WO2010128568A1 - 硬化性樹脂及び複合材料 - Google Patents

硬化性樹脂及び複合材料 Download PDF

Info

Publication number
WO2010128568A1
WO2010128568A1 PCT/JP2009/065753 JP2009065753W WO2010128568A1 WO 2010128568 A1 WO2010128568 A1 WO 2010128568A1 JP 2009065753 W JP2009065753 W JP 2009065753W WO 2010128568 A1 WO2010128568 A1 WO 2010128568A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
composite material
resin
curable resin
glass
less
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/065753
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅典 鶴田
恭平 服部
隆一 伊藤
友之 佐伯
淳一 宍戸
Original Assignee
旭化成株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 旭化成株式会社 filed Critical 旭化成株式会社
Priority to JP2011512297A priority Critical patent/JPWO2010128568A1/ja
Publication of WO2010128568A1 publication Critical patent/WO2010128568A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/32Epoxy compounds containing three or more epoxy groups
    • C08G59/3218Carbocyclic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/40Glass

Definitions

  • the present invention relates to a curable resin and a composite material that provide excellent optical properties and process compatibility.
  • the transparent substrate material used for display element applications and the like requires optical performance such that the retardation (birefringence) is small and colorless and transparent, particularly in liquid crystal applications. This is because the liquid crystal panel uses polarized light to display pixels, and thus the transparent substrate material needs to have a small front retardation that causes polarization leakage.
  • liquid crystal panel since the liquid crystal panel may be viewed from an oblique direction, it is necessary that the angle dependency of the retardation of the transparent substrate material is small.
  • the active matrix driving method is generally adopted because it is necessary to support colorization and moving images.
  • the transparent substrate material used for this application must also have process compatibility that can withstand at least 250 ° C.
  • the transparent substrate material has been required to be thin and lightweight.
  • the transparent substrate material is made of a resin.
  • the present inventors that there are the following problems to be solved when a resin is used.
  • the first problem is that process compatibility is not sufficient when resin is used.
  • a transparent substrate material is used for a display element adapted to colorization and moving images, heat resistance that can withstand the manufacturing process of the active matrix driving semiconductor as described above is required.
  • the thermal linear expansion coefficient of the transparent substrate material needs to be almost as small as that of the semiconductor elements stacked on the substrate. This is because, when the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the semiconductor element stacked on the substrate is small, it is possible to suppress the warpage of the substrate during the process and the generation of interface stress that damages the semiconductor.
  • the positional deviation stability after heating in the exposure process repeated 4 to 5 times is necessary. This is because the better the misalignment stability, the smaller the misalignment margin in the manufacturing process.
  • the second problem is that the optical characteristics are not sufficient when resin is used.
  • the birefringence is small, and it is particularly insufficient with respect to being colorless and transparent.
  • glass does not change particularly even if it is heated and cooled at 300 ° C. or higher in the above production process, but an organic resin is an impurity in the substance (polymerization initiator, polymerization accelerator, various transition metal ions, This is because coloration tends to occur due to deterioration due to dissolved oxygen or the like, or thermal decomposition that occurs because the chemical bonds of the organic substance itself are weak.
  • Patent Document 1 discloses a glass fiber cloth material as a filler, specifically, an S glass cloth with a refractive index of 1.530 or an NE glass cloth with a refractive index of 1.510, and the refractive index of each glass cloth matches.
  • a resin substrate in which a composite resin is combined.
  • Patent Document 2 a method of combining E glass cloth with a resin has been studied.
  • Patent Documents 1 and 2 do not disclose a technique that simultaneously satisfies the problems of having heat resistance, a low linear expansion coefficient, a low birefringence, and being colorless and transparent.
  • the present invention intends to satisfy these problems simultaneously.
  • the present invention exhibits sufficient performance even when, for example, E glass is used instead of S glass as the material of the glass cloth in order to solve the problems peculiar to hollow glass fibers such as S glass.
  • An object of the present invention is to provide a composite material of a thermosetting resin and a glass cloth.
  • S glass which is a material of S glass cloth
  • the furnace material of the melting furnace is easily eroded in the manufacturing process. Therefore, the glass is melted at a relatively low temperature in consideration of the heat resistance of the furnace. Thereby, the viscosity of the glass in the melting furnace is increased, and the bubbles generated in the melting process are difficult to escape from the glass.
  • Bubbles that have not escaped in the melting process enter the fiber and become hollow glass fibers.
  • the hollow portion in the glass fiber is air having a refractive index of 1, so that it is combined.
  • the resin substrate When light passes through the resin substrate, light scattering occurs in the hollow portion.
  • a polarization shift occurs and a display contrast is lowered. Therefore, a composite resin substrate of S glass cloth and resin is insufficient in optical performance. It becomes.
  • NE glass which is a material for NE glass cloth, contains a large amount of B 2 O 3 components, B 2 O 3 evaporates and bubbles are generated during melting. Therefore, like S glass cloth, hollow glass fiber is mixed in the composite resin substrate of NE glass cloth and resin, so in the case of liquid crystal, the optical performance is insufficient for the same reason as above. .
  • Patent Document 2 there is a method of combining E glass cloth with a resin as a glass cloth that has few defects such as generation of bubbles as generated in S glass cloth and NE glass cloth. It is being considered.
  • E glass has both a high refractive index and an Abbe number, it is generally difficult to combine it with a resin having a small Abbe number, and it is difficult to obtain a high light transmittance over the entire wavelength region.
  • Patent Document 2 discloses an epoxy cured resin obtained by heat-treating an epoxy compound having a dicyclopentadiene derivative in the main chain skeleton and an epoxy compound containing cyclohexane with a cationic curing catalyst as a resin combined with E glass. And the composite material which compounded E glass cloth and this hardening resin is proposed. Since the refractive index of the cured resin matches the refractive index of the E glass cloth, and the Abbe number of the cured resin exceeds 50, high light transmittance is achieved in the entire wavelength region.
  • Patent Document 2 when the present inventors conducted a supplementary examination of Patent Document 2, the composite material disclosed in Patent Document 2 is for active matrix driving that requires a glass transition temperature of 200 ° C. or lower and a heat resistance of 250 ° C. or higher. It was not compatible with the semiconductor manufacturing process. That is, even if the optical characteristics are sufficient, the process compatibility, particularly the heat resistance, is insufficient.
  • the present invention is a curable resin that can provide a transparent resin substrate material having both optical properties and process suitability, which is required in display element applications, particularly liquid crystal applications, and is formed using the same.
  • the object is to provide a composite material having excellent optical properties and process compatibility.
  • the present invention is as follows. [1] The following formula (1): [Wherein n is an integer of 10 or more. ] A cyclic epoxy structure represented by the following formula (2): [Wherein, m is an integer of 10 or more. ] Curable resin (a) which has at least any one among the cyclic epoxy structures represented by these. [2] A cured resin (A) obtained by heat-treating the curable resin (a), a cyclic epoxy compound (b) different from the curable resin (a), and an epoxy curing agent (c); And glass filler (B); Containing a composite material.
  • a cured resin (A) obtained by heat-treating the curable resin (a), a cyclic epoxy compound (b) different from the curable resin (a), and an epoxy curing agent (c); And glass filler (B); Containing a composite material.
  • the glass filler (B) has a refractive index of 1.520 to 1.570 and an Abbe number of 50 to 65 at a wavelength of 589 nm, and The composite material according to the above [2], wherein the difference between the refractive index of the cured resin (A) and the refractive index of the glass filler (B) at a wavelength of 589 nm is 0.01 or less.
  • the curable resin (a) is represented by the following formula (1): [Wherein n is an integer of 10 or more.
  • the curable resin (a) is Following formula (3): [Wherein n is an integer of 10 or more. ] And the following formula (4): [Wherein, m is an integer of 10 or more.
  • a precursor resin containing at least one of the structures represented by the following is obtained by subjecting a precursor resin containing at least one of the structures represented by the following to an oxidation reaction using a quaternary ammonium hydrogen sulfate phase transfer catalyst, a tungstic acid metal catalyst, a phosphonic acid compound and hydrogen peroxide.
  • [6] The composite material according to any one of [2] to [5], wherein the glass filler (B) has an average coefficient of thermal expansion at 30 ° C. to 250 ° C. of 0 ppm / ° C. to 10 ppm / ° C.
  • the present invention it is possible to provide a curable resin and a composite material that can provide both good optical characteristics and process suitability (for example, active matrix drive semiconductor process suitability) in applications such as various flat panels.
  • a curable resin and a composite material that can provide both good optical characteristics and process suitability (for example, active matrix drive semiconductor process suitability) in applications such as various flat panels.
  • it has high rigidity at high temperatures, a small coefficient of thermal expansion, good stability against misalignment, high transparency, low birefringence, and quality during bending. It is possible to provide a composite material that can avoid the deterioration.
  • the blacked out portions are the punched out portions.
  • a black square is a 10 mm square, and a black triangle is a regular triangle having a side of 10 mm. It is a figure which shows the measurement location of the evaluation sample punched with the Thomson blade used in the Example in this invention.
  • the curable resin (a) of the present invention has high rigidity and excellent heat resistance even at high temperatures.
  • the refractive index and Abbe number of the curable resin (a) of the present invention can be easily brought close to or coincide with the refractive index and Abbe number of glass such as E glass and S glass. This is presumably because the structure of the curable resin (a) partially becomes a ladder structure after curing.
  • the curable resin (a) of the present invention can provide a highly transparent and highly heat-resistant composite material by compounding with a glass filler formed of, for example, E glass, S glass, etc. Has both good optical properties and process compatibility.
  • the ladder structure is obtained by crosslinking a precursor resin repeating structure (for example, a structure represented by the following formula (3) or formula (4)) following an oxidation reaction (epoxidation reaction) described later. Say the structure.
  • N in the above formula (1) and m in the above formula (2) represent the number of repetitions of the cyclic epoxy structure.
  • curable resin (a) can be used as curable resin by having an epoxy structure.
  • Both ends of each structure represented by the above formulas (1) and (2) can be independently, for example, hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a phenyl group, and each is independently selected.
  • N and m are the number of repetitions and are each an integer of 10 or more. If n and m are each 10 or more, the same structure (for example, the structure represented by Formula (3) or Formula (4)) may be repeatedly crosslinked in the state where the same structure is repeated (that is, in the block state).
  • N and m are each preferably 1000 or less. In this case, an alicyclic structure epoxy compound having a high epoxidation rate can be obtained.
  • n and m are each more preferably 30 or more, particularly preferably 40 or more, more preferably 300 or less, and particularly preferably 250 or less.
  • preferable curable resin (a) examples include polycyclohexadiene oxide.
  • the curable resin (a) of the present invention is, for example, the following formula (3):
  • n is an integer of 10 or more.
  • n is an integer of 10 or more.
  • the structure represented by the above formula (3) can be adopted to form the structure represented by the above formula (1)
  • the structure represented by the above formula (4) is a structure represented by the above formula (2).
  • the curable resin (a) is a precursor resin containing at least one of the structure represented by the above formula (3) and the structure represented by the above (4). It is a resin obtained by an oxidation reaction using a system phase transfer catalyst, a metal tungstate catalyst, a phosphonic acid compound and hydrogen peroxide.
  • the number average molecular weight of the curable resin (a) of the present invention is preferably 1000 or more and 40000 or less, and more preferably 3000 or more and 40000 or less as a polystyrene-equivalent molecular weight by a gel permeation column method.
  • the number average molecular weight is 1000 or more, the alkali metal typically used in the polymerization of the precursor resin of the curable resin (a) can be easily removed by a reprecipitation purification method.
  • the epoxidation rate in the epoxidation reaction of the precursor resin of the curable resin (a) is 90% or more, and sufficient crosslinkability is obtained, and the present invention is preferable.
  • the average linear expansion coefficient in the composite material according to the above can be improved, for example, to 5 ppm / ° C. or more and 20 ppm / ° C. or less to improve the stability against misalignment.
  • the number average molecular weight is 40000 or less, modification from the precursor resin is easy.
  • a preferable number average molecular weight is 4000 or more and 30000 or less, and a particularly preferable number average molecular weight is 5000 or more and 25000 or less.
  • the curable resin (a) of the present invention can be obtained, for example, by the following method using, for example, the precursor resin as described above.
  • the case where a 1,3-cyclohexadiene resin is used as the precursor resin will be further described.
  • the 1,3-cyclohexadiene resin as a precursor resin is obtained by polymerizing 1,3-cyclohexadiene by anionic polymerization or cationic polymerization, which is a known polymerization method, and general polymers. 1,3-cyclohexadiene is introduced by a known polymer graft reaction.
  • the 1,3-cyclohexadiene resin typically has the above-described 1,4-structure and 1,2-structure in a controlled ratio.
  • the 1,3-cyclohexadiene resin those obtained by anionic polymerization are particularly suitable. Anionic polymerization enables precise control of the molecular weight of 1,3-cyclohexadiene resin and facilitates homopolymers with a controlled ratio of 1,2-structure and 1,4-structure in the precursor resin. Obtainable.
  • hydrocarbon compounds that can be used as a polymerization solvent include butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, iso-octane, n- Saturated hydrocarbon compounds having 4 to 10 carbon atoms such as nonane, n-decane, cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, norbornane, and benzene, toluene, Examples thereof include aromatic hydrocarbon compounds having 6 to 10 carbon atoms such as xylene, ethylbenzene, cumene, and tetralin.
  • Particularly preferred solvents are saturated hydrocarbon compounds such as cyclohexane, methylcyclohexane and decalin.
  • a conventionally known initiator can be used as the initiator, and for example, an organometallic compound containing lithium, sodium, potassium and the like can be used. These may be one type or two or more types as required.
  • a particularly desirable initiator is an organolithium compound.
  • Examples of conventionally known organic lithium compounds include methyllithium, ethyllithium, n-propyllithium, iso-propyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, pentyllithium, hexyllithium, allyllithium, Cyclohexyl lithium, phenyl lithium, hexamethylene dilithium, 1,3-bis [1-lithium-1,3,3-trimethyl-butyl] benzene, cyclopentadienyl lithium, indenyl lithium, butadienyl dilithium, iso
  • Examples include prenyl dilithium and the like, and oligomers or polymer compounds containing a lithium atom in a part of the polymer chain, such as polybutadienyl lithium, polyisoprenyl lithium, and polystyryl lithium.
  • the initiator used includes ethers and amines in order to control the reaction rate and the ratio of 1,4-structure to 1,2-structure.
  • the polar substance represented by can be further used in combination. These may be one type or two or more types as required.
  • amines include tertiary amines containing one or more oxygen atoms in the molecule, trimethylamine, triethylamine, N, N-dimethylaniline, N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane, N, N , N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-propanediamine, tetramethyldiethylenetriamine, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undecene-7 , Diazabicyclo [2,2,2] octane, 4,4′-bipyridyl and the like.
  • a combination of an organolithium compound and ethers is desirable in that the 1,3-cyclohexadiene resin can be controlled to the 1,4-structure described above.
  • 1,3-cyclohexadiene resin not only a homopolymer but also a copolymer, that is, a random copolymer or a block copolymer is possible.
  • a conventionally known copolymerizable monomer that can be copolymerized with 1,3-cyclohexadiene can be used.
  • conventionally known copolymerization monomers include chain conjugated diene monomers such as 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, and the like.
  • Styrene o-methylstyrene, p-methylstyrene, tert-butylstyrene, 2,5-dimethylstyrene, o-methoxystyrene, divinylbenzene, vinylnaphthalene, vinylpyridine, ⁇ -methylstyrene, 1,2-dimethylstyrene, Vinyl aromatic monomers such as 1,1-diphenylethylene, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, 1,3-diisopropenylbenzene, N-phenylmaleimide, methyl methacrylate, methyl acrylate, Acrylonitrile, methacrylonitrile, methyl vinyl ketone, ⁇ -cyano Examples include polar vinyl monomers such as methyl acrylate, polar monomers such as ethylene oxide, propylene oxide, cyclic lactone, cyclic lactam, and cyclic siloxane, and ethylene and ⁇ -ole
  • a block copolymer is a block structure in which 1,4-structure and 1,2-structure, which are monomer units derived from 1,3-cyclohexadiene, are arranged.
  • the polymerization time for obtaining the 1,3-cyclohexadiene-based resin varies depending on the target polymer structure and polymerization conditions, and cannot be particularly limited, but is usually within 48 hours, particularly preferably from 30 minutes to 8 hours. Range. All the polymerization reactions are carried out under an inert gas such as high-purity nitrogen having a purity of 99.9999%, oxygen of less than 0.2 ppm, and carbon dioxide of less than 1.0 ppm. During polymerization, the polymerization rate is greatly reduced even if the amount of impurities (such as water, oxygen, carbon dioxide, etc.) that inactivate the polymerization initiator and anion active terminal is several ppm. , The above impurities are not preferable.
  • impurities such as water, oxygen, carbon dioxide, etc.
  • the polymerization system is always higher than the atmospheric pressure, and in order to maintain the raw material monomer and hydrocarbon compound solvent in the liquid phase within the above polymerization temperature range. Carry out in a sufficient pressure range.
  • the polymerization is stopped using a polymerization terminator to stop the anion active terminal.
  • a polymerization terminator a known polymerization terminator that deactivates the anion active terminal can be employed.
  • suitable polymerization terminators include water, alcohols having 1 to 20 carbon atoms, ketones, phenols, carboxylic acids, carbon dioxide, hydrogen and the like. It is also possible to transfer the living polymer before the termination of polymerization to a reactor dedicated to termination of the reaction, and then terminate the polymerization using a polymerization terminator.
  • the polymerization reaction can be carried out using a batch charging method, a supplementary method, a partial batch charging / additional combined method, a continuous method, or the like.
  • a polymerization solvent, a polymerization initiator, amines, and monomers can be added to the reactor in advance, if necessary, in part or in total, and the subsequent order and timing of addition of each component. Can also be selected as necessary.
  • the double bond present in the polymer of 1,3-cyclohexadiene resin may be partially hydrogenated.
  • the hydrogenation reaction of the 1,3-cyclohexadiene resin is typically carried out in a dilution system with a solvent in which the unhydrogenated polymer is sufficiently and sufficiently dissolved and is not hydrogenated.
  • a solvent inert to the hydrogenation catalyst is preferable.
  • the solvent used for hydrogenation include aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane and decalin.
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, can also be mentioned. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • the concentration of 1,3-cyclohexadiene resin in the system when hydrogenating in the solvent dilution system as described above is usually 5% by mass or more and 40% by mass or less.
  • concentration is usually 5% by mass or more, the probability that the 1,3-cyclohexadiene-based resin and the catalyst come into contact with each other increases, and a sufficient hydrogenation reaction rate can be obtained.
  • concentration is 40 mass% or less, the viscosity of a dilution liquid is low and it is possible to remove heat favorably generated at the time of hydrogenation.
  • the hydrogenation temperature can be appropriately selected from 20 ° C to 180 ° C.
  • the hydrogenation pressure varies depending on the type of hydrogenation catalyst, but can usually be selected appropriately from 0.5 MPa to 10 MPa.
  • the type and amount of the hydrogenation catalyst used in the above hydrogenation reaction is not limited as long as the required hydrogenated polymer structure is obtained.
  • the hydrogenation catalyst is a homogeneous hydrogenation catalyst or heterogeneous hydrogen containing at least one metal selected from titanium, zirconium, hafnium, molybdenum, iron, cobalt, nickel, rhenium, ruthenium, rhodium, palladium and platinum.
  • a hydrogenation catalyst can be used, it is particularly preferable to use a homogeneous hydrogenation catalyst in terms of allowing the hydrogenation reaction to proceed uniformly and efficiently.
  • the homogeneous hydrogenation catalyst is typically an organometallic compound or metal complex of the above metal that is soluble in the reaction system.
  • a ligand of the metal complex an appropriate element such as hydrogen, halogen, nitrogen compound, carboxylic acid, or organic compound can be arbitrarily selected.
  • Specific examples of ligands include elements or compounds such as hydrogen, fluorine, chlorine, bromine, nitric oxide, carbon monoxide, hydroxo, ether, amine, thiol, phosphine, carbonyl, olefin, and various dienes. I can do it.
  • group 1, 2 and 13 organometallic compounds such as alkyllithium, alkylmagnesium, and alkylaluminum as a reducing agent as required.
  • the homogeneous hydrogenation catalyst examples include nickel naphthenate, nickel octoate, nickel acetyl acetate, nickel chloride, nickel carbonyl, nickelocene, cobalt naphthenate, cobalt octoate, cobalt acetyl acetate, cobalt chloride, cobalt carbonyl Dicyclopentadienyl titanium dichloride as the titanium complex, and chlorohydridocarbonyltris (triphenylphosphine) ruthenium, dichlorotris (triphenylphosphine) ruthenium and dihydridocarbonyltris (triphenylphosphine) ruthenium, etc. as the ruthenium complex Can be mentioned.
  • the amount of homogeneous hydrogenation catalyst used is preferably in the range of 1 wtppm to 2000 wtppm, more preferably in the range of 10 wtppm to 500 wtppm, as the metal concentration in the system.
  • the amount of catalyst used is 1 wtppm or more and 2000 wtppm or less at the above metal concentration, a good reaction rate can be obtained, coloring of the product does not become a problem, and it is necessary to put a great deal of effort on separation and recovery of the catalyst metal It is preferable because there is not.
  • the reaction temperature varies depending on the catalyst used, but is preferably in the range of 60 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or higher and 160 ° C. or lower. If the reaction temperature is 60 ° C. or higher, a good reaction rate can be obtained, and if it is 180 ° C. or lower, catalyst deterioration does not become a problem.
  • the time required for the hydrogenation reaction is not particularly limited because it is related to the concentration of the resin (polymer) solution, the temperature and pressure of the reaction system, but it is usually carried out in the range of 5 minutes to 240 hours. be able to.
  • the number average molecular weight of the 1,3-cyclohexadiene resin, which is a precursor resin, is preferably in the range of 1000 to 25000 as polystyrene-converted molecular weight by the gel permeation column method.
  • the number average molecular weight is 1000 or more, the alkali metal used in the polymerization can be easily removed by a reprecipitation purification method. If the number average molecular weight is 25000 or less, epoxidation modification can be easily performed.
  • Modification method of precursor resin of curable resin (a) The modification of the precursor resin in the present specification typically means that oxygen is present in the 1,2-bond or 1,4-bond in the precursor resin used to obtain the curable resin (a) of the present invention. This reaction forms an introduced structure, and specifically includes epoxidation modification.
  • epoxidation modification means that a part or all of the 1,4-structure or 1,2-structure in the precursor resin 1,3-cyclohexadiene resin is oxidized with an appropriate peroxide.
  • a curable resin having an epoxy group is obtained. More specifically, the precursor resin is oxidized using a peroxide, an epoxidation catalyst, a phase transfer catalyst, and a phosphonic acid compound to obtain a curable resin having an epoxy group.
  • the type and amount of the peroxide are not limited as long as the necessary polymer epoxy structure can be obtained.
  • Specific examples of the peroxide include hydrogen peroxide solution, peracetic acid, m-chloroperbenzoic acid and the like. Of these, aqueous hydrogen peroxide and peracetic acid are preferred because they are industrially produced in large quantities, can be obtained at low cost, and have high stability.
  • the amount of peroxide used can be appropriately selected depending on the amount of epoxy introduced, and complete epoxidation of the 1,4-structure and 1,2-structure in the polymer is also involved in crosslinking. It is also possible to leave a part in anticipation of.
  • a particularly preferred peroxide is hydrogen peroxide in that no corrosive acid is generated as a by-product after the reaction.
  • an epoxidation catalyst can be used in combination.
  • the epoxidation catalyst a known catalyst that sufficiently proceeds the epoxidation of the 1,4-structure and the 1,2-structure in the presence of hydrogen peroxide can be used.
  • titanium compounds such as titanosilicalite, tungsten-containing compounds such as tungstic acid and salts thereof, and phosphotungstic acid and salts thereof, molybdenum-containing compounds such as molybdic acid and salts thereof, and phosphomolybdic acid and salts thereof, heteropolyphosphoric acid , Vanadium-containing compounds, rhenium-containing compounds, cobalt-containing compounds, arsenic compounds, boron compounds, antimony compounds, transition metal porphyrin complexes, and the like. These may be used alone or in admixture of two or more, and when tungstic acid or molybdic acid or a salt thereof is used as an epoxidation catalyst, phosphoric acid or the like may be used in combination. .
  • tungstic metal catalyst that is a compound that generates a tungstate anion in water is preferable, and tungstic acid, tungsten trioxide, phosphotungstic acid, sodium tungstate dihydrate, and the like are particularly preferable.
  • epoxidation catalysts are usually used in an amount of 0.001 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the precursor resin having a 1,4-structure and / or 1,2-structure. If the amount used is 0.001 part by mass or more, a good reaction rate can be obtained, and if it is 30 parts by mass or less, the removal of the epoxidation catalyst after the reaction is easy and desirable. Furthermore, the amount used is desirably in the range of 0.01 to 20 parts by mass.
  • Hydrogen peroxide used for the epoxidation modification is usually an aqueous solution and has a concentration of 1% by mass to 90% by mass. If the concentration is 1% by mass or more, a good reaction rate can be obtained, and if it is 90% by mass or less, the heat removal of the reaction system can be controlled well.
  • the hydrogen peroxide concentration is more preferably 5% by mass or more and 70% by mass or less, and further preferably 25% by mass or more and 50% by mass or less. It should be noted that the hydrogen peroxide solution in each of the above concentration ranges is easily industrially available.
  • the molar ratio of the amount (number of moles) of hydrogen peroxide used for the epoxidation modification to the total number of moles of 1,4-structure and 1,2-structure in the precursor resin used as a raw material is 0.00. It can be 10 or more and 2.0 or less. When the molar ratio is 0.10 or more and less than 2.0, crosslinking by double bonds becomes possible by intentionally leaving the 1,4-structure and / or 1,2-structure. On the other hand, when the molar ratio is 2.0, almost all of the 1,4-structure and 1,2-structure can be epoxidized.
  • the reaction is usually a heterogeneous dispersion mixed system composed of an oil phase and an aqueous phase. Therefore, the epoxidation reaction rate is greatly influenced by the degree of mixed contact between the oil phase and the aqueous phase. Therefore, when carrying out epoxidation modification in the present invention, it is preferable to use a reactor equipped with a stirring blade and / or a baffle with improved stirring efficiency, which is conventionally known, for the reaction.
  • a metal tungstate that is an epoxidation catalyst between an aqueous phase and an oil phase in an emulsified mixed state during the epoxidation reaction.
  • a phase transfer catalyst such as an onium salt in combination.
  • the onium salt has a general formula R 1 R 2 R 3 R 4 M + Q ⁇ (wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may have a hydroxy substituent having 1 to 50 carbon atoms.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different, M represents nitrogen or phosphorus, and Q ⁇ represents a halogen ion, hydrogen sulfate ion or inorganic anion.
  • alkyl group in the onium salt examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an octyl group, and a cyclohexyl group.
  • halogen ions include chlorine ions, bromine ions, iodine ions, and inorganic ions include hydroxide ions and sulfite ions.
  • the quaternary ammonium salt examples include cetylpyridinium salt, trioctylmethylammonium salt, tetrahexylammonium salt, tetrapropylammonium salt, tetrabutylammonium salt, alkylpicolinium ammonium salt, alkylimidazoline salt and the like.
  • Specific examples of the quaternary phosphonium salt include tetrabutylphosphonium salt, tetrapropylphosphonium salt, trioctylmethylphosphonium salt, trioctylethylphosphonium salt, and tetrahexylphosphonium salt. These can be used alone or in combination of two or more.
  • phase transfer catalyst examples include Aliquat 336 (manufactured by Aldrich) (compound name: trioctylmethylammonium chloride), a compound in which chlorine of the counter anion of Aliquat 336 is replaced with hydrogen sulfate, tetraoctylammonium hydrogen sulfate, and the like. It can be illustrated.
  • a compound in which chlorine of Aliquat 336, which is a quaternary ammonium hydrogen sulfate phase transfer catalyst, is replaced with hydrogen sulfate, and tetraoctylammonium hydrogen sulfate are preferable because of excellent activity as a phase transfer catalyst.
  • the amount of these onium salts used is usually 0.001% by mass or more and 30% by mass or less when the precursor resin used is 100% by mass. When the amount used is 0.001% by mass or more, good reaction rate improvement is observed, and when it is 30% by mass or less, onium salt removal after the reaction is easy. Furthermore, the amount used is desirably 0.01% by mass or more and 20% by mass or less, and more desirably 12% by mass or more and 16% by mass or less.
  • a method of mixing an epoxidation catalyst such as sodium tungstate or phosphotungstic acid in advance with the phase transfer catalyst and adding it as an onium tungstate salt to the reaction system can be used as necessary.
  • a quaternary ammonium chloride phase transfer catalyst used for epoxidation by oxidation reaction in a conventionally known hydrogen peroxide solution / metal tungstate catalyst system (specifically, In particular, aliquat 336, tetrabutylammonium chloride, tetrahexylammonium chloride, tetraoctylammonium chloride, tetradecylammonium chloride, methyltributylammonium chloride, methyltrihexylammonium chloride, methyltrioctylammonium chloride, methyltridecylammonium chloride, Compared to ethyltrioctylammonium chloride, cetylpyridinium chloride, etc.), the transparent composite material is extremely less colored when heated.
  • the present inventors have hypothesized that the cause of the difference in coloring during heating is the difference in heat stability between the quaternary ammonium hydrogen sulfate phase transfer catalyst and the quaternary ammonium chloride phase transfer catalyst. I verified it.
  • the thermal stability was measured using a thermogravimetric / differential thermal simultaneous analyzer (TG-DTA220 manufactured by Seiko Instruments Inc.). The measurement method was performed by holding the sample at 110 ° C. for 30 minutes, then raising the temperature at 10 ° C./min and examining the pyrolysis weight change of the sample from 110 ° C. to 600 ° C. The thermal decomposition start temperature was determined by using the intersection of the tangent of the weight change curve immediately after holding at 110 ° C. and the tangent of the weight change curve at the point where the weight changed by 5%.
  • pyrolysis GC-MS gas chromatograph mass spectrometry
  • FRONTIER LAB Py2020D gas chromatograph mass spectrometry
  • the GC device used was Agilent 6890, and the MS device was JEOL Automass Sun.
  • the GC column temperature at the time of measurement is 50 ° C. (5 min hold) ⁇ (20 ° C./min temperature rise) ⁇ 270 ° C. (9 min hold). All these operations in the pyrolysis GC-MS are performed in helium gas.
  • FIG. 1 is a diagram showing TG / DTA of a compound obtained by substituting hydrogen sulfate for the counter anion chlorine of antiqt 336 used in one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows antiqt 336 used in one embodiment of the present invention. It is a figure which shows TG / DTA of.
  • the thermal decomposition starting temperature of the compound substituted with hydrogen sulfate (temperature at which a compound weight loss of 5% or more occurs) is 156 ° C. From the data shown in FIG. 2, it is one of the quaternary ammonium chloride phase transfer catalysts. The thermal decomposition temperature of an aliquot 336 was 183 ° C.
  • FIG. 3 is a diagram showing pyrolysis GC-MS of ariquat 336 and a compound in which chlorine of the counter anion chlorine of aliquat 336 is replaced with hydrogen sulfate, which is used in one embodiment of the present invention. From the data shown in FIG. 3, the decomposition product derived from counter anion chlorine was confirmed from antikut 336 at temperatures up to 250 ° C. No decomposition products derived from anionic hydrogen sulfate were found. Therefore, the decomposition at 156 ° C.
