JPH04226526A - 改変ビスイミド組成物 - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/12—Unsaturated polyimide precursors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F222/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
- C08F222/36—Amides or imides
- C08F222/40—Imides, e.g. cyclic imides
- C08F222/404—Imides, e.g. cyclic imides substituted imides comprising oxygen other than the carboxy oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/22—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having three or more carbon-to-carbon double bonds
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0313—Organic insulating material
- H05K1/032—Organic insulating material consisting of one material
- H05K1/0346—Organic insulating material consisting of one material containing N
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Polymers & Plastics (AREA)
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
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- Indole Compounds (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、良好な処理性と硬化状
態における向上した破砕靱性とを有する熱硬化性ビスイ
ミド組成物に関するものである。
態における向上した破砕靱性とを有する熱硬化性ビスイ
ミド組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高度(advanced)組成物は、繊
維強化された熱可塑性もしくは熱硬化性材料で構成され
る高性能材料である。高度複合材にて有用である熱硬化
性材料は、多くの要求される性質要件を満たさねばなら
ない。たとえば、この種の材料はたとえば高い(200
℃以上)硬化ガラス転移温度および高温度にて比較的低
い(4%未満)吸水率のような良好な高温特性を有する
ことが最適である。さらに、この種の材料は破砕靱性お
よび衝撃後の圧縮により測定して高い機械強度をも示さ
ねばならない。複合部品用のプリプレグを製作する際の
容易さのため、未硬化材料は低い(120℃未満)溶融
温度および広い処理粘度の温度範囲(広い「処理ウイン
ドウ」)を有することが理想的である。
維強化された熱可塑性もしくは熱硬化性材料で構成され
る高性能材料である。高度複合材にて有用である熱硬化
性材料は、多くの要求される性質要件を満たさねばなら
ない。たとえば、この種の材料はたとえば高い(200
℃以上)硬化ガラス転移温度および高温度にて比較的低
い(4%未満)吸水率のような良好な高温特性を有する
ことが最適である。さらに、この種の材料は破砕靱性お
よび衝撃後の圧縮により測定して高い機械強度をも示さ
ねばならない。複合部品用のプリプレグを製作する際の
容易さのため、未硬化材料は低い(120℃未満)溶融
温度および広い処理粘度の温度範囲(広い「処理ウイン
ドウ」)を有することが理想的である。
【0003】ビスマレイミド樹脂は、高度組成物に使用
するための多くの展望を持った熱硬化性材料である。し
かしながら、ビスマレイミドの欠点は脆性および高融点
を含み、そのうち後者は許容しうる処理性のため溶剤と
共にビスマレイミドを使用することを要する。
するための多くの展望を持った熱硬化性材料である。し
かしながら、ビスマレイミドの欠点は脆性および高融点
を含み、そのうち後者は許容しうる処理性のため溶剤と
共にビスマレイミドを使用することを要する。
【0004】ビスマレイミドのための標準的改質剤は多
くの欠点を有する。たとえばスチレン、ジビニルベンゼ
ン、ジイソプロペニルベンゼンおよび或る種のその誘導
体のような或る種のものは、ディールス−アルダーおよ
びラジカルメカニズムの両者によりマレイミド基に対し
極めて反応性である。これは、これら反応性希釈剤に対
しビスマレイミド混合物の極めて短い可使寿命をもたら
す。これら材料は、より容易に処理しうるビスマレイミ
ド樹脂を与えるが、樹脂用の強化剤としては非効果的と
なる傾向を有する。ジアミン類およびジチオール類は一
般にこの高反応性という欠点を有し、マレイミド基とア
ミン類もしくはチオール類とのアダクトも若干低い熱安
定性を有する。たとえばビスアリル、ビス(アリルオキ
シ)もしくはビスプロペニル芳香族化合物(ジアリルビ
スフェノールA、およびアリルフェノールとエポキシ樹
脂とのアダクトを包含する)のような他の希釈改良剤は
