WO2014112539A1 - エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物および硬化物 - Google Patents

エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物および硬化物 Download PDF

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WO2014112539A1
WO2014112539A1 PCT/JP2014/050605 JP2014050605W WO2014112539A1 WO 2014112539 A1 WO2014112539 A1 WO 2014112539A1 JP 2014050605 W JP2014050605 W JP 2014050605W WO 2014112539 A1 WO2014112539 A1 WO 2014112539A1
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WO
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epoxy resin
resin composition
compound
reaction
tert
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PCT/JP2014/050605
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English (en)
French (fr)
Inventor
政隆 中西
一真 井上
Original Assignee
日本化薬株式会社
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Publication date
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    • 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
    • C08G59/02Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule
    • C08G59/04Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule of polyhydroxy compounds with epihalohydrins or precursors thereof
    • C08G59/06Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule of polyhydroxy compounds with epihalohydrins or precursors thereof of polyhydric phenols

Definitions

  • the present invention relates to an epoxy resin, an epoxy resin composition, and a cured product thereof suitable for use in electrical and electronic materials, particularly for optical materials.
  • the bisphenol A type epoxy resin is versatile as an optical resin, but these are generally in a liquid state and have a problem such that tackiness occurs when forming into a sheet or prepreg.
  • VG3105 manufactured by Printec which is a trisphenol epoxy resin having a structure not having a benzylmethylene bond as in the case of the bisphenol A type epoxy resin, is used.
  • these have initial coloration, and one level of transparency is required for use as an optical material.
  • silsesquioxane structure epoxy resin or cycloaliphatic epoxy resin has been studied, but silsesquioxane structure epoxy resin has high heat resistance but is brittle.
  • the linear expansion coefficient tends to be high, and the refractive index is low.
  • the heat resistance in the sense of a glass transition point is also improved in the alicyclic epoxy resin, but brittleness and low refractive index are problems, and a cured product with good optical properties and high toughness can be obtained.
  • Epoxy resins are desired.
  • the present invention Obtained by reaction of a compound of the following formula (1) with epihalohydrin, and measured by GPC (gel permeation chromatography), 1 to 20 area% of glycidyl group of the triglycidyl ether is represented by the following formula (A)
  • each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and * is bonded to an oxygen atom. (It will not be an alkyl group of 1 to 5.)
  • the epoxy resin of the present invention When the epoxy resin of the present invention is used in an epoxy resin composition, the cured product is excellent in transparency and heat resistance. Therefore, it can be applied to optical members that require high optical characteristics.
  • the epoxy resin of the invention can be obtained by reacting a trisphenol compound of the compound of the above formula (1) with epihalohydrin.
  • the example of the specific manufacturing method of the epoxy resin of this invention is shown below.
  • the trisphenol compound of the above formula (1) is in the form of a white crystal and does not undergo much discoloration due to oxidation, but slightly develops color after long-term storage.
  • the purity of the trisphenol compound used is preferably 96% or more, more preferably 98% or more, and particularly preferably 99% or more.
  • the transmittance at 400 nm when dissolved in tetrahydrofuran at a concentration of 30% by weight (width 1 cm cell) is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, particularly preferably 97% or more. is there.
  • the coloring of the raw material also affects the subsequent epoxidation process and becomes a coloring factor.
  • the epihalohydrin is preferably epichlorohydrin which is industrially easily available.
  • the amount of epihalohydrin to be used is generally 4.0 to 10 mol, preferably 4.5 to 8.0 mol, more preferably 4.5 to 7.0 mol, relative to 1 mol of the hydroxyl group of the trisphenol compound.
  • the alkyl glycidyl ether is preferably an alkyl glycidyl ether having 1 to 5 carbon atoms such as methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, or propyl glycidyl ether.
  • an alkali metal hydroxide can be used.
  • the alkali metal hydroxide that can be used in the above reaction include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and the like, and a solid substance may be used, or an aqueous solution thereof may be used. From the viewpoint of property and handling, it is preferable to use a solid material molded into a flake shape.
  • the amount of the alkali metal hydroxide used is usually 0.90 to 1.5 mol, preferably 0.95 to 1.25 mol, more preferably 0.99 to 1 mol per mol of the hydroxyl group of the trisphenol compound. 1.15 moles.
  • quaternary ammonium salt such as tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide or trimethylbenzylammonium chloride may be added as a catalyst.
  • the amount of the quaternary ammonium salt used is usually 0.1 to 15 g, preferably 0.2 to 10 g, relative to 1 mol of the hydroxyl group of the trisphenol compound.
  • an alcohol having 1 to 5 carbon atoms in addition to the epihalohydrin.
  • the alcohol having 1 to 5 carbon atoms include alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol.
  • an alcohol having a smaller carbon number is preferred from the viewpoint of solubility of alkali metal hydroxide, and methanol is particularly preferred.
  • the amount of alcohol used is usually 2 to 50% by weight, preferably 4 to 40% by weight, particularly preferably 7 to 30% by weight, based on the amount of epihalohydrin used. If the amount of the alcohol added is small, the introduction rate of the alkoxy group may be lowered, and if the amount added is too large, the epoxy group may be excessively crushed.
  • the reaction temperature is usually 30 to 90 ° C, preferably 35 to 80 ° C.
  • a temperature of 60 ° C. or higher is preferable for higher-purity epoxidation, and a reaction under a condition close to reflux conditions is particularly preferable, particularly 65 ° C.
  • the reaction time is usually 0.5 to 10 hours, preferably 1 to 8 hours, particularly preferably 1 to 3 hours. If the reaction time is short, the reaction may not proceed, and if the reaction time is long, a by-product may be formed. After the reaction product of these epoxidation reactions is washed with water or without washing with water, the epihalohydrin, the solvent and the like are removed under heating and reduced pressure.
  • the recovered epoxy resin is a solvent of a ketone compound having 4 to 7 carbon atoms (for example, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc.). It can also be dissolved, and an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be added to react to ensure ring closure.
  • a ketone compound having 4 to 7 carbon atoms for example, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc.
  • the amount of the alkali metal hydroxide used is usually 0.01 to 0.3 mol, preferably 0.05 to 0.2 mol, relative to 1 mol of the hydroxyl group of the trisphenol compound used for the epoxidation. .
  • the reaction temperature is usually 50 to 120 ° C., and the reaction time is usually 0.5 to 2 hours.
  • the amount of inert gas blown in varies depending on the volume of the reaction vessel, but it is preferable to blow in an amount of inert gas that can replace the volume of the reaction vessel in 0.5 to 10 hours.
  • the produced salt is removed by filtration, washing with water, etc., and the solvent is distilled off under heating and reduced pressure to obtain the epoxy resin of the present invention.
  • the epoxy resin obtained in this way is a resin with very excellent transparency. Softening point 55-90 ° C., epoxy equivalent 205-250 g / eq.
  • the measurement result by gel permeation chromatography shows that the epoxy resin having the structure of the following formula (3) is 1 to 20 area% with respect to the structure of the following formula (2).
  • G represents a glycidyl group
  • the epoxy resin having the structure of the above formula (3) is 1 to 20 area%, preferably 2 to 20 area% with respect to the structure of the above formula (2). More preferably, it is 5 to 20 area%, and particularly preferably 5 to 17 area%.
  • R is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group.
  • the epoxy equivalent of such an epoxy resin is preferably 210 to 240 g / eq. More preferably, 215 to 235 g / eq. More preferably, 215 to 230 g / eq. It is.
  • the softening point is preferably 55 to 90 ° C, more preferably 55 to 85 ° C, and particularly preferably 55 to 80 ° C.
  • the preferable epoxy equivalent and the preferable softening point are effective for the heat resistance of the cured product and the handling characteristics when the epoxy resin composition is used.
  • the epoxy equivalent of the epoxy equivalent of the theoretical epoxy equivalent of the epoxy resin (theoretical value of the epoxy equivalent calculated from a compound obtained by adding an epihalohydrin to all phenolic hydroxyl groups of the phenolic compound of formula (1)) is preferred. It is preferably 1.06 or more, more preferably 1.10 or more, and particularly preferably 1.10 to 1.18. Entering this range means that a certain amount or more of a structure in which an epoxy group in an epoxy resin is ring-opened (a structure such as formula (b) or formula (c) in formula (3)) is included. means. At the same time, it is important that the halogen content is preferably 1500 ppm or less, particularly preferably 1200 ppm or less.
  • the amount of halogen is large, this ratio tends to increase, but this is important because it reduces electrical reliability when used for electronic materials.
  • the compound represented by the above formula (2) when measured by gel permeation chromatography (GPC) is 40% by area to 80 area% is preferable, and 55 area% to 75 area% is particularly preferable.
  • the epoxy resin composition of the present invention contains the epoxy resin of the present invention as an essential component. Moreover, it is preferable to contain another epoxy resin and a hardening
  • the structure of the formula (1) is dimerized, trimerized, or further multimerized (hereinafter also simply referred to as multimer). Since the ratio is difficult to measure in gel permeation chromatography, the introduction rate of the alkoxy group in the separable structures of the formulas (2) and (3) will be discussed.
  • R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group is preferable.
  • the epoxy resin composition of the present invention may contain other epoxy resins in addition to the epoxy resin of the present invention.
  • the proportion of the epoxy resin of the present invention in all epoxy resins is preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, and particularly preferably 40% by weight or more.
  • bisphenol A bisphenol S, thiodiphenol, fluorene bisphenol, terpene diphenol, 4,4′-biphenol, 2,2′-biphenol, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl- [ 1,1′-biphenyl] -4,4′-diol, hydroquinone, resorcin, naphthalenediol, tris- (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, phenol (Phenol, alkyl-substituted phenol, naphthol, alkyl-substituted naphthol, dihydroxybenzene, dihydroxynaphthalene, etc.) and formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxyacetofu Non, o-hydroxy
  • the epoxy resin of the present invention is preferably used in combination with an alicyclic epoxy resin or an epoxy resin having a silsesquioxane structure.
  • an alicyclic epoxy resin a compound having an epoxycyclohexane structure in the skeleton is preferable, and an epoxy resin obtained by an oxidation reaction of a compound having a cyclohexene structure is particularly preferable.
  • esterification reaction of cyclohexene carboxylic acid and alcohol or esterification reaction of cyclohexene methanol and carboxylic acid (Tetrahedron vol.36 p.2409 (1980), Tetrahedron Letter p.4475 (1980) Or the Tychenko reaction of cyclohexene aldehyde (the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-170059, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-262871, etc.), or transesterification of cyclohexene carboxylic acid ester
  • Examples thereof include compounds that can be produced by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-052187.
