JP5579081B2 - カルボキシル基含有ポリウレタン - Google Patents

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Description

本発明は、カルボキシル基含有ポリウレタン、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液、カルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法、カルボキシル基含有ポリウレタンを含む硬化性組成物、該組成物から得られる硬化物、該硬化物によって被覆されたフレキシブル配線板、およびフレキシブル配線板の製造方法に関する。
従来、フレキシブル配線回路の表面保護膜は、カバーレイフィルムと呼ばれるポリイミドフィルムをパターンに合わせた金型をつくり打ち抜いたのち、接着剤を用いて張り付けるタイプや、可とう性を持たせた紫外線硬化型、または熱硬化型のオーバーコート剤をスクリーン印刷法により塗布するタイプのものであり、特に後者は作業性の点で有用であった。これら硬化型のオーバーコート剤としては、主にエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、あるいはこれらの複合系よりなる樹脂組成物が知られている。これらは、特にブタジエン骨格、シロキサン骨格、ポリカーボネートジオール骨格、長鎖脂肪族骨格等の導入などの変成を行った樹脂を主成分とすることが多く、これにより、表面保護膜が本来備える耐熱性や、耐薬品性、電気絶縁性の低下をなるべく押さえながら、柔軟性の向上や、硬化収縮による反りの発生の抑制を行ってきた。
しかしながら、近年、電子機器の軽量小型化に伴いフレキシブル基板も軽薄化が進み、これに伴い、オーバーコートする樹脂組成物の柔軟性や硬化収縮の影響が、より顕著に現れるようになってきている。このため、硬化タイプのオーバーコート剤では、柔軟性や硬化収縮による反りの点で、要求性能を満足できなくなっているのが現状である。
例えば、特開平11−61038号公報(特許文献1)には、ポリブタジエンのブロックイソシアネートとポリオールとを用いる樹脂組成物が開示されているが、その硬化物は柔軟性や収縮率の点で優れているものの、耐熱性が充分ではない。
特開2004−137370号公報(特許文献2)には、ポリカーボネートジオールとジイソシアネート化合物とを反応させて得られた両末端ジイソシアネートポリウレタンとトリメリット酸とを反応させたポリアミドイミド樹脂が開示されているが、その硬化物の電気特性の長期信頼性が充分でないという欠点があった。
また、特開2004−182792号公報(特許文献3)にはオルガノシロキサン骨格を備えたポリアミドイミド樹脂が開示されているが、その硬化物と基材との密着性が良くない上に、N−メチル−2−ピロリドンのような特殊な溶媒を使用する必要があり、特にスクリーン印刷時に乳剤を溶解させることがあるので、問題となることがあった。
また、特開2006−348278号公報(特許文献4)にはポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、水素化ポリブタジエンポリオールからなる群より選ばれるポリオールユニット有するカルボキシル基含有ポリウレタンが開示されている。例えば、COF(Chip on Film)実装方式に使用される回路パターン形成方法に目を向けると、現在、COF実装方式で広く一般的に使用されている配線はサブトラクティブ法で生産されたものである。これらのサブトラクティブ法で生産された配線用の絶縁被膜としては、特許文献4で開示されているカルボキシル基含有ポリウレタンは充分な絶縁性能を発現している。
しかしながら、セミアディティブ法の発展に伴い、フレキシブル配線板の配線間距離が更に狭く(例えば、20μmピッチ以下)なることが予想されている。
この更なる狭ピッチ化に伴い、更なる電気絶縁性能の良好な樹脂の開発が求められている。
一方、ダイマージオールを原料にしたカルボキシル基含有ポリウレタンは公知である(例えば、特開2000−7909号公報(特許文献5)或いは特開2007−100037号公報(特許文献6))。
また、ダイマージオールから誘導された構造単位を有するポリカーボネートジオールを原料にしたポリウレタンもまた公知である(例えば、特開平10−273514号公報(特許文献7)、特開平10−251369(特許文献8))。
しかし、特許文献5〜7の何れの文献にも、ダイマージオールから誘導された構造単位を有するポリカーボネートジオールを原料にしたカルボキシル基含有ポリウレタンについての記載はない。
特開平11−61038号公報 特開2004−137370号公報 特開2004−182792号公報 特開2006−348278号公報 特開2000−7909号公報 特開2007−100037号公報 特開平10−273514号公報 特開平10−251369号公報
本発明は上記従来技術の有する課題を鑑みてされたものであり、硬化の際の反り性が小さく、硬化物の電気絶縁特性および硬化物の可撓性に優れた化合物、前記化合物を含有する、電気絶縁特性の良好な硬化物が得られる硬化性組成物、該組成物から得られる硬化物、該硬化物によって被覆されたフレキシブル配線板、およびフレキシブル配線板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、特定の構造を有するポリウレタンを含む硬化性組成物は硬化する際の反りが小さく、この硬化性組成物を硬化することによって得られる硬化物が、可撓性および電気絶縁特性に優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明(I)は、少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を原料とするカルボキシル基含有ポリウレタンに関する。
成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
成分(b):ポリイソシアネート
成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
本発明(II)は、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンと沸点が120〜300℃である溶媒とを含有することを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタン溶液に関する。
本発明(III)は、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、アニソール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、デカヒドロナフタリン、シクロヘキサノンおよびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒中で、少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を、30℃〜160℃の温度範囲で反応させることを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法に関する。
成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
成分(b):ポリイソシアネート
成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
本発明(IV)は、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタン、沸点が120〜300℃である溶媒および硬化剤を含む硬化性組成物に関する。
本発明(V)は、本発明(IV)の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物に関する。
本発明(VI)は、フレキシブル基板上に配線が形成されてなるフレキシブル配線板の、配線が形成されている表面の一部または全部が本発明(V)の硬化物によって被覆されたことを特徴とする、硬化物によって被覆されたフレキシブル配線板に関する。
本発明(VII)は、本発明(IV)の硬化性組成物をフレキシブル配線板の錫メッキ処理された配線パターン部に印刷することで該パターン上に印刷膜を形成し、該印刷膜を80〜130℃で加熱硬化させることで保護膜を形成することを特徴とする、保護膜によって被覆されたフレキシブル配線板の製造方法に関する。
さらに言えば、本発明は、以下の[1]〜[14]に関する。
[1] 少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を原料とするカルボキシル基含有ポリウレタン。
成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
成分(b):ポリイソシアネート
成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
[2] 少なくとも以下の成分(a)、成分(b)、成分(c)および成分(d)を原料とするカルボキシル基含有ポリウレタン。
成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
成分(b):ポリイソシアネート
成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
成分(d):成分(a)および成分(c)以外のポリオ−ル。
[3] さらに、モノヒドロキシル化合物(成分(e))を原料とする[1]または[2]に記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
[4] さらに、モノイソシアネート化合物(成分(f))を原料とする [1]〜[3]のいずれかに記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
[5] 前記成分(a)が、ダイマージオールから誘導された有機残基および前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールであることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
[6] 前記成分(a)が、ダイマージオールから誘導された有機残基および前記ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールであることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
[7] 前記成分(a)が、ダイマージオールから誘導された有機残基、前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基および前記ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールであることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
[8] [1]〜[7]のいずれかに記載のカルボキシル基含有ポリウレタンと沸点が120〜300℃である溶媒とを含有することを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタン溶液。
[9] ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、アニソール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、デカヒドロナフタリン、シクロヘキサノンおよびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒中で、少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を、30℃〜160℃の温度範囲で反応させることを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法。
成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
成分(b):ポリイソシアネート
成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
[10] [1]〜[7]のいずれかに記載のカルボキシル基含有ポリウレタン、沸点が120〜300℃である溶媒および硬化剤を含む硬化性組成物。
[11] 硬化剤が、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であることを特徴とする[10]に記載の硬化性組成物。
[12] [10]または[11]に記載の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物。
[13] フレキシブル基板上に配線が形成されてなるフレキシブル配線板の、配線が形成されている表面の一部または全部が[12]に記載の硬化物によって被覆されたことを特徴とする、硬化物によって被覆されたフレキシブル配線板。
[14] [10]または[11]に記載の硬化性組成物をフレキシブル配線板の錫メッキ処理された配線パターン部に印刷することで該パターン上に印刷膜を形成し、該印刷膜を80〜130℃で加熱硬化させることで保護膜を形成することを特徴とする、保護膜によって被覆されたフレキシブル配線板の製造方法。
本発明の硬化物はタックがなくハンドリング性が良好であり、可撓性および耐湿性が良好で、しかも高いレベルでの長期電気絶縁信頼性を有しかつ、低反り性を有し基材やアンダーフィル材との密着性が良好で、耐溶剤性も良好である。このため、フレキシブル配線板やポリイミドフィルムのようなフレキシブル基材に本発明の硬化性組成物を塗布し、その後硬化反応により硬化物(保護膜)を作成する際、保護膜付きのフレキシブル配線板や保護膜付きのフレキシブル基材の反りが小さく、その後ICチップ搭載工程の位置合わせを容易にする。
また、本発明の硬化物は可撓性を有するので、クラックの生じにくい電気絶縁保護膜付きのフレキシブル配線板(例えば、COF等のフレキシブルプリント配線板)を提供することができる。
図1は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU1の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)である。 図2は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU1のIRスペクトルである。 図3は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU2の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)である。 図4は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU2のIRスペクトルである。 図5は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU3の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)である。 図6は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU3のIRスペクトルである。 図7は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU4の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)である。 図8は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU4のIRスペクトルである。 図9は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU5の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)である。 図10は、実施例におけるカルボキシル基含有ポリウレタンBU5のIRスペクトルである。
