TW201538503A - 具有官能基的乙炔脲類及其應用 - Google Patents

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Abstract

依據本發明,可提供通式(Z)表示的乙炔脲類 □(式中,基Z表示羧烷基、縮水甘油基或烯丙基,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或與基Z相同的基。惟,基Z是羧烷基時,R3、R4及R5表示與基Z相同的羧烷基,基Z是烯丙基時,R5表示氫原子)。 再者,依據本發明,可提供含有上述乙炔脲類的各種樹脂組成物,例如,聚酯樹脂組成物、環氧樹脂組成物、矽氧樹脂組成物等。

Description

具有官能基的乙炔脲類及其應用
本發明係關於具有官能基的乙炔脲類及其應用。尤其,本發明是關於在分子中至少有1個羧烷基、縮水甘油基或烯丙基作為官能基,而藉由該官能基,有用於作為各種樹脂組成物的成分乙炔脲類,再者,是關於作為該等乙炔脲類的應用而含有該等乙炔脲類的各種有用的樹脂組成物。
乙炔脲類是在環構造中具有4個尿素系氮的雜環化合物,係利用上述尿素系氮的反應性,而被使用在各種用途及新穎的功能性化合物的製造上。
另一方面,已知富有反應性的官能基,例如,分子中具有複數個烯丙基的化合物,例如三烯丙基三聚異氰酸酯是作為合成樹脂及合成橡膠的交聯劑,相同地,亦已知作為合成樹脂及合成橡膠的交聯劑發揮作用之分子中具有4個烯丙基的四烯丙基乙炔脲類。
但是,至今未知例如乙炔脲類的4個氮原子上的氫原子全部經羧烷基取代的化合物係可期作為環氧樹 脂等的交聯劑發揮作用。
而且,已知分子內有複數個的縮水甘油基作為官能基的化合物,例如已知分子中具有3個縮水甘油基的三縮水甘油基三聚異氰酸酯係作為環氧樹脂的交聯劑。
但是,至今未知乙炔脲類的至少1個氮原子上的氫原子經縮水甘油基取代的化合物。
乙炔脲類的至少1個氮原子上的氫原子經縮水甘油基取代的化合物是有用於作為含氧化合物的合成中間物,而且,分子中具有1個環氧基的乙炔脲類是例如有用於作為在環氧樹脂的反應性稀釋劑,而且,分子中具有2個以上的環氧基的乙炔脲類是例如被期待有用於作為環氧樹脂用交聯劑。
如上述,四烯丙基乙炔脲類係屬習知者,但就分子中具有1個烯丙基的乙炔脲類其本身係例如,有用於作為合成中間物,而且,分子中具有2個或3個烯丙基的烯丙基乙炔脲類亦可期有用於作為合成樹脂及合成橡膠的交聯劑而言,至今仍屬未知。
於是,本發明的基本發明係關於一種具有羧烷基、縮水甘油基或烯丙基作為官能基的新穎的乙炔脲類,再者,本發明係關於包括一部分已知的乙炔脲類,而利用具有羧烷基、縮水甘油基或烯丙基作為官能基的乙炔脲類之各種有用的樹脂組成物。
亦即,本發明包括上述基本發明,及利用 分別具有羧烷基、縮水甘油基及烯丙基作為官能基的乙炔脲類之樹脂組成物的第1種、第2種及第3種的發明。以下敘述第1種、第2種及第3種的發明的先前技術。
第1種發明
本發明的第1種發明特別係關於下列2個發明。
(1)一種新穎的肆(羧烷基)乙炔脲類及其應用,特別是含有上述肆(羧烷基)乙炔脲類作為交聯劑的環氧樹脂組成物;(2)一種粉體塗料用聚酯樹脂組成物,其係含有使上述肆(羧烷基)乙炔脲類與二醇類聚縮合反應而得的聚酯樹脂。
粉體塗料具有:與溶劑型塗料相比是不產生有機系揮發成分的無公害型塗料,可以一次作到塗厚的塗裝,即使在塗裝隨後也可供使用,比較低價,可以回收利用等優點,就作為家電製品、建材、汽車零件等構件的保護裝飾用塗料而言,近年來需求正在急速擴大。
粉體塗料而言,主要使用環氧樹脂系、丙烯樹脂系、聚酯樹脂系的塗料,其中尤以聚酯樹脂系的粉體塗料是具有均衡的塗膜性能的塗料。
為了得到耐候性優異的粉體塗料,需提高主成分的聚酯樹脂的耐候性,通常,係使用增多作為羧酸成分的異酞酸及作為醇成分的新戊二醇的共聚合比率的聚酯樹脂。
已知因為異酞酸對於太陽光能量的波長區 域係有不同的吸收區域,而新戊二醇係於β位的碳沒有鍵結氫,所以已知該等成分增多的聚酯是不容易因光劣化、耐候性良好。
用於聚酯樹脂系的粉體塗料之主要的末端 為羥基的異氰酸酯系硬化劑,雖藉由將反應性高的異氰酸基以嵌段劑嵌段而具有在一定的溫度以下不表現活性的構造,但由於在烘烤時嵌段劑會解離而污染烤爐,故不宜使用。
而且,三縮水甘油基三聚異氰酸酯系硬化 劑雖不含嵌段劑,但會有致突變性(mutagenicity),故在安全上不宜使用。
近年來,羥烷基醯胺系硬化劑係作為代替 三縮水甘油基三聚異氰酸酯系硬化劑的硬化劑而受到注目。使用羥烷基醯胺系硬化劑的粉體塗料係可以低溫烘烤,且在烘烤時不產生揮發物,可以作為對環境沒有負荷的潔淨的塗料。
然而,使用羥烷基醯胺系硬化劑的粉體塗 料係有所謂塗膜的平滑性及與被塗物的密著性,特別是耐水、耐濕處理後的密著性差的缺點。
為了解決此種問題,而有提案係由具有特 定黏度及酸價的含芳香族二羧酸與脂肪族二醇所構成的聚酯樹脂所得的粉體塗料(參照專利文獻1),但該粉體塗料雖有優異的塗膜的平滑性及與被塗物的密著性,但未表現可滿足的耐候性。
而且,也有提案係將含異酞酸與新戊二醇 所構成的聚酯樹脂以異酞酸等解聚合的樹脂作為主成分的粉體塗料(參照專利文獻2)。但是,該粉體塗料雖有優異的耐候性、低溫硬化性、塗膜的平滑性、與素材的密著性,但就塗膜的平滑性而言尚有所不足。
第2種發明
本發明的第2種發明係關於乙炔脲類的至少1個氮原子上的氫原子經縮水甘油基取代之新穎的縮水甘油基乙炔脲類及其應用,特別係關於含有該化合物的環氧樹脂組成物。
亦即,本發明的第2種發明係關於下述的4個發明。
(1)新穎的縮水甘油基乙炔脲類及含該縮水甘油基乙炔脲類的樹脂組成物
具有縮水甘油基作為官能基的乙炔脲類至今未被人所知,惟因其縮水甘油基的反應性而可期待其之有用性。
(2)光半導體元件密封用環氧樹脂組成物
近年來,用於密封發光元件及受光感測器等光半導體元件的熱硬化性樹脂組成物而言,由於要求其硬化物的透明性,故一般係廣泛採用使用雙酚A型環氧樹脂等環氧樹脂與酸酐等硬化劑所得的環氧樹脂組成物。
然而,近來發光元件向高亮度化發展,而且受光感測器於車載用途及藍光檢波器(pickup)正在擴大普及,就熱硬化性樹脂組成物而言,係要求具有比以往更 高的耐熱性或耐光性的透明密封材料。
因此,在熱硬化性樹脂組成物中,作為提 高耐熱性或耐光性的手法,提案有使用多官能的環氧樹脂,而提高其硬化物的玻璃轉移溫度(Tg)的手法,及使用脂環式環氧樹脂,而抑制由吸收光所引起的光劣化的方法(參照專利文獻3)。
這種環氧樹脂,例如可使用三縮水甘油基 三聚異氰酸酯。然而,使用三縮水甘油基三聚異氰酸酯而成的熱硬化性樹脂組成物的硬化物既硬且脆,所以會因密封光半導體元件時的熱收縮而有於硬化物產生裂隙的問題。又,三縮水甘油基三聚異氰酸酯結晶性高,故使用該三縮水甘油基三聚異氰酸酯所構成的液狀的熱硬化性樹脂組成物會因結晶化而產生黏度升高等問題,故在製造上有無法得到充分的可使用時間的問題。
(3)含酚化合物的熱硬化性樹脂組成物
環氧樹脂組成物所代表的熱硬化性樹脂組成物,因為處理性優異,而且其硬化物的優異的電特性、耐熱性、接著性、耐濕性(耐水性)等,故被廣泛使用在電氣/電子零件、構造用材料、接著劑、塗料等領域。
然而,近年來,隨著在電氣/電子領域的技 術的深化,對於使用作為材料的樹脂,係有要求更進一步提高以高純度化為首之耐濕性、密著性、介電特性、用以將填充劑高度填充的低黏度化、用以縮短成型循環的反應性等各項特性。
而且,在航空宇宙材料、休閒/運動器具用 途等,作為構造材,係要求輕量且機械物性優異的的材料。
特別是在半導體密封領域,於基板(基板本 身及其周邊材料)方面,電子機器的小型化、輕量化、多功能化係進一步發展,隨之,LSI及晶片零件等的高積體化發展,其形態也急速地朝多針腳化、小型化變化。因此,印刷電路板是為了提高電子零件的實裝密度而進行電路微細化的開發。
作為符合該等要求的印刷電路板的製造方 法,係有增層方式(buildup method),作為適於輕量化及小型化、微細化的手法漸成主流。
而且,由於環境意識的提高,對燃燒時可 能會產生有害物質的材料,亦包括電子零件在內,係有加以積極管制之動向。就以往的印刷電路板而言,係為了難燃化之目的而使用溴化合物,但在燃燒時可能會產生有害物質,因此可預料在不久的將來會變得不能使用該溴化合物。
為了將電子零件連接在印刷電路板而普遍 使用的銲錫,不含鉛的無鉛銲錫也正在實用化中。此種無鉛銲錫,因為使用溫度較以往的共晶焊錫提高約20至30℃,故材料比以往更有增高耐熱性的需要。
又,近年來的矽晶片為了高速演算等,係 在表面形成有低介電率層,因該低介電率層的形成,矽晶片變得非常地脆。以往的印刷電路板與矽晶片的熱膨脹率 之差大,為了要確保將矽晶片實裝時的連接可靠性,係求將印刷電路板的熱膨脹率降低到與矽晶片的熱膨脹率相同的程度。
要降低印刷電路板的熱膨脹率,一般是採 用填充多量熱膨脹率小的無機填充劑,而降低絕緣層整體的熱膨脹率的方法(例如,參照專利文獻4)。但是,這樣的方法容易產生流動性的降低、絕緣可靠性的降低等許多的問題。
於是,有嘗試係藉由挑選樹脂或改良樹脂 而達成低熱膨脹。例如,就具有芳香環的環氧樹脂基的例子而言,有提案係使用具有2官能的萘骨架或聯苯骨架的環氧樹脂的低熱膨脹性加壓成形用樹脂組成物(參照專利文獻5),是調配80至92.5容量%的填充劑。
又,電路板用的樹脂組成物的低熱膨脹率 化,以往而言,一般是提高交聯密度,提高玻璃轉移溫度(Tg),而降低熱膨脹率的方法(參照專利文獻6及7)。
然而,為了提高交聯密度,需縮短官能基 間的分子鏈,但縮短一定量以上的分子鏈,就反應性及樹脂強度等之點而言係有困難。
再者,亦嚐試導入認為是對耐熱性、低熱 膨脹有用的醯亞胺骨架,例如,有提案係使用有醯亞胺基的芳香族二胺與環氧樹脂的增層用熱硬化性樹脂組成物(參照專利文獻8)。但是,使用低分子聚醯亞胺化合物作為環氧樹脂的硬化劑時,多為環氧樹脂的特性幾乎沒有差異 之情形。
(4)鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物
一般而言,在電氣製品所用的印刷電路板,係於導體層具有電路的基板上形成有阻焊覆膜作為永久保護膜。該阻焊覆膜,係用於在將電氣/電子零件接合(實裝)在印刷電路板的焊接步驟中,防止焊錫附著於不需要的部分,以避免電路的短絡,並保護導體層者。
因此,對於阻焊覆膜,係要求對基板及導 體層的密著性,及耐藥品性、絕緣性等特性。就能得到滿足該等特性的阻焊覆膜的樹脂組成物而言,已知有可藉由鹼水溶液顯影者(參照專利文獻9)。然而,由此組成物硬化而得的阻焊覆膜可撓性並不充分,有所謂切斷加工時或熱衝撃試驗時會產生裂隙的缺點。又,阻焊覆膜的裂隙不單會導致無法發揮保護絕緣之功能,也是電路的斷線的原因。
而且,有提案係軟性印刷電路板用的樹脂 組成物(參照專利文獻10、11及12)。然而,使該等組成物硬化而得的阻焊覆膜並未達到表現充分的可撓性。而且,也有若求可撓性的提升則產生焊錫耐熱性降低等的問題,而未有具有充分的性能者的提案。
如所述,係期望一種樹脂組成物,其係維持原本的阻焊覆膜所要求的基本特性,可得到可撓性及耐熱衝性優異的阻焊覆膜者。
第3種發明
本發明的第3種發明係關於下列6個發明。
(1)新穎的烯丙基乙炔脲類
在分子中具有複數個富有反應性的烯丙基的化合物,例如已知三烯丙基三聚異氰酸酯是作為合成樹脂及合成橡膠的交聯劑,相同地,亦已知發揮合成樹脂及合成橡膠的交聯劑的功能之分子中具有4個烯丙基的四烯丙基乙炔脲類(參照專利文獻13)。
但是,就分子中具有1個烯丙基的乙炔脲類 其本身係例如有用於作為合成中間物,又,分子中具有2個或3個烯丙基的乙炔脲類也可期有用於作為合成樹脂及合成橡膠的交聯劑而言,係至今未為人知。
(2)烯烴系樹脂組成物
烯烴系樹脂係具有優異的電絕緣性及耐溶劑性,而且,適宜採用放射線交聯、電子射線交聯、過氧化物交聯、硫交聯、由矽烷化合物的矽烷交聯等的各種交聯手段,藉此可控制烯烴系樹脂的各種物性,而被廣泛使用在以電氣/電子材料領域為首的各種領域。
如前述,乙炔脲類是在環構造中具有4個尿 素系氮的雜環化合物,係利用尿素系氮的反應性,而被使用於各種用途及功能性化合物的中間原料。
其中尤以在分子中具有富有反應性的烯丙 基的乙炔脲類,因其有活性的烯丙基係有用於作為烯烴系樹脂的交聯劑而受到期待。
(3)有優異的接著性的硬化性組成物
在電子材料及光學材料領域中,對於如光、熱等外部 環境的可靠性的要求正逐年提高。在該領域中,從以前就有使用熱硬化性樹脂,其中,特別是環氧樹脂,由於其泛用性及對各種基材的高接著性而從以前就被廣泛使用,但是,例如就作為高亮度發光二極體及功率半導體等的周邊材料而言,從長期耐熱性/耐光性之觀點來看係有所不足。 作為滿足這種耐熱性/耐光性的材料,自古已知有玻璃,但玻璃係有加工性及對基材的接著性差的問題。
為了解決此種問題,係廣泛利用耐熱/耐光 性比環氧樹脂等有機高分子材料更為優異、加工性及接著性比玻璃等無機高分子更為優異的的有機-無機混成型樹脂(hybrid resin),其中尤有提案係使用碳-碳雙鍵與矽氫基(hydrosilyl)的加成反應的矽氫化反應之熱硬化性樹脂(例如參照專利文獻14、15及16)、該等是具有優異的耐熱/耐光性、接著性。
然而,由光學上的透明性的觀點來看,上 述者皆不充分,所以難以適用於發光二極體及顯示裝置等的光學材料用途。
相對於此,在具有作為有機成分的三聚異 氰酸骨架的系(例如參照專利文獻17)中,提案有一種組成物,其係在維持原本的上述特性下可賦予熱硬化性樹脂高透明性者,但其玻璃轉移點高,例如塗佈在基板上時,高熱應力造成的翹曲的發生、及低接著性係成為問題。
對於此種問題,有提案係以具有縮水甘油 基等環氧基的化合物為成分的組成物(例如參照專利文獻 18),但由於為了要呈現接著性而導入環氧基,因而有所謂耐熱性、耐光性劣化的取捨(trade-off)問題。
以這種情況作為背景,係渴望開發一種熱 硬化性樹脂,其係維持優異的耐熱/耐光性、透明性並減低熱應力,藉此抑制翹曲及可賦予優異的接著性。
(4)含有有機聚矽氧烷改質烯丙基乙炔脲類的半導體密封用熱硬化性樹脂組成物
為了要將半導體裝置以樹脂密封,係實行使用模具的轉注成型、以液狀的密封用樹脂的灌封(potting)及網版印刷等。近年來,隨著半導體元件的微細化,係要求電子機器的小型化、薄型化,而產生將厚度在500μm以下且堆疊有矽晶片(silicon die)的薄型封裝(thin package)以樹脂密封之需求。
另一方面,有提案係利用與本發明相關之 類似乙炔脲類的物質的三聚異氰酸酯化合物。
例如,就使用含有三聚異氰酸酯環的聚合 物及含有三聚異氰酸酯環的末端氫聚矽氧烷聚合物的組成物而言,已知有:使含有Si-H基的聚矽氧烷與二烯丙基-單縮水甘油基三聚異氰酸酯加成反應之含有聚矽氧烷的環氧基開環聚合物之組成物(參照專利文獻19)、含有上述含三聚異氰酸酯環的聚矽氧烷及含有Si-H基的聚矽氧烷的聚合物之組成物(參照專利文獻20)、三烯丙基三聚異氰酸酯與含有Si-H基的聚矽氧烷的加成硬化型組成物(參照專利文獻21)、含有三聚異氰酸酯環及Si-H基的聚矽氧烷與 含有烯基的硬化物之加成硬化型組成物(參照專利文獻22、23及24)等。
然而,由於上述的含有三聚異氰酸酯環的 聚合物組成物在主劑含有矽氧烷鍵,所以雖具有柔軟性,但與交聯劑的相溶性差。而且,由於不確定烯基的存在位置,難以藉由加成反應硬化,而無法表現矽氫化(加成反應)的特徴(迅速的硬化反應)。此外,含有三聚異氰酸的聚合物組成物還有交聯密度高、剛直而缺乏柔軟性的問題。
由於此種狀況,尚未得到由含有三聚異氰 酸酯環的聚矽氧烷與含有Si-H基的聚矽氧烷之加成反應的硬化物而柔軟性、硬化特性、相溶性優異、耐水蒸氣穿透性優異的組成物。
(5)電子射線硬化性樹脂組成物
由於LED元件省電且壽命長,故近年來正普及作為代替白熱電球等的光源。一般而言,使用LED元件作為光源時,係將複數個的LED元件設置於金屬製的基板上,並在其周圍配置反射器,藉此將光反射而提升照度。
然而,使用如上述的反射器之裝置時,由 於反射器會因發光時的發熱劣化而造成反射率降低,其結果係會有所謂導致亮度降低的問題。
於是,為了對應此問題,有提案係一種使 用三烯丙基三聚異氰酸酯作為聚烯烴樹脂的交聯劑之電子射線硬化性樹脂組成物,咸認如使用該種樹脂組成物,則可抑制反射裝置的劣化(參照專利文獻25)。但是,由於上 述樹脂組成物所使用的三烯丙基三聚異氰酸酯係揮發性高,故在製作硬化物的加熱成形時有交聯劑減少的問題。
(6)矽氧樹脂組成物
以往,對於用以密封光半導體的組成物,有提案係使用環氧樹脂作為樹脂(例如參照專利文獻26)。然而,得自含有環氧樹脂的組成物之密封體係有因白色LED元件的發熱而黃化等問題。
又,有提案係一種室溫硬化性有機聚矽氧 烷組成物,其係含有:具有2個矽醇基的有機聚矽氧烷、在1分子中具有2個以上與矽原子鍵結的可水解的基之矽烷化合物等、及有機鋯化合物(參照專利文獻27及28)。再者,有提案係於具有2個矽醇基的二有機聚矽氧烷等、與具有3個以上烷氧基的矽烷等混合縮合觸媒並加熱(參照專利文獻29及30)。
然而,為矽氧系樹脂時,因為其與環氧樹 脂比較,氣體穿透性高,空氣容易通過,半導體封裝的鍍銀容易因空氣中的硫化氫光經時變色,其結果係會有亮度降低的問題。而且,在矽氧系樹脂中,一般係為了提高耐硫化性而使樹脂變硬,但在此情況下,也有硬化收縮及因硬化收縮引起之所謂由LED封裝剝離、線路斷線的問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-119256號公報
[專利文獻2]日本特開2006-37015號公報
[專利文獻3]日本特開平2-222165號公報
[專利文獻4]日本特開2004-182851號公報
[專利文獻5]日本特開平5-148543號公報
[專利文獻6]日本特開2000-243864號公報
[專利文獻7]日本特開2000-114727號公報
[專利文獻8]日本特開2000-17148號公報
[專利文獻9]日本特開平1-141904號公報
[專利文獻10]日本特開平7-207211號公報
[專利文獻11]日本特開平8-274445號公報
[專利文獻12]日本特開平9-5997號公報
[專利文獻13]日本特開平11-171887號公報
[專利文獻14]日本特開平3-277645號公報
[專利文獻15]日本特開平7-3030號公報
[專利文獻16]日本特開平9-302095號公報
[專利文獻17]國際公開第02/053648號小冊
[專利文獻18]日本專利第4216512號公報
[專利文獻19]日本特開2008-143954號公報
[專利文獻20]日本特開2008-150506號公報
[專利文獻21]日本特開平9-291214號公報
[專利文獻22]日本專利第4073223號公報
[專利文獻23]日本特開2006-291044號公報
[專利文獻24]日本特開2007-9041號公報
[專利文獻25]日本特開2013-166926號公報
[專利文獻26]日本特開平10-228249號公報
[專利文獻27]日本特開2001-200161號公報
[專利文獻28]日本特開平2-196860號公報
[專利文獻29]日本特開2007-224089號公報
[專利文獻30]日本特開2006-206700號公報
本發明的目的在於提供作為基本發明之具有官能基的新穎乙炔脲類及含有該化合物的各種樹脂組成物。再者,本發明是有鑑於前述技術狀況,而特別是以提供以下的第1種、第2種及第3種發明作為目的。
第1種發明
本發明的第1種發明的目的在於提供::(1)一種新穎的肆(羧烷基)乙炔脲類及其應用,特別是應用肆(羧烷基)乙炔脲類的環氧樹脂組成物,及(2)一種粉體塗料用聚酯樹脂組成物,其會賦予粉體塗料優異的塗膜耐候性、平滑性及低溫硬化性。
第2種發明
本發明的第2種發明的目的在於提供:(1)一種新穎的縮水甘油基乙炔脲類及其應用,特別是含該縮水甘油基乙炔脲類的各種樹脂組成物,及(2)一種光半導體元件的密封用環氧樹脂組成物。
本發明者等為了要得到呈現液狀、可使用時間長、且具有優異的耐熱性及耐光性的光半導體元件用 密封材料而反覆精心檢討。然後,著眼於環氧樹脂成分本身,以改良以往使用的三縮水甘油基三聚異氰酸酯的特性為中心而反覆研究,結果發現使用液狀環氧樹脂的烯丙基乙炔脲類時,所得的硬化物之高透明性沒有損失、耐熱性及耐光性提升,而到達本發明的光半導體元件的密封用環氧樹脂組成物。
(3)本發明又一目的是提供一種含酚化合物的熱硬化性樹脂組成物。
本發明者等為了解決前述課題而反覆精心 研究,結果發現藉由使用縮水甘油基乙炔脲類作為環氧化合物(樹脂),可達成所期望的目的,遂完成本發明。
亦即,本發明的目的在於提供一種熱硬化 性樹脂組成物,其係有用於電氣電子零件用絕緣材料(高可靠性半導體密封材料等)、積層板(印刷電路板、增層基板(buildup board)等)、及以碳纖維樹脂複合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Plastics)為首的各種複合材料、接著劑、塗料等,不只是難燃性優異,也會賦予硬化物優異的耐熱性、靭性。
(4)本發明之又一目的在於提供一種鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物。
亦即,本發明者等對於前述課題反覆精心 研究,結果發現:藉由以含有縮水甘油基乙炔脲類的光硬化性/熱硬化性樹脂組成物作為環氧化合物,可達成所期的目的,遂完成本發明。
如所述,本發明之目的在於提供:在不損 及焊錫耐熱性及耐熱劣化性、耐酸性等特性下,可得到可撓性及耐熱衝撃性皆優異的硬化覆膜之光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,及使用該等而形成有阻焊覆膜(硬化覆膜)的印刷電路板。
第3種發明
本發明的第3種發明,
(1)一目的在於提供新穎的烯丙基乙炔脲類,及使用該烯丙基乙炔脲類而成的如下述之各種有用的樹脂組成物。
(2)烯烴系樹脂組成物
一目的在於提供適於作為具有交聯構造的烯烴系樹脂的原料之烯烴系樹脂組成物。
(3)接著性優異的硬化性組成物
本發明一目的在於提供一種硬化性組成物,其係作為具有烯基的有機化合物,以四烯丙基乙炔脲類作為必要成分,藉此在不損及硬化物的耐熱/耐光性下使熱應力減低,呈現優異的接著性。
(4)含有機聚矽氧烷改質烯丙基乙炔脲類的半導體密封用熱硬化性樹脂組成物
本發明者等發現,使用特定的兩末端烯丙基乙炔脲環封鎖有機聚矽氧烷聚合物(基本聚合物)及含有乙炔脲環的末端氫聚矽氧烷聚合物(交聯劑)作為主劑(基本聚合物(base polymer))及硬化劑(交聯劑)所構成的樹脂成 分,並併用硬化促進劑的熱硬化性樹脂組成物,在半導體裝置經密封時,耐水性、氣體穿透率比以往的聚矽氧化合物優異,再者,因為即使密封後翹曲仍會減低,硬化物的表面也不會發黏,因此其泛用性非常高,遂完成本發明。
亦即,本發明的一目的在於提供一種即使 將半導體元件密封也幾乎不產生翹曲,並且可賦予半導體裝置優異的耐熱性、耐濕性之熱硬化性樹脂組成物,及以這種樹脂組成物密封的半導體裝置。
(5)電子射線硬化性樹脂組成物
本發明的目的在於提供一種適於反射器的成形,可得到耐熱性優異的硬化物之電子射線硬化性樹脂組成物。
(6)矽氧樹脂組成物
本發明的一目的在於提供一種可得到耐硫化性及透明性優異的硬化物的矽氧樹脂組成物。
依據本發明,作為基本發明,可提供一種具有通式(Z)表示的官能基的新穎的乙炔脲類。
(式中,基Z表示羧烷基、縮水甘油基或烯丙基,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或與基Z相同的基。惟,基Z 是羧烷基時,R3、R4及R5表示與基Z相同的羧烷基,基Z是烯丙基時,R5表示氫原子)。
再者,依據本發明,根據具有上述官能基 之新穎的乙炔脲類,可提供以下的第1、第2及第3種發明。
第1種發明
(1)新穎的肆(羧烷基)乙炔脲類羧基乙炔脲類及含該化合物的環氧樹脂組成物
依據本發明,可提供一種通式(A)表示的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類,
(式中,n表示0或1,R1及R2分別獨立地表示氫原子或低級烷基)。
依據本發明,又,作為上述1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類的利用,可提供一種環氧樹脂用交聯劑,再者,可提供一種含有該環氧樹脂用交聯劑及胺類所構成的硬化劑之環氧樹脂組成物。
本發明的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類,係分子中的4個氮原子上的氫原子皆經羧烷基取代的新穎的化合物,亦即,是於分子中具有4個羧基的乙炔脲類。
依據本發明的此種1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔 脲類是4官能性,例如,作為環氧樹脂的交聯劑使用時,與使用以往的2官能性或3官能性的交聯劑時相比,可得到交聯密度較高的環氧樹脂硬化物,因此,例如可得到硬度、耐熱性、耐濕性等較優異的環氧樹脂硬化物,例如有用於作為環氧樹脂的交聯劑及焊錫助焊劑活性劑。
(2)聚酯樹脂組成物
本發明的粉體塗料用聚酯樹脂組成物係含有:(a)將前述通式(A)表示的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類及二醇類聚縮合反應而得的聚酯樹脂、與(b)β-羥烷基醯胺系硬化劑。
這種粉體塗料用樹脂組成物,可做成塗膜的耐候性及平滑性、及低溫硬化性優異的粉體塗料。
第2種發明 (1)新穎的縮水甘油基乙炔脲類及含該縮水甘油基乙炔脲類的環氧樹脂組成物
依據本發明,可提供一種通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類,
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或縮水甘油基)。
又,依據本發明,作為上述縮水甘油基乙 炔脲類的利用,可提供一種環氧樹脂用交聯劑,再者,可提供含有該環氧樹脂用交聯劑的環氧樹脂組成物。
本發明的縮水甘油基乙炔脲類,係乙炔脲 類所具有的4個氮原子鍵結的氫原子中之至少1個氫原子經縮水甘油基取代的新穎的化合物。
因此,此種化合物有用於作為新穎的含氧 化合物的合成中間物等,而且,分子中具有1個縮水甘油基者,係例如有用於作為環氧樹脂用的反應性稀釋劑。又,分子中具有2個以上的縮水甘油基者,係例如有用於作為環氧樹脂用交聯劑。
特別是,所有的氮原子上的氫原子經縮水 甘油基取代的1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲類是4官能性,因此例如作為環氧樹脂用交聯劑使用時,與使用以往的2官能性或3官能性的交聯劑時相比,可得到交聯密度較高的環氧樹脂硬化物,因此,例如可得到硬度及耐熱性等更為優異的環氧樹脂硬化物。
(2)光半導體元件密封用環氧樹脂組成物
本發明的光半導體元件密封用環氧樹脂組成物係由(1)環氧樹脂所構成,上述(1)環氧樹脂中的至少1個成分是前述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類。
再者,本發明的光半導體元件的密封用環氧樹脂組成物,理想是含有由玻璃填充劑、硬化劑、硬化促進劑、硬化觸媒、聚酯樹脂、有機矽氧烷、橡膠粒子及添加劑選出的至少1種成分者。
依據本發明的光半導體元件的密封用環氧 樹脂組成物中,上述縮水甘油基乙炔脲類在分子中至少具有1個縮水甘油基(環氧基),而且,因在室溫下表現液狀的性狀,故在保管樹脂組成物時可抑制結晶物的生成,其結果係在樹脂密封時可得到充分的可使用時間,同時可維持高玻璃轉移溫度(Tg)、高強度、良好的透明性、耐光性。
因此,藉由使用本發明的光半導體元件的 密封用環氧樹脂組成物,可實現生產處理性的提升,可得到具備高光穿透性,且耐熱性及耐光性優異的光半導體裝置。如此,藉由以本發明的樹脂組成物密封光半導體元件,可得到可靠性高的光半導體裝置。
再者,本發明的環氧樹脂組成物在處理時 是液狀,故在密封作業時之操作性也優異。因此,較佳為使用本發明的環氧樹脂組成物作為光半導體密封用樹脂組成物。
又,本發明的環氧樹脂組成物,也可使用 於例如接著劑、電絕緣材、積層板、塗覆層(coating)、印墨、塗料、密封劑、抗蝕劑(resist)、複合材料、透明基材、透明片、透明膜、光學元件、光學透鏡、光學構件、光造形、電子紙、觸控板、太陽電池基板、光導波路、導光板、全像存儲器(holographic memory)等的用途上。
(3)含酚化合物的熱硬化性樹脂組成物
本發明的熱硬化性樹脂組成物,係以前述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類及酚樹脂作為成分。
依據本發明的熱硬化性樹脂組成物因為可 賦予硬化物優異的難燃性、耐熱性、靭性,所以有用於電氣電子零件用絕緣材料(高可靠性半導體密封材料等)及積層板(印刷電路板、增層基板等)和以CFRP為首的各種複合材料、接著劑、塗料等。
(4)鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物
本發明的鹼顯影型的光硬化性/熱硬化性樹脂組成物係含有:(a)前述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類,(b)1分子中具有2個以上的不飽和雙鍵的感光性預聚物,及(c)光聚合起始劑。
再者,本發明的鹼顯影型的光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,理想是含有除了上述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類以外的環氧化合物或環氧樹脂。
又,本發明的鹼顯影型的光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,理想是含有稀釋劑、聚丁二烯化合物及聚胺基甲酸酯化合物。
本發明的光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,因為不損及焊錫耐熱性及耐熱劣化性等阻焊覆膜所要求的基本的特性,可賦予可撓性及耐熱衝撃性都優異的硬化覆膜,所以可合適使用在形成各種用途的印刷電路板的阻焊覆膜。
又,本發明的光硬化性/熱硬化性樹脂組成 物與用在軟性印刷電路板的已知的感光性樹脂組成物相比,硬化覆膜的可撓性較優異,與用在BGA或CSP用印刷電路板的已知的感光性樹脂組成物相比,硬化覆膜的耐熱衝撃性較優異。
第3種發明 (1)新穎的烯丙基乙炔脲類
依據本發明的新穎的烯丙基乙炔脲類,可以通式(C0)表示,
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3及R4分別獨立地表示氫原子或烯丙基)。
依據本發明的烯丙基乙炔脲類,係於乙炔脲類所具有的氮原子中之1至3個經烯丙基取代的新穎的化合物。
依據本發明的此種烯丙基乙炔脲類之中,於分子中具有1個烯丙基的乙炔脲類,其本身係例如有用於作為合成中間物,又,於分子中具有2個或3個烯丙基的乙炔脲類,可期待有用於作為合成樹脂或合成橡膠的交聯劑。
(2)烯烴系樹脂組成物
本發明的烯烴系樹脂組成物含有通式(C)表示的烯丙 基乙炔脲類及烯烴系聚合物,
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或烯丙基)。
將本發明的烯烴系樹脂組成物交聯而得交聯體(樹脂),將其成形所得的膜、片、盒(case)(容器)等的各種成形品,除了具有優異的透明性之外,解析性、電絕緣性、耐熱性、低吸濕性、耐水解性、耐候性、密著性及彈性等機械物性等也優異。
(3)接著性優異的硬化性組成物
本發明的硬化性組成物係由
(A)具有烯基的有機化合物、(B)於1分子中至少具有3個以上的矽氫基的化合物、及(C)矽氫化觸媒所構成的硬化性組成物,上述(A)成分係以通式(C1)表示的四烯丙基乙炔脲類為必要成分,
(式中,X表示氫原子、烷基或芳香基)。
本發明的硬化性組成物係維持優異的耐熱性及耐光性,並有效地減低熱應力,可賦予硬化物優異的接著性及低翹曲性。
(4)含有有機聚矽氧烷改質烯丙基乙炔脲類的半導體密封用熱硬化性樹脂組成物
本發明的熱硬化性樹脂組成物,係含有:(A)作為含有烯基之有機聚矽氧烷之通式(C3)表示的有機聚矽氧烷聚合物
(式中,R分別獨立地表示烷基或苯基,n是1至50的整數,p是1至30的整數);(B)作為有機氫聚矽氧烷之通式(C4)表示的含有乙炔脲環之有機氫聚矽氧烷聚合物,
(式中,R分別獨立地表示烷基或苯基,n是1至50的整數,m是0至5的整數,式中的各矽氧烷重複單元也可以是無規鍵結),及(C)硬化促進劑。
本發明的熱硬化性樹脂組成物,理想是再含有(D)無機填充劑。
又,本發明的熱硬化性樹脂組成物,相對 於(A)成分中的烯丙基1莫耳,(B)成分中的Si-H基是0.8至4.0莫耳。
本發明的熱硬化性樹脂組成物是即使將半 導體元件密封,也幾乎不發生翹曲,而且可賦予半導體裝置優異的耐熱性、耐濕性。
(5)電子射線硬化性樹脂組成物
