(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明のカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)は、下記式(1)で表される、環状シロキサン構造を有するカルボン酸無水物化合物である。
【0009】
式(1)中、R
1は炭素数1〜10の炭化水素基を、Xは炭素数1〜20炭化水素基又はカルボン酸無水物基含有の有機基を、nは1〜3の整数をそれぞれ表す。式(1)中、複数存在するR
1、Xはそれぞれ同一であっても異なっていても構わない。ただし、複数存在するX中、少なくとも2つはカルボン酸無水物基含有の有機基である。
Xとしては、2〜3つがカルボン酸無水物基含有の有機基であることが好ましい。また、Xにおいて、比率としては強度と強靭性のバランスの観点からカルボン酸無水物基含有の有機基:炭素数1〜20の炭化水素基は、1:9〜9:1であることが好ましく、3:7〜7:3であることがより好ましい。
また、式(1)を含有する組成物においては、カルボン酸無水物基の値が異なる2種類の組成物としてもよく、カルボン酸無水物基数が2の化合物とカルボン酸無水物基数が3の混合物が好ましく、カルボン酸無水物基数が2の化合物:カルボン酸無水物基数が3の化合物がLC−MS分析の面積%において7:3〜3:7であることが好ましく、6:4〜4:6であることがより好ましい。
【0010】
R
1の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基等が挙げられるが、硬化物の耐熱透明性の観点から、メチル基、フェニル基が好ましく、製造容易性の観点からメチル基が特に好ましい。
Xにおける有機基とは、C、H、N、O原子からなる化合物を表し、カルボン酸無水物基含有の有機基の具体例としては、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、エチルシクロヘキサンジカルボン酸無水物、プロピルシクロヘキサンジカルボン酸無水物、ノルボルナンジカルボンサン無水物、エチルノルボルナンジカルボン酸無水物、プロピルノルボルナンジカルボン酸無水物、エチルコハク酸無水物、プロピルコハク酸無水物などが挙げられ、中でも下記式(2)〜(5)で表されるカルボン酸無水物基含有の有機基が、製造容易性、後述するエポキシ樹脂(B)との相溶性の観点から好ましい。
【0011】
【化2】
(式中、Rは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す。)
【0012】
式(2)〜(5)中、*で式(1)のSi原子と結合していることを表す。
【0013】
式(1)中、Xにおける炭素数1〜20の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、シクロヘキシル基、ノルボルナニル基、シクロヘキサンエチル基、ノルボルナンエチル基、フェニル基、エチルベンゼン基等が挙げられるが、硬化物の耐熱透明性の観点からはメチル基、フェニル基が好ましく、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の融点を下げたり、エポキシ樹脂組成物の粘度を下げたりする観点からはヘキシル基、オクチル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基が好ましい。
式(1)中、nは化合物の製造容易性から2が好ましい。
【0014】
式(1)で表されるカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)は、環状ハイドロジェンシロキサン化合物とカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物と、式(1)中のXに炭素数2〜20の炭化水素基を導入する場合は炭素数2〜20の炭化水素モノオレフィン化合物とのハイドロシリレーション反応によって得ることができる。
環状ハイドロジェンシロキサン化合物の具体例としては、トリメチルトリシクロシロキサン、トリフェニルトリシクロシロキサン、テトラメチルテトラシクロシロキサン、テトラフェニルテトラシクロシロキサン、ペンタメチルペンタシクロシロキサン、ペンタフェニルペンタシクロシロキサン等が挙げられ、製造の容易性からテトラメチルテトラシロキサンが好ましい。
分子内にカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物としては、シクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、ビニルシクロヘキサンジカルボン酸無水物、アリルシクロヘキサンジカルボン酸無水物、ノルボルネンジカルボン酸無水物、メチルノルボルネンジカルボン酸無水物、ビニルコハク酸、アリルコハク酸等が挙げられ、製造の容易性、硬化物の耐熱透明性の観点からノルボルネンジカルボン酸無水物、アリルコハク酸無水物が好ましい。
炭素数2〜20の炭化水素モノオレフィン化合物としては、エチレン、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、シクロヘキセン、ビニルシクロヘキサン、ノルボルネン、ビニルノルボルナン、スチレン等が挙げられ、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の融点を下げたり、エポキシ樹脂組成物の粘度を下げたりする観点からはヘキセン、オクテン、ヘキサデセン、オクタデセンが好ましい。また、反応性が良く、沸点も低いことからヘキセン、オクテンが特に好ましい。
【0015】
ハイドロシリレーション反応は、その触媒として例えば、ロジウム、パラジウム、白金などの公知の金属錯体を用いることができる。具体的には、トリストリフェニルホスフィンロジウムクロリド、ヘキサクロロ白金酸・6水和物、ジビニルテトラメチルジシロキサン白金コンプレックス、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン白金コンプレックス等が挙げられ、本発明のカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の透明性、硬化物の透明性の観点からヘキサクロロ白金酸・6水和物、ジビニルテトラメチルジシロキサン白金コンプレックス、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン白金コンプレックスが好ましい。
【0016】
ハイドロシリレーション反応に用いる触媒は、触媒が液状の場合はそのまま無溶剤で用いることもできるが、触媒が固体の場合は溶媒に溶解して溶液にして用いることが、作業性の観点から好ましい。用いうる溶媒は、触媒を溶解する溶媒であれば用いることができるが、溶解性、作業性の観点から、テトラヒドロフラン、トルエン、エタノール、イソプロパノールが好ましい。
溶液として用いる場合、触媒を0.05〜50質量%に調整して反応液に添加する。
触媒の添加量は、白金量として0.1〜1000ppmの範囲で添加する。カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の透明性、その硬化物の透明性の観点から、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)を製造する原料質量の1〜100ppmが好ましく、2〜10ppmが特に好ましい。添加量が0.1ppmを下回ると付加反応が遅くなる懸念があり、1000ppmより大きいとカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の着色がひどくなる懸念がある。
【0017】
ハイドロシリレーション反応の後は、水洗、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー、吸着(活性炭、各種鉱物)など、公知の方法で精製することができる。
反応および/または精製に用いた溶媒は減圧蒸留等によって除去することができる。
【0018】
式(1)中のXはカルボン酸無水物基を含有する有機基の他に、炭素数1〜20の炭化水素基を含むことが、式(1)で表されるカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の製造安定性の観点から好ましい。
式(1)で表されるカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)中、Xがすべてカルボン酸無水物基であるものを製造する場合、ハイドロジェンシロキサン化合物中のSi−H基に対して、1.0モル当量以上のカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物を仕込む必要がある。カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)を純度良く得るためには過剰のカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物を除去する必要があるが、一般的にカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物は沸点が高いものが多く、簡便に完全に除去することは困難である。
【0019】
前記のことから、本発明のカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の製造方法において、下記工程を経ることが好ましい。
工程1)ハイドロジェンシロキサン化合物とカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物を、ハイドロジェンシロキサン化合物中のSi−H基1モルに対しカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物を0.2〜0.9モル当量仕込んで付加反応させる工程。
工程2)モノオレフィン化合物を、残存Si−H基1モルに対し、1.1〜20モル当量仕込み付加反応させる工程。
このようにすることで、カルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物が1.0モル以下であったとしても、残ったSi-H基には、モノオレフィン化合物が付加することから得られた化合物が安定するためである。また、このようにモノオレフィン化合物を反応させることで増粘性を抑えることが可能となる。
【0020】
具体的には、ハイドロジェンシロキサン化合物中のSi−H基に対して、0.2〜0.9モル当量、さらに好ましくは0.5〜0.7モル当量のカルボン酸無水物基を有するオレフィン化合物を付加反応(工程1)させた後、残存しているSi−H基に対し過剰のモノオレフィン化合物を付加反応(工程2)させ、反応後、過剰のモノオレフィン化合物を減圧除去することが、製造容易性の観点から好ましい製造方法である。
この際のモノオレフィン化合物の仕込み量は、残存しているSi−H基に対し、1.01モル当量以上であれば良いが、1.1〜20モル当量が製造後のモノオレフィン化合物の除去の容易性から好ましく、1.2〜5モル当量がさらに好ましく、1.3〜2.0当量が特に好ましい。
【0021】
式(1)中の、Xにおいて、カルボン酸無水物基を含有する有機基と、炭素数1〜10の炭化水素基の平均存在比は、カルボン酸無水物基を含有する有機基が、20〜95モル%が好ましく、40〜80モル%がさらに好ましく、50〜70モル%がさらに好ましい。20モル%を下回ると硬化物の機械強度が劣るおそれがあり、95モル%を上回ると製造時間に長時間を要するため工業的に好ましくない。
