(57)【要約】【課題】積層、成形、注型、接着等の用途において、硬化性に優れるとともに、高耐熱性、機械強度、高熱伝導性及び熱分解安定性等にも優れた硬化物を与える電気・電子部品類の封止材料、高放熱シート等の回路基板材料に有用なエポキシ樹脂組成物、その硬化物を提供すること、及びそれに使用されるエポキシ樹脂を提供する。【解決手段】  下記一般式（１）で表され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量（Ｍｗ）がｎ＝０成分を除いた値で１，０００〜５，０００であって、ｎ＝０成分が面積％で全体の３０％以下であるエポキシ樹脂、及びこのエポキシ樹脂と硬化剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物。2015003972.tif 000009（ここで、ｎは０〜２０の数を示す。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）
【化１】
2015003972.tif 000007
（ここで、ｎは０〜２０の数を示す。）
で表されるエポキシ樹脂において、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量（Ｍｗ）がｎ＝０成分を除いた値で１，０００〜５，０００であって、ｎ＝０成分が面積％で全体の３０％以下であることを特徴とするエポキシ樹脂。
【請求項２】
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した面積％でｎ＝０成分が１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂。
【請求項３】
ビフェノール化合物と芳香族縮合剤とをビフェノール化合物１モルに対して、芳香族縮合剤０．１〜０．５５モルを反応させることにより、下記一般式（ａ）で表される多価ヒドロキシ樹脂を得て、これとエピクロロヒドリンを反応させてエポキシ樹脂とすることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
【化２】
2015003972.tif 000008
（ここで、ｎは０〜２０の数を示す。）
【請求項４】
多価ヒドロキシ樹脂を得た後、ｎ＝０成分を除去する工程を設け、その後エピクロロヒドリンと反応させることを特徴とする請求項３に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
【請求項５】
エポキシ樹脂とした後、ｎ＝０成分を除去する工程を設けることを特徴とする請求項３に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂、及び硬化剤を必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【請求項７】
エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を必須成分とするエポキシ樹脂組成物であり、無機充填材の一部又は全部として、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の無機充填材を使用することを特徴とする請求項６に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項８】
エポキシ樹脂組成物が、溶剤に溶解又は懸濁させた状態であることを特徴とする請求項６又は７に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を繊維状の基材と複合させたことを特徴とするプリプレグ。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させたことを特徴とするエポキシ樹脂硬化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化性、高耐熱性、機械強度、高熱伝導性及び熱分解安定性に優れるエポキシ樹脂組成物、硬化物及びそれに使用されるエポキシ樹脂に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ樹脂は工業的に幅広い用途で使用されてきているが、その要求性能は近年ますます高度化している。その中で、高熱伝導性に優れたエポキシ樹脂組成物としては、メソゲン構造を有するエポキシ樹脂を用いたものが知られており、例えば、特許文献１には、ビフェノール型エポキシ樹脂と多価フェノール樹脂硬化剤を必須成分としたエポキシ樹脂組成物が示され、高温下での安定性と強度に優れ、接着、注型、封止、成型、積層等の広い分野で使用できることが開示されている。また、特許文献２には、屈曲鎖で連結された二つのメソゲン構造を分子内に有するエポキシ化合物の開示がある。さらに、特許文献３には、メソゲン基を有するエポキシ化合物を含む樹脂組成物の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９００５２号公報
