JP7029774B2 - Sydnone as a component corresponding to thermosetting resin with excellent heat resistance - Google Patents

Sydnone as a component corresponding to thermosetting resin with excellent heat resistance Download PDF

Info

Publication number
JP7029774B2
JP7029774B2 JP2016141485A JP2016141485A JP7029774B2 JP 7029774 B2 JP7029774 B2 JP 7029774B2 JP 2016141485 A JP2016141485 A JP 2016141485A JP 2016141485 A JP2016141485 A JP 2016141485A JP 7029774 B2 JP7029774 B2 JP 7029774B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oligomer
thermosetting resin
composition
alkyne
sydnone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016141485A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017025310A (en
Inventor
ジェイ. ホーカー クレッグ
ブイ. ハンダ ニシャ
クリンガー ダニエル
シャオグアン リ
直子 住谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of California
Original Assignee
University of California
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of California filed Critical University of California
Publication of JP2017025310A publication Critical patent/JP2017025310A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7029774B2 publication Critical patent/JP7029774B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

本発明は、熱硬化性樹脂に関し及び特にシドノンに基づく熱硬化性樹脂の生成に関する。 The present invention relates to thermosetting resins and, in particular, to the production of ydnone-based thermosetting resins.

メソイオン複素環式芳香族化合物[1]としてのシドノンは、単純な熱活性化及び不活性副生成物としてのCOの唯一の発生により、非常に効率的な1,3-双極性環化付加反応を受ける。活性アルケンとの二重環化付加反応は、ジアゾノルボルネンを与える一方で、アルキンとのディールス・アルダー反応は、各々芳香族ピラゾールをもたらす[6、7](図1参照)。シドノンはまた、マクロ分子合成のために使用され、及びこれら各々の多官能性モノマーの環化付加反応から得られる低分子量から中分子量の直鎖状ポリマーは、高いガラス転移温度(T)及び熱安定性を示す[8-10]。ポリスチレン共重合体を生み出す架橋に対応したアプローチとして、シドノンマレイミド環化付加反応の研究が行われ、そのポリスチレン共重合体は、当該シドノンマレイミド環化付加反応化学からもたらされた、耐熱性の良い環化付加反応体のために、優れた熱安定性を示した[11]。これらの優れた熱特性及び容易な生成条件が、シドノンを、耐熱性で高架橋の熱硬化性樹脂ポリマーの生成に対応する、非常に関心の高い有望な材料にしている。
新規の熱硬化性材料の形成に対応したシドノン反応の利用に関連した技術分野において、教示となるものはない。したがって、高耐熱性を示すシドノンに基づく熱硬化性材料の生成に対応した方法及びプラットフォームが必要である。そのような材料は、熱伝導性などの先進用途に対応する新規複合材料の生産に対して、拡張性があり及び多目的のプラットフォームとなるので、関心が高い。
Sydnone as a mesoionic heterocyclic aromatic compound [1] is a highly efficient 1,3-bipolar cycloaddition due to simple thermal activation and the sole generation of CO 2 as an inactive by-product. Receive a reaction. The double cycloaddition reaction with the active alkene yields diazonorbornene, while the Diels-Alder reaction with the alkyne yields aromatic pyrazoles [6, 7] (see Figure 1), respectively. Sydnones are also used for macromolecular synthesis, and low to medium molecular weight linear polymers obtained from cycloaddition reactions of each of these polyfunctional monomers have high glass transition temperatures (T g ) and Shows thermal stability [8-10]. As an approach corresponding to the cross-linking that produces a polystyrene copolymer, studies on the sidononemaleimide cyclization addition reaction have been conducted, and the polystyrene copolymer is heat-resistant derived from the sidononmaleimide cyclization addition reaction chemistry. Due to the good cycloaddition reactant, it showed excellent thermal stability [11]. These excellent thermal properties and easy formation conditions make sydnone a promising material of great interest for the formation of heat resistant, viaducted thermosetting resin polymers.
There is no teaching in the technical field related to the utilization of ydnone reactions in the formation of new thermosetting materials. Therefore, there is a need for methods and platforms that support the production of ydnone-based thermosetting materials that exhibit high heat resistance. Such materials are of great interest as they provide a scalable and versatile platform for the production of new composites for advanced applications such as thermal conductivity.

Earl, J. C.; Mackney, A. W., Journal of the Chemical Society (Resumed), 1935, 899-900.Earl, J. C .; Mackney, A. W., Journal of the Chemical Society (Resumed), 1935, 899-900. Sun, K. K., Tetrahedron Letters, 1986, 27, 317-320.Sun, K. K., Tetrahedron Letters, 1986, 27, 317-320. Huisgen, R.; Grashey, R.; Gotthardt, H.; Schmidt, R., Angewandte Chemie International Edition in English, 1962, 1, 48-49.Huisgen, R .; Grashey, R .; Gotthardt, H .; Schmidt, R., Angewandte Chemie International Edition in English, 1962, 1, 48-49. Sun, K. K., Macromolecules, 1987, 20, 726-729.Sun, K.K., Macromolecules, 1987, 20, 726-729. Stille, J. K.; Bedford, M. A., Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters, 1966, 4, 329-331.Stille, J.K .; Bedford, M.A., Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters, 1966, 4, 329-331. Stille, J. K.; Bedford, M. A., Journal of Polymer Science Part A-1: Polymer Chemistry, 1968, 6, 2331-2342.Stille, J.K .; Bedford, M.A., Journal of Polymer Science Part A-1: Polymer Chemistry, 1968, 6, 2331-2342. Intemann, J. J.; Huang, W.; Jin, Z.; Shi, Z.; Yang, X.; Yang, J.; Luo, J.; Jen, A. K. Y., ACS Macro Letters, 2013, 2, 256-259.Intemann, J. J .; Huang, W .; Jin, Z .; Shi, Z .; Yang, X .; Yang, J .; Luo, J .; Jen, A. K. Y., ACS Macro Letters, 2013, 2, 256-259.

本開示は、選択された望ましい特性を有する、シドノンに基づく架橋材料の生成に対応した、多目的モジュール型プラットフォームとしての合成法を提供する。本発明の1つ以上の態様において、耐熱性の熱硬化性樹脂及び(多)官能性シドノンからの、そのような熱硬化性樹脂の生成法を提供する。特に、本発明は、1,3-双極性としての(多)官能性シドノンと多官能性アルケンまたはアルキンモイエティーとの[4+2]環化付加反応を介した、耐熱性熱硬化性樹脂の合成に対応した多目的の生成法を記述する。1つ以上の実施形態において、繰り返し架橋単位としてのジアゾノルボルネンまたはピラゾールを伴う高度に架橋した網目構造は、効率的な2段階Bステージ法により得られる。そのような実施形態において、最初に合成される可溶性オリゴマーは、空気中で熱硬化し、不溶性の架橋熱硬化性樹脂を生み出す。このアプローチは、単純な架橋注型用オリゴマー溶液の加熱により、固体基材上での熱硬化フィルムの生成を可能にする。 The present disclosure provides a synthetic method as a multi-purpose modular platform that accommodates the production of ydnone-based crosslinked materials with selected desirable properties. In one or more embodiments of the present invention, there is provided a method for producing such a thermosetting resin from a heat resistant thermosetting resin and (multi) functional sydnone. In particular, the present invention synthesizes a heat-resistant thermosetting resin via a [4 + 2] cycloaddition reaction between (poly) functional ydnones as 1,3-bipolar and polyfunctional alkene or alkyne moitty. Describe the multipurpose generation method corresponding to. In one or more embodiments, a highly cross-linked network structure with diazonorbornene or pyrazole as a repetitive cross-linking unit is obtained by an efficient two-step B-stage method. In such an embodiment, the initially synthesized soluble oligomer is thermoset in air to produce an insoluble crosslinked thermosetting resin. This approach allows the formation of thermosetting films on solid substrates by heating a simple cross-linked casting oligomer solution.

本発明の実施形態は、シドノン及びアルケンまたはアルキンの1つを含有するモノマー混合物を与えることを含む、熱硬化性樹脂組成物の生成法を包含する。本発明の特定の実施形態において、当該シドノンは、モノ-シドノン、ビス-シドノン、及びトリス-シドノンから成る群から選ばれる。当該アルケンまたはアルキンは、ビス-マレイミド、トリス-マレイミド、ビス-アルキン、及びトリス-アルキンから成る群から選ばれる。 Embodiments of the present invention include a method for producing a thermosetting resin composition, which comprises providing a monomer mixture containing ydnone and one of an alkene or an alkyne. In certain embodiments of the invention, the sydnone is selected from the group consisting of mono-sydnones, bis-sydnones, and tris-sydnones. The alkene or alkyne is selected from the group consisting of bis-maleimide, tris-maleimide, bis-alkyne, and tris-alkyne.

本発明の1つ以上の実施形態において、異なるシドノンの混合物と、異なるアルケン、異なるアルキンまたはそれらの組み合わせの混合物との共重合を提供する。特定の実施形態において、多官能性シドノンとモノ-シドノンとの混合物は、多官能性アルケン、アルキンまたはそれらの混合物との共重合において、架橋密度を低くした熱硬化性樹脂の形成に使用される。 In one or more embodiments of the invention, a copolymerization of a mixture of different sydnones with a mixture of different alkenes, different alkynes or combinations thereof is provided. In certain embodiments, a mixture of polyfunctional sydnones and mono-sydnones is used to form thermosetting resins with reduced crosslink density in copolymerization with polyfunctional alkene, alkynes or mixtures thereof. ..

オリゴマーは、熱的に活性化されたそのモノマー混合物により形成され、ここでそのオリゴマーは、当該シドノンのアルケンまたはアルキンへの1,3-環化付加反応により形成される。1つの実施形態において、当該オリゴマーは、90℃未満の温度で形成される。当該オリゴマーは次いで、300℃で5時間までの条件で硬化され、そのため架橋ポリマーを含む熱硬化性樹脂組成物を形成する。硬化に先立ち、当該オリゴマーは部分的に架橋され、及び当該熱硬化性樹脂は、硬化後は完全にまたは十分に架橋される。当該可溶性オリゴマーは、硬化に先立ち、溶液から多様な部材(例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、ポリエチレンテレフタレート)にコートされて良い。 The oligomer is formed from a mixture of the thermally activated monomers, where the oligomer is formed by a 1,3-cycladdition reaction of the sydnone to an alkene or alkyne. In one embodiment, the oligomer is formed at a temperature below 90 ° C. The oligomer is then cured at 300 ° C. for up to 5 hours, thus forming a thermosetting resin composition comprising a crosslinked polymer. Prior to curing, the oligomer is partially crosslinked, and the thermosetting resin is completely or fully crosslinked after curing. The soluble oligomer may be coated from solution onto a variety of components (eg, copper, aluminum, stainless steel, polyethylene terephthalate) prior to curing.

本発明の特定の実施形態において、当該熱硬化性樹脂は、2官能シドノンの、2官能マレイミドまたは3官能アルキンとの環化付加反応により生成される(図3参照)。その結果得られた熱硬化性樹脂は、370℃以上の非常に高いガラス転移温度を伴う、400℃から520℃までの非常に高い熱安定性を示す。さらに、ピラゾールの繰り返し単位を含む、この完全な芳香族熱硬化性樹脂は、数時間の試験期間において300℃の耐熱性を有することが判った。説明事例の機械的剛性は、ヤング率で5.0GPaを超え及び硬さは、0.5GPa以上である。さらに、当該熱硬化性樹脂は、25-350℃の温度範囲での熱膨張係数が、51.8μm/(m.℃)以下の値を示す。これらの耐熱性を有する高性能熱硬化性樹脂は、マイクロエレクトロニクス及び航空機産業を含む多数の用途に使用されるであろう。以下の実施例のセクションでは、本研究の結果得られた材料特性における、このモジュ-ル型プラットフォームの汎用性及び異なる構成要素の影響を示す。 In a particular embodiment of the invention, the thermosetting resin is produced by a cycloaddition reaction of a bifunctional sydnone with a bifunctional maleimide or a trifunctional alkyne (see FIG. 3). The resulting thermosetting resin exhibits very high thermal stability from 400 ° C to 520 ° C with a very high glass transition temperature of 370 ° C or higher. In addition, this fully aromatic thermosetting resin containing repeating units of pyrazole was found to have a heat resistance of 300 ° C. over a test period of several hours. The mechanical rigidity of the illustrated example exceeds 5.0 GPa in Young's modulus and the hardness is 0.5 GPa or more. Further, the thermosetting resin has a coefficient of thermal expansion in the temperature range of 25 to 350 ° C. of 51.8 μm / (m. ° C.) or less. These heat resistant high performance thermosetting resins will be used in a number of applications including the microelectronics and aviation industries. The sections of the examples below show the versatility of this modular platform and the impact of different components on the material properties obtained as a result of this study.

当該シドノンに基づくプラットフォームの圧倒的な優位性は、分子設計の高い自由度であることが、明らかになるであろう。用途での望ましい特性は、当該ポリマーの適切な部分構造の導入により、なんなく達成できる。望ましい特性の例示は、強靭性、柔軟性、加工性である。さらに、任意の官能基の組み合わせ(ジ-シドノン+ジ-マレイミドまたはトリ-シドノン+ジ-アルキンなど)を、合成または用途のニーズに合わせて選ぶことができる。 It will be clear that the overwhelming advantage of the ydnone-based platform is the high degree of freedom in molecular design. Desirable properties in the application can be achieved without difficulty by introducing the appropriate partial structure of the polymer. Examples of desirable properties are toughness, flexibility and workability. In addition, any combination of functional groups (such as di-sydnone + di-maleimide or tri-sydnone + di-alkyne) can be selected according to the needs of the synthesis or application.

本発明のその他の目的、特徴及び優位性は、以下の詳細な記述から、当業者には明らかになるであろう。しかしながら、詳細な記述及び特定の事例は、本発明のいくつかの実施形態に示されて解説される一方で、それらに限定はされないことは理解されよう。本発明の範囲内での多数の変更及び修正は、本発明の主旨からの逸脱なしに行われて良く、及び本発明は全てのそのような修正を含む。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
熱硬化性樹脂組成物の生成法であって、シドノン及びアルケンまたはアルキンの少なくとも1つのモノマー混合物の提供、前記混合物の熱的活性化によるオリゴマー形成、及びそのオリゴマーを硬化し、そのため架橋したポリマーを含有する熱硬化性樹脂の形成を含む、前記方法。
(項目2)
前記シドノンが、フェニルビス-シドノンである、上記項目に記載の前記方法。
(項目3)
前記フェニルビス-シドノンが、還流エタノール中で、1,4-ジアミノベンゼンを臭化酢酸エチルで置換し、塩を得て、その塩を、0℃の亜硝酸ナトリウムの水溶液でニトロシル化し、及びそのニトロシル化した塩を、CHCl中にて、無水トリフロロ酢酸で環化することにより合成される、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目4)
前記アルケンが、2官能アルケンであり及び前記アルキンが、トリス-アルキンである、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目5)
前記アルケンが、1,1’-(メチレンジ-4,1-フェニレン)ビスマレイミドである、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目6)
前記アルキンが、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼンである、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目7)
前記オリゴマーが、前記アルケンまたはアルキンと前記シドノンとの1,3-双極性環化付加反応により形成される、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目8)
前記オリゴマーが、100℃以下の温度で形成される、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目9)
前記オリゴマーが、少なくとも以下の1つを含み、ここで、x、y、及びzが整数である、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。

Figure 0007029774000001
Figure 0007029774000002
Figure 0007029774000003
(項目10)
前記オリゴマーが、300℃以下の温度で硬化する、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目11)
前記オリゴマーが部分的に架橋し及び前記熱硬化性樹脂が完全に架橋する、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目12)
前記熱硬化性樹脂組成物が、300℃を超えるガラス転移温度(T)及び/または400℃以上の耐熱性を有する、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目13)
前記熱硬化性樹脂組成物が、以下の少なくとも1つを含む、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
Figure 0007029774000004
Figure 0007029774000005
(項目14)
シドノン及びアルケンまたはアルキンの1つを含むモノマー混合物を与え、そのモノマー混合物を熱的に活性化したオリゴマーを形成し、ここで、前記オリゴマーが、前記アルケンまたはアルキンと前記シドノンとの1,3-双極性環化付加反応により形成され、及び、前記オリゴマーを硬化させ、そのため、架橋したポリマーを含む熱硬化性樹脂組成物を形成することを含む、熱硬化性樹脂組成物の生成法。
(項目15)
前記シドノンが、モノ-シドノン、ビス-シドノン、及びトリス-シドノンから成る群から選ばれる、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目16)
前記アルケンまたはアルキンが、ビス-マレイミド、トリス-マレイミド、ビス-アルキン、及びトリス-アルキンから成る群から選ばれる、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目17)
前記オリゴマーが、90℃未満の温度で形成される、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目18)
前記オリゴマーが部分架橋し及び前記熱硬化性樹脂が完全架橋している、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目19)
前記オリゴマーが、硬化に先立ち、部材にコートされる、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目20)
前記部材が、アルミニウムまたは銅部材である、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目21)
前記熱硬化性樹脂組成物の熱伝導性を高めるために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目22)
構成要素が、前記熱硬化性樹脂組成物の物理的強靭性を高めるために添加される、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目23)
前記熱硬化性樹脂組成物の接着性を高めるために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目24)
前記熱硬化性樹脂組成物の浸透性網目構造を形成するために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目25)
前記熱硬化性樹脂組成物の相分離無機添加物に作用するために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の前記方法。
(項目26)
任意の1つ以上の上記項目の方法により生成される物質の組成物。
(項目27)
シドノンモノマーまたはオリゴマーと、第二の商業用熱硬化性樹脂の共レジンとの混合により生成される物質の組成物であって、そのため添加される第二の商業用熱硬化性樹脂に対して、前記シドノンが主要レジンである、前記組成物。
(項目28)
前述の熱硬化性樹脂の熱機械特性を向上または低下させるために、商業用熱硬化性樹脂とシドノンオリゴマーまたはモノマーとの混合により生成される物質の組成物。
(項目29)
前記熱機械特性が、Tg、Tm、及びTdから選ばれる、上記項目のいずれか一項に記載の前記組成物。
(項目30)
前記商業用熱硬化性樹脂が、Tactix(商標)、Primaset(商標)、 Locktite(商標) 、及び/またはPETI-330(商標)組成物である、上記項目のいずれか一項に記載の前記組成物。
(摘要)
シドノン及びアルケンまたはアルキンの1つを含むモノマー混合物を与えることを含む、熱硬化性樹脂組成物の生成法。このモノマー混合物は、熱的に活性化され、そのためオリゴマーが、前記アルケンまたはアルキンと前記シドノンとの1,3-双極性環化付加反応により形成される。次いでこのオリゴマーを硬化させ、その結果、架橋したポリマーを含む熱硬化性樹脂組成物を形成する。 Other objects, features and advantages of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the detailed description below. However, it will be appreciated that while detailed descriptions and specific examples are shown and described in some embodiments of the invention, they are not limited thereto. Numerous changes and modifications within the scope of the invention may be made without deviation from the gist of the invention, and the invention includes all such modifications.
For example, the present invention provides the following items.
(Item 1)
A method for producing a thermosetting resin composition, which comprises providing a mixture of at least one monomer of sidonone and alkene or alkyne, forming an oligomer by thermal activation of the mixture, and curing the oligomer and thus a crosslinked polymer. The method comprising forming a thermosetting resin to be contained.
(Item 2)
The method according to the above item, wherein the sydnone is phenylbis-sydnone.
(Item 3)
The phenylbis-sidoneone replaces 1,4-diaminobenzene with ethyl bromide acetate in refluxed ethanol to give a salt, the salt is nitrosylated with an aqueous solution of sodium nitrite at 0 ° C., and the salt thereof. The method according to any one of the above items, which is synthesized by cyclizing a nitrosylated salt in CH 2 Cl 2 with anhydrous trifluoroacetic acid.
(Item 4)
The method according to any one of the above items, wherein the alkene is a bifunctional alkene and the alkyne is a tris-alkyne.
(Item 5)
The method according to any one of the above items, wherein the alkene is 1,1'-(methylenedi-4,1-phenylene) bismaleimide.
(Item 6)
The method according to any one of the above items, wherein the alkyne is 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene.
(Item 7)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer is formed by a 1,3-bipolar cycloaddition reaction of the alkene or alkyne with the sydnone.
(Item 8)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer is formed at a temperature of 100 ° C. or lower.
(Item 9)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer comprises at least one of the following, wherein x, y, and z are integers.
Figure 0007029774000001
Figure 0007029774000002
Figure 0007029774000003
(Item 10)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer is cured at a temperature of 300 ° C. or lower.
(Item 11)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer is partially crosslinked and the thermosetting resin is completely crosslinked.
(Item 12)
The method according to any one of the above items, wherein the thermosetting resin composition has a glass transition temperature (T g ) exceeding 300 ° C. and / or heat resistance of 400 ° C. or higher.
(Item 13)
The method according to any one of the above items, wherein the thermosetting resin composition comprises at least one of the following.
Figure 0007029774000004
Figure 0007029774000005
(Item 14)
A monomer mixture containing one of the alkene and alkene or alkyne is given to form an oligomer in which the monomer mixture is thermally activated, wherein the oligomer comprises 1,3- of the alkene or alkyne and the sidonone. A method for producing a thermosetting resin composition, which comprises forming a thermosetting resin composition containing a crosslinked polymer by curing the oligomer, which is formed by a bipolar cyclization addition reaction.
(Item 15)
The method according to any one of the above items, wherein the sydnone is selected from the group consisting of mono-sydnone, bis-sydnone, and tris-sydnone.
(Item 16)
The method according to any one of the above items, wherein the alkene or alkyne is selected from the group consisting of bis-maleimide, tris-maleimide, bis-alkyne, and tris-alkyne.
(Item 17)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer is formed at a temperature of less than 90 ° C.
(Item 18)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer is partially crosslinked and the thermosetting resin is completely crosslinked.
(Item 19)
The method according to any one of the above items, wherein the oligomer is coated on a member prior to curing.
(Item 20)
The method according to any one of the above items, wherein the member is an aluminum or copper member.
(Item 21)
The method according to any one of the above items, further comprising the addition of one or more components selected to enhance the thermal conductivity of the thermosetting resin composition.
(Item 22)
The method according to any one of the above items, wherein the component is added to enhance the physical toughness of the thermosetting resin composition.
(Item 23)
The method according to any one of the above items, further comprising the addition of one or more components selected to enhance the adhesiveness of the thermosetting resin composition.
(Item 24)
The method according to any one of the above items, further comprising the addition of one or more components selected for forming the permeable network structure of the thermosetting resin composition.
(Item 25)
The method according to any one of the above items, further comprising the addition of one or more components selected to act on the phase-separated inorganic additives of the thermosetting resin composition.
(Item 26)
A composition of a substance produced by any one or more of the above methods.
(Item 27)
A composition of a substance produced by mixing a sydnone monomer or oligomer with a co-resin of a second commercial thermosetting resin, with respect to the second commercial thermosetting resin added therein. , The composition, wherein the sydnone is the main resin.
(Item 28)
A composition of a substance produced by mixing a commercial thermosetting resin with a sidnon oligomer or monomer in order to improve or reduce the thermosetting properties of the thermosetting resin described above.
(Item 29)
The composition according to any one of the above items, wherein the thermomechanical properties are selected from Tg, Tm, and Td.
(Item 30)
The composition according to any one of the above items, wherein the commercial thermosetting resin is a Tactix ™, Primacet ™, Locktite ™, and / or PETI-330 ™ composition. thing.
(Summary)
A method for producing a thermosetting resin composition comprising providing a monomer mixture containing ydnone and one of an alkene or an alkyne. The monomer mixture is thermally activated so that oligomers are formed by the 1,3-bipolar cycloaddition reaction of the alkene or alkyne with the sydnone. The oligomer is then cured to form a thermosetting resin composition containing the crosslinked polymer.

