JP2000309624A - 難燃性エポキシ樹脂組成物及び難燃性エポキシ樹脂の製造方法 - Google Patents
難燃性エポキシ樹脂組成物及び難燃性エポキシ樹脂の製造方法Info
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Abstract
一般式(1) 【化1】 (式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6は、水素
原子、アルキル基、を表す)で表される化合物を一部反
応させたエポキシ樹脂、および硬化剤とを含有。
Description
難燃性組成物として有用な難燃性エポキシ樹脂組成物に
関し、具体的には、ハロゲンフリーの難燃組成物とし
て、塗料、半導体封止用組成物又は積層板用ワニスとし
て有用であり、特に積層板(プリント配線板)用ワニス
として難燃効果のみならず、密着性、耐熱性および耐湿
性に優れた積層板を提供し得る難燃性エポキシ樹脂組成
物及び該組成物に用いられる難燃性エポキシ樹脂の製造
方法に関する。
気特性(絶縁性)ゆえに電気電子材料部品を中心に幅広
く使用されている。
シ積層板やIC封止材に代表される様に高い難燃性(U
L:V−0)が求められる為、通常ハロゲン化されたエ
ポキシ樹脂が用いられている。例えば、ガラスエポキシ
積層板では、難燃化されたFR−4グレードとして、一
般に臭素で置換されたエポキシ樹脂を主原料成分とし、
これに種々のエポキシ樹脂を混合したエポキシ樹脂と、
エポキシ樹脂用硬化剤とを配合して用いられている。
キシ樹脂の使用は、近年のダイオキシンに代表される環
境問題の一要因となっている他、高温環境下でのハロゲ
ン解離による電気的な長期信頼性への悪影響などから、
ハロゲンの使用量を低減するか、ハロゲンに代替できる
他化合物を使用した難燃剤、あるいは他の難燃処方が強
く求められている。
燃処方に代わる技術として、例えばリン酸エステル系化
合物などを添加系難燃剤として使用する技術が種々検討
されているが、このような技術は何れも成形品の耐熱性
や耐水性等の低下、更にとりわけ電気積層板用途におけ
る密着性の低下を来すものであった。そこで、リン系化
合物を使用しながらも、成形品の耐熱性、耐水性等を改
善したものとして、例えば特開平4−11662号公報
には、ビスフェノール型エポキシ樹脂に特定のリン化合
物を変性させて、成形品の耐熱性等を図った技術が開示
されている。
1662号公報記載の発明は、組成物中のリン含有量が
著しく低いため、ハロゲン系エポキシ樹脂の併用が避け
られず、ハロゲンフリー難燃処方として実用化できない
他、電気積層板用途における密着性にも劣るものであっ
た。
ンによる難燃処方に代わるハロゲンフリーの難燃処方と
して優れた難燃効果を発現させると共に、成形品の耐熱
性、耐水性の物性に優れ、また電気積層板用途における
密着性に優れる難燃性エポキシ樹脂組成物を提供するこ
とにある。
を解決すべく鋭意検討した結果、リン原子上に芳香族基
を有するホスホニウム基(a1)を分子構造中に有する
エポキシ樹脂であって、かつ、リン原子含有量が2〜8
重量%であるエポキシ樹脂(A)と硬化剤(B)を必須
成分とする難燃性エポキシ樹脂組成物により、密着性、
耐熱性、耐水性を改善すると共に、ハロゲンフリーによ
る難燃化を図ることができることを見いだし、本発明を
完成するに至った。
香族基を有するホスホニウム基(p1)を分子構造中に
有するエポキシ樹脂(A)と、硬化剤(B)とを必須成
分としており、かつ、全エポキシ樹脂成分に対するリン
含有量が2〜8重量%の範囲にあることを特徴とする難
燃性エポキシ樹脂組成物、
酸基含有芳香族基とその他の芳香族基とをリン原子上に
有するホスフィン類(p2’)とを、 1)リン含有量が2〜8重量%の範囲となるように反応
させるか、 2)反応後、全エポキシ樹脂成分に対するリン含有量が
2〜8重量%の範囲となるように調整することを特徴と
するエポキシ樹脂の製造方法、及び、
族基を有するホスフィン化合物(p1’)及びキノン化
合物(k1)を有機溶媒存在下に反応させることを特徴
とする難燃性エポキシ樹脂の製造方法に関する。
有するホスホニウム基(a1)を分子構造中に有するエ
ポキシ樹脂(A)とは、特に限定されるものではない
が、分子構造中に、リン原子上に芳香族基を有するホス
ホニウム基(p1)を置換基として有するアリーレンジ
オキシド基(p2)を有するエポキシ樹脂であること
が、難燃効果はもとより耐熱性、耐水性も大幅に改善で
きる点から好ましい。
スホニウム基(p1)としては、具体的には、
す。)又は、下記構造式2
す。)で表されるものが、難燃効果の点から好ましい。
ホスホニウム基(p1)を有する置換基として有するア
リーレンジオキシド基(p2)としては、具体的には、
ル基を表す。)又は、
ル基を表す。)なる構造のものが、難燃効果が一層向上
する点から好ましい。
エポキシ樹脂(A)の分子構造中に導入する方法として
は、特に制限されるものではないが、例えば、 方法1:エポキシ樹脂(e1)に、フェノール性水酸基
含有芳香族基とその他の芳香族基とをリン原子上に有す
るホスフィン類(p2’)を反応させる方法、 方法2:エポキシ樹脂(e1)、リン原子上に芳香族基
を有するホスフィン化合物(p1’)及びキノン化合物
