JP7765895B2 - Epoxy resin, epoxy resin composition and cured product - Google Patents
Epoxy resin, epoxy resin composition and cured productInfo
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Description
本発明は、信頼性に優れた半導体封止、積層板、放熱基板等の電気・電子部品用絶縁材料に有用な常温で固形としての取扱性に優れ、かつ成形時の低粘度性、溶剤溶解性に優れたエポキシ樹脂、及びこれを用いたエポキシ樹脂組成物、並びにそれから得られる高熱伝導性に優れた硬化物に関する。 The present invention relates to an epoxy resin that is easy to handle as a solid at room temperature and useful as an insulating material for highly reliable electrical and electronic components such as semiconductor encapsulation, laminates, and heat dissipation substrates, and that has low viscosity during molding and excellent solvent solubility. It also relates to an epoxy resin composition using the same, and a cured product obtained from the same that has excellent high thermal conductivity.
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。電子回路の高密度化、高周波化が進む電気・電子分野、パワーエレクトロニクス分野においては、電子回路からの発熱が大きくなっていることから、絶縁部に用いられるエポキシ樹脂組成物の放熱性が問題となっている。この放熱性については、従来はフィラーの熱伝導性で賄っていたが、更なる高集積化に向けて、マトリクスであるエポキシ樹脂自体の熱伝導性の向上が求められるようになってきた。 Epoxy resins have been used in a wide range of industrial applications, but the performance requirements have become increasingly sophisticated in recent years. In the electrical, electronic, and power electronics fields, where electronic circuits are becoming increasingly dense and high-frequency, the heat generated by electronic circuits is increasing, posing a challenge to the heat dissipation capabilities of epoxy resin compositions used in insulating parts. This heat dissipation capability was previously met by the thermal conductivity of the filler, but with the goal of even higher integration, there is now a demand for improved thermal conductivity in the epoxy resin matrix itself.
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。 Epoxy resin compositions with excellent thermal conductivity that use epoxy resins with mesogenic structures are known. For example, Patent Document 1 discloses an epoxy resin composition whose essential components are a biphenol-type epoxy resin and a polyphenol resin curing agent, and discloses that the composition has excellent stability and strength at high temperatures and can be used in a wide range of fields, including adhesion, casting, sealing, molding, and lamination. Patent Document 2 also discloses an epoxy compound whose molecule contains two mesogenic structures linked by a bent chain. Furthermore, Patent Document 3 discloses a resin composition containing an epoxy compound with a mesogenic group.
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、高温が必要であった。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。 However, epoxy resins with such mesogenic structures have high melting points, and when mixed, the high-melting component is difficult to dissolve, leaving some undissolved, resulting in problems with reduced curing and heat resistance. Furthermore, high temperatures are required to uniformly mix such epoxy resins with curing agents. At high temperatures, the curing reaction of the epoxy resin proceeds rapidly, shortening the gelation time, severely limiting the mixing process and making handling difficult. Adding a soluble third component to compensate for this drawback lowers the resin's melting point, making uniform mixing easier, but the resulting cured product has a reduced thermal conductivity.
溶融混合処理が可能な高熱伝導樹脂として、特許文献4においてヒドロキノンと4,4’-ジヒドロキシビフェニルの混合物をエポキシ化したエポキシ樹脂が開示されており、特許文献5においては、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタンと4,4’-ジヒドロキシビフェニルの混合物をエポキシ化したエポキシ樹脂が開示されている。しかしながら、これらの樹脂は溶剤溶解性に乏しく、適用用途が限定されていた。特許文献6において、ジフェニルエーテル構造を有するエポキシ樹脂の組成物が開示されているが、硬化剤が限定されており、フェノールノボラック等の汎用の硬化剤では熱伝導率および耐熱性が不十分であった。 As highly thermally conductive resins that can be melt-mixed, Patent Document 4 discloses an epoxy resin obtained by epoxidizing a mixture of hydroquinone and 4,4'-dihydroxybiphenyl, and Patent Document 5 discloses an epoxy resin obtained by epoxidizing a mixture of 4,4'-dihydroxydiphenylmethane and 4,4'-dihydroxybiphenyl. However, these resins have poor solvent solubility, limiting their applications. Patent Document 6 discloses an epoxy resin composition with a diphenyl ether structure, but the curing agent is limited, and general-purpose curing agents such as phenol novolac do not provide sufficient thermal conductivity and heat resistance.
従って、本発明の目的は、上記問題を解消し、信頼性に優れた半導体封止、積層板、放熱基板等の電気・電子部品用絶縁材料に有用な常温で固形としての取扱性に優れ、かつ成形時の低粘度性、溶剤溶解性に優れた結晶性の変性エポキシ樹脂、及びこれを用いたエポキシ樹脂組成物、並びにそれから得られる高熱伝導性に優れた硬化物を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above problems and provide a crystalline modified epoxy resin that is easy to handle as a solid at room temperature and has low viscosity during molding and excellent solvent solubility, making it useful as an insulating material for electrical and electronic components such as semiconductor encapsulation, laminates, and heat dissipation substrates, and that has excellent thermal conductivity; an epoxy resin composition using the same; and a cured product obtained from the same that has excellent thermal conductivity.
本発明者等は、鋭意検討により、特定のフェノール性水酸基を有する化合物の混合物とエピクロルヒドリンと反応させることで、上記の課題を解決することが期待されること、そしてその硬化物が熱伝導性に効果を発現することを見出した。 Through extensive research, the inventors have discovered that the above-mentioned problems can be solved by reacting a mixture of compounds containing specific phenolic hydroxyl groups with epichlorohydrin, and that the resulting cured product exhibits improved thermal conductivity.