【0022】
本発明のカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)は、エポキシ樹脂の硬化剤として機能するものであり、他のエポキシ樹脂硬化剤を含有して用いることができる。
例えば、カルボン酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、多価カルボン酸樹脂が挙げられ、そのうち酸無水物系硬化剤、多価カルボン酸樹脂が好ましい。
具体的には酸無水物系硬化剤としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸と4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチルノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、2,4−ジエチルグルタル酸無水物などを挙げることができ、これらのうち、ヘキサヒドロ無水フタル酸及びその誘導体が好ましい。
【0023】
次に、多価カルボン酸樹脂について説明する。
多価カルボン酸樹脂は少なくとも2つ以上のカルボキシル基を有し、脂肪族炭化水素基またはシロキサン骨格を主骨格とすることを特徴とする化合物である。本発明においては多価カルボン酸樹脂とは単一の構造を有する多価カルボン酸化合物だけでなく、置換基の位置が異なる、あるいは置換基の異なる複数の化合物の混合体、すなわち多価カルボン酸組成物も含包し、本発明においてはそれらをまとめて多価カルボン酸樹脂と称す。
【0024】
多価カルボン酸樹脂としては、特に2〜6官能のカルボン酸が好ましく、(a);分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物と(b);分子内に1つ以上の酸無水物基を含有する化合物との反応により得られた化合物がより好ましい。ここで、上記(a)及び(b)の反応物においては、さらに別のアルコール化合物を反応してもよく、(a)または(b)成分に該当する化合物を2種類以上使用しても良い。
(a);分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物としては、分子内に2つ以上のアルコール性水酸基を有する化合物であれば特に限定されないがエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、2,4−ジエチルペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1.3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等のジオール類、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、2−ヒドロキシメチル−1,4−ブタンジオール等のトリオール類、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン等のテトラオール類、ジペンタエリスリトールなどのヘキサオール等、末端アルコールポリエステル、末端アルコールポリカーボネート、末端アルコールポリエーテル、シロキサン構造を有する多価アルコール等が挙げられる。
特に好ましいアルコール類としては炭素数が5以上のアルコールであり、特に1,6-ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、2,4−ジエチルペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等の化合物が挙げられ、中でも2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,4−ジエチルペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等の化合物等の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類がより好ましい。高い耐硫化性を付与する観点から、2,4−ジエチルペンタンジオール、トリシクロデカンジメタノール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等の化合物が特に好ましい。中でも、特に分岐鎖状構造においては、分岐鎖を2つ以上有することが好ましく、特に分岐鎖が異なる炭素原子から伸びていることが好ましい。ここで、当該分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類は炭素数が5〜25であることが好ましく、5〜20であることが特に好ましい。
シロキサン構造を有する多価アルコールは特に限定されないが、例えば下記式で表されるシリコーンオイルを使用することができる。
【0026】
式(7)中、A
1はエーテル結合を介しても良い炭素総数1〜10アルキレン基を表し、A
2はメチル基又はフェニル基を表す。また、nは繰り返し数であり平均値を意味し、1〜100である。
【0027】
前記した、(a);分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物は単独で使用しても良いし、2種以上混合して使用しても良い。
得られる多価カルボン酸樹脂を液状で使用し、高い耐硫化性を付与するため、前述したシロキサン構造を有する多価アルコールと、炭素数が5〜25の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類を混合して用いることが好ましい。
シロキサン構造を有する多価アルコールと炭素数が5〜25の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類を混合して用いる場合、その使用量は全アルコール化合物中(シロキサン構造を有する多価アルコール)/(炭素数が5〜25の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類)は1〜20が好ましく、硬化物の耐熱透明性、多価カルボン酸樹脂の適度な粘度の観点から5〜15が好ましく、6〜10が特に好ましい。
【0028】
(b);分子内に1つ以上の酸無水物基を含有する化合物としては特にメチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、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、ブタンテトラカルボン酸無水物、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物、グルタル酸無水物、2,4−ジエチルグルタル酸無水物、コハク酸無水物等が好ましく、中でもメチルヘキサヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物、2,4−ジエチルグルタル酸無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物が好ましい。ここで、硬度を上げるためには、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物が好ましく、照度保持率を上げるためにはメチルヘキサヒドロ無水フタル酸無水物が好ましく、多価カルボン酸樹脂の過度な粘度上昇を抑えるには2,4−ジエチルグルタル酸、グルタル酸が好ましい。
付加反応の条件としては特に指定はないが、具体的な反応条件の1つとしては酸無水物、多価アルコールを無触媒、無溶剤の条件下、40〜150℃で反応させ加熱し、反応終了後、そのまま取り出す。という手法である。ただし、本反応条件に限定されない。
【0029】
このようにして得られる多価カルボン酸樹脂として特に下記式(8)で表される化合物が好ましい。
【0031】
式(8)中、複数存在するA
3は、水素原子、メチル基、カルボキシル基の少なくとも1種を表す。A
4は分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物由来の炭素数2〜20の鎖状、環状の脂肪族基である。mは2〜4である。
【0032】
カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)を含有するエポキシ樹脂硬化剤中の、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)の含有量は10質量%以上が好ましく、15質量%以上がさらに好ましく、20質量%以上が特に好ましい。含有量が10質量%を下回ると硬化物の機械強度が劣る可能性がある。
【0033】
カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)を含有するエポキシ樹脂硬化剤の配合量は、全エポキシ基の合計1モルに対して、エポキシ基と反応性を有する官能基(酸無水物系硬化剤の場合には−CO−O−CO−で表される酸無水物基)が0.3〜1.0モルとなる量、好ましくは0.4〜0.8モルとなる量である。エポキシ基と反応性を有する官能基が0.3モル以上であれば、硬化物の耐熱性、透明性が向上するため望ましく、1.0モル以下であれば硬化物の機械特性が向上するため、好ましい。ここで、「エポキシ基と反応性を有する官能基」とは、アミン系硬化剤が有するアミノ基、フェノール系硬化剤が有するフェノール性水酸基、酸無水物系硬化剤が有する酸無水物基、多価カルボン酸樹脂が有するカルボキシル基である。
【0034】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)および/またはカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)を含有するエポキシ樹脂硬化剤と、エポキシ樹脂(B)を含有する。
エポキシ樹脂(B)としては、フェノール化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物とそれ以外の他の重合性不飽和化合物との共重合体、エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物、シリコーン変性エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0035】
前記フェノール類化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂としては、例えば2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−(2,3−ヒドロキシ)フェニル]エチル]フェニル]プロパン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4'−ビフェノール、テトラメチルビスフェノールA、ジメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、ジメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールS、ジメチルビスフェノールS、テトラメチル−4,4'−ビフェノール、ジメチル−4,4'−ビフェノール、1−(4−ヒドロキシフェニル)−2−[4−(1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニル]プロパン、2,2'−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4'−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリスヒドロキシフェニルメタン、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、フロログリシノール、ジイソプロピリデン骨格を有するフェノール類、1,1−ジ−4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン骨格を有するフェノール類、フェノール化ポリブタジエン等のポリフェノール化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0036】
