 테트라브로모비스페놀 A 를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 테트라메틸비스페놀 S, 비스페놀플루오렌, 테트라브로모비스페놀 A 를 들 수 있다.
할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 를 구체적으로 예시하면, 비스클로로메틸벤젠, 비스클로로메틸나프탈렌, 비스클로로메틸비페닐, 비스클로로메틸플루오렌 등이고, 또한 상기 일반식 (2) 의 R1 과 동일한 의미의 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 갖는 이들의 화합물 등을 들 수 있다.
페놀 화합물 (B) 는 디하이드록시 화합물 (a) 와 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 를 반응시켜 얻어진다. 이 때, 디하이드록시 화합물 (a) 1.0 몰에 대해, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 를 0.001 ∼ 1.0 몰의 범위에서 반응시키는 것이 필요하고, 바람직한 범위는 0.01 ∼ 0.9 몰이고, 보다 바람직한 범위는 0.05 ∼ 0.8 몰이고, 더욱 바람직한 범위는 0.1 ∼ 0.7 몰이다. 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 가 1 몰 이상에서는, 반응 생성물의 말단기가 할로겐이 되기 때문에 일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 가 얻어지지 않는다.
디하이드록시 화합물 (a) 와 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 의 반응은 탄산칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속 수산화물의 존재하에 실시할 수 있고, 반응 온도는 20 ∼ 100 ℃ 이고, 바람직하게는 50 ∼ 60 ℃ 이고, 반응 시간은 1 ∼ 10 시간이다. 20 ℃ 이하에서는 반응이 진행되지 않고, 100 ℃ 이상에서는 친전자 치환 반응이 일어날 우려가 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 사용하는 에폭시 수지 (A) 는 공지된 에폭시 수지이면 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 분자 중에 평균 2 ∼ 6 개의 에폭시기를 갖는 것이고, 분자 중에 평균 2.5 ∼ 5 개의 에폭시기를 갖는 것이 보다 바람직하고, 분자 중에 평균 3 ∼ 4 개 정도의 에폭시기를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 특히 바람직하게는 노볼락형의 에폭시 수지이다. 에폭시기가 적으면 경화물의 내열성에 악영향을 줄 우려가 있고, 에폭시기가 많으면 접착성에 악영향을 줄 우려가 있다.
또, 할로겐 프리로 난연성을 필요로 하는 경우에는, 0.5 ∼ 6.0 질량％ 의 인 함유율인 인 함유 에폭시 수지를 50 ∼ 100 질량％ 함유하는 것이 바람직하다. 인 함유율이 작은 경우에는, 본 발명의 페놀 화합물 (B) 에 난연성이 높은 골격을 도입하거나, 혹은 충전재나 난연 보조제를 구사해도 충분한 난연성을 발휘할 수 없을 우려가 있다. 또 인 함유율이 큰 경우에는, 난연성은 충분히 발휘할 수 있지만, 수지 조성물이 고점도가 되거나, 용제 용해성이나 내수성의 악화를 초래할 우려가 있다. 또, 인 공급 원료에 DOPO 를 사용한 경우에는, 에폭시 수지 (A) 의 연화점도 매우 높아져, 용융 혹은 함침, 주형과 같은 작업성이 저하되는 데다, 에폭시 수지 (A) 자체의 분자량이 높아져, 페놀 화합물 (B) 와의 반응성도 저하되므로, 경화물로서의 내열성이나 접착성, 유전 특성의 효과를 발휘할 수 없을 우려가 있다. 그 때문에, 인 함유율은 0.5 ∼ 6.0 질량％ 의 범위로 제어하는 것이 바람직하고, 1.0 ∼ 5.0 질량％ 의 범위가 보다 바람직하고, 2.0 ∼ 4.0 질량％ 의 범위가 더욱 바람직하다.
