CN110317453B - 有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供涂布性优异、同时给予与各种金属框、半导体元件的粘接性良好、防湿性高、显示低弹性模量、耐热性优异的固化物的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物。有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其包含:(A)式(1)的有机硅改性聚酰亚胺树脂Ee‑Ff‑Gg (1){E为式(2)的基团,F为式(3)的基团,G为来自二胺的2价基团。其中,f+e+g=100mol%,f/(e+g)的摩尔比为0.9~1.1,将e与g之和设为100时,e为30~90。(RA为2价烃基,R1、R2为烷基,R3、R4为1价的脂肪族烃基,R5、R6为芳基等,m为0~20、n为1~20、o为0~20、满足m+n+o=1~60的整数。)‑Im‑X‑Im‑ (3)(Im为包含环状酰亚胺结构的环状基团,X选自单键、‑O‑等。)}(B)固化剂(C)溶剂(D)抗氧化剂。
Description
技术领域
本发明涉及有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物。
背景技术
近年来,为了使半导体元件免受湿气、电磁波的干扰,环氧树脂的密封剂(专利文献1)已通用。
但是,环氧树脂由于防湿性低,固化物为高硬度,因此在半导体元件的密封工序中有时因线膨胀系数之差而无法粘接,另外,常常看到在后面的工序中也由于粘接不良而剥离,存在招致作为封装件的可靠性的降低的问题。
另外,也已知用环氧树脂密封剂密封的传感器等的芯片、基板在冷热循环试验、高温时环氧树脂密封剂剥离,招致可靠性的进一步降低。
在这方面,聚酰亚胺树脂由于耐热性高,电绝缘性优异,因此在印刷电路基板、耐热性粘接带的材料中利用,另外,作为树脂清漆利用,也作为电气部件、半导体材料的表面保护膜、层间绝缘膜利用。
但是,聚酰亚胺树脂由于只溶解于有限的溶剂,因此一般采用如下方法:将在各种有机溶剂中比较容易溶解的聚酰亚胺前体即聚酰胺酸涂布于基材,通过高温处理进行脱水环化,得到由聚酰亚胺树脂构成的固化物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-60146号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于上述实际情况而完成,目的在于提供涂布性优异、而且给予与各种金属框、半导体元件的粘接性良好、防湿性高、显示低弹性模量、耐热性优异的固化物的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物、由该组合物构成的粘接剂和涂布剂。
用于解决课题的手段
本发明人为了实现上述目的而认真研究,结果发现:包含引入了特定的有机硅单元的聚酰亚胺树脂、固化剂和抗氧化剂的组合物给予与半导体元件的粘接性良好、防湿性高、显示低弹性模量、耐热性优异的固化物,完成了本发明。
即,本发明提供:
1.有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其特征在于,包含:
(A)由下述式(1)表示的有机硅改性聚酰亚胺树脂:100质量份,
Ee-Ff-Gg (1)
{式(1)中,E、F和G为无规地结合的重复单元,E为式(2)所示的来自二氨基改性有机硅的2价基团,F为式(3)所示的来自四羧酸二酐的2价基团,G为来自二胺的2价基团。其中,为f+e+g=100摩尔%,f/(e+g)的摩尔比为0.9~1.1,将上述e与g之和设为100时,上述e为30~90。
【化1】
(式(2)中,RA相互独立地表示取代或未取代的碳原子数1~10的2价烃基,R1和R2相互独立地表示取代或未取代的碳原子数1~10的烷基,R3和R4相互独立地表示碳原子数1~10的1价脂肪族烃基,R3和R4中的至少一者具有脂肪族不饱和键,R5和R6相互独立地表示取代或未取代的、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~10的芳基、或碳原子数7~16的芳烷基,m为0~20、n为1~20、o为0~20、满足m+n+o=1~60的整数。应予说明,带有m、n、o的括弧内的硅氧烷单元的排列可以是无规、交替或嵌段中的任一种。)
-Im-X-Im- (3)
[式(3)中,Im表示在端部含有环状酰亚胺结构的环状的基团,X表示单键、或者选自-O-、-S-、-S(→O)-、-S(=O)2-、-C(=O)-、-NRN-(RN表示碳原子数1~12的1价烃基。)、-CRB 2-(RB相互独立地表示氢原子或者可含有卤素原子的碳原子数1~12的1价烃基)、-RAr h-(RAr表示碳原子数6~12的2价的亚芳基,h表示1~6的整数。h为2以上时,RAr可彼此相同也可不同。)、-RAr h-(ORAr)i-(RAr和h表示与上述相同的含义,i表示1~5的整数。)、碳原子数1~12的直链状或分支状亚烷基、碳原子数5~12的亚环烷基和碳原子数7~12的亚芳基亚烷基中的2价基团。]}
(B)固化剂:0.1~10质量份,
(C)溶剂:100~700质量份,和
(D)抗氧化剂:0.01~1质量份;
2.1的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,所述Im选自下述的基团,
【化2】
(式中,带有波纹线的线表示键合端。与氮原子结合的键合端与E或G结合,另一键合端与X结合。)
3.1或2的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,在上述G所示的来自二胺的2价基团中,二胺选自四亚甲基二胺、1,4-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基醚、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷;
4.1~3中任一项的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,所述(A)成分的由式(1)表示的有机硅改性聚酰亚胺树脂的重均分子量为10000~100000;
5.1~4中任一项的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,(B)成分的固化剂为热分解性自由基引发剂;
6.1~5中任一项的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,相对于100质量份的(A)成分,还包含3~50质量份的(E)堆积密度不到1g/mL、平均一次粒径为1~100nm并且BET比表面积为100~300m2/g的疏水性气相法二氧化硅;
7.1~6中任一项的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,25℃下的粘度为100~100,000mPa·s,并且具有触变性;
8.1~7中任一项的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物的固化物;
9.8的固化物,其中,(α)25℃下的储能模量为1~500MPa,(β)玻璃化转变温度(Tg)为60℃以上且不到200℃,并且(γ)40℃下的水蒸汽透过量为20g/m2·天以下;
10.粘接剂,其包含1~7中任一项的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物;
