JPH02502918A - 熱安定性が改良された耐燃性多芳香族シアネート樹脂 - Google Patents
熱安定性が改良された耐燃性多芳香族シアネート樹脂Info
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- JPH02502918A JPH02502918A JP89501951A JP50195189A JPH02502918A JP H02502918 A JPH02502918 A JP H02502918A JP 89501951 A JP89501951 A JP 89501951A JP 50195189 A JP50195189 A JP 50195189A JP H02502918 A JPH02502918 A JP H02502918A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
熱安定性が改良された耐燃性多芳香族シアネート樹脂本発明は耐燃性でありおよ
び改良熱安定性を示す多芳香族シアネート樹脂に関する。
ビスフェノールAより誘導された芳香族シアネートエステルは高いガラス転移温
度を示すが、高誘電率を有しおよび水分の作用をうけやすい、炭化水素(ジシク
ロペンタジェニル)フェノールから誘導された芳香族シアネートエステルは改良
水分耐性および電気特性を与えるが、多くの電気用積層板に必要な耐燃性を欠い
ている。従って、耐燃性を示す炭化水素フェノールシアネート樹脂を有すること
が望ましい。
本発明の一態様は下式I、
式■
〔上式中、各Rは独立に水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で
あり;各mは独立に1〜6の値を有し;各m′はO〜4の平均値を有し;各R′
は独立に水素または下式■、
式■
(上式中、各RIIは独立に1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり;各
Xはハロゲンである)で表わされる基であり、ただしR′基の少な(とも1個は
式■で表わされる基である〕
で表わされるハロゲン含有炭化水素フェノールシアネート樹脂に関する。
本発明の他のB様は、
(A)下式I、
式I
〔上式中、各Rは独立に水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で
あり;各mは独立に1〜6の値を有し;各m′はO〜4の平均値゛を有し:各R
′は独立に水素または下式■、
式■
(上式中、各RIIは独立に1〜4個の炭素原子を有するアル■で表わされる基
である〕
で表わされる少なくとも1種の炭化水素フェノールシアネート樹脂;および
CB)下式■、
式■
(上式中、各Rは独立に水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で
あり;各mは独立に1〜6の値を有し;m′は0〜4の平均値を有する)
で表わされる少なくともI T!1のハロゲンを含まない炭化水素フェノールシ
アネート樹脂、
を含んでなる混合物(成分(A)は成分(A)および(B)の合わせた重量を基
準として1〜99重量パーセントの量存在し、成分(B)は99〜1重量パーセ
ントの量存在する)に関シアネート樹脂または式Iおよび■で表わされる炭化水
素フェノールシアネート樹脂の混合物と硬化量の好適な硬化剤を含んでなる硬化
性組成物に関する。
り得られる生成物に関する。
本発明のさらに他の態様は、式Iで表わされる炭化水素フェノールシアネート樹
脂の製造方法に関する。
本発明のハロゲン含有炭化水素フェノールシアネート樹脂は炭化水素フェノール
樹脂をヒドロキシメチルもしくはハロメチルメタハロゲン化フェノールと反応さ
せることにより製造される。この反応は好適には30℃〜180°C1より好適
には50°C〜160℃、最も好適には80℃〜150℃の温度において反応を
完了するに十分な時間、通常1−=30時間、より一般的には2〜15時間、最
も一般的には3〜10時間行なわれる。温度が高ければ反応時間が短くなり、同
