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环氧树脂组合物及其固化物.pdf

  • 上传人:xia****o6
  • 文档编号:4700003
  • 上传时间:2018-10-28
  • 格式:PDF
  • 页数:17
  • 大小:2.17MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410389880.6

    申请日:

    2014.08.08

    公开号:

    CN104341581A

    公开日:

    2015.02.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C08G 59/24申请日:20140808|||公开

    IPC分类号:

    C08G59/24; C08G59/30; C08G59/62; C08G59/50; C08G59/42; C08G59/06

    主分类号:

    C08G59/24

    申请人:

    新日铁住金化学株式会社

    发明人:

    青柳荣次郎; 佐濑奈央树; 野泽英则; 军司雅男

    地址:

    日本东京

    优先权:

    2013-166859 2013.08.09 JP

    专利代理机构:

    永新专利商标代理有限公司72002

    代理人:

    吴倩; 张楠

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    内容摘要

    本发明提供具有低介电性、高耐热性优异的性能,且在层叠、成型、浇铸、粘接等用途中有用的环氧树脂组合物及其固化物。该环氧树脂组合物及其固化物含有下述通式(1)所表示的环氧树脂(A)和固化剂(B)。式中,m为重复的数目,平均值为0<m<10,n为重复的数目,平均值为0≤n<10,X分别独立地为亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,Y分别独立地为亚苯基、亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚苯基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,G为缩水甘油基。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种环氧树脂组合物,其含有下述通式(1)所表示的环氧树脂(A)和固化剂(B),

    式中,m为重复的数目,平均值为0<m<10,n为重复的数目,平均值为0≤n<10,X分别独立地为亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,Y分别独立地为亚苯基、亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚苯基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,G为缩水甘油基,

    式中,R1分别独立地为氢原子、碳原子数为1~10的烃基、或卤素原子中的任一者,R2为单键或二价的基团。

    2.  根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其中,所述环氧树脂(A)为通过相对于1摩尔下述通式(3)所表示的二羟基化合物(a),使下述通式(4)所表示的含卤代甲基的化合物(b)在0.001~1.0摩尔的范围内反应,并使所得到的下述通式(5)所表示的二羟基化合物(c)进一步与环氧氯丙烷反应而得到的环氧树脂,
    HO-Y-OH  (3)
    式中,Y为亚苯基、亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚苯基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,

    式中,R1分别独立地为氢原子、碳原子数为1~10的烃基、或卤素原子中的任一者,R2为单键或二价的基团,
    Z-CH2-X-CH2-Z  (4)
    式中,X为亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,Z表示卤素原子,

    式中,R1分别独立地为氢原子、碳原子数为1~10的烃基、或卤素原子中的任一者,R2为单键或二价的基团,

    式中,m为重复的数目,平均值为0<m<10,X分别独立地为亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,Y分别独立地为亚苯基、亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚苯基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,

    式中,R1分别独立地为氢原子、碳原子数为1~10的烃基、或卤素原子中的任一者,R2为单键或二价的基团。

    3.  根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其中,相对于所述环氧树脂(A)的环氧基1摩尔,所述固化剂(B)的活性氢基为0.4~1.2摩尔的范围。

    4.  一种预浸料,其特征在于,其使用权利要求1~3中任1项所述的环氧树脂组合物。

    5.  一种粘接片材,其特征在于,其使用权利要求1~3中任1项所述的环氧树脂组合物。

    6.  一种环氧树脂层叠板,其特征在于,其使用权利要求1~3中任1项所述的环氧树脂组合物。

    7.  一种环氧树脂密封材料,其特征在于,其使用权利要求1~3中任1项所述的环氧树脂组合物。

    8.  一种环氧树脂浇铸材料,其特征在于,其使用权利要求1~3中任1项所述的环氧树脂组合物。

    9.  一种固化物,其是使权利要求1~3中任1项所述的环氧树脂组合物固化而得到的。

    说明书

    说明书环氧树脂组合物及其固化物
    技术领域
    本发明涉及提供低介电特性、高耐热性、低吸湿性优异的固化物的环氧树脂组合物及其固化物。
    背景技术
    近年来,手机等信息通信设备的信号频带、电脑的CPU时钟时间达到GHz带,高频化取得进展。
    电信号的介质损耗与形成电路的绝缘体的相对介电常数的平方根、介质损耗角正切及所使用的信号的频率的积成比例。因此,所使用的信号的频率越高则介质损耗变得越大。
    介质损耗由于使电信号衰减而损害信号的可靠性,所以为了抑制它,对于绝缘体必须选定相对介电常数、介质损耗角正切小的材料(专利文献1)。
    已知有提供具有这种特性的热固化性树脂组合物的材料,以及使用将酚醛清漆树脂中的酚性羟基进行芳基酯化而得到的活性酯化合物作为环氧树脂用固化剂的技术,但耐热性不充分(专利文献2、3)。
    现有技术文献
    专利文献
    专利文献1:日本特开2012-221968号公报
    专利文献2:日本特开平11-130939号公报
    专利文献3:日本特开平7-82348号公报
    发明内容
    发明所要解决的课题
    因此,本发明所要解决的课题是提供具有低介电性、高耐热性优异的性能,且在层叠、成型、浇铸、粘接等用途中有用的环氧树脂组合物及其 固化物。
    用于解决问题的手段
    即,本发明为一种环氧树脂组合物,其含有下述通式(1)所表示的环氧树脂(A)和固化剂(B)。

