WO2020203449A1 - エポキシ樹脂、樹脂組成物、樹脂シート、樹脂硬化物、樹脂基板および積層基板 - Google Patents

エポキシ樹脂、樹脂組成物、樹脂シート、樹脂硬化物、樹脂基板および積層基板 Download PDF

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epoxy
epoxy resin
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尭 稲垣
彩乃 佐藤
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    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C08J2363/02Polyglycidyl ethers of bis-phenols

Definitions

  • the present disclosure relates to epoxy resins, resin compositions, resin sheets, cured resins, resin substrates and laminated substrates.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-068680 filed in Japan on March 29, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 describes an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler.
  • Patent Document 1 discloses a resin having high thermal conductivity.
  • Patent Document 2 discloses a mixture of an epoxy resin obtained by reacting at least a bifunctional epoxy resin with a biphenol compound.
  • Patent Document 3 discloses a resin composition containing a filler and a thermosetting resin having a mesogen group in the molecule.
  • the conventional epoxy resin does not provide a cured product having a sufficiently high thermal conductivity, and is required to increase the thermal conductivity of the cured product.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an epoxy resin obtained by obtaining a cured product having high thermal conductivity. Another object of the present disclosure is to provide a resin composition containing the epoxy resin of the present disclosure, a resin sheet, a cured resin product, a resin substrate, and a laminated substrate.
  • a first structure in which an aromatic ring group, an ether oxygen, a methylene group, an aromatic ring group, a methylene group, an ether oxygen, and an aromatic ring group are bonded in this order, and an aromatic ring group, a methylene group, an ether oxygen, and an aroma.
  • An epoxy resin having one or both of the second structures in which a group ring group, an ether oxygen, a methylene group, and an aromatic ring group are bonded in this order.
  • a first aromatic ring unit composed of a first aromatic ring group and two ether oxygens bonded to the first aromatic ring group.
  • a second aromatic ring unit composed of a second aromatic ring group and two methylene groups bonded to the second aromatic ring group.
  • a third aromatic ring unit comprising a third aromatic ring group and a terminal group having an epoxy group bonded to the third aromatic ring group. It contains a skeleton in which the first aromatic ring unit and the second aromatic ring unit are alternately arranged.
  • the first aromatic ring unit is arranged at both ends of the skeleton and is bonded to the third aromatic ring group by a methylene group, or the second aromatic ring unit is arranged at both ends of the skeleton and ether.
  • the epoxy resin according to [1] which is bonded to the third aromatic ring group by oxygen.
  • Ar 1 is a first aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 2 is a second aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 3 is a third aromatic ring group, each of which may have an independent substituent
  • Z is a terminal group, each of which has an independent epoxy group
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • Ar 1 is a first aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 2 is a second aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 3 is a third aromatic ring group, each of which may have an independent substituent
  • Z is a terminal group, each of which has an independent epoxy group
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • any one or more of the first aromatic ring group, the second aromatic ring group, and the third aromatic ring group is a paraphenylene group which may have a substituent [2].
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group are the same, The epoxy resin according to any one of [2] to [4], wherein the second aromatic ring group is a paraphenylene group.
  • R1 to R4, R9 to R12, and R17 to R20 are each independently selected from hydrogen, methyl group, trifluoromethyl group, halogen group, and nitro group; Z is each. It is a terminal group that has an independent epoxy group; n is an integer greater than or equal to 0.)
  • R1 to R4 is a methyl group and the other is hydrogen
  • any one of R9 to R12 is a methyl group and the other is hydrogen
  • R17 to R17 to The epoxy resin according to [6] wherein any one of the R20s is a methyl group and the other is hydrogen.
  • n is an integer of 0 to 10.
  • the terminal group having an epoxy group is a group in which an epoxy group is bonded to a linking group having any one or more of a methylene group, an ether bond, an ester bond, a ketone group and an amide bond [1].
  • the epoxy resin according to any one of [8].
  • a resin composition comprising the epoxy resin according to any one of [1] to [10].
  • a resin sheet obtained by molding the resin composition according to [11].
  • a cured resin product containing a cured product of the resin composition according to [11].
  • a resin substrate containing a cured product of the resin composition according to [11].
  • a laminated substrate obtained by laminating a plurality of resin substrates, and at least one of the plurality of resin substrates contains a cured product of the resin composition according to [11].
  • the epoxy resin of the present disclosure has an aromatic ring group, an ether oxygen, a methylene group, an aromatic ring group, a methylene group, an ether oxygen, and an aromatic ring group between terminal groups having epoxy groups arranged at both ends.
  • the first structure in which the aromatic ring group, the methylene group, the ether oxygen, the aromatic ring group, the ether oxygen, the methylene group, and the aromatic ring group are bonded in this order are bonded in this order.
  • the first structure and the second structure are mesogen groups that express liquid crystallinity, and an aromatic ring group that imparts rigidity, a methylene group that imparts motility, and ether oxygen are arranged in a specific order. Has a structure.
  • the epoxy resin of the present disclosure can stabilize the smectic liquid crystal phase by the appropriate motility of the mesogen group itself, even if it does not have a long side chain found in general liquid crystal molecules. Therefore, the epoxy resin of the present disclosure has high orientation, and by curing the epoxy resin of the present disclosure, a cured product having a smectic liquid crystal structure and high thermal conductivity in which phonon scattering is suppressed can be obtained. can get.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a resin sheet and a resin substrate.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the resin sheet and the resin substrate of FIG. 1 taken along line II-II.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the laminated substrate.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV of the laminated substrate of FIG.
  • Epoxy resin The epoxy resin of the present embodiment has a first structure and / or a second structure between terminal groups having epoxy groups arranged at both ends.
  • the first structure is a structure in which an aromatic ring group, ether oxygen, methylene group, aromatic ring group, methylene group, ether oxygen, and aromatic ring group are bonded in this order.
  • the second structure is a structure in which an aromatic ring group, a methylene group, an ether oxygen, an aromatic ring group, an ether oxygen, a methylene group, and an aromatic ring group are bonded in this order.
  • the epoxy resin of the present embodiment preferably contains the first aromatic ring unit, the second aromatic ring unit, and the third aromatic ring unit shown below.
  • the first aromatic ring unit consists of a first aromatic ring group and two ether oxygens attached to the first aromatic ring group.
  • the second aromatic ring unit consists of a second aromatic ring group and two methylene groups attached to the second aromatic ring group.
  • the third aromatic ring unit consists of a third aromatic ring group and a terminal group having an epoxy group bonded to the third aromatic ring group.
  • the epoxy resin of the present embodiment preferably contains a skeleton in which the first aromatic ring unit and the second aromatic ring unit are alternately arranged at least once.
  • the first aromatic ring unit may be arranged at both ends of the skeleton, or the second aromatic ring unit may be arranged. It is preferable that the skeleton has a symmetrical structure by arranging the first aromatic ring unit or the second aromatic ring unit at both ends of the skeleton.
  • the first aromatic ring unit when the first aromatic ring unit is arranged at both ends of the skeleton, the first aromatic ring unit is bonded to the third aromatic ring group by a methylene group.
  • the second aromatic ring unit when the second aromatic ring unit is arranged at both ends of the skeleton, the second aromatic ring unit is bonded to the third aromatic ring group by ether oxygen.
  • the first aromatic ring group, the second aromatic ring group, and the third aromatic ring group in the epoxy resin of the present embodiment may be any aromatic ring group and may have a substituent.
  • the fact that it may have a substituent may mean that it has or does not have a substituent.
  • the first aromatic ring group, the second aromatic ring group, and the third aromatic ring group may be different from each other, or may be partially or wholly the same, depending on the use of the epoxy resin and the like. It can be decided as appropriate.
  • the plurality of first aromatic ring groups may be different from each other, or some or all of them may be the same. .. Epoxy resins having the same plurality of first aromatic ring groups are preferable because they can be easily produced. Further, when the epoxy resin of the present embodiment has a plurality of second aromatic ring groups, the plurality of second aromatic ring groups may be different from each other, and some or all of them may be the same. May be good. Epoxy resins having the same plurality of second aromatic ring groups are preferable because they can be easily produced.
  • the third aromatic ring groups arranged at both ends of the skeleton of the epoxy resin of the present embodiment may be different or the same. Epoxy resins having the same third aromatic ring group arranged at both ends of the skeleton are preferable because they can be easily produced.
  • any one or more of the first aromatic ring group, the second aromatic ring group, and the third aromatic ring group in the epoxy resin of the present embodiment is an epoxy resin capable of obtaining a cured product having higher thermal conductivity. Therefore, it is preferably a phenylene group which may have a substituent.
  • the phenylene group of the phenylene group which may have a substituent may be any of an orthophenylene group, a metaphenylene group and a paraphenylene group. Since the phenylene group is an epoxy resin having a skeleton showing high orientation, it is particularly preferable that it is a paraphenylene group.
  • the epoxy resin of the present embodiment it is more preferable that either one of the first aromatic ring group and the second aromatic ring group is a paraphenylene group. Such an epoxy resin is preferable because a cured product having a higher thermal conductivity can be obtained. In the epoxy resin of the present embodiment, it is particularly preferable that the second aromatic ring group is a paraphenylene group. With such an epoxy resin, a cured product having even higher thermal conductivity can be obtained.
  • the substituent in the first aromatic ring group, the second aromatic ring group and the third aromatic ring group is selected from a methyl group, a trifluoromethyl group, a halogen group and a nitro group. It is preferably one kind, and it can be appropriately determined depending on the use of the epoxy resin and the like, and is not particularly limited.
  • substituents a methyl group, a trifluoromethyl group and a halogen group are particularly preferable from the viewpoint of chemical stability and reduction of environmental load, and a methyl group is particularly preferable.
  • the terminal group having an epoxy group bonded to the third aromatic ring group is a link having any one or more of methylene group, ether bond, ester bond, ketone group and amide bond. It is preferably a group in which an epoxy group is bonded to the group, and it can be appropriately determined depending on the use of the epoxy resin and the like.
  • the terminal group having an epoxy group bonded to the third aromatic ring group is a group in which an epoxy group is bonded to any of the above-mentioned linking groups
  • the bonding portion between the terminal group having an epoxy group and the skeleton is rigid. The balance between orientation and molecular motility is good without becoming too much. As a result, an epoxy resin having sufficient solubility in a solvent and having good thermal conductivity can be obtained.
  • the terminal group having an epoxy group in the epoxy resin of the present embodiment is a group that can be easily introduced into the skeleton of the epoxy resin, and an epoxy resin having better thermal conductivity can be obtained. It is preferably any of the formulas (3) to (8).
  • the terminal group can be appropriately determined depending on the use of the epoxy resin and the like. Since the terminal group having an epoxy group is an epoxy resin having higher thermal conductivity, it is particularly preferable to use the terminal group represented by the formula (3) or the formula (7).
  • the terminal group having an epoxy group is preferably the terminal group represented by the formula (3) because it is easy to synthesize an epoxy resin.
  • epoxy resin of the present embodiment examples include epoxy resins represented by the following general formula (1) or the following general formula (2).
  • Ar 1 is a first aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 2 is a second aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 3 is a third aromatic ring group, each of which may have an independent substituent
  • Z is a terminal group, each of which has an independent epoxy group
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • Ar 1 is a first aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 2 is a second aromatic ring group which may have a substituent independently
  • Ar 3 is a third aromatic ring group, each of which may have an independent substituent
  • Z is a terminal group, each of which has an independent epoxy group
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • the first aromatic ring unit is the first aromatic ring group (represented by Ar 1 in the formulas (1) and (2)). , With two ether oxygens attached to the first aromatic ring group.
  • the second aromatic ring unit has a second aromatic ring group (represented by Ar 2 in the formulas (1) and (2)) and two methylene groups attached to the second aromatic ring group.
  • the third aromatic ring unit is a terminal group having a third aromatic ring group represented by Ar 3 of the formulas (1) and (2) and an epoxy group bonded to the third aromatic ring group (formula (1)). And represented by Z in equation (2)).
  • the first aromatic ring group, the second aromatic ring group, and the third aromatic ring group contained in the epoxy resin represented by the general formula (1) and the formula (2) all have a substituent. May be good.
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) contains a skeleton in which the first aromatic ring unit and the second aromatic ring unit are alternately arranged in a chain shape, and both ends are the second aromatic ring unit. It has a terminated skeleton.
  • the methylene groups of the second aromatic ring unit are arranged at both ends of the skeleton, and the second aromatic ring unit is represented by Ar 3 of the formula (1) by ether oxygen. It is bonded to the third aromatic ring group.
  • the epoxy resin represented by the general formula (2) contains a skeleton in which the first aromatic ring unit and the second aromatic ring unit are alternately arranged in a chain shape, and both ends are the first aromatic ring. It has a unit-terminated skeleton.
  • the ether oxygen of the first aromatic ring unit is arranged at both ends of the skeleton, and the first aromatic ring unit is represented by Ar 3 of the formula (2) by a methylene group. It is bonded to the third aromatic ring group.
  • both ends of the epoxy resin represented by the general formulas (1) and (2) have an epoxy group represented by Z in the formulas (1) and (2) bonded to the third aromatic ring group. It is a terminal group that has.
  • examples of the epoxy resin in which the first aromatic ring group, the second aromatic ring group, and the third aromatic ring group are all paraphenylene groups which may have substituents include, for example.
  • the epoxy resin represented by the following general formula (10) or the following general formula (11) can be mentioned.
  • R1 to R20 are any one of hydrogen, methyl group, trifluoromethyl group, halogen group and nitro group independently selected from each other.
  • Z is a terminal group containing an epoxy group.
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • R1 to R20 are any one of hydrogen, methyl group, trifluoromethyl group, halogen group, and nitro group independently.
  • Z is a terminal group containing an epoxy group.
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • the epoxy resins represented by the general formula (10) and the general formula (11) have a paraphenylene group which may have a substituent as a first aromatic ring group and a paraphenylene group with respect to the first aromatic ring group. It has a first aromatic ring unit consisting of two arranged ether oxygens. Further, a second aromatic ring unit composed of a paraphenylene group which may have a substituent as a second aromatic ring group and two methylene groups para-arranged with respect to the first aromatic ring group. Have. Further, a third consisting of a paraphenylene group which may have a substituent as a third aromatic ring group and a terminal group containing an epoxy group (represented by Z in formulas (10) and (11)). It has an aromatic ring unit.
  • the first aromatic ring unit and the second aromatic ring unit are alternately arranged, and both ends thereof have a skeleton terminated by the second aromatic ring unit. ing. Further, with respect to the paraphenylene group which may have a substituent as the third aromatic ring group, the terminal group containing the epoxy group and the ether oxygen bonded to the skeleton are arranged in a para-arrangement with respect to the skeleton. The third aromatic ring unit is symmetrically arranged. From these facts, the skeleton of the epoxy resin represented by the general formula (10) exhibits liquid crystallinity and high orientation. Therefore, the epoxy resin represented by the general formula (10) can obtain a cured product having better thermal conductivity.
  • the epoxy resin represented by the general formula (11) a skeleton in which the first aromatic ring unit and the second aromatic ring unit are alternately arranged and both ends thereof are terminated by the first aromatic ring unit is formed.
  • the paraphenylene group which may have a substituent as the third aromatic ring group the terminal group containing an epoxy group and the methylene group bonded to the skeleton are arranged in a para-arrangement with respect to the skeleton.
  • the third aromatic ring unit is symmetrically arranged.
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group are paraphenylene groups which may have a substituent, and the second aromatic ring group is a paraphenylene group.
  • an epoxy resin represented by the following general formula (9) can be mentioned.
  • R1 to R4, R9 to R12, and R17 to R20 are each independently selected from hydrogen, methyl group, trifluoromethyl group, halogen group, and nitro group.
  • Z is each one. It is a terminal group having an independent epoxy group.
  • N is an integer of 0 or more.
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group are paraphenylene groups which may have a substituent
  • the second aromatic ring group is It is a paraphenylene group. Therefore, the epoxy resin represented by the general formula (9) has a skeleton in which methylene groups are bonded to both sides of the paraphenylene group, and exhibits higher orientation. Therefore, according to the epoxy resin represented by the general formula (9), a cured product having better thermal conductivity can be obtained. Further, since the epoxy resin represented by the general formula (9) is a paraphenylene group in which the second aromatic ring group does not have a substituent, it is easy to obtain a raw material.
  • the epoxy resin represented by the general formula (9) a terminal group containing an epoxy group and an ether bonded to the skeleton are added to a paraphenylene group which may have a substituent as a third aromatic ring group.
  • Oxygen is a para-arrangement. Therefore, the epoxy resin represented by the general formula (9) has, for example, a terminal group containing an epoxy group and a skeleton with respect to a paraphenylene group which may have a substituent as a third aromatic ring group.
  • the bond between the terminal group containing the epoxy group and the skeleton does not become too rigid, and the balance between orientation and molecular motility is balanced. Will be good.
  • the epoxy resin represented by the general formula (9) has sufficient solubility in a solvent, and a cured product having good thermal conductivity can be obtained.
  • Z is a terminal group having an epoxy group independently, and is a methylene group, an ether bond, an ester bond, and a ketone.
  • a group in which an epoxy group is bonded to a linking group having at least one of a group and an amide bond is preferable, and any of the above formulas (3) to (8) is more preferable.
  • Z is any of the formulas (3) to (8), the thermal conductivity is better. It becomes an epoxy resin.
  • all of the groups represented by the formulas (3) to (8) can be easily introduced into the skeleton of the epoxy resin, it is easy if Z is any of the formulas (3) to (8). It is an epoxy resin that can be manufactured.
  • Z is the terminal group represented by the formula (3).
  • a third aromatic ring group which is a paraphenylene group which may have substituents at both ends of the skeleton, and an epoxy represented by the formula (3) bonded to the third aromatic ring group.
