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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen funktionalisierten Polyphenylenether, der als Harzmaterial
zur Verwendung in elektrischen Produkten und Elektronikprodukten,
Kraftfahrzeugen, anderen, verschiedenen Industrieprodukten und Verpackungsmaterialien
und als Harzregler davon brauchbar ist.
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Polyphenylenether weisen eine hervorragende
Verarbeitbarkeit und Produktivität
auf. Sie können
mit einer effizienten Produktivität durch Formtechniken wie Schmelzspritzgießen und
das Schmelzextrudieren zu Produkten oder Teilen mit gewünschter
Form geformt werden. Daher werden sie als Materialien für Produkte und
Teile in den Gebieten der Elektrik und der Elektronik und anderen,
verschiedenen industriellen Gebieten und in den Gebieten der Lebensmittel
und Verpackungen weithin eingesetzt.
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In jüngster Zeit haben sich aufgrund
der Diversifizierung von Produkten und Teilen, insbesondere auf den
Gebieten der Elektrik und der Elektronik, dem Gebiet der Kraftfahrzeuge
und anderen verschiedenen industriellen Gebieten auch sehr unterschiedliche
Anforderungen an die Harzmaterialien ergeben.
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Zur Erfüllung dieser Anforderungen
haben die Kombination verschiedener Materialtypen und die Anwendung
der Polymerlegierungstechnologie, die verschiedene existierende
hochpolymere Stoffe miteinander kombiniert, zur Entwicklung von
Harzmaterialien geführt,
die Materialeigenschaften haben, welche existierende Materialien
nicht besitzen.
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Reguläre Polyphenylenether haben
zwar eine hervorragende Wärmebeständigkeit
und hervorragende mechanische Eigenschaften, aber sie weisen eine
schlechte Verträglichkeit
mit anderen Materialien auf, und die Auswahl an Partner-Materialien,
die zur Kombination mit ihnen geeignet sind, ist begrenzt. Insbesondere weisen
Polyphenylenether eine sehr schlechte Verträglichkeit mit hochpolaren Materialien
wie Polyamid auf, und zur Kombination mit solchen Harzen werden
funktionalisierte Polyphenylenether benötigt.
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Von den funktionalisierten Polyphenylenethern
ist ein Polyphenylenether mit einer Epoxygruppe besonders bevorzugt.
Dies ist so, weil die Epoxygruppe hochgradig reaktionsfähig ist
und leicht mit verschiedenen funktionellen Gruppen wie Amino-, Carboxyl-
und phenolischen Hydroxygruppen reagiert, und daher sind sehr viele
Typen verschiedener Polymerer verfügbar, die damit kombiniert
werden können.
Was epoxidierte Polyphenylenether angeht, offenbaren WO 87/07281,
WO 00/52074, JP 7-5818 B und JP 3-6185 B Verfahren zur Umsetzung
von Polyphenylenethern mit Olefinverbindungen mit niedriger Molmasse,
die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung oder -Dreifachbindung
zusammen mit einer Epoxygruppe enthalten, z.B. Glycidylmethacrylat
und Glycidylacrylat. Da die Epoxygruppe der Olefinverbindung mit
niedriger Molmasse bei diesen Verfahren jedoch direkt mit der phenolischen
Hydroxylgruppe des Polyphenylenethers reagiert, ist die Anzahl der
Epoxygruppen, die effizient in die Hochpolymerkette eingeführt werden
können,
klein, und der so hergestellte epoxidierte Polyphenylenether weist
eine schlechte Reaktivität
auf, wenn er mit einer anderen Polymerart vermischt wird. Daher
sind die Materialeigenschaften eines solchen Blends von denjenigen
eines einfachen Blends aus Polyphenylenether mit einer anderen Polymerart
nicht sehr verschieden.
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JP 5-279568 A offenbart ein Verfahren
zum Erhalt eines epoxidierten Polyphenylenethers durch die Umsetzung
einer Verbindung mit einer oder zwei Epoxygruppen im Molekül mit einem
Polyphenylenether. Weil die Reaktion jedoch in einem Lösungsmittel
durchgeführt
wird, in dem entweder der Polyphenylenether löslich ist, oder unter Auflösung des
Polyphenylenethers in der Epoxyverbindung erfolgt, erzeugt dieses
Verfahren infolge der Reaktion der Epoxygruppen untereinander einen
vernetzten Polyphenylenether oder ein geliertes Produkt, das in
dem Lösungsmittel
unlöslich
ist, und somit wird es schwierig, bei einem Verfahren zur Herstellung
von Platinen ein Substratmaterial wie eine Glasfaser damit zu imprägnieren.
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JP 5-214129 A offenbart ein Verfahren
zum Vermischen eines Polyphenylenoxids mit einer flüssigen Epoxysubstanz
ohne irgendein Lösungsmittel.
Bei diesem Verfahren bildet das Blend aus dem Polyphenylenether
und dem flüssigen
Epoxymaterial jedoch eine Paste und erzeugt somit einen vernetzten
Polyphenylenether oder ein geliertes, in einem Lösungsmittel unlösliches
Produkt, wodurch bei dem Verfahren zur Herstellung von bedruckten
Substraten die Imprägnierung
eines Substratmaterials wie einer Glasfaser erschwert wird.
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Polyphenylenether-Harze sind aufgrund
ihrer Beständigkeit
gegenüber
hohen Temperaturen und ihrer niedrigen Dielektrizitätskonstante
geeignete Materialien für
bedruckte Substrate und isolierende Dichtmittel für Elektrik- und Elektronikgeräte. Andererseits
haben sie den Nachteil, dass sie eine geringe Lösungsmittelbeständigkeit
gegenüber
halogenierten Lösungsmitteln
wie Trichlorethylen und aromatischen Lösungsmitteln wie Toluol besitzen.
Somit muss bei der Anwendung als Materialien für die Elektronik ihre Lösungsmittelbeständigkeit
durch Vernetzung und Härtung
der Polyphenylenether verbessert werden, ohne die Eigenschaft einer niedrigen
Dielektrizität
und die hohe Wärmebeständigkeit
zu beeinträchtigen.
Als herkömmliche Methoden
zur Vernetzung und Härtung
von Polyphenylenethern sind Verfahren der Zugabe eines Überschusses
eines warmhärtenden
Harzes wie eines Epoxyharzes oder einer vernetzenden Verbindung
wie Triallylisocyanurat verwendet worden, wobei die Eigenschaft
einer niedrigen Dielektrizität
und eine hohe Wärmebeständigkeit,
die Polyphenylenethern zu eigen ist, mit diesen Verfahren nicht
erreicht werden kann. Zum Beispiel sind Polyphenylenether/Polyepoxid-Zusammensetzungen
in JP 6-206984 A, JP 6-17457 B und JP 11-302529 A offenbart. Weil bei
diesen Verfahren die Vernetzung und die Härtung durch die Zugabe eines Überschusses
von Polyepoxid zu Polyphenylenether bewirkt werden, können die
Eigenschaft der niedrigen Dielektrizität und die hohe Wärmebeständigkeit,
die Polyphenylenethern zu eigen sind, nicht erreicht werden. JP
11-236430 A offenbart eine aus Polyphenylenether/einer bromierten
Epoxyverbindung/einer Allylverbindung bestehende Zusammensetzung,
wobei hier jedoch das Problem besteht, dass die Eigenschaft der
niedrigen Dielektrizität,
die Polyphenylenether zu eigen ist, aufgrund des großen Anteils
der Epoxyverbindung und der Allylverbindung in der Zusammensetzung
verschlechtert ist.
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Die Erfindung betrifft einen funktionalisierten
Polyphenylenether, der, wenn er mit anderen Harzen vermischt wird,
Polymerlegierungen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften
ergibt und auch gehärtete Produkte
ergibt, die die Eigenschaft der niedrigen Dielektrizität und die
hohe Wärmebeständigkeit,
die Polyphenylenethern zu eigen ist, kaum verschlechtert.
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Als Ergebnis der umfassenden Untersuchungen
von funktionalisierten Polyphenylenethern haben die Erfinder der
vorliegenden Erfindung gefunden, dass ein funktionalisierter Polyphenylenether
mit einer speziellen Menge der durch die Formel (1) unten dargestellten
Struktur leicht mit einer anderen Polymerart vermischbar, wodurch
ein Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erhalten
wird, und dennoch ein gehärtetes
Produkt mit einer hervorragenden Wärmebeständigkeit sowie einer hervorragenden
Dielektrizitätseigenschaft
erhalten wird. Weiterhin haben die Erfinder gefunden, dass ein funktionalisierter
Polyphenylenether mit einer speziellen Menge der durch die Formel
(1) unten dargestellten Struktur erhalten wird, ohne dass eine Vernetzung
des Polyphenylenethers bewirkt wird, wenn ein fester Polyphenylenether
mit einer Epoxyverbindung mit mehreren funktionellen Gruppen in
fester Phase umgesetzt wird. Diese Befunde haben die Erfinder zu
der vorliegenden Erfindung geführt.