    (式中,m为重复的数目,平均值为0<m<10,n为重复的数目,平均值为0≤n<10,X分别独立地为亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,Y分别独立地为亚苯基、亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚苯基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或下述通式(2)所表示的基团中的任一者,G为缩水甘油基。)

    (式中,R1分别独立地为氢原子、碳原子数为1~10的烃基、或卤素原子中的任一者,R2为单键或二价的基团。)
    此外,上述环氧树脂(A)优选为通过相对于1摩尔下述通式(3)所表示的二羟基化合物(a),使0.001~1.0摩尔下述通式(4)所表示的含卤代甲基的化合物(b)发生反应而得到下述通式(5)所表示的二羟基化合物(c)后,使该二羟基化合物(c)与环氧氯丙烷反应而得到的环氧树脂。
    HO-Y-OH  (3)
    (式中,Y与上述通式(1)的Y含义相同。)
    Z-CH2-X-CH2-Z  (4)
    (式中,X与上述通式(1)的X含义相同,Z表示卤素原子。)

    (式中,m、X、Y分别与上述通式(1)的m、X、Y含义相同。)
    此外,上述环氧树脂组合物优选相对于上述环氧树脂(A)的环氧基1摩尔,上述固化剂(B)的活性氢基为0.4~1.2摩尔的范围。
    此外,本发明为由上述环氧树脂组合物得到的预浸料、粘接片材、环氧树脂层叠板、环氧树脂密封材料、或环氧树脂浇铸材料。此外,本发明为将上述环氧树脂组合物固化而得到的固化物。
    发明的效果
    本发明的环氧树脂组合物能够提供低介电性、高耐热性优异的固化物,且适合用于层叠、成型、浇铸、粘接等用途中。
    具体实施方式
    本发明的环氧树脂组合物以上述通式(1)所表示的环氧树脂(A)和上述固化剂(B)作为必须成分。
    上述通式(1)所表示的环氧树脂(A)中,m为重复的数目,平均值必须为0<m<10,优选为0.01<m<8,更优选为0.05<m<5。m为0时羟基量的降低不充分,对于低介电特性没有效果,m为10以上时有可能变成高粘度。此外,n为重复的数目,平均值必须为0≤n<10,优选为0≤n<5,更优选为0≤n<4,进一步优选为0≤n<3。n为10以上时有可能变成高粘度。此外,环氧当量没有特别规定,但优选为2000g/eq.以下,更优选为1000g/eq.以下。若环氧当量大于2000g/eq.则由于分子量变大,所以有可能变成高粘度。这里,平均值为数平均。
    此外,上述通式(1)的X分别独立地为亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或上述通式(2)所表示的基团中的任一者。Y分别独立地为亚苯基、亚萘基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚苯基、具有碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的亚萘基、或上述通式(2)所表示的基团中的任一者。另外,作为取代基的碳原子数为1~10的烃基的具体例子,可列举出与后述的上述通式(2)中的R1相同的基团。
    上述通式(2)中,R1分别独立地为氢原子、碳原子数为1~10的烃基、或卤素原子中的任一者。作为碳原子数为1~10的烃基的具体的例子,可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基等碳原子数为1~10的直链或支链烷基,环己基等碳原子数为4~10的环状烷基,苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、茚满基等碳原子数为6~10的可具有取代基的芳基,苄基、苯乙基、2-甲基苄基、3-甲基苄基、4-甲基苄基、2,6-二甲基苄基、3,5-二甲基苄基、α-甲基苄基等碳原子数为7~10的可具有取代基的芳烷基等取代基,优选的取代基为甲基、乙基、叔丁基、环己基、苯基、α-甲基苄基。
    此外,上述通式(2)中,R2为单键或二价的基团,也可以包含卤素原子及硫原子、氮原子、氧原子等杂原子。作为二价的基团的具体的例子,可列举出-CH2-、-C(CH3)2-、-CH(CH3)-、-C(CF3)2-、-CO-、-COO-、-O-、-S-、-SO2-、亚苄基、α-甲基亚苄基、环亚己基、环亚戊基、9H-芴-9-亚基、或环己烯基等,这些基团的芳香族骨架中还可以进一步具有与R1含义相同的取代基。作为优选的二价的基团,为-CH2-、-C(CH3)2-、-CO-、-COO-、-O-、-S-、-SO2-、9H-芴-9-亚基。
    此外,在上述通式(1)~(5)中,相同的记号只要没有特别说明就具有相同的意思。
    上述环氧树脂(A)是通过首先使上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)反应而得到上述二羟基化合物(c)后,使该二羟基化合物(c)与环氧氯丙烷反应而将羟基进行缩水甘油醚化而得到的。在该反应时,有时少量生成环氧基开环聚合而成的结构的成分,但也可以混入这样的成分。
    一直以来,已知有将羟基制成碱金属盐并利用与卤化物的反应而成的聚醚合成,在用于得到上述羟基化合物(c)的上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)的反应中可以使用该聚醚合成法。另外,上述通式(1)和(5)的m含义相同,但m可以由上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)的摩尔比进行大约的计算,摩尔比越接近1则m变得越大。但是,由于两末端必须变成羟基,所以(a)/(b)比大于1。
