JPWO2018020981A1 - 重合体、組成物、成形体、硬化物及び積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、例えば、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等の二価フェノール成分と、芳香族ジカルボン酸成分と、から構成されるポリアリレート樹脂が提案されている(特許文献3参照)。
更には、例えば、芳香族ジカルボン酸(イソフタル酸)、ハイドロキノン、フェノール、ジアリールカーボネート、及び2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のジヒドロキシ化合物を用いる重合体の製造方法が提案されている(特許文献4参照)。
本発明に係る重合体の一態様は、
下記式(1)で表される第1構造単位と、
下記式(2−1)及び(2−2)のうちの少なくとも一方で表される第2構造単位と、
下記式(3−1)及び(3−2)のうちの少なくとも一方で表される第3構造単位と、
を有することを特徴とする。
適用例1の重合体において、
前記第3構造単位として、前記式(3−1)で表される単位を有しており、
前記式(3−1)のLaが前記式(L−1)で表される2価の基であり、
前記式(L−1)におけるRaが、環員数5〜15の単環の脂環式炭化水素基、又は環員数5〜15の単環のフッ素化脂環式炭化水素基であることができる。
適用例1の重合体において、
前記第3構造単位として、前記式(3−1)で表される単位を有しており、
前記式(3−1)のLaが前記式(L−1)で表される2価の基であり、
前記式(L−1)におけるRaが、環員数7〜30の多環の脂環式炭化水素基、又は環員数7〜30の多環のフッ素化脂環式炭化水素基であることができる。
適用例1ないし適用例3のいずれか1例の重合体において、
ポリスチレン換算の重量平均分子量が、500以上400,000以下であることができる。
本発明に係る組成物の一態様は、
適用例1ないし適用例4のいずれか1例の重合体と、有機溶媒と、を含有することを特徴とする。
本発明に係る成形体の一態様は、
適用例1ないし適用例4のいずれか1例の重合体を含有することを特徴とする。
本発明に係る組成物の一態様は、
下記式(1)で表される第1構造単位と、下記式(2)で表される第2構造単位と、下記式(3−1)及び(3−2)のうちの少なくとも一方で表される第3構造単位と、を有する重合体と、
硬化性化合物と、
を含有することを特徴とする。
適用例7の組成物において、
前記硬化性化合物が、エポキシ化合物、シアネートエステル化合物、ビニル化合物、シリコーン化合物、オキサジン化合物、マレイミド化合物、及びアリル化合物のうちの少なくとも1種であることができる。
適用例7または適用例8の組成物において、
硬化助剤を更に含有することができる。
本発明に係る硬化物の一態様は、
適用例7ないし適用例9のいずれか1例の組成物が硬化してなることを特徴とする。
本発明に係る積層体の一態様は、
基板と、前記基板上に、適用例7ないし適用例9のいずれか1例の組成物を用いて作成された硬化物層と、を備えることを特徴とする。
本発明の重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)は、上記第1構造単位と、上記第2構造単位と、上記第3構造単位と、を有する重合体である。[A]重合体は、上記各構造単位を2種以上有していてもよい。尚、[A]重合体は、上記第1、第2及び第3構造単位を有する限り、各構造単位の配列やその他の構造については特に限定されない。例えば、[A]重合体が第1〜第3構造単位以外の構造単位を有してもよい。また、[A]重合体が、後述するように、第1及び第2構造単位を含む繰り返しユニットと、第1及び第3構造単位を含む繰り返しユニットと、を有してもよく、その他の繰り返しユニットを更に有していてもよい。
(1)メタ位又はパラ位結合性のジヒドロキベンゼン系単量体に由来する第2構造単位を組み込むことにより、高分子の主鎖が配向し易く高分子鎖の占有断面積が小さくなることから、機械特性を向上させることができる。
(2)また、上記のように第2構造単位を組み込むことにより、嵩高い置換基を有しているため、各種有機溶媒への溶解性を向上させることができる。
(3)芳香環同士が比較的嵩高い環構造を介して連結された第3構造単位を組み込むことにより、高分子鎖の剛直性と各種有機溶媒への溶解性を適度に調整できる。これにより、耐熱性を向上させることができる。
[A]重合体における第1構造単位は、下記式(1)で表される。
[A]重合体における第2構造単位は、下記式(2)が挙げられる。
[A]重合体における第3構造単位は、下記式(3−1)及び(3−2)のうちの少なくとも一方で表される。
[A]重合体は、上述した効果を損なわない範囲で、例えば、分子量の調整等のために上記第1、第2及び第3構造単位とは異なる他の構造単位を有してもよい。