図面の参照は、参照番号のように、対応する部分のあらゆる場所に示す「注記」:図1、3、31、33、37、44、48、53、54、55及び56において、3置換ピラゾールのみが示されている。潜在的な4置換異性体は、明瞭ではなく除外する。
図1は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、フェニルシドノンとアルケン及びアルキンの各々との、[4+2]環化付加反応の反応経路を説明している。 図2は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂の生成に利用する「Bステージアプローチ」の概略図である。 図3は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、シドノンの環化付加反応を介した、熱硬化性樹脂の2組の生成に使用するモノマー構成要素の構造を図解する。 図4は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、フェニルビス-シドノンの生成に利用する合成戦略を図解する。 図5は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、ビス-シドノンの8の生成に利用する合成戦略を図解する。 図6は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)-フェニル]プロパンの生成に利用する合成戦略を図解する。 図7は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼンの生成に利用する合成戦略を図解する。 図8は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン13の生成を図解する。 図9は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーIの生成に対する合成スキームを図解する。 図10は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーIのゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)のグラフである。 図11は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、モデル化合物M-IとO-I.2のスペクトル比較における、H-NMRによるオリゴマーO-Iの分子組成検討を図解する。 図12は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、T≦350℃において安定な全てのオリゴマーを示す、熱重量分析(TGA)データを図解する。 図13は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、O-I及び対応するTS-IのTGAデータを図解する。 図14は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、O-I及びTS-IのFT-IRスペクトルを図解する。 図15は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、300℃、5時間で得られた架橋した熱硬化性樹脂ポリマーTS-IのTGAグラフである。 図16は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、架橋した熱硬化性樹脂ポリマーTS-Iの示差走査熱量測定(DSC)のグラフである。 図17は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、300℃、5時間でのTS-Iの加熱エージングを解説したグラフである。 図18は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂TS-I、TS-IV及びTS-Vのヤング率及び硬さを図解する。 図19は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、温度の関数としてフィルムの寸法変化を測定する、自立の熱硬化性樹脂フィルムTS-Iの熱機械分析を図解する。 図20は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、TS-Iの自立フィルムに対する、貯蔵弾性率(E’)、損失弾性率(E’’)及びtanδを図解する。 図21は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、TS-I、TS-IV及びTS-Vの接着性を図解する。 図22は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーIIの生成に対応した合成スキームを図解する。 図23は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、開始モノマー及びオリゴマーIIの積み重ねたH-NMRスペクトルを図解する。 図24は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、フェニルビス-シドノン4及びオリゴマーIIのGPCを図解する。 図25は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、生成した熱硬化性樹脂IIの積み重ねたIRスペクトルを図解する。 図26は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂IIのTGAデータを図解する。 図27は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーIIIの生成に対応した合成スキームを図解する。 図28は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、フェニルビス-シドノン4及びオリゴマーIIIのGPCを図解する。 図29は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、生成した熱硬化性樹脂IIIの積み重ねたIRスペクトルを図解する。 図30は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂IIIのTGAデータを図解する。 図31は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーIVの生成に利用する戦略を図解する。 図32は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、トリスアルキルベンゼン及びクロロホルム中の2組のオリゴマーのゲル浸透クロマトグラムである。 図33は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、モデル化合物M-IVとオリゴマーO-IV及びO-VのH-NMRスペクトルの比較を図解する。 図34は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーO-IVa及びO-IVbのTGAグラフである。 図35は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、TS-IVのTGAグラフである。 図36は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、TS-IVの等温TGAグラフである。 図37は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーVの生成に対応した合成スキームを図解する。 図38は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、異なる条件下で生成されたTS-Vの積み重ねIRスペクトルを図解する。 図39は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、異なる条件下で生成されたTS-VのTGAデータを図解する。 図40は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、300℃、5時間におけるTS-Vの加熱エージングを図解する。 図41は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、部分架橋後に得られた柔軟な自立フィルムのストリップ片を示す差し込み画像を伴う、不完全な架橋を示唆するTS-Vの硬化前フィルムのTGAデータを図解する。 図42は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、TS-Vの熱機械分析を図解する。 図43は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、TS-Vの自立フィルムに対する、貯蔵弾性率(E’)、損失弾性率(E’’)及びtanδを図解する。 図44は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーVIの生成に対応した戦略を図解する。 図45は、本発明の1つ以上の実施形態における、開始モノマー及びオリゴマーVIの積み重ねたH-NMRスペクトルを図解する。 図46は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン及び異なる条件下で生成したオリゴマーVIのGPCを図解する。 図47は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマー及び架橋した熱硬化性樹脂VIのTGAデータを図解する。 図48は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマーVIIの生成に対応した戦略を図解する。 図49は、本発明の1つ以上の実施形態における、開始モノマー及びオリゴマーVIIの積み重ねたH-NMRスペクトルを図解する。 図50は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、オリゴマー及び架橋したポリマーIVのTGAデータを図解する。 図51は、例えば、架橋密度を減らすために選択された直鎖状セグメントを含む共重合反応により、調整された熱硬化性化合物の機械特性において有用な、概略的に示す事例化合物を提供する。 図52は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂-I(TS-I)の生成に対応した戦略を図解する。 図53は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂-IV(TS-IV)の生成に対応した戦略を図解する。 図54は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂-V(TS-V)の生成に対応した戦略を図解する。 図55は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂-VI(TS-VI)の生成に対応した戦略を図解する。 図56は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱硬化性樹脂-VII(TS-VII)の生成に対応した戦略を図解する。 図57は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、熱環化付加反応を介した熱硬化性樹脂の生成に対応する、多官能性シドノン及びアルケン/アルキンモノマーを図解する。 図58は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、モデル化合物M-Iに対応した戦略を図解する。 図59は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、モデル化合物M-IIに対応した戦略を図解する。 図60は、本発明の1つ以上の実施形態に従う、多様な熱硬化性樹脂に対応した特性値を図解する。
References to drawings are shown everywhere in the corresponding part, such as reference numbers a . a "Note": Only trisubstituted pyrazoles are shown in FIGS. 1, 3, 31, 33, 37, 44, 48, 53, 54, 55 and 56. Potential tetrasubstituted isomers are not clear and are excluded.
FIG. 1 illustrates the reaction pathway of a [4 + 2] cycloaddition reaction between phenylsidenone and each of an alkene and an alkyne according to one or more embodiments of the invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a "B-stage approach" utilized in the production of thermosetting resins according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 3 illustrates the structure of the monomer constituents used in the production of two sets of thermosetting resins via a cycloaddition reaction of sydnones according to one or more embodiments of the invention. FIG. 4 illustrates a synthetic strategy utilized for the production of phenylbis-sydnone according to one or more embodiments of the invention. FIG. 5 illustrates a synthetic strategy utilized for the production of bis-sydnone 8 according to one or more embodiments of the invention. FIG. 6 illustrates a synthetic strategy utilized for the production of 2,2-bis [4- (4-maleimidephenoxy) -phenyl] propane according to one or more embodiments of the invention. FIG. 7 illustrates a synthetic strategy utilized in the production of 1,3-bis (4-maleimidephenoxy) benzene according to one or more embodiments of the invention. FIG. 8 illustrates the production of 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene 13 according to one or more embodiments of the invention. FIG. 9 illustrates a synthetic scheme for the production of oligomer I according to one or more embodiments of the invention. FIG. 10 is a graph of gel permeation chromatography (GPC) of Oligomer I according to one or more embodiments of the invention. FIG. 11 shows the model compounds MI and O-I. The molecular composition study of oligomer O-I by 1 H-NMR in the spectral comparison of 2 is illustrated. FIG. 12 illustrates thermogravimetric analysis (TGA) data showing all oligomers stable at T ≦ 350 ° C. according to one or more embodiments of the invention. FIG. 13 illustrates TGA data for OI and the corresponding TS-I according to one or more embodiments of the invention. FIG. 14 illustrates the FT-IR spectra of OI and TS-I according to one or more embodiments of the invention. FIG. 15 is a TGA graph of the crosslinked thermosetting resin polymer TS-I obtained at 300 ° C. for 5 hours according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 16 is a differential scanning calorimetry (DSC) graph of the crosslinked thermosetting resin polymer TS-I according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 17 is a graph illustrating heating aging of TS-I at 300 ° C. for 5 hours according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 18 illustrates the Young's modulus and hardness of the thermosetting resins TS-I, TS-IV and TS-V according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 19 illustrates a thermomechanical analysis of a self-supporting thermosetting resin film TS-I, which measures dimensional changes in a film as a function of temperature, according to one or more embodiments of the invention. FIG. 20 illustrates the storage modulus (E'), loss modulus (E'') and tan δ for a freestanding film of TS-I according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 21 illustrates the adhesion of TS-I, TS-IV and TS-V according to one or more embodiments of the invention. FIG. 22 illustrates a synthetic scheme corresponding to the production of Oligomer II according to one or more embodiments of the invention. FIG. 23 illustrates a stacked 1 H-NMR spectrum of initiating monomer and oligomer II according to one or more embodiments of the invention. FIG. 24 illustrates the GPCs of Phenylbis-Sydnone 4 and Oligomer II according to one or more embodiments of the invention. FIG. 25 illustrates a stacked IR spectrum of the produced thermosetting resin II according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 26 illustrates TGA data for thermosetting resin II according to one or more embodiments of the invention. FIG. 27 illustrates a synthetic scheme corresponding to the production of Oligomer III according to one or more embodiments of the invention. FIG. 28 illustrates the GPCs of Phenylbis-Sydnone 4 and Oligomer III according to one or more embodiments of the invention. FIG. 29 illustrates the stacked IR spectra of the produced thermosetting resin III according to one or more embodiments of the invention. FIG. 30 illustrates TGA data for thermosetting resin III according to one or more embodiments of the invention. FIG. 31 illustrates a strategy utilized in the production of Oligomer IV according to one or more embodiments of the invention. FIG. 32 is a gel permeation chromatogram of two sets of oligomers in trisalkylbenzene and chloroform, according to one or more embodiments of the invention. FIG. 33 illustrates a comparison of 1 H-NMR spectra of model compound M-IV and oligomers O-IV and O-V according to one or more embodiments of the invention. FIG. 34 is a TGA graph of oligomers O-IVa and O-IVb according to one or more embodiments of the invention. FIG. 35 is a TGA graph of TS-IV according to one or more embodiments of the invention. FIG. 36 is an isothermal TGA graph of TS-IV according to one or more embodiments of the invention. FIG. 37 illustrates a synthetic scheme corresponding to the formation of oligomer V, according to one or more embodiments of the invention. FIG. 38 illustrates a stacked IR spectrum of TS-Vs produced under different conditions according to one or more embodiments of the invention. FIG. 39 illustrates TGA data of TS-V generated under different conditions according to one or more embodiments of the invention. FIG. 40 illustrates the heating aging of TS-V at 300 ° C. for 5 hours according to one or more embodiments of the invention. FIG. 41 shows a pre-cured film of TS-V suggesting incomplete cross-linking, accompanied by an inset image showing strip pieces of the flexible self-supporting film obtained after partial cross-linking according to one or more embodiments of the invention. Illustrate TGA data. FIG. 42 illustrates a thermomechanical analysis of TS-V according to one or more embodiments of the invention. FIG. 43 illustrates the storage modulus (E'), loss modulus (E'') and tan δ for a TS-V freestanding film according to one or more embodiments of the invention. FIG. 44 illustrates a strategy corresponding to the formation of oligomer VIs according to one or more embodiments of the invention. FIG. 45 illustrates a stacked 1 H-NMR spectrum of initiating monomer and oligomer VI in one or more embodiments of the invention. FIG. 46 illustrates the GPC of 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene and oligomer VI produced under different conditions according to one or more embodiments of the invention. FIG. 47 illustrates TGA data for oligomers and crosslinked thermosetting resin VIs according to one or more embodiments of the invention. FIG. 48 illustrates a strategy corresponding to the formation of oligomer VII according to one or more embodiments of the invention. FIG. 49 illustrates a stacked 1 H-NMR spectrum of initiating monomer and oligomer VII in one or more embodiments of the invention. FIG. 50 illustrates TGA data for oligomers and crosslinked Polymer IV according to one or more embodiments of the invention. FIG. 51 provides schematically illustrated example compounds useful in the mechanical properties of thermosetting compounds conditioned by copolymerization reactions containing, for example, linear segments selected to reduce crosslink density. FIG. 52 illustrates a strategy corresponding to the formation of thermosetting resin-I (TS-I) according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 53 illustrates a strategy corresponding to the formation of thermosetting resin-IV (TS-IV) according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 54 illustrates a strategy corresponding to the formation of thermosetting resin-V (TS-V) according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 55 illustrates a strategy corresponding to the formation of thermosetting resin-VI (TS-VI) according to one or more embodiments of the present invention. FIG. 56 illustrates a strategy corresponding to the formation of thermosetting resin-VII (TS-VII) according to one or more embodiments of the invention. FIG. 57 illustrates polyfunctional sydnones and alkene / alkyne monomers that correspond to the formation of thermosetting resins via thermocyclization addition according to one or more embodiments of the invention. FIG. 58 illustrates a strategy corresponding to model compound MI according to one or more embodiments of the invention. FIG. 59 illustrates a strategy corresponding to model compound M-II according to one or more embodiments of the invention. FIG. 60 illustrates characteristic values for a variety of thermosetting resins according to one or more embodiments of the invention.

本明細書に記述または参照される多数の技術及び手順は、当業者には良く理解されており、及び従来の手法に一般的に採用されている。好ましい実施形態の記述において、参照が、添付図面の一部を形成して作成されて良く、及び図解で示されるように、本発明の特定の実施形態で実行されて良い。別の実施形態が活用されて良く、及び構造の変更が、本発明の範囲を逸脱すること無く行われて良いことは理解されよう。 Numerous techniques and procedures described or referred to herein are well understood by those of skill in the art and are commonly employed in conventional techniques. In the description of the preferred embodiment, the reference may be made by forming a portion of the accompanying drawings, and may be carried out in a particular embodiment of the invention as illustrated. It will be appreciated that other embodiments may be utilized and structural changes may be made without departing from the scope of the invention.

特に定めの無い限り、本明細書で使用する全ての技術用語、表記及びその他の特定用語または専門用語は、本発明が関連する技術分野において当業者により一般に理解される意味を有することを意図している。いくつかのケースにおいて、通常理解される意味を有する用語は、わかりやすく及び/または素早い参照のために本明細書で定義し、及び本明細書でのそのような定義の内包は、当技術分野で一般に理解される内容を超えて相当の違いを表すと解釈される必要はない。 Unless otherwise specified, all technical terms, notations and other specific or technical terms used herein are intended to have meaning generally understood by one of ordinary skill in the art in the art in which the invention relates. ing. In some cases, terms that have a commonly understood meaning are defined herein for clarity and / or quick reference, and the inclusion of such definitions herein is in the art. It does not have to be interpreted as representing a considerable difference beyond what is generally understood in.

