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JP2023103095A - Silica sol containing long-chain alkylene group-containing epoxy compound - Google Patents

Silica sol containing long-chain alkylene group-containing epoxy compound Download PDF

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JP2023103095A
JP2023103095A JP2022003957A JP2022003957A JP2023103095A JP 2023103095 A JP2023103095 A JP 2023103095A JP 2022003957 A JP2022003957 A JP 2022003957A JP 2022003957 A JP2022003957 A JP 2022003957A JP 2023103095 A JP2023103095 A JP 2023103095A
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JP
Japan
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group
silica sol
silica
epoxy compound
epoxy
Prior art date
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Pending
Application number
JP2022003957A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
尚彦 末村
Naohiko Suemura
雅敏 杉澤
Masatoshi Sugisawa
佳昊 劉
Jiahao Liu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Priority to JP2022003957A priority Critical patent/JP2023103095A/en
Publication of JP2023103095A publication Critical patent/JP2023103095A/en
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Abstract

To provide a silica sol with high dispersion stability which comprises a long-chain alkylene group-containing epoxy compound as a dispersion medium, which is in liquid form and has high handleability, and exhibits high heat resistance and tenacity when cured, and silica particles as a dispersoid, dispersed therein, a method for producing the same, and a cured body-forming composition, and a cured body thereof.SOLUTION: A silica sol comprises a dispersion medium comprising an epoxy compound (A) represented by the formula (1), and a dispersoid comprising silica particles (B) with an average particle size of 5-500 nm by dynamic light scattering (where L1-L3 each represent a C2 to 7 hydrocarbon group, and R1-R3 each represent a hydrogen atom or a methyl group).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明はシリカ粒子が長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物に分散したシリカゾル、その製造方法、並びに該シリカゾルを硬化するための硬化体形成組成物、及びその硬化物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a silica sol in which silica particles are dispersed in a long-chain alkylene group-containing epoxy compound, a method for producing the same, a composition for forming a cured product for curing the silica sol, and a cured product thereof.

エポキシ樹脂は高接着性、高電気絶縁性、高耐熱性等の特徴を有し、更に高摩耗性や体積収縮率や膨張率の改善を求めてシリカ粒子を添加する試みも行われている。 Epoxy resins have characteristics such as high adhesiveness, high electrical insulation, and high heat resistance, and attempts have been made to add silica particles to improve abrasion resistance, volumetric contraction rate, and expansion rate.

また、イソシアヌル酸系エポキシ樹脂であるトリス-(2,3-エポキシプロピル)-イソシアヌレートはイソシアヌル酸を母核に持ち1分子中に3個のグリシジル基を持つエポキシ樹脂であって、非芳香族系のエポキシ樹脂であるため高い透明性を有し、且つトリアジントリオン骨格に由来する高耐候性を有することからLED材料等に使用されている。それらトリス-(2,3-エポキシプロピル)-イソシアヌレートにシリカ等の無機酸化物粒子を加える事も行われている。
例えば、変性された液状エポキシ樹脂化合物とシリカ等の無機酸化物粒子と硬化剤とを含む液状エポキシ樹脂組成物が開示されている(特許文献1参照)。
In addition, tris-(2,3-epoxypropyl)-isocyanurate, which is an isocyanuric acid-based epoxy resin, is an epoxy resin having isocyanuric acid as a core and three glycidyl groups in one molecule, and is a non-aromatic epoxy resin, so it has high transparency and high weather resistance derived from the triazinetrione skeleton, so it is used for LED materials and the like. Inorganic oxide particles such as silica are also added to these tris-(2,3-epoxypropyl)-isocyanurates.
For example, disclosed is a liquid epoxy resin composition containing a modified liquid epoxy resin compound, inorganic oxide particles such as silica, and a curing agent (see Patent Document 1).

一方、結晶性の高いトリス-(2,3-エポキシプロピル)-イソシアヌレートは耐熱性が高く、高温を使用する分野への適用は優れているが、キャスティング等の成形方法に工夫が必要である。そして、ハンドリング性が高く高耐熱、強靭性を付与するためにトリアジントリオン環からエポキシ環までのアルキレン鎖を伸ばしたエポキシ化合物も製造されている(特許文献2、特許文献3を参照)。 On the other hand, tris-(2,3-epoxypropyl)-isocyanurate with high crystallinity has high heat resistance and is excellent in application to fields using high temperatures, but molding methods such as casting need to be devised. Epoxy compounds in which the alkylene chain from the triazinetrione ring to the epoxy ring is extended in order to impart high handleability, high heat resistance, and toughness have also been produced (see Patent Documents 2 and 3).

またこれらエポキシ化合物に屈折率改良のために酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物を添加する事が開示されている(特許文献4参照)。 Further, addition of metal oxides such as titanium oxide, aluminum oxide and zirconium oxide to these epoxy compounds for improving the refractive index is disclosed (see Patent Document 4).

国際公開パンフレットWO2009/008509International publication pamphlet WO2009/008509 国際公開パンフレットWO2010/092947International pamphlet WO2010/092947 国際公開パンフレットWO2017/082356International pamphlet WO2017/082356 特開2008-007782JP 2008-007782

本発明は、液状でハンドリング性が高く、硬化した時に高耐熱、強靭性を有する長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物を分散媒として、それらに分散質としてシリカ粒子が分散した分散安定性の高いシリカゾル、その製造方法、及び硬化体形成組成物、その硬化体を提供する。 The present invention provides a silica sol having high dispersion stability in which silica particles are dispersed as a dispersoid in an epoxy compound containing a long-chain alkylene group, which is liquid and has high handleability, high heat resistance and toughness when cured, as a dispersion medium, a method for producing the same, a composition for forming a cured body, and a cured body thereof.

本発明は第1観点として、下記式(1)で示されるエポキシ化合物(A)を含む分散媒と、動的光散乱法による平均粒子径が5~500nmであるシリカ粒子(B)を含む分散質とを含むシリカゾル、 As a first aspect of the present invention, a silica sol containing a dispersion medium containing an epoxy compound (A) represented by the following formula (1) and a dispersoid containing silica particles (B) having an average particle size of 5 to 500 nm by a dynamic light scattering method,

(式(1)中、L~Lはそれぞれ炭素原子数2~7の炭化水素基を示し、R~Rはそれぞれ水素原子又はメチル基を示す。)、
第2観点として、式(1)のエポキシ化合物(A)は、L~Lがそれぞれ炭素原子数3~7の炭化水素基を有し液状のエポキシ化合物である第1観点に記載のシリカゾル、
第3観点として、シリカ粒子(B)はその表面にメトキシ基又はエトキシ基からなるアルコキシ基を含み、アルコキシ基が0.6~3.0個/nmの割合で結合しているものである第1観点又は第2観点に記載のシリカゾル、
第4観点として、シリカ粒子(B)がケイ素原子に直結した有機基を有するシラン化合物である式(2)乃至式(4):
(In Formula (1), L 1 to L 3 each represent a hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms, and R 1 to R 3 each represent a hydrogen atom or a methyl group.),
As a second aspect, the epoxy compound (A) of formula (1) is the silica sol according to the first aspect, wherein each of L 1 to L 3 has a hydrocarbon group having 3 to 7 carbon atoms and is a liquid epoxy compound;
As a third aspect, the silica sol according to the first aspect or the second aspect, wherein the silica particles (B) contain alkoxy groups consisting of methoxy groups or ethoxy groups on their surfaces, and the alkoxy groups are bonded at a rate of 0.6 to 3.0 pieces/ nm2 ;
As a fourth aspect, formulas (2) to (4) in which the silica particles (B) are silane compounds having an organic group directly bonded to a silicon atom:

(式(2)中、Rはそれぞれアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はエポキシ基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、ウレイド基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi-C結合によりケイ素原子と結合しているものであって、Rはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、aは1~3の整数を示し、
式(3)及び式(4)中、R及びRはそれぞれ炭素原子数1~3のアルキル基、又は炭素原子数6~30のアリール基で且つSi-C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、R及びRはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、Yはアルキレン基、NH基、又は酸素原子を示し、bは1~3の整数であり、cは0又は1の整数であり、dは1~3の整数である。)
からなる群より選ばれる少なくとも1種のシラン化合物で被覆されたものである第1観点乃至第3観点の何れか一つに記載のシリカゾル、
第5観点として、シリカ濃度が60質量%で50℃14日間保管後の粘度が、そのシリカゾルに用いられる分散媒のみの25℃の粘度の値に比べて1.0~30倍の範囲である第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載のシリカゾル、
第6観点として、分散媒が、更に式(1)以外の液状エポキシ化合物を含む第1観点乃至第5観点の何れか一つに記載のシリカゾル、
第7観点として、式(1)以外の液状エポキシが非シアヌル酸系液状エポキシ化合物である第6観点に記載のシリカゾル、
第8観点として、非シアヌル酸系液状エポキシ化合物が、ビスフェノール系エポキシ化合物、又は脂環式エポキシ化合物である第7観点に記載のシリカゾル、
第9観点として、更にアミン、アンモニア、無機アルカリ化合物、又は第4級アンモニウム化合物からなる塩基性物質を含有する第1観点乃至第8観点のいずれか一つに記載のシリカゾル、
第10観点として、第1観点乃至第9観点の何れか一つに記載のシリカゾルと硬化剤とを含む硬化体形成組成物、
第11観点として、硬化剤が酸無水物、アミン、又は酸発生剤である第10観点に記載の硬化体形成組成物、
第12観点として、第10観点に記載の硬化体形成組成物による硬化体、
第13観点として、下記(I)工程乃至(III)工程:
(I)工程:メタノール又はエタノールを分散媒とするシリカゾルを製造する工程(I)、
(II)工程:工程(I)で得られたシリカゾルと式(1)で示されるエポキシ化合物(A)とを混合してシリカゾルを得る工程(II)、
(III)工程:(II)工程で得られたシリカゾルからメタノール又はエタノールを除去する工程、を含む第1観点乃至第9観点の何れか一つに記載のシリカゾルの製造方法、
第14観点として、工程(I)が、シリカゾルの分散媒がメタノール又はエタノールである時に、アミン、アンモニア、無機アルカリ化合物、又は第4級アンモニウム化合物から選ばれる塩基性物質を添加する工程を更に含む第13観点に記載のシリカゾルの製造方法、
第15観点として、工程(I)が、シリカゾルの分散媒がメタノール又はエタノールである時に、シリカ粒子を式(2)乃至式(4)からなる群から選ばれた少なくとも1種のシラン化合物で被覆する工程を更に含む第13観点に記載のシリカゾルの製造方法、及び
第16観点として、工程(II)が、工程(I)で得られたシリカゾルと、式(1)で示されるエポキシ化合物(A)とを混合する前に、工程(I)で得られたシリカゾルをカルボニル構造、エーテル構造、若しくは炭素と炭素の結合構造を有する有機溶媒に溶媒置換する工程 を更に含む第13観点に記載のシリカゾルの製造方法である。
(In the formula (2), each R 1 is an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an organic group having an epoxy group, (meth)acryloyl group, mercapto group, amino group, ureido group, or cyano group and is bonded to a silicon atom via a Si—C bond, each R 2 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, a represents an integer of 1 to 3,
In formulas (3) and (4), R 3 and R 5 are each an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms and are bonded to a silicon atom via a Si—C bond; R 4 and R 6 each represent an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group; Y represents an alkylene group, an NH group, or an oxygen atom; b is an integer of 1 to 3; is. )
The silica sol according to any one of the first to third aspects, which is coated with at least one silane compound selected from the group consisting of
As a fifth aspect, the silica sol according to any one of the first aspect to the fourth aspect, which has a silica concentration of 60% by mass and a viscosity after storage at 50° C. for 14 days in a range of 1.0 to 30 times the value of the viscosity at 25° C. of only the dispersion medium used in the silica sol;
As a sixth aspect, the silica sol according to any one of the first to fifth aspects, wherein the dispersion medium further contains a liquid epoxy compound other than formula (1);
As a seventh aspect, the silica sol according to the sixth aspect, wherein the liquid epoxy other than formula (1) is a non-cyanuric acid liquid epoxy compound;
As an eighth aspect, the silica sol according to the seventh aspect, wherein the non-cyanuric acid-based liquid epoxy compound is a bisphenol-based epoxy compound or an alicyclic epoxy compound;
As a ninth aspect, the silica sol according to any one of the first aspect to the eighth aspect, further containing a basic substance consisting of amine, ammonia, an inorganic alkali compound, or a quaternary ammonium compound;
As a tenth aspect, a cured body-forming composition containing the silica sol and a curing agent according to any one of the first to ninth aspects,
As an eleventh aspect, the cured body-forming composition according to the tenth aspect, wherein the curing agent is an acid anhydride, an amine, or an acid generator;
As a twelfth aspect, a cured product formed from the cured product-forming composition according to the tenth aspect,
As a thirteenth aspect, the following steps (I) to (III):
(I) step: step (I) of producing a silica sol using methanol or ethanol as a dispersion medium;
(II) step: step (II) of mixing the silica sol obtained in step (I) and epoxy compound (A) represented by formula (1) to obtain silica sol;
(III) Step: The method for producing a silica sol according to any one of the first to ninth aspects, including the step of removing methanol or ethanol from the silica sol obtained in the (II) step,
As a fourteenth aspect, the method for producing a silica sol according to the thirteenth aspect, further comprising the step of adding a basic substance selected from amines, ammonia, inorganic alkali compounds, or quaternary ammonium compounds when step (I) uses methanol or ethanol as a dispersion medium for the silica sol.
As a fifteenth aspect, the method for producing a silica sol according to the thirteenth aspect, wherein step (I) further comprises a step of coating the silica particles with at least one silane compound selected from the group consisting of formulas (2) to (4) when the dispersion medium of the silica sol is methanol or ethanol; The method for producing a silica sol according to the thirteenth aspect, further comprising the step of replacing the sol with an organic solvent having a carbonyl structure, an ether structure, or a carbon-carbon bond structure.

長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物の硬化体は、脂環式エポキシ樹脂や芳香族エポキシ樹脂や短鎖アルキレン基含有エポキシ化合物の硬化体に比べて、液状でハンドリング性が高く、硬化した時に高耐熱、強靭性(曲げ変化率が大きい)ものである。
長鎖アルキレン基をトリアジントリオン環とエポキシ環の間に導入した事により上記特性が得られるが、更なる物性改善(曲げ弾性率向上)のためにシリカ等の無機酸化物粒子を添加しようとすると、その長鎖アルキレン基によるエポキシ化合物の性質の変化によりシリカ粒子にも工夫が必要である。
A cured product of a long-chain alkylene group-containing epoxy compound is liquid, has high handling properties, and has high heat resistance and toughness (large bending change rate) when cured, compared to alicyclic epoxy resins, aromatic epoxy resins, and short-chain alkylene group-containing epoxy compounds.
The above properties can be obtained by introducing a long-chain alkylene group between the triazinetrione ring and the epoxy ring. However, when adding inorganic oxide particles such as silica to further improve physical properties (bending elastic modulus improvement), it is necessary to devise silica particles due to changes in the properties of the epoxy compound due to the long-chain alkylene group.

本発明は、液状でハンドリング性が高く、硬化した時に高耐熱、強靭性を有する長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物を分散媒として、それらに分散質としてシリカ粒子が分散した分散安定性の高いシリカゾルを提供する。本発明のシリカゾルは安定性が高く高温で長期保存を行っても粘度の変化率が低い事が特徴である。 The present invention provides a silica sol having high dispersion stability in which silica particles are dispersed as a dispersoid in an epoxy compound containing a long-chain alkylene group, which is liquid and has high handleability, high heat resistance and toughness when cured, as a dispersion medium. The silica sol of the present invention is characterized by high stability and low rate of change in viscosity even after long-term storage at high temperatures.

例えばトリス-(2,3-エポキシプロピル)-イソシアヌレートではトリアジントリオン環からエポキシ環までが炭素原子数1個のエチレン基である。一方、本発明に用いられる長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物は、トリアジントリオン環からエポキシ環までのアルキレン鎖が炭素原子数2~7までであり物性上の違いがある。 For example, in tris-(2,3-epoxypropyl)-isocyanurate, the ethylene group having one carbon atom extends from the triazinetrione ring to the epoxy ring. On the other hand, the long-chain alkylene group-containing epoxy compounds used in the present invention have different physical properties because the alkylene chain from the triazinetrione ring to the epoxy ring has 2 to 7 carbon atoms.