前記各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂としては、例えばフェノール、クレゾール類、エチルフェノール類、ブチルフェノール類、オクチルフェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等のビスフェノール類、ナフトール類等の各種フェノールを原料とするノボラック樹脂、キシリレン骨格含有フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノールノボラック樹脂、ビフェニル骨格含有フェノールノボラック樹脂、フルオレン骨格含有フェノールノボラック樹脂等の各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物等が挙げられる。
【0037】
前記脂環式エポキシ樹脂としては、例えば3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−(3,4−エポキシ)シクロヘキシルカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート等の脂肪族環骨格を有する脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。
前記脂肪族系エポキシ樹脂としては、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等の多価アルコールのグリシジルエーテル類が挙げられる。
複素環式エポキシ樹脂としては、例えばイソシアヌル環、ヒダントイン環等の複素環を有する複素環式エポキシ樹脂が挙げられる。
前記グリシジルエステル系エポキシ樹脂としては、例えばヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等のカルボン酸エステル類からなるエポキシ樹脂が挙げられる。
グリシジルアミン系エポキシ樹脂としては、例えばアニリン、トルイジン等のアミン類をグリシジル化したエポキシ樹脂が挙げられる。
前記ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂としては、例えばブロム化ビスフェノールA、ブロム化ビスフェノールF、ブロム化ビスフェノールS、ブロム化フェノールノボラック、ブロム化クレゾールノボラック、クロル化ビスフェノールS、クロル化ビスフェノールA等のハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂が挙げられる。
【0038】
前記エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物とそれ以外の他の重合性不飽和化合物との共重合体としては、市場から入手可能な製品ではマープルーフG−0115S、同G−0130S、同G-0250S、同G−1010S、同G−0150M、同G−2050M (日油(株)製)等が挙げられ、エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物としては、例えばアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、4−ビニル−1−シクロヘキセン−1,2−エポキシド等が挙げられる。また他の重合性不飽和化合物の共重合体としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エーテル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、ビニルシクロヘキサンなどが挙げられる。
【0039】
前記エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物とは、例えばエポキシ基をもつアルコキシシラン化合物とメチル基やフェニル基を持つアルコキシシランとの加水分解縮合物や、エポキシ基をもつアルコキシシラン化合物とシラノール基をもつポリジメチルシロキサン、シラノール基をもつポリジメチルジフェニルシロキサン、シラノール基をもつポリフェニルシロキサンとの縮合物、またはそれらを併用し得られた縮合化合物のことである。エポキシ基をもつアルコキシシラン化合物としては、例えば2−(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、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。メチル基やフェニル基をもつアルコキシシラン化合物としては、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン等が挙げられる。シラノール基をもつポリジメチルシロキサン、シラノール基をもつポリジメチルジフェニルシロキサンとしては、例えば市場から入手可能な製品では、X−21−5841、KF−9701(信越化学工業(株)製)BY16−873、PRX413(東レ・ダウコーニング(株)製)XC96−723、YF3804、YF3800、XF3905、YF3057(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)DMS−S12、DMS−S14、DMS−S15、DMS−S21、DMS−S27、DMS−S31、PDS−0338、PDS−1615(Gelest社製)等が挙げられる。
【0040】
前記シリコーン変性エポキシ樹脂とは、分子内にシリコーン骨格(Si−O骨格)と、エポキシ基を2つ以上含有する樹脂である。
【0041】
前記エポキシ樹脂の中でも下記式(6)で表されるシリコーン変性エポキシ樹脂が、硬化物の透明性に優れるため好ましい。
【0043】
式(6)中、R
1、nは前記と同じ意味を表し、Yは炭素数1〜10炭化水素基又はエポキシ基含有の有機基をそれぞれ表す。式(6)中、複数存在するR
1、Yはそれぞれ同一であっても異なっていても構わない。ただし、複数存在するY中、2つ以上はエポキシ基含有の有機基の有機基である。
【0044】
式(6)中、Yにおける有機基とは、C、H、N、O原子からなる化合物を表し、エポキシ基含有の有機基の具体例としては、2,3−エポキシシクロヘキシルエチル基、3―グリシドキシプロピル基が挙げられ、硬化物の耐熱透明性の観点から2,3−エポキシシクロヘキシルエチル基が好ましい。ここで、有機基における炭素数は1〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましい。また、炭素数1〜5のアルキレン基を介在して2,3−エポキシシクロヘキシルエチル基、3―グリシドキシプロピル基が付加している基であることが好ましい。
Yにおける炭素数1〜10の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、シクロヘキシル基、ノルボルナニル基、シクロヘキサンエチル基、ノルボルナンエチル基、フェニル基、エチルベンゼン基等が挙げられるが、硬化物の耐熱透明性の観点からはメチル基、フェニル基が好ましく、硬化物の耐熱透明性の観点からはメチル基、フェニル基が好ましい。
【0045】
前記したエポキシ樹脂は1種又は2種以上を混合して用いても良い。
【0046】
前記したエポキシ樹脂の中でも、透明性、耐熱透明性、耐光透明性の観点から、脂環式エポキシ樹脂、エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物、式(6)で表される環状シロキサン骨格を有するシリコーン変性エポキシ樹脂の併用は好ましい。その中でも、骨格にエポキシシクロヘキサン構造を有する化合物が好ましい。
【0047】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、式(6)で表される環状シロキサン骨格を有するシリコーン変性エポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂中30質量%以上用いることが好ましく、50質量%以上用いることがさらに好ましく、70質量%以上用いることが特に好ましい。式(6)で表される環状シロキサン骨格を有するシリコーン変性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物は増粘率が高いが、本願発明の式(1)で表されるカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物との組成物とすることで増粘を抑えることが可能となる。この際、環状シロキサン骨格を有するシリコーン変性エポキシ樹脂に対して質量比で、式(1)で表されるカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物を0.2以上入れることで増粘を効果的に抑えることが可能となる。
【0048】
エポキシ樹脂組成物はカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)と、エポキシ樹脂(B)を常温もしくは加温下で均一に混合することにより得られる。例えば、薬匙、押出機、ニーダー、三本ロール、万能ミキサー、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ビーズミル等を用いて均一になるまで充分に混合し、必要によりSUSメッシュ等によりろ過処理を行うことにより調製される。
調製する際、前述した他のエポキシ樹脂硬化剤、後述するエポキシ樹脂硬化促進剤(C)、接着助剤、酸化防止剤、光安定剤等を一緒に混合してもよい。
【0049】
本発明のエポキシ樹脂組成物をLED封止材として用いる場合、その粘度は25℃において、500〜10000mPa・sが好ましく、1000〜4000mPa・sがさらに好ましい。25℃における粘度が500mPa・s未満であると、特に白色LED封止材に混合して用いられる蛍光体が短時間で沈殿する事があり、一方、10000mPa・sよりも大きいと、特にサイズの小さいパッケージへの注型の際に作業性に問題がでる事がある。
【0050】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、さらにエポキシ樹脂硬化促進剤(C)を含有することが好ましい。
エポキシ樹脂硬化促進剤(C)としては本発明のカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A)と、エポキシ樹脂(B)の硬化反応を促進する能力のあるものは何れも使用可能であるが、使用できるエポキシ樹脂硬化促進剤(C)の例としては、アンモニウム塩系硬化促進剤、ホスホニウム塩系硬化促進剤、金属石鹸系硬化促進剤、イミダゾ−ル系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、ホスフィン系硬化促進剤、ホスファイト系硬化促進剤、ルイス酸系硬化促進剤等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物においてエポキシ樹脂硬化促進剤(C)の配合比率は、エポキシ樹脂組成物100質量部に対して0.001〜15質量部の硬化促進剤を使用することが好ましい。
