JPS6274650A - 積層体 - Google Patents

積層体

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Publication number
JPS6274650A
JPS6274650A JP21572485A JP21572485A JPS6274650A JP S6274650 A JPS6274650 A JP S6274650A JP 21572485 A JP21572485 A JP 21572485A JP 21572485 A JP21572485 A JP 21572485A JP S6274650 A JPS6274650 A JP S6274650A
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JP
Japan
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diisocyanate
laminate
polyimide
composition
materials
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Application number
JP21572485A
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English (en)
Inventor
信行 吉野
豊 中西
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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】 (産業上の利用分野) 近年、成子電気所業、屯畑産業、機械産業、航空宇宙産
業などの分野において、優れた。絶縁性、耐熱性などの
諸性性を有するポリイミドが広く1吏用されている。4
+拠ポリイミド同士またはポリイミドと他材料の積層体
は、+tc空機、車1商、重電用モーターなどのウェッ
ジ、トランスやスイッチの他縁板、高温作業工程中の治
具、搬送用部材、可熱板、シール材、音響機器部品、印
刷回路基板、原子力機器など絶縁用材料、被覆用材料、
構造用材料として使用されており、る。
(従来の技術) ポリイミド同士、ポリイミドと他材料の積層体は、従来
、ポリアミック酸を溶媒に溶かしたものをガラスクロス
などの不織布に含浸させ、徐々に加熱して溶媒を除去し
、さらにポリアミック酸の重縮合によるイミド化をある
程度起こさせてBステージとしたプリプレグ、もしくは
完全にイミド化させたプリプレグを作製するか、または
イミド結合を有するモノマー、プレポリマーを含む硬化
可能な組成物をガラスクロスなどの不織布に含浸させ、
溶媒の除去と必要に応じてBスラージ化を行いプリプレ
グを作製し、プリプレグ同士、ポリイミドフィルム、他
の材料と重ね合せて加熱7JrJ圧する事により積層体
を的である。
また、フェノール系、エポキシ系(特開昭55−843
79)、ポリアミドイミド系(特開昭55−18426
)、ポリイミド系(特公昭50−9840、日本接着協
会関東支部「第118回月例講演会資料」)の接着剤を
用いて、ポリイミド同士、ポリイミドと他の材料の積層
体を作製する方法も一般的に知られている。
(@明が解決しようとする問題点) しかしながら、プリプレグを用いる方法では、加熱加圧
工程を必要とするため積層体の形状が制限され、さらに
溶媒の除去が不十分であったり、ポリアミック酸からB
ステージ化したプリプレグなどは、加熱加圧時にボイド
を生じて積層体に欠陥を生じることがある。
接着剤を使用する方法では、溶媒を使用する従清剤、フ
ェノール系、ポリアミドイミド系、ポリイミド系の接着
剤で縮重合により硬化する場合などは、加熱硬化時にボ
イドを生じ、積層体に欠陥を生じることがあるため、溶
媒の除去、硬化を徐々に行わなければならず、硬化に長
時間を要するなど工程上の問題点がある。
また、フェノール系、エポキシ系、ポリアミドイミド系
接着剤は接着剤自身の耐熱性がポリイミドに比べて低く
、作製した積層体の耐熱性が限定される。さらに、これ
らの接着剤はポリイミドに対する接Rヰがあまり良くな
く、高強度の積層体を必要とする場せ、不向きである。
(問題点を解決するだめの手段) 以上の点に鑑み、本発明はボイドなどの欠陥のない、可
