JP2018044094A - 樹脂組成物、それを用いた塗膜および積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、近年、ポリエステル樹脂を導電ペーストやコーティング剤として自動車部品用途や電気電子部品用途に用いる場合、さらなる性能向上の要求から、密着性や耐熱性の他に、優れた可撓性や硬度が要求されている。しかしながら、特許文献3のポリエステル樹脂は、可撓性や硬度が不十分であった。
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
<2>ポリアリレート樹脂(B)が、二価フェノール成分と芳香族ジカルボン酸成分とを含有し、二価フェノール成分として、一般式(1)で示される二価フェノールを含有することを特徴とする、<1>の樹脂組成物。
<3>ポリアリレート樹脂(B)の二価フェノール成分として、一般式(2)で示される二価フェノールを含有することを特徴とする、<2>の樹脂組成物。
<4>ポリアリレート樹脂(B)において、さらにヒドロキシカルボン酸成分を含有し、全モノマー成分に対するヒドロキシカルボン酸成分の割合が2〜50モル%であることを特徴とする、<1>〜<3>の何れかの樹脂組成物。
<5>ポリアリレート樹脂(B)の二価フェノール成分として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BisA)と1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(BisTMC)とが用いられることを特徴とする、<1>〜<4>の何れかの樹脂組成物。
<6>ポリアリレート樹脂(B)のBisAとBisTMCの含有比率(BisA/BisTMC)が、30/70〜70/30(モル比)であることを特徴とする、<5>の樹脂組成物。
<7>さらに硬化剤(C)を含有することを特徴とする、<1>〜<6>の何れかの樹脂組成物。
<8><1>〜<7>の何れかの樹脂組成物を用いて形成された塗膜。
<9><8>の塗膜を有する積層体。
なお、ポリアリレート樹脂が単独で用いられた場合は、ポリエステル樹脂と比較してガラス転移温度が高いため、接着性が劣り、耐熱接着性が低くなる。一方、ガラス転移温度が低いポリエステル樹脂が単独で用いられた場合は、ポリアリレート樹脂と比較してガラス転移温度が低いため、接着性には優れるが、耐熱接着性が低くなる。それに対して、本発明の樹脂組成物は、接着性を大きく損ねることなく、耐熱接着性が顕著に向上する。
また、ガラス転移温度が高いポリエステル樹脂を用いた場合には、特定のポリアリレート樹脂とポリエステル樹脂とを特定の割合で用いることにより、密着性、耐熱性、可撓性、硬度いずれにも優れた樹脂組成物を提供することができる。
本発明で用いるポリエステル樹脂(A)は、ポリアリレート樹脂以外のポリエステル樹脂であって、二価カルボン酸成分と二価アルコール成分とを含有するものである。ポリエステル樹脂(A)を構成する二価カルボン酸成分として、得られるポリエステル樹脂(A)の耐熱性、接着性や密着性、溶剤溶解性をバランスのよいものとするために、テレフタル酸、イソフタル酸を混合して用いることが好ましい。
まず、二価カルボン酸および二価アルコール等のモノマーの組み合わせを適宜選択し、これらを公知の重合法で重合して、ポリエステル樹脂(A)を得ることができる。つまり、原料モノマーを反応缶に投入し、エステル化反応を行った後、公知の方法で所望の分子量に達するまで重縮合させることにより、ポリエステル樹脂(A)を製造することができる。エステル化反応は、例えば、180℃以上の温度において4時間以上行われる。
ポリアリレート樹脂(B)は、二価カルボン酸成分と二価フェノール成分とを含有し、かつ、その他の成分を含む場合には、フェノール基またはアルコール基を有する成分の合計を100モル%としたときに二価フェノール成分が75〜100モル%であるポリエステル樹脂のことである。なお、本発明において、ポリアリレート樹脂には、いわゆる、メソゲン基を有する液晶性高分子は含まない。
ポリアリレート樹脂(B)の製造方法は、ヒドロキシ基濃度を所定の範囲内とすることができれば特に限定されないが、ヒドロキシ基濃度の制御が容易なことから、溶融重合時にヒドロキシカルボン酸成分を用いて制御する方法が好ましい。