[A]重合体は、上記第1、第2及び第3構造単位を有する限り、各構造単位の配列については限定されないが、各種有機溶媒への溶解性をより高め、かつ耐熱性及び機械特性をより向上させる観点から、上記第1、第2及び第3構造単位を主鎖中に有することが好ましい。ここで、「主鎖」とは、重合体中で相対的に最も長い結合鎖をいう。
[A]重合体が第1、第2、及び第3構造単位を主鎖中に有する例としては、例えば、下記式(a−1)に示す繰り返しユニット及び下記式(a−2)に示す繰り返しユニットのうちの少なくとも一方と、下記式に示す繰り返しユニット(b−1)及び下記式(b−2)に示す繰り返しユニットのうちの少なくとも一方と、を主鎖中に有する重合体が挙げられる。
本発明における[A]重合体の合成方法は特に限定されないが、公知のポリ(チオ)エステルの合成方法により合成できる。例えば、第1構造単位を与えるジカルボン酸ハライド単量体と、第2構造単位を与えるジオール単量体と、第3構造単位を与えるジオール単量体又はジチオール単量体と、他の化合物とを、有機溶媒中、又は有機溶媒と水との界面において、所定の条件で反応させることで合成できる。
[A]重合体の重量平均分子量(Mw)の下限は、500であることが好ましく、より好ましくは1,000、更に好ましくは5,000、特に好ましくは10,000である。また、上記Mwの上限は、400,000であることが好ましく、より好ましくは300,000、更に好ましくは200,000、特に好ましくは150,000である。上記Mwを上記下限以上とすることにより、耐熱性をより向上させることができる。また、成形品(フィルム等)の機械強度を向上させることができる。一方、上記Mwを上記上限以下とすることにより、成形性をより向上させることができる。
カラム:例えば、東ソー社の「TSKgel α―M」と、東ソー社の「TSKgel
guardcоlumn α」とを連結したもの
展開溶媒:N−メチル−2−ピロリドン(LiBr 10mM添加)
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:0.75質量%
試料注入量:50μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[A]重合体のガラス転移温度の下限としては、150℃が好ましく、200℃がより好ましい。上記ガラス転移温度の上限としては、300℃が好ましく、280℃がより好ましく、270℃が更に好ましい。上記ガラス転移温度を上記下限以上とすることにより、耐熱性をより向上させることができる。一方、上記ガラス転移温度が上記上限を超えると、成形性が低下するおそれがある。尚、このガラス転移温度は、例えば、示差走査熱量測定装置を用い、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/分で測定した値である。
本発明における組成物は、上記[A]重合体及び硬化性化合物を含有することが好ましい。また、本発明の効果を損なわない範囲で有機溶媒等、他の成分を含有してもよい。この組成物は、各種有機溶媒への溶解性に優れる[A]重合体を含有するため、各種用途に適用可能な汎用性の高い組成物として使用できる。また、本発明における組成物は、耐熱性及び機械特性に優れる[A]重合体を含有するため、この組成物から得られる成形体の熱劣化を抑制できるとともに、高い機械特性及び高い寸法安定性を付与することができる。
本発明における硬化性化合物は、熱や光(例えば、可視光、紫外線、近赤外線、遠赤外線、電子線等)の照射により硬化する化合物であり、後述する硬化助剤を必要とするものであってもよい。このような硬化性化合物としては、例えば、エポキシ化合物、シアネートエステル化合物、ビニル化合物、シリコーン化合物、オキサジン化合物、マレイミド化合物、アリル化合物、アクリル化合物、メタクリル化合物、ウレタン化合物が挙げられる。これらは、1種単独で用いられていてもよいし、2種以上が併用されていてもよい。なかでも、[A]重合体との相溶性、耐熱性等の特性上の観点から、エポキシ化合物、シアネートエステル化合物、ビニル化合物、シリコーン化合物、オキサジン化合物、マレイミド化合物、及びアリル化合物のうちの少なくとも1種であることが好ましく、特に、エポキシ化合物、シアネートエステル化合物、ビニル化合物、アリル化合物、及びシリコーン化合物のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