本発明ではシリカ粒子に工夫をする事により、長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物を分散媒として、それらに分散質としてシリカ粒子が分散した分散安定性の高いシリカゾルであり、動的光散乱性による平均粒子径が5~500nmである安定なシリカゾルが得られた。そしてシリカ粒子はその表面にメトキシ基又はエトキシ基が存在し、それらのアルコキシ基がシリカ粒子の表面の特定割合で存在する事により、上記エポキシ化合物とシリカ粒子の相溶性が向上したために、高濃度で高温に保存しても粘度変化が小さく安定である。そして、それら安定なシリカゾルを用いる事で硬化体形成組成物のハンドリング性が高く、その硬化体は高耐熱、強靭性(曲げ変化率が大きい)を有する、曲げ弾性率が向上した硬化体が得られるものである。 In the present invention, by devising the silica particles, a stable silica sol having a high dispersion stability in which silica particles are dispersed as dispersoids in an epoxy compound containing a long-chain alkylene group as a dispersion medium and has an average particle size of 5 to 500 nm due to dynamic light scattering properties was obtained. Silica particles have methoxy groups or ethoxy groups on their surfaces, and the presence of these alkoxy groups in a specific proportion on the surfaces of the silica particles improves the compatibility between the epoxy compound and the silica particles. Therefore, even when stored at a high concentration and at a high temperature, the viscosity change is small and stable. By using these stable silica sols, the cured body-forming composition has high handleability, and the cured body has high heat resistance, toughness (large bending change rate), and improved bending elastic modulus.

また、長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物は、エポキシ環がトリアジントリオン環から離れているためエポキシ環の自由度が高くなり、エポキシ環の硬化性やカチオン重合性が向上するために酸やアミンによる硬化だけでなく、酸発生剤(熱酸発生剤や光酸発生剤)によるカチオン重合が可能である。シリカ粒子が配合された事で高耐熱、強靭性を有する有機-無機ハイブリット材料が得られる。 In the long-chain alkylene group-containing epoxy compound, since the epoxy ring is separated from the triazinetrione ring, the degree of freedom of the epoxy ring is increased, and the curability and cationic polymerizability of the epoxy ring are improved. Therefore, not only curing with an acid or amine but also cationic polymerization with an acid generator (thermal acid generator or photoacid generator) is possible. An organic-inorganic hybrid material having high heat resistance and toughness can be obtained by incorporating silica particles.

本発明は下記式(1)で示されるエポキシ化合物(A)を含む分散媒と、動的光散乱法による平均粒子径が5~500nmであるシリカ粒子(B)を含む分散質とを含むシリカゾルである。
式(1)中、L~Lはそれぞれ炭素原子数2~7の炭化水素基を示し、R~Rはそれぞれ水素原子又はメチル基を示す。
式(1)のエポキシ化合物(A)は、L~Lがそれぞれ炭素原子数3~7の炭化水素基を有し液状のエポキシ化合物である事が好ましい。これらエポキシ化合物は硬化性と重合性(特にカチオン重合性)を有することが好ましい。
The present invention is a silica sol containing a dispersion medium containing an epoxy compound (A) represented by the following formula (1) and a dispersoid containing silica particles (B) having an average particle size of 5 to 500 nm as determined by a dynamic light scattering method.
In formula (1), L 1 to L 3 each represent a hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms, and R 1 to R 3 each represent a hydrogen atom or a methyl group.
The epoxy compound (A) of formula (1) is preferably a liquid epoxy compound in which each of L 1 to L 3 has a hydrocarbon group of 3 to 7 carbon atoms. These epoxy compounds preferably have curability and polymerizability (especially cationic polymerizability).

式(1)においてL~Lはそれぞれ炭素原子数2~7の炭化水素基とは、炭素原子数2~7の直鎖又は分岐を有するアルキレン基であり、例えば、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、シクロプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、s-ブチレン基、t-ブチレン基、シクロブチレン基、1-メチル-シクロプロピレン基、2-メチル-シクロプロピレン基、n-ペンチレン基、n-ヘキシレン基、n-ヘプチレン基、1-メチル-n-ブチレン基、2-メチル-n-ブチレン基、3-メチル-n-ブチレン基、1,1-ジメチル-n-プロピレン基、1,2-ジメチル-n-プロピレン基、2,2-ジメチル-n-プロピレン基、1-エチル-n-プロピレン基、シクロペンチレン基、1-メチル-シクロブチレン基、2-メチル-シクロブチレン基、3-メチル-シクロブチレン基、1,2-ジメチル-シクロプロピレン基、2,3-ジメチル-シクロプロピレン基、1-エチル-シクロプロピレン基、2-エチル-シクロプロピレン基、n-ヘキシレン基、1-メチル-n-ペンチレン基、2-メチル-n-ペンチレン基、3-メチル-n-ペンチレン基、4-メチル-n-ペンチレン基、1,1-ジメチル-n-ブチレン基、1,2-ジメチル-n-ブチレン基、1,3-ジメチル-n-ブチレン基、2,2-ジメチル-n-ブチレン基、2,3-ジメチル-n-ブチレン基、3,3-ジメチル-n-ブチレン基、1-エチル-n-ブチレン基、2-エチル-n-ブチレン基、1,1,2-トリメチル-n-プロピレン基、1,2,2-トリメチル-n-プロピレン基、1-エチル-1-メチル-n-プロピレン基、1-エチル-2-メチル-n-プロピレン基、シクロヘキシレン基、1-メチル-シクロペンチレン基、2-メチル-シクロペンチレン基、3-メチル-シクロペンチレン基、1-エチル-シクロブチレン基、2-エチル-シクロブチレン基、3-エチル-シクロブチレン基、1,2-ジメチル-シクロブチレン基、1,3-ジメチル-シクロブチレン基、2,2-ジメチル-シクロブチレン基、2,3-ジメチル-シクロブチレン基、2,4-ジメチル-シクロブチレン基、3,3-ジメチル-シクロブチレン基、1-n-プロピル-シクロプロピレン基、2-n-プロピル-シクロプロピレン基、1-イソプロピル-シクロプロピレン基、2-イソプロピル-シクロプロピレン基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピレン基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピレン基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピレン基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピレン基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピレン基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピレン基及び2-エチル-3-メチル-シクロプロピレン基等が挙げられる。特に炭素原子数3~6のアルキレン基が好ましい。 式(1)においてL ~L はそれぞれ炭素原子数2~7の炭化水素基とは、炭素原子数2~7の直鎖又は分岐を有するアルキレン基であり、例えば、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、シクロプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、s-ブチレン基、t-ブチレン基、シクロブチレン基、1-メチル-シクロプロピレン基、2-メチル-シクロプロピレン基、n-ペンチレン基、n-ヘキシレン基、n-ヘプチレン基、1-メチル-n-ブチレン基、2-メチル-n-ブチレン基、3-メチル-n-ブチレン基、1,1-ジメチル-n-プロピレン基、1,2-ジメチル-n-プロピレン基、2,2-ジメチル-n-プロピレン基、1-エチル-n-プロピレン基、シクロペンチレン基、1-メチル-シクロブチレン基、2-メチル-シクロブチレン基、3-メチル-シクロブチレン基、1,2-ジメチル-シクロプロピレン基、2,3-ジメチル-シクロプロピレン基、1-エチル-シクロプロピレン基、2-エチル-シクロプロピレン基、n-ヘキシレン基、1-メチル-n-ペンチレン基、2-メチル-n-ペンチレン基、3-メチル-n-ペンチレン基、4-メチル-n-ペンチレン基、1,1-ジメチル-n-ブチレン基、1,2-ジメチル-n-ブチレン基、1,3-ジメチル-n-ブチレン基、2,2-ジメチル-n-ブチレン基、2,3-ジメチル-n-ブチレン基、3,3-ジメチル-n-ブチレン基、1-エチル-n-ブチレン基、2-エチル-n-ブチレン基、1,1,2-トリメチル-n-プロピレン基、1,2,2-トリメチル-n-プロピレン基、1-エチル-1-メチル-n-プロピレン基、1-エチル-2-メチル-n-プロピレン基、シクロヘキシレン基、1-メチル-シクロペンチレン基、2-メチル-シクロペンチレン基、3-メチル-シクロペンチレン基、1-エチル-シクロブチレン基、2-エチル-シクロブチレン基、3-エチル-シクロブチレン基、1,2-ジメチル-シクロブチレン基、1,3-ジメチル-シクロブチレン基、2,2-ジメチル-シクロブチレン基、2,3-ジメチル-シクロブチレン基、2,4-ジメチル-シクロブチレン基、3,3-ジメチル-シクロブチレン基、1-n-プロピル-シクロプロピレン基、2-n-プロピル-シクロプロピレン基、1-イソプロピル-シクロプロピレン基、2-イソプロピル-シクロプロピレン基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピレン基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピレン基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピレン基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピレン基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピレン基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピレン基及び2-エチル-3-メチル-シクロプロピレン基等が挙げられる。 An alkylene group having 3 to 6 carbon atoms is particularly preferred.

上記式(1)の化合物は以下に例示する事ができる。 The compounds of the above formula (1) can be exemplified below.

本発明のエポキシ化合物(A)は更に他の液状エポキシ化合物を混合する事ができる。
例えば、トリス-(2,3-エポキシプロピル)-イソシアヌレート1モルに無水プロピオン酸0.8モルを加えて変性させた液状エポキシ化合物(式(1-9)、日産化学(株)製)を挙げる事ができる。
The epoxy compound (A) of the present invention can be further mixed with other liquid epoxy compounds.
For example, a liquid epoxy compound (formula (1-9), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) modified by adding 0.8 mol of propionic anhydride to 1 mol of tris-(2,3-epoxypropyl)-isocyanurate can be mentioned.

式(1-9)は、(1-9-1):(1-9-2):(1-9-3):(1-9-4)をモル比で約35%:45%:17%:3%の割合で含有する。製造時の粘度は60℃で1800mPasであり、90日後も粘度は60℃で1900mPasであり安定である。 Formula (1-9) contains (1-9-1):(1-9-2):(1-9-3):(1-9-4) in a molar ratio of about 35%:45%:17%:3%. The viscosity at the time of manufacture is 1800 mPas at 60° C., and after 90 days the viscosity is 1900 mPas at 60° C. and is stable.

トリス-(2,3-エポキシプロピル)-イソシアヌレート1モルに無水プロピオン酸0.4モル加えて変性させた液状エポキシ化合物(式(1-10)、日産化学(株)製)を挙げる事ができる。 A liquid epoxy compound (formula (1-10), manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) modified by adding 0.4 mol of propionic anhydride to 1 mol of tris-(2,3-epoxypropyl)-isocyanurate can be mentioned.

式(1-10)は、(1-10-1):(1-10-2):(1-10-3)をモル比で約60%:32%:8%である。製造時の粘度は60℃で2800mPasであり、90日後も粘度は60℃で3000mPasであり安定である。 Formula (1-10) has a molar ratio of (1-10-1):(1-10-2):(1-10-3) of about 60%:32%:8%. The viscosity at the time of manufacture is 2800 mPas at 60°C, and after 90 days the viscosity is still stable at 3000 mPas at 60°C.

そして、他のエポキシ化合物としては好ましくは非シアヌル酸系液状エポキシ化合物を例示する事ができる。
非シアヌル酸系液状エポキシ化合物は、ビスフェノール系エポキシ化合物、又は脂環式エポキシ化合物を上げる事ができる。
液状エポキシ化合物、商品名エピコート828(式(1-11)、三菱ケミカル(株)製)を挙げる事ができる。
As other epoxy compounds, non-cyanuric acid-based liquid epoxy compounds can be preferably exemplified.
Non-cyanuric acid-based liquid epoxy compounds include bisphenol-based epoxy compounds and alicyclic epoxy compounds.
A liquid epoxy compound, trade name Epicoat 828 (formula (1-11), manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) can be mentioned.

液状エポキシ化合物、商品名YX8000(式(1-12)、三菱ケミカル(株)製)を挙げる事ができる。 A liquid epoxy compound, trade name YX8000 (formula (1-12), manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) can be mentioned.

液状エポキシ化合物、商品名DME100(式(1-13)、 新日本理化(株)製)を挙げる事ができる。 A liquid epoxy compound, trade name DME100 (formula (1-13), manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) can be mentioned.

液状エポキシ化合物、商品名CE-2021P(式(1-14)、ダイセル株式会社製)を挙げる事ができる。 A liquid epoxy compound, trade name CE-2021P (formula (1-14), manufactured by Daicel Corporation) can be mentioned.

本発明に用いられるシリカ粒子(B)は、下記式(1)で示されるエポキシ化合物(A)を含む分散媒に分散質として分散したものであり、
本発明に用いられるシリカ粒子(B)は動的光散乱法(DLS法)による平均粒子径が5~500nm、5~150nm、又は5~100nmを有するものである。また、シリカ粒子は窒素ガス吸着法(BET法)による平均一次粒子径が5~500nm、又は5~150nm、又は5~100nmの範囲で得られる。
The silica particles (B) used in the present invention are dispersed as dispersoids in a dispersion medium containing an epoxy compound (A) represented by the following formula (1),
The silica particles (B) used in the present invention have an average particle size of 5 to 500 nm, 5 to 150 nm, or 5 to 100 nm as determined by the dynamic light scattering method (DLS method). Silica particles are obtained with an average primary particle size of 5 to 500 nm, 5 to 150 nm, or 5 to 100 nm as determined by the nitrogen gas adsorption method (BET method).

シリカ粒子(B)はその表面にメトキシ基又はエトキシ基からなるアルコキシ基を含み、アルコキシ基が0.6~3.0個/nmの割合で結合している事ができる。
本発明ではシリカ粒子をケイ素原子に直結した有機基を有するシラン化合物で被覆する事ができる。
上記シラン化合物は式(2)乃至式(4)からなる群より選ばれたシラン化合物で被覆する事ができる。これらシラン化合物はその加水分解物がシリカ粒子のシラノール基との間で脱水縮合により結合する事ができる。
式(2)中、Rはそれぞれアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はエポキシ基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、ウレイド基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi-C結合によりケイ素原子と結合しているものであって、Rはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、aは1~3の整数を示し、
The silica particles (B) contain alkoxy groups consisting of methoxy groups or ethoxy groups on their surfaces, and the alkoxy groups can be bonded at a ratio of 0.6 to 3.0/nm 2 .
In the present invention, silica particles can be coated with a silane compound having organic groups directly bonded to silicon atoms.
The silane compound can be coated with a silane compound selected from the group consisting of formulas (2) to (4). Hydrolyzates of these silane compounds can bond with silanol groups of silica particles by dehydration condensation.
In formula (2), each R 1 is an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an organic group having an epoxy group, (meth)acryloyl group, mercapto group, amino group, ureido group, or cyano group and is bonded to a silicon atom via a Si—C bond, R 2 each represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, a represents an integer of 1 to 3;

式(3)及び式(4)中、R及びRはそれぞれ炭素原子数1~3のアルキル基、又は炭素原子数6~30のアリール基で且つSi-C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、R及びRはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、Yはアルキレン基、NH基、又は酸素原子を示し、bは1~3の整数であり、cは0又は1の整数であり、dは1~3の整数である。 In formulas (3) and (4), R 3 and R 5 are each an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms and are bonded to a silicon atom via a Si—C bond; R 4 and R 6 each represent an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group; Y represents an alkylene group, an NH group, or an oxygen atom; b is an integer of 1 to 3; is.

上記アルキル基は炭素原子数1~18のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シクロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル基及び2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等があげられるが、これらに限定されない。
また、アルキレン基は上述のアルキル基から誘導されるアルキレン基を上げる事ができる。
The above alkyl group is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, 1-methyl-cyclopropyl group, 2-methyl-cyclopropyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2-methyl-n-butyl group, 3-methyl-n-butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, cyclopentyl group, 1-methyl-cyclobutyl group, 2-methyl-cyclobutyl group, 3-methyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclopropyl group, 2,3-dimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-cyclopropyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl-n-butyl group, 1,1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2 -trimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group, 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group, cyclohexyl group, 1-methyl-cyclopentyl group, 2-methyl-cyclopentyl group, 3-methyl-cyclopentyl group, 1-ethyl-cyclobutyl group, 2-ethyl-cyclobutyl group, 3-ethyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclobutyl group, 1,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,2-dimethyl-cyclobutyl group, 2 , 3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,4-dimethyl-cyclobutyl group, 3,3-dimethyl-cyclobutyl group, 1-n-propyl-cyclopropyl group, 2-n-propyl-cyclopropyl group, 1-i-propyl-cyclopropyl group, 2-i-propyl-cyclopropyl group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl group, 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 2,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl -1-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group and 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group and the like, but are not limited thereto.
Further, examples of the alkylene group include alkylene groups derived from the above alkyl groups.

