JP7072789B2 - フルオレン誘導体、及びその製造方法、樹脂組成物、並びに物品 - Google Patents

フルオレン誘導体、及びその製造方法、樹脂組成物、並びに物品 Download PDF

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Description

本発明は、フルオレン誘導体、及びその製造方法、樹脂組成物、並びに物品に関する。
従来、接着材料として、ビニルモノマー(例えば、アクリル材料等)、熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等)などが使用されている。
しかしながら、これらのビニルモノマー、熱硬化性樹脂は、重合の際に体積収縮が生じる。そのため、硬化物においては、内部応力が残存して、クラックが発生し、さらに、接着力が低下するという問題がある。
この問題を解決するために、接着材料として、環状モノマーを用いることが検討されている。環状モノマーは、同等の分子量のビニルモノマーと比較し、重合収縮性が低いことが知られている。このような環状モノマーとしては、例えば、5員環または6員環カーボネート、ビニルシクロプロパン、ビニルオキシラン、4-メチレン-1,3-ジオキソラン、環状ケテンアセタール、ベンゾシクロブテン、スピロオルトカーボネート、スピロオルトエステル、ビニルシクロプロパン環状アセタール、環状アリルスルフィド、環状ビニルスルホンなどが知られている。
例えば、特定の化学式で示されるノルボルナン環状カーボナート化合物とエポキシ樹脂とアミン系アニオン開環重合開始剤を成分として用いる環状カーボナート樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
他方、接着材料には、耐熱性が要求される場合がある。例えば、半導体や多層プリント基板などの電子部品用途に使用される接着材料には、耐熱性が要求される。
特開平10-182812号公報
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、耐熱性と、低硬化収縮性とを兼ね備えるフルオレン誘導体、及びその製造方法、並びに前記フルオレン誘導体を用いた樹脂組成物、及び物品を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 下記一般式(1)で表されることを特徴とするフルオレン誘導体である。
Figure 0007072789000001
ただし、前記一般式(1)中、Xは、カーボネート結合〔-O-C(=O)-O-〕を有する環状カーボネート基を表し、Xは、カーボネート結合〔-O-C(=O)-O-〕を有する環状カーボネート基を表し、Yは、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有する2価基を表す。
<2> 前記Yで表される2価基が、下記一般式(Y1)で表される2価基である前記<1>に記載のフルオレン誘導体である。
Figure 0007072789000002
ただし、前記一般式(Y1)中、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、Rは、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、Rは、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、Rは、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表す。
<3> 前記Xで表される基が、下記一般式(X1)で表される基であり、
前記Xで表される基が、下記一般式(X2)で表される基である、
前記<1>から<2>のいずれかに記載のフルオレン誘導体である。
Figure 0007072789000003
ただし、前記一般式(X1)中、R11は、アルキル基を表し、R13は、アルキレン基を表し、pは、0又は1を表す。前記一般式(X2)中、R12は、アルキル基を表し、R14は、アルキレン基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
<4> 下記一般式(Z31)で表される前記<1>から<3>のいずれかに記載のフルオレン誘導体である。
Figure 0007072789000004
ただし、前記一般式(Z31)中、R21は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、Rは、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、Rは、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、Rは、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、pは、0又は1の整数を表す。
<5> 下記一般式(Z32)で表される前記<1>から<4>のいずれかに記載のフルオレン誘導体である。
Figure 0007072789000005
ただし、前記一般式(Z32)中、R21は、アルキル基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
<6> 下記一般式(X3)で表される化合物と、下記一般式(Y2)で表される化合物とを反応させ、下記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体を得る第1工程と、
前記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体を、下記一般式(Z2)で表されるフルオレン誘導体に転化する第2工程と、
前記一般式(Z2)で表されるフルオレン誘導体を、下記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体に転化し、前記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体を得る第3工程と、
を含むことを特徴とするフルオレン誘導体の製造方法である。
Figure 0007072789000006
Figure 0007072789000007
Figure 0007072789000008
Figure 0007072789000009
Figure 0007072789000010
ただし、前記一般式(X3)、前記一般式(Y2)、前記一般式(Z1)、前記一般式(Z2)、及び前記一般式(Z3)中、R21は、アルキル基を表し、R22は、アルキル基を表し、R23は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、R25は、置換スルホニル基を表し、Yは、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有する2価基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
<7> 前記一般式(Y2)で表される化合物が、下記一般式(Y21)で表される化合物であり、
前記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体が、前記一般式(Z11)で表されるフルオレン誘導体であり、
前記一般式(Z2)で表されるフルオレン誘導体が、前記一般式(Z21)で表されるフルオレン誘導体であり、
前記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体が、前記一般式(Z31)で表されるフルオレン誘導体である、前記<6>に記載のフルオレン誘導体の製造方法である。
Figure 0007072789000011
Figure 0007072789000012
Figure 0007072789000013
Figure 0007072789000014
ただし、前記一般式(Y21)、前記一般式(Z11)、前記一般式(Z21)、及び前記一般式(Z31)中、R21は、アルキル基を表し、R22は、アルキル基を表し、R23は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、Rは、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、Rは、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、Rは、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、pは、0又は1の整数を表す。
<8> 前記<1>から<5>のいずれかに記載のフルオレン誘導体を含有することを特徴とする樹脂組成物である。
<9> 更に、エポキシ化合物を含有する前記<8>に記載の樹脂組成物である。
<10> 前記フルオレン誘導体と、前記エポキシ化合物との質量比率(フルオレン誘導体:エポキシ化合物)が、0.1:99.9~15:85である前記<9>に記載の樹脂組成物。
<11> 前記フルオレン誘導体と、前記エポキシ化合物との質量比率(フルオレン誘導体:エポキシ化合物)が、1:99~5:95である前記<9>から<10>のいずれかに記載の樹脂組成物である。
<12> 硬化前後の体積変化率が、-5.00%以下である前記<8>から<11>のいずれかに記載の樹脂組成物である。
<13> 前記<8>から<12>のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物を有することを特徴とする物品である。
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、耐熱性と、低硬化収縮性とを兼ね備えるフルオレン誘導体、及びその製造方法、並びに前記フルオレン誘導体を用いた樹脂組成物、及び物品を提供することができる。
図1は、実施例1で合成したフルオレン誘導体についての、相変化を伴わない体積変化率を算出するためのグラフである。 図2は、トリメチレンカーボネートについての、相変化を伴わない体積変化率を算出するためのグラフである。 図3は、Bis-A型エポキシ樹脂についての、相変化を伴わない体積変化率を算出するためのグラフである。 図4は、ビスフェニルフルオレンを含有した2官能エポキシについての、相変化を伴わない体積変化率を算出するためのグラフである。