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂であって、n=0体の合計が70~95%であり、エポキシ当量が150~160g/eqの範囲であることを特徴とするエポキシ樹脂である。
(式中、Xはそれぞれ独立して直接結合、または-O-を示し、少なくとも一部は-O-である。nは0~10の数を示し、Gはグリシジル基を示す。)
That is, the present invention relates to an epoxy resin represented by the following general formula (1), characterized in that the total content of n=0 units is 70 to 95% and the epoxy equivalent is in the range of 150 to 160 g/eq.
(In the formula, each X independently represents a direct bond or —O—, and at least some of them are —O—. n represents a number from 0 to 10, and G represents a glycidyl group.)
上記一般式(1)において、Xが直接結合であるビフェニル構造とXが-O-であるジフェニルエーテル構造の比率(重量比)が、0.1~10.0の範囲であることが好ましい。 In the above general formula (1), the ratio (weight ratio) of the biphenyl structure where X is a direct bond to the diphenyl ether structure where X is -O- is preferably in the range of 0.1 to 10.0.
上記一般式(1)において、OG基を2つ有するビフェニル構造が4,4’体であることが好ましい。 In the above general formula (1), the biphenyl structure having two OG groups preferably has a 4,4' configuration.
また、本発明は、エポキシ樹脂及び硬化剤よりなるエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂の一部または全部として、上記のエポキシ樹脂を必須成分として含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物に関する。 The present invention also relates to an epoxy resin composition comprising an epoxy resin and a curing agent, characterized in that the epoxy resin is an essential component, either in part or in whole, of the epoxy resin.
さらに、本発明は、上記の樹脂組成物を硬化してなることを特徴とする樹脂硬化物に関する。 Furthermore, the present invention relates to a cured resin product obtained by curing the above-mentioned resin composition.
本発明のエポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂組成物は、溶剤溶解性、成形性、信頼性に優れ、かつ硬化物の優れた高熱伝導性が発揮される。また、結晶性を抑えることで収率が向上し、製造面でも有利となる。 The epoxy resin and epoxy resin composition of the present invention have excellent solvent solubility, moldability, and reliability, and exhibit excellent thermal conductivity in the cured product. Furthermore, by suppressing crystallinity, yields are improved, which is advantageous from a manufacturing perspective.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
本発明のエポキシ樹脂は、上記一般式(1)で表され、エポキシ当量(g/eq)は150~160である。nは0~10の数を示し、平均値(数平均)は0.1~5、好ましくは0.1~2の範囲である。好ましくは、nの値が異なる成分の混合物である。n=0体としては、ビフェニル構造の両末端にグリシジルエーテル基が結合した化合物、ジフェニルエーテルの両末端にグリシジルエーテル基が結合した化合物である。熱伝導率に優れる構造としては、ビフェニル構造に結合するグリシジルエーテル基は4,4’結合であることが好ましい。n=1体以上の化合物は、ジヒドロキシビフェニルに由来するホモポリマー、ジヒドロキシジフェニルエーテルに由来するホモポリマー、更にジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルとの共反応構造であるコポリマーを含む混合物である。 The epoxy resin of the present invention is represented by the above general formula (1) and has an epoxy equivalent (g/eq) of 150 to 160. n represents a number from 0 to 10, with an average value (number average) ranging from 0.1 to 5, preferably 0.1 to 2. A mixture of components with different n values is preferred. Examples of compounds with n=0 include compounds in which glycidyl ether groups are bonded to both ends of a biphenyl structure, and compounds in which glycidyl ether groups are bonded to both ends of a diphenyl ether. For structures with excellent thermal conductivity, the glycidyl ether group bonded to the biphenyl structure preferably has a 4,4' bond. Examples of compounds with n=1 or more include mixtures containing homopolymers derived from dihydroxybiphenyl, homopolymers derived from dihydroxydiphenyl ether, and copolymers with a co-reaction structure of dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether.
本発明のエポキシ樹脂は、ジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルの混合物をエピクロルヒドリンと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。本発明のエポキシ樹脂は、ジヒドロキシビフェニルのエポキシ化物とジヒドロキシジフェニルエーテルのエポキシ化物を含む他、一分子中にジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルに由来する単位を有するエポキシ化物を含む混合物である。ジヒドロキシ化合物とエピクロルヒドリンと反応させて得られるエポキシ化物は、重合度が0のエポキシ化物(n=0体)の他、n=1(ジ体)、n=2(トリ体)等の多量体が含まれる。 The epoxy resin of the present invention can be produced by reacting a mixture of dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether with epichlorohydrin. This reaction can be carried out in the same manner as a conventional epoxidation reaction. The epoxy resin of the present invention is a mixture that includes epoxidized products of dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether, as well as epoxidized products having units derived from dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether in one molecule. Epoxidized products obtained by reacting a dihydroxy compound with epichlorohydrin include epoxidized products with a degree of polymerization of 0 (n=0 form), as well as polymers such as n=1 (di-form) and n=2 (tri-form).
本発明のエポキシ樹脂はジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルのそれぞれに由来するすべてのn=0体の合計が70~95wt%の範囲である。この範囲より大きいとジヒドロキシビフェニル構造に由来する結晶性、融点の高さにより成形ができない虞がある。一方、この範囲よりも小さいと結晶性が低くなり、熱伝導性の低下を招く虞がある。
また、共反応構造を含むn=1体以上の化合物が5wt%~30wt%であり、好ましくは5wt%~15wt%である。この範囲より少ないと融点や結晶性が低下せず成型ができない虞がある。一方、これより多いと熱伝導性が低下する虞がある。ここで共反応構造とはジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルがランダムに反応したもので、例えばn=1体ではジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルのそれぞれの構造をひとつずつ持つエポキシ樹脂となる。この共反応構造のエポキシ樹脂を含むことで、それぞれの単量体からなる単一構造のエポキシ樹脂を単に混合した場合とは特性的に異なる樹脂となる。
In the epoxy resin of the present invention, the total content of all n=0 isomers derived from dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether is in the range of 70 to 95 wt %. If it exceeds this range, molding may be impossible due to the crystallinity and high melting point derived from the dihydroxybiphenyl structure. On the other hand, if it is less than this range, crystallinity may be low, which may lead to a decrease in thermal conductivity.
