JP3327038B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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Description
着用、塗料用、特にガラスエポキシ樹脂積層板用に適す
るエポキシ樹脂組成物に関するものである。
えに電気電子材料部品を中心に幅広く使用される。
シ積層板に代表されるように高い難燃性が求められる
が、エポキシ樹脂単独では充分な効果が得られないた
め、このエポキシ樹脂にハロゲン系の難燃剤を多く併用
しているのが現状である。
ような有機ハロゲン物質の毒性が大きな問題となってお
り、ハロゲンの使用量を低減できるか、ハロゲンを代替
できる他の化合物を使用した難燃剤、あるいは難燃処方
が強く求められている。
添加する方法などが考案されている。
難燃剤を用いて充分な難燃性を付与するためには、多量
に配合する必要があり、その結果耐熱性、耐湿性などと
いった基本的な物性を著しく損なうという欠点を有して
いる。
物性の改善されたエポキシ樹脂組成物を提供することを
目的とする。
に鑑みて鋭意検討した結果、フェノール類とトリアジン
環を有する化合物等の特定組成を有する混合物又は共縮
合物を、リン含有化合物とともにエポキシ樹脂硬化剤と
して用いた場合には、上記課題が解決されることを見い
出し、本発明を完成するに至った。
とリン含有化合物からなるエポキシ樹脂組成物におい
て、硬化剤として、フェノール類とトリアジン環を有す
る化合物とアルデヒド類との縮合物を使用することを特
徴とするエポキシ樹脂組成物に関する。
なうことなく、高い難燃性さらには耐半田性、および金
属密着性に優れる硬化物を与えることができ、積層、成
型、接着、塗料、特にガラス等の基材からなるエポキシ
樹脂積層板用に適するエポキシ樹脂組成物を提供するも
のである。
環を有する化合物とアルデヒド類との縮合物を得るため
の前記フェノール類としては、特に限定されるものでは
なく、たとえばフェノール、あるいはクレゾール、キシ
レノール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニ
ルフェノール、オクチルフェノールなどのアルキルフェ
ノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビス
フェノールS、レゾルシン、カテコールなどの多価フェ
ノール類、ハロゲン化フェノール、フェニルフェノー
ル、アミノフェノールなどが挙げられる。またこれらの
フェノール類は、その使用にあたって1種類のみに限定
されるものではなく、2種以上の併用も可能である。
環を有する化合物とアルデヒド類との縮合物を得るため
のトリアジン環を含む化合物としては、特に限定される
ものではないが、次の一般式(I)及び/又は一般式(I
I)で表わされる化合物であることが好ましい。
ルキル基、フェニル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシル
アルキル基、エーテル基、エステル基、酸基、不飽和
基、シアノ基、ハロゲン原子のいずれかを表す)
ルキル基、フェニル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシル
アルキル基、エステル基、酸基、不飽和基、シアノ基、
ハロゲン原子のいずれかを表す) 一般式(I)中、R1、R2、R3のうち少なくとも1つが
アミノ基であることが好ましい。
は、具体的にはメラミン、あるいはアセトグアナミン、
ベンゾグアナミンなどのグアナミン誘導体、シアヌル
酸、あるいはメチルシアヌレート、エチルシアヌレー
ト、アセチルシアヌレート、塩化シアヌルなどのシアヌ
ル酸誘導体等が挙げられる。これらの中でも、R1、
R2、R 3のうちのいずれか2つ又は3つがアミノ基であ
るメラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミンなど
のグアナミン誘導体がより好ましい。
ちの少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。
一般式(II)で示される化合物としては、具体的にはイ
ソシアヌル酸、あるいはメチルイソシアヌレート、エチ
ルイソシアヌレート、アリルイソシアヌレート、2−ヒ
ドロキシエチルイソシアヌレート、2−カルボキシルエ
チルイソシヌレート、塩素化イソシアヌル酸などのイソ
シアヌル酸誘導体などが挙げられる。これらの中でもR
4、R5、R6のすべてが水素原子であるイソシアヌル酸
が最も好ましい。またこの互変異性体である一般式