  • the composite material is colored when heated at 250 ° C.
  • the counter anion in the structure is chlorine, it remains without being epoxidized. The addition reaction of chlorine occurs in the unsaturated bond in the substrate.
  • the counter anion in the structure is hydrogen sulfate, the residual bond with the unsaturated bond in the remaining substrate is not epoxidized. Since no reaction occurs, it is presumed that there is no coloring during heating.
  • the phosphonic acid compound used for the epoxidation modification means a group of compounds having at least a —P ( ⁇ O) (OH) 2 structure, and is intended to keep the reaction system under strongly acidic conditions, that is, the pH in the reaction system. Is used for the purpose of adjusting low, and phosphoric acid and aminophosphonic acid are desirable.
  • Specific examples of aminophosphonic acid include aminomethylphosphonic acid, aminoethylphosphonic acid, aminopropylphosphonic acid, aminobutylphosphonic acid, aminopentylphosphonic acid, aminocyclohexylphosphonic acid, aminotris (methylenephosphonic acid), ethylenediaminetetra (methylene) Examples thereof include phosphonic acid. These phosphonic acid compounds may be used alone or in combination.
  • a method of using a desirable phosphonic acid compound in epoxidation by oxidation reaction of a precursor resin a method of using phosphoric acid and aminomethylphosphonic acid in combination can be mentioned. This method is preferable from the viewpoint that the epoxidation reaction can be performed more efficiently.
  • the use amount of the aminomethylphosphonic acid is preferably 0.1 to 1.5 times the use amount of phosphoric acid. When the ratio of the amount of phosphoric acid and aminomethylphosphonic acid used is within the above range, diolization, which is a ring-opening side reaction of an epoxy group, can be suppressed more favorably.
  • the modifying solvent to be used is preferably one that has a solubility for dissolving the precursor resin by about 1% by mass or more and does not generate a by-product, and is not particularly limited.
  • cyclohexane, decalin, toluene And organic compounds such as N-methyl-2-pyrrolidone, and halogen-containing compounds such as carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane and 1,2-dichloroethane.
  • a particularly desirable modifying solvent is a halogen-containing compound alone or a suitable organic compound / halogen-containing mixed modifying solvent from the viewpoint of excellent reaction rate improvement effect.
  • the amount used is 100 parts by mass or more, sufficient solubility is obtained, and if it is 10000 parts by mass or less, a sufficient reaction rate is obtained.
  • the amount used is more preferably 200 parts by mass or more and 1000 parts by mass or less, and particularly preferably 300 parts by mass or more and 700 parts by mass or less.
  • the epoxidation modification is performed in a heterogeneously dispersed mixed system consisting of an oil phase and an aqueous phase, consisting of an epoxidation catalyst, a modification solvent, an aqueous hydrogen peroxide solution and a phase transfer catalyst, an aqueous phase containing hydrogen peroxide.
  • the pH on the side be in the range of 0.30 to 6.0. If the pH is 0.30 or more, an epoxy group having a cyclic hetero group structure formed in the precursor resin is not cleaved during the reaction, which is desirable. If the pH is 6.0 or less, the epoxidation reaction rate is good.
  • the pH of the aqueous phase is more preferably 0.50 or more and 3.0 or less, and particularly preferably 1.0 or more and 2.5 or less.
  • the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. If the reaction temperature is 0 ° C. or higher, a good reaction rate can be obtained, and if it is 80 ° C. or lower, an epoxy group having a cyclic hetero group structure is not cleaved during the reaction.
  • the reaction temperature is more preferably 20 ° C. or higher and 75 ° C. or lower, and particularly preferably 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower.
  • the epoxidation modification reaction may be performed at normal pressure, or may be performed under pressure using an autoclave or the like. The boiling point of the chlorinated modifying solvent is not so high.
  • the reaction time varies depending on the amount of 1,4-structure and 1,2-structure in the precursor resin and the desired degree of modification.
  • the reaction time depends on the reaction conditions such as the amount of catalyst, hydrogen peroxide concentration, reaction temperature, etc., but is usually 0.5 hours to 96 hours, preferably 0.5 hours to 24 hours, particularly preferably. Is 0.5 hours or more and 8 hours or less.
  • a commonly used separation and recovery method can be employed as a method for separating and recovering a curable resin having a cyclic hetero group structure obtained by modification, that is, epoxidation, from a modifying solvent and water. That is, a method of precipitating a polymer by adding an organic compound that can be mixed with a modifying solvent and does not dissolve the curable resin, for example, methanol, ethanol, isopropanol, etc., so-called reprecipitation recovery method, etc. can be exemplified. It can be repeated as necessary.
  • a ionic impurity removal method using an ion exchange resin column or a metal ion removal method using a carbon dioxide supercritical method as a purification method. It is.
  • methanol and / or isopropanol reprecipitation purification is performed a plurality of times, and then dissolved in a denaturing solvent and passed through a column or the like using an ion exchange resin (for example, Organo Corporation 15 JWET).
  • an ion exchange resin for example, Organo Corporation 15 JWET.
  • the residual amounts of monovalent alkali metal, phase transfer catalyst, and ionic liquid that are impurities in the curable resin can be reduced to 10 wtppm or less, respectively.
  • the present invention also provides the curable resin (a), a cyclic epoxy compound (b) different from the curable resin (a) (hereinafter also simply referred to as an epoxy compound (b)), and an epoxy curing agent (c).
  • the difference in refractive index between the cured resin (A) and the glass filler (B) at a wavelength of 589 nm is preferably made as small as possible from the viewpoint of reducing light scattering and providing excellent optical properties.
  • the difference between the refractive index of the cured resin (A) and the refractive index of the glass filler (B) at a wavelength of 589 nm is preferably 0.01 or less, more preferably 0.0075 or less, and particularly preferably Is 0.005 or less.
  • the lower limit is 0 or more.
  • the cured resin (A) in the present invention is a heat treatment of the above-described curable resin (a) of the present invention, a cyclic epoxy compound (b) different from the curable resin (a), and an epoxy curing agent (c).
  • the material subjected to the heat treatment includes one or more optional components in addition to the curable resin (a), the epoxy compound (b), and the epoxy curing agent (c). I do not disturb.
  • the Abbe number of the cured resin (A) measured by the method described later is preferably 40 or more in that excellent optical properties can be imparted. The higher the Abbe number of the cured resin (A), the better.
  • the composite material of the present invention requires a low coefficient of thermal expansion, and the Abbe number of the glass filler (B) suitable for use in the composite material is 65 or less. Therefore, the Abbe number of the cured resin (A) is preferably 65 or less.
  • the Abbe number of the cured resin (A) is more preferably 45 or more and 65 or less, and particularly preferably 50 or more and 65 or less.
  • the difference between the refractive index of the cured resin (A) and the refractive index of the glass filler (B) at a wavelength of 589 nm is an Abbe number of the cured resin (A) of 40 to 65. Is preferably 0 to 0.01.
  • the refractive index and Abbe number of cured resin (A), glass filler (B), and a composite material which are described in this specification are the values calculated
  • a prism coupler for example, Model 2010 manufactured by Metricon
  • the curable resin (a) has the following formula (3): [Wherein n is an integer of 10 or more. ] And the following formula (4): [Wherein, m is an integer of 10 or more.
  • a precursor resin containing at least one of the structures represented by the following formula is obtained by an oxidation reaction using a quaternary ammonium hydrogen sulfate phase transfer catalyst, a metal tungstate catalyst, a phosphonic acid compound, and hydrogen peroxide. Resin.
  • the cyclic epoxy compound (b) different from the curable resin (a) used in the present invention is a compound different from the curable resin (a) and means all epoxy compounds having a cyclic structure.
  • the epoxy compound having a cyclic structure means that the epoxy compound has one or more cyclic structures such as a cyclic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, and a heterocyclic ring in the structure of the epoxy compound. May or may not be directly bonded. Cyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and heterocycles may contain unsaturated bonds and may be monocyclic, fused or polycyclic.
  • Examples of the cyclic hydrocarbon include cyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexane, methylcyclohexene, and dicyclopentadiene.
  • Examples of the aromatic hydrocarbon include benzene, toluene, xylene, naphthalene, fluorene and the like.
  • Examples of the heterocycle include dioxane, triazine, pyridine, imidazole, indole, pyrimidine, pyrrolidine, piperidine, furan, and thiophene.
  • an epoxy group may or may not be directly bonded to these cyclic structures, but in any case, by introducing an epoxy group, It becomes possible to adjust the refractive index of the cured resin (A) while improving the thermomechanical properties of the cured resin (A).
  • the refractive index of the curable resin (A) can be easily adjusted.
  • the epoxy compound (b) used in the present invention include dicyclopentadiene dioxide, limonene dioxide, di (3,4-epoxycyclohexyl) adipate, bis (3,4-epoxycyclohexane), (3, 4-epoxycyclohexyl) methyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, (3,4-epoxy-6-methylcyclohexyl) methyl-3,4-epoxy-6-methylcyclohexanecarboxylate, ethylene-1,2-di (3,4-epoxycyclohexanecarboxylic acid) ester, 1,3,5-tris (2,3-epoxypropyl) -1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H,
  • glycidyl ethers of novolac type phenol resins examples include glycidyl ethers of novolac type phenol resins, glycidyl ethers of novolac type phenol resins obtained by copolymerization of a dicyclopentadiene skeleton, etc., polycyclic aromatic glycidyl ethers such as naphthalene, and the like. These may be used unpurified or may be used after purification treatment as necessary.
  • Preferred examples of the epoxy compound (b) include an aromatic ring hydrogenated bisphenol type epoxy resin, an epoxy resin having no aromatic ring structure in the skeleton and having a terminal epoxy in the alicyclic skeleton, and a low molecular weight epoxy not containing an aromatic ring.
  • An alicyclic epoxy compound that does not contain an aromatic ring is particularly preferable because it is a compound and the retardation of the composite material can be controlled to be small.
  • Specific examples include epoxy compounds of (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate and bicyclohexyl-3,3'-diene.
  • the retardation Re0 at an incident angle of 0 ° and the retardation Re40 at an incident angle of 40 ° can be controlled to be small as a composite material.
  • the display quality (contrast) is further improved.
  • epoxy compound (b) 1,3,5-tris (2,3-epoxypropyl) -1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione and fluorene skeleton
  • the epoxy resin containing is preferable from the viewpoint of heat resistance and transparency.
  • bisphenol A type epoxy and dicyclopentadiene type epoxy compound are preferable in that the refractive index of the cured resin (A) can be adjusted.
  • Epoxy curing agent (c) is an epoxy curing agent that reacts with the curable resin (a) and / or the epoxy compound (b) used in the present invention by light, heat or the like to form a crosslinked structure. means.
  • a conventionally well-known thing can be used as an epoxy hardening
  • curing agent (c) Specifically, the compound containing several acidic or basic active hydrogen added to an epoxy group, and / or an epoxy group are polymerized catalytically. Acidic or basic compounds can be used.
  • Examples of the epoxy curing agent (c) used in the present invention include amine curing agents, polyamide resin curing agents, tertiary amine curing agents, imidazole curing agents, diazabicycloalkene curing agents, special amine curing agents, Examples include organometallic curing agents, organophosphorus curing agents, polymercaptan curing agents, acid anhydride curing agents, other thermal curing agents, and photocuring agents.
  • amine-based curing agents include aliphatic amines, aliphatic aromatic amines, aromatic amines, and modified amines.
  • aliphatic amine examples include diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, dipropylenediamine, diethylaminopropylamine, N-aminoethylpiperazine, BASF Ramilon C-260, CIBA Araldit HY-964, Mensendiamine, isophoronediamine, Wandamin HM manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., Wandamine CHE-20P manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., and 1,3-bisaminomethylcyclohexane may be mentioned.
  • Examples of the aliphatic aromatic amine include m-xylylenediamine, xylylenediamine trimer, and xylylenediamine derivatives.
  • Examples of the aromatic amine include metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone.
  • Examples of the modified amine include a polyamine epoxy resin adduct (Three Bond Co., Ltd., Three Bond 2102, Three Bond 2131B), the above aliphatic amine and / or the above aliphatic aromatic amine and a ketone compound such as methyl ethyl ketone and isobutyl ketone. And ketoimine compounds.
  • polyamide resin curing agent examples include polyamide amines containing a reactive primary and / or secondary amine in the compound molecule.
  • polyamide amines containing a reactive primary and / or secondary amine in the compound molecule For example, Three Bond 2105, Three Bond 2105C, Three Bond 2105F, Three Bond, manufactured by ThreeBond Co., Ltd. 2107 and the like.
  • the tertiary amine curing agent has a structure in which all active hydrogens of the amine are substituted with hydrocarbons, and does not directly undergo an addition reaction with an epoxy group.
  • it can be used as an anionic polymerization curing accelerator for acid anhydride curing agents, amine curing agents, polyamide resin curing agents, etc., for example, N, N-dimethylpiperazine, triethylenediamine, 2,4,6-tris. (Dimethylaminomethyl) phenol, benzyldimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol.
  • the imidazole curing agent acts as an anionic polymerization curing accelerator like the tertiary amine curing agent.
  • an anionic polymerization curing accelerator like the tertiary amine curing agent.
  • 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-un examples thereof include decylimidazolium trimellitate, bisphenol A type epoxy imidazole adduct, and the like.
  • diazabicycloalkenes curing agent examples include 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and / or salts thereof, such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene.
  • -7 phenol salts, octylates, p-toluenesulfonates, formates, orthophthalates, phenol novolac resin salts, tetraphenylborate salts and the like.
  • DBU U-CAT SA-1, U-CAT SA-102, U-CAT SA-506, U-CAT SA-603, U-CAT SA-810, U-CAT SA-831, U-CAT SA -841, U-CAT SA-851, and U-CAT SA-881).
  • DBU U-CAT SA-1, U-CAT SA-102, U-CAT SA-506, U-CAT SA-603, U-CAT SA-810, U-CAT SA-831, U-CAT SA -841, U-CAT SA-851, and U-CAT SA-
  • the special amine-based curing agent means an amine curing agent that has an unclear chemical structure but is available as a commercial product, and specific examples include U-CAT18X and U-CAT12XD manufactured by San Apro Co., Ltd.
  • organometallic curing agent examples include zinc octylate, tin octylate and aluminum acetylacetone complex.
  • organic phosphorus curing agent examples include triphenylphosphine, triphenyl phosphite, and tetraphenylphosphine bromide.
  • the polymercaptan curing agent means a compound containing a thiol in the molecular structure in the compound.
  • methyl 2-mercaptoacetate, ethyl 2-mercaptoacetate, methyl 3-mercaptopropionate, ethyl 3-mercaptopropionate bis (2-mercaptoacetic acid) ethylene glycol, bis (3-mercaptopropionic acid) ethylene glycol, tris (2-mercaptoacetic acid) trimethylolpropane, tris (3-mercaptopropionic acid) trimethylolpropane, tris (2-mercaptoacetic acid penta) Erythritol), tris (3-mercaptopropionic acid) pentaerythritol, tetrakis (2-mercaptoacetic acid) pentaerythritol, tetrakis (3-mercaptopropionic acid) pentaerythritol, hexakis (2-mercap) Acetic
  • polymercaptan curing agents can be used alone or in admixture of two or more.
  • Particularly preferred are 2-mercaptoacetic acid) ethylene glycol, bis (3-mercaptopropionic acid) ethylene glycol, and the like.
  • These polymercaptan curing agents can be used in combination with anionic polymerization curing accelerators such as tertiary amine curing agents, thermal cationic curing accelerators, and photocationic curing accelerators.
  • the acid anhydride curing agent means an acid anhydride structure in the molecular structure of the compound.
  • These acid anhydride curing agents may contain impurities having a carboxylic acid structure as long as they do not affect the curing.
  • a tertiary amine curing agent an imidazole curing agent, a diazabicycloalkene curing agent, a special amine-based curing agent, an organometallic curing agent, an organic phosphorus curing agent, if necessary. It is desirable to use a system curing agent in combination.
  • a curing agent (hereinafter also referred to as other curing agent) that can be used as an epoxy curing agent (c)
  • various Lewis acid compounds such as thermal curing agents such as BF 3 , ZnCl 2 , SnCl 4 , FeCl 3 are used. , AlCl 3 , and the like. Since these Lewis acids react too fast, they are preferably used as complexes typified by amines.
  • Organic acid hydrazide compounds such as dicyandiamide and adipic acid dihydrazide can also be used.
  • onium salts having hydrocarbon groups allene-ion complexes, silanols or phenols / chelate compounds catalysts, sulfonate esters, imide sulfonates, etc.
  • the onium salt having a hydrocarbon group is preferably an aryldiazonium salt, aryliodonium salt, arylsulfonium salt or the like.
  • PP-33, CP-66, CP-77 manufactured by ADEKA Corporation, Sanshin Chemical Co., Ltd.
  • Examples of the chelate compound include aluminum trisacetylacetonate and aluminum trisacetoacetate ethyl
  • examples of the silanol include triphenylsilanol
  • examples of the phenols include bisphenol S.
  • Photocationic curing accelerators are compounds that generate cation species by UV irradiation and react with epoxy groups, diallyl iodonium salts and polyaromatic iodonium having PF 6 ⁇ , SbF 6 ⁇ , AsF 6 ⁇ and the like as counter cations. And polyaromatic sulfonium salts such as salts and triallyl sulfonium salts.
  • the epoxy curing agent (c) used in the present invention may be one type or a combination of two or more types.
  • an acid anhydride curing agent is preferable in that the adhesion between the cured resin (A) and the glass filler (B) is increased, and particularly an acid anhydride having no aromatic ring structure in the skeleton.
  • Products such as hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3-dicarboxylic anhydride, methylbicyclo [2.2.1] heptane-2, 3-dicarboxylic acid anhydride and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more as required.
  • a tertiary amine curing agent an imidazole curing agent, a diazabicycloalkene curing agent, a special amine curing agent, an organometallic curing agent, and an organophosphorus curing agent, particularly a special amine curing agent. Etc. are desirable.
  • the curable resin (A) used in the present invention is obtained by heat-treating the curable resin (a), the epoxy compound (b), and the epoxy curing agent (c) described above.
  • a composition ratio of the curable resin (a) and the epoxy compound (b) for obtaining the curable resin (A) the total of the curable resin (a) and the epoxy compound (b) was 100 parts by mass.
  • the blending amount of the curable resin (a) is preferably 10.0 parts by mass or more and 99 parts by mass or less.
  • the amount of the curable resin (a) is 10.0 parts by mass or more, the effect of improving the heat resistance and the brittleness of the curable resin (A) is good, and when the amount is 99 parts by mass or less.
  • a high glass transition temperature can be satisfactorily realized by the reaction between the curable resin (a) and the epoxy compound (b).
  • the blending amount of the curable resin (a) is more preferably 20.0 parts by mass or more and 90.0 parts by mass or less, and particularly preferably 30.0 parts by mass or more and 80.0 parts by mass or less.
  • the epoxy curing agent (c) As a compounding quantity of the epoxy curing agent (c) for obtaining the cured resin (A), when the total of the curable resin (a) and the epoxy compound (b) is 100 parts by mass, the epoxy curing agent (c) Is preferably 1.00 parts by mass or more and 70.0 parts by mass or less.
  • a cationic polymerization curing accelerator that is a thermosetting agent when used, a good curing rate can be obtained if the amount of the epoxy curing agent (c) is 1.00 parts by mass or more.
  • an acid anhydride curing agent and a special amine curing agent are used in combination, excellent transparency can be obtained if the amount of the epoxy curing agent (c) is 70.0 parts by mass or less.
  • the amount of the epoxy curing agent (c) is more preferably from 2.00 parts by mass to 65.0 parts by mass, and particularly preferably from 3.00 parts by mass to 60.0 parts by mass.
  • Glass filler (B) examples include glass granules, specifically glass beads, glass flakes, glass powder, and the like, and glass fiber cloths, specifically glass fibers, glass cloths, and glass nonwoven fabrics. Etc.
  • the glass filler (B) is used for the purpose of imparting strength as a composite material and rigidity at a high temperature, and reducing the thermal expansion coefficient.
  • the content of the glass filler (B) in the composite material is such that the glass filler (B) is a glass granule or a glass fiber cloth, for example, a bead filler, a flaky filler obtained by pulverizing glass, a powder filler, a glass length.
  • a filler made of glass long fibers into a non-woven fabric, or a glass cloth filler woven from glass long fibers as a cloth preferably 1.0% by mass or more and 90% by mass % Or less, more preferably 10% by mass or more and 80% by mass or less, and further preferably 30% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the glass filler (B) is a glass cloth, if the content is 1.0% by mass or more, it can be easily molded into a composite material, and compared with the case of using the cured resin (A) alone, heat rays. The effect of reducing the expansion coefficient is observed. Further, when the glass filler (B) is a granular material, if the content is 90% by mass or less, the fluidity at the time of molding can be secured satisfactorily and the molding is easy and at the same time the cured resin (A) is used alone. As compared with the above, the effect of reducing the thermal linear expansion coefficient is recognized.
  • the glass filler (B) is preferably a glass fiber cloth. Of these, glass cloth is most preferable because of its high effect of reducing the linear expansion coefficient.
  • the refractive index at a wavelength of 589 nm of the glass filler (B) used in the present invention is preferably 1.520 or more and 1.570 or less. If the said refractive index is 1.520 or more and 1.570 or less, it will be easy to make the refractive index of cured resin (A) and a glass filler (B) adjoin or match.
  • the Abbe number of the glass filler (B) is preferably 50 or more and 65 or less.
  • the Abbe number is 50 or more, it is possible to obtain a composite material having a high optical quality with little chromatic aberration. The higher the Abbe number, the better.
  • it is 65 or less.
  • the Abbe number of the glass filler (B) is more preferably 53 to 65, and particularly preferably 56 to 65.
  • the glass filler (B) has a refractive index of 1.520 to 1.570 and a Abbe number of 50 to 65 at a wavelength of 589 nm, and a cured resin at a wavelength of 589 nm.
  • the difference between the refractive index of (A) and the refractive index of the glass filler (B) is preferably 0 or more and 0.01 or less.
  • the E glass composition has a compositional refractive index of 1.550 or more and 1.570 or less at a wavelength of 589 nm, and Abbe number of 50 or more and 65 or less.
  • the curable resin (a) has a cyclic epoxy structure represented by the above formula (1), a number average molecular weight of 3000 to 40000, and the glass filler ( B) preferably has a refractive index of 1.550 to 1.570 and an Abbe number of 50 to 65 at a wavelength of 589 nm.
  • the average linear expansion coefficient at 30 to 250 ° C. of the glass filler (B) is preferably 0 ppm / ° C. or more and 10 ppm or less. In this case, the effect of reducing the linear expansion coefficient of the composite material is good.
  • the average thermal linear expansion coefficient is more preferably 0 ppm / ° C. or more and 8 ppm / ° C. or less, and particularly preferably 0 ppm / ° C. or more and 6 ppm / ° C. or less.
  • E glass composition is a glass composition having a small coefficient of thermal expansion in terms of composition, the average coefficient of thermal expansion of glass cloth alone is usually 6 ppm / ° C. or less, and as cured resin (A) and glass filler (B) The effect of reducing the coefficient of thermal expansion as a composite material measured after compounding with glass cloth is great.
  • the average thermal linear expansion coefficient of 30 ° C. to 250 ° C. described in this specification is a value obtained by the following method. That is, a film sample having a width of 3 mm and a length of 18 mm is produced. For example, about glass filler (B), a glass cloth is cut
  • a thermomechanical analyzer for example, TMA60, manufactured by Shimadzu Corporation
  • the temperature is increased to 250 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute, and the value at 30 ° C. to 250 ° C. is measured to obtain the average thermal linear expansion coefficient.
  • the load is set to 4 g and the measurement is performed in the tension mode.
  • a glass yarn comprising a filament having a diameter of 3.0 ⁇ m to 15 ⁇ m, more preferably 4.0 ⁇ m to 13 ⁇ m, and particularly preferably 4.0 ⁇ m to 10 ⁇ m is woven. Things.
  • the filament diameter is 3.0 ⁇ m or more, it is easy to manage the dust derived from the filaments generated when the composite material according to the present invention is cut.
  • the diameter is 15 ⁇ m or less, a composite material is produced by impregnating the glass filler (B) with a pre-curing varnish containing a curable resin (a), an epoxy compound (b) and an epoxy curing agent (c). In this case, the glass filler (B) is desirable because it is not optically noticeable.
  • the basis weight (area density) of the glass cloth that can be used as the glass filler (B) is preferably 10.0 g / m 2 or more and 200 g / m 2 or less, more preferably 15.0 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less, particularly preferably not more 15.0 g / m 2 or more 80.0 g / m 2 or less. If the basis weight of 10.0 g / m 2 or more 200 g / m 2 or less, the curable resin (a), the epoxy compound (b) and glass filler varnish before curing comprising an epoxy curing agent (c) (B) The resin can be easily cured by impregnation coating and heat treatment.
  • the composite of the glass resin (A) and the glass filler (B) is more closely adhered to the glass filler (B), regardless of whether the glass particulate or glass fiber cloth is used. Transparency as a body is improved. Therefore, it is preferable to treat the surface of the glass filler (B) with a known surface treatment agent such as a silane coupling agent as necessary.
  • a known surface treatment agent such as a silane coupling agent
  • Specific examples of the surface treatment agent include silane compounds having an epoxy group and / or an amino group.
  • the composite material in the present invention preferably has a film shape with a thickness of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m. If the thickness is 10 ⁇ m or more, the film has sufficient and sufficient rigidity and is easy to handle. In addition, when the thickness is 100 ⁇ m or less, interfacial peeling between the cured resin (A) and the glass filler (B) during bending is unlikely to occur.
  • the thickness is more preferably 20 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, and particularly preferably 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness is obtained as an average value of measurement values measured at 15 points or more using a surface contact type film thickness meter (for example, Code No. 547-401, manufactured by Mitutoyo Corporation).
  • the composite material preferably has a transparent film shape having a total light transmittance of 85% to 95% and a light transmittance of 80% to 95% at a wavelength of 400 nm.
  • the composite material exhibits good light transmittance without incurring excessive manufacturing costs, and is suitable as a transparent substrate.
  • the total light transmittance is more preferably 87% to 95%, and particularly preferably 89% to 95%.
  • the light transmittance at the wavelength of 400 nm is more preferably 83% or more and 95% or less, and particularly preferably 85% or more and 95% or less.
  • the composite material preferably has a light transmittance of 80% or more and 95% or less at a wavelength of 400 nm after heating the obtained composite material at 250 ° C. for 1 hour under a nitrogen flow as color resistance.
  • the composite material undergoes little change before and after the process for semiconductor use for driving an active matrix, is suitable as a transparent substrate, and does not incur excessive manufacturing costs.
  • the light transmittance at a wavelength of 400 nm after the coloring resistance test by heating is more preferably 83% or more and 95% or less, and particularly preferably 85% or more and 95% or less.
  • the total light transmittance is a composite material according to JIS-K-7361 using a film cut into a 30 mm square as an evaluation sample and using a haze meter (for example, NDH; 2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). It is calculated
  • the light transmittance at a wavelength of 400 nm is obtained by using a UV-visible spectrophotometer (for example, Shimadzu Corporation UV-2450 large sample chamber (MPC-2200 installation model)) using a 30 mm square cut film as an evaluation sample. Desired.
  • the composite material preferably has an absolute value of retardation Re0 of 3 nm or less at an incident angle of 0 ° and an absolute value of retardation Re40 of 40 nm or less at an incident angle of 40 ° when converted to a thickness of 100 ⁇ m. If the retardation Re0 is 3 nm or less, the front contrast when used in a liquid crystal display device is sufficient, which is desirable. If the absolute value of Re40, which is an index of angle dependency, is 40 nm or less, the viewing angle dependency is small when used for a liquid crystal display device.
  • the absolute value of Re0 and the absolute value of Re40 are obtained as follows.
  • a film obtained by cutting a composite material into a 30 mm square is used as an evaluation sample, and the refractive index and the film thickness are measured by the above-described method.
  • a phase difference birefringence measuring apparatus for example, KOBRA-WR, manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd.
  • the front retardation value (Re0) of the composite material and the film thickness of 100 ⁇ m which is the degree of angle dependency of birefringence are obtained.
  • the converted retardation value (Re40) at an angle of 40 ° is measured.
  • the slow axis is set as the tilt rotation axis, and 0 ° to + 40 ° with respect to the normal direction of the evaluation sample.
  • measurement is performed while the stage is continuously tilted in the range of ⁇ 40 ° to + 40 °.
  • the retardation value at 0 ° with respect to the normal direction is set to Re0, the retardation values at each angle of + 40 ° and ⁇ 40 ° are averaged, and the value converted to 100 ⁇ m thickness using the sample thickness measured in advance is Re40. To do.
  • the glass transition temperature obtained from the Tan ⁇ peak obtained by measuring the viscoelasticity of the composite material is preferably 170 ° C. or higher from the viewpoint of realizing high rigidity at high temperatures.
  • the glass transition temperature is more preferably 250 ° C. or higher, further preferably 260 ° C. or higher, and particularly preferably 270 ° C. or higher.
  • the temperature at which the composite material is annealed can be set to 350 ° C. or lower which is the thermal decomposition temperature.
  • the glass transition temperature is preferably 350 ° C. or lower, more preferably 320 ° C. or lower, and still more preferably 300 ° C. or lower.
  • the average thermal linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 250 ° C. of the composite material is preferably 5 ppm / ° C. or more and 20 ppm / ° C. or less.
  • the average thermal linear expansion coefficient is more preferably 10 ppm / ° C. or more and 20 ppm / ° C. or less, and further preferably 12 ppm / ° C. or more and 18 ppm / ° C. or less.
  • the maximum displacement by the displacement test of the composite material is preferably 0 ppm or more and 60 ppm or less. If the maximum displacement is 60 ppm or less, the stability against misalignment is good and the exposure misalignment margin during semiconductor manufacturing can be set small, and the amount of transmitted light can be increased.
  • the maximum displacement is preferably as small as possible, more preferably 50 ppm or less, still more preferably 40 ppm or less.
  • a composite material having a film shape with a thickness of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, a total light transmittance of 85% to 95%, and a light transmittance of 80% to 95% at a wavelength of 400 nm is preferable.
  • the average coefficient of thermal expansion at 30 ° C. to 250 ° C. is preferably 5 ppm / ° C. or more and 20 ppm / ° C. or less, and the maximum displacement by the displacement test is preferably 0 ppm or more and 60 ppm or less.
  • the glass transition temperature is preferably 170 ° C. or higher.
  • a composite material having a light transmittance of a wavelength of 400 nm after heating at 250 ° C. for 1 hour under a nitrogen flow is preferably 80% or more and 95% or less.
  • the glass transition temperature described in this specification is measured using a dynamic viscoelasticity measurement apparatus (for example, RHEOVIBRON Model DDV-01 FP manufactured by Orientec Co., Ltd.) in the atmosphere at a temperature rising rate of 3 ° C./min. It can be determined by detecting the Tan ⁇ peak from the viscoelasticity measurement results obtained. For example, an evaluation sample cut to a width of 3 mm and a length of 40 mm is used, and after measuring the thickness with a micrometer, the evaluation sample can be attached between chucks adjusted at intervals of 35 mm.
  • a dynamic viscoelasticity measurement apparatus for example, RHEOVIBRON Model DDV-01 FP manufactured by Orientec Co., Ltd.
  • the maximum displacement of the composite material by the displacement test described in this specification is obtained by the following method.
  • the positional deviation test evaluation is performed in a dry room having a dew point temperature of minus 52 ° C. and a room temperature of 20 ° C.
  • the positional deviation is obtained by using a length measuring machine (for example, AMIC-361, manufactured by Sokkia Topcon Co., Ltd.) installed in the dry room.
  • the MD direction of the composite material and the TD direction perpendicular to the MD direction are determined. For example, when a composite material is formed by impregnating glass cloth with varnish, the impregnation direction can be MD and the direction perpendicular to the impregnation direction can be TD.
  • a sample obtained by cutting the composite material into 210 mm in MD and 297 mm in TD is used as an evaluation sample.
  • an evaluation sample is punched out as shown in FIG. 5 using a Thomson blade (for example, a custom-made product manufactured by Nagoya Blade Co., Ltd.). The distance between the vertices of the portion punched with the Thomson blade is defined as shown in FIG.
  • the evaluation sample punched with a Thomson blade is heat-treated at 240 ° C. for 30 minutes in a nitrogen stream.
