JP2002241495A - プロパルギルエーテル基を有する新規な1,3−ベンゾオキサジンモノマー及び当該モノマーを重合してなるポリベンゾオキサジン - Google Patents

プロパルギルエーテル基を有する新規な1,3−ベンゾオキサジンモノマー及び当該モノマーを重合してなるポリベンゾオキサジン

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JP2002241495A
JP2002241495A JP2001041400A JP2001041400A JP2002241495A JP 2002241495 A JP2002241495 A JP 2002241495A JP 2001041400 A JP2001041400 A JP 2001041400A JP 2001041400 A JP2001041400 A JP 2001041400A JP 2002241495 A JP2002241495 A JP 2002241495A
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benzoxazine monomer
polybenzoxazine
ether group
polymerizing
monomer
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Tsutomu Takeichi
力 竹市
Tarek Agag
タレック アガグ
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Shikoku Chemicals Corp
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  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロパルギルエーテル基を有する新規な1,
3−ベンゾオキサジンモノマー及び当該モノマーを重合
してなる耐熱性に優れたポリベンゾオキサジンを提供す
る 【解決手段】 化1で示されるプロパルギルエーテル基
を有する新規な1,3−ベンゾオキサジンモノマーを合
成し、当該モノマーを加熱重合させることにより、ポリ
ベンゾオキサジンを得る。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロパルギルエー
テル基を有する新規な1,3−ベンゾオキサジンモノマ
ー及び当該モノマーを重合してなるポリベンゾオキサジ
ンに関する。
【0002】
【従来の技術】ベンゾオキサジンモノマーは、加熱する
ことにより開環重合して硬化物(ポリマー)であるポリ
ベンゾオキサジンを生成する。この硬化物は優れた熱安
定性、難燃性、寸法安定性および電気的特性等を備えて
いるところから、従来の熱硬化性樹脂として知られるエ
ポキシ樹脂およびフェノール樹脂等に代わる新しいタイ
プの樹脂として注目されている。用途として例えば、電
子部品の封止材料、回路用基板材料、ブレーキ等に使用
する摺動材などとして有用なものであり、更に耐熱性炭
化体にするための前駆物質としても好適なものである。
また、ポリベンゾオキサジンはベンゾオキサジンモノマ
ーの溶融体から容易に成形することができ、その成形時
に重合反応副生物を放出することなく、ベンゾオキサジ
ンモノマーを重合させることができるので、フェノール
樹脂等に比べて歩留まりの向上や成形時に発泡を抑止で
きるなどの有利な特徴を備えている。
【0003】1,3−ベンゾオキサジンモノマーに関す
る研究は古くから行われており、例えば特開昭49−4
7378号公報には、アニリン、フェノール及びホルム
アルデヒドを反応させて得られる重合可能な生成物が開
示されている。アニリンに代表される芳香族第一級アミ
ンのベンゼン環に、種々の置換基を導入する試みがなさ
れているが、「Low HY and Ishida H. (1999) Polymer
40, 4365.」には末端エチニル基やフェニルエチニル基
を有する1,3−ベンゾオキサジンモノマーが開示され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、プロパル
ギルエーテル基を有する新規な1,3−ベンゾオキサジ
ンモノマー及び当該モノマーを重合してなる耐熱性に優
