JPWO2017170375A1 - シアン酸エステル化合物、その製造方法、樹脂組成物、硬化物、プリプレグ、封止用材料、繊維強化複合材料、接着剤、金属箔張積層板、樹脂シート及びプリント配線板 - Google Patents
シアン酸エステル化合物、その製造方法、樹脂組成物、硬化物、プリプレグ、封止用材料、繊維強化複合材料、接着剤、金属箔張積層板、樹脂シート及びプリント配線板 Download PDFInfo
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Abstract
【化1】
Description
即ち、本発明は以下の通りである。
〔3〕前記シアン酸エステル化合物が、下記式(2)で表されるチオフェン含有フェノールノボラック樹脂のシアネート化物である、〔1〕又は〔2〕に記載のシアン酸エステル化合物。
〔7〕前記シアン酸エステル化合物の含有量が、樹脂組成物中の樹脂固形分100質量部に対して、1〜90質量部である、〔6〕に記載の樹脂組成物。
〔8〕前記シアン酸エステル化合物以外のシアン酸エステル化合物、マレイミド化合物、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ベンゾオキサジン化合物、及び重合可能な不飽和基を有する化合物からなる群から選択される1種以上を更に含む、〔6〕又は〔7〕に記載の樹脂組成物。
〔9〕エポキシ樹脂を含む、〔8〕に記載の樹脂組成物。
〔10〕マレイミド化合物を含む、〔8〕又は〔9〕に記載の樹脂組成物。
〔11〕さらに、充填材を含有する、〔6〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
〔12〕前記充填材の含有量が、樹脂組成物中の樹脂固形分100質量部に対して、50〜1600質量部である、〔11〕に記載の樹脂組成物。
支持体及び該支持体の表面に配された、〔6〕〜〔12〕のいずれか一項に記載の樹脂組成物を有する、樹脂シート。
本実施形態のシアン酸エステル化合物は、下記一般式(1)で表される構造を有する。
本実施形態のシアン酸エステル化合物の製造方法は、例えば、チオフェン含有フェノールノボラック樹脂をシアネート化して、上記一般式(1)で表される構造を有するシアン酸エステル化合物を得るシアネート化工程を有してもよく、必要に応じて、シアネート化工程前に、2−チオフェンアルデヒドとフェノールとを塩基性触媒の存在下に反応させて、前チオフェン含有フェノールノボラック樹脂合成工程等をさらに有していてもよい。以下、各工程について詳説する。
チオフェン含有フェノールノボラック樹脂合成工程は、2−チオフェンアルデヒドとフェノールとを塩基性触媒の存在下に反応させて、チオフェン含有フェノールノボラック樹脂を得る工程である。当該反応は、特開平10−237060号公報、特許第4082481号公報や特許第4111410号公報等に記載の方法により行うことができる。
シアネート化工程は、チオフェン含有フェノールノボラック樹脂をシアネート化して、上記一般式(1)で表される構造を有するシアン酸エステル化合物を得る工程である。具体的には、下記一般式(2)で表されるチオフェン含有フェノールノボラック樹脂が有するヒドロキシ基をシアネート化して、上記一般式(1)で表される構造を有するシアン酸エステル化合物を得る工程である。なお、シアネート化工程に用いるチオフェン含有フェノールノボラック樹脂は、nが異なる化合物の混合物であってもよい。
かかる製法の例としては、所望の骨格を有するヒドロキシ基含有化合物を入手又は合成し、当該ヒドロキシ基を公知の手法により修飾してシアネート化する方法が挙げられる。ヒドロキシ基をシアネート化する手法としては、例えば、Ian Hamerton,“Chemistry and Technology of Cyanate Ester Resins,”Blackie Academic & Professionalに記載の手法が挙げられる。
前記(A)、(B)及び(C)の方法の中でも副反応を抑制し、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができるため、(A)の方法が好ましい。
特に(A)の方法を用いた場合、チオフェン含有フェノールノボラック樹脂が有するヒドロキシ基を残存させずに反応を完結させることができ、かつ、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができることから、塩基性化合物を分割して注下するのが好ましい。分割回数は特に制限はないが、1〜5回が好ましい。また、塩基性化合物の種類としては、1分割ごとに同一でも異なるものでもよい。
その理由は、未反応のチオフェン含有フェノールノボラック樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。
その理由は、未反応のチオフェン含有フェノールノボラック樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。