Furthermore, the content of the compound containing the co-reactive structure (n=1 or more) is 5 wt% to 30 wt%, preferably 5 wt% to 15 wt%. If it is less than this range, the melting point and crystallinity may not decrease, making molding impossible. On the other hand, if it is more than this range, there is a risk of reduced thermal conductivity. Here, the co-reactive structure refers to the random reaction of dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether. For example, when n=1, the resulting epoxy resin has one dihydroxybiphenyl structure and one dihydroxydiphenyl ether structure. By including an epoxy resin with this co-reactive structure, the resulting resin has different properties than when epoxy resins with a single structure consisting of each monomer are simply mixed.
ジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルの混合割合は重量比で、ジヒドロキシビフェニル/ジヒドロキシジフェニルエーテル=0.1~10.0の範囲であるが、好ましくは0.2~5.0、より好ましくは0.3~3.0、さらに好ましくは0.5~2.0の範囲である。得られるエポキシ樹脂の構造比もほぼ仕込み比と同様となるため、エポキシ樹脂の範囲も同様となる。これより小さいと4,4’-ジヒドロキシビフェニルのエポキシ化合物の高融点性の影響で取扱い性に劣るものとなり、これより大きいと硬化物の耐熱性、熱伝導性等の特性が低下する。 The mixing ratio of dihydroxybiphenyl to dihydroxydiphenyl ether, in weight ratio, is in the range of 0.1 to 10.0 (dihydroxybiphenyl/dihydroxydiphenyl ether), but is preferably in the range of 0.2 to 5.0, more preferably 0.3 to 3.0, and even more preferably 0.5 to 2.0. The structural ratio of the resulting epoxy resin will be roughly the same as the charge ratio, and therefore the range for the epoxy resin will also be similar. If the ratio is lower than this, the high melting point of the 4,4'-dihydroxybiphenyl epoxy compound will make it difficult to handle, and if the ratio is higher than this, the heat resistance, thermal conductivity, and other properties of the cured product will be reduced.
ジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルの混合物(以下、フェノール混合物という)とエピクロルヒドリンを反応させて本発明のエポキシ樹脂を得る。エピクロルヒドリンとの反応は、例えば、フェノール混合物を、これらのフェノール性水酸基に対してモル比で過剰量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、60~100℃の範囲で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、フェノール混合物中の水酸基1モルに対して、0.8~1.2モル、好ましくは、0.9~1.1モルの範囲である。エピクロルヒドリンは、フェノール混合物中の水酸基に対して過剰量が用いられ、通常は、フェノール混合物中の水酸基1モルに対して、1.5から15モル、好ましくは3から10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目的のエポキシ樹脂を得ることができる。 The epoxy resin of the present invention is obtained by reacting a mixture of dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether (hereinafter referred to as the phenol mixture) with epichlorohydrin. The reaction with epichlorohydrin can be carried out, for example, by dissolving the phenol mixture in an excess amount of epichlorohydrin relative to the phenolic hydroxyl groups, and then reacting the mixture in the presence of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide at 50 to 150°C, preferably 60 to 100°C, for 1 to 10 hours. The amount of alkali metal hydroxide used is 0.8 to 1.2 mol, preferably 0.9 to 1.1 mol, per mol of hydroxyl groups in the phenol mixture. Epichlorohydrin is used in excess relative to the hydroxyl groups in the phenol mixture, typically 1.5 to 15 mol, preferably 3 to 10 mol, per mol of hydroxyl groups in the phenol mixture. After the reaction is complete, excess epichlorohydrin is distilled off, and the residue is dissolved in a solvent such as toluene or methyl isobutyl ketone, filtered, and washed with water to remove inorganic salts. The solvent is then distilled off to obtain the desired epoxy resin.
本発明のエポキシ樹脂の製造に際しては、本発明の効果を阻害しない限り、フェノール混合物にはジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルのフェノール性化合物以外の別種のフェノール性化合物を少量混合させることができる。但し、この場合、別種のフェノール性化合物の合計量は全フェノール性化合物の50wt%以下、好ましくは30wt%以下、より好ましくは10wt%以下であることがよい。 When producing the epoxy resin of the present invention, a small amount of a phenolic compound other than the dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether phenolic compounds can be mixed into the phenol mixture, as long as it does not impair the effects of the present invention. However, in this case, the total amount of the other phenolic compounds should be 50 wt% or less, preferably 30 wt% or less, and more preferably 10 wt% or less of the total phenolic compounds.
