JP7467330B2 - エステル化合物、樹脂組成物、硬化物、及び、ビルドアップフィルム - Google Patents
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Description
以下に本発明を詳述する。
上記式(1)中、R1及びR2は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよく、置換されていてもよいアリール基である。上記R1及び上記R2として置換されていてもよいアリール基を有することにより、本発明のエステル化合物は、硬化剤として用いた場合に得られる樹脂組成物が低誘電正接等の誘電特性に優れるものとなる。
上記アリール基が置換されている場合の置換基としては、例えば、脂肪族基等が挙げられる。
なかでも、上記式(1)中のR1及びR2は、下記式(2)で表される基であることが好ましい。上記R1及び上記R2が下記式(2)で表される基であることにより、本発明のエステル化合物を硬化剤として用いた場合に得られる樹脂組成物の硬化物が低誘電正接等の誘電特性により優れるものとなる。
上記アリーレン基が置換されている場合の置換基としては、例えば、脂肪族基等が挙げられる。
なかでも、上記式(1)中のR3は、下記式(3-1)、(3-2)、(3-3)、又は、(3-4)で表される基であることが好ましく、下記式(3-1)又は(3-2)で表される基であることがより好ましい。上記R3が下記式(3-1)、(3-2)、(3-3)、又は、(3-4)で表される基であることにより、本発明のエステル化合物を硬化剤として用いた場合に硬化性樹脂との相溶性により優れるものとなり、かつ、得られる樹脂組成物の硬化物が耐熱性により優れるものとなる。
また、上記式(1)で表されるエステル化合物を硬化剤として用いる場合、上記R3が下記式(4-1)で表される基である化合物と、下記式(4-2)で表される基である化合物との混合物を用いてもよい。
上記式(1)中、nが0である場合、本発明のエステル化合物を硬化剤として用いた場合に得られる樹脂組成物の硬化物が耐熱性により優れるものとなる。
また、本発明のエステル化合物は、多量体化した場合、即ち、上記式(1)中のnが1以上である場合においても、硬化剤として用いた場合に得られる樹脂組成物の硬化物が耐熱性及び誘電特性に優れるものとなる。また、上記式(1)中のnが1以上である場合は、得られる樹脂組成物の硬化物が伸びにも優れるものとなる。
樹脂成分との相溶性等の観点から、上記式(1)中のnの好ましい上限は10である。
上記式(1)中のXに含まれるアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基等が挙げられる。
上記アリーレン基が置換されている場合の置換基としては、例えば、脂肪族基等が挙げられる。なお、上記式(1)中のnが2以上である場合、各Xは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
なお、本明細書において上記「分子量」は、分子構造が特定される化合物(例えば、上記式(1)において、nが0の化合物のみである場合)については、構造式から求められる分子量である。また、本明細書において上記「分子量」は、重合度の分布が広い化合物(例えば、上記式(1)において、nが複数の値を有する混合物の場合)及び変性部位が不特定な化合物については、数平均分子量を用いて表す場合がある。本明細書において上記「数平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で溶媒としてテトラヒドロフランを用いて測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。GPCによってポリスチレン換算による数平均分子量を測定する際に用いるカラムとしては、例えば、JAIGEL-2H-A(日本分析工業社製)等が挙げられる。
即ち、無水トリメリット酸と、下記式(6)で表される芳香族ジアミンとを反応させた後、下記式(7-1)で表される水酸基含有芳香族化合物及び/又は下記式(7-2)で表される水酸基含有芳香族化合物を反応させる方法により、上記式(1)中のnが0である化合物を製造することができる。また、無水トリメリット酸ハライドと、下記式(7-1)で表される水酸基含有芳香族化合物及び/又は下記式(7-2)で表される水酸基含有芳香族化合物を反応させた後、下記式(6)で表される芳香族ジアミンとを反応させる方法によっても、上記式(1)中のnが0である化合物を製造することができる。