以下、本発明を具体的に説明する。
なお、本発明において「ダイマージオール」とは、ダイマー酸および/またはその低級アルコールエステルを触媒存在下で還元して、ダイマー酸のカルボン酸部分をアルコールとした炭素数36のジオールを主成分としたものである。ここでダイマー酸とは、不飽和脂肪酸の分子間重合反応によって得られる既知の二塩基酸であり、例えば炭素数が11〜22の不飽和脂肪酸を粘土触媒等にて2量化して得られる。工業的に得られるダイマー酸には、炭素数36程度の2塩基酸の他、精製の度合いに応じ任意量のトリマー酸、モノマー酸も含有される。ここで主成分とは、50質量%以上存在することを意味し、炭素数36のジオール以外には、炭素数22〜44で炭素数36ではないジオールが存在する場合がある。本発明におけるダイマージオールとしては、ダイマー酸由来の炭素−炭素2重結合を水素化した水添ダイマージオールが特に好ましい。ダイマージオールの市販品としては、例えば、PRIPOL2033等(クローダ社製)やSovermol908(コグニス社製)を挙げることができる。PRIPOL2033は、後述の式(1)および式(2)で表される化合物の混合物が主成分である。ダイマー酸の市販品としては、例えばPRIPOL1006、同1009、同1015、同1025等(クローダ社製)、EMPOL1062(コグニス社)を挙げることができる。
ダイマージオールの代表的な化合物の構造としては、例えば以下の式(1)、(2)が挙げられる。
Figure 0005579081
(式中、R1およびR2は何れもアルキル基であり、かつR1およびR2に含まれる各炭素数ならびにpおよびqの合計は30である。)
Figure 0005579081
(式中、R3およびR4は何れもアルキル基であり、かつR3およびR4に含まれる各炭素数ならびにrおよびsの合計は34である。)
なお、本発明における「ダイマージオールから誘導された有機残基」とは、前記ダイマージオ−ルの少なくとも1つのアルコール性水酸基の水素を除いた構造を意味する。
また、本発明における「ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基」とは、ダイマージオ−ル以外の脂環構造を有するポリオールの少なくとも1つのアルコール性水酸基の水素を除いた構造を意味する。
さらに、本発明における「ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基」とは、ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールの少なくとも1つのアルコール性水酸基の水素を除いた構造を意味する。
まず、本発明(I)について説明する。
本発明(I)は、少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を原料とするカルボキシル基含有ポリウレタンである。
成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
成分(b):ポリイソシアネート
成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
本発明(I)の原料の1つである成分(a)は、ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールであれば、特に制限はない。前記(ポリ)カーボネートポリオールは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いても良い。
なお、本明細書に記載の(ポリ)カーボネートポリオール中の「(ポリ)カーボネート」という表現は、分子中にカーボネート結合を1個以上有していることを意味する。従って、本明細書に記載の「(ポリ)カーボネートポリオール」とは、分子中にカーボネート結合を1個以上有し、アルコール性水酸基を2個以上有する化合物を意味する。(ポリ)カーボネートポリオールとしては例えば、水酸基を1分子中に2個有している(ポリ)カーボネートジオール、水酸基を1分子中に3個有している(ポリ)カーボネートトリオール、水酸基を1分子中に4個有している(ポリ)カーボネートテトラオールが挙げられる。(ポリ)カーボネートポリオールは、一般にモノマーを、カーボネート結合を介してポリマー化し生成する。
モノマーとしては、少なくともダイマージオールが用いられ、さらに他のモノマーを用いることもできる。他のモノマーとしては、通常前記ダイマージオール以外の多価アルコールが使用される。(ポリ)カーボネートポリオールを生成する方法としては、前記ダイマージオールおよび必要に応じて用いられる他のモノマーと、ジアルキルカーボネ−ト、ジアリールカーボネートまたはアルキレンカーボネートなどの炭酸エステルとを、触媒の存在下で、エステル交換反応させることによって合成することができる。
また、(ポリ)カーボネートポリオールを製造すると、得られた(ポリ)カーボネートポリオール中に、原料であるポリオール成分が残存して含まれる場合があるが、本明細書では、残存する該ポリオール成分は、「(ポリ)カーボネートポリオール」には含まれないものと定義する。
例えば、ダイマージオールと1,9−ノナンジオールおよびジエチルカーボネートを原料に用いて、触媒の存在下、エステル交換反応によって(ポリ)カーボネートジオールを製造する際に、原料であるダイマージオールと1,9−ノナンジオールが生成物である(ポリ)カーボネートジオール中にそれぞれ5質量%ずつ残存していた場合には、この残存しているダイマージオールおよび1,9−ノナンジオールは、「(ポリ)カーボネートポリオール」には含まれずに、後述の成分(d)に含まれることを意味する。
本発明(I)の原料である成分(a)を製造する方法としては、エステル交換反応触媒の存在下、ダイマージオールおよび必要に応じて用いられる他のモノマーを、ジアルキルカーボネ−ト、ジアリールカーボネートまたはアルキレンカーボネートなどの炭酸エステルとエステル交換反応させることにより製造方法が挙げられる。
より詳しくは、ダイマージオールおよび必要に応じて用いられる他のモノマーと炭酸エステルとを、エステル交換反応触媒の存在下、110〜280℃の温度で常圧下に、副生するアルコール類もしくはフェノール類を留去させながらエステル交換反応させ、さらに、110〜280℃の温度で減圧下に、副生するアルコール類もしくはフェノール類を留去させながらエステル交換反応させることによって製造することができる。
前記他のモノマーとしては、ダイマージオール以外の他のポリオールが通常用いられる。
ダイマージオールと共に用いられる他のポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,10−デカンジオール等のダイマージオール以外の鎖状脂肪族ポリオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール、2−メチルシクロヘキサン−1,1−ジメタノール等のダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオール、トリマートリオール、p−キシリレングリコール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールFエチレンオキサイド付加物、ビフェノールエチレンオキサイド付加物等の芳香環を有するポリオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオール、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等のポリエステルポリオール、ポリ(1,6−ヘキサメチレンカーボネート)、ポリ[(1,6−ヘキサメチレン:3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート]、ポリ[(1.6−ヘキサメチレン:シクロヘキサン−1,4−ジメチレン)カーボネート]、ポリ[(1,9−ノニレン:2−メチル−1,8−オクチレン)カーボネート]等のポリカーボネートジオールのような分子量の比較的高いポリオールを用いることができる。
これらの中で、後述の本発明(V)の硬化物の電気絶縁性能を高く維持するために、好ましいものとしては、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール、2−メチルシクロヘキサン−1,1−ジメタノール等のダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,10−デカンジオール等のダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールおよびトリマートリオールである。
また、錫メッキ配線およびフレキシブル配線基板用樹脂であるポリイミド樹脂との接着性も考慮すると、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール、2−メチルシクロヘキサン−1,1−ジメタノール等のダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,10−デカンジオール等のダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールが特に好ましく、最も好ましいのは、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール、2−メチルシクロヘキサン−1,1−ジメタノール等のダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールと、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,10−デカンジオール等のダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールを組み合わせて用いることである。
すなわち、本発明(I)の原料である成分(a)は、ダイマージオールから誘導された有機残基および前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール、ダイマージオールから誘導された有機残基および前記ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール、ダイマージオールから誘導された有機残基、前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基およびダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールが好ましく、ダイマージオールから誘導された有機残基、前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基およびダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールが特に好ましい。
本発明(I)の原料である成分(a)中に含まれる「ダイマージオールから誘導された有機残基」の割合については、含まれていれば特に制限はない。
ただし、本発明(I)においては、成分(a)中のポリオール成分から誘導される有機残基の総量と成分(d)の総量の和に対する、「ダイマージオールから誘導された有機残基」とダイマージオールとの和の割合は、10〜70質量%であることが好ましく、さらに好ましくは、15〜65質量%であり、最も好ましくは、20〜60質量%である。
本発明(I)の原料である成分(a)の水酸基価は、特に制限はないが、成分(a)と後述の成分(d)との混合物の水酸基価は、30〜200であることが好ましく、さらに好ましくは、40〜180であり、特に好ましくは、45〜160である。
なお、ここで言う「成分(a)と成分(d)との混合物の水酸基価」とは、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンを製造する際に使用される割合で、成分(a)と成分(d)とを混合した混合物を用いて、JIS K0070の中和滴定法により求めた水酸基価の値を意味する。
また、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンに、成分(d)を使用しない場合には、成分(a)を用いて、JIS K0070の中和滴定法により求められた水酸基価の値を「成分(a)と成分(d)との混合物の水酸基価」とする。
本発明(I)の原料である成分(b)は、ポリイソシアネートであり、イソシアネート基を2つ以上有する化合物であれば、特に制限はない。本発明(I)の原料である成分(b)の具体例としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートのビウレット体、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット体、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、リシントリイソシアネート、リシンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンメチレンジイソシアネートおよびノルボルナンジイソシアネート等を挙げることができ、これらのポリイソシアネートは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いても良い。
電絶縁性能を高く維持するためには、成分(b)としては、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンメチレンジイソシアネートおよびノルボルナンジイソシアネートが好ましく、さらに好ましくは、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネートおよびノルボルナンジイソシアネートである。
本発明(I)の原料である成分(c)は、カルボキシル基含有ポリオールであり、例えば、ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)グリシン、N,N−ビス(ヒドロキシエチル)グリシン等を挙げることができる。これらの中でも溶媒への溶解度から、ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸が特に好ましい。これらのカルボキシル基含有ポリオールは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いても良い。
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの原料は、前述の成分(a)、成分(b)および成分(c)の3成分だけでもよいが、カルボキシル基含有ポリウレタンの物性のバランスをとる目的で、原料として成分(a)および成分(c)以外のポリオ−ル(成分(d)とも記す)を用いることが好ましい。すなわち、本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタンは、少なくとも成分(a)、成分(b)、成分(c)および成分(d)を原料とすることが好ましい。