本発明のエポキシ樹脂は、常温で結晶性を持つものである。結晶性の発現は、示差走査熱量分析で結晶の融解に伴う吸熱ピークとして確認することができる。なお、この場合の吸熱ピークは、本発明のエポキシ樹脂が混合物であるため、一つではなく複数のピークとして観察されるのが一般的である。示差走査熱量分析で観察される融点としては、ジヒドロキシビフェニルとジヒドロキシジフェニルエーテルから誘導されるエポキシ樹脂に由来する吸熱ピークで、一番低い温度の吸熱ピークが50℃以上、好ましくは70℃以上、一番高い温度の吸熱ピークが160℃以下、好ましくは140℃以下である。これより低いと粉体とした場合にブロッキング等が起こり常温で固体としての取扱性が低下し、これより高いと硬化剤等との溶融混練性や溶剤溶解性に劣る等の問題がある。また、好ましい150℃での溶融粘度は、低いものほど良く、通常、0.1Pa・s以下、好ましくは0.01Pa・s以下である。 The epoxy resin of the present invention is crystalline at room temperature. The manifestation of crystallinity can be confirmed by differential scanning calorimetry (DSC) as an endothermic peak associated with the melting of crystals. In this case, since the epoxy resin of the present invention is a mixture, multiple endothermic peaks are generally observed rather than a single peak. The melting points observed by DSC are endothermic peaks derived from the epoxy resin derived from dihydroxybiphenyl and dihydroxydiphenyl ether, with the lowest endothermic peak being 50°C or higher, preferably 70°C or higher, and the highest endothermic peak being 160°C or lower, preferably 140°C or lower. If the melt viscosity is lower than this, blocking may occur when the resin is made into a powder, reducing its handleability as a solid at room temperature. If the melt viscosity is higher than this, problems such as poor melt-kneadability with curing agents and poor solvent solubility may occur. Furthermore, the lower the melt viscosity at 150°C, the better; it is typically 0.1 Pa·s or lower, preferably 0.01 Pa·s or lower.
本発明のエポキシ樹脂の純度、特に加水分解性塩素量は、適用する電子部品の信頼性向上の観点より少ない方がよい。特に限定するものではないが、好ましくは1000ppm以下、さらに好ましくは500ppm以下である。なお、本発明でいう加水分解性塩素とは、以下の方法により測定された値をいう。すなわち、試料0.5gをジオキサン30mlに溶解後、1N-KOH、10mlを加え30分間煮沸還流した後、室温まで冷却し、さらに80%アセトン水100mlを加え、0.002N-AgNO3水溶液で電位差滴定を行い得られる値である。 The purity of the epoxy resin of the present invention, particularly the amount of hydrolyzable chlorine, should be low in order to improve the reliability of the electronic components to which it is applied. While not particularly limited, it is preferably 1000 ppm or less, and more preferably 500 ppm or less. The hydrolyzable chlorine referred to in this invention refers to a value measured by the following method: 0.5 g of sample is dissolved in 30 ml of dioxane, 10 ml of 1N KOH is added, and the mixture is boiled under reflux for 30 minutes, cooled to room temperature, and 100 ml of 80% acetone water is added. Potentiometric titration with 0.002 N AgNO3 aqueous solution is then performed to obtain the value.
本発明のエポキシ樹脂及び硬化剤よりなるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂の一部または全部として、上記の変性エポキシ樹脂を必須成分として含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物であるが、有利には、全エポキシ樹脂の70wt%以上、より好ましくは90wt%以上が上記の変性エポキシ樹脂である。変性エポキシ樹脂の使用割合がこれより少ないと硬化物とした際の熱伝導率の向上効果が小さい。 The epoxy resin composition of the present invention, comprising an epoxy resin and a curing agent, is characterized by containing the above-mentioned modified epoxy resin as an essential component, either in part or in whole, of the epoxy resin. Advantageously, the above-mentioned modified epoxy resin accounts for 70 wt% or more, and more preferably 90 wt% or more, of the total epoxy resin. If the proportion of modified epoxy resin used is less than this, the effect of improving the thermal conductivity of the cured product is small.
本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の必須成分として使用される上記エポキシ樹脂以外に、分子中にエポキシ基を2個以上有する通常の他のエポキシ樹脂を併用してもよい。例を挙げれば、原料として、ビスフェノールA、ビスフェノールF、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’-ジヒドロキシジフェニルケトン、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、ゾルシン、カテコール、ハイドロキノン、t‐ブチルカテコール、t‐ブチルハイドロキノン、1,2‐ジヒドロキシナフタレン、1,3‐ジヒドロキシナフタレン、1,4‐ジヒドロキシナフタレン、1,5‐ジヒドロキシナフタレン、1,6‐ジヒドロキシナフタレン、1,7‐ジヒドロキシナフタレン、1,8‐ジヒドロキシナフタレン、2,3‐ジヒドロキシナフタレン、2,4‐ジヒドロキシナフタレン、2,5‐ジヒドロキシナフタレン、2,6‐ジヒドロキシナフタレン、2,7‐ジヒドロキシナフタレン、2,8‐ジヒドロキシナフタレン、上記ジヒドロキシナフタレンのアリル化物又はポリアリル化物、アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化フェノールノボラック等の2価のフェノール類;あるいは、フェノールノボラック、ビスフェノールAノボラック、o‐クレゾールノボラック、m‐クレゾールノボラック、p‐クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、ポリ‐p‐ヒドロキシスチレン、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、フルオログリシノール、ピロガロール、t‐ブチルピロガロール、アリル化ピロガロール、ポリアリル化ピロガロール、1,2,4‐ベンゼントリオール、2,3,4‐トリヒドロキシベンゾフェノン、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂等の3価以上のフェノール類;あるいは、テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類;などを使用し、これら原料フェノール類などから誘導されるグリシジルエーテル化物等がある。これらのエポキシ樹脂は、1種または2種以上を混合して用いることができる。 In addition to the above-mentioned epoxy resins used as essential components of the present invention, the epoxy resin composition of the present invention may also contain other conventional epoxy resins having two or more epoxy groups in the molecule. Examples of such resins include, as raw materials, bisphenol A, bisphenol F, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfide, 4,4'-dihydroxydiphenyl ketone, fluorene bisphenol, 4,4'-biphenol, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-dihydroxybiphenyl, zorcinol, catechol, hydroquinone, t-butylcatechol, t- Butylhydroquinone, 1,2-dihydroxynaphthalene, 1,3-dihydroxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 1,8-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, 2,4-dihydroxynaphthalene, 2,5-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, 2,8-dihydroxynaphthalene, and the above dihydroxynaphthalenes. dihydric phenols such as allylated or polyallylated products of hydroxynaphthalene, allylated bisphenol A, allylated bisphenol F, and allylated phenol novolac; or phenol novolac, bisphenol A novolac, o-cresol novolac, m-cresol novolac, p-cresol novolac, xylenol novolac, poly-p-hydroxystyrene, tris-(4-hydroxyphenyl)methane, and 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane Trivalent or higher phenols such as fluoroglycinol, pyrogallol, t-butylpyrogallol, allylated pyrogallol, polyallylated pyrogallol, 1,2,4-benzenetriol, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, phenol aralkyl resins, naphthol aralkyl resins, and dicyclopentadiene resins; or halogenated bisphenols such as tetrabromobisphenol A; and glycidyl ethers derived from these raw material phenols are also used. These epoxy resins can be used alone or in combination of two or more.