【特許文献２】特開平９−１１８６７３号公報
【特許文献３】特開平１１−３２３１６２号公報
【特許文献４】特開平４−２５５７１４号公報
【特許文献５】特開平１０−２９２０３２号公報
【特許文献６】ＷＯ２０１１/０７４５１７号公報
【０００４】
しかし、このようなメソゲン構造を有するエポキシ樹脂は融点が高く、混合処理を行う場合、高融点成分が溶解し難く溶け残りを生じるため、硬化性や耐熱性が低下する問題があった。また、このようなエポキシ樹脂を硬化剤と均一に混合するには、高温が必要である。高温では、エポキシ樹脂の硬化反応が急速に進みゲル化時間が短くなるため、混合処理は厳しく制限され取り扱いが難しいという問題があった。そして、その欠点を補うために溶解性の第３成分を添加すると、樹脂の融点が低下して均一混合しやすくなるが、その硬化物は熱伝導率が低下するという問題を生じた。
【０００５】
一方、特許文献４、５には、ビフェノールアラルキル型エポキシ樹脂及びその樹脂組成物が開示されており、耐熱性、耐湿性、機械的特性等に優れることが記載されているが、低応力性や熱伝導性に着目したものもなかった。特許文献６には、ビフェニル環を有するアラルキル型エポキシ樹脂とそれを含む組成物が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、積層、成形、注型、接着等の用途において、硬化性に優れるとともに、高耐熱性、機械強度、高熱伝導性及び熱分解安定性等にも優れた硬化物を与える電気・電子部品類の封止材料、高放熱シート等の回路基板材料に有用なエポキシ樹脂組成物を提供すること、及びその硬化物を提供することにある。また、他の目的はこのエポキシ樹脂組成物に使用されるエポキシ樹脂を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂において、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した重量平均分子量（Ｍｗ）がｎ＝０成分を除いた値で１，０００〜５，０００であって、ｎ＝０成分が面積％で全体の３０％以下であることを特徴とするエポキシ樹脂である。
【化１】
2015003972.tif 000002
（ここで、ｎは０〜２０の数を示す。）
【０００８】
また、本発明は、ビフェノール化合物と芳香族縮合剤とをビフェノール化合物１モルに対して、芳香族縮合剤０．１〜０．５５モルを反応させることにより、下記一般式（ａ）で表される多価ヒドロキシ樹脂を得て、これとエピクロロヒドリンとを反応させることを特徴とする上記のエポキシ樹脂の製造方法である。
【化２】
2015003972.tif 000003
（ここで、ｎは０〜２０の数を示す。）
【０００９】
さらに、本発明は上記のエポキシ樹脂、及び硬化剤を必須成分とすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。このエポキシ樹脂組成物は、無機充填材を必須成分として含むことができ、この場合の無機充填材の一部又は全部として、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の無機充填材を使用することができる。また、このエポキシ樹脂組成物は、溶剤に溶解又は懸濁させた状態とすることにより用途が広がる。
【００１０】
更に、本発明は上記のエポキシ樹脂組成物を繊維状の基材と複合させたことを特徴とするプリプレグである。また、本発明は上記のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエポキシ樹脂を配合したエポキシ樹脂組成物を加熱硬化させれば、エポキシ樹脂硬化物とすることができ、この硬化物は硬化性、高耐熱性、機械強度、高熱伝導性及び熱分解安定性等の点で優れたものを与え、電気・電子部品類の封止材料、高放熱シート等の回路基板材料等の用途に好適に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のエポキシ樹脂ＡのＧＰＣチャートである。
【図２】本発明のエポキシ樹脂ＢのＧＰＣチャートである。
【図３】比較のためのエポキシ樹脂ＣのＧＰＣチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のエポキシ樹脂は、一般式（１）で表される。式中、ｎは０〜２０の数を示す。ｎの平均値（数平均）としては、ＧＰＣで測定した重量平均分子量（Ｍｗ）がｎ＝０成分を除いた値で１，０００〜５，０００であって、ｎ＝０成分がＧＰＣの面積％で全体の３０％以下であることを満足する範囲であるが、好ましくは全体として１〜６の範囲である。そして、ｎ＝０成分の含有量は１〜２０％が好ましく、上記Ｍｗは２０００〜４５００が好ましい。
【００１４】