上記アリール基は炭素原子数6~30のアリール基であり例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、ピレン基等が挙げられる。
アルケニル基としては炭素数2~10のアルケニル基であり、エテニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-メチル-1-エテニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、2-メチル-1-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-エチルエテニル基、1-メチル-1-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-n-プロピルエテニル基、1-メチル-1-ブテニル基、1-メチル-2-ブテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、2-エチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、2-メチル-3-ブテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-3-ブテニル基、1,1-ジメチル-2-プロペニル基、1-i-プロピルエテニル基、1,2-ジメチル-1-プロペニル基、1,2-ジメチル-2-プロペニル基、1-シクロペンテニル基、2-シクロペンテニル基、3-シクロペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、4-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、1-メチル-1-ペンテニル基、1-メチル-2-ペンテニル基、1-メチル-3-ペンテニル基、1-メチル-4-ペンテニル基、1-n-ブチルエテニル基、2-メチル-1-ペンテニル基、2-メチル-2-ペンテニル基等が挙げられるが、これらに限定されない。
The aryl group is an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and examples thereof include phenyl group, naphthyl group, anthracene group, pyrene group and the like.
The alkenyl group is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, ethenyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-methyl-1-ethenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 2-methyl-1-propenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-ethylethenyl group, 1-methyl-1-propenyl group and 1-methyl-2-propenyl group. , 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1-n-propylethenyl group, 1-methyl-1-butenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 1-methyl-3-butenyl group, 2-ethyl-2-propenyl group, 2-methyl-1-butenyl group, 2-methyl-2-butenyl group, 2-methyl-3-butenyl group, 3-methyl-1-butenyl group thenyl group, 3-methyl-2-butenyl group, 3-methyl-3-butenyl group, 1,1-dimethyl-2-propenyl group, 1-i-propylethenyl group, 1,2-dimethyl-1-propenyl group, 1,2-dimethyl-2-propenyl group, 1-cyclopentenyl group, 2-cyclopentenyl group, 3-cyclopentenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group, 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1-methyl-1-pentenyl group, 1-methyl-2-pentenyl group, 1-methyl-3-pentenyl group, 1-methyl-4-pentenyl group, 1-n-butylethenyl group, 2-methyl-1-pentenyl group, 2-methyl-2-pentenyl group and the like, but are not limited thereto.

上記アルコキシ基は炭素原子数1~10のアルコキシ基が挙げられ、例えばメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、i-ブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、n-ペンチロキシ基、1-メチル-n-ブトキシ基、2-メチル-n-ブトキシ基、3-メチル-n-ブトキシ基、1,1-ジメチル-n-プロポキシ基、1,2-ジメチル-n-プロポキシ基、2,2-ジメチル-n-プロポキシ基、1-エチル-n-プロポキシ基、n-ヘキシロキシ基等が挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of the alkoxy group include those having 1 to 10 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, n-propoxy, i-propoxy, n-butoxy, i-butoxy, s-butoxy, t-butoxy, n-pentyloxy, 1-methyl-n-butoxy, 2-methyl-n-butoxy, 3-methyl-n-butoxy and 1,1-dimethyl-n-propoxy. , 1,2-dimethyl-n-propoxy group, 2,2-dimethyl-n-propoxy group, 1-ethyl-n-propoxy group, n-hexyloxy group and the like, but are not limited thereto.

上記アシルオキシ基は炭素原子数2~10のアシルオキシ基は、例えばメチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n-プロピルカルボニルオキシ基、i-プロピルカルボニルオキシ基、n-ブチルカルボニルオキシ基、i-ブチルカルボニルオキシ基、s-ブチルカルボニルオキシ基、t-ブチルカルボニルオキシ基、n-ペンチルカルボニルオキシ基、1-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、2-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、3-メチル-n-ブチルカルボニルオキシ基、1,1-ジメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、1,2-ジメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、2,2-ジメチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、1-エチル-n-プロピルカルボニルオキシ基、n-ヘキシルカルボニルオキシ基、1-メチル-n-ペンチルカルボニルオキシ基、2-メチル-n-ペンチルカルボニルオキシ基等が挙げられるが、これらに限定されない。
上記ハロゲン基としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
The acyloxy group having 2 to 10 carbon atoms is, for example, methylcarbonyloxy group, ethylcarbonyloxy group, n-propylcarbonyloxy group, i-propylcarbonyloxy group, n-butylcarbonyloxy group, i-butylcarbonyloxy group, s-butylcarbonyloxy group, t-butylcarbonyloxy group, n-pentylcarbonyloxy group, 1-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 3-methyl-n-butylcarbonyloxy group, 1,1-dimethyl-n- Examples include, but are not limited to, propylcarbonyloxy group, 1,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 2,2-dimethyl-n-propylcarbonyloxy group, 1-ethyl-n-propylcarbonyloxy group, n-hexylcarbonyloxy group, 1-methyl-n-pentylcarbonyloxy group, 2-methyl-n-pentylcarbonyloxy group and the like.
Examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine and iodine.

エポキシ基を有する有機基は例えば、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基、3-グリシドキシプロピル基等が挙げられる。
上記(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基とメタクリロイル基の双方をあらわす。(メタ)アクリロイル基を有する有機基は例えば、3-メタクリロキシプロピル基、3-アクリロキシプロピル基等が挙げられる。
メルカプト基を有する有機基は例えば、3-メルカプトプロピル基が挙げられる。
アミノ基を有する有機基は例えば、2-アミノエチル基、3-アミノプロピル基、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル基、N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)アミノプロピル基、N-フェニル-3-アミノプロピル基、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピル基等が挙げられる。
ウレイド基を有する有機基は例えば、3-ウレイドプロピル基が挙げられる。
シアノ基を有する有機基は例えば、3-シアノプロピル基が挙げられる。
上記式(3)及び式(4)はトリメチルシリル基をシリカ粒子の表面に形成できる化合物が好ましい。
それら化合物としては以下に例示することができる。
Organic groups having epoxy groups include, for example, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl groups and 3-glycidoxypropyl groups.
The (meth)acryloyl group means both an acryloyl group and a methacryloyl group. Organic groups having a (meth)acryloyl group include, for example, a 3-methacryloxypropyl group and a 3-acryloxypropyl group.
Organic groups having a mercapto group include, for example, a 3-mercaptopropyl group.
Examples of organic groups having an amino group include 2-aminoethyl group, 3-aminopropyl group, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyl group, N-(1,3-dimethyl-butylidene)aminopropyl group, N-phenyl-3-aminopropyl group, N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyl group and the like.
Organic groups having a ureido group include, for example, a 3-ureidopropyl group.
An organic group having a cyano group includes, for example, a 3-cyanopropyl group.
Formulas (3) and (4) above are preferably compounds capable of forming trimethylsilyl groups on the surfaces of silica particles.
Examples of these compounds are given below.

上記式中、R12はアルコキシ基であり、例えばメトキシ基、エトキシ基が挙げられる。上記シラン化合物は信越化学工業(株)製のシラン化合物を使用する事ができる。
シリカ粒子の表面にヒドロキシル基、例えばシリカ粒子であればシラノール基と上記シラン化合物が反応してシロキサン結合によりシリカ粒子の表面に上記シラン化合物を被覆する工程である。反応温度は20℃からその分散媒の沸点の範囲までの温度で行うことができるが、例えば20℃~100℃の範囲で行うことができる。反応時間は0.1~6時間程度で行うことができる。
In the above formula, R12 is an alkoxy group such as a methoxy group and an ethoxy group. A silane compound manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used as the silane compound.
In this step, hydroxyl groups on the surfaces of silica particles, for example, silanol groups in the case of silica particles, react with the silane compound to coat the surfaces of the silica particles with the silane compound through siloxane bonds. The reaction temperature can be in the range of 20°C to the boiling point of the dispersion medium, for example, 20°C to 100°C. The reaction time can be about 0.1 to 6 hours.

上記シラン化合物はシリカ粒子表面の被覆量として、シラン化合物中のケイ素原子の個数が0.6個/nm~5.0個/nmの被覆量に相当するシラン化合物をシリカゾルに添加してシリカ粒子表面の被覆を行う事ができる。
上記シラン化合物の加水分解には水が必要であるが、水性溶媒のゾルであればそれら水性溶媒が用いられる。水性媒体をメタノールやエタノールからなる有機溶媒に溶媒置換した時に溶媒中に残存する水分を用いる事ができる。例えば0.01~1質量%に存在する水分を用いる事ができる。また、加水分解は触媒を用いて行うことも、触媒なしで行う事もできる。
The silica particle surface can be coated with the above silane compound by adding a silane compound to the silica sol in a coating amount corresponding to the number of silicon atoms in the silane compound being 0.6/nm 2 to 5.0/nm 2 .
Water is necessary for the hydrolysis of the silane compound, and if it is a sol of an aqueous solvent, such an aqueous solvent is used. Moisture remaining in the solvent when the aqueous medium is replaced with an organic solvent such as methanol or ethanol can be used. For example, water present in 0.01 to 1% by weight can be used. Also, the hydrolysis can be carried out with or without a catalyst.

触媒なしで行う場合はシリカ粒子表面が酸性サイドで存在する場合であり、触媒を用いる場合は、加水分解触媒として金属キレート化合物、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基を挙げることができる。加水分解触媒としての金属キレート化合物は、例えばトリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム等が挙げられる。加水分解触媒としての有機酸は、例えば酢酸、シュウ酸等が挙げられる。加水分解触媒としての無機酸は、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等が挙げられる。加水分解触媒としての有機塩基は、例えばピリジン、ピロール、ピペラジン、第4級アンモニウム塩が挙げられる。加水分解触媒としての無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられる。
本発明のゾルは固形分として0.1~70質量%、又は1~60質量%、又は10~60質量%である。ここで固形分とはゾルの全成分から溶媒成分を除いたものである。
本発明のシリカゾルは安定性が高く、例えばシリカ濃度が60質量%で50℃14日間保管後の粘度が、そのシリカゾルに用いられる分散媒のみの25℃の粘度の値に比べて1.0~30倍の範囲に保つことができる。
When it is carried out without a catalyst, the silica particle surface exists on the acidic side, and when a catalyst is used, metal chelate compounds, organic acids, inorganic acids, organic bases, and inorganic bases can be mentioned as hydrolysis catalysts. Metal chelate compounds as hydrolysis catalysts include, for example, triethoxy-mono(acetylacetonato)titanium and triethoxy-mono(acetylacetonato)zirconium. Organic acids as hydrolysis catalysts include, for example, acetic acid and oxalic acid. Inorganic acids as hydrolysis catalysts include, for example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid. Examples of organic bases as hydrolysis catalysts include pyridine, pyrrole, piperazine and quaternary ammonium salts. Inorganic bases as hydrolysis catalysts include, for example, ammonia, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.
The sol of the present invention has a solid content of 0.1 to 70% by mass, or 1 to 60% by mass, or 10 to 60% by mass. Here, the solid content is the total components of the sol excluding the solvent component.
The silica sol of the present invention has high stability, for example, the viscosity after storage at 50° C. for 14 days at a silica concentration of 60% by mass is 1.0 to 30 times the value of the viscosity at 25° C. of the dispersion medium used for the silica sol.

本発明のシリカゾルは下記(I)工程乃至(III)工程:
(I)工程:メタノール又はエタノールを分散媒とするシリカゾルを製造する工程(I)、
(II)工程:工程(I)で得られたシリカゾルと式(1)で示されるエポキシ化合物(A)とを混合してシリカゾルを得る工程(II)、
(III)工程:(II)工程で得られたシリカゾルからメタノール又はエタノールを除去する工程、を含み製造する事ができる。
工程(I)が、シリカゾルの分散媒がメタノール又はエタノールである時に、アミン、アンモニア、無機アルカリ化合物、又は第4級アンモニウム化合物から選ばれる塩基性物質を添加する工程を更に含む事ができる。
上記アルカリの添加量はシリカゾルのpHが4.0~10.0となる量である事が好ましい。アルカリの添加量はシリカゾル中にその添加量として存在する。本発明の疎水性有機溶媒シリカゾルのpHはシリカゾルとメタノールと純水を質量比で1:1:1ないしは1:2:1で混合した液体を測定する。
The silica sol of the present invention is produced by the following steps (I) to (III):
(I) step: step (I) of producing a silica sol using methanol or ethanol as a dispersion medium;
(II) step: step (II) of mixing the silica sol obtained in step (I) and epoxy compound (A) represented by formula (1) to obtain silica sol;
(III) step: can be produced including a step of removing methanol or ethanol from the silica sol obtained in step (II).
Step (I) can further include the step of adding a basic substance selected from amines, ammonia, inorganic alkali compounds, or quaternary ammonium compounds when the dispersion medium of the silica sol is methanol or ethanol.
The amount of alkali to be added is preferably such that the silica sol has a pH of 4.0 to 10.0. The amount of alkali added is present in the silica sol as the amount added. The pH of the hydrophobic organic solvent silica sol of the present invention is measured by mixing silica sol, methanol and pure water at a mass ratio of 1:1:1 or 1:2:1.

アミンは総炭素原子数が5~35の第2級アミン及び第3級アミンを例示する事ができる。
上記第2級アミンとしては例えばエチルnプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルブチルアミン、nプロピルブチルアミン、ジブチルアミン、エチルペンチルアミン、nプロピルペンチルアミン、イソプロピルペンチルアミン、ジペンチルアミン、エチルオクチルアミン、iプロピルオクチルアミン、ブチルオクチルアミン、ジオクチルアミン等が挙げられる。
Examples of amines include secondary amines and tertiary amines having 5 to 35 carbon atoms in total.
Examples of the secondary amine include ethyl n-propylamine, ethylisopropylamine, dipropylamine, diisopropylamine, ethylbutylamine, n-propylbutylamine, dibutylamine, ethylpentylamine, n-propylpentylamine, isopropylpentylamine, dipentylamine, ethyloctylamine, i-propyloctylamine, butyloctylamine, dioctylamine and the like.

上記第3級アミンとしては例えばトリエチルアミン、エチルジnプロピルアミン、ジエチルnプロピルアミン、トリnプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、エチルジブチルアミン、ジエチルブチルアミン、イソプロピルジブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジイソプロピルブチルアミン、トリブチルアミン、エチルジペンチルアミン、ジエチルペンチルアミン、トリペンチルアミン、メチルジオクチルアミン、ジメチルオクチルアミン、エチルジオクチルアミン、ジエチルオクチルアミン、トリオクチルアミン、ベンジルジブチルアミン、ジアザビシクロウンデセン等が挙げられる。
上記アミンの中でも総炭素原子数が6~35のアルキル基を有する第2級アミン及び第3級アミンが好ましく、例えばジイソプロピルアミン、トリペンチルアミン、トリイソプロピルアミン、ジメチルオクチルアミン、トリオクチルアミン等が挙げられる。
Examples of the tertiary amine include triethylamine, ethyldi-n-propylamine, diethyl-n-propylamine, tri-n-propylamine, triisopropylamine, ethyldibutylamine, diethylbutylamine, isopropyldibutylamine, diisopropylethylamine, diisopropylbutylamine, tributylamine, ethyldipentylamine, diethylpentylamine, tripentylamine, methyldioctylamine, dimethyloctylamine, ethyldioctylamine, diethyloctylamine, trioctylamine, benzyldibutylamine, diazabi cycloundecene and the like.
Among the above amines, secondary amines and tertiary amines having an alkyl group having a total number of carbon atoms of 6 to 35 are preferred, such as diisopropylamine, tripentylamine, triisopropylamine, dimethyloctylamine and trioctylamine.

水酸化第4級アンモニウムとしては、総炭素原子数が4~40の水酸化テトラアルキルアンモニウムが好ましい。例えば水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラnプロピルアンモニウム、水酸化テトラiプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化エチルトリメチルアンモニウム等が挙げられる。
水酸化アルカリ金属としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリム等が挙げられる。
The quaternary ammonium hydroxide is preferably a tetraalkylammonium hydroxide having 4 to 40 carbon atoms in total. Examples thereof include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra-n-propylammonium hydroxide, tetra-i-propylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and ethyltrimethylammonium hydroxide.
Alkali metal hydroxides include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate and the like.

アルカリ金属アルコキシドとしては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド等が挙げられる。
脂肪族カルボン酸アルカリ金属塩としては、炭素原子数2~30の飽和脂肪族カルボン酸アルカリ金属塩、不飽和脂肪族カルボン酸アルカリ金属塩が挙げられる。アルカリ金属はナトリウム、カリウムが挙げられる。飽和脂肪族カルボン酸アルカリ金属塩としてはラウリン酸アルカリ金属塩、ミリスチン酸アルカリ金属塩、パルミチン酸アルカリ金属塩、ステアリン酸アルカリ金属塩等が挙げられる。
Alkali metal alkoxides include sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide and the like.
Alkali metal salts of aliphatic carboxylic acids include alkali metal salts of saturated aliphatic carboxylic acids having 2 to 30 carbon atoms and alkali metal salts of unsaturated aliphatic carboxylic acids. Alkali metals include sodium and potassium. Examples of the saturated aliphatic carboxylic acid alkali metal salt include alkali metal laurate, alkali metal myristate, alkali metal palmitate, alkali metal stearate and the like.

