JPH03115351A

JPH03115351A - 難燃性エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH03115351A
Application number: JP25044489A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Sakamoto; 坂本　次雄; Min Tai Kao; カオ・ミン・タイ
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1991-05-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は難燃性エポキシ樹脂組成物に関する。

（従来の技術）近年、電気機器、特に原子力分野における電気機器の絶
縁部材に使用する各種樹脂材料に対して難燃化の要求が
高まってきている。

このような難燃化の要求に対応可能な樹脂材料の一つと
して、硬化型の難燃性エポキシ樹脂組成物が各種検討さ
れている。

従来、難燃性エポキシ樹脂組成物としては、■塩素化合
物等のハロゲン化合物や燐化合物を難燃剤として含有し
ているもの、■臭化エポキシ樹脂及び酸化アンチモンを
難燃剤として含有しているもの、■水酸化アルミニウム
を難燃剤として含有しているものなどが知られている。

しかしながら、これらの難燃剤を含有するエポキシ樹脂
組成物は一長一短を有し、実用上、問題があった。

即ち、ハロゲン化合物、燐化合物、臭化エポキシ樹脂、
酸化アンチモンを難燃剤として含有している難燃性エポ
キシ樹脂組成物は、燃焼時において前記難燃剤に起因し
た気相に発生するガスにより難燃効果が発揮される。し
かしながら、難燃化に際して有害ガスを含む発煙を伴な
って公害上の問題を生じ、更に耐アーク性、耐トラッキ
ング性などの電気的特性が劣るという問題があった。

一方、前述した水酸化アルミニウムを難燃剤として含有
している難燃性エポキシ樹脂組成物は、この水酸化アル
ムミニウム分子中に含まれる結晶水により難燃効果が発
揮されるので公害上の問題を防止でき、かつ耐アーク性
などの電気的特性が向上する。しかしながら、硬化物の
曲げ強度等の機械的強度や耐クラツク性が著しく低下し
、特に絶縁性構造体の注型用樹脂組成物として不適当で
あるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は従来の課題を解決するためになされたもので、
硬化物の曲げ強度等の機械的強度や耐クラツク性、及び
耐アーク性等の電気特性に優れ、しかも充分な難燃性を
付与し有害ガスの発生を抑制し得る難燃性エポキシ樹脂
組成物を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、エポキシ樹脂（ａ）、硬化剤（ｂ）、臭素化
エポキシ樹脂（Ｃ）、酸化アンチモン（ｄ）、水酸化ア
ルミニウム（ｅ）、及び平均アスペクト比が２〜２０で
あるガラス短繊維と平均粒径が０．０５〜５μｍである
無機質充填材とからなる複合充填材（ｆ）を含有するこ
とを特徴とする難燃性エポキシ樹脂組成物である。

前記エポキシ樹脂（ａ）としては、特に制限されないが
、例えばビスフェノールＡ型樹脂、ビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポ
キシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリ
グリシジルイソシアネート、ヒダントインエポキシ樹脂
などが挙げられ、これらは１種又は２種以上の混合物と
して用いてもよい。具体的には、ビスフェノールＡ型樹
脂としてシェル化学社製のＥｐ１ｃｏｔｃ８１５，８１
９，８２７，８２８、チバガイギ社製のＧＹ２５０．Ｇ
Ｙ２５２．ＧＹ２８０　、ダウケミカル社製のＤＥＲ３
３０，ＤＥＲ３３１，ＤＥＲ３３２、三井石浦社製のＲ
−１４０，Ｒ−１４０Ｐが挙げられ、脂環式エポキシ樹
脂としてチッソノックス２０１，２２１，２８９　、ア
ラルダイトＣＹ１７５．ＣＹ１７８．ＣＹ１７９が挙げ
られる。かかるエポキシ樹脂の中でも常温で液状のもの
が望ましい。

前記硬化剤（ｂ）としては、エポキシ樹脂の硬化剤であ
れば特に制限はなく、例えばフェノールノボラック樹脂
、クレゾールノボラック樹脂等のフェノール性水酸基を
２個以上有するノボラック型フェノール樹脂、無水フタ
ル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フ
タル酸等の酸無水物、トリエチレンテトラミン、メタフ
ェニレンジアミン等のアミン類、イミダゾールなどが挙
げられ、これらは１種又は２種以上の混合物として用い
てもよい。かかる硬化剤の中でも常温で液状の酸無水物
が望ましい。具体的には、メチルテトラヒドロ無水フタ
ル酸（新［１本理化社製のＭＴ−５００、日立化成社製
のｌｌＮ−２２００）　、メチルエンドメチレンテトラ
ヒドロ無水フタル酸（日本火薬社製のカヤハードＭＣＤ
　、、日立化成社製のＨＭ−２２００）　、無水メチル
ナジック酸（日本チバガイギ社製のＨＹ−９０８）　、
４−メチルへキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化社製
のＭ）ｌ−７００）のほか、変性酸無水物（日本チバガ
イギ社製の）ＩＹ９０５，９１５，９１７，９１９゜９
２０、油化シェル社製のエピキュア１０３，１２１，１
３６）などが挙げられる。

