JPH1143531A - 変性エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents
変性エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物Info
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Abstract
変える事なく高軟化点化した変性エポキシ樹脂を得、エ
ポキシ樹脂組成物製造の際の作業性を向上させること。 【解決手段】特定のフェノール類化合物に4,4’−ジ
ヒドロキシビフェニルを添加し、この混合物をエポキシ
化して得られた変性エポキシ樹脂、該変性エポキシ樹脂
を含有するエポキシ樹脂組成物及びその硬化物。
Description
とする電気・電子部品絶縁材料用、及び積層板(プリン
ト配線板)やCFRP(炭素繊維強化プラスチック)を
始めとする各種複合材料、接着剤、塗料等に有用な変性
エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物に関
する。
優れた電気特性、耐熱性、接着性、耐湿性(耐水性)等
により電気・電子部品、構造用材料、接着剤、塗料等の
分野で幅広く用いられている。
子分野においてはその急速な発展に伴い、高純度化をは
じめ耐熱性、耐湿性、密着性、フィラー高充填のための
低粘度性等の諸特性の一層の向上が求められている。そ
の一方では作業性の向上のために常温で固形であること
が望まれている。また、構造材としては航空宇宙材料、
レジャー・スポーツ器具用途などにおいて軽量で機械物
性の優れた材料であることと同時に、作業性の向上のた
めにやはり低粘度の樹脂が求められている。これらの要
求に対しエポキシ樹脂組成物について多くの提案がなさ
れてはいるが、未だ充分とはいえない。
な特性を持つエポキシ樹脂について鋭意研究の結果、本
発明を完成した。即ち、本発明は、(1)(a)式
(1)
またはヒドロキシ炭化水素基を示す。aは1〜6の整数
を、bは1〜5の整数をそれぞれ示す。Rはそれぞれ独
立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜8の炭化水
素基またはアリール基を表す。nは平均値で1〜10を
示す。)で表されるフェノール類化合物と(b)4,
4’−ジヒドロキシビフェニルの混合物をグリシジル化
して得られるエポキシ樹脂であってその軟化点が120
℃以下60℃以上である変性エポキシ樹脂、(2)(成
分(a)と成分(b)の混合物中の成分(b)の配合量
×1.6)/(成分(a)と成分(b)の混合物中の成
分(a)の配合量×(1+56/成分(a)の水酸基当
量))が0.3以下である上記(1)または(2)記載
の変性エポキシ樹脂、(3)式(1)においてXが炭素
数8〜14の炭化水素基である上記(1)または(2)
記載の変性エポキシ樹脂、(4)式(1)の化合物が
1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,
5−トリメチル−シクロヘキサンである上記(1)〜
(3)のいずれか1項に記載の変性エポキシ樹脂、
(5)式(1)の化合物が式(2)
の整数をそれぞれ示す。Pはそれぞれ独立して水素原
子、ハロゲン原子、炭素数1〜8の炭化水素基またはア
リール基を示す。mは平均値で1〜10を示す。)であ
る上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の変性エポ
キシ樹脂、(6)成分(a)がアルキルフェノールノボ
ラックである上記(1)記載の変性エポキシ樹脂、
(7)成分(a)がo−クレゾールノボラックである上
記(6)記載の変性エポキシ樹脂、(8)成分(a)の
(2核体成分の重量)/(3核体成分の重量)の値が
0.4以下である(6)または(7)記載の変性エポキ
シ樹脂、(9)成分(a)の4核体成分の割合が30重
量%以上、1〜3核体成分の合計割合が20重量%以下
である上記(6)〜(7)のいずれか1項に記載の変性
エポキシ樹脂、(10)成分(a)が一分子中にカルボ
キシル基とアルコール性水酸基を有するオキシカルボン
酸を触媒としてアルキルフェノール類とホルムアルデヒ
ドとを縮合させて得られるアルキルフェノールノボラッ
クである上記(6)〜(9)のいずれか1項に記載の変
性エポキシ樹脂、(11)成分(a)が軟化点100℃
以下のo−クレゾールノボラックである上記(7)〜
(10)のいずれか1項に記載の変性エポキシ樹脂、
(12)成分(a)と成分(b)の混合物における成分
(a)と成分(b)の配合量の比率が重量比で(b)/
(a)が0.4以下である上記(1)〜(11)のいず
れか1項に記載の変性エポキシ樹脂、(13)成分
(a)と成分(b)の混合物における成分(a)と成分
(b)の配合量の比率が重量比で(b)/(a)が0.
