JP7082869B2 - アリルエーテル基含有カーボネート樹脂、その製造方法、樹脂ワニス、および積層板の製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、特許文献1のエポキシ樹脂硬化剤を用いた硬化物の誘電正接は未だ十分に低いとはいえない。
〔1〕末端がフェノール性水酸基であるカーボネート樹脂の前記フェノール性水酸基がアリルエーテル化されたアリルエーテル基含有カーボネート樹脂。
〔2〕前記カーボネート樹脂が、炭酸ジエステルと、脂環式ジメタノール化合物と、ビスフェノール化合物およびビフェノール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジオール化合物との反応生成物である、〔1〕のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂。
〔3〕前記カーボネート樹脂が、炭酸ジエステルと、ビスフェノール化合物およびビフェノール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジオール化合物との反応生成物である、〔1〕のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂。
〔4〕下記式(1)で表される化合物を主成分として含むアリルエーテル基含有カーボネート樹脂。
〔5〕前記式(1)中のArが、下記式(r1)、下記式(r2)または下記式(r3)で表される基を示し、Rが、前記式(r1)、前記式(r2)、前記式(r3)または下記式(r4)で表される基を示す、〔4〕のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂。
〔6〕末端がフェノール性水酸基であるカーボネート樹脂と、ハロゲン化アリルとを反応させ、前記フェノール性水酸基をアリルエーテル化する、アリルエーテル基含有カーボネート樹脂の製造方法。
〔7〕炭酸ジエステルと、脂環式ジメタノール化合物とを反応させ、または、炭酸ジエステルと、脂環式ジメタノール化合物と、ビスフェノール化合物およびビフェノール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジオール化合物とを反応させ、一次反応生成物を得て、
前記一次反応生成物と、ビスフェノール化合物およびビフェノール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジオール化合物とを反応させ、末端がフェノール性水酸基であるカーボネート樹脂を得て、
前記カーボネート樹脂とハロゲン化アリルとを反応させ、前記フェノール性水酸基をアリルエーテル化する、アリルエーテル基含有カーボネート樹脂の製造方法。
〔8〕前記一次反応生成物を得る際の、前記脂環式ジメタノール化合物と前記芳香族ジオール化合物との合計量に対する前記炭酸ジエステルのモル比が、1.05~3.00である、〔7〕のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂の製造方法。
〔9〕炭酸ジエステルと、ビスフェノール化合物およびビフェノール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジオール化合物とを反応させ、末端がフェノール性水酸基であるカーボネート樹脂を得て、
前記カーボネート樹脂と、ハロゲン化アリルとを反応させ、前記フェノール性水酸基をアリルエーテル化する、アリルエーテル基含有カーボネート樹脂の製造方法。
〔10〕前記芳香族ジオール化合物に対する前記炭酸ジエステルのモル比が、0.60~0.99である、〔9〕のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂の製造方法。
〔11〕前記〔1〕~〔5〕のいずれかのアリルエーテル基含有カーボネート樹脂と、マレイミド基を2以上有するマレイミド化合物と、溶剤とを含む樹脂ワニス。
〔12〕前記〔11〕の樹脂ワニスを繊維質基材に含浸させ、前記樹脂ワニスが含浸した繊維質基材を加熱加圧し、硬化させて積層板を得る、積層板の製造方法。
本発明のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂(以下、「本カーボネート樹脂」ともいう。)は、末端がフェノール性水酸基であるカーボネート樹脂(以下、「フェノールカーボネート樹脂」ともいう。)のフェノール性水酸基をアリルエーテル化したものである。フェノール性水酸基とは、芳香環に結合した水酸基である。したがって、本カーボネート樹脂の末端は、芳香環に結合したアリルエーテル基(-O-CH2-CH=CH2)である。
カーボネート樹脂(1)は、nの値が異なる複数の化合物の混合物であってよい。
カーボネート樹脂(1)は、式(1)で表される化合物以外の成分(例えば、後述する式(2)で表される化合物、ビスフェノール化合物、ビフェノール化合物、またはそれらのアリルエーテル化化合物等)を含んでいてもよい。これらの成分は、カーボネート樹脂(1)の製造に用いられた原料や、製造時に副生した副生物であってもよい。