  • Each distance between the vertices of the punched portion of the evaluation sample after the heat treatment was measured with a length measuring machine, and A1MD, A2MD, A3MD, A4MD, A5MD, A6MD, A1TD, A2TD, A3TD, A4TD, A5TD of thermal history A, A6TD.
  • the sample to which the thermal history A has been added is heated in air at 150 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the vertices is measured with a length measuring machine, and B1MD, B2MD, B3MD, B4MD, B5MD, B6MD, B1TD, B2TD, B3TD, B4TD, B5TD, B6TD, and the heat history B To do.
  • the sample to which the thermal history B has been added is heated in the atmosphere at 250 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the vertices is measured with a length measuring machine, and C1MD, C2MD, C3MD, C4MD, C5MD, C6MD, C1TD, C2TD, C3TD, C4TD, C5TD, C6TD, and the heat history C To do.
  • the sample to which the thermal history C has been added is heated in air at 150 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the said vertices is measured with a length measuring machine, D1MD, D2MD, D3MD, D4MD, D5MD, D6MD, D1TD, D2TD, D3TD, D4TD, D5TD, D6TD, and the heat history D To do.
  • the sample to which the thermal history D has been added is heated in the atmosphere at 250 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the said vertexes is measured with a length measuring machine, E1MD, E2MD, E3MD, E4MD, E5MD, E6MD, E1TD, E2TD, E3TD, E4TD, E5TD, E6TD, To do.
  • the sample to which the thermal history E has been added is heated in air at 150 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the said vertices is measured with a length measuring machine, F1MD, F2MD, F3MD, F4MD, F5MD, F6MD, F1TD, F2TD, F3TD, F4TD, F5TD, F6TD of heat history F To do.
  • the sample to which the thermal history F has been added is heated in the atmosphere at 230 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the vertices is measured with a length measuring machine, and G1MD, G2MD, G3MD, G4MD, G6MD, G1TD, G2TD, G3TD, G4TD, G5TD, G6TD, and the thermal history G To do.
  • Each thermal history, displacement between each vertex MD (ppm) ⁇ (XYMD ⁇ AYMD) / AYMD ⁇ ⁇ 1000000 [Wherein X is B, C, D, E, F or G, and Y is 1, 2, 3, 4, 5 or 6. ]
  • the positional deviation MD between the six vertices in each thermal history is averaged to obtain the positional deviation MD in each thermal history. Further, in the positional deviation MD in each thermal history, the absolute value of the maximum value is set as the MD maximum displacement in the positional deviation test.
  • Each thermal history, displacement between each vertex TD (ppm) ⁇ (XYTD ⁇ AYTD) / AYTD ⁇ ⁇ 1000000 [X is B, C, D, E, F or G, and Y is 1, 2, 3, 4, 5 or 6. ]
  • the positional deviations TD between the six vertices in each thermal history are averaged to obtain the positional deviation TD in each thermal history. Further, in the positional deviation TD in each thermal history, the absolute value of the maximum value is set as the TD maximum displacement in the positional deviation test.
  • the larger of the MD maximum displacement and the TD maximum displacement is defined as the maximum displacement in this specification.
  • the composite material of the present invention contains a small amount of an antioxidant, an ultraviolet absorber, a dye, a filler such as other inorganic fillers, etc., as long as it does not impair the properties such as transparency and heat resistance. You can leave.
  • the planar smoothing treatment can be performed as necessary within a range that does not impair the properties such as transparency and heat resistance. Examples of the flattening treatment include application of a curable organic paint and / or curable inorganic organic hybrid paint having a volume shrinkage of less than 10%, and photocuring and / or thermosetting treatment after the application.
  • an inorganic gas barrier layer can be provided on one side or both sides of the composite material as required.
  • a desirable gas barrier layer includes a laminate of SiN x and SiO x provided on both sides of the composite material.
  • the thickness of the gas barrier layer varies depending on the density of the inorganic layer to be produced and cannot be generally specified, but is generally greater than 0 ⁇ m and preferably 1 ⁇ m or less.
  • the gas barrier layer also has an antireflection function, and therefore has the effect of improving the total light transmittance. For example, when a SiO x gas barrier layer having a thickness of 0.1 ⁇ m is provided, the total light transmittance is improved by about 4 to 5%.
  • the composite material of the present invention comprising the curable resin (A) and the glass filler (B) typically comprises a curable resin (a), an epoxy compound (b), an epoxy curing agent (c), and as necessary.
  • the varnish in which the mixture of the optional components to be blended is diluted in a solvent is mixed with the glass filler (B) (when the glass filler (B) is, for example, a granule) and / or impregnated coating (glass filler ( B) is, for example, a cloth-like body) and then heat-treated.
  • the varnish in the present invention is obtained by diluting a mixture of a curable resin (a), an epoxy compound (b), an epoxy curing agent (c) and optional components blended as necessary.
  • the solvent examples include chlorinated solvents such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride, and N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, ⁇ -butyrolactone, cyclohexanone, toluene and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the solvent is preferably methylene chloride, which has a low boiling point and does not require any explosion protection measures.
  • the amount of the solvent used is preferably 200 parts by mass or more and 1900 parts by mass or less when the total mass of the curable resin (a), the epoxy compound (b) and the epoxy curing agent (c) is 100 parts by mass. If the said usage-amount is 200 mass parts or more and 1900 mass parts or less, the varnish of the viscosity which can be easily mixed with a glass filler (B) or impregnated coating is obtained.
  • the amount used is more preferably 250 parts by mass or more and 900 parts by mass or less, and particularly preferably 300 parts by mass or more and 550 parts by mass or less.
  • Mixing of the varnish and the glass filler (B) when the glass filler (B) is a granular material can be performed by a known method. That is, a reactor with a stirrer, a viscometer represented by Laboplast Mill, and various extruders can be used.
  • Examples of the method for forming a film of the mixture of the varnish and the glass filler (B) and the method for impregnating and coating the varnish onto the glass fiber cloth include a coating method using a known coating coater or an impregnation coating coater. . Specific examples include blade coaters, wire bar coaters, air knife coaters, dip coaters, comma knife coaters, spray coaters, curtain coaters, spin coaters, etc. Combinations of more than one species are also possible. These processing formats may be a single-wafer method or a continuous method. A continuous method using a dip coater or a comma knife coater is particularly preferred.
  • the heat treatment in the present invention is a method of forming a film of a mixture of varnish and glass filler (B), which is a glass particulate, by coating, or impregnating varnish into glass filler (B), which is a glass fiber cloth.
  • the solvent in the varnish is volatilized and the curing reaction of the resin is accelerated to obtain a composite material containing the cured resin (A) and the glass filler (B).
  • the heat treatment typically comprises a first-stage heat treatment for the purpose of volatilizing the solvent contained in the varnish and a second-stage heat treatment for the purpose of subsequently curing the resin.
  • a heat treatment method a publicly known technique can be used.
  • heating by a hot air dryer heating by microwave, heating by far infrared irradiation, heating by electron beam irradiation, heating by a compression molding machine, etc. may be mentioned, and these may be one kind or a combination of two or more kinds.
  • a single wafer method or a continuous method may be used.
  • the first stage heat treatment temperature in the present invention is not particularly limited as long as the solvent in the varnish is volatilized and then a desired composite material can be obtained.
  • the drying temperature for volatilizing the solvent in the varnish is 20 ° C. or more and less than 100 ° C. If the said drying temperature is 20 degreeC or more, sufficient drying speed will be obtained, and if it is less than 100 degreeC, the drying of a solvent is possible, suppressing the hardening reaction of resin.
  • the drying temperature of the solvent in the varnish is more preferably 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, particularly preferably 60 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.
  • the second stage heat treatment for promoting the curing of the resin is preferably a heat treatment using a compression molding machine, and the heat treatment temperature range is preferably 100 ° C. or higher and 260 ° C. or lower. If the heat treatment temperature is 100 ° C. or higher, the curing rate of the resin by the heat treatment is high, and if it is 260 ° C. or less, the yellowing of the cured resin (A) is small. More preferably, heat treatment is performed in a range of 150 ° C. or higher and 260 ° C. or lower using a compression molding machine. The surface pressure applied by the compression molding machine varies depending on the thickness of the target composite material, but is usually 0.020 MPa or more and 4.0 MPa or less.
  • the heat treatment time varies depending on the composition of the varnish, particularly the type and amount of the epoxy curing agent (c), but is usually 0.5 hours or more and 5 hours or less.
  • the curing reaction may proceed in the first stage heat treatment process.
  • the composite material of the present invention can be produced by the method as described above.
  • CHD 1,3-cyclohexadiene
  • decalin used in the following examples are those obtained by adding calcium hydride, refluxing for 12 hours in a high-purity argon atmosphere, and purifying by distillation.
  • Tetrahydrofuran hereinafter referred to as “THF” was purified by distillation after adding metal sodium and benzophenone in a high purity argon atmosphere and refluxing all day and night.
  • ⁇ Method of synthesizing poly1,3-cyclohexadiene (precursor resin (p1)) as a precursor resin of the curable resin (a)> A glass container of 2.00 ⁇ 10 ⁇ 3 m 3 with an anchor-type stirring blade and a stirrer that can seal the inside of the reactor is sufficiently dried at 120 ° C., connected to a vacuum line, and the inside is depressurized. Then, the substitution with high purity nitrogen was repeated 5 times. Next, decalin (400 g), THF (3.60 g) and CHD (143 g) were added under a slight nitrogen pressure, and the temperature was raised to 15 ° C.
  • reaction solution was poured into 10.0 ⁇ 10 ⁇ 3 m 3 methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., first grade), reprecipitation purification was performed, and the curable resin (a) (P0) was recovered.
  • curable resin (a) (P0) was implemented.
  • the curable resin (a) (P0) recovered by the reprecipitation purification is redissolved in dichloromethane (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) in an undried state, and a dichloromethane solution of the curable resin is added. Produced.
  • ion exchange resin Amberlyst 15JW (manufactured by Organo Corporation) 500 ⁇ 10 ⁇ 6 m 3 minutes is packed in a glass column, pure water (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Then, the solvent was replaced in the order of dichloromethane and dichloromethane, and the mixture was kept at 30 ° C. Then, a dichloromethane solution of the curable resin (a) (P0) was passed through the solution at an SV value (space velocity: Space Velocity) of about 1 to 2. This was further purified by reprecipitation with methanol, and dried under reduced pressure in a vacuum dryer at room temperature.
  • SV value space velocity: Space Velocity
  • the finally obtained curable resin (a) (P0) (polycyclohexadiene epoxidized product) has a number average molecular weight of 12000, an epoxidation rate of 99.5%, a residual amount of Li of 1 wtppm or less, and a residual aliquot of 336. The amount was 6 wtppm or less.
  • the residual amount of Li was quantified by ICP-MS, and the residual amount of Aliquat 336 was quantified by quantifying the amount of nitrogen with a CHN coder.
  • the toluene solution was separated using a separatory funnel, and the separated toluene solution was again put into a 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 m 3 glass container containing a magnetic stirrer, and then a 48% sulfuric acid aqueous solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 400 g of Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) was added and stirring for 12 hours was repeated twice.
  • the toluene solution was separated with a separatory funnel, and the resulting solution was washed four times with 200 ml of pure water (manufactured by Kyoei Pharmaceutical Co., Ltd.) to remove the remaining sulfuric acid and hydrochloric acid.
  • reaction solution was poured into 10.0 ⁇ 10 ⁇ 3 m 3 methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., first grade), reprecipitation purification was performed, and the curable resin (a) (P1) was recovered.
  • curable resin (a) (P1) was implemented.
  • the curable resin (a) (P1) recovered by the reprecipitation purification is redissolved in dichloromethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) in an undried state, and a dichloromethane solution of the curable resin is added. Produced.
  • ion exchange resin Amberlyst 15JW (manufactured by Organo Corporation) 500 ⁇ 10 ⁇ 6 m 3 minutes is packed in a glass column, pure water (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Then, the solvent was substituted in the order of dichloromethane, and dichloromethane, and the mixture was kept at 30 ° C., and then a dichloromethane solution of the curable resin (a) (P1) was passed at an SV value (space velocity: about 1-2). This was further purified by reprecipitation with methanol, and dried under reduced pressure in a vacuum dryer at room temperature.
  • the curable resin (a) (P1) (polycyclohexadiene epoxidized product) finally obtained has a number average molecular weight of 12000, an epoxidation rate of 99.5%, a Li residual amount of 1 wtppm or less, and an aliquot of 336.
  • the residual amount of the compound in which chlorine of the counter anion was replaced with hydrogen sulfate was 5 wtppm or less.
  • the precursor resin (p2) was synthesized by the same apparatus and method as the synthesis method of p1 except that 5 m 3 ) was used.
  • the number average molecular weight of the obtained precursor resin (p2) was 4000.
  • the curable resin (a) (P2) (polycyclohexadiene epoxidized product) finally obtained has a number average molecular weight of 4800, an epoxidation rate of 90.0%, a Li residual amount of 1 wtppm or less, and an aliquot of 336.
  • the residual amount of the compound in which chlorine of the counter anion was replaced with hydrogen sulfate was 5 wtppm or less.
  • the curable resin (a) (P3) (polycyclohexadiene epoxidized product) finally obtained has a number average molecular weight of 2500, an epoxidation rate of 86.0%, a Li residual amount of 1 wtppm or less, and an aliquot of 336.
  • the residual amount of the compound in which chlorine of the counter anion was replaced with hydrogen sulfate was 5 wtppm or less.
  • ⁇ Measurement method of epoxidation rate> Using an NMR apparatus (JEOL-EX270, measurement solvent: deuterated chloroform, concentration 12.5 mg / 0.500 ⁇ 10 ⁇ 6 m 3 deuterated chloroform), 1,4-structure and 1 in the precursor resin before and after epoxy modification , 2- The area for two hydrogens derived from the structure and the area for two hydrogens of the epoxy group were determined. Next, the epoxidation rate was obtained by dividing the area of two epoxy group hydrogens by the total area of the 1,4-structure, 1,2-structure and epoxy group hydrogen.
  • Example 1 800 g of curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3,4-epoxy as epoxy compound (b) 200 g of cyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 30.0 g of a special amine-based curing agent (U-CAT12XD, manufactured by San Apro) as an epoxy curing agent (c), dichloromethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, special grade) 3) 3450 g was dissolved at room temperature to prepare a varnish.
  • a polycyclohexadiene epoxidized product
  • the prepreg obtained by the above-described continuous impregnation apparatus is cut into a square having a side of 300 mm, sandwiched between stainless steel foils (manufactured by Nippon Metal Co., Ltd., nanoBA), and further mirror-finished stainless steel (metal) Composition 304)
  • the product was introduced into a compression molding machine (model SFV-30, custom-made by Shinfuji Metal Industry Co., Ltd.) that can be evacuated while being sandwiched between plates.
  • Heat treatment was performed at a vacuum ultimate pressure of 5 kPa, a surface pressure of 2 MPa, and 250 ° C. for 60 minutes to obtain a composite material S1.
  • the content of the glass filler (B) in the composite material was 39% by mass.
  • a coloring resistance test was performed by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S1 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S1 ′ after the test.
  • Example 2 800 g of curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method as varnish, and bisphenol A type epoxy resin (JER828, Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) as epoxy compound (b) 200 g of the product) and an epoxy curing agent (c), methyl bicyclo [2.2.1] heptane-2,3-dicarboxylic acid anhydride and bicyclo [2.2.1] which are acid anhydride curing agents 170 g of acid anhydride curing agent HNA-100 (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) and 30.0 g of U-CAT12XD mainly composed of heptane-2,3-dicarboxylic acid anhydride were dissolved in 4020 g of dichloromethane as a solvent.
  • a composite material S2 was obtained by the same apparatus and method as in Example 1 except that the produced one was used.
  • Example 3 As a varnish, 700 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method, and 1,3,5-tris (2,3- 300 g of epoxypropyl) -1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 470 g of HNA-100 as an epoxy curing agent (c)
  • a composite material S3 was obtained by the same apparatus and method as in Example 1 except that 30.0 g of U-CAT12XD and 5020 g of dichloromethane as a solvent were used.
  • the content of the glass filler (B) in the composite material was 42% by mass.
  • Example 4 600 g of curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method as varnish, and fluorene-based epoxy (Ogsol PG, Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) as epoxy compound (b) Example 1 except that 300 g of the epoxy curing agent (c) and 30.0 g of HNA-100 and 30.0 g of U-CAT12XD dissolved in 4520 g of dichloromethane as a solvent were used as the epoxy curing agent (c).
  • a composite material S4 was obtained by the same apparatus and method. The content of the glass filler (B) in the composite material was 40% by mass.
  • Example 5 As a varnish, 600 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) 400 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 340 g of trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate) (manufactured by Sigma-Aldrich) and 30.0 g of U-CAT12XD as an epoxy curing agent, solvent A composite material S5 was obtained by the same apparatus and method as in Example 1 except that a material dissolved in 4710 g of dichloromethane was used. The content of the glass filler (B) in the composite material was 41% by mass.
  • Example 6 As a varnish, 600 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) 400 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 310 g of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) (manufactured by Sigma-Aldrich) as an epoxy curing agent (c) and 30.0 g of U-CAT12XD, A composite material S6 was obtained by the same apparatus and method as in Example 1 except that one prepared by dissolving in 4620 g of dichloromethane as a solvent was used. The content of the glass filler (B) in the composite material was 40% by mass.
  • Example 7 As a varnish, 600 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) 100 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma Aldrich) and 300 g of HP-7200 (manufactured by Dainippon Ink Industries, Ltd.) (dicyclopentadiene type epoxy compound as the compound name), and epoxy curing agent (c) A product prepared by dissolving bis (3-mercaptopropionic acid) ethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 50.0 g and SP150 (manufactured by ADEKA) in 50.0 g of dichloromethane and 5300 g of dichloromethane as a solvent was used.
  • a curable resin (a
  • Example 2 Except for the above, the same apparatus and method as in Example 1 were used. , To obtain a composite material S7. The content of the glass filler (B) in the composite material was 40% by mass. In order to examine the color resistance of the obtained composite material, a color resistance test was conducted by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S7 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S7 ′ after the test.
  • HP-7200 was used after being purified by the following method. HP-7200 was dissolved in dichloromethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) to prepare a HP-7200 dichloromethane solution.
  • Wakogel (registered trademark) C-200 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 500 ⁇ 10 ⁇ 6 m 3 dispersed in dichloromethane was packed in a glass column, and HP-7200 in dichloromethane solution was subjected to SV value (space velocity). : Space Velocity) About 1-2. After passing through the solution, the dichloromethane solution of HP-7200 was concentrated under reduced pressure with an evaporator and then dried under reduced pressure with a vacuum pump to obtain purified HP-7200.
  • Example 8 As a varnish, 600 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P1) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) 100 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma Aldrich) and 300 g of HP-7200 (manufactured by Dainippon Ink Industries, Ltd.) (dicyclopentadiene type epoxy compound as the compound name), and epoxy curing agent (c) A product prepared by dissolving bis (3-mercaptopropionic acid) ethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 50.0 g and SP150 (manufactured by ADEKA) in 50.0 g of dichloromethane and 5300 g of dichloromethane as a solvent was used.
  • Example 7 Except for the above, the same apparatus and method as in Example 1 were used. , To obtain a composite material S8. The content of the glass filler (B) in the composite material was 40% by mass. In order to investigate the coloring resistance of the obtained composite material, a coloring resistance test was performed by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S8 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S8 ′ after the test. HP-7200 was used after being purified by the same apparatus and method as in Example 7.
  • Example 9 As a varnish, 800 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P1) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) Except for using 200 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 30.0 g of U-CAT12XD as an epoxy curing agent (c) and a solution prepared by dissolving 3450 g of dichloromethane as a solvent, By the same apparatus and method as in Example 1, composite material S9 was obtained.
  • a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P1) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3 as an epoxy compound (b) Except for using 200 g of 4-epoxycyclohex
  • the content of the glass filler (B) in the composite material was 37% by mass.
  • a color resistance test was conducted by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S9 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S9 ′ after the test.
  • Example 10 As a varnish, 800 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P2) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) Except for using 200 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 30.0 g of U-CAT12XD as an epoxy curing agent (c) and a solution prepared by dissolving 3450 g of dichloromethane as a solvent, A composite material S10 was obtained by the same apparatus and method as in Example 1.
  • a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P2) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3 as an epoxy compound (b) Except for using 200 g of 4-epoxycyclohex
  • the content of the glass filler (B) in the composite material was 36% by mass.
  • a color resistance test was performed by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S10 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S10 ′ after the test.
  • Example 11 As a varnish, 800 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P3) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) Other than using 200 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 30.0 g of U-CAT12XD dissolved in 3450 g of dichloromethane as a solvent as an epoxy curing agent (c) A composite material S11 was obtained by the same apparatus and method as in Example 1. The content of the glass filler (B) in the composite material was 35% by mass. In order to investigate the color resistance of the obtained composite material, a color resistance test was conducted by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S11 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S11 ′ after the test.
  • Example 12 As a varnish, 600 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) It was prepared by dissolving 400 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 490 g of HNA-100 and 30.0 g of U-CAT12XD as an epoxy curing agent (c) and 5090 g of dichloromethane as a solvent.
  • a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P0) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) It was prepared by dissolving 400 g of 4-epoxycyclohexanecarbox
  • Example 2 The same apparatus as in Example 1 except that a glass cloth (thickness 52 ⁇ m, S glass: refractive index 1.525, manufactured by Asahi Kasei Electronics Co., Ltd.) was used as the glass filler (B). And composite material S12 was obtained by the method. The content of the glass filler (B) in the composite material was 53% by mass. In order to investigate the color resistance of the obtained composite material, a color resistance test was conducted by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S12 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S12 ′ after the test.
  • a glass cloth thickness 52 ⁇ m, S glass: refractive index 1.525, manufactured by Asahi Kasei Electronics Co., Ltd.
  • Example 13 As a varnish, 600 g of a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P1) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3, as an epoxy compound (b) It was prepared by dissolving 400 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (manufactured by Sigma-Aldrich) and 490 g of HNA-100 and 30.0 g of U-CAT12XD as an epoxy curing agent (c) and 5090 g of dichloromethane as a solvent.
  • a curable resin (a) (polycyclohexadiene epoxidized product) (P1) produced according to the above curable resin production method, and (3,4-epoxycyclohexyl) methyl-3 as an epoxy compound (b) It was prepared by dissolving 400 g of 4-epoxycyclohexanecarboxylate (
  • Example 2 The same apparatus as in Example 1 except that a glass cloth (thickness 52 ⁇ m, S glass: refractive index 1.525, manufactured by Asahi Kasei Electronics Co., Ltd.) was used as the glass filler (B). And composite material S13 was obtained by the method. The content of the glass filler (B) in the composite material was 53% by mass. In order to investigate the color resistance of the obtained composite material, a color resistance test was conducted by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S13 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S13 ′ after the test.
  • a color resistance test was conducted by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which S13 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material S13 ′ after the test.
  • a compression molding machine that can be sandwiched between stainless steel (metal composition 304) plates mirror-finished by hard chrome plating and that can be used to create a vacuum in the machine (Shinfuji Metal Industry Co., Ltd., Model SFV-30, special order) Product). Heat treatment was performed at a vacuum ultimate pressure of 5 kPa, a surface pressure of 2 MPa, and 170 ° C. for 15 minutes to obtain a composite material T1. The content of the glass filler (B) in the composite material was 43% by mass.
  • Tokyo 90.0 g of Kasei Kogyo Co., Ltd. and 10.0 g of bisphenol S type epoxy resin (EXA1514, EXA made by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), 153 g of HNA100 as an epoxy curing agent (c), tetrapheny
  • the above varnish was impregnated and applied to a glass cloth (thickness 52 ⁇ m, S glass: refractive index 1.525, manufactured by Asahi Kasei Electronics Co., Ltd.) to obtain a prepreg.
  • This prepreg was sandwiched between release-treated glass plates and heated in an oven at 100 ° C. for 2 hours, further at 120 ° C. for 2 hours, further at 150 ° C. for 2 hours, and further at 170 ° C. for 2 hours to obtain a composite material T3.
  • Content of the glass filler (B) in a composite material was 56 mass%.
  • a color resistance test was performed by heating at 250 ° C. for 1 hour in a dryer in which T3 was further nitrogen-flowed to obtain a composite material T3 ′ after the test.
  • ⁇ Measuring method of average coefficient of thermal expansion of glass filler (B) and composite material> A film that was arbitrarily cut from a glass cloth as a glass filler (B) or a composite material to a width of 3 mm and a length of 18 mm was used as an evaluation material. Using a TMA60 type thermomechanical analyzer manufactured by Shimadzu Corporation, the temperature was raised from 30 ° C. to 250 ° C. at a rate of 50 ° C. per minute in a nitrogen atmosphere and held for 5 minutes, and then 15 minutes per minute. The temperature was lowered to 30 ° C at a rate of ° C and held for 15 minutes after reaching 30 ° C. Next, the temperature was increased to 250 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute, and the value at 30 ° C. to 250 ° C. was measured to obtain the average thermal linear expansion coefficient. The load was set to 4 g and the measurement was performed in the tension mode.
  • ⁇ Measurement method of composite material thickness The thickness of the composite material of the present invention was measured using a film thickness meter (manufactured by Mitutoyo Corporation, surface contact type film thickness meter; Code No. 547-401). The average value of the measured values measured at 15 or more different points was taken as the film thickness ( ⁇ m).
  • the refractive indexes of the cured resin (A) and the glass filler (B) were obtained using a Metricon model 2010 prism coupler installed in a constant temperature room at 25 ° C.
  • the glass filler (B) a glass cloth was melted in a platinum crucible and then molded into a plate shape to prepare a sample.
  • a wavelength dispersion diagram of the refractive index was obtained from the measurement results at wavelengths of 532 nm, 632.8 nm, and 824 nm using Cauchy's formula, and the refractive index at a wavelength of 589 nm was obtained.
  • Total light transmittance measurement method A film that is arbitrarily cut into 30 mm square from the composite material is used as an evaluation sample, and the total light transmission of the composite material is performed in accordance with JIS-K-7361 using a haze meter (NDH; 2000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The rate was measured.
  • NDH haze meter
  • ⁇ Measurement method of Re0 and Re40> The film arbitrarily cut into 30 mm square from the composite material was used as an evaluation sample, and the refractive index and the film thickness were measured by the above methods. Subsequently, using a phase birefringence measuring apparatus (KOBRA-WR, manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd.), the front retardation value (Re0) of the composite material and the film thickness of 100 ⁇ m, which is an index of the angle dependence of birefringence, were converted. The retardation value (Re40) at an angle of 40 ° was measured.
  • KOBRA-WR phase birefringence measuring apparatus
  • the slow axis is set as the tilt rotation axis, and 0 ° to + 40 ° with respect to the normal direction of the evaluation sample, and then Measurements were performed while continuously tilting the stage in the range of ⁇ 40 ° to + 40 °.
  • the retardation value at each angle of Re0, + 40 ° and ⁇ 40 ° was averaged for the retardation of 0 ° relative to the normal direction, and the value converted to 100 ⁇ m thickness using the sample thickness measured in advance was defined as Re40. .
  • ⁇ Method for measuring glass transition temperature of composite material A sample obtained by cutting the composite material into a width of 3 mm and a length of 40 mm was used as an evaluation material, and then the thickness was measured with a micrometer. Next, a sample was attached between chucks adjusted to an interval of 35 mm of RHEOVIBRON Model DDV-01 FP manufactured by Orientec Co., Ltd., and measurement was performed in the atmosphere at a temperature rising rate of 3 ° C./min. From the viscoelasticity measurement results obtained, a Tan ⁇ peak was found, and the temperature at the peak was defined as the glass transition temperature of the composite material.
  • the evaluation sample punched out with a Thomson blade was heat-treated at 240 ° C. for 30 minutes under a nitrogen stream.
  • Each distance between the vertices of the punched portion of the evaluation sample after the heat treatment was measured with a length measuring machine, and A1MD, A2MD, A3MD, A4MD, A5MD, A6MD, A1TD, A2TD, A3TD, A4TD, A5TD of thermal history A, A6TD.
  • the sample to which the thermal history A was added was heated in air at 150 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the vertices is measured with a length measuring machine, and B1MD, B2MD, B3MD, B4MD, B5MD, B6MD, B1TD, B2TD, B3TD, B4TD, B5TD, B6TD, and the heat history B did.
  • the sample to which the thermal history B was added was heated in the atmosphere at 250 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the vertices is measured with a length measuring machine, and C1MD, C2MD, C3MD, C4MD, C5MD, C6MD, C1TD, C2TD, C3TD, C4TD, C5TD, C6TD, and the heat history C did.
  • the sample to which the thermal history C was added was heated in air at 150 ° C. for 10 minutes. About the film after a heating, each distance between the said vertices is measured with a length measuring machine, D1MD, D2MD, D3MD, D4MD, D5MD, D6MD, D1TD, D2TD, D3TD, D4TD, D5TD, D6TD, and the heat history D did. Next, the sample to which the thermal history D was added was heated in the atmosphere at 250 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the said vertexes is measured with a length measuring machine, E1MD, E2MD, E3MD, E4MD, E5MD, E6MD, E1TD, E2TD, E3TD, E4TD, E5TD, E6TD, did.
  • the sample to which the thermal history E was added was heated in air at 150 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the said vertices is measured with a length measuring machine, F1MD, F2MD, F3MD, F4MD, F5MD, F6MD, F1TD, F2TD, F3TD, F4TD, F5TD, F6TD of heat history F did.
  • the sample to which the thermal history F was added was heated in the atmosphere at 230 ° C. for 10 minutes.
  • each distance between the vertices is measured with a length measuring machine, and G1MD, G2MD, G3MD, G4MD, G6MD, G1TD, G2TD, G3TD, G4TD, G5TD, G6TD, and the thermal history G did.
  • the positional deviations in the thermal histories B, C, D, E, F, and G were obtained by the following formula.
  • Each thermal history, displacement between each vertex MD (ppm) ⁇ (XYMD ⁇ AYMD) / AYMD ⁇ ⁇ 1000000 [Wherein X is B, C, D, E, F or G, and Y is 1, 2, 3, 4, 5 or 6. ]
  • the positional deviation MD between the six vertices in each thermal history was averaged to obtain the positional deviation MD in each thermal history. Further, in the positional deviation MD in each thermal history, the absolute value of the maximum value was taken as the MD maximum displacement in the positional deviation test.
  • Each thermal history, displacement between each vertex TD (ppm) ⁇ (XYTD ⁇ AYTD) / AYTD ⁇ ⁇ 1000000 [X is B, C, D, E, F or G, and Y is 1, 2, 3, 4, 5 or 6. ]
  • the positional deviations TD between the six vertices in each thermal history were averaged to obtain the positional deviation TD in each thermal history. Further, in the positional deviation TD in each thermal history, the absolute value of the maximum value was taken as the TD maximum displacement in the positional deviation test.
  • the curable resin and composite material provided by the present invention that can provide both good optical characteristics and active matrix driving semiconductor process compatibility can be suitably applied to, for example, various flat panel applications.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