ビニル芳香族物質より若干低い反応性を有するが、多く
の種類の液体処理用途につき比較的短い溶融物の可使寿
命を有する。
くの欠点を有する。たとえばスチレン、ジビニルベンゼ
ン、ジイソプロペニルベンゼンおよび或る種のその誘導
体のような或る種のものは、ディールス−アルダーおよ
びラジカルメカニズムの両者によりマレイミド基に対し
極めて反応性である。これは、これら反応性希釈剤に対
しビスマレイミド混合物の極めて短い可使寿命をもたら
す。これら材料は、より容易に処理しうるビスマレイミ
ド樹脂を与えるが、樹脂用の強化剤としては非効果的と
なる傾向を有する。ジアミン類およびジチオール類は一
般にこの高反応性という欠点を有し、マレイミド基とア
ミン類もしくはチオール類とのアダクトも若干低い熱安
定性を有する。たとえばビスアリル、ビス(アリルオキ
シ)もしくはビスプロペニル芳香族化合物(ジアリルビ
スフェノールA、およびアリルフェノールとエポキシ樹
脂とのアダクトを包含する)のような他の希釈改良剤は
ビニル芳香族物質より若干低い反応性を有するが、多く
の種類の液体処理用途につき比較的短い溶融物の可使寿
命を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、向上した物理的性質と複合材用途につき良好な処
理性とを有するビスイミド樹脂組成物を提供することに
ある。
題は、向上した物理的性質と複合材用途につき良好な処
理性とを有するビスイミド樹脂組成物を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、(a)
式I:
式I:
【化4】
〔式中、Yは少なくとも2個の炭素原子と炭素−炭素二
重結合とを有する置換もしくは未置換の二価の基であり
、Zは二価の結合基である〕の不飽和ジカルボン酸のビ
スイミドと、(b)ビスイミドのY基に対し阻害なくデ
ィールス−アルダー反応しうる共役ジエン部分と二価の
結合基により共役対から分離された炭素−炭素二重結合
との両者を有するトリエンとからなることを特徴とする
熱硬化性組成物が提供される。
重結合とを有する置換もしくは未置換の二価の基であり
、Zは二価の結合基である〕の不飽和ジカルボン酸のビ
スイミドと、(b)ビスイミドのY基に対し阻害なくデ
ィールス−アルダー反応しうる共役ジエン部分と二価の
結合基により共役対から分離された炭素−炭素二重結合
との両者を有するトリエンとからなることを特徴とする
熱硬化性組成物が提供される。
【0007】本発明の組成物はビスイミドを含む。式I
の好適ビスイミドは、Yが2〜6個の炭素原子と炭素−
炭素二重結合とを有する置換もしくは未置換の二価の基
でありかつZが少なくとも1個(一般に1〜40個)の
炭素原子を有する二価の基であるものである。Zは脂肪
族、脂環式、芳香族もしくは複素環式とすることができ
る。特に好適な種類のビスイミドは、式II:
の好適ビスイミドは、Yが2〜6個の炭素原子と炭素−
炭素二重結合とを有する置換もしくは未置換の二価の基
でありかつZが少なくとも1個(一般に1〜40個)の
炭素原子を有する二価の基であるものである。Zは脂肪
族、脂環式、芳香族もしくは複素環式とすることができ
る。特に好適な種類のビスイミドは、式II:
【000
8】
8】
【化5】
〔式中、各R1 は独立してH、C1−2 アルキルも
しくはハロゲンから選択され、R2 は1〜10個の炭
素原子を有する二価の炭化水素基、−O−、−SO2
−、−COO−、−CONH−、−CO−および−S−
から選択され、各R3 は独立してH、C1−3アルキ
ルおよびハロゲンから選択される〕によって示しうる芳
香族ジアミンから誘導された二官能性ビスマレイミドで
ある。
しくはハロゲンから選択され、R2 は1〜10個の炭
素原子を有する二価の炭化水素基、−O−、−SO2
−、−COO−、−CONH−、−CO−および−S−
から選択され、各R3 は独立してH、C1−3アルキ
ルおよびハロゲンから選択される〕によって示しうる芳
香族ジアミンから誘導された二官能性ビスマレイミドで
ある。
【0009】ビスイミドの特定例は次のものを包含する
:1,2−ビスマレイミドエタン、1,6−ビスマレイ
ミドヘキサン、1,3−ビスマレイミドベンゼン、1,
4−ビスマレイミドベンゼン、2,4−ビスマレイミド
トルエン、4,4′−ビスマレイミドジフェニルメタン
、4,4′−ビスマレイミドジフェニルエーテル、3,
3′−ビスマレイミドジフェニルスルホン、4,4′−
ビスマレイミドジフェニルスルホン、4,4′−ビスマ
レイミドジシクロヘキシルメタン、3,5−ビス(4−
マレイミドフェニル)ピリジン、2,6−ビスマレイミ
ドピリジン、1,3−ビス(マレイミドメチル)シクロ
ヘキサン、1,3−ビス(マレイミドメチル)ベンゼン
、1,1−ビス(4−マレイミドフェニル)シクロヘキ
サン、1,3−ビス(ジクロルマレイミド)ベンゼン、
4,4′−ビスシトラコンイミドジフェニルメタン、2
,2−ビス(4−マレイミドフェニル)プロパン、1−
フェニル−1,1−ビス(4−マレイミドフェニル)エ
タン、α,α−ビス(4−マレイミドフェニル)トルエ
ン、3,5−ビスマレイミド−1,2,4−トリアゾー
ル、並びに米国特許第3,562,223号、第4,2
11,860号および第4,211,861号各公報に
開示された各種のビスマレイミド。ビスマレイミドは、
たとえば米国特許第3,018,290号公報に記載さ
れたように当業界で知られた方法により製造することが
できる。
:1,2−ビスマレイミドエタン、1,6−ビスマレイ
ミドヘキサン、1,3−ビスマレイミドベンゼン、1,