カーボネート樹脂(1)中の式(1)で表される化合物の含有量は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。この含有量の上限は特に限定されず、100質量%であってよい。式(1)で表される化合物の含有量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される。
nの平均値は、カーボネート樹脂(1)の重量平均分子量(Mw)が、3000~12000の範囲内となる値が好ましい。より好ましいMwは後述のとおりである。nの平均値が大きいほど、Mwが大きくなる傾向がある。
ビスフェノール化合物由来の残基とは、ビスフェノール化合物から2個のフェノール性水酸基を除いた構造の基である。つまり、置換基を有していてもよい2個のフェニレン基が連結基を介して結合した構造の基である。
置換基としては、アリル基、アルキル基等が挙げられる。置換基の数は1つでもよく2つ以上でもよい。
ビスフェノール化合物の具体例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールB、ビスフェノールAP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールS、ビスフェノールZ等が挙げられる。
ビフェノール化合物由来の残基とは、ビフェノール化合物から2個のフェノール性水酸基を除いた構造の基である。つまり、置換基を有していてもよいビフェニレン基である。
置換基としては、アリル基、ハロゲン原子、アルキル基等が挙げられる。置換基の数は1つでもよく2つ以上でもよい。
ビフェノール化合物の具体例としては、ビフェノール、ハロゲン化ビフェノール、アルキルビフェノール等が挙げられる。
脂環式ジメタノール化合物由来の残基とは、脂環式ジメタノール化合物から2個の水酸基を除いた構造の基である。
脂環式基は、単環構造でもよく多環構造でもよい。脂環式基は、不飽和結合を有しないことが好ましい。脂環式基の炭素数は、6~20が好ましく、8~15がより好ましい。脂環式基の具体例としては、シクロヘキシレン基、トリシクロデカンジイル基、ペルヒドロ-1,4;5,8-ナフチレン-2,3-ジイル基、ビシクロ [2.2.1] ヘプタン-2,3-ジイル基等が挙げられる。
脂環式基は、アリル基、アルキル基、ハロゲン原子等の置換基を有していてもよい。
脂環式ジメタノール化合物の具体例としては、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、トランス-2,3-ジ(ヒドロキシメチル)-ペルヒドロ-1,4;5,8-ジメタノナフタレン、トランス-2,3-ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ [2.2.1] ヘプタン等が挙げられる。それぞれ異性体を混合していてもよい。
Rとしては、安価であり容易に入手可能な点で、前記式(r1)、前記式(r2)、前記式(r3)または下記式(r4)で表される基が好ましい。式(r4)で表される基は、脂環式ジメタノール化合物由来の残基である。R1の脂環式基は前記と同様である。
式(1)中のnが2以上である場合、n個のRはそれぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。
硬化物がより低誘電正接になる点では、Rの少なくとも一部は、脂環式ジメタノール化合物由来の残基、すなわち式(r4)で表される基であることが好ましい。nが1である場合は、Rが脂環式ジメタノール化合物由来の残基であることが好ましく、nが2以上である場合は、n個のRの少なくとも1個が脂環式ジメタノール化合物由来の残基であることが好ましい。
軟化点は、JIS K 6910に従って測定される。
溶融粘度は、後述する実施例に記載の測定方法により測定される。
カーボネート樹脂のMwおよびMnは、標準物質をポリスチレンとしたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される値である。
本カーボネート樹脂のアリル基当量は、本カーボネート樹脂の数平均分子量(Mn)をアリル基の数で割った値である。
本カーボネート樹脂は、フェノールカーボネート樹脂と、ハロゲン化アリルとを反応させ、フェノールカーボネート樹脂の末端のフェノール性水酸基をアリルエーテル化することにより製造できる。
フェノールカーボネート樹脂は、末端にフェノール性水酸基を有する。これにより、アリルエーテル化を良好に行うことができる。
フェノールカーボネート樹脂としては、本カーボネート樹脂の末端のアリルエーテル基が水酸基になった構造のものが用いられる。
例えば本カーボネート樹脂が前述のカーボネート樹脂(1)である場合、フェノールカーボネート樹脂としては、下記式(2)で表される化合物を主成分として含むカーボネート樹脂(以下、「カーボネート樹脂(2)」ともいう。)が用いられる。
