JP2010053353A - エポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤及びその製造方法、一液性エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物、接着剤、接合用フィルム、導電性材料並びに異方導電性材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】活性水素基を有する化合物(A)を主成分として含むコア(B)と、当該コア(B)を覆うように設けられており、化合物(A)と反応する官能基を有する化合物(L)、及び、イソシアネート化合物(C)を含むカプセルと、を有する、エポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤。
【選択図】なし
Description
(1)エポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤を粉末状とすると、目的にあわせたエポキシ樹脂中にエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤を容易に均一に分散させることができる。
(2)カプセルの含有成分を容易に制御できるため、目的にあわせて良好な低温硬化性や貯蔵安定性を有するエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤を容易に製造できる。
(3)一液性エポキシ樹脂組成物を容易に製造することができるため、一液性エポキシ樹脂組成物を使用する際の作業性が向上すると共に、一液性エポキシ樹脂組成物により得られる製品の信頼性を向上させることができる。
本実施形態のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤(F)(以下、場合により、単に「潜在性硬化剤(F)」と表記する。)は、コア(B)と、コア(B)を覆うように設けられたカプセル(シェル)(E)とを有する。
コア(B)は、活性水素基を有する化合物(A)を主成分として含む。「主成分」とは、通常、含有量が質量比で60〜100%であるものを意味する。コア(B)中の活性水素基を有する化合物(A)の質量比が60%未満では、低温硬化性及び貯蔵安定性のいずれかが低下する傾向がある。
化合物(A)や成分(G)を含むコア(B)をカプセル化してカプセル(E)とすることで、潜在性硬化剤(F)は貯蔵安定性及び硬化特性を両立することができる。カプセル(E)は、化合物(A)と反応する官能基を有する化合物(L)、及び、イソシアネート化合物(C)を含む。また、カプセル(E)は、貯蔵安定性を更に向上させる観点から、活性水素基を有する化合物及び水の少なくとも一方(以下、「成分(D)」と表記する。)を含むことが好ましい。
次に、コア(B)をカプセル(E)によりカプセル化し、潜在性硬化剤(F)を製造する方法について説明する。本実施形態の潜在性硬化剤(F)の製造方法は、コア(B)を被覆するカプセル(E)を形成するカプセル形成工程と、カプセル形成後に分散媒(H)を除去する溶媒除去工程とを含むことが好ましい。
次に、一液性エポキシ樹脂組成物(マスターバッチ型エポキシ樹脂用硬化剤組成物)(J)について説明する。一液性エポキシ樹脂組成物(J)は、潜在性硬化剤(F)及びエポキシ樹脂(I)を含有する。
冷却管、等圧滴下ロート、かくはん装置を備えた3000mlの3口セパラブルフラスコに1−ブタノール及びトルエンを1/1(質量比)で混合した溶液824.2gに2−メチルイミダゾール288gを加え、撹拌しながらオイルバスで80℃に加熱して2−メチルイミダゾールを溶解させた。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂をビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量160g/eq、加水分解塩素量0.007質量%)874gに変更した以外は、上記アミンアダクト粒子(1)の合成と同様の方法で合成を行い、平均粒子径1.88μmのアミンアダクト粒子(2)を得た。
冷却管、熱電対、撹拌装置を備えた3口セパラブルフラスコにアミンアダクト粒子(1)45.0gとヘキサン170.0gとを加え、40℃に加熱した後、水1.2gを加えた。10分間かくはんした後、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート3.0g、YL−980(ジャパンエポキシレジン(株)社製;ビスフェノールA型エポキシ樹脂;エポキシ当量185g/eq)12.0gを加えて40℃で2時間反応させた。
冷却管、熱電対、かくはん装置を備えた500mlの3口セパラブルフラスコにアミンアダクト粒子(2)45.0gとシクロヘキサン120.0gとを加え、40℃に加熱した後、水0.2gを加えた。次いで、MR−200(日本ポリウレタン工業(株)社製;ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート)3.0gと、YL−983U(ジャパンエポキシレジン(株)社製;ビスフェノールF型エポキシ樹脂;エポキシ当量170g/eq)18.0gとを加えて40℃で4時間反応させた。
冷却管、熱電対、かくはん装置を備えた500mlの3口セパラブルフラスコにアミンアダクト粒子(1)45.0gとシクロヘキサン170.0gとを加え、40℃に加熱した。次いで、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート2.0gと、YDF−8170C(東都化成(株)社製;ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量160g/eq)8.5gとを加え40℃で2時間加熱した。
冷却管、熱電対、かくはん装置を備えた500mlの3口セパラブルフラスコにトルエン146.3gと4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート2.5gとを加え、オイルバスで50℃に加熱した。
