説明

変性樹脂組成物、その硬化物、及びそれらを含む封止材、並びに変性樹脂組成物の製造方法

【課題】流動性に優れ、その硬化物としたときには耐光性、耐クラック性、及び表面タック性を発揮し得る組成物、その硬化物、並びにそれらを含む封止材を提供すること。
【解決手段】 (A)エポキシ樹脂と、下記一般式(1)で表されるアルコキシシラン化合物と、を共加水分解縮合させて得られる組成物であって、



(式(1)中、n=0〜3であり、Rは水素原子又は有機基を示す。また、複数のRは、同一又は異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。)
前記アルコキシシラン化合物は、
(B)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
(C)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
を含み、かつ、下記式(2)で表される(B)及び(C)の混合指標αが、0.001〜19である樹脂組成物と、オキセタン化合物と、を含有する組成物;
混合指標α=(αc)/(αb) (2)
(式(2)中、αb:前記(B)成分の含有量(mol%)、αc:前記(C)成分の含有量(mol%))。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変性樹脂組成物と、その硬化物、及びそれらを含む封止材、並びに変性樹脂組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、LED(発光ダイオード)関連市場は急激な伸びを示しており、それに伴い、高性能で安価な封止材への需要も高まりつつある。従来、封止材の材料としてはエポキシ樹脂が多く用いられてきたが、性能面、特に耐光性に劣ることから、使用できる分野が制限される。中でも、ビスフェノールAグリシジルエーテル等の芳香環を持つエポキシ樹脂に関して、この傾向が顕著である。
【0003】
封止材の材料としては、シリコーン樹脂についても検討がなされているが、シリコーン樹脂は、耐光性や耐熱性には優れるものの、硬化物の硬度や接着性等に課題も多い。また、エポキシ樹脂と比較して、非常に高価であることも含め、実用性に劣る。
【0004】
また近年では、上述の問題を解決するために、エポキシとシリコーンとのハイブリッドタイプの樹脂も盛んに開発されている。しかしながら、エポキシとシリコーンとのハイブリッドタイプの樹脂は、保存安定性に劣り、保存中に樹脂粘度の増加が著しいものや、ゲル化してしまうものが多く、実用性に乏しいという問題を有している。
【0005】
その他のものとして、特許文献1及び2には、エポキシ樹脂と、予め縮合されたシリコーン樹脂を混合した組成物についての記載がある。
特許文献3及び4には、エポキシ樹脂とメトキシシラン縮合物を混合し、脱アルコール反応により得られる樹脂組成物の記載がある。
特許文献5及び6には、エポキシ樹脂とテトラメトキシシラン縮合物を混合し、加水分解縮合することにより得られる樹脂組成物の記載がある。
特許文献7には、環状エーテル基を有する有機基を持つアルコキシシラン化合物と、アリール基を有する有機基を持つアルコキシシラン化合物を加水分解縮合することによって得られる樹脂の記載がある。
特許文献8には、エポキシ樹脂とγ−グリシドキシプロピルメトキシシランを、脱メタノール反応させた変性フェノキシ樹脂の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−241230号公報
【特許文献2】特開2006−225515号公報
【特許文献3】特開2005−179401号公報
【特許文献4】特開2003−246838号公報
【特許文献5】国際公開2005/081024号パンフレット
【特許文献6】特開2007−284621号公報
【特許文献7】特開2008−120843号公報
【特許文献8】特開2007−321130号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、近年のLED(発光ダイオード)関連の市場の急激な進歩に伴い、特に封止材として、より一層、高い性能を発揮し得る樹脂組成物の開発が要求されており、上記従来において開示されている樹脂組成物は、未だ性能面において改良すべき点が多くある。
【0008】
そこで、本発明は、流動性に優れ、その硬化物としたときには耐光性、耐クラック性、及び表面タック性を発揮し得る組成物、その硬化物、並びにそれらを含む封止材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、エポキシ樹脂と、特定のアルコキシシラン化合物とを、共加水分解縮合することによって得られる樹脂組成物と、オキセタン化合物とを含有させることによって、流動性に優れる組成物、及び、それを使用した耐光性、耐クラック性、及び表面タック性に優れる硬化物、並びにそれらを含む封止材を提供できることを見出し、本発明をなすに至った。
【0010】
即ち、本発明は以下の通りである。
[1]
(A)エポキシ樹脂と、
下記一般式(1)で表されるアルコキシシラン化合物と、
を共加水分解縮合させて得られる樹脂組成物であって、
【化1】


(式(1)中、n=0〜3であり、Rは水素原子又は有機基を示す。また、複数のRは、同一又は異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。)
前記アルコキシシラン化合物は、
(B)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
(C)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
を含み、かつ、下記式(2)で表される(B)及び(C)の混合指標αが、0.001〜19である樹脂組成物と、オキセタン化合物と、を含有する組成物;
混合指標α=(αc)/(αb) (2)
(式(2)中、αb:前記(B)成分の含有量(mol%)、αc:前記(C)成分の含有量(mol%))。
[2]
前記アルコキシシラン化合物として、
(D)前記一般式(1)において、n=0である、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物を、さらに含む[1]に記載の組成物。
[3]
下記式(3)で表される前記アルコキシシラン化合物の混合指標βが、0.01〜1.4である、[1]又は[2]に記載の組成物;
混合指標β={(βn2)/(βn0+βn1)} (3)
(式(3)中、
βn2:前記一般式(1)において、n=2であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn0:前記一般式(1)において、n=0であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn1:前記一般式(1)において、n=1であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
ここで、0≦{(βn0)/(βn0+βn1+βn2)}≦0.1である)。
[4]
下記式(4)で表される、前記(A)エポキシ樹脂と前記アルコキシシラン化合物との混合指標γが、0.02〜15である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の組成物;
混合指標γ=(γa)/(γs) (4)
(式(4)中、
γa:エポキシ樹脂の質量(g)、
γs:一般式(1)において、n=0〜2であるアルコキシシラン化合物の質量(g))
[5]
カチオン重合開始剤がさらに添加された、請求項[1]〜[4]のいずれか一項に記載の組成物。
[6]
[1]〜[5]のいずれか一項に記載の組成物を、熱により硬化させて得られる硬化物。
[7]
[6]記載の硬化物を含む封止材。
[8]
(A)エポキシ樹脂と、下記一般式(1)で表されるアルコキシシラン化合物と、を共加水分解縮合させて得られうる樹脂組成物に、オキシラン化合物を添加することを少なくとも行う、組成物の製造方法;
【化2】


(式(1)中、n=0〜3であり、Rは、水素原子又は有機基を示す。また、複数のRは、同一又は異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。)
前記アルコキシシラン化合物は、
(B)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
(C)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
を含み、かつ、下記式(2)で表される(B)及び(C)の混合指標αが、0.001〜19であり、
混合指標α=(αc)/(αb) (2)
(式(2)中、αb:前記(B)成分の含有量(mol%)、αc:前記(C)成分の含有量(mol%))。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、流動性に優れ、保存安定性の改良が図られた組成物が得られる。また、優れた耐光性と耐クラック性と表面タック性を有する前記組成物の硬化物、さらには前記組成物の硬化物を含む封止材が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【0013】
(樹脂組成物)
本実施形態の組成物は、
(A)エポキシ樹脂と、
下記一般式(1)で表されるアルコキシシラン化合物と、
を共加水分解縮合させて得られる樹脂組成物であり、
【0014】
【化3】

