KR20240004282A - 캡핑된 비스페놀 폴리인단 올리고머 및 조성물, 제조 방법 및 이로부터 제조된 물품 - Google Patents

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앤드류 토마스 핑기토어
제임스 앨런 마후드
에일렘 타킨-타스
야세르 다히르
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에스에이치피피 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

하기 화학식 (1)의 캡핑된 폴리인단 올리고머:

상기 식에서, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고; Rx 및 Ry는 본원에 제공된 바와 같다.

Description

캡핑된 비스페놀 폴리인단 올리고머 및 조성물, 제조 방법 및 이로부터 제조된 물품
본 개시는 일반적으로 관능화된 폴리인단, 보다 특히 말단 캡핑된 폴리인단 올리고머, 제조 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
열경화성 수지는 보호 코팅, 접착제, 전자 라미네이트 (예컨대, 인쇄 회로 기판 제조에 사용되는 것), 바닥재 및 포장 적용, 유리 섬유 강화 파이프 및 자동차 부품 (리프 스프링(leaf spring), 펌프 및 전기 부품 포함)과 같은 매우 다양한 소비자 및 산업 제품에 사용될 수 있다.
일부 경우에, 열경화성 수지 조성물은 경화된 열경화성 제품에 개선된 유전 성질을 제공하기 위해 지방족 탄소 함량의 공급원을 공급하는 구조적 반복 단위를 갖는 폴리머 종(species)을 포함하도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르 수지는 합성이 다양한 올리고머로부터 제조될 수 있으며, 에폭시, 시아네이트 에스테르, 말레이미드, 아크릴레이트 및 벤족사진 수지와 같은 열경화성 수지와 조합될 수 있다.
데이터 저장 및 데이터 전송에 대한 증가하는 수요는 전자 적용을 위한 고밀도 및 다층 인쇄 회로 기판에 대한 증가된 필요성을 갖는다. 인쇄 회로 기판과 같은 장치의 복잡성이 증가함에 따라, 소형화에 의해 유발되는 자유 설계 공간의 감소 및 신호 전송 및 대역폭에 대한 새로운 요구사항을 고성능 재료를 통해 수용하려는 요구가 증가하고 있다.
따라서, 더 낮은 유전 상수 및 유전 정접(dissipation factor)을 갖는 재료에 대한 필요성이 남아 있다.
하기 화학식 (1)의 캡핑된 폴리인단 올리고머가 제공된다:
(1)
상기 식에서, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고; Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 에 의해 표시되는 기이고, 여기서 Y2는 화학식 중 하나를 갖는 2가 연결기이고, 여기서 Rc 및 Rd의 각각의 경우는 독립적으로 수소 또는 C1-12 알킬이고, R5a는 에폭시드-함유 기, 시아네이트-함유 기, 또는 1개 또는 2개의 카복실산 기로 선택적으로(optionally) 치환된 C1-12 히드로카빌이고, R6, R7 및 R8의 각각의 경우는 독립적으로 수소, C1-18 히드로카빌, C2-18 히드로카빌옥시카보닐, 니트릴, 포르밀, 카복실산, 이미데이트 또는 티오카복실산이고, R9, R10, R11, R12 및 R13의 각각의 경우는 독립적으로 수소, 할로겐, C1-12 알킬, C2-12 알케닐, 히드록시, 아미노, 말레이미드, 카복실산 또는 C2-20 알킬 에스테르이며; 단, Rx 및 Ry 중 적어도 하나는 수소 원자가 아니고; m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고; n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
또한, 산 촉매 및 2가 페놀의 분해(cracking) 생성물의 존재 하에 디(이소프로페닐)벤젠을 반응시키는 단계를 포함하는, 캡핑된 폴리인단 올리고머의 제조 방법이 본원에 제공된다.
또한, 캡핑된 폴리인단 올리고머를 포함하는 경화형 열경화성 조성물 및 상기 경화형 열경화성 조성물로부터 얻어진 물품이 본원에 제공된다.
상술한 특징 및 다른 특징은 하기의 상세한 설명, 실시예 및 청구범위에 의해 예시된다.
본 개시는 상응하는 경화된 열경화성 제품의 유전 성능 및 열적 성질을 개선하기 위해 방향족 폴리에테르 열경화성 조성물의 지방족 함량을 증가시키는 것에 관한 것이다. 본 발명자들은, 개선된 유전 성능을 달성하며 바람직한 열적 성질을 갖는 저분자량 이관능성 폴리인단 올리고머를 발견하였다. 폴리인단 올리고머는, 예를 들어 디(이소프로페닐)벤젠 및 2가 페놀의 분해 생성물, 예를 들어 비스페놀 A (BPA) 분해로부터 생성된 이소프로페닐 페놀의 중축합 반응을 통해 얻어질 수 있다. 이관능성 폴리인단 올리고머의 페놀 말단기는 분해 반응의 모노페놀 생성물로부터 유래한다. 본 발명자들은, 이관능성 폴리인단 올리고머의 페놀 말단기 중 하나 이상이 다른 반응성 관능기를 포함하도록 추가로 개질될 수 있음을 발견하였다.
하나 이상의 반응성 말단기를 포함하는 캡핑된 폴리인단 올리고머가 본원에 제공된다. 보다 특히, 하기 화학식 (1)의 캡핑된 폴리인단 올리고머가 제공된다:
상기 식에서, m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고; n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
화학식 (1)에서, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리한다. 예를 들어, R1, R2 및 R3의 각각의 경우는 독립적으로 수소, C1-12 알킬, C2-12 알케닐 또는 C2-12 알키닐일 수 있다. 특정 측면에서, R1, R2 및 R3의 각각의 경우는 독립적으로 수소 또는 C1-12 1차 알킬, 바람직하게는 수소 또는 C1-6 1차 알킬일 수 있다. 일부 측면에서, R3은 수소, C1-12 1차 또는 2차 알킬, 또는 C6-12 아릴일 수 있다.
화학식 (1)에서, Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기에 의해 표시되는 기이고;
여기서, Y2는 하기 화학식 중 하나를 갖는 2가 연결기이고;
단, Rx 및 Ry 중 적어도 하나는 수소 원자가 아니다.
화학식 (1)에서, Rc 및 Rd의 각각의 경우는 독립적으로 수소 또는 C1-12 알킬이다. R5a는 에폭시드-함유 기, 시아네이트-함유 기, 또는 1개 또는 2개의 카복실산 기로 선택적으로 치환된 C1-12 히드로카빌이다. R6, R7 및 R8의 각각의 경우는 독립적으로 수소, C1-18 히드로카빌, C2-18 히드로카빌옥시카보닐, 니트릴, 포르밀, 카복실산, 이미데이트 또는 티오카복실산이다. R9, R10, R11, R12 및 R13의 각각의 경우는 독립적으로 수소, 할로겐, C1-12 알킬, C2-12 알케닐, 히드록시, 아미노, 말레이미드, 카복실산 또는 C2-20 알킬 에스테르이다.
일부 측면에서, 캡핑된 폴리인단 올리고머는 하기 화학식 (2)에 의해 표시되는 올리고머일 수 있다:
상기 식에서, R1 내지 R3, R6 내지 R8, m 및 n은 화학식 (1)에서 정의된 바와 같다.
캡핑된 폴리인단 올리고머는 분자당 평균 1.1 내지 2개의 반응성 말단 기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡핑된 폴리인단 올리고머는 분자당 평균 1.4 내지 2개의 반응성 말단기, 분자당 1.8 내지 2개의 반응성 말단기, 분자당 1.9 내지 2개의 반응성 말단기, 분자당 약 2개의 반응성 말단기, 또는 분자당 2개의 반응성 말단기를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "반응성 말단기"는 화학식 (1)에서 Rx 및 Ry를 지칭하며, 여기서 Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자가 아니다. 따라서, Rx가 수소 원자일 때, Rx는 반응성 말단기로 간주되지 않는다. 유사하게, Ry가 수소 원자일 때, Ry는 반응성 말단기로 간주되지 않는다.
캡핑된 폴리인단 올리고머는 폴리스티렌 표준물을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 결정 시 450 내지 200,000 달톤 (Da) 이상 범위의 중량 평균 분자량 (Mw)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 캡핑된 폴리인단 올리고머의 Mw는 폴리스티렌 표준물을 사용하여 GPC에 의해 결정 시 450 내지 50,000 Da, 보다 바람직하게는 450 내지 5,000 Da일 수 있다. 하나의 바람직한 측면에서, Mw는 폴리스티렌 표준물을 사용하여 GPC에 의해 결정 시 600 내지 2,500 Da일 수 있다.
캡핑된 폴리인단 올리고머는 시차 주사 열량계 (DSC)에 의해 결정 시 80 내지 240℃, 바람직하게는 80 내지 200℃, 보다 바람직하게는 80 내지 190℃의 유리 전이 온도 (Tg)를 가질 수 있다.
본원에 개시된 캡핑된 폴리인단 올리고머는 디(이소프로페닐)벤젠 및 2가 페놀의 분해 생성물의 중축합 반응으로부터 제조되거나 또는 유도될 수 있으며, 여기서 분해 생성물은 알릴-치환된, 보다 특히 이소프로페닐-치환된 페놀을 포함한다. 예를 들어, 비스페놀 A는 페놀 및 2-이소프로페닐 페놀의 혼합물로 분해될 수 있다. 페놀 및 2-이소프로페닐 페놀의 생성 혼합물은 산성 조건 하에 유기 용매의 존재 하에 디이소프로페닐벤젠과 직접 공중합되어, 말단 페놀 관능기를 포함하는 폴리인단을 생성할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "말단 페놀 관능기"는 Rx 및/또는 Ry가 각각 수소 원자인 말단기를 지칭한다.
일 측면은, 산 촉매 및 2가 페놀의 분해 생성물의 존재 하에 디(이소프로페닐)벤젠의 중축합으로부터 유도된 캡핑된 폴리인단 올리고머를 제공한다. 또한, 산 촉매의 존재 하에 디(이소프로페닐)벤젠 및 2가 페놀의 분해 생성물을 공중합하는 단계를 포함하는, 캡핑된 폴리인단 올리고머의 형성 방법이 제공된다. 예를 들어, 캡핑된 폴리인단 올리고머의 형성 방법은 비스페놀 A를 분해하여 이소프로페닐페놀을 형성하는 단계 및 트리플산의 존재 하에 1,4-디이소프로페닐벤젠 및 이소프로페닐페놀을 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.
디(이소프로페닐)벤젠은 1,2-디이소프로페닐벤젠, 1,3-디이소프로페닐벤젠, 1,4-디이소프로페닐벤젠 또는 이들의 조합일 수 있다. 바람직하게는, 디(이소프로페닐)벤젠은 1,3-디이소프로페닐벤젠, 1,4-디이소프로페닐벤젠 또는 이들의 조합이다. 보다 바람직하게는, 디(이소프로페닐)벤젠은 1,3-디이소프로페닐벤젠이다.
2가 페놀은 하기 화학식 (4)의 화합물일 수 있다:
상기 식에서, R1 및 R2는 화학식 (1)에 대해 제공된 것과 동일하고; Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-12 히드로카빌 또는 C1-6 히드로카빌렌이며, 단 Ra 및 Rb 중 적어도 하나는 C1-12- 알킬이다. 일부 측면에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C1-12 알킬, 바람직하게는 C1-6 알킬이다. 특정 측면에서, Ra 및 Rb는 메틸이다.
예를 들어, 2가 페놀은 1,1-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐) 에탄, 1,1-비스(3-클로로-4-히드록시페닐)에탄, 1,1-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-에탄, 1,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-1,2-디페닐에탄, 1,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)-1,2-디페닐에탄, 1,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)에탄, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-브로모-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-페닐-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판, 테트라브로모비스페놀, 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 S, 2,2'-디알릴-4,4'-비스페놀 A, 2,2'-디알릴-4,4'-비스페놀 S 또는 이들의 조합일 수 있다.
중합 촉매는 루이스산(Lewis acid) 또는 브론스테드산(Bronsted acid)일 수 있다. 예를 들어, 중합 촉매는 트리플루오로아세트산 (TFA), SnCl4, BF3, H2SO4 또는 이들의 조합일 수 있다. 산성 중합 매질에 대한 여러 대안이 포함되며, 예를 들어 공지되어 있는 강산 양이온 교환 수지가 사용될 수 있으며, 이의 예는 NAFION (Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wis.), 술폰산 관능화된 플루오로폴리머이다. 산성 중합 매질에 대한 다른 대안은 술폰산 관능화된 스티렌-디비닐벤젠 (H) 이온 교환 수지를 포함한다. 불균질 산성 벤토나이트 점토, 예를 들어 SUPER FILTROL FI O (Engelhard Corporation, Jackson, Miss.)가 사용될 수 있다. 불균질 촉매는, 여과에 의해 반응 혼합물로부터 용이하게 분리될 수 있고, 반복적으로 재사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 지글러 유형(Ziegler-type) 복합체를 사용하여 중합 반응을 수행할 수 있다. 이들은, 예를 들어 LiBu-TiCl4-HCl 또는 Al(Et)3Ti(OBu)4-HCl을 포함하며, 여기서 Bu는 부틸이고, Et는 에틸이다. 또 다른 측면에서, 중합 반응은 2개의 산 단계를 사용하여 수행될 수 있다. 제1 단계는 TFA를 포함하는 중합 매질 중에서 수행될 수 있다. 이어서, TFA 처리에 이어서 황산을 사용한 후처리가 후속될 수 있다. 이 2단계 공정은, 중합이 실온에서 수행되는 경우 불완전한 인단 고리 폐쇄 및 폴리머 주쇄를 따라 내부 올레핀을 갖는 생성물을 방지하는 데 유용할 수 있다.
반응은 일반적으로 유기 용매 중에서 수행된다. 적합한 중합 용매는, 반응물을 효과적으로 용해시키고 중합 반응을 지지하는 당업계에 알려져 있는 임의의 용매를 포함한다. 이들은, 예를 들어 니트로벤젠, 벤젠, 톨루엔, 헥산, 1,2-디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 테트라클로로메탄 등 또는 이들의 조합을 포함한다. 바람직한 중합 용매는 니트로벤젠 및 1,2-디클로로에탄을 포함한다.
상기 개시된 바와 같이, 캡핑된 폴리인단 올리고머는 특정한 말단기를 갖는 관능성 올리고머이고, 관능화된 폴리인단 올리고머의 제조 방법은 화학식 (3)의 올리고머와 같은 히드록시-말단 폴리인단 올리고머를 캡핑제와 반응시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡핑된 폴리인단 올리고머의 형성 방법은, 캡핑된 폴리인단 올리고머를 포함하는 반응 혼합물을 제공하기에 효과적인 조건 하에 페놀 말단기를 포함하는 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머 및 캡핑제를 반응시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 캡핑된 폴리인단 올리고머는 캡핑제 및 하기 화학식 (3)의 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머를 반응시킴으로써 제조될 수 있다:
상기 식에서, R1 내지 R3, m 및 n은 화학식 (1)에서 정의된 바와 같다.
캡핑제는 특정하게 제한되지 않으며, 불포화, 에폭시, 벤족사진, 이소시아네이트, 시아네이트 에스테르, 멜라민, 시아노페닐, 말레이미드, 프탈로니트릴, 시클로알킬페닐, 에톡실레이트, 우레탄, 무수물, 알릴히드록시프로필 등 또는 이들의 조합일 수 있다. 당업계의 통상의 기술자는 캡핑된 폴리인단 올리고머의 목적하는 관능성을 기반으로 캡핑제를 결정할 수 있다. 예를 들어, 비닐 벤질 에테르 말단기는 비닐 벤질 할라이드 (예를 들어, 비닐 벤질 클로라이드)인 경화제를 사용하여 제조될 수 있고, (메트)아크릴 말단기는 (메트)아크릴산 할라이드 또는 (메트)아크릴산 무수물인 경화제를 사용하여 제조될 수 있다.
캡핑제 및 캡핑된 폴리인단 올리고머는 용매 중에서 반응한다. 예시적인 용매는, 예를 들어 톨루엔 또는 크실렌과 같은 방향족 탄화수소, 또는 클로로벤젠, o-디클로로벤젠 또는 1,2,4-트리클로로벤젠과 같은 클로린화 방향족 탄화수소를 포함한다. 일 측면에서, 용매는 톨루엔이다.
일부 측면에서, 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머는, 후속적으로 캡핑제 및 용매와 조합되는 단리된 생성물로서 얻어진다. 다른 측면에서, 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머는, 용매를 제거하지 않으면서 중합 반응으로부터 용액으로서 얻어지며, 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머는 용매 용액으로부터 단리되지 않는다.
캡핑 촉매는 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머와 캡핑제의 반응에 이용될 수 있다. 이러한 화합물의 예는, 상술한 캡핑제와 페놀의 축합을 촉매화할 수 있는, 당업계에 알려져 있는 것을 포함한다. 유용한 재료는, 예를 들어 염기성 화합물 히드록시드 염, 예컨대 소듐 히드록시드, 포타슘 히드록시드, 테트라알킬암모늄 히드록시드 등; 3차 알킬아민, 예컨대 트리부틸 아민, 트리에틸아민, 디메틸벤질아민, 디메틸부틸아민 등; 3차 혼합 알킬-아릴아민 및 이의 치환된 유도체, 예컨대 N,N-디메틸아닐린; 헤테로시클릭 아민, 예컨대 이미다졸, 피리딘 및 이의 치환된 유도체, 예컨대 2-메틸이미다졸, 2-비닐이미다졸, 4-(디메틸아미노)피리딘, 4-(1-피롤리노)피리딘, 4-(1-피페리디노)피리딘, 2-비닐피리딘, 3-비닐피리딘, 4-비닐피리딘 등을 포함하는 염기성 화합물이다.
