JP2711149B2 - 耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物

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JP2711149B2 JP21787089A JP21787089A JP2711149B2 JP 2711149 B2 JP2711149 B2 JP 2711149B2 JP 21787089 A JP21787089 A JP 21787089A JP 21787089 A JP21787089 A JP 21787089A JP 2711149 B2 JP2711149 B2 JP 2711149B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は新規エポキシ樹脂組成物に関する。
更に詳しくは硬化物が耐熱性、機械的特性、耐水性等
に優れ、塗料、注型材料および積層板成形材料等に適し
た新規エポキシ樹脂組成物に関する。
〈従来技術〉 ハロゲン含有ビスフェノールA型エポキシ樹脂に、芳
香族ポリアミン、脂肪族ポリアミン、アミンアダクト、
ジシアンジアミド、酸無水物、フェノールノポラック等
の各種硬化剤を配合したものが、塗料、成形材料、注型
材料などとして用いられている。
またこのような組成物を溶剤でワニス化したものを補
強用基材に塗布含浸したものが、積層板(プリント配線
基板)成形用に用いられている。
ところで、近年特に電気・電子分野における小型化、
精密化に伴い、電子部品の絶縁塗料、封止材、積層板な
どの用途においては、高温使用時の機構的特性、電気絶
縁性等の信頼性を得るために、耐熱性の向上が強く求め
られている。しかしながら、従来用いられている前記の
エポキシ樹脂組成物で作製した塗料、封止材および積層
板(プリント配線基板)等は、ガラス転移温度が低く、
高温信頼性に欠けている。そこで、耐熱性を高めるため
に、前記の配合物にオルソクレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等の多
官能性エポキシ樹脂が併用されることが多い。本出願人
は、すでに特開昭63−3015号公報において「新規エポキ
シ樹脂」として、このような多官能性エポキシ樹脂を開
示している。
しかしながら、これらの多官能性エポキシ樹脂を多量
に配合すると、耐熱性は向上するものの、耐ヒートショ
ック性が低下し、塗料、封止材等にクラックが発生し易
くなる。
また、樹脂の粘度が高くなり、この多官能性エポキシ
樹脂配合物を積層板に用いた場合、含浸性が悪くなり、
泡の抱き込み、カスレ現象がおこり、このため電気絶縁
性等の電気的信頼性が低下する。
さらに積層体に用いた際には、耐水性が要求され、耐
水性に劣ると電気、電子部品のハンダ付けの際に、積層
板に「ふくれ」、「はがれ」、「ミーズリング」と呼ば
れる品質上の欠陥現象が発生し易くなる。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、耐熱性に優れ、高温で使用しても機
械的特性、電気絶縁性の低下がなく、高温信頼性が要求
される電子部品の絶縁塗料、封止材および積層板(プリ
ント配線基板)等に好適に適用することができる耐熱難
燃性エポキシ樹脂組成物を提供することにある。
本発明者は、特殊なトリスフェノール類より誘導され
た多官能性エポキシ樹脂を高ブロム含有ビスフェノール
型エポキシ樹脂およびビスフェノール型エポキシ樹脂と
混合することにより、従来公知のエポキシ樹脂から得ら
れた硬化物に比べてはるかに優れた耐熱性を有し、かつ
機械的特性、電気的特性等の信頼性が向上したエポキシ
樹脂組成物が得られることを見出した。
このエポキシ樹脂組成物は、樹脂粘度が低いという特
徴も持っている。
従って本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えばガラス
クロスへの含浸性が良く、更に積層成形して硬化するこ
とにより、耐熱性、および難燃性が共に優れ、高温時に
おける信頼性の向上した、特に電子部品として有用な積
層板を得ることができる。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、(A)下記一般式[1] 式中R1,R2およびR3は夫々独立に水素原子または炭素数
4以下のアルキル基であり、nは0または1の数であ
り、 Yは一般式[1b] または一般式[1c] ここで、R4,R5,R6およびR7は、夫々独立に水素原子また
は炭素数4以下のアルキル基である、 で表わされるトリスフェノール化合物とエピハロヒド
