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JP4969095B2 - 硬化性樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents

硬化性樹脂組成物およびその製造方法 Download PDF

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JP4969095B2 JP2005365359A JP2005365359A JP4969095B2 JP 4969095 B2 JP4969095 B2 JP 4969095B2 JP 2005365359 A JP2005365359 A JP 2005365359A JP 2005365359 A JP2005365359 A JP 2005365359A JP 4969095 B2 JP4969095 B2 JP 4969095B2
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Description

本発明は光、熱などにより硬化する硬化性樹脂組成物、詳しくは、透明性と柔軟性に優れ、劣化による着色の少ない、光半導体素子などの封止剤として好適な硬化性樹脂組成物に関する。また、該硬化性樹脂組成物に用いるポリオール、該硬化性樹脂組成物からなる透明封止材、光学接着剤、光硬化型接着剤、光硬化型封止材料、光硬化型光導波路及び、該硬化性樹脂組成物を硬化した樹脂硬化物、該樹脂硬化物からなる透明シート、複合材料や光半導体装置に関する。さらに、該硬化性樹脂組成物の製造方法、詳しくは、着色原因物質の精製工程を含む該硬化性樹脂組成物の製造方法に関する。
光や熱によって硬化する硬化性樹脂組成物は、その取り扱い性の容易さから、接着剤や保護層、封止剤等の様々な用途で用いられている。中でも、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ベンゾオキサジンなどは、その透明性と硬度を生かして、発光ダイオード(LED)の封止剤、光ディスクの記録層の保護層としての活用されている(例えば、特許文献1、2)。しかしながら、上記樹脂は高い硬度を有する反面、靱性に劣り、応力下で破壊されやすい欠点を有しており、強靱性の付与が課題となっていた。
特開2005−068234号公報 特開平6−084203号公報
本発明者らは、検討の結果、上記エポキシ樹脂、オキセタン樹脂などに、柔軟性を有するポリオールを配合することにより、透明性や硬度は維持したまま、強靱性を付与することを見出した。
しかし、同時に、上記のポリオールを加えた樹脂組成物は、配合後に黄変が起こることがわかった。なお、従来、ポリオール自体は、しばしば不純物による着色が問題となっており、精製などによるポリオールの色調の改善が行われている(例えば、特開昭61−143428号公報、特開平4−277520号公報など)。しかし、本件のポリオールとエポキシ樹脂等の混合系における黄変は、上記の従来から問題となっているポリオールの着色とは異なり、ポリオール自体の着色は改善されている場合にも発生している。このため、従来とは異なる着色機構であると推定され、改善が課題となっている。
本発明の目的は、エポキシ樹脂等とポリオールからなる熱また光硬化性樹脂組成物の、混合後の着色を抑制し、光半導体素子などの封止剤として好適な硬化性樹脂組成物と該硬化性樹脂組成物に用いるポリオール、該硬化性樹脂組成物からなる透明封止材、光学接着剤、光硬化型接着剤、光硬化型封止材料、光硬化型光導波路及び、該硬化性樹脂組成物を硬化した樹脂硬化物、該樹脂硬化物からなる透明シート、複合材料や光半導体装置を提供することにある。さらには、該硬化性樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、特定の精製処理を行うことによって、硬化性樹脂とポリオールからなる硬化性樹脂組成物の着色を大幅に低減し、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
エポキシ樹脂と、数平均分子量が300以上の40℃において液状のポリオールBを含んでなり、APHAが50以下である硬化性樹脂組成物の製造方法であって、
ポリオールBが、
エステル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、カプロラクトン共重合体であるポリエステルポリオール、
エーテル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有するポリエーテルポリオール、及び、
カーボネート骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、1,6−ヘキサンジオールとHO−R 1 −OHで表されるその他のジオール(式中、R 1 は炭素数2〜14であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、また、1〜3個の環状構造を含んでいてもよい。さらに分子中に酸素原子を含んでいてもよい。)、および、カーボネート成分からなり、1,6−ヘキサンジオールとその他のジオールのモル比が10:1〜2:8、数平均分子量が300〜3000であるポリカーボネートポリオール、
からなる群から選択される少なくとも1つのポリオールであり、
エポキシ樹脂とポリオールBとを配合比(重量比)50:50〜95:5で混合した後に、水洗により精製することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法を提供する。
また、本発明は、
エポキシ樹脂と、数平均分子量が300以上の40℃において液状のポリオールBを含んでなり、APHAが50以下である硬化性樹脂組成物の製造方法であって、
ポリオールBが、
エステル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、カプロラクトン共重合体であるポリエステルポリオール、
エーテル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有するポリエーテルポリオール、及び、
カーボネート骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、1,6−ヘキサンジオールとHO−R 1 −OHで表されるその他のジオール(式中、R 1 は炭素数2〜14であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、また、1〜3個の環状構造を含んでいてもよい。さらに分子中に酸素原子を含んでいてもよい。)、および、カーボネート成分からなり、1,6−ヘキサンジオールとその他のジオールのモル比が10:1〜2:8、数平均分子量が300〜3000であるポリカーボネートポリオール、
からなる群から選択される少なくとも1つのポリオールであり、
エポキシ樹脂とポリオールBとを配合比(重量比)50:50〜95:5で混合した後に、吸着剤により精製することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法を提供する。
さらに、本発明は、吸着剤が、活性白土、イオン交換樹脂、活性炭、ゼオライトから選ばれた少なくとも1つの吸着剤である上記の硬化性樹脂組成物の製造方法を提供する。
また、本発明は、吸着剤が、無機合成吸着剤である上記の硬化性樹脂組成物の製造方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を透明封止剤として使用する方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を光学接着剤として使用する方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を光硬化型接着剤として使用する方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を光硬化型封止材料として使用する方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を用いて光硬化型光導波路を製造する方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化する樹脂硬化物の製造方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化して透明シートを得る、透明シートの製造方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化して複合材料を得る、複合材料の製造方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化して光半導体封止用樹脂組成物を得る、光半導体封止用樹脂組成物の製造方法を提供する。
さらに、本発明は、上記の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を硬化して得られる樹脂硬化物によって、光半導体素子を封止する、光半導体装置の製造方法を提供する。
なお、本明細書では、上記発明のほか、
エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂から選ばれた少なくとも1つの樹脂Aと、数平均分子量が300以上の40℃において液状のポリオールBを含んでなり、APHAが50以下であることを特徴とする硬化性樹脂組成物、についても説明する。
また、本明細書では、上記発明のほか、
ポリオールBを水洗により精製した後に、樹脂Aと混合することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法、
樹脂AとポリオールBを混合した後に、水洗により精製することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法、
ポリオールBを吸着剤により精製した後に、樹脂Aと混合することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法、
樹脂AとポリオールBを混合した後に、吸着剤により精製することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法、及び、
数平均分子量が300以上の液状ポリオールであって、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂から選ばれた少なくとも1つの樹脂Aと混合した際に、APHAが50以下となることを特徴とするポリオール、についても説明する。
本発明の硬化性樹脂組成物は、特定の樹脂とポリオールを用い、色調を規定するため、硬度、透明性および強靱性に優れている。このため、該硬化性樹脂組成物からなる透明封止材、光学接着剤、及び、該硬化性樹脂組成物を硬化した樹脂硬化物、該樹脂硬化物からなる透明シート、複合材料や光半導体の封止物も、同様に、透明性、強靱性などに優れている。さらに、本発明の製造方法は、エポキシなどの樹脂とポリオールを混合した際に、着色の原因となる物質を除去することが可能であり、硬化性樹脂組成物の着色防止に有効である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、硬度、透明性と強靱性の両立の観点から、熱や光によって硬化性を有する樹脂(樹脂Aという)と末端水酸基を有する2官能以上の液状ポリオール(ポリオールBという)を必須成分として構成される。樹脂AとポリオールBの他には、樹脂組成物の硬化方式などによっても異なるが、硬化剤、硬化促進剤や硬化触媒などが添加されると好ましい。また、本発明の効果を阻害しない範囲内で、酸化防止剤、滑剤、消泡剤、シランカップリング剤、難燃剤、酸拡散制御剤、反応性希釈剤、光増感剤、脱水剤、界面活性剤、帯電防止剤、可塑剤などの各種の添加剤などが添加されていてもよい。
本発明の樹脂Aは、光や熱などにより硬化性を示す樹脂であり、硬化した後には、透明性や強度に大きな影響を与える。本発明の樹脂Aは、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂の中から選ばれた少なくとも1つの樹脂であり、2つ以上の樹脂の混合物であってもよい。
本発明の樹脂Aとしてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂は加工性やポリオールBとの混合の容易さの観点から、常温で液状であることが好ましい。なお、ここでいう「液状」とは、25℃で測定した粘度が50000mPa・s未満であることをいう。エポキシ樹脂が固体状である場合には、混合不良のため、硬化時の収縮が大きくなり、クラック、しわなどが生じて、生産性が低下することがある。