不飽和脂肪族カルボン酸アルカリ金属塩としてはオレイン酸アルカリ金属塩、リノール酸アルカリ金属塩、リノレン酸アルカリ金属塩等が挙げられる。
特にオレイン酸カリウム等の不飽和脂肪族カルボン酸アルカリ金属塩は好ましく用いる事ができる。
芳香族カルボン酸アルカリ金属塩としては安息香酸塩、サリチル酸塩、フタル酸塩等が挙げられる。
工程(I)が、シリカゾルの分散媒がメタノール又はエタノールである時に、シリカ粒子を式(2)乃至式(4)からなる群から選ばれた少なくとも1種のシラン化合物で被覆する工程を更に含む事ができる。
工程(II)が、工程(I)で得られたシリカゾルと、式(1)で示されるエポキシ化合物(A)とを混合する前に、工程(I)で得られたシリカゾルをカルボニル構造、エーテル構造、若しくは炭素と炭素の結合構造を有する有機溶媒に溶媒置換する工程を更に含む事ができる。
Examples of the unsaturated aliphatic carboxylic acid alkali metal salt include alkali metal oleate, alkali metal linoleate and alkali metal linolenate.
In particular, unsaturated aliphatic carboxylic acid alkali metal salts such as potassium oleate can be preferably used.
Alkali metal salts of aromatic carboxylic acids include benzoates, salicylates, phthalates and the like.
Step (I) may further include the step of coating the silica particles with at least one silane compound selected from the group consisting of formulas (2) to (4) when the dispersion medium of the silica sol is methanol or ethanol.
Before step (II) mixes the silica sol obtained in step (I) with the epoxy compound (A) represented by formula (1), the silica sol obtained in step (I) can further include a step of solvent substitution with an organic solvent having a carbonyl structure, an ether structure, or a carbon-carbon bonding structure.

カルボニル構造を有する有機物が、ケトン、エステル、アルデヒド、又はアミドを例示する事ができる。
ケトンは炭素原子数3~30の直鎖又は環状の脂肪族ケトンであり、例えばメチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
Organic substances having a carbonyl structure can be exemplified by ketones, esters, aldehydes, or amides.
Ketones are linear or cyclic aliphatic ketones having 3 to 30 carbon atoms, such as methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, methyl amyl ketone and cyclohexanone.

エーテルは炭素原子数3~30の直鎖又は環状の脂肪族エーテルであり、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
エステルは炭素原子数2~30の直鎖又は環状のエステルであり、例えば酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸secブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸アミル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、酢酸フェニル、乳酸フェニル、プロピオン酸フェニル等が挙げられる。
アミドは炭素原子数3~30の脂肪族アミドであり、例えばジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン等が挙げられる。
炭素と炭素の結合構造を有する有機溶媒は炭化水素であり、炭素原子数6~30の直鎖又は環状の脂肪族又は芳香族炭化水素であり、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
Ethers are linear or cyclic aliphatic ethers having 3 to 30 carbon atoms, such as diethyl ether and tetrahydrofuran.
The ester is a linear or cyclic ester having 2 to 30 carbon atoms, and examples thereof include ethyl acetate, n-butyl acetate, sec-butyl acetate, methoxybutyl acetate, amyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, phenyl acetate, phenyl lactate, and phenyl propionate.
Amide is an aliphatic amide having 3 to 30 carbon atoms, such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone and the like.
The organic solvent having a carbon-carbon bond structure is a hydrocarbon, a linear or cyclic aliphatic or aromatic hydrocarbon having 6 to 30 carbon atoms, such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, benzene, toluene, and xylene.

本発明では上記シリカゾルと硬化剤を含む硬化体形成組成物を得る事ができる。
硬化剤が酸無水物、アミン、又は酸発生剤が挙げられる。
シリカゾルと硬化剤を含むコーティング組成物を基材に塗布して加熱、光照射、又はその組み合わせにより硬化物を形成する事ができる。
熱硬化性コーティング組成物の場合は、エポキシ基に対して熱硬化剤を0.5~1.5当量、好ましくは0.8~1.2当量の割合で含有することができる。エポキシ化合物に対する熱硬化剤の当量は、エポキシ基に対する熱硬化剤の硬化性基の当量比で示される。
In the present invention, it is possible to obtain a cured product-forming composition containing the above silica sol and a curing agent.
Curing agents include acid anhydrides, amines, or acid generators.
A coating composition containing a silica sol and a curing agent can be applied to a substrate and cured by heating, light irradiation, or a combination thereof.
In the case of a thermosetting coating composition, the thermosetting agent can be contained in an amount of 0.5 to 1.5 equivalents, preferably 0.8 to 1.2 equivalents, relative to the epoxy groups. The equivalent weight of the thermosetting agent to the epoxy compound is indicated by the equivalent ratio of the curable groups of the thermosetting agent to the epoxy groups.

熱硬化剤はフェノール樹脂、アミン系硬化剤、ポリアミド樹脂、イミダゾール類、ポリメルカプタン、酸無水物、熱酸発生剤等が挙げられる。特に酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤が好ましい。
これら熱硬化剤は固体であっても溶剤に溶解することによって使用することはできるが、溶剤の蒸発により硬化物の密度低下や細孔の生成により強度低下、耐水性の低下を生ずるために、硬化剤自体が常温、常圧下で液状のものが好ましい。
Thermal curing agents include phenol resins, amine-based curing agents, polyamide resins, imidazoles, polymercaptans, acid anhydrides, thermal acid generators, and the like. Acid anhydride-based curing agents and amine-based curing agents are particularly preferred.
These thermosetting agents can be used by dissolving them in a solvent even if they are solid. However, the evaporation of the solvent lowers the density of the cured product and the formation of pores, resulting in a decrease in strength and water resistance.

フェノール樹脂としては、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が挙げられる。
アミン系硬化剤としては、例えばピペリジン、N,N-ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベンジルジメチルアミン、2-(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N-アミノエチルピペラジン、ジ(1-メチル-2-アミノシクロヘキシル)メタン、メンセンジアミン、イソフオロンジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,3-ジアミノメチルシクロヘキサン、キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、ジエチルトルエンジアミン等が挙げられる。これらの中で液状であるジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N-アミノエチルピペラジン、ジ(1-メチル-2-アミノシクロヘキシル)メタン、メンセンジアミン、イソフオロンジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、ジエチルトルエンジアミン等は好ましく用いることができる。
Examples of phenol resins include phenol novolak resins and cresol novolak resins.
Examples of amine curing agents include piperidine, N,N-dimethylpiperazine, triethylenediamine, 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, benzyldimethylamine, 2-(dimethylaminomethyl)phenol, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, diethylaminopropylamine, N-aminoethylpiperazine, di(1-methyl-2-aminocyclohexyl)methane, menzenediamine, isophoronediamine, and diaminodicyclohexylmethane. , 1,3-diaminomethylcyclohexane, xylenediamine, metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, diethyltoluenediamine and the like. Among these, liquid diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, diethylaminopropylamine, N-aminoethylpiperazine, di(1-methyl-2-aminocyclohexyl)methane, menzenediamine, isophoronediamine, diaminodicyclohexylmethane, 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, diethyltoluenediamine and the like can be preferably used.

ポリアミド樹脂としては、ダイマー酸とポリアミンの縮合により生成するもので、分子中に一級アミンと二級アミンを有するポリアミドアミンである。 The polyamide resin is produced by condensation of a dimer acid and a polyamine, and is a polyamidoamine having a primary amine and a secondary amine in the molecule.

イミダゾール類としては、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、エポキシイミダゾールアダクト等が挙げられる。 Examples of imidazoles include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimellitate, and epoxyimidazole adducts.

ポリメルカプタンは、例えばポリプロピレングリコール鎖の末端にメルカプタン基が存在するものや、ポリエチレングリコール鎖の末端にメルカプタン基が存在するものであり、液状のものが好ましい。
酸無水物系硬化剤としては一分子中に複数のカルボキシル基を有する化合物の無水物が好ましい。これらの酸無水物系硬化剤としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート、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、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、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、無水コハク酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、クロレンド酸無水物等が挙げられる。
熱酸発生剤としてはスルホニウム塩、ホスホニウム塩が挙げられるが、スルホニウム塩が好ましく用いられる。例えば以下の化合物を例示することができる。
The polymercaptan is, for example, one having a mercaptan group at the end of a polypropylene glycol chain or one having a mercaptan group at the end of a polyethylene glycol chain, and is preferably liquid.
As the acid anhydride-based curing agent, an anhydride of a compound having a plurality of carboxyl groups in one molecule is preferred. Examples of these acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, ethylene glycol bistrimmellitate, glycerol tristrimellitate, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, endomethylenetetrahydrophthalic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, methylbutenyltetrahydrophthalic anhydride, dodecenylsuccinic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and methyl hexahydrophthalic anhydride. Examples include hydrophthalic anhydride, succinic anhydride, methylcyclohexenedicarboxylic anhydride, and chlorendic anhydride.
The thermal acid generator includes sulfonium salts and phosphonium salts, with sulfonium salts being preferred. For example, the following compounds can be exemplified.

Rは炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~20アリール基が挙げられ、特に炭素数1~12のアルキル基が好ましい。
これらの中でも常温、常圧で液状であるメチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチル-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(メチルナジック酸無水物、無水メチルハイミック酸)、水素化メチルナジック酸無水物、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、メチル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とヘキサヒドロ無水フタル酸の混合物が好ましい。これら液状の酸無水物は粘度が25℃での測定で10mPas~1000mPas程度である。
R includes an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is particularly preferable.
Among these, preferred are methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride (methylnadic anhydride, methylhimic anhydride), hydrogenated methylnadic anhydride, methylbutenyltetrahydrophthalic anhydride, dodecenylsuccinic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, and a mixture of methylhexahydrophthalic anhydride and hexahydrophthalic anhydride, which are liquid at normal temperature and pressure. These liquid acid anhydrides have viscosities of the order of 10 mPas to 1000 mPas as measured at 25°C.

また、上記硬化物を得る際、適宜、硬化助剤が併用されても良い。硬化助剤としてはトリフェニルホスフィンやトリブチルホスフィンなどの有機リン化合物、エチルトリフェニルホスフォニウムブロマイド、メチルトリフェニルホスホニウムリン酸ジエチル等の第4級ホスフォニウム塩、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデカン-7-エン、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデカン-7-エンとオクチル酸の塩、オクチル酸亜鉛、テトラブチルアンモニウムブロミド等の第4級アンモニウム塩が挙げられる。これらの硬化助剤は、硬化剤1質量部に対して、0.001~0.1質量部の割合で含有することができる。 Moreover, when obtaining the said hardened|cured material, a hardening|curing auxiliary agent may be used together suitably. Curing aids include organic phosphorus compounds such as triphenylphosphine and tributylphosphine, quaternary phosphonium salts such as ethyltriphenylphosphonium bromide and diethyl methyltriphenylphosphonium phosphate, salts of 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecane-7-ene, 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecane-7-ene and octylic acid, and quaternary ammonium salts such as zinc octylate and tetrabutylammonium bromide. mentioned. These curing aids can be contained at a ratio of 0.001 to 0.1 parts by mass with respect to 1 part by mass of the curing agent.

組成物は、硬化剤と所望により硬化助剤を混合し熱硬化性組成物が得られる。これら混合は反応容器中で撹拌羽根やニーダーを用いて行うことができる。
混合は加熱混合方法により行われ、60℃~100℃の温度で0.5~1時間行われる。
得られた液状エポキシ樹脂組成物(熱硬化性組成物)は熱硬化性コーティング組成物であり、例えば液状封止材として用いるための適切な粘度を有する。液状の熱硬化性組成物は、任意の粘度に調製が可能であり、キャスティング法、ポッティング法、ディスペンサー法、印刷法等によりLED等の透明封止材として用いるために、その任意箇所に部分的封止ができる。液状の熱硬化性組成物を上述の方法で液状のまま直接にLED等に実装した後、乾燥し、硬化することによりエポキシ樹脂硬化体が得られる。
熱硬化性組成物(熱硬化性コーティング組成物)は基材に塗布し、80~200℃の温度で加熱することにより硬化物が得られる。
光硬化性コーティング組成物の場合は、エポキシ基に対して光硬化剤(光酸発生剤)を0.5~20質量%、好ましくは0.8~10質量%の割合で含有することができる。
The composition is obtained by mixing a curing agent and optionally a curing aid to obtain a thermosetting composition. These can be mixed in a reaction vessel using a stirring blade or a kneader.
Mixing is performed by a heat mixing method at a temperature of 60° C. to 100° C. for 0.5 to 1 hour.
The resulting liquid epoxy resin composition (thermosetting composition) is a thermosetting coating composition and has a suitable viscosity for use as, for example, a liquid encapsulant. The liquid thermosetting composition can be prepared to have any viscosity, and can be used as a transparent encapsulant for LEDs or the like by casting, potting, dispenser, printing, or the like, so that it can be partially sealed at any location. After the liquid thermosetting composition is directly mounted on an LED or the like in the liquid state by the method described above, it is dried and cured to obtain a cured epoxy resin.
A thermosetting composition (thermosetting coating composition) is applied to a substrate and heated at a temperature of 80 to 200° C. to obtain a cured product.
In the case of a photocurable coating composition, a photocuring agent (photoacid generator) can be contained in an amount of 0.5 to 20% by mass, preferably 0.8 to 10% by mass, based on epoxy groups.

光酸発生剤は、光照射により直接又は間接的に酸を発生するものであれば特に限定されない。
光酸発生剤の具体例としては、トリアジン系化合物、アセトフェノン誘導体化合物、ジスルホン系化合物、ジアゾメタン系化合物、スルホン酸誘導体化合物、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩等のオニウム塩、メタロセン錯体、鉄アレーン錯体などを用いることができる。
The photoacid generator is not particularly limited as long as it directly or indirectly generates an acid upon irradiation with light.
Specific examples of the photoacid generator include triazine-based compounds, acetophenone derivative compounds, disulfone-based compounds, diazomethane-based compounds, sulfonic acid derivative compounds, onium salts such as iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, and selenium salts, metallocene complexes, iron arene complexes, and the like.

上記光酸発生剤として用いるオニウム塩は、ヨードニウム塩として例えばジフェニルヨードニウムクロライド、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムメシレート、ジフェニルヨードニウムトシレート、ジフェニルヨードニウムブロミド、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムメシレート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトシレート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムクロリド、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムクロライド、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、更にビス(4-t-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェートなどのビス(アルキルフェニル)ヨードニウム塩、アルコキシカルボニルアルコキシ-トリアルキルアリールヨードニウム塩(例えば、4-[(1-エトキシカルボニル-エトキシ)フェニル]-(2,4,6-トリメチルフェニル)-ヨードニウムヘキサフルオロホスフェートなど)、ビス(アルコキシアリール)ヨードニウム塩(例えば、(4-メトキシフェニル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートなどのビス(アルコキシフェニル)ヨードニウム塩)が挙げられる。
スルホニウム塩としてトリフェニルスルホニウムクロリド、トリフェニルスルホニウムブロミド、トリ(p-メトキシフェニル)スルホニウムテトラフルオロボレート、トリ(p-メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリ(p-エトキシフェニル)スルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等のトリフェニルスルホニウム塩や、(4-フェニルチオフェニル)ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、(4-フェニルチオフェニル)ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド-ビス-ヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド-ビス-ヘキサフルオロホスフェート、(4-メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート)等のスルホニウム塩が挙げられる。
Onium salts used as photoacid generators include iodonium salts such as diphenyliodonium chloride, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium mesylate, diphenyliodonium tosylate, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate, and bis(p-tert-butyl). Phenyl)iodonium mesylate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium tosylate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium trifluoromethanesulfonate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium tetrafluoroborate, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium chloride, bis(p-chlorophenyl)iodonium chloride, bis(p-chlorophenyl)iodonium tetrafluoroborate, further bis(4-t-butylphenyl)iodonium hexafluoro Bis(alkylphenyl)iodonium salts such as phosphates, alkoxycarbonylalkoxy-trialkylaryliodonium salts (e.g., 4-[(1-ethoxycarbonyl-ethoxy)phenyl]-(2,4,6-trimethylphenyl)-iodonium hexafluorophosphate), bis(alkoxyaryl)iodonium salts (e.g., bis(alkoxyphenyl)iodonium salts such as (4-methoxyphenyl)phenyliodonium hexafluoroantimonate).
As sulfonium salts, triphenylsulfonium salts such as triphenylsulfonium chloride, triphenylsulfonium bromide, tri(p-methoxyphenyl)sulfonium tetrafluoroborate, tri(p-methoxyphenyl)sulfonium hexafluorophosphonate, tri(p-ethoxyphenyl)sulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium hexafluorophosphate, (4-phenylthiophenyl) diphenylsulfonium hexafluoroantimonate, (4-phenylthio phenyl)diphenylsulfonium hexafluorophosphate, bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide-bis-hexafluoroantimonate, bis[4-(diphenylsulfonio)phenyl]sulfide-bis-hexafluorophosphate, (4-methoxyphenyl)diphenylsulfonium hexafluoroantimonate) and other sulfonium salts.