【0015】
式(1)中、n=0〜3であり、Rは水素原子又は有機基を示す。また、複数のRは、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。
【0016】
前記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物は、(B)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、(C)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、を含み、かつ、下記式(2)で表される(B)及び(C)の混合指標αが、0.001〜19である樹脂組成物と、オキセタン化合物と、を混合することで得られる。
混合指標α=(αc)/(αb) (2)
式(2)中、αb:前記(B)成分のmol%、αc:前記(C)成分のmol%である。
【0017】
本発明者は、エポキシ樹脂と、特定のアルコキシシラン化合物とを、共加水分解縮合することによって得られる樹脂組成物と、カチオン重合開始剤を含有し、流動性に優れる組成物、それを使用した耐光性、耐クラック性、及び表面タック性に優れる硬化物、並びにそれらを含む封止材が得られることを見出した。
【0018】
((A)エポキシ樹脂)
本実施形態の(A)エポキシ樹脂とは、後述のアルコキシシラン化合物とその縮合物を除く、分子内にオキシラン環、通常は2個以上のオキシラン環を有する化合物を指し、上述の要件を満たすものであれば、特に限定されるものではない。これらは単独で用いても、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0019】
エポキシ樹脂のエポキシ当量(WPE)は、100〜600g/eqであることが好ましく、より好ましくは100〜500g/eq、更に好ましくは100〜300g/eqである。
前記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物との組成バランスによっては、エポキシ当量(WPE)が100g/eq未満であると、目的とする樹脂組成物の保存安定性が低下する場合があり、600g/eqを超えると、組成物の硬化物の耐クラック性が悪化するおそれがある。
【0020】
本実施形態の組成物及び硬化物の用途は特に限定されるものではないが、封止材として用いる場合には、エポキシ樹脂のエポキシ当量は100〜300g/eqであることが好ましい。
【0021】
また、エポキシ樹脂は、25℃における粘度が1000Pa・s以下の液体であることが好ましく、より好ましくは500Pa・s以下、更に好ましくは100Pa・s以下の液体である。
25℃における粘度が1000Pa・sを超えると、液体としての流動性を失い、後述するアルコキシシラン化合物との相溶性が悪化する傾向にある。
また、25℃における粘度が500Pa・sを超え、1000Pa・s以下である場合(500Pa・s<粘度≦1000Pa・s)には、製造時の温度調整や溶媒選択等により使用可能であるが、製造条件がやや限定される傾向があるため、500Pa・s以下であることが好ましい。
【0022】
エポキシ樹脂の種類は、特に限定されるものではなく、具体例としては、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、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多官能エポキシ樹脂、各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂、芳香族エポキシ樹脂の核水素化物、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等が挙げられる。
それらの中でも、容易に入手可能であり、目的とする本実施形態の組成物を硬化物としたとき良好な物性を有するという観点から、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂が好ましく、脂環式エポキシ樹脂がより好ましい。またこれらのエポキシ樹脂は、単独で使用しても、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0023】
(脂環式エポキシ樹脂)
脂環式エポキシ樹脂としては、脂環式エポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば、特に限定されるものではなく、例えば、シクロヘキセンオキサイド基、トリシクロデセンオキサイド基、シクロペンテンオキサイド基等を有するエポキシ樹脂が挙げられる。
脂環式エポキシ樹脂の具体例としては、単官能脂環式エポキシ化合物として、4−ビニルエポキシシクロヘキサン、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシルが挙げられる。2官能脂環式エポキシ化合物としては、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サンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルオクチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタ−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、1,2,8,9−ジエポキシリモネンが挙げられる。多官能脂環式エポキシ化合物としては、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキセン付加物等が挙げられる。多官能脂環式エポキシ化合物としては、エポリードGT401、EHPE3150(ダイセル化学工業株式会社製)等が挙げられる。
脂環式エポキシ樹脂の代表的な例を下記に示す。
【0024】
【化4】

【0025】
【化5】

【0026】
(脂肪族系エポキシ樹脂)
脂肪族系エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、具体的には、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、ポリプロピレングリコール、ペンタエリスリトール、キシリレングリコール誘導体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。脂肪族系エポキシ樹脂の代表的な例を、下記に示す。
【0027】
【化6】

【0028】
(多官能エポキシ樹脂)
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多官能エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、具体的には、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、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’−ビフェニルフェノール、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−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−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、2,6−ジ(t−ブチル)ハイドロキノン、ピロガロール、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多官能エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記の中でも、透明性と流動性に優れるタイプのものが多く市販され、安価に入手可能であることや、目的とする本実施形態の組成物を硬化物とした時に耐クラック性に優れる傾向にあるため、ビスフェノールA骨格を有するフェノール類のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂が好ましい。
【0029】
ビスフェノール骨格を有するフェノール類のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂の代表的な例を下記に示す。
【0030】
【化7】

【0031】
エポキシ樹脂として、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多官能エポキシ樹脂を使用する場合、これらの繰り返し単位(上記代表的な例を示す化学式中のn)は、特に限定されるものではないが、好ましくは50未満、より好ましくは0.001〜10、更に好ましくは0.01〜2である。
繰り返し単位が0.001未満であると、アルコキシシラン化合物との反応性が悪化する場合があり、50を超えると流動性が低下して、実用上問題となる場合がある。上述の反応性と流動性のバランスの観点から、繰り返し単位は0.01〜2であることが特に好ましい。
【0032】
(ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂)
ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、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、ビスフェノールS、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。
ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂の代表的な例を下記に示す。
【0033】
【化8】

【0034】
(芳香族エポキシ樹脂の核水素化物)
芳香族エポキシ樹脂の核水素化物としては、特に限定されるものではなく、例えば、フェノール化合物(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’−ビフェノール等)のグリシジルエーテル化物又は各種フェノール(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、ビスフェノールS、ナフトール類等)の芳香環を核水素化したものや、ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物の核水素化物等が挙げられる。
【0035】
(複素環式エポキシ樹脂)
複素環式エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、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等が挙げられる。
【0036】
(グリシジルエステル系エポキシ樹脂)
グリシジルエステル系エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等のカルボン酸類からなるエポキシ樹脂等が挙げられる。
グリシジルアミン系エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、アニリン、トルイジン、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン誘導体、ジアミノメチルベンゼン誘導体等のアミン類をグリシジル化したエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0037】
(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)
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、特に限定されるものではなく、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エーテル化したエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0038】
上述したエポキシ樹脂は、ポリオールを併用することができる。
ポリオールとしては、分子中に2個以上のヒドロキシル基を有する化合物であれば、特に制限されず、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。
【0039】
(アルコキシシラン化合物)
本実施形態におけるアルコキシシラン化合物とは、1〜4個のアルコキシル基を有するケイ素化合物のことを示し、下記一般式(1)で表される。
【0040】
【化9】

【0041】
式(1)中、n=0〜3であり、Rは、水素原子又は有機基を示す。
また、複数のRは、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。
【0042】
一般式(1)におけるRは水素原子又は有機基を示し、特に限定されるものではないが、有機基としては、後述する環状エーテル基を有する有機基、アリール基を有する有機基の他に、例えば、アルキル基、ビニル基、メタクリル基、メルカプト基、イソシアネート基を有する有機基等が挙げられ、それらの中でも、アルキル基が好ましい。
【0043】
ここで、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、ブチル基(n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、sec−ブチル)、ペンチル基(n−ペンチル、i−ペンチル、ネオペンチル等)、ヘキシル基(n−ヘキシル、i−ヘキシル等)、ヘプチル(n−ヘプチル、i−ヘプチル等)、オクチル基(n−オクチル、i−オクチル、t−オクチル等)、ノニル(n−ノニル、i−ノニル等)、デシル基(n−デシル、i−デシル等)、ドデシル基(n−ドデシル、i−ドデシル等)が挙げられ、これらは直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基のいずれでもよい。
【0044】
それらの中でも、炭素数10以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基がより好ましい。また、これらアルキル基の、水素原子又は主鎖骨格の一部又は全部が、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シロキサン基、フッ素等のハロゲン原子、メタクリル基、アクリル基、メルカプト基、アミノ基、ヒドロキシル基からなる群から選択された少なくとも1種の基で置換されていてもよい。
また、上述の一般式(1)における複数のRは、それぞれ同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。Rとしては、上述の要件を満たすものであれば特に限定されるものではないが、好ましくは、メチル基、エチル基である。
【0045】
((B)成分)
前記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物の(B)成分は、一般式(1)において、n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物である。
【0046】
【化10】

【0047】
環状エーテル基とは、環状の炭化水素の炭素を酸素で置換したエーテルを有する有機基を指し、通常は3〜6員環の構造を持つ環状エーテル基を意味する。中でも、環歪みエネルギーが大きく、反応性の高い3員環又は4員環の環状エーテル基が好ましく、特に好ましいのは3員環のエーテル基である。
【0048】
環状エーテル基の具体例としては、例えば、β−グリシドキシエチル、γ−グリシドキシプロピル、γ−グリシドキシブチル等の炭素数4以下のオキシグリシジル基が結合したグリシドキアルキル基、グリシジル基、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基、β−(3,4−エポキシシクロヘプチル)エチル基、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)プロピル基、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ブチル基、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)ペンチル基等のオキシラン基を持った炭素数5〜8のシクロアルキル基で置換されたアルキル基等が挙げられる。
【0049】
上記の中でも、β−グリシドキシエチル基、γ−グリシドキシプロピル基、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基等のC1〜C3のアルキル基にオキシグリシジル基が結合したグリシドキシアルキル基、オキシラン基を持ったC5〜C8のシクロアルキル基で置換された炭素数3以下のアルキル基が好ましい。
(B)成分の具体例としては、例えば、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)ジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジブトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(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(フェニル)ジエトキシシラン、2,3−エポキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン、2,3−エポキシプロピル(フェニル)ジメトキシシラン、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トリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、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、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、2,3−エポキシプロピルトリメトキシシラン、2,3−エポキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは単独で用いても、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0050】
((C)成分)
前記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物の(C)成分は、一般式(1)において、n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物である。
【0051】
【化11】

