JP7599803B2 - Epoxy resin composition - Google Patents
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Description
本発明はエポキシ樹脂組成物に関する。より詳細にはチオール化合物を含むエポキシ樹脂組成物に関する。 The present invention relates to an epoxy resin composition. More specifically, the present invention relates to an epoxy resin composition containing a thiol compound.
エポキシ樹脂組成物は、接着力、耐熱性、電気特性に優れることから、電気・電子機器部品、自動車部品などの分野で、接着剤や封止材として使用されている。近年、高温条件下での部品劣化を抑える目的や生産性向上の観点から、低温かつ短時間での硬化性を有するエポキシ樹脂組成物が求められている。 Epoxy resin compositions have excellent adhesive strength, heat resistance, and electrical properties, and are therefore used as adhesives and sealants in fields such as electrical and electronic equipment parts and automotive parts. In recent years, there has been a demand for epoxy resin compositions that can be cured at low temperatures and in a short time in order to prevent deterioration of parts under high-temperature conditions and to improve productivity.
低温かつ短時間で硬化可能なエポキシ樹脂組成物の硬化剤として、チオール系硬化剤が知られている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、エポキシ樹脂とチオール化合物を有する組成物が記載されている。特許文献1には、化合物中に4つのチオール基を有し、かつ、エステル結合を有しないエポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物、エポキシ樹脂、硬化促進剤及びシランカップリング剤を含む、樹脂組成物が記載されている。特許文献1は、該チオール化合物は、高温多湿環境下で加水分解することなく、接着強度の低下が起こりにくいと記載している。特許文献2は、エポキシ樹脂、エステル構造含有ポリチオール化合物、及びカルボジイミドを含む樹脂組成物を記載している。該樹脂組成物は、耐湿性に優れると記載している。特許文献3及び4に記載の組成物では、硬化剤としてチオール系硬化剤と、硬化促進剤としてマイクロカプセル型硬化剤とを用いることで、低温での短時間硬化性と貯蔵安定性を可能にしている。 Thiol-based curing agents are known as curing agents for epoxy resin compositions that can be cured at low temperatures in a short time. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe compositions containing an epoxy resin and a thiol compound. Patent Document 1 describes a resin composition containing a compound that has four thiol groups in the compound and acts as a curing agent for epoxy resins that do not have ester bonds, an epoxy resin, a curing accelerator, and a silane coupling agent. Patent Document 1 describes that the thiol compound does not hydrolyze in a high-temperature and high-humidity environment, and is less likely to cause a decrease in adhesive strength. Patent Document 2 describes a resin composition containing an epoxy resin, an ester structure-containing polythiol compound, and a carbodiimide. It describes that the resin composition has excellent moisture resistance. In the compositions described in Patent Documents 3 and 4, a thiol-based curing agent is used as a curing agent, and a microcapsule-type curing agent is used as a curing accelerator, enabling short-time curing at low temperatures and storage stability.
しかしながら、これらの特許文献に記載のような、チオール系硬化剤を含む従来のエポキシ樹脂組成物は、低温で硬化可能であるものの、硬化までに長時間を要するため十分な硬化性を有しているとは言えなかった。また、チオール系硬化剤を含む従来のエポキシ樹脂組成物は、生産性向上の観点から高温で短時間で硬化可能であるが、硬化物にボイドが発生したり、樹脂の揮発成分により基板が汚染されたりするため、取り扱い性の面で満足できるものではなかった。さらに、チオール系硬化剤を含む従来のエポキシ樹脂組成物は、得られる硬化物はTgが低く、耐熱性が不十分であり、高温高湿条件下での保管後に接着力が大幅に低下することから、信頼性の面でも満足できるものではなかった。 However, conventional epoxy resin compositions containing thiol-based curing agents as described in these patent documents can be cured at low temperatures, but require a long time to cure, and therefore cannot be said to have sufficient curability. Furthermore, conventional epoxy resin compositions containing thiol-based curing agents can be cured at high temperatures in a short time from the viewpoint of improving productivity, but they are unsatisfactory in terms of handleability, as voids are generated in the cured product and the volatile components of the resin contaminate the substrate. Furthermore, conventional epoxy resin compositions containing thiol-based curing agents are unsatisfactory in terms of reliability, as the resulting cured product has a low Tg and insufficient heat resistance, and the adhesive strength is significantly reduced after storage under high temperature and high humidity conditions.
従って、本発明は、優れた耐熱性及び耐湿性を有する硬化物を与える、低温硬化性、短時間硬化性に優れ、硬化時の揮発成分が少ないエポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to provide an epoxy resin composition that gives a cured product with excellent heat resistance and moisture resistance, has excellent low-temperature curing properties and short-time curing properties, and produces few volatile components during curing.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、エポキシ樹脂、チオール化合物、シリコーン変性エポキシ樹脂、マイクロカプセル型硬化促進剤及び反応抑制剤を含むエポキシ樹脂組成物において、1分子中にチオール基を3つ以上有する特定のチオール化合物を特定量で配合することにより、得られる組成物は優れた低温硬化性及び短時間硬化性を有し、硬化時の揮発成分が少なく、かつ優れた耐熱性、及び耐湿性を有する硬化物を与えることを見出し、本発明を成すに至った。 As a result of intensive research conducted by the present inventors to solve the above problems, they discovered that by blending a specific amount of a specific thiol compound having three or more thiol groups in one molecule in an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a thiol compound, a silicone-modified epoxy resin, a microcapsule-type curing accelerator, and a reaction inhibitor, the resulting composition has excellent low-temperature curing properties and short-time curing properties, produces a small amount of volatile components during curing, and gives a cured product with excellent heat resistance and moisture resistance, which led to the completion of the present invention.
即ち、本発明は、下記のエポキシ樹脂組成物等を提供するものである。 That is, the present invention provides the following epoxy resin compositions, etc.
[1]
以下の(A)~(E)成分を含有するエポキシ樹脂組成物。
(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有する、シリコーン変性されていないエポキシ樹脂 100質量部
(B)1分子中に3個以上のチオール基を有するチオール化合物
(C)シリコーン変性エポキシ樹脂 0.5~100質量部
(D)マイクロカプセル型硬化促進剤 1.0~200質量部
(E)反応抑制剤 0.05~10質量部
但し、(B)成分の量は、(A)成分及び(C)成分中の合計エポキシ基1モル当量に対し(B)成分中のチオール基のモル当量比が0.1~1.0となる量である。
[2]
(B)成分がチオール基を1分子中に4個以上有するチオール化合物である、[1]に記載のエポキシ樹脂組成物。
[3]
(A)成分及び(C)成分中の合計エポキシ基1モル当量に対し、(B)成分中のチオール基のモル当量比が0.1~0.5である、[1]又は[2]記載のエポキシ樹脂組成物。
[4]
(D)成分が、リン化合物、第3級アミン化合物、イミダゾール化合物、ウレア化合物及びアミンアダクト化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むマイクロカプセル型硬化促進剤である、[1]~[3]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
[5]
(E)成分がホウ酸エステル化合物及び/又は亜リン酸エステル化合物である、[1]~[4]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
[6]
(D)成分の体積平均粒径が0.1~10μmである、[1]~[5]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
[1]
An epoxy resin composition comprising the following components (A) to (E):
(A) 100 parts by mass of a non-silicone-modified epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule; (B) 100 parts by mass of a thiol compound having three or more thiol groups in one molecule; (C) 0.5 to 100 parts by mass of a silicone-modified epoxy resin; (D) 1.0 to 200 parts by mass of a microcapsule-type curing accelerator; (E) 0.05 to 10 parts by mass of a reaction inhibitor; provided that the amount of component (B) is such that the molar equivalent ratio of thiol groups in component (B) to the total molar equivalent of epoxy groups in components (A) and (C) is 0.1 to 1.0.
[2]
The epoxy resin composition according to [1], wherein the component (B) is a thiol compound having four or more thiol groups in one molecule.
[3]
The epoxy resin composition according to [1] or [2], wherein the molar equivalent ratio of thiol groups in component (B) per 1 molar equivalent of total epoxy groups in components (A) and (C) is 0.1 to 0.5.
[4]
The epoxy resin composition according to any one of items [1] to [3], wherein the component (D) is a microcapsule-type curing accelerator containing at least one selected from the group consisting of a phosphorus compound, a tertiary amine compound, an imidazole compound, a urea compound, and an amine adduct compound.
[5]
The epoxy resin composition according to any one of items [1] to [4], wherein the component (E) is a borate ester compound and/or a phosphite ester compound.