    若具体地例示出上述二羟基化合物(a),则可列举出氢醌、间苯二酚、儿茶酚等含亚苯基的二羟基化合物,1,4-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘等萘二醇类,双酚A、双酚F、双酚S、双酚B、双酚E、双酚C、双酚Z、4,4’-羟基双酚、4,4’-羰基双酚、双酚芴、4,4’-联苯酚、2,2’-联苯酚、双酚苯乙酮、4-羟基苯甲酸-4-羟基苯基等2价的苯酚类,还可列举出具有与上述通式(2)的R1含义相同的、碳原子数为1~10的烃基或卤素原子作为取代基的这些化合物等。优选可列举出4-己基间苯二酚、2,5-二叔丁基氢醌、2-叔丁基氢醌、1,6-二羟基萘、四甲基双酚A、四甲基双酚F、四甲基双酚S、四甲基联苯酚、4,4’-羟基双酚、4,4’-羰基双酚、双酚芴、四溴双酚A,更优选可列举出四甲基双酚S、双酚芴、四溴双酚A。
    若具体地例示出上述含卤代甲基的化合物(b),则为双氯甲基萘、双氯甲基联苯、双溴甲基联苯、双氯甲基芴等,还可列举出具有与上述通式(2)的R1含义相同的、碳原子数为1~10的烃基或卤素原子的这些化合物等。
    为了得到适合上述环氧树脂(A)的上述二羟基化合物(c),可以将上述中例示出的二羟基化合物(a)与上述中例示出的含卤代甲基的化合物(b)任意地组合,但上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)的更优选的组合可列举出双氯甲基萘与四甲基双酚S、双氯甲基萘与四甲基联苯酚、双氯甲基萘与二羟基萘、双氯甲基萘与双酚A、双氯甲基萘与四甲基双酚A、双氯甲基萘与四甲基双酚F、双氯甲基萘与2,5-二叔丁基氢醌、双氯甲基萘与具有α-甲基苄基作为取代基的双酚F、双氯甲基联苯与四甲基双酚S、双氯甲基联苯与四甲基联苯酚、双氯甲基联苯与二羟基萘、双氯甲基联苯与双酚A、双氯甲基联苯与四甲基双酚A、双氯甲基联苯与四甲基双酚F、双氯甲基联苯与2,5-二叔丁基氢醌、双氯甲基联苯与具有α-甲基苄基作为取代基的双酚F、双溴甲基联苯与四甲基双酚F、双氯甲基芴与四甲基双酚F等。它们中作为进一步优选的组合,从粘接性的观点出发,可列举出双氯甲基萘与四甲基双酚S、双氯甲基联苯与四甲基双酚S、双氯甲基联苯与四甲基双酚F、双氯甲基联苯与具有α-甲基苄基作为取代基的双酚F,从耐热性的观点出发,可列举出双氯甲基萘与四甲基双酚S、双氯甲基萘与二羟基萘、双氯甲基萘与2,5-二叔丁基氢醌、双氯甲基联苯与四 甲基双酚S、双氯甲基联苯与四甲基联苯酚、双氯甲基联苯与四甲基双酚F。
    此外,为了得到适合上述环氧树脂(A)的上述二羟基化合物(c),相对于1.0摩尔上述二羟基化合物(a),必须使上述含卤代甲基的化合物(b)在0.001~1.0摩尔的范围内反应,优选的范围为0.01~0.9摩尔,更优选的范围为0.05~0.8摩尔,进一步优选的范围为0.1~0.7摩尔。若上述含卤代甲基的化合物(b)超过1摩尔,则由于上述二羟基化合物(c)的末端基团变成卤素,所以得不到上述通式(1)所表示的上述环氧树脂(A)。
    上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)的反应可以在碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物的存在下进行,碱金属氢氧化物的使用量相对于1.0摩尔上述二羟基化合物(a)优选为1.8~2.5摩尔,更优选为2.0~2.2摩尔。此外,反应温度为20~100℃,优选为40~80℃,更优选为50~60℃。反应时间为1~10小时,优选为2~5小时。在20℃以下时反应无法进行,在100℃以上时有可能引起亲电子取代反应作为副反应。
    通过使上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)反应,使所得到的上述二羟基化合物(c)进一步与环氧氯丙烷反应,能够得到上述环氧树脂(A)。例如,通过将上述二羟基化合物(c)溶解在过量的环氧氯丙烷中后,在氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物的存在下,在20~150℃、优选在30~80℃的范围内反应1~10小时,环氧化反应结束后,蒸馏除去过量的环氧氯丙烷,将残留成分溶解在甲苯、甲基异丁基酮等溶剂中,过滤,水洗而除去无机盐,接着蒸馏除去溶剂,由此能够得到目标的上述环氧树脂(A)。
    此时的碱金属氢氧化物的使用量相对于上述二羟基化合物(c)的羟基1摩尔,为0.8~2.5摩尔,优选为0.85~2.0摩尔,更优选为0.9~1.5摩尔的范围。
    此外,环氧氯丙烷的使用量相对于上述二羟基化合物(c)中的羟基过量地使用,通常相对于1摩尔羟基为1.5~15摩尔,优选为2~10摩尔的范围。
    作为得到上述环氧树脂(A)的更优选的方法,可列举出将上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)反应后,经过中和工序制成 上述二羟基化合物(c),不取出到反应体系外而立即使其与环氧氯丙烷反应的方法。该方法中,上述二羟基化合物(a)与上述含卤代甲基的化合物(b)的反应中残存的碱金属氢氧化物也作为环氧基化反应中使用的碱金属氢氧化物加在一起考虑。
    另外,上述通式(1)的n的平均值可以由上述环氧树脂(A)的环氧当量通过计算而求出。
    作为本发明的环氧树脂组合物中使用的上述固化剂(B),可以使用各种酚醛树脂类或酸酐类、胺类、酰肼类、活性酯类等通常使用的环氧树脂用固化剂,这些固化剂可以单独使用,也可以将2种以上并用。此外,对于低介质损耗角正切化,优选在固化后官能团浓度变低的固化剂,优选高羟基当量酚醛树脂或活性酯类。