ポリアリレート樹脂(B)を製造する装置としては、公知の反応装置が挙げられ、例えば、回分式反応装置および連続式反応装置が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が−50〜50℃であって、接着剤の用途に使用可能なものと、ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度が40〜150℃であって、導電ペーストや接着剤の用途に使用可能なものとに大別される。
(1)ポリエステル樹脂(A)およびポリアリレート樹脂(B)の組成
NMR測定装置(日本電子社製JNM−LA400型)を用い、1H−NMR測定を行って、それぞれの組成を求めた。なお、測定溶剤としては、重水素化トリフルオロ酢酸を用いた。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件でポリスチレン換算の数平均分子量を測定した。
送液ユニット:島津製作所社製LC−10ADvp
紫外−可視分光光度計:島津製作所社製SPD−6AV、検出波長:254nm
カラム:Shodex社製KF−803 1本、Shodex社製KF−804 2本を直列に接続して使用
溶剤:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
JIS−K 7121に従って、入力補償型示差走査熱量測定装置(パーキンエルマー社製ダイヤモンドDSC型)を用い、−60℃から200℃まで、昇温速度10℃/分の条件で測定を行い、得られた昇温曲線中の、低温側ベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大となるような点で引いた接線との交点の温度を求め、ガラス転移温度とした。
高分解能核磁気共鳴装置(日本電子社製LA−400 NMR)を用いて、1H−NMR分析することにより、それぞれの共重合成分のピーク面積から樹脂組成を求めた。また、1H−NMR分析することにより、フェノール性ヒドロキシ基に対してオルト位またはメタ位に位置するプロトンのピーク面積を算出して、ヒドロキシ基を定量化することによりヒドロキシ基濃度を求めた。
(試料溶液Aの調製)
凍結粉砕したポリアリレート樹脂(B)0.2gをアセトニトリル3mLに浸漬し、室温で3日間静置抽出した。その後、抽出液を孔径0.45μmのフィルターで濾過し、アセトニトリルで希釈して測定用試料溶液Aを調製した。
(試料溶液Bの調製)
凍結粉砕したポリアリレート樹脂(B)0.2gをメタノール3mLに浸漬し、室温で3日間静置抽出した。その後、抽出液を孔径0.45μmのフィルターで濾過して測定用試料溶液Bを調製した。
(モノマー濃度の算出)
HPLC装置(HewlettPackard社製 HP1100)を用いて、試料溶液Aおよび試料溶液BのHPLC測定を行った。試料溶液Aの測定結果より、二価フェノール成分およびヒドロキシカルボン酸成分のモノマー濃度を求めた。また、試料溶液Bの測定結果より、芳香族ジカルボン酸成分のモノマー濃度を求めた。二価フェノール成分、ヒドロキシカルボン酸成分および芳香族ジカルボン酸成分のモノマー濃度の合計から、ポリアリレート樹脂(B)中のモノマー濃度を求めた。(カラム:WatersAtlantis T3 5μmφ4.6×15mm、温度:40℃、検出器:UV275nm、溶離液A:0.1%ギ酸水溶液、溶離液B:アクリロニトリル/ギ酸=100/2、流量:0.5mL/min)
◎:ポリアリレート樹脂中のモノマー濃度が0.5質量%以下であった。
○:ポリアリレート樹脂中のモノマー濃度が0.5質量%を超え2.0質量%以下であった。
△:ポリアリレート樹脂中のモノマー濃度が2.0質量%を超えるものであった。
得られたポリエステル樹脂(A)およびポリアリレート樹脂(B)を、それぞれ、メチルエチルケトンに溶解するか否かを目視で確認し、固形分濃度10質量%以上で溶解するものを「◎」と判断した。
溶解しなかったものについて、80質量%のトルエンと20質量%のメチルエチルケトンとの混合溶剤に溶解するか否かを目視で確認し、固形分濃度10質量%以上で溶解するものを「○」と判断した。
さらに、溶解しなかったものについて、塩化メチレンに溶解するか否かを目視で確認し、固形分濃度10質量%以上で溶解するものを「△」と判断し、固形分濃度10質量%未満で溶解しなかったものを「×」と判断した。