11.涂布剂,其包含1~7中任一项的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物。
发明的效果
本发明的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物根据用途显示出适度的粘度、触变性,涂布性优异,因此适合作为底漆。
另外,由上述组合物得到的固化物显示出与各种金属框、环氧密封树脂的粘接性,防湿性高(低水蒸汽透过性),显示出低弹性模量,而且耐热性优异。
因此,本发明的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物能够适合作为电子材料、光学材料和车载设备等的粘接剂、涂布剂利用,特别地,能够适合作为用于使用需要高可靠性的半导体器件的粘接剂、涂布剂使用。
附图说明
图1为合成例1中得到的有机硅改性聚酰亚胺树脂的红外线吸收光谱图。
具体实施方式
以下对本发明具体地说明。
本发明涉及的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物包含(A)有机硅改性聚酰亚胺树脂、(B)固化剂、(C)溶剂和(D)抗氧化剂。
(1)(A)成分
(A)成分的有机硅改性聚酰亚胺树脂为本组合物的主剂(基础聚合物),在本发明中使用由下述式(1)表示的聚合物。
Ee-Ff-Gg (1)
式(1)中,E、F和G为无规地结合的重复单元(不过,不包括由E-E、F-F、G-G和E-G表示的邻接单元的组合),E为下述式(2)所示的来自二氨基改性有机硅的2价基团,F为下述式(3)所示的来自四羧酸二酐的2价基团,G为来自二胺的2价基团。其中,为f+e+g=100摩尔%,f/(e+g)的摩尔比为0.9~1.1,将e与g之和设为100时,e为30~90。
【化3】
式(2)中,RA相互独立地表示取代或未取代的碳原子数1~10的2价烃基,R1和R2相互独立地表示取代或未取代的碳原子数1~10的烷基,R3和R4相互独立地表示碳原子数1~10的1价烃基,R3和R4中的至少一者具有脂肪族不饱和键,R5和R6相互独立地表示取代或未取代的、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~10的芳基、或碳原子数7~16的芳烷基,m为0~20、n为1~20、o为0~20、满足m+n+o=1~60的整数。应予说明,带有m、n、o的括弧内的硅氧烷单元的排列可以是无规、交替或嵌段中的任一种。
-Im-X-Im- (3)
式(3)中,Im表示在端部含有环状酰亚胺结构的环状的基团,X表示单键、或者选自-O-、-S-、-S(→O)-、-S(=O)2-、-C(=O)-、-NRN-(RN表示碳原子数1~12的1价烃基。)、-CRB 2-(RB相互独立地表示氢原子或者可含有卤素原子的碳原子数1~12的1价烃基。)、-RAr h-(RAr表示碳原子数6~12的2价的亚芳基,h表示1~6的整数。h为2以上时,RAr可彼此相同也可不同。)、-RAr h-(ORAr)i-(RAr和h表示与上述相同的含义,i表示1~5的整数。)、碳原子数1~12的直链状或分支状亚烷基、碳原子数5~12的亚环烷基和碳原子数7~12的亚芳基亚烷基中的2价基团。
式(2)中,RA的碳原子数1~10、优选3~8的2价烃基可为直链状、分支状、环状的任一种,另外,可含有氧原子、氮原子等杂原子,例如可列举出亚烷基、亚芳基、亚芳烷基、亚芳基亚烷基等,优选亚烷基。
具体地,优选亚甲基、1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、1,3-亚丁基、1,4-亚丁基、1,3-亚戊基、1,4-亚戊基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基、1,7-亚庚基、1,8-亚辛基、1,9-亚壬基、1,10-亚癸基、2-(3-丙-1-氧基)乙-1-亚基、3-(3-丙-1-氧基)丙-1-亚基、4-(3-丙-1-氧基)丁-1-亚基、5-(3-丙-1-氧基)戊-1-亚基、6-(3-丙-1-氧基)己-1-亚基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、1,3-亚环庚基、1,4-亚环庚基、N,N-亚哌啶基、1,4-二氧杂环己-2,5-亚基等,从获得的容易性出发,更优选1,3-亚丙基。
作为R1和R2的碳原子数1~10的烷基,直链状、分支状、环状的烷基均可,例如可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、环己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、十氢萘基等,这些中,优选碳原子数1~4的烷基,更优选甲基、乙基、正丙基,进一步优选R1和R2都为甲基或乙基。
再有,就上述烷基而言,它们的氢原子的一部分或全部可被氟、氯、溴、碘原子等卤素原子取代。
作为R3和R4的碳原子数1~10的1价的脂肪族烃基,直链状、分支状、环状的脂肪族烃基均可,例如可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、环己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、十氢萘基等碳原子数1~10的烷基;乙烯基、1-丙烯基、烯丙基(2-丙烯基)、异丙烯基、己烯基、辛烯基、环戊烯基、环己烯基等碳原子数2~10的烯基等,这些中,优选碳原子数1~6的1价的脂肪族烃基,更优选碳原子数1~6的烷基或碳原子数2~6的烯基,进一步优选甲基、乙基、正丙基、乙烯基。
特别优选R3、R4中的任一者或两者为碳原子数2~6的烯基,因此,作为R3、R4的组合,优选甲基与乙烯基、乙基与乙烯基、丙基与乙烯基、乙烯基与乙烯基。
作为R5和R6的碳原子数1~10的烷基的具体例,可列举出与上述R1中例示的基团同样的基团,这种情况下,也优选碳原子数1~4的烷基,更优选甲基、乙基、正丙基,进一步优选甲基或乙基。
另外,就碳原子数6~10的芳基而言,其氢原子的一部分或全部可被上述的碳原子数1~10的烷基等取代,在芳香环中可含有杂原子。
作为其具体例,可列举出苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,3-二甲基苯基、2,4-二甲基苯基、2,6-二甲基苯基、3,4-二甲基苯基、3,5-二甲基苯基、2,3,4-三甲基苯基、2,3,5-三甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、茚基等。
另外,就碳原子数7~16的芳烷基而言,其氢原子的一部分或全部也可被上述的碳原子数1~10的烷基等取代,在芳香环中也可含有杂原子。
作为其具体例,可列举出苯基甲基、2-苯基-1-乙基、3-苯基-1-丙基、苯基丁基、3-苯基-1-戊基、4-苯基-1-戊基、5-苯基-1-戊基、6-苯基-1-己基、7-苯基-1-庚基、8-苯基-1-亚辛基、9-苯基-1-壬基、10-苯基-1-癸基、2,3-二氢-1H-茚基等。
这些中,作为R3和R4,优选甲基、苯基、2-苯基-1-乙基、2-苯基-2-甲基-1-乙基、3-苯基-2-丙基。
特别地,作为R3、R4的组合,优选甲基与苯基、甲基与2-苯基-1-乙基、甲基与2-苯基-2-甲基-1-乙基、苯基与苯基。
另外,式(2)中,m表示0~20、n表示1~20、o表示0~20、并且满足m+n+o=1~60的整数,m优选4~15的整数,n优选4~10的整数,o优选0~5的整数,n+o优选1~40,更优选1~10,m+n+o优选5~40。