上記のエポキシ樹脂は、特に限定されないが、好ましくは、分子内に環状脂肪族骨格および1個以上の、好ましくは2個以上のエポキシ基を有する脂環式エポキシ樹脂である。さらに好ましくは、エポキシ基が1分子中に2個含まれる場合である。1分子中に2個のエポキシ基を含む脂環式エポキシ樹脂としては、例えば、(a)環状脂肪族骨格を構成する2つの炭素原子を含んで形成されたエポキシ基を2つ有するもの、(b)2つのエポキシ基のうち1つのみが環状脂肪族骨格を構成する2つの炭素原子を含んで形成されているエポキシ基であるもの、(c)エポキシ基が環状脂肪族骨格を構成する炭素原子を含まないグリシジルエーテル等のエポキシ樹脂が挙げられる。
上記(a)のエポキシ樹脂としては、例えば、下記のような構造式を有する化合物が挙げられる。
Figure 0004969095
上記一般式(I)で表される化合物は、対応する脂環式オレフィン化合物を脂肪族過カルボン酸等によって酸化させることにより製造される。中でも、実質的に無水の脂肪族過カルボン酸を用いて製造されたものが高いエポキシ化率を有する点で好ましい(例えば、特開2002−275169号公報参照)。
上記一般式(I)において、Yは連結基を示し、例えば、単結合、2価の炭化水素基、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、カーボネート結合、及びこれらが複数個連結した基などが挙げられる。上記2価の炭化水素基としては、炭素数が1〜18の、直鎖状、分岐鎖状のアルキレン基や2価の脂環式炭化水素基(特に2価のシクロアルキレン基)等が好ましく例示される。さらに、直鎖状、分岐鎖状のアルキレン基としては、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基などが挙げられる。また、2価の脂環式炭化水素基としては、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、シクロペンチリデン、1,2−シクロへキシレン、1,3−シクロへキシレン、1,4−シクロへキシレン、シクロヘキシリデン基などが挙げられる。
上述の化合物としては、具体的には、下記のような化合物が例示される。
Figure 0004969095
なお、上記のmは、1〜30の整数である。
また、(b)のエポキシ樹脂としては、例えば、リモネンジエポキシドが挙げられる。
さらに、(c)のエポキシ基としては、低粘度(例えば、25℃における粘度が100cps以下)のシクロアルキレングリコールジグリシジルエーテルや、液状のビスフェノールA型、F型などのグリシジル型エポキシ樹脂や水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などを用いることが可能である。上記のシクロアルキレングリコールジグリシジルエーテルとしては、例えば、下記に示す化合物を用いることができる。
Figure 0004969095
上記、(a)〜(c)のエポキシ樹脂は、単独で、又は、混合して用いることが可能であるが、(a)または(b)の少なくとも1つを含む場合が好ましい。なお、特に、(c)は、(a)または(b)と共に用いることによって、反応性希釈剤としての役割も担うことができる。反応性希釈剤として用いる場合は、(c)の配合量は、(a)及び/または(b)を100重量部とした場合に、20重量部以下が好ましく、より好ましくは15重量部以下である。
上記のエポキシ樹脂としては、例えば、ダイセル化学工業(株)製「セロキサイド2021」、「セロキサイド3000」、「セロキサイド2081」やダウケミカル (株)製「ERL−4221」、「UVR−6128」、「UVR−6105」などが、市販品として入手可能である。
また、本発明のエポキシ樹脂は、液状の方が好ましいが、固形のエポキシ樹脂であっても、各成分を配合した後の硬化性樹脂組成物として、25℃における粘度が40000cp以下になるものであれば使用することは可能である。使用可能な固形のエポキシ樹脂としては、例えば、固形のビスフェノール型のエポキシ樹脂、ノボラック型のエポキシ樹脂、グリシジルエステル、トリグリシジルイソシアヌレート、エポキシ化シクロヘキサンポリエーテルなどが挙げられる。これらは、単独で用いても、また、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、例えば、エポキシ化シクロヘキサンポリエーテルは、ダイセル化学工業(株)製「EHPE−3150」として入手可能である。
本発明の樹脂Aがオキセタン樹脂である場合には、オキセタン樹脂としては、分子内にオキセタン環を有し、硬化可能な化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、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−(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−{[3−(トリエトキシシリル)プロポキシ]メチル}オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン等が挙げられる。これらの化合物は、例えば、東亞合成(株)製「OXT−101、121、211、221、212、610」などが市販品として入手可能である。
本発明の樹脂Aがビニルエーテル樹脂である場合には、ビニルエーテル樹脂としては、硬化可能なビニルエーテル化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル等が挙げられる。これらの化合物は、例えば、協和発酵ケミカル(株)製「TOE−2000H」や丸善石油化学(株)「HEVE、HBVE、DEGV」等市販品が入手可能である。
本発明の樹脂Aがベンゾオキサジン樹脂である場合には、ベンゾオキサジン樹脂としては、ベンゾオキサジン骨格を有し硬化可能な化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、下記のような化合物が例示される。また、ベンゾオキサジン樹脂は、例えば、四国化成工業(株)製ベンゾオキサジン、小西化学(株)製 「BXZ−1(BS−BXZ9)、BXZ−2(BF−BXZ)、BXZ−3(BA−BXZ)」等市販品が入手可能である。
Figure 0004969095
本発明のポリオールBは、少なくとも末端に水酸基を有し、また、1分子内に水酸基を2個以上有する化合物であり、好ましくは、1分子あたりの水酸基数は2個が好ましい。また、2個以上の末端水酸基を有することが好ましく、より好ましくは両末端が水酸基の場合である。ポリオールBは主に、硬化性樹脂組成物に強靱性を与える役割を担う。硬化性の樹脂Aに対して、ポリオールBを導入することによって、熱や光などによって硬化した後に、架橋点間の距離が伸びるため、硬化物に強靱性を付与することができる。
また、本発明のポリオールBは、液状のオリゴマーであり、さらには、分子内にエステル骨格を有するポリエステルポリオール、エーテル骨格を有するポリエーテルポリオール、カーボネート骨格を有するポリカーボネートポリオール、および、上記の共重合体、混合体などが特に好ましいものとして例示される。なお、ここでいう「液状」とは、40℃において、透明な液体状であることをいう。ポリオールが固体状、ワックス状やペースト状の場合には樹脂AとポリオールBの溶解不良を生じ、硬化物の強度が低下し、また硬化物ににごりなどが生じる。
本発明のポリオールBとしてポリエステルポリオールを用いる場合、ポリエステルポリオールは、ポリオール成分とカルボン酸成分から構成され、脱水エステル化反応、エステル交換反応、ラクトンの開環重合など、またはその組み合わせによって合成することができる。
上記、ポリエステルポリオールのポリオール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,12−ドデカンジオール、ポリブタジエンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,3−ジヒドロキシアセトン、ヘキシレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。また、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールであってもよい。
また、ポリエステルポリオールのカルボン酸成分としては、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アゼライン酸、クエン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シトララコン酸、1,10−デカンジカルボン酸、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、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、乳酸、りんご酸、グリコール酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸などが挙げられる。ラクトン類としては、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-ブチロラクトンなどが挙げられる。
上記のポリエステルポリオールは、例えば、ダイセル化学工業(株)製「プラクセルシリーズ(205U、L205AL、L208AL、L212AL、L220AL、L230AL、220ED、220EC、220EB、303、305、L312AL、320、410、410D、P3403、E227、DC2009、DC2016、DC2209)」や、クラレ(株)製「クラポール」が、市販品として入手可能である。
本発明のポリオールBとしてポリエーテルポリオールが用いられる場合、ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどやこれらの共重合体が例示される。これらは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフランなどの環状エーテルの開環重合により製造される。
ポリエーテルポリオールとしては、旭電化工業(株)製「P−400、P−700、P−1000、P−2000、P−3000、G−300、G−400、G−700、G−1500、G−3000、G−4000、EDP−450、EDP−550、DG−500、DG−575、SP−600、SP−690SC−800、SC−1000、SC−1001、クオドロール」、日本油脂(株)製ポリエチレングリコール「PEG#200、400、600、1000、1500、2000、4000、6000」、東邦化学工業(株)製ビスオール「2EN−6、4EN、10EN、2P、2PN、3PN」、旭硝子(株)製「Poly−G 420P、720PG、1020P、2020P、3020P、630PG、1030PG、1530PG、2530PG、3030PG、4030PG、5030PG、210PG、212PG、448PG、412PG、439PG、216PG、X−213、X−301、X−302、X−303、400P、415P、419P、423P、443P、427P、441P、442P、610PG、357SA、465SA、480SA、530SA、X−71−531、X−71−532、375S、531S、RF−64、RF−66」、三洋化成工業(株)製「PEG200、PEG300、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG1500、PEG1540、PEG2000、PEG4000S、PEG4000N、PEG6000S、PEG6000P」、「サンニックスGP−200、GE−250、TP−700、TE−700、EP−400、HE−400、HE−560、HE−600、RA−530、RX−401、RX−300、RX−403、RX−500、HR−460A」、「サンニックストリオールGP−250、GP−400、GP−600、GP−1000、TP−400」、「サンニックスポリオールRP−410A、HR−450P、HS−209」、「サンニックスヘキサトリオールSP−750」等が市販品として入手可能である。
本発明のポリオールBがポリカーボネートポリオールである場合、ポリカーボネートポリオールとしては、通常のポリカーボネートポリオールを製造する方法と同じくホスゲン法または、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートのようなジアルキルカーボネートまたはジフェニルカーボネートを用いるカーボネート交換反応(特開昭62−187725号、特開平2−175721号、特開平2−49025号、特開平3−220233号、特開平3−252420号公報等)などで合成される。