【0051】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、使用できるエポキシ樹脂硬化促進剤(C)の具体例としては、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、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−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6(2'−メチルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2'−ウンデシルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2'−エチル,4−メチルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2'−メチルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2-メチルイミダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−3,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−3,5−ジシアノエトキシメチルイミダゾールの各種イミダゾール類、および、それらイミダゾール類とフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、蓚酸等の多価カルボン酸との塩類、ジシアンジアミド等のアミド類、1,8−ジアザ−ビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7等のジアザ化合物およびそれらのテトラフェニルボレート、フェノールノボラック等の塩類、前記多価カルボン酸類、又はホスフィン酸類との塩類、テトラブチルアンモニュウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニュウムブロマイド、トリオクチルメチルアンモニュウムブロマイド等のアンモニュウム塩、トリフェニルホスフィン、トリ(トルイル)ホスフィン、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、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ホスフィン類やホスホニウム化合物、2,4,6−トリスアミノメチルフェノール等のフェノール類、アミンアダクト、オクチル酸スズ等の金属化合物等、およびこれら硬化促進剤をマイクロカプセルにしたマイクロカプセル型硬化促進剤等が挙げられる。これら硬化促進剤のどれを用いるかは、例えば透明性、硬化速度、作業条件といった得られる透明樹脂組成物に要求される特性によって適宜選択される。
【0052】
これらの中でも、硬化物の透明性の観点から、金属石鹸硬化促進剤が優れ、金属石鹸硬化促進剤の中でもカルボン酸亜鉛化合物が硬化物の透明性の観点から特に好ましい。
金属石鹸系硬化促進剤としては、例えばオクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、オクチル酸亜鉛、オクチル酸マンガン、オクチル酸カルシウム、オクチル酸ナトリウム、オクチル酸カリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、12−ヒドロキシリン酸カルシウム、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸マグネシウム、12−ヒドロキシステアリン酸アルミニウム、12−ヒドロキシステアリン酸バリウム、12−ヒドロキシステアリン酸リチウム、12−ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、モンタン酸亜鉛、モンタン酸マグネシウム、モンタン酸アルミニウム、モンタン酸リチウム、モンタン酸ナトリウム、ベヘン酸カルシウム、ベヘン酸亜鉛、ベヘン酸マグネシウム、ベヘン酸リチウム、ベヘン酸ナトリウム、ベヘン酸銀、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸バリウム、ラウリン酸リチウム、ウンデシレン酸亜鉛、リシノール酸亜鉛、リシノール酸バリウム、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛等が挙げられる。これら触媒は1種又は2種以上を混合して用いても良い。
透明性、耐硫化性に優れる硬化物を得るために、特にステアリン酸亜鉛、モンタン酸亜鉛、ベヘン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ウンデシレン酸亜鉛、リシノール酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛等の炭素数10〜30のカルボン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛等の水酸基を有する炭素数10〜30のモノカルボン酸化合物からなる亜鉛塩が好ましく使用できる。これらの中でも特に、ポットライフ、耐硫化性に優れる観点から、ステアリン酸亜鉛、ウンデシレン酸亜鉛等の炭素数10〜20のモノカルボン酸化合物からなる亜鉛塩、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛等の水酸基を有する炭素数15〜20のモノカルボン酸化合物からなる亜鉛塩が好ましく使用でき、さらに好ましくはステアリン酸亜鉛、ウンデシレン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛が使用でき、特に好ましくはステアリン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛が使用できる。
【0053】
アンモニウム塩系硬化促進剤としては、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルセチルアンモニウムヒドロキシド、トリオクチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等が挙げられる。ホスホニウム塩系硬化促進剤としては、例えばエチルトリフェニルホスホニウムブロミド、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、メチルトリブチルホスホニウムジメチルホスフェート、メチルトリブチルホスホニウムジエチルホスフェート等が挙げられる。
【0054】
その他の汎用用途には、上記アンモニウム塩系硬化促進剤、ホスホニウム塩系硬化促進剤、金属石鹸系硬化促進剤の他、イミダゾール系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、複素環化合物系硬化促進剤、ホスフィン系硬化促進剤、ホスファイト系硬化促進剤、ルイス酸系硬化促進剤等が使用できる。
【0055】
前記したエポキシ樹脂硬化促進剤(C)は、室温(25℃)において固体の化合物でも液体の化合物でも使用することができる。本発明のエポキシ樹脂組成物を室温(25℃)にて液状であることが必要な用途に使用する場合で室温(25℃)にて固体の化合物を硬化促進剤として使用する場合、予め樹脂に溶解させて使用することもできる。また、室温(25℃)において固体の化合物を樹脂に分散させて使用することもできる。
【0056】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じてカップリング剤を使用することで、組成物の粘度調整、硬化物の硬度を補完することが可能である。
使用できるカップリング剤としては、例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(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、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−(ビニルベンジルアミノ)エチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤;イソプロピル(N−エチルアミノエチルアミノ)チタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、チタニウムジ(ジオクチルピロフォスフェート)オキシアセテート、テトライソプロピルジ(ジオクチルフォスファイト)チタネート、ネオアルコキシトリ(p−N−(β−アミノエチル)アミノフェニル)チタネート等のチタン系カップリング剤;Zr−アセチルアセトネート、Zr−メタクリレート、Zr−プロピオネート、ネオアルコキシジルコネート、ネオアルコキシトリスネオデカノイルジルコネート、ネオアルコキシトリス(ドデカノイル)ベンゼンスルフォニルジルコネート、ネオアルコキシトリス(エチレンジアミノエチル)ジルコネート、ネオアルコキシトリス(m−アミノフェニル)ジルコネート、アンモニウムジルコニウムカーボネート、Al−アセチルアセトネート、Al−メタクリレート、Al−プロピオネート等のジルコニウム、或いはアルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。
これらカップリング剤は1種又は2種以上を混合して用いても良い。
カップリング剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物において通常0.05〜20重量部、好ましくは0.1〜10重量部が必要に応じて含有される。
【0057】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じてナノオーダーレベルの無機充填材を使用することで、透明性を阻害せずに機械強度などを補完することが可能である。ナノオーダーレベルとしての目安は、平均粒径が500nm以下、特に平均粒径が200nm以下の充填材を使用することが透明性の観点では好ましい。無機充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネル、チタニア、タルク等の粉体またはこれらを球形化したビーズ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これら充填材は、単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。これら無機充填剤の含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中において0〜95重量%を占める量が用いられる。
【0058】
本発明のエポキシ樹脂組成物に着色防止目的のため、光安定剤としてのアミン化合物又は、酸化防止材としてのリン系化合物およびフェノール系化合物を含有することができる。