【0052】
アリール基とは、芳香族炭化水素(単純芳香環又は多環芳香族炭化水素)から誘導された官能基又は置換基を指す。アリール基としては、これに合致するものであれば、特に限定するものではないが、高次構造における立体障害を考慮すると、フェニル基やベンジル基等が好ましい。
【0053】
(C)成分の具体例としては、例えば、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリメトキシ[3−(フェニルアミノ)プロピル]シラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらは単独で用いても、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0054】
上述した「(B)一般式(1)において、n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物」と、「(C)一般式(1)において、n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物」の混合比率は、以下の式(2)で算出される混合指標αで表される。
混合指標α=(αc)/(αb) (2)
(式中、αb:(B)成分のmol%、αc:(C)成分のmol%)。
【0055】
本実施形態においては、混合指標αを0.001〜19の範囲とすることが重要である。混合指標αが0.001未満であると、樹脂組成物の流動性や保存安定性が低下し、19を超えると、樹脂組成物の流動性や、硬化物の耐クラック性が悪化する。特に、封止材用途での使用を考慮した場合には、高い耐クラック性が要求されるため、混合指標αは、好ましくは0.2〜5、より好ましくは0.3〜2である。
【0056】
((D)成分)
また、本実施形態における組成物は、上述した(A)〜(C)成分に加え、(D)成分として、上記一般式(1)におけるRの個数を示すn=0、つまり(OR)を4個有するアルコキシシラン化合物を更に共加水分解縮合させてもよい。
【0057】
(D)成分としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が挙げられる。これらは単独で用いても、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0058】
(その他のアルコキシシラン化合物)
本実施形態における組成物は、上述した(B)〜(D)成分以外の一般式(1)で表されるアルコキシシラン化合物を更に共加水分解縮合させてもよい。そのような化合物としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ヒドロキシメチルトリメチルシラン、メトキシトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メトキシジメチルビニルシラン、トリメトキシビニルシラン、ビス(2−クロロエトキシ)メチルシラン、エトキシトリメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメトキシメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシラン、エトキシジメチルビニルシラン、3−クロロプロピルジメトキシメチルシラン、クロロメチルジエトキシメチルシラン、メチルトリス(エチルメチルケトオキシム)シラン、トリメチルプロポキシシラン、トリメトキシイソプロポキシシラン、ジエトキシジメチルシラン、3−[ジメトキシ(メチル)シリル]プロパン−1−チオール、トリメトキシ(プロピル)シラン、(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ブトキシトリメチルシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メトキシルトリエトキシシラン、トリエトキシビニルシラン、ジエトキシジエチルシラン、ジメトキシルジプロポキシシラン、エチルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、3−ブロモプロピルトリエトキシシラン、3−アリルアミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキシロキシトリメチルシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、イソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピル、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、メトキシトリプロピルシラン、ジブトキシジメチルシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、オクチルオキシトリメチルシラン、ペンチルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ドデシルオキシトリメチルシラン、ジエトキシドデシルメチルシラン等が挙げられる。
【0059】
本実施形態において、アルコキシシラン化合物の「n=2であるアルコキシシラン化合物」、「n=1であるアルコキシシラン化合物」及び「n=0であるアルコキシシラン化合物」の混合比率は、以下の式(3)で算出される混合指標βで表される。
混合指標β={(βn2)/(βn0+βn1)} (3)
なお、上記式(3)中、
βn2:一般式(1)において、n=2であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn0:一般式(1)において、n=0であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn1:一般式(1)において、n=1であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
をそれぞれ表し、0≦{(βn0)/(βn0+βn1+βn2)}≦0.1である。
【0060】
本実施形態の組成物において、混合指標βは、好ましくは0.01〜1.4、より好ましくは0.03〜1.2、更に好ましくは0.05〜1.0である。組成によっては、混合指標βが0.01未満であると、樹脂組成物の流動性が悪化する場合があり、1.4を超えると、耐クラック性が悪化する場合がある。
【0061】
本実施形態における(A)エポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物の「n=0〜2であるアルコキシシラン化合物」の混合比率は、以下の式(4)で算出される混合指標γで表される。
混合指標γ=(γa)/(γs) (4)
なお、上記式(4)中、
γa:エポキシ樹脂の質量(g)、
γs:一般式(1)において、n=0〜2であるアルコキシシラン化合物の質量(g))
混合指標γは、好ましくは0.02〜15であり、より好ましくは0.04〜7、更に好ましくは0.08〜5である。組成によっては、混合指標γが0.02未満であると、組成物を硬化物としたとき、この硬化物としての耐クラック性に問題を生じる場合があり、15を超えると、硬化物としての耐光性が悪化するおそれがある。
【0062】
(共加水分解縮合工程)
本実施形態において、まず、上述した(A)エポキシ樹脂と、上述した式(1)で表されるアルコキシシラン化合物とを共加水分解縮合させて樹脂組成物を得ることができる。
本実施形態における「共加水分解縮合」とは、エポキシ樹脂存在下で行う加水分解縮合反応を意味し、エポキシ樹脂非共存下における反応とは明確に区別される。
【0063】
本実施形態における「共加水分解縮合」とは、脱水を伴わない還流工程と、それに続く脱水縮合工程との、少なくとも2つの工程により構成されている。
上述の「脱水を伴わない還流工程」とは、共加水分解のために配合した水や溶媒、及び、反応中に生じる、アルコキシシラン化合物由来の水や溶媒を、反応溶液に戻しながら反応を行う工程である。その方法は特に限定されないが、通常は、反応容器上部に冷却管を取り付け、生じた水や溶媒をリフラックスさせながら、反応を行う。
また上述の「脱水縮合工程」とは、配合した水や溶媒、及び、上記「脱水を伴わない還流工程」で生じた水や溶媒を、除去しながら縮合反応を行う工程である。その方法は特に限定されないが、通常は、ロータリーエバポレータ等を用いて減圧蒸留することで、反応を行う。
【0064】
共加水分解縮合反応時の加熱温度は、好ましくは130℃以下、より好ましくは0〜120℃、更に好ましくは0〜100℃である。
130℃を超えると、組成によっては樹脂組成物が変質する可能性がある。また、共加水分解縮合の反応時間は、好ましくは0.5〜24時間、より好ましくは1〜12時間である。0.5時間未満であると、組成によっては、未反応物質の残存量が多くなる場合がある。
【0065】
本実施形態の樹脂組成物は、上述した(A)エポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物との共加水分解縮合の際、加水分解縮合触媒を加えて行ってもよい。
加水分解縮合触媒とは、従来公知の加水分解縮合反応を促進させるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、金属(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、アンチモン、ヒ素、セリウム、ホウ素、カドミウム、マンガン、ビスマス等)、有機金属(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、錫、鉛、アンチモン、ヒ素、セリウム、ホウ素、カドミウム、マンガン、ビスマス等の有機酸化物、有機酸塩、有機ハロゲン化物、アルコキシド等)、無機塩基(水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等)、有機塩基(アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム等)等が挙げられる。
【0066】
上記有機金属の中でも、有機錫が好ましい。
有機錫とは、錫原子に少なくとも一つの有機基が結合しているものを指し、構造としては、モノ有機錫、ジ有機錫、トリ有機錫、テトラ有機錫等が挙げられ、それらの中でも、ジ有機錫が好ましい。
【0067】
有機錫としては、例えば、四塩化錫、モノブチル錫トリクロライド、モノブチル錫オキサイド、モノオクチル錫トリクロライド、テトラn−オクチルチン、テトラn−ブチルチン、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジバーサテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキシラウレート、ジブチル錫ステアレート、ジブチル錫ジオレート、ジブチル錫・ケイ素エチル反応物、ジブチル錫塩とシリケートの化合物、ジオクチル錫塩とシリケートの化合物、ジブチル錫ビス(アセチルアセトネート)、ジブチル錫ビス(エチルマレート)、ジブチル錫ビス(ブチルマレート)、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキシルマレート)、ジブチル錫ビス(ベンジルマレート)、ジブチル錫ビス(ステアリルマレート)、ジブチル錫ビス(オレイルマレート)、ジブチル錫マレート、ジブチル錫ビス(O−フェニルフェノキサイド)、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキシルメルカプトアセテート)、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキシルメルカプトプロピオネート)、ジブチル錫ビス(イソノニル3−メルカプトプロピオネート)、ジブチル錫ビス(イソオクチルチオグリコレート)、ジブチル錫ビス(3−メルカプトプロピオネート)、ジオクチル錫オキサイド、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジドデシルメルカプト、ジオクチル錫バーサテート、ジオクチル錫ジステアレート、ジオクチル錫ビス(エチルマレート)、ジオクチル錫ビス(オクチルマレート)、ジオクチル錫マレート、ジオクチル錫ビス(イソオクチルチオグリコレート)、ジオクチル錫ビス(2−エチルヘキシルメルカプトアセテート)、ジブチル錫ジメトキサイド、ジブチル錫ジエトキサイド、ジブチル錫ジブトキサイド、ジオクチル錫ジメトキサイド、ジオクチル錫ジエトキサイド、ジオクチル錫ジブトキサイド、オクチル酸錫、ステアリン酸錫等が挙げられる。上記の中でも、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジアセテートが好ましい。
【0068】
これらの加水分解縮合触媒は単独で用いても、複数を組み合わせて使用してもよい。例えば、有機酸錫とアルカリ系有機錫を組み合わせて使用したり、錫等の有機酸塩で反応させた後に、無機塩基で処理することも可能である。この場合の無機塩基としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム等の多価カチオンの水酸化物が好ましい。
【0069】
加水分解縮合触媒の添加量は特に限定されるものではないが、好ましい添加量は、上述の一般式(1)における(OR)に対する比率である混合指標δから求めることができる。ここで、混合指標δは、以下の式(5)で表される。
混合指標δ=(δe)/(δs) (5)
式(5)中、
δe:加水分解縮合触媒の添加量(mol数)、
δs:一般式(1)における(OR)の量(mol数)を、それぞれ示す。
【0070】
混合指標δは、好ましくは0.0005〜5、より好ましくは0.001〜1、更に好ましくは0.005〜0.5である。樹脂組成物の組成によっては、混合指標δが0.0005未満であると、加水分解縮合の促進効果が得られ難くなる場合があり、5を超えると、環状エーテル基の開環が促進されたり、保存安定性の悪化につながる場合があるため、好ましくない。
【0071】
本実施形態の樹脂組成物を共加水分解縮合により得る工程において、水の添加量は特に限定されるものではないが、好ましい添加量は、上述の一般式(1)における(OR)に対する比率である混合指標εから求めることができる。ここで、混合指標εは、以下の式(6)で表される。
混合指標ε=(εw)/(εs) (6)
式(6)中、
εw:水の添加量(mol数)、
εs:一般式(1)における(OR)の量(mol数)を、それぞれ示す。
【0072】
混合指標εは、好ましくは0.1〜5、より好ましくは0.2〜3、更に好ましくは0.3〜1.5である。樹脂組成物の組成によっては、混合指標εが0.1未満であると、加水分解反応が進行しない場合があり、5を超えると、樹脂組成物の保存安定性が低下する場合がある。
【0073】
上述した共加水分解縮合における水の添加は、アルコキシシラン化合物の加水分解が主たる目的であるので、「脱水を伴わない還流工程」で行う必要がある。その添加のタイミングは、特に限定されず、最初に添加してもよいし、フィードポンプ等を用いて、反応中に徐々に添加してもよい。
【0074】
本実施形態の共加水分解縮合反応は、無溶剤でも、溶剤中でも行うことができる。溶剤としては、エポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物を溶解可能であり、これらに対して非活性である有機溶剤であれば、特に制限されず、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の非プロトン性極性溶媒を好適に用いることができる。また入手が容易であることから、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール系溶剤の使用も可能であるが、これらはエポキシ基の開環を促進するため、配合や製造条件によっては使用に適さない場合もある。
【0075】
溶剤の添加量は、共加水分解縮合反応に供されるエポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物の合計質量に対して、好ましくは0.01〜20倍量、より好ましくは0.02〜15倍量、更に好ましくは0.03〜10倍量である。溶剤の添加量により、本実施形態の樹脂組成物の分子量を制御することが可能であるため、上述の添加量の範囲とすることで、適正な分子量、ひいては適性粘度の樹脂組成物を得ることができる。
【0076】
(オキセタン化合物)
本実施形態のオキセタン化合物は、オキセタン環を含む化合物であれば、特に限定されず、オキセタン環を1個有する化合物の具体例としては、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−(メタ)アリルオキシメチル−3−エチルオキセタン、3−エチル−3−(シクロヘキシロキシ)メチルオキセタン、3−エチル−3−(2−エチルシクロヘキシロキシメチル)オキセタン、(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチルベンゼン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、4−フルオロ−〔1−(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、4−メトキシ−〔1−(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、〔1−(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)エチル〕フェニルエーテル、イソブトキシメチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、イソボルニルオキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、イソボルニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−エチルヘキシル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、エチルジエチレングリコール(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンタジエン(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルオキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラヒドロフルフリル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラブロモフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−テトラブロモフェノキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリブロモフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−トリブロモフェノキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−ヒドロキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−ヒドロキシプロピル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ブトキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタクロロフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタブロモフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ボルニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル等が挙げられる。
【0077】
また、オキセタン環を2個以上有する化合物の具体例としては、3,7−ビス(3−オキセタニル)−5−オキサ−ノナン、3,3’−(1,3−(2−メチレニル)プロパンジイルビス(オキシメチレン))ビス−(3−エチルオキセタン)、ビス〔1−エチル(3−オキセタニル)〕メチルエーテル、1,4−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、3−エチル−3−{[(3−エチルオキセタニル)メトキシ]メチル}オキセタン、1,3−ビス〔(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ〕ベンゼン、1,2−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕エタン、1,3−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕プロパン、エチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリシクロデカンジイルジメチレン(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリメチロールプロパントリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、1,4−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ブタン、1,6−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ヘキサン、ペンタエリスリトールトリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ポリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジトリメチロールプロパンテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、PO変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、PO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールFビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、オキセタニルシルセスキオキサン、オキセタニルシリケート、フェノールノボラックオキセタン等が挙げられる。オキセタン化合物の代表的な例を下記に示す。
【0078】
一般的に、エポキシ化合物は重合開始が速いものの、その後の重合反応は早くないと言われている。それに対してオキセタン化合物は、重合開始が遅いものの、エポキシ化合物と比較してエーテル酸素の求核性が高く、その後の重合速度は速いと言われている。つまりエポキシ基を持つ、本発明の樹脂組成物に、オキセタン化合物を配合することで、その相互作用による重合速度の加速が期待できる。またオキセタン化合物の選択によっては、樹脂組成物の粘度を低下させることも可能である。
【0079】
【化12】

