JP2015189925A - ビニルベンジルエーテル樹脂、その製造方法、これを含有する硬化性樹脂組成物、硬化物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2,6-キシレノールのようなo-位置換フェノールアラルキル樹脂と、ビニル芳香族ハロメチル化合物とをアルカリ金属水酸化物の存在下で反応させて、フェノール性OH基の60〜100モル%をビニルベンジルエーテル化して得られ、13C−NMR測定に於いて、アルデヒド基に由来するピーク面積が、ビニル基のピーク面積と合計した総ピーク面積の10.0%以下であるビニルベンジルエーテル樹脂。
【選択図】なし
Description
本発明のポリ(ビニルベンジル)エーテル化合物は上記式(2)で表され、上記式(1)で表されるフェノールアラルキル樹脂と、ビニル芳香族ハロメチル化合物とをアルカリ金属水酸化物の存在下で反応させて得られる。式(1)と式(2)において、共通する記号は同じ意味を有する。
ピーク面積比a/(a+b)が、10.0%を越えると、誘電正接値が増大し、耐熱性、耐湿熱性が低下するので好ましくない。
この製造方法では、式(1)で表されるフェノールアラルキル樹脂が使用されるが、これは、単独で使用してもよいし二種類以上を併用してもよい。
ここで、R4における炭素数1〜12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、n−アミル基、sec−アミル基、tert−アミル基、シクロヘキシル基等が挙げられるが、入手の容易性、コスト及び耐熱酸化劣化性の観点から、好ましくはメチル基及びエチル基である。最も好ましくは、メチル基である。
また、ビニル芳香族ハロメチル化合物に由来するピーク面積が1.0%以下にすることにより、200℃以上の熱履歴を長時間受けた後での誘電特性の低下を小さくすることができる。より好ましくは、0.5%以下である。さらに好ましくは0.2%以下である。しかしながら、必要以上に全ハロゲン含有量やビニル芳香族ハロメチル化合物の含有量を低下させることは、精製歩留まりを大幅に低下させることになる。実験によれば、全ハロゲン含有量は2ppm以上であれば、上記のような工業的な実施に関わる問題が生じないことが判明したので、それを超える精製は精製歩留まりの面からは有利とは言えない。
本発明の硬化性樹脂組成物は、本発明のビニルベンジルエーテル樹脂とラジカル重合開始剤(ラジカル重合触媒ともいう。)とを含有する。ラジカル重合開始剤としては、例えば、本発明の樹脂組成物は後述するように加熱等の手段により架橋反応を起こして硬化するが、その際の反応温度を低くしたり、不飽和基の架橋反応を促進する目的でラジカル重合開始剤を含有させて使用してもよい。この目的で用いられるラジカル重合開始剤の量は(A)成分と(B)成分の和を基準として0.1〜10重量%、好ましくは0.1〜8重量%である。ラジカル重合開始剤はラジカル重合触媒であるので、以下ラジカル重合開始剤で代表する。
本発明の硬化性複合材料には、必要に応じて樹脂と基材の界面における接着性を改善する目的でカップリング剤を用いることができる。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネートカップリング剤等一般のものが使用できる。
本発明のフィルムを製造する方法としては特に限定されることはなく、例えば硬化性樹脂組成物と必要に応じて他の成分を芳香族系、ケトン系等の溶媒若しくはその混合溶媒中に均一に溶解又は分散させ、PETフィルムなどの樹脂フィルムに塗布した後乾燥する方法などが挙げられる。塗布は必要に応じて複数回繰り返すことも可能であり、またこの際組成や濃度の異なる複数の溶液を用いて塗布を繰り返し、最終的に希望とする樹脂組成及び樹脂量に調整することも可能である。
分子量及び分子量分布測定はGPC(東ソー製、HLC−8120GPC)を使用し、溶媒:テトラヒドロフラン(THF)、流量:1.0ml/min、カラム温度:40℃で行った。分子量は単分散ポリスチレンによる検量線を用い、ポリスチレン換算分子量として測定を行った。
日本電子製JNM−LA600型核磁気共鳴分光装置を用い、13C−NMR及び1H−NMR分析により決定した。溶媒としてクロロホルム−d1を使用した。NMR測定溶媒であるテトラクロロエタン−d2の共鳴線を内部標準として使用した。
