TW202332715A - 聚醯亞胺、聚醯亞胺前驅物、組成物及聚醯亞胺的製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種含有由下述式(1-1)表示之重複單元之聚醯亞胺、用於獲得上述聚醯亞胺之聚醯亞胺前驅物、含有上述聚醯亞胺之組成物及上述聚醯亞胺之製造方法,式(1-1)中,R
A1表示四價有機基團,L
A2表示n+m+1價連結基,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
Description
本發明係有關一種聚醯亞胺、聚醯亞胺前驅物、組成物及聚醯亞胺之製造方法。
聚醯亞胺由於機械特性、耐熱性、耐化學藥品性、電絕緣性等優異,因此適用於各種用途中。作為上述用途,並無特別限定,若以實際安裝用半導體器件為例,則可以舉出絕緣膜或密封件的材料或者作為保護膜的利用。又,亦用作可撓性基板的基膜或覆蓋膜等。
例如,在上述用途中,聚醯亞胺以含有聚醯亞胺之樹脂組成物的形態被使用。
在樹脂組成物中,聚醯亞胺以粒子狀的狀態或溶解於溶劑中之狀態等被使用。
樹脂組成物能夠藉由公知的塗佈方法等適用於基材等,因此,可以說例如所適用之樹脂組成物的適用時的形狀、大小、適用位置等的設計自由度高等,製造上的適應性優異。從除了聚醯亞胺所具有之高性能以外,這種製造上的適應性亦優異的觀點而言,上述的樹脂組成物在產業上的應用拓展愈發令人期待。
迄今為止,已對這種聚醯亞胺及含有聚醯亞胺之組成物進行了各種探討。
例如,在專利文獻1中,記載有一種聚醯亞胺微粒子之製造方法,其為由四羧酸酐及二異氰酸酯化合物製造聚醯亞胺之方法,其特徵為,包括:(a)第一步驟,藉由使四羧酸酐與二異氰酸酯化合物反應而合成聚醯亞胺前驅物;及(b)第二步驟,將所獲得之聚醯亞胺前驅物醯亞胺化。
在專利文獻2中,記載有一種聚醯胺酸微粒子之製造方法,其特徵為,在由四羧酸酐與二胺化合物合成聚醯胺酸之方法中,包括:(a)第一步驟,分別製備含有四羧酸酐之第一溶液及含有二胺化合物之第二溶液;及(b)第二步驟,混合第一溶液與第二溶液,並使聚醯胺酸微粒子從混合溶液析出。
[專利文獻1]日本特開2004-292682號公報
[專利文獻2]日本特開平11-140181號公報
本發明的目的為提供一種新型聚醯亞胺、用於獲得上述聚醯亞胺之聚醯亞胺前驅物、含有上述聚醯亞胺之組成物及上述聚醯亞胺之製造方法。
以下,示出本發明的代表性實施態樣的例子。
<1>一種聚醯亞胺,其含有由式(1-1)表示之重複單元。
[化1]
式(1-1)中,R
A1表示四價有機基團,L
A2表示n+m+1價連結基,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
<2>如<1>所述之聚醯亞胺,其中
式(1-1)中的R
A2為由下述式(R-1)表示之基團。
[化2]
式(R-1)中,R
A4分別獨立地表示伸烷基,x表示2以上的整數,R
A5表示一價有機基團,*表示與式(1-1)中的L
A2的鍵結部位。
<3>一種聚醯亞胺,其為將四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物的反應物醯亞胺化而成之聚醯亞胺,其中
上述多官能異氰酸酯化合物含有聚(伸烷氧)基。
<4>如<3>所述之聚醯亞胺,其中
上述多官能異氰酸酯化合物係由下述式(IC-1)表示之化合物。
[化3]
式(IC-1)中,L
A2表示n+m+1價連結基,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數。
<5>如<3>或<4>所述之聚醯亞胺,其中
上述多官能異氰酸酯化合物係由下述式(C-1)表示之化合物與第二多官能異氰酸酯化合物的加成物。
[化4]
式(C-1)中,X表示連結基,m表示0或1,A表示伸芳基或伸烷基、Z表示胺基或羥基,L分別獨立地表示伸烷基,n為聚(伸烷氧)基的平均加成莫耳數且表示10~120的數,R表示不具有活性氫之有機基團。
<6>如<5>所述之聚醯亞胺,其中
上述第二多官能異氰酸酯化合物係多官能醇與2官能異氰酸酯化合物的反應物。
<7>一種聚醯亞胺前驅物,其含有由下述式(2-1)表示之重複單元。
[化5]
式(2-1)中,R
A1表示四價有機基團,L
A3表示含有聚(伸烷氧)基之m+1價連結基,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
<8>如<7>所述之聚醯亞胺前驅物,其為粒子狀。
<9>如<8>所述之聚醯亞胺前驅物,其體積平均粒徑為30nm~500nm。
<10>一種聚醯亞胺,其係將<7>至<9>之任一項所述之聚醯亞胺前驅物醯亞胺化而成。
<11>如<1>至<6>及<10>之任一項所述之聚醯亞胺,其為粒子狀。
<12>如<11>所述之聚醯亞胺,其體積平均粒徑為30nm~500nm。
<13>一種組成物,其含有<1>至<6>及<10>至<12>之任一項所述之聚醯亞胺及具有氟原子之化合物。
<14>一種聚醯亞胺之製造方法,其為製造<1>至<6>及<10>至<12>之任一項所述之聚醯亞胺之方法,其包括:
第一步驟,使四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物反應並獲得聚醯亞胺前驅物;及
第二步驟,將上述聚醯亞胺前驅物醯亞胺化。
<15>如<14>所述之聚醯亞胺之製造方法,其中
在第一步驟中,在胺觸媒的存在下使四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物反應。
<16>如<14>或<15>所述之聚醯亞胺之製造方法,其中
在第二步驟中,藉由在有機溶劑中加熱上述聚醯亞胺前驅物來進行醯亞胺化。
<17>如<16>所述之聚醯亞胺之製造方法,其中
在第二步驟中,一邊將在上述加熱中所產生之二氧化碳去除至反應系統外,一邊進行醯亞胺化。
<18>如<16>或<17>所述之聚醯亞胺之製造方法,其中
在第二步驟中,上述加熱中的加熱溫度為130~250℃。
[發明效果]
依據本發明,提供一種新型聚醯亞胺、用於獲得上述聚醯亞胺之聚醯亞胺前驅物、含有上述聚醯亞胺之組成物及上述聚醯亞胺之製造方法。
以下,對本發明的主要實施形態進行說明。然而,本發明並不限定於所明示之實施形態。
在本說明書中,使用“~”符號表示之數值範圍係指,包括記載於“~”的前後之數值分別作為下限值及上限值之範圍。
在本說明書中,“步驟”這一術語係指,不僅包括獨立的步驟,只要能夠達成該步驟的預期作用,則亦包括無法與其他步驟明確區分之步驟。
在本說明書中之基團(原子團)的標記中,未標有經取代及未經取代之標記包括不具有取代基之基團(原子團)的同時亦包括具有取代基之基團(原子團)。例如,“烷基”不僅包括不具有取代基之烷基(未經取代之烷基),亦包括具有取代基之烷基(經取代之烷基)。
在本說明書中,只要無特別說明,則“曝光”不僅包括利用光之曝光,亦包括利用電子束、離子束等粒子束之曝光。又,作為用於曝光之光,可以舉出水銀燈的明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、電子束等活性光線或放射線。
在本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”這兩者或其中任一者,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”這兩者或其中任一者,“(甲基)丙烯醯基”表示“丙烯醯基”及“甲基丙烯醯基”這兩者或其中任一者。
在本說明書中,結構式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,Ph表示苯基。
在本說明書中,總固體成分係指組成物的所有成分中除溶劑之外的成分的總質量。又,在本說明書中,固體成分濃度為除溶劑以外的其他成分相對於組成物的總質量的質量百分率。
在本說明書中,只要無特別說明,重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)為利用凝膠滲透層析(GPC)法測定之值,定義為聚苯乙烯換算值。在本說明書中,例如,利用HLC-8220GPC(TOSOH CORPORATION製),將保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000及TSKgel Super HZ2000(以上為TOSOH CORPORATION製)串聯而用作管柱,藉此能夠求出重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)。只要無特別說明,該等分子量使用THF(四氫呋喃)作為溶析液進行測定。其中,溶解性較低的情況等,在THF不適合作為溶析液的情況下,亦能夠使用NMP(N-甲基-2-吡咯啶酮)。又,只要無特別說明,GPC測定中的檢測使用波長254nm的UV射線(紫外線)檢測器。
在本說明書中,關於構成積層體之各層的位置關係,記載為“上”或“下”時,只要在所關注的複數層中成為基準之層的上側或下側存在其他層即可。亦即,在成為基準之層與上述其他層之間可進一步夾有第3層或第3元素,成為基準之層與上述其他層無需接觸。又,只要無特別說明,將對基材堆疊層之方向稱為“上”,或在存在樹脂組成物層的情況下,將從基材朝向樹脂組成物層的方向稱為“上”,將其相反方向稱為“下”。此外,這種上下方向的設定係為了便於說明本說明書,在實際態樣中,本說明書中的“上”方向亦有可能與鉛垂向上方向不同。
在本說明書中,只要無特別說明,作為組成物中所含之各成分,組成物亦可以包含對應於該成分之2種以上的化合物。又,只要無特別說明,組成物中的各成分的含量係指對應於該成分之所有化合物的總含量。
在本說明書中,只要無特別說明,溫度為23℃,氣壓為101,325Pa(1氣壓),相對濕度為50%RH。
在本說明書中,較佳態樣的組合為更佳態樣。
(聚醯亞胺)
本發明的第一態樣之聚醯亞胺含有由式(1-1)表示之重複單元。
[化6]
式(1-1)中,R
A1表示四價有機基團,L
A2表示n+m+1價連結基,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
本發明的第二態樣之聚醯亞胺為將四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物的反應物醯亞胺化而成之聚醯亞胺,其中,上述多官能異氰酸酯化合物含有聚(伸烷氧)基。
在本發明中,將第一態樣之聚醯亞胺與第二態樣之聚醯亞胺亦統稱為“特定聚醯亞胺”。
又,尤其,在僅指第一態樣之聚醯亞胺時,亦將其稱為“第一特定聚醯亞胺”,在僅指第二態樣之聚醯亞胺時,亦將其稱為“第二特定聚醯亞胺”。
特定聚醯亞胺係具有新型結構之聚醯亞胺。
又,一直以來,含有聚醯亞胺粒子之樹脂組成物被用於各種領域中。
然而,聚醯亞胺粒子在樹脂組成物中的分散性尚有改善的餘地。
本發明的第一態樣之聚醯亞胺具有由式(1-1)表示之結構。認為,當該第一態樣之聚醯亞胺為粒子狀時,結構中的聚(伸烷氧)基的結構在組成物中存在於粒子表面,提高聚醯亞胺粒子的分散穩定性。
又,本發明的第二態樣之聚醯亞胺粒子係將含有聚(伸烷氧)基之多官能異氰酸酯與四羧酸二酐的反應物醯亞胺化而得者。認為,當該第二態樣之聚醯亞胺為粒子狀時,上述聚(伸烷氧)基的結構在組成物中存在於粒子表面,提高聚醯亞胺粒子的分散穩定性。
如上所述,認為,當本發明之特定聚醯亞胺為粒子狀時,可以獲得組成物中的分散性優異之聚醯亞胺粒子。
對本發明之特定聚醯亞胺為粒子狀時的形狀、粒徑等,將在後面進行敘述。
又,本發明的第一態樣之聚醯亞胺含有胺基甲酸酯鍵。
此外,本發明的第二態樣之聚醯亞胺含有胺基甲酸酯鍵為較佳。
如此,認為,包含含有胺基甲酸酯鍵之聚醯亞胺之材料(例如,由含有本發明的聚醯亞胺之組成物構成之硬化物)耐化學藥品性優異。具體而言,認為對有機溶劑或鹼之耐性優異。
又,本發明的第一態樣之聚醯亞胺中,式(1-1)中的m為2以上之態樣亦為較佳。
此外,本發明的第二態樣之聚醯亞胺係將四羧酸二酐與3官能以上的多官能異氰酸酯化合物的反應物醯亞胺化而成之聚醯亞胺之態樣亦為較佳。
認為,依據該等態樣,在聚醯亞胺中形成支鏈結構(較佳為網目狀結構等交聯結構),因此能夠進一步提高上述的耐化學藥品性。
又,認為,藉由形成上述支鏈結構(較佳為網目狀結構等交聯結構),含有本發明的特定聚醯亞胺之材料(例如,由含有本發明的聚醯亞胺之組成物構成之硬化物)的耐熱性亦優異。
其中,在專利文獻1及2中,對於含有由式(1-1)表示之重複單元之聚醯亞胺既無記載亦無暗示關於將四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物的反應物醯亞胺化而成之聚醯亞胺粒子,其中上述多官能異氰酸酯化合物含有聚(伸烷氧)基。
<特定聚醯亞胺>
〔第一特定聚醯亞胺〕
第一特定聚醯亞胺含有由式(1-1)表示之重複單元。
[化7]
式(1-1)中,R
A1表示四價有機基團,L
A2表示n+m+1價連結基,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
-R
A1-
式(1-1)中,作為R
A1中的四價有機基團,含有芳香環之四價有機基團為較佳,由下述式(5)或式(6)表示之基團為更佳。
式(5)或式(6)中,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
[化8]
式(5)中,R
112為單鍵或二價連結基,單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-及-NHCO-、以及該等的組合中之基團為較佳,單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-CO-、-S-及-SO
2-中之基團為更佳,選自由-CH
2-、-C(CF
3)
2-、-C(CH
3)
2-、-O-、-CO-、-S-及-SO
2-組成之群組中之二價基團為進一步較佳。
又,R
A1不含醯亞胺基為較佳。在本發明中,醯亞胺基係由-C(=O)NRC(=O)-表示之二價基團,R表示氫原子或一價有機基團。
具體而言,R
A1可以舉出從四羧酸二酐去除酸酐基之後殘留之四羧酸殘基等。
亦即,R
A1為來自於四羧酸二酐之結構為較佳。
四羧酸二酐由下述式(O)表示為較佳。
[化9]
在式(O)中,R
A1表示四價有機基團。R
A1的含義與式(1-1)中的R
A1的含義相同,較佳範圍亦相同。
作為四羧酸二酐的具體例,可以舉出焦蜜石酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4’-氧雙鄰苯二甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,7-萘四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,3-二苯基六氟丙烷-3,3,4,4-四羧酸二酐、1,4,5,6-萘四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、1,2,4,5-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,8,9,10-菲四羧酸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐以及該等的碳數1~6的烷基及碳數1~6的烷氧基衍生物。
又,作為較佳例,亦可以舉出國際公開第2017/038598號的0038段中所記載之四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)。
-L
A2-
式(1-1)中,作為L
A2中的n+m+1價連結基,烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,由烴基與-OC(=O)NR
N-的組合來表示之基團為更佳。上述R
N表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為尤佳。
又,L
A2中的式(1-1)中的氮原子及與*的鍵結部位均為烴基為較佳。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合來表示之基團,但脂肪族烴基為較佳,飽和脂肪族烴基為更佳。
上述烴基的碳數為1~30為較佳,2~20為更佳,4~15為進一步較佳。
又,L
A2不含醯亞胺基為較佳。
L
A2係以由下述式(LA-1)表示之結構及由下述式(LA-2)表示之結構的組合來表示之基團亦為較佳。
[化10]
式(LA-1)中,R
L1表示a價連結基,a表示2以上的整數,*1表示與式(LA-2)中的*2的鍵結部位。
式(LA-2)中,R