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- wobei n eine ganze Zahl von 9 oder mehr ist, R1 ein organischer
Substituent mit einer Epoxygruppe ist und R2 ein Wasserstoffatom
oder ein organischer Substituent mit einer Epoxygruppe ist.
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Die Erfindung betrifft nämlich einen
funktionalisierten Polyphenylenether, der durchschnittlich nicht
weniger als 0,1 Einheiten einer unten durch die Formel (1):
dargestellten Struktur pro
Molekülkette
aufweist, wobei n eine ganze Zahl von 9 oder mehr ist, R1 ein organischer
Substituent mit einer Epoxygruppe ist und R2 ein Wasserstoffatom
oder ein organischer Substituent mit einer Epoxygruppe ist.
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1 ist
ein Protonen-NMR-Spektrum des in Beispiel 1 erhaltenen Polyphenylenethers.
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2 ist
ein Protonen-NMR-Spektrum des in Beispiel 19 erhaltenen Polyphenylenethers.
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3 ist
ein Protonen-NMR-Spektrum des in Beispiel 24 erhaltenen Polyphenylenethers.
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Bester Modus
zur Durchführung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird unten
ausführlich
beschrieben.
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Der in der vorliegenden Erfindung
verwendete Polyphenylenether ist ein Polymer oder Copolymer, das aus
einer Repetiereinheit der folgenden Formel:
besteht, wobei n eine natürliche Zahl
ist.
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R1, R2, R3 und R4 sind jeweils ein Wasserstoffatom, eine
Alkylgruppe oder eine Alkylgruppe mit einer Aminogruppe. Von diesen
sind diejenigen Verbindungen bevorzugt, in denen R1 und
R2 jeweils ein Wasserstoffatom sind und
R3 und R4 jeweils
eine Methylgruppe sind.
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Spezielle Beispiele für die in
der Erfindung zu verwendenden Polyphenylenether-Polymere umfassen Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether),
Poly(2-methyl-6-phenyl-1,4-phenylenether),
Poly(2-methyl-6-phenyl-1,4-phenylenether), Poly(2,6-dichlor-1,4-phenylenether)
und dergleichen.
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Spezielle Beispiele für die für die in
der Erfindung zu verwendenden Polyphenylenether-Copolymere umfassen
Polyphenylenether-Copolymere wie Copolymere von 2,6-Dimethylphenol
und anderen Phenolen, z.B. 2,3,6-Trimethylphenol
und 2-Methyl-6-methylbutylphenol.
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Von diesen werden vorzugsweise Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether)
und ein Copolymer von 2,6-Dimethylphenol und 2,3,6-Trimethylphenol
und am meisten bevorzugt Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) verwendet.
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Der in der Erfindung zu verwendende
Polyphenylenether hat ein Massenmittel der Molmasse im Bereich von
vorzugsweise 1000 bis 80 000, mehr bevorzugt 1000 bis 50 000, besonders
bevorzugt 1000 bis weniger als 10 000. Während der epoxidierte Polyphenylenether
mit einem Massenmittel der Molmasse von mehr als 80 000 eine schlechte
Verarbeitbarkeit und Fähigkeit
zur Vernetzung/Härtung
aufweist, liefert der epoxidierte Polyphenylenether mit einem Massenmittel
der Molmasse von weniger als 1000 keinen gehärteten Polyphenylenether mit
einer guten Wärmebeständigkeit
und Dielektrizitätseigenschaft.
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Als Polyphenylenether zur Verwendung
in der Erfindung ist auch ein Polyphenylenether mit einer breiten
Molmassenverteilung dahingehend brauchbar, dass er sowohl die hervorragende
Verarbeitbarkeit eines Polyphenylenethers mit niedriger Molmasse
als auch die hervorragende Wärmebeständigkeit
und die hervorragenden mechanischen Eigenschaften eines Polyphenylenethers
mit hoher Molmasse aufweist.
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In dieser Erfindung wird das Massenmittel
der Molmasse aufgrund einer GPC(Gelpermeationschromatographie-)Messung
berechnet, wobei Chloroform als Lösungsmittel eingesetzt wird
und die graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Molmasse
des Polystyrols und dem Elutionsvolumen zuvor angefertigt wurde.
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Es ist bevorzugt, dass der Polyphenylenether
zur Verwendung in der Erfindung im festen Zustand vorliegt, und
zwar deshalb, weil Polyphenylenether in Lösung oder im Schmelzzustand
oder pastösen
Zustand vernetzt werden und Gele bilden kann. Beispiele für den im
Festzustand vorliegenden Polyphenylenether umfassen Pellets, Körner und
Pulver, wobei Pulver bevorzugt werden.
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Ein Pulver von Polyphenylenether
ist zum Beispiel durch das Auflösen
eines Polyphenylenethers in einem guten Lösungsmittel wie Toluol und
Xylol und die anschließende
Zugabe eines schlechten Lösungsmittels
wie Methanol zur Lösung
erhältlich.
Die Teilchengröße des durch
dieses Verfahren erhaltenen Pulvers ist mit Hinsicht auf eine leichte
Handhabbarkeit nicht besonders eingeschränkt, liegt aber vorzugsweise
im Bereich von 1 μm
bis 1 mm.
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Als Pulver des Polyphenylenethers
zur Verwendung in der Erfindung können diejenigen mit einem Schmelzpunkt
ebenfalls verwendet werden.
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Der Schmelzpunkt des Polyphenylenethers
ist als die obere Spitzentemperatur des Peaks definiert, der in
einem Temperatur-Wärmefluss-Diagramm
beobachtet wird, das bei der Messung mittels eines Differentialscanning-Kalorimeters (DSC)
erhalten wird, wenn die Temperatur mit 20°C/min erhöht wird. Wenn mehrere obere
Spitzentemperaturen beobachtet werden, ist der Schmelzpunkt des
Polyphenylenethers als die höchste davon
definiert.
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Die in der Endung verwendete polyfunktionelle
Epoxyverbindung ist nicht besonders eingeschränkt, sofern sie zwei oder mehr
Epoxygruppen im Molekül
enthält.
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Der Zustand der Epoxyverbindung ist
nicht besonders eingeschränkt,
sie liegt jedoch bei derjenigen Temperatur vor, bei der die Verbindung
mit dem unten erwähnten
Polyphenylenether umgesetzt wird, vorzugsweise als Gas oder eine
Flüssigkeit.
Die Epoxyverbindung kann auch in einem schlechten Lösungsmittel
für den
Polyphenylenether gelöst
und dann mit dem letzteren vermischt und umgesetzt werden.
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Spezielle Beispiele für die polyfunktionelle
Epoxyverbindung zur Verwendung in der Endung umfassen 1,3-Butadiendiepoxid,
1,2,5,6-Diepoxycyclooctan, 1,2,7,8-Diepoxyoctan, Vinylcyclohexendioxid,
Diglycidylether und eine Gruppe von Verbindungen, die allgemein
als Epoxyharze bezeichnet wird.
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Spezielle Beispiele für die Epoxyharze
umfassen Butandioldiglycidylether, Neopentylglycoldiglycidylether,
Trimethylolpropantriglycidylether, Glycerintriglycidylether, Triglycidylisocyanurat,
1,3-Diglycidylhydantolein, Epoxyharze vom Bisphenol-A-Typ, Ethylenglycoldiglycidylether,
Diglycidylanilin und dergleichen, wobei aber eine Verbindung bevorzugt
ist, die durch die folgende Formel (A):
veranschaulicht
wird, wobei m eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, und R5 und R6 jeweils
ein organischer Substituent sind.
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Insbesondere wird vorzugsweise ein
Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ verwendet, das durch die folgende
Formel (5):
veranschaulicht
wird, wobei m eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, oder ein Ethylenglycoldiglycidylether,
der durch die folgende Formel (6):
veranschaulicht
wird.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung enthält
vorzugsweise einen Mittelwert von nicht weniger als 0,1 Einheiten
einer Struktur, die durch die folgende Formel (1):
pro Molekülkette veranschaulicht wird,
wobei n eine ganze Zahl von 9 oder mehr ist, R1 ein organischer
Substituent mit einer Epoxygruppe ist und R2 ein Wasserstoffatom
oder ein organischer Substituent mit einer Epoxygruppe ist.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung hat vorzugsweise einen Mittelwert von nicht weniger
als 1,0 Einheiten der durch die Formel (1) dargestellten Struktur
pro Molekülkette.