[6]
The epoxy resin composition according to any one of items [1] to [5], wherein the volume average particle size of component (D) is 0.1 to 10 μm.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、優れた低温硬化性及び短時間硬化性を有し、硬化時の揮発成分が少なく、かつ優れた耐熱性、及び耐湿性を有する硬化物を与える。従って、本発明のエポキシ樹脂組成物は接着剤、封止材等として有用である。 The epoxy resin composition of the present invention has excellent low-temperature curing properties and short-time curing properties, produces few volatile components during curing, and gives a cured product with excellent heat resistance and moisture resistance. Therefore, the epoxy resin composition of the present invention is useful as an adhesive, a sealant, etc.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、チオール化合物、シリコーン変性エポキシ樹脂、マイクロカプセル型硬化促進剤、及び反応抑制剤を含み、該チオール化合物が1分子中にチオール基を3つ以上有するものであることを特徴とする。
以下、本発明について詳細に説明する。
The epoxy resin composition of the present invention comprises an epoxy resin, a thiol compound, a silicone-modified epoxy resin, a microcapsule-type curing accelerator, and a reaction inhibitor, and is characterized in that the thiol compound has three or more thiol groups in one molecule.
The present invention will be described in detail below.
(A)シリコーン変性されていないエポキシ樹脂
(A)エポキシ樹脂は本発明の主成分であり、、シリコーン変性されておらず、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する。さらに、1分子中に芳香族環を1個以上有するエポキシ樹脂が好ましい。
(A) Non-Silicone-Modified Epoxy Resin (A) is the main component of the present invention, is not silicone-modified, has two or more epoxy groups in one molecule, and preferably has one or more aromatic rings in one molecule.
エポキシ樹脂はエポキシ基を1分子中に2個以上、好ましくは3個以上有するものであればよく、従来公知のエポキシ樹脂であってよい。ただし、シリコーン変性エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂である。(A)成分のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、3,4-エポキシシクロヘキセニルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキセンカルボキシレートなどの脂環式エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、レゾルシノールノボラック型エポキシ樹脂などの多官能フェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリスフェノールアルカン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂及びアントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物、並びにこれらにリン化合物を導入したリン含有エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 The epoxy resin may be any conventionally known epoxy resin as long as it has two or more, preferably three or more, epoxy groups in one molecule. However, it is an epoxy resin other than a silicone-modified epoxy resin. Examples of the epoxy resin of the component (A) include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, and bisphenol S type epoxy resins; novolac type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, bisphenol A novolac type epoxy resins, and bisphenol F novolac type epoxy resins; dicyclopentadiene type epoxy resins; alicyclic epoxy resins such as 3,4-epoxycyclohexenylmethyl-3',4'-epoxycyclohexenecarboxylate; polyfunctional phenol type epoxy resins such as resorcinol type epoxy resins and resorcinol novolac type epoxy resins; stilbene type epoxy resins, triazine skeleton-containing epoxy resins, fluorene skeleton-containing epoxy resins, trisphenol alkane type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, xylylene type epoxy resins, biphenyl aralkyl type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, and diglycidyl ether compounds of polycyclic aromatics such as anthracene; and phosphorus-containing epoxy resins obtained by introducing a phosphorus compound into these. These can be used alone or in combination of two or more types.
(A)成分は、25℃での粘度10~100,000mPa・s、好ましくは20~50,000mPa・sを有することが好ましい。該粘度はJIS K 7117-1:1999に準じ、B型粘度計を用いて測定される値である。 Component (A) preferably has a viscosity at 25°C of 10 to 100,000 mPa·s, and more preferably 20 to 50,000 mPa·s. The viscosity is measured using a B-type viscometer in accordance with JIS K 7117-1:1999.
(A)成分の量は、エポキシ樹脂組成物全質量に対して4~60質量%であることが好ましく、8~55質量%がより好ましく、12~50質量%がさらに好ましい。 The amount of component (A) is preferably 4 to 60 mass% based on the total mass of the epoxy resin composition, more preferably 8 to 55 mass%, and even more preferably 12 to 50 mass%.
(B)1分子中に3個以上のチオール基を有するチオール化合物
(B)成分はエポキシ樹脂の硬化剤として作用するポリチオール化合物であり、すなわち、上記(A)成分及び後述する(C)成分の硬化剤である。ポリチオール化合物は低温硬化性が高く、低温短時間でエポキシ樹脂を硬化させる。(B)成分は、1分子中に3個以上のチオール基を有することを特徴とし、好ましくは1分子中に4個以上、より好ましくは4~6個のチオール基を有する。チオール基の数が1分子中に2個以下では、得られる硬化物のガラス転移温度が低く、耐熱性や耐湿性に劣るため好ましくない。
(B) Thiol compound having 3 or more thiol groups per molecule Component (B) is a polythiol compound that acts as a curing agent for epoxy resins, that is, it is a curing agent for the above-mentioned component (A) and the component (C) described below. Polythiol compounds have high low-temperature curing properties and cure epoxy resins at low temperatures in a short time. Component (B) is characterized by having 3 or more thiol groups per molecule, preferably 4 or more, more preferably 4 to 6 thiol groups per molecule. If the number of thiol groups per molecule is 2 or less, the glass transition temperature of the resulting cured product is low and the heat resistance and moisture resistance are poor, which is not preferable.
ポリチオール化合物としては、例えば、脂肪族ポリチオール化合物、芳香族ポリチオール化合物、エーテル結合を有するポリチオール化合物、エステル結合を有するポリチオール化合物、及びメルカプトアルキルグリコールウリル化合物などのポリチオール化合物が挙げられる。
エステル結合を有するポリチオール化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、トリス-[(3-メルカプトプロピオニルオキシ)-エチル]-イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオンなどが挙げられる。
メルカプトアルキルグリコールウリル化合物としては、例えば、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)グリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)グリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)-3a-メチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)-3a-メチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)-3a-メチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)-3a,6a-ジメチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)-3a,6a-ジメチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)-3a,6a-ジメチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)-3a,6a-ジフェニルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)-3a,6a-ジフェニルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)-3a,6a-ジフェニルグリコールウリル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらは1種単独でも2種以上を組み合せて使用してもよい。
Examples of the polythiol compound include polythiol compounds such as aliphatic polythiol compounds, aromatic polythiol compounds, polythiol compounds having an ether bond, polythiol compounds having an ester bond, and mercaptoalkylglycoluril compounds.
Examples of polythiol compounds having an ester bond include trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate), tris-[(3-mercaptopropionyloxy)-ethyl]-isocyanurate, pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate), dipentaerythritol hexakis(3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetrakis(3-mercaptobutyrate), and 1,3,5-tris(3-mercaptobutyryloxyethyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione.
Examples of the mercaptoalkyl glycoluril compound include 1,3,4,6-tetrakis(mercaptomethyl) glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(2-mercaptoethyl) glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(3-mercaptopropyl) glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(mercaptomethyl)-3a-methyl glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(2-mercaptoethyl)-3a-methyl glycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(3-mercaptopropyl)-3a-methyl glycoluril, and 1,3,4,6-tetrakis(mercaptomethyl)-3a-methyl glycoluril. Examples of the mercaptopropyl ether uril include, but are not limited to, 1,3,4,6-tetrakis(2-mercaptoethyl)-3a,6a-dimethylglycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(3-mercaptopropyl)-3a,6a-dimethylglycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(mercaptomethyl)-3a,6a-diphenylglycoluril, 1,3,4,6-tetrakis(2-mercaptoethyl)-3a,6a-diphenylglycoluril, and 1,3,4,6-tetrakis(3-mercaptopropyl)-3a,6a-diphenylglycoluril.
These may be used alone or in combination of two or more.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、ポリチオール化合物を、(A)成分及び後述する(C)成分中の全エポキシ基1モル当量に対し、ポリチオール化合物中のチオール基のモル当量比が0.1~1.0となる量で含有することを特徴とする。好ましくは、モル当量比が0.1~0.8が好ましく、より好ましくは0.1~0.5、更に好ましくは0.2~0.5、特に好ましくは0.2~0.4となる量である。該当量比が0.1未満では、低温硬化性が損なわれ、未反応のエポキシ基が残存し、ガラス転移温度が低下、あるいは密着性が低下するおそれがある。また1.0を超えると、未反応のチオール基が残存し、リフロー時又は温度サイクル時にクラックが発生するおそれがある。
なお、本発明において当量とは官能基1個当たりの分子量である。チオール当量は活性水素当量を意味する。上記当量比(モル当量比)とは、(A)成分及び(C)成分中に含まれるエポキシ1当量に対する(B)チオール化合物中のチオール当量(活性水素当量)の比であり、0.1~1.0、好ましくは上述した範囲の当量比となるチオール活性水素を含む量の(B)チオール化合物を配合させればよい。
The epoxy resin composition of the present invention is characterized in that the polythiol compound is contained in an amount such that the molar equivalent ratio of the thiol group in the polythiol compound is 0.1 to 1.0 relative to 1 molar equivalent of all epoxy groups in the (A) component and the (C) component described later. The molar equivalent ratio is preferably 0.1 to 0.8, more preferably 0.1 to 0.5, even more preferably 0.2 to 0.5, and particularly preferably 0.2 to 0.4. If the ratio is less than 0.1, the low-temperature curing property may be impaired, unreacted epoxy groups may remain, and the glass transition temperature may decrease or the adhesion may decrease. If the ratio exceeds 1.0, unreacted thiol groups may remain, and cracks may occur during reflow or temperature cycles.