 光学特性とプロセス適合性との両者を兼ね備えた透明樹脂基板材料を与えることができる硬化性樹脂及び複合材料を提供する。本発明は、下記式(1)[式中、nは10以上の整数である。]で表される環状エポキシ構造及び下記式(2): [式中、mは10以上の整数である。]で表される環状エポキシ構造のうち少なくともいずれかを有する硬化性樹脂(a)を提供する。本発明はまた、該硬化性樹脂(a)と、該硬化性樹脂(a)とは異なる環状エポキシ化合物(b)と、エポキシ硬化剤(c)とを熱処理することにより得られる硬化樹脂(A);及びガラスフィラー(B);を含有する、複合材料を提供する。

Description

硬化性樹脂及び複合材料
 本発明は優れた光学特性とプロセス適合性とを与える硬化性樹脂及び複合材料に関する。
 表示素子用途等に用いられている透明基板材料は、特に、液晶用途においては、レタデーション(複屈折)が小さく、無色透明であるという光学性能を必要とする。液晶パネルは画素を表示するために偏光を利用するため、透明基板材料は、偏光漏れの原因である正面レタデーションが小さいことを必要とするからである。
 加えて、液晶パネルは斜めから見る場合もあるため、透明基板材料のレタデーションの角度依存性が小さいことが併せて必要である。
 また表示素子用途では、カラー化や動画にも対応する必要があるため一般的にはアクティブマトリックス駆動方式が採用されている。
 このアクティブマトリックス駆動用半導体の製造プロセスにおいては、アモルファスシリコン系半導体を積層させる基板では250℃を超える工程が存在し、低温ポリシリコン系半導体を積層させる基板では350℃を超える工程が存在する。従ってこの用途に供される透明基板材料では最低250℃に耐えるプロセス適合性も必要である。
 上記のような光学性能又はプロセス適合性を満足するものとして、これまで、透明基板材料にはガラス等の材料が用いられてきた。しかしながら、近年、表示素子を組み込むハード自体の薄型化及び軽量化に伴い、透明基板材料にも薄型化及び軽量化が要求されてきている。
 これに対して、透明基板材料を樹脂で構成することが検討されているが、樹脂を用いた場合以下の解決すべき課題があることが本発明者らの検討で明らかとなってきた。
 第一の課題は、樹脂を用いた場合プロセス適合性が充分でないことである。透明基板材料をカラー化及び動画に対応させた表示素子に用いる場合、上記のようなアクティブマトリックス駆動用半導体の製造プロセスに耐え得る耐熱性が必要となる。加えて、透明基板材料の熱線膨張係数が、基板上に積層される半導体素子とほぼ同等に小さいことも必要なことが明らかとなってきた。基板と該基板上に積層される半導体素子との熱線膨張係数の差が小さい場合、プロセス中での基板の反りや、半導体にダメージを与える界面応力の発生を抑制できるからである。さらには、製造プロセスにおいて、4回から5回繰り返される露光工程の加熱後における位置ずれ安定性が必要であることも明らかになってきた。位置ずれ安定性が良いほど、製造プロセスにおける露光ずれマージンを小さくすることができるからである。
 第二の課題は、樹脂を用いた場合光学的特性が充分でないことである。光学的特性の中でも、複屈折が小さく、無色透明であることに関して特に不十分である。例えばガラスは、上記のような製造プロセスにおいて300℃以上の加熱、及び冷却を経ても特段変質しないが、有機物である樹脂は物質中の不純物(重合開始剤、重合促進剤、各種遷移金属イオン、溶存している酸素等)による劣化、あるいは有機物そのものの化学結合が弱いために生じる熱分解等で劣化し、着色を生じ易いからである。
 現在、ガラス繊維や無機粒子等の各種フィラーと、該フィラーの屈折率とほぼ一致する屈折率を有する樹脂とを複合化して透明な複合化材料を得ることが当該分野において検討されている。
 例えば特許文献1には、フィラーとしてガラス繊維製布状体、具体的には屈折率1.530のSガラスクロス又は屈折率1.510のNEガラスクロスと、それぞれのガラスクロスと屈折率が合った樹脂とを複合化させた樹脂基板が提案されている。また、Eガラスクロスを樹脂と複合化する方法も検討されている(特許文献2)。
特開2004-231934号公報 特開2008-105287号公報
 上記のように耐熱性があり、線膨張係数が小さく、複屈折が小さく、無色透明であるといった課題を同時に満足する技術は特許文献1及び2には開示されていない。本発明は、これらの課題を同時に満足しようとするものである。加えて、本発明は、Sガラス等の中空状のガラスファイバー特有の問題を解消するために、ガラスクロスの材料として例えばSガラスの代わりにEガラスを使った場合にも充分な性能を発揮し得る、熱硬化性樹脂とガラスクロスとの複合材料を提供しようとするものである。
 ここにSガラス特有の問題を説明する。Sガラスクロスの素材であるSガラスは、溶融温度が1600℃以上と高いため、その製造工程において溶融炉の炉材が侵食されやすい。そのため炉の耐熱性を考慮して比較的低温でガラスが溶融されている。これにより、溶融炉中のガラスの粘度が高くなり、溶融工程で発生する気泡がガラスから抜けにくく、結果的に、このような気泡の残ったSガラスを材料としてガラスクロスのファイバーを紡糸すると、溶融工程で抜けなかった気泡がファイバー中に入り、中空状のガラスファイバーとなってしまう。中空状のガラスファイバーが混入したSガラスクロスと、Sガラスクロスと屈折率が合った樹脂とを複合化させても、ガラスファイバー中の中空部分は屈折率が1の空気であるため、複合化樹脂基板を光が通る際に、中空部分で光の散乱が生じてしまう。液晶用途の場合、この中空部分での光の散乱があると偏光のずれが発生し、表示コントラストの低下を生じさせるため、Sガラスクロスと樹脂との複合化樹脂基板は光学性能としては不十分となる。
 また、NEガラスクロスの素材であるNEガラスは、B23成分を多く含有しているため、溶融時にB23が蒸発し、気泡が発生する。そのため、Sガラスクロスと同様、NEガラスクロスと樹脂との複合化樹脂基板についても中空状のガラスファイバーが混入するので、液晶用途の場合、上記と同様の理由で光学性能としては不十分となる。
 さらに、NEガラスにおいては、B23由来の気泡を除去するために長時間溶融すると、B23揮発量が多くなり、ガラスを均質な状態にすることが困難となり、NEガラスクロスの屈折率が不均一となり、樹脂と屈折率を合わせることが困難となってしまう問題もある。
 そのため、従来技術では上記特許文献2に開示されているように、Sガラスクロス及びNEガラスクロスで生じるような気泡の発生という欠陥が少ないガラスクロスとして、Eガラスクロスを樹脂と複合化する方法が検討されている。しかしながらEガラスは屈折率及びアッベ数が共に高いため、一般的にアッベ数が小さい樹脂との組み合わせが難しく、広い波長領域の全域で高い光透過率を得ることが困難であった。特許文献2では、Eガラスと組み合わせる樹脂として、ジシクロペンタジエン誘導体を主鎖骨格に有するエポキシ化合物と、シクロヘキサンを含有するエポキシ化合物とをカチオン性硬化触媒で熱処理することで得られるエポキシ硬化樹脂を開示し、Eガラスクロスと該硬化樹脂とを複合化させた複合化材料を提案している。上記硬化樹脂の屈折率はEガラスクロスの屈折率と一致しており、また該硬化樹脂のアッベ数は50を超えているため、広い波長領域の全域で高い光透過率が達成されている。
 しかしながら、特許文献2の追試を本発明者らが行ったところ、特許文献2に開示された複合化材料は、ガラス転移温度が200℃以下と、250℃以上の耐熱が必要なアクティブマトリクス駆動用半導体の製造プロセスに適合したものではなかった。即ち、光学特性は充分であってもプロセス適合性、特に耐熱性において不十分であった。
 このように、透明基板材料において樹脂を用いた液晶用途用の材料において、光学特性及びプロセス適合性をともに満足する材料は見出されていないのである。
 本発明は、表示素子用途、特に液晶用途において要求される、光学特性とプロセス適合性との両者を兼ね備えた透明樹脂基板材料を与えることができる硬化性樹脂、及びこれを用いて形成される、光学特性及びプロセス適合性に優れる複合材料の提供を目的とする。
 本発明は以下の通りである。
[1] 下記式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
[式中、nは10以上の整数である。]
で表される環状エポキシ構造及び下記式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
[式中、mは10以上の整数である。]
で表される環状エポキシ構造のうち少なくともいずれかを有する、硬化性樹脂(a)。
[2] 上記硬化性樹脂(a)と、該硬化性樹脂(a)とは異なる環状エポキシ化合物(b)と、エポキシ硬化剤(c)とを熱処理することにより得られる硬化樹脂(A);及び
 ガラスフィラー(B);
を含有する、複合材料。
[3] 上記ガラスフィラー(B)が、波長589nmにおける屈折率1.520以上1.570以下、及びアッベ数50以上65以下を有し、かつ、
 波長589nmにおける上記硬化樹脂(A)の屈折率と上記ガラスフィラー(B)の屈折率との間の差が0.01以下である、上記[2]に記載の複合材料。
[4] 上記硬化性樹脂(a)が、下記式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
[式中、nは10以上の整数である。]
で表される環状エポキシ構造、及び数平均分子量3000以上40000以下を有し、かつ、
 上記ガラスフィラー(B)が、上記波長589nmにおける屈折率1.550以上1.570以下、及び上記アッベ数50以上65以下を有する、上記[3]に記載の複合材料。
[5] 上記硬化性樹脂(a)が、
 下記式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
[式中、nは10以上の整数である。]
で表される構造及び下記式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
[式中、mは10以上の整数である。]
で表される構造のうち少なくともいずれかを含む前駆体樹脂を、硫酸水素第4級アンモニウム系相間移動触媒、タングステン酸金属触媒、ホスホン酸類化合物及び過酸化水素を用いて酸化反応させることにより得られる樹脂である、上記[2]~[4]のいずれかに記載の複合材料。
[6] 上記ガラスフィラー(B)の30℃~250℃における平均熱線膨張係数が0ppm/℃以上10ppm/℃以下である、上記[2]~[5]のいずれかに記載の複合材料。
[7] 上記硬化樹脂(A)のアッベ数が40以上65以下である、上記[2]~[6]のいずれかに記載の複合材料。
[8] 厚み10μm以上100μm以下のフィルム形状であり、全光線透過率が85%以上95%以下、かつ波長400nmにおける光線透過率が80%以上95%以下である、上記[2]~[7]のいずれかに記載の複合材料。
[9] 30℃~250℃における平均熱線膨張係数が5ppm/℃以上20ppm/℃以下であり、かつ、位置ずれ試験による最大変位が0ppm以上60ppm以下である、上記[8]に記載の複合材料。
 本発明によれば、各種フラットパネル等の用途において、良好な光学特性とプロセス適合性(例えばアクティブマトリクス駆動用半導体プロセス適合性)とをともに与えることができる硬化性樹脂及び複合材料を提供できる。本発明の特定の態様によれば、高温下で高剛性を有し、熱線膨張係数が小さく、位置ずれに対する安定性が良好であり、かつ、高透明性及び低複屈折で、屈曲時の品位低下を回避できる複合材料を提供できる。
本発明の一実施形態で用いるアリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物のTG/DTAを示す図である。 本発明の一実施形態で用いるアリクワット336のTG/DTAを示す図である。 本発明の一実施形態で用いる、アリクワット336とアリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物との熱分解GC-MSを示す図である。 本発明における実施例で用いる連続含浸装置の概略図である。 本発明における実施例で用いるトムソン刃で打ち抜いた評価試料の概略図である。図中で黒色に塗りつぶした箇所が打ち抜き箇所である。黒塗り□は10mm角の正方形で、黒塗り△は一辺が10mmの正三角形である。 本発明における実施例で用いるトムソン刃で打ち抜いた評価試料の測定箇所を示す図である。
 本発明について、以下具体的に説明する。
[硬化性樹脂(a)]
 本発明は、下記式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
[式中、nは10以上の整数である。]
で表される環状エポキシ構造及び下記式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
[式中、mは10以上の整数である。]
で表される環状エポキシ構造のうち少なくともいずれかを有する、硬化性樹脂(a)を提供する。従って、硬化性樹脂(a)は環状へテロ基構造を繰返し単位とする。本発明の硬化性樹脂(a)は、高温下でも高剛性で耐熱性に優れる。また本発明の硬化性樹脂(a)の屈折率及びアッベ数は、Eガラス、Sガラス等のガラスの屈折率及びアッベ数と容易に近接又一致させることができる。これは、硬化性樹脂(a)の構造が硬化後に一部ラダー構造となるためと推定される。よって本発明の硬化性樹脂(a)は、例えばEガラス、Sガラス等で形成されるガラスフィラーとの複合化によって高透明性かつ高耐熱性の複合材料を与えることができるため、該複合材料は良好な光学特性とプロセス適合性とをともに有する。なお、上記のラダー構造とは、前駆体樹脂の繰返し構造(例えば後述の式(3)又は式(4)で表される構造)が後述する酸化反応(エポキシ化反応)に引き続き架橋して得られる構造を言う。
 上記式(1)中のn及び上記式(2)中のmは、環状エポキシ構造の繰返し数を表す。上記式(1)及び(2)において、エポキシ構造を有することにより、硬化性樹脂(a)を硬化性樹脂として用いることができる。
 上記式(1)及び(2)で表される各構造の両末端は、各々独立に、例えば水素又は炭素数1以上20以下の炭化水素基であることができる。炭素数1以上20以下の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基等が挙げられ、各々独立に選択される。またn及びmは繰り返し数でありそれぞれ10以上の整数である。n及びmがそれぞれ10以上であれば、同じ構造(例えば式(3)又は式(4)で表される構造)が繰り返された状態(すなわちブロック状態)でエポキシ化反応に引き続き架橋することができるので、結果的に本発明における複合材料の線膨張係数を小さくすることが可能となるため、好ましい。またn及びmはそれぞれ1000以下であることが好ましい。この場合エポキシ化率が高い脂環式構造エポキシ化合物を得ることができる。n及びmは、それぞれ、より好ましくは30以上、特に好ましくは40以上であり、また、より好ましくは300以下、特に好ましくは250以下である。
 好ましい硬化性樹脂(a)の具体的な化合物例としては、ポリシクロヘキサジエンオキサイドが挙げられる。
 本発明の硬化性樹脂(a)は、例えば、下記式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
[式中、nは10以上の整数である。]
で表される構造(以下1,4-構造と記すこともある)及び下記式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
[式中、mは10以上の整数である。]
で表される構造(以下1,2-構造と記すこともある)のうち少なくともいずれかを含む前駆体樹脂、より好ましくは上記式(3)で表される構造と上記(4)で表される構造とを有する前駆体樹脂、にそれぞれ存在する二重結合構造を変性させることにより得ることができる。上記式(3)で表される構造は上記式(1)で表される構造を形成するために採用でき、上記式(4)で表される構造は上記式(2)で表される構造を形成するために採用できる。特に好ましくは、硬化性樹脂(a)は、上記式(3)で表される構造及び上記(4)で表される構造のうち少なくともいずれかを含む前駆体樹脂を、硫酸水素第4級アンモニウム系相間移動触媒、タングステン酸金属触媒、ホスホン酸類化合物及び過酸化水素を用いて酸化反応させることにより得られる樹脂である。
 本発明の硬化性樹脂(a)の数平均分子量は、ゲルパーミエーションカラム法によるポリスチレン換算分子量として1000以上40000以下であることが好ましく、3000以上40000以下であることがより好ましい。上記数平均分子量が1000以上であれば、硬化性樹脂(a)の前駆体樹脂の重合時において典型的に用いるアルカリ金属を、再沈精製法により容易に除去可能である。また、上記数平均分子量が3000以上であれば、硬化性樹脂(a)の前駆体樹脂のエポキシ化反応におけるエポキシ化率が90%以上となり、十分な架橋性が得られるため好ましく、かつ本発明に係る複合材料における平均線膨張係数を例えば5ppm/℃以上20ppm/℃以下として位置ずれに対する安定性を向上させることができる。一方、上記数平均分子量が40000以下であれば前駆体樹脂からの変性が容易である。好ましい数平均分子量は4000以上30000以下であり、特に好ましい数平均分子量は5000以上25000以下である。
[硬化性樹脂(a)の合成方法]
 本発明の硬化性樹脂(a)は、例えば上述したような前駆体樹脂を用いて、例えば以下の方法で得ることができる。以下、前駆体樹脂として1,3-シクロヘキサジエン系樹脂を用いる場合について更に説明する。前駆体樹脂である1,3-シクロヘキサジエン系樹脂とは、1,3-シクロヘキサジエンを公知な重合方法であるアニオン重合又はカチオン重合で重合することにより得られるもの、並びに一般的な高分子に公知の高分子グラフト反応で1,3-シクロヘキサジエンを導入したものである。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂は、典型的には、上述した1,4-構造と1,2-構造とを制御された比率で有する。1,3-シクロヘキサジエン系樹脂としてはアニオン重合により得られるものが特に適している。アニオン重合は、1,3-シクロヘキサジエン系樹脂の分子量を緻密に制御可能であり、かつ前駆体樹脂中の1,2-構造と1,4-構造との比率を制御したホモポリマーを容易に得ることができる。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂をアニオン重合によって得る場合、重合溶媒として使用できる炭化水素化合物としては、ブタン、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、iso-オクタン、n-ノナン、n-デカン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナンのような炭素数4から10の飽和炭化水素化合物、及び、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、テトラリンのような炭素数6から10の芳香族炭化水素化合物が挙げられる。これらは工業的な生産性、次反応への影響等を考慮して任意に選択可能であり、必要に応じて1種又は2種以上の混合物であることができる。特に好ましい溶媒は、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリンのような飽和炭化水素化合物である。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂をアニオン重合によって得る場合、開始剤としては従来公知の開始剤が使用可能であり、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム等を含む有機金属化合物が使用できる。これらは必要に応じ1種でも2種以上でも構わない。また特に望ましい開始剤は有機リチウム化合物である。従来公知の有機リチウム化合物としては、例えばメチルリチウム、エチルリチウム、n-プロピルリチウム、iso-プロピルリチウム、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム、ペンチルリチウム、ヘキシルリチウム、アリルリチウム、シクロヘキシルリチウム、フェニルリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、1,3-ビス[1-リチウム-1,3,3-トリメチル-ブチル]ベンゼン、シクロペンタジエニルリチウム、インデニルリチウム、ブタジエニルジリチウム、イソプレニルジリチウム等、及びポリブタジエニルリチウム、ポリイソプレニルリチウム、ポリスチリルリチウム等、高分子鎖の一部にリチウム原子を含有するオリゴマー若しくは高分子化合物が挙げられる。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂をアニオン重合によって得る場合、用いられる開始剤には、反応速度及び1,4-構造と1,2-構造との比率を制御するために、エーテル類及びアミン類に代表される極性物質を更に併用することができる。これらは必要に応じ1種でも2種以上でも構わない。
 上記極性物質として使用できるエーテル類としては、分子中に1個以上の酸素原子を含むエーテル類、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジメトキシエチレングリコール、ジエトキシエチレングリコール、ジオキサン、トリオキサン、2,2-ビス(2-オキソラニル)プロパン及び1,1-ジメトキシシクロヘキサノンを例示することが出来る。またアミン類としては、分子中に1個以上の酸素原子を含む三級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N,N-ジメチルアニリン、N,N,N’,N’-テトラメチルジアミノメタン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-プロパンジアミン、テトラメチルジエチレントリアミン、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、4,4’-ビピリジル等が挙げられる。
 上記開始剤及び上記極性物質の組合せとしては、有機リチウム化合物及びエーテル類の組合せが、1,3-シクロヘキサジエン系樹脂を上述した1,4-構造に制御できる点で望ましい。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂としては、ホモポリマーのみならず、共重合体、即ちランダム共重合体又はブロック共重合体も可能である。
 本発明において、ブロック共重合体である1,3-シクロヘキサジエン系樹脂を用いる場合、1,3-シクロヘキサジエンと共重合可能な従来公知の共重合モノマーを使用できる。従来公知の共重合モノマーとしては例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン等の鎖状共役ジエン系モノマー、スチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、2,5-ジメチルスチレン、o-メトキシスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルナフタレン、ビニルピリジン、α-メチルスチレン、1,2-ジメチルスチレン、1,1-ジフェニルエチレン、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、1、3-ジイソプロペニルベンゼン、N-フェニルマレイミド等のビニル芳香族系モノマー、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メチルビニルケトン、α-シアノアクリル酸メチル等の極性ビニル系モノマー、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、環状ラクトン、環状ラクタム、環状シロキサン等の極性モノマー、並びにエチレン及びα-オレフィン系モノマーを例示することが出来、これらは必要に応じ1種でも2種以上でも構わない。高分子量体を容易に得ることができるという点で特に好ましいモノマーとしては1,3-ブタジエン、イソプレン、スチレン及びα-メチルスチレンが挙げられる。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂共重合体のうち、ブロック共重合体とは、1,3-シクロヘキサジエン由来のモノマーユニットである1,4-構造及び1,2-構造が配列したブロック構造と、各種共重合モノマー由来のモノマーユニットが配列したブロック構造と、1,3-シクロヘキサジエン由来のモノマーユニットである1,4-構造及び1,2-構造と各種共重合モノマー由来のモノマーユニットが配列したブロック構造とからなるポリマーである。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂を得るための重合時間は、目的ポリマー構造や重合条件によって異なるため特に限定することは出来ないが、通常は48時間以内であり、特に好適には30分から8時間の範囲である。重合反応はいずれも純度99.9999%、酸素0.2ppm未満、二酸化炭素1.0ppm未満の高純度窒素、高純度アルゴン等の不活性ガス下で実施する。重合中は、重合開始剤やアニオン活性末端を不活性化させるような不純物(例えば水、酸素、炭酸ガス等)の系内への混入量が数ppmであっても重合速度が大きく低下するので、上記不純物の混入は好ましくない。従って不純物の混入には特に留意する必要があり、重合系は大気圧よりも常に高いことが望ましく、また上記重合温度範囲で原料の単量体及び炭化水素化合物溶媒を液相に維持するのに十分な圧力範囲で実施する。
 また必要な重合度に達した時点で、アニオン活性末端を停止させるため重合停止剤を用いて、重合を停止させる。重合停止剤としては、アニオン活性末端を失活させる公知の重合停止剤を採用することが出来る。好適な重合停止剤として、水、炭素数が1から20であるアルコール、ケトン、フェノール、カルボン酸、二酸化炭素、水素等を例示することが出来る。また重合停止前のリビング高分子を反応停止専用の反応器へ移送し、その後に重合停止剤を用いて重合を停止させることも可能である。更には、重合反応の形式は一括仕込み式、追添式、一部一括仕込み追添併用式、あるいは連続式等を利用することが可能である。また、重合溶媒、重合開始剤、アミン類及びモノマーを、適宜必要に応じて、その一部又は全量をあらかじめ反応器に添加することが可能であり、またその後の各成分の添加順序及び添加時期も適宜必要に応じて選択することが可能である。
 1,3-シクロヘキサジエン系樹脂のポリマー中に存在する二重結合は部分的に水素化してもよい。1,3-シクロヘキサジエン系樹脂の水素化反応は、典型的には、未水素化重合体を必要十分に溶解させ、かつ自身が水素化されない溶媒での希釈系で実施される。水素化に用いる溶媒としては、水素化触媒に不活性であるものが好ましい。水素化に用いる溶媒の好ましい例としては、n-ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素を挙げることができる。また、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素も挙げることができる。これらの溶媒は、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
 上記のような溶媒の希釈系中で水素化を行う際の系中の1,3-シクロヘキサジエン系樹脂濃度は、通常5質量%以上40質量%以下である。上記濃度が5質量%以上であれば、1,3-シクロヘキサジエン系樹脂と触媒とが接触する確率が高くなり十分な水素化反応速度が得られる。また上記濃度が40質量%以下であれば、希釈液の粘度が低く、水素化時に発生する発熱を良好に除熱することが可能である。水素化の温度は20℃から180℃で適宜選択可能である。温度がこの範囲内であれば十分な水素化速度が得られ、かつ水素化触媒の劣化も問題にならず、高分子鎖中の二重結合の部分的な水素化を効率的に進行させることが可能である。また水素化圧は水素化触媒の種類によって異なるが通常0.5MPaから10MPaで適宜選択可能である。
 上記の水素化反応で用いる水素化触媒は、要求される水素化高分子構造が得られる触媒であれば種類及び量は制限されない。水素化触媒としてはチタン、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル、レニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム及び白金から選択される少なくとも1種の金属を含有する均一系水素化触媒あるいは不均一系水素化触媒を使用することが可能であるが、水素化反応を均一かつ効率的に進行させる点で特に均一水素化触媒を用いることが好ましい。
 均一系水素化触媒は、典型的には、反応系に可溶な上記金属の有機金属化合物及び金属錯体である。金属錯体の配位子としては、水素、ハロゲン、窒素化合物、カルボン酸等の適当な元素又は有機化合物を任意に選択することが可能である。配位子の具体例としては、水素、フッ素、塩素、臭素、一酸化窒素、一酸化炭素、ヒドロキソ、エーテル、アミン、チオール、ホスフィン、カルボニル、オレフィン、各種ジエン等の元素又は化合物を例示することが出来る。また必要に応じてアルキルリチウム、アルキルマグネシウム、アルキルアルミニウム等の1族、2族及び13族の有機金属化合物を還元剤として併用することが可能である。
 均一系水素化触媒の具体例としては、ナフテン酸ニッケル、オクタン酸ニッケル、ニッケルアセチルアセタート、塩化ニッケル、ニッケルカルボニル、ニッケロセン、ナフテン酸コバルト、オクタン酸コバルト、コバルトアセチルアセタート、塩化コバルト、コバルトカルボニル、チタン錯体としてジシクロペンタジエニルチタニウムジクロリド、並びに、ルテニウム錯体として、クロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、ジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム及びジヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、等を挙げることができる。
 均一系水素化触媒の使用量は、系中の金属濃度として1wtppm以上2000wtppm以下の範囲が好ましく、より好ましくは10wtppm以上500wtppm以下の範囲である。触媒使用量が上記金属濃度で1wtppm以上2000wtppm以下である場合、良好な反応速度を得ることができ、製品の着色が問題となることがなく、また触媒金属の分離回収に多大な労力をかける必要がないことから好ましい。
 反応温度としては、使用する触媒により異なるが、60℃以上180℃以下の範囲が好ましく、より好ましくは80℃以上160℃以下で実施する。反応温度が60℃以上であれば良好な反応速度を得ることができ、また180℃以下であれば、触媒の劣化が問題になることがない。また、水素化反応に要する時間は、樹脂(重合体)溶液の濃度、反応系の温度及び圧力とも関係するために特に限定することはできないが、通常5分以上240時間以下の範囲で実施することができる。
 前駆体樹脂である1,3-シクロヘキサジエン系樹脂の数平均分子量は、ゲルパーミエーションカラム法によるポリスチレン換算分子量として1000以上25000以下の範囲であることが望ましい。上記数平均分子量が1000以上であれば、重合時に用いるアルカリ金属を再沈精製法により容易に除去可能である。また上記数平均分子量が25000以下であれば容易にエポキシ化変性が可能である。
(硬化性樹脂(a)の前駆体樹脂の変性方法)
 本明細書における前駆体樹脂の変性とは、典型的には、本発明の硬化性樹脂(a)を得るために用いる前駆体樹脂中の1,2-結合又は1,4-結合に酸素が導入された構造を形成する反応であり、具体的にはエポキシ化変性が挙げられる。
 上記変性において、エポキシ化変性とは、前駆体樹脂である1,3-シクロヘキサジエン系樹脂中の1,4-構造又は1,2-構造の一部又は全てを、適当な過酸化物により酸化して、エポキシ基を有する硬化性樹脂を得る方法である。より具体的には、前駆体樹脂を過酸化物、エポキシ化触媒、相間移動触媒及びホスホン酸類化合物を用いて酸化反応させ、エポキシ基を有する硬化性樹脂を得る方法である。
 上記過酸化物としては、必要な高分子エポキシ構造が得られるものであれば種類及び量は制限されない。具体的な過酸化物としては、過酸化水素水、過酢酸、m-クロロ過安息香酸等を例示できる。中でも工業的に大量に製造され、安価に入手でき、安定度も高い点で過酸化水素水及び過酢酸が好ましい。過酸化物の使用量は必要なエポキシ導入量により適宜選択が可能であり、高分子中の1,4-構造及び1,2-構造を完全にエポキシ化することも、また架橋に関与することを期待して一部を残すことも可能である。特に好ましい過酸化物は、反応後の副生成物として腐食性の酸を発生しないという点で、過酸化水素である。