(k1)を反応させる方法が挙げられる。
樹脂の生産性に優れ、かつ、安価に製造できる点から好
ましい。即ち、エポキシ樹脂(e1)、リン原子上に芳
香族基を有するホスフィン化合物(p1’)及びキノン
化合物(k1)を反応容器に仕込み所定温度に調整する
ことにより、先ず、リン原子上に芳香族基を有するホス
フィン化合物(p1’)とキノン化合物(k1)との反
応を先に生ぜしめ、次いで、この反応生成物とエポキシ
樹脂(e1)とが反応することにより、生産性よくかつ
安価に目的物たるエポキシ樹脂(A)を得ることができ
る。
エポキシ樹脂(e1)としては、特に制限されるもので
はないが、ハロゲンフリーで優れた難然効果を発現する
ことからハロゲン原子非含有のビスフェノール型エポキ
シ樹脂が好ましい。ここで、ハロゲン原子非含有のエポ
キシ樹脂とは、エポキシ樹脂を製造する際、エピクロロ
ヒドリンと反応させる原料フェノール樹脂中にハロゲン
原子が含まれていないか或いはハロゲン原子で実質的に
変性されていないエポキシ樹脂である。即ち、通常のエ
ピクロルヒドリンの使用により混入される塩素分は含ん
でいてもよく、具体的にはハロゲン原子量5000pp
m以下であることが好ましい。
は、具体的には、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AD型
エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェ
ノール型エポキシ樹脂、レゾルシノールジグリシジルエ
ーテル、1−6ジヒドロキシナフタレンのジグリシジル
エーテル、ジメチルビスフェノールCジグリシジルエー
テル等の2官能型エポキシ樹脂、1,6−ジグリシジル
オキシナフタレン型エポキシ樹脂、1−(2,7−ジグ
リシジルオキシナフチル)−1−(2−グリシジルオキ
シナフチル)メタン、1,1−ビス(2,7−ジグリシ
ジルオキシナフチル)メタン、1,1−ビス(2,7−
ジグリシジルオキシナフチル)−1−フェニル−メタン
等のナフタレン系エポキシ樹脂、フェノールノボラック
型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキ
シ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、
ビスフェノールADノボラック樹脂等のノボラック型エ
ポキシ樹脂、シクロヘキセンオキサイド基を有するエポ
キシ樹脂、トリシクロデセンオキサイド基を有するエポ
キシ樹脂、シクロペンテンオキサイド基を有するエポキ
シ樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂のエポ
キシ化物等の環式脂肪族エポキシ樹脂、フタル酸ジグリ
シジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエ
ステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、
ジグリシジルp−オキシ安息香酸、ダイマー酸グリシジ
ルエステル、トリグリシジルエステル等のグリシジルエ
ステル型エポキシ樹脂、ジグリシジルアニリン、テトラ
グリシジルアミノジフェニルメタン、トリグリシジルp
−アミノフェノール、トリグリシジル−p−アミノフェ
ノール、テトラグリシジルメタキシリレンジアミン、ジ
グリシジルトルイジン、テトラグリシジルビスアミノメ
チルシクロヘキサン等のグリシジルアミン型エポキシ樹
脂、ジグリシジルヒダントイン、グリシジルグリシドオ
キシアルキルヒダントイン等のヒダントイン型エポキシ
樹脂、トリアリルイソシアヌレート、トリグリシジルイ
ソシアヌレート等の複素環式エポキシ樹脂、フロログリ
シノールトリグリシジルエーテル、トリヒドロキシビフ
ェニルトリグリシジルエーテル、トリヒドロキシフェニ
ルメタントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリ
シジルエーテル、2−[4−(2,3−エポキシプロポ
キシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−
(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]エチル]フ
ェニル]プロパン、1,3−ビス[4−[1−[4−
(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−1−[4
−[1−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニ
ル]−1−メチルエチル]フェニル]エチル]フェノキ
シ]−2−プロパノール等の3官能型エポキシ樹脂、テ
トラヒドロキシフェニルエタンテトラグリシジルエーテ
ル、テトラグリシジルベンゾフェノン、ビスレゾルシノ
ールテトラグリシジルエーテル、テトラグリシドキシビ
フェニル等の4官能型エポキシ樹脂などが挙げられる。
用にあたって1種類のみに限定されるものではなく、2
種類以上の併用も可能である。また、上記の各エポキシ
樹脂と共に、一部以下の化合物、即ち、n−ブチルグリ
シジルエーテル、アリ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、スチレンオキサイド、
フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエー
テル、P.Sec−ブチルフェニルグリシジルエーテ
ル、グリシジルメタクリレート、ビニルシクロヘキセン
モノエポキサイド等の1官能性エポキシ化合物を用して
よい。
ホスフィン化合物(p2’)との反応、又は、エポキシ
樹脂(e1)とホスフィン化合物(p1’)及びキノン
化合物(k1)との反応によって生成する2級水酸基の
量が多くなって密着性が良好となる点、またリン原子の
含有量が調整しやすい点からビスフェノール型エポキシ
樹脂、特にビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェ
ノールF型エポキシ樹脂が好ましい。
においては、最終的に得られるリン原子含有エポキシ樹
脂のエポキシ当量を後述する適正範囲にでき、難燃効果
を飛躍的に向上できる点からエポキシ当量100〜50
0g/eqであることが好ましい。
酸基含有芳香族基とその他の芳香族基とをリン原子上に
有するホスフィン類(p2’)とは、下記一般式5
を表す)
基を表す)であらわされる構造のものが、難燃効果及び
耐水性が顕著なものとなり好ましい。これらは単独で用
いても、2種以上併用してもよい。
れる、フェノール性水酸基含有芳香族基とその他の芳香
族基とをリン原子上に有するホスフィン類(p2’)の
なかでも、特に、一般式5で表されるものとしては、ジ
フェニルホスフィニルハイドロキノンが好ましく、ま
た、一般式6で表されるものとしては、10−(2,5
−ジヒドロキシフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−
オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサ
イドが好ましい。
する方法を更に詳述すれば、具体的には、適度なグラフ
ト化率が得られ、かつゲル化が起こらない反応条件を適
宜選択すればよいが、例えば必要に応じて触媒の存在
下、上記各原料を20〜200℃で反応させる方法が挙
げられる。
るものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等のアルカリ金属水酸化物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン等の第三級アミン、テトラ
メ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、イミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等が
挙げられる。
存在下で行うことが、反応を制御しやすくなる点から好
ましい。使用し得る有機溶剤として、エポキシ樹脂に対
して不活性な点から、例えば、アセトン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノ
ール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、メト
キシプロパノール、メチルセロソルブ、エチルカルビト
ール、酢酸エチル、キシレン、トルエン、シクロヘキサ
ノール、N,N−ジメチルホルムアミド等が好ましい。
ル性水酸基含有芳香族基とその他の芳香族基とをリン原
子上に有するホスフィン類(p2’)の変成割合は、最
終的な組成物における全エポキシ樹脂成分を基準に定め
られる。
ポキシ樹脂成分に対するリン含有量が2〜8重量%の範
囲にあることが、前述した難燃性、耐水性、密着性等の
点から必須であり、当該変成量もこれに合致する様適宜
選択される。よって、エポキシ樹脂(A)に加え、更に
その他のエポキシ樹脂を併用する場合には、これも加え
た全エポキシ樹脂重量を基準にリン含有量が2〜8重量
%の範囲となる様選択される。従って、本発明において
は、方法1によりエポキシ樹脂(A)を製造するにあた
って、エポキシ樹脂(e1)と、フェノール性水酸基含
有芳香族基とその他の芳香族基とをリン原子上に有する
ホスフィン類(p2’)とを、 1)リン含有量が2〜8重量%の範囲となるように反応
させるか、 2)反応後、全エポキシ樹脂成分に対するリン含有量が
2〜8重量%の範囲となるように調整することが好まし
い。
ェノール型エポキシ樹脂を用いる場合には、最終的に得
られるエポキシ樹脂(A)のエポキシ当量が100〜5
00g/eqとなる様に反応させることが、前記リン含
有量が適正範囲に容易に調整できる点から好ましい。
香族基を有するホスフィン化合物(p1’)は、具体的
には、特に制限されるものではないが、例えば、下記一
般式7
す)又は、下記一般式4
す)であらわされる構造のものが好ましく、そのなかで
も、特に、一般式7で表されるものとしては、ジフェニ
ルホスフィニルハイドロキノンが好ましく、また、一般
式8で表されるものとしては、10−(2,5−ジヒド
ロキシフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−
10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイドが好
ましい。
1,4−ベンゾキノン、2−メチル−1,4−ベンゾキ