前記アミン化合物としては、例えば、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラート、テトラキス(2,2,6,6−トトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラート、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールおよび3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンとの混合エステル化物、デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ウンデカンオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)カーボネート、2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−〔2−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕−4−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル−メタアクリレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)〔〔3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル〕メチル〕ブチルマロネート、デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1(オクチルオキシ)−4−ピペリジニル)エステル,1,1−ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンの反応生成物、N,N’,N″,N″′−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物、ポリ〔〔6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル〕〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕〕、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物、2,2,4,4−テトラメチル−20−(β−ラウリルオキシカルボニル)エチル−7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ〔5・1・11・2〕ヘネイコサン−21−オン、β−アラニン,N,−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−ドデシルエステル/テトラデシルエステル、N−アセチル−3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)ピロリジン−2,5−ジオン、2,2,4,4−テトラメチル−7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ〔5,1,11,2〕ヘネイコサン−21−オン、2,2,4,4−テトラメチル−21−オキサ−3,20−ジアザジシクロ−〔5,1,11,2〕−ヘネイコサン−20−プロパン酸ドデシルエステル/テトラデシルエステル、プロパンジオイックアシッド,〔(4−メトキシフェニル)−メチレン〕−ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)エステル、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノールの高級脂肪酸エステル、1,3−ベンゼンジカルボキシアミド,N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)等のヒンダートアミン系、オクタベンゾン等のベンゾフェノン系化合物、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミド−メチル)−5−メチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)ベンゾトリアゾール、メチル3−(3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートとポリエチレングリコールの反応生成物、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−ドデシル−4−メチルフェノール等のベンゾトリアゾール系化合物、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−〔(ヘキシル)オキシ〕フェノール等のトリアジン系化合物等が挙げられるが、特に好ましくは、ヒンダートアミン系化合物である。
【0059】
前記光安定材であるアミン化合物として、次に示す市販品を使用することができる。
市販されているアミン系化合物としては特に限定されず、例えば、チバスペシャリティケミカルズ製として、TINUVIN765、TINUVIN770DF、TINUVIN144、TINUVIN123、TINUVIN622LD、TINUVIN152、CHIMASSORB944、ADEKA製として、LA−52、LA−57、LA−62、LA−63P、LA−77Y、LA−81、LA−82、LA−87などが挙げられる。
【0060】
前記リン系化合物としては特に限定されず、例えば、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−イソプロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−n−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2'−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2'−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2'−エチリデンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3'−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−n−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェートなどが挙げられる。
【0061】
上記リン系化合物は、市販品を用いることもできる。市販されているリン系化合物としては特に限定されず、例えば、ADEKA製として、アデカスタブPEP−4C、アデカスタブPEP−8、アデカスタブPEP−24G、アデカスタブPEP−36、アデカスタブHP−10、アデカスタブ2112、アデカスタブ260、アデカスタブ522A、アデカスタブ1178、アデカスタブ1500、アデカスタブC、アデカスタブ135A
【0062】
フェノール化合物としては特に限定はされず、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、2,4−ジ−tert−ブチル−6−メチルフェノール、1,6−ヘキサンジオール−ビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイト、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス−〔2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル〕−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2'−ブチリデンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェノールアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−tert−ペンチルフェニルアクリレート、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,4−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジ−tert−ペンチルフェノール、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス−[3,3−ビス−(4’−ヒドロキシ−3'−tert−ブチルフェニル)−ブタノイックアシッド]−グリコールエステル、2,4−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジ−tert−ペンチルフェノール、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−tert−ペンチルフェニルアクリレート、ビス−[3,3−ビス−(4’−ヒドロキシ−3'−tert−ブチルフェニル)−ブタノイックアシッド]−グリコールエステル等が挙げられる。
【0063】
上記フェノール系化合物は、市販品を用いることもできる。市販されているフェノール系化合物としては特に限定されず、例えば、チバスペシャリティケミカルズ製としてIRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1135、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX295、IRGANOX3114、IRGANOX1098、IRGANOX1520L、アデカ製としては、アデカスタブAO−20、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−40、アデカスタブAO−50、アデカスタブAO−60、アデカスタブAO−70、アデカスタブAO−80、アデカスタブAO−90、アデカスタブAO−330、住友化学工業製として、SumilizerGA−80、Sumilizer MDP−S、Sumilizer BBM−S、Sumilizer GM、Sumilizer GS(F)、Sumilizer GPなどが挙げられる。
【0064】
このほか、樹脂の着色防止剤として市販されている添加材を使用することができる。例えば、チバスペシャリティケミカルズ製として、THINUVIN328、THINUVIN234、THINUVIN326、THINUVIN120、THINUVIN477、THINUVIN479、CHIMASSORB2020FDL、CHIMASSORB119FLなどが挙げられる。
【0065】
上記リン系化合物、アミン化合物、フェノール系化合物の中から少なくとも1種以上を含有することが好ましく、その配合量としては特に限定されないが、本発明のエポキシ樹脂組成物の全重量に対して、0.005〜5.0重量%の範囲である。
【0066】
さらに本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じてバインダー樹脂を配合することも出来る。バインダー樹脂としてはブチラール系樹脂、アセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ−ナイロン系樹脂、NBR−フェノール系樹脂、エポキシ−NBR系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。バインダー樹脂の配合量は、硬化物の難燃性、耐熱性を損なわない範囲であることが好ましく、樹脂成分100重量部に対して通常0.05〜50重量部、好ましくは0.05〜20重量部が必要に応じて用いられる。