(I)で表わされる化合物に当たるシアヌル酸も同様に
好ましい化合物である。
みに限定されるものではなく2種以上を併用することも
可能である。本発明のフェノール性組成物を得るための
アルデヒド類は特に限定されるものではないが、取扱い
の容易さの点からホルムアルデヒドが好ましい。ホルム
アルデヒドとしては、特に限定するものではないが、代
表的な供給源としてホルマリン、パラホルムアルデヒド
等が挙げられる。
する化合物とアルデヒド類との縮合物は、フェノール類
とトリアジン環を有する化合物とアルデヒド類とを反応
させて得られるフェノール樹脂組成物として得られ、該
組成物は未反応アルデヒド類を含まず、かつメチロール
基を実質的に含まないことを特徴とするものである。未
反応アルデヒド類を含まず、かつメチロール基を実質的
に含まないことによりエポキシ樹脂硬化剤として使用す
る場合、エポキシ樹脂との配合安定性が極めて良くなる
という効果を有する。
れる未反応一官能性フェノール単量体は3重量%以下で
あることが好ましい。未反応一官能性フェノール単量体
を3重量%以下にすることによりエポキシ樹脂との配合
安定性が向上し、得られる硬化物の耐熱性、耐湿性が良
くなるという効果がある。
フェノール単量体とは1分子中にエポキシ基と反応し得
るフェノール性の水酸基を1つだけ含むフェノール単量
体を意味する。
るための代表的な方法について説明する。まず、前記し
たフェノール類とアルデヒド類とトリアジン環を有する
化合物とを塩基性あるいは酸性触媒下で反応させる。こ
の時、系のpHは特に限定されるものではないがトリア
ジン環を含む化合物の多くが塩基性溶液に容易に溶解す
ることから、塩基性触媒下で反応させるのが好ましく、
さらに塩基性触媒としてアミン類を使用することが好ま
しい。また、各原料の反応順序も特に制限はなく、フェ
ノール類、アルデヒド類をまず反応させてからトリアジ
ン環を有する化合物を加えても、逆にトリアジン環を有
する化合物とアルデヒド類を反応させてからフェノール
類を加えても、同時に全ての原料を加えて反応させても
良い。この時、フェノール類に対するアルデヒド類のモ
ル比は特に限定されるものではないが0.2〜1.5
で、好ましくは0.4〜0.8である。またフェノール
類に対するトリアジン環を有する化合物との重量比は1
0〜98:90〜2で好ましくは50〜95:50〜5
である。フェノール類の重量比が10%以下では樹脂化
することが困難となり、98%以上では充分な難燃効果
を得ることができなくなるので、好ましくない。
ないが、塩基性触媒としては、例えば水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化バリウム等のアルカリ金属
およびアルカリ土類金属の水酸化物、およびこれらの酸
化物、アンモニア、1〜3級アミン類、ヘキサメチレン
テトラミン、炭酸ナトリウム等が挙げられ、酸触媒とし
ては、例えば塩酸、硫酸、スルホン酸等の無機酸、シュ
ウ酸、酢酸等の有機酸、ルイス酸、あるいは酢酸亜鉛な
どの2価金属塩等が挙げられる。
気電子材料用のエポキシ樹脂硬化剤として使用される場
合には、金属などの無機物が触媒残として残ることは好
ましくないことから、塩基性の触媒としてはアミン類、
酸性の触媒としては有機酸を使用するのが好ましい。
在下で行ってもよい。次に必要に応じて中和、水洗して
塩類などの不純物を除去する。ただし触媒にアミン類を
使用した場合には行わないことが望ましい。
ノール類、溶媒等を常圧蒸留、真空蒸留等の常法にした
がって除去する。この時、本発明の硬化剤樹脂組成物の
特徴である未反応のアルデヒド類とメチロール基を実質
的に含まない樹脂組成物を得るためには120℃以上の
加熱処理を必要とする。120℃以下の加熱処理ではメ
チロール基を実質的に消滅させるのは困難である。また
120℃以上の温度であれば充分時間をかけることによ
りメチロール基を消滅させることができるが、効率的に
消滅させるにはより高い温度、好ましくは150℃以上
の加熱処理を行うことが好ましい。この時高温において
はノボラック樹脂を得るときの常法にしたがい、加熱と
ともに蒸留することが好ましい。またこの時前記したよ
うに未反応一官能性のフェノール単量体類を3重量%以
下にすることが好ましい。
成物は、未反応アルデヒド類を含まず、かつメチロール
基を実質的に含まないことを特徴とするものである。本
発明のエポキシ樹脂組成物を得るための前記エポキシ樹
脂とは、1分子中に1個以上のオキシラン環を有する化
合物をいい、代表的なものとしては、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂、ポリフェノール型エポキシ樹脂、脂肪