L2表示b+c+d價連結基,b表示1以上的整數,c表示0以上的整數,*2表示與式(LA-1)中的*1的鍵結部位,*3表示與式(1-1)中的R
A2的鍵結部位,d表示0以上的整數,*4表示與式(1-1)中的L
A2所鍵結之氮原子的鍵結部位或與式(1-1)中的*含義相同的其他結構的鍵結部位。
又,以由式(LA-1)表示之結構及由式(LA-2)表示之結構的組合來表示之基團中所包含之、所有的由式(LA-2)表示之結構中的c的合計值為上述式(1-1)中的n,所有的由式(LA-2)表示之結構中的d的合計值為上述式(1-1)中的m+1。
以由式(LA-1)表示之結構及由式(LA-2)表示之結構的組合來表示之基團分別包含複數個由式(LA-1)表示之結構及由式(LA-2)表示之結構為較佳。
又,以由式(LA-1)表示之結構及由式(LA-2)表示之結構的組合來表示之基團包含相同數量的由式(LA-1)表示之結構及由式(LA-2)表示之結構亦為較佳。
以由式(LA-1)表示之結構及由式(LA-2)表示之結構的組合來表示之基團中的由式(LA-1)表示之結構的數量為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。
以由式(LA-1)表示之結構及由式(LA-2)表示之結構的組合來表示之基團中的由式(LA-2)表示之結構的數量為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。
式(LA-1)中,R
L1表示a價連結基,烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基為更佳。R
N的較佳態樣如上所述。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合來表示之基團,但脂肪族烴基為較佳,飽和脂肪族烴基為更佳。
上述脂肪族烴基的碳數為2~30為較佳,3~20為更佳,4~15為進一步較佳。
式(LA-1)中,a為2~10的整數為較佳,3~8的整數為更佳,3~6的整數為進一步較佳。
作為由式(LA-1)表示之結構的具體例,例如可以舉出下述結構,但並不限定於此。在下述結構中,*1的含義與式(LA-1)中的*1的含義相同。
[化11]
此外,氫醌、間苯二酚、鄰苯二酚、萘二醇、雙酚、雙酚A、雙酚F、四甲基雙酚、4-[4-[1,1-雙(4-羥基苯基)乙基]]-α,α-二甲基芐基苯酚、4,4’-(2-羥基亞芐基)雙(2,3,6-三甲基苯酚)、三(4-羥基苯基)甲烷、1,1,3-三(5-環己基-4-羥基-2-甲基苯基)丁烷、1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷、4,4',4'',4'''-(1,4-伸苯基二次甲基)四酚、苯酚酚醛清漆樹脂等中,從2個以上的酚性羥基中去除氫原子而成之結構亦可以作為由式(LA-1)表示之結構的具體例而舉出。
式(LA-2)中,R
L2為烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基或由烴基與選自由-O-及-C(=O)-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為更佳。R
N的較佳態樣如上所述。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合表示之基團,但含有芳香族烴基為較佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~20的芳香族烴基為較佳,碳數6~10的芳香族烴基為更佳,碳數6的芳香族烴基為進一步較佳。
作為上述脂肪族烴基,飽和脂肪族烴基為較佳。
上述脂肪族烴基的碳數為1~20為較佳,1~10為更佳,1~8為進一步較佳。
式(LA-2)中,b表示1以上的整數,1~4的整數為較佳,1或2為更佳。
式(LA-2)中,c表示0以上的整數,0~4的整數為較佳,0或1為更佳。
式(LA-2)中,d表示0以上的整數,0~4的整數為較佳,0或1為更佳。
式(LA-2)中,b+c+d為2~6的整數為較佳,2~4的整數為更佳,2或3為進一步較佳,2為尤佳。
又,式(LA-2)中,b為1或2,並且c+d為0或1的態樣亦為本發明的較佳態樣之一。
作為由式(LA-2)表示之結構的具體例,例如可以舉出下述結構,但並不限定於此。下述結構中,*對應於式(LA-2)中的*2、*3及*4中的任一個。
[化12]
-R
A2-
式(1-1)中,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團。
在本說明書中,胺基甲酸酯鍵表示由-OC(=O)NR
N-表示之鍵。R
N的較佳態樣如上所述。
在本說明書中,僅記載為胺基甲酸酯鍵時,其取向並無特別限定。
R
A2中的胺基甲酸酯鍵的取向並無特別限定,胺基甲酸酯鍵中的氮原子側與式(1-1)中的L
A2鍵結為較佳。
在本發明中,聚(伸烷氧)基係指2個以上的伸烷氧基直接鍵結之二價基團。聚伸烷氧基中所含之複數個伸烷氧基中的伸烷基分別可以相同或不同。
當聚伸烷氧基包含伸烷基不同之複數種伸烷氧基時,聚伸烷氧基中的伸烷氧基的排列可以為隨機排列,亦可以為具有嵌段之排列,亦可以為具有交替等圖案之排列。
上述伸烷基的碳數(伸烷基具有取代基的情況下,包括取代基的碳數)為2以上為較佳,2~10為更佳,2~6為更佳,2~5為進一步較佳,2~4為更進一步較佳,2或3為尤佳,2為最佳。
又,上述伸烷基可以具有取代基。作為較佳取代基,可以舉出烷基、芳基、鹵素原子等。
又,聚伸烷氧基的重量平均分子量為1000~8000為較佳,2000~7000為更佳,3000~6000為進一步較佳。
作為聚伸烷氧基,從特定聚醯亞胺的分散穩定性的觀點而言,聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、聚三亞甲氧基、聚四亞甲氧基或複數個乙烯氧基與複數個丙烯氧基鍵結而成之基團為較佳,聚乙烯氧基或聚丙烯氧基為更佳,聚乙烯氧基為進一步較佳。在上述複數個乙烯氧基與複數個丙烯氧基鍵結而成之基團中,乙烯氧基和丙烯氧基可以隨機排列,亦可以形成嵌段而排列,亦可以排列成交替等圖案狀。
R
A2中的胺基甲酸酯鍵的數量並無特別限定,1~4為較佳,1或2為更佳,1為進一步較佳。
R
A2中的聚(伸烷氧)基的數量並無特別限定,1~4為較佳,1或2為更佳,1為進一步較佳。
R
A2中的與L
A2的鍵結部位為胺基甲酸酯鍵中的氮原子亦為較佳。
又,R
A2具有經由胺基甲酸酯鍵將L
A2與聚(伸烷氧)基鍵結而成之結構亦為較佳。
該等之中,R
A2為由下述式(R-1)表示之基團為較佳。
[化13]
式(R-1)中,R
A4分別獨立地表示伸烷基,x表示2以上的整數,R
A5表示一價有機基團,*表示與式(1-1)中的L
A2的鍵結部位。
式(R-1)中,R
A4為碳數2~10的伸烷基為較佳,2~6的伸烷基為更佳,2~5的伸烷基為進一步較佳,2~4的伸烷基為進一步較佳,2或3的伸烷基為更進一步較佳,伸乙基或伸丙基為尤佳,伸乙基為最佳。
式(R-1)中,x表示2以上的整數,10~200的整數為較佳,20~120的整數為更佳。
式(R-1)中,R
A5為烷基為較佳,碳數1~20的烷基為更佳,碳數1~12的烷基為進一步較佳。
上述烷基可以為直鏈烷基、支鏈烷基、環狀烷基或由該等的組合來表示之烷基的任一種,直鏈烷基或支鏈烷基為較佳。
-n-
式(1-1)中,n表示1以上的整數,1~5為較佳,1~3為更佳。
-m-
式(1-1)中,m表示1以上的整數,2~10為較佳,2~5為更佳。
-含量-
在第一聚醯亞胺中,由式(1-1)表示之重複單元的含量相對於樹脂的質量為30~100質量%為較佳,50~100質量%為更佳。
第一聚醯亞胺可以僅含有1種由式(1-1)表示之重複單元,亦可以含有2種以上的由式(1-1)表示之重複單元。在第一聚醯亞胺含有2種以上的由式(1-1)表示之重複單元之情況下,該等的總含量在上述範圍內為較佳。
-其他重複單元-
第一聚醯亞胺可以進一步具有其他重複單元。
作為其他重複單元,例如,可以舉出由式(1-2)表示之重複單元。
[化14]
式(1-2)中,R
A1表示四價有機基團,R
A3為m+1價連結基且表示不具有胺基甲酸酯鍵及聚(伸烷氧)基中的至少一者之連結基,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(1-2)中,R
A1的較佳態樣與式(1-1)中的R
A1的較佳態樣相同。
式(1-2)中,R
A3為烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為更佳。R
N的較佳態樣如上所述。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合表示之基團,但含有芳香族烴基為較佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~20的芳香族烴基為較佳,碳數6~10的芳香族烴基為更佳,碳數6的芳香族烴基為進一步較佳。
作為上述脂肪族烴基,飽和脂肪族烴基為較佳。
上述脂肪族烴基的碳數為1~20為較佳,1~10為更佳,1~8為進一步較佳。
又,R
A3不含醯亞胺基為較佳。
又,R
A3為以由下述式(LA-3)表示之結構及由下述式(LA-4)表示之結構的組合來表示之基團亦為較佳。
[化15]
式(LA-3)中,R
L1表示a價連結基,a表示2以上的整數,*1表示與式(LA-4)中的*2的鍵結部位。
式(LA-4)中,R
L2表示b+d價連結基,b表示1以上的整數,*2表示與式(LA-3)中的*1的鍵結部位,d表示0以上的整數,*4表示與式(1-2)中的R
A3所鍵結之氮原子的鍵結部位或與式(1-2)中的*含義相同的其他結構的鍵結部位。
又,以由式(LA-3)表示之結構及由式(LA-4)表示之結構的組合來表示之基團中所包含之、所有的由式(LA-4)表示之結構中的d的合計值為上述式(1-2)中的m+1。
以由式(LA-3)表示之結構及由式(LA-4)表示之結構的組合來表示之基團分別包含複數個由式(LA-3)表示之結構及由式(LA-4)表示之結構為較佳。
又,以由式(LA-3)表示之結構及由式(LA-4)表示之結構的組合來表示之基團包含相同數量的由式(LA-3)表示之結構及由式(LA-4)表示之結構亦為較佳。
以由式(LA-3)表示之結構及由式(LA-4)表示之結構的組合來表示之基團中的由式(LA-3)表示之結構的數量為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。
以由式(LA-3)表示之結構及由式(LA-4)表示之結構的組合來表示之基團中的由式(LA-3)表示之結構的數量為1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。
此外,式(LA-3)中的R
L1、a及*1的較佳態樣與式(LA-1)中的R
L1、a及*1的較佳態樣相同。
此外,式(LA-4)中的R
L2、b、d、*2及*4的較佳態樣與式(LA-2)中的c為0時的R
L2、b、d、*2及*4的較佳態樣相同。
式(1-2)中,m的較佳態樣與上述的式(1-1)中的m的較佳態樣相同。
又,m為1之態樣亦為本發明的較佳態樣之一。
又,在第一聚醯亞胺中,由式(1-2)表示之重複單元的含量相對於樹脂的質量為0~95質量%為較佳,10~90質量%為更佳。
此外,在第一聚醯亞胺中,由式(1-1)表示之重複單元及由式(1-2)表示之重複單元的總含量相對於樹脂的質量為60~100質量%為較佳,80~100質量%為更佳。
〔第二特定聚醯亞胺〕
第二特定聚醯亞胺為將四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物的反應物醯亞胺化而成之聚醯亞胺,其中,上述多官能異氰酸酯化合物含有聚(伸烷氧)基。
對上述反應物之製造方法及醯亞胺化的方法的詳細內容,將在後面進行敘述。
-四羧酸二酐-
上述四羧酸二酐為由上述的式(O)表示之化合物為較佳。四羧酸二酐可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
-多官能異氰酸酯化合物-
上述多官能異氰酸酯化合物為由下述式(IC-1)表示之化合物為較佳。
[化16]
式(IC-1)中,L
A2表示n+m+1價連結基,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數。
式(IC-1)中,L
A2、R
A2、n及m的較佳態樣與式(1-1)中的L
A2、R
A2、n及m的較佳態樣相同。
又,上述多官能異氰酸酯化合物可以為由下述式(IC-2)表示之化合物。
[化17]
式(IC-2)中,L
B1表示m價連結基,L
B2分別獨立地表示、單鍵或二價連結基,L
B3分別獨立地表示二價連結基,R
B1分別獨立地表示伸烷基,n表示0以上的整數,m表示2以上的整數,在m個n中,至少1個為2以上的整數。
式(IC-2)中,L
B1為烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基為更佳。R
N的較佳態樣如上所述。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合表示之基團,但含有芳香族烴基為較佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~20的芳香族烴基為較佳,碳數6~10的芳香族烴基為更佳,碳數6的芳香族烴基為進一步較佳。
作為上述脂肪族烴基,飽和脂肪族烴基為較佳。
上述脂肪族烴基的碳數為1~20為較佳,1~10為更佳,1~8為進一步較佳。
式(IC-2)中,L
B2為單鍵、烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,單鍵或由烴基與選自由-O-、-C(=O)及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為更佳。R
N的較佳態樣如上所述。
L
B2為單鍵的態樣亦為本發明的較佳態樣之一。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合來表示之基團,但脂肪族烴基為較佳,飽和脂肪族烴基為更佳。
上述烴基的碳數為1~30為較佳,2~20為更佳,2~15為進一步較佳。
又,作為L
B2,由下述式(LB-2)表示之基團亦為較佳。
[化18]
式(LB-2)中,L
B4表示二價連結基,*表示與式(IC-2)中的L
B1的鍵結部位,#表示與式(IC-2)中的R
B1的鍵結部位。
式(LB-1)中,L
B4為烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基為更佳。R
N的較佳態樣如上所述。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合來表示之基團,但脂肪族烴基為較佳,飽和脂肪族烴基為更佳。
上述烴基的碳數為1~30為較佳,2~20為更佳,2~15為進一步較佳。
式(IC-2)中,L
B3為烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為更佳。R
N的較佳態樣如上所述。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合來表示之基團,但脂肪族烴基為較佳,飽和脂肪族烴基為更佳。
上述烴基的碳數為1~30為較佳,2~20為更佳,2~15為進一步較佳。
式(IC-2)中,在n並非為0時,n為1~120為較佳,4~100為更佳。
式(IC-2)中,m為2~10為較佳,2~5為更佳。
多官能異氰酸酯化合物可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
又,上述多官能異氰酸酯化合物為由下述式(C-1)表示之化合物與第二多官能異氰酸酯化合物的加成物亦為較佳。
[化19]
式(C-1)中,X表示連結基,m表示0或1,A表示伸芳基或伸烷基、Z表示胺基或羥基,L分別獨立地表示伸烷基,n為聚(伸烷氧)基的平均加成莫耳數且表示10~120的數,R表示不具有活性氫之有機基團。
又,第二特定聚醯亞胺可以為除了四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物以外,亦可以為進一步使選自由後述的第二多官能異氰酸酯中的至少一種、後述的2官能異氰酸酯中的至少一種及其他多官能異氰酸酯化合物組成之群組中之至少一種化合物反應而得之反應物。
上述第二多官能異氰酸酯化合物為多官能醇與2官能異氰酸酯化合物的反應物為較佳。
對上述反應物之製造方法的詳細內容,將在後面進行敘述。