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Es ist für den funktionalisierten Polyphenylenether
der Erfindung bevorzugt, dass R2 in Formel (1) ein Wasserstoffatom
ist. In dem Fall, in dem die Verbindung sowohl eine Epoxygruppe
als auch eine Hydroxylgruppe aufweist, können die verschiedenen Typen
reaktiver Polymerer sowohl eines mit einer gegenüber der Epoxygruppe reaktiven
funktionellen Gruppe als auch eines mit einer gegenüber der
aliphatischen Hydroxylgruppe reaktiven funktionellen Gruppe sein.
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Beispiele für den Polyphenylenether mit
nur einer Epoxygruppe umfassen die Reaktionsprodukte von Polyphenylenether
mit Epichlorhydrin.
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In der durch die obige Formel (1)
dargestellten Struktur der Erfindung ist R1 noch mehr bevorzugt
die folgende Formel (2):
wobei
m eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist und R3 und R4 jeweils ein organischer
Substituent sind, und ist noch mehr bevorzugt die folgende Formel
(2a):
wobei
m eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, oder die folgende Formel (2b):
wobei
m eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Reaktion
des Polyphenylenethers mit der polyfunktionellen Epoxyverbindung
ist die Menge der zugegebenen polyfunktionellen Epoxyverbindung
nicht besonders eingeschränkt,
beträgt
aber vorzugsweise 1 bis 100 Gew.-Teile, mehr bevorzugt 5 bis 70
Gew.-Teile, besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.-Teile, bezogen auf
100 Gew.-Teile des Polyphenylenethers. Die Verwendung von weniger
als 1 Gew.-Teil der polyfunktionellen Epoxyverbindung führt zu einem
niedrigen Reaktionsrate, wohingegen die Verwendung von mehr als
100 Gew.-Teilen davon das Schmelzen des Polyphenylenethers während der
Reaktion bewirken kann.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Endung hat ein Massenmittel der Molmasse im Bereich von vorzugsweise
1000 bis 80 000, mehr bevorzugt von 1000 bis 50 000, besonders bevorzugt
von 1000 bis weniger als 10 000.
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Wenn das Massenmittel der Molmasse
kleiner als 1000 ist, werden die mechanischen Eigenschaften, die
Wärmebeständigkeit
und die Dielektrizitätseigenschaften,
die dem Polyphenylenether eigen sind, nicht ausgebildet, und wenn
das Massenmittel der Molmasse 80 000 übersteigt, nehmen die Verarbeitbarkeit
und die Fähigkeit
zur Vernetzung/Härtung
ab.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung kann eine Mischung eines solchen mit einem Massenmittel
der Molmasse von weniger als 10 000 und eines solchen mit einem
Massenmittel der Molmasse von 10 000 oder mehr verwendet werden.
Obwohl eine Komponente mit niedriger Molmasse mit einem Massenmittel
der Molmasse von weniger als 10 000 eine hervorragende Verarbeitbarkeit
hat, sind ihre Wärmebeständigkeit
und ihre mechanische Eigenschaften wie die Schlagzähigkeit
schlecht. Andererseits weist eine Komponente mit hoher Molmasse
mit einem Massenmittel der Molmasse von 10 000 oder mehr eine hervorragende
Wärmebeständigkeit
und hervorragende mechanische Eigenschaften wie die Schlagzähigkeit,
aber eine schlechte Verarbeitbarkeit auf. Durch das Mischen der
beiden Komponenten, d.h. der Komponenten mit niedriger und mit hoher
Molmasse, wird ein Material mit einer guten Ausgewogenheit der Wärmebeständigkeit und
der mechanischen Eigenschaften wie der Schlagfestigkeit und der
Verarbeitbarkeit erhalten. Durch die Änderung der Mischungsanteile
der beiden Komponenten können
darüber
hinaus Materialeigenschaften leicht geregelt werden.
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In der Erfindung beträgt der Chlorgehalt
des funktionalisierten Polyphenylenethers vorzugsweise 100 ppm oder
weniger, mehr bevorzugt 50 ppm oder weniger, besonders bevorzugt
10 ppm oder weniger. Wenn der Chlorgehalt 100 ppm übersteigt,
kann in den Isolierschichten von bedruckten Substraten eine Ionenmigration
erfolgen, was zu einer Verschlechterung der Isolation führen kann.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung kann entweder als Pulver- oder Pellet vorliegen, wobei
ein Pulver jedoch bevorzugt ist. Die Teilchengröße des Pulvers ist nicht besonders
eingeschränkt.
Es ist jedoch bevorzugt, dass die Teilchengröße wegen der einfachen Handhabbarkeit
1 μm bis
1 mm, vorzugsweise 50 μm
bis 800 μm,
noch mehr bevorzugt 100 μm
bis 500 μm
beträgt.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung kann eine nicht umgesetzte Epoxyverbindung enthalten.
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Die erfindungsgemäße Umsetzung des Polyphenylenethers
mit der polyfunktionellen Epoxyverbindung wird vorzugsweise in der
Festphase durchgeführt,
wobei der Polyphenylenether in einem festen Zustand gehalten wird.
In dem Fall, in dem der Polyphenylenether in einem gelösten, geschmolzenen
oder pastenförmigen
Zustand vorliegt, kann während
der Reaktion eine Vernetzung oder Gelierung erfolgen.
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In der Erfindung ist die Reaktionsgeschwindigkeit
umso höher,
je höher
die Temperatur während
der Reaktion zwischen dem Polyphenylenether und der polyfunktionellen
Epoxyverbindung ist. Wenn die Temperatur jedoch 200°C übersteigt,
kann der Polyphenylenether schmelzen, vernetzen oder gelieren, und
der Farbton des Produkts kann schlecht werden. Der Temperaturbereich
beträgt
vorzugsweise –70
bis 200°C,
mehr bevorzugt 25 bis 95°C.
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Als Katalysator für die Reaktion zwischen dem
Polyphenylenether und der polyfunktionellen Epoxyverbindung kann
eine organische oder anorganische basische Verbindung verwendet
werden, und eine Aminverbindung ist wünschenswert.
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Insbesondere umfassen Beispiele dafür Trimethylamin,
Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, n-Butyldimethylamin,
Tri-n-octylamin, 2-Ethylhexylamin, Tetramethylethylendiamin und
N-Methylimidazol. Von diesen sind Trimethylamin, Triethylamin, Tripropylamin,
Tributylamin und Butyldimethylamin bevorzugt.
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Als basische Verbindungen, die von
den obigen verschieden sind, können
Butyllithium, Natriummethylat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und
dergleichen erwähnt
werden, wobei manchmal aber Nebenreaktion wie die Ringöffnung der
Epoxygruppe und eine Polymerisation der Epoxyverbindung erfolgen
können.
In diesem Fall nimmt die Zahl der in den Polyphenylenether eingeführten Epoxygruppen
ab.
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Die Zugabemenge der basischen Verbindung
zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Reaktion des Polyphenylenethers
und der polyfunktionellen Epoxyverbindung ist nicht besonders eingeschränkt, liegt aber
im Bereich von vorzugsweise 0,01 bis 50 Gew.-Teilen, mehr bevorzugt
von 0,05 bis 10 Gew.-Teilen und besonders bevorzugt von 0,1 bis
5 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Polyphenylenethers.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung kann in einer Zusammensetzung mit einem anderen thermoplastischen
Harz oder härtbaren
Harz verwendet werden.
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Beispiele für das thermoplastische Harz
umfassen Homopolymere von Vinylverbindungen wie Ethylen, Propylen,
Butadien, Isopren, Styrol, Methacrylsäure, Acrylsäure, Methacrylatester, Acrylatester,
Vinylchlorid, Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid und Vinylacetat,
Copolymere von zwei oder mehr Vinylverbindungen und Polyamide, Polyimide,
Polycarbonate, Polyester, Polyacetale, Polyphenylensulfide, Polyethylenglycole
und dergleichen, wobei das Harz aber nicht darauf beschränkt ist.
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Beispiele für das härtbare Harz umfassen Phenolharze
und Epoxyharze, wobei das Harz jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Die obigen thermoplastischen Harze und härtbaren Harze können mit
einer funktionalisierten Verbindung modifiziert werden.