成分(d)としては、例えば、ダイマージオール、トリマートリオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール等の鎖状脂肪族ポリオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンジメタノール、2−メチルシクロヘキサン−1,1−ジメタノール等の脂環構造を有するポリオール、p−キシリレングリコール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールFエチレンオキサイド付加物、ビフェノールエチレンオキサイド付加物等の芳香環を有するポリオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオール、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等のポリエステルポリオール、ポリ(1,6−ヘキサメチレンカーボネート)、ポリ[(1,6−ヘキサメチレン:3−メチル−1,5−ペンチレン)カーボネート]、ポリ[(1.6−ヘキサメチレン:シクロヘキサン−1,4−ジメチレン)カーボネート]、ポリ[(1,9−ノニレン:2−メチル−1,8−オクチレン)カーボネート]等のポリカーボネートジオール、下記式(3)で示される水酸基末端イミド化合物等を挙げることができる。
Figure 0005579081
(式中、2個のR5は、それぞれ独立に2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を示し、(m+1)個のXは、それぞれ独立にテトラカルボン酸のカルボキシル基を除いた残基を示し、m個のYは、それぞれ独立にジアミンのアミノ基を除いた残基を示し、mは0〜20の整数を示す。)
これらの中で好ましいものとしては、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール等の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンジメタノール、2−メチルシクロヘキサン−1,1−ジメタノール等の脂環構造を有するポリオールおよびダイマージオールである。これらのポリオ−ルを単独で用いても、2種以上を併用しても良い。
なお、前述のように、(ポリ)カーボネートポリオール(成分(a))を製造すると、得られた(ポリ)カーボネートポリオール中に、原料であるポリオール成分(例えば、ダイマージオール、炭素数10〜20の脂環構造を有するポリオール)が残存して含まれる場合があるが、本明細書では、残存する該ポリオール成分は、「(ポリ)カーボネートポリオール」には含まれずに、成分(d)に含まれるものとする。
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンは、前記成分(a)、成分(b)、成分(c)、必要に応じて成分(d)の3成分あるいは4成分を原料として、合成することが可能であるが、カルボキシル基含有ポリウレタンの末端にイソシアネート基が存在する場合には、末端のイソシアネート基の影響を無くす目的で、さらに、モノヒドロキシ化合物(成分(e))を反応させることができる。すなわち、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンはさらに、モノヒドロキシ化合物(成分(e))を原料としてもよい。
また、同様の理由で、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの末端に水酸基が存在する場合には、末端の水酸基の影響を無くす目的で、さらに、モノイソシアネート化合物(成分(f))を反応させることができる。すなわち、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンはさらに、モノイソシアネート化合物(成分(f))を原料としてもよい。
成分(e)としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルが挙げられる。また、モノヒドロキシル化合物の沸点および反応性を考慮すると、これらの中で好ましいものとしては、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテルおよびジプロピレングリコールモノプロピルエーテルである。
これらのモノヒドロキシ化合物は単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、成分(f)としては、シクロヘキシルイソシアネート、オクタデシルイソシアネートおよびフェニルイソシアネートおよびトルイルイソシアネート等を用いることができる。耐熱性を考慮すると、シクロヘキシルイソシアネートおよびオクタデシルイソシアネートが好ましい。
これらモノイソシアネート化合物は単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの数平均分子量は、1,000〜100,000であることが好ましく、さらに好ましくは、3,000〜50,000であり、特に好ましくは、5,000〜30,000である。
ここで言う「カルボキシル基含有ポリウレタンの数平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと記す。)で測定したポリスチレン換算の値である。分子量が1,000未満では、後述する硬化膜の伸度、可撓性、並びに強度を損なうことがあり、100,000を超えると溶媒への溶解性が低くなる上に、溶解しても粘度が高くなりすぎるために、使用面で制約が大きくなることがある。
本明細書においては、特に断りのない限り、GPCの測定条件は以下のとおりである。
装置名:日本分光(株)製HPLCユニット HSS−2000
カラム:ShodexカラムLF−804を3本連結(直列)
移動相:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/min
検出器:日本分光(株)製 RI−2031Plus
温度:40.0℃
試料量:サンプルループ 100μリットル
試料濃度:0.1質量%前後に調製
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの酸価は、5〜120mgKOH/gであると好ましく、さらに好ましくは、10〜50mgKOH/gである。酸価が5mgKOH/g未満では、後述の硬化剤等の他の硬化性樹脂との反応性が低下し耐熱性を損ねることがある。120mgKOH/gを超えると後述する硬化膜が硬く脆くなりすぎることがある。
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンとしては、数平均分子量が1,000〜100,000であり、かつ酸価が5〜120mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリウレタンが好ましく、さらに好ましくは、数平均分子量が3,000〜50,000であり、かつ酸価が10〜50mgKOH/gである。
なお、本明細書において、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの酸価は、JIS K0070の電位差滴定法で測定された酸価の値である。
次に、本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液について説明する。
本発明(II)は、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンと沸点が120〜300℃である溶媒とを含有することを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタン溶液である。
本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の構成成分である本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンは前述の通りである。
また、本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の構成成分である溶媒は、沸点が120〜300℃であり、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンを溶解できる溶媒であれば、特に制限はないが、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンを製造する際に使用する溶媒をそのまま置換することなく、本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の構成成分である溶媒として使用する場合には、イソシアネートと反応性の低いものでなければならない。
本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の構成成分である溶媒は、沸点が150〜250℃の溶媒である溶媒が好ましく、さらに好ましくは、沸点が170〜230℃の溶媒である。
なお、本明細書においては、溶媒の沸点は、特に断りのない限り、1気圧下での沸点を意味する。
本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の構成成分である溶媒としては、例えば、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系溶媒、デカヒドロナフタリン等の炭化水素系溶媒、シクロヘキサノン等位のケトン系溶媒、およびプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルトリエチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒を挙げることができる。
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの溶解性、印刷時の染み出し抑制効果、溶媒の乾燥性(即ち、溶媒の沸点)、および本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンを製造する際に使用する溶媒をそのまま置換することなく、本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の構成成分である溶媒として使用することを考慮すると、これらの溶媒の中で好ましいものとしては、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、およびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒が挙げられる。
上記溶媒の中で、特に好ましい溶媒としては、ジエチレングリコールジエチルエーテル、およびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒である。
本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の、好ましい固形分濃度としては、10〜90質量%である。さらに好ましくは、15〜70質量%であり、特に好ましくは、20〜60質量%である。また、固形分濃度が20〜60質量%の溶液を使って本願の硬化性組成物を製造する場合は、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液の溶液粘度は、実施例に記載の測定条件において、例えば5千〜百万mPa・sであることが均一分散の観点で好ましい。
次に、本発明(III)のカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法について説明する。
本発明(III)は、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、アニソール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、デカヒドロナフタリン、シクロヘキサノンおよびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒中で、少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を、30℃〜160℃の温度範囲で反応させることを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法である。
成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
成分(b):ポリイソシアネート
成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
本発明(III)のカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法においては、さらに必要に応じて選ばれる成分(d)、成分(e)、成分(f)を、前述の成分(a)、成分(b)および成分(c)と共に反応させてもよい。
成分(d):成分(a)および成分(c)以外のポリオ−ル、
成分(e):モノヒドロキシル化合物、
成分(f):モノイソシアネート化合物。
本発明(III)のカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法で使用される溶媒は、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、アニソール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、デカヒドロナフタリン、シクロヘキサノンおよびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒である。
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの溶解性、印刷時の染み出し抑制効果、溶媒の乾燥性(即ち、溶媒の沸点)を考慮すると、これらの溶媒の中で好ましいものとしては、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、およびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒である。
上記溶媒の中で、特に好ましい溶媒としては、ジエチレングリコールジエチルエーテル、およびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒である。
本発明(III)のカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法では、ジブチル錫ジラウリレートのような公知のウレタン化触媒の存在下または非存在下で、上記の溶媒を用いて、成分(a)、成分(b)、成分(c)および必要に応じて選ばれる成分(d)、成分(e)、成分(f)を反応させることにより合成が出来るが、無触媒で反応させたほうが、最終的に硬化膜としての実使用時の物性値が向上するので好ましい。
原料の仕込みを行う順番については特に制約はないが、通常は成分(a)、成分(c)および必要に応じて成分(d)を先に仕込み、溶媒に溶解させた後、30〜140℃、より好ましくは60〜120℃で、成分(b)を滴下しながら加え、その後、50〜160℃、より好ましくは60℃〜150℃でこれらを反応させる。