作为由式(2)表示的基团的具体例,可列举出以下的实例,但并不限定于这些。
【化4】
(式中,Ph表示苯基。m、n、o表示与上述相同的含义。括弧内的硅氧烷单元的排列可以是无规、交替或嵌段的任一种。)
式(3)中,具有来自四羧酸二酐的环状酰亚胺结构的Im是在端部含有环状酰亚胺结构的基团,例如可列举出从下述式中选择的基团。
【化5】
(式中,带有波纹线的端表示键合端(下同)。再有,除从氮原子出来的键合端以外的从环上碳原子出来的键合端用于与X的键合。)
式(3)中,在X的-NRN-中,RN的碳原子数1~12、优选碳原子数1~8的1价烃基可以是直链状、分支状、环状的任一种,例如可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、环己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、十氢萘基等碳原子数1~12的烷基;乙烯基、1-丙烯基、烯丙基(2-丙烯基)、己烯基、辛烯基、环戊烯基、环己烯基等碳原子数2~12的烯基;苯基、萘基等碳原子数6~12的芳基;甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、丙基苯基、丁基苯基、戊基苯基、己基苯基等碳原子数7~12的烷基芳基;苄基、苯乙基等碳原子数7~12的芳烷基等,特别地,优选甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等碳原子数1~8的直链状的烷基、将这些基团的氢原子的一部分或全部用氟原子取代而成的、三氟甲基、3,3,3-三氟丙基,更优选甲基、三氟甲基。
在X的-CRB 2-中,作为RB的可含有卤素原子的碳原子数1~12的1价烃基,可列举出上述RN中例示的1价烃基等,作为卤素原子,可列举出氟、氯、溴、碘原子等,其中,优选甲基、乙基、正丙基、三氟甲基、3,3,3-三氟丙基、环己基等可被氟原子取代的烷基;苯基、萘基、全氟苯基等可被氟原子取代的芳基;苯基乙基、五氟苯基乙基等可被氟原子取代的芳烷基。
特别地,作为RB,优选氢原子、甲基、三氟甲基、苯基。
在X的-RAr h-中,作为RAr的碳原子数6~12的2价亚芳基的具体例,可列举出亚苯基、亚联苯基、亚萘基等。再有,就RAr的亚芳基而言,其氢原子的一部分可被羟基、硫醚基、2,3-氧代-1-丙基、甲氧基、乙氧基、叔丁氧基、甲基、乙基、丙基、叔丁基、N,N-二甲基氨基、氰基、甲氧羰基、乙氧羰基、甲酰基、甲基羰基、乙基羰基、氟原子等取代。
另外,h为1~6的整数。
作为优选的RAr,可列举出下述所示的基团。
【化6】
(式中,sub表示氢原子、或者选自羟基、硫醚基、2,3-氧代-1-丙基、甲氧基、乙氧基、叔丁氧基、甲基、乙基、丙基、叔丁基、N,N-二甲基氨基、氰基、甲氧羰基、乙氧羰基、甲酰基、甲基羰基、乙基羰基和氟原子中的取代基,取代数为1~4个的范围内。)
X的-RAr h(ORAr)i-中,RAr与h表示与上述同样的含义,i表示1~5的整数。
作为-RAr h(ORAr)i的具体例,可列举出下述这样的基团。下述式中,-O-可结合于任何位置,结合数也为1~4个的范围内。
【化7】
作为X的碳原子数1~12的直链状或分支状亚烷基和碳原子数5~12的亚环烷基的具体例,可列举出亚甲基、1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、1,3-亚丁基、1,4-亚丁基、1,3-亚戊基、1,4-亚戊基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基、1,7-亚庚基、1,8-亚辛基、1,9-亚壬基、1,10-亚癸基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、1,3-亚环庚基、1,4-亚环庚基等。
作为碳原子数7~12的亚芳基亚烷基的具体例,可列举出2-(4-(2-乙-1-亚基)-1-亚苯基)乙-1-亚基等。
对上述式(1)中的G所示的来自二胺的2价基团并无特别限定,但在本发明中,优选耐热性更优异的来自二胺的2价基团。
作为给予这样的2价基团的二胺的具体例,可列举出四亚甲基二胺、1,4-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷等脂肪族二胺;邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基醚、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷等芳香族二胺等,它们可各自单独地使用,也可将2种以上组合使用。
上述式(1)所示的有机硅改性聚酰亚胺树脂优选末端用酸酐封端。
另外,f+e+g的摩尔之和为100摩尔%,f/(e+g)的摩尔比为0.9~1.1,为了维持适度的分子量,f/(e+g)的摩尔比优选0.95~1.05,更优选0.98~1.02。
进而,将e与g之和设为100时,e为30~90,如果考虑防湿性,优选30~70。
对(A)成分的有机硅改性聚酰亚胺树脂的重均分子量并无特别限定,如果考虑提高由包含该树脂的组合物得到的被膜的强度,同时提高与交联剂等其他成分的相容性、在溶剂中的溶解性,优选10000~100000,更优选15000~70000。
应予说明,本发明中的重均分子量为采用凝胶渗透色谱(以下也有时简写为GPC)的聚苯乙烯换算值(下同)。
(A)成分的有机硅改性聚酰亚胺树脂能够采用公知的方法制造。
例如,首先,将四羧酸二酐、二胺和由上述式(2)表示的在化合物的两末端分别结合有氨基的二氨基改性有机硅放入溶剂中,在低温、即20~50℃左右使其反应,制造作为聚酰亚胺树脂的前体的聚酰胺酸。接下来,将得到的聚酰胺酸的溶液升温到优选80~200℃、更优选140~180℃的温度,通过对聚酰胺酸的酸酰胺进行脱水闭环反应,从而得到有机硅改性聚酰亚胺树脂的溶液,将该溶液投入水、甲醇、乙醇、乙腈等溶剂中使其沉淀,通过将沉淀物干燥,从而能够得到有机硅改性聚酰亚胺树脂。
再有,上述f/(e+g)是由原料的物质的量换算的、四羧酸二酐的摩尔数与二胺和二氨基改性有机硅的摩尔数的合计的比例(摩尔比),反应时,将[四羧酸二酐(摩尔)/(二胺+二氨基改性有机硅(摩尔))]通常调节到0.9~1.1,优选调节到0.95~1.05,更优选调节到0.98~1.02的范围。
作为(A)成分的制造中能够使用的溶剂,可列举出N-甲基-2-吡咯烷酮、环己酮、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺等。另外,通过将甲苯、二甲苯等芳香族烃类并用,从而也可使得容易通过共沸将酰亚胺化时生成的水除去。这些溶剂可单独地使用,也可将2种以上组合使用。
再有,为了调整有机硅改性聚酰亚胺树脂的分子量,也可添加邻苯二甲酸酐、马来酸酐、六氢-1,3-异苯并呋喃二酮、琥珀酸酐、戊二酸酐、硅原子数为10~60的酸酐改性有机硅等酸酐、苯胺、苄胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、环己胺等碳原子数3~6的直链状、分支状或环状烷基胺等胺化合物的单官能性原料。
另外,作为醛化合物,也能够添加苯甲醛、苯基乙醛、丙醛、丁醛等含有碳原子数2~6的烷基的醛化合物。
就此时的添加量而言,相对于原料的酸酐,根据目标的分子量,优选在1~10摩尔%的范围内使用。
另外,可采用如下方法:在酰亚胺化过程中添加脱水剂和酰亚胺化催化剂,根据需要在50℃左右进行加热而使其酰亚胺化。
作为上述脱水剂的具体例,可列举出醋酸酐、丙酸酐、新戊酸酐、三氟醋酸酐、苯甲酸酐等酸酐。相对于二胺1摩尔,脱水剂的使用量优选规定为1~10摩尔。