前記臭素化エポキシ樹脂（Ｃ）は難燃成分の一つとして
配合されるものである。かかる臭素化エポキシ樹脂とし
ては、例えば大日本インキ社製のエピクロン１５２．１
６５　、旭化成社製のＡＰＲ−７５５等のビスフェノー
ルＡ型臭素化エポキシ樹脂、日本火薬社製のＢＲＥＮ−
８等のノボラック型臭素化エポキシ樹脂などが挙げられ
、これらは１種又は２種以上の混合物として用いてもよ
い。前記臭素化エポキシ樹脂の臭素含有量は、前記エポ
キシ樹脂（ａ）、硬化剤（ｂ）及び該臭素化エポキシ樹
脂（ｃ）を合わせた混合成分（以下、前記混合成分を樹
脂成分と称する）に対して５〜１５重二％の範囲にする
ことが望ましい。この理由は、その量を５重量％未満に
すると充分な難燃効果が得られない恐れがあり、一方そ
の量が１５重量％を越えると電気的特性が低下したり、
有害なガス発生に伴なう公害上の問題を起こす恐れがあ
る。

前記酸化アンチモン（ｄ）は、難燃成分の一つとして配
合されるものである。かかる酸化アンチモンとしては、
例えば三酸化アンチモン、四酸化ニアンチモン、五酸化
ニアンチモン、十三酸化穴アンチモンなどが挙げられ、
これらは１種又は２種以上の混合物として用いてもよい
。これらの酸化アンチモンはシランカップリング剤など
による表面処理を行なったものを用いてもよい。前記酸
化アンチモンの配合量は、前記樹脂成分１００重量部に
・対して１〜１５重量部、より好ましくは２〜１０重二
部の範囲にすることが望ましい。この理由は、その量を
１重量部未満にすると充分な難燃効果が得られない恐れ
があり、一方その量が１５重量部を越えると電気的特性
が低下したり、有害なガス発生に伴なう公害上の問題を
起こす恐れがある。

前記水酸化アルミニウム（ｅ）は、難燃化を付与し、耐
アーク性を改善するために配合される。かかる水酸化ア
ルミニウムとしては、例えば昭和軽金属社製のハイシラ
イトＨ−３１，８−３２，Ｈ−４２，）ｌ−４３、日本
軽金属社製の水酸化アルミニウムＢ−５２゜８−１０３
．Ｂ−７００などが挙げられ、これらは１種又は２種以
上の混合物として用いてもよい。これらの酸化アンチモ
ンはシランカップリング剤などによる表面処理を行なっ
たものを用いてもよい。前記水酸化アルミニウムの配合
量は前記樹脂成分１００重量部に対して１０〜１００重
量部、より好ましくは２０〜５０重量部の範囲にするこ
とが望ましい。この理由は、その量を１０重量部未満に
すると充分な難燃効果、耐アーク性の改善を図ることが
困難になり、一方その量が１００重量部を越えると硬化
物の機械的強度や耐クラツク性が低下する恐れがある。

前記複合充填材（ｆ）の一方の構成成分であるガラス短
繊維は、前記水酸化アルミニウム（ｅ）の配合に伴なう
硬化物の機械的強度の低下を改善すると共に耐クラツク
性を向上させる作用を有する。

かかるガラス繊維は、平均アスペクト比が前記範囲にあ
るものであれば特に制限されず、具体的には日本板硝子
社製のマイクログラスサーフニーストランドＲＥＶ−１
、ＲＥＶ−４、ＲＥＶ−８、ＲＥＶ−７、ＲＥＶ−８な
どが挙げられる。

前記複合充填材（［’）の他方の構成成分である無機質
充填材は、前記ガラス繊維を配合した状態においても低
粘度性と良好な流動性を付与するために用いられる。か
かる無機質充填材としては、例えばシリカ、アルミナ、
タルク、クレイ、ウオラストナイトなどを挙げることが
でき、特に樹脂組成物の流動性を改善する観点からシリ
カが好適である。

前記複合充填材（ｒ）の配合量は、前記樹脂成分１００
重量部に対して１００〜５００重量部、より好ましくは
１００〜４００重量部の範囲にすることが望ましい。こ
の理由は、その量を１００重量部未満にすると硬化物の
機械的強度や耐クラツク性を改善することが困難になり
、一方その量が４００重量部を越えると組成物の粘度が
高くなったり流動性が低下する恐れがある。