  • the alcohol is not particularly limited as long as it is a compound having an alcoholic hydroxyl group, but ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5- Diols such as pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol, triols such as glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, 2-hydroxymethyl-1,4-butanediol, pentaerythritol And tetraols.
  • carboxylic acids include, but are not limited to, oxalic acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, adipic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid.
  • an acetal compound obtained by an acetal reaction between a cyclohexene aldehyde derivative and an alcohol is exemplified.
  • a reaction method a general acetalization reaction can be applied.
  • a method in which a reaction is performed while azeotropic dehydration is performed using a solvent such as toluene or xylene as a reaction medium US Pat. No. 2,945,008
  • concentrated hydrochloric acid A method in which polyhydric alcohol is dissolved in the mixture and then the reaction is carried out while gradually adding aldehydes (Japanese Patent Laid-Open No.
  • epoxy resins include ERL-4221, UVR-6105, ERL-4299 (all trade names, all manufactured by Dow Chemical), Celoxide 2021P, Eporide GT401, EHPE3150, EHPE3150CE (all trade names, all Daicel) (Chemical Industry) and dicyclopentadiene diepoxide, and the like, but are not limited thereto (Reference: Review Epoxy Resin Basic Edition I p76-85). These may be used alone or in combination of two or more.
  • the epoxy resin composition of the present invention may contain a curing accelerator (curing catalyst).
  • a curing accelerator curing accelerator
  • Specific examples of the curing accelerator that can be used in the present invention include amine compounds such as triethylamine, tripropylamine, and tributylamine, pyridine, dimethylaminopyridine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, Imidazole, triazole, tetrazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-benzyl- 2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 2,4-
  • Diaza compounds and salts thereof such as tetraphenylborate and phenol novolac, salts with the above polycarboxylic acids or phosphinic acids, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxy , Trimethylethylammonium hydroxide, trimethylpropylammonium hydroxide, trimethylbutylammonium hydroxide, trimethylcetylammonium hydroxide, trioctylmethylammonium Ammonium salts such as hydroxide, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium iodide, tetramethylammonium acetate, trioctylmethylammonium acetate, triphenylphosphine, tri (tolyl) phosphine, te
  • phosphonium salts, ammonium salts, and metal compounds are particularly preferable in terms of coloring at the time of curing and changes thereof. Further, when a quaternary salt is used, a salt with a halogen leaves the cured product with a halogen, which is not preferable from the viewpoint of electrical reliability and environmental problems.
  • the curing accelerator is used in an amount of 0.01 to 5.0 parts by weight based on the epoxy resin 100 as necessary.
  • the epoxy resin composition of the present invention preferably contains a curing agent.
  • the curing agent include amine compounds, acid anhydride compounds, amide compounds, phenol compounds, carboxylic acid compounds, and the like.
  • Curing agents include diaminodiphenylmethane, diethylenetriamine, triethylenetetramine, diaminodiphenylsulfone, isophoronediamine, dicyandiamide, nitrogen-containing compounds (amines, amide compounds) such as polyamide resins synthesized from linolenic acid and ethylenediamine; anhydrous Phthalic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, butane Tetracarboxylic an
  • the amount of the curing agent used in the epoxy resin composition of the present invention is preferably 0.7 to 1.2 equivalents relative to 1 equivalent of epoxy group of the epoxy resin. When less than 0.7 equivalent or more than 1.2 equivalent with respect to 1 equivalent of epoxy group, curing may be incomplete and good cured properties may not be obtained.
  • the carboxylic acid compound is preferably a polyvalent carboxylic acid.
  • a specific preferred polyvalent carboxylic acid is a compound having at least two or more carboxyl groups and having an aliphatic hydrocarbon group as a main skeleton, and is preferably a bi- to hexa-functional carboxylic acid, A compound obtained by reacting a bi- to hexafunctional polyhydric alcohol having 5 or more carbon atoms with an acid anhydride is more preferable.
  • the polycarboxylic acid whose said acid anhydride is a saturated aliphatic cyclic acid anhydride is preferable.
  • the bi- to hexafunctional polyhydric alcohol is not particularly limited as long as it is a compound having an alcoholic hydroxyl group, but ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,4-butanediol.
  • Particularly preferred alcohols are alcohols having 5 or more carbon atoms, particularly 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 2, Compounds such as 4-diethylpentanediol, 2-ethyl-2-butyl-1.3-propanediol, neopentyl glycol, tricyclodecane dimethanol, norbornenediol are preferred, and 2-ethyl-2-butyl-1.
  • Alcohols having a branched or cyclic structure such as 3-propanediol, neopentyl glycol, 2,4-diethylpentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, tricyclodecane dimethanol, norbornenediol are more preferable.
  • acid anhydrides include methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, butanetetracarboxylic anhydride, bicyclo [2,2,1] heptane- 2,3-dicarboxylic acid anhydride, methylbicyclo [2,2,1] heptane-2,3-dicarboxylic acid anhydride, cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride and the like are preferable, Of these, methylhexahydrophthalic anhydride and cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride are preferable.
  • one specific reaction condition is that the acid anhydride and polyhydric alcohol are reacted at 40 to 150 ° C. under non-catalytic and solvent-free conditions and heated. It is a technique of taking out as it is after completion. However, it is not limited to this reaction condition.
  • Specific preferred acid anhydrides include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, nadic anhydride, hexahydro anhydride Phthalic acid, methylhexahydrophthalic anhydride, butanetetracarboxylic anhydride, bicyclo [2,2,1] heptane-2,3-dicarboxylic anhydride, methylbicyclo [2,2,1] heptane-2,3 -Acid anhydrides such as dicarboxylic acid anhydride and cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride.
  • methyltetrahydrophthalic anhydride methylnadic anhydride, nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, butanetetracarboxylic anhydride, bicyclo [2,2,1] heptane-2,3-dicarboxylic acid
  • An acid anhydride, methylbicyclo [2,2,1] heptane-2,3-dicarboxylic acid anhydride, cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride and the like are preferable.
  • Particularly preferred are methylhexahydrophthalic anhydride and cyclohexane-1,3,4-tricarboxylic acid-3,4-anhydride.
  • a cyanate ester compound can obtain a heat-resistant cured product having a higher crosslinking density by a reaction with an epoxy resin in addition to a curing reaction alone.
  • the cyanate ester resin include 2,2-bis (4-cyanatephenyl) propane, bis (3,5-dimethyl-4-cyanatephenyl) methane, 2,2-bis (4-cyanatephenyl) ethane, These derivatives, aromatic cyanate ester compounds, etc. are mentioned. Further, for example, as described in the above-mentioned curing agent, synthesis can be performed by reaction of various phenol resins with hydrocyanic acid or salts thereof.
  • those having a structure not having a methylene structure at the benzyl position in the molecule such as 2,2-bis (4-cyanatephenyl) propane and derivatives thereof (partially polymerized products) are particularly preferable. You may use independently and may use 2 or more types together.
  • the epoxy resin composition of the present invention may contain a phosphorus-containing compound as a flame retardant imparting component.
  • the phosphorus-containing compound may be a reactive type or an additive type.
  • Specific examples of phosphorus-containing compounds include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, cresyl-2,6-dixylylenyl phosphate, 1,3-phenylenebis ( Phosphoric esters such as dixylylenyl phosphate), 1,4-phenylenebis (dixylylenyl phosphate), 4,4′-biphenyl (dixylylenyl phosphate); 9,10-dihydro-9-oxa Phosphanes such as -10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 10 (2,5-dihydroxyphenyl) -10H-9-oxa-10-
  • Phosphate esters, phosphanes or phosphorus-containing epoxy compounds are preferable, and 1,3-phenylenebis (dixylylenyl phosphate), 1,4-phenylenebis (dixylylene). Nyl phosphate), 4,4′-biphenyl (dixylylenyl phosphate) or phosphorus-containing epoxy compounds are particularly preferred.
  • the epoxy resin composition of the present invention can be blended with a binder resin as necessary.
  • the binder resin include butyral resins, acetal resins, acrylic resins, epoxy-nylon resins, NBR-phenol resins, epoxy-NBR resins, polyamide resins, polyimide resins, and silicone resins. However, it is not limited to these.
  • the blending amount of the binder resin is preferably within a range that does not impair the flame retardancy and heat resistance of the cured product, and is usually 0.05 to 50 parts by weight, preferably 100 parts by weight in total of the epoxy resin and the curing agent. 0.05 to 20 parts by weight is used as necessary.
  • An inorganic filler can be added to the epoxy resin composition of the present invention as necessary.
  • inorganic fillers include crystalline silica, fused silica, alumina, zircon, calcium silicate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, zirconia, fosterite, steatite, spinel, titania, talc, and the like.
  • the present invention is not limited to these.
  • These fillers may be used alone or in combination of two or more. The content of these inorganic fillers is 0 to 95% by weight in the epoxy resin composition of the present invention.
  • a silane coupling agent a release agent such as stearic acid, palmitic acid, zinc stearate, and calcium stearate, various compounding agents such as pigments, and various thermosetting resins are added to the epoxy resin composition of the present invention. be able to.
  • the particle size of the inorganic filler to be used is a nano-order level filler, which does not hinder the transparency, etc. Can be supplemented.
  • a phosphor can be added as necessary.
  • the phosphor has a function of forming white light by absorbing part of blue light emitted from a blue LED element and emitting wavelength-converted yellow light.
  • the optical semiconductor is sealed.
  • fluorescent substance A conventionally well-known fluorescent substance can be used, For example, rare earth element aluminate, thio gallate, orthosilicate, etc. are illustrated.
  • phosphors such as a YAG phosphor, a TAG phosphor, an orthosilicate phosphor, a thiogallate phosphor, and a sulfide phosphor can be mentioned, and YAlO 3 : Ce, Y 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 4 Al 2 O 9 : Ce, Y 2 O 2 S: Eu, Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, (SrEu) O.Al 2 O 3 and the like are exemplified.
  • the particle size of the phosphor those having a particle size known in this field are used, and the average particle size is preferably 1 to 250 ⁇ m, particularly preferably 2 to 50 ⁇ m.
  • the amount added is preferably 1 to 80 parts by weight, more preferably 5 to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin component.
  • thixo including silica fine powder also called Aerosil or Aerosol
  • a tropicity-imparting agent can be added.
  • silica fine powder examples include Aerosil® 50, Aerosil® 90, Aerosil® 130, Aerosil® 200, Aerosil® 300, Aerosil® 380, Aerosil® OX50, Aerosil® TT600, Aerosil® R972, Aerosil® R202, Aerosil® R202, Aerosil® R202, Aerosil® R202, Aerosil® R202, Aerosil® R805, RY200, RX200 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and the like can be mentioned.
  • an amine compound as a light stabilizer or a phosphorus compound and a phenol compound as an antioxidant for the purpose of preventing coloring.