リンまたはβ−メチルエピハロヒドリンとの縮合によっ
て得られた多官能性エポキシ樹脂 (D)ハロゲン化ビスフェノール類とエピハロヒドリ
ンまたはβ−メチルエピハロヒドリンとの縮合により得
られた高ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂およ
び (B)ビスフェノール類とエピクロルヒドリンまたは
β−メチルエピクロルヒドリンとの縮合によって得られ
るビスフェノール型エポキシ樹脂含有する耐熱難燃性エ
ポキシ樹脂組成物である。
また、本発明は、多官能性エポキシ樹脂が10〜80重量
%、好ましくは30〜70重量%の耐熱難燃性エポキシ樹脂
組成物である。
さらに、本発明は、ブロム含有量が5〜30重量%、好
ましくは15〜25重量%の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物
である。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられるトリスフェノール化合物は下記一
般式[I]で表わされる。
式中R1,R2およびR3の夫々は独立に水素原子又は炭素数
4以下のアルキル基であり、同一であっても異なってい
てもよく、nは0又は1の数であり、 Yは一般式[1b] または一般式[1c) [1c] ここでR4,R5,R6及びR7は夫々独立に水素原子または炭素
数4以下のアルキル基であり、同一でも異なっていても
よい。
R1〜R7がすべて水素原子の場合が特に好ましい。
上記一般式[I]で表わされるトリスフェノール化合
物として特に好ましい物質は、例えば1−[α−メチル
−α−(4′−ヒドロキシフェニル)エチル−4−
[α′,α′−ビス(4″−ヒドロキシフェニル)エチ
ル]ベンゼン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒド
ロキシ−5−三級ブチルフェニル)ブタン、1−[α−
メチル−α−(3′,5′−ジメチル−4′−ヒドロキシ
フェニル)エチル]−4′−[α′,α′−ビス
(3″,5″−ジメチル−4″−ヒドロキシフェニル)エ
チル]ベンゼンなどである。
これらのトリスフェノール化合物と、エピハロヒドリ
ンまたはβ−メチルエピハロヒドリン好ましくはエピク
ロルヒドリンまたはβ−メチルエピクロルヒドリンとを
適当なエーテル化触媒の存在下にエーテル化し、次いで
脱ハロゲン化水素する等従来公知の反応によって多官能
性エポキシ樹脂が得ることができる。本発明に用いる
(A)多官能性エポキシ樹脂は、室温において半固形な
いし固形であり、軟化点が130℃以下、好ましくは80℃
以下エポキシ当量が154〜380、好ましくは190〜230のも
のである。
本発明に用いられる(D)高ハロゲン化ビスフェノー
ル型エポキシ樹脂としては、前記ハロゲン化ビスフェノ
ール類と、エピハロヒドリンまたはβ−メチルエピハロ
ヒドリン、好ましくはエピクロルヒドリン、又はβ−メ
チルエピクロヒドリンとを公知の適切なエーテル化触媒
の存在下にエーテル化し、次いで脱ハロゲン化水素する
ことによって得られる高ハロゲン化ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂であり、テトラブロム化ビスフェノールA型
エポキシ樹脂、テトラブロム化ビスフェノールF型エポ
キシ樹脂、1,1−ビス(3,5−ジブロム−4−ヒドロキシ
フェニル)エタン型エポキシ樹脂が好ましく、300〜60
0、特に300〜400のエポキシ当量を有し、45〜54、特に4
7〜50重量%のブロム含有量を有するものが好ましい。
本発明に用いる(B)ビスフェノール型エポキシ樹脂
としては、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)エタン等のビスフェノ
ール類とエピクロルヒドリンまたはβ−メチルエピクロ
ルヒドリンから誘導されるエポキシ樹脂であり、150〜2
50特に160〜210のエポキシ当量を有する樹脂が好まし
い。
本発明の目的とする樹脂すなわち、耐熱性、難燃性が
あり、かつ、粘度の低い樹脂を得るためには、本発明で
得られるエポキシ樹脂組成物に占める多官能性エポキシ
樹脂が、10乃至80重量%、好ましくは30乃至70重量%で
あることが好ましい。
また、本発明で得られるエポキシ樹脂組成物中のブロ
ム含有量が5乃至30重量%、特に15乃至25重量%が好ま
しい。
本発明の組成物の製造方法は、以上の成分を均質に混
合できる方法であれば特に限定されない。溶融状態で混
合してもよいし、メチルエチルケトン、アセトン、ジオ