本発明の実施形態は、熱硬化性樹脂組成物の生成法を含む。多様な従来からの熱硬化性樹脂に関わる方法及び組成物が、当技術分野では公知であり、及び解説事例が、例えば以下に記述される。HANDBOOK OF THERMOSET PLASTICS,Third Edition(Pdl Handbook)2013、CHEMICAL RESISTANCE,VOL.2,SECOND EDITION:ELASTOMERS,THERMOSETS & RUBBERS(Plastics Design Library)1995、THERMOSETS AND COMPOSITES:MATERIAL SELECTION,APPLICATIONS,MANUFACTURING AND COST ANALYSIS(Pdl Handbook)2013 by Michel Biron、及び the HANDBOOK OF THERMOSET RESINS by Debdatta Ratna(Sep 30,2009)。本発明の熱硬化性樹脂生成法は一般的に、シドノンを含有するモノマー混合物の提供を含む。この文脈において、多様な従来からのシドノンに関わる方法及び組成物が、当技術分野では公知であり、及び解説事例が、例えば以下に記述される。SYDNONES:VERSATILE HETEROCYCLES 2014,by Shahrukh Asundaria、METAL COMPLEXES OF SYDNONES,SYDNONE IMINES,AND THEIR INFRARED SPECTRA 1994 by Theresa Shu-Ying Lim Mao、及びSYNTHETIC APPLICATIONS OF 1,3-DIPOLAR CYCLOADDITION CHEMISTRY TOWARD HETEROCYCLES AND NATURAL PRODUCTS(Chemistry 2002)by Albert Padwa and William H.Pearson。 Embodiments of the present invention include a method for producing a thermosetting resin composition. Various conventional methods and compositions relating to thermosetting resins are known in the art, and explanatory examples are described below, for example. HANDBOOK OF THERMOSET PLASTICS, Third Edition (Pdl Handbook) 2013, CHEMICAL RESISTANCE, VOL. 2, SECOND EDITION: ELASTOMERS, THERMOSETS & RUBBERS (Plastics Design Library) 1995, THERMOSETS AND COMPOSITES: MATERIAL SELECTION, APPLICATIONS, MANUFACTURING AND COST ANALYSIS (Pdl Handbook) 2013 by Michel Biron, and the HANDBOOK OF THERMOSET RESINS by Debdatta Ratna (Sep 30, 2009). The thermosetting resin forming method of the present invention generally includes the provision of a monomer mixture containing ydnone. In this context, a variety of conventional methods and compositions relating to sydnones are known in the art, and explanatory examples are described, for example, below. SYDNONES: VERSATILE HETEROCYCLES 2014, by Shahrukh Asundaria, METAL COMPLEXES OF SYDNONES, SYDNONE IMINES, AND THEIR INFRARED SPECTRA 1994 by Theresa Shu-Ying Lim Mao, and SYNTHETIC APPLICATIONS OF 1,3-DIPOLAR CYCLOADDITION CHEMISTRY TOWARD HETEROCYCLES AND NATURAL PRODUCTS (Chemistry 2002 ) By Albert Padwa and William H. Pearson.

ここに開示する本発明は、多数の実施形態を有する。1つ以上の実施形態において、熱硬化性樹脂組成物の生成法を提供する。当該方法は、シドノン及びアルケンまたはアルキンの1つを含有するモノマー混合物の提供を含む。特定の実施形態において、異なるシドノン混合物と、異なるアルケン、異なるアルキンまたはそれらの組み合わせの混合物との共重合を提供する。オリゴマーが、そのモノマー混合物の熱的な活性化により形成される。当該オリゴマーは次いで硬化され、そのため架橋ポリマーを含む熱硬化性樹脂組成物が形成される。 The invention disclosed herein has a number of embodiments. In one or more embodiments, a method for producing a thermosetting resin composition is provided. The method comprises providing a monomer mixture containing one of ydnone and an alkene or alkyne. In certain embodiments, different sydnone mixtures are provided with copolymerizations of different alkenes, different alkynes or mixtures thereof. Oligomers are formed by thermal activation of the monomer mixture. The oligomer is then cured to form a thermosetting resin composition containing a crosslinked polymer.

本発明の1つ以上の態様において、シドノンに基づく熱硬化性樹脂組成物の生成に対応する合成手順は、3つの主要なステップに基づく(図2に示す)。第一ステップにおいて、(多)官能性シドノンが多官能性アルケン及びアルキンと同様に、各々モノマー構成要素として合成される。第二ステップにおいて、溶解したモノマー混合物の熱的活性化により、部分架橋した低分子量オリゴマー、溶液から容易に加工される硬化前の熱硬化性樹脂を産出する。第三ステップには、高温でのオリゴマーの最終硬化を含む。熱硬化性樹脂としての架橋ポリマーの三次元(芳香族)網目構造は、溶液または注型フィルム(固相)のいずれかから得られて良い。 In one or more embodiments of the invention, the synthetic procedure corresponding to the production of a ydnone-based thermosetting resin composition is based on three main steps (shown in FIG. 2). In the first step, (poly) functional sydnones are synthesized as monomer components, as are the polyfunctional alkenes and alkynes, respectively. In the second step, thermal activation of the dissolved monomer mixture yields a partially crosslinked low molecular weight oligomer, a pre-curable thermosetting resin that is easily processed from the solution. The third step involves final curing of the oligomer at high temperatures. The three-dimensional (aromatic) network structure of the crosslinked polymer as a thermosetting resin may be obtained from either a solution or a cast film (solid phase).

1つ以上の実施形態において、当該シドノンは、モノ-シドノン、ビス-シドノン、及びトリス-シドノンから成る群から選ばれる。特定の実施形態において、当該シドノンは、フェニルビス-シドノンまたは酸素ブリッジ型ビス-シドノンのいずれかである。当該フェニルビス-シドノンは、いかなる精製ステップをも必要としない以下の合成法により、優れた純度を伴い高収率で合成される。最初に、塩を得るために、1,4-ジアノベンゼンを、還流エタノール中の臭化酢酸エチルで置換する。次いでこの塩を、0℃における亜硝酸ナトリウムの酸性溶液でニトロシル化する。このニトロシル化塩をさらに、フェニルビス-シドノンを産出するために、CHCl中の無水トリフロロ酢酸で環化する。酸素ブリッジ型ビス-シドノンを、フェニルビスシドノンに対応する前述と同様の手順に従い、生成した。1つ以上の実施形態において、アルケンまたはアルキンは、2官能アルケン、ビス-マレイミド、トリス-マレイミド、ビス-アルキン、及びトリス-アルキンから成る群から選ばれる。特定の事例において、これらのモノマーは、文献に記述され、及び当該アルケンは、1,1’-(メチレンジ-4,1-フェニレン)ビスマレイミド、1,3-フェニレンビスマレイミド、4,4’-(1,3-フェニレンジオキシ)ビスマレイミド、及び4,4’-(4,4’-イロプロピリデンジフェニル-1,1’-ジイルジオキシ)ビスマレイミドであり、及び当該アルキンは、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン及び1,3,5-トリエチニルベンゼンである。 In one or more embodiments, the sydnone is selected from the group consisting of mono-sydnones, bis-sydnones, and tris-sydnones. In certain embodiments, the sydnone is either a phenylbis-sydnone or an oxygen-bridged bis-sydnone. The phenylbis-sydnone is synthesized in high yield with excellent purity by the following synthetic method which does not require any purification step. First, 1,4-dianobenzene is replaced with ethyl bromide in refluxed ethanol to obtain a salt. The salt is then nitrosylated with an acidic solution of sodium nitrite at 0 ° C. This nitrosylated salt is further cyclized with anhydrous trifluoroacetic acid in CH 2 Cl 2 to produce phenylbis-sydnone. Oxygen-bridged bis-sydnones were produced according to the same procedure as described above for phenylbissydnones. In one or more embodiments, the alkene or alkyne is selected from the group consisting of bifunctional alkene, bis-maleimide, tris-maleimide, bis-alkyne, and tris-alkyne. In certain cases, these monomers are described in the literature, and the alkene is 1,1'-(methylenedi-4,1-phenylene) bismaleimide, 1,3-phenylene bismaleimide, 4,4'-. It is (1,3-phenylenedioxy) bismaleimide, and 4,4'-(4,4'-ilopropyridendiphenyl-1,1'-diyldioxy) bismaleimide, and the alkyne is 1,3. 5-Tris (phenylethynyl) benzene and 1,3,5-triethynylbenzene.

本発明の1つ以上の実施形態において、当該熱硬化性樹脂の1つ以上の材料特性、例えば、架橋密度を調節するために、特定化合物の選択された分量を有する混合物の共重合により、熱硬化性樹脂が形成される。この方法において、本発明のそうした実施形態は、例えば、この共重合を介して、その機械的性質を調節する(例えば、図51に示される概略経路図を参照)。実施形態は、例えば、異なるシドノンの混合物と異なるアルケン、異なるアルキンまたはそれらの組み合わせの混合物とを含む。特定の実施形態において、当該熱硬化性樹脂の架橋密度は、その網目構造への直鎖状及び/または末端セグメントの含有により変動する。そのような実施形態において、多官能性シドノンとモノ-シドノンとの混合物が、多官能性アルケンまたはアルキンとの共重合に使用される。1つ以上の実施形態において、異なる多官能性アルケン、異なるアルキンまたはそれらの組み合わせの混合物が、異なるシドノン混合物との共重合に使用される。特定の事例において、当該モノ-シドノンは、N-フェニルシドノンである。 In one or more embodiments of the invention, heat is obtained by copolymerizing one or more material properties of the thermosetting resin, eg, a mixture having a selected amount of a particular compound, in order to adjust the crosslink density. A curable resin is formed. In this method, such embodiments of the invention regulate their mechanical properties, eg, through this copolymerization (see, eg, the schematic route diagram shown in FIG. 51). Embodiments include, for example, a mixture of different sydnones and a mixture of different alkenes, different alkynes or combinations thereof. In certain embodiments, the crosslink density of the thermosetting resin varies with the inclusion of linear and / or terminal segments in its network structure. In such embodiments, a mixture of polyfunctional sydnones and mono-sydnones is used for copolymerization with polyfunctional alkenes or alkynes. In one or more embodiments, a mixture of different polyfunctional alkenes, different alkynes or combinations thereof is used for copolymerization with different sydnone mixtures. In certain cases, the mono-sydnone is N-phenylsydnone.

1つ以上の実施形態において、当該オリゴマーは、当該シドノンのアルケンまたはアルキンへの1,3-双極性環化付加反応により形成される(アルキンポリマーに対しては、唯一3置換ピラゾールユニットが示され、潜在的な4置換異性体は、明確ではなく除外される)。当該オリゴマーは、通常は80℃以下の温度で形成される。特定の例示において、当該オリゴマーは、通常は170℃以上の温度で形成される。当該オリゴマーは、以下の1つであって良い。

Figure 0007029774000006
Figure 0007029774000007
Figure 0007029774000008
ここで、x、y、及びzは、整数である。 In one or more embodiments, the oligomer is formed by a 1,3-bipolar cycloaddition reaction of the sydnone to an alkene or alkyne (for alkyne polymers, only 3-substituted pyrazole units are shown. , Potential tetrasubstituted isomers are not clearly excluded). The oligomer is usually formed at a temperature of 80 ° C. or lower. In certain embodiments, the oligomer is typically formed at temperatures above 170 ° C. The oligomer may be one of the following.
Figure 0007029774000006
Figure 0007029774000007
Figure 0007029774000008
Here, x, y, and z are integers.

一般的に、当該オリゴマーは、300℃までの、それ以上ではない温度で硬化する。硬化前に、当該オリゴマーは、部分架橋しており、及びその熱硬化性樹脂は、硬化後には完全にまたは十分に架橋する。当該オリゴマーは、硬化に先立ち、部材(例えば、ガラス、銅、アルミニウム)上にコートされて良い。特定の例示において、当該熱硬化樹脂組成物は、370℃以上のガラス転移温度(T)及び/または400℃以上の耐熱性を有する。当該熱硬化樹脂組成物は、以下の1つであって良い。

Figure 0007029774000009
Figure 0007029774000010
Figure 0007029774000011
Generally, the oligomer cures at temperatures up to 300 ° C., not higher. Prior to curing, the oligomer is partially crosslinked, and the thermosetting resin thereof is fully or fully crosslinked after curing. The oligomer may be coated on a member (eg, glass, copper, aluminum) prior to curing. In a particular embodiment, the thermosetting resin composition has a glass transition temperature (T g ) of 370 ° C. or higher and / or heat resistance of 400 ° C. or higher. The thermosetting resin composition may be one of the following.
Figure 0007029774000009
Figure 0007029774000010
Figure 0007029774000011

特定の実施形態において、強化した物理特性、例えば非限定的に、機械的靭性、接着性、熱伝導性などを与えるために、架橋が完了する前に、構成成分を、当該シドノンオリゴマーに加える。特定の実施形態において、無機成分を、その熱伝導性を高めるため加える。前述の添加物には、非限定的に、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、グラフェン、カーボンナノ チューブ、黒鉛炭素窒化、炭化ケイ素を含む。特定の実施形態において、添加物は、強化した物理的靭性を与えるために、酸化亜鉛、酸化グラファイト、グラフェン、シリカ、アルミナ、カーボンナノチューブ、ヒュームド酸化物などから選ばれる。さらなる実施形態において、主成分に特定の作用、例えば、浸透性、相分離性、表面湿潤性などを与えるために、共添加物が選ばれる。共添加物には、非限定的に、イオン化液体、エポキシ、フェノール、黒鉛の酸化物及び窒化物、ベンゾキサジン、シラン、ポリシルセスキオキサン、シルセスキオキサン、イミダゾール、トリアジン、イミドを含んで良い。当技術分野における熟練者には、多機能な性質を与えるために、1つ以上の添加物が選ばれ、及びこれらの構成成分添加物の範囲は、制約的ではなく、包括的でもないことは、認識されよう。 In certain embodiments, constituents are added to the sidnon oligomer prior to completion of crosslinking in order to provide enhanced physical properties such as, but not limited to, mechanical toughness, adhesiveness, thermal conductivity, etc. .. In certain embodiments, an inorganic component is added to enhance its thermal conductivity. The above-mentioned additives include, but are not limited to, boron nitride, aluminum nitride, graphene, carbon nanotubes, graphite carbon nitride, and silicon carbide. In certain embodiments, the additive is selected from zinc oxide, graphite oxide, graphene, silica, alumina, carbon nanotubes, fumed oxides and the like to provide enhanced physical toughness. In a further embodiment, co-additives are selected to give the principal components certain actions, such as permeability, phase separability, surface wettability and the like. Co-additives may include, but are not limited to, ionized liquids, epoxys, phenols, oxides and nitrides of graphite, benzoxazines, silanes, polysilsesquioxane, silsesquioxane, imidazoles, triazines, imides. .. For experts in the art, one or more additives may be selected to provide multifunctional properties, and the scope of these constituent additives may not be restrictive or inclusive. Will be recognized.

1つ以上の実施形態において、シドノンオリゴマーと第二熱硬化性樹脂との多成分混合物を開示する。特定の例示において、当該シドノンオリゴマーは、関連樹脂の熱-物理的性質を強化するために、Tactix(商標)、Primaset(商標)、Locktite(商標)、PETI-330(商標)などの、従来から商業用熱硬化性樹脂への添加物(または共レジン)と考えられる。特定の実施形態において、任意の従来から公知のポリマーまたはプレポリマー及び/またはモノマーは、熱安定性または熱伝導性を除く任意の特性を強化するために、必要に応じて(または適切に)、当該シドノンオリゴマーまたはモノマーに添加できる。これらのケースにおいて、全ての有機性の共添加物は、当該シドノンモノマーまたは関連するオリゴマーとブレンドできる。 In one or more embodiments, a multi-component mixture of a sidnon oligomer and a second thermosetting resin is disclosed. In certain embodiments, the sidonone oligomer is conventionally used to enhance the thermal-physical properties of the associated resin, such as Tactix ™, Primacet ™, Locktite ™, PETI-330 ™. It is considered to be an additive (or co-resin) to commercial thermosetting resins. In certain embodiments, any conventionally known polymer or prepolymer and / or monomer is required (or appropriately) to enhance any property except thermal stability or thermal conductivity. It can be added to the sidonone oligomer or monomer. In these cases, all organic co-additives can be blended with the sidnon monomer or associated oligomer.

フェニルビス-シドノンと相応する芳香族アルケンまたはアルキン誘導体との1,3-双極性環化付加反応は、樹脂各々の架橋点の分子構造が変動している、新規熱硬化性樹脂の異なる2つの分類に繋がる、新規で容易な汎用性の高い合成経路を表す(図3)。本発明の例示的な実施形態として、8つの異なる熱硬化性樹脂を生成した。それらの全ては、高架橋の芳香族網目構造から成り、及びしたがって高いT(>300℃)と著しく改善された耐熱性(≧400℃)を保持する。図解された例示に対応して、機械的特性の検討及び多様な基材(例えば、銅、アルミニウムなど)への接着性を提供する。さらに、各分類に1つの熱硬化性樹脂は、各熱硬化性樹脂分類のオリゴマー及び熱硬化性樹脂の硬化反応及び分子構造における詳細検討に対応した、例示的な実施形態としての役割を果たす。 In the 1,3-bipolar cycloaddition reaction of phenylbis-sydnone with the corresponding aromatic alkene or alkyne derivative, the molecular structure of the cross-linking point of each resin is changed, and two different thermosetting resins are used. It represents a new, easy and versatile synthetic pathway that leads to classification (Fig. 3). As an exemplary embodiment of the invention, eight different thermosetting resins were produced. All of them consist of a viaduct aromatic network structure and thus retain a high Tg (> 300 ° C) and significantly improved heat resistance (≧ 400 ° C). Corresponding to the illustrated illustrations, the examination of mechanical properties and adhesion to various substrates (eg, copper, aluminum, etc.) are provided. Further, one thermosetting resin in each category serves as an exemplary embodiment corresponding to the curing reaction and detailed study of the molecular structure of the oligomers and thermosetting resins of each thermosetting resin category.

ビス-シドノンモノマーの合成
当該例示的な熱硬化性樹脂は、2つの異なる2官能シドノンモノマーに基づいている。これらの基本的な構成要素への容易な接触を与えるために、効率的な合成経路を開発した。
Synthesis of Bis-Sidnon Monomers The exemplary thermosetting resin is based on two different bifunctional sidnon monomers. Efficient synthetic pathways have been developed to provide easy contact with these basic components.

フェニルビス-シドノン4。1,4-ジアミノベンゼンの臭化酢酸エチルでの置換から開始し、次いで保護されたエステル1の加水分解を行い、双性イオン体2を産出した(図4)。その後、0℃の亜硝酸ナトリウム水溶液を伴った2のニトロシル化に向けた第一試作は、19%収率で、3を与えた。3の憂慮すべき低い収率は、おそらく目的物質と共に正体不明の不純物(粘着性のある黒い固体)の大量形成のためであり、次に氷酢酸中における亜硝酸ナトリウムの酸性溶液を使用したニトロシル化に対し、高収率になる条件の最適化を行い、その結果、3の純度と共に収率の著しいい改善(77%)をもたらした。最終的に、45℃での無水トリフロロ酢酸を使用した3の環化反応で、当該フェニルビス-シドノン4を得た。特に、4の最適化された合成手順が、全体として収率を向上させ、及び各ステップで精製の必要がないほどの高純度をもたらした。 Starting with the substitution of phenylbis-sydnone 4.1,4-diaminobenzene with ethyl bromide acetate, the protected ester 1 was then hydrolyzed to produce zwitterionic compound 2 (FIG. 4). The first prototype for nitrosylation of 2 with aqueous sodium nitrite solution at 0 ° C. gave 3 in 19% yield. The alarmingly low yield of 3 is probably due to the mass formation of unidentified impurities (sticky black solids) with the substance of interest, and then nitrosyl using an acidic solution of sodium nitrite in glacial acetic acid. The conditions for high yield were optimized for the conversion, resulting in a significant improvement in yield (77%) with a purity of 3. Finally, the phenylbis-sydnone 4 was obtained by the cyclization reaction of 3 using anhydrous trifluoroacetic acid at 45 ° C. In particular, the optimized synthesis procedure of 4 improved the yield as a whole and resulted in a high purity that did not require purification at each step.