일 측면에서, 캡핑 촉매는 유기 아민 촉매이다. 바람직한 유기 아민 촉매는, 예를 들어 3차 알킬아민, 3차 혼합 알킬-아릴 아민, 헤테로시클릭 아민 등을 포함한다. 유기 아민 촉매는 유기 아민의 양성자화에 의해 형성된 암모늄 이온을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 일 측면에서, 캡핑 촉매는 4-디알킬아미노피리딘, 예를 들어 4-디메틸아미노피리딘 (DMAP)을 포함한다.
대안적으로, 캡핑 촉매는 에스테르교환 촉매일 수 있다. 상술한 캡핑제와 페놀의 에스테르교환을 촉매화할 수 있는 임의의 적합한 에스테르교환 촉매가 사용될 수 있다. 예를 들어, 캡핑 촉매는 알칼리 또는 알칼리 토류 이온의 공급원을 포함하는 알파 촉매일 수 있다. 이들 이온의 공급원은 알칼리 금속 히드록시드, 예컨대 리튬 히드록시드, 소듐 히드록시드 및 포타슘 히드록시드, 뿐만 아니라 알칼리 토류 히드록시드, 예컨대 마그네슘 히드록시드 및 칼슘 히드록시드를 포함한다. 알칼리 및 알칼리 토금속 이온의 다른 가능한 공급원은 카복실산의 상응하는 염 (예컨대, 소듐 아세테이트) 및 에틸렌 디아민 테트라아세트산 (EDTA)의 유도체 (예컨대, EDTA 테트라소듐 염 및 EDTA 마그네슘 디소듐 염)을 포함한다. 다른 알파 에스테르교환 촉매는 카보네이트의 알칼리 또는 알칼리 토금속 염, 예컨대 Cs2CO3, NaHCO3 및 Na2CO3 등, 비휘발성 무기산, 예컨대 NaH2PO3, NaH2PO4, Na2HPO3, KH2PO4, CsH2PO4, Cs2HPO4 등, 또는 인산의 혼합 염, 예컨대 NaKHPO4, CsNaHPO4, CsKHPO4 등을 포함한다. 상기 촉매 중 임의의 것의 적어도 하나를 포함하는 조합이 사용될 수 있다.
캡핑 촉매는 대안적으로, 4차 암모늄 화합물, 4차 포스포늄 화합물 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하는 베타 에스테르교환 촉매일 수 있다. 4차 암모늄 화합물은 구조식 (R14)4N+X-의 화합물일 수 있으며, 여기서 각각의 R14는 동일하거나 또는 상이하고, C1-C20 알킬, C4-C20 시클로알킬 또는 C4-C20 아릴이고; X-는 유기 또는 무기 음이온, 예를 들어 히드록시드, 할라이드, 카복실레이트, 술포네이트, 술페이트, 포르메이트, 카보네이트 또는 비카보네이트이다. 유기 4차 암모늄 화합물의 예는 테트라메틸 암모늄 히드록시드, 테트라부틸 암모늄 히드록시드, 테트라메틸 암모늄 아세테이트, 테트라메틸 암모늄 포르메이트, 테트라부틸 암모늄 아세테이트 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 테트라메틸 암모늄 히드록시드가 종종 사용된다. 4차 포스포늄 화합물은 구조식 (R15)4P+X-의 화합물일 수 있으며, 여기서 각각의 R15는 동일하거나 또는 상이하고, C1-C20 알킬, C4-C20 시클로알킬 또는 C4-C20 아릴이고; X-는 유기 또는 무기 음이온, 예를 들어 히드록시드, 페녹시드, 할라이드, 카복실레이트, 예컨대 아세테이트 또는 포르메이트, 술포네이트, 술페이트, 포르메이트, 카보네이트 또는 비카보네이트이다. X-가 카보네이트 또는 술페이트와 같은 다가 음이온인 경우, 4차 암모늄 및 포스포늄 구조 내의 양전하 및 음전하가 적절하게 균형을 이루는 것으로 이해된다. 예를 들어, R14 또는 R15가 각각 메틸이고, X-가 카보네이트인 경우, X-는 1/2(CO3 -2)를 나타내는 것으로 이해된다. 유기 4차 포스포늄 화합물의 예는 테트라메틸 포스포늄 히드록시드, 테트라메틸 포스포늄 아세테이트, 테트라메틸 포스포늄 포르메이트, 테트라부틸 포스포늄 히드록시드, 테트라부틸 포스포늄 아세테이트 (TBPA), 테트라페닐 포스포늄 아세테이트, 테트라페닐 포스포늄 페녹시드 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. TBPA가 종종 사용된다.
상기 방법은 반응 혼합물로부터 캡핑된 폴리인단 올리고머를 단리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 방법은 침전 및 총 단리 방법을 포함한다. 총 단리의 부분으로서, 총 단리 장비에 대한 용매 부하를 감소시키기 위해 바람직하게는 용매의 일부가 제거된다. 단리된 캡핑된 폴리인단 올리고머는 6 내지 24시간, 바람직하게는 8 내지 16시간 동안 승온, 예를 들어 80℃ 내지 160℃, 바람직하게는 100℃ 내지 140℃에서 추가로 건조될 수 있다.
캡핑된 폴리인단 올리고머는 또한 적어도 2종의 캡핑된 폴리인단 올리고머의 블렌드를 포함할 수 있는 조성물의 일부일 수 있다. 이러한 블렌드는, 개별적으로 제조되고 단리된 캡핑된 폴리인단 올리고머로부터 제조될 수 있다. 대안적으로, 이러한 블렌드는 캡핑되지 않은 단일 폴리인단 올리고머를 적어도 2종의 상이한 캡핑제와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
캡핑된 폴리인단 올리고머는 열경화성 수지를 포함하는 경화형 조성물 중의 반응성 성분으로서 적합할 수 있다. 또한, 캡핑된 폴리인단 올리고머를 포함하는 경화형 열경화성 조성물이 제공된다. 예를 들어, 캡핑된 폴리인단 올리고머는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 95 중량% (wt%), 또는 5 내지 95 중량%, 또는 10 내지 85 중량%, 또는 20 내지 80 중량%, 30 내지 70 중량%, 또는 5 내지 30 중량%, 또는 5 내지 15 중량%의 양으로 경화형 열경화성 조성물 중에 존재할 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 가교제, 경화제, 경화 촉매, 경화 개시제 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 경화형 열경화성 조성물은 난연제, 충전제, 커플링제 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화형 열경화성 조성물은 가교제, 경화제, 경화 촉매, 경화 개시제 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있으며; 난연제, 충전제, 커플링제 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
열경화성 수지, 가교제 및 커플링제 사이에 상당한 중복이 있다. 본원에 사용된 용어 "가교제"는, 열경화성 수지, 가교제, 커플링제 또는 이들의 조합으로서 사용될 수 있는 화합물을 포함한다. 예를 들어, 일부 경우에, 열경화성 수지인 화합물이 가교제, 커플링제 또는 둘 모두로서 또한 사용될 수 있다.
열경화성 수지는 특정하게 제한되지 않으며, 열경화성 수지는 단독으로 또는 2종 이상의 열경화성 수지 (예를 들어, 1종 이상의 보조 열경화성 수지를 포함함)의 조합으로 사용될 수 있다. 예시적인 열경화성 수지는 에폭시 수지, 시아네이트 에스테르 수지, (비스)말레이미드 수지, (폴리)벤족사진 수지, 비닐 수지 (예를 들어, 비닐 벤질 에테르 수지), 페놀 수지, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 아릴시클로부텐 수지, 퍼플루오로비닐 에테르 수지, 경화성 불포화 (예를 들어, 비닐 관능기)를 갖는 모노머, 올리고머 또는 폴리머 등 또는 이들의 조합을 포함한다.
에폭시 수지는 열경화성 수지에 사용하기에 적합한 임의의 에폭시 수지일 수 있다. 이 문맥에서 용어 "에폭시 수지"는, 예를 들어 문헌 [C. A. May, Epoxy　Resins, 2.sup.nd Edition, (New York & Basle: Marcel Dekker Inc.), 1988]에 기술된 바와 같은 옥시란 고리-함유 화합물의 경화형 조성물을 지칭한다. 에폭시 수지는 비스페놀 A 유형 에폭시 수지, 예컨대 비스페놀 A로부터 얻어진 것, 및 비스페놀 A의 2-위치, 3-위치 및 5-위치 중 적어도 하나의 위치를 할로겐 원자, 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 페닐 기로 치환함으로써 얻어진 수지; 비스페놀 F 유형 에폭시 수지, 예컨대 비스페놀 F로부터 얻어진 것, 및 비스페놀 F의 2-위치, 3-위치 및 5-위치 중 적어도 하나의 위치를 할로겐 원자, 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 페닐 기로 치환함으로써 얻어진 수지; 2가 또는 3가 이상의 페놀로부터 유도된 글리시딜 에테르 화합물, 예컨대 히드로퀴논, 레조르시놀, 트리스-4-(히드록시페닐)메탄 및 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄; 비스페놀 A 노볼락 유형 에폭시 수지 및 크레졸 노볼락 유형 에폭시 수지를 포함하는, 페놀 및 o-크레졸과 같은 페놀 및 포름알데히드 사이의 반응 생성물인, 노볼락 수지로부터 유도된 노볼락 유형 에폭시 수지; 시클릭 지방족 에폭시 화합물, 예컨대 2,2-비스(3,4-에폭시시클로헥실)프로판, 2,2-비스[4-(2,3-에폭시프로필)-시클로헥실]프로판, 비닐시클로헥센 디옥시드, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산 카복실레이트; 디시클로펜타디엔-함유 폴리에폭시드; 아닐린, p-아미노페놀, m-아미노페놀, 4-아미노-m-크레졸, 6-아미노-m-크레졸, 4,4'-디아미노디페닐-에탄, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)-벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 2,2-비스(4-아미노-페녹시페닐)프로판, p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,4-톨루엔디아민, 2,6-톨루엔디아민, p-자일릴렌-디아민, m-자일릴렌디아민, 1,4-시클로헥산-비스(메틸아민), 5-아미노-1-(4'-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸인단, 6-아미노-1-(4'-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸-인단 등으로부터 유도된 아민 유형 에폭시 수지; 헤테로-시클릭 에폭시 화합물, 및 글리시딜 에스테르 유형 에폭시 화합물, 예를 들어 p-옥시벤조산, m-옥시벤조산, 테레프탈산 및 이소프탈산과 같은 방향족 카복실산의 글리시딜 에스테르로부터 유도된 것을 포함할 수 있다. "에폭시 수지"는 또한, 2개 이상의 에폭시 기를 함유하는 화합물 및 방향족 디히드록시 화합물의 반응 생성물을 포함할 수 있으며, 이는 선택적으로 할로겐-치환될 수 있고, 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
시아네이트 에스테르는 제한되지 않으며, 중합되어 복수의 시아네이트 에스테르 (-OCN) 관능기를 함유하는 폴리머를 형성하는 시아네이트 에스테르 모노머로 구성된 임의의 수지가 사용될 수 있다. 시아네이트 에스테르 모노머, 프리폴리머 (즉, 부분적으로 중합된 시아네이트 에스테르 모노머 또는 시아네이트 에스테르 모노머의 블렌드), 단독폴리머, 및 시아네이트 에스테르 전구체를 사용하여 제조된 코폴리머, 및 이들 화합물의 조합. 예를 들어, 시아네이트 에스테르는 문헌 ["Chemistry and Technology of Cyanate Ester　Resins", by Ian Hamerton, Blackie Academic and Professional]; 미국 특허 번호 3,553,244 및 JP-A-7-53497에 개시된 바와 같은 방법에 따라 제조될 수 있다. 예시적인 시아네이트 에스테르 수지는 2,2-비스(4-시아네이토페닐)프로판, 비스(4-시아네이토페닐)에탄, 비스(3,5-디메틸-4-시아네이토페닐)메탄, 2,2-비스(4-시아네이토페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, α,α'-비스(4-시아네이토페닐)-m-디이소프로필-벤젠, 디시클로펜타디엔-페놀 코폴리머로부터 제조된 시아네이트 에스테르 수지, 및 이들 모노머로부터 제조된 프리폴리머를 포함한다. 프리폴리머의 예는 PRIMASET BA-230S (Lonza)이다. 시아네이트 에스테르 프리폴리머는 호모폴리머일 수 있거나, 또는 다른 모노머를 포함하는 코폴리머일 수 있다. 이러한 코폴리머의 예는, 시아네이트 에스테르 모노머 및 비스말레이미드 모노머로 제조된 프리폴리머인 BT 2160 및 BT2170과 같은 Mitsubishi Gas Chemical로부터 입수가능한 BT 수지를 포함한다. 다른 시아네이트 에스테르 폴리머, 모노머, 프리폴리머, 및 시아네이트 에스테르 모노머와 다른 비-시아네이트 에스테르 모노머의 블렌드는 US 7393904, US 7388057, US 7276563 및 US 7192651에 개시되어 있다.
비스말레이미드 수지는, 모노머 비스말레이미드와 친핵체, 예컨대 디아민, 아미노페놀 또는 아미노 벤즈히드라지드의 반응에 의해 또는 비스말레이미드와 디알릴 비스페놀 A의 반응에 의해 제조될 수 있다. 예시적인 비스말레이미드 수지는 1,2-비스말레이미도에탄, 1,6-비스말레이미도헥산, 1,3-비스말레이미도벤젠, 1,4-비스말레이미도-벤젠, 2,4-비스말레이미도톨루엔, 4,4'-비스말레이미도디페닐메탄, 4,4'-비스말레이미도-디페닐에테르, 3,3'-비스말레이미도디페닐술폰, 4,4'-비스말레이미도디페닐술폰, 4,4'-비스말레이미도디시클로헥실메탄, 3,5-비스(4-말레이미도페닐)피리딘, 2,6-비스말레이미도-피리딘, 1,3-비스(말레이미도메틸)시클로헥산, 1,3-비스(말레이미도메틸)-벤젠, 1,1-비스(4-말레이미도페닐)시클로헥산, 1,3-비스(디클로로말레이미도)벤젠, 4,4'-비스(시트라콘-이미도)디페닐메탄, 2,2-비스(4-말레이미도페닐)프로판, 1-페닐-1,1-비스(4-말레이미도-페닐)에탄, N,N-비스(4-말레이미도페닐)톨루엔, 3,5-비스말레이미도-1,2,4-트리아졸, N,N'-에틸렌비스말레이미드, N,N'-헥사메틸렌비스말레이미드, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드, N,N'-p-페닐렌비스말레이미드, N,N'-4,4'-디페닐메탄비스말레이미드, N,N'-4,4'-디페닐-에테르비스말레이미드, N,N'-4,4'-디페닐술폰비스말레이미드, N,N'-4,4'-디시클로헥실메탄-비스말레이미드, N,N'-α,α'-4,4'-디메틸렌시클로헥산비스말레이미드, N,N'-m-메타자일렌-비스말레이미드, N,N'-4,4'-디페닐시클로헥산비스말레이미드 및 N,N'-메틸렌-비스(3-클로로-p-페닐렌)비스말레이미드, 뿐만 아니라 US 3,562,223; US 4,211,860; 및 US 4,211,861에 개시되거나 또는 예를 들어 US 3,018,290에 기술된 바와 같은 방법에 의해 제조된 그대로의 것을 포함한다.
벤족사진 화합물은 분자 내에 벤족사진 고리를 갖는다. 예시적인 벤족사진 모노머는 용매와 함께 또는 용매 없이 알데히드, 페놀 및 1차 아민의 반응으로부터 제조될 수 있다. 벤족사진을 형성하기 위한 페놀 화합물은 페놀 및 폴리페놀을 포함한다. 벤족사진 형성에 반응성인 2개 이상의 히드록실 기를 갖는 폴리페놀의 사용은 분지형, 가교형, 또는 분지형 및 가교형 생성물의 조합을 생성할 수 있다. 페놀 기를 페놀로 연결하는 기는 폴리벤족사진에서 분지점 또는 연결 기일 수 있다.