(フルオレン誘導体)
本発明のフルオレン誘導体は、下記一般式(1)で表される。
Figure 0007072789000015
ただし、前記一般式(1)中、Xは、カーボネート結合〔-O-C(=O)-O-〕を有する環状カーボネート基を表し、Xは、カーボネート結合〔-O-C(=O)-O-〕を有する環状カーボネート基を表し、Yは、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有する2価基を表す。
<X、X
前記Xで表される基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、下記一般式(X1)で表される基が好ましい。
前記Xで表される基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、下記一般式(X2)で表される基が好ましい。
Figure 0007072789000016
ただし、前記一般式(X1)中、R11は、アルキル基を表し、R13は、アルキレン基を表し、pは、0又は1を表す。前記一般式(X2)中、R12は、アルキル基を表し、R14は、アルキレン基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
前記R11と、前記R12とは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
前記R13と、前記R14とは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
前記R11のアルキル基、及び前記R12のアルキル基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、炭素数1~2のアルキル基が特に好ましい。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。即ち、「炭素数1~6」は、「炭素数1以上6以下」と同義である。
前記R13のアルキレン基、及び前記R14のアルキレン基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキレン基が好ましく、炭素数1~4のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~2のアルキレン基が更により好ましく、メチレン基が特に好ましい。
前記一般式(X1)中のpと、前記一般式(X2)中のpとは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
<Y>
前記Yで表される2価基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、下記一般式(Y1)で表される2価基が好ましい。
Figure 0007072789000017
ただし、前記一般式(Y1)中、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、Rは、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、Rは、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、Rは、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表す。
<<環Z>>
前記一般式(Y1)中、環Zとしては、芳香族炭化水素環であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などが挙げられる。2つの環Zは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
<<R>>
前記一般式(Y1)中、Rで表される置換基としては、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基(フェニル基などのC6-10アリール基)など]などの非反応性置換基が挙げられ、特に、ハロゲン原子、シアノ基又はアルキル基(特にアルキル基)である場合が多い。
前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基などのC1-6アルキル基(例えば、C1-4アルキル基、特にメチル基)などが挙げられる。
なお、kが複数(2以上)である場合、Rは互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、フルオレン(又はフルオレン骨格)を構成する2つのベンゼン環にそれぞれ置換するRは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレンを構成するベンゼン環に対するRの結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数kは、0~1、特に0である。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、置換数kは、互いに同一又は異なっていてもよい。
<<R>>
前記一般式(Y1)中、Rで表されるアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基(又は1,2-プロパンジイル基)、トリメチレン基、1,2-ブタンジイル基、テトラメチレン基などのC2-6アルキレン基、好ましくはC2-4アルキレン基、さらに好ましくはC2-3アルキレン基が挙げられる。特に、これらのアルキレン基のなかでも、プロピレン基などの分岐アルキレン基(分岐C3-4アルキレン基など)は、意外にも、エチレン基などに比べて、前記一般式(1)で表されるフルオレン誘導体の粘度を低減する効果が高い。
なお、mが2以上であるとき、アルキレン基は異なるアルキレン基で構成されていてもよく、通常、同一のアルキレン基で構成されていてもよい。また、2つの炭化水素環において、Rは同一であっても、異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
オキシアルキレン基(OR)の数(付加モル数)mは、0~15(例えば、0~12)程度の範囲から選択でき、例えば、0~8、好ましくは0~6、さらに好ましくは0~4(例えば、0~3)、特に0~2であってもよい。
なお、置換数mは、異なる環Zにおいて、同一であっても、異なっていてもよい。また、2つの環Zにおいて、オキシアルキレン基の合計(m×2)は、0~30(例えば、0~24)程度の範囲から選択でき、例えば、0~16(例えば、0~14)、好ましくは0~12(例えば、0~10)、さらに好ましくは0~8(例えば、0~6)、特に0~4(例えば、0~3)であってもよい。
<<R>>
前記炭化水素基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基等のC1-20アルキル基、好ましくはC1-8アルキル基、さらに好ましくはC1-6アルキル基など)、シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロへキシル基等のC5-10シクロアルキル基、好ましくはC5-8シクロアルキル基、さらに好ましくはC5-6シクロアルキル基など)、アリール基[例えば、フェニル基、アルキルフェニル基〔メチルフェニル基(又はトリル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基など)、ジメチルフェニル基(キシリル基)など〕、ナフチル基等のC6-10アリール基、好ましくはC6-8アリール基、特にフェニル基など]、アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基等のC6-10アリール-C1-4アルキル基など)などが挙げられる。
前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、t-ブトキシ基などのC1-20アルコキシ基、好ましくはC1-8アルコキシ基、さらに好ましくはC1-6アルコキシ基などが挙げられる。
前記シクロアルコキシ基としては、例えば、シクロへキシルオキシ基等のC5-10シクロアルキルオキシ基などが挙げられる。
前記アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基等のC6-10アリールオキシ基などが挙げられる。
前記アリールオキシ基としては、例えば、ベンジルオキシ基等のC6-10アリール-C1-4アルキルオキシ基などが挙げられる。
前記アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、n-ブチルチオ基、t-ブチルチオ基等のC1-20アルキルチオ基、好ましくはC1-8アルキルチオ基、さらに好ましくはC1-6アルキルチオ基などが挙げられる。
前記シクロアルキルチオ基としては、例えば、シクロへキシルチオ基等のC5-10シクロアルキルチオ基などが挙げられる。
前記アリールチオ基としては、例えば、チオフェノキシ基等のC6-10アリールチオ基などが挙げられる。
前記アラルキルチオ基としては、例えば、ベンジルチオ基等のC6-10アリール-C1-4アルキルチオ基などが挙げられる。
前記アシル基としては、例えば、アセチル基等のC1-6アシル基などが挙げられる。
前記アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基等のC1-4アルコキシ-カルボニル基などが挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
前記置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基などが挙げられる。
これらのうち、基Rは、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換アミノ基であるのが好ましく、特に、好ましい基Rは、炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、C1-6アルキル基)]、アルコキシ基(C1-4アルコキシ基など)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)などである。
