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JP3480552B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JP3480552B2
JP3480552B2 JP11991498A JP11991498A JP3480552B2 JP 3480552 B2 JP3480552 B2 JP 3480552B2 JP 11991498 A JP11991498 A JP 11991498A JP 11991498 A JP11991498 A JP 11991498A JP 3480552 B2 JP3480552 B2 JP 3480552B2
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Japan
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epoxy resin
hydrogenated
resin composition
aromatic
curing agent
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JP11991498A
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JPH11302508A (ja
Inventor
吉信 大沼
希機 三浦
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ジャパンエポキシレジン株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料用樹脂、液状
封止材、注型材料及び電気絶縁材料として有用な、耐候
性及び電気特性に優れた硬化物を与えるエポキシ樹脂組
成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂は耐熱性、接着性、耐水
性、機械的強度及び電気特性等に優れていることから、
様々の分野で使用されている。使用されているエポキシ
樹脂としては、ビスフェノールAのジグリシジルエーテ
ルやフェノールノボラツク型のエポキシ樹脂等の芳香族
エポキシ樹脂が一般的である。しかし、芳香族エポキシ
樹脂は耐侯性が悪いため、耐侯性を要求される用途には
水添ビスフェノールA等のアルコール類をエポキシ化し
て得られる脂環式エポキシ樹脂、又はシクロオレフィン
の過酢酸酸化により得られる3’,4’−エポキシシク
ロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサ
ンカルボキシレート等の脂環式エポキシ樹脂等が用いら
れている。
【0003】上記のアルコール類とエピクロルヒドリン
をルイス酸触媒の存在下、反応させて得られる脂環式エ
ポキシ樹脂は、耐侯性が改善されるものの、多量の望ま
しくない塩素原子を含む副生物を含有しているため、電
気・電子分野等の高純度が要求される用途には不向きで
ある。また、副反応が起こって分子量が大きくなるた
め、低粘度のエポキシ樹脂を得るのが難しい。一方、シ
クロオレフィンの過酢酸酸化によって得られる脂環式エ
ポキシ樹脂は、アミン系の硬化剤との反応性が悪く、硬
化に長時間を要する。また、そのエポキシ樹脂硬化物は
耐クラック性が著しく劣り、かつ樹脂中に含有するシク
ロヘキセン骨格により、紫外線により黄変する問題を有
している。
【0004】更に、芳香族エポキシ樹脂の芳香環をロジ
ウム又はルテニウムを活性炭に担持した触媒、又は均質
ルテニウム触媒の存在下、水素添加反応を行い、脂環式
エポキシ樹脂を得る製造方法が提案されている。(米国
特許第3,336,241号明細書、同4,847,3
94号明細書、特開平08−53370号公報参照)。
しかし、ロジウム又はルテニウムを活性炭(無定形炭
素)に担持した触媒を用いる方法は、触媒の活性が低い
ために芳香環の水素化率が低く、しかもかなりの量のエ
ポキシ基が水素化分解を受けるという問題がある。ま
た、均質ルテニウム触媒を用いる方法は、触媒の活性、
選択性は優れているが、高価なルテニウム触媒を生成物
から分離するのが難しく、かつ、得られるエポキシ樹脂
中に多量の塩素及び金属ルテニウムが残存するという問
題があるため、電気・電子材料用エポキシ樹脂として使
用することができない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、水素化触媒
が残存しておらずかつ非常に粘度の低いエポキシ樹脂と
エポキシ樹脂用硬化剤とを含有するエポキシ樹脂組成物
であり、エポキシ樹脂硬化物に特有の耐熱性を損なうこ
となく、耐候性に優れた硬化物を与えることができる
気絶縁材用エポキシ樹脂組成物を提供しようとするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の各発明
を包含する。 (1)下記一般式(1)
【化2】 (式中、nは0〜10の数を示す。)で表され、かつ該
式中のn=0の成分を40重量%以上含有する芳香族エ