作为酰亚胺化催化剂的具体例,可列举出三乙胺(Et3N)、二异丙基乙基胺(DIPEA)、三正丁胺、三正戊胺、三正己胺、三正庚胺、三正辛胺、N-甲基吡咯烷、N-甲基哌嗪、N-甲基吗啉、N,N,N’,N'-四甲基乙二胺(TMEDA)、N-甲基咪唑(NMI)、吡啶、2,6-二甲基吡啶、1,3,5-三甲基吡啶、N,N-二甲基氨基吡啶、吡嗪、喹啉、1,8-二氮杂双环-[5,4,0]-7-十一碳烯(DBU)、1,4-二氮杂双环-[2,2,2]辛烷(DABCO)等叔胺。相对于使用的脱水剂1摩尔,酰亚胺化催化剂的使用量优选规定为0.5~10摩尔。
本酰亚胺化方法无需在工序中将反应液暴露于高温,在得到的树脂难以着色的这点上是有效的。
在将二胺和四羧酸二酐的至少一者使用多种的情况下,对反应方法也无特别限定,例如能够采用预先将原料全部混合后使其共缩聚的方法、边将使用的2种以上的二胺或四羧酸二酐个别地反应边依次添加的方法等。
(2)(B)成分
作为本发明的(B)成分即固化剂,优选能够用热产生自由基并使树脂聚合而形成固化物的热分解性自由基引发剂。
作为热分解性自由基引发剂,能够使用偶氮化合物、有机过氧化物。
作为偶氮化合物(有机偶氮系化合物),可列举出和光纯药工业株式会社制造的V-30、V-40、V-59、V-60、V-65、V-70、V-501、V-601等偶氮腈化合物类;VA-080、VA-085、VA-086、VF-096、VAm-110、VAm-111等偶氮酰胺化合物类;VA-044、VA-061等环状偶氮脒化合物类;V-50、VA-057等偶氮脒化合物类;2,2-偶氮二(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2-偶氮二(2-甲基丙腈)、2,2-偶氮二(2,4-二甲基丁腈)、1,1-偶氮二(环己烷-1-甲腈)、1-[(1-氰基-1-甲基乙基)偶氮]甲酰胺、2,2-偶氮二{2-甲基-N-[1,1-双(羟基甲基)-2-羟基乙基]丙酰胺}、2,2-偶氮二[2-甲基-N-(2-羟基丁基)丙酰胺]、2,2-偶氮二[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]、2,2-偶氮二(N-丁基-2-甲基丙酰胺)、2,2-偶氮二(N-环己基-2-甲基丙酰胺)、2,2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸盐二水合物、2,2-偶氮二{2-[1-(2-羟基乙基)-2-咪唑啉-2-基]丙烷}二盐酸盐、2,2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2-偶氮二(1-亚氨基-1-吡咯烷基-2-甲基丙烷)二盐酸盐、2,2-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐、2,2-偶氮二[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙脒]四水合物、二甲基2,2-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、2,2-偶氮二(2,4,4-三甲基戊烷)等,这些中,优选V-30、V-40、V-59、V-60、V-65、V-70、VA-080、VA-085、VA-086、VF-096、VAm-110、VAm-111,更优选V-30、V-40、V-59、V-60、V-65、V-70。
作为有机过氧化物,可列举出日本油脂株式会社制造的PERHEXA H等过氧化酮类;PERHEXA TMH等过氧缩酮类;PERBUTYL H-69等氢过氧化物类;PERCUMYL D、PERBUTYL C、PERBUTYL D、PERBUTYL O等过氧化二烷基类;NYPER BW等过氧化二酰基类;PERBUTYL Z、PERBUTYL L等过氧酸酯类;PEROYL TCP等过氧二碳酸酯类;过氧化二异丁酰、过氧新癸酸枯基酯、过氧二碳酸二正丙酯、过氧二碳酸二异丙酯、过氧二碳酸二仲丁酯、过氧新癸酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧二碳酸二(4-叔-丁基环己基)酯、过氧二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧新癸酸叔己酯、过氧新癸酸叔丁酯、过氧新庚酸叔丁酯、过氧新戊酸叔己酯、过氧新戊酸叔丁酯、过氧化二(3,5,5-三甲基己酰基)、过氧化二月桂酰、过氧-2-乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化二琥珀酸、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧)己烷、过氧-2-乙基己酸叔己酯、过氧化二(4-甲基苯甲酰基)、过氧-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二(3-甲基苯甲酰基)、过氧化苯甲酰基(3-甲基苯甲酰基)、过氧化二苯甲酰基、1,1-二(叔-丁基过氧)-2-甲基环己烷、1,1-二(叔-己基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔-己基过氧)环己烷、1,1-二(叔-丁基过氧)环己烷、2,2-二[4,4-二-(叔-丁基过氧)环己基]丙烷、过氧异丙基单碳酸叔己酯、过氧马来酸叔丁酯、过氧-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧月桂酸叔丁酯、过氧异丙基单碳酸叔丁酯、过氧-2-乙基己基单碳酸叔丁酯、过氧苯甲酸叔己酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧)己烷、过氧乙酸叔丁酯、2,2-二(叔-丁基过氧)丁烷、过氧苯甲酸叔丁酯、4,4-二-叔-丁基过氧戊酸正丁酯、二(2-叔-丁基过氧异丙基)苯、过氧化二枯基、过氧化二叔己基、2,5-二甲基-2,5-二(叔-丁基过氧)己烷、过氧化叔丁基枯基、过氧化二叔丁基、氢过氧化萜烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔-丁基过氧)己烷-3-炔、氢过氧化二异丙基苯、氢过氧化1,1,3,3-四甲基丁基、氢过氧化枯烯、氢过氧化叔丁基、过氧化2,4-二氯苯甲酰基、过氧化邻-氯苯甲酰基、过氧化对-氯苯甲酰基、三(叔-丁基过氧)三嗪、过氧新癸酸2,4,4-三甲基戊酯、过氧新癸酸α-枯基酯、过氧2-乙基己酸叔戊酯、过氧异丁酸叔丁酯、过氧六氢对苯二甲酸二叔丁酯、过氧三甲基己二酸二叔丁酯、过氧二碳酸二-3-甲氧基丁酯、过氧二碳酸二异丙酯、过氧异丙基碳酸叔丁酯、1,6-双(叔-丁基过氧羰氧基)己烷、二甘醇双(叔-丁基过氧碳酸酯)、过氧新癸酸叔己酯、化药阿克苏(株)制造的トリゴノックス36-C75、ラウロックス、パーカドックスL-W75、パーカドックスCH-50L、トリゴノックスTMBH、カヤクメンH、カヤブチルH-70、パーカドックスBC-FF、カヤヘキサAD、パーカドックス14、カヤブチルC、カヤブチルD、パーカドックス12-XL25、トリゴノックス22-N70(22-70E)、トリゴノックスD-T50、トリゴノックス423-C70、カヤエステルCND-C70、トリゴノックス23-C70、トリゴノックス257-C70、カヤエステルP-70、カヤエステルTMPO-70、トリゴノックス121、カヤエステルO、カヤエステルHTP-65W、カヤエステルAN、トリゴノックス42、トリゴノックスF-C50、カヤブチルB、カヤカルボンEH、カヤカルボンI-20、カヤカルボンBIC-75、トリゴノックス117、カヤレン6-70等。