その理由は、未反応のチオフェン含有フェノールノボラック樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。
チオフェン含有フェノールノボラック樹脂を塩基性化合物溶液に溶解させない場合、溶媒の使用量は、塩基性化合物1質量部に対して、好ましくは0.1〜100質量部、より好ましくは0.25〜50質量部である。
その際に用いる酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等の無機酸、酢酸、乳酸、プロピオン酸等の有機酸が挙げられる。
また、反応時間は特に限定されないが、前記接触方法が(A)及び(B)の場合の注下時間及び(C)の場合の接触時間は1分〜20時間が好ましく、3分〜10時間がより好ましい。更にその後10分〜10時間反応温度を保持しながら撹拌させることが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、上述したシアン酸エステル化合物を含むものである。
以下、各成分について説明する。
他のシアン酸エステル化合物としては、シアナト基が少なくとも1個置換された芳香族部分を分子内に有する化合物で、前記一般式(1)で表されるシアン酸エステル化合物以外のものであれば特に限定されない。例えば、下記一般式(3)で表されるものが挙げられる。
マレイミド化合物としては、1分子中に1個以上のマレイミド基を有する化合物であれば、一般に公知のものを用いることできる。マレイミド化合物としては、例えば、N−フェニルマレイミド、N−ヒドロキシフェニルマレイミド、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン、2,2−ビス{4−(4−マレイミドフェノキシ)−フェニル}プロパン、4,4−ジフェニルメタンビスマレイミド、ビス(3,5−ジメチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジエチル−4−マレイミドフェニル)メタン、フェニルメタンマレイミド、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、1,6−ビスマレイミド−(2,2,4−トリメチル)ヘキサン、o−フェニレンビスマレイミド、m−フェニレンビスマレイミド、p−フェニレンビスマレイミド、o−フェニレンビスシトラコンイミド、m−フェニレンビスシトラコンイミド、p−フェニレンビスシトラコンイミド、4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、ビス(3,5−ジメチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジエチル−4−マレイミドフェニル)メタン、2,2’−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、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、4,4’−ジフェニルメタンビスシトラコンイミド、2,2’−ビス[4−(4−シトラコンイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス(3,5−ジメチル−4−シトラコンイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−5−メチル−4−シトラコンイミドフェニル)メタン、ビス(3,5−ジエチル−4−シトラコンイミドフェニル)メタン、ポリフェニルメタンマレイミド、ノボラック型マレイミド、ビフェニルアラルキル型マレイミド、下記式(7)で表されるマレイミド化合物、下記式(8)で表されるマレイミド化合物、及びこれらマレイミド化合物のプレポリマー、又は上述のマレイミド化合物とアミン化合物とのプレポリマー等が挙げられるが、特に制限されるものではない。
これらのマレイミド化合物は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
フェノール樹脂としては、1分子中に2個以上のヒドロキシ基を有するフェノール樹脂が好ましく、一般に公知のものを用いることができる。フェノール樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型フェノール樹脂、ビスフェノールE型フェノール樹脂、ビスフェノールF型フェノール樹脂、ビスフェノールS型フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック型フェノール樹脂、グリシジルエステル型フェノール樹脂、アラルキルノボラック型フェノール樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、クレゾールノボラック型フェノール樹脂、多官能フェノール樹脂、ナフトール樹脂、ナフトールノボラック樹脂、多官能ナフトール樹脂、アントラセン型フェノール樹脂、ナフタレン骨格変性ノボラック型フェノール樹脂、フェノールアラルキル型フェノール樹脂、ナフトールアラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、脂環式フェノール樹脂、ポリオール型フェノール樹脂、リン含有フェノール樹脂、重合性不飽和炭化水素基含有フェノール樹脂及び、水酸基含有シリコーン樹脂類が挙げられるが、特に制限されるものではない。