JPH0977909A - 熱硬化性樹脂用難燃剤 - Google Patents

熱硬化性樹脂用難燃剤

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JPH0977909A
JPH0977909A JP23295295A JP23295295A JPH0977909A JP H0977909 A JPH0977909 A JP H0977909A JP 23295295 A JP23295295 A JP 23295295A JP 23295295 A JP23295295 A JP 23295295A JP H0977909 A JPH0977909 A JP H0977909A
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JP
Japan
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flame retardant
molecular weight
formula
resin
flame
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JP23295295A
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Setsuo Nishibori
節夫 西堀
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DKS Co Ltd
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Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間安定して保存できる熱硬化性樹脂用難
燃剤を提供する。 【解決手段】 分子量分布が1.035以上で重量平均
分子量が1600以下のトリブロモフェノール変性臭素
化エポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂用難燃剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱硬化性樹脂に好適
に用いられる難燃剤、該難燃剤を用いて製造した積層
板、および該積層板を用いた電子電気機器に関する。
【0002】
【従来の技術】熱硬化性樹脂に用いられる難燃剤として
リン系難燃剤やハロゲン系難燃剤が知られている。
【0003】ところで、通常熱硬化性樹脂に使用される
難燃剤には、樹脂を成形加工するとき、または成形品を
使用するときに受ける熱履歴に耐えうる耐熱性が要求さ
れる。さらに、熱硬化性樹脂の製造に際しては、比較的
低粘度の液状低重合物を重合させるばあいが多いので、
比重の大きい難燃剤を均一状態に分散させ長時間保存す
るのは困難である。このため、樹脂のプレポリマーと相
溶性に優れた難燃剤が必要とされている。
【0004】ところが、リン系難燃剤は、樹脂との相溶
性および耐水性が充分でないことに加え、ハロゲン系難
燃剤と比較して難燃性も劣り、かつ耐熱性が充分でない
などの問題点を有する。一方、ハロゲン系難燃剤は、一
般にプレポリマーとの相溶性、耐熱性および成形性など
に問題があり、従来より、難燃剤成分として必須とされ
るハロゲン化合物の改良が種々行なわれてきた。たとえ
ば特開昭59−53523号公報には、一般式:
【0005】
【化6】
【0006】(式中、Xはハロゲン原子を示し、aは1
〜3、mは1〜2、nは1〜2の整数、R4は炭素数1
〜4のアルキリデン基またはアルキレン基を示し、R5
はHまたは炭素数1〜4のアルキル基を示す)で表わさ
れる化合物が提案されている。
【0007】また特公昭52−16130号公報には、
一般式:
【0008】
【化7】
【0009】(ただし、Xは塩素、臭素などのハロゲン
原子、Rは水素、メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基などのアルキル基、シクロアルキル基、フェニル
基などの芳香族またはハロゲン原子、mおよびm´は0
〜4の整数、nおよびn´は1〜5の整数であり、1≦
n+m≦5、1≦n´+m´≦5である)で表わされる
化合物が提案されている。
【0010】しかしながら特開昭59−53523号公
報および特公昭52−16130号公報に記載の難燃性