ホスホニウム塩としてトリフェニルホスホニウムクロリド、トリフェニルホスホニウムブロミド、トリ(p-メトキシフェニル)ホスホニウムテトラフルオロボレート、トリ(p-メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリ(p-エトキシフェニル)ホスホニウムテトラフルオロボレート、4-クロロベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のホスホニウム塩が挙げられる。
トリフェニルセレニウムヘキサフルオロホスフェートなどのセレニウム塩、(η5又はη6-イソプロピルベンゼン)(η5-シクロペンタジエニル)鉄(II)ヘキサフルオロホスフェートなどのメタロセン錯体が挙げられる。
Examples of phosphonium salts include phosphonium salts such as triphenylphosphonium chloride, triphenylphosphonium bromide, tri(p-methoxyphenyl)phosphonium tetrafluoroborate, tri(p-methoxyphenyl)phosphonium hexafluorophosphonate, tri(p-ethoxyphenyl)phosphonium tetrafluoroborate, 4-chlorobenzenediazonium hexafluorophosphate, and benzyltriphenylphosphonium hexafluoroantimonate.
Selenium salts such as triphenylselenium hexafluorophosphate, and metallocene complexes such as (η5 or η6-isopropylbenzene)(η5-cyclopentadienyl)iron(II) hexafluorophosphate.

また、光酸発生剤としては以下の化合物も用いることができる。 Moreover, the following compounds can also be used as a photo-acid generator.

光酸発生剤としてはスルホニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物が好ましい。それらのアニオン種としてはCF3SO3 、CSO3 、C17SO3 、カンファースルホン酸アニオン、トシル酸アニオン、BF4 、PF6 、AsF6 及びSbF6 などが挙げられる。特に強酸性を示す六フッ化リン及び六フッ化アンチモン等のアニオン種が好ましい。 A sulfonium salt compound and an iodonium salt compound are preferable as the photoacid generator. These anionic species include CF 3 SO 3 - , C 4 F 9 SO 3 - , C 8 F 17 SO 3 - , camphorsulfonate anion, tosylate anion, BF 4 - , PF 6 - , AsF 6 - and SbF 6 - . Anion species such as phosphorus hexafluoride and antimony hexafluoride, which are particularly strongly acidic, are preferred.

本発明の組成物は必要に応じて慣用の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、顔料、着色剤、増粘剤、増感剤、消泡剤、レベリング剤、塗布性改良剤、潤滑剤、安定剤(酸化防止剤、熱安定剤、耐光安定剤など)、可塑剤、界面活性剤、溶解促進剤、充填剤、帯電防止剤、硬化剤などが挙げられる。これらの添加剤は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
塗布方法としては、例えば、フローコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、スクリーン印刷法、キャスト法、バーコーティング法、カーテンコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、ディッピング法、スリット法などを挙げることができる。
The composition of the present invention may contain conventional additives as required. Examples of such additives include pigments, colorants, thickeners, sensitizers, antifoaming agents, leveling agents, coatability improvers, lubricants, stabilizers (antioxidants, heat stabilizers, light stabilizers, etc.), plasticizers, surfactants, dissolution accelerators, fillers, antistatic agents, curing agents, and the like. These additives may be used alone or in combination of two or more.
Examples of coating methods include flow coating, spin coating, spray coating, screen printing, casting, bar coating, curtain coating, roll coating, gravure coating, dipping, and slitting.

本発明では光コーティング組成物を基板上に塗布し光照射により硬化することができる。また光照射の前後に加熱することもできる。
塗膜の厚みは、硬化物の用途によって応じて、0.01μm~10mm程度の範囲から選択でき、例えばフォトレジストに用いる場合は0.05~10μm(特に0.1~5μm)程度とすることができ、プリント配線基板に用いる場合は5μm~5mm(特に100μm~1mm)程度とすることができ、光学薄膜に用いる場合は0.1~100μm(特に0.3~50μm)程度とすることができる。
光酸発生剤を用いる場合の照射又は露光する光は、例えばガンマー線、X線、紫外線、可視光線などであってもよく、通常、可視光又は紫外線、特に紫外線である場合が多い。光の波長は、例えば150~800nm、好ましくは150~600nm、さらに好ましくは200~400nm、特に300~400nm程度である。照射光量は、塗膜の厚みにより異なるが、例えば2~20000mJ/cm2、好ましくは5 ~5000mJ/cm2程度とすることができる。光源としては、露光する光線の種類に応じて選択でき、例えば紫外線の場合は低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、重水素ランプ、ハロゲンランプ、レーザー光(ヘリウム-カドミウムレーザー、エキシマレーザーなど)などを用いることができる。このような光照射により、前記組成物の硬化反応が進行する。
In the present invention, the optical coating composition can be applied onto a substrate and cured by light irradiation. Moreover, it can also be heated before and after light irradiation.
The thickness of the coating can be selected from a range of about 0.01 μm to 10 mm, depending on the use of cured materials. M) can be as high as 0.1 to 100 μm (especially 0.3 to 50 μm) when used for optical thin film.
The light for irradiation or exposure when a photoacid generator is used may be, for example, gamma rays, X-rays, ultraviolet rays, visible rays, etc., and usually visible light or ultraviolet rays, particularly ultraviolet rays, in many cases. The wavelength of the light is, for example, 150 to 800 nm, preferably 150 to 600 nm, more preferably 200 to 400 nm, especially 300 to 400 nm. The amount of irradiation light varies depending on the thickness of the coating film, but can be, for example, about 2 to 20,000 mJ/cm 2 , preferably about 5 to 5,000 mJ/cm 2 . The light source can be selected according to the type of light beam to be exposed. For example, in the case of ultraviolet rays, low-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, deuterium lamps, halogen lamps, laser light (helium-cadmium laser, excimer laser, etc.) can be used. Such light irradiation promotes the curing reaction of the composition.

熱酸発生剤を用いる場合や、光酸発生剤を用い光照射後に必要により行われる塗膜の加熱は、例えば60~250℃、好ましくは100~200℃程度で行われる。加熱時間は、3秒以上(例えば、3秒~5時間程度)の範囲から選択でき、例えば、5秒~2時間、好ましくは20秒~30分程度で行うことができ、通常は1分~3時間(例えば、5分~2.5時間)程度で行うことができる。
さらに、パターンや画像を形成する場合(例えば、プリント配線基板などを製造する場合)、基材上に形成した塗膜をパターン露光してもよく、このパターン露光は、レーザ光の走査により行ってもよく、フォトマスクを介して光照射することにより行ってもよい。このようなパターン露光により生成した非照射領域(未露光部)を現像剤で現像(又は溶解)することによりパターン又は画像を形成できる。
現像液としてはアルカリ水溶液や有機溶剤を用いることができる。
When a thermal acid generator is used, or when a photoacid generator is used, the coating film is optionally heated after irradiation with light, for example, at 60 to 250°C, preferably about 100 to 200°C. The heating time can be selected from a range of 3 seconds or more (for example, about 3 seconds to 5 hours), for example, 5 seconds to 2 hours, preferably about 20 seconds to 30 minutes, and usually 1 minute to 3 hours (for example, 5 minutes to 2.5 hours).
Furthermore, when forming a pattern or image (for example, when manufacturing a printed wiring board, etc.), the coating film formed on the base material may be pattern-exposed, and this pattern exposure may be performed by scanning with laser light, or may be performed by light irradiation through a photomask. A pattern or image can be formed by developing (or dissolving) the non-irradiated area (unexposed area) generated by such pattern exposure with a developer.
An alkaline aqueous solution or an organic solvent can be used as the developer.

アルカリ水溶液としては水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液を挙げることができる。 Examples of alkaline aqueous solutions include aqueous solutions of alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium carbonate and sodium carbonate, aqueous solutions of tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxides such as choline, and aqueous solutions of amines such as ethanolamine, propylamine and ethylenediamine.

前記アルカリ現像液は10質量%以下の水溶液であることが一般的で、好ましくは0.1~3.0質量%の水溶液などが用いられる。さらに上記現像液にアルコール類や界面活性剤を添加して使用することもでき、これらはそれぞれ、現像液100質量部に対して、好ましくは0.05~10質量部である。
この中で、水酸化テトラメチルアンモニウム0.1~2.38質量%水溶液を用いることができる。
The alkaline developer is generally an aqueous solution of 10% by mass or less, preferably an aqueous solution of 0.1 to 3.0% by mass. Furthermore, alcohols and surfactants can be added to the developer and used, and the amount of each of these is preferably 0.05 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the developer.
Among these, 0.1 to 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide can be used.

また、現像液としての有機溶剤は一般的な有機溶剤を用いることが可能であり、例えばアセトン、アセトニトリル、トルエン、ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテートプロピレングリコールブチルエーテルアセテート、乳酸エチル、シクロヘキサノン等が挙げられ、これらの1種又は2種以上の混合物として用いることができる。特にプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等は好ましく使用することができる。 As the organic solvent for the developer, it is possible to use common organic solvents, for example, acetone, acetonitrile, toluene, dimethylformamide, methanol, ethanol, isopropanol, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol propyl ether, propylene glycol butyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, propylene glycol butyl ether acetate, ethyl lactate, cyclohexanone, etc., and a mixture of one or more of these. can be used. In particular, propylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, ethyl lactate and the like can be preferably used.

本発明では塗布性を向上させる目的で界面活性剤を添加しても良い。このような界面活性剤は、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤など特に限定されない。前記界面活性剤のうち1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
これらの界面活性剤の中で、塗布性改善効果の高さからフッ素系界面活性剤が好ましい。フッ素系界面活性剤の具体例としては、エフトツプEF301、EF303、EF352((株)トーケムプロダクツ製 商品名)、メガフアツクF171、F173、R-30、R-08、R-90、BL-20、F-482(大日本インキ化学工業工業(株)製 商品名)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製 商品名)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製 商品名)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の硬化性組成物における界面活性剤の添加量は固形分中で、0.0008~4.5質量%、好ましくは0.0008~2.7質量%、より好ましくは0.0008~1.8質量%である。
In the present invention, a surfactant may be added for the purpose of improving coatability. Such surfactants are not particularly limited and may be fluorosurfactants, silicone surfactants, nonionic surfactants, or the like. One or a combination of two or more of the surfactants can be used.
Among these surfactants, fluorine-based surfactants are preferred because of their high coatability-improving effect. Specific examples of fluorosurfactants include F-Top EF301, EF303, and EF352 (manufactured by Tochem Products Co., Ltd.), Megafac F171, F173, R-30, R-08, R-90, BL-20, and F-482 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Florard FC430, and FC431 (Sumitomo Susumu). Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), etc., but not limited thereto.
The amount of the surfactant added to the curable composition of the present invention is 0.0008 to 4.5% by mass, preferably 0.0008 to 2.7% by mass, more preferably 0.0008 to 1.8% by mass based on the solid content.

本発明では現像後の基板との密着性を向上させる目的で、密着促進剤を添加することができる。これらの密着促進剤はトリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフエニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフエニルジメトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、N,N’-ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類、ビニルトリクロロシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(N-ピペリジニル)プロピルトリメトキシシラン等のシラン類、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2-メルカプトベンズイミダゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環状化合物や、1,1-ジメチルウレア、1,3-ジメチルウレア等の尿素、またはチオ尿素化合物を挙げることができる。前記密着促進剤のうち1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの密着促進剤の添加量は固形分中で、通常18質量%以下、好ましくは0.0008~9質量%、より好ましくは0.04~9質量%である。 In the present invention, an adhesion promoter can be added for the purpose of improving adhesion to the substrate after development. These adhesion promoters include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane and chloromethyldimethylchlorosilane; alkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane and phenyltriethoxysilane; and silazanes such as hexamethyldisilazane, N,N'-bis(trimethylsilyl)urea, dimethyltrimethylsilylamine and trimethylsilylimidazole. silanes such as vinyltrichlorosilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-(N-piperidinyl)propyltrimethoxysilane, benzotriazole, benzimidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole, urazole, thiooxauracil, Heterocyclic compounds such as mercaptoimidazole and mercaptopyrimidine, urea compounds such as 1,1-dimethylurea and 1,3-dimethylurea, and thiourea compounds can be mentioned. One or a combination of two or more of the adhesion promoters may be used. The amount of these adhesion promoters added is usually 18% by mass or less, preferably 0.0008 to 9% by mass, more preferably 0.04 to 9% by mass, based on the solid content.

本発明では増感剤を含んでいても良い。使用できる増感剤としては、アントラセン、フェノチアゼン、ぺリレン、チオキサントン、ベンゾフェノンチオキサントン等が挙げられる。更に、増感色素としては、チオピリリウム塩系色素、メロシアニン系色素、キノリン系色素、スチリルキノリン系色素、ケトクマリン系色素、チオキサンテン系色素、キサンテン系色素、オキソノール系色素、シアニン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム塩系色素等が例示される。特に好ましいのは、アントラセン系の増感剤であり、カチオン硬化触媒(感放射性カチオン重合開始剤)と併用する事により、感度が飛躍的に向上すると共に、ラジカル重合開始機能も有しており、本発明のカチオン硬化システムとラジカル硬化システムを併用するハイブリッドタイプでは、触媒種をシンプルにできる。具体的なアントラセンの化合物としては、ジブトキシアントラセン、ジプロポキシアントラキノン等が有効である。増感剤の添加量は固形分中で、0.01~20質量%、好ましくは0.01~10質量%の割合で使用される。 The present invention may contain a sensitizer. Sensitizers that can be used include anthracene, phenothiazene, perylene, thioxanthone, benzophenonethioxanthone, and the like. Examples of sensitizing dyes include thiopyrylium salt dyes, merocyanine dyes, quinoline dyes, styrylquinoline dyes, ketocoumarin dyes, thioxanthene dyes, xanthene dyes, oxonol dyes, cyanine dyes, rhodamine dyes, and pyrylium salt dyes. Particularly preferred is an anthracene-based sensitizer, which, when used in combination with a cationic curing catalyst (radiation-sensitive cationic polymerization initiator), dramatically improves sensitivity and also has a function of initiating radical polymerization. In the hybrid type of the present invention, in which a cationic curing system and a radical curing system are used in combination, the catalyst species can be simplified. As specific anthracene compounds, dibutoxyanthracene, dipropoxyanthraquinone and the like are effective. The amount of the sensitizer added is 0.01 to 20% by mass, preferably 0.01 to 10% by mass, based on the solid content.

本発明ではエポキシ化合物を含有する組成物を光酸発生剤又は熱酸発生剤を用い光硬化又は熱硬化させる事もできる。光酸発生剤又は熱酸発生剤を用いるために、通常用いられるエポキシの硬化剤(例えばアミンや酸無水物)を用いないか又はそれらを用いたとしても極端にそれらの含有量が少ないため、エポキシ組成物を含有する組成物の保存安定性が良くなる。 In the present invention, a composition containing an epoxy compound can be photo-cured or heat-cured using a photoacid generator or a thermal acid generator. Since a photoacid generator or a thermal acid generator is used, a commonly used epoxy curing agent (e.g., an amine or an acid anhydride) is not used, or even if they are used, the content thereof is extremely small, so that the storage stability of the composition containing the epoxy composition is improved.

上記液状エポキシ化合物を含有する組成物は光カチオン重合性を有することを見出した。従来品の液状エポキシ化合物(例えばエポキシシクロヘキシル環を有する脂環式エポキシ化合物)よりも高い硬化速度を有する。硬化速度が速いため酸発生剤添加量の低減や、弱酸系酸発生剤の使用も可能である。酸発生剤の低減はUV照射後も酸活性種が残存することがあり金属腐食防止の上で重要である。硬化速度が速いため厚膜硬化が可能である。
UV照射による硬化は熱に弱い材料(機材)に適用できる。
It was found that the composition containing the above liquid epoxy compound has photocationic polymerizability. It has a higher curing rate than conventional liquid epoxy compounds (for example, alicyclic epoxy compounds having an epoxycyclohexyl ring). Since the curing speed is fast, it is possible to reduce the amount of acid generator to be added and to use a weak acid type acid generator. Reducing the amount of acid generators is important for preventing metal corrosion since acid active species may remain even after UV irradiation. High curing speed enables thick film curing.
Curing by UV irradiation can be applied to heat-sensitive materials (equipment).