In the present invention, the term "equivalent" refers to the molecular weight per functional group. The term "thiol equivalent" refers to the active hydrogen equivalent. The above-mentioned equivalent ratio (molar equivalent ratio) refers to the ratio of the thiol equivalent (active hydrogen equivalent) in the thiol compound (B) to one equivalent of epoxy contained in the components (A) and (C), and it is sufficient to blend an amount of the thiol compound (B) that contains thiol active hydrogen to provide an equivalent ratio of 0.1 to 1.0, preferably within the above-mentioned range.
(C)シリコーン変性エポキシ樹脂
(C)成分はシリコーン変性エポキシ樹脂である。シリコーン変性エポキシ樹脂を含有することでエポキシ樹脂組成物の硬化性及び耐湿信頼性を向上する。該シリコーン変性エポキシ樹脂としては、アルケニル基含有エポキシ樹脂とオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを反応させて得られる共重合体が挙げられる。アルケニル基含有エポキシ樹脂としては、例えば、下記式(1)~(3)に示されるものが挙げられる。
上記式(1)~(3)において、R1はグリシジル基(2,3-エポキシプロピル基)であり、Xは独立に水素原子又は臭素原子であり、nは0以上の数、好ましくは0~50、より好ましくは1~20の数である。mは0以上の整数、好ましくは1~5の数、より好ましくは1である。 In the above formulas (1) to (3), R1 is a glycidyl group (2,3-epoxypropyl group), X is independently a hydrogen atom or a bromine atom, n is a number of 0 or more, preferably a number of 0 to 50, more preferably a number of 1 to 20. m is an integer of 0 or more, preferably a number of 1 to 5, more preferably 1.
オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式(4)で示される化合物が挙げられる。
Ha(R2)bSiO(4-a-b)/2 (4)
The organohydrogenpolysiloxane may be a compound represented by the following average composition formula (4).
H a (R 2 ) b SiO (4-ab)/2 (4)
上記式(4)において、R2は独立に置換又は非置換の、炭素原子数1~10の1価炭化水素基、ヒドロキシ基、炭素原子数1~10のアルコキシ基若しくは炭素原子数2~10のアルケニルオキシ基である。1価炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基や、これらの炭化水素基の水素原子の一部または全部をハロゲン原子等で置換したハロゲン置換1価炭化水素基が挙げられる。アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ヘキシルオキシ基等が挙げられる。アルケニルオキシ基の例としては、ビニルオキシ基、プロペノキシ基、イソプロペノキシ基等が挙げられる。 In the above formula (4), R 2 is independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms. Examples of the monovalent hydrocarbon group include alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, cyclohexyl, octyl, and decyl, aryl groups such as phenyl and tolyl, and aralkyl groups such as benzyl and phenylethyl, as well as halogen-substituted monovalent hydrocarbon groups in which some or all of the hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with halogen atoms or the like. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, and an n-hexyloxy group. Examples of the alkenyloxy group include a vinyloxy group, a propenoxy group, and an isopropenoxy group.
上記式(4)中、a、bは0.001≦a≦1、1≦b≦3、1<a+b≦4を満足する数であり、好ましくは0.01≦a≦0.1、1.8≦b≦2、1.85≦a+b≦2.1である。 In the above formula (4), a and b are numbers that satisfy 0.001≦a≦1, 1≦b≦3, and 1<a+b≦4, and preferably 0.01≦a≦0.1, 1.8≦b≦2, and 1.85≦a+b≦2.1.
上記式(4)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中にケイ素原子を1~1,000個、好ましくは2~400個、さらに好ましくは5~200個有するものが望ましい。該オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、式(5)に示される化合物が挙げられる。
上記式(5)中、R2は上記と同一のものであり、好ましくはメチル基又はフェニル基である。pは0~1,000の数、好ましくは3~400の数であり、qは0~20の数、好ましくは0~5の数であり、より好ましくはq=0である。さらにp+qは、1<p+q≦1,000であり、好ましくは2<p+q<400、さらに好ましくは5<p+q<200を満たす数である。 In the above formula (5), R2 is the same as above, and is preferably a methyl group or a phenyl group. p is a number from 0 to 1,000, and preferably a number from 3 to 400, and q is a number from 0 to 20, and preferably a number from 0 to 5, and more preferably q=0. Furthermore, p+q is a number that satisfies 1<p+q≦1,000, preferably 2<p+q<400, and even more preferably 5<p+q<200.
このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、下記式の化合物を挙げることができる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、重量平均分子量100~100,000であることが好ましく、より好ましくは500~20,000である。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの重量平均分子量が前記範囲内である場合、該オルガノハイドロジェンポリシロキサンと反応させるアルケニル基含有エポキシ樹脂の構造又は重量平均分子量に応じて、オルガノハイドロジェンポリシロキサンがマトリクスに均一に分散した均一構造又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンがマトリクスに微細な層分離を形成する海島構造が出現する。 The organohydrogenpolysiloxane preferably has a weight average molecular weight of 100 to 100,000, more preferably 500 to 20,000. When the weight average molecular weight of the organohydrogenpolysiloxane is within the above range, depending on the structure or weight average molecular weight of the alkenyl group-containing epoxy resin reacted with the organohydrogenpolysiloxane, a uniform structure in which the organohydrogenpolysiloxane is uniformly dispersed in the matrix or a sea-island structure in which the organohydrogenpolysiloxane forms fine layer separations in the matrix appears.
オルガノハイドロジェンポリシロキサンの重量平均分子量が比較的小さい場合、特に100~10,000である場合は均一構造が形成される。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの重量平均分子量が比較的大きい場合、特に10,000~100,000である場合は海島構造が形成される。均一構造と海島構造とは、用途に応じてどちらかを選択すればよい。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの重量平均分子量が100未満の場合、得られる硬化物が剛直で脆くなるため好ましくない。また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの重量平均分子量が100,000より大きい場合、海島構造が大きくなり、得られる硬化物に局所的な応力が発生するため好ましくない。 When the weight average molecular weight of the organohydrogenpolysiloxane is relatively small, particularly between 100 and 10,000, a uniform structure is formed. When the weight average molecular weight of the organohydrogenpolysiloxane is relatively large, particularly between 10,000 and 100,000, a sea-island structure is formed. Either the uniform structure or the sea-island structure can be selected depending on the application. When the weight average molecular weight of the organohydrogenpolysiloxane is less than 100, the resulting cured product is undesirably rigid and brittle. When the weight average molecular weight of the organohydrogenpolysiloxane is more than 100,000, the sea-island structure becomes large, undesirably generating localized stress in the resulting cured product.
本明細書において重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレンを標準物質とした重量平均分子量であり、下記条件で測定した値である。
[GPC測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン
流量:0.6mL/min
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-L
TSKgel SuperH4000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH3000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2000(6.0mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:20μL(試料濃度:0.5質量%-テトラヒドロフラン溶液)
検出器:示差屈折率計(RI)
In this specification, the weight average molecular weight is a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance, and is a value measured under the following conditions.
[GPC measurement conditions]
Developing solvent: tetrahydrofuran Flow rate: 0.6 mL/min
Column: TSK Guard column Super H-L
TSKgel SuperH4000 (6.0mm I.D. x 15cm x 1)
TSKgel SuperH3000 (6.0mm I.D. x 15cm x 1)
TSKgel SuperH2000 (6.0mm I.D. x 15cm x 2)
(Both manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40°C
Sample injection volume: 20 μL (sample concentration: 0.5% by mass in tetrahydrofuran solution)
Detector: Differential Refractometer (RI)
アルケニル基含有エポキシ樹脂とオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを反応させる方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、白金系触媒の存在下で、アルケニル基含有エポキシ樹脂とオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを付加反応させる方法が挙げられる。このようにして、シリコーン変性エポキシ樹脂を得ることができる。オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、アルケニル基含有エポキシ樹脂が有するアルケニル基1モルに対し、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが有するSiH基が0.1~1モルとなる量で共重合させることが好ましい。 The method of reacting the alkenyl group-containing epoxy resin with the organohydrogenpolysiloxane can be a known method, for example, a method of adding the alkenyl group-containing epoxy resin with the organohydrogenpolysiloxane in the presence of a platinum catalyst. In this way, a silicone-modified epoxy resin can be obtained. It is preferable to copolymerize the organohydrogenpolysiloxane in an amount such that the organohydrogenpolysiloxane has 0.1 to 1 mole of SiH groups per mole of alkenyl groups in the alkenyl group-containing epoxy resin.