フェニルビス-シドノン8。フェニルビス-シドノン4で確立したと同様な手順を使用して、当該ビス-シドノン8を生成した(図5)。4,4’-オキシジアニリンの臭化酢酸エチルでの置換から開始し、次いで保護されたエステル5の加水分解を行い、双性イオン体6を産出した。その後、氷酢酸中における亜硝酸ナトリウムの酸性溶液を使用したニトロシル化を通して、N-ニトロソ化化合物7を得た。最終的に、45℃での無水トリフロロ酢酸を使用した7の環化水和反応で、メソイオン物質8を得た。 Phenylbis-Sydnone 8. The bis-sydnone 8 was produced using the same procedure established for phenylbis-sydnone 4 (FIG. 5). Substitution of 4,4'-oxydianiline with ethyl bromide acetate was followed by hydrolysis of the protected ester 5 to yield the zwitterionic compound 6. Then, N-nitrosated compound 7 was obtained through nitrosylation using an acidic solution of sodium nitrite in glacial acetic acid. Finally, a mesoionic substance 8 was obtained by a cyclization hydration reaction of 7 using anhydrous trifluoroacetic acid at 45 ° C.

ビス-マレイミドモノマーの合成
2つのビス-マレイミドモノマーを、ジアミンに相応するビスアミド酸のイミド化により生成した。
Synthesis of bis-maleimide monomers Two bis-maleimide monomers were produced by imidization of bisamidic acids corresponding to diamines.

ビス-マレイミド10。30mmolの2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンを、室温において一定速度で攪拌している150mLのアセトンに溶解した。この溶液に、65mmolの粉末状無水マレイン酸を、分けて添加した。黄色の沈殿物が形成され、及びそれを30分間連続して攪拌した。それをろ過し及び冷アセトンで洗浄し、そして乾燥した。その収率は、80%であった。得られた黄色のビスアミド酸9(図6)を、150mLのアセトンに分散した。40mmolの無水酢酸ナトリウム及び40mLの無水酢酸を、その反応混合物に加え、及び3時間還流した。その茶色の溶液を粉砕氷に注ぎ、及び黄色沈殿物として、表題の化合物を得た。その2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパンをろ過し、氷冷水で洗浄し、及び真空乾燥した。その収率は、90%であった。 10.30 mmol of bis-maleimide 10.30 mmol of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane was dissolved in 150 mL of acetone stirring at room temperature at a constant rate. 65 mmol of powdered maleic anhydride was added separately to this solution. A yellow precipitate was formed and it was stirred continuously for 30 minutes. It was filtered and washed with cold acetone and dried. The yield was 80%. The obtained yellow bisamidic acid 9 (FIG. 6) was dispersed in 150 mL of acetone. 40 mmol of sodium acetate and 40 mL of acetic anhydride were added to the reaction mixture and refluxed for 3 hours. The brown solution was poured into ground ice and the title compound was obtained as a yellow precipitate. The 2,2-bis [4- (4-maleimide phenoxy) phenyl] propane was filtered, washed with ice-cold water, and vacuum dried. The yield was 90%.

ビス-マレイミド12。ビス-マレイミド10で確立したと同様な手順を使用して、4,4’-(1,3-フェニレンジオキシ)ジアニリンから、この化合物を生成した。30mmolのジアミンを、室温において一定速度で攪拌している150mLのアセトンに溶解した。この溶液に、65mmolの粉末状無水マレイン酸を、分けて添加した。黄色の沈殿物が形成され、及びそれを30分間連続して攪拌した。それをろ過し及び冷アセトンで洗浄し、そして乾燥した。その収率は、85%であった。得られた黄色のビスアミド酸11(図7)を、150mLのアセトンに分散した。40mmolの無水酢酸ナトリウム及び40mLの無水酢酸を、その反応混合物に加え、及び3時間還流した。その茶色の溶液を粉砕氷に注ぎ、及び黄色沈殿物として、表題の化合物を得た。その1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼンをろ過し、冷水で洗浄し、及び真空乾燥した。その収率は、90%であった。 Bis-maleimide 12. This compound was produced from 4,4'-(1,3-phenylenedioxy) dianiline using the same procedure established for bis-maleimide 10. 30 mmol of diamine was dissolved in 150 mL of acetone stirring at room temperature at a constant rate. 65 mmol of powdered maleic anhydride was added separately to this solution. A yellow precipitate was formed and it was stirred continuously for 30 minutes. It was filtered and washed with cold acetone and dried. The yield was 85%. The obtained yellow bisamidic acid 11 (FIG. 7) was dispersed in 150 mL of acetone. 40 mmol of sodium acetate and 40 mL of acetic anhydride were added to the reaction mixture and refluxed for 3 hours. The brown solution was poured into ground ice and the title compound was obtained as a yellow precipitate. The 1,3-bis (4-maleimide phenoxy) benzene was filtered, washed with cold water and vacuum dried. The yield was 90%.

トリスアルキンモノマーの合成
1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼンン13。フェニルビス-シドノン4とのディールス・アルダー環化付加反応に対応したトリス-アルキンモノマーを、図8に示す単一ステップで生成した。1,3,5-トリブロモベンゼンとフェニルアセチレンの薗頭クロスカップリングにより、収率90%で13を得た。
Synthesis of Tris-Alkyne Monomer 1,3,5-Tris (Phenylethynyl) benzenen 13. A Tris-alkyne monomer corresponding to the Diels-Alder cyclization addition reaction with phenylbis-sydnone 4 was produced in a single step shown in FIG. Sonogashira cross-coupling of 1,3,5-tribromobenzene and phenylacetylene gave 13 in 90% yield.

Bステージアプローチを介した熱硬化性樹脂形成に対応する一般的手順
ステップ1:オリゴマー形成。開始モノマーを、無水NMPに溶解し、次いで凍結ポンプ融解サイクルを使用して得られた溶液を脱気した。その混合物を、多様な時間において望ましい温度で反応させた。反応が完結した後、その反応混合物を室温まで冷却し、及び当該オリゴマーを、メタノールを使用して沈殿させた。得られた固体をブフナー漏斗上でろ過し、及び乾燥した。
General procedure for thermosetting resin formation via B-stage approach Step 1: Oligomer formation. The starting monomer was dissolved in anhydrous NMP and then the resulting solution was degassed using a freeze pump thawing cycle. The mixture was reacted at the desired temperature at various times. After the reaction was complete, the reaction mixture was cooled to room temperature and the oligomer was precipitated using methanol. The resulting solid was filtered on a Büchner funnel and dried.

ステップ2:最終硬化。NMP溶液への滴下注型で、そのBステージオリゴマーの固体フィルムを、空気中でガラススライドまたはTGAるつぼ容器上に生成した。T=300℃、5時間でのそのフィルムの単純加熱により、反応した前駆体オリゴマーの最終架橋を誘導した。その得られた熱硬化性樹脂フィルムは、どの溶剤にも不溶であることを見出し、及び著しい膨潤は、目視では観察できず、その結果、高架橋物質が成功裏に生成したことを示していた。 Step 2: Final curing. By drop casting into NMP solution, a solid film of its B-stage oligomer was formed on a glass slide or TGA crucible vessel in air. Simple heating of the film at T = 300 ° C. for 5 hours induced final cross-linking of the reacted precursor oligomers. The resulting thermosetting resin film was found to be insoluble in any solvent, and significant swelling was not visually observable, indicating that the viaduct material was successfully produced.

図3に説明するように、本明細書に開示する熱硬化性樹脂は、2つのグループに分類できる。以下の実施例において、A分類は、TS-I、II及びIIIを含み、及びB分類は、TS-IV、V、VI及びVIIを含む。例えば、本発明の1つ以上の実施形態に従い、多様な熱硬化性樹脂の生成に対応した戦略を図説する、図52-56を参照のこと。 As described in FIG. 3, the thermosetting resins disclosed herein can be divided into two groups. In the following examples, the A classification comprises TS-I, II and III, and the B classification comprises TS-IV, V, VI and VII. See, for example, FIGS. 52-56, which illustrate strategies for the production of various thermosetting resins according to one or more embodiments of the invention.

実施例1:熱硬化性樹脂I
熱硬化性樹脂I(TS-I、A分類)は、フェニルビス-シドノン4と、2官能アルケン14としての1,1’-(メチレンジ-4,1-フェニレン)ビスマレイドとの環化付加反応に基づく。
Example 1: Thermosetting resin I
Thermosetting resin I (TS-I, A classification) is used for cycloaddition reaction between phenylbis-sydnone 4 and 1,1'-(methylenedi-4,1-phenylene) bismalade as bifunctional alkene 14. Based on.

溶液中でのオリゴマー形成。前述のB-ステージアプローチを利用して、熱硬化性樹脂ポリマーTS-Iを生成するために、熱硬化性樹脂Iの前駆体としての可溶性オリゴマー(O-I)を、フェニルビス-シドノン及びビス-マレイミド14から生成し、その結果、当該オリゴマーは、ジアゾノルボルネン架橋モイエティーから成る。効率的なB-ステージに向けた主要な課題は、当該オリゴマー形成に対する適切な反応条件の開発である。全ての反応性モノマーは、反応基の良好な混合を確かなものにし及び最終硬化におけるモノマーの相分離を避けるように消費されねばならない一方で、当該オリゴマーは、容易な加工を可能にし、及びその最終架橋に反応基を依然として含有するためには、完全に可溶性であることが必要である。しかしながら、その最終目標は、両官能基の化学量論量によってのみ達成が可能な、完全に架橋した網目構造であり、1つのモノマーを、過剰には使用できない。したがって、上述の基準を完全に満たす可溶性オリゴマーの形成を可能にするためには、反応温度及び時間などの個々の反応条件の検討が、不可欠である。 Oligomer formation in solution. In order to generate the thermosetting resin polymer TS-I by utilizing the above-mentioned B-stage approach, soluble oligomers (O-I) as precursors of the thermosetting resin I are prepared with phenylbis-sidone and bis. -Formed from maleimide 14, the oligomer as a result of which is composed of diazonorbornene cross-linked moities. The main challenge for an efficient B-stage is the development of appropriate reaction conditions for the oligomer formation. All reactive monomers must be consumed to ensure good mixing of reactive groups and to avoid phase separation of the monomers during final curing, while the oligomers allow for easy processing and their. In order for the final crosslink to still contain reactive groups, it must be completely soluble. However, its ultimate goal is a fully cross-linked network structure that can only be achieved by stoichiometric quantities of both functional groups, and one monomer cannot be overused. Therefore, in order to enable the formation of soluble oligomers that completely meet the above criteria, it is essential to study individual reaction conditions such as reaction temperature and time.

ジアゾノルボルネン-オリゴマーI。フェニルビス-シドノン4及びビス-マレイミド14を、不活性雰囲気下において、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)中で、(二重)1,3-双極性環化付加反応を介在した反応に供した。図9に示すように、この反応は、一般物質オリゴマーI与え、ここで架橋部xの自由反応基y及びzとの反応比率は、その反応条件に依存する。これら構造性サブユニットの分布における反応温度及び時間の影響を検討するために、その条件を、表1に網羅するように変動させた。

Figure 0007029774000012
1当量のビス-シドノン及び2当量のビス-マレイミドを含む化学量論溶液に対する反応温度の変化で、寡占的なオリゴマー形成が、T≦80℃の温度に対してのみ起こることが明らかになった。対照的に、T>90℃の条件に対しては、かなりの程度のモノマーの架橋が見出され、それゆえ不溶性物質がもたらされた。反応時間の影響についてさらに検討を実施し、及びゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で、90℃以下の温度条件においては、可溶性オリゴマーの分子量は、反応温度及び時間と共に増加し、しかし5kDaを超えないことが明らかになった(表2及び図10)。これらの結果は、多様な極性溶媒に可溶であるO-I前駆体オリゴマーの生成を可能にする、幅広い加工方法の存在を示している。
Figure 0007029774000013
Diazonorbornene-oligomer I. Phenylbis-sydnone 4 and bis-maleimide 14 were added to the reaction mediated by the (double) 1,3-bipolar cycloaddition reaction in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) under an inert atmosphere. Served. As shown in FIG. 9, this reaction is given by the general substance oligomer I, where the reaction ratio of the crosslinked portion x with the free reaction groups y and z depends on the reaction conditions. In order to examine the effects of reaction temperature and time on the distribution of these structural subunits, the conditions were varied to cover Table 1.
Figure 0007029774000012
Changes in the reaction temperature to a stoichiometric solution containing 1 equivalent of bis-sydnone and 2 equivalents of bis-maleimide revealed that occupying oligomerization occurred only at a temperature of T ≤ 80 ° C. .. In contrast, for T> 90 ° C. conditions, a significant degree of monomer cross-linking was found, thus resulting in insoluble material. Further studies were conducted on the effects of reaction time, and by gel permeation chromatography (GPC), at temperatures below 90 ° C., the molecular weight of the soluble oligomer increases with reaction temperature and time, but does not exceed 5 kDa. Was clarified (Table 2 and FIG. 10). These results indicate the existence of a wide range of processing methods that allow the production of O-I precursor oligomers that are soluble in a variety of polar solvents.
Figure 0007029774000013

熱硬化性樹脂の生成に対して、前駆体としての可溶性オリゴマーを使用するためには、それらの反応性が保持されていることが保証されねばならない。第一環化付加反応は、非常に活性なピラゾリン中間体を産出し、それは急速に寡占的に、各々のジアゾノルボルネンユニットを生み出す、第二環化付加反応に進むことが知らており、その反応性の保持は、フリーのシドノン(y)及びマレイミド基(z)の存在のみにより決定される。したがって、これらの低分子量物質における、各々異なる構造ユニットのx、y、及びzの分布は、H-NMRを使用し定性的に検討する(図11)。当該異なるオリゴマーのH-NMRスペクトルで、開始モノマーに対応するピークの減少に伴って、その芳香族及び脂肪族領域の新しいピークの出現を示すことを見出した。想定のように、第一環化付加反応からの中間体ピラゾリンに対応するピークは観察されなかった。新しく生まれるピークの正確な位置づけをさらに可能にするために、N-フェニルシドノンとN-フェニルマレイミドとの環化付加反応から、小分子のモデル化合物M-Iを合成し、及びそのM-Iに対応するスペクトルを、例示的なオリゴマーであるO-I.2と比較して、図11に示した。 In order to use soluble oligomers as precursors for the formation of thermosetting resins, it must be ensured that their reactivity is retained. It is known that the first cycloaddition reaction yields a highly active pyrazoline intermediate, which rapidly and occupiedly proceeds to the second cycloaddition reaction, which produces each diazonorbornene unit. Retention of sex is determined solely by the presence of free sydnones (y) and maleimide groups (z). Therefore, the distribution of x, y, and z of different structural units in these low molecular weight materials will be qualitatively examined using 1 H-NMR (FIG. 11). It has been found that 1 H-NMR spectra of the different oligomers show the appearance of new peaks in their aromatic and aliphatic regions with the decrease of the peak corresponding to the starting monomer. As expected, no peak corresponding to intermediate pyrazoline was observed from the first participatory reaction. In order to further enable the accurate positioning of newly generated peaks, a small molecule model compound MI was synthesized from the cycloaddition reaction of N-phenylsidenone and N-phenylmaleimide, and its MI. The spectrum corresponding to is shown in the exemplary oligomer O-I. It is shown in FIG. 11 in comparison with 2.

O-I.2及びM-Iのスペクトル比較により、明白なスペクトル類似性は、構造的な類似性を示す。モデル化合物M-IにおけるジアゾノルボルネンのプロトンHa’、Hb’及びHc’は、O-I.2の脂肪族領域における一連のピークと良く相関しており、したがってO-I.2におけるジアゾノルボルネン構成要素からのプロトンHa、Hb及びHcの存在を示している。特に、O-I.2におけるジアゾノルボルネンの各プロトンの一連のピークは、異なるサブユニットx、y及びzの混合物による可能性がある。O-I.2の最下流位にある9.05ppmのピークは、シドノンモイエティーの未反応末端のHdプロトンから出現していると思われる。さらに、7.1ppmのピークは、末端マレイミドモイエティーzのHeプロトンと相互に関連していると思われる。架橋部xの自由末端基y及びzとの比率の定量的解析が、それらピークの重なりにより妨げられるとしても、各々のシグナルの存在は、僅かに架橋したオリゴマーにおける反応性末端基の保持を明確に示しており、完全に架橋した熱硬化性樹脂へさらに硬化するための、O-I.2における反応性の保持を保証している。 O.I. By spectral comparison of 2 and MI, the apparent spectral similarity indicates structural similarity. The protons Ha', Hb'and Hc'of diazonorbornene in the model compound MI are O.I. It correlates well with a series of peaks in the aliphatic region of 2 and therefore O-I. It shows the presence of protons Ha, Hb and Hc from the diazonorbornene component in 2. In particular, O-I. The series of peaks of each proton of diazonorbornene in 2 may be due to a mixture of different subunits x, y and z. O.I. The 9.05 ppm peak at the most downstream position of 2 appears to emerge from the Hd protons at the unreacted ends of the sidnonmoisties. Furthermore, the 7.1 ppm peak appears to be interrelated with the He protons of the terminal maleimide moietti z. The presence of each signal reveals the retention of reactive end groups in the slightly cross-linked oligomers, even though the quantitative analysis of the ratio of the cross-linked portion x to the free end groups y and z is hindered by the overlap of those peaks. For further curing to a fully crosslinked thermosetting resin, O-I. Guarantees the retention of reactivity in 2.

当該オリゴマーの熱的性質を検討するために、各々のサンプルのTGA評価を実施し、及び得られたグラフを図12に示す。異なる条件下で得られた全てのオリゴマーは、T~75℃で2-5%の一次重量減少、次いで、150℃で開始するおよそ92%までの二次重量減少を示した。その後、全てのオリゴマーは、T~350℃で、完全な分解の開始を示した。これらデータは、観察された初期の2回の重量減少が、やや架橋した当該物質における、末端シドノンとマレイミド基の環化付加反応の結果のCOの発生に帰することができることを、強く示唆している。提案したように、この反応は最終的に、T≦350℃まで安定な、高架橋の熱硬化性樹脂材料をもたらす。さらに、異なる条件下で生成された当該オリゴマーの熱的挙動に、著しい差異は観察されなかった。 To examine the thermal properties of the oligomer, a TGA evaluation of each sample was performed and the graphs obtained are shown in FIG. All oligomers obtained under different conditions showed a 2-5% primary weight loss at T-75 ° C, followed by a secondary weight loss of up to approximately 92% starting at 150 ° C. After that, all oligomers showed the start of complete decomposition at T-350 ° C. These data strongly suggest that the two initial weight losses observed can be attributed to the generation of CO 2 as a result of the cycloaddition reaction of the terminal sydnone with the maleimide group in the slightly crosslinked material. is doing. As proposed, this reaction ultimately results in a highly crosslinked thermosetting resin material that is stable up to T ≤ 350 ° C. Moreover, no significant differences were observed in the thermal behavior of the oligomers produced under different conditions.

固体状態における、前駆体オリゴマーの加熱硬化。NMP中のO-I.2(55%固形分)溶液を調合した。TS-Iのガラスへの接着性は弱いので、ガラスプレートを包んだ銅箔上に、その溶液を注いだ。そのフィルムを、60℃で24時間、空気循環炉中で乾燥し、溶媒を除去した。銅箔上に固定されたそのフィルムを、検出可能な分解が無い状態までの重合をほぼ完全に保証するために、100℃で5時間から開始して、50℃毎の間隔で、最終温度が300℃に達するまで重合した。そのフィルムは、黒茶色をしており、その厚みは0.1-0.2mmの範囲であった。300℃、5時間の重合で得られたTS-Iの初期の及び均質なフィルムを、FT-IR及びTGAを使用して分析した(図13及び14)。ポリマーフィルムのFT-IRスペクトルで、1750cm-1におけるシドノンのカルボニル伸縮の消費/消失が明らかになり、300℃での完全硬化を示唆していた。さらに、TS-IのTGAにおいて、一連の重量減少が見られなかったので、300℃での完全架橋を示していた。さらに、得られたTS-Iのフィルムは、いずれの溶媒にも不溶であることが判り、及び目視での著しい膨潤は観察されず、その結果高度に架橋した材料が成功裏に生成したことを示していた。特に、前述の硬化は、不活性雰囲気下と同様に、空気中でも実施できた。両条件下で得られたTS-Iの熱的安定性に、差異は観察されなかった。 Heat curing of precursor oligomers in solid state. O-I. During NMP. 2 (55% solid content) solution was prepared. Since the adhesiveness of TS-I to glass is weak, the solution was poured onto a copper foil wrapping a glass plate. The film was dried at 60 ° C. for 24 hours in an air circulation oven to remove the solvent. The film fixed on the copper foil was started at 100 ° C. for 5 hours and the final temperature was set at intervals of 50 ° C. to almost completely guarantee polymerization to a state without detectable decomposition. Polymerization was carried out until the temperature reached 300 ° C. The film had a black-brown color and its thickness was in the range of 0.1-0.2 mm. Early and homogeneous films of TS-I obtained by polymerization at 300 ° C. for 5 hours were analyzed using FT-IR and TGA (FIGS. 13 and 14). The FT-IR spectrum of the polymer film revealed the consumption / disappearance of the carbonyl expansion and contraction of ydnone at 1750 cm -1 , suggesting complete curing at 300 ° C. Furthermore, no series of weight loss was observed in the TS-I TGA, indicating complete cross-linking at 300 ° C. Furthermore, the resulting TS-I film was found to be insoluble in any solvent, and no significant visual swelling was observed, resulting in the successful production of highly crosslinked material. Was showing. In particular, the above-mentioned curing could be carried out in air as well as in an inert atmosphere. No difference was observed in the thermal stability of TS-I obtained under both conditions.