冷却管、熱電対、撹拌装置を備えた3口セパラブルフラスコにアミンアダクト粒子(1)45.0gとシクロヘキサン171.0gとを加え、40℃に加熱した。その後4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート3.0gを加えて40℃で2時間反応させた。次いで、50℃に昇温して6時間反応させた。反応終了後、分散液をろ過、50℃に加熱したシクロヘキサンで洗浄した。得られた粉末を10mmHg以下の圧力で24時間減圧乾燥し、溶媒を除去しマイクロカプセル型潜在性硬化剤(F5)を得た。
実施例1〜3で合成したマイクロカプセル型潜在性硬化剤(F1)〜(F3)33gに、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製、商品名:エポトートYDF−8170C、エポキシ当量160g/eq、加水分解塩素量0.007質量%)67gを配合し、一液性エポキシ樹脂組成物(N1)〜(N3)を得た。
実施例4で合成したマイクロカプセル型潜在性硬化剤(F4)33gに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製、商品名:エポトートYD−8125、エポキシ当量173g/eq、加水分解塩素量0.01質量%)67gを配合し、一液性エポキシ樹脂組成物(N4)を得た。
マイクロカプセル型潜在性硬化剤(F3)45gに、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量160g/eq、加水分解塩素量0.007質量%)55gを配合し、一液性エポキシ樹脂組成物(N5)を得た。
マイクロカプセル型潜在性硬化剤(F3)35gに、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量160g/eq、加水分解塩素量0.007質量%)25g、レゾルシンジグリシジルエーテル(エポキシ当量117g/eq、加水分解塩素量0.7質量%)を40g配合し、一液性エポキシ樹脂組成物(N6)を得た。
冷却管、熱電対、かくはん装置を備えた3口セパラブルフラスコに実施例1で作製したマイクロカプセル型潜在性硬化剤(F1)を33g加え、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量160g/eq、加水分解塩素量0.007質量%)を67g加え、50℃で24時間撹拌し、一液性エポキシ樹脂組成物(N7)を得た。
マイクロカプセル型潜在性硬化剤(F1)の代わりに、マイクロカプセル型潜在性硬化剤(F2)を用いた以外は、実施例11と同様の方法で、一液性エポキシ樹脂組成物(N8)を得た。
比較例1で合成したマイクロカプセル型潜在性硬化剤(F5)33gに、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量160g/eq、加水分解塩素量0.007質量%)67gを配合し、一液性エポキシ樹脂組成物(N9)を得た。
冷却管、熱電対、撹拌装置を備えた3口セパラブルフラスコにアミンアダクト粒子(1)33gとビスフェノールF型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製、商品名:YL−983U、エポキシ当量170g/eq)67gとを加え、40℃に加熱した後、水0.5gを加えた。10分間かくはんした後、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート4.0gを加えて40℃で2時間加熱した。次いで50℃に昇温して6時間加熱したところ、フラスコ中で硬化反応が進行し、一液性エポキシ樹脂組成物(N10)が得られなかった。
冷却管、熱電対、撹拌装置を備えた3口セパラブルフラスコにアミンアダクト粒子(1)45gとビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製、商品名:YL−980、エポキシ当量185g/eq)55gとを加え、40℃に加熱した後、水0.5gを加えた。10分間かくはんした後、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート4.0gを加えて40℃で2時間加熱した。次いで50℃に昇温して6時間加熱したところ、フラスコ中で硬化反応が進行し、一液性エポキシ樹脂組成物(N11)が得られなかった。
実施例5〜12及び比較例2において作製した、一液性エポキシ樹脂組成物(N1)〜(N9)の硬化特性、貯蔵安定性及び耐溶剤性を以下に示す方法で評価した。評価結果を表1,2にまとめた。
一液性エポキシ樹脂組成物について、Perkin−Elmer社製DSC7示差熱量計を用い、昇温速度10℃/min、測定温度範囲30℃〜300℃、窒素雰囲気で硬化特性を測定した。硬化発熱に由来するピークの極大点の温度が110℃未満ならば「AA」、110℃以上125℃未満ならば「A」、125℃以上135℃未満ならば「B」、135℃以上ならば「C」とした。
一液性エポキシ樹脂組成物を40℃恒温槽中で保管し、初期及び10日後における一液性エポキシ樹脂組成物の25℃での粘度をE型粘度計を用いて測定した。10日後の初期からの粘度増加率により貯蔵安定性を判断した。粘度測定は、3°(角度)のコーンを用い、粘度が3〜40Pa・sのときは10rpm、粘度が40〜200Pa・sのときは2.5rpm、200〜1000Pa・sのときは0.5rpmの回転数で行った。10日後の粘度増加率が25%以下であれば「AA」、25%超50%以下であれば「A」、50%超100%未満であれば「B」、100%以上であれば「C」とした。
溶媒としてトルエン/酢酸エチル=1/1(質量比)を用い、一液性エポキシ樹脂組成物/溶媒=15g/3.5gの混合物を40℃の水浴中で保持し、そのときの混合物の粘度変化を観察した。流動性が無くなった時間が3時間未満であれば「C」、3時間以上6時間未満であれば「B」、6時間以上10時間未満であれば「A」、10時間以上であれば「AA」とした。
BisA1:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量173g/eq、加水分解塩素量0.01質量%)
BisA2:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量185g/eq)