本発明の組成物における(C)シリコーン変性エポキシ樹脂の配合量は、(A)成分100質量部に対して、0.5~100質量部であり、好ましくは1~80質量部であり、更に好ましくは2~60質量部である。 The amount of silicone-modified epoxy resin (C) in the composition of the present invention is 0.5 to 100 parts by mass, preferably 1 to 80 parts by mass, and more preferably 2 to 60 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
(D)マイクロカプセル型硬化促進剤
(D)成分はマイクロカプセル型硬化促進剤であり上記(A)成分及び(C)成分であるエポキシ樹脂と、(B)チオール化合物との反応を促進する。なお、このマイクロカプセルのコア材(コア粒子)に有効成分として使用される硬化促進剤(触媒)としては、保存安定性と一定温度以上の低温で速硬化性を発現するように、反応温度(即ち、触媒作用を発現する温度)が50℃以上であることが好ましい。かかる硬化促進剤としては、例えば、リン化合物、第3級アミン化合物、イミダゾール化合物、ウレア化合物及びアミンアダクト化合物等を挙げることができる。
(D) Microcapsule-type curing accelerator The (D) component is a microcapsule-type curing accelerator, which accelerates the reaction between the epoxy resin (A) and (C) components and the thiol compound (B). The curing accelerator (catalyst) used as an active ingredient in the core material (core particle) of this microcapsule preferably has a reaction temperature (i.e., a temperature at which catalytic action is expressed) of 50°C or higher so as to exhibit storage stability and fast curing at a low temperature of a certain temperature or higher. Examples of such curing accelerators include phosphorus compounds, tertiary amine compounds, imidazole compounds, urea compounds, and amine adduct compounds.
上記リン化合物としては、例えば、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ(メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルトリルホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン等のトリオルガノホスフィン化合物;テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等の4級ホスホニウム塩等等が挙げられる。これらの中で、トリフェニルホスフィン、トリ(メチルフェニル)ホスフィンが好ましい。 Examples of the phosphorus compounds include triorganophosphine compounds such as tributylphosphine, triphenylphosphine, tri(methylphenyl)phosphine, tri(nonylphenyl)phosphine, tri(methoxyphenyl)phosphine, diphenyltolylphosphine, triphenylphosphine, and triphenylborane; and quaternary phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium and tetraphenylborate. Among these, triphenylphosphine and tri(methylphenyl)phosphine are preferred.
上記第3級アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベンジルトリメチルアミン、α-メチルベンジルジメチルアミン等の窒素原子に結合する置換基としてアルキル基やアラルキル基を有するアミン化合物;1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7及び1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン及びそのフェノール塩、オクチル酸塩、オレイン酸塩等のシクロアミジン化合物やその有機酸との塩と第4級ホウ素化合物との塩又は錯塩等が挙げられる。これらの中で、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7及び1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンが好ましい。 Examples of the tertiary amine compounds include amine compounds having an alkyl group or an aralkyl group as a substituent bonded to a nitrogen atom, such as triethylamine, benzyldimethylamine, benzyltrimethylamine, and α-methylbenzyldimethylamine; cycloamidine compounds such as 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7 and 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane, and their phenol salts, octylate salts, and oleate salts, as well as salts or complex salts of quaternary boron compounds with their organic acids. Among these, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7 and 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane are preferred.
上記イミダゾール化合物としては、例えば、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-へプタデシルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、1,2-ジエチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2,4,5-トリ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-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-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ール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-アリル-4,5-ジフェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられる。これらの中で、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、1,2-ジエチルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾールが好ましい。 Examples of the imidazole compounds include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-undecylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1,2-diethylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-allyl-4,5-diphenylimidazole, and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole. Of these, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1,2-diethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, and 2-phenyl-4-methylimidazole are preferred.
上記ウレア化合物としては、例えば、N,N-ジメチル-N’-フェニルウレア、N,N-ジメチル-N’-(3,4-ジクロロフェニル)ウレア、4,4’-メチレンビス(フェニルジメチルウレア)、芳香族ジメチルウレア化合物、脂肪族ジメチルウレア化合物、トルエンビスジメチルウレア、ジメチルアミノカルボキシルアミノメチルトリメチルシクロヘキシルジメチルウレア等が挙げられる。これらの中で、芳香族ジメチルウレア化合物、脂肪族ジメチルウレア化合物が好ましい。 Examples of the urea compounds include N,N-dimethyl-N'-phenylurea, N,N-dimethyl-N'-(3,4-dichlorophenyl)urea, 4,4'-methylenebis(phenyldimethylurea), aromatic dimethylurea compounds, aliphatic dimethylurea compounds, toluenebisdimethylurea, dimethylaminocarboxylaminomethyltrimethylcyclohexyldimethylurea, etc. Among these, aromatic dimethylurea compounds and aliphatic dimethylurea compounds are preferred.
上記アミンアダクト化合物としては、例えば、カルボン酸化合物、フェノール化合物、イソシアネート化合物及びエポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、アミン化合物とを反応して得られる、アミノ基を有する化合物等が挙げられる。 The above-mentioned amine adduct compound may, for example, be a compound having an amino group obtained by reacting at least one compound selected from the group consisting of a carboxylic acid compound, a phenol compound, an isocyanate compound, and an epoxy resin with an amine compound.
カルボン酸化合物としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、ダイマー酸等が挙げられる。 Examples of carboxylic acid compounds include succinic acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, and dimer acid.
フェノール化合物としては、例えば、石炭酸、クレゾール、キシレノール、カルバクロール、モチール、ナフトール等のモノフェノール類、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ピロガロール、フロログルシン等の多価フェノール類が挙げられる。 Examples of phenolic compounds include monophenols such as carbolic acid, cresol, xylenol, carvacrol, motil, and naphthol, and polyphenols such as catechol, resorcinol, hydroquinone, bisphenol A, bisphenol F, pyrogallol, and phloroglucin.
イソシアネート化合物としては、例えば、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4-4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、1,4-イソシアナトシクロヘキサン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)-シクロヘキサン、1,3-ビス(2-イソシアナトプロピル-2-イル)-シクロヘキサン、トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of isocyanate compounds include ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, butylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4-4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, norbornane diisocyanate, 1,4-isocyanatocyclohexane, 1,3-bis(isocyanatomethyl)-cyclohexane, 1,3-bis(2-isocyanatopropyl-2-yl)-cyclohexane, tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, xylene diisocyanate, and 1,5-naphthalene diisocyanate.
エポキシ化合物としては、例えば、ブチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、パラ-tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、パラキシリルグリシジルエーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、3,4-エポキシシクロヘキセニルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキセンカルボキシレートなどの脂環式エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、レゾルシノールノボラック型エポキシ樹脂などの多官能フェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂及びアントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物、並びにこれらにリン化合物を導入したリン含有エポキシ樹脂等が挙げられる。 Examples of epoxy compounds include butyl glycidyl ether, hexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, para-tert-butylphenyl glycidyl ether, paraxylyl glycidyl ether, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, and bisphenol S type epoxy resin, novolac type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A novolac type epoxy resin, and bisphenol F novolac type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, 3,4-epoxy resin, Examples of epoxy resins include alicyclic epoxy resins such as 3',4'-epoxycyclohexenylmethyl-3',4'-epoxycyclohexenecarboxylate, polyfunctional phenolic epoxy resins such as resorcinol-type epoxy resins and resorcinol novolac-type epoxy resins, stilbene-type epoxy resins, triazine-skeleton-containing epoxy resins, fluorene-skeleton-containing epoxy resins, triphenolalkane-type epoxy resins, biphenyl-type epoxy resins, xylylene-type epoxy resins, biphenylaralkyl-type epoxy resins, naphthalene-type epoxy resins, and diglycidyl ether compounds of polycyclic aromatics such as anthracene, as well as phosphorus-containing epoxy resins in which a phosphorus compound has been introduced into these.
アミン化合物としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、テトラメチレンアミン、1,5-ジアミノペンタン、ヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,2,4-トリエチルヘキサメチルジアミン、1,2-ジアミノプロパン、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、シクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、アミノエチルピペラジン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、ピペラジン等が挙げられる。 Examples of amine compounds include methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, ethylenediamine, 1,2-propanediamine, tetramethyleneamine, 1,5-diaminopentane, hexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 2,2,4-triethylhexamethyldiamine, 1,2-diaminopropane, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentane, cyclohexylamine, isophoronediamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, aminoethylpiperazine, diethylaminopropylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, dimethanolamine, diethanolamine, dipropanolamine, dicyclohexylamine, and piperazine.
これらの中で、イソシアネート樹脂又はエポキシ樹脂と、アミン化合物とを反応して得られるアミンアダクト化合物が好ましい。 Among these, amine adduct compounds obtained by reacting an isocyanate resin or an epoxy resin with an amine compound are preferred.
これらの硬化促進剤は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。 These curing accelerators can be used alone or in combination of two or more.
