JP6370618B2 - 芳香族ポリエーテル、及びその製造方法、並びに接着剤組成物 - Google Patents
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Description
前記芳香族ポリエーテルは、上記の優れた特性を利用して、イオン伝導膜(例えば、特許文献1参照)、光学材料(例えば、特許文献2参照)、光学部材用基板(例えば、特許文献3参照)、樹脂成形品(例えば、特許文献4参照)などに用いられている。
<1> 下記一般式(1)で表される構造単位と、下記一般式(2)で表される構造単位とを有し、アニオンの含有量が100質量ppm以下であることを特徴とする芳香族ポリエーテルである。
前記一般式(2)中、Zは、−CO−、及び−SO2−のいずれかを表す。
<2> 数平均分子量が、7,000〜25,000である前記<1>に記載の芳香族ポリエーテルである。
<3> ガラス転移点が、150℃〜230℃である前記<1>から<2>のいずれかに記載の芳香族ポリエーテルである。
<4> プロピレングリコール−1−メチルエーテルアセテート及びトルエンに可溶である前記<1>から<3>のいずれかに記載の芳香族ポリエーテルである。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の芳香族ポリエーテルを含有することを特徴とする接着剤組成物である。
<6> 更にエポキシ樹脂と、カチオン硬化剤とを含有する前記<5>に記載の接着剤組成物である。
<7> 200℃の貯蔵弾性率が、1.0×106Pa〜1.0×107Paである前記<5>から<6>のいずれかに記載の接着剤組成物である。
<8> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の芳香族ポリエーテルを製造する芳香族ポリエーテルの製造方法であって、
下記一般式(1A)で表される化合物と、下記一般式(2A)で表される化合物とを反応させる反応工程を含むことを特徴とする芳香族ポリエーテルの製造方法である。
前記一般式(2A)中、Zは、−CO−、及び−SO2−のいずれかを表す。Aは、ハロゲン原子を表す。
<9> 反応工程の後に、生成した芳香族ポリエーテルを酸性水溶液により洗浄する洗浄工程を含む前記<8>に記載の芳香族ポリエーテルの製造方法である。
本発明の芳香族ポリエーテルは、下記一般式(1)で表される構造単位と、下記一般式(2)で表される構造単位とを有する。
前記芳香族ポリエーテルは、下記一般式(1)で表される構造単位と、下記一般式(2)で表される構造単位とを有することにより、溶媒への溶解性、及び他の樹脂、化合物等との相溶性に優れ、溶融混練を必要とせずに、組成物(例えば、接着剤組成物)を製造することができる。
前記一般式(2)中、Zは、−CO−、及び−SO2−のいずれかを表す。
前記ガラス転移点は、例えば、示差走査熱量(DSC)測定により求めることができる。前記DSCの測定条件は、例えば、以下のとおりである。
〔測定条件〕
・測定:2ndRun(200℃から30℃への急冷後の2ndRun)
・雰囲気:N2(流量:100mL/分)
・昇温速度:10℃/分
前記アニオンとしては、例えば、フェノール性水酸基のアニオン、炭酸イオン、水酸化物イオン、塩化物イオン、フッ化物イオンなどが挙げられる。前記フェノール性水酸基のアニオンは、前記芳香族ポリエーテルを構成するモノマーであるフェノールに由来するアニオンである。前記塩化物イオン、前記フッ化物イオンは、前記芳香族ポリエーテルを構成するモノマーであるジハロゲン化芳香族化合物に由来するアニオンである。前記炭酸イオン、前記水酸化物イオンなどは、前記芳香族ポリエーテルのモノマーの製造時、及び前記芳香族ポリエーテルの製造時に使用される試薬に由来するアニオンである。
前記カチオンの定量は、例えば、ICP(誘導結合プラズマ)分析法、原子吸光分析法、イオンクロマトグラフ法などにより行うことができる。
前記ICP分析は、例えば、以下の条件で行う。
分析法:誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS法)
溶媒:NMP(N−メチル−2−ピロリドン)
ここで、可溶であるとは、前記芳香族ポリエーテルを、PGMEA又はトルエンの単独液又は混合液に、20質量%の濃度になるように混合し、60℃で加熱撹拌し、室温に冷却後も溶液中に不溶分が存在せず、溶液が透明であることをいう。
