JPH0733963A - Glass fiber reinforced resin composition - Google Patents

Glass fiber reinforced resin composition

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JPH0733963A
JPH0733963A JP18028493A JP18028493A JPH0733963A JP H0733963 A JPH0733963 A JP H0733963A JP 18028493 A JP18028493 A JP 18028493A JP 18028493 A JP18028493 A JP 18028493A JP H0733963 A JPH0733963 A JP H0733963A
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Japan
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resin
glass fiber
aromatic
resin composition
condensed
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JP18028493A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Nawa
一成 那和
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/0353Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0366Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement reinforced, e.g. by fibres, fabrics

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 縮合多環多核芳香族系樹脂 (ナフタレンなど
の縮合環芳香族化合物と架橋剤としてのジヒドロキシメ
チルベンゼンとを酸触媒の存在下で反応して得られる、
縮合芳香環を含む芳香環がメチレン結合により架橋した
基本構造を有する熱硬化性樹脂) とガラス繊維とからな
る繊維強化樹脂組成物において、樹脂とガラス繊維との
接着性を高め、樹脂−繊維層間剥離を防ぎ、高強度化す
る。 【構成】 分子内に少なくとも1個のアミノ基を有する
アルコキシシラン化合物によりガラス繊維を表面処理し
ておく。
(57) [Abstract] [Purpose] A condensed polycyclic polynuclear aromatic resin (obtained by reacting a condensed ring aromatic compound such as naphthalene with dihydroxymethylbenzene as a crosslinking agent in the presence of an acid catalyst,
(A thermosetting resin having a basic structure in which an aromatic ring containing a condensed aromatic ring is crosslinked by a methylene bond) and a glass fiber, in a fiber reinforced resin composition, the adhesiveness between the resin and the glass fiber is increased, and the resin-fiber layer Prevents peeling and enhances strength. [Structure] The glass fiber is surface-treated with an alkoxysilane compound having at least one amino group in the molecule.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、表面処理されたガラス
繊維と、耐熱性に優れた芳香族系熱硬化性樹脂とからな
る、ガラス繊維強化樹脂組成物に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a glass fiber reinforced resin composition comprising a surface-treated glass fiber and an aromatic thermosetting resin having excellent heat resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】縮合多環多核芳香族系樹脂(COPNA
樹脂とも呼ばれる)は、ナフタレンなどの縮合環芳香族
化合物を主成分とする芳香族系原料物質と、少なくとも
2個のヒドロキシメチル基またはハロメチル基を有する
芳香族化合物からなる架橋剤とを、酸触媒の存在下で反
応させて得られる熱硬化性樹脂であり、縮合芳香環を含
む芳香環がメチレン鎖を介して架橋結合した基本構造を
有している。縮合芳香環とは、ナフタレン、アントラセ
ン、フェナントレン、ピレンなどで代表される縮合環型
の芳香環を意味する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Condensed polycyclic polynuclear aromatic resin (COPNA)
(Also called a resin) is an acid-based catalyst containing an aromatic raw material containing a condensed ring aromatic compound such as naphthalene as a main component, and a crosslinking agent containing an aromatic compound having at least two hydroxymethyl groups or halomethyl groups. It is a thermosetting resin obtained by reacting in the presence of, and has a basic structure in which an aromatic ring including a condensed aromatic ring is cross-linked through a methylene chain. The condensed aromatic ring means a condensed ring type aromatic ring represented by naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene and the like.

【0003】この樹脂は、フェノール樹脂やエポキシ樹
脂より耐熱性に優れ、ポリイミド樹脂より安価に製造可
能であることから、これらの樹脂に代わって、繊維強化
プラスチック(FRP)の製造への利用が拡大するもの
と期待されている。この縮合多環系芳香族樹脂をマトリ
ックス樹脂とするFRP管やプリプレグは、特開平3−
393 号および同4−189827号公報に開示されている。
Since this resin is superior in heat resistance to phenol resin and epoxy resin and can be manufactured at a lower cost than polyimide resin, its use is expanding to manufacture fiber reinforced plastics (FRP) in place of these resins. Is expected to do. FRP pipes and prepregs using this condensed polycyclic aromatic resin as a matrix resin are disclosed in JP-A-3-
No. 393 and No. 4-189827.

【0004】縮合多環多核芳香族系樹脂は、長期耐熱温
度が約260 ℃とポリイミド樹脂の長期耐熱温度 (約200
℃) よりも高く、誘電率および吸水性が低いことから、
特にこれらの特性が要求されるプリント配線板用の基板
材料に非常に適している。この種の基板には、樹脂単味
のフィルムからなるフレキシブル基板と、ガラス繊維に
樹脂を含浸させたプリプレグの積層成形により製造され
るリジッド基板(積層基板)がある。
The fused polycyclic polynuclear aromatic resin has a long-term heat resistance temperature of about 260 ° C. and a long-term heat resistance temperature of the polyimide resin (about 200 ° C.).
℃), low dielectric constant and low water absorption,
In particular, it is very suitable as a substrate material for a printed wiring board that requires these characteristics. This type of substrate includes a flexible substrate made of a resin-only film and a rigid substrate (laminated substrate) manufactured by laminating and molding a prepreg obtained by impregnating glass fiber with a resin.