前記複合充填材（ｆ）中に占める前記ガラス繊維の配合
量は、３０〜８０重量％、より好ましくは４０〜７０重
二％の範囲にすることが望ましい。この理由は、ガラス
繊維の占有量が３０〜８０重二％の範囲を逸脱すると粘
度が高くなり流動性が阻害される恐れがある。

本発明に係る難燃性エポキシ樹脂組成物は、前記（ａ）
〜（ｆ）の成分の他に必要に応じて、平均粒径が５μｍ
を越えるシリカ、アルミナ、タルク、ウオラストナイト
等の無機質充填材、触媒、着色剤、界面活性剤、シラン
カップリング剤などを配合してもよい。

（作用）本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂を
ベース材料とし、これに臭素化エポキシ樹脂（Ｃ）、酸
化アンチモン（ｄ）及び水酸化アルミニウム（ｅ）を配
合している。このため、前記臭素化エポキシ樹脂（Ｃ）
及び前記酸化ア・ンチモン（ｄ）に起因したガスが燃焼
時に気相に発生することによる難燃効果と、前記水酸化
アルミニウム（ｅ）の分子中に含有する結晶水による難
燃効果との相乗作用により、充分な難燃性を付与するこ
とができる。また、前記水酸化アルミニウムを難燃剤と
して配合することにより、実質的な臭素化エポキシ樹脂
及び酸化アンチモンの配合量を減少できるため、燃焼時
に臭素化エポキシ樹脂（ｅ）及び酸化アンチモン（ｄ）
に起因するＨ毒ガスの発生を減少できる。しかも水酸化
アルミニウムの配合により耐アーク性を改善できる。

また、本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物は、平均アス
ペクト比が２〜２０のガラス短繊維と平均粒径が０．０
５〜５μｌの微細な無機質充填材とからなる複合充填材
（ｆ）を配合しているため、前記水酸化アルミニウムの
配合による硬化物の曲げ強度等の機械的強度や耐クラツ
ク性の低下を補償することができる。即ち、ガラス短繊
維を補強材として樹脂組成物中に配合することにより硬
化物の機械的強度や耐クラツク性を向上させることがで
きる。しかしながら、実際にガラス短繊維を樹脂組成物
中に均一に混合するのは困難であり、またガラス短繊維
の配合に伴なって樹脂組成物の粘度が高くなったり流動
性が低下して、注型法などによる成形性が悪化する。し
たがって、ガラス短繊維のみを充填材として用いる場合
には機械的強度などを向上させるのに充分な量を配合す
ることが困難となる。一方、微細な無機質充填材は樹脂
組成物の流動性を改善することが可能であるが、この無
機質充填材のみでは硬化物の機械的強度や耐クラツク性
を向上させることが困難である。このようなことから、
平均アスペクト比が２〜２０のガラス短繊維と平均粒径
が０．０５〜５μｍの無機質充填材との両者からなる複
合充填材（ｆ’）を樹脂組成物中に配合することによっ
て、前記ガラス短繊維と前記無機質充填材との作用が相
互に補完し合って、無機質充填材の流動作用により充分
な量のガラス繊維を配合でき、硬化物の機械的強度（特
に曲げ強度）や耐クラツク性を向上させることができる
と共に、注型法による成形性も改善できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１〜７及び比較例１〜８下記第１表に示す組成の難燃性エポキシ樹脂組成物を、
三栄製作所社製の万能混合機により加熱真空下で混合し
て調製したにの難燃性エポキシ樹脂組成物を加熱硬化させて試料を成
形し、難燃性、耐アーク性、曲げ強度及び耐クラツク性
について調べた。その結果を同第１表に併記した。

第１表より明らかなように実施例１〜７の難燃性エポキ
シ樹脂組成物は、比較例１〜８の難燃性エボキン樹脂組
成物に比べ、難燃性、耐アーク性、曲げ強度及び耐クラ
ツク性のいずれの評価項目においても良好な結果をバラ
ンスよく得ることができたのがわかる。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば硬化物の機械的強度
や耐クラツク性、及び耐アーク性などの電気特性に優れ
、しかも充分な難燃性を付与し有害ガスの発生を抑制し
得る難燃性エポキシ樹脂組成物を提供することができる
。

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）臭素化エポキシ樹脂、（ｄ）酸化アンチモン、（ｅ）水酸化アルミニウム、及び（ｆ）平均アスペクト比が２〜２０であるガラス短繊維
と平均粒径が０．０５〜５μｍである無機質充填材とか
らなる複合充填材、を含有することを特徴とする難燃性エポキシ樹脂組成物
。