WO2022124252A1 - 多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 Download PDF

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正浩 宗
隆之 齊藤
一男 石原
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Definitions

  • the present invention relates to a multivalent hydroxy resin or epoxy resin having excellent low viscosity and low dielectric properties, and a method for producing the same.
  • Epoxy resin is widely used in paints, civil engineering adhesion, casting, electrical and electronic materials, film materials, etc. because it has excellent adhesiveness, flexibility, heat resistance, chemical resistance, insulation, and curing reactivity. In particular, it is widely used in printed wiring board applications, which are one of the electrical and electronic materials, by imparting flame retardancy to epoxy resin.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-240654 Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-339341 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-69524
  • the problem to be solved by the present invention is a polyvalent hydroxy resin and an epoxy resin thereof which can obtain a cured product which exhibits excellent dielectric loss tangent and has good low viscosity, an epoxy resin composition using them, and an epoxy resin composition using them. It is to provide those manufacturing methods.
  • the dicyclopentadiene-type phenol resin is further reacted with an aromatic vinyl compound in a specific ratio, whereby the phenol ring of the dicyclopentadiene-type phenol resin is aromatic.
  • An aromatic skeleton derived from a group vinyl compound can be added, and the epoxy resin obtained by epoxidizing this phenol resin has excellent low viscosity, and the low dielectric property of the obtained cured product when cured with a curing agent. Has been found to be excellent, and the present invention has been completed.
  • the present invention is a polyvalent hydroxy resin (A) represented by the following general formula (1).
  • R 1 independently indicates a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms
  • R 2 independently indicates a hydrogen atom, a group represented by the formula (2), or a group represented by the formula (3).
  • At least one is equation (2) or equation (3).
  • R 3 independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms
  • R 4 independently represents a hydrogen atom or a group represented by the formula (2).
  • A is a residue obtained by removing two R 2s from the formula (1), and R 2 in this case is a hydrogen atom or a group represented by the formula (2).
  • Me represents a methyl group.
  • i is an integer of 0 to 2.
  • n1 indicates the number of repetitions, and the average value thereof is a number from 0 to 5.
  • p indicates the number of repetitions, and the average value thereof is a number of 0.01 to 3.
  • R 1 is preferably a methyl group or a phenyl group, and the above i is preferably 1 or 2.
  • the present invention comprises a polyvalent hydroxy resin (a) represented by the following general formula (4) and an aromatic vinyl compound (b) represented by the following general formula (5a) and / or the general formula (5b).
  • a polyvalent hydroxy resin (a) represented by the following general formula (4) and an aromatic vinyl compound (b) represented by the following general formula (5a) and / or the general formula (5b).
  • R 1 independently represents a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
  • i is an integer of 0 to 2.
  • m indicates the number of repetitions, and the average value thereof is a number from 0 to 5.
  • R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
  • the above-mentioned production method is preferably carried out in the presence of an acid catalyst, and the above aromatic vinyl compound of 0.05 to 2.0 mol is added to 50 to 200 mol with respect to 1 mol of the phenolic hydroxyl group of the polyvalent hydroxy resin. It is preferable to react at a reaction temperature of ° C.
  • the present invention is an epoxy resin represented by the following general formula (6).
  • R 1 independently indicates a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms
  • R 2 independently indicates a hydrogen atom, a group represented by the formula (2), or a group represented by the formula (3).
  • At least one is equation (2) or equation (3).
  • R 3 independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms
  • R 4 independently represents a hydrogen atom or a group represented by the formula (2).
  • A is a residue obtained by removing two R 2s from the formula (6), and R 2 in this case is a hydrogen atom or a group represented by the formula (2).
  • Me represents a methyl group.
  • i is an integer of 0 to 2.
  • n3 indicates the number of repetitions, and the average value thereof is a number from 0 to 5.
  • p indicates the number of repetitions, and the average value thereof is a number of 0.01 to 3.
  • the present invention is characterized in that 1 to 20 mol of epihalohydrin is reacted with 1 mol of the phenolic hydroxyl group of the polyvalent hydroxy resin (A) in the presence of an alkali metal hydroxide. It is a manufacturing method.
  • the present invention is an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a curing agent, which is characterized by requiring the polyvalent hydroxy resin (A) and / or the epoxy resin.
  • the present invention is a cured product obtained by curing the epoxy resin composition, and is a prepreg, a laminated board, or a printed wiring board using the epoxy resin composition.
  • an aromatic skeleton derived from an aromatic vinyl compound can be easily added to the phenol ring of a dicyclopentadiene-type polyvalent hydroxy resin. Further, the cured product using the polyvalent hydroxy resin and / or the epoxy resin obtained by the manufacturing method exhibits excellent dielectric loss tangent, and further has excellent copper foil peeling strength and interlayer adhesion strength for printed wiring board applications.
  • the epoxy resin composition is given.
  • 6 is a GPC chart of the phenol resin obtained in Example 1.
  • 6 is a GPC chart of the epoxy resin obtained in Example 6.
  • the polyvalent hydroxy resin (also referred to as a phenol resin) of the present invention is the polyvalent hydroxy resin (A) represented by the above general formula (1).
  • this resin has the general formula (5a) and / or the general formula (5b) with respect to the dicyclopentadiene type polyvalent hydroxy resin (a) represented by the above general formula (4).
  • the polyvalent hydroxy resin (a) has a structure in which phenols are linked by dicyclopentadiene.
  • the polyvalent hydroxy resin (A) of the present invention is a dicyclopentadiene-type polyvalent hydroxy resin (a) in which an aromatic skeleton represented by the above formula (2) is further added to a phenol ring.
  • R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms. Allyl groups are preferred.
  • the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and may be, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group or a hexyl.
  • Examples include, but are not limited to, a group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group, and the like.
  • Examples of the aryl group having 6 to 8 carbon atoms include, but are not limited to, a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, an ethylphenyl group and the like.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 8 carbon atoms include, but are not limited to, a benzyl group and an ⁇ -methylbenzyl group.
  • a phenyl group and a methyl group are preferable, and a methyl group is particularly preferable, from the viewpoint of easy availability and reactivity when prepared as a cured product.
  • the substitution position of R 1 may be any of the ortho position, the meta position, and the para position, but the ortho position is preferable.
  • R 2 represents a hydrogen atom or a group represented by the formula (2) or the formula (3), and at least one is the formula (2) or the formula (3). Unlike R 1 , which is a substituent, R 2 does not necessarily indicate only a substituent, but also indicates a hydrogen atom.
  • the group represented by the formula (2) is a group derived from the monovinyl compound represented by the general formula (5a) among the aromatic vinyl compounds (b), and the group represented by the formula (3) is the aromatic vinyl. Among the compounds (b), it is a group derived from a divinyl compound represented by the general formula (5b).
  • i is the number of substituents R1 and is 0 to 2, preferably 1 or 2, and more preferably 2.
  • n1 is a repetition number, indicating a number of 0 or more, and the average value (number average) thereof is 0 to 5, preferably 1.0 to 4.0, more preferably 1.1 to 3.0. 1.2 to 2.5 is more preferable.
  • R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms are the same as those of R1 . Like R 2 , R 3 does not necessarily indicate only a substituent, but also a hydrogen atom, unlike R 1 which is a substituent.
  • R3 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, preferably a hydrogen atom, from the viewpoint of easy availability and heat resistance of the cured product. , Ethyl groups are particularly preferred.
  • a vinyl group may be contained as R3.
  • the substitution position of R 3 may be any of the ortho position, the meta position, and the para position, but the meta position and the para position are preferable.
  • one of R 3 is an ethyl group and the rest is a hydrogen atom.
  • A is a residue obtained by removing two R 2 from the formula (1), and R 2 in this case is a hydrogen atom or a group represented by the formula (2). In other words, A does not contain the group represented by the formula (3).
  • R 3 in equation (3) is also synonymous with R 3 in equation (2).
  • R 4 represents a hydrogen atom or a group represented by the formula (2). Like R 2 and R 3 , R 4 does not necessarily indicate only a substituent, but also a hydrogen atom, unlike R 1 which is a substituent.
  • p is the number of repetitions, indicating a number of 0 or more, and the average value (number average) thereof is 0.01 to 3, preferably 0.1 to 2.0, and more preferably 0.2 to 1.0. It is preferable, and 0.3 to 0.8 is more preferable.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the phenolic resin of the present invention is preferably 400 to 2000, more preferably 500 to 1500.
  • the number average molecular weight (Mn) is preferably 350 to 1500, more preferably 400 to 1000.
  • the phenolic hydroxyl group equivalent (g / eq.) Is preferably 190 to 500, more preferably 200 to 500, and even more preferably 220 to 400.
  • n1 1 Is in the range of 50 to 90 area%
  • the softening point is preferably 50 to 180 ° C, more preferably 50 to 120 ° C.
  • the phenolic resin of the present invention has a low viscosity and a melt viscosity at 150 ° C. of 0.01 to 1.0 Pa ⁇ s. It is preferably 0.03 to 0.5 Pa ⁇ s, and more preferably 0.05 to 0.4 Pa ⁇ s.
  • R1 and i are synonymous with the definitions in the general formula (1), and m is synonymous with n1 in the general formula (1).
  • R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms are the same as those of R1 .
  • R3 a hydrogen atom, a methyl group and an ethyl group are preferable, and a hydrogen atom and an ethyl group are particularly preferable, from the viewpoint of easy availability and heat resistance of the cured product.
  • the substitution position of R 3 may be any of the ortho position, the meta position, and the para position, but the meta position and the para position are preferable.
  • the substitution position of the vinyl group may be any of the ortho position, the meta position and the para position, but the meta position and the para position are preferable, and a mixture thereof may be used.
  • the aromatic vinyl compound (b) represented by the general formula (5) requires a monovinyl compound (compound represented by the general formula (5a)) and is a divinyl compound (compound represented by the general formula (5b)). May include.
  • the monovinyl compound becomes a substituent R2 or R4 represented by the formula (2) by the addition reaction, and exhibits the effect of reducing the dielectric property.
  • monovinyl compounds examples include vinyl aromatic compounds such as styrene, vinylnaphthalene, vinylbiphenyl, ⁇ -methylstyrene; o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o, p-dimethylstyrene, o-.
  • Nuclear alkyl-substituted vinyl aromatic compounds such as ethyl vinylbenzene, m-ethylvinylbenzene, p-ethylvinylbenzene, ethylvinylbiphenyl, and ethylvinylnaphthalene; cyclic vinyl aromatic compounds such as inden, acenaphthylene, benzothiophene, and kumaron.
  • Styrene and ethyl vinylbenzene are preferable. These can be used alone or in combination of two or more.
  • divinyl compound examples include divinyl aromatic compounds such as divinylbenzene, divinylnaphthalene and divinylbiphenyl. Preferred is divinylbenzene. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the monovinyl compound and the divinyl compound may be 15 to 50% by mass for the monovinyl compound and 50 to 85% by mass for the divinyl compound with respect to the total amount of the vinyl compound.
  • the monovinyl compound is preferably 30 to 50% by mass, more preferably 40 to 50% by mass.
  • the divinyl compound is preferably 50 to 70% by mass, more preferably 50 to 60% by mass.
  • the polyvalent hydroxy resin (a) can be obtained by reacting a phenol represented by the following general formula (7) with dicyclopentadiene in the presence of Lewis acid.
  • R1 and i are synonymous with the definitions in the general formula (1).
  • the phenolic hydroxyl group equivalent (g / eq.) Of the multivalent hydroxy resin (a) is preferably 160 to 220, more preferably 165 to 210, and even more preferably 170 to 200.
  • phenols represented by the general formula (7) include phenol, cresol, ethylphenol, propylphenol, isopropylphenol, n-butylphenol, t-butylphenol, hexylphenol, cyclohexylphenol, phenylphenol, trillphenol, and benzylphenol.
  • ⁇ -Methylbenzylphenol allylphenol, dimethylphenol, diethylphenol, dipropylphenol, diisopropylphenol, di (n-butyl) phenol, di (t-butyl) phenol, dihexylphenol, dicyclohexylphenol, diphenylphenol, ditrilphenol , Dibenzylphenol, Bis ( ⁇ -methylbenzyl) phenol, Methylethylphenol, Methylpropylphenol, Methylisopropylphenol, Methylbutylphenol, Methyl-t-butylphenol, Methylallylphenol, Trillphenylphenol and the like. Phenol, cresol, phenylphenol, dimethylphenol, and diphenylphenol are preferable, and cresol and dimethylphenol are particularly preferable, from the viewpoint of easy availability and reactivity when prepared as a cured product.
  • the catalyst used for this reaction is Lewis acid, specifically boron trifluoride, boron trifluoride / phenol complex, boron trifluoride / ether complex, aluminum chloride, tin chloride, zinc chloride, iron chloride and the like.
  • boron trifluoride / ether complex is preferable because of its ease of handling.
  • the amount of the catalyst used is 0.001 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of dicyclopentadiene.
  • the ratio of phenols to dicyclopentadiene in the reaction was 0.08 to 0.80 mol, preferably 0.09 to 0.60 mol, more preferably 0.10 to 0.10 mol of dicyclopentadiene with respect to 1 mol of phenols. It is 0.50 mol, more preferably 0.10 to 0.40 mol, and particularly preferably 0.10 to 0.20 mol.
  • the reactor it is preferable to charge the reactor with phenols and a catalyst and add dicyclopentadiene over 0.1 to 10 hours, preferably 0.5 to 8 hours, more preferably 1 to 6 hours. ..
  • the reaction temperature is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 100 to 180 ° C, and even more preferably 120 to 160 ° C.
  • the reaction time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 3 to 10 hours, still more preferably 4 to 8 hours.
  • a dicyclopentadienephenol resin represented by the formula (3) can be obtained. It is preferable to react the entire amount of dicyclopentadiene as much as possible and recover the unreacted raw material phenols under reduced pressure.
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene and dichlorobenzene, ethylene glycol dimethyl ether and diethylene
  • a solvent such as ethers such as glycol dimer ether may be used.
  • the aromatic vinyl compound (b) is compared with the polyvalent hydroxy resin (a).
  • the reaction ratio is 0.05 to 2.0 mol, more preferably 0.1 to 1.0 mol, of the aromatic vinyl compound (b) with respect to 1 mol of the phenolic hydroxyl group of the polyvalent hydroxy resin (a). 0.15 to 0.80 mol is more preferable, and 0.30 to 0.70 mol is particularly preferable.
  • the catalyst used in the reaction is an acid catalyst, specifically mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, organic acids such as formic acid, oxalic acid, trifluoroacetic acid and p-toluenesulfonic acid, zinc chloride and chloride.
  • mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid
  • organic acids such as formic acid, oxalic acid, trifluoroacetic acid and p-toluenesulfonic acid
  • zinc chloride and chloride examples thereof include Lewis acids such as aluminum, iron chloride and boron trifluoride, and solid acids such as active clay, silica-alumina and zeolite.
  • p-toluenesulfonic acid is preferable because of its ease of handling.
  • the amount of the catalyst used is 0.001 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyvalent hydroxy resin (a).
  • the polyvalent hydroxy resin (a), the catalyst and the solvent are charged into a reactor, dissolved, and then the aromatic vinyl compound (b) is added for 0.1 to 10 hours, preferably 0.5 to 8 hours. A method of dropping over 0.5 to 5 hours is preferable.