 本発明の硬化性樹脂(a)を得るための変性であるエポキシ化変性において過酸化水素を用いる場合、エポキシ化触媒を併用することができる。エポキシ化触媒としては、1,4-構造及び1,2-構造に対するエポキシ化を過酸化水素の存在下で十分に進行させる公知のものが使用できる。例えばチタノシリカライト等のチタン系化合物、タングステン酸及びその塩並びにリンタングステン酸及びその塩等のタングステン含有化合物、モリブデン酸及びその塩並びにリンモリブデン酸及びその塩等のモリブデン含有化合物、ヘテロポリリン酸、バナジウム含有化合物、レニウム含有化合物、コバルト含有化合物、砒素系化合物、ホウ素系化合物、アンチモン系化合物、遷移金属ポルフィリン錯体等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよく、また、タングステン酸若しくはモリブデン酸又はそれらの塩をエポキシ化触媒として用いる場合は、リン酸等を併用して用いてもよい。これらの中で、水中でタングステン酸アニオンを生成する化合物であるタングステン酸金属触媒が好ましく、タングステン酸、三酸化タングステン、リンタングステン酸、タングステン酸ナトリウム二水和物等が特に好ましい。
 これらエポキシ化触媒の使用量は、通常、1,4-構造及び/又は1,2-構造を有する前駆体樹脂100質量部に対し、0.001質量部以上30質量部以下である。上記使用量が0.001質量部以上であれば良好な反応速度が得られ、30質量部以下であれば反応後のエポキシ化触媒の除去が容易であり望ましい。更に、上記使用量は望ましくは0.01質量部以上20質量部以下の範囲である。
 上記エポキシ化変性に用いられる過酸化水素は通常水溶液であり、濃度が1質量%以上90質量%以下である。濃度が1質量%以上であれば良好な反応速度が得られ、90質量%以下であれば反応系の除熱を良好に制御することが可能である。より好ましい過酸化水素濃度は5質量%以上70質量%以下、更に好ましくは25質量%以上50質量%以下である。なお上記各濃度範囲の過酸化水素水は工業的な入手も容易である。
 上記エポキシ化変性に用いられる過酸化水素の使用量(モル数)の、原料として用いる前駆体樹脂中の1,4-構造と1,2-構造との合計モル数に対するモル比は、0.10以上2.0以下であることができる。上記モル比が0.10以上2.0未満である場合、1,4-構造及び/又は1,2-構造を意図的に残存させることによって二重結合による架橋が可能になる。一方上記モル比が2.0である場合、1,4-構造及び1,2-構造のほぼ全てをエポキシ化変性させることが可能である。
 上記エポキシ化変性をエポキシ化触媒、変性溶媒及び過酸化水素水溶液を用いて実施する場合、通常、油相と水相とからなる不均一分散混合系の反応となる。そのため油相と水相との混合接触の程度によりエポキシ化反応速度が大きく影響される。そこで本発明においてエポキシ化変性を実施する場合、反応には従来公知である攪拌効率を向上させた攪拌羽及び/又はバッフルを備える反応器を用いることが好ましい。
 上記エポキシ化変性をエポキシ化触媒、変性溶媒及び過酸化水素水溶液を用いて実施する場合、エポキシ化反応中に乳化混合状態にある水相と油相との間でエポキシ化触媒であるタングステン酸金属触媒の移動を促進し、前駆体樹脂のエポキシ化変性速度を速める目的で、オニウム塩等の相間移動触媒を併用することが望ましい。オニウム塩としては一般式R1234+-(式中、R1、R2、R3及びR4は、炭素数1以上50以下のヒドロキシ置換基を有してもよいアルキル基であり、またR1、R2、R3及びR4はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Mは窒素又はリンを表し、そしてQ-はハロゲンイオン、硫酸水素イオン又は無機アニオンを表す。)の構造を有する四級アンモニウム塩及び四級ホスホニウム塩が挙げられる。
 オニウム塩中のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。またハロゲンイオンとしては、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン等が挙げられ、更に無機イオンとしては水酸化物イオン、亜硫酸イオン等が挙げられる。
 四級アンモニウム塩の具体例としては、セチルピリジニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、テトラヘキシルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、アルキルピコリニウムアンモニウム塩、アルキルイミダゾリン塩等が挙げられる。また、四級ホスホニウム塩の具体例としては、テトラブチルホスホニウム塩、テトラプロピルホスホニウム塩、トリオクチルメチルホスホニウム塩、トリオクチルエチルホスホニウム塩、テトラヘキシルホスホニウム塩等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上で使用できる。
 相間移動触媒の具体例としては、アリクワット336(アルドリッチ社製)(化合物名としてはトリオクチルメチルアンモニウムクロライド)、アリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物及び硫酸水素テトラオクチルアンモニウム等を例示できる。エポキシ化変性において、相間移動触媒としての活性に優れるという点で、硫酸水素第4級アンモニウム系相間移動触媒であるアリクワット336の塩素を硫酸水素に置換した化合物、及び硫酸水素テトラオクチルアンモニウムが好ましい。
 これらオニウム塩の使用量は、用いる前駆体樹脂を100質量%としたときに、通常0.001質量%以上30質量%以下である。上記使用量が0.001質量%以上であれば良好な反応速度向上が認められ、30質量%以下であれば反応後のオニウム塩除去が容易である。更に、上記使用量は望ましくは0.01質量%以上20質量%以下であり、より望ましくは12質量%以上16質量%以下である。またエポキシ化触媒、例えばタングステン酸ナトリウムやリンタングステン酸等と、上記相間移動触媒とを事前に混合し、タングステン酸オニウム塩等として反応系に添加する方法も必要に応じて用いることができる。
 上記硫酸水素第4級アンモニウム系相間移動触媒の特徴としては、従来公知の過酸化水素水/タングステン酸金属触媒系での酸化反応によるエポキシ化で用いられる塩化第4級アンモニウム系相間移動触媒(具体的には、アリクワット336、塩化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラヘキシルアンモニウム、塩化テトラオクチルアンモニウム、塩化テトラデシルアンモニウム、塩化メチルトリブチルアンモニウム、塩化メチルトリヘキシルアンモニウム、塩化メチルトリオクチルアンモニウム、塩化メチルトリデシルアンモニウム、塩化エチルトリオクチルアンモニウム、塩化セチルピリジニウム等)に比較して透明複合材料の加熱時の着色が極めて少ないことが挙げられる。
 上記加熱時着色の発生有無を考える場合、原因不純物、原因副反応及び反応基質の着色構造はいずれも極めて少ないため、演繹的に原因を特定することは困難である。そこで、本発明者らは、加熱時着色の違いの原因が硫酸水素第4級アンモニウム系相間移動触媒と塩化第4級アンモニウム系相間移動触媒との熱への安定性の違いであるという仮説を立てて検証を行った。
(相間移動触媒の熱安定性測定方法)
 熱安定性は、熱重量/示差熱同時分析装置(セイコーインスツルメンツ社製TG-DTA220)を用いて測定した。測定方法は、試料を110℃で30分間保持した後、10℃/分で昇温を行い、110℃から600℃までの試料の熱分解重量変化を調べることで行った。熱分解開始温度は、110℃保持直後における重量変化曲線の接線と、重量が5%変化した点における重量変化曲線の接線との交点を用いることで求めた。
 また、熱分解GC-MS(ガスクロマトグラフ質量分析)はFRONTIER LAB Py2020Dを用いて測定した。まず試料を110℃で20分間保持して試料中の残存溶媒をなくした後、250℃のパイロライザーに試料を通し、その際発生したガスをGC/MSへ流すことで測定を行った。使用したGC装置はAgilent 6890、MS装置は日本電子Automass Sunである。また、測定の際のGCのカラム温度は、50℃(5min保持)→(20℃/min昇温)→270℃(9min保持)である。なお、熱分解GC-MSにおけるこれらの操作は全てヘリウムガス中で行っている。
 図1は、本発明の一実施形態で用いるアリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物のTG/DTAを示す図であり、図2は、本発明の一実施形態で用いるアリクワット336のTG/DTAを示す図である。まず、TG/DTAによる相間移動触媒の熱への安定性を実測したところ、図1に示すデータから、硫酸水素第四級アンモニウム系相間移動触媒の1つであるアリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物の熱分解開始温度(化合物の重量損失が5%以上発生する温度)は156℃であり、図2に示すデータから、塩化第四級アンモニウム系相間移動触媒の1つであるアリクワット336の熱分解温度は183℃であった。
 次に、この分解挙動の違いを熱分解GC-MSを用いて測定した。図3は、本発明の一実施形態で用いる、アリクワット336とアリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物との熱分解GC-MSを示す図である。図3に示すデータから、250℃までの温度において、アリクワット336からは対アニオンの塩素由来の分解生成物が確認されたが、アリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物からは対アニオンの硫酸水素由来の分解生成物は確認されなかった。従って、アリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物の156℃における分解は、対アニオンの硫酸水素の副反応によるものではなく、一方、アリクワット336の183℃における分解は対アニオンの塩素の副反応によるものであるといえ、このことからアリクワット336の対アニオンの塩素は250℃未満の温度において容易に副反応を起こすということが示唆される。
 上記のことから複合材料の250℃での加熱時着色において推定される原因としては、塩化第四級アンモニウム系相間移動触媒の場合、構造中の対アニオンが塩素であるため、エポキシ化されず残存している基質中の不飽和結合に塩素の付加反応が生じることが挙げられる。一方、本発明の一態様において用いる硫酸水素第四級アンモニウム系相間移動触媒の場合、構造中の対アニオンが硫酸水素であるため、エポキシ化されず残存している基質中の不飽和結合との反応が特段生じないので、加熱時着色がないと推定される。
 上記エポキシ化変性に用いられるホスホン酸類化合物とは、-P(=O)(OH)2構造を少なくとも有する化合物群を意味し、反応系を強酸性条件下に保つ目的、即ち反応系中のpHを低く調整する目的で使用され、リン酸及びアミノホスホン酸が望ましい。アミノホスホン酸の具体例としてはアミノメチルホスホン酸、アミノエチルホスホン酸、アミノプロピルホスホン酸、アミノブチルホスホン酸、アミノペンチルホスホン酸、アミノシクロヘキシルホスホン酸、アミノトリス(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレン)ホスホン酸等が挙げられる。これらホスホン酸類化合物は単独で用いても複数種で用いてもよい。
 前駆体樹脂の酸化反応によるエポキシ化において望ましいホスホン酸類化合物の使用方法としては、リン酸とアミノメチルホスホン酸とを併用する方法が挙げられる。この方法は、エポキシ化反応をより効率的に行うことができる観点から好ましい。該アミノメチルホスホン酸の使用モル量はリン酸の使用モル量の0.1倍以上1.5倍以下であることが好ましい。リン酸とアミノメチルホスホン酸との使用量の比が上記範囲内である場合エポキシ基の開環副反応であるジオール化をより良好に抑制することができる。
 本発明において、過酸化水素と上記エポキシ化触媒とを用いて上記エポキシ化変性を行う場合、変性溶媒を用いることが望ましい。変性溶媒を用いることで反応速度の向上が認められ、且つ反応後の液の取り扱いが容易になり望ましい。この際、用いる変性溶媒は、前駆体樹脂を約1質量%以上溶解させる溶解度を有し、かつ副生成物を発生させないものが好ましく、特に制限はないが、具体的にはシクロヘキサン、デカリン、トルエン、N-メチル-2-ピロリドン等の有機化合物、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン等の含ハロゲン化合物等が挙げられる。特に望ましい変性溶媒としては反応速度の向上効果に優れているという観点から含ハロゲン化合物単独若しくは適切な有機化合物/含ハロゲン化合物の混合変性溶媒が挙げられる。これら変性溶媒の使用量には特に制限はないが、通常、上記の前駆体樹脂100質量部に対し、100質量部以上10000質量部以下の範囲である。上記使用量が100質量部以上であれば十分な溶解性が得られ、10000質量部以下であれば十分な反応速度が得られる。上記使用量は、より好ましくは200質量部以上1000質量部以下、特に好ましくは300質量部以上700質量部以下である。
 上記エポキシ化変性を仮に、エポキシ化触媒、変性溶媒、過酸化水素水溶液及び相間移動触媒からなる、油相と水相とからなる不均一分散混合系で行う場合、過酸化水素が含まれる水相側のpHを0.30以上6.0以下の範囲とすることが望ましい。該pHが0.30以上であれば前駆体樹脂中に生成した環状へテロ基構造であるエポキシ基が反応途中で開裂しないため望ましい。また該pHが6.0以下であればエポキシ化反応速度が良好である。水相のpHは、更に好ましくは0.50以上3.0以下、特に好ましくは1.0以上2.5以下である。
 また、反応温度は0℃以上80℃以下であることが好ましい。反応温度が0℃以上であれば良好な反応速度が得られ、80℃以下であれば環状へテロ基構造であるエポキシ基が反応途中で開裂しないため望ましい。反応温度は、更に好ましくは20℃以上75℃以下であり、特に好ましくは30℃以上70℃以下である。またエポキシ化変性反応は常圧で行ってもよいし、オートクレーブ等を用い加圧下で行ってもよい。塩素系変性溶媒の沸点はそれほど高くなく、例えば1,2-ジクロロエタンの場合80℃前後であることから、80℃で反応させる場合はオートクレーブを用いることが望ましい。反応時間は前駆体樹脂中の1,4-構造及び1,2-構造の量及び目的とする変性の程度により異なる。また反応時間は、触媒量、過酸化水素濃度、反応温度等の反応条件によっても左右されるが、通常、0.5時間以上96時間以下、好ましくは0.5時間以上24時間以下、特に好ましくは0.5時間以上8時間以下である。
 本発明において、変性、即ちエポキシ化により得られた環状へテロ基構造を有する硬化性樹脂を変性溶媒及び水から分離回収する方法としては、通常使用される分離回収方法を採用することができる。即ち、変性溶媒と混合可能で硬化性樹脂を溶解させない有機化合物、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール等を添加して重合体を沈澱させる方法、いわゆる再沈回収法等を例示することができ、これらは必要に応じて繰り返し実施できる。また、特に純度が必要な用途に供される場合には、精製方法として、イオン交換樹脂カラムによるイオン性不純物除去方法、二酸化炭素超臨界法等を使用した金属イオン除去方法を併用することも可能である。特に好ましい分離回収方法及び精製方法としては、メタノール及び/又はイソプロパノール再沈精製を複数回実施した後、変性溶媒に溶解させ、イオン交換樹脂(例えばオルガノ株式会社15JWET)を用いたカラム等に通液させ精製したもので、硬化性樹脂中の不純物である一価アルカリ金属、相間移動触媒及びイオン液体の残留量を、それぞれ10wtppm以下にすることができる。
[複合材料]
 本発明はまた、上記硬化性樹脂(a)と、該硬化性樹脂(a)とは異なる環状エポキシ化合物(b)(以下、単にエポキシ化合物(b)ともいう)と、エポキシ硬化剤(c)とを熱処理することにより得られる硬化樹脂(A);及び
 ガラスフィラー(B);
を含有する、複合材料を提供する。
 本発明においては、光の散乱を低減して優れた光学特性を付与する点で、波長589nmにおける硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)との屈折率差を可能な限り小さくすることが好ましく、具体的には、波長589nmにおける硬化樹脂(A)の屈折率とガラスフィラー(B)の屈折率との間の差を、好ましくは0.01以下、より好ましくは0.0075以下、特に好ましくは0.005以下とする。なお、下限は0以上である。
<硬化樹脂(A)>
 本発明における硬化樹脂(A)は、上述した本発明の硬化性樹脂(a)と、該硬化性樹脂(a)とは異なる環状エポキシ化合物(b)と、エポキシ硬化剤(c)とを熱処理することで得られ、高度な光学品位を達成する。なお本発明は、上記熱処理に供される材料が、硬化性樹脂(a)、エポキシ化合物(b)及びエポキシ硬化剤(c)に加えて、1種又は2種以上の任意成分を含むことを妨げない。後述の方法で測定される硬化樹脂(A)のアッベ数は、優れた光学特性を付与できる点で40以上であることが好ましい。硬化樹脂(A)のアッベ数は高い程好ましいが、本発明の複合材料では低い熱線膨張係数が求められており、該複合材料における使用に適合するガラスフィラー(B)のアッベ数が65以下であるため、硬化樹脂(A)のアッベ数としては65以下が好ましい。硬化樹脂(A)のアッベ数は、より好ましくは45以上65以下であり、特に好ましくは50以上65以下である。
 本発明の一態様において、硬化樹脂(A)のアッベ数が40以上65以下であり、かつ、波長589nmにおける硬化樹脂(A)の屈折率とガラスフィラー(B)の屈折率との間の差が0以上、0.01以下である複合材料が好ましい。
 なお、本明細書に記載する、硬化樹脂(A)、ガラスフィラー(B)及び複合材料の屈折率及びアッベ数は、以下のようにして求められる値である。すなわち、屈折率(実測屈折率)は、25℃の恒温室に設置したプリズムカプラ(例えばメトリコン社製モデル2010)を使用して求める。サンプルとしては、一昼夜、測定を実施する25℃の恒温室で養生した板状サンプルを使用する。ガラスフィラー(B)については、白金坩堝で溶融させた後、板状に成型して得た板状サンプルを使用する。板状サンプルの、同装置による波長532nm、632.8nm及び824nmの屈折率の測定結果からコーシーの式を利用して屈折率の波長分散図を求め、波長589nmの屈折率を求める。同様に、波長546.1nmでの屈折率(ne)、488.0nmでの屈折率(nF’)、643.9nmの屈折率(nC’)を求め、アッベ数=(ne-1)/(nF’-nC’)の式に代入してアッベ数を求める。
 一態様において、本発明の複合材料は、硬化性樹脂(a)が、下記式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
[式中、nは10以上の整数である。]
で表される構造及び下記式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
[式中、mは10以上の整数である。]で表される構造のうち少なくともいずれかを含む前駆体樹脂を、硫酸水素第4級アンモニウム系相間移動触媒、タングステン酸金属触媒、ホスホン酸類化合物及び過酸化水素を用いて酸化反応させることにより得られる樹脂である。
(該硬化性樹脂(a)とは異なる環状エポキシ化合物(b))
 本発明で使用する、該硬化性樹脂(a)とは異なる環状エポキシ化合物(b)とは、硬化性樹脂(a)とは異なる化合物であって、環状構造を有するエポキシ化合物全般を意味する。環状構造を有するエポキシ化合物とは、エポキシ化合物の構造中に、環状炭化水素、芳香族炭化水素、ヘテロ環等の1種以上の環状構造を有することを意味し、エポキシ基は、これらの環状構造に直接結合していても良いし直接結合していなくても良い。環状炭化水素、芳香族炭化水素及びヘテロ環は、不飽和結合を含んでも良く、単環、縮合環、又は多環系であっても良い。環状炭化水素としては、例えばシクロヘキサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。芳香族炭化水素としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、フルオレン等が挙げられる。ヘテロ環としては、例えばジオキサン、トリアジン、ピリジン、イミダゾール、インドール、ピリミジン、ピロリジン、ピペリジン、フラン、チオフェン等が挙げられる。エポキシ化合物(b)においては、これらの環状構造にエポキシ基が直接結合していても良いし直接結合されていなくても良いが、いずれの場合にも、エポキシ基が導入されていることにより、硬化樹脂(A)の熱機械特性を向上させつつ、硬化樹脂(A)の屈折率を調節することが可能となる。
 本発明においては、上述の硬化性樹脂(a)とエポキシ化合物(b)とを組合せて用いることにより、硬化樹脂(A)の屈折率を容易に調整可能という利点が得られる。本発明で使用されるエポキシ化合物(b)としては、例えば、ジシクロペンタジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、ジ(3,4-エポキシシクロヘキシル)アジペート、ビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、エチレン-1,2-ジ(3,4-エポキシシクロヘキサンカルボン酸)エステル、1,3,5-トリス(2,3-エポキシプロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、ビスフェノールA型エポキシであるjER828,jER806(ジャパンエポキシレジン株式会社製)、YD-128(東都化成株式会社製))、HBE-100(新日本理化株式会社製)、YX-4000、YX8000、YX8034(ジャパンエポキシレジン株式会社製)、EP-4080(株式会社ADEKA製)、セロキサイド2021P、EHPE-3150、EPHE-3150CE、E-BP、CYM M-100、CYM A-200(ダイセル化学工業株式会社製)、A-186(日本ユニカー株式会社製)、KBM303、KBM403、KBM42(信越化学工業製)、フルオレン骨格を含有するエポキシ樹脂であるオグソールPG、オグソールPG-100、オグソールEG、オグソールEG-210(大阪ガスケミカル株式会社製)、DME-100(新日本理化株式会社製)、が挙げられる。その他に、ノボラック型フェノール樹脂のグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン骨格等を共重合させたノボラック型フェノール樹脂のグリシジルエーテル、ナフタレン等の多環芳香族のグリシジルエーテル等が挙げられる。これらは未精製のまま用いても、必要に応じて精製処理を行った後に用いても良い。
 エポキシ化合物(b)として好ましいものとしては、芳香環水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、芳香環構造を骨格中に有さずかつ脂環骨格に末端エポキシを有するエポキシ樹脂、芳香環を含まない低分子エポキシ化合物であり、複合材料のレターデーションを小さく制御可能であるという点で特に好ましいものとしては芳香環を含まない脂環式エポキシ化合物が挙げられる。具体的には、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビシクロヘキシル-3,3’-ジエンのエポキシ化合物が挙げられる。これらの芳香環を含まない低分子エポキシ化合物を使用する場合、複合材料として、入射角0°におけるレターデーションRe0、入射角40°におけるレターデーションRe40を共に小さく制御可能であるため、例えば液晶表示装置に該低分子エポキシ化合物を使用した場合には表示品位(コントラスト)が一層向上する。また、エポキシ化合物(b)として、1,3,5-トリス(2,3-エポキシプロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン及びフルオレン骨格を含有するエポキシ樹脂は、耐熱性及び透明性の点から好ましい。また、ビスフェノールA型エポキシ及びジシクロペンタジエン型エポキシ化合物は、硬化樹脂(A)の屈折率を調整可能であるという点で好ましい。
(エポキシ硬化剤(c))
 本発明で使用するエポキシ硬化剤(c)は、本発明で使用する硬化性樹脂(a)及び/又はエポキシ化合物(b)と光、熱等により反応して架橋構造を形成するエポキシ硬化剤を意味する。エポキシ硬化剤(c)としては従来公知のものを使用でき、具体的には、エポキシ基に付加される酸性若しくは塩基性の活性水素を複数個含む化合物、及び/又はエポキシ基を触媒的に重合させる酸性若しくは塩基性の化合物を使用できる。
 本発明で使用するエポキシ硬化剤(c)の種類としてはアミン系硬化剤、ポリアミド樹脂硬化剤、三級アミン硬化剤、イミダゾール類硬化剤、ジアザビシクロアルケン類硬化剤、特殊アミン系硬化剤、有機金属硬化剤、有機リン系硬化剤、ポリメルカプタン硬化剤、酸無水物硬化剤、その他の熱硬化剤、光硬化剤等が挙げられる。
 アミン系硬化剤としては、脂肪族アミン、脂肪芳香族アミン、芳香族アミン、変性アミンが挙げられる。脂肪族アミンとしては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N-アミノエチルピペラジン、BASF社製ラミロンC-260、CIBA社製Araldit HY-964、メンセンジアミン、イソフォロンジアミン、新日本理化株式会社製ワンダミンHM、新日本理化株式会社製ワンダミンCHE-20P、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサンが挙げられる。脂肪芳香族アミンとしては例えば、m-キシリレンジアミン、キシリレンジアミン三量体、キシリレンジアミン誘導体が挙げられる。芳香族アミンとしては、例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンが挙げられる。変性アミンとしては、例えば、ポリアミンエポキシ樹脂アダクト(スリーボンド株式会社製Three Bond 2102、Three Bond 2131B)、上記脂肪族アミン及び/又は上記脂肪芳香族アミンとメチルエチルケトン、イソブチルケトン等のケトン化合物とを反応させたケトイミン化合物が挙げられる。
 ポリアミド樹脂硬化剤としては、化合物分子中に反応性の一級及び/又は二級のアミンを含むポリアミドアミンが挙げられ、例えば、スリーボンド株式会社製Three Bond 2105、Three Bond 2105C、Three Bond 2105F、Three Bond 2107等が挙げられる。
 三級アミン硬化剤は、アミンの活性水素が全て炭化水素により置換された構造を有し、エポキシ基とは直接付加反応しないものである。しかしながら、酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、ポリアミド樹脂硬化剤等に対するアニオン重合硬化促進剤として使用することができ、例えば、N,N-ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベンジルジメチルアミン、2-(ジメチルアミノメチル)フェノールが挙げられる。
 イミダゾール類硬化剤とは、三級アミン硬化剤と同様にアニオン重合硬化促進剤として作用するものであり、例えば、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート、ビスフェノールA型エポキシ・イミダゾールアダクト、等が挙げられる。
 ジアザビシクロアルケン類硬化剤としては、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7及び/又はそれらの塩類が挙げられ、例えば、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7のフェノール塩、オクチル酸塩、p-トルエンスルホン酸塩、ギ酸塩、オルソフタル酸塩、フェノールノボラック樹脂塩、テトラフェニルボレート塩等が挙げられ、市販品として入手可能なものとしてはサンアプロ株式会社製(DBU、U-CAT SA-1、U-CAT SA-102、U-CAT SA-506、U-CAT SA-603、U-CAT SA-810、U-CAT SA-831、U-CAT SA-841、U-CAT SA-851、及びU-CAT SA-881)が挙げられる。これらは、三級アミン硬化剤と同様にアニオン重合硬化促進剤として作用する。
 特殊アミン系硬化剤とは、化学構造が不明確であるが市販品として入手可能なアミン硬化剤を意味し、具体的にはサンアプロ株式会社製U-CAT18X、U-CAT12XDが挙げられる。
 有機金属硬化剤としては、例えば、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫及びアルミニウムアセチルアセトン錯体が挙げられる。
 有機リン系硬化剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフェニル、テトラフェニルホスフィンブロマイド等が挙げられる。
 ポリメルカプタン硬化剤とは、化合物中の分子構造にチオールを含むものを意味し、例えば、2-メルカプト酢酸メチル、2-メルカプト酢酸エチル、3-メルカプトプロピオン酸メチル、3-メルカプトプロピオン酸エチル、ビス(2-メルカプト酢酸)エチレングリコール、ビス(3-メルカプトプロピオン酸)エチレングリコール、トリス(2-メルカプト酢酸)トリメチロールプロパン、トリス(3-メルカプトプロピオン酸)トリメチロールプロパン、トリス(2-メルカプト酢酸ペンタエリスリトール)、トリス(3-メルカプトプロピオン酸)ペンタエリスリトール、テトラキス(2-メルカプト酢酸)ペンタエリスリトール、テトラキス(3-メルカプトプロピオン酸)ペンタエリスリトール、ヘキサキス(2-メルカプト酢酸)ビス(ペンタエリスリトール)、ヘキサキス(3-メルカプトプロピオン酸)ビス(ペンタエリスリトール)、トリス[(3-メルカプトプロピオニルオキシ)-エチル]イソシアヌレート、ジエチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、液状ポリメルカプタン(株式会社スリーボンド社製、Three Bond 2086B)、ポリスルフィド樹脂(株式会社スリーボンド社製、Three Bond 2104)等が挙げられる。これらのポリメルカプタン硬化剤は、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、高アッベ数でなおかつ屈折率が調整でき、耐熱黄変を抑制するという理由で、トリス(3-メルカプトプロピオン酸)トリメチロールプロパン、テトラキス(3-メルカプトプロピオン酸)ペンタエリスリトール、ビス(2-メルカプト酢酸)エチレングリコール、ビス(3-メルカプトプロピオン酸)エチレングリコール等が特に好ましい。これらポリメルカプタン硬化剤は三級アミン硬化剤等のアニオン重合硬化促進剤、熱カチオン硬化促進剤、光カチオン硬化促進剤等と併用することができる。
 酸無水物硬化剤とは、化合物中の分子構造に酸無水物構造を含むものを意味し、例えば、ポリアゼライン酸無水物、ポリアジピン酸無水物、ドデセニル無水コハク酸、ポリセバシン酸無水物、ポリ(フェニルヘキサデカン二酸)無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物等の脂肪族カルボン酸無水物及びそのカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の脂環式カルボン酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等の芳香族カルボン酸無水物、及び、カルボキシル基含有ポリエステル樹脂、カルボキシル基含有ポリアミド樹脂等の樹脂、さらには、アクリル酸及び/又はメタアクリル酸を共重合組成として含むアクリル樹脂等が挙げられる。これら酸無水物硬化剤は硬化に影響を与えない程度であればカルボン酸構造を有する不純物を含んでもよい。また、これら酸無水物硬化剤の使用においては、必要に応じて、三級アミン硬化剤、イミダゾール類硬化剤、ジアザビシクロアルケン類硬化剤、特殊アミン系硬化剤、有機金属硬化剤、有機リン系硬化剤等を併用することが望ましい。
 上記の他にエポキシ硬化剤(c)として使用できる硬化剤(以下、その他硬化剤ともいう)としては、各種ルイス酸化合物である熱硬化剤、例えば、BF3、ZnCl2、SnCl4、FeCl3、AlCl3、等が挙げられる。これらルイス酸は反応が速すぎるため、アミンに代表される錯体として使用することが好ましい。また有機酸ヒドラジド化合物、例えば、ジシアンジアミド、アジピン酸ジヒドラジド等も使用できる。更には、加熱によりエポキシ基を重合可能なカチオン重合硬化促進剤として、炭化水素基を有するオニウム塩、アレン-イオン錯体、シラノール又はフェノール類/キレート化合物触媒、スルホン酸エステル、イミドスルホネート等も使用できる。炭化水素基を有するオニウム塩としては、アリールジアゾニウム塩、アリールヨードニウム塩、アリールスルホニウム塩等が好ましく、具体的には株式会社ADEKA製「PP-33、CP-66、CP-77」、三新化学工業株式会社製「SI-60L、SI-80L、SI-100L、SI-110L、SI-150L」等が挙げられる。また、アレン-イオン錯体としては、チバガイギー株式会社製「CG-24-61」が挙げられる。更に、キレート化合物としては、アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリスアセト酢酸エチル等が、シラノールとしてはトリフェニルシラノール、フェノール類としてはビスフェノールS等がそれぞれ挙げられる。