【0067】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて無機充填剤を添加することができる。無機充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネル、チタニア、タルク等の粉体またはこれらを球形化したビーズ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。これら無機充填剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物中において0〜95重量%を占める量が用いられる。更に本発明の硬化性樹脂組成物には、シランカップリング剤、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の離型剤、顔料等の種々の配合剤、各種熱硬化性樹脂を添加することができる。
【0068】
本発明のエポキシ樹脂組成物は前記各成分を常温もしくは加温下で均一に混合することにより得られる。例えば、押出機、ニーダー、三本ロール、万能ミキサー、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ビーズミル等を用いて均一になるまで充分に混合し、必要によりSUSメッシュ等によりろ過処理を行うことにより調製される。
【0069】
本発明のエポキシ樹脂組成物をトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等の溶剤に溶解させ、硬化性樹脂組成物ワニスとし、ガラス繊維、カ−ボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アルミナ繊維、紙などの基材に含浸させて加熱乾燥して得たプリプレグを熱プレス成形することにより、本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物とすることができる。この際の溶剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物と該溶剤の混合物中で通常10〜70重量%、好ましくは15〜70重量%を占める量を用いる。また液状組成物のままRTM方式でカーボン繊維を含有するエポキシ樹脂硬化物を得ることもできる。
【0070】
また本発明のエポキシ樹脂組成物をフィルム型組成物の改質剤としても使用できる。具体的にはB−ステージにおけるフレキ性等を向上させる場合に用いることができる。このようなフィルム型の樹脂組成物を得る場合は、本発明のエポキシ樹脂組成物を剥離フィルム上に前記ワニスを塗布し加熱下で溶剤を除去、Bステージ化を行うことによりシート状の接着剤を得る。このシート状接着剤は多層基板などにおける層間絶縁層として使用することが出来る。
【0071】
更に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される一般の用途が挙げられ、例えば、接着剤、塗料、コーティング剤、成形材料(シート、フィルム、FRP等を含む)、絶縁材料(プリント基板、電線被覆等を含む)、封止材の他、封止材、基板用のシアネート樹脂組成物や、レジスト用硬化剤としてアクリル酸エステル系樹脂等、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。
【0072】
接着剤としては、土木用、建築用、自動車用、一般事務用、医療用の接着剤の他、電子材料用の接着剤が挙げられる。これらのうち電子材料用の接着剤としては、ビルドアップ基板等の多層基板の層間接着剤、ダイボンディング剤、アンダーフィル等の半導体用接着剤、BGA補強用アンダーフィル、異方性導電性フィルム(ACF)、異方性導電性ペースト(ACP)等の実装用接着剤等が挙げられる。
【0073】
封止剤としては、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、IC、LSIなど用のポッティング、ディッピング、トランスファーモールド封止、IC、LSI類のCOB、COF、TABなど用のといったポッティング封止、フリップチップなどの用のアンダーフィル、QFP、BGA、CSPなどのICパッケージ類実装時の封止(補強用アンダーフィルを含む)などを挙げることができる。
【0074】
本発明で得られる硬化物は光学部品材料をはじめ各種用途に使用できる。光学用材料とは、可視光、赤外線、紫外線、X線、レーザーなどの光をその材料中を通過させる用途に用いる材料一般を示す。より具体的には、ランプタイプ、SMDタイプ等のLED用封止材の他、以下のようなものが挙げられる。液晶ディスプレイ分野における基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、偏光子保護フィルムなどの液晶用フィルムなどの液晶表示装置周辺材料である。また、次世代フラットパネルディスプレイとして期待されるカラーPDP(プラズマディスプレイ)の封止材、反射防止フィルム、光学補正フィルム、ハウジング材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またLED表示装置に使用されるLEDのモールド材、LEDの封止材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またプラズマアドレス液晶(PALC)ディスプレイにおける基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、偏光子保護フィルム、また有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイにおける前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またフィールドエミッションディスプレイ(FED)における各種フィルム基板、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤である。光記録分野では、VD(ビデオディスク)、CD/CD−ROM、CD−R/RW、DVD−R/DVD−RAM、MO/MD、PD(相変化ディスク)、光カード用のディスク基板材料、ピックアップレンズ、保護フィルム、封止材、接着剤などである。
【0075】
光学機器分野では、スチールカメラのレンズ用材料、ファインダプリズム、ターゲットプリズム、ファインダーカバー、受光センサー部である。また、ビデオカメラの撮影レンズ、ファインダーである。またプロジェクションテレビの投射レンズ、保護フィルム、封止材、接着剤などである。光センシング機器のレンズ用材料、封止材、接着剤、フィルムなどである。光部品分野では、光通信システムでの光スイッチ周辺のファイバー材料、レンズ、導波路、素子の封止材、接着剤などである。光コネクタ周辺の光ファイバー材料、フェルール、封止材、接着剤などである。光受動部品、光回路部品ではレンズ、導波路、LEDの封止材、CCDの封止材、接着剤などである。光電子集積回路(OEIC)周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止材、接着剤などである。光ファイバー分野では、装飾ディスプレイ用照明・ライトガイドなど、工業用途のセンサー類、表示・標識類など、また通信インフラ用および家庭内のデジタル機器接続用の光ファイバーである。半導体集積回路周辺材料では、LSI、超LSI材料用のマイクロリソグラフィー用のレジスト材料である。自動車・輸送機分野では、自動車用のランプリフレクタ、ベアリングリテーナー、ギア部分、耐蝕コート、スイッチ部分、ヘッドランプ、エンジン内部品、電装部品、各種内外装品、駆動エンジン、ブレーキオイルタンク、自動車用防錆鋼板、インテリアパネル、内装材、保護・結束用ワイヤーネス、燃料ホース、自動車ランプ、ガラス代替品である。また、鉄道車輌用の複層ガラスである。また、航空機の構造材の靭性付与剤、エンジン周辺部材、保護・結束用ワイヤーネス、耐蝕コートである。建築分野では、内装・加工用材料、電気カバー、シート、ガラス中間膜、ガラス代替品、太陽電池周辺材料である。農業用では、ハウス被覆用フィルムである。次世代の光・電子機能有機材料としては、有機EL素子周辺材料、有機フォトリフラクティブ素子、光−光変換デバイスである光増幅素子、光演算素子、有機太陽電池周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止材、接着剤などである。
【0076】
光学用材料の他の用途としては、硬化性樹脂組成物が使用される一般の用途が挙げられ、例えば、接着剤、塗料、コーティング剤、成形材料(シート、フィルム、FRP等を含む)、絶縁材料(プリント基板、電線被覆等を含む)、封止剤の他、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。接着剤としては、土木用、建築用、自動車用、一般事務用、医療用の接着剤の他、電子材料用の接着剤が挙げられる。これらのうち電子材料用の接着剤としては、ビルドアップ基板等の多層基板の層間接着剤、ダイボンディング剤、アンダーフィル等の半導体用接着剤、BGA補強用アンダーフィル、異方性導電性フィルム(ACF)、異方性導電性ペースト(ACP)等の実装用接着剤等が挙げられる。
【0077】
高輝度白色LED等の光半導体素子は、一般的にサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO等の基板上に積層させたGaAs、GaP、GaAlAs,GaAsP、AlGa、InP、GaN、InN、AlN、InGaN等の半導体チップを、接着剤(ダイボンド材)を用いてリードフレームや放熱板、パッケージに接着させてなる。電流を流すために金ワイヤー等のワイヤーが接続されているタイプもある。その半導体チップを、熱や湿気から守り、かつレンズ機能の役割を果たすためにエポキシ樹脂等の封止材で封止されている。本発明のエポキシ樹脂組成物はこの封止材に用いることができる。
【0078】
封止材の成形方式としては、光半導体素子が固定された基板を挿入した型枠内に封止材を注入した後に加熱硬化を行い成形する注入方式、金型上に封止材をあらかじめ注入し、そこに基板上に固定された光半導体素子を浸漬させて加熱硬化をした後に金型から離形する圧縮成形方式等が用いられている。
注入方法としては、ディスペンサー等が挙げられる。
加熱は、熱風循環式、赤外線、高周波等の方法が使用できる。加熱条件は例えば80〜230℃で1分〜24時間程度が好ましい。加熱硬化の際に発生する内部応力を低減する目的で、例えば80〜120℃、30分〜5時間予備硬化させた後に、120〜180℃、30分〜10時間の条件で後硬化させることができる。
【0079】
本明細書において、比率、パーセント、部などは、特に断りのない限り、質量に基づくものである。本明細書において、「X〜Y」という表現は、XからYまでの範囲を示し、その範囲はX、Yを含む。
【実施例】
【0080】
以下、本発明を合成例、実施例により更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら合成例、実施例に限定されるものではない。なお、合成例、実施例中の各物性値は以下の方法で測定した。ここで、部は特に断りのない限り質量部を表す。
○GPC:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)は下記条件にて測定した。
装置メーカー:ウォーターズ
カラム:SHODEX GPC LF−G(ガードカラム)、KF−603、KF−602.5、KF−602、KF−601(2本)
流速:0.4ml/min.