上記エポキシ樹脂は、上記一般式（ａ）で表される多価ヒドロキシ樹脂とエピクロロヒドリンとを反応させることにより製造することができる。しかし、この反応方法に限らない。そして、この多価ヒドロキシ樹脂は、有利にはビフェノール類と芳香族縮合剤とを反応させることにより製造することができる。具体的には、ビフェノール化合物と芳香族縮合剤とをビフェノール化合物１モルに対して、芳香族縮合剤０．１〜０．５５モルを反応させることにより、上記一般式（ａ）で表される多価ヒドロキシ樹脂を得て、これとエピクロロヒドリンとを反応させる方法である。なお、一般式（ａ）において、ｎは一般式（２）と同意である。
【００１５】
多価ヒドロキシ樹脂の合成原料のビフェノール類としては、４，４'−ジヒドロキシビフェニルが適する。
【００１６】
芳香族縮合剤としては、キシリレン系縮合剤としてｐ−キシリレングリコール、α，α'−ジメトキシ−ｐ−キシレン、α，α'−ジエトキシ−ｐ−キシレン、α，α'−ジイソプロポキシ−ｐ−キシレン、α，α'−ジブトキシ−ｐ−キシレン、１，４−ジ（α−ヒドロキシエチル）ベンゼン、１，４−ジ（α−メトキシエチル）ベンゼン、１，４−ジ（α−エトキシエチル）ベンゼン、１，４−ジ（α−イソプロポキシエチル）ベンゼン、１，４−ジ（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ベンゼン、１，４−ジ（２−メトキシ−２−プロピル）ベンゼン、１，４−ジ（２−エトキシ−２−プロピル）ベンゼン、１，４−ジ（２−イソプロポキシ−２−プロピル）ベンゼン等のジアルコキシ化合物やｐ−ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
【００１７】
その他にｏ−ジビニルベンゼン、ｐ−ジビニルベンゼン、ｍ−ジビニルベンゼン等のジビニル化合物などが芳香族縮合剤として挙げられる。
【００１８】
ビフェノール類と芳香族縮合剤との反応には、芳香族縮合剤に対して過剰量の二官能フェノール性化合物を使用する。芳香族縮合剤の使用量は、ビフェノール類１モルに対し０．１〜０．５５モルである。また、後工程によりｎ＝０成分を取り除かない場合の芳香族縮合剤の使用量は０．３５〜０．５５モルが好ましい。後工程により、ｎ＝０成分を取り除く場合では、０．２〜０．５５モルであり、好ましくは０．３〜０．５モルである。モル比と芳香族縮合剤の使用量が０．５５モルより多いとｎ＝０成分の生成は少なくなるが分子量自体が高くなり、樹脂の軟化点、溶融粘度が高くなるため成形作業性に支障をきたし、０．１モルより少ないと反応終了後、過剰のビフェノール類の除く量が多くなり、工業的に好ましくない。このモル比（芳香族縮合剤／ビフェノール類）を上記範囲内で大きくするとｎの平均値は大きくなり、ｎ＝０成分含有量は低下するので、このモル比を調整することにより、ｎ又はＭｗを制御することができる。更に、上記のように後工程により、ｎ＝０成分を取り除くことによって、ｎ＝０成分含有量を大きく制御することができる。
【００１９】
通常、この反応は、公知の無機酸、有機酸等の酸触媒の存在下に行う。このような酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、燐酸等の鉱酸や、ギ酸、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸や、活性白土、シリカ−アルミナ、ゼオライト等の固体酸などが挙げられる。
【００２０】
通常、この反応は１０〜２５０℃で１〜２０時間行う。さらに、反応の際に溶剤として、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジグライム、トリグライム等のアルコール類や、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族化合物などを使用することがよく、これらの中でエチルセロソルブ、ジグライム、トリグライムなどが特に好ましい。反応終了後、得られた多価ヒドロキシ樹脂は、減圧留去、水洗又は貧溶剤中での再沈殿等の方法により溶剤を除去してもよいが、溶剤を残したままエポキシ化反応の原料として用いてもよい。
【００２１】
また、反応終了後、得られた多価ヒドロキシ樹脂は、ｎ＝０成分を除去する工程に付すことが好ましい。この工程では、例えば、ｎ＝０成分を溶解せず、ｎ＝１以上の高分子量成分を溶解する貧溶剤を使用し、ろ過等の方法によりｎ＝０成分を除去することが好ましい。貧溶剤としてはｎ＝０成分をほとんど溶解しないものであれば特に限定されないが、例えばエチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジグライム、トリグライム等のアルコール類や、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族化合物の良溶剤にアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類を混合したものが好ましく使用できる。この工程では、ｎ＝０成分含有量を大きく低減することが可能であるが、ｎ＝０成分含有量は１〜２０％が好ましく、より好ましくは２〜１０％程度とすることが、有利である。