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物含有聚烯烴樹脂及交聯劑,上述交聯劑是通式(C5)或通式(C6)表示的三聚異氰酸酯化合物,
(式中,m是0至16的整數)
(式中,n是0或1的整數)。
再者,本發明的電子射線硬化性樹脂組成物是含有聚烯烴樹脂及交聯劑,上述交聯劑是前述通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類。
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物適於反射器的成形,可賦予硬化物優異的耐熱性。
(6)矽氧樹脂組成物
本發明的矽氧樹脂組成物,係含有:(A)成分:至少具有2個與矽原子鍵結的烯基之聚矽氧烷、及(B)成分:至少具有2個與矽原子鍵結的氫基之聚矽氧烷交聯劑、及(C)成分:矽氫化反應觸媒、及(D)成分:前述一股式(C)表示的烯丙基乙炔脲類, 相對於前述(A)成分及前述(B)成分的合計100質量份,含有上述(D)成分0.1至10質量份者。
本發明的矽氧樹脂組成物,理想是實質上不含具有矽醇基的矽化合物。
又,在本發明的矽氧樹脂組成物中,上述烯基理想是乙烯基或(甲基)丙烯醯基。
再者,本發明的矽氧樹脂組成物,特別適於作為光半導體元件的密封用樹脂組成物。
本發明的矽氧樹脂組成物,可賦予硬化物優異的耐硫化性及透明性。
第1圖是1,3,4,6-肆(羧甲基)乙炔脲的IR頻譜。
第2圖是1,3,4,6-肆(2-氰乙基)乙炔脲的IR頻譜。
第3圖是1,3,4,6-肆(2-羧乙基)乙炔脲的IR頻譜。
第4圖是1,3-二烯丙基乙炔脲的IR頻譜。
第5圖是1,3-二縮水甘油基乙炔脲的IR頻譜。
第6圖是1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲的IR頻譜。
第7圖是1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲的IR頻譜。
第8圖是1-烯丙基乙炔脲的IR頻譜。
第9圖是1,3-二烯丙基乙炔脲的IR頻譜。
第10圖是1,3,4-三烯丙基乙炔脲的IR頻譜。
以下,詳細說明本發明的基本發明、第1種、第2種及第3種發明。
基本發明
本發明的基本發明,係通式(Z)表示的乙炔脲類,
(式中,基Z表示羧烷基、縮水甘油基或烯丙基,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或與基Z相同的基。惟,基Z是羧烷基時,R3、R4及R5表示與基Z相同的羧烷基,基Z是烯丙基時,R5表示氫原子)。
亦即,本發明的乙炔脲類,在上述通式(Z)中,基Z是羧烷基時,是1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類,基Z是縮水甘油基時,是單、二、三及四縮水甘油基乙炔脲類,基Z是烯丙基時,是單、二及三烯丙基乙炔脲類。
以下,係以1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類及利用該乙炔脲類的樹脂組成物作為第1種發明,縮水甘油基乙炔脲類及利用該乙炔脲類的樹脂組成物作為第2種發明,然後,以烯丙基乙炔脲類及利用該乙炔脲類的樹脂組成物作為第3種發明,並於以下詳細說明。
第1種發明
(1)新穎的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類及含有該乙炔 脲類的環氧樹脂組成物
本發明的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類,係通式(A)表示的化合物,
(式中,n表示0或1,R1及R2分別獨立地表示氫原子或低級烷基)。
上述通式(A)表示的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類中,R1或R2是低級烷基時,其低級烷基通常碳原子數是1至5,理想是1至3,最理想是1,因此,最理想的上述低級烷基是甲基。
因此,本發明的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類的理想具體例,可舉例如:1,3,4,6-肆(羧甲基)乙炔脲、1,3,4,6-肆(2-羧乙基)乙炔脲、1,3,4,6-肆(羧甲基)-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6-肆(2-羧乙基)-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6-肆(羧甲基)-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4,6-肆(2-羧乙基)-3a,6a-二甲基乙炔脲等。
本發明的前述1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類中,n為0者,亦即,下述通式(A1)表示的1,3,4,6-肆(羧甲基)乙炔脲類,
(式中,R1及R2是與前述相同),可依照下式,藉由使通式(a)表示的二羰基化合物,在視所需之適宜的溶媒中,於酸的存在下
(式中,R1及R2是與前述相同),與通式(b)表示的尿素衍生物(b)反應而得
(式中,R3表示低級烷基)。
上述尿素衍生物(b)中的酯基(-CO2R3),係在反應時被水解的酯基,基R3理想是碳原子數1至3的烷基,較理想是甲基或乙基。因此,作為上述尿素衍生物(b),較理想是例如使用N,N’-羰基雙(甘胺酸甲酯)及N,N’-羰基雙(甘胺酸乙酯)。
上述尿素衍生物(b),是以相對於上述二羰基化合物(a)1莫耳份為2至10莫耳份的比率使用,理想是以2至4莫耳份的比率使用。
又,上述二羰基化合物(a),例如可使用乙二醛、2-側氧丙醛、雙乙醯等。
上述二羰基化合物(a)與上述尿素衍生物(b)的反應所使用的酸,可列舉鹽酸、硫酸等無機酸及乙酸等的有機酸。該等酸通常是以相對於二羰基化合物(a)1莫耳份為0.05至10莫耳份的比率使用,理想是以0.1至1.0莫耳份的比率使用。
上述二羰基化合物(a)與上述尿素衍生物(b)的反應中,溶媒只要是使用時不阻礙反應,則沒有特別的限制,可舉例如:水、甲醇、乙醇、異丙醇等醇類,己烷、庚烷等脂肪族烴類,丙酮、2-丁酮等酮類,乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯類,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類,二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯三氟甲烷、二氯乙烷、氯苯、二氯苯等鹵化烴類,二乙醚、二異丙醚、四氫呋喃、二烷、二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚等醚類,甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-甲基吡咯烷酮、六甲基偶磷三醯胺(hexamethyl phosphorotriamide)等醯胺類,二甲亞碸等亞碸類等。該等溶媒係單獨或組合2種以上,而使用適宜量。
上述二羰基化合物(a)與上述尿素衍生物(b)的反應,通常是於-10至150℃的範圍的溫度進行,理想是於0℃至100℃的範圍溫度進行。
又,反應時間亦視反應溫度而定,但通常於1至24小時的範圍,理想是於1至6小時的範圍。
上述二羰基化合物(a)與上述尿素衍生物 (b)的反應結束後,由所得的反應混合物,例如以萃取等的操作,可得到目的之1,3,4,6-肆(羧甲基)乙炔脲類。視所需,藉由進一步以水等溶媒的清洗或活性碳處理等,可將目的之1,3,4,6-肆(羧甲基)乙炔脲類精製。
本發明的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類之 中,n為1者,亦即,下述通式(A2)表示的1,3,4,6-肆(2-羧乙基)乙炔脲類,
(式中,R1及R2是與前述相同)
可藉由使通式(c)表示的乙炔脲類
(式中,R1及R2是與前述相同),於理想之適宜溶媒中,在鹼的存在下與丙烯腈反應,得到通式(d)表示的1,3,4,6-肆(2-氰乙基)乙炔脲類的第1步驟
(式中,R1及R2是與前述相同),繼而,經由將所得的1,3,4,6-肆(2-氰乙基)乙炔脲類於理想之適宜的溶媒中,於酸的存在下水解的第2步驟而得到。
上述第1步驟,亦即,於乙炔脲類(c)與丙 烯腈的反應中,相對於乙炔脲類(c)1莫耳份,丙烯腈通常是以4.0至20.0莫耳份的比率使用,理想是以4.0至8.0莫耳份的比率使用。
上述第1步驟中的鹼,可使用例如氫氧化 鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、甲氧基鈉、乙氧基鈉、三級丁氧基鈉等無機鹼,及三乙胺、二異丙基乙胺、DBU(1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一-7-烯)等有機鹼。相對於乙炔脲類(c)1莫耳份,這些鹼通常是以0.01至5.0莫耳份的比率使用,理想是以0.01至1.0莫耳份的比率使用。
又,在上述第1步驟中,溶媒只要是在使 用時不阻礙反應,則沒有特別的限制,但例如可使用與在前述二羰基化合物(a)與前述尿素衍生物(b)的反應中所使用的溶媒相同的溶媒。
上述第1步驟中的反應溫度及反應時間,也 與前述二羰基化合物(a)與前述尿素衍生物(b)的反應中的 反應溫度及反應時間相同。
上述第1及第2步驟中的1,3,4,6-肆(羧乙基) 乙炔脲類的合成時,在上述第1步驟結束後,由所得的反應混合物餾除過剩的丙烯腈及溶媒,所得的殘留物可以直接在第2步驟中水解,或者也可以將所得的1,3,4,6-肆(2-氰乙基)乙炔脲類由反應混合物以適宜手段分離,將此在第2步驟中供於水解。
上述第2步驟,亦即,作為1,3,4,6-肆(2-氰 乙基)乙炔脲類的水解所使用的酸,可列舉鹽酸、硫酸等無機酸或乙酸等有機酸。該等酸相對於1,3,4,6-肆(2-氰乙基)乙炔脲類1莫耳份,通常是以0.1至20.0莫耳份的比率使用,理想是以1.0至3.0莫耳份的比率使用。
上述第2步驟中所用的溶媒,只要不阻礙反 應則沒有特別的限制,例如可使用與在前述二羰基化合物(a)與前述尿素衍生物(b)的反應中所使用的溶媒相同的溶媒。
又,上述1,3,4,6-肆(2-氰乙基)乙炔脲類的 水解的反應,通常是在0至150℃的範圍的溫度進行,理想是在室溫至100℃的範圍的溫度進行。又,反應時間雖因反應溫度而異,但通常是於1至36小時的範圍,理想是1至16小時的範圍。
如此,在上述1,3,4,6-肆(2-氰乙基)乙炔脲 類的水解反應結束後,可由所得的反應混合物,例如,藉由萃取等的操作,得到目的之1,3,4,6-肆(2-羧乙基)乙炔脲 類。視所需,可進一步藉由以水等溶媒清洗或以活性碳處理等,將目的之1,3,4,6-肆(2-羧乙基)乙炔脲類精製。
本發明的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類,係 如前述,在分子中具有4個羧基,因此,例如有用於作為用於環氧樹脂的交聯劑。
本發明的環氧樹脂組成物,係含有前述通 式(A)表示的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類作為交聯劑,再者,含有胺類所構成的硬化劑。
依照本發明,含有1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔 脲類作為交聯劑,並含有胺類所構成的硬化劑的環氧樹脂組成物,與以往所知的環氧樹脂組成物相比,係交聯密度較高的環氧樹脂硬化物,因此,係例如可賦予環氧樹脂硬化物更為優異的硬度、耐熱性、耐濕性等。
在本發明中,上述環氧樹脂係指平均每1 分子具有2個以上環氧基的環氧化合物,因此,如以往所熟知,這種環氧樹脂例如可列舉:雙酚A、雙酚F、雙酚AD、兒茶酚、間苯二酚等多元酚甘油及聚乙二醇等多元醇與環氧氯丙烷(epichlorohydrin)反應而得的聚縮水甘油醚類;如對羥安息香酸、β-羥萘甲酸的羥羧酸與環氧氯丙烷反應而得的縮水甘油醚酯類;如酞酸、對酞酸的聚羧酸與環氧氯丙烷反應而得的聚縮水甘油酯類;以及,環氧化酚酚醛清漆樹脂、環氧改質甲酚酚醛清漆樹脂、環氧化聚烯烴、環式脂肪族環氧樹脂、胺甲酸乙酯改質環氧樹脂等,惟,本發明中之環氧樹脂並不限定於上述例示的樹脂。
本發明的環氧樹脂組成物中的由胺類所構 成的硬化劑,如以往所知,只要是在分子內有1個以上能與環氧基加成反應的活性氫,並在分子內至少有1個由1級胺基、2級胺基及3級胺基選出的胺基即可。此種由胺類所構成的硬化劑,可列舉例如:如二乙三胺、三乙四胺、正丙胺、2-羥乙基胺基丙胺、環己胺、4,4'-二胺基二環己基甲烷的脂肪族胺類,如4,4'-二胺基二苯基甲烷、2-甲基苯胺等芳香族胺類,如2-乙基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑啉、2,4-二甲基咪唑啉、哌啶、哌等含氮雜環化合物等。惟,本發明中之胺類所構成的硬化劑並不限定於上述例示者。
再者,本發明的環氧樹脂組成物,也可以 視所需而含有填充劑、稀釋劑、溶劑、顏料、可撓性賦予劑、偶合劑、抗氧化劑等各種添加劑。
實施例
以下藉由實施例說明本發明,但本發明並非以這些實施例特別限定者。
又,以下之N,N’-羰基雙(甘胺酸甲酯),係使用依照Synlett,第7卷,第1104至1106頁(2010年)所記載的方法而合成者。
又,40%乙二醛水溶液、乙炔脲及丙烯腈都是使用東京化成工業股份有限公司製者,DBU是使用和光純藥工業股份有限公司製者。
實施例1 (1,3,4,6,-肆(羧甲基)乙炔脲的合成)
在具備溫度計的100mL燒瓶投入N,N’-羰基雙(甘胺酸甲酯)2.04g(10.0mmol)、40%乙二醛水溶液726mg(5.0mmol)、乙酸10mL及硫酸49mg(0.5mmol)。
將所得的混合物在110℃攪拌一夜後,冷卻至室溫,添加丙酮50mL,濾取析出的結晶並乾燥,得到1,3,4,6,-肆(羧甲基)乙炔脲的白色結晶1.26g。產率67%。
所得的1,3,4,6,-肆(羧甲基)乙炔脲的熔點是223至239℃。將其IR頻譜示於第1圖。又,其1H-NMR頻譜(d6-DMSO)的δ值如下所述。
12.8(br,4H),5.52(s,2H),4.05(d,4H),3.85(d,4H)
實施例2 1,3,4,6,-肆(2-氰乙基)乙炔脲的合成)
在具備溫度計的200mL高壓釜容器投入乙炔脲13.54g(95.3mmol)、丙烯腈35.38g(666.8mmol)、DBU 0.58g(3.8mmol)及水54mL。
將所得的混合物在120℃攪拌5小時後,冷卻至室溫。濾取析出的結晶,由丙酮5.0mL/水10mL的混合溶媒再結晶,得到1,3,4,6,-肆(2-氰乙基)乙炔脲的白色結晶20.75g。產率61%。
所得的1,3,4,6,-肆(2-氰乙基)乙炔脲的熔點是139至141℃。將其IR頻譜示於第2圖。又,其1H-NMR譜(d6-DMSO)中的δ值如下所述。
5.50(s,2H),3.64-3.71(m,4H),3.44-3.51(m,4H),2.79(t, 8H)
(1,3,4,6,-肆(2-羧乙基)乙炔脲的合成)
在具備溫度計的100mL燒瓶投入1,3,4,6,-肆(2-氰乙基)乙炔脲10.00g(28.2mmol)及濃鹽酸20mL。
將所得的混合物在110℃攪拌2小時後,在減壓下濃縮,在所得的濃縮物投入丙酮40mL。藉由過濾除去不溶物後,將濾液在冰冷下攪拌1小時。濾取析出的結晶,乾燥,得到1,3,4,6,-肆(2-羧乙基)乙炔脲的白色結晶4.62g。產率38%。
所得的1,3,4,6,-肆(2-羧乙基)乙炔脲的熔點是115至121℃。將其IR頻譜示於第3圖。又,其1H-NMR頻譜(D2O)的δ值如下所述。
3.99(s,2H),3.88(t,2H),3.66(t,2H),3.57(t,2H),3.27(t,2H),2.64(t,2H),2.58(t,4H),2.05(t,2H)
(2)聚酯樹脂組成物
本發明的聚酯樹脂組成物是包含(a)將前述通式(A)表示的1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔脲類及二醇類聚縮合反應而得的聚酯樹脂,及(b)含β-羥烷基醯胺系硬化劑
而成者。
在本發明中,前述通式(A)表示的1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔脲類是作為聚酯樹脂的原料的羧酸類而使用。
上述1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔脲類的具體 例,可列舉:1,3,4,6,-肆(羧甲基)乙炔脲、1,3,4,6,-肆(2-羧乙基)乙炔脲、1,3,4,6,-肆(羧甲基)-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6,-肆(2-羧乙基)-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6,-肆(羧甲基)-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4,6,-肆(2-羧乙基)-3a,6a-二甲基乙炔脲等。
本發明中,在不損及本發明的效果的範圍 內,在1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔脲類之外,亦可併用作為羧酸類之異酞酸、對酞酸、異酞酸5-磺酸鈉、酞酸酐、萘二羧酸等芳香族二羧酸,及己二酸、癸二酸、十二烷二酸等脂肪族二羧酸,1,2,4-苯三甲酸(trimellitic acid)、1,2,4,5-苯四甲酸(pyromellitic acid)等三價以上的羧酸,又,該等酸的酯形成性衍生物,以及4-羥基安息香酸、ε-己內酯等羥基羧酸。
在本發明中,作為上述二醇類,可列舉新 戊二醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁烷二醇、1,6-己烷二醇等脂肪族二醇,1,4-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二醇等的脂環族二醇,三羥甲基丙烷、新戊四醇、甘油等三元以上的醇,雙酚A的環氧乙烷加成物,雙酚S的環氧乙烷加成物等芳香族二醇。
本發明中,1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔脲及二 醇類的合計量(總量)的比率,相對於全部成分需為80至100莫耳%。合計的比率若未達80莫耳%,則塗膜的耐候性不 充分。
本發明的聚酯樹脂的酸價,係以設為20至50mg KOH/g為理想,更理想是25至40mg KOH/g。
聚酯樹脂的酸價若未達20mg KOH/g,則由於樹脂的分子量過高而流動性降低,塗膜的平滑性會降低,同時,與素材的密著性會變差,故不理想。另一方面,酸價若超過50mg KOH/g,則調配作為塗料的原料時,由於與硬化劑的硬化反應過度增大而塗膜的平滑性變差,與素材的密著性降低,故不理想。
又,本發明的聚酯樹脂在160℃的熔融黏度以100至800dPa.s為理想,以150至700dPa.s為較理想。聚酯樹脂在160℃的熔融黏度若未達100dPa.s,則熔融黏度過低而塗膜會產生垂流。熔融黏度若超過800dPa.s,則塗膜的平滑性降低,會損及與素材的密著性。
本發明的聚酯樹脂,係以前述1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔脲類及二醇類(包括該等的酯形成性衍生物)作為原料,藉由常法,在200至280℃的溫度實施酯化或酯交換反應後,於5hPa以下的減壓下,在200至300℃,理想是在230至290℃的溫度進行聚縮合反應而調製。
再者,視所需也可以增加下述步驟:添加1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔脲類及或芳香族三羧酸,在230至290℃,理想是在250至280℃的反應溫度,以2至5小時,理想是以2.5至4小時的反應時間使其解聚合。
解聚合溫度未達230℃時,解聚合劑不能充 分反應,變成聚合度高的聚合物,而平滑性會變差。又,解聚合溫度超過290℃時,聚合物會進行熱分解。又,即使為預定的溫度,當解聚合時間未達2小時時,由於解聚合劑為全部反應,故塗膜的平滑性降低,與素材的密著性變差。當解聚合時間超過5小時時,熱歷程會變長,故聚合物的熱分解會進行。又,酯化、酯交換反應及聚縮合反應中,可使用公知的反應觸媒。
本發明的粉體塗料用樹脂組成物,係在本 發明的聚酯樹脂調配羥烷醯胺系硬化劑,藉此進一步提升塗膜的性能。
該硬化劑的種類沒有特別限定,例如可列 舉EMS公司製的「Primid XL-552」。硬化劑的調配量,以相對於聚酯樹脂的酸價設為0.7至1.2倍當量的比率為理想,以0.9至1倍當量的比率為較理想。
本發明的粉體塗料用樹脂組成物,視所需 可使用公知的調平劑(leveling agent)、其他的添加劑,例如二氧化鈦、沉澱性硫酸鋇、碳黑等顏料等所構成的混合物,可使用捏揉機或輥在70至140℃熔融捏揉調製。
將本發明的粉體塗料用樹脂組成物塗裝在 被塗物上,通常是在150至190℃的溫度烘烤15至25分鐘,藉此可得到平滑性及與素材的密著性優異的塗膜。
藉由使用本發明的聚酯樹脂,係酸價低而 硬化反應比較慢,又熔融黏度低,因此在作為粉體塗料的原料使用時,平滑性優異,又因為1,3,4,6,-肆(羧烷基)乙炔 脲類與二醇類的共聚合比率高,故可作為可得到耐候性優異的塗膜的塗料。
實施例
以下,具體說明本發明之實施例及比較例,但本發明不限定於該等例。又,在實施例及比較例中,聚酯樹脂粉體塗料用樹脂組成物的特性、塗膜性能,係依照以下所示的方法測定、評估。
(1)酸價
將聚酯樹脂0.5g溶解於二烷/蒸餾水=10/1(重量比)的混合溶媒50mL,加熱回流後,以0.1×103mol/m3的氫氧化鉀甲醇溶液滴定而求得。
(2)熔融黏度
將試料量15g,在溫度150℃以Brookfield熔融黏度計(Brookfield公司製VISCOMETER DV-1)測定而求得。
(3)平滑性
以目視方式,依照以下的基準判定塗膜的平滑性。
○:塗膜凹凸少,平滑性良好
×:塗膜有大的凹凸
(4)密著性
依照JISK5400,將經塗裝的塗板浸漬於沸騰水中2小時,其次在室溫風乾24小時。繼而,在塗膜以切割刀切出棋盤狀方格,以黏著膠帶進行剝離試驗,並以目視依照以下的基準判定。
○:完全未看到塗膜的剝離。
×:看到部分性的或全面性的塗膜的剝離。
(5)促進耐候性
依照SK5400,使用WEL-6-XS-HC-B-EC型陽光耐候機(sunshine weather meter)(SUGA試驗機公司製),求得照射500時時的塗膜的光澤保持率(%)。光澤保持率在80%以上時為合格。
實施例1
將1,3,4,6-肆(2-羧乙基)乙炔脲53.5莫耳份、新戊二醇47.6莫耳份投入於酯化反應槽,在壓力0.3MPaG、溫度260℃下進行酯化反應4小時。
將所得的酯化物移送至聚縮合反應槽後, 添加三氧化銻4.0×10-4莫耳/羧酸成分1莫耳、及鈦酸四丁酯0.1×10-4莫耳/羧酸成分1莫耳,減壓至0.5hPa,在280℃下進行聚縮合反應4小時,得到第1表所示特性的聚酯樹脂。
在所得的聚酯樹脂調配有羥烷基醯胺系硬 化劑(EMS公司製「Primid XL-552」)的混合物,添加第1表所示的量(質量份)之丁基聚丙烯酸酯調平劑(BASF公司製「ACRONAL 4F」)、安息香及金紅石型二氧化鈦顏料(石原產業公司製「TIPAQUE CR-90」),以亨歇爾混合機(henschel mixer)(三井三池製作所製「FM10B型」)乾摻(dry blend)後,使用共捏揉機(co-kneader)(BUSS公司製「PR-46型」)在100℃熔融捏揉,冷卻並粉碎後,以140網目(106μm)的金屬網分級而得粉體塗料用樹脂組成物。
將所得的粉體塗料用樹脂組成物以使膜厚 成為50至60μm之方式靜電塗裝在磷酸鋅處理鋼板上,進行烘烤160℃×20分鐘。評估塗膜的性能的結果係示於第1表。
實施例2、3,比較例1及2
與實施例1相同操作,調製第1表所述的聚酯樹脂及粉體塗料用樹脂組成物,測定/評估該等的特性、塗膜性能。
所得的測定/評估的結果如第1表所示。
第2種發明
(1)新穎的縮水甘油基乙炔脲類及含有該縮水甘油基乙炔脲類的樹脂組成物
本發明的新穎的縮水甘油基乙炔脲類,係以通式(B)表示,
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或縮水甘油基)。
亦即,本發明的縮水甘油基乙炔脲類係通式(Ba)表示的單縮水甘油基乙炔脲類
(式中,R1及R2是與前述相同)、通式(Bb)表示的二縮水甘油基乙炔脲類
(式中,R1及R2是與前述相同)、 通式(Bc)表示的二縮水甘油基乙炔脲類
(式中,R1及R2是與前述相同)、通式(Bd)表示的二縮水甘油基乙炔脲類
(式中,R1及R2是與前述相同)、通式(Be)表示的三縮水甘油基乙炔脲類
(式中,R1及R2是與前述相同)、及通式(Bf)表示的四縮水甘油基乙炔脲類
(式中,R1及R2是與前述相同)。
上述通式(B)及(Ba)至(Bf)表示的縮水甘油基乙炔脲類中,R1或R2是低級烷基時,其低級烷基通常是碳原子數1至5,理想是1至3,最理想是1,因此,最理想的上述低級烷基是甲基。
因此,本發明的縮水甘油基乙炔脲類的理想具體例是,可列舉例如:1-縮水甘油基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基乙炔脲、1,6-二縮水甘油基乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲、1-縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1-縮水甘油基-6a-甲基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,6-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基-6a-甲基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1-縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、 1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1-縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲等。
本發明的前述通式(B)表示的縮水甘油基乙 炔脲類,可藉由使通式(a)表示的烯丙基乙炔脲類
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R6、R7及R8分別獨立地表示氫原子或縮水甘油基)與氧化劑作用,將上述烯丙基乙炔脲類所具有的碳間雙鍵氧化、環氧化而得到。
一般而言,將碳間雙鍵氧化、環氧化的方 法已為人所熟知,在本發明中,可使用該等方法。該等的方法可列舉例如:使用OXONE試藥、過氧乙酸、間氯過氧苯甲酸(metachloroperbenzoic acid)等過酸的方法,及使用以鎢酸鈉為觸媒的過氧化氫的方法等。
使用過酸作為氧化劑時,相對於烯丙基乙 炔脲類所具有的烯丙基,過酸理想是使用1.0至5.0當量的比率。
反應溶媒,只要是在使用時不阻礙反應, 則無特別的限制,可列舉例如:水,如甲醇、乙醇、異丙醇之醇類,如己烷、庚烷之脂肪族烴類,如丙酮、2-丁酮之酮類,如乙酸乙酯、乙酸丁酯之酯類,如苯、甲苯、二甲苯之芳香族烴類,如二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯三氟甲烷、二氯乙烷、氯苯、二氯苯之鹵化烴類,如二乙醚、二異丙醚、四氫呋喃、二烷、二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚之醚類,如甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-甲基吡咯烷酮、六甲基偶磷三醯胺之醯胺類,如二甲基亞碸之亞碸類等。該等的反應溶媒係單獨或組合2種以上,而使用適宜量。
上述使用過酸而將烯丙基乙炔脲類氧化時 的反應溫度,通常是-10至150℃的範圍,理想是0℃至100℃的範圍。又,反應時間隨反應溫度而不同,但通常是1至24小時的範圍,理想是1至6小時的範圍。
反應結束後,由所得的反應混合物萃取, 或使之由適宜的溶媒中結晶化而濾取,藉此可得到目的之縮水甘油基乙炔脲類。
使用鎢酸鈉作為觸媒,以過氧化氫使烯丙 基乙炔脲類氧化時,相對於烯丙基乙炔脲類所具有的烯丙 基,過氧化氫是以1.0至5.0當量的比率使用。而且,相對於烯丙基乙炔脲類所具有的烯丙基,鎢酸鈉理想是以0.001至0.5當量的比率使用。
反應溶媒,只要是在使用時不阻礙反應則 無特別的限制,例如可使用與上述使用過酸的氧化反應時相同的反應溶媒。
又,反應溫度係與使用上述過酸的氧化反應時相同,通常是-10至150℃的範圍,理想是0℃至100℃的範圍,反應時間雖亦隨反應溫度而不同,但通常是於1至24小時的範圍,理想是於1至6小時的範圍。
反應結束後,與上述以過酸進行氧化反應 時一樣,係可由所得的反應混合物萃取,或由適宜的溶媒中結晶化而濾取,藉此可得到目的之縮水甘油基乙炔脲類。
如此操作所得的縮水甘油基乙炔脲類,可 視所需藉由以水等的溶媒之清洗、活性碳處理、矽膠層析等而成為精製物。
本發明的縮水甘油基乙炔脲類中,於分子 中具有1個縮水甘油基的者,係例如有用於作為含氧化合物的合成中間物,或作為環氧樹脂的稀釋劑。又,本發明的縮水甘油基乙炔脲類中,分子中具有2個以上的縮水甘油基者,係例如有用於作為環氧樹脂用的交聯劑。
上述環氧樹脂,例如雙酚A型環氧樹脂、 雙酚F型環氧樹脂,酚酚醛清漆型環氧樹脂及甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂,脂環式環氧樹脂, 3’,4’-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯等環狀脂環式環氧樹脂,三縮水甘油基三聚異氰酸酯、單烯丙基二縮水甘油基三聚異氰酸酯、二烯丙基單縮水甘油基三聚異氰酸酯及乙內醯脲(hydantoin)型環氧樹脂等含氮環狀環氧樹脂,氫化雙酚A型環氧樹脂、脂肪族系環氧樹脂、縮水甘油醚型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、二環環型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、鹵化環氧樹脂等之外,可列舉具有碳間雙鍵及縮水甘油基的有機化合物及具有SiH基的矽化合物之矽氫化加成反應的環氧改質有機聚矽氧烷化合物(例如,日本特開2004-99751號公報及日本特開2006-282988號公報所揭示的環氧改質有機聚矽氧烷化合物)等。
本發明的縮水甘油基乙炔脲類,係將之與 硬化劑、或視所需而與硬化促進劑一同調配在上述的環氧樹脂,藉此可成為環氧樹脂組成物。
此種本發明的環氧樹脂組成物中,相對於 環氧樹脂100質量份,本發明的縮水甘油基乙炔脲類通常是以0.1至150質量份的比率使用,理想是以10至100質量份的比率使用。
作為上述硬化劑,在具有酚性羥基的化合 物、酸酐、胺類之外,可列舉:巰基丙酸酯、環氧樹脂末端巰基化合物等硫醇化合物,三苯膦、二苯基萘基膦、二苯基乙基膦等有機膦系化合物,芳香族鋶鹽,芳香族重氮鹽,芳香族錪鎓鹽,芳香族硒鹽等。
具有上述酚性羥基的化合物,可列舉例 如:雙酚A、雙酚F、雙酚S、四甲基雙酚A、四甲基雙酚F、四甲基雙酚S、四氯雙酚A、四溴雙酚A、二羥萘、酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、雙酚A酚醛清漆、溴化酚酚醛清漆、間苯二酚等。
又,上述酸酐可列舉例如:甲基四氫酞酸 酐、甲基六氫酞酸酐、六氫酞酸酐、5-降莰烯-2,3-二羧酸酐、1,2,4-苯三甲酸酐、納迪克酸酐、海米酸酐(himic anhydride)、甲基納迪克酸酐、甲基二環[2,2,1]庚烷-2,3-二羧酸酐、雙環[2,2,1]庚烷-2,3-二羧酸酐、甲基降莰烷-2,3-二羧酸等。
再者,上述胺類可列舉例如:二伸乙二胺、 三伸乙四胺、六亞甲二胺、二體酸改質伸乙二胺、4,4’-二胺二苯碸、4,4’-二胺基二酚醚、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-癸烯等,及2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑化合物。