  • the following commercially available products can be used as the amine compound that is the light stabilizer.
  • the commercially available amine compounds There are no particular limitations on the commercially available amine compounds.
  • the phosphorus compound is not particularly limited, and for example, 1,1,3-tris (2-methyl-4-ditridecyl phosphite-5-tert-butylphenyl) butane, distearyl pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di-tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, phenylbisphenol A, pentaerythritol diphosphite , Dicyclohexylpentaerythritol diphosphite, tris (diethylphenyl) phosphite, tris (di-isopropylphenyl) phosphite, tris (di-n-butylphenyl) phosphite, tris (2,
  • the commercially available phosphorus compounds are not particularly limited.
  • a product of ADEKA Adeastab PEP-4C, Adeastab PEP-8, Adeastab PEP-24G, Adeastab PEP-36, Adeastab HP-10, Adeastab 2112, Adeastab 260 Adasterast 522A, Adasterab 1178, Adasterab 1500, Adasterab C, Adasterab 135A, Adasterab 3010, Adasterab TPP, and the like.
  • the phenol compound is not particularly limited, and examples thereof include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol and n-octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate.
  • phenolic compound Commercially available products can also be used as the phenolic compound.
  • the commercially available phenolic compounds are not particularly limited. AO-30, ADK STAB AO-40, ADK STAB AO-50, ADK STAB AO-60, ADK STAB AO-70, ADK STAB AO-80, ADK STAB AO-90, ADK STAB AO-330, SUMITOMO CHEMICAL INDUSTRIES, SUMITIZER GA-80, SUMILIZER MDP-S, Sumili zer BBM-S, Sumilizer GM, Sumilizer GS (F), Sumilizer GP, and the like.
  • THINUVIN 328, THINUVIN 234, THINUVIN 326, THINUVIN 120, THINUVIN 477, THINUVIN 479, CHIMASSORB 2020FDL, CHIMASSORB 119FL and the like can be cited as those manufactured by Ciba Specialty Chemicals.
  • the amount of the compound is not particularly limited, but is 0.005 with respect to the epoxy resin composition of the present invention. A range of ⁇ 5.0% by weight is preferred.
  • the epoxy resin composition of the present invention can be obtained by uniformly mixing each component.
  • the epoxy resin composition of the present invention can be easily made into a cured product by a method similar to a conventionally known method.
  • an epoxy resin component, a curing agent component, and a curing accelerator, a phosphorus-containing compound, a binder resin, an inorganic filler, a compounding agent, and the like if necessary, uniformly using an extruder, kneader, roll, planetary mixer, etc. Mix thoroughly until the epoxy resin composition is obtained. If the resulting epoxy resin composition is liquid, the substrate is impregnated with a potting or casting, or poured into a mold and cast. Or cured by heating.
  • the obtained epoxy resin composition is solid, after melting, it is molded using a casting or transfer molding machine, and further cured by heating.
  • the curing temperature and time are preferably 80 to 200 ° C. and 2 to 10 hours.
  • a curing method it is possible to cure at a high temperature at a stretch, but it is preferable to increase the temperature stepwise to advance the curing reaction.
  • initial curing is performed at 80 to 150 ° C.
  • post-curing is performed at 100 to 200 ° C.
  • the temperature is preferably increased in 2 to 8 stages, more preferably 2 to 4 stages.
  • the epoxy resin composition of the present invention is dissolved in a solvent such as toluene, xylene, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc. to obtain an epoxy resin composition varnish, which contains glass fiber
  • a cured product of the epoxy resin composition of the present invention can be obtained by hot press molding a prepreg obtained by impregnating a base material such as bon fiber, polyester fiber, polyamide fiber, alumina fiber, paper, etc. and drying by heating. it can.
  • the solvent is used in an amount of 10 to 70% by weight, preferably 15 to 70% by weight in the mixture of the epoxy resin composition of the present invention and the solvent.
  • cured material which contains a carbon fiber by a RTM system with a liquid composition can also be obtained.
  • the epoxy resin composition of the present invention can be used as a film-type sealing composition.
  • the epoxy resin composition of the present invention is coated on the release film with the varnish, the solvent is removed under heating, and a B-stage is obtained to obtain a sheet-like adhesive. obtain.
  • This sheet-like adhesive can be used as an interlayer insulating layer in a multilayer substrate or the like, and a batch film sealing of an optical semiconductor.
  • the epoxy resin composition of the present invention is used as a sealing material or die bond material for an optical semiconductor such as a high-intensity white LED, addition of an epoxy resin, a curing agent, a coupling agent, an antioxidant, a light stabilizer, etc.
  • An epoxy resin composition is prepared by thoroughly mixing the materials, and used as a sealing material or for both a die bond material and a sealing material.
  • a mixing method a kneader, a three-roll, a universal mixer, a planetary mixer, a homomixer, a homodisper, a bead mill or the like is used to mix at room temperature or warm.
  • Optical semiconductor elements such as high-intensity white LEDs are generally GaAs, GaP, GaAlAs, GaAsP, AlGa, InP, GaN, InN, AlN, InGaN laminated on a substrate of sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO or the like.
  • Such a semiconductor chip is bonded to a lead frame, a heat sink, or a package using an adhesive (die bond material).
  • a wire such as a gold wire is connected to pass an electric current.
  • the semiconductor chip is sealed with a sealing material such as an epoxy resin in order to protect it from heat and moisture and play a role of a lens.
  • the epoxy resin composition of the present invention can be used as this sealing material or die bond material. From the viewpoint of the process, it is advantageous to use the epoxy resin composition of the present invention for both the die bond material and the sealing material.
  • the epoxy resin composition of the present invention is applied by a dispenser, potting, or screen printing, and then the semiconductor chip is placed and heat-cured. Yes, the semiconductor chip can be bonded.
  • the heating methods such as hot air circulation, infrared rays and high frequency can be used.
  • the heating condition is preferably 80 to 230 ° C. for about 1 minute to 24 hours.
  • post-curing is performed at 120 to 180 ° C. for 30 minutes to 10 hours. it can.
  • a compression molding method or the like in which a semiconductor chip fixed on a substrate is immersed therein and heat-cured and then released from a mold is used.
  • the injection method include dispenser, transfer molding, injection molding and the like.
  • methods such as hot air circulation, infrared rays and high frequency can be used.
  • the heating conditions are preferably 80 to 230 ° C. for about 1 minute to 24 hours.
  • post-curing is performed at 120 to 180 ° C. for 30 minutes to 10 hours. it can.
  • a curable resin such as an epoxy resin
  • adhesives paints, coating agents, molding materials (including sheets, films, FRP, etc.), insulating materials (printed boards, electric wires).
  • the encapsulating material a cyanate resin composition for the substrate, an acrylic ester resin as a curing agent for the resist, an additive to other resins, and the like.
  • adhesives examples include civil engineering, architectural, automotive, general office, and medical adhesives, as well as electronic material adhesives.
  • adhesives for electronic materials include interlayer adhesives for multilayer substrates such as build-up substrates, die bonding agents, semiconductor adhesives such as underfills, BGA reinforcing underfills, anisotropic conductive films ( ACF) and an adhesive for mounting such as anisotropic conductive paste (ACP).
  • sealing agents potting, dipping, transfer mold sealing for capacitors, transistors, diodes, light-emitting diodes, ICs, LSIs, potting sealings for ICs, LSIs such as COB, COF, TAB, flip chip
  • underfill for QFP, BGA, CSP, etc., and sealing can be used.
  • the cured product obtained in the present invention can be used for various applications including optical component materials.
  • the optical material refers to general materials used for applications that allow light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, X-rays, and lasers to pass through the material. More specifically, in addition to LED sealing materials such as lamp type and SMD type, the following may be mentioned. It is a peripheral material for liquid crystal display devices such as a substrate material, a light guide plate, a prism sheet, a deflection plate, a retardation plate, a viewing angle correction film, an adhesive, and a film for a liquid crystal such as a polarizer protective film in the liquid crystal display field.
  • color PDP plasma display
  • antireflection films antireflection films
  • optical correction films housing materials
  • front glass protective films front glass replacement materials
  • adhesives and LED displays that are expected as next-generation flat panel displays
  • LED molding materials LED sealing materials, front glass protective films, front glass substitute materials, adhesives, and substrate materials for plasma addressed liquid crystal (PALC) displays, light guide plates, prism sheets, deflection plates , Phase difference plate, viewing angle correction film, adhesive, polarizer protective film, front glass protective film in organic EL (electroluminescence) display, front glass substitute material, adhesive, and various in field emission display (FED) Film substrate
  • PLC plasma addressed liquid crystal
  • VD video disc
  • CD / CD-ROM CD-R / RW
  • DVD-R / DVD-RAM MO / MD
  • PD phase change disc
  • disc substrate materials for optical cards Pickup lenses, protective films, sealing materials, adhesives and the like.
  • optical equipment In the field of optical equipment, they are steel camera lens materials, finder prisms, target prisms, finder covers, and light receiving sensor parts. It is also a photographic lens and viewfinder for video cameras. Projection lenses for projection televisions, protective films, sealing materials, adhesives, and the like. These include lens materials, sealing materials, adhesives, and films for optical sensing devices.
  • optical components In the field of optical components, they are fiber materials, lenses, waveguides, element sealing materials, adhesives and the like around optical switches in optical communication systems. Optical fiber materials, ferrules, sealing materials, adhesives, etc. around the optical connector. For optical passive components and optical circuit components, there are lenses, waveguides, LED sealing materials, CCD sealing materials, adhesives, and the like.
  • OEIC optoelectronic integrated circuit
  • automotive lamp reflectors In the field of automobiles and transport equipment, automotive lamp reflectors, bearing retainers, gear parts, anti-corrosion coatings, switch parts, headlamps, engine internal parts, electrical parts, various interior and exterior parts, drive engines, brake oil tanks, automobile protection Rusted steel plates, interior panels, interior materials, protective / bundling wireness, fuel hoses, automobile lamps, glass replacements.
  • it is a multilayer glass for railway vehicles.
  • they are toughness imparting agents for aircraft structural materials, engine peripheral members, protective / bundling wireness, and corrosion-resistant coatings.
  • it In the construction field, it is interior / processing materials, electrical covers, sheets, glass interlayers, glass substitutes, and solar cell peripheral materials. For agriculture, it is a house covering film.
  • Next generation optical / electronic functional organic materials include peripheral materials for organic EL elements, organic photorefractive elements, optical amplification elements that are light-to-light conversion devices, optical computing elements, substrate materials around organic solar cells, fiber materials, elements Sealing material, adhesive and the like.
  • Sealing agents include capacitors, transistors, diodes, light emitting diodes, potting, dipping, transfer mold sealing for IC, LSI, potting sealing for IC, LSI COB, COF, TAB, flip chip, etc.