れたポリベンゾオキサジンを提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、p−アミノフェ
ニルプロパルギルエーテルとフェノール系化合物及びホ
ルムアルデヒドを反応させることにより、プロパルギル
エーテル基を有する新規な1,3−ベンゾオキサジンモ
ノマーが得られ、且つ当該モノマーを重合させることに
より耐熱性に優れたポリベンゾオキサジンが得られるこ
とを見出して、本発明を完遂するに至った。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の化3で表される1,3−
ベンゾオキサジンモノマーは、適量の溶媒中でp−アミ
ノフェニルプロパルギルエーテルとフェノール系化合物
及びホルマリン水溶液の反応から生成できる。
【0007】
【化3】 (式中、nは1〜3の整数であり、Rは水素、炭素数1
〜4のアルキル基または下記化4に示した(I)〜
(X)の1〜3価の有機基もしくは無機基を表す。)
【0008】
【化4】
【0009】本発明の1,3−ベンゾオキサジンモノマ
ーの一例として、p−アミノフェニルプロパルギルエー
テル、フェノール及びホルムアルデヒドの反応系の場合
には、化5で表される一官能ベンゾオキサジンモノマー
が合成される。
【0010】
【化5】
【0011】本発明に用いられる代表的なフェノール化
合物は、例えばフェノール、クレゾール、2−ブロモ−
4−メチルフェノール、2−アリルフェノール、1,4
−アミノフェノール等の一官能性フェノール、フェノー
ルナフタレン、ビフェノール、ビスフェノールF、4,
4′−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビスフェノール
A、1,8−ジヒドロキシアントラキノン、1,6−ジヒ
ドロキシナフタレン、2,2′−ジヒドロキシアゾベン
ゼン、レゾルシノール、フルオレンビスフェノール等の
二官能性フェノール、または1,3,5−トリヒドロキシ
ベンゼン等の三官能性フェノール、あるいはポリビニル
フェノール等が挙げられる。
【0012】また反応に使用する有機溶媒としては、ジ
オキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミ
ド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、1,3−
ジメチルイミダゾリジノンなどが挙られる。
【0013】1,3−ベンゾオキサジンモノマーを加熱
して重合(硬化)させることにより、ポリベンゾオキサ
ジンを得ることができるが、化6で表される反応機構に
より開環重合しネットワーク化するものと考えられてい
る。即ち、ベンジオキサジンモノマーの開環重合が起こ
る(I→II)と同時に、プロパルギルエーテル基はク
ライゼン転位により2H−クロメンとなり(II→II
I)、更に熱重合して(III→IV)ネットワーク化
するものと考えられる。
【0014】
【化6】
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。な
お、本発明に使用した4−アミノフェニルプロパルギル
エーテルは、参考例1及び2に示した方法によって合成
した。
【0016】[参考例1] <4−ニトロフェニルプロパルギルエーテルの合成>1
Lのフラスコにp−ニトロフェノール(400ミリモ
ル、55.644g)を苛性ソーダ水溶液(400ミリ
モル、16gのNaOHを500mlの水に溶解したも
の)に溶解した。混合物を透明なオレンジ溶液になるま
で70℃で加熱した。この溶液に0.04モルの臭化テ
トラブチルアンモニウムを相間移動触媒として加えた。
次いで臭化プロパルギル(420ミリモル、49.96
g)のトルエン200mlの溶液を前記の混合液に滴下
し、得られた溶液を60℃に保ちながら24時間撹拌し
た。反応混合物を冷却して析出する淡黄色結晶をろ取し
た。さらにトルエン層を分離し水で数回洗浄し、トルエ
ン層を減圧下に濃縮して黄色結晶を得た。得られた結晶
をジオキサンに溶解し、この溶液を水中に注いで水溶性
の塩を除いた。この工程は無色の結晶が得られるまで数
回行った(66g、収率93%)。得られた結晶を真空
下に昇華精製して融点114〜115℃の無色の結晶を
得た(63g、92%)。
【0017】[参考例2] <4−アミノフェニルプロパルギルエーテルの合成>撹
拌子を備えた2Lビーカーに、参考例1で得られた4−