    若具体地例示出上述酚醛树脂类,则可列举出以三-(4-羟基苯基)甲烷、1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷、酚醛清漆、邻甲阶酚醛清漆、萘酚酚醛清漆、二环戊二烯型酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂等为代表的3价以上的苯酚化合物,以及通过苯酚类、萘酚类、或双酚A、双酚F、双酚S、芴双酚、4,4’-联苯酚、2,2’-联苯酚、氢醌、间苯二酚、儿茶酚、萘二醇等2价苯酚类与甲醛、乙醛、苯甲醛、对羟基苯甲醛、对苯二甲醇、对苯二甲醇二甲基醚、二乙烯基苯、二异丙烯基苯、二甲氧基甲基联苯类、二乙烯基联苯、二异丙烯基联苯类等交联剂反应而合成的多酚化合物、由苯酚类和双氯甲基联苯等得到的联苯芳烷基型酚醛树脂、由萘酚类和二氯对二甲苯等合成的萘酚芳烷基树脂类等。
    若具体地例示出上述酸酐类,则可列举出甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、甲基纳迪克酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐、联苯四羧酸二酐等。
    若具体地例示出上述胺类,则可列举出二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、间二甲苯二胺、异佛尔酮二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二氨基二苯基醚、双氰胺或二聚物酸等酸类与多胺类的缩合物即聚酰胺胺等胺系化合物等。
    若具体地例示出上述酰肼类,则可列举出己二酸酰肼、癸二酸酰肼、间苯二甲酸酰肼等。
    若具体地例示出上述活性酯类,则可列举出EPICLON HPC-8000-65T(DIC株式会社制)。
    本发明的环氧树脂组合物中,相对于上述环氧树脂(A)的环氧基1摩尔,上述固化剂(B)的活性氢基优选为0.4~1.2摩尔的范围,更优选为0.5~1.1摩尔,进一步优选为0.7~1.0摩尔。
    本发明的环氧树脂组合物中根据需要可以使用固化促进剂。若具体地例示出可使用的固化促进剂,则可列举出2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑类、2-(二甲基氨基甲基)苯酚、1,8-二氮杂-双环(5,4,0)十一烯-7等叔胺类、三苯基膦、三环己基膦、三苯基膦三苯基硼烷等膦类、辛酸锡等金属化合物。这些固化促进剂可以单独使用,也可以将2种以上并用。这些固化促进剂相对于100质量份本发明的环氧树脂组合物中的上述环氧树脂(A),根据需要使用0.02~5.0质量份。通过使用这些固化促进剂,能够降低固化温度,缩短固化时间。
    本发明的环氧树脂组合物中,作为环氧树脂成分,以上述通式(1)所表示的上述环氧树脂(A)作为必须的环氧树脂,但在不损害本发明的目的的范围内也可以并用其它的环氧树脂。
    若具体地例示出可并用的其它的环氧树脂,则可列举出双酚A、双酚F、双酚S、双酚芴、4,4’-联苯酚、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基联苯、间苯二酚、萘二醇类等2价的苯酚类的环氧化物,三-(4-羟基苯基)甲烷、1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷、酚醛清漆、邻甲阶酚醛清漆等3价以上的苯酚类的环氧化物,由二环戊二烯和苯酚类得到的共缩合树脂的环氧化物、由甲酚类和甲醛和烷氧基取代萘类得到的共缩合树脂的环氧化物、由苯酚类和二氯对二甲苯等得到的苯酚芳烷基树脂的环氧化物、由苯酚类和双氯甲基联苯等得到的联苯芳烷基型酚醛树脂的环氧化物、由萘酚类和二氯对二甲苯等合成的萘酚芳烷基树脂类的环氧化物等。这些环氧树脂可以单独使用,也可以将2种以上并用。它们的配合量只要是不损害本发明的目的的范围即可,但相对于上述通式(1)所表示的上述环氧树脂(A)与其它的环氧树脂的总计,优选为低于50质量%,更优选为低于40质量%,进一步优选为低于25质量%。
    本发明的环氧树脂组合物中,还可以使用有机溶剂用于调整粘度。若 具体地例示出可使用的有机溶剂,则可列举出N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类、乙二醇单甲基醚等醚类、丙酮、甲基乙基酮等酮类、甲醇、乙醇等醇类、苯、甲苯等芳香族烃类。这些有机溶剂可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
    本发明的环氧树脂组合物还可以在不损害特性的范围内配合环氧树脂以外的固化性树脂或热塑性树脂。若具体地例示,则可列举出酚醛树脂、丙烯酸树脂、石油树脂、茚树脂、茚香豆酮树脂、苯氧基树脂、氰酸酯树脂、环氧基丙烯酸酯树脂、乙烯基化合物、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚乙烯醇缩甲醛等,但并不限定于这些。
    本发明的环氧树脂组合物中,可以根据需要使用填料。若具体地例示,则可列举出氢氧化铝、氢氧化镁、滑石、烧成滑石、粘土、高岭土、氢氧化钛、玻璃粉末、二氧化硅球等无机填料,但也可以配合有机系或无机系的耐湿颜料、鳞片状颜料等颜料等。作为使用一般的无机填充剂的理由,可列举出耐冲击性的提高。此外,可以配合玻璃纤维、纸浆纤维、合成纤维、陶瓷纤维等纤维质填充剂、或微粒橡胶、热塑性弹性体等有机填充剂等。