ポキシ樹脂を水素化して得られ、E型回転粘度計で測定
した25℃における粘度が0.1〜0.45Pa・sの
範囲である水素化エポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂用硬
化剤を含有することを特徴とする電気絶縁材用エポキシ
樹脂組成物。
【0007】(2)前記水素化エポキシ樹脂100重量
部に対して、前記エポキシ樹脂用硬化剤が0.01〜2
00重量部の割合で配合されていることを特徴とする、
(1)項に記載の電気絶縁材用エポキシ樹脂組成物。 (3)前記水素化エポキシ樹脂は、前記一般式(1)で
表される芳香族エポキシ樹脂をエーテル系溶剤に溶解
し、ロジウム又はルテニウムをグラファイトに担持した
触媒の存在下、加圧下に水素化して得られた水素化エポ
キシ樹脂であることを特徴とする、(1)項又は(2)
項に記載の電気絶縁材用エポキシ樹脂組成物。
【0008】(4)前記水素化エポキシ樹脂は、前記一
般式(1)で表され、かつ該式中のn=0の成分を50
重量%以上含有する芳香族エポキシ樹脂を水素化して得
られ、E型回転粘度計で測定した25℃における粘度が
0.1〜0.45Pa・sの範囲にある水素化エポキシ
樹脂であることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれ
か1項に記載の電気絶縁材用エポキシ樹脂組成物。 (5)前記水素化エポキシ樹脂は、前記一般式(1)で
表される芳香族エポキシ樹脂の芳香環の水素化率が85
%以上である水素化エポキシ樹脂であることを特徴とす
る、(1)〜(4)のいずれか1項に記載の電気絶縁材
エポキシ樹脂糸組成物。
【0009】(6)前記エポキシ樹脂用硬化剤は、アミ
ン類、酸無水物類、多価フェノール類、イミダゾール
類、ブレンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、有機
酸ヒドラジッド類、ポリメルカプタン類及び有機ホスフ
ィン類から選ばれる化合物であることを特徴とする、
(1)〜(5)のいずれか1項に記載の電気絶縁材用
ポキシ樹脂組成物。 (7)前記エポキシ樹脂用硬化剤は、全硬化剤中に占め
る芳香環の含有率が10重量%以下であることを特徴と
する、(1)〜(6)のいずれか1項に記載の電気絶縁
材用エポキシ樹脂組成物。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のエポキシ樹脂組成物に使
用される前記水素化エポキシ樹脂は、前記一般式(1)
で表され、かつ該一般式におけるnが0である成分を4
0重量%以上含有する芳香族エポキシ樹脂を水素化反応
に付して得られる、E型回転粘度計で測定した25℃に
おける粘度が0.1〜0.45Pa・sの範囲である水
素化エポキシ樹脂である。
【0011】本発明の水素化エポキシ樹脂の原料である
前記一般式(1)で表される芳香族エポキシ樹脂は、一
般式(2)
【化3】 (式中、nは0〜10の数を示す。)のフェノール樹脂
とエピハロヒドリンとを塩基によって反応させる公知の
方法により得ることができる。
【0012】本発明のエポキシ樹脂組成物に使用される
水素化エポキシ樹脂は、前記一般式(1)で示される芳
香族エポキシ樹脂を、触媒の存在下に、加圧条件で選択
的に水素化反応を行うことにより得られる。水素化エポ
キシ樹脂を製造する水素化反応は、前記一般式(1)で
表される芳香族エポキシ樹脂をテトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル系の有機溶剤を用いて、ロジウム
又はルテニウムをグラファイト(六方晶結晶の黒鉛)に
担持した触媒の存在下、芳香環を選択的に水素化する反
応である。
【0013】触媒担体としてのグラファイトは、表面積
が10m2 /g以上、400m2 /g以下の範囲のもの
が使用される。反応は、圧力1〜30MPa、温度30
〜150℃、反応時間1〜20時間の範囲内で行われ
る。反応終了後、触媒を濾過により除去し、減圧でエー
テル系有機溶剤が実質的に無くなるまで留去すると水素
化エポキシ樹脂が得られる。
【0014】上記のように製造される水素化エポキシ樹
脂は、その粘度が0.45Pa・sを越えると、エポキ
シ樹脂組成物の粘度も上昇し、低粘度が要求される電気
絶縁材用用途に使用できなくなるため好ましくない。芳
香族エポキシ樹脂中のn=0成分が50重量%以上のエ
ポキシ樹脂を原料として用いて水素化すると、得られる
水素化エポキシ樹脂がより低粘度、すなわち0.1〜
0.45Pa・sの範囲になるため好ましい。
【0015】芳香環の水素化率は、芳香環がシクロ環に
変化した割合であり、核磁気共鳴分析により求めること
ができる。水素化率は85%以上であることが好まし
い。芳香環の水素化率が85%未満であると、エポキシ
樹脂硬化物の耐候性が極端に低下するため好ましくな
い。
【0016】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記一般
式(1)のエポキシ樹脂を水素化して得られる水素化エ
ポキシ樹脂にエポキシ樹脂用硬化剤を添加して得られ
