JP6832938B2 - 硬化性樹脂混合物及び硬化性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]
分子内に少なくとも2つのフェノール骨格を有し、かつ分子内のフェノール骨格を形成する芳香環の一部又は全部に式(1)で表される2−アルケニル基が結合しているポリアルケニルフェノール化合物を含む(A)ポリアルケニルフェノール樹脂、及び(B)芳香族ポリマレイミド化合物を含む硬化性樹脂混合物の製造方法であって、
前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物を融点以上に加熱して溶融させ、前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物が再結晶化しない温度範囲内で、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物と前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を混合することを特徴とする硬化性樹脂混合物の製造方法。
[2]
前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を溶融させた状態で、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物と混合することを含む[1]に記載の製造方法。
[3]
前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を溶融させた状態で、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物へ添加し混合することを含む[1]又は[2]のいずれかに記載の製造方法。
[4]
前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂が式(2)−1及び式(2)−2に示す構造単位を有するポリアルケニルフェノール化合物を含み、式(2)−1に示す構造単位の一分子あたりの平均数をm、式(2)−2に示す構造単位の一分子あたりの平均数をnとしたときに、mは1.1〜35の実数、m+nは1.1〜35の実数、nは式:m/(m+n)の値が0.4〜1となる実数である、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]
前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂の数平均分子量が300〜5000である、[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]
前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物がビスマレイミド化合物である、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]
前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物100質量部に対して前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を40〜150質量部混合することを含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8]
前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂と前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物を加熱せずに混合して得られる混合物の数平均分子量をMn、前記硬化性樹脂混合物の数平均分子量をMn’としたときに、式:X=(Mn’/Mn)−1で表される数平均分子量変化Xが0〜2.0の範囲となるように、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物と前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を混合することを含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9]
[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法で得られる硬化性樹脂混合物。
[10]
[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法において、前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂及び前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物の混合時にさらに(C)添加剤を混合することを含む、硬化性樹脂組成物の製造方法。
[11]
[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法で製造した硬化性樹脂混合物に(C)添加剤を混合することを含む硬化性樹脂組成物の製造方法。
[12]
前記(C)添加剤が充填材を含む[10]又は[11]のいずれかに記載の製造方法。
[13]
前記(C)添加剤が硬化促進剤を含む[10]又は[11]のいずれかに記載の製造方法。
[14]
[10]〜[13]のいずれかに記載の製造方法で得られる硬化性樹脂組成物。
[15]
[9]に記載の硬化性樹脂混合物又は[14]に記載の硬化性樹脂組成物の硬化物。
(A)ポリアルケニルフェノール樹脂
ポリアルケニルフェノール樹脂は、分子内に少なくとも2つのフェノール骨格を有し、かつ分子内のフェノール骨格を形成する芳香環の一部又は全部に式(1)で表される2−アルケニル基が結合しているポリアルケニルフェノール化合物を含む樹脂である。