    此外,本发明的环氧树脂组合物中,根据需要还可以配合阻燃剂、触变性赋予材料、流动性提高剂等添加剂。作为触变性赋予材料,可列举出硅系、蓖麻油系、脂肪族酰胺蜡、氧化聚乙烯蜡、有机膨润土系等。进一步根据需要,本发明的树脂组合物中可以配合棕榈蜡、OP蜡等脱模剂、碳黑等着色剂、三氧化锑等阻燃剂、硅油等低应力化剂、硬脂酸钙等润滑剂。
    接着,对使用本发明的环氧树脂组合物而得到的预浸料进行说明。作为片状基材,可以使用玻璃等无机纤维、或聚酯等、多胺、聚丙烯酸、聚酰亚胺、芳纶等有机质纤维的织布或无纺布,但并不限定于此。作为由本发明的环氧树脂组合物及基材制造预浸料的方法,没有特别限定,例如将上述片状基材浸渍在将上述环氧树脂组合物用溶剂进行了粘度调整的树脂清漆中而浸渗后,加热干燥而将树脂成分进行半固化(B阶化)来得到,例如可以在100~200℃下加热干燥1~40分钟。这里,预浸料中的树脂量优选设为树脂成分30~80质量%。
    接着,对使用本发明的环氧树脂组合物而得到的粘接片材进行说明。作为制造粘接片材的方法,没有特别限定,例如在聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜等不溶解于环氧树脂组合物的载体薄膜上,以优选5~100μm的厚度涂布本发明的环氧树脂组合物后,在100~200℃下加热干燥1~40分钟而成型为片材状。通过通常称为流延法的方法形成树脂片材。此时若对涂布环氧树脂组合物的片材预先用脱模剂实施表面处理,则能够容易地将所成型的粘接片材剥离。这里,粘接片材的厚度优选形成为5~80μm。这样操作而得到的粘接片材通常成为具有绝缘的绝缘粘接片材,但通过在上述环氧树脂组合物中混合具有导电性的金属或金属涂敷的微粒,能够得到导电性粘接片材。
    接着,对使用本发明的预浸料或绝缘粘接片材来制造层叠板的方法进行说明。使用预浸料形成层叠板时,将预浸料一片或多片层叠,在单侧或两侧配置金属箔而构成层叠物,将该层叠物加热、加压而进行层叠一体化。这里,作为金属箔,可以使用铜、铝、黄铜、镍等的单质、合金、复合的金属箔。作为将层叠物加热加压的条件,只要在环氧树脂组合物发生固化的条件下适当调整来进行加热加压即可,但若加压的压量太低,则在所得到的层叠板的内部残留气泡,有时电特性降低,所以优选在满足成型性的条件下进行加压。例如可以将温度设定为160~220℃,将压力设定为0.49~4.9MPa(5~50kgf/cm2),将加热时间设定为40~240分钟。进而以这样操作而得到的单层的层叠板作为内层材料,能够制作多层板。这种情况下,首先对层叠板通过加法或减法等实施电路形成,将所形成的电路表面用酸溶液进行处理而实施黑化处理,得到内层材料。在该内层材料的单面或两侧的电路形成面上,利用预浸料或绝缘粘接片材形成绝缘层,同时在绝缘层的表面上形成导体层,从而形成多层板。利用绝缘粘接片材形成绝缘层时,在多片内层材料的电路形成面上配置绝缘粘接片材来形成层叠物。或者在内层材料的电路形成面与金属箔之间配置绝缘粘接片材来形成层叠物。然后通过将该层叠物加热加压而进行一体成型,从而形成绝缘粘接片材的固化物作为绝缘层,同时形成内层材料的多层化。或者对于内层材料和作为导体层的金属箔形成绝缘粘接片材的固化物作为绝缘层。这里,作为金属箔,可以使用与用作内层材料的层叠板中使用的金属箔同样的金属 箔。此外,加热加压成型可以在与内层材料的成型同样的条件下进行。在层叠板上涂布环氧树脂组合物来形成绝缘层时,对于内层材料的最外层的电路形成面树脂,以优选5~100μm的厚度涂布上述环氧树脂组合物后,在100~200℃下加热干燥1~90分钟而形成为片状。利用通常称为流延法的方法来形成。干燥后的厚度优选形成为5~80μm。在这样操作而形成的多层层叠板的表面上,进一步利用加法或减法实施通孔形成或电路形成,可以形成印刷电路布线板。此外,通过进一步以该印刷电路布线板作为内层材料并重复上述施工方法,能够进一步形成多层的层叠板。此外利用预浸料形成绝缘层时,在内层材料的电路形成面上配置将一片或多片预浸料层叠而成的物体,进一步在其外侧配置金属箔来形成层叠物。然后通过将该层叠物加热加压而进行一体成型,形成预浸料的固化物作为绝缘层,同时形成其外侧的金属箔作为导体层。这里,作为金属箔,可以使用与用作内层板的层叠板中使用的金属箔同样的金属箔。此外,加热加压成型可以在与内层材料的成型同样的条件下进行。在这样操作而成型的多层层叠板的表面上,进一步利用加法或减法实施通孔形成或电路形成,能够将印刷电路布线板成型。此外,通过进一步以该印刷电路布线板作为内层材料并重复上述施工方法,可以进一步形成多层的多层板。
    此外,若将本发明的环氧树脂组合物进行加热固化,则能够制成环氧树脂固化物,该固化物在低介电特性、耐热性、低吸湿性等方面变得优异。此外,该固化物可以通过对环氧树脂组合物利用浇铸、压缩形成、传递模塑等方法进行成型加工来得到。此时的温度通常为120~250℃的范围。
    本发明的环氧树脂组合物和使用该组合物而得到的预浸料、粘接片材、层叠板、密封剂、浇铸物、固化物显示优异的低介电特性、耐热性、低吸湿性、粘接性优异的特性。
    实施例
    以下,基于实施例对本发明进一步进行具体说明,但本发明并不限定于此。实施例中,只要没有特别说明,“份”就表示质量份,“%”表示质量%。此外,本发明中使用以下的试验方法。
    (1)环氧当量的测定
    依据JIS K7236标准来进行测定。具体而言,使用电位差滴定装置,使用甲基乙基酮作为溶剂,添加四乙基溴化铵醋酸溶液,使用0.1mol/L高氯酸-醋酸溶液。
    (2)软化点的测定
    依据JIS K7234标准、环球法来进行测定。具体而言,使用自动软化点装置(株式会社Meitec制、ASP-MG4)。
    (3)玻璃化转变温度的测定
    依据JIS K7121、差示扫描量热测定来进行测定。使用SII公司制EXTER DSC6200,从20℃起通过10℃/分钟的升温速度来进行测定,由第2循环得到的DSC图表的外推玻璃化转变开始温度(Tig)求出。