族エポキシ樹脂、芳香族エステル型エポキシ樹脂、環状
脂肪族エステル型エポキシ樹脂、脂肪族エステル型エポ
キシ樹脂、エーテルエステル型エポキシ樹脂、およびエ
ポキシ化大豆油の如き非グリシジル系エポキシ樹脂およ
びこれらの臭素あるいは塩素等のハロゲン置換体等が挙
げられる。これらのエポキシ樹脂を単独又は数種類混合
して使用しても何等差し支えない。
にリン原子を含む化合物をいい、例えばリン酸、および
リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステ
ル、含ハロゲンリン酸エステル、これらリン酸エステル
の機能的誘導体、重合性りん化合物、含窒素リン化合
物、ホスフィン類、ホスフィンオキサイド類、トリメチ
ルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリフェニ
ルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリフェニ
ルホスファイト、ジブチルハイドロジエンホスファイ
ト、ジブチルホスフェート、トリスクロロエチルホスフ
ェート、トリスクロロプロピルホスフェート、トリスジ
クロロプロピルホスフェート、トリスクレジルホスフェ
ート、トリスキシレニルホスフェート、クレジルジフェ
ニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェー
ト、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェート、ジフ
ェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェー
ト、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン
オキサイド、フェニルジアリルホスフィンオキサイドや
赤リンなどが例示される。
成物とリン含有化合物との混合割合は、特に限定される
ものではないが、エポキシ樹脂(A)とフェノール樹脂
組成物(B)とリン含有化合物(C)との重量比がA:
B:C=100:10〜100:5〜60の比率で配合
されることが好ましい。
させるに際して、必要に応じて硬化促進剤を使用するこ
とができる。硬化促進剤としては、一般にエポキシ化合
物の硬化に用いられている種々のものの使用が可能であ
る。例えばイミダゾールおよびその誘導体、ホスフィン
化合物、アミン類、BF3アミン化合物などが例示され
る。
て使用される溶剤としては、特に限定されず、必要に応
じて種々のものが使用出来る。例えば、アセトン、メチ
ルエチルケトン、トルエン、キシレン、メチルイソブチ
ルケトン、酢酸エチル、エチ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、メタノー
ル、エタノールなどが挙げられ、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。
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。本発明のエポキシ樹脂組成物は、
積層板用のみならず、半導体封止材、注型材料、筐体、
床材、接着剤、電絶塗料等に使用することができる。
が、本発明はこの実施例のみに限定されるものではな
い。以下、%は「重量%」を、部は「重量部」を表わす
ものとする。
5%ホルマリン51部、およびシュウ酸0.47部を加
え、発熱に注意しながら徐々に100℃まで昇温した。
100℃にて5時間反応させた後、常圧下にて水を除去
しながら180℃まで2時間かけて昇温し、次いで減圧
下にて未反応のフェノールを除去し、軟化点103℃の
フェノール樹脂組成物を得た。
られた組成物中のフェノール類とトリアジン環を有する
化合物の重量比率、未反応ホルムアルデヒド量、メチロ
ール基の存在の有無、および未反応フェノールモノマー
量は次のように求めた。 <フェノールとトリアジン環を有する化合物(ベンゾグ
アナミン)の重量比率>180℃、減圧下にて反応系外
に除去した流出物中のフェノール含量をガスクロマトグ
ラフィから算出し、仕込みのフェノール部数から引いて
組成物中のフェノール存在量とした。ベンゾグアナミン
は仕込み量がそのまま組成物中に含まれることとした。
両者の比率を存在比とした。 カラム:30%セライト545カルナバワックス2m×
3mmΦ カラム温度:170℃ 注入口温度:230℃ 検出器:FID キャリアガス:N2ガス 1.0kg/cm2 測定法:内部標準法 <未反応ホルムアルデヒド量>蒸留水50gに細かく粉