ノン、2−ブチル−1,4−ベンゾキノン、2−t−ブ
チル−1,4−ベンゾキノン、2−フェニル−1,4−
ベンゾキノン、2,5−ジメチル−1,4−ベンゾキノ
ン、2,6−ジメチル−1,4−ベンゾキノン、2,5
−ジt−ブチル−1,4−ベンゾキノン、2,6−ジt
−ブチル−1,4−ベンゾキノン、2,3、5−トリメ
チル−1,4−ベンゾキノン、2−メチル−5−イソプ
ロピル−1,4−ベンゾキノン、2,5−ジフェニル−
1,4−ベンゾキノン、2,5−ジヒドロキシ−1,4
−ベンゾキノン、1,4−ナフトキノン、2−アミノ−
1,4−ナフトキノン、2−メトキシ−1,4−ナフト
キノン、2−(4−メトキシフェニル)−1,4−ナフ
トキノン等が挙げられ、中でも反応性を制御しやすい点
から1,4−ベンゾキノン、1,4−ナフトキノンが好
ましい。
製造する方法を詳述すれば、以下の方法が挙げられる。
基を有するホスフィン化合物(p1’)、エポキシ樹脂
(e1)、キノン化合物(k1)及び有機溶剤を仕込
み、100℃以下で反応させ、その後100〜130℃
で反応させてホスフィン化合物(p1’)とキノン化合
物(k1)を反応させ、更に130〜160℃でエポキ
シ樹脂(e1)とを反応させる方法が生産性とリン含有
量の調整が容易になる点から好ましく、更に具体的に
は、攪拌機、還流冷却器、温度計及び原料投入口を有す
る反応機に有機溶剤と、リン原子上に芳香族基を有する
ホスフィン化合物(p1’)とを仕込み、常温から10
0℃、好ましくは40〜80℃に保ちホスフィン化合物
(p1’)を溶解、次いで、エポキシ樹脂(e1)を添
加し、均一溶解したらキノン化合物(k1)を40〜8
0℃で分割添加する。ここで、キノン化合物キノン化合
物(k1)は速やかにホスフィン化合物(p1’)と反
応し、発熱を伴うが、出来る限り温度が100℃を超え
ないようにする事が肝要である。即ち、100℃以下で
あればホスフィン化合物(p1’)とキノン化合物(k
1)との反応が選択的に反応するため好ましい。
後100℃以下で1〜10時間反応させた後、100〜
130℃で1〜5時間反応させ、ホスフィン化合物(p
1’)とキノン化合物(k1)との反応を完結させ、そ
の後、触媒を添加して130〜160℃で1〜10時間
かけて、前反応で生成したフェノール性水酸基含有ホス
フィン化合物とエポキシ樹脂を反応させる方法が挙げら
れる。反応の終点は、アミノアンチピリン法によるフェ
ノール性水酸基の定性方法でフェノール性水酸基がない
ことで容易に確認できる。
るものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等のアルカリ金属水酸化物、トリエチルアミ
ン、ベンジルジメチルアミン等の第三級アミン、テトラ
メ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、イミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等が
挙げられる。
存在下で行うことが、反応を制御しやすくなる点から好
ましい。使用し得る有機溶剤として、例えば、メチルセ
ロソルブ、エチルセロソルブ、キシレン、トルエン等が
好ましい。
化合物(p1’)とキノン化合物(k1)との反応割合
は、特に制限されるものではないがモル比率で(a
1’)/(a3’)=0.9〜1.5となる割合とする
ことが、エポキシ樹脂(A)へのリン原子の取り込み量
の調整が容易となる点から好ましい。
成物中の全エポキシ樹脂成分に対するリン含有量が2〜
8重量%の範囲にあることが、前述した難燃性、耐水
性、密着性等の点から必須であり、当該変成量もこれに
合致する様適宜選択される。よって、エポキシ樹脂
(A)に加え、更にその他のエポキシ樹脂を併用する場
合には、これも加えた全エポキシ樹脂重量を基準にリン
含有量が2〜8重量%の範囲となる様選択される。
終的に得られるエポキシ樹脂(A)は、エポキシ当量1
50〜1500g/eqなる範囲が好ましいが、なかで
も、硬化物の機械的性能、耐熱性などの点から200〜
800g/eqがより好ましい。
のリン原子含有量は、特に制限されるものでないが、組
成物中の全エポキシ樹脂中のリン原子含有量として2〜
8重量%の範囲である。リン含有量が少ないと密着性、
耐水性、難燃性の改善効果が得られず、逆にリン含有量
が多いと機械的物性の低下が認められる。特に、リン原
子含有量が当該範囲にある場合、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂よりも良好な密着性の硬化物を得ることがで
きる。また、組成物中のエポキシ樹脂成分としてエポキ
シ樹脂(A)のみを使用するのであれば、エポキシ樹脂
(A)中のリン原子含有量が2〜8重量%の範囲となる
ことは勿論のことである。
具体的には、次の方法にて測定される値である。即ち、 試料1gに硝酸25ml及び過塩素酸10mlを加えて内容物
を5〜10mlになるまで加熱分解しこの液を1000mlメスフ
ラスコに蒸留水で希釈する。
ラスコに入れ、硝酸10ml、0.25%バナジン酸アンモニウ
ム溶液を10ml及び5%モリブデン酸アンモニウム溶液10ml
を加えた後、蒸留水で標線まで希釈しよく振り混ぜ、放
置するこの発色液を石英セルに入れ、分光光度計を用い
て波長440nmの条件でブランク液を対照にして試料