撓性に富んだ耐熱性の優れた、ポリイミド同士、ポリイ
ミドと他の材料の高物性の積層体を提供するものである
すなわち本発明は、ポリイミド同士またはlポリイミド
と他材料の積層体であシ、この積層体はイソシアヌレー
ト環、オキサゾリドン環Iおよびウレタン結合を形成し
た樹脂中に難燃剤、カッ7” +7ング剤lおよび充填
剤の群から選択された一棟以上を含み、受樹脂を中間層
として介在する事を特徴とする。
本発明の積層体の製造方法としては、多官能イソシアネ
ート化合物、多官能エポキシ化合物、2個以上のアルコ
ール性水酸基を有する化合物を適当量ずつ均一に混ぜ、
さらに難燃剤、カップリング剤、充填剤のうち少なくと
も1種類を添加し均一に混合した組成物をポリイミドま
たは、他の積層用材の片面もしくは両面に一般的な方法
で塗布し、ポリイミド同士あるいはポリイミドと他の積
層用材を必要枚数重ね合わせて、200〜300℃で1
0分〜1時間加熱すればよく、 (1)弐に示す様にイソシアネート基とエポキシ基の閉
環付加によるオキサゾリドン環の形成と(2)式に示す
様にインシアネート基の3量化によるイソシアヌレート
環の形成と (3)式に示す様にイソシアネート基とアルコール性水
酸基によるウレタン結合の形成により@6ピ組成物が硬
化して積層体が得られる。
0CN−R−NCO+HO−R” −OHまた、前記組
成物をガラス不織布などに含浸させてプリプレグを作製
し、ポリイミド間葦たはポリイミドと他材料の間に挟ん
で200〜300℃で10分〜1時間加熱し、組成物を
硬化させて積層体を得てもよい。
なお、必要に応じて硬化触媒を添加してもよく、その場
合は、加熱条件が100〜180℃で10分〜1時間が
適当である。
さらに上記2種類の製造方法において、前記組成物の塗
布またはプリプレグの作製後、積層する前に20〜20
0℃で10分〜1日間加熱処理または放置することによ
り、イソシアネート基と水酸基のウレタン結合を形成さ
せて、Bスラージ化することができる。Bスラージ化後
、積層して200〜300℃で10〜60分間加熱する
ことにより積層体を得てもよい。
さらに詳しくは、本元明に1吏用する多官能インシアネ
ート化合物としては、メタンジインシアネート、ブタン
−1,1−ジイソシアネート、エタン−1,2−ジイソ
シアネート、ブタン−1゜2−ジインシアネート、トラ
ンスピニレ/インシアネート、プロパ7−1.3−ジイ
ソシアネート、ブタン−1,4−ジインシアネート、2
−ブテン−1,47ジインシアネート、ペンタン−1゜
5−、ジイソシアネート、2,2−ジメチルペンタン−
1,5−ジインシアネート、ヘキサ7−1.6−ジイソ
シアネート、ヘプタン−1,7−ジインシアネート、オ
クタン−1,8−ジインシアネート、ノナン−1,9−
ジイソシアネート、デカン−1,I O−イソシアネー
ト、ジメチルシランジイノシアネート、ジフェニルシラ
ンジイソシアネート、ω、ω’−1.3−ジメチルベン
ゼンジイソシアネート、ω、ω’−1.4−ジメチルベ
ンゼンインシアネート、ω、ω’−1.3−ジメチルシ
クロヘキサンジイソシアネート、ω、ω′〜1,4〜ジ
メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ω、ω′−1
゜4−ジメチルベンゼンジイソシアネート、ω、び−1
,4−ジメチルナフタリンジイソシアネート、ω、ω’
−1.5−ジメチルナフタリンジイソシアネート、シク
ロヘキサン−1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサ
ン−1,4−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタ
ン−4,4′−ジイソシアネート、1,3−フェニレン
ジイソシア*−ト、1゜4−7二二レンジイソシアネー
ト、1−メチルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、
1−メチルベンゼン−2,5−ジインシアネート、1−
メチルベンゼン2,6−ジイソシアネート、1〜メチル
ベンゼン−3,5−ジイソシアネート、ジフェニルエー
テル−4,4−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル
−2,4−ジインシアネート、ナフタリン−1,4−ジ