에폭시 수지 (A) 의 구체적인 예로는, 에포토트 YD-128, 에포토트 YD-8125, 에포토트 YD-825GS (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 비스페놀 A 형 에폭시 수지), 에포토트 YDF-170, 에포토트 YDF-170B, 에포토트 YDF-8170, YDF-870GS (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 비스페놀 F 형 에폭시 수지), YSLV-80XY (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 테트라메틸비스페놀 F 형 에폭시 수지), 에포토트 YDC-1312 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 하이드로퀴논형 에폭시 수지), jER YX4000H (미츠비시 화학 주식회사 제조 비페닐형 에폭시 수지), 에포토트 YDPN-638, 에포토트 YDPN-63X (신닛테츠 스미킨 주식회사 제조 페놀 노볼락형 에폭시 수지), 에포토트 YDCN-701 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 크레졸 노볼락형 에폭시 수지), 에포토트 ZX-1201 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 비스페놀플루오렌형 에폭시 수지), TX-0710 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 비스페놀 S 형 에폭시 수지), 에피크론 EXA-1515 (다이닛폰 화학 공업 주식회사 제조 비스페놀 S 형 에폭시 수지), NC-3000 (닛폰 화약 주식회사 제조 비페닐아르알킬페놀형 에폭시 수지), 에포토트 ZX-1355, 에포토트 ZX-1711 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 나프탈렌디올형 에폭시 수지), 에포토트 ESN-155 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 β-나프톨아르알킬형 에폭시 수지), 에포토트 ESN-355, 에포토트 ESN-375 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 디나프톨아르알킬형 에폭시 수지), 에포토트 ESN-475V, 에포토트 ESN-485 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 α-나프톨아르알킬형 에폭시 수지), EPPN-501H (닛폰 화약 주식회사 제조 트리스페닐메탄형 에폭시 수지), 스미에폭시 TMH-574 (스미토모 화학 주식회사 제조 트리스페닐메탄형 에폭시 수지), YSLV-120TE (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 비스티오에테르형 에폭시 수지), 에포토트 ZX-1684 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 레조르시놀형 에폭시 수지), 에피크론 HP-7200H (DIC 주식회사 제조 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지), TX-0929, TX-0934, TX-1032 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 알킬렌글리콜형 에폭시 수지), 셀록사이드 2021 (다이셀 화학 공업 주식회사 제조 지방족 고리형 에폭시 수지), 에포토트 YH-434 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 디아미노디페닐메탄테트라글리시딜아민), jER 630 (미츠비시 화학 주식회사 제조 아미노페놀형 에폭시 수지), 에포토트 FX-289B, 에포토트 FX-305, TX-0932A (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조 인 함유 에폭시 수지), 우레탄 변성 에폭시 수지, 옥사졸리돈 고리 함유 에폭시 수지 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 이들 에폭시 수지는 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상을 병용하여 사용해도 된다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 경화제 성분으로서 상기의 일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 를 필수로 하고 있지만, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 다른 에폭시 수지 경화제를 병용할 수도 있다.
병용할 수 있는 다른 에폭시 수지 경화제를 구체적으로 예시하면, 페놀 경화제로는, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 C, 비스페놀 K, 비스페놀 S, 비스페놀 Z, 비스페놀플루오렌, 테트라메틸비스페놀 A, 테트라메틸비스페놀 F, 테트라메틸비스페놀 S, 테트라메틸비스페놀 Z, 디하이드록시디페닐술파이드, 4,4'-티오비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-비페놀, 3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-디하이드록시비페닐, 카테콜, 레조르신, 메틸레조르신, 하이드로퀴논, 모노메틸하이드로퀴논, 디메틸하이드로퀴논, 트리메틸하이드로퀴논, 모노-tert-부틸하이드로퀴논, 디-tert-부틸하이드로퀴논, 디하이드록시나프탈렌, 디하이드록시메틸나프탈렌류 등의 2 가의 페놀류, 트리하이드록시나프탈렌, 트리스-(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-하이드록시페닐)에탄, 페놀노볼락, o-크레졸노볼락 등의 3 가 이상의 페놀류, 디시클로펜타디엔과 페놀류로부터 얻어지는 공축합계의 페놀류, 크레졸류와 포름알데히드와 알콕시기 치환 나프탈렌류로부터 얻어지는 공축합계의 페놀류, 페놀류와 파라자일릴렌디클로라이드 등으로부터 얻어지는 페놀아르알킬계의 페놀류, 페놀류와 비스클로로메틸비페닐 등으로부터 얻어지는 비페닐아르알킬계의 페놀류, 나프톨류와 파라자일릴렌디클로라이드 등으로부터 합성되는 나프톨아르알킬계의 페놀류 등을 들 수 있다.
그 밖의 에폭시 수지 경화제로는, 메틸테트라하이드로 무수 프탈산, 헥사하이드로 무수 프탈산, 무수 피로멜리트산, 무수 프탈산, 무수 트리멜리트산, 메틸나딕산 등의 산무수물류, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 메타자일렌디아민, 이소포론디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐술폰, 디아미노디페닐에테르, 디시안디아미드, 다이머산 등의 산류와 폴리아민류의 축합물인 폴리아미드아민 등의 아민계 화합물 등, 트리페닐포스핀 등의 포스핀 화합물, 테트라페닐포스포늄브로마이드 등의 포스포늄염, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-에틸-4메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 등의 이미다졸류 및 그들과 트리멜리트산, 이소시아누르산, 붕소 등과의 염인 이미다졸염류, 벤질디메틸아민, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 아민류, 트리메틸암모늄클로라이드 등의 4 급 암모늄염류, 디아자비시클로 화합물 및 그들과 페놀류, 페놀 노볼락 수지류 등과의 염류 3 불화붕소와 아민류, 에테르 화합물 등과의 착 화합물, 방향족 포스포늄 또는 요오드늄염 등을 들 수 있다.