原料の仕込みモル比は、目的とするカルボキシル基含有ポリウレタンの分子量および酸価に応じて調節する。カルボキシル基含有ポリウレタンの原料として成分(e)を用いる場合には、前記方法により製造中のカルボキシル基含有ポリウレタンが目的とする数平均分子量になったら(或いは、目的とする数平均分子量に近づいたら)、製造中のカルボキシル基含有ポリウレタンの末端のイソシアネート基を封鎖し、更なる数平均分子量の上昇を抑制する目的で成分(e)を添加する。
成分(e)を使用する場合、成分(a)、成分(c)および成分(d)の総水酸基の数よりも成分(b)のイソシアネート基の数を少なくしても、同じでも或いは多くしてもいっこうに問題ない。
また、過剰に成分(e)を使用した場合には、未反応の成分(e)が残存する結果となるが、この場合には、そのまま過剰の成分(e)を溶媒の一部として使用しても良いし、あるいは、蒸留等により除去してもかまわない。
成分(e)をカルボキシル基含有ポリウレタンの原料として用いるのは、カルボキシル基含有ポリウレタンの分子量の増大を抑制(即ち、反応を停止)するためであり、溶液中に成分(e)を30〜150℃、より好ましくは70〜140℃で滴下し、その後同温度で保持して反応を完結させる。
また、カルボキシル基含有ポリウレタンの原料として成分(f)を用いるためには、成分(f)を反応に用いる前の製造中のカルボキシル基含有ポリウレタンの末端が水酸基になるように、成分(a)、成分(c)および成分(d)の総水酸基の数よりも成分(b)のイソシアネート基の数を少なくなるように用いる必要がある。成分(a)、成分(c)および成分(d)の総水酸基と、成分(b)のイソシアネート基との反応がほぼ終了した時点で、製造中のカルボキシル基含有ポリウレタンの末端に残存している水酸基と成分(f)とを反応させるために、製造中のカルボキシル基含有ポリウレタンの溶液中に成分(f)を30〜150℃、より好ましくは70〜140℃で滴下し、その後同温度で保持して反応を完結させる。
カルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法における各成分の配合量は、以下の通りである。成分(c)の量は、成分(a)+成分(b)+成分(c)+成分(d)の総量に対して、1〜32質量%であることが好ましく、さらに好ましくは、2〜15質量%である。また、成分(a)+成分(b)+成分(c)中の水酸基の総数と成分(b)のイソシアネート基の数の比は、1:0.9〜0.9:1であることが好ましく、さらに好ましくは、1:0.92〜0.95:1である。さらに、成分(a)+成分(d)の総量に対する成分(a)の量は、50質量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは、60質量%以上である。
次に、本発明(IV)の硬化性組成物について説明する。
本発明(IV)は、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタン、沸点が120〜300℃である溶媒および硬化剤を含む硬化性組成物である。
本発明(IV)の硬化性組成物の構成成分である本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンは前述の通りである。
また、本発明(IV)の硬化性組成物の構成成分である、沸点が120〜300℃である溶媒については、前述の本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液の構成成分である溶媒と同様である。
本発明(IV)の硬化性樹脂組成物中の溶媒の濃度は、好ましくは10〜90質量%、さらに好ましくは20〜70質量%である。
本発明(IV)の硬化性組成物の構成成分である硬化剤には、通常は1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物が用いられる。1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物の例としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、フェノール類および/またはα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合または共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換または非置換のビフェノール、スチルベン系フェノール類等のジグリシジルエーテル(ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物、スチルベン型エポキシ化合物)、ブタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のアルコール類のグリシジルエーテル、フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸等のカルボン酸類のグリシジルエステル型エポキシ樹脂、アニリン、ビス(4−アミノフェニル)メタン、イソシアヌル酸等の窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したもの等のグリシジル型またはメチルグリシジル型のエポキシ樹脂、p−アミノフェノール等のアミノフェノール類の窒素原子に結合した活性水素およびフェノール性水酸基の活性水素をグリシジル基で置換したもの等のグリシジル型またはメチルグリシジル型のエポキシ樹脂、分子内のオレフィン結合をエポキシ化して得られるビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2−(3,4−エポキシ)シクロヘキシル−5,5−スピロ(3,4−エポキシ)シクロヘキサン−m−ジオキサン等の脂環型エポキシ樹脂、パラキシリレンおよび/またはメタキシリレン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、テルペン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、多環芳香環変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル、ナフタレン環含有フェノール樹脂のグリシジルエーテル、ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、ジフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、硫黄原子含有エポキシ樹脂、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンジメタノールのジグリシジルエーテル、1,3−ビス(1−アダマンチル)−4,6−ビス(グリシジロイル)ベンゼン、1−[2',4'−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタン、1,3−ビス(4'−グリシジロイルフェニル)アダマンタンおよび1,3−ビス[2',4'−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタン等のアダマンタン構造を有するエポキシ樹脂を挙げることができる。
前記1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有しかつ芳香環構造および/または脂環構造を有する化合物が好ましい。
後述の本発明(V)の硬化物の長期電気絶縁性能を重視する場合には、1分子中に2個以上のエポキシ基を有しかつ芳香環構造および/または脂環構造を有する化合物の中で、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂のグリシジルエーテル(即ち、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカン構造および芳香環構造を有しかつ2個以上のエポキシ基を有する化合物)、1,3−ビス(1−アダマンチル)−4,6−ビス(グリシジロイル)ベンゼン、1−[2',4'−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタン、1,3−ビス(4'−グリシジロイルフェニル)アダマンタンおよび1,3−ビス[2',4'−ビス(グリシジロイル)フェニル]アダマンタン等のアダマンタン構造を有するエポキシ樹脂(即ち、トリシクロ[3,3,1,13,7]デカン構造および芳香環構造を有しかつ2個以上のエポキシ基を有する化合物)等のトリシクロデカン構造および芳香環構造を有しかつ2個以上のエポキシ基を有する化合物が吸水率の低い硬化物を提供できるので好ましく、特に好ましくは、下記式(4)に記載の化合物である。
Figure 0005579081
(式中のlは整数を表す。)
一方、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンとの反応性を重視する場合には、1分子中に2個以上のエポキシ基を有しかつ芳香環構造および/または脂環構造を有する化合物の中で、アニリン、ビス(4−アミノフェニル)メタンの窒素原子に結合した活性水素をグリシジル基で置換したもの等のグリシジル型またはメチルグリシジル型のエポキシ樹脂、p−アミノフェノール等のアミノフェノール類の窒素原子に結合した活性水素およびフェノール性水酸基の活性水素をグリシジル基で置換したもの等のグリシジル型またはメチルグリシジル型のエポキシ樹脂等のアミノ基および芳香環構造を有しかつ2個以上のエポキシ基を有する化合物が好ましく、特に好ましくは、下記式(5)に記載の化合物である。
Figure 0005579081
1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物は1種類を単独で使用しても良く、2種類以上を組み合わせて使用しても良い。
本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタン100質量部に対する硬化剤の配合量は、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンの酸価によって異なるために一概には言えない。
しかし、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタン中に含まれるカルボキシル基の数と1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物中のエポキシ基の数の比は、1/3〜2/1の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、1/2.5〜1.5/1の範囲である。本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタン中に含まれるカルボキシル基の数と1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物中のエポキシ基の数の比が1/3より小さくなると、未反応の1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物が多く残存する可能性が高くなり好ましいことではない。また、この比が2/1よりも大きくなるとカルボキシル基含有ポリウレタン中の未反応のカルボキシル基が多く残存することになり、電気絶縁性能上好ましいこととは言えない。
本発明(IV)の硬化性組成物中には、さらに、硬化促進剤を含むことが出来かつ好ましい。硬化促進剤としては、エポキシ基とカルボキシル基の反応を促進する化合物であれば特に限定されるものではなく、例えば、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2,4−メタクリロイルオキシエチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ビニル−s−トリアジン、2,4−ジアミノー6−ビニル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等のトリアジン系化合物、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1−ベンジルー2−メチルイミダゾール、2−フェニルー4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−アミノエチルー2−エチルー4−メチルイミダゾール、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、1−(シアノエチルアミノエチル)−2−メチルイミダゾール、N−[2−(2−メチルー1−イミダゾリル)エチル]尿素、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾリウムトリメリテート、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾリウムトリメリテート、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、2,4−ジアミノ−6−[2'−メチルイミダゾリル−(1')]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2'−ウンデシルイミダゾリル−(1')]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2'−エチル−4'−メチルイミダゾリル−(1')]−エチル−s−トリアジン、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクロライド、N,N'−ビス(2−メチル−1−イミダゾリルエチル)尿素、N,N'−ビス(2−メチル−1−イミダゾリルエチル)アジポアミド、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4.5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール・イソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾール・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−[2'−メチルイミダゾリル−(1')]−エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2―メチルー4−フォルミルイミダゾール、2−エチルー4−メチルー5−フォルミルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルフォルミルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、ビニルイミダゾール、1−メチルイミダゾール、1−アリルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、2−ブチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール臭化水素塩、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクロライド等のイミダゾール化合物、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5およびその塩、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7およびその塩等のジアザビシクロアルケンなどのシクロアミジン化合物およびシクロアミジン化合物の誘導体、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等のアミン系化合物、トリフェニルホスフィン、ジフェニル(p−トリル)ホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(アルキル・アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルコキシフェニル)ホスフィン、トリアルキルホスフィン、ジアルキルアリールホスフィン、アルキルジアリールホスフィン等のホスフィン系化合物、ジシアンジアジド等を挙げることができる。