本件発明のエポキシ化合物を含有する組成物を用いた熱硬化材料、光硬化材料は速硬性、透明性、硬化収縮が小さい等の特徴を持ち電子部品、光学部品、精密機構部品の被覆や接着に用いることができる。例えば携帯電話機やカメラのレンズ、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)などの光学素子、液晶パネル、バイオチップ、カメラのレンズやプリズムなどの部品、パソコンなどのハードディスクの磁気部品、CD、DVDプレヤーのピックアップ(ディスクから反射してくる光情報を取り込む部分)、スピーカーのコーンとコイル、モーターの磁石、回路基板、電子部品、自動車などのエンジン内部の部品等の接着に用いることができる。 Thermosetting materials and photocurable materials using the composition containing the epoxy compound of the present invention are characterized by rapid curing, transparency, and small curing shrinkage, and can be used for coating and adhesion of electronic parts, optical parts, and precision mechanical parts. For example, mobile phone and camera lenses, optical elements such as light emitting diodes (LED) and semiconductor lasers (LD), liquid crystal panels, biochips, parts such as camera lenses and prisms, magnetic parts of hard disks such as personal computers, CD, DVD player pickups (parts that capture light information reflected from the disc), speaker cones and coils, motor magnets, circuit boards, electronic parts, parts inside the engine of automobiles, etc. It can be used for adhesion.

自動車ボディー、ランプや電化製品、建材、プラスチックなどの表面保護のためのハードコート材向けとしては、例えば自動車、バイクのボディー、ヘッドライトのレンズやミラー、メガネのプラスチックレンズ、携帯電話機、ゲーム機、光学フィルム、IDカード等への適用ができる。 For hard coating materials for surface protection of automobile bodies, lamps, electrical appliances, building materials, plastics, etc., for example, automobiles, motorcycle bodies, headlight lenses and mirrors, plastic lenses for glasses, mobile phones, game machines, optical films, ID cards, etc.

アルミニウム等の金属、プラスチックなどに印刷するインキ材料向けとしては、クレジットカード、会員証などのカード類、電化製品やOA機器のスイッチ、キーボードへの印刷用インキ、CD、DVD等へのインクジェットプリンター用インキへの適用が挙げられる。 Examples of ink materials for printing on metals such as aluminum and plastics include credit cards, cards such as membership cards, switches for electrical appliances and OA equipment, ink for printing on keyboards, and ink for inkjet printers on CDs, DVDs, etc.

3次元CADと組み合わせて樹脂を硬化し複雑な立体物をつくる技術や、工業製品のモデル製作等の光造形への適用、光ファイバーのコーティング、接着、光導波路、厚膜レジストなどへの適用が挙げられる。
また、本発明のエポキシ化合物を含有する硬化体形成組成物は、半導体封止材料、電子材料用接着剤、プリント配線基板材料、層間絶縁膜材料、パワーモジュール用封止材等の電子材料用絶縁樹脂や発電機コイル、変圧器コイル、ガス絶縁開閉装置等の高電圧機器に使用される絶縁樹脂として好適に使用できる。
Technologies for creating complex three-dimensional objects by curing resin in combination with 3D CAD, applications for optical modeling such as model production of industrial products, optical fiber coatings, adhesion, optical waveguides, thick film resists, etc.
In addition, the cured body-forming composition containing the epoxy compound of the present invention can be suitably used as an insulating resin for electronic materials such as a semiconductor encapsulating material, an adhesive for electronic materials, a printed wiring board material, an interlayer insulating film material, and a power module encapsulant, or as an insulating resin used in high-voltage equipment such as generator coils, transformer coils, and gas-insulated switchgears.

〔SiO2濃度の測定〕
シリカゾルを坩堝に取り、130℃で乾燥後、1000℃で焼成し、焼成残分を計量して算出した。
〔平均一次粒子径(窒素吸着法粒子径)の測定〕
シリカゾルの300℃乾燥粉末の比表面積を比表面積測定装置モノソーブ(登録商標)MS-16(ユアサアイオニクス(株)製)を用いて測定した。
[Measurement of SiO 2 concentration]
Silica sol was placed in a crucible, dried at 130° C. and fired at 1000° C., and the firing residue was weighed and calculated.
[Measurement of average primary particle size (nitrogen adsorption method particle size)]
The specific surface area of the 300° C. dry powder of silica sol was measured using a specific surface area measuring device Monosorb (registered trademark) MS-16 (manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.).

〔粘度の測定〕
有機溶媒分散シリカゾルの粘度はオストワルド粘度計を用いて測定した。樹脂モノマー分散ゾルの粘度はB型回転粘度計(東機産業(株)製)を用いて測定した。B型回転粘度計で測定できない場合はE型回転粘度計(東機産業(株)製)を用いて測定した。
〔動的光散乱法による平均粒子径の測定〕エポキシ化合物を含む樹脂モノマー分散ゾルの動的光散乱法による平均粒子径測定は、ゾルをメチルエチルケトンで所定濃度に希釈し、動的光散乱法粒子径測定装置(Malvern Instruments LTD製、ZETASIZER Nano series)を用いて平均粒子径を測定した。
〔粒子表面に結合したアルコキシ基量の分析方法〕
シリカゾル4mlにメチルエチルケトン4mlを添加した後、n-ヘキサン20mlを添加し、遠心分離(遠心力2770G)後に上澄みを捨て、沈降物を分離した。さらに沈降物をアセトン2~4mlを加え再溶解した後、再びn-ヘキサンを凝集するまで添加し遠心分離(遠心力2770G)で沈降物を分離する操作を2回行い。得られた沈降物を150℃で真空乾燥して乾燥粉末を得た。
上記で得られた粉末0.2gを0.05N水酸化ナトリウム水溶液10mLと混合して超音波洗浄機(40kHz)で20分間分散後、1日室温で置いたのち、溶液部分をガスクロマトグラフィー測定することで、シリカ表面の単位面積当たりのアルコキシ基結合量(個/nm)を測定した。
[Measurement of viscosity]
The viscosity of the organic solvent-dispersed silica sol was measured using an Ostwald viscometer. The viscosity of the resin monomer dispersed sol was measured using a B-type rotational viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). When the B-type rotational viscometer could not be used, the E-type rotational viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) was used for measurement.
[Measurement of average particle size by dynamic light scattering method] The average particle size of the epoxy compound-containing resin monomer dispersion sol was measured by the dynamic light scattering method. The sol was diluted with methyl ethyl ketone to a predetermined concentration, and the average particle size was measured using a dynamic light scattering particle size measuring device (ZETASIZER Nano series manufactured by Malvern Instruments LTD).
[Method for analyzing amount of alkoxy group bound to particle surface]
After adding 4 ml of methyl ethyl ketone to 4 ml of silica sol, 20 ml of n-hexane was added, and after centrifugation (centrifugal force 2770 G), the supernatant was discarded to separate the sediment. Further, after re-dissolving the sediment by adding 2 to 4 ml of acetone, an operation of adding n-hexane again until flocculation and separating the sediment by centrifugation (centrifugal force 2770 G) was repeated twice. The resulting sediment was vacuum dried at 150° C. to obtain a dry powder.
0.2 g of the powder obtained above was mixed with 10 mL of a 0.05 N sodium hydroxide aqueous solution, dispersed for 20 minutes with an ultrasonic cleaner (40 kHz), left at room temperature for one day, and then the solution portion was measured by gas chromatography to measure the amount of alkoxy group bonding per unit area of the silica surface (number/nm 2 ).

〔pHの測定〕
pH(1+1):シリカゾルと純水を質量比で1:1で混合した液をpHメーターで測定した。
pH(1+1+1):シリカゾルとメタノールと純水を質量比で1:1:1で混合した液をpHメーターで測定した。
〔ゾル中の有機溶媒含有量の測定〕
ガスクロマトグラフィーで測定した。
〔エポキシ当量の測定〕
ガラスビーカーに、エポキシ樹脂モノマー分散ゾル0.3gを秤量、投入し、さらに10mLのクロロホルムを添加し、マグネチックスターラーを用いて撹拌した。前記溶液に対し、酢酸を20mL添加し、つづいて臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液(0.25g/mL酢酸)を20mL添加し、撹拌した。自動滴定装置COM-1700A((株)HIRANUMA 製)を用いて、前記溶液を過塩素酸-酢酸標準液(0.1mol/L)にて電位差滴定し、JIS K7236(2001)に従って、エポキシ当量を算出した。
[Measurement of pH]
pH (1+1): A solution obtained by mixing silica sol and pure water at a mass ratio of 1:1 was measured with a pH meter.
pH (1+1+1): A liquid obtained by mixing silica sol, methanol and pure water at a mass ratio of 1:1:1 was measured with a pH meter.
[Measurement of organic solvent content in sol]
Measured by gas chromatography.
[Measurement of epoxy equivalent]
0.3 g of the epoxy resin monomer dispersion sol was weighed and put into a glass beaker, 10 mL of chloroform was further added, and the mixture was stirred using a magnetic stirrer. To the solution, 20 mL of acetic acid was added, followed by 20 mL of tetraethylammonium bromide acetic acid solution (0.25 g/mL acetic acid) and stirred. Using an automatic titrator COM-1700A (manufactured by HIRANUMA Co., Ltd.), the solution was subjected to potentiometric titration with perchloric acid-acetic acid standard solution (0.1 mol / L), and the epoxy equivalent was calculated according to JIS K7236 (2001).

〔エポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率、変位の測定〕
JIS K-6911に基づき、引張り試験機を用いて測定した。より具体的には、曲げ強度の測定法と同様の方法を行ない、測定によって得られた荷重-たわみ曲線から下式に従い曲げ弾性率(E)を算出した。
[Measurement of flexural modulus and displacement of cured epoxy resin]
Based on JIS K-6911, it was measured using a tensile tester. More specifically, the bending strength was measured in the same manner, and the bending elastic modulus (E) was calculated from the load-deflection curve obtained by the measurement according to the following formula.

E=(L3/4Wh3)×(ΔF/Δs)
上記式において、
E:曲げ弾性率(MPa){kgf/mm}
L:支点間距離(mm)
W:試験片の幅(mm)
h:試験片の厚さ(mm)
ΔF:曲げ荷重の変化量(N){kgf}
Δs:たわみの変化量(mm)
〔エポキシ樹脂硬化物の曲げ歪みの算出〕
上記で測定したたわみの変化量、支点間距離、試験片の厚さから曲げ歪み(ε)を算出した。
E = (L3/4Wh3) x (ΔF/Δs)
In the above formula,
E: Flexural modulus (MPa) {kgf/mm 2 }
L: Distance between fulcrums (mm)
W: Width of test piece (mm)
h: thickness of test piece (mm)
ΔF: Amount of change in bending load (N) {kgf}
Δs: Amount of deflection change (mm)
[Calculation of Bending Strain of Cured Epoxy Resin]
Bending strain (ε) was calculated from the amount of change in deflection, the distance between fulcrums, and the thickness of the test piece measured above.

ε=(600×Δs×h)/L
〔エポキシ樹脂硬化物の線膨張率(CTE)の測定〕
線膨張率の測定の測定は、JIS K 6911に基づき測定した。試験片の厚みを正確に測定してTMA(Thermal Mechanical Analysis)で荷重0.05N、昇温速度2℃/分で測定した。線膨張係数(α)は以下の計算式で算出し、ガラス転移温度以下の線膨張係数をα1、ガラス転移温度以上の線膨張係数をα2とした。
ε=(600×Δs×h)/L 2
[Measurement of coefficient of linear expansion (CTE) of cured epoxy resin]
Measurement of linear expansion coefficient was measured based on JIS K 6911. The thickness of the test piece was accurately measured by TMA (Thermal Mechanical Analysis) at a load of 0.05 N and a heating rate of 2° C./min. The coefficient of linear expansion (α) was calculated by the following formula, with α1 representing the coefficient of linear expansion below the glass transition temperature and α2 representing the coefficient of linear expansion above the glass transition temperature.

α=ΔL/(L×ΔT)
上記式において、
ΔL:厚さの変化量
L :初期の厚さ
ΔT:温度変化量
〔エポキシ樹脂硬化物の透過率の測定〕
厚さ3mmの試験片について、分光光度計(型式UV-3600:(株)島津製作所製)を用いて波長520nmの透過率を測定した。
α=ΔL/(L×ΔT)
In the above formula,
ΔL: Amount of change in thickness
L: initial thickness ΔT: temperature change [measurement of transmittance of cured epoxy resin]
The transmittance at a wavelength of 520 nm was measured using a spectrophotometer (model UV-3600: manufactured by Shimadzu Corporation) on a test piece with a thickness of 3 mm.

(実施例1)
水分散シリカゾル1(平均一次粒子径12nm、pH3、シリカ濃度33質量%、日産化学株式会社製)を準備した。
上記水分散シリカゾル1の850gを撹拌機、コンデンサー、温度計及び注入口2個を備えた内容積2Lのガラス製反応器に仕込み、反応器内のゾルを沸騰させたままの状態で、別のボイラーで発生させたメタノールの蒸気を反応器内のシリカゾル中に連続的に吹き込んで、メタノールによる水の置換を行った。留出液の体積が8Lになったところで置換を終了して、メタノール分散シリカゾル1を850g得た。得られたメタノール分散シリカゾル1はSiO濃度33.0質量%、水分1.6質量%、pH(1+1)3であった。
メタノール分散シリカゾル1の800gを2Lナスフラスコに仕込み、マグネチックスターラーを用いてゾルを攪拌しながら、フェニルトリメトキシシラン(信越化学製、商品名KBM-103)65.3g(:シリカ粒子表面の単位面積(nm)当たり3.3個)を添加した後、液温を60℃で2時間保持した。その後、ジイソプロピルエチルアミンを添加してシリカゾルのpH=(1+1+1)を6.7に調整した後、ロータリーエバポレーターにて、浴温80℃、500~350Torrの減圧下で、メチルエチルケトンを供給しながら蒸留を行うことにより、メチルエチルケトン分散シリカゾル1を得た。得られたメチルエチルケトン分散シリカゾル1はSiO濃度30.5質量%、粘度(20℃)1.0mPa・s、水分0.1質量%、メタノール0.1質量%、pH(1+1+1)6.7、シリカ粒子表面にSi-C結合によるケイ素原子に直結した有機基はフェニル基であり、シリカ粒子表面に結合したメトキシ基は2.0個/nmであった。
得られたメチルエチルケトン分散シリカゾル1の60gに、窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-VL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(4,5-エポキシペンチル)-イソシアヌレート)38.8gを添加し、浴温80℃、300~30Torrで脱溶媒を行い、窒素含有エポキシモノマー分散ゾル1を得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度31.2質量%、メタノール含有量0.1質量%未満、メチルエチルケトン含有量0.5質量%未満、25℃におけるB型粘度は75,900mPa・s、動的光散乱法による平均粒子径は19nm、エポキシ当量は202g/eqであった。
(Example 1)
A water-dispersed silica sol 1 (average primary particle size 12 nm, pH 3, silica concentration 33% by mass, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was prepared.
850 g of the above water-dispersed silica sol 1 was charged into a glass reactor having an internal volume of 2 L equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer, and two inlets. While the sol in the reactor was kept boiling, methanol vapor generated in another boiler was continuously blown into the silica sol in the reactor to replace water with methanol. When the volume of the distillate reached 8 L, replacement was terminated to obtain 850 g of methanol-dispersed silica sol 1. The resulting methanol-dispersed silica sol 1 had a SiO 2 concentration of 33.0% by mass, a water content of 1.6% by mass, and a pH of (1+1)3.
800 g of methanol-dispersed silica sol 1 was charged into a 2 L eggplant flask, and while stirring the sol using a magnetic stirrer, 65.3 g of phenyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name KBM-103) (: 3.3 particles per unit area (nm 2 ) of silica particle surface) was added, and then the liquid temperature was maintained at 60° C. for 2 hours. After that, diisopropylethylamine was added to adjust the silica sol pH=(1+1+1) to 6.7, and then distillation was performed using a rotary evaporator at a bath temperature of 80° C. under a reduced pressure of 500 to 350 Torr while supplying methyl ethyl ketone to obtain a methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 1. The resulting methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 1 had a SiO concentration of 30.5% by mass, a viscosity (20° C.) of 1.0 mPa s, a water content of 0.1% by mass, methanol of 0.1% by mass, a pH of (1+1+1) of 6.7, and the organic group directly bonded to the silicon atom by Si—C bonding on the silica particle surface was a phenyl group, and the number of methoxy groups bonded to the silica particle surface was 2.0/nm 2 .
To 60 g of the obtained methyl ethyl ketone dispersed silica sol 1 was added 38.8 g of a nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer, trade name TEPIC-VL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., component tris-(4,5-epoxypentyl)-isocyanurate), and the solvent was removed at a bath temperature of 80° C. and 300 to 30 Torr to obtain a nitrogen-containing epoxy monomer dispersed sol 1. The resulting silica sol had a SiO concentration of 31.2% by mass, a methanol content of less than 0.1% by mass, a methyl ethyl ketone content of less than 0.5% by mass, a B-type viscosity at 25°C of 75,900 mPa s, an average particle size determined by a dynamic light scattering method of 19 nm, and an epoxy equivalent of 202 g/eq.