これらのフェノール樹脂の中では、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、ナフトールアラルキル型フェノール樹脂、リン含有フェノール樹脂、水酸基含有シリコーン樹脂が難燃性の点で好ましい。これらのフェノール樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であれば、一般に公知のものを用いることができ、その種類は特に限定されない。エポキシ樹脂として、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、キシレンノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格変性ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、キシレンノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、3官能フェノール型エポキシ樹脂、4官能フェノール型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキルノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキルノボラック型エポキシ樹脂、アラルキルノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ポリオール型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、グリシジルアミン、グリシジルエステル、ブタジエンなどの二重結合をエポキシ化した化合物、水酸基含有シリコーン樹脂類とエピクロルヒドリンとの反応により得られる化合物、並びに、水酸基含有シリコーン樹脂類とエピクロルヒドリンとの反応により得られる化合物、或いはこれらのハロゲン化物が挙げられる。これらのエポキシ樹脂のなかでは、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、及びナフタレン型エポキシ樹脂が、難燃性及び、耐熱性の面で好ましい。
オキセタン樹脂としては、一般に公知のものを用いることができる。オキセタン樹脂としては、例えば、オキセタン、2−メチルオキセタン、2,2−ジメチルオキセタン、3−メチルオキセタン、3,3−ジメチルオキセタン等のアルキルオキセタン、3−メチル−3−メトキシメチルオキセタン、3,3’−ジ(トリフルオロメチル)パーフルオキセタン、2−クロロメチルオキセタン、ビフェニル型オキセタン、並びに、3,3−ビス(クロロメチル)オキセタンの他、市販品として例えばOXT−101(東亞合成製商品名)及びOXT−121(東亞合成製商品名)が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物において、オキセタン樹脂の含有量は、特に制限されず、樹脂組成物中の樹脂固形分100質量部に対して、好ましくは1質量部〜99質量部であり、より好ましくは10質量部〜90質量部である。オキセタン樹脂の含有量が上記範囲内であることにより、耐熱性がより向上する傾向にある。
ベンゾオキサジン化合物としては、1分子中に2個以上のジヒドロベンゾオキサジン環を有する化合物が好ましく、一般に公知のものを用いることができる。ベンゾオキサジン化合物としては、例えば、ビスフェノールA型ベンゾオキサジンであるBA−BXZ(小西化学製、商品名)ビスフェノールF型ベンゾオキサジンであるBF−BXZ(小西化学製、商品名)、ビスフェノールS型ベンゾオキサジンであるBS−BXZ(小西化学製、商品名)、P−d型ベンゾオキサジン(四国化成工業製、商品名)、F−a型ベンゾオキサジン(四国化成工業製、商品名)、フェノールフタレイン型ベンゾオキサジンが挙げられる。
重合可能な不飽和基を有する化合物としては、一般に公知のものを用いることができる。重合可能な不飽和基を有する化合物としては、例えば、エチレン、プロピレン、スチレン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル等のビニル化合物、メチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の1価又は多価アルコールの(メタ)アクリレート類、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレート等のエポキシ(メタ)アクリレート類、ベンゾシクロブテン樹脂等が挙げられる。