これらの硬化促進剤を単独で使用しても、或いは2種類以上を併用しても良い。
これらの硬化促進剤の中で、硬化促進作用および電気絶縁性能の両立させることを考慮すると、好ましいものとしては、メラミン、イミダゾール化合物、シクロアミジン化合物、シクロアミジン化合物の誘導体、ホスフィン系化合物およびアミン系化合物であり、さらに好ましくは、メラミン、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5およびその塩、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7およびその塩である。
これらの硬化促進剤の配合量は、硬化促進効果が達成できれば特に制限はない。しかし、本発明(IV)の硬化性組成物の硬化性および本発明(IV)の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の電気絶縁特性や耐水性の観点からは、本発明(IV)の硬化性組成物中のカルボキシル基含有ポリウレタンと硬化剤との総量100質量部に対し、0.05〜5質量部の範囲で配合することが好ましく、より好ましくは0.1〜3.0質量部である。配合量が0.05質量部未満では短時間で硬化させることが困難であり、5質量部を超えると組成物を硬化して得られる硬化物の電気絶縁特性や耐水性の悪化させてしまう場合がある。
本発明(IV)の硬化性組成物には、流動性を調節する目的で、無機微粒子および/または有機微粒子を配合することが可能でありかつ配合することが好ましい。
なお、本明細書においては、「無機微粒子および/または有機微粒子」とは、無機微粒子、有機微粒子のみならず、粉末状の無機化合物に有機化合物で物理的に被覆或いは有機化合物で化学的に表面処理したような有機・無機の複合物系微粒子も含まれるものと定義する。
本発明(IV)の硬化性組成物に配合する目的で使用されることのある無機微粒子および/または有機微粒子は、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタン、本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液、硬化剤または硬化剤溶液に分散してペーストを形成するものであれば、特に制限はない。
このような無機微粒子としては、例えば、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al23)、チタニア(TiO2)、酸化タンタル(Ta25)、ジルコニア(ZrO2)、窒化珪素(Si34)、チタン酸バリウム(BaO・TiO2)、炭酸バリウム(BaCO3)、チタン酸鉛(PbO・TiO2)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ジルコン酸、ランタン鉛(PLZT)、酸化ガリウム(Ga23)、スピネル(MgO・Al23)、ムライト(3Al23・2SiO2)、コーディエライト(2MgO・2Al23・5SiO2)、タルク(3MgO・4SiO2・H2O)、チタン酸アルミニウム(TiO2−Al23)、イットリア含有ジルコニア(Y23−ZrO2)、珪酸バリウム(BaO・8SiO2)、窒化ホウ素(BN)、炭酸カルシウム(CaCO3)、硫酸カルシウム(CaSO4)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸マグネシウム(MgO・TiO2)、硫酸バリウム(BaSO4)、有機ベントナイト、カーボン(C)などが挙げられ、これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。
このような有機微粒子としては、アミド結合、イミド結合、エステル結合またはエーテル結合を有する耐熱性樹脂の微粒子が好ましい。これの樹脂としては、耐熱性および機械特性の観点から、好ましくはポリイミド樹脂若しくはその前駆体、ポリアミドイミド樹脂若しくはその前駆体、またはポリアミド樹脂が挙げられる。
これらの無機微粒子および/または有機微粒子の平均粒子径は、好ましくは0.01〜10μm、さらに好ましくは0.1〜5μmである。
また、無機微粒子および/または有機微粒子の配合量は、前記硬化性樹脂組成物に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン、溶媒および硬化剤の総量100質量部に対して、1〜150質量部、好ましくは1〜120質量部であり、さらに好ましくは1〜60質量部である。
本発明(IV)の硬化性組成物は、電気絶縁特性の良好な硬化物が得られる硬化性組成物であるので、例えば、ソルダーレジストなどの絶縁性保護膜用の組成物として使用可能である。
本発明(IV)の硬化性組成物をソルダーレジスト用の組成物(即ち、ソルダーレジストインキ組成物)として使用する場合には、印刷の際の泡の発生を消す或いは抑制する目的で、消泡剤を使用することが可能でありかつ使用することが好ましい。
上記の消泡剤は、文字通り、ソルダーレジストインキ組成物を印刷する際に、発生する気泡を消す或いは抑制する作用を有するものであれば、特に制限はない。
本発明(IV)の硬化性組成物に使用される消泡剤の具体例としては、例えば、BYK−077(ビックケミー・ジャパン社製)、SNデフォーマー470(サンノプコ社製)、TSA750S(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、シリコーンオイルSH−203(東レ・ダウコーニング社製)等のシリコーン系消泡剤、ダッポーSN−348(サンノプコ社製)、ダッポーSN−354(サンノプコ社製)、ダッポーSN−368(サンノプコ社製)、ディスパロン230HF(楠本化成社製)等のアクリル重合体系消泡剤、サーフィノールDF−110D(日清化学工業社製)、サーフィノールDF−37(日清化学工業社製)等のアセチレンジオール系消泡剤、FA−630等のフッ素含有シリコーン系消泡剤等を挙げることができる。
さらに、本発明(IV)の硬化性組成物には、必要に応じて、レベリング剤等の界面活性剤類、フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーン、アイオジン・グリーン、ジスアゾイエロー、クリスタルバイオレット、カーボンブラック、ナフタレンブラック等の公知の着色剤を添加することができる。
また、樹脂の酸価劣化および加熱時の変色を押さえることが必要な場合には、本発明(IV)の硬化性組成物に、フェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤等の酸化防止剤を添加することができかつ添加することが好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、下記式(6)〜式(16)のような化合物を挙げることができる。
Figure 0005579081
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式(16)において、nは1〜5の整数である。
ホスファイト系酸化防止剤としては、例えば、下記式(17)〜式(27)のような化合物を挙げることができる。
Figure 0005579081
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チオエーテル系酸化防止剤としては、例えば、下記式(28)〜式(33)のような化合物を挙げることができる。
Figure 0005579081
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また、必要に応じて、難燃剤や滑剤を添加することもできる。
本発明(IV)の硬化性組成物は、配合成分の一部或いは全部をロールミル、ビーズミル等で均一に混練、混合することによって得ることができる。配合成分の一部を混合した場合には、残りの成分を実際に使用するときに混合することができる。
さらに、本発明(IV)の硬化性組成物をソルダーレジストインキ組成物として使用する場合、本発明(IV)の硬化性組成物の印刷性を良好にするために、一定範囲のチクソトロピー指数を有することが望ましい。
なお、本明細書に記載の「チクソトロピー指数」とは、コーン/プレート型粘度計(Brookfield社製 型式;DV−II+Pro スピンドルの型番;CPE−52)を用いて測定した、25℃における回転数1rpmのときの粘度と25℃における回転数10rpmのときの粘度の比であると定義する。
本発明(IV)の硬化性組成物をソルダーレジストインキ組成物として使用する場合、本発明(IV)の硬化性組成物の印刷性を良好するために、該組成物の25℃でのチクソトロピー指数が、1.1〜3.0の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、1.1〜2.5の範囲である。本発明(IV)の硬化性組成物をソルダーレジストインキ組成物として使用する場合、硬化性組成物の25℃でのチクソトロピー指数が1.1未満になると、硬化性組成物を印刷した後に、該組成物が流動してしまい、一定の膜厚にならなかったり、印刷パターンを維持できなかったりすることがある。また、硬化性組成物の25℃でのチクソトロピー指数が3.0より大きくなると、印刷した該組成物の塗膜の消泡性が悪くなることがある。
次に、本発明(V)の硬化物ついて説明する。
本発明(V)は、本発明(IV)の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物に関する。
本発明(V)の硬化物は、本発明(IV)の硬化性組成物中の溶媒の一部或いは全量を除去し、その後加熱により硬化反応を進行させ、硬化物を得ることが一般的である。例えば、本発明(V)の硬化物を塗膜として得る場合には、以下の第一工程〜第三工程を経ることによって硬化物からなる塗膜を得ることができる。
第一工程:本発明(IV)の硬化性組成物を印刷して塗膜を得る工程。
第二工程:第一工程で得られた塗膜を20℃〜100℃の雰囲気下で溶媒を蒸発させ、一部或いは全量の溶媒が除去された塗膜を得る工程。
第三工程:第二工程で得られた塗膜を、100℃〜250℃の雰囲気下で熱硬化を行い、熱硬化された塗膜(即ち、硬化物からなる塗膜)を得る工程。
第一工程は、本発明(IV)の硬化性組成物を印刷して塗膜を得る工程であるが、本発明(IV)の硬化性組成物の印刷方法に特に制限はなく、例えば、スクリーン印刷法、ロールコーター法、スプレー法、カーテンコーター法などにより、塗布して塗膜を得ることができる。
第二工程は、第一工程で得られた塗膜を20℃〜100℃の雰囲気下で溶媒を蒸発させ、一部或いは全量の溶媒が除去された塗膜を得る工程である。溶媒を除去する時間は、4時間以下が好ましく、より好ましくは、2時間以下である。
また、第三工程は、第二工程で得られた塗膜を、100℃〜250℃の雰囲気下で熱硬化を行い、熱硬化された塗膜(即ち、硬化物の塗膜)を得る工程である。熱硬化の時間は、20分〜4時間の範囲が好ましく、さらに好ましくは、30分〜2時間の範囲である。
最後に、本発明(VI)のフレキシブル配線板および本発明(VII)の保護膜によって被覆されたフレキシブル配線板の製造方法について説明する。
本発明(VI)は、フレキシブル基板上に配線が形成されてなるフレキシブル配線板の、配線が形成されている表面の一部または全部が本発明(V)の硬化物によって被覆されたことを特徴とする、硬化物によって被覆されたフレキシブル配線板である。
本発明(VII)は、本発明(IV)の硬化性組成物をフレキシブル配線板の錫メッキ処理された配線パターン部に印刷することで該パターン上に印刷膜を形成し、該印刷膜を80〜130℃で加熱硬化させることで保護膜を形成することを特徴とする、保護膜によって被覆されたフレキシブル配線板の製造方法である。
本発明(IV)の硬化性組成物は、例えば、ソルダーレジストインキとして使用することができ、本発明(V)の硬化物は、絶縁保護被膜として用いることができる。特に、例えば、チップオンフィルムのようなフレキシブル配線板の配線の全面或いは一部を被覆することにより、ソルダーレジストとして用いることができる。
以下に、本発明(VII)の製造方法の具体的な工程を記す。例えば、以下の工程A〜工程Cを経て、フレキシブル配線板の保護膜を形成することができる。
工程A:本発明(IV)の硬化性組成物を、フレキシブル配線板の予め錫メッキ処理された配線パターン部にスクリーン印刷し、塗膜を得る工程。この工程で得られる塗膜を印刷膜と呼ぶ。
工程B:工程Aで得られた塗膜を20〜100℃の雰囲気下で溶媒を蒸発させ、一部或いは全量の溶媒が除去された塗膜を得る工程。
工程C:工程Bで得られた塗膜を、80〜130℃の雰囲気下で熱硬化を行い、熱硬化されたフレキシブル配線板の保護膜を得る工程。
工程Bの溶媒を蒸発させる温度は、溶媒の蒸発速度および次工程(工程C)への速やかな移行を考慮すると、20〜100℃であり、好ましくは、60〜100℃であり、さらに好ましくは、70〜90℃である。工程Bの溶媒を蒸発させる時間は、特に制限はないが、好ましくは、10〜120分、さらに好ましくは、20〜100分である。なお、前記工程Bの操作は、必要に応じて行われる操作であり、工程Aの操作の後にすぐに工程Cの操作を行い、硬化反応と溶媒の除去とを一緒に行ってもよい。
工程Cで行われる熱硬化の条件は、メッキ層の拡散をふせぎ、かつ保護膜として好適な反り性、柔軟性を得る観点から、80〜130℃の範囲で行われる。好ましくは90〜130℃であり、110〜130℃である。工程Cで行われる熱硬化の時間は、特に制限はないが、好ましくは、20〜150分、さらに好ましくは、30〜120分である。
次に本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
<酸価の測定>
本発明(II)のカルボキシル基含有ポリウレタン溶液中の溶媒を加熱下で、減圧留去して本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタンを得た。
このカルボキシル基含有ポリウレタンを用いて、JIS K0070の電位差滴定法に準拠して酸価を測定した。
なお、電位差滴定法で用いた装置を以下に記す。
装置名:京都電子工業社製 電位差自動滴定装置 AT−510
電極:京都電子工業社製 複合ガラス電極C−173
<成分(a)と成分(d)の混合物の水酸基価の測定>
JIS K0070の中和滴定法に従い、成分(a)と成分(d)の混合物の水酸基価を測定した。
<カルボキシル基含有ポリウレタンの数平均分子量の測定>
GPCで測定したポリスチレン換算の値であり、GPCの測定条件は以下のとおりである。
装置名:日本分光(株)製HPLCユニット HSS−2000
カラム:ShodexカラムLF−804を3本連結(直列)