【0080】
上記オキセタン化合物は、樹脂組成物:オキセタン化合物=5:95〜95:5(合計で、100)の質量比で配合される。この範囲内であれば、特にその比率は限定されるものではないが、好ましくは20:80〜80:20、特に好ましくは30:70〜70:30である。樹脂組成物の配合比率が5未満であると、硬化反応が正常に進まない場合があり、95を超えると、硬化物の耐光性が劣る場合がある。
【0081】
本実施形態の組成物の粘度は、その流動性において、100Pa・s以下である必要がある。上記範囲内であれば、その粘度は特に限定されるものではないが、好ましくは0.05〜50Pa・s、特に好ましくは0.2〜30Pa・sである。100Pa・sを超えると、流動性が損なわれ、0.05Pa・s未満であると、LED等の製品製造の際に、液ダレによる不具合が発生する場合があるため好ましくない。
【0082】
本実施形態の組成物には、後述するカチオン重合開始剤が更に含まれていてもよい。前記カチオン重合開始剤とは、カチオン種を発生し、エポキシ、オキセタン、ビニルエーテル等を硬化させるものであれば、特に限定されるものではないが、後述の熱カチオン重合開始剤の使用が好ましい。
【0083】
上記、熱カチオン重合開始剤とは、熱によりカチオン種を発生して重合を開始させる化合物であれば、特に限定されるものではなく、例えば、第四級アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、芳香族オニウム塩等の各種オニウム塩等が挙げられる。
【0084】
第四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート、テトラブチルアンモニウムハイドロジェンサルフェート、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチルアンモニウム−p−トルエンスルホネート、N,N−ジメチル−N−ベンジルアニリニウムヘキサフルオロアンチモネート、N,N−ジメチル−N−ベンジルアニリニウムテトラフルオロボレート、N,N−ジメチル−N−ベンジルピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、N,N−ジエチル−N−ベンジルトリフルオロメタンスルホネート、N,N−ジメチル−N−(4−メトキシベンジル)ピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、N,N−ジエチル−N−(4−メトキシベンジル)トルイジニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。
【0085】
スルホニウム塩としては、例えば、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルシネート、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアルシネート、ジフェニル(4−フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアルシネート等が挙げられる。
【0086】
ホスホニウム塩としては、例えば、エチルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、テトラブチルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。
【0087】
芳香族オニウム塩の具体例については、特公昭52−14277号公報、特公昭52−14278号公報、特公昭52−14279号公報等に例示されている化合物を使用できる。
【0088】
それらの中でも、PF6やSbF6を対イオンとするオニウム塩の使用が特に好ましい。これらは単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。カチオン重合開始剤の代表的な例を下記に示す。
【0089】
【化13】