上記(6)で溶解可能な溶剤に樹脂組成物を溶解させて、溶解液を得た。該溶解液を、厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PET基材)に、乾燥後の厚みが10μmになるように、卓上型コーティング装置(安田精機社製、フィルムアプリケータNo.542−AB型、バーコーター装置)で塗工し、120℃で1分乾燥して、塗膜がPET基材に積層された積層体を作製した。作製した積層体を2枚用い、塗膜形成面どうしを重ね合わせ、エアー式プレス機(林機械製作所社製)を用いて、温度180℃、圧力0.2MPa/cm2の条件下、60秒間熱圧着して、熱圧着フィルムを得た。得られた熱圧着フィルムを、短冊状(長さ100mm×幅25mm)に切り出し、試験片とした。
得られた試験片について、引張試験機(インテスコ社製精密万能材料試験機2020型)を用い、常温下で、引張速度50mm/分、引張角度180度の条件で、剥離強度を測定した。測定は5回行い、その平均値を接着強度として、以下の基準で初期接着性を評価した。
◎:接着強度が7N/25mm幅以上である。
○:接着強度が4N/25mm幅以上、7N/25mm幅未満である。
△:接着強度が2N/25mm幅以上、4N/25mm幅未満である。
×:接着強度が2N/25mm幅未満である。
基材として厚み0.03mmの銅箔を使用した以外は上記(7)と同様の方法で作製した試験片について、上記(7)に記載された方法と同様の方法で接着強度を測定し、以下の基準で初期接着性を評価した。
◎:接着強度が7N/25mm幅以上である。
○:接着強度が4N/25mm幅以上、7N/25mm幅未満である。
△:接着強度が2N/25mm幅以上、4N/25mm幅未満である。
×:接着強度が2N/25mm幅未満である。
上記(7)の方法と同様の方法で作製した試験片について、80℃の炉内で行ったこと以外は上記(7)に記載された方法と同様の方法で接着強度を測定し、以下の基準で耐熱接着性を評価した。
◎:接着強度が7N/25mm幅以上である。
○:接着強度が4N/25mm幅以上、7N/25mm幅未満である。
△:接着強度が2N/25mm幅以上、4N/25mm幅未満である。
×:接着強度が2N/25mm幅未満である。
上記(7)に記載された方法で作製した熱圧着フィルムを、85℃、85%RH、500時間の条件で湿熱処理を実施した後、短冊状(長さ100mm×幅15mm)に切り出し、試験片とした。
得られた試験片について、引張試験機(インテスコ社製精密万能材料試験機2020型)を用い、常温下で、引張速度50mm/分、引張角度180度の条件で、剥離強度を測定した。測定は5回行い、その平均値を処理後の接着強度とした。
湿熱処理前後の接着強度から、接着強度保持率を求め、以下の基準で評価した。
◎:接着強度保持率が80%以上である。
○:接着強度保持率が65%以上、80%未満である。
△:接着強度保持率が40%以上、65%未満である。
×:接着強度保持率が40%未満である。
上記(6)で溶解可能な溶剤に樹脂組成物を溶解させて、溶解液を得た。該溶解液を、厚さ75μmのPET基材に、乾燥後の厚みが10μmとなるように卓上型コーティング装置(安田精機社製、フィルムアプリケータNo.542−AB型、バーコーター装置)で塗工し、120℃で1分乾燥してPET基材上に塗膜を形成した。この塗膜に、セロハンテープ(ニチバン社製CT−18)を貼り付けた後、セロハンテープを剥離して、塗膜のPET基材に対する密着性を評価した。
○:塗膜はPET基材から剥離しなかった。
△:塗膜面積の30%未満がPET基材から剥離した。
×:塗膜面積の30%以上がPET基材から剥離した。
上記(6)で溶解可能な溶剤に樹脂組成物を溶解させて、溶解液を得た。該溶解液を、厚さ0.3mmの銅板に、乾燥後の厚みが10μmとなるように卓上型コーティング装置(安田精機社製、フィルムアプリケータNo.542−AB型、バーコーター装置)で塗工し、120℃で1分乾燥して銅板上に塗膜を形成した。この塗膜に、セロハンテープ(ニチバン社製CT−18)を貼り付けた後、セロハンテープを剥離して、塗膜の銅板に対する密着性を評価した。
○:塗膜は銅板から剥離しなかった。
△:塗膜面積の30%未満が銅板から剥離した。
×:塗膜面積の30%以上が銅板から剥離した。
上記(6)で溶解可能な溶剤に樹脂組成物を溶解させて、溶解液を得た。該溶解液を、卓上型コーティング装置(安田精機社製、フィルムアプリケータNo.542−AB型、バーコーター装置)を用いて厚さ75μmのPET基材に塗布した。その後、180℃で30秒間熱処理することで、乾燥時の厚みが25μmである塗膜を形成した。PET基材に塗膜が形成された積層体を180°方向に折り曲げた状態で目視にて観察し、以下の基準で評価した。