上述多官能醇可以為芳香族多官能醇,但脂肪族多官能醇為較佳。
上述多官能醇的碳數為2~20為較佳,3~15為更佳,4~12為進一步較佳。
上述多官能醇中的羥基的數量為2~10為較佳,3~10為更佳,3~6為進一步較佳。
作為多官能醇,由式(PO-1)表示之化合物為較佳。
[化20]
式(PO-1)中,R
L1表示a價連結基,a表示2以上的整數。
式(PO-1)中,R
L1及a的較佳態樣與上述的式(LA-1)中的R
L1及a的較佳態樣相同。
作為上述多官能醇的具體例,可以舉出丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,2-己二醇、1,6-己二醇、1,2,6-己三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3-丁三醇、3-甲基-1,3,5-戊三醇(3-Methyl-1,3,5-pentanetriol)、三羥甲基乙烷、二三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、二三羥甲基丙烷、新戊四醇、二新戊四醇、三新戊四醇、甘油、二甘油、三羥甲基三聚氰胺、氫醌、間苯二酚、鄰苯二酚、萘二醇、雙酚、雙酚A、雙酚F、四甲基雙酚、4-[4-[1,1-雙(4-羥基苯基)乙基]]-α,α-二甲基芐基苯酚、4,4’-(2-羥基亞芐基)雙(2,3,6-三甲基苯酚)、三(4-羥基苯基)甲烷、1,1,3-三(5-環己基-4-羥基-2-甲基苯基)丁烷、1,1,2,2-四(4-羥基苯基)乙烷、4,4',4'',4'''-(1,4-伸苯基二次甲基)四酚、苯酚酚醛清漆樹脂等,但並不限定於此。
又,多官能醇可以僅使用1種,亦可以並用2種以上。
作為上述2官能異氰酸酯化合物,烴的2個氫原子被異氰酸酯基取代之化合物為較佳。
作為上述烴,可以為芳香族烴、脂肪族烴或該等的組合中的任一種,但包含芳香族烴為較佳。
作為上述芳香族烴,碳數6~20的芳香族烴為較佳,碳數6~10的芳香族烴為更佳,碳數6的芳香族烴為進一步較佳。
作為上述脂肪族烴,飽和脂肪族烴為較佳。
上述脂肪族烴的碳數為1~20為較佳,1~10為更佳,1~8為進一步較佳。
作為2官能異氰酸酯化合物,由式(DI-1)表示之化合物為較佳。
[化21]
式(DI-1)中,R
L2表示二價連結基。
式(DI-1)中,R
L2的較佳態樣與上述的式(LA-2)中的R
L2為二價連結基時(亦即,b為2且c及d為0、或b為1且c及d中的一個為1並且其他為0時)的較佳態樣相同。
作為上述2官能異氰酸酯化合物的具體例,例如,可以舉出亞甲基二異氰酸酯、二亞甲基二異氰酸酯、三亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、五亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二丙醚二異氰酸酯、2,2-二甲基戊烷二異氰酸酯、3-甲氧基己烷二異氰酸酯、八亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基戊烷二異氰酸酯、九亞甲基二異氰酸酯、十亞甲基二異氰酸酯、3-丁氧基己烷二異氰酸酯、1,4-丁二醇二丙醚二異氰酸酯、硫代二己基二異氰酸酯、氫化二甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,3-二異氰酸酯環己烷、2,4-二異氰酸酯-1-甲基環己烷、1,3-二異氰酸酯-2-甲基環己烷、亞甲基二環己基二異氰酸酯、二環己基甲烷4,4'-二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯;
間伸苯基二異氰酸酯、對伸苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、二甲基苯二異氰酸酯、乙基苯二異氰酸酯、異丙基苯二異氰酸酯、聯甲苯胺二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯、1,4-萘二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、2,6-萘二異氰酸酯、2,7-萘二異氰酸酯、間苯二甲基二異氰酸酯、對苯二甲基二異氰酸酯、四甲基二甲苯基二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯等,但並不限定於此。
又,2官能異氰酸酯可以僅使用1種,亦可以並用2種以上。
式(C-1)中,X表示連結基,烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,由烴基與-OC(=O)NR
N-的組合來表示之基團為進一步較佳。上述R
N如上所述。
式(C-1)中,m為0的態樣亦為本發明的較佳態樣之一。
式(C-1)中,A表示伸芳基或伸烷基,二價芳香族烴基或伸烷基為較佳,伸烷基為進一步較佳。
作為芳香族烴基,伸苯基為較佳。
作為伸烷基,碳數2~5的伸烷基為較佳,碳數2~3的伸烷基為更佳。
式(C-1)中,Z表示胺基或羥基,羥基為較佳。
式(C-1)中,L為碳數2~10的伸烷基為較佳,2~6的伸烷基為更佳,2~5的伸烷基為進一步較佳,2~4的伸烷基為進一步較佳,2或3的伸烷基為更進一步較佳,伸乙基或伸丙基為尤佳,伸乙基為最佳。
式(C-1)中,n為聚(伸烷氧)基的平均加成莫耳數,10~200的數為較佳,20~180的數為更佳。
式(C-1)中,R表示不具有活性氫之有機基團。
本說明書中的活性氫係指與異氰酸酯基的具有反應性之原子直接鍵結之氫原子,可以舉出-OH、-SH、-NH-、-NH
2、-COOH等中的氫原子。
上述R為烴基為較佳,烷基為更佳,碳數1~30的烷基為進一步較佳,碳數1~20的烷基為尤佳。
上述烷基可以為直鏈烷基、支鏈烷基、環狀烷基或由該等的組合來表示之烷基的任一種,直鏈烷或支鏈烷基為較佳。
〔特定聚醯亞胺〕
特定聚醯亞胺為將本發明的聚醯亞胺前驅物醯亞胺化而成之聚醯亞胺亦為較佳。
對上述聚醯亞胺前驅物的詳細內容及醯亞胺化方法的詳細內容,將在後面進行敘述。
特定聚醯亞胺為粒子狀亦為較佳。
當特定聚醯亞胺為粒子狀時,其粒子形狀並無特別限定,可以舉出各向同性形狀(例如,球狀、多面體狀等)、各向異性形狀(例如,針狀、棒狀、板狀等)、不規則形狀等形狀。
又,在特定聚醯亞胺為粒子狀的情況下,粒子可以為中空粒子、實心粒子中的任一種,亦可以為多孔質形狀。
當特定聚醯亞胺為粒子狀時,特定聚醯亞胺的體積平均粒徑為10~500nm為較佳,10~450nm為更佳,10~400nm為進一步較佳。
上述體積平均粒徑藉由實施例中所記載之方法來測定。
又,當特定聚醯亞胺為粒子狀時,特定聚醯亞胺的粒徑的變動係數(粒徑的標準偏差/體積平均粒徑)為30%以下為較佳,20以下%為更佳。下限並無特別限定,0%以上即可。
相對於特定聚醯亞胺的總質量之聚(伸烷氧)基的含量為10~80質量%為較佳,15~70質量%為更佳,20~60質量%為進一步較佳。
特定聚醯亞胺的醯亞胺化率為60~100%為較佳,80~100%為更佳,90~100%為進一步較佳。上述醯亞胺化率能夠藉由紅外線吸收光譜法來測定。
〔特定聚醯亞胺之製造方法〕
特定聚醯亞胺之製造方法並無特別限定,包括使四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物反應並獲得聚醯亞胺前驅物之第一步驟及將上述聚醯亞胺前驅物醯亞胺化之第二步驟為較佳。
〔第一步驟〕
特定聚醯亞胺之製造方法包括使四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物反應並獲得聚醯亞胺前驅物之第一步驟。
四羧酸二酐及多官能異氰酸酯化合物的較佳態樣與上述的第二特定聚醯亞胺中的四羧酸二酐及多官能異氰酸酯化合物的較佳態樣相同。
又,在第一步驟中,除了四羧酸二酐及多官能異氰酸酯化合物以外,可以進一步使選自由上述的第二的多官能異氰酸酯的至少一種、上述的2官能異氰酸酯的至少一種及其他多官能異氰酸酯化合物組成之群組中之至少一種化合物反應。
上述反應例如能夠在有機溶劑中進行。
作為有機溶劑,只要是可以溶解四羧酸二酐及多官能異氰酸酯化合物之溶劑(較佳為另外獲得之聚醯亞胺前驅物的溶解度低且能夠析出聚醯亞胺前驅物之溶劑),則並無特別限定,例如,可以舉出2-丙酮、3-戊酮、環丙酮、四氫芘、環氧氯丙烷、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、苯乙酮、四氫呋喃(THF)、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、乙醯苯胺、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等,含有該等中的1種為較佳。該等有機溶劑可以單獨使用1種,亦可以將2種以上混合而使用。
在有機溶劑中進行上述反應之情況下,例如,可以混合將四羧酸二酐溶解於有機溶劑中而得之溶液與將多官能異氰酸酯化合物溶解於有機溶劑中而得之溶液,亦可以將四羧酸二酐及多官能異氰酸酯化合物添加到有機溶劑中。
又,在有機溶劑中進行上述反應之情況下,在攪拌下進行亦較佳。攪拌方法並無特別限定,可以舉出公知的超音波攪拌、利用攪拌器等之攪拌等。其中,在獲得聚醯亞胺粒子之情況下,從粒徑的單分散性的觀點而言,超音波攪拌為較佳。
作為反應溫度,並無特別限定,0~130℃為較佳,15~80℃為更佳,20~40℃為進一步較佳。
作為反應時間,並無特別限定,30秒鐘~4小時為較佳,1分鐘~3小時為更佳,5分鐘~2小時為進一步較佳。
但是,該等的反應溫度及反應時間並無特別限定,在可獲得聚醯亞胺前驅物之範圍內適當調整即可。
使用之四羧酸二酐及多官能異氰酸酯化合物的量並無特別限定,例如,能夠考慮酸酐基與異氰酸酯基的莫耳比等來確定。例如能夠以酸酐基與異氰酸酯基的莫耳比為0.5:1~1:0.5(較佳為0.8:1~1:0.8、更佳為0.9:1~1:0.9)來使用。
又,四羧酸二酐的反應液中的濃度並無特別限定,例如0.001~0.5mol/L為較佳,0.002~0.2mol/L為更佳。
多官能異氰酸酯化合物的反應液中的濃度並無特別限定,例如0.001~0.5mol/L為較佳,0.002~0.2mol/L為更佳。
在第一步驟中,在胺觸媒的存在下使四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物反應為較佳。
作為胺觸媒,能夠使用1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、三乙胺、芐基二甲胺、2-二甲胺基甲基苯酚、2,4,6-三-二甲胺基甲基-3-異氰酸酯苯酚等。其中,可以舉出1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、三乙胺等。
在第一步驟中獲得之聚醯亞胺前驅物,可以按照過濾、離心分離等公知的方法,藉由固液分離來回收。例如,若藉由四羧酸二酐的種類及多官能異氰酸酯化合物的種類的選擇、有機溶劑種類的選擇等來設定作為沉澱物或粒子獲得聚醯亞胺前驅物之條件,則能夠藉由上述固液分離來回收聚醯亞胺前驅物。
〔多官能異氰酸酯合成步驟〕
又,本發明的特定聚醯亞胺之製造方法可以在第一步驟之前具有合成多官能異氰酸酯之多官能異氰酸酯合成步驟。
多官能異氰酸酯合成步驟例如為使上述的由式(C-1)表示之化合物與上述的第二多官能異氰酸酯化合物反應之步驟為較佳。
上述反應例如能夠在有機溶劑中進行。
作為有機溶劑,只要為溶解上述的由式(C-1)表示之化合物及上述的第二多官能異氰酸酯化合物之溶劑,則並無特別限定,例如,可以舉出2-丙酮、3-戊酮、環己酮、苯乙酮、四氫芘、環氧氯丙烷、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、四氫呋喃(THF)、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、乙醯苯胺、甲苯、二甲苯等。
作為反應溫度,並無特別限定,0~100℃為較佳,5~90℃為更佳,10~80℃為進一步較佳。
作為反應時間,並無特別限定,1~10小時為較佳,1~8小時為更佳,1~5小時為進一步較佳。
又,亦可以藉由將無水四羧酸二酐添加到已進行該多官能異氰酸酯合成步驟之反應後的反應液中來進行上述的第一步驟。
〔第二多官能異氰酸酯合成步驟〕
此外,本發明的特定聚醯亞胺之製造方法可以在多官能異氰酸酯合成步驟之前具有合成第二多官能異氰酸酯之第二多官能異氰酸酯合成步驟。
第二多官能異氰酸酯合成步驟例如為使上述的多官能醇與上述的2官能異氰酸酯化合物反應之步驟為較佳。
上述反應例如能夠在有機溶劑中進行。
作為有機溶劑,只要為溶解上述的多官能醇及上述的2官能異氰酸酯化合物之溶劑,則並無特別限定,例如,可以舉出2-丙酮、3-戊酮、環己酮、苯乙酮、四氫芘、環氧氯丙烷、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、四氫呋喃(THF)、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、乙醯苯胺、甲苯、二甲苯等。
作為反應溫度,並無特別限定,0~100℃為較佳,5~90℃為更佳,10~80℃為進一步較佳。
作為反應時間,並無特別限定,1~10小時為較佳,1~8小時為更佳,1~5小時為進一步較佳。
又,亦可以藉由將上述的由式(C-1)表示之化合物添加到已進行該第二多官能異氰酸酯合成步驟之反應後的反應液中來進行上述的多官能異氰酸酯合成步驟。
〔第二步驟〕
本發明的特定聚醯亞胺之製造方法包括將在第一步驟中所獲得之聚醯亞胺前驅物醯亞胺化之第二步驟。
在第二步驟中,將在第一步驟中所獲得之聚醯亞胺前驅物在有機溶劑中加熱為較佳。
作為有機溶劑,聚醯亞胺前驅物的溶解度低的溶劑為較佳,例如,可以舉出甲苯、二甲苯、乙苯、辛烷、環己烷、二苯醚、壬烷、吡啶、十二烷、乙酸丁酯、苯乙酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等。該等有機溶劑可以單獨使用1種,亦可以將2種以上混合而使用。
又,在第一步驟中,在將聚醯亞胺前驅物作為分散於有機溶劑的溶液或有機溶劑中之分散物而獲得之情況下,亦能夠直接使用該有機溶劑。
此外,在第二步驟中,亦可以藉由公知的化學醯亞胺化等來將聚醯亞胺前驅物醯亞胺化。
作為在第二步驟前後的醯亞胺化率的變化(亦即,聚醯亞胺中的醯亞胺化率與聚醯亞胺前驅物中的醯亞胺化率之差),60~100%為較佳,80~100%為更佳,90~100%為進一步較佳。
上述醯亞胺化率能夠藉由紅外線吸收光譜法來測定。
在第二步驟中,一邊將在上述加熱中所產生之二氧化碳去除至反應系統外,一邊進行醯亞胺化亦為較佳。
作為上述二氧化碳的去除方法並無特別限定,能夠使用公知的去除方法,例如,可以舉出利用減壓之去除等。
上述加熱中的加熱溫度為130~250℃為較佳。
上述加熱溫度為150℃以上為較佳,180℃以上為更佳。
又,上述加熱溫度為240℃以下為較佳,230℃以下為更佳。
〔其他步驟〕
本發明的特定聚醯亞胺之製造方法可以進一步包括其他步驟。
作為其他步驟,可以舉出藉由過濾器過濾等來去除雜質之步驟、封端聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺的末端之步驟等。
-封端聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺的末端之步驟-
在封端聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺的末端之情況下,使公知的封端劑與聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺反應即可。關於反應條件等反應方法的詳細內容,能夠參閱公知的方法來確定。
封端殘留於聚醯亞胺前驅物或聚醯亞胺末端之羧酸酐、酸酐衍生物或異氰酸酯基時,作為封端劑,可以舉出單醇、苯酚、硫醇、苯硫酚、單胺等,從反應性、膜的穩定性方面而言,使用單醇、酚類或單胺為更佳。作為單醇的較佳化合物,可以舉出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、辛醇、十二醇、苯甲醇、2-苯基乙醇、2-甲氧基乙醇、2-氯甲醇、糠醇等一級醇;異丙醇、2-丁醇、環己醇、環戊醇、1-甲氧基-2-丙醇等二級醇;及三級丁醇、金剛烷醇等三級醇。作為酚類的較佳化合物,可以舉出苯酚、甲氧基苯酚、甲基苯酚、萘-1-醇、萘-2-醇、羥基苯乙烯等酚類等。又,作為單胺的較佳化合物,可以舉出苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥喹啉、1-羥基-7-胺萘、1-羥基-6-胺萘、1-羥基-5-胺萘、1-羥基-4-胺萘、2-羥基-7-胺萘、2-羥基-6-胺萘、2-羥基-5-胺萘、1-羧基-7-胺萘、1-羧基-6-胺萘、1-羧基-5-胺萘、2-羧基-7-胺萘、2-羧基-6-胺萘、2-羧基-5-胺萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基苯酚、3-胺基苯酚、4-胺基苯酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚等。該等可以使用2種以上,亦可以藉由使複數種封端劑反應而導入複數種不同之末端基。