벤족사진 모노머의 제조에 사용하기 위한 예시적인 페놀은 페놀, 크레졸, 레조르시놀, 카테콜, 히드로퀴논, 2-알릴페놀, 3-알릴페놀, 4-알릴페놀, 2,6-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드로옥시나프탈렌, 2-(디페닐-포스포릴)히드로퀴논, 2,2'-비페놀, 4,4-비페놀, 4,4'-이소프로필리덴디페놀, 4,4'-이소프로필리덴비스(2-메틸-페놀), 4,4'-이소프로필리덴비스(2-알릴페놀), 4,4'(1,3-페닐렌디이소프로필리덴)-비스페놀 (비스페놀 M), 4,4'-이소프로필리덴비스(3-페닐페놀), 4,4'-(1,4-페닐렌디이소프로필리덴)-비스페놀, 4,4'-에틸리덴디페놀, 4,4'-옥시디페놀, 4,4'-티오디페놀, 4,4'-술포닐디페놀, 4,4'-술피닐디페놀, 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴)비스페놀, 4,4'(1-페닐에틸리덴)-비스페놀, 비스(4-히드록시페닐)-2,2-디클로로에틸렌, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 4,4'-(시클로펜틸리덴)디페놀, 4,4'-(시클로헥실리덴)디페놀, 4,4'-(시클로도데실리덴)-디페놀, 4,4'-(비시클로[2.2.1]헵틸리덴)디페놀, 4,4'-(9H-플루오렌-9,9-디일)디페놀, 이소프로필리덴-비스(2-알릴페놀), 3,3-비스(4-히드록시페닐)이소벤조푸란-1(3H)-온, 1-(4-히드록시페닐)-3,3-디메틸-2,3-디히드로-1H-인덴-5-올, 3,3,3',3'-테트라메틸-2,2',3,3'-테트라히드로-1,1'-스피로비[인덴]5,6'-디올, 디히드록시벤조페논, 트리스(4-히드록시-페닐)메탄, 트리스(4-히드록시-페닐)에탄, 트리스(4-히드록시페닐)프로판, 트리스(4-히드록시페닐)부탄, 트리스(3-메틸-4-히드록시페닐)메탄, 테트라키스(4-히드록시페닐)에탄 디시클로펜타디에닐비스(2,6-디메틸 페놀), 디시클로펜타디에닐 비스(오르토-크레졸), 디시클로펜타디에닐 비스페놀 등을 포함한다.
벤족사진을 형성하기 위해 사용되는 알데히드는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알데히드와 같은 임의의 알데히드일 수 있다. 예를 들어, 알데히드는 포름알데히드일 수 있다. 벤족사진을 형성하기 위해 사용되는 아민은 방향족 아민, 지방족 아민, 알킬 치환된 방향족, 또는 방향족 치환된 알킬 아민일 수 있다. 아민은, 예를 들어 가교를 위한 다관능성 벤족사진 모노머를 제조하기 위한 폴리아민일 수 있다.
벤족사진을 형성하기 위한 아민은 이들이 방향족 고리를 포함하지 않는 한, 1 내지 40개의 탄소 원자를 가지며, 그러면 이들은 6 내지 40개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 이관능성 또는 다관능성의 아민은 하나의 폴리벤족사진을 또 다른 폴리벤족사진에 연결하는 분지점이 될 수 있다.
일부 예에서, 150 내지 300℃에서 열 중합은 벤족사진 모노머를 중합하기 위해 사용될 수 있다. 중합은 용액으로부터 또는 다른 방식으로 대량으로 수행될 수 있다. 촉매, 예컨대 카복실산을 사용하여, 중합 온도를 감소시키거나 또는 동일한 온도에서 중합 속도를 가속화할 수 있다.
비닐 벤질 에테르 수지는, 페놀과 비닐 벤질 할라이드, 예컨대 비닐 벤질 클로라이드의 축합으로부터 제조될 수 있다. 비스페놀-A 및 트리스페놀 및 폴리페놀은 일반적으로, 가교된 열경화성 수지를 제조하는 데 사용될 수 있는 폴리(비닐벤질 에테르)를 제조하는 데 사용된다. 예시적인 비닐 벤질 에테르는, 레조르시놀, 카테콜, 히드로퀴논, 2,6-디히드록시나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌, 2-(디페닐-포스포릴)히드로퀴논, 비스(2,6-디메틸페놀) 2,2'-비페놀, 4,4-비페놀, 2,2',6,6'-테트라메틸비페놀, 2,2',3,3',6,6'-헥사메틸비페놀, 3,3',5,5'-테트라브로모-2,2'6,6'-테트라메틸비페놀, 3,3'-디브로모-2,2',6,6'-테트라메틸비페놀, 2,2',6,6'-테트라메틸-3,3'5-디브로모비페놀, 4,4'-이소-프로필리덴디페놀, 4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페놀), 4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디메틸페놀) (테트라메틸비스페놀 A), 4,4'-이소프로필리덴비스(2-메틸페놀), 4,4'-이소프로필리덴비스(2-알릴페놀), 4,4'(1,3-페닐렌디이소프로필리덴)비스페놀, 4,4'-이소프로필리덴비스(3-페닐페놀), 4,4'-(1,4-페닐렌디이소프로필리덴)비스페놀, 4,4'-에틸리덴디페놀, 4,4'-옥시디페놀, 4,4'-티오디페놀, 4,4'-티오비스(2,6-디메틸페놀), 4,4'-술포닐디페놀, 4,4'-술포닐비스(2,6-디메틸페놀), 4,4'-술피닐-디페놀, 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴)비스페놀, 4,4'(1-페닐에틸리덴) 비스페놀, 비스(4-히드록시페닐)-2,2-디클로로-에틸렌, 비스(4-히드록시-페닐)메탄, 비스(2,6-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 4,4'-(시클로펜틸리덴)디페놀, 4,4'-(시클로헥실리덴)디페놀, 4,4'-(시클로도데실리덴)디페놀, 4,4'-(비시클로[2.2.1]헵틸리덴)디페놀, 4,4'-(9H-플루오렌-9,9-디일)디페놀, 3,3-비스(4-히드록시페닐)-이소벤조푸란-1(3H)-온, 1-(4-히드록시페닐)-3,3-디메틸-2,3-디히드로-1H-인덴-5-올, 1-(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-1,3,3,4,6-펜타메틸-2,3-디히드로-1H-인덴-5-올, 3,3,3',3'-테트라메틸-2,2',3,3'-테트라히드로-1,1'-스피로비[인덴]-5,6'-디올, 디히드록시벤조-페논, 트리스(4-히드록시페닐)메탄, 트리스(4-히드록시페닐)에탄, 트리스(4-히드록시페닐)-프로판, 트리스(4-히드록시페닐)부탄, 트리스(3-메틸-4-히드록시페닐)메탄, 트리스(3,5-디메틸-4-히드록시-페닐)메탄, 테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 테트라키스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)-에탄, 비스(4-히드록시페닐)페닐포스핀 옥시드, 디시클로펜타디에닐-비스(2,6-디메틸 페놀), 디시클로펜타디에닐 비스페놀 등과 비닐벤질의 반응으로부터 제조된 이러한 비닐벤질 에테르를 포함할 수 있다.
아릴시클로부텐은 하기 구조의 화합물로부터 유도된 것을 포함한다:
상기 식에서, B는 원자가 n의 유기 또는 무기 라디칼 (이는 카보닐, 술포닐, 술피닐, 술피드, 옥시, 알킬포스포닐, 아릴포스포닐, 이소알킬리덴, 시클로알킬리덴, 아릴알킬리덴, 디아릴메틸리덴, 메틸리덴 디알킬실라닐, 아릴알킬실라닐, 디아릴실라닐 및 C6-20 페놀 화합물을 포함함)이고; X의 각각의 경우는 독립적으로 히드록시 또는 C1-24 히드로카빌 (이는 선형 및 분지형 알킬 및 시클로알킬을 포함함)이고; Z의 각각의 경우는 독립적으로 수소, 할로겐 또는 C1-12 히드로카빌이고; n은 1 내지 1000, 또는 1 내지 8이거나, 또는 n은 2, 3 또는 4이다. 다른 예시적인 아릴시클로부텐 및 아릴시클로부텐 합성 방법은 US 4,743,399, US 4,540,763, US 4,642,329, US 4,661,193, US 4,724,260 및 US 5,391,650에서 찾을 수 있다.
퍼플루오로비닐 에테르는 전형적으로, 페놀 및 브로모테트라플루오로에탄으로부터 합성되고, 이어서 아연 촉매화된 환원 제거가 후속되어, ZnFBr 및 목적하는 퍼플루오로비닐에테르를 제조한다. 이 경로에 의해, 비스, 트리스 및 다른 폴리페놀은 비스, 트리스 및 폴리(퍼플루오로비닐에테르)를 제조할 수 있다. 이들의 합성에 유용한 페놀은 레조르시놀, 카테콜, 히드로퀴논, 2,6-디히드록시 나프탈렌, 2,7-디히드록시나프탈렌, 2-(디페닐-포스포릴)히드로퀴논, 비스(2,6-디메틸페놀) 2,2'-비페놀, 4,4-비페놀, 2,2',6,6'-테트라메틸비페놀, 2,2',3,3',6,6'-헥사메틸비페놀, 3,3',5,5'-테트라브로모-2,2',6,6'-테트라-메틸비페놀, 3,3'-디브로모-2,2',6,6'-테트라메틸비페놀, 2,2',6,6'-테트라메틸-3,3'5-디브로모비페놀, 4,4'-이소프로필리덴디페놀 (비스페놀 A), 4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디브로모페놀), 4,4'-이소프로필리덴비스(2,6-디메틸페놀), 4,4'-이소프로필리덴비스(2-메틸페놀), 4,4'-이소프로필리덴비스(2-알릴페놀), 4,4'(1,3-페닐렌디이소프로필리덴)-비스페놀, 4,4'-이소프로필리덴비스(3-페닐페놀), 4,4'-(1,4-페닐렌디이소프로필리덴)-비스페놀, 4,4'-에틸리덴디페놀, 4,4'-옥시디페놀, 4,4'-티오디페놀, 4,4'-티오비스(2,6-디메틸페놀), 4,4'-술포닐디페놀, 4,4'-술포닐비스(2,6-디메틸페놀), 4,4'-술피닐디페놀, 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴)비스페놀, 4,4'(1-페닐에틸리덴)비스페놀, 비스(4-히드록시페닐)-2,2-디클로로에틸렌, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(2,6-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 4,4'-(시클로펜틸리덴)디페놀, 4,4'-(시클로헥실리덴)디페놀, 4,4'-(시클로도데실리덴)-디페놀, 4,4'-(비시클로[2.2.1]헵틸리덴)-디페놀, 4,4'-(9H-플루오렌-9,9-디일)디페놀, 3,3-비스(4-히드록시페닐)이소벤조푸란-1(3H)-온, 1-(4-히드록시페닐)-3,3-디메틸-2,3-디히드로-1H-인덴-5-올, 1-(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)-1,3,3,4,6-펜타메틸-2,3-디히드로-1H-인덴-5-올, 3,3,3',3'-테트라메틸-2,2',3,3'-테트라히드로-1,1'-스피로비[인덴]-5,6'-디올 (스피로비인단), 디히드록시벤조페논, 트리스(4-히드록시페닐)메탄, 트리스(4-히드록시페닐)에탄, 트리스(4-히드록시페닐)프로판, 트리스(4-히드록시페닐)부탄, 트리스(3-메틸-4-히드록시페닐)메탄, 트리스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 테트라키스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)에탄, 비스(4-히드록시페닐)-페닐포스핀 옥시드, 디시클로펜타디에닐비스(2,6-디메틸 페놀), 디시클로펜타디닐 비스(2-메틸페놀), 디시클로펜타디에닐 비스페놀 등을 포함한다.
보조 가교제를 또한 포함하는 가교제는 특정하게 제한되지 않는다. 가교제는 단독으로 또는 2종 이상의 상이한 가교제의 조합으로 사용될 수 있다. 예시적인 가교제 및 보조 가교제는 경화성 비닐 관능기를 갖는 올리고머 또는 폴리머를 포함한다. 이러한 재료는 가교성 불포화를 갖는 올리고머 및 폴리머를 포함한다. 예는 스티렌 부타디엔 고무 (SBR), 부타디엔 고무 (BR), 및 부타디엔을 기반으로 하는 불포화 결합을 갖는 니트릴 부타디엔 고무 (NBR); 천연 고무 (NR), 이소프렌 고무 (IR), 클로로프렌 고무 (CR), 부틸 고무 (IIR), 및 이소프렌을 기반으로 하는 불포화 결합을 갖는 할로겐화 부틸 고무; 디시클로펜타디엔 (DCPD), 에틸리덴 노르보르넨 (ENB) 또는 1,4-디헥사디엔 (1,4-HD)를 기반으로 하는 불포화 결합을 갖는 에틸렌-α-올레핀 코폴리머 엘라스토머 (예를 들어, 에틸렌, α-올레핀 및 디엔을 공중합함으로써 얻어지는 에틸렌-α-올레핀 코폴리머, 예컨대 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원코폴리머 (EPDM) 및 에틸렌-부텐-디엔 삼원코폴리머 (EBDM))를 포함한다. 예는 또한 수소화 니트릴 고무, 플루오로카본 고무, 예컨대 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로펜 코폴리머 및 비닐리덴플루오라이드-펜타플루오로프로펜 코폴리머, 에피클로로히드린 단독폴리머 (CO), 에피클로로히드린 및 에틸렌 옥시드로부터 제조된 코폴리머 고무 (ECO), 에피클로로히드린 알릴 글리시딜 코폴리머, 프로필렌 옥시드 알릴 글리시딜 에테르 코폴리머, 프로필렌 옥시드 에피클로로히드린 알릴 글리시딜 에테르 삼원코폴리머, 아크릴 고무 (ACM), 우레탄 고무 (U), 실리콘 고무 (Q), 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 (CSM), 폴리술피드 고무 (T) 및 에틸렌 아크릴 고무를 포함한다. 추가의 예는 다양한 액체 고무, 예를 들어 여러 유형의 액체 부타디엔 고무, 및 음이온성 리빙 중합(living polymerization)에 의해 제조된 1,2-비닐 연결을 갖는 부타디엔 폴리머인 액체 어택틱(atactic) 부타디엔 고무를 포함한다. 또한, 액체 스티렌 부타디엔 고무, 액체 니트릴 부타디엔 고무 (Ube Industries, Ltd.에 의한 CTBN, VTBN, ATBN 등), 액체 클로로프렌 고무, 액체 폴리이소프렌, 디시클로펜타디엔 유형의 탄화수소 폴리머 및 폴리노르보르넨 (예를 들어, Elf Atochem에 의해 판매되는 것과 같음)을 사용하는 것이 가능하다.
상승된 수준의 1,2 첨가를 함유하는 폴리부타디엔 수지는 열경화성 매트릭스에 바람직하다. 예는 상표명 RICON, RICACRYL 및 RICOBOND 수지 하에 Ricon Resins, Inc.에 의해 판매되는 관능화된 폴리부타디엔 및 폴리(부타디엔-스티렌) 랜덤 코폴리머를 포함한다. 이들은 낮은 비닐 함량 둘 모두를 함유하는 부타디엔, 예컨대 RICON 130, 131, 134, 142; 높은 비닐 함량을 함유하는 폴리부타디엔, 예컨대 RICON 150, 152, 153, 154, 156, 157 및 P30D; 스티렌 및 부타디엔의 랜덤 코폴리머, 예컨대 RICON 100, 181, 184, 및 말레산 무수물 그라프팅된 폴리부타디엔 및 이로부터 유도된 알콜 축합물, 예컨대 RICON 130MA8, RICON MA13, RICON 130MA20, RICON 131MAS, RICON 131MA10, RICON MA17, RICON MA20, RICON 184MA6 및 RICON 156MA17을 포함한다. 또한, 접착력을 개선하는 데 사용될 수 있는 폴리부타디엔, 예컨대 RICOBOND 1031, RICOBOND 1731, RICOBOND 2031, RICACRYL 3500, RICOBOND 1756, RICACRYL 3500; 폴리부타디엔 RICON 104 (헵탄 중 25% 폴리부타디엔), RICON 257 (스티렌 중 35% 폴리부타디엔) 및 RICON 257 (스티렌 중 35% 폴리부타디엔); (메트)아크릴 관능화된 폴리부타디엔, 예컨대 폴리부타디엔 디아크릴레이트 및 폴리부타디엔 디메타크릴레이트가 포함된다. 이들 재료는 상표명 RICACRYL 3100, RICACRYL 3500 및 RICACRYL 3801 하에 판매된다. 또한, 예를 들어 RICON 150D, 152D, 153D, 154D, P30D, RICOBOND 0 1731 HS 및 RICOBOND 1756HS를 포함하는 관능성 폴리부타디엔 유도체의 분말 분산액이 포함된다. 추가의 부타디엔 수지는 폴리(부타디엔-이소프렌) 블록 및 랜덤 코폴리머, 예컨대 3,000 내지 50,000 g/mol의 분자량을 갖는 것 및 3,000 내지 50,000 g/mol의 분자량을 갖는 폴리부타디엔 단독폴리머를 포함한다. 또한, 말레산 무수물 관능기, 2-히드록시에틸말레산 관능기 또는 히드록실화 관능기로 관능화된 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 및 폴리부타디엔-이소프렌 코폴리머가 포함된다.