 その他硬化剤としては、紫外線又は電子線の照射によりカチオン重合を起こす光カチオン硬化促進剤を用いてもよい。光カチオン硬化促進剤は、紫外線照射によりカチオン種を発生してエポキシ基を反応させる化合物であり、対カチオンとしてPF6 -、SbF6 -、AsF6 -等を有するジアリルヨードニウム塩、多芳香環ヨードニウム塩、トリアリルスルホニウム塩等、多芳香環スルホニウム塩等が挙げられる。具体的には株式会社ADEKA製「SP-150」「SP-170」「SP-152」「SP-172」、サンアプロ株式会社製「CPI-100P」「CPI-101A」「CPI-200K」「CPI-210S」等が挙げられる。光硬化剤を使用する場合においても適切な熱処理を行うことが望ましい。
 本発明で使用するエポキシ硬化剤(c)は1種でも2種以上組み合わせてもよい。エポキシ硬化剤(c)としては、硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)との密着性が上がるという点で酸無水物系硬化剤が好ましく、特に芳香環構造を骨格中に持たない酸無水物、具体的にはヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物等が好ましい。これらは必要に応じて1種で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、三級アミン硬化剤、イミダゾール類硬化剤、ジアザビシクロアルケン類硬化剤、特殊アミン系硬化剤、有機金属硬化剤、有機リン系硬化剤を併用することが望ましく、特に特殊アミン系硬化剤等を併用することが望ましい。
<硬化樹脂(A)の合成>
 本発明に用いる硬化樹脂(A)は、上述した硬化性樹脂(a)とエポキシ化合物(b)とエポキシ硬化剤(c)とを熱処理することで得られる。硬化樹脂(A)を得るための、硬化性樹脂(a)とエポキシ化合物(b)との組成比としては、硬化性樹脂(a)とエポキシ化合物(b)との合計を100質量部とした場合、硬化性樹脂(a)の配合量が10.0質量部以上99質量部以下であることが好ましい。硬化性樹脂(a)の上記配合量が10.0質量部以上である場合、硬化樹脂(A)の耐熱性の向上効果と脆さの改善効果が良好であり、99質量部以下である場合、硬化性樹脂(a)とエポキシ化合物(b)との反応によって高いガラス転移温度を良好に実現できる。硬化性樹脂(a)の上記配合量は、更に好ましくは20.0質量部以上90.0質量部以下、特に好ましくは30.0質量部以上80.0質量部以下である。
 硬化樹脂(A)を得るためのエポキシ硬化剤(c)の配合量としては、硬化性樹脂(a)とエポキシ化合物(b)との合計を100質量部とした場合、エポキシ硬化剤(c)の配合量が1.00質量部以上70.0質量部以下であることが好ましい。特に熱硬化剤であるカチオン重合硬化促進剤を用いる場合に顕著であるが、エポキシ硬化剤(c)の上記配合量が1.00質量部以上であれば良好な硬化速度が得られる。また特に酸無水物硬化剤と特殊アミン系硬化剤を併用する場合に顕著であるが、エポキシ硬化剤(c)の上記配合量が70.0質量部以下であれば良好な透明性が得られる。エポキシ硬化剤(c)の上記配合量は、更に好ましくは2.00質量部以上65.0質量部以下、特に好ましくは3.00質量部以上60.0質量部以下である。
<ガラスフィラー(B)>
 本発明に用いるガラスフィラー(B)としては、ガラス粒状体、具体的にはガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスパウダー等、及びガラス繊維製布状体、具体的にはガラス繊維、ガラスクロス、ガラス不織布等、が挙げられる。ガラスフィラー(B)は、複合材料としての強度及び高温度下での剛性の付与、及び熱線膨張係数の低減を目的に使用される。
 ガラスフィラー(B)の複合材料中の含有量は、ガラスフィラー(B)がガラス粒状体又はガラス繊維製布状体、例えば、ビーズフィラー、ガラスを粉砕したフレーク状フィラー、パウダー状フィラー、ガラス長繊維を束ねただけのフィラー、ガラス長繊維を不織布化したフィラー、又はガラス長繊維を布として織ったガラスクロス状フィラー、のいずれであるかによって異なるが、好ましくは1.0質量%以上90質量%以下、より好ましくは10質量%以上80質量%以下、更に好ましくは30質量%以上70質量%以下で使用する。ガラスフィラー(B)がガラスクロスである場合、上記含有量が1.0質量%以上であれば、複合材料への成型が容易であり、かつ硬化樹脂(A)単独の場合と比較して熱線膨張係数の低減効果が認められる。またガラスフィラー(B)が粒状体である場合、上記含有量が90質量%以下であれば成型時の流動性を良好に確保でき、成型が容易であると同時に硬化樹脂(A)単独の場合と比較して熱線膨張係数の低減効果が認められる。
 ガラスフィラー(B)の種類としては、ガラス繊維製布状体が好ましい。中でも線膨張係数の低減効果が高いことからガラスクロスが最も好ましい。
 本発明において用いるガラスフィラー(B)の波長589nmにおける屈折率は、1.520以上1.570以下であることが好ましい。上記屈折率が1.520以上1.570以下であれば硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)との屈折率を近接又は一致させ易い。
 ガラスフィラー(B)のアッベ数は、50以上65以下であることが好ましい。上記アッベ数が50以上であれば色収差が少なく高度な光学品位を有する複合材料を得ることができる。上記アッベ数は高い程好ましいが、本発明の複合材料で求められる低熱線膨張係数に適合するガラスフィラー(B)の組成から65以上にすることは難しいため、ガラスフィラー(B)のアッベ数は好ましくは65以下である。ガラスフィラー(B)のアッベ数は、より好ましくは53以上65以下であり、特に好ましくは56以上65以下である。
 本発明の一態様に係る複合材料において、ガラスフィラー(B)が、波長589nmにおける屈折率1.520以上1.570以下、及びアッベ数50以上65以下を有し、かつ、波長589nmにおける硬化樹脂(A)の屈折率とガラスフィラー(B)の屈折率との間の差が0以上0.01以下であることが好ましい。
 光学適性が高い点で好ましいガラスフィラー(B)の組成としては、Eガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、Tガラス、石英ガラス等が挙げられる。望ましい組成としては、Sガラス組成及びEガラス組成が挙げられる。一態様において、好ましい組成はEガラス組成である。Eガラス組成は、溶融温度が低いため、特にガラスクロスのファイバーの紡糸時に気泡が入りにくく、硬化樹脂(A)と複合化して複合材料としたときのコントラスト低下原因となる中空状のファイバーを形成しにくいためである。Eガラス組成は、組成的に、波長589nmにおける屈折率が1.550以上1.570以下であり、アッベ数が50以上65以下である。
 本発明の一態様に係る複合材料において、硬化性樹脂(a)が、上記式(1)で表される環状エポキシ構造、及び数平均分子量3000以上40000以下を有し、かつ、上記ガラスフィラー(B)が、波長589nmにおける屈折率1.550以上1.570以下、及びアッベ数50以上65以下を有することが好ましい。
 ガラスフィラー(B)の30~250℃における平均線膨張係数は0ppm/℃以上10ppm以下であることが好ましい。この場合複合材料の線膨張係数を低減する効果が良好である。上記平均熱線膨張係数は、より好ましくは0ppm/℃以上8ppm/℃以下であり、特に好ましくは0ppm/℃以上6ppm/℃以下である。
 Eガラス組成は組成的に熱線膨張係数が小さいガラス組成であり、ガラスクロス単独での平均熱線膨張係数が通常6ppm/℃以下を示し、かつ、硬化樹脂(A)と、ガラスフィラー(B)としてのガラスクロスとの複合化後に測定される複合材料としての熱線膨張係数を低減する効果が大きい。
 なお本明細書に記載する、30℃~250℃の平均熱線膨張係数は、以下の方法で求められる値である。即ち、幅3mm、長さ18mmのフィルム状サンプルを作製する。例えばガラスフィラー(B)については、ガラスクロスを上記サイズに裁断してサンプルを作製する。また複合材料については上記サイズに裁断してサンプルを作製する。熱機械分析装置(例えば株式会社島津製作所製、TMA60型)を用いて、窒素雰囲気下、1分間に50℃の割合で温度を30℃から250℃まで上昇させて5分間保持する。その後、1分間に15℃の割合で温度を30℃まで下降させて、30℃到達後15分間保持する。次いで、1分間に5℃の割合で温度を250℃まで上昇させ、30℃から250℃の時の値を測定して平均熱線膨張係数を求める。荷重は4gに設定し、引張モードで測定を行う。
 ガラスフィラー(B)として使用できるガラスクロスとしては、直径3.0μm以上15μm以下、より好ましくは4.0μm以上13μm以下、特に好ましくは4.0μm以上10μm以下であるフィラメントからなるガラス糸を織ったものが挙げられる。フィラメント直径が3.0μm以上であれば、本発明における複合材料の切断時に発生するフィラメント由来の埃を管理することが容易である。また該直径が15μm以下であれば、硬化性樹脂(a)、エポキシ化合物(b)及びエポキシ硬化剤(c)を含む硬化前ワニスをガラスフィラー(B)に含浸させることによって複合材料を製造する場合、ガラスフィラー(B)が光学的に目立たないことから望ましい。
 ガラスフィラー(B)として使用できるガラスクロスの坪量(面密度)は、好ましくは10.0g/m2以上200g/m2以下、より好ましくは15.0g/m2以上100g/m2以下、特に好ましくは15.0g/m2以上80.0g/m2以下である。上記坪量が10.0g/m2以上200g/m2以下であれば、硬化性樹脂(a)、エポキシ化合物(b)及びエポキシ硬化剤(c)を含む硬化前ワニスのガラスフィラー(B)への含浸塗工及び熱処理による樹脂硬化が容易に可能である。
 本発明においては、ガラスフィラー(B)としてガラス粒状体及びガラス繊維製布状体のいずれを用いる場合でも、硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)との界面が密着しているほど、複合体としての透明性は良好になる。そのため必要に応じてガラスフィラー(B)表面をシランカップリング剤等の公知の表面処理剤で処理することが好ましい。表面処理剤としては、具体的にはエポキシ基及び/又はアミノ基を有するシラン化合物が挙げられる。
 次に上記硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)とを複合化した複合材料について説明する。本発明における複合材料は、厚み10μm以上100μm以下のフィルム形状であることが好ましい。厚みが10μm以上であればフィルムとして必要十分な剛性がありハンドリングが容易である。また厚みが100μm以下であれば屈曲時における硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)との間の界面剥離が生じにくい。上記厚みは、より好ましくは20μm以上80μm以下であり、特に好ましくは20μm以上50μm以下である。なお上記厚みは、面接触型膜厚計(例えば株式会社ミツトヨ製、Code.No.547-401)を用い、15点以上の箇所で計測した測定値の平均値として求められる。
 複合材料は、全光線透過率が85%以上95%以下であり、かつ波長400nmにおける光線透過率が80%以上95%以下である透明フィルム形状であることが好ましい。この場合、複合材料は過度な製造コストを被ることなく良好な光線透過性を示し、透明基板として好適である。上記全光線透過率は、より好ましくは87%以上95%以下、特に好ましくは89%以上95%以下である。また上記波長400nmにおける光線透過率は、より好ましくは83%以上95%以下、特に好ましくは85%以上95%以下である。
 複合材料は、耐着色性として、得られた複合材料を窒素フロー下250℃で1時間加熱した後の、波長400nmにおける光線透過率が80%以上95%以下であることが好ましい。この場合、複合材料はアクティブマトリクス駆動用半導体用途のプロセスを経てもプロセス前後における変化が少なく、透明基板として好適であり、過度な製造コストを被ることもない。上記加熱による耐着色性試験後の波長400nmにおける光線透過率は、より好ましくは83%以上95%以下、特に好ましくは85%以上95%以下である。
 なお上記全光線透過率は、30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、ヘイズメーター(例えば日本電色工業株式会社製、NDH;2000)を用いて、JIS-K-7361に準拠して複合材料の全光線透過率を測定することにより求められる。また上記波長400nmにおける光線透過率は、30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、紫外可視分光光度計(例えば株式会社島津製作所UV-2450大型試料室(MPC-2200設置モデル))を使用して求められる。
 複合材料は、入射角0°におけるレターデーションRe0の絶対値が3nm以下であり、かつ100μm厚みに換算したときの入射角40°におけるレターデーションRe40の絶対値が40nm以下であることが好ましい。レターデーションRe0が3nm以下であれば液晶表示装置に使用した場合の正面コントラストが十分であり望ましい。また角度依存性の指標であるRe40の絶対値が40nm以下であれば液晶表示装置に使用した場合、視野角依存性が小さく好ましい。上記Re0の絶対値及びRe40の絶対値は、以下のようにして求められる。即ち、複合材料を30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、前述の方法で屈折率と膜厚とを測定する。次いで、位相差複屈折測定装置(例えば王子計測機器株式会社製、KOBRA-WR)を用いて、複合材料の正面レターデーション値(Re0)及び複屈折の角度依存性の程度である膜厚100μmに換算した角度40°のレターデーション値(Re40)を測定する。具体的には、計測波長として589nmの光を用い、遅相軸を自動的に決定したあと、その遅相軸を傾斜回転軸として、評価試料の法線方向に対して0°から+40°、次いで-40°から+40°の範囲でステージを連続的に傾斜させながら、測定を実施する。法線方向に対して0°のレターデーションをRe0とし、+40°及び-40°の各角度のレターデーション値を平均化し、事前に測定した試料厚みを用いて100μm厚みに換算した値をRe40とする。
 複合材料の粘弾性測定によるTanδピークから求めたガラス転移温度は、高温下での高剛性を実現させる観点から、170℃以上であることが好ましい。上記ガラス転移温度は、より好ましくは250℃以上、更に好ましくは260℃以上、特に好ましくは270℃以上である。また上記ガラス転移温度が350℃以下である場合、複合材料をアニールする時の温度を熱分解温度である350℃以下とすることができる点で好都合である。上記ガラス転移温度は、好ましくは350℃以下、より好ましくは320℃以下、更に好ましくは300℃以下であることができる。
 複合材料の30℃から250℃までの範囲の平均熱線膨張係数は、5ppm/℃以上20ppm/℃以下であることが好ましい。上記平均熱線膨張係数が5ppm/℃以上20ppm/℃以下であれば、位置ずれに対する安定性の向上が認められる。上記平均熱線膨張係数は、より好ましくは10ppm/℃以上20ppm/℃以下、更に好ましくは12ppm/℃以上18ppm/℃以下である。
 複合材料の位置ずれ試験による最大変位は、0ppm以上60ppm以下であることが好ましい。上記最大変位が60ppm以下であれば、位置ずれに対する安定性が良く半導体製造時の露光ずれマージンを小さく設定でき、透過光量をより大きくすることができる。上記最大変位は小さいほど好ましく、より好ましくは50ppm以下、更に好ましくは40ppm以下である。
 本発明の一態様において、厚み10μm以上100μm以下のフィルム形状であり、全光線透過率が85%以上95%以下、かつ波長400nmにおける光線透過率が80%以上95%以下である複合材料が好ましい。この態様においては、30℃~250℃における平均熱線膨張係数が5ppm/℃以上20ppm/℃以下であり、かつ、位置ずれ試験による最大変位が0ppm以上60ppm以下であることが好ましい。この態様において上記ガラス転移温度が170℃以上であることも好ましい。また、耐着色性として、窒素フロー下250℃で1時間加熱した後の波長400nm光線透過率が80%以上95%以下である複合材料であることが好ましい。
 なお、本明細書に記載するガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置(例えば株式会社オリエンテック製RHEOVIBRON Model DDV-01 FP)を用い、大気下、昇温速度3℃/分で測定して得られる粘弾性測定結果より、Tanδのピークを検出することにより求められる。例えば幅3mm、長さ40mmに裁断した評価試料を用い、マイクロメーターでその厚みを実測した後、35mm間隔に調整されたチャック間に評価試料を取り付けて測定することができる。
 本明細書に記載する位置ずれ試験による複合材料の最大変位は、以下の方法で求められる。位置ずれ試験評価は、露点温度マイナス52℃、室温20℃のドライルーム内で実施する。位置ずれは、同ドライルーム内に設置した測長機(例えば株式会社株式会社ソキア・トプコン製、AMIC-361)を使用して求める。複合材料のMD方向及び該MD方向に対して直角方向のTD方向を定める。例えばガラスクロスにワニスを含浸することによって複合材料を形成する場合、含浸方向をMD、含浸方向に対して直角方向をTDとすることができる。複合材料からMDに210mm、TDに297mmに裁断したサンプルを評価試料とする。次いでトムソン刃(例えば株式会社名古屋刃型製、特注品)を用いて評価試料を図5の様に打ち抜く。トムソン刃で打ち抜いた箇所の頂点間の距離を図6に示すように定義する。次いで、トムソン刃で打ち抜いた評価試料を窒素気流下、240℃で30分間加熱処理する。
 加熱処理後の評価試料の打ち抜き箇所の頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴AのA1MD、A2MD、A3MD、A4MD、A5MD、A6MD、A1TD、A2TD、A3TD、A4TD、A5TD、A6TD、とする。次いで、熱履歴Aを加えた試料を、大気中、150℃で10分間加熱する。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴BのB1MD、B2MD、B3MD、B4MD、B5MD、B6MD、B1TD、B2TD、B3TD、B4TD、B5TD、B6TD、とする。次いで、熱履歴Bを加えた試料を、大気中、250℃で10分間加熱する。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴CのC1MD、C2MD、C3MD、C4MD、C5MD、C6MD、C1TD、C2TD、C3TD、C4TD、C5TD、C6TD、とする。次いで、熱履歴Cを加えた試料を、大気中、150℃で10分間加熱する。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴DのD1MD、D2MD、D3MD、D4MD、D5MD、D6MD、D1TD、D2TD、D3TD、D4TD、D5TD、D6TD、とする。次いで、熱履歴Dを加えた試料を、大気中、250℃で10分間加熱する。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴EのE1MD、E2MD、E3MD、E4MD、E5MD、E6MD、E1TD、E2TD、E3TD、E4TD、E5TD、E6TD、とする。次いで、熱履歴Eを加えた試料を、大気中、150℃で10分間加熱する。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴FのF1MD、F2MD、F3MD、F4MD、F5MD、F6MD、F1TD、F2TD、F3TD、F4TD、F5TD、F6TD、とする。次いで、熱履歴Fを加えた試料を、大気中、230℃で10分間加熱する。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴GのG1MD、G2MD、G3MD、G4MD、G5MD、G6MD、G1TD、G2TD、G3TD、G4TD、G5TD、G6TD、とする。
 熱履歴B、C、D、E、F及びGにおける位置ずれを下式により求める。
 各熱履歴、各頂点間における位置ずれMD(ppm)={(XYMD-AYMD)/AYMD}×1000000
[式中、XはB、C、D、E、F又はGであり、Yは1、2、3、4、5又は6である。]
 各熱履歴における6点の各頂点間における位置ずれMDを平均し、各熱履歴における位置ずれMDとする。さらに、各熱履歴における位置ずれMDにおいて、最大値の絶対値を位置ずれ試験におけるMD最大変位とする。
 各熱履歴、各頂点間における位置ずれTD(ppm)={(XYTD-AYTD)/AYTD}×1000000
[XはB、C、D、E、F又はGであり、Yは1、2、3、4、5又は6である。]
 各熱履歴における6点の各頂点間における位置ずれTDを平均し、各熱履歴における位置ずれTDとする。さらに、各熱履歴における位置ずれTDにおいて、最大値の絶対値を位置ずれ試験におけるTD最大変位とする。
 上記MD最大変位及び上記TD最大変位のうち大きい方を、本明細書における最大変位と定義する。
 本発明の複合材料は、必要に応じて、透明性、耐熱性等の特性を損なわない範囲で、少量の酸化防止剤、紫外線吸収剤、染顔料、他の無機フィラー等の充填剤等を含んでいても良い。また同様に、透明性、耐熱性等の特性を損なわない範囲で、必要に応じて平面平滑化処理を実施することができる。平面平滑化処理の方法としては体積収縮率が10%未満の硬化性有機塗料及び/又は硬化性無機有機ハイブリッド塗料の塗布及び塗布後の光硬化及び/又は熱硬化処理が挙げられる。更には、必要に応じて複合材料の片面又は両面に無機ガスバリヤー層を設けることができる。これらは無機蒸着及び/又は無機スパッタにより形成可能であり単層であっても複数層の繰り返し積層物であっても構わない。望ましいガスバリヤー層としてはSiNx及びSiOxから成る積層物であって複合材料の両面に設けられたものが挙げられる。ガスバリヤー層の厚みとしては、製造される無機層の緻密さによって異なり一概には言えないが一般的には0μmより大きく1μm以下が好ましい。また、上記ガスバリヤー層は反射防止の機能も有するので、全光線透過率を向上させる効果を与える。例えば0.1μmの厚みのSiOxのガスバリヤー層を設けると全光線透過率は4~5%程度向上する。
[複合材料の製造]
 硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)とを含む本発明の複合材料は、典型的には、硬化性樹脂(a)、エポキシ化合物(b)、エポキシ硬化剤(c)、及び必要に応じて配合される任意成分の混合物が溶媒中で希釈されているワニスを、ガラスフィラー(B)と混合(ガラスフィラー(B)が例えば粒状体である場合)及び/又は含浸塗工(ガラスフィラー(B)が例えば布状体である場合)し、その後、熱処理することによって得ることができる。
 本発明におけるワニスとは、硬化性樹脂(a)、エポキシ化合物(b)、エポキシ硬化剤(c)及び必要に応じて配合される任意成分を混合したものを溶媒で希釈したものである。
 上記溶媒としては、塩素系溶媒である塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、クロロホルム及び四塩化炭素、並びに、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、トルエン等が挙げられる。これらは1種でも2種以上の組合せでも使用できる。溶媒としては、好ましくは沸点が低く、防爆対策の必要がない塩化メチレンである。
 溶媒の使用量は、硬化性樹脂(a)、エポキシ化合物(b)及びエポキシ硬化剤(c)の合計質量を100質量部とした場合に200質量部以上1900質量部以下であることが好ましい。上記使用量が200質量部以上1900質量部以下であればガラスフィラー(B)との混合又は含浸塗工が容易に実施可能な粘度のワニスが得られる。上記使用量は、より好ましくは250質量部以上900質量部以下であり、特に好ましくは300質量部以上550質量部以下である。
 ガラスフィラー(B)が粒状体である場合のワニスとガラスフィラー(B)との混合は公知の方法で実施できる。即ち、攪拌機付き反応器、ラボプラストミルに代表される混粘装置、各種押し出し機が使用可能である。
 ワニスとガラスフィラー(B)との混合物をフィルム化する方法、及びワニスをガラス繊維製布状体へ含浸塗工する方法としては、公知の塗布コーター又は含浸塗布コーターを用いたコーティング法が挙げられる。具体的にはブレードコーター、ワイヤーバーコーター、エアーナイフコーター、ディップコーター、コンマナイフコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、スピンコーター等を用いた塗工が挙げられ、これらは必要に応じて1種でも2種以上の組合せでも実施可能である。またこれらの処理形式に関しては枚葉方式であっても連続方式であっても構わない。ディップコーター又はコンマナイフコーターを使用した連続方式は特に好ましい。
 本発明における熱処理とは、ワニスとガラス粒状体であるガラスフィラー(B)との混合物を塗工によりフィルム化した後、又はワニスをガラス繊維製布状体であるガラスフィラー(B)に含浸塗工した後、それぞれワニス中の溶媒を揮発させるとともに樹脂の硬化反応を促進し、硬化樹脂(A)とガラスフィラー(B)とを含有する複合材料を得る処理である。熱処理は、典型的には、ワニスに含まれる溶媒を揮発させることを目的とする第一段の熱処理と、引き続き樹脂を硬化させることを目的とする第二段の熱処理とからなる。熱処理の方法としては公知公用な技術を用いることができる。即ち、熱風乾燥機による加熱、マイクロウェーブによる加熱、遠赤外線照射による加熱、電子線照射による加熱、圧縮成型機による加熱等が挙げられ、これらは1種でも2種以上の組合せでも構わない。また、これら熱処理における複合材料の処理形式に関しては枚葉方式であっても連続方式であっても構わない。
 本発明における第一段の熱処理温度はワニス中の溶媒を揮発させ、その後、所望の複合材料が得られる範囲であれば特に制限はない。一般的にワニス中の溶媒を揮発させるための乾燥温度は20℃以上100℃未満である。上記乾燥温度が20℃以上であれば十分な乾燥速度が得られ、また100℃未満であれば樹脂の硬化反応を抑制したまま溶媒の乾燥が可能である。ワニス中の溶媒の乾燥温度は、より好ましくは40℃以上90℃以下、特に好ましくは60℃以上80℃以下である。
 また、樹脂の硬化を促進させるための第二段の熱処理としては圧縮成型機を使用した熱処理が好ましく、熱処理温度範囲は好ましくは100℃以上260℃以下である。熱処理温度が100℃以上であれば熱処理による樹脂の硬化速度が速く、また260℃以下であれば硬化樹脂(A)の黄変が少なく好ましい。圧縮成型機を使用し150℃以上260℃以下の範囲で熱処理することが更に好ましい。また圧縮成型機によって適用される面圧は、目的とする複合材料の厚みにより異なるが、通常0.020MPa以上4.0MPa以下が選ばれる。熱処理時間は、ワニスの組成、特にエポキシ硬化剤(c)の種類及び使用量により異なるが、通常0.5時間以上5時間以下が選ばれる。なお、第一段の熱処理過程で硬化反応が進行していても構わない。
 例えば以上のような方法で本発明の複合材料を製造できる。
 以下に、実施例及び比較例によって本発明を更に具体的に説明する。なお、以下の例で用いた1,3-シクロヘキサジエン(以下CHD)及びデカリンは、カルシウムハイドライドを加え、高純度アルゴン雰囲気下で12時間還流後、蒸留精製したものである。テトラヒドロフラン(以下THF)としては、高純度アルゴン雰囲気下で金属ナトリウムとベンゾフェノンとを加え一昼夜還流後、蒸留精製したものを使用した。
<硬化性樹脂(a)の前駆体樹脂としてのポリ1,3-シクロヘキサジエン(前駆体樹脂(p1))の合成方法>
 アンカー型の攪拌羽を有し、反応器内部が気密可能な攪拌装置の付いた2.00×10-33のガラス容器を120℃で十分乾燥させ、真空ラインに接続し、内部を減圧し、高純度窒素での置換を5回繰り返し実施した。次いで、窒素微加圧状態でデカリン(400g)、THF(3.60g)及びCHD(143g)を加え、15℃にした。その後、1.60規定のn-ブチルリチウムヘキサン溶液(関東化学、1.20×10-53)を加えた。反応系が黄色になり、アニオン重合が開始されたあと、15℃を保ちながら75分攪拌を実施した。その後、脱水メタノール(関東化学社製、1.00×10-63)を加え、重合反応を停止させた。得られた前駆体樹脂(p1)の数平均分子量は9800であった。
<硬化性樹脂(a)(P0)の製造方法>
 上記前駆体樹脂(p1)を精製することなく、2.00×10-33のガラス容器中に、クロロホルム(和光純薬工業株式会社製、特級)900g、アリクワット336(アルドリッチ社製、20g)をそのまま加え、反応系を40℃にした。別途、リン酸(和光純薬工業株式会社製、特級)でpH1.8に調整した過酸化水素(和光純薬工業株式会社製、30質量%)300gとタングステン酸ナトリウム二水和物(和光純薬工業株式会社製、特級)18.0gとの混合溶液を、2.00×10-33のガラス容器中へ毎分3.00×10-53の速度で滴下した。滴下開始から発熱を伴うが、反応系は適切に除熱を実施し、40℃に保った。滴下終了後、45℃で最大8時間攪拌を続けた。その後、10.0×10-33のメタノール(和光純薬工業株式会社製、一級)に反応液を注ぎ、再沈精製を実施し、硬化性樹脂(a)(P0)を回収した。
 次いで、硬化性樹脂(a)(P0)の高度精製を実施した。まず、上記にて再沈精製により回収した硬化性樹脂(a)(P0)を未乾燥のまま、ジクロロメタン(和光純薬工業株式会社製、特級)に再溶解し、硬化性樹脂のジクロロメタン溶液を作製した。次いで、イオン交換樹脂アンバーリスト15JW(オルガノ株式会社社製)500×10-63分をガラスカラムに詰め、純水(和光純薬工業株式会社製)、エタノール(和光純薬工業株式会社製、特級)、ジクロロメタンの順に溶媒置換し、30℃に保温した後、硬化性樹脂(a)(P0)のジクロロメタン溶液をSV値(空間速度:Space Velocity)約1~2で通液した。これをメタノールで更に再沈精製し、室温下の真空乾燥機にて減圧乾燥を実施した。最終的に得られた硬化性樹脂(a)(P0)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)は、数平均分子量が12000、エポキシ化率が99.5%、Li残留量が1wtppm以下、アリクワット336残留量が6wtppm以下であった。なお、Li残留量はICP-MSで定量し、アリクワット336残留量はCHNコーダーで窒素量を定量することにより定量した。
<硫酸水素第四級アンモニウム系相間移動触媒の合成方法>
 硫酸水素第四級アンモニウム系相間移動触媒である、アリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物を合成した。まず、磁気攪拌子を入れた1.0×10-33のガラス容器に、アリクワット336(アルドリッチ社製)50g、トルエン(和光純薬工業株式会社製、特級)200ml、48%硫酸水溶液(和光純薬工業株式会社製)400gを加え、25℃の条件において、マグネティックスターラーを用いて12時間攪拌した。その後、分液ロートを用いてトルエン溶液を分離し、分離したトルエン溶液を再び磁気攪拌子を入れた1.0×10-33のガラス容器に入れた後、48%硫酸水溶液(和光純薬工業株式会社製)400gを加え、12時間攪拌することを2回繰り返した。次いで、分液ロートでトルエン溶液を分離し、得られた溶液を純水(共栄製薬株式会社製)200mlで4回洗浄し、残存している硫酸及び塩酸を除去した。洗浄後のトルエン溶液を硫酸マグネシウム(和光純薬工業株式会社製、特級)50gで脱水した後、減圧留去によりトルエンを除去し、目的のアリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物を得た。
<硬化性樹脂(a)(P1)の製造方法>
 上記前駆体樹脂(p1)を精製することなく、2.00×10-33のガラス容器中に、1,2-ジクロロエタン(和光純薬工業株式会社製、特級)900g、アリクワット336(アルドリッチ社製)の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物20g、をそのまま加え、反応系を45℃にした。別途、リン酸(和光純薬工業株式会社製、特級)でpH1.8に調整した過酸化水素(和光純薬工業株式会社製、30質量%)300gとタングステン酸ナトリウム二水和物(和光純薬工業株式会社製、特級)18.0gとの混合溶液を、2.00×10-33のガラス容器中へ毎分3.00×10-53の速度で滴下した。滴下開始から発熱を伴うが、反応系は適切に除熱を実施し、45℃に保った。滴下終了後、45℃で最大8時間攪拌を続けた。その後、10.0×10-33のメタノール(和光純薬工業株式会社製、一級)に反応液を注ぎ、再沈精製を実施し、硬化性樹脂(a)(P1)を回収した。