樹脂(I)は、カーボネート樹脂(2)において、Rの少なくとも一部が脂環式ジメタノール化合物由来の残基である樹脂である。
脂環式ジメタノール化合物、ビスフェノール化合物、ビフェノール化合物はそれぞれ前記と同様である。
一次反応および二次反応はそれぞれエステル交換反応である。二次反応で芳香族ジオール化合物を反応させることにより、末端水酸基がフェノール性水酸基であるカーボネート樹脂が得られる。
炭酸ジエステル、脂環式ジメタノール化合物、芳香族ジオール化合物はそれぞれ、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
一次反応は、常圧下で行ってもよく、減圧下で行ってもよい。
一次反応は、反応(エステル交換反応)で副生するアルコール類やフェノール類を減圧下で除去しながら行ってもよい。
二次反応で用いる芳香族ジオール化合物は、一次反応で用いた芳香族ジオール化合物と同じであってもよく異なっていてもよい。芳香族ジオール化合物は、1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
二次反応において反応させる芳香族ジオール化合物の量は、一次反応で用いた炭酸ジエステル(100モル%)に対し、5~80モル%が好ましく、15~60モル%がより好ましい。
二次反応は、反応(エステル交換反応)で副生するアルコール類やフェノール類を減圧下で除去しながら行うことが好ましい。
二次反応における減圧度は、反応で副生するアルコール類やフェノール類を減圧下で除去できれば特に制限はない。例えば、80~5mmHgであってよく、20~5mmHgであってよい。
二次反応の終了後、必要に応じて、反応生成物の水洗、濃縮等の処理を行ってもよい。
樹脂(II)は、カーボネート樹脂(2)において、Rがビスフェノール化合物由来の残基またはビフェノール化合物由来の残基である樹脂である。
炭酸ジエステル、ビスフェノール化合物、ビフェノール化合物はそれぞれ前記と同様である。
芳香族ジオール化合物に対する炭酸ジエステルのモル比(炭酸ジエステル/芳香族ジオール化合物)は、0.40~0.99が好ましく、0.50~0.95がより好ましい。
炭酸ジエステルと芳香族ジオール化合物との反応は、触媒の存在下で行うことが好ましい。触媒としては、前記と同様のものが挙げられる。触媒の使用量の好ましい範囲も前記と同様である。
反応温度は、130~250℃が好ましく、170~230℃がより好ましい。反応温度があまりに低いと反応が進まず、あまりに高いと反応をコントロールすることが難しくなり、樹脂が安定的に得ることが出来ないおそれがある。反応時間は、例えば0.5~10時間であってよい。
反応は、副生するアルコール類やフェノール類を減圧下で除去しながら行うことが好ましい。反応開始時においては常圧下で反応を行い、一定時間経過後に減圧してもよい。
反応における減圧度は、反応で副生するアルコール類やフェノール類を減圧下で除去できれば特に制限はない。例えば、80~5mmHgであってよく、20~5mmHgであってよい。
反応の終了後、必要に応じて、反応生成物の水洗、濃縮等の処理を行ってもよい。
フェノールカーボネート樹脂の150℃における溶融粘度は、10P~100Pが好ましく、30P~80Pがより好ましい。
フェノールカーボネート樹脂の重量平均分子量(Mw)は、3000~12000が好ましく、5000~10000がより好ましい。
フェノールカーボネート樹脂の水酸基当量は、フェノールカーボネート樹脂の数平均分子量(Mn)を水酸基の数で割った値である。
得られるアリールエーテル基含有カーボネート樹脂を用いた硬化物がより低誘電正接になる点では、フェノールカーボネート樹脂が樹脂(I)を含むことが好ましい。
ハロゲン化アリルとしては、例えば塩化アリル、臭化アリル、フッ化アリル、ヨウ化アリル等が挙げられる。安価な点から、塩化アリルが好ましい。
フェノールカーボネート樹脂とハロゲン化アリルとを反応させると、フェノールカーボネート樹脂末端のフェノール性水酸基(-OH)がアリルエーテル基(-O-CH2-CH=CH2)に変換される。
触媒の使用量は、ハロゲン化アリルの使用モル量に対し、0.7~1.3倍モルが好ましい。
反応温度は、例えば10~150℃であってよい。反応時間は、例えば1~30時間であってよい。
反応の終了後、必要に応じて、反応生成物の水洗、濃縮等の処理を行ってもよい。
また、本カーボネート樹脂を用いてマレイミド化合物を硬化させた硬化物は、マレイミド化合物を用いているために、高ガラス転移温度、高熱分解温度、低熱線膨張率を示す。また、本カーボネート樹脂を用いているために、マレイミド化合物をアリルフェノール樹脂で硬化させた硬化物や、エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹脂で硬化させた硬化物に比べて、低誘電率、低誘電正接である。
(1)マレイミド基とアリル基との反応。
(2)マレイミド基同士の反応。
(3)アリル基同士の反応。
前記の溶剤としては、メチルエチルケトンのような極性のあるものが一般的である。