なお、同一の環Zにおいて、nが複数(2以上)である場合、基Rは互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、2つの環Zにおいて、基Rは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、好ましい置換数nは、0~8、好ましくは0~6(例えば、1~5)、さらに好ましくは0~4、特に0~2(例えば、0~1)であってもよい。なお、2つの環Zにおいて、置換数nは、互いに同一又は異なっていてもよい。
前記フルオレン誘導体としては、例えば、下記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体が好ましく、下記一般式(Z31)で表されるフルオレン誘導体がより好ましく、下記一般式(Z32)で表されるフルオレン誘導体が特に好ましい。
Figure 0007072789000018
Figure 0007072789000019
Figure 0007072789000020
ただし、前記一般式(Z3)、前記一般式(Z31)、及び前記一般式(Z32)中、R21は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、pは、0又は1の整数を表し、その他の置換基、及び繰り返し単位数(k、m、n、p)は、前記一般式(1)、及び前記一般式(Y1)における同じ置換基、及び繰り返し単位数(k、m、n、p)と同じである。
前記R21のアルキル基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、炭素数1~2のアルキル基が特に好ましい。
前記R24のアルキレン基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキレン基が好ましく、炭素数1~4のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~2のアルキレン基が更により好ましく、メチレン基が特に好ましい。
前記フルオレン誘導体の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、下記製造方法が収率に優れる点で好ましい。
(フルオレン誘導体の製造方法)
本発明のフルオレン誘導体の製造方法は、第1工程と、第2工程と、第3工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
<第1工程>
前記第1工程は、下記一般式(X3)で表される化合物と、下記一般式(Y2)で表される化合物とを反応させ、下記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体を得る工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
Figure 0007072789000021
Figure 0007072789000022
Figure 0007072789000023
ただし、前記一般式(X3)、前記一般式(Y2)、及び前記一般式(Z1)中、R21は、アルキル基を表し、R22は、アルキル基を表し、R23は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、R25は、置換スルホニル基を表し、Yは、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有する2価基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
<<R21>>
前記R21のアルキル基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、炭素数1~2のアルキル基が特に好ましい。
<<R22>>
前記R22のアルキル基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、炭素数1~2のアルキル基が特に好ましい。
<<R23>>
前記R23のアルキル基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、炭素数1~2のアルキル基が特に好ましい。
<<R24>>
前記R24のアルキレン基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数1~6のアルキレン基が好ましく、炭素数1~4のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~2のアルキレン基が更により好ましく、メチレン基が特に好ましい。
<<R25>>
前記R25の置換スルホニル基としては、例えば、置換若しくは無置換のアリールスルホニル基、置換若しくは無置換のアルキルスルホニル基などが挙げられる。
前記置換若しくは無置換のアリールスルホニル基としては、例えば、パラトルエンスルホニル基などが挙げられる。
前記置換若しくは無置換のアルキルスルホニル基としては、例えば、メタンスルホニル基などが挙げられる。
前記第1工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記一般式(Y2)で表される化合物を、アルカリ金属アルコキシドと反応させ、下記一般式(Y2’)で表される化合物に転化した後に、前記一般式(Y2’)で表される化合物と、前記一般式(X3)で表される化合物と反応させ、前記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体を得る方法などが挙げられる。この方法は、前記一般式(Y2’)で表される化合物を精製することなく行ってもよい。
Figure 0007072789000024
ただし、前記一般式(Y2’)中、Yは、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有する2価基を表し、Mは、アルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム)を表す。
前記アルカリ金属アルコキシドとしては、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt-ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムt-ブトキシドなどが挙げられる。
前記第1工程は、有機溶媒存在下で行ってもよい。
前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記第1工程における反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記一般式(Y2)で表される化合物を、アルカリ金属アルコキシドとを反応させる際には、20℃~40℃で行い、前記一般式(Y2’)で表される化合物と、前記一般式(X3)で表される化合物とを反応させる際には、前記有機溶媒の還流下で行うことなどが挙げられる。
前記第1工程における反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記一般式(Y2)で表される化合物を、アルカリ金属アルコキシドと反応させる際には、0.1時間~3時間で行い、前記一般式(Y2’)で表される化合物と、前記一般式(X3)で表される化合物とを反応させる際には、5時間~20時間で行うことなどが挙げられる。
前記第1工程における前記一般式(X3)の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記一般式(Y2)で表される化合物に対して、2.0mol~5.0molが好ましく、2.1mol~3.0molがより好ましい。
前記一般式(X3)で表される化合物は、適宜合成したものを用いればよい。
前記一般式(X3)で表される化合物は、例えば、下記一般式(X3-1)で表される化合物を、アルカリ金属アルコキシドと反応させ、下記一般式(X3-2)で表される化合物に転化した後に、前記一般式(X3-2)で表される化合物と、前記一般式(B)で表される化合物とを反応させ、前記一般式(X3)で表されるフルオレン誘導体を得る方法などが挙げられる。この方法は、前記一般式(X3-2)で表される化合物を精製することなく行ってもよい。
Figure 0007072789000025
Figure 0007072789000026
ただし、前記一般式(X3-1)、及び前記一般式(X3-2)中、R21は、アルキル基を表し、R22は、アルキル基を表し、R23は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、Mは、アルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム)を表し、pは、0又は1の整数を表す。
Figure 0007072789000027
ただし、前記一般式(B)中、R25は、置換スルホニル基を表し、Aは、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)を表す。
前記アルカリ金属アルコキシドとしては、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt-ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムt-ブトキシドなどが挙げられる。
なお、前記一般式(X3-1)で表される化合物は、例えば、前記一般式(X3-1-1)で表される化合物と、前記一般式(X3-1-2)で表される化合物とを反応させて得ることができる。
Figure 0007072789000028
前記一般式(Y2)で表される化合物は、適宜合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。前記市販品としては、例えば、東京化成工業株式会社製の9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどが挙げられる。