本発明の組成物における硬化性化合物の含有割合は、例えば、組成物全体を100質量%とした場合に、0.05質量%以上99.95質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上90質量%以下、更に好ましくは20質量%以上80質量%以下である。この含有割合が上記範囲内である場合、硬化物の靱性、耐熱性、耐薬品性をより向上させる観点から好ましい。また、硬化性化合物及び[A]重合体の合計を100質量%とした場合に、硬化性化合物の含有割合は、1質量%以上99質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上95質量%以下、更に好ましくは10質量%以上90質量%以下である。この含有割合が上記範囲内である場合、硬化物の靱性、耐熱性、耐薬品性をより向上させる観点から好ましい。
本発明における組成物は、必要に応じて硬化助剤を含有していてもよい。上記硬化助剤としては、例えば、硬化剤、光反応開始剤(光ラジカル発生剤、光酸発生剤、光塩基発生剤)等の重合開始剤を挙げることができる。これらの硬化助剤は、種類を問わず、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明における組成物が硬化助剤を含有する場合、この硬化助剤の含有割合は、本組成物が良好に硬化して、硬化物が得られる範囲であればよい。例えば、[A]重合体及び硬化性化合物の合計100質量部に対して、5質量部以上20質量部以下であることが好ましく、より好ましくは5質量部以上10質量部以下である。
本発明における組成物は、必要に応じて溶剤を含有してもよい。上記溶剤としては、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン等のアミド系溶剤、γ−ブチロラクトン、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、ベンゾフェノン等のケトン系溶剤、1,2−メトキシエタン、ジフェニルエーテル等のエーテル系溶剤、1−メトキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等の多官能性溶剤、スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、ジフェニルスルホン等のスルホン系溶剤の他、塩化メチレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジアルコキシベンゼン(アルコキシ基の炭素数;1〜4)、トリアルコキシベンゼン(アルコキシ基の炭素数;1〜4)等が挙げられる。これらの溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明における組成物の調製方法は特に限定されないが、例えば、[A]重合体、硬化性化合物、及び必要に応じて他の添加剤(例えば、硬化助剤、溶剤、酸化防止剤等の他の成分)を均一に混合することによって調製することができる。また、組成物の形態は、液状、ペースト状等とすることができる。特に、本発明における[A]重合体は溶解性に優れるものであるため、液状の硬化性化合物に溶解させることで、無溶剤系の組成物とすることができる。
本発明における成形体は、[A]重合体を含有し、例えば、上記組成物により得られる。この成形体は、耐熱性及び機械特性に優れる[A]重合体を含有するため、熱劣化を抑制できるとともに、高い機械特性及び高い寸法安定性を付与することができる。
重合体の1H−NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子社の「ECX400P」)を使用し、測定溶媒として重クロロホルムを用いて行った。
(実施例1)
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(以下、「TMC」ともいう)(9.3g、30.0mmol)、3−t−ブチル−1,4−ジヒドロキシベンゼン(以下「tBuHQ」ともいう)(5.0g、30.0mmol)、末端停止剤としてp−t−ブチルフェノール(以下、「PTBP」ともいう)(0.108g、0.72mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(NaOH)(5.1g、126.8mmol)、及び相間移動触媒としてトリ−n−ブチルベンジルアンモニウムクロライド(以下、「TBBAC」ともいう)(0.108g、0.24mmol)を量り入れ、イオン交換水(120g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。
別に、テレフタル酸クロライド(以下、「TPC」ともいう)(6.1g、30.2mmol)及びイソフタル酸クロライド(以下「IPC」ともいう)(6.1g、30.2mmol)をトルエン(116mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。
その後、上記ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を、上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(P−1)に示す実施例1の重合体P1を得た(収量18g、収率81%)。