再有,上述的固化剂可单独地使用,也可将2种以上组合使用。
就(B)成分的配合量而言,相对于(A)成分100质量份,为0.1~10质量份,优选为1~5质量份。如果配合量不到0.1质量份,则固化性变得不充分,如果超过10质量份,则大量地产生来自固化剂的排气,发生固化收缩,树脂变得比预想要硬,或者成为高弹性模量。
(3)(C)成分
为了降低组合物的粘度,改善对于基板等的涂布性和作业性而使用本发明的(C)成分即溶剂。
作为溶剂的具体例,可列举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;二噁烷、二氧戊环、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、双(2-甲氧基乙基)醚、1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷、双-2-(2-甲氧基乙氧基)乙基醚、甲基叔丁基醚等醚系溶剂;醋酸丁酯、醋酸异丁酯、醋酸戊酯、γ-戊内酯、株式会社大赛璐制造的セルトール系列的乙酸3-甲氧基丁酯(MBA)、乙二醇单丁基醚乙酸酯(BMGAC)、二甘醇单乙基醚乙酸酯(EDGAC)、二甘醇单丁基醚乙酸酯(BDGAC)、环己醇乙酸酯(CHXA)、二丙二醇二甲基醚(DMM)、二丙二醇甲基正丙基醚(DPMNP)、丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)、二丙二醇甲基醚乙酸酯(DPMA)、1,4-丁二醇二乙酸酯(1,4-BDDA)、1,3-丁二醇乙酸酯(1,3-BGDA)、1,6-己二醇二乙酸酯(1,6-HDDA)等酯系溶剂;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮等酰胺系溶剂等有机溶剂,它们可单独地使用,也可将两种以上组合使用。
(C)溶剂能够在不损害(A)成分的有机硅改性聚酰亚胺树脂的溶解性的范围使用,通常,相对于(A)成分,能够使用100~700质量份。
(4)(D)成分
作为本发明的(D)成分的抗氧化剂是为了改善得到的固化物的耐热性而添加的成分,能够从酚化合物系抗氧化剂、有机硫化合物系抗氧化剂、胺化合物系抗氧化剂、磷化合物系抗氧化剂等以往公知的抗氧化剂中适当地选择使用。
作为酚化合物系抗氧化剂的具体例,可列举出2,6-二-叔-丁基-4-甲基苯酚、3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷基酯、2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔-丁基苯酚)、3,9-双[2-[3-(3-叔-丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、4,4’-亚丁基双-(6-叔-丁基-3-甲基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔-丁基-3-甲基苯酚)、四[亚甲基-3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N’-六亚甲基双[3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苄基)苯、4,6-双(十二烷硫基甲基)-邻-甲酚、双(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苄基膦酸乙酯)钙、2,4-双[(辛硫基)甲基]-邻-甲酚、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2-叔-丁基-6-(3-叔-丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2-[1-(2-羟基-3,5-二-叔-戊基苯基)乙基]-4,6-二-叔-戊基苯基丙烯酸酯、2,2’-亚甲基双-(4-乙基-6-叔-丁基苯酚)、2,6-二-叔-丁基-4-乙基苯酚、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔-丁基苯基)丁烷、三甘醇-双[3-(3-叔-丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、异氰脲酸三(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苄基)酯、二乙基[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]膦酸酯、2,5,7,8-四甲基-2(4’,8’,12’-三甲基十三烷基)色满-6-醇、2,4-双-(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔-丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪等。
再有,在酚化合物系抗氧化剂中,也列举出了除了酚羟基以外、与以下的例示重复而在同一分子中含有至少一个以上磷原子、硫原子、胺中的任一个的化合物。
作为有机硫化合物系抗氧化剂的具体例,可列举出3,3’-硫代二丙酸二月桂酯、3,3’-硫代二丙酸二肉豆蔻酯、3,3’-硫代二丙酸二硬脂酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、3,3’-硫代二丙酸二(十三烷基)酯、2-巯基苯并咪唑、4,4’-硫代双(6-叔-丁基-3-甲基苯酚)、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、4,6-双(十二烷硫基甲基)-邻-甲酚、2,4-双[(辛硫基)甲基]-邻-甲酚、2,4-双-(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔-丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪等。
作为胺化合物系抗氧化剂的具体例,可列举出N,N’-二烯丙基对苯二胺、N,N’-二-仲-丁基对苯二胺、辛基化二苯基胺、2,4-双-(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔-丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪等。
作为磷化合物系抗氧化剂的具体例,可列举出亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三苯酯、双(3,5-二-叔-丁基-4-羟基苄基膦酸乙酯)钙、亚磷酸三(2,4-二-叔-丁基苯基)酯、二乙基[[3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]膦酸酯等。