25未満0.05以上である上記(1)〜(11)のい
ずれか1項に記載の変性エポキシ樹脂、(14)上記
(1)〜(13)のいずれか1項に記載の変性エポキシ
樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物、(15)半導体封
止用に調製された上記(14)記載のエポキシ樹脂組成
物、(16)上記(14)または(15)記載のエポキ
シ樹脂組成物を硬化してなる硬化物に関する。
(1)で表されるフェノール類化合物(成分(a)、以
下単に(a)という)と4,4’−ジヒドロキシビフェ
ニル(成分(b)、以下単に(b)という)の混合物
(以下、単にフェノール混合物という)とエピハロヒド
リン類とを反応させるグリシジル化反応により得ること
ができる。これにより、式(1)の化合物単独でのグリ
シジル化物が半固形や液状であっても、4、4’−ジヒ
ドロキシビフェニルとの混合物としてグリシジル化する
ことにより、同一粘度以下でありながら軟化点の高い変
性エポキシ樹脂を得ることが出来る。フェノール混合物
中の(a)と(b)の混合比は、特に制限されないが重
量比で(b)/(a)の値として通常0.4以下、好ま
しくは0.25未満、0.05以上である。また、
((a)と(b)の混合物における(b)の配合量×
1.6)/((a)と(b)の混合物における(a)の
配合量×(1+56/(a)の水酸基当量))が0.3
以下、0.05以上であるのが好ましい。(a)と
(b)の配合量が前記した範囲をはずれると、変性エポ
キシ樹脂合成中に結晶が析出する、変性エポキシ樹脂硬
化物の物性に於いて、(b)のエポキシ化物の硬化物特
性が顕著になり、耐熱性や耐湿性に問題が出てくる、低
分子の(a)を用いて合成した変性エポキシ樹脂が結晶
性を帯びず固形化しない、低粘度化が充分でない等の問
題点がでてくる場合がある。
は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、1,1−ビ
ス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン、
1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,
5−トリメチルシクロヘキサン、テルペンジフェノー
ル、フェノールノボラック、フェノール類・ジシクロペ
ンタジエン重合物、フェノール類・キシリレングリコー
ル重縮合物、前記式(2)の化合物、フェノール類と式
(2)の化合物の重縮合物、フェノール類・ヒドロキシ
ベンズアルデヒド類重縮合物、アルキル基を有するフェ
ノール類とホルムアルデヒドを縮合したアルキルフェノ
ールノボラック等が挙げられるがこれらに限定されるこ
とはない。前記各重縮合物におけ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、tert−
ブチル−クレゾール、ナフトールなどが挙げられるが、
これらに限定されることはない。また、これらの化合物
のうち1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−
3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、テルペンジ
フェノール、フェノール類・ジシクロペンタジエン重合
物、フェノール類・キシリレングリコール重縮合物、式
(2)の化合物、フェノール類・ヒドロキシベンズアル
デヒド類重縮合物及びアルキルフェノールノボラックが
好ましく、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)
−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、式(2)
の化合物またはアルキルフェノールノボラックが特に好
ましい。また、前記アルキルフェノールノボラックのう
ちo−クレゾールノボラックが好ましく、軟化点100
℃以下のo−クレゾールノボッラックが特に好ましい。
キングが発生しないことが特徴の一つであるが、式
(1)の化合物としてアルキルフェノールノボラックを
選択した場合、アルキルフェノールノボラックの分子中
に含まれる芳香族環の数が少ない低核体成分(特に2核
体)が少ない方がその効果がより顕著である。従って、
(2核体成分の重量)/(3核体成分の重量)の値が
0.4以下であるアルキルフェノールノボラックや、4
核体成分が30重量%以上で且つ1〜3核体成分の合計
が20重量%以下、好ましくは4核体成分が35〜10
0重量%で且つ1〜3核体成分の合計が0〜15重量%
であるアルキルフェノールノボラックを使用することが
より好ましい。尚、前記及び以下のアルキルフェノール
ノボラックにおいてx核体とは、アルキルフェノールノ
ボラックの分子中に含まれる芳香族環の数がx個の分子
をいう。また、x核体の重量比はGPC(ゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィー)等により測定する事が出
来る。
フェノールノボラックは、例えば分子蒸留や水洗によっ
て低核体成分を除去したり、または、アルキルフェノー
ルの1核ジメチロール体や、2核ジメチロール体を一旦
合成し、これらと過剰のアルキルフェノールを縮合させ
る方法などにより得られる。しかしながら以上の方法は