芳香族ポリマレイミド化合物とは、マレイミド基を2つ以上有し、これらのマレイミド基が同一又は異なる芳香環に結合しているものを意味する。芳香環として、ベンゼン等の単環、ナフタレン、アントラセン等の縮合環などが挙げられる。芳香族ポリマレイミド化合物の具体例としては、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン(4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド)等のビスマレイミド、トリス(4−マレイミドフェニル)メタン等のトリスマレイミド、ビス(3,4−ジマレイミドフェニル)メタン等のテトラキスマレイミド及びポリ(4−マレイミドスチレン)等のポリマレイミドが挙げられる。硬化性樹脂混合物及び硬化性樹脂組成物中で良好に混合することから、芳香族ポリマレイミド化合物はビスマレイミド化合物であることが好ましい。ビスマレイミド化合物の具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、ビス(3−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジメチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジエチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−プロピル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジプロピル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−ブチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジブチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−4−マレイミド−5−メチルフェニル)メタン、2,2−ビス(4−マレイミドフェニル)プロパン、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェニルオキシ)フェニル]プロパン(ビスフェノールA−ジフェニルエーテルビスマレイミド)、ビス(4−マレイミドフェニル)エーテル、ビス(3−マレイミドフェニル)エーテル、ビス(4−マレイミドフェニル)ケトン、ビス(3−マレイミドフェニル)ケトン、ビス(4−マレイミドフェニル)スルホン、ビス(3−マレイミドフェニル)スルホン、ビス[4−(4−マレイミドフェニルオキシ)フェニル]スルホン、ビス(4−マレイミドフェニル)スルフィド、ビス(3−マレイミドフェニル)スルフィド、ビス(4−マレイミドフェニル)スルホキシド、ビス(3−マレイミドフェニル)スルホキシド、1,4−ビス(4−マレイミドフェニル)シクロヘキサン、1,4−ジマレイミドナフタレン、2,3−ジマレイミドナフタレン、1,5−ジマレイミドナフタレン、1,8−ジマレイミドナフタレン、2,6−ジマレイミドナフタレン、2,7−ジマレイミドナフタレン、4,4’−ジマレイミドビフェニル、3,3’−ジマレイミドビフェニル、3,4’−ジマレイミドビフェニル、2,5−ジマレイミド−1,3−キシレン、2,7−ジマレイミドフルオレン、9,9−ビス(4−マレイミドフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−マレイミド−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−エチル−4−マレイミドフェニル)フルオレン、3,7−ジマレイミド−2−メトキシフルオレン、9,10−ジマレイミドフェナントレン、1,2−ジマレイミドアントラキノン、1,5−ジマレイミドアントラキノン、2,6−ジマレイミドアントラキノン、1,2−ジマレイミドベンゼン、1,3−ジマレイミドベンゼン、1,4−ジマレイミドベンゼン、1,4−ビス(4−マレイミドフェニル)ベンゼン、2−メチル−1,4−ジマレイミドベンゼン、2,3−ジメチル−1,4−ジマレイミドベンゼン、2,5−ジメチル−1,4−ジマレイミドベンゼン、2,6−ジメチル−1,4−ジマレイミドベンゼン、4−エチル−1,3−ジマレイミドベンゼン、5−エチル−1,3−ジマレイミドベンゼン、4,6−ジメチル−1,3−ジマレイミドベンゼン、2,4,6−トリメチル−1,3−ジマレイミドベンゼン、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−ジマレイミドベンゼン、4−メチル−1,3−ジマレイミドベンゼン等が挙げられる。市販品としては例えば、BMI(商品名、大和化成工業(株)製)シリーズ等が挙げられる。
(C)添加剤
硬化性樹脂混合物に、その硬化特性を阻害しない範囲で種々の添加剤を混合することにより硬化性樹脂組成物を調製することができる。添加剤は、ポリアルケニルフェノール樹脂及び芳香族ポリマレイミド化合物の混合時にさらに混合してもよく、ポリアルケニルフェノール樹脂及び芳香族ポリマレイミド化合物を混合して製造された硬化性樹脂混合物に後から混合してもよい。ポリアルケニルフェノール樹脂及び芳香族ポリマレイミド化合物の混合時に添加剤を混合する場合、ポリアルケニルフェノール樹脂又は芳香族ポリマレイミド化合物の再結晶化又はゲル化が抑制されるように添加方法、時間、量などを適宜選択することができる。
充填材の種類に特に制限は無く、シリコーンパウダー等の有機充填材、シリカ、窒化ホウ素等の無機充填材などが挙げられ、用途により適宜選択することができる。
硬化促進剤を使用することで硬化を促進することができる。硬化促進剤としては、例えば光ラジカル開始剤、熱ラジカル開始剤等のラジカル開始剤が挙げられる。硬化促進剤は好ましくは熱ラジカル開始剤である。より好ましい熱ラジカル開始剤としては、有機過酸化物を挙げることができる。有機過酸化物の中でも、さらに好ましくは10時間半減期温度が100〜170℃の有機過酸化物である。具体的にはジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等を挙げることができる。硬化促進剤の好ましい使用量は、ポリアルケニルフェノール樹脂及び芳香族ビスマレイミド化合物の総和100質量部に対して、0.1〜5質量部であり、より好ましくは0.2〜4質量部であり、さらに好ましくは0.5〜3質量部である。硬化促進剤の使用量が0.1質量部以上であれば十分に硬化反応が進行し、5質量部以下であれば硬化性樹脂組成物の保存安定性が良好である。
硬化性樹脂混合物及び硬化性樹脂組成物は、加熱することにより硬化させることができる。熱硬化条件は、110〜300℃が好ましく、より好ましくは120〜280℃であり、さらに好ましくは130〜250℃である。110℃以上であれば硬化は適切な時間内に十分に進行し、300℃以下であれば成分の劣化又は揮発を防ぐことができ、設備の安全も保たれる。加熱時間は硬化温度にも依存するが、生産性の観点から0.5〜48時間の加熱が好ましい。この加熱は、複数回に分けて行ってもよい。特に高い硬化度を求める場合には、過度に高温で硬化させずに、例えば硬化の進行とともに昇温させて、最終的な硬化温度を250℃以下、好ましくは230℃以下とすることができる。