  • sealing reinforcing underfill
  • mounting IC packages such as BGA and CSP can be used.
  • optical materials include general uses in which epoxy resin compositions are used.
  • sealant including printed circuit boards and wire coatings
  • additives to other resins and the like can be mentioned.
  • the adhesive include civil engineering, architectural, automotive, general office, and medical adhesives, and electronic material adhesives.
  • adhesives for electronic materials include interlayer adhesives for multilayer substrates such as build-up substrates, die bonding agents, semiconductor adhesives such as underfills, BGA reinforcing underfills, anisotropic conductive films ( ACF) and an adhesive for mounting such as anisotropic conductive paste (ACP).
  • Example 1 A flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a stirrer was once evacuated and purged with nitrogen. Then, a phenol compound (TPA1) (TrisP-PA Honshu Chemical Co., Ltd.) was applied while purging with nitrogen (2 times the volume of kiln capacity / hr) 142 parts, epichlorohydrin 370 parts, 37 parts of methyl glycidyl ether and 37 parts of methanol were added, and the temperature of the water bath was raised to 75 ° C. When the internal temperature exceeded 65 ° C., 42 parts of flaky sodium hydroxide was added in portions over 90 minutes, and the reaction was further carried out at 70 ° C. for 1 hour.
  • TPA1 TrisP-PA Honshu Chemical Co., Ltd.
  • the epoxy equivalent of the obtained epoxy resin is 222 g / eq.
  • the softening point was 59.6 ° C.
  • the ICI melt viscosity was 0.10 Pa ⁇ s (150 ° C.)
  • the hue was 0.2 or less (Gardner 40% methyl ethyl ketone (MEK) solution).
  • Mn was 582
  • Mw was 695
  • Mw / Mn was 1.19 (polystyrene conversion).
  • Total chlorine was 960 ppm.
  • the compound of formula (2) was 69.8 area%
  • the alcohol adduct of formula (3) was 14.7 area%
  • the other multimer was 13.4 area%.
  • Example 1-2 The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that methyl glycidyl ether was not added.
  • the epoxy equivalent of the obtained epoxy resin (EP2) was 209 g / eq.
  • the softening point was 60.0 ° C.
  • the ICI melt viscosity was 0.09 Pa ⁇ s (150 ° C.)
  • the hue was 0.2 or less (Gardner 40% MEK solution).
  • Mn was 571
  • Mw was 673
  • Mw / Mn was 1.18 (polystyrene conversion)
  • total chlorine was 1020 ppm.
  • the compound of the formula (2) was 80.3% area%
  • the alcohol adduct of the formula (3) was 2.2 area%
  • the other multimer was 14.1 area%.
  • Example 2 and Comparative Example 1 Epoxy resin (EP1) obtained above and comparative epoxy resin (EP3; trisphenol type epoxy resin, Nippon Kayaku Co., Ltd. NC-6000, epoxy equivalent 208 g / eq., Softening point 60.2 ° C., GPC result, Compound of formula (2) 87.1 area%, alcohol adduct of formula (3) ⁇ 1 area%, other multimer 10.5 area% (GPC) Mn574 Mw677 (polystyrene conversion), Gardner hue 1 ), A phenolic resin (Phenol Novolak H-1 manufactured by Meiwa Kasei Kogyo Co., Ltd., hereinafter referred to as PN1) as a curing agent, blended in the proportions (parts by weight) shown in Table 1 below, and uniformly mixed using a mixing roll Mixing and kneading were performed to obtain an epoxy resin composition for sealing.
  • PN1 phenolic resin
  • This epoxy resin composition was pulverized with a mixer and further tableted with a tablet machine.
  • the tableted epoxy resin composition was transfer-molded (175 ° C. ⁇ 60 seconds), and after demolding, cured under the conditions of 160 ° C. ⁇ 2 hours + 180 ° C. ⁇ 6 hours to obtain a test piece for evaluation.
  • cured material was measured in the following ways.
  • the epoxy resin composition containing the epoxy resin of the present invention can be applied to optical members that require high optical properties.

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Abstract

 光学特性がよくさらには強靭性の高い硬化物が得られる、エポキシ樹脂を提供する。下記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られ、GPCによる測定において、トリグリシジルエーテル体の1面積%~20面積%のグリシジル基が下記式(A)で表されるアルコール付加体であるエポキシ樹脂。(1)(A)(上記式(A)において、Rは、水素原子又はアルキル基を表し、*は酸素原子に結合する。尚、2つのRが共に水素原子又はアルキル基となることはない。)

Description

エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物および硬化物
 本発明は電気電子材料用途、特に光学材料用途に好適なエポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、およびその硬化物に関する。
 従来からLED製品、透明基板材料などの用途において、エポキシ樹脂組成物が性能と経済性のバランスの点で採用されてきた。特に耐熱性、透明性、機械特性のバランスに優れたビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物が広く使用されてきた。(特許文献1~3)
日本国特開平07-157536号公報 日本国特開2007-284680号公報 日本国特開2012-067156号公報
 前述のようにビスフェノールA型エポキシ樹脂は光学用樹脂としては汎用性があるが、これらは一般に液状であり、シート化やプリプレグ化の際にタックが出るなどの問題がある。また分子量を大きくし、固形化したものもあるが直線に伸びるだけであるため、硬化物がやわらかすぎるため、耐熱性が出にくい。
 このような問題に対し、ビスフェノールA型エポキシ樹脂と同様にベンジルメチレン結合を有さない構造を有する、トリスフェノール体のエポキシ樹脂であるプリンテック製VG3105などが使用されている。しかしながら、これらは初期の着色があり、光学材料として使用するには一段の透明性が求められている。
 このような問題を解決する方法として、シルセスキオキサン構造のエポキシ樹脂や脂環式エポキシ樹脂の適用も検討されているが、シルセスキオキサン構造のエポキシ樹脂は耐熱性は高いものの、脆さが際立ち、線膨張率も高くなる傾向がある、さらには屈折率が低くなってしまう。また、脂環式エポキシ樹脂もガラス転移点という意味合いでの耐熱性は向上するが、脆さやその屈折率の低さが課題となり、光学特性がよくさらには強靭性の高い硬化物が得られる、エポキシ樹脂が望まれている。
 本発明者らは前記したような実状に鑑み、鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。
 すなわち本発明は、
(1)
 下記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られ、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による測定において、トリグリシジルエーテル体の1面積%~20面積%のグリシジル基が下記式(A)で表されるアルコール付加体であるエポキシ樹脂、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(上記式(A)において、Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表し、*は酸素原子に結合する。尚、2つのRが共に水素原子又は炭素数1~5のアルキル基となることはない。)
(2)
 前記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応を、エピハロヒドリンと炭素数1~5のアルコールとの混合溶液中で行うことにより得られた前項(1)に記載のエポキシ樹脂、
(3)
 前記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応終了後、トルエンもしくは炭素数炭素数4~7のケトン化合物の溶液とし、金属水酸化物水溶液で後処理することにより得られた前項(1)または(2)に記載のエポキシ樹脂、
(4)
 前項(1)~(3)のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂を必須成分とするエポキシ樹脂組成物、
(5)
 遷移金属塩を含有する前項(4)に記載のエポキシ樹脂組成物、
(6)
 4級ホスホニウム塩を含有する前項(4)に記載のエポキシ樹脂組成物、
(7)
 非ハロゲン4級アンモニウム塩を含有する前項(4)に記載のエポキシ樹脂組成物、
(8)
 硬化剤として酸無水物及び多価カルボン酸の少なくともいずれか一方を含有する前項(4)~(7)のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物、
(9)
 前項(4)~(8)のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させた硬化物、
に関する。
 本発明のエポキシ樹脂は、エポキシ樹脂組成物に用いることにより、その硬化物が透明性、耐熱性に優れる。そのため、高度な光学特性が求められる光学部材への適用が可能である。
 発明のエポキシ樹脂は前記式(1)の化合物のトリスフェノール化合物をエピハロヒドリンと反応させることによって得られる。本発明のエポキシ樹脂の具体的な製造方法例を以下に示す。
 前記式(1)のトリスフェノール化合物は白色結晶状であり、あまり酸化による変色を受けないが、長期保管により少し着色を生じる。使用するトリスフェノール化合物はその純度において96%以上が好ましく、より好ましくは98%以上、特に好ましくは99%以上である。また、透過率については、30重量%の濃度でテトラヒドロフランに溶解した時のその400nmにおける透過率(幅1cmセル)が95%以上が好ましく、より好ましくは96%以上、特に好ましくは97%以上である。この原料の着色がその後のエポキシ化工程にも影響し、着色要因となる。
 本発明のエポキシ樹脂を得る反応において、エピハロヒドリンとしては工業的に入手が容易なエピクロルヒドリンが好ましい。エピハロヒドリンの使用量は前記トリスフェノール化合物の水酸基1モルに対し通常4.0~10モル、好ましくは4.5~8.0モル、より好ましくは4.5~7.0モルである。なお、このエピハロヒドリンに対し、0.5~10重量%のアルキルグルシジルエーテルを添加すると、得られるエポキシ樹脂の強靭性の向上が見られることから好ましい。ここで、アルキルグリシジルエーテルとしてはメチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテルなど炭素数1~5のアルキルグリシジルエーテルが好ましい。
 上記反応においてはアルカリ金属水酸化物が使用できる。上記反応において使用できるアルカリ金属水酸化物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ、固形物を利用してもよく、その水溶液を使用してもよいが、本発明においては特に、溶解性、ハンドリングの面からフレーク状に成型された固形物の使用が好ましい。
 アルカリ金属水酸化物の使用量は前記トリスフェノール化合物の水酸基1モルに対して通常0.90~1.5モルであり、好ましくは0.95~1.25モル、より好ましくは0.99~1.15モルである。
 反応を促進するためにテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩を触媒として添加してもかまわない。4級アンモニウム塩の使用量としては前記トリスフェノール化合物の水酸基1モルに対し通常0.1~15gであり、好ましくは0.2~10gである。