又,封端樹脂末端的異氰酸基時,能夠用具有可與異氰酸基反應之官能基之化合物進行封端。作為這種化合物,可以舉出具有酸酐基、鹵化醯基之化合物等,羧酸酐、羧酸氯化物、羧酸溴化物、磺酸氯化物、磺酸酐、磺酸羧酸酐等為較佳,羧酸酐、羧酸氯化物為更佳。作為羧酸酐的較佳化合物,可以舉出乙酸酐、丙酸酐、草酸酐、琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、苯甲酸酐、5-降莰烯-2,3-二羧酸酐等。又,作為羧酸氯化物的較佳化合物,可以舉出乙醯氯、丙烯醯氯、丙醯氯、甲基丙烯醯氯、新戊醯氯、環己烷甲醯氯、2-乙基己醯氯、桂皮醯氯、1-金剛烷甲醯氯、七氟丁醯氯、硬脂醯氯、苯甲醯氯等。
〔具體例〕
作為本發明的特定聚醯亞胺的具體例,可以舉出實施例中的P-1~P-9等,但本發明並不限定於此。
<聚醯亞胺前驅物>
本發明的聚醯亞胺前驅物並無特別限定,含有由下述式(2-1)表示之重複單元為較佳。
[化22]
式(2-1)中,R
A1表示四價有機基團,L
A3表示含有聚(伸烷氧)基之m+1價連結基,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(2-1)中,R
A1及m的較佳態樣與上述的式(1-1)中的R
A1及m的較佳態樣相同。
式(2-1)中,L
A3為由下述式(L-1)表示之基團為較佳。
[化23]
式(L-1)中,L
A2表示n+m+1價連結基,R
A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數,#表示與式(2-1)中的氮原子的鍵結部位,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(L-1)中,L
A2、R
A2、n、m的較佳態樣與式(1-1)中的L
A2、R
A2、n、m的較佳態樣相同。
又,L
A3可以為由下述式(L-2)表示之基團。
[化24]
式(L-2)中,L
B1表示m價連結基,L
B2分別獨立地表示單鍵或二價連結基,L
B3分別獨立地表示二價連結基,R
B1分別獨立地表示伸烷基,n表示0以上的整數,m表示2以上的整數,在m個n中,至少1個為2以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(L-2)中,L
B1、L
B2、L
B3、R
B1、n、m的較佳態樣分別與式(IC-2)中的L
B1、L
B2、L
B3、R
B1、n、m的較佳態樣相同。
式(L-2)中,m+1個*之一為與式(2-1)中的氮原子的鍵結部位,式(L-2)中的m個*與式(2-1)中的m個*相同。
本發明的聚醯亞胺前驅物中,由式(2-1)表示之重複單元的含量相對於樹脂的質量為30~100質量%為較佳,50~100質量%為更佳。
本發明的聚醯亞胺前驅物可以僅含有1種由式(2-1)表示之重複單元,亦可以含有2種以上的由式(2-1)表示之重複單元。在本發明的聚醯亞胺前驅物含有2種以上的由式(2-1)表示之重複單元之情況下,該等的總含量在上述範圍內為較佳。
又,本發明的聚醯亞胺前驅物可以進一步含有其他重複單元。
作為其他重複單元,可以舉出由式(2-2)表示之重複單元。
[化25]
式(2-2)中,R
A1表示四價有機基團,L
A4表示不含聚(伸烷氧)基之m+1價連結基,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(2-2)中,R
A1的較佳態樣與式(2-1)中的R
A1的較佳態樣相同。
式(2-2)中,L
A4的較佳態樣與式(1-2)中的R
A3的較佳態樣相同。
式(2-2)中,m的較佳態樣與上述的式(2-1)中的m的較佳態樣相同。
又,m為1之態樣亦為本發明的較佳態樣之一。
在本發明的聚醯亞胺前驅物中,由式(2-2)表示之重複單元的含量相對於樹脂的質量為0~95質量%為較佳,10~90質量%為更佳。
此外,在本發明的聚醯亞胺前驅物中,由式(2-1)表示之重複單元及由式(2-2)表示之重複單元的總含量相對於樹脂的質量為60~100質量%為較佳,80~100質量%為更佳。
本發明的聚醯亞胺前驅物為粒子狀亦為較佳。
當本發明的聚醯亞胺前驅物為粒子狀時,其粒子形狀並無特別限定,可以舉出各向同性形狀(例如,球狀、多面體狀等)、各向異性形狀(例如,針狀、棒狀、板狀等)、不規則形狀等形狀。
又,在本發明的聚醯亞胺前驅物為粒子狀的情況下,粒子可以為中空粒子、實心粒子中的任一種,亦可以為多孔質形狀。
本發明的聚醯亞胺前驅物的體積平均粒徑為30~500nm為較佳,50~450nm為更佳,100~400nm為進一步較佳。
上述體積平均粒徑藉由實施例中所記載之方法來測定。
又,當本發明的聚醯亞胺前驅物為粒子狀時,特定聚醯亞胺的粒徑的變動係數(粒徑的標準偏差/體積平均粒徑)為1~30%為較佳,1~20%為更佳。
相對於本發明聚醯亞胺前驅物的總質量之聚(伸烷氧)基的含量為10~80質量%為較佳,15~70質量%為更佳,20~60質量%為進一步較佳。
〔聚醯亞胺前驅物之製造方法〕
本發明的聚醯亞胺前驅物之製造方法並無特別限定,藉由上述的特定聚醯亞胺之製造方法中的第一步驟來製造為較佳。
〔具體例〕
作為本發明的聚醯亞胺前驅物的具體例,可以舉出實施例中的P-1~P-9中所合成之聚醯亞胺前驅物等,但本發明並不限定於此。
(組成物)
本發明的組成物含有本發明的聚醯亞胺。
本發明的組成物例如可以舉出:在國際公開第2021/107024號中所記載之組成物中,將全部或一部分聚醯亞胺取代為本發明的聚醯亞胺而得之組成物等。又,亦可以為,在國際公開第2021/107024號中所記載之組成物中,進一步含有本發明的聚醯亞胺且將聚醯亞胺或聚醯亞胺前驅物變更為以往公知者而得之組成物。
又,本發明的組成物含有本發明的聚醯亞胺及具有氟原子之化合物為較佳。
以下,對含有本發明的聚醯亞胺及具有氟原子之化合物之組成物的詳細內容進行記載。
<聚醯亞胺>
本發明的聚醯亞胺的詳細內容及較佳態樣如上所述。
本發明的組成物中的本發明的聚醯亞胺的含量相對於本發明的組成物的總固體成分為1質量%以上為較佳。上述含量為5質量%以上為較佳,10質量%以上為更佳。又,上述含量為60質量%以下為較佳,40質量%以下為更佳。
本發明的組成物可以單獨含有1種本發明的聚醯亞胺,亦可以含有2種以上的本發明的聚醯亞胺。在本發明的組成物含有2種以上的本發明的聚醯亞胺之情況下,該等的總量在上述範圍內為較佳。
<其他聚醯亞胺>
本發明的組成物可以進一步含有與上述的本發明的聚醯亞胺不同之聚醯亞胺(以下,亦稱為“其他聚醯亞胺”。)。
作為其他聚醯亞胺,例如,可以舉出不具有聚(伸烷氧)基之聚醯亞胺等,例如,可以舉出不含由式(1-1)表示之重複單元且含有由式(1-2)表示之重複單元之聚醯亞胺等。
在本發明的組成物含有其他聚醯亞胺之情況下,其他聚醯亞胺的含量相對於本發明的組成物的總固體成分為0.1質量%以上為較佳。上述含量為0.5質量%以上為較佳,1質量%以上為更佳。又,上述含量為40質量%以下為較佳,20質量%以下為更佳。
本發明的組成物可以單獨含有1種其他聚醯亞胺,亦可以含有2種以上的其他聚醯亞胺。本發明的組成物含有2種以上的其他聚醯亞胺之情況下,該等的總量在上述範圍內為較佳。
<具有氟原子之化合物>
本發明的組成物含有具有氟原子之化合物為較佳。
氟原子並無特別限定,作為烴基中的氫原子的取代基包含為較佳。
具有氟原子之化合物中的氟原子的含量並無特別限定,5~80atm%為較佳,10~75atm%為更佳,15~70atm%為進一步較佳。atm%係指特定元素的原子數相對於所含有之所有元素的原子數之比。atm%藉由ICP質量分析法(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry:感應耦合電漿質譜法)來測定。
具有氟原子之化合物具有選自由親核性官能基、親電子性官能基及具有乙烯性不飽和鍵之基團組成之群組中之至少1種基團為較佳。
其中,從硬化物的低介電係數化的觀點而言,具有氟原子之化合物具有選自由親核性官能基及具有乙烯性不飽和鍵之基團組成之群組中之至少1種基團為較佳,含有具有乙烯性不飽和鍵之基團為更佳。
又,從所獲得之硬化物的拉伸模數增大的觀點而言,具有選自由親核性官能基及親電子性官能基組成之群組中之至少1種基團為較佳。
親核性官能基係指與電子密度低的原子反應而形成鍵之基團,進行親核取代反應之基團為較佳。
作為親核性官能基,具有氟原子之化合物含有選自由羥基、巰基、胺基及羧基組成之群組中之至少1種基團為較佳,含有選自由羥基及羧基組成之群組中之至少1種基團為更佳。
具有氟原子之化合物中的親核性官能基的含量並無特別限定,0.001~3000mmol/g為較佳,0.01~2000mmol/g為更佳,0.1~1000mmol/g為進一步較佳。
在具有氟原子之化合物具有親核性官能基之情況下,組成物進一步含有與親核性官能基反應之基團之交聯劑為較佳。
對具有與親核性官能基反應之基團之交聯劑,將在後面進行敘述。
親電子性官能基係指與電子密度高的原子反應而形成鍵之基團,進行親電子取代反應之基團為較佳。
作為親電子性官能基,具有氟原子之化合物含有選自由環氧基、氧雜環丁烷基、順丁烯二醯亞胺基及㗁唑啉基組成之群組中之至少1種基團為較佳,含有選自由環氧基及順丁烯二醯亞胺基組成之群組中之至少1種基團為更佳。
又,順丁烯二醯亞胺基為亦與後述之具有乙烯性不飽和鍵之基團對應之基團。依據組成物中所含之其他成分、由組成物形成之膜等的硬化條件等,順丁烯二醯亞胺基有時可以例如作為親電子性官能基發揮作用,亦可以例如作為自由基聚合性基發揮作用。
具有氟原子之化合物中的親電子性官能基的含量並無特別限定,0.001~3000mmol/g為較佳,0.01~2000mmol/g為更佳,0.1~1000mmol/g為進一步較佳。
在具有氟原子之化合物具有親電子性官能基之情況下,組成物進一步含有具有與親電子性官能基反應之基團之交聯劑為較佳。
對具有與親電子性官能基反應之基團之交聯劑,將在後面進行敘述。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,自由基聚合性基為較佳,可以舉出乙烯基、烯丙基、異烯丙基、2-甲基烯丙基、順丁烯二醯亞胺基、具有與乙烯基直接鍵結之芳香環之基團(例如,乙烯基苯基等)、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基等,具有與乙烯基直接鍵結之芳香環之基團、(甲基)丙烯醯胺基或(甲基)丙烯醯氧基為較佳,(甲基)丙烯醯氧基為更佳。
具有氟原子之化合物中的具有乙烯性不飽和鍵之基團的含量並無特別限定,0.001~3000mmol/g為較佳,0.01~2000mmol/g為更佳,0.1~1000mmol/g為進一步較佳。
在具有氟原子之化合物含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之情況下,組成物進一步含有具有與具有乙烯性不飽和鍵之基團反應之基團之交聯劑為較佳,含有具有與具有乙烯性不飽和鍵之基團反應之基團之交聯劑及自由基聚合起始劑為更佳。
對具有與具有乙烯性不飽和鍵之基團反應之基團之交聯劑及自由基聚合起始劑,將在後面進行敘述。
作為具有氟原子之化合物並無特別限定,具有氟原子之樹脂為較佳,重量平均分子量為20,000以上的樹脂為更佳,重量平均分子量為25,000以上的樹脂為進一步較佳,重量平均分子量為30,000以上的樹脂為尤佳。
上述重量平均分子量的上限並無特別限定,1,000,000以下為較佳,500,000以下為更佳,250,000以下為進一步較佳。
在具有氟原子之化合物為樹脂之情況下,作為樹脂,例如,可以舉出:對具有氟原子之聚酯、聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟乙烯醚共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、三氟氯乙烯-乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯等樹脂,導入選自由親核性官能基、親電子性官能基及具有乙烯性不飽和鍵之基團組成之群組中之至少1種基團(以下,亦稱為“交聯部位”)而成之樹脂等。上述交聯部位例如可以藉由將具有該等交聯部位之單體作為共聚成分而導入,亦可以將該等交聯部位導入到末端。
從容易導入交聯部位的觀點而言,具有氟原子之化合物係具有氟原子之聚酯為較佳。
聚酯含有由下述式(PE-1)表示之重複單元為較佳。
[化26]
式(PE-1)中,L
P1及L
P2分別獨立地表示二價連結基,L
P1及L
P2中的至少一者具有氟原子。
式(PE-1)中,L
P1為烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基為更佳。上述R
N表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為尤佳。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合來表示之基團,但脂肪族烴基為較佳,飽和脂肪族烴基為更佳。
上述脂肪族烴基的碳數為2~30為較佳,3~20為更佳,4~15為進一步較佳。
上述烴基可以具有取代基。例如,在L
P1具有氟原子之情況下,烴基的氫原子的一部分被氟原子取代為較佳。
作為L
P1的具體例,可以舉出下述結構,但本發明並不限定於此。
[化27]
式(PE-1)中,L
P2為烴基或由烴基與選自由-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-組成之群組中之至少1種基團的組合來表示之基團為較佳,烴基為更佳。上述R
N如上所述。
作為上述烴基,可以為芳香族烴基或脂肪族烴基,亦可以為由該等的組合來表示之基團,但脂肪族烴基為較佳,飽和脂肪族烴基為更佳。
上述脂肪族烴基的碳數為2~30為較佳,3~20為更佳,4~15為進一步較佳。
上述烴基可以具有取代基。例如,在L
P2具有氟原子之情況下,烴基的氫原子的一部分被氟原子取代為較佳。
作為L
P2的具體例,可以舉出下述結構,但本發明並不限定於此。
[化28]
具有氟原子之聚酯可以單獨具有1種由式(PE-1)表示之重複單元,亦可以具有2種以上的由式(PE-1)表示之重複單元。
又,具有氟原子之聚酯可以進一步具有除了由式(PE-1)表示之重複單元以外的重複單元。作為這種重複單元,例如,可以舉出由式(PE-2)表示之重複單元。
[化29]
式(PE-2)中,L
P3及L
P4分別獨立地表示二價連結基,L
P3及L
P4均不具有氟原子。
式(PE-2)中,L
P3的較佳態樣為上述的式(PE-1)中的L
P1的較佳態樣,與不具有氟原子之情況下的態樣相同。
式(PE-2)中,L
P4的較佳態樣為上述的式(PE-1)中的L
P2的較佳態樣,與不具有氟原子情況下的態樣相同。
具有氟原子之聚酯的末端並無特別限定,具有由下述式(PE-3)或下述式(PE-4)表示之結構為較佳。該等結構中所含之羧基或羥基對應於上述的親核性官能基。
[化30]
式(PE-3)中,L
P1表示二價連結基,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(PE-4)中,L
P2表示二價連結基,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(PE-3)中,L
P1的較佳態樣與式(PE-1)中的L
P1的較佳態樣相同。
式(PE-3)中,*與式(PE-1)中的氧原子或式(PE-2)中的氧原子直接鍵結為較佳。
式(PE-4)中,L
P2的較佳態樣與式(PE-1)中的L
P2的較佳態樣相同。
式(PE-4)中,*與式(PE-1)中的羰基或式(PE-2)中的羰基直接鍵結為較佳。
相對於本發明的組成物的總固體成分,具有氟原子之化合物的含量為10質量%以上為較佳。上述含量為20質量%以上為更佳,50質量%以上為進一步較佳。又,上述含量為95質量%以下為較佳,90質量%以下為更佳。
本發明的組成物可以單獨含有1種具有氟原子之化合物,亦可以含有2種以上的具有氟原子之化合物。在本發明的組成物含有2種以上的具有氟原子之化合物之情況下,該等的總量在上述範圍內為較佳。