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In dem Fall, in dem der funktionalisierte
Polyphenylenether der Erfindung und ein Epoxyharz als härtbare Harzzusammensetzung
verwendet werden, sind die Wärmebeständigkeit
und die Dielektrizitätseigenschaft
des resultierenden gehärteten
Produkts um so besser, je kleiner der Gehalt an Epoxyharz ist. Der
Gehalt an Epoxyharz beträgt
vorzugsweise 50 Gew.-% oder weniger, mehr bevorzugt 20 Gew.-% oder
weniger und besonders bevorzugt 10 Gew.-% oder weniger.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung kann auch mit einem organischen oder anorganischen
Material eines verschiedenartigen Typs kombiniert werden. Beispiele
für das
organische oder anorganische Material der verschiedenen Typen umfassen
Glasfasern, Aramidfasern, Glashohlkügelchen, Kohlenstofffasern,
Polyacrylnitrilfasern, Faserkristalle (Whiskers), Glimmer, Talk,
Ruß, Titanoxid,
Zinkoxid, Magnesiumsulfat, Calciumcarbonat, Wollastonit, leitfähige Metallfasern
und dergleichen, wobei das Material aber nicht darauf beschränkt ist.
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Der epoxidierte Polyphenylenether
der Erfindung reagiert mit verschiedenen Härtungsmitteln und wird vernetzt,
wodurch ein vernetzter Polyphenylenether erhalten wird, der für elektronische
Vorrichtungen wie Platinen und Dichtmittel brauchbar ist.
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Der funktionalisierte Polyphenylenether
der Erfindung reagiert mit einem Härtungsmittel, das bei der Härtung von
Epoxyharzen verwendet wird und ein gehärtetes Produkt bildet. Bei
solchen Härtungsmitteln
kann es sich um diejenigen handeln, die eine funktionelle Gruppe
im Molekül
aufweisen, die gegenüber
einer Epoxygruppe oder einer Hydroxylgruppe reaktiv sind, wie diejenigen
mit einer Aminogruppe, einer Hydroxylgruppe, einer phenolischen
Hydroxylgruppe, einer Thiolgruppe oder einer Säureanhydridgruppe in den Molekülen. Von
diesen ist eine polyfunktionelle Aminverbindung bevorzugt.
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Beispiele für die polyfunktionelle Aminverbindung
umfassen Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin,
Pentaethylenhexamin, Polymethylendiamin, Xylylendiamin, Dicyandiamid und
dergleichen.
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Die Zugabemenge des Härtungsmittels
zur Verwendung in der Erfindung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20
Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des funktionalisierten Polyphenylenethers.
Wenn die Menge weniger als 0,1 Gew.- Teile beträgt, ist die Zusammensetzung
nicht ausreichend gehärtet.
Wenn die Menge 20 Gew.-Teile übersteigt,
sind die Wärmebeständigkeit
und Dielektrizitätseigenschaft
des gehärteten
Produkts verschlechtert und nicht bevorzugt.
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Die härtbare, den funktionalisierten
Polyphenylenether der Erfindung umfassende Harzzusammensetzung,
ein Härtungsmittel,
eine Phosphorverbindung und/oder eine Siliciumverbindung ergeben
eine halogenfreie, härtbare
Harzzusammensetzung mit ausreichendem Flammverzögerungsvermögen.
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Die Zugabemenge der Phosphorverbindung
und der Siliciumverbindung zur Verwendung in der Erfindung beträgt vorzugsweise
0,1 bis 40 Gew.-Teile. Wenn die Menge weniger als 0,1 Gew.-Teile
beträgt,
wird ein ausreichendes Flammverzögerungsvermögen nicht
erreicht. Wenn die Menge 40 Gew.-% übersteigt, sind die Wärmebeständigkeit
und Dielektrizitätseigenschaft
des gehärteten
Produkts verschlechtert und nicht bevorzugt.
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Bei der Phosphorverbindung zur Verwendung
in der Erfindung kann es sich um eine beliebige Verbindung handeln,
sofern sie ein Phosphoratom enthält,
und Beispiele dafür
umfassen Phosphate wie trisubstituierte Phosphate, Phosphinoxide
wie trisubstituierte Phosphinoxide, roter Phosphor, Phosphazenderivate
und dergleichen. Von diesen sind Phosphazenderivate bevorzugt.
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Als Siliciumverbindung zur Verwendung
in der Erfindung sind Siliciumdioxid, ein Polyorganosiloxan, ein
korbförmiges
Silsesquioxan und ein Polyorganosiloxan, das mit einer funktionellen
Gruppe wie einer Aminogruppe, einer Epoxygruppe, einer Hydroxylgruppe
und einer Alkoxygruppe modifiziert ist, bevorzugt.
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Siliciumdioxid, das durch SiO2 als seine grundlegende Strukturformel veranschaulicht
wird, und Quarzstaub sind hinsichtlich des Flammverzögerungsvermögens bevorzugt.
Quarzstaub wird auch als poröses
Siliciumdioxid bezeichnet und besteht aus feinen Teilchen mit einer
Größe der Primärteilchen von
5 bis 50 nm und einer sehr großen
spezifischen Oberfläche
von bis zu etwa 50 bis 500 m2/g. Der standardmäßig hydrophile
Typ und der hydrophobe Typ, dessen Oberflächen mit hydrophobierenden
Gruppen wie Methylgruppen chemisch bedeckt sind, können verwendet
werden. Insbesondere ist AEROSIL (eingetragene Marke) der Nippon
Aerosil Co., Ltd., geeignet, und die Sorten 200, R972 etc. werden
auf geeignete Weise verwendet. Durch die Zugabe von Siliciumdioxid
wird Flammverzögerungsvermögen verliehen
und auch die Maßhaltigkeit
von gehärteten Gegenständen und
Formteilen verbessert.
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Wenn eine cyclische Stickstoffverbindung
zusammen mit der Siliciumdioxid-Verbindung
zur härtbaren Harzzusammensetzung
der Erfindung gegeben wird, wird das Flammverzögerungsvermögen weiter verbessert. Als
cyclische Stickstoffverbindung sind Melamin, Melem und Mellon bevorzugt.
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Der Polyphenylenether mit einer Epoxygruppe
der Erfindung kann je nach Verwendungszweck ein geeignetes Additiv
(geeignete Additive) enthalten. Die Additive umfassen Flammverzögerungsmittel,
Wärmestabilisatoren,
Oxidationsschutzmittel, UV-Absorptionsmittel, Tenside, Gleitmittel,
Füllmittel,
Polymeradditive, Dialkylperoxide, Peroxy, Peroxycarbonate, Hydroperoxide,
Peroxyketale und dergleichen.
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Das Verbundmaterial der Erfindung
umfasst das vernetzte Produkt des funktionalisierten Polyphenylenethers
der Erfindung und ein Basismaterial. Als Basismaterialien können verschiedene
Glasstoffe wie Roving-Stoff, Stoff, gehäckselte strangförmige Matten
und Glasfaservliese, synthetische oder natürliche anorganische Fasertextilmaterialien
wie Asbestgewebe, Metallfasergewebe und andere, gewebte oder nichtgewebte Textilmaterialien,
die aus Flüssigkristallfasern
erhalten werden, wie vollaromatische Polyamidfasern, vollaromatische
Polyesterfasern und Polybenzoxazolfasern, Stoff aus Naturfasern
wie Baumwollstoff, Hanfstoff und Filz, Kohlenstofffasertuch, Stoff
aus natürlicher
Cellulose, wie Kraft-Papier, Baumwollpapier und Papier-Glas-Mischfilamentgarn,
poröse
Polytetrafluorethylen-Folie und dergleichen einzeln oder in Kombination von
zwei oder mehreren davon verwendet werden.
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Der Anteil eines solchen Basismaterials
beträgt
5 bis 90 Gew.-Teile und mehr bevorzugt 10 bis 80 Gew.-Teile, weiter
bevorzugt 20 bis 70 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des härtbaren
Verbundmaterials.
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Das Laminat der Erfindung umfasst
das Verbundmaterial der Erfindung und eine Metallfolie. Beispiele für die Metallfolie
umfassen Kupferfolie, Aluminiumfolie und dergleichen. Die Dicke
derselben ist nicht besonders eingeschränkt, liegt aber im Bereich
von 3 bis 200 μm,
insbesondere 3 bis 105 μm.
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Beispiele
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Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher
unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele veranschaulicht, wobei
die Erfindung nicht dahingehend aufgefasst werden darf, dass sie
darauf beschränkt
sei.
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Auswertungsverfahren
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1. Reinigung des funktionalisierten
Polyphenylenethers unmittelbar nach der Reaktion
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Zunächst wurden zur Entfernung
von nicht umgesetzter polyfunktioneller Epoxyverbindung, die nach der
Reaktion im Pulver des funktionalisierten Polyphenylenether verblieben
war, 2 g des Reaktionsprodukts in 20 ml Toluol gelöst, und
dann wurde ein großer
Methanolüberschuss
zugegeben, um die Polymere auszufällen. Die ausgefällten Polymere
wurden durch Filtration abgetrennt und 1 h lang unter einem reduziertem
Druck von 0,1 mm Hg bei 100°C
getrocknet.