TS-Iの熱的評価。TS-Iの熱安定性を、窒素雰囲気下でTGAを使用して評価し、図15及び表3にまとめた。熱硬化性樹脂TS-Iは、低含有量の芳香族環及び熱的に不安定な脂肪族のジアゾノルボルネンモイエティーの存在にもかかわらず、412℃での5%重量損失温度(Td5%)で、熱安定性の良好な領域を示した。さらに、当該熱硬化性樹脂のガラス転移温度を、DSCにより決定し、及び>300℃であることを見出した(図16)。この値は、高度に架橋した3次元網目構造及びそれに伴う制約された分子鎖の緩和に割り当てることができ、その結果、高い架橋密度を示している。

Figure 0007029774000014
熱重量分析により得られた分解温度は、熱硬化性ポリマーの熱安定性評価に必須なパラメーターであると思われるが、しかし長期にわたる高温での安定性を意味してはいない。したがって、当該熱硬化性ポリマーに対する、経時における熱分解プロセスを特定するために、300℃での短期間の等温熱重量分析を実施した。等温条件下-不活性雰囲気下の300℃で300分-で、熱硬化性樹脂TS-Iの重量減少は、わずかに0.5%であり(図17)、その結果この材料の高耐熱性を示した。 Thermal evaluation of TS-I. The thermal stability of TS-I was evaluated using TGA in a nitrogen atmosphere and summarized in FIG. 15 and Table 3. The thermosetting resin TS-I has a 5% weight loss temperature (T d5% ) at 412 ° C. despite the presence of a low content aromatic ring and a thermally unstable aliphatic diazonorbornene moyity. ) Shows a region with good thermal stability. Furthermore, the glass transition temperature of the thermosetting resin was determined by DSC and found to be> 300 ° C. (FIG. 16). This value can be assigned to the relaxation of the highly crosslinked 3D network structure and the concomitantly constrained molecular chains, resulting in high crosslink density.
Figure 0007029774000014
The decomposition temperature obtained by thermogravimetric analysis appears to be an essential parameter for assessing the thermal stability of thermosetting polymers, but does not imply long-term stability at high temperatures. Therefore, a short-term isothermal gravimetric analysis at 300 ° C. was performed to identify the pyrolysis process over time for the thermosetting polymer. Under isothermal conditions-300 minutes at 300 ° C. under an inert atmosphere-the weight loss of the thermosetting resin TS-I was only 0.5% (FIG. 17), resulting in the high heat resistance of this material. showed that.

TS-Iの機械的及び熱機械的特性。精密な寸法公差が要求され及び負荷時の変形を排除する材料における熱硬化性樹脂の適用性は、架橋した網目構造の剛性または硬直性及びその硬さにより決まる。これらのパラメーターに関連して、当該シドノンに基づく熱硬化性樹脂を検討するために、硬化した熱硬化性樹脂フィルムに対して、ナノインデンテーション試験を実施した。図18に示すように、これらの機械的測定値は、TS-Iは、室温で、約5.0GPa(表4)を上回るヤング率を持ち、その結果一般の商業的に入手可能な熱硬化性樹脂の剛性を上回る優れた機械的特性を表すことを示した。さらに、当該シドノンに基づく熱硬化性樹脂の硬さは、0.6GPaにせまり(表4)、その結果、個々の分子設計を通して、望ましい材料特性を成功裏に導入したことをさらに示している。当該シドノンに基づくポリマーの網目構造は、高度に架橋し、その結果、高い剛性と硬さの優れた組み合わせを示す、固い構成要素から成る。 Mechanical and thermomechanical properties of TS-I. The applicability of thermosetting resins in materials that require precise dimensional tolerances and eliminate deformation under load depends on the stiffness or rigidity of the crosslinked network structure and its hardness. In order to investigate the thermosetting resin based on the ydnone in relation to these parameters, a nanoindentation test was performed on the cured thermosetting resin film. As shown in FIG. 18, these mechanical measurements indicate that TS-I has a Young's modulus of greater than about 5.0 GPa (Table 4) at room temperature, resulting in general commercially available thermosetting. It was shown that it exhibits excellent mechanical properties that exceed the rigidity of the sex resin. Furthermore, the hardness of the sydnone-based thermosetting resin was as low as 0.6 GPa (Table 4), further indicating that the desired material properties were successfully introduced through individual molecular design. The sydnone-based polymer network structure consists of rigid components that are highly crosslinked and, as a result, exhibit a good combination of high stiffness and hardness.

しかしながら、実際の応用に対しては、当該材料は、幅広い温度範囲にわたり、それらの優れた機械特性を維持しなければならない。これらの材料は、非常に密に架橋しているため、その網目構造セグメントの可動において、温度依存性が変化するために、機械的な構造安定性の変化だけが起こり得る。温度の上昇は、二次鎖の可動の増加を起こし得て、及びそれゆえ機械的強度の減少と同時にその材料の膨張を引き起こすことが可能である。温度に誘発され高められた可動の直接的な影響を、熱硬化性樹脂TS-Iの熱膨張係数として決定した。これに対応して、各々の自立フィルムにおいて、熱機械分析(TMA)を実施した。図19は、温度の関数としての(TS-Iに対しては、300℃まで)、熱硬化性樹脂フィルムの寸法変化を示す。TS-Iに対するこの温度範囲における熱膨張率(CTE)は、51.8μm/(m.℃)であり(表5)、それゆえ高温における優れた寸法安定性を示している。 However, for practical applications, the material must maintain their excellent mechanical properties over a wide temperature range. Since these materials are so tightly crosslinked, only changes in mechanical structural stability can occur due to changes in temperature dependence in the movement of their networked structural segments. An increase in temperature can cause an increase in the mobility of the secondary chain and therefore can cause an expansion of the material at the same time as a decrease in mechanical strength. The direct effect of temperature-induced and increased mobility was determined as the coefficient of thermal expansion of the thermosetting resin TS-I. Correspondingly, thermomechanical analysis (TMA) was performed on each self-supporting film. FIG. 19 shows the dimensional change of the thermosetting resin film as a function of temperature (up to 300 ° C. for TS-I). The thermal expansion rate (CTE) over this temperature range for TS-I is 51.8 μm / (m. ° C.) (Table 5), thus demonstrating excellent dimensional stability at high temperatures.

連結鎖の可動における温度の影響を測定する、より直接的な試みにおいて、TS-Iの自立フィルムを、動的機械分析(DMA)により試験した。図20は、貯蔵弾性率(E’)、損失弾性率(E’’)及びtanδの温度依存性を示す。TS-Iに対する2.7の室温貯蔵弾性率は、これら材料の例外的な剛性に、再び光を当てる。さらに、その温度依存性は、マクロ分子の網目構造における熱転位に結論を見出すことを可能にする。325℃まで、TS-IのE’は、一定に維持され、その後は急激に低下する。tanδの376℃とE’’の368℃とにおける最大値の組み合わせにおいて、この変化は、TS-Iのガラス転移温度(Tg)に割り当てられる。TS-Iはまた、tanδ及びE’’の各々~90℃及び70℃における広い肩ピークとして現れた、低いサブのガラスβ2転移を明らかにした。これらの低いβ2転移は、おそらく両熱硬化性ポリマーにおける硬化後の不完全な網目構造形成によるものである。要約すると、これらの結果は、部分的または完全な芳香族分子骨格の高い架橋密度及び固いマトリクスが、両熱硬化性樹脂に、どのくらい例外的に優れた熱機械特性をもたらしたかを明確に示した。

Figure 0007029774000015
Figure 0007029774000016
最終的に、硬化したフィルムとしてのこれら熱硬化性ポリマーの利用は、この材料の基材への接着性に決定的に依存する。したがって、その接着力を、標準化された手順に従った剪断接着試験を実施して評価した。当該反応性前駆体オリゴマー(O-I)の溶液を、剪断接着試験の構成において、無研磨の2枚のアルミニウム基材の、重ね合わせ部の表面に塗布した。当該オリゴマーを、空気中で300℃までの傾斜温度プロファイルを使用して硬化させ、次いで300℃で5時間の最終硬化ステップで硬化させた。その基材を破壊するまで引っ張り、分析を行い、及びその剪断接着力を、図21にまとめた。記載のように、熱硬化性樹脂TS-Iは、約0.6 MPaの平均接着力を示した。 In a more direct attempt to measure the effect of temperature on the movement of the link chain, TS-I self-supporting films were tested by dynamic mechanical analysis (DMA). FIG. 20 shows the temperature dependence of storage modulus (E'), loss modulus (E ″) and tan δ. A room temperature storage modulus of 2.7 relative to TS-I sheds light again on the exceptional stiffness of these materials. Moreover, its temperature dependence makes it possible to draw conclusions on thermal dislocations in the network structure of macromolecules. Up to 325 ° C, the E'of TS-I remains constant and then drops sharply. In the combination of the maximum values of tan δ at 376 ° C and E'' at 368 ° C, this change is assigned to the glass transition temperature (Tg) of TS-I. TS-I also revealed a low sub-glass β2 transition that appeared as wide shoulder peaks at tan δ and E'' at ~ 90 ° C and 70 ° C, respectively. These low β2 transitions are probably due to incomplete network structure formation after curing in the bithermosetting polymer. In summary, these results clearly show how the high crosslink density and rigid matrix of the partial or complete aromatic molecular skeleton provided exceptionally good thermomechanical properties for both thermosetting resins. ..
Figure 0007029774000015
Figure 0007029774000016
Ultimately, the use of these thermosetting polymers as a cured film depends decisively on the adhesion of this material to the substrate. Therefore, the adhesive strength was evaluated by performing a shear adhesion test according to a standardized procedure. A solution of the reactive precursor oligomer (OI) was applied to the surface of the superposed portion of two unpolished aluminum substrates in the configuration of the shear adhesion test. The oligomer was cured in air using a tilt temperature profile up to 300 ° C. and then cured at 300 ° C. in a final curing step of 5 hours. The substrate was pulled until broken, analyzed, and its shear adhesion was summarized in FIG. As described, the thermosetting resin TS-I showed an average adhesive force of about 0.6 MPa.

実施例2:熱硬化性樹脂-II
熱硬化性樹脂II(TS-II、A分類)は、フェニルビス-シドノン4とビス-マレイミド10、バルクな2官能アルケンモノマーである、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパンとの環化付加反応に基づく。
Example 2: Thermosetting Resin-II
Thermosetting resin II (TS-II, A classification) is phenylbis-sydnone 4, bis-maleimide 10, a bulk bifunctional alkene monomer, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl. ] Based on the cycloaddition reaction with propane.

溶液IIにおけるオリゴマー形成。不活性雰囲気下で、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)中での(二重)1,3-双極性環化付加反応を介して、フェニルビス-シドノン4及びビス-マレイミドIIを反応させた。図22に示すように、この反応は、当該オリゴマーIIを与えた。当該オリゴマー形成における反応温度及び時間の影響を、表6に網羅した。オリゴマーIの生成との比較では、使用したバルクなビス-マレイミド10に対しては、より高い反応温度及びより長い時間が必要である。

Figure 0007029774000017
当該オリゴマーIIを、H-NMRを使用して、特徴付けた。図23に示すように、新しいピークの出現に伴うモノマーピークの減少で、オリゴマー形成を確認する。5.9及び4.6ppm周辺でのプロトンは、シドノンとマレイミド間の環化付加反応の後に形成されたジアゾノルボルネンのプロトンの向きを示している。 Oligomer formation in Solution II. Phenylbis-sydnone 4 and bis-maleimide II are reacted via a (double) 1,3-bipolar cycloaddition reaction in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) under an inert atmosphere. rice field. As shown in FIG. 22, this reaction gave the oligomer II. The effects of reaction temperature and time on the oligomer formation are covered in Table 6. In comparison with the formation of Oligomer I, higher reaction temperatures and longer times are required for the bulk bis-maleimide 10 used.
Figure 0007029774000017
The oligomer II was characterized using 1 H-NMR. As shown in FIG. 23, oligomer formation is confirmed by the decrease of the monomer peak with the appearance of the new peak. Protons around 5.9 and 4.6 ppm indicate the orientation of the diazonorbornene protons formed after the cycloaddition reaction between ydnone and maleimide.

GPCデータのように、2つのモノマーの消失及びオリゴマーIIに対応する新規ピークの出現は、110℃、6時間での完全な反応の方向を示した。その平均分子量(M)を、2.0kDaの範囲内に見出した(図24、表7)。

Figure 0007029774000018
Like the GPC data, the disappearance of the two monomers and the appearance of new peaks corresponding to Oligomer II pointed to a complete reaction at 110 ° C. for 6 hours. The average molecular weight (M n ) was found in the range of 2.0 kDa (FIG. 24, Table 7).
Figure 0007029774000018

固体状態における、前駆体オリゴマーIIの加熱硬化。NMP中のO-II(55%固形分)溶液を調合した。その得られた溶液を、ガラスプレート上に滴下で注ぎ、次いでその滴下注型フィルムを、傾斜硬化法により、空気中で加熱した。温度は、1℃/分の速度で、25℃から300℃まで傾斜で上昇させ、次いで300℃の等温で5時間保持した。重合したフィルムのFT-IRスペクトルで、1740cm-1でのシドノンのカルボニル伸縮の消失が明らかになり、完全硬化を示唆した(図25)。得られたフィルムは、いかなる溶媒にも不溶であることが判明し、オリゴマーの架橋を示した。 Heat curing of precursor oligomer II in solid state. An O-II (55% solids) solution in NMP was prepared. The obtained solution was poured onto a glass plate in a drip, and then the drip-cast film was heated in air by a gradient curing method. The temperature was increased in an inclined manner from 25 ° C. to 300 ° C. at a rate of 1 ° C./min and then held at an isothermal temperature of 300 ° C. for 5 hours. The FT-IR spectrum of the polymerized film revealed the disappearance of the carbonyl expansion and contraction of ydnone at 1740 cm -1 , suggesting complete curing (FIG. 25). The resulting film was found to be insoluble in any solvent and showed cross-linking of oligomers.

TS-IIの熱的評価。TS-IIの熱安定性を、窒素雰囲気下で、TGAを使用して評価し、及びその結果を図26にまとめた。熱硬化性樹脂TS-IIは、390℃での5%重量減少温度(Td5%)を伴い、熱安定性の良好な範囲を示した。 Thermal evaluation of TS-II. The thermal stability of TS-II was evaluated using TGA in a nitrogen atmosphere and the results are summarized in FIG. The thermosetting resin TS-II showed a good range of thermal stability with a 5% weight loss temperature (T d 5% ) at 390 ° C.

実施例3:熱硬化性樹脂-III
熱硬化性樹脂-III(TS-III、A分類)は、フェニルビス-シドノン4とビス-マレイミドIII、2官能アルケンモノマーである、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼンとの環化付加反応に基づく。
Example 3: Thermosetting Resin-III
Thermosetting resin-III (TS-III, Class A) is a cyclization of phenylbis-sydnone 4 with bis-maleimide III, a bifunctional alkene monomer, 1,3-bis (4-maleimide phenoxy) benzene. Based on addition reaction.

フェニルビス-シドノン4と当該ビス-マレイミドとの反応は、熱硬化性樹脂IIIの前駆体としての役割を果たす、ジアゾノルボルネンに基づくオリゴマーIII(図27)を与えた。その反応を、不活性雰囲気下の110℃、5時間で、NMP中で実施した。メタノール中に沈殿させた後、当該オリゴマーを単離した。
GPC評価において、2つのモノマーの消失及びオリゴマーIIIに対応する新規ピークの出現は、完全な反応の方向を示した。その平均分子量(M)を、2.3kDaの範囲内に見出した(図28、表8)。

Figure 0007029774000019
The reaction of phenylbis-sydnone 4 with the bis-maleimide gave an oligomer III (FIG. 27) based on diazonorbornene, which serves as a precursor for the thermosetting resin III. The reaction was carried out in NMP at 110 ° C. for 5 hours under an inert atmosphere. After precipitation in methanol, the oligomer was isolated.
In the GPC assessment, the disappearance of the two monomers and the appearance of new peaks corresponding to Oligomer III indicated the direction of the complete reaction. The average molecular weight (M n ) was found within the range of 2.3 kDa (FIG. 28, Table 8).
Figure 0007029774000019

固体状態における、前駆体オリゴマーIIIの加熱硬化。NMP中のO-III(55%固形分)溶液を調合した。その得られた溶液を、ガラスプレート上に滴下で注ぎ、次いでその滴下注型フィルムを、傾斜硬化法により、空気中で加熱した。温度は、1℃/分の速度で、25℃から300℃まで傾斜で上昇させ、次いで300℃の等温で5時間保持した。重合したフィルムのFT-IRスペクトルで、1740cm-1でのシドノンのカルボニル伸縮の消失が明らかになり、完全硬化を示唆していた(図29)。得られたフィルムは、いかなる溶媒にも不溶であることが判明し、オリゴマーの架橋を示した。 Heat curing of precursor oligomer III in solid state. A solution of O-III (55% solids) in NMP was prepared. The obtained solution was poured onto a glass plate in a drip, and then the drip-cast film was heated in air by a gradient curing method. The temperature was increased in an inclined manner from 25 ° C. to 300 ° C. at a rate of 1 ° C./min and then held at an isothermal temperature of 300 ° C. for 5 hours. The FT-IR spectrum of the polymerized film revealed the disappearance of the carbonyl expansion and contraction of ydnone at 1740 cm -1 , suggesting complete curing (Fig. 29). The resulting film was found to be insoluble in any solvent and showed cross-linking of oligomers.

TS-IIIの熱的評価。TS-IIIの熱安定性を、窒素雰囲気下で、TGAを使用して評価し、及びその結果を図30にまとめた。熱硬化性樹脂TS-IIIは、390℃での5%重量減少温度(Td5%)を伴い、熱安定性の良好な範囲を示した。 Thermal evaluation of TS-III. The thermal stability of TS-III was evaluated using TGA in a nitrogen atmosphere and the results are summarized in FIG. The thermosetting resin TS-III showed a good range of thermal stability with a 5% weight loss temperature (T d 5% ) at 390 ° C.

実施例4:熱硬化性樹脂IV
熱硬化性樹脂IV(TS-IV、B分類)は、フェニルビス-シドノン4と、トリス-アルケン13である、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼンとのディールス・アルダー反応に基づく。
Example 4: Thermosetting Resin IV
The thermosetting resin IV (TS-IV, B classification) is based on the Diels-Alder reaction between phenylbis-sydnone 4 and 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene, which is a tris-alkene 13.