4−ビスマレイミドベンゼン、2,4−ビスマレイミド
トルエン、4,4′−ビスマレイミドジフェニルメタン
、4,4′−ビスマレイミドジフェニルエーテル、3,
3′−ビスマレイミドジフェニルスルホン、4,4′−
ビスマレイミドジフェニルスルホン、4,4′−ビスマ
レイミドジシクロヘキシルメタン、3,5−ビス(4−
マレイミドフェニル)ピリジン、2,6−ビスマレイミ
ドピリジン、1,3−ビス(マレイミドメチル)シクロ
ヘキサン、1,3−ビス(マレイミドメチル)ベンゼン
、1,1−ビス(4−マレイミドフェニル)シクロヘキ
サン、1,3−ビス(ジクロルマレイミド)ベンゼン、
4,4′−ビスシトラコンイミドジフェニルメタン、2
,2−ビス(4−マレイミドフェニル)プロパン、1−
フェニル−1,1−ビス(4−マレイミドフェニル)エ
タン、α,α−ビス(4−マレイミドフェニル)トルエ
ン、3,5−ビスマレイミド−1,2,4−トリアゾー
ル、並びに米国特許第3,562,223号、第4,2
11,860号および第4,211,861号各公報に
開示された各種のビスマレイミド。ビスマレイミドは、
たとえば米国特許第3,018,290号公報に記載さ
れたように当業界で知られた方法により製造することが
できる。
【0010】ビスマレイミド樹脂は、式III :
【化
6】 〔式中、xは0〜0.5の範囲内の数である〕に対応す
るイミドオリゴマーを含有することができる。この種の
オリゴマーは、二官能性ビスイミドにおける不純物とし
て存在してもよい。
6】 〔式中、xは0〜0.5の範囲内の数である〕に対応す
るイミドオリゴマーを含有することができる。この種の
オリゴマーは、二官能性ビスイミドにおける不純物とし
て存在してもよい。
【0011】最も好適なビスイミド樹脂はN,N′−4
,4′−ジフェニルメタンビスマレイミドである。ビス
イミドは各種の添加剤および改質剤を処理助剤として含
有することができる。ビスイミド樹脂成分は、ビスイミ
ドとたとえばアミノ基含有化合物のような効果的な連鎖
延長剤との反応生成物もしくはプレポリマーとすること
ができる。適するアミン基含有化合物は一般式(H2
N)n Qもしくは(RNH)n Qにより示されるジ
アミン類およびポリアミン類、並びに一般式(NH2
)n Q(OH)n もしくは(RNH)n Q(OH
)n により示されるアミノフェノール類を包含し、上
記式中Qは二価の芳香族もしくは非環式基であり、nは
アミン混合物における1分子当りのアミン水素の平均数
が1.95〜2.5となるような数値である。その例は
ビス(4−(N−メチルアミノ)フェニル)メタン、N
,N′−ジメチル−1,3−ジアミノベンゼンなどを包
含する。この種の反応生成物は当業界で知られた方法に
より製造することができ、たとえば0.1〜0.8モル
の連鎖延長剤を40〜200℃の温度にて5分間〜5時
間にわたり有機溶媒中で各1モルのビスイミドと接触さ
せる。ビスイミドは、たとえば米国特許第4,211,
860号および第4,211,861号公報に記載され
たようなヒドラジト改変ビスマレイミドとすることがで
きる。適するN,N′−不飽和ビスマレイミド樹脂はた
とえばテクノヘミ−GmbH社からコンピミド樹脂(コ
ンピミドは登録商標である)として市販されている。ビ
スイミドは、特定の処理要件を満すべく処理された上記
ビスイミド類の混合物とすることもできる。
,4′−ジフェニルメタンビスマレイミドである。ビス
イミドは各種の添加剤および改質剤を処理助剤として含
有することができる。ビスイミド樹脂成分は、ビスイミ
ドとたとえばアミノ基含有化合物のような効果的な連鎖
延長剤との反応生成物もしくはプレポリマーとすること
ができる。適するアミン基含有化合物は一般式(H2
N)n Qもしくは(RNH)n Qにより示されるジ
アミン類およびポリアミン類、並びに一般式(NH2
)n Q(OH)n もしくは(RNH)n Q(OH
)n により示されるアミノフェノール類を包含し、上
記式中Qは二価の芳香族もしくは非環式基であり、nは
アミン混合物における1分子当りのアミン水素の平均数
が1.95〜2.5となるような数値である。その例は
ビス(4−(N−メチルアミノ)フェニル)メタン、N
,N′−ジメチル−1,3−ジアミノベンゼンなどを包
含する。この種の反応生成物は当業界で知られた方法に
より製造することができ、たとえば0.1〜0.8モル
の連鎖延長剤を40〜200℃の温度にて5分間〜5時
間にわたり有機溶媒中で各1モルのビスイミドと接触さ
せる。ビスイミドは、たとえば米国特許第4,211,
860号および第4,211,861号公報に記載され
たようなヒドラジト改変ビスマレイミドとすることがで
きる。適するN,N′−不飽和ビスマレイミド樹脂はた
とえばテクノヘミ−GmbH社からコンピミド樹脂(コ
ンピミドは登録商標である)として市販されている。ビ
スイミドは、特定の処理要件を満すべく処理された上記
ビスイミド類の混合物とすることもできる。
【0012】本発明の組成物は、上記ビスイミドのY部
分と阻害なくディールス−アルダー反応しうる共役ジエ
ン部分および化学結合基により共役対から分離された孤
立二重結合を特徴とする反応性トリエンを含む。この種
のトリエンは、式IVおよびV:
分と阻害なくディールス−アルダー反応しうる共役ジエ
ン部分および化学結合基により共役対から分離された孤
立二重結合を特徴とする反応性トリエンを含む。この種
のトリエンは、式IVおよびV:
【化7】
〔式中、各Rは独立して水素およびC1−3 アルキル
から選択され、R′は二価の結合基である〕
から選択され、R′は二価の結合基である〕
【0013