  • a terminal group having a group is bonded. Therefore, the terminal group having the third aromatic ring group and the epoxy group does not inhibit the formation of the smectic liquid crystal phase in the epoxy resin, and the epoxy resin can obtain a cured product having good thermal conductivity.
  • n is the number of repeating units described in parentheses.
  • n is an integer of 0 or more.
  • n in the formulas (1), (2), (9) to (11) is 0 or more, and the above
  • the n is preferably 1 or more, and more preferably 2 or more so that the effect of improving the thermal conductivity of the cured product due to having the skeleton becomes more remarkable.
  • n in the formulas (1), (2), (9) to (11) is not particularly limited, but is preferably 10 or less in order to ensure the solubility of the epoxy resin in the solvent. , 6 or less is more preferable because the epoxy resin has better solubility in a solvent.
  • n can be selected as needed.
  • n may be any one integer represented by 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10.
  • the lower limit of n may be any of the integers in the range of 0 to 10
  • the upper limit of n may be any of the integers in the range of 0 to 10.
  • n is an integer in the range of 0 to 10, an integer in the range of 0 to 9, an integer in the range of 0 to 8, an integer in the range of 0 to 6, and 0 to 5. It may be an integer in the range of 0 to 4, an integer in the range of 0 to 3, or an integer in the range of 0 to 2.
  • n is an integer in the range of 1 to 9, an integer in the range of 1 to 8, an integer in the range of 1 to 6, an integer in the range of 1 to 5, and an integer in the range of 1 to 4. It may be an integer, an integer in the range of 1 to 3, or an integer in the range of 1 to 2.
  • n may be 1.
  • n is an integer in the range of 2 to 9, an integer in the range of 2 to 8, an integer in the range of 2 to 6, an integer in the range of 2 to 5, and an integer in the range of 2 to 4. It may be an integer or an integer in the range of 2 to 3.
  • the skeleton of the epoxy resin of the present embodiment has a repeating unit composed of one first aromatic ring unit and one second aromatic ring unit.
  • the epoxy resin of the present embodiment may be a mixture containing a plurality of types of epoxy resins having different numbers of repeating units, or may be a single type of epoxy resin having the same number of repeating units.
  • the average degree of polymerization which is the average value of the number of repeating units of the epoxy resin contained in the mixture, is 1.0. It is preferably from to 6.0, more preferably from 2.0 to 5.0.
  • the average degree of polymerization is 1.0 or more, the epoxy resin has a higher thermal conductivity of the cured product. Further, when the average degree of polymerization is 6.0 or less, the epoxy resin has better solubility in a solvent.
  • the epoxy resin of the present embodiment has epoxy groups arranged at both ends even if n is 0 in the epoxy resins represented by the general formulas (1), (2), (9) to (11). It has a first structure or a second structure between the terminal groups having.
  • the first structure is a structure in which an aromatic ring group, ether oxygen, methylene group, aromatic ring group, methylene group, ether oxygen, and aromatic ring group are bonded in this order.
  • the second structure is a structure in which an aromatic ring group, a methylene group, an ether oxygen, an aromatic ring group, an ether oxygen, a methylene group, and an aromatic ring group are bonded in this order.
  • the first structure and the second structure are mesogen groups that express liquid crystallinity, and an aromatic ring group that imparts rigidity, a methylene group that imparts motility, and ether oxygen are arranged in a specific order. Has a structure. From this, according to the epoxy resin of the present embodiment, a cured product having high thermal conductivity can be obtained.
  • any one of R1 to R4 is a methyl group and the other is hydrogen, and any one of R9 to R12 is a methyl group. It is preferable that the other is hydrogen, one of R17 to R20 is a methyl group, and the other is hydrogen.
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group in the epoxy resins represented by the general formulas (9) to (11) are paraphenylene groups having one methyl group.
  • the crystallinity in the skeleton is lowered as compared with the case where the first aromatic ring group, the second aromatic ring group, and the third aromatic ring group are all paraphenylene groups having no substituent.
  • the smectic liquid crystal phase is stabilized. The result is an epoxy resin that provides a cured product with good thermal conductivity.
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group are the same.
  • the 1-aromatic ring group and the 3rd aromatic ring group are the same, it can be easily produced and the productivity is excellent as compared with the case where the 1st aromatic ring group and the 3rd aromatic ring group are different. It becomes an epoxy resin.
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group are the same and the second aromatic ring group is a paraphenylene group, the epoxy resin can be easily produced and has excellent productivity.
  • the first aromatic ring group and the second aromatic ring group may be the same or different. That is, both the first aromatic ring group and the second aromatic ring group may be paraphenylene groups having no substituent. In this case, the raw material is easily available, which is preferable. Further, when the first aromatic ring group and the second aromatic ring group are different, the symmetry of the structure in the skeleton is higher than that when the first aromatic ring group and the second aromatic ring group are the same. It gets lower. Therefore, the crystallinity of the epoxy tree branches is lowered, and the smectic liquid crystal phase is stabilized. The result is an epoxy resin that provides a cured product with good thermal conductivity.
  • the preferable epoxy resin of the present embodiment include epoxy resins represented by the general formula (A) and the general formula (B).
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group are paraphenylene groups having a methyl group
  • the second aromatic ring group is a paraphenylene group.
  • the terminal group having an epoxy group is the terminal group represented by the formula (3)
  • the paraphenylene group which may have a substituent as the third aromatic ring group is a terminal group containing an epoxy group.
  • the ether oxygen bound to the skeleton is arranged in a para arrangement.
  • the first aromatic ring group and the third aromatic ring group are paraphenylene groups having a methyl group
  • the second aromatic ring group is a paraphenylene group.
  • the terminal group having an epoxy group is the terminal group represented by the formula (7)
  • the paraphenylene group which may have a substituent as the third aromatic ring group is a terminal group containing an epoxy group.
  • the ether oxygen bound to the skeleton is arranged in a para arrangement.
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • Epoxy resin manufacturing method The epoxy resin of the present embodiment can be produced, for example, by the method shown below.
  • a first raw material which is an aromatic compound having two phenolic hydroxyl groups
  • a second raw material which is an aromatic compound having a methyl monohalogenated group
  • the first material and the second raw material by bimolecular nucleophilic substitution reaction (S N 2 reactions), to synthesize a first precursor compound having a structure from which it is derived skeleton in the epoxy resin of the present embodiment.
  • the conditions for reacting the first raw material and the second raw material can be appropriately determined according to the combination of the first raw material and the second raw material, and are not particularly limited.
  • the first raw material used in the method for producing an epoxy resin of the present embodiment is an aromatic compound having two phenolic hydroxyl groups, and is appropriately selected according to the structure of the epoxy resin to be produced.
  • the first raw material include methylhydroquinone, hydroquinone, tetramethylhydroquinone, trimethylhydroquinone, 2- (trifluoromethyl) -1,4-benzenediol, fluorohydroquinone, chlorohydroquinone, bromohydroquinone, and 2,5-dihydroxynitrobenzene.
  • the second raw material used in the method for producing an epoxy resin of the present embodiment is an aromatic compound having a methyl monohalogenate group, and is appropriately selected depending on the structure of the epoxy resin to be produced.
  • the second raw material include ⁇ , ⁇ '-dichloro-p-xylene, 1,4-bis (chloromethyl) -2-methylbenzene, 3,6-bis (chloromethyl) durene, and 1,4-bis.
  • the conditions for reacting the first precursor compound with the third raw material can be appropriately determined according to the combination of the first precursor compound and the third raw material, and are not particularly limited.
  • the third raw material used in the method for producing an epoxy resin of the present embodiment is appropriately selected depending on the structure of the terminal group having an epoxy group, the structure of the third aromatic ring group, and the like in the epoxy resin to be produced. Further, as the third raw material, there are cases where the elements arranged at both ends of the skeleton of the first precursor compound synthesized earlier have a structure derived from the first raw material and cases where the elements are derived from the second raw material. Different ones are used depending on the case where the structure is to be used.
  • the third raw material is an aromatic compound having a methyl monohalogenated group as in the second raw material.
  • the third raw material is an aromatic compound having a methyl monohalogenated group as in the second raw material.
  • the third raw material is an aromatic compound having two phenolic hydroxyl groups as in the first raw material. Can be used. Further, as the third raw material, an aromatic compound having one phenolic hydroxyl group and an amino group or a carboxyalkyl group may be used.
  • the present embodiment is carried out by reacting the second precursor compound obtained by reacting the first precursor compound with the third raw material and the compound having the structure from which the terminal group having an epoxy group is derived.
  • the epoxy resin in the form is obtained.
  • the second precursor compound is reacted with the olefin compound to bond a group derived from the olefin compound to the terminal of the second precursor compound, and then the terminal of the group derived from the olefin compound is metachloroperoxygen peroxide.
  • the epoxy resin of the present embodiment may be produced by a method of converting to an epoxy group using an oxidizing agent such as benzoic acid (mCPBA) or hydrogen peroxide.
  • the step of reacting the first precursor compound with the third raw material may be omitted.
  • an epoxy resin may be obtained by reacting the first precursor compound with a compound having a structure from which a terminal group having an epoxy group is derived.
  • the first precursor compound is reacted with the olefin compound, a group derived from the olefin compound is bonded to the terminal of the first precursor compound, and then the terminal of the group derived from the olefin compound is added to the metachloroperbenzoic acid.
  • An epoxy resin may be produced by a method of converting to an epoxy group using (mCPBA) or an oxidizing agent such as hydrogen peroxide.
  • the epoxy resin obtained by the production method of the present embodiment has an aromatic ring group, an ether oxygen, a methylene group, an aromatic ring group, a methylene group, and an ether between the terminal groups having reactive groups arranged at both ends.
  • the first structure in which oxygen and aromatic ring groups are bonded in this order, and / or aromatic ring group, methylene group, ether oxygen, aromatic ring group, ether oxygen, methylene group and aromatic ring group are in this order. It has a combined second structure.
  • an epoxy resin of the present embodiment it is preferable to simultaneously produce a mixture containing a plurality of types of epoxy resins having different numbers of repeating units.
  • a cured product is produced using the epoxy resin of the present embodiment, it may be preferable to use a mixture of a plurality of types of the epoxy resin of the present embodiment, depending on the application and other needs.
  • a step of mixing a plurality of types of the epoxy resins of the present embodiment when producing a cured product using the epoxy resin of the present embodiment In some cases, the cured product can be efficiently produced without performing the above.
  • a mixture containing a plurality of types of epoxy resins having different numbers of repeating units is simultaneously produced, and then, if necessary, a mixture of a plurality of types of epoxy resins is known.
  • the method may be used to separate a single type of epoxy resin with a particular molecular weight.
  • the epoxy resin of the present embodiment preferably contains a skeleton having a symmetrical structure in which the first aromatic ring unit and the second aromatic ring unit are alternately arranged.
  • This skeleton is a mesogen group that expresses liquidity, and has an aromatic ring group (first aromatic ring group and second aromatic ring group) that imparts rigidity, a methylene group that imparts motility, and ether oxygen. And have a structure arranged in a specific order. From this, the epoxy resin of the present embodiment can stabilize the smectic liquid crystal phase by the appropriate motility of the mesogen group itself, even if it does not have a long side chain found in general liquid crystal molecules. Therefore, the epoxy resin of the present embodiment has high orientation, and by curing the epoxy resin of the present embodiment, it has a smectic liquid crystal structure and has high thermal conductivity in which phonon scattering is suppressed. You can get things.
  • the resin composition of the present embodiment contains the epoxy resin of the present embodiment described above as a resin component, and may contain only one type of epoxy resin of the present embodiment, or may contain two or more types of epoxy resin. It may be.
  • the resin composition of the present embodiment preferably contains the epoxy resin of the present embodiment described above as a resin component, and further contains a curing agent and a curing accelerator (catalyst).
  • the curing agent examples include p-phenylenediamine, 1,5-diaminonaphthalene, hydroquinone, 2,6-dihydroxynaphthalene, phloroglucinol, 4-hydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid, and 4-amino.
  • examples thereof include benzoic acid, phenol resin, and polyamide amine.
  • 4-aminobenzoic acid is particularly preferable to be used among the above, because a cured product having higher thermal conductivity can be obtained.
  • the amount of the curing agent can be arbitrarily selected.
  • the total amount of functional groups capable of curing with the epoxy groups is usually 0.5 to 1.5 equivalents the total amount of the epoxy groups in the resin component.
  • An amount that is 0.9 to 1.1 times the equivalent is preferably used.
  • a basic organic compound having a high boiling point can be used as the curing accelerator.
  • a basic organic compound having a high boiling point include those having a boiling point of 200 ° C. or higher selected from tertiary amines, tertiary phosphines, 4-dimethylaminopyridine (DMAP), imidazoles and the like.
  • DMAP 4-dimethylaminopyridine
  • imidazoles and the like.
  • 2-ethyl-4-methylimidazole (2E4MZ) and 1- (2-cyanoethyl) -2-phenylimidazole which are imidazole-based epoxy resin curing agents, are used as curing accelerators because of their ease of handling. Is preferable.
  • the content of the curing accelerator in the resin composition can be arbitrarily selected, and is, for example, 0 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of the resin component and the curing agent. It may be 0.5 to 5 parts by mass, 1 to 3 parts by mass, 2 to 4 parts by mass, or the like.
  • the resin composition of the present embodiment may contain a resin component other than the epoxy resin of the present embodiment, if necessary, as long as the effect of containing the epoxy resin of the present embodiment can be obtained.
  • the resin component other than the epoxy resin of the present embodiment include an epoxy compound such as 4,4'-biphenol diglycidyl ether, a compound having an amino group such as p-phenylenediamine, and a compound having an amide group such as sulfanylamide.
  • the compound of 1 type or 2 or more types may be contained.
  • the resin composition of the present embodiment may contain inorganic particles, if necessary.
  • the inorganic particles include boron nitride particles, magnesium oxide particles, alumina particles, aluminum hydroxide particles, aluminum nitride particles, silica particles and the like.
  • the inorganic particles one of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • the content of the inorganic particles can be arbitrarily selected, but is preferably 200 to 700 parts by mass, more preferably 300 to 600 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total resin composition components other than the inorganic particles. is there. It may be 200 to 500 parts by mass, 200 to 400 parts by mass, 200 to 300 parts by mass, 400 to 500 parts by mass, or the like.
  • the content of the inorganic particles is 200 parts by mass or more, the effect of improving the thermal conductivity of the cured product of the resin composition becomes remarkable. Further, when the content of the inorganic particles is 700 parts by mass or less, sufficient molding processability can be obtained when molding the resin substrate using the cured product of the resin composition.
  • the resin composition of the present embodiment may contain a solvent, if necessary.
  • Solvents include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone (MEK), alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, aromatic compounds such as toluene and xylene, and ethers such as tetrahydrofuran (THF) and 1,3-dioxolane. Examples thereof include esters such as ethyl acetate and ⁇ -butyrolactone, and amides such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N-methylpyrrolidone. As the solvent, one of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • the content of the solvent in the resin composition can be selected as needed, and is, for example, 0 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of the resin component and the curing agent. It may be 0 to 400 parts by mass, 5 to 300 parts by mass, 10 to 200 parts by mass, 100 to 200 parts by mass, or the like.
  • the resin composition may contain an optional component other than the above-mentioned components, if necessary.
  • the optional component include a silane coupling agent, a coupling agent such as a titanate coupling agent, a flame retardant such as a halogen, a plasticizer, and a lubricant.
  • the resin composition of the present embodiment is produced, for example, by a method of mixing the resin component containing the epoxy resin of the present embodiment described above, a curing agent, a curing accelerator, and other components contained as necessary. it can.
  • the resin composition of the present embodiment contains the epoxy resin of the present embodiment described above, a cured product having high thermal conductivity can be obtained by curing the resin composition.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a resin sheet and a resin substrate according to an embodiment.
  • the resin sheet 12 shown in FIG. 1 is a sheet obtained by molding a resin composition.
  • the resin sheet 12 may contain the resin composition as it is, or may contain a part or all of the resin composition in a B stage (semi-cured) state.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. FIG. 2 shows a cross section when the resin sheet 12 is cut along the thickness direction.
  • the resin sheet 12 contains a core material 30 and a resin component 22 that is impregnated with the core material 30 and covers both sides of the core material 30.
  • ⁇ in FIG. 2 indicates the glass fiber contained in the core material 30.
  • the resin component 22 may be an uncured resin composition, or a semi-cured product of a part or all of the resin composition.
  • Examples of the core material 30 include woven fabrics and non-woven fabrics.
  • Examples of the material of the woven fabric and the non-woven fabric include at least one kind of fiber selected from glass fiber, carbon fiber, metal fiber, natural fiber, synthetic fiber such as polyester fiber and polyamide fiber, and the like.
  • the resin sheet 12 can be manufactured as follows.
  • the core material 30 is impregnated with the resin composition by a method such as coating or dipping.
  • the core material 30 is impregnated with the resin composition and then heated to dry to remove the solvent.
  • the heating conditions for removing the solvent in the resin composition can be arbitrarily selected, for example, 60 to 150 ° C. for about 1 to 120 minutes, and 70 to 120 ° C. for about 3 to 90 minutes. Is preferable.
  • the core material 30 is impregnated at the same time as heating for removing the solvent in the resin composition.
  • a part or all of the resin composition is cured to make it semi-cured.
  • a part or all of the resin composition impregnated in the core material 30 under the same conditions as the heating for removing the solvent in the resin composition. May be cured to a semi-cured state.
  • the resin sheet 12 shown in FIG. 1 is a molded resin composition of the present embodiment, a cured resin product having high thermal conductivity can be obtained by heat-treating the resin sheet 12 to cure the resin composition. .. Therefore, the resin sheet 12 shown in FIG. 1 is suitable as a material for the resin substrate.
  • the resin sheet 12 of the present embodiment can be used as a precursor of a resin substrate (cured resin product) containing a cured product of the resin composition.
  • a resin sheet 12 having a core material 30 has been described as an example, but the resin sheet of the present disclosure does not have a core material. It may be formed only of a resin component. Further, a metal foil such as a copper foil may be laminated on the surface of the resin sheet.