ジアルキルカーボネートと共にカーボネート交換反応で用いられるポリオールとしては、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,12−ドデカンジオール、ポリブタジエンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールグリセリン、トリメチロールプロパン、1,3−ジヒドロキシアセトン、ヘキシレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールオクタン、ペンタエリスリトールが挙げられる。また、エステルグリコール(三菱瓦斯化学(株)製)やポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールを用いることも可能である。
上記のポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ダイセル化学工業(株)製「プラクセルCD205、CD205PL、CD205HL、CD210、CD210PL、CD210HL、CD220、CD220PL、CD220HL、CD220EC、CD221T」や宇部興産(株)製「UM−CARB90(1/3)、UM−CARB90(1/1)、UC−CARB100」などが市販品として入手可能である。
また、ポリカーボネートポリオールは、上記の中でも、1,6−ヘキサンジオール成分、化学式HO−R1−OHで表されるその他のジオール成分、及び、カーボネート成分から構成されるオリゴマーである場合に、樹脂組成物の柔軟性と硬さのバランスの観点から、特に好ましい。また、上記の場合に、1,6−ヘキサンジオール成分とその他のジオール成分のモル比は、10:1〜2:8が好ましい。なお、上記のR1の炭素数は2〜14であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、また、1〜3個の環状構造を含んでいてもよい。さらに分子中に酸素、窒素、硫黄原子を含んでいてもよい。
ポリオールBの数平均分子量は、300以上であり、好ましくは500〜3000、より好ましくは800〜2500である。特に、ポリカーボネートポリオールの場合は、数平均分子量は、300〜3000が好ましく、より好ましくは500〜3000、さらに好ましくは1000〜2500である。分子量が300未満である場合には、硬化反応が進みにくくなり、硬化後も粘着性が残るため生産性が低下する場合や、曲げ弾性率や曲げ強度の低下を引き起こす場合がある。また、分子量が3000を超える場合には、粘性が高く取り扱い性が低下する場合がある。
本発明のポリオールBは、上記のエポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ビニルエーテル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂のいずれか1つの樹脂と混合した場合に、APHAが50以下となるポリオールであることが好ましい。
本発明の樹脂AとポリオールBの配合比(重量比)は、透明性、強靱性、耐熱性の観点から、50:50〜95:5が好ましく、より好ましくは、55:45〜90:10であり、さらに好ましくは60:40〜80:20である。
本発明の硬化性樹脂組成物には、硬化手法や用いる樹脂A、ポリオールBの種類によっても異なり、特に限定はされないが、硬化反応速度を速め、生産性を向上する観点から、樹脂AとポリオールB(この2つを主剤という)に加えて、硬化剤と硬化促進剤、または、硬化触媒が含まれることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物が硬化剤を含む場合、硬化剤としては、特に限定されないが、酸無水物が好ましく例示される。酸無水物としては、一般的にエポキシ樹脂用硬化剤等として使用されているものから選ぶことが可能であり、特に限定されないが、常温で液状のものが好ましい。上記、酸無水物としては、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等が好ましい。ただし、本発明の硬化性樹脂組成物の流動性(注型する際の含浸性)に悪影響を与えない範囲であれば、常温で固体の酸無水物、例えば、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等を使用することができる。常温で固体の酸無水物を使用する場合には、常温で液状の酸無水物に溶解させ、常温で液状の混合物として使用することが好ましい。
硬化剤の配合量は主剤(樹脂AとポリオールB)100重量部に対して、50〜150重量部、好ましくは、52〜145重量部、さらに好ましくは、55〜140重量部である。より詳しくは、硬化剤としての効果を発揮しうる有効量、すなわち、通常、樹脂Aにおける硬化反応に関わる官能基(例えば、樹脂Aがエポキシ樹脂であればエポキシ基、オキセタン樹脂であればオキセタニル基など)1当量当たり、0.5〜1.5倍の酸無水物当量になるような割合で使用することが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物が硬化促進剤を含む場合、硬化促進剤は、一般的に使用されているものから選ぶことが可能であり、特に限定されないが、ジアザビシクロウンデセン系硬化促進剤が好ましい。ジアザビシクロウンデセン系硬化促進剤は単独で用いても良いし、リン酸エステル、ホスフィン類、3級もしくは4級アミンなどの他の硬化促進剤と混合して用いても良い。本発明において、硬化促進剤は、主剤と硬化剤の硬化反応を促進する機能を有する化合物である。
上記ジアザビシクロウンデセン系硬化促進剤としては、例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)やその塩が好ましく例示され、中でも1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7のオクチル酸塩、スルホン酸塩が特に好ましい。また、他の硬化促進剤としては、例えば、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の三級アミン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物、三級アミン塩、四級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、オクチル酸スズ等の金属塩等が好ましく例示される。なお、ジアザビシクロウンデセン系硬化促進剤とその他の硬化促進剤を混合する場合は、硬化後の樹脂の色相の観点から、ジアザビシクロウンデセン系硬化促進剤の含有量は、硬化促進剤混合物中の50重量%以上であることが好ましく、より好ましくは70重量%以上である。
本発明の硬化促進剤の配合量は、主剤100重量部に対して、0.05〜5重量部が好ましく、より好ましくは、0.1〜3重量部、さらに好ましくは、0.25〜2.5重量部である。配合量が0.05重量部未満の場合、硬化促進効果が不十分なことがあり、5重量部を超える場合には、硬化物の色相が悪化する。
本発明の硬化性樹脂組成物が硬化触媒を含む場合、硬化触媒は、熱や、光など活性エネルギー線によりプロトン、ラジカル等を発生する触媒であれば、特に限定されず、カチオン重合開始剤、ラジカル重合開始剤、アニオン重合開始剤であってもよいが、好ましくはカチオン重合開始剤、特に熱カチオン重合開始剤である。硬化触媒の具体例としては、樹脂A、ポリオールBの組み合わせなどによっても異なるが、例えば、炭化水素基を有するオニウム塩、アレン−イオン錯体、シラノールまたはフェノール類/キレート化合物触媒、スルホン酸エステル、イミドスルホネートなどが挙げられる。なお、上記の炭化水素基を有するオニウム塩としては、アリールジアゾニウム塩、アリールヨードニウム塩、アリールスルホニウム塩などが好ましく例示され、旭電化工業(株)製「PP−33、CP−66、CP−77」、スリーエム(株)製「FC−509、FC−520」、G.E.(株)製「UVE1014」、三新化学工業(株)製「SI−60L、SI−80L、SI−100L、SI−110L」などが市販品として入手可能である。また、アレン−イオン錯体としては、チバガイギー(株)製「CG−24−61」が入手可能である。さらに、キレート化合物としては、アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリスアセト酢酸エチル等、シラノール、フェノール類としては、トリフェニルシラノールやビスフェノールS等を使用することが可能である。
本発明の硬化触媒としては、紫外線又は電子線の照射によりカチオン重合を起こす光カチオン重合開始剤を用いてもよい。光カチオン重合開始剤は、紫外線照射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り、例えば、下記式(II)〜(XVI)で示されるヘキサフルオロアンチモネート塩、ペンタフルオロヒドロキシアンチモネート塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアルゼネート塩及びその他のカチオン重合開始剤を挙げることができる。
Figure 0004969095
(上記式中、Arはアリール基、例えばフェニル基を表し、X-はPF6 -、SbF6 - 又はAsF6 -を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、R1は炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表し、rは0〜3の整数を表す。X-はPF6 -、SbF6 -又はAsF6 -を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、Y- はPF6 -、SbF6 -、AsF6 -又はSbF5(OH)-を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、X-はPF6 -、SbF6 - 又はAsF6 -を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、X-はPF6 -、SbF6 - 又はAsF6 -を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、X-はPF6 -、SbF6 - 又はAsF6 -を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、R2は炭素原子数7〜15のアラルキル基又は炭素原子数3〜9のアルケニル基を表し、R3は炭素原子数1〜7の炭化水素基又はヒドロキシフェニル基を表し、R4は酸素原子又は硫黄原子を含有していてもよい炭素原子数1〜5のアルキル基を表し、
-はPF6 -、SbF6 - 又はAsF6 -を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、R5及びR6はそれぞれ独立に炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。)
Figure 0004969095
(上記式中、R7及びR8はそれぞれ独立に炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。)
Figure 0004969095
カチオン重合開始剤としては市販品を使用することもできる。市販品としては、例えば、UVACURE1591(ダイセル・サイテック(株)社製)、イルガキュア264(チバガイギー社製)、CIT−1682(日本曹達(株)製)、サイラキュアUVI−6970、同UVI−6974、同UVI−6990(以上いずれも米国ユニオンカーバイド社製))、SI−60L、SI−100L(以上いずれも三新化学工業製)、オプトマー SP−150、SP−170、SP−152、SP−172、R−gen−BF1172(ダブルボンドケミカル製)、イルガキュア250(チバスペシャリティケミカル製)、UV1240、UV1241、UV2257(ドイトロン製)などを挙げることができる。
本発明の硬化触媒の配合量は、樹脂硬化物の耐熱性、透明性、耐候性などの観点から、主剤100重量部に対して、0.01〜15重量部が好ましく、より好ましくは0.01〜12重量部、さらに好ましくは0.05〜10重量部、最も好ましくは、0.1〜10重量部である。