】の一つによって示すことができる。R′はたとえばア
ルキレン、好ましくはC2−12アルキレン;化8;お
よび−O−R″−O−とすることができ、ここでnは1
〜6の整数であり、R″はC1−12アルキレン、カル
ボニルもしくはフェニレンである。好適なR′結合基は
ミルセンおよびtrans−1,3,7−オクタトリエ
ンにおけるようにC2−12アルキレンである。共役ジ
エン基はビスイミドのY部分に対しディールス−アルダ
ー反応できねばならず、さらにジエン基がたとえばci
s−1,3,7−オクタトリエンにおけるようにcis
oid配置にある際にディールス−アルダージエノフィ
ル(Diels−Alder dienophile
)の接近を阻止するような位置に置換基を持ってはなら
ない。孤立した二重結合は、少なくとも1個の水素担持
炭素原子に隣接すべきである。得られるビスイミド共重
合体で達成される破砕靱性および高温特性のため、ミル
センが好適トリエンコモノマーである。
】の一つによって示すことができる。R′はたとえばア
ルキレン、好ましくはC2−12アルキレン;化8;お
よび−O−R″−O−とすることができ、ここでnは1
〜6の整数であり、R″はC1−12アルキレン、カル
ボニルもしくはフェニレンである。好適なR′結合基は
ミルセンおよびtrans−1,3,7−オクタトリエ
ンにおけるようにC2−12アルキレンである。共役ジ
エン基はビスイミドのY部分に対しディールス−アルダ
ー反応できねばならず、さらにジエン基がたとえばci
s−1,3,7−オクタトリエンにおけるようにcis
oid配置にある際にディールス−アルダージエノフィ
ル(Diels−Alder dienophile
)の接近を阻止するような位置に置換基を持ってはなら
ない。孤立した二重結合は、少なくとも1個の水素担持
炭素原子に隣接すべきである。得られるビスイミド共重
合体で達成される破砕靱性および高温特性のため、ミル
センが好適トリエンコモノマーである。
【化8】
【0014】硬化した組成物にて所望の物理的性質を得
るには、ビスマレイミドとトリエンとを0.2〜1.0
、好ましくは0.3〜0.9、特に好ましくは0.4〜
0.8の範囲内のトリエン:ビスイミドのモル比で合す
る。ビスイミドとトリエンとは、たとえば溶融物、溶液
もしくは粉末の配合のような任意所望の方法で合するこ
とができる。好適技術は、固体反応体の混合物を各反応
体の融点より高い温度であるが、いずれのモノマーの重
合温度よりも低い温度にて溶融させると共に、この溶融
物を均質混合物が得られるまで撹拌することを含む。 さらに、溶融物を予備重合の過程で約150℃以上の温
度に所望時間保って、溶融物の結晶化抵抗を増大させか
つ/またはその粘度を所望レベルまで増大させることが
できる。次いで、混合物を重合のため金型中へ直接注ぎ
込むことができ、或いは後の重合のため直ちに冷却する
こともできる。
るには、ビスマレイミドとトリエンとを0.2〜1.0
、好ましくは0.3〜0.9、特に好ましくは0.4〜
0.8の範囲内のトリエン:ビスイミドのモル比で合す
る。ビスイミドとトリエンとは、たとえば溶融物、溶液
もしくは粉末の配合のような任意所望の方法で合するこ
とができる。好適技術は、固体反応体の混合物を各反応
体の融点より高い温度であるが、いずれのモノマーの重
合温度よりも低い温度にて溶融させると共に、この溶融
物を均質混合物が得られるまで撹拌することを含む。 さらに、溶融物を予備重合の過程で約150℃以上の温
度に所望時間保って、溶融物の結晶化抵抗を増大させか
つ/またはその粘度を所望レベルまで増大させることが
できる。次いで、混合物を重合のため金型中へ直接注ぎ
込むことができ、或いは後の重合のため直ちに冷却する
こともできる。
【0015】組成物は必要に応じ遊離基阻止剤を含有し
て、ビスイミドモノマーの遊離基重合を阻止することも
できる。一般に、遊離基阻止剤は、ビスイミド1モル当
り0.0002〜0.02モル、好ましくは0.001
〜0.01モルの範囲の量で組成物中に存在させる。遊
離基阻止剤は、モノマーと遊離基阻止剤との緊密配合に
有効な任意の方法でモノマーに添加することができる。 遊離基阻止剤は、フェノール類、たとえばt−ブチルカ
テコール、ハイドロキノンおよびp−メトキシフェノー
ル;キノン類、たとえば1,4−ベンゾキノンおよび1
,4−ナフトキノン;ポリニトロ芳香族物質、たとえば
ピクリン酸および2,4,6−トリニトロトルエン;ヒ
ドロキシアミン類、たとえばジエチルヒドロキシアミン
;安定ラジカル、たとえばジ−t−ブチルニトロオキシ
ドもしくはジフェニルピクリルヒドラジル;並びに或る
種の多環式複素環化合物、たとえばフェノチアジンを包
含する。好適な遊離基阻止剤はフェノチアジンである。
て、ビスイミドモノマーの遊離基重合を阻止することも
できる。一般に、遊離基阻止剤は、ビスイミド1モル当
り0.0002〜0.02モル、好ましくは0.001
〜0.01モルの範囲の量で組成物中に存在させる。遊
離基阻止剤は、モノマーと遊離基阻止剤との緊密配合に
有効な任意の方法でモノマーに添加することができる。 遊離基阻止剤は、フェノール類、たとえばt−ブチルカ
テコール、ハイドロキノンおよびp−メトキシフェノー
ル;キノン類、たとえば1,4−ベンゾキノンおよび1
,4−ナフトキノン;ポリニトロ芳香族物質、たとえば
ピクリン酸および2,4,6−トリニトロトルエン;ヒ
ドロキシアミン類、たとえばジエチルヒドロキシアミン
;安定ラジカル、たとえばジ−t−ブチルニトロオキシ
ドもしくはジフェニルピクリルヒドラジル;並びに或る
種の多環式複素環化合物、たとえばフェノチアジンを包