◎:塗膜は割れず、かつ折り曲げた跡も残らなかった。
○:塗膜は割れなかったが、折り曲げた跡が残った。
△:塗膜が割れたが、割れは折り曲げ部の30%未満であった。
×:折り曲げ部の30%以上、塗膜が割れた。
上記(6)で溶解可能な溶剤に樹脂組成物を溶解させて、溶解液を得た。該溶解液を、卓上型コーティング装置(安田精機社製、フィルムアプリケータNo.542−AB型、バーコーター装置)を用いて厚さ0.3mmの銅板に塗布した。その後、180℃で30秒間熱処理することで、乾燥時の厚みが30μmである塗膜を形成した。この塗膜を、各種の硬度を有する鉛筆(三菱鉛筆社製、「UNI」シリーズ)を用いて引っ掻き、塗膜が破損して鉛筆の先端が基板に達したときの該鉛筆の硬度を測定し、以下の基準で評価した。
◎:鉛筆の硬度がH以上であった。
○:鉛筆の硬度がB以上H未満であった。
△:鉛筆の硬度が6B以上B未満であった。
×:鉛筆の硬度が6B未満であった。
上記(6)で溶解可能な溶剤に樹脂組成物を溶解させて、溶解液を得た。該溶解液を、卓上型コーティング装置(安田精機社製、フィルムアプリケータNo.542−AB型、バーコーター装置)を用いて厚さ0.3mmの銅板に塗布した。その後、100℃で30秒間熱処理することで、乾燥時の厚みが25μmである塗膜を形成した。この塗膜を50℃で96時間エージングした後、該塗膜の上にさらに銅板を載せ、ヒートプレス機にて温度120℃、圧力0.1MPaで熱圧した。熱圧時の塗膜の流れ出し量(つまり銅板からのはみ出し量)を目視にて観察し、以下の基準で評価した。
◎:塗膜の流れ出しがほとんどなかった。
○:塗膜がわずかに流れ出した。
△:多くの塗膜が流れ出した。
×:塗膜のほとんど全部が流れ出した。
(1)硬化剤(C)
硬化剤(S−1):TPA−100(旭化成ケミカルズ社製、HDI)
硬化剤(S−2):L75(住化コベストロウレタン社製、TDI)
硬化剤(S−3):MT(東ソー社製、MDI)
調製例1
テレフタル酸83質量部(50モル%)、イソフタル酸83質量部(50モル%)、エチレングリコール42質量部(67モル%)、ネオペンチルグリコール71質量部(63モル%)、ポリテトラメチレングリコール50質量部(5モル%)および重合触媒としてテトラブチルチタネート0.1質量部を反応器に仕込み、系内を窒素に置換した。そして、これらの原料を1000rpmで撹拌しながら、反応器を245℃で加熱し、溶融させた。反応器内温度が245℃に到達してから、3時間エステル化反応を進行させた。3時間経過後、系内の温度を240℃にし、系内を減圧した。系内が高真空(圧力:0.1〜10−5Pa)に到達してから、さらに3時間重合反応を行って、ポリエステル樹脂(P−1)を得た。
使用するモノマーの種類とその組成および重合反応時間を表1のように変更した以外は、調製例1と同様にし、ポリエステル樹脂(P−2)〜(P−15)を得た。
TPA:テレフタル酸
IPA:イソフタル酸
ADA:アジピン酸
SEA:セバシン酸
EG:エチレングリコール
PG:1,2−プロパンジオール
NPG:ネオペンチルグリコール
BAEO:ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物
CHDM:1,4−シクロヘキサンジメタノール
TCD:トリシクロデカンジメタノール
PTMG:ポリテトラメチレングリコール(分子量:1000、炭素数が約54)
調製例1
テレフタル酸83質量部(50モル%)、イソフタル酸83質量部(50モル%)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン114質量部(50モル%)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン230質量部(75モル%)、無水酢酸255質量部(250モル%)を、撹拌装置を備えた反応容器に仕込み、窒素雰囲気下で、常圧、140℃で2時間撹拌混合させて反応させた(アセチル化反応)。
続いて、140℃でp−ヒドロキシ安息香酸69質量部(50モル%)を投入した後、280℃まで3時間かけて昇温し、280℃で1時間保持した。その後280℃で90分かけて130Paまで減圧し、2時間撹拌して、ポリアリレート樹脂(Q−1)を得た(脱酢酸重合反応)。得られたポリアリレート樹脂の樹脂組成を分析したところ、その樹脂組成は、調製時の仕込組成と同一であった。
使用するモノマーの種類とその組成および重合反応時間を表2のように変更した以外は、調製例1と同様にし、ポリエステル樹脂(Q−2)〜(Q−9)および(Q−11)〜(Q−13)を得た。