  • the resin substrate 10 (cured resin product) of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is a thermosetting resin component 22 contained in the resin sheet 12, and is a cured product 20 of the resin composition of the present embodiment. including.
  • the resin substrate 10 of the present embodiment can be manufactured by a method of heating the resin sheet 12 using the resin sheet 12 of the present embodiment described above as a precursor. Specifically, the resin sheet 12 of the present embodiment is heated to heat-cure the resin component 22 in the uncured or semi-cured state to obtain a cured product 20.
  • the heating conditions for curing the resin component 22 can be selected as needed, and are preferably set at 100 to 250 ° C. for about 1 to 300 minutes, for example. Heating for curing the resin component 22 may be performed under pressure or reduced pressure, if necessary.
  • the resin substrate 10 of the present embodiment is a cured resin product containing a cured product of the resin composition of the present embodiment, it has a high thermal conductivity.
  • the resin substrate 10 (cured resin product), as shown in FIG. 2, a core material 30 and a cured product 20 covering the core material 30 have been described as an example.
  • the cured resin product and the resin substrate of the present disclosure may be composed of only the cured product of the resin composition. Further, the cured resin product and the resin substrate of the present disclosure may be produced by heating an amorphous resin composition, for example, when the resin composition is used as an adhesive.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the laminated substrate according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.
  • FIG. 4 shows a cross section when the laminated substrate is cut along the laminating direction.
  • a plurality of resin substrates 10 shown in FIG. 2 are laminated and integrated in the laminated substrate 50.
  • the laminated substrate 50 can be manufactured, for example, by a method of heating a plurality of resin substrates 10 in a stacked state.
  • the laminated substrate 50 is manufactured by a method in which a plurality of resin sheets 12 are superposed and heated to thermally cure a resin component in an uncured or semi-cured state to obtain a cured product 20. May be good.
  • the heating conditions for the plurality of resin substrates 10 and the heating conditions for the plurality of resin sheets 12 can be, for example, about 1 to 300 minutes at 100 to 250 ° C.
  • the pressure When heating the plurality of resin substrates 10 or the plurality of resin sheets 12, the pressure may be applied if necessary.
  • the pressurizing condition can be, for example, about 0.1 to 10 MPa.
  • pressurization is not essential and may be performed under reduced pressure or vacuum.
  • the laminated substrate 50 of the present embodiment has high thermal conductivity because the resin substrate 10 is laminated.
  • the laminated substrate 50 a plurality of resin substrates 10 shown in FIG. 2 containing the cured product 20 of the resin composition are laminated as an example, but the plurality of laminated substrates of the present disclosure is described. At least one of the resin substrates of the above may be a resin substrate containing a cured product of the resin composition of the present disclosure.
  • the laminated substrate of the present disclosure may be, for example, a metal-clad laminate having a metal layer on the upper surface and / or the lower surface.
  • the metal layer various known ones can be appropriately selected and used.
  • a metal plate or metal foil made of a metal such as copper, nickel, or aluminum can be used as the metal layer.
  • the thickness of the metal layer is not particularly limited, and can be, for example, about 3 to 150 ⁇ m.
  • a metal plate or metal foil that has been etched and / or drilled may be used.
  • the first raw material shown in Tables 1 and 2 and the second raw material shown in Tables 1 and 2 are weighed in a three-necked flask at the ratios shown in Tables 1 and 2, respectively, and dissolved in 1 L of tetrahydrofuran (THF).
  • the first mixed solution was obtained.
  • the first mixed solution was refluxed (refluxed) in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the first mixed solution.
  • potassium carbonate having twice the amount of substance (number of moles) as that of the second raw material was added to the first mixed solution, and the mixture was kept in a reflux state for 12 hours for reaction.
  • the obtained suspension was poured into water, stirred for 30 minutes, and the generated precipitate was collected by filtration.
  • the recovered precipitate was vacuum dried for 12 hours or more, dissolved in 1 L of THF, and epichlorohydrin (300 g) was added to prepare a second mixed solution. Then, the second mixed solution was refluxed in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the second mixed solution. Next, a 50% aqueous sodium hydroxide solution (25 g) was added to the second mixed solution, and the mixture was kept in a reflux state for 12 hours for reaction.
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) has a first aromatic ring group represented by Ar 1 and a third aromatic ring group represented by Ar 3 in the formula (1). It is a paraphenylene group having one methyl group, the second aromatic ring group represented by Ar 2 is a paraphenylene group having no substituent, and Z in the formula (1) is represented by the formula (4).
  • the epoxy resin of Synthesis Example 53 which is a terminal group, was synthesized.
  • the first raw material shown in Table 2 and the second raw material shown in Table 2 were weighed in a three-necked flask at the ratio shown in Table 2 and dissolved in 1 L of tetrahydrofuran (THF) to obtain a first mixed solution. Then, the first mixed solution was refluxed (refluxed) in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the first mixed solution. Next, potassium carbonate having twice the amount of substance (number of moles) as that of the second raw material was added to the first mixed solution, and the mixture was kept in a reflux state for 12 hours for reaction.
  • THF tetrahydrofuran
  • the obtained suspension was poured into water, stirred for 30 minutes, and the generated precipitate was collected by filtration.
  • the recovered precipitate was vacuum dried for 12 hours or more, dissolved in 1 L of THF, and 1-bromo-4-butene (40.5 g, 0.30 mol) was added to prepare a second mixed solution. Then, the second mixed solution was refluxed in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the second mixed solution. Next, a 50% aqueous sodium hydroxide solution (25 g) was added to the second mixed solution, and the mixture was kept in a reflux state for 12 hours for reaction.
  • the obtained suspension was poured into water, stirred for 30 minutes, and the generated precipitate was collected by filtration.
  • the recovered precipitate was vacuum dried for 12 hours or more, dissolved in chloroform, and meta-chloroperbenzoic acid (mCPBA) (50 g, 0.29 mol) was added in several portions to prepare a third mixed solution. Then, the third mixed solution was reacted at room temperature for 8 hours, and concentrated under reduced pressure until the volume of the third mixed solution became about half.
  • the resulting suspension was poured into MeOH and stirred for 30 minutes, and the resulting precipitate was filtered and recovered.
  • the recovered precipitate was vacuum dried for 12 hours to obtain the epoxy resin of Synthesis Example 53.
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) is a paraphenylene group in which the first aromatic ring group represented by Ar 1 in the formula (1) has one methyl group.
  • the second aromatic ring group represented by Ar 2 and the third aromatic ring group represented by Ar 3 are paraphenylene groups having no substituent, and Z in the formula (1) is represented by the formula (5).
  • the first raw material shown in Table 2 and the second raw material shown in Table 2 were weighed in a three-necked flask at the ratio shown in Table 2 and dissolved in 1 L of tetrahydrofuran (THF) to obtain a first mixed solution. Then, the first mixed solution was refluxed (refluxed) in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the first mixed solution. Next, potassium carbonate having twice the amount of substance (number of moles) as that of the first raw material was added to the first mixed solution, and the mixture was kept in a reflux state for 12 hours for reaction.
  • THF tetrahydrofuran
  • methyl 4-hydroxybenzoate (22.8 g, 0.15 mol) and potassium carbonate (41.4 g, 0.30 mol), which are the third raw materials, were added to the first mixed solution to prepare the second mixed solution. did.
  • This second mixed solution was kept in a reflux state for 12 hours and reacted. Then, water was added to the second mixed solution, and reflux was further carried out for 6 hours.
  • the obtained suspension was poured into water, neutralized with hydrochloric acid so that the pH became 6 or less, stirred for 30 minutes, and the produced precipitate was collected by filtration.
  • the recovered precipitate was vacuum dried for 12 hours or more, dissolved in 1 L of THF, and epichlorohydrin (300 g) was added to prepare a third mixed solution. Then, the third mixed solution was refluxed in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the third mixed solution. Next, potassium carbonate (41.5 g, 0.3 mol) was added to the third mixed solution, and the reaction was carried out while maintaining the reflux state for 12 hours.
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) is a paraphenylene group in which the first aromatic ring group represented by Ar 1 in the formula (1) has one methyl group.
  • the second aromatic ring group represented by Ar 2 is a paraphenylene group having no substituent, and the third aromatic ring group represented by Ar 3 is a paraphenylene group having no substituent, and the formula ( The epoxy resin of Synthesis Example 55 in which Z in 1) is the terminal group represented by the formula (6) was synthesized.
  • the precipitate used in the third mixed solution in Synthesis Example 54 was dissolved in 1 L of N, N-dimethylformamide (DMF), thionyl chloride (35.7 g, 0.3 mol) was added dropwise, and the temperature was maintained at 90 ° C. It was reacted. After completion of the reaction, thionyl chloride and the solvent were distilled off under reduced pressure, DMF and triethylamine (30 g) were added to the reaction vessel, and 1-amino-3-propene (8.6 g, 0.15 mol) was added dropwise 8 The mixture was stirred for hours and reacted. Then, the obtained reaction mixture was poured into water, stirred for 30 minutes, and the produced precipitate was collected by filtration.
  • DMF N, N-dimethylformamide
  • the recovered precipitate was dissolved in chloroform, metachloroperbenzoic acid (mCPBA) (50 g, 0.29 mol) was added in several portions, and the mixture was reacted at room temperature for 8 hours.
  • mCPBA metachloroperbenzoic acid
  • the obtained suspension was concentrated under reduced pressure until the liquid volume was reduced to about half, poured into methanol (MeOH), stirred for 30 minutes, and the produced precipitate was collected by filtration.
  • the recovered precipitate was vacuum dried for 12 hours to obtain the epoxy resin of Synthesis Example 55.
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) has a first aromatic ring group represented by Ar 1 and a third aromatic ring group represented by Ar 3 in the formula (1). It is a paraphenylene group having one methyl group, the second aromatic ring group represented by Ar 2 is a paraphenylene group having no substituent, and Z in the formula (1) is represented by the formula (7).
  • the epoxy resin of Synthesis Example 56 which is a terminal group, was synthesized.
  • the first raw material shown in Table 2 and the second raw material shown in Table 2 were weighed in a three-necked flask at the ratio shown in Table 2 and dissolved in 1 L of tetrahydrofuran (THF) to obtain a first mixed solution. Then, the first mixed solution was refluxed (refluxed) in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the first mixed solution. To this, potassium carbonate having twice the amount of substance (number of moles) as that of the first raw material was added, and the reaction was carried out while maintaining the reflux state for 12 hours.
  • THF tetrahydrofuran
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) is a paraphenylene group in which the first aromatic ring group represented by Ar 1 in the formula (1) has one methyl group.
  • the second aromatic ring group represented by Ar 2 and the third aromatic ring group represented by Ar 3 are paraphenylene groups having no substituent, and Z in the formula (1) is represented by the formula (7).
  • the epoxy resin of Synthesis Example 57 which is a terminal group, was synthesized.
  • the first raw material shown in Table 2 and the second raw material shown in Table 2 were weighed in a three-necked flask at the ratio shown in Table 2 and dissolved in 1 L of tetrahydrofuran (THF) to obtain a first mixed solution. Then, the first mixed solution was refluxed (refluxed) in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the first mixed solution. To this, potassium carbonate having twice the amount of substance (number of moles) as that of the first raw material was added, and the reaction was carried out while maintaining the reflux state for 12 hours.
  • THF tetrahydrofuran
  • the epoxy resin represented by the general formula (1) is a paraphenylene group in which the first aromatic ring group represented by Ar 1 in the formula (1) has one methyl group.
  • the second aromatic ring group represented by Ar 2 and the third aromatic ring group represented by Ar 3 are paraphenylene groups having no substituent, and Z in the formula (1) is represented by the formula (8).
  • the first raw material shown in Table 2 and the second raw material shown in Table 2 were weighed in a three-necked flask at the ratio shown in Table 2 and dissolved in 1 L of tetrahydrofuran (THF) to obtain a first mixed solution. Then, the first mixed solution was refluxed (refluxed) in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the first mixed solution. Next, a 50% aqueous sodium hydroxide solution (80 g) was added to the first mixed solution, and the mixture was kept in a reflux state for 12 hours for reaction.
  • THF tetrahydrofuran
  • reaction solution was allowed to cool to room temperature, adjusted with hydrochloric acid so that the pH became 4 to 6, stirred for 30 minutes, and the produced precipitate was collected by filtration.
  • the recovered precipitate was vacuum dried for 12 hours or more, dissolved in 1 L of THF, and epichlorohydrin (300 g) was added to prepare a second mixed solution. Then, the second mixed solution was refluxed in a nitrogen stream to remove the dissolved oxygen in the second mixed solution. Next, potassium tertiary butoxide (t-BuOK) (33.7 g, 0.3 mol) was added to the second mixed solution, and the reaction was carried out while maintaining the reflux state for 12 hours.
  • t-BuOK potassium tertiary butoxide
  • the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58 thus obtained were subjected to preparative gel permeation chromatography (GPC) and a matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometer (MALDI TOF-MS). , The structures were confirmed by the methods shown below.
  • the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58 were subjected to preparative gel permeation chromatography (GPC) (manufactured by Shimadzu Corporation), and a GPC column (GPC KF-2001 (manufactured by THF)) was used as a column. Analysis was performed using THF as an eluent. As a result, it was found that the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 57 were all a mixture of a plurality of epoxy resins having different molecular weights.
  • GPC preparative gel permeation chromatography
  • the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58 were separated into components (epoxy resins) having different molecular weights by using preparative gel permeation chromatography (GPC). Then, for each component having a different molecular weight, the mass was measured in the cation detection mode using a matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometer (MALDI TOF-MS) (manufactured by JEOL Ltd.), and the peak with the strongest intensity was obtained. The value of was taken as the molecular weight.
  • GPC preparative gel permeation chromatography
  • the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58 were identified by comparing the obtained measurement results of the molecular weight with the molecular weight of the estimated molecular structure.
  • the measurement results of the molecular weight and the molecular weight of the estimated molecular structure are shown in Tables 3 to 7.
  • the structures of the identified compounds of Synthesis Examples 1 to 58 are shown below.
  • R A, R B is a substituent shown in Table 8.
  • N is Me in Table 8 represents a methyl group is a value shown in Tables 3 to 5.
  • the compound of Synthesis Example 13 is represented by the general formula (E).
  • n is the numerical value shown in Table 4.
  • the compound of Synthesis Example 39 is represented by the general formula (F).
  • n is a numerical value shown in Table 6).
  • the compound of Synthesis Example 40 is represented by the general formula (G).
  • n is a numerical value shown in Table 6.
  • the compounds of Synthesis Example 43 to Synthesis Example 52 are represented by the above-mentioned general formula (1) (in formula (1), Ar 1 and Ar 2 are aromatic ring groups shown in Table 10 or Table 11, respectively. Ar 3 is the same as Ar 1. Z is a terminal group having an epoxy group represented by the above formula (3). N is a numerical value shown in Tables 6 to 7).
  • the compound of Synthesis Example 53 is represented by the general formula (H).
  • n is the numerical value shown in Table 7.
  • the compound of Synthesis Example 54 is represented by the following general formula (I) (in formula (I), n is a numerical value shown in Table 7. A is O).
  • the compound of Synthesis Example 55 is represented by the following general formula (I) (in formula (I), n is a numerical value shown in Table 7. A is NH).
  • the compound of Synthesis Example 56 is represented by the following general formula (J) (in formula (J), n is a numerical value shown in Table 7. R is ⁇ CH 3 ).
  • the compound of Synthesis Example 57 is represented by the following general formula (J) (in formula (J), n is a numerical value shown in Table 7. R is ⁇ H).
  • the compound of Synthesis Example 58 is represented by the general formula (K).
  • n is the numerical value shown in Table 6.
  • the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58 have two bonded to the first aromatic ring group and the first aromatic ring group.
  • the first aromatic ring unit is arranged at both ends of the skeleton and is bonded to the third aromatic ring group by a methylene group, or the second aromatic ring unit is arranged at both ends of the skeleton. , It had a structure bonded to the third aromatic ring group by ether oxygen.
  • the average degree of polymerization which is the average value of the number of repeating units of the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58, was calculated. Further, solutions containing components having different molecular weights (epoxy resins) separated by GPC are dried to dryness, their masses are measured, and the ratio (mol%) of each component contained in the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58. ) was calculated. Tables 1 and 2 show the proportions of the components (epoxy resins) having different numbers of repeating units contained in the epoxy resins of Synthesis Examples 1 to 58 (the proportions of the components having different numbers of repeating units n) (mol%). )) And the average degree of polymerization.
  • Examples 1 to 15, 18 to 22, 25 to 29, 32 to 83 examples include the epoxy resins shown in Tables 12 to 14, the curing agents shown in Tables 12 to 14, and the curing accelerators shown in Tables 12 to 14, respectively, mixed in the proportions shown in Tables 12 to 14, respectively. Resin compositions of 1 to 15, 18 to 22, 25 to 29, and 32 to 83 were obtained.
  • the resin curing agent 2E4MZ shown in Tables 12 to 14 is 2-ethyl-4-methylimidazole.
  • Examples 16, 23, 30 As the epoxy resin, a mixture of the epoxy resin of Synthesis Example 5 and the epoxy resin of Synthesis Example 6 at a mass ratio of 1: 1 was used, and the curing agent shown in Table 12 and the curing accelerator shown in Table 12 were used. , Each of which was mixed at the ratio shown in Table 12 to obtain the resin compositions of Examples 16, 23, and 30.
  • Examples 17, 24, 31 As the epoxy resin, a mixture of the epoxy resins of Synthesis Examples 1, 3, 4, and 5 in a mass ratio of 1: 1: 1: 1 was used, and the curing agents shown in Tables 12 to 13 and Tables 12 to 12 to The curing accelerators shown in Table 13 were mixed at the ratios shown in Tables 12 to 13, respectively, to obtain the resin compositions of Examples 17, 24, and 31.
  • the density, specific heat, and thermal diffusivity of the cured resin were measured by the methods shown below, and the thermal conductivity was determined by multiplying them.
  • the density was determined using Archimedes' method.
  • the specific heat was determined using a differential scanning calorimeter (DSC) (manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation).
  • the thermal diffusivity was determined using a xenon flash thermal diffusivity measuring device (advanced science and engineering).
  • a measurement sample produced by the method shown below was used for the measurement of the thermal diffusivity. That is, the resin composition was quickly melt-mixed in an aluminum cup at a temperature of 180 ° C. and cooled to room temperature.
  • the uncured resin composition was heated at 100 ° C. for 1 hour, 150 ° C. for 1 hour, and 180 ° C. for 30 minutes in this order to cure.
  • the obtained cured resin product was processed into a cylindrical shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.5 mm to prepare a sample for measurement.
  • the cured products of the resin compositions of Examples 1 to 83 all have a thermal conductivity of 0.5 W / (m ⁇ K) or more and a high thermal conductivity. there were.
  • the present disclosure provides an epoxy resin obtained as a cured product having high thermal conductivity.