1H−NMR(CDCl3−d、400MHz) δ(ppm):8.96−9.94(m,0.5H)、8.47−8.27(m,3.5H)、7.65(m,0.5H)、7.36(d,4H)、7.13(d,4H)、2.62(dd,2H)、2.03(m,2H)、1.40(s,2.5H)、1.24(s、1H)、1.01(s,6H)、0.91(s,1H)、0.42(s,3H)
実施例1の重合体の合成における化合物の使用量について、TMC(18.6g、60.0mmol)、tBuHQ(1.8g、10.6mmol)、PTBP(0.127g、0.85mmol)、TBBAC(0.154g、0.49mmol)、NaOH(6.0g、149.0mmol)、イオン交換水(163g)、TPC(7.2g、35.5mmol)、IPC(7.2g、35.5mmol)、及びトルエン(136mL)に変えた以外は実施例1と同様にし、上記式(P−1)と同構造の実施例2の重合体P2を得た(収量29g、収率97%)。
1H−NMR(CDCl3−d、400MHz) δ(ppm):9.0−8.9(m、0.5H)、8.47−8.27(d、3.5H)、7.65(s、0.5H)、7.43(d、2H)、7.27(d、2H)、7.17(d、2H)、7.09(d、2H)、2.73(s、1H)、2.50(s、1H)、2.05−1.99(m、2H)、1.55(s、2.5H)、1.24(t、1H)、1.01(s、6H)、0.91(t、1H)、0.42(s、3H)
実施例1の重合体の合成における化合物の使用量について、TMC(18.6g、60.0mmol)、tBuHQ(3.3g、20.0mmol)、PTBP(0.144g、0.96mmol)、TBBAC(0.175g、0.56mmol)、NaOH(6.8g、169.0mmol)、イオン交換水(177g)、TPC(10.6g、52.3mmol)、IPC(5.7g、28.2mmol)、及びトルエン(154mL)に変えた以外は実施例1と同様にし、上記式(P−1)と同構造の実施例3の重合体P3を得た(収量28g、収率87%)。
実施例1の重合体の合成における化合物の使用量について、TMC(15.5g、50.0mmol)、tBuHQ(5.0g、30.0mmol)、PTBP(0.144g、0.96mmol)、TBBAC(0.175g、0.56mmol)、NaOH(6.8g、169.0mmol)、イオン交換水(177g)、TPC(9.8g、48.3mmol)、IPC(6.5g、32.2mmol)、及びトルエン(154mL)に変えた以外は実施例1と同様にし、上記式(P−1)と同構造の実施例4の重合体P4を得た(収量31g、収率98%)。
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、TMC(12.4g、40.0mmol)、3,5−ジ−t−ブチル−2,6−ジヒドロキシベンゼン(8.9g、40.0mmol)、末端停止剤としてPTBP(0.144g、0.96mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(6.8g、169.0mmol)、及び相間移動触媒としてTBBAC(0.175g、0.56mmol)を量り入れ、イオン交換水(173g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。
別にTPC(8.2g、40.2mmol)及びIPC(8.2g、40.2mmol)をトルエン(154mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。このジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(P−2)に示す実施例5の重合体P5を得た(収量29g、収率92%)。
1H−NMR(CDCl3−d、400MHz) δ(ppm):9.03−9.00(m,1H)、8.48−8.42(m,2H)、8.35−8.29(m,4H)、8.48−8.42(m,2H)、7.67(m,1H)、7.51(s,1H)、7.43(d,2H)、7.27(d,2H)、7.17(d,2H)、7.09(d,2H)、7.00(s,2H)、2.72(d,1H)、2.50(d,2H)、2.03−1.99(m,2H)、1.41(s,18H)、1.24(t、1H)、1.01(s,6H)、0.42(s,3H)
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、フェノールフタレイン(12.7g、40.0mmol)、tBuHQ(6.6g、40.0mmol)、末端停止剤としてPTBP(0.144g、0.96mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(6.8g、169.0mmol)、及び相間移動触媒としてTBBAC(0.175g、0.56mmol)を量り入れ、イオン交換水(161g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。