工程が多く、コスト的には高くなる。この点を解決する
方法として、例えば特開平8−3257号公報に記載の
ように1分子中にアルコール性水酸基とカルボキシル基
を合わせ持つオキシカルボン酸を触媒として使用してア
ルキルフェノールとホルムアルデヒドを縮合する方法が
ある。通常の触媒を用いた場合に比べ、低核体成分の量
が少なく、分子量分布が狭いアルキルフェノールノボラ
ックを得ることが出来る。この反応で使用するオキシカ
ルボン酸としては、乳酸、リンゴ酸、マンデル酸、酒石
酸、クエン酸等が挙げられ、これらは単独で用いても、
2種以上併用してもよい。更に、塩酸、硫酸、蓚酸、p
−トルエンスルホン酸、などを併用してもよい。オキシ
カルボン酸の使用量はホルムアルデヒド1.0モルに対
して、通常0.01〜5.0モル、好ましくは0.05
〜4.0モル、より好ましくは0.1〜3.0モルであ
る。縮合反応は、還流温度以下で1〜10時間行えばよ
い。反応が終了したら、そのまま或いはトルエン、キシ
レン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解して、水
洗を繰り返して触媒のオキシカルボン酸を除去後、溶剤
または未反応のアルキルフェノール、ホルムアルデヒド
を加熱減圧下で除去する。
シジル化反応に使用されるエピハロヒドリン類の具体例
としては、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロル
ヒドリン、エピブロムヒドリン、β−メチルエピブロム
ヒドリン、エピヨードヒドリン、β−エチルエピクロル
ヒドリン等が挙げられるが、工業的に入手し易く安価な
エピクロルヒドリンが好ましい。このグリシジル化反応
自体は従来公知の方法に準じて行うことが出来る。
ヒドリン類の混合物に水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ムなどのアルカリ金属水酸化物の固体を一括添加または
徐々に添加しながら通常20〜120℃で0.5〜10
時間反応させる。この際アルカリ金属水酸化物はその水
溶液を使用してもよく、その場合は該アルカリ金属水酸
化物を連続的に添加すると共に反応混合物中から減圧
下、または常圧下、連続的に水及びエピハロヒドリン類
を留出せしめ、得られた留出液を分液し水は除去しエピ
ハロヒドリン類は反応混合物中に連続的に戻す方法でも
よい。
使用量はフェノール混合物の水酸基1当量に対して通常
0.5〜10モル、好ましくは1.0〜6.0モルであ
る。アルカリ金属水酸化物の使用量はフェノール混合物
中の水酸基1当量に対し通常0.5〜1.5モル、好ま
しくは0.7〜1.2モルである。また、ジメチルスル
ホン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、
1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等の非プロト
ン性極性溶媒を添加することにより下記に定義する加水
分解性ハロゲン濃度の低い変性エポキシ樹脂が得られ、
この変性エポキシ樹脂は電子材料封止用の用途に適す
る。非プロトン性極性溶媒の使用量はエピハロヒドリン
類に対し通常5〜200重量%、好ましくは10〜10
0重量%である。上記の溶媒以外にもメタノール、エタ
ノール等のアルコール類、1,4−ジオキサン等の環状
エーテル類を添加することによっても反応が進み易くな
り、加水分解性ハロゲン濃度も非プロトン性極性溶媒を
使用した場合よりは高いが、これら溶媒を使用しないと
きよりは低くなる。またトルエン、キシレン等も使用す
ることができる。ここで加水分解性ハロゲン濃度は、例
えば変性エポキシ樹脂をジオキサンと1N−KOH/エ
タノール溶液に入れ、数十分間還流した後、硝酸銀溶液
で滴定することにより測定することができる。
ドリン類の混合物にテトラメチルアンモニウムクロライ
ド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチル
ベンジルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニ
ウム塩を触媒として使用し、通常50〜150℃で1〜
10時間反応させ、得られるフェノール混合物のハロヒ
ドリンエーテルに水酸化ナトリウム、水酸化カリウムな
どのアルカリ金属水酸化物の固体または水溶液を加え、
20〜120℃で1〜10時間反応させてハロヒドリン
エーテルを閉環させて本発明の変性エポキシ樹脂を得る
こともできる。この場合の第四級アンモニウム塩の使用
量はフェノール混合物の水酸基1当量に対して0.00
1〜0.2モル、好ましくは0.05〜0.1モルであ
る。アルカリ金属水酸化物の使用量は、フェノール混合
物の水酸基1当量に対し通常0.8〜1.5モル、好ま
しくは0.9〜1.1モルである。
は水洗無しに加熱減圧下過剰のエピハロヒドリン類や、
溶媒等を除去した後、トルエン、メチルイソブチルケト
ン、メチルエチルケトン等の溶媒に溶解し、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の
水溶液を加えて再び反応を行うことにより加水分解性ハ
ロゲン濃度の低い本発明の変性エポキシ樹脂を得ること
が出来る。この場合アルカリ金属水酸化物の使用量はフ
ェノール混合物の水酸基1当量に対して0.01〜0.