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Abstract

両末端にそれぞれ配置されたエポキシ基を有する末端基の間に、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基が、この順に結合された第1構造、及び芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基が、この順に結合された第2構造の、一方または両方を有するエポキシ樹脂とする。

Description

エポキシ樹脂、樹脂組成物、樹脂シート、樹脂硬化物、樹脂基板および積層基板
 本開示は、エポキシ樹脂、樹脂組成物、樹脂シート、樹脂硬化物、樹脂基板および積層基板に関する。
 本願は、2019年3月29日に、日本に出願された特願2019-068680号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 近年、エレクトロニクスデバイスの小型化の要求に伴って、部品の高機能化や高密度化実装がすすめられている。そのため、電子部品等から発生する熱の処理が重要となっている。
 電子部品等から発生した熱は、特段の冷却機構を設けない場合には主に基板を通して外部に放熱される。樹脂基板を積層した電源用の積層基板では、特に高い放熱性が要求される。このため、樹脂中にアルミナや窒化ホウ素、酸化マグネシウムなどの無機粒子を添加して、樹脂基板の熱伝導性を高めている。例えば、特許文献1には、エポキシ樹脂と硬化剤と無機フィラーを含有するエポキシ樹脂組成物が記載されている。
 しかし、熱伝導率を向上させるために樹脂中の無機粒子含有率を増加させると、基板成形時のプロセス適用性に問題が生じる。そこで、樹脂中の無機粒子含有率を抑制してプロセス適用性を確保しても、高い放熱性を有する基板が得られるように、熱伝導率の高い硬化物の得られる樹脂の開発が進められている。
 熱伝導率の高い樹脂として、メソゲン骨格を導入したエポキシ樹脂がある(例えば、非特許文献1参照)。
 また、特許文献2には、少なくとも2官能エポキシ樹脂とビフェノール化合物とを反応させて得られるエポキシ樹脂の混合物が開示されている。
 特許文献3には、フィラーと分子内にメソゲン基を有する熱硬化性樹脂とを含む樹脂組成物が開示されている。
特許第6074447号公報 特開2012-131992号公報 国際公開第2013/065159号
竹澤由高、高分子65巻2月号、p65-67、2016
 しかしながら、従来のエポキシ樹脂は、十分に熱伝導率の高い硬化物が得られるものではなく、硬化物の熱伝導率を高くすることが要求されていた。
 本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱伝導率の高い硬化物の得られるエポキシ樹脂を提供することを課題とする。
 また、本開示は、本開示のエポキシ樹脂を含む樹脂組成物、樹脂シート、樹脂硬化物、樹脂基板および積層基板を提供することを課題とする。
 本発明者は、上記課題を解決するために、エポキシ樹脂の骨格および末端基に着目して、鋭意検討を重ねた。
 その結果、置換基を有してもよい芳香族環基とエーテル酸素とメチレン基とが特定の順序で結合された構造を有し、両末端にそれぞれエポキシ基を有する末端基が結合したエポキシ樹脂とすればよいことを見出した。
 すなわち、本開示は、以下の発明に関わる。
[1]両末端にそれぞれ配置されたエポキシ基を有する末端基の間に、
 芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基が、この順に結合された第1構造、及び
 芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基が、この順に結合された第2構造の一方または両方を有するエポキシ樹脂。
[2]第1芳香族環基と、前記第1芳香族環基に結合する2つのエーテル酸素とからなる第1芳香族環ユニットと、
 第2芳香族環基と、前記第2芳香族環基に結合する2つのメチレン基とからなる第2芳香族環ユニットと、
 第3芳香族環基と、前記第3芳香族環基に結合するエポキシ基を有する末端基とからなる第3芳香族環ユニットと、を含み、
 前記第1芳香族環ユニットと前記第2芳香族環ユニットとが交互に配置された骨格を含み、
 前記骨格の両端に前記第1芳香族環ユニットが配置され、メチレン基によって前記第3芳香族環基と結合されている、または
 前記骨格の両端に前記第2芳香族環ユニットが配置され、エーテル酸素によって前記第3芳香族環基と結合されている、[1]に記載のエポキシ樹脂。
[3]下記一般式(1)または下記一般式(2)で表される[1]に記載のエポキシ樹脂。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

(式(1)において、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第1芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第2芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第3芳香族環基である;Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である;nは0以上の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

(式(2)において、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第1芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第2芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第3芳香族環基である;Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である;nは0以上の整数である。)
[4]前記第1芳香族環基と前記第2芳香族環基と前記第3芳香族環基のいずれか1つ以上が、置換基を有してもよいパラフェニレン基である[2]または[3]に記載のエポキシ樹脂。
[5]前記第1芳香族環基と前記第3芳香族環基とが同一であり、
 前記第2芳香族環基が、パラフェニレン基である[2]~[4]のいずれかに記載のエポキシ樹脂。
[6]下記一般式(9)で表される[1]~[5]のいずれかに記載のエポキシ樹脂。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