<第2工程>
前記第2工程は、前記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体を、下記一般式(Z2)で表されるフルオレン誘導体に転化する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
Figure 0007072789000029
ただし、前記一般式(Z2)中、R21は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、Yは、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有する2価基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
前記第2工程としては、例えば、酸性水溶液下で、前記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体から、前記一般式(X3-1-2)で表される化合物を脱離させ、水酸基を生成する方法などが挙げられる。
前記酸性水溶液としては、例えば、塩酸水溶液などが挙げられる。
<第3工程>
前記第3工程としては、前記一般式(Z2)で表されるフルオレン誘導体を、下記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体に転化し、前記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体を得る工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
Figure 0007072789000030
ただし、前記一般式(Z3)中、R21は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、Yは、9,9-ビスアリールフルオレン骨格を有する2価基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
前記第3工程は、前記一般式(Z2)で表されるフルオレン誘導体と、下記一般式(A)で表される化合物とを反応させることにより行うことが好ましい。前記一般式(A)で表される化合物は、環状カーボネート基を生成するための炭酸源であり、前記一般式(A)で表される化合物の他に、炭酸源としては、一酸化炭素、二酸化炭素などを使用することもできる。
前記第3工程は、有機溶媒存在下で行ってもよい。
<<一般式(A)で表される化合物>>
Figure 0007072789000031
ただし、前記一般式(A)中、R31及びR32は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、イミダゾリウム基、若しくは-OR33(ここで、R33は、ハロゲン原子で置換されていてもよい低級アルキル基であるか、又はハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、アルキル基、及びハロアルキル基からなる群より選択される少なくとも1つの置換基で置換されていてもよいアリール基である)を表す。
前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。
前記R33としては、例えば、炭素数6以下のアルキル基、若しくはそれらのハロゲン置換体であるか、ベンゼンやナフタレン等のアリール基、又は1個以上の置換基により置換されたアリール基(ここで、置換基には例えばフッ素、塩素、臭素を含むハロゲン原子、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、アルキル基、ハロアルキル基が挙げられる)などが挙げられる。
前記一般式(A)で表される化合物としては、例えば、脂肪族炭酸ジエステル、芳香族炭酸ジエステル、混合炭酸ジエステル、ホスゲン、トリホスゲン(炭酸ビス(トリクロロメチル))、カルボニルジイミダゾール(CDI)などが挙げられる。
前記脂肪族炭酸ジエステルとしては、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジブチルなどが挙げられる。
前記芳香族炭酸ジエステルとしては、例えば、炭酸ジフェニル、炭酸ジナフチルなどが挙げられる。
前記混合炭酸ジエステルとしては、例えば、炭酸メチルフェニルなどが挙げられる。
これらの中でも、炭酸ジメチル、炭酸ジフェニル又はトリホスゲンが、入手又は取扱いの容易さ、安全性等の面で好ましい。
前記第3工程における前記一般式(A)で表される化合物の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体に対して、2mol以上20mol以下が好ましく、5mol以上15mol以下がより好ましい。
<<有機溶媒>>
前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、環化反応への関与を抑制して収率を高めるためには、非プロトン性有機溶媒が好ましい。
前記非プロトン性有機溶媒としては、例えば、ハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族溶媒、カーボネート系溶媒、アセトニトリル、酢酸エチルなどが挙げられる。
前記ハロゲン系溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルムなどが挙げられる。
前記エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサンなどが挙げられる。
前記芳香族溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。
前記カーボネート系溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、プロピレンカーボネートなどが挙げられる。
これら有機溶媒は、反応条件(反応温度、前記一般式(Z2)で表されるフルオレン誘導体の反応性、前記一般式(A)で表される化合物の反応性など)に応じて、適宜選択して使用すればよい。
前記第3工程における前記有機溶媒の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記第3工程における反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50℃~200℃が好ましく、100℃~180℃がより好ましく、120℃~160℃が特に好ましい。
前記第3工程における反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5時間~100時間が好ましく、10時間~70時間がより好ましく、20時間~60時間が特に好ましい。
前記フルオレン誘導体の製造方法は、以下の態様が好ましい。
前記一般式(Y2)で表される化合物が、下記一般式(Y21)で表される化合物である。
前記一般式(Z1)で表されるフルオレン誘導体が、前記一般式(Z11)で表されるフルオレン誘導体である。
前記一般式(Z3)で表されるフルオレン誘導体が、前記一般式(Z31)で表されるフルオレン誘導体である。
Figure 0007072789000032
Figure 0007072789000033
Figure 0007072789000034
Figure 0007072789000035
ただし、前記一般式(Y21)、前記一般式(Z11)、前記一般式(Z21)、及び前記一般式(Z31)中、R21は、アルキル基を表し、R22は、アルキル基を表し、R23は、アルキル基を表し、R24は、アルキレン基を表し、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、Rは、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、Rは、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、Rは、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、pは、0又は1の整数を表す。
前記一般式(Y21)、前記一般式(Z11)、前記一般式(Z21)、及び前記一般式(Z31)中の置換基、及び繰り返し単位数(k、m、n、p)の詳細は、既述の同置換基、及び繰り返し単位数(k、m、n、p)の詳細と同じである。
(樹脂組成物)
本発明の樹脂組成物は、本発明の前記一般式(1)で表されるフルオレン誘導体(以下、単に「フルオレン誘導体」と称することがある)を少なくとも含有し、好ましくはエポキシ化合物を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
<フルオレン誘導体>
前記樹脂組成物における前記フルオレン誘導体の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1質量%~90質量%が好ましく、0.5質量%~40質量%がより好ましく、1.0質量%~10質量%が特に好ましい。
<エポキシ化合物>
前記エポキシ化合物(エポキシ樹脂ともいう)としては、エポキシ基を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルエステル、芳香族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、グリシジルアミン系エポキシ化合物、グリシジルエステル系エポキシ化合物、ビフェニルジグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、ポリグリシジルメタクリレート、グリシジルメタクリレートと前記グリシジルメタクリレートと共重合可能なビニル単量体との共重合体などが挙げられる。
前記脂環式エポキシ化合物としては、例えば、シクロヘキセンオキシド含有化合物、シクロペンテンオキシド含有化合物などが挙げられる。
前記一般式(1)で表されるフルオレン誘導体と、前記エポキシ化合物との質量比率(フルオレン誘導体:エポキシ化合物)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐熱性と、低硬化収縮性とを高度に兼ね備える点で、0.1:99.9~15:85が好ましく、0.5:99.5~10:90がより好ましく、1:99~5:95が特に好ましい。