本發明的環氧樹脂組成物中,相對於對環 氧樹脂100質量份,硬化劑通常是以10至300質量份的比率使用,理想是以100至200質量份的比率使用。
上述硬化促進劑,可列舉例如1,8-二氮雜雙 環[5.4.0]-7-十一烯、二乙三胺、三乙四胺、苄基二甲胺、三乙醇胺、二甲基胺基乙醇、參(二甲基胺基甲基)酚等胺化合物,2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、 2-十七基咪唑等咪唑化合物,三丁基膦、甲基二苯膦、三苯膦、二苯膦、苯膦等有機膦化合物,四丁基溴化鏻、四丁基鏻二乙基二硫代磷酸酯等鏻化合物,四苯鏻/四苯硼酸酯、2-甲基-4-甲基咪唑/四苯硼酸酯、N-甲基嗎啉基/四苯硼酸酯等四苯硼酸鹽,乙酸鉛、辛酸錫、己烷酸鈷等脂肪族酸金屬鹽等。已知該等硬化促進劑中的一部分也可作為上述的硬化劑使用。
本發明的環氧樹脂組成物中,相對於環氧 樹脂100質量份,硬化促進劑通常是以0.01至2.0質量份的比率使用,理想是以0.1至0.5質量份的比率使用。
又,本發明的環氧樹脂組成物,視所需, 在非晶性氧化矽、結晶性氧化矽、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鋁、氧化鎂、黏土、滑石、矽酸鈣、氧化鈦等的無機質填充材之外,可含有酚樹脂、不飽和聚酯等各種聚合物。
本發明的環氧樹脂組成物,除上述以外, 也可含有各種添加劑。
此種添加劑而言,可列舉例如:乙二醇、 丙二醇等脂肪族多元醇、脂肪族或芳香族羧酸化合物、酚化合物等抗二氧化碳氣體產生劑,聚烷二醇等可撓性賦予劑,抗氧化劑,塑化劑,光滑劑,矽烷系等的偶合劑,無機填充材的表面處理劑,難燃劑,抗靜電劑,著色劑,抗靜電劑,調平劑,離子捕集劑,滑動性改良劑,各種橡膠、有機聚合物珠、玻璃珠、玻璃纖維等無機填充材等的耐衝撃性改良劑,觸變性賦予劑,界面活性劑,表面張力降低 劑,消泡劑,抗沈澱劑,光擴散劑,紫外線吸收劑,抗氧化劑,脫模劑,螢光劑,導電性填充材等。
此種環氧樹脂組成物,除了印刷電路板及 電子零件用的塗料、密封材、接著劑、抗蝕印墨等之外,係期待利用作為用以保護木工用塗料、光纖維及塑膠、罐體表面的被覆劑。
實施例
以下以實施例說明本發明,惟本發明是不以這些實施例特別限定。
參考例1 (1,3-二烯丙基乙炔脲的合成)
於具備溫度計的100mL燒瓶裝入尿素3.00g(50.0mmol)及40%乙二醛水溶液8.71g(60.0mmol)。在此混合物中於室溫滴加40%氫氧化鈉水溶液2滴,在80℃攪拌1小時。繼而,將反應混合物在減壓下濃縮。在所得的濃縮物添加二烯丙基尿素7.00g(50.0mmol)、乙酸50mL及硫酸490mg(5.0mmol),在110℃攪拌一夜。其次,將反應混合物冷卻至室溫後,添加丙酮50mL,由反應混合物分離黏稠的油狀物,將其乾燥,得白色黏稠油狀物的1,3-二烯丙基乙炔脲。產率39%。
所得的1,3-二烯丙基乙炔脲的IR頻譜示於第4圖。又,其1H-NMR頻譜(d6-DMSO)δ值:7.52(s,2H),5.69-5.84(m,2H),5.08-5.23(m,6H),3.92-3.97(m,2H),3.52(dd,2H)
參考例2 (1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲的合成)
依照日本特開平11-171887號公報所述的方法合成。
將乙炔脲14.2g(100mmol)、氫氧化鈉16.0g(400mmol)及二甲亞碸140mL混合,在40℃加熱攪拌1小時後,在同溫度將氯化烯丙基34.4g(400mmol)費時20分鐘滴入。滴入結束後,再在40℃加熱攪拌2小時,完成反應。
將所得的反應混合物減壓乾固。將所得的乾固物以乙酸乙酯400mL及水400mL分液萃取。將乙酸乙酯層以水100mL清洗,其次,以飽和食鹽水100mL清洗後,以無水硫酸鈉乾燥,於減壓下餾除乙酸乙酯,得1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲的無色油狀物27.4g。產率90%。
參考例3 (1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲的合成)
將3a,6a-二甲基乙炔脲17.0g(100mmol)、氫氧化鈉16.0g(400mmol)及二甲亞碸150mL混合,在40℃加熱攪拌1小時後,在同溫度將氯化烯丙基34.4g(400mmol)費時20分鐘滴入。滴入結束後,再在40℃加熱攪拌2小時,完成反應。
之後,與參考例2實施相同的後處理,得到1,3,4,6-四烯丙基3a,6a-二甲基乙炔脲的結晶26.1g。產率79%。
實施例1 (1,3-二縮水甘油基乙炔脲的合成)
在具備溫度計及攪拌機的100mL燒瓶裝入1,3-二烯丙基乙炔脲1.11g(5.0mmol)及二氯甲烷10mL,將此在冰冷下 添加間氯過氧苯甲酸(純度65%)2.92g(11.0mmol)後,昇溫至室溫,攪拌一夜。
在所得的反應混合物添加10%亞硫酸鈉水溶液20mL後,與三氯甲烷20mL混合,振盪,靜置,萃取生成的有機層,進行分離。
再進行該以三氯甲烷萃取操作2次,將所得的萃取液合併,以硫酸鈉乾燥後,餾除揮發成分。將如此所得的殘留物以矽膠層析法(三氯甲烷/甲醇=10/1(容量比))精製,得到1,3-二縮水甘油基乙炔脲的白色黏稠油狀物1.80g。產率98%。
將所得的1,3-二縮水甘油基乙炔脲的IR頻譜示於第5圖。又,其1H-NMR頻譜(CDCl3)的δ值如下所述。
7.36(br,2H),5.12-5.37(m,8H),4.77-4.82(m,2H),4.54-4.57(m,2H)
實施例2 (1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲的合成)
在具備溫度計及攪拌機的100mL燒瓶裝入1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲1.51g(5.0mmol)及二氯甲烷10mL,將此在冰冷下添加間氯過氧苯甲酸(純度65%)5.84g(22.0mmol)後,升溫至室溫,攪拌一夜。
在所得的反應混合物添加10%亞硫酸鈉水溶液20mL,與三氯甲烷20mL混合,振盪,靜置,萃取生成的有機層,進行分離。
再進行該以三氯甲烷的萃取操作2次,將所得的萃取 液合併,以硫酸鈉乾燥後,餾除揮發成分。將如此所得的殘留物以矽膠層析法(三氯甲烷/甲醇=40/1(容量比))精製,得到1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲的無色油狀物1.80g。產率98%。
將所得的1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲的IR頻譜示於第6圖。又,其1H-NMR頻譜(CDCl3)的δ值如下所述。
5.37-5.69(m,2H),4.23-4.27(m,1H),4.03-4.06(m,1H),3.61-3.81(m,3H),3.45-3.46(m,1H),3.01-3.23(m,6 H),2.78-2.84(m,4H),2.59-2.63(m,4H)
實施例3 (1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲的合成)
在具備溫度計及攪拌機的100mL燒瓶裝入1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲1.51g(5.0mmol)及二氯甲烷10mL,將此在冰冷下,添加間氯過氧苯甲酸(純度65%)5.84g(22.0mmol)後,升溫至室溫,攪拌一夜。
在所得的反應混合物添加10%亞硫酸鈉水溶液20mL,與三氯甲烷20mL混合,振盪,靜置,萃取生成的有機層,進行分離。
再反覆進行該以三氯甲烷的萃取操作2次,將所得的萃取液合併,以硫酸鈉乾燥後,餾除揮發成分。將如此所得的殘留物以矽膠層析法(三氯甲烷/甲醇=40/1(容量比))精製,得1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲的無色液體1.81g。產率92%。
將所得的1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲 的IR頻譜示於第7圖。又,其1H-NMR頻譜(CDCl3)的δ值如下所述。
3.40-4.37(m,8H),3.03-3.18(m,3H),2.78-2.85(m,3H),2.55-2.62(m,3H),2.55-2.62(m,3H),1.45-1.70(m,9H)
實施例4
如第2表所示,在氫化雙酚A型環氧樹脂(三菱化學股份有限公司製YX8000,第1表中,簡略記為YX8000)80質量份調配作為硬化劑的4-甲基六氫酞酸酐/六氫酞酸酐(重量比70/30的混合物,新日本理化股份有限公司製RIKACID MH-700,第1表中,簡略記為MH-700)120質量份,作為硬化促進劑的四正丁基鏻-o,o-二乙基二硫代磷酸酯(日本化學工業股份有限公司製HISHICOLIN PX-4ET,第1表中,簡略記為PX-4ET)0.5質量份及作為交聯劑的1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲(第1表中,簡略記為TG-G)20質量份,捏揉,調製環氧樹脂組成物。
將此環氧樹脂組成物在120℃的溫度加熱6小時,得到硬化物。對此硬化物測定玻璃轉移點(Tg)、翹曲彈性率及翹曲強度,得到示於第2表的結果。Tg是依照JISK7121以DSC測定。翹曲彈性率及翹曲強度是依照JISK7203測定。
比較例1
如第2表所示,在氫化雙酚A型環氧樹脂(三菱化學股份有限公司製YX8000)100質量份調配作為硬化劑的4-甲基六氫酞酸酐/六氫酞酸酐(70/30混合物,新日本理化股份 有限公司製RIKACID MH-700)80質量份及作為硬化促進劑的四正丁基鏻-o,o-二乙基二硫代磷酸酯(日本化學工業股份有限公司製HISHICOLIN PX-4ET)0.5質量份,捏揉,調製環氧樹脂組成物。
與實施例4相同操作,將此環氧樹脂組成物加熱,得到硬化物,對此硬化物測定玻璃轉移點(Tg)、翹曲彈性率及翹曲強度,得到第2表所示的結果。
比較例2
在實施例4,除了使用三縮水甘油基三聚異氰酸(東京化成工業股份有限公司製三縮水甘油基三聚異氰酸酯,第2表中簡略記為TG-ICA)20質量份代替交聯劑的1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲20質量份以外,係與實施例4相同操作,調製環氧樹脂組成物。
與實施例4相同操作,將此環氧樹脂組成物加熱,得到硬化物,對此硬化物測定玻璃轉移點(Tg)、翹曲彈性率及翹曲強度,得到第2表所示的結果。
由第2表所示的結果,可明瞭含有本發明 的縮水甘油基乙炔脲類作為交聯劑的環氧樹脂組成物,與不含交聯劑的環氧樹脂組成物的硬化物(比較例1)及含有三縮水甘油基三聚異氰酸作為交聯劑的環氧樹脂組成物硬化物(比較例2)相比,係同時具有較優異的耐熱性以及優異的機械強度。
(2)光半導體元件密封用環氧樹脂組成物
本發明的光半導體元件密封用環氧樹脂組成物是由環氧樹脂(1)所構成,該環氧樹脂中的至少1個成分是前述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類。
本發明的光半導體元件密封用環氧樹脂組成物(以下,有時簡稱為樹脂組成物),需含有以下所示的成分環氧樹脂(1),再者,亦可含有由以下所示的成分(2)至成分(9)選出的至少1種成分。
成分(1):環氧樹脂
成分(1)的環氧樹脂是作為本發明的樹脂組成物主劑的成分。成分(1)中,需含有前述通式(B)所示的縮水甘油基乙炔脲類。前述化學式(B)所示的縮水甘油基乙炔脲類的具體例,可列舉例如:1-縮水甘油基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基乙炔脲、1,6-二縮水甘油乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲、1-縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基-3a-甲基-乙炔脲、1,6-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲、1-縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、 1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1-縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3,4,6-四縮水甘油基3a,6a-二苯基乙炔脲等。
前述通式(B)所示的縮水甘油基乙炔脲類可 單獨使用,亦可與1種以上其他的環氧樹脂併用。上述其他的環氧樹脂,以在常溫是液狀為理想,但即使在常溫是固體,也可以其他液狀的環氧樹脂或稀釋劑稀釋成為液狀而使用。
具體而言,可列舉雙酚A型環氧樹脂、雙 酚F型環氧樹脂,酚酚醛清漆型環氧樹脂及甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂,三聚異氰酸酯型環氧樹脂及乙內醯脲型環氧樹脂等含氮環之環氧樹脂,脂環式環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、脂肪族系環氧樹脂、縮水甘油醚型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、低吸水率硬化物型的主流之聯苯型環氧樹脂、二環環型環氧樹脂、萘型環氧樹脂等。
又,環氧樹脂除了添加醇及酸酐等會與環 氧基反應的化合物,也可預先改質而使用。
前述三聚異氰酸酯型環氧樹脂,更具體可 列舉:1,3,5-三縮水甘油三聚異氰酸酯、1-烯丙基-3,5-二縮水甘油三聚異氰酸酯、1,3-二烯丙基-5-縮水甘油三聚異氰酸酯等。
又,前述脂環式環氧樹脂,更具體可列舉: 具有構成下述通式(1)表示的脂環的鄰接的2個碳原子及氧原子所構成的環氧基之化合物,及環氧基直接以單鍵鍵結於下述通式(2)表示的脂環的化合物等。
(式中,R6表示單鍵或連結基(有1個以上的原子的2價基)。前述連結基,例如表示2價烴基、羰基、醚鍵、酯鍵、碳酸酯基、醯胺基,複數個該等所連結的基等)。
(式中,n是1至30的整數,p是1至10的整數,R’表示由p價的醇除掉p個的-OH的基)。
上述通式(1)表示的脂環式環氧化合物的代表例,可列舉3,4-環氧環己烯基甲基-3',4'-環氧環己烯羧 酯等。
上述通式(2)表示的脂環式環氧化合物的代 表例,可列舉2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇的1,2-環氧基-4-(2-氧雜環丙烷基)環己烷加成物等。
相對於本發明的樹脂組成物所含的具有環 氧基的化合物的總量100重量%,前述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類的含量並沒有特別的限定,但理想為0.1至100重量%。
成分(2):玻璃填充劑
成分(2)的玻璃填充劑可使用公知的玻璃填充物,而沒有特別的限定,可列舉例如:玻璃珠、玻璃小片(glass-flake)、玻璃粉末、磨碎玻璃、玻璃纖維、玻璃纖維布(例如玻璃織布、玻璃不織布等)等。其中,由容易提高填充率、容易使耐吸濕回焊性及耐熱衝撃性提升的觀點來看,理想為玻璃珠、玻璃小片、玻璃粉末。
構成玻璃填充物的玻璃的種類並沒有特別 的限定,可列舉例如T玻璃、E玻璃、C玻璃、A玻璃、S玻璃、L玻璃、D玻璃、NE玻璃、石英玻璃、低介電率玻璃、高介電率玻璃等。其中,就離子性雜質少、耐熱性及電絕緣性優異之點而言,以E玻璃、T玻璃、NE玻璃為理想。又,本發明的樹脂組成物中,玻璃填充劑是可1種單獨或組合2種以上使用。
玻璃填充物的鈉D線(波長589.29nm的光) 的折射率沒有特別的限定,以在1.40至2.10為理想。折射 率若超出這個範圍,則硬化物的透明性有顯著降低的傾向。又,玻璃填充物的鈉D線的折射率,係例如可使用阿貝(Abbe)折射計(測定溫度:25℃)測定。
使用玻璃珠及玻璃粉末作為玻璃填充物 時,該等的平均粒徑沒有特別的限定,以0.5至200/μm為理想。又,玻璃填充劑的平均粒徑是例如藉由使用雷射繞射/散射式粒度分布測定裝置等,算出玻璃填充物(玻璃珠及玻璃填充劑等)的粒徑的平均值而表示。
使用玻璃織布等玻璃纖維布作為玻璃填充 劑時,該等纖維的織法沒有特別的限定,可列舉例如:平織、方平織(mat-weave)、緞紋織(sateen-weave)、斜紋織(twill-weave)等。玻璃纖維布(含玻璃不織布)的厚度沒有特別的限定,以20至200μm為理想。玻璃纖維布(含玻璃不織布)可只使用1張,亦可將多數張重疊起使用。
玻璃填充劑亦可是經公知的表面處理劑處 理表面者。這種表面處理劑可列舉例如:γ-胺丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等矽烷偶合劑、界面活性劑、無機酸等。
玻璃填充物的含量(調配量)沒有特別的限定,但相對於本發明的樹脂組成物所含的具有環氧基的化合物的總量100質量份,以0.1至200質量份為理想。
成分(3):硬化劑
本發明的樹脂組成物亦可再含有成分(3)的硬化劑。硬化劑是具有使有環氧基的化合物硬化的作用之化合物,可 使用公知的硬化劑作為環氧樹脂用硬化劑。
硬化劑係以在室溫下為液狀的酸酐為理 想,可列舉例如:甲基四氫酞酸酐、甲基六氫酞酸酐、十二烯基琥珀酸酐、甲基末端亞甲基四氫酞酸酐等。又,對於例如酞酸酐、四氫酞酸酐、六氫酞酸酐、甲基環己烯二羧酸酐等在室溫為固體狀的酸酐,亦可藉由在室溫溶解於液狀的酸酐而成為液狀的混合物,以適於在本發明的實施中作為硬化劑使用。
又,硬化劑可以是1種單獨或組合2種以 上使用。如前述,由硬化物的耐熱性、耐光性、耐裂隙性的觀點來看,硬化劑係以飽和單環烴二羧酸的無水物(包括環上鍵結有烷基等取代基者)為理想。
又,本發明中,作為硬化劑,也可使用商 品名「RIKACID MH-700」(新日本理化股份有限公司製)、「RIKACID MH-700F」(新日本理化股份有限公司製)、商品名「HN-5500」(日立化成工業股份有限公司製)等市售品。
硬化劑的含量(調配量)沒有特別的限定,相 對於本發明的樹脂組成物所含的具有環氧基的化合物的總量100質量份,係以10至200質量份為理想。
成分(4):硬化促進劑
本發明的樹脂組成物亦可進一步含有成分(4)的硬化促進劑。硬化促進劑,係在具有環氧基的化合物藉由硬化劑而硬化時具有促進硬化速度的功能的化合物。
硬化促進劑可使用公知的硬化促進劑,例 如可列舉1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯-7(DBU)或其鹽(例如,苯酚鹽、辛酸鹽、對甲苯磺酸鹽、甲酸鹽、四苯基硼酸鹽);1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬烯-5(DBN)或其鹽(例如,苯酚鹽、辛酸鹽、對甲苯磺酸鹽、甲酸鹽、四苯基硼酸鹽);苄基二甲胺、2,4,6-參(二甲胺基甲基)酚、N,N-二甲基環己胺等3級胺;2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑;磷酸酯、三苯膦等膦類;四苯鏻四(對甲苯基)硼酸酯等鏻化合物;辛酸鋅及辛酸錫等有機金屬鹽;金屬螯合物等。硬化促進劑可單獨1種或組合2種以上使用。
硬化促進劑的含量(調配量)沒有特別限 定,相對於本發明的樹脂組成物所含的有環氧基的化合物的總量100質量份,係以0.05至5質量份為理想。
成分(5):硬化觸媒
本發明的樹脂組成物亦可含有成分(5)的硬化觸媒。硬化觸媒是具有促進具有環氧基的化合物開始硬化反應及/或促進硬化反應的功能的化合物。硬化觸媒沒有特別的限定,可列舉藉由實施紫外線照射或加熱處理而產生陽離子物種,而使聚合開始的陽離子觸媒(陽離子聚合起始劑)。 又,硬化觸媒可1種單獨,或組合2種以上使用。
由紫外線照射產生陽離子物種的陽離子觸 媒,可列舉例如:六氟銻酸鹽、五氟羥基銻酸鹽、六氟磷酸鹽、六氟砷酸鹽等。
藉由實施加熱處理而產生陽離子物種的陽 離子觸媒,可列舉例如:芳香族重氮鹽、芳香族錪鎓鹽、 芳香族鋶鹽、丙二烯-離子錯合物(allene-ion complex)等。 再者,鋁及鈦等金屬與乙醯乙酸、或與二酮類的螯合物及與三苯矽醇等矽醇的化合物,或亦可係鋁及鈦等金屬與乙醯乙酸、或與二酮類的螯合物及與雙酚S等酚類的化合物。
硬化觸媒的含量(調配量)沒有特別的限定, 但相對於硬化性環氧樹脂組成物所含的具有環氧基的化合物的總量100質量份,係以0.01至50質量份為理想。藉由在前述的範圍內使用硬化觸媒,可得到耐熱性、耐光性、透明性優異的硬化物。
成分(6):聚酯樹脂
本發明的樹脂組成物係以再含有成分(6)的聚酯樹脂為理想。
藉由含有聚酯樹脂,特別是有硬化物的耐 熱性、耐光性提高,光半導體裝置的亮度降低受到抑制之傾向。脂環式聚酯樹脂,係至少具有脂環構造(脂肪族環構造)的聚酯樹脂。特別是就提高硬化物的耐熱性、耐光性的觀點而言,係以脂環式聚酯樹脂是於主鏈上具有脂環(脂環構造)的脂環式聚酯樹脂為理想。
脂環式聚酯樹脂中的脂環構造沒有特別的 限定,例如可列舉單環烴構造及交聯環烴構造(例如,二環系烴等)等。其中,特別係以脂環骨架(碳-碳鍵結)皆是由碳-碳單鍵構成之飽和單環烴構造及飽和交聯環烴構造為理想。又,脂環式聚酯樹脂中的脂環構造,可僅從源自二羧酸的構成單元或源自二醇的構成單元中之任一者導入,亦 可兩者都導入,而沒有特別的限定。
脂環式聚酯樹脂係具有具有源自具有脂環 構造的單體成分之構成單元。具有脂環構造的單體,可列舉公知之具有脂環構造的二醇及二羧酸,而沒有特別的限定,可列舉例如:1,2-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,4-環己烷二羧酸、4-甲基-1,2-環己烷二羧酸、海米酸、1,4-十氫萘二羧酸、1,5-十氫萘二羧酸、2,6-十氫萘二羧酸、2,7-十氫萘二羧酸等具有脂環構造的二羧酸(包括酸酐等衍生物)等;1,2-環戊烷二醇、1,3-環戊烷二醇、1,2-環戊烷二甲醇、1,3-環戊烷二甲醇、雙(羥甲基)三環[5.2.1.0]癸烷等5員環二醇、1,2-環己烷二醇、1,3-環己烷二醇、1,4-環己烷二醇、1,2-環己烷二甲醇、1,3-環己烷二甲醇、1,4-環己烷二甲醇、2,2-雙-(4-羥基環己基)丙烷等6員環二醇、氫化雙酚A等有脂環構造的二醇(包括該等的衍生物。)等。
脂環式聚酯樹脂亦可具有源自沒有脂環構 造的單體成分的構成單元。沒有脂環構造的單體,例如可列舉對酞酸、異酞酸、酞酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸(亦包括酸酐等衍生物);己二酸、癸二酸、壬二酸、琥珀酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸等脂肪族二羧酸(亦包括酸酐等的衍生物);乙二醇、丙二醇、1,2-丙烷二醇、1,3-丙烷二醇、1,3-丁烷二醇、1,4-丁烷二醇、新戊二醇、1,5-戊烷二醇、1,6-己烷二醇、3-甲基戊烷二醇、二乙二醇、3-甲基-1,5-戊烷二醇、2-甲基-1,3-丙烷二醇、2,2-二乙基-1,3-丙烷二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙烷二醇苯二甲醇、雙酚A的環氧 乙烷加成物、雙酚A的氧化丙烯加成物等二醇(亦包括該等的衍生物)等。又,於前述沒有脂環構造的二羧酸及二醇鍵結有適宜的取代的基團(例如,烷基、烷氧基、鹵原子等)的化合物,也包括在沒有脂環構造的單體。
相對於構成脂環式聚酯樹脂的全部單體單 元(全部單體成分)(100莫耳%),具有脂環的單體單元的比率沒有特別的限定,係以10莫耳%以上為理想。
成分(7):有機矽氧烷化合物
本發明的樹脂組成物係以再含有成分(7)的有機矽氧烷化合物為理想。有機矽氧烷化合物只要是可與環氧樹脂熔融混合者則沒有特別的限定,可使用各種聚有機矽氧烷,亦即,可使用無溶劑時為固形、或於室溫下呈液狀的聚有機矽氧烷。如所述,本發明中使用的聚有機矽氧烷只要是可均勻分散於樹脂組成物的硬化物中者即可。
該等的聚有機矽氧烷,作為其構成成分的 矽氧烷單元可列舉下述通式(3)表示者。其係於一分子中至少有一個與矽原子鍵結的羥基或烷氧基,與矽原子鍵結的一價烴基(R7)中,10莫耳%以上是經取代的或未經取代的芳香族烴基。
(式中,R7是碳數1至18的經取代的或未經取代的飽和一價烴基,可以相同或不相同。又,R8是氫原子或碳數1至6的烷基,可以相同或不相同。又,m及l分別表示0至3 的整數)。
在上述通式(3)中,碳數1至18的經取代的 或未經取代的飽和一價烴基的R7中,作為未經取代的飽和一價烴基,具體而言,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、三級丁基、戊基、異戊基、己基、異己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基等直鏈狀或分枝狀的烷基,及環戊基、環己基、環辛基、二環戊基、十羥基萘基等環烷基,又就芳香族基而言,可列舉苯基、萘基、四氫萘基、甲苯基、乙苯基等芳香基、苄基、苯乙基、苯丙基、甲基苄基等芳烷基等。
另一方面,在上述通式(3)的R7中,經取代 的飽和一價烴基,具體而言,可列舉烴基中的氫原子的一部分或全部經鹵原子、氰基、胺基、環氧基等取代者,具體而言,可列舉:氯甲基、2-溴乙基、3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、氯苯基、二溴苯基、二氟苯基、β-氰乙基、γ-氰丙基、β-氰丙基等經取代的烴基等。
又,通式(3)的(OR8)是羥基或烷氧基,(OR8) 是烷氧基時的R8,具體而言,係前述的R7所例示的烷基的碳數1至6者。更具體而言,R8可列舉甲基、乙基、異丙基。該等的基可在同一個矽氧烷單元中,或矽氧烷單元彼此間可為相同或不相同。
再者,前述聚有機矽氧烷係以在其一分子 中具有至少一個與矽原子鍵結的羥基或烷氧基,亦即,於構成矽氧樹脂的矽氧烷單元的至少一個,具有通式(3)的 (OR8)基為理想。
亦即,沒有羥基或烷氧基時,與環氧樹脂 的親和性會變得不充分,而且其機制尚未確定,雖可想像該等的羥基或烷氧基在環氧樹脂的硬化反應中會以某種方式作用,但也難以得到由所得的樹脂組成物形成的硬化物的物理特性充分者。而且,聚有機矽氧烷中,與矽原子鍵結的羥基或烷氧基的量,理想是以換算為OH基而設定在0.1至15重量%的範圍為理想。
又,本發明的樹脂組成物中,上述有機矽 氧烷可使用分子內具有環氧基的矽氧烷衍生物。藉由含有分子內具有環氧基的矽氧烷衍生物,則特別是可將硬化物的耐熱性、耐光性提高至更高的水準。
分子內有2個以上環氧基的矽氧烷衍生物 中的矽氧烷骨架(Si-O-Si骨架)沒有特別的限定,可列舉例如:環狀矽氧烷骨架;直鏈狀的矽氧,籠型及梯型的聚矽倍半氧烷等聚矽氧烷骨架等。其中由提高硬化物的耐熱性、耐光性而抑制亮度降低的觀點來看,矽氧烷骨架係以環狀矽氧烷骨架、直鏈狀矽烷骨架為理想。
亦即,就分子內有2個以上的環氧基的矽氧 烷衍生物而言,分子內有2個以上的環氧基的環狀矽氧烷、分子內有2個以上的環氧基的直鏈狀矽烷為理想。又,分子內有2個以上的環氧基的矽氧烷衍生物可1種單獨,或組合2種以上使用。
分子內有2個以上的環氧基的矽氧烷衍生 物,具體而言,可列舉例如:2,4-二[2-(3-{氧雜雙環[4.1.0]庚基})乙基]-2,4,6,6,8,8-六甲基-環四矽氧烷、4,8-二[2-(3-{氧雜雙環[4.1.0]庚基})乙基]-2,2,4,6,6,8-六甲基-環四矽氧烷、2,4-二[2-(3-{氧雜雙環[4.1.0]庚基})乙基]-6,8-二丙基-2,4,6,8-四甲基-環四矽氧烷、4,8-二[2-(3-{氧雜雙環[4.1.0]庚基})乙基]-2,6-二丙基-2,4,6,8-四甲基-環四矽氧烷、2,4,8-三[2-(3-{氧雜雙環[4.1.0]庚基})乙基]-2,4,6,6,8-五甲基-環四矽氧烷、2,4,8-三[2-(3-{氧雜雙環[4.1.0]庚基})乙基]-6-丙基-2,4,6,8-四甲基-環四矽氧烷、2,4,6,8-四[2-(3-{氧雜雙環[4.1.0]庚基})乙基]-2,4,6,8-四甲基-環四矽氧烷、分子內有2個以上的環氧基的矽倍半氧烷等。
又,分子內有2個以上的環氧基的矽氧烷衍 生物,例如也可採用日本特開2008-248169號公報所述的含有脂環環氧基的矽氧樹脂、日本特開2008-19422號公報所述的一分子中至少具有2個的環氧官能性基之有機聚矽倍半氧烷樹脂等。
分子內有2個以上的環氧基的矽氧烷衍生 物的含量(調配量)沒有特別的限定,惟相對於本發明的樹脂組成物所含的具有環氧基的化合物的總量100重量%,係以1至100重量%為理想。
成分(8):橡膠粒子
本發明的樹脂組成物亦可再含有成分(8)的橡膠粒子亦可。橡膠粒子可列舉例如:粒子狀NBR(丙烯腈-丁二烯橡膠)、反應性末端羧基NBR(CTBN)、無金屬NBR、粒子 狀SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)等橡膠粒子。
橡膠粒子,係以具有由具有橡膠彈性的核 心部分與被覆該核心部分的至少1層之外殼層所構成的多層構造(核殼構造)之橡膠粒子為理想。
橡膠粒子,特別是以由(甲基)丙烯酸酯作為 必要單體成分的聚合物所構成,而在表面具有作為可與環氧樹脂等具有環氧基的化合物反應的官能基之羥基及/或羧基(羥基及羧基的任一者或兩者)的橡膠粒子為理想。
橡膠粒子的表面未存在羥基及/或羧基時, 硬化物會由於冷熱循環等的熱衝撃而產生白濁,透明性會降低,故不理想。
構成橡膠粒子中具有橡膠彈性的核心部分 的聚合物沒有特別的限定,惟以(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸酯作為必要單體成分為理想。
構成具有橡膠彈性的核心部分的聚合物, 另外亦可含有例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯,丙烯腈、甲基丙烯睛等腈,丁二烯、異戊二烯等共軛二烯,乙烯、丙烯、異丁烯等作為單體成分。
其中,尤以構成具有橡膠彈性的核心部分 的聚合物,作為單體成分,係以與(甲基)丙烯酸酯一同含有由芳香族乙烯、二甲苯及共軛二烯所構成的群選出的1種或組合2種以上為理想。亦即,構成核心部分的聚合物,可列舉例如:(甲基)丙烯酸酯/芳香族乙烯、(甲基)丙烯酸 酯/共軛二烯等二元共聚物;(甲基)丙烯酸酯/芳香族乙烯/共軛二烯等三元共聚物等。又,構成核心部分的聚合物,亦可含有聚二甲基矽氧烷、聚苯基甲基矽氧烷等矽氧烷,及聚胺基甲酸酯等。
構成核心部分的聚合物,作為其他的單體 成分,亦可含有二乙烯苯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、順丁烯二酸二烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、酞酸二烯丙酯、丁二醇二丙烯酸酯等1單體(1分子)中具有2個以上的反應性官能基的反應性交聯單體。
橡膠粒子的核心部分,就可容易調整橡膠 粒子的折射率的點而言,其中尤以由(甲基)丙烯酸酯/芳香族乙烯的二元共聚物(特別是丙烯酸丁酯/苯乙烯)構成的核心部分為理想。
橡膠粒子的核心部分可使用通常所用的方 法製造,例如,將前述的單體以乳化聚合法聚合的方法等製造。在乳化聚合法中,可將單體的總量一次裝入而聚合,亦可在將單體的一部分聚合後,將其餘的部分連續或斷斷續續地添加而聚合,再者,亦可採用使用種粒子的聚合方法。
構成橡膠粒子的外殼層的聚合物,係以與 構成核心部分的聚合物不同種的聚合物為理想。又,如前述,外殼層係以具有羥基及/或羧基作為能與環氧樹脂等具有環氧基的化合物反應的官能基為理想。藉此,特別是可提高與環氧樹脂的界面之接著性,而對於使含有具有該外 殼層的橡膠粒子之樹脂組成物硬化的硬化物,可發揮優異的耐裂隙性。又,也可防止硬化物的玻璃轉移溫度降低。
構成外殼層的聚合物,係以含有(甲基)丙烯 酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸酯作為必要單體成分為理想。
例如,使用丙烯酸丁酯作為在核心部分的 (甲基)丙烯酸酯時,作為構成外殼層的聚合物的單體成分,係以使用丙烯酸丁酯以外的(甲基)丙烯酸酯(例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等)為理想。
就(甲基)丙烯酸酯以外之可以含有的單體 成分而言,可列舉例如:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯、丙烯腈、甲基丙烯睛等二甲苯類等。