이들 에폭시 수지 경화제는 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상 병용해도 된다. 이들 배합량은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위이면 되지만, 일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 와 다른 에폭시 수지 경화제의 합계에 대해, 바람직하게는 50 질량％ 미만이고, 보다 바람직하게는 40 질량％ 미만이고, 더욱 바람직하게는 25 질량％ 미만이다.
또, 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서, 에폭시 수지 경화제의 배합량은, 에폭시 수지 (A) 의 에폭시기 1 몰에 대해, 페놀 화합물 (B) 를 함유하는 에폭시 수지 경화제의 활성 수소기가 0.4 ∼ 1.2 몰의 범위가 바람직하고, 0.5 ∼ 1.1 몰이 보다 바람직하고, 0.7 ∼ 1.0 몰이 더욱 바람직하다. 에폭시기에 대해 에폭시 수지 경화제가 적거나 많아도 경화가 불완전해져 양호한 경화 물성이 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한, 에폭시 수지 경화제의 활성 수소기란, 에폭시기와 반응하는 관능기를 나타내고, 구체적으로는 페놀성 수산기, 아미노기, 카르복실기 등을 들 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에는 필요에 따라 경화 촉진제를 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 경화 촉진제를 구체적으로 예시하면, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류, 2-(디메틸아미노메틸)페놀, 1,8-디아자-비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 제 3 급 아민류, 트리페닐포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란 등의 포스핀류, 옥틸산주석 등의 금속 화합물을 들 수 있다. 경화 촉진제는 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상 병용해도 된다. 경화 촉진제는 본 발명의 에폭시 수지 조성물 중의 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대해 0.02 ∼ 5.0 질량부가 필요에 따라 사용된다. 이들 경화 촉진제를 선택적으로 사용함으로써, 경화 온도를 낮추거나, 경화 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 점도 조정용으로서 유기 용제도 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 유기 용제로는 특별히 규정하는 것은 아니지만, 구체적으로 예시하면, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류, 벤젠, 톨루엔 등의 방향족 탄화수소류를 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상 혼합하여 사용해도 된다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 특성을 저해하지 않는 범위에서 에폭시 수지 이외의 경화성 수지나 열가소성 수지를 배합해도 된다. 구체적으로 예시하면, 페놀 수지, 아크릴 수지, 석유 수지, 인덴 수지, 인덴쿠마론 수지, 페녹시 수지, 시아네이트 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 비닐 화합물, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 비스말레이미드트리아진 수지, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌술파이드, 폴리비닐포르말 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에는 필요에 따라 필러를 사용할 수 있다. 구체적으로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탤크, 소성 탤크, 클레이, 카올린, 수산화티탄, 유리 분말, 실리카 벌룬 등의 무기 필러를 들 수 있지만, 유기계 또는 무기계의 내습 안료, 인편상 안료 등 안료 등을 배합해도 된다. 일반적 무기 충전제를 사용하는 이유로서, 내충격성의 향상을 들 수 있다. 또, 유리 섬유, 펄프 섬유, 합성 섬유, 세라믹 섬유 등의 섬유질 충전제나, 미립자 고무, 열가소성 엘라스토머 등의 유기 충전제 등을 배합할 수 있다.