【0090】
(硬化物)
ここで硬化物とは、上述した本実施形態の組成物に対し、熱又はエネルギー線を照射することにより硬化させて得られるものである。
本実施形態における硬化物の作製方法としては、特に限定されるものではないが、熱硬化又はエネルギー線硬化が好ましく、特に好ましくは熱硬化を用いる。
【0091】
先ず、熱硬化について説明する。
熱硬化とは、熱によって化学反応を起こさせ、分子間に3次元の架橋結合を生じさせて硬化物を得る方法である。
熱硬化方法としては、例えば、組成物に硬化剤や硬化促進剤を含有させておき、これを熱処理する方法や、上述した熱カチオン重合開始剤を用いて熱硬化させる方法等が挙げられる。特に、硬化剤や硬化促進剤を含有させておき、これを熱処理する方法が好ましい。
熱カチオン重合開始剤の使用方法は、特に限定されないが、組成物に熱カチオン重合開始剤を含有させておき、これを熱処理する方法が一般的である。
【0092】
次に、エネルギー線硬化について説明する。
エネルギー線硬化とは、本実施形態の組成物に対し、所定のエネルギー線(紫外線、近紫外線、可視光、近赤外線、赤外線等の光の他、電子線等)を照射することにより硬化物を得る方法である。
エネルギー線としては、光が好ましく、紫外線がより好ましい。
エネルギー線の発生源としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、UVランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、蛍光灯、タングステンランプ、アルゴンイオンレーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、ヘリウムネオンレーザ、クリプトンイオンレーザ、各種半導体レーザ、YAGレーザ、エキシマーレーザー、発光ダイオード、CRT光源、プラズマ光源、電子線照射器等の各種光源等が挙げられる。
エネルギー線硬化の工程については、エネルギー線刺激により、組成物中に添加した重合開始剤が分解して重合開始種が発生し、対象物質の重合性官能基が重合し、硬化が進行する。
【0093】
重合開始剤の中でも、エネルギー線刺激により分解し、重合活性種を発生させるものを、光重合開始剤といい、発生する活性種によって、下記(1)〜(3)の3つに大別できる。
これらの光重合開始剤は単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(1)エネルギー線の照射によりラジカルを発生するもの。
(2)エネルギー線の照射により、カチオンを発生するもの(エネルギー線が光である場合、光酸発生剤と呼ばれる)。
(3)エネルギー線の照射により、アニオンを発生するもの(エネルギー線が光である場合、光塩基発生剤と呼ばれる)。
【0094】
エネルギー線硬化に用いられる光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類及びベンゾインアルキルエーテル類(ベンゾイン、ベンジル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等)、アセトフェノン類(アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モノフォリノ−プロパン−1−オン、N,N−ジメチルアミノアセトフェノン等)、アントラキノン類(2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン、2−アミノアントラキノン等)、チオキサントン類(2,4−ジメチルチオサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等)、ケタール類(アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等)、ベンゾフェノン類(ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン等)、キサントン類、安息香酸エステル類(エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート等)、アミン類(トリエチルアミン、トリエタノールアミン等)、ヨードニウム塩化合物、スルホニウム塩化合物、アンモニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物、アルソニウム塩化合物、スチボニウム塩化合物、オキソニウム塩化合物、セレノニウム塩化合物、スタンノニウム塩化合物等が挙げられる。
【0095】
(組成物及び硬化物の添加剤)
本実施形態の組成物及びその硬化物には、本発明の効果を損なわない範囲で、目的に応じて、各種有機樹脂、無機充填剤、着色剤、レベリング剤、滑剤、界面活性剤、シリコーン系化合物、反応性希釈剤、非反応性希釈剤、酸化防止剤、光安定剤等を適宜添加することができる。また、その他、一般に樹脂用の添加剤(可塑剤、難燃剤、安定剤、帯電防止剤、耐衝撃強化剤、発泡剤、抗菌・防カビ剤、導電性フィラー、防曇剤、架橋剤等)として供される物質を、配合してもよい。
【0096】
ここで、有機樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。中でも、エポキシ樹脂等の反応性の高い有機基を有するものが好ましい。
【0097】
無機充填材としては、例えば、シリカ類(溶融破砕シリカ、結晶破砕シリカ、球状シリカ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、沈降性シリカ等)シリコンカーバイド、窒化珪素、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルク、クレー、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸リチウムアルミニウム、珪酸ジルコニウム、チタン酸バリウム、硝子繊維、炭素繊維、二硫化モリブデン等が挙げられ、好ましくはシリカ類、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、珪酸カルシウム等が挙げられ、更に硬化物の物性を考慮すると、シリカ類がより好ましい。これらの無機充填材は単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0098】
着色剤としては、着色を目的に使用される物質であれば特に限定されず、例えば、フタロシアニン、アゾ、ジスアゾ、キナクリドン、アントラキノン、フラバントロン、ペリノン、ペリレン、ジオキサジン、縮合アゾ、アゾメチン系の各種有機系色素、酸化チタン、硫酸鉛、クロムエロー、ジンクエロー、クロムバーミリオン、弁殻、コバルト紫、紺青、群青、カーボンブラック、クロムグリーン、酸化クロム、コバルトグリーン等の無機顔料等が挙げられる。これらの着色剤は単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0099】
レベリング剤としては、特に限定されず、例えば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等のアクリレート類からなる分子量4000〜12000のオリゴマー類、エポキシ化大豆脂肪酸、エポキシ化アビエチルアルコール、水添ひまし油、チタン系カップリング剤等が挙げられる。これらのレベリング剤は単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0100】
滑剤としては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス等の炭化水素系滑剤、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸等の高級脂肪酸系滑剤、ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレイルアミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド等の高級脂肪酸アミド系滑剤、硬化ひまし油、ブチルステアレート、エチレングリコールモノステアレート、ペンタエリスリトール(モノ−,ジ−,トリ−,又はテトラ−)ステアレート等の高級脂肪酸エステル系滑剤、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセロール等のアルコール系滑剤、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リシノール酸、ナフテン酸等のマグネシウム、カルシウム、カドミウム、バリウム、亜鉛、鉛等の金属塩である金属石鹸類、カルナウバロウ、カンデリラロウ、ミツロウ、モンタンロウ等の天然ワックス類等が挙げられる。これらの滑剤は単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0101】
界面活性剤とは、その分子中に溶媒に対して親和性を持たない疎水基と、溶媒に対して親和性を持つ親媒基(通常は親水基)を持つ、両親媒性物質を指す。また、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。界面活性剤は単独でも、複数を組み合わせて使用してもよい。
【0102】
シリコーン系化合物としては、特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン縮合物、シリコーン部分縮合物、シリコーンオイル、シランカップリング剤、シリコーンオイル、ポリシロキサン等が挙げられ、その両末端、片末端、あるいは側鎖に有機基を導入して変性したものも含まれる。その変性の方法も特に限定されず、例えば、アミノ変性、エポキシ変性、脂環式エポキシ変性、カルビノール変性、メタクリル変性、ポリエーテル変性、メルカプト変性、カルボキシル変性、フェノール変性、シラノール変性、ポリエーテル変性、ポリエーテル・メトキシ変性、ジオール変性等が挙げられる。
【0103】
反応性希釈剤としては、特に限定されず、例えば、アルキルグリシジルエーテル、アルキルフェノールのモノグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1、6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アルカン酸グリシジルエステル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【0104】
非反応性希釈剤としては、特に限定されず、例えば、ベンジルアルコール、ブチルジグリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の高沸点溶剤等が挙げられる。
【0105】
酸化防止剤としては、特に限定されず、例えば、トリフェニルホスフェート、フェニルイソデシルホスファイトなどの有機リン系酸化防止剤、ジステアリル−3,3’−チオジプロピネートなどの有機イオウ系酸化防止剤、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール等のフェノール系酸化防止剤等が挙げられる。