イソシアネート、ナフタリン−1,5−ジイソシアネー
ト、ビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3.3
’−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネー)
、2.3’−ジメトキシビフェニル−4,4′−ジイソ
シアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシア
ネート、3.3′−ジメトキシジフェニルメタン−4,
4′−ジイソシアネート、4.4’−ジメトキシジフェ
ニルメタン−3,3′−ジイソシアネート、ジフェニル
サルファイド−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニ
ルスルホン−4,4′−ジインシアネートなどの2官能
のインシアネート化合物、ポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート
、トリス(4−フェニルイソシアネートチオフォスフェ
ート)−3゜3’ −4,4’−ジフェニルメタンテト
ライソシアネートなどの3官能以上のインシアネート化
合物が用いられるが、これらインシアネート化合物の2
量体、3量体およびこれらのプレポリマーも用いること
ができる。
また、多官能のエポキシ化合物としては例えば、ビスフ
ェノールAのグリシジルエーテル、ブタジエンジエボキ
サイド、3.4−エポキシシクロヘキシルメチル−(3
,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート、ビ
ニルシクロヘキセンジオキサイド、4.4’−ジ(1,
3−エポキシエチル)ジフェニルエーテル、4.4’−
(1,2−エポキシエチル)ビフェニル、2.2−ヒス
(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン、レゾル
シンのグリシジルエーテル、フロログルシンのジグリシ
ジルエーテル、メチル70ログルシンのジグリシジルエ
ーテル、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エー
テル、2−(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキ
シル)アジペート、N、 N’ −m−フ二二しンビス
(4,5−エポキシ−1,2−シクロヘキサンジカルボ
キシイミド)などの2官能のエポキシ化合物、ノシラア
ミンフェノールのトリグリシジルエーテル、ポリアリル
グリシジルエーテル、1,3.5−トリ(1,2−エポ
キシエチル)ベンゼン、2.2;4,4′−一テトラグ
リシドキシベンゾフェノン、テトラグリシドキシテトラ
フェニルエタン、フェノールホルム、アルデヒドノボラ
ックのポリグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリ
シジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシ
ジルエーテルなどの3官能以上のエポキシ化合物が用い
られる。
また、本発明で使用される2岡以上の水酸基を有する化
合物としては例えば、エチレングリコール、フロピレン
ゲリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコ
ール、ポリブタジェングリコール、ポリイソプレンクリ
コール、フタジエン/スチレンコポリマーf IJ ニ
ア −ル、ブタジェン/アクリロニトリルコポリマーグ
リコール、インプレン/スチレンコポリマーグリコール
等テエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどの
アルキレンオキサイドを付加したポリオール、ビスフェ
ノール、ビスフェノールF1 レゾールシノール等にア
ルキレンオキサイドを付加したポリオール、エチレンジ
アミンなどの様にアミンまたはカルボン酸等の活性水素
を2個以上有する化合物にアルキレンオキサイドを付加
したポリオール、ヒマシ油およびそのアルキレ/オキサ
イド付加物等が用いられる。
なお、前記イソシアネート化合物、エポキシ化合物、2
1固以上のアルコール性水酸基を有する化合物は、それ
ぞれ単独または2種以上用いられ、特に耐熱性が要求さ