在橡膠粒子中,作為構成外殼層的單體成 分,與(甲基)丙烯酸酯一同而單獨含有前述單體,或含有2種以上前述單體的組合為理想,就容易調整橡膠粒子的折射率之點而言,特別是以至少含有芳香族乙烯為理想。
再者,就構成外殼層的聚合物而言,作為 單體成分,為了形成能與環氧樹脂等具有環氧基的化合物反應的官能基之羥基及/或羧基,係以含有羥基的單體(例如,(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等(甲基)丙烯酸羥烷酯等)、及含有羧基的單體(例如,(甲基)丙烯酸等α,s-不飽和酸、順丁烯二酸酐等的α,β-不飽和酸酐等)為理想。
構成橡膠粒子的外殼層的聚合物,作為單 體成分,與(甲基)丙烯酸酯一同含有由前述單體選出的的1種或2種以上的組合為理想。亦即,外殼層是例如由(甲基)丙烯酸酯/芳香族乙烯/(甲基)丙烯酸羥烷酯、(甲基)丙烯酸酯/芳香族乙烯/α-β不飽和酸等三元共聚物等構成的外殼層為理想。
構成外殼層的聚合物,係與作為其他單體 成分之核心部分相同,在前述單體之外亦可含有二乙烯苯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、順丁烯二酸二烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、酞酸二烯丙酯、丁二醇二丙烯酸酯等1單體(1分子)中具有2個以上的反應性官能基的反應性交聯單體。
橡膠粒子(有核殼構造的橡膠粒子),係將核 心部分以外殼層被覆而得。將核心部分以外殼層被覆的方法,可列舉例如:於由前述方法所得的有橡膠彈性的核心部分的表面塗佈構成外殼層的共聚物而被覆的方法;將藉由前述方法所得的有橡膠彈性的核心部分作為主幹成分,將構成外殼層的各成分作為枝幹成分而接枝聚合的方法等。
橡膠粒子的平均粒徑沒有特別的限定,係 以10至500nm為理想。
又,橡膠粒子的折射率,係可例如將橡膠 粒子澆注至模中而以210℃、4MPa壓縮成形,得到厚度1mm的平板,由所得的平板切取長20mm×寬6mm的試驗片,使用單溴萘作為中間液,以使稜鏡與該試驗片為密著的狀 態,使用多波長阿貝折射計(商品名「DR-M2J,Atago股份有限公司製),在20℃測定鈉D線的折射率而求得。
本發明的樹脂組成物的硬化物的折射率係 可例如由下述光半導體裝置之段落所述的加熱硬化方法所得到的硬化物切取長20mm×寬6mm×厚度1mm的試驗片,使用單溴萘作為中間液,以使稜鏡與該試驗片為密著的狀態,使用多波長阿貝折射計(商品名「DR-M2」,Atago股份有限公司製),在20℃測定鈉D線的折射率而求得。
本發明的樹脂組成物的橡膠粒子的含量(調 配量)沒有特別的限定,相對於本發明的樹脂組成物中所含的有環氧基的化合物的總量100質量份,係以0.5至30質量份為理想。
成分(9):添加劑
本發明的樹脂組成物於上述的化合物以外,亦可在不損及本發明的效果的範圍內含有成分(9)的各種添加劑。
作為此種添加劑,例如含有乙二醇、二乙 二醇、丙二醇、甘油等有羥基的化合物,則可使反應緩緩進行。其他,在不損及黏度及透明性的範圍內,也可使用矽烷系及氟系消泡劑、調平劑、γ-環氧丙基氧丙基三甲氧基矽烷及3-巰基丙基三甲氧基矽烷等矽烷偶合劑、界面活性劑、氧化矽、氧化鋁等無機填充劑、難燃劑、著色劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、離子吸附體、顏料、螢光體、脫模劑等慣用的添加劑。
本發明的樹脂組成物只要含有至少1種前 述的成分(1)的環氧樹脂即可,其製造方法(調製方法)沒有特別的限定。具體而言,例如,可將各成分以預定的比率混合,視所需在真空下脫泡而調製,亦可分別調製含有前述通式(B)表示的乙炔脲類作為必要成分的組成物(有時稱為「環氧樹脂」),及含有硬化劑及硬化促進劑、或硬化觸媒作為必要成分的組成物(有時稱為「環氧硬化劑」),將該環氧樹脂及環氧硬化劑以預定的比率混合,視所需也可在真空下脫泡而調製。
又,這時,玻璃填充物可是預先作為前述 環氧樹脂及/或前述環氧硬化劑的構成成分而調配,亦可是在混合環氧樹脂及環氧硬化劑時作為環氧樹脂及環氧樹脂硬化劑以外的成分而調配。
調製前述環氧樹脂時,混合時的溫度沒有 特別的限定,係以30至150℃為理想。又,調製前述環氧硬化劑時,混合時的溫度沒有特別的限定,係以30至100℃為理想。混合是可使用公知的裝置,例如可使用自轉公轉型混合機、行星式混合機、揉捏機、溶解機(dissolver)等。
特別是就本發明的樹脂組成物是含有硬化 劑及前述聚酯樹脂作為必要成分時,由要得到均勻的組成物的觀點而言,係以將前述脂環式聚酯樹脂及硬化劑預先混合而得到該等的混合物(聚酯樹脂及硬化劑的混合物)之後,在該混合物調配硬化促進劑、其他的添加劑而調製環 氧硬化劑,繼而,將該環氧硬化劑與另外調製的環氧樹脂混合而調製為理想。
將聚酯樹脂與硬化劑混合時的溫度沒有特 別的限定,係以60℃至130℃為理想。混合時間沒有特別的限定,係以30至100分鐘為理想。混合沒有特別的限定,係以在氮氣體環境下實行為理想。又,混合時,可使用前述公知的裝置。
聚酯樹脂及硬化劑混合後,沒有特別的限 定,亦可再實施適宜的化學處理(例如,氫化及聚酯樹脂的末端改質等)等。又,聚酯樹脂及硬化劑的混合物中,硬化劑的一部分與聚酯樹脂(例如,聚酯樹脂的羥基)等反應亦可。
藉由使本發明的樹脂組成物的硬化,可得 到耐熱性、耐光性及耐熱衝撃性優異,特別是耐吸濕回焊性優異的硬化物。硬化時的加熱溫度(硬化溫度)沒有特別的限定,係以45至200℃為理想。又,硬化時加熱的時間(硬化時間)沒有特別的限定,係以在30至600分鐘為理想。又,硬化條件是視各種條件而定,惟例如可藉由硬化溫度提高時,硬化時間縮短,減低硬化溫度時,硬化時間要加長等而適宜調整。
本發明的樹脂組成物較佳為使用作為光半 導體密封用樹脂組成物。藉由使用作為光半導體密封用樹脂組成物,可得到經具有高耐熱性、耐光性及耐熱衝撃性,特別是耐吸濕回焊性優異的硬化物密封光半導體元件的光 半導體裝置。此光半導體裝置即使在具備高輸出輸出、高亮度的光半導體元件時,亮度也不容易隨時間而降低,特別是即使在高濕條件下保管後於回焊步驟中加熱時,也不容易產生亮度降低等劣化。
本發明的光半導體裝置,係以本發明的樹 脂組成物(光半導體密封用樹脂組成物)的硬化物將光半導體元件密封的光半導體裝置。光半導體元件的密封,係以前述的方法調製的樹脂組成物注入於預定的成形模內,以預定的條件加熱硬化而進行。如此操作,可得到以硬化性環氧樹脂組成物的硬化物將光半導體元件密封的光半導體裝置。硬化溫度及硬化時間,係可設為與調製硬化物時的相同的範圍。
實施例
以下,以實施例及比較例具體說明本發明,但本發明不受該等的限定。
實施例1
首先,以在第3表所示的調配比率(單位:質量份),將1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲(TG-G,四國化成工業股份有限公司製),商品名「CELLOXIDE 2021P」(脂環式環氧化合物,股份有限公司DAICEL製)及商品名「Glass Beads CF0018WB15C」(玻璃填充物,日本FRIT股份有限公司製)使用自轉公轉式攪拌裝置(THINKY股份有限公司製,除泡練太郎AR-250)均勻混合、脫泡,調製環氧樹脂。
其次,以成為第3表所示的調配比率(單元:質量份) 之方式,將作為前述環氧樹脂及環氧硬化劑的商品名「RIKACID MH-700」(硬化劑,新日本理化股份有限公司製)及商品名「U-CAT18X」(硬化促進劑,SAN-APRO股份有限公司製)使用自轉公轉式攪拌裝置(THINKY股份有限公司製,除泡練太郎AR-250)均勻混合、脫泡,得到環氧樹脂組成物。
再者,將該環氧樹脂組成物澆注在光半導體的引線框架(InGaN元件,3.5mm×2.8mm)後,在120℃的烤箱(樹脂硬化烤箱)加熱5小時,得到藉由該環氧樹脂組成物的硬化物密封光半導體元件的光半導體裝置。
實施例2、3及比較例1
除了將組成變更為第3表所示的組成以外,係與實施例1相同操作,調製環氧樹脂組成物,製作光半導體元件經密封的光半導體裝置。
對實施例及比較例所得的光半導體裝置實施下述的評估試驗。
[通電試驗(高溫通電試驗)]
使用總光通量測定機測定在實施例及比較例所得的光半導體裝置的總光通量(luminous flux),將此設為「0小時的總光通量」。再測定在85℃的恒溫槽內在光半導體裝置通過30mA的電流100小時後的總光通量,將此設為「100小時後的總光通量」。然後,由下式算出亮度保持率。結果示於第3表「亮度保持率[%]」欄。
{亮度保持率(%)}={100小時後的總光通量(Im)}/{100小時 的總光通量(Im)}×100
[焊錫耐熱性試驗]
將實施例及比較例所得的光半導體裝置(每一種環氧樹脂組成物,各使用2個)在溫度30℃、相對濕度70%的條件下靜置192小時實施吸濕處理。其次,將前述光半導體裝置放入回焊爐,以下述加熱條件實施加熱處理。之後,將此光半導體裝置取出,於室溫環境下放冷後,再度放入回焊爐,在相同的條件實施加熱處理。亦即,在當該焊錫耐熱性試驗中,係對光半導體裝置賦予兩次下述加熱條件的熱歷程。
[加熱條件(光半導體裝置的表面溫度基準)]
(1)預備加熱:150至190℃、60至120秒鐘
(2)預備加熱後的主加熱:217℃以上、60至150秒鐘,最高溫度260℃
惟,預備加熱至移到主加熱時的昇溫速度是控制在最大3℃/秒。之後,使用數位顯微鏡(商品名「VHX-900」,KEYENCE股份有限公司製),觀察光半導體裝置,評估硬化物有無產生90μm以上的裂隙,及評估電極是否發生剝離(由電極表面的硬化物的剝離)發生。
將2個光半導體裝置之中,硬化物有產生長度90μm以上的裂隙的光半導體裝置的個數示於第3表之「焊錫耐熱性試驗[裂隙數]」一欄,並將發生電極剝離的光半導體裝置的個數示於第3表之「焊錫耐熱性試驗[電極剝離數]」一欄。
[熱衝撃試驗]
對於在實施例及比較例所得的光半導體裝置(每1環氧樹脂組成物各使用2個),使用熱衝撃試驗機予以以在-40℃的環境下曝露30分鐘、繼而在120℃的環境下曝露30分鐘為1循環份的熱衝撃200循環份。之後,使用數位顯微鏡(商品名「VHX-900」,KEYENCE股份有限公司製)觀察在光半導體裝置的硬化物產生的裂隙的長度,計測2個光半導體裝置之中在硬化物產生長度90μm以上的裂隙的光半導體裝置的個數。結果示於第3表之「熱衝撃試驗<裂隙數>」一欄。
[綜合判定]
將各試驗的結果,2個都滿足下述(1)時判定為○(良好)。另一方面,有不滿足下述(1)至(4)任一項時判定為×(不良)。
(1)通電試驗:亮度保持率在90%以上
(2)焊錫耐熱性試驗:硬化物有產生長度在90μm以上的裂隙之光半導體裝置的個數為0個
(3)焊錫耐熱性試驗:發生電極剝離之光半導體裝置的個數為0個
(4)熱衝撃試驗:硬化物有產生長度在90μm以上的裂隙之光半導體裝置的個數為0個
結果示於第3表之「綜合判定」一欄。
(3)含酚化合物的熱硬化性樹脂組成物
本發明的熱硬化性樹脂組成物,成分係含前述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類及酚樹脂。
本發明的熱硬化性樹脂組成物中,上述縮水甘油基乙炔脲類可列舉:1,3-二縮水甘油基乙炔脲,1,4-二縮水甘油基乙炔脲,1,6-二縮水甘油基乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基乙炔脲, 1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲,1-縮水甘油基-3a-甲基-乙炔脲,1,3-二縮水甘油基-3a-甲基-乙炔脲,1,4-二縮水甘油基-3a-甲基-乙炔脲,1,6-二縮水甘油基-3a-甲基-乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基-3a-甲基-乙炔脲,1,3,4,6-四縮水甘油基-3a-甲基-乙炔脲,1-縮水甘油基-3a,6a-二甲基-乙炔脲,1,3-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基-乙炔脲,1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基-乙炔脲,1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基-乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二甲基-乙炔脲,1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基-乙炔脲,1-縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3,4,6-四縮水甘油基3a,6a-二苯基乙炔脲等。
在本發明中,與前述縮水甘油基乙炔脲化 合物可與1分子中具有2個以上環氧基的環氧化合物(樹脂)一同併用。此種環氧樹脂,可列舉例如雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、縮水甘油醚型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、 雜環型環氧樹脂等。
本發明中,合併調配上述縮水甘油基乙炔 脲類及上述環氧化合物之環氧成分的比率,係以熱硬化性樹脂組成物整體中的10至60質量%為理想,以20至50質量%為較理想是。
本發明中,上述酚化合物(樹脂)係作為環 氧化合物(樹脂)的硬化劑而作用。
該等的酚化合物,可使用以往作為環氧化 合物的硬化劑而使用的各種酚樹脂,具體而言,可將如甲酚酚醛清漆型樹脂、酚酚醛清漆型樹脂之酚樹脂等混合使用。
特別是以分子構造中具有萘酚骨架、萘二 酚骨架、聯苯骨架或二環戊二烯骨架的酚樹脂、甲酚樹脂為理想。
該等酚樹脂之例,可列舉:具有α-萘酚骨 架的甲酚酚醛清漆樹脂的SN-485(新日鐵化學公司製,商品名,羥基當量215)、含有萘二酚骨架的酚酚醛清漆樹脂SN-395(新日鐵化學公司製,商品名,羥基當量105)、具有聯苯骨架的酚酚醛清漆樹脂的MEH-7851-3H(明和化成公司製,商品名,羥基當量223)、含有二環戊二烯骨架的酚酚醛清漆樹脂DPP-6125(新日本石油化學公司製,商品名,羥基當量185)等。
該等酚樹脂可單獨使用1種,亦可將2種以 上混合使用。
上述酚樹脂的調配量,係此酚樹脂所具有 的酚性羥基數與環氧樹脂所具有的環氧基數的比[酚性羥基數/環氧基數]是0.5至1的範圍為理想,以0.8至1的範圍較理想。藉由在0.5以上,可防止耐熱性的降低,在1以下,則可防止與後述的有機纖維的密著性降低。
在本發明的熱硬化性樹脂組成物中,在不 阻礙本發明效果的範圍,視所需可調配無機填充劑、硬化促進劑、金屬氫氧化物及硼酸鋅等難燃劑、消泡劑、調平劑、其他的一般所使用的添加劑。
無機填充劑可列舉:熔融氧化矽、合成氧 化矽、結晶氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、滑石、黏土、雲母、碳酸鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、鈦白、鐵丹、碳化矽、氮化硼、氮化矽、氮化鋁等的粉末、將該等球形化的珠、單結晶纖維、玻璃纖維等。該等可單獨或2種以上混合而使用。
又,氧化矽可視所需而以矽烷系或鈦系偶 合劑等實施表面處理而使用。
矽烷系偶合劑可列舉:γ-環氧丙基氧丙基 三甲氧基矽烷、γ-環氧丙基氧丙甲基二乙氧基矽烷等環氧矽烷系;γ-胺丙三甲氧基矽烷,N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基三甲氧基矽烷等胺基矽烷系等。
前述無機填充劑的調配比率,在熱硬化性 樹脂組成物整體中係以20至50質量%為理想,以30至40質量%的範圍較理想。藉由使調配比率20質量%以上,可 防止耐熱性降低。
前述硬化促進劑可列舉:2-十七基咪唑、2- 甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、4-甲基咪唑、4-乙基咪唑、2-苯基-4-羥甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑等咪唑化合物;三甲膦、三乙膦、三丁膦、三苯基膦、三(對甲基苯基)膦、三(壬苯基)膦、甲基二苯膦、二丁基苯膦、三環己膦、雙(二苯基膦基)甲烷、1,2-雙(二苯基膦基)乙烷、四苯基鏻四苯基硼酸酯、三苯基膦四苯基硼酸酯、三苯基膦三苯基硼烷等有機膦化合物;1,8-二氮雜雙環[5,4,0]十一烯-7(DBU)、1,5-二氮雜雙環[4,3,0]壬烯-5等二氮雜雙環烯烴化合物;三乙胺、三伸乙二胺、苄基二甲胺、α-甲基苄基二甲胺、三乙醇胺、二甲基胺基乙醇、參(二甲基胺基甲基)酚等3級胺化合物等。
該等是可單獨或2種以上混合而使用。
本發明中的熱硬化性樹脂組成物,可藉由 在適當的溶劑中溶解或分散而調製為樹脂溶液(清漆(varnish))。
用於溶解或分散熱硬化性樹脂組成物的溶 劑沒有特別的限制,惟為了儘量減少在預浸體(prepreg)中殘留之量,係適於使用沸點220℃以下者。溶劑的具體例可列舉:γ-丁內酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮、甲苯、丙酮、乙基賽璐蘇、甲基賽璐蘇、環 己酮、丙二醇單甲基醚等,該等可單獨或2種以上混合而使用。前述溶劑中,較佳為使用丙二醇單甲基醚。
清漆的固形分濃度也沒有特別的限制,惟 過低時,預浸體中的樹脂含浸量會變得太少,又,過高時,清漆的黏度增大,而有預浸體的外觀變差之虞,所以係以40至80質量%的範圍為理想,較理想是60至70質量%。
藉由將此清漆塗佈或含浸在基材,其次, 使之乾燥而除去溶劑,可製造預浸體。含浸清漆的基材,係以玻璃纖維、醯胺纖維、聚對苯並唑纖維、聚芳酯纖維等所構成的織布或不織布為理想。為織布時,織法沒有特別的限制,惟由平坦性的觀點而言係以平織為理想。
又,預浸體中的清漆的含浸量,係以在與 基材的合計量中,作為固形分在40至70質量%的範圍為理想。藉由設定在40質量%以上,可防止基材中有未含浸部分的產生,並可防止在作成積層板時產生空洞或擦痕。 又,藉由設為70質量%以下,可防止厚度的不均勻變大而變得難以得到均勻的積層板及印刷電路板。將清漆在基材含浸或塗佈的方法和於含浸或塗佈後乾燥的方法係沒有特別的限制,可採用以往一般所知的方法。
將如此所得的預浸體積層所需要的片數, 在加熱下加壓,藉此可製造積層板。又,藉由於積層有所需要片數的預浸體的一面或兩面疊加銅箔等金屬箔,並加熱下加壓,可製造襯金屬的積層板。
再者,將該襯金屬積層板以常法進行蝕刻 加工,將如矽晶片等半導體晶片積層,藉此可製造本發明的印刷電路板。
製造積層板及襯金屬積層板時的處理條件 沒有特別的限定,但通常是170至200℃左右的加熱溫度、5至50MPa左右的壓力、加熱/加壓時間90至150分鐘左右。
實施例
以下,以實施例及比較例具體說明本發明,但本發明並不受該等所限定。
又,實施例及比較例中使用的主原料,及實施例及比較例中採用的評估試驗,係如下所述。
[主原料] (i)環氧化合物
.1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲,製品名「TG-G」,四國化成工業股份有限公司製
.雙酚F型環氧樹脂,製品名「YDF8170」,東都化成股份有限公司製
.萘環氧樹脂,製品名「HP4032D」,DIC股份有限公司製
.萘酚芳烷基型環氧樹脂,製品名「ESN-175」,東都化成股份有限公司製
(ii)酚化合物
.酚醛清漆型酚樹脂,製品名「MEH-7851-3H」,明和化成股份有限公司製
(iii)無機填充劑
.熔融氧化矽,製品名「SE1050」,Admatechs股份有限公司製
(iv)咪唑系硬化促進劑
.2-苯基-4-甲基-5-羥甲基咪唑,製品名「2P4MHZ」,四國化成工業股份有限公司製
[評估試驗] (1)玻璃轉移溫度
使用DMA裝置(TA Instrument公司製動態黏彈性測定裝置DMA983),以5℃/分鐘昇溫,以tan δ的譜峰位置作為玻璃轉移溫度。
(2)線膨脹係數
使用TMA裝置(TA Instrument公司製)以5℃/分鐘的條件,測定面方向(X方向)的線膨脹係數。
(3)焊錫耐熱性
依照JIS C6481進行評估。評估是在進行121℃、100%、2小時之PCT吸濕處理後,在288℃的焊錫槽浸漬30秒鐘後檢查外觀有無異常。
評估的判定:「無異常」或「有膨脹(就整體而言有膨脹的地方)」
(4)剝離(peel)強度
測定在23℃的剝離強度。又,剝離強度測定是依照JIS C 6481實施。
實施例1 <清漆的調製>
在1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲20質量份、酚醛清漆型酚樹脂50質量份、熔融氧化矽40質量份、咪唑系硬化促進劑0.5質量份添加作為溶媒的丙二醇單甲基醚,使用高速攪拌裝置攪拌,得到樹脂組成物的固形分基準70質量%的樹脂清漆。
<預浸體的製作>
使用該樹脂清漆,對玻璃纖布(厚度0.18mm,日東紡績公司製)100質量份含浸樹脂清漆固形分80質量份,在190℃的乾燥爐乾燥7分鐘,製作樹脂組成物含量44.4質量%的預浸體。
<積層板的製作>
重疊2片該預浸體,在其上下重疊厚度18μm的電解銅箔(日本電解製YGP-18),以壓力4MPa、溫度220℃進行180分鐘加熱加壓成形,得到厚度0.4mm的兩面襯銅積層板。
<積層板的評估>
將上述兩面襯銅積層板進行全面蝕刻,製作6mm×25mm的試驗片,測定玻璃轉移溫度。
將上述兩面襯銅積層板進行全面蝕刻,製作5mm×20mm的試驗片,測定線膨脹係數。
將上述兩面襯銅積層板以磨鋸裁斷成50mm×50mm後,以蝕刻製作僅留存1/4銅箔的試驗片,測定焊錫耐熱性。
由上述兩面襯銅積層板製作100mm×20mm的試驗片, 測定剝離強度。
該等的測定結果示於第4表。
<印刷電路板的製作>
使用0.1mm的鑽頭在上述兩面襯銅積層板進行通孔加工後,在通孔填充鍍料。再者,將兩面藉由蝕刻圖案而得到內層電路基板。其次,在內層電路基板的兩面重疊前述所製作的預浸體,將此使用真空加壓式積層裝置,以溫度100℃、壓力1MPa進行真空加熱加壓成形。將此以熱風乾燥裝置在170℃加熱硬化60分鐘而得到積層體。
其次,對表面的電解銅箔層實施黑化處理後,以二氧化碳氣體雷射形成層間連接用的60μm的連接孔(via hole)。繼而,在70℃的膨潤液(Atotech Japan公司製,swelling dip securiganth P)浸漬5分鐘,再在80℃的過錳酸鉀水溶液(Atotech Japan公司製,Concentrate Compact CP)浸漬15分鐘後,予以中和,進行連接孔內的清潔(desmear)處理。其次,藉由閃蝕(flash etching)將電解銅箔層表面蝕刻1μm左右後,進行厚度0.5μm之無電解鍍銅,形成厚度18μm的電解鍍銅用抗蝕層做圖案鍍銅,在溫度200℃加熱60分鐘,實施後烘烤(post cure)。其次,將抗蝕層剝離,將全面閃蝕,形成L/S=20/20μm的圖案。最後,得到在電路表面形成有厚度20μm的阻焊層(太陽印墨公司製PSR4000/AUS308)之多層印刷電路板。
實施例2至4及比較例1
與實施例1相同操作,製作有第4表所述的組成的樹 脂清漆(樹脂組成物以固形分基準為70質量%)、預浸體(樹脂組成物含量44.4質量%)、積層板及印刷電路板。
對積層板進行與實施例1相同操作,測定玻璃轉移溫度、線膨脹係數、焊錫耐熱性及剝離強度。將所得的測定結果示於第4表。
(4)鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物
本發明的鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,包含:(a)前述通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類、(b)1分子中具有2個以上的不飽和雙鍵的感光性預聚物、及(c)光聚合起始劑。
本發明中,上述縮水甘油基乙炔脲類係前述通式(B)表示的二醇乙炔脲類,亦即,是環氧化合物,可列舉例如:1-縮水甘油基乙炔脲,1,3-二縮水甘油基乙炔脲,1,4-二縮水甘油基乙炔脲,1,6-二縮水甘油基乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基乙炔脲,1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲,1-縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲,1,3-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲,1,4-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲,1,6-二縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲,1,3,4,6-四縮水甘油基-3a-甲基乙炔脲,1-縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,3-二縮水甘油-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲, 1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1-縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,4-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,6-二縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3,4-三縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3,4,6-四縮水甘油基-3a,6a-二苯基乙炔脲等。該等乙炔脲類可單獨或組合2種以上而使用。
本發明中,就上述縮水甘油基乙炔脲類的 環氧化合物或環氧樹脂(以下,將兩者合稱「環氧樹脂」)而言,可列舉雙酚A型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、丙二醇或聚丙二醇的二縮水甘油醚、聚四亞甲基二醇二縮水甘油醚、甘油聚縮水甘油醚、三羥甲基丙烷縮水甘油醚、苯基-1,3-二縮水甘油醚、聯苯基-4,4'-二縮水甘油醚、1,6-己烷二醇縮水甘油醚、乙二醇或丙二醇的二縮水甘油醚、山梨糖醇聚縮水甘油醚、山梨醇酐聚縮水甘油醚、新戊四醇縮水甘油醚、三聚異氰酸參(2,3-環氧丙)酯、三聚異氰酸三縮水甘油參(2-羥基乙)酯等1分子中具有2個以上環氧基的化合物等。
又,使用反應促進劑的三聚氰胺等的均三 化合物、咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等的咪唑化合物及其 衍生物、酚化合物等公知的環氧樹脂用硬化促進劑,使熱硬化,藉此可提高硬化覆膜的耐熱性、耐藥品性、密著性及鉛筆硬度。
本發明中,上述1分子中具有2個以上的 不飽和雙鍵的感光性預聚物,係1分子中具有2個以上的環氧基的聚合物或寡聚物,可列舉例如使1分子中具有2個以上的環氧基的多官能的環氧化合物(參照前述的環氧樹脂)、和(甲基)丙烯酸烷酯與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯的共聚物、(甲基)丙烯酸羥烷酯與(甲基)丙烯酸烷酯與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯的共聚物等與具有不飽和雙鍵的不飽和單羧酸反應後,使不飽和或飽和的多元羧酸酐加成反應而得的感光性預聚物;及使具有羧基的寡聚物或聚合物,例如在(甲基)丙烯酸烷酯與(甲基)丙烯酸的共聚物,與1分子中具有不飽和雙鍵及環氧基的不飽和化合物,例如(甲基)丙烯酸縮水甘油酯,反應而得的感光性預聚物等。其中,(甲基)丙烯酸酯係指丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及該等的混合物,就(甲基)丙烯酸而言亦同理。
感光性預聚物,因為在分枝鏈有多數個的 遊離的羧基,所以可以藉由稀鹼水溶液顯影,同時可在曝光/顯影後,藉由將覆膜後加熱,在另外作為熱硬化性的調配成分而添加的環氧化合物的環氧基與前述分枝鏈的遊離的羧基之間引起加成反應,而可得到有耐熱性、耐溶劑性、耐酸性、密著性、電特性等的特性優異的硬化覆膜。
相對於感光性預聚物100質量份,乙炔脲類 及乙炔脲類除外的環氧樹脂的合計含量係以0.01至200質量份的比率為理想。
本發明中,上述光聚合起始劑可列舉:苄 基、安息香、安息香甲基醚、安息香異丙基醚等安息香類及安息酸烷基醚類;乙醯苯、2,2-二甲氧基-2-苯基乙醯苯、2,2-二乙氧基-2-苯基乙醯苯、1,1-二氯乙醯苯、1-羥環己基苯酮、2-甲基-1-(4-甲基硫苯基)-2-嗎啉基丙烷-1-酮、N,N-二甲基胺基乙醯苯、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1等乙醯苯類;2-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、2-三級丁蒽醌、2-胺基蒽醌、1-氯蒽醌、2-胺基蒽醌等蒽醌類;2,4-二甲基氧硫雜蒽酮、2,4-二乙基氧硫雜蒽酮、2-氯氧硫雜蒽酮、2,4-二異丙基氧硫雜蒽酮等氧硫雜蒽酮類;乙醯苯二甲基縮酮、苄基二甲基縮酮等縮酮類;二苯基酮、甲基二苯基酮、4,4’-二氯二苯基酮、4,4'-雙二乙基胺基二苯基酮等二苯基酮類;氧雜蒽酮類等。該等的光聚合起始劑可以單獨或組合2種以上而使用。
又,光聚合起始劑亦可是將三乙胺、三乙 醇胺等三級胺類,或乙基-4-二甲基胺基苯甲酸鹽、2-(二甲基胺基)乙基苯甲酸鹽等苯甲酸酯類等公知的光增感劑的1種或組合2種以上使用。再者,亦可將使可視區域的自由基聚合開始的Irgacure784(Ciba.Specialty.Chemicals公司製)等的二茂鈦系光聚合起始劑、無色染料(leuco dye)等作為硬化助劑而組合使用。
相對於感光性預聚物100質量份,光聚合 起始劑的含量係以0.01至200質量份的比率為理想。
在本發明的實施中使用的稀釋劑,可使用 光聚合性乙烯系單體及/或有機溶劑。
光聚合性乙烯系單體,可列舉:乙二醇、 甲氧基四乙二醇、聚乙二醇、丙二醇等二醇的單或二丙烯酸酯類;2-羥乙基丙烯酸酯、丙烯酸2-羥基丁酯等丙烯酸羥烷酯類;N,N-二甲基丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺等丙烯醯胺類;丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯等丙烯酸胺基烷酯類;丙烯酸苯氧酯、雙酚A二丙烯酸酯及該等的酚類之環氧乙烷或縮水甘油加成物等丙烯酸酯類;己烷二醇、三羥甲基丙烷、新戊四醇、二新戊四醇、三聚異氰酸參-羥基乙酯等多元醇或該等的環氧乙烷或環氧丙烷加成物之多元丙烯酸酯類;甘油二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、三聚異氰酸三縮水甘油酯等縮水甘油醚的丙烯酸酯類;三聚氰胺丙烯酸酯,及/或與前述丙烯酸酯類對應的甲基丙烯酸酯類等。該等的光聚合性乙烯系單體,可以單獨或組合2種以上使用。
相對於感光性預聚物100質量份,光聚合性 乙烯系單體的含量係以0.1至200質量份的比率為理想。
前述有機溶劑可列舉甲苯、二甲苯、四甲 基苯等芳香族烴類;甲基乙基酮、環己酮等酮類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、及前述二醇醚類的乙酸酯化物等酯類;乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇等醇類;甲基賽璐蘇、丁基賽璐蘇、甲基卡必醇、丁基卡必醇、丙二醇單甲基醚、二丙 二醇單乙基醚、三乙二醇單乙基醚等二醇醚類;辛烷、癸烷等脂肪族烴;石油醚、石油腦、氫化石油腦、溶劑石油腦(solvent naphtha)等石油系溶劑等。該等有機溶劑可單獨或組合2種以上使用。
相對於感光性預聚物100質量份,有機溶劑 的含量係以1至500質量份的比率為理想。
前述光聚合性乙烯系單體的使用目的係增 強光聚合性,並稀釋感光性預聚物,使其容易塗佈。又,有機溶劑的使用目的係將感光性預聚物溶解、稀釋,藉此成為液狀而塗佈。因此,係視稀釋劑的種類而採用光罩與覆膜接觸接觸之方式或非接觸之方式之任一種曝光方式。