砕した組成物約5gを加え、室温で24時間保持した。
pH計にセットし、N/10塩酸水溶液を加えてpH=
4.0に調整した。これにpH=4.0に調整した7%
ヒドロキシルアミン水溶液50mlを加え、アルミ箔等
で密封して30分放置した。その後pH計にセットし、
1Nの水酸化ナトリウム溶液でpH=4.0に中和する
まで滴定する。次式により遊離ホルムアルデヒド量を決
定した。
脂組成物中に存在するメチロール基を測定した。 装置:日本電子(株)製 GSX270 プロトン:270MHz 測定溶媒:重メタノールあるいは重アセトン 基準物質:テトラメチルシラン 測定条件 パルス条件:45゜×4000times パルス間隔:2秒 得られたチャートの60〜70ppmに現れ、ノイズと
明確に区別され得るピークを用いて判定した。ピークが
認められた場合を「有」、認められない場合を「無」と
した。 <未反応フェノールモノマー量>先に示したガスクロマ
トグラフィと同様の測定条件において組成物中のフェノ
ールモノマー含量を測定した。このようにして求められ
た各成分量は表1にまとめて記した。
びトリエチルアミン0.47部を加え、80℃にて3時
間反応させた。メラミン19部を加えさらに1時間反応
させた後、常圧下にて水を除去しながら120℃まで昇
温し、温度を保持したまま2時間反応させた。常圧下に
て水を除去しながら180℃まで2時間かけて昇温し、
次いで減圧下にて未反応のフェノールを除去し、軟化点
136℃のフェノール樹脂組成物を得た。フェノールと
メラミンの重量比率、未反応ホルムアルデヒド量、メチ
ロール基の存在の有無、および未反応フェノールモノマ
ー量を求め、結果を表1にまとめて示した。
びトリエチルアミン0.47部を加え、80℃にて3時
間反応させた。次にメラミン14部とベンゾグアナミン
14部を加えてさらに2時間反応させた。以下合成例2
と同様の方法で反応させて軟化点130℃のフェノール
樹脂組成物を得た。合成例1と同様にしてフェノールと
メラミン、ベンゾグアナミンの重量比率、未反応ホルム
アルデヒド量、メチロール基の存在の有無、および未反
応フェノールモノマー量を求め、結果を表1にまとめて
示した。
ルマリン43部を加え80℃にて4時間反応させた。次
に常圧下にて水を除去しながら120℃まで昇温し、温
度を保持したまま2時間反応させた。次に常圧下にて水
を除去しながら180℃まで2時間かけて昇温し、減圧
下にて未反応のフェノールを除去し、軟化点110℃の
フェノール樹脂組成物を得た。フェノールとシアヌル酸
の重量比率、未反応ホルムアルデヒド量、メチロール基
の存在の有無、および未反応フェノールモノマー量を求
め、結果を表1にまとめて示した。
ト11部、41.5%ホルマリン36部、メタノール2
0部及びシュウ酸1.1部を加え、以下合成例1と同様
の方法で反応させて軟化点98℃のビスフェノール樹脂
組成物を得た。ビスフェノールとトリアリルイソシヌレ
ートの重量比率は仕込み値の比率を用い、未反応ホルム
アルデヒド量、メチロール基の存在の有無、および未反
応フェノールモノマー量は前述した方法にしたがって求
め、結果を表1にまとめて示した。
る前に常圧に戻して、未反応フェノールが残存するよう
にした以外は、合成例2と同様の方法にて軟化点130
℃のフェノール樹脂組成物を得た。フェノールとメラミ
ンの重量比率、未反応ホルムアルデヒド量、メチロール
基の存在の有無、および未反応フェノールモノマー量を
求め、結果を表1にまとめて示した。
ェノールノボラック樹脂〔大日本インキ化学工業株式会
社製:TD−2131〕を「PN」と略記する。未反応
ホルムアルデヒド量、メチロール基の存在の有無、およ
び未反応フェノールモノマー量は前述した方法にしたが
って求め、結果を表1にまとめて示した。
エポキシ樹脂:エポキシ当量190〕100部に対し
て、硬化剤としてN1〜N6、PNの組成物と、以下に
示す各種リン含有化合物を各々表2に示した割合にて配
合した。 <リン含有化合物と略号> TPP:トリフェニルホスフェート HDP:ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェート CP:ホスフォノアミド系難燃剤(ピロバテックスCP
〔チバガイギー社製〕) この時、エピクロン850及び硬化剤とリン含有化合物
は予めそれぞれメチルエチルケトン/ジメチルホルアミ
ド=50/50重量部の混合溶剤に溶解させてから使用
した。次いで各々に促進剤として2−エチル4−メチル
イミダゾール(以下、2E4MZと略記する。)0.2
部を加えて、さらに溶液の不揮発分をメチルエチルケト
ンにて55%に調整し、実施例1〜5および比較例1〜