キサン、トルエン、キシレン等の溶媒で混合してもよ
い。混合される成分の順序も特に限定されるものではな
く、逐次混合でもよいし、同時混合でもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて本発明
の目的を損なわない範囲において、それ自体公知の他の
エポキシ樹脂、たとえば、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
等と併用することができる。使用に際しては、一般に通
常のエポキシ樹脂用硬化剤として知られている脂肪族ア
ミン系、芳香族アミン系、アミンアダクト、ジシアンジ
アミド、フェノールノボラック樹脂、オルトクレゾール
ノボラック樹脂、酸無水物等の硬化剤を配合した組成物
の形で、電気絶縁塗料、成形材料、封止材、積層板等の
製造に用いることができる。
用いられる硬化剤の使用量は、硬化剤の種類によって
も異なるが、例えばポリアミン類を用いる場合には、エ
ポキシ当量と活性水素当量との比を基準とする。また、
硬化促進剤も必要に応じて使用できる。
塗料を目的とする場合には、汎用の着色剤(顔料)、
充填剤、溶剤、消泡剤等を配合して調製され、成形材料
の封止材の場合には種々の充填材を使用することが出来
る。積層板用エポキシ樹脂組成物として用いられる場合
には、一般にはトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水
素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプチ
ルケトンなどのケトン類などの溶剤を用いてワニスに調
製される。調製されたエポキシ樹脂組成物は、これをガ
ラスクロス、カーボンファイバー、グラスファイバー、
紙、石綿、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維
(商標ケプラー)などの補強用基材に含浸させ、これを
プリプレグとした後、プレスで加熱加圧して積層板に成
形される。
〈実施例〉 以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1) エピクロルヒドリン462.5g、1−[α−メチル−α
(4′−ヒドロキシフェニル)エチル]−4−[α′,
α′−ビス(4″−ヒドロキシフェニル)エチル]ベン
ゼン141.3gを撹拌機および還流装置を備えた容器1の
ガラス製四つ口フラスコに仕込み、撹拌しながら、70℃
に温度を上げた。同温で300mmHgに減圧しながら48%水
酸化ナトリウム水溶液79gを3時間にわたって連続的に
滴下した。この時系内の水は連続的に系外に取り出し
た。その後未反応のエピクロルヒドリンを系外に留去し
た。
残渣にメチルイソブチルケトン230gおよび水230gを加え
て撹拌し生成した食塩を水相に移行させた後静置し分離
した水相を除去した。次いで油相に48%水酸化ナトリウ
ム水溶液10gを加え、85℃で2時間撹拌し、第2回目の
脱塩化水素反応を行なった。その後油相を水相から分離
し、そこに30%リン酸二水素ナトリウム水溶液76gを加
えて中和を行ない、引続いて共沸蒸留による水の除去お
よびG4グラスフィルターによる塩の濾過を行なった。5m
mHg、150℃の減圧下油相からメチルイソブチルケトンを
完全に除去し、エポキシ当量209、軟化点59℃の多官能
性エポキシ樹脂(A−1)を得た。
この多官能エポキシ樹脂(A−1)390g、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂(B−1)(エポキシ当量188)21
4.2gおよび高ブロム化ビスフェノールAエポキシ樹脂
(D−1)(日本化薬(株)登録商標ETBA−100、エポ
キシ当量356、ブロム含量48.1wt%)395.8gをメチルエ
チルケトン335gに入れ、50℃で完全に溶解混合した。こ
のエポキシ樹脂溶液は、エポキシ当量319(g/eq)、固
形分75.8wt%、ブロム含有量14.1wt%、粘度50cps/25℃
であった。
このエポキシ樹脂溶液(固形分として100重量部)
と、エチレングリコールモノメチルエーテル15重量部、
ジメチルホルムアミド15重量部、ジシアンジアミド(活
性水素基/エポキシ基=0.65/1相当量)および2−エチ
ル−4−メチルイミダゾール0.2重量部を混合しワニス
を作った。
このワニスをガラスクロス(日東紡積(株)製WE−18
K−BZ2)に含浸させて150℃で5分間加熱し半硬化した
プリプレグを得た。このプリプレグを9枚重ねて180℃,
10kgf/cm2,60分間の成形条件下でガラスクロス積層板を