様に温度が低くなれば反応時間は長くなる。所望により、この反応は溶媒、例え
ば芳香族炭化水素、芳香族もしくは脂肪族ケトン、ハロゲン化炭・化水素、脂肪
族炭化水素およびそれらの組み合せの存在下行ってよい、特に好適な溶媒は、例
えばトルエン、メチルイソブチルケトン、エチレンジクロリド、オクタンおよび
それらの組み合せを含む。
炭化水素フェノール樹脂はジシクロペンタジェンもしくはそのオリゴマーを芳香
族ヒドロキシル含有化合物と反応させることにより製造される。この反応は好適
には一20℃〜165°C1より好適には50℃〜100℃、最も好適には60
″C〜90°Cの温度において反応混合物へのジシクロペンタジェンの付加を完
了するに十分な時間、通常0.25〜8時間、より一般的には0.5〜4時間、
最も一般的には1〜2時間行なわれる。これに続き好適には140°C〜200
°C5より好適には145°C〜175°C1最も好適には145°C〜155
°Cの温度において反応を完了させるに十分な時間、通常0.5〜6時間、より
一般的には1〜5時間、最も一般的には2〜4時間反応を行なう。温度が高くな
れば反応時間は短くなり、同様に温度が低くなれば反応時間は長くなる。所望に
より、この反応は溶媒、例えば非プロトン溶媒、例えば脂肪族および芳香族炭化
水素、塩素化炭化水素およびそれらの組み合せの存在下で行なわれる。特に好適
な溶媒は、例えばトルエン、塩化メチレン、四塩化炭素、およびそれらの組み合
せを含む。
メタハロゲン化フェノールは臭素もしくは他の反応性ハロゲンをメジトール(2
,4,6−ドリメチルフエノール)もしくは他の好適なフェノールと反応させる
ことにより製造される0次いで得られるハロメチルメタハロゲン化フェノールを
炭化水素フェノール樹脂と反応させ、または所望により相応するヒドロキシメチ
ルメタハロゲン化フェノールに加水分解し、次いで炭化水素フェノール樹脂と反
応させる。ハロゲンと置換フェノールとの反応は好適には30″C〜100″C
1より好適には40°C〜90°C1最も好適には50℃〜80℃の温度におい
て(選んだ反応溶媒の還流温度により異なる)、不活性溶媒中で行なわれる。好
適な溶媒は、例えばケトン、アルコール、ハロゲン化炭化水素、脂肪族もしくは
芳香族炭化水素、エステルおよびそれらの組み合せを含む、特に好適な溶媒は、
例えば塩化メチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、シクロヘキサンおよびそれ
らの組み合せを含む。
ハロメチルメタハロゲン化フェノールの相応するヒドロキシメチルメタハロゲン
化フェノールへの加水分解は、好適な不活性溶媒の存在下ハロメチルメタハロゲ
ン化フェノールを水と反応させることにより行なわれる。この反応は好適には3
0℃〜100°C2より好適には40℃〜90℃、最も好適には50℃〜80℃
の温度において(選んだ反応溶媒の還流温度により異なる)行なわれる。好適な
溶媒は、水と完全に相溶性であるまたは高水溶性でありおよびエーテル形成に反
応性でないものを含む、特に好適な溶媒は、例えばジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、2−メトキシエチルアセテート、エ
チレングリコールジメチルエーテル、ジオキサン、N−メチル−ピロリドン、テ
トラヒドロフラン、アセトンおよびそれらの組み合せを含む。
炭化水素フェノールシアネート樹脂は、炭化水素フェノール樹脂とメタハロゲン
化ヒドロキシメチルフェノールを反応させることより得られる生成物をハロゲン
化シアン、例えば塩化シアンもしくは臭化シアンまたはそれらの組み合せと塩基
、例えばトリエチルアミンもしくは他のトリアルキルアミこの反応は好適には一
40°C〜65℃、より好適には一り0℃〜lO℃、最も好適には一20℃〜−
15℃の温度において、反応を完了するに十分な時間、通常0.5〜8時間、よ
り一般的には1〜6時間、最も一般的には1.5〜3時間行なわれる。温度が高
くなれば反応時間は短くなり、同様に温度が低くなれば反応時間は短くなる。所
望により、溶媒、例えば脂肪族ケトン、化芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、芳