경화성 비닐 관능기를 갖는 올리고머 및 폴리머의 추가 예는, 말레산 무수물, 푸마르산, 이타콘산 및 시트라콘산을 기반으로 하는 불포화 폴리에스테르 수지; 아크릴로일 기 또는 메타크릴로일 기를 함유하는 불포화 에폭시 (메트)아크릴레이트 수지; 비닐 또는 알릴 기를 함유하는 불포화 에폭시 수지, 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지, 폴리에테르 (메트)아크릴레이트 수지, 폴리알콜 (메트)아크릴레이트 수지, 알키드 아크릴레이트 수지, 폴리에스테르 아크릴레이트 수지, 스피로아세탈 아크릴레이트 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 디알릴 테트라브로모프탈레이트 수지, 디에틸렌글리콜 비스알릴카보네이트 수지 및 폴리에틸렌 폴리티올 수지를 포함한다. 예를 들어, 가교제. 다른 예시적인 가교제는 다관능성 가교제 모노머, 예컨대 모노머 분자당 2개 이상의 (메트)아크릴레이트 모이어티를 갖는 (메트)아크릴레이트 모노머를 추가로 포함한다. 예시적인 다관능성 모노머는 디(메트)아크릴레이트, 예컨대 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 1,4-시클로헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 프로폭실레이트 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 에톡실레이트 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 프로폭실레이트 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 에톡실레이트 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 글리세롤 디(메트)아크릴레이트 등; 트리(메트)아크릴레이트, 예컨대 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 1,2,4-부탄트리올 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리(메트)아크릴레이트 등; 트리(메트)알릴, 예컨대 트리(메트)알릴 시아누레이트, 트리(메트)알릴 이소시아누레이트, 시트르산의 트리(메트)알릴 에스테르, 인산의 트리(메트)알릴 에스테르, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 트리스(히드록시에틸)이소시아누레이트 트리(메트)아크릴레이트 등; 테트라(메트)아크릴레이트, 예컨대 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트 등; 펜타(메트)아크릴레이트, 예컨대 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트 등; 헥사(메트)아크릴레이트, 예컨대 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 소르비톨 헥사(메트)아크릴레이트 등; 글리시딜 화합물, 예컨대 글리시딜(메트)아크릴레이트, (메트)알릴 글리시딜 에테르, 1-클로로-2,3-에폭시프로필 (메트)아크릴레이트, 2-브로모-3,4-에폭시부틸 (메트)아크릴레이트, 2-(에폭시에틸옥시)-에틸(메트)아크릴레이트, 2-(3,4-에폭시부틸옥시)-에틸(메트)아크릴레이트 등; 폴리티올 화합물, 예컨대 트리메틸올프로판 트리스(머캅토프로피오네이트), 펜타에리트리톨 테트라키스(3-머캅토-프로피오네이트) 등; 실란, 예컨대 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란, 비닐트리스(메틸에틸옥시이미노)실란, 비닐트리스-(아세톡심)실란, 메틸트리스(메틸에틸옥시미노)실란, 메틸트리스(아세톡심)실란, 비닐트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 비닐트리스(이소프로페녹시)실란, 테트라아세톡시-실란, 메틸트리아세톡시실란, 에틸트리아세톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 디-t-부톡시-디아세톡시실란, 메틸트리스(에틸 락테이트)실란, 비닐트리스(에틸 락테이트)실란 등; 카보디이미드, 예컨대 N-(3-디메틸아미노프로필)-N'-에틸카보디이미드 히드로클로라이드, 디시클로헥실카보디이미드 등; 또는 이들의 조합을 추가로 포함한다. 경화형 열경화성 조성물은 선택적으로 가교 촉매, 예컨대 카복실산 염을 포함할 수 있다.
경화형 열경화성 조성물이 가교제를 포함하는 경우, 가교제는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 60 중량%, 또는 5 내지 50 중량%, 또는 10 내지 40 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 하나 이상의 경화제를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "경화제"는 경화제(curing agent), 하드너(hardener) 등 또는 둘 모두로서 기술될 수 있는 화합물을 포함한다.
예시적인 경화제 및 하드너는 아민, 알콜, 페놀, 카복실산, 산 무수물 등을 포함한다. 예를 들어, 페놀 경화제는 노볼락 유형 페놀 수지, 레졸 유형 페놀 수지, 크레졸 노볼락 수지, 아르알킬 유형 페놀 수지, 페놀 아르알킬 수지, 크레졸 아르알킬 수지, 나프톨 아르알킬 수지, 디시클로펜타디엔 유형 페놀 수지, 테르펜 개질된 페놀 수지, 비페닐 유형 페놀 수지, 비페닐-개질된 페놀 아르알킬 수지, 비스페놀, 트리페닐메탄 유형 페놀 수지, 테트라페닐올 에탄 수지, 나프톨 노볼락 수지, 나프톨-페놀 공축합 노볼락 수지, 나프톨-크레졸 공축합 노볼락 수지, 아미노 트리아진 개질된 페놀 수지 또는 이들의 조합을 포함한다. 무수물 경화제의 예는 메틸헥사히드로프탈산 무수물 (MHHPA), 메틸테트라히드로 프탈산 무수물, 스티렌-말레산 무수물 코폴리머 (SMA), 및 올레핀-말레산 무수물 코폴리머, 예컨대 말레산 무수물 그라프팅된 폴리에틸렌, 말레산 무수물 그라프팅된 폴리프로필렌 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 경화제 및 하드너는 디시안디아미드, 폴리아미드, 아미도아민, 페날카민, 만니히 염기(Mannich base), 무수물, 페놀-포름알데히드 수지, 아민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 카복실산 관능성 폴리에스테르, 폴리술피드, 폴리머캅탄, 이소시아네이트, 시아네이트 에스테르 화합물 또는 이들의 임의의 조합과 같은 화합물을 포함한다. 다른 예시적인 경화제는 3차 아민, 루이스산(Lewis acid), 및 불포화를 갖는 올리고머 또는 폴리머를 포함한다.
경화형 열경화성 조성물이 경화제를 포함하는 경우, 경화제는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 50 중량%, 또는 0.1 내지 30 중량%, 또는 0.1 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 경화 촉매를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "경화 촉매"는 경화 가속화제, 경화 촉진제, 경화 촉매 및 경화 조촉매로서 다양하게 기술된 화합물을 포함한다.
예시적인 경화 가속화제는 헤테로시클릭 가속화제, 예컨대 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 포함하는 치환 또는 비치환된 C3-6 헤테로사이클을 포함하며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 동일하거나 또는 상이하고, 질소, 산소, 인, 규소 또는 황이다. 헤테로시클릭 가속화제는 벤조트리아졸; 트리아진; 피페라진, 예컨대 아미노에틸피페라진, N-(3-아미노프로필)피페라진 등; 이미다졸, 예컨대 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 3-메틸 이미다졸, 4-메틸이미다졸, 5-메틸이미다졸, 1-에틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 3-에틸이미다졸, 4-에틸이미다졸, 5-에틸이미다졸, 1-n-프로필이미다졸, 2-n-프로필이미다졸, 1-이소프로필이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 1-n-부틸이미다졸, 2-n-부틸이미다졸, 1-이소부틸이미다졸, 2-이소부틸이미다졸, 2-운데실-1H-이미다졸, 2-헵타데실-1H-이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1,3-디메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-페닐이미다졸, 2-페닐-1H-이미다졸, 4-메틸-2-페닐-1H-이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(2-시아노에톡시)메틸이미다졸; 시클릭 아미딘, 예컨대 4-디아자비시클로(2,2,2)옥탄, 디아자비시클로운데센, 2-페닐이미다졸린 등; N,N-디메틸아미노피리딘; 술파미데이트; 또는 이들의 조합을 포함한다.
아민 경화 가속화제는 이소포론디아민, 트리에틸렌테트라아민, 디에틸렌트리아민, 1,2- 및 1,3-디아미노프로판, 2,2-디메틸프로필렌디아민, 1,4-디아미노부탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,12-디아미노도데칸, 4-아자헵타메틸렌디아민, N,N'-비스(3-아미노프로필)부탄-1,4-디아민, 디시안아미드, 디아미드 디페닐메탄, 디아미드 디페닐술폰산 (아민 부가물), 4,4'-메틸렌디아닐린, 디에틸톨루엔디아민, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 멜라민 포름알데히드 수지, 우레아 포름알데히드 수지, 테트라에틸렌펜타민, 3-디에틸아미노프로필아민, 3,3'-이미노비스프로필아민, 2,4-비스(p-아미노벤질)아닐린, 테트라에틸렌펜타민, 3-디에틸아미노프로필아민, 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 1,2- 및 1,3-디아미노시클로헥산, 1,4-디아미노-3,6-디에틸시클로헥산, 1,2-디아미노-4-에틸시클로헥산, 1,4-디아미노-3,6-디에틸시클로헥산, 1-시클로헥실-3,4-디미노시클로헥산, 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, 4,4'-디아미노디시클로헥실프로판, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, 3-아미노-1-시클로헥산아미노프로판, 1,3- 및 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, m- 및 p-자일릴렌디아민 또는 디에틸 톨루엔 디아민; 또는 3차 아민 경화 촉진제, 예컨대 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디메틸아닐린, 디에틸아닐린, 벤질디메틸아민 (BDMA), α-메틸벤질디메틸아민, N,N-디메틸 아미노 피리딘, N,N-디메틸아미노에탄올, N,N-디메틸아미노크레졸 또는 트리(N,N-디메틸아미노메틸)페놀; 또는 이들의 조합을 포함한다.
경화 가속화제는, 예를 들어 디아릴아이오도늄 염, 포스폰산 에스테르, 술폰산 에스테르, 카복실산 에스테르, 포스폰산 일리드(ylide), 트리아릴술포늄 염, 벤질술포늄 염, 아릴디아조늄 염, 벤질피리디늄 염, 벤질암모늄 염, 이속사졸륨 염 등 또는 이들의 조합을 포함하는 잠재성(latent) 양이온성 경화 촉매일 수 있다. 디아릴아이오도늄 염은 구조식 [(R10)(R11)I]+ X-를 가질 수 있으며, 여기서 R10 및 R11은 각각 독립적으로, C1-20 알킬, C1-20 알콕시, 니트로 및 클로로로부터 선택된 1 내지 4개의 1가 라디칼로 선택적으로 치환된 C6-14 1가 방향족 탄화수소 라디칼이며; 여기서 X-는 음이온이다. 추가 경화 가속화제는 구조식 [(R10)(R11)I]+SbF6 -를 가질 수 있으며, 여기서 R10 및 R11은 각각 독립적으로, 1 내지 4개의 C1-20 알킬, C1-20 알콕시, 니트로 또는 클로로로 선택적으로 치환된 C6-14 1가 방향족 탄화수소; 예를 들어, 4-옥틸옥시페닐 페닐 아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트이다.
경화 가속화제는 금속 염 착물, 예컨대 아세테이트, 스테아레이트, 글루코네이트, 시트레이트, 벤조에이트 및 이들의 혼합물의 구리 (II), 주석 (II) 및 알루미늄 (III) 염으로부터 선택된 지방족 또는 방향족 카복실산의 구리 (II), 알루미늄 (III), 아연, 코발트, 주석 염일 수 있다. 예를 들어, 경화 가속화제는 β-디케토네이트의 구리 (II) 또는 알루미늄 (III) 염; 아세틸아세토네이트의 구리 (II), 철 (II), 철 (III), 코발트 (II), 코발트 (III) 또는 알루미늄 (III) 염; 옥토에이트의 아연 (II), 크롬 (II) 또는 망간 (II) 염; 또는 이들의 조합일 수 있다.
경화형 열경화성 조성물이 경화 촉매를 포함하는 경우, 경화 촉매는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%, 또는 0.05 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 선택적으로 경화 개시제, 예컨대 퍼옥시드 화합물을 포함할 수 있다. 예시적인 퍼옥시드 경화 개시제는 벤조일 퍼옥시드, 디쿠밀 퍼옥시드, 메틸 에틸 케톤 퍼옥시드, 라우릴 퍼옥시드, 시클로헥사논 퍼옥시드, t-부틸 히드로퍼옥시드, t-부틸 벤젠 히드로퍼옥시드, t-부틸 퍼옥토에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시 2-에틸헥실 카보네이트, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥시드, 2,5-디메틸헥산-2,5-디히드로퍼옥시드, 부틸-4,4-비스(tert-부틸디옥시)발레레이트, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)-헥스-3-인, 디-t-부틸퍼옥시드, t-부틸쿠밀 퍼옥시드, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시-m-이소프로필)벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디쿠밀퍼옥시드, 디(t-부틸퍼옥시 이소프탈레이트), 디(t-부틸퍼옥시벤조에이트, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)옥탄, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 1,1-디-(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 디(트리메틸실릴)퍼옥시드, 트리메틸실릴페닐트리페닐실릴 퍼옥시드 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
경화형 열경화성 조성물이 경화 개시제를 포함하는 경우, 경화 개시제는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 또는 0.5 내지 5 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
난연제는, 예를 들어 인, 브롬 또는 염소를 포함하는 유기 화합물을 포함한다. 비브롬화 및 비염소화 인-함유 난연제, 예를 들어 유기 포스페이트 및 인-질소 결합을 함유하는 유기 화합물은 규제상의 이유로 특정 적용에서 선호될 수 있다.
인 난연제의 예는 포스페이트, 포스파젠, 포스파이트 에스테르, 포스핀, 포스피네이트, 폴리포스페이트 및 포스포늄 염을 포함한다. 포스페이트는 트리페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트, 페닐 비스(도데실) 포스페이트, 페닐 비스(네오펜틸) 포스페이트, 페닐 비스(3,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 에틸 디페닐 포스페이트, 2-에틸헥실 디(p-톨릴) 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) p-톨릴 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 비스(2-에틸헥실) 페닐 포스페이트, 트리(노닐페닐) 포스페이트, 비스(도데실) p-톨릴 포스페이트, 디부틸 페닐 포스페이트, 2-클로로에틸 디페닐 포스페이트, p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 2-에틸헥실 디페닐 포스페이트, 자일레닐-디페닐 포스페이트; 크레실-디페닐 포스페이트; 1,3-페닐렌비스(디-2,6-자일레닐 포스페이트); 9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥시드 (DOPO), 테트라페닐 디포스페이트 (RDP), 축합 포스페이트 화합물, 예컨대 방향족 축합 포스페이트 화합물; 및 시클릭 포스페이트 화합물, 히드로퀴논의 비스(디페닐) 포스페이트, 비스페놀 A의 비스(디페닐) 포스페이트, 또는 이들의 올리고머 또는 폴리머 대응물, 또는 이들의 조합을 포함한다.
포스파젠 화합물의 예는 시클릭 및 사슬 포스파젠 화합물을 포함한다. 시클릭 포스파젠 화합물 (시클로포스파젠)은, 분자 내에 인-질소 이중 결합이 존재하는 시클릭 구조를 갖는다. 포스피네이트 화합물의 예는 알루미늄 디알킬포스피네이트, 알루미늄 트리스-(디에틸포스피네이트), 알루미늄 트리스-(메틸에틸포스피네이트), 알루미늄 트리스-(디페닐포스피네이트), 아연 비스-(디에틸포스피네이트), 아연 비스-(메틸포스피네이트), 아연 비스-(디페닐포스피네이트), 티타닐 비스-(디에틸포스피네이트), 티타닐 비스-(메틸에틸포스피네이트) 및 티타닐 비스-(디페닐포스피네이트)를 포함한다. 폴리포스페이트 화합물의 예는 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 폴리포스페이트 및 멜렘 폴리포스페이트를 포함한다. 포스포늄 염 화합물의 예는 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트를 포함한다. 포스파이트 에스테르 화합물의 예는 트리메틸포스파이트 및 트리에틸포스파이트를 포함한다. 인-질소 결합을 함유하는 난연성 화합물은 포스포니트릴산 클로라이드, 인 에스테르 아미드, 인산 아미드, 포스폰산 아미드, 포스핀산 아미드 및 트리스(아지리디닐) 포스핀 옥시드를 포함한다.
할로겐화 재료, 예를 들어 비스페놀, 예컨대 2,2-비스-(3,5-디클로로페닐)-프로판; 비스-(2-클로로페닐)-메탄; 비스(2,6-디브로모페닐)-메탄; 1,1-비스-(4-아이오도페닐)-에탄; 1,2-비스-(2,6-디클로로페닐)-에탄; 1,1-비스-(2-클로로-4-아이오도페닐)에탄; 1,1-비스-(2-클로로-4-메틸페닐)-에탄; 1,1-비스-(3,5-디클로로페닐)-에탄; 2,2-비스-(3-페닐-4-브로모페닐)-에탄; 2,6-비스-(4,6-디클로로나프틸)-프로판; 및 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3-브로모-4-히드록시페닐)-프로판이 또한 난연제로서 사용될 수 있다. 다른 할로겐화 재료는 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디브로모벤젠, 1,3-디클로로-4-히드록시벤젠 및 비페닐, 예컨대 2,2'-디클로로비페닐, 폴리브롬화 1,4-디페녹시벤젠, 2,4'-디브로모비페닐, 및 2,4'-디클로로비페닐 뿐만 아니라 데카브로모비페닐 에테르, 데카브로모디페닐 에탄, 뿐만 아니라 올리고머 및 폴리머 할로겐화 방향족 화합물, 예컨대 브롬화 스티렌, 4,4-디브로모비페닐, 에틸렌-비스(테트라브로모프탈이미드), 또는 비스페놀 A 및 테트라브로모비스페놀 A의 코폴리카보네이트 및 카보네이트 전구체, 예를 들어 포스겐을 포함한다. 금속 상승제, 예를 들어 산화안티몬이 또한 난연제와 함께 사용될 수 있다.