    (4)相对介电常数及介质损耗角正切的测定
    通过空腔谐振法(Vector Network Analyzer(VNA)E8363B(Agilent Technologies制)、空腔谐振器微扰法相对介电常数测定装置(关东电子应用开发制)),测定1GHz的值。
    (5)粘接力的测定
    依据JIS K6854-1,利用岛津制作所制Autograph,在25℃气氛下、通过50mm/min.来进行测定。
    (6)耐水性的测定
    作为耐水性的指标,测定PCT后焊锡耐热。将依据JIS C6481制作的试验片在121℃、0.2MPa的高压釜中处理3小时后,浸泡到260℃的焊锡浴中,将20分钟以上没有产生膨起或剥离的情况评价为○,将10分钟以内产生膨起或剥离的情况评价为×,将其以外评价为△。
    (7)抗拉强度
    依据JIS K7113。
    合成例1(环氧树脂(A1)的合成)
    在具备搅拌装置、温度计、冷却管、氮气导入装置的4口的玻璃制可分离型烧瓶中,投入806份甲醇和201.5份氢氧化钾,边搅拌,边向其中投入550份作为二羟基化合物(a)的双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)砜(以下,简记为TMBPS),制成碱金属盐。之后,投入4.5份作为含卤代甲基的化合物(b)的4,4’-双氯甲基联苯(以下,简记为BCMB)和488份作为溶 剂的双(2-甲氧基乙基)醚(以下,简记为DEDM),边搅拌边升温至75℃,反应2小时。反应结束后,在0.0067MPa(50mmHg)的减压下升温至100℃,蒸馏除去甲醇全部量后,加入1644份环氧氯丙烷并搅拌使其溶解。均匀地溶解后,在0.024MPa(180mmHg)的减压下保持在75℃,用2小时滴加148份48%氢氧化钠水溶液,在该滴加中将回流馏出的水和环氧氯丙烷用分离层分离,环氧氯丙烷返回到反应容器中,水除去到体系外而进行反应。滴加结束后,在同条件下进一步继续反应1小时。反应结束后,通过过滤除去生成的盐,进一步水洗后蒸馏除去环氧氯丙烷,得到600份淡黄色固体形状的环氧树脂。所得到的环氧树脂的环氧当量为212g/eq.,软化点为60℃。
    合成例2(环氧树脂(A2)的合成)
    在具备搅拌装置、温度计、冷却管、氮气导入装置的4口的玻璃制可分离型烧瓶中,投入366份甲醇和91.6份氢氧化钾,边搅拌,边向其中投入125份作为二羟基化合物(a)的TMBPS和90份4,4’-二羟基二苯基砜,制成碱金属盐。之后,投入61.5份作为含卤代甲基的化合物(b)的BCMB和360份作为溶剂的DEDM,边搅拌边升温至75℃,反应2小时。反应结束后,在50mmHg的减压下升温至100℃,蒸馏除去甲醇全部量和43份DEDM后,加入528份环氧氯丙烷并搅拌使其溶解。均匀地溶解后,在180mmHg的减压下保持在75℃,用1小时滴加48份48%氢氧化钠水溶液,在该滴加中将回流馏出的水和环氧氯丙烷用分离层分离,环氧氯丙烷返回到反应容器中,水除去到体系外而进行反应。滴加结束后,在同条件下进一步继续反应1小时。反应结束后,通过过滤除去生成的盐,进一步水洗后蒸馏除去环氧氯丙烷,得到253份淡黄色固体形状的环氧树脂。所得到的环氧树脂的环氧当量为313g/eq.,软化点为92℃。
    合成例3(环氧树脂(A3)的合成)
    在具备搅拌装置、温度计、冷却管、氮气导入装置的4口的玻璃制可分离型烧瓶中,投入293份甲醇和73.3份氢氧化钾,边搅拌,边向其中投入200份作为二羟基化合物(a)的TMBPS,制成碱金属盐。之后,投入114.8份作为含卤代甲基的化合物(b)的BCMB和440份作为溶剂的DEDM,边搅拌边升温至75℃,反应2小时。反应结束后,在50mmHg的 减压下升温至100℃,蒸馏除去甲醇全部量和333份DEDM后,加入182份环氧氯丙烷并搅拌使其溶解。均匀地溶解后,在180mmHg的减压下保持在75℃,用30分钟滴加10份48%氢氧化钠水溶液,在该滴加中将回流馏出的水和环氧氯丙烷用分离层分离,环氧氯丙烷返回到反应容器中,水除去到体系外而进行反应。滴加结束后,在同条件下进一步继续反应90分钟。反应结束后,通过过滤除去生成的盐,蒸馏除去环氧氯丙烷,得到247份淡黄色固体形状的环氧树脂。所得到的环氧树脂的环氧当量为776g/eq.,软化点为135℃。
    合成例4(环氧树脂(A4)的合成)
    在具备搅拌装置、温度计、冷却管、氮气导入装置的4口的玻璃制可分离型烧瓶中,投入366份甲醇和99份氢氧化钾,边搅拌,边向其中投入250份作为二羟基化合物(a)的4,4’-亚甲基双(2,6-二甲基苯酚)(以下,简记为TMBPF),制成碱金属盐。之后,投入122.5份作为含卤代甲基的化合物(b)的BCMB和265份作为溶剂的DEDM,边搅拌边升温至75℃,反应2小时。反应结束后,在50mmHg的减压下升温至100℃,蒸馏除去甲醇全部量后,加入632份环氧氯丙烷并搅拌使其溶解。均匀地溶解后,在180mmHg的减压下保持在75℃,用1小时滴加27份48%氢氧化钠水溶液,在该滴加中将回流馏出的水和环氧氯丙烷用分离层分离,环氧氯丙烷返回到反应容器中,水除去到体系外而进行反应。滴加结束后,在同条件下进一步继续反应1小时。反应结束后,通过过滤除去生成的盐,进一步水洗后蒸馏除去环氧氯丙烷,得到285份淡黄色固体形状的环氧树脂。所得到的环氧树脂的环氧当量为454g/eq.,软化点为67℃。
    合成例5(环氧树脂(A5)的合成)