香族炭化水素、およびそれらの組み合せの存在下反応を行ってよい、特に好適な
溶媒は、例えば塩化メチレン、アセトン、イソプロピルアルコール、およびそれ
らの組み合せを含む。
用いてよい好適な炭化水素フェノール樹脂は、例えば下式■、
弐■
通には1〜6、最も好適には1〜2個の炭素原子を有するアルキル基であり:各
mは独立に好適には1〜6、より好適には1〜3、最も好適には1〜2の値を有
し;m′は好適には0〜4、より好適にはO〜2、最も好適にはO〜1の平均値
を有する)
で表わされるものを含む、特に好適な炭化水素フェノール樹脂は、Donald
L、Ne1sonの米国特許第4,390,680号HBebhartらの米
国特許第3.557.239号;およびVeg terらの米国特許第3、53
6.734号に開示されているものを含む。
用いてよい好適なヒドロキシメチルもしくはハロメチルメタハロゲン化フェノー
ルは下式■、
式V
(上式中、各R″は独立に好適には1〜4、より好適には1〜2、最も好適には
1個の炭素原子を有するアルキル基であり:各Xはハロゲン、好ましくは塩素も
しくは臭素、最も好ましくは臭素であり;XIはヒドロキシル基、塩素もしくは
臭素である)
で表わされるものを含む、特に好適なヒドロキシメチルもしくはハロメチルメタ
ハロゲン化フェノールは、例えば3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシメチル−2
,6−シメチルフエノール、3.5−ジブロモ−4−ヒドロキシメチル−2,6
−ジニチルフエノール、3.5−ジブロモ−4−クロロメチル−2,6−シメチ
ルフエノール、3.5−ジブロモ−4−クロロメチル−2,6−ジニチルフエノ
ール、3.5−ジブロモ−4−ブロモメチル−2,6−シメチルフエノール、3
゜5−ジブロモ−4−ブロモメチル−2,6−ジニチルフエノール、3,5−ジ
クロロ−4−ヒドロキシメチル−2,6−シメチルフエノール、3.5−ジクロ
ロ−4−ヒドロキシメチル−2,6−ジニチルフエノール、3.5−ジクロロ−
4−クロロメチル−2,6−シメチルフエノール、3.5−ジクロロ−4−クロ
ロメチル−2,6−ジニチルフエノール、3.5−ジクロロ−4−ブロモメチル
−2,6−シメチルフエノール、3,5−ジクロロ−4−ブロモメチル−2,6
−ジニチルフエノール、およびそれらの組み合せを含む。
式Iおよび■で表わされる炭化水素フェノールシアネート樹脂の混合物は、式I
および■で表わされる樹脂の合わせた重量を基準として、式Iで表わされる樹脂
を好適には1〜99、より好適には10〜90、最も好適には15〜85パーセ
ントおよび式■で表わされる樹脂を99〜1、より好適には90〜10、最も好
適には85〜15パーセント与える量で用いられる。
用いてよい好適な硬化剤もしくは触媒は、酸、塩基、塩、窒素および燐化合物、
例えばルイス酸、例えばAjICfs、BFs。
FeC7!3+ TxCj! a、ZnC1a、5uCj! a ;プロトン
酸、例えばHCj!、 HsPOa ;芳香族ヒドロキシル含有化合物、例え
ばフェノール、アルキルフェノール、P−ニトロフェノール、ピロカテコール、
ジヒドロキシナフタレン;水酸化ナトリウム、ナトリウムメチレート、ナトリウ
ムフェルレート、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジ
アゾビシクロ−(2、2、2)−オクタン、キノリン、イソキノリン、テトラヒ
ドロイソキノリン、テトラエチルアンモニウムクロリド、ピリジン−N−オキシ
ド、トリブチルホスフィン、ホスホリン−Δ3−1−オキサー1−フェニル;遷
移金属塩、カルボキシレート、および錯体、例えば亜鉛オフテート、錫オクテー
ト、亜鉛ナフチネート、Ch+z。カルボン酸のコバルト塩、およびそれらの混
合物を含む、好ましい硬化剤もしくは触媒は06〜2゜カルボン酸のコバルト塩
であり、コバルトナフチネートおよびコバルトオフテートが最も好ましい。
硬化剤もしくは触媒は炭化水素ポリフェニルシアネート樹脂を硬化できるあらゆ