另外,作为抗氧化剂,也能够使用各种市售品,作为这样的市售品,例如可列举出(株)ADEKA制造的ADEKASTAB AO-60、ADEKASTAB AO-50、ADEKASTAB AO-80、ADEKASTAB AO-330、ADEKASTAB LA-52、ADEKASTAB LA-57、ADEKASTAB LA-63P、ADEKASTAB LA-68、ADEKASTAB LA-72、ADEKASTAB LA-77Y、ADEKASTAB LA-77G、ADEKASTAB LA-81、ADEKASTABLA-82、ADEKASTAB LA-87、ADEKASTAB LA-402AF、ADEKASTAB LA-502XP、ADEKASTAB 2112;巴斯夫(BASF)日本(株)制造的IRGANOX 1010、IRGANOX 1010FF、IRGANOX 1035、IRGANOX1035FF、IRGANOX 1076、IRGANOX 1076FF、IRGANOX 1098、IRGANOX 1135、IRGANOX 1330、IRGANOX 1726、IRGANOX 1425WL、IRGANOX 1520L、IRGANOX 245、IRGANOX 245FF、IRGANOX259、IRGANOX 3114、IRGANOX 5057、IRGANOX 565、IRGAFOS 168;住友化学(株)制SumilizerGA-80、Sumilizer MDP-S、Sumilizer WX-R、Sumilizer WX-RC、Sumilizer TP-D;住化ケムテックス(株)制Sumilizer BBM-S等。
以上所示的各抗氧化剂可1种单独地使用,也可将2种以上组合使用。
就(D)成分的配合量而言,相对于100质量份的(A)成分,为0.01~1质量份,如果不到0.01质量份,则缺乏耐热性改善的效果,如果比1质量份多,则高温时的排气增多。
(5)(E)成分
(E)成分的疏水性气相法二氧化硅是为了防止液体流挂、防止涂布时的气泡的进入和不均、维持成型性、赋予触变性以及固化物的低弹性模量化等而添加的任意成分。
特别地,为了防止制备时的二氧化硅的沉降,有效率地发挥上述各效果,优选堆积密度不到1g/mL。
另外,气相法二氧化硅的平均一次粒径优选1~100nm。如果平均一次粒径为该范围内,则抑制含有有机硅改性聚酰亚胺的组合物的固化物的气相法二氧化硅引起的光散射,因此不会损害固化物的透明性。应予说明,该平均粒径能够采用使用了激光衍射法等分析手段的粒度分布计、作为体积基准的粒度分布中的中位径(d50)而求出。
进而,气相法二氧化硅的BET比表面积优选100~300m2/g。
(E)成分的疏水性气相法二氧化硅优选将卤化硅在氧-氢焰中水解而制作的干式二氧化硅。
疏水性气相法二氧化硅可使用市售品。作为市售品的具体例,可列举出用六甲基二硅氮烷表面处理过的疏水性干式二氧化硅(比表面积160m2/g、吸附碳量3.0质量%、堆积密度0.14mg/L、日本AEROSIL(株)制造、商品名:AEROSIL R8200)、用六甲基二硅氮烷表面处理过的疏水性干式二氧化硅(比表面积140m2/g、吸附碳量2.3质量%、堆积密度0.05g/mL、日本AEROSIL(株)制造、商品名:RX200)、表面处理过的疏水性干式气相法二氧化硅(比表面积190m2/g、堆积密度0.05g/mL、平均一次粒径15nm、(株)德山制造、商品名:REOLOSIL DM-10)、表面处理过的疏水性干式气相法二氧化硅(比表面积230m2/g、堆积密度0.05g/mL、平均一次粒径7nm、(株)德山制造、商品名:REOLOSIL DM-30)、表面处理过的疏水性干式气相法二氧化硅(比表面积230m2/g、堆积密度0.05g/mL、平均一次粒径7nm、(株)德山制造、商品名:REOLOSIL DM-30S)、表面处理过的疏水性干式气相法二氧化硅(比表面积230m2/g、堆积密度0.05g/mL、平均一次粒径7nm、(株)德山制造、商品名:REOLOSIL DM-30S)、商品名“REOLOSIL HM20S”((株)德山制造、平均一次粒径12nm)、商品名“REOLOSIL HM30S”((株)德山制造、平均一次粒径7nm)、商品名“REOLOSIL HM40S”((株)德山制造、平均一次粒径7nm)、商品名“REOLOSIL ZD30S”((株)德山制造、平均一次粒径7nm)等。
就配合(E)成分时的添加量而言,优选地,相对于(A)成分的100质量份,为3~50质量份,更优选为3~30质量份,进一步优选为3~20质量份。如果为这样的范围,则能够制成具有增稠性、触变性、流动性且作业性优异的组合物。
就本发明的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物而言,通过调整疏水性气相法二氧化硅的添加量,从而能够调整到与涂布方法相符的适合粘度。
例如,在采用分配器进行涂布的情形、使用浸渍的情形下,粘度优选500~10000mPa·s(25℃)左右,对于丝网印刷等而言,优选难以发生液体流挂的粘度10000~100000mPa·s(25℃)。
不过,由于根据涂布装置等,可使用的粘度不同,因此并不限定于上述的粘度。
本发明的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物例如能够通过将(A)有机硅改性聚酰亚胺树脂和(D)抗氧化剂用(C)溶剂溶解,制备有机硅改性聚酰亚胺树脂溶液后,向其中添加(B)固化剂、根据需要追加的(C)溶剂和(E)疏水性气相法二氧化硅,进行搅拌而制造。
这样得到的有机硅改性聚酰亚胺组合物可采用流延法等而形成膜。
作为本发明的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物的固化条件,并无特别限定,固化温度优选为40~200℃,更优选为50~150℃,固化时间优选为1~300分钟,更优选为10~240分钟。
本发明的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物如上所述,给予与各种金属框的粘接性良好、防湿性高、发挥低弹性、高耐热性的固化物,具体地,也有时得到具有如下优异的特性的固化物:(α)25℃下的储能模量为1~500MPa,(β)玻璃化转变温度(Tg)为60℃以上且不到200℃,(γ)40℃下的水蒸汽透过量为20g/m2·天以下。
给予这样的固化物的本发明的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物能够适合作为粘接剂、涂布剂利用。
该粘接剂、涂布剂能够在电子材料、光学材料和车载设备等中使用,特别地,能够适合在使用需要高可靠性的半导体器件的领域中使用。
实施例
以下列举出合成例、实施例和比较例对本发明更具体地说明,但本发明并不限定于这些实施例。
另外,本实施例中,就分子量测定而言,使用东曹株式会社制GPC装置HLC-8320GPC,使用四氢呋喃(THF)作为移动相,通过聚苯乙烯换算进行。在红外线吸收光谱(IR)测定中,使用了NICOLET6700(赛默飞世尔科技有限公司制造)。就储能模量测定而言,使用了Hitachi High-Tech Science Corporation制DMS7100。在玻璃化转变温度测定中,使用了Hitachi High-Tech Science Corporation制DMS7100,将tanδ成为了最大时的温度作为玻璃化转变温度。25℃下的粘度采用旋转粘度计测定。
应予说明,下述例中“份”表示质量份。
[1]有机硅改性聚酰亚胺树脂的合成
[合成例1]
在具备搅拌叶片、温度计和氮导入管的反应容器中装入2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐44.4g(0.1摩尔)、4,4’-(4,4’-异丙基二苯基-1,1’-二基二氧)二苯胺[2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷]12.3g(0.03摩尔)、邻苯二甲酸酐1.48g(0.01摩尔)和环己酮336g,在25℃下搅拌2小时后,在25℃下滴入下述式(i)所示的二氨基改性有机硅112.0g(0.07摩尔),滴入结束后,在25℃下进行了12小时搅拌。接下来,在反应容器中添加甲苯37g,在145℃下进行了共沸脱水。将得到的反应溶液滴入甲醇中,进行再沉淀,得到了硅氧烷量为66质量%的有机硅改性聚酰亚胺树脂。