무기 난연제, 예를 들어 C1-16 알킬 술포테이트 염의 염, 예컨대 포타슘 퍼플루오로부탄 술포네이트 (리마르 염(Rimar salt)), 포타슘 퍼플루오로옥탄 술포네이트, 테트라에틸암모늄 퍼플루오로헥산 술포네이트, 및 포타슘 디페닐술폰 술포네이트; Na2CO3, K2CO3, MgCO3, CaCO3 및 BaCO3과 같은 염, 또는 Li3AlF6, BaSiF6, KBF4, K3AlF6, KAlF4, K2SiF6 또는 Na3AlF6과 같은 플루오로-음이온 착물이 또한 사용될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물이 난연제를 포함하는 경우, 난연제는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 초과, 또는 1 내지 20 중량%, 또는 5 내지 15 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 무기 또는 유기 충전제, 예컨대 미립자 충전제, 섬유 충전제 등 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 당업계에 공지되어 있는 것을 포함하는 임의의 무기 및 유기 충전제가 제한 없이 사용될 수 있다.
예시적인 충전제는, 예를 들어 점토, 활석, 카올린, 규회석, 운모, 탄산칼슘, 탄산마그네슘; 알루미나, 티오우레아, 유리 분말, B 기반 또는 Sn 기반 충전제, 예컨대 아연 보레이트, 아연 스테네이트 및 아연 히드록시스테네이트; 금속 산화물, 예컨대 아연 옥시드 및 주석 옥시드, 알루미나, 실리카 (융합 실리카, 흄드 실리카(fumed silica), 구형 실리카 및 결정질 실리카를 포함함), 보론 니트라이드 (구형 보론 니트라이드를 포함함), 알루미늄 니트라이드, 규소 니트라이드, 마그네시아, 마그네슘 실리케이트, 안티몬 트리옥시드, 유리 섬유 (분쇄된(chopped), 밀링된(milled) 또는 클로쓰(cloth)), 유리 매트, 유리 버블, 중공 유리 미소구체, 아라미드 섬유, 석영 등 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 예시적인 무기 충전제는 분말형 티타늄 세라믹, 예컨대 바륨, 납, 스트론튬, 칼슘, 비스무트, 마그네슘 등의 티타네이트 중 임의의 하나를 포함한다. 무기 충전제는 또한 수화물, 예컨대 알루미늄 히드록시드, 마그네슘 히드록시드, 제올라이트 및 히드로탈사이트를 포함한다. 일부 측면에서, 충전제는 본원에 개시된 바와 같은 커플링제로 처리될 수 있다.
유리 섬유는 E, A, C, ECR, R, S, D 및 NE 유리를 기반으로 하는 것, 뿐만 아니라 석영을 포함한다. 유리 섬유는 임의의 적합한 직경, 예컨대 2 내지 30 마이크로미터 (μm), 또는 5 내지 25 μm, 또는 5 내지 15 μm를 가질 수 있다. 배합 전 유리 섬유의 길이는 제한되지 않으며, 2 내지 7 밀리미터 (mm), 또는 1.5 내지 5 mm일 수 있다. 대안적으로, 더 긴 유리 섬유 또는 연속 유리 섬유가 사용될 수 있다. 적합한 유리 섬유는 Owens Corning, Nippon Electric Glass, PPG 및 Johns Manville와 같은 공급업체로부터 상업적으로 입수가능하다.
유기 충전제는, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌 분말, 폴리페닐렌 술피드 분말, 및 폴리(에테르 술폰) 분말, 폴리(페닐렌 에테르) 분말, 폴리스티렌, 디비닐벤젠 수지 등 또는 이들의 조합일 수 있다.
충전제는 열 팽창 계수 (CTE) 및 열 전도도 요구사항을 기반으로 선택될 수 있다. 예를 들어, Al2O3, BN, AlN 또는 이들의 조합은 높은 열 전도도를 갖는 전자 모듈에 사용될 수 있다. 예를 들어, MgO는, 증가된 열 전도도 및 증가된 CTE에 사용될 수 있다. 예를 들어, SiO2 (예를 들어, 비정질 SiO2)는 낮은 CTE 및 작은 유전 상수를 갖는 경량 모듈에 사용될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물이 충전제를 포함하는 경우, 충전제는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 초과, 또는 1 내지 50 중량%, 또는 1 내지 30 중량%, 또는 10 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
접착 촉진제로서 또한 지칭되는 커플링제는 크롬 착물, 실란, 티타네이트, 지르콘-알루미네이트, 올레핀-말레산 무수물 코폴리머, 반응성 셀룰로오스 에스테르 등을 포함한다. 예시적인 올레핀-말레산 무수물 코폴리머는 말레산 무수물 그라프팅된 폴리에틸렌, 말레산 무수물 그라프팅된 폴리프로필렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 실란은 에폭시실란 화합물, 아미노실란 화합물, 메타크릴옥시실란 화합물, 비닐실란 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
경화형 열경화성 조성물이 커플링제를 포함하는 경우, 커플링제는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%, 또는 0.05 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 선택적으로 용매를 포함할 수 있다. 용매는, 예를 들어 C3-8 케톤, C3-8 N,N-디알킬아미드, C4-16 디알킬 에테르, C6-12 방향족 탄화수소, C1-3 클로린화 탄화수소, C3-6 알킬 알카노에이트, C2-6 알킬 시아나이드 또는 이들의 조합일 수 있다. 특정 케톤 용매는, 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 C4-8 N,N-디알킬아미드 용매는, 예를 들어 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 디알킬 에테르 용매는, 예를 들어 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디옥산 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 방향족 탄화수소 용매는, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 스티렌, 디비닐벤젠 또는 이들의 조합을 포함한다. 방향족 탄화수소 용매는 비할로겐화될 수 있다. 특정 C3-6 알킬 알카노에이트는, 예를 들어 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 C2-6 알킬 시아나이드는, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 C2-6 알킬 시아나이드는, 예를 들어 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 용매는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드, N,N-디메틸메톡시아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-시클로헥실피롤리디논, N-메틸카프로락탐, 1,3-디메틸-2-이미다졸리돈, 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 테트라히드로푸란, γ-부티로락톤, γ-카프로락톤, 디메틸술폭시드, 벤조페논, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 디글라임, 트리글라임, 테트라글라임, N,N-디메틸에틸렌우레아, N,N-디메틸프로필렌우레아, 테트라메틸우레아, 프로필렌 글리콜 페닐 에테르, 아니솔, 베라트롤, o-디클로로벤젠, 클로로벤젠, 트리클로로에탄, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 피리딘, 피콜린, 에틸 락테이트, n-부틸 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 부틸 카르비톨 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 카르비톨 아세테이트, 프로필렌 카보네이트, 술포란, 이온성 액체 또는 이들의 조합일 수 있다.
용매가 이용되는 경우, 경화형 열경화성 조성물은 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 2 내지 99 중량%의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용매 양은 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 80 중량%, 또는 10 내지 70 중량%, 또는 20 내지 60 중량%일 수 있다. 용매는 부분적으로, 경화형 열경화성 조성물의 점도를 조정하기 위해 선택될 수 있다. 따라서, 용매 양은 캡핑된 폴리(아릴렌 에테르) 코폴리머의 유형 및 양, 경화 첨가제와 같은 다른 성분의 유형 및 양, 임의의 보조 열경화성 수지(들)의 유형 및 양, 및 경화형 열경화성 조성물의 임의의 후속 가공, 예를 들어 복합재의 제조를 위한 경화형 열경화성 조성물로의 강화 구조물의 함침에 사용되는 가공 온도를 포함하는 변수에 따라 달라질 수 있다. 용매는 무수물일 수 있다. 예를 들어, 용매는 용매의 총 중량을 기준으로 100 중량부 (ppm) 미만, 또는 50 ppm 미만, 또는 10 ppm 미만의 물을 포함할 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 경화성 불포화 모노머 조성물을 추가로 포함할 수 있으며, 이는, 예를 들어 단관능성 스티렌 화합물 (예를 들어, 스티렌), 단관능성 (메트)아크릴 화합물 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화성 불포화 모노머 조성물은 알켄-함유 모노머 또는 알킨-함유 모노머일 수 있다. 예시적인 알켄- 및 알킨-함유 모노머는 미국 특허 번호 6,627,704 (Yeager et al.)에 기술된 것을 포함하고, 미국 특허 번호 4,304,705 (Heilman et al.)에 개시된 바와 같은 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, N-비닐피롤리돈 및 비닐아자락톤을 포함한다. 예시적인 단관능성 모노머는 모노(메트)아크릴레이트, 예컨대 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 이소프로필 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, n-헥실 (메트)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 (메트)아크릴레이트, N-비닐카프로락탐, N-비닐피롤리돈, (메트)아크릴로니트릴 등, 또는 이들의 조합을 포함한다.
경화형 열경화성 조성물은 선택적으로 하나 이상의 추가 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 추가 첨가제는, 예를 들어 염료, 안료, 착색제, 산화방지제, 열 안정화제, 광 안정화제, 가소제, 소포제, 윤활제, 분산제, 유동 조절제, 적하 지연제, 블로킹 방지제(antiblocking agent), 정전기 방지제(antistatic agent), 유동 촉진제, 가공 보조제, 기재 접착제, 몰드 이형제(mold release agent), 강인화제(toughening agent), 로우 프로파일 첨가제(low-profile additive), 응력 완화 첨가제 등 또는 이들의 조합을 포함한다. 존재하는 경우, 추가 첨가제는 경화형 열경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 임의의 유효량, 예를 들어 0.01 내지 20 중량%, 또는 0.01 내지 10 중량%, 또는 0.01 내지 5 중량%, 또는 0.01 내지 1 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은 임의의 적합한 방법을 사용하여 캡핑된 폴리인단 올리고머 및 본원에 개시된 다른 선택적인(optional) 성분을 조합함으로써 제조될 수 있다.
또한, 경화형 열경화성 조성물의 경화된 생성물을 포함하는 경화된 열경화 조성물이 제공된다. 경화형 열경화성 조성물을 경화시킬 수 있는 방법에 대한 특정한 제한은 없다. 경화형 조성물은, 예를 들어 열적으로 또는 UV 조사 또는 전자 빔 조사를 포함하는 조사 기술을 사용하여 경화될 수 있다. 예를 들어, 경화된 생성물은, 용매를 증발시키고 경화를 수행하기에 충분한 시간 및 온도에서 본원에 정의된 경화형 열경화성 조성물을 가열함으로써 얻어질 수 있다. 열 경화가 사용되는 경우, 온도는 30 내지 400℃, 50 내지 250℃, 또는 100 내지 250℃일 수 있다. 가열은 1분 내지 24시간, 또는 1분 내지 6시간, 또는 3시간 내지 5시간 동안일 수 있다. 경화는, 부분적으로 경화되고 종종 무점착성(tack-free)인 수지를 제조하기 위해 단계적으로 수행될 수 있으며, 이어서 이는 상기 언급된 범위 내의 더 긴 기간 또는 온도 동안 가열함으로써 완전히 경화된다. 본원에 사용된 용어 "경화된"은, 부분적으로 경화되거나 또는 완전히 경화된 생성물을 포함한다.
경화된 열경화성 조성물은 개선된 점도, 겔 시간, 유리 전이 온도 (Tg), 열 팽창 계수 (CTE), 유전 상수 (Dk), 유전 정접 (Df), 평형 수분 흡수 등 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 바람직한 성질을 달성할 수 있다.
개시된 경화형 열경화성 조성물 및 경화된 조성물은, 종래 열경화성 조성물이 사용되는 임의의 적용을 포함하는 다양한 적용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 경화형 열경화성 조성물 또는 경화된 열경화 조성물을 포함하는 유용한 물품은 복합재, 발포체, 섬유, 층, 코팅, 캡슐화제, 접착제, 밀봉제, 성형된 성분, 프리프레그, 케이싱, 라미네이트, 금속 클래드 라미네이트(metal clad laminate), 전자 복합재, 구조용 복합재 또는 이들의 조합의 형태일 수 있다. 예시적인 용도 및 적용은 코팅, 예컨대 보호 코팅, 밀봉제, 내후성 코팅, 내스크래치성 코팅 및 전기 절연 코팅; 접착제; 결합제; 글루(glue); 복합 재료, 예컨대 탄소 섬유 및 섬유유리 강화재를 사용하는 것을 포함한다. 코팅으로서 이용되는 경우, 개시된 화합물 및 조성물은 다양한 기저 기재의 표면 상에 침착될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 금속, 플라스틱, 유리, 섬유 사이징(fiber sizing), 세라믹, 석재(stone), 목재 또는 이들의 임의의 조합의 표면 상에 침착될 수 있다. 개시된 조성물은 금속 용기 (예를 들어, 알루미늄 또는 강철)의 표면 상의 코팅, 예컨대 페인트 및 표면 피복 산업에서 포장 및 봉쇄에 통상적으로 사용되는 것으로서 사용될 수 있다. 경화형 열경화성 조성물 및 이로부터 얻어진 경화된 열경화 조성물은 또한, 전기 부품 및 컴퓨터 부품을 형성하는 데 사용하기에 특히 매우 적합할 수 있다.
복합재를 형성하는 방법은 강화 구조물을 경화형 열경화성 조성물로 함침시키는 단계; 경화형 열경화성 조성물을 부분적으로 경화시켜 프리프레그를 형성하는 단계; 및 복수의 프리프레그를 적층하는 단계를 포함한다. 강화 구조물은 다공성 베이스 재료, 예컨대 섬유 예비성형체(preform), 또는 기재, 또는 세라믹, 폴리머, 유리, 탄소 또는 이들의 조합을 포함하는 다른 다공성 재료일 수 있다. 예를 들어, 다공성 베이스 재료는 직조 또는 부직 유리 직물, 섬유유리 직물 또는 탄소 섬유일 수 있다. 물품이 섬유 예비성형체를 포함하는 경우, 물품의 제조 방법은, 예비성형체를 경화형 조성물로 코팅 또는 함침시킴으로써 경화형 열경화성 조성물로부터 물품을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 함침된 섬유 예비성형체는 선택적으로, 용매를 제거하기 전 또는 후에 형상화될 수 있다. 일부 측면에서, 경화형 열경화성 조성물 층은 직조 또는 부직 유리 직물을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화성 층은, 유리 직물을 경화형 조성물로 함침시키고, 함침된 유리 직물로부터 용매를 제거함으로써 제조될 수 있다. 예시적인 강화 구조물은, 예를 들어 문헌 [Anonymous (Hexcel Corporation), "Prepreg Technology", March 2005, Publication No. FGU 017b]; [Anonymous (Hexcel Corporation), "Advanced Fibre Reinforced Matrix Products for Direct Processes", June 2005, Publication No. ITA 272]; 및 [Bob Griffiths, "Farnborough Airshow Report 2006", CompositesWorld.com]에 기술되어 있다. 강화 구조물의 중량 및 두께는 섬유 강화 수지 복합재의 제조에서 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 기준을 사용하여 복합재의 의도된 용도에 따라 선택된다. 강화된 구조물은 경화형 열경화성 조성물의 열경화성 성분에 적합한 다양한 마감재를 함유할 수 있다.
경화형 열경화성 조성물로부터 물품의 제조 방법은, 경화형 열경화성 조성물을 부분적으로 경화시켜 프리프레그를 형성하거나, 또는 경화형 열경화성 조성물을 완전히 경화시켜 복합 물품을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본원에서 "경화된 조성물"의 성질에 대한 언급은, 실질적으로 완전히 경화된 조성물을 지칭한다. 예를 들어, 프리프레그로 형성된 라미네이트에서 수지는 전형적으로 실질적으로 완전히 경화된다. 열경화물 분야의 통상의 기술자는 과도한 실험 없이 샘플이 부분적으로 경화되었는지 또는 실질적으로 완전히 경화되었는지 여부를 결정할 수 있다. 경화는 경화형 조성물로부터 용매를 제거하기 전 또는 후에 수행될 수 있다. 또한, 물품은 용매의 제거 전 또는 용매의 제거 후, 경화 전, 부분 경화 후, 또는 예를 들어 열성형에 의한 완전 경화 후에 추가로 형상화될 수 있다. 일 측면에서, 물품이 형성되고, 용매가 제거되고; 물품이 부분적으로 경화되고 (B-단계(B-staged)); 선택적으로 형상화되고; 이어서, 추가로 경화된다.