本実施形態における樹脂組成物には、上記した化合物及び樹脂に加えて、更に、シアン酸エステル化合物、マレイミド化合物、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、重合可能な不飽和基を有する化合物の重合触媒として作用する化合物を配合することができる。重合触媒としては、例えば、オクチル酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸銅、アセチルアセトン鉄等の金属塩、オクチルフェノール、ノニルフェノール等のフェノール化合物、1−ブタノール、2−エチルヘキサノール等のアルコール類、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−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等のイミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等のアミン化合物、ホスフィン系はホスホニウム系のリン化合物が挙げられる。また、エポキシ−イミダゾールアダクト系化合物、ベンゾイルパーオキサイド、p−クロロベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシカーボネート等の過酸化物、又はアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等を重合触媒として用いてもよい。これら重合触媒は市販のものを用いてもよく、市販品としては、例えば、アミキュアPN?23(味の素ファインテクノ社製商品名)、ノバキュアHX−3721(旭化成社製商品名)、フジキュアFX−1000(富士化成工業社製商品名)等が挙げられる。
本実施形態における樹脂組成物には、無機充填材を用いることができ、その種類は特に限定されない。無機充填材としては、例えば、タルク、クレー、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、カオリン、焼成カオリン、焼成タルク、Eガラス、Aガラス、NEガラス、Cガラス、Lガラス、Dガラス、Sガラス、MガラスG20、ガラス短繊維(Eガラス、Tガラス、Dガラス、Sガラス、Qガラスなどのガラス微粉末類を含む。)、中空ガラス、球状ガラス、天然シリカ、溶融シリカ、合成シリカ、アモルファスシリカ、アエロジル、中空シリカ等のシリカ類、ケイ酸塩、ホワイトカーボン、チタンホワイト、酸化チタン、アルミナ、ギブサイト、ベーマイト、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン等の酸化物、酸化モリブデンやモリブデン酸亜鉛等のモリブデン化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム加熱処理品(水酸化アルミニウムを加熱処理し、結晶水の一部を減じたもの)、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩又は亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、凝集窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素等の窒化物、炭化ケイ素等の炭化物、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸塩、錫酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、シリコーンパウダー、シリコーン複合パウダー、シリコーンレジンパウダー等の無機系の充填材が挙げられる。また、スチレン型、ブタジエン型、アクリル型、フッ素型、ウレタン型、ポリエチレン型などのゴムパウダー、スチレン・ブタジエンゴム、コアシェル型のゴムパウダー、並びに、シリコーンレジンパウダー、シリコーンゴムパウダー、シリコーン複合パウダーなど有機系の充填材が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じて、硬化速度を適宜調節するための硬化促進剤を含有していてもよい。
本実施形態における樹脂組成物は、必要に応じて、溶媒を含んでいてもよい。この場合、樹脂組成物は、上述した各成分の少なくとも一部、好ましくは全部が有機溶剤に溶解あるいは相溶した態様(溶液あるいはワニス)として用いることができる。溶媒としては、上述した各成分の少なくとも一部、好ましくは全部を溶解あるいは相溶可能なものであれば特に限定されないが、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のケトン系溶媒;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等のセロソルブ系溶媒;乳酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、ヒドロキシイソ酪酸メチル等のエステル系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール系溶媒;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド類;トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族系炭化水素等が挙げられる。