采用GPC得到的树脂的重均分子量为27000。将该树脂的红外线吸光光谱示于图1。如图1中所示那样,在红外线吸光光谱中没有观测到基于未反应的聚酰胺酸的吸收,在1780cm-1和1720cm-1确认了酰亚胺基的吸收。
【化8】
(式中,括弧内的硅氧烷单元的排列顺序是不定的。)
[合成例2]
在具备搅拌叶片、温度计和氮导入管的反应容器中装入2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐44.4g(0.1摩尔)、4,4’-(4,4’-异丙基二苯基-1,1’-二基二氧)二苯胺20.5g(0.05摩尔)、邻苯二甲酸酐1.48g(0.01摩尔)和环己酮293g,在25℃下搅拌2小时后,在25℃下滴入上述式(i)所示的二氨基改性有机硅80.0g(0.05摩尔),滴入结束后,在25℃下进行了12小时搅拌。接下来,在反应容器中添加甲苯29g,在145℃下进行了共沸脱水。将得到的反应溶液滴入甲醇中,进行再沉淀,得到了硅氧烷量为55质量%的有机硅改性聚酰亚胺树脂。
采用GPC得到的该树脂的重均分子量为27000。另外,在该树脂的红外线吸光光谱中没有观测到基于未反应的聚酰胺酸的吸收,在1780cm-1和1720cm-1确认了酰亚胺基的吸收。
[合成例3]
在具备搅拌叶片、温度计和氮导入管的反应容器中装入2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐44.4g(0.1摩尔)、4,4’-(4,4’-异丙基二苯基-1,1’-二基二氧)二苯胺12.3g(0.03摩尔)、邻苯二甲酸酐1.48g(0.01摩尔)和环己酮559g,在25℃下搅拌2小时后,在25℃下滴入下述式(ii)所示的二氨基改性有机硅221.2g(0.07摩尔),滴入结束后,在25℃下进行了12小时搅拌。接下来,在反应容器中添加甲苯56g,在145℃下进行了共沸脱水。将得到的反应溶液滴入甲醇中,进行再沉淀,得到了硅氧烷量为79质量%的有机硅改性聚酰亚胺树脂。
采用GPC得到的该树脂的重均分子量为36000。另外,在该树脂的红外线吸光光谱中没有观测到基于未反应的聚酰胺酸的吸收,在1780cm-1和1720cm-1确认了酰亚胺基的吸收。
【化9】
(式中,括弧内的硅氧烷单元的排列顺序是不定的。)
[合成例4]
在具备搅拌叶片、温度计和氮导入管的反应容器中装入2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐44.4g(0.1摩尔)、4,4’-(4,4’-异丙基二苯基-1,1’-二基二氧)二苯胺12.3g(0.03摩尔)、邻苯二甲酸酐1.48g(0.01摩尔)和环己酮334g,在25℃下搅拌2小时后,在25℃下滴入下述式(iii)所示的二氨基改性有机硅109.2g(0.07摩尔),滴入结束后,在25℃下进行了12小时搅拌。接下来,在反应容器中添加甲苯33g,在145℃下进行了共沸脱水。将得到的反应溶液滴入甲醇中,进行再沉淀,得到了硅氧烷量为65质量%的有机硅改性聚酰亚胺树脂。
采用GPC得到的该树脂的重均分子量为21000。在该树脂的红外线吸光光谱中没有观测到基于未反应的聚酰胺酸的吸收,在1780cm-1和1720cm-1确认了酰亚胺基的吸收。
【化10】
(式中,括弧内的硅氧烷单元的排列顺序是不定的。)
[合成例5]
在具备搅拌叶片、温度计和氮导入管的反应容器中装入2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐44.4g(0.1摩尔)、4,4’-(4,4’-异丙基二苯基-1,1’-二基二氧)二苯胺12.3g(0.03摩尔)、邻苯二甲酸酐1.48g(0.01摩尔)和环己酮231g,在25℃下搅拌2小时后,在25℃下滴入下述式(iv)所示的二氨基改性有机硅57.4g(0.07摩尔),滴入结束后,在25℃下进行了12小时搅拌。接下来,在反应容器中添加甲苯23g,在145℃下进行了共沸脱水。将得到的反应溶液滴入甲醇中,进行再沉淀,得到了硅氧烷量为50质量%的有机硅改性聚酰亚胺树脂。
采用GPC得到的该树脂的重均分子量为24000。在该树脂的红外线吸光光谱中没有观测到基于未反应的聚酰胺酸的吸收,在1780cm-1和1720cm-1确认了酰亚胺基的吸收。
【化11】
[2]有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物和固化物的制造
[实施例1]
相对于合成例1中得到的有机硅改性聚酰亚胺树脂100份,加入丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)236份,搅拌并溶解,得到了溶解物。在该溶解物中添加カヤレン6-70(化药阿克苏(株)制造)1份,进行混合搅拌,得到了有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物。该组合物的25℃的粘度为200mPa·s。
将得到的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物在玻璃板(松浪硝子工业(株)制造)上涂布以使厚度成为0.23mm,按50℃30分钟、100℃60分钟和150℃120分钟的顺序加热,得到了固化物。
[实施例2~7、比较例1,2]
除了变为表1和2中所示的组成以外,与实施例1同样地得到了有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物和固化物。
不过,关于固化条件,在实施例5中采用了25℃30分钟、50℃30分钟和150℃60分钟,在实施例6中采用了50℃30分钟、80℃30分钟和150℃60分钟,在实施例7中采用了50℃30分钟、100℃30分钟和150℃120分钟。
将上述各实施例和比较例的组成和组合物的25℃下的粘度示于表1、2中。应予说明,表中的各成分的简称等如下所述。
·カヤレン6-70:化药阿克苏(株)制1,6-双(叔-丁基-过氧羰氧基)己烷
·ADEKASTAB LA-77Y(LA-77Y):(株)ADEKA制造
·REOLOSIL DM-30S(DM-30S):(株)德山制疏水性干式气相法二氧化硅
·丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)
【表1】
【表2】
对于上述各实施例和比较例中制备的组合物的固化物,采用下述方法测定、评价了密合性、储能模量。将它们的结果与玻璃化转变温度一起示于表3中。
(1)密合性
将各实施例和比较例的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物在无氧铜板(标准试样公司制造)上涂布以使厚度成为80μm,按50℃30分钟、100℃30分钟、150℃60分钟的顺序使其热固化,得到了固化被膜。
采用棋盘格剥离试验(JIS K5400)的方法对该被膜的密合性进行评价,将100个网格中残存的网格的数X用(X/100)表示。
(2)储能模量
将各实施例和比较例的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物在施以氟系涂料的铁板上涂布,按50℃30分钟、100℃30分钟、150℃60分钟的顺序使其热固化,制作厚0.3mm的片材。对于该片材,使用Hitachi High-Tech Science Corporation制DMS7100,测定了储能模量。
【表3】