【００２２】
ｎ＝０成分の除去工程は、エポキシ化後においても行うことができる。エポキシ化後に行う除去工程は、上記工程と同様にして、貧溶剤を使用し、ろ過等の方法によりｎ＝０成分を除去することが好ましい。この場合の貧溶剤は、エポキシ樹脂は多価ヒドロキシ樹脂に比べて溶解性が高いので、より溶解性の劣るものが望ましいといえる。貧溶剤としてはｎ＝０成分をほとんど溶解しないものであれば特に限定されないが、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類が好ましい。
【００２３】
本発明のエポキシ樹脂は、上記多価ヒドロキシ樹脂とエピクロルヒドリンとを反応させることにより製造することができる。この反応は、通常のエポキシ化反応と同様に行うことができる。例えば、多価ヒドロキシ樹脂を過剰のエピクロルヒドリンに溶解した後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下に５０〜１５０℃、好ましくは６０〜１２０℃で１〜１０時間反応させる方法が挙げられる。この際、アルカリ金属水酸化物の使用量は、多価ヒドロキシ化合物中の水酸基１モルに対し、０．８〜１．２モル、好ましくは０．９〜１．０モルである。また、エピクロルヒドリンは多価ヒドロキシ樹脂中の水酸基に対して過剰に用いられるが、通常多価ヒドロキシ化合物中の水酸基１モルに対し、１．５〜１５モル、好ましくは２〜８モルである。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、濾過し、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去することにより、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を得ることができる。なお、エポキシ化する際に、生成したエポキシ化合物のエポキシ基が開環、縮合してオリゴマー化したエポキシ化合物が少量副生する場合が、かかるエポキシ化合物が存在しても差し支えない。
【００２４】
また、このエポキシ樹脂の軟化点又は融点は、エポキシ樹脂原料である多価ヒドロキシ樹脂を合成する際のビフェノール類と架橋剤のモル比を変えることにより容易に調整可能であるが、エポキシ樹脂組成物の混合処理する際の高融点成分の溶け残りによる物性低下を抑制する観点より、その軟化点又は融点は１３０℃以下が好ましく、さらに好ましくは１２０℃以下である。これより軟化点又は融点が高い場合、硬化性や耐熱性等の物性低下を生じる傾向にある。本発明のエポキシ樹脂は、ｎ＝０成分が少なく、しかもＭｗが低いため、これを使用したエポキシ樹脂組成物から得られる硬化物の特性が向上する。
【００２５】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記の本発明のエポキシ樹脂と、硬化剤を必須成分とする。有利には、これらと無機充填材を必須成分とする。
【００２６】
本発明のエポキシ樹脂組成物に配合する硬化剤としては、半導体封止材等の高い電気絶縁性が要求される分野においては、多価フェノール類を硬化剤として用いることが好ましい。以下に、硬化剤の具体例を示す。
【００２７】
多価フェノール類としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フルオレンビスフェノール、ハイドロキノン、レゾルシン、カテコール、ビフェノール類、ナフタレンジオール類等の２価のフェノール類、更にはトリス−（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、フェノールノボラック、ｏ−クレゾールノボラック、ナフトールノボラック、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂等に代表される３価以上のフェノール類、更にはフェノール類、ナフトール類又は、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フルオレンビスフェノール、４，４' −ビフェノール、２，２'−ビフェノール、ハイドロキノン、レゾルシン、カテコール、ナフタレンジオール類等の２価のフェノール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−キシリレングリコール、ｐ−キシリレングリコールジメチルエーテル、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジメトキシメチルビフェニル類、ジビニルビフェニル、ジイソプロペニルビフェニル類等の架橋剤との反応により合成される多価フェノール性化合物、フェノール類とビスクロロメチルビフェニル等から得られるビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、ナフトール類とパラキシリレンジクロライド等から合成されるナフトールアラルキル樹脂類等が挙げられる。