  • the reaction temperature is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 100 to 180 ° C, and even more preferably 120 to 160 ° C.
  • the reaction time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 3 to 10 hours, still more preferably 4 to 8 hours.
  • Solvents used in the reaction are aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene and dichlorobenzene, ethylene glycol dimethyl ether and diethylene. Examples thereof include solvents such as ethers such as glucol dimethyl ether. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the epoxy resin of the present invention is represented by the general formula (6).
  • This epoxy resin can be obtained by reacting the polyvalent hydroxy resin (A) of the present invention with epichlorohydrin such as epichlorohydrin. This reaction is carried out according to a conventionally known method.
  • R 1 , R 2 , and i are synonymous with the definitions in the general formula (1), and n3 is synonymous with n1 in the general formula (1).
  • an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide is added as a solid or concentrated aqueous solution to a mixture of a phenol resin and epihalohydrin having an excess amount with respect to the hydroxyl group of the phenol resin, and 30 to 120.
  • the reaction is carried out at a reaction temperature of ° C. for 0.5 to 10 hours, or a quaternary ammonium salt such as tetraethylammonium chloride is added as a catalyst to the phenolic resin and an excess amount of epihalohydrin, and the temperature is 1 to 5 at 50 to 150 ° C.
  • the amount of epihalohydrin used is 1 to 20 times mol, preferably 2 to 8 times mol, with respect to the hydroxyl group of the phenol resin.
  • the amount of alkali metal hydroxide used is 0.85 to 1.15 times the molar amount of the hydroxyl group of the phenol resin.
  • the epoxy resin obtained by these reactions contains an unreacted epihalohydrin and an alkali metal halide
  • the unreacted epihalohydrin is evaporated and removed from the reaction mixture, and the alkali metal halide is further extracted with water.
  • the desired epoxy resin can be obtained by removing the epoxy resin by a method such as filtration.
  • the epoxy equivalent (g / eq.) Of the epoxy resin of the present invention is preferably 200 to 4000, more preferably 220 to 2000, and even more preferably 250 to 700.
  • the epoxy equivalent is preferably 300 or more in order to prevent crystals of dicyandiamide from precipitating on the prepreg.
  • the epoxy resin of the present invention has a low viscosity and a melt viscosity at 150 ° C. of 0.01 to 1.0 Pa ⁇ s. It is preferably 0.05 to 0.7 Pa ⁇ s, more preferably 0.1 to 0.5 Pa ⁇ s.
  • the epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin and a curing agent as essential components.
  • part or all of the curing agent is the polyvalent hydroxy resin of the present invention
  • part or all of the epoxy resin is the epoxy resin of the present invention
  • part or all of the curing agent is the polyvalent hydroxy resin of the present invention.
  • It is a resin
  • a part or all of the epoxy resin is the epoxy resin of the present invention.
  • At least 30% by mass of the curing agent is the polyvalent hydroxy resin of the present invention, or at least 30% by mass of the epoxy resin is the epoxy resin of the present invention. It is more preferable to contain 50% by mass or more, more preferably 70% by mass, respectively. If it is less than this, the dielectric property may deteriorate.
  • the epoxy resin does not need to be the epoxy resin of the present invention, and the polyvalent hydroxy resin of the present invention is less than 30% by mass of the curing agent. In this case, it is essential that 30% by mass or more of the epoxy resin is the epoxy resin of the present invention.
  • epoxy resin used to obtain the epoxy resin composition of the present invention one type or two or more types of various epoxy resins may be used in combination, if necessary.
  • any ordinary epoxy resin having two or more epoxy groups in the molecule can be used.
  • any ordinary epoxy resin having two or more epoxy groups in the molecule can be used.
  • Resins aliphatic cyclic epoxy resins such as cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, glycidyl esters such as dimer acid polyglycidyl ester, phenyldiglycidylamine, trildiglycidylamine, diaminodiphenylmethanetetraglycidylamine, aminophenol type epoxy resins, etc.
  • aliphatic cyclic epoxy resins such as cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, glycidyl esters such as dimer acid polyglycidyl ester, phenyldiglycidylamine, trildiglycidylamine, diaminodiphenylmethanetetraglycidylamine, aminophenol type epoxy resins, etc.
  • examples thereof include glycidylamine type epoxy resin, alicyclic epoxy resin such as celloxide 2021P (manufactured by Daicel Co., Ltd.),
  • epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
  • an epoxy resin represented by the following general formula (8) a dicyclopentadiene type epoxy resin other than the present invention, a naphthalenediol type epoxy resin, a phenol novolac type epoxy resin, and an aromatic modified phenol novolac type. It is more preferable to use an epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, an ⁇ -naphthol aralkyl type epoxy resin, a dicyclopentadiene type epoxy resin, a phosphorus-containing epoxy resin, and an oxazolidone ring-containing epoxy resin.
  • R 5 independently represents a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, and an n-hexyl group.
  • An alkyl group such as a cyclohexyl group, which may be the same or different from each other.
  • X represents a divalent organic group, for example, an alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, an isopropylene group, an isobutylene group or a hexafluoroisopropyridene group, -CO-, -O-, -S-, -SO 2 -, —S—S—, or an aralkylene group represented by the formula (8a) is shown.
  • R 6 independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, and is, for example, a methyl group, which may be the same or different from each other.
  • Ar is a benzene ring or a naphthalene ring, and these benzene rings or naphthalene rings have an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 11 carbon atoms, and 7 to 7 carbon atoms. It may have 12 aralkyl groups, an aryloxy group having 6 to 11 carbon atoms, or an aralkyloxy group having 7 to 12 carbon atoms as a substituent.
  • the curing agent in addition to the polyhydric hydroxy resin (A) of the general formula (1), various phenolic resins, acid anhydrides, amines, cyanate esters, active esters, hydrazides, etc.
  • One or more of commonly used curing agents such as acidic polyesters and aromatic cyanates may be used in combination.
  • the amount of the combined curing agent is preferably 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less of the total curing agent. If the proportion of the curing agent used in combination is too large, the dielectric properties of the epoxy resin composition may deteriorate.
  • the molar ratio of the active hydrogen group of the curing agent is preferably 0.2 to 1.5 mol, preferably 0.3 to 1.4 mol, with respect to 1 mol of the epoxy group of the total epoxy resin. Is more preferable, 0.5 to 1.3 mol is further preferable, and 0.8 to 1.2 mol is particularly preferable. If it is out of this range, curing may be incomplete and good cured physical properties may not be obtained.
  • an active hydrogen group is blended in approximately equal molar amounts with respect to the epoxy group.
  • an acid anhydride-based curing agent When an acid anhydride-based curing agent is used, 0.5 to 1.2 mol, preferably 0.6 to 1.0 mol, of the acid anhydride group is blended with respect to 1 mol of the epoxy group.
  • the phenol resin of the present invention When the phenol resin of the present invention is used alone as a curing agent, it is desirable to use it in the range of 0.9 to 1.1 mol with respect to 1 mol of the epoxy resin.
  • the active hydrogen group referred to in the present invention includes a functional group having an active hydrogen reactive with an epoxy group (a functional group having a latent active hydrogen that produces active hydrogen by hydrolysis or the like, and a functional group exhibiting an equivalent curing action. .), Specific examples thereof include an acid anhydride group, a carboxyl group, an amino group, a phenolic hydroxyl group and the like. Regarding the active hydrogen group, 1 mol of the carboxyl group and the phenolic hydroxyl group are calculated as 1 mol, and the amino group (NH 2 is calculated as 2 mol. If the active hydrogen group is not clear, the active hydrogen is measured. The equivalent can be determined.
  • a monoepoxy resin such as phenylglycidyl ether having a known epoxy equivalent
  • a curing agent having an unknown active hydrogen equivalent
  • the active hydrogen equivalent of the cured agent can be determined.
  • Bisphenols such as bisphenol F, tetramethylbisphenol S, tetramethylbisphenol Z, tetrabromobisphenol A, dihydroxydiphenylsulfide, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol), catechol, resorcin, methyl Dihydroxybenzenes such as resorcin, hydroquinone, monomethylhydroquinone, dimethylhydroquinone, trimethylhydroquinone, mono-t-butylhydroquinone, di-t-butylhydroquinone, and hydroxynaphthalene such as dihydroxynaphthalene, dihydroxymethylnaphthalene, dihydroxymethylnaphthalene, and trihydroxynaphthalene.
  • examples thereof include a phenol compound called a so-called novolak phenol resin, a polybutadiene-modified phenol resin, and a phenol resin having a spiro ring. From the viewpoint of easy availability, phenol novolac resin, dicyclopentadienephenol resin, trishydroxyphenylmethane type novolak resin, aromatic-modified phenol novolak resin and the like are preferable.
  • Novolac phenolic resin can be obtained from phenols and cross-linking agents.
  • phenols include phenol, cresol, xylenol, butylphenol, amylphenol, nonylphenol, butylmethylphenol, trimethylphenol, phenylphenol and the like
  • naphthols include 1-naphthol, 2-naphthol and the like, and others.
  • Bisphenols mentioned as the above-mentioned phenol resin-based curing agent can be mentioned.
  • Aldehydes as cross-linking agents include formaldehyde, acetaldehyde, propyl aldehyde, butyl aldehyde, barrel aldehyde, capron aldehyde, benz aldehyde, chlor aldehyde, brom aldehyde, glioxal, malon aldehyde, succin aldehyde, glutal aldehyde, adipine aldehyde, and pimerin. Examples thereof include aldehyde, sebacin aldehyde, achlorine, croton aldehyde, salicyl aldehyde, phthal aldehyde, hydroxybenz aldehyde and the like.
  • the biphenyl-based cross-linking agent include bis (methylol) biphenyl, bis (methoxymethyl) biphenyl, bis (ethoxymethyl) biphenyl, and bis (chloromethyl) biphenyl.
  • acid anhydride-based curing agent examples include maleic anhydride, methyltetrahydrophthalic acid anhydride, phthalic acid anhydride, 4-methylhexahydrophthalic acid anhydride, and methylbicyclo [2.2.1] heptane-2.
  • 3-Dicarboxylic acid anhydride Bicyclo [2.2.1] heptane-2,3-dicarboxylic acid anhydride, 1,2,3,6-tetrahydrohydrochloride phthalic acid, pyromellitic acid anhydride, phthalic acid anhydride, anhydrous Examples thereof include trimellitic acid, methylnadic acid, a copolymer of a styrene monomer and maleic anhydride, and a copolymer of indens and maleic anhydride.
  • amine-based curing agent examples include diethylenetriamine, triethylenetetramine, metaxylenedamine, isophoronediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulphon, diaminodiphenylether, benzyldimethylamine, and 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl).
  • aromatic amines such as phenols, polyether amines, biguanide compounds, dicyandiamides and anicidines, and amine compounds such as polyamide amines which are condensates of acids such as dimer acid and polyamines.
  • the cyanate ester compound is not particularly limited as long as it is a compound having two or more cyanate groups (cyanic acid ester groups) in one molecule.
  • novolak-type cyanate ester-based curing agents such as phenol novolak type and alkylphenol novolak type, naphthol aralkyl type cyanate ester-based curing agents, biphenylalkyl-type cyanate ester-based curing agents, dicyclopentadiene-type cyanate ester-based curing agents, bisphenol A type.
  • cyanate ester-based curing agent examples include bisphenol A dicyanate, polyphenol cyanate (oligo (3-methylene-1,5-phenylene cyanate), bis (3-methyl-4-cyanate phenyl) methane, and bis (3).
  • the active ester-based curing agent is not particularly limited, but generally contains an ester group having high reaction activity such as phenol esters, thiophenol esters, N-hydroxyamine esters, and esters of heterocyclic hydroxy compounds in one molecule. A compound having two or more esters is preferably used.
  • the active ester-based curing agent is preferably obtained by a condensation reaction between a carboxylic acid compound and / or a thiocarboxylic acid compound and a hydroxy compound and / or a thiol compound.
  • an active ester-based curing agent obtained from a carboxylic acid compound and a hydroxy compound is preferable, and an active ester-based curing agent obtained from a carboxylic acid compound and a phenol compound and / or a naphthol compound is more preferable.
  • the carboxylic acid compound include benzoic acid, acetic acid, succinic acid, maleic acid, itaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, pyromellitic acid and the like.
  • phenol compound or naphthol compound examples include hydroquinone, resorcin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, phenolphthalin, methylated bisphenol A, methylated bisphenol F, methylated bisphenol S, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, catechol, ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol, 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, dihydroxybenzophenone, trihydroxybenzophenone, tetrahydroxybenzophenone, fluoroglucin, benzenetriol , Dicyclopentadienyldiphenol, dicyclopentadienephenol resin which is a precursor of the epoxy resin of the present invention, phenol novolac and the like.
  • active ester-based curing agents can be used.
  • the active ester-based curing agent include an active ester-based curing agent containing a dicyclopentadienyldiphenol structure, an active ester-based curing agent containing a naphthalene structure, and an active ester-based curing agent which is an acetylated product of phenol novolac.
  • An active ester-based curing agent which is a benzoylated product of phenol novolac is preferable, and among them, an activity containing a dicyclopentadienyl diphenol structure containing a precursor of the epoxy resin of the present invention in that it is excellent in improving peel strength. Ester-based curing agents are more preferable.
  • curing agents include phosphine compounds such as triphenylphosphine, phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium bromide, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, and 2-un.
  • phosphine compounds such as triphenylphosphine
  • phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium bromide, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, and 2-un.
  • Imidazoles such as decylimidazole and 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, imidazole salts which are salts of imidazoles and trimellitic acid, isocyanuric acid, or boron and the like, quaternary ammonium salts such as trimethylammonium chloride, diazabicyclo compounds, Examples thereof include salts of diazabicyclo compound and phenols, phenol novolac resins and the like, complex compounds of boron trifluoride with amines and ether compounds, aromatic phosphonium, iodonium salt and the like.
  • a curing accelerator can be used for the epoxy resin composition if necessary.
  • curing accelerators that can be used include imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 4-dimethylaminopyridine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 1, Tertiary amines such as 8-diaza-bicyclo (5,4,0) undecene-7, phosphines such as triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, triphenylphosphine triphenylborane, and metal compounds such as tin octylate Can be mentioned.
  • the amount used is preferably 0.02 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin component in the epoxy resin composition of the present invention.
  • An organic solvent or a reactive diluent can be used for adjusting the viscosity of the epoxy resin composition.
  • organic solvent examples include amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, dimethoxydiethylene glycol, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether and triethylene glycol dimethyl ether.
  • amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide
  • ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, dimethoxydiethylene glycol, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether and triethylene glycol dimethyl ether.
  • ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, methanol, ethanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-ethyl-1-hexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, propy
  • Alcohols such as pine oil, acetates such as butyl acetate, methoxybutyl acetate, methyl cellosolve acetate, cellosolve acetate, ethyl diglycol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, carbitol acetate, benzyl alcohol acetate, and benzoic acid.
  • An benzoate esters such as methyl and ethyl benzoate, cellosolves such as methyl cellosolve, cellosolve and butyl cellosolve, carbitols such as methylcarbitol, carbitol and butylcarbitol, and fragrances such as benzene, toluene and xylene.
  • cellosolves such as methyl cellosolve, cellosolve and butyl cellosolve
  • carbitols such as methylcarbitol, carbitol and butylcarbitol
  • fragrances such as benzene, toluene and xylene.