本発明の樹脂ワニス(以下、「本樹脂ワニス」ともいう。)は、本カーボネート樹脂と、マレイミド基を2以上有するマレイミド化合物と、溶剤とを含む。
本カーボネート樹脂は、マレイミド硬化剤として機能する。「マレイミド硬化剤」とは、前記マレイミド化合物を硬化させるための硬化剤を意味する。
本樹脂ワニスにおいては、本カーボネート樹脂のアリル基の一部と、マレイミド化合物のマレイミド基の一部とが反応した状態になっていてもよい。
本樹脂ワニスは、硬化反応触媒をさらに含むことができる。
本樹脂ワニスは、本カーボネート樹脂、マレイミド化合物、溶剤および硬化反応触媒以外の他の成分をさらに含むことができる。
マレイミド化合物としては、マレイミド基を2以上有する化合物であれば特に限定されず、例えばビスマレイミド化合物、ポリフェニルメタンマレイミド等が挙げられる。
ビスマレイミド化合物としては、例えば4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド(例えば大和化成工業株式会社品のBMI-1100)、アルキルビスマレイミド、ジフェニルメタンビスマレイミド、フェニレンビスマレイミド、ビスフェノールAジフェニルエーテルビスマレイミド(例えば大和化成工業株式会社品のBMI-4000)、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド(例えば大和化成工業株式会社品のBMI-5100)、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、4,4’-ジフェニルエーテルビスマレイミド、4,4’-ジフェニルスルフォンビスマレイミド、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼン等が挙げられる。
ポリフェニルメタンマレイミドは、マレイミド基が置換した3以上のベンゼン環がメチレン基を介して結合した重合体であり、例えば大和化成工業株式会社品のBMI-2300が挙げられる。
これらのマレイミド化合物は1種単独で用いても2種以上を組合わせて用いてもよい。
溶剤としては、本樹脂ワニスに含まれる成分(本カーボネート樹脂、マレイミド化合物、必要に応じて硬化反応触媒等)を溶解するものであれば特に制限はない。
溶剤として典型的には、極性溶剤が用いられる。極性溶剤としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルアミルケトン、イソホロン、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、メタノール、エタノール、ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらの溶剤はいずれか1種を単独で用いてもよく2種以上を組合わせて用いてもよい。前記の中でも、ケトン系溶剤が好ましく、メチルエチルケトンが特に好ましい。
本樹脂ワニスの固形分濃度は、用途によっても異なるが、20~80質量%が好ましく、50~70質量%がより好ましい。
本樹脂ワニスの固形分濃度は、本樹脂ワニスの全質量に対する、本樹脂ワニスから溶剤を除いた質量の割合である。
硬化反応触媒(硬化促進剤)としては、アリル基とマレイミド基との反応を促進する作用を有するものであればよく、例えば、イミダゾール化合物、有機過酸化物等が挙げられる。イミダゾール化合物としては、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、1-ビニル-2-メチルイミダゾール、1-プロピル-2-メチルイミダゾール、2-イソプロピルイミダゾール、1-シアノメチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール等が挙げられる。有機過酸化物としては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル等が挙げられる。ジアルキルパーオキサイドにおいて、アルキル基は、フェニル基等で置換されていてもよい。このようなジアルキルパーオキサイドとしては、例えばジクミルパーオキサイドが挙げられる。
本樹脂ワニス中の硬化反応触媒の含有量は、マレイミド化合物に対し、0.1~5.0質量%が好ましい。
他の成分としては、例えば、無機フィラー(例えばカーボンブラック、ガラスクロス、シリカ等)、ワックス、難燃剤、カップリング剤等、本カーボネート樹脂以外のマレイミド硬化剤(以下、他の硬化剤ともいう。)、充填材(フィラー)、離型剤、表面処理剤、着色剤、可撓性付与剤等が挙げられる。
他の硬化剤としては、マレイミド硬化剤として従来公知のものを用いることができ、例えばアリルノボラック型フェノール樹脂等のノボラック型樹脂等が挙げられる。
本樹脂ワニス中の他の硬化剤の含有量は、本発明の効果の点では、本樹脂ワニスの固形分(100質量%)に対し、10質量%以下が好ましく、0質量%が特に好ましい。
本樹脂ワニスの固形分は、本樹脂ワニスから溶剤を除いた部分である。
離型剤としては、例えばカルナバワックス等の各種ワックス類等が挙げられる。