別にTPC(8.2g、40.2mmol)及びIPC(8.2g、40.2mmol)をトルエン(154mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。このジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(P−3)に示す実施例6の重合体P6を得た(収量27g、収率90%)。
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、フルオレセイン(13.3g、40.0mmol)、tBuHQ(6.6g、40.0mmol)、末端停止剤としてPTBP(0.144g、0.96mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(6.8g、169.0mmol)、及び相間移動触媒としてTBBAC(0.175g、0.56mmol)を量り入れ、イオン交換水(165g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。
別にTPC(8.2g、40.2mmol)及びIPC(8.2g、40.2mmol)をトルエン(154mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。このジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(P−4)に示す実施例7の重合体P7を得た(収量27g、収率89%)。
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、TMC(16.6g、53.6mmol)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(28.5g、125.0mmol)、末端停止剤としてPTBP(0.64g、4.3mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(15.1g、380.0mmol)、及び相間移動触媒としてTBBAC(0.39g、1.25mmol)を量り入れ、イオン交換水(157g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。
別にTPC(18.3g、90.4mmol)及びIPC(18.3g、90.4mmol)をトルエン(152mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。このジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(R−1)に示す比較例1の重合体P8を得た(収量69g、収率95%)。
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、TMC(14.0g、45.0mmol)、末端停止剤としてPTBP(0.203g、1.35mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(3.8g、95.9mmol)、及び相間移動触媒としてTBBAC(0.39g、1.25mmol)を量り入れ、イオン交換水(157g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。
別にTPC(4.6g、22.8mmol)及びIPC(4.6g、22.8mmol)をトルエン(186mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。このジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(R−2)に示す比較例2の重合体P9を得た(収量20g、収率97%)。
上記のようにして得られた各重合体において、「重量平均分子量(Mw)」、「ガラス転移温度(Tg)」、「溶媒溶解性」、及び「機械特性(弾性率及び引張伸び)」を、以下の方法に従い評価した。この評価結果を表1に示す。尚、表中における「−」は、該当する評価項目について測定していないことを意味する。
各重合体の重量平均分子量(Mw)は、GPC装置(東ソー社の「HLC−8320型」)を使用し、下記条件で測定した。
カラム:東ソー社の「TSKgel α―M」と、東ソー社の「TSKgel guardcоlumn α」とを連結したもの
展開溶媒:N−メチル−2−ピロリドン(LiBr 10mM添加)
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:0.75質量%