即ち、上記式(1)中のnが0である化合物を製造する方法において、上記式(7-1)で表される水酸基含有芳香族化合物及び/又は上記式(7-2)で表される水酸基含有芳香族化合物に加えて、下記式(8)で表される水酸基含有芳香族化合物を反応させる方法により、上記式(1)中のnが1以上である化合物を製造することができる。
本発明のエステル化合物を含有することにより、本発明の樹脂組成物は、硬化物が耐熱性及び誘電特性に優れるものとなる。
上記他の硬化剤としては、例えば、フェノール系硬化剤、チオール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、シアネート系硬化剤、本発明のエステル化合物以外の他の活性エステル系硬化剤等が挙げられる。なかでも、本発明のエステル化合物以外の他の活性エステル系硬化剤、シアネート系硬化剤が好ましい。
また、上記硬化剤として、本発明のエステル化合物とその他の硬化剤を併用する場合の本発明のエステル化合物の含有量は、硬化性樹脂100重量部に対して、好ましい下限が5重量部、好ましい上限が200重量部である。上記硬化剤として本発明のエステル化合物とその他の硬化剤を併用する場合、本発明のエステル化合物の含有量がこの範囲であることにより、得られる樹脂組成物が、耐熱性及び誘電特性により優れるものとなる。上記硬化剤として本発明のエステル化合物とその他の硬化剤を併用する場合の本発明のエステル化合物の含有量のより好ましい下限は10重量部、より好ましい上限は150重量部である。上記硬化剤として本発明のエステル化合物とその他の硬化剤を併用する場合の本発明のエステル化合物とその他の硬化剤との合計の含有量は、硬化性樹脂100重量部に対して、好ましい下限が20重量部、好ましい上限が200重量部である。
上記硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、マレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。なかでも、上記硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、マレイミド樹脂、及び、ベンゾオキサジン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。上記硬化性樹脂は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
上記硬化促進剤は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が組み合わせて用いられてもよい。
上記無機充填剤を含有することにより、本発明の樹脂組成物は、優れた接着性及び長期耐熱性を維持したまま、吸湿リフロー耐性、めっき耐性、及び、加工性により優れるものとなる。
上記流動調整剤としては、例えば、アエロジル等のヒュームドシリカや層状ケイ酸塩等が挙げられる。
上記流動調整剤は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が組み合わせて用いられてもよい。
また、上記流動調整剤としては、平均粒子径が100nm未満のものが好適に用いられる。
上記有機充填剤としては、例えば、シリコーンゴム粒子、アクリルゴム粒子、ウレタンゴム粒子、ポリアミド粒子、ポリアミドイミド粒子、ポリイミド粒子、ベンゾグアナミン粒子、及び、これらのコアシェル粒子等が挙げられる。なかでも、ポリアミド粒子、ポリアミドイミド粒子、ポリイミド粒子が好ましい。
上記有機充填剤は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が組み合わせて用いられてもよい。
上記難燃剤としては、例えば、ベーマイト型水酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物、ハロゲン系化合物、りん系化合物、窒素化合物等が挙げられる。なかでも、ベーマイト型水酸化アルミニウムが好ましい。
上記難燃剤は、単独で用いられてもよいし、2種類以上が組み合わせて用いられてもよい。
上記熱可塑性樹脂は、単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
上記溶媒としては、塗工性や貯蔵安定性等の観点から、沸点が160℃以下の非極性溶媒又は沸点が160℃以下の非プロトン性極性溶媒が好ましい。
上記沸点が160℃以下の非極性溶媒又は沸点が160℃以下の非プロトン性極性溶媒としては、例えば、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒、含窒素系溶媒等が挙げられる。