る量で用いられる。硬化剤もしくは触媒の好適な量は、硬化する炭化水素ポリフ
ェニルシアネート樹脂の0.001〜10、より好適には0.02〜0.5、最
も好適には0.025〜0.2重量パーセントを含む、所望の硬化剤もしくは触
媒のレベルは硬化剤および所望の硬化時間の選択により異なる。
所望により、硬化剤用の促進剤、例えばアルキルフェノール、例えばオクチルフ
ェノール、ノニルフェノール、およびそれらの組み合せを用いてよい。
多官能価芳香族ポリシアネートを固体もしくは溶融形で、または所望により溶液
中で粉末形のもしくは繊維状充填剤、染料、顔料、または強化物質と混合してよ
い0例えば、粉末形もしくは繊維状充填剤または強化物質、例えば石英砂もしく
はガラス布を芳香族シアネートと所望により溶液中で含浸することも可能である
。この目的に対し用いてよくおよびその後除去される溶媒の例は、不活性溶媒、
例えば塩化メチレン、アセトン、メチルエチルケトン、キシレン、エチルアセテ
ート、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロベンゼン、ジブチルエ
ーテル、ジメチルホルムアミド、テトラメチレンスルホンおよびそれらの組み合
せである。
好適な充填剤および強化物質は、通常粉末および/またはである。その生成物の
例は、主に粒状充填剤、例えば石英粉、粉砕シェール、粉末化コランダム、チョ
ーク、鉄粉、アルミニウム粉、砂、砂利、無機もしくは存機繊維、特にガラス繊
維、レーヨン繊維、ナイロン繊維、グラファイト繊維、または繊維、フィラメン
ト、ロービング、糸、不織布、マットおよび布の形の組み合せである。また、有
機、好ましくは合成繊維(ポリアミド、ポリエステル)の相当する繊維構造体、
並びに石英、炭素および金属繊維かう形成される繊維構造体を用いることも可能
である。
これらの添加剤は機能的に等しい量で加えられる0例えば、顔料および/または
染料は所望の色を有する組成物を与える量で用いられるが、適当にはエポキシ樹
脂およびポリエステル樹脂と共に用いられる量で用いられ、例えば好適には顔料
および/または染料および多官能価芳香族、シアネートの合わせた重量を基準と
して好適には5〜90、より好適には10〜80、最も好適には20〜75重量
パーセントの量で用いられる。
充填剤はエポキシ樹脂およびポリエステル樹脂と共に用いられる量と同じ量で用
いられ、充填剤および多官能価芳香族シアネートの合わせた重量を基準として好
適には5〜90、より好適には10〜80、最も好適には20〜75重量パーセ
ントの量で用いられる。
以下の例は本発明の説明である。
溶融フェノール(13331bs、、 604.65kg、 6425.60H
当量)をステンレススチール反応器内で撹拌し、三弗化硼素ガス(31bs、、
1.36kg)を加えた。ジシクロペンタジェン(1871bs、。
84.8kg、 641.4当量)を約111分かけゆっくり加え、その間反応
温度を約68°C〜85℃に保った0次いで反応混合物の温度を3時間で145
°Cに上げた。145°C〜180°Cの温度および1〜11psia (6,
9〜75.8kPa)の圧力において真空蒸留により未反応フェノールを除去し
た。この工程全体で806分間を必要とし、その間約45分間水蒸気蒸留を用い
た0回収された生成物は約2.18の平均官能価および約164のフェノール当
量を有基下の方法で3.5−ジブロモ−2,6−シメチルー4−ヒドロキシメチ
ルフェノールを製造した。
(1)に1〕」し躊シヒニ影工旦二ノ11すを弓し工[ユ区2.4.6−)リメ
チルフェノール136.2g (1モル)を四塩化炭素2!に溶解した。冷却用
に水浴を用い、臭素230d(4,5モル)を20℃〜26℃において15分か
けて加えた。臭素添加の間臭化水素が放出し、3,5−ジブロモ−2,4゜6−
ドリメチルフエノールのスラリーを得た。温度を70’C〜75℃に上げ、溶液
を得た。この溶液をこの温度に2時間保った。四塩化炭素11の助けにより蒸留
により未反応臭素を除去した。12の溶液が残ったら、この溶液を25℃に冷却
した。
得られた淡褐色の固体を濾過し、真空下5時間乾燥した。収量260gが得られ