ここで、1:99~5:95は、質量比率(フルオレン誘導体/エポキシ化合物)として、1/99以上5/95以下と同義である。
前記樹脂組成物における前記エポキシ化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10質量%~99質量%が好ましく、30質量%~99質量%がより好ましく、50質量%~95質量%が特に好ましい。
<その他の成分>
前記その他の成分としては、例えば、硬化剤、導電性粒子などが挙げられる。
<<硬化剤>>
前記硬化剤としては、例えば、カチオン系硬化剤、アニオン系硬化剤などが挙げられる。
<<<カチオン系硬化剤>>>
前記カチオン系硬化剤としては、熱又は光によりカチオン種を発生する硬化剤であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オニウム塩などが挙げられる。
前記オニウム塩としては、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などが挙げられる。
前記オニウム塩における対アニオンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、SbF6-、AsF6-、PF6-、BF4-、CHSO3-、CFSO3-などが挙げられる。
前記ヨードニウム塩としては、例えば、ジアリールヨードニウム塩などが挙げられる。前記ジアリールヨードニウム塩としては、例えば、ペンタフルオロフェニルボレートトルイルクミルヨードニウム塩などが挙げられる。
前記カチオン系硬化剤は市販品であってもよい。前記市販品としては、例えば、ローディア社製のPI2074などが挙げられる。
<<<アニオン系硬化剤>>>
前記アニオン系硬化剤としては、熱又は光によりアニオン種を発生する硬化剤であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イミダゾール硬化剤、ポリチオール硬化剤、アミン硬化剤などが挙げられる。
前記樹脂組成物における前記カチオン系硬化剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記フルオレン誘導体及び前記エポキシ化合物の総量100質量部に対して、0.5質量部~10質量部が好ましく、1質量部~5質量部がより好ましい。
<<導電性粒子>>
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。
前記金属粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。これらの金属粒子は、表面酸化を防ぐ目的で、その表面に金、パラジウムを施していてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁被膜を施したものを用いてもよい。
前記金属被覆樹脂粒子としては、樹脂粒子の表面を金属で被覆した粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂粒子の表面をニッケル、銅、金、及びパラジウムの少なくともいずれかの金属で被覆した粒子などが挙げられる。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁被膜を施したものを用いてもよい。
前記樹脂粒子への金属の被覆方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無電解めっき法、スパッタリング法などが挙げられる。
前記樹脂粒子の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン-シリカ複合樹脂などが挙げられる。
前記樹脂組成物を異方性導電接続に用いる場合、前記導電性粒子は、異方性導電接続の際に、導電性を有していればよい。例えば、金属粒子の表面に絶縁被膜を施した粒子であっても、異方性導電接続の際に前記粒子が変形し、前記金属粒子が露出するものであれば、前記導電性粒子として機能する。
前記樹脂組成物における前記導電性粒子の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記樹脂組成物は、硬化前後の体積変化率が、-5.00%以下であることが好ましい。体積変化率の上限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、-1.00%、-3.00%などが挙げられる。
前記体積変化率は、以下の式で表される。
体積変化率(%)=((硬化後体積)-(硬化前体積))/(硬化前体積)×100(%)
硬化前後の樹脂組成物の体積は、例えば、密度を測定し、密度の逆数を単位体積とすることで求めることができる。
例えば、体積変化率を求める際には、樹脂組成物を125μmの厚みとし、1,500mJ/cmの照射量のメタルハライドランプでUV硬化を行った後、130℃、1時間で加熱して硬化物を得る。
前記樹脂組成物の性状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液状、固形物、フィルム状などが挙げられる。
前記樹脂組成物は、例えば、硬化性樹脂組成物である。前記硬化性樹脂組成物としては、例えば、熱硬化性樹脂組成物、光硬化性樹脂組成物などが挙げられる。
(物品)
本発明の物品は、本発明の前記樹脂組成物の硬化物を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
前記物品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光学材料、成形材料、複合材料、注型材料、封止材料、医用材料、歯科材料、記録材料、セメント、塗料、接着剤、ホログラム光記録媒体の材料などが挙げられる。
前記硬化物を得る際には、前記樹脂組成物に熱を付与してもよいし、光を付与してもよい。即ち前記硬化物は、熱硬化によって得られてもよいし、光硬化によって得られてもよい。また、その両者によって得られてもよい。例えば、前記樹脂組成物に光を照射した後に、加熱して、硬化物を得てもよい。
前記光硬化の際の条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、100mJ/cm~10,000mJ/cmの照射量の紫外光を照射することが挙げられる。照射源としては、例えば、メタルハライドランプなどが挙げられる。
前記熱硬化の際の条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、加熱温度としては、例えば、100℃~150℃などが挙げられる。加熱時間としては、例えば、0.1時間~3時間などが挙げられる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
生成物の構造確認、及び各種測定は、以下の条件で行った。
<NMR測定>
日本電子株式会社製核磁気共鳴装置「JNM-ECZ400R/S3」によって得られるH-NMRチャートから、構造を確認した。任意の重溶媒を用いて、積算回数8回で測定した。
<LC-MS測定>
ウォーターズ製UPLCを用い、アセトニトリル/THF=9/1(vol/vol)の混合溶媒で試料を0.1質量%に希釈した。サンプル注入量を5μl、流量0.4ml/minで測定行い、得られたMSスペクトルを確認した。
<FT-IR測定>
Thermo Fisher SCIENTIFIC社製 NICOLET iS10を用い、ATR法にて得られたIRスペクトルを確認した。積算回数は16回で測定を行った。
<重合時における体積変化の算出>
作製した各サンプルのモノマー密度及びポリマー密度を乾式自動密度計(アキュピックII1340、株式会社島津製作所製)を用いて測定し、密度の逆数を単位体積とし、下記式を用いて、重合時における体積変化を算出した。
((硬化後体積)-(硬化前体積))/(硬化前体積)×100(%)
得られた値が、正の値であれば体積膨張を示し、負の値であれば体積収縮を示す。
<重合体のガラス転移温度の評価>
動的粘弾性測定装置(製造会社名:ティー・エイ・インスツルメント株式会社、商品名:RSA3)を用い、作製した硬化物を装着し、昇温速度10.0℃/minの条件下で、30℃~300℃の温度範囲で測定を行った。周波数10.0Hzの測定条件で得られたtanδ(損失弾性率/貯蔵弾性率)の最大点における温度をガラス転移温度(Tg)とした。
<相変化を伴わない体積変化の算出方法>
横軸をエポキシ樹脂やオキセタン化合物の官能基含有量の和とし、縦軸を体積変化率とし、体積変化率の値をグラフ上にプロットした。プロットの二乗平均の近似式の切片をそれぞれTMC(トリメチレンカーボネート)または合成品(構造式5で表される化合物)が100%の場合であるとして、相変化を伴わない体積変化率を求めた。
(実施例1)
<合成例1:(5-エチル-2,2-ジメチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メタノール(下記構造式1で表される化合物)の合成>
下記スキームに従って、下記構造式1で表される化合物を合成した。
Figure 0007072789000036
トリメチロールプロパン53g(395mmol)を石油エーテル120mlとアセトン120mlに溶解させた。得られた溶液にp-トルエンスルホン酸(1水和物)1.8g(9.4mmol)を加え加熱した。これを10時間加熱還流させ冷却した。室温まで冷却した後、炭酸カリウム5g(36mmol)を加え一晩放置した。得られた溶液をろ過し、ろ液を濃縮した。残渣に構造式1で表される化合物(1)を68.3g(収率99%)で得た。
生成物のNMR測定結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl): δppm = 0.82 (3H, t, J=7.6Hz), 1.28 (2H, q, J=7.6Hz), 1.36 (3H, s), 1.40 (3H,s),3.61 (2H, d, J=11.6Hz), 3.65 (2H, d, J=11.6Hz), 3.72 (2H, s).