試料注入量:50μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
各重合体のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定装置(Rigaku社のDSC装置「Thermo Plus DSC8230」)を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/分で得られたサーモグラムのDSC昇温曲線において、ベースラインと変曲点での接線との交点に対応する温度とした。上記変曲点は、DSC昇温曲線の微分曲線であるDDSC曲線におけるピークに対応する温度とした。また、DSCのベースラインの確認には、適宜DDSC曲線を参照した。
各重合体の各種有機溶媒に対する溶解性は、各重合体を以下に示す各種有機溶媒にそれぞれ濃度10質量%となるように加え、攪拌した後、目視で沈殿物を確認できなかった場合を「A」、目視で沈殿物が確認された場合を「B」として評価した。
(有機溶媒の種類)
NMP;N−メチル−2−ピロリドン
CPN;シクロペンタノン
EDM;ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
GBL;γ−ブチロラクトン
MMP;3−メトキシプロピオン酸メチル
各重合体の引張伸び(%)、弾性率(GPa)は、各重合体のフィルムをJIS K6251 7号形ダンベルで短冊状に切り出し、小型卓上試験機(株式会社 島津製作所の「EZ−LX」)を使用して、室温、5.0mm/minの条件で測定した。
尚、各重合体のフィルムは、各重合体12.5gを塩化メチレン250mLに溶解し、ガラス基板に流し込み、室温、窒素雰囲気下で溶媒を12時間かけて蒸発させた後、得られたフィルムを150℃で12時間、真空乾燥を行うことで得た。
(組成物の調製)
ペイントシェイカー(2.5mmφジルコニアビース使用)にて、上記実施例1で作製した重合体P1を20部、硬化性化合物として商品名「jER828」(三菱化学(株)製、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、エポキシ当量230〜270g/eq)を100部、ジシアンジアミド5部、およびメチルエチルケトン180部を混合し、組成物を調製した。
作製した組成物に、不織布(日本バイリーン社製のナイロン製不織布、膜厚40μm、目付量13g/m2)をディップコーティングした後、50℃で10分加熱し、次いで、0.04MPaで押圧しながら、70℃で30分加熱し、フィルム状成形体を得た。
作製したフィルム状成形体を、25mm×12.5mmの大きさに切断した後、2枚のアルミニウム板(サイズ:25mm×100mm、厚さ:2mm)の間に挟み、180℃で2時間加熱、硬化させ、剪断強度評価用試験片を作製した。ASTN D1002に準じて試験片を、Instron試験機で180度方向に引っ張り、最大荷重を剪断強度と引張り伸びとして評価した。
剪断強度が20MPa以上である場合を良好、20MPa未満である場合を不良と判断した。評価結果を表2に示す。
上記で得られたフィルム状成形体をJIS K6251 7号形ダンベルの短冊状に切り出し、小型卓上試験機(株式会社島津製作所製、「EZ−LX」)を使用して、室温、5.0mm/minの条件で引張り試験を実施して測定した。切断時伸びの結果を表3に示す。
さらに、作製したフィルム状成形体をポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)上に載置し、180℃で2時間加熱し、ガラス転移温度評価用試験片を作成した。試験片を、動的粘弾性測定装置(セイコーインスツル社製、「DMS7100」)を用いて、周波数1Hz、昇温速度10℃/分で測定し、23℃〜350℃の温度範囲内で測定した際のTanδのピークトップをガラス転移温度として評価した。
ガラス転移温度が後述する比較例3より10℃以上高くなる場合を良好、低くなる場合を不良と判断した。評価結果を表2に示す。
(重合体P10の合成)
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(BCFL)(15.1g、40.0mmol)、4−t−ブチルカテコール(tBuCat)(6.6g、40.0mmol)、末端停止剤としてp−t−ブチルフェノール(PTBP)(0.168g、1.1mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(NaOH)(6.8g、169.0mmol)、及び相間移動触媒としてトリ−n−ブチルベンジルアンモニウムクロライド(TBBAC)(0.175g、0.56mmol)を量り入れ、イオン交換水(176g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。別にテレフタル酸クロライド(TPC)(8.2g、40.3mmol)及びイソフタル酸クロライド(IPC)(8.2g、40.3mmol)をトルエン(154mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。このジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(P−5)に示す重合体P10を得た(収量31g、収率95%)。