本発明のエポキシ樹脂組成物に用いる硬化剤としては、一般にエポキシ樹脂の硬化剤として知られているものはすべて使用でき、ジシアンジアミド、酸無水物類、多価フェノール類、芳香族及び脂肪族アミン類等がある。これらの中でも、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。 The curing agent used in the epoxy resin composition of the present invention can be any of those generally known as curing agents for epoxy resins, including dicyandiamide, acid anhydrides, polyhydric phenols, and aromatic and aliphatic amines. Of these, polyhydric phenols are preferred as curing agents in fields requiring high electrical insulation, such as semiconductor encapsulants. Specific examples of curing agents are listed below.
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、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、ナフタレンジオール等の2価のフェノール類;あるいは、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、ポリビニルフェノール等に代表される3価以上のフェノール類がある。更には、フェノール類、ナフトール類、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、ナフタレンジオール等の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等の縮合剤により合成される多価フェノール性化合物等がある。 Examples of polyhydric phenols include dihydric phenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, 4,4'-biphenol, 2,2'-biphenol, hydroquinone, resorcinol, and naphthalenediol; and trihydric or higher phenols such as tris-(4-hydroxyphenyl)methane, 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane, phenol novolac, o-cresol novolac, naphthol novolac, and polyvinylphenol. Further examples include polyhydric phenolic compounds synthesized from dihydric phenols such as phenols, naphthols, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, 4,4'-biphenol, 2,2'-biphenol, hydroquinone, resorcinol, and naphthalenediol, and condensing agents such as formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, and p-xylylene glycol.
酸無水物硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、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、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、メチル無水ハイミック酸、無水ドデシニルコハク酸、無水ナジック酸、無水トリメリット酸等がある。 Examples of acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylhimic anhydride, dodecynylsuccinic anhydride, nadic anhydride, and trimellitic anhydride.
アミン系硬化剤としては、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、m-フェニレンジアミン、p-キシリレンジアミン等の芳香族アミン類;あるいは、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族アミン類がある。 Amine-based curing agents include aromatic amines such as 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, m-phenylenediamine, and p-xylylenediamine; or aliphatic amines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, and triethylenetetramine.
上記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。 The above epoxy resin composition can contain one or more of these curing agents in combination.
エポキシ樹脂と硬化剤の配合比率は、エポキシ基と硬化剤中の官能基が当量比で0.8~1.5の範囲であることが好ましい。この範囲外では硬化後も未反応のエポキシ基、又は硬化剤中の官能基が残留し、封止機能に関しての信頼性が低下するため好ましくない。 The blending ratio of epoxy resin to curing agent is preferably in the range of 0.8 to 1.5 in terms of equivalent ratio of epoxy groups to functional groups in the curing agent. Outside this range, unreacted epoxy groups or functional groups in the curing agent will remain after curing, reducing the reliability of the sealing function, which is undesirable.
本発明の樹脂組成物中には、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、樹脂成分の合計100重量部に対して、1~30重量部の範囲である。 Oligomers or polymeric compounds such as polyester, polyamide, polyimide, polyether, polyurethane, petroleum resin, indene resin, indene-coumarone resin, and phenoxy resin may also be appropriately blended into the resin composition of the present invention as other modifiers. The amount added is typically in the range of 1 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the total resin components.
本発明の樹脂組成物には、無機充填剤、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。無機充填剤としては、熱伝導性フィラー、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。 The resin composition of the present invention can be blended with additives such as inorganic fillers, pigments, flame retardants, thixotropic agents, coupling agents, and flow improvers. Examples of inorganic fillers include thermally conductive fillers, such as spherical or crushed fused silica, silica powders such as crystalline silica, alumina powder, glass powder, mica, talc, calcium carbonate, alumina, and hydrated alumina. When used in semiconductor encapsulants, the blending amount is preferably 70% by weight or more, and more preferably 80% by weight or more.
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。 Pigments include organic or inorganic extender pigments and flake pigments. Thixotropic agents include silicone-based, castor oil-based, aliphatic amide wax, oxidized polyethylene wax, and organic bentonite-based agents.