  • examples thereof include, but are not limited to, group hydrocarbons, dimethylsulfoxide, acetonitrile, N-methylpyrrolidone and the like.
  • Examples of the reactive diluent include monofunctional glycidyl ethers such as allyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether and trill glycidyl ether, and monofunctional glycidyl esters such as neodecanoic acid glycidyl ester. Etc., but are not limited to these.
  • organic solvents or reactive diluents alone or in admixture of a plurality of types in a resin composition in an amount of 90% by mass or less as a non-volatile content
  • the appropriate type and amount to be used depend on the application. It is selected as appropriate.
  • a polar solvent having a boiling point of 160 ° C. or lower such as methyl ethyl ketone, acetone, 1-methoxy-2-propanol, etc.
  • the amount used in the resin composition is 40 to 80% by mass in terms of non-volatile content. Is preferable.
  • ketones, acetic acid esters, carbitols, aromatic hydrocarbons, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like are preferably used, and the amount used is a non-volatile content. 30 to 60% by mass is preferable.
  • the epoxy resin composition may contain other thermosetting resins and thermoplastic resins as long as the characteristics are not impaired.
  • thermosetting resins and thermoplastic resins for example, phenol resin, benzoxazine resin, bismaleimide resin, bismaleimide triazine resin, acrylic resin, petroleum resin, inden resin, kumaron inden resin, phenoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, polyamideimide resin.
  • Polyetherimide resin polyphenylene ether resin, modified polyphenylene ether resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, polyether ether ketone resin, polyphenylene sulfide resin, polyvinylformal resin, polysiloxane compound, hydroxyl group-containing polybutadiene and other reactive functional groups. Examples thereof include, but are not limited to, contained alkylene resins.
  • Various known flame retardants can be used in the epoxy resin composition for the purpose of improving the flame retardancy of the obtained cured product.
  • the flame retardants that can be used include halogen-based flame retardants, phosphorus-based flame retardants, nitrogen-based flame retardants, silicone-based flame retardants, inorganic flame retardants, organic metal salt-based flame retardants, and the like. From the viewpoint of the environment, halogen-free flame retardants are preferable, and phosphorus-based flame retardants are particularly preferable. These flame retardants may be used alone or in combination of two or more.
  • an inorganic phosphorus compound or an organic phosphorus compound can be used as the phosphorus flame retardant.
  • the inorganic phosphorus-based compound include ammonium phosphates such as red phosphorus, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, triammonium phosphate, and ammonium polyphosphate, and inorganic nitrogen-containing phosphorus compounds such as phosphate amide. Be done.
  • organophosphorus compound examples include aliphatic phosphoric acid esters and phosphoric acid ester compounds, for example, condensed phosphoric acid esters such as PX-200 (manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.), phosphazene, phosphonic acid compounds, and phosphinic acid.
  • organic phosphorus compounds such as compounds, phosphin oxide compounds, phosphoran compounds, and organonitrous-containing phosphorus compounds, and metal salts of phosphinic acid
  • 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10- Oxide 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10- Oxide, 10- (2,5-dihydrooxyphenyl) -10H-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 10- (2,7-dihydrooxynaphthyl) -10H-9-oxa-10-
  • cyclic organic phosphorus compounds such as phosphaphenanthrene-10-oxide, phosphorus-containing epoxy resins and phosphorus-containing curing agents which are derivatives obtained by reacting them with compounds such as epoxy resins and phenol resins.
  • the amount of the flame retardant to be blended is appropriately selected depending on the type of the phosphorus-based flame retardant, the components of the epoxy resin composition, and the desired degree of flame retardancy.
  • the phosphorus content in the organic component (excluding the organic solvent) in the epoxy resin composition is preferably 0.2 to 4% by mass, more preferably 0.4 to 3.5% by mass. More preferably, it is 0.6 to 3% by mass. If the phosphorus content is low, it may be difficult to secure flame retardancy, and if it is too high, the heat resistance may be adversely affected.
  • a flame retardant aid such as magnesium hydroxide may be used in combination.
  • a filler can be used for the epoxy resin composition as needed. Specifically, fused silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride, aluminum hydroxide, boehmite, magnesium hydroxide, talc, mica, calcium carbonate, calcium silicate, calcium hydroxide, magnesium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, Borone nitride, carbon, carbon fiber, glass fiber, alumina fiber, silica alumina fiber, silicon carbide fiber, polyester fiber, cellulose fiber, aramid fiber, ceramic fiber, fine particle rubber, silicone rubber, thermoplastic elastomer, carbon black, pigment, etc. Can be mentioned. Generally, the reason for using a filler is the effect of improving impact resistance.
  • a metal hydroxide such as aluminum hydroxide, boehmite, or magnesium hydroxide
  • it acts as a flame retardant aid and has an effect of improving flame retardancy.
  • the blending amount of these fillers is preferably 1 to 150% by mass, more preferably 10 to 70% by mass, based on the entire epoxy resin composition. If the amount is too large, the adhesiveness required for laminated board applications may decrease, and the cured product may become brittle, making it impossible to obtain sufficient mechanical properties. Further, if the blending amount is small, there is a possibility that the blending effect of the filler may not be obtained, such as improvement of the impact resistance of the cured product.
  • the epoxy resin composition is a plate-shaped substrate or the like
  • a fibrous one is mentioned as a preferable filler in terms of its dimensional stability, bending strength and the like. More preferably, a glass fiber substrate in which glass fibers are knitted in a mesh shape can be mentioned.
  • the epoxy resin composition further contains various additives such as a silane coupling agent, an antioxidant, a mold release agent, a defoaming agent, an emulsifier, a rocking denaturing agent, a smoothing agent, a flame retardant, and a pigment, if necessary. be able to.
  • the blending amount of these additives is preferably in the range of 0.01 to 20% by mass with respect to the epoxy resin composition.
  • the epoxy resin composition can be impregnated into a fibrous base material to prepare a prepreg used in a printed wiring board or the like.
  • a fibrous base material inorganic fibers such as glass, woven fabrics or non-woven fabrics of organic fibers such as polyamine resin, polyacrylic resin, polyimide resin, and aromatic polyamide resin such as polyester resin can be used, but are limited thereto. It's not something.
  • the method for producing the prepreg from the epoxy resin composition is not particularly limited. For example, the epoxy resin composition is dipped in a resin varnish prepared by adjusting the viscosity with an organic solvent, impregnated, and then heat-dried.
  • the amount of resin in the prepreg is preferably 30 to 80% by mass of the resin content.
  • a method of curing a laminated board generally used when manufacturing a printed wiring board can be used, but the method is not limited to this.
  • a laminated board using a prepreg one or a plurality of prepregs are laminated, metal foils are arranged on one side or both sides to form a laminate, and the laminate is heated and pressed to be integrated.
  • the metal foil a single metal leaf such as copper, aluminum, brass, nickel or the like, an alloy, or a composite metal leaf can be used. Then, the prepared laminate is pressurized and heated to cure the prepreg, and a laminate can be obtained.
  • the heating temperature is 160 to 220 ° C.
  • the pressurizing pressure is 5 to 50 MPa
  • the heating and pressurizing time is 40 to 240 minutes, and the desired cured product can be obtained.
  • the heating temperature is low, the curing reaction does not proceed sufficiently, and if it is high, decomposition of the epoxy resin composition may start. Further, if the pressurizing pressure is low, air bubbles may remain inside the obtained laminated plate and the electrical characteristics may deteriorate. If the pressure is high, the resin will flow before curing, and a cured product having a desired thickness can be obtained. There is a risk that it will not be possible. Further, if the heating and pressurizing time is short, the curing reaction may not proceed sufficiently, and if it is long, the epoxy resin composition in the prepreg may be thermally decomposed, which is not preferable.
  • the epoxy resin composition can be cured in the same manner as the known epoxy resin composition to obtain a cured epoxy resin composition.
  • a method for obtaining a cured product the same method as that of a known epoxy resin composition can be taken, such as casting, injection, potting, dipping, drip coating, transfer molding, compression molding, resin sheet, resin, etc.
  • a method such as forming a laminated plate by laminating in the form of a copper foil, a prepreg, or the like and curing by heating and pressure is preferably used.
  • the curing temperature at that time is usually 100 to 300 ° C., and the curing time is usually about 1 hour to 5 hours.
  • the cured epoxy resin of the present invention can take the form of a laminate, a molded product, an adhesive, a coating film, a film, or the like.
  • an epoxy curable resin composition exhibiting excellent low dielectric properties in the cured product.
  • a relative permittivity of 3.00 or less, more preferably 2.90 or less, a dielectric loss tangent of 0.015 or less, and more preferably 0.010 or less can be exhibited.
  • the glass transition temperature (Tg) of the cured product is also 120 ° C. or higher, and can be 150 ° C. or higher.
  • ⁇ Hydroxy group equivalent The measurement was performed in accordance with the JIS K 0070 standard, and the unit was expressed as "g / eq.”. Unless otherwise specified, the hydroxyl group equivalent of the phenol resin means the phenolic hydroxyl group equivalent.
  • melt viscosity The melt viscosity at 150 ° C. was measured using an ICI viscosity measuring device (CV-1S manufactured by Toa Kogyo Co., Ltd.).
  • Relative permittivity and dielectric loss tangent The measurement was performed according to IPC-TM-650 2.5.5.9. Specifically, the sample is dried in an oven set at 105 ° C. for 2 hours, allowed to cool in a desiccator, and then the relative permittivity and dielectric loss tangent at a frequency of 1 GHz are determined by the capacitive method using a material analyzer manufactured by AGILENT Technologies. Evaluated by asking.
  • 0.1 g of the sample was dissolved in 10 mL of THF, and 50 ⁇ L of the sample filtered through a microfilter was used.
  • GPC-8020 Model II version 6.00 manufactured by Tosoh Corporation was used.
  • ⁇ ESI-MS Mass spectrometry was performed by using a mass spectrometer (LCMS-2020, manufactured by Shimadzu Corporation), using acetonitrile and water as mobile phases, and measuring a sample dissolved in acetonitrile.
  • E1 Epoxy resin obtained in Example 6
  • E2 Epoxy resin obtained in Example 7
  • E3 Epoxy resin obtained in Example 8
  • E4 Epoxy resin obtained in Example 9
  • E5 Epoxy resin obtained in Example 10.
  • EH1 Epoxy resin obtained in Synthesis Example 4
  • EH2 Phenolic dicyclopentadiene type epoxy resin (manufactured by DIC Co., Ltd., HP-7200H, epoxy equivalent 280, softening point 83 ° C., melt viscosity 0.40 Pa ⁇ s at 150 ° C. )
  • PH1 Phenol form obtained in Synthesis Example 1
  • PH2 Phenol resin obtained in Synthesis Example 2
  • PH3 Aromatically modified phenol resin obtained in Synthesis Example 3
  • PH4 Phenol novolak resin (manufactured by Aika Kogyo Co., Ltd., Shonor BRG-557) , Phenol formaldehyde 105, melt viscosity at softening point 80 ° C and 150 ° C, 0.30 Pa ⁇ s)
  • Synthesis example 1 500 parts of 2,6-xylenol and 7.3 parts of 47% BF 3 ether complex are charged in a reaction device consisting of a glass separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen blowing tube, a dropping funnel, and a cooling tube. , The mixture was heated to 100 ° C. with stirring. While maintaining the same temperature, 67.6 parts of dicyclopentadiene (0.12 times mol with respect to 2,6-xylenol) was added dropwise over 1 hour. Further, the reaction was carried out at a temperature of 115 to 125 ° C. for 4 hours, and 11 parts of calcium hydroxide was added.
  • the melt viscosity at 150 ° C. was 0.05 Pa ⁇ s.
  • Synthesis example 2 In the same reaction apparatus as in Synthesis Example 1, 361 parts of ortho-cresol and 5.9 parts of 47% BF 3 ether complex were charged and heated to 100 ° C. with stirring. While maintaining the same temperature, 55.2 parts of dicyclopentadiene (0.13 times mol with respect to ortho-cresol) was added dropwise in 1 hour. Further, the reaction was carried out at a temperature of 115 to 125 ° C. for 4 hours, and 9 parts of calcium hydroxide was added. Further, 16 parts of a 10% oxalic acid aqueous solution was added. Then, it was heated to 160 ° C. and dehydrated, and then heated to 200 ° C.
  • Synthesis example 3 105 parts of phenol novolac resin (hydroxyl equivalent 105, softening point 130 ° C.) and 0.1 part of p-toluenesulfonic acid were charged in the same reaction apparatus as in Synthesis Example 1 and the temperature was raised to 150 ° C. While maintaining the same temperature, 94 parts of styrene was added dropwise over 3 hours, and stirring was continued at the same temperature for 1 hour. Then, it was dissolved in 500 parts of MIBK and washed with water at 80 ° C. 5 times. Subsequently, MIBK was distilled off under reduced pressure to obtain an aromatic-modified phenol novolac resin (PH3). The hydroxyl group equivalent was 199 and the softening point was 110 ° C. The melt viscosity at 150 ° C. was 0.18 Pa ⁇ s.
  • Example 1 In the same reaction apparatus as in Synthesis Example 1, 100 parts of the phenol resin (PH1) obtained in Synthesis Example 1, 1.0 part of p-toluenesulfonic acid / monohydrate, and 25 parts of MIBK were charged and heated to 120 ° C. with stirring. It was heated. While maintaining the same temperature, 30 parts (0.45 times mol of phenol resin) of divinylbenzene (manufactured by Aldrich, 55% divinylbenzene, 45% ethylvinylbenzene) was added dropwise over 1 hour. Further, the reaction was carried out at a temperature of 120 to 130 ° C. for 4 hours.
  • Mw 740
  • Mn 540
  • n 0 body content is 4.9 area%
  • n 1 body content is 53.3 area%
  • n 2 or more body content is 41.8 area%.
  • %Met The melt viscosity at 150 ° C. was 0.13 Pa ⁇ s.
  • Example 2 In the same reaction apparatus as in Synthesis Example 1, 100 parts of the phenol resin (PH1) obtained in Synthesis Example 1, 1.0 part of p-toluenesulfonic acid / monohydrate, and 25 parts of MIBK were charged and heated to 120 ° C. with stirring. It was heated. While maintaining the same temperature, 45 parts (0.67 times mol of phenol resin) of divinylbenzene (manufactured by Aldrich, 55% divinylbenzene, 45% ethylvinylbenzene) was added dropwise over 1 hour. Further, the reaction was carried out at a temperature of 120 to 130 ° C. for 4 hours.
  • the melt viscosity at 150 ° C. was 0.09 Pa ⁇ s.
  • Example 3 80 parts of the phenol resin (PH1) obtained in Synthesis Example 1, 0.8 parts of p-toluenesulfonic acid / monohydrate, and 20 parts of MIBK were charged in the same reaction apparatus as in Synthesis Example 1 and heated to 120 ° C. with stirring. It was heated. While maintaining the same temperature, 48 parts (0.90 times mol of phenol resin) of divinylbenzene (manufactured by Aldrich, 55% divinylbenzene, 45% ethylvinylbenzene) was added dropwise over 1 hour. Further, the reaction was carried out at a temperature of 120 to 130 ° C. for 4 hours.
  • Mw 910
  • Mn 550
  • n 1 body content is 48.9 area%
  • n 2 or more body content is 43.6 area.
  • %Met The melt viscosity at 150 ° C. was 0.08 Pa ⁇ s.