<合成例2:p-トルエンスホン酸(5-エチル-2,2-ジメチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メチル(下記構造式2で表される化合物)の合成>
下記スキームに従って、下記構造式2で表される化合物を合成した。
Figure 0007072789000037
tBuOK 14.6g(130mmol)を脱水THF 30mlに溶解させ、これに、構造式1で表される化合物 20.9g(120mmol)の脱水THF 30ml溶液をゆっくり滴下し、滴下終了後、室温で1時間攪拌した。得られた溶液にp-トルエンスルホニルクロリド 24.0g(126mmol)の脱水THF 40ml溶液を水浴上でゆっくり加えた。滴下終了後、水浴を外し、室温で8時間攪拌した。得られた溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液200mlに加え、酢酸エチル150mlで2回抽出した。酢酸エチル層を硫酸マグネシウムで乾燥し、硫酸マグネシウムをろ別した。ろ液を濃縮し、残渣にエタノール25gを加え冷却した。析出した結晶をろ過し、得られた結晶にエタノール15gを加え-30℃の冷凍庫で一晩放置した。析出した結晶をろ過し、真空オーブン中、50℃で3時間乾燥させ、構造式2で表される化合物を収量16.6g(収率42%)で得た。
生成物のNMR測定結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl): δppm = 0.73 (3H, t, J=7.6Hz), 1.20 (3H, s), 1.27 (2H, q, J=7.6Hz), 1.34 (3H, s), 2.42 (3H,s),3.52 (2H, d, J=11.6Hz), 3.57 (2H, d, J=11.6Hz), 4.11 (2H, s), 7.33 (2H, d, J=8.8Hz),7.79 (2H, d, J=8.8Hz).
<合成例3:9,9-ビス[4-(5-エチル-2,2-ジメチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メトキシフェニル]フルオレン(下記構造式3で表される化合物)の合成>
下記スキームに従って、下記構造式3で表される化合物を合成した。
Figure 0007072789000038
tBuOK 5.40g(48mmol)をTHF 100mlに溶解させ、これに9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン7.0g(20mmol、東京化成工業株式会社製)を加え室温で1時間攪拌した。得られた溶液にDMF 250mlを加え、その後、構造式2で表される化合物13.8g(42mmol)を加え、加熱し、11時間加熱還流した(この時、液温が80℃~90℃になるようにTHFを溜去した)。還流終了後、室温まで冷却し、この溶液を水400mlに加えた。得られた溶液から酢酸エチル200mlで2回抽出を行った。酢酸エチル層を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の順で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液を濃縮し、残渣にエタノール30gを加え冷却した。析出した結晶をろ過し、結晶を真空オーブン中、50℃で6時間乾燥させ、構造式3で表される化合物を9.1g(収率69%)得た。
生成物のNMR測定結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl): δppm = 0.80 (6H, t, J=8.0Hz), 1.25 (4H, q, 8.0Hz), 1.35 (6H, s), 1.41 (6H, s), 3.65 (4H,d, J=12.0Hz), 3.75 (4H, d, J=12.0Hz), 3.95 (4H, s), 6.76 (4H, d, J=8.8Hz), 7.08 (4H, d, J=8.8Hz), 7.24 (2H, ddd, J=1.2, 7.6, 7.6Hz), 7.31 (2H, ddd, J=1.2, 7.6, 7.6Hz), 7.35 (2H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.79 (2H, dd, J=1.2, 7.6Hz).
<合成例4:9,9-ビス(4-(2,2-ジメチロールプロピル)オキシフェニル)フルオレン(下記構造式4で表される化合物)の合成>
下記スキームに従って、下記構造式4で表される化合物を合成した。
Figure 0007072789000039
構造式3で表される化合物3.5g(5.28mmol)をエタノール140gで希釈し、得られた溶液に5質量%塩酸水溶液70gを加えた。得られた溶液を加熱し、8時間還流した。還流終了後、室温まで冷却し一晩放置した。析出した結晶をろ過し、冷凍庫で冷却したエタノール7mlと水3mlの混合溶液で洗浄した。得られた結晶を真空オーブン中、60℃で5時間乾燥し、構造式4で表される化合物を3.7g(収率84%)得た。
生成物のNMR測定結果を以下に示す。
H-NMR(DMSO-d6): δppm = 0.79 (6H, t, J=7.6Hz), 1.32 (4H, q, 7.6Hz), 3.25 (8H, d, 5.1Hz), 3.67 (4H, s), 4.36 (4H, t, J=5.1Hz), 6.78 (4H, d, J=9.2Hz), 6.98 (4H, d, J=9.2Hz), 7.28 (2H, ddd, J=1.6, 8.0, 8.0Hz), 7.34-7.38 (4H, m), 7.89 (2H, dd, J=1.6, 8.0Hz).