溶液中でのオリゴマー形成。フェニルビス-シドノンと当該トリス-アルケン13との反応は、熱硬化性樹脂IVの完全な芳香族網目構造に対応する前駆体としての役割を果たす、ピラゾールに基づくオリゴマーIVを与えた。フェニルビス-シドノン4及び1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン13を反応させ、各々のディールス・アルダー環化付加反応を介して、オリゴマーIVを産出した(図31)。その反応は、不活性雰囲気下の170℃、12時間で、NMP中で実施した。メタノール中に沈殿後、得られたオリゴマー混合物が、DCM、CHCl、NMP、DMFなどを含む一連の有機溶媒に可溶であることを見出した。 Oligomer formation in solution. The reaction of phenylbis-sydnone with the tris-alkene 13 gave the pyrazole-based oligomer IV, which serves as a precursor corresponding to the complete aromatic network structure of the thermosetting resin IV. Phenylbis-sydnone 4 and 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene 13 were reacted to yield oligomer IV through their respective Diels-Alder cyclization addition reactions (FIG. 31). The reaction was carried out in NMP at 170 ° C. for 12 hours in an inert atmosphere. After precipitation in methanol, the resulting oligomer mixture was found to be soluble in a range of organic solvents including DCM, CHCl 3 , NMP, DMF and the like.

異なる分子量を持つ、オリゴマーIVa及びIVbの2組を、アセトン中での低分子オリゴマーの選択的溶解性により分離した。得られた物質を、GPC分析により、分子量分布について検討し、及びその結果を、図32及び表9に示した。全てのオリゴマーの分子量は、≦3kDaであることが判った(表9)。 Two sets of oligomers IVa and IVb with different molecular weights were separated by selective solubility of the small molecule oligomers in acetone. The obtained substances were examined for their molecular weight distribution by GPC analysis, and the results are shown in FIGS. 32 and 9. The molecular weights of all oligomers were found to be ≤3 kDa (Table 9).

H-NMRを利用したオリゴマーO-IVの構造解析は、開始モノマーに対応したシグナルの減少に伴う、新しい芳香族ピークセットの出現を示し、当該2つのサブユニット間で、成功裏にディールス・アルダー反応行われたことを示した。O-Iでの検討と同様に、モデル化合物M-IVを合成し、そのオリゴマーO-IVにおけるピラゾール架橋点へのピークの割り当てを進めた。図33に示すように、~9ppmにおける新規のピークのセットは、M-IVにおけるピラゾールユニットによく対応しており、したがってO-IVにおけるピラゾール構成要素の成功裏な組み込みを示している。自由活性基の決定に関連して、未反応シドノンモイエティーからの末端プロトンの特定は、そのピラゾールモイエティーからの各プロトンとの重複により妨げられた。したがって、O-IVにおける自由活性基の正確な割り当ては、実施できなかった。

Figure 0007029774000020
両オリゴマーIVa及びIVbの熱的特性を、TGAを使用して分析し、及び各々のグラフを図34に示す。TGAデータにより証明されるように、両オリゴマーは、各々さらなる架橋性を、まだ保持している。当該オリゴマーIVaは、~80℃及び~180℃での2つの連続した重量減少と、それに次ぐ~500℃での分解を示した。対照的に、オリゴマーIVbは、~215℃での単一の初期の重量減少と、それに次ぐ~500℃での分解を受けた。この初期の連続重量減少は、その架橋前の物質における末端シドノンとアルキンモイエティーの環化付加反応からのCOの発生に、主として起因していると思われる。この結果は、両オリゴマーが、自由活性末端基を含んでいることを示している。 1 Structural analysis of oligomer O-IV using 1 H-NMR showed the emergence of a new aromatic peak set with a decrease in the signal corresponding to the starting monomer, and successfully dealt between the two subunits. It was shown that the Alder reaction was performed. Similar to the study in O-I, the model compound M-IV was synthesized and the peak assignment to the pyrazole cross-linking point in the oligomer O-IV was advanced. As shown in FIG. 33, the set of novel peaks at ~ 9 ppm corresponds well to the pyrazole unit in M-IV, thus indicating the successful incorporation of the pyrazole component in O-IV. In connection with the determination of the free active group, the identification of the terminal protons from the unreacted sidnonmoiety was hampered by duplication with each proton from its pyrazole moyety. Therefore, accurate assignment of free active groups in O-IV could not be performed.
Figure 0007029774000020
The thermal properties of both oligomers IVa and IVb are analyzed using TGA, and a graph of each is shown in FIG. Both oligomers still retain additional crosslinkability, as evidenced by TGA data. The oligomer IVa showed two consecutive weight losses at ~ 80 ° C and ~ 180 ° C, followed by decomposition at ~ 500 ° C. In contrast, the oligomer IVb underwent a single initial weight loss at ~ 215 ° C, followed by decomposition at ~ 500 ° C. This initial continuous weight loss appears to be primarily due to the generation of CO 2 from the cycloaddition reaction of terminal sydnones with alkyne moities in the pre-crosslinking material. This result indicates that both oligomers contain free active end groups.

固体状態における、前駆体オリゴマーIVの加熱硬化。高速攪拌混合機を使用して、O-IVの均質スラリーを、NMP中に48%固形分として溶解し調合した。得られた溶液を、滴下注型、スピンコート及びブレードコートの3種の異なる技術を使用し、銅箔上に注いだ。300℃まで0.1℃/分の速度で、次いで300℃で5時間そのフィルムを加熱する傾斜加熱プロトコルを使用した、空気循環炉中で、得られたフィルムの硬化を実施した。当該O-IVは、これらの条件下で成功裏に硬化し、TS-IVを産出した。 Heat curing of precursor oligomer IV in solid state. A homogeneous slurry of O-IV was dissolved in NMP as a 48% solid and prepared using a high speed stirring mixer. The resulting solution was poured onto copper foil using three different techniques: drop casting, spin coating and blade coating. Curing of the resulting film was performed in an air circulation oven using a gradient heating protocol in which the film was heated to 300 ° C. at a rate of 0.1 ° C./min and then at 300 ° C. for 5 hours. The O-IV was successfully cured under these conditions to produce TS-IV.

O-IVのTS-IVへの完全な転換を裏付ける詳細分析を、以下のように実施した。TS-IVのフィルムを、FT-IRを利用して分析した。予想外に、そのFT-IRスペクトルで、1740cm-1でのシドノンのカルボニル伸縮の消費/消失が明らかになり、300℃での完全硬化を示唆していた。さらに、得られたTS-IVのフィルムは、いかなる溶媒にも不溶であることが判り、及び著しい膨潤は、目視では観察できず、それゆえ、高架橋物質が成功裏に生成したことを示していた。特に、前述の硬化は、不活性雰囲気下とともに空気中でも実行された。両条件下で得られたTS-IVの熱的安定性において、差異は観察されなかった。 A detailed analysis supporting the complete conversion of O-IV to TS-IV was performed as follows. Films of TS-IV were analyzed using FT-IR. Unexpectedly, the FT-IR spectrum revealed the consumption / disappearance of the carbonyl expansion and contraction of ydnone at 1740 cm -1 , suggesting complete curing at 300 ° C. In addition, the resulting TS-IV film was found to be insoluble in any solvent, and significant swelling was not visually observable, thus indicating the successful formation of the viaduct material. .. In particular, the above-mentioned curing was carried out in the air as well as in the inert atmosphere. No difference was observed in the thermal stability of TS-IV obtained under both conditions.

TS-IVの熱的評価。TS-IVの熱安定性を、窒素雰囲気下で、TGAを使用して評価し、及びその結果を図35及び表10にまとめた。熱硬化性樹脂TS-IVは、高い芳香族含有量及び固いポリマー骨格により、540℃にせまるTd5%を伴う非常に高い熱安定性を示めす。さらに、DSCにより決定したガラス転移温度は、>300℃であることが判った。このことは、その高架橋の3次元網目構造及びその結果生じる制限された分子鎖の緩和を示している。

Figure 0007029774000021
熱重量分析により得られた分解温度は、熱硬化性ポリマーの熱安定性評価に必須なパラメーターであると思われるが、しかし長期にわたる高温での安定性を意味してはいない。したがって、両熱硬化性ポリマーに対する、経時における熱分解プロセスを特定するために、300℃での短期間の等温熱重量分析を実施した。TS-IVの完全な芳香族網目構造は、等温条件下において、例外的な安定性を示すことが判明した。不活性雰囲気下の300℃で300分後に、熱硬化性樹脂TS-IVの重量減少は、5時間を超えてわずかに0.1wt%(すなわち、時間当たり0.02wt%)であった(図36)。 Thermal evaluation of TS-IV. The thermal stability of TS-IV was evaluated using TGA under a nitrogen atmosphere, and the results are summarized in FIGS. 35 and 10. Thermosetting resin TS-IV exhibits very high thermal stability with T d 5% at 540 ° C due to its high aromatic content and rigid polymer backbone. Furthermore, it was found that the glass transition temperature determined by DSC was> 300 ° C. This shows the three-dimensional network structure of the viaduct and the resulting relaxation of the restricted molecular chains.
Figure 0007029774000021
The decomposition temperature obtained by thermogravimetric analysis appears to be an essential parameter for assessing the thermal stability of thermosetting polymers, but does not imply long-term stability at high temperatures. Therefore, short-term isothermic gravimetric analysis at 300 ° C. was performed to identify the pyrolysis process over time for both thermosetting polymers. The complete aromatic network structure of TS-IV has been found to exhibit exceptional stability under isothermal conditions. After 300 minutes at 300 ° C. under the Inactive atmosphere, the weight loss of the thermosetting resin TS-IV was only 0.1 wt% (ie, 0.02 wt% per hour) over 5 hours (FIG. 36).

TS-IVの機械的及び熱機械的特性。当該硬化した熱硬化性樹脂フィルムに対して、ナノインデンテーション試験を実施した。図18に示すように、これらの機械的測定値は、TS-IVは、室温で、5GPa(表11)を上回るヤング率を有し、その結果、一般の商業的に入手可能な熱硬化性樹脂の剛性を上回る優れた機械的特性を表すことを示した。さらに、当該シドノンに基づく熱硬化性樹脂の硬さは、0.6GPaにせまる(表11)。 Mechanical and thermomechanical properties of TS-IV. A nanoindentation test was carried out on the cured thermosetting resin film. As shown in FIG. 18, these mechanical measurements indicate that TS-IV has a Young's modulus of greater than 5 GPa (Table 11) at room temperature, resulting in a generally commercially available thermosetting property. It has been shown that it exhibits excellent mechanical properties that exceed the rigidity of the resin. Further, the hardness of the thermosetting resin based on the ydnone is as low as 0.6 GPa (Table 11).

最終的に、その接着力を、標準化された手順に従った剪断接着試験を実施して評価した。図21に示すように、熱硬化性樹脂TS-IVは、アルミニウム、多様な及び自動車産業などで一般的な部材に対して、例外的に高い接着性を示すことが判明した。15

Figure 0007029774000022
Finally, the adhesive strength was evaluated by performing a shear adhesion test according to a standardized procedure. As shown in FIG. 21, the thermosetting resin TS-IV has been found to exhibit exceptionally high adhesiveness to aluminum, various and common members in the automobile industry and the like. 15
Figure 0007029774000022

実施例5:熱硬化性樹脂V
熱硬化性樹脂V(TS-V、B分類)は、フェニルビス-シドノン4と、トリス-アルケン14である、1,3,5-トリエチニルベンゼンとのディールス・アルダー反応に基づく。
Example 5: Thermosetting resin V
The thermosetting resin V (TS-V, B classification) is based on the Diels-Alder reaction between phenylbis-sydnone 4 and tris-alkene 14, 1,3,5-triethynylbenzene.

溶液中でのオリゴマー形成。フェニルビス-シドノンと当該トリス-アルケン14との反応は、熱硬化性樹脂Vの完全な芳香族網目構造に対応する前駆体としての役割を果たす、ピラゾールに基づくオリゴマーVを与えた。図37に示すように、表12に網羅するような、異なるモル量の反応混合物を使用し、15-24時間の110℃―150℃に至る温度で、脱気したNMP中で、フェニルビス-シドノン4及び1,3,5-トリスエチニルベンゼン14を共に反応させた。150℃、15時間で、0.13Mになる可溶性オリゴマーを得る一方で、その反応混合物濃度の0.2Mまでの増加で不溶性物質の形成を伴う、完全な重合をもたらした。

Figure 0007029774000023
特定したオリゴマーV(O-V)を特徴づけるために、プロトンNMRを利用した。図33に示すように、当該O-Vは、開始モノマーの減少に伴う新規ピークを保有し、オリゴマー形成を確認できる。δ>8.5ppmにおける全てのピークは、当該ピラゾールプロトンに対応している。さらに、~4.3ppmでの1つ以上ピークは、オリゴマーからの未反応アルキンによると思われ、当該オリゴマーは、さらに反応する傾向を、依然として残していることを示唆している。 Oligomer formation in solution. The reaction of phenylbis-sydnone with the tris-alkene 14 gave the pyrazole-based oligomer V, which serves as a precursor corresponding to the complete aromatic network structure of the thermosetting resin V. As shown in FIG. 37, phenylbis-in degassed NMPs using different molar amounts of reaction mixtures as covered in Table 12 at temperatures ranging from 110 ° C to 150 ° C for 15-24 hours. Sydnone 4 and 1,3,5-trisethynylbenzene 14 were reacted together. At 150 ° C. for 15 hours, a soluble oligomer of 0.13 M was obtained, while increasing the concentration of the reaction mixture to 0.2 M resulted in complete polymerization with the formation of insoluble material.
Figure 0007029774000023
Proton NMR was used to characterize the identified oligomer V (OV). As shown in FIG. 33, the OV has a new peak with a decrease in the starting monomer, and oligomer formation can be confirmed. All peaks at δ> 8.5 ppm correspond to the pyrazole proton. Furthermore, one or more peaks at ~ 4.3 ppm are believed to be due to unreacted alkynes from the oligomer, suggesting that the oligomer still retains a tendency to react further.

GPCデータのように、フェニルビス-シドノン4の消失及びO-Vに対応する新規ピークの出現は、150℃、15時間での完全な反応の方向を示した。その平均分子量(M)を、4kDaの範囲内に見出した(表13)。

Figure 0007029774000024
Like the GPC data, the disappearance of phenylbis-sydnone 4 and the appearance of new peaks corresponding to O-V indicated the direction of the complete reaction at 150 ° C. for 15 hours. The average molecular weight (M n ) was found within the range of 4 kDa (Table 13).
Figure 0007029774000024

固体状態における、前駆体オリゴマーVの加熱硬化。変動する時間に対応した異なる温度範囲で、すなわち、150℃2時間、200℃4時間、250℃1.5時間、及び300℃5時間のステップ硬化で、O-Vの加熱硬化を実施した。以下のように、1750cm-1(図38)における当該シドノンのカルボニル伸縮をトレースすることにより、架橋の進行状態をモニターするためにIR分光分析を利用した。当該加熱硬化性物質のこの伸縮の不在は、完全な架橋を表している。さらに、完全硬化フィルムのTGAデータはまた、300℃、5時間での完全架橋を示している(図39)。 Heat curing of precursor oligomer V in solid state. OV heat curing was performed in different temperature ranges corresponding to varying times, ie, step curing at 150 ° C. for 2 hours, 200 ° C. for 4 hours, 250 ° C. for 1.5 hours, and 300 ° C. for 5 hours. IR spectroscopy was used to monitor the progress of cross-linking by tracing the carbonyl expansion and contraction of the sydnone at 1750 cm -1 (FIG. 38) as follows. The absence of this expansion and contraction of the heat-curable material represents complete cross-linking. In addition, TGA data for fully cured films also show complete cross-linking at 300 ° C. for 5 hours (FIG. 39).

TS-Vの熱的評価。TS-Vの熱安定性を、窒素雰囲気下で、TGAを使用して評価し、及びその結果を表14にまとめた。熱硬化性樹脂TS-Vは、やや少ない芳香族含有量及びその結果としてのやや固さの少ない骨格によると思われるTS-IVよりやや低い、507℃での5%重量減少温度を伴う、熱安定性の幅広い範囲を示した(図39)。さらに、両TS-I及びIVと同じく、TS-Vのガラス転移温度は、高架橋性の3次元網目構造のために、DSCの決定のように>300℃であることが判明し、その結果、TS-Vの高架橋密度の存在の方向が示された。

Figure 0007029774000025
TS-Vの時間に依存する耐熱性を決定するために、TGAを利用した300℃で5時間の、短時間の加熱エージング研究を実施した。図40に示すように、当該熱硬化性樹脂-Vは、300℃では、時間当たり0.1wt%の非常にゆっくりとした分解を伴い、安定であることが判明した。これらの結果は、これら材料が、高温用途に適切であることを示唆している。 Thermal evaluation of TS-V. The thermal stability of TS-V was evaluated using TGA in a nitrogen atmosphere and the results are summarized in Table 14. The thermosetting resin TS-V heats up with a 5% weight loss temperature at 507 ° C., slightly lower than TS-IV, which is believed to be due to the slightly lower aromatic content and the resulting slightly less rigid skeleton. It showed a wide range of stability (Fig. 39). Furthermore, as with both TS-I and IV, the glass transition temperature of TS-V was found to be> 300 ° C., as determined by DSC, due to the highly crosslinkable three-dimensional network structure. The direction of the existence of the viaduct density of TS-V was shown.
Figure 0007029774000025
To determine the time-dependent heat resistance of TS-V, a short heat aging study was performed at 300 ° C. for 5 hours using TGA. As shown in FIG. 40, the thermosetting resin −V was found to be stable at 300 ° C. with a very slow decomposition of 0.1 wt% per hour. These results suggest that these materials are suitable for high temperature applications.

TS-Vの機械的及び熱機械的特性。TS-Vの機械的試験を可能にするために、最初に、TS-Vの自立フィルムの生成条件を最適化した。 Mechanical and thermomechanical properties of TS-V. In order to enable the mechanical test of TS-V, the conditions for producing the self-supporting film of TS-V were first optimized.

機械的検討に対応した自立TS-Vフィルムの生成。3分間で3000rpmの高剪断混合機を使用して、O-V(35 wt%)をNMPに溶解した。得られた均質のスラリーを、ガラス基材(150℃で予備加熱)上に滴下注型した。このフィルムを、同じ温度で1-2時間加熱し、次いでそのフィルムを冷却し、及び予備硬化したフィルム片を、カッターナイフで注意深く剥がした。この予備硬化のフィルムは、柔軟で、もろさが無く、及び本来の均質な表面を有していた。このフィルム片の柔軟性は、TGAに示唆されたように、不完全架橋の特性であることが判った(図41)。 Generation of self-supporting TS-V film for mechanical studies. OV (35 wt%) was dissolved in NMP using a high shear mixer at 3000 rpm for 3 minutes. The obtained homogeneous slurry was dropped and cast onto a glass substrate (preheated at 150 ° C.). The film was heated at the same temperature for 1-2 hours, then the film was cooled, and the pre-cured film pieces were carefully peeled off with a utility knife. This pre-cured film was flexible, non-fragile, and had an inherently homogeneous surface. The flexibility of this film piece was found to be a characteristic of incomplete cross-linking, as suggested by TGA (FIG. 41).

そのフィルムを完全に硬化させるために、その予備硬化したフィルム片を、2枚のガラススライドの間に入れ、及び金属クリップできつく挟んで圧力を加え、次いで5時間で300℃まで加熱した。この予備硬化及び完全硬化フィルムの間に、顕著な差異を観察できた。予備硬化フィルムが、柔軟性である一方で、完全硬化フィルムは、硬くなったことが判った。両フィルムの表面の均質性には、違いが見られなかった。 To fully cure the film, the pre-cured piece of film was placed between two glass slides and tightly sandwiched between metal clips to apply pressure and then heated to 300 ° C. for 5 hours. Significant differences could be observed between this pre-cured and fully cured film. It was found that the pre-cured film was flexible, while the fully cured film was stiff. No difference was found in the surface homogeneity of the two films.