化合物は、その製造方法上、モノグリシジルエーテルを
ジヒドロキシ化合物1モルに1〜3モル反応させてえら
れる低分子化合物であり、モノグリシジルエーテルが2
モル未満のばあいは、未反応のフェノール性水酸基が残
存するため耐熱性が低下する。また、2モル以上のばあ
いは反応性の高いモノグリシジルエーテルが残存し、樹
脂に添加、配合した際に樹脂液のゲル化その他、好まし
くない制御不可能な副反応を起こしたり、保存安定性が
不良になるなどの障害が発生する。
【0011】こうした難燃性ハロゲン化合物の問題点を
改良した難燃剤が特公平6−49797号公報に提案さ
れている。この難燃剤は、式(I):
【0012】
【化8】
【0013】(式中、Aは−CH2−、−SO2-、−O
−または
【0014】
【化9】
【0015】基を示す。R6はHまたはCH3基を示す。
YはBr、Cl、CH3基またはHを示す。mおよびn
は1〜4の整数を示す。sは平均値であって0.1〜
1.0の数値を示す)で示されるエポキシ化合物1モル
に対し、式(II):
【0016】
【化10】
【0017】(式中、R7はHまたはC1〜C4の直鎖も
しくは分岐のアルキル基を示す。XはCI、Brまたは
Iを示す。qは0〜4の整数を、pは1〜5の数字をそ
れぞれ示す。ただし、p+q≦5である)で示されるハ
ロゲン化フェノール1.80〜1.99モルを反応させ
てえられる反応生成物を必須成分として含有するもので
ある。
【0018】この難燃剤は前記のハロゲン化合物に比し
て難燃性や保存安定性に優れたものであるが、冬季、厳
寒地あるいは比較的低温でかつ温度差の大きい地域にお
いてドラム、ローリーでの輸送中あるいはストックタン
クで保管中など、その輸送や保存の形態によっては濁り
が生じ、極端なばあいは固化してしまうこともある。そ
のばあい、加熱して溶解させると使用できなくはない
が、多量の処理は困難であり、また濁りや一部固化した
状態で熱硬化性樹脂に添加混合すると充分に相溶せず、
えられる硬化した樹脂の電気的特性や機械的特性を低下
させたり、外観不良を生ずることがある。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、この難燃
剤の保存安定性を向上させるため種々の改良を試みた
が、その過程で、保存安定性とΔヘイズ値が相関してお
り、Δヘイズ値が20以下、とくに10以下にするとき
に優れた保存安定性がえられることを見出した。さらに
この知見を検討し、Δヘイズ値を20以下にするために
は分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)を1.
035以上とし、かつ重量平均分子量を1600以下と
すればよいことを見出し、本発明を完成した。
【0020】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、式
(I):
【0021】
【化11】
【0022】R3はHまたはCH3、mは1〜4の整数、
nは1〜4の整数、rは0または正の整数)で表わされ
る化合物の混合物であって、分子量分布(重量平均分子
量/数平均分子量の比、以下同様)が1.035以上で
かつ重量平均分子量が1600以下であるトリブロモフ
ェノール変性臭素化エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂用
難燃剤に関する。
【0023】また、本発明は、式(II):
【0024】
【化12】
【0025】(式中、A、R3、m、nおよびrは前記
と同じ)で表わされる臭素化エポキシ樹脂と式(II
I):
【0026】
【化13】
【0027】で表わされるトリブロモフェノールとを反
応器に仕込み、チッ素雰囲気下減圧状態で加熱すること
により反応を開始させてえられる樹脂を含む熱硬化性樹
脂用難燃剤に関する。
【0028】さらにまた、本発明は、本発明の難燃剤と
熱硬化性樹脂とを含む組成物が含浸された紙が積層され
てなる難燃性積層板に関する。また、かかる難燃性積層
板が組み込まれてなる電子電気機器にも関する。
【0029】
【発明の実施の形態】本発明の難燃剤の有効成分である
トリブロモフェノール変性臭素化エポキシ樹脂は、前記
式(I)で表わされるもの、および式(II)の臭素化
エポキシ樹脂と式(III)のトリブロモフェノールと
を特定の条件下で反応させてえられるものである。
【0030】式(I)において、Aが
【0031】
【化14】