ニトロフェニルプロパルギルエーテル(180ミリモ
ル、31.89g)とジオキサン700mlを加えた。
得られた透明溶液を氷浴中で約10℃に冷却し、これに
冷却した塩化スズ(II)二水和物(900ミリモル、
203.06g)の濃塩酸(500ml)溶液を約10
℃に保ちながら滴下した。滴下終了後反応混合液を室温
まで昇温し、室温で2日間撹拌した。この黄色の反応混
合液を、冷却した30%苛性ソーダ水溶液で中和後ジク
ロロメタンで抽出し、次いで無水芒硝で乾燥し減圧下に
溶媒を除いて黄褐色の粘調な残渣(25g)を得た。こ
の粗生成物を減圧蒸留により精製し無色の粘調な液体2
3g(収率86%)を得た。このものは冷蔵庫中で結晶
化した。
【0018】〔実施例1〕 <プロパルギルエーテル基を有する一官能ベンゾオキサ
ジンモノマーの合成>500mlフラスコに37%ホル
マリン(200ミリモル、16.23g)およびジオキ
サン100mlを加え、氷浴中で冷却し、5℃以下に保
ちながら参考例2で得られたp−アミノフェニルプロパ
ルギルエーテル(100ミリモル、14.71g)のジ
オキサン100ml溶液を滴下し、5℃以下で30分間
撹拌した。さらにフェノール(100ミリモル、9.4
1g)のジオキサン100ml溶液を加え、110℃で
の加熱還流を5時間行った。次いで、50℃に保ちなが
ら減圧下にジオキサンを除いた。得られた粘調液体(2
5.5g)をエーテル200mlに溶解し、3N苛性ソ
ーダ水溶液で洗浄した後、エーテルを減圧下に留去して
黄色の粘調液体(19g、67%)を得た。
【0019】得られた化合物(以下、P−appeと略
記する)は、H−NMR及びIRスペクトルの解析に
より、化7で表される構造を有しているものと認められ
た。NMRのスペクトルデータは次のとおりであった。1 H-NMR(CDCl3):δ=7.1〜6.8(m,8H), 5.28(s,2H), 4.61
(s,2H), 4.56(s,2H), 2.49(s,1H) IRのスペクトルデータは次のとおりであった。 IR(cm-1、括弧内の数値は透過率を示す):ν=3272(40),
3045(55), 2900(53), 2860(54), 2225(76), 1610(57),
1588(48),1513(33), 1491(36), 1460(40), 1373(51), 1
338(57), 1310(51), 1227(33), 1160(53), 1116(60), 1
090(67), 1031(37), 973(50), 944(39), 847(44), 762
(40), 678(58).
【0020】
【化7】
【0021】〔実施例2〕 <プロパルギルエーテル基を有する二官能ベンゾオキサ
ジンモノマーの合成>500mlフラスコに37%ホル
マリン(200ミリモル、16.23g)およびジオキ
サン100mlを加え、氷浴中で冷却し、5℃以下を保
ちながら参考例2で得られたp−アミノフェニルプロパ
ルギルエーテル(100ミリモル、14.71g)のジ
オキサン100ml溶液を滴下し、5℃以下で30分間
撹拌した。さらにビスフェノールA(50ミリモル、1
1.41g)のジオキサン100ml溶液を加え、11
0℃での加熱還流を5時間行った。次いで、50℃に保
ちながら減圧下にジオキサンを除いた。得られた粘調液
体(23g)をエーテル200mlに溶解し、3N苛性
ソーダ水溶液で洗浄した後、エーテルを減圧下に留去し
て黄色の結晶(17g、64%、融点:60−62℃)
を得た。
【0022】得られた化合物(以下、B−appeと略
記する)は、H−NMR及びIRスペクトルの解析に
より、化8で表される構造を有しているものと認められ
た。NMRのスペクトルデータは次のとおりであった。1 H-NMR(CDCl3):δ=7.2〜6.6,(m,14H), 5.25(s,4H), 4.6
3(s,4H), 4.51(s,4H), 2.31(s,2H), 2.05(s,6H) IRのスペクトルデータは次のとおりであった。 IR(cm-1、括弧内の数値は透過率を示す):ν=3385(44),
3272(42), 2963(51), 2864(65), 2225(89), 1701(71),
1610(57),1595(64), 1508(30), 1443(61), 1373(60), 1
225(37), 1179(45), 1029(51), 946(63), 832(44).