含する。好適な遊離基阻止剤はフェノチアジンである。
【0016】重合は、ビスイミドの官能基とトリエンの
二重結合との間の反応を開始させるのに有効な温度まで
混合物を加熱することにより行なわれる。温度は一般に
少なくとも150℃、好ましくは170〜350℃の範
囲であって、これを2時間もしくはそれ以上にわたって
保ち、所要の反応時間は用いる温度段階プログラムに依
存する。共重合体における最適な性質を得るには、モノ
マーと遊離基阻止剤との混合物を共重合体組成物の最終
(完全硬化)ガラス転移温度近く或いはそれ以上の温度
にて、モノマーのほぼ完全な反応を生ぜしめるのに充分
な時間にわたり加熱する。モノマーの「ほぼ完全な」反
応は、もはや反応発熱が共重合体の加熱に際し差動走査
熱量法(DSC)により観察されなくなった際に到達し
ている。熱処理(すなわち「後硬化」)の時間は各モノ
マー、加える圧力程度およびモノマー混合物の予備硬化
に応じて変化する。
二重結合との間の反応を開始させるのに有効な温度まで
混合物を加熱することにより行なわれる。温度は一般に
少なくとも150℃、好ましくは170〜350℃の範
囲であって、これを2時間もしくはそれ以上にわたって
保ち、所要の反応時間は用いる温度段階プログラムに依
存する。共重合体における最適な性質を得るには、モノ
マーと遊離基阻止剤との混合物を共重合体組成物の最終
(完全硬化)ガラス転移温度近く或いはそれ以上の温度
にて、モノマーのほぼ完全な反応を生ぜしめるのに充分
な時間にわたり加熱する。モノマーの「ほぼ完全な」反
応は、もはや反応発熱が共重合体の加熱に際し差動走査
熱量法(DSC)により観察されなくなった際に到達し
ている。熱処理(すなわち「後硬化」)の時間は各モノ
マー、加える圧力程度およびモノマー混合物の予備硬化
に応じて変化する。
【0017】これら共重合体は、大型構造部品および回
路板を含め宇宙用途および電子工業用途における複合材
の樹脂マトリックスとして有用である。或る種の未硬化
混合物は、その長い貯蔵寿命および比較的低い融点のた
め、粘着性プリプレグを作成するのに有用であり、次い
でこれを複合材まで成形することができる。さらに、こ
れらは液体樹脂加工法、たとえばフィラメント巻付、樹
脂トランスファ成形、樹脂注入成形に適し、混合物を加
熱して繊維含浸のため充分低い粘度を与えれば引出成形
にも適している。硬化した共重合体の低誘導率は、これ
らをたとえば回路板の製作のような電気用途に好適にす
る。
路板を含め宇宙用途および電子工業用途における複合材
の樹脂マトリックスとして有用である。或る種の未硬化
混合物は、その長い貯蔵寿命および比較的低い融点のた
め、粘着性プリプレグを作成するのに有用であり、次い
でこれを複合材まで成形することができる。さらに、こ
れらは液体樹脂加工法、たとえばフィラメント巻付、樹
脂トランスファ成形、樹脂注入成形に適し、混合物を加
熱して繊維含浸のため充分低い粘度を与えれば引出成形
にも適している。硬化した共重合体の低誘導率は、これ
らをたとえば回路板の製作のような電気用途に好適にす
る。
【0018】強化ラミネート材を作成するには切断型、
マット状もしくは織布状のガラス、炭素、石英、ポリ(
p−フェニレンテレフタルアミド)、ポリエステル、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリ(p−フェニレンベン
ゾビスチアゾール)、硼素、紙などの素材の繊維質基板
に溶融もしくは溶液状のビスイミド/トリエン組成物を
含浸させる。プリプレグは、溶剤を除去すると共に必要
に応じゲル化もしくは「B−段階」なしに樹脂系を部分
硬化させるのに充分な温度、一般に180〜230℃、
好ましくは200〜220℃の温度にて含浸基板を2時
間まで、好ましくは10〜40分間の時間にわたりオー
ブン内で加熱して形成される。ラミネートは、樹脂を硬
化させると共にプリプレグを積層構造体に一体化させる
のに有効な条件に一組の積層プリプレグをかけて加工さ
れる。ラミネートは必要に応じ1層もしくはそれ以上の
導電性材料(たとえば銅)の層を含むこともできる。
マット状もしくは織布状のガラス、炭素、石英、ポリ(
p−フェニレンテレフタルアミド)、ポリエステル、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリ(p−フェニレンベン
ゾビスチアゾール)、硼素、紙などの素材の繊維質基板
に溶融もしくは溶液状のビスイミド/トリエン組成物を
含浸させる。プリプレグは、溶剤を除去すると共に必要
に応じゲル化もしくは「B−段階」なしに樹脂系を部分
硬化させるのに充分な温度、一般に180〜230℃、
好ましくは200〜220℃の温度にて含浸基板を2時
間まで、好ましくは10〜40分間の時間にわたりオー
ブン内で加熱して形成される。ラミネートは、樹脂を硬
化させると共にプリプレグを積層構造体に一体化させる
のに有効な条件に一組の積層プリプレグをかけて加工さ
れる。ラミネートは必要に応じ1層もしくはそれ以上の
導電性材料(たとえば銅)の層を含むこともできる。
【0019】積層処理は、一般にプリプレグを200℃
より高い好ましくは210〜350℃の温度に3.5〜
35バールの圧力にて少なくとも1時間にわたり露呈す
ることを含む。或る種の積層用途の場合、特にビスイミ
ド/トリエン混合物を基板の含浸前に溶剤に溶解させる
場合は、積層用基板に施す前にビスイミド/トリエン混
合物を熱処理(すなわちアップステージ)するのが有利
である(特に混合物を使用前に貯蔵する場合)。適する
熱処理は、モノマーのいずれか一方もしくは両者が混合