  • Example 4 In the same reaction apparatus as in Synthesis Example 1, 93 parts of the phenol resin (PH1) obtained in Synthesis Example 1, 0.9 parts of p-toluenesulfonic acid / monohydrate, and 23 parts of MIBK were charged and heated to 120 ° C. with stirring. It was heated. While maintaining the same temperature, 41.8 parts (0.90 times mol of phenol resin) of divinylbenzene (manufactured by Aldrich, 80% divinylbenzene, 20% ethylvinylbenzene) was added dropwise over 1 hour. Further, the reaction was carried out at a temperature of 120 to 130 ° C. for 4 hours.
  • phenol resin (PH1) obtained in Synthesis Example 1 0.9 parts of p-toluenesulfonic acid / monohydrate, and 23 parts of MIBK were charged and heated to 120 ° C. with stirring. It was heated. While maintaining the same temperature, 41.8 parts (0.90 times mol of phenol resin) of divinylbenzene
  • Mw is 1400
  • Mn 650
  • n 1 body content is 43.3 area%
  • %Met The melt viscosity at 150 ° C. was 0.33 Pa ⁇ s.
  • Example 5 In the same reaction apparatus as in Synthesis Example 1, 100 parts of the phenol resin (PH2) obtained in Synthesis Example 2, 1.0 part of p-toluenesulfonic acid / monohydrate, and 25 parts of MIBK were charged and heated to 120 ° C. with stirring. It was heated. While maintaining the same temperature, 45 parts (0.45 times mol of phenol resin) of divinylbenzene (manufactured by Aldrich, 55% divinylbenzene, 45% ethylvinylbenzene) was added dropwise over 1 hour. Further, the reaction was carried out at a temperature of 120 to 130 ° C. for 4 hours.
  • the melt viscosity at 150 ° C. was 0.20 Pa ⁇ s.
  • Example 6 To a reaction device equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen blowing tube, a dropping funnel, and a cooling tube, 100 parts of the phenol resin (P1) obtained in Example 1, 185 parts of epichlorohydrin and 55 parts of diethylene glycol dimethyl ether were added to 65 ° C. It was heated to. Under a reduced pressure of 125 mmHg, 35.9 parts of a 49% sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise over 4 hours while maintaining a temperature of 63 to 67 ° C. During this period, epichlorohydrin was azeotropically boiled with water, and the outflowing water was sequentially removed from the system.
  • the epoxy equivalent was 315, the total chlorine content was 590 ppm, and the softening point was 62 ° C.
  • the melt viscosity at 150 ° C. was 0.18 Pa ⁇ s.
  • Example 7 To a reaction device equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen blowing tube, a dropping funnel, and a cooling tube, 102 parts of the phenol resin (P2) obtained in Example 2, 171 parts of epichlorohydrin and 51 parts of diethylene glycol dimethyl ether were added to 65 ° C. It was heated to. Under a reduced pressure of 125 mmHg, 33.3 parts of a 49% sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise over 4 hours while maintaining a temperature of 63 to 67 ° C. During this period, epichlorohydrin was azeotropically boiled with water, and the outflowing water was sequentially removed from the system.
  • the epoxy equivalent was 345, the total chlorine content was 510 ppm, and the softening point was 57 ° C.
  • Mw 1180
  • Mn 590
  • k 0 body content is 5.5 area%
  • k 1 body content is 48.0 area%
  • k 2 or more body content is 46.5 area%.
  • %Met The melt viscosity at 150 ° C. was 0.14 Pa ⁇ s.
  • Example 8 To a reaction device equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen blowing tube, a dropping funnel, and a cooling tube, 101 parts of the phenol resin (P3), 153 parts of epichlorohydrin and 46 parts of diethylene glycol dimethyl ether obtained in Example 3 were added to 65 ° C. It was heated to. 29.7 parts of a 49% sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise over 4 hours while maintaining a temperature of 63 to 67 ° C. under a reduced pressure of 125 mmHg. During this period, epichlorohydrin was azeotropically boiled with water, and the outflowing water was sequentially removed from the system.
  • the epoxy equivalent was 373, the total chlorine content was 530 ppm, and the resin was a semi-solid at room temperature.
  • Mw 1670
  • Mn 610
  • k 0 body content is 6.1 area%
  • k 1 body content is 45.5 area%
  • k 2 or more body content is 48.4 area.
  • %Met The melt viscosity at 150 ° C. was 0.15 Pa ⁇ s.
  • Example 9 To a reaction device equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen blowing tube, a dropping funnel, and a cooling tube, 101 parts of the phenol resin (P4) obtained in Example 4, 166 parts of epichlorohydrin and 50 parts of diethylene glycol dimethyl ether were added to 65 ° C. It was heated to. Under a reduced pressure of 125 mmHg, 32.3 parts of a 49% sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise over 4 hours while maintaining a temperature of 63 to 67 ° C. During this period, epichlorohydrin was azeotropically boiled with water, and the outflowing water was sequentially removed from the system.
  • the epoxy equivalent was 351 and the total chlorine content was 550 ppm, and the resin had a softening point of 77 ° C.
  • Mw 2080
  • Mn 690
  • k 0 body content is 2.6 area%
  • k 1 body content is 40.0 area%
  • k 2 or more body content is 57.4 area.
  • %Met The melt viscosity at 150 ° C. was 0.44 Pa ⁇ s.
  • Example 10 To a reaction device equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen blowing tube, a dropping funnel, and a cooling tube, 100 parts of the phenol resin (P5) obtained in Example 5, 181 parts of epichlorohydrin and 54 parts of diethylene glycol dimethyl ether were added to 65 ° C. It was heated to. Under a reduced pressure of 125 mmHg, 35.2 parts of a 49% sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise over 4 hours while maintaining a temperature of 63 to 67 ° C. During this period, epichlorohydrin was azeotropically boiled with water, and the outflowing water was sequentially removed from the system.
  • the epoxy equivalent was 323, the total chlorine content was 580 ppm, and the softening point was 70 ° C.
  • the melt viscosity at 150 ° C. was 0.32 Pa ⁇ s.
  • Synthesis example 4 To the same reaction apparatus as in Example 6, 150 parts of the phenol resin (P1) obtained in Synthesis Example 1, 356 parts of epichlorohydrin and 107 parts of diethylene glycol dimethyl ether were added and heated to 65 ° C. 69.1 parts of a 49% sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise over 4 hours while maintaining a temperature of 63 to 67 ° C. under a reduced pressure of 125 mmHg. During this period, epichlorohydrin was azeotropically boiled with water, and the outflowing water was sequentially removed from the system.
  • the epoxy equivalent was 261 and the total chlorine content was 710 ppm, and the resin had a softening point of 55 ° C.
  • the melt viscosity at 150 ° C. was 0.10 Pa ⁇ s.
  • Example 11 100 parts of epoxy resin (E1) as an epoxy resin, 33 parts of phenol resin (PH4) as a curing agent, 0.40 parts of C1 as a curing accelerator, MEK, propylene glycol monomethyl ether, N, N-dimethyl.
  • An epoxy resin composition varnish was obtained by dissolving in a mixed solvent prepared with formamide.
  • the obtained epoxy resin composition varnish was impregnated into a glass cloth (WEA 7628 XS13, 0.18 mm thick, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.). The impregnated glass cloth was dried in a hot air circulation oven at 150 ° C. for 9 minutes to obtain a prepreg.
  • the obtained prepreg was loosened and sieved to make a powdery prepreg powder with a 100 mesh pass.
  • the obtained prepreg powder was placed in a fluororesin mold and vacuum pressed at 2 MPa under the temperature conditions of 130 ° C. ⁇ 15 minutes + 190 ° C. ⁇ 80 minutes to obtain a 50 mm square ⁇ 2 mm thick test piece.
  • Table 1 shows the results of the relative permittivity and dielectric loss tangent of the test piece.
  • Examples 12 to 32 and Comparative Examples 1 to 8 The mixture was blended in the blending amounts (parts) shown in Tables 1 to 4, and the same operation as in Example 11 was carried out to obtain a laminated board and a test piece. The amount of the curing accelerator was adjusted so that the varnish gel time could be adjusted to about 300 seconds. The same test as in Example 11 was performed, and the results are shown in Tables 1 to 4.
  • the polyvalent hydroxy resin and the epoxy resin obtained in the examples show very good low viscosity, and the resin composition containing them has no practical problem in adhesiveness at 1.0 kN. It is possible to provide a cured resin product exhibiting very good low dielectric properties while maintaining / m or more.
  • the polyvalent hydroxy resin, epoxy resin or epoxy resin composition of the present invention can be used for paints, civil engineering bonding, casting, electrical and electronic materials, film materials, etc., and particularly for printed wiring board applications which are one of the electrical and electronic materials. It is useful.

Abstract

優れた低誘電特性を発現するエポキシ樹脂組成物と、それを与える多価ヒドロキシ樹脂及びエポキシ樹脂と、それらの製造方法を提供する。下記一般式(1)で表されることを特徴とする多価ヒドロキシ樹脂。

Description

多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂、それらの製造方法、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
 本発明は、低粘度性及び低誘電特性に優れる多価ヒドロキシ樹脂又はエポキシ樹脂、及びその製造方法に関する。