テレフタル酸50質量部(30モル%)、イソフタル酸116質量部(70モル%)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン143質量部(62.5モル%)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン194質量部(62.5モル%)、無水酢酸255質量部(250モル%)を、攪拌装置を備えた反応容器に仕込み、窒素雰囲気下で、常圧、140℃で2時間撹拌混合させて反応させた(アセチル化反応)。
続いて、280℃まで3時間かけて昇温し、280℃で1時間保持した後、90分かけて130Paまで減圧し、2時間撹拌した(脱酢酸重合反応)。その後、窒素雰囲気下で常圧とし、280℃でp−ヒドロキシ安息香酸69質量部(50モル%)を投入した後、280℃で2時間撹拌して、ポリアリレート樹脂(Q−10)を得た(解重合反応)。
TPA:テレフタル酸
IPA:イソフタル酸
BisA:2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
BisAP:1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン
BisTMC:1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン
PHBA:p−ヒドロキシ安息香酸
Ac2O:無水酢酸
PTBP:p−tert−ブチルフェノール
ポリエステル樹脂(P−1)とポリアリレート樹脂(Q−1)とを、質量比が(P−1)/(Q−1)=80/20となるように、溶剤に溶解混合して樹脂組成物を得た。各種評価を行った結果を表3および表4に示す。
ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂の種類および質量部を表3および表4記載のように変更する以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を得た。表3は、ガラス転移温度が−50〜50℃で、接着剤の用途に使用可能なポリエステル樹脂(P−1〜P−11)を含有する実施例1〜31および比較例1〜10の樹脂組成物について、PET基材に対する接着性、銅箔に対する接着性、耐熱接着性、耐湿熱性および耐熱性を評価した結果である。表4は、ガラス転移温度が40〜150℃で、導電ペーストやコーティング剤の用途に使用可能なポリエステル樹脂(P−9)〜(P−15)を含有する実施例32〜57および比較例11〜17の樹脂組成物について、密着性、可撓性、硬度および耐熱性を評価した結果である。
Claims (9)
- ポリアリレート樹脂を除くポリエステル樹脂(A)と、ポリアリレート樹脂(B)とを含有する樹脂組成物であって、ポリアリレート樹脂(B)のヒドロキシ基濃度が100geq/トン以上であり、ポリエステル樹脂(A)とポリアリレート樹脂(B)との質量比(A/B)が5/95〜95/5であることを特徴とする樹脂組成物。
- ポリアリレート樹脂(B)において、さらにヒドロキシカルボン酸成分を含有し、全モノマー成分に対するヒドロキシカルボン酸成分の割合が2〜50モル%であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- ポリアリレート樹脂(B)の二価フェノール成分として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BisA)と1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(BisTMC)とが用いられていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- ポリアリレート樹脂(B)のBisAとBisTMCの含有比率(BisA/BisTMC)が、30/70〜70/30(モル比)であることを特徴とする請求項5に記載の樹脂組成物。
- さらに硬化剤(C)を含有することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜7の何れか1項に記載の樹脂組成物を用いて形成された塗膜。
- 請求項8に記載の塗膜を有する積層体。
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