【0005】リジッド基板においては、曲げ強度や基板
性能の信頼性を確保するために、補強用ガラス繊維と樹
脂との接着性が要求される。このガラス繊維と樹脂との
接着性は、他のあらゆるFRPでも必要または望ましい
特性である。
In the rigid substrate, the adhesiveness between the reinforcing glass fiber and the resin is required in order to secure the bending strength and the reliability of the substrate performance. This adhesion between the glass fiber and the resin is a necessary or desirable property in any other FRP.

【0006】ガラス繊維とマトリックス樹脂との接着性
を改善するために、ガラス繊維の表面処理が一般に行わ
れてきた。この種の表面処理剤として使用されてきたの
が各種のシランカップリング剤である。
Surface treatment of glass fibers has generally been carried out in order to improve the adhesion between the glass fibers and the matrix resin. Various silane coupling agents have been used as this type of surface treatment agent.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】一般にガラスクロス等
のガラス繊維の表面処理に使用されているシランカップ
リング剤は、多くは (RO)3SiR' で示されるトリアル
コキシシラン型の化合物である。ただし、アルコキシル
基(RO)の代わりにハロゲン原子(X)がSi原子に結
合したもの、3個のアルコキシル基(RO)のうちの1
つがアルキル基で置換されたものもある。R' は、アミ
ノ基、エポキシ基、メタクリロキシ基といった官能基を
有しているアルキル基;或いはビニル基、フェニル基等
である。
The silane coupling agents generally used for the surface treatment of glass fibers such as glass cloth are mostly trialkoxysilane type compounds represented by (RO) 3 SiR ′. However, one in which a halogen atom (X) is bonded to a Si atom instead of the alkoxyl group (RO) and one of the three alkoxyl groups (RO)
Some are substituted with an alkyl group. R'is an alkyl group having a functional group such as an amino group, an epoxy group or a methacryloxy group; or a vinyl group, a phenyl group or the like.

【0008】しかし、いくつかのシランカップリング剤
でガラス繊維 (例、ガラスクロス)を表面処理し、この
表面処理されたガラス繊維に縮合多環多核芳香族系樹脂
を含浸させてFRP製品を製造したところ、製品の曲げ
強度が予想外に低かった。しかも、曲げ試験済みの供試
材の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察したとこ
ろ、他の樹脂をマトリックス樹脂とするFRP製品の場
合には観察されないようなガラス−樹脂間の層間剥離現
象が観測された。
However, a glass fiber (eg, glass cloth) is surface-treated with some silane coupling agents, and the surface-treated glass fiber is impregnated with a condensed polycyclic polynuclear aromatic resin to produce an FRP product. As a result, the bending strength of the product was unexpectedly low. Moreover, when the cross section of the test material that has been subjected to the bending test is observed by SEM (scanning electron microscope), the delamination phenomenon between the glass and the resin, which is not observed in the case of the FRP product using other resin as the matrix resin, is observed. Was observed.

【0009】即ち、縮合多環多核芳香族系樹脂は、ガラ
ス繊維をシランカップリング剤で表面処理しても、なお
ガラス繊維との接着性が不十分で、大きな力が加わると
ガラス繊維と樹脂とが剥離してしまうため、この樹脂を
マトリックス樹脂とする各種のFRP製品はその性能を
十分に発揮できないでいた。
That is, the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin has insufficient adhesiveness with the glass fiber even when the glass fiber is surface-treated with the silane coupling agent, and when a large force is applied, the glass fiber and the resin are Therefore, various FRP products using this resin as a matrix resin could not exhibit their performance sufficiently.

【0010】本発明の目的は、縮合多環多核芳香族系樹
脂をマトリックス樹脂として、曲げ試験の際に層間剥離
を生じない、樹脂とガラス繊維との接着性に優れたガラ
ス繊維強化樹脂組成物を提供することである。
An object of the present invention is to provide a glass fiber reinforced resin composition which uses a condensed polycyclic polynuclear aromatic resin as a matrix resin and which does not cause delamination during a bending test and has excellent adhesiveness between the resin and the glass fiber. Is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、各種のシラ
ンカップリング剤のうちアミノ基を有するシランカップ
リング剤のみが縮合多環多核芳香族系樹脂とガラス繊維
との接着性を著しく改善することができ、上記目的の達
成が可能となることを知り、本発明に至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have found that among various silane coupling agents, only the silane coupling agent having an amino group significantly improves the adhesiveness between the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin and the glass fiber. It was found that the above-mentioned object can be achieved and the above-mentioned object can be achieved, and the present invention has been completed.