또, 본 발명의 에폭시 수지 조성물 중에는, 필요에 따라, 난연제, 요변성 부여재, 유동성 향상제 등의 첨가제를 배합해도 된다. 요변성 부여재로는, 실리콘계, 피마자유계, 지방족 아마이드 왁스, 산화폴리에틸렌 왁스, 유기 벤토나이트계 등을 들 수 있다. 또한 필요에 따라, 본 발명의 수지 조성물에는, 카르나바 왁스, OP 왁스 등의 이형제, 카본 블랙 등의 착색제, 삼산화안티몬 등의 난연제, 실리콘 오일 등의 저응력화제, 스테아르산칼슘 등의 윤활제를 배합할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 프리프레그에 대해 설명한다. 시트상 기재로는, 유리 등의 무기 섬유나, 폴리에스테르 등, 폴리아민, 폴리아크릴, 폴리이미드, 케블라 등의 유기질 섬유의 직포 또는 부직포를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물 및 기재로부터 프리프레그를 제조하는 방법으로는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기의 기재를 상기의 에폭시 수지 조성물을 용제로 점도 조정한 수지 바니시에 침지하여 함침한 후, 가열 건조시켜 수지 성분을 반경화 (B 스테이지화) 하여 얻어지는 것이고, 예를 들어 100 ∼ 200 ℃ 에서 1 ∼ 40 분간 가열 건조시킬 수 있다. 여기서, 프리프레그 중의 수지량은 수지분 30 ∼ 80 질량％ 로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 접착 시트에 대해 설명한다. 접착 시트를 제조하는 방법으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 폴리에스테르 필름, 폴리이미드 필름 등의 에폭시 수지 조성물에 용해하지 않는 캐리어 필름 상에, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 바람직하게는 5 ∼ 100 ㎛ 의 두께로 도포한 후, 100 ∼ 200 ℃ 에서 1 ∼ 40 분간 가열 건조시켜 시트상으로 성형한다. 일반적으로 캐스팅법이라고 불리는 방법으로 수지 시트가 형성되는 것이다. 이 때 에폭시 수지 조성물을 도포하는 시트에는 미리 이형제로 표면 처리를 실시해 두면, 성형된 접착 시트를 용이하게 박리할 수 있다. 여기서 접착 시트의 두께는 5 ∼ 80 ㎛ 로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 얻어진 접착 시트는 통상적으로 절연을 갖는 절연 접착 시트가 되지만, 에폭시 수지 조성물에 도전성을 갖는 금속이나 금속 코팅된 미립자를 혼합함으로써, 도전성 접착 시트를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 프리프레그나 절연 접착 시트를 사용하여 적층판을 제조하는 방법을 설명한다. 프리프레그를 사용하여 적층판을 형성하는 경우에는, 프리프레그를 1 장 또는 복수장 적층하고, 편측 또는 양측에 금속박을 배치하여 적층물을 구성하며, 이 적층물을 가열·가압하여 적층 일체화한다. 여기서 금속박으로는, 구리, 알루미늄, 진유 (眞鍮), 니켈 등의 단독, 합금, 복합의 금속박을 사용할 수 있다. 적층물을 가열 가압하는 조건으로는, 에폭시 수지 조성물이 경화하는 조건에서 적절히 조정하여 가열 가압하면 되지만, 가압의 압량이 지나치게 낮으면, 얻어지는 적층판의 내부에 기포가 잔류하여 전기적 특성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 성형성을 만족하는 조건에서 가압하는 것이 바람직하다. 예를 들어 온도를 160 ∼ 220 ℃, 압력을 49.0 ∼ 490.3 N/㎠ (5 ∼ 50 ㎏f/㎠), 가열 시간을 40 ∼ 240 분간으로 각각 설정할 수 있다. 또한 이와 같이 하여 얻어진 단층의 적층판을 내층재로 하여 다층판을 제조할 수 있다. 이 경우, 먼저 적층판에 애디티브법이나 서브트랙티브법 등으로 회로 형성을 실시하고, 형성된 회로 표면을 산 용액으로 처리하여 흑화 처리를 실시하여 내층재를 얻는다. 이 내층재의 편면 또는 양측의 회로 형성면에 프리프레그나 절연 접착 시트로 절연층을 형성함과 함께, 절연층의 표면에 도체층을 형성하여 다층판을 형성하는 것이다. 절연 접착 시트로 절연층을 형성하는 경우에는, 복수장의 내층재의 회로 형성면에 절연 접착 시트를 배치하여 적층물을 형성한다. 혹은 내층재의 회로 형성면과 금속박 사이에 절연 접착 시트를 배치하여 적층물을 형성한다. 그리고 이 적층물을 가열 가압하여 일체 성형함으로써, 절연 접착 시트의 경화물을 절연층으로써 형성함과 함께, 내층재의 다층화를 형성한다. 혹은 내층재와 도체층인 금속박을 절연 접착 시트의 경화물을 절연층으로서 형성하는 것이다. 