本發明的實施中使用的聚胺基甲酸酯化合 物,可採用公知的聚胺基甲酸酯微粒子。該聚胺基甲酸酯微粒子的粒徑係以0.01至100μm為理想。
聚胺基甲酸酯微粒子,係可列藉由:在低 溫以機械方式將固形狀的聚胺基甲酸酯粉碎的方法;使由聚胺基甲酸酯的水性乳劑析出/乾燥的方法;嘖霧乾燥方法;進一步在溶液聚合的聚胺基甲酸酯添加不良溶劑,使聚胺基甲酸酯以粒狀析出/乾燥,除去溶劑而製造的方法等而調製。又,聚胺基甲酸酯微粒子的表面係可經疎水性氧化矽被覆,或者亦可經以氟系化合物處理的氧化矽被覆。
本發明的實施中使用的聚丁二烯化合物的 使用目的,係使覆膜柔軟。特別是含1個以上的內部環氧基的聚丁二烯(以下稱為「環氧化聚丁二烯」),因具有內 部環氧基,會引起交聯反應而聚合物化,所以可不損失耐熱性及耐藥品性、耐無電解鍍金性等的特性而賦予柔軟性。
環氧化聚丁二烯可列舉含有與聚丁二烯主 鏈內的碳鍵結的1個以上的環氧數(oxirane oxygen)的聚丁二烯。又,該環氧化聚丁二烯亦可含有1個以上的作為側基及/或末端基的環氧基。
相對於感光性預聚物100質量份,聚丁二烯 化合物的含量係以0.4至60質量份的比率為理想。
本發明的樹脂組成物可以含有消泡劑、調 平劑、及氧化矽、氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈣、硫酸鈣、滑石等體質顏料,氧化鈦、偶氮系、酞青素系等顏料等的各種添加劑。
又,本發明的樹脂組成物可含有前述的感 光性預聚物以外的其他感光性預聚物。其他感光性預聚物,只要是具有不飽和基及羧基者即可使用而沒有特別的限制。
本發明的樹脂組成物的硬化物,係以於室 溫的彈性率在500至2000MPa,且伸長率在5至100%為理想。彈性率未達500MPa時,雖然可撓性及耐熱衝撃性優異,但有焊錫耐熱性等特性降低之虞。另一方面,彈性率超過2000MPa時,或伸長率未達5%時,可撓性及耐熱衝撃性有降低之虞。
使用本發明的樹脂組成物而在印刷電路板 形成阻焊覆膜時,首先係將樹脂組成物調整為適於塗佈方 法的黏度後,將其藉由網版印刷法、淋塗法、輥塗法噴塗法等方法塗佈在預先形成有電路圖案的印刷電路板上,視所需,例如可藉由在60至100℃的溫度乾燥處理而形成覆膜。
其他,也可將前述樹脂組成物乾膜化而直接在印刷電路板複層等方法而形成覆膜。之後,經由形成有預定的曝光圖案的光罩而選則性地以活性光線曝光。又,也可直接以雷射光線依照圖案曝光/描畫。繼而,可將未曝光部分藉由鹼水溶液顯影而形成抗蝕圖案,再者,例如藉由加熱至140至180℃使其熱硬化之外,除了可使前述熱硬化性成分硬化反應之外,還可促進感光性樹脂成分的聚合,提高所得的抗蝕覆膜的耐熱性、耐溶劑性、耐酸性、耐吸濕性、PCT(壓力鍋試驗(pressure cooker test)耐性、密著性、電特性等特性。
前述的顯影所使用的鹼水溶液,可使用:含有氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鈉、矽酸鈉、氨、胺類等的水溶液。又,作為使光硬化的照射光源,係以氙燈、低壓汞燈、中壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈或金屬鹵化物燈等為合適。其他,也可使用雷射光線等作為活性光線。
實施例
以下,以實施例及比較例具體說明本發明,但本發明並不受該等所限定。又,以下之「份」如無特別註明,皆係表示「質量份」。
合成例1
使環氧當量為217,1分子中平均有7個酚核殘基、並且一併具有環氧基的甲酚酚醛清漆型環氧樹脂1當量與丙烯酸1.05當量反應而得的反應生成物,與四氫酞酸酐0.67當量以常法反應,得到感光性預聚物。所得的感光性預聚物係含有卡必醇乙酸酯35份的黏稠液體,作為混合物的酸價是65mgKOH/g。
實施例及比較例中使用的主要原料如以下所述。
(1)環氧化合物或環氧樹脂
.1,3,4,6-四縮水甘油基乙炔脲(四國化成工業公司製,商品名:TG-G,以下稱為「TG-G」)
.2,2'-(3,3',5,5'-四甲基(1,1'-聯苯基)-4,4'-二基)雙(氧亞甲基)雙-環氧乙烷(日本環氧樹脂公司製,商品名:YX-4000,以下稱為「YX-4000」)
(2)感光性預聚物
.在合成例1合成的感光性預聚物(以下稱為「預聚物」)
(3)光聚合起始劑
.2-甲基-1-(4-甲基硫苯)-2-嗎啉基丙烷-1-酮(Ciba.Specialty.Chemicals公司製,商品名:Irgacure 907,以下稱為「Irgacure 907」)
.2,4-二乙基氧硫雜蒽酮(日本化藥公司製,商品名:DETX-S,以下稱為「DETX-S」)
(4)稀釋劑
.二新戊四醇六丙烯酸酯(以下稱為「DPHA」)
.二乙二醇單乙基醚乙酸酯(以下稱為「卡必醇乙酸酯」)
(5)聚丁二烯化合物
.環氧化聚丁二烯(DAICEL化學工業公司製,商品名:EPOLEAD PB3600,以下稱為「PB-3600」)
(6)聚胺基甲酸酯化合物
.聚胺基甲酸酯微粒子(大日精化工業公司製,商品名:DYNAMIC BEADS UCN,以下稱為「UCN」)
(7)其他
.消泡劑(共榮社化學公司製,商品名:FLOWLEN AC-300,以下稱為「AC-300」)
.酞青素綠
.三聚氰胺
實施例1
以成為第5表所述的組成(質量份)之方式,使各成分以3輥研磨機混合分散,調製光硬化性/熱硬化性樹脂組成物。
比較例1
除了使用YX-4000代替TG-G以外,係與實施例1相同操作,調製具有第5表所述組成的光硬化性/熱硬化性樹脂組成物。
藉由網版印刷,將實施例1及比較例1所得的樹脂組成物,塗佈於將積層有35μm銅箔的玻璃環氧基材的襯銅積層板預先藉由蝕刻形成有圖案的印刷電路板的全面,,使用熱風循環式乾燥機在80℃/30分鐘乾燥,作為試驗片 1。之後,在試驗片1使所希望的底片膜(negative film)密著,由其上照射600mJ/cm2的紫外線後,以1.0重量%碳酸鈉水溶液進行顯影處理60秒鐘,使用熱風循環式乾燥機以150℃/60鐘的條件熱硬化,得到形成有硬化覆膜的試驗片2。對試驗片1及試驗片2實施以下的評估試驗,試驗結果係如第5表所示。
[焊錫耐熱性]
在試驗片2塗佈松香系助焊劑並浸漬於260℃的焊錫槽10秒鐘後,對硬化覆膜以透明膠帶(cellophane tap)實施剝離試驗,評估在之後的硬化覆膜的狀態。沒有剝離時判定為○,有剝離時判定為×。
[耐酸性]
將試驗片2浸漬於10%鹽酸30分鐘後,以目視觀察硬化覆膜的狀態。沒有變化時判定為○,膨潤而剝離時判定為×。
[密著性]
對試驗片2的硬化覆膜施以100個棋盤格狀的交叉割線,其次以目視判定以透明膠帶的剝離試驗後的剝離狀態。試驗方法是依照JISD-0202的試驗方法進行。
[靈敏度]
於試驗片1的覆膜放置KODAK No.2的梯型板(step tablet),並使用超高壓汞燈的曝光機,以600mJ/cm2的條件曝光,顯影後,以由梯型板所得的段數評估靈敏度。
[解析性]
在試驗片1的覆膜,將50至130/m的線型底片圖案使用超高壓汞燈的曝光機以600mJ/cm2的條件曝光,顯影後,讀取所形成的寬度最小的線,評估解析性。
[彈性率、伸長率]
以拉伸-壓縮試驗機(島津製作所公司製)測定前述評估試驗片的彈性率(拉伸彈性率)及伸長率(拉伸破壞伸長)。
[可撓性]
由試驗片2做180°折疊彎曲時的狀態進行判斷。沒有剝離時判定為○,有剝離時是判定為×。
[耐熱劣化性]
將試驗片2在125℃放置5日後,由180°折疊彎曲時的狀態進行判斷。沒有剝離時判定為○,有剝離是判定為×。
[耐熱衝撃性]
將試驗片2實施於-65℃/30分鐘及150℃/30分鐘的冷卻/加熱300循環後,由硬化覆膜有無裂隙判斷。
沒有裂隙時判定為○,有裂隙時是判定為×。
[耐無電解鍍金性]
使用市售的無電解鍍鎳浴及無電解鍍金浴,以與能得到鎳0.5μm、金0.03μm的厚度之條件相同的條件,對試驗片2實施鍍金處理後,藉由剝離膠帶,評估硬化覆膜有無剝離。
沒有剝離時判定為○,有少許剝離時判定為△,有剝離時是判定為×。
依據第5表所示的試驗結果,藉由含有縮水 甘油基乙炔脲類作為環氧化合物,就可提供一種光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,其係不損失焊錫耐熱性等阻焊覆膜所要求的基本特性,而可得到具有優異的可撓性及耐熱衝撃性的硬化覆膜者。
因此,本發明的光硬化性/熱硬化性樹脂組 成物,係有用於作為可用於各種用途的印刷電路板之阻焊覆膜的形成用途。
第3種發明 (1)新穎的烯丙基乙炔脲類
本發明的烯丙基乙炔脲類係通式(CO)表示的化合物,
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3及R4分別獨立地表示氫原子或烯丙基)。
亦即,依據本發明,可提供:通式(C0a)表示的1-烯丙基乙炔脲類:
(式中,R1及R2是與前述相同)、 通式(C0b)表示的1,3-二烯丙基乙炔脲類:
(式中,R1及R2是與前述相同)、通式(C0c)表示的1,4-二烯丙基乙炔脲類:
(式中,R1及R2是與前述相同)、通式(C0d)
(式中,R1及R2是與前述相同)、及通式(C0e)表示的1,3,4-三烯丙基乙炔脲類,
(式中,R1及R2是與前述相同)。
上述通式(C0)及(C0a)至(C0e)表示的烯丙基乙炔脲類中,R1或R2是低級烷基時,該低級烷基通常係碳原子數1至5,理想是1至3,最理想是1,因此,上述低級烷基最理想是甲基。
因此,作為本發明的烯丙基乙炔脲類的理想具體例,可列舉例如:1-烯丙基乙炔脲,1,3-二烯丙基乙炔脲,1,4-二烯丙基乙炔脲,1,6-二烯丙基乙炔脲,1,3,4-三烯丙基乙炔脲,1-烯丙基-3a-甲基乙炔脲,1,3-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲,1,4-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲,1,6-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲,1,3,4-三烯丙基-3a-甲基乙炔脲,1-烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,3-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,4-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,6-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲,1-烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,4-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲, 1,6-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲,1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲,等。
前述通式(C0a)至(C0e)表示的烯丙基乙炔脲類,通常可藉由下述的第1步驟及第2步驟得到。
1-烯丙基乙炔脲,可藉由在第1步驟中使尿素及乙二醛,通常是在水中在鹼觸媒的存在下反應,其次,將如此所得的反應生成物在第2步驟中,通常是在水中在酸觸媒的存在下與烯丙基尿素反應而得到。
二烯丙基乙炔脲類中,例如,1,3-二烯丙基乙炔脲,係可在第1步驟中,使尿素及乙二醛,通常是在水中在鹼觸媒的存在下反應,其次,將如此所得的反應生成物在第2步驟中,通常是在水中在酸觸媒的存在下與二烯丙基尿素反應而得到。
又,三烯丙基乙炔脲類中,例如1,3,4-三烯丙基乙炔脲,係可在第1步驟中,使烯丙基尿素及乙二醛通常是在水中在鹼觸媒的存在下反應,其次,將如此所得的反應生成物在第2步驟中,通常是在水中在酸觸媒的存在下與二烯丙基尿素反應而得到。
於上述1-烯丙基乙炔脲、1,3-二烯丙基乙炔脲及1,3,4-三烯丙基乙炔脲的任一合成中,在第1步驟中,相對於尿素或烯丙基尿素1莫耳份,乙二醛通常是以0.5至2.0莫耳份的範圍使用,理想是以0.8至1.5莫耳份的範圍使用。
在上述第1步驟中所用的鹼觸媒而言,可 列舉例如:氫氧化鈉、氫氧化鉀等的氫氧化物,及碳酸鈉、碳酸鉀等的碳酸鹽。相對於尿素或烯丙基尿素1莫耳份,該等鹼觸媒通常是以0.1至1.0莫耳份的範圍使用。
又,上述第1步驟中是,溶媒只要是在使 用不妨礙反應,即沒有特別的限制,可列舉例如水、甲醇、乙醇、異丙醇等醇類,己烷、庚烷等脂肪族烴類,丙酮、2-丁酮等酮類,乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯類,苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴類,二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯三氟甲烷、二氯乙烷、氯苯、二氯苯等鹵化烴類,二乙醚、二異丙醚、四氫呋喃、二烷、二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚等醚類,甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基2-吡咯啶酮、N-甲基吡咯烷酮、六甲基偶磷三醯胺等醯胺類,二甲基亞碸等亞碸類等。該等溶媒可以單獨或組合2種以上,而使用適宜量。
在上述第1步驟中,反應溫度通常是-10至 150℃的範圍,理想是0℃至100℃的範圍。反應時間雖隨反應溫度而有不同,惟通常是1至24小時的範圍,理想是1至6小時的範圍。
上述第1步驟結束後,可將過剩的乙二醛 及溶媒餾除,得到反應生成物之濃縮物,並將其供至第2步驟;又,亦可在第1步驟結束後,直接將所得的反應混合物供至第2步驟。
上述第2步驟中,相對於在第1步驟中使 用的尿素或烯丙基尿素1莫耳份,烯丙基尿素或二烯丙基尿素通常是在0.5至2.0莫耳份的範圍使用,理想是在0.8至1.5莫耳份的範圍使用。
在上述第2步驟中所用的酸觸媒,可列舉 硫酸、鹽酸、硝酸、乙酸、甲酸等。該等酸觸媒可單獨或組合2種以上而使用。又,相對於在第1步驟中所用的尿素或烯丙基尿素1莫耳份,該等酸觸媒通常是在0.1至100莫耳份的範圍使用。
於上述第2步驟中,溶媒只要是在使用時 不妨礙反應,即沒有特別的限制,可使用與上述第1步驟相同的溶媒。
上述第2步驟中的反應溫度通常是-10至 200℃的範圍,理想是0℃至150℃的範圍。反應時間雖隨反應溫度而有不同,惟通常是1至24小時的範圍,理想是1至12小時的範圍。
第2步驟結束後,可由所得的反應混合物 以萃取操作等,將生成的烯丙基乙炔脲類適宜地取出。視所需,可再以水等溶媒進行清洗、活性碳處理、矽膠層析法等,將所得的烯丙基乙炔脲類精製。
實施例
以下以實施例說明本發明,但本發明不特別限定為該等實施例。
又,在以下,其中之尿素、烯丙基尿素及40%乙二醛水溶液是使用東京化成工業股份有限公司製 者,二烯丙基尿素是使用Sigma Aldrich公司製者。
實施例1 (1-烯丙基乙炔脲的合成)
在具備溫度計的100mL燒瓶裝入尿素3.00g(50.0mmol)及40%乙二醛水溶液8.71g(60.0mmol)。在所得的混合物在室溫下添加2滴40%氫氧化鈉水溶液後,在80℃攪拌1小時。繼而,將所得的反應混合物在減壓下濃縮。再於所得的濃縮物添加烯丙基尿素5.01g(50.0mmol)、乙酸50mL及硫酸490mg(5.0mmol),在110℃攪拌一夜。將所得的反應混合物冷卻至室溫後,添加丙酮50mL,分離油狀物,乾燥,得到1-烯丙基乙炔脲的白色黏稠油狀物1.86g。產率20%。
將所得的1-烯丙基乙炔脲的IR頻譜示於第8圖。又,其1H-NMR頻譜(d6-DMSO)的δ值如下述。
7.41(s,1H),7.37(s,1H),7.28(s,1H),5.62-5.79(m,1H),5.08-5.28(m,4H),3.86-3.94(m,1H),3.44(dd,1H)
實施例2 (1,3-二烯丙基乙炔脲的合成)
在具備溫度計的100mL燒瓶裝入尿素3.00g(50.0mmol)及40%乙二醛水溶液8.71g(60.0mmol)。在所得的混合物在室溫下添加2滴40%氫氧化鈉水溶液後,在80℃攪拌1小時。其次,將所得的反應混合物在減壓下濃縮。在所得的濃縮物添加二烯丙尿素7.00g(50.0mmol)、乙酸50mL及硫酸490mg(5.0mmol),在110℃攪拌一夜。將所得的反應混合物冷卻至室溫後,添加丙酮50mL,分離油狀物,乾燥, 得到1,3-二烯丙基乙炔脲的白色黏稠油狀物4.28g。產率39%。
將所得的1,3-二烯丙基乙炔脲的IR頻譜示於第9圖。又,其1H-NMR頻譜(d6-DMSO)的δ值如下述。
7.52(s,2H),5.69-5.84(m,2H),5.08-5.23(m,6H),3.92-3.97(m,2H),3.52(dd,2H)
實施例3 (1,3,4-三烯丙基乙炔脲的合成)
在具備溫度計的100mL燒瓶裝入烯丙基尿素3.00g(30.0mmol)及40%乙二醛水溶液5.22g(36.0mmol)。在所得的混合物在室溫下添加2滴40%氫氧化鈉水溶液後,在80℃攪拌1小時。其次,將所得的反應混合物在減壓下濃縮。在所得的濃縮物添加二烯丙基尿素4.21g(30.0mmol)、乙酸30mL及硫酸294mg(3.0mmol),在110℃攪拌一夜。將所得的反應混合物冷卻至室溫後,添加三氯甲烷30mL,分液。將所得的有機層以水30mL清洗後,在減壓下濃縮,得到1,3,4-三烯丙基乙炔脲的淡黃色油狀物6.80g。產率87%。
將所得的1,3,4-三烯丙基乙炔脲的IR頻譜示於第10圖。又,其1H-NMR頻譜(d6-DMSO)的δ值如下述。
6.22(br,1H),5.72-5.83(m,3H),5.16-5.32(m,8H),4.11-4.26(m,2H),4.00-4.06(m,1H),3.68-3.85(m,3H)
(2)烯烴系樹脂組成物
本發明的烯烴系樹脂組成物,係包含前述通式(C)表示 的烯丙基乙炔脲類及烯烴系聚合物。
在本發明的烯烴系樹脂組成物中所使用的烯烴系聚合物,係指烯烴單體的聚合物、極性單體的聚合物、烯烴單體與極性單體的共聚物等。
前述的烯烴單體,可列舉:乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、1-二十烯等碳數2至20的α-烯烴化合物;環戊烯、環庚烯、2-降莰烯、5-甲基-2-降莰烯、5,6-二甲基-2-降莰烯、5-乙基-2-降莰烯、5-丁基-2-降莰烯、5-亞乙基-2-降莰烯、5-甲氧基羰基-2-降莰烯、5-氰基-2-降莰烯、5-甲基-5-甲氧基羰基-2-降莰烯、5-己基-2-降莰烯、5-辛基-2-降莰烯、5-十八基-2-降莰烯、四環十二烯、 1,4:5,8-二甲橋-1,2,3,4,4a,5,8,8a-2,3-環戊二烯並萘、6-甲基-1,4:5,8-二甲橋-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氫萘、1,4:5,10:6,9-三甲橋-1,2,3,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a-十二氫-2,3-環戊二烯並蒽等碳數3至20的環狀烯烴化合物;苯乙烯、經取代的苯乙烯類、烯丙基苯、經取代的烯丙基苯類、乙烯萘類、經取代的乙烯萘類、烯丙基萘類、經取代的烯丙基萘類等芳香族乙烯化合物;乙烯環戊烷、經取代的乙烯環戊烷類、乙烯環己烷、經取代的乙烯環己烷類、乙烯環庚烷、經取代的乙烯環庚烷類、烯丙基降莰烷等脂環族乙烯化合物;烯丙基三甲基矽烷、烯丙基三乙基矽烷、4-三甲基矽基-1-丁烯、6-三甲基矽基-1-己烯、8-三甲基矽基-1-辛烯、10-三甲基矽基-1-癸烯等矽烷系不飽和化合物;丁二烯、1,4-己二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、1,8-壬二烯、1,9-癸二烯、降莰二烯、二環戊二烯等共軛或非共軛二烯化合物等。
又,前述極性單體可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸酐、伊康酸、伊康酸酐、雙環[2.2.1]-5-庚烯-2,3-二羧酸等不飽和羧酸類及其鈉、鉀、鋰、鋅、鎂、鈣等的金屬鹽化合物;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙 烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯等α,β-不飽和羧酸酯化合物;順丁烯二酸、伊康酸等不飽和二羧酸類;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、己酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、三氟乙酸乙烯酯等乙烯酯化合物;丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、伊康酸單縮水甘油酯等含有不飽和縮水甘油基的單體等。
本發明的實施中,該等所例示的烯烴系聚合物係可單獨使用,亦可將2種類以上組合使用。
本發明的實施中,前述通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類係使用作為交聯助劑。
前述通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類中,R1及R2是低級烷基時,其碳數是1至3為理想,1為更理想。亦即,R1及R2係以甲基為更理想。
該種烯丙基乙炔脲類可列舉1-烯丙基乙炔脲、1,3-二烯丙基乙炔脲、1,4-二烯丙基乙炔脲、1,6-二烯丙基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲、1-烯丙基-3a-甲基乙炔脲、 1,3-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1-烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲等。
又,在不損及本發明效果的範圍內,亦可 併用具有烯丙基或有(甲基)丙烯醯氧基等的不飽和化合物作為其他的交聯助劑。
該種不飽和化合物可列舉:三烯丙基三聚 異氰酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、二烯丙基縮水甘油三聚異氰酸酯、二烯丙基酞酸酯、二烯丙基反丁烯二酸酯、二烯丙基順丁烯二酸酯等聚烯丙基化合物;乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等聚(甲基)丙烯醯氧化 合物;二乙烯苯等。
本發明的實施中,相對於烯烴系聚合物100質量份,交聯助劑以0.1至100質量份的比率調配為理想,以1至30質量份的比率調配為較理想。
本發明的烯烴系樹脂組成物的交聯,係可採用調配過氧化物而加熱的方法、或照射活性能量射線的方法進行。
又,調配過氧化物而加熱時的加熱溫度沒有特別的限制,但以設定在50至300℃的範圍為理想。
又,加熱時間只要視前述的加熱溫度、所使用的過氧化物及交聯助劑、或該等的使用量而適宜決定即可。
前述的過氧化物,可列舉:1,1-雙(三級丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(三級己基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(三級己基過氧)環己烷、1,1-雙(三級丁基過氧)環十二烷、1,1-雙(三級丁基過氧)環己烷、2,2-雙(三級丁基過氧)辛烷、正丁基-4,4-雙(三級丁基過氧)丁烷、正丁基-4,4-雙(三級丁基過氧)戊酸酯等過氧縮酮化合物;二-三級丁基過氧化物、二異丙苯基過氧化物(dicumylperoxide)、 三級丁基異丙苯基過氧化物、α,α’-雙(三級丁基過氧間異丙基)苯、α,α’-雙(三級丁基過氧)二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(三級丁基過氧)己烷、2,5-二甲基-2,5-雙(三級丁基過氧)己炔-3等過氧化二烷化合物;過氧化乙醯、過氧化異丁醯、過氧化辛醯、過氧化癸醯、過氧化月桂醯、過氧化3,5,5-三甲基己醯、過氧化苄醯、過氧化2,4-二氯苄醯、過氧化間甲苯甲醯基(m-toluoyl peroxide)等過氧化二醯化合物;三級丁基過氧乙酸酯、三級丁基過氧異丁酸酯、三級丁基過氧-2-乙基己酸酯、三級丁基過氧月桂酸酯、三級丁基過氧苯甲酸酯、二-三級丁基過氧異酞酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化苄醯基)己烷、三級丁基過氧化順丁烯二酸、 三級丁基過氧化異丙碳酸酯、異丙苯基過氧化辛酸酯等過氧酯化合物;三級丁基氫過氧化物、異丙苯氫過氧化物、二異丙基苯氫過氧化物、2,5-二甲基己烷-2,5-二氫過氧化物、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化物等氫過氧化物化合物等,相對於烯烴系聚合物100質量份,係以0.1至5質量份的比率調配為理想。
又,在該等所例示的過氧化物可單獨使 用,亦可2種類以上組合使用。
前述的活性能量射線可列舉粒子射線及電 磁波,粒子射線可列舉電子射線(EB)、α射線,電磁波可列舉紫外線(UV)、可視光線、紅外線、γ射線、X射線等。
該等之中,較佳為使用電子射線及紫外線 作為活性能量射線。
該等活性能量射線可使用公知的裝置進行 照射。為電子射線時的加速電壓係0.1至10MeV,照射線量係以1至500kGy的範圍為理想。為紫外線時,射線源可使用放射波長200至450nm的燈。
又,為電子射線時,可列舉例如鎢絲;為 紫外線時,可列舉例如低壓汞燈、高壓汞燈、紫外線用汞燈、碳弧燈、氙燈、鋯燈等。
使用紫外線作為活性能量射線而時,可再 調配光聚合起始劑。這種光聚合開始劑可列舉例如:2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮等乙醯苯類;苄基二甲基縮酮等安息香類;二苯基酮、4-苯基二苯基酮、羥二苯基酮等苯基酮類;異丙基氧硫雜蒽酮、2,4-二乙基氧硫雜蒽酮等氧硫雜蒽酮類;甲基苯基乙二醛酸酯等。
該等所例示的光聚合起始劑可單獨使用或 亦可2種類以上組合使用。調配光聚合起始劑時,相對於烯烴系共聚物100質量份,係以0.01至5質量份的比率調配為理想。
又,視所需,可併用4-二甲基胺基苯甲酸 等苯甲酸類及3級胺類等公知的光聚合促進劑。
在本發明的烯烴系樹脂組成物,為了提高 不同材質的素材與複合化時的接著性,可調配矽烷偶合劑。
該等的矽烷偶合劑可列舉:γ-氯丙基甲氧 基矽烷、乙烯基乙氧基矽烷、乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯三乙醯矽烷、γ-環氧丙基氧丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙基氧丙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、乙烯三氯矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷,γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲 氧基矽烷等。
該等所例示的矽烷偶合劑,可單獨使用亦 可2種類以上組合使用,相對於烯烴系共聚物100質量份,以0.1至5質量份的比率調配為理想。
在本發明的烯烴系樹脂組成物中,為了防 止太陽光線中的紫外線所引起的劣化,而可調配抗氧化劑及光安定劑(紫外線吸收劑)等。
前述抗氧化劑中,酚系的抗氧化劑可列 舉:2,6-二-三級丁基-對甲酚、丁基化羥大茴香醚、2,6-二-三級丁基-對乙基酚、硬脂基-β-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)-丙酸酯等單酚化合物;2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-三級丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(4-乙基-6-三級丁基酚)、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-三級丁基酚)、4,4’-亞丁基雙(3-甲基-6-三級丁基酚)、3,9-雙{1,1-二甲基-2-[β-(3-三級丁基-4-羥基-5-甲基苯)丙醯氧基]乙基}2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]癸烷等雙酚化合物;1,1,3-參(2-甲基-4-羥基-5-三級丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-參(3,5-二-三級丁基-4-羥苄基)苯、肆[亞甲基-3-(3’,5’-二-三級丁基-4’-羥苯基)丙酸酯]甲烷、雙[3,3’-雙-(4’-羥基-3’-三級丁基苯)丁酸]醇酯、1,3,5-參-(3’,5’-二-三級丁基-4’-羥苄基)-均三-2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、生育酚等高分子型酚化合物。
前述抗氧化劑中,磷系抗氧化劑可列舉: 亞磷酸三苯酯、亞磷酸二苯異癸酯、亞磷酸苯二異癸酯、 亞磷酸參(壬基苯酯)、亞磷酸二異癸基新戊四醇酯、亞磷酸參(2,4-二-三級丁基苯酯)、環新戊烷四基雙(十八基)亞磷酸酯、環新戊烷四基雙(2,4-二-三級丁基苯基)亞磷酸酯、環新戊烷四基雙(2,4-二-三級丁基-4-甲基苯基)亞磷酸酯、雙{2-三級丁基-6-甲基-4-[2-(十八氧羰基)乙基]苯基}氫亞磷酸酯等亞磷酸化合物;9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物、10-(3,5-二-三級丁基-4-羥苄基)-9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物、10-癸氧基-9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物等氧雜磷雜菲氧化物。
又,前述光安定劑而言,可列舉:水楊酸 苯酯、水楊酸對三級丁基苯基酯、水楊酸對辛基苯基酯等水楊酸化合物;2,4-二羥基二苯基酮、2-羥基-4-甲氧基二苯基酮、2-羥基-4-辛氧基二苯基酮、2-羥基-4-十二烯氧基二苯基酮、2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯基酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯基酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯基酮等二苯基酮化合物;2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯並三唑、2-(2’-羥基-5’-三級丁基苯基)苯並三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級丁基苯基)苯並三唑、2-(2’-羥基-3’-三級丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯並三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級丁基苯基)-5-氯苯並三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級戊基苯基)苯並三唑,2-[(2’-羥基- 3’,3”,4”,5”,6”-四氫酞醯亞胺甲基)-5’-甲基苯基]苯並三唑等苯並三唑化合物;雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)[{3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥苯基}甲基]丁基丙二酸酯等受阻胺化合物。
該等所例示的抗氧化劑及光安定劑是,相 對於烯烴系聚合物100質量份,各分別以0.1至3質量份的比率調配為理想。
在本發明的烯烴系樹脂組成物中,在該等 以外,例如可調配鎘、鋇等金屬的脂肪酸鹽,作為變色防止劑。又,可以著色等的為目的而調配顏料、染料、無機填充劑等。該等之實例,可列舉氧化鈦、碳酸鈣等白色顏料,群青等藍色顏料,碳黑等黑色顏料等之外之玻璃珠及光擴散劑等。