上記ケトン系溶媒としては、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、シクロヘキサノン等が挙げられる。
上記エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル等が挙げられる。
上記炭化水素系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ノルマルヘプタン等が挙げられる。
上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、トリクロロエチレン等が挙げられる。
上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、1,3-ジオキソラン等が挙げられる。
上記含窒素系溶媒としては、例えば、アセトニトリル等が挙げられる。
なかでも、取り扱い性や上記硬化剤の溶解性等の観点から、沸点が60℃以上のケトン系溶媒、沸点が60℃以上のエステル系溶媒、及び、沸点が60℃以上のエーテル系溶媒からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。このような溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸イソブチル、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
なお、上記「沸点」は、101kPaの条件で測定される値、又は、沸点換算図表等で101kPaに換算された値を意味する。
上記反応性希釈剤としては、接着信頼性の観点から、1分子中に2つ以上の反応性官能基を有する反応性希釈剤が好ましい。
上記混合機としては、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等が挙げられる。
なお、本明細書において上記「硬化物のガラス転移温度」は、動的粘弾性測定装置を用い、昇温速度10℃/分、周波数10Hz、チャック間距離24mmで-0℃から300℃までの昇温条件で測定した際に得られるtanδカーブのピーク温度として求めることができる。上記動的粘弾性測定装置としては、例えば、レオバイブロン動的粘弾性自動測定器DDV-GPシリーズ(エー・アンド・デイ社製)等が挙げられる。上記ガラス転移温度を測定する硬化物は、厚さを約400μmとした上記樹脂組成物フィルムを190℃で30分加熱することにより得ることができる。
なお、本明細書において上記「線膨張係数」は、TMA法により昇温速度10℃/分、力50Nの条件で測定される値を示す。また、上記線膨張係数の測定に用いる硬化物は、例えば、厚さを約40μmとした上記樹脂組成物フィルムを190℃で30分加熱することにより得ることができる。
なお、上記「誘電正接」は、誘電率測定装置及びネットワークアナライザーを用いて5GHzの条件で測定される値である。なお、上記「誘電正接」を測定する硬化物は、厚さを約40μmから約200μmとした上記樹脂組成物フィルムを190℃で90分間加熱することにより得ることができる。
なかでも、本発明の樹脂組成物は、硬化物が低誘電率、低誘電正接であり、誘電特性に優れるため、ビルドアップフィルムに好適に用いることができる。本発明の樹脂組成物を用いてなるビルドアップフィルムもまた、本発明の1つである。
攪拌器、還流冷却器、ディーンスタークの水分離器を備えた容器を用いて、無水トリメリット酸クロリド21.1重量部をN-メチル-2-ピロリドン200重量部に溶解させた。得られた溶液に2-ナフトール14.4重量部を添加し、更にトリエチルアミン10.1重量部を添加し、25℃で4時間撹拌して反応させた。
得られた反応液に、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン14.6重量部を添加し、25℃で4時間撹拌して反応させた。得られた溶液に、トルエン200重量部を添加した後、150℃で水が発生しなくなるまで、4時間還流を行った。反応終了後、得られた溶液から、エバポレーターを用いてトルエンを除去した溶液を純水800重量部に適下し、析出物を濾別した後、真空乾燥を行いエステル化合物Aを得た。
なお、1H-NMR、GPC、及び、FT-IR分析により、エステル化合物Aは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2は上記式(2)で表される基(R4は全て水素原子)、R3は上記式(3-2)で表される基(R6は全て水素原子)、nは0)。
2-ナフトール14.4重量部をフェノール9.4重量部に変更したこと以外は合成例1と同様にして、エステル化合物Bを得た。