硬化促進剤をマイクロカプセル化させるシェル材は、保存安定性の維持と速硬化性確保の観点から融点が50~90℃である必要がある。シェル材の材料はこのような融点を有するものであれば特に限定されず、公知のものを全て使用することができ、例えば、(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸エステル、イタコン酸エステル、クロトン酸エステル等の炭素原子数1~8のアルキルエステル;このアルキルエステルのアルキル基がアリル基等の置換基を有するもの;スチレン、α-メチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル等の単官能性単量体;及びエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド等の多官能単量体から選ばれる1種又は2種以上の単量体を(共)重合することにより得られたポリマー等が挙げられる。これらの中で、(メタ)アクリレート系単量体の重合物が好ましい。 The shell material for microencapsulating the curing accelerator must have a melting point of 50 to 90°C in order to maintain storage stability and ensure fast curing. The shell material is not particularly limited as long as it has such a melting point, and all known materials can be used, such as (meth)acrylic monomers, such as alkyl esters with 1 to 8 carbon atoms, such as acrylic acid esters, itaconic acid esters, and crotonic acid esters; alkyl esters in which the alkyl group has a substituent such as an allyl group; monofunctional monomers such as styrene, α-methylstyrene, acrylonitrile, methacrylonitrile, and vinyl acetate; and polymers obtained by (co)polymerizing one or more monomers selected from polyfunctional monomers such as ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, divinylbenzene, bisphenol A di(meth)acrylate, and methylene bis(meth)acrylamide. Among these, polymers of (meth)acrylate monomers are preferred.
(D)成分のマイクロカプセル型硬化促進剤は、このようなシェル材中にイミダゾール化合物、第3級アミン化合物等の硬化促進剤をコア成分として含有するマイクロカプセルで、製法は、以下の(a)~(c)のような方法が挙げられるが、特に限定されない。 The microcapsule-type hardening accelerator of component (D) is a microcapsule that contains a hardening accelerator such as an imidazole compound or a tertiary amine compound as a core component in such a shell material, and can be manufactured by the following methods (a) to (c), but is not limited thereto.
(a)分散媒である溶剤中に、シェル材とマイクロカプセル型硬化促進剤のコア粒子を溶解又は分散させた後、分散媒中のシェル材の溶解度を下げて、マイクロカプセル型硬化促進剤のコア粒子の表面にシェルを析出させる方法。 (a) A method in which a shell material and core particles of a microcapsule-type hardening accelerator are dissolved or dispersed in a solvent that is a dispersion medium, and then the solubility of the shell material in the dispersion medium is reduced to precipitate the shell on the surface of the core particles of the microcapsule-type hardening accelerator.
(b)マイクロカプセル型硬化促進剤のコア粒子を分散媒に分散させ、この分散媒に上記のシェル材を添加してマイクロカプセル型硬化促進剤のコア粒子上に析出させる方法。 (b) A method in which core particles of a microcapsule-type hardening accelerator are dispersed in a dispersion medium, and the above-mentioned shell material is added to the dispersion medium to precipitate on the core particles of the microcapsule-type hardening accelerator.
(c)分散媒に上記のシェル材を添加し、マイクロカプセル型硬化促進剤のコア粒子の表面を反応の場として、そこでシェルを形成する方法。 (c) A method in which the above shell material is added to a dispersion medium, and the surface of the core particles of the microcapsule-type hardening accelerator is used as a reaction site to form a shell there.
上記(a)~(c)の製法で使用される分散媒としては、溶媒、樹脂類等が挙げられる。
溶媒としては、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、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、プロピレングリコールモノメチルエチルエーテルアセテート、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、ブチルカルビトール、水等が挙げられる。
樹脂類としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
これらの中で、分散性が良好な分散媒として、トルエン等の芳香族炭化水素類及びn―ブタノール等のアルコール類が好ましい。
The dispersion medium used in the above production methods (a) to (c) includes solvents, resins, and the like.
Examples of the solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, n-butyl acetate, propylene glycol monomethyl ethyl ether acetate, benzene, toluene, xylene, cyclohexane, methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, butyl carbitol, and water.
Examples of the resins include epoxy resins, phenolic resins, maleimide resins, cyanate ester resins, and silicone resins.
Among these, aromatic hydrocarbons such as toluene and alcohols such as n-butanol are preferred as dispersion media with good dispersibility.
このような方法で得られるマイクロカプセル型硬化促進剤は、平均粒径0.1~10μm、特に、平均粒径1~5μmのものが望ましい。平均粒径が小さすぎると、比表面積が大きくなり、混合した時にエポキシ樹脂組成物の粘度が高くなるおそれがある。また平均粒径が10μmを超えると、エポキシ樹脂組成物中での分散が不均一になり信頼性の低下を引き起こすおそれがある。なお、平均粒径は、レーザー回折法で測定して求めた体積平均粒径である。 The microcapsule-type curing accelerator obtained by this method preferably has an average particle size of 0.1 to 10 μm, and more preferably 1 to 5 μm. If the average particle size is too small, the specific surface area becomes large, and there is a risk that the viscosity of the epoxy resin composition will increase when mixed. If the average particle size exceeds 10 μm, the dispersion in the epoxy resin composition will become non-uniform, which may cause a decrease in reliability. The average particle size is the volume average particle size measured by laser diffraction.
(D)成分の配合量は、上述の(A)エポキシ樹脂100質量部に対して、1.0~200質量部であり、特に5~150質量部であることがより好ましい。(D)成分の配合量が、1.0~200質量部であれば、組成物の硬化物の耐熱性及び耐湿性のバランスが悪くなったり、成形時の硬化速度が非常に遅く又は速くなったりするおそれがない。 The amount of component (D) is 1.0 to 200 parts by mass, and more preferably 5 to 150 parts by mass, per 100 parts by mass of the epoxy resin (A) described above. If the amount of component (D) is 1.0 to 200 parts by mass, there is no risk of the heat resistance and moisture resistance of the cured product of the composition becoming unbalanced, or the curing speed during molding becoming very slow or fast.
(E)反応抑制剤
(E)反応抑制剤は、貯蔵安定性を向上させる目的で添加され、特に制限されることなく公知のものを全て使用することができる。該反応抑制剤としては、例えば、ホウ酸エステル化合物、アルミニウムキレート化合物、亜リン酸エステル化合物、有機酸等が挙げられる。中でも、ホウ酸エステル化合物及び亜リン酸エステル化合物が好ましい。
(E) Reaction Inhibitor The (E) reaction inhibitor is added for the purpose of improving storage stability, and is not particularly limited and any known one can be used. Examples of the reaction inhibitor include boric acid ester compounds, aluminum chelate compounds, phosphorous acid ester compounds, organic acids, etc. Among them, boric acid ester compounds and phosphorous acid ester compounds are preferred.
ホウ酸エステル化合物としては例えば、トリメチルボレート、トリエチルボレート、トリ-n-プロピルボレート、トリイソプロピルボレート、トリ-n-ブチルボレート、トリペンチルボレート、トリアリルボレート、トリヘキシルボレート、トリシクロヘキシルボレート、トリオクチルボレート、トリノニルボレート、トリデシルボレート、トリドデシルボレート、トリヘキサデシルボレート、トリオクタデシルボレート、トリス(2-エチルヘキシロキシ)ボラン、ビス(1,4,7,10-テトラオキサウンデシル)(1,4,7,10,13-ペンタオキサテトラデシル)(1,4,7-トリオキサウンデシル)ボラン、トリベンジルボレート、トリフェニルボレート、トリ-o-トリルボレート、トリ-m-トリルボレート、トリエタノールアミンボレート等が挙げられる。これらの中で、トリイソプロピルボレートが好ましい。 Examples of borate ester compounds include trimethyl borate, triethyl borate, tri-n-propyl borate, triisopropyl borate, tri-n-butyl borate, tripentyl borate, triallyl borate, trihexyl borate, tricyclohexyl borate, trioctyl borate, trinonyl borate, tridecyl borate, tridodecyl borate, trihexadecyl borate, trioctadecyl borate, tris(2-ethylhexyloxy)borane, bis(1,4,7,10-tetraoxaundecyl)(1,4,7,10,13-pentaoxatetradecyl)(1,4,7-trioxaundecyl)borane, tribenzyl borate, triphenyl borate, tri-o-tolyl borate, tri-m-tolyl borate, and triethanolamine borate. Among these, triisopropyl borate is preferred.
アルミニウムキレート化合物としては、例えば、トリエチルアルミネート、トリプロピルアルミネート、トリイソプロピルアルミネート、トリブチルアルミネート、トリオクチルアルミネート等が挙げられる。 Examples of aluminum chelate compounds include triethyl aluminate, tripropyl aluminate, triisopropyl aluminate, tributyl aluminate, and trioctyl aluminate.