さらに、本発明の硬化性樹脂組成物には、反応を緩やかに進行させ反応速度を調節する目的で、必要に応じて、数平均分子量が300未満の水酸基を有する化合物を添加してもよい。その場合、水酸基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物には、本発明の硬化を阻害しない範囲内であれば、酸化防止剤、滑剤、消泡剤、シランカップリング剤、難燃剤、酸拡散制御剤、反応性希釈剤、光増感剤、脱水剤、界面活性剤、帯電防止剤、可塑剤などの各種の添加剤を配合することができる。例えば、シリコーン系やフッ素系の消泡剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤等である。添加剤の配合量は樹脂組成物に対して、5重量%以下が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物のAPHAは50以下であり、好ましくは、30以下、さらに好ましくは10以下である。APHAは着色度合いの指標であり、APHAが50を超える場合には、着色が認められるため、例えば、光半導体素子の封止剤や光学レンズ、パネル用基板などの無色透明性が求められる用途では用いることができない。
本発明の硬化性樹脂組成物の粘度(25℃)は、加工性の観点から、100〜40000mPa・sが好ましく、より好ましくは200〜25000mPa・sである。
本発明の樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)は、100℃以上が好ましく、より好ましくは120℃以上である。硬化後のTgが100℃未満の場合には、例えば、光半導体素子の封止剤として用いる際、高温環境下にさらされた場合に変形を生じる場合がある。
本発明の樹脂硬化物の曲げ弾性率(JIS K 6911に準拠)は、1900〜2850MPaであり、より好ましくは1950〜2800MPa、さらに好ましくは2000〜2800MPaである。また、曲げ強度は、55〜105MPaであり、より好ましくは60〜100MPa、さらに好ましくは65〜95MPaである。曲げ弾性率および曲げ強度が上記範囲未満である場合には、硬化物がもろいため、加工工程や製品として使用される際に、小さな変形が加わっただけで「ひび割れ」などの破損が生じ、生産性、取り扱い性が低下したり、クレームの原因となったりする。また上記範囲を超える場合は、工業的に安価に製造することが困難な場合がある。
本発明の樹脂硬化物の波長400nmの光に対する光透過率(島津製作所(株)製、分光光度計「UV−2450」、硬化物の厚み3mm)は、80T%以上が好ましく、より好ましくは82T%以上、さらに好ましくは83T%以上である。また、本発明の樹脂硬化物の波長380nmの光に対する光透過率は、78T%以上が好ましい。光透過率が上記規定範囲未満の場合には、硬化物に着色が認められるため、特に無色透明性が求められる用途では、商品の品質が劣るため使用することができない。
本発明の樹脂硬化物の吸水率(JIS K 6911に準拠:23℃、24時間)は0.65%以下が好ましく、より好ましくは0.6%以下である。吸水率が0.7%を超える場合には、発光体、蛍光体、光導波路が高湿環境下にさらされた場合に、硬化物が加水分解を起こして、強度が低下し、長期使用に耐えない場合がある。
本発明の樹脂硬化物を、150℃で24時間熱処理した後の、波長400nmの光に対する光透過率は、70T%以上が好ましく、より好ましくは72T%以上、さらに好ましくは74T%以上である。加熱処理後の光の透過率が上記範囲を外れる場合には、長時間使用した場合に、着色が進行する場合があり、製品寿命が短くなる場合がある。
本発明の樹脂硬化物の、イエローインデックス(YI)は、2.5以下が好ましく、より好ましくは2.0以下である。YIが2.5を超える場合には、黄色みがかるため、LEDの封止する場合など無色透明性が求められる場合には使用が困難となる場合がある。
本発明の硬化性樹脂組成物は、透明封止剤として好ましく用いられ、中でも、LEDなどの光学素子の封止剤として特に好ましく用いられる。本発明の透明封止剤は、透明性が高いため、素子から発生する光の吸収が小さいため、光量の低下や色彩の変化がなく好ましい。さらに、硬化時の収縮が小さく、生産工程での素子の破損を大幅に低減でき、生産性が向上する。また長期間使用する際にも着色による品質劣化が少ない。
本発明の硬化性樹脂組成物は、透明性が高く光の損失が小さい、硬化収縮が小さく光学部品に歪みがかかることを低減できる、また長期使用時の劣化・着色がないなどの観点から、光学接着剤としても好ましく用いられる。光学接着剤は、例えば、液晶パネル部品や光ファイバー等の光通信デバイスの組立及び接続、光センサー、光学レンズ等の各種光学部品の固定、光学レンズ、プリズム等の光学部品の貼り合わせ等に好ましく用いられる。
さらに、本発明の硬化性樹脂組成物が、光硬化性である場合には、光硬化型接着剤、光硬化型封止材料、光硬化型光導波路用途などとしても好ましく用いられる。
本発明の樹脂硬化物は、液晶パネルなどの光学部品の保護用などの透明シートとして好ましく用いられる。透明性が高いため画質の低下がなく、また硬度が高いことにより、表面の耐傷つき性が向上するため好ましい。さらに、可撓性を有するため、加工が容易である。
また、本発明の樹脂硬化物は、高い接着性、硬化収縮の小ささ、可撓性により、他の材料と組み合わせが容易であり、複合材料として用いることが可能である。複合材料としては、例えば、ナノサイズの無機フィラー(シリカ、アルミナや粘土鉱物等)、ガラスパウダー、ガラスフィラー、ガラス繊維との複合材料等が挙げられる。
また、本発明の樹脂硬化物は、上記に示す通り、透明性が高く、かつ、高い曲げ強度と低い曲げ弾性率とを有するため耐屈曲性および耐熱性にも優れる。このため、本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物は、アクティブマトリックスタイプを含む液晶表示用基板、有機EL表示素子基板、カラーフィルター用基板、タッチパネル用基板、太陽電池基板などの光学シート(透明シート又は透明板)、光学レンズ、光導波路、光学素子、LED封止材、光半導体封止用樹脂組成物などに好ましく用いられる。
本発明の光半導体装置は、光半導体封止用に用いられる本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の樹脂硬化物によって光半導体素子が封止されてなる。
[硬化性樹脂組成物の製造方法]
以下に、本発明の硬化性樹脂組成物の製造方法の例を示すが、製造方法は、ここに挙げる方法に限定されるものではない。
樹脂A、ポリオールB、および必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤、硬化触媒、その他の添加剤を所定の量を配合し、減圧装置を備えた1軸または多軸のエクストルーダー、ニーダー、ディソルバーのような汎用の機器を用いて、真空加熱下で気泡を排除しながら、攪拌・混合することにより、硬化性樹脂組成物を調製する。この際、攪拌・混合の温度は10〜60℃に設定することが好ましい。温度が10℃未満の場合には、混合物の粘度が高くなり、均一な混合が困難となって樹脂組成物およびその硬化物の透明性が低下したり、剪断発熱により局所的に高温となったりして熱による劣化、着色が生じる場合がある。また、温度が60℃を超える場合には、硬化反応が起こる場合や、熱劣化による着色が生じる場合がある。また、攪拌・混合工程の滞留時間は、15〜180分が好ましい。滞留時間が15分未満では十分に混合されず、不均一な樹脂組成物となり、透明性が低下する場合がある。また、滞留時間が180分を超える場合には、長時間の熱履歴を受けて、熱劣化が起こり、着色が生じる場合がある。
本発明の硬化性樹脂組成物の透明性やAPHAを達成するためには、製造工程において、精製を行うことが好ましい。なお、精製工程と上記混合工程の順序は特に限定されないが、(1)ポリオールBの精製を行った後に混合するか、または、(2)樹脂AとポリオールBの混合後に混合物の精製処理を行うか、の少なくともどちらか一方の工程を含むことが好ましい。樹脂A、ポリオールBの両方の精製後に混合する場合や、上記(1)、(2)の処理を共に行ってもよく、また、例えば、ポリオールBの精製工程を複数回繰り返し行ってもよいが、例えば、樹脂Aのみを精製し、ポリオールBの精製は行わずに混合して硬化性樹脂組成物を製造する場合には、本発明のAPHAに制御できない場合がある。これは、ポリオールBに含まれる物質と樹脂Aの相互作用が、着色の要因の一つであるためと考えられる。
上記の精製方法としては、公知の精製方法を用いることができ、特に限定されないが、水洗による精製方法と、吸着剤による精製方法が特に好ましく例示される。前記吸着剤としては、既存の吸着剤を用いることができ、特に限定されないが、活性白土、イオン交換樹脂、活性炭、ゼオライト、有機・無機系の合成吸着剤が好ましい。
本発明の吸着剤として用いられる活性白土としては、例えば、東新化成(株)製「活性白土 SA35、SA1、T、R−15、E」、「ニッカナイト G−36、G−153、G−168」や、水澤化学工業(株)製「ガレオンアース」などが市販品として入手可能である。
本発明の吸着剤として用いられるイオン交換樹脂としては、三菱化学(株)製「ダイヤイオン PK220、PK228、PK228L、PA316、SA20、SA12A、WA20、WA21、WA30、WK40、CR11、CR20、CRB02」、味の素ファインテクノ(株)製「ホクエツ PF、HS、KS」、ロームアンドハース(株)製「アンバーライト IR120B、IR124Na、200CT、IRA67、IRA402、IRA402BL Cl、IRA400J、IRA400J Cl、IRA410J Cl、IRA900J、IRA96SB、IRC50、IRC76、Amberlyst 15JWET」や、ダウケミカル(株)製「ダウエックス 66、HCR−S、HCR−W2、MAC−3、マラソン C、WBA」などが市販品として入手可能である。
本発明の吸着剤として用いられる活性炭としては、味の素ファインテクノ(株)製「CL−H、Y−10S、Y−10SF」、フタムラ化学(株)製「S、FC、K、A、AP、RC、P、CG48A、CW130B、GC830A、SG、SGA」、サンテックス(株)製「サンプリフ M−YC、M−AC、M−YC−P」や、太洋化学産業(株)製「ヤシコール、ブロコールA、ブロコールB、ブロコールC」などが市販品として入手可能である。
本発明の吸着剤として用いられるゼオライトとしては、ユニオン昭和(株)製「モレキュラーシーブ 3A、4A、5A、13X」などが市販品として入手可能である。
本発明の吸着剤として用いられる合成吸着剤としては、活性ケイ酸、活性アルミナ、酸化マグネシウム、キトサン、スチレン樹脂、アクリル樹脂などの有機・無機物質が挙げられ、水澤化学工業(株)製「シルホナイト」や、協和化学(株)製「キョーワード 100、200、300、400、500、600、700、1000、2000」や、ロームアンドハース(株)製「アンバーライト XAD2、XAD4、XAD7HP、XAD16HP」などが市販品として入手可能である。
以下に、上記の水洗、吸着剤による精製方法の一例を示すが、精製方法は、ここに挙げる方法に限定されるものではない。また、ポリオールBを精製する場合について示すが、樹脂Aや、樹脂AとポリオールB等を混合した後の混合物も同様に精製することが可能である。
[水洗による精製]
ポリオールB単体を、もしくは有機溶媒に溶解させたポリオールBを、所定量の水と混合・攪拌し、水と親和性の高い不純物を水相に抽出する。上記精製は、撹拌機や循環ポンプを備えた槽中で処理を行うバッチ方式、スタテックミキサー等を用いた連続方式のいずれの方法で行ってもよい。精製に用いる水の量は、特に限定されないが、ポリオールB100重量部に対して、10〜300重量部が好ましい。精製の温度は10〜80℃、時間は10〜180分が好ましい。また、有機溶媒を用いる場合、有機溶媒としては、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素系溶媒、酢酸ブチル、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの芳香族系溶媒、オクタノールなど液状の長鎖アルコール等を用いることができ、用いる有機溶媒の量としては、ポリオールB100重量部に対して、20〜300重量部が好ましい。なお、上記でポリオールBを溶媒に溶解した後に精製する場合は、分液性が良好となり、操作時間を短縮できるため好ましい。
その後、再度水とポリオールB(単体または溶液)を分離する(分液工程)。分液は、コアレッサー(日本ポール(株)製)などの、水と溶媒の分離効率を上げる装置を使用してもよい。さらに、溶媒を用いた場合には、加熱、または非加熱の状態で脱溶剤を行う。
[吸着剤による精製]