【００２８】
また、他の硬化剤成分も使用でき、例えば、ジシアンジアミド、酸無水物類、芳香族及び脂肪族アミン類等が使用できる。本発明のエポキシ樹脂組成物には、これら硬化剤の１種又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２９】
硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂中のエポキシ基と硬化剤の官能基（多価フェノール類の場合は水酸基）との当量バランスを考慮して配合する。エポキシ樹脂及び硬化剤の当量比は、通常、０．２から５．０の範囲であり、好ましくは０．５から２．０の範囲であり、さらに好ましくは０．８〜１．５の範囲である。これより大きくても小さくても、エポキシ樹脂組成物の硬化性が低下するとともに、硬化物の耐熱性、力学強度等が低下する。
【００３０】
また、このエポキシ樹脂組成物中には、エポキシ樹脂成分として、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂以外に別種のエポキシ樹脂を配合してもよい。この場合の別種のエポキシ樹脂としては、分子中にエポキシ基を２個以上有する通常のエポキシ樹脂はすべて使用できる。例を挙げれば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フルオレンビスフェノール、４，４' −ビフェノール、３，３'，５，５'−テトラメチル−４，４'−ジヒドロキシビフェニル、レゾルシン、ナフタレンジオール類等の２価のフェノール類のエポキシ化物、トリス−（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、フェノールノボラック、ｏ−クレゾールノボラック等の３価以上のフェノール類のエポキシ化物、ジシクロペンタジエンとフェノール類から得られる共縮合樹脂のエポキシ化物、クレゾール類とホルムアルデヒドとアルコキシ基置換ナフタレン類から得られる共縮合樹脂のエポキシ化物、フェノール類とパラキシリレンジクロライド等から得られるフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化物、フェノール類とビスクロロメチルビフェニル等から得られるビフェニルアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、ナフトール類とパラキシリレンジクロライド等から合成されるナフトールアラルキル樹脂類のエポキシ化物等がある。これらのエポキシ樹脂は、１種又は２種以上を混合して用いることができる。そして、エポキシ樹脂全体中の本発明のエポキシ樹脂の配合量は、５〜１００ｗｔ％、好ましくは６０〜１００ｗｔ％の範囲であることがよく、別種のエポキシ樹脂の配合量は、０〜４０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。
【００３１】
更には、硬化物の応力を低減させる目的で、エポキシ樹脂組成物中に架橋弾性体を含有することもできる。架橋弾性体を配合すると、硬化物の熱衝撃テストにおけるパッケージクラックの発生を著しく少なくすることが可能である。
【００３２】
架橋弾性体の含有量は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、３〜３０重量部の範囲がよいが、好ましくは５〜２０重量部であり、より好ましくは５〜１５重量部である。これより小さいと低弾性が十分に発揮されない。また反対にこれより大きくなると、硬化物のＴｇが低くなるとともに、流動性が低くなり成形加工性に劣る傾向にある。
【００３３】
架橋弾性体としては、公知のものを用いることができるが、エポキシ樹脂との相溶性向上の観点から、スチレン系ゴム、アクリル系ゴムを用いることが好ましい。
【００３４】
無機充填材を必須成分として配合する場合、無機充填材としては、例えば、球状あるいは、破砕状の溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末、アルミナ粉末、ガラス粉末、又はマイカ、タルク、炭酸カルシウム、アルミナ、水和アルミナ等が挙げられ、半導体封止材に用いる場合の好ましい配合量は７０重量％以上であり、更に好ましくは８０重量％以上である。無機充填材の形状、粒径には制限はないが、球状、破砕状、扁平状、繊維状等が使用でき、その粒径又は長径は１〜１０００μｍの範囲が好ましい。プリプレグとする場合の繊維状基材の繊維長は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、これに配合される無機充填材の量は、１０〜７０重量％の範囲であることが好ましい。
【００３５】