硬化性樹脂組成物溶液をガラス基板に乾燥後の厚さが、20μmになるように均一に塗布した後、ホットプレートを用いて、90℃で30分間加熱し、乾燥させた。得られたガラス基板上の樹脂膜はガラス基板と共に、TMA(熱機械分析装置)測定装置にセットし、窒素気流下、昇温速度10℃/分で220℃まで昇温し、更に、220℃で20分間加熱処理することにより、残存する溶媒を除去した。ガラス基板を室温まで放冷した後、TMA測定装置中の試料に分析用プローブを接触させ、窒素気流下、昇温速度10℃/分で30℃から360℃までスキャンさせることにより測定を行い、接線法により軟化温度を求めた。また、線膨張係数の変化する変曲点よりTgを求めた。さらに、平均線膨張係数(CTE)は、0〜40℃における試験片の寸法変化より算出した。
加熱プレス成形により得られた硬化物フィルムのTgの測定は動的粘弾性測定装置を使用し、昇温速度2℃/minで測定を行い、損失弾性率のピークより決定した。
硬化物フィルムの引張り強度及び伸び率は引張り試験装置を用いて測定を行った。伸び率は引張り試験のチャートから測定した。
5)誘電率及び誘電正接
JIS C2565規格に準拠し、50℃の真空乾燥器で5時間、真空下、絶乾させ、デシケーター中に、恒量を取った後、株式会社エーイーティー製、空洞共振器法誘電率測定装置を使用して、18GHzでの誘電率及び誘電正接を測定した。材料の耐熱酸化劣化性を評価するため、硬化物フィルムを200℃のエアオーブン中に、1時間放置後の硬化物フィルムの18GHzでの誘電率および誘電正接を測定した。
6)成形性
黒化処理を行った銅張り積層板の上に、硬化性樹脂組成物の未硬化フィルムを積層し、真空ラミネーターを用いて、温度:110℃、プレス圧:0.1MPaで真空ラミネートを行い、黒化処理銅箔とフィルムの接着状態により評価を行った。評価は黒化処理銅箔とフィルムの接着状態が良好であったものを「○」、黒化処理銅箔とフィルムとが容易に剥離することができる接着状態のものを「×」として評価した。
撹拌機、冷却管、窒素導入管のついた500ml、3口セパラブルフラスコに、2,6-ジメチルフェノール122.16g(東京化成工業製、1.0モル)、p−キシリレングリコールジメチルエーテル166.22g(東京化成工業製、1.0モル)、及びp−トルエンスルホン酸1.2gを仕込み、窒素を導入しながら90℃に加熱し溶解させた。その後、撹拌しながら150℃に昇温し5時間反応させた。この間、反応により生成するメタノールは系外に除いた。その後、水洗によりp−トルエンスルホン酸を除去した後、減圧下、200℃に昇温し、未反応の2,6-ジメチルフェノールを除去し、2,6−ジメチルフェノールアラルキル樹脂(A)137.1gを得た。得られた2,6−ジメチルフェノールアラルキル樹脂の軟化点は91.5℃、150℃における溶融粘度は0.43Pa・sであった。また、水酸基当量は194であった。
また、得られた樹脂について、そのGPC、赤外吸収スペクトルおよび1H−NMRを測定した。赤外吸収スペクトルの結果を図1に示す。GPCの測定結果から数平均分子量(Mn)が1153、重量平均分子量(Mw)が1835であって分子量分布(Mw/Mn)が1.59であり、また、この2,6−ジメチルフェノールアラルキル樹脂(A)における一般式(1)の分子量分布は、n=0が23.2%、n=1が9.2%、n=2が11.7%、n=3が15.7%、n=4が19.2%、およびn≧=5が21% であった。
更に、1H−NMRの測定はプロトンノンデカップリング法により行った。この1H−NMRの測定結果からこの2,6−ジメチルフェノールアラルキル樹脂(A)にはメチロール基存在しないことが確認された。これら測定により得られた結果を表1に示した。
撹拌機、冷却管、窒素導入管のついた1L、3口セパラブルフラスコに、o-クレゾール214.2g(東京化成工業製)、p−キシリレングリコール117.4g、及びp−トルエンスルホン酸1.5gを仕込み、窒素を導入しながら90℃に加熱し溶解させた。その後、撹拌しながら150℃に昇温し5時間反応させた。この間、反応により生成する塩酸は系外に除いた。その後、水洗によりp−トルエンスルホン酸を除去した後、減圧下、200℃に昇温し、未反応のo-クレゾールを除去し、o-クレゾールアラルキル樹脂(B)216.4gを得た。得られたo-クレゾールアラルキル樹脂(B)の軟化点は66.8℃、150℃における溶融粘度は0.035Pa・sであった。また、水酸基当量は185であった。