当該硬化した熱硬化性樹脂フィルムに対して、ナノインデンテーション試験を実施した。図18に示すように、これらの機械的測定値は、TS-Vは、室温で、5GPa(表15)を上回るヤング率を有し、その結果一般の商業的に入手可能な熱硬化性樹脂の剛性を上回る優れた機械的特性を表すことを示した。さらに、当該シドノンに基づく熱硬化性樹脂の硬さは、0.6GPaにせまる(表15)。 A nanoindentation test was carried out on the cured thermosetting resin film. As shown in FIG. 18, these mechanical measurements indicate that TS-V has a Young's modulus of greater than 5 GPa (Table 15) at room temperature, resulting in a generally commercially available thermosetting resin. It has been shown that it exhibits excellent mechanical properties that exceed the rigidity of. Further, the hardness of the thermosetting resin based on the ydnone is as low as 0.6 GPa (Table 15).

さらに、各々の自立フィルムに対して、熱機械分析(TMA)を実施した。図42は、温度の関数(TS-Vに対しては350℃まで)としての、熱硬化性樹脂フィルムの寸法変化を示す。TS-Vに対するこの温度範囲における熱膨張率(CTE)は、47.5μm/(m.℃)であり(表16)、それゆえ高温下での優れた寸法安定性を示している。 In addition, thermomechanical analysis (TMA) was performed on each self-supporting film. FIG. 42 shows the dimensional change of the thermosetting resin film as a function of temperature (up to 350 ° C. for TS-V). The thermal expansion rate (CTE) over this temperature range for TS-V is 47.5 μm / (m. ° C.) (Table 16), thus demonstrating excellent dimensional stability at high temperatures.

連結鎖の可動における温度の影響を測定するために、TS-Vの自立フィルムを、動的機械分析(DMA)により試験した。図43は、貯蔵弾性率(E’)、損失弾性率(E’’)及びtanδの温度依存性を示す。TS-Vに対する3.3GPaの室温貯蔵弾性率は、これら材料の例外的な剛性に、再び光を当てる。さらに、TS-Vの完全な芳香族網目構造は、~350℃までは、E’の限界的な変化を示し、その後は着実に減少していく。貯蔵弾性率の行き先不明な急激な減少に加えて、tanδ及びE’’の顕著ではない最大値は、そのTが、500℃を超えて高いことを示唆している。TS-Vはまた、tanδ及びE’’の各々~90℃及び70℃における広い肩ピークとしての、低いサブのガラスβ2転移を明らかにした。これらの低いβ2転移は、おそらく硬化後の不完全な網目構造形成によるものである。さらに、TS-Vにおける、高いサブのガラスβ1転移が、~480℃でのtanδ及びE’’の最大値として、明らかになった。要約すると、これらの結果は、部分的または完全な芳香族分子骨格の高い架橋密度及び固い構造母体が、両熱硬化性樹脂に、どのくらい例外的に優れた熱機械特性をもたらしたかを明確に示した。

Figure 0007029774000026
Figure 0007029774000027
最終的に、その接着力を、標準化された手順に従った剪断接着試験を実施して評価した。図21に示すように、熱硬化性樹脂TS-V、アルミニウム、多様な及び自動車産業などで一般的な部材に対して、例外的に高い接着性を示すことが判明した。15 To measure the effect of temperature on the movement of the chain, TS-V self-supporting films were tested by dynamic mechanical analysis (DMA). FIG. 43 shows the temperature dependence of the storage modulus (E'), the loss modulus (E ″) and tan δ. The room temperature storage modulus of 3.3 GPa relative to TS-V again sheds light on the exceptional stiffness of these materials. Furthermore, the complete aromatic network structure of TS-V shows a marginal change in E'up to ~ 350 ° C., after which it steadily decreases. In addition to the uncertain sharp decrease in storage modulus, the non-significant maximums of tan δ and E'' suggest that their T g is higher than 500 ° C. TS-V also revealed a low sub-glass β2 transition as wide shoulder peaks at tan δ and E'' at ~ 90 ° C and 70 ° C, respectively. These low β2 transitions are probably due to incomplete network structure formation after curing. Furthermore, a high sub-glass β1 transition in TS-V was revealed as the maximum value of tan δ and E'' at ~ 480 ° C. In summary, these results clearly show how exceptionally superior thermosetting properties were provided to both thermosetting resins by the high crosslink density and rigid structural matrix of the partial or complete aromatic molecular skeleton. rice field.
Figure 0007029774000026
Figure 0007029774000027
Finally, the adhesive strength was evaluated by performing a shear adhesion test according to a standardized procedure. As shown in FIG. 21, it has been found that it exhibits exceptionally high adhesiveness to thermosetting resins TS-V, aluminum, various and general members in the automobile industry and the like. 15

実施例6:熱硬化性樹脂VI
当該システムにより柔軟性を導入し及びその脆性を減らすために、TS-IVの生成に使用したフェニルビス-シドノン4を、酸素リンカーを含むより柔軟な、3,3’-(4,4’-ジフェニル)ビスシドニルエーテル8で置き換えた。このビス-シドノン8を、フェニルビス-シドノン4に対応して確立し及びオリゴマーIVの生成に使用した、それと同様の手順を利用して生成した。熱硬化性樹脂VI(TS-VI、B分類)は、フェニルビス-シドノン8と、トリス-アルケン13のディールス・アルダー反応に基づく。
Example 6: Thermosetting resin VI
In order to introduce flexibility and reduce its brittleness by the system, the phenylbis-sydnone 4 used in the production of TS-IV was replaced with a more flexible 3,3'-(4,4'-, containing an oxygen linker. Diphenyl) bissidedyl ether 8 was replaced. This bis-sydnone 8 was generated using a similar procedure established in correspondence with phenylbis-sydnone 4 and used for the production of oligomer IV. The thermosetting resin VI (TS-VI, B classification) is based on the Diels-Alder reaction between phenylbis-sydnone 8 and Tris-alkene 13.

溶液中でのオリゴマー形成。表17に網羅するように、15-24時間の100℃―200℃に至る温度で、脱気したNMP中で、3,3’-(4,4’-ジフェニル)ビスシドニルエーテル8及び1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン13(図44)を共に反応させた。T≧150℃では、反応が見られない一方、0.26Mで、170及び180℃共に15時間で、低分子量の可溶性オリゴマーが得られた。対照的に、0.13Mの高温(200℃)では、DMSO、DMFなどの極性溶媒に難溶性である、高分子量オリゴマーをもたらした。

Figure 0007029774000028
図45に示すように、当該オリゴマーVIは、開始物質3,3’-(4,4’-ジフェニル)ビスシドニルエーテル8及び1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン13の減少に伴う新しいピークを保有しており、オリゴマーVIの成功裏な生成を確認した。δ>8.5ppmにおける全てのピークは、シドノンとアルキンモイエティーの1,3-双極性環化付加反応後に形成されたピラゾール環に対応している。 Oligomer formation in solution. As covered in Table 17, 3,3'-(4,4'-diphenyl) bissidedyl ethers 8 and 1, in degassed NMP at temperatures up to 100 ° C-200 ° C for 15-24 hours. 3,5-Tris (phenylethynyl) benzene 13 (FIG. 44) was reacted together. No reaction was observed at T ≧ 150 ° C., while low molecular weight soluble oligomers were obtained at 0.26 M at 170 and 180 ° C. for 15 hours. In contrast, high temperatures of 0.13M (200 ° C.) resulted in high molecular weight oligomers that were sparingly soluble in polar solvents such as DMSO and DMF.
Figure 0007029774000028
As shown in FIG. 45, the oligomer VI is new with the reduction of the initiators 3,3'-(4,4'-diphenyl) bissidedyl ether 8 and 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene 13. It possesses a peak, confirming the successful formation of oligomer VI. All peaks at δ> 8.5 ppm correspond to the pyrazole ring formed after the 1,3-bipolar cycloaddition reaction of sydnone and alkyne moitty.

GPC検討により、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン13の消失及びオリゴマーVIに対応した新規ピークの出現は、170℃及び180℃で共に15時間での反応の完了を示唆している。その平均分子量(M)を、2.5-3.5kDaの範囲内に見出した(図46、表18)。

Figure 0007029774000029
According to the GPC study, the disappearance of 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene 13 and the appearance of a new peak corresponding to the oligomer VI suggest that the reaction is completed in 15 hours at both 170 ° C and 180 ° C. .. The average molecular weight ( Mn ) was found in the range of 2.5-3.5 kDa (FIG. 46, Table 18).
Figure 0007029774000029

固体状態における、前駆体オリゴマーVIの加熱硬化。BステージのオリゴマーVIを、NMP中に溶解し、次いで凍結ポンプ融解サイクルを使用して、そのオリゴマー溶液を脱気した。得られた溶液を、厳しい不活性条件下で、ガラススライド/TGAるつぼ容器に、滴下注型し、次いで、その滴下注型フィルムを、150℃で1時間及び300℃で5時間過熱した。得られたフィルムは、いかなる溶媒にも不溶であることが判り、オリゴマーの架橋を示していた。 Heat curing of precursor oligomer VI in solid state. The B-stage oligomer VI was lysed in NMP and then the oligomer solution was degassed using a freeze pump thawing cycle. The obtained solution was dripped into a glass slide / TGA crucible container under severe inert conditions, and then the drip cast film was heated at 150 ° C. for 1 hour and at 300 ° C. for 5 hours. The resulting film was found to be insoluble in any solvent, indicating cross-linking of oligomers.

TS-VIの熱的評価。架橋したポリマーのTGAで、その開始オリゴマーと比較して、熱安定性に著しい改善を示すことが判った(図47)。熱硬化性樹脂TS-VIは、515℃における5%重量減少温度を伴う、熱安定性の幅広い範囲を示した。 Thermal evaluation of TS-VI. It was found that the crosslinked polymer TGA showed a significant improvement in thermal stability compared to its initiating oligomer (FIG. 47). The thermosetting resin TS-VI showed a wide range of thermal stability with a 5% weight loss temperature at 515 ° C.

実施例7:熱硬化性樹脂VIIの合成
熱硬化性樹脂VII(TS-VII、B分類)は、フェニルビス-シドノン8と、2官能アルケン14としての1,3,5-トリエチニルベンゼンに基づく。
Example 7: Synthesis of Thermosetting Resin VII The thermosetting resin VII (TS-VII, B classification) is based on phenylbis-sydnone 8 and 1,3,5-triethynylbenzene as a bifunctional alkene 14. ..

溶液中でのオリゴマー形成。表19に網羅するように、異なるモル量の反応混合物を使用して、150℃の不活性条件下のNMP中で、3,3’-(4,4’-ジフェニル)ビスシドニルエーテル8及び1,3,5-トリエチニルベンゼン14(図48)を共に反応させた。0.33Mの反応混合物において、150℃、12時間で、完全な重合を観察した。このような条件下での完全架橋は、使用した反応混合物の高い濃度によると考えられた。対照的に、0.11Mまでの反応モル量では、可溶性の低分子量オリゴマーの生成をもたらし、DMSO、DMFなどの極性溶媒に可溶であった。

Figure 0007029774000030
当該オリゴマーVIIを、H-NMRを使用して特徴づけた。図49に示すように、新ピークの出現に伴うモノマーピークの減少は、オリゴマーの形成を裏付ける。δ>8.5ppmにおけるプロトンは、シドノンとアルキン間の環化付加反応後に形成されたピラゾールプロトンの方向を示している。 Oligomer formation in solution. As covered in Table 19, 3,3'-(4,4'-diphenyl) bissidedyl ethers 8 and 1 in NMP under inert conditions at 150 ° C. using different molar amounts of reaction mixtures. , 3,5-Triethynylbenzene 14 (Fig. 48) were reacted together. Complete polymerization was observed at 150 ° C. for 12 hours in the 0.33 M reaction mixture. Complete cross-linking under these conditions was believed to be due to the high concentration of the reaction mixture used. In contrast, reaction molars up to 0.11 M resulted in the formation of soluble low molecular weight oligomers and were soluble in polar solvents such as DMSO and DMF.
Figure 0007029774000030
The oligomer VII was characterized using 1 1 H-NMR. As shown in FIG. 49, the decrease in the monomer peak with the appearance of the new peak supports the formation of the oligomer. The protons at δ> 8.5 ppm indicate the direction of the pyrazole protons formed after the cycloaddition reaction between the sydonone and the alkyne.

固体状態における、前駆体オリゴマーVIIの加熱硬化。当該オリゴマーVIIをNMP中に溶解し、次いでその得られた溶液を、不活性条件下で、ガラススライド/TGAるつぼ容器に滴下注型した。その滴下注型フィルムを、150℃で1時間及び300℃、5時間で硬化させた。 Heat curing of precursor oligomer VII in solid state. The oligomer VII was dissolved in NMP and the resulting solution was then added dropwise to a glass slide / TGA crucible vessel under inert conditions. The drop casting film was cured at 150 ° C. for 1 hour and at 300 ° C. for 5 hours.

TS-VIIの熱的評価。架橋したポリマーTS-VIIのTGAで、その開始オリゴマーと比較して、熱安定性に著しい改善を示すことが判った(図50)。その分解温度は、400℃と計測された。 Thermal evaluation of TS-VII. It was found that the TGA of the crosslinked polymer TS-VII showed a significant improvement in thermal stability as compared to its initiating oligomer (FIG. 50). The decomposition temperature was measured as 400 ° C.

実施例8:モデル化合物の合成
共役の異なるレベルに加えて、熱的特性もまた、その網目の3次元構造に依存する。この因子は、各々の繰り返し単位の幾何学的配置により、決定的に定まるので、本発明の具体例として、当該熱硬化性樹脂の3官能性架橋点に対応したモデル化合物として、小分子のM-I及びM-IIを合成した。
Example 8: Synthesis of Model Compounds In addition to different levels of conjugation, the thermal properties also depend on the three-dimensional structure of the network. Since this factor is decisively determined by the geometrical arrangement of each repeating unit, as a specific example of the present invention, as a model compound corresponding to the trifunctional cross-linking point of the thermosetting resin, a small molecule M -I and M-II were synthesized.

M-Iの合成。
トルエン中(20ml)のN-フェニルシドノン4(200mg、1mmol)及びN-フェニルマレイミド5(430mg、2mmol)の混合物を、95℃で6時間還流した。還流中に、その固体物質を、反応混合物から凝結させた。その反応混合物を冷却し及びろ過し、無色固体の当該物質を得た(500mg、88%)。H-NMR(600MHz、DMSO-d):δ7.37-7.28(m,8H),7.13(t,J=7.5Hz,2H),6.86-6.79(m,2H),6.67(m,3H),5.61(s,1H),4.54(d,J=6.8Hz,2H),3.61(d,J=6.8Hz,2H)、13C-NMR(126MHz,DMSO-d):δ174.3,172.9,144.3,131.7,129.3,128.6,128.4,126.5,121.1,68.2,62.9,49.3、C2720[M+Na]に対するMS(ESI):計算487.15,検出487.18。図58を参照。
Synthesis of MI.
A mixture of N-phenylsidenone 4 (200 mg, 1 mmol) and N-phenylmaleimide 5 (430 mg, 2 mmol) in toluene (20 ml) was refluxed at 95 ° C. for 6 hours. During reflux, the solid material was condensed from the reaction mixture. The reaction mixture was cooled and filtered to give the substance as a colorless solid (500 mg, 88%). 1 1 H-NMR (600 MHz, DMSO-d 6 ): δ7.37-7.28 (m, 8H), 7.13 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 6.86-6.79 (m) , 2H), 6.67 (m, 3H), 5.61 (s, 1H), 4.54 (d, J = 6.8Hz, 2H), 3.61 (d, J = 6.8Hz, 2H) ), 13 C-NMR (126MHz, DMSO-d 6 ): δ174.3, 172.9, 144.3, 131.7, 129.3, 128.6, 128.4, 126.5, 121.1 , 68.2, 62.9, 49.3, MS (ESI) for C 27 H 20 N 4 O 4 [M + Na + ]: calculation 487.15, detection 487.18. See FIG. 58.

M-IIの合成。
無水NMP中(0.5ml)のN-フェニルシドノン4(81mg、0.5mmol)及びフェニルアセチレン6(0.11ml、1mmol)の混合物を、170℃で15時間攪拌した。その後、その反応混合物を室温まで冷却し、及び溶離液としてヘキサン:酢酸エチル(9:1、v/v)を使用したカラムクロマトグラフィーにより精製し、淡色粉体としての純化合物を得た(40mg、36%収率)。H-NMR(500MHz,DMSO-d6):δ7.05(1H,d,J=7.1Hz),7.31-7.38(2H,m),7.46(2H,m),7.53(2H,m),7.91-7.94(4H,m)、13C-NMR(125MHz,DMSO-d):δ105.8,118.7,125.9,126.6,128.5,129.2,129.8,130.0,133.2,140.1,152.3、IR,MS。図59を参照。
Synthesis of M-II.
A mixture of N-phenylsidedone 4 (81 mg, 0.5 mmol) and phenylacetylene 6 (0.11 ml, 1 mmol) in anhydrous NMP (0.5 ml) was stirred at 170 ° C. for 15 hours. The reaction mixture was then cooled to room temperature and purified by column chromatography using hexane: ethyl acetate (9: 1, v / v) as the eluent to give a pure compound as a pale powder (40 mg). , 36% yield). 1 1 H-NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ7.05 (1H, d, J = 7.1 Hz), 7.31-7.38 (2H, m), 7.46 (2H, m), 7 .53 (2H, m), 7.91-7.94 (4H, m), 13 C-NMR (125MHz, DMSO-d 6 ): δ105.8, 118.7, 125.9, 126.6 128.5, 129.2, 129.8, 130.0, 133.2, 140.1, 152.3, IR, MS. See FIG. 59.