る。使用されるエポキシ樹脂用硬化剤は、一般のエポキ
シ樹脂用硬化剤として使用されるものであり、たとえ
ば、つぎのような化合物が挙げられる。
【0017】アミン類;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、N−ア
ミノエチルピペラジン、イソホロンジアミン、ビス(4
−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチ
ル)シクロヘキサン、m−キシリレンジアミン、3,9
−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テ
トラスピロ[5,5]ウンデカン等の脂肪族及び脂環式
アミン類、ポリアミド類、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
等の芳香族アミン類、ベンジルジメチルアミン、2,
4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、
1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−
7、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−7
等の3級アミン類及びその塩類。
【0018】酸無水物類;無水フタル酸、無水トリメリ
ット酸、無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類、無
水テトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタ
ル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒ
ドロフタル酸、無水メチルエンドメチレンテトラヒドロ
フタル酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリアルキル
テトラヒドロフタル酸等の脂環式カルボン酸無水物類。
【0019】多価フェノール類;カテコール、レゾルシ
ン、ハイドロキノン、ビスフェノールF、ビスフェノー
ルA、ビスフェノールS、ビフェノール、フェノールノ
ボラック類、クレゾールノボラツク類、ビスフェノール
Aノボラツク類等の2価フェノールのノボラック化物
類、トリスヒドロキシフェニルメタン類、アラルキルポ
リフェノール類、ジシクロペンタジエンポリフェノール
類等。
【0020】その他;2−メチルイミダゾール、2−エ
チル−4−イミダゾール及び2−フェニルイミダゾール
等のイミダゾール系化合物及びその塩類、アミンのBF
3 錯体化合物、脂肪族スルホニウム塩及び芳香族スルホ
ニウム塩等のブレンステッド酸塩類、ジシアンジアミド
類、アジピン酸ジヒドラジツド及びフタル酸ジヒドラジ
ッド等の有機酸ヒドラジッド類、ポリメルカプタン類、
トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物類
等。これらのエポキシ樹脂用硬化剤は、単独で使用して
もよいが、2種以上を併用して使用することも可能であ
る。
【0021】上記したエポキシ樹脂用硬化剤を耐候性が
要求される用途に使用する時は、全硬化剤中に占める芳
香環の含有率が10重量%以下であるような組成にする
のが好ましい。芳香環の含有率が10重量%を越える
と、エポキシ硬化物の黄変が生起するため好ましくな
い。
【0022】水素化エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂用硬
化剤の配合割合は、水素化エポキシ樹脂100重量部に
対して、エポキシ樹脂用硬化剤が0.01〜200重量
部、好ましくは、0.1〜150重量部の範囲内であ
る。この配合割合の範囲を外れると、エポキシ樹脂硬化
物の耐熱性及び耐湿性のバランスが悪くなるため好まし
くない。
【0023】本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じて次の成分を添加配合することができる。粉末状の
補強剤や充填剤、たとえば酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウムなどの金属炭酸塩、ケイソウ土粉、塩基性ケイ
酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シリカ、溶融シリ
カ、結晶シリカなどのケイ素化合物、水酸化アルミニウ
ムなどの金属水酸化物、その他、カオリン、マイカ、石
英粉末、グラファイト、二硫化モリブデン等、さらに繊
維質の補強剤や充填剤、たとえばガラス繊維、セラミツ
ク繊維、カーボンファイバー、アルミナ繊維、炭化ケイ
素繊維、ボロン繊維、ポリエステル繊維及びポリアミド
繊維等である。これらはエポキシ樹脂と硬化剤の和の1
00重量部に対して、10〜900重量部の割合で配合
される。
【0024】着色剤、顔料、難燃剤、たとえば二酸化チ
タン、鉄黒、モリブデン赤、紺青、群青、カドミウム
黄、カドミウム赤、三酸化アンチモン、赤燐、ブロム化