亜リン酸エステル化合物としては、例えば、亜リン酸、亜リン酸モノメチル、亜リン酸ジメチル、亜リン酸モノエチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸モノブチル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸モノラウリル、亜リン酸ジラウリル、亜リン酸モノオレイル、亜リン酸ジオレイル、亜リン酸モノフェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸モノナフチル、亜リン酸ジナフチル、亜リン酸ジ-o-トリル、亜リン酸ジ-m-トリル、亜リン酸ジ-p-トリル、亜リン酸ジ-p-クロロフェニル、亜リン酸ジ-p-ブロモフェニル、亜リン酸ジ-p-フルオロフェニル等が挙げられる。これらの中で、亜リン酸が好ましい。これらの反応抑制剤は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。 Examples of phosphite ester compounds include phosphorous acid, monomethyl phosphite, dimethyl phosphite, monoethyl phosphite, diethyl phosphite, monobutyl phosphite, dibutyl phosphite, monolauryl phosphite, dilauryl phosphite, monooleyl phosphite, dioleyl phosphite, monophenyl phosphite, diphenyl phosphite, mononaphthyl phosphite, dinaphthyl phosphite, di-o-tolyl phosphite, di-m-tolyl phosphite, di-p-tolyl phosphite, di-p-chlorophenyl phosphite, di-p-bromophenyl phosphite, and di-p-fluorophenyl phosphite. Of these, phosphorous acid is preferred. These reaction inhibitors can be used alone or in combination of two or more.
(E)成分の配合量は、上述の(A)エポキシ樹脂100質量部に対して、0.05~10質量部であり、より好ましくは0.05~5であり、更に好ましくは0.1~3質量部である。(E)成分の配合量が、0.05~10質量部であれば、反応抑制効果が十分に得られ、更に硬化不良によるTgの低下や曲げ強度の低下が起こるおそれがない。 The amount of component (E) is 0.05 to 10 parts by mass, more preferably 0.05 to 5 parts by mass, and even more preferably 0.1 to 3 parts by mass, per 100 parts by mass of the epoxy resin (A) described above. If the amount of component (E) is 0.05 to 10 parts by mass, the reaction suppression effect is sufficient, and there is no risk of a decrease in Tg or bending strength due to insufficient curing.
その他の添加剤
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記(A)~(E)成分の所定量を配合することによって得られるが、その他の添加剤を必要に応じて本発明の目的、効果を損なわない範囲で添加することができる。かかる添加剤としては、無機充填材、難燃剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、接着付与剤、低応力剤、着色剤、及びカップリング剤等が挙げられる。
The epoxy resin composition of the present invention can be obtained by blending the above-mentioned components (A) to (E) in the prescribed amounts, but other additives can be added as necessary within the range that does not impair the object and effect of the present invention. Such additives include inorganic fillers, flame retardants, ion trapping agents, antioxidants, adhesion promoters, stress reducing agents, colorants, coupling agents, etc.
無機充填材は、エポキシ樹脂組成物の熱膨張率低下及び耐湿信頼性向上の目的で添加される。無機充填材は球状であるのが好ましい。本明細書において「球状」とは、アスペクト比が2.0以下、好ましくは1.5以下であるような形状の粒子を指す。無機充填材が球状粒子であることにより、エポキシ樹脂組成物の粘度をより低下させることができ、25℃で液状のエポキシ樹脂を好適に与えることができる。 The inorganic filler is added for the purpose of reducing the thermal expansion coefficient of the epoxy resin composition and improving the moisture resistance reliability. The inorganic filler is preferably spherical. In this specification, "spherical" refers to particles having an aspect ratio of 2.0 or less, preferably 1.5 or less. By using spherical particles of the inorganic filler, the viscosity of the epoxy resin composition can be further reduced, and an epoxy resin that is liquid at 25°C can be suitably provided.
無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物類、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド等の窒化物類などが挙げられる。中でも、材料の入手容易性や品質の安定性等を勘案するとシリカ類が好ましく用いられる。これら無機充填材の平均粒径は、好ましくは0.01~50μm、更に好ましくは0.05~30μmであり、用途に応じて選択することができる。平均粒径は、例えばレーザー回折法で測定される体積平均粒径であればよい。また、無機充填材の種類は、1種単独でも2種以上を併用することもできる。 Examples of inorganic fillers include silicas such as fused silica, crystalline silica, and cristobalite; metal oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, and magnesium oxide; and nitrides such as silicon nitride, aluminum nitride, and boron nitride. Among these, silicas are preferably used, taking into consideration the availability of materials and the stability of quality. The average particle size of these inorganic fillers is preferably 0.01 to 50 μm, more preferably 0.05 to 30 μm, and can be selected according to the application. The average particle size may be the volume average particle size measured, for example, by laser diffraction. The type of inorganic filler can be one type alone or two or more types in combination.
上記無機充填材は、樹脂成分と無機充填材との結合強度を強くするために、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング剤で予め表面処理されることが好ましい。このようなカップリング剤としては、γ-グリシド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メチルジエトキシシラン、β-(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等のエポキシシラン、N-β(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールとγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランの反応物、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-(チイラニルメトキシ)プロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。なお、表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については特に制限されるものではない。なお、該カップリング剤は、(F)成分として別途、本発明の組成物に添加してもよい。 In order to strengthen the bond strength between the resin component and the inorganic filler, it is preferable that the inorganic filler is surface-treated in advance with a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent. Examples of such coupling agents include epoxy silanes such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, N-β(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, reaction products of imidazole and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, amino silanes such as γ-aminopropyltriethoxysilane and N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, and mercapto silanes such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane and γ-(thiiranylmethoxy)propyltrimethoxysilane. The amount of the coupling agent used in the surface treatment and the surface treatment method are not particularly limited. The coupling agent may be added separately to the composition of the present invention as component (F).
本発明の組成物における無機充填材の含有量は、上記(A)~(E)合計100質量部に対して好ましくは20~1,200質量部、より好ましくは50~1,000質量部、さらに好ましくは100~800質量部である。 The content of the inorganic filler in the composition of the present invention is preferably 20 to 1,200 parts by mass, more preferably 50 to 1,000 parts by mass, and even more preferably 100 to 800 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of (A) to (E) above.
前記難燃剤は、難燃性を付与する目的で添加され、特に制限されることなく公知のものを全て使用することができる。該難燃剤としては、例えば、ホスファゼン化合物、シリコーン化合物、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化モリブデン等が挙げられる。 The flame retardant is added for the purpose of imparting flame retardancy, and any known flame retardant can be used without any particular limitation. Examples of the flame retardant include phosphazene compounds, silicone compounds, zinc molybdate-supported talc, zinc molybdate-supported zinc oxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, and molybdenum oxide.
前記イオントラップ剤は、樹脂組成物中に含まれるイオン不純物を捕捉し、熱劣化や吸湿劣化を防ぐ目的で添加され、特に制限されることなく公知のものを全て使用することができる。イオントラップ剤としては、例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス化合物、希土類酸化物等が挙げられる。 The ion trapping agent is added to capture ion impurities contained in the resin composition and to prevent thermal and moisture degradation, and any known ion trapping agent can be used without any particular limitation. Examples of ion trapping agents include hydrotalcites, bismuth hydroxide compounds, and rare earth oxides.
上記その他の成分の配合量は本発明のエポキシ樹脂組成物の用途により相違するが、通常は、合計で組成物全体の5質量%以下の量であればよい。 The amounts of the above other components will vary depending on the application of the epoxy resin composition of the present invention, but typically the total amount should be 5% by mass or less of the entire composition.
エポキシ樹脂組成物の製造方法
本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法は特に制限されるものでない。
例えば、(A)シリコーン変性されていないエポキシ樹脂と(B)チオール化合物と(C)シリコーン変性エポキシ樹脂と(D)マイクロカプセル型硬化促進剤と(E)反応抑制剤とを、同時に又は別々に必要に応じて加熱処理を行いながら混合、撹拌、溶解及び/又は分散させることにより組成物を得ればよい。また、用途によって、(A)~(E)成分の混合物に、無機充填材、難燃剤、イオントラップ剤及びカップリング剤などのその他の添加剤のうち少なくとも1種を添加して混合し、本発明のエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
Method for Producing Epoxy Resin Composition The method for producing the epoxy resin composition of the present invention is not particularly limited.
For example, a composition may be obtained by mixing, stirring, dissolving and/or dispersing (A) a non-silicone-modified epoxy resin, (B) a thiol compound, (C) a silicone-modified epoxy resin, (D) a microcapsule-type curing accelerator and (E) a reaction inhibitor, simultaneously or separately, while optionally carrying out a heat treatment. Depending on the application, at least one of other additives such as an inorganic filler, a flame retardant, an ion trapping agent and a coupling agent may be added to and mixed with a mixture of components (A) to (E) to obtain the epoxy resin composition of the present invention.