【0012】ここに、本発明は、縮合芳香環を含む芳香
環がメチレン鎖を介して架橋結合した基本構造を有する
熱硬化性縮合多環多核芳香族系樹脂と、分子内に少なく
とも1個のアミノ基を有するアルコキシシラン化合物に
より表面処理されたガラス繊維とからなる、ガラス繊維
強化樹脂組成物を要旨とする。
Here, the present invention is a thermosetting condensed polycyclic polynuclear aromatic resin having a basic structure in which an aromatic ring containing a condensed aromatic ring is cross-linked through a methylene chain, and at least one in the molecule. A glass fiber reinforced resin composition comprising a glass fiber surface-treated with an alkoxysilane compound having an amino group.

【0013】本発明で用いる縮合多環多核芳香族系樹脂
は、縮合環芳香族化合物を主成分とする原料物質と、芳
香環に結合した少なくとも2個のヒドロキシメチル基ま
たはハロメチル基を有する芳香族化合物からなる架橋剤
とを、酸触媒の存在下に反応させることにより製造され
る熱硬化性樹脂である。
The condensed polycyclic polynuclear aromatic resin used in the present invention is a raw material containing a condensed ring aromatic compound as a main component and an aromatic compound having at least two hydroxymethyl groups or halomethyl groups bonded to an aromatic ring. A thermosetting resin produced by reacting a crosslinking agent composed of a compound in the presence of an acid catalyst.

【0014】原料物質の縮合環芳香族化合物としては、
ナフタレン、アセナフテン、フェナントレン、アントラ
セン、ピレンなどの縮合環芳香族炭化水素、これらのア
ルキル誘導体やヒドロキシ置換誘導体、これらがメチレ
ン基、フェニレン基、エーテル基、キシリレン基などの
結合基により連結された多核構造の化合物、さらにはこ
れらの化合物を主成分として含有する、石炭系または石
油系の重質油類、タール、ピッチなどが使用可能であ
る。原料物質は、一部に単環芳香族化合物を含有してい
てもよい。この場合、縮合環芳香族化合物がモル比で混
合物の半分以上を占めることが好ましい。
The condensed ring aromatic compound as the raw material is
Condensed ring aromatic hydrocarbons such as naphthalene, acenaphthene, phenanthrene, anthracene, and pyrene, their alkyl derivatives and hydroxy-substituted derivatives, and polynuclear structures in which these are linked by linking groups such as methylene group, phenylene group, ether group, and xylylene group. In addition, coal-based or petroleum-based heavy oils, tar, pitch, and the like containing these compounds as main components can be used. The raw material may partially contain a monocyclic aromatic compound. In this case, it is preferable that the fused ring aromatic compound occupy more than half of the mixture in molar ratio.

【0015】架橋剤として用いる、芳香環に結合した少
なくとも2個のヒドロキシメチル基またはハロメチル基
を有する芳香族化合物には、ベンゼン、ナフタレン、ア
ントラセン、ピレンまたはそれらのアルキル誘導体
(例、トルエン、キシレン) などのヒドロキシメチル誘
導体およびハロメチル誘導体が包含される。好ましい架
橋剤は、ジヒドロキシメチルベンゼン、ジヒドロキシメ
チルキシレン、ジヒドロキシメチルナフタレンなどのジ
ヒドロキシメチル誘導体である。
The aromatic compound having at least two hydroxymethyl groups or halomethyl groups bonded to an aromatic ring, which is used as a cross-linking agent, includes benzene, naphthalene, anthracene, pyrene and alkyl derivatives thereof.
Hydroxymethyl and halomethyl derivatives such as (eg, toluene, xylene) are included. Preferred cross-linking agents are dihydroxymethyl derivatives such as dihydroxymethylbenzene, dihydroxymethylxylene and dihydroxymethylnaphthalene.

【0016】酸触媒としては、塩化アルミニウム、フッ
化ホウ素などのルイス酸、硫酸、リン酸、有機スルホン
酸、カルボン酸などのプロトン酸のいずれも使用可能で
あり、2種以上の酸の混合物も使用できる。好ましい酸
触媒は、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、フ
ェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などの有機
スルホン酸類である。
As the acid catalyst, any of Lewis acids such as aluminum chloride and boron fluoride, and protic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, organic sulfonic acid and carboxylic acid can be used, and a mixture of two or more kinds of acids can also be used. Can be used. Preferred acid catalysts are organic sulfonic acids such as toluene sulfonic acid, xylene sulfonic acid, phenol sulfonic acid and naphthalene sulfonic acid.