【0032】R3がH、mおよびnがいずれも2〜3の
ものが好ましく、とくにAが
【0033】
【化15】
【0034】でR3がH、mおよびnがいずれも2であ
るものが好ましい。
【0035】式(I)の樹脂または式(II)と式(I
II)との反応生成物は、片末端がトリブロモフェノー
ル変性されたものと両末端がトリブロモフェノール変性
されたものの混合物であり、またrが0または正の整数
である化合物の混合物でもある。重量平均分子量の上限
が1600であるのでrの上限は6、通常4までであ
る。
【0036】本発明の基礎となる知見は前記のとおり、
Δヘイズ値を20以下にすると長期の保存安定性がさら
に向上することであり、そのため、分子量分布を1.0
35以上に、および重量平均分子量1600以下に選定
したものである。
【0037】分子量分布は大きくなればそれだけ固化し
にくくなり好ましいが粘度が高くなり加工上問題が生ず
るため1.08以下とするのが好ましい。1.035未
満となるとΔヘイズ値を20以下にするのが難しくな
る。
【0038】重量平均分子量は1600以下であり、こ
れより大きくなれば粘度が高くなるとともに、熱硬化性
樹脂に配合し積層板を作製したばあい紙基材に対する含
浸がわるくなり、層間剥離を起こしやすくなる。重量平
均分子量は分子構造から自ずと好ましい下限が決まる
が、約1380を下回ると分子量分布を1.035以上
にすることが難しくなる。
【0039】本発明の難燃剤は、たとえば式(II)の
臭素化エポキシ樹脂と式(III)のトリブロモフェノ
ールとを反応させてえられる。好ましい式(II)の臭
素化エポキシ樹脂としては、たとえばつぎの式(IV)
のものの混合物があげられる。
【0040】
【化16】
【0041】nは0または1〜4の整数であり、混合物
としてnの平均値が0.15〜0.42、とくに0.1
7〜0.28のものが好ましい。これはエポキシ当量に
して375〜450、とくに380〜410に相当す
る。
【0042】式(III)で示されるトリブロモフェノ
ールとしては2,4,6−トリブロモフェノールなどが
あげられる。
【0043】反応条件としては、たとえば臭素化エポキ
シ樹脂(II)とトリブロモフェノール(III)を混
合し、溶媒の存在下、チッ素雰囲気下減圧状態で第三級
アミンを触媒として加え、加熱して反応を開始させる。
加熱により反応系は加圧状態になるが、その加圧状熱を
保ちながら約3〜5時間反応させる。
【0044】臭素化エポキシ樹脂(II)とトリブロモ
フェノール(III)の反応割合は、難燃剤として高臭
素含量のものが有利な点から臭素化エポキシ樹脂(I
I)1モルに対してトリブロモフェノール(III)を
1.5〜2モル、とくに1.7〜1.95モル用いるの
が好ましい。
【0045】用いる反応溶媒としては、たとえばベンゼ
ン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケト
ンなどがあげられる。これらの溶媒は難燃剤の溶剤とし
ても用いることができる。この点から特にトルエンが好
ましい。
【0046】ついで反応系をチッ素置換してチッ素雰囲
気とし、さらに減圧する。反応開始前に減圧状態のチッ
素雰囲気とすることは、分子量分布の大きい反応生成物
をうる点から重要である。減圧は約−0.6〜−0.1
kg/cm2G、通常約−0.4kg/cm2Gとするの
が好ましい。
【0047】減圧状態のチッ素雰囲気下で触媒を加えた
のち加熱することにより反応を開始させる。触媒の添加
はチッ素置換の後に行なう。触媒は第三級アミンであ
り、たとえばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジ
メチルアニリン、トリアリルアミン、トリオクチルアミ
ン、ジメチルベンジルアミン、ラウリルジメチルアミ
ン、ピリジン、ピコリン、キノリンなどがあげられ、触
媒効果と反応時間の点からトリエチルアミン、トリブチ
ルアミンが好ましい。触媒は臭素化エポキシ樹脂の0.
001〜1重量%の範囲で添加する。
【0048】加熱によって反応を開始させ、反応温度8
0〜150℃、好ましくは120〜140℃を3〜5時
間維持して反応を進める。加熱により反応系内の圧力が
上昇し加圧状態となるが、その加圧状態下で反応を進め
る。通常0.2〜2.0kg/cm2Gの加圧下で行な
うのが好ましい。
【0049】えられた反応生成物、すなわちトリブロモ
フェノール変性臭素化エポキシ樹脂は分子量分布が1.