(式(9)において、R1~R4、R9~R12、R17~R20はそれぞれ独立に水素、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、ニトロ基から選ばれるいずれか1種である;Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である;nは0以上の整数である。)
[7]前記R1~前記R4のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素であり、前記R9~前記R12のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素であり、前記R17~前記R20のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素である[6]に記載のエポキシ樹脂。
[8]前記nが0~10の整数である[3]または[6]に記載のエポキシ樹脂。
[9]前記エポキシ基を有する末端基が、メチレン基、エーテル結合、エステル結合、ケトン基、アミド結合のうちいずれか1つ以上を有する連結基にエポキシ基が結合された基である[1]~[8]のいずれかに記載のエポキシ樹脂。
[10]前記エポキシ基を有する末端基が、下記式(3)~(8)のいずれかである[1]~[9]のいずれかに記載のエポキシ樹脂。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
[11][1]~[10]のいずれかに記載のエポキシ樹脂を含むことを特徴とする樹脂組成物。
[12][11]に記載の樹脂組成物を成形して得られる樹脂シート。
[13][11]に記載の樹脂組成物の硬化物を含む樹脂硬化物。
[14][11]に記載の樹脂組成物の硬化物を含む樹脂基板。
[15]複数の樹脂基板が積層されてなり、前記複数の樹脂基板のうち、少なくとも一つが[11]に記載の樹脂組成物の硬化物を含む積層基板。
 本開示のエポキシ樹脂は、両末端にそれぞれ配置されたエポキシ基を有する末端基の間に、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基が、この順に結合された第1構造、及び/または芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基が、この順に結合された第2構造の一方または両方を有する。第1構造および第2構造は、液晶性を発現するメソゲン基であり、剛直性を付与する芳香族環基と、運動性を付与するメチレン基およびエーテル酸素とが、特定の順序で配置された構造を有する。このことから、本開示のエポキシ樹脂は、一般的な液晶分子に見られる長い側鎖を有していなくても、メソゲン基自体の適度な運動性によってスメクチック液晶相を安定化できる。よって、本開示のエポキシ樹脂は、高い配向性を有し、本開示のエポキシ樹脂を硬化させることにより、スメクチック液晶構造を有し、フォノンの散乱が抑制された高い熱伝導性を有する硬化物が得られる。
図1は、樹脂シートおよび樹脂基板の例を示す概略斜視図である。 図2は、図1の樹脂シートおよび樹脂基板のII-II線概略断面図である。 図3は、積層基板の概略斜視図である。 図4は、図3の積層基板のIV-IV線概略断面図である。
 以下、本開示の好ましい例について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本開示の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。したがって、図面に記載の各構成要素の寸法比率などは、実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本開示はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施可能である。
「エポキシ樹脂」
 本実施形態のエポキシ樹脂は、両末端にそれぞれ配置されたエポキシ基を有する末端基の間に、第1構造及び/または第2構造を有する。
 第1構造は、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基が、この順に結合された構造である。
 第2構造は、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基が、この順に結合された構造である。
 本実施形態のエポキシ樹脂は、以下に示す第1芳香族環ユニットと、第2芳香族環ユニットと、第3芳香族環ユニットと、を含むものであることが好ましい。
 第1芳香族環ユニットは、第1芳香族環基と、第1芳香族環基に結合する2つのエーテル酸素とからなる。
 第2芳香族環ユニットは、第2芳香族環基と、第2芳香族環基に結合する2つのメチレン基とからなる。
 第3芳香族環ユニットは、第3芳香族環基と、第3芳香族環基に結合するエポキシ基を有する末端基とからなる。
 本実施形態のエポキシ樹脂は、第1芳香族環ユニットと第2芳香族環ユニットとが1回以上交互に配置された骨格を含むことが好ましい。
 骨格の両端には、第1芳香族環ユニットが配置されていてもよいし、第2芳香族環ユニットが配置されていてもよい。骨格の両端に、第1芳香族環ユニットまたは第2芳香族環ユニットが配置されていることにより、対称構造を有する骨格とされていることが好ましい。
 本実施形態のエポキシ樹脂において、骨格の両端に第1芳香族環ユニットが配置されている場合、第1芳香族環ユニットがメチレン基によって第3芳香族環基と結合される。 また、本実施形態のエポキシ樹脂において、骨格の両端に第2芳香族環ユニットが配置されている場合、第2芳香族環ユニットがエーテル酸素によって第3芳香族環基と結合される。
 本実施形態のエポキシ樹脂における第1芳香族環基、第2芳香族環基および第3芳香族環基は、いずれも芳香族環基であればよく、置換基を有していてもよい。なお置換基を有していてもよいとは、置換基を有する又は有さないことを意味してよい。第1芳香族環基、第2芳香族環基および第3芳香族環基は、それぞれ異なっていてもよいし、一部または全部が同じであってもよく、エポキシ樹脂の用途などに応じて適宜決定できる。
 本実施形態のエポキシ樹脂が複数の第1芳香族環基を有する場合、複数の第1芳香族環基は、それぞれ異なるものであってもよいし、一部または全部が同じであってもよい。複数の第1芳香族環基が全て同じであるエポキシ樹脂は、容易に製造できるため、好ましい。
 また、本実施形態のエポキシ樹脂が複数の第2芳香族環基を有する場合、複数の第2芳香族環基は、それぞれ異なるものであってもよいし、一部または全部が同じであってもよい。複数の第2芳香族環基が全て同じであるエポキシ樹脂は、容易に製造できるため、好ましい。
 また、本実施形態のエポキシ樹脂の骨格の両端に配置される第3芳香族環基は、それぞれ異なっていてもよいし、同じであってもよい。骨格の両端に配置される第3芳香族環基が同じであるエポキシ樹脂は、容易に製造できるため、好ましい。
 本実施形態のエポキシ樹脂における第1芳香族環基と第2芳香族環基と第3芳香族環基のいずれか1つ以上は、より熱伝導率の高い硬化物が得られるエポキシ樹脂とするため、置換基を有してもよいフェニレン基であることが好ましい。置換基を有してもよいフェニレン基のフェニレン基としては、オルトフェニレン基、メタフェニレン基、パラフェニレン基のいずれであってもよい。前記フェニレン基は、高い配向性を示す骨格を有するエポキシ樹脂となるため、パラフェニレン基であることが特に好ましい。
 本実施形態のエポキシ樹脂においては、第1芳香族環基と第2芳香族環基のいずれか一方が、パラフェニレン基であることがより好ましい。このようなエポキシ樹脂は、より熱伝導率の高い硬化物が得られるため、好ましい。
 本実施形態のエポキシ樹脂においては、特に、第2芳香族環基がパラフェニレン基であることが好ましい。このようなエポキシ樹脂は、より一層、熱伝導率の高い硬化物が得られるものとなる。
 本実施形態のエポキシ樹脂において、第1芳香族環基、第2芳香族環基および第3芳香族環基における置換基は、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、ニトロ基から選ばれるいずれか1種であることが好ましく、エポキシ樹脂の用途などに応じて適宜決定でき、特に限定されない。これらの置換基の中でも特に、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基が、化学的安定性および環境負荷低減の面から好ましく、メチル基が特に好ましい。
 本実施形態のエポキシ樹脂において、第3芳香族環基に結合されたエポキシ基を有する末端基は、メチレン基、エーテル結合、エステル結合、ケトン基、アミド結合のうちいずれか1つ以上を有する連結基にエポキシ基が結合された基であることが好ましく、エポキシ樹脂の用途などに応じて適宜決定できる。第3芳香族環基に結合されたエポキシ基を有する末端基が、上記いずれかの連結基にエポキシ基が結合された基である場合、エポキシ基を有する末端基と骨格との結合部が剛直になりすぎることがなく、配向性と分子運動性とのバランスが良好となる。その結果、溶媒に対する十分な溶解性を有し、かつ熱伝導性の良好な硬化物が得られるエポキシ樹脂となる。
 本実施形態のエポキシ樹脂におけるエポキシ基を有する末端基は、エポキシ樹脂の骨格に容易に導入可能な基であって、より熱伝導性の良好なエポキシ樹脂が得られるため、具体的には、下記式(3)~(8)のいずれかであることが好ましい。前記末端基は、エポキシ樹脂の用途などに応じて適宜決定できる。エポキシ基を有する末端基は、より高い熱伝導性を有するエポキシ樹脂とするため、特に、式(3)または式(7)で示される末端基であることが好ましい。エポキシ基を有する末端基は、エポキシ樹脂の合成が容易であるため、式(3)で示される末端基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 本実施形態のエポキシ樹脂としては、例えば、下記一般式(1)または下記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

(式(1)において、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第1芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第2芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第3芳香族環基である;Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である;nは0以上の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

(式(2)において、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第1芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第2芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第3芳香族環基である;Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である;nは0以上の整数である。)
 一般式(1)および式(2)で表されるエポキシ樹脂は、第1芳香族環ユニット(式(1)および式(2)において-O-Ar-O-で示される)と、第2芳香族環ユニットと(式(1)において-CH-Ar-CH-で示される)と、第3芳香族環ユニット(式(1)および式(2)において-Ar-Zで示される)を含む。
 一般式(1)および式(2)で表されるエポキシ樹脂において、第1芳香族環ユニットは、第1芳香族環基(式(1)および式(2)においてArで示される)と、第1芳香族環基に結合する2つのエーテル酸素とを有する。
 第2芳香族環ユニットは、第2芳香族環基(式(1)および式(2)においてArで示される)と、第2芳香族環基に結合する2つのメチレン基とを有する。
 第3芳香族環ユニットは、式(1)および(2)のArで示される第3芳香族環基と、第3芳香族環基に結合するエポキシ基を有する末端基(式(1)および式(2)においてZで示される)とからなる。
 一般式(1)および式(2)で表されるエポキシ樹脂に含まれる第1芳香族環基、第2芳香族環基、第3芳香族環基は、いずれも置換基を有していてもよい。
 一般式(1)で表されるエポキシ樹脂は、第1芳香族環ユニットと、第2芳香族環ユニットとが鎖状に交互に配置された骨格を含み、両端が第2芳香族環ユニットで終端された骨格を有する。一般式(1)で表されるエポキシ樹脂では、第2芳香族環ユニットのメチレン基が骨格の両端に配置され、第2芳香族環ユニットがエーテル酸素によって式(1)のArで示される第3芳香族環基と結合されている。
 また、一般式(2)で表されるエポキシ樹脂は、第1芳香族環ユニットと、第2芳香族環ユニットとが鎖状に交互に配置された骨格を含み、両端が第1芳香族環ユニットで終端された骨格を有する。一般式(2)で表されるエポキシ樹脂では、第1芳香族環ユニットのエーテル酸素が骨格の両端に配置され、第1芳香族環ユニットがメチレン基によって式(2)のArで示される第3芳香族環基と結合されている。
 したがって、一般式(1)および(2)で表されるエポキシ樹脂の両末端は、第3芳香族環基に結合されている式(1)および(2)中のZで示されるエポキシ基を有する末端基となっている。
 本実施形態のエポキシ樹脂において、第1芳香族環基と第2芳香族環基と第3芳香族環基が、全て置換基を有してもよいパラフェニレン基であるエポキシ樹脂としては、例えば、下記一般式(10)または下記一般式(11)で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012

(式(10)において、R1~R20はそれぞれ独立に水素、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、ニトロ基から選ばれるいずれか1種である。Zはエポキシ基を含む末端基である。nは0以上の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013

(式(11)において、R1~R20はそれぞれ独立に水素、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、ニトロ基から選ばれるいずれか1種である。Zはエポキシ基を含む末端基である。nは0以上の整数である。)
 一般式(10)および一般式(11)で表されるエポキシ樹脂は、第1芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基と、第1芳香族環基に対してパラ配置となったエーテル酸素2つとからなる第1芳香族環ユニットを有する。また、第2芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基と、第1芳香族環基に対してパラ配置となったメチレン基2つとからなる第2芳香族環ユニットを有する。さらに、第3芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基と、エポキシ基を含む末端基(式(10)および(11)中のZで示される)とからなる第3芳香族環ユニットを有する。
 一般式(10)で表されるエポキシ樹脂では、第1芳香族環ユニットと第2芳香族環ユニットとが交互に配置され、その両端が第2芳香族環ユニットで終端された骨格を有している。さらに、第3芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基に対して、エポキシ基を含む末端基と、骨格に結合されたエーテル酸素とがパラ配置とされ、骨格に対して第3芳香族環ユニットが対称配置されている。これらのことから、一般式(10)で表されるエポキシ樹脂の骨格は、液晶性を示し、高い配向性を示す。したがって、一般式(10)で表されるエポキシ樹脂は、より熱伝導性の良好な硬化物が得られる。
 また、一般式(11)で表されるエポキシ樹脂では、第1芳香族環ユニットと第2芳香族環ユニットとが交互に配置され、その両端が第1芳香族環ユニットで終端された骨格を有している。さらに、第3芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基に対して、エポキシ基を含む末端基と、骨格に結合されたメチレン基とがパラ配置とされ、骨格に対して第3芳香族環ユニットが対称配置されている。これらのことから、一般式(11)で表されるエポキシ樹脂の骨格は、液晶性を示し、高い配向性を示す。したがって、一般式(11)で表されるエポキシ樹脂は、より熱伝導性の良好な硬化物が得られる。
 本実施形態のエポキシ樹脂において、第1芳香族環基と第3芳香族環基が、置換基を有してもよいパラフェニレン基であって、第2芳香族環基が、パラフェニレン基であるエポキシ樹脂としては、例えば、下記一般式(9)で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014

(式(9)において、R1~R4、R9~R12、R17~R20はそれぞれ独立に水素、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、ニトロ基から選ばれるいずれか1種である。Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である。nは0以上の整数である。)
 一般式(9)で表されるエポキシ樹脂は、第1芳香族環基と第3芳香族環基が、置換基を有してもよいパラフェニレン基であって、第2芳香族環基がパラフェニレン基である。したがって、一般式(9)で表されるエポキシ樹脂は、パラフェニレン基の両側にメチレン基が結合した骨格を有するものとなり、より高い配向性を示す。よって、一般式(9)で表されるエポキシ樹脂によれば、より熱伝導性の良好な硬化物が得られる。また、一般式(9)で表されるエポキシ樹脂は、第2芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であるため、原料の入手が容易である。
 一般式(9)で表されるエポキシ樹脂では、第3芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基に対して、エポキシ基を含む末端基と、骨格に結合されたエーテル酸素とがパラ配置とされている。このため、一般式(9)で表されるエポキシ樹脂は、例えば、第3芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基に対して、エポキシ基を含む末端基と、骨格に結合されたメチレン基とがパラ配置とされている場合と比較して、エポキシ基を含む末端基と骨格との結合部が剛直になりすぎることがなく、配向性と分子運動性とのバランスが良好なものとなる。その結果、一般式(9)で表されるエポキシ樹脂は、溶媒に対する十分な溶解性を有し、かつ熱伝導性の良好な硬化物が得られるものとなる。
 一般式(1)式(2)式(9)~式(11)で表されるエポキシ樹脂において、Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基であり、メチレン基、エーテル結合、エステル結合、ケトン基、アミド結合のうちいずれか1つ以上を有する連結基にエポキシ基が結合された基であることが好ましく、上記式(3)~(8)のいずれかであることがより好ましい。一般式(1)式(2)式(9)~式(11)で表されるエポキシ樹脂において、Zが式(3)~(8)のいずれかであると、より熱伝導性の良好なエポキシ樹脂となる。しかも、式(3)~(8)で示される基は、いずれもエポキシ樹脂の骨格に容易に導入可能であるため、Zが式(3)~(8)のいずれかであると、容易に製造できるエポキシ樹脂となる。
 特に、一般式(9)で表されるエポキシ樹脂においては、Zが式(3)で示される末端基であることが好ましい。このようなエポキシ樹脂では、骨格の両端に、置換基を有してもよいパラフェニレン基である第3芳香族環基と、第3芳香族環基に結合する式(3)で示されるエポキシ基を有する末端基とが結合されている。このため、第3芳香族環基およびエポキシ基を有する末端基が、エポキシ樹脂におけるスメクチック液晶相の形成を阻害することが無く、熱伝導性の良好な硬化物が得られるエポキシ樹脂となる。
 一般式(1)式(2)式(9)~式(11)で表されるエポキシ樹脂において、nは括弧内に記載された繰り返し単位の数である。一般式(1)式(2)式(9)~式(11)で表されるエポキシ樹脂において、nは0以上の整数である。上記骨格を有することによる硬化物の熱伝導率を向上させる効果が得られるように、式(1)式(2)式(9)~式(11)中のnは、0以上であり、上記骨格を有することによる硬化物の熱伝導率を向上させる効果がより顕著となるように、nは1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましい。また、式(1)式(2)式(9)~式(11)中のnの上限は特に限定されないが、エポキシ樹脂の溶媒への溶解性を確保するため、10以下であることが好ましく、溶媒への溶解性がより良好なエポキシ樹脂となるため、6以下であることがより好ましい。
 nは必要に応じて選択できる。例えばnは0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、及び10で示される何れか1つの整数であってもよい。例えば、nの下限は、0~10の範囲内の整数のいずれであってもよく、nの上限は、0~10の範囲内の整数のいずれであってもよい。具体的には、nは0~10の範囲内の整数や、0~9の範囲内の整数や、0~8の範囲内の整数や、0~6の範囲内の整数や、0~5の範囲内の整数や、0~4の範囲内の整数や、0~3の範囲内の整数や、又は0~2の範囲内の整数であってもよい。nは、1~9の範囲内の整数や、1~8の範囲内の整数や、1~6の範囲内の整数や、1~5の範囲内の整数や、1~4の範囲内の整数や、1~3の範囲内の整数や、又は、1~2の範囲内の整数であってもよい。nは1であってもよい。nは、2~9の範囲内の整数や、2~8の範囲内の整数や、2~6の範囲内の整数や、2~5の範囲内の整数や、2~4の範囲内の整数や、又は2~3の範囲内の整数であってもよい。
 本実施形態のエポキシ樹脂の骨格は、1つの第1芳香族環ユニットと1つの第2芳香族環ユニットとからなる繰り返し単位を有する。本実施形態のエポキシ樹脂は、繰り返し単位の数が異なる複数種のエポキシ樹脂を含む混合物であってもよいし、繰り返し単位の数が同じである単独種のエポキシ樹脂であってもよい。
 本実施形態のエポキシ樹脂が、繰り返し単位の数が異なる複数種のエポキシ樹脂を含む混合物である場合、混合物に含まれるエポキシ樹脂の繰り返し単位の数の平均値である平均重合度は、1.0~6.0であることが好ましく、2.0~5.0であることがより好ましい。平均重合度が1.0以上であると、硬化物の熱伝導率がより一層高いエポキシ樹脂となる。また、平均重合度が6.0以下であると、溶媒への溶解性がより良好なエポキシ樹脂となる。
 本実施形態のエポキシ樹脂は、一般式(1)式(2)式(9)~式(11)で表されるエポキシ樹脂におけるnが0であっても、両末端にそれぞれ配置されたエポキシ基を有する末端基の間に、第1構造または第2構造を有する。第1構造は、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基が、この順に結合された構造である。第2構造は、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基が、この順に結合された構造である。第1構造および第2構造は、液晶性を発現するメソゲン基であり、剛直性を付与する芳香族環基と、運動性を付与するメチレン基およびエーテル酸素とが、特定の順序で配置された構造を有する。このことから、本実施形態のエポキシ樹脂によれば、高い熱伝導性を有する硬化物が得られる。
 一般式(9)~式(11)で表されるエポキシ樹脂において、R1~R4のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素であり、R9~R12のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素であり、R17~R20のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素であることが好ましい。言い換えると、一般式(9)~式(11)で表されるエポキシ樹脂における第1芳香族環基および第3芳香族環基が、メチル基を1つ有するパラフェニレン基であることが好ましい。この場合、例えば、第1芳香族環基、第2芳香族環基、第3芳香族環基が全て置換基を有さないパラフェニレン基である場合と比較して、骨格における結晶性が低下し、スメクチック液晶相が安定化する。その結果、熱伝導性の良好な硬化物が得られるエポキシ樹脂となる。
 本実施形態のエポキシ樹脂においては、第1芳香族環基と第3芳香族環基とが同一であることが好ましい。1芳香族環基と第3芳香族環基とが同一であると、第1芳香族環基と第3芳香族環基とが異なる場合と比較して、容易に製造でき、生産性に優れるエポキシ樹脂となる。
 特に、第1芳香族環基と第3芳香族環基とが同一であって、第2芳香族環基がパラフェニレン基である場合、容易に製造でき、生産性に優れるエポキシ樹脂となる。
 本実施形態のエポキシ樹脂においては、第1芳香族環基と第2芳香族環基とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、第1芳香族環基と第2芳香族環基は、両方ともいずれも置換基を有さないパラフェニレン基であってもよい。この場合、原料の入手が容易であり、好ましい。また、第1芳香族環基と第2芳香族環基とが異なる場合、第1芳香族環基と第2芳香族環基が同じである場合と比較して、骨格における構造の対称性が低くなる。このため、エポキシ樹枝の結晶性が低下し、スメクチック液晶相が安定化する。その結果、熱伝導性の良好な硬化物が得られるエポキシ樹脂となる。
 本実施形態の好ましいエポキシ樹脂としては、具体的には、一般式(A)および一般式(B)で表されるエポキシ樹脂などが挙げられる。
 一般式(A)で示されるエポキシ樹脂は、第1芳香族環基と第3芳香族環基が、メチル基を有するパラフェニレン基であり、第2芳香族環基がパラフェニレン基であり、エポキシ基を有する末端基が式(3)で示される末端基であり、第3芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基に対して、エポキシ基を含む末端基と、骨格に結合されたエーテル酸素とがパラ配置とされたものである。
 一般式(B)で示されるエポキシ樹脂は、第1芳香族環基と第3芳香族環基が、メチル基を有するパラフェニレン基であり、第2芳香族環基がパラフェニレン基であり、エポキシ基を有する末端基が式(7)で示される末端基であり、第3芳香族環基としての置換基を有してもよいパラフェニレン基に対して、エポキシ基を含む末端基と、骨格に結合されたエーテル酸素とがパラ配置とされたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015