【0017】原料物質に対する架橋剤の使用割合はモル
比換算で 0.7〜6の範囲内が適切であり、酸触媒の添加
量は、原料物質と架橋剤との合計重量に対して 0.2〜20
重量%、好ましくは 0.5〜10重量%の範囲内がよい。反
応温度は約50〜300 ℃、好ましくは約80〜200 ℃であ
る。反応圧力は、通常は常圧ないし若干の加圧である
が、反応で副生する縮合水の反応系からの除去を促進し
て反応効率を高めるために減圧下で反応させることもで
きる。反応は溶融状態で行うのが簡単であるが、適当な
溶媒または分散媒中で実施することもできる。
The ratio of the cross-linking agent used to the raw material is appropriately in the range of 0.7 to 6 in terms of molar ratio, and the addition amount of the acid catalyst is 0.2 to 20 relative to the total weight of the raw material and the cross-linking agent.
The weight ratio is preferably in the range of 0.5 to 10% by weight. The reaction temperature is about 50 to 300 ° C, preferably about 80 to 200 ° C. The reaction pressure is usually normal pressure or slightly increased pressure, but the reaction can be carried out under reduced pressure in order to accelerate the removal of condensed water by-produced in the reaction from the reaction system and enhance the reaction efficiency. The reaction is easy to carry out in the molten state, but it can also be carried out in a suitable solvent or dispersion medium.

【0018】反応の進行に伴って反応物の粘度が上昇
し、半硬化状態(Bステージ状態)の中間縮合物が得ら
れる。ガラス繊維の含浸に使用するためには、Bステー
ジ状態で加熱を止めて反応を停止させ、熱硬化性樹脂と
して使用する。このBステージ状態での縮合多環多核芳
香族系樹脂の溶融粘度は一般に80℃で 101〜108 poise
の範囲である。
The viscosity of the reaction product increases with the progress of the reaction, and an intermediate condensate in a semi-cured state (B stage state) is obtained. For use in impregnation of glass fiber, heating is stopped in the B stage state to stop the reaction and the resin is used as a thermosetting resin. The melt viscosity of the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin in the B stage state is generally 10 1 to 10 8 poise at 80 ° C.
Is the range.

【0019】このBステージ状態の樹脂は、さらに加熱
を受けると架橋が進行して不溶不融性の熱硬化物とな
る。この熱硬化物は、原料物質と架橋剤とに由来する縮
合芳香環を含む芳香環がメチレン鎖を介して架橋結合し
た基本構造を持つ樹脂であり、これが本発明の繊維強化
樹脂組成物のマトリックス樹脂となる。
When the B-stage resin is further heated, crosslinking proceeds to form an insoluble and infusible thermosetting material. This thermosetting product is a resin having a basic structure in which aromatic rings containing condensed aromatic rings derived from a raw material and a cross-linking agent are cross-linked through a methylene chain, and this is a matrix of the fiber-reinforced resin composition of the present invention. It becomes a resin.

【0020】本発明の樹脂組成物に用いる強化用繊維
は、分子内に少なくとも1個のアミノ基を有するアルコ
キシシラン化合物により表面処理されたガラス繊維であ
る。ガラス繊維の形態は特に制限されず、例えば、長繊
維 (ロービング) 、短繊維 (チョップドストランド) 、
クロス、マット、テープなど、従来よりFRP製品の製
造に利用されてきた任意の形態でよい。
The reinforcing fibers used in the resin composition of the present invention are glass fibers surface-treated with an alkoxysilane compound having at least one amino group in the molecule. The form of the glass fiber is not particularly limited, for example, long fiber (roving), short fiber (chopped strand),
It may be in any form conventionally used in the manufacture of FRP products, such as cloth, mat, or tape.

【0021】ガラス繊維の表面処理に用いるアミノ基含
有アルコキシシラン化合物は、一般に (RO)3SiR' な
る式で示されるが、3個のアルコキシル基 (RO) のう
ちの1つはアルキル基 (R) であってもよく、R' は少
なくとも1個のアミノ基を有するアルキル基またはフェ
ニル基である。アミノ基は第一、第二、第三アミノ基の
いずれでもよいが、好ましくは第一アミノ基である。
The amino group-containing alkoxysilane compound used for the surface treatment of glass fiber is generally represented by the formula (RO) 3 SiR '. One of the three alkoxyl groups (RO) is an alkyl group (R). ), R ′ is an alkyl group having at least one amino group or a phenyl group. The amino group may be a primary, secondary or tertiary amino group, but is preferably a primary amino group.