本発明のエポキシ樹脂組成物は好ましくは25℃で液状である。組成物の粘度は、25℃にて1~650Pa・sが好ましく、より好ましくは5~500Pa・sである。粘度は、JIS Z 8803:2011に準じ、E型粘度計を用いて測定される。 The epoxy resin composition of the present invention is preferably liquid at 25°C. The viscosity of the composition is preferably 1 to 650 Pa·s, more preferably 5 to 500 Pa·s, at 25°C. The viscosity is measured using an E-type viscometer in accordance with JIS Z 8803:2011.
組成物の製造方法、並びに、混合、撹拌及び分散を行う装置については、特に限定されない。例えば、撹拌及び加熱装置を備えたライカイ機、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、プラネタリーミキサー、又はマスコロイダー等を用いることができ、これらの装置を適宜組み合わせて使用してもよい。エポキシ樹脂組成物の硬化条件は特に制限されないが、例えば、60~200℃、好ましくは80~180℃の範囲にある温度で、30分~10時間、好ましくは1~5時間加熱すればよい。本発明のエポキシ樹脂組成物は低温かつ短時間での硬化が可能である。そのため、70℃~130℃の範囲にある温度で、10分間~2時間程度でも良好に硬化することができる。 There are no particular limitations on the method for producing the composition, and on the equipment used for mixing, stirring, and dispersing. For example, a mortar and pestle machine equipped with a stirring and heating device, a two-roll mill, a three-roll mill, a ball mill, a planetary mixer, or a mass colloider may be used, and these devices may be used in appropriate combination. There are no particular limitations on the curing conditions for the epoxy resin composition, but it may be heated, for example, at a temperature in the range of 60 to 200°C, preferably 80 to 180°C, for 30 minutes to 10 hours, preferably 1 to 5 hours. The epoxy resin composition of the present invention can be cured at a low temperature in a short time. Therefore, it can be cured well even at a temperature in the range of 70°C to 130°C for about 10 minutes to 2 hours.
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
実施例及び比較例にて用いた各成分は以下の通りである。
(A)シリコーン変性されていないエポキシ樹脂
(A1)エポキシ樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品(ZX1059、25℃での粘度1,900~2,600mPa・s:新日鉄住金化学社製)
(A2)エポキシ樹脂:ナフタレン型エポキシ樹脂(HP4032D、25℃での粘度25Pa・s:DIC社製)
The components used in the examples and comparative examples are as follows.
(A) Non-silicone-modified epoxy resin (A1) Epoxy resin: mixture of bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin (ZX1059, viscosity at 25°C 1,900 to 2,600 mPa·s: manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.)
(A2) Epoxy resin: naphthalene type epoxy resin (HP4032D, viscosity at 25°C: 25 Pa·s: manufactured by DIC Corporation)
(B)チオール化合物
(B1)チオール化合物:1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリル(TS-G、四国化成工業社製)
(B2)チオール化合物:1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)グリコールウリル(C3TS-G、四国化成工業社製)
(B3)チオール化合物:ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)(カレンズMT PE1、昭和電工社製)
(B4)チオール化合物:1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン(カレンズMT NR1、昭和電工社製)
(B5)比較用チオール化合物:テトラエチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)(EGMP-4、SC有機化学社製)
(B) Thiol compound (B1) Thiol compound: 1,3,4,6-tetrakis(2-mercaptoethyl)glycoluril (TS-G, manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd.)
(B2) Thiol compound: 1,3,4,6-tetrakis(3-mercaptopropyl)glycoluril (C3TS-G, manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd.)
(B3) Thiol compound: pentaerythritol tetrakis(3-mercaptobutyrate) (Karends MT PE1, manufactured by Showa Denko K.K.)
(B4) Thiol compound: 1,3,5-tris(3-mercaptobutyryloxyethyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (Karens MT NR1, manufactured by Showa Denko K.K.)
(B5) Comparative thiol compound: tetraethylene glycol bis(3-mercaptopropionate) (EGMP-4, manufactured by SC Organic Chemicals)
(C)シリコーン変性エポキシ樹脂
リフラックスコンデンサー、温度計、撹拌機及び滴下ロートを具備した内容積1リットルの四つ口フラスコへ、下記式(6)
(D)マイクロカプセル型硬化促進剤
(D1)第3級アミン系マイクロカプセル型硬化促進剤(HX5945HP、平均粒径2μm、旭化成社製)
(D2)イミダゾール系マイクロカプセル型硬化促進剤(HX9322HP、平均粒径2μm、旭化成社製)
(D3)イミダゾール系マイクロカプセル型硬化促進剤(HX3941HP、平均粒径5μm、旭化成社製)
比較例用硬化促進剤(非マイクロカプセル型硬化促進剤)
(D4)2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール(2P4MHZ-PW、四国化成社製)
(D5)アミン-エポキシアダクト系潜在性硬化触媒(商品名:フジキュアーFXR-1081、株式会社T&K TOKA社製)
(D) Microcapsule-type hardening accelerator (D1) Tertiary amine-based microcapsule-type hardening accelerator (HX5945HP, average particle size 2 μm, manufactured by Asahi Kasei Corporation)
(D2) Imidazole-based microcapsule type curing accelerator (HX9322HP, average particle size 2 μm, manufactured by Asahi Kasei Corporation)
(D3) Imidazole-based microcapsule type curing accelerator (HX3941HP, average particle size 5 μm, manufactured by Asahi Kasei Corporation)
Comparative Example Curing Accelerator (Non-Microcapsule Type Curing Accelerator)
(D4) 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole (2P4MHZ-PW, manufactured by Shikoku Chemical Industries, Ltd.)
(D5) Amine-epoxy adduct-based latent curing catalyst (product name: Fujicure FXR-1081, manufactured by T&K Toka Corporation)
(E)反応抑制剤
(E1)トリイソプロピルボレート(東京化成工業社製)
(E2)亜リン酸(東京化成工業社製)
(E) Reaction inhibitor (E1) Triisopropyl borate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(E2) Phosphorous acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(F)その他の添加剤
(F1)シランカップリング剤:γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM-403、信越化学工業社製)
(F) Other Additives (F1) Silane coupling agent: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
上記各成分を表1及び表2に記載の配合量(質量部)にて混合して、エポキシ樹脂組成物を得た。各組成物、及び、各組成物を硬化して成る硬化物について、以下に示す方法により、粘度、保存安定性、接着力、ガラス転移温度(Tg)、耐熱性、耐湿性、耐落下試験の評価試験を行った。結果を表1及び表2に示す。なお、表1及び表2に記載の「モル当量比」とは、(A)成分及び(C)成分中のエポキシ当量に対する(B)成分中のチオール当量(活性水素当量)の比であり、モル当量を意味する。 The above components were mixed in the amounts (parts by mass) shown in Tables 1 and 2 to obtain epoxy resin compositions. Each composition and the cured product obtained by curing each composition were evaluated for viscosity, storage stability, adhesion, glass transition temperature (Tg), heat resistance, moisture resistance, and drop resistance using the methods shown below. The results are shown in Tables 1 and 2. The "molar equivalent ratio" in Tables 1 and 2 refers to the ratio of the thiol equivalent (active hydrogen equivalent) in component (B) to the epoxy equivalent in components (A) and (C), and means molar equivalent.
(1)粘度の測定
実施例1~17及び比較例1~7で得られたエポキシ樹脂組成物はいずれも25℃で液状であった。JIS Z 8803:2011に準じ、25℃の測定温度で、E型粘度計を用いて、試料をセットして2分後の粘度を測定した(初期粘度)。
(1) Viscosity Measurement All of the epoxy resin compositions obtained in Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 7 were liquid at 25° C. In accordance with JIS Z 8803:2011, the viscosity was measured 2 minutes after setting the sample using an E-type viscometer at a measurement temperature of 25° C. (initial viscosity).
(2)保存安定性の確認
各エポキシ樹脂組成物を25℃で24時間保持した後の粘度を、上記と同様に測定した。上記初期粘度に対する24時間後の粘度の変化率(%)を求め、保存安定性を評価した。
(2) Confirmation of storage stability Each epoxy resin composition was kept at 25° C. for 24 hours and then the viscosity was measured in the same manner as described above. The rate of change (%) of the viscosity after 24 hours relative to the initial viscosity was calculated to evaluate the storage stability.
(3)低温硬化後の接着力
実施例及び比較例の各エポキシ樹脂組成物を型に流し込み、上面の直径2mm、下面の直径5mm、高さ3mmの円錐台形状の試験片を得た。該試験片をアルミニウム板上に載せ、該試験片を80℃で10分間硬化させた。硬化後、得られた試験片を室温の状態まで冷却して剪断接着力を測定した。
(3) Adhesive strength after low-temperature curing Each epoxy resin composition of the examples and comparative examples was poured into a mold to obtain a truncated cone-shaped test piece with an upper diameter of 2 mm, a lower diameter of 5 mm, and a height of 3 mm. The test piece was placed on an aluminum plate and cured at 80° C. for 10 minutes. After curing, the test piece was cooled to room temperature and the shear adhesive strength was measured.