복합재를 형성하는 상업적 규모의 방법은 당업계에 알려져 있으며, 본원에 기술된 경화형 열경화성 조성물은 기존 공정 및 장비에 용이하게 적합화될 수 있다. 예를 들어, 프리프레그는 종종 처리기 상에서 제조된다. 처리기의 주요 성분은 공급기 롤러(feeder roller), 수지 함침 탱크, 처리기 오븐 및 수용기 롤러(receiver roller)를 포함한다. 강화 구조물 (예를 들어, E-유리)은 통상적으로 큰 스풀(spool) 내로 롤링된다. 이어서, 스풀은, 강화 구조물을 회전하고 천천히 롤 아웃(roll out)하는 공급기 롤러 상에 놓인다. 이어서, 강화 구조물은 경화형 열경화성 조성물을 함유하는 수지 함침 탱크를 통해 이동한다. 경화형 조성물은 강화 구조물을 함침시킨다. 탱크로부터 나온 후, 코팅된 강화 구조물은, 전형적으로 175 내지 200℃의 온도에 있는 수직 처리기 오븐을 통해 위쪽으로 이동하고, 용매가 증발된다. 이 때, 수지는 중합되기 시작한다. 복합재가 타워(tower)에서 나올 때, 이는 웹(web)이 습윤되거나 또는 점착성이지 않도록 충분히 경화된다. 그러나, 경화 공정이 완료되지 않고 중단되어, 라미네이트가 제조되는 경우 추가 경화가 발생할 수 있다. 이어서, 웹은 프리프레그를 수용기 롤(receiver roll) 상에 롤링한다.
경화형 열경화성 조성물을 포함하거나 또는 이로부터 얻어진 전기 및 전자 물품이 또한 제공된다. 물품은 의료 또는 항공우주 산업에서 사용되는 바와 같은 인쇄 회로를 포함하는 것을 포함한다. 또 다른 물품은 안테나 및 유사 물품을 포함한다. 인쇄 회로 기판과 같은 물품은, 예를 들어 조명, 태양 에너지, 디스플레이, 카메라, 오디오 및 비디오 장비, 개인용 컴퓨터, 휴대 전화, 전자 노트패드(notepad) 및 유사한 장치, 또는 사무 자동화 장비에 사용된다. 예를 들어, 전기 부품은 라미네이트를 포함하는 인쇄 회로 기판 상에 장착될 수 있다. 다양한 적용을 위한 경화형 조성물로부터 제조된 다른 예시적인 물품은 구리 클래드 라미네이트 (CCL), 예를 들어 금속 코어 구리 클래드 라미네이트 (MCCCL), 복합 물품 및 코팅된 물품, 예를 들어 다층 물품을 포함할 수 있다.
유전체 층은 경화형 열경화성 조성물로부터 제조될 수 있으며, 회로 어셈블리, 예를 들어 금속-클래드 라미네이트, 예컨대 구리 클래드 라미네이트에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 라미네이트는 유전체 층, 유전체 층 상에 배치된 전도성 금속 회로 층, 및 선택적으로 전도성 금속 층 대향 측 상의 유전체 층 상에 배치된 방열 금속 매트릭스 층을 포함할 수 있다. 유전체 층은 선택적으로 섬유 예비성형체 (예를 들어, 직물 층)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전체 층은 유리 직물 층을 추가로 포함할 수 있다.
전도성 금속 층은 회로의 형태일 수 있으며, 구리, 아연, 주석, 황동, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 코발트, 알루미늄, 스테인리스강, 철, 금, 은, 백금, 티타늄 등 또는 이들의 조합일 수 있다. 다른 금속은 구리 몰리브덴 합금, 니켈-코발트 철 합금, 예컨대 Carpenter Technology Corporation으로부터 입수가능한 KOVAR, 니켈-철 합금, 예컨대 National Electronic Alloys, Inc.로부터 입수가능한 INVAR, 이중금속(bimetal), 삼중금속(trimetal), 2개의 구리 층 및 1개의 INVAR 층으로부터 유도된 삼중금속, 및 2개의 구리 층 및 1개의 몰리브덴 층으로부터 유도된 삼중금속을 포함한다. 예시적인 금속 층은 구리 또는 구리 합금을 포함한다. 대안적으로, 가공된 구리 포일(wrought copper foil)이 사용될 수 있다. 전도성 금속 층은 2 내지 200 μm, 또는 5 내지 50 μm, 또는 5 내지 40 μm의 두께를 가질 수 있다.
방열 금속 매트릭스 층은 열 전도성 금속, 예컨대 알루미늄, 보론 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 구리, 철, 강 또는 이들의 조합일 수 있다. 열 전도성, 전기 전도성 금속은, 금속이 금속 회로 층으로부터 전기적으로 절연되는 조건으로 사용될 수 있다. 바람직한 지지 금속 매트릭스 층은 0.1 내지 20 mm, 또는 0.5 내지 10 mm, 또는 0.8 내지 2 mm의 두께를 가질 수 있다.
전도성 금속 층 및 지지 금속 매트릭스 층은 유전체 층에 대한 향상된 접착력을 위해 높은 표면 거칠기를 갖도록 전처리될 수 있다. 처리 방법은, 예를 들어 금속 층의 접착력을 향상시키기 위한 세척, 화염 처리, 플라즈마 방전, 코로나 방전 등을 포함한다. 유전체 층은, 접착제를 사용하지 않고 전도성 금속 층 또는 방열 층에 견고하게 접착될 수 있거나, 또는 접착제를 사용하여 전도성 금속 층 또는 방열 층에 대한 유전체 층의 접착력을 개선할 수 있다. 복합재 시트를 금속에 접합하는 데 사용되는 예시적인 접착제는 폴리이미드 접착제, 아크릴 접착제, 에폭시 등 또는 이들의 조합을 포함한다.
구리 클래드 라미네이트는, 열경화성 접착제를 사용하지 않고 압력 하에 하나 이상의 유전체 층, 하나 이상의 전도성 금속 층 및 지지 금속 매트릭스 층의 열 적층에 의해 제조될 수 있다. 유전체 층은 경화형 열경화성 조성물로부터 제조될 수 있고, 층을 형성하기 위한 용매 캐스팅 공정에 의해 열 적층 단계 이전에 제조될 수 있다. 예를 들어, 유전체 층, 전도성 금속 층 및 방열 층은 라미네이트를 형성하기 위해 압력 하에 접착제 무함유 공정에 의해 함께 열적으로 적층될 수 있다. 전기 전도성 금속 층은 선택적으로, 적층 전에 회로의 형태일 수 있거나, 또는 전도성 금속 층은 선택적으로 에칭되어, 적층 후에 전기 회로를 형성할 수 있다. 적층은 핫 프레스(hot press) 또는 롤 캘린더링 방법, 예를 들어 롤-투-롤(roll-to-roll) 방법에 의해 수행될 수 있다. 구리 클래드 라미네이트에서의 전도성 금속 층은 추가로 패턴화되어, 인쇄 회로 기판을 제공할 수 있다. 또한, 구리 클래드 라미네이트는 시트, 튜브 또는 막대(rod)의 형상을 갖는 회로 기판을 제공하도록 형상화될 수 있다.
대안적으로, 회로 어셈블리를 위한 라미네이트는, 경화형 열경화성 조성물을 전기 전도성 금속 층 상에 직접 캐스팅하고, 이어서 방열 금속 매트릭스 층에 적층하는 용액 캐스팅(solution casting) 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 경화형 열경화성 조성물은 방열 금속 매트릭스 층에 직접 캐스팅될 수 있고, 이어서 전기 전도성 금속 층에 적층될 수 있다.
추가 층을 포함하는 다층 라미네이트는 또한, 핫 프레스 또는 롤 캘린더링 방법과 같은 공정에 의해 1단계 또는 2개 이상의 연속 단계로 열 적층에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 7개 이하의 층 또는 16개 이하의 층이 라미네이트에 존재할 수 있다. 일 측면에서, 라미네이트는 라미네이트가 금속 포일의 임의의 층 및 직물의 임의의 층 사이에 열경화성 필름의 층을 포함하도록, 직물-열경화물-금속-열경화물-직물-열경화물 금속 포일의 순차적인 층 또는 더 적은 수의 층을 갖는 이들의 하위 조합으로 1단계 또는 2개 이상의 연속 단계로 형성될 수 있다. 또 다른 측면에서, 제1 라미네이트는, 열경화물의 2개의 층 사이에 직물 층, 예컨대 열경화물의 2개의 층 사이에 직조된 유리 직물의 층을 갖도록 1단계 또는 2개 이상의 연속 단계로 형성될 수 있다. 이어서, 금속 포일을 제1 라미네이트의 열경화물 측에 적층함으로써 제2 라미네이트가 제조될 수 있다.
경화형 열경화성 조성물로부터 제조된 인쇄 회로 기판은 0.1 내지 20 mm, 구체적으로 0.5 내지 10 mm의 전체 두께를 가질 수 있으며, 여기서 전체 두께는, 유전체 층, 전기 전도성 금속 층 및 지지 금속 매트릭스 층 각각의 층을 포함하는 어셈블리를 지칭한다. 회로 어셈블리는 0.5 내지 2 mm, 구체적으로 0.5 내지 1.5 mm의 전체 두께를 가질 수 있다. 유전체 층의 두께에 대한 특정한 제한은 없으며, 5 내지 1500 μm, 또는 5 내지 750 μm, 또는 10 내지 150 μm, 또는 10 내지 100 μm일 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 기판은 발광 다이오드 (LED) 적용에 사용하기 위한 금속 코어 인쇄 회로 기판 (MCPCB)일 수 있다.
경화형 열경화성 조성물은, 예를 들어 다층 물품의 제조에서 코팅으로서 사용될 수 있다. 코팅의 제조 방법은, 경화형 열경화성 조성물 및 선택적으로 플루오로폴리머를 조합하고, 기재 상에 코팅을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다층 물품은, 경화형 열경화성 조성물을 포함하는 층을 형성하고, 상기 층으로부터 용매를 제거하고, 선택적으로 경화시켜 프라이머(primer) 층을 제공하고, 세라믹 (예를 들어, Al2O3, TiO2, ZrO2, Cr2O3, SiO2, MgO, BeO, Y2O3, Al2O3-SiO2, MgO-ZrO2, SiC, WC, B4C, TiC, Si3N4, TiN, BN, AlN, TiB, ZrB2 등), 열가소성 폴리머, 플루오로폴리머 (예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 코폴리머, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 코폴리머, 폴리비닐리덴 플루오라이드 등) 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 층을 프라이머 층 상에 형성하여 다층 물품을 제공하고, 선택적으로 다층 물품을 열 처리하여 경화형 열경화성 조성물을 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 일부 측면에서, 제2 층은 경화형 열경화성 조성물을 추가로 포함할 수 있다.
경화형 열경화성 조성물에 대한 추가 적용은, 예를 들어 하기를 포함한다: 산 배스(bath) 용기; 중화 탱크; 항공기 부품; 브릿지 빔(bridge beam); 브릿지 데크(bridge decking); 전해조; 배기 스택(exhaust stack); 스크러버(scrubber); 스포츠 장비; 계단 케이스; 산책로; 자동차 외장 패널, 예컨대 후드(hood) 및 트렁크 리드(trunk lid); 바닥 팬(floor pan); 에어 스쿠프(air scoop); 가열기 덕트(duct)를 포함하는 파이프 및 덕트; 산업용 팬(fan), 팬 하우징(fan housing) 및 송풍기; 산업용 혼합기; 보트 선체 및 갑판; 해양 터미널 팬더(fender); 타일 및 코팅; 건축 패널; 비즈니스 머신 하우징(business machine housing); 케이블 트레이(cable tray)를 포함하는 트레이; 콘크리트 개질제(concrete modifier); 식기 세척기 및 냉장고 부품; 전기 캡슐화제; 전기 패널; 전기정제 탱크, 연수기 탱크, 연료 탱크 및 다양한 필라멘트-권취된 탱크 및 탱크 라이닝(lining)을 포함하는 탱크; 가구; 차고 문; 그레이팅(grating); 보호 바디 기어(protective body gear); 수화물; 야외 자동차; 압력 탱크; 광 도파관; 레이돔(radome); 난간; 철도 부품, 예컨대 탱크 카(tank car); 호퍼 자동차 커버(hopper car cover); 자동차 문; 트럭 베드 라이너(truck bed liner); 위성 접시(satellite dish); 표지판; 태양 에너지 패널; 전화 스위치기어 하우징(telephone switchgear housing); 트랙터(tractor) 부품; 변압기 커버; 트럭 부품, 예컨대 펜더, 후드, 바디, 캡 및 베드; 접지 절연, 회전 절연 및 상 분리 절연을 포함하는 회전 기계용 절연재; 정류자; 코어 절연재 및 코드(cord) 및 레이싱 테이프(lacing tape); 구동 축 커플링; 프로펠러 블레이드(propeller blade); 미사일 부품; 로켓 모터 케이스; 날개 부분; 빨판 막대; 동체 섹션; 날개 스킨 및 플레어링(flaring); 엔진 나셀(engine narcelles); 카고 도어(cargo door); 테니스 라켓; 골프 클럽 샤프트; 낚싯대; 스키 및 스키 폴(ski pole); 자전거 부품; 가로 리프 스프링(transverse leaf spring); 펌프, 예컨대 자동차 스모그 펌프(automotive smog pump); 전기 부품, 임베딩(embedding) 및 툴링(tooling), 예컨대 전기 케이블 조인트(electrical cable joint); 와이어 권선 및 조밀하게 포장된 다중 요소 어셈블리; 전기기계 장치의 밀봉; 배터리 케이스; 저항기; 퓨즈 및 열 차단 장치; 인쇄 배선판용 코팅; 캐스팅 품목, 예컨대 커패시터, 변압기, 크랭크케이스 히터(crankcase heater); 코일, 커패시터, 저항기 및 반도체를 포함하는 소형 성형된 전자 부품; 화학적 가공에서 강(steel)에 대한 대체로서, 펄프 및 제지, 발전 및 폐수 처리; 스크러빙 타워(scrubbing tower); 구조적 부재, 그레이팅 및 안전 레일을 포함하는, 구조적 적용을 위한 인발성형된 부품(pultruded part); 수영장, 수영장 슬라이드, 온수 욕조 및 사우나; 후드 아래 적용을 위한 구동 축; 복사기용 건식 토너 수지; 해양 공구 및 복합재; 방열판; 잠수함 선체; 프로토타입(prototype) 생성; 실험 모델의 개발; 적층된 트림(trim); 드릴링(drilling) 설비; 본딩 지그(bonding jig); 검사 설비; 산업용 금속 성형 다이(die); 항공기 스트레치 블록(stretch block) 및 해머 성형체(hammer forms); 진공 성형 도구; 생산 및 조립 구역, 클린 룸(clean room), 기계 공장, 제어실, 실험실, 주차장, 냉동고, 냉각기 및 실외 적재 도크(dock)를 위한 바닥재를 포함하는 바닥재; 정전기 방지 적용을 위한 전기 전도성 조성물; 장식용 바닥재; 교량용 확장 조인트(expansion joint); 구조용 콘크리트 균열의 패치(patch) 및 수리를 위한 주입가능한 모르타르(mortar); 타일을 위한 그라우팅(grouting); 기계 레일; 금속 다웰(metal dowel); 볼트(bolt) 및 포스트(post); 오일 및 연료 저장 탱크의 수리, 및 다수의 다른 적용.
물품 및 재료의 제조에 유용한 공정은 열경화성 수지의 가공에 대해 당업계에 일반적으로 알려져 있는 것을 포함한다. 이러한 공정은, 예를 들어 문헌 [Engineered Materials Handbook, Volume 1, Composites, ASM International Metals Park, Ohio, copyright 1987 Cyril A. Dostal Senior Ed, pp. 105-168 and 497-533], 및 ["Polyesters and Their Applications" by Bjorksten Research Laboratories, Johan Bjorksten (pres.) Henry Tovey (Ch. Lit. Ass.), Betty Harker (Ad. Ass.), James Henning (Ad. Ass.), Reinhold Publishing Corporation, New York, 1956]에서와 같은 참고문헌에 기술되었다. 가공 기술은 수지 이송 성형; 시트 성형; 벌크 성형; 인발; 반응 사출 성형 (RIM)을 포함하는 사출 성형; 대기압 성형 (APM); 원심 및 정적 캐스팅 개방형 몰드 캐스팅을 포함하는 캐스팅; 습식 또는 건식 레이업(lay up) 및 스프레이 레이업(spray lay up)을 포함하는 적층을 포함하며; 또한, 원통형 접촉 성형을 포함하는 접촉 성형; 압축 성형이 포함되며; 진공 보조된 수지 이송 성형 및 화학적 보조된 수지 이송 성형; 매칭된 도구 성형; 오토클레이브 경화; 공기중 열 경화; 진공 포장(vacuum bagging); 인발; Seeman의 복합 수지 주입 제조 공정 (Seeman's Composite Resin Infusion Manufacturing Processing; SCRIMP); 개방형 성형, 수지 및 유리의 연속 조합; 및 원통형 필라멘트 와인딩을 포함하는 필라멘트 와인딩을 포함한다. 예를 들어, 물품은 수지 이송 성형 공정에 의해 제조될 수 있다.