無機充填材は、より高い熱伝導率を付与する目的で、熱伝導率が高いものほど好ましい。好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。そして、無機充填材の少なくとも一部、好ましくは５０ｗｔ％以上が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する。そして、無機充填材全体としての平均の熱伝導率が、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、及び５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の順に好ましさが向上する。
【００３６】
この様な熱伝導率を有する無機充填材の例としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化チタン、酸化亜鉛、炭化タングステン、アルミナ、酸化マグネシウム等の無機粉末充填材等が挙げられる。
【００３７】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記必須成分の他に、他の添加剤を加えることができる。
【００３８】
本発明のエポキシ樹脂組成物中には、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテル、ポリウレタン、石油樹脂、インデン樹脂、インデン・クマロン樹脂、フェノキシ樹脂等のオリゴマー又は高分子化合物を他の改質剤等として適宜配合してもよい。添加量は、通常、エポキシ樹脂１００重量部に対して、２〜３０重量部の範囲である。
【００３９】
また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、顔料、難然剤、揺変性付与剤、カップリング剤、流動性向上剤等の添加剤を配合できる。
【００４０】
顔料としては、有機系又は、無機系の体質顔料、鱗片状顔料等がある。揺変性付与剤としては、シリコン系、ヒマシ油系、脂肪族アマイドワックス、酸化ポリエチレンワックス、有機ベントナイト系等を挙げることができる。
【００４１】
更に、本発明のエポキシ樹脂組成物には必要に応じて硬化促進剤を用いることができる。例を挙げれば、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ルイス酸等があり、具体的には、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなどの三級アミン、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−へプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフイン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレートなどのテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩などがある。添加量としては、通常、エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．２〜５重量部の範囲である。
【００４２】
更に必要に応じて、本発明の樹脂組成物には、カルナバワックス、ＯＰワックス等の離型剤、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、ステアリン酸カルシウム等の滑剤等を使用できる。
【００４３】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、有機溶剤に一部又は全部を溶解させたワニス状態（ワニスという。）として有利に使用することができる。無機充填材等の溶剤不溶分を含む場合は、それを溶解させる必要はないが、懸濁状態にして、可級的に均一の溶液とすることが望ましい。樹脂組成物中の、エポキシ樹脂と硬化剤はその全部を溶解させることが望ましいが、本発明のエポキシ樹脂は、溶解性が優れ、保存状態において、固形分が析出しにくいという特徴を有する。ワニス中のエポキシ樹脂の一部が固形物となって分離すると、これの硬化物の特性が劣るものとなる。
【００４４】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、有利には樹脂分を溶剤に溶解させた状態の組成物（ワニス）とした後に、ガラスクロス、アラミド不織布、液晶ポリマー系のポリエステル不織布等の繊維状の基材に含浸させた後に溶剤除去を行うことにより、エポキシ樹脂組成物と繊維状の基材を複合化したプリプレグとすることができる。また、場合により銅箔、ステンレス箔、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム等のシート状物上に上記ワニスを塗布することにより積層物とすることができる。また、上記プリプレグを複数積層することにより、更にはプリプレグと上記シート状物を積層することによっても、積層物とすることができる。
【００４５】