【0022】このようなアミノ基含有アルコキシシラン
の代表例は、アミノ基を含有する市販のシランカップリ
ング剤、例えば、3−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N− (2−アミノエチル) −3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、N− (2−アミノエチル) −2−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシランなどである。
Representative examples of such amino group-containing alkoxysilanes include commercially available silane coupling agents containing amino groups, such as 3-aminopropyltriethoxysilane and N- (2-aminoethyl) -3-amino. Examples include propyltrimethoxysilane and N- (2-aminoethyl) -2-aminopropylmethyldimethoxysilane.

【0023】ガラス繊維の表面処理は常法で実施すれば
よい。例えば、使用するアミノ基含有アルコキシシラン
化合物を適当な溶媒 (例、メタノールなどの低級アルコ
ール、水、または低級アルコールと水との混合溶媒) に
溶解した溶液を調製し、この溶液を噴霧、浸漬などの手
段でガラス繊維に塗布し、溶媒を除去することにより実
施できる。塗布後にガラス繊維を加熱して、溶媒を除去
すると同時に、シラン化合物を加水分解させて皮膜化
し、かつ繊維とシラン化合物との間に結合を生じさせる
ことが好ましい。この加熱は、例えば、80〜130 ℃の温
度で5〜120 分程度行えばよい。この処理における上記
シラン化合物の付着量は特に制限されず、本発明の目的
達成が可能となるように実験により選択すればよい。
The surface treatment of the glass fiber may be carried out by a conventional method. For example, prepare a solution in which the amino group-containing alkoxysilane compound to be used is dissolved in an appropriate solvent (eg, lower alcohol such as methanol, water, or a mixed solvent of lower alcohol and water), and spray or dip the solution. It can be carried out by applying to the glass fiber by the means described above and removing the solvent. It is preferable to heat the glass fiber after coating to remove the solvent and at the same time, to hydrolyze the silane compound to form a film and to form a bond between the fiber and the silane compound. This heating may be performed at a temperature of 80 to 130 ° C. for about 5 to 120 minutes, for example. The amount of the silane compound attached in this treatment is not particularly limited and may be selected by experiment so that the object of the present invention can be achieved.

【0024】この表面処理により、シラン化合物のアル
コキシル基が溶媒または空気中の水分により加水分解
し、生成した水酸基がガラス表面の水酸基や酸素原子と
縮合反応や水素結合を生じつつ、シラン化合物自体も重
縮合してポリシロキサン型皮膜が生成する。こうして、
ガラス繊維の表面は、これに結合したポリシロキサン型
皮膜で少なくとも部分的に被覆され、このポリシロキサ
ン型の皮膜は官能基としてアミノ基を含有している。
By this surface treatment, the alkoxyl group of the silane compound is hydrolyzed by the solvent or the water in the air, and the generated hydroxyl group causes a condensation reaction or a hydrogen bond with the hydroxyl group or oxygen atom on the glass surface, and the silane compound itself is also generated. Polycondensation produces a polysiloxane type film. Thus
The surface of the glass fiber is at least partially coated with a polysiloxane type coating bonded to the glass fiber, and the polysiloxane type coating contains an amino group as a functional group.

【0025】本発明の樹脂組成物は、このように表面処
理したガラス繊維に上記のBステージ状態の縮合多環多
核芳香族系樹脂を含浸させることにより製造される。次
いで、成形後に加熱するか、或いは成形と同時に加熱を
行って、マトリックス樹脂を硬化させると、熱硬化物
(FRP製品) が得られる。これらの樹脂含浸と成形・
硬化は、例えば、フィラメントワインディング法、プリ
プレグ法など、従来よりFRP製品の製造に利用されて
きた任意の方法で行うことができる。
The resin composition of the present invention is produced by impregnating the glass fiber thus surface-treated with the above condensed polycyclic polynuclear aromatic resin in the B stage. Then, the matrix resin is cured by heating after molding or by heating at the same time as molding, resulting in a thermosetting product.
(FRP product) can be obtained. These resin impregnation and molding
Curing can be performed by any method conventionally used for manufacturing FRP products, such as a filament winding method and a prepreg method.

【0026】本発明の樹脂組成物の成形および熱硬化に
より得られた熱硬化物は、マトリックスの縮合多環多核
芳香族系樹脂とガラス繊維との接着性に優れ、曲げ試験
においても樹脂−繊維間の層間剥離が認められず、力学
的応力による樹脂の凝集破壊が起こるため、高い強度を
示すことができる。これは、ガラス繊維表面に結合した
皮膜中のアミノ基が縮合多環多核芳香族系樹脂と高い接
着性を示すからではないかと考えられる。
The thermosetting product obtained by molding and thermosetting the resin composition of the present invention is excellent in the adhesion between the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin of the matrix and the glass fiber, and the resin-fiber is also used in the bending test. No delamination between layers is observed, and cohesive failure of the resin occurs due to mechanical stress, so high strength can be exhibited. It is considered that this is because the amino group in the film bonded to the surface of the glass fiber exhibits high adhesiveness with the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin.