035以上で重量平均分子量が1600以下のものであ
る。
【0050】重量平均分子量
【0051】
【外1】
【0052】および数平均分子量
【0053】
【外2】
【0054】はGPC分析によりえ、その値から分子量
分布
【0055】
【外3】
【0056】を求めた。これらの計算はつぎの式に従っ
て行なった。
【0057】
【外4】
【0058】で各成分のGPC分析の面積比(%)、 各組成のni=各組成の面積比(%)/各組成の推定分
子量 GPCの分析条件はつぎのとおりである。
【0059】分析装置:(株)島津製作所製のSPD−
6A 試 料:0.5重量%のTHF溶液とする。
【0060】温 度:40℃ 注入量:50μl 流 速:THF 1.0ml/分 カラム:(株)東ソー製のG4000HXL 1本、G
3000HXL1本、G1000HXL 2本 検出器:UV(254nm) えられたトリブロモフェノール変性臭素化エポキシ樹脂
(以下、「変性臭素化エポキシ樹脂」ということもあ
る)を希釈してΔヘイズ値を20以下のものにする。希
釈溶剤は反応溶媒と同一でも異なっていてもよい。たと
えばメチルエチルケトン、アセトン、トルエンなどがあ
げられるが、溶解性の点からメチルエチルケトンまたは
メチルエチルケトンとトルエンの混合溶剤が好ましい。
固形分濃度は60〜80重量%程度とするのが好まし
い。
【0061】希釈の際、希釈溶剤を添加後、必ず一旦加
熱して溶解させ均一溶液とすることが重要である。一旦
均一な溶液にしないと保存安定性が不良となる。加熱温
度は80〜110℃程度が適当である。
【0062】本発明において、Δヘイズ値は長期保存安
定性を評価するための目安として用いている曇り(ヘイ
ズ)の程度を表わす値であり、つぎの方法により測定す
る。
【0063】(ヘイズ値)後述する製造例2の反応生成
物を長期間保存して固化させたものを種晶として用い、
各製造例で製造し希釈調製した難燃剤溶液に該種晶を5
00ppm添加し、5℃で6時間保存する。種晶添加直
後からのヘイズの変化量をΔヘイズ値とする。ヘイズ値
は、スガ試験機械(株)製のDIGITAL HAZE
COMPUTERで測定した。
【0064】Δヘイズ値が大きくなると長期間、とくに
冬期の長期間(3カ月以上)の保存安定性に劣る。実用
上(3カ月以上)使用可能な難燃剤溶液のΔヘイズ値は
20以下、とくに10以下、さらに0〜5が好ましい。
Δヘイズ値が30のものは冬期では30日間で固化して
しまう。
【0065】本発明はかくしてえられるΔヘイズ値が2
0以下の変性臭素化エポキシ樹脂溶液を主成分とする難
燃剤であるが、所望により、他の臭素系難燃剤、塩素系
難燃剤、リン系難燃剤、含ハロゲン含リン系難燃剤、水
酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモ
ン、ホウ酸亜鉛などの無機系難燃剤、臭素化エポキシ樹
脂、桐油、メラミン、メラミンイソシアヌレート、酸化
防止剤、可塑剤、安定剤、充填剤、染料、顔料、溶媒な
どを配合することができる。
【0066】本発明の難燃剤は熱硬化性樹脂に添加して
使用する。
【0067】熱硬化性樹脂に対する本発明の難燃剤の配
合量は、熱硬化性樹脂100部(重量部、以下同様)に
対して通常2〜50部である。配合量が2部を下回ると
満足すべき難燃性がえられず、他方50部を超えると樹
脂の物性に対し好ましくない影響を与える恐れがあるの
みでなく、経済性の面から不利となる。
【0068】熱硬化性樹脂としては、たとえばフェノー
ル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、エポ
キシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレ
ート樹脂、ブタジエン系樹脂、ウレタン系樹脂などがあ
げられる。
【0069】本発明の難燃剤が配合された熱硬化性樹脂
組成物は、それぞれの樹脂特性に応じて種々の用途・分
野で使用される。たとえば各種の成形品、フィルム、積
層板、樹脂含浸紙、染料、接着剤などに有用である。