ペイントシェイカー(2.5mmφジルコニアビース使用)にて、上記実施例9で作製した重合体P10を50部、硬化性化合物として商品名「jER828」(三菱化学(株)製、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、エポキシ当量230〜270g/eq)を100部、ジシアンジアミド5部、およびメチルエチルケトン225部を混合し、組成物を調製した。作製した組成物を用いて、実施例8と同様に試験片を作製し評価した。結果を表2に示す。
ペイントシェイカー(2.5mmφジルコニアビース使用)にて、硬化性化合物として商品名「jER828」(三菱化学(株)製、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、エポキシ当量230〜270g/eq)を100部、ジシアンジアミド5部、およびメチルエチルケトン150部を混合し、組成物を調製した。作製した組成物を用いて、実施例8と同様に試験片を作製し評価した。結果を表2に示す。
(重合体P11の合成)
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、TMC(62.1g、200.0mmol)、4,6−ジクロロピリミジン(Pym)(30.5g、204.9mmol)、及び炭酸カリウム(37.3g、270.0mmol)を量り入れ、N−メチル−2−ピロリドン(214g)を加え、窒素雰囲気下、130℃で6時間反応させた。反応終了後、N−メチル−2−ピロリドン(300g)を加えて希釈し、濾過により塩を除去した後、この溶液をメタノール(10kg)に投入した。析出した固体を濾別し、少量のメタノールで洗浄し、再度濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(P−6)で表される重合体P11を得た(収量;69.9g、収率;90%、重量平均分子量(Mw);69,000)。末端にOH基が無いことは、13C−NMRから確認した。
作製した組成物を、基材(4インチウエハの1/4カット)上にスピンコーター(MIKASA Spindoter1H−D7)で塗布し、70℃15分、120℃15分で溶媒を乾燥させた。焼成オーブン(エスペックSSPH−101M)で、窒素下で150℃30分、200℃180分で硬化して評価用試験片を作成した(厚み10〜20μm)。トルエン50ml中に、塗布・乾燥済みの4インチウエハーの1/4カットサンプルを基材ごと室温で10分浸漬した後、120℃真空下3時間条件で硬化膜を乾燥させた。そして、[(浸漬乾燥後の硬化物塗布基材の重量−基材の重量)/(浸漬前の硬化物の塗布基材の重量−基材の重量)×100]により残存率(%)を算出し、残存率が90%以上の場合を良好と判断して「○」、90%未満の場合を不良と判断して「×」と記載した。結果を表3に示す。
組成物をPETフィルム上に塗膜した後、70℃で15分、120℃で15分、空気中で加熱し、PETフィルムから剥離し、得られたフィルム体をさらに200〜250℃で3時間、空気中で加熱処理することで、評価用フィルムを得た。作製した評価用フィルムの線膨張係数を、Seiko Instruments社製、SSC−5200型TMA測定装置を用いて測定した。この際、評価用フィルムを、そのガラス転移温度よりも20℃低い温度まで5℃/minで昇温した際の100〜150℃でのTMA曲線の勾配から線膨張係数を算出した。結果を表3に示す。
上記で得られた評価用フィルムをJIS K6251 7号形ダンベルの短冊状に切り出し、小型卓上試験機(株式会社島津製作所製、「EZ−LX」)を使用して、室温、5.0mm/minの条件で引張り試験を実施して測定した。弾性率が3GPa以上である場合、良好と判断する。弾性率及び切断時伸びの結果を表3に示す。
上記実施例2で作成した重合体P2を15部、上記実施例11で作成した重合体P11を70部、硬化性化合物としてジシクロペンタジエン・フェノール重合物のポリグリシジルエーテル(日本化薬社製、製品名「XD−1000」)30部、硬化助剤として(1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(製品名「BMI12」、三菱化学社製)]1.5部、及溶剤(シクロペンタノン)370部を混合し、組成物を調製した。作製した組成物を用いて、実施例11と同様に試験片を作製し評価した。結果を表3に示す。
(重合体P12の合成)