およびリン標準液の吸光度を測定する。ここで、リン標
準液はリン酸カリウムを蒸留水でP=0.1mg/ml
として調整した液を100mlメスフラスコに10ml入れて蒸
留水で希釈したものである。
ン含有量(重量%)求める。
準液の吸光度/試料(g)
エポキシ樹脂(A)の他のエポキシ樹脂とは、具体的に
は、前記エポキシ樹脂(e1)として列挙した内、方法
1又は方法2の反応に供された樹脂の他のエポキシ樹脂
が何れも使用できる。よって、前記エポキシ樹脂(e
1)として列挙したなかで、方法1又は方法2の反応に
使用した樹脂を除く他のエポキシ樹脂を、エポキシ樹脂
(A)に併用することができ、この際、全エポキシ樹脂
成分とは、エポキシ樹脂(A)と他のエポキシ樹脂との
全量を意味する。
いられる硬化剤(B)としては、特に限定されるもので
はないが、例えば、ジシアンジアミド、イミダゾール、
BF3 −アミン錯体、グアニジン誘導体等の潜在性アミ
ン系硬化剤、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェ
ニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどの芳香族
アミン類、シクロホスファゼンオリゴマー、フェノール
類とトリアジン環を有する化合物、或いはフェノール類
とトリアジン環とアルデヒド類の混合物または縮合物等
の窒素原子含有化合物、フェノールノボラック樹脂、ク
レゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック
樹脂、ポリアミド樹脂、無水マレイン酸、無水フタル
酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水ピロメリット酸な
どの酸無水物系硬化剤等をが挙げられる。これらの硬化
剤は単独で使用しても、2種以上併用してもよい。
が相乗的に向上する点からジシアンジアミドに代表され
る窒素原子を含有する硬化剤、フェノール類とトリアジ
ン環とアルデヒド類の混合物または縮合物が好ましい。
ずれも使用できるが、例えば、ベンジルジメチルアミン
等の第3級アミン、イミダゾール、有機酸金属塩、ルイ
ス酸、アミン錯塩等が挙げられ、これらは単独のみなら
ず2種以上の併用も可能である。
に加え、更に有機溶剤を使用してもよく、特に電気積層
板用組成物としては、この有機溶剤は必須の成分とな
る。ここで、使用し得る有機溶媒は、特に限定されるも
のではないが、例えば、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノー
ル、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、メトキ
シプロパノール、メチルセロソルブ、エチルカルビトー
ル、酢酸エチル、キシレン、トルエン、シクロヘキサノ
ール、N,N−ジメチルホルムアミドなどが挙げられ、
これらの溶剤は、適宜に2種または、それ以上の混合溶
剤として使用することも可能である。
はないが、特に電気積層板用としては、ガラスクロスへ
の含浸性の点から、固形分換算で20〜80重量%とな
る範囲であることが好ましい。
必要に応じて種々の添加剤、難燃剤、充填剤等を適宜配
合することが出来る。
気積層板用として極めて有用であるが、硬化剤と組み合
わせによって、例えば接着剤、注型、塗料等の各種用途
に使用できる。即ち、本発明のエポキシ樹脂組成物は、
耐熱性を低下させることなく、非ハロゲン系の難燃性硬
化物を得られることから、封止、積層、塗料などの用途
特にガラスエポキシ積層板やIC封止材用に適し、さら
に金属密着性に優れるのでレジストや塗料用途にも適す
る被覆用エポキシ樹脂組成物を提供することが出来る。
また、電気積層板用としては銅箔との密着性に優れる点
から樹脂付き銅箔等のいわゆるビルドアップ積層板用組
成物として特に有用である。
物から積層板を製造する方法としては、特に制限されな
く、公知慣用の方法によって製造することができるが、
例えばガラスクロス等の基板に本発明のエポキシ樹脂組
成物を樹脂量30〜70重量%となる割合で含浸してプ
リプレグとし、次いでこのプリプレグの1〜10枚を加
熱プレスして得る方法が挙げられる。
より具体的に説明する。尚、例中において「部」および
「%」は特に断りのない限りすべて重量基準である。
尚、リン含有量は、以下の方法にて測定した。
及び過塩素酸10mlを加えて内容物を5〜10mlになるまで
加熱分解しこの液を1000mlメスフラスコに蒸留水で希釈
する。この試料液10mlを100mlメスフラスコに入れ、硝
酸10ml、0.25%バナジン酸アンモニウム溶液を10ml及び5
%モリブデン酸アンモニウム溶液10mlを加えた後、蒸留
水で標線まで希釈しよく振り混ぜ、放置するこの発色液
を石英セルに入れ、分光光度計を用いて波長440nm
の条件でブランク液を対照にして試料およびリン標準液
の吸光度を測定する。リン標準液はリン酸カリウムを蒸
留水でP=0.1mg/mlとして調整した液を100ml
メスフラスコに10ml入れて蒸留水で希釈する。
/試料(g)
ポキシ樹脂100部とジフェニルホスフォニルハイドロ
キノン33部とを触媒存在下で150℃にて5時間反応
させて、エポキシ当量432g/eqでリン含有量2.