 本反応においては上記エピハロヒドリンに加え、炭素数1~5のアルコールを併用することが好ましい。炭素数1~5のアルコールとしてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類である。
 本発明においてはアルカリ金属水酸化物の溶解性の問題から炭素数のより小さいアルコールが好ましく、特にメタノールが好ましい。アルコールの使用量はエピハロヒドリンの使用量に対し通常2~50重量%、好ましくは4~40重量%、特に好ましくは7~30重量%である。このアルコールの添加量が少ないとアルコキシ基の導入率が低くなることがあり、添加量が多すぎると、エポキシ基が過剰につぶれることがある。
 反応温度は通常30~90℃であり、好ましくは35~80℃である。特に本発明においては、より高純度なエポキシ化のために60℃以上が好ましく、特に65℃以上、さらには還流条件に近い条件での反応が特に好ましい。反応時間は通常0.5~10時間であり、好ましくは1~8時間、特に好ましくは1~3時間である。反応時間が短いと反応が進みきらないことがあり、反応時間が長くなると副生成物ができることがある。
 これらのエポキシ化反応の反応物を水洗後、または水洗無しに加熱減圧下でエピハロヒドリンや溶媒等を除去する。また更に加水分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂とするために、回収したエポキシ樹脂を炭素数4~7のケトン化合物(たとえば、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等が挙げられる。)を溶剤として溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて反応を行い、閉環を確実なものにすることも出来る。この場合、アルカリ金属水酸化物の使用量はエポキシ化に使用した前記トリスフェノール化合物の水酸基1モルに対して通常0.01~0.3モル、好ましくは0.05~0.2モルである。反応温度は通常50~120℃、反応時間は通常0.5~2時間である。
 またエピハロヒドリンとの反応においては、気中もしくは液中に窒素等の不活性ガスを吹き込みながら反応を行うことが好ましい。不活性ガスの吹き込みが無い場合、得られる樹脂に着色が生じる場合がある。不活性ガスの吹き込み量はその反応容器の容積によっても異なるが、好ましくは0.5~10時間でその反応容器の容積が置換できる量の不活性ガスの吹き込みが好ましい。
 反応終了後、生成した塩を濾過、水洗などにより除去し、更に加熱減圧下溶剤を留去することにより本発明のエポキシ樹脂が得られる。
 このようにして得られたエポキシ樹脂は透明性の非常に優れる樹脂となる。軟化点が55~90℃、エポキシ当量が205~250g/eq.ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる測定結果が、下記式(2)の構造に対し、下記式(3)の構造のエポキシ樹脂が1~20面積%となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、Gはグリシジル基を表す)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、複数存在するAは独立して式(a)、式(b)または式(c)を表す。3つあるうちの少なくとも1つが式(b)もしくは式(c)を表す。なお、結合は*で結合している。またRは炭素数1~5のアルキル基を示す。)
 上記ゲルパーミエーションクロマトグラフィーの測定結果において、上記式(2)の構造に対し、上記式(3)の構造のエポキシ樹脂は1~20面積%であり、好ましくは、2~20面積%であり、より好ましくは5~20面積%であり、特に好ましくは5~17面積%である。Rは炭素数1~3のアルキル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
 このようなエポキシ樹脂のエポキシ当量は好ましくは210~240g/eq.より好ましくは215~235g/eq.さらに好ましくは215~230g/eq.である。
 軟化点は好ましくは55~90℃、より好ましくは55~85℃、特に好ましくは55~80℃である。前記好ましいエポキシ当量と、好ましい軟化点が硬化物の耐熱性やエポキシ樹脂組成物とした際のハンドリング特性に有効である。
 なお、そのエポキシ樹脂の理論エポキシ当量(式(1)のフェノール体の全フェノール性水酸基にエピハロヒドリンが付加して得られる化合物から算出されるエポキシ当量の理論値)に対し、そのエポキシ当量が好ましくは1.06以上、より好ましくは1.10以上になることが好ましく、特に好ましくは1.10~1.18である。本範囲に入るということはエポキシ樹脂中のエポキシ基が開環したような構造(前記式(3)において式(b)、式(c)のような構造。)が一定量以上含まれることを意味する。また、同時にハロゲン量が好ましくは1500ppm以下、特に好ましくは1200ppm以下であることが重要である。ハロゲン量が多いと本比率が大きくなる傾向にあるが電子材料用途に使用するにあたって、電気信頼性が低下することから重要となる。
 本発明の上記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られるエポキシ樹脂において、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した時の上記式(2)で表される化合物が40面積%~80面積%が好ましく、55面積%~75面積%であることが特に好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明のエポキシ樹脂を必須成分とする。また、任意成分として他のエポキシ樹脂や硬化剤を含有することが好ましい。
 本発明においては、前記式(1)の構造が二量化したもの、三量化したもの、またそれ以上の多量化したもの(以下、単に多量体とも称する)も含まれるが、そのアルコキシ基の導入比率はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおいて測定が困難なため、分離可能な前記式(2)及び(3)の構造で、そのアルコキシ基の導入率を議論することとする。
 前記式(2)の構造に対し、前記式(3)の構造が含有されることで過密に官能基があることによる、自由体積の上昇を抑えることができ、脆さを低下させること(機械特性の向上)ができる。
 なお、前記式(A)におけるRは炭素数1~5のアルキル基を示すが、本発明においてはメチル基、エチル基、イソプロピル基など低級アルキル基が好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物において、本発明のエポキシ樹脂以外に他のエポキシ樹脂を含有してもかまわない。全エポキシ樹脂中、本発明のエポキシ樹脂の割合は20重量%以上が好ましく、より好ましくは30重量%以上、特に好ましくは40重量%以上である。
 本発明のエポキシ樹脂と併用し得る他のエポキシ樹脂としては、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂などが挙げられる。具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールS、チオジフェノール、フルオレンビスフェノール、テルペンジフェノール、4,4’-ビフェノール、2,2’-ビフェノール、3,3’,5,5’-テトラメチル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス-(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、p-ヒドロキシベンズアルデヒド、o-ヒドロキシベンズアルデヒド、p-ヒドロキシアセトフェノン、o-ヒドロキシアセトフェノン、ジシクロペンタジエン、フルフラール、4,4’-ビス(クロルメチル)-1,1’-ビフェニル、4,4’-ビス(メトキシメチル)-1,1’-ビフェニル、1,4-ビス(クロロメチル)ベンゼン又は1,4-ビス(メトキシメチル)ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物、テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類並びにアルコール類から誘導されるグリシジルエーテル化物、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、シルセスキオキサン系のエポキシ樹脂(鎖状、環状、ラダー状、あるいはそれら少なくとも2種以上の混合構造のシロキサン構造にグリシジル基および/またはエポキシシクロヘキサン構造を有するエポキシ樹脂)等の固形または液状エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 特に本発明のエポキシ樹脂組成物を光学用途に用いる場合、本発明のエポキシ樹脂と脂環式エポキシ樹脂やシルセスキオキサン構造のエポキシ樹脂とを併用して用いることが好ましい。特に脂環式エポキシ樹脂の場合、骨格にエポキシシクロヘキサン構造を有する化合物が好ましく、シクロヘキセン構造を有する化合物の酸化反応により得られるエポキシ樹脂が特に好ましい。
 シクロヘキセン構造を有する化合物としては、シクロヘキセンカルボン酸とアルコール類とのエステル化反応あるいはシクロヘキセンメタノールとカルボン酸類とのエステル化反応(Tetrahedron vol.36 p.2409 (1980)、Tetrahedron Letter p.4475 (1980)等に記載の手法)、あるいはシクロヘキセンアルデヒドのティシェンコ反応(日本国特開2003-170059号公報、日本国特開2004-262871号公報等に記載の手法)、さらにはシクロヘキセンカルボン酸エステルのエステル交換反応(日本国特開2006-052187号公報等に記載の手法)によって製造できる化合物が挙げられる。
 アルコール類としては、アルコール性水酸基を有する化合物であれば特に限定されないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどのジオール類、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、2-ヒドロキシメチル-1,4-ブタンジオールなどのトリオール類、ペンタエリスリトールなどのテトラオール類などが挙げられる。またカルボン酸類としてはシュウ酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられるがこれに限らない。
 さらに上記以外のシクロヘキセン構造を有する化合物として、シクロヘキセンアルデヒド誘導体と、アルコール体とのアセタール反応によるアセタール化合物が挙げられる。反応手法としては一般のアセタール化反応を応用することができ、例えば、反応媒体にトルエン、キシレンなどの溶媒を用いて共沸脱水しながら反応を行う方法(米国特許第2945008号公報)、濃塩酸に多価アルコールを溶解した後アルデヒド類を徐々に添加しながら反応を行う方法(日本国特開昭48-96590号公報)、反応媒体に水を用いる方法(米国特許第3092640号公報)、反応媒体に有機溶媒を用いる方法(日本国特開平7-215979号公報)、固体酸触媒を用いる方法(日本国特開2007-230992号公報)等が開示されている。構造の安定性から環状アセタール構造が好ましい。
 これらエポキシ樹脂の具体例としては、ERL-4221、UVR-6105、ERL-4299(全て商品名、いずれもダウ・ケミカル製)、セロキサイド2021P、エポリードGT401、EHPE3150、EHPE3150CE(全て商品名、いずれもダイセル化学工業製)及びジシクロペンタジエンジエポキシドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない(参考文献:総説エポキシ樹脂 基礎編I p76-85)。
 これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤(硬化触媒)を含有しても良い。本発明に使用できる硬化促進剤の具体例としてはトリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等のアミン化合物、ピリジン、ジメチルアミノピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6(2'-メチルイミダゾール(1'))エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6(2'-ウンデシルイミダゾール(1'))エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6(2'-エチル,4-メチルイミダゾール(1'))エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6(2'-メチルイミダゾール(1'))エチル-s-トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2-メチルイミダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2-フェニル-3,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-ヒドロキシメチル-5-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニル-3,5-ジシアノエトキシメチルイミダゾールの各種等の複素環式化合物類、及び、それら複素環式化合物類とフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、蓚酸等の多価カルボン酸との塩類、ジシアンジアミド等のアミド類、1,8-ジアザ-ビシクロ(5.4.0)ウンデセン-7等のジアザ化合物及びそれらのテトラフェニルボレート、フェノールノボラック等の塩類、前記多価カルボン酸類、又はホスフィン酸類との塩類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルセチルアンモニウムヒドロキシド、トリオクチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等のアンモニウム塩、トリフェニルホスフィン、トリ(トルイル)ホスフィン、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウム、テトラフェニルボレート等のホスフィン類やホスホニウム化合物、2,4,6-トリスアミノメチルフェノール等のフェノール類、アミンアダクト、カルボン酸金属塩(2-エチルヘキサン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、ミスチリン酸などの亜鉛塩、スズ塩、ジルコニウム塩)やリン酸エステル金属(オクチルリン酸、ステアリルリン酸等の亜鉛塩)、アルコキシ金属塩(トリブチルアルミニウム、テトラプロピルジルコニウム等)、アセチルアセトン塩(アセチルアセトンジルコニウムキレート、アセチルアセトンチタンキレート等)等の金属化合物、遷移金属塩、4級ホスホニウム塩、非ハロゲン4級アンモニウム塩等、が挙げられる。本発明においては特にホスホニウム塩やアンモニウム塩、金属化合物類が硬化時の着色やその変化の面において好ましい。また4級塩を使用する場合、ハロゲンとの塩はその硬化物にハロゲンを残すことになり、電気信頼性および環境問題の視点から好ましくない。
 硬化促進剤は、エポキシ樹脂100に対して0.01~5.0重量部が必要に応じ用いられる。