光安定剤としては、特に限定されず、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリシレート系、シアノアクリルレート系、ニッケル系、トリアジン系等の紫外線吸収剤や、ヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。
【0106】
本実施形態の組成物及びその硬化物には、さらに下記の物質を添加してもよい。
例えば、溶剤、油脂、油脂加工品、天然樹脂、合成樹脂、顔料、染料、色素、剥離剤、防腐剤、接着剤、脱臭剤、凝集剤、洗浄剤、脱臭剤、pH調整剤、感光材料、インク、電極、めっき液、触媒、樹脂改質剤、可塑剤、柔軟剤、農薬、殺虫剤、殺菌剤、医薬品原料、乳化剤・界面活性剤、防錆剤、金属化合物、フィラー、化粧品・医薬品原料、脱水剤、乾燥剤、不凍液、吸着剤、着色剤、ゴム、発泡剤、着色剤、研磨剤、離型剤、凝集剤、消泡剤、硬化剤、還元剤、フラックス剤、皮膜処理剤、鋳物原料、鉱物、酸・アルカリ、ショット剤、酸化防止剤、表面被覆剤、添加剤、酸化剤、火薬類、燃料、漂白剤、発光素子、香料、コンクリート、繊維(カーボンファイバー、アラミド繊維、ガラス繊維等)、ガラス、金属、賦形剤、崩壊剤、結合剤、流動化剤、ゲル化剤、安定剤、保存剤、緩衝剤、懸濁化剤、粘稠剤等が挙げられる。
【0107】
(本実施形態の組成物及び硬化物の用途)
本実施形態の組成物及び硬化物の用途は、特に限定されるものではなく、例えば、電子材料(碍子類、交流変圧器、開閉機器等の注型及び回路ユニット、各種部品のパッケージ、IC・LED・半導体等の封止材、発電器、モーター等の回転機コイル、巻線含浸、プリント配線基板、ガラス代替透明基板、絶縁ボード、中型碍子類、コイル類、コネクター、ターミナル、各種ケース類、電気部品類等)、塗料(防蝕塗料、メンテナンス、船舶塗装、耐蝕ライニング、自動車・家電製品用プライマー、飲料・ビール缶、外面ラッカー、押出チューブ塗装、一般防蝕塗装、メンテナンス途装、木工製品用ラッカー、自動車用電着プライマー、その他工業用電着塗装、飲料・ビール缶内面ラッカー、コイルコーティング、ドラム・缶内面塗装、耐酸ライニング、ワイヤーエナメル、絶縁塗料、自動車用プライマー、各種金属製品の美装兼防蝕塗装、パイプ内外面塗装、電気部品絶縁塗装等)、複合材料(化学プラント用パイプ・タンク類、航空機材、自動車部材、各種スポーツ用品、炭素繊維複合材料、アラミド繊維複合材料等)、土木建築材料(床材、舗装材、メンブレン、滑り止め兼薄層舗装、コンクリート打ち継ぎ・かさ上げ、アンカー埋め込み接着、プレキャストコンクリート接合、タイル接着、コンクリート構造物の亀裂補修、台座のグラウト・レベリング、上下水道施設の防蝕・防水塗装、タンク類の耐蝕積層ライニング、鉄構造物の防蝕塗装、建築物外壁のマスチック塗装等)、接着剤(金属・ガラス・陶磁器・セメントコンクリート・木材・プラスチック等の同種又は異種材質の接着剤、自動車・鉄道車両・航空機等の組み立て用接着剤、プレハブ用複合パネル製造用接着剤等:一液型、二液型、シートタイプを含む。)、航空機・自動車・プラスチック成形の治工具(プレス型、ストレッチドダイ、マッチドダイ等樹脂型、真空成形・ブロー成型用モールド、マスターモデル、鋳物用パターン、積層治工具、各種検査用治工具等)、改質剤・安定剤(繊維の樹脂加工、ポリ塩化ビニル用安定剤、合成ゴムへの添加剤等)等として用いることができる。
【0108】
(封止材)
封止材とは、所定の対象を、温度、湿気、ホコリ等の因子(異物)から、主として気密、液密の状態として保護する機能を有する部材である。異物には、音、振動、化学材料による浸食等も含まれる。
【0109】
本実施形態における封止材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、イミド樹脂、ガラス等からなる他の封止材と併用してもよい。
【0110】
封止材は、上述した要件を満たすものであれば、特にその用途は限定されるものではないが、主に、半導体用途、発光ダイオード(LED)の用途、液晶用途に使用される。つまり、これらの用途において、温度、湿気、ホコリ等から、半導体を保護するための半導体封止材や、LEDを保護して耐久寿命を延ばすためのLED封止材、液晶を保護するための液晶封止材として使用され、中でも、LED封止材としての使用が好ましい。
LEDとは、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子のことであり、発光原理としては、エレクトロルミネセンス(EL)効果を利用している。
LED封止材の用途としては、例えば、ディスプレイ、電光表示板、信号機、ディスプレイのバックライト(有機ELディスプレイ、携帯電話、モバイルPC等)、自動車の内外装証明、イルミネーション、照明器具、懐中電灯等、広い分野へ展開できる。
【0111】
LED封止材の使用部位としては、例えば、LEDチップ本体、LEDチップとワイヤーやリード線との接合部等の保護のために使用される場合が多い。また、従来の鉛はんだ工程に代わり主流となりつつある、RoHS指令に対応した、鉛フリーのリフロー実装プロセスにおいても使用できる。
さらに、上述したLED封止材には、蛍光体を配合してもよい。これにより、発光素子から放出される光を吸収し、波長変換を行うことで、封止材の部位において、発光素子の色調と異なる色調を有するLEDを提供することが可能となる。LEDの形状としては、特には限定されず、用途に合わせて適宜選択することができ、例えば、砲弾型、表面実装型(SMD型)、Chip On Board型(COB型)、パワーLED型、板状、薄膜状等が挙げられる。
【0112】
また、本実施形態の組成物及びその硬化物は、前記封止材以外にも利用可能である。
例えば、半導体・LED周辺材料(レンズ材、基板材、ダイボンド材、チップコート材、積層板、光ファイバー、光導波路、光フィルター、電子部品用の接着剤、コート材、シール材、絶縁材、フォトレジスト、エンキャップ材、ポッティング材、光ディスクの光透過層や層間絶縁層、プリント配線板、積層板、導光板、反射防止膜等)等の用途にも利用可能である。
レンズ材としては、例えば、光学機器用レンズ、自動車ランプ用レンズ、メガネレンズ、CD・DVD等のピックアップ用レンズ、プロジェクター用レンズ等が挙げられる。
【実施例】
【0113】
以下に本実施形態を具体的に説明した実施例を例示するが、本実施形態はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【0114】
実施例及び比較例における物性の評価は以下の通りに行った。
【0115】
<エポキシ当量(WPE)>
「JIS K 7236:2001(エポキシ樹脂のエポキシ当量の求め方)」に従って測定した。
<粘度>
以下の条件で、測定を行った。
回転式E形粘度計:東機産業株式会社製、「TV−22形」
ローター:3°×R14(必要に応じ、他のローターを選択してもよい。)
測定温度:25℃
サンプル量:0.4mL
【0116】
<混合指標αの算出>
混合指標αは、以下の式(2)から算出した。
混合指標α=(αc)/(αb) (2)
ここで、
αb:(B)一般式(1)において、n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有するアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
αc:(C)一般式(1)において、n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有するアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)。
【0117】
<混合指標βの算出>
混合指標βは、以下の式(3)から算出した。
混合指標β={(βn2)/(βn0+βn1)} (3)
ここで、
βn2:一般式(1)において、n=2であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn0:一般式(1)において、n=0であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn1:一般式(1)において、n=1であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
なお、この時、0≦{(βn0)/(βn0+βn1+βn2)}≦0.1である。
【0118】
<混合指標γの算出>
混合指標γは、以下の式(4)から算出した。
混合指標γ=(γa)/(γs) (4)
ここで、
γa:エポキシ樹脂の質量(g)、
γs:一般式(1)において、n=0〜2であるアルコキシシラン化合物の質量(g)。
【0119】
<混合指標δの算出>
混合指標δは、以下の式(5)から算出した。
混合指標δ=(δe)/(δs) (5)
ここで、
δe:加水分解縮合触媒の添加量(mol数)、
δs:一般式(1)における(OR)の量(mol数)。
【0120】
<混合指標εの算出>
混合指標εは、以下の式(6)から算出した。
混合指標ε=(εw)/(εs) (6)
ここで、
εw:水の添加量(mol数)、
εs:一般式(1)における(OR2)の量(mol数)。
【0121】
<混合指標ζの算出>
混合指標ζは、以下の式(7)から算出した。
混合指標ζ=(ζf)/(ζk) (7)
ここで、
ζf:硬化剤の添加量(mol数)、
ζk:エポキシ樹脂及びアルコキシシラン化合物に含まれる、環状エーテル基の量(mol数)。
【0122】
<混合指標ηの算出>
混合指標ηは、以下の式(8)から算出した。
混合指標η=(ηg)/(ηk) (8)
ここで、
ηg:硬化促進剤の質量(g)、
ηk:エポキシ樹脂及びアルコキシシラン化合物の質量(g)。
【0123】
<組成物の粘度測定>
製造直後の組成物を入れた容器を密封し、25℃で1時間、温度調整した後、25℃における粘度を測定した。
粘度が1000Pa・s以下である場合に、流動性があると判断した。
【0124】
<硬化物の耐光性試験>
以下の方法で、硬化物の耐光性を評価した。
(1)後述の方法で準備した硬化物用溶液を硬化させ、20mm×10mm×厚み3mmの硬化物を作製した。
(2)上記硬化物を、直径5.5mmの穴を開けた25mm×15mm×厚み1.2mmの黒色マスクで覆い、耐光性試験用サンプルとした。
(3)UV照射装置(ウシオ電機株式会社製、「スポットキュアSP7−250DB」)から、光ファイバーを経由して、50℃一定にした恒温インキュベーター中の上記サンプルにUV光を照射できるように装置を準備した。
(4)上記サンプルを、黒色マスクを上面にした状態で、50℃の恒温インキュベーター内にセットした。
(5)直径5.5mmの穴にUV光が照射できるように、黒色マスクの上部より、2W/cm2のUV光を96時間照射した。
(6)UV照射したサンプルを、積分球開口部を直径10mmに改造した分光色彩計(日本電色工業株式会社製、「SD5000」)で測定した。
(7)黄色度(YI)は、“ASTM D1925−70(1988):Test Method for Yellowness Index of Plastics”に準じて求めた。このYIが、11以下である場合に、耐光性を有すると判断した。