(式(A)において、nは0以上の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016

(式(B)において、nは0以上の整数である。)
「エポキシ樹脂の製造方法」
 本実施形態のエポキシ樹脂は、例えば、以下に示す方法により製造できる。
 2つのフェノール性水酸基を有する芳香族化合物である第1原料と、モノハロゲン化メチル基を有する芳香族化合物である第2原料とを用意する。
 そして、第1原料と第2原料とを二分子求核置換反応(S2反応)させて、本実施形態のエポキシ樹脂における骨格の由来となる構造を有する第1前駆体化合物を合成する。第1原料と第2原料とを反応させる条件は、第1原料と第2原料との組み合わせに応じて適宜決定でき、特に限定されない。
 本実施形態のエポキシ樹脂の製造方法において使用される第1原料は、2つのフェノール性水酸基を有する芳香族化合物であり、製造するエポキシ樹脂の構造に応じて適宜選択される。第1原料としては、例えば、メチルヒドロキノン、ヒドロキノン、テトラメチルヒドロキノン、トリメチルヒドロキノン、2-(トリフルオロメチル)-1,4-ベンゼンジオール、フルオロヒドロキノン、クロロヒドロキノン、ブロモヒドロキノン、2,5-ジヒドロキシニトロベンゼン、テトラフルオロヒドロキノン、テトラクロロヒドロキノン、テトラブロモヒドロキノン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、1,5-ジヒドロキシナフタレン、4,4‘-ジヒドロキシビフェニル、3,3’,5,5‘-テトラメチルビフェニル-4,4’-ジオールなどが挙げられる。
 本実施形態のエポキシ樹脂の製造方法において使用される第2原料は、モノハロゲン化メチル基を有する芳香族化合物であり、製造するエポキシ樹脂の構造に応じて適宜選択される。第2原料としては、例えば、α,α‘-ジクロロ-p-キシレン、1,4-ビス(クロロメチル)-2-メチルベンゼン、3,6-ビス(クロロメチル)デュレン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2-フルオロベンゼン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2-クロロベンゼン、2-ブロモ-1,4-ビス(ブロモメチル)ベンゼン、1,4-ビス(クロロメチル)-2-ニトロベンゼン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼン、α,α‘,2,3,5,6-ヘキサクロロ-p-キシレン、1,2,4,5-テトラブロモ-3,6-ビス(ブロモメチル)ベンゼン、1,2-ジブロモ-3,6-ビス(クロロメチル)-4,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2,5-ジメチルベンゼン、4,4‘-ビス(クロロメチル)ビフェニル、2,6-ビス(ブロモメチル)ナフタレン、1,5-ビス(クロロメチル)ナフタレンなどが挙げられる。
 次に、得られた第1前駆体化合物と第3原料とを反応させて、第2前駆体化合物を合成する。第1前駆体化合物と第3原料とを反応させる条件は、第1前駆体化合物と第3原料との組み合わせに応じて適宜決定でき、特に限定されない。
 本実施形態のエポキシ樹脂の製造方法において使用される第3原料は、製造するエポキシ樹脂におけるエポキシ基を有する末端基の構造および第3芳香族環基の構造などに応じて適宜選択される。また、第3原料としては、先に合成された第1前駆体化合物の骨格の両末端に配置された元素が、第1原料に由来する構造を有している場合と、第2原料に由来する構造を有している場合とで、それぞれ異なるものを用いる。
 第1前駆体化合物が、骨格の両末端に配置された元素が第1原料に由来する構造を有する場合、第3原料として、第2原料と同様に、モノハロゲン化メチル基を有する芳香族化合物を用いる。具体的には、例えば、α,α‘-ジクロロ-p-キシレン、1,4-ビス(クロロメチル)-2-メチルベンゼン、3,6-ビス(クロロメチル)デュレン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2-フルオロベンゼン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2-クロロベンゼン、2-ブロモ-1,4-ビス(ブロモメチル)ベンゼン、1,4-ビス(クロロメチル)-2-ニトロベンゼン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼン、α,α‘,2,3,5,6-ヘキサクロロ-p-キシレン、1,2,4,5-テトラブロモ-3,6-ビス(ブロモメチル)ベンゼン、1,2-ジブロモ-3,6-ビス(クロロメチル)-4,5-ジメチルベンゼン、1,4-ビス(ブロモメチル)-2,5-ジメチルベンゼン、4,4‘-ビス(クロロメチル)ビフェニル、2,6-ビス(ブロモメチル)ナフタレン、1,5-ビス(クロロメチル)ナフタレンなどが挙げられる。
 第1前駆体化合物が、骨格の両末端に配置された元素が第2原料に由来する構造を有する場合、第3原料として、第1原料と同様に、2つのフェノール性水酸基を有する芳香族化合物を用いることができる。また、第3原料として、1つのフェノール性水酸基とアミノ基またはカルボキシアルキル基とを有する芳香族化合物を用いてもよい。具体的には、例えば、メチルヒドロキノン、ヒドロキノン、テトラメチルヒドロキノン、トリメチルヒドロキノン、2-(トリフルオロメチル)-1,4-ベンゼンジオール、フルオロヒドロキノン、クロロヒドロキノン、ブロモヒドロキノン、2,5-ジヒドロキシニトロベンゼン、テトラフルオロヒドロキノン、テトラクロロヒドロキノン、テトラブロモヒドロキノン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、1,5-ジヒドロキシナフタレン、4,4‘-ジヒドロキシビフェニル、3,3’,5,5‘-テトラメチルビフェニル-4,4’-ジオール、4-アミノフェノール、4-アミノ-m-クレゾール、4-ヒドロキシ安息香酸メチルなどが挙げられる。
 次に、第1前駆体化合物と第3原料とを反応させて得られた第2前駆体化合物と、エポキシ基を有する末端基の由来となる構造を有する化合物とを反応させることにより、本実施形態のエポキシ樹脂が得られる。
 また、例えば、第2前駆体化合物とオレフィン化合物とを反応させて、第2前駆体化合物の末端にオレフィン化合物に由来する基を結合させた後、オレフィン化合物に由来する基の末端を、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)または過酸化水素等の酸化剤を用いてエポキシ基に変換させる方法により、本実施形態のエポキシ樹脂を製造してもよい。
 なお、エポキシ樹脂として、第1芳香族環基と第3芳香族環基とが同じである構造、または第2芳香族環基と第3芳香族環基とが同じである構造を有するエポキシ樹脂を製造する場合、第1前駆体化合物と第3原料とを反応させる工程を省略できる場合がある。
 具体的には、第1前駆体化合物と、エポキシ基を有する末端基の由来となる構造を有する化合物とを反応させることにより、エポキシ樹脂が得られる場合がある。また、第1前駆体化合物とオレフィン化合物とを反応させて、第1前駆体化合物の末端にオレフィン化合物に由来する基を結合させた後、オレフィン化合物に由来する基の末端を、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)または過酸化水素等の酸化剤を用いてエポキシ基に変換させる方法により、エポキシ樹脂を製造できる場合がある。
 本実施形態の製造方法により得られるエポキシ樹脂は、両末端にそれぞれ配置された反応基を有する末端基の間に、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基が、この順に結合された第1構造、及び/または芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基が、この順に結合された第2構造を有する。
 本実施形態のエポキシ樹脂の製造方法では、繰り返し単位の数が異なる複数種のエポキシ樹脂を含む混合物を同時に生成することが好ましい。本実施形態のエポキシ樹脂を用いて硬化物を製造する場合、用途など必要に応じて、本実施形態のエポキシ樹脂を複数種混合して用いることが好ましい場合がある。繰り返し単位の数が異なる複数種のエポキシ樹脂を含む混合物を同時に生成する場合、本実施形態のエポキシ樹脂を用いて硬化物を製造する際に、複数種の本実施形態のエポキシ樹脂を混合する工程を行うことなく、効率よく硬化物を製造できる場合がある。
 なお、本実施形態のエポキシ樹脂の製造方法においては、繰り返し単位の数が異なる複数種のエポキシ樹脂を含む混合物を同時に生成させた後、必要に応じて複数種のエポキシ樹脂の混合物から、公知の方法を用いて、特定の分子量を有する単独種のエポキシ樹脂を分離してもよい。
 本実施形態のエポキシ樹脂は、第1芳香族環ユニットと第2芳香族環ユニットとが交互に配置された対称構造を有する骨格を含むことが好ましい。この骨格は、液晶性を発現するメソゲン基であり、剛直性を付与する芳香族環基(第1芳香族環基および第2芳香族環基)と、運動性を付与するメチレン基およびエーテル酸素とが、特定の順序で配置された構造を有する。このことから、本実施形態のエポキシ樹脂は、一般的な液晶分子に見られる長い側鎖を有していなくても、メソゲン基自体の適度な運動性によってスメクチック液晶相を安定化できる。よって、本実施形態のエポキシ樹脂は、高い配向性を有し、本実施形態のエポキシ樹脂を硬化させることにより、スメクチック液晶構造を有し、フォノンの散乱が抑制された高い熱伝導性を有する硬化物が得られる。
「樹脂組成物」
 本実施形態の樹脂組成物は、樹脂成分として上述した本実施形態のエポキシ樹脂を含むものであり、本実施形態のエポキシ樹脂を1種のみ含むものであってもよいし、2種以上含むものであってもよい。
 本実施形態の樹脂組成物は、樹脂成分として上述した本実施形態のエポキシ樹脂を含み、さらに硬化剤と、硬化促進剤(触媒)とを含むことが好ましい。
 硬化剤としては、例えば、p-フェニレンジアミン、1,5-ジアミノナフタレン、ヒドロキノン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、フロログルシノール、4-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、4-アミノ安息香酸、フェノール樹脂、ポリアミドアミンなどが挙げられる。硬化剤は、より高い熱伝導性を有する硬化物が得られるため、上記の中でも特に、4-アミノ安息香酸を用いることが好ましい。
 硬化剤は、任意にその量が選択でき、例えば、エポキシ基と硬化反応し得る官能基の総量が、樹脂成分中のエポキシ基の総量に対して、通常0.5~1.5当量倍、好ましくは0.9~1.1当量倍となる量が用いられる。
 硬化促進剤としては、例えば、高沸点の塩基性の有機化合物などを用いることができる。具体的には、3級アミン類、3級ホスフィン類、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)やイミダゾール類などから選ばれる沸点が200℃以上のものなどが挙げられる。これらの中でも特に、取り扱いのしやすさから硬化促進剤として、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤である2-エチル-4-メチルイミダゾール(2E4MZ)、1-(2-シアノエチル)-2-フェニルイミダゾールを用いることが好ましい。
 樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、任意にその量が選択でき、樹脂成分と硬化剤の合計100質量部に対して、例えば0~5質量部である。0.5~5質量部や、1~3質量部や、2~4質量部などであっても良い。
 本実施形態の樹脂組成物は、本実施形態のエポキシ樹脂を含むことによる効果が得られる範囲で、必要に応じて、本実施形態のエポキシ樹脂以外の樹脂成分を含んでいてもよい。本実施形態のエポキシ樹脂以外の樹脂成分として、例えば、4,4’-ビフェノールジグリシジルエーテルなどのエポキシ化合物、p-フェニレンジアミン等のアミノ基を有する化合物、スルファニルアミド等のアミド基を有する化合物などの化合物を、1種または2種以上含有していてもよい。
 本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じて、無機粒子を含んでいてもよい。無機粒子としては、窒化ホウ素粒子、酸化マグネシウム粒子、アルミナ粒子、水酸化アルミニウム粒子、窒化アルミニウム粒子、及びシリカ粒子等が挙げられる。無機粒子としては、これらのうち一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組みあわせて用いてもよい。
 無機粒子の含有量は、任意に選択できるが、無機粒子以外の樹脂組成物成分の合計100質量部に対して、200~700質量部であることが好ましく、より好ましくは300~600質量部である。200~500質量部や、200~400質量部や、200~300質量部や、400~500質量部などであってもよい。無機粒子の含有量が200質量部以上であると、樹脂組成物の硬化物における熱伝導性向上効果が顕著となる。また、無機粒子の含有量が700質量部以下であると、樹脂組成物の硬化物を用いて樹脂基板を成形する際に十分な成形加工性が得られる。
 本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じて、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、アセトンやメチルエチルケトン(MEK)等のケトン類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、トルエンやキシレン等の芳香族化合物類、テトラヒドロフラン(THF)や1,3-ジオキソラン等のエーテル類、酢酸エチルやγ-ブチロラクトン等のエステル類、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)やN-メチルピロリドン等のアミド類などが挙げられる。溶媒としては、これらのうち一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組みあわせて用いてもよい。
 樹脂組成物中の溶媒の含有量は必要に応じて選択でき、樹脂成分と硬化剤の合計100質量部に対して、例えば0~500質量部である。0~400質量部や、5~300質量部や、10~200質量部や、100~200質量部などであってもよい。
 樹脂組成物は、必要に応じて、上述の成分以外の任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング剤、ハロゲン等の難燃剤、可塑剤、並びに滑剤等が挙げられる。
 本実施形態の樹脂組成物は、例えば、上述した本実施形態のエポキシ樹脂を含む樹脂成分と、硬化剤と、硬化促進剤と、必要に応じて含有されるその他の成分を混合する方法により製造できる。
 本実施形態の樹脂組成物は、上述した本実施形態のエポキシ樹脂を含むため、これを硬化させることにより、熱伝導率の高い硬化物が得られる。
「樹脂シート」
 図1は、一実施形態に係る樹脂シートおよび樹脂基板の例を示す概略斜視図である。図1に示す樹脂シート12は、樹脂組成物を成形したシートである。樹脂シート12は、樹脂組成物をそのまま含有していてもよいし、樹脂組成物の一部または全部がBステージ(半硬化)とされた状態で含有していてもよい。
 図2は、図1のII-II線断面図である。図2は、樹脂シート12を厚さ方向に沿って切断したときの断面を示している。樹脂シート12は、芯材30と、芯材30に含浸されるとともに芯材30の両面を被覆する樹脂成分22とを含有する。図2中の○は、芯材30に含まれるガラス繊維を示している。樹脂成分22は、未硬化の樹脂組成物であってもよいし、一部または全部が樹脂組成物の半硬化物であってもよい。
 芯材30としては、例えば、織布または不織布などが挙げられる。織布および不織布の材料としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、天然繊維、及び、ポリエステル繊維又はポリアミド繊維等の合成繊維等から選ばれる少なくとも一種の繊維などが挙げられる。
 樹脂シート12は、次のようにして製造できる。
 芯材30に、塗布又は浸漬等の手法によって、樹脂組成物を含浸させる。樹脂組成物が溶媒を含む場合、芯材30に樹脂組成物を含浸させた後に加熱して乾燥させ、溶媒を除去する。樹脂組成物中の溶媒を除去するための加熱条件は任意に選択でき、例えば、60~150℃で1~120分間程度とすることができ、70~120℃で3~90分間程度とすることが好ましい。
 樹脂シート12が、樹脂成分22の一部または全部が樹脂組成物の半硬化物であるものである場合、樹脂組成物中の溶媒を除去するための加熱と同時に、芯材30に含浸させた樹脂組成物の一部または全部を硬化させて半硬化状態とする。また、樹脂組成物中の溶媒を除去するための加熱の後に、樹脂組成物中の溶媒を除去するための加熱と同様の条件で、芯材30に含浸させた樹脂組成物の一部または全部を硬化させて半硬化状態としてもよい。
 以上の工程により、未硬化または少なくとも一部が半硬化された樹脂組成物からなる樹脂成分22を有する樹脂シート12が得られる。
 図1に示す樹脂シート12は、本実施形態の樹脂組成物を成形したものであるため、これを熱処理して樹脂組成物を硬化させることにより、高い熱伝導率を有する樹脂硬化物が得られる。したがって、図1に示す樹脂シート12は、樹脂基板の材料として好適である。
 本実施形態の樹脂シート12は、樹脂組成物の硬化物を含む樹脂基板(樹脂硬化物)の前駆体として用いることができる。
 なお、本実施形態においては、樹脂シート12として、図2に示すように、芯材30を有するものを例に挙げて説明したが、本開示の樹脂シートは、芯材を有さずに、樹脂成分のみで形成されているものであってもよい。
 また、樹脂シートの表面上には、銅箔などの金属箔が積層されていてもよい。
「樹脂硬化物および樹脂基板」
 図1および図2に示す本実施形態の樹脂基板10(樹脂硬化物)は、樹脂シート12に含まれる樹脂成分22を熱硬化させたものであり、本実施形態の樹脂組成物の硬化物20を含む。
 本実施形態の樹脂基板10は、上述した本実施形態の樹脂シート12を前駆体として用い、樹脂シート12を加熱する方法により製造できる。
 具体的には、本実施形態の樹脂シート12を加熱して、未硬化状態または半硬化状態にある樹脂成分22を熱硬化させて、硬化物20とする。樹脂成分22を硬化させるときの加熱条件は必要に応じて選択でき、例えば、100~250℃で1~300分間程度とすることが好ましい。樹脂成分22を硬化させるための加熱は、必要に応じて、加圧または減圧下で行ってもよい。
 本実施形態の樹脂基板10は、本実施形態の樹脂組成物の硬化物を含む樹脂硬化物であるため、高い熱伝導率を有する。
 本実施形態においては、樹脂基板10(樹脂硬化物)として、図2に示すように、芯材30と、芯材30を被覆する硬化物20とを含むものを例に挙げて説明したが、本開示の樹脂硬化物および樹脂基板は、樹脂組成物の硬化物のみで構成されていてもよい。
 また、本開示の樹脂硬化物および樹脂基板は、例えば、樹脂組成物を接着剤として用いる場合のように、不定形の樹脂組成物を加熱することによって製造されたものであってもよい。
「積層基板」
 図3は、一実施形態に係る積層基板の概略斜視図である。図4は、図3のIV-IV線断面図である。図4は、積層基板の積層方向に沿って切断したときの断面を示している。図3及び図4に示されるように、積層基板50は、図2に示す樹脂基板10が複数積層されて一体化されている。
 積層基板50は、例えば、複数枚の樹脂基板10を重ね合わせた状態で、加熱する方法により製造できる。積層基板50は、複数枚の樹脂シート12を重ね合わせた状態で、加熱することにより、未硬化状態または半硬化状態にある樹脂成分を熱硬化させて、硬化物20とする方法により製造してもよい。複数枚の樹脂基板10の加熱条件および複数枚の樹脂シート12の加熱条件は、例えば、100~250℃で1~300分間程度とすることができる。
 複数枚の樹脂基板10または複数枚の樹脂シート12を加熱する際には、必要に応じて加圧してもよい。加圧条件は、例えば、0.1~10MPa程度とすることができる。複数枚の樹脂基板10または複数枚の樹脂シート12を加熱する際に、加圧は必須ではなく、減圧又は真空下で加熱してもよい。