    在具备搅拌装置、温度计、冷却管、氮气导入装置的4口的玻璃制可分离型烧瓶中,投入256份甲醇和676份氢氧化钾,边搅拌,边向其中投入200份作为二羟基化合物(a)的9,9-双(4-羟基苯基)芴(以下,简记为BPFL),制成碱金属盐。之后,投入71.7份作为含卤代甲基的化合物(b)的BCMB和378份作为溶剂的DEDM,边搅拌边升温至75℃,反应2小时。反应结束后,在50mmHg的减压下升温至100℃,蒸馏除去甲醇全部量后,加入264份环氧氯丙烷并搅拌使其溶解。均匀地溶解后,在180mmHg 的减压下保持在75℃,用1小时滴加25份48%氢氧化钠水溶液,在该滴加中将回流馏出的水和环氧氯丙烷用分离层分离,环氧氯丙烷返回到反应容器中,水除去到体系外而进行反应。滴加结束后,在同条件下进一步继续反应1小时。反应结束后,通过过滤除去生成的盐,蒸馏除去环氧氯丙烷,得到226份淡黄色固体形状的环氧树脂。所得到的环氧树脂的环氧当量为497g/eq.,软化点为147℃。
    合成例6(环氧树脂(A6)的合成)
    在具备搅拌装置、温度计、冷却管、氮气导入装置的4口的玻璃制可分离型烧瓶中,投入185份甲醇和62份氢氧化钾,边搅拌,边向其中投入125份作为二羟基化合物(a)的TMBPF,制成碱金属盐。之后,投入55份作为含卤代甲基的化合物(b)的BCMN(1,4-双(氯甲基)萘与1,5-双(氯甲基)萘的混合物)和220份作为溶剂的DEDM,边搅拌边升温至75℃,反应4小时。反应结束后,在50mmHg的减压下升温至100℃,蒸馏除去甲醇全部量和180份DEDM后,加入310份环氧氯丙烷并搅拌使其溶解。均匀地溶解后,在180mmHg的减压下保持在75℃,用1小时滴加29份48%氢氧化钠水溶液,在该滴加中将回流馏出的水和环氧氯丙烷用分离层分离,环氧氯丙烷返回到反应容器中,水除去到体系外而进行反应。滴加结束后,在同条件下进一步继续反应1小时。反应结束后,通过过滤除去生成的盐,蒸馏除去环氧氯丙烷,得到115份淡黄色固体形状的环氧树脂。所得到的环氧树脂的环氧当量为396g/eq.,软化点为71℃。
    合成例7(环氧树脂(A7)的合成)
    在具备搅拌装置、温度计、冷却管、氮气导入装置的4口的玻璃制可分离型烧瓶中,投入366份甲醇和91.6份氢氧化钾,边搅拌,边向其中投入182份作为二羟基化合物(a)的2,5-二叔丁基氢醌(以下,简记为DBHQ),制成碱金属盐。之后,投入61.7份作为含卤代甲基的化合物(b)的BCMB和360份作为溶剂的DEDM,边搅拌边升温至75℃,反应2小时。反应结束后,在50mmHg的减压下升温至100℃,蒸馏除去甲醇全部量和43份DEDM后,加入528份环氧氯丙烷并搅拌使其溶解。均匀地溶解后,在180mmHg的减压下保持在75℃,用1小时滴加48份48%氢氧化钠水溶液,在该滴加中将回流馏出的水和环氧氯丙烷用分离层分离,环氧氯丙烷返回 到反应容器中,水除去到体系外而进行反应。滴加结束后,在同条件下进一步继续反应1小时。反应结束后,通过过滤除去生成的盐,进一步水洗后蒸馏除去环氧氯丙烷,得到286份淡黄色固体形状的环氧树脂。所得到的环氧树脂的环氧当量为270g/eq.,软化点为104℃。
    实施例及比较例中使用的环氧树脂、固化剂、固化促进剂如下所述。
    环氧树脂(A)
    (A1):合成例1的环氧树脂
    (A2):合成例2的环氧树脂
    (A3):合成例3的环氧树脂
    (A4):合成例4的环氧树脂
    (A5):合成例5的环氧树脂
    (A6):合成例6的环氧树脂
    (A7):合成例7的环氧树脂
    (A8):TX-0902(新日铁住金化学株式会社制、TMBPS与环氧氯丙烷的反应产物、环氧当量=212g/eq.、软化点=56℃)
    (A9):Epototo YD-011(新日铁住金化学株式会社制、双酚A型固态环氧树脂、环氧当量=475g/eq.、软化点=68℃)
    (A10):Epototo YD-903N(新日铁住金化学株式会社制、双酚A型固态环氧树脂、环氧当量=812g/eq.、软化点=96℃)
    (A11):Epototo YDC-1312(新日铁住金化学株式会社制、DBHQ与环氧氯丙烷的反应产物、环氧当量=178g/eq.、熔点=142℃)
    固化剂(B)
    (B1):SHONOL BRG-557(昭和电工株式会社制、酚醛清漆树脂、酚性羟基当量=105g/eq.、软化点=86℃)
    (B2):双氰胺(DICY、活性氢当量=21g/eq.)
    (B3):RIKACID MH-700(新日本理化株式会社制、4-甲基六氢邻苯二甲酸酐与六氢邻苯二甲酸酐的混合物、活性氢当量=164g/eq.)
    (B4):KAYAHARD AA(日本化药株式会社制、二乙基二氨基二苯基甲烷、活性氢当量=63g/eq.、粘度=2,500mPa·s)
    固化促进剂
    (C1):2E4MZ(四国化成株式会社制、2-乙基-4-甲基咪唑)
    (C2):DCMU(保土谷化学工业株式会社制、3,4-二氯苯基-1,1-二甲基脲)
    实施例1~5及比较例1~2
    根据表1中所示的配合配方来配合环氧树脂(A)、固化剂(B)、固化促进剂及溶剂,得到不挥发成分为50%的环氧树脂组合物清漆。环氧树脂(A)、固化剂(B)及固化促进剂预先溶解在甲基乙基酮(MEK)中来使用。使所得到的环氧树脂组合物清漆浸渗在玻璃纤维布(日东纺株式会社制、IPC标准的2116)中后,将该浸渗布在热风循环烘箱中在150℃下干燥8分钟,得到B阶状的预浸料。进而,将所得到的4片预浸料与铜箔(三井金属矿业株式会社制、3EC-III、厚度为35μm)重叠,在130℃×15分钟+190℃×80分钟的温度条件下进行2MPa的真空压制,得到0.5mm厚的两面覆铜层叠板。使用所得到的两面覆铜层叠板,进行玻璃化转变温度、粘接力、及耐水性的评价。此外,从B阶状的预浸料的玻璃纤维布中分离B阶状的树脂组合物,在190℃×80分钟的温度条件下进行2MPa的真空压制,得到评价相对介电常数及介质损耗角正切用的固化物。将评价结果示于表1中。
    表1