相對於烯烴系聚合物100質量份,該等的 添加劑係分別以0.5至50質量份的比率調配為理想。
本發明的烯烴系樹脂組成物,例如可使用 槽式混合機、高速攪拌機、密閉式捏揉機、密閉式混合器、一軸擠出機、二軸擠出機等,視所需,可於氮氣體環境下,在適宜的溫度,將烯烴系聚合物及前述通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類,又,視所需與過氧化物、光聚合起始劑和其他任意成分一起濕式混合、乾式混合或熔融混合而調製。
使用過氧化物將本發明的烯烴系樹脂組成 物交聯時,可在前述的熔融混合時交聯。
本發明的烯烴系樹脂組成物可合適使用作 為由公知的成形方法加工成為膜、片、盒(容器)等的各種形狀的成形品的原料。
公知的成形方法,可列舉例如:吹塑成形 法、T模成形法、管型延伸成形法、拉幅機延伸成形法、擠出層合成形法、乾式層合成形法、壓延成形法、堆積(bank)成形法、射出成形法、壓縮成形法、射出壓縮成形法、壓縮空氣成形法、真空成形法、管材成型法、異型擠出成形法、中空成形法、射出中空成形法、射出延伸中空成形法等。
使用過氧化物將本發明的烯烴系樹脂組成 物交聯時,亦可在該等成形方法成形時交聯。
又,以照射活性能量射線將本發明的烯烴 系樹脂組成物交聯時,在以該等成形方法成形同時照射(內聯(in-line)方式),亦可在成形後照射而交聯。
本發明的烯烴系樹脂組成物適合於下述用途:汽車用的襯墊(packing)及密封材等的各種橡膠材料,太陽電池用密封材(EVA),電氣/電子機器及零件的絕緣被覆及接著劑,線路被覆用材料,積層板、構造用複合材料、土木建築用的接著劑及防蝕材料、塗料, 要求焊接時不引起熔融變形之程度的耐熱性的電子零件之各種開關、繼電器、變壓器、線圈架(coil bobbin)、連接器等成形品,LED的密封材,反射器及透鏡等光學材料的各種塑膠材料,汽車、電氣/電子零件等。
又,適合於機械性質、電性質、其他物理性/化學性特性優異,且加工性良好的結晶性熱可塑性聚酯樹脂之聚丁烯對酞酸酯樹脂等工程塑膠材料等。
實施例
以下以實施例及比較例具體說明本發明,惟本發明不受該等所限定。又,霧度值與全光線穿透率的測定方法如以下所示。
[霧度值/全光線穿透率的測定]
以厚度3mm的藍色玻璃2片挾試驗片,以真空貼合機150℃/15分鐘進行壓附貼合,依照JIS K7105測定霧度值及全光線穿透率。
實施例1
將作為烯烴系聚合物的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(乙酸乙烯酯含量:25%,熔融指數值:4)100質量份、作為過氧化物的二異丙苯基過氧化物1質量份、作為交聯助劑的1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲5質量份以及作為矽烷偶合劑的γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷0.3質量份混合,調製烯烴系樹脂組成物。
由該樹脂組成物,使用異型擠出機以加工溫度100℃ 製成試驗片用的厚度0.5mm之片。
對所得的片測定霧度值及全光線穿透率,並示於第6表。
實施例2至6及比較例1至2
與實施例1相同,製成具有第6表所示組成的片,並測定霧度值及全光線穿透率而示於第6表。
(3)接著性優異的硬化性組成物
本發明的硬化性組成物是:(A)具有烯基的有機化合物, (B)1分子中至少有3個以上矽氫基化合物,及(C)由矽氫化觸媒所構成的硬化性組成物,上述(A)成分係以通式(C1)表示的四烯丙基乙炔脲類為必要成分。
(式中,X表示氫原子、烷基或芳香基)。
依據本發明,上述(B)成分理想是藉由使(B-1)至少具有2個烯基的有機化合物及(B-2)1分子中至少具有2個矽氫基的鏈狀及/或環狀的有機氫矽氧烷矽氫化反應而得到之(B-3)有機改質聚矽氧化合物。
依據本發明,上述(B-1)成分理想是:由聚丁二烯、乙烯環己烷、環戊二烯、二乙烯聯苯、雙酚A二芳酯、三乙烯環己烷、三烯丙基三聚異氰酸酯、甲基二烯丙基三聚異氰酸酯及通式(C2)表示的乙炔脲類所構成的群選出的至少一種化合物
(式中,R1、R2、R3及R4均為有機基,該等之中至少2個是烯基,X表示氫原子、烷基或芳香基)。
理想是上述通式(C2)表示的乙炔脲類。
本發明中,(B-1)成分理想是前述通 式(C1)表示的四烯丙基乙炔脲類。
又,(B-2)成分是1分子中至少具有2個矽 氫基的環狀及/或鏈狀的聚有機矽氧烷,理想是1分子中至少具有2個矽氫基的環狀聚有機矽氧烷。
<(A)具有烯基的有機化合物>
在本發明中,具有烯基的有機化合物,只要是1分子中至少有1個烯基的有機化合物,則沒有特別的限定。就有機化合物而言,不是如聚矽氧烷-有機嵌段共聚物或聚矽氧烷-有機接枝共聚物等含有矽氧烷單元者,而是以只含有C、H、N、O、S及鹵原子作為構成元素為理想。又,烯基的鍵結位置沒有特別的限定,可存在骨架中之任意位置。
(A)成分的具體例可例示:二烯丙基酞酸 酯、偏苯三酸三烯丙酯、二乙二醇雙烯丙基碳酸酯、三羥甲基丙烷基二烯丙基醚、新戊四醇三烯丙基醚、1,1,2,2-四烯丙氧基乙烷、二亞烯丙基新戊四醇、三烯丙基三聚氰酸酯、三烯丙基三聚異氰酸酯、單烯丙基二甲基三聚異氰酸酯、1,2,4-三乙烯基環己烷、二烯丙基單甲基異氰酸酯、二乙烯苯類(純度50至100%的化合物,理想是純度80至100%者)、二乙烯聯苯、1,3-二異丙烯基苯、1,4-二異丙烯基苯、1,2-聚二丁烯(1、2比率10至100%的化合物,理想是1、2比率50至100%者)、酚醛清漆酚的烯丙基醚、烯丙基化聚伸苯醚等之外,可例示前述通式(C1)表示的四烯丙基乙炔脲 類及其寡聚物,該等可單獨使用亦可2種類以上併用。
前述具體例之中,例如由將硬化性組成物 與基材硬化時之與基材的接著性的觀點而言,係以使用前述四烯丙基乙炔脲類為理想,再者,由耐熱耐光性的平衡的觀點、及有效降低熱應力的觀點而言,亦以使用前述四烯丙基乙炔脲類為理想。
又,前述四烯丙基乙炔脲類可例示:1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲,1,3,4,6-四烯丙基-3a-甲基-乙炔脲,1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲,1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲等。
又,(A)成分的骨架中亦可具有烯基以外的官能基,由與(B)成分的相溶性的觀點而言,係以以甲基、乙基、丙基等直鏈上的脂肪族烴系基為首的低極性官能基為理想。使用高極性的縮水甘油基或羧基等時,與(B)成分的相溶性會變差,有不能得到透明的硬化物之虞。
又,該等(A)成分可單獨使用亦可2種類以上併用,但由控制硬化物的物性的觀點而言,係以併用2種類以上為理想,與前述同樣地由耐熱耐光性及接著性的平衡的觀點而言,係以使用四烯丙基乙炔脲為更理想。
<(B)1分子中至少具有3個以上的矽氫基的化合物>
在本發明中的(B)成分,主要係作為硬化劑而使用的化 合物,只要是在分子中至少有3個以上的矽氫基的有機矽氧烷,則沒有特別的限制。
若定要例示,則可列舉有:使機氫有機矽 氧烷、至少具有2個烯基的有機化合物((B-1)成分)、及1分子中至少具有2個氫矽基的鏈狀及/或環狀的有機氫有機矽氧烷((B-2)成分)矽氫化反應而得到的有機改質矽烷化合物((B-3)成分)。
於此所謂的有機氫有機矽氧烷,係指矽原 子上具有烴基或氫原子的矽氧烷化合物。
該等的(B)成分中,由與有機化合物之(A) 成分的相溶性的觀點而言,係以使用有機改質聚矽氧化合物(B-3)為理想。
又,有機氫有機矽氧烷可列舉:通式(1)、 通式(2)或通式(3)表示的鏈狀、環狀者,和含有矽氫基的多面體聚矽氧烷等。
(3<m+n≦50,3<m,0≦n,作為R,亦可係主鏈的碳數是2至20的烴而含有1個以上的苯基)。
(l<m+n≦50,l<m,0≦n,作為R,亦可是主鏈的碳 數是2至20的烴基而含有1個以上的苯基)。
(3<m+n≦20,3<m≦19,0≦n<18,作為R,亦可是在主鏈的碳數是2至20的烴而含有1個以上的苯基。)
又,上述(B-3)成分之有機改質聚矽氧,可使用由(B-1)成分及(B2)成分的組合而合成之各種化合物。
(B-1)成分只要是至少具有2個烯基的有機化合物則沒有特別的限定,具體例可列舉:二烯丙基酞酸酯、偏苯三酸三烯丙酯、二乙二醇雙烯丙基碳酸酯、三羥甲基丙烷二烯丙基醚、新戊四醇三烯丙基醚、1,1,2,2-四烯丙氧基乙烷、二亞烯丙基新戊四醇、三烯丙基三聚氰酸酯、三烯丙基三聚異氰酸酯、1,2,4-三乙烯基環己烷、二乙烯苯類(純度50至100%者,理想是純度80至100%者)、二乙烯聯苯、1,3-二異丙烯基苯、1,4-二異丙烯基苯、二烯丙基單縮水甘油基三聚異氰酸酯、二烯丙基單甲基三聚異氰酸酯、雙酚A的二烯丙基醚、雙酚S的二烯丙基醚、四烯丙基乙炔脲及該等的寡聚物、1,2-聚丁二烯(1、2比率10至100%者,理想是1、2比率50至100%者)、酚醛清漆酚的烯丙基醚、烯丙基化聚伸苯醚,又,以往公知的環氧樹脂的縮水甘油基的一部分或全部經烯丙基取代者等。
作為(B-1)成分,由可得到具有良好的特性 之硬化物的觀點而言,係以具有雜環骨架的有機化合物為理想。具有雜環骨架的有機化合物,只要是環狀骨架中具有雜元素的化合物,則沒有特別的限定,惟形成環的原子含有Si的化合物除外。又,形成環的原子數沒有特別的限制,只要有3以上即可,惟由取得容易度之點而言,係以在10以下為理想。
雜環的具體例,除可列舉環氧系、氧雜環 丁烷系、呋喃系、噻吩系、吡唑系、唑系、呋呫系、三唑系、四唑系、哌喃系、吡啶系、系、噻系、嗒系、嘧啶系、吡系、哌系等之外,可列舉乙炔脲系者,惟由可飛躍性地發揮本發明的效果之點而言,係以乙炔脲系的雜環為理想。
亦即,作為(B-1)成分,係以使用前述通 式(C2)表示的乙炔脲類為理想,使用前述四烯丙基乙炔脲類更理想。
又,作為包含前述四烯丙基乙炔脲類的烯 丙基乙炔脲類,可例示:1-烯丙基乙炔脲、1,3-二烯丙基乙炔脲、1,4-二烯丙基乙炔脲、1,6-二烯丙基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲、1-烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、 1,3-二烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1-烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1-烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲等。
本發明的(B-2)成分,只要一分子中至少具 有2個的矽氫基的有機氫矽氧烷化合物,則沒有特別的限定,例如可使用:國際公開第96/15194號小冊所述的化合物,其係1分子中至少具有2個矽氫基者等。該等之中,由取得容易度之點而言,以1分子中至少具有2個的矽氫基的鏈狀及/或環狀有機聚矽氧烷為理想,由在矽氧系硬化 性組成物中的相溶性良好的觀點而言,係以環狀有機聚矽氧烷為理想。
含有矽氫基的環狀矽氧烷,可例示:1,3,5,7- 四甲基環四矽氧烷、1-丙基-3,5,7-三氫-1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷、1,5-二氫-3,7-二己基-1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷、1,3,5-三氫-三甲基環矽氧烷、1,3,5,7,9-五氫-1,3,5,7,9-五甲基環矽氧烷、1,3,5,7,9,11-六氫-1,3,5,7,9,11-六甲基環矽氧烷等,但由取得容易度之點而言,係以1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷為理想。
(B-2)成分的分子量沒有特別的限制,可使 用任意的化合物,但由流動性的觀點而言,較佳為使用低分子量者。此時的分子量的下限是58,同樣地,上限是100,000,較理想是1,000,更理想是700。
<(C)矽氫化觸媒>
本發明的(C)成分的矽氫化觸媒的種類沒有特別的限制,可使用任意者。
若定要例示,則可列舉:於氯化鉑酸、鉑 的單體、氧化鋁、氧化矽、碳黑等載體上擔載固體鉑者;鉑-乙烯矽氧烷錯合物{例如,Ptn(ViMe2SiOSiMe2Vi)n、Pt[(MeViSiO)4]m};鉑-膦錯合物{例如,Pt(PPh3)4、Pt(PBu3)4};鉑-亞磷酸錯合物{例如,Pt[P(OPh)3]4、Pt[P(OBu)3]4}(式中,Me表示甲基,Bu表示丁基,Vi表示乙烯基,Ph表示苯基,n、m表示整數),Pt(acac)2,又,亦可列舉Ashby等的美國專利第3159601號說明書及同為美國專利之3159662號說 明書中所述的鉑-烴複合物,以及Lamoreaux等的美國專利第3220972號說明書中所述的鉑醇化物觸媒。
又,鉑化合物以外的觸媒基之例可列舉: RhCl(PPh)3、RhCl3、Rh/Al3O3、RuCl3、IrCl3、FeCl3、AlCl3、PdCl2.2H2O、NiCl2、TiCl4,等。
該等觸媒可以單獨使用,將2種以上併用 亦無妨。由觸媒活性之點而言,以氯化鉑酸、鉑-烯烴錯合物、鉑-乙烯矽氧烷錯合物、Pt(acac)2等為理想。
(C)成分的觸媒量沒有特別的限制,惟相對 於(A)成分中的烯基1莫耳,係以10-1至10-8莫耳的範圍使用為理想,10-2至10-6莫耳的範圍使用為較理想。未達10-8莫耳時,會有矽氫化未充分進行之情形,使用量超過10-1莫耳時,組成物的儲藏安定性有劣化之虞。又,該等的(C)成分可單獨使用,亦可2種以上併用。
<硬化性組成物>
本發明中的硬化性組成物,只要是會由矽氫化反應而硬化的組成物,並含有具有烯基的化合物、具有矽氫基的化合物及為矽氫化觸媒的化合物,則沒有特別的限定。
硬化性組成物中的(A)成分及(B)成分的組 成比沒有特別的限定,但由使硬化反應有效率地進行的觀點而言,莫耳比在0.5至2.0的範圍內為理想,在0.7至1.5的範圍內較理想,在0.8至1.3的範圍內更理想。(惟,莫耳比表示((B)成分的矽氫基的莫耳數)/((A)成分的烯基的莫耳數)。)
莫耳比未達0.5時,例如在使組成物硬化 時,因系中有過剩的烯基殘存,而會有硬化物的耐熱性成為問題之情形,又,莫耳比超過1.3時,系中會有過剩的矽氫基殘存,而例如在長期耐熱試驗中,矽氫基彼此間會發生縮合反應,而有硬化物的特性降低之情形。
又,由操作性的觀點而言,硬化性組成物 的黏度係以在2000cP以下為理想,1000cP以下較理想,500cP以下為更理想。
黏度若超過2000cP,則將硬化性組成物以 塗佈器塗佈時,有容易引起樹脂阻塞、變得難以均勻塗佈之虞。
<硬化阻滯劑>
以改良本發明的硬化性組成物的保存安定性為目的,或調整在製造過程的矽氫化反應的反應性之目的,可使用硬化阻滯劑。硬化阻滯劑可列舉具有脂肪族不飽和鍵結的化合物、有機磷化合物、有機硫化合物、含氮化合物、錫系化合物、有機過氧化物等,亦可將該等併用。
具有脂肪族不飽和鍵結的化合物可例示: 炔丙醇類、烯-炔化合物類(en-yn compounds)、順丁烯二酸酯類等。有機磷化合物可例示:三有機膦類、二有機膦類、有機膦酸類,三有機亞磷酸鹽類等。有機硫化合物可例示有機硫醇類、二有機硫化物類、硫化氫、苯並噻唑、苯並噻唑二硫化物等。含氮化合物可例示:氨、1至3級烷胺類、芳香族胺類、尿素、肼等。錫系化合物可例示:鹵化 鋅(II)2水合物、碳酸鋅(II)等。有機過氧化物可例示:二(三級丁基)過氧化物、二異丙苯基過氧化物、苄醯基過氧化物、過氧苯甲酸三級丁酯等。
該等硬化阻滯劑中,就阻滯活性良好而原 料取得容易度的觀點而言,以苯並噻唑、噻唑、順丁烯二酸二甲酯、3-羥基-3-甲基-1-丁炔為理想。
相對於所使用的矽氫化觸媒1莫耳,儲藏安 定性改良劑的添加量係以下限10-1莫耳、上限103莫耳的範圍為理想,較理想是下限1莫耳,上限50莫耳的範圍。
<接著賦予劑>
對於本發明的硬化性組成物,係可以提高對被著體的接著性之目的而添加接著賦予劑作為添加劑,例如可使用矽烷偶合劑、硼系偶合劑、鈦系偶合劑、鋁系偶合劑等。
前述的矽烷偶合劑基之例,係以分子中具 有由環氧基、甲基丙烯基、丙烯基、異氰酸酯基、三聚異氰酸酯基、乙烯基、胺甲酸酯基選出的至少1個官能基,及鍵結矽原子的烷氧基之矽烷偶合劑為理想。關於該官能基,由硬化性及接著性之點而言,係以環氧基、甲基丙烯基及丙烯基較理想。
例如,具有環氧官能基及矽原子鍵結烷氧 基的有機矽化合物可列舉:3-環氧丙基氧丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙基氧丙基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷。
又,具有甲基丙烯基或丙烯基及矽原子鍵 結烷氧基的有機矽化合物而言,可列舉:3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基甲基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基甲基三乙氧基矽烷、丙烯醯氧甲基三甲氧基矽烷、丙烯醯氧基甲基三乙氧基矽烷。
前述的硼系偶合劑之例可列舉:硼酸三甲 酯、硼酸三乙酯、硼酸三-2-乙基己酯、硼酸正三(十八基)酯、硼酸三正辛酯、硼酸三苯酯、硼酸三亞甲酯、硼酸參(三甲基矽基)酯、硼酸三正丁酯、硼酸三-二級丁酯、硼酸三-三級丁酯、硼酸三異丙酯、硼酸三正丙酯、硼酸三烯丙酯、甲氧化乙氧化硼。
前述鈦系偶合劑基之例,可列舉:四(正丁 氧基)鈦、四(異-丙氧基)鈦(tetra(i-propoxy)titanium)、四(硬脂氧基)鈦、二-異-丙氧基-雙(乙醯丙酮)鈦、異-丙氧基(2-乙基己烷二醇)鈦、二-異-丙氧基-二乙基乙醯乙酸鈦、羥基-雙(乳酸)鈦、異-丙基三異硬脂基鈦酸酯、異-丙基-參(二辛基焦磷酸酯)鈦酸酯、四-異-丙基-雙(二辛基亞磷酸酯)鈦酸酯、四辛基-雙(二(十三烷基)亞磷酸酯)鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)氧乙酸酯鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酸酯)乙烯基鈦酸鹽酯、異-丙基三辛醯基鈦酸酯、異-丙基二甲基丙烯基-異-硬脂基鈦酸酯。
前述鋁系偶合劑可列舉:丁氧化鋁、異丙 氧化鋁、乙醯基丙酮酸鋁、乙基乙醯基丙酮酸鋁、乙醯基烷氧基鋁二異丙酸酯。
關於該等接著性賦予劑,可1種單獨使用, 亦可2種以上併用。相對於(A)成分及(B)成分的合計100質量份接著性賦予劑的添加量,係以5質量份以下為理想。
<其他的添加劑>
在不損及本發明的效果的範圍內,對於本發明中硬化性組成物硬化而成的硬化物,可以賦予黏著性及密著性之目的而使用添加劑。所使用的添加劑的種類沒有特別的限制,但就抑制由硬化物的滲出的觀點而言,係以使用具有烯基或矽氫基的化合物,而在由矽氫化硬化時,可與(A)成分或(B)成分形成化學鍵結的化合物為理想。
具有烯基的化合物,例如可列舉:具有烯 基的分子鏈兩末端二甲基乙烯矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端甲基苯基雙二矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端二甲基乙烯矽氧基封鎖二甲基矽氧烷/甲基苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基乙烯矽氧基封鎖二甲基矽氧烷/甲基乙烯矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端三甲基矽氧基封鎖二甲基矽氧烷/甲基乙烯矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基乙烯矽氧基封鎖甲基(3,3,3-三氟丙基)聚矽氧烷、分子鏈兩末端矽醇基封鎖二甲基矽氧烷/甲基乙烯矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端矽醇基封鎖二甲基矽氧烷/甲基乙烯矽氧烷/甲基苯基矽氧烷共聚物等。
該等可以1種單獨,或組合2種以上使用。 又,相對於(A)成分及(B)成分的合計100質量份,該等添加劑的添加量係以5質量份以下為理想。又,視添加劑的種類或添加量,必須考慮對矽氫化反應的影響。
<硬化性組成物硬化所形成的硬化物>
本發明的硬化物,係耐熱性、耐光性優異,同時硬化後的硬化收縮小,所以對各種基材的接著性也優異,因此可使用作為各種光學裝置的樹脂層。
由減低熱應力的觀點而言,本發明的硬化 物係以玻璃轉移溫度在150℃以下為理想,145℃以下較理想,140℃以下更理想。玻璃轉移溫度若超過150℃,則硬化時或在高溫環境下時的熱應力變大,而例如有在基材上硬化時產生翹曲、對基材的接著性降低之虞。
又,與前述相同地由減低熱應力的觀點而 言,本發明的硬化物係以在150℃的儲藏彈性率在500MPA以下為理想,200MPa以下較理想,100MPa以下更理想。 儲藏彈性率若超過500MPa,則熱應力會變大、在基材上硬化時產生翹曲、對基材接著性有降低之虞。
玻璃轉移溫度的測定方法可採用各種方法, 可例示動態黏彈性測定、熱機械測定等方法,又,儲藏彈性率可藉由動態黏彈性測定而可定。
<光學裝置>
以本發明的硬化性組成物作為樹脂層的光學裝置,可例示:發光二極體、各種受光元件、顯示器、太陽能電池等。
使用本發明的硬化性組成物,可製造發光 二極體。此時,發光二晶體可藉由本發明的硬化性組成物塗覆發光元件。
前述發光元件,係指以往公知的使用於發 光二極體的發光元件。這種發光元件,可列舉例如藉由所謂MOCVD法、HDVPE法、液相成長法等各種方法,視所需而在設有GaN、AlN等緩衝層的基板上將半導體材料積層而製成者。這時的基板可使用各種材料,但例如可列舉藍寶石、尖晶石、SiC、Si、ZnO、GaN單晶等。該等之中,由容易形成結晶性良好的GaN,工業利用價值高的觀點而言,係以使用藍寶石為理想。
所積層的半導體材料,可列舉GaAs、GaP、 GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaN、InGaAlN、SiC等。該等之中,由可得到高亮度的觀點而言,係以氮化物系化合物半導體(InxGayAlzN)為理想。該等材料亦可含有賦活劑等。
發光元件的構造,可列舉MIS接合、pn接 合、PIN接合的同質接面(homojunction)、異質接面(heterojunction)、雙異質結構等。又,亦可為單一或多量子井構造。
在發光元件亦可設置鈍化層(passivation layer),亦可不設。
發光元件可由以往所知的方法形成電極。
發光元件上的電極可由各種方法與引線終 端等電性連接。電性連接構件,係以與發光元件的電極的歐姆性(ohmic)機械連接性等良好者為理想,例如可列舉:金、銀、銅、鉑、鋁及該等合金等所用的接合線(bonding wire)。又,也可使用將銀、碳等導電性填充劑以樹脂填充的導電性接著劑等。該等之中,由處理性良好的觀點而言,係以使用鋁線或金線為理想。
以如前述方式係可得到發光元件,本發明 的發光二極體中,作為發光元件的亮度,只要垂直方向的亮度在1cd以上即可使用任意的發光元件,惟以使用垂直方向的亮度在2cd以上的發光元件時本發明的效果較顯著,使用3cd以上的發光元件時本發明的效果更顯著。
發光元件的發光輸出沒有特別的限制,可 使用任意的發光元件。發光元件的發光波長可以是由紫外線區域至紅外線區域的各種波長。
所使用的發光元件,可以一種類的發光元 件單色發光,亦可將複數個的發光元件組合而單色或多色發光。
本發明的發光二極體所使用之引線終端, 係以與接合線等的電性連接構件的密著性、導電性等良好者為理想,引線終端的電阻係以在300μΩ.cm以下為理想,較理想是在3μΩ.cm以下。該等引線終端材料,可列舉例如:鐵、銅、含鐵的銅、含錫的銅,在該等覆鍍有銀、鎳等者等。該等引線終端亦可為了得到良好的光的分布而適宜調整光澤度。
本發明的發光二極體,可藉由本發明的硬 化性組成物被覆發光元件而製造,此時之被覆不限於將上述發光元件直接密封者,也包括間接被覆之情形。具體而言,可將發光元件以本發明的硬化性組成物用以往所使用的各種方法密封,亦可將發光元件以以往所用的環氧樹脂、矽氧樹脂、丙烯樹脂、尿素樹脂、醯亞胺樹脂等密封樹脂或玻璃密封後,將其上或周圍以本發明的硬化性組成物被覆。又,亦可將發光元件以本發明的硬化性組成物密封後,用以往所用的環氧樹脂、矽氧樹脂、丙烯樹脂、尿素樹脂、醯亞胺樹脂等鑄型(moulding)。藉由以如上的方法而折射率或比重的差,亦可引起的透鏡效果等各種效果。
密封的方法也可採用各種方法。例如,可 在底部配置有發光元件的杯、孔洞(cavity)、外殼凹部等將液狀的組成物以分配(dispenser)和其他的方法注入,而藉由加熱等使之硬化;亦可將固體狀或高黏度液狀的組成物進行加熱等而使其流動,同樣地注入至外殼凹部等再進行加熱等而使之硬化。此時的外殼可以使用各種材料製成,例如可列舉:聚碳酸酯樹脂、聚苯硫醚樹脂、環氧樹脂、丙烯樹脂、矽氧樹脂、ABS樹脂、聚丁烯對酞酸酯樹脂、聚酞醯胺樹脂等。又,也可採用在鑄模框中預先注入組成物,於其中浸漬固定有發光元件的引線框架等,之後使其硬化的方法;亦可以分配器注入至插入有發光元件的模框中,藉由轉注成型、射出成形等由組成物成形密封層並使密封層硬化。再者,亦可單將呈液狀或流動狀態的組成物滴在 或塗覆於發光元件上並使之硬化。
又,亦可藉由在發光元件上孔版印刷、網 版印刷或經由掩模(mask)塗佈等,使硬化性樹脂成形並硬化。此外,亦可採用預先將部分硬化或硬化成為板狀或透鏡狀等的組成物固定在發光元件上的方法。再者,可作為將發光元件固定於引線終端或外殼的黏晶劑(die bond agent)而使用,也可使用作為在發光元件上的鈍化膜(passivation film)。又,亦可當作封裝基板而使用。
塗覆部分的形狀沒有特別限定,可作成各 種形狀。可列舉例如透鏡形狀、板狀、薄膜狀、日本特開平6-244458所記載的形狀等。該等的形狀可藉由使組成物成形硬化而成形,亦可於組成物硬化後,藉由後續加工而成形。
本發明的發光二極體可作成各種型態,例 如可為燈型、SMD型、晶片型等任意型式。SMD型、晶片型的封裝基板可使用各種基板,可列舉例如:環氧樹脂、BT樹脂、陶瓷等。
此外,本發明的發光二極體可適用以往公 知的各種方式。可列舉例如:在發光元件背面設置將光反射或集光的層之方式;對應密封樹脂的黃化而在底部形成補色著色部之方式;在發光元件上設置吸收比主發光譜峰短波長的光的薄膜之方式;將發光元件以軟質或液狀的密封材密封後,將周圍以硬質材料鑄型之方式;以含有吸收源自發光元件的光而放出較長波長的螢光之螢光體的材料 將發光元件密封後,將周圍鑄型之方式;將含有螢光體的材料預先成形後,與發光元件一起鑄型之方式;如日本特開平6-244458所述,將鑄型材料作成特殊形狀而提高發光效率之方式;為了減低亮度不均勻而將外殼作成2段狀的凹部之方式;將發光二極體插入置貫通孔而固定之方式;在發光元件表面形成吸收比主發光波長短的波長的光的薄膜之方式;藉由將發光元件使用銲點凸塊(solder bump)等之倒裝晶片連接(flip chip connection)等與引線構件等連接,而由基板方向取出光之方式等。
本發明的發光二極體,可使用於以往公知 的各種用途。具體例可列舉:背光、照明、感測器光源、車輛用指示器光源、號誌燈、顯示燈、顯示裝置、面狀發光體的光源、顯示器、裝飾、各種燈光等。
實施例
以下,以實施例及比較例具體的說明本發明,但本發明不受該等所限定。
[接著性試驗:十字形切割法]
將硬化性組成物在10cm×10cm的玻璃基板上塗佈3cc,使用棒塗機以膜厚成為40至60μm之方式塗膜,以對流式烤箱使之在150℃熟化(curing)1小時,而得到試驗用塗膜物。使用所得的塗膜物,依照JIS 5600-5-6實施十字形切割試驗,依照相同規格的判定基準,將接著性分類為0至5的6級而進行評估。
[耐熱性試驗:長期耐熱試驗]
將硬化性組成物注入至將3mm厚度的矽氧橡膠製分隔件挾在兩片玻璃基板而成的模中,以60℃/6小時、70℃/1小時、80℃/1小時、120℃/1小時、150℃/1小時階段式的加熱,製作測定用硬化物(3mm厚),繼而,以對流式烤箱進行120℃、100小時硬化後,以目視判斷硬化物有無著色,完全沒有著色時評估為◎,表面稍有著色時評估為○。
[耐光性試驗]
使用Suga試驗機公司製的金屬燈管耐候機(Metaling Weather Meter),以黑盤(Black paneltemperature)溫度120℃、放射照度0.53kW/m2、照射至積算放射照度50MJ/m2後,觀察照射前後有無外觀變化,無變化時評估為○,有著色等變化時評估為×。
合成例1
在5L的雙頸燒瓶裝配攪拌裝置、冷卻管及滴液漏斗。 在此燒瓶中裝入甲苯1800g及1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷1440g,在120℃的油浴中加熱攪拌。在此溶液費時50分鐘滴入1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲240g、甲苯200g及鉑乙烯矽氧烷錯合物的二甲苯溶液(含有鉑3wt%)1.44mL的混合液。將所得的溶液直接加溫攪拌6小時。添加1-乙炔基-1-環己醇2.95mg後,將未反應的1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷及甲苯減壓餾除,得到生成物720g。
1H-NMR,得知上述生成物是1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷的氫矽基的一部分與1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲反應的化合物。將如此所得的改質體使用作為實施例及比較例中 的(A)成分。
合成例2
在5L的可分離式燒瓶家入甲苯1380g及1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷1360g,加熱至內溫成為100℃。於其中滴入1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲330g、鉑乙烯矽氧烷錯合物的二甲苯溶液(含有鉑3wt%)1.36mL及甲苯300g的混合物。以30分鐘完成滴入。滴入中,內溫係上升至109℃。將未反應的1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷及甲苯減壓餾除。
1H-NMR得知所得的生成物是1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷的矽氫基的一部分與1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲反應的化合物。將如此所得的改質體使用作為實施例及比較例中的(B)成分。
合成例3
在5L之雙頸燒瓶配置攪拌裝置、冷卻管及滴液漏斗。 在此燒瓶裝入甲苯1800g及1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷1440g,在120℃的油浴中加熱攪拌。在此溶液費時50分鐘滴下三烯丙基三聚異氰酸酯200g、甲苯200g及鉑乙烯矽氧烷錯合物的二甲苯溶液(含有鉑3wt%)1.44mL的混合液。 將所得的溶液直接加溫6小時並攪拌。添加1-乙炔基-1-環己醇2.95mg後,將未反應的1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷及甲苯減壓餾除,得到生成物710g。
1H-NMR,得知上述生成物是1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷的矽氫基的一部分與三烯丙基三聚異氰酸酯反應的化合物。將如此所得的改質體使用作為比較例之(A)成分。
實施例1至3及比較例1
以第7表中所示的調配比(質量份)調配各成分,調製硬化性組成物,以預定的硬化條件得到各種評估用的硬化物,實施各評估。
實施例沒有損失耐熱耐光性,並表現優異的接著性,但比較例在熱應力的減低不充分,故接著性、耐熱性、耐光性不充分。
如以上所述,本發明的硬化性組成物係不 會損失對各種基材的接著性,而賦予硬化物優異的耐熱耐光性。
(4)含有機聚矽氧烷改質烯丙基乙炔脲類的半 導體密封用熱硬化性樹脂組成物
本發明的熱硬化性樹脂組成物係含有下述者:(A)作為含有烯基之有機聚矽氧烷之通式(C3)表示的有機聚矽氧烷聚合物
(式中,R分別獨立地表示烷基或苯基,n是1至50的整數,p是1至30的整數);(B)作為有機氫聚矽氧烷之通式(C4)表示的含有乙炔脲環之有機氫聚矽氧烷聚合物,