ポリオールB単体を、もしくは有機溶剤に溶解させたポリオールBを、所定量の吸着剤と接触させることにより、不純物を吸着させる。上記精製は、吸着剤を充填したカラムにポリオールB(単体または溶液)を通液させることによって行うカラム法、撹拌機や循環ポンプを備えた槽中で処理を行うバッチ法のいずれの方法で行ってもよい。バッチ法の場合は、適切な濾材を用いて、吸着剤を除去する。さらに、溶媒を用いた場合には、加熱、または非加熱の状態で脱溶剤を行う。なお、有機溶剤としては、上記水洗の場合と同様の溶媒を用いることが可能である。
上記精製に用いる吸着剤の量は、特に限定されないが、ポリオールB100重量部に対して、10〜300重量部が好ましい。作業効率と樹脂の変性を抑制する観点から、精製の温度は10〜80℃、時間は10〜300分が好ましい。なお、上記条件の中でも、有機溶媒を用いる場合には粘度が低いため、比較的低温で行うことができるが、有機溶媒を用いない場合には、比較的高い処理温度として、ポリオールBの粘度を低下させることが、作業効率の観点から好ましい。また、樹脂AとポリオールBの混合後に精製する場合には、作業効率の観点から、あらかじめ、混合物を加温しておいてもよい。その場合、加温時間は、混合物の変性防止の観点から、36時間以内とすることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物は、硬化性樹脂組成物を所定の形状に成形した後、硬化処理を行って作製される。成型方法としては、用途に応じて、種々の方法を用いることができ、例えば、成形型に注入する方法や、シート状に押出成形する方法、スピンコート法、スプレー法、ロールコート法、インクジェット法などにより、基板上に塗布する方法などが用いられる。
また、硬化方法としても、公知の方法を用いることが可能であり、加熱による硬化方法や光などの活性エネルギー線照射による硬化方法を用いることができる。例えば、熱硬化の場合には、処理温度は、100〜200℃が好ましく、より好ましくは100〜190℃、さらに好ましくは100〜180℃である。また、処理時間は、30〜600分が好ましく、より好ましくは45〜540分、さらに好ましくは60〜480分である。処理温度および処理時間が、上記範囲未満であれば硬化が不十分となる場合があり、上記範囲を超える場合には樹脂の分解が生じる場合がある。また、上記範囲内でも、処理温度が高い場合は処理時間は比較的短くてもよく、処理温度が低い場合には処理時間は比較的長い方がよい。
活性エネルギー線による硬化の場合には、照射する活性エネルギー線としては、可視光、赤外線、紫外線、X線、α線、β線、γ線、電子線などを用いることができる。中でも、安全性、反応効率などの工業性の観点などから、波長200〜400nmの紫外線が好ましく用いられる。好ましい照射条件としては、例えば、照度1〜1000mW/cm2、照射量0.01〜5000mJ/cm2で照射することが挙げられる。活性エネルギー線の照射装置としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプなどのランプ光源、アルゴンイオンレーザーやヘリウムネオンレーザーなどのパルス、連続のレーザー光源などを用いることが可能である。また、上記の場合には、フォトマスクを併用することも可能である。
[物性の測定方法ならびに効果の評価方法]
以下に、本願で用いられる測定方法および効果の評価方法について例示する。
(1)APHA
実施例、比較例における樹脂組成物(樹脂AとポリオールBの混合物)の色相(APHA)を、ASTM D 1209に準拠して、APHA標準比色管と比較し測定した。
(2)ガラス転移温度(Tg)
熱硬化性樹脂組成物を110℃で2時間及び180℃で2時間の条件(実施例7、8および比較例2は、100℃で2時間及び150℃で3時間の条件)で熱硬化させ、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の試験片を得た。下記の条件で測定を行い、ガラス転移温度(Tg)を求めた。
試験片 : 長さ10mm × 幅5mm × 厚み5mm
測定装置 : セイコーインスツルメント(株)製熱機械測定装置(TMA)「TMA/SS6000」
測定モード: 圧縮(針入)、定荷重測定
昇温速度 : 5℃/分
(3)曲げ弾性率、曲げ強度
(2)と同様にして、熱硬化樹脂組成物の硬化物を作製し、JIS K 6911に準拠して、下記の条件で曲げ弾性率及び曲げ強度を測定した。
雰囲気 : 23℃、50%RH
測定装置 : オリエンテック製テンシロン「(RTC−1350A)」
試験片 : 長さ80mm × 幅10mm × 厚み5mm
試験速度 : 1mm/分
(4)光透過率(実施例1〜19、比較例1〜6)
(2)と同様にして、熱硬化性樹脂組成物の硬化物を作製し、試験片とした。下記の条件で、波長380nm、400nmの入射光に対するそれぞれの光透過率(T%)を測定した。
試験片 : 厚み3mm
装置 : 島津製作所(株)製分光光度計「UV−2450」
波長 : 380nm、400nm
(5)吸水率
(2)と同様にして、熱硬化性樹脂組成物の硬化物を作製し、試験片(直径5cm×厚み3mm)とした。JIS K 6991に準拠して、23℃、24時間水中に放置し、試験前後の重量差から吸水率を測定した。
(6)耐熱着色安定性(実施例1〜19、比較例1〜6)
(4)において、光透過率を測定した試験片を、150℃のオーブン中に24時間放置し、試験片をとした。(4)と同様にして、上記試験片の波長400nmにおける光透過率を測定した。
(7)粘度
E型粘度計を用いて、25℃において測定した。
(8)数平均分子量
HLC−8220GPC(東ソー製)を用いてポリスチレン標品との比較により数平均分子量を求めた。
(9)イエローインデックス(YI)
(2)と同様にして、熱硬化性樹脂組成物の硬化物を作製し、厚み3mm厚の試験片とした。日本電色工業(株)製色差計「Σ90」を用いて、JIS K 7103に準拠して、YI値を測定した。
(10)接着強度
試験片として、アルミニウム板(幅15mm、厚さ0.5mm)およびポリエチレンテレフタレートフィルム(幅15mm、厚さ200μm)を用いた。試験片と試験片を、重ね合わせ長さ5mm(長さ5mm×幅15mm)とし、重ね合わせ部分に硬化性樹脂組成物を塗布し、泡を抜きながら貼り合わせて固定し、高圧水銀灯にて照射量900mJとなるように照射を行った。
その後、引張試験機を用いて、接着力(kg/15mm)を測定した。なお、試験はポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルム、及び、アルミニウム板とポリエチレンテレフタレートフィルムの2つの組み合わせについて行い、得られた接着力を、それぞれ「接着強度(PET/PET)」、「接着強度(Al板/PET)」とした。
(11)光透過率(実施例20〜23、比較例7)
膜厚0.5mmになるように作製した型枠に硬化性樹脂組成物を注型し、高圧水銀灯にて照射量1800mJとなるように照射を行った。得られた硬化物の光透過率(波長400nm)を、分光光度計(島津製作所(株)製分光光度計「UV−2450」)を用いて測定した。
(12)耐熱劣化性(実施例20〜23、比較例7)
(11)にて光透過率を測定した硬化物を、120℃の恒温槽に入れ、168時間の熱劣化試験を行い、試験後、(11)と同様にして光透過率(400nm)を測定した。熱劣化試験前の光透過率を100%とした試験後の光透過率を求め、耐熱劣化性(%)とした。
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例1〜4、6〜12、14、18、20、22は参考例として記載する。
実施例1
ポリカプロラクトンジオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル L212AL」、数平均分子量:1250、液状)(B1)100重量部、及び、トルエン100重量部を、攪拌機を備えたジャケット付きフラスコ中、40℃で30分間攪拌混合し、両者を完全に相溶させた。次に、該フラスコにイオン交換水100重量部を加え、60℃で90分間攪拌混合を行った(液は白濁していた)。攪拌後、60分間静置・分液させた。分液した下層(水層)を除去した後、エバポレータを用いて80℃、10torr(約1330Pa)の条件下、上層の脱溶媒を行い、ポリオール(B1’)を得た。
樹脂Aとして、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(ダイセル化学工業(株)製、商品名「セロキサイド2021P」、脂環式エポキシ樹脂、液状(25℃)、エポキシ当量134)(A1)を75重量部、ポリオールBとして上記B1’を25重量部混合した。エポキシA1とポリオールB1’を混合して得られた樹脂組成物は、APHAが30であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた 。
次に、硬化剤として、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(新日本理化(株)製、商品名「リカシッド MH−700」(C1)を96.2重量部、硬化促進剤として、ベンジルジメチルアミン(和光純薬製)(D1)を0.93重量部、シンキー(株)製「泡取り練太郎」を用いて、室温下、20分間、混合・攪拌し、硬化性樹脂組成物を得た。
続いて、上記樹脂組成物の硬化物を作製した。得られた硬化性樹脂組成物を硬化物が所定のサイズになる型枠に注入した後、硬化用オーブンを用いて、110℃で2時間、続いて180℃で2時間の熱硬化処理を施し、硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
得られた硬化物は、ガラス転移温度:169℃、光透過率(400nm):87.5T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.6T%、光透過率(380nm):82.3T%、曲げ弾性率:2701MPa、曲げ強度:70.5MPa、吸水率:0.37%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例2
ポリオールとしてポリカプロラクトントリオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル 308」、数平均分子量:850、液状)(B2)を用い、またトルエンを酢酸エチルに変更する以外は、実施例1と同様にして、ポリオール(B2’)を得た。
樹脂AとしてA1を70重量部、ポリオールBとして上記B2’を30重量部、硬化剤としてC1を87.6重量部、硬化促進剤として特殊アミン系硬化促進剤(サンアプロ(株)製、商品名「U−CAT 18X」)(D2)0.66重量部を用い、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
樹脂組成物(A1とB2’の混合物)は、APHAが35であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。
続いて、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。得られた硬化物は、ガラス転移温度:153℃、光透過率(400nm):88.2T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.3T%、光透過率(380nm):81.7T%、曲げ弾性率:2320MPa、曲げ強度:76.3MPa、吸水率:0.40%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例3
ポリオールとして、ポリカプロラクトンジオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル 205H」、数平均分子量:530、液状)(B3)とする以外は、実施例1と同様にして、ポリオール(B3’)を得た。
樹脂AとしてA1を60重量部、ポリオールBとして上記B3’を40重量部、硬化剤としてC1を78.2重量部、硬化促進剤としてD1を0.75重量部用い、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
樹脂組成物(A1とB3’の混合物)は、APHAが40であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。
続いて、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。得られた硬化物は、ガラス転移温度:177℃、光透過率(400nm):88.4T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.2T%、光透過率(380nm):82.2T%、曲げ弾性率:2640MPa、曲げ強度:71.7MPa、吸水率:0.33%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例4