2モル、好ましくは0.05〜0.1モルである。反応
温度は通常50〜120℃、反応時間は通常0.5〜2
時間である。反応終了後副生した塩をろ過、水洗などに
より除去し、さらに加熱減圧下トルエン、メチルイソブ
チルケトン、メチルエチルケトン等の溶媒を留去するこ
とにより加水分解性ハロゲン濃度が低い本発明の変性エ
ポキシ樹脂を得ることができる。こうして得られた本発
明の変性エポキシ樹脂は、下式(A)
るのと同じ意味を表す。)で表される結合を分子中に有
する化合物を微量に含有する。このため(a)、(b)
それぞれ単独のグリシジル化物を混合したものに比べ、
各エポキシ樹脂成分の馴染みがよくなり、後述する本発
明のエポキシ樹脂組成物に配合した場合、他の成分との
接着性が向上し、またエポキシ樹脂組成物の保存性(耐
ブロッキング性)が向上する。本発明の変性エポキシ樹
脂の軟化点は120℃以下60℃以上である。軟化点
が、60℃未満であると保存性が悪く、120℃を越え
るとニーダー等を用いてエポキシ樹脂組成物を混練する
際に作業性が低下したり、エポキシ樹脂組成物の混練ム
ラが生じたりする。
説明する。本発明のエポキシ樹脂組成物において本発明
の変性エポキシ樹脂は単独でまたは他のエポキシ樹脂と
併用して使用することが出来る。併用する場合、本発明
の変性エポキシ樹脂の全エポキシ樹脂中に占める割合は
30重量%以上が好ましく、特に40重量%以上が好ま
しい。
のエポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノール類、
フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、
ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベ
ンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)と各種アルデヒド
との重縮合物、フェノール類と各種ジエン化合物との重
合物、フェノール類と芳香族ジメチロール類との重縮合
物、ビフェノール類、アルコール類等をグリシジル化し
たグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ
樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエ
ステル系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。これらは単独で用いてもよく、2種
以上を用いてもよい。
しい実施態様においては硬化剤を含有する。硬化剤とし
てはアミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合
物、フェノ−ル系化合物などが使用できる。用いうる硬
化剤の具体例としては、ジアミノジフェニルメタン、ジ
エチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミ
ノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、ジシアン
ジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンとよ
り合成されるポリアミド樹脂、無水フタル酸、無水トリ
メリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テ
トラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタ
ル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル
酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ビスフェノール
類、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノー
ル、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキ
シベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)と各種アルデ
ヒドとの重縮合物、フェノール類と各種ジエン化合物と
の重合物、フェノール類と芳香族ジメチロールとの重縮
合物、ビフェノール類及びこれらの変性物、イミダゾ−
ル、BF3 −アミン錯体、グアニジン誘導体などが挙げ
られる。硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基
1当量に対して0.5〜1.5当量が好ましく、0.6
〜1.2当量が特に好ましい。エポキシ基1当量に対し
て、0.5当量に満たない場合、あるいは1.5当量を
超える場合、いずれも硬化が不完全となり良好な硬化物
性が得られない恐れがある。
併用しても差し支えない。用いうる硬化促進剤の具体例
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−ル類、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等のホ
スフィン類、オクチル酸スズなどの金属化合物などが挙
げられる。硬化促進剤はエポキシ樹脂100重量部に対
して0.01〜15重量部が必要に応じ用いられる。
は、必要に応じて溶融シリカ、結晶シリカ、多孔質シリ
カ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシ
ウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素、ジルコニア、
窒化アルミニウム、フォルステライト、ステアタイト、
スピネル、ムライト、チタニア、タルク等の粉体、また
はこれらを球形状あるいは破砕状にした無機充填材やシ
ランカップリング剤、離型剤、顔料等種々の配合剤、各
種熱硬化性樹脂などを添加することができる。また、特
に半導体封止用のエポキシ樹脂組成物を得る場合、上記
の無機充填材の使用量はエポキシ樹脂組成物中、通常8
0〜92重量%、好ましくは83〜90重量%、より好
ましくは85〜90重量%の範囲である。
分を前記したような割合で均一に混合することにより得
られ、好ましい用途は半導体封止用である。本発明のエ
ポキシ樹脂組成物は従来知られている方法と同様の方法
で容易にその硬化物とすることができる。例えばエポキ
シ樹脂と硬化剤、並びに必要により硬化促進剤、無機充
填材、配合剤、及び各種熱硬化性樹脂とを必要に応じて
押出機、ニ−ダ、ロ−ル等を用いて均一になるまで充分
に混合して本発明のエポキシ樹脂組成物を得、そのエポ
キシ樹脂組成物を、溶融注型法あるいはトランスファ−
成型法やインジェクション成型法、圧縮成型法などによ
って成型し、必要により80〜200℃で加熱すること
により本発明の硬化物を得ることができる。
ン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン等の溶剤に溶解させ、ガラス繊維、カ
−ボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アル
ミナ繊維、紙などの基材に含浸させ加熱乾燥して得たプ
リプレグを熱プレス成型して本発明の硬化物を得ること
もできる。
と溶剤の合計重量に対し溶剤の占める割合が、通常10
〜70重量%、好ましくは15〜65重量%となる量使
用する。
る。尚、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。また、エポキシ当量、溶融粘度、軟化点、x核体の
重量比は以下の条件で測定した。また、実施例、比較例
において部は重量部を意味する。 エポキシ当量 JIS K−7236に準じた方法で測定し、単位はg
/eqである。 溶融粘度 150℃におけるコーンプレート法における溶融粘度 測定機械:コーンプレート(ICI)高温粘度計(RESE
ARCH EQUIPMENT(LONDON)LTD. 製) コーンNo.:3(測定範囲0〜20ポイズ) 試料量:0.15±0.01g 軟化点 JIS K−7234に準じた方法で測定 耐ブロッキング性 直径5mm前後のマーブル状のエポキシ樹脂を1.5リ
ットルのPETボトルに1Kg入れ、35℃の恒温槽の
中に72時間放置した後のエポキシ樹脂の溶着具合いを
見た。尚、表5における耐ブロッキング性の欄には下記
の基準で評価結果を示した。 ◎:マーブル同士が溶着していない ○:若干溶着しているが、手でバラバラに出来る △:かなり溶着している。マーブルの形跡は見られる ×:完全に1個の樹脂の塊になった x核体の重量比 試料をGPC分析装置により分析し、各成分に相当する
ピークの面積百分率から求めた。 ・GPC分析条件 カラム:Shodex KF−803(2本) +KF−802.5(2本) カラム温度:40℃ 溶剤 :テトラヒドロフラン 検出 :UV(254nm) 流量 :1ml/min.
5−トリメチルシクロヘキサン55部、4,4’−ヒド
ロキシビフェニル、15.6部、エピクロルヒドリン
(ECH、以下同様)194部、ジメチルスルホキシド
(DMSO、以下同様)100部を反応容器に仕込、加
熱、撹拌、溶解後、温度を45℃に保持しながら、反応
系内を45Torrに保って、40%水酸化ナトリウム
水溶液54部を4時間かけて連続的に滴下した。この際
共沸により留出してくるECHと水を冷却、分液した
後、有機層であるECHだけを反応系内に戻しながら反
応を行った。水酸化ナトリウム水溶液滴下完了後、45
℃で2時間、70℃で30分反応を行った。ついで水洗
を繰り返し、副生塩とジメチルスルホキシドを除去した
後、油層から加熱減圧下において過剰のエピクロルヒド
リンを留去し、残留物に200部のメチルイソブチルケ
トンを添加し残留物を溶解させた。このメチルイソブチ
ルケトンの溶液を70℃に加熱し30%水酸化ナトリウ
ム水溶液4部を添加し、1時間反応させた後、反応液の
水洗を洗浄液が中性となるまで繰り返した。ついで油層
から加熱減圧下においてメチルイソブチルケトンを留去
することにより本発明の変性エポキシ樹脂(E1)94
部を得た。
例1と同様の操作を行った。その結果、本発明の変性エ
ポキシ樹脂(E2)95部を得た。
例1と同様の操作を行った。その結果、本発明の変性エ
ポキシ樹脂(E3)93部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンを59
部に、4,4’−ヒドロキシビフェニルを12.5部
に、40%水酸化ナトリウム水溶液を53部に変えた以
外は実施例2と同様の操作を行った。その結果、本発明
の変性エポキシ樹脂(E4)96部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをジシ
クロペンタジエン・フェノール重合物(日本石油化学製
DPPシリーズ 軟化点89℃)58部に、4,4’
−ヒドロキシビフェニルを14.4部に、40%水酸化
ナトリウム水溶液を53部に変えた以外は実施例2と同
様の操作を行った。その結果、本発明の変性エポキシ樹
脂(E5)92部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをフェ
ノール・キシリレングリコール重縮合物(ミレックスX
L−225−4L、三井東圧化学(株)製、軟化点52
℃)54部に、4,4’−ヒドロキシビフェニルを1
7.5部に、40%水酸化ナトリウム水溶液を52部に
変えた以外は実施例2と同様の操作を行った。その結
果、本発明の変性エポキシ樹脂(E6)部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをテル
ペンジフェノール(ヤスハラケミカル(株)製、YP−
90)54部に、4,4’−ヒドロキシビフェニルを1
7.5部に、40%水酸化ナトリウム水溶液を52部に
変えた以外は実施例2と同様の操作を行った。その結
果、本発明の変性エポキシ樹脂(E7)97部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンを下記
式(3)
1.1(平均値))62部に、4,4’−ヒドロキシビ
フェニルを12.5部に、40%水酸化ナトリウム水溶
液を46部に変えた以外は実施例2と同様の操作を行っ
た。その結果、本発明の変性エポキシ樹脂(E8)95
部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをフェ
ノール・サリチルアルデヒド重縮合物(軟化点110
℃、ICI粘度 9.2ポイズ)45.6部に、4,
4’−ヒドロキシビフェニルを17.5部に、40%水
酸化ナトリウム水溶液を66部に変えた以外は実施例2
と同様の操作を行った。その結果、本発明の変性エポキ
シ樹脂(E9)94部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをフェ
ノール・サリチルアルデヒド重縮合物(軟化点110
℃、ICI粘度 9.2ポイズ)77.8部に、4,
4’−ヒドロキシビフェニルを18.6部に、40%水
酸化ナトリウム水溶液を100部に変えた以外は実施例
2と同様の操作を行った。その結果、本発明の変性エポ
キシ樹脂(E10)141部を得た。
ニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをフェ
ノール・サリチルアルデヒド重縮合物(軟化点120
℃)83部に、4,4’−ヒドロキシビフェニルを17
部に、40%水酸化ナトリウム水溶液を104部に変え
た以外は実施例2と同様の操作を行った。その結果、本
発明の変性エポキシ樹脂(E11)145部を得た。
を使用せず、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニ
ル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンのみを8
1部とした以外は実施例1と同様の操作を行った。その
結果、エポキシ樹脂(R1)105部を得た。
ェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをジ
シクロペンタジエン・フェノール重合物(日本石油化学
製 DPPシリーズ 軟化点89℃)84部に変えた以
外は比較例1と同様の操作を行った。その結果、エポキ
シ樹脂(R2)107部を得た。
ェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをミ
レックスXL−225−4L(三井東圧化学製軟化点5
2℃)85部に変えた以外は比較例1と同様の操作を行
った。その結果、エポキシ樹脂(R3)109部を得
た。
ェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをテ
ルペンジフェノール(ヤスハラケミカル(株)製、YP
−90)84部に変えた以外は比較例1と同様の操作を
行った。その結果、エポキシ樹脂(R4)110部を得
た。
ェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをフ
ェノール・ビフェニルジメタノール重縮合物(軟化点1
55℃)100部、エピクロルヒドリンを250部、M
IBKを250部にそれぞれ変更した以外は比較例1と
同様の操作を行った。その結果、エポキシ樹脂(R5)
118部を得た。
ェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンをフ
ェノール・サリチルアルデヒド重縮合物(軟化点110
℃ ICI粘度9.2ポイズ)51部に変えた以外は比
較例1と同様の操作を行った。その結果、エポキシ樹脂
(R6)75部を得た。
の変性エポキシ樹脂、比較用のエポキシ樹脂の物性を表
1〜3に示す。
例のエポキシ樹脂(R1)、(R2)を使用し、これら
エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して硬化剤(フェ
ノールノボラック樹脂(日本化薬(株)製、PN−8
0、150℃におけるICI粘度1.5ポイズ、軟化点
86℃、水酸基当量106g/eq)を1水酸基当量配
合し、更に硬化促進剤(トリフェニルフォスフィン)を
エポキシ樹脂100部当り1部配合し、トランスファー
成型により樹脂成型体を調製し、160℃で2時間、更
に180℃で8時間で硬化させた。
定した結果を表4に示す。尚、物性値の測定は以下の条
件にて行った。(実施例17〜19、比較例12〜14
においても同じ) ・ガラス転移温度(TMA):真空理工(株)製 TM−7000 昇温度速度 2℃/min. ・銅箔剥離強度:JIS C−6481(引き剥し強さ)に記載に準拠して測定 した。 ・アイゾット衝撃試験:JIS K7710に準拠して測定した。