参照
注記:この出願は、かっこ、例えば[x]、に囲まれた参照数字により、本明細書を通して示される多数の異なる公開物を参照する。これらの参照番号に従って整理される、これらの異なる公開物のリストは、以下に見出せる。本明細書に記載される全ての公開物を、その公開物が引用する内容と関連する、事例的な方法及び/または物質を開示し及び記述するために、提供する。
[1] Earl, J. C.; Mackney, A. W., Journal of the Chemical Society (Resumed), 1935, 899-900.
[2] Stewart, F. H. C., Chemical Reviews, 1964, 64, 129-147.
[3] McCaustland, D. J.; Burton, W. H.; Cheng, C. C., Journal of Heterocyclic Chemistry, 1971, 8, 89-97.
[4] Kier, L. B.; Roche, E. B., J. Pharm. Sci., 1967, 56, 149-168.
[5] Ackermann, E., Pharmazie, 1967, 22, 537-542.
[6] Sun, K. K., Tetrahedron Letters, 1986, 27, 317-320.
[7] Huisgen, R.; Grashey, R.; Gotthardt, H.; Schmidt, R., Angewandte Chemie International Edition in English, 1962, 1, 48-49.
[8] Sun, K. K., Macromolecules, 1987, 20, 726-729.
[9] Stille, J. K.; Bedford, M. A., Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters, 1966, 4, 329-331.
[10] Stille, J. K.; Bedford, M. A., Journal of Polymer Science Part A-1: Polymer Chemistry, 1968, 6, 2331-2342.
[11] Intemann, J. J.; Huang, W.; Jin, Z.; Shi, Z.; Yang, X.; Yang, J.; Luo, J.; Jen, A. K. Y., ACS Macro Letters, 2013, 2, 256-259.
[12] Songkram, C.; Takaishi, K.; Yamaguchi, K.; Kagechika, H.; Endo, Y., Tetrahedron Letters, 2001, 42, 6365-6368.
[13] Oliver, W. C.; Pharr, G. M., Journal of Materials Research, 1992, 7, 1564-1583.
[14] Martin, S. J.; Godschalx, J. P.; Mills, M. E.; Shaffer, E. O.; Townsend, P. H., Advanced Materials, 2000, 12, 1769-1778.
[15] Petrie, E. M. Handbook of Adhesives and Sealants; McGraw Hill: New York, 2007.
[16] D. L. Browne; J. P. A. Harrity Tetrahedron 2010, 66, 553-568.
[17] K. K. Sun US Patent # 4,607,093, 1986
[18] J. K. Stille Makromol. Chem. 1972, 154, 49
[19] D. S. Breslow, Hercules Inc. US Patent # 3,448,063, 1969;
[20] D. L. Browne J. P. A. Harrity Tetrahedron 2010, 66, 553
Reference Note: This application refers to a number of different publications indicated throughout the specification by reference numerals enclosed in parentheses, eg [x]. A list of these different publications, organized according to these reference numbers, can be found below. All publications described herein are provided to disclose and describe an exemplary method and / or substance associated with the content cited by that publication.
[1] Earl, JC; Mackney, AW, Journal of the Chemical Society (Resumed), 1935, 899-900.
[2] Stewart, FHC, Chemical Reviews, 1964, 64, 129-147.
[3] McCaustland, DJ; Burton, WH; Cheng, CC, Journal of Heterocyclic Chemistry, 1971, 8, 89-97.
[4] Kier, LB; Roche, EB, J. Pharm. Sci., 1967, 56, 149-168.
[5] Ackermann, E., Pharmazie, 1967, 22, 537-542.
[6] Sun, KK, Tetrahedron Letters, 1986, 27, 317-320.
[7] Huisgen, R .; Grashey, R .; Gotthardt, H .; Schmidt, R., Angewandte Chemie International Edition in English, 1962, 1, 48-49.
[8] Sun, KK, Macromolecules, 1987, 20, 726-729.
[9] Stille, JK; Bedford, MA, Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters, 1966, 4, 329-331.
[10] Stille, JK; Bedford, MA, Journal of Polymer Science Part A-1: Polymer Chemistry, 1968, 6, 2331-2342.
[11] Intemann, JJ; Huang, W .; Jin, Z .; Shi, Z .; Yang, X .; Yang, J .; Luo, J .; Jen, AKY, ACS Macro Letters, 2013, 2, 256 -259.
[12] Songkram, C .; Takaishi, K .; Yamaguchi, K .; Kagechika, H .; Endo, Y., Tetrahedron Letters, 2001, 42, 6365-6368.
[13] Oliver, WC; Pharr, GM, Journal of Materials Research, 1992, 7, 1564-1583.
[14] Martin, SJ; Godschalx, JP; Mills, ME; Shaffer, EO; Townsend, PH, Advanced Materials, 2000, 12, 1769-1778.
[15] Petrie, EM Handbook of Adhesives and Sealants; McGraw Hill: New York, 2007.
[16] DL Browne; JPA Harrity Tetrahedron 2010, 66, 553-568.
[17] KK Sun US Patent # 4,607,093, 1986
[18] JK Stille Makromol. Chem. 1972, 154, 49
[19] DS Breslow, Hercules Inc. US Patent # 3,448,063, 1969;
[20] DL Browne JPA Harrity Tetrahedron 2010, 66, 553

結び
これにより、本発明の好ましい実施形態の記述を完了する。前述の本発明の1つ以上の実施形態の記述は、事例及説明の目的で提供した。本発明を網羅し、開示された詳細形態に限定することを意図してはいない。前述の教示の観点から、多くの修正及び変更が可能である。
Conclusion This completes the description of the preferred embodiment of the present invention. Descriptions of one or more embodiments of the invention described above are provided for purposes of case and explanation. The present invention is exhaustive and is not intended to be limited to the disclosed details. Many modifications and changes are possible in view of the above teachings.

Claims (34)

熱硬化性樹脂組成物で作製されたフィルム、コーティングまたは接着剤の生成法であって、シドノン及びアルケンまたはアルキンの少なくとも1つのモノマー混合物の提供、前記混合物の熱的活性化によるオリゴマー形成、及びそのオリゴマーを硬化し、そのため架橋したポリマーを含有する熱硬化性樹脂の形成を含む、方法。 A method for producing a film, coating or adhesive made of a thermosetting resin composition, wherein a mixture of at least one monomer of sidonone and alkene or alkyne is provided, oligomer formation by thermal activation of the mixture, and the like. A method comprising curing an oligomer and thus forming a thermosetting resin containing a crosslinked polymer. 前記モノマー混合物が、シドノンおよびアルキンを含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the monomer mixture comprises ydnones and alkynes. 前記シドノンが、フェニルビス-シドノンである、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the sydnone is phenylbis-sydnone. 前記フェニルビス-シドノンが、還流エタノール中で、1,4-ジアミノベンゼンを臭化酢酸エチルで置換し、塩を得て、その塩を、0℃の亜硝酸ナトリウムの水溶液でニトロシル化し、及びそのニトロシル化した塩を、CHCl中にて、無水トリフロロ酢酸で環化することにより合成される、請求項3に記載の方法。 The phenylbis-sidoneone replaces 1,4-diaminobenzene with ethyl bromide acetate in refluxed ethanol to give a salt, the salt is nitrosylated with an aqueous solution of sodium nitrite at 0 ° C., and the salt thereof. The method according to claim 3, wherein the nitrosylated salt is synthesized by cyclizing it in CH 2 Cl 2 with anhydrous trifluoroacetic acid. 前記アルケンが、2官能アルケンであり及び前記アルキンが、トリス-アルキンである、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alkene is a bifunctional alkene and the alkyne is a tris-alkyne. 前記アルケンが、1,1’-(メチレンジ-4,1-フェニレン)ビスマレイミドである、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the alkene is 1,1'-(methylenedi-4,1-phenylene) bismaleimide. 前記アルキンが、1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼンである、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the alkyne is 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene. 前記オリゴマーが、前記アルケンまたはアルキンと前記シドノンとの1,3-双極性環化付加反応により形成される、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the oligomer is formed by a 1,3-bipolar cycloaddition reaction of the alkene or alkyne with the sydnone. 前記オリゴマーが、100℃以下の温度で形成される、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the oligomer is formed at a temperature of 100 ° C. or lower. 前記オリゴマーが、少なくとも以下の1つを含み、ここで、x、y、及びzが整数である、請求項1に記載の方法。
Figure 0007029774000031
Figure 0007029774000032
Figure 0007029774000033
The method of claim 1, wherein the oligomer comprises at least one of the following, wherein x, y, and z are integers.
Figure 0007029774000031
Figure 0007029774000032
Figure 0007029774000033
前記オリゴマーが、300℃以下の温度で硬化する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the oligomer is cured at a temperature of 300 ° C. or lower. 前記オリゴマーが部分的に架橋し及び前記熱硬化性樹脂が完全に架橋する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the oligomer is partially crosslinked and the thermosetting resin is completely crosslinked. 前記熱硬化性樹脂組成物が、300℃を超えるガラス転移温度(T)及び/または400℃以上の耐熱性を有する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the thermosetting resin composition has a glass transition temperature (T g ) exceeding 300 ° C. and / or heat resistance of 400 ° C. or higher. 前記熱硬化性樹脂組成物が、以下の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
Figure 0007029774000034
Figure 0007029774000035
The method according to claim 1, wherein the thermosetting resin composition comprises at least one of the following.
Figure 0007029774000034
Figure 0007029774000035
シドノン及びアルケンまたはアルキンの1つを含むモノマー混合物を与え、そのモノマー混合物を熱的に活性化したオリゴマーを形成し、ここで、前記オリゴマーが、前記アルケンまたはアルキンと前記シドノンとの1,3-双極性環化付加反応により形成され、及び、前記オリゴマーを硬化させ、そのため、架橋したポリマーを含む熱硬化性樹脂組成物を形成することを含む、熱硬化性樹脂組成物で作製されたフィルム、コーティングまたは接着剤の生成法。 A monomer mixture containing one of the alkene and alkene or alkyne is given to form an oligomer in which the monomer mixture is thermally activated, wherein the oligomer comprises 1,3- of the alkene or alkyne and the sidonone. A film made of a thermosetting resin composition, which is formed by a bipolar cyclization addition reaction and comprises curing the oligomer and thus forming a thermosetting resin composition comprising a crosslinked polymer. How to make a coating or adhesive. 前記モノマー混合物が、シドノンおよびアルキンを含む、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, wherein the monomer mixture comprises ydnones and alkynes. 前記シドノンが、モノ-シドノン、ビス-シドノン、及びトリス-シドノンから成る群から選ばれる、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, wherein the sydnone is selected from the group consisting of mono-sydnones, bis-sydnones, and tris-sydnones. 前記アルケンまたはアルキンが、ビス-マレイミド、トリス-マレイミド、ビス-アルキン、及びトリス-アルキンから成る群から選ばれる、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, wherein the alkene or alkyne is selected from the group consisting of bis-maleimide, tris-maleimide, bis-alkyne, and tris-alkyne. 前記オリゴマーが、90℃未満の温度で形成される、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, wherein the oligomer is formed at a temperature below 90 ° C. 前記オリゴマーが部分架橋し及び前記熱硬化性樹脂が完全架橋している、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, wherein the oligomer is partially crosslinked and the thermosetting resin is completely crosslinked. 前記オリゴマーが、硬化に先立ち、部材にコートされる、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, wherein the oligomer is coated on a member prior to curing. 前記部材が、アルミニウムまたは銅部材である、請求項21に記載の方法。 21. The method of claim 21, wherein the member is an aluminum or copper member. 前記熱硬化性樹脂組成物の熱伝導性を高めるために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, further comprising the addition of one or more components selected to enhance the thermal conductivity of the thermosetting resin composition. 構成要素が、前記熱硬化性樹脂組成物の物理的強靭性を高めるために添加される、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, wherein the components are added to enhance the physical toughness of the thermosetting resin composition. 前記熱硬化性樹脂組成物の接着性を高めるために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, further comprising the addition of one or more components selected to enhance the adhesiveness of the thermosetting resin composition. 前記熱硬化性樹脂組成物の浸透性網目構造を形成するために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, further comprising the addition of one or more components selected to form the permeable network structure of the thermosetting resin composition. 前記熱硬化性樹脂組成物の相分離無機添加物に作用するために選ばれた、1つ以上の構成要素の追加をさらに含む、請求項15に記載の方法。 15. The method of claim 15, further comprising the addition of one or more components selected to act on the phase-separated inorganic additives of the thermosetting resin composition. 請求項1~8、10、12~18および20~27のいずれか1項に記載の方法により生成される物質の組成物であって、ここで、前記物質の組成物は、フィルム、コーティングまたは接着剤である、物質の組成物。 A composition of a substance produced by the method according to any one of claims 1 to 8, 10, 12 to 18 and 20 to 27, wherein the composition of the substance is a film, coating or. A composition of substances that is an adhesive. シドノンモノマーまたはオリゴマーと、第二の商業用熱硬化性樹脂の共レジンとの混合により生成される物質の組成物であって、そのため添加される第二の商業用熱硬化性樹脂に対して、前記シドノンが主要レジンであり、ここで、前記物質の組成物は、フィルム、コーティングまたは接着剤であり、ここで、前記シドノンモノマーが、アルケンまたはアルキンの少なくとも1つと混合され、またはここで、前記シドノンオリゴマーが、シドノンとアルケンまたはアルキンの少なくとも1つとを含むモノマー混合物の熱的活性化により形成される、物質の組成物。 A composition of a substance produced by mixing a sidonone monomer or oligomer with a co-resin of a second commercial thermosetting resin, for a second commercial thermosetting resin added therein. Where the Sidnon is the primary resin, where the composition of the substance is a film, coating or adhesive, where the Sidnon monomer is mixed with or at least one of Alken or Alkin. The composition of the substance , wherein the sidonone oligomer is formed by thermal activation of a monomer mixture containing sidonone and at least one of an alken or an alkin . 請求項29に記載の組成物であって、ここで、前記シドノンモノマーがアルキンと混合されるか、またはここで、シドノンおよびアルキンを含むモノマー混合物の熱的活性化により前記シドノンオリゴマーが形成される、組成物。 29. The composition of claim 29, wherein the sydnone monomer is mixed with an alkyne, or where the sydnone oligomer is formed by thermal activation of a monomer mixture containing a sydnone and an alkyne. The composition to be. 商業用熱硬化性樹脂の熱機械特性を向上または低下させるために、商業用熱硬化性樹脂とシドノンオリゴマーまたはモノマーとの混合により生成される物質の組成物であって、ここで、前記物質の組成物は、フィルム、コーティングまたは接着剤であり、ここで、前記シドノンオリゴマーが、シドノンとアルケンまたはアルキンの少なくとも1つとを含むモノマー混合物の熱的活性化により形成され、またはここで、前記シドノンモノマーが、アルケンまたはアルキンの少なくとも1つと混合される、物質の組成物。 A composition of a substance produced by mixing a commercial thermosetting resin with a sidonone oligomer or monomer in order to improve or reduce the thermomechanical properties of the commercial thermosetting resin, wherein the substance. The composition of is a film, coating or adhesive , wherein the sidonone oligomer is formed by thermal activation of a monomer mixture comprising sidonone and at least one of alkene or alkyne, or where. A composition of a substance in which the sidonon monomer is mixed with at least one of alken or alkin . 請求項31に記載の組成物であって、ここで、シドノンおよびアルキンを含むモノマー混合物の熱的活性化により前記シドノンオリゴマーが形成されるか、またはここで、前記シドノンモノマーがアルキンと混合される、組成物。 31. The composition of claim 31, wherein the sydnone oligomer is formed by thermal activation of a monomer mixture containing a sydnone and an alkyne, or where the sydnone monomer is mixed with an alkyne. The composition to be. 前記熱機械特性が、Tg、Tm、及びTdから選ばれる、請求項31または32に記載の組成物。 The composition according to claim 31 or 32, wherein the thermomechanical properties are selected from Tg, Tm, and Td. 前記商業用熱硬化性樹脂が、Tactix(商標)、Primaset(商標)、 Locktite(商標) 、及び/またはPETI-330(商標)組成物である、請求項31または32に記載の組成物。 The composition according to claim 31 or 32, wherein the commercial thermosetting resin is a Tactix ™, Primacet ™, Locktite ™, and / or PETI-330 ™ composition.
JP2016141485A 2015-07-20 2016-07-19 Sydnone as a component corresponding to thermosetting resin with excellent heat resistance Active JP7029774B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562194642P 2015-07-20 2015-07-20
US62/194,642 2015-07-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017025310A JP2017025310A (en) 2017-02-02
JP7029774B2 true JP7029774B2 (en) 2022-03-04

Family

ID=57946370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016141485A Active JP7029774B2 (en) 2015-07-20 2016-07-19 Sydnone as a component corresponding to thermosetting resin with excellent heat resistance

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7029774B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106928116B (en) * 2017-02-22 2019-12-17 濮阳市高新技术创业服务中心 Preparation method of 2, 2' -bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl ] propane
CN110045013B (en) 2018-01-15 2022-08-26 罗门哈斯电子材料有限责任公司 Acoustic wave sensor and method of sensing gas phase analytes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110196056A1 (en) 2008-05-08 2011-08-11 Gordon Blackwell Radical polymerization inhibitors for light-curable dental materials
JP2013518169A (en) 2010-01-29 2013-05-20 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Composition having phosphorus-containing compound
JP2014503029A (en) 2011-01-21 2014-02-06 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー High performance thermosetting resins useful for electrical laminates, high density interconnects and interconnect substrate applications
CN104371124A (en) 2014-11-12 2015-02-25 华东师范大学 Crosslinked polymer film based on sydnone click chemistry and preparation method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3519611A (en) * 1967-03-02 1970-07-07 Gen Electric Aromatic polymers containing pyrazole units and process therefor
JPS5110622B2 (en) * 1972-04-01 1976-04-05
US4607093A (en) * 1985-04-08 1986-08-19 The Dow Chemical Company Sydnone based polyimide
JPH05170952A (en) * 1991-12-25 1993-07-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd Prepreg for carbon fiber-reinforced multifunctional maleimide-based resin composite material
JPH05243026A (en) * 1992-02-27 1993-09-21 Toshiba Corp Synthetic organic high-molecular magnet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110196056A1 (en) 2008-05-08 2011-08-11 Gordon Blackwell Radical polymerization inhibitors for light-curable dental materials
JP2013518169A (en) 2010-01-29 2013-05-20 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Composition having phosphorus-containing compound
JP2014503029A (en) 2011-01-21 2014-02-06 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー High performance thermosetting resins useful for electrical laminates, high density interconnects and interconnect substrate applications
CN104371124A (en) 2014-11-12 2015-02-25 华东师范大学 Crosslinked polymer film based on sydnone click chemistry and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017025310A (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Keller et al. High temperature resorcinol-based phthalonitrile polymer
El-Mahdy et al. Direct synthesis of poly (benzoxazine imide) from an ortho-benzoxazine: Its thermal conversion to highly cross-linked polybenzoxazole and blending with poly (4-vinylphenol)
Yang et al. Highly optically transparent/low color polyimide films prepared from hydroquinone-or resorcinol-based bis (ether anhydride) and trifluoromethyl-containing bis (ether amine) s
Mi et al. Transparent and soluble polyimide films from 1, 4: 3, 6-dianhydro-D-mannitol based dianhydride and diamines containing aromatic and semiaromatic units: Preparation, characterization, thermal and mechanical properties
US7582722B1 (en) Phenylethynylbenzophenone-endcapped hyperbranched poly(arylene-ether-ketone-imides)
Sivasankarapillai et al. Lignin valorization by forming toughened lignin-co-polymers: Development of hyperbranched prepolymers for cross-linking
Meng et al. Thermosetting polyimides and composites based on highly soluble phenylethynyl-terminated isoimide oligomers
JP4787552B2 (en) Soluble end-modified imide oligomer and varnish and cured product thereof
EP3575343A1 (en) Polyimide-based copolymer and polyimide-based film including same
Mushtaq et al. Synthesis and crosslinking study of isomeric poly (thioether ether imide) s containing pendant nitrile and terminal phthalonitrile groups
JP4263182B2 (en) Soluble end-modified imide oligomer and varnish and cured product thereof
Zhang et al. High performance crosslinked polyimide based on main-chain type polybenzoxazine
JP7029774B2 (en) Sydnone as a component corresponding to thermosetting resin with excellent heat resistance
Yu et al. Soluble and curable poly (phthalazinone ether amide) s with terminal cyano groups and their crosslinking to heat resistant resin
KR102060190B1 (en) Polyimide-based random copolymers and polyimide-based film comprising the same
US8101670B2 (en) Polymers with benzoxazine groups in their main chains
Huang et al. Self-crosslinkable polymers from furan-functionalized Meldrum's acid and maleimides as effective precursors of free-standing and flexible crosslinked polymer films showing low dielectric constants
EP0169205A1 (en) Method of preparing copolymers utilizing isoimides.
Liu et al. Synthesis of a novel series of propargyloxyphenyl maleimides and their characterization as thermal‐resistance resins
Ghaemy et al. Organosoluble and thermally stable polyimides derived from a new diamine containing bulky-flexible triaryl pyridine pendent group
Rao et al. Design and synthesis of a tribranched phenylethynyl‐terminated aryl ether compound and its use as a reactive diluent for PETI‐5
Shibatsuka et al. Improvement of thermal properties of polybenzoxazines synthesized from an oligonuclear phenolic compound without sacrificing toughness by introducing crosslinkable groups separated by rigid biphenyl linkers
Sava et al. Synthesis and characterization of some bismaleimides containing ether groups in the backbone
Chen et al. Synthesis and properties of novel meltable fluorinated aromatic oligoimides endcapped with 4-phenylethynylphthalic anhydride
Mallakpour et al. Microwave‐enhanced rapid synthesis of organosoluble polyamides based on 5‐(3‐acetoxynaphthoylamino)‐isophthalic acid

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190716

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200818

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20201112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210419

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210901

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220119

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7029774

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150