GPCの測定結果から数平均分子量(Mn)が872、重量平均分子量(Mw)が1284であって分子量分布(Mw/Mn)が1.46であり、また、この実施例2で得られた熱可塑性o-クレゾールアラルキル樹脂(B)における一般式(1)の分子量分布は、n=0が10.8%、n=1が6.5%、n=2が11.1%、n=3が16.7%、n=4が24.2%、およびn≧5が30.4% であった。
更に、1H-NMRの測定はプロトンノンデカップリング法により行った。この1H−NMRの測定結果からこの合成例2で得られた熱可塑性熱可塑性o-クレゾールアラルキル樹脂(B)にはメチロール基存在しないことが確認された。これら測定により得られた結果を表1に示した。
ビフェニレン基を有するフェノールアラルキル樹脂(C)(明和化成(株)製、商品名:MEH7851)を用意した。
温度調節器、攪拌装置、冷却コンデンサーおよび滴下ロートを備えた4つ口フラスコに合成例1で合成した2,6−ジメチルフェノールアラルキル樹脂(A);フェノール性水酸基のOH当量194g/eq)87.3g(0.45当量)、CMS−AM(セイミケミカル社製クロロメチルスチレン)72.1g(0.47当量)、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド4.3g、2,4−ジニトロフェノール0.07g、メチルエチルケトン115gを仕込み攪拌溶解し、液温を75℃にし、50%水酸化ナトリウム水溶液36g(0.9当量)を20分間で滴下し、更に75℃で4時間攪拌を続けた。次に10%塩酸水溶液でフラスコ内を中和した後、トルエン180gを追加し、有機層を675mlの水で3回洗浄した。
また、1H−NMRで、クロロメチルスチレンに由来するプロトンの共鳴線が消失し、代わりに、5.02ppm付近にベンジルエーテル基に由来するプロトンの共鳴線、5.25ppm、5.77ppm及び6.73ppm付近にビニル基に由来するプロトンの共鳴線を有することが確認され、(VBE-A)が得られていることを確認した。ビニルベンジルエーテル基含有量は99.5%、フェノール性水酸基は検出することはできなかった。さらに、13C−NMRを用いて、200〜204ppmのアルデヒド基に由来するピークを観察したところ、ピークの存在は確認できなかった。一方、目的の反応生成物に由来する112〜115ppmにビニル基のピークが観察され、かつ、ビニル基の面積値とベンジルエーテル基に由来するメチレン基のピークの面積値及び芳香族領域のピークの面積値とは、1H−NMRの結果と良い一致を示した。
また、元素分析により総塩素含有量を測定したところ165ppmであった。GPC測定を行ったところ、クロロメチルスチレンに由来するピークは、観察されなかった。また、示差走査熱量計(DSC)により、窒素気流下、昇温速度:10℃/分で熱相転移挙動を測定したところ、結晶に由来する融解ピークは観察されなかった。また、熱天秤(TGA)を使用し、窒素気流下、昇温速度:10℃/分で、熱分解挙動を測定したところ、接線法による熱分解開始温度:414.7℃であり、600℃における炭化物生成量は、25wt%であった。これら測定により得られた結果を表2に示した。表2において、ピーク面積比は、上記a/(a+b)の値である。
温度調節器、攪拌装置、冷却コンデンサーおよび滴下ロートを備えた4つ口フラスコに実施例2で合成したo-クレゾールアラルキル樹脂(B);フェノール性水酸基のOH当量185g/eq)92.5g(0.5当量)、CMS−AM(セイミケミカル社製クロロメチルスチレン)80.1g(0.525当量)、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド4.8g、2,4−ジニトロフェノール0.08g、メチルエチルケトン128gを仕込み攪拌溶解し、液温を75℃にし、50%水酸化ナトリウム水溶液22.4g(1.0当量)を20分間で滴下し、更に75℃で4時間攪拌を続けた。次に10%塩酸水溶液でフラスコ内を中和した後、トルエン200gを追加し、有機層を750mlの水で3回洗浄した。