表面処理剤としては、公知のシランカップリング剤等が挙げられる。
着色剤としては、カーボンブラック等が挙げられる。
可撓性付与剤としては、シリコーン樹脂、ブタジエン-アクリロニトリルゴム等が挙げられる。
本樹脂ワニスは、例えば、本カーボネート樹脂とマレイミド化合物と溶剤とを混合することにより製造できる。本カーボネート樹脂とマレイミド化合物と溶剤とを混合する際に、または混合した後、必要に応じて、硬化反応触媒や他の成分をさらに混合してもよい。
本カーボネート樹脂は、上述の製造方法により製造できる。マレイミド化合物、硬化反応触媒、他の成分は、市販品を用いることができる。各成分の混合は、常法により行うことができる。
前反応を行う際の反応温度は50~150℃が好ましく、70~130℃がより好ましく、80~120℃がさらに好ましい。反応温度があまりに低いと反応は進まず、あまりに高すぎると反応をコントロールすることが難しくなり、目的の本樹脂ワニスを安定的に得ることが難しくなる。
本樹脂ワニスを硬化させる際の加熱温度(硬化温度)は60~250℃が好ましい。
硬化操作の一例としては、前記の好適な温度で30秒間以上1時間以下の前硬化を行い、溶剤を除去し、その後さらに、前記の好適な温度で1~20時間の後硬化を行う方法が挙げられる。
本樹脂ワニスの硬化物は、低誘電率、低誘電正接であり、絶縁性に優れる。また、この硬化物は、高ガラス転移温度、高熱分解温度、低熱膨張率あり、耐熱性にも優れる。そのため、本樹脂ワニスは、電子部品に用いられる積層板の製造用の材料として有用である。
本樹脂ワニスの硬化物の誘電正接は、0.008以下が好ましい。
本樹脂ワニスの硬化物のガラス転移温度は、150℃以上が好ましい。
本樹脂ワニスの硬化物の5%熱分解温度は、300℃以上が好ましい。
本樹脂ワニスの硬化物の常温線膨張係数は、100ppm以下が好ましい。
比誘電率、誘電正接、ガラス転移温度、5%熱分解温度、常温線膨張係数はそれぞれ、後述する実施例に記載の方法により測定される。
本発明の積層板の製造方法では、本樹脂ワニスを繊維質基材に含浸させ、本樹脂ワニスが含浸した繊維質基材を加熱加圧し、硬化させて積層板を得る。
前記積層板は、前記繊維強化樹脂層以外の他の層をさらに備えてもよい。他の層としては、例えば銅箔等の金属箔層が挙げられる。
繊維質基材の形状は特に限定されず、例えば短繊維、ヤーン、マット、シート等が挙げられる。
本樹脂ワニスが含浸した繊維質基材を加熱加圧する際の加熱温度は、前述の硬化温度が好ましい。加圧条件としては、2~20kN/m2が好ましい。
以下の各例において「%」は、特に限定のない場合は「質量%」を示す。
以下の各例で用いた測定方法を以下に示す。
下記のGPC装置及びカラムを使用し、標準物質をポリスチレンとして重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)を測定し、分散度(Mw/Mn)を求めた。
GPC装置:東ソー社製のHLC8120GPC。
カラム:東ソー社製のTSKgel(登録商標) G3000H+G2000H+G2000H。
JIS K 6910に従って軟化点(℃)を測定した。
150℃に設定した溶融粘度計(ブルックフィールド社製CAP2000 VISCOMETER)により、150℃における溶融粘度(P)を測定した。
得られた成形物を幅10.0mm×長さ5.5mm×厚さ1.5mmの大きさに加工し、測定試料とした。この測定試料について、粘弾性測定装置(日立ハイテクサイエンス社製DMA7100)を用い、2℃/分の昇温速度で30℃~400℃の範囲でtanδを測定し、ガラス転移温度(℃)を求めた。
得られた成形物を微粉砕し、測定試料とした。この測定試料について、示差熱熱重量同時測定装置(セイコーインスツルメンツ社製TG/DTA6300)により、エアー雰囲気下で10℃/分の昇温速度で30~800℃の範囲で熱重量減量を測定し、5%熱分解温度(℃)を求めた。
得られた成形物を幅5.0mm×長さ5.0mm×厚さ1.5mmの大きさに加工し、測定試料とした。この測定試料について、熱機械分析装置(日立ハイテクサイエンス社製TMA7100)を用いて2℃/分の昇温速度で30℃~400℃の範囲で硬化物の熱膨張を測定し、常温線膨張係数(ppm)を求めた。常温線膨張係数は、30℃での線膨張係数を示す。
得られた成形物を幅50.0mm×長さ50.0mm×厚さ1.5mmの大きさに加工し、測定試料とした。この測定試料について、空洞共振摂動法により周波数1GHzにおける比誘電率(εr)および誘電正接(tanδ)を求めた。