(式中,R分別獨立地表示烷基或苯基,n是1至50的整數,m是0至5的整數,式中的各矽氧烷重複單元亦可是無規鍵結);及(C)硬化促進劑。
本發明的熱硬化性樹脂組成物是,係藉由 使用前述通式(C3)表示的分子鏈兩末端經烯丙基乙炔脲環封鎖的有機聚矽氧烷聚合物,亦即,使用分子鏈兩末端具有烯基(烯丙基)之有機聚矽氧烷聚合物作為主劑(基本聚合物)之含有烯基的有機聚矽氧烷,而使用前述通式(C4)表示的矽氧烷鏈的末端至少具有2個矽原子鍵結的氫原子(Si-H基)的含乙炔脲環之有機氫聚矽氧烷聚合物作為硬化劑(交聯劑),可賦予硬化物發揮矽氫化(加成反應)的特性。
(A)成分是在前述通式(C3)表示的分子鏈兩 末端,具有烯丙基乙炔脲環構造的有機聚矽氧烷聚合物。
本發明的組成物中,作為主劑(基本聚合物) 之含有烯基的有機聚矽氧烷,係使用前述通式(C3)表示的有機聚矽氧烷聚合物者。
前述通式(C3)中,R是互相獨立之甲基、乙 基、丙基等碳數1至10的烷基或苯基,由組成物的硬化特性、柔軟性及合成的容易度而言,係以甲基為理想,以全部R基的50莫耳%以上(50至100莫耳%)是甲基為理想。
又,p是1至30的整數,理想是1至10的整數,較理想是1至8的整數。
前述有機聚矽氧烷聚合物的重量平均分子量通常是500至10,000,理想是600至5,000。
又,前述有機聚矽氧烷聚合物的25℃的黏度通常是0.5至1,000Pa.s,理想是1至100Pa.s。
其中,重量平均分子量可例如由以甲苯、 THF等為展開溶媒的凝膠滲透層析分析求得,黏度可例如由旋轉黏度計(BL型、BH型、BS型、圓錐板(cone-plate)型等)測定(以下相同)。
(A)成分的含有乙炔脲環的有機聚矽氧烷聚 合物,可例如使下述化學式(1)表示的四烯丙基乙炔脲及下述通式(2)表示的末端氫矽氧基封鎖有機聚矽氧烷(以下稱為第1種末端氫矽氧基封鎖有機聚矽氧烷)藉由以往公知的方法進行氫矽基化加成反應而得。
反應溫度通常是室溫(25℃)至250℃,理想 是50至180℃。又,反應時間是通常是0.1至120小時,理想是1至10小時。
(式中,R及n與前述相同)。
上述四烯丙基乙炔脲及第1種末端氫矽氧 基封鎖有基聚矽氧烷,係以相對於上述四烯丙基乙炔脲分子中的烯丙基1當量,第1種末端氫矽氧基封鎖有機聚矽氧烷分子中的Si-H基成為0.1至0.9當量,理想是成為0.4 至0.7當量(烯丙基過剩系)之量而反應。如此可得到在兩末端有二烯丙基乙炔脲環的有機聚矽氧烷聚合物(以下,有時稱為含有乙炔脲環的有機聚矽氧烷聚合物)。
此反應中,可使用例如鉑,或含銠、鈀的 鉑族金屬化合物作為觸媒。其中,尤以含鉑的化合物為理想,可使用六氯鉑(IV)酸六水合物、鉑羰基乙烯甲基錯合物、鉑-二乙烯四甲基二矽氧烷錯合物、鉑-環乙烯基甲基矽氧烷錯合物、鉑-辛基醛/辛醇錯合物、在活性碳所擔載的鉑等。
觸媒的調配量(金屬質量換算),相對於上述 四烯丙基乙炔脲(質量),係以0.01至10,000ppm的比率為理想,0.1至100ppm的比率為較理想。
又,在製造含乙炔脲環之有機聚矽氧烷聚 合物時,視所需,可添加溶劑。上述溶劑可使用:甲苯、二甲苯、均三甲苯、二乙基苯、四氫呋喃、二乙基醚、1,4-二烷、二苯醚等。
(B)成分,係在前述通式(C4)表示的矽氧烷 鏈的末端至少具有2個矽原子鍵結的氫原子(Si-H基)的含有乙炔脲環的有機氫聚矽氧烷聚合物。
本發明的組成物中,作為硬化劑(交聯劑), 可使用前述通式(C4)表示的含乙炔脲環之有機氫聚矽氧烷聚合物。
(B)成分,係以使用至少具有2個在矽氧烷 鏈的末端(亦即,單官能性矽氧基單元中)的矽原子鍵結的 氫原子(Si-H基)之有機氫聚矽氧烷(以下,有時稱為含有乙炔脲環的末端氫聚矽氧烷聚合物)為特徴,藉由至少具有2個,理想是具有2至50個在反應性高的矽氧烷鏈的末端的矽原子鍵結的氫原子((H)(R)2SiO1/2單元中的Si-H基),而可以與(A)成分中的分子鏈兩末端的烯基(烯丙基)迅速地矽氫化加成反應。
通式(C4)中,R是互相獨立,為甲基、乙基、 丙基等碳數1至10的烷基或苯基,就組成物的硬化特性、柔軟性及合成的容易度之點而言,係以甲基為理想,以全部R的50莫耳%以上(50至100莫耳%)是甲基為理想。
(B)成分的有機氫聚矽氧烷聚合物的重量平 均分子量通常是500至10,000,理想是600至5,000。
又,上述有機氫聚矽氧烷聚合物在25℃的 黏度通常是0.1至100Pa.s,理想是0.5至10Pa.s。
(B)成分的含有乙炔脲環的末端氫聚矽氧烷 聚合物,係例如將前述化學式(1)表示的四烯丙基乙炔脲及下述通式(3)表示的末端氫矽氧基封鎖有機聚矽氧烷(以下稱為第2種末端氫矽氧基封鎖有機聚矽氧烷)以以往公知的方法進行矽氫化加成反應而可得到。反應溫度通常是室溫(25℃)至250℃,理想是50至180℃。又,反應時間通常是0.1至120小時,理想是1至10小時。
(式中,R、m及n是與前述相同。又,矽氧烷重複單元亦可無規地鍵結)。
就四烯丙基乙炔脲及第2種末端氫矽氧基 封鎖有機聚矽氧烷而言,相對於對四烯丙基乙炔脲分子中的烯丙基1當量,第2種末端氫矽氧基封鎖有機聚矽氧烷分子中的Si-H基是1.1至5.0當量,理想是以成為1.1至3.5當量(Si-H基過剩系)的量進行反應。
如此可得到在矽氧烷鏈的末端至少具有2 個的氫矽氧基的含有乙炔脲環的有機氫聚矽氧烷聚合物。
第2種末端氫矽氧基封鎖有機聚矽氧烷, 可列舉化學式或通式(4)至(6)表示的化合物。
在此反應中,作為觸媒,可使用例如:含 鉑,或含銠、鈀的鉑族金屬化合物。其中尤以含鉑的化合物為理想,可使用六氯鉑(IV)酸六水合物、鉑羰基乙烯基甲基錯合物、鉑-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物、鉑-環乙烯基甲基矽氧烷錯合物、鉑-辛基醛/辛醇錯合物、活性碳所擔載的鉑等。
相對於前述化學式(1)表示的四烯丙基乙炔 脲(質量),觸媒的調配量(金屬質量換算)係設為0.01至10,000ppm的比率為理想,0.1至100ppm的比率為較理想。
又,在製造前述有機氫聚矽氧烷聚合物 時,視所需,可添加溶劑。上述溶劑可使用:甲苯、二甲苯、均三甲苯、二乙苯、四氫呋喃、二乙醚、1,4-二烷、二苯醚等。
作為由上述的方法所得的有機氫聚矽氧烷 聚合物之例,可列舉下述通式(7)表示者。
(式中,R是與前述相同)。
(B)成分的含有乙炔脲環的末端氫聚矽氧烷 聚合物的調配量,係相對於(A)成分的兩末端烯丙基乙炔脲環封鎖有機聚矽氧烷聚合物中的烯丙基1莫耳的(B)成分中的Si-H基是0.8至4.0莫耳的量,理想是「Si-H基/烯丙 基」比是1.0至3.0。
當上述「Si-H基/烯丙基」比未達0.8或超 過4.0時,則有發生硬化不良、或在壓縮成型(compression molding)後的樹脂表面產生斑紋之虞。
(A)成分與(B)成分的含有乙炔脲環的有機 聚矽氧烷聚合物彼此間的交聯,可賦予硬化物優異的低彈性、機械特性、耐熱性、電絕緣性、耐藥品性、耐水性、氣體穿透性。
又,主劑(基本聚合物)的通式(C3)表示的有 機聚矽氧烷聚合物,及硬化劑(交聯劑)的通式(C4)表示的有機氫聚矽氧烷聚合物,由於是要用於密封半導體元件,因此以儘量減少氯等鹵離子或鈉等鹼離子為理想,通常是以在120℃的萃取之任一種離子皆為10ppm以下為理想。
(C)成分的硬化促進劑(硬化觸媒),係可使 用矽氫化加成反應觸媒,以使用鉑系觸媒、鈀系觸媒等的鉑族金屬觸媒或氧化鐵等為理想。其中尤以鉑族金屬觸媒為理想,鉑族金屬觸媒,係有鉑系、鈀系、銠系等者,為由成本等方面來看,係以鉑、鉑黑、氯化鉑酸等鉑系者,例如可例示:H2PtCl6.xH2O、K2PtCl6、KHPtCl6.xH2O、K2PtCl4、K2PtCl4.xH2O、PtO2.xH2O(x是正整數)等,及該等與烯烴等烴、醇或含有乙烯基的有機聚矽氧烷之錯合物等,該等可1種單獨使用,亦可組合2種以上而使用。
硬化促進劑的添加量是觸媒量(硬化促進有 效量),但相對於(A)成分及(B)成分的合計,鉑族金屬觸媒 的添加量以換算為鉑族金屬的質量係0.1至500ppm左右為理想。在此以外的添加範圍,則有發生硬化不良、硬化過快、黏度急速上昇、處理性降低的虞。
(D)成分的無機填充劑沒有特別的限制
在本發明的熱硬化性樹脂組成物所添加的 (D)成分的氧化矽等無機填充劑量,相對於主劑(A)成分的兩末端烯丙基乙炔脲環封鎖有機聚矽氧烷聚合物及硬化劑(B)成分的含有乙炔脲環的末端氫聚矽氧烷聚合物的合計100質量份,係30至900質量份,理想是40至600質量份;相對於樹脂成分((A)成分及(B)成分的合計)為未達30質量份,則不能得到充分的強度,為超過900質量份,則由於黏度增加而流動性降低,會有因填充性差而在基板(submount)上排列的半導體元件的密封變得困難之虞。
本發明的熱硬化性樹脂組成物中,可進一步視所需而調配各種添加劑。例如,可將具有環氧基的有機矽系的接著性提升劑、乙炔甲基癸基卡必醇、含有三苯膦等有機磷之化合物、三丁基胺、四甲基乙二胺、苯並三唑等含有有機氮的化合物等硬化抑制劑、乙炔黑、爐黑(furnace black)等各種碳黑等著色劑等作為添加劑,而在不損及本發明效果的範圍內任意調配。
本發明的熱硬化性樹脂組成物,可藉由將前述各成分由常法均勻混合而調製。
所得的熱硬化性樹脂組成物,係藉由加熱而硬化的組成物,硬化條件可設為110至200℃,特別是 於120至180℃、1至6小時,特別是2至3小時。
又,係藉由選出的聚矽氧烷及聚矽氧烷的 聚合度成為固體狀態,但藉由轉移成型等方法,相同可將半導體密封。
本發明的熱硬化性樹脂組成物,可賦予硬 化物優異的低彈性、機械特性、耐熱性、電絕緣性、耐藥品性、耐水性、氣體穿透性等,所以是合適作為半導體的密封材之材料。
本發明的熱硬化性樹脂組成物,係即使將 半導體元件密封,也會抑制翹曲的發生,且可賦予半導體裝置優異的耐熱性、耐濕性。
本發明中,半導體裝置的製造方法沒有特 別的限定。
實施例
以下,以實施例及比較例具體說明本發明,惟本發明不受該等限定。又,在下述的例中,室溫表示25℃,部表示質量份。
合成例1
將四烯丙基乙炔脲400g(1.79莫耳)、甲苯400g及氯化鉑酸甲苯溶液0.32g(含有鉑0.5質量%)裝入於2L可分離式燒瓶,加熱至100℃後,滴入1,1,3,3-四甲基二矽氧烷120g(0.89莫耳),在100℃攪拌8小時後,將甲苯減壓餾除,得到無色透明的液體。
依據1H-NMR頻譜的測定結果,確認四烯丙基乙炔脲 的烯丙基的一部分係與1,1,3,3-四甲基二矽氧烷反應。
合成例2
將參(二甲基氫矽氧基)苯矽烷900g(2.73莫耳)、甲苯900g裝入於3L的可分離式燒瓶,加熱至100℃,滴入氯化鉑酸甲苯溶液0.71g(含有鉑0.5質量%)後,滴入四烯丙基乙炔脲300g(1.34莫耳)、甲苯300g。在100℃攪拌8小時後,將甲苯減壓餾除,得無色透明的液體。
依據1H-NMR頻譜的測定結果,確認四烯丙基乙炔脲皆被消耗,而四烯丙基乙炔脲的烯丙基係與末端氫矽氧烷一端的Si-H基反應。
實施例1
以如下述所示方式,調製將主劑與硬化劑的調配比率設為Si-H基/烯丙基的比為1.0,且將氧化矽填充劑的填充量設為60質量%之樹脂組成物。「份」表示「質量份」。
將該等的(1)至(6)成分以行星式混合機攪 拌、混合,以間隙設定為80μm的三道輥捏揉3次,再在真空下以行星式混合機混合而得到液狀的熱硬化性樹脂組成物。
實施例2
以如下述所示方式,調製將主劑與硬化劑的調配比率設為Si-H基/烯丙基的比為1.8,且將氧化矽填充劑填充量設為60質量%的樹脂組成物。
將該等的(1)至(6)成分以行星式混合機攪 拌、混合,以間隙設定為80μm的三道輥捏揉3次,再在真空下以行星式混合機混合而得到液狀的熱硬化性樹脂組成物。
實施例3
以如下述所示方式,調製將主劑與硬化劑的調配比率設為Si-H基/烯丙基比為2.2,再將氧化矽填充劑充填量設為60質量%的樹脂組成物。
將該等的(1)至(6)成分以行星式混合機攪 拌、混合,以間隙設定為80μm的三道輥捏揉3次,再在真空下以行星式混合機混合而得到液狀的熱硬化性樹脂組成物。
比較例1
以如下述所示方式,調製將乙烯聚矽氧烷作為主劑,分枝鏈鏈狀有機氫聚矽氧烷作為硬化劑,將主劑與硬化劑的調配比率設為Si-H基/Si-Vi基比為2.0,再將氧化矽填充劑填充量設為82質量%之高填充的樹脂組成物。
將該等的(1)至(6)成分以行星式混合機攪 拌、混合,以間隙設定為80μm的三道輥捏揉3次,再在真空下以行星式混合機混合而得到液狀的熱硬化性樹脂組成物。
[試驗方法]
使用實施例及比較例所得的樹脂組成物,藉由以下所示的方法實施評估試驗(黏度,DSC測定,拉伸強度)。
所得的試驗結果如第8表所示。
(i)黏度
常溫的黏度測定,是使用Brookfield可編程流變儀(Brookfield programmable rheometer)機型:DV-III Ultra Viscometer(cone spindle CP-51/1.0rpm)進行。
(ii)DSC測定
DSC測定,是使用METTLER公司之Model:DSC821e進行。
(iii)拉伸強度
拉伸強度,是將熱硬化性樹脂組成物的硬化物以成型為1.0mm厚板狀(150℃×2小時加熱硬化)之試樣用2號啞鈴體打模,而以AUTOGRAPH島津製作所製Loadcell type SBL-5KN(夾持器間距100.0mm,拉伸速度2.0mm/分鐘)測 定。
作為主劑(基本聚合物)及硬化劑(交聯劑), 只使用兩末端烯丙基乙炔脲環封鎖有機聚矽氧烷聚合物(化合物A)及含有乙炔脲環的末端氫聚矽氧烷聚合物(化合物B)作為骨架的樹脂之實施例1至3之樹脂組成物,即使將樹脂中的Si-H基/烯丙基的比率改變為1.0、1.8、2.2,使用該等樹脂組成物的硬化物仍皆可得到良好的耐熱性、拉伸剪切接著力。
相對於此,比較例的樹脂組成物,並未能 得到耐熱性、拉伸剪切接著力都良好的結果。
(5)電子射線硬化性樹脂組成物
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物,係含有聚烯烴樹脂及交聯劑,上述交聯劑是通式(C5)或通式(C6)表示的異氰 酸酯化合物:
(式中,m是0至16的整數),
(式中,n是0或1)。
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物,理想是含有聚烯烴樹脂及交聯劑,上述交聯劑是通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類化合物
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或烯丙基)。
如所述,本發明的電子射線硬化性樹脂組成物係含有聚烯烴樹脂及特定的交聯劑。
本發明的實施中所使用的聚烯烴樹脂,係烯烴單體的聚合物、極性單體的聚合物或烯烴單體及極性單體的共聚物。
前述烯烴單體的例可列舉:乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、3-乙基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、4,4-二甲基-1-己烯、4-乙基-1-己烯、3-乙基-1- 己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯、1-十八烯、1-二十烯等碳數2至20的α-烯烴化合物;環戊烯、環庚烯、2-降莰烯、5-甲基-2-降莰烯、5,6-二甲基-2-降莰烯、5-乙基-2-降莰烯、5-丁基-2-降莰烯、5-亞乙基-2-降莰烯、5-甲氧基羰基-2-降莰烯、5-氰基-2-降莰烯、5-甲基-5-甲氧基羰基-2-降莰烯、5-己基-2-降莰烯、5-辛基-2-降莰烯、5-十八基-2-降莰烯、四環十二烯、1,4:5,8-二甲橋-1,2,3,4,4a,5,8,8a-2,3-環戊二烯並萘、6-甲基-1,4:5,8-二甲橋-1,4,4a,5,6,7,8,8a-八氫萘、1,4:5,10:6,9-三甲橋-1,2,3,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a-十二氫-2,3-環戊二烯並蒽等碳數3至20的環狀烯烴化合物;苯乙烯、經取代的苯乙烯類、烯丙基苯、經取代的烯丙基苯類、乙烯萘類、經取代的乙烯萘類、烯丙基萘類、經取代的烯丙基萘類等芳香族乙烯化合物;乙烯環戊烷、經取代的乙烯環戊烷類、乙烯環己烷、經取代的雙二環己烷類、乙烯環庚烷、經取代的乙烯環庚烷類、烯丙基降莰烷等脂環族乙烯化合物;烯丙基三甲基矽烷、烯丙基三乙矽烷、4-三甲基矽基-1-丁烯、6-三甲基矽基-1-己烯、8-三甲基矽基-1-辛烯、10-三甲基矽基-1-癸烯等矽烷系不飽和化合物;丁二烯、1,4-己二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、1,8-壬二烯、1,9-癸二烯、降莰二烯、二環戊二烯等共軛或非共軛二烯化合物等。
又,前述極性單體的例可列舉:丙烯酸、 甲基丙烯酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸酐、伊康酸、伊康酸酐、雙環[2.2.1]-5-庚烯-2,3-二羧酸等不飽和羧酸類,及其鈉、鉀、鋰、鋅、鎂、鈣等的金屬鹽化合物;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯等α,β-不飽和羧酸酯化合物;順丁烯二酸、伊康酸等不飽和二羧酸類;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、己酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、三氟乙酸乙烯酯等乙烯酯化合物;丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、伊康酸單縮水甘油酯等含有不飽和縮水甘油基的單體等。
本發明的實施中,亦可將前述烯烴單體的 聚合物、極性單體的聚合物或烯烴單體及極性單體的共聚物單獨、或2種類以上組合使用。
該等聚烯烴樹脂之中,特別是因為4-甲基 -1-戊烯的均聚物或與含有4-甲基-1-戊烯90莫耳%以上之其他烯烴單體的共聚物(聚甲基戊烯)之折射率是1.46,係接近於氧化矽粒子的折射率,故在有調配時可抑制反射率等光學特性的阻礙,而適合使用作為半導體發光裝置的反 射器。
然而,回焊步驟中耐熱性不充分,而在該 等用途的適用上有困難。對此問題,依據本發明,係使聚甲基戊烯含有三聚異氰酸酯化合物或乙炔脲類所構成的交聯劑,並照射電子射線,而可成為在回焊步驟中也能發揮充分的耐熱性的電子射線硬化性樹脂組成物,其結果係可使用作為半導體發光裝置的反射器。
本發明的實施中所使用的交聯劑,係前述 通式(C5)或通式(C6)表示的三聚異氰酸酯化合物、及前述通式(C)表示的乙炔脲類。
前述通式(C5)表示的三聚異氰酸酯化合物可列舉:乙烯雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、三亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、四亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、五亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、六亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、七亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、八亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、九亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、十亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)、十二亞甲基雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)等。該等可單獨使用,亦可2種類以上組合使用。
通式(C6)表示的三聚異氰酸酯化合物可列 舉:氧二乙烯雙(二烯丙基三聚異氰酸酯)或1,2-雙(3,5-二烯丙基三聚異氰酸酯乙氧基)乙烷,可各分別單獨使用,亦可兩者組合使用。
前述通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類可列舉:1-烯丙基乙炔脲、1,3-二烯丙基乙炔脲、1,4-二烯丙基乙炔脲、1,6-二烯丙基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲、1-烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a-甲基乙炔脲、1-烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二甲基乙炔脲、 1-烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二苯基乙炔脲等。該等可單獨,亦可2種類以上組合使用。
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物中, 相對於聚烯烴樹脂100質量份,交聯劑的使用量係以設為0.1至50質量份為理想,設為0.5至20質量份較理想。
又,在不損及本發明的效果範圍內,亦可 併用具有烯丙基、(甲基)丙烯醯氧基等的不飽和化合物作為其他的交聯劑。
該等不飽和化合物可列舉:三烯丙基三聚 異氰酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、二烯丙基縮水甘油三聚異氰酸酯、二烯丙基酞酸酯、二烯丙基反丁烯二酸酯、二烯丙基順丁烯二酸酯、四烯丙基乙炔脲等聚烯丙基化合物;乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等聚(甲基)丙烯醯氧化合物;二乙烯苯等。
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物係以 含有白色顏料或其他的無機粒子為理想。
前述白色顏料,係可將氧化鈦、硫化鋅、 氧化鋅、硫化鋇等單獨或2種類以上組合而使用,其中尤 以氧化鈦為理想。
相對於聚烯烴樹脂100質量份,白色顏料的 使用量係以1至500質量份為理想,5至300質量份較理想。考慮到成形性,且能得高反射率的,白色顏料的平均粒徑係以初級粒度分布係於0.10至1.00μm為理想,0.10至0.50μm較理想。平均粒徑可由雷射-光繞射法的粒度分布測定的質量平均值D50求得。
其他無機粒子可列舉:球狀熔融氧化矽粒 子、異形斷面玻璃纖維、其他的玻璃纖維等,係以球狀熔融氧化矽粒子及/或異形斷面玻璃纖維為理想。
前述球狀熔融氧化矽粒子及異形斷面玻璃 纖維,係將在如通常的熱可塑樹脂組成物或環氧樹脂、丙烯樹脂、矽氧樹脂等熱硬化樹脂組成物所調配的樹脂,可單獨使用或將2種類以上組合使用。
球狀熔融氧化矽粒子,例如可在爐內的熔
融區域形成的火燄中,經過將矽石等二氧化矽粉末原料以粉末狀態隨著空氣等的載體氣體一同由燃燒器噴射的步驟而調製。一般而言,可使用市售品。
球狀熔融氧化矽粒子的體積平均粒徑,係 以0.1至500μm為理想,1至300μm較理想。體積平均粒徑,可由雷射光繞射法的粒度分布測定的質量平均值D50求得。
又,異形斷面玻璃纖,係具有斷面的長徑及 短徑不同的斷面形狀的纖維,因為樹脂流動的方向(MD)及 與其垂直的方向(TD)可補強至約略相等,故就防止成形物的翹曲而言係屬優異。
本發明中,斷面的短徑(D1)在0.5至25 μm,長徑(D2)在0.6至300μm,係以相對於D1之D2的比D2/D1在1.2至30的斷面形狀之平均纖維長為0.75至300μm的玻璃纖維為理想。纖維徑及纖維長係以由玻璃纖維積層體的任意的點無規地抽取預定量的玻璃纖維,將所抽取的纖維以乳鉢等粉碎,而可以由畫像處理裝置計測求得。
相對於聚烯烴樹脂100質量份,球狀熔融 氧化矽粒子及/或異形斷面玻璃纖維的含量係以1至500質量份為理想,10至300質量份較理想。
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物,係 以前述預定比率調配聚烯烴樹脂及交聯劑及即視所需之白色顏料或其他無機粒子而調製。含有白色顏料或其他無機粒子的電子射線硬化性樹脂組成物係特別是適合用於反射器。
又,在本發明的電子射線硬化性樹脂組成物中,在不損及本發明的效果的範圍內,可調配各種添加劑。例如,可以改善樹脂組成物的特性為目的而調配各種晶鬚(whisker)、矽氧粉末、有機合成橡膠、熱可塑性彈性物、脂肪酸酯、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、甘油酸酯等內部脫模劑,及二苯基酮系、三聚異氰酸酯系、酚系、水楊酸系、草酸醯苯胺系、苯甲酸酯系、受阻胺系、苯並三唑系等的抗氧 化劑,受阻胺系、苯甲酸酯系等的光安定劑等添加劑。
本發明的電子射線硬化性樹脂組成物,可 將前述的原料由使用3道輥或2道輥、均質機、行星式混合機等攪拌機,Poly Lab System、Labplast研磨機(Labo Plasto Mill)等熔融捏揉機等以公知的手段混合而得到。該等可在常溫、冷卻狀態、加熱狀態、常壓、減壓狀態、加壓狀態的任一種狀態實行。
以本發明的電子射線硬化性樹脂組成物作 為原料,係可成形為各種成形體,也可製作厚度為薄的反射器等成形體。
該等成形體,係以本發明的電子射線硬化 性樹脂組成物作為原料,並藉由包含下述步驟的成形方法製作為理想:在筒(cylinder)溫度200至400℃、模具溫度20至100℃之射出成形步驟;在射出成形步驟之前或之後,實施電子射線照射處理的電子射線照射步驟。又,只要不損及成形性,藉由電子射線照射的交聯反應可在成形前進行。
對於電子射線的加速電壓,係視所用的樹 脂及層的厚度而適宜選定。例如,在厚度為1mm左右的成型物時,係以通常加速電壓250至2000kV左右使未硬化樹脂層硬化為理想。又,電子射線的照射中,加速電壓越高,因穿透能力會增加,在使用會因電子射線而劣化的基材時,藉由適宜選定加速電壓而使電子射線的穿透深度與樹脂層的厚度相等,可抑制對基材的過多的電子射線照射, 而可將過剩電子射線引起的基材劣化限縮在最小限度。 又,照射電子射線時的吸收線量,係視樹脂組成物的組成而適宜設定,係以樹脂層的交聯密度會飽和的量為理想,10至400kGy為理想,50至200kGy較理想。電子射線源沒有特別的限制,可使用柯克勞夫-沃耳吞(Cockroft-Walton)型、共振變壓型、絕緣核心變壓器型、凡德格拉夫(音譯,Van degraft)型、直線型、地那美(音譯,Dynamitron)型、高頻型等各種電子射線加速器。
如此之本發明的電子射線硬化性樹脂組成 物的硬化物,係可適用在耐熱性絕緣膜、耐熱性脫模片、耐熱性透明基材、太陽能電池的光反射片、LED照明、電視用的光源的反射器等各種用途。
其次,說明本發明的反射器用樹脂框。
本發明的反射器用樹脂框,係包含前述的電子射線硬化性樹脂組成物成形的硬化物。具體而言,係將本發明的電子射線硬化性樹脂組成物製成顆粒狀,藉由射出成形成為樹脂框,而可製作本發明的反射器用樹脂框。反射器用樹脂框的厚度係以0.1至5.0mm為理想,0.1至2.0mm較理想。
藉由使用本發明的電子射線硬化性樹脂組成物,係可製作比使用異向性形狀的玻璃纖維之樹脂框薄的樹脂框。具體而言,係可製作0.1至3.0mm厚的樹脂框。又,本發明的反射器用樹脂框,雖然減小厚度,但不會發生起因於含有玻璃纖維等異向性填充劑的翹曲,所以在操 作性及形態安定性亦優異。
本發明的反射器用樹脂框,係於其上承載 LED元件並以公知的密封劑密封,由片結處理而成為所希望的形狀,藉此可製成半導體發光裝置。又,本發明的反射器用樹脂框,除具有作為反射器的功能之外,也具有作為將半導體發光裝置固定化的外殼的功能。
又,本發明的反射器用樹脂框藉由含有球 狀熔融氧化矽粒子,與調配多孔性的氧化矽粒子時相比,其於該框的製造步驟係抑制水造成的發泡,故不會有形成產生不良的微細孔之情形。
因此,使用該框的半導體發光元件等的製 品中,係減低以往成為問題的起因於微細孔的不良,因此可提升作為該製品的耐久性。
其次,說明本發明的反射器。
本發明的反射器,係包含前述的電子射線硬化性樹脂組成物的硬化物。
本發明的反射器,可使用於後述的半導體發光裝置,亦可與其他的材料所構成的LED實裝用基板等半導體發光裝置組合使用。
本發明的反射器,係以將源自半導體發光裝置中的LED元件的光反射至出光部的透鏡的方向的功能作為主要的功能。又,對於反射器的詳細內容,因與適用於本發明的半導體發光裝置的反射器相同,故在此省略。
又,本發明的反射器中,藉由含有球狀熔 融氧化矽粒子,與調配有多孔性氧化矽粒子時相比,因為在該反射器的製造步驟中,係抑制水造成的發泡,故不會形成產生不良的微細孔。因此,使用該反射器的半導體發光裝置等的製品中,以往起因於成為問題的微細孔的不良減低,故可提升作為該製品的耐久性。
又,如前述,使用含有球狀熔融氧化矽粒 子的電子射線硬化性樹脂組成物形成有反射器的半導體發光裝置,由於在該反射器未形成產生不良的微細孔,以往起因於成為問題的微細孔的不良減低,故作為製品的耐久性提升。
其次,說明本發明的半導體發光裝置。
本發明的半導體發光裝置,係在基板上具有下述者所構成:LED元件等光半導體元件;及在該光半導體元件的周圍固定化,將源自光半導體元件的光向預定方向反射之至少一部分由前述電子射線硬化性樹脂組成物的硬化物所構成的反射器。
光半導體元件,係在白色光LED具有將放出UV或藍色光的放射光的AlGaAs、AlGaInP、GaP或GaN等所構成的活性層,以一邊的長度為0.5mm左右的六面體形狀的n型及p型的殼層(clad laer)所挾的雙重異質結構之半導體晶片(發光體),在打線接合實裝方式時,係經由引線連接於連接端子的電極。
反射器的形狀,係順應透鏡的接合部的形狀,有圓形、角形、楕圓形等的筒狀或輪狀等,一般而言 係筒狀體(輪狀體),反射器所有的端面係接觸、固定於基板的表面。
又,反射器的內面,亦可為了提升源自光 半導體元件的光的指向性而呈錐狀向上方展開。又,就反射器而言,將透鏡側的端部加工成順應該透鏡的形狀的形狀時,也可使其具有透鏡保持器的功能。
反射器,亦可是只將光反射面側製成包含 本發明的電子射線硬化性樹脂組成物的硬化物之光反射層,此時,由熱阻抗減低等觀點而言,光反射層的厚度係以設為500μm以下為理想,設為300μm以下較理想。又,形成光反射層的構件,係可由公知的耐熱性樹脂構成。
如前述之反射器上係設有透鏡,該透鏡通 常是樹脂製,係視目的、用途等而採用各種構造、顏色。
由基板、反射器及透鏡形成的空間部,可 以是空隙部亦可是透明密封部,一般而言,係填充有可賦予透光性及絕緣性的材料等的透明密封部,可減少:在打線接合實裝中,直接接觸引線造成的壓力及間接性施加的振動、衝撃等而導致之與光半導體元件的連接部及/或電極的連接部的引線短絡、脫落、切斷等電性異常。再者,可由塵埃、濕氣等保護光半導體元件,歷經長期間維持可靠性。
該材料所使用的透明密封劑,通常可列 舉:環氧樹脂、矽氧樹脂、環氧矽氧樹脂、丙烯系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚碳酸酯樹脂等。該等之中,由耐變色 性、耐熱性、耐候性及低收縮性的觀點而言,係以矽氧樹脂為理想。
實施例
以下,以實施例及比較例具體說明本發明,但本發明並不受該等所限定。
<電子射線硬化性樹脂組成物的調製>
將調配有作為交聯劑之第9表所示的三聚異氰酸酯化合物或乙炔脲類2質量份、作為樹脂之聚甲基戊烯樹脂(三井化學公司製,商品名:TPX RT18,分子量MW50萬至60萬)100質量份、作為無機粒子之異形斷面玻璃纖維(日東紡績公司製:CSG 3PA-820)60質量份、作為白色顏料之氧化鈦粒子(石原產業公司製:PF-691)45質量份、作為添加劑之矽烷偶合劑(信越化學公司製:KBM-303)1.5質量份、抗氧化劑(BASF公司製:IRGANOX 1010)1質量份、加工安定劑(IRGAFOS168)0.5質量份及脫模劑(堺化學工業公司製:SZ-2000)0.5質量份的電子射線硬化性樹脂組成物,以250℃/30秒/20MPa的條件,加壓成形為750mm×750mm×厚度0.2mm,製成成形體。在該成形體以加速電壓250kV照射吸收線量100kGy的電子射線,將其作為試驗片。
<長期耐熱試驗>
對於上述的操所得的試驗片,首先係使用分光光度計(島津製作所公司製:UV-2550),測定波長230至780nm的範圍之初期的光的反射率。繼而,將試驗片放置於150℃/500小時後,以與上述相同的方法測定光的反射率。 波長450nm的光的試驗結果示於第9表。
<回焊耐熱試驗>