【0027】一方、アクリル基やエポキシ基などの他の
官能基を含有するアルコキシシラン化合物で表面処理し
たガラス繊維を使用した場合には、ガラス繊維と縮合多
環多核芳香族系樹脂との接着性は小さく、樹脂−繊維間
の層間剥離によって破壊が起こるため、十分な強度を発
揮することができない。
On the other hand, when the glass fiber surface-treated with an alkoxysilane compound containing another functional group such as an acrylic group or an epoxy group is used, the adhesiveness between the glass fiber and the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin Is small and breakage occurs due to delamination between the resin and the fiber, so that sufficient strength cannot be exhibited.

【0028】本発明のガラス繊維強化樹脂組成物は、マ
トリックス樹脂の縮合多環多核芳香族系樹脂が未硬化の
状態にある成形可能な組成物と、マトリックス樹脂の硬
化が終了した熱硬化物の状態の組成物の両方を包含す
る。前述したように、本発明の樹脂組成物の製造 (ガラ
ス繊維への樹脂の含浸方法) や未硬化の樹脂組成物の成
形・熱硬化は従来のFRPと同様に実施すればよい。
The glass fiber reinforced resin composition of the present invention comprises a moldable composition in which the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin of the matrix resin is in an uncured state, and a thermosetting product in which the curing of the matrix resin is completed. Both compositions of matter are included. As described above, production of the resin composition of the present invention (method of impregnating glass fiber with resin) and molding / thermosetting of the uncured resin composition may be carried out in the same manner as in conventional FRP.

【0029】本発明の組成物におけるガラス繊維と樹脂
の配合割合は特に制限されないが、通常は樹脂とガラス
繊維の合計重量に基づいて樹脂が20〜60重量%の範囲内
である。また、本発明の組成物は、縮合多環多核芳香族
系樹脂とガラス繊維のほかに、FRPに添加可能な各種
の添加剤を1種もしくは2種以上含有していてもよい。
このような添加剤としては、タルク、マイカなどの充填
材、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤、可塑
剤などがある。
The blending ratio of the glass fiber and the resin in the composition of the present invention is not particularly limited, but is usually within the range of 20 to 60% by weight based on the total weight of the resin and the glass fiber. In addition to the condensed polycyclic polynuclear aromatic resin and the glass fiber, the composition of the present invention may contain one kind or two or more kinds of various additives that can be added to the FRP.
Examples of such additives include fillers such as talc and mica, colorants, ultraviolet absorbers, antioxidants, flame retardants, and plasticizers.

【0030】本発明のガラス繊維強化樹脂組成物からリ
ジッド基板を製造するには、プリプレグの形態の樹脂組
成物を利用するのが好都合である。プリプレグは溶剤法
とホットメルト法のいずれの方法で得たものでもよい。
ガラス繊維は低誘電率のガラス繊維であるのが好まし
く、その形態は、クロス、マット、テープなどが可能で
あるが、通常はガラスクロスである。この場合も、プリ
プレグ中の樹脂含有率は20〜60重量%の範囲内が適当で
ある。
In order to manufacture a rigid substrate from the glass fiber reinforced resin composition of the present invention, it is convenient to use the resin composition in the form of prepreg. The prepreg may be obtained by either a solvent method or a hot melt method.
The glass fiber is preferably a glass fiber having a low dielectric constant, and the form thereof may be cloth, mat, tape or the like, but is usually glass cloth. Also in this case, the resin content in the prepreg is appropriately in the range of 20 to 60% by weight.

【0031】本発明の樹脂組成物からなるプリプレグを
必要であれば数十枚まで積層して所定の厚みにし、熱プ
レス法により積層体を熱圧着させると同時に樹脂を所望
の程度まで硬化させることにより積層成形すると、リジ
ッド積層板 (積層基板) が得られる。適当な熱プレス条
件は、温度 100〜300 ℃、加圧力5〜200 kgf/cm2 、保
持時間10〜300 分間である。この熱プレスは、通常は積
層体を2枚の銅箔の間に挟み込んでから行う。それによ
り、両面が銅箔で被覆されたリジッド銅張積層板が直接
製造される。その後、銅箔表面にイメージング、エッチ
ング、金属めっき加工を施すと、リジッド型プリント配
線板が製造される。
If necessary, several tens of prepregs comprising the resin composition of the present invention are laminated to a predetermined thickness, and the laminate is thermocompression-bonded by a hot pressing method and at the same time the resin is cured to a desired degree. When laminated and formed by, a rigid laminated plate (laminated substrate) is obtained. Suitable hot pressing conditions are a temperature of 100 to 300 ° C., a pressing force of 5 to 200 kgf / cm 2 , and a holding time of 10 to 300 minutes. This hot pressing is usually performed after sandwiching the laminate between two copper foils. As a result, a rigid copper clad laminate having both sides coated with copper foil is directly manufactured. Thereafter, the surface of the copper foil is subjected to imaging, etching, and metal plating processing to manufacture a rigid printed wiring board.