여기서, 금속박으로는, 내층재로서 사용되는 적층판에 사용한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 또 가열 가압 성형은 내층재의 성형과 동일한 조건에서 실시할 수 있다. 적층판에 에폭시 수지 조성물을 도포하여 절연층을 형성하는 경우에는, 내층재의 최외층의 회로 형성면 수지를 상기의 에폭시 수지 조성물을 바람직하게는 5 ∼ 100 ㎛ 의 두께로 도포한 후, 100 ∼ 200 ℃ 에서 1 ∼ 90 분 가열 건조시켜 시트상으로 형성한다. 일반적으로 캐스팅법이라고 불리는 방법으로 형성되는 것이다. 건조 후의 두께는 5 ∼ 80 ㎛ 로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 형성된 다층 적층판의 표면에, 추가로 애디티브법이나 서브트랙티브법으로 비어홀 형성이나 회로 형성을 실시하여 프린트 배선판을 형성할 수 있다. 또 추가로 이 프린트 배선판을 내층재로서 상기의 공법을 반복함으로써, 더욱 다층의 적층판을 형성할 수 있는 것이다. 또 프리프레그로 절연층을 형성하는 경우에는, 내층재의 회로 형성면에 프리프레그를 1 장 또는 복수장을 적층한 것을 배치하고, 또한 그 외측에 금속박을 배치하여 적층물을 형성한다. 그리고 이 적층물을 가열 가압하여 일체 성형함으로써, 프리프레그의 경화물을 절연층으로서 형성함과 함께, 그 외측의 금속박을 도체층으로서 형성하는 것이다. 여기서, 금속박으로는, 내층판으로서 사용되는 적층판에 사용한 것과 동일한 것을 사용할 수도 있다. 또 가열 가압 성형은 내층재의 성형과 동일한 조건에서 실시할 수 있다. 이와 같이 하여 성형된 다층 적층판의 표면에, 추가로 애디티브법이나 서브트랙티브법으로 비어홀 형성이나 회로 형성을 실시하여 프린트 배선판을 성형할 수 있다. 또 추가로 이 프린트 배선판을 내층재로서 상기의 공법을 반복함으로써, 더욱 다층의 다층판을 형성할 수 있는 것이다.
또, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 가열 경화시키면, 에폭시 수지 경화물로 할 수 있고, 이 경화물은 저유전 특성, 내열성, 저흡습성 등의 점에서 우수한 것이 된다. 이 경화물은, 에폭시 수지 조성물을 주형, 압축 형성, 트랜스 퍼 형성 등의 방법에 의해, 성형 가공하여 얻을 수 있다. 이 때의 온도는 통상적으로 120 ∼ 250 ℃ 의 범위이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물과 그 조성물을 사용하여 얻어진 프리프레그, 접착 시트, 적층판, 밀봉제, 주형물, 경화물은 우수한 저유전 특성, 내열성, 저흡습성, 접착성이 우수한 특성을 나타내는 것이었다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 기초하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서 특별히 언급이 없는 한, 부는 「질량부」 를 나타내고, ％ 는 「질량％」 를 나타낸다.
(1) 에폭시 당량의 측정
JIS K 7236 규격에 준거하여 측정하였다. 구체적으로는, 전위차 적정 장치를 사용하고, 용매로서 메틸에틸케톤을 사용하며, 브롬화테트라에틸암모늄아세트산 용액을 첨가하여, 0.1 ㏖/ℓ 과염소산-아세트산 용액을 사용하였다.
(2) 인 함유율의 측정
시료에 황산, 염산, 과염소산을 첨가하고, 가열하여 습식 회화 (灰化) 하여, 모든 인 원자를 오르토인산으로 하였다. 황산 산성 용액 중에서 메타바나딘산염 및 몰리브덴산염을 반응시키고, 생성된 인바나드몰리브덴산 착물의 420 ㎚ 에 있어서의 흡광도를 측정하여, 인 원자 함유율을 ％ 로 나타냈다. 또한, 에폭시 수지 조성물의 측정 시료에는 B 스테이지 수지 분말을 사용하였다.
(3) 페놀성 수산기 당량의 측정
시료에 4 ％ 의 메탄올을 함유하는 THF 를 첨가하고, 10 ％ 테트라부틸암모늄하이드록사이드를 첨가하며, 자외 가시 분광 광도계를 사용하여 파장 400 ㎚ 에서 250 ㎚ 간의 흡광도를 측정하여, 페놀성 수산기를 수산기 1 당량당 시료의 g 수로서 구하였다.
(4) 흡수율의 측정
JIS C 6481 에 준거하여, 23 ℃ 하에 있어서의 24 시간 침수 전후의 중량 변화에 의해 측정을 실시하였다.
(5) 비유전율 및 유전 정접의 측정
공동 공진법 (벡터 네트워크 애널라이저 (VNA) E8363B (애질런트·테크놀로지 제조), 공동 공진기 섭동법 유전율 측정 장치 (칸토 전자 응용 개발 제조)) 에 의해 1 ㎓ 의 값을 측정하였다.
(6) 접착력의 측정
JIS K 6854-1 에 준거하여, 시마즈 제작소 제조 오토 그래프로 25 ℃ 분위기하, 50 ㎜/min 에 의해 측정하였다.