物から貯蔵時に結晶化するのを阻止するには充分である
が組成物をゲル化するには充分でない程度まで反応およ
び粘度を増大させるのに充分な時間にわたりビスイミド
/トリエンを高められた温度に露呈することを含む。
より高い好ましくは210〜350℃の温度に3.5〜
35バールの圧力にて少なくとも1時間にわたり露呈す
ることを含む。或る種の積層用途の場合、特にビスイミ
ド/トリエン混合物を基板の含浸前に溶剤に溶解させる
場合は、積層用基板に施す前にビスイミド/トリエン混
合物を熱処理(すなわちアップステージ)するのが有利
である(特に混合物を使用前に貯蔵する場合)。適する
熱処理は、モノマーのいずれか一方もしくは両者が混合
物から貯蔵時に結晶化するのを阻止するには充分である
が組成物をゲル化するには充分でない程度まで反応およ
び粘度を増大させるのに充分な時間にわたりビスイミド
/トリエンを高められた温度に露呈することを含む。
【0020】
【実施例】以下、限定はしないが実施例により本発明を
さらに説明する。 実施例1 ミルセン(SCMグリドコP&F級)とビス(4−マレ
イミドフェニル)メタン(MDAB)とをガラスビーカ
ー中に秤量して下表1に示した割合で入れた(混合物の
量は50〜80gとした)。全混合物にフェノチアジン
を0.53〜0.54モル%(MDABに対し)のレベ
ルで添加した。次いで、ビーカーを油浴内で約150℃
にて撹拌しながら内容物が均質になるまで加熱した。次
いで混合物を厚さ2.8mm(もしくは3.2mm)の
キャビティを有する矩形のステンレス鋼金型に注ぎ入れ
、金型が硬化時に加圧されうるよう金型部品を気密ゴム
ガスケットで分離した。次いで、金型をオーブン内に入
れ(4.8〜6.9バールの窒素圧力下)、系を表1に
示したように硬化させた。(表1における混合物4,6
および8の少量部分を室温まで冷却し、実施例2に記載
する硬化流動学的試験で使用するため保存した)。
さらに説明する。 実施例1 ミルセン(SCMグリドコP&F級)とビス(4−マレ
イミドフェニル)メタン(MDAB)とをガラスビーカ
ー中に秤量して下表1に示した割合で入れた(混合物の
量は50〜80gとした)。全混合物にフェノチアジン
を0.53〜0.54モル%(MDABに対し)のレベ
ルで添加した。次いで、ビーカーを油浴内で約150℃
にて撹拌しながら内容物が均質になるまで加熱した。次
いで混合物を厚さ2.8mm(もしくは3.2mm)の
キャビティを有する矩形のステンレス鋼金型に注ぎ入れ
、金型が硬化時に加圧されうるよう金型部品を気密ゴム
ガスケットで分離した。次いで、金型をオーブン内に入
れ(4.8〜6.9バールの窒素圧力下)、系を表1に
示したように硬化させた。(表1における混合物4,6
および8の少量部分を室温まで冷却し、実施例2に記載
する硬化流動学的試験で使用するため保存した)。
【0021】さらに、2種の比較注型物をも作成した。
第1のもの(比較注型物1)は70モル%のMDABと
15モル%の2,4−ビスマレイミドトルエンと15モ
ル%の1,3−ビスマレイミドベンゼンとの混合物(ビ
スマレイミドの総量に対し0.53〜0.54モル%の
フェノチアジンを含有する)から作成した。僅かな冷却
で結晶化する傾向があるので溶融MDABを注型金型中
へ注ぎ入れるのが困難であるため、未改変MDABの代
りに上記混合物を用いた。未改変ビスマレイミドにつき
使用した所期硬化温度(210℃)は、より低い温度に
て未改変BMI配合物の硬化速度が極めて遅いため、他
の系(150℃)の場合よりも高くした。比較注型物2
は、63.4モル%のMDABと34.5モル%の2,
4−ビスマレイミドトルエンと2.1モル%の1,5−
ビスマレイミド−2,2,4−トリメチルペンタンとを
含有する標準的な市販の強化ビスマレイミド系から作成
した。このBMI混合物をo−アリルフェノールとレゾ
ルシノールジグリシジルエーテル(全ビスマレイミドに
対し31.5モル%)およびm−アミノベンズヒドラジ
ド(全ビスマレイミドに対し8.6モル%)との2:1
アダクトで連鎖延長させると共に強化した。これら比較
注型物を、表1に示したように同様に硬化させた。
15モル%の2,4−ビスマレイミドトルエンと15モ
ル%の1,3−ビスマレイミドベンゼンとの混合物(ビ
スマレイミドの総量に対し0.53〜0.54モル%の
フェノチアジンを含有する)から作成した。僅かな冷却
で結晶化する傾向があるので溶融MDABを注型金型中
へ注ぎ入れるのが困難であるため、未改変MDABの代
りに上記混合物を用いた。未改変ビスマレイミドにつき
使用した所期硬化温度(210℃)は、より低い温度に
て未改変BMI配合物の硬化速度が極めて遅いため、他
の系(150℃)の場合よりも高くした。比較注型物2
は、63.4モル%のMDABと34.5モル%の2,
4−ビスマレイミドトルエンと2.1モル%の1,5−
ビスマレイミド−2,2,4−トリメチルペンタンとを
含有する標準的な市販の強化ビスマレイミド系から作成
した。このBMI混合物をo−アリルフェノールとレゾ
ルシノールジグリシジルエーテル(全ビスマレイミドに
対し31.5モル%)およびm−アミノベンズヒドラジ
ド(全ビスマレイミドに対し8.6モル%)との2:1
アダクトで連鎖延長させると共に強化した。これら比較
注型物を、表1に示したように同様に硬化させた。
【0022】次いで金型を冷却させ、硬化した樹脂注型
物を金型から取り出した。次いで、注型物の物理的性質
を表1に示すように決定した。ミルセン/MDAB配合
物は未改変BMI混合物および市販の強化系の比較注型
物よりも多くの利点を与えることが判るであろう。未改