    实施例6~9及比较例3~5
    根据表2中所示的配合配方来配合环氧树脂(A)、固化剂(B)及固化促进剂,加入到加热捏合机中进行加热混合,得到树脂组合物。接着将高强度碳纤维(东丽株式会社制、T700、抗拉强度为4.8GPa、拉伸弹性模量为235GPa)沿一个方向拉齐后,将所得到的树脂组合物加热熔融,施加压力使其浸渗而得到树脂含有率为35%的单方向碳纤维预浸料。将所得到的预浸料裁断成长度为30cm、宽度为30cm后,将其按照纤维方向相同的方式层叠17片而形成层叠体,重叠脱模布(release cloth)后,重叠吸胶布(bleeder cloth),进一步重叠吸胶布,用尼龙包包裹,形成成型用堆叠。将该成型用堆叠在130℃、1小时的条件下进行高压釜成型,得到纤维体积含有率为60%的碳纤维复合材料。使用所得到的碳纤维复合材料,进行玻璃化转变温度、弯曲强度及弯曲弹性模量的评价。另外,预浸料中的树脂含有率的测定法依据JIS K7071来测定,纤维体积含有率依据JIS H7401来测定。此外,将加入到加热捏合机中加热混合后的树脂组合物在190℃×80分钟的温度条件下进行2MPa的真空压制,得到评价相对介电常数及介质损耗角正切用的固化物。将评价结果示于表2中。
    表2

    实施例10~13及比较例6~8
    根据表3中所示的配合配方来配合环氧树脂(A)、固化剂(B)及固化促进剂,边加热至120℃,边搅拌进行均匀化而得到环氧树脂组合物。将所得到的环氧树脂组合物在减压下脱泡后,浇铸到模具中,在热风循环烘箱中在150℃下固化2小时,接着在180℃下固化3小时而得到浇铸固化物。使用所得到的浇铸固化物,进行玻璃化转变温度、相对介电常数及介质损耗角正切的评价。将评价结果示于表3中。
    表3

    关 键  词:
    环氧树脂 组合 及其 固化
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