 エポキシ樹脂は接着性、可撓性、耐熱性、耐薬品性、絶縁性、硬化反応性に優れることから、塗料、土木接着、注型、電気電子材料、フィルム材料等多岐にわたって使用されている。特に、電気電子材料の一つであるプリント配線基板用途ではエポキシ樹脂に難燃性を付与することによって広く使用されている。
 近年、情報機器の小型化、高性能化が急速に進んでおり、それに伴い、半導体や電子部品の分野で用いられる材料に対し、これまでよりも高い性能が要求されている。特に、電気・電子部品の材料となるエポキシ樹脂組成物には、基板の薄型化と高機能化に伴う低誘電特性が求められている。
 これまで積層板用途の低誘電率化には、脂肪族骨格を導入したジシクロペンタジエンフェノール樹脂等が用いられてきたが、誘電正接を改善するには効果が乏しく、充填剤量を増やすための低粘度性に関しても満足いくものではなかった(特許文献1、2)。また、芳香族変性を行ったジシクロペンタジエンフェノール樹脂を用いることにより、誘電特性の改善が図られているが、低誘電特性と低粘度性を両立するものではなかった(特許文献3)。
特開2001-240654号公報 特開平5-339341号公報 特開2016-69524号公報
 従って、本発明が解決しようとする課題は、優れた誘電正接を発現し、低粘度性も良好な硬化物が得られる多価ヒドロキシ樹脂及びそのエポキシ樹脂、それらを用いたエポキシ樹脂組成物、並びにそれらの製造方法を提供することにある。
 上記の課題を解決するために本発明者が種々検討した結果、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂を更に特定の比率の芳香族ビニル化合物と反応させることにより、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂のフェノール環に芳香族ビニル化合物由来の芳香族骨格を付加できること、更にこのフェノール樹脂をエポキシ化したときに得られるエポキシ樹脂が低粘度性に優れ、硬化剤と硬化したときに、得られた硬化物の低誘電特性が優れることを見出し、本発明を完成した。
 すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表されることを特徴とする多価ヒドロキシ樹脂(A)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ここで、Rは独立に炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子、式(2)で表される基、又は式(3)で表される基を示し、少なくとも1つは式(2)又は式(3)である。Rは独立に水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子又は式(2)で表される基を示す。Aは式(1)から2つのRを除いた残基であって、この場合のRは水素原子又は式(2)で表される基である。Meはメチル基を示す。iは0~2の整数である。n1は繰り返し数を示し、その平均値は0~5の数である。pは繰り返し数を示し、その平均値は0.01~3の数である。
 上記Rはメチル基又はフェニル基が好ましく、上記iは1又は2が好ましい。
 また本発明は、下記一般式(4)で表される多価ヒドロキシ樹脂(a)と下記一般式(5a)及び/又は一般式(5b)で表される芳香族ビニル化合物(b)とを反応させることを特徴とする多価ヒドロキシ樹脂の製造方法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 ここで、Rは独立に炭素数1~8の炭化水素基を示す。iは0~2の整数である。mは繰り返し数を示し、その平均値は0~5の数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 ここで、Rは水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示す。
 上記製造方法は、酸触媒の存在下で行うことが好ましく、上記多価ヒドロキシ樹脂のフェノール性水酸基1モルに対して、0.05~2.0モルの上記芳香族ビニル化合物を、50~200℃の反応温度で反応させることが好ましい。
 また本発明は、下記一般式(6)で表されることを特徴とするエポキシ樹脂である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 ここで、Rは独立に炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子、式(2)で表される基、又は式(3)で表される基を示し、少なくとも1つは式(2)又は式(3)である。Rは独立に水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子又は式(2)で表される基を示す。Aは式(6)から2つのRを除いた残基であって、この場合のRは水素原子又は式(2)で表される基である。Meはメチル基を示す。iは0~2の整数である。n3は繰り返し数を示し、その平均値は0~5の数である。pは繰り返し数を示し、その平均値は0.01~3の数である。
 また本発明は、上記多価ヒドロキシ樹脂(A)のフェノール性水酸基1モルに対して、1~20モルのエピハロヒドリンを、アルカリ金属水酸化物の存在下で反応させることを特徴とするエポキシ樹脂の製造方法である。
 また本発明は、エポキシ樹脂と硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物であって、上記多価ヒドロキシ樹脂(A)及び/又はエポキシ樹脂を必須とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。
 また本発明は、上記エポキシ樹脂組成物を硬化させてなる硬化物であり、上記エポキシ樹脂組成物を使用したプリプレグ、積層板、又はプリント配線基板である。
 本発明の製造方法は、ジシクロペンタジエン型多価ヒドロキシ樹脂のフェノール環に芳香族ビニル化合物由来の芳香族骨格を容易に付加できる。また、その製造方法で得られた多価ヒドロキシ樹脂及び/又はエポキシ樹脂を使用した硬化物は、優れた誘電正接を発現し、更にプリント配線板用途で銅箔剥離強度及び層間密着強度の優れたエポキシ樹脂組成物を与える。
実施例1で得たフェノール樹脂のGPCチャートである。 実施例6で得たエポキシ樹脂のGPCチャートである。
 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
 本発明の多価ヒドロキシ樹脂(フェノール樹脂ともいう)は、上記一般式(1)で表される多価ヒドロキシ樹脂(A)である。この樹脂は、例えば、ルイス酸の存在下、上記一般式(4)で表されるジシクロペンタジエン型の多価ヒドロキシ樹脂(a)に対して、一般式(5a)及び/又は一般式(5b)で表される芳香族ビニル化合物(b)を反応させて得られる。
 ここで、多価ヒドロキシ樹脂(a)は、フェノール類をジシクロペンタジエンによって連結した構造を有する。本発明の多価ヒドロキシ樹脂(A)は、ジシクロペンタジエン型多価ヒドロキシ樹脂(a)において、更にフェノール環に上記式(2)で表される芳香族骨格が付加したものである。
 一般式(1)において、Rは炭素数1~8の炭化水素基を示し、炭素数1~8のアルキル基、炭素数6~8のアリール基、炭素数7~8のアラルキル基、又はアリル基が好ましい。炭素数1~8のアルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもかまわず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基等が挙げられるが、これらに限定されない。炭素数6~8のアリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基等が挙げられるが、これらに限定されない。炭素数7~8のアラルキル基としては、ベンジル基、α-メチルベンジル基等が挙げられるが、これらに限定されない。これらの置換基の中では、入手の容易性及び硬化物とするときの反応性の観点から、フェニル基、メチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。Rの置換位置は、オルソ位、メタ位、パラ位のいずれであってもよいが、オルソ位が好ましい。
 Rは水素原子、もしくは式(2)又は式(3)で表される基を示し、少なくとも1つは式(2)又は式(3)である。Rは、置換基であるRとは異なり、必ずしも置換基だけを示すものではなく、水素原子をも示す。
 式(2)で表される基は芳香族ビニル化合物(b)の内、一般式(5a)で表されるモノビニル化合物由来の基であり、式(3)で表される基は芳香族ビニル化合物(b)の内、一般式(5b)で表されるジビニル化合物由来の基である。
 iは、置換基Rの数であって、0~2であり、好ましくは1又は2、より好ましくは2である。
 n1は繰り返し数であって、0以上の数を示し、その平均値(数平均)は0~5であり、1.0~4.0が好ましく、1.1~3.0がより好ましく、1.2~2.5が更に好ましい。
 式(2)において、Rは水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示す。炭素数1~8の炭化水素基としては、Rと同様のものが例示される。Rも、Rと同様に、置換基であるRとは異なり、必ずしも置換基だけを示すものではなく、水素原子をも示す。
 原料として、式(5a)で表されるモノビニル化合物を使用する場合、Rとしては、入手の容易性及び硬化物の耐熱性の観点から、水素原子、メチル基、エチル基が好ましく、水素原子、エチル基が特に好ましい。原料として、式(5b)で表されるジビニル化合物を使用する場合、Rとしてビニル基が含まれていてもよい。また、Rの置換位置は、オルソ位、メタ位、パラ位のいずれであってもよいが、メタ位とパラ位が好ましい。
 好ましくは、Rの1つがエチル基であり、残りが水素原子である。
 式(3)において、Aは式(1)から2つのRを除いた残基であって、この場合のRは水素原子又は式(2)で表される基である。換言すれば、Aは、式(3)で表される基を含むことはない。
 式(3)のRも、式(2)のRと同義である。
 Rは水素原子又は式(2)で表される基を示す。Rも、RやRと同様に、置換基であるRとは異なり、必ずしも置換基だけを示すものではなく、水素原子をも示す。
 pは繰り返し数であって、0以上の数を示し、その平均値(数平均)は0.01~3であり、0.1~2.0が好ましく、0.2~1.0がより好ましく、0.3~0.8が更に好ましい。
 本発明のフェノール樹脂の重量平均分子量(Mw)は、400~2000が好ましく、500~1500がより好ましい。数平均分子量(Mn)は350~1500が好ましく、400~1000がより好ましい。
 フェノール性水酸基当量(g/eq.)は、190~500が好ましく、200~500がより好ましく、220~400が更に好ましい。
 GPCによる含有量としては、原料である多価ヒドロキシ樹脂(a)の分子量分布がほぼそのまま維持され、一般式(1)において、好ましくは、n1=0体が10面積%以下、n1=1体が50~90面積%、n1=2体以上が0~50面積%の範囲にある。
 軟化点は、50~180℃が好ましく、50~120℃がより好ましい。
 本発明のフェノール樹脂は、低粘度性を示し、150℃での溶融粘度が0.01~1.0Pa・sである。好ましくは0.03~0.5Pa・s、より好ましくは0.05~0.4Pa・sである。
 一般式(4)において、R及びiは一般式(1)における定義と同義であり、mは一般式(1)のn1と同義である。
 一般式(5a)において、Rは水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示す。炭素数1~8の炭化水素基としては、Rと同様のものが例示される。Rとしては、入手の容易性及び硬化物の耐熱性の観点から、水素原子、メチル基、エチル基が好ましく、水素原子、エチル基が特に好ましい。Rの置換位置は、オルソ位、メタ位、パラ位のいずれであってもよいが、メタ位とパラ位が好ましい。
 一般式(5b)において、ビニル基の置換位置は、オルソ位、メタ位、パラ位のいずれであってもよいが、メタ位とパラ位が好ましく、それらの混合物であってもよい
 一般式(5)で表される芳香族ビニル化合物(b)は、モノビニル化合物(一般式(5a)で表される化合物)を必須とし、ジビニル化合物(一般式(5b)で表される化合物)を含んでいてもよい。ジビニル化合物の配合量が多いほど、多価ヒドロキシ樹脂(A)の分子量は増加する。そのため、目的の分子量になるように、多価ヒドロキシ樹脂(a)の分子量を加味しながらその配合量を調整すればよい。モノビニル化合物は付加反応により、式(2)で表される置換基R又はRとなり、誘電特性の低減効果を発現する。
 モノビニル化合物の例としては、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルビフェニル、α-メチルスチレンなどのビニル芳香族化合物;o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルビニルベンゼン、m-エチルビニルベンゼン、p-エチルビニルベンゼン、エチルビニルビフェニル、エチルビニルナフタレンなどの核アルキル置換ビニル芳香族化合物;インデン、アセナフチレン、ベンゾチオフェン、クマロンなどの環状ビニル芳香族化合物などが挙げられる。好ましくは、スチレン、エチルビニルベンゼンである。
 これらは単独又は2種以上を組合せて用いることができる。
 ジビニル化合物の例としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルビフェニルなどのジビニル芳香族化合物が挙げられる。好ましくは、ジビニルベンゼンである。
 これらは単独又は2種以上を組合せて用いることができる。
 モノビニル化合物とジビニル化合物との配合量は、ビニル化合物の全体量に対して、モノビニル化合物が15~50質量%、ジビニル化合物が50~85質量%にするとよい。モノビニル化合物が、好ましくは30~50質量%、より好ましくは40~50質量%である。ジビニル化合物が、好ましくは50~70質量%、より好ましくは50~60質量%である。
 上記多価ヒドロキシ樹脂(a)は、ルイス酸の存在下、下記一般式(7)で表されるフェノール類に対し、ジシクロペンタジエンを反応させることで得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 ここで、R及びiは一般式(1)における定義と同義である。
 この多価ヒドロキシ樹脂(a)のフェノール性水酸基当量(g/eq.)は160~220が好ましく、165~210がより好ましく、170~200が更に好ましい。
 GPCによる含有量としては、m=0体が10面積%以下、m=1体が50~90面積%、m=2体以上が0~50面積%の範囲にあることが好ましい。
 一般式(7)で表されるフェノール類としては、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n-ブチルフェノール、t-ブチルフェノール、ヘキシルフェノール、シクロヘキシルフェノール、フェニルフェノール、トリルフェノール、ベンジルフェノール、α-メチルベンジルフェノール、アリルフェノール、ジメチルフェノール、ジエチルフェノール、ジプロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、ジ(n-ブチル)フェノール、ジ(t-ブチル)フェノール、ジヘキシルフェノール、ジシクロヘキシルフェノール、ジフェニルフェノール、ジトリルフェノール、ジベンジルフェノール、ビス(α-メチルベンジル)フェノール、メチルエチルフェノール、メチルプロピルフェノール、メチルイソプロピルフェノール、メチルブチルフェノール、メチル-t-ブチルフェノール、メチルアリルフェノール、トリルフェニルフェノール等が挙げられる。入手の容易性及び硬化物とするときの反応性の観点から、フェノール、クレゾール、フェニルフェノール、ジメチルフェノール、ジフェニルフェノールが好ましく、クレゾール、ジメチルフェノールが特に好ましい。
 この反応に用いる触媒はルイス酸であり、具体的には三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素・フェノール錯体、三フッ化ホウ素・エーテル錯体、塩化アルミニウム、塩化錫、塩化亜鉛、塩化鉄等であるが、中でも取り扱いの容易さから、三フッ化ホウ素・エーテル錯体が好ましい。触媒の使用量は、三フッ化ホウ素・エーテル錯体の場合、ジシクロペンタジエン100質量部に対して、0.001~20質量部であり、好ましくは0.5~10質量部である。
 反応におけるフェノール類とジシクロペンタジエンの比率は、フェノール類1モルに対し、ジシクロペンタジエンを0.08~0.80モル、好ましくは0.09~0.60モル、より好ましくは0.10~0.50モル、更に好ましくは0.10~0.40モル、特に好ましくは0.10~0.20モルである。
 この反応は、フェノール類と触媒を反応器に仕込み、ジシクロペンタジエンを0.1~10時間、好ましくは0.5~8時間、より好ましくは1~6時間かけて滴下していく方式がよい。
 反応温度は、50~200℃が好ましく、100~180℃がより好ましく、120~160℃が更に好ましい。反応時間は1~10時間が好ましく、3~10時間がより好ましく、4~8時間が更に好ましい。
 反応終了後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリを加えて触媒を失活させる。その後、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類等の溶媒を加えて溶解し、水洗した後、減圧下で溶媒を回収することにより、目的とする一般式(3)で表されるジシクロペンタジエンフェノール樹脂を得ることができる。なお、ジシクロペンタジエンを可及的に全量反応させ、未反応の原料フェノール類を減圧回収することが好ましい。
 反応に際し、必要に応じてベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、クロロベンゼン、ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素類や、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングルコールジメルエーテル等のエーテル類等の溶媒を使用してもよい。
 多価ヒドロキシ樹脂(a)に、式(2)又は式(3)の芳香族骨格構造を導入するための反応方法としては、多価ヒドロキシ樹脂(a)に対して、芳香族ビニル化合物(b)を所定の比率で反応させる方法である。反応比率は、多価ヒドロキシ樹脂(a)のフェノール性水酸基1モル対し、芳香族ビニル化合物(b)を0.05~2.0モルであり、0.1~1.0モルがより好ましく、0.15~0.80モルが更に好ましく、0.30~0.70モルが特に好ましい。
 反応に用いる触媒は酸触媒であり、具体的には塩酸、硫酸、リン酸などの鉱酸や、ギ酸、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、p-トルエンスルホン酸などの有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素などのルイス酸あるいは、活性白土、シリカ-アルミナ、ゼオライトなどの固体酸などが挙げられる。中でも、取り扱いの容易さから、p-トルエンスルホン酸が好ましい。触媒の使用量は、p-トルエンスルホン酸の場合、多価ヒドロキシ樹脂(a)100質量部に対して、0.001~20質量部であり、好ましくは0.5~10質量部である。
 この反応は、多価ヒドロキシ樹脂(a)と触媒と溶媒を反応器に仕込み、溶解した後、芳香族ビニル化合物(b)を0.1~10時間、好ましくは0.5~8時間、より好ましくは0.5~5時間かけて滴下していく方式がよい。
 反応温度は、50~200℃が好ましく、100~180℃がより好ましく、120~160℃が更に好ましい。反応時間は1~10時間が好ましく、3~10時間がより好ましく、4~8時間が更に好ましい。
 反応終了後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリを加えて触媒を失活させる。その後、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類等の溶媒を加えて溶解し、水洗した後、減圧下で溶媒を回収することにより、目的とするフェノール樹脂を得ることができる。