일 측면에서, 또한, 경화형 열경화성 조성물로부터 얻어진 물품이 제공되며, 여기서 물품은 복합재, 발포체, 섬유, 층, 코팅, 캡슐화제, 접착제, 밀봉제, 성형된 부품, 프리프레그, 케이싱, 캐스트 물품(cast article), 라미네이트 또는 이들의 조합이거나; 또는 물품은 금속 클래드 라미네이트, 전자 복합재, 구조용 복합재 또는 이들의 조합이다. 물품은, 예를 들어 캐스팅, 성형, 압출 등에 의해 그리고 형성된 물품으로부터 용매를 제거함으로써 본원에 개시된 바와 같이 제조될 수 있다. 일부 측면에서, 물품은 층일 수 있고, 경화형 조성물을 기재 상에 캐스팅하여 캐스트 층을 형성함으로써 형성될 수 있다. 용매는, 캐스트 층을 가열하는 것, 캐스트 층을 열 및 압력 하에 가열하는 것, 예를 들어 캐스트 층을 또 다른 기재에 적층하는 것을 포함하여 임의의 수의 수단에 의해 제거될 수 있다. 일부 측면에서, 상술한 방법에 의해 제조된 물품은 접착제, 포장재, 커패시터 필름 또는 회로 기판 층을 포함할 수 있다. 일부 측면에서, 경화형 조성물로부터 제조된 물품은 유전체 층, 또는 기재 상에 배치된 코팅, 예를 들어 와이어 또는 케이블 코팅일 수 있다. 예를 들어, 물품은, 예를 들어 조명 또는 통신 적용에 사용되는 인쇄 회로 기판에서의 회로 재료의 유전체 층일 수 있다. 경화형 조성물로부터 제조된 다른 예시적인 물품은 하나 이상의 페인팅된 층일 수 있다. 경화형 조성물은 다른 경화형 열경화성 조성물에 대해 본원에 개시된 바와 같은 물품을 제조하는 데 사용될 수 있다.
본 개시는 비제한적인 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다
실시예
실시예에 사용된 성분은 하기 표 1에 요약되어 있다.
약어 설명 CAS 등록 번호 공급업체
TMBPA 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 5613-46-7 Deepak
BPA 비스페놀 A 80-05-7 SABIC
디알릴 BPA 2,2'-디알릴비스페놀 A 1745-89-7 Evonik
TBBPA 테트라브로모 BPA 79-94-7 Albemarle
DIPB 1,3-디이소프로페닐벤젠 3748-13-8 TCI
pDIPB 1,4-디이소프로페닐벤젠 1605-18-1 TCI
트리플산 트리플루오로메탄술폰산 1493-13-6 Sigma Aldrich
TFA 트리플루오로아세트산 76-05-1 Sigma Aldrich
톨루엔 톨루엔 108-88-3 Fisher Scientific
DCE 디클로로에탄 107-06-2 Fisher Scientific
DCM 디클로로메탄 75-09-2 Fisher Scientific
NaHCO3 소듐 비카보네이트 144-55-8 Fisher Scientific
TBHQ t-부틸히드로퀴논 1948-33-0 Sigma Aldrich
NaOH 소듐 히드록시드 펠릿 1310-73-2 Fisher Scientific
NaOH (aq.) 소듐 히드록시드 (40% w/w 수용액) 1310-73-2 Fisher Scientific
MAA 메타크릴산 무수물 760-93-0 Alfa Aeser
DMAP N,N-디메틸 아미노 피리딘 1122-58-3 Sigma Aldrich
MeOH 메탄올 67-56-1 Fisher Scientific
CH3Cl 클로로포름 67-66-3 Fisher Scientific
TAIC 트리알릴 이소시아누레이트 1025-15-6 Acros Organics
퍼옥시드 디(tert-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 25155-25-3 Akzo Nobel
중량 평균 분자량 (Mw)은 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정하였다. 수 평균 분자량 (Mn)은 600 메가헤르츠 (MHz)의 주파수에서 양성자 핵자기 공명 (1H-NMR) 분광법 및 폴리스티렌 표준물을 사용한 GPC에 의해 측정하였다. 평균 관능도는 600 MHz의 주파수에서 1H-NMR 분광법에 의해 결정하였다. 유리 전이 온도 (Tg)는 시차 주사 열량계 (DSC)에 의해 20℃/분의 가열 속도에서 25 내지 300℃에서 측정하였다. 용액 점도는 MEK 또는 톨루엔 중 올리고머의 50 중량% 용액을 사용하여 25℃ (Brookfield 점도계; 스핀들 00)에서 측정하였다. 점도 측정은 1 mm의 목표 간격을 갖는 25 mm 평행 플레이트를 사용하여 질소 하에 수행하였다. 진동 온도 램핑(ramping)은 1%의 일정한 변형률 및 10 Rad/s의 각주파수(angular frequency)를 가지면서 80℃의 시작 온도 및 3℃/분의 가열 램프(ramp) 속도로 사용하였다. 겔 시간은 1 mm의 목표 간격을 갖는 25 mm 평행 플레이트를 사용하여 질소 하에 측정하였다. 진동 온도 램핑은 30%의 일정한 변형률 및 10 Rad/s의 각주파수를 가지면서 80℃의 시작 온도 및 5℃/분의 가열 램프 속도로 사용하였다. 유전 측정은 10 GHz에서 분할 포스트 공진기(split post resonator, SPDR) 및 고정장치가 장착된 Agilent Technologies E5071C 네트워크 분석기를 사용하여 수행하였다. Hewlett Packard 16453A 평행 플레이트 고정장치가 장착된 Keysight E4991B 임피던스 분석기를 100 MHz 내지 10 GHz에서 Dk 및 Df 측정에 사용하였다.
실시예 1. 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머 (BPA-DIPB)의 합성
74.5 그램 (g)의 BPA 및 1.3 g의 NaOH 펠릿을 3구 둥근 바닥 플라스크에 충전하였다. 플라스크를 I2R THERMO-O-WATCH 컨트롤러를 통한 온도 조절을 갖는 가열 맨틀 내에 위치시키고, 장착된 열전대는 플라스크의 내용물 내로 직접 위치시켰다. 진공 증류 부속 장치를 플라스크의 나머지 네크(neck)에 연결하고, 0.1 g의 소듐 비카보네이트로 충전한 1구 둥근 바닥 수집 플라스크를 장착하였다. 수집 플라스크를 얼음 수조 (0℃) 내로 위치시켰다. 두 플라스크의 내용물을 감압 하에 배기하였다. 이어서, BPA 및 소듐 히드록시드 혼합물을 용융될 때까지 천천히 가열하고 (~130 내지 145℃), 자석 교반 막대로 교반하였다. 얼음조(ice bath)에 의해 냉각 시 고체를 형성한 황색 증류액을 회수하였다. 증류의 완료 후, 원래의 3구 플라스크에는 소량의 잔류물이 남았다. 증류액을 취하여, 100 밀리리터 (mL)의 메틸렌 클로라이드 중에 용해시키고, 제1 첨가 깔때기에 첨가하였다. 별도의 제2 첨가 깔때기에, 100 g의 DIPB를 100 mL의 메틸렌 클로라이드와 함께 충전하였다. 3구 둥근 바닥 플라스크에서, TFA 10 mL를 메틸렌 클로라이드 100 mL에 첨가하고, 자석 교반 막대를 장착하였다. 2개의 첨가 깔때기를 플라스크의 나머지 네크에 부착하였다. 증류액 및 DIPB 용액을 분당 4 방울의 속도로 플라스크에 첨가하면서 TFA-메틸렌 클로라이드 용액을 격렬하게 교반하였다. 플라스크에 모노머 및 말단캡의 첨가의 완료 시, 트리플산 3 방울을 첨가하고, 용액을 밤새 교반하였다. 메탄올 (600 mL) 및 증류수 (200 mL)의 혼합물을 사용하여 용액으로부터 백색 분말이 침전되었다. 진공 여과를 통해 분말을 수집하고, 후속적으로 4시간 동안 물 (100℃) 중에서 세척하여 과량의 촉매를 제거하였다. 생성된 생성물을 분말로서 얻고, 감압 하에 진공 오븐에서 건조시켰다.
실시예 2. 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머 (BPA-pDIPB)의 합성
본 실시예는 DIPB 100 g 대신에 pDIPB 100 g을 사용한 것을 제외하고 동일한 양 및 유형의 시약을 사용하여 실시예 1과 유사한 절차에 따라 제조하였다.
실시예 3. 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머 (BPA-DIPB)의 합성
301.01 g의 BPA 및 1.22 g의 NaOH 펠릿을 3구 둥근 바닥 플라스크에 충전하였다. 플라스크를 I2R THERMO-O-WATCH 컨트롤러를 통한 온도 조절을 갖는 가열 맨틀에 내로 위치시키고, 장착된 열전대는 플라스크의 내용물 내로 직접 위치시켰다. 진공 증류 부속 장치를 플라스크의 나머지 네크에 연결하고, 수집 플라스크를 장착하였다. 증류 컬럼에 디클로로에탄 (300 mL) 및 5 mL의 TFA가 충전된 또 다른 3구 둥근 바닥 플라스크를 장착하였다. 이 플라스크에 또한 자석 교반 막대 및 246.8 g의 DIPB 및 300 mL의 디클로로에탄을 충전한 첨가 깔때기를 장착하였다. BPA 및 소듐 히드록시드 혼합물을 용융될 때까지 (약 140 내지 145℃) 천천히 가열하고, 자석 교반 막대로 교반할 때, 두 플라스크 모두 감압 하에 있었다. 증류액이 나오기 시작할 때, 증류액의 첨가 속도에 맞춰 DIPB를 함유하는 첨가 깔대기를 개방하였다. 모노머 및 말단캡을 첨가하면서 디클로로에탄 및 TFA를 함유하는 반응 플라스크를 격렬하게 교반하였다. 증류가 마무리되고, 모든 DIPB가 첨가되면, 플라스크를 대기압으로 복귀시키고, 16시간 동안 교반되도록 하였다. 생성물에 메탄올 600 mL 및 증류수 200 mL의 혼합물을 첨가함으로써 백색 분말을 침전시켰다. 후속적으로, 생성된 분말을 블렌더를 사용하여 분쇄하고, 메탄올 및 물 중에서 세척하였다 (각각 3회). 이어서, 중성 pH가 얻어질 때까지 생성물을 물 (100℃) 중에서 세척하였다. 분말을 감압 하에 건조시켰다. GPC: Mw = 1339 g/mol, Mn = 836 g/mol (폴리카보네이트 표준물).
실시예 4. 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머 (TMBPA-DIPB)의 합성
81.3 g의 TMBPA 및 0.8 g의 NaOH 펠릿을 3구 둥근 바닥 플라스크에 충전하였다. 플라스크를 I2R THERMO-O-WATCH 컨트롤러를 통한 온도 조절을 갖는 가열 맨틀 내로 위치시키고, 장착된 열전대는 플라스크의 내용물 내로 직접 위치시켰다. 진공 증류 부속 장치를 플라스크의 나머지 네크에 연결하고, 소듐 비카보네이트 0.1 g을 충전한 1구 둥근 바닥 수집 플라스크를 장착하였다. 수집 플라스크를 얼음 수조 내로 위치시켰다. BPA 및 소듐 히드록시드 혼합물을 용융될 때까지 (~200℃) 천천히 가열하고, 자석 교반 막대로 교반할 때, 두 플라스크 모두 감압 하에 있었다. 얼음조에 의해 냉각 시 고체를 형성한 황색 증류액을 회수하였다. 증류의 완료 시, 원래의 3구 플라스크에 소량의 잔류물이 남았다. 증류액을 취하고, 75 mL의 메틸렌 클로라이드 중에 용해시키고, 첨가 깔대기에 첨가하였다. 별도의 첨가 깔대기에, DIPB 58.87 g을 메틸렌 클로라이드 75 mL와 함께 충전하였다. 3구 둥근 바닥 플라스크에서, TFA 산 3 mL를 메틸렌 클로라이드 150 mL에 첨가하고, 자석 교반 막대를 장착하였다. 2개의 첨가 깔때기를 깔때기의 나머지 네크에 부착하였다. 증류액 및 DIPB 용액을 분당 4 방울의 속도로 플라스크에 첨가하면서 TFA-메틸렌 클로라이드 용액을 격렬하게 교반하였다. 반응을 GPC로 모니터링하였고, 4시간 내에 완료되는 것으로 확인되었다. 메탄올 (600 mL) 및 증류수 (200 mL)의 혼합물을 사용하여 용액으로부터 백색 분말이 침전되었다. 진공 여과를 통해 분말을 단리하고, 후속적으로 4시간 동안 비등 물 중에서 세척하여 과량의 촉매를 제거하였다. 생성된 생성물을 분말로서 얻고, 감압 하에 진공 오븐에서 건조시켰다. GPC: Mw = 1956 g/mol, Mn = 1003 g/mol (폴리카보네이트 표준물).
실시예 5: 메타크릴레이트 캡핑된 폴리인단 올리고머 (BPA-DIPB-2MA)의 합성
실시예 3의 BPA-DIPB 올리고머 (50 g)를 가열 맨틀, 딘-스타크 응축기(dean-stark condenser), 교반기 및 열전대가 장착된 250 mL 3구 둥근 바닥 플라스크에서 톨루엔 89 g 중에 용해시켰다. 120℃에서 물의 제거를 보장하기 위해 공비 증류를 수행하였다. 물의 제거 후, 반응 혼합물을 85℃로 냉각시키고, DMAP (0.5 g)를 이에 첨가하였다. DMAP의 완전한 용해 후, 첨가 깔대기를 사용하여 MAA (13.31 g)를 15분에 걸쳐 혼합물에 천천히 첨가하였다. 온화한 환류를 위해 반응 온도를 110℃로 상승시켰다. 반응물을 4시간 동안 교반 하에 환류에서 유지하고, 후속적으로 냉각되도록 하였다. BPA-DIPB-2MA 생성물을 메탄올 내로의 침전에 의해 분말로서 단리하였다. 생성물을 16시간 동안 110℃에서 진공 및 질소 하에 추가로 건조시켰다. Tg = 184℃ (DSC).
실시예 6. 메타크릴레이트 캡핑된 폴리인단 올리고머 (TMBPA-DIPB-2MA)의 합성
실시예 4의 TMBPA-DIPB 올리고머 (50 g)를 가열 맨틀, 딘-스타크 응축기, 교반기 및 열전대가 장착된 250 mL 3구 둥근 바닥 플라스크에서 톨루엔 89 g 중에 용해시켰다. 120℃에서 물의 제거를 보장하기 위해 공비 증류를 수행하였다. 물의 제거 후, 반응 혼합물을 85℃로 냉각시키고, DMAP (0.5 g)를 이에 첨가하였다. DMAP의 완전한 용해 후, 첨가 깔때기를 사용하여 MAA (12.15 g)를 15분에 걸쳐 혼합물에 천천히 첨가하였다. 온화한 환류를 위해 반응 온도를 110℃로 상승시켰다. 반응물을 4시간 동안 교반하면서 환류에서 유지한 다음, 냉각되도록 하였다. 톨루엔 용액을 탈이온수 30 g으로 2회 세척하였다. 톨루엔 상(phase)을 분리하고, TMBPA-DIPB-2MA를 메탄올 내로의 침전에 의해 단리하였다. 분말을 16시간 동안 110℃에서 진공 및 질소 하에 추가로 건조시켰다.
하기 표 2에 나타낸 성분을 클로로포름 중에 용해 및 분산시킴으로써 경화형 조성물을 제조하였다. 건조된 분말이 얻어질 때까지 감압 및 질소 하에 클로로포름을 제거하였다. 얻어진 건조 분말을 화학유변학(chemorheology)에 사용하였으며, 성능 평가를 위해 캐스팅물(castings)로 추가로 경화시켰다. 캐스팅물의 제조는 하기와 같다: 조성물을 겔 시간으로 부분적으로 경화시켰다. 부분적으로 경화된 조성물을 40 mm 직경의 다이(die) 내로 옮기고, 다이를 고온 다이 프레스 하에 위치시켰다. 압력 (1 ton) 하에 온도를 150℃로 램핑시킴으로써 샘플을 경화시켰다. 온도에 도달하면, 샘플을 70℃로 냉각시키고, 다이를 진공 오븐 내로 옮겼으며, 여기서 샘플을 진공 하에 120분 동안 200℃에서 경화시켰다.
하기 표 2는 열경화성 제제 A 및 B의 제제 및 성질을 나타낸다. 성질은 겔 시간 (초, s), 점도 (파스칼 초, Pa s), 유전 상수 (Dk) 및 유전 정접 (Df)이다.
성분 제제 A (중량%) 제제 B (중량%)
TMBPA-DIPB-2MA 68
BPA-DIPB-2MA 68
가교제 29 29
퍼옥시드 3 3
성질
겔 시간 (s) 690 460
점도 (Pa·s) 15 145
유전 상수, Dk 2.52 (1 GHz에서) 2.56 ± 0.01 (10 GHz에서)
유전 정접, Df (x 103) 3.50 (1 GHz에서) 5.78 ± 0.02 (10 GHz에서)
결과는, 상기 실시예가 유전 정접, 유전 상수, 점도 및 겔 시간을 포함하는 성질의 유익한 조합을 동시에 달성할 수 있음을 입증한다. 따라서, 경화형 열경화성 조성물은 전자 재료에 사용되는 수지에 바람직한 성능 속성을 제공할 수 있다.