本発明のエポキシ樹脂組成物を加熱硬化させれば、エポキシ樹脂硬化物とすることができ、この硬化物は低吸湿性、高耐熱性、密着性、難燃性等の点で優れたものとなる。この硬化物は、エポキシ樹脂組成物を注型、圧縮成形、トランスファー成形等の方法により、成形加工して得ることができる。この際の温度は通常、１２０〜２２０℃の範囲である。
【実施例】
【００４６】
以下、合成例、実施例及び比較例に基づき、本発明を具体的に説明する。合成例中の溶剤はジエチレングリコールジメチルエーテルである。
【００４７】
合成例１（実施例１）
２Ｌの４口フラスコに、４，４’−ジヒドロキシビフェニル１８６ｇ（１．０モル）、ｐ−キシリレングリコール６９ｇ（０．５モル）、溶剤のジエチレングリコールジメチルエーテル７４３ｇ、酸触媒としてｐ−トルエンスルホン酸２．５５ｇを仕込み１６０℃に昇温した。次に、１６０℃にて攪拌しながら３時間反応させた。次に、減圧下にて溶剤を一部留去した。得られた樹脂（多価ヒドロキシ樹脂）のＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は２７％であった。得られた樹脂２３７ｇにエピクロルヒドリン７４０ｇを仕込み溶解させた。続いて、減圧下７５℃にて４９％水酸化ナトリウム水溶液１５０．８ｇを４時間かけて滴下し、この滴下中に還流留出した水とエピクロルヒドリンを分離槽で分離しエピクロルヒドリンは反応容器に戻し、水は系外に除いて反応した。反応終了後、濾過により生成した塩を除き、更に水洗したのちエピクロルヒドリンを留去し、エポキシ樹脂２７９ｇを得た（エポキシ樹脂Ａ）。得られた樹脂のエポキシ当量は１８５ｇ／ｅｑ．、ＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は２５％であり、ｎ＝０成分を除いた分子量はＭｗ：３，６８７，  Ｍｎ：１，５１５，  Ｍｗ／Ｍｎ：２．４３４であった。ＤＳＣ測定におけるピーク温度（融点）は１２５℃、１５０℃における溶融粘度は０．４８Ｐａ・ｓであった。
【００４８】
合成例２（実施例２）
２Ｌの４口フラスコに、４，４’−ジヒドロキシビフェニル１８６ｇ（１．０モル）、ｐ−キシリレングリコール６９ｇ（０．５モル）、溶剤７４３ｇ、酸触媒としてｐ−トルエンスルホン酸２．５５ｇを仕込み１６０℃に昇温した。次に、１６０℃にて攪拌しながら３時間反応させた。次に、減圧下にて溶剤を一部留去した後、トルエン４１５ｇ、メチルイソブチルケトン１３８ｇを仕込み撹拌し、室温まで冷却した後、濾過により析出したｎ＝０体を除き、溶剤を留去した。樹脂のＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は７％であった。得られた樹脂１６５ｇにエピクロルヒドリン４７７ｇを仕込み溶解させた。続いて、減圧下７５℃にて４９％水酸化ナトリウム水溶液９７．１ｇを４時間かけて滴下し、この滴下中に還流留出した水とエピクロルヒドリンを分離槽で分離しエピクロルヒドリンは反応容器に戻し、水は系外に除いて反応した。反応終了後、濾過により生成した塩を除き、更に水洗したのちエピクロルヒドリンを留去し、エポキシ樹脂１９０ｇを得た（エポキシ樹脂Ｂ）。得られた樹脂のエポキシ当量は１９６ｇ／ｅｑ．、ＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は６％であり、ｎ＝０成分を除いた分子量はＭｗ：３，３６０，  Ｍｎ：１，７３９，  Ｍｗ／Ｍｎ：１．９３２であった。ＤＳＣ測定におけるピーク温度（融点）は１０９℃、１５０℃における溶融粘度は２６．４Ｐａ・ｓであった。
【００４９】
合成例３
２Ｌの４口フラスコに、４，４’−ジヒドロキシビフェニル１８６ｇ（１．０モル）、ｐ−キシリレングリコール４１ｇ（０．３モル）、溶剤７４３ｇ、酸触媒としてｐ−トルエンスルホン酸２．２７ｇを仕込み１６０℃に昇温した。次に、１６０℃にて攪拌しながら３時間反応させた。次に、減圧下にて溶剤を一部留去した。得られた樹脂のＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は４６％であった。得られた樹脂２１７ｇにエピクロルヒドリン７４０ｇを仕込み溶解させた。続いて、減圧下７５℃にて４９％水酸化ナトリウム水溶液１３７．９ｇを４時間かけて滴下し、この滴下中に還流留出した水とエピクロルヒドリンを分離槽で分離しエピクロルヒドリンは反応容器に戻し、水は系外に除いて反応した。反応終了後、濾過により生成した塩を除き、更に水洗したのちエピクロルヒドリンを留去し、エポキシ樹脂２５５ｇを得た（エポキシ樹脂Ｃ）。得られた樹脂のエポキシ当量は１７４ｇ／ｅｑ．、ＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は４３％であった、ｎ＝０成分を除いた分子量はＭｗ：１，８７５，  Ｍｎ：１，１１８，  Ｍｗ／Ｍｎ：１．６７７であった。ＤＳＣ測定におけるピーク温度（融点）は１３９℃、１５０℃における溶融粘度は０．０４２Ｐａ・ｓであった。
【００５０】
合成例４