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの反応容器に炭酸ジフェニル375.0g(1.75モル)、トリシクロデカンジメタノール171.8g(0.88モル)を仕込み、100℃で溶融混合した。次いで、48%KOH水溶液0.04gを添加し、発熱に注意しながら180℃まで昇温し、1時間常圧下で反応させた。次いで、130℃まで冷却し、ビスフェノールF(群栄化学工業社製BPF-SG)213.6g(1.07モル)を添加し、180℃まで昇温し、1時間常圧下で反応させた。その後、系内を180℃で維持しながら10mmHgまでゆっくり減圧した。次いで、減圧下のまま220℃まで昇温し、2時間減圧下で反応させた。その後、反応生成物を水洗、濃縮し、脂環骨格を含むフェノールカーボネート樹脂を得た。この樹脂の軟化点は101.9℃、150℃における溶融粘度は37.6Pであった。ゲル浸透クロマトグラフ分析(以下、GPCと略記することもある。)によるMwは4751、Mnは2419、Mw/Mnは1.964であった。この樹脂の水酸基当量(g/eq)は、Mnの半分である1209.5とした。
前記フェノールカーボネート樹脂100g、塩化アリル9.5gをメチルエチルケトンに固形分50%になるように溶解した。次いで、ジアザビシクロウンデセン11.3gを30℃以下で2時間かけて滴下した。その後、50℃まで昇温し、3時間反応させ、水洗、濃縮し、アリルエーテル基含有カーボネート樹脂1を得た。この樹脂の軟化点は97.3℃、150℃における溶融粘度は17.0Pであった。GPCによるMwは4888、Mnは2530、Mw/Mnは1.995、式(1)で表される化合物の含有量は97.1%であった。この樹脂のアリル基当量(g/eq)は、Mnの半分である1265.0とした。
合成例1においてトリシクロデカンジメタノール171.8gを274.9g(1.40モル)に、ビスフェノールF213.6gを108.6g(0.54モル)に変更したこと以外は合成例1と同様の方法でフェノールカーボネート樹脂を得た。この樹脂の軟化点は98.4℃、150℃における溶融粘度は69.6Pであった。GPCによるMwは4577、Mnは1743、Mw/Mnは2.626であった。この樹脂の水酸基当量(g/eq)は、Mnの半分である871.5とした。
前記フェノールカーボネート樹脂100g、塩化アリル13.2g(0.17モル)をメチルエチルケトンに固形分50%になるように溶解した。次いで、ジアザビシクロウンデセン15.7gを30℃以下で2時間かけて滴下した。その後、50℃まで昇温し、3時間反応させ、水洗、濃縮し、アリルエーテル化カーボネート樹脂2を得た。この樹脂の軟化点は98.6℃、150℃における溶融粘度は56.8Pであった。GPCによるMwは4520、Mnは1703、Mw/Mnは2.654、式(1)で表される化合物の含有量は95.5%であった。この樹脂のアリル基当量は、Mnの半分である851.5とした。
合成例1においてビスフェノールFの213.6gに代えてビスフェノールAの243.8g(1.07モル)を使用したこと以外は合成例1と同様の方法でフェノールカーボネート樹脂を得た。この樹脂の軟化点は109.6℃、150℃における溶融粘度は63.2Pであった。GPCによるMwは5617、Mnは2973、Mw/Mnは1.890であった。この樹脂の水酸基当量は、Mnの半分である1486.5とした。
前記フェノールカーボネート樹脂100g、塩化アリル7.7gをメチルエチルケトンに固形分50%になるように溶解した。次いで、ジアザビシクロウンデセン11.3gを30℃以下で2時間かけて滴下した。その後、50℃まで昇温し3時間反応させ、水洗、濃縮し、アリルエーテル化カーボネート樹脂3を得た。この樹脂の軟化点は101.7℃、150℃における溶融粘度は37.2Pであった。GPCによるMwは5791、Mnは2603、Mw/Mnは2.006、式(1)で表される化合物の含有量は95.7%であった。この樹脂のアリル基当量は、Mnの半分である1301.5とした。
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの反応容器に炭酸ジフェニル375.0g(1.75モル)、ビスフェノールF(群栄化学工業社製BPF-SG)388.9g(1.94モル)を仕込み、100℃で溶融混合した。次いで、48%KOH水溶液0.04gを添加し、発熱に注意しながら180℃まで昇温し、1時間常圧下で反応させた。その後、系内を180℃で維持しながら10mmHgまでゆっくり減圧した。次いで、減圧下のまま220℃まで昇温し、2時間減圧下で反応させた。その後、反応生成物を水洗、濃縮し、フェノールカーボネート樹脂を得た。この樹脂の軟化点は107.6℃、150℃における溶融粘度は60.3Pであった。GPCによるMwは3662、Mnは1977、Mw/Mnは1.852であった。この樹脂の水酸基当量は、数平均分子量(Mn)の半分である988.5とした。
前記フェノールカーボネート樹脂100g、塩化アリル11.6g(0.15モル)をメチルエチルケトンに固形分50%になるように溶解した。次いで、ジアザビシクロウンデセン16.9gを30℃以下で2時間かけて滴下した。その後、50℃まで昇温し、3時間反応させ、水洗、濃縮し、アリルエーテル化カーボネート樹脂4を得た。この樹脂の軟化点は100.9℃、150℃における溶融粘度は29.7Pであった。GPCによるMwは4012、Mnは2135、Mw/Mnは1.888、式(1)で表される化合物の含有量は96.2%であった。この樹脂のアリル基当量は、Mnの半分である1067.5とした。