ポリオールとして、4官能のポリカプロラクトンポリオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル 410D」、数平均分子量:1000、液状)(B4)とする以外は、実施例1と同様にして、ポリオール(B4’)を得た。
樹脂AとしてA1を75重量部、ポリオールBとして上記B4’を25重量部、硬化剤としてC1を91.6重量部、硬化促進剤としてD2を0.69重量部用い、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
樹脂組成物(A1とB4’の混合物)は、APHAが35であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。
続いて、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。得られた硬化物は、ガラス転移温度:162℃、光透過率(400nm):87.6T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.4T%、光透過率(380nm):81.7T%、曲げ弾性率:2550MPa、曲げ強度:68.6MPa、吸水率:0.46%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例5
樹脂AとしてA1を70重量部、ポリオールBとしてB3を30重量部、及び、トルエン100重量部を、攪拌機を備えたジャケット付きフラスコ中、40℃で30分間攪拌混合し、両者を完全に相溶させた。次に、該フラスコにイオン交換水100重量部を加え、60℃で90分間攪拌混合を行った(液は白濁していた)。攪拌後、60分間静置・分液させた。分液した下層(水層)を除去し、エバポレータを用いて80℃、10torrの条件下、上層の脱溶媒を行い、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物(A1とB3の混合物の精製物)は、APHAが50であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。
この樹脂組成物に硬化剤としてC1を77.4重量部、硬化促進剤としてD2を0.59重量部配合して、硬化性樹脂組成物を得た。
続いて、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。得られた硬化物は、ガラス転移温度:179℃、光透過率(400nm):87.1T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.0T%、光透過率(380nm):80.4T%、曲げ弾性率:2680MPa、曲げ強度:70.4MPa、吸水率:0.38%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例6
ポリオールB2を100重量部、及び、酢酸エチル30重量部を、攪拌機を備えたジャケット付きフラスコ中、40℃で60分間攪拌混合し、両者を完全に相溶させた。次に、該フラスコにイオン交換樹脂(三菱化学(株)製、商品名「ダイヤイオン WA20」3重量部を加え、80℃で120分間攪拌混合を行った(液は懸濁していた)。攪拌後、加圧濾過器及び濾紙(アドバンテック(株)製、商品名「5C」)を用いて、濾過し、イオン交換樹脂を除去した。エバポレータを用いて、80℃、10torr(約1330Pa)の条件下、脱溶媒を行い、ポリオール(B2’’)を得た。
A1を80重量部、B2’’を20重量部、C1を89.1重量部、D2を0.60重量部配合して、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB2’’の混合物)は、APHAが25であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:159℃、光透過率(400nm):88.9T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.5T%、光透過率(380nm):81.9T%、曲げ弾性率:2490MPa、曲げ強度:69.2MPa、吸水率:0.30%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例7
ポリオールとして、ポリエーテルポリオール(旭電化工業(株)製、商品名「アデカポリエーテル P−1000」;プロピレングリコールにプロピレンオキサイド(PO)付加したもの)(B5)を100重量部、及び、トルエン80重量部を、攪拌機を備えたジャケット付きフラスコ中、40℃で30分間攪拌混合し、両者を完全に相溶させた。次に、該フラスコにイオン交換樹脂(ロームアンドハース(株)製、商品名「アンバーライトXAD7HP」5重量部を加え、60℃で90分間攪拌混合を行った(液は懸濁していた)。攪拌後、加圧濾過器及び濾紙(アドバンテック(株)製、商品名「5C」)を用いて、濾過し、イオン交換樹脂を除去した。エバポレータを用いて、80℃、10torrの条件下、脱溶媒を行い、ポリオール(B5’)を得た。
A1を70重量部、B5’を30重量部と、硬化剤として無水メチルハイミック酸(日立化成工業(株)製、商品名「HN5500E」)(C2)を77.1重量部、硬化促進剤として、テトラブチルアンモニウムブロミド(和光純薬(株)製)(D3)を0.58重量部用い、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。また、硬化条件を100℃で1時間、続いて160℃で3時間と変更する以外は、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB5’の混合物)は、APHAが30であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:159℃、光透過率(400nm):86.7T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.1T%、光透過率(380nm):80.1T%、曲げ弾性率:2670MPa、曲げ強度:71.8MPa、吸水率:0.34%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例8
ポリオールとして、ポリカーボネートジオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル CD−210HL」、数平均分子量:1000、液状)(B6)を実施例1と全く同様に水洗によって精製し、ポリオール(B6’)を得た。
A1を80重量部、B6’を20重量部と、スルホニウム塩系カチオン硬化触媒(三新化学工業(株)製、商品名「SI−100L」)(E1)0.7重量部を用い、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例7と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB6’の混合物)は、APHAが40であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:152℃、光透過率(400nm):83.1T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):74.0T%、光透過率(380nm):78.5T%、曲げ弾性率:2640MPa、曲げ強度:83.2MPa、吸水率:0.48%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例9
ポリオールとしてポリカーボネートジオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル CD−220HL」、数平均分子量:2000、液状)(B7)100重量部、有機溶媒としてヘキサン150重量部を用い、攪拌機を備えたジャケット付きフラスコ中、50℃で攪拌混合し、両者を完全に相溶させた。次に、イオン交換樹脂(三菱化学(株)製、商品名「ダイヤイオン UBK535」)10重量部を充填したカラムに、該溶液を充填させた後、0.2kg/cm2で加圧濾過した。さらに、該濾液を、エバポレータを用いて、80℃、10torrの条件下、脱溶媒を行い、ポリオール(B7’)を得た。
樹脂Aとして、A1を60重量部とリモネンジエポキシド(ダイセル化学工業(株)製、商品名「セキサロイド 3000」;数平均分子量168)(A2)10重量を用い、B7’を30重量部、C2を65.9重量部と、D2を0.33重量部用い、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB7’の混合物)は、APHAが50であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:169℃、光透過率(400nm):86.8T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.4T%、光透過率(380nm):80.8T%、曲げ弾性率:2610MPa、曲げ強度:94.7MPa、吸水率:0.49%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例10
ポリオールとして、ポリカプロラクトンジオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル 220N」:数平均分子量2000)(B8)100重量部を用い、有機溶媒として酢酸エチル180重量部、さらに、イオン交換樹脂(三菱化学(株)製、商品名「ダイヤイオン UBK535」)15重量部に変更したこと以外は、実施例9と全く同様にして、ポリオール(B8’)を得た。
表1に示すとおり、A1を70重量部、B8’ を30重量部、C2を90.4重量部、D3を0.55重量部用い、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB8’の混合物)は、APHAが45であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:147℃、光透過率(400nm):86.5T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.7T%、光透過率(380nm):81.0T%、曲げ弾性率:2580MPa、曲げ強度:83.6MPa、吸水率:0.52%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例11
ポリオールとしてB7を100重量部、有機溶媒として酢酸エチルを100重量部とし、イオン交換樹脂の代わりに、活性炭(味の素ファインテクノ(株)製、商品名「ホクエツ GS−B」)0.5重量部を用いて、攪拌条件を60℃、90分間に変更し、実施例6と同様の操作をおこなった。濾液を、エバポレータを用いて、80℃、10torrの条件下、脱溶媒を行い、ポリオール(B7’’))を得た。
A1を45重量部、A2を10重量部、B7’’を40重量部、C2を74.6重量部、D3を0.38重量部用い、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1、A2とB7’’の混合物)は、APHAが30であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:162℃、光透過率(400nm):88.2T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.8T%、光透過率(380nm):81.3T%、曲げ弾性率:2385MPa、曲げ強度:93.2MPa、吸水率:0.61%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例12
ポリオールとして、ポリエチレングリコール(三洋化成工業(株)製、商品名「PEG 1500」)(B9)100重量部とメチルイソブチルケトン100重量部を30℃で攪拌混合し相溶させた。その後、活性炭(フタムラ化学(株)製、商品名「FCS」)2.5重量部を加え、実施例11と同様にして、ポリオール(B9’)を得た。