なお、1H-NMR、GPC、及び、FT-IR分析により、エステル化合物Bは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2はフェニル基、R3は上記式(3-2)で表される基(R6は全て水素原子)、nは0)。
1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン14.6重量部を2-メチル-4,6-ジエチル-1,3-フェニレンジアミンと2,4-ジエチル-6-メチル-1,3-フェニレンジアミンとの混合物(三井化学ファイン社製、「エタキュア100」)8.9重量部に変更したこと以外は合成例1と同様にして、エステル化合物Cを得た。
なお、1H-NMR、GPC、及び、FT-IR分析により、エステル化合物Cは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2は上記式(2)で表される基(R4は全て水素原子)、R3は上記式(4-1)、(4-2)で表される基、nは0)。
1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン14.6重量部を4,4’-ジアミノジフェニルメタン9.9重量部に変更したこと以外は合成例1と同様にして、エステル化合物Dを得た。
なお、1H-NMR、GPC、及び、FT-IR分析により、エステル化合物Dは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2は上記式(2)で表される基(R4は全て水素原子)、R3は上記式(3-3)で表される基(R7は全て水素原子、R8は全て水素原子)、nは0)。
1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン14.6重量部をビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)スルフォン21.6重量部に変更したこと以外は合成例1と同様にして、エステル化合物Eを得た。
なお、1H-NMR、GPC、及び、FT-IR分析により、エステル化合物Eは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2は上記式(2)で表される基(R4は全て水素原子)、R3は上記式(3-4)で表される基(R9は全て水素原子)、nは0)。
攪拌器、還流冷却器、ディーンスタークの水分離器を備えた容器を用いて、無水トリメリット酸クロリド21.1重量部、2-ナフトール7.2重量部、及び、1,3-ジヒドロキシベンゼン2.8重量部をN-メチル-2-ピロリドン130重量部に溶解させた。得られた溶液にトリエチルアミン11.1重量部を添加し、25℃で2時間撹拌して反応させた。
得られた反応液に、2-メチル-4,6-ジエチル-1,3-フェニレンジアミンと2,4-ジエチル-6-メチル-1,3-フェニレンジアミンとの混合物(三井化学ファイン社製、「エタキュア100」)8.9重量部を添加し、25℃で2時間撹拌して反応させた。得られた溶液に、トルエン50重量部を添加した後、170℃で水が発生しなくなるまで、一晩還流を行った。反応終了後、メタノール800重量部に適下し、析出物を濾別した後、真空乾燥を行いエステル化合物Fを得た。
なお、1H-NMR、及び、GPCにより、エステル化合物Fは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2は上記式(2)で表される基(R4は全て水素原子)、R3は上記式(4-1)、(4-2)で表される基、Xは1,3-フェニレン基、nは、0以上10以下)。また、GPCの結果より求めたエステル化合物Fの数平均分子量は1784であった。
1,3-ジヒドロキシベンゼン2.8重量部を4,4’-ジヒドロキシビフェニル4.7重量部に変更したこと以外は合成例6と同様にして、エステル化合物Gを得た。
なお、1H-NMR、及び、GPCにより、エステル化合物Gは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2は上記式(2)で表される基(R4は全て水素原子)、R3は上記式(4-1)、(4-2)で表される基、Xは上記式(5-1)で表される基(R10は全て水素原子)、nは、0以上10以下)。また、GPCの結果より求めたエステル化合物Gの数平均分子量は2175であった。
1,3-ジヒドロキシベンゼン2.8重量部を1,1’-メチレンジ-2-ナフトール7.5重量部に変更したこと以外は合成例6と同様にして、エステル化合物Hを得た。