<交聯劑>
本發明的組成物進一步含有交聯劑為較佳。
在組成物中所含之上述具有氟原子之化合物不含具有乙烯性不飽和鍵之基團之情況下,組成物進一步含有交聯劑為較佳,該交聯劑具有與具有氟原子之化合物中所含之上述親核性官能基或上述親電子性官能基反應之基團。
〔具有與親核性官能基反應之基團之交聯劑〕
在組成物中所含之具有氟原子之化合物含有親核性官能基之情況下,作為交聯劑,組成物含有選自由具有環氧基之交聯劑、具有氧雜環丁烷基之交聯劑、具有苯并㗁唑基之交聯劑、具有順丁烯二醯亞胺基之交聯劑、具有烷氧基矽基之交聯劑及具有(封端)異氰酸酯基之化合物組成之群組中之至少1種化合物為較佳,含有選自由具有環氧基之交聯劑、具有烷氧基矽基之交聯劑及具有(封端)異氰酸酯基之化合物組成之群組中之至少1種化合物為更佳。
-具有環氧基之交聯劑-
作為具有環氧基之交聯劑(以下,亦稱為“環氧化合物”。),在一分子中具有2個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在200℃以下進行交聯反應且不會因交聯而引發脫水反應,因此不易引起膜收縮。因此,藉由含有環氧化合物,可有效地抑制本發明的組成物的低溫硬化及翹曲。
環氧化合物含有聚環氧乙烷基為較佳。藉此,彈性模數進一步降低,又,能夠抑制翹曲。聚環氧乙烷基表示環氧乙烷的重複單元數為2以上者,重複單元數為2~15為較佳。
作為環氧化合物的例子,可以舉出雙酚A型環氧樹脂;雙酚F型環氧樹脂;丙二醇二環氧丙基醚、新戊二醇二環氧丙基醚、乙二醇二環氧丙基醚、丁二醇二環氧丙基醚、己二醇二環氧丙基醚、三羥甲基丙烷三環氧丙醚等伸烷基二醇型環氧樹脂或多元醇烴型環氧樹脂;聚丙二醇二環氧丙基醚等聚伸烷基二醇型環氧樹脂;聚甲基(環氧丙氧基丙基)矽氧烷等含有環氧基之聚矽氧等,但並不限定於該等。具體而言,可以舉出EPICLON(註冊商標)850-S、EPICLON(註冊商標)HP-4032、EPICLON(註冊商標)HP-7200、EPICLON(註冊商標)HP-820、EPICLON(註冊商標)HP-4700、EPICLON(註冊商標)HP-4770、EPICLON(註冊商標)EXA-830LVP、EPICLON(註冊商標)EXA-8183、EPICLON(註冊商標)EXA-8169、EPICLON(註冊商標)N-660、EPICLON(註冊商標)N-665-EXP-S、EPICLON(註冊商標)N-740(以上為商品名,DIC Corporation製)、RIKARESIN(註冊商標)BEO-20E、RIKARESIN(註冊商標)BEO-60E、RIKARESIN(註冊商標)HBE-100、RIKARESIN(註冊商標)DME-100、RIKARESIN(註冊商標)L-200(商品名,New Japan Chemical Co.,Ltd.製)、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上為商品名,ADEKA CORPORATION製)、CELLOXIDE(註冊商標)2021P、CELLOXIDE(註冊商標)2081、CELLOXIDE(註冊商標)2000、EHPE3150、EPOLEAD(註冊商標)GT401、EPOLEAD(註冊商標)PB4700、EPOLEAD(註冊商標)PB3600(以上為商品名,Daicel Corporation製)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上為商品名,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)等。又,亦可較佳地使用以下化合物。
[化31]
式中,n為1~5的整數,m為1~20的整數。
在上述結構中,從兼顧耐熱性及提高拉伸率的方面而言,n為1~2、m為3~7為較佳。
-具有氧雜環丁烷基之交聯劑-
作為具有氧雜環丁烷基之交聯劑(以下,亦稱為“氧雜環丁烷化合物”),能夠舉出在一分子中具有2個以上的氧雜環丁烷環之化合物、3-乙基-3-羥甲基氧雜環丁烷、1,4-雙{[(3-乙基-3-氧雜環丁烷基)甲氧基]甲基}苯、3-乙基-3-(2-乙基己基甲基)氧雜環丁烷、1,4-苯二羧酸-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁烷基)甲基]酯等。作為具體例,能夠較佳地使用TOAGOSEI CO.,LTD.製ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221),該等可以單獨使用,或者亦可以混合2種以上。
-具有苯并㗁唑基之交聯劑-
具有苯并㗁唑基之交聯劑(以下,亦稱為“苯并㗁口井化合物”。)因開環加成反應所引起之交聯反應而在硬化時不發生脫氣,進而減少熱收縮而抑制產生翹曲,因此較佳。
作為苯并㗁口井化合物的較佳例子,可以舉出P-d型苯并㗁口井、F-a型苯并㗁口井(以上為商品名,Shikoku Chemicals Corporation製)、多羥基苯乙烯樹脂的苯并㗁口井加成物、苯酚酚醛清漆型二氫苯并㗁口井化合物。該等可以單獨使用,或者可以混合2種以上。
-具有順丁烯二醯亞胺基之交聯劑-
作為具有順丁烯二醯亞胺基之交聯劑(以下,亦稱為“順丁烯二醯亞胺化合物”。),具有2個以上的順丁烯二醯亞胺基之化合物為較佳。
作為順丁烯二醯亞胺化合物,可以舉出4,4'-二苯基甲烷雙順丁烯二醯亞胺、聚苯基甲烷順丁烯二醯亞胺、間伸苯基雙順丁烯二醯亞胺(m-phenylene bismaleimide)、雙酚A二苯醚雙順丁烯二醯亞胺、3,3'-二甲基-5,5'-二乙基-4,4'-二苯基甲烷雙順丁烯二醯亞胺、4-甲基-1,3-伸苯基雙順丁烯二醯亞胺等。該等可以單獨使用,或者可以混合2種以上。
-具有烷氧基矽基之交聯劑-
作為具有烷氧基矽基之交聯劑(以下,亦稱為“烷氧基矽烷化合物”。),四烷氧基矽烷化合物、具有三烷氧基矽基或二烷氧基矽基之化合物為較佳,四烷氧基矽烷化合物為更佳。在本發明中,具有烷氧基矽基之交聯劑即使具有除了烷氧基矽基以外的交聯性基,亦作為烷氧基矽烷化合物處理。
作為四烷氧基矽烷化合物,例如,可以舉出四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四-二級-丁氧基矽烷、四-三級-丁氧基矽烷等。
作為三烷氧基矽烷化合物或具有二烷氧基矽基之化合物,具體而言,例如,可以舉出γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、γ-氯丙基三烷氧基矽烷、γ-巰基丙基三烷氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三烷氧基矽烷、乙烯基三烷氧基矽烷。其中,可以舉出γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷或γ-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷等。
又,作為烷氧基矽烷化合物,亦能夠較佳地採用由下述式表示之化合物。
(R
1)
4-n-Si-(OR
2)
n式中,R
1為不具有反應性基之碳數1~20的烴基,R
2為碳數1~4的烷基或苯基,n為1~3的整數。
烷氧基矽烷化合物可以單獨使用,或亦可以將2種以上混合而使用。
-具有(封端)異氰酸酯基之交聯劑-
作為具有(封端)異氰酸酯基之交聯劑,具有2個以上的(封端)異氰酸酯基之化合物為較佳。
(封端)異氰酸酯基係指異氰酸酯基或封端異氰酸酯基中的任一種。作為封端異氰酸酯基中的封端化劑並無特別限定,可以舉出內醯胺、肟、胺、脂肪族醇、酚及烷基酚、咪唑、吡唑、亞胺、活性亞甲基、日本特開2002-309217號公報及日本特開2008-239890號公報中所記載之封端化劑等。
作為具有異氰酸酯基之交聯劑,可以舉出2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、氫化甲苯二異氰酸酯、1,3-二甲苯二異氰酸酯、1,4-二甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4-二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,3-雙(異氰酸甲基)環己烷、四甲基二甲苯基二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、三苯甲烷三異氰酸酯及該等的多異氰酸酯化合物與三羥甲基丙烷等多元醇化合物的加成物、該等多異氰酸酯化合物的縮二脲體或異氰脲酸酯體等。
作為具有封端異氰酸酯基之交聯劑,可以舉出具有上述的異氰酸酯基之交聯劑中的異氰酸酯基被上述的封端化劑封端化之化合物。
具有封端異氰酸酯基之交聯劑可以單獨使用,或亦可以將2種以上混合而使用。
〔具有與親電子性官能基反應之基團之交聯劑〕
在組成物中所含之具有氟原子之化合物含有親電子性官能基之情況下,作為交聯劑,組成物含有選自由羥基、巰基、胺基及羧基組成之群組中之至少1種基團為較佳。
-具有羥基之交聯劑-
作為具有羥基之交聯劑,具有2個以上的羥基之化合物為較佳。
作為具有2個以上的羥基之化合物,除了具有2個以上的羥基以外並無特別限制,能夠例示脂肪族多元醇化合物、脂環族多元醇化合物、芳香族多元醇化合物等。
具有羥基之交聯劑中的羥基,可以為醇性羥基,亦可以為酚性羥基。
作為具有2個以上的羥基之交聯劑,能夠例示乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,3-丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、1,4-雙-β-羥基乙氧基環己烷、環己烷二甲醇、三環癸烷二甲醇、氫化雙酚A、氫化雙酚F、雙酚A的環氧乙烷加成物、雙酚A的環氧丙烷加成物、雙酚F的環氧乙烷加成物、雙酚F的環氧丙烷加成物、氫化雙酚A的環氧乙烷加成物、氫化雙酚A的環氧丙烷加成物、氫醌二羥乙基醚、對二甲苯二醇、二羥乙基碸、雙(2-羥乙基)-2,4-甲苯二胺基甲酸酯、2,4-甲苯雙(2-羥乙基脲)、雙(2-羥乙基)-間苯二甲酸二胺基甲酸酯、雙(2-羥乙基)間苯二甲酸酯、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、順式-2-丁烯-1,4-二醇、反式-2-丁烯-1,4-二醇、兒茶酚、間苯二酚、對苯二酚、4-甲基兒茶酚、4-三級丁基兒茶酚、4-乙醯兒茶酚、3-甲氧基兒茶酚、4-苯基兒茶酚、4-甲基間苯二酚、4-乙基間苯二酚、4-三級丁基間苯二酚、4-己基間苯二酚、4-氯間苯二酚、4-芐基間苯二酚、4-乙醯間苯二酚、4-甲氧基間苯二酚、2-甲基間苯二酚、5-甲基間苯二酚、三級丁基對苯二酚、2,5-二-三級丁基對苯二酚、2,5-二-三級戊基對苯二酚、四甲基對苯二酚、四氯對苯二酚、甲基胺甲醯基對苯二酚(methylcarboaminohydroquinone)、甲脲基對苯二酚(methylureidohydroquinone)、甲硫基對苯二酚(methylthiohydroquinone)、苯并降冰片烯-3,6-二醇、雙酚A、雙酚S、3,3’-二氯雙酚S、4,4'-二羥基二苯甲酮、4,4'-二羥基聯苯、4,4'-硫代二苯酚(4,4'-thiodiphenol)、2,2’-二羥基二苯基甲烷、3,4-雙(對羥苯基)己烷、1,4-雙(2-(對羥苯基)丙基)苯、雙(4-羥苯基)甲基胺、1,3-二羥基萘、1,4-二羥基萘、1,5-二羥基萘、2,6-二羥基萘、1,5-二羥基蒽醌(1,5-dihydroxyanthraquinone)、2-羥基苯甲醇、4-羥基苯甲醇、2-羥基-3,5-二-三級-丁基苯甲醇、4-羥基-3,5-二-三級-丁基苯甲醇、4-羥基苯乙醇(4-hydroxyphenethyl alcohol)、2-羥乙基-4-羥基苯甲酸酯、2-羥乙基-4-羥基苯乙酸酯、間苯二酚單-2-羥乙基醚、五乙二醇、六乙二醇、七乙二醇、八乙二醇、二-1,2-丙二醇、三-1,2-丙二醇、四-1,2-丙二醇、六-1,2-丙二醇、二-1,3-丙二醇、三-1,3-丙二醇、四-1,3-丙二醇、二-1,3-丁二醇、三-1,3-丁二醇、六-1,3-丁二醇等。
具有羥基之交聯劑可以單獨使用,或亦可以將2種以上混合而使用。
-具有巰基之交聯劑-
作為具有巰基之交聯劑,具有2個以上的巰基之化合物為較佳。
作為具有2個以上的巰基之化合物,除了具有2個以上的巰基以外並無特別限制,能夠例示脂肪族多硫醇化合物、脂環族多硫醇化合物、芳香族多硫醇化合物等。
作為能夠用於本發明之具有巰基之交聯劑的具體例,可以舉出巰基乙酸、巰基乙酸銨、單乙醇胺巰基乙酸、3-巰基丙酸、巰基丙酸甲氧基丁酯、硫代蘋果酸、2-巰基乙醇、2-巰基丙酸、硫二乙二醇、硫甘油、2-胺基-3-巰基-1-丙醇、4,6-二胺基嘧啶-2-硫醇、2-胺基-3-巰基丙酸、4-胺苯硫酚、3-胺基-N-(2-2-巰基乙基)丙醯胺、6-胺基-2-硫氧嘧啶、2-胺基-4-氯苯硫醇、1-胺基-2-甲基-2-巰基丙烷-1-羧酸等具有2個以上的交聯性基且該1個交聯性基為硫醇基的化合物;1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、2,3-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇、1,6-己二硫醇、1,8-辛二硫醇、1,9-壬二硫醇、2,3-二巰基-1-丙醇、二硫赤蘚糖醇、2,3-二巰基丁二酸、1,2-苯二硫醇、1,2-苯二甲硫醇、1,3-苯二硫醇、1,3-苯二甲硫醇、1,4-苯二甲硫醇、3,4-二巰基甲苯、鄰-、間-或對-二甲苯二硫醇、4-氯-1,3-苯二硫醇、2,4,6-三甲基-1,3-苯二甲硫醇、4,4’-硫代二苯酚、2-己基胺基-4,6-二巰基-1,3,5-三口井、2-二乙基胺基-4,6-二巰基-1,3,5-三口井、2-環己基胺基-4,6-二巰基-1,3,5-三口井、2-二-正丁基胺基-4,6-二巰基-1,3,5-三口井、乙二醇雙(3-巰基丙酸酯)、丁二醇雙硫基乙醇酸酯、乙二醇雙硫基乙醇酸酯、乙二醇雙硫基丙酸酯、丁二醇雙硫基丙酸酯、己二醇雙硫基乙醇酸酯、2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑、2,2’-(乙二硫基)二乙硫醇、2,2-雙(2-羥基-3-巰基丙氧基苯基丙烷)、1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷、2-(二甲胺基)-1,3-丙二硫醇、1,3-二巰基-2-丙醇、2,3-二巰基-1-丙醇、2,5-二甲胺基-1,4-苯二硫醇等具有2個以上的交聯性基且該2個交聯性基為硫醇基的化合物;1,2,6-己三醇三硫基乙醇酸酯、1,3,5-三聚硫氰酸(1,3,5-trithiocyanuric acid)、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三口井-2,4,6、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷三硫基乙醇酸酯、三羥甲基丙烷三硫基丙酸酯、三羥乙基三異氰脲酸酯三硫基丙酸酯、三[(乙基-3-巰基丙醯氧基)乙基]異氰脲酸酯等具有3個以上的交聯性基且該3個交聯性基為硫醇基的化合物;新戊四醇四(3-巰基丙酸酯)、新戊四醇四(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇四硫基乙醇酸酯、二新戊四醇六-3-巰基丙酸酯等具有4個以上的交聯性基且該4個以上的交聯性基為硫醇基的化合物等,但並不限於此。
作為具有巰基之交聯劑,作為市售者,可以舉出乙二醇雙硫基丙酸酯(EGTG)(註冊商標)、三羥甲基丙烷三硫基丙酸酯(TMTG)(註冊商標)、新戊四醇四硫基丙酸酯(PETG)(註冊商標)(均為YODO KAGAKU CO.,LTD.製)或1,4-雙(3-巰基丁醯氧基)丁烷(Karenz MT BD1)(註冊商標)、新戊四醇四(3-巰基丁酸酯)(Karenz MT PE1)(註冊商標)、1,3,5-三(3-巰基丁氧基乙基)-1,3,5-三口井-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(Karenz MT NR1)(註冊商標)(均為SHOWA DENKO K.K.製)或三羥甲基丙烷三-3-巰基丙酸酯(TMMP)(註冊商標)、新戊四醇四-3-巰基丙酸酯(PEMP)(註冊商標)、二新戊四醇六-3-巰基丙酸酯(DPMP)(註冊商標)、三[(乙基-3-巰基丙醯氧基)乙基]異氰脲酸酯(TEMPIC)(註冊商標)(均為SAKAI CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.製)等,能夠用於本發明之具有巰基之交聯劑並不限定於該等市售品。