【0070】これらのうち、難燃剤配合熱硬化性樹脂組
成物を紙に含浸させ、これを積層し加熱プレスして硬化
させてえられる難燃性積層板は、従来、層間剥離が生ず
ることもあり難燃化が難しかったのであるが、本発明の
難燃剤を用いることにより層間剥離が生じず、かつ寸法
安定性、耐熱性などに優れた積層板がえられる。こうし
た積層板はプリント基板に使用されうる。プリント基板
に用いるばあい、熱硬化性樹脂として電気的特性に優れ
たフェノール樹脂が好適である。そのばあい、紙として
はクラフト紙などが用いられる。
【0071】この難燃性積層板は、テレビジョン受像
機、ビデオテープレコーダー、各種音響機器、移動電
話、洗濯機、W型エアコンなどの電子電気機器に組み込
まれ、それらの機器の難燃化に貢献する。
【0072】
【実施例】以下、製造例および実施例をあげて本発明を
説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はない。
【0073】製造例1 2リットル容のオートクレーブに前記式(IV)の臭素
化エポキシ樹脂(エポキシ当量340)680g(1モ
ル)と2,4,6−トリブロモフェノール612g
(1.85モル)とトルエン170gを仕込み、オート
クレーブ内を−0.6kg/cm2Gに減圧しチッ素ガ
スを導入したのち大気圧に戻した。このチッ素置換操作
を再度繰り返したのち3回目はチッ素置換後オートクレ
ーブ内を大気圧ではなく−0.4kg/cm2Gの減圧
状態に止めた。触媒としてトリブチルアミン8gを加え
たのち加熱して反応を開始させた。135℃に昇温した
ときオートクレーブ内は1.3kg/cm2Gの加圧状
態となったが、その加圧下135℃の温度で5時間反応
させた。この反応生成物に固形物含量が75重量%とな
るようにメチルエチルケトンを加え、80〜85℃で1
時間撹拌下に加熱して固形物を完全に溶解し、均一な難
燃剤溶液をえた。
【0074】えられた反応生成物をGPCで分析したと
ころ、つぎの式(A)〜(F)の化合物の混合物(ただ
し、(D)〜(F)は検出されなかった)と推定される
トリブロモフェノール変性臭素化エポキシ樹脂であり、
分子量分布
【0075】
【外5】
【0076】が1.015、重量平均分子量
【0077】
【外6】
【0078】が1301のものであり、またそのΔヘイ
ズ値は46.2のものであった。
【0079】
【化17】
【0080】製造例2〜10 表1に示す臭素化エポキシ樹脂(BrEPO)、2,
4,6−トリブロモフェノール(TBP)、触媒を用
い、同表に示す反応条件で反応させ、それぞれトリブロ
モフェノール変性臭素化エポキシ樹脂をえた。
【0081】えられた変性臭素化エポキシ樹脂を製造例
1と同様にしてGPCで分析し、各化合物の推定含有割
合、
【0082】
【外7】
【0083】を調べ、かつΔヘイズ値を測定した。結果
を表1に示す。
【0084】なお、表1中、触媒の欄のTBAはトリブ
チルアミン、TEAはトリエチルアミン、DMBAはジ
メチルブチルアミンを示す。
【0085】
【表1】
【0086】なお、参考までに製造例4でえられたトリ
ブロモフェノール変性臭素化エポキシ樹脂のGPC分析
チャートを図1に示す。
【0087】実施例1 各製造例でえられた反応生成物をそのまま用い、市販の
桐油を含むフェノール樹脂70部を含有するフェノール
樹脂のメタノール溶液100部にそれぞれの製造例でえ
た反応生成物20部およびジフェニルクレジルホスフェ
ート10部を加え均一に溶解させて樹脂ワニスをえた。
この樹脂ワニスをクラフト紙(厚さ1mm、縦150m
m、横100mm)に含浸させたのち、80℃で20分
間予備乾燥し、予備乾燥した含浸クラフト紙を8枚重ね
合せ、加熱プレスにより160℃、100kg/cm2
の条件下に3分間プレスし、積層板を作製した。
【0088】えられた樹脂量55重量%の積層板を、さ
らに160℃で3時間処理したのち、UL−94所定の
方法により難燃性および物理的性質を評価した。
【0089】結果を表2に示す。
【0090】[試験条件および評価法] (1)ワニスの保存安定性:−20℃で48時間放置後