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)フェノールなどのアミン類;あるいは、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;あるいは、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;あるいは、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等のルイス酸;などがある。添加量としては、通常、樹脂成分の合計100重量部に対して、0.01から5重量部の範囲である。 Furthermore, if necessary, a curing accelerator can be used in the epoxy resin composition of the present invention. Examples include amines, imidazoles, organic phosphines, Lewis acids, etc., and more specifically, amines such as 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undecene-7, triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, and tris(dimethylaminomethyl)phenol; or imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, and 2-heptadecylimidazole; or tributylphosphines. Examples include organic phosphines such as sphingosine, methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, diphenylphosphine, and phenylphosphine; or Lewis acids such as tetra-substituted phosphonium and tetra-substituted borates such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium ethyltriphenylborate, and tetrabutylphosphonium tetrabutylborate; and tetraphenylboron salts such as 2-ethyl-4-methylimidazole tetraphenylborate and N-methylmorpholine tetraphenylborate. The amount added is typically in the range of 0.01 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the total resin components.
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、シリコンオイル等の低応力化剤、ステアリン酸カルシウム等の滑剤等を使用できる。 If necessary, the resin composition of the present invention may further contain release agents such as carnauba wax and OP wax, coupling agents such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, colorants such as carbon black, flame retardants such as antimony trioxide, stress reducers such as silicone oil, and lubricants such as calcium stearate.
本発明の樹脂組成物は、有機溶剤を溶解させたワニス状態とした後に、ガラスクロス、アラミド不織布、液晶ポリマー等のポリエステル不織布、などの繊維状物に含浸させた後に溶剤除去を行い、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塗布することにより積層物とすることができる。 The resin composition of the present invention can be made into a varnish by dissolving an organic solvent in it, and then impregnating it into a fibrous material such as glass cloth, aramid nonwoven fabric, or polyester nonwoven fabric made from liquid crystal polymer, followed by removing the solvent to form a prepreg. Optionally, it can also be applied to a sheet-like material such as copper foil, stainless steel foil, polyimide film, or polyester film to form a laminate.
本発明の樹脂組成物を加熱硬化させれば、本発明の樹脂硬化物とすることができる。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。 The resin composition of the present invention can be heated and cured to produce the cured resin of the present invention. This cured product can be obtained by molding the epoxy resin composition using methods such as casting, compression molding, and transfer molding. The temperature used for this is typically in the range of 120 to 220°C.
以下、合成例、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。特に断りがない限り「部」は重量部を表し、「%」は重量%を表す。また、測定方法はそれぞれ以下の方法により測定した。 The present invention will be specifically explained below using synthesis examples, working examples, and comparative examples. However, the present invention is not limited to these. Unless otherwise specified, "parts" means parts by weight, and "%" means % by weight. Measurements were performed using the following methods.
1)エポキシ当量
電位差滴定装置を用い、溶媒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。
1) Epoxy Equivalent Using a potentiometric titrator, methyl ethyl ketone was used as a solvent, and a tetraethylammonium bromide acetate solution was added, followed by measurement using a 0.1 mol/L perchloric acid-acetic acid solution in the potentiometric titrator.
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ピーク温度を樹脂の融点とした。
2) Melting Point The DSC peak temperature was determined using a differential scanning calorimeter (EXSTAR6000 DSC/6200 manufactured by SII NanoTechnology Inc.) at a temperature rise rate of 5°C/min. That is, this DSC peak temperature was defined as the melting point of the resin.
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。
3) Melt Viscosity: Measured at 150°C using a CAP2000H rotational viscometer manufactured by BROOKFIELD.
4)軟化点
JIS-K-2207に従い環球法にて測定した。
4) Softening point: Measured by the ring and ball method in accordance with JIS-K-2207.
5)GPC測定
本体(東ソー株式会社製、HLC-8320GPC)にカラム(東ソー株式会社製、TSKgel SuperMultiporeHZ-N Gを3本、TSKgel SuperHZ1000を1本)を直列に備えたものを使用し、カラム温度は40℃にした。また、溶離液にはテトラヒドロフラン(THF)を使用し、1mL/分の流速とし、検出器は示差屈折率検出器を使用した。測定試料はサンプル0.1gを10mLのTHFに溶解し、マイクロフィルターで濾過したものを50μL使用した。
5) GPC Measurement A main body (HLC-8320GPC, manufactured by Tosoh Corporation) equipped with columns (three TSKgel SuperMultiporeHZ-NG columns and one TSKgel SuperHZ1000 column, both manufactured by Tosoh Corporation) in series was used, and the column temperature was set to 40°C. Tetrahydrofuran (THF) was used as the eluent at a flow rate of 1 mL/min, and a differential refractive index detector was used as the detector. 0.1 g of sample was dissolved in 10 mL of THF and filtered through a microfilter, and 50 μL of this was used as the measurement sample.
6)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) Glass transition temperature (Tg)
Tg was determined using a thermomechanical measuring device (EXSTAR6000TMA/6100 manufactured by SII Nanotechnology Inc.) at a temperature rise rate of 10°C/min.
7)5%重量減少温度(Td5)、残炭率
熱重量/示差熱分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー製 EXSTAR6000TG/DTA6200、)を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分の条件において、5%重量減少温度(Td5)を測定した。また、700℃における重量減少を測定し、残炭率として算出した。
7) 5% Weight Loss Temperature (Td5), Carbon Residual Ratio The 5% weight loss temperature (Td5) was measured under a nitrogen atmosphere at a heating rate of 10°C/min using a thermogravimetric/differential thermal analyzer (EXSTAR6000TG/DTA6200 manufactured by SII Nano Technology). The weight loss at 700°C was also measured and calculated as the carbon residual ratio.
8)熱伝導率
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。
8) Thermal Conductivity: Measured by the transient hot wire method using a thermal conductivity meter LFA447 manufactured by NETZSCH.