(4)高温硬化後の接着力
実施例及び比較例の各エポキシ樹脂組成物を型に流し込み、上面の直径2mm、下面の直径5mm、高さ3mmの円錐台形状の試験片を得た。該試験片をアルミニウム板上に載せ、該試験片を180℃で10秒間硬化させた。硬化後、得られた試験片を室温の状態まで冷却して剪断接着力を測定した。
(4) Adhesive strength after high-temperature curing Each epoxy resin composition of the Examples and Comparative Examples was poured into a mold to obtain a truncated cone-shaped test piece with an upper diameter of 2 mm, a lower diameter of 5 mm, and a height of 3 mm. The test piece was placed on an aluminum plate and cured at 180° C. for 10 seconds. After curing, the test piece was cooled to room temperature and the shear adhesive strength was measured.
硬化物サンプルの作製
実施例及び比較例の各エポキシ樹脂組成物を80℃で1時間、さらに120℃で1時間で加熱硬化して成型し硬化物を得た。
Preparation of Cured Product Samples Each of the epoxy resin compositions of the Examples and Comparative Examples was heat-cured at 80° C. for 1 hour and then at 120° C. for 1 hour, and molded to obtain a cured product.
(5)ガラス転移温度(Tg)の測定
上記で得た硬化物を、5×5×15mmの試験片にそれぞれを加工した後、それらの試験片を熱膨張計TMA8140C(株式会社リガク社製)にセットした。そして、昇温プログラムを昇温速度5℃/分に設定し、19.6mNの一定荷重が加わるように設定した後、25℃から300℃までの間で試験片の寸法変化を測定した。この寸法変化と温度との関係をグラフにプロットした(グラフの一例を図1に示す)。このようにして得られた寸法変化と温度とのグラフから、下記に説明するガラス転移温度の決定方法により、実施例及び比較例におけるガラス転移温度を求めた。
(5) Measurement of glass transition temperature (Tg) The cured products obtained above were processed into test pieces of 5 x 5 x 15 mm, and the test pieces were then set in a thermal dilatometer TMA8140C (manufactured by Rigaku Corporation). The heating program was set to a heating rate of 5°C/min, and a constant load of 19.6 mN was applied, after which the dimensional change of the test pieces was measured between 25°C and 300°C. The relationship between the dimensional change and temperature was plotted on a graph (an example of the graph is shown in Figure 1). From the graph of dimensional change and temperature obtained in this way, the glass transition temperatures in the examples and comparative examples were determined by the method for determining glass transition temperature described below.
ガラス転移温度(Tg)の決定方法
図1に示すように、変曲点の温度以下で寸法変化-温度曲線の接線が得られる任意の温度2点をT1及びT2とし、変曲点の温度以上で同様の接線が得られる任意の温度2点をT1’及びT2’とした。T1及びT2における寸法変化をそれぞれD1及びD2として、点(T1、D1)と点(T2、D2)とを結ぶ直線と、T1’及びT2’における寸法変化をそれぞれD1’及びD2’として、点(T1’、D1’)と点(T2’、D2’)とを結ぶ直線との交点をガラス転移温度(Tg)とした。
Method for determining glass transition temperature (Tg) As shown in Figure 1, any two temperatures at which a tangent to the dimensional change-temperature curve is obtained below the inflection point temperature are designated as T1 and T2 , and any two temperatures at which a similar tangent is obtained above the inflection point temperature are designated as T1 ' and T2 '. The dimensional changes at T1 and T2 are designated as D1 and D2 , respectively, and the intersection of a straight line connecting point ( T1 , D1 ) and point ( T2 , D2 ) with a straight line connecting point ( T1 ', D1 ' ) and point ( T2 ', D2 ' ), with the dimensional changes at T1 ' and T2' designated as D1 ' and D2 ', respectively, was designated as the glass transition temperature ( Tg ).
(6)耐熱性(150℃保管後の接着力保持率)
実施例及び比較例の各エポキシ樹脂組成物を型に流し込み、上面の直径2mm、下面の直径5mm、高さ3mmの円錐台形状の試験片を得た。該試験片をアルミニウム板上に載せ、該試験片を80℃で1時間、さらに120℃で1時間加熱して硬化させた。硬化後、得られた試験片を室温の状態まで冷却して剪断接着力を測定し、その測定結果を初期値とした。得られた試験片を150℃のオーブンにて150時間保管後、室温の状態まで冷却して剪断接着力を測定した。150℃保管後の接着力保持率は、より詳細には下記式で算出した。
Each epoxy resin composition of the Examples and Comparative Examples was poured into a mold to obtain a truncated cone-shaped test piece with an upper diameter of 2 mm, a lower diameter of 5 mm, and a height of 3 mm. The test piece was placed on an aluminum plate and cured by heating at 80°C for 1 hour and then at 120°C for 1 hour. After curing, the obtained test piece was cooled to room temperature and the shear adhesive strength was measured, and the measurement result was used as the initial value. The obtained test piece was stored in an oven at 150°C for 150 hours, and then cooled to room temperature and the shear adhesive strength was measured. More specifically, the adhesive strength retention after storage at 150°C was calculated using the following formula.
(7)耐湿性(PCT保管後の接着力保持率)
実施例及び比較例の各エポキシ樹脂組成物を型に流し込み、上面の直径2mm、下面の直径5mm、高さ3mmの円錐台形状の試験片を得た。該試験片をアルミニウム板上に載せ、該試験片を80℃で1時間、さらに120℃で1時間加熱して硬化させた。硬化後、得られた試験片を室温の状態まで冷却して剪断接着力を測定し、その測定結果を初期値とした。得られた試験片をPCT(121℃/湿度100%/2atm)にて96時間保管後、室温の状態まで冷却して剪断接着力を測定した。PCT保管後の接着力保持率は、より詳細には下記式で算出した。
Each epoxy resin composition of the Examples and Comparative Examples was poured into a mold to obtain a test piece in the shape of a truncated cone with an upper diameter of 2 mm, a lower diameter of 5 mm, and a height of 3 mm. The test piece was placed on an aluminum plate and cured by heating at 80°C for 1 hour and then at 120°C for 1 hour. After curing, the obtained test piece was cooled to room temperature and the shear adhesive strength was measured, and the measurement result was used as the initial value. The obtained test piece was stored in a PCT (121°C/humidity 100%/2 atm) for 96 hours, and then cooled to room temperature and the shear adhesive strength was measured. More specifically, the adhesive strength retention after PCT storage was calculated by the following formula.
(8)耐落下試験
実施例及び比較例の各エポキシ樹脂組成物を銅基板上に塗布し、塗布面に10mm×10mm×厚さ10mmの銅のブロックを載せ、該試験片を80℃で1時間、さらに120℃で1時間加熱して硬化させた。硬化後、得られた試験片を室温の状態まで冷却した。得られた試験片を100cmの高さから落下させた。落下を10回繰り返し行い、銅のブロックが銅基板から剥離するまでの落下回数を記載した。
(8) Drop Resistance Test Each epoxy resin composition of the Examples and Comparative Examples was applied onto a copper substrate, a copper block of 10 mm x 10 mm x 10 mm thick was placed on the applied surface, and the test piece was heated at 80°C for 1 hour and then at 120°C for 1 hour to be cured. After curing, the obtained test piece was cooled to room temperature. The obtained test piece was dropped from a height of 100 cm. The drop was repeated 10 times, and the number of drops until the copper block peeled off from the copper substrate was recorded.
Claims (6)
(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有する、シリコーン変性されていないエポキシ樹脂 100質量部
(B)1分子中に3個以上のチオール基を有するチオール化合物
(C)シリコーン変性エポキシ樹脂 0.5~100質量部
(D)マイクロカプセル型硬化促進剤 1.0~200質量部
(E)反応抑制剤 0.05~10質量部
但し、(B)成分の量は、(A)成分及び(C)成分中の合計エポキシ基1モル当量に対し(B)成分中のチオール基のモル当量比が0.1~1.0となる量であって、前記(C)シリコーン変性エポキシ樹脂が式(1)~(3)で示されるアルケニル基含有エポキシ樹脂の1種又は2種以上と、式(5)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを反応させて得られる共重合体である。
(A) 100 parts by mass of a non-silicone-modified epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule; (B) 3 or more thiol groups in one molecule; (C) 0.5 to 100 parts by mass of a silicone-modified epoxy resin; (D) 1.0 to 200 parts by mass of a microcapsule-type curing accelerator; (E) 0.05 to 10 parts by mass of a reaction inhibitor; provided that the amount of component (B) is an amount such that the molar equivalent ratio of the thiol groups in component (B) to the total molar equivalent of the epoxy groups in components (A) and (C) is 0.1 to 1.0, and the silicone-modified epoxy resin (C) is a copolymer obtained by reacting one or more alkenyl group-containing epoxy resins represented by formulas (1) to (3) with an organohydrogenpolysiloxane represented by formula (5).
6. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the volume average particle size of component (D) is 0.1 to 10 μm.
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