 反応に際し使用する溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、クロロベンゼン、ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素類や、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングルコールジメチルエーテル等のエーテル類等の溶媒が挙げられる。これらの溶媒は単独使用でも2種類以上を混合使用してもよい。
 本発明のエポキシ樹脂は一般式(6)で表される。このエポキシ樹脂は、本発明の多価ヒドロキシ樹脂(A)にエピクロルヒドリン等のエピハロヒドリンを反応させることによって得られる。この反応は従来公知の方法に従って行われる。
 一般式(6)において、R、R、及びiは一般式(1)における定義と同義であり、n3は一般式(1)のn1と同義である。
 エポキシ化する方法としては、例えば、フェノール樹脂と、フェノール樹脂の水酸基に対して過剰モルのエピハロヒドリンとの混合物に、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物を固形又は濃厚水溶液として加え、30~120℃の反応温度で0.5~10時間反応させるか、又はフェノール樹脂と過剰モル量のエピハロヒドリンにテトラエチルアンモニウムクロライド等の第4級アンモニウム塩を触媒として加え、50~150℃の温度で1~5時間反応して得られるポリハロヒドリンエーテルに水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物を固形又は濃厚水溶液として加え、30~120℃の温度で1~10時間反応させることにより得ることができる。
 上記反応において、エピハロヒドリンの使用量はフェノール樹脂の水酸基に対して1~20倍モルであり、2~8倍モルが好ましい。またアルカリ金属水酸化物の使用量はフェノール樹脂の水酸基に対して0.85~1.15倍モルである。
 これらの反応で得られたエポキシ樹脂は、未反応のエピハロヒドリンとアルカリ金属のハロゲン化物を含有しているので、反応混合物より未反応のエピハロヒドリンを蒸発除去し、更にアルカリ金属のハロゲン化物を水による抽出、ろ別等の方法により除去して、目的とするエポキシ樹脂を得ることができる。
 本発明のエポキシ樹脂のエポキシ当量(g/eq.)は、200~4000が好ましく、220~2000がより好ましく、250~700が更に好ましい。特に、ジシアンジアミドを硬化剤として使用する場合、プリプレグ上にジシアンジアミドの結晶が析出することを防止するため、エポキシ当量は300以上であることが好ましい。
 GPCによる含有量としては、原料である多価ヒドロキシ樹脂(a)やフェノール樹脂の分子量分布がほぼそのまま維持され、一般式(6)において、好ましくは、n3=0体が10面積%以下、n3=1体が40~90面積%、n3=2体以上が0~60面積%の範囲にある。
 全塩素含有量は、2000ppm以下が好ましく、1500ppm以下が更に好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂は、低粘度性を示し、150℃での溶融粘度が0.01~1.0Pa・sである。好ましくは0.05~0.7Pa・s、より好ましくは0.1~0.5Pa・sである。
 本発明の多価ヒドロキシ樹脂及び/又は本発明のエポキシ樹脂を用いることにより、本発明のエポキシ樹脂組成物を得ることができる。本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂及び硬化剤を必須成分とする。この態様としては、硬化剤の一部又は全部が本発明の多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂の一部又は全部が本発明のエポキシ樹脂、又は硬化剤の一部又は全部が本発明の多価ヒドロキシ樹脂であり、エポキシ樹脂の一部又は全部が本発明のエポキシ樹脂である。
 好ましくは、硬化剤のうち少なくとも30質量%が本発明の多価ヒドロキシ樹脂であるか、又はエポキシ樹脂のうち少なくとも30質量%が本発明のエポキシ樹脂であることである。より好ましくは各々50質量%以上、更に好ましくは70質量%含有するとよい。これよりも少ない場合、誘電特性が悪化する恐れがある。
 言い換えれば、硬化剤の30質量%以上が本発明の多価ヒドロキシ樹脂の場合、エポキシ樹脂は本発明のエポキシ樹脂である必要がなく、本発明の多価ヒドロキシ樹脂が硬化剤の30質量%未満の場合、エポキシ樹脂の30質量%以上が本発明のエポキシ樹脂であることが必須である。
 本発明のエポキシ樹脂組成物を得るために使用するエポキシ樹脂としては、必要に応じて各種エポキシ樹脂を1種類又は2種類以上併用してもよい。
 併用できるエポキシ樹脂としては、分子中にエポキシ基を2個以上有する通常のエポキシ樹脂はすべて使用できる。例を挙げれば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスチオエーテル型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキルフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族変性フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビナフトール型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、β-ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、α-ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂等の3官能エポキシ樹脂、テトラキスフェニルエタン型エポキシ樹脂等の4官能エポキシ樹脂、本発明以外のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、トリメチロールエタンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等の多価アルコールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル等のアルキレングリコール型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル等の脂肪族環状エポキシ樹脂、ダイマー酸ポリグリシジルエステル等のグリシジルエステル類、フェニルジグリシジルアミン、トリルジグリシジルアミン、ジアミノジフェニルメタンテトラグリシジルアミン、アミノフェノール型エポキシ樹脂等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂、セロキサイド2021P(株式会社ダイセル製)等の脂環式エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、臭素含有エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらのエポキシ樹脂は単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。入手容易さの観点から、下記一般式(8)で表されるエポキシ樹脂や、本発明以外のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族変性フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、α-ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂を使用することが更に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 ここで、Rは独立に炭素数1~8の炭化水素基を示し、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基等のアルキル基であり、お互いに同じであっても異なっていてもよい。
 Xは2価の有機基を示し、例えば、メチレン基、エチレン基、イソプロピレデン基、イソブチレン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基等のアルキレン基、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-S-S-、又は式(8a)で示されるアラルキレン基を示す。
 Rは独立に水素原子又は炭素数1以上の炭化水素基を示し、例えば、メチル基であり、お互いに同じであっても異なっていてもよい。
 Arはベンゼン環又はナフタレン環であり、これらのベンゼン環又はナフタレン環は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~11のアリール基、炭素数7~12のアラルキル基、炭素数6~11のアリールオキシ基、又は炭素数7~12のアラルキルオキシ基を置換基として有してもよい。
 硬化剤としては、一般式(1)の多価ヒドロキシ樹脂(A)の他に、必要に応じて各種フェノール樹脂類、酸無水物類、アミン類、シアネートエステル類、活性エステル類、ヒドラジッド類、酸性ポリエステル類、芳香族シアネート類等の通常使用される硬化剤を、1種類又は2種類以上併用してもよい。これらの硬化剤を併用する場合、併用する硬化剤は全硬化剤中の70質量%以下であることが好ましく、50質量%以下がより好ましい。併用する硬化剤の割合が多すぎると、エポキシ樹脂組成物としての誘電特性が悪化する恐れがある。
 本発明のエポキシ樹脂組成物において、全エポキシ樹脂のエポキシ基1モルに対して、硬化剤の活性水素基のモル比は0.2~1.5モルが好ましく、0.3~1.4モルがより好ましく、0.5~1.3モルが更に好ましく、0.8~1.2モルが特に好ましい。この範囲を外れる場合は、硬化が不完全になり良好な硬化物性が得られない恐れがある。例えば、フェノール樹脂系硬化剤やアミン系硬化剤を用いた場合はエポキシ基に対して活性水素基をほぼ等モル配合する。酸無水物系硬化剤を用いた場合はエポキシ基1モルに対して酸無水物基を0.5~1.2モル、好ましくは、0.6~1.0モル配合する。本発明のフェノール樹脂を硬化剤として単独で使用する場合は、エポキシ樹脂1モルに対して0.9~1.1モルの範囲で使用することが望ましい。
 本発明でいう活性水素基とはエポキシ基と反応性の活性水素を有する官能基(加水分解等により活性水素を生ずる潜在性活性水素を有する官能基や、同等な硬化作用を示す官能基を含む。)のことであり、具体的には、酸無水物基やカルボキシル基やアミノ基やフェノール性水酸基等が挙げられる。なお、活性水素基に関して、1モルのカルボキシル基やフェノール性水酸基は1モルと、アミノ基(NHは2モルと計算される。また、活性水素基が明確ではない場合は、測定によって活性水素当量を求めることができる。例えば、エポキシ当量が既知のフェニルグリシジルエーテル等のモノエポキシ樹脂と活性水素当量が未知の硬化剤を反応させて、消費したモノエポキシ樹脂の量を測定することによって、使用した硬化剤の活性水素当量を求めることができる。
 本発明のエポキシ樹脂組成物に用いることのできるフェノール樹脂系硬化剤としては、具体例には、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールC、ビスフェノールK、ビスフェノールZ、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールZ、テトラブロモビスフェノールA、ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)等のビスフェノール類や、カテコール、レゾルシン、メチルレゾルシン、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、ジメチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、モノ-t-ブチルハイドロキノン、ジ-t-ブチルハイドロキノン等ジヒドロキシベンゼン類や、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシメチルナフタレン、ジヒドロキシメチルナフタレン、トリヒドロキシナフタレン等のヒドロキシナフタレン類や、LC-950PM60(Shin-AT&C社製)等のリン含有フェノール硬化剤や、ショウノールBRG-555(アイカ工業株式会社製)等のフェノールノボラック樹脂、DC-5(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)等のクレゾールノボラック樹脂、トリアジン骨格含有フェノール樹脂、芳香族変性フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、レヂトップTPM-100(群栄化学工業株式会社製)等のトリスヒドロキシフェニルメタン型ノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等のフェノール類、ナフトール類及び/又はビスフェノール類とアルデヒド類との縮合物、SN-160、SN-395、SN-485(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製)等のフェノール類、フェノール類及び/又はナフトール類及び/又はビスフェノール類とキシリレングリコールとの縮合物、フェノール類及び/又はナフトール類とイソプロペニルアセトフェノンとの縮合物、フェノール類及び/又はナフトール類及び/又はビスフェノール類とジシクロペンタジエンとの反応物、フェノール類及び/又はナフトール類及び/又はビスフェノール類とジビニルベンゼンとの反応物、フェノール類及び/又はナフトール類及び/又はビスフェノール類とテルペン類との反応物、フェノール類及び/又はナフトール類及び/又はビスフェノール類とビフェニル系架橋剤との縮合物等のいわゆるノボラックフェノール樹脂といわれるフェノール化合物、ポリブタジエン変性フェノール樹脂、スピロ環を有するフェノール樹脂等が挙げられる。入手容易さの観点から、フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型ノボラック樹脂、芳香族変性フェノールノボラック樹脂等が好ましい。
 ノボラックフェノール樹脂は、フェノール類と架橋剤とから得ることができる。フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ブチルフェノール、アミルフェノール、ノニルフェノール、ブチルメチルフェノール、トリメチルフェノール、フェニルフェノール等が挙げられ、ナフトール類としては、1-ナフトール、2-ナフトール等が挙げられ、その他、上記フェノール樹脂系硬化剤として挙げたビスフェノール類が挙げられる。架橋剤としてのアルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、カプロンアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロルアルデヒド、ブロムアルデヒド、グリオキザール、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、アジピンアルデヒド、ピメリンアルデヒド、セバシンアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、サリチルアルデヒド、フタルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド等が例示される。ビフェニル系架橋剤としてビス(メチロール)ビフェニル、ビス(メトキシメチル)ビフェニル、ビス(エトキシメチル)ビフェニル、ビス(クロロメチル)ビフェニル等が挙げられる。
 酸無水物系硬化剤としては、具体的には、無水マレイン酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物、1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、メチルナジック酸、スチレンモノマーと無水マレイン酸との共重合物、インデン類と無水マレイン酸の共重合物等が挙げられる。
 アミン系硬化剤としては、具体的には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタキシレンジアミン、イソホロンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジアミノジフェニルエーテル、ベンジルジメチルアミン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ポリエーテルアミン、ビグアニド化合物、ジシアンジアミド、アニシジン等の芳香族アミン類、ダイマー酸等の酸類とポリアミン類との縮合物であるポリアミドアミン等のアミン系化合物等が挙げられる。
 シアネートエステル化合物としては、1分子中に2つ以上のシアナト基(シアン酸エステル基)を有する化合物であれば特に限定されない。例えば、フェノールノボラック型、アルキルフェノールノボラック型等のノボラック型シアネートエステル系硬化剤、ナフトールアラルキル型シアネートエステル系硬化剤、ビフェニルアルキル型シアネートエステル系硬化剤、ジシクロペンタジエン型シアネートエステル系硬化剤、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールE型、テトラメチルビスフェノールF型、ビスフェノールS型等のビスフェノール型シアネートエステル系硬化剤、及びこれらが一部トリアジン化したプレポリマー等が挙げられる。シアネートエステル系硬化剤の具体例としては、例えば、ビスフェノールAジシアネート、ポリフェノールシアネート(オリゴ(3-メチレン-1,5-フェニレンシアネート)、ビス(3-メチル-4-シアネートフェニル)メタン、ビス(3-エチル-4-シアネートフェニル)メタン、ビス(4-シアネートフェニル)-1,1-エタン、4,4-ジシアネート-ジフェニル、2,2-ビス(4-シアネートフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジメチルフェニルシアネート)、4,4’-エチリデンジフェニルジシアネート、ヘキサフルオロビスフェノールAジシアネート、2,2-ビス(4-シアネート)フェニルプロパン、1,1-ビス(4-シアネートフェニルメタン)、ビス(4-シアネート-3,5-ジメチルフェニル)メタン、1,3-ビス(4-シアネートフェニル-1-(メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4-シアネートフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアネートフェニル)エーテル等の2官能シアネート樹脂、トリス(4-シアネートフェニル)-1,1,1-エタン、ビス(3,5-ジメチル-4-シアネートフェニル)-4-シアネートフェニル-1,1,1-エタン等の3価のフェノールのシアン酸エステル、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ジシクロペンタジエン構造含有フェノール樹脂等から誘導される多官能シアネート樹脂、これらシアネート樹脂が一部トリアジン化したプレポリマー等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を使用できる。
 活性エステル系硬化剤としては、特に制限はないが、一般にフェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N-ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等の反応活性の高いエステル基を1分子中に2個以上有する化合物が好ましく用いられる。当該活性エステル系硬化剤は、カルボン酸化合物及び/又はチオカルボン酸化合物とヒドロキシ化合物及び/又はチオール化合物との縮合反応によって得られるものが好ましい。特に耐熱性向上の観点から、カルボン酸化合物とヒドロキシ化合物とから得られる活性エステル系硬化剤が好ましく、カルボン酸化合物とフェノール化合物及び/又はナフトール化合物とから得られる活性エステル系硬化剤がより好ましい。カルボン酸化合物としては、例えば、安息香酸、酢酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。フェノール化合物又はナフトール化合物としては、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フェノールフタリン、メチル化ビスフェノールA、メチル化ビスフェノールF、メチル化ビスフェノールS、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、カテコール、α-ナフトール、β-ナフトール、1,5-ジヒドロキシナフタレン、1,6-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、フロログルシン、ベンゼントリオール、ジシクロペンタジエニルジフェノール、本発明のエポキシ樹脂の前駆体であるジシクロペンタジエンフェノール樹脂、フェノールノボラック等が挙げられる。活性エステル系硬化剤は1種又は2種以上を使用することができる。活性エステル系硬化剤として、具体的には、ジシクロペンタジエニルジフェノール構造を含む活性エステル系硬化剤、ナフタレン構造を含む活性エステル系硬化剤、フェノールノボラックのアセチル化物である活性エステル系硬化剤、フェノールノボラックのベンゾイル化物である活性エステル系硬化剤等が好ましく、なかでもピール強度の向上に優れるという点で、本発明のエポキシ樹脂の前駆体を含むジシクロペンタジエニルジフェノール構造を含む活性エステル系硬化剤がより好ましい。