 本実施形態の積層基板50は、樹脂基板10が積層されたものであるため、高い熱伝導率を有する。
 本実施形態においては、積層基板50として、樹脂組成物の硬化物20を含む図2に示す樹脂基板10が複数積層されたものを例に挙げて説明したが、本開示の積層基板は、複数の樹脂基板のうち、少なくとも一つが本開示の樹脂組成物の硬化物を含む樹脂基板であればよい。
 また、本開示の積層基板は、例えば、上面および/または下面に金属層を有する金属張り積層板とされていてもよい。この場合、金属層としては、各種公知のものを適宜選択して用いることができる。具体的には、金属層として、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属からなる金属板または金属箔などを用いることができる。金属層の厚みは、特に限定されず、例えば3~150μm程度とすることができる。金属層として、金属板または金属箔に、エッチング及び/又は穴開け加工が施されたものを用いてもよい。
 以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
<エポキシ樹脂の合成>
「合成例1~合成例52」
 以下に示す方法により、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、式(1)においてArで示される第1芳香族環基とArで示される第3芳香族環基とが同じであり、式(1)におけるZが式(3)で示される末端基である合成例1~合成例52のエポキシ樹脂を合成した。
 表1~表2に示す第1原料と、表1~表2に示す第2原料とを、それぞれ表1~表2に示す割合で3口フラスコに量りとり、テトラヒドロフラン(THF)1Lに溶解させて第1混合溶液を得た。その後、第1混合溶液を窒素気流中でリフラックス(還流)させて、第1混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第1混合溶液に、第2原料の2倍の物質量(モル数)の炭酸カリウムを加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、1LのTHFに溶解し、エピクロロヒドリン(300g)を加えて第2混合溶液とした。その後、第2混合溶液を窒素気流中でリフラックスさせて、第2混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第2混合溶液に水酸化ナトリウム50%水溶液(25g)を加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、合成例1~合成例52のエポキシ樹脂を得た。
「合成例53」
 以下に示す方法により、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、式(1)においてArで示される第1芳香族環基およびArで示される第3芳香族環基がメチル基を1つ有するパラフェニレン基であり、Arで示される第2芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であり、式(1)におけるZが式(4)で示される末端基である合成例53のエポキシ樹脂を合成した。
 表2に示す第1原料と、表2に示す第2原料とを、それぞれ表2に示す割合で3口フラスコに量りとり、テトラヒドロフラン(THF)1Lに溶解させて第1混合溶液を得た。その後、第1混合溶液を窒素気流中でリフラックス(還流)させて、第1混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第1混合溶液に、第2原料の2倍の物質量(モル数)の炭酸カリウムを加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、1LのTHFに溶解し、1-ブロモ-4-ブテン(40.5g、0.30mol)を加えて第2混合溶液とした。その後、第2混合溶液を窒素気流中でリフラックスさせて、第2混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第2混合溶液に水酸化ナトリウム50%水溶液(25g)を加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、クロロホルムに溶解し、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)(50g、0.29mol)を数回に分けて加えて第3混合溶液とした。その後、第3混合溶液を、8時間室温で反応させ、第3混合溶液の液量が約半量となるまで減圧濃縮した。得られた懸濁液をメタノール(MeOH)に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間真空乾燥し、合成例53のエポキシ樹脂を得た。
「合成例54」
 以下に示す方法により、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、式(1)においてArで示される第1芳香族環基がメチル基を1つ有するパラフェニレン基であり、Arで示される第2芳香族環基およびArで示される第3芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であり、式(1)におけるZが式(5)で示される末端基である合成例54のエポキシ樹脂を合成した。
 表2に示す第1原料と、表2に示す第2原料とを、それぞれ表2に示す割合で3口フラスコに量りとり、テトラヒドロフラン(THF)1Lに溶解させて第1混合溶液を得た。その後、第1混合溶液を窒素気流中でリフラックス(還流)させて、第1混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第1混合溶液に、第1原料の2倍の物質量(モル数)の炭酸カリウムを加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 次いで、第1混合溶液に、第3原料である4-ヒドロキシ安息香酸メチル(22.8g、0.15mol)と、炭酸カリウム(41.4g、0.30mol)とを加え、第2混合溶液とした。この第2混合溶液を12時間リフラックス状態に保ち反応させた。その後、第2混合溶液に水を加え、さらに6時間リフラックスを行った。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、pHが6以下になるように塩酸で中和して、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、1LのTHFに溶解し、エピクロロヒドリン(300g)を加えて第3混合溶液とした。その後、第3混合溶液を窒素気流中でリフラックスさせて、第3混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第3混合溶液に炭酸カリウム(41.5g、0.3mol)を加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、合成例54のエポキシ樹脂を得た。
「合成例55」
 以下に示す方法により、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、式(1)においてArで示される第1芳香族環基がメチル基を1つ有するパラフェニレン基であり、Arで示される第2芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であり、Arで示される第3芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であり、式(1)におけるZが式(6)で示される末端基である合成例55のエポキシ樹脂を合成した。
 合成例54において第3混合溶液に用いた沈殿物を、1LのN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解し、塩化チオニル(35.7g、0.3mol)を滴下し、90℃に保って反応させた。
 反応終了後、塩化チオニルと溶媒を減圧留去し、反応容器内に、DMFとトリエチルアミン(30g)とを加え、1-アミノ-3-プロペン(8.6g、0.15mol)を滴下して8時間攪拌し、反応させた。その後、得られた反応混合物に水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。
 回収した沈殿物をクロロホルムに溶解し、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)(50g、0.29mol)を数回に分けて加え、8時間室温で反応させた。得られた懸濁液を液量が約半量となるまで減圧濃縮し、メタノール(MeOH)に注いで30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間真空乾燥し、合成例55のエポキシ樹脂を得た。
「合成例56」
 以下に示す方法により、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、式(1)においてArで示される第1芳香族環基およびArで示される第3芳香族環基がメチル基を1つ有するパラフェニレン基であり、Arで示される第2芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であり、式(1)におけるZが式(7)で示される末端基である合成例56のエポキシ樹脂を合成した。
 表2に示す第1原料と、表2に示す第2原料とを、それぞれ表2に示す割合で3口フラスコに量りとり、テトラヒドロフラン(THF)1Lに溶解させて第1混合溶液を得た。その後、第1混合溶液を窒素気流中でリフラックス(還流)させて、第1混合溶液中の溶存酸素を除去した。そこに、第1原料の2倍の物質量(モル数)の炭酸カリウムを加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、第1混合溶液に、第3原料である4-アミノ-m-クレゾール(36.9g、0.3mol)と、炭酸カリウム(41.4g、0.3mol)とを加えて第2混合溶液とした。その後、第2混合溶液を12時間リフラックスさせた。得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、1LのTHFに溶解し、エピクロロヒドリン(400g)を加えて第3混合溶液とした。その後、第3混合溶液を窒素気流中でリフラックスさせて、第3混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第3混合溶液に水酸化ナトリウム50%水溶液(60g)を加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、合成例56のエポキシ樹脂を得た。
「合成例57」
 以下に示す方法により、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、式(1)においてArで示される第1芳香族環基がメチル基を1つ有するパラフェニレン基であり、Arで示される第2芳香族環基およびArで示される第3芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であり、式(1)におけるZが式(7)で示される末端基である合成例57のエポキシ樹脂を合成した。
 表2に示す第1原料と、表2に示す第2原料とを、それぞれ表2に示す割合で3口フラスコに量りとり、テトラヒドロフラン(THF)1Lに溶解させて第1混合溶液を得た。その後、第1混合溶液を窒素気流中でリフラックス(還流)させて、第1混合溶液中の溶存酸素を除去した。そこに、第1原料の2倍の物質量(モル数)の炭酸カリウムを加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、第一混合溶液に、第3原料である4-アミノフェノール(32.7g、0.3mol)と、炭酸カリウム(41.4g、0.3mol)とを加えて第2混合溶液とした。その後、第2混合溶液を12時間リフラックスさせた。得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、1LのTHFに溶解し、エピクロロヒドリン(400g)を加えて第3混合溶液とした。その後、第3混合溶液を窒素気流中でリフラックスさせて、第3混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第3混合溶液に水酸化ナトリウム50%水溶液(60g)を加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、合成例57のエポキシ樹脂を得た。
「合成例58」
 以下に示す方法により、一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、式(1)においてArで示される第1芳香族環基がメチル基を1つ有するパラフェニレン基であり、Arで示される第2芳香族環基およびArで示される第3芳香族環基が置換基を有さないパラフェニレン基であり、式(1)におけるZが式(8)で示される末端基である合成例58のエポキシ樹脂を合成した。
 表2に示す第1原料と、表2に示す第2原料とを、それぞれ表2に示す割合で3口フラスコに量りとり、テトラヒドロフラン(THF)1Lに溶解させて第1混合溶液を得た。その後、第1混合溶液を窒素気流中でリフラックス(還流)させて、第1混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第1混合溶液に水酸化ナトリウム50%水溶液(80g)を加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた反応液を放冷して室温とし、pHが4~6になるように塩酸で調整して30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、1LのTHFに溶解し、エピクロロヒドリン(300g)を加えて第2混合溶液とした。その後、第2混合溶液を窒素気流中でリフラックスさせて、第2混合溶液中の溶存酸素を除去した。次いで、第2混合溶液にカリウムターシャリーブトキシド(t-BuOK)(33.7g、0.3mol)を加えて、12時間リフラックス状態を保ち反応させた。
 反応終了後、得られた懸濁液を水に注ぎ、30分間撹拌し、生成した沈殿物をろ過して回収した。回収した沈殿物を12時間以上真空乾燥し、合成例58のエポキシ樹脂を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表1~表2に示す第1原料における1-1~1-16は、下記の化合物である。
[第1原料]
(1-1)メチルヒドロキノン(Methylhydroquinone)
(1-2)ヒドロキノン(Hydroquinone)
(1-3)テトラメチルヒドロキノン(Tetramethylhydroquinone)
(1-4)トリメチルヒドロキノン(Trimethylhydroquinone)
(1-5)2-(トリフルオロメチル)-1,4-ベンゼンジオール(2-(trifluoromethyl)-1,4-benzene diol
(1-6)フルオロヒドロキノン(Fluorohydroquinone)
(1-7)クロロヒドロキノン(Chlorohydroquinone)
(1-8)ブロモヒドロキノン(Bromohydroquinone)
(1-9)2,5-ジヒドロキシニトロベンゼン(2,5-Dihydroxynitrobenzen)
(1-10)テトラフルオロヒドロキノン
(1-11)テトラクロロヒドロキノン
(1-12)テトラブロモヒドロキノン
(1-13)2,6-ジヒドロキシナフタレン(2,6-Dihydroxynaphthalene)
(1-14)1,5-ジヒドロキシナフタレン(1,5-Dihydroxynaphthalene)
(1-15)4,4‘-ジヒドロキシビフェニル(4,4'-Dihydroxybiphenyl)
(1-16)3,3‘,5,5’-テトラメチルビフェニル-4,4‘-ジオール(3,3',5,5'-Tetramethylbiphenyl-4,4'-diol)
 表1~表2に示す第2原料における2-1~2-15は、下記の化合物である。
[第2原料]
(2-1)α,α‘-ジクロロ-p-キシレン(α,α’-p-Dichloroxylene)
(2-2)1,4-ビス(クロロメチル)-2-メチルベンゼン(1,4-BIS(CHLOROMETHYL)-2-METHYLBENZENE)
(2-3)3,6-ビス(クロロメチル)デュレン(3,6-Bis(chloromethyl)durene)
(2-4)1,4-ビス(ブロモメチル)-2-フルオロベンゼン(1,4-bis(bromomethyl)-2-fluorobenzene)
(2-5)1,4-ビス(ブロモメチル)-2-クロロベンゼン(1,4-bis(bromomethyl)-2-chlorobenzene)
(2-6)2-ブロモ-1,4-ビス(ブロモメチル)ベンゼン(2-bromo-1,4-bis(bromomethyl)benzene
(2-7)1,4-ビス(クロロメチル)-2-ニトロベンゼン(1,4-bis(chloromethyl)-2-nitrobenzene
(2-8)1,4-ビス(ブロモメチル)-2,3,5,6-テトラフルオロベンゼン(1,4-Bis(bromomethyl)-2,3,5,6-tetrafluorobenzene)
(2-9)α,α‘,2,3,5,6-ヘキサクロロ-p-キシレン(α,α’,2,3,5,6-Hexachloro-p-xylene)
(2-10)1,2,4,5-テトラブロモ-3,6-ビス(ブロモメチル)ベンゼン(1,2,4,5-tetrabromo-3,6-bis-bromomethyl-benzene)
(2-11)1,2-ジブロモ-3,6-ビス(クロロメチル)-4,5-ジメチルベンゼン(1,2-dibromo-3,6-bis(chloromethyl)-4,5-dimethylbenzene)
(2-12)1,4-ビス(ブロモメチル)-2,5-ジメチルベンゼン(1,4-Bis(bromomethyl)-2,5-dimethylbenzene)
(2-13)4,4‘-ビス(クロロメチル)ビフェニル(4,4'-Bis(chloromethyl)biphenyl)
(2-14)2,6-ビス(ブロモメチル)ナフタレン(2,6-Bis(bromomethyl)naphthalene)
(2-15)1,5-ビス(クロロメチル)ナフタレン(1,5-bis(chloromethyl)naphthalene)
 このようにして得られた合成例1~合成例58のエポキシ樹脂について、分取ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)およびマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(MALDI TOF-MS)を用いて、以下に示す方法により、それぞれ構造を確認した。
 まず、合成例1~合成例58のエポキシ樹脂を、それぞれ分取ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)(島津製作所社製)を用い、カラムとしてGPCカラム(GPC KF-2001(SHODEX製)を使用し、溶離液としてTHFを使用して分析を行った。その結果、合成例1~合成例57のエポキシ樹脂は、いずれも分子量の異なる複数のエポキシ樹脂からなる混合物であることが分かった。
(繰り返し単位数nの異なる各成分の割合(モル%)の測定)
 合成例1~合成例58のエポキシ樹脂を、それぞれ分取ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて分子量の異なる成分(エポキシ樹脂)ごとに分離した。そして、分子量の異なる各成分について、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(MALDI TOF-MS)(日本電子社製)を用いてカチオン検出モードで質量を測定し、最も強度の強いピークの値を分子量とした。そして、得られた分子量の測定結果と、推定される分子構造の分子量とを照合することにより、合成例1~合成例58のエポキシ樹脂をそれぞれ同定した。
 分子量の測定結果と、推定される分子構造の分子量とを、表3~表7に示す。また、同定した合成例1~合成例58の化合物の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 合成例1~合成例9、合成例14~合成例29の化合物は、一般式(C)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024