측면 1. 하기 화학식 (1)의 캡핑된 폴리인단 올리고머:
상기 식에서, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고; Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 에 의해 표시되는 기이며, 여기서 Y2는 화학식 중 하나를 갖는 2가 연결기이고, 여기서 Rc 및 Rd의 각각의 경우는 독립적으로 수소 또는 C1-12 알킬이고, R5a는 에폭시드-함유 기, 시아네이트-함유 기, 또는 1개 또는 2개의 카복실산 기로 선택적으로 치환된 C1-12 히드로카빌이고, R6, R7 및 R8의 각각의 경우는 독립적으로 수소, C1-18 히드로카빌, C2-18 히드로카빌옥시카보닐, 니트릴, 포르밀, 카복실산, 이미데이트 또는 티오카복실산이고, R9, R10, R11, R12 및 R13의 각각의 경우는 독립적으로 수소, 할로겐, C1-12 알킬, C2-12 알케닐, 히드록시, 아미노, 말레이미드, 카복실산 또는 C2-20 알킬 에스테르이며; 단, Rx 및 Ry 중 적어도 하나는 수소 원자가 아니고; m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고; n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
측면 2. 측면 1에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 하기 화학식 (2)의 것인, 캡핑된 폴리인단 올리고머:
상기 식에서, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고; R6, R7 및 R8의 각각의 경우는 독립적으로 수소, C1-18 히드로카빌, C2-18 히드로카빌옥시카보닐, 니트릴, 포르밀, 카복실산, 이미데이트 또는 티오카복실산이고; m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고; n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
측면 3. 측면 1 또는 2에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 분자당 평균 1.1 내지 2개의 반응성 말단기; 또는 분자당 1.4 내지 2개의 반응성 말단기; 또는 분자당 1.8 내지 2개의 반응성 말단기를 갖는, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
측면 4. 측면 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 캡핑제 및 하기 화학식 (3)의 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머를 반응시킴으로써 제조되는, 캡핑된 폴리인단 올리고머:
상기 식에서, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고; m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고; n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
측면 5. 측면 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, R1 및 R2가 각각 독립적으로 수소 또는 C1-12 1차 알킬; 또는 수소 또는 C1-6 1차 알킬이며; 바람직하게는, R1 및 R2가 수소인, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
측면 6. 측면 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, m이 0인, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
측면 7. 측면 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 산 촉매 및 2가 페놀의 분해 생성물의 존재 하에 디(이소프로페닐)벤젠의 중축합으로부터 유도되는, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
측면 8. 측면 7에 있어서, 상기 2가 페놀이 하기 화학식 (4)의 화합물을 포함하는, 캡핑된 폴리인단 올리고머:
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고; Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-12 히드로카빌 또는 C1-6 히드로카빌렌이며, 단, Ra 및 Rb 중 적어도 하나는 C1-12-알킬이다.
측면 9. 측면 7 또는 8에 있어서, 상기 디(이소프로페닐)벤젠이 1,2-디이소프로페닐벤젠, 1,3-디이소프로페닐벤젠, 1,4-디이소프로페닐벤젠 또는 이들의 조합; 바람직하게는, 1,3-디이소프로페닐벤젠, 1,4-디이소프로페닐벤젠 또는 이들의 조합; 보다 바람직하게는, 1,3-디이소프로페닐벤젠인, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
측면 10. 측면 1 내지 9 중 어느 하나의 캡핑된 폴리인단 올리고머의 제조 방법으로서, 산 촉매 및 2가 페놀의 분해 생성물의 존재 하에 디(이소프로페닐)벤젠을 반응시키는 단계를 포함하는 제조 방법.
측면 11. 측면 10에 있어서, 상기 산 촉매가 루이스산 또는 브론스테드산이며; 바람직하게는, 상기 산 촉매는 트리플루오로아세트산, SnCl4, BF3, H2SO4 또는 이들의 조합인, 제조 방법.
측면 12. 측면 10 또는 11에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머를 포함하는 반응 혼합물을 제공하기에 효과적인 조건 하에 페놀 말단기를 포함하는 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머와 캡핑제를 반응시키는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
측면 13. 측면 1 내지 9 중 어느 하나의 캡핑된 폴리인단 올리고머를 포함하는 경화형 열경화성 조성물.
측면 14. 측면 13의 경화형 열경화성 조성물로부터 얻어진 물품.
측면 15. 측면 14에 있어서, 상기 물품이 복합재, 발포체, 섬유, 층, 코팅, 캡슐화제, 접착제, 밀봉제, 성형 부품, 프리프레그, 케이싱, 캐스트 물품, 라미네이트 또는 이들의 조합이며; 바람직하게는, 상기 물품은 금속 클래드 라미네이트, 전자 복합재, 구조용 복합재 또는 이들의 조합인, 물품.
상기 조성물, 방법 및 물품은 대안적으로 본원에 개시된 임의의 적합한 재료, 단계 또는 성분을 포함하거나, 이로 이루어지거나 또는 본질적으로 이로 이루어질 수 있다. 상기 조성물, 방법 및 물품은 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 조성물, 방법 및 물품의 작용 또는 목적의 달성에 달리 필요하지 않은 임의의 재료 (또는 종(species)), 단계 또는 성분이 없거나 또는 이를 실질적으로 함유하지 않도록 제제화될 수 있다.
본원에 개시된 모든 범위는 종점들을 포함하며, 종점들은 서로 독립적으로 조합가능하다 (예를 들어, "최대 25 중량%, 또는 보다 구체적으로 5 중량% 내지 20 중량%"의 범위는 해당 종점 및 "5 중량% 내지 25 중량%"의 범위의 모든 중간 값 등을 포함함). 더 넓은 범위에 더하여 더 좁은 범위 또는 보다 구체적인 그룹의 개시는 더 넓은 범위 또는 더 큰 그룹에 대한 권리 포기가 아니다.
단수형 및 "상기"는 문맥이 명확히 달리 나타내지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 용어 "제1", "제2" 등은 임의의 순서, 양 또는 중요도를 나타내지 않고, 오히려 하나의 요소를 또 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. "또는"은 달리 명확히 언급되지 않는 한, "및/또는"을 의미한다. 본 명세서 전체에 걸쳐 "측면"에 대한 지칭은, 해당 측면과 관련하여 기술된 특정한 요소가 본원에 기술된 적어도 하나의 측면에 포함되고, 다른 측면에 존재할 수 있거나 또는 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 기술된 요소들은 다양한 측면에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. "이들의 조합"은 개방형이며, 열거된 성분 또는 성질 중 적어도 하나를, 선택적으로, 열거되지 않은 유사하거나 또는 균등한 성분 또는 성질과 함께 포함하는 임의의 조합을 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 기술 및 과학 용어는 본 출원이 속하는 당업계의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 모든 인용된 특허, 특허 출원 및 다른 참고문헌은 그 전문이 본원에 참조로 통합된다. 그러나, 본원에서의 용어가 상기 통합된 참고문헌에서의 용어에 모순되거나 또는 상충하는 경우, 본원으로부터의 용어가 상기 통합된 참고문헌으로부터의 상충하는 용어보다 우선순위를 갖는다.
화합물은 표준 명명법을 사용하여 기술된다. 예를 들어, 임의의 명시된 기에 의해 치환되지 않은 임의의 위치는 명시된 바와 같은 결합 또는 수소 원자에 의해 채워진 이의 원자가를 갖는 것으로 이해된다. 2개의 문자 또는 기호 사이에 있지 않은 대시(dash) ("-")는 치환기를 위한 부착 지점을 나타내기 위해 사용된다. 예를 들어, -CHO는 카보닐 기의 탄소를 통해 부착된다.
용어 "히드로카빌"은 탄소 및 수소를 함유하는 1가 기를 지칭한다. 히드로카빌은 하기에 정의된 바와 같은 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 시클로알케닐, 아릴, 알킬아릴 또는 아릴알킬일 수 있다. 용어 "히드로카빌렌"은 탄소 및 수소를 함유하는 2가 기를 지칭한다. 히드로카빌렌은 하기에 정의된 바와 같은 알킬렌, 시클로알킬렌, 아릴렌, 알킬아릴렌 또는 아릴알킬렌일 수 있다. 용어 "알킬"은 분지형 또는 직쇄 불포화 지방족 탄화수소 기, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, s-부틸, t-부틸, n-펜틸, s-펜틸, 및 n- 및 s-헥실을 의미한다. "알케닐"은 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지쇄의 1가 탄화수소 기 (예를 들어, 에테닐 (-HC=CH2))를 의미한다. "알콕시"는 산소를 통해 연결된 알킬 기 (즉, 알킬-O-), 예를 들어 메톡시, 에톡시 및 sec-부틸옥시 기를 의미한다. "알킬렌"은 직쇄 또는 분지쇄의 포화 2가 지방족 탄화수소 기 (예를 들어, 메틸렌 (-CH2-) 또는 프로필렌 (-(CH2)3-))을 의미한다. "시클로알킬렌"은 2가 시클릭 알킬렌 기인 -CnH2n-x를 의미하며, 여기서 x는 고리화(들)에 의해 대체된 수소의 수이다. "시클로알케닐"은 하나 이상의 고리 및 고리 내에 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 1가 기를 의미하며, 여기서 모든 고리 구성원은 탄소이다 (예를 들어, 시클로펜틸 및 시클로헥실). "아릴"은 명시된 수의 탄소 원자를 함유하는 방향족 탄화수소 기, 예컨대 페닐, 트로폰, 인다닐 또는 나프틸을 의미한다. "아릴렌"은 2가 아릴 기를 의미한다. "알킬아릴"은 알킬 기로 치환된 아릴 기를 의미한다. "아릴알킬"은 아릴 기 (예를 들어, 벤질)로 치환된 알킬 기를 의미한다. "아릴옥시"는 명시된 수의 탄소 원자가 산소 브릿지 (-O-)를 통해 부착된 아릴 기를 의미한다. "알킬 에스테르"는 화학식 -C(O)OR의 기를 의미하며, 여기서 R은 알킬 기이다. "아미노"는 화학식 -NRR'의 1가 라디칼을 의미하며, 여기서 R 및 R'는 독립적으로 수소 또는 C1-30 히드로카빌, 예를 들어 C1-20 알킬 기 또는 C6-30 아릴 기이다. "할로겐" 또는 "할로겐 원자"는 플루오린, 클로린, 브로민 또는 아이오딘 원자를 의미한다. 접두사 "할로"는 플루오로, 클로로, 브로모 또는 아이오도 치환기 중 하나 이상을 포함하는 기 또는 화합물을 의미한다. 상이한 할로 기 (예를 들어, 브로모 및 플루오로)의 조합 또는 오직 클로로 기가 존재할 수 있다. 접두사 "헤테로"는, 화합물 또는 기가 헤테로원자인 적어도 하나의 고리원 (예를 들어, 1, 2 또는 3개의 헤테로원자(들))을 포함하며, 여기서 헤테로원자(들)는 각각 독립적으로 N, O, S, Si 또는 P 임을 의미한다.
치환기가 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 상기 치환기 각각은 비치환되거나 또는 치환될 수 있으며, 단, 상기 치환은 화합물의 합성, 안정성 또는 용도에 크게 불리하게 영향을 미치지 않는다. "치환된"은 화합물, 기 또는 원자가 수소 대신에 적어도 1개 (예를 들어, 1, 2, 3 또는 4개)의 치환기로 치환됨을 의미하며, 여기서 각각의 치환기는 독립적으로 니트로 (-NO2), 시아노 (-CN), 히드록시 (-OH), 할로겐, 티올 (-SH), 티오시아노 (-SCN), C1-6 알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, C1-6 할로알킬, C1-9 알콕시, C1-6 할로알콕시, C3-12 시클로알킬, C5-18 시클로알케닐, C6-12 아릴, C7-13 아릴알킬 (예를 들어, 벤질), C7-12 알킬아릴 (예를 들어, 톨루일), C4-12 헤테로시클로알킬, C3-12 헤테로아릴, C1-6 알킬 술포닐 (-S(=O)2-알킬), C6-12 아릴술포닐 (-S(=O)2-아릴) 또는 토실 (CH3C6H4SO2-)이며, 단, 상기 치환된 원자의 정상 원자가가 초과되지 않으며, 상기 치환은 화합물의 제조, 안정성 또는 목적하는 성질에 크게 불리하게 영향을 미치지 않는다. 화합물이 치환되는 경우, 명시된 수의 탄소 원자는 임의의 치환기의 탄소 원자를 포함하여 화합물 또는 기 내의 탄소 원자의 총 수이다.
특정한 측면이 기술되었지만, 현재 예상되지 않거나 예상되지 않을 수 있는 대안, 수정, 변경, 개선 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 다른 통상의 기술자에게 떠오를 수 있다. 따라서, 출원되고 보정될 수 있는 첨부된 청구범위는 이러한 모든 대안, 수정, 변경, 개선 및 실질적인 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 (1)의 캡핑된 폴리인단 올리고머:

    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고;
    Rx 및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 하기에 의해 표시되는 기이고;

    여기서,
    Y2는 하기 화학식 중 하나를 갖는 2가 연결기이고;

    여기서,
    Rc 및 Rd의 각각의 경우는 독립적으로 수소 또는 C1-12 알킬이고,
    R5a는 에폭시드-함유 기, 시아네이트-함유 기, 또는 1개 또는 2개의 카복실산 기로 선택적으로(optionally) 치환된 C1-12 히드로카빌이고,
    R6, R7 및 R8의 각각의 경우는 독립적으로 수소, C1-18 히드로카빌, C2-18 히드로카빌옥시카보닐, 니트릴, 포르밀, 카복실산, 이미데이트 또는 티오카복실산이고,
    R9, R10, R11, R12 및 R13의 각각의 경우는 독립적으로 수소, 할로겐, C1-12 알킬, C2-12 알케닐, 히드록시, 아미노, 말레이미드, 카복실산 또는 C2-20 알킬 에스테르이며;
    단, Rx 및 Ry 중 적어도 하나는 수소 원자가 아니고;
    m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고;
    n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 하기 화학식 (2)의 것인, 캡핑된 폴리인단 올리고머:

    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고;
    R6, R7 및 R8의 각각의 경우는 독립적으로 수소, C1-18 히드로카빌, C2-18 히드로카빌옥시카보닐, 니트릴, 포르밀, 카복실산, 이미데이트 또는 티오카복실산이고;
    m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고;
    n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 분자당 평균 1.1 내지 2개의 반응성 말단기; 또는 분자당 1.4 내지 2개의 반응성 말단기; 또는 분자당 1.8 내지 2개의 반응성 말단기를 갖는, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 캡핑제 및 하기 화학식 (3)의 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머를 반응시킴으로써 제조되는, 캡핑된 폴리인단 올리고머:

    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소 원자를 분리하고;
    m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 내지 1의 정수이고;
    n은 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 16의 정수이다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, R1 및 R2가 각각 독립적으로 수소 또는 C1-12 1차 알킬; 또는 수소 또는 C1-6 1차 알킬이며; 바람직하게는 R1 및 R2가 수소인, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, m이 0인, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머가 산 촉매 및 2가 페놀의 분해(cracking) 생성물의 존재 하에 디(이소프로페닐)벤젠의 중축합으로부터 유도되는, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
  8. 제7항에 있어서, 상기 2가 페놀이 하기 화학식 (4)의 화합물을 포함하는, 캡핑된 폴리인단 올리고머:

    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드로카빌 기가 3차 히드로카빌이 아닌 C1-12 히드로카빌, C1-12 히드로카빌티오, C1-12 히드로카빌옥시, 또는 C2-12 할로히드로카빌옥시이며 여기서 적어도 2개의 탄소 원자가 할로겐 및 산소를 분리하고;
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, C1-12 히드로카빌 또는 C1-6 히드로카빌렌이며,
    단, Ra 및 Rb 중 적어도 하나는 C1-12- 알킬이다.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 디(이소프로페닐)벤젠이 1,2-디이소프로페닐벤젠, 1,3-디이소프로페닐벤젠, 1,4-디이소프로페닐벤젠 또는 이들의 조합; 바람직하게는, 1,3-디이소프로페닐벤젠, 1,4-디이소프로페닐벤젠 또는 이들의 조합; 보다 바람직하게는, 1,3-디이소프로페닐벤젠인, 캡핑된 폴리인단 올리고머.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 캡핑된 폴리인단 올리고머의 제조 방법으로서, 산 촉매 및 2가 페놀의 분해 생성물의 존재 하에 디(이소프로페닐)벤젠을 반응시키는 단계를 포함하는 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 산 촉매가 루이스산(Lewis acid) 또는 브론스테드산(Bronsted acid)이며; 바람직하게는, 상기 산 촉매는 트리플루오로아세트산, SnCl4, BF3, H2SO4 또는 이들의 조합인, 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 캡핑된 폴리인단 올리고머를 포함하는 반응 혼합물을 제공하기에 효과적인 조건 하에 페놀 말단기를 포함하는 캡핑되지 않은 폴리인단 올리고머와 캡핑제를 반응시키는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 캡핑된 폴리인단 올리고머를 포함하는 경화형 열경화성 조성물.
  14. 제13항의 경화형 열경화성 조성물로부터 얻어진 물품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 물품이 복합재, 발포체, 섬유, 층, 코팅, 캡슐화제, 접착제, 밀봉제, 성형 부품, 프리프레그(prepreg), 케이싱(casing), 캐스트 물품(cast article), 라미네이트(laminate) 또는 이들의 조합이며; 바람직하게는, 상기 물품은 금속 클래드 라미네이트(metal clad laminate), 전자 복합재, 구조용 복합재 또는 이들의 조합인, 물품.
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