 本発明のエポキシ樹脂組成物において硬化剤を含有することが好ましい。硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物、フェノール系化合物、カルボン酸系化合物などが挙げられる。硬化剤としては、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、ジシアンジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンより合成されるポリアミド樹脂などの含窒素化合物(アミン、アミド化合物);無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、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、ブタンテトラカルボン酸無水物、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、シクロヘキサン-1,3,4-トリカルボン酸-3,4-無水物、などの酸無水物;各種アルコール、カルビノール変性シリコーン、と前述の酸無水物との付加反応により得られるカルボン酸樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、テルペンジフェノール、4,4’-ビフェノール、2,2’-ビフェノール、3,3’,5,5’-テトラメチル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス-(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、p-ヒドロキシベンズアルデヒド、o-ヒドロキシベンズアルデヒド、p-ヒドロキシアセトフェノン、o-ヒドロキシアセトフェノン、ジシクロペンタジエン、フルフラール、4,4’-ビス(クロロメチル)-1,1’-ビフェニル、4,4’-ビス(メトキシメチル)-1,1’-ビフェニル、1,4’-ビス(クロロメチル)ベンゼン又は1,4’-ビス(メトキシメチル)ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物、テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類、テルペンとフェノール類の縮合物などのポリフェノール類;イミダゾール、トリフルオロボラン-アミン錯体、グアニジン誘導体の化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
 本発明においては特に前述の酸無水物系化合物、カルボン酸系化合物に代表される、酸無水物構造、及びまたはカルボン酸構造を有する化合物が好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物における硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して0.7~1.2当量が好ましい。エポキシ基1当量に対して、0.7当量に満たない場合、あるいは1.2当量を超える場合、いずれも硬化が不完全となり良好な硬化物性が得られないことがある。
 前記カルボン酸系化合物としては、多価カルボン酸が好ましい。具体的な好ましい多価カルボン酸としては少なくとも2つ以上のカルボキシル基を有し、脂肪族炭化水素基を主骨格とすることを特徴とする化合物であり、2~6官能のカルボン酸が好ましく、炭素数5以上の2~6官能の多価アルコールと酸無水物との反応により得られた化合物がより好ましい。さらには上記酸無水物が飽和脂肪族環状酸無水物であるポリカルボン酸が好ましい。
 2~6官能の多価アルコールとしては、アルコール性水酸基を有する化合物であれば特に限定されないがエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、2,4-ジエチルペンタンジオール、2-エチル-2-ブチル-1.3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオールなどのジオール類、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、2-ヒドロキシメチル-1,4-ブタンジオールなどのトリオール類、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパンなどのテトラオール類、ジペンタエリスリトールなどのヘキサオール類などが挙げられる。
 特に好ましいアルコール類としては炭素数が5以上のアルコールであり、特に1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、2,4-ジエチルペンタンジオール、2-エチル-2-ブチル-1.3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオールなどの化合物が好ましく、中でも2-エチル-2-ブチル-1.3-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,4-ジエチルペンタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオールなどの分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類がより好ましい。
 酸無水物としては特にメチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、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、ブタンテトラカルボン酸無水物、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、シクロヘキサン-1,3,4-トリカルボン酸-3,4-無水物などが好ましく、中でもメチルヘキサヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサン-1,3,4-トリカルボン酸-3,4-無水物が好ましい。
 付加反応の条件としては特に指定はないが、具体的な反応条件の1つとしては酸無水物、多価アルコールを無触媒、無溶剤の条件下、40~150℃で反応させ加熱し、反応終了後、そのまま取り出す、という手法である。ただし、本反応条件に限定されない。
 具体的な好ましい酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、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、ブタンテトラカルボン酸無水物、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、シクロヘキサン-1,3,4-トリカルボン酸-3,4-無水物、などの酸無水物が挙げられる。
 特にメチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、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、ブタンテトラカルボン酸無水物、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、シクロヘキサン-1,3,4-トリカルボン酸-3,4-無水物などが好ましい。
 特に好ましくはメチルヘキサヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサン-1,3,4-トリカルボン酸-3,4-無水物である。
 なお、他成分としてシアナートエステル化合物の使用が好ましい。シアナートエステル化合物は単独での硬化反応に加え、エポキシ樹脂との反応により、より架橋密度の高い、耐熱性の硬化物を得ることができる。シアナートエステル樹脂としては、例えば、2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパン、ビス(3,5-ジメチル-4-シアネートフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアネートフェニル)エタン、これらの誘導体、芳香族シアネートエステル化合物等が挙げられる。また、例えば前述の硬化剤に記載したような、各種フェノール樹脂と青酸もしくはその塩類との反応により合成も可能である。
 本発明においては特に2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパンやその誘導体(部分重合物等)のように分子内にベンジル位のメチレン構造を有しない構造のものが好ましく、これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物には、リン含有化合物を難燃性付与成分として含有させることもできる。リン含有化合物としては反応型のものでも添加型のものでもよい。リン含有化合物の具体例としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシリレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジル-2,6-ジキシリレニルホスフェート、1,3-フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、1,4-フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、4,4'-ビフェニル(ジキシリレニルホスフェート)等のリン酸エステル類;9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、10(2,5-ジヒドロキシフェニル)-10H-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド等のホスファン類;エポキシ樹脂と前記ホスファン類の活性水素とを反応させて得られるリン含有エポキシ化合物、赤リン等が挙げられるが、リン酸エステル類、ホスファン類またはリン含有エポキシ化合物が好ましく、1,3-フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、1,4-フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、4,4'-ビフェニル(ジキシリレニルホスフェート)またはリン含有エポキシ化合物が特に好ましい。リン含有化合物の含有量はリン含有化合物/全エポキシ樹脂=0.1~0.6(重量比)が好ましい。0.1以下では難燃性が低下することがあり、0.6以上では硬化物の吸湿性、誘電特性に悪影響を及ぼすことがある。
 さらに本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じてバインダー樹脂を配合することも出来る。バインダー樹脂としてはブチラール系樹脂、アセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ-ナイロン系樹脂、NBR-フェノール系樹脂、エポキシ-NBR系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。バインダー樹脂の配合量は、硬化物の難燃性、耐熱性を損なわない範囲であることが好ましく、エポキシ樹脂と硬化剤の合計100重量部に対して通常0.05~50重量部、好ましくは0.05~20重量部が必要に応じて用いられる。
 本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて無機充填剤を添加することができる。無機充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネル、チタニア、タルク等の粉体またはこれらを球形化したビーズ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら充填材は、単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。これら無機充填剤の含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中において0~95重量%を占める量が用いられる。更に本発明のエポキシ樹脂組成物には、シランカップリング剤、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の離型剤、顔料等の種々の配合剤、各種熱硬化性樹脂を添加することができる。
 本発明のエポキシ樹脂組成物を光学材料として使用する場合には、前記使用する無機充填材の粒径として、ナノオーダーレベルの充填材を使用することで、透明性を阻害せずに機械強度などを補完することが可能である。ナノオーダーレベルとしての目安は、平均粒径が500nm以下、特に平均粒径が200nm以下の充填材を使用することが透明性の観点では好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物を光学材料、特に光半導体封止剤に使用する場合、必要に応じて、蛍光体を添加することができる。蛍光体は、例えば、青色LED素子から発せられた青色光の一部を吸収し、波長変換された黄色光を発することにより、白色光を形成する作用を有するものである。蛍光体を、エポキシ樹脂組成物に予め分散させておいてから、光半導体を封止する。蛍光体としては特に制限がなく、従来公知の蛍光体を使用することができ、例えば、希土類元素のアルミン酸塩、チオ没食子酸塩、オルトケイ酸塩等が例示される。より具体的には、YAG蛍光体、TAG蛍光体、オルトシリケート蛍光体、チオガレート蛍光体、硫化物蛍光体等の蛍光体が挙げられ、YAlO:Ce、YAl12:Ce、YAl:Ce、YS:Eu、Sr(POCl:Eu、(SrEu)O・Alなどが例示される。係る蛍光体の粒径としては、この分野で公知の粒径のものが使用されるが、平均粒径としては、1~250μm、特に2~50μmが好ましい。これらの蛍光体を使用する場合、その添加量は、その樹脂成分100重量部に対して、1~80重量部が好ましくは、5~60重量部がより好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物を光学材料、特に光半導体封止剤に使用する場合、各種蛍光体の硬化時沈降を防止する目的で、シリカ微粉末(アエロジルまたはアエロゾルとも呼ばれる)をはじめとするチクソトロピック性付与剤を添加することができる。このようなシリカ微粉末としては、例えば、Aerosil  50、Aerosil  90、Aerosil  130、Aerosil  200、Aerosil  300、Aerosil  380、Aerosil  OX50、Aerosil  TT600、Aerosil  R972、Aerosil  R974、Aerosil  R202、Aerosil  R812、Aerosil  R812S、Aerosil  R805、RY200、RX200(日本アエロジル社製)等が挙げられる。
 本発明のエポキシ樹脂組成物を光学材料、特に光半導体封止材に使用する場合は、着色防止目的のため、光安定剤としてのアミン化合物又は、酸化防止材としてのリン系化合物およびフェノール系化合物を含有することができる。