 次いで、硬化性樹脂(a)(P1)の高度精製を実施した。まず、上記にて再沈精製により回収した硬化性樹脂(a)(P1)を未乾燥のまま、ジクロロメタン(和光純薬工業株式会社製、特級)に再溶解し、硬化性樹脂のジクロロメタン溶液を作製した。次いで、イオン交換樹脂アンバーリスト15JW(オルガノ株式会社社製)500×10-63分をガラスカラムに詰め、純水(和光純薬工業株式会社製)、エタノール(和光純薬工業株式会社製、特級)、ジクロロメタンの順に溶媒置換し、30℃に保温した後、硬化性樹脂(a)(P1)のジクロロメタン溶液をSV値(空間速度:Space Velocity)約1~2で通液した。これをメタノールで更に再沈精製し、室温下の真空乾燥機にて減圧乾燥を実施した。最終的に得られた硬化性樹脂(a)(P1)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)は、数平均分子量が12000、エポキシ化率が99.5%、Li残留量が1wtppm以下、アリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物の残留量が5wtppm以下であった。
<硬化性樹脂(a)の前駆体樹脂としてのポリ1,3-シクロヘキサジエン(p2)の合成方法>
 1.60規定のn-ブチルリチウムヘキサン溶液(関東化学、1.20×10-53)に代えて、1.60規定のn-ブチルリチウムヘキサン溶液(関東化学、4.80×10-53)を用いたこと以外は上記p1の合成方法と同様の装置及び方法により、前駆体樹脂(p2)を合成した。得られた前駆体樹脂(p2)の数平均分子量は4000であった。
<硬化性樹脂(a)(P2)の製造方法>
 上記前駆体樹脂(p2)を精製することなく、P1の製造方法と同様の装置及び方法により、硬化性樹脂(a)(P2)を回収した。
 次いで、硬化性樹脂(a)(P2)の高度精製をP1の精製方法と同様の方法で実施した。最終的に得られた硬化性樹脂(a)(P2)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)は、数平均分子量が4800、エポキシ化率が90.0%、Li残留量が1wtppm以下、アリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物の残留量が5wtppm以下であった。
<硬化性樹脂(a)の前駆体樹脂としてのポリ1,3-シクロヘキサジエン(p3)の合成方法>
 1.60規定のn-ブチルリチウムヘキサン溶液(関東化学、1.20×10-53)に代えて、1.60規定のn-ブチルリチウムヘキサン溶液(関東化学、1.20×10-43)を用いたこと以外は上記p1の合成方法と同様の装置及び方法により、前駆体樹脂(p3)を合成した。得られた前駆体樹脂(p3)の数平均分子量は2100であった。
<硬化性樹脂(a)(P3)の製造方法>
 上記前駆体樹脂(p3)を精製することなく、P1の製造方法と同様の装置及び方法により、硬化性樹脂(a)(P3)を回収した。
 次いで、硬化性樹脂(a)(P3)の高度精製をP1の精製方法と同様の方法で実施した。最終的に得られた硬化性樹脂(a)(P3)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)は、数平均分子量が2500、エポキシ化率が86.0%、Li残留量が1wtppm以下、アリクワット336の対アニオンの塩素を硫酸水素に置換した化合物の残留量が5wtppm以下であった。
 なお各種測定は以下の方法で行った。
<硬化性樹脂(a)及び前駆体樹脂の分子量測定方法>
 分子量測定はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(東ソー株株式会社製HLC-8220GPC)を用いて実施した。使用カラムは東ソー株式会社製TSKgurdcolumnSuperHZ-Lを1本とTSKgelSuperHZM-Nを2本直列に接続したものを使用した。移動相はクロロホルム、移動相速度は0.600×10-63/分とした。カラム温度は40℃、検出器は示差屈折率計であり、ポリスチレン換算の数平均分子量として求めた。
<エポキシ化率の測定方法>
 NMR装置(JEOL-EX270、測定溶媒:重クロロホルム、濃度12.5mg/0.500×10-63重クロロホルム)を使用し、エポキシ変性前後の前駆体樹脂中の1,4-構造及び1,2-構造にそれぞれ由来する水素2個分、並びにエポキシ基の水素2個分の面積をそれぞれ求めた。次いでエポキシ基の水素2個分の面積を、1,4-構造、1,2-構造及びエポキシ基の水素による合計面積で除したものをエポキシ化率とした。
[実施例1]
 上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)800g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)200g、及びエポキシ硬化剤(c)として特殊アミン系硬化剤(U-CAT12XD、サンアプロ社製)30.0gを、溶媒であるジクロロメタン(和光純薬社製、特級)3450gに室温で溶解させ、ワニスを作製した。次いで、上記のワニスと、ガラスフィラー(B)としてのガラスクロス(厚さ21μm、Eガラス:屈折率1.564、旭化成エレクトロニクス株式会社製)とを用い、図4に示される連続含浸装置(ガラスクロス1の巻き出しロール2、ガイドロール3、ワニス5を貯める含浸バット4、含浸ロール6、ワニス5を含浸したガラスクロス1から余分なワニスをかき取るブレード7、ワニスに含まれる溶媒を乾燥させる乾燥炉8(乾燥炉長3m)、及び巻き取りロール9からなる)を用い、巻き取り速度1.50m/分、乾燥炉温度60℃にて、ガラスクロスへのワニスの含浸塗布を実施し、プリプレグを得た。次いで、上述の連続含浸装置によって得られたプリプレグを、一辺300mmの正方形に裁断し、これをステンレス箔(日本金属株式会社製、nanoBA)で挟み込み、さらにハードクロムメッキにより鏡面加工されたステンレス(金属組成304)板で挟み込んだ上、機内雰囲気を真空にすることが可能な圧縮成型機(株式会社神藤金属工業所製、型式SFV-30、特注品)へ導入した。真空到達圧力5kPa、面圧2MPa、250℃で60分熱処理し、複合材料S1を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、39質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S1をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S1’を得た。
[実施例2]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)800g、エポキシ化合物(b)としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER828、ジャパンエポキシレジン株式会社製)を200g、並びにエポキシ硬化剤(c)として、酸無水物硬化剤であるメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物とビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物とを主成分とした酸無水物硬化剤HNA-100(新日本理化株式会社製)170g及びU-CAT12XD30.0gを、溶媒であるジクロロメタン4020gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S2を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、41質量%であった。
[実施例3]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)700g、エポキシ化合物(b)として1,3,5-トリス(2,3-エポキシプロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン(東京化成工業株式会社製)300g、並びにエポキシ硬化剤(c)としてHNA-100を470g及びU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン5020gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S3を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、42質量%であった。
[実施例4]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)600g、エポキシ化合物(b)としてフルオレン系エポキシ(オグソールPG、大阪ガスケミカル株式会社製)300g、並びにエポキシ硬化剤(c)として、HNA-100を320g及びU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン4520gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S4を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、40質量%であった。
[実施例5]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)600g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)400g、並びにエポキシ硬化剤として、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)(シグマアルドリッチ社製)を340g及びU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン4710gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S5を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、41質量%であった。
[実施例6]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)600g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)400g、並びにエポキシ硬化剤(c)としてペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)(シグマアルドリッチ社製)を310g及びU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン4620gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S6を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、40質量%であった。
[実施例7]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)600g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)を100g及びHP-7200(大日本インキ工業株式会社製)(化合物名としてはジシクロペンタジエン型エポキシ化合物)を300g、並びにエポキシ硬化剤(c)としてビス(3-メルカプトプロピオン酸)エチレングリコール(和光純薬工業株式会社製)を50.0g及びSP150(ADEKA製)を30.0g、溶媒であるジクロロメタン5300gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S7を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、40質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S7をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S7’を得た。なお、HP-7200は下記の方法で精製した後、使用した。HP-7200をジクロロメタン(和光純薬工業株式会社製、特級)に溶解し、HP-7200のジクロロメタン溶液を作製した。次いで、ジクロロメタンに分散させたワコーゲル(登録商標)C-200(和光純薬工業株式会社製)500×10-63分をガラスカラムに詰め、HP-7200のジクロロメタン溶液をSV値(空間速度:Space Velocity)約1~2で通液した。通液後のHP-7200のジクロロメタン溶液をエバポレーターで減圧濃縮後、真空ポンプにて減圧乾燥を実施し、精製HP-7200とした。
[実施例8]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P1)600g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)を100g及びHP-7200(大日本インキ工業株式会社製)(化合物名としてはジシクロペンタジエン型エポキシ化合物)を300g、並びにエポキシ硬化剤(c)としてビス(3-メルカプトプロピオン酸)エチレングリコール(和光純薬工業株式会社製)を50.0g及びSP150(ADEKA製)を30.0g、溶媒であるジクロロメタン5300gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S8を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、40質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S8をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S8’を得た。なお、HP-7200は実施例7と同様の装置及び方法により精製した後、使用した。
[実施例9]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P1)800g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)を200g、並びにエポキシ硬化剤(c)としてU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン3450gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S9を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、37質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S9をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S9’を得た。
[実施例10]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P2)800g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)を200g、並びにエポキシ硬化剤(c)としてU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン3450gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S10を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、36質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S10をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S10’を得た。
[実施例11]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P3)800g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)を200g、並びにエポキシ硬化剤(c)として、U-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン3450gに溶解させて作製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S11を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、35質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S11をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S11’を得た。
[実施例12]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P0)600g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)を400g、並びに、エポキシ硬化剤(c)として、HNA-100を490g及びU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン5090gに溶解させて作製したものを用いたことと、ガラスフィラー(B)として、ガラスクロス(厚さ52μm、Sガラス:屈折率1.525、旭化成エレクトロニクス株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S12を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、53質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S12をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S12’を得た。
[実施例13]
 ワニスとして、上記の硬化性樹脂製造方法に従い製造した硬化性樹脂(a)(ポリシクロヘキサジエンエポキシ化体)(P1)600g、エポキシ化合物(b)として(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(シグマアルドリッチ社製)を400g、並びに、エポキシ硬化剤(c)として、HNA-100を490g及びU-CAT12XDを30.0g、溶媒であるジクロロメタン5090gに溶解させて作製したものを用いたことと、ガラスフィラー(B)として、ガラスクロス(厚さ52μm、Sガラス:屈折率1.525、旭化成エレクトロニクス株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様の装置及び方法により、複合材料S13を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、53質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、S13をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料S13’を得た。
[比較例1]
 エポキシ化合物(b)としてHP-7200(大日本インキ工業株式会社製)(化合物名としてはジシクロペンタジエン型エポキシ化合物)を1200g及びEP-4080(株式会社ADEKA製)(化合物名としては水素添加ビスフェノールA型エポキシ化合物)を800g、並びにエポキシ硬化剤(c)として熱硬化剤(SI-150L、三新化学工業株式会社製)(化合物名としては芳香族スルホニウム塩)18.0gを使用し、溶媒であるトルエン(和光純薬社製、特級)500g、及びメチルエチルケトン(和光純薬社製、特級)500gに温度70℃で溶解させ、ワニスを作製した。次いで、上記のワニスとガラスクロス(厚さ21μm、Eガラス:屈折率1.564、旭化成エレクトロニクス株式会社製)とを用い、図4に示される連続含浸装置を用い、巻き取り速度0.6m/分、乾燥炉温度150℃にて含浸塗布を実施し、プリプレグを得た。次いで、上述の連続含浸装置によって得られたプリプレグを、一辺300mmの正方形に裁断し、離型剤処理されたPETフィルム(パナック株式会社製、品番SP-PET-01-100BU)の剥離面で挟み込み、さらにハードクロムメッキにより鏡面加工されたステンレス(金属組成304)板で挟み込んだ上、機内雰囲気を真空にすることが可能な圧縮成型機(株式会社神藤金属工業所製、型式SFV-30、特注品)へ導入した。真空到達圧力5kPa、面圧2MPa、170℃で15分熱処理し、複合材料T1を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、43質量%であった。
[比較例2]
 ワニスとして、エポキシ化合物(b)である、HP-7200を1200g及び1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサンを80質量%含むエポキシ化合物であるEHPE3150(ダイセル化学工業株式会社製)(化合物名としては2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロセキサン付加物)を800g、並びにエポキシ硬化剤(c)として熱硬化剤(SI-150L、三新化学工業株式会社製)18.0gを使用し、溶媒であるトルエン(和光純薬社製、特級)500g、及びメチルエチルケトン(和光純薬社製、特級)500gに温度70℃で溶解させて作製したものを用いたこと以外は、比較例1と同様の装置及び方法により、複合材料T2を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、42質量%であった。
[比較例3]
 ワニスとして、エポキシ化合物(b)である1,3,5-トリス(2,3-エポキシプロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン(東京化成工業株式会社製)を90.0g及びビスフェノールS型エポキシ樹脂(EXA1514、大日本インキ化学工業株式会社製EXA)を10.0g、エポキシ硬化剤(c)としてHNA100を153g、テトラフェニルホスホニウムブロマイド(東京化成工業株式会社製)を2.00g、110℃で溶融混合しワニスを作製した。次いで、上記のワニスをガラスクロス(厚さ52μm、Sガラス:屈折率1.525、旭化成エレクトロニクス株式会社製)に含浸塗布させてプリプレグを得た。このプリプレグを離型処理したガラス板に挟み込んで、オーブン中で100℃2時間、さらに120℃2時間、さらに150℃2時間、さらに170℃2時間で加熱して、複合材料T3を得た。複合材料中のガラスフィラー(B)の含有量は、56質量%であった。得られた複合材料の耐着色性を調べるため、T3をさらに窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱処理する耐着色性試験を行い、試験後の複合材料T3’を得た。
 実施例及び比較例で得られた複合材料について、下記の項目にて評価した。結果を表1~9に示す。
<ガラスフィラー(B)及び複合材料の平均熱線膨張係数の測定方法>
 ガラスフィラー(B)であるガラスクロス、又は複合材料から、任意に幅3mm、長さ18mmに裁断したフィルムを評価資料とした。株式会社島津製作所製、TMA60型熱機械分析装置を用いて、窒素雰囲気下、1分間に50℃の割合で温度を30℃から250℃まで上昇させて5分間保持した、その後、1分間に15℃の割合で温度を30℃まで下降させて、30℃到達後15分間保持した。次いで、1分間に5℃の割合で温度を250℃まで上昇させ、30℃から250℃の時の値を測定して平均熱線膨張係数を求めた。荷重は4gに設定し、引張モードで測定を行った。
<複合材料厚みの測定方法>
 膜厚計(株式会社ミツトヨ製、面接触型膜厚計;Code.No.547-401)を用いて、本発明の複合材料の厚みを測定した。異なる15点以上の箇所で計測した測定値の平均値を膜厚(μm)とした。
<硬化樹脂(A)及びガラスフィラー(B)の屈折率及びアッベ数の測定方法>
 硬化樹脂(A)及びガラスフィラー(B)の屈折率は、25℃の恒温室に設置したメトリコン社製モデル2010プリズムカップラーを使用して求めた。サンプルとしては一昼夜測定を実施する25℃の恒温室で養生したものを使用した。なおガラスフィラー(B)については、ガラスクロスを白金坩堝で溶融させた後、板状に成型してサンプルを作製した。同装置により波長532nm、632.8nm、824nmの測定結果からコーシーの式を利用して屈折率の波長分散図を求め、波長589nmの屈折率を求めた。同様に、波長546.1nmでの屈折率(ne)、488.0nmでの屈折率(nF’)、643.9nmの屈折率(nC’)を求め、アッベ数=(ne-1)/(nF’-nC’)の式に代入してアッベ数を求めた。
<全光線透過率測定方法>
 複合材料から任意に30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、NDH;2000)を用いて、JIS-K-7361に準拠して複合材料の全光線透過率を測定した。
<波長400nmにおける光線透過率測定方法>
 複合材料から任意に30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、株式会社島津製作所UV-2450大型試料室(MPC-2200設置モデル)を使用して求めた。
<Re0及びRe40の測定方法>
 複合材料から任意に30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、上記方法で屈折率と膜厚とを測定した。次いで、位相複屈折測定装置(王子計測機器株式会社製、KOBRA-WR)を用いて、複合材料の正面レターデーション値(Re0)及び複屈折の角度依存性の指標である膜厚100μmに換算した角度40°のレターデーション値(Re40)を測定した。具体的には計測波長として589nmの光を用い、遅相軸を自動的に決定したあと、その遅相軸を傾斜回転軸として、評価試料の法線方向に対して0°から+40°、次いで-40°から+40°の範囲でステージを連続的に傾斜させながら、測定を実施した。法線方向に対して0°のレターデーションをRe0、+40°及び-40°の各角度のレターデーション値を平均化し、事前に測定した試料厚みを用いて100μm厚みに換算した値をRe40とした。
<複合材料のガラス転移温度測定方法>
 複合材料から幅3mm、長さ40mmに裁断したサンプルを評価資料とし、その後マイクロメーターで厚みを実測した。次いで、株式会社オリエンテック製RHEOVIBRON Model DDV-01 FPの35mm間隔に調整されたチャック間にサンプルを取り付け、大気下、昇温速度3℃/分で測定を行った。得られた粘弾性測定結果より、Tanδのピークを見つけ、そのピークにおける温度を複合材料のガラス転移温度とした。
<位置ずれ試験評価方法>
 位置ずれ試験評価は、全て露点温度マイナス52℃、室温20℃のドライルーム内で実施した。位置ずれは、同ドライルーム内に設置した測長機(株式会社株式会社ソキア・トプコン製、AMIC-361)を使用して求めた。ガラスクロスへのワニス含浸時の含浸方向をMD、含浸方向に対して直角方向をTDとし、複合材料からMDに210mm、TDに297mmに裁断したサンプルを評価試料とした。次いでトムソン刃(株式会社名古屋刃型製、特注品)を用いて評価試料を図5の様に打ち抜いた。トムソン刃で打ち抜いた箇所の頂点間の距離を図6に示すように定義した。次いで、トムソン刃で打ち抜いた評価試料を窒素気流下、240℃で30分間加熱処理した。加熱処理後の評価試料の打ち抜き箇所の頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴AのA1MD、A2MD、A3MD、A4MD、A5MD、A6MD、A1TD、A2TD、A3TD、A4TD、A5TD、A6TD、とした。次いで、熱履歴Aを加えた試料を、大気中、150℃で10分間加熱した。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴BのB1MD、B2MD、B3MD、B4MD、B5MD、B6MD、B1TD、B2TD、B3TD、B4TD、B5TD、B6TD、とした。次いで、熱履歴Bを加えた試料を、大気中、250℃で10分間加熱した。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴CのC1MD、C2MD、C3MD、C4MD、C5MD、C6MD、C1TD、C2TD、C3TD、C4TD、C5TD、C6TD、とした。次いで、熱履歴Cを加えた試料を、大気中、150℃で10分間加熱した。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴DのD1MD、D2MD、D3MD、D4MD、D5MD、D6MD、D1TD、D2TD、D3TD、D4TD、D5TD、D6TD、とした。次いで、熱履歴Dを加えた試料を、大気中、250℃で10分間加熱した。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴EのE1MD、E2MD、E3MD、E4MD、E5MD、E6MD、E1TD、E2TD、E3TD、E4TD、E5TD、E6TD、とした。次いで、熱履歴Eを加えた試料を、大気中、150℃で10分間加熱した。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴FのF1MD、F2MD、F3MD、F4MD、F5MD、F6MD、F1TD、F2TD、F3TD、F4TD、F5TD、F6TD、とした。次いで、熱履歴Fを加えた試料を、大気中、230℃で10分間加熱した。加熱後のフィルムについて、上記頂点間の各距離を、測長機で測定し、熱履歴GのG1MD、G2MD、G3MD、G4MD、G5MD、G6MD、G1TD、G2TD、G3TD、G4TD、G5TD、G6TD、とした。熱履歴B、C、D、E、F、Gにおける位置ずれを下式により求めた。
各熱履歴、各頂点間における位置ずれMD(ppm)={(XYMD-AYMD)/AYMD}×1000000
[式中、XはB、C、D、E、F又はGであり、Yは1、2、3、4、5又は6である。]
 各熱履歴における6点の各頂点間における位置ずれMDを平均し、各熱履歴における位置ずれMDとした。さらに、各熱履歴における位置ずれMDにおいて、最大値の絶対値を位置ずれ試験におけるMD最大変位とした。
各熱履歴、各頂点間における位置ずれTD(ppm)={(XYTD-AYTD)/AYTD}×1000000
[XはB、C、D、E、F又はGであり、Yは1、2、3、4、5又は6である。]
 各熱履歴における6点の各頂点間における位置ずれTDを平均し、各熱履歴における位置ずれTDとした。さらに、各熱履歴における位置ずれTDにおいて、最大値の絶対値を位置ずれ試験におけるTD最大変位とした。
<複合材料の欠陥評価方法>
 複合材料から幅300mm、長さ300mmに裁断したサンプルを評価試料とした。次いで複合材料の表面に対して平行な光を当てながら、顕微鏡で中空状ファイバーが原因である欠陥の本数を数えた。評価はn=5で行い、その平均値を複合材料の欠陥本数とした。欠陥本数が300mm角当たりで0本以上10本以下をA、10本超をBとした。
<波長400nm光線透過率の測定方法及び耐着色性評価方法>
 複合材料であるS1、S2及びS3から、任意に30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、株式会社島津製作所製UV-2450大型試料室(MPC-2200設置モデル)を使用し波長400nmにおける光線透過率を測定した。また、耐着色性評価として、上記S1、S2及びS3を窒素フローした乾燥機内において250℃で1時間加熱して得たS1’、S2’及びS3’から任意に30mm四方に裁断したフィルムを評価試料とし、株式会社島津製作所製UV-2450大型試料室(MPC-2200設置モデル)を使用し波長400nmにおける光線透過率を測定した。同波長の透過率が高いほど透明性が高く、耐着色性に優れている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 本発明が提供する、良好な光学特性とアクティブマトリクス駆動用半導体プロセス適合性とをともに与えることができる硬化性樹脂及び複合材料は、例えば各種フラットパネル用途に好適に適用できる。
 1  ガラスクロス
 2  巻き出しロール
 3  ガイドロール
 4  含浸バット
 5  ワニス
 6  含浸ロール
 7  ブレード
 8  乾燥炉
 9  巻き取りロール