 その他の硬化剤として、具体的には、トリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物、テトラフェニルホスホニウムブロミド等のホスホニウム塩、2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール等のイミダゾール類、イミダゾール類とトリメリット酸、イソシアヌル酸、又はホウ素等との塩であるイミダゾール塩類、トリメチルアンモニウムクロリド等の4級アンモニウム塩類、ジアザビシクロ化合物、ジアザビシクロ化合物とフェノール類やフェノールノボラック樹脂類等との塩類、3フッ化ホウ素とアミン類やエーテル化合物等との錯化合物、芳香族ホスホニウム、又はヨードニウム塩等が挙げられる。
 エポキシ樹脂組成物には必要に応じて硬化促進剤を使用することができる。使用できる硬化促進剤の例としては、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール類、4-ジメチルアミノピリジン、2-(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8-ジアザ-ビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7等の第3級アミン類、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィントリフェニルボラン等のホスフィン類、オクチル酸スズ等の金属化合物が挙げられる。硬化促進剤を使用する場合、その使用量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂成分100質量部に対して0.02~5質量部が好ましい。硬化促進剤を使用することにより、硬化温度を下げたり、硬化時間を短縮したりすることができる。
 エポキシ樹脂組成物には、粘度調整用として有機溶媒又は反応性希釈剤を使用することができる。
 有機溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド類や、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシジエチレングリコール、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類や、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類や、メタノール、エタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、2-エチル-1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチルジグリコール、パインオイル等のアルコール類や、酢酸ブチル、酢酸メトキシブチル、メチルセロソルブアセテート、セロソルブアセテート、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、ベンジルアルコールアセテート等の酢酸エステル類や、安息香酸メチル、安息香酸エチル等の安息香酸エステル類や、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類や、メチルカルビトール、カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類や、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、N-メチルピロリドン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 反応性希釈剤としては、例えば、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、トリルグリシジルエーテル等の単官能グリシジルエーテル類や、ネオデカン酸グリシジルエステル等の単官能グリシジルエステル類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 これらの有機溶媒又は反応性希釈剤は、単独又は複数種類を混合したものを、樹脂組成物において、不揮発分として90質量%以下で使用することが好ましく、その適正な種類や使用量は用途によって適宜選択される。例えば、プリント配線板用途では、メチルエチルケトン、アセトン、1-メトキシ-2-プロパノール等の沸点が160℃以下の極性溶媒であることが好ましく、樹脂組成物における使用量は不揮発分で40~80質量%が好ましい。また、接着フィルム用途では、例えば、ケトン類、酢酸エステル類、カルビトール類、芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等を使用することが好ましく、その使用量は不揮発分で30~60質量%が好ましい。
 エポキシ樹脂組成物は、特性を損ねない範囲で他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を配合してもよい。例えば、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、アクリル樹脂、石油樹脂、インデン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリシロキサン化合物、水酸基含有ポリブタジエン等の反応性官能基含有アルキレン樹脂類が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
 エポキシ樹脂組成物には、得られる硬化物の難燃性の向上を目的に、公知の各種難燃剤を使用することができる。使用できる難燃剤としては、例えば、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤、有機金属塩系難燃剤等が挙げられる。環境に対する観点から、ハロゲンを含まない難燃剤が好ましく、特にリン系難燃剤が好ましい。これらの難燃剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
 リン系難燃剤は、無機リン系化合物、有機リン系化合物のいずれも使用できる。無機リン系化合物としては、例えば、赤リン、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン酸アンモニウム類、リン酸アミド等の無機系含窒素リン化合物が挙げられる。有機リン系化合物としては、例えば、脂肪族リン酸エステル、リン酸エステル化合物、例えば、PX-200(大八化学工業株式会社製)等の縮合リン酸エステル類、ホスファゼン、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスホラン化合物、有機系含窒素リン化合物等の汎用有機リン系化合物や、ホスフィン酸の金属塩の他、9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキシド、10-(2,5-ジヒドロオキシフェニル)-10H-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキシド、10-(2,7-ジヒドロオキシナフチル)-10H-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキシド等の環状有機リン化合物や、それらをエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の化合物と反応させた誘導体であるリン含有エポキシ樹脂やリン含有硬化剤等が挙げられる。
 難燃剤の配合量としては、リン系難燃剤の種類、エポキシ樹脂組成物の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択される。例えば、エポキシ樹脂組成物中の有機成分(有機溶媒を除く)中のリン含有量は、好ましくは0.2~4質量%であり、より好ましくは0.4~3.5質量%であり、更に好ましくは0.6~3質量%である。リン含有量が少ないと難燃性の確保が難しくなる恐れがあり、多すぎると耐熱性に悪影響を与える恐れがある。またリン系難燃剤を使用する場合は、水酸化マグネシウム等の難燃助剤を併用してもよい。
 エポキシ樹脂組成物には必要に応じて充填材を用いることができる。具体的には、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、窒化ホウ素、炭素、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セルロース繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、微粒子ゴム、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマー、カーボンブラック、顔料等が挙げられる。一般的に充填材を用いる理由としては耐衝撃性の向上効果が挙げられる。また、水酸化アルミニウム、ベーマイト、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物を用いた場合は、難燃助剤として作用し難燃性が向上する効果がある。これら充填材の配合量はエポキシ樹脂組成物全体に対し、1~150質量%が好ましく、10~70質量%がより好ましい。配合量が多いと積層板用途として必要な接着性が低下する恐れがあり、更に硬化物が脆く、十分な機械物性を得られなくなる恐れがある。また配合量が少ないと、硬化物の耐衝撃性の向上等、充填剤の配合効果がでない恐れがある。
 エポキシ樹脂組成物を板状基板等とする場合、その寸法安定性、曲げ強度等の点で繊維状のものが好ましい充填材として挙げられる。より好ましくはガラス繊維を網目状に編んだガラス繊維基板が挙げられる。
 エポキシ樹脂組成物は、更に必要に応じてシランカップリング剤、酸化防止剤、離型剤、消泡剤、乳化剤、揺変性付与剤、平滑剤、難燃剤、顔料等の各種添加剤を配合することができる。これらの添加剤の配合量はエポキシ樹脂組成物に対し、0.01~20質量%の範囲が好ましい。
 エポキシ樹脂組成物は繊維状基材に含浸させることによりプリント配線板等で用いられるプリプレグを作成することができる。繊維状基材としてはガラス等の無機繊維や、ポリエステル樹脂等、ポリアミン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂等の有機質繊維の織布又は不織布を用いることができるがこれに限定されるものではない。エポキシ樹脂組成物からプリプレグを製造する方法としては、特に限定するものではなく、例えば、エポキシ樹脂組成物を有機溶媒で粘度調整して作成した樹脂ワニスに浸漬して含浸した後、加熱乾燥して樹脂成分を半硬化(Bステージ化)して得られるものであり、例えば、100~200℃で1~40分間加熱乾燥することができる。ここで、プリプレグ中の樹脂量は、樹脂分30~80質量%が好ましい。
 また、プリプレグを硬化するには、一般にプリント配線板を製造するときに用いられる積層板の硬化方法を用いることができるが、これに限定されるものではない。例えば、プリプレグを用いて積層板を形成する場合、プリプレグを一枚又は複数枚積層し、片側又は両側に金属箔を配置して積層物を構成し、この積層物を加熱・加圧して積層一体化する。ここで金属箔としては、銅、アルミニウム、真鍮、ニッケル等の単独、合金、複合の金属箔を用いることができる。そして、作成した積層物を加圧加熱することでプリプレグを硬化させ、積層板を得ることができる。その時、加熱温度を160~220℃、加圧圧力を5~50MPa、加熱加圧時間を40~240分間とすることが好ましく、目的とする硬化物を得ることができる。加熱温度が低いと硬化反応が十分に進行せず、高いとエポキシ樹脂組成物の分解が始まる恐れがある。また、加圧圧力が低いと得られる積層板の内部に気泡が残留し、電気的特性が低下する場合があり、高いと硬化する前に樹脂が流れてしまい、希望する厚みの硬化物が得られない恐れがある。更に、加熱加圧時間が短いと十分に硬化反応が進行しない恐れがあり、長いとプリプレグ中のエポキシ樹脂組成物の熱分解が起こる恐れがあり、好ましくない。
 エポキシ樹脂組成物は、公知のエポキシ樹脂組成物と同様な方法で硬化することによってエポキシ樹脂硬化物を得ることができる。硬化物を得るための方法としては、公知のエポキシ樹脂組成物と同様の方法をとることができ、注型、注入、ポッティング、ディッピング、ドリップコーティング、トランスファ一成形、圧縮成形等や樹脂シート、樹脂付き銅箔、プリプレグ等の形態とし積層して加熱加圧硬化することで積層板とする等の方法が好適に用いられる。その際の硬化温度は通常、100~300℃であり、硬化時間は通常、1時間~5時間程度である。
 本発明のエポキシ樹脂硬化物は、積層物、成型物、接着物、塗膜、フィルム等の形態をとることができる。
 エポキシ樹脂組成物を作製し、加熱硬化により積層板及び硬化物を評価した結果、硬化物において優れた低誘電特性を発現するエポキシ硬化性樹脂組成物を提供することができた。誘電特性として、具体的には、比誘電率3.00以下、より好ましくは2.90以下、誘電正接0.015以下、より好ましくは0.010以下を発現できる。なお、硬化物のガラス転移温度(Tg)も、120℃以上であり、150℃以上にすることも可能である。
 実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。特に断りがない限り「部」は質量部を表し、「%」は質量%を表し、「ppm」は質量ppmを表す。また、測定方法はそれぞれ以下の方法により測定した。
・水酸基当量:
 JIS K 0070規格に準拠して測定を行い、単位は「g/eq.」で表した。なお、特に断りがない限り、フェノール樹脂の水酸基当量はフェノール性水酸基当量を意味する。
・軟化点:
 JIS K 7234規格、環球法に準拠して測定した。具体的には、自動軟化点装置(株式会社メイテック製、ASP-MG4)を使用した。
・エポキシ当量:
 JIS K 7236規格に準拠して測定を行い、単位は「g/eq.」で表した。具体的には自動電位差滴定装置(平沼産業株式会社製、COM-1600ST)を用いて、溶媒としてクロロホルムを使用し、臭素化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を加え、0.1mol/L過塩素酸-酢酸溶液で滴定した。
・全塩素含有量:
 JIS K 7243-3規格に準拠して測定を行い、単位は「ppm」で表した。具体的には、溶媒としてジエチレングリコールモノブチルエーテルを使用し、1mol/L水酸化カリウム1,2-プロパンジオール溶液を加えて加熱処理した後、自動電位差滴定装置(平沼産業株式会社製、COM-1700)を用いて、0.01mol/Lの硝酸銀溶液で滴定した。
・溶融粘度:
 ICI粘度測定装置(東亜工業株式会社製、CV-1S)を使用し、150℃での溶融粘度を測定した。
・比誘電率及び誘電正接:
 IPC-TM-650 2.5.5.9に準じて測定した。具体的には、試料を105℃に設定したオーブンで2時間乾燥し、デシケーター中で放冷した後、AGILENT Technologies社製のマテリアルアナライザーを用い、容量法により周波数1GHzにおける比誘電率及び誘電正接を求めることにより評価した。
・銅箔剥離強さ及び層間接着力:
 JIS C 6481に準じて測定し、層間接着力は7層目と8層目の間で引き剥がし測定した。
・GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定:
 本体(東ソー株式会社製、HLC-8220GPC)にカラム(東ソー株式会社製、TSKgelG4000HXL、TSKgelG3000HXL、TSKgelG2000HXL)を直列に備えたものを使用し、カラム温度は40℃にした。また、溶離液にはテトラヒドロフラン(THF)を使用し、1mL/分の流速とし、検出器は示差屈折率検出器を使用した。測定試料はサンプル0.1gを10mLのTHFに溶解し、マイクロフィルターで濾過したものを50μL使用した。データ処理は、東ソー株式会社製GPC-8020モデルIIバージョン6.00を使用した。
・ESI-MS:
 質量分析計(島津製作所製、LCMS-2020)を用い、移動相としてアセトニトリルと水を用い、アセトニトリルに溶解させたサンプルを測定することにより、質量分析を行った。
 実施例、比較例で使用する略号は以下の通りである。
[エポキシ樹脂]
E1:実施例6で得たエポキシ樹脂
E2:実施例7で得たエポキシ樹脂
E3:実施例8で得たエポキシ樹脂
E4:実施例9で得たエポキシ樹脂
E5:実施例10で得たエポキシ樹脂
EH1:合成例4で得たエポキシ樹脂
EH2:フェノール・ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、HP-7200H、エポキシ当量280、軟化点83℃、150℃での溶融粘度0.40Pa・s)
[硬化剤]
P1:実施例1で得たフェノール樹脂
P2:実施例2で得たフェノール樹脂
P3:実施例3で得たフェノール樹脂
P4:実施例4で得たフェノール樹脂
P5:実施例5で得たフェノール樹脂
PH1:合成例1で得たフェノール樹脂
PH2:合成例2で得たフェノール樹脂
PH3:合成例3で得た芳香族変性フェノール樹脂
PH4:フェノールノボラック樹脂(アイカ工業株式会社製、ショウノールBRG-557、水酸基当量105、軟化点80℃、150℃での溶融粘度0.30Pa・s)
[硬化促進剤]
C1:2E4MZ:2-エチル-4-メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、キュアゾール2E4MZ)
合成例1
 撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、滴下ロート、及び冷却管を備えたガラス製セパラブルフラスコからなる反応装置に、2,6-キシレノール500部、47%BFエーテル錯体7.3部を仕込み、撹拌しながら100℃に加温した。同温度に保持しながら、ジシクロペンタジエン67.6部(2,6-キシレノールに対し0.12倍モル)を1時間で滴下した。更に115~125℃の温度で4時間反応し、水酸化カルシウム11部を加えた。更に10%のシュウ酸水溶液19部を添加した。その後、160℃まで加温して脱水した後、5mmHgの減圧下、200℃まで加温して未反応の原料を蒸発除去した。MIBK1320部を加えて生成物を溶解し、80℃の温水400部を加えて水洗し、下層の水槽を分離除去した。その後、5mmHgの減圧下、160℃に加温してMIBKを蒸発除去して、赤褐色のフェノール樹脂(PH1)を164部得た。水酸基当量は195であり、軟化点は73℃であった。GPCでのMwは470、Mnは440、m=0体含有量は2.8面積%、m=1体含有量は86.2面積%、m=2体以上の含有量は11.0面積%であった。150℃での溶融粘度は0.05Pa・sであった。
合成例2
 合成例1と同様の反応装置に、オルト-クレゾール361部、47%BFエーテル錯体5.9部を仕込み、撹拌しながら100℃に加温した。同温度に保持しながら、ジシクロペンタジエン55.2部(オルト-クレゾールに対し0.13倍モル)を1時間で滴下した。更に115~125℃の温度で4時間反応し、水酸化カルシウム9部を加えた。更に10%のシュウ酸水溶液16部を添加した。その後、160℃まで加温して脱水した後、5mmHgの減圧下、200℃まで加温して未反応の原料を蒸発除去した。MIBK970部を加えて生成物を溶解し、80℃の温水290部を加えて水洗し、下層の水槽を分離除去した。その後、5mmHgの減圧下、160℃に加温してMIBKを蒸発除去して、赤褐色のフェノール樹脂(PH2)を137部得た。水酸基当量は184であり、軟化点は78℃であった。GPCでのMwは460、Mnは410、m=0体含有量は0.8面積%、m=1体含有量は75.5面積%、m=2体以上の含有量は23.7面積%であった。150℃での溶融粘度は0.07Pa・sであった。