合成例4においてビスフェノールFの388.9gを155.6g(0.78モル)に変更し、さらにビスフェノールAの266.0g(1.17モル)を使用したこと以外は合成例4と同様の方法でフェノールカーボネート樹脂を得た。この樹脂の軟化点は121.1℃、150℃における溶融粘度は測定不可であった。GPCによるMwは4478、Mnは2394、Mw/Mnは1.871であった。この樹脂の水酸基当量は、Mnの半分である1197.0とした。
前記フェノールカーボネート樹脂100g、塩化アリル9.6g(0.13モル)をメチルエチルケトンに固形分50%になるように溶解した。次いで、ジアザビシクロウンデセン14.0gを30℃以下で2時間かけて滴下した。その後、50℃まで昇温し3時間反応させ、水洗、濃縮し、アリルエーテル化カーボネート樹脂5を得た。この樹脂の軟化点は113.3℃、150℃における溶融粘度は81.0Pであった。GPCによるMwは4691、Mnは2444、Mw/Mnは1.908、式(1)で表される化合物の含有量は95.4%あった。この樹脂のアリル基当量は、Mnの半分である1222.0とした。
合成例1で合成したアリルエーテル基含有カーボネート樹脂1(アリル基当量:1265.0g/eq)の100gと、マレイミド化合物として大和化成工業社製のBMI-4000(ビスフェノールAジフェニルエーテルビスマレイミド、マレイミド当量:285.1g/eq)の67.6gと、硬化反応触媒としてジクミルパーオキサイドの1.7g(全樹脂量に対して1%)とを、メチルエチルケトンに固形分60%になるように溶解し樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスをガラスクロス(Eガラス)に、樹脂分40%になるように含浸し、100℃で10分間乾燥させ、溶剤を除去してプリプレグを得た。このプリプレグを6枚重ね、180℃でプレス成形し、その後、230℃で5時間アフターベークを行い、厚さ1.5mmの成形物(積層板)を得た。樹脂分とは、成形物の総質量に対する樹脂(硬化物)の割合を示す。
実施例1において大和化成工業社製のBMI-4000の67.6gを112.7gに代えたこと以外は実施例1と同様の方法で樹脂ワニスを調製し、成形物を得た。
合成例2で合成したアリルエーテル基含有カーボネート樹脂2(アリル基当量:851.5g/eq)の100gと、マレイミド化合物として大和化成工業社製のBMI-4000の100.3gと、硬化反応触媒としてジクミルパーオキサイドの2.0g(全樹脂量に対して1%)とを、メチルエチルケトンに固形分60%になるように溶解し樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスをガラスクロス(Eガラス)に、樹脂分40%になるように含浸し、100℃で10分間乾燥させ、溶剤を除去してプリプレグを得た。このプリプレグを6枚重ね、180℃でプレス成形し、その後、230℃で5時間アフターベークを行い、厚さ1.5mmの成形物を得た。
実施例3において大和化成工業社製のBMI-4000の100.3gを167.3gに代えたこと以外は実施例3と同様の方法で樹脂ワニスを調製し、成形物を得た。
合成例3で合成したアリルエーテル基含有カーボネート樹脂3(アリル基当量:1301.5g/eq)の100gと、マレイミド化合物として大和化成工業社製のBMI-4000の65.7gと、硬化反応触媒としてジクミルパーオキサイドの1.7g(全樹脂量に対して1%)とを、メチルエチルケトンに固形分60%になるように溶解し樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスをガラスクロス(Eガラス)に、樹脂分40%になるように含浸し、100℃で10分間乾燥させ、溶剤を除去してプリプレグを得た。このプリプレグを6枚重ね、180℃でプレス成形し、その後、230℃で5時間アフターベークを行い、厚さ1.5mmの成形物を得た。
合成例4で合成したアリルエーテル基含有カーボネート樹脂4(アリル基当量:1067.5g/eq)の100gと、マレイミド化合物として大和化成工業社製のBMI-4000の80.1gと、硬化反応触媒としてジクミルパーオキサイドの1.8g(全樹脂量に対して1%)とを、メチルエチルケトンに固形分60%になるように溶解し樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスをガラスクロス(Eガラス)に、樹脂分40%になるように含浸し、100℃10分乾燥させ、溶剤を除去してプリプレグを得た。このプリプレグを6枚重ね、180℃でプレス成形し、その後、230℃で5時間アフターベークを行い、厚さ1.5mmの成形物を得た。
合成例5で合成したアリルエーテル基含有カーボネート樹脂5(アリル基当量:1222.0g/eq)の100gと、マレイミド化合物として大和化成工業社製のBMI-4000の70.0gと、硬化反応触媒としてジクミルパーオキサイドの1.7g(全樹脂量に対して1%)とを、メチルエチルケトンに固形分60%になるように溶解し樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスをガラスクロス(Eガラス)に、樹脂分40%になるように含浸し、100℃10分乾燥させ、溶剤を除去してプリプレグを得た。このプリプレグを6枚重ね、180℃でプレス成形し、その後、230℃で5時間アフターベークを行い、厚さ1.5mmの成形物を得た。