また、示差走査熱量計(DSC)により、窒素気流下、昇温速度:10℃/分で熱相転移挙動を測定したところ、結晶に由来する融解ピークは観察されなかった。また、熱天秤(TGA)を使用し、窒素気流下、昇温速度:10℃/分で、熱分解挙動を測定したところ、接線法による熱分解開始温度:406.4℃であり、600℃における炭化物生成量は、29.9wt%であった。これら測定により得られた結果を表2に示した
温度調節器、攪拌装置、冷却コンデンサーおよび滴下ロートを備えた4つ口フラスコに明和和化成(製)のフェノールアラルキル樹脂(C);フェノール性水酸基のOH当量208g/eq)135.2g(0.65当量)、CMS−AM 104.15g(0.682当量)、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド6.25g、2,4−ジニトロフェノール0.1g、メチルイソブチルケトン75gを仕込み攪拌溶解し、液温を105℃にし、50%水酸化ナトリウム水溶液52g(1.0当量)を20分間で滴下し、更に105℃で4時間攪拌を続けた。次に10%塩酸水溶液でフラスコ内を中和した後、トルエン235gを追加し、有機層を975mlの水で3回洗浄した。
実施例3で得られたVBE―A 70gと、重合開始剤としてジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド(日本油脂(株)製、商品名:パークミルP)0.7gをトルエン30gに溶解し硬化性樹脂組成物(ワニスA)を得た。
実施例4で得られたVBE―B 70gと、重合開始剤としてジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド(日本油脂(株)製、商品名:パークミルP)0.7gをトルエン30gに溶解し硬化性樹脂組成物(ワニスB)を得た。
比較例1で得られたVBE―C 70gと、重合開始剤としてジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド(日本油脂(株)製、商品名:パークミルP)0.7gをトルエン30gに溶解し硬化性樹脂組成物(ワニスC)を得た。
Claims (11)
- 下記式(1)で表されるフェノールアラルキル樹脂と、ビニル芳香族ハロメチル化合物とをアルカリ金属水酸化物の存在下で反応させて得られる下記式(2)で表されるポリ(ビニルベンジル)エーテル樹脂であって、R4におけるビニルベンジル基の割合は60〜100モル%であり、13C−NMR測定に於いて、200〜204ppmのアルデヒド基に由来するピーク面積が、112〜115ppmのビニル基のピーク面積と合計した総ピーク面積に対して、10.0%以下であることを特徴とするビニルベンジルエーテル樹脂。
- 式(1)及び式(2)のR1及びR2がそれぞれ独立して炭素数1〜6のアルキル基、アリル基、または炭素数6〜12のアリール基であることを特徴とする請求項1に記載のフェノールアラルキル樹脂。
- 請求項1又は2に記載のビニルベンジルエーテル樹脂と、ラジカル重合開始剤とを含有することを特徴とする硬化性樹脂組成物。
- 請求項3に記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
- 請求項3に記載の硬化性樹脂組成物と基材からなる硬化性複合材料。
- 請求項5に記載の硬化性複合材料を硬化して得られたことを特徴とする複合材料硬化物。
- 請求項6に記載の複合材料硬化物の層と金属箔層とを有することを特徴とする積層体。
- 請求項3に記載の硬化性樹脂組成物から形成された膜を金属箔の片面に有することを特徴とする樹脂付き金属箔。
- 請求項3に記載の硬化性樹脂組成物を溶剤に溶解させてなる電子材料用基板用ワニス。
- 請求項4に記載の硬化物を用いてなる電子材料用基板。
- 式(1)で表されるフェノールアラルキル樹脂とビニル芳香族ハロメチル化合物とをアルカリ金属水酸化物の存在下で、溶解度パラメーターの値が8.0〜15.0の溶媒中で、30〜100℃の温度で反応させることを特徴とする請求項1に記載のビニルベンジルエーテル樹脂の製造方法。
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