カラム温度:40℃
使用溶剤:THF(テトラヒドロフラン)
検出器:RI(示差屈折検出器)
○官能基当量:以下の方法により測定した。
多価カルボン酸組成物を約0.15g秤量し、メタノール(試薬特級)40mlで溶解したのち、20〜28℃で60分間撹拌し、測定サンプルとした。測定サンプルを、京都電子工業製滴定装置AT−610を使用し、0.1Nの水酸化ナトリウム溶液を用いて滴定し、酸価として得られた値を官能基当量として算出した。
○DSCを用いた融点:
JIS K7121に記載の方法で測定し、融解ピークの頂点を融点とした。
○粘度:東機産業株式会社製E型粘度計(TV−20)を用い、25℃で測定した。
○熱重量減少:島津製作所製TG/DTA6200を用い、30℃から20℃/minで昇温させ、120℃まで加熱し、120℃で60分保持した後の重量減少率(%)を測定した。測定中、200ml/minで空気を流した。
○LC−MS:液体クロマトグラフィー−マススペクトル(LC−MS)は測定サンプルの測定前処理をした後、下記条件にて測定した。
測定前処理:測定サンプル5mgをエタノール2mLに溶解させ、70℃で2時間加熱した。
装置メーカー:ウォーターズ
カラム:BEH Shield RP18
オーブン:40℃
移動相:5mM酢酸アンモニウム/アセトニトリル
流速:0.25ml/min.
検出器:PDA254nm,ESI±(Mass Range 50〜2000)
○
1H−NMR:日本電子株式会社製 JNM−ECS400を用いて、重クロロホルム溶媒(0.03体積%テトラメチルシラン含有)で測定した。
○エポキシ当量:JIS K7236に記載の方法で測定した。
【0081】
実施例1;カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、窒素パージを施しながらノルボルネンジカルボン酸無水物20.6g(0.125モル)、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)40mg、トルエン50gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し、オイルバスにフラスコを浸した。オイルバスを加熱し、内温を70−80℃にし、テトラメチルシクロテトラシロキサン12.0g(0.050モル)を30分かけて滴下した。
滴下後、内温を75−80℃に保ち5時間撹拌した後、内温100℃で5時間、さらに内温120℃で4時間撹拌した。さらに、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)100mgを追加し、内温100℃で8時間撹拌した。
内温を50℃まで放冷した後、ヘキセン11.4g(0.135モル)を50分かけて滴下し、滴下後12時間撹拌反応した。
反応後、活性炭(味の素ファインテクノ製 CP)3.5gを加え、室温で4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、下記式(9)、(10)を主成分とするカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)33.8gを得た。
得られた化合物のGPC純度(GPC面積%)は89%、官能基当量は178mgKOH/g、外観は白色の固体であった。また、DSCを用いた融点(ピーク頂点値)は47.6℃、熱重量減少は−0.8%であった。また、LC−MSの分析の結果、式(9)で表される化合物のピーク面積比が44%、式(10)で表される化合物のピーク面積比が53%、式(11)で表される化合物のピーク面積比が3%であった。得られた化合物の
1H−NMRスペクトルを
図1に示し、GPCチャートを
図2に示す。
【0082】
【化6】
【0083】
実施例2;カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−2)の製造
ガラス製30mlビンに、実施例1で得られたカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)3g、リカシッドMH−T(四国化成工業製 4−メチルヘキサヒドロフタル酸)7gを仕込み、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)で被覆された回転子を入れ、100℃に加温したマグネチックスターラー付きホットプレート上に乗せ加温しながら撹拌した。そのまま4時間撹拌したところ、A−1はリカシッドMH−Tに完全に溶解し、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−2)10gが得られた。A−2の外観は無色透明液体、官能基当量は282mgKOH/g、粘度は400mPa・s、熱重量減少は−23.8%であった。
【0084】
実施例3;カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−3)の製造
ガラス製30mlビンに、実施例1で得られたカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)4g、リカシッドMH−T(四国化成工業製 4−メチルヘキサヒドロフタル酸)6gを仕込み、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)で被覆された回転子を入れ、100℃に加温したマグネチックスターラー付きホットプレート上に乗せ加温しながら撹拌した。そのまま4時間撹拌したところ、A−1はリカシッドMH−Tに完全に溶解し、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−3)10gが得られた。A−3の外観は無色透明液体、官能基当量は273mgKOH/g、粘度は1045mPa・s、熱重量減少は−23.3%であった。
【0085】
実施例4;カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−4)の製造
ガラス製30mlビンに、実施例1で得られたカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)5g、リカシッドMH−T(四国化成工業製 4−メチルヘキサヒドロフタル酸)5gを仕込み、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)で被覆された回転子を入れ、100℃に加温したマグネチックスターラー付きホットプレート上に乗せ加温しながら撹拌した。そのまま4時間撹拌したところ、A−1はリカシッドMH−Tに完全に溶解し、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−4)10gが得られた。A−4の外観は無色透明液体、官能基当量は256mgKOH/g、粘度は3052mPa・s、熱重量減少は−22.6%であった。
【0086】
実施例5;カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−5)の製造
ガラス製200ml四つ口フラスコに、窒素パージを施しながらアリルコハク酸無水物8.8g(0.063モル)、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)20mg、トルエン25gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し、オイルバスにフラスコを浸した。オイルバスを加熱し、内温を100℃にし、テトラメチルシクロテトラシロキサン6.0g(0.025モル)を40分かけて滴下した。
滴下後、内温を90−100℃に保ち9時間撹拌した後、さらに、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)20mgを追加し、内温90−100℃で3時間撹拌した。
内温を50℃まで放冷した後、ヘキセン5.7g(0.068モル)を40分かけて滴下し、滴下後3.5時間撹拌反応した。
反応後、活性炭(味の素ファインテクノ製 CP)2.0gを加え、室温で3時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、下記式(12)、(13)を主成分とするカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−5)16.2gを得た。
得られた化合物のGPC純度(GPC面積%)は92%、官能基当量は256mgKOH/g、外観は淡黄色の粘ちょう液体であった。また、熱重量減少は−0.9%であった。また、LC−MSの分析の結果、式(12)で表される化合物のピーク面積比が32%、式(13)で表される化合物のピーク面積比が49%、式(14)で表される化合物のピーク面積比が19%であった。得られた化合物の