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2. Protonen-NMR-Messung
des funktionalisierten Polyphenylenethers
-
Der durch den Reinigungsvorgang 1
erhaltene funktionalisierte Polyphenylenether wurde in Deutero-Chloroform
gelöst
und mittels eines 270-MHz-NMR gemessen. Die chemische Verschiebung
eines jeden Peaks wurde unter Verwendung des Peaks von Tetramethylsilan
(0,00 ppm) als Standard bestimmt. Die Anzahl der Epoxygruppen pro
Molekül
Polyphenylenether wurde auf der Grundlage des Flächenverhältnisses des von den Protonen
an den Positionen 3 und 5 des aromatischen Rings (6,47 ppm) des
Polyphenylenethers stammenden Peaks zu dem von der Epoxygruppe stammenden
Peak bestimmt.
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3. Molmassen-Messung
von Polyphenylenether
-
GPC-Messungen wurden unter Verwendung
von Chloroform als Lösungsmittel
durchgeführt,
und die Molmasse wurde auf der Grundlage der zuvor bestimmten graphischen
Darstellung der Beziehung zwischen der Molmasse von Polystyrol und
dem Elutionsvolumen berechnet.
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4. Test der
Chemikalienbeständigkeit
-
Nachdem 3,0 g eines gehärteten Produkts
für 5 min
bei 35°C
in Methylenchlorid eingetaucht worden waren, wurde das Produkt für 5 min
an der Luft getrocknet und dann gewogen. Die prozentuale Änderung
des Gewichts vor und nach dem Eintauchen wurde nach der folgenden
Gleichung bestimmt. Prozentuale Gewichtsänderung (%) = {(3,0 – (Gewicht
nach dem Eintauchen))/(3,0)} × 100.
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Beispiel 1
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Nachdem 2,0 g pulveriger Polyphenylenether
mit einem Zahlenmittel der Molmasse von 18 600 und einem Massenmittel
der Molmasse von 42 500, 0,5 g eines Epoxyharzes von Bisphenol-A-Typ
(AER 250, hergestellt von der Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) und 0,05
g Tri-n-Butylamin gut vermischt worden waren, wurde die Mischung
im Autoklaven dicht verschlossen und für 2 h auf 120°C erwärmt. Dadurch,
dass das resultierende Reaktionsprodukt pulverig wie der Ausgangs-Polyphenylenether
war, wurde bestätigt,
dass der Polyphenylenether während
der Reaktion seinen festen Zustand beibehielt, ohne zu schmelzen.
Das Reaktionsprodukt wurde gemäß dem im
obigen Punkt 1 beschriebenen Verfahren zur Reinigung von Epoxygruppen
enthaltenden Polyphenylenether behandelt, und GPC- und Protonen-NMR-Messungen
wurden durchgeführt.
Die Form der GPC-Kurve der Polymere nach der Reaktion stimmte gut
mit der Form der GPC-Kurve des Ausgangs-Polyphenylenethers überein, und so wurde bestätigt, dass
keine Vernetzungsreaktion erfolgt war. In
1 ist das Protonen-NMR-Spektrum dieses
funktionalisierten Polyphenylenethers dargestellt. Als Ergebnis
der Protonen-NMR-Messung
wurde bestätigt,
dass der funktionalisierte Polyphenylenether eine Struktur aufwies,
die durch die folgende Formel (7) veranschaulicht wird:
wobei
n eine natürliche
Zahl ist. In der Strukturformel entsprechen die Zahlen, mit denen
die Wasserstoffatome markiert sind, denjenigen Zahlen, mit denen
die Peaks des Protonen-NMR-Spektrums von
1 markiert sind.
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Zum Beispiel ist gemeint, dass der
Peak (1) des Protonen-NMR seinen Ursprung im Wasserstoffatom (1)
in der Strukturformel findet. Die bei 2,73 bis 2,75 ppm, 2,87 bis
2,91 ppm und 3,34 beobachteten Peaks stammen von den Protonen der
Epoxygruppe. Als Ergebnis der Berechnung, die auf dem Verhältnis der
Fläche dieser
Peaks zur Fläche
der Protonen in den Stellungen 3 und 5 der Polyphenylenether-Einheit
beruht, wurde gefunden, dass das Polymer nach der Reaktion durchschnittlich
1,6 Epoxygruppen pro Molekül
aufwies.
-
Beispiele 2 bis 8
-
Jede Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass die Anteile des Epoxyharzes vom Bisphenol-A-Typ
und des Tri-n-butylamins und die Reaktionstemperatur geändert wurden.
Weil das resultierende Reaktionsprodukt so pulverig wie der Ausgangs-Polyphenylenether
war, bestätigte
sich, dass der Polyphenylenether während der Reaktion im festen
Zustand blieb und nicht schmolz. Auf der Grundlage der Ergebnisse
der GPC-Messung des funktionalisierten Polyphenylenethers wurde
bestätigt,
dass bei allen Beispielen während
der Reaktion keine Vernetzung erfolgte. Als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung
wurde auch bestätigt,
dass die funktionalisierten Polyphenylenether sämtlich die Struktur von Formel
(7) aufwiesen. Tabelle 1 zeigt die mittlere Zahl der Epoxygruppen
pro Molekül
der Polymere nach der Reaktion.
-
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Eine Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass die Reaktionstemperatur auf 220 °C geändert wurde.
Beim resultierenden Reaktionsprodukt handelte es sich um einen Feststoff,
der durch das vollkommene Schmelzen und die Integration von Pulverteilchen
gebildet worden war. Das Reaktionsprodukt wurde gemäß dem Auswertungsverfahren
1 gereinigt. Als Ergebnis einer GPC-Messung wurde bestätigt, dass die
GPC-Kurve im Vergleich zu derjenigen des Ausgangs-Polyphenylenethers
in Richtung der Seite der hohen Molmasse stark verbreitert war und
somit das Auftreten einer Vernetzung während der Reaktion bestätigte.
-
Beispiel 9
-
Eine Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass ein Ethylenglycoldiglycidylether der Formel:
statt des Epoxyharzes vom
Bisphenol-A-Typ als Epoxyverbindung verwendet wurde. Weil das resultierende Reaktionsprodukt
wie der Ausgangs-Polyphenylenether
pulverig war, bestätigte
sich, dass der Polyphenylenether während der Reaktion in seinem
festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen. Als Ergebnis der GPC-Messung
des resultierenden funktionalisierten Polyphenylenethers wurde bestätigt, dass
in allen Beispielen keine Vernetzung erfolgt war. Als Folge der
Protonen-NMR-Analyse wurde in allen Beispielen bestätigt, dass
der funktionalisierte Polyphenylenether die Struktur der Formel
(8):
aufwies,
wobei n eine natürliche
Zahl ist.
-
Als Ergebnis der Berechnung auf der
Grundlage des Verhältnisses
der Fläche
von Peaks der Epoxyprotonen zur Fläche der Peaks von Protonen
in den Stellungen 3 und 5 der Phenylenether-Einheit wurde gefunden,
dass die Polymere nach der Reaktion durchschnittlich 1,4 Epoxygruppen
pro Molekül
aufwiesen.
-
Beispiele 10 bis 13
-
Jede Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 9 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass die Anteile des Ethylenglycoldiglycidylethers
und des Tri-n-butylamins
und die Reaktionstemperatur geändert
wurden. Weil das resultierende Reaktionsprodukt so pulverig wie
der Ausgangs-Polyphenylenether
war, bestätigte sich,
dass der Polyphenylenether während
der Reaktion in seinem festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen.
Auf der Grundlage der Ergebnisse der GPC-Messung der funktionalisierten
Polyphenylenether wurde bestätigt,
dass während
der Reaktion keine Vernetzung erfolgt war. Als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung wurde
bestätigt,
dass die funktionalisierten Polyphenylenether in allen Beispielen
die Struktur von Formel (8) aufwiesen. Tabelle 2 zeigt die mittlere
Anzahl an Epoxygruppen pro Molekül
der Polymere nach der Reaktion.
-
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Vergleichsbeispiel 2
-
Eine Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 9 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass die Reaktionstemperatur auf 220°C geändert wurde.
Beim resultierenden Reaktionsprodukt handelte es sich um einen Feststoff,
der sich durch das vollständige
Schmelzen und die vollständige
Integration von pulverförmigen Teilchen
gebildet hatte. Das Reaktionsprodukt wurde gemäß Auswertungsverfahren 1 gereinigt.