5重量%の目的のエポキシ樹脂を得た。以下、これを樹
脂(A−1)と略記する。
ポキシ樹脂100部とジフェニルホスフォニルハイドロ
キノン43部を触媒存在下で150℃にて5時間反応さ
せて、エポキシ当量481g/eqでリン含有量3.0
重量%の目的のエポキシ樹脂を得た。以下、これを樹脂
(A−2)と略記する。
キシ樹脂100部と10−(2,5−ジヒドロキシフェ
ニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホス
ファフェナンスレン−10−オキサイド37部とを触媒
存在下で160℃にて5時間反応させて、リン含有量
2.6重量%でエポキシ当量が460g/eqの目的樹
脂を得た。以下、これを樹脂(A−3)と略記する。
キシ樹脂100部と10−(2,5−ジヒドロキシフェ
ニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホス
ファフェナンスレン−10−オキサイド46部とを混合
し、リン含有量3.0重量%でエポキシ当量500g/
eqのエポキシ樹脂を得た。以下これを(A−4)と略
記する。
キシ樹脂100部と10−(2,5−ジヒドロキシフェ
ニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホス
ファフェナンスレン−10−オキサイド23部とを触媒
存在下で160℃にて5時間反応させて、リン含有量
1.8重量%でエポキシ当量が314g/eqの目的樹
脂を得た。以下、これを樹脂(A−5)と略記する。
(A−4)を各別にメチルエチルケトンで溶解させ、次
いで予めメチルセロソルブ、ジメチルホルムアミドに溶
解させておいた硬化剤ジシアンジアミドと硬化促進剤2
エチル4メチルイミダゾールを加えて、不揮発分(N
V)が55%なる混合溶液を調製した。この際の硬化剤
の量としてはエポキシ樹脂中のエポキシ基に対して活性
水素当量が0.5当量となるような割合にし、また、硬
化促進剤量はプリプレグのゲルタイムが170℃で12
0秒になる割合にした。
基材であるガラスクロスWEA 7628 H258N
〔日東紡(株)製〕に含浸させ、160℃3分乾燥させ
て樹脂分40%のプリプレグを作製した。次いで、得ら
れたプリプレグを8枚重ね合わせ、圧力3.9MN/m
2、加熱温度170℃、加熱時間120分の条件で硬化
させて積層板を作製した。
度、層間剥離強度、難燃性、Tg(ガラス転移温度)、
PCT吸水率、耐ハンダ性の各物性を試験した。その結
果を第1表に示す。尚、各試験は以下の方法に従った。 [ピール強度] JIS−K6481に準拠した。 [層間剥離強度] JIS−K6481に準拠した。 [難燃性] UL規格に準拠 [Tg(ガラス転移温度)]DMA法にて測定。昇温ス
ピード3℃/min [吸水率;PCT(プレッシャークッカー試験)にて1
21℃/湿度100%で処理した前後の重量変化(wt
%)を吸水率として測定] [耐ハンダ性;常態およびPCT処理後の積層板を26
0℃のハンダ浴に30秒浸せきさせてその状態変化を観
察した] 判定基準:◎:外観変化なし、△:ミーズリングあり、
×:フクレ発生
ポキシ樹脂(EPICLON 1051−75M:大日
本インキ化学工業株式会社製)を用いる以外は、実施例
1〜4と同様にしてワニス及び積層板を作製し、評価を
行った。
シ樹脂(EPICLON1121−75M:大日本イン
キ化学工業株式会社製)を用いる以外は、実施例1〜4
と同様にしてワニス及び積層板を作製し、評価を行っ
た。
施例1〜4と同様にしてワニス、積層板を作製し、評価
を行った。
10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド54
部(0.25モル)を加えて攪拌下70℃に昇温し、完
全に溶解してからエポキシ当量が142g/eqのナフ
タレン型エポキシ樹脂(EPICLON HP−403
2D:大日本インキ化学工業株式会社製)を142部添
加して溶解し、次いで1,4,ベンゾキノン25部
(0.23モル)を2時間かけて少量づつ添加した。添
加終了後125℃で2時間保ったのちキシレンを脱溶剤
し、80℃に冷却してトリフェニルホスフィン0.06
部添加して160℃にて8時間反応させてから、リン含
有量3.3重量%でエポキシ当量が430g/eqの目
的樹脂を得た。以下、これを樹脂(A−6)と略記す
る。
10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド54
部(0.25モル)を加えて攪拌下70℃に昇温し、完
全に溶解してからエポキシ当量が172g/eqのビス
フェノールF型エポキシ樹脂(EPICLON 830
S:大日本インキ化学工業株式会社製)を163部添加
して溶解し、次いで1,4,ベンゾキノン25部(0.