更に、本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じて、これまでに挙げられていない、他の熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂及びそのオリゴマー、エラストマー類等の種々の高分子化合物、これまでに挙げられていない難燃性化合物、硬化触媒、硬化促進剤、着色顔料、消泡剤、表面調整剤、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光重合開始剤、蛍光増白剤、光増感剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、流動調整剤、分散剤、レベリング剤、光沢剤、表面調整剤、重合禁止剤等の公知の添加剤を含有していてもよい。難燃性化合物としては、例えば、4,4−ジブロモビフェニル等の臭素化合物、芳香族縮合リン酸エステル及び含ハロゲン縮合リン酸エステル等を含むリン酸エステル、リン酸メラミン、リン含有エポキシ樹脂、メラミンやベンゾグアナミンなどの窒素化合物、オキサジン環含有化合物、リン系化合物のホスフェート化合物、並びに、シリコーン系化合物等が挙げられる。また、必要に応じて、溶媒を含有していてもよい。
本実施形態における樹脂組成物は、上述した各成分を、公知の手段により混合することにより製造することができる。混合方法としては、特に限定されないが、例えば、高速ミキサー、ナウターミキサー、リボン型ブレンダー、ニーダー、インテンシブミキサー、万能ミキサー、ディゾルバー、スタティックミキサー等を用いる方法が挙げられる。混合の際の、シアン酸エステル化合物、各種添加剤、溶媒の添加方法は、特に限定されるものではない。溶剤の種類は、樹脂組成物中の樹脂を溶解可能なものであれば、特に限定されず、その具体例は、上述したとおりである。
本実施形態の封止用材料は、上記樹脂組成物を含むものであり、その樹脂組成物を用いて製造することができる。封止用材料の製造方法は、一般に公知のものを適宜適用でき、特に限定されない。例えば、上記樹脂組成物と、封止用材料を製造する際に用いられることが知られている各種の添加剤又は溶媒等とを、公知のミキサーを用いて混合することで封止用材料を製造することができる。なお、混合の際の、樹脂組成物、各種添加剤及び溶媒の添加方法は、一般に公知のものを適宜適用でき、特に限定されない。
また、本実施形態の樹脂組成物を溶剤に溶解させた溶液を乾燥することで樹脂シートとすることができる。樹脂シートは、ビルドアップ用フィルム又はドライフィルムソルダーレジストとして使用することができる。また、樹脂組成物は溶剤を乾燥しただけの未硬化の状態で使用することもできるし、必要に応じて半硬化(Bステージ化)の状態にして使用することもできる。
JIS−K0070に準拠して、ピリジン−塩化アセチル法によりOH基当量(g/eq.)を求めた。
シアン酸エステル化合物1gを100gのテトラヒドロフラン(溶媒)に溶解させた溶液10μLを高速液体クロマトグラフィー(株式会社日立ハイテクノロジーズ社製高速液体クロマトグラフLaChrom(登録商標)Elite)に注入し分析を実施した。カラムは東ソー株式会社製TSKgel GMHHR−M(長さ30cm×内径7.8mm)2本、移動相はテトラヒドロフラン、流速は1mL/min.、検出器はRIである。重量平均分子量Mwは、GPC法によりポリスチレンを標準物質として求めた。
下記式(1)で表されるTiPRCNを後述のようにして合成した。
まず、下記式(2)で表されるTiPROHを下記の方法にて合成した。
次に、上記方法で得られたTiPROH20g(OH基当量156g/eq.)(OH基換算0.128mol)(重量平均分子量(Mw)540:GPCチャートを図1に示す)及びトリエチルアミン9.8g(0.096mol)(ヒドロキシ基1モルに対して0.75モル)をジクロロメタン100gに溶解させ、これを溶液1とした。
水洗後の有機相を減圧下で濃縮し、最終的に90℃で1時間濃縮乾固させて目的とするシアン酸エステル化合物TiPRCN(褐色粘性物)を22.7g得た。得られたシアン酸エステル化合物TiPRCNの重量平均分子量(Mw)は600であった。GPCチャートを図2に示す。また、FT−IRにて測定した、TiPRCNのIR(赤外吸収)スペクトルは2235cm−1及び2262cm−1(シアン酸エステル基)の吸収を示し、且つ、ヒドロキシ基の吸収は示さなかった。IRチャートを図3に示す。TiPRCNは、メチルエチルエチルケトンに対し、25℃で50質量%以上溶解することが可能であった。また、式(1)は、nが2〜5の範囲にある化合物の混合物であった。
<硬化性樹脂組成物の調製及び硬化物の作成>