(式(C)において、R、Rは表8に示される置換基である。表8におけるMeはメチル基を表す。nは表3~表5に示される数値である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 合成例10~合成例12、合成例30~合成例38の化合物は、一般式(D)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026

(式(D)において、R、Rは表9に示される置換基である。表9におけるMeはメチル基を表す。nは表3、表5~表6に示される数値である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 合成例13の化合物は、一般式(E)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028

(式(E)において、nは表4に示される数値である。)
 合成例39の化合物は、一般式(F)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029

(式(F)において、nは表6に示される数値である。)
 合成例40の化合物は、一般式(G)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030

(式(G)において、nは表6に示される数値である。)
 合成例43~合成例52の化合物は、上述した一般式(1)で示される(式(1)において、Ar、Arはそれぞれ表10または表11に示される芳香族環基であり、ArはArと同じである。Zは上述した式(3)で示されるエポキシ基を有する末端基である。nは表6~表7に示される数値である。)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
 合成例53の化合物は、一般式(H)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033

(式(H)において、nは表7に示される数値である。)
 合成例54の化合物は、下記一般式(I)で示される(式(I)において、nは表7に示される数値である。AはOである。)。
 合成例55の化合物は、下記一般式(I)で示される(式(I)において、nは表7に示される数値である。AはNHである。)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 合成例56の化合物は、下記一般式(J)で示される(式(J)において、nは表7に示される数値である。Rは-CHである。)。
 合成例57の化合物は、下記一般式(J)で示される(式(J)において、nは表7に示される数値である。Rは-Hである。)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 合成例58の化合物は、一般式(K)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036

(式(K)において、nは表6に示される数値である。)
 合成例1~合成例58の化合物を同定した結果、上記のように、合成例1~合成例58のエポキシ樹脂は、第1芳香族環基と、第1芳香族環基に結合する2つのエーテル酸素とからなる第1芳香族環ユニットと、第2芳香族環基と、第2芳香族環基に結合する2つのメチレン基とからなる第2芳香族環ユニットと、第3芳香族環基と、第3芳香族環基に結合するエポキシ基を有する末端基とからなる第3芳香族環ユニットとを含み、第1芳香族環ユニットと第2芳香族環ユニットとが交互に配置された骨格を含み、骨格の両端に前記第1芳香族環ユニットが配置され、メチレン基によって第3芳香族環基と結合されている、または骨格の両端に前記第2芳香族環ユニットが配置され、エーテル酸素によって第3芳香族環基と結合されている構造を有するものであった。
 また、分子量の測定結果から、合成例1~合成例58のエポキシ樹脂の繰り返し単位数の平均値である平均重合度を算出した。
 また、GPCにより分離した分子量の異なる成分(エポキシ樹脂)を含む溶液をそれぞれ乾固し、その質量を測定し、合成例1~合成例58のエポキシ樹脂中に含まれる各成分の割合(モル%)を算出した。
 表1~表2に、合成例1~合成例58のエポキシ樹脂中に含まれる繰り返し単位数の異なる各成分(エポキシ樹脂)の割合(「繰り返し単位数n」の異なる各成分の割合(モル%))および平均重合度を示す。
<樹脂組成物の製造>
「実施例1~15、18~22、25~29、32~83」
 表12~表14に示すエポキシ樹脂と、表12~表14に示す硬化剤と、表12~表14に示す硬化促進剤とを、それぞれ表12~表14に示す割合で混合し、実施例1~15、18~22、25~29、32~83の樹脂組成物を得た。
 なお、表12~表14に示す樹脂硬化剤である2E4MZは、2-エチル-4-メチルイミダゾールである。
「実施例16、23、30」
 エポキシ樹脂として、合成例5のエポキシ樹脂と合成例6のエポキシ樹脂とを質量比で1:1の割合で混合したものを用い、表12に示す硬化剤と、表12示す硬化促進剤とを、それぞれ表12に示す割合で混合し、実施例16、23、30の樹脂組成物を得た。
「実施例17、24、31」
 エポキシ樹脂として、合成例1、3、4、5のエポキシ樹脂を質量比で1:1:1:1の割合で混合したものを用い、表12~表13に示す硬化剤と、表12~表13に示す硬化促進剤とを、それぞれ表12~表13に示す割合で混合し、実施例17、24、31の樹脂組成物を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
 このようにして得られた実施例1~83の樹脂組成物について、それぞれ以下に示す方法により、熱伝導率を求めた。その結果を表12~表14に示す。
(熱伝導率の測定)
 以下に示す方法により、樹脂硬化物の密度と、比熱と、熱拡散率をそれぞれ測定し、それらを掛けることにより、熱伝導率を求めた。
 密度は、アルキメデス法を用いて求めた。
 比熱は、示差走査熱量計(DSC)(日立ハイテクサイエンス社製)を用いて求めた。
 熱拡散率は、キセノンフラッシュ熱拡散率測定装置(アドバンス理工)を用いて求めた。
 熱拡散率の測定には、以下に示す方法により製造した測定用サンプルを用いた。すなわち、樹脂組成物をアルミカップ内で180℃の温度で手早く溶融混合し、室温まで冷却した。その後、未硬化の樹脂組成物を、100℃で1時間、150℃で1時間、180℃で30分間、この順序で加熱し、硬化させた。得られた樹脂硬化物を直径10mm、厚さ0.5mmの円柱形に加工し、測定用サンプルとした。
 表12~表14に示すように、実施例1~83の樹脂組成物の硬化物は、いずれも熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であり、熱伝導率の高いものであった。
本開示は熱伝導率の高い硬化物の得られるエポキシ樹脂を提供する。
10…樹脂基板
12…樹脂シート
20…硬化物
22…樹脂成分
30…芯材
50…積層基板。

Claims (15)

  1.  両末端にそれぞれ配置されたエポキシ基を有する末端基の間に、
     芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基が、この順に結合された第1構造、及び
     芳香族環基、メチレン基、エーテル酸素、芳香族環基、エーテル酸素、メチレン基、芳香族環基が、この順に結合された第2構造の一方または両方を有するエポキシ樹脂。
  2.  第1芳香族環基と、前記第1芳香族環基に結合する2つのエーテル酸素とからなる第1芳香族環ユニットと、
     第2芳香族環基と、前記第2芳香族環基に結合する2つのメチレン基とからなる第2芳香族環ユニットと、
     第3芳香族環基と、前記第3芳香族環基に結合するエポキシ基を有する末端基とからなる第3芳香族環ユニットと、を含み、
     前記第1芳香族環ユニットと前記第2芳香族環ユニットとが交互に配置された骨格を含み、
     前記骨格の両端に前記第1芳香族環ユニットが配置され、メチレン基によって前記第3芳香族環基と結合されている、または
     前記骨格の両端に前記第2芳香族環ユニットが配置され、エーテル酸素によって前記第3芳香族環基と結合されている、請求項1に記載のエポキシ樹脂。
  3.  下記一般式(1)または下記一般式(2)で表される請求項1に記載のエポキシ樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (式(1)において、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第1芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第2芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第3芳香族環基である。Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である。nは0以上の整数である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    (式(2)において、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第1芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第2芳香族環基であり、Arはそれぞれ独立に置換基を有してもよい第3芳香族環基である。Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である。nは0以上の整数である。)
  4.  前記第1芳香族環基と前記第2芳香族環基と前記第3芳香族環基のいずれか1つ以上が、置換基を有してもよいパラフェニレン基である請求項2または請求項3に記載のエポキシ樹脂。
  5.  前記第1芳香族環基と前記第3芳香族環基とが同一であり、
     前記第2芳香族環基が、パラフェニレン基である請求項2~請求項4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂。
  6.  下記一般式(9)で表される請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    (式(9)において、R1~R4、R9~R12、R17~R20はそれぞれ独立に水素、メチル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン基、ニトロ基から選ばれるいずれか1種である。Zはそれぞれ独立にエポキシ基を有する末端基である。nは0以上の整数である。)
  7.  前記R1~前記R4のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素であり、前記R9~前記R12のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素であり、前記R17~前記R20のうちいずれか1つがメチル基であって他が水素である請求項6に記載のエポキシ樹脂。
  8.  前記nが0~10の整数である請求項3または請求項6に記載のエポキシ樹脂。
  9.  前記エポキシ基を有する末端基が、メチレン基、エーテル結合、エステル結合、ケトン基、アミド結合のうちいずれか1つ以上を有する連結基にエポキシ基が結合された基である請求項1~請求項8のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂。
  10.  前記エポキシ基を有する末端基が、下記式(3)~(8)のいずれかである請求項1~請求項9のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  11.  請求項1~請求項10のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂を含むことを特徴とする樹脂組成物。
  12.  請求項11に記載の樹脂組成物を成形して得られる樹脂シート。
  13.  請求項11に記載の樹脂組成物の硬化物を含む樹脂硬化物。
  14.  請求項11に記載の樹脂組成物の硬化物を含む樹脂基板。
  15.  複数の樹脂基板が積層されてなり、前記複数の樹脂基板のうち、少なくとも一つが請求項11に記載の樹脂組成物の硬化物を含む積層基板。
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