23モル)を2時間かけて少量づつ添加した。添加終了
後125℃で2時間保ったのちキシレンを脱溶剤し、5
0℃に冷却してトリフェニルホスフィン0.06部添加
して160℃にて7時間反応させてから、リン含有量
3.0重量%でエポキシ当量が485g/eqの目的樹
脂を得た。以下、これを樹脂(A−7)と略記する。
10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド54
部(0.25モル)を加えて攪拌下70℃に昇温し、完
全に溶解してからエポキシ当量が172g/eqのビス
フェノールA型エポキシ樹脂(EPICLON 850
CRP:大日本インキ化学工業株式会社製)を186部
添加して溶解し、次いで1,4,ナフトキノン36部
(0.23モル)を2時間かけて少量づつ添加した。添
加終了後125℃で2時間保ったのちキシレンを脱溶剤
し、50℃に冷却してトリフェニルホスフィン0.06
部添加して160℃にて12時間反応させてから、リン
含有量2.7重量%でエポキシ当量が490g/eqの
目的樹脂を得た。以下、これを樹脂(A−8)と略記す
る。
10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド54
部(0.25モル)を加えて攪拌下70℃に昇温し、完
全に溶解してから溶解し、次いで1,4,ナフトキノン
33部(0.21モル)を2時間かけて少量づつ添加し
た。添加終了後125℃で2時間保ったのちエポキシ当
量が180g/eqのフェノールノボラック型エポキシ
樹脂(EPICLON N−740:大日本インキ化学
工業株式会社製)を267部添加してキシレンを脱溶剤
し、50℃に冷却してトリフェニルホスフィン0.06
部添加して160℃にて8時間反応させてから、リン含
有量1.9重量%でエポキシ当量が350g/eqの目
的樹脂を得た。以下、これを樹脂(A−9)と略記す
る。
(A−8)を各別にメチルエチルケトンで溶解させ、次
いで予めメチルセロソルブ、ジメチルホルムアミドに溶
解させておいた硬化剤ジシアンジアミドと硬化促進剤2
エチル4メチルイミダゾールを加えて、不揮発分(N
V)が55%なる混合溶液を調製した。この際の硬化剤
の量としてはエポキシ樹脂中のエポキシ基に対して活性
水素当量が0.5当量となるような割合にし、また、硬
化促進剤量はプリプレグのゲルタイムが170℃で12
0秒になる割合にした。
基材であるガラスクロスWEA 7628 H258N
〔日東紡(株)製〕に含浸させ、160℃3分乾燥させ
て樹脂分40%のプリプレグを作製した。
わせ、圧力3.9MN/m2、加熱温度170℃、加熱
時間120分の条件で硬化させて積層板を作製した。
度、層間剥離強度、難燃性、Tg(ガラス転移温度)、
PCT吸水率、耐ハンダ性の各物性を試験した。その結
果を第2表に示す。
ンで溶解させ、次いでフェノール骨格とトリアジン骨格
を有する窒素含有量13%のアミノトリアジンノボラッ
ク樹脂(フェノライトKA−7054、大日本インキ化
学工業株式会社製)を当量配合と硬化促進剤2エチル4
メチルイミダゾールを加えて、不揮発分(NV)が55
%なる混合溶液を調製し、実施例12〜14と同様にし
てワニス及び積層板を作製し、評価を行った。
施例12〜14と同様にしてワニス及び積層板を作製
し、評価を行った。
ポキシ樹脂(EPICLON 1051−75M:大日
本インキ化学工業株式会社製)を用いる以外は、実施例
1〜3と同様にしてワニス及び積層板を作製し、評価を
行った。
シ樹脂(EPICLON1121−75M:大日本イン
キ化学工業株式会社製)を用いる以外は、実施例1〜3
と同様にしてワニス及び積層板を作製し、評価を行っ
た。
方に代わるハロゲンフリーの難燃処方として、優れた難
燃効果を発現させると共に、成形品の耐熱性、耐水性に
優れ、また電気積層板用途における密着性に優れる難燃
性エポキシ樹脂組成物を提供することができる。
着剤、注型、塗料等種々の分野に使用出来るものの、と
りわけ電気積層用途において有用である。
Claims (17)
- 【請求項1】 リン原子上に芳香族基を有するホスホニ
ウム基(p1)を分子構造中に有するエポキシ樹脂