 前記アミン化合物としては、例えば、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)=1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート、テトラキス(2,2,6,6-トトラメチル-4-ピペリジル)=1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールおよび3,9-ビス(2-ヒドロキシ-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンとの混合エステル化物、デカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ウンデカンオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)カーボネート、2,2,6,6,-テトラメチル-4-ピペリジルメタクリレート、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、4-ベンゾイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-〔2-〔3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕-4-〔3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル-メタアクリレート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)〔〔3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル〕メチル〕ブチルマロネート、デカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル,1,1-ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンの反応生成物、N,N’,N″,N″′-テトラキス-(4,6-ビス-(ブチル-(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ)-トリアジン-2-イル)-4,7-ジアザデカン-1,10-ジアミン、ジブチルアミン・1,3,5-トリアジン・N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル-1,6-ヘキサメチレンジアミンとN-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物、ポリ〔〔6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル〕〔(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ〕ヘキサメチレン〔(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ〕〕、コハク酸ジメチルと4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールの重合物、2,2,4,4-テトラメチル-20-(β-ラウリルオキシカルボニル)エチル-7-オキサ-3,20-ジアザジスピロ〔5・1・11・2〕ヘネイコサン-21-オン、β-アラニン,N,-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)-ドデシルエステル/テトラデシルエステル、N-アセチル-3-ドデシル-1-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)ピロリジン-2,5-ジオン、2,2,4,4-テトラメチル-7-オキサ-3,20-ジアザジスピロ〔5,1,11,2〕ヘネイコサン-21-オン、2,2,4,4-テトラメチル-21-オキサ-3,20-ジアザジシクロ-〔5,1,11,2〕-ヘネイコサン-20-プロパン酸ドデシルエステル/テトラデシルエステル、プロパンジオイックアシッド,〔(4-メトキシフェニル)-メチレン〕-ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)エステル、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジノールの高級脂肪酸エステル、1,3-ベンゼンジカルボキシアミド,N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)等のヒンダートアミン系、オクタベンゾン等のベンゾフェノン系化合物、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-〔2-ヒドロキシ-3-(3,4,5,6-テトラヒドロフタルイミド-メチル)-5-メチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)ベンゾトリアゾール、メチル3-(3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートとポリエチレングリコールの反応生成物、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール等のベンゾトリアゾール系化合物、2,4-ジ-tert-ブチルフェニル-3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-〔(ヘキシル)オキシ〕フェノール等のトリアジン系化合物等が挙げられるが、特に好ましくは、ヒンダートアミン系化合物である。
 前記光安定材であるアミン化合物として、次に示す市販品を使用することができる。
 市販されているアミン系化合物としては特に限定されず、例えば、チバスペシャリティケミカルズ製として、THINUVIN765、THINUVIN770DF、THINUVIN144、THINUVIN123、THINUVIN622LD、THINUVIN152、CHIMASSORB944、アデカ製として、LA-52、LA-57、LA-62、LA-63P、LA-77Y、LA-81、LA-82、LA-87などが挙げられる。
 前記リン系化合物としては特に限定されず、例えば、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ジトリデシルホスファイト-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールA、ペンタエリスリトールジホスファイト、ジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ-イソプロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ-n-ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、2,2'-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、2,2'-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)(2-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ホスファイト、2,2'-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェニル)(2-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ホスファイト、2,2'-エチリデンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェニル)(2-tert-ブチル-4-メチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,4'-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,3'-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-3,3'-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,4'-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,3'-ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-3,3'-ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-フェニルホスホナイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-3-フェニル-フェニルホスホナイト、ビス(2,6-ジ-n-ブチルフェニル)-3-フェニル-フェニルホスホナイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-フェニルホスホナイト、ビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)-3-フェニル-フェニルホスホナイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチル-5-メチルフェニル)-4,4'-ビフェニレンジホスホナイト、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェートなどが挙げられる。
 上記リン系化合物は、市販品を用いることもできる。市販されているリン系化合物としては特に限定されず、例えば、アデカ製として、アデアスタブPEP-4C、アデアスタブPEP-8、アデアスタブPEP-24G、アデアスタブPEP-36、アデアスタブHP-10、アデアスタブ2112、アデアスタブ260、アデアスタブ522A、アデアスタブ1178、アデアスタブ1500、アデアスタブC、アデアスタブ135A、アデアスタブ3010、アデアスタブTPP等が挙げられる。
 フェノール化合物としては特に限定はされず、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、n-オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェノール、1,6-ヘキサンジオール-ビス-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレイト、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9-ビス-〔2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル〕-2,4,8,10-テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2'-ブチリデンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2'-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2'-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)、2-tert-ブチル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェノールアクリレート、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニルアクリレート、4,4'-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2,4-ジ-tert-ブチルフェノール、2,4-ジ-tert-ペンチルフェノール、4,4'-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、ビス-[3,3-ビス-(4'-ヒドロキシ-3'-tert-ブチルフェニル)-ブタノイックアシッド]-グリコールエステル、2,4-ジ-tert-ブチルフェノール、2,4-ジ-tert-ペンチルフェノール、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニルアクリレート、ビス-[3,3-ビス-(4'-ヒドロキシ-3'-tert-ブチルフェニル)-ブタノイックアシッド]-グリコールエステル等が挙げられる。
 上記フェノール系化合物は、市販品を用いることもできる。市販されているフェノール系化合物としては特に限定されず、例えば、チバスペシャリティケミカルズ製としてIRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1135、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX295、IRGANOX3114IRGANOX1098、IRGANOX1520L、アデカ製としては、アデカスタブAO-20、アデカスタブAO-30、アデカスタブAO-40、アデカスタブAO-50、アデカスタブAO-60、アデカスタブAO-70、アデカスタブAO-80、アデカスタブAO-90、アデカスタブAO-330、住友化学工業製として、SumilizerGA-80、Sumilizer  MDP-S、Sumilizer  BBM-S、Sumilizer  GM、Sumilizer  GS(F)、Sumilizer  GPなどが挙げられる。
 このほか、樹脂の着色防止剤として市販されている添加材を使用することができる。例えば、チバスペシャリティケミカルズ製として、THINUVIN328、THINUVIN234、THINUVIN326、THINUVIN120、THINUVIN477、THINUVIN479、CHIMASSORB2020FDL、CHIMASSORB119FLなどが挙げられる。
 上記リン系化合物、アミン化合物、フェノール系化合物の中から少なくとも1種以上を含有することが好ましく、その配合量としては特に限定されないが、該本発明のエポキシ樹脂組成物に対して、0.005~5.0重量%の範囲が好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分を均一に混合することにより得られる。本発明のエポキシ樹脂組成物は従来知られている方法と同様の方法で容易にその硬化物とすることができる。例えばエポキシ樹脂成分と硬化剤成分並びに必要により硬化促進剤、リン含有化合物、バインダー樹脂、無機充填材および配合剤等とを必要に応じて押出機、ニーダー、ロール、プラネタリーミキサー等を用いて均一になるまで充分に混合してエポキシ樹脂組成物を得、得られたエポキシ樹脂組成物が液状である場合はポッティングやキャスティングにより、該組成物を基材に含浸したり、金型に流し込み注型したりして、加熱により硬化させる。また得られたエポキシ樹脂組成物が固形の場合、溶融後、注型、あるいはトランスファー成型機などを用いて成型し、さらに加熱により硬化させる。硬化温度、時間としては好ましくは80~200℃で2~10時間である。硬化方法としては高温で一気に硬化させることもできるが、ステップワイズに昇温し、硬化反応を進めることが好ましい。具体的には80~150℃の間で初期硬化を行い、100℃~200℃の間で後硬化を行う。硬化の段階としては2~8段階に分けて昇温するのが好ましく、より好ましくは2~4段階である。
 また本発明のエポキシ樹脂組成物をトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等の溶剤に溶解させ、エポキシ樹脂組成物ワニスとし、ガラス繊維、カ-ボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アルミナ繊維、紙などの基材に含浸させて加熱乾燥して得たプリプレグを熱プレス成形することにより、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物とすることができる。この際の溶剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物と該溶剤の混合物中で通常10~70重量%、好ましくは15~70重量%を占める量を用いる。また液状組成物のままRTM方式でカーボン繊維を含有するエポキシ樹脂硬化物を得ることもできる。
 また本発明のエポキシ樹脂組成物をフィルム型封止用組成物として使用することもできる。このようなフィルム型樹脂組成物を得る場合は、本発明のエポキシ樹脂組成物を剥離フィルム上に前記ワニスを塗布し加熱下で溶剤を除去、Bステージ化を行うことによりシート状の接着剤を得る。このシート状接着剤は、多層基板などにおける層間絶縁層、光半導体の一括フィルム封止として使用することが出来る。
 次に本発明のエポキシ樹脂組成物を光半導体の封止材又はダイボンド材として用いる場合について詳細に説明する。
 本発明のエポキシ樹脂組成物が高輝度白色LED等の光半導体の封止材、またはダイボンド材として用いる場合には、エポキシ樹脂、硬化剤、カップルリング剤、酸化防止剤、光安定剤等の添加物を充分に混合することによりエポキシ樹脂組成物を調製し、封止材として、またはダイボンド材と封止材の両方に使用される。混合方法としては、ニーダー、三本ロール、万能ミキサー、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ビーズミル等を用いて常温または加温して混合する。 