フェノールノボラック樹脂(群栄化学工業社製PSM-4261、軟化点:80℃、水酸基当量:106g/eq)の50.0gと、エポキシ樹脂としてオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬製:EOCN1020、エポキシ当量:199g/eq)の93.9gと、触媒としてトリフェニルホスフィンの1.9g(エポキシ樹脂に対して2%)とを、メチルエチルケトンに固形分60%になるように溶解し樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスをガラスクロス(Eガラス)に、樹脂分40%になるように含浸し、100℃10分乾燥させ、溶剤を除去してプリプレグを得た。このプリプレグを6枚重ね、180℃でプレス成形し、その後、180℃で5時間アフターベークを行い、厚さ1.5mmの成形物を得た。
アリルフェノールノボラック樹脂(群栄化学工業社製XPL-4437E、アリル基当量:145g/eq、常温で液状、E型粘度計で測定した25℃での粘度:31Pa・s)の100gと、マレイミド化合物として大和化成工業社製のBMI-4000の196.6gと、硬化反応触媒としてジクミルパーオキサイドの3.0g(全樹脂量に対して1%)とを、メチルエチルケトンに固形分60%になるように溶解し樹脂ワニスを得た。
得られた樹脂ワニスをガラスクロス(Eガラス)に、樹脂分40%になるように含浸し、100℃10分乾燥させ、溶剤を除去してプリプレグを得た。このプリプレグを6枚重ね、180℃でプレス成形し、その後、230℃で5時間アフターベークを行い、厚さ1.5mmの成形物を得た。
各例で用いた硬化剤(アリルエーテル基含有カーボネート樹脂、フェノールノボラック樹脂またはアリルフェノールノボラック樹脂)、マレイミド化合物、エポキシ樹脂それぞれの種類、アリル基に対するマレイミド基のモル比(マレイミド基/アリル基)を表1~2に併記した。
エポキシ樹脂をフェノールノボラック樹脂で硬化させた比較例1の成形物は、実施例1~7に比べて誘電率および誘電正接が高かった。また、常温線膨張係数が大きかった。
硬化剤としてアリルフェノールノボラック樹脂を用いた比較例2の成形物は、比較例1よりもさらに誘電率および誘電正接が高かった。
したがって、本樹脂ワニスおよびこれを用いた積層板は、高機能性高分子材料として極めて有用であり、電気的、熱的に優れた材料として、半導体封止材、電気絶縁材料、銅張り積層板用樹脂、レジスト、電子部品の封止用樹脂、液晶のカラーフィルター用樹脂、塗料、各種コーティング剤、接着剤、ビルドアップ積層板材料、FRP等の幅広い用途に使用できる。
Claims (8)
- 前記式(1)中のn個のRの少なくとも一部が、前記式(r4)で表される基である、請求項1に記載のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂。
- 炭酸ジエステルと、脂環式ジメタノール化合物とを反応させ、または、炭酸ジエステルと、脂環式ジメタノール化合物と、ビスフェノール化合物およびビフェノール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジオール化合物とを反応させ、一次反応生成物を得て、
前記一次反応生成物と、ビスフェノール化合物およびビフェノール化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の芳香族ジオール化合物とを反応させ、末端がフェノール性水酸基であるカーボネート樹脂を得て、
前記カーボネート樹脂とハロゲン化アリルとを反応させ、前記フェノール性水酸基をアリルエーテル化する、アリルエーテル基含有カーボネート樹脂の製造方法。 - 前記一次反応生成物を得る際の、前記脂環式ジメタノール化合物と前記芳香族ジオール化合物との合計量に対する前記炭酸ジエステルのモル比が、1.05~3.00である、請求項4に記載のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂の製造方法。
- 下記式(1)で表される化合物を主成分として含むアリルエーテル基含有カーボネート樹脂と、マレイミド基を2以上有するマレイミド化合物と、溶剤とを含む樹脂ワニス。
- 請求項1または2に記載のアリルエーテル基含有カーボネート樹脂と、マレイミド基を2以上有するマレイミド化合物と、溶剤とを含む樹脂ワニス。
- 請求項6または7に記載の樹脂ワニスを繊維質基材に含浸させ、前記樹脂ワニスが含浸した繊維質基材を加熱加圧し、硬化させて積層板を得る、積層板の製造方法。
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