合物及びトリフェニルホスフェイト等である。これらは
エポキシ樹脂と硬化剤の和の100重量部に対して、
0.1〜20重量部の割合で配合される。
【0025】さらに、最終的な塗膜、接着層、成形品な
どにおける樹脂の性質を改善する目的で種々の硬化性モ
ノマー、オリゴマー及び合成樹脂などを配合することが
できる。たとえば、モノエポキシ等のエポキシ樹脂用希
釈剤、フェノール樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、
フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコー
ン樹脂、ポリエステル樹脂等の1種又は2種以上の組み
合わせを挙げることかできる。これらの樹脂類の配合割
合は、本発明の樹脂組成物の本来の性質を損なわない範
囲の量、すなわちエポキシ樹脂と硬化剤の和の100重
量部に対して、50重量部以下が好ましい。
【0026】本発明のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬
化剤及び任意成分の配合手段としては、加熱溶融混合、
ロール、ニーダーによる溶融混練、適当な有機溶剤を用
いての湿式混合及び乾式混合等が挙げられる。
【0027】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を
さらに詳しく説明する。なお、各例中の部は重量部を意
味する。 製造例1: 攪拌機及び温度計を備えた500ミリットルのオートク
レーブ内にエピコート807(油化シェルエポキシ社商
品名;ビスフェノールFのジグリシジルエーテル、エポ
キシ当量;170g/eq.、n=0成分78.6%)
を100g、テトラヒドロフランを100g及び、5重
量%ロジウム/95重量%グラファイト(グラファイト
の表面積:130m2 /g)触媒0.5gを仕込み、水
素圧力7MPa、温度50℃、攪拌数500〜800r
pmの条件を保持しながら、3時間還元反応を行った。
反応終了後、冷却し、触媒を濾別した後、テトラヒドロ
フランをエバポレーターにて減圧下、温度50℃で留去
させて、無色透明液体の水素化エポキシ樹脂97.7g
を得た。この水素化エポキシ樹脂の、E型粘度計より求
めた25℃での粘度は0.45Pa・s、過塩素酸滴定
法により求めたエポキシ基の損失率は4.3%、核磁気
共鳴分析により求めた芳香環の水素化率は、99%であ
った。
【0028】製造例2: 芳香族エポキシ樹脂をエピコート806(油化シェルエ
ポキシ社商品名;ビスフェノールFのジグリシジルエー
テル、エポキシ当量;160g/eq.、n=0成分8
5.8%)に変える以外は、上記製造例1と同様の操作
を行い、水素化エポキシ樹脂98.2gを得た。この水
素化エポキシ樹脂の25℃での粘度は0.26Pa・
s、エポキシ基の損失率は3.7%、芳香環の水素化率
は、ほぼ100%であった。
【0029】比較製造例1: 芳香族エポキシ樹脂をエピコート154(n=0成分1
9%)100gに変える以外は、製造例1と同様の操作
を行い、水素化エポキシ樹脂94.3gを得た。この水
素化エポキシ樹脂の25℃での粘度は19.3Pa・
s、エポキシ基の損失率は8.5%、芳香環の水素化率
は、95%であった。
【0030】比較製造例2: 水素化触媒をルテニウムトリクロロヒドラートとマグネ
シウム粉末から得られた、均質ルテニウム触媒のテトラ
ヒドトフラン溶液50g及び反応時間を8時間に変える
以外は、製造例1と同様の操作を行い、水素化エポキシ
樹脂91.9gを得た。この水素化エポキシ樹脂の25
℃での粘度は0.58Pa・s、エポキシ基の損失率は
8.3%、芳香環の水素化率は、98%であった。ま
た、反応溶液中の水素化触媒が非常に微細なため、濾過
に長時間を要した。更に、得られた水素化エポキシ樹脂
は、触媒を完全に濾過して除くことができなかったため
か、薄褐色に着色した。
【0031】実施例1: 製造例1により得られた水素化エポキシ樹脂100部及
び無水メチルヘキサヒドロフタル酸(MH700;新日
本理化社商品名)90部を温度70℃で混合し、脱泡
後、均一な溶液とし、1,5−ジアザビシクロ(5,
4,0)ウンデセンー7とオクチル酸の塩(SA10
2;サンアプロ社商品名)1部を添加し、攪拌混合して
エポキシ樹脂組成物を得た。次いで、上記組成物を型内
に流し込み、100℃で4時間、さらに150℃で6時
間オーブン中にて硬化を行い硬化物を得た。この硬化物
の物性値を表1に示す。
【0032】実施例2及び比較例1: エポキシ樹脂を製造例2及び比較製造例1により得られ
た水素化エポキシ樹脂100部に変える以外は、実施例
1と同様の操作を行って組成物を得、硬化物を得た。こ
の硬化物の物性値を表1に示す。
【0033】実施例4: 製造例1により得られた水素化エポキシ樹脂100部及
びイソホロンジアミン(IPDA)24部を室温で混合
し、脱泡後、均一な溶液とし、エポキシ樹脂組成物を得
た。次いで、上記組成物を型内に流し込み、80℃で2
時間、さらに120℃で2時間オーブン中にて硬化を行
って硬化物を得た。この硬化物の物性値を表2に示す。