(実施例2)
実施例1において、メタノール分散シリカゾル1に添加するアミンをトリn-ペンチルアミンに変更した以外は実施例1と同様に実施し、メチルエチルケトン分散シリカゾル2はSiO濃度33.7質量%、粘度(20℃)1.4mPa・s、水分0.1質量%、メタノール1.1質量%、pH(1+1+1)7.8、シリカ粒子表面にSi-C結合によるケイ素原子に直結した有機基はフェニル基であり、シリカ粒子表面に結合したメトキシ基は2.1個/nmであった。
メチルエチルケトン分散シリカゾル2の54.3gに、窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-VL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(4,5-エポキシペンチル)-イソシアヌレート)38.9gを添加し、実施例1と同様な操作によって、窒素含有エポキシモノマー分散ゾル2を得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度30.8質量%、メタノール含有量0.1質量%未満、メチルエチルケトン含有量0.5質量%未満、25℃におけるB型粘度は61,500mPa・s、動的光散乱法による平均粒子径は18nm、エポキシ当量は199g/eqであった。
(Example 2)
In Example 1, the procedure was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amine added to the methanol - dispersed silica sol 1 was changed to tri-n-pentylamine. The number of bonded methoxy groups was 2.1/ nm2 .
To 54.3 g of methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 2, 38.9 g of a nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer, trade name TEPIC-VL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., component: tris-(4,5-epoxypentyl)-isocyanurate) was added, and a nitrogen-containing epoxy monomer dispersed sol 2 was obtained in the same manner as in Example 1. The resulting silica sol had a SiO concentration of 30.8% by mass, a methanol content of less than 0.1% by mass, a methyl ethyl ketone content of less than 0.5% by mass, a B-type viscosity at 25°C of 61,500 mPa s, an average particle size determined by a dynamic light scattering method of 18 nm, and an epoxy equivalent of 199 g/eq.

(実施例3)
実施例1において、窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-FL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(7,8-エポキシオクチル)-イソシアヌレート)に変更した以外は実施例1と同様に実施し、窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマー分散ゾル3を得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度31.2質量%、メタノール含有量0.1質量%未満、メチルエチルケトン含有量0.5質量%未満、25℃におけるB型粘度は6,890mPa・s、動的光散乱法による平均粒子径は18nm、シリカ粒子表面に結合したメトキシ基は2.0個/nmであった。エポキシ当量は289g/eqであった。
(Example 3)
A nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer dispersion sol 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer trade name TEPIC-FL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., component tris-(7,8-epoxyoctyl)-isocyanurate) was used. The obtained silica sol had a SiO concentration of 31.2% by mass, a methanol content of less than 0.1% by mass, a methyl ethyl ketone content of less than 0.5% by mass, a B-type viscosity at 25°C of 6,890 mPa s, an average particle size determined by a dynamic light scattering method of 18 nm, and a number of methoxy groups bonded to the silica particle surface of 2.0/ nm2 . Epoxy equivalent weight was 289 g/eq.

(実施例4)
実施例2において、窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-FL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(7,8-エポキシオクチル)-イソシアヌレート)に変更した以外は実施例2と同様に実施し、窒素含有エポキシモノマー分散ゾル4を得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度30.7質量%、メタノール含有量0.1質量%未満、メチルエチルケトン含有量0.5質量%未満、25℃におけるB型粘度は7,250mPa・s、動的光散乱法による平均粒子径は21nm、シリカ粒子表面に結合したメトキシ基は2.1個/nmであった。エポキシ当量は287g/eqであった。
(Example 4)
A nitrogen-containing epoxy monomer dispersion sol 4 was obtained in the same manner as in Example 2, except that in Example 2, the nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer, trade name TEPIC-FL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., component: tris-(7,8-epoxyoctyl)-isocyanurate) was changed. The resulting silica sol had a SiO concentration of 30.7% by mass, a methanol content of less than 0.1% by mass, a methyl ethyl ketone content of less than 0.5% by mass, a B-type viscosity at 25°C of 7,250 mPa s, an average particle size determined by a dynamic light scattering method of 21 nm, and a methoxy group bonded to the silica particle surface of 2.1/ nm2 . Epoxy equivalent weight was 287 g/eq.

(実施例5)
水分散シリカゾル2(平均一次粒子径85nm、pH3、シリカ濃度34.5質量%、日産化学株式会社製)及び水分散シリカゾル1(平均一次粒子径12nm、pH3、シリカ濃度33質量%、日産化学株式会社製)を準備した。
上記水分散シリカゾル2の800g及び上記水分散シリカゾル1の93gを、撹拌機、コンデンサー、温度計及び注入口2個を備えた内容積2Lのガラス製反応器に仕込み、反応器内のゾルを沸騰させたままの状態で、別のボイラーで発生させたメタノールの蒸気を反応器内のシリカゾル中に連続的に吹き込んで、メタノールによる水の置換を行った。留出液の体積が9Lになったところで置換を終了して、メタノール分散シリカゾル2を870g得た。得られたメタノール分散シリカゾル2はSiO濃度35.0質量%、水分1.6質量%、pH(1+1)3であった。
(Example 5)
Water-dispersed silica sol 2 (average primary particle size 85 nm, pH 3, silica concentration 34.5% by mass, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and water-dispersed silica sol 1 (average primary particle size 12 nm, pH 3, silica concentration 33% by mass, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) were prepared.
800 g of the water-dispersed silica sol 2 and 93 g of the water-dispersed silica sol 1 were charged into a glass reactor having an internal volume of 2 L equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and two inlets. While the sol in the reactor was kept boiling, methanol vapor generated in a separate boiler was continuously blown into the silica sol in the reactor to replace water with methanol. When the volume of the distillate reached 9 L, the replacement was terminated, and 870 g of methanol-dispersed silica sol 2 was obtained. The resulting methanol-dispersed silica sol 2 had a SiO 2 concentration of 35.0% by mass, a water content of 1.6% by mass, and a pH of (1+1)3.

メタノール分散シリカゾル2の800gにトリn-ペンチルアミンを添加してpH(1+1+1)を7.0に調整した。2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(KBM-303、信越化学工業株式会社製)5.9g(シリカ粒子表面の単位面積(nm)当たり1個)を添加し、60℃2時間加熱した後、フェニルトリメトキシシラン14.2g(シリカ粒子表面の単位面積(nm)当たり3個)を添加して60℃2時間加熱した。その後、メチルエチルケトンによる溶媒置換を実施し、メチルエチルケトン分散シリカゾル3(SiO濃度30.5質量%、粘度(20℃)1mPa・s、水分0.1質量%、メタノール0.1質量%、pH(1+1+1)7.4、シリカ粒子表面にSi-C結合によるケイ素原子に直結した有機基は2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基及びフェニル基であり、シリカ粒子表面に結合したメトキシ基1.7個/nmであった。)を得た。 Tri-n-pentylamine was added to 800 g of methanol-dispersed silica sol 2 to adjust the pH (1+1+1) to 7.0. After adding 5.9 g of 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (KBM-303, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (one per unit area (nm 2 ) of silica particle surface) and heating at 60° C. for 2 hours, 14.2 g of phenyltrimethoxysilane (3 per unit area (nm 2 ) of silica particle surface) was added and heated at 60° C. for 2 hours. Then, the solvent was replaced with methyl ethyl ketone, and methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 3 (SiO 2 concentration 30.5% by mass, viscosity (20° C.) 1 mPa s, water content 0.1% by mass, methanol 0.1% by mass, pH (1+1+1) 7.4, the organic groups directly bonded to silicon atoms by Si—C bonds on the silica particle surface were 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl groups and phenyl groups, and 1.7 methoxy groups/groups bonded to the silica particle surface. nm 2. ) was obtained.

メチルエチルケトン分散シリカゾル3の150gに、窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-VL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(4,5-エポキシペンチル)-イソシアヌレート)14.1g及び窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-FL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(7,8-エポキシオクチル)-イソシアヌレート)14.1gを添加し、浴温80℃、300~30Torrで脱溶媒を行い、窒素含有エポキシモノマー分散ゾル5を得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度63.4質量%、メタノール含有量0.1質量%未満、メチルエチルケトン含有量0.1質量%未満、25℃におけるE型粘度は95Pa・s、動的光散乱法による平均粒子径は137nm、エポキシ当量は469g/eqであった。 To 150 g of methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 3, 14.1 g of a nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer under the trade name TEPIC-VL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., the component is tris-(4,5-epoxypentyl)-isocyanurate) and 14.1 g of a nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer under the trade name of TEPIC-FL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., the component is tris-(7,8-epoxyoctyl)-isocyanurate) were added, and the bath temperature was 80. C. and 300 to 30 Torr to remove the solvent to obtain a nitrogen-containing epoxy monomer dispersion sol 5. The resulting silica sol had a SiO concentration of 63.4% by mass, a methanol content of less than 0.1% by mass, a methyl ethyl ketone content of less than 0.1% by mass, an E-type viscosity at 25°C of 95 Pa s, an average particle size determined by dynamic light scattering, and an epoxy equivalent of 469 g/eq.

(実施例6)
上記メチルエチルケトン分散シリカゾル3の400gに窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-VL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(4,5-エポキシペンチル)-イソシアヌレート)54g及び商品名TEPIC-FL(日産化学株式会社製、成分はトリス-(7,8-エポキシオクチル)-イソシアヌレート)23gを添加し、浴温100℃、200~30Torrで脱溶媒を行い、窒素含有エポキシモノマー分散ゾルを得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度60.0質量%、メタノール含有量0.1質量%未満であった。メチルエチルケトン含有量0.1質量%未満、動的光散乱法による平均粒子径は137nm、25℃におけるB型粘度34000mPa・s、50℃で14日保管後の粘度35000mPa・s、50℃で28日保管後の粘度35000mPa・sであり、低粘度且つ安定であった。シリカ濃度が60質量%で50℃14日間保管後の粘度が分散媒(上記窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-VL(日産化学株式会社製)と商品名TEPIC-FL(日産化学株式会社製))のみの25℃の粘度の10倍であり低粘度且つ安定であった。
尚、商品名TEPIC-VL(日産化学株式会社製)54g及び商品名TEPIC-FL23gを混合した樹脂モノマーの25℃におけるB型粘度は、3660mPa・sであった。
(Example 6)
To 400 g of the above methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 3, 54 g of nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomers under the trade name TEPIC-VL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., the component is tris-(4,5-epoxypentyl)-isocyanurate) and 23 g of the trade name TEPIC-FL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., the component is tris-(7,8-epoxyoctyl)-isocyanurate) are added, and desorption is performed at a bath temperature of 100° C. and 200 to 30 Torr. A solvent was removed to obtain a nitrogen-containing epoxy monomer dispersed sol. The silica sol obtained had a SiO 2 concentration of 60.0% by weight and a methanol content of less than 0.1% by weight. The methyl ethyl ketone content was less than 0.1% by mass, the average particle size by dynamic light scattering was 137 nm, the B-type viscosity was 34,000 mPa s at 25°C, the viscosity was 35,000 mPa s after storage at 50°C for 14 days, and the viscosity was 35,000 mPa s after storage at 50°C for 28 days, indicating low viscosity and stability. The viscosity after storage for 14 days at 50 ° C. with a silica concentration of 60 mass% was 10 times the viscosity at 25 ° C. of only the dispersion medium (trade name TEPIC-VL (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and trade name TEPIC-FL (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.), which are nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomers). The viscosity was low and stable.
The B-type viscosity at 25° C. of a resin monomer obtained by mixing 54 g of TEPIC-VL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) and 23 g of TEPIC-FL was 3660 mPa·s.

(実施例7)
水分散シリカゾル3(平均一次粒子径45nm、pH3、シリカ濃度20.5質量%、日産化学株式会社製)を準備した。
実施例6において、水分散シリカゾル1の800gの代わりに水分散シリカゾル3の1346gを用いた以外は実施例6と同様の操作により、メタノール分散シリカゾル7(SiO濃度35.0質量%、水分1.6質量%、pH(1+1)3)を得た。その後、メタノール分散シリカゾル7を用いて、実施例5と同様に、トリn-ペンチルアミンによるpH調整及び2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(添加量はシリカ粒子表面の単位面積(nm)当たり1個)及びフェニルトリメトキシシラン(添加量はシリカ粒子表面の単位面積(nm)当たり3個)の添加及び加熱反応を実施した。その後、メチルエチルケトンによる溶媒置換を実施し、メチルエチルケトン分散シリカゾル4(SiO濃度30.5質量%、粘度(20℃)1mPa・s、水分0.1質量%、メタノール0.1質量%、pH(1+1+1)7.1、シリカ粒子表面にSi-C結合によるケイ素原子に直結した有機基は2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基及びフェニル基であり、シリカ粒子表面に結合したメトキシ基1.8個/nmであった。)を得た。
(Example 7)
A water-dispersed silica sol 3 (average primary particle size 45 nm, pH 3, silica concentration 20.5% by mass, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was prepared.
Methanol-dispersed silica sol 7 (SiO 2 concentration 35.0% by mass, water content 1.6% by mass, pH (1+1) 3) was obtained in the same manner as in Example 6, except that 1346 g of water-dispersed silica sol 3 was used instead of 800 g of water-dispersed silica sol 1. Thereafter, using methanol-dispersed silica sol 7, pH was adjusted with tri-n-pentylamine and 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane (addition amount: 1 per unit area (nm 2 ) of silica particle surface) and phenyltrimethoxysilane (addition amount: 3 per unit area (nm 2 ) of silica particle surface) were added and a heating reaction was carried out. After that, the solvent was replaced with methyl ethyl ketone, and methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 4 (SiO 2 concentration 30.5 mass%, viscosity (20 ° C.) 1 mPa s, water content 0.1 mass%, methanol 0.1 mass%, pH (1 + 1 + 1) 7.1. nm 2. ) was obtained.

メチルエチルケトン分散シリカゾル9を用いて、実施例5と同様の操作によって、窒素含有エポキシモノマー分散ゾルを得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度60.0質量%、メタノール含有量0.1質量%未満、メチルエチルケトン含有量0.1質量%未満、動的光散乱法による平均粒子径は90nm、25℃におけるB型粘度64000mPa・s、50℃で14日保管後の粘度68000mPa・s、50℃で28日保管後の粘度72000mPa・sであった。シリカ濃度が60質量%で50℃14日間保管後の粘度が分散媒(上記窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーである商品名TEPIC-VL(日産化学株式会社製)と商品名TEPIC-FL(日産化学株式会社製))のみの25℃の粘度の19倍であり低粘度且つ安定であった。 A nitrogen-containing epoxy monomer-dispersed sol was obtained in the same manner as in Example 5 using methyl ethyl ketone-dispersed silica sol 9. The resulting silica sol had a SiO concentration of 60.0% by mass, a methanol content of less than 0.1% by mass, a methyl ethyl ketone content of less than 0.1% by mass, an average particle size determined by dynamic light scattering of 90 nm, a B-type viscosity of 64000 mPa s at 25°C, a viscosity of 68000 mPa s after storage at 50°C for 14 days, and a viscosity of 72000 mPa s after storage at 50°C for 28 days. The viscosity after storage for 14 days at 50 ° C. with a silica concentration of 60 mass% was 19 times the viscosity at 25 ° C. of only the dispersion medium (trade name TEPIC-VL (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and trade name TEPIC-FL (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.), which are nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomers). The viscosity was low and stable.

(比較例1)
実施例1において、窒素含有3官能エポキシ樹脂モノマーを脂環式エポキシ樹脂(株式会社ダイセル製、製品名セロキサイド2021P)に変更した以外は実施例1と同様に実施し、脂環式エポキシモノマー分散ゾル1を得た。得られたシリカゾルは、SiO濃度31.2質量%、メタノール含有量0.1質量%未満、メチルエチルケトン含有量0.5質量%未満、動的光散乱法による平均粒子径は30nm、エポキシ当量227g/eq、シリカ粒子表面に結合したメトキシ基は2.0個/nmであった、25℃におけるB型粘度は14,980mPa・s、であった。
(Comparative example 1)
An alicyclic epoxy monomer dispersion sol 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the nitrogen-containing trifunctional epoxy resin monomer was changed to an alicyclic epoxy resin (manufactured by Daicel Co., Ltd., product name Celoxide 2021P). The obtained silica sol had a SiO concentration of 31.2% by mass, a methanol content of less than 0.1% by mass, a methyl ethyl ketone content of less than 0.5% by mass, an average particle size determined by dynamic light scattering method of 30 nm, an epoxy equivalent of 227 g/eq, the number of methoxy groups bonded to the silica particle surface was 2.0/ nm2 , and the B-type viscosity at 25°C was 14,980 mPa s.