作成した。成形された積層板はガラス転移温度(Tg)が
187℃で、難燃性はUL−94がV−0であった。
結果を表1に示した。
(実施例2) 実施例1と同様にして、ただし表1に示した量の原材
料を用いて、ガラスクロス積層板を作成した。実施例1
と同様の測定を行い結果を表1に示した。
〈発明の効果〉 本発明は、特殊なトリスフェノール類より誘導される
多官能性エポキシ樹脂と、高ハロゲン化ビスフェノール
型エポキシ樹脂およびビスフェノール型エポキシ樹脂を
含有する組成物であり、粘度の低い樹脂が得られ、硬化
物が耐熱性に優れ、高温で使用しても機械的特性、電気
絶縁性の低下がない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 勇雄 千葉県市原市千種海岸3番地 三井石油 化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−722(JP,A) 特開 平3−721(JP,A) 特開 昭63−305125(JP,A) 特開 昭63−301221(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)下記一般式[1] 式中R1,R2およびR3は夫々独立に水素原子または炭素数
    4以下のアルキル基であり、nは0または1の数であ
    り、 Yは一般式[1b] または一般式[1c] ここで、R4,R5,R6およびR7は、夫々独立に水素原子また
    は炭素数4以下のアルキル基である、 で表わされるトリスフェノール化合物とエピハロヒドリ
    ンまたはβ−メチルエピハロヒドリンとの縮合によって
    得られた多官能性エポキシ樹脂、 (D)ハロゲン化ビスフェノール類とエピハロヒドリン
    またはβ−メチルエピハロヒドリンとの縮合により得ら
    れた高ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂およ
    び、 (B)ビスフェノール類とエピクロルヒドリンまたはβ
    −メチルエピクロルヒドリンとの縮合によって得られる
    ビスフェノール型エポキシ樹脂を含有することを特徴と
    する耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】前記ハロゲン化ビスフェノール類がテトラ
    ブロム化ビスフェノールA、テトラブロム化ビスフェノ
    ールB、テトラブロム化ビスフェノールF、又は1,1−
    ビス(3,5−ジブロム−4−ヒドロキシフェニル)エタ
    ンの何れかである請求項1に記載の耐熱難燃性エポキシ
    樹脂組成物。
  3. 【請求項3】前記トリスフェノール化合物が1−[α−
    メチル−α−(4′−ヒドロキシフェニルエチル]−4
    −[α′,α′−ビス(4″−ヒドロキシフェニル)エ
    チル]ベンゼン、1−[α−メチル−α−(3′,5′−
    ジメチル−4′−ヒドロキシフェニル)エチル]−4′
    −[α′,α′−ビス(3″,5″−ジメチル−4″ヒド
    ロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1,1,3−トリス
    (2−メチル−4−ヒドロキシ−5−三級ブチルフェニ
    ル)ブタンのいずれかである請求項1または2に記載の
    耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】前記ビスフェノール類が、ビスフェノール
    A、ビスフェノールB、ビスフェノールFおよび1,1−
    ビス(4−ヒドロキシ)エタンよりなる群から送ばれる
    少なくとも1つである請求項1〜3のいずれかに記載の
    耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】前記多官能エポキシ樹脂が、前記耐熱難燃
    性エポキシ樹脂組成物中で10〜80重量%である請求項1
    〜4のいずれかに記載の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成
    物。
  6. 【請求項6】前記耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物中のハ
    ロゲン含有量が5〜30重量%である請求項1〜5のいず
    れかに記載の耐熱難燃性エポキシ樹脂組成物。
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