、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ99パーセントトリブロモメジ
トールであった。
上記(B−1)の生成物260 gを室温においてアセトン約650gに溶解し
た。水約520gを約1.5時間かけて加えた。
この混合物を約1.5時間かけ徐々に加熱し還流した(58℃)。
さらに1.5時間還流を保った。形成した白色沈殿を25℃において濾過により
単離し、次いで60゛cで真空乾燥した。収率は92パーセントであり、この生
成物は所望の生成物つまり3゜5−ジブロモ−4−ヒドロキシメチル−2,6−
シメチルフエノールを87パーセント、および副生成物として3,5−ジブロモ
−2,6−シメチルー4−ヒドロキシメチルフェニルエーテルを13パーセント
含んでいた。
C,ジシクロペン ジエンフェノール 2とメ フェノール 人 の 八
の制゛告
機械撹拌機を取り付けた反応フラスコ内で上記Aからのジシクロペンタジェンフ
ェノール樹脂330g(2当量)を130℃で融解した。これに3.5−ジブロ
モ−4−ヒドロキシメチル−2,6−シメチルフエノールを含む上記(B−2)
からの生成物を166.7g (0,5当量)加えた。129°C〜130°C
の温度で約1.5時間撹拌後、トルエンを160g加えた。113°C〜119
°Cに温度を保ちながら、この反応混合物を約6時間撹拌し、その間トルエン/
水共沸混合物を除去した。残留トルエンおよび水は140°C,8〜9mmHg
における回転蒸発器で軟化点を有していた。
D、 Cか゛の 人 のシアン
−10°Cで反応フラスコ内で臭化シアン149.2 gを塩化メチレン800
威に溶解することにより製造した溶液をAとする。
上記Cから縮合生成物227.3 gおよびトリエチルアミン135.2gを塩
化メチレン350dに溶解することにより製造した溶液をBとする。温度を一1
0°C〜−22°Cの間に保ちながら、溶液Bを約1.5時間かけ溶液Aに加え
た0次いでさらにトリエチルアミン6.2gを約2分かけて加えた。次いで冷却
を止め、約1時間かけ反応混合物をゆっ(り周囲温度(約23°C)にあたため
た。この反応混合物を脱イオン水400mで1度、0.2N H(1100Id
で2度、および脱イオン水300〜400dで8回抽出することにより洗った。
残りの有機相をMg5Oa上で乾燥し、濾紙を通して濾過した。回転蒸発器での
真空ストリップにより反応溶媒を除去した。約210の計算したシアン当量を有
するシアン化生成物200gが回収された。
E、旦−止
上記りからのシアン酸化臭素含有生成物を平均官能価約2.27および計算シア
ネート当量約190を有するハロゲンを含まないシアン酸化ジシクロペンタジェ
ンフェノール樹脂と、12重量パーセント臭素を含む混合物を得るよう混合した
。混合は下記のようにして行った。
ハロゲンを含まないシアン酸化ジシクロペンタジェンフェノール樹脂55gおよ
び上記りからの臭素含有シアン酸化生成物を融解し約130℃で混合した。この
混合物にジビニルベンゼン中Co(I[[)アセチルアセトネートの1%溶液と
してコバルトを300pp+m加えた。この触媒化混合物を175℃で1時間、
225℃で2時間、および240°Cで1時間金型内で硬化させた。
上記混合した生成物をサンプルAとし、これをその特性を調べるためテストした
。上記のジビニルベンゼン中のコバルト(I[[)アセチルアセトネートにより
硬化されたハロゲンを含まないシアン酸化ジシクロペンタジェンフェノール樹脂
の特性も比較のため調べた。この硬化した生成物をサンプルBとする。結果を以
下の表に示す。
注。
8 本発明の例ではない。
1 ガラス転移温度、Tg、は熱機械分析により測定した。
2 熱膨張率は熱機械分析により得られる容量測定であり、結果はppm/”C
であった。
3 熱分解温度は熱重量測定分析により測定した。
4 吸湿量テストは15psig(103kPa)蒸気圧下での121°Cにお
いて500時間行った。
5 耐燃性等級は[1nderIvriters Laboratory UL
バーンテストにより測定した。
国際調査報告