れる場合には、3者のうち1者坤上に芳香族環を含むも
のを用いることが好ましい。
前記組成物の配合割合としては、多官能エポキシ化合物
と2個以上のアルコール性水酸基をMする化合物の当量
比が1:5〜lO:1であり、1:1〜5:1が特に好
ましく、多官能エポキシ化合・吻と2個以上のアルコー
ル性水酸基を有する化合物の総当置数を1として、多官
能イソシアネート化合物0.5〜5当量であり、1〜l
、5当酸が特に好ましい。
多官能インシアネート化合物の敏が05尚量未満になる
と前記組成物の硬化に長時間を要し、5当景を越えると
硬化物が著しく脆くなる傾向がある。また、多官nとエ
ポキシ化合物と2個以上のアルコール性水酸基を有する
化合物の当量比が1:5より前者の量が少な′くなると
硬化物の耐熱性が著しく低くなる傾向があり、両者の当
量比10:1よりも後者の量が少なくなると、硬化物の
可撓性が損なわれる傾向、がある。
本発明の積層体の中間層に含まれる、難燃剤、カップリ
ング剤、充填剤、または安定剤は、積層体の種類及び用
途によって種々使いわけて多官能イソシアネート化合物
と多官能エポキシ化合物との樹脂組成物中に添加するこ
とが望ましい。
すなわち、離燃性が必要な場合は、酸化アンf%ン、水
(IN’Cアルミニウム、リン酸エステル、リン化合物
、塩素化パラフィンテトラブロモブタン、はう酸亜鉛等
の難燃剤を添カロする。添カロ量としては、樹脂組成物
100重量部に対して0.2〜10重量部が好ましい。
また、ポリイミドと金属材料及びカラスへの密着性を更
に高めるためには、γ−アミノプロピルトリメトキンシ
ラン、N−8−(アミノエチル)−γ−アミノプロピル
トリ′メトキシシラン、B(3,4エポキシシクロヘキ
シル)エチルトリメトキシシラン、r−グリシジルプロ
ピルトリメトキンンラン、r−メルカプトグロビルメテ
ルジメルカプトシラン等のシランカップリング剤の添り
口が良好である。添加量は、vA脂相成物100重量部
に対して0.01〜5重量部が好ましい。
さらに、充填剤の添加により次の様ないくつかの効果が
ある。壕ず増量効果による低コスト化、寸法安定性の改
良、樹脂の補強があげられるが、この目的には、炭酸カ
ルシウム、ケイ酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ
、カーボンブラック、亜鉛華等が有効であり、樹脂組成
物100重量部への充填量は10〜100重量部が好ま
しい。
また、水分に対して不安定なイソシアネートを使用して
いるため、半焼セラコラ、シリカゲル、モレキュラシー
プ、セメント粉末、生石灰等の吸水性の充填剤の添加も
効果がある。これらの、樹脂組成*100重量部への充
填量は513〜25重量部が好ましい。さらに、Ag粉
末、Cu  粉末、酸化スズ等の導′亀性フィラーや、
アルミナ、チツ化ポロン、酸化ベリリウム等の熱伝導性
フィラーなどを加えることによシ、高機能性を付寄でき
る。これらの機能性フィラーの充填量は、樹脂組成物1
00重量部に対して66〜900重量部が好ましい。
さらに、本発明の積層体を中の中間層を硬化させる為に
硬化触媒を用いることが可能でめシ硬化触媒としては、
有機金属錯化合物、各棹金属ハロゲン化物、3級アミン
、アミン類、4級アンモニウム塩、イミダゾール類、シ
クロアミジン類またはその塩、モルホリン誘導体、ラク
タム類、ヘキサヒドロ−3−)リアジン誘導体、カリボ
ール塩@等が挙げられ、より具体的には、アルミニウム
アセチルアセトネート、ベリリウムアセチルアセトネー
ト、マンガンアセチルアセトネート、リチウムクロライ
ド、リチウムプロミドフォスフインオキシド錯体がある
。またトリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメ
チルブタンアミン、テトラメチルペンタンジアミン、テ
トラメチルヘキサンジアミン、ジメチルアミノエタノー
ル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアニリン、ト
リスジメチルアミノメチルフェノール、N−メチルモル
ホリン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン
、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルト
リメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチル
アンモニウムアイオダイド、トリメチルドデシルアンモ
ニウムクロライド、ベンジルジメチルテトラデシルアン
モニウムクロライド、ベンジルメチルパルミチルアンモ
ニウムクロライドがある。さらに、2−メチルイミダゾ
ール、2−エチルイミダゾール、2−ウンデノルイミダ
ゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−メチル−
4−エチルイミダゾール、■−ブチルイミダゾール、1
−プロピル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−
2−メチルイミダゾール、1−シアンエチル−2−メチ
ルイミダゾール、l−シアンエチル−2−ウンデシルイ
ミダゾール、■−シアンエチルー2−フェニルイミダゾ
ール、1−アジン−2−メチルイミダゾール、■−メチ
ルイミダシリン、1゜2ジメチルイミダシリン、1−メ
チル−2−エチルイミダシリン、1−メチル−1,4,
5,6−テトラハイドロビリミジン、1−2−ジメチル
−1、4,5,6−テトラハイドロピリミジン、1−メ
チル−2−エチル−1,4,5,6−テトラハイドロピ
リミジン、1.5−ジアザビシクロ(4,2,0)オク
テン−5,3−メチル−1,4−ジアザビシクロ(3,
3,0)オクテン−4,1,5−ジアザビシクロ(4,
3,0)ノネン−5,1,8−ジアザビシクロ(7,3
,0)ドデセン−8、■、8−ジアザビンクロ(5,4
,0)ウンデセン−7等がある。
−まだ、■−モルホリ、(−2−(3,5−ジアミ)ト
リアジニル〕エタン、1−モルホリノ−5−(3,5−
ジアミノトリアジニル)ペンタン、1モルホリノー10
−(3,5ジアミノトリアジニル)デカン、1−モルホ
リノ−13−(3,5−ジアミノトリアジニル)トリデ
カン、ε−カプロラクタム、r−ブチロラクタム、β−
プロピオラクタム等がある。さらVClN、N、N −
トリス(ジメチルアミノメチル)へキサヒドロ−S−ト
リアジン、N、N、N−トリス(ジメチルアミノエチル
)へキサヒドロ−8−)リアジン、N、N。
N−トリス(ジメチルアミンプロピル)へキサヒドロ−
s−トリアジン、N、N、N−トリス〔3−(3−モル
7オリル)プロピル〕へキサヒドロ−8−)リアジン、
N、N、N−1リス〔4−モル7オリルメチル〕へキサ
ヒドロ−8−)リアジン、N、N、N−トリス(2−(
4−モル7オリル)エチル〕へキサヒドロ−8−) I
Jアジンがある。そしてさらに、テトラフェニルホスホ
ニウムテトラフェニルボレート、トリエチルアミンテト
ラフェニルボレート、2エチル4メチルイミダゾールテ
トラフエニルボレート、2エチル1,4ジメチルイミダ
ゾールフエニルボレート等がある。
またさらに、1,8−ジアゾ−ビシクロ(5,4゜0)
ウンデセン−7のフェノール塩2−エチルへキサン酸塩
・オレイン酸塩等の各坤塩がある。
これらの硬化触媒は、多官能インシアネート化合物と多
官能エポキシ化合物と2個以上のアルコール注水酸基を
有する化合物の混合物に対し、0.01〜5重量趙添加
される。
(実施例) 以下、本発明を実施例によりざらに詳しく説明する。
実施例1 イソシアネート当量136のポリメチレンポリフェニル
インシアネート102.Orとエポキシ当ft 185
のビスフェノールAのジグリシジルエーテル43.8f
と微1則赤リン1(1’、タルク100?、モレキュラ
シープ251=ロールで40℃で混練し、かつ80℃で
減圧混合した組成′吻に、さらにビスフェノールAのジ
グロピレ/グリコール43yを別え奴圧下で混合した組
成物を、200鰭×25喘×50μmのポリイミドフィ
ルム(Dupont社、KAPTON 50 H)上に
、約30μm の厚さで、均一に150wX25咽の面
噴に塗布12、同じ大きさのポリイミドフィルムを重ね
、270℃のオープン中で40分間加熱峻硬化せた積層
体を作製したところ、ボイド、クラックなどが全くない
積層体が得られた。
また上期組成物を、270℃オーブン中で20分間別熱
して硬化吻全得た。この硬化物の赤外吸収スペクトルは
、硬化前存在していた2250cm−’のNCO基のカ
ルボニルの吸収と、910cm−’のエポキシ基の吸収
が消滅し、新たにインシアネート結合にもどず< 17