実施例1
4,4’-ジヒドロキシビフェニル50.0g、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル27.2gをエピクロルヒドリン373g、ジエチレングリコールジメチルエーテル56.0gに溶解し、60℃、減圧下(約130Torr)、48%水酸化ナトリウム水溶液73.9gを3時間かけて滴下した。この間、生成する水はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、さらに1時間反応を継続して脱水後、エピクロルヒドリンを留去し、トルエン460gを加えた後、水洗により塩を除いた。その後、分液により水を除去後、トルエンを減圧留去し、白色結晶状のエポキシ樹脂(エポキシ樹脂A)83.3gを得た。エポキシ当量は156であり、加水分解性塩素は45ppm、融点は75℃、137℃であり、150℃での粘度は5mPa・sであった。GPC測定より求められた4,4’-ジヒドロキシビフェニルより得られるエポキシ樹脂のn=0(単量体)は70.6%であった。また4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテルより得られるエポキシ樹脂のn=0(単量体)は21.0%であった。n=1以上は8.3%であった。
Example 1
50.0 g of 4,4'-dihydroxybiphenyl and 27.2 g of 4,4'-dihydroxydiphenyl ether were dissolved in 373 g of epichlorohydrin and 56.0 g of diethylene glycol dimethyl ether, and 73.9 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 3 hours at 60°C under reduced pressure (approximately 130 Torr). During this time, the water produced was removed from the system by azeotropy with epichlorohydrin, and the distilled epichlorohydrin was returned to the system. After completion of the dropwise addition, the reaction was continued for another 1 hour to dehydrate, after which the epichlorohydrin was distilled off, 460 g of toluene was added, and the salt was removed by washing with water. Thereafter, the water was removed by liquid separation, and the toluene was distilled off under reduced pressure to obtain 83.3 g of a white crystalline epoxy resin (epoxy resin A). The epoxy equivalent was 156, the hydrolyzable chlorine content was 45 ppm, the melting points were 75°C and 137°C, and the viscosity at 150°C was 5 mPa·s. GPC measurement determined that the proportion of n=0 (monomer) in the epoxy resin obtained from 4,4'-dihydroxybiphenyl was 70.6%. The proportion of n=0 (monomer) in the epoxy resin obtained from 4,4'-dihydroxydiphenyl ether was 21.0%. The proportion of n=1 or more was 8.3%.
実施例2
4,4’-ジヒドロキシビフェニル50.0g、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル54.3gをエピクロルヒドリン500g、ジエチレングリコールジメチルエーテル75gに溶解し、60℃、減圧下(約130Torr)、48%水酸化ナトリウム水溶液98.6gを3時間かけて滴下した。この間、生成する水はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、さらに1時間反応を継続して脱水後、エピクロルヒドリンを留去し、トルエン620gを加えた後、水洗により塩を除いた。その後、分液により水を除去後、トルエンを減圧留去し、白色結晶状のエポキシ樹脂(エポキシ樹脂B)124gを得た。エポキシ当量は158であり、加水分解性塩素は40ppm、融点は74℃、123℃であり、150℃での粘度は5mPa・sであった。GPC測定より求められた4,4’-ジヒドロキシビフェニルより得られるエポキシ樹脂のn=0(単量体)は53.8%であった。また4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテルより得られるエポキシ樹脂のn=0(単量体)は36.2%であった。n=1以上は10.0%であった。
Example 2
50.0 g of 4,4'-dihydroxybiphenyl and 54.3 g of 4,4'-dihydroxydiphenyl ether were dissolved in 500 g of epichlorohydrin and 75 g of diethylene glycol dimethyl ether, and 98.6 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 3 hours at 60°C under reduced pressure (approximately 130 Torr). During this time, the water produced was removed from the system by azeotropy with epichlorohydrin, and the distilled epichlorohydrin was returned to the system. After completion of the dropwise addition, the reaction was continued for another 1 hour to dehydrate, after which the epichlorohydrin was distilled off, 620 g of toluene was added, and the salt was removed by washing with water. Thereafter, water was removed by separation, and the toluene was distilled off under reduced pressure, yielding 124 g of a white crystalline epoxy resin (epoxy resin B). The epoxy equivalent was 158, the hydrolyzable chlorine content was 40 ppm, the melting points were 74°C and 123°C, and the viscosity at 150°C was 5 mPa·s. GPC measurement determined that the proportion of n=0 (monomer) in the epoxy resin obtained from 4,4'-dihydroxybiphenyl was 53.8%. The proportion of n=0 (monomer) in the epoxy resin obtained from 4,4'-dihydroxydiphenyl ether was 36.2%. The proportion of n=1 or more was 10.0%.
比較例1
4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル100.0gをエピクロルヒドリン460g、ジエチレングリコールジメチルエーテル70gに溶解し、60℃、減圧下(約130Torr)、48%水酸化ナトリウム水溶液90.8gを3時間かけて滴下した。この間、生成する水はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、さらに1時間反応を継続して脱水後、エピクロルヒドリンを留去し、トルエン580gを加えた後、水洗により塩を除いた。その後、分液により水を除去後、トルエンを減圧留去し、白色結晶状のエポキシ樹脂(エポキシ樹脂C)126gを得た。エポキシ当量は163であり、加水分解性塩素は150ppm、融点は83℃であり、150℃での粘度は10mPa・sであった。GPC測定より求められた4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテルより得られるエポキシ樹脂のn=0(単量体)は91.2%であった。n=1以上は8.8%であった。
Comparative Example 1
100.0 g of 4,4'-dihydroxydiphenyl ether was dissolved in 460 g of epichlorohydrin and 70 g of diethylene glycol dimethyl ether, and 90.8 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 3 hours at 60°C under reduced pressure (approximately 130 Torr). During this time, the water produced was removed from the system by azeotropy with epichlorohydrin, and the distilled epichlorohydrin was returned to the system. After completion of the dropwise addition, the reaction was continued for another hour to dehydrate, after which the epichlorohydrin was distilled off, 580 g of toluene was added, and the salt was removed by washing with water. Water was then removed by separation, and the toluene was distilled off under reduced pressure to obtain 126 g of a white crystalline epoxy resin (epoxy resin C). The epoxy equivalent was 163, the hydrolyzable chlorine content was 150 ppm, the melting point was 83°C, and the viscosity at 150°C was 10 mPa s. GPC measurement revealed that the proportion of n=0 (monomer) in the epoxy resin obtained from 4,4'-dihydroxydiphenyl ether was 91.2%, and the proportion of n=1 or more was 8.8%.