樹脂Aとして、下記に示すエポキシ樹脂(ダイセル化学工業(株)製、商品名「B0018」)(A3)を55重量部、B9’ を45重量部、C2を55.4重量部、D2を0.52重量部用い、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A3とB9’の混合物)は、APHAが50であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:159℃、光透過率(400nm):86.9T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.2T%、光透過率(380nm):79.2T%、曲げ弾性率:2450MPa、曲げ強度:86.2MPa、吸水率:0.50%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
Figure 0004969095
実施例13
攪拌機を備えたジャケット付きフラスコを用い、A1を65重量部、B7を35重量部配合し、40℃で攪拌混合する。その後、ゼオライト系吸着剤(昭和ユニオン(株)製、商品名「モレキュラーシーブ 13X」)0.8重量部を加えて、60℃90分間攪拌混合し、実施例6と同様に濾過を行い、樹脂組成物を得た。なお、有機溶媒は用いなかった。得られた樹脂組成物(A1とB7の混合物の精製物)は、APHAが50であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。
この樹脂組成物にC1を83.5重量部、D2を0.4重量部配合して硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
得られた硬化物は、ガラス転移温度:158℃、光透過率(400nm):88.5T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.9T%、光透過率(380nm):81.4T%、曲げ弾性率:2520MPa、曲げ強度:83.6MPa、吸水率:0.36%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例14
ポリオールとしてポリカーボネートポリオール(宇部興産(株)製、商品名「UH−CARB100」)(B10)を100重量部、溶媒としてトルエン100重量部を用いて、吸着剤として活性炭の代わりにゼオライト系吸着剤(昭和ユニオン(株)製、商品名「モレキュラーシーブ 4A」)0.5重量部を用いて、実施例11と同様にして、ポリオール(B10’)を得た。
A1を60重量部、B10’ を40重量部、C1を77.5重量部、D2を0.38重量部を用い、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB10’の混合物)は、APHAが40であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:151℃、光透過率(400nm):86.2T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):76.2T%、光透過率(380nm):80.6T%、曲げ弾性率:2290MPa、曲げ強度:82.1MPa、吸水率:0.44%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例15
攪拌機を備えたジャケット付きフラスコを用い、樹脂AとしてA1を65重量部、ポリオールとしてB7を35重量部を、40℃で60分間、攪拌混合し相溶させる。なお、有機溶媒は用いなかった。その後、無機系合成吸着剤(協和化学工業(株)製、商品名「キョーワード 500」:Mg6Al2(OH)16CO3・4H2O)を0.3重量部添加して、60℃90分間、吸着剤が十分に分散する状態で攪拌混合した。攪拌後、加圧濾過器及び濾紙(アドバンテック(株)製、商品名「5C」)を用いて濾過、吸着剤を除去して、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物(A1とB7の混合物の精製物)は、APHAが30であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。
この樹脂組成物に硬化剤としてC1を75.6重量部、硬化促進剤としてD2を0.36重量部を加え、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。得られた硬化物は、ガラス転移温度:150℃、光透過率(400nm):85.5T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.8T%、光透過率(380nm):79.4T%、曲げ弾性率:2047MPa、曲げ強度:83.6MPa、吸水率:0.39%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例16
A1を65重量部、B7を35重量部、C1を71.4重量部、D2を0.36重量部に変更し、また吸着剤をゼオライト系吸着剤(昭和ユニオン(株)製、商品名「モレキュラーシーブ 13X」)0.8重量部に変更する以外は、実施例15と全く同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB7の混合物の精製物)は、APHAが40であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:148℃、光透過率(400nm):85.1T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.0T%、光透過率(380nm):78.6T%、曲げ弾性率:2235MPa、曲げ強度:78.6MPa、吸水率:0.49%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例17
ポリカーボネートジオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル CD−220PL」:数平均分子量2000、液状)(B11)を30重量部、及び、A3を70重量部を配合し攪拌混合した。その後、吸着剤(ロームアンドハース(株)製、商品名「アンバーライト XAD2」)15重量部を充填したカラムを用いて、0.2kg/cm2の圧力で加圧濾過を行い、樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物(A3とB11の混合物の精製物)は、APHAが35であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。
この樹脂組成物に、C1を52.9重量部、E1を0.7重量部配合して硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記硬化性樹脂組成物の硬化物を得た。
得られた硬化物は、ガラス転移温度:168℃、光透過率(400nm):83.5T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):74.2T%、光透過率(380nm):79.1T%、曲げ弾性率:2590MPa、曲げ強度:65.4MPa、吸水率:0.60%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例18
ポリオールとして、ポリエーテルポリオール(旭電化工業(株)製、商品名「アデカポリエーテル P−2000」;プロピレングリコールにプロピレンオキサイド(PO)付加したもの)(B12)を100重量部、及び、酢酸エチル200重量部を、吸着剤をゼオライト系吸着剤(昭和ユニオン(株)製、商品名「モレキュラーシーブ 13X」)15重量部充填したカラムを用いて、実施例9と同様にして、ポリオール(B12’)を得た。
A1を60重量部、B12’を40重量部、C1を67.8重量部、D2を0.33重量部配合し、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。また、実施例1と同様にして、上記樹脂組成物の硬化物を得た。
得られた樹脂組成物(A1とB12’の混合物)は、APHAが50であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:164℃、光透過率(400nm):87.2T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.7T%、光透過率(380nm):81.0T%、曲げ弾性率:2260MPa、曲げ強度:87.1MPa、吸水率:0.56%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
実施例19
実施例18と同様の原料組成で実施し、処理方法を変更した。有機溶媒は用いず、吸着剤として、無機系合成吸着剤「キョーワード 500」0.3重量部を用い、実施例17と同様にして、カラムを用いて、硬化性樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物(A1とB12の混合物の精製物)は、APHAが40であり、本発明に規定するAPHAを満たしていた。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:141℃、光透過率(400nm):87.2T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):75.7T%、光透過率(380nm):81.0T%、曲げ弾性率:2260MPa、曲げ強度:87.1MPa、吸水率:0.56%であり、優れた耐熱性、透明性、強靱性などを有し、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色の少ない優れた硬化物であった。
比較例1
ポリオールの精製を行わないこと以外は、実施例1とそれぞれ全く同様にして、硬化性樹脂組成物およびその硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB1の混合物)は、APHAが120であり、本発明に規定するAPHAを満たしていなかった。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:161℃、光透過率(400nm):80.2T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):64.8T%、光透過率(380nm):76.2T%、曲げ弾性率:2620MPa、曲げ強度:72.2MPa、吸水率:0.31%であり、光透過率が低下しており、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色がみられた。
比較例2
ポリオールの精製を行わないこと以外は、実施例2とそれぞれ全く同様にして、硬化性樹脂組成物およびその硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB2の混合物)は、APHAが150であり、本発明に規定するAPHAを満たしていなかった。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:153℃、光透過率(400nm):81.3T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):67.8T%、光透過率(380nm):76.8T%、曲げ弾性率:2360MPa、曲げ強度:75.6MPa、吸水率:0.41%であり、光透過率が低下しており、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色がみられた。
比較例3
ポリオールの精製を行わないこと以外は、実施例3とそれぞれ全く同様にして、硬化性樹脂組成物およびその硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB3の混合物)は、APHAが140であり、本発明に規定するAPHAを満たしていなかった。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:181℃、光透過率(400nm):82.4T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):69.5T%、光透過率(380nm):74.1T%、曲げ弾性率:2700MPa、曲げ強度:69.6MPa、吸水率:0.55%であり、光透過率が低下しており、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色がみられた。
なお、比較例1〜3において用いた原料の脂環エポキシ(A1)のAPHAは5、ポリカプロラクトンジオールB1〜B3のAPHAは60以下であるにもかかわらず、混合後のAPHAは100以上であった。