Als Ergebnis einer GPC-Messung wurde bestätigt, dass die GPC-Kurve im
Vergleich zu derjenigen des Ausgangs-Polyphenylenethers in Richtung der Seite
der hohen Molmasse stark verbreitert war und somit während der
Reaktion eine Vernetzungsreaktion auftrat.
-
Beispiele 14 bis 18
-
Jede Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass unterschiedliche Katalysatoren an Stelle
von Tri-n-butylamin verwendet wurden. Weil das resultierende Reaktionsprodukt
so pulverig wie der Ausgangs-Polyphenylenether war, bestätigte sich,
dass der Polyphenylenether während
der Reaktion in seinem festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen.
Auf der Grundlage der Ergebnisse der GPC-Messung der funktionalisierten
Polyphenylenether wurde bestätigt,
dass während
der Reaktion keine Vernetzung erfolgt war. Als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung wurde bestätigt, dass
die funktionalisierten Polyphenylenether in allen Beispielen die
Struktur von Formel (7) aufwiesen. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.
-
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Beispiel 19
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Nachdem 2,0 g eines pulverigen Polyphenylenethers
mit einem Zahlenmittel der Molmasse von 1770 und einem Massenmittel
der Molmasse von 2680 mit 0,7 g eines Epoxyharzes vom Bisphenol-A-Typ
(AER 250, hergestellt von der Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) und 0,05
g Tri-n-butylamin gut vermischt worden waren, wurde die Mischung
in einem Autoklaven dicht verschlossen und 2 h auf 80°C erwärmt. Weil
das resultierende Reaktionsprodukt so pulverig wie der Ausgangs-Polyphenylenether
war, bestätigte
sich, dass der Polyphenylenether während der Reaktion in seinem
festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen. Auf der Grundlage der Ergebnisse
der GPC-Messung wurde bestätigt,
dass während
der Reaktion keine Vernetzung erfolgt war.
2 zeigt das Protonen-NMR-Spektrum dieses
funktionalisierten Polyphenylenethers. Als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung
bestätigte
sich, dass der funktionalisierte Polyphenylenether eine Struktur
aufwies, der durch die folgende Formel (7):
veranschaulicht
wird, wobei n eine natürliche
Zahl ist.
-
In der Strukturformel entsprechen
die Zahlen, mit denen die Wasserstoffatome markiert sind, denjenigen
Zahlen, mit denen die Peaks des Protonen-NMR-Spektrums in 2 markiert sind. Als Ergebnis der Berechnung
auf der Grundlage des Verhältnisses
der Fläche
der Peaks der Epoxyprotonen zu der Fläche der Peaks der Protonen
an den Positionen 3 und 5 der Phenylenether-Einheit wurde gefunden, dass die Polymere nach
der Reaktion durchschnittlich 1,2 Epoxygruppen pro Molekül aufwiesen.
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Beispiele 20 bis 23
-
Jede Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 19 durchgeführt mit der Ausnahme, dass
die Anteile des Harzes vom Bisphenol-A-Typ und Tri-n-butylamin und die
Reaktionstemperatur geändert
wurden. Weil das resultierende Reaktionsprodukt so pulverig wie
der Ausgangs-Polyphenylenether war, bestätigte sich, dass der Polyphenylenether
während
der Reaktion in seinem festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen.
Basierend auf den Ergebnissen der GPC-Messung wurde bestätigt, dass
keine Vernetzung während
der Reaktion erfolgt war. Darüber
hinaus wurde als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung bestätigt, dass der funktionalisierte
Polyphenylenether die Struktur aufwies, die durch die folgende Formel
(7):
veranschaulicht
wird, wobei n eine natürliche
Zahl ist.
-
In der Strukturformel entsprechen
die Zahlen, mit denen die Wasserstoffatome markiert sind, denjenigen
Zahlen, mit denen die Peaks des Protonen-NMR-Spektrums in 2 markiert sind. Als Ergebnis der Berechnung
auf der Grundlage des Verhältnisses
der Fläche
der Peaks der Epoxyprotonen zu der Fläche der Peaks der Protonen
an den Positionen 3 und 5 der Phenylenether-Einheit sind in der Tabelle 4 die Anzahl
der Epoxygruppen, die in den Polymeren nach der Reaktion enthalten
waren, dargestellt.
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Vergleichsbeispiel 3
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Eine Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 19 durchgeführt mit der Ausnahme, dass
die Reaktionstemperatur auf 220°C
geändert
wurde. Beim resultierenden Reaktionsprodukt handelte es sich um einen
Feststoff, der sich durch das vollständige Schmelzen und die vollständige Integration
von pulverförmigen Teilchen
gebildet hatte. Das Reaktionsprodukt wurde gemäß Auswertungsverfahren 1 gereinigt.
Als Ergebnis einer GPC-Messung wurde bestätigt, dass die GPC-Kurve im
Vergleich zu derjenigen des Ausgangs-Polyphenylenethers in Richtung
der Seite der hohen Molmasse stark verbreitert war, wodurch bestätigt wurde,
dass während
der Reaktion eine Vernetzung auftrat.
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Beispiel 24
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Eine Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 19 durchgeführt mit der Ausnahme, dass
Ethylenglycoldiglycidylether statt des Epoxyharzes vom Bisphenyl-A-Typ
verwendet wurde. Weil das resultierende Reaktionsprodukt so pulverig
wie der Ausgangs-Polyphenylenether war, bestätigte sich, dass der Polyphenylenether
während
der Reaktion in seinem festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen.
Auf der Grundlage der Ergebnisse der GPC-Messung des funktionalisierten Polyphenylenethers
wurde bestätigt,
dass während
der Reaktion keine Vernetzung erfolgte. In 3 ist das Protonen-NMR-Spektrum dieses funktionalisierten
Polyphenylenethers veranschaulicht. Als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung
bestätigte
sich, dass der funktionalisierte Polyphenylenether die Struktur
von Formel (8) aufwies. Darüber
hinaus wurde gefunden, dass die Polymere nach der Reaktion durchschnittlich
1,2 Epoxygruppen pro Molekül
aufwiesen.
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Beispiele 25 bis 29
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Jede Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 19 durchgeführt mit der Ausnahme, dass
die Anteile aus Ethylenglycoldiglycidyl und Tri-n-butylamin und die
Reaktionstemperatur geändert
wurden. Weil das resultierende Reaktionsprodukt so pulverig wie
der Ausgangs-Polyphenylenether war, bestätigte sich, dass der Polyphenylenether
während
der Reaktion in seinem festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen.
Auf der Grundlage der Ergebnisse der GPC-Messung der funktionalisierten
Polyphenylenether wurde bestätigt, dass
während
der Reaktion keine Vernetzung erfolgte. Als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung
bestätigte sich,
dass die funktionalisierten Polyphenylenether in allen Beispielen
die Struktur von Formel (8) aufwiesen. Die Ergebnisse sind in Tabelle
5 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 4
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Eine Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 24 durchgeführt mit der Ausnahme, dass
die Reaktionstemperatur auf 220°C
geändert
wurde. Beim resultierenden Reaktionsprodukt handelte es sich um einen
Feststoff, der sich durch das vollständige Schmelzen und die vollständige Integration
von pulverförmigen Teilchen
gebildet hatte. Das Reaktionsprodukt wurde gemäß Auswertungsverfahren 1 gereinigt.
Als Ergebnis einer GPC-Messung wurde bestätigt, dass die GPC-Kurve im
Vergleich zu dejenigen des Ausgangs-Polyphenylenethers in Richtung der Seite
der hohen Molmasse stark verbreitert war, wodurch das Auftreten
einer Vernetzung während
der Reaktion bestätigt
wurde.
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Beispiele 30 bis 34
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Jede Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 19 durchgeführt mit der Ausnahme, dass
statt Tri-n-butylamin unterschiedliche Katalysatoren verwendet wurden.
Weil das resultierende Reaktionsprodukt so pulverig wie der Ausgangs-Polyphenylenether
war, bestätigte
sich, dass der Polyphenylenether während der Reaktion in seinem
festen Zustand verblieb, ohne zu schmelzen. Auf der Grundlage der
Ergebnisse der GPC-Messung der funktionalisierten Polyphenylenether
wurde bestätigt,
dass während
der Reaktion keine Vernetzung erfolgte. Darüber hinaus bestätigte sich
als Ergebnis der Protonen-NMR-Messung, dass die funktionalisierten
Polyphenylenether in allen Beispielen die Struktur von Formel (7)
aufwiesen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 5
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In 18 g Toluol wurden 2,0 g pulveriger
Polyphenylenether, bei dem es sich um denselben handelte, der in
Beispiel 1 verwendet wurde, 0,5 g Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ
(AER 250, hergestellt von der Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd) und 0,05
g Tri-n-butylamin gelöst.