具有巰基之交聯劑可以單獨使用,或亦可以將2種以上混合而使用。
-具有胺基之交聯劑-
作為具有胺基之交聯劑,具有2個以上的胺基之化合物為較佳。
作為具有2個以上的胺基之化合物,除了具有2個以上的胺基以外並無特別限制,能夠例示脂肪族多胺化合物、脂環族多胺化合物、芳香族多胺化合物、雜環環胺化合物等。
作為具有胺基之交聯劑,能夠例示:如乙二胺、丙二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、八亞甲基二胺、十二亞甲基二胺、丙烷-1,2-二胺、雙(3-胺基丙基)甲胺、1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基矽氧烷、哌𠯤、2,5-二甲基哌𠯤、N-(2-胺基乙基)哌𠯤、4-胺基-2,2-6,6-四甲基哌啶、N,N-二甲基乙二胺、離胺酸、L-胱胺酸、異佛爾酮二胺等脂肪族二胺化合物;如鄰苯二胺、間苯二胺、對苯二胺、2,4-甲苯二胺、聯苯胺、鄰二甲苯胺、鄰聯茴香胺、4-硝基間苯二胺、2,5-二甲氧基對苯二胺、雙-(4-胺基苯基)碸、4-羧基-鄰苯二胺、3-羧基-間苯二胺、4,4’-二胺基苯醚、1,8-萘二胺等芳香族二胺化合物;如2-胺基咪唑、3-胺基三唑、5-胺基-1H-四唑、4-胺基吡唑、2-胺基苯并咪唑、2-胺基-5-羧基-三唑、2,4-二胺基-6-甲基-s-三口井、2,6-二胺基吡啶、L-組胺酸、DL-色胺酸、腺嘌呤等雜環胺化合物;如乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、1-胺基-2-丙醇、1-胺基-3-丙醇、2-胺基乙氧基乙醇、2-胺基硫基乙氧基乙醇、2-胺基-2-甲基-1-丙醇、對胺基苯酚、間胺基苯酚、鄰胺基苯酚、4-甲基-2-胺基苯酚、2-氯-4-胺基苯酚、4-甲氧基-3-胺基苯酚、4-羥基芐胺、4-胺基-1-萘酚、4-胺基水楊酸、4-羥基-N-苯甘胺酸、2-胺基苄醇、4-胺基苯乙醇、2-羧基-5-胺基-1-萘酚、L-酪胺酸等胺基醇或胺基酚化合物等。
具有胺基之交聯劑可以單獨使用,或亦可以將2種以上混合而使用。
-具有羧基之交聯劑-
作為具有羧基之交聯劑,具有2個以上羧基之化合物為較佳。
作為具有2個以上羧基之化合物,能夠例示多官能羧酸(草酸、己二酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、偏苯三甲酸、焦蜜石酸、(甲基)丙烯酸的2~10聚體等)作為較佳者。
具有羧基之交聯劑可以單獨使用,或亦可以將2種以上混合而使用。
〔與具有乙烯性不飽和鍵之基團反應之交聯劑〕
作為與具有乙烯性不飽和鍵之基團反應之交聯劑,可以舉出具有乙烯性不飽和鍵之交聯劑、上述的具有巰基之交聯劑等,但含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑為較佳。
-含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑-
含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,具有1個以上的具有乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為較佳,具有2個以上的具有乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為更佳。含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,可以具有3個以上的具有乙烯性不飽和鍵之基團。
作為具有2個以上的具有上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物,具有2~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,具有2~10個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,具有2~6個乙烯性不飽和鍵之化合物為進一步較佳。
作為具有上述乙烯性不飽和鍵之基團,可以舉出乙烯基、烯丙基、異烯丙基、2-甲基烯丙基、具有與乙烯基直接鍵結之芳香環之基團(例如,乙烯基苯基等)、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基等,具有與乙烯基直接鍵結之芳香環之基團、(甲基)丙烯醯胺基或(甲基)丙烯醯氧基為較佳,(甲基)丙烯醯氧基為進一步較佳。
又,具有乙烯性不飽和鍵之基團為自由基聚合性基為較佳。
含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑的分子量為2,000以下為較佳,1,500以下為更佳,900以下為進一步較佳。上述分子量的下限為100以上為較佳。
作為含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑的具體例,可以舉出不飽和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等)或其酯類、醯胺類,較佳為不飽和羧酸與多元醇化合物的酯及不飽和羧酸與多價胺化合物的醯胺類。又,亦可較佳地使用具有羥基或胺基、氫硫基等親核性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或者多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物、與單官能或者多官能羧酸的脫水縮合反應物等。又,具有異氰酸酯基或環氧基等親電子性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或者多官能醇類、胺類、硫醇類的加成反應物,進而具有鹵素基或甲苯磺醯氧基等脫離性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或者多官能醇類、胺類、硫醇類的取代反應物亦為較佳。又,作為其他例,亦能夠代替上述不飽和羧酸而使用取代為不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚之化合物群組。作為具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0113~0122段的記載,該內容被編入本說明書中。
又,作為含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,在常壓下具有100℃以上的沸點的化合物亦為較佳。作為其例,能夠舉出聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、甘油或三羥甲基乙烷等在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化之化合物、日本特公昭48-041708號公報、日本特公昭50-006034號公報、日本特開昭51-037193號各公報中所記載之胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯類、日本特開昭48-064183號、日本特公昭49-043191號、日本特公昭52-030490號各公報中所記載之聚酯丙烯酸酯類,作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應生成物的環氧丙烯酸酯類等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;以及該等的混合物。又,日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中所記載之化合物亦為較佳。又,亦能夠舉出使多官能羧酸與(甲基)丙烯酸環氧丙酯等具有環狀醚基及乙烯性不飽和鍵之化合物反應而獲得之多官能(甲基)丙烯酸酯等。
又,作為上述以外的較佳之含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,亦能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號公報等中所記載之具有茀環且具有2個以上的具有乙烯性不飽和鍵之基團之化合物、卡多(cardo)樹脂。
此外,作為其他例子,亦能夠舉出日本特公昭46-043946號公報、日本特公平01-040337號公報、日本特公平01-040336號公報中所記載之特定不飽和化合物、日本特開平02-025493號公報中所記載之乙烯基膦酸系化合物等。又,亦能夠使用日本特開昭61-022048號公報中所記載之含有全氟烷基之化合物。進而,亦能夠使用Journal of the Adhesion Society of Japan vol.20,No.7,300~308頁(1984年)中作為光聚合性單體及寡聚物而介紹者。
除了上述以外,亦能夠較佳地使用日本特開2015-034964號公報的0048~0051段中所記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0087~0131段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。
又,在日本特開平10-062986號公報中作為式(1)及式(2)而與其具體例一同記載之化合物亦能夠用作含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,該化合物係在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化而成之化合物。
此外,日本特開2015-187211號公報的0104~0131段中所記載之化合物亦能夠用作含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,該等內容被編入本說明書中。
作為含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,二新戊四醇三丙烯酸酯(市售品為KAYARAD D-330(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製))、二新戊四醇四丙烯酸酯(市售品為KAYARAD D-320(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、A-TMMT(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製))、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(市售品為KAYARAD D-310(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製))、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(市售品為KAYARAD DPHA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、A-DPH(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製))及該等(甲基)丙烯醯基經由乙二醇殘基或丙二醇殘基鍵結之結構為較佳。亦能夠使用該等的寡聚物類型。
作為含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑的市售品,例如可以舉出Sartomer Company,Inc製的作為具有4個乙烯氧基鏈之4官能丙烯酸酯的SR-494、作為具有4個乙烯氧基鏈之2官能甲基丙烯酸酯的Sartomer Company,Inc製SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製的作為具有6個伸戊氧基鏈之6官能丙烯酸酯的DPCA-60、作為具有3個異伸丁氧基鏈之3官能丙烯酸酯的TPA-330、胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(NIPPON PAPER INDUSTRIES CO.,LTD.製)、NK ESTER M-40G、NK ESTER 4G、NK ESTER M-9300、NK ESTER A-9300、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd製)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(以上為Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製)、BLEMMER PME400(NOF CORPORATION.製)等。
作為含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,日本特公昭48-041708號公報、日本特開昭51-037193號公報、日本特公平02-032293號公報、日本特公平02-016765號公報中所記載之胺基甲酸酯丙烯酸酯類、日本特公昭58-049860號公報、日本特公昭56-017654號公報、日本特公昭62-039417號公報、日本特公昭62-039418號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺基甲酸酯化合物類亦為較佳。此外,作為含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,亦能夠使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平01-105238號公報中所記載之、在分子內具有胺基結構或硫醚結構之化合物。
含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑可以為進一步具有羧基、磷酸基等酸基之交聯劑。具有酸基之交聯劑為脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使脂肪族多羥基化合物的未反應羥基與非芳香族羧酸酐反應而使其具有酸基之含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑為更佳。尤佳為使脂肪族多羥基化合物的未反應羥基與非芳香族羧酸酐反應而使其具有酸基之含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑中,脂肪族多羥基化合物為新戊四醇或二新戊四醇的化合物。作為市售品,例如,可以舉出TOAGOSEI CO.,LTD.製多元酸改質丙烯酸寡聚物M-510、M-520等。
進一步具有酸基之交聯劑的較佳酸值為0.1~300mgKOH/g,尤佳為1~100mgKOH/g。若含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑的酸值在上述範圍內,則製造上的操作性優異,進而顯影性優異。又,聚合性良好。上述酸值按照JIS K 0070:1992的記載進行測定。
從圖案的解析度和膜的伸縮性的觀點而言,組成物使用2官能甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯為較佳。
作為具體化合物,能夠使用三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、PEG(聚乙二醇)200二丙烯酸酯、PEG200二甲基丙烯酸酯、PEG600二丙烯酸酯、PEG600二甲基丙烯酸酯、聚四乙二醇二丙烯酸酯、聚四乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、二羥甲基-三環癸烷二丙烯酸酯、二羥甲基-三環癸烷二甲基丙烯酸酯、雙酚A的EO(環氧乙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的EO加成物二甲基丙烯酸酯、雙酚A的PO(環氧丙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的PO加成物二甲基丙烯酸酯、2-羥基-3-丙烯醯氧基丙基甲基丙烯酸酯、異氰脲酸EO改質二丙烯酸酯、異氰脲酸改質二甲基丙烯酸酯、其他具有胺基甲酸酯鍵之2官能丙烯酸酯、具有胺基甲酸酯鍵之2官能甲基丙烯酸酯。該等視需要能夠混合使用2種以上。