合成例3
 合成例1と同様の反応装置に、フェノールノボラック樹脂(水酸基当量105、軟化点130℃)を105部、p-トルエンスルホン酸を0.1部仕込み、150℃まで昇温した。同温度を維持しながら、スチレン94部を3時間かけて滴下し、更に同温度で1時間撹拌を継続した。その後、MIBK500部に溶解させ、80℃にて5回水洗を行った。続いて、MIBKを減圧留去し、芳香族変性フェノールノボラック樹脂(PH3)を得た。水酸基当量は199、軟化点は110℃であった。150℃での溶融粘度は0.18Pa・sであった。
実施例1
 合成例1と同様の反応装置に、合成例1で得られたフェノール樹脂(PH1)100部、パラトルエンスルホン酸・1水和物1.0部、MIBK25部を仕込み、撹拌しながら120℃に加温した。同温度に保持しながら、ジビニルベンゼン(アルドリッチ社製、ジビニルベンゼン55%、エチルビニルベンゼン45%)30部(フェノール樹脂に対し0.45倍モル)を1時間で滴下した。更に120~130℃の温度で4時間反応した。MIBK280部を加えて生成物を溶解し、炭酸水素ナトリウム1.3部で中和し、80℃の温水90部を加えて水洗し、下層の水槽を分離除去した。その後、5mmHgの減圧下、180℃に加温してMIBKを蒸発除去して、赤褐色のフェノール樹脂(P1)を123部得た。水酸基当量は250であり、軟化点は81℃であった。ESI-MS(ネガティブ)によるマススペクトルを測定したところ、M-=375、507、629、639、761が確認された。得られたフェノール樹脂(P1)のGPCを図1に示す。GPCでのMwは740、Mnは540、n=0体含有量は4.9面積%、n=1体含有量は53.3面積%、n=2体以上の含有量は41.8面積%であった。150℃での溶融粘度は0.13Pa・sであった。
実施例2
 合成例1と同様の反応装置に、合成例1で得られたフェノール樹脂(PH1)100部、パラトルエンスルホン酸・1水和物1.0部、MIBK25部を仕込み、撹拌しながら120℃に加温した。同温度に保持しながら、ジビニルベンゼン(アルドリッチ社製、ジビニルベンゼン55%、エチルビニルベンゼン45%)45部(フェノール樹脂に対し0.67倍モル)を1時間で滴下した。更に120~130℃の温度で4時間反応した。MIBK310部を加えて生成物を溶解し、炭酸水素ナトリウム1.3部で中和し、80℃の温水100部を加えて水洗し、下層の水槽を分離除去した。その後、5mmHgの減圧下、180℃に加温してMIBKを蒸発除去して、赤褐色のフェノール樹脂(P2)を139部得た。水酸基当量は276であり、軟化点は71℃であった。ESI-MS(ネガティブ)によるマススペクトルを測定したところ、M-=375、507、629、639、761が確認された。GPCでのMwは800、Mnは540、n=0体含有量は6.5面積%、n=1体含有量は51.1面積%、n=2体以上の含有量は42.4面積%であった。150℃での溶融粘度は0.09Pa・sであった。
実施例3
 合成例1と同様の反応装置に、合成例1で得られたフェノール樹脂(PH1)80部、パラトルエンスルホン酸・1水和物0.8部、MIBK20部を仕込み、撹拌しながら120℃に加温した。同温度に保持しながら、ジビニルベンゼン(アルドリッチ社製、ジビニルベンゼン55%、エチルビニルベンゼン45%)48部(フェノール樹脂に対し0.90倍モル)を1時間で滴下した。更に120~130℃の温度で4時間反応した。MIBK280部を加えて生成物を溶解し、炭酸水素ナトリウム1.1部で中和し、80℃の温水90部を加えて水洗し、下層の水槽を分離除去した。その後、5mmHgの減圧下、180℃に加温してMIBKを蒸発除去して、赤褐色のフェノール樹脂(P3)を120部得た。水酸基当量は306であり、軟化点は68℃であった。ESI-MS(ネガティブ)によるマススペクトルを測定したところ、M-=375、507、629、639、761が確認された。GPCでのMwは910、Mnは550、n=0体含有量は7.5面積%、n=1体含有量は48.9面積%、n=2体以上の含有量は43.6面積%であった。150℃での溶融粘度は0.08Pa・sであった。
実施例4
 合成例1と同様の反応装置に、合成例1で得られたフェノール樹脂(PH1)93部、パラトルエンスルホン酸・1水和物0.9部、MIBK23部を仕込み、撹拌しながら120℃に加温した。同温度に保持しながら、ジビニルベンゼン(アルドリッチ社製、ジビニルベンゼン80%、エチルビニルベンゼン20%)41.8部(フェノール樹脂に対し0.90倍モル)を1時間で滴下した。更に120~130℃の温度で4時間反応した。MIBK290部を加えて生成物を溶解し、炭酸水素ナトリウム1.2部で中和し、80℃の温水90部を加えて水洗し、下層の水槽を分離除去した。その後、5mmHgの減圧下、180℃に加温してMIBKを蒸発除去して、赤褐色のフェノール樹脂(P4)を128部得た。水酸基当量は281であり、軟化点は88℃であった。ESI-MS(ネガティブ)によるマススペクトルを測定したところ、M-=375、507、629、639、761が確認された。GPCでのMwは1400、Mnは650、n=0体含有量は3.1面積%、n=1体含有量は43.3面積%、n=2体以上の含有量は53.6面積%であった。150℃での溶融粘度は0.33Pa・sであった。
実施例5
 合成例1と同様の反応装置に、合成例2で得られたフェノール樹脂(PH2)100部、パラトルエンスルホン酸・1水和物1.0部、MIBK25部を仕込み、撹拌しながら120℃に加温した。同温度に保持しながら、ジビニルベンゼン(アルドリッチ社製、ジビニルベンゼン55%、エチルビニルベンゼン45%)45部(フェノール樹脂に対し0.45倍モル)を1時間で滴下した。更に120~130℃の温度で4時間反応した。MIBK310部を加えて生成物を溶解し、炭酸水素ナトリウム1.3部で中和し、80℃の温水100部を加えて水洗し、下層の水槽を分離除去した。その後、5mmHgの減圧下、180℃に加温してMIBKを蒸発除去して、赤褐色のフェノール樹脂(P5)を140部得た。水酸基当量は255であり、軟化点は77℃であった。ESI-MS(ネガティブ)によるマススペクトルを測定したところ、M-=347、479、587、611、719が確認された。GPCでのMwは780、Mnは500、n=0体含有量は3.0面積%、n=1体含有量は45.1面積%、n=2体以上の含有量は51.9面積%であった。150℃での溶融粘度は0.20Pa・sであった。
実施例6
 撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、滴下ロート、及び冷却管を備えた反応装置に、実施例1で得たフェノール樹脂(P1)100部、エピクロルヒドリン185部とジエチレングリコールジメチルエーテル55部を加えて65℃に加温した。125mmHgの減圧下、63~67℃の温度に保ちながら、49%水酸化ナトリウム水溶液35.9部を4時間で滴下した。この間、エピクロルヒドリンは水と共沸させて、流出してくる水は順次系外へと除去した。反応終了後、5mmHg、180℃になる条件でエピクロルヒドリンを回収し、MIBK290部を加えて生成物を溶解した。その後、90部の水を加えて副生した食塩を溶解し、静置して下層の食塩水を分離除去した。リン酸水溶液にて中和した後、水洗液が中性になるまで樹脂溶液を水洗し、ろ過した。5mmHgの減圧下、180℃に加温して、MIBKを留去し、赤褐色のエポキシ樹脂(E1)を117部得た。エポキシ当量は315、全塩素含有量590ppm、軟化点62℃の樹脂であった。得られたエポキシ樹脂(E1)のGPCを図2に示す。GPCでのMwは890、Mnは580、k=0体含有量は3.8面積%、k=1体含有量は50.7面積%、k=2体以上の含有量は45.5面積%であった。150℃での溶融粘度は0.18Pa・sであった。
実施例7
 撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、滴下ロート、及び冷却管を備えた反応装置に、実施例2で得たフェノール樹脂(P2)102部、エピクロルヒドリン171部とジエチレングリコールジメチルエーテル51部を加えて65℃に加温した。125mmHgの減圧下、63~67℃の温度に保ちながら、49%水酸化ナトリウム水溶液33.3部を4時間で滴下した。この間、エピクロルヒドリンは水と共沸させて、流出してくる水は順次系外へと除去した。反応終了後、5mmHg、180℃になる条件でエピクロルヒドリンを回収し、MIBK290部を加えて生成物を溶解した。その後、90部の水を加えて副生した食塩を溶解し、静置して下層の食塩水を分離除去した。リン酸水溶液にて中和した後、水洗液が中性になるまで樹脂溶液を水洗し、ろ過した。5mmHgの減圧下、180℃に加温して、MIBKを留去し、赤褐色のエポキシ樹脂(E2)を118部得た。エポキシ当量は345、全塩素含有量510ppm、軟化点57℃の樹脂であった。GPCでのMwは1180、Mnは590、k=0体含有量は5.5面積%、k=1体含有量は48.0面積%、k=2体以上の含有量は46.5面積%であった。150℃での溶融粘度は0.14Pa・sであった。
実施例8
 撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、滴下ロート、及び冷却管を備えた反応装置に、実施例3で得たフェノール樹脂(P3)101部、エピクロルヒドリン153部とジエチレングリコールジメチルエーテル46部を加えて65℃に加温した。125mmHgの減圧下、63~67℃の温度に保ちながら、49%水酸化ナトリウム水溶液29.7部を4時間で滴下した。この間、エピクロルヒドリンは水と共沸させて、流出してくる水は順次系外へと除去した。反応終了後、5mmHg、180℃になる条件でエピクロルヒドリンを回収し、MIBK280部を加えて生成物を溶解した。その後、80部の水を加えて副生した食塩を溶解し、静置して下層の食塩水を分離除去した。リン酸水溶液にて中和した後、水洗液が中性になるまで樹脂溶液を水洗し、ろ過した。5mmHgの減圧下、180℃に加温して、MIBKを留去し、赤褐色のエポキシ樹脂(E3)を113部得た。エポキシ当量は373、全塩素含有量530ppm、室温半固形の樹脂であった。GPCでのMwは1670、Mnは610、k=0体含有量は6.1面積%、k=1体含有量は45.5面積%、k=2体以上の含有量は48.4面積%であった。150℃での溶融粘度は0.15Pa・sであった。
実施例9
 撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、滴下ロート、及び冷却管を備えた反応装置に、実施例4で得たフェノール樹脂(P4)101部、エピクロルヒドリン166部とジエチレングリコールジメチルエーテル50部を加えて65℃に加温した。125mmHgの減圧下、63~67℃の温度に保ちながら、49%水酸化ナトリウム水溶液32.3部を4時間で滴下した。この間、エピクロルヒドリンは水と共沸させて、流出してくる水は順次系外へと除去した。反応終了後、5mmHg、180℃になる条件でエピクロルヒドリンを回収し、MIBK280部を加えて生成物を溶解した。その後、90部の水を加えて副生した食塩を溶解し、静置して下層の食塩水を分離除去した。リン酸水溶液にて中和した後、水洗液が中性になるまで樹脂溶液を水洗し、ろ過した。5mmHgの減圧下、180℃に加温して、MIBKを留去し、赤褐色のエポキシ樹脂(E4)を118部得た。エポキシ当量は351、全塩素含有量550ppm、軟化点77℃の樹脂であった。GPCでのMwは2080、Mnは690、k=0体含有量は2.6面積%、k=1体含有量は40.0面積%、k=2体以上の含有量は57.4面積%であった。150℃での溶融粘度は0.44Pa・sであった。
実施例10
 撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、滴下ロート、及び冷却管を備えた反応装置に、実施例5で得たフェノール樹脂(P5)100部、エピクロルヒドリン181部とジエチレングリコールジメチルエーテル54部を加えて65℃に加温した。125mmHgの減圧下、63~67℃の温度に保ちながら、49%水酸化ナトリウム水溶液35.2部を4時間で滴下した。この間、エピクロルヒドリンは水と共沸させて、流出してくる水は順次系外へと除去した。反応終了後、5mmHg、180℃になる条件でエピクロルヒドリンを回収し、MIBK290部を加えて生成物を溶解した。その後、90部の水を加えて副生した食塩を溶解し、静置して下層の食塩水を分離除去した。リン酸水溶液にて中和した後、水洗液が中性になるまで樹脂溶液を水洗し、ろ過した。5mmHgの減圧下、180℃に加温して、MIBKを留去し、赤褐色のエポキシ樹脂(E5)を116部得た。エポキシ当量は323、全塩素含有量580ppm、軟化点70℃の樹脂であった。GPCでのMwは1200、Mnは550、k=0体含有量は2.5面積%、k=1体含有量は42.0面積%、k=2体以上の含有量は55.5面積%であった。150℃での溶融粘度は0.32Pa・sであった。
合成例4
 実施例6と同様の反応装置に、合成例1で得たフェノール樹脂(P1)150部、エピクロルヒドリン356部とジエチレングリコールジメチルエーテル107部を加えて65℃に加温した。125mmHgの減圧下、63~67℃の温度に保ちながら、49%水酸化ナトリウム水溶液69.1部を4時間で滴下した。この間、エピクロルヒドリンは水と共沸させて、流出してくる水は順次系外へと除去した。反応終了後、5mmHg、180℃になる条件でエピクロルヒドリンを回収し、MIBK450部を加えて生成物を溶解した。その後、140部の水を加えて副生した食塩を溶解し、静置して下層の食塩水を分離除去した。リン酸水溶液にて中和した後、水洗液が中性になるまで樹脂溶液を水洗し、ろ過した。5mmHgの減圧下、180℃に加温して、MIBKを留去し、赤褐色のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(EH1)を183部得た。エポキシ当量は261、全塩素含有量710ppm、軟化点55℃の樹脂であった。GPCでのMwは670、Mnは570、k=0体含有量は2.3面積%、k=1体含有量は73.1面積%、k=2体以上の含有量は24.6面積%であった。150℃での溶融粘度は0.10Pa・sであった。
実施例11
 エポキシ樹脂としてエポキシ樹脂(E1)を100部、硬化剤としてフェノール樹脂(PH4)を33部、硬化促進剤としてC1を0.40部で配合し、MEK、プロピレングリコールモノメチルエーテル、N,N-ジメチルホルムアミドで調整した混合溶媒に溶解してエポキシ樹脂組成物ワニスを得た。得られたエポキシ樹脂組成物ワニスをガラスクロス(日東紡績株式会社製、WEA 7628 XS13、0.18mm厚)に含浸した。含浸したガラスクロスを150℃の熱風循環オーブン中で9分間乾燥してプリプレグを得た。得られたプリプレグ8枚と、上下に銅箔(三井金属鉱業株式会社製、3EC-III、厚み35μm)を重ね、130℃×15分+190℃×80分の温度条件で2MPaの真空プレスを行い、1.6mm厚の積層板を得た。積層板の銅箔剥離強さ及び層間接着力の結果を表1に示す。
 また、得られたプリプレグをほぐし、篩で100メッシュパスの粉状のプリプレグパウダーとした。得られたプリプレグパウダーをフッ素樹脂製の型に入れて、130℃×15分+190℃×80分の温度条件で2MPaの真空プレスを行い、50mm角×2mm厚の試験片を得た。試験片の比誘電率及び誘電正接の結果を表1に示す。
実施例12~32及び比較例1~8
 表1~4の配合量(部)で配合し、実施例11と同様の操作を行い、積層板及び試験片を得た。硬化促進剤の使用はワニスゲルタイムを300秒程度に調整できる量とした。実施例11と同様の試験を行い、その結果を表1~4に示す。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 
 
 これらの結果から明らかなとおり、実施例で得られる多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂は、非常に良好な低粘度性を示し、それらを含む樹脂組成物は、接着性として実用上問題ない1.0kN/m以上を維持しつつ、非常に良好な低誘電特性を発現した樹脂硬化物を提供することが可能である。
産業上の利用分野
 本発明の多価ヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂又はエポキシ樹脂組成物は、塗料、土木接着、注型、電気電子材料、フィルム材料などに利用でき、特に電気電子材料の一つであるプリント配線板用途で有用である。
 
 
 

Claims (11)

  1.  下記一般式(1)で表されることを特徴とする多価ヒドロキシ樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (ここで、Rは独立に炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子、式(2)で表される基、又は式(3)で表される基を示し、少なくとも1つは式(2)又は式(3)である。Rは独立に水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子又は式(2)で表される基を示す。Aは式(1)から2つのRを除いた残基であって、この場合のRは水素原子又は式(2)で表される基である。Meはメチル基を示す。iは0~2の整数である。n1は繰り返し数を示し、その平均値は0~5の数である。pは繰り返し数を示し、その平均値は0.01~3の数である。)
  2.  前記Rがメチル基又はフェニル基であり、前記iが1又は2である請求項1に記載の多価ヒドロキシ樹脂。
  3.  下記一般式(4)で表される多価ヒドロキシ樹脂(a)と下記一般式(5a)及び/又は一般式(5b)で表される芳香族ビニル化合物(b)とを反応させることを特徴とする多価ヒドロキシ樹脂の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (ここで、Rは独立に炭素数1~8の炭化水素基を示す。iは0~2の整数である。mは繰り返し数を示し、その平均値は0~5の数である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (ここで、Rは水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示す。)
  4.  酸触媒の存在下、前記多価ヒドロキシ樹脂(a)のフェノール性水酸基1モルに対して、0.05~2.0モルの前記芳香族ビニル化合物(b)を、50~200℃の反応温度で反応させることを特徴とする請求項3に記載の多価ヒドロキシ樹脂の製造方法。
  5.  下記一般式(6)で表されることを特徴とするエポキシ樹脂。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (ここで、Rは独立に炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子、式(2)で表される基、又は式(3)で表される基を示し、少なくとも1つは式(2)又は式(3)である。Rは独立に水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基を示し、Rは独立に水素原子又は式(2)で表される基を示す。Aは式(6)から2つのRを除いた残基であって、この場合のRは水素原子又は式(2)で表される基である。iは0~2の整数である。n3は繰り返し数を示し、その平均値は0~5の数である。pは繰り返し数を示し、その平均値は0.01~3の数である。)
  6.  請求項1に記載の一般式(1)で表される多価ヒドロキシ樹脂のフェノール性水酸基1モルに対して、1~20モルのエピハロヒドリンを、アルカリ金属水酸化物の存在下で反応させることを特徴とするエポキシ樹脂の製造方法。
  7.  エポキシ樹脂と硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物であって、請求項1に記載の多価ヒドロキシ樹脂及び/又は請求項5に記載のエポキシ樹脂を必須とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
  8.  請求項7に記載のエポキシ樹脂組成物を用いたことを特徴とするプリプレグ。
  9.  請求項7に記載のエポキシ樹脂組成物を用いたことを特徴とする積層板。
  10.  請求項7に記載のエポキシ樹脂組成物を用いたことを特徴とするプリント配線基板。
  11.  請求項7に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
     
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