BisF1:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量160g/eq、加水分解塩素量0.007質量%)
BisF2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量170g/eq)
Res:レゾルシンジグリシジルエーテル(エポキシ当量117g/eq、加水分解塩素量0.7質量%)
100質量部のエポキシ樹脂(大日本インキ株式会社製、商品名:N−730S)に、実施例5で得られた一液性エポキシ樹脂組成物(N1)を30質量部と、平均粒子径が2.1μmの銀粉(三井金属鉱業株式会社製、商品名:SPN10JF)200質量部とを添加し、均一になるまで撹拌後、三本ロールで均一に分散して導電ペーストとした。
ポリマーとして、フェノキシ樹脂(東都化成製、商品名:YP−50)/トルエン/酢酸エチルの質量比が40/30/30である溶液100質量部と、エポキシ樹脂(大日本インキ株式会社製、商品名:HP−4032)20質量部と、一液性エポキシ樹脂組成物(N2)を40質量部と、導電性粒子としてNi/Auめっきポリスチレン粒子(平均粒径4μm)10質量部と、その他にシランカップリング剤(商品名:SZ6030、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)10質量部とを混合し導電性接着剤組成物を調製した。
エポキシ樹脂としてEP1009(ジャパンエポキシレジン社製、商品名)20質量部、一液性エポキシ樹脂組成物(N2)50質量部、平均粒径8μmの導電粒子(金メッキを施した架橋ポリスチレン)5質量部に酢酸エチル(和光純薬製、試薬特級)30質量部を加えて溶かし、接着剤ワニスを得た。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(旭化成ケミカルズ製、商品名:AER6091、エポキシ当量480g/eq)50質量部と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(旭化成ケミカルズ製、商品名:AER2603)50質量部と、導電粒子としてのミクロパールAu−205(積水化学製、比重2.67)5質量部とを混合後、実施例2で得られたマイクロカプセル型潜在性硬化剤(F2)を30質量部加えて、更に均一に混合させて、異方導電性ペーストを得た。
Claims (17)
- 活性水素基を有する化合物(A)を主成分として含むコア(B)と、
当該コア(B)を覆うように設けられており、前記化合物(A)と反応する官能基を有する化合物(L)、及び、イソシアネート化合物(C)を含むカプセルと、
を有する、エポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤。 - 前記カプセルが、活性水素基を有する化合物及び水の少なくとも一方を更に含む、請求項1に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤。
- 前記化合物(A)がアミンアダクト(A1)である、請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤。
- 前記化合物(L)がエポキシ基を有する化合物(L1)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤。
- 前記コア(B)における前記化合物(A)以外の成分(G)の含有量が0〜50質量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤の製造方法であって、
1気圧での沸点が150℃以下であり、かつ粘度が25℃で1000mPa・s以下である分散媒(H)中で、前記コア(B)中の化合物(A)と、前記イソシアネート化合物(C)と、前記化合物(L)とを反応させることにより、前記コア(B)を被覆する前記カプセルを形成する工程と、
前記カプセルを形成した後に前記分散媒(H)を除去する工程と、を含む、エポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤の製造方法。 - 前記分散媒(H)と前記化合物(L)とを、質量比100:0.001〜100:100で含有する、請求項6に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤とエポキシ樹脂(I)とを、質量比100:10〜100:50000で含有する、一液性エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤と、エポキシ樹脂(I)と、酸無水物類、フェノール類、ヒドラジド類及びグアニジン類からなる群より選ばれる少なくとも1種の硬化剤(M)とを含有し、
前記エポキシ樹脂(I)100質量部に対する前記硬化剤(M)の含有量が1〜200質量部であり、
前記エポキシ樹脂(I)100質量部に対する前記エポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤の含有量が0.1〜200質量部である、一液性エポキシ樹脂組成物。 - 前記エポキシ樹脂用マイクロカプセル型潜在性硬化剤と、前記エポキシ樹脂(I)とを混合した後、前記化合物(A)の融点又は軟化点以下で加温処理してなる、請求項8又は9に記載の一液性エポキシ樹脂組成物。
- ペースト状又はフィルム状である、請求項8〜10のいずれか一項に記載の一液性エポキシ樹脂組成物。
- 請求項8〜10のいずれか一項に記載の一液性エポキシ樹脂組成物を加熱により硬化してなる、エポキシ樹脂硬化物。
- 請求項8〜10のいずれか一項に記載の一液性エポキシ樹脂組成物を含有する、接着剤。
- 請求項8〜10のいずれか一項に記載の一液性エポキシ樹脂組成物を含有する、接合用フィルム。
- 請求項8〜10のいずれか一項に記載の一液性エポキシ樹脂組成物を含有する、導電性材料。
- 請求項8〜10のいずれか一項に記載の一液性エポキシ樹脂組成物を含有する、異方導電性材料。
- フィルム状である、請求項16に記載の異方導電性材料。
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