Claims (7)
- 1.下式I、 式I ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔上式中、各Rは独立に水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で あり;各mは独立に1〜6の値を有し;各m′は0〜4の平均値を有し;各R′ は独立に水素または下式II、 式II ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各R′′は独立に1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり;各 Xはハロゲンである)で表わされる基であり、ただしR′基の少なくとも1個は 式IIで表わされる基である〕 で表わされる炭化水素フェノールシアネート樹脂。
- 2.Rが水素であり、R′′がメチルであり、およびXが臭素である、請求項1 記載の炭化水素フェノールシアネート樹脂。
- 3.(A)下式I、 式I ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔上式中、各Rは独立に水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で あり;各mは独立に1〜6の値を有し;各m′は0〜4の平均値を有し;各R′ は独立に水素または下式II、 式II ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各R′′は独立に1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり;各 Xはハロゲンである)で表わされる基であり、ただしR′基の少なくとも1個は 式IIで表わされる基である〕 で表わされる少なくとも1種の炭化水素フェノールシアネート樹脂;および (B)下式III、 式III ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各Rは独立に水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で あり;各mは独立に1〜6の値を有し;m′は0〜4の平均値を有する) で表わされる少なくとも1種のハロゲンを含まない炭化水素フェノールシアネー ト樹脂、 を含んでなる炭化水素フェノールシアネート樹脂混合物(成分(A)は成分(A )および(B)の合わせた重量を基準として1〜99重量パーセントの量存在し 、成分(B)は99〜1重量パーセントの量存在する)。
- 4.成分(A)および(B)においてRが水素であり、R′′がメチルでありお よびXが臭素である、請求項3記載の炭化水素フェノールシアネート樹脂。
- 5.請求項1記載の炭化水素フェノールシアネート樹脂および硬化量の好適な硬 化剤もしくは触媒を含んでなる硬化性組成物。
- 6.請求項5記載の組成物を硬化することより得られる生成物。
- 7.(A)(a)下式IV、 式IV ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各Rは独立に水素または1〜10個の炭素原子を有するアルキル基で あり;各mは独立に1〜6の値を有し;m′は0〜4の平均値を有する) で表わされる炭化水素フェノール樹脂と(b)下式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式中、各R′′は独立に1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり、各 Xはハロゲンであり、およびX′はヒドロキシル基、塩素もしくは臭素である) で表わされるヒドロキシメチルもしくはハロメチルメクハロゲン化フェノール を反応させることより得られる反応生成物を(B)塩基触媒の存在下ハロゲン化 シアン、と反応させることを含んでなる炭化水素フェノールシアネート樹脂の製 造方法。
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