再者,例如PEG200二丙烯酸酯係指聚乙二醇鏈的式量為200左右的聚乙二醇二丙烯酸酯。
從抑制伴隨圖案(硬化物)的彈性模數的控制而產生之翹曲的觀點而言,本發明的組成物能夠將僅具有1個乙烯性不飽和鍵之交聯劑較佳地用作含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑。作為僅具有1個乙烯性不飽和鍵之交聯劑,可較佳地使用(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸卡必醇酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸芐酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、單(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、單(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯等(甲基)丙烯酸衍生物、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等N-乙烯基化合物類、烯丙基環氧丙醚。作為僅具有1個乙烯性不飽和鍵之交聯劑,由於抑制曝光前的揮發,因此在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦為較佳。
此外,作為含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑,可以舉出鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯等烯丙基化合物類。
含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑可以單獨使用1種,亦可以將2種以上混合而使用。
〔含量〕
相對於本發明的組成物的總固體成分,交聯劑的含量為3質量%以上為較佳。上述含量為5質量%以上為較佳,10質量%以上為更佳。又,上述含量為95質量%以下為較佳,90質量%以下為更佳。
本發明的組成物可以單獨含有1種交聯劑,亦可以含有2種以上的交聯劑。在本發明的組成物含有2種以上的交聯劑的情況下,該等的總量在上述範圍內為較佳。
<聚合起始劑>
本發明的組成物含有能夠藉由光及/或熱而引發聚合之聚合起始劑為較佳。
尤其,在組成物含有包含上述的具有乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑之情況下,含有聚合起始劑為較佳,含有自由基聚合起始劑為更佳。
聚合起始劑可以為熱聚合起始劑,亦可以為光聚合起始劑。
〔熱聚合起始劑〕
本發明的組成物可以含有熱聚合起始劑,尤其可以含有熱自由基聚合起始劑。熱自由基聚合起始劑係藉由熱能而產生自由基,並引發或促進具有聚合性之化合物的聚合反應之化合物。又,有時後述的光聚合起始劑亦具有藉由熱而引發聚合之功能,有時能夠作為熱聚合起始劑而添加。
作為熱自由基聚合起始劑,具體而言,可以舉出日本特開2008-063554號公報的0074~0118段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
在含有熱聚合起始劑之情況下,相對於本發明的組成物的總固體成分,其含量為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%。組成物可以僅含有1種熱聚合起始劑,亦可以含有2種以上的熱聚合起始劑。在含有2種以上的熱聚合起始劑之情況下,總量在上述範圍內為較佳。
〔光聚合起始劑〕
作為光聚合起始劑,光自由基聚合起始劑為較佳。
光自由基聚合起始劑至少含有1種在波長約240~800nm(較佳為330~500nm)的範圍內至少具有約50L・mol
-1・cm
-1莫耳吸光係數之化合物為較佳。化合物的莫耳吸光係數能夠利用公知的方法測定。例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian公司製Cary-5 spectrophotometer),使用乙酸乙酯溶劑,在0.01g/L的濃度下進行測定為較佳。
作為光自由基聚合起始劑,能夠任意使用公知的化合物。例如,可以舉出鹵化烴衍生物(例如具有三口井骨架之化合物、具有㗁二唑骨架之化合物、具有三鹵甲基之化合物等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基雙咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮等α-胺基酮化合物、羥基苯乙酮等α-羥基酮化合物、偶氮系化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、有機硼化合物、鐵芳烴錯合物等。關於該等的詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0165~0182段、國際公開第2015/199219號的0138~0151段的記載,該內容被編入本說明書中。又,可以舉出日本特開2014-130173號公報的0065~0111段、日本專利第6301489號公報中所記載之化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019中所記載之過氧化物系光聚合起始劑、國際公開第2018/221177號中所記載之光聚合起始劑、國際公開第2018/110179號中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-043864號公報中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-044030號公報中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-167313號公報中所記載之過氧化物系起始劑,該等內容被編入本說明書中。
作為該等光聚合起始劑,能夠較佳地使用國際公開第2021/157571號的0141~0147段中所記載之化合物。
作為光自由基聚合起始劑,可以更佳地舉出肟化合物。藉由使用肟化合物,能夠進一步有效地提高曝光寬容度。肟化合物的曝光寬容度(曝光餘裕度)較廣且亦起到作為光硬化促進劑的作用,因此尤佳。
作為肟化合物的具體例,能夠較佳地使用國際公開第2021/157571號的0149~0154段中所記載之化合物。
此外,作為光自由基聚合起始劑,能夠較佳地使用國際公開第2021/157571號的0155~0162段中所記載之化合物。
〔含量〕
在含有聚合起始劑之情況下,相對於本發明的組成物的總固體成分,其含量為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%,更進一步較佳為1.0~10質量%。聚合起始劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的聚合起始劑之情況下,總量在上述範圍內為較佳。
<溶劑>
本發明的組成物可以含有溶劑。
又,本發明的組成物亦能夠設為實質上不含溶劑之態樣。實質上不含溶劑係指溶劑的含量相對於組成物的總質量為5質量%以下,1質量%以下為較佳,0.1質量%以下為更佳。
作為溶劑,例如,可以舉出丙酮、甲基乙基酮、己烷、庚烷、辛烷、2-庚酮、環庚酮、環己酮、環己烷、甲基環己烷、乙基環己烷、甲基-正戊基酮、甲基異丁基酮、甲基異戊基酮、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、乙二醇單乙酸酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯、二乙二醇二乙醚、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇單乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、乙酸環己酯、3-乙氧基丙酸乙酯、二㗁口山、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、苯甲醚、乙基芐基醚、甲苯酚基甲基醚(cresyl methyl ether)、二苯醚、二芐基醚、苯乙醚、丁基苯基醚、苯、乙苯、二乙苯、戊苯、異丙苯、甲苯、二甲苯、異丙基甲苯、均三甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、甲基單環氧丙基醚、乙基單環氧丙基醚、丁基單環氧丙基醚、苯基單環氧丙基醚、甲基二環氧丙基醚、乙基二環氧丙基醚、丁基二環氧丙基醚、苯基二環氧丙基醚、甲基苯酚單環氧丙基醚、乙基苯酚單環氧丙基醚、丁基苯酚單環氧丙基醚、礦油精、全氟碳、氫氟醚、氫氯氟碳、氫氟碳、全氟聚醚、二甲基咪唑啉、四氫呋喃、吡啶、甲醯胺、乙醯苯胺、二氧雜環戊烷(dioxolane)、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、苯酚、N-甲基-2-吡咯啶酮,N-乙醯基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、二甲基亞碸、二乙基亞碸、二甲基碸、二乙基碸、γ-丁內酯、環丁碸、鹵化酚類、各種聚矽氧油等。
該等溶劑可以單獨使用1種,亦可以並用2種以上。
在組成物含有溶劑之情況下,相對於組成物的總質量,溶劑的含量為5~95質量%為較佳,10~90質量%為更佳,15~85質量%為進一步較佳。
<密接助劑>
本發明的組成物可以含有密接助劑。
作為密接助劑,可以舉出矽烷偶合劑、螯合劑等。
矽烷偶合劑為具有烷氧基矽基者作為(能夠與作為基板的無機材料化學鍵結之)水解性基為較佳,藉由與有機樹脂之間的相互作用或者鍵結形成而顯示親和性之(甲基)丙烯醯基、苯基、二級或者三級巰基、環氧基、胺基矽烷等基團之矽烷偶合劑為較佳,其中,(甲基)丙烯醯丙基三甲氧基矽烷、環氧丙基三甲氧基矽烷為更佳。作為這種材料,能夠舉出KBM-303、KBM-403、KBM-503(以上為Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)。
在本發明中,該等化合物可以作為上述的具有烷氧基矽基之交聯劑而包含。又,在具有氟原子之化合物含有親電子性官能基之情況下,可以含有上述的具有與親電子性官能基反應之基團之交聯劑及該密接助劑。又,在具有氟原子之化合物含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之情況下,可以含有與具有乙烯性不飽和鍵之基團反應之交聯劑及該密接助劑。
作為螯合劑,可以舉出鋁螯合物、鈦螯合物或鋯螯合物等。
作為鋁螯合物,並無特別限定,例如,能夠使用乙基乙醯乙酸-二異丙醇鋁(aluminum ethylacetoacetate diisopropylate)、三乙基乙醯乙酸鋁、烷基乙醯乙酸-二異丙醇鋁(aluminum alkyl acetoacetate diisopropylate)、雙乙基乙醯乙酸-單乙醯丙酮鋁(aluminum bisethylacetoacetate monoacetylacetonate)、三乙醯丙酮鋁(aluminum trisacetylacetonate)等。
作為鈦螯合物,並無特別限定,例如,能夠使用乙醯丙酮鈦、四乙醯丙酮鈦、乙醯乙酸乙酯鈦(titanium ethyl acetoacetate)等。
作為鋯螯合物,並無特別限定,例如,能夠使用四乙醯丙酮鋯、單乙醯丙酮鋯等。
在本發明的組成物含有密接助劑之情況下,相對於組成物的總固體成分,密接助劑的含量為0.1~10質量%為較佳,0.3~5質量%為更佳。
本發明的組成物可以單獨含有1種密接助劑,亦可以含有2種以上的密接助劑。在本發明的組成物含有2種以上的密接助劑之情況下,該等的總量在上述範圍內為較佳。
<其他添加物>
在可以獲得本發明的效果的範圍內,視需要,本發明的組成物可以進一步含有其他添加物。
作為其他添加物,例如,可以舉出界面活性劑、酸產生劑、鹼產生劑、無機粒子、紫外線吸收劑、抗氧化劑、抗凝聚劑、其他高分子化合物、可塑劑及其他助劑類(例如,消泡劑、阻燃劑等)等公知的添加物。
藉由適當地含有該等成分,能夠調整膜物理性質等性質。在摻合該等添加物之情況下,將其各自的摻合量設為本發明的組成物的固體成分的3質量%以下亦為較佳。又,將其他添加劑的總含量設為本發明的組成物的固體成分的5質量%以下亦為較佳。
〔用途〕
本發明的組成物用於絕緣膜形成用途為較佳。
具體而言,將本發明的組成物硬化而成之硬化物作為絕緣膜為較佳。
作為絕緣膜,可以舉出樹脂電路基板中的絕緣膜、金屬包層積層板中的絕緣膜、具有內層電路之金屬包層積層板中的絕緣膜等。
尤其,本發明的組成物用於形成作為撓性印刷配線板用基材(基膜)或撓性印刷配線板用等的保護膜(覆蓋膜)之絕緣膜為較佳。此外,亦能夠將本發明的組成物用作緩衝塗層或鏡片的表面塗層劑、接著劑(例如,用於接著金屬包層積層板中的金屬膜與絕緣膜之接著劑)等。
〔組成物的製備〕
本發明的組成物能夠藉由混合上述各成分來製備。混合方法並無特別限定,能夠藉由以往公知的方法來進行。
混合能夠採用基於攪拌葉片之混合、基於球磨機之混合、使罐本身旋轉之混合等。
混合中的溫度為10~40℃為較佳,15~30℃為更佳。
<硬化物>
本發明中的硬化物為將本發明的組成物硬化而成之硬化物。
例如,藉由加熱本發明的組成物來能夠獲得本發明的組成物的硬化物。
上述加熱溫度為120~400℃為較佳,140~380℃為更佳,170~350℃為進一步較佳。
硬化物的形態並無特別限定,能夠依據用途選擇膜狀、棒狀、球狀、顆粒狀等。在本發明中,硬化物為膜狀為較佳。又,藉由組成物的圖案加工,亦能夠依據用途選擇在壁面形成保護膜、形成導通用通孔、調整阻抗、靜電電容或內部應力、賦予散熱功能等該硬化物的形狀。
該硬化物(由硬化物構成之膜)的膜厚為0.5μm以上且150μm以下為較佳。
硬化物的體積電阻率為10
14~10
19Ω・cm為較佳,10
15~10
18Ω・cm為更佳,10
16~10
17Ω・cm為進一步較佳。
硬化物在10GHz下的介電損耗正切為0.002以下為較佳,0.0018以下為更佳,0.0016以下為進一步較佳。上述介電損耗正切的下限並無特別限定,例如,0.0001以上為較佳。
硬化物的相對介電係數未達3.3為較佳,未達3.0為更佳,未達2.8為進一步較佳。上述相對介電係數的下限並無特別限定,例如,0.1以上為較佳。
(硬化物之製造方法)
本發明中的硬化物之製造方法包括在基材上適用本發明的組成物來形成膜之膜形成步驟及硬化上述膜之硬化步驟為較佳。
<膜形成步驟>
〔基材〕
作為基材,並無特別限定,在表面上具有金屬層之基材或由金屬形成之基材(例如,金屬箔)為較佳。
作為在表面上具有金屬層之基材中的金屬、或由金屬形成之基材中的金屬,可以舉出金、銀、銅、鎳、不銹鋼、鈦、鋁、銦、錫、錳、鎳、鈷、鉬、鎢、鉻、釹或含有該等之合金等,銅或含有銅之合金為較佳。
又,作為其他基材,可以舉出聚醯亞胺、液晶聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚醚醯亞胺、聚苯醚、聚酯、對位系芳香族聚醯胺(para-aramid)、聚乳酸、尼龍、聚乙二醯脲(polyparabanic acid)、聚醚醚酮等。
又,可以在該等基材的表面上進一步設置有接著劑層。作為接著劑層,可以舉出撓性印刷配線板的領域中公知的接著劑層。
又,本發明中的硬化物的製造中,省略這種接著劑層之(無接著劑層)態樣亦為較佳態樣之一。
又,基材的形狀並無特別限定,薄膜狀為較佳。
作為基材的尺寸,若為薄膜狀,則例如寬度為30~600cm,長度為100~1000m。
又,基材的形狀並無特別限定,例如可以為板狀等。
基材可以為輥狀,例如,可以按照基材的放捲、基於膜形成步驟之組成物的適用、基於硬化步驟之組成物的硬化、形成有硬化物之基材的捲取的順序來進行步驟。在實施後述的金屬層形成步驟之情況下,例如,亦能夠在基於膜形成步驟之組成物的適用之後、基於硬化步驟之組成物的硬化之前實施金屬層形成步驟。
作為在基材上適用本發明的組成物之方法,塗佈為較佳,流延塗佈為更佳。
作為進行流延之方法,例如,能夠舉出輥塗法、凹版塗佈法、刮刀塗佈法、刮塗法、棒塗法、浸塗法、噴塗法、簾塗法、狹縫塗佈法、網板印刷法等。
又,可以在基材的兩面適用組成物。
作為流延時的溫度,60~300℃為較佳,100~250℃為更佳。
被流延之組成物的厚度並無特別限定,1~500μm為較佳。