(A)と、硬化剤(B)とを必須成分としており、か
つ、全エポキシ樹脂成分に対するリン含有量が2〜8重
量%の範囲にあることを特徴とする難燃性エポキシ樹脂
組成物。 - 【請求項2】 エポキシ樹脂(A)が、エポキシ当量1
50〜1500g/eqのものである請求項1記載の組
成物。 - 【請求項3】 エポキシ樹脂(A)が、分子構造中に、
リン原子上に芳香族基を有するホスホニウム基(p1)
を置換基として有するアリーレンジオキシド基(p2)
を有するものである請求項1又は2記載の組成物。 - 【請求項4】 エポキシ樹脂(A)が、エポキシ樹脂
(e1)に、フェノール性水酸基含有芳香族基とその他
の芳香族基とをリン原子上に有するホスフィン類(p
2’)を反応させた構造ものである請求項1、2又は3
記載の組成物。 - 【請求項5】 エポキシ樹脂(A)が、リン原子上に芳
香族基を有するホスフィン化合物(p1’)及びキノン
化合物(k1)の反応生成物にエポキシ樹脂(e1)を
反応させた構造のものである請求項1、2又は3記載の
組成物。 - 【請求項6】 エポキシ樹脂(e1)が、ジヒドロキシ
ナフタレンのジグリシジルエーテル、又は、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂である請求項4又は5記載の組成
物。 - 【請求項7】 ビスフェノール型エポキシ樹脂が、エポ
キシ当量100〜500g/eqのものである請求項6
記載の組成物。 - 【請求項8】 リン原子上に芳香族基を有するホスホニ
ウム基(p1)が、下記構造式1 【化1】 (式中、R1、R2は、水素原子又はアルキル基を表
す。)又は、下記構造式2 【化2】 (式中、R3、R4は、水素原子又はアルキル基を表
す。)で表されるものである請求項1〜7の何れか1つ
に記載の組成物。 - 【請求項9】 硬化剤(B)が、窒素原子を含有するも
のである請求項1〜8の何れか1つに記載の組成物。 - 【請求項10】 更に、有機溶剤(C)を含有する請求
項1〜9の何れか1つに記載の組成物。 - 【請求項11】 エポキシ樹脂(e1)と、フェノール
性水酸基含有芳香族基とその他の芳香族基とをリン原子
上に有するホスフィン類(p2’)とを、 1)リン含有量が2〜8重量%の範囲となるように反応
させるか、 2)反応後、全エポキシ樹脂成分に対するリン含有量が
2〜8重量%の範囲となるように調整することを特徴と
する難燃性エポキシ樹脂の製造方法。 - 【請求項12】 エポキシ樹脂(e1)と、フェノール
性水酸基含有芳香族基とその他の芳香族基とをリン原子
上に有するホスフィン類(p2’)とを、リン含有量が
2〜8重量%の範囲となるように反応させる請求項11
記載の製造方法。 - 【請求項13】 エポキシ樹脂(e1)、リン原子上に
芳香族基を有するホスフィン化合物(p1’)及びキノ
ン化合物(k1)を有機溶媒存在下に反応させることを
特徴とする難燃性エポキシ樹脂の製造方法。 - 【請求項14】 リン原子上に芳香族基を有するホスフ
ィン化合物(p1’)、キノン化合物(k1)の反応割
合が、モル比率で、(p1’)/(k1)=0.9〜
1.5となる割合である請求項13記載の製造方法。 - 【請求項15】 反応容器内に、リン原子上に芳香族基
を有するホスフィン化合物(p1’)、エポキシ樹脂
(e1)、キノン化合物(k1)及び有機溶剤を仕込
み、100℃以下で反応させ、その後100〜130℃
で反応させてホスフィン化合物(p1’)とキノン化合
物(k1)を反応させ、更に130〜160℃でエポキ
シ樹脂(e1)とを反応させる請求項13又は14記載
の製造方法。 - 【請求項16】 エポキシ樹脂(e1)が、ジヒドロキ
シナフタレンのジグリシジルエーテル、又は、ビスフェ
ノール型エポキシ樹脂である請求項11〜15の何れか
1つに記載の製造方法。 - 【請求項17】 ジヒドロキシナフタレンのジグリシジ
ルエーテル及びビスフェノール型エポキシ樹脂が、エポ
キシ当量100〜500g/eqのものである請求項1
6記載の製造方法。
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