另外,对于上述实施例1、5和比较例1中制备的组合物的固化物,采用下述方法测定了基片剪切强度。
(3)基片剪切强度测定1
将实施例1、5和比较例1中得到的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物分别在无氧铜板(标准试样公司制造)上涂布3μL,在其上放置1mm见方的硅芯片。使其在50℃30分钟、100℃60分钟和150℃120分钟的条件下固化,冷却到25℃,将产物作为测定用试验片。
对于得到的试验片,使用万能型粘接试验仪(デイジ株式会社制造、4000系列)在水平方向上推压硅芯片,测定了将芯片剥离时的剪切强度。
将刚制作试验片后测定的初期基片剪切强度和在175℃下静置了500小时和1000小时后测定的基片剪切强度的评价结果示于表4中。再有,各进行7次测定,记载了除最大值和最小值以外的5点的平均值。
【表4】
进而,对于上述实施例1、5中制备的组合物的固化物,采用下述方法测定了基片剪切强度。
(4)基片剪切强度测定2
将实施例1和实施例5中得到的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物分别在无氧铜板(标准试样公司制造)上涂布3μL,在其上放置1mm见方的硅芯片。使其按50℃30分钟、100℃60分钟和150℃120分钟的顺序热固化,冷却到25℃,将产物作为测定用试验片。对于得到的试验片,使用万能型粘接试验仪(デイジ株式会社制造、4000系列)在水平方向上推压硅芯片,测定了将芯片剥离时的剪切强度。
对刚制作试验片后测定的初期基片剪切强度和使用エスペック(株)制造的小型冷热冲击装置TSE-12-A进行了500个循环和1000个循环以-50℃下30分钟、175℃下30分钟作为1个循环的热冲击试验后测定的基片剪切强度进行了评价。将结果示于表5中。再有,各进行7次测定,记载了除最大值和最小值以外的5点的平均值。
【表5】
实施例1 | 实施例5 | |
初期(MPa) | 16.3 | 16.8 |
500个循环后(MPa) | 20.5 | 19.4 |
1000个循环后(MPa) | 19.3 | 22.7 |
另外,对于上述实施例1、5中制备的组合物的固化物,采用下述方法测定了水蒸汽透过性。
(5)水蒸汽透过性
将实施例1和实施例5中得到的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物涂布到施以氟系涂料的铁板上,按照50℃30分钟、100℃60分钟、150℃120分钟的顺序使其热固化,制作了厚1mm的片材。对于该片材,使用L80-5000型水蒸汽透过量仪(Systech Instruments公司制造),在40℃(JIS K7129A)的条件下测定了水蒸汽透过量。将结果示于表6中。
【表6】
如表3中所示那样,可知由各实施例中得到的组合物制作的固化物对于铜板的密合性优异。
另外,如表4~6中所示那样,可知由实施例1、5的组合物制作的固化物的基片剪切强度的劣化小,水蒸汽透过量低。
Claims (11)
1.有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其特征在于,包含:
(A)由下述式(1)表示的有机硅改性聚酰亚胺树脂:100质量份,
Ee-Ff-Gg(1)
式(1)中,E、F和G为无规地结合的重复单元,E为式(2)所示的来自二氨基改性有机硅的2价基团,F为式(3)所示的来自四羧酸二酐的2价基团,G为来自二胺的2价基团,其中,为f+e+g=100摩尔%,f/(e+g)的摩尔比为0.9~1.1,将所述e与g之和设为100时,所述e为30~90,
【化1】
式(2)中,RA相互独立地表示取代或未取代的碳原子数1~10的2价烃基,R1和R2相互独立地表示取代或未取代的碳原子数1~10的烷基,R3和R4相互独立地表示碳原子数1~10的1价脂肪族烃基,R3和R4中的至少一者具有脂肪族不饱和键,R5和R6相互独立地表示取代或未取代的、碳原子数1~10的烷基、碳原子数6~10的芳基、或碳原子数7~16的芳烷基,m为10~20、n为10~20、o为0~20、满足m+n+o=20~60的整数,应予说明,带有m、n、o的括弧内的硅氧烷单元的排列可以是无规、交替或嵌段中的任一种,
-Im-X-Im-(3)
式(3)中,Im表示在端部含有环状酰亚胺结构的环状的基团,X表示单键、或者选自-S-、-SO-、-C(=O)-、-NRN-、-CRB 2-、-RAr h-、-RAr h-(ORAr)i-、碳原子数1~12的直链状或分支状亚烷基、碳原子数5~12的亚环烷基和碳原子数7~12的亚芳基亚烷基中的2价基团,其中RN表示碳原子数1~12的1价烃基,RB相互独立地表示可含有卤素原子的碳原子数1~12的1价烃基,RAr表示碳原子数6~12的2价的亚芳基,h表示1~6的整数,h为2以上时,RAr可彼此相同也可不同,i表示1~5的整数,
(B)固化剂:0.1~10质量份,
(C)溶剂:100~700质量份,和
(D)ADEKASTAB LA-77Y:0.01~1质量份。
2.根据权利要求1所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,所述Im选自下述的基团:
【化2】
式中,带有波纹线的线表示键合端,与氮原子结合的键合端与E或G结合,另一键合端与X结合。
3.根据权利要求1或2所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,在由所述G表示的来自二胺的2价基团中,二胺选自四亚甲基二胺、1,4-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基醚、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷。
4.根据权利要求1或2所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,所述(A)成分的由式(1)表示的有机硅改性聚酰亚胺树脂的重均分子量为10000~100000。
5.根据权利要求1或2所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,(B)成分的固化剂为热分解性自由基引发剂。
6.根据权利要求1或2所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,相对于(A)成分100质量份,还包含3~50质量份的(E)堆积密度不到1g/mL、平均一次粒径为1~100nm并且BET比表面积为100~300m2/g的疏水性气相法二氧化硅。
7.根据权利要求1或2所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物,其中,25℃下的粘度为100~100,000mPa·s,并且具有触变性。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物的固化物。
9.根据权利要求8所述的固化物,其中,(α)25℃下的储能模量为1~500MPa,(β)玻璃化转变温度(Tg)为60℃以上且不到200℃,并且(γ)40℃下的水蒸气透过量为20g/m2·天以下。
10.粘接剂,其包含根据权利要求1~7中任一项所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物。
11.涂布剂,其包含根据权利要求1~7中任一项所述的有机硅改性聚酰亚胺树脂组合物。
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