移動相:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/min
検出器:日本分光(株)製 RI−2031Plus
温度:40.0℃
試料量:サンプルループ 100μリットル
試料濃度:0.1質量%に調製
<カルボキシル基含有ポリウレタン溶液の粘度の測定>
カルボキシル基含有ポリウレタン溶液の粘度を以下の方法により測定した。
カルボキシル基含有ポリウレタン溶液約0.8gを使用して、コーン/プレート型粘度計(Brookfield社製 型式;DV−II+Pro スピンドルの型番;CPE−52)を用いて、温度25.0℃、回転数5rpmの条件で測定開始から7分経過後の粘度を測定した。
<チクソトロピー指数の測定>
硬化性組成物のチクソトロピー指数を以下の方法により測定した。
硬化性組成物約0.6gを使用して、チクソトロピー指数をコーン/プレート型粘度計(Brookfield社製 型式;DV−II+Pro スピンドルの型番;CPE−52)を用いて、温度25.0℃、回転数10rpmの条件で測定開始から7分経過後の粘度を測定した。その後、温度25.0℃、回転数1rpmの条件で測定開始から7分経過後の粘度を測定した。
なお、チクソトロピー指数の計算は以下の方法により求めた。
チクソトロピー指数の求め方:
チクソトロピー指数=[1rpmの粘度]÷[10rpmの粘度]
<ダイマージオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールの合成>
(合成例A−1)
撹拌機、温度計および精留塔のついた1000ml四口丸底フラスコに、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールと2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオールの混合物(協和発酵ケミカル社製 商品名:PD−9)150.2g(0.937mol)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(東京化成工業社製)128.7g(0.656mol)、PRIPOL2033(ダイマージオール98.2質量%、モノオール0.6質量%、トリマートリオール1.2質量%、水酸基価;205mgKOH/g)150.2g、ジエチルカーボネート(和光純薬工業社製)166.3g(1.408mol)およびテトラn−ブチルチタネート(三菱ガス化学社製)1.717g(5.04mmol)を入れ、30分間窒素気流を保ち、その後、窒素の供給停止し、オイルバス150℃に設定し加熱した。反応の進行とともに、生成してくる少量のジエチルカーボネートを含むエタノールを精留塔から留出させて300mlナス型フラスコで取得した。エタノールの留出速度が小さくなるのを観察し、徐々にオイルバスの設定温度を上げて、最終的には200℃まで昇温した。その後、反応の進行に伴い、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、計8時間反応を行った。その後、取得した少量のジエチルカーボネートを含むエタノール中のジエチルカーボネートの質量をガスクロマトグラフ法により分析した。その後、留出した質量のジエチルカーボネートを新たに添加し、オイルバスの温度を190℃に設定し反応を再開し、常圧で2時間反応を継続した。その間徐々にオイルバスの温度を200℃まで昇温した。その後、再び、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、反応開始から計12時間反応を行った。反応終了後、1000ml四口丸底フラスコ内に微黄色粘稠液状物(以下、生成物A1と記す。)を得た。
生成物A1をガスクロマトグラフ法により分析した結果、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオールおよびトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールは、それぞれ生成物A1中に、7.1質量%、0.3質量%、4.2質量%残存することが確認された。生成物A1を液体クロマトグラフ法により分析した結果、生成物A1中にダイマージオールは5.5質量%残存し、モノオールおよびトリマートリオールは検出限界以下であることが確認された。
また、生成物A1の水酸基価は、123mg-KOH/gであった。
(合成例A−2)
撹拌機、温度計および精留塔のついた1000ml四口丸底フラスコに、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールと2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオールの混合物(協和発酵ケミカル社製 商品名:PD−9)150.2g(0.937mol)、1,4−シクロへキサンジメタノール(新日本理化社製)150.2g(1.042mol)、PRIPOL2033(ダイマージオール98.2質量%、モノオール0.6質量%、トリマートリオール1.2質量%、水酸基価;205mgKOH/g)150.2g、ジエチルカーボネート(和光純薬工業社製)211.8g(1.793mol)およびテトラn−ブチルチタネート(三菱ガス化学社製)1.802g(5.30mmol)を入れ、30分間窒素気流を保ち、その後、窒素の供給停止し、オイルバス150℃に設定し加熱した。反応の進行とともに、生成してくる少量のジエチルカーボネートを含むエタノールを精留塔から留出させて300mlナス型フラスコで取得した。エタノールの留出速度が小さくなるのを観察し、徐々にオイルバスの設定温度を上げて、最終的には200℃まで昇温した。その後、反応の進行に伴い、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、計8時間反応を行った。その後、取得した少量のジエチルカーボネートを含むエタノール中のジエチルカーボネートの質量をガスクロマトグラフ法により分析した。その後、留出した質量のジエチルカーボネートを新たに添加し、オイルバスの温度を190℃に設定し反応を再開し、常圧で2時間反応を継続した。その間徐々にオイルバスの温度を200℃まで昇温した。その後、再び、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、反応開始から計12時間反応を行った。反応終了後、1000ml四口丸底フラスコ内に微黄色粘稠液状物(以下、生成物A2と記す。)を得た。
生成物A2をガスクロマトグラフ法により分析した結果、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールは、それぞれ生成物A2中に、5.8質量%、0.3質量%、7.7質量%残存することが確認された。生成物A2を液体クロマトグラフ法により分析した結果、生成物A2中にダイマージオールは4.8質量%残存し、モノオールおよびトリマートリオールは検出限界以下であることが確認された。
また、生成物A2の水酸基価は、125mg-KOH/gであった。
(合成例A−3)
撹拌機、温度計および精留塔のついた500ml四口丸底フラスコに、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールと2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオールの混合物(協和発酵ケミカル社製 商品名:PD−9)68.6g(0.426mol)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(東京化成工業社製)68.6g(0.349mol)、PRIPOL2033(ダイマージオール98.2質量%、モノオール0.6質量%、トリマートリオール1.2質量%、水酸基価;205mgKOH/g)68.6g、ジエチルカーボネート(和光純薬工業社製)81.8g(0.693mol)およびテトラn−ブチルチタネート(三菱ガス化学社製)0.823g(2.42mmol)を入れ、30分間窒素気流を保ち、その後、窒素の供給停止し、オイルバス150℃に設定し加熱した。反応の進行とともに、生成してくる少量のジエチルカーボネートを含むエタノールを精留塔から留出させて300mlナス型フラスコで取得した。エタノールの留出速度が小さくなるのを観察し、徐々にオイルバスの設定温度を上げて、最終的には200℃まで昇温した。その後、反応の進行に伴い、徐々に500ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、計8時間反応を行った。その後、取得した少量のジエチルカーボネートを含むエタノール中のジエチルカーボネートの質量をガスクロマトグラフ法により分析した。その後、留出した質量のジエチルカーボネートを新たに添加し、オイルバスの温度を190℃に設定し反応を再開し、常圧で2時間反応を継続した。その間徐々にオイルバスの温度を200℃まで昇温した。その後、再び、徐々に500ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、反応開始から計12時間反応を行った。反応終了後、500ml四口丸底フラスコ内に微黄色粘稠液状物(以下、生成物A3と記す。)を得た。
生成物A3をガスクロマトグラフ法により分析した結果、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオールおよびトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールは、それぞれ生成物A3中に、4.2質量%、0.3質量%、4.5質量%残存することが確認された。生成物A3を液体クロマトグラフ法により分析した結果、生成物A3中にダイマージオールは5.0質量%残存し、モノオールおよびトリマートリオールは検出限界以下であることが確認された。
また、生成物A3の水酸基価は、110mg-KOH/gであった。
(合成例A−4)
撹拌機、温度計および精留塔のついた1000ml四口丸底フラスコに、2−メチル−1,8−オクタンジオールと1,9−ノナンジオールの混合物(クラレ社製 商品名:ND−15)150.2g(0.937mol)、1,4−シクロへキサンジメタノール(新日本理化社製)150.2g(1.042mol)、PRIPOL2033(ダイマージオール98.2質量%、モノオール0.6質量%、トリマートリオール1.2質量%、水酸基価;205mgKOH/g)150.2g、ジエチルカーボネート(和光純薬工業社製)211.8g(1.793mol)およびテトラn−ブチルチタネート(三菱ガス化学社製)1.802g(5.30mmol)を入れ、30分間窒素気流を保ち、その後、窒素の供給停止し、オイルバス150℃に設定し加熱した。反応の進行とともに、生成してくる少量のジエチルカーボネートを含むエタノールを精留塔から留出させて300mlナス型フラスコで取得した。エタノールの留出速度が小さくなるのを観察し、徐々にオイルバスの設定温度を上げて、最終的には200℃まで昇温した。その後、反応の進行に伴い、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、計8時間反応を行った。その後、取得した少量のジエチルカーボネートを含むエタノール中のジエチルカーボネートの質量をガスクロマトグラフ法により分析した。その後、留出した質量のジエチルカーボネートを新たに添加し、オイルバスの温度を190℃に設定し反応を再開し、常圧で2時間反応を継続した。その間徐々にオイルバスの温度を200℃まで昇温した。その後、再び、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、反応開始から計12時間反応を行った。反応終了後、1000ml四口丸底フラスコ内に微黄色粘稠液状物(以下、生成物A4と記す。)を得た。
生成物A4をガスクロマトグラフ法により分析した結果、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールは、それぞれ生成物A4中に、4.8質量%、0.9質量%、4.9質量%残存することが確認された。生成物A4を液体クロマトグラフ法により分析した結果、生成物A4中に、ダイマージオールは4.0質量%残存し、モノオールおよびトリマートリオールは検出限界以下であることが確認された。
また、生成物A4の水酸基価は、117mg-KOH/gであった。
(合成例A−5)
撹拌機、温度計および精留塔のついた1000ml四口丸底フラスコに、2−メチル−1,8−オクタンジオールと1,9−ノナンジオールの混合物(クラレ社製 商品名:ND−15)150.2g(0.937mol)、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(東京化成工業社製)150.2g(0.765mol)、PRIPOL2033(ダイマージオール98.2質量%、モノオール0.6質量%、トリマートリオール1.2質量%、水酸基価;205mgKOH/g)150.2g、ジエチルカーボネート(和光純薬工業社製)179.2g(1.517mol)およびテトラn−ブチルチタネート(三菱ガス化学社製)1.802g(5.30mmol)を入れ、30分間窒素気流を保ち、その後、窒素の供給停止し、オイルバス150℃に設定し加熱した。反応の進行とともに、生成してくる少量のジエチルカーボネートを含むエタノールを精留塔から留出させて300mlナス型フラスコで取得した。エタノールの留出速度が小さくなるのを観察し、徐々にオイルバスの設定温度を上げて、最終的には200℃まで昇温した。その後、反応の進行に伴い、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、計8時間反応を行った。その後、取得した少量のジエチルカーボネートを含むエタノール中のジエチルカーボネートの質量をガスクロマトグラフ法により分析した。その後、留出した質量のジエチルカーボネートを新たに添加し、オイルバスの温度を190℃に設定し反応を再開し、常圧で2時間反応を継続した。その間徐々にオイルバスの温度を200℃まで昇温した。その後、再び、徐々に1000ml四口丸底フラスコ内を減圧にし、最終的には5333Paまで減圧し、反応開始から計12時間反応を行った。反応終了後、1000ml四口丸底フラスコ内に微黄色粘稠液状物(以下、生成物A5と記す。)を得た。
生成物A5をガスクロマトグラフ法により分析した結果、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオールおよびトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノールは、それぞれ生成物A5中に、0.2質量%、0.1質量%、10.1質量%残存することが確認された。生成物A5を液体クロマトグラフ法により分析した結果、生成物A5中にダイマージオールは5.0質量%残存し、モノオールおよびトリマートリオールは検出限界以下であることが確認された。
また、生成物A5の水酸基価は、116mg-KOH/gであった。
<カルボキシル基含有ポリウレタンの合成>
[実施例1]