本発明の芳香族ポリエーテルの製造方法は、反応工程を少なくとも含み、好ましくは洗浄工程を含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記反応工程としては、下記一般式(1A)で表される化合物と、下記一般式(2A)で表される化合物とを反応させる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記一般式(2A)中、Zは、−CO−、及び−SO2−のいずれかを表す。Aは、ハロゲン原子を表す。
前記反応工程において、前記一般式(2A)で表される化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記反応工程における反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1時間〜10時間などが挙げられる。
前記洗浄工程としては、前記反応工程の後に、生成した芳香族ポリエーテルを酸性水溶液により洗浄する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記反応工程の後に再沈殿などにより固液分離された固体の芳香族ポリエーテルと、前記酸性水溶液とを混合する工程などが挙げられる。
前記その他の工程としては、例えば、固液分離工程などが挙げられる。
前記固液分離工程としては、前記反応工程の後に、生成した芳香族ポリエーテルと溶媒とを分離する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、再沈殿などが挙げられる。
前記再沈殿後の前記芳香族ポリエーテルは、前記洗浄工程に供される。
前記再沈殿に使用する液体としては、例えば、メタノールと水との混合液などが挙げられる。
本発明の接着剤組成物は、本発明の前記芳香族ポリエーテルを少なくとも含有し、好ましくは、エポキシ樹脂、カチオン硬化剤を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記芳香族ポリエーテルは、本発明の前記芳香族ポリエーテルである。
前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記カチオン硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スルホニウム塩、アンモニウム塩等のオニウム塩、アルミニウムキレート剤などが挙げられる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フィラー、酸化防止剤、レベリング剤などが挙げられる。
前記貯蔵弾性率は、例えば、粘弾性測定装置(AR−G2、TA Instrument社製)で測定できる。測定条件は、例えば、以下のとおりである。
〔測定条件〕
・温度範囲:30℃−300℃
・昇温速度:10℃/分
・Normal force:0.3N
・Strain:2.0%
<モノマー比 ジハロゲン:ビスフェノール=1:1.022>
4,4’−ジクロロジフェニルスルホン(DCPS)14.36g(50.0mmol)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン(BisC)13.10g(51.1mmol)、及びK2CO3 7.91g(57.2mmol)を100mLの三ロフラスコに入れた。そこへ、NMP50mL、及びトルエン20mLを加えた。このフラスコをオイルバスに設置し、ディーンスターク管、及びジムロート冷却器を組み立て、窒素雰囲気下、130℃で撹拌、溶解し、アルコキシド塩の作製、及びトルエン共沸による系中の水分除去を行った。トルエンの共沸が止まるまで(約3時間)撹拌し、その後190℃で8時間撹拌し、反応させた。
<モノマー比 ジハロゲン:ビスフェノール=1:1.05>
合成例1において、原料の配合量を、DCPS 14.36g(50.0mmol)、BisC 13.46g(52.5mmo1)、及びK2CO3 8.13g(58.8mmol)に変えた以外は、合成例1と同様にして合成を行った。
<モノマー比 ジハロゲン:ビスフェノール=1:1.022>
合成例1において、BisC 13.10g(51.1mmol)を、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)シクロヘキサン(BisCZ)15.15g(51.1mmol)に変えた以外は、合成例1と同様にして合成を行った。