【0034】実施例5及び比較例2: エポキシ樹脂を製造例2により得られた水素化エポキシ
樹脂に、またイソホロンジアミン24部をエピコート8
07、100部に変える以外は、実施例4と同様の操作
を行って組成物を得、硬化物を得た。この硬化物の物性
値を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】本発明における、従来に無い低粘度の液
状水素化エポキシ樹脂を硬化剤で硬化させたエポキシ樹
脂硬化物は、耐候性、耐熱性及び耐湿性をバランス良く
備えた硬化物であるので、広範な用途に応用展開が可能
であり、特に、液状半導体封止剤及び電気絶縁材等の電
気・電子分野の用途において有利に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−199645(JP,A) 特開 平8−53370(JP,A) 特開 平6−263676(JP,A) 特開 平9−291085(JP,A) 特開 昭56−76448(JP,A) 特開 平10−204002(JP,A) 米国特許3336241(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/26 C08G 59/32

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 (式中、nは0〜10の数を示す。)で表され、かつ該
    式中のn=0の成分を40重量%以上含有する芳香族エ
    ポキシ樹脂を水素化して得られる、E型回転粘度計で測
    定した25℃における粘度が0.1〜0.45Pa・s
    の範囲である水素化エポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂用
    硬化剤を含有することを特徴とする電気絶縁材用エポキ
    シ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 前記水素化エポキシ樹脂100重量部に
    対して、前記エポキシ樹脂用硬化剤が0.01〜200
    重量部の割合で配合されていることを特徴とする、請求
    項1記載の電気絶縁材用エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 前記水素化エポキシ樹脂は、前記一般式
    (1)で表される芳香族エポキシ樹脂をエーテル系溶剤
    に溶解し、ロジウム又はルテニウムをグラファイトに担
    持した触媒の存在下、加圧下に水素化して得られた水素
    化エポキシ樹脂であることを特徴とする、請求項1又は
    2に記載の電気絶縁材用エポキシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 前記水素化エポキシ樹脂は、前記一般式
    (1)で表され、かつ該式中のn=0の成分を50重量
    %以上含有する芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られ
    る、E型回転粘度計で測定した25℃における粘度が
    0.1〜0.45Pa・sの範囲にある水素化エポキシ
    樹脂であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか
    1項に記載の電気絶縁材用エポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 前記水素化エポキシ樹脂は、前記一般式
    (1)で表される芳香族エポキシ樹脂の芳香環の水素化
    率が85%以上である水素化エポキシ樹脂であることを
    特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気
    絶縁材用エポキシ樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 前記エポキシ樹脂用硬化剤は、アミン
    類、酸無水物類、多価フェノール類、イミダゾール類、
    ブレンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、有機酸ヒ
    ドラジッド類、ポリメルカプタン類及び有機ホスフィン
    類から選ばれる化合物であることを特徴とする、請求項
    1〜5のいずれか1項に記載の電気絶縁材用エポキシ樹
    脂組成物。
  7. 【請求項7】 前記エポキシ樹脂用硬化剤は、全硬化剤
    中に占める芳香環の含有率が10重量%以下であること
    を特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の
    気絶縁材用エポキシ樹脂組成物。
JP11991498A 1998-04-15 1998-04-15 エポキシ樹脂組成物 Expired - Lifetime JP3480552B2 (ja)

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