1H−NMRスペクトルを
図3に示し、GPCチャートを
図4に示す。
【0087】
【化7】
【0088】
比較例1;多価カルボン酸(CA−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(CA−2)の製造
ガラス製500mlセパラブルフラスコに、窒素パージを施しながらトリシクロデカンジメタノール41.2g、リカシッドMH−T(四国化成工業製 4−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物)182.5gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し、オイルバスにフラスコを浸した。オイルバスを加熱し、内温を50℃に保ち、そのまま4時間反応させた。GPCでトリシクロデカンジメタノールのピーク1面積%以下を確認し、下記式(15)で表される多価カルボン酸(CA−1)とカルボン酸無水物化合物の混合物である比較例のエポキシ樹脂硬化剤(CA−2)223gが得られた。得られた混合物は無色透明の液状であり、官能基当量は294g/eq熱重量減少は−25.5%であったが、粘度は高すぎて測定できなかった。
【0089】
【化8】
【0090】
(評価試験)
実施例1〜5、比較例1、比較例Aとして4−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物(新日本理化社製、リカシッドMH−T)の、各成分の含有量、官能基当量、粘度、融点、熱重量減少の測定結果を表1にまとめた。
【0091】
【表1】
【0092】
表1の結果から明らかなように、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−2〜A−4)は加熱時の重量減少が少なく、25℃での粘度も作業性に優れるものであるのに対し、比較例1の多価カルボン酸を含有するエポキシ樹脂硬化剤は、加熱時の重量減少は少ないものの、25℃における粘度が高すぎて作業性に劣る。また、比較例Aの4−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物は重量減少が大きい。以上のことから、カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物(A−1)を含有するエポキシ樹脂硬化剤(A−2〜A−4)は特に室温(25℃)において液状で使用されることが求められる用途での使用に適している。
【0093】
合成例1;分子内に4つのエポキシ基を有するシリコーン変性エポキシ樹脂の製造例
ガラス製200ml四つ口フラスコに、4−ビニル−1,2−エポキシシクロヘキサン33g、1%ヘキサクロロ白金酸・6水和物のテトラヒドロフラン溶液0.03gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し、オイルバスにフラスコを浸した。オイルバスを加熱し、内温を80℃に保ち、そこに1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン12gを1時間かけて滴下し、そのまま1時間反応させた。
得られた反応液に窒素ガスを吹き込みながら、110℃で減圧濃縮し、テトラヒドロフランと過剰の4−ビニル−1,2−エポキシシクロヘキサンを除去することで、分子内に4つのエポキシ基を有する環状シロキサン化合物(B−1)36gを得た。得られた化合物のエポキシ当量は190g/eq、粘度は2800mPa・s、外観は無色透明液体であった。
【0094】
実施例6;エポキシ樹脂組成物の調整
実施例2で得られたエポキシ樹脂硬化剤(A−2)、エポキシ樹脂として合成例1で得られたシリコーン変性エポキシ樹脂(B−1)、硬化促進剤としてU−CAT5003(サンアプロ製、第4級ホスホニウムブロマイド塩)、酸化防止剤としてAO−60(ADEKA製、ヒンダードフェノール酸化防止剤)を、下記表2に記載の量比でポリプロピレン製容器に入れ、混合、5分間脱泡を行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
【0095】
実施例7;エポキシ樹脂組成物の調整
実施例6のエポキシ樹脂硬化剤(A−2)を、実施例3で得られたエポキシ樹脂硬化剤(A−3)に変更した他は実施例6と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
【0096】
実施例8;エポキシ樹脂組成物の調整
実施例6のエポキシ樹脂硬化剤(A−2)を、実施例3で得られたエポキシ樹脂硬化剤(A−4)に変更した他は実施例6と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
【0097】
比較例2;エポキシ樹脂組成物の調整
エポキシ樹脂硬化剤として比較例1で得られたエポキシ樹脂硬化剤(CA−2)、エポキシ樹脂として合成例1で得られたシリコーン変性エポキシ樹脂(B−1)、硬化促進剤としてU−CAT5003(サンアプロ製、第4級ホスホニウムブロマイド塩)、酸化防止剤としてAO−60(ADEKA製、ヒンダードフェノール酸化防止剤)を、下記表2に記載の量比でポリプロピレン製容器に入れ、混合、5分間脱泡を行い、比較例のエポキシ樹脂組成物を得た。
【0098】
比較例3;エポキシ樹脂組成物の調整
エポキシ樹脂硬化剤としてリカシッドMH−T(新日本理化社製、4−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物)、エポキシ樹脂として合成例1で得られたシリコーン変性エポキシ樹脂(B−1)、硬化促進剤としてU−CAT5003(サンアプロ製、第4級ホスホニウムブロマイド塩)、酸化防止剤としてAO−60(ADEKA製、ヒンダードフェノール酸化防止剤)を、下記表2に記載の量比でポリプロピレン製容器に入れ、混合、5分間脱泡を行い、比較例のエポキシ樹脂組成物を得た。
【0099】
実施例6〜8、比較例2、3で得られたエポキシ樹脂組成物の配合比とその粘度、25℃5時間放置後増粘率、硬化時の重量減少、硬化物透過率、硬化物の硬さ、金ワイヤー露出の有無の結果を表2に示す。表2における試験は以下のように行った。
調整後粘度
実施例6〜8、比較例2、3で得られたエポキシ樹脂組成物を調整後、15分以内に東機産業株式会社製E型粘度計(TV−20)を用い、25℃で測定した。
調整後25℃5時間放置後増粘
実施例6〜8、比較例2、3で得られたエポキシ樹脂組成物を調整後、25℃環境で5時間放置した後に東機産業株式会社製E型粘度計(TV−20)を用い、25℃で粘度を測定し、(1)で得られた調整後粘度からの増粘を算出した。
硬化時の重量減少
実施例6〜8、比較例2、3で得られたエポキシ樹脂組成物を真空脱泡5分間実施後、予め質量を秤量しておいた、30mm×20mm×高さ0.8mmになるように耐熱テープでダムを作成したガラス基板上に静かに注型し、注型後の質量を秤量した。その注型物を、120℃×1時間の予備硬化の後150℃×3時間で硬化させ、硬化後の質量を秤量し、硬化時のエポキシ樹脂組成物の硬化時の重量減少率を算出した。
硬化物透過率
実施例6〜8、比較例2、3で得られたエポキシ樹脂組成物を真空脱泡5分間実施後、30mm×20mm×高さ0.8mmになるように耐熱テープでダムを作成したガラス基板上に静かに注型した。その注型物を、120℃×1時間の予備硬化の後150℃×3時間で硬化させ、厚さ0.8mmの透過率用試験片を得た。得られた試験片を、ガラス基板から取り出し、下記条件にて450nmの光線透過率を測定した。
<分光光計測定条件>
メーカー:株式会社日立ハイテクノロジーズ
機種:U−3300
スリット幅:2.0nm
スキャン速度:120nm/分
硬化物硬さ
JIS K6253に記載の方法でデュロメータ硬さを測定した。
【0100】
【表2】
【0101】
表2の結果から明らかなように実施例6〜8の組成物は、LED封止材として用いるには適度な粘度であり、25℃で5時間放置後の増粘も小さいため作業性に優れる。また、硬化時の熱重量減少なく、それらの硬化物は高い硬化物透過率、硬さを有したのに対し、多価カルボン酸を含有するエポキシ樹脂硬化剤であるCA−2を用いて硬化した比較例2は、高い硬化物透過率、硬さを有したが、調整後の粘度が高いことに加え、25℃5時間放置後の増粘が大きく作業性に劣った。また、4−メチルヘキサヒドロフタル酸無水物のみで硬化した比較例3は硬化時の重量減少が著しかった。以上の事から、本発明のカルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物を用いたエポキシ樹脂組成物は、特に光半導体封止用硬化性樹脂組成物として好適である。