比較例2
4,4’-ジヒドロキシビフェニル100.0gをエピクロルヒドリン700g、ジエチレングリコールジメチルエーテル105gに溶解し、その後、減圧下(約130Torr)60℃にて、48%水酸化ナトリウム水溶液98.6gを3時間かけて滴下した。この間、生成する水はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、さらに1時間反応を継続して脱水後、常温に冷却し、濾過して析出物を回収した。その後、析出物を水洗して塩を除き、さらに乾燥して結晶性粉末状のエポキシ樹脂(エポキシ樹脂D)112gを得た。エポキシ当量は163、加水分解性塩素は345ppm、融点は172℃であった。得られた樹脂のGPC測定より求められた各成分比は、n=0が93.7%、n=1以上が5.9%であった。
Comparative Example 2
100.0 g of 4,4'-dihydroxybiphenyl was dissolved in 700 g of epichlorohydrin and 105 g of diethylene glycol dimethyl ether. Then, 98.6 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 3 hours at 60°C under reduced pressure (approximately 130 Torr). During this time, the water produced was removed from the system by azeotropy with epichlorohydrin, and the distilled epichlorohydrin was returned to the system. After the addition was completed, the reaction was continued for another hour to dehydrate the mixture, then cooled to room temperature and filtered to recover the precipitate. The precipitate was then washed with water to remove salts and further dried to obtain 112 g of a crystalline powdery epoxy resin (epoxy resin D). The epoxy equivalent was 163, the hydrolyzable chlorine content was 345 ppm, and the melting point was 172°C. The component ratios of the resulting resin determined by GPC analysis were 93.7% for n=0 and 5.9% for n=1 or greater.
溶剤溶解性の確認
溶剤溶解性の判定は、溶剤(メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサノン)5gに、実施例1、2で得たエポキシ樹脂A、B、比較例1、2で得たエポキシ樹脂C、Dを固形分濃度で10重量%となるように投入し、室温下で十分に撹拌した後、不溶分を目視で確認した。不溶分がある場合を×、ない場合を〇とした。また、不溶分が確認されたものを60℃に加熱した際に不溶分の溶解が確認されたものを△とした。結果を表1に示す。
Confirmation of Solvent Solubility Solvent solubility was judged by adding epoxy resins A and B obtained in Examples 1 and 2 and epoxy resins C and D obtained in Comparative Examples 1 and 2 to 5 g of solvent (methyl ethyl ketone, toluene, cyclohexanone) so that the solid concentration was 10 wt %, thoroughly stirring at room temperature, and then visually checking for insoluble matter. The presence of insoluble matter was rated as ×, and the absence of insoluble matter was rated as ◯. Furthermore, when insoluble matter was confirmed to have dissolved when heated to 60°C, the result was rated as △. The results are shown in Table 1.
実施例3、4および比較例3~5
エポキシ樹脂成分として、実施例1、2で得たエポキシ樹脂A、B、比較例1、2で得たエポキシ樹脂C、D、及びビフェニル系エポキシ樹脂(エポキシ樹脂E:ジャパンエポキシレジン製、YX-4000H;エポキシ当量195)を用い、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂(PN;水酸基当量105g/eq.、軟化点67℃)を用いた。硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンを用い、表2に示す配合でエポキシ樹脂組成物を得た。表中の数値は配合における重量部を示す。このエポキシ樹脂組成物を用いて175℃にて成形し、175℃にて5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。
Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 to 5
Epoxy resins A and B obtained in Examples 1 and 2, epoxy resins C and D obtained in Comparative Examples 1 and 2, and a biphenyl-based epoxy resin (epoxy resin E: YX-4000H manufactured by Japan Epoxy Resins; epoxy equivalent: 195) were used as epoxy resin components, and phenol novolac resin (PN; hydroxyl group equivalent: 105 g/eq., softening point: 67°C) was used as the curing agent. Triphenylphosphine was used as the curing accelerator, and epoxy resin compositions were obtained according to the formulation shown in Table 2. The values in the table indicate parts by weight in the formulation. This epoxy resin composition was molded at 175°C and post-cured at 175°C for 5 hours to obtain cured test specimens, which were then used to measure various physical properties.
これらの結果から明らかなとおり、実施例で得られるエポキシ樹脂は低溶融粘度であり、溶剤溶解性も良好であり、その硬化物は熱伝導率に優れる。さらに耐熱性の面でも高Tgで、熱安定性が良好であることがわかった。 As is clear from these results, the epoxy resins obtained in the examples have low melt viscosity, good solvent solubility, and their cured products have excellent thermal conductivity. Furthermore, in terms of heat resistance, they have a high Tg and good thermal stability.
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| JP2001026633A (en) | 1999-07-13 | 2001-01-30 | Nippon Steel Chem Co Ltd | Epoxy resin, production method thereof, epoxy resin composition and cured product thereof |
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| WO2009110424A1 (en) | 2008-03-03 | 2009-09-11 | 新日鐵化学株式会社 | Modified epoxy resin, epoxy resin compositions and cured articles |
| JP2009242572A (en) | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nippon Steel Chem Co Ltd | Epoxy resin composition and molded product |
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