【0125】
<硬化物のクラック試験>
以下の方法で、硬化物のクラックの有無を評価した。
(1)以下に示す、基板を準備した。
・基板:ソルベイアドバンストポリマーズ社製、「アモデル A−4122NL WH 905」(15mm×15mm×厚み2mmの平板中央に、直径10mm×深さ1.2mmの窪みがあるもの)
(2)後述の方法で準備した硬化物用溶液を、上記基板に流し込んだものを5個作製して、硬化させたものをクラック試験用サンプルとした。
(3)上記サンプルに、浸透液(株式会社コーザイ製、「ミクロチェック」)をスプレーし、クラックがないか拡大鏡下で目視観察し、その個数を記録した。
(4)4個/5個中のサンプルにクラックが見られなかった場合に、耐クラック性を有すると判断した。
【0126】
<硬化物の表面タック性試験>
以下の方法で、硬化物の表面タック性を評価した。
(1)後述の方法で準備した硬化物用溶液を硬化させ、20mm×10mm×厚み3mmの硬化物を作製した。
(2)得られた硬化物の表面を、ラッテックス手袋をした親指で軽く押し、べたつきが認められない場合に、表面タック性が良好であると判断した。
【0127】
実施例及び比較例で使用した原材料について、以下の(1)〜○に示す。
(1)エポキシ樹脂
(1−1)エポキシ樹脂A:ポリ(ビスフェノールA−2−ヒドロキシプロピルエーテル)(以下、Bis−Aエポキシ樹脂と言う)
・商品名:旭化成エポキシ株式会社製、「AER」
また、上述の方法で測定した、エポキシ当量(WPE)及び粘度は、以下の通りであった。
・エポキシ当量(WPE):187g/eq
・粘度(25℃):14.3Pa・s
(1−2)エポキシ樹脂B: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
(以下、脂環式エポキシ樹脂と言う)
・商品名:ダイセル化学工業株式会社製、「セロキサイド2021P」
また、上述の方法で測定した、エポキシ当量(WPE)及び粘度は、以下の通りであった。
・エポキシ当量(WPE):131g/eq
・粘度(25℃):227mPa・s
【0128】
(2)アルコキシシラン化合物H:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下、GPTMSと言う)
・商品名:信越化学工業株式会社製、「KBM−403」
(3)アルコキシシラン化合物I:フェニルトリメトキシシラン(以下、PTMSと言う)
・商品名:信越化学工業株式会社製、「KBM−103」
(4)アルコキシシラン化合物J:ジメチルジメトキシシラン(以下、DMDMSと言う)
・商品名:信越化学工業株式会社製、「KBM−22」
(5)アルコキシシラン化合物K:テトラエトキシシラン(以下、TEOSと言う)
・商品名:信越化学工業株式会社製、「KBE−04」
【0129】
(6)溶剤
(6−1)テトラヒドロフラン:和光純薬工業株式会社製、安定剤不含タイプ(以下、THFと言う)
【0130】
(7)加水分解縮合触媒:ジブチル錫ジラウレート(和光純薬工業株式会社製、以下、DBTDLと言う)
(8)オキセタン化合物:3−エチル−3{[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]メチル}オキセタン(東亞合成株式会社製、「アロンオキセタンOXT−221」)
(9)カチオン重合開始剤
・商品名:三新化学工業株式会社製、「サンエイドSI−100L」
(10)硬化剤:「4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸/ヘキサヒドロ無水フタル酸=70/30」
・商品名:新日本理化株式会社製、「リカシッド MH−700G」
(11)硬化促進剤:アミン系化合物
・商品名:サンアプロ株式会社製、「U−CAT 18X」
(12)シリコーン樹脂
・商品名:東レ・ダウコーニング株式会社製、「EG6301(A液/B液)」
【0131】
(合成例1)
樹脂組成物A:樹脂組成物Aを以下の手順で製造し、評価した。
(1)準備:循環恒温水槽を5℃にセットし、冷却管に還流させた。更に、マグネチックスターラーの上に、80℃のオイルバスを載せた。
(2)表1の組成比率に従って、25℃の雰囲気下で、脂環式エポキシ樹脂と、アルコキシシラン化合物及びTHFを、攪拌子を投入したフラスコに入れて混合攪拌後、更に、水と加水分解縮合触媒を添加して、混合攪拌した。
(3)続いて、フラスコに冷却管をセットし、速やかに、80℃のオイルバスに浸して攪拌を開始し、リフラックスさせながら8時間反応させた。
(4)反応終了後、25℃まで冷却後、フラスコから冷却管を外し、還流工程終了後サンプル溶液を採取した。
(5)還流工程終了後の溶液を、エバポレーターを使用して、400Pa、50℃で1時間留去した後、更に、80℃で5時間留去しながら、脱水縮合反応を行った。
(6)反応終了後、25℃まで冷却し、樹脂組成物Aを得た。
(7)この樹脂組成物における、混合指標α1〜ε1を、表3に示した。
(8)更に、上述の方法に従って、上記(6)で得た樹脂組成物Aの、エポキシ当量(WPE)を測定した。
上記樹脂組成物は、エポキシ当量(WPE)=158g/eqであり、適正な値を示した。
【0132】
(合成例2)
樹脂組成物B:表1の組成比率に従って、合成例1と同様の方法で、樹脂組成物Bを合成し、評価した。混合指標α2〜ε2を、表3に示す。
上記樹脂組成物Bの、エポキシ当量(WPE)=163g/eqであり、適正な値を示した。
【0133】
(合成例3)
樹脂組成物C:表1の組成比率に従って、合成例1と同様の方法で、樹脂組成物Cを合成し、評価した。混合指標α3〜ε3を、表3に示す。
上記樹脂組成物Cの、エポキシ当量(WPE)=160g/eqであり、適正な値を示した。
【0134】
(実施例1)
組成物1を以下の手順で製造し、評価した。
(1)上記合成例1の樹脂組成物Aを75質量%と、25質量%のオキセタン化合物を混合攪拌し、更に、真空下で脱気したものを、組成物1とした。組成物1の粘度は、1.82Pa・sであり、流動性に優れる液体であった。
(2)99.2質量%の組成物1に、0.8質量%のカチオン重合開始剤を加えて混合し、(1)と同じ条件で脱気処理を行い、硬化物用溶液を調製した。
(3)厚み3mm、コの字状のシリコンゴムを、離型剤を塗ったステンレス板2枚で挟み込み、この成形治具で作製された硬化物が、約50mm×約20mm×厚み30mmとなるように成型治具を作製した。
(4)この成型治具と、上述のクラック試験用基板5個に、上述の硬化物用溶液を注ぎ込んだものを準備した。
(5)上記の成型治具と、クラック試験用基板をオーブンに入れ、85℃で1時間、更に、150℃で3時間、硬化処理を施し、硬化物を作製した。
(6)上記サンプルを使用して、上述の方法で耐光性試験、耐クラック性試験、及び表面タック性試験を行った結果を表3に示す。この硬化物の耐光性試験の指標であるYI=6.8≦11であり、耐光性を有すると判断した。また、5個/5個中のサンプル全てにクラックは発生しておらず、耐クラック性を有すると判断した。更に、べたつきも認められず、表面タック性も良好であった。
以上の結果から、実施例1の組成物1は、流動性を有し、更にその組成物の硬化物は、耐光性、耐クラック性を有し、表面タック性も良好であることから、総合判定として合格であると判断した。
【0135】
(実施例2)
組成物2を以下の手順で製造し、評価した。
(1)上記合成例2の樹脂組成物Bを70質量%と、30質量%のオキセタン化合物を混合攪拌し、実施例1と同様の方法で脱気処理したものを、組成物2とした。組成物2の粘度は、2.78Pa・sであり、流動性に優れる液体であった。
(2)99.4質量%の組成物1に、0.6質量%のカチオン重合開始剤を加えて混合し、(1)と同じ条件で脱気処理を行い、硬化物用溶液を調製した。
(3)上記硬化物用溶液を使用し、実施例1と同様の方法で硬化処理を実施し、硬化物を作成した。
この硬化物の耐光性試験の指標であるYI=7.9≦11であり、耐光性を有すると判断した。また、5個/5個中のサンプル全てにクラックは発生しておらず、耐クラック性を有すると判断した。更に、べたつきも認められず、表面タック性も良好であった。
以上の結果から、実施例2の組成物2は、流動性を有し、更にその組成物の硬化物は、耐光性、耐クラック性を有し、表面タック性も良好であることから、総合判定として合格であると判断した。
【0136】
(実施例3)
組成物3を以下の手順で製造し、評価した。
(1)上記合成例2の樹脂組成物Cを80質量%と、20質量%のオキセタン化合物を混合攪拌し、実施例1と同様の方法で脱気処理したものを、組成物3とした。組成物3の粘度は、2.27Pa・sであり、流動性に優れる液体であった。
(2)99.3質量%の組成物3に、0.7質量%のカチオン重合開始剤を加えて混合し、(1)と同じ条件で脱気処理を行い、硬化物用溶液を調製した。
(3)上記硬化物用溶液を使用し、実施例1と同様の方法で硬化処理を実施し、硬化物を作成した。
この硬化物の耐光性試験の指標であるYI=8.8≦11であり、耐光性を有すると判断した。また、4個/5個中のサンプルにクラックは発生しておらず、耐クラック性を有すると判断した。更に、べたつきも認められず、表面タック性も良好であった。
以上の結果から、実施例3の組成物3は、流動性を有し、更にその組成物の硬化物は、耐光性、耐クラック性を有し、表面タック性も良好であることから、総合判定として合格であると判断した。
【0137】
(比較例1)
上述の、Bis−Aエポキシ樹脂と脂環式エポキシ樹脂に、カチオン重合開始剤の代わりに、表2の組成比率に従い、硬化剤及び硬化促進剤を加えて混合攪拌し、真空下で脱気したものを、硬化物用溶液とした。次に、実施例1と同様の方法で、成型治具と、上述のクラック試験用基板5個に、上述の硬化物用溶液を注ぎ込み、110℃で4時間、硬化処理を施し、硬化物を作製した。
実施例1と同様の方法で評価した結果を、表3に示す。
硬化物の耐光性試験の指標であるYI=13.9>11と、耐光性が無いことが判明した。また、4個/5個中のサンプルにクラックは認められず、耐クラック性を有していた。更に、べたつきは認められず、表面タック性は良好であった。
以上の結果から、比較例1の硬化物は、耐光性が無いことから、総合判定として不合格であると判断した。
【0138】
(比較例2)
上述のシリコーン樹脂の、A液とB液を、1:1の質量比で混合したものを使用し、混合攪拌し、真空下で脱気したものを、硬化物用溶液とした。
次に、実施例1と同様の方法で、成型治具と、上述のクラック試験用基板5個に、上述の硬化物用溶液を注ぎ込み、150℃で1時間、硬化処理を施し、硬化物を作製した。
実施例1と同様の方法で評価した結果を、表3に示す。
硬化物の耐光性試験の指標であるYI=2.3≦11であり、耐光性を有すると判断した。また、5個/5個中のサンプルにクラックは認められず、耐クラック性を有していた。しかしながら、べたつきがみられ、表面タック性が不良であった。以上の結果から、比較例2の硬化物は、耐光性と耐クラック性は有するものの、表面タック性が不良であり、総合判定として不合格であると判断した。
【0139】
【表1】