実施例1で得られたシアン酸エステル化合物TiPRCN100質量部をナス型フラスコに投入し、150℃で加熱溶融させ、真空ポンプで脱気した後、JIS−K7238−2−2009に記載の型に流し込み、オーブンに入れ、180℃にて3時間、その後、250℃にて3時間加熱することにより硬化させ、1辺100mm、厚さ2mmの硬化物を得た。
実施例2において、TiPRCNを100質量部用いる代わりに、2,2−ビス(4−シアナートフェニル)プロパン(三菱ガス化学製商品名skylex(登録商標)、TAと略記)を100質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして硬化物を得た。なお、2,2−ビス(4−シアナートフェニル)プロパン(skylex)は、メチルエチルケトンに対し、25℃で50質量%以上溶解することが可能であった。
上記のようにして得られた各硬化物の特性を、以下の方法により評価した。
JIS−K7244−3(JIS C6481)に準拠し、動的粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製 型番「AR2000」)を用い、開始温度30℃、終了温度400℃、昇温速度3℃/分、測定周波数1Hzの条件にて、硬化物の動的粘弾性を測定し、その際得られた損失弾性率(E”)の最大値をガラス転移温度とした。ガラス転移温度は耐熱性の指標である。
JIS−K−7197−2012(JIS C6481)に準拠し、熱機械的分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 商品名「TMA/SS7100」)を用い、硬化物の試験片5mm×5mm×2mm、開始温度30℃、終了温度330℃、昇温速度10℃/分、加重0.05N(49mN)において、膨張・圧縮モードでの熱機械分析を実施し、60〜120℃における1℃当たりの平均熱膨張量を測定した。
JIS−K7120−1987に準拠し、示差熱熱質量同時測定装置(株式会社リガク製 商品名「サーモプラスエボTG8120」)を用い、試験片3mm×3mm×2mm、開始温度40℃、終了温度500℃、昇温速度10℃/分、窒素雰囲気下において、質量を測定し、500℃における質量減少率を下式に基づき算出した。
質量減少率(%)=(D−E)/D×100
Dは開始温度での質量を、Eは500℃での質量を表す。
ここで、本実施形態における難燃性を、熱分解時の残渣量が多いこと、即ち、質量減少率が低いことと定義する。
上記方法にて調製した硬化物について、熱風オーブン中にて空気雰囲気下250℃、360時間で保管し、保管後の質量を測定し、長期加熱試験における質量減少率を下式に基づき算出した。
質量減少率(%)=(F−G)/F×100
Fは長期加熱試験前の質量を、Gは長期加熱試験後の質量を表す。
評価結果を表1に示す。
実施例1で得られたシアン酸エステル化合物TiPRCN50質量部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(商品名「NC−3000−FH」、日本化薬(株)製)50質量部、及び溶融シリカ(商品名「SC2050MB」、アドマテックス社製)100質量部を混合してワニスを得た。このワニスをメチルエチルケトンで希釈した後、厚さ0.1mmのEガラス織布に含浸塗工し、さらに165℃で4分間加熱乾燥して、樹脂含有量50質量%のプリプレグを得た。
実施例3において、TiPRCNを50質量部用いることに代わりに、ビスフェノールA型シアン酸エステル化合物(商品名「CA210」、三菱ガス化学(株)製)を50質量部用いたこと以外は、実施例3と同様にして、厚さ0.8mmの銅張積層板を得た。得られた銅張積層板の評価結果を表2に示す。
<銅箔ピール強度(kN/m)>
得られた絶縁層厚さ0.8mmの金属箔張積層板について、JIS C6481に準じて、12μm金属箔付きの試験片(30mm×150mm×0.8mm)を用い、試験数3で銅箔の引き剥がし強度を測定し、下限値の平均値を測定値とした。
得られた絶縁層厚さ0.8mm金属箔張積層板の表面の銅箔をエッチングにより除去し、測定用サンプルを得た。この測定用サンプルを用い、JIS C6481に準拠して動的粘弾性分析装置(TAインスツルメント製)でDMA法によりガラス転移温度を測定した。
得られた絶縁層厚さ0.8mmの金属箔張積層板の表面の銅箔をエッチングにより除去し、測定用サンプルを得た。この測定用サンプルを用い、JlS C6481に規定されるTMA法(Thermo−mechanical analysis)により、積層板の絶縁層についてガラスクロスの厚み方向の熱膨張係数を測定し、その値を求めた。具体的には、上記で得られた金属箔張積層板の両面の銅箔をエッチングにより除去した後に、熱機械分析装置(TAインスツルメント製)で40℃から340℃まで毎分10℃で昇温し、60℃から120℃における線熱膨張係数(ppm/℃)を測定した。
得られた絶縁層厚さ0.8mmの金属箔張積層板を用いて50mm×50mmのサンプルを作成し、そのサンプルの表面の銅箔をエッチングにより除去し、測定用サンプルを得た。この測定用サンプルを使用し、JIS C6481に準拠して、プレッシャークッカー試験機(平山製作所製、PC−3型)で121℃、2気圧で1、3、5時間処理後のそれぞれの吸水率を測定した。