【0032】マトリックス樹脂として用いる縮合多環多
核芳香族系樹脂は、安価な原料から容易に製造可能であ
るにもかかわらず、長期耐熱温度が代表的な耐熱性樹脂
であるポリイミド樹脂よりも高く、他の電気的および機
械的特性も高いという優れた特性を有している。従っ
て、本発明の樹脂組成物は、リジッド型プリント配線板
を始めとして各種のFRP製品、特に耐熱性を要求され
るFRP製品の製造に有用であり、ポリイミド樹脂を使
用した場合に比べて長期耐熱性がより高いFRP製品を
より安価に製造することが可能となる。
The condensed polycyclic polynuclear aromatic resin used as the matrix resin has a long-term heat resistance temperature higher than that of a typical heat-resistant polyimide resin, although it can be easily produced from inexpensive raw materials. It has the excellent property that other electrical and mechanical properties are also high. Therefore, the resin composition of the present invention is useful for the production of various FRP products including rigid printed wiring boards, particularly FRP products that require heat resistance, and has a long-term heat resistance as compared with the case of using a polyimide resin. It becomes possible to manufacture an FRP product having higher properties at a lower cost.

【0033】[0033]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。実施例において、部および%は、特に指定の
ない限り、重量部および重量%である。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. In the examples, parts and% are parts by weight and% by weight, unless otherwise specified.

【0034】シランカップリング剤として市販されてい
る各種アルコキシシラン化合物の1%水溶液を調製し、
この水溶液にTガラスクロス (平織り、厚み0.1 mm、嵩
密度104.5 g/m2) を5分間浸漬した後、取り出して、温
度110 ℃に20分間加熱してガラスクロスの表面処理を行
った。この加熱により、使用したシラン化合物のポリシ
ロキサン型加水分解物がガラス繊維表面に強固に結合し
た表面処理ガラスクロスが得られた。
A 1% aqueous solution of various alkoxysilane compounds commercially available as a silane coupling agent was prepared,
T glass cloth (plain weave, thickness 0.1 mm, bulk density 104.5 g / m 2 ) was immersed in this aqueous solution for 5 minutes, then taken out and heated at a temperature of 110 ° C. for 20 minutes to surface-treat the glass cloth. By this heating, a surface-treated glass cloth in which the polysiloxane type hydrolyzate of the used silane compound was firmly bonded to the glass fiber surface was obtained.

【0035】本実施例で用いたアルコキシシラン化合物
は次の通りであった。 アミノ系シラン:3−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、 アクリル系シラン:3−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン、 エポキシ系シラン:4−グリシジルブチルトリメトキ
シシラン、 フェニル系シラン:ベンジルトリエトキシシラン。
The alkoxysilane compounds used in this example were as follows. Amino-based silane: 3-aminopropyltriethoxysilane, Acrylic-based silane: 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, Epoxy-based silane: 4-glycidylbutyltrimethoxysilane, Phenyl-based silane: Benzyltriethoxysilane.

【0036】一方、ナフタレン100 部、 1,4−ジヒドロ
キシベンゼン173 部、および触媒のβ−ナフタレンスル
ホン酸 8.3部からなる混合物を110 ℃で3時間加熱・攪
拌することにより付加縮合反応させて、Bステージ状態
の縮合多環多核芳香族系樹脂を得た。この樹脂は外観が
褐色透明であり、70℃における溶融粘度が16,500 cP、
数平均分子量が580 であった。この樹脂をテトラヒドロ
フランに溶解して、樹脂固形分50%、常温粘度が50 cP
の樹脂ワニスを調製した。
On the other hand, a mixture of 100 parts of naphthalene, 173 parts of 1,4-dihydroxybenzene, and 8.3 parts of β-naphthalenesulfonic acid as a catalyst was heated and stirred at 110 ° C. for 3 hours to carry out an addition condensation reaction to obtain B. A condensed polycyclic polynuclear aromatic resin in a stage state was obtained. This resin has a brown transparent appearance and a melt viscosity at 70 ° C of 16,500 cP,
The number average molecular weight was 580. This resin is dissolved in tetrahydrofuran to give a resin solid content of 50% and a room temperature viscosity of 50 cP.
The resin varnish of was prepared.