<モノマー比 ジハロゲン:ビスフェノール=1:1.025>
合成例1において、BisC 13.10g(51.1mmol)を、4,4’−(3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデン)ビスフェノール(BisP−TMC)15.91g(51.25mmol)に変え、かつK2CO3の量を8.13g(58.8mmol)に変えた以外は、合成例1と同様にして合成を行った。
<モノマー比 ジハロゲン:ビスフェノール=1:1.022>
合成例1において、DCPS 14.36g(50.0mmol)を、4,4’−ジフルオロベンゾフェノン(DFBP)10.92g(50.0mmol)に変えた以外は、合成例1と同様にして合成を行った。
<処理方法1>
合成例1で得られたポリマー溶液を、トルエンで希釈した後にろ過し、副生成塩を取り除いた。ろ液を回収し、メタノール/水=1/1(質量比)の混合液中で再沈殿した。途中で、溶液を数度のデカンテーションにより溶媒交換した。最終的に、1時間以上撹拌した後に、ろ過により、析出ポリマーを回収した。回収したポリマーを80℃の減圧乾燥に供した。
乾燥したポリマーを、20質量%となるように、溶媒〔トルエン/PGMEA=2/1(質量比)〕に溶解させ、ポリマー溶液を得た。そこに、ポリマー溶液と同量の酢酸水溶液(pH5)を添加し、1時間撹拌した。それを、メタノール中に再沈殿し、ろ過によりポリマーを回収した。回収したポリマーは180℃で減圧乾燥に供し、アニオンを低減させた芳香族ポリエーテルを得た。
以下の評価を行った。結果を表1に示す。
芳香族ポリエーテル10gを、プロピレングリコール−1−メチルエーテルアセテート及びトルエンの1:1(質量比)混合液40gに混合し、60℃で1時間撹拌した。その後、室温まで冷却した。その際に、得られる溶液中に不溶分が存在せず、かつ前記溶液が透明である場合を「可溶」とした。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(shodexGPC−101、shodex社製)により求めた。前記GPCにおいては、溶媒として、テトラヒドロフランを用いた。前記重量平均分子量、及び前記数平均分子量は、ポリスチレン換算の数値である。
ガラス転移点は、DSC(EXSTAR6000 DSC6200、SII社製)により求めた。前記DSCの測定条件は、以下のとおりである。
〔測定条件〕
・測定:2ndRun(200℃から30℃への急冷後の2ndRun)
・雰囲気:N2(流量:100mL/分)
・昇温速度:10℃/分
アニオンの含有量は、対イオンであるカチオンの含有量を測定することにより、求めた。前記カチオンの含有量は、ICP分析(Agligent 7500cx ICP−MS、Agligent Technologies社製)により求めた。前記ICP分析は、以下の条件で行った。
分析法:誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS法)
溶媒:NMP(N−メチル−2−ピロリドン)
実施例1において、ポリマー溶液を、表1に記載の合成例のポリマー溶液に代えた以外は、実施例1と同様にして、アニオンを低減させた芳香族ポリエーテルを得た。
得られた芳香族ポリエーテルについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を、表1に示した。
<処理方法2>
合成例1で得られたポリマー溶液を、トルエンで希釈し、ろ過により副生成塩を取り除いた。ろ液を回収し、メタノール/水=1/1(質量比)の混合液中で再沈殿し、ポリマーを回収した。回収したポリマーは80℃の減圧乾燥に供した。
乾燥したポリマーを、20質量%となるように、溶媒〔トルエン/PGMEA=2/1(質量比)〕に溶解させ、ポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液を、メタノール/水=1/1(質量比)の混合液中で再沈殿した後に、ろ過によりポリマーを回収した。回収したポリマーは180℃で減圧乾燥に供し、芳香族ポリエーテルを得た。
得られた芳香族ポリエーテルについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を、表1に示した。