２Ｌの４口フラスコに、４，４’−ジヒドロキシビフェニル１８６ｇ（１．０モル）、ｐ−キシリレングリコール２８ｇ（０．２モル）、溶剤７４３ｇ、酸触媒としてｐ−トルエンスルホン酸２．１４ｇを仕込み１６０℃に昇温した。次に、１６０℃にて攪拌しながら３時間反応させた。次に、減圧下にて溶剤を一部留去した。得られた樹脂のＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は５９％であった。得られた樹脂２０６ｇにエピクロルヒドリン７４０ｇを仕込み溶解させた。続いて、減圧下７５℃にて４９％水酸化ナトリウム水溶液１３１．４ｇを４時間かけて滴下し、この滴下中に還流留出した水とエピクロルヒドリンを分離槽で分離しエピクロルヒドリンは反応容器に戻し、水は系外に除いて反応した。反応終了後、濾過により生成した塩を除き、更に水洗したのちエピクロルヒドリンを留去し、エポキシ樹脂２４３ｇを得た（エポキシ樹脂Ｄ）。得られた樹脂のエポキシ当量は１７２ｇ／ｅｑ．、ＧＰＣ測定におけるｎ＝０体は５５％、ＤＳＣ測定におけるピーク温度（融点）は１４６℃、１５０℃における溶融粘度は０．０２０Ｐａ・ｓであった。
【００５１】
実施例３〜４、比較例１〜３
上記の合成例１〜４得られたエポキシ樹脂Ａ〜Ｄ、硬化剤、無機充填材、硬化促進剤としてのトリフェニルホスフィンと、その他の添加剤を表３に示す配合割合で混練してエポキシ樹脂組成物を調製した。表中の数値は配合における重量部を示す。
【００５２】
その他の使用した成分を次に示す。なお、ＰＮは硬化剤、球状アルミナは無機充填材、カルナバワックスは離型剤、カーボンブラックは着色剤として使用した。
【００５３】
エポキシ樹脂Ｅ：ｏ-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点６５℃、新日鐵化学製）
ＰＮ；フェノールノボラック（ＰＳＭ−４２６１（群栄化学製）、ＯＨ当量１０３、軟化点 ８２℃）
球状アルミナ：製品名；ＤＡＷ−１００、電気化学工業株式会社製、熱伝導率３８Ｗ／ｍ・Ｋ
トリフェニルホスフィン：製品名；ホクコー ＴＰＰ、北興化学工業株式会社製
カルナバワックス：製品名；精製カルナバワックスＮｏ．１、株式会社セラリカＮＯＤＡ製
カーボンブラック：製品名；ＭＡ−１００、三菱化学株式会社製
【００５４】
このエポキシ樹脂組成物を用いて１７５℃で成形し、更に１７５℃にて１２時間ポストキュアを行い、硬化物試験片を得た後、各種物性測定に供した。結果を表３に示す。
【００５５】
エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及び硬化物の試験条件を次に示す。
１）エポキシ当量の測定
電位差滴定装置を用い、溶剤としてメチルエチルケトンを使用し、臭素化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を加え、電位差滴定装置にて０．１ｍｏｌ／Ｌ過塩素酸−酢酸溶液を用いて測定した。
【００５６】
２）融点
示差走査熱量分析装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製  ＥＸＳＴＡＲ６０００  ＤＳＣ／６２００）により、昇温速度５℃／分の条件で、ＤＳＣピーク温度を求めた。すなわち、このＤＳＣピーク温度をエポキシ樹脂の融点とした。
【００５７】
３）溶融粘度
ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ製、ＣＡＰ２０００Ｈ型回転粘度計を用いて、１５０℃にて測定した。
【００５８】
４）ゲルタイム（秒）
ＪＩＳＫ６９１０に従い、１７５℃にて測定した。
５）ガラス転移点（Ｔｇ）
熱機械測定装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製  ＥＸＳＴＡＲ６０００ＴＭＡ／６１００）により、昇温速度１０℃／分の条件でＴｇを求めた。
６）重量保持率（ｗｔ％）
回転枠つき恒温器を用いて、２５０℃における１０００時間後の試験片重量と加熱前の試験片重量との差から重量保持率（ｗｔ％）を求めた。
７）曲げ強度
ＪＩＳＫ ６９１１に従い、３点曲げ試験法で常温にて測定した。
【００５９】
８）熱伝導率
熱伝導率は、ＮＥＴＺＳＣＨ製ＬＦＡ４４７型熱伝導率計を用いて非定常熱線法により測定した。
【００６０】
９）溶剤溶解性
溶剤溶解性は、溶剤にシクロペンタノンを用い、表１に示すエポキシ樹脂組成物を作成し、固形分濃度５０ｗｔ％となるようにエポキシ樹脂組成物を溶解させた樹脂溶液を室温で放置し、析出物が確認されるまでの日数（時間）により評価した。結果を表２に示した。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
【表２】
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【００６３】
【表３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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