Die Toluollösung
wurde in dem Autoklaven fest verschlossen und 2 h auf 120°C erwärmt. Als
die Lösung
nach der Reaktion in einen großen
Methanolüberschuss gegossen
wurde, wurde ein weißer
Niederschlag erhalten. Der Niederschlag wurde durch Filtration abgetrennt und
dann nach dem im obigen Abschnitt "1. Reinigung von funktionalisiertem
Polyphenylenether" beschriebenen
Verfahren getrocknet, wodurch ein weißes Pulver erhalten wurde.
Als 0,02 g des Pulvers mit 20 ml Chloroform vermischt wurden, wurde
ein großer
Anteil fester, im Chloroform unlöslicher
Stoffe beobachtet. Als Ergebnis einer GPC-Messung des in Chloroform
löslichen
Anteils bestätigte
sich, dass die GPC-Kurve im Vergleich zu derjenigen des Ausgangs-Polyphenylenethers
in Richtung der Seite der hohen Molmasse stark verbreitert war,
was das Auftreten einer Vernetzung während der Reaktion bestätigte.
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Vergleichsbeispiel 6
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In 27 kg Toluol wurden 3,0 kg pulveriger
Polyphenylenether, bei dem es sich um denselben handelte, der in
Beispiel 1 verwendet wurde, 750 g Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ
(AER 250, hergestellt von der Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd) und 75
g Tri-n-butylamin gelöst.
Die Lösung
wurde in einen 40-l-Reaktionsbehälter gegeben,
der mit einem Rührer
ausgestattet war. Die Toluollösung
in dem Gefäß wurde
auf 120°C
erwärmt
und bei dieser Temperatur 2 h kontinuierlich gerührt. Als 50 kg Methanol zu
5 kg der Lösung
gegeben worden waren, wurde ein Polymerniederschlag erhalten, der
isoliert und getrocknet wurde. Durch Wiederholung des Vorgangs wurden
2,9 kg eines getrockneten Polymers erhalten. Als Ergebnis einer
GPC-Messung des Polymers bestätigte
sich, dass die GPC-Kurve im Vergleich zu derjenigen des Ausgangs-Polyphenylenethers
in Richtung der Seite der hohen Molmasse stark verbreitert war,
wodurch das Auftreten einer Vernetzung während der Reaktion bestätigt wurde.
-
Nachdem 40 Gew.-Teile eines Pulvers
des Polymers, 10 Gew.-Teile eines hydrierten Styrol-Butadien-Block-Copolymers,
45 Gew.-Teile eines Polyamid-66-Harzes
und 5 Gew.-Teile eines Polyamid-6-Harzes gut vermischt worden waren,
wurde versucht, die resultierende Mischung mittels eines biaxialen
Extruders ZSK-25, hergestellt von Werner, bei 320°C zu kneten
und zu extrudieren, jedoch waren die Stränge instabil und konnten nicht
granuliert werden.
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Vergleichsbeispiel 7
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Nachdem 3,0 kg pulveriger Polyphenylenether,
bei dem es sich um denselben handelte, der in Beispiel 1 verwendet
wurde, mit 750 g Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (AER 250, hergestellt
von der Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd) und 75 g Tri-n-butylamin gut
vermischt worden waren, wurden 40 Gew.-Teile der Mischung, 10 Gew.-Teile
eines hydrierten Styrol-Butadien-Block-Copolymers, 45 Gew.-Teile eines Polyamid-66-Harzes
und 5 Gew.-Teile eines Polyamid-6-Harzes gut vermischt, und dann
wurde versucht, die resultierende Mischung mittels eines biaxialen
Extruders ZSK-25, hergestellt von Werner, bei 320°C zu kneten
und zu extrudieren, jedoch waren die Stränge instabil und konnten nicht
granuliert werden.
-
Beispiel 36
-
Nachdem 3,0 kg pulveriger Polyphenylenether,
bei dem es sich um denselben handelte, der in Beispiel 1 verwendet
wurde, 750 g Epoxyharz vom Bisphenol-A-Typ (AER 250, hergestellt von der
Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd) und 75 g Tri-n-butylamin in einem Kunststoffbeutel
gut vermischt worden waren, wurde die resultierende Mischung in
einen Henschel-Mischer FM10C/I, hergestellt von der Mitsui Mining
Co., Ltd., gegeben, und das Mischen wurde mit 600 U./min begonnen.
Erwärmtes Öl wurde
so in die Mischerummantelung eingeführt, dass die Produkttemperatur
im Mischer auf 120°C
eingestellt wurde, und das Erwärmen
und Rühren
wurde fortgesetzt. Nach 2 h wurde das resultierende Reaktionsprodukt
aus dem Mischer entnommen. Nachdem ein Teil davon nach dem obigen
Auswertungsverfahren 1 gereinigt und einer NMR-Analyse unterzogen
wurde, wurde gefunden, dass das Produkt durchschnittlich 1,6 Epoxygruppen
pro Molekülkette
aufwies.
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Beispiel 37
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Das in Beispiel 36 erhaltene Reaktionsprodukt
wurde gut mit Aceton gewaschen, um nicht umgesetztes Epoxyharz zu
entfernen. Danach wurden 40 Gew.-Teile des resultierenden, als Pulver
vorliegenden, funktionalisierten Polyphenylenethers, 10 Gew.-Teile
eines hydrierten Styrol-Butadien-Block-Copolymers, 45 Gew.-Teile eines Polyamid-66-Harzes
und 5 Gew.-Teile eines Polyamid-6-Harzes gut vermischt, und das
Kneten und Extrudieren der resultierenden Mischung erfolgte bei
320°C mittels
eines von Werner hergestellten biaxilanen Extruders ZSK-25, wodurch
Pellets erhalten wurden. Die Pellets wurden mittels einer Spritzgussmaschine
zu ASTM-Standard- Teststücken geformt,
an denen die Kerbschlagzähigkeit
nach Izod (ASTM D-256: 23°C) gemessen
und zu 240 J/m gefunden wurde.
-
Beispiel 38
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In 200 g Toluol wurden unter Rühren 100
g des Reaktionsprodukts von Beispiel 36, 2,0 g Triethylentetramin
und 0,3 g Dimethylsilicon gelöst.
Ein Glasgewebe mit einem spezifischen Gewicht von 107 g/m2 wurde zur Imprägnierung darin eingetaucht,
und dann wurde in einem Umluftofen getrocknet, wodurch ein Prepreg erhalten
wurde.
-
Dann wurden sechs Bögen der
obigen Prepregs so aufeinandergestapelt, dass die Dicke nach dem Härten etwa
0,8 mm betrug. Kupferfolien mit einer Dicke von 35 μm wurden
auf beiden Seiten der aufeinandergestapelten Prepregs positioniert,
und ein Formpressen und Härten
wurde für
90 min bei 150°C
und 40 kg/cm2 mittels einer Formpressvorrichtung
durchgeführt.
-
Als das Laminat einem Brenntest gemäß dem Standard
UL94 unterzogen wurde, wurde innerhalb von 5 s ein Selbstverlöschen beobachtet.
-
Darüber hinaus wurde gefunden,
dass die Dielektrizitätskonstante
des Laminats bei 1 MHz 3,4 betrug, und die Tg betrug 185°C.
-
Beispiel 39
-
Ein 3-g-Teil des Reaktionsprodukts
von Beispiel 36 und 0,1 g Triethylentetramin wurden gut vermischt. Die
Mischung wurde für
90 min auf 280°C
erwärmt
und mit 40 kg/cm2 mittels einer Formpressvorrichtung
komprimiert und dann für
10 min bei 40 kg/cm2 auf 40°C und abgekühlt, wodurch
eine Folie erhalten wurde. Als die Folie einem Test der Lösungsmittelbeständigkeit
unterzogen wurde, wurde gefunden, dass die prozentuale Gewichtsänderung
3,2% betrug.
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Beispiel 40
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Eine Reaktion wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass eine Polyglycidylamin-Verbindung der Formel:
statt des Epoxyharzes vom
Bisphenol-A-Typ als Epoxyverbindung verwendet wurde. Die GPC-Kurve
der resultierenden Polymere nach der Reaktion stimmte mit der GPC-Kurve
des Ausgangs-Polyphenylenethers in jedem Fall gut überein.
Darüber
hinaus wurde als Ergebnis einer Protonen-NMR-Messung gefunden, dass
die Polymere nach der Reaktion durchschnittlich 5,5 Epoxygruppen
pro Molekül
aufwiesen.