得られた絶縁層厚さ0.8mmの金属箔張積層板の表面の銅箔をエッチングにより除去し、測定用サンプルを得た。この測定用サンプルの密度を測定し、また、比熱をDSC(TA Instrumen Q100型)により測定し、さらに、キセノンフラッシュアナライザ(Bruker:LFA447Nanoflash)により熱拡散率を測定した。熱伝導率は以下の式から算出した。
熱伝導率(W/m・K)=密度(kg/m3)×比熱(kJ/kg・K)×熱拡散率(m2/S)×1000
実施例1で得られたシアン酸エステル化合物TiPRCN50質量部、式(8)で表されるマレイミド化合物(BMI−2300、マレイミド当量275g/eq.大和化成(株)製)50質量部、溶融シリカ(SC2050MB、(株)アドマテックス製)100質量部を混合してワニスを得た。このワニスをメチルエチルケトンで希釈し、厚さ0.1mmのEガラス織布に含浸塗工し、165℃で3分間加熱乾燥して、樹脂含有量50質量%のプリプレグを得た。
実施例4において、実施例1により得られたTiPRCNを50質量部用いる代わりに、ビスフェノールA型シアン酸エステル化合物(商品名「CA210」、三菱ガス化学(株)製)を50質量部用いた以外は、実施例4と同様にして絶縁層厚さ0.8mmの金属箔張積層板を得た。得られた金属箔張積層板の評価結果を表3に示す。
<ガラス転移温度(℃)>
前述の方法にてガラス転移温度を測定した。
前述の方法にて熱膨張係数を測定した。
得られた絶縁層厚さ0.8mmの金属箔張積層板の両面の銅箔をエッチングにより除去した後に、JIS C6481に準じて、試験片(50mm×25mm×0.8mm)を用い、試験数5で曲げ強度弾性率を測定し、最大値の平均値を測定値とした。
前述の方法にて熱伝導率を測定した。
Claims (21)
- 重量平均分子量Mwが100〜3500である、請求項1に記載のシアン酸エステル化合物。
- 前記シアネート化工程前に、2−チオフェンアルデヒドとフェノールとを塩基性触媒の存在下に反応させて、前記チオフェン含有フェノールノボラック樹脂を得る工程をさらに有する、請求項4に記載のシアン酸エステル化合物の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のシアン酸エステル化合物を含む、樹脂組成物。
- 前記シアン酸エステル化合物の含有量が、樹脂組成物中の樹脂固形分100質量部に対して、1〜90質量部である、請求項6に記載の樹脂組成物。
- 前記シアン酸エステル化合物以外のシアン酸エステル化合物、マレイミド化合物、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ベンゾオキサジン化合物、及び重合可能な不飽和基を有する化合物からなる群より選択される1種以上をさらに含む、請求項6又は7に記載の樹脂組成物。
- エポキシ樹脂を含む、請求項8に記載の樹脂組成物。
- マレイミド化合物を含む、請求項8又は9に記載の樹脂組成物。
- さらに、充填材を含有する、請求項6〜10のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記充填材の含有量が、樹脂組成物中の樹脂固形分100質量部に対して、50〜1600質量部である、請求項11に記載の樹脂組成物。
- 請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を硬化させてなる、硬化物。
- 請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を基材に含浸又は塗布し、乾燥させてなる、構造材料用プリプレグ。
- 請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、封止用材料。
- 請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、繊維強化複合材料。
- 請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、接着剤。
- 基材及び該基材に含浸又は塗布された、請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を有する、プリプレグ。
- 少なくとも1枚以上積層された請求項18に記載のプリプレグ及び該プリプレグの片面又は両面に配された金属箔を有する、金属箔張積層板。
- 請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を有する、樹脂シート。
- 絶縁層と、該絶縁層の表面に形成された導体層とを有し、該絶縁層が、請求項6〜12のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含む、プリント配線板。
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