変BMI混合物は、機械試験用の試料を亀裂なしに好適
に機械処理しえないほど脆い注型物(比較1)を形成し
た。ミルセン配合物は全て、市販の強化BMI系(比較
2)よりも相当低い吸水率を有した。同様に、試験した
全てのMDAB/ミルセン配合物(比較的少量のミルセ
ンしか含有しないものを除く)は、93℃での湿潤屈曲
強度および弾性率において市販の強化MBI系(比較2
)よりも優秀であった。さらに、ミルセン/MDAB配
合物は、市販材料よりも誘導率が若干低かった(多くの
電気用途に望ましい)。
物を金型から取り出した。次いで、注型物の物理的性質
を表1に示すように決定した。ミルセン/MDAB配合
物は未改変BMI混合物および市販の強化系の比較注型
物よりも多くの利点を与えることが判るであろう。未改
変BMI混合物は、機械試験用の試料を亀裂なしに好適
に機械処理しえないほど脆い注型物(比較1)を形成し
た。ミルセン配合物は全て、市販の強化BMI系(比較
2)よりも相当低い吸水率を有した。同様に、試験した
全てのMDAB/ミルセン配合物(比較的少量のミルセ
ンしか含有しないものを除く)は、93℃での湿潤屈曲
強度および弾性率において市販の強化MBI系(比較2
)よりも優秀であった。さらに、ミルセン/MDAB配
合物は、市販材料よりも誘導率が若干低かった(多くの
電気用途に望ましい)。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】(註)a.硬化サイクル:A=(5.8バ
ール窒素圧力下)150℃にて1時間、180℃にて1
時間、210℃にて1時間、230℃にて30分間、2
50℃にて30分間、270℃にて30分間および29
0℃にて1時間。 B=(5.8バール窒素圧力下)210℃にて3時間、
230℃にて15分間、250℃にて15分間、270
℃にて15分間、290℃にて15分間、次いで圧力を
大気圧まで解除し、次いで310℃にて15分間および
330℃にて30分間。 b.材料は、試験片を亀裂なしに機械処理しえないほど
脆かった。 c.試験試料は1個しか入手しえなかったため、誤差範
囲を示さない。
ール窒素圧力下)150℃にて1時間、180℃にて1
時間、210℃にて1時間、230℃にて30分間、2
50℃にて30分間、270℃にて30分間および29
0℃にて1時間。 B=(5.8バール窒素圧力下)210℃にて3時間、
230℃にて15分間、250℃にて15分間、270
℃にて15分間、290℃にて15分間、次いで圧力を
大気圧まで解除し、次いで310℃にて15分間および
330℃にて30分間。 b.材料は、試験片を亀裂なしに機械処理しえないほど
脆かった。 c.試験試料は1個しか入手しえなかったため、誤差範
囲を示さない。
【0027】実施例2
この実施例は、標準的な市販BMI混合物と比較して、
ミルセン配合物の硬化時における広い「処理ウインドウ
」を示す。表1からの保存された未硬化混合物4,6お
よび8を平行プレート粘度計のプレート間に挟持し、1
0℃/minの速度で加熱した。粘度(11Hzの振動
剪断下)を各混合物につき、この加熱速度における温度
の関数として測定した。加熱下の同じ粘度試験を実施例
1からの市販強化BMI系(比較2)の比較試料につい
ても行なった。これら2種の系は低温度にて類似した粘
度特性を示し、室温における半固体から約100℃にお
ける粘度1Pa.sまで粘度が低下した。(硬化性樹脂
系をさらに加熱すると、粘度は最小値を通過し、次いで
硬化反応が急速に進行する温度に系が到達すると上昇に
転じた)。市販の強化BMI系は219℃にて粘度1P
a.sまで再び上昇したが、ミルセン配合物は270℃
までこの粘度に達しなかった。(粘度最小値の正確な位
置は、用いた粘度計が0.5Pa.s未満の粘度を正確
に測定しえなかったため未知であった)。しかしながら
、ミルセン配合物における一層遅延した粘度上昇は、液
体処理用途に関し、その一層広い「処理ウインドウ」を
示す。
ミルセン配合物の硬化時における広い「処理ウインドウ
」を示す。表1からの保存された未硬化混合物4,6お
よび8を平行プレート粘度計のプレート間に挟持し、1
0℃/minの速度で加熱した。粘度(11Hzの振動
剪断下)を各混合物につき、この加熱速度における温度
の関数として測定した。加熱下の同じ粘度試験を実施例
1からの市販強化BMI系(比較2)の比較試料につい
ても行なった。これら2種の系は低温度にて類似した粘
度特性を示し、室温における半固体から約100℃にお
ける粘度1Pa.sまで粘度が低下した。(硬化性樹脂
系をさらに加熱すると、粘度は最小値を通過し、次いで
硬化反応が急速に進行する温度に系が到達すると上昇に
転じた)。市販の強化BMI系は219℃にて粘度1P
a.sまで再び上昇したが、ミルセン配合物は270℃
までこの粘度に達しなかった。(粘度最小値の正確な位
置は、用いた粘度計が0.5Pa.s未満の粘度を正確
に測定しえなかったため未知であった)。しかしながら
、ミルセン配合物における一層遅延した粘度上昇は、液
体処理用途に関し、その一層広い「処理ウインドウ」を
示す。
【0028】実施例3
比較のため、一連の実験を行なってビスマレイミド混合
物を各種の不飽和C10化合物と共に同時硬化させた。 ガラスビーカー中へ231gの4,4′−ビスマレイミ
ドジフェニルメタンと38.9gの2,4−ビスマレイ
ミドトルエンと36.9gの1,3−ビスマレイミドベ
ンゼンと0.929gのフェノチアジンとを秤量して入
れた。この混合物を油浴内で205℃まで加熱し、均質
になるまで撹拌し、次いで室温まで冷却して非晶質物質
まで固化させた。次いで、この物質を小片まで破壊し、