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを備えた反応容器に、合成例A−1で得られた(ポリ)カーボネートポリオールを含む生成物A1を271.4g、カルボキシル基含有ジヒドロキシ化合物として2,2−ジメチロールブタン酸(日本化成社製)35.7g、溶媒としてγ―ブチロラクトン(三菱化学社製)330.0gとジエチレングリコールジエチルエーテル(日本乳化剤社製)220.0gを仕込み、100℃に加熱してすべての原料を溶解した。反応液の温度を90℃まで下げ、滴下ロートにより、ポリイソシアネートとしてメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン社製 商品名:デスモジュール−W)139.0gを30分かけて滴下した。120℃で6時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬工業社製)4.0gを滴下し、さらに120℃で3時間反応を行い、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B1」と記す。)を得た。
得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液B1の粘度は11500mPa・sであった。また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B1中に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタンBU1」と記す。)の数平均分子量は14000であり、カルボキシル基含有ポリウレタンBU1の酸価は30.0mg-KOH/gであった。
また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B1中の固形分濃度は45.0質量%であった。
カルボキシル基含有ポリウレタンBU1の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)およびIRスペクトルを、それぞれ図1および図2に示す。
[実施例2]
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを備えた反応容器に、合成例A−2で得られた(ポリ)カーボネートポリオールを含む生成物A2を270.7g、カルボキシル基含有ジヒドロキシ化合物として2,2−ジメチロールブタン酸(日本化成社製)35.7g、溶媒としてγ―ブチロラクトン(三菱化学社製)330.0gとジエチレングリコールジエチルエーテル(日本乳化剤(株)製)220.0gを仕込み、100℃に加熱してすべての原料を溶解した。反応液の温度を90℃まで下げ、滴下ロートにより、ポリイソシアネートとしてメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン社製 商品名;デスモジュール−W)139.7gを30分かけて滴下した。120℃で6時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬工業社製)4.0gを滴下し、さらに120℃で3時間反応を行い、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B2」と記す。)を得た。
得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液B2の粘度は10500mPa・sであった。また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B2中に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタンBU2」と記す。)の数平均分子量は14000であり、カルボキシル基含有ポリウレタンBU2の酸価は30.0mg-KOH/gであった。
また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B2中の固形分濃度は45.0質量%であった。
カルボキシル基含有ポリウレタンBU2の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)およびIRスペクトルを、それぞれ図3および図4に示す。
[実施例3]
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを備えた反応容器に、合成例A−3で得られた(ポリ)カーボネートポリオールを含む生成物A3を277.7g、カルボキシル基含有ジヒドロキシ化合物として2,2−ジメチロールブタン酸(日本化成社製)35.7g、溶媒としてγ―ブチロラクトン(三菱化学社製)330.0gとジエチレングリコールジエチルエーテル(日本乳化剤(株)製)220.0gを仕込み、100℃に加熱してすべての原料を溶解した。反応液の温度を90℃まで下げ、滴下ロートにより、ポリイソシアネートとしてメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン社製 商品名:デスモジュール−W)132.6gを30分かけて滴下した。120℃で6時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬工業社製)4.0gを滴下し、さらに120℃で3時間反応を行い、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B3」と記す。)を得た。
得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液B3の粘度は12000mPa・sであった。また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B3中に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタンBU3」と記す。)の数平均分子量は14000であり、カルボキシル基含有ポリウレタンBU3の酸価は30.0mg-KOH/gであった。
また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B3中の固形分濃度は45.0質量%であった。
カルボキシル基含有ポリウレタンBU3の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)およびIRスペクトルを、それぞれ図5および図6に示す。
[実施例4]
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを備えた反応容器に、合成例A−4で得られた(ポリ)カーボネートポリオールを含む生成物A4を274.5g、カルボキシル基含有ジヒドロキシ化合物として2,2−ジメチロールブタン酸(日本化成社製)35.7g、溶媒としてγ―ブチロラクトン(三菱化学社製)330.0gとジエチレングリコールジエチルエーテル(日本乳化剤社製)220.0gを仕込み、100℃に加熱してすべての原料を溶解した。反応液の温度を90℃まで下げ、滴下ロートにより、ポリイソシアネートとしてメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン社製 商品名;デスモジュール−W)135.9gを30分かけて滴下した。120℃で6時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬工業社製)4.0gを滴下し、さらに120℃で3時間反応を行い、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B4」と記す。)を得た。
得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液B4の粘度は11500mPa・sであった。また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B4中に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタンBU4」と記す。)の数平均分子量は14000であり、カルボキシル基含有ポリウレタンBU4の酸価は30.0mg-KOH/gであった。
また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B4中の固形分濃度は45.0質量%であった。
カルボキシル基含有ポリウレタンBU4の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)およびIRスペクトルを、それぞれ図7および図8に示す。
[実施例5]
攪拌装置、温度計およびコンデンサーを備えた反応容器に、合成例A−5で得られた(ポリ)カーボネートポリオールを含む生成物A5を274.6g、カルボキシル基含有ジヒドロキシ化合物として2,2−ジメチロールブタン酸(日本化成社製)35.7g、溶媒としてγ―ブチロラクトン(三菱化学社製)330.0gとジエチレングリコールジエチルエーテル(日本乳化剤社製)220.0gを仕込み、100℃に加熱してすべての原料を溶解した。反応液の温度を90℃まで下げ、滴下ロートにより、ポリイソシアネートとしてメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン社製 商品名;デスモジュール−W)135.7gを30分かけて滴下した。120℃で6時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬(株)製)4.0gを滴下し、さらに120℃で3時間反応を行いカルボキシル基含有ポリウレタン溶液(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B5」と記す。)を得た。
得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液B5の粘度は12000mPa・sであった。また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B5中に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタンBU5」と記す。)の数平均分子量は14000であり、カルボキシル基含有ポリウレタンBU5の酸価は30.0mg-KOH/gであった。
また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B5中の固形分濃度は45.0質量%であった。
カルボキシル基含有ポリウレタンBU5の1H−NMRスペクトル(溶媒;CDCl3)およびIRスペクトルを、それぞれ図9および図10に示す。
[比較例1]
攪拌機、温度計、コンデンサーを備えた反応容器に、C−1065N(クラレ社製 (ポリ)カーボネートジオールと原料ジオール(即ち、1,9−ノナンジオールおよび2−メチル−1,8−オクタンジオール)の混合物、原料ジオールの仕込みモル比;1,9−ノナンジオール:2−メチル−1,8−オクタンジオール=65:35、水酸基価113.2mgKOH/g、1,9−ノナンジオールの残存濃度7.5質量%、2−メチル−1,8−オクタンジオールの残存濃度4.4質量%)70.7g、2,2−ジメチロールブタン酸(日本化成社製)13.5g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業社製)128.9gを仕込み、90℃ですべての原料を溶解した。反応液の温度を70℃まで下げ、滴下ロートにより、ポリイソシアネートとしてメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン社製 商品名;デスモジュール−W)42.4gを30分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で1時間、90℃で1時間、100℃で2時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬工業社製)1.46gを滴下し、更に105℃にて1.5時間反応を行い、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタン溶液C1」と記す。)を得た。
得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液C1中に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタンCU1」と記す。)の数平均分子量は6800であり、カルボキシル基含有ポリウレタンCU1の酸価は39.9mg-KOH/gであった。
また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液C1中の固形分濃度は49.5質量%であった。
[比較例2]
撹拌機、温度計およびコンデンサーを備えた反応容器に、C−1015N(クラレ社製(ポリ)カーボネートジオールと原料ジオール(即ち、1,9−ノナンジオールおよび2−メチル−1,8−オクタンジオール)の混合物、原料ジオールの仕込みモル比;1,9−ノナンジオール:2−メチル−1,8−オクタンジオール=15:85、水酸基価116.4mgKOH/g、1,9−ノナンジオールの残存濃度2.1質量%、2−メチル−1,8−オクタンジオールの残存濃度9.3質量%)660.6g、G−1000(日本曹達社製、両末端水酸基化1,2−ポリブタジエン、数平均分子量1548)73.39g、2,2−ジメチロールブタン酸(日本化成社製)138.4g、およびジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(ダイセル化学工業社製)1303gを仕込み、90℃で前記2,2−ジメチロールブタン酸を溶解させた。
反応液の温度を70℃まで下げ、滴下ロートにより、ポリイソシアネートとしてメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン社製 商品名;デスモジュール−W)437.3gを30分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で1時間、次いで100℃で1時間、次いで120℃で2時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことをIRによって確認した後、イソブタノール(和光純薬工業社製)5gを滴下し、更に120℃にて1.5時間反応を行い、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタン溶液C2」と記す。)を得た。
得られたカルボキシル基含有ポリウレタン溶液C2中に含まれるカルボキシル基含有ポリウレタン(以下、「カルボキシル基含有ポリウレタンCU2」と記す。)の数平均分子量は13800であり、カルボキシル基含有ポリウレタンCU2の酸価は40.2mg-KOH/gであった。
また、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液C2中の固形分濃度は50.1質量%であった。
<カルボキシル基含有ポリウレタンを含む配合物の製造>
(実施配合例1)
カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B1 111.1g、シリカ粉(日本アエロジル社製 商品名;アエロジルR−974)5.0g、硬化促進剤としてメラミン(日産化学工業社製)0.36gおよび消泡剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製 商品名;TSA750S)0.70gを混合し、三本ロールミル(井上製作所社製 型式:S−4セ×11)を用いて、カルボキシル基含有ポリウレタン溶液B1へのシリカ粉、硬化促進剤および消泡剤の混合を行った。この配合物を主剤配合物D1とした。
(実施配合例2〜5および比較配合例1〜2)
実施配合例1の同様の方法によって、表1に示す配合組成に従って配合した。実施配合例2〜5で調整した配合物を、それぞれ主剤配合物D2〜D5とし、比較配合例1および比較配合例2で調整した配合物を、それぞれ、主剤配合物E1および主剤配合物E2とした。