(エポキシ硬化物の作成)
実施例1~5及び比較例1のエポキシモノマー分散ゾルに対して、硬化剤として酸無水物(商品名MH-700、新日本理化株式会社製)を、反応促進剤として商品名ヒシコーリンPX-4ET(日本化学工業株式会社製)を、表1に示す配合量にて混合し、真空脱泡ミキサー(V-mini300、EME社製)を用いて均一化することでエポキシ樹脂硬化用組成物を得た。得られたエポキシ樹脂硬化用組成物を注型板(フッ素系離型剤で処理されたガラス板、ガラス板2枚の間隔は3mm厚)に流し込み、100℃で2時間、続いて150℃で5時間の加熱処理を行い、エポキシ樹脂熱硬化物を得た。
(Preparation of epoxy cured product)
The epoxy monomer dispersion sol of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was mixed with an acid anhydride (trade name MH-700, manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) as a curing agent and Hishikorin PX-4ET (trade name, manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a reaction accelerator in the amounts shown in Table 1, and homogenized using a vacuum defoaming mixer (V-mini300, manufactured by EME) to obtain an epoxy resin curing composition. The epoxy resin curing composition thus obtained was poured into a casting plate (a glass plate treated with a fluorine-based release agent, the distance between the two glass plates being 3 mm thick) and heat-treated at 100°C for 2 hours, followed by heat treatment at 150°C for 5 hours to obtain an epoxy resin thermoset.

また、参考例として、シリカを配合しないエポキシ樹脂を用いて、上記と同様の操作を行い、エポキシ樹脂熱硬化物を得た。
参考例1:TEPIC-VL
参考例2:TEPIC-FL
参考例3:セロキサイド2021P
参考例4:TEPIC-VL/TEPIC-FL=50/50混合
得られた硬化物の物性を表3~4に示した。本発明のエポキシ樹脂硬化物は、高可撓性と高透明性及び低CTEを両立することができる。
Further, as a reference example, an epoxy resin containing no silica was used, and the same operation as described above was performed to obtain an epoxy resin thermoset.
Reference example 1: TEPIC-VL
Reference example 2: TEPIC-FL
Reference Example 3: Celoxide 2021P
Reference Example 4: TEPIC-VL/TEPIC-FL = 50/50 mixture Physical properties of the obtained cured product are shown in Tables 3 and 4. The epoxy resin cured product of the present invention can achieve both high flexibility, high transparency and low CTE.

下記表中において、
実施例1で得られた窒素含有エポキシモノマー分散ゾル1は、ゾルN1と略した。
実施例2で得られた窒素含有エポキシモノマー分散ゾル2は、ゾルN2と略した。
実施例3で得られた窒素含有エポキシモノマー分散ゾル3は、ゾルN3と略した。
実施例4で得られた窒素含有エポキシモノマー分散ゾル4は、ゾルN4と略した。
実施例5で得られた窒素含有エポキシモノマー分散ゾル5は、ゾルN5と略した。
比較例1で得られた脂環式エポキシモノマー分散ゾル1は、ゾルS1と略した。
エポキシモノマーである商品名TEPIC-VLはエポキシ1と略した。
エポキシモノマーである商品名TEPIC-VLと商品名TEPIC-FLを質量比1:1で混合したエポキシモノマー混合物はエポキシ2と略した。
エポキシモノマーである商品名セロキサイド2021Pはエポキシ3と略した。
In the table below,
Nitrogen-containing epoxy monomer dispersion sol 1 obtained in Example 1 is abbreviated as sol N1.
Nitrogen-containing epoxy monomer dispersion sol 2 obtained in Example 2 is abbreviated as sol N2.
Nitrogen-containing epoxy monomer dispersion sol 3 obtained in Example 3 is abbreviated as sol N3.
Nitrogen-containing epoxy monomer dispersion sol 4 obtained in Example 4 was abbreviated as sol N4.
Nitrogen-containing epoxy monomer dispersion sol 5 obtained in Example 5 is abbreviated as sol N5.
Alicyclic epoxy monomer dispersion sol 1 obtained in Comparative Example 1 was abbreviated as sol S1.
The trade name TEPIC-VL, which is an epoxy monomer, is abbreviated as Epoxy 1.
An epoxy monomer mixture obtained by mixing epoxy monomers TEPIC-VL (trade name) and TEPIC-FL (trade name) at a mass ratio of 1:1 is abbreviated as Epoxy 2.
The trade name Celoxide 2021P, which is an epoxy monomer, is abbreviated as Epoxy 3.

〔表1〕
表1 エポキシ樹脂組成物
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
エポキシモノマーゾル ゾルN1 ゾルN2 ゾルN3 ゾルN4 ゾルN5
添加量(g) 40 40 40 40 40
エポキシモノマー ―― ―― ―― ―― ――
添加量(g) 0 0 0 0 0
MH-700(g) 32.8 33.1 22.8 23.0 14.1
PX-4ET(g) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.25
SiO含有量(%) 17.1 16.8 19.8 19.4 46.7
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[Table 1]
Table 1 Epoxy resin composition ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5
Epoxy monomer sol Sol N1 Sol N2 Sol N3 Sol N4 Sol N5
Amount added (g) 40 40 40 40 40
Epoxy monomer -- -- -- -- --
Amount added (g) 0 0 0 0 0
MH-700 (g) 32.8 33.1 22.8 23.0 14.1
PX-4ET (g) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.25
SiO2 content (%) 17.1 16.8 19.8 19.4 46.7
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

〔表2〕
表2 エポキシ樹脂組成物
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
参考例1 参考例2 参考例3 参考例4 比較例1
エポキシモノマーゾル ―― ―― ―― ―― ゾルS1
添加量(g) 0 0 0 0 40
エポキシモノマー エポキシ1 エポキシ1 エポキシ3 エポキシ2 ――
添加量(g) 25 25 25 20 0
MH-700(g) 31.5 22.2 31.7 14.1 29.1
PX-4ET(g) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.40
SiO含有量(%) 0 0 0 0 18.0
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[Table 2]
Table 2 Epoxy resin composition ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Reference Example 1 Reference Example 2 Reference Example 3 Reference Example 4 Comparative Example 1
Epoxy Monomer Sol -- -- -- -- Sol S1
Amount added (g) 0 0 0 0 40
Epoxy monomer Epoxy 1 Epoxy 1 Epoxy 3 Epoxy 2 ---
Amount added (g) 25 25 25 20 0
MH-700 (g) 31.5 22.2 31.7 14.1 29.1
PX-4ET (g) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.40
SiO2 content (%) 0 0 0 0 18.0
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

〔表3〕
表3 エポキシ樹脂組成物の熱硬化物の物性
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
曲げ弾性率(MPa) 3705 3708 3035 3034 5785
変位(mm) 11.1 13.9 16.7 20.2 9.4
曲げ歪(%) 5.0 6.4 7.5 9.1 4.2
透過率(%) 90.0 84.6 87.9 85.8 3.9
CTEα1(ppm/K) 64 62 74 77 46
CTEα2(ppm/K)150 151 163 166 117
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[Table 3]
Table 3 Physical properties of thermosets of epoxy resin compositions――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5
Flexural modulus (MPa) 3705 3708 3035 3034 5785
Displacement (mm) 11.1 13.9 16.7 20.2 9.4
Bending strain (%) 5.0 6.4 7.5 9.1 4.2
Transmittance (%) 90.0 84.6 87.9 85.8 3.9
CTEα1 (ppm/K) 64 62 74 77 46
CTEα2 (ppm/K) 150 151 163 166 117
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

〔表4〕
表4 エポキシ樹脂組成物の熱硬化物の物性
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
参考例1 参考例2 参考例3 参考例4 比較例1
曲げ弾性率(MPa) 3077 2371 3290 2723 3977
変位(mm) 17.3 16.7 10.8 20.8 7.2
曲げ歪(%) 7.8 7.5 4.9 9.2 3.3
透過率(%) 91.1 87.9 91.9 90.5 91.1
CTEα1(ppm/K) 66 88 68 81 63
CTEα2(ppm/K)163 181 162 172 151
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[Table 4]
Table 4 Physical properties of the thermoset of the epoxy resin composition ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Reference Example 1 Reference Example 2 Reference Example 3 Reference Example 4 Comparative Example 1
Flexural modulus (MPa) 3077 2371 3290 2723 3977
Displacement (mm) 17.3 16.7 10.8 20.8 7.2
Bending strain (%) 7.8 7.5 4.9 9.2 3.3
Transmittance (%) 91.1 87.9 91.9 90.5 91.1
CTEα1 (ppm/K) 66 88 68 81 63
CTEα2 (ppm/K) 163 181 162 172 151
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

液状でハンドリング性が高く、硬化した時に高耐熱、強靭性を有する長鎖アルキレン基含有エポキシ化合物を分散媒として、それらに分散質としてシリカ粒子が分散した分散安定性の高いシリカゾル、その製造方法、及び硬化体形成組成物、その硬化体を提供することができる。 It is possible to provide a silica sol with high dispersion stability in which silica particles are dispersed as a dispersoid in an epoxy compound containing a long-chain alkylene group, which is liquid and has high handleability, high heat resistance and toughness when cured, as a dispersion medium, a method for producing the same, a cured body-forming composition, and a cured body thereof.

Claims (16)

下記式(1)で示されるエポキシ化合物(A)を含む分散媒と、動的光散乱法による平均粒子径が5~500nmであるシリカ粒子(B)を含む分散質とを含むシリカゾル。

(式(1)中、L~Lはそれぞれ炭素原子数2~7の炭化水素基を示し、R~Rはそれぞれ水素原子又はメチル基を示す。)
A silica sol containing a dispersion medium containing an epoxy compound (A) represented by the following formula (1) and a dispersoid containing silica particles (B) having an average particle size of 5 to 500 nm as determined by a dynamic light scattering method.

(In Formula (1), L 1 to L 3 each represent a hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms, and R 1 to R 3 each represent a hydrogen atom or a methyl group.)
式(1)のエポキシ化合物(A)は、L~Lがそれぞれ炭素原子数3~7の炭化水素基を有し液状のエポキシ化合物である請求項1に記載のシリカゾル。 2. The silica sol according to claim 1, wherein the epoxy compound (A) of formula (1) is a liquid epoxy compound in which each of L 1 to L 3 has a hydrocarbon group of 3 to 7 carbon atoms. シリカ粒子(B)はその表面にメトキシ基又はエトキシ基からなるアルコキシ基を含み、アルコキシ基が0.6~3.0個/nmの割合で結合しているものである請求項1又は請求項2に記載のシリカゾル。 The silica sol according to claim 1 or claim 2, wherein the silica particles (B) contain alkoxy groups consisting of methoxy groups or ethoxy groups on their surfaces, and the alkoxy groups are bonded at a ratio of 0.6 to 3.0/ nm2 . シリカ粒子(B)がケイ素原子に直結した有機基を有するシラン化合物である式(2)乃至式(4):

(式(2)中、Rはそれぞれアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、又はエポキシ基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、アミノ基、ウレイド基、もしくはシアノ基を有する有機基で且つSi-C結合によりケイ素原子と結合しているものであって、Rはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、aは1~3の整数を示し、
式(3)及び式(4)中、R及びRはそれぞれ炭素原子数1~3のアルキル基、又は炭素原子数6~30のアリール基で且つSi-C結合によりケイ素原子と結合しているものであり、R及びRはそれぞれアルコキシ基、アシルオキシ基、又はハロゲン基を示し、Yはアルキレン基、NH基、又は酸素原子を示し、bは1~3の整数であり、cは0又は1の整数であり、dは1~3の整数である。)
からなる群より選ばれる少なくとも1種のシラン化合物で被覆されたものである請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のシリカゾル。
Formulas (2) to (4) in which the silica particles (B) are silane compounds having an organic group directly bonded to a silicon atom:

(In the formula (2), each R 1 is an alkyl group, a halogenated alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an organic group having an epoxy group, (meth)acryloyl group, mercapto group, amino group, ureido group, or cyano group and is bonded to a silicon atom via a Si—C bond, each R 2 represents an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group, a represents an integer of 1 to 3,
In formulas (3) and (4), R 3 and R 5 are each an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms and are bonded to a silicon atom via a Si—C bond; R 4 and R 6 each represent an alkoxy group, an acyloxy group, or a halogen group; Y represents an alkylene group, an NH group, or an oxygen atom; b is an integer of 1 to 3; is. )
4. The silica sol according to any one of claims 1 to 3, which is coated with at least one silane compound selected from the group consisting of:
シリカ濃度が60質量%で50℃14日間保管後の粘度が、そのシリカゾルに用いられる分散媒のみの25℃の粘度の値に比べて1.0~30倍の範囲である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のシリカゾル。 The silica sol according to any one of claims 1 to 4, wherein the viscosity after storage for 14 days at 50°C at a silica concentration of 60% by mass is in the range of 1.0 to 30 times the value of the viscosity at 25°C of only the dispersion medium used for the silica sol. 分散媒が、更に式(1)以外の液状エポキシ化合物を含む請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のシリカゾル。 6. The silica sol according to any one of claims 1 to 5, wherein the dispersion medium further contains a liquid epoxy compound other than formula (1). 式(1)以外の液状エポキシが非シアヌル酸系液状エポキシ化合物である請求項6に記載のシリカゾル。 7. The silica sol according to claim 6, wherein the liquid epoxy other than formula (1) is a non-cyanuric acid liquid epoxy compound. 非シアヌル酸系液状エポキシ化合物が、ビスフェノール系エポキシ化合物、又は脂環式エポキシ化合物である請求項7に記載のシリカゾル。 The silica sol according to claim 7, wherein the non-cyanuric acid liquid epoxy compound is a bisphenol epoxy compound or an alicyclic epoxy compound. 更にアミン、アンモニア、無機アルカリ化合物、又は第4級アンモニウム化合物からなる塩基性物質を含有する請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のシリカゾル。 9. The silica sol according to any one of claims 1 to 8, further comprising a basic substance consisting of an amine, ammonia, an inorganic alkali compound, or a quaternary ammonium compound. 請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のシリカゾルと硬化剤とを含む硬化体形成組成物。 A cured body-forming composition comprising the silica sol according to any one of claims 1 to 9 and a curing agent. 硬化剤が酸無水物、アミン、又は酸発生剤である請求項10に記載の硬化体形成組成物。 11. The cured body-forming composition according to claim 10, wherein the curing agent is an acid anhydride, an amine, or an acid generator. 請求項10に記載の硬化体形成組成物による硬化体。 A cured product formed from the cured product-forming composition according to claim 10 . 下記(I)工程乃至(III)工程:
(I)工程:メタノール又はエタノールを分散媒とするシリカゾルを製造する工程(I)、
(II)工程:工程(I)で得られたシリカゾルと式(1)で示されるエポキシ化合物(A)とを混合してシリカゾルを得る工程(II)、
(III)工程:(II)工程で得られたシリカゾルからメタノール又はエタノールを除去する工程、を含む請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のシリカゾルの製造方法。
The following steps (I) to (III):
(I) step: step (I) of producing a silica sol using methanol or ethanol as a dispersion medium;
(II) step: step (II) of mixing the silica sol obtained in step (I) and epoxy compound (A) represented by formula (1) to obtain silica sol;
10. The method for producing a silica sol according to any one of claims 1 to 9, comprising a step (III): removing methanol or ethanol from the silica sol obtained in step (II).
工程(I)が、シリカゾルの分散媒がメタノール又はエタノールである時に、アミン、アンモニア、無機アルカリ化合物、又は第4級アンモニウム化合物から選ばれる塩基性物質を添加する工程を更に含む請求項13に記載のシリカゾルの製造方法。 The method for producing a silica sol according to claim 13, wherein step (I) further comprises adding a basic substance selected from amines, ammonia, inorganic alkaline compounds, or quaternary ammonium compounds when the dispersion medium of the silica sol is methanol or ethanol. 工程(I)が、シリカゾルの分散媒がメタノール又はエタノールである時に、シリカ粒子を式(2)乃至式(4)からなる群から選ばれた少なくとも1種のシラン化合物で被覆する工程を更に含む請求項13に記載のシリカゾルの製造方法。 The method for producing a silica sol according to claim 13, wherein step (I) further comprises a step of coating the silica particles with at least one silane compound selected from the group consisting of formulas (2) to (4) when the dispersion medium of the silica sol is methanol or ethanol. 工程(II)が、工程(I)で得られたシリカゾルと、式(1)で示されるエポキシ化合物(A)とを混合する前に、工程(I)で得られたシリカゾルをカルボニル構造、エーテル構造、若しくは炭素と炭素の結合構造を有する有機溶媒に溶媒置換する工程 を更に含む請求項13に記載のシリカゾルの製造方法。 14. The method for producing a silica sol according to claim 13, wherein step (II) further comprises a step of solvent-substituting the silica sol obtained in step (I) with an organic solvent having a carbonyl structure, an ether structure, or a carbon-carbon bonding structure before mixing the silica sol obtained in step (I) with the epoxy compound (A) represented by formula (1).
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