攪拌装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(TMC)(8.7g、28.0mmol)、4−t−ブチルカテコール(tBuCat)(4.7g、28.0mmol)、アルカリ金属化合物として水酸化ナトリウム(NaOH)(4.7g、118.0mmol)、及び相間移動触媒としてトリ−n−ブチルベンジルアンモニウムクロライド(TBBAC)(0.122g、0.39mmol)を量り入れ、イオン交換水(240g)を加え、ジオール単量体水溶液を調製した。別にテレフタル酸クロライド(TPC)(5.7g、28.0mmol)及びイソフタル酸クロライド(IPC)(5.7g、28.0mmol)をトルエン(228mL)に溶解させ、ジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を調製した。このジカルボン酸ハライド単量体有機溶液を上記ジオール単量体水溶液に強攪拌下で投入し、室温下、3時間かけて界面重縮合反応を行った。反応終了後、酢酸を投入し、残存するアルカリ金属化合物を中和した。静置して水相と有機相とを分離させた後、デカンテーションで水相を抜き取った。残った有機相に対し、等量のイオン交換水で水洗する作業を3回繰り返した。洗浄後の有機相を過剰量のメタノールに強攪拌下で投入し、析出した固体を濾別して回収した後、真空乾燥機を用いて減圧下120℃で12時間乾燥し、下記式(P−7)に示す重合体P12を得た(収量19g、収率90%)。
前記実施例11で作製した重合体P11を100質量部、シクロペンタノンを300質量部混合し、組成物を調製した。作製した組成物を用いて、実施例11と同様に試験片を作製し評価した。結果を表3に示す。
硬化性化合物としてジシクロペンタジエン・フェノール重合物のポリグリシジルエーテル(日本化薬社製、製品名「XD−1000」)30部、硬化助剤として(1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(製品名「BMI12」、三菱化学社製)]1.5部、シクロペンタノン100部を混合し、組成物を調製した。作製した組成物を用いて、実施例11と同様に試験片を作製し評価した。結果を表3に示す。
Claims (11)
- 下記式(1)で表される第1構造単位と、
下記式(2−1)及び(2−2)のうちの少なくとも一方で表される第2構造単位と、
下記式(3−1)及び(3−2)のうちの少なくとも一方で表される第3構造単位と、
を有することを特徴とする重合体。
- 前記第3構造単位として、前記式(3−1)で表される単位を有しており、
前記式(3−1)のLaが前記式(L−1)で表される2価の基であり、
前記式(L−1)におけるRaが、環員数5〜15の単環の脂環式炭化水素基、又は環員数5〜15の単環のフッ素化脂環式炭化水素基である請求項1に記載の重合体。 - 前記第3構造単位として、前記式(3−1)で表される単位を有しており、
前記式(3−1)のLaが前記式(L−1)で表される2価の基であり、
前記式(L−1)におけるRaが、環員数7〜30の多環の脂環式炭化水素基、又は環員数7〜30の多環のフッ素化脂環式炭化水素基である請求項1に記載の重合体。 - ポリスチレン換算の重量平均分子量が、500以上400,000以下である請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の重合体。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の重合体と、有機溶媒と、を含有することを特徴とする組成物。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の重合体を含有することを特徴とする成形体。
- 下記式(1)で表される第1構造単位と、下記式(2)で表される第2構造単位と、下記式(3−1)及び(3−2)のうちの少なくとも一方で表される第3構造単位と、を有する重合体と、
硬化性化合物と、
を含有することを特徴とする組成物。
- 前記硬化性化合物が、エポキシ化合物、シアネートエステル化合物、ビニル化合物、シリコーン化合物、オキサジン化合物、マレイミド化合物、及びアリル化合物のうちの少なくとも1種である請求項7に記載の組成物。
- 硬化助剤を更に含有する請求項7または請求項8に記載の組成物。
- 請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の組成物が硬化してなることを特徴とする硬化物。
- 基板と、前記基板上に、請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の組成物を用いて作成された硬化物層と、を備えることを特徴とする積層体。
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