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Vergleichsbeispiel 8
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In einen 10-l-Behälter wurden 2,7 kg pulveriger
Polyphenylenether, bei dem es sich um denselben handelte, der in
Beispiel 1 verwendet wurde, und 300 g Glycidylacrylat gegeben, die
bei 80°C
unter einem Stickstoffstrom in 5,1 kg Toluol gelöst wurden. Eine Lösung von
45 g Benzoylperoxid, die in 900 g Toluol gelöst waren, wurden allmählich tropfenweise
in den Behälter
gegeben. Nach der tropfenweise erfolgenden Zugabe wurde eine Reaktion
in 5 h unter Erwärmen
und Rühren
bei 80°C
durchgeführt.
-
Nach Abschluss der Reaktion wurde
die Reaktionslösung
in einen mit einem Rührer
ausgestatteten 100-l-Behälter überführt, und
60 kg Methanol wurden allmählich
unter Rühren
dazu gegeben, wodurch eine Aufschlämmung gebildet wurde, die dann
filtriert und unter reduziertem Druck getrocknet wurde, wodurch
2,5 kg eines weißen
Pulvers erhalten wurden. Ein Teil des Pulvers wurde nach dem obigen
Auswertungsverfahren 1 gereinigt und einer Protonen-NMR-Analyse
unterzogen, wobei jedoch kein von einer Epoxygruppe stammender Peak
beobachtet wurde.
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Vergleichsbeispiel 9
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Nachdem 40 Gew.-Teile des in Vergleichsbeispiel
8 erhaltenen Pulvers, 10 Gew.-Teile eines hydrierten Styrol-Butadien-Block-Coplymers,
45 Gew.-Teile eines
Polyamid-6-Harzes gut vermischt worden waren, wurde das Kneten und
Extrudieren der resultierenden Mischung bei 320°C mittels eines von Werner hergestellten biaxialen
Extruders ZSK-25 durchgeführt,
wodurch Pellets erhalten wurden. Die Pellets wurden mittels einer Spritzgussmaschine
zu ASTM-Standard-Teststücken
geformt, an denen die Kerbschlagzähigkeit nach Izod (ASTM D-256:
23 °C) gemessen
und zu 40 J/m gefunden wurde.
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Beispiel 41
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Nachdem 3,0 kg pulveriger Polyphenylenether
mit einem Zahlenmittel der Molmasse von 1770 und einem Massenmittel
der Molmasse von 2680, 750 9 eines Epoxyharzes vom Bisphenol-A-Typ
(AER 250, hergestellt von der Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.) und 75
g Tri-n-Butylamin in einem Kunststoffbeutel gut vermischt worden
waren, wurde die resultierende Mischung in einen Henschel-Mischer
FM10C/I, hergestellt von der Mitsui Mining Co., Ltd., gegeben, und
das Mischen wurde mit 600 U./min begonnen. Erwärmtes Öl wurde so in die Mischerummantelung
eingeführt,
dass die Produkttemperatur im Mischer auf 80°C eingestellt wurde, und das
Erwärmen
und Rühren
wurde fortgesetzt. Nach 2 h wurde bestätigt, dass das Reaktionsprodukt
im Mischer pulverig wie das Ausgangsmaterial war. Nachdem ein Teil
davon nach dem obigen Auswertungsverfahren 1 gereinigt und einer
NMR-Analyse unterzogen wurde, wurde gefunden, dass das Produkt durchschnittlich
1,3 Epoxygruppen pro Molekülkette
aufwies.
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Beispiel 42
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In 200 g Toluol wurden unter Rühren 100
g des Reaktionsprodukts von Beispiel 41, 2,0 g Triethylentetramin
und 1,0 g Dimethylsilicon gelöst.
Ein Glasgewebe mit einem spezifischen Gewicht von 107 g/m2 wurde zur Imprägnierung darin eingetaucht,
und dann wurde in einem Ofen getrocknet, wodurch ein Prepreg erhalten wurde.
-
Dann wurden sechs Bögen der
obigen Prepregs so aufeinandergestapelt, dass die Dicke nach dem Härten etwa
0,8 mm betrug. Kupferfolien mit einer Dicke von 35 μm wurden
auf beiden Seiten der aufeinandergestapelten Prepregs positioniert,
und ein Formpressen und Härten
wurde für
90 min bei 150°C
und 40 kg/cm2 mittels einer Formpressvorrichtung
durchgeführt.
-
Als das Laminat einem Brenntest gemäß dem Standard
UL94 unterzogen wurde, wurde innerhalb von 5 s ein Selbstverlöschen beobachtet.
-
Darüber hinaus wurde gefunden,
dass die Dielektrizitätskonstante
des Laminats bei 1 MHz 3,4 betrug, und die Tg betrug 185°C.
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Beispiel 43
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Ein 3-g-Teil des Reaktionsprodukts
von Beispiel 41 und 0,1 g Triethylentetramin wurden gut vermischt. Die
Mischung wurde für
90 min auf 280°C
erwärmt
und mit 40 kg/cm2 mittels einer Formpressvorrichtung
komprimiert und dann für
10 min bei 40 kg/cm2 auf 40°C abgekühlt, wodurch
eine Folie erhalten wurde. Als die Folie einem Test der Lösungsmittelbeständigkeit
unterzogen wurde, wurde gefunden, dass die prozentuale Gewichtsänderung
2,5% betrug.
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Beispiel 44
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Die Arbeitsgänge wurden auf dieselbe Weise
wie in Beispiel 42 durchgeführt
mit der Ausnahme, dass 13 g Phenoxyphosphazen-Oligomer, das durch
die folgende Formel:
veranschaulicht ist, wobei
n eine natürliche
Zahl ist, statt Dimethylsilicon verwendet wurden, wodurch ein Laminat
erhalten wurde, das aus 6 Prepreg-Folien bestand. Als das Laminat einem
Brenntest gemäß dem Standard
UL94 unterzogen wurde, wurde innerhalb von 5 s ein Selbstverlöschen beobachtet.
Darüber
hinaus betrug die Dielektrizitätskonstante
bei 1 MHz 3,5 und die Tg war 180°C.
-
Beispiel 45
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In 200 g Toluol wurden unter Rühren 100
g des Reaktionsprodukts von Beispiel 36, 2,0 g Triethylentetramin
und 13 g des Phenoxyphosphazen-Oligomers
gelöst.
Ein Glasgewebe mit einem spezifischen Gewicht von 107 g/m2 wurde zur Imprägnierung darin eingetaucht
und dann in einem Umluftofen getrocknet, wodurch ein Prepreg erhalten
wurde.
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Dann wurden sechs Bögen der
obigen Prepregs so aufeinandergestapelt, dass die Dicke nach dem Härten etwa
0,8 mm betrug. Kupferfolien mit einer Dicke von 35 μm wurden
auf beiden Seiten der aufeinandergestapelten Prepregs positioniert,
und ein Formpressen und Härten
wurde für
90 min bei 150°C
und 40 kg/cm2 mittels einer Formpressvorrichtung
durchgeführt.
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Als das Laminat einem Brenntest gemäß dem Standard
UL94 unterzogen wurde, wurde innerhalb von 5 s ein Selbstverlöschen beobachtet.
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Darüber hinaus betrug die Dielektrizitätskonstante
des Laminats bei 1 MHz 3,3 betrug, und die Tg betrug 185°C.
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Obwohl die Erfindung ausführlich und
unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele dafür beschrieben worden ist, ist
für einen
Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
daran vorgenommen werden können,
ohne von ihrem Rahmen abzuweichen.
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Die Erfindung betrifft einen funktionalisierten
Polyphenylenether mit einer großen
Anzahl von in die Polymerkette eingeführten Epoxygruppen, der eine
Polymerlegierung oder ein Blend mit anderen Harzen, die beide hervorragende
mechanische Eigenschaften aufweisen, ergibt. Weiterhin liefert sie
auch gehärtete
Produkte mit einer hervorragenden Wärmebeständigkeit und Dielektrizitätseigenschaft.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht
in der Verfügbarmachung
eines funktionalisierten Polyphenylenethers, der für Polymerlegierungen
oder Materialien für
die Elektrik oder Elektronik, wie Platinen oder isolierende Dichtmittel,
brauchbar ist. Die Erfindung betrifft einen funktionalisierten Polyphenylenether,
der durchschnittlich nicht weniger als 0,1 Einheiten einer durch
die folgende Formel (1) dargestellten Struktur:
pro Molekülkette aufweist, wobei n eine
ganze Zahl von 9 oder mehr ist, R1 ein organischer Substituent mit einer
Epoxygruppe ist und R2 ein Wasserstoffatom oder ein organischer
Substituent mit einer Epoxygruppe ist.