<合成例5(ビスフェニルフルオレン骨格を持つ2官能6員環環状カーボネート(下記構造式5で表される化合物)の合成>
下記スキームに従って、下記構造式5で表される化合物を合成した。
Figure 0007072789000040
構造式4で表される化合物2.01g(3.45mmol)、炭酸ジフェニル(DPC)7.41g(34.60mmol)、及び溶媒の炭酸プロピレン(プロピレンカーボネート)8.01gをバイアル瓶(50ml)に加え、140℃のオーブンで30min加熱し、DPCを溶解させた。室温で1min撹拌を行った後、140℃のオーブンで48h加熱した。その後、水80gに滴下し、白色の沈殿物を発生させた。ろ過で回収し、60℃の真空オーブンで終夜乾燥させた。シリカゲル、n-ヘキサン:アセトン=7:3(体積比)の展開溶媒を用いたシリカゲルカラムで精製を行った。展開溶媒はグラジエントで行い、少しずつ極性を高くしながら行った。n-ヘキサン:アセトン=7:3、n-ヘキサン:アセトン=6:4、n-ヘキサン:アセトン=5:5、n-ヘキサン:アセトン、n-ヘキサン:アセトン=3:7、n-ヘキサン:アセトン=2:8(いずれも体積比)の順番で極性を上げた。得られたフラクションを濃縮後に無色の結晶を得た。結晶は、60℃の真空オーブンで終夜乾燥させ、構造式5で表される化合物を収量2.00g(収率91.4%)を得た。
生成物のNMR、LC-MS、FT-IR測定結果を以下に示す。
H-NMR (400 MHz, DMSO-d6) : (ppm): 0.83 (6H , t , J = 7.8 Hz ), 1.48 (4H , q , J = 7.6Hz), 3.89ppm (4H , s ), 4.30 (4H , d , J = ,10.4 Hz ), 4.34 (4H , d , J = 10.4 Hz, ), 6.84 (4H , d , J = 9.2Hz ), 7.01 (4H , d , J = 8.8Hz ), 7.29 (2Hv, ddd, J = 1.2 , 8.0 , 8.0 Hz ), 7.35 - 7.39 (4H, m), 7.90 (2Hv, dd, J = 0.8 , 8.0 Hz)
MS(LC/MS):〔2M+NH〕 m/z=1286.9、〔M+NH〕 m/z=652.8
FT-IR(ATR):2972-2871cm-1 (CH)、 1751cm-1 (C=O)、 1173cm-1 (C-O)
(実施例2)
<重合例1:CEL2021Pとの共重合体の作製>
合成した構造式5で表される化合物 1質量部と、CEL2021P(ダイセル化学社製、官能基当量128~145eq/g、ここでは計算時に128eq/gを採用)99質量部とを混合し、140℃で1h加熱することで溶液を作製した。得られた溶液を室温まで冷却し、光カチオン重合開始剤PI2074(ローディア社製、ペンタフルオロフェニルボレートトルイルクミルヨードニウム塩)を2質量部投入し、溶解するまで撹拌した。得られた溶液は、125μmのPETフィルムをスペーサーとして使用し、離型処理をしたガラスで挟んだ。1,500mJ/cmの照射量のメタルハライドランプでUV硬化を行った後、130℃、1時間で加熱することにより共重合体のフィルムを作製した。
作製したフィルムについて、密度測定により体積変化率を求め、動的粘弾性率測定装置におけるtanδの最大値よりガラス転移温度を測定した。
(実施例3)
<重合例2:CEL2021Pとの共重合体の作製>
合成した構造式5で表される化合物 3質量部と、CEL2021P(ダイセル化学社製、官能基当量128~145eq/g、ここでは計算時に128eq/gを採用)97質量部とを混合し、140℃で1h加熱することで溶液を作製した。得られた溶液を室温まで冷却し、光カチオン重合開始剤PI2074(ローディア社製)を2質量部投入し、溶解するまで撹拌した。それ以外は、重合例1と同様にして、共重合体のフィルムを作製した。
作製したフィルムについて、密度測定により体積変化率を求め、動的粘弾性率測定装置におけるtanδの最大値よりガラス転移温度を測定した。
(実施例4)
<重合例3:CEL2021Pとの共重合体の作製>
合成した構造式5で表される化合物 5質量部と、CEL2021P(ダイセル化学社製、官能基当量128~145eq/g、ここでは計算時に128eq/gを採用)95質量部とを混合し、140℃で1h加熱することで溶液を作製した。得られた溶液を室温まで冷却し、光カチオン重合開始剤PI2074(ローディア社製)を2質量部投入し、溶解するまで撹拌した。それ以外は、重合例1と同様にして、共重合体のフィルムを作製した。
作製したフィルムについて、密度測定により体積変化率を求め、動的粘弾性率測定装置におけるtanδの最大値よりガラス転移温度を測定した。
(比較例1)
<CEL2021P重合体の作製>
CEL2021P(ダイセル化学社製)100質量部に、光カチオン重合開始剤PI2074(ローディア社製)を2質量部投入し、溶解するまで撹拌した。それ以外は、重合例1と同様にして、共重合体のフィルムを作製した。
作製したフィルムについて、密度測定により体積変化率を求め、動的粘弾性率測定装置におけるtanδの最大値よりガラス転移温度を測定した。
実施例2~4、及び比較例1における配合比率を以下にまとめた。
Figure 0007072789000041
表1中の数字の単位は、「質量部」である。
(比較例2~6)
TMC(トリメチレンカーボネート、東京化成工業株式会社製)、CEL2000P(ダイセル化学社製)、OXT-211(東亜合成社製)、及びYL-980(三菱化学社製)を、表2の割合で混合し溶液を作製した。光カチオン重合開始剤PI2074(ローディア社製)を0.2質量部投入し、溶解するまで撹拌した。得られた溶液は、125μmのPETフィルムをスペーサーとして使用し、離型処理をしたガラスで挟んだ。1,500mJ/cmの照射量のメタルハライドランプでUV硬化を行った後、130℃、1時間で加熱することにより共重合体のフィルムを作製した。
作製したフィルムについて、密度測定により体積変化率を求め、動的粘弾性率測定装置におけるtanδの最大値よりガラス転移温度を測定した。
Figure 0007072789000042
表2中の数字の単位は、「質量部」である。
(比較例7~10)
<比較用硬化物の作製>
実施例4において、合成した構造式5で表される化合物の代わりにBis-A型エポキシ樹脂YL-980(三菱化学社製)、または、ビスフェニルフルオレン骨格を含有したエポキシ樹脂OGSOL EG-200(大阪ガス化学社製)を表3に示す割合で用い、光カチオン重合開始剤PI2074(ローディア社製)を2質量部用いて、室温で撹拌し溶解させた。それ以外は、実施例4と同様にして、共重合体のフィルムを作製した。
作製したフィルムについて、密度測定により体積変化率を求め、動的粘弾性率測定装置におけるtanδの最大値よりガラス転移温度を測定した。
Figure 0007072789000043
表3中の数字の単位は、「質量部」である。
〔実施例2~4、及び比較例1の体積変化率、及びTg〕
比較例1及び実施例2~4において作製したサンプルの体積変化率、及びガラス転移温度Tgを測定した結果を表4に示す。
<体積変化率>
硬化前後の密度から算出した体積変化率を比較した結果、基準となる比較例1のCEL2021Pでは-5.09%の体積変化率であったが、CEL2021Pの一部を合成品(構造式5で表される化合物)に置き換えて共重合を行った実施例2~4では、-4.98%~-4.69%の体積変化率となり、硬化による体積変化は小さくなり、ベースモノマーのCEL2021Pより低硬化収縮性を示した。また、相変化を伴わない体積変化を算出した結果、+3.5%の膨張を示した(図1)。
<Tg>