首先,將由上述的操作所得的試驗片通過最高溫度設為保持於260℃/10秒的小型氮氣環境回焊裝置(松下電工公司製:RN-S)後,測定試驗片的尺寸變化率(橫向及縱向的變化率之和)。將所得的試驗結果示於第9表。
依據第9表所示的試驗結果,咸認本發明 的電子射線硬化性樹脂組成物,係長期耐熱性優異,並且 可顯著減低回焊加熱造成的形狀變化。因此,本發明的電子射線硬化性樹脂組成物係有用於反射器、半導體發光裝置用的反射材。
(6)矽氧樹脂組成物
本發明的矽氧樹脂組成物,係包含下述成分者:(A)成分:至少具有2個與矽原子鍵結的烯基的聚矽氧烷,(B)成分:至少具有2個與矽原子鍵結的氫基的聚矽氧烷交聯劑,(C)成分:矽氫化反應觸媒,及(D)成分:通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類,
(式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子,低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或烯丙基),相對於上述(A)成分及上述(B)成分的合計100質量份,係含上述(D)成分0.1至10質量份。
本發明的實施中所使用的(A)成分,只要是具有1分子中至少有2個與矽原子鍵結的烯基作為主鏈的聚矽氧烷構造的有機聚矽氧烷,則沒有特別的限制。
(A)成分是本發明的矽氧樹脂組成物的主劑(基本聚合物)。由靭性、拉伸優異的觀點而言,(A)成分係 以1分子中具有2個以上的與矽原子鍵結的烯基為理想,以具有2至20個較理想,具有2至10個更理想。
又,由組成物的黏度低的觀點而言,(A)成分亦可係1分子中具有1個烯基及/或矽氫基的聚矽氧烷。
前述烯基可經由矽原子與有機基鍵結。有機基沒有特別的限制,例如可具有氧原子、氮原子、硫原子等雜原子。
烯基而言,可列舉例如:乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基等碳數2至8的不飽和烴基;(甲基)丙烯醯基。其中,由硬化性優異的觀點而言,係以乙烯基或(甲基)丙烯醯基為理想,乙烯基較理想。
又,本發明中之(甲基)丙烯醯基,係指丙烯醯基及甲基丙烯醯基之任一者或兩者之意。
烯基的鍵結位置,可列舉例如:聚矽氧烷的分子鏈末端及分子鏈側鏈中之任一者或兩者。又,烯基可鍵結在聚矽氧烷的分子鏈的一邊的末端或兩邊的末端。
鍵結於烯基以外的矽原子的有機基,可列舉例如:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等芳香基;苄基、苯乙基(phenethyl)等芳烷基;氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基等鹵化烷基,環戊基、環己基等環烷基等。其中,由所謂耐熱性優異的觀點而言,係以甲基、苯基為理想。
又,(A)成分的聚矽氧烷亦可具有矽氫基。
(A)成分,就其主鏈而言,可列舉例如有機 聚矽氧烷。具體而言,可列舉聚二甲基矽氧烷、甲基苯基聚矽氧烷、二苯聚矽氧烷。其中,由所謂耐熱性、耐光性優異的觀點而言,係以聚二甲基矽氧烷為理想。又,本發明中,耐光性係指對於源自LED的發光的耐久性(例如,不容易產生變色、燒焦)。
(A)成分的分子構造沒有特別的限制。可列 舉例如:直鏈狀、有一部分分枝的直鏈狀、環狀、分枝狀、三維網狀等。可列舉直鏈狀為理想態樣之一。
(A)成分的分子構造,理想態樣之一可列舉 主鏈包含重複的二有機矽氧烷單元者。
使用含有乙烯基的聚矽氧烷及/或含有矽氫 基的聚矽氧烷作為(A)成分時,(A)成分的構造中亦可具有烯基及/或對伸苯基骨架。
又,(A)成分的分子末端,可以矽醇基(矽原 子鍵結羥基)、烷氧矽基停止,或可以由三甲基矽氧基等三有機矽氧基或乙烯基封鎖。
(A)成分,可列舉例如:下述通式(1)表示 者:
(式中,R1、R2及R3分別獨立地表示烯基,R4分別獨立地表示烯基以外的一價烴基、羥基或烷氧基,R分別獨立地表示有機基。a+b+n表示2以上的整數,a及b分別獨 立地表示0至3的整數,m及n分別獨立地表示0以上的整數)。
聚矽氧烷係以具有不飽和烴基的聚矽氧烷 作為烯基時,硬化性較優異。
聚矽氧烷係以具有不飽和烴基的聚矽氧烷 作為烯基者,可列舉例如:式:(R1)3SiO1/2表示的矽氧烷單元及式:(R1)2R2SiO1/2表示的矽氧烷單元及式:(R1)2SiO2/2表示的矽氧烷單元及式:SiO4/2表示的矽氧烷單元所構成的有機矽氧烷共聚物,式:(R1)3SiO1/2表示的矽氧烷單元及式:(R1)2R2SiO1/2表示的矽氧烷單元及式:SiO4/2表示的矽氧烷單元所構成的有機矽氧烷共聚物,式:(R1)2R2SiO1/2表示的矽氧烷單元及式:(R1)2SiO2/2表示的矽氧烷單元及式:SiO4/2表示的矽氧烷單元所構成的有基矽氧烷共聚物,式:(R1)2R2SiO1/2表示的矽氧烷單元及式:R1SiO3/2表示的矽氧烷單元或式:R2SiO3/2表示的矽氧烷單元所構成的有機矽氧烷共聚物。
聚矽氧烷是具有不飽和烴基作為烯基的聚矽氧烷時,聚矽氧烷的構造中亦可具有伸烷基及/或伸苯基骨架。
其中,上述式中的R1,係烯基以外的一價 烴基。上述烯基以外的一價烴基,可列舉例如:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等芳香基;苄基、苯乙基等芳烷基;氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基等鹵化烷基等。
又,上述式中的R2係不飽和烴基。該不飽 和烴基,可列舉例如:乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基。
(A)成分具有乙烯基作為烯基時,硬化性較 優異。又,以下有時將具有乙烯基作為烯基的聚矽氧烷稱為「含有乙烯基的聚矽氧烷」。
(A)成分係具有(甲基)丙烯醯基作為烯基的 聚矽氧烷時,硬化性較優異。又,以下有時將具有(甲基)丙烯醯基作為烯基的聚矽氧烷稱為「含有(甲基)丙烯醯基的聚矽氧烷」。
含有(甲基)丙烯醯基的聚矽氧烷,可列舉例 如下述平均組成式(2)表示的者。
(式中,R1表示氫原子、羥基或碳原子數1至10的烷基或芳香基,R2表示CH2=CR3-CO-O-(CH2)c-表示的(甲基)丙烯醯烷基。CH2=CR3-CO-O-(CH2)c-中的R3表示氫原子或甲基,c是2至6的整數,以2、3或4較理想。a是0.8至2.4,以1至1.8較理想。b是0.1至1.2,以0.2至1較理想,0.4至1更理想。a+b是2至2.5,以2至2.2較理想)。
式中,R1的烷基可列舉例如:甲基、乙基、 丙基、丁基、戊基、己基、庚基等。R1的芳香基可列舉:苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等。其中,尤以甲基、乙基、丙基、苯基為理想,甲基較理想。
就硬化性、靭性、拉伸及處理性優異的觀點 而言,(A)成分的分子量(重量平均分子量)係以500至100,000為理想,1,000至100,000較理想,5,000至50,000更理想。 又,本案說明書中,重量平均分子量係藉由GCP(凝膠滲透管柱層析)的聚苯乙烯換算值。
(A)成分在23℃的黏度,由所得的矽氧樹脂 的物理特性良好、矽氧樹脂組成物的操作處理性良好的觀點而言,係以5至10,000Pa.s為理想,10至1,000Pa.s較理想。又,在本發明中黏度是以E型黏度計在23℃之條件下測定。
(A)成分是可單獨或組合2種以上使用。(A) 成分之調製方法沒有特別的限制,可使用以往公知的化合物。
本發明的實施中所使用的(B)成分,只要是 具有1分子中至少具有2個與矽原子鍵結的氫基(亦即,SiH基),而作為主鏈的聚矽氧烷構造之有機氫聚矽氧烷,則沒有特別的限制。
(B)成分是1分子中有2至300個與矽原子 鍵結的氫基為理想,有3至150個較理想。(B)成分的分子構造,可列舉例如:直鏈狀、分枝狀、環狀、三維網狀構造。
(B)成分中,與矽原子鍵結的氫基的鍵結位 置,可列舉例如:在聚矽氧烷的分子鏈末端及分子鏈側鏈之中之任一方或兩者。又,與矽原子鍵結的氫基,可以鍵結在聚矽氧烷的分子鏈的一邊的末端或雙邊的末端。
(B)成分可列舉例如:下述平均組成式(3)表 示的有機氫聚矽氧烷。
(式中,R3獨立地表示不含脂肪族不飽和鍵結的未經取代的或經取代的1價烴基。a及b表示滿足0<a<2,0.8≦b≦2及0.8<a+b≦3的數,係以滿足0.05≦a≦1、0.9≦b≦2及1.0≦a+b≦2.7的數較理想。又,一分子中的矽原子的數係2至300個,以3至200個較理想)。
式中,不含脂肪族不飽和鍵結的未經取代 的或經取代的1價烴基R3,可列舉例如:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等芳香基;苄基、苯乙基等芳烷基;氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基等鹵化烷基等。
其中,就耐熱性、耐光性優異的觀點而言, 係以甲基等碳原子數1至3的低級烷基、苯基或3,3,3-三氟丙基為理想。
(B)成分例如:分子鏈兩末端三甲基矽氧基 封鎖甲基氫聚矽氧烷、分子鏈兩末端三甲基矽氧基封鎖二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端矽醇基封鎖甲基氫聚矽氧烷、分子鏈兩末端矽醇基封鎖二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端二甲基氫矽氧基封鎖二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端二甲基氫矽氧基封鎖甲基氫聚矽氧烷、分子鏈兩末端二甲基氫矽氧基封鎖二甲基 矽氧烷/甲基氫矽氧烷共聚物等;由(R3)2HSiO1/2單元及SiO4/2單元所構成,可任意含(R3)3SiO1/2單元、(R3)2SiO2/2單元、(R3)HSiO2/2單元、(H)SiO3/2單元或R3SiO3/2單元的矽氧樹脂(惟,式中,R3是與前述的不含脂肪族不飽和鍵結的未經取代或經取代的1價烴基相同)等之外,可列舉該等化合物中甲基的一部分或全部經乙基、丙基等其他的烷基或苯基、矽氫基取代者等。
又,(B)成分可列舉例如:下述通式(4)至(7) 表示者。
(式中,R3分別獨立地表示不含脂肪族不飽和鍵結之未經取代或經取代的1價烴基,c表示0或1以上的整數,d表示1以上的整數)。
(B)成分可單獨或組合2種以上使用。
(B)成分可依照以往公知的方法調製。具體 而言,例如,將由下述化學式:R3SiHCl3及(R3)2SiHCl(式中,R3與上述不含脂肪族不飽和結合的未經取代或經取代的1價烴基相同)選出的至少1種的氯矽烷共水解,或將由上述氯矽烷及下述化學式:(R3)3SiCl及(R3)2SiCl2(式中,R3與前述不含脂肪族不飽和鍵結的未經取代或是經取代的1價烴基相同)選出的至少1種氯矽烷組合而共水解而可得到。
又,作為(B)成分,可使用將共水解而得的聚矽氧烷平衡化者。
就硬化後的橡膠物性(韌性、拉伸)優異的觀 點而言,(B)成分的使用量係以相對於(A)成分中的烯基1莫耳,(B)成分所具有的矽原子鍵結的氫原子(SiH基)在0.1至5莫耳的調配比率為理想,0.5至2.5莫耳的調配比率較理想,1.0至2.0莫耳的調配比率更理想。
SiH基量有0.1莫耳以上時,可得到硬化充 分、具有強度的橡膠硬化物(矽氧樹脂)。SiH基量在5莫耳以下時,硬化物不會變脆,可得到具有強度的橡膠硬化物。
本發明中,(A)成分及(B)成分可作為(A)成 分及(B)成分的混合物而使用。
本發明的實施中所使用的(C)成分,係用以 於促進(A)成分所具有的烯基與(B)成分所具有的矽原子鍵結的氫原子(亦即,SiH基)的加成反應之反應觸媒。本發明的矽氧樹脂組成物,係藉由含有(C)成分而可成為硬化性優異的組成物。
(C)成分沒有特別的限制,可使用以往公知 的化合物。可列舉例如:鉑(含鉑黑)、銠、鈀等鉑族金屬單體;H2PtCl4.nH2O、H2PtCl6.nH2O、NaHPtCl6.nH2O、KHPtCl6.nH2O、Na2PtCl6.nH2O、K2PtCl4.nH2O、PtCl4.nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4.nH2O(式中,n是0至6的整數,理想是0或6)等氯化鉑、氯化鉑酸及氯化鉑酸鹽;醇改質氯化鉑酸(參照美國專利第3,220,972號說明書);氯化鉑酸及烯烴的複合物(參照美國專利第3,159,601號說明書,同為美國專利之第3,159,662號說明書,同為美國專利之第3,775,452號說明書);鉑黑、鈀等鉑族金屬被擔載在氧化鋁、氧化矽、碳等載體者;銠-烯烴複合物;氯參(三苯膦)銠(威金森(Wilkinson)觸媒);氯化鉑、氯化鉑酸或氯化鉑酸鹽及含有乙烯基的矽氧烷,特別是與含有乙烯基之環狀矽氧烷的複合物等鉑族金屬系觸媒。
由發揮優異的硬化性的觀點而言,相對於 (A)成分及(B)成分的合計量,以鉑族金屬的質量換算,(C)成分的使用量係0.1至500ppm的調配比率為理想,10至100ppm的調配比率為較理想。
本發明的實施中所使用的(D)成分,係前述 通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類。具體而言,可列舉:1-烯丙基乙炔脲、1,3-二烯丙基乙炔脲、1,4-二烯丙基乙炔脲、1,6-二烯丙基乙炔脲、 1,3,4-三烯丙基乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲、1-烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a-甲基-乙炔脲、1-烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二甲基-乙炔脲、1-烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,3-二烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,4-二烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,6-二烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,3,4-三烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲、1,3,4,6-四烯丙基-3a,6a-二苯基-乙炔脲等。
本發明的矽氧樹脂組成物中,相對於(A)成 分及(B)成分的合計100質量份,藉由調配(D)成分0.1至10質量份,可賦予硬化物耐硫化性。藉此,可防止銀的變 色(腐蝕),保持硬化物的透明性。
又,使用本發明的矽氧樹脂組成物所得的 硬化物,即使樹脂沒有硬化,耐硫化性亦優異,故可成為不容易產生裂隙的矽氧樹脂。因此,使用硬化物作為光半導體元件密封體時,可防止該密封體所含的導線斷線。
本發明的矽氧樹脂組成物中,由抑制熱引 起的著色、表現透明性及耐硫化性的觀點而言,相對於(A)成分及(B)成分的的合計100質量份,(D)成分的使用量係以0.1至10質量份的調配比率為理想。相對於(A)成分及(B)成分的合計100質量份之(D)成分若未達0.1質量份,則有不能充分呈現耐硫化性之虞。又,若超過10質量份,則變得容易因熱產生著色,而有透明性降低之虞。
(D)成分可單獨或2種以上組合使用。
再者,本發明的矽氧樹脂組成物在上述成分之外,可在不損及本發明的效果的範圍內併用添加劑。
添加劑可列舉例如:無機填充劑、抗氧化劑、光滑劑、紫外線吸收劑、熱光安定劑、分散劑、抗靜電劑、聚合抑制劑、消泡劑、硬化促進劑、溶劑、無機螢光體、抗老化劑、自由基抑制劑、接著性改良劑、難燃劑、界面活性劑、保存安定性改良劑、臭氧抗老化劑、增黏劑、塑化劑、放射線阻斷劑、核劑、偶合劑、導電性賦予劑、磷系過氧化物分解劑、顏料、金屬減活劑、物性調整劑、接著賦予劑、接著助劑等,該等係可使用公知的化合物。
前述的接著賦予劑或接著助劑,可列舉公 知的環氧系矽烷偶合劑、雙(烷氧)烷烴、三聚異氰酸酯衍生物等,係以雙(烷氧)烷烴及/或三聚異氰酸酯衍生物為理想。
就雙(烷氧)烷烴而言,例如以由1,2-雙(三 乙氧基矽基)乙烷、1,6-雙(三甲氧基矽基)己烷、1,7-雙(三甲氧基矽基)庚烷、1,8-雙(三甲氧基矽基)辛烷、1,9-雙(三甲氧基矽基)壬烷及1,10-雙(三甲氧基矽基)癸烷所構成的群選出的至少1種為理想,其中尤以1,6-雙(三甲氧基矽基)己烷較理想。
本發明的矽氧樹脂組成物的調製方法沒有 特別的限制,例如可將(A)成分、(B)成分、(C)成分及(D)成分與視所需使用的添加劑混合而調製。又,本發明的矽氧樹脂組成物可為1液型或2液型。
本發明的矽氧樹脂組成物為2液型時,可 分成含有(B)成分及(C)成分的第1液、及含有(A)成分及(D)成分的第2液而調製。
又,添加劑是添加在第1液及第2液中之 一者或兩者。
就可使時間的長度為適當的觀點而言,本 發明的矽氧樹脂組成物係以將含(B)成分以外的成分的液與(B)成分混合後,在23℃ 24小時之後的黏度為5至10,000Pa.s為理想,5至5,000Pa.s為較理想。
又,將本發明的矽氧樹脂組成物混合後放 置在23℃的條件下,對由混合起24小時後的組成物實施 的黏度測定係使用E型黏度計,在23℃、濕度55%的條件下進行。
本發明的矽氧樹脂組成物的使用方法可列 舉例如:在基材(例如,光半導體元件)塗佈本發明的組成物而使其硬化。
將本發明的矽氧樹脂組成物塗佈、硬化的 方法沒有特別的限制。例如可列舉使用分配器的方法、灌封法、網版印刷、轉注成型、注塑成形等。
本發明的矽氧樹脂組成物可藉由加熱使其 硬化。本發明的矽氧樹脂組成物藉由加熱硬化時,加熱溫度通常是100℃以上,由硬化性優異的觀點而言,係以120℃以上為理想、120至200℃較理想、120至180℃更理想。
本發明的矽氧樹脂組成物之用途沒有特別 的限制。可列舉例如:電子材料用的密封材組成物、建築用止漏(ceiling)材組成物、汽車用填充(ceiling)材組成物、接著劑組成物等。
電子材料,可列舉例如:引線框架、已配 線的捲帶(tape carrier)、電路板、玻璃、矽晶片等的支持構件;光半導體元件;半導體晶片、電晶體、二極體、閘流體等主動元件;電容器、電阻體、線圈等被動元件。
又,本發明的矽氧樹脂組成物,例如可使 用在顯示器材料、光記錄媒體材料、光學機器材料、光零件材料、光纖材料、光/電子功能有機材料、半導體積體電 路周邊材料等用途。
本發明的矽氧樹脂組成物,由儲藏安定性 的觀點而言,係可製成實質上不含有矽醇基的矽化合物者。
又,本發明的矽氧樹脂組成物可在銀的存 在下使用。藉由在銀的存在下使該矽氧樹脂組成物硬化而製造矽氧樹脂,則可防止銀的變色(腐蝕),保持所得的矽氧樹脂的透明性。
其次,說明矽氧樹脂。
本發明的矽氧樹脂,可使前述矽氧樹脂組成物硬化而得。
藉由使用本發明的矽氧樹脂組成物,例如可得到耐硫化性優異的矽氧樹脂。
本發明的矽氧樹脂,可藉由將前述矽氧樹脂組成物加熱使之硬化而得。
將矽氧樹脂組成物藉由加熱硬化時,由硬化性優異、硬化時間、可使用時間為適當長度、抑制發泡、抑制矽氧樹脂的裂隙,而矽氧樹脂的平滑性、成形性、物性優異的觀點而言,係以將矽氧樹脂組成物在120至180℃(理想是150℃)在20小時(理想是12小時)以內硬化的方法為理想。
本發明的矽氧樹脂可使用作為LED晶片的密封材。LED晶片,其發光色沒有特別的限制。可列舉例如:藍色、紅色、黃色、綠色、白色。LED晶片是可各分別單獨使用或組合2種以上使用。
其次,說明光半導體元件密封體。
本發明的光半導體元件密封體,係將LED 晶片以前述的矽氧樹脂密封者。
本發明的光半導體元件密封體所使用的矽 氧樹脂,只要是本發明的矽氧樹脂則沒有特別的限制。
本發明的光半導體元件密封體,係藉由使 用前述的矽氧樹脂組成物,發揮耐硫化性、橡膠彈性及可撓性優異的性能。
又,本發明的光半導體元件密封體所使用 的LED晶片,其發光色沒有特別的限制。例如,可在本發明的矽氧樹脂組成物含有釔/鋁/石榴石等螢光物質者塗覆藍色LED晶片,使其成為白色LED。
又,使用紅色、綠色及藍色的LED晶片使 發光色成為白色時,例如可將各LED晶片以本發明的矽氧樹脂組成物密封,而使用該等3色的LED晶片的密封體。 又,可將3色的LED晶片一起以本發明的矽氧樹脂組成物密封而做成1個光源。
LED晶片的大小,形狀沒有特別限制。
LED晶片的種類沒有特別的限制,可列舉 例如:高功率LED、高亮度LED、泛用亮度LED、白色LED、藍色LED等。
在本發明的光半導體元件密封體所使用的 光半導體元件,除LED之外,可列舉例如:有機電場發光元件(有機LED、雷射二極體、LED陣列。
前述光半導體元件,例如可使用將光半導 體元件經片結法)接著於引線框架等的基板,而為以晶片接(chip bonding)法、線結法、無線結法等連接基板等的狀態者。
本發明的光半導體元件密封體所使用的硬 化物,只要密封光半導體元件即可。本發明的光半導體元件密封體,可列舉例如:硬化物直接將光半導體元件密封之情形、成為砲彈型之情形、成為表面實裝型之情形、將複數個的光半導體元件密封體的間隙填充之情形。
本發明的光半導體元件密封體,可藉由下 述步驟製造:在LED晶片塗佈本發明的矽氧樹脂組成物的塗佈步驟及將前述塗佈有矽氧樹脂組成物的LED晶片加熱而使前述矽膠樹脂組成物硬化的硬化步驟。
前述塗佈步驟中,塗佈方法沒有特別的限 制,可列舉例如:灌封法、轉注成型、注塑成形、網版印刷法。
在前述硬化步驟中,可將塗佈有前述矽氧 樹脂組成物的LED晶片加熱而使該矽氧樹脂組成物硬化而得到硬化物。其中,前述矽氧樹脂組成物的加熱溫度係與前述製造矽氧樹脂的步驟所示的條件相同。
本發明的光半導體元件密封體,除使用本 發明的矽氧樹脂作為矽氧樹脂以外,其製造沒有特別的限制。例如可列舉以往公知的方法。又,製造本發明的光半導體元件密封體時的加熱溫度,由可發揮優異的硬化性的 觀點而言,係以設定為與使本發明的樹脂組成物硬化時相同的加熱溫度為理想。
本發明的光半導體元件密封體的用途,可 列舉例如:汽車用燈(頭燈、尾燈、方向燈等)、家庭用照明器具、工業用照明器具、舞台用照明器具、顯示器、號誌、投影機等,但沒有特別的限定。
實施例
以下以實施例及比較例具體說明本發明,但本發明不受該等所限定。又,實施例及比較例所使用的原料如以下所述。
(A)成分:兩末端乙烯基封鎖二甲基聚矽氧烷(Gelest公司製「DMS-V31」,以下簡稱為(A))
(B)成分:氫聚矽氧烷(信越化學公司製「KF-9901」,以下簡稱為(B))
(C)成分:鉑-環乙烯甲基矽氧烷錯合物(Gelest公司製「SIP6832.2」,以下簡稱為(C))
(D)成分:1,3,4,6-四烯丙基乙炔脲(四國化成工業公司製「TA-G」,以下簡稱為(D))
實施例及比較例所採用的評估試驗方法如以下所述。
[穿透率試驗]
將所得的矽氧樹脂組成物以玻璃板(長10cm,寬10cm,厚度4mm)挾住,以可得到厚度2mm的硬化物之方式,在150℃硬化12小時。對於所得的初期硬化物、及將 初期硬化物進一步在150℃加熱10日的耐熱試驗後之硬化物,依照JIS K0115:2004使用紫外光/可見光吸收頻譜測定裝置(島津製作所公司製)測定波長在400nm的穿透率。
又,由所得的穿透率藉由下述計算式算出穿透保持率。
穿透率保持率(%)=(耐熱試驗後硬化物的穿透率)/(初期硬化物的穿透率)×100
[耐熱著色安定性試驗]
將所得的矽氧樹脂組成物以玻璃板(長10cm,寬10cm,厚度4mm)挾住,以可得到得到厚度2mm的硬化物之方式,在150℃硬化4小時。以目視觀察所得的初期硬化物及將初期硬化物進一步在150℃加熱10日的耐熱試驗後的硬化物,評估耐熱試驗後的硬化物與初期硬化物相比有無黃化。
[耐硫化性試驗]
在鍍銀上塗佈矽氧樹脂組成物成為厚度1mm左右後,在150℃加熱3小時使其硬化,製作試驗片。
繼而,在10L的乾燥器之底部放置粉碎成粉狀的硫化鐵10g(相對於鹽酸0.5mmol為相當過剩),在此硫化鐵上方,以避免接觸硫化鐵之方式裝設有孔盤(有穿通孔),必在此有孔盤上放置試驗片。然後,在硫化鐵滴下0.5mmol的鹽酸,使其產生0.25mmol的硫化氫(濃度的理論值:560ppm)。(反應式:FeS+2HCl→FeCl2+H2S)
以目視確認在將開始產生硫化氫的起之24小時後的試驗片的銀的變色,依照下述評估基準評估。
○:確認沒有變色。
×:確認有變色。
[密著性試驗]
將所得的矽氧樹脂組成物注入於LED用外殼,在150℃加熱3小時使其硬化,得評估用試樣。
其次,對於所得的評估用試樣,以刮勺擦硬化物,依照下述評估基準評估其密著性。
○:硬化物不容易剝離。
×:硬化物容易剝離。
實施例1至3及比較例1
以第10表所示的調配比率,將各原料以真空攪拌機均勻混合,調製矽氧樹脂組成物。
對所得的矽氧樹脂組成物進行穿透率試驗、耐熱著色安定性試驗、耐硫化性試驗及密著性試驗,所得的試驗結果如第10表所示。
依據第10表所示的試驗結果,使用本發明 的矽氧樹脂組成物,可得到耐硫化性及透明性優異的硬化物。又,可得到密著性優異的硬化物。
本案圖式為乙炔脲類之IR頻譜,不足以代表本案發明,故本案無指定代表圖。

Claims (31)

  1. 一種通式(Z)表示的乙炔脲類: 式中,基Z表示羧烷基、縮水甘油基或烯丙基,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或與基Z相同的基;惟,基Z是羧烷基時,R3、R4及R5表示與基Z相同的羧烷基,基Z是烯丙基時,R5表示氫原子。
  2. 一種通式(A)表示的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類: 式中,n表示0或1,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基。
  3. 一種環氧樹脂組成物,其係包含由申請專利範圍第2項所述的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類所構成的交聯劑及由胺類所構成的硬化劑。
  4. 一種粉體塗料用聚酯樹脂組成物,其係含有:(a)聚酯樹脂,其係藉由使申請專利範圍第2項所述的1,3,4,6-肆(羧烷基)乙炔脲類及二醇類聚縮合反應 而得者,及(b)β-羥烷基醯胺系硬化劑。
  5. 一種通式(B)表示的縮水甘油基乙炔脲類: 式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或縮水甘油基。
  6. 一種環氧樹脂組成物,其係含有申請專利範圍第5項所述的縮水甘油基乙炔脲類作為交聯劑。
  7. 一種環氧樹脂組成物,其係由環氧樹脂所構成,該環氧樹脂中的至少1個成分是申請專利範圍第5項所述的縮水甘油基乙炔脲類。
  8. 如申請專利第7項所述的環氧樹脂組成物,其中,係含有由玻璃填充物、硬化劑、硬化促進劑、硬化觸媒、聚酯樹脂、有機矽氧烷、橡膠粒子及添加劑選出的至少1種成分。
  9. 一種熱硬化性樹脂組成物,其係以申請專利範圍第5項所述的縮水甘油基乙炔脲類及酚樹脂為成分。
  10. 一種鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,其係含有:(a)如申請專利範圍第5項所述的縮水甘油基乙炔 脲類,(b)1分子中具有2個以上的不飽和雙鍵的感光性預聚物,及(c)光聚合起始劑。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,其中,係含有申請專利範圍第5項所述的縮水甘油基乙炔脲類以外的環氧化合物或環氧樹脂。
  12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述的鹼顯影型光硬化性/熱硬化性樹脂組成物,其中,係含有稀釋劑、聚丁二烯化合物及聚胺基甲酸酯化合物。
  13. 一種通式(C0)表示的烯丙基乙炔脲類: 式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3及R4分別獨立地表示氫原子或烯丙基。
  14. 一種烯烴系樹脂組成物,其係含有通式(C)所示之烯丙基乙炔脲類與烯烴系聚合物: 式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或烯丙基。
  15. 一種硬化性組成物,其係由下列(A)、(B)及(C)所構成者:(A)具有烯基的有機化合物,(B)1分子中至少有3個以上矽氫基的化合物及(C)矽氫化觸媒;上述(A)成分係以通式(C1)表示的四烯丙基乙炔脲類作為必要成分: 式中,X表示氫原子、低級烷基或芳香基。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的硬化性組成物,其中,(B)成分藉由使(B-1)至少具有2個烯基的有機化合物及(B-2)在1分子中至少具有2個矽氫基的鏈狀及/或環狀的有機氫矽氧烷進行矽氫化反應而得的(B-3)有機改質聚矽氧化合物。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的硬化性組成物,其中,(B-1)成分是由聚丁二烯、乙烯環己烷、環戊二烯、二乙烯聯苯、雙酚A二芳酯、三乙烯環己烷、三烯丙基三聚異氰酸酯、甲基二烯丙基三聚異氰酸酯及通式(C2)表示的乙炔脲類所構成的群選出的至少一種化合物 式中,R1、R2、R3及R4都是有機基,該等之中至少2個是烯基,X表示氫原子、低級烷基或芳香基。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的硬化性組成物,其中,(B-1)成分是前述通式(C2)表示的乙炔脲類。
  19. 如申請專利範圍第16項所述的硬化性組成物,其中,(B-1)成分是前述通式(C1)表示的四烯丙基乙炔脲類。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的硬化性組成物,其中,(B-2)成分是1分子中至少具有2個矽氫基的環狀及/或鏈狀的聚有機矽氧烷。
  21. 如申請專利範圍第16項所述的硬化性組成物,其中,(B-2)成分是1分子中至少具有2個矽氫基的環狀聚有機矽氧烷。
  22. 一種硬化物,其係將申請專利範圍第15項至第21項中任一項所述的硬化性組成物硬化而成者。
  23. 一種熱硬化性樹脂組成物,其係含有:(A)作為含有烯基的有機聚矽氧烷之通式(C3)表示的有機聚矽氧烷聚合物 [式中,R分別獨立地表示烷基或苯基,n是1至50的整數,p是1至30的整數],及(B)作為有機氫聚矽氧烷之以通式(C4)表示的含有乙炔脲環的有機氫聚矽氧烷聚合物 [式中,R分別獨立地表示烷基或苯基,n是1至50的整數,m是0至5的整數,式中的各矽氧烷重複單元亦可是無規鍵結],及(C)硬化促進劑。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的熱硬化性樹脂組成物,係再含有(D)無機填充劑。
  25. 如申請專利範圍第23項或第24項所述的熱硬化性樹脂組成物,其中,相對於(A)成分中的烯丙基1莫耳 的(B)成分中的Si-H基是0.8至4.0莫耳。
  26. 一種電子射線硬化性樹脂組成物,其係含有聚烯烴樹脂及交聯劑,上述交聯劑是通式(C5)或通式(C6)表示的三聚異氰酸酯化合物 式中,m是0至16的整數; 式中,n是0或1的整數。
  27. 一種電子射線硬化性樹脂組成物,其係含有聚烯烴樹脂及交聯劑,上述交聯劑是通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類, 式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或烯丙基。
  28. 一種矽氧樹脂組成物,其係含有:(A)成分:至少具有2個與矽原子鍵結的烯基的聚矽氧烷、(B)成分:至少具有2個與矽原子鍵結的氫基的聚矽氧烷交聯劑、(C)成分:矽氫化反應觸媒、及(D)成分:通式(C)表示的烯丙基乙炔脲類 式中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、低級烷基或苯基,R3、R4及R5分別獨立地表示氫原子或烯丙基;相對於上述(A)成分及上述(B)成分的合計100質量份,含有上述(D)成分0.1至10質量份。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的矽氧樹脂組成物,其係實質上不含具有矽醇基的矽化合物。
  30. 如申請專利範圍第28項或第29項所述的矽氧樹脂組成物,其中,前述烯基是乙烯基或(甲基)丙烯醯基。
  31. 如申請專利範圍第28項至第30項中任一項所述的矽氧樹脂組成物,其係光半導體元件密封用。
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