 高輝度白色LED等の光半導体素子は、一般的にサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO等の基板上に積層させたGaAs、GaP、GaAlAs,GaAsP、AlGa、InP、GaN、InN、AlN、InGaN等の半導体チップを、接着剤(ダイボンド材)を用いてリードフレームや放熱板、パッケージに接着させてなる。電流を流すために金ワイヤー等のワイヤーが接続されているタイプもある。その半導体チップを、熱や湿気から守り、かつレンズ機能の役割を果たすためにエポキシ樹脂等の封止材で封止されている。本発明のエポキシ樹脂組成物はこの封止材やダイボンド材として用いる事ができる。工程上からは本発明のエポキシ樹脂組成物をダイボンド材と封止材の両方に使用するのが好都合である。
 半導体チップを、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、基板に接着する方法としては、本発明のエポキシ樹脂組成物をディスペンサー、ポッティング、スクリーン印刷により塗布した後、半導体チップをのせて加熱硬化を行い、半導体チップを接着させることができる。加熱は、熱風循環式、赤外線、高周波等の方法が使用できる。
 加熱条件は例えば80~230℃で1分~24時間程度が好ましい。加熱硬化の際に発生する内部応力を低減する目的で、例えば80~120℃、30分~5時間予備硬化させた後に、120~180℃、30分~10時間の条件で後硬化させることができる。
 封止材の成形方式としては上記のように半導体チップが固定された基板を挿入した型枠内に封止材を注入した後に加熱硬化を行い成形する注入方式、金型上に封止材をあらかじめ注入し、そこに基板上に固定された半導体チップを浸漬させて加熱硬化をした後に金型から離形する圧縮成形方式等が用いられている。
 注入方法としては、ディスペンサー、トランスファー成形、射出成形等が挙げられる。
 加熱は、熱風循環式、赤外線、高周波等の方法が使用できる。 加熱条件は例えば80~230℃で1分~24時間程度が好ましい。加熱硬化の際に発生する内部応力を低減する目的で、例えば80~120℃、30分~5時間予備硬化させた後に、120~180℃、30分~10時間の条件で後硬化させることができる。
 更に、エポキシ樹脂等の硬化性樹脂が使用される一般の用途が挙げられ、例えば、接着剤、塗料、コーティング剤、成形材料(シート、フィルム、FRP等を含む)、絶縁材料(プリント基板、電線被覆等を含む)、封止材の他、封止材、基板用のシアネート樹脂組成物や、レジスト用硬化剤としてアクリル酸エステル系樹脂等、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。
 接着剤としては、土木用、建築用、自動車用、一般事務用、医療用の接着剤の他、電子材料用の接着剤が挙げられる。これらのうち電子材料用の接着剤としては、ビルドアップ基板等の多層基板の層間接着剤、ダイボンディング剤、アンダーフィル等の半導体用接着剤、BGA補強用アンダーフィル、異方性導電性フィルム(ACF)、異方性導電性ペースト(ACP)等の実装用接着剤等が挙げられる。
 封止剤としては、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、IC、LSIなど用のポッティング、ディッピング、トランスファーモールド封止、IC、LSI類のCOB、COF、TABなど用のといったポッティング封止、フリップチップなどの用のアンダーフィル、QFP、BGA、CSPなどのICパッケージ類実装時の封止(補強用アンダーフィルを含む)などを挙げることができる。
 本発明で得られる硬化物は光学部品材料をはじめ各種用途に使用できる。光学用材料とは、可視光、赤外線、紫外線、X線、レーザーなどの光をその材料中を通過させる用途に用いる材料一般を示す。より具体的には、ランプタイプ、SMDタイプ等のLED用封止材の他、以下のようなものが挙げられる。液晶ディスプレイ分野における基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、偏光子保護フィルムなどの液晶用フィルムなどの液晶表示装置周辺材料である。また、次世代フラットパネルディスプレイとして期待されるカラーPDP(プラズマディスプレイ)の封止材、反射防止フィルム、光学補正フィルム、ハウジング材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またLED表示装置に使用されるLEDのモールド材、LEDの封止材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またプラズマアドレス液晶(PALC)ディスプレイにおける基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、偏光子保護フィルム、また有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイにおける前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またフィールドエミッションディスプレイ(FED)における各種フィルム基板、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤である。光記録分野では、VD(ビデオディスク)、CD/CD-ROM、CD-R/RW、DVD-R/DVD-RAM、MO/MD、PD(相変化ディスク)、光カード用のディスク基板材料、ピックアップレンズ、保護フィルム、封止材、接着剤などである。
 光学機器分野では、スチールカメラのレンズ用材料、ファインダプリズム、ターゲットプリズム、ファインダーカバー、受光センサー部である。また、ビデオカメラの撮影レンズ、ファインダーである。またプロジェクションテレビの投射レンズ、保護フィルム、封止材、接着剤などである。光センシング機器のレンズ用材料、封止材、接着剤、フィルムなどである。光部品分野では、光通信システムでの光スイッチ周辺のファイバー材料、レンズ、導波路、素子の封止材、接着剤などである。光コネクタ周辺の光ファイバー材料、フェルール、封止材、接着剤などである。光受動部品、光回路部品ではレンズ、導波路、LEDの封止材、CCDの封止材、接着剤などである。光電子集積回路(OEIC)周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止材、接着剤などである。光ファイバー分野では、装飾ディスプレイ用照明・ライトガイドなど、工業用途のセンサー類、表示・標識類など、また通信インフラ用および家庭内のデジタル機器接続用の光ファイバーである。半導体集積回路周辺材料では、LSI、超LSI材料用のマイクロリソグラフィー用のレジスト材料である。自動車・輸送機分野では、自動車用のランプリフレクタ、ベアリングリテーナー、ギア部分、耐蝕コート、スイッチ部分、ヘッドランプ、エンジン内部品、電装部品、各種内外装品、駆動エンジン、ブレーキオイルタンク、自動車用防錆鋼板、インテリアパネル、内装材、保護・結束用ワイヤーネス、燃料ホース、自動車ランプ、ガラス代替品である。また、鉄道車輌用の複層ガラスである。また、航空機の構造材の靭性付与剤、エンジン周辺部材、保護・結束用ワイヤーネス、耐蝕コートである。建築分野では、内装・加工用材料、電気カバー、シート、ガラス中間膜、ガラス代替品、太陽電池周辺材料である。農業用では、ハウス被覆用フィルムである。次世代の光・電子機能有機材料としては、有機EL素子周辺材料、有機フォトリフラクティブ素子、光-光変換デバイスである光増幅素子、光演算素子、有機太陽電池周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止材、接着剤などである。
 封止剤としては、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、IC、LSIなど用のポッティング、ディッピング、トランスファーモールド封止、IC、LSI類のCOB、COF、TABなど用のポッティング封止、フリップチップなど用のアンダーフィル、BGA、CSPなどのICパッケージ類実装時の封止(補強用アンダーフィル)などを挙げることができる。
 光学用材料の他の用途としては、エポキシ樹脂組成物が使用される一般の用途が挙げられ、例えば、接着剤、塗料、コーティング剤、成形材料(シート、フィルム、FRP等を含む)、絶縁材料(プリント基板、電線被覆等を含む)、封止剤の他、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。接着剤としては、土木用、建築用、自動車用、一般事務用、医療用の接着剤の他、電子材料用の接着剤が挙げられる。これらのうち電子材料用の接着剤としては、ビルドアップ基板等の多層基板の層間接着剤、ダイボンディング剤、アンダーフィル等の半導体用接着剤、BGA補強用アンダーフィル、異方性導電性フィルム(ACF)、異方性導電性ペースト(ACP)等の実装用接着剤等が挙げられる。
 以下、本発明を合成例、実施例により更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら合成例、実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の各物性値は以下の方法で測定した。
(1)分子量:GPC法により、下記条件下測定されたポリスチレン換算、重量平均分子量を算出した。
GPCの各種条件
メーカー:島津製作所
カラム:ガードカラム SHODEX GPC LF-G LF-804(3本)
流速:1.0ml/min.
カラム温度:40℃
使用溶剤:THF(テトラヒドロフラン)
検出器:RI(示差屈折検出器)
(2)エポキシ当量:JIS K-7236に記載の方法で測定。
(3)粘度:東機産業株式会社製E型粘度計(TV-20)を用いて25℃で測定。
実施例1
 撹拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコをいったん真空にし、窒素置換した後、窒素パージ(窯容量の2倍体積量/hr)を施しながらフェノール化合物(TPA1)(TrisP-PA 本州化学工業製)142部、エピクロロヒドリン370部、メチルグリシジルエーテルを37部、メタノール37部を加え、水浴を75℃にまで昇温した。内温が65℃を越えたところでフレーク状の水酸化ナトリウム42部を90分かけて分割添加した後、更に70℃で1時間後反応を行った。反応終了後水洗を行い、油層からロータリーエバポレータを用いて140℃で減圧下、過剰のエピクロルヒドリン等の溶剤を留去した。残留物にメチルイソブチルケトン400部を加え溶解し、70℃にまで昇温した。撹拌下で30重量%の水酸化ナトリウム水溶液8部を加え、1時間反応を行った後、洗浄水が中性になるまで水洗を行い、得られた溶液を、ロータリーエバポレータを用いて180℃で減圧下にメチルイソブチルケトン等を留去することでエポキシ樹脂(EP1)を182部得た。得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量は222g/eq.、軟化点が59.6℃、ICI溶融粘度0.10Pa・s(150℃)、色相0.2以下(ガードナー 40%メチルエチルケトン(MEK)溶液)であった。またMnは582、Mwは695、Mw/Mnは1.19(ポリスチレン換算)であった。全塩素が960ppmであった。なお、GPC測定の結果、式(2)の化合物 69.8面積%、式(3)のアルコール付加物14.7面積%、その他多量体13.4面積%であった。
実施例1-2
 実施例1においてメチルグリシジルエーテルを入れない以外は同様に合成を行った。
 得られたエポキシ樹脂(EP2)のエポキシ当量は209g/eq.、軟化点が60.0℃、ICI溶融粘度0.09Pa・s(150℃)、色相0.2以下(ガードナー 40%MEK溶液)であった。またMnは571、Mwは673、Mw/Mnは1.18(ポリスチレン換算)、全塩素が1020ppmであった。なお、GPC測定の結果、式(2)の化合物 80.3面積%、式(3)のアルコール付加物2.2面積%、その他多量体14.1面積%であった。
実施例2および比較例1
 前記で得られたエポキシ樹脂(EP1)と比較用のエポキシ樹脂(EP3;トリスフェノール型エポキシ樹脂 日本化薬株式会社製 NC-6000 エポキシ当量208g/eq.、軟化点60.2℃、GPC結果、式(2)の化合物 87.1面積%、式(3)のアルコール付加物<1面積%、その他多量体10.5面積%であった。(GPC)Mn574 Mw677(ポリスチレン換算)、ガードナー色相1)、硬化剤としてフェノール樹脂(明和化成工業株式会社製 フェノールノボラック H-1 以下、PN1と称す。)を使用し、下記表1の割合(重量部)で配合し、ミキシングロールを用いて均一に混合・混練し、封止用エポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物をミキサーにて粉砕し、更にタブレットマシーンにてタブレット化した。このタブレット化されたエポキシ樹脂組成物をトランスファー成型(175℃×60秒)し、更に脱型後160℃×2時間+180℃×6時間の条件で硬化、評価用試験片を得た。
 なお、硬化物の物性は以下の要領で測定した。
<曲げ強度>
JIS K-6911に準拠して測定
<IZOD衝撃試験条件>
JIS K-6911に準拠して測定
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 本結果から本発明のエポキシ樹脂は脆さの改善に効果があることがわかる。
 本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
 なお、本出願は、2013年1月16日付で出願された日本国特許出願(特願2013-005317)に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
 本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物は、高度な光学特性が求められる光学部材への適用が可能である。

Claims (9)

  1.  下記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られ、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による測定において、トリグリシジルエーテル体の1面積%~20面積%のグリシジル基が下記式(A)で表されるアルコール付加体であるエポキシ樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (上記式(A)において、Rは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表し、*は酸素原子に結合する。尚、2つのRが共に水素原子又は炭素数1~5のアルキル基となることはない。)
  2.  前記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応を、エピハロヒドリンと炭素数1~5のアルコールとの混合溶液中で行うことにより得られた請求項1に記載のエポキシ樹脂。
  3.  前記式(1)の化合物とエピハロヒドリンとの反応終了後、トルエンもしくは炭素数炭素数4~7のケトン化合物の溶液とし、金属水酸化物水溶液で後処理することにより得られた請求項1または2に記載のエポキシ樹脂。
  4.  請求項1~請求項3のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂を必須成分とするエポキシ樹脂組成物。
  5.  遷移金属塩を含有する請求項4に記載のエポキシ樹脂組成物。
  6.  4級ホスホニウム塩を含有する請求項4に記載のエポキシ樹脂組成物。
  7.  非ハロゲン4級アンモニウム塩を含有する請求項4に記載のエポキシ樹脂組成物。
  8.  硬化剤として酸無水物及び多価カルボン酸の少なくともいずれか一方を含有する請求項4~請求項7のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  9.  請求項4~請求項8のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させた硬化物。
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