(7) 내수성의 측정
내수성의 지표로서 PCT 후 땜납 내열을 측정하였다. JIS C 6481 에 준해 제조한 시험편을 121 ℃, 0.2 ㎫ 의 오토클레이브 중에 3 시간 처리한 후, 260 ℃ 의 땜납욕 중에 담그고, 20 분 이상 팽윤이나 박리가 발생하지 않았던 것을 ○ 로 하고, 10 분 이내에 팽윤이나 박리가 발생한 것을 × 로 하며, 그 이외를 △ 로 평가하였다.
(8) T-288 시험
IPC TM-650 에 준한 방법에 의해 측정을 실시하였다.
(9) 유리 전이 온도의 측정
JIS K 7121, 시차 주사 열량 측정에 준거하여 측정하였다. SII 사 제조 EXTER DSC6200 을 사용하여, 20 ℃ 에서 10 ℃／분의 승온 속도에 의해 측정하여, 2 사이클째에 얻어진 DSC 차트의 보외 유리 전이 개시 온도 (Tig) 로부터 구하였다.
(10) 난연성의 측정
구리 피복 적층판으로부터 구리박 부분을 에칭액에 침지함으로써 제거하고, 세정과 건조를 실시한 후에, 길이 127 ㎜, 폭 12.7 ㎜ 로 잘라낸 시험편을 사용하여, UL94 (Underwriters Laboratories Inc. 의 안전 인증 규격) 의 시험법 (V 법) 에 준해 착화하여 연소 시간의 측정을 실시하였다. 평가는 V-0, V-1, V-2 로 기재하였다. 단, 완전하게 연소한 것은 「연소」 라고 기재하였다.
합성예 1 (페놀 화합물 (B1) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 806 부와 수산화칼륨을 201.7 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)술폰 (이하, TMBPS) 을 550 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 4,4'-비스클로로메틸비페닐 (이하, BCMB) 을 4.5 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 488 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 1290 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B1) 526 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 156 g/eq 였다.
합성예 2 (페놀 화합물 (B2) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 367 부와 수산화칼륨을 91.7 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 TMBPS 를 250 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 BCMB 를 61.5 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 360 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 685 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B2) 279 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 250 g/eq 였다.
합성예 3 (페놀 화합물 (B3) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 323 부와 수산화칼륨을 80.7 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 TMBPS 를 220 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 BCMB 를 90.2 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 401 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 663 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B3) 261 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 432 g/eq 였다.
합성예 4 (페놀 화합물 (B4) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 293 부와 수산화칼륨을 73.3 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 TMBPS 를 200 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 BCMB 를 114.8 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 441 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 657 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B4) 253 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 702 g/eq 였다.
합성예 5 (페놀 화합물 (B5) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 293 부와 수산화칼륨을 73.3 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 TMBPS 를 200 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 BCMB 를 123 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 460 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 670 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B5) 230 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 1018 g/eq 였다.
합성예 6 (페놀 화합물 (B6) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 293 부와 수산화칼륨을 73.3 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 TMBPS 를 200 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 비스클로로메틸벤젠(P-자일릴렌디클로라이드 : PXDC) 을 57.2 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 307 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 544 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B6) 215 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 399 g/eq 였다.
합성예 7 (페놀 화합물 (B7) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 438 부와 수산화칼륨을 109.6 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 테트라메틸비스페놀 F (이하, TMBPF) 를 250 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 PXDC 를 51.2 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 265 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 653 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B7) 266 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 213 g/eq 였다.
합성예 8 (페놀 화합물 (B8) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 257 부와 수산화칼륨을 64.1 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 비스페놀플루오렌 (이하, BPFL) 을 200 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 BCMB 를 71.7 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 378 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 585 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B8) 203 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 484 g/eq 였다.
합성예 9 (페놀 화합물 (B9) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, 메탄올을 219 부와 수산화칼륨을 54.8 부 주입하여 교반하고, 이것에 디하이드록시 화합물 (a) 로서 TMBPF 를 125 부 투입하여 알칼리 금속염으로 하였다. 그 후, 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 로서 1,5-비스클로로메틸나프탈렌 (이하 BCMN) 을 55 부와 용제로서 비스(2-메톡시에틸)에테르를 201 부 투입하고, 교반하면서 75 ℃ 까지 승온시키고, 2 시간 반응하였다.
반응 종료 후, 여과에 의해 생성한 염을 제거하고, 50 ㎜Hg 의 감압하 100 ℃ 까지 승온시켜 메탄올, 비스(2-메톡시에틸)에테르 전체량을 증류 제거한 후, 톨루엔을 393 부 주입하여 용해하였다. 인산으로 중화 분액한 후, 다시 수세 분액을 2 회 반복한 후, 톨루엔을 증류 제거하여 담황색 고형상의 페놀 화합물 (B9) 142 부를 얻었다. 얻어진 페놀 화합물의 페놀성 수산기 당량은 370 g/eq 였다.