なお、表1中に記載の実施配合例1〜5および比較配合例1および比較配合例2の各成分の数字の単位は「g」である。
Figure 0005579081
<硬化剤を含む溶液の製造>
撹拌機、温度計およびコンデンサーを備えた容器に、下記式(4)の構造を有するエポキシ樹脂(DIC社製 グレード名;HP−7200H エポキシ当量278g/eq)300g、γ−ブチロラクトン(三菱化学社製)180gおよびジエチレングリコールジエチルエーテル(東邦化学工業社製)120gを添加し、撹拌を開始した。撹拌を継続しながら、オイルバスを用いて、容器内の温度を70℃に昇温した。内温を70℃に昇温後、30分間撹拌を継続した。その後、HP−7200Hが完全に溶解したのを確認して、室温まで冷却し、濃度50質量%のHP−7200H含有溶液を取得した。この溶液を硬化剤溶液F1する。
撹拌機およびコンデンサーを備えた容器に、下記式(5)の構造を有するエポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製 グレード名;jER604 エポキシ当量120g/eq)300g、γ−ブチロラクトン(三菱化学社製)180gおよびジエチレングリコールジエチルエーテル(東邦化学工業社製)120gを添加し、撹拌を開始した。撹拌を1時間を継続した。その後、jER604が完全に溶解したのを確認して、濃度50質量%のjER604含有溶液を取得した。この溶液を硬化剤溶液F2する。
また、F1とF2を1:1(質量比)の割合で混合した溶液を硬化剤溶液F3とする。
Figure 0005579081
(式中のlは整数を表す。)
Figure 0005579081
<硬化性組成物の配合>
[実施例6]
200.0gの主剤配合物D1および25.4gの硬化剤溶液F1を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G1」と記す。)を得た。
[実施例7]
200.0gの主剤配合物D2および25.4gの硬化剤溶液F1を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G2」と記す。)を得た。
[実施例8]
200.0gの主剤配合物D3および25.4gの硬化剤溶液F1を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G3」と記す。)を得た。
[実施例9]
200.0gの主剤配合物D4および25.4gの硬化剤溶液F1を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G4」と記す。)を得た。
[実施例10]
200.0gの主剤配合物D5および25.4gの硬化剤溶液F1を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G5」と記す。)を得た。
[実施例11]
200.0gの主剤配合物D1および11.0gの硬化剤溶液F2を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G6」と記す。)を得た。
[実施例12]
200.0gの主剤配合物D2および11.0gの硬化剤溶液F2を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G7」と記す。)を得た。
[実施例13]
200.0gの主剤配合物D3および11.0gの硬化剤溶液F2を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G8」と記す。)を得た。
[実施例14]
200.0gの主剤配合物D4および11.0gの硬化剤溶液F2を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G9」と記す。)を得た。
[実施例15]
200.0gの主剤配合物D5および11.0gの硬化剤溶液F2を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G10」と記す。)を得た。
[実施例16]
200.0gの主剤配合物D2および15.3gの硬化剤溶液F3を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G11」と記す。)を得た。
[実施例17]
200.0gの主剤配合物D4および15.3gの硬化剤溶液F3を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G12」と記す。)を得た。
[実施例18]
200.0gの主剤配合物D5および15.3gの硬化剤溶液F3を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物G13」と記す。)を得た。
[比較例3]
200.0gの主剤配合物E1および14.5gの硬化剤溶液F2を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物H1」と記す。)を得た。
[比較例4]
200.0gの主剤配合物E2および14.6gの硬化剤溶液F2を混合し、スパチュラを用いて、充分に撹拌混合した。その後、チクソトロピー指数を1.3に合わせるのに必要量のγ−ブチロラクトン:ジエチレングリコールジエチルエーテル=3:2(質量比)の混合溶媒を添加して、粘度調整を行い、硬化性組成物(以下、「硬化性組成物H2」と記す。)を得た。
[実施例19〜31、比較例5および比較例6]
表2に記したように、それぞれ硬化性組成物G1〜硬化性組成物G13、硬化性組成物H1および硬化性組成物H2を用いて、後述の方法により、ポリイミドおよび錫メッキ処理を施した銅への密着性の評価、反り性の評価および長期電気絶縁信頼性の評価を行った。その結果を表2に記す。
ポリイミドおよび錫メッキ処理を施した銅への密着性の評価
フレキシブル銅張り積層板(住友金属鉱山社製 グレード名;エスパーフレックス 銅厚;8μm、ポリイミド厚;38μm)に錫メッキを施した基板およびポリイミドフィルム〔カプトン(登録商標)300H、東レ・デュポン社製〕に、硬化性組成物G1を、スクリーン印刷法により、硬化性組成物の厚みが15μmの厚さ(乾燥後の厚さ)になるように塗布し、80℃の熱風循環式乾燥機に30分間入れ、その後、120℃の熱風循環式乾燥機に120分間入れることにより硬化させた。この硬化塗膜に、1mm間隔で100個の格子状パターンを切込み、約75mmの長さに切ったテープを格子の部分に接着し、剥離用テープ(JIS Z 1522に規定する物)を60°に近い角度で0.5〜1.0秒の時間で引きはがした。
なお、剥離用テープは日東電工社製を用いて、下記の基準で評価した。
○:碁盤目の数が80個以上残る場合、
△:碁盤目の数が50個以上80個未満残る場合、
×:碁盤目の数が50個未満しか残らない場合。
結果を表2に記す。
また、硬化性組成物G2〜硬化性組成物G13、硬化性組成物H1および硬化性組成物H2を用いて、同様の評価を行った。
それらの結果もあわせて表2に記す。
反り性の評価
硬化性組成物G1を、基板にスクリーン印刷により塗布し、80℃の熱風循環式乾燥機に30分間入れ、その後、120℃の熱風循環式乾燥機に60分間入れることにより硬化させた。基板は38μm厚ポリイミドフィルム〔カプトン(登録商標)150EN、東レ・デュポン社製〕を用いた。
硬化性組成物を塗布し、乾燥機を用いて硬化した塗膜について、50mmφにサークルカッターでカットした。円形にカットされたものは中心付近が凸状または凹状に反る形の変形を呈する。試験片を、温度23±0.5℃、湿度60±5%RHの条件で12時間以上放置した後に、下に凸の状態で静置し、平面上から最も大きく反っている箇所と、円の中心を挟んで対称となる箇所の2箇所に関して、平面上からの反りの高さを、長さ計を用いて測定し、平均した。符号は反りの方向を表し、下に凸の状態で静置した際、ポリイミドフィルムに対し硬化膜が上側になる場合を「+」、硬化膜が下側になる場合を「−」とした。
結果を表2に記す。
また、硬化性組成物G2〜硬化性組成物G13、硬化性組成物H1および硬化性組成物H2を用いて、同様の評価を行った。
それらの結果もあわせて表2に記す。
可撓性の評価
フレキシブル銅張り積層板(住友金属鉱山社製 グレード名;エスパーフレックス 銅厚;8μm、ポリイミド厚;38μm)の銅上に、幅75mm、長さ110mmの大きさ、硬化後の塗膜の厚み15μmになるように硬化性組成物G1を、クリーン印刷により塗布し、10分間室温で保持し、120℃の熱風循環式乾燥機に60分間入れることにより硬化させた。作製した試験片の裏打ちのPETフィルムを剥離し、幅10mmの短冊状にカッターナイフで切り出した後、塗膜面が外側になる様に約180度折り曲げ、圧縮機を用いて0.5±0.2MPaで3秒間圧縮した。屈曲部を曲げた状態で30倍の顕微鏡で観察し、クラックの発生の有無を確認した。
結果を表2に記す。
また、硬化性組成物G2〜硬化性組成物G13、硬化性組成物H1および硬化性組成物H2を用いて、同様の評価を行った。
それらの結果もあわせて表2に記す。
長期電気絶縁信頼性の評価
フレキシブル銅張り積層板(住友金属鉱山社製 グレード名;エスパーフレックス 銅厚;8μm、ポリイミド厚:38μm)をエッチングして製造した、JPCA−ET01に記載の微細くし形パターン形状の基板(銅配線幅/銅配線間幅=15μm/15μm)に錫メッキ処理を施したフレキシブル配線板に、硬化性組成物G1を、スクリーン印刷法により、ポリイミド面からの厚みが15μmの厚さ(乾燥後)になるように塗布し、80℃の熱風循環式乾燥機に30分間入れ、その後、120℃の熱風循環式乾燥機に120分間いれることにより硬化させた。
この試験片を用いて、バイアス電圧60Vを印加し、温度120℃、湿度85%RHの条件での温湿度定常試験を、MIGRATION TESTER MODEL MIG−8600(IMV社製)を用いて行った。上記温湿度定常試験をスタート初期およびスタートしてから30時間後、50時間後、100時間後の抵抗値を表2に記す。
また、硬化性組成物G2〜硬化性組成物G13、硬化性組成物H1および硬化性組成物H2を用いて、同様の評価を行った。
それらの結果についてもあわせて表2に記す。
Figure 0005579081
表2の結果より、本発明(I)のカルボキシル基含有ポリウレタン、溶媒、硬化剤を含有する本発明(IV)の硬化性組成物は、硬化することにより高いレベルでの長期電気絶縁特性を発現できる組成物であり、該組成物を硬化して得られる硬化物を提供できる。

Claims (12)

  1. 少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を原料とするカルボキシル基含有ポリウレタン。
    成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基、並びに前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基及び/又は前記ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
    成分(b):ポリイソシアネート
    成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
  2. 少なくとも以下の成分(a)、成分(b)、成分(c)および成分(d)を原料とするカルボキシル基含有ポリウレタン。
    成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基、並びに前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基及び/又は前記ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
    成分(b):ポリイソシアネート
    成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
    成分(d):成分(a)および成分(c)以外のポリオ−ル。
  3. さらに、モノヒドロキシル化合物(成分(e))を原料とする請求項1または2に記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
  4. さらに、モノイソシアネート化合物(成分(f))を原料とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
  5. 前記成分(a)が、ダイマージオールから誘導された有機残基、前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基および前記ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオールであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のカルボキシル基含有ポリウレタン。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載のカルボキシル基含有ポリウレタンと沸点が120〜300℃である溶媒とを含有することを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタン溶液。
  7. ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、アニソール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、デカヒドロナフタリン、シクロヘキサノンおよびγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒中で、少なくとも以下の成分(a)、成分(b)および成分(c)を、30℃〜160℃の温度範囲で反応させることを特徴とするカルボキシル基含有ポリウレタンの製造方法。
    成分(a):ダイマージオールから誘導された有機残基、並びに前記ダイマージオール以外の脂環構造を有するポリオールから誘導された有機残基及び/又は前記ダイマージオール以外の炭素数9以上の鎖状脂肪族ポリオールから誘導された有機残基を含有する(ポリ)カーボネートポリオール
    成分(b):ポリイソシアネート
    成分(c):カルボキシル基含有ポリオール
  8. 請求項1〜のいずれか1項に記載のカルボキシル基含有ポリウレタン、沸点が120〜300℃である溶媒および硬化剤を含む硬化性組成物。
  9. 硬化剤が、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であることを特徴とする請求項に記載の硬化性組成物。
  10. 請求項またはに記載の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物。
  11. フレキシブル基板上に配線が形成されてなるフレキシブル配線板の、配線が形成されている表面の一部または全部が請求項10に記載の硬化物によって被覆されたことを特徴とする、硬化物によって被覆されたフレキシブル配線板。
  12. 請求項またはに記載の硬化性組成物をフレキシブル配線板の錫メッキ処理された配線パターン部に印刷することで該パターン上に印刷膜を形成し、該印刷膜を80〜130℃で加熱硬化させることで保護膜を形成することを特徴とする、保護膜によって被覆されたフレキシブル配線板の製造方法。
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