重量%、3核体16重量%、4核体15重量%)96
部、4,4’−ヒドロキシビフェニル18.6部、EC
H400部、ジメチルスルホキシド(DMSO、以下同
様)100部を反応容器に仕込、加熱、撹拌、溶解後、
温度を45℃に保持しながら、反応系内を45Torr
に保って、40%水酸化ナトリウム水溶液100部を4
時間かけて連続的に滴下した。この際共沸により留出し
てくるECHと水を冷却、分液した後、有機層であるE
CHだけを反応系内に戻しながら反応を行った。水酸化
ナトリウム水溶液滴下完了後、45℃で2時間、70℃
で30分反応を行った。ついで水洗を繰り返し、副生塩
とジメチルスルホキシドを除去した後、油層から加熱減
圧下において過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留
物に300部のメチルイソブチルケトンを添加し溶解し
た。このメチルイソブチルケトンの溶液を70℃に加熱
し30重量%水酸化ナトリウム水溶液5部を添加し、1
時間反応させた後、反応液の水洗を洗浄液が中性となる
まで繰り返した。ついで油層から加熱減圧下においてメ
チルイソブチルケトンを留去することにより本発明の変
性エポキシ樹脂(E12)154部を得た。得られた変
性エポキシ樹脂(E12)のエポキシ当量は189、軟
化点89℃、溶融粘度0.4ポイズであった。
点83℃、2核体5重量%、3核体25重量%、4核体
26重量%のo−クレゾールノボラックに変えた以外は
実施例1と同様の操作を行った。その結果、本発明の変
性エポキシ樹脂(E13)152部を得た。得られた変
性エポキシ樹脂(E13)のエポキシ当量は192、軟
化点88℃、溶融粘度0.6ポイズであった。
点91℃、2核体3重量%、3核体8重量%、4核体3
9重量%のo−クレゾールノボラックに変えた以外は実
施例12と同様の操作を行った。その結果、本発明の変
性エポキシ樹脂(E14)151部を得た。得られた変
性エポキシ樹脂(E14)のエポキシ当量は191g/
eq、軟化点91℃、溶融粘度1.1ポイズであった。
ルを使用せず、o−クレゾールノボラックのみを120
部とした以外は実施例12と同様の操作を行った。その
結果、エポキシ樹脂(R7)162部を得た。
ルを使用せず、o−クレゾールノボラックのみを120
部とした以外は実施例13と同様の操作を行った。その
結果、エポキシ樹脂(R8)164部を得た。
ルを使用せず、o−クレゾールノボラックのみを120
部とした以外は実施例14と同様の操作を行った。その
結果、エポキシ樹脂(R9)162部を得た。
(E12)〜(E14)及び比較例9〜11で得られた
エポキシ樹脂(R7)〜(R9)についての物性値及び
耐ブロッキング性の試験結果を表5に示す。
4)及び比較例のエポキシ樹脂(R7)〜(R9)を使
用し、これらエポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して
硬化剤(フェノールノボラック樹脂(日本化薬(株)
製、PN−80、150℃におけるICI粘度1.5ポ
イズ、軟化点86℃、水酸基当量106g/eq)を1
水酸基当量配合し、更に硬化促進剤(トリフェニルフォ
スフィン)をエポキシ樹脂100部当り1部配合し、ト
ランスファー成型により樹脂成型体を調製し、160℃
で2時間、更に180℃で8時間で硬化させた。このよ
うにして得られた硬化物の物性を測定した結果を表6に
示す。
=1.3であるもの64部に、4,4’−ヒドロキシビ
フェニルを12部に、40%水酸化ナトリウム水溶液を
44部に変えた以外は実施例2と同様の操作を行った。
その結果、本発明の変性エポキシ樹脂(E15)95部
を得た。得られた変性エポキシ樹脂(E15)のエポキ
シ当量は255、軟化点90℃、溶融粘度0.8Pであ
った。
2)〜(E15)及び比較例としてエポキシ樹脂(R
7)〜(R9)及びYX−4000(油化シェルエポキ
シ(株)製 エポキシ当量196)(以下(R1
0))、硬化剤(フェノールノボラック樹脂(日本化薬
(株)製、PN−80、軟化点86℃)、硬化促進剤
(トリフェニルホスフィン)、シランカップリング剤
(信越化学工業株式会社製 KBM403)、離型剤
(東亜化成株式会社製 微粉カルナバ)、三酸化アンチ
モン、臭素化エポキシ樹脂(日本化薬(株)製 BRE
N−S)、無機充填材として球状シリカ(平均粒径30
μm)及び破砕シリカ(平均粒径5μm)を表7に示す
割合(部)で配合し、2軸ロールにより混練し、粉砕、
タブレット化後、スパイラルフローを以下の条件で測定
した。結果を表8、9に示す。・スパイラルフロー 金型:EMMI−1−66に準拠したもの 金型温度:170℃ トランスファー圧力:70kg/cm2
秒の条件でトランスファー成型により樹脂成型体を成型
し、その直後に以下の特性を測定し、結果を表8、9に
示した。 ・成型品熱時硬度:成型直後にショア硬度計(Dタイ
プ)にて測定。尚、試験片は下記の吸水率を測定したも
のと同じものを使用した。
2時間、更に180℃で8時間で後硬化させた後、以下
の特性を測定した。 ・ガラス転移温度:実施例10〜11と同様にして測定
した。 ・吸水率:直径50mm×厚み4mmの円盤状の試験片
を100℃の水中で24時間煮沸した前後の重量増加率
(%)。
の42アロイリードフレームを、前記タブレットでトラ
ンスファー成型により175℃、120秒、70Kg/
cm2 の条件で封止して、160℃で2時間、更に18
0℃で8時間で後硬化させて得られたSOPの模擬素子
を用いて以下の特性を測定し、結果を表8、9に示し
た。 ・リフロークラック性:85℃/85%RHで所定時間
加湿した後260℃の半田浴中に10秒間浸漬後、外観