합성예 10 (에폭시 수지 (A3) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, YDPN-638 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 에폭시 당량 = 177 g/eq) 을 359 부와 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드 (HCA : 산코 주식회사 제조) 141 부를 160 ℃ 에서 4 시간 반응시켜, 인 함유 에폭시 수지 (A2) 를 얻었다. 얻어진 에폭시 수지의 에폭시 당량은 370 g/eq, 인 함유율 = 4.0 ％ 였다.
합성예 11 (에폭시 수지 (A6) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, HCA 를 67 부, 1,4-나프토퀴논을 48 부, 및 톨루엔을 142 부 넣고, 75 ℃ 에서 30 분간 교반한 후, 110 ℃ 에서 90 분간 탈수 반응시킨 후에 ESN-485 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조, 나프톨아르알킬형 에폭시 수지, 에폭시 당량 = 296 g/eq) 518 부를 첨가한 후, 승온시켜 톨루엔의 제거를 실시하였다. 그 후, 촉매로서 트리페닐포스핀 (TPP) 을 0.01 부 첨가하고, 160 ℃ 에서 4 시간 반응시켜, 인 함유 에폭시 수지 (A5) 를 얻었다. 얻어진 에폭시 수지의 당량은 551 g/eq, 인 함유율 = 1.5 ％ 였다.
합성예 12 (에폭시 수지 (A7) 의 합성)
교반 장치, 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입 장치를 구비한 4 구의 유리제 세퍼러블 플라스크에, HCA 를 70 부, 1,4-나프토퀴논을 25 부, 및 톨루엔을 148 부 넣고, 75 ℃ 에서 30 분간 교반한 후, 110 ℃ 에서 90 분간 탈수 반응시킨 후에 NC-7700 (닛폰 화약 주식회사 제조, β 나프톨 크레졸 축합형 에폭시 수지, 에폭시 당량 = 222 g/eq) 540 부를 첨가한 후, 승온시켜 톨루엔의 제거를 실시하였다. 그 후, 촉매로서 TPP 를 0.01 부 첨가하고, 160 ℃ 에서 4 시간 반응시켜, 인 함유 에폭시 수지 (A6) 을 얻었다. 얻어진 에폭시 수지의 당량은 372 g/eq, 인 함유율 = 1.5 ％ 였다.
실시예 및 비교예에서 사용한 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제는 이하와 같다.
에폭시 수지 (A)
(A1) : YDPN-638 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 에폭시 당량 = 177 g/eq)
(A2) : ESN-485 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조, 나프톨아르알킬형 에폭시 수지, 에폭시 당량 = 296 g/eq)
(A3) : 합성예 10 의 에폭시 수지
(A4) : TX-0821 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조, 인 함유 에폭시 수지, 에폭시 당량 = 536 g/eq, 인 함유율 = 3.0 ％)
(A5) : TX-1106B (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조, 인 함유 에폭시 수지, 에폭시 당량 = 385 g/eq, 인 함유율 = 2.5 ％)
(A6) : 합성예 11 의 에폭시 수지
(A7) : 합성예 12 의 에폭시 수지
경화제 (B)
(B1) : 합성예 1 의 페놀 화합물
(B2) : 합성예 2 의 페놀 화합물
(B3) : 합성예 3 의 페놀 화합물
(B4) : 합성예 4 의 페놀 화합물
(B5) : 합성예 5 의 페놀 화합물
(B6) : 합성예 6 의 페놀 화합물
(B7) : 합성예 7 의 페놀 화합물
(B8) : 합성예 8 의 페놀 화합물
(B9) : 합성예 9 의 페놀 화합물
(B10) : 쇼우놀 BRG-557 (쇼와 전공 주식회사 제조, 페놀 노볼락 수지, 페놀성 수산기 당량 = 105 g/eq, 연화점 = 86 ℃)
(B11) : TH-2500 (신닛테츠 스미킨 화학 주식회사 제조, 비스페놀 A 형 페놀 수지, 페놀성 수산기 당량 = 240 g/eq, 연화점 = 82 ℃)
(B12) : 디시안디아미드 (DICY, 활성 수소 당량 = 21 g/eq)
경화 촉진제
(C1) : 큐아졸 2E4MZ (시코쿠 화성 공업 주식회사 제조, 2-에틸-4-메틸이미다졸)
실시예 1 ∼ 12, 및 비교예 1 ∼ 2
표 1 에 나타내는 배합 처방에 의해 가열한 에폭시 수지 (A) 에 경화제 (B) 를 120 ℃ 로 가열하면서, 교반하고 균일화하여 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 얻어진 에폭시 수지 조성물은 동 온도하에서 감압 탈포한 후, 경화 촉진제를 투입하여 신중하게 기포가 휩쓸려 들어가지 않게 균일화하여 금형에 주형하고, 열풍 순환 오븐 중에서, 150 ℃ 에서 2 시간, 이어서 180 ℃ 에서 3 시간 경화하여 경화물을 얻었다. 얻어진 주형 경화물의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure pat00006