【0023】
【化8】
【0024】〔実施例3〕実施例1および2で得られた
P−appeならびにB−appeについて、示差走査
熱量分析(以下、DSCと略記する)を行って、加熱時
の発熱の開始温度および発熱最大の温度を測定した。試
験結果は、表1に示されるとおりであり、ベンゾオキサ
ジンモノマーの開環重合による発熱およびクライゼン転
移とプロパルギルエーテルの重合による発熱が発生した
ものと考えられる。
【0025】
【表1】
【0026】〔実施例4〕 <P−appeの重合>実施例1で得られたP−app
e(モノマー)を90℃で加熱し、これをU型のガラス
モールドあるいは0.1〜0.2mmの膜厚でのガラス
板による無溶媒キャストに注いだ。ガラス表面は事前に
ジクロロジメチルシランで処理した。モールドあるいは
キャストフィルムは減圧下に120℃で2時間加熱し、
次いで150℃、180℃でそれぞれ1時間さらに20
0℃で2時間、240℃で1時間エアーオーブンで加熱
し重合(硬化)させて、対応するポリマー(以下、PP
−appeと略記する)を調製した。
【0027】このポリマーのIRスペクトルを測定した
ところ、モノマーのベンゾオキサジン環の特徴的な吸収
帯は完全に無くなっていた。プロパルギル基の特徴的な
吸収帯である3272cm−1および2225cm−1
の吸収ピークも硬化後には完全に消失していた。これに
対し、1489cm−1のポリベンゾオキサジンの四置
換ベンゼン環に由来する新たなピークが現れた。
【0028】〔実施例5〕 <B−appeの重合>実施例2で得られたB−app
e(モノマー)について、実施例4と同様にして重合
(硬化)させ、対応するポリマー(以下、BP−app
eと略記する)を調製した。
【0029】この硬化物のIRスペクトルを測定したと
ころ、実施例4の場合と同様にモノマーに由来するピー
クが消失し、ポリマーに由来する新たなピークが出現し
ていた。
【0030】実施例3〜5で得られた測定結果は、化6
で表されるネットワークが形成されたことを示してお
り、実施例1及び2で得られた1,3−ベンゾオキサジ
ンモノマーは、加熱により重合(硬化)してポリマー
(樹脂)化したものと認められる。
【0031】〔比較例1、2〕実施例1及び2で合成し
たベンゾオキサジンモノマーの対照物として、特開昭4
9−47378号公報に記載の方法に従って、化9なら
びに化10で示されるプロパギルエーテル基を持たない
ベンゾオキサジンモノマーを合成した(以下、それぞれ
P−a、B−aと略記する)。次いで、これらのモノマ
ーを実施例4と同様にして、加熱重合させ対応するポリ
マーを調製した(以下、各々PP−a、PB−aと略記
する)
【0032】
【化9】
【0033】
【化10】
【0034】〔実施例6〕実施例4、5および比較例
1、2において調製したポリマーについて、ガラス転移
温度、5%熱分解減量点および炭化収率を測定した。得
られた試験結果は表2に示されるとおりであり、本発明
の新規なポリベンゾオキサジンは、プロパルギルエーテ
ル基を持たないポリベンゾオキサジンに比べて、高いガ
ラス転移温度を有しており、且つ5%熱分解減量点が高
く、しかも炭化収率が高いことから、優れた耐熱性を備
えているものと認められる。
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】本発明の1,3−ベンゾオキサジンモノ
マーは、ポリオキサジンの原料として有用なものであ
り、また当該モノマーを加熱して得られる重合物、即ち
ポリベンゾオキサジンは、優れた耐熱性を備えているの
で工業分野における利用効果は多大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C056 AA02 AB01 AC02 AD03 AE02 DA01 DB01 DC04 4J043 PA02 PC065 PC066 PC185 PC186 QA07 RA02 SA35 SA47 SA73 SA81 SB01 UA541 WA07 XA03 XA06 YA13 ZA12 ZB02 ZB50 ZB60

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化1で示されるプロパルギルエーテル基
    を有する新規な1,3−ベンゾオキサジンモノマー。 【化1】 (式中、nは1〜3の整数であり、Rは水素、炭素数1
    〜4のアルキル基または下記化2に示した(I)〜
    (X)の1〜3価の有機基もしくは無機基を表す。) 【化2】
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のベンゾオキサジンモノ
    マーを重合してなるポリベンゾオキサジン。
JP2001041400A 2001-02-19 2001-02-19 プロパルギルエーテル基を有する新規な1,3−ベンゾオキサジンモノマー及び当該モノマーを重合してなるポリベンゾオキサジン Pending JP2002241495A (ja)

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