耐熱性については、DMAのtanδのピークより求めた。基準となる比較例1のCEL2021PのホモポリマーのTgは192℃である。対してCEL2021Pの一部を合成品(構造式5で表される化合物)に置き換えて共重合を行った実施例2~4では、186℃~187℃であった。CEL2021Pと同等であり高い耐熱性を維持している。本合成品(構造式5で表される化合物)は、低硬化収縮性を持ち、さらに高耐熱性を示す新規化合物であることを確認した。
Figure 0007072789000044
表4中の材料の数字の単位は、「質量部」である。
〔比較例2~6の体積変化率、及びTg〕
比較例2~6の結果を表5に示す。単官能TMCの重合結果では、体積変化率は-0.97%でありわずかに収縮を示す(図2)。また、TMCの増加に伴い、ガラス転温度が減少していくため、耐熱性は不利である。
Figure 0007072789000045
表5中の材料の数字の単位は、「質量部」である。
〔比較例7~10の体積変化率、及びTg〕
比較例7~10の結果を表6に示す。一般的なBis-A型エポキシ樹脂であるYL-980、及びビスフェニルフルオレンを含有した2官能エポキシでは、5質量部添加でそれぞれ、-5.37%、-5.55%となり、10質量部添加で、-5.56%、-5.43%となり硬化時の収縮は大きい(図3、4)。
実施例2と同様の方法でそれぞれの100%の体積変化率を算出すると、-7.25%、-6.38%となり硬化収縮を示す。
比較例7~10のガラス転移温度については、それぞれ、194℃、192℃、188℃、184℃であり、高耐熱性を示す。
Figure 0007072789000046
表6中の材料の数字の単位は、「質量部」である。
本発明のフルオレン誘導体は、耐熱性と、低硬化収縮性とを兼ね備えることから、例えば、電子部品を接続するための接着材料に好適に使用できる。

g

Claims (10)

  1. 下記一般式(1)で表されることを特徴とするフルオレン誘導体。
    Figure 0007072789000047
    ただし、前記一般式(1)中、Xは、下記一般式(X1)で表される基を表し、Xは、下記一般式(X2)で表される基を表し、Yは、下記一般式(Y1)で示す9,9-ビスアリールフルオレン骨格を表す。
    Figure 0007072789000048
    ただし、前記一般式(X1)中、R11は、アルキル基を表し、R13は、アルキレン基を表し、pは、0又は1を表す。前記一般式(X2)中、R12は、アルキル基を表し、R14は、アルキレン基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
    Figure 0007072789000049
    ただし、前記一般式(Y1)中、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、R は、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、R は、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、R は、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表す。
  2. 下記一般式(Z31)で表される請求項1に記載のフルオレン誘導体。
    Figure 0007072789000050
    ただし、前記一般式(Z31)中、R 21 は、アルキル基を表し、R 24 は、アルキレン基を表し、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、R は、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、R は、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、R は、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、pは、0又は1の整数を表す。
  3. 下記一般式(Z32)で表される請求項1から2のいずれかに記載のフルオレン誘導体。
    Figure 0007072789000051
    ただし、前記一般式(Z32)中、R 21 は、アルキル基を表し、pは、0又は1の整数を表す。
  4. 下記一般式(X3)で表される化合物と、下記一般式(Y21)で表される化合物とを反応させ、下記一般式(Z11)で表されるフルオレン誘導体を得る第1工程と、
    前記一般式(Z11)で表されるフルオレン誘導体を、下記一般式(Z21)で表されるフルオレン誘導体に転化する第2工程と、
    前記一般式(Z21)で表されるフルオレン誘導体を、下記一般式(Z31)で表されるフルオレン誘導体に転化し、前記一般式(Z31)で表されるフルオレン誘導体を得る第3工程と、
    を含むことを特徴とするフルオレン誘導体の製造方法。
    Figure 0007072789000052
    Figure 0007072789000053
    Figure 0007072789000054
    Figure 0007072789000055
    Figure 0007072789000056
    ただし、前記一般式(X3)、前記一般式(Y21)、前記一般式(Z11)、前記一般式(Z21)、及び前記一般式(Z31)中、R 21 は、アルキル基を表し、R 22 は、アルキル基を表し、R 23 は、アルキル基を表し、R 24 は、アルキレン基を表し、R 25 は、置換スルホニル基を表し、環Zは、芳香族炭化水素環を表し、R は、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子、又は炭化水素基を表し、R は、それぞれ独立して、アルキレン基を表し、R は、それぞれ独立して、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基を表し、kは、それぞれ独立して、0~4の整数を表し、mは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、nは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表し、pは、0又は1の整数を表す。
  5. 請求項1から3のいずれかに記載のフルオレン誘導体を含有することを特徴とする樹脂組成物。
  6. 更に、エポキシ化合物を含有する請求項5に記載の樹脂組成物。
  7. 前記フルオレン誘導体と、前記エポキシ化合物との質量比率(フルオレン誘導体:エポキシ化合物)が、0.1:99.9~15:85である請求項6に記載の樹脂組成物。
  8. 前記フルオレン誘導体と、前記エポキシ化合物との質量比率(フルオレン誘導体:エポキシ化合物)が、1:99~5:95である請求項6から7のいずれかに記載の樹脂組成物。
  9. 硬化前後の体積変化率が、-5.00%以下である請求項5から8のいずれかに記載の樹脂組成物。
  10. 請求項5から9のいずれかに記載の樹脂組成物の硬化物を有することを特徴とする物品。
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ZHOU, Z et al.,Construction of solvent-dependent self-assembled porous Ni(II)-coordinated frameworks as effective catalysts for chemical transformation of CO2,RSC Advances,2016年,Vol. 6,pp. 108010-108016

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