比較例4
ポリオールとしてポリカプロラクトンジオール(ダイセル化学工業(株)製、商品名「プラクセル 220」:数平均分子量2000)(B13)、硬化促進剤としては、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7のオクチル酸塩(サンアプロ(株)製、商品名「U−CAT SA−102」)(D4)を用いた。を用いた。A1を60重量部、B13を40重量部、C1を78.2重量部、D4を0.4重量部配合し、精製を行わないこと以外は、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物およびその硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB13の混合物)は、APHAが160であり、本発明に規定するAPHAを満たしていなかった。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:144℃、光透過率(400nm):80.0T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):62.1T%、光透過率(380nm):72.7T%、曲げ弾性率:2180MPa、曲げ強度:71.1MPa、吸水率:0.51%であり、光透過率が低下しており、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色がみられた。
比較例5
A1を70重量部、B12を30重量部、C1を85.9重量部、D4を0.45重量部配合し、精製を行わないこと以外は、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物およびその硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB12の混合物)は、APHAが130であり、本発明に規定するAPHAを満たしていなかった。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:136℃、光透過率(400nm):80.6T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):63.5T%、光透過率(380nm):73.6T%、曲げ弾性率:2250MPa、曲げ強度:75.6MPa、吸水率:0.46%であり、光透過率が低下しており、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色がみられた。
比較例6
A1を70重量部、B13を30重量部、E1を0.5重量部、D4を0.45重量部配合し、精製を行わないこと以外は、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物およびその硬化物を得た。
樹脂組成物(A1とB13の混合物)は、APHAが170であり、本発明に規定するAPHAを満たしていなかった。また、得られた硬化物は、ガラス転移温度:129℃、光透過率(400nm):78.9T%、光透過率(耐熱着色安定性試験:24時間熱処理後):60.6T%、光透過率(380nm):71.3T%、曲げ弾性率:2210MPa、曲げ強度:79.6MPa、吸水率:0.38%であり、光透過率が低下しており、また、長時間の熱履歴を受けた際にも着色がみられた。
さらに、本発明の硬化性樹脂組成物を光硬化性樹脂組成物として用いた場合の付加的な特徴について、実施例を用いて説明する。ただし、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
実施例20
実施例3と同様にして得られた樹脂組成物(A1を60重量部、B3’を40重量部の混合物)100重量部に対して、スルホニウム塩系光カチオン開始剤(ダイセル・サイテック(株)製、商品名「UVACURE1591」)4重量部、フッ素系界面活性剤(スリーエム(株)製、商品名「FC430」)0.3重量部を配合し、実施例1と同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
得られた硬化性樹脂組成物は、接着強度(PET/PET):11.5(kg/15mm)、接着強度(Al板/PET):14.2(kg/15mm)、光透過率(400nm)93.3T%、耐熱劣化性:82.4%であり、優れた接着性、透明性などを有し、また、長時間の熱履歴に対しても劣化しにくい優れた組成物であった。
実施例21
実施例5と同様にして得られた樹脂組成物(A1を70重量部、B3を30重量部の混合物の精製物)を用いた以外は、実施例20と全く同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
得られた硬化性樹脂組成物は、接着強度(PET/PET):11.6(kg/15mm)、接着強度(Al板/PET):13.8(kg/15mm)、光透過率(400nm)94.5T%、耐熱劣化性:81.5%であり、優れた接着性、透明性などを有し、また、長時間の熱履歴に対しても劣化しにくい優れた組成物であった。
実施例22
実施例14と同様にして得られた樹脂組成物(A1を60重量部、B10’を40重量部の混合物)を用いた以外は、実施例20と全く同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
得られた硬化性樹脂組成物は、接着強度(PET/PET):12.2(kg/15mm)、接着強度(Al板/PET):14.3(kg/15mm)、光透過率(400nm)92.9T%、耐熱劣化性:79.3%であり、優れた接着性、透明性などを有し、また、長時間の熱履歴に対しても劣化しにくい優れた組成物であった。
実施例23
実施例17と同様にして得られた樹脂組成物(A3を70重量部、B11を30重量部の混合物の精製物)を用いた以外は、実施例20と全く同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
得られた硬化性樹脂組成物は、接着強度(PET/PET):10.9(kg/15mm)、接着強度(Al板/PET):13.9(kg/15mm)、光透過率(400nm)93.7T%、耐熱劣化性:81.6%であり、優れた接着性、透明性などを有し、また、長時間の熱履歴に対しても劣化しにくい優れた組成物であった。
比較例7
比較例3と同様にして得られた樹脂組成物(A1を60重量部、B3を40重量部の混合物)を用いた以外は、実施例20と全く同様にして、硬化性樹脂組成物を得た。
得られた硬化性樹脂組成物は、接着強度(PET/PET):6.1(kg/15mm)、接着強度(Al板/PET):8.5(kg/15mm)、光透過率(400nm)94.1T%、耐熱劣化性:67.2%であり、接着性が劣っており、また、長時間の熱履歴に対しても劣化しやすい組成物であった。
上記に示したとおり、本発明の硬化性樹脂組成物は、光硬化性樹脂組成物として用いた場合にも、光硬化による接着性等、優れた特性を発揮することがわかった。

Claims (14)

  1. エポキシ樹脂と、数平均分子量が300以上の40℃において液状のポリオールBを含んでなり、APHAが50以下である硬化性樹脂組成物の製造方法であって、
    ポリオールBが、
    エステル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、カプロラクトン共重合体であるポリエステルポリオール、
    エーテル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有するポリエーテルポリオール、及び、
    カーボネート骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、1,6−ヘキサンジオールとHO−R 1 −OHで表されるその他のジオール(式中、R 1 は炭素数2〜14であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、また、1〜3個の環状構造を含んでいてもよい。さらに分子中に酸素原子を含んでいてもよい。)、および、カーボネート成分からなり、1,6−ヘキサンジオールとその他のジオールのモル比が10:1〜2:8、数平均分子量が300〜3000であるポリカーボネートポリオール、
    からなる群から選択される少なくとも1つのポリオールであり、
    エポキシ樹脂とポリオールBとを配合比(重量比)50:50〜95:5で混合した後に、水洗により精製することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法。
  2. エポキシ樹脂と、数平均分子量が300以上の40℃において液状のポリオールBを含んでなり、APHAが50以下である硬化性樹脂組成物の製造方法であって、
    ポリオールBが、
    エステル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、カプロラクトン共重合体であるポリエステルポリオール、
    エーテル骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有するポリエーテルポリオール、及び、
    カーボネート骨格を分子内に有するオリゴマーであり、2個以上の末端水酸基を有し、1,6−ヘキサンジオールとHO−R 1 −OHで表されるその他のジオール(式中、R 1 は炭素数2〜14であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、また、1〜3個の環状構造を含んでいてもよい。さらに分子中に酸素原子を含んでいてもよい。)、および、カーボネート成分からなり、1,6−ヘキサンジオールとその他のジオールのモル比が10:1〜2:8、数平均分子量が300〜3000であるポリカーボネートポリオール、
    からなる群から選択される少なくとも1つのポリオールであり、
    エポキシ樹脂とポリオールBとを配合比(重量比)50:50〜95:5で混合した後に、吸着剤により精製することを特徴とする硬化性樹脂組成物の製造方法。
  3. 吸着剤が、活性白土、イオン交換樹脂、活性炭、ゼオライトから選ばれた少なくとも1つの吸着剤である請求項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法。
  4. 吸着剤が、無機合成吸着剤である請求項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法。
  5. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を透明封止剤として使用する方法
  6. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を光学接着剤として使用する方法
  7. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を光硬化型接着剤として使用する方法
  8. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を光硬化型封止材料として使用する方法
  9. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、この硬化性樹脂組成物を用いて光硬化型光導波路を製造する方法
  10. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化する樹脂硬化物の製造方法
  11. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化して透明シートを得る、透明シートの製造方法
  12. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化して複合材料を得る、複合材料の製造方法
  13. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を樹脂硬化物に硬化して光半導体封止用樹脂組成物を得る、光半導体封止用樹脂組成物の製造方法
  14. 請求項1〜のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物の製造方法により、硬化性樹脂組成物を製造し、さらにこの硬化性樹脂組成物を硬化して得られる樹脂硬化物によって、光半導体素子を封止する、光半導体装置の製造方法
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