のクラック及びダイパットの表裏面の剥離を観察して不
良数を数えた。 ・温度サイクルテスト:−50℃/30分〜150℃/
30分の200回行った後の外観のクラック及びダイパ
ットの表裏面の剥離を観察して不良数を数えた。
化合物のみをエポキシ化した比較用のエポキシ樹脂と、
本発明の変性エポキシ樹脂の硬化物の物性はほぼ同等で
あるが、本発明の変性エポキシ樹脂のほうが軟化点が高
く、作業性及び組成物の保存性に優れていることが明ら
かである。また、特に半導体封止用エポキシ樹脂組成物
に用いた場合、表8、9から明らかなように、未変性の
エポキシ樹脂と比較して低粘度であるため、従来フィラ
ーの高充填が不可能であった樹脂系でもこれが可能とな
り、且つ未変性時の利点を残し、一般的に用いられてい
るフィラー高充填エポキシ樹脂よりも成型性、耐熱性に
優れている。
高くて、作業性、保存性(ブロック化しない)が良く、
溶融粘度も低い。従って、本発明の変性エポキシ樹脂
は、電気電子部品用絶縁材料(高信頼性半導体封止材料
など)及び積層板(プリント配線板など)やCFRPを
始めとする各種複合材料、接着剤、塗料等に使用する場
合に極めて有用である。
Claims (16)
- 【請求項1】(a)式(1) 【化1】 (式中、Xは炭素数1〜14の炭化水素基またはヒドロ
キシ炭化水素基を示す。aは1〜6の整数を、bは1〜
5の整数をそれぞれ示す。Rはそれぞれ独立して水素原
子、ハロゲン原子、炭素数1〜8の炭化水素基またはア
リール基を表す。nは平均値で1〜10を示す。)で表
されるフェノール類化合物と(b)4,4’−ジヒドロ
キシビフェニルの混合物をグリシジル化して得られるエ
ポキシ樹脂であってその軟化点が120℃以下60℃以
上である変性エポキシ樹脂。 - 【請求項2】(成分(a)と成分(b)の混合物中の成
分(b)の配合量×1.6)/(成分(a)と成分
(b)の混合物中の成分(a)の配合量×(1+56/
成分(a)の水酸基当量))が0.3以下である請求項
1記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項3】式(1)においてXが炭素数8〜14の炭
化水素基である請求項1または2記載の変性エポキシ樹
脂。 - 【請求項4】式(1)の化合物が1,1−ビス−(4−
ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチル−シク
ロヘキサンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の
変性エポキシ樹脂。 - 【請求項5】式(1)の化合物が式(2) 【化2】 (式中、cは1〜6の整数を、dは1〜5の整数をそれ
ぞれ示す。Pはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原
子、炭素数1〜8の炭化水素基またはアリール基を示
す。mは平均値で1〜10を示す。)である請求項1〜
3のいずれか1項に記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項6】成分(a)がアルキルフェノールノボラッ
クである請求項1記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項7】成分(a)がo−クレゾールノボラックで
ある請求項6記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項8】成分(a)の(2核体成分の重量)/(3
核体成分の重量)の値が0.4以下である請求項6また
は7記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項9】成分(a)の4核体成分の割合が30重量
%以上、1〜3核体成分の合計割合が20重量%以下で
ある請求項6〜8のいずれか1項に記載の変性エポキシ
樹脂。 - 【請求項10】成分(a)が一分子中にカルボキシル基
とアルコール性水酸基を有するオキシカルボン酸を触媒
としてアルキルフェノール類とホルムアルデヒドとを縮
合させて得られるアルキルフェノールノボラックである
請求項6〜9のいずれか1項に記載の変性エポキシ樹
脂。 - 【請求項11】成分(a)が軟化点100℃以下のo−
クレゾールノボラックである請求項7〜10のいずれか
1項に記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項12】成分(a)と成分(b)の混合物におけ
る成分(a)と成分(b)の配合量の比率が重量比で
(b)/(a)が0.4以下である請求項1〜11のい
ずれか1項に記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項13】成分(a)と成分(b)の混合物におけ
る成分(a)と成分(b)の配合量の比率が重量比で
(b)/(a)が0.25未満0.05以上である請求
項1〜11のいずれか1項に記載の変性エポキシ樹脂。 - 【請求項14】請求項1〜13のいずれか1項に記載の
変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項15】半導体封止用に調製された請求項14記
載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項16】請求項14または15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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