比較例1において、ポリマー溶液を、表1に記載の合成例のポリマー溶液に代えた以外は、実施例1と同様にして、芳香族ポリエーテルを得た。
得られた芳香族ポリエーテルについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を、表1に示した。
特開2009−167333号公報の段落〔0069〕、〔0070〕に記載の合成方法に従って、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホンと、4,4’−ジクロロジフェニルスルホンとを構成成分とするポリエーテルスルホンを合成した。得られたポリエーテルスルホンについて、実施例1と同様の溶解性試験を行ったところ、プロピレングリコール−1−メチルエーテルアセテート及びトルエンの1:1(質量比)混合液には溶解しなかった。
芳香族ポリエーテルの構造、及び分子量に関わらず、酸性水溶液を用いた洗浄工程を行うことで、アニオンの含有量を100ppm以下にすることができた。
<接着剤組成物の作製>
実施例1で得られた芳香族ポリエーテルを、60℃でトルエン/PGMEA=1/1(質量比)に溶解させ、40質量%の溶液を得た。
得られたトルエン/PGMEA溶液125質量部(芳香族ポリエーテル50質量部)、エポキシ樹脂(YL980、三菱化学株式会社製)50質量部、及びカチオン硬化剤(サンエイドSI−60L、三新化学工業株式会社製)3質量部を混合して、接着剤組成物を得た。
<<貯蔵弾性率測定>>
PETフィルム上に、接着剤組成物を、バーコーターを用いて乾燥後の平均厚みが20μmとなるように塗布した。その後、70℃で5分間乾燥して、接着剤組成物のシートを得た。
シートの貯蔵弾性率は、粘弾性測定装置(AR−G2、TA Instrument社製)で測定した。測定条件は、例えば、以下のとおりである。
〔測定条件〕
・温度範囲:30℃−300℃
・昇温速度:10℃/分
・Normal force:0.3N
・Strain:2.0%
実施例6において、芳香族ポリエーテルを表2に示す芳香族ポリエーテルに代えた。作製するトルエン/PGMEA溶液の濃度は30質量%〜40質量%を適宜選択した。それら以外は、実施例6と同様にして、接着剤組成物を作製した。
得られた接着剤組成物について、実施例6と同様の評価を行った。結果を、表2に示した。
また、貯蔵弾性率の結果から、実施例6〜10の接着剤組成物は耐熱性に優れることが確認できた。
貯蔵弾性率は、実施例10>実施例9>実施例8の関係であった。これは、ポリマーの分子量及びガラス転移点に起因すると考えられる。
Claims (8)
- 下記一般式(1)で表される構造単位と、下記一般式(2)で表される構造単位とを有し、アニオンの含有量が100質量ppm以下であることを特徴とする芳香族ポリエーテル。
前記一般式(2)中、Zは、−CO−、及び−SO2−のいずれかを表す。
- 下記一般式(1)で表される構造単位と、下記一般式(2)で表される構造単位とを有し、アニオンの含有量が100質量ppm以下であることを特徴とする芳香族ポリエーテル。
前記一般式(2)中、Zは、−CO−、及び−SO2−のいずれかを表す。
- 数平均分子量が、7,000〜25,000である請求項1から2のいずれかに記載の芳香族ポリエーテル。
- ガラス転移点が、150℃〜230℃である請求項1から3のいずれかに記載の芳香族ポリエーテル。
- 請求項1から4のいずれかに記載の芳香族ポリエーテルを含有することを特徴とする接着剤組成物。
- 更にエポキシ樹脂と、カチオン硬化剤とを含有する請求項5に記載の接着剤組成物。
- 200℃の貯蔵弾性率が、1.0×10 6 Pa〜1.0×10 7 Paである請求項5から6のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 請求項1から4のいずれかに記載の芳香族ポリエーテルを製造する芳香族ポリエーテルの製造方法であって、
下記一般式(1A)で表される化合物と、下記一般式(2A)で表される化合物とを反応させる反応工程と、
前記反応工程の後に、生成した芳香族ポリエーテルを酸性水溶液により洗浄する洗浄工程とを含むことを特徴とする芳香族ポリエーテルの製造方法。
前記一般式(2A)中、Zは、前記一般式(2)中のZと同じである。Aは、ハロゲン原子を表す。
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