10crn−’の吸収、オキサゾリドン結合にもとず(
1750cm−1の吸収があられれた。また硬化前存在
していた3000cm−’付近の−OHの吸収が消えた
。このことから、ポリイミドフィルム間の樹脂層は、イ
ソシアヌレート環とオキサゾリドン環と更にウレタン結
合を有するポリマーであることがわかった。
実、m例2 実施例1と同一な積層体を作製し、250℃のオーブン
中に100時間放1喧した後、叡り出して視察したとこ
ろ全く異常がなかった。
実施列3 実施例1および2で期用した積層体について、ASTM
 D−1876−61TVC$拠した方法でT型剥離試
′yIJJを行ったところ、両省ともポリイミドフィル
ムが材破して、強度が411定できなかった。
実施例4 実施例1と同様の積層体を作製し、JISK6911に
よる耐燃性試験を行った結果、不燃性であった。
実施例5 実施例1の組成物319.5Fに、γ−グリ/ジルプロ
ピルトリメトキシシラン3.21/ト1,8−ジアゾ−
ビンクロ(5,4,0)ウノデセンー71.6グを添加
し、均一に混合したものを150喘×25咽X3mmの
アルミ板上に塗布し200mm X 25 vm X 
50μm のポリイミドフィルム(Dupont社KA
PTON 50 H)を重ね150℃X30分間加熱硬
化させた積f曽体を、実/A列3と同様の方法でT撃剥
1′雄試・埃を行ったところ、ポリイミドフィルムが材
破して、強度が測定できなかった。
上期組成物を、実朔すリ1と同様、硬化物を作製し、赤
外吸収スペクトルを測電したところ、実施例1と同僚に
、硬化#は、インシアヌレ−ト壇とオキサゾリドン環と
ウレタン結合?有するポリマーであることがわかった。
実施例6 インシアネート当世136のポリメチレンポリフェニル
イソシアネート74.89とエポキシ当量175のノボ
ラック型ポリグリシジルエーテル43.85’とビスフ
ェノールAのジプロピレングリコール437と、γ−グ
リシジルグロピルトリメトキシシラン1.6r’e均一
に混合した組成物を作製し 200wX200+−+nのガラス不織布(日東紡績社
 116g)に含浸させてプリプレグを作L’IJ t
、、200+mnX200mmX50μmのポリイミド
フィルム(@渕化学工業 APICAL 50AH)の
間にこのプリプレグを挟んで、270℃で20分間加熱
硬化し噴1鍔体を作製したところ、ボイド、クラック等
は全く見つからなかった。
比較例1 実施例5でポリメチレンポリフェニルイソシアネートを
、74.8fのかわりに6801を1吏用する半透外な
央姉クリ5と同様な組成物を作製し、実施例1と同様な
方法で積層体を作製したところ、積層体は脆弱なもので
あった。
比較例2 実施例1でポリメチレンポリフェニルイソシアネートを
7481のかわりに1362使用する半透外は実施例1
と同様な積層体を作製しようとしたが、組成物がよく硬
化しなかった。
l:ll、IIi!2例3 実m f+lJ 1でビスフェノールAのジグリフジル
エーテルを10グ使用し、ビスフェノールAのジプロピ
レングリコールを7871吏用すること以外は実施例1
と同様な積層体を作製し、200℃のオープン中に10
0時間放置したところ、積1一体の接着1−に1部フク
レが生じた。
(発明の効果) 以上述べた様に、本発明はボイド、クラック等の欠陥の
ない、耐熱性の優れた、ポリイミド同士、ポリイミドと
他の材料の高物性の積層体全提供するものであり、これ
ら積層体1/i絶瞭材料、被覆用材料、構竜用材料とし
て欣々な分野に広く利用される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. イソシアヌレート層、オキサゾリドン環およびウレタン
    結合を形成した樹脂中に難燃剤、カップリング剤および
    充填剤の群から選択された一種以上を含み、該樹脂が中
    間層として介在する事を特徴とするポリイミド同士また
    はポリイミドと他材料の積層体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7022059B2 (en) 2000-10-04 2006-04-04 Tokyo Kikai Seisakusho, Ltd. Chopper folder for rotary press

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