なお、1H-NMR、及び、GPCにより、エステル化合物Hは、上記式(1)で表されることを確認した(R1、R2は上記式(2)で表される基(R4は全て水素原子)、R3は上記式(4-1)、(4-2)で表される基、Xは上記式(5-2)で表される基(R11は全て水素原子、nは、0以上10以下))。また、GPCの結果より求めたエステル化合物Hの数平均分子量は1687であった。
攪拌器、還流冷却器、ディーンスタークの水分離器を備えた容器を用いて、3-アミノフェノール21.8重量部をN-メチル-2-ピロリドン100重量部に溶解させた。得られた溶液に2,2-ビス(4-(2,3-ジカルボキシルフェノキシ)フェニル)プロパン52.0重量部を添加し、25℃で4時間撹拌して反応させた。得られた溶液に、トルエン100重量部を添加した後、150℃で水が発生しなくなるまで、4時間還流を行った。反応終了後、得られた溶液から、エバポレーターを用いてトルエンを除去した溶液を純水800重量部に適下し、析出物を濾別した。
更に得られた析出物70.3重量部とトリエチルアミン20.2重量部をN-メチル-2-ピロリドン200重量部に溶解させた。得られた溶液に塩化ベンゾイル28.1重量部を添加し、25℃で4時間撹拌して反応させた。反応終了後、得られた溶液を純水800重量部に適下し、析出物を濾別した後、真空乾燥を行いエステル化合物Iを得た。
なお、1H-NMR、GPC、及び、FT-IR分析により、エステル化合物Iは、上記式(1)で表されないことを確認した。
表1に記載された配合比の各材料に溶媒としてメチルエチルケトンを加え、撹拌機を用いて1200rpmで4時間撹拌し、樹脂組成物を得た。なお、表1の組成には、溶媒を除く固形分について記載した。
アプリケーターを用いて、得られた樹脂組成物を厚み25μmのPETフィルムの離型処理面上に塗工した。PETフィルムとしては、XG284(東レ社製)を用いた。その後、100℃のギアオーブン内で5分間乾燥し、溶媒を揮発させることにより、PETフィルムと、該PETフィルム上に厚さが40μmの樹脂組成物層とを有する未硬化積層フィルムを得た。
実施例及び比較例で得られた各未硬化積層フィルムについて以下の評価を行った。結果を表1に示した。
実施例及び比較例で得られた各未硬化積層フィルムを190℃で90分間加熱した後、基材PETフィルムを剥離し、硬化物を得た。得られた硬化物について、TMA装置を用い、昇温速度10℃/分、力50Nの条件で25℃から150℃までの温度範囲における線膨張係数を測定した。TMA装置としては、TMA7100(日立ハイテクサイエンス社製)を用いた。
実施例及び比較例で得られた各未硬化積層フィルムを190℃で90分間加熱した後、基材PETフィルムを剥離し、硬化物を得た。得られた硬化物を幅2mm、長さ100mmの大きさに裁断した。裁断された硬化物について、空洞共振摂動法誘電率測定装置及びネットワークアナライザーを用いて、空洞共振法で23℃、周波数5GHzの条件にて誘電正接を測定した。空洞共振摂動法誘電率測定装置としては、CP521(関東電子応用開発社製)を用い、ネットワークアナライザーとしては、N5224A PNA(キーサイトテクノロジー社製)を用いた。
実施例及び比較例で得られた各未硬化積層フィルムを200℃で3時間加熱した後、基材PETフィルムを剥離し、硬化物を得た。得られた硬化物を幅10mm、長さ100mmの大きさに裁断した。裁断された硬化物について、引張試験機を用いて、チャック間距離60mm、引張速度5mm/分、初期張力0.35Nの条件にて最大破断点伸度を測定した。引張試験機としては、UCT-500(ORIENTEC社製)を用いた。
Claims (13)
- 分子量が1万以下である請求項1又は2記載のエステル化合物。
- 硬化性樹脂と硬化剤とを含有する樹脂組成物であって、
前記硬化剤は、請求項1、2又は3記載のエステル化合物を含む樹脂組成物。 - 硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含む請求項4記載の樹脂組成物。
- 請求項4又は5記載の樹脂組成物の硬化物。
- 請求項4又は5記載の樹脂組成物を用いてなるビルドアップフィルム。
- 分子量が1万以下である請求項8又は9記載の樹脂組成物。
- 硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含む請求項10記載の樹脂組成物。
- 請求項8、9、10又は11記載の樹脂組成物の硬化物。
- 請求項8、9、10又は11記載の樹脂組成物を用いてなるビルドアップフィルム。
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