[原料]
・ポリアルケニルフェノール樹脂A:フェノールノボラック樹脂ショウノール(登録商標)BRG−558(昭和電工株式会社)を用いフェノール性水酸基のパラ位をアリル化した樹脂(水酸基当量159、数平均分子量Mn1600、重量平均分子量Mw5400、融点55℃)。製造方法は特開2016−28129号公報の実施例3に記載。
・ポリアルケニルフェノール樹脂B:フェノールアラルキル樹脂(HE−100C−12、エア・ウォーター社)を用いフェノール性水酸基のパラ位をアリル化した樹脂(水酸基当量222、数平均分子量Mn950、重量平均分子量Mw1950、融点20℃)。製造方法は特開2016−28129号公報の実施例を参照。
・ビスマレイミド化合物:BMI−4000(ビスフェノールA−ジフェニルエーテルビスマレイミド、融点165℃、大和化成工業株式会社)、BMI−1100H(4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、融点160℃、大和化成工業株式会社)
・重合開始剤:パークミルD(日油株式会社)
・シリカフィラー:MSR2212(球状シリカ、平均粒径25.5μm、株式会社龍森、シランカップリング剤KBM−403(信越化学工業株式会社)0.5質量%を用いて処理)
[分析方法]
・分子量
GPCにより測定する。測定条件は以下のとおりである。
装置名:Shodex(登録商標) GPC−101
カラム:Shodex(登録商標) KF−802、KF−803、KF−805
移動相:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/min
検出器:Shodex(登録商標) RI(登録商標)−71
温度:40℃
前記の測定条件で、ポリスチレンの標準物質を使用して作成した検量線を用いて数平均分子量Mn及び重量平均分子量Mwを決定する。
各実施例又は比較例に記載の量のビスマレイミド化合物及びポリアルケニルフェノール樹脂をそれぞれ秤量してTHFに溶解し、その後混合したものの数平均分子量(Mn)と、各実施例又は比較例に記載した手順で混合した後の硬化性樹脂混合物の数平均分子量(Mn’)をそれぞれGPCにて測定し、数平均分子量変化XをMn’のMnからの増加割合として、式:X=(Mn’/Mn)−1を用いて算出する。数平均分子量はポリアルケニルフェノール樹脂、及び芳香族ポリマレイミド化合物のピークを含む全領域について積算して決定する。
エー・アンド・デイ社製テンシロン試験機(型式:MSAT0002RTF/RTG)を用いて測定する。試験片形状は長さ750mm×幅10mm×厚さ3mmである。JIS K7171に準拠して、室温にて試験速度2mm/minで3点曲げ試験を5回行い、その平均値を曲げ強度とする。
熱機械測定(TMA)により測定する。エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製TMA/SS6100熱機械分析装置を使用し、温度範囲30〜300℃、昇温速度5℃/min、荷重20.0mNの条件で5mm×5mm×5mmの試験片を用いて測定を行ってTgを決定する。
スパイラルフローは、電気機能材料工業会規格EIMS T 901に準拠して測定する。渦巻き状の溝を彫り込んだ試験金型とトランスファー成形機(株式会社松田製作所製)を用いて天板及び金型を180℃に加熱し、圧力100kg/cm2にて成形し3分経過後にスパイラルフロー値を測定する。
実施例1
BMI−4000 100質量部を反応容器に加え、170℃に加熱して撹拌した。BMI−4000が全て溶融し透明な液状物になったところで、150℃まで降温した。反応容器に、80℃に加熱し溶融させたポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部を加え、150℃で10分間加熱撹拌して2つの樹脂を混合した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。加熱前の数平均分子量(Mn)は408であり、加熱後の数平均分子量(Mn’)は450であったので、Xは0.1(=450/408−1)であった。
BMI−4000 100質量部を170℃に加熱した二本ロールに添加した。BMI−4000が全て溶融し、透明な液状物となりロール上に巻きついたところで、150℃まで降温した。そこに、ポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部を加え、150℃で10分間加熱混練して2つの樹脂を混合した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−1100H 100質量部を反応容器に加え、160℃に加熱して撹拌した。BMI−1100Hが全て溶融し透明な液状物になったところで、150℃まで降温した。反応容器に、80℃に加熱し溶融させたポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部を加え、150℃で10分間加熱撹拌して2つの樹脂を混合した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−4000 100質量部を反応容器に加え、170℃に加熱して撹拌した。BMI−4000が全て溶融し透明な液状物になったところで、150℃まで降温した。反応容器に、80℃に加熱し溶融させたポリアルケニルフェノール樹脂B 100質量部を加え、150℃で10分間加熱撹拌して2つの樹脂を混合した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−4000 100質量部を反応容器に加え、170℃に加熱して撹拌した。BMI−4000が全て溶融し透明な液状物になったところで、150℃まで降温した。反応容器に、80℃に加熱し溶融させたポリアルケニルフェノール樹脂A 200質量部を加え、150℃で10分間加熱撹拌して2つの樹脂を混合した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−4000 100質量部とポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部の両方を反応容器に加え、180℃に加熱して撹拌した。