【0140】
【表2】

【0141】
【表3】

【0142】
表1〜表3に示すように、エポキシ樹脂と、特定のアルコキシシラン化合物とを、本実施形態における特定の比率で混合し、共加水分解縮合することによって得られた樹脂組成物と、オキシラン化合物を含有する組成物は、流動性に優れていた。
また、本実施形態の組成物を使用した硬化物は、耐光性、耐クラック性、及び表面タック性に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【0143】
本実施形態の組成物及び硬化物は、例えば、電子材料(碍子類、交流変圧器、開閉機器等の注型及び回路ユニット、各種部品のパッケージ、IC・LED・半導体等の封止材、発電器、モーター等の回転機コイル、巻線含浸、プリント配線基板、絶縁ボード、中型碍子類、コイル類、コネクター、ターミナル、各種ケース類、電気部品類等)等としての産業上利用可能性を有する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)エポキシ樹脂と、
下記一般式(1)で表されるアルコキシシラン化合物と、
を共加水分解縮合させて得られる樹脂組成物であって、
【化1】


(式(1)中、n=0〜3であり、Rは水素原子又は有機基を示す。また、複数のRは、同一又は異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。)
前記アルコキシシラン化合物は、
(B)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
(C)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
を含み、かつ、下記式(2)で表される(B)及び(C)の混合指標αが、0.001〜19である樹脂組成物と、オキセタン化合物と、を含有する組成物;
混合指標α=(αc)/(αb) (2)
(式(2)中、αb:前記(B)成分の含有量(mol%)、αc:前記(C)成分の含有量(mol%))。
【請求項2】
前記アルコキシシラン化合物として、
(D)前記一般式(1)において、n=0である、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物を、さらに含む請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
下記式(3)で表される前記アルコキシシラン化合物の混合指標βが、0.01〜1.4である、請求項1又は2に記載の組成物;
混合指標β={(βn2)/(βn0+βn1)} (3)
(式(3)中、
βn2:前記一般式(1)において、n=2であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn0:前記一般式(1)において、n=0であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
βn1:前記一般式(1)において、n=1であるアルコキシシラン化合物の含有量(mol%)、
ここで、0≦{(βn0)/(βn0+βn1+βn2)}≦0.1である)。
【請求項4】
下記一般式(4)で表される、前記(A)エポキシ樹脂と前記アルコキシシラン化合物との混合指標γが、0.02〜15である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物;
混合指標γ=(γa)/(γs) (4)
(式(4)中、
γa:エポキシ樹脂の質量(g)、
γs:一般式(1)において、n=0〜2であるアルコキシシラン化合物の質量(g))
【請求項5】
カチオン重合開始剤がさらに添加された、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物を、熱により硬化させて得られる硬化物。
【請求項7】
請求項6記載の硬化物を含む封止材。
【請求項8】
(A)エポキシ樹脂と、下記一般式(1)で表されるアルコキシシラン化合物と、を共加水分解縮合させて得られうる樹脂組成物に、オキシラン化合物を添加することを少なくとも行う、組成物の製造方法;
【化2】


(式(1)中、n=0〜3であり、Rは、水素原子又は有機基を示す。また、複数のRは、同一又は異なっていてもよく、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。)
前記アルコキシシラン化合物は、
(B)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つの環状エーテル基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
(C)n=1〜2であり、Rとして、少なくとも1つのアリール基を有する、少なくとも1種のアルコキシシラン化合物と、
を含み、かつ、下記式(2)で表される(B)及び(C)の混合指標αが、0.001〜19であり、
混合指標α=(αc)/(αb)(2)
(式(2)中、αb:前記(B)成分の含有量(mol%)、αc:前記(C)成分の含有量(mol%))。

【公開番号】特開2010−184960(P2010−184960A)
【公開日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−28267(P2009−28267)
【出願日】平成21年2月10日(2009.2.10)
【出願人】(303046314)旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Fターム(参考)】