실시예 13 ∼ 18, 및 비교예 3 ∼ 8
표 2 에 나타내는 배합 처방에 의해 에폭시 수지 (A), 경화제 (B), 경화 촉진제, 및 용제를 배합하여, 불휘발분이 50 ％ 인 에폭시 수지 조성물 바니시를 얻었다. 에폭시 수지 (A), 경화제 (B), 및 경화 촉진제는 미리 메틸에틸케톤 (MEK) 에 용해하여 사용하였다. 얻어진 에폭시 수지 조성물 바니시를 유리 클로스 (닛토보 주식회사 제조, IPC 규격의 2116) 에 함침시킨 후, 그 함침 클로스를 열풍 순환 오븐 중에서, 150 ℃ 에서 7 분간 건조시켜 B 스테이지상의 프리프레그를 얻었다. 얻어진 프리프레그의 일방은 적층 성형용으로 프리프레그 4 장과 구리박 (미츠이 금속 광업 주식회사 제조, 3EC-III, 두께 35 ㎛) 을 중첩하고, 130 ℃ × 15 분 + 190 ℃ × 80 분의 온도 조건으로 2 ㎫ 의 진공 프레스를 실시하여 0.5 ㎜ 두께의 적층판을 얻었다. 다른 일방은 유전 특성 측정용으로 수지 단독 경화물 성형을 목적으로 하여, 프리프레그 수장의 분쇄로부터 얻어진 약 10 g 의 B 스테이지 수지 분말을 사용하여, 테프론 프레임형을 사용하여 동일한 진공 프레스 경화 조건에 의해 2 ㎜ 두께의 수지판을 얻었다. 이들 얻어진 성형물의 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.
Figure pat00007
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 종래의 에폭시 수지 조성물보다 경화물의 유전 특성이 낮고, 내열성이 양호하기 때문에, 전기 절연성이 필요하고 전기적 고신뢰성이 요구되는 전자 회로 기판이나 밀봉제 용도, 특히 미세 배선 전자 회로 기판 용도에서 유용하다.

Claims (8)

  1. 에폭시 수지 (A) 와 일반식 (1) 로 나타내는 페놀 화합물 (B) 를 함유하는 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    (식 중, m 은 반복수이고, 평균치는 0 < m < 10 이다. X, Y 는 치환기로서 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종의 기이고, 동일해도 되고 상이해도 된다.)
    [화학식 2]
    Figure pat00009

    (식 중, R1 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자이고, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. R2 는 단결합 또는 2 가의 기이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 페놀성 화합물 (B) 가, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 디하이드록시 화합물 (a) 1 몰에 대해, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 할로겐화메틸기 함유 화합물 (b) 를 0.001 ∼ 1.0 몰의 범위에서 반응시켜 얻어지는 페놀 화합물 (B) 인 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 3]
    Figure pat00010

    (식 중, Y 는 치환기로서 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종의 기이다)
    [화학식 4]
    Figure pat00011

    (식 중, X 는 치환기로서 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자를 가져도 되는 페닐렌기, 나프틸렌기 또는 일반식 (2) 로 나타내는 기에서 선택되는 적어도 1 종의 기이다. Z 는 할로겐 원자를 나타낸다.)
    [화학식 5]
    Figure pat00012

    (식 중, R1 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 10 의 탄화수소기 또는 할로겐 원자이고, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. R2 는 단결합 또는 2 가의 기이다.)
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 (A) 가 0.5 ∼ 6.0 질량％ 의 인 함유율인 인 함유 에폭시 수지를 50 ∼ 100 질량％ 함유하는 에폭시 수지 (A) 인 에폭시 수지 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 (A) 의 에폭시기 1 몰에 대해, 상기 페놀 화합물 (B) 를 함유하는 에폭시 수지 경화제의 활성 수소기가 0.4 ∼ 1.2 몰의 범위인 에폭시 수지 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 접착 시트.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 적층판.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물을 경화시킨 경화물.
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