Claims (9)

  1.  下記式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式中、nは10以上の整数である。]
    で表される環状エポキシ構造及び下記式(2):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    [式中、mは10以上の整数である。]
    で表される環状エポキシ構造のうち少なくともいずれかを有する、硬化性樹脂(a)。
  2.  前記硬化性樹脂(a)と、前記硬化性樹脂(a)とは異なる環状エポキシ化合物(b)と、エポキシ硬化剤(c)とを熱処理することにより得られる硬化樹脂(A);及び
     ガラスフィラー(B);
    を含有する、複合材料。
  3.  前記ガラスフィラー(B)が、波長589nmにおける屈折率1.520以上1.570以下、及びアッベ数50以上65以下を有し、かつ、
     波長589nmにおける前記硬化樹脂(A)の屈折率と前記ガラスフィラー(B)の屈折率との間の差が0.01以下である、請求項2に記載の複合材料。
  4.  前記硬化性樹脂(a)が、下記式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    [式中、nは10以上の整数である。]
    で表される環状エポキシ構造、及び数平均分子量3000以上40000以下を有し、かつ、
     前記ガラスフィラー(B)が、前記波長589nmにおける屈折率1.550以上1.570以下、及び前記アッベ数50以上65以下を有する、請求項3に記載の複合材料。
  5.  前記硬化性樹脂(a)が、
     下記式(3):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    [式中、nは10以上の整数である。]
    で表される構造及び下記式(4):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    [式中、mは10以上の整数である。]
    で表される構造のうち少なくともいずれかを含む前駆体樹脂を、硫酸水素第4級アンモニウム系相間移動触媒、タングステン酸金属触媒、ホスホン酸類化合物及び過酸化水素を用いて酸化反応させることにより得られる樹脂である、請求項2~4のいずれかに記載の複合材料。
  6.  前記ガラスフィラー(B)の30℃~250℃における平均熱線膨張係数が0ppm/℃以上10ppm/℃以下である、請求項2~5のいずれかに記載の複合材料。
  7.  前記硬化樹脂(A)のアッベ数が40以上65以下である、請求項2~6のいずれかに記載の複合材料。
  8.  厚み10μm以上100μm以下のフィルム形状であり、全光線透過率が85%以上95%以下、かつ波長400nmにおける光線透過率が80%以上95%以下である、請求項2~7のいずれかに記載の複合材料。
  9.  30℃~250℃における平均熱線膨張係数が5ppm/℃以上20ppm/℃以下であり、かつ、位置ずれ試験による最大変位が0ppm以上60ppm以下である、請求項8に記載の複合材料。
PCT/JP2009/065753 2009-05-07 2009-09-09 硬化性樹脂及び複合材料 WO2010128568A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011512297A JPWO2010128568A1 (ja) 2009-05-07 2009-09-09 硬化性樹脂及び複合材料

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-112909 2009-05-07
JP2009112909 2009-05-07
JP2009-162998 2009-07-09
JP2009162998 2009-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010128568A1 true WO2010128568A1 (ja) 2010-11-11

Family

ID=43050079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/065753 WO2010128568A1 (ja) 2009-05-07 2009-09-09 硬化性樹脂及び複合材料

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2010128568A1 (ja)
TW (1) TW201040206A (ja)
WO (1) WO2010128568A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057896A (ja) * 2009-09-11 2011-03-24 Asahi Kasei Corp 複合材料
WO2013089100A1 (ja) * 2011-12-16 2013-06-20 株式会社スリーボンド 硬化性樹脂組成物

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003020325A (ja) * 2001-07-06 2003-01-24 Asahi Kasei Corp 半導体チップ用封止材料
JP2004231934A (ja) * 2002-06-20 2004-08-19 Sumitomo Bakelite Co Ltd 透明複合体組成物
JP2009221320A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Asahi Kasei Corp 複合材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003020325A (ja) * 2001-07-06 2003-01-24 Asahi Kasei Corp 半導体チップ用封止材料
JP2004231934A (ja) * 2002-06-20 2004-08-19 Sumitomo Bakelite Co Ltd 透明複合体組成物
JP2009221320A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Asahi Kasei Corp 複合材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ASAKURA: "Kobunshi Jiten", 30 June 2005, ASAKURA PUBLISHING CO., LTD., pages: 109 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057896A (ja) * 2009-09-11 2011-03-24 Asahi Kasei Corp 複合材料
WO2013089100A1 (ja) * 2011-12-16 2013-06-20 株式会社スリーボンド 硬化性樹脂組成物
US9150723B2 (en) 2011-12-16 2015-10-06 Three Bond Fine Chemical Co., Ltd. Curable resin composition

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010128568A1 (ja) 2012-11-01
TW201040206A (en) 2010-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5202052B2 (ja) 複合材料
TWI739815B (zh) 硬化性組合物及使其硬化而成之硬化物
US9493631B2 (en) Epoxy resin composition for transparent sheets and cured product thereof
US20150232620A1 (en) Curable resin composition, and cured product thereof
EP2995632A1 (en) Curable epoxy resin composition and cured product thereof, diolefin compound and production method therefor, and production method for diepoxy compound
KR101422659B1 (ko) 신규 옥세탄계 화합물, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 디스플레이 기판용 복합시트
JP2015042713A (ja) エネルギー線感受性組成物
JP5221483B2 (ja) 複合材料
JP5409276B2 (ja) 透明複合材料
TWI730065B (zh) 環氧化合物、硬化性組合物、硬化物、環氧化合物之製造方法及反應性稀釋劑
WO2010128568A1 (ja) 硬化性樹脂及び複合材料
CN111587267A (zh) 脂环式环氧化合物产品
TWI723175B (zh) 環氧化合物、包含其之硬化性組合物、使硬化性組合物硬化而成之硬化物及硬化物之製造方法
WO2021193819A1 (ja) エポキシ化合物の立体異性体、これを含む硬化性組成物および硬化性組成物を硬化させた硬化物
JP2017088775A (ja) 硬化性組成物並びに硬化物及びその製造方法
CN115605526A (zh) 新型环氧树脂和环氧树脂组合物
JP2022157564A (ja) 重合性組成物、光硬化性接着剤、硬化物の製造方法及び硬化物
JP2020180295A (ja) エポキシ化合物、これを含む硬化性組成物および硬化性組成物を硬化させた硬化物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09844355

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011512297

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09844355

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1