2つの樹脂それぞれが溶融したところからさらに180℃で30分間加熱撹拌した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−4000 100質量部とポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部の両方を反応容器に加え、150℃で10分間加熱撹拌した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−4000 100質量部を反応容器に加え、170℃に加熱して撹拌した。BMI−4000が全て溶融し、透明な液状物になったところで、100℃まで降温した。このときにBMI−4000中に結晶を含む粒状物が析出した。反応容器に、80℃に加熱し溶融させたポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部を加え、100℃で10分間加熱撹拌して2つの樹脂を混合した。その後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−4000 100質量部とポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部をミルミキサー(大阪ケミカル株式会社製、型式WB−1)を用いて25℃で2分間粉砕及び混合分散させた後、硬化性樹脂混合物を取り出した。
BMI−4000 100質量部とポリアルケニルフェノール樹脂A 100質量部の両方を反応容器に加え、170℃で15分加熱撹拌した。反応容器内でゲル化が進行し、硬化性樹脂混合物を取り出すことができなかった。
上記のとおり混合して得られた硬化性樹脂混合物及び下記の表1に示す各成分を用い、同表に示す割合で配合し、溶融混練(東洋精機製2本ロール(ロール径8インチ)にて、110℃、10分)を行った。ついで、室温(25℃)にて1時間放冷、固化したのちミルミキサー(大阪ケミカル株式会社製、型式WB−1、25℃、30秒)を用いて粉砕することにより、目的とする粉末状の硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を用いて、トランスファー成形機(松田製作所製)で、金型温度180℃、成形圧力100kgf/cm2、硬化時間180秒の条件で曲げ試験用サンプルを作製した。
Claims (12)
- 分子内に少なくとも2つのフェノール骨格を有し、かつ分子内のフェノール骨格を形成する芳香環の一部又は全部に式(1)で表される2−アルケニル基が結合しているポリアルケニルフェノール化合物を含む(A)ポリアルケニルフェノール樹脂、及び(B)芳香族ポリマレイミド化合物を含む硬化性樹脂混合物の製造方法であって、
前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物を融点以上に加熱して溶融させ、前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物が再結晶化しない温度範囲内で、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物と前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を混合することを特徴とする硬化性樹脂混合物の製造方法。
- 前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を溶融させた状態で、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物と混合することを含む請求項1に記載の製造方法。
- 前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を溶融させた状態で、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物へ添加し混合することを含む請求項1又は2のいずれかに記載の製造方法。
- 前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂が式(2)−1及び式(2)−2に示す構造単位を有するポリアルケニルフェノール化合物を含み、式(2)−1に示す構造単位の一分子あたりの平均数をm、式(2)−2に示す構造単位の一分子あたりの平均数をnとしたときに、mは1.1〜35の実数、m+nは1.1〜35の実数、nは式:m/(m+n)の値が0.4〜1となる実数である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂の数平均分子量が300〜5000である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物がビスマレイミド化合物である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物100質量部に対して前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を40〜150質量部混合することを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂と前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物を加熱せずに混合して得られる混合物の数平均分子量をMn、前記硬化性樹脂混合物の数平均分子量をMn’としたときに、式:X=(Mn’/Mn)−1で表される数平均分子量変化Xが0〜2.0の範囲となるように、溶融した前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物と前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂を混合することを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法において、前記(A)ポリアルケニルフェノール樹脂及び前記(B)芳香族ポリマレイミド化合物の混合時にさらに(C)添加剤を混合することを含む、硬化性樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法で製造した硬化性樹脂混合物に(C)添加剤を混合することを含む硬化性樹脂組成物の製造方法。
- 前記(C)添加剤が充填材を含む請求項9又は10のいずれかに記載の製造方法。
- 前記(C)添加剤が硬化促進剤を含む請求項9又は10のいずれかに記載の製造方法。
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