【0037】この樹脂ワニス中に上記の表面処理ガラス
クロスを通過させることにより、ガラス繊維に樹脂を含
浸させた。その後、ガラスクロスを60℃で1時間乾燥し
て溶媒を除去し、樹脂含有量約40%のガラスクロスプリ
プレグを作製した。このガラスクロスプリプレグを、1.
6 mm厚の成形体が得られる枚数だけ重ね合わせ、2枚の
電解銅箔 (各35μm厚) の間に挟み込み、100 kgf/cm2
の圧力下、230 ℃で60分間熱プレスして積層成形するこ
とにより、厚さ約1.6 mmのリジッド銅張積層板を得た。
The glass fiber was impregnated with the resin by passing the surface-treated glass cloth through the resin varnish. Then, the glass cloth was dried at 60 ° C. for 1 hour to remove the solvent, and a glass cloth prepreg having a resin content of about 40% was produced. This glass cloth prepreg, 1.
Stack the sheets so that a 6 mm thick molded body can be obtained, and sandwich between two electrolytic copper foils (35 μm thick each), 100 kgf / cm 2
By hot pressing at 230 ° C. for 60 minutes under pressure to laminate-form, a rigid copper-clad laminate having a thickness of about 1.6 mm was obtained.

【0038】得られた両面銅張積層板の曲げ強度をJIS
C6481 に従って測定した結果を、次の表1に示す。この
表からわかるように、本発明に従ってガラス繊維をの
アミノ系シランで表面処理した場合には、未処理のガラ
ス繊維を用いた場合に比べて曲げ強度が100 %も増大し
たが、〜の他のアルコキシシランで表面処理した場
合には、曲げ強度の増大率は50%以下にとどまった。即
ち、アミノ基含有アルコキシシランは、曲げ強度の増大
効果が他のアルコキシシランに比べて2倍以上も高かっ
た。
The bending strength of the obtained double-sided copper-clad laminate was measured according to JIS
The results measured according to C6481 are shown in Table 1 below. As can be seen from this table, when the glass fiber was surface-treated with amino silane according to the present invention, the bending strength was increased by 100% as compared with the case where the untreated glass fiber was used. When the surface treatment was performed with the alkoxysilane, the rate of increase in bending strength was 50% or less. That is, the amino group-containing alkoxysilane was more than twice as effective in increasing flexural strength as other alkoxysilanes.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】また、曲げ試験後の試験片の曲げ破面を断
面SEM観察したところ、のアミノ系シランでガラス
繊維を表面処理した場合には、破壊が樹脂の凝集破壊と
なっていて、樹脂−繊維間での層間剥離現象が全く認め
られなかったのに対し、〜の例では樹脂−繊維層間
剥離現象が顕著に観察された。
Further, when the bending fracture surface of the test piece after the bending test was observed by a cross-section SEM, when the glass fiber was surface-treated with the amino-based silane, the fracture was cohesive failure of the resin, and While no delamination phenomenon was observed between the fibers, the resin-fiber delamination phenomenon was remarkably observed in the cases of to.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の繊維強化樹脂組成物は、強化材
のガラス繊維をアミノ基含有アルコキシシラン化合物で
表面処理したことにより、ガラス繊維とマトリックス樹
脂の縮合多環多核芳香族系樹脂との接着力が高まり、外
部応力負荷時に樹脂−繊維の層間剥離が起こらなくな
り、従来より高強度のFRP製品が製造されるようにな
る。本発明で用いる縮合多環多核芳香族系樹脂は、安価
な原料から製造でき、長期耐熱性に優れ、他の機械的、
熱的、電気的特性も良好であるので、本発明の樹脂組成
物は、リジッド型プリント配線板を始めとする各種のF
RP製品の製造に有用である。
The fiber-reinforced resin composition of the present invention is produced by subjecting the glass fiber of the reinforcing material to a surface treatment with an amino-group-containing alkoxysilane compound to obtain a condensed polycyclic polynuclear aromatic resin of the glass fiber and the matrix resin. Adhesive strength is increased, resin-fiber delamination does not occur when external stress is applied, and FRP products having higher strength than conventional products can be manufactured. The condensed polycyclic polynuclear aromatic resin used in the present invention can be produced from an inexpensive raw material, is excellent in long-term heat resistance, and has other mechanical and
Since the resin composition of the present invention has good thermal and electrical properties, the resin composition of the present invention can be used in various types of F, including rigid printed wiring boards.
It is useful for manufacturing RP products.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 縮合芳香環を含む芳香環がメチレン鎖を
介して架橋結合した基本構造を有する熱硬化性縮合多環
多核芳香族系樹脂と、分子内に少なくとも1個のアミノ
基を有するアルコキシシラン化合物により表面処理され
たガラス繊維とからなる、ガラス繊維強化樹脂組成物。
1. A thermosetting condensed polycyclic polynuclear aromatic resin having a basic structure in which an aromatic ring containing a condensed aromatic ring is cross-linked through a methylene chain, and an alkoxy having at least one amino group in the molecule. A glass fiber reinforced resin composition comprising a glass fiber surface-treated with a silane compound.
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