各種のテルペン類と共に次のように同時硬化させた。(
ビスマレイミドがそのテルペンとの溶融混合物から結晶
化するのを阻止するため、この混合物を単一のビスマレ
イミド樹脂の代りに処理を容易化すべく用いた)。
物を各種の不飽和C10化合物と共に同時硬化させた。 ガラスビーカー中へ231gの4,4′−ビスマレイミ
ドジフェニルメタンと38.9gの2,4−ビスマレイ
ミドトルエンと36.9gの1,3−ビスマレイミドベ
ンゼンと0.929gのフェノチアジンとを秤量して入
れた。この混合物を油浴内で205℃まで加熱し、均質
になるまで撹拌し、次いで室温まで冷却して非晶質物質
まで固化させた。次いで、この物質を小片まで破壊し、
各種のテルペン類と共に次のように同時硬化させた。(
ビスマレイミドがそのテルペンとの溶融混合物から結晶
化するのを阻止するため、この混合物を単一のビスマレ
イミド樹脂の代りに処理を容易化すべく用いた)。
【0029】約2.4gの上記ビスマレイミド混合物を
、それぞれ30mlの5個のガラスビーカーに秤量して
入れた。これらビーカーにリモネン、(1S)−β−ピ
ネン、α−テルピネン、γ−テルピネンまたはアローオ
シメンをそれぞれ添加した。各混合物におけるテルペン
と全ビスマンイミドとのモル比は0.99〜1.01の
範囲にした。次いで、ビーカーを油浴内で約150℃に
て撹拌しながら内容物が均質になるまで加熱した。次い
で混合物を、1.6mmのポリテトラフルオロエチレン
製スペーサで分離されかつクランプで固定された2枚の
ガラスから作成した金型に注ぎ入れた。次いで、これら
金型をオーブン内に入れ、混合物を150℃にて1時間
、180℃にて1時間、210℃にて1時間、230℃
にて30分間、250℃にて30分間、270℃にて3
0分間および290℃にて1時間のサイクルで硬化させ
た。次いで金型を冷却させ、硬化した樹脂注型物を金型
から取り出した。得られた固体の靱性をナイフ剥離スク
リーニング試験で評価し、その結果を表2に示す。
、それぞれ30mlの5個のガラスビーカーに秤量して
入れた。これらビーカーにリモネン、(1S)−β−ピ
ネン、α−テルピネン、γ−テルピネンまたはアローオ
シメンをそれぞれ添加した。各混合物におけるテルペン
と全ビスマンイミドとのモル比は0.99〜1.01の
範囲にした。次いで、ビーカーを油浴内で約150℃に
て撹拌しながら内容物が均質になるまで加熱した。次い
で混合物を、1.6mmのポリテトラフルオロエチレン
製スペーサで分離されかつクランプで固定された2枚の
ガラスから作成した金型に注ぎ入れた。次いで、これら
金型をオーブン内に入れ、混合物を150℃にて1時間
、180℃にて1時間、210℃にて1時間、230℃
にて30分間、250℃にて30分間、270℃にて3
0分間および290℃にて1時間のサイクルで硬化させ
た。次いで金型を冷却させ、硬化した樹脂注型物を金型
から取り出した。得られた固体の靱性をナイフ剥離スク
リーニング試験で評価し、その結果を表2に示す。
【0030】
【表4】
(註)a.リモネンに関する硬化サイクルは150℃に
て2時間、170℃にて15分間、190℃にて15分
間、210℃にて15分間、230℃にて15分間、2
50℃にて15分間、270℃にて15分間および29
0℃にて1時間とした。
て2時間、170℃にて15分間、190℃にて15分
間、210℃にて15分間、230℃にて15分間、2
50℃にて15分間、270℃にて15分間および29
0℃にて1時間とした。
Claims (10)
- 【請求項1】 (a)式I: 【化1】 〔式中、Yは少なくとも2個の炭素原子と炭素−炭素二
重結合とを有する置換もしくは未置換の二価の基であり
、Zは二価の結合基である〕の不飽和ジカルボン酸のビ
スイミドと、(b)ビスイミドのY基に対し阻害なくデ
ィールス−アルダー反応しうる共役ジエン部分と二価の
結合基により共役対から分離された炭素−炭素二重結合
との両者を有するトリエンとからなることを特徴とする
熱硬化性組成物。 - 【請求項2】 トリエンが式IVおよびV:【化2】 〔式中、各Rは独立して水素およびC1−3 アルキル
から選択され、R′は二価の結合基であり、孤立した二
重結合は少なくとも1個の水素担持炭素原子に隣接する
〕の1つにより示されうる請求項1に記載の組成物。 - 【請求項3】 R′がアルキレン、化3および−O−
R″−O−よりなる群から選択され、ここでnは1〜6
の整数であり、R″はC1−12アルキレン、カルボニ
ルもしくはフェニレンである請求項2に記載の組成物。 【化3】 - 【請求項4】 R′がC2−12アルキレンである請
求項3に記載の組成物。 - 【請求項5】 各Rが水素およびメチルから選択され
る請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。 - 【請求項6】 トリエンがミルセンである請求項1〜
5のいずれかに記載の組成物。 - 【請求項7】 トリエンとビスイミドとのモル比が0
.2〜1.0:1の範囲内である請求項1〜6のいずれ
かに記載の組成物。 - 【請求項8】 ビスイミドがN,N′−4,4′−ジ
フェニルメタンビスマレイミドからなる請求項1〜7の
いずれかに記載の組成物。 - 【請求項9】 ビスイミド1モル当り0.0002〜
0.2モルの遊離基重合阻止剤をさらに含む請求項1〜
8のいずれかに記載の組成物。 - 【請求項10】 遊離基重合阻止剤がフェノチアジン
である請求項9に記載の組成物。
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