の状態を肉眼で判定。
【0091】(2)燃焼性:UL−94準拠。
【0092】(3)絶縁抵抗:40℃、92%RHの条
件下で96時間放置後、JIS C6481に準じて実
施。
【0093】(4)ハンダ耐熱性:260℃で30秒間
保持後の外観を肉眼で判定。
【0094】(5)積層板の寸法安定性:220℃で1
時間保持後の外観を肉眼で判定。
【0095】
【表2】
【0096】
【発明の効果】本発明によれば長期間安定して保存でき
る熱硬化性樹脂用難燃剤およびそれを用いてえられる難
燃性積層板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】製造例4でえられたトリブロモフェノール変性
臭素化エポキシ樹脂のGPCのチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 101/00 C08L 101/00

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(I): 【化1】 3はHまたはCH3、mは1〜4の整数、nは1〜4の
    整数、rはOまたは正の整数である)で表わされる化合
    物の混合物であって、分子量分布(重量平均分子量/数
    平均分子量の比)が1.035以上でかつ重量平均分子
    量が1600以下であるトリブロモフェノール変性臭素
    化エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂用難燃剤。
  2. 【請求項2】 分子量分布の上限が1.08である請求
    項1記載の難燃剤。
  3. 【請求項3】 重量平均分子量の下限が1380である
    請求項1記載の難燃剤。
  4. 【請求項4】 式(I)中のAが 【化2】 で、R3がHで、mおよびnがいずれも2である請求項
    1〜3のいずれかに記載の難燃剤。
  5. 【請求項5】 熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である請
    求項1〜4のいずれかに記載の難燃剤。
  6. 【請求項6】 トリブロモフェノール変性臭素化エポキ
    シ樹脂のΔヘイズ値が20以下である請求項1〜5のい
    ずれかに記載の難燃剤。
  7. 【請求項7】 トリブロモフェノール変性臭素化エポキ
    シ樹脂のΔヘイズ値が10以下である請求項1〜5のい
    ずれかに記載の難燃剤。
  8. 【請求項8】 式(II): 【化3】 (式中、Aは−CH2−、−SO2−、−O−または 【化4】 3はHまたはCH3、mは1〜4の整数、nは1〜4の
    整数、rは0または正の整数)で表わされる臭素化エポ
    キシ樹脂と式(III): 【化5】 で表わされるトリブロモフェノールとを反応器に仕込
    み、チッ素雰囲気下減圧状態で加熱することにより反応
    を開始させてえられる樹脂を用いる請求項1〜7のいず
    れかに記載の難燃剤。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の難燃剤
    と熱硬化性樹脂とからなる組成物が含浸された紙が積層
    されてなる難燃性積層板。
  10. 【請求項10】 プリント基板である請求項9記載の積
    層板。
  11. 【請求項11】 請求項9〜10のいずれかに記載の難
    燃性積層板が組み込まれてなる電子電気機器。
  12. 【請求項12】 テレビジョン受像器、ビデオテープレ
    コーダー、音響機器、移動電話である請求項11記載の
    電子電気機器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009537651A (ja) * 2006-05-15 2009-10-29 ブロマイン コンパウンズ リミテッド 難燃剤組成物

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