2の混合溶液を調整した。
スに含浸させ、160℃で3分間乾燥してプリプレグを
得た。このプリプレグを8枚重ね、その両面に35μの
銅箔を重ね、170℃、圧40kgf/cm2にて1時
間加熱加圧成型して厚さ1.5mmの両面銅張積層板を
作製した。
し、銅箔除去した後、各物性試験を行った処、表2に示
されるような結果が得られた。
℃水蒸気下中で、所定時間試験片を処理した。
半田浴に20sec浸漬して評価を行った。評価は、その
試験片の外観、特にミーズリングの有無を目視判定によ
り行った。
ング発生 ×:ミーズリング有り
リン含有エポキシ樹脂組成物よりも高い難燃性、耐熱
性、耐湿性を有し、さらには耐半田性、金属密着性に優
れる硬化物を与えることができる。
Claims (10)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂と硬化剤とリン含有化合物
とからなるエポキシ樹脂組成物において、硬化剤とし
て、フェノール類とトリアジン環を有する化合物とアル
デヒド類との縮合物を使用することを特徴とするエポキ
シ樹脂組成物。 - 【請求項2】 前記縮合物が、フェノール類とトリアジ
ン環を有する化合物とアルデヒド類とを反応させて得ら
れる、未反応アルデヒド類を含まず、かつメチロール基
を実質的に含まないフェノール樹脂組成物として使用さ
れる請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項3】 トリアジン環を有する化合物が、一般式
(I)で示される化合物及び/又は一般式(II)で示さ
れる化合物であることを特徴とする請求項1又は2記載
のエポキシ樹脂組成物。 【化1】 (式中、R1、R2、R3は、アミノ基、アルキル基、フ
ェニル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシルアルキル基、
エーテル基、エステル基、酸基、不飽和基、シアノ基、
ハロゲン原子のいずれかを表す) 【化2】 (式中、R4、R5、R6は、水素原子、アルキル基、フ
ェニル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシルアルキル基、
エステル基、酸基、不飽和基、シアノ基、ハロゲン原子
のいずれかを表す) - 【請求項4】 一般式(I)中、R1、R2、R3のうちの
少なくとも1つがアミノ基であることを特徴とする請求
項1、2又は3記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項5】 一般式(I)中、R1、R2、R3のうちの
いずれか2つがアミノ基であることを特徴とする請求項
4記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項6】 一般式(I)中、R1、R2及びR3がアミ
ノ基であることを特徴とする請求項4記載のエポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項7】 一般式(II)中、R4、R5及びR6が水
素であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項
記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項8】 フェノール樹脂組成物中に含まれる未反
応の一官能性フェノール単量体類が3重量%以下である
請求項2記載の組成物。 - 【請求項9】 エポキシ樹脂(A)とフェノール樹脂組
成物(B)とリン含有化合物(C)との割合が、重量比
でA:B:C=100:10〜100:5〜60である
ことを特徴とする請求項2記載の組成物。 - 【請求項10】 リン含有化合物が、リン酸エステルで
ある請求項1〜9のいずれか1項記載の組成物。
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JP05726495A Expired - Lifetime JP3327038B2 (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | エポキシ樹脂組成物 |
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-
1995
- 1995-03-16 JP JP05726495A patent/JP3327038B2/ja not_active Expired - Lifetime
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