又,在組成物含有溶劑之情況下,可以在適用之後進行乾燥。乾燥溫度為50~150℃為較佳,70℃~130℃為更佳,90℃~110℃為進一步較佳。又,可以藉由減壓進行乾燥。作為乾燥時間,可以例示出30秒~20分鐘,1分鐘~10分鐘為較佳,2分鐘~7分鐘為更佳。
<硬化步驟>
在硬化步驟中,在基材上所形成之膜被硬化。
在硬化步驟中,在上述具有氟原子之化合物中所含之交聯部位之間或上述交聯部位與交聯劑形成交聯而獲得硬化物。
硬化藉由加熱及曝光中的至少一種來進行為較佳。
尤其,在本發明中,硬化步驟為藉由加熱來硬化上述膜之步驟為較佳。
〔加熱〕
在藉由加熱來進行硬化步驟之情況下,作為加熱溫度(最高加熱溫度),50~450℃為較佳,150~350℃為更佳,150~250℃為進一步較佳,160~250℃為更進一步較佳,160~230℃為尤佳。
加熱時間為5~360分鐘為較佳,10~300分鐘為更佳,15~240分鐘為進一步較佳。
加熱可以藉由使氮、氦、氬等惰性氣體流動、在減壓下進行等來在低氧濃度或低濕度的氛圍氣下進行。氧濃度為50ppm(體積比)以下為較佳,20ppm(體積比)以下為更佳。
作為加熱步驟中的加熱方法,並無特別限定,例如可以舉出加熱板、紅外爐、電熱式烘箱、熱風式烘箱、紅外線烘箱等。
〔曝光〕
在硬化步驟中,可以將上述膜供於曝光。在這種情況下,使膜的整個面曝光為較佳。
曝光量只要能夠硬化本發明的組成物,則並無特別限定,例如,以波長365nm處的曝光能量換算計,50~10,000mJ/cm
2為較佳,200~8,000mJ/cm
2為更佳。
曝光波長例如只要為可以使聚合起始劑感光之波長即可,能夠在190~1,000nm的範圍內適當確定,240~550nm為較佳。
關於曝光波長,若以與光源的關係而言,則可以舉出(1)半導體雷射(波長830nm、532nm、488nm、405nm、375nm、355nm等)、(2)金屬鹵化物燈、(3)高壓水銀燈、g射線(波長436nm)、h射線(波長405nm)、i射線(波長365nm)、寬(g、h、i射線的3種波長)、(4)準分子雷射、KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F
2準分子雷射(波長157nm)、(5)極紫外線;EUV(波長13.6nm)、(6)電子束、(7)YAG雷射的二次諧波532nm、三次諧波355nm等。關於本發明的組成物,尤其基於高壓水銀燈之曝光為較佳,其中,基於i射線之曝光為較佳。
<金屬層形成步驟>
本發明中的硬化物之製造方法可以進一步包括金屬層形成步驟。
例如,在使用表面具有金屬層之基材或由金屬形成之基材作為膜形成步驟中的基材之情況下,可以在上述膜的與金屬相反的一側的表面進一步形成金屬層。
又,在使用不具有無金屬層之基材作為膜形成步驟中的基材之情況下,能夠在膜的與基材相反的一側形成金屬層。例如,可以在基材的兩面形成上述膜,並且在各個上述膜的與基材相反的一側形成金屬層。
作為所形成之金屬層中的金屬,可以舉出金、銀、銅、鎳、不銹鋼、鈦、鋁、銦、錫、錳、鎳、鈷、鉬、鎢、鉻、釹或含有該等之合金等,銅或含有銅之合金為較佳。
金屬層的厚度為0.1~500μm為較佳。
金屬層的形成方法並無特別限定,可以使用將金屬箔壓接於上述膜之方法等公知的方法。
又,形成金屬層之後,亦可以將基材與硬化物的界面剝離而獲得硬化物及由金屬層構成之結構體。
<其他步驟>
本發明中的硬化物之製造方法可以進一步包括其他步驟。
作為其他步驟,可以舉出活性化處理基材的表面之步驟、清洗硬化物之步驟、以輥狀捲取硬化物之步驟等。
(結構體)
本發明中的結構體具備本發明中的硬化物及金屬層。
在本發明中的結構體中,本發明中的硬化物與金屬層可以直接接觸,亦可以在本發明中的硬化物與金屬層之間存在公知的接著劑層等,但本發明中的硬化物與金屬層直接接觸亦為較佳。
又,本發明中的結構體例如,可以為如金屬層-硬化物,僅在本發明中的硬化物的單面存在金屬層之態樣,亦可以為如金屬層-硬化物-金屬層,在本發明中的硬化物的兩面存在金屬層之態樣,亦可以為如金屬層-硬化物-其他基材層-硬化物-金屬層,在其他基材層的兩面形成有在單面存在金屬層之本發明中的硬化物之態樣。
此外,亦可以為如金屬層-硬化物-其他基材層、金屬層-硬化物-其他基材層-金屬層之態樣。
該等態樣中,如上所述,公知的接著劑層等可以存在於本發明中的硬化物與金屬層之間。
作為金屬層,可以舉出上述的在表面具有金屬層之基材的金屬層或由金屬形成之基材本身。又,可以為藉由上述的金屬層形成步驟所形成之金屬層。
金屬層的厚度為0.1~1000μm為較佳,1~500μm為更佳。
本發明中的結構體例如在上述的本發明中的硬化物之製造方法中,藉由使用表面具有金屬層之基材或由金屬形成之基材作為基材來製造。
本發明中的結構體例如能夠用作用於形成印刷配線基板之金屬包層積層板(例如,單面金屬包層積層板或兩面金屬包層積層板)。
例如,藉由蝕刻等來去除本發明中的結構體中的金屬層的一部分,能夠將本發明中的結構體作為在表面上形成有金屬配線之基板。
(器件)
本發明亦揭示了具備本發明中的硬化物之器件。
作為這種器件的具體例,例如,可以舉出印刷配線板、引線框架等電子器件、用於使用毫米波段(26GHz頻帶、28GHz頻帶)之5G通訊和6G通訊等之器件等。
認為由於本發明中的硬化物的加工性優異,因此容易製造各種器件。
又,認為由於本發明中的硬化物的相對介電係數低,因此在各種器件中能夠有助於低遲延化、低傳輸損失等。
[實施例]
以下,舉出實施例對本發明進一步詳細地進行說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等,只要不脫離本發明的主旨,則能夠適當變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。只要無特別說明,則“份”、“%”為質量基準。
(合成例)
<P-1的合成>
將300mg的3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)溶解於48ml的苯乙酮中,並加入了2.44g的多官能異氰酸酯A-1(乙酸乙酯與乙腈的50質量%混合溶液)及35mg的1,4―二氮雜雙環[2.2.2]辛烷,使用yamato 5510 brabson(42kHz)在25℃下經1小時進行了超音波照射。照射後,在25℃下攪拌3小時,進而靜置24小時而獲得了中間體溶液。使用附攪拌器(Stirrer)之鋁塊恆溫槽(EYELA RCH―20L)將中間體溶液在200℃下加熱2小時,冷卻之後將其滴加到48ml的甲醇中。藉由過濾採集沉澱物以獲得了1.28g的本發明的聚醯亞胺粒子。聚醯亞胺粒子的體積平均粒徑為80nm。
將所製造的聚醯亞胺前驅物的體積平均粒徑記載於表的“聚醯亞胺前驅物”的“體積平均粒徑(μm)”欄中,將聚醯亞胺的體積平均粒徑記載於表的“聚醯亞胺”的“體積平均粒徑(μm)”欄中。
體積平均粒徑分別藉由雷射繞射/散射式粒徑分佈測定裝置LA-920(HORIBA, Ltd.製)進行了測定。
<P-2~P-9的合成>
將P-1的合成中的多官能異氰酸酯化合物變更為記載於表的“多官能異氰酸酯化合物”的“種類”欄中的化合物,將四羧酸二酐變更為表的“四羧酸二酐”的“種類”欄中的化合物,除此以外,藉由與P-1的合成相同的方法合成了P-2~P-9。
將使用量記載於各個化合物的“質量份”欄中。
將在P-2~P-9的合成中所製造之聚醯亞胺前驅物的體積平均粒徑記載於表的“聚醯亞胺前驅物”的“體積平均粒徑(μm)”欄中,將聚醯亞胺的體積平均粒徑記載於表的“聚醯亞胺”的“體積平均粒徑(μm)”欄中。
<CP-1~CP-3的合成>
將P-1的合成中的多官能異氰酸酯化合物變更為記載於表的“多官能異氰酸酯化合物”的“種類”欄中的化合物,將四羧酸二酐變更為記載於表的“四羧酸二酐”的“種類”欄中的化合物,除此以外,藉由與P-1的合成相同的方法合成了CP-1~CP-3。
將使用量記載於各個化合物的“質量份”欄中。
將在CP-1~CP-3的合成中所製造之聚醯亞胺前驅物的體積平均粒徑記載於表的“聚醯亞胺前驅物”的“體積平均粒徑(μm)”欄中,將聚醯亞胺的體積平均粒徑記載於表的“聚醯亞胺”的“體積平均粒徑(μm)”欄中。
[表1]
實施例 | 實施例 | 實施例 | 實施例 | 實施例 | 實施例 | 實施例 | 實施例 | 實施例 | 比較例 | 比較例 | 比較例 | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 1 | 2 | 3 | |||
聚醯亞胺名稱 | P-1 | P-2 | P-3 | P-4 | P-5 | P-6 | P-7 | P-8 | P-9 | CP-1 | CP-2 | CP-3 | ||
原材料 | 多官能 異氰酸酯化合物 | 種類 | A-1 | A-2 | A-3 | A-4 | A-5 | A-1 | A-1 | A-1 | A-1 | CA-1 | CA-2 | CA-3 |
聚(伸烷氧)基的Mw | 4000 | 2000 | 1000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | - | - | - | ||
聚(伸烷氧)基含有率 (質量%) | 50 | 50 | 50 | 30 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | - | - | - | ||
質量份 | 3.8 | 3.8 | 3.8 | 3.8 | 3.8 | 3.8 | 3.8 | 3.8 | 3.8 | 1.9 | 1.9 | 3.8 | ||
四羧酸 二酐 | 種類 | B-1 | B-1 | B-1 | B-1 | B-3 | B-3 | B-2 | B-4 | B-5 | B-1 | B-1 | B-1 | |
質量份 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | ||
反應溶劑 | 種類 | 苯乙酮 | ||||||||||||
濃度 | 質量% | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | |
物性 | 聚醯亞胺前驅物 | 體積平均粒徑(μm) | 0.08 | 0.12 | 0.15 | 0.15 | 0.10 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.12 | 0.15 | 0.15 |
聚醯亞胺 | 體積平均粒徑(μm) | 0.08 | 0.12 | 0.15 | 0.15 | 0.10 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.12 | 0.15 | 0.15 | |
評價 | 熱分解溫度 | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | |
分散穩定性 | A | A | B | B | A | A | A | A | A | C | C | C |
表中的縮寫的詳細內容如下所述。
〔多官能異氰酸酯化合物〕
A-1:TAKENATE D-110N(三羥甲基丙烷與間二甲苯二異氰酸酯的加成反應物)與聚氧乙烯單甲醚的1:1(質量比)加成反應生成物。
將聚(伸烷氧)基相對於上述A-1的質量之含有質量比例(質量%)記載於“聚(伸烷氧)基含有率(質量%)”欄中。該值能夠藉由製備聚氧乙烯單甲醚相對於TAKENATE D-110N與聚氧乙烯單甲醚的總質量之使用量的比例來變更。
又,將所使用之聚氧乙烯單甲醚中的聚(環氧乙烷)基的重量平均分子量記載於“聚(伸烷氧)基的Mw”欄中。
A-12:異佛爾酮二異氰酸酯
・A-13:間二甲苯二異氰酸酯
・A-2~A-4:變更聚氧乙烯單甲醚的分子量及使用量,以使聚(伸烷氧)基的重量平均分子量及聚(伸烷氧)基相對於多官能異氰酸酯化合物的質量之含有質量比例成為上述表中所記載之值,除此以外,具有與上述A-1相同的結構的化合物
・A-5:三羥甲基丙烷與二甲苯二異氰酸酯的加成反應生成物與聚氧丙烯單甲醚的加成反應生成物
・CA-1:三羥甲基丙烷與二甲苯二異氰酸酯的加成反應生成物
・CA-2:異佛爾酮二異氰酸酯
・CA-3:間二甲苯二異氰酸酯
〔四羧酸二酐〕
B-1:4,4'-聯鄰苯二甲酸酐
B-2:4,4'-氧二鄰苯二甲酸酐
B-3:3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐
B-4:4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐
B-5:9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐
<評價>
〔熱分解溫度的測定〕
藉由熱質量/示差熱同時測定法(TG-DTA)求出了熱分解溫度(Td)。測定條件設為升溫速度10℃/分鐘、氮氣50ml/分鐘。
依據所測定之熱分解溫度,按照下述評價基準進行了評價,並將評價結果記載於表的“熱分解溫度”欄中。
-評價基準-
A:5%質量減少溫度為500℃以上。
B:5%質量減少溫度為300℃以上且未達500℃。
C:5%質量減少溫度未達300℃。
〔分散穩定性的測定〕
在各實施例及比較例中,使用攪拌轉子(mix rotor)MR-3(AS ONE)將記載於表中的聚醯亞胺粒子1g分散於水100g中10分鐘而製備了分散液。將上述分散液靜置24小時,並從靜置開始第8小時及第24小時,分別目視確認了是否發生有粒子的沉降。將未發生粒子的沉降之情況評價為“無”,將發生有聚醯亞胺粒子的沉降之情況評價為“有”。
按照下述評價基準進行評價,並將評價結果記載於表的“分散穩定性”欄中。
A:靜置24小時無沉降
B:靜置8小時無沉降,靜置24小時有沉降
C:靜置8小時有沉降
從以上的結果可知,由本發明的聚醯亞胺構成之粒子的分散穩定性優異。
比較例1~3中的聚醯亞胺既不對應於第一特定聚醯亞胺,亦不對應於第二特定聚醯亞胺。可知,在這種態樣中,分散穩定性差。
Claims (18)
- 一種聚醯亞胺,其含有由式(1-1)表示之重複單元, 式(1-1)中,R A1表示四價有機基團,L A2表示n+m+1價連結基,R A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
- 如請求項1所述之聚醯亞胺,其中 式(1-1)中的R A2為由下述式(R-1)表示之基團, 式(R-1)中,R A4分別獨立地表示伸烷基,x表示2以上的整數,R A5表示一價有機基團,*表示與式(1-1)中的L A2的鍵結部位。
- 一種聚醯亞胺,其為將四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物的反應物醯亞胺化而成之聚醯亞胺,其中 前述多官能異氰酸酯化合物含有聚(伸烷氧)基。
- 如請求項3所述之聚醯亞胺,其中 前述多官能異氰酸酯化合物係由下述式(IC-1)表示之化合物, 式(IC-1)中,L A2表示n+m+1價連結基,R A2分別獨立地表示胺基甲酸酯鍵及含有聚(伸烷氧)基之基團,n表示1以上的整數,m表示1以上的整數。
- 如請求項3或4所述之聚醯亞胺,其中 前述多官能異氰酸酯化合物係由下述式(C-1)表示之化合物與第二多官能異氰酸酯化合物的加成物, 式(C-1)中,X表示連結基,m表示0或1,A表示伸芳基或伸烷基、Z表示胺基或羥基,L分別獨立地表示伸烷基,n為聚(伸烷氧)基的平均加成莫耳數且表示10~120的數,R表示不具有活性氫之有機基團。
- 如請求項5所述之聚醯亞胺,其中 前述第二多官能異氰酸酯化合物係多官能醇與2官能異氰酸酯化合物的反應物。
- 一種聚醯亞胺前驅物,其含有由下述式(2-1)表示之重複單元, 式(2-1)中,R A1表示四價有機基團,L A3表示含有聚(伸烷氧)基之m+1價連結基,m表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
- 如請求項7所述之聚醯亞胺前驅物,其為粒子狀。
- 如請求項8所述之聚醯亞胺前驅物,其體積平均粒徑為30nm~500nm。
- 一種聚醯亞胺,其係將請求項7至9之任一項所述之聚醯亞胺前驅物醯亞胺化而成。
- 如請求項1至6及10之任一項所述之聚醯亞胺,其為粒子狀。
- 如請求項11所述之聚醯亞胺,其體積平均粒徑為30nm~500nm。
- 一種組成物,其含有請求項1至6及10至12之任一項所述之聚醯亞胺及具有氟原子之化合物。
- 一種聚醯亞胺的製造方法,其為製造請求項1至6及10至12之任一項所述之聚醯亞胺之方法,其包括: 第一步驟,使四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物反應並獲得聚醯亞胺前驅物;及 第二步驟,將前述聚醯亞胺前驅物醯亞胺化。
- 如請求項14所述之聚醯亞胺的製造方法,其中 在第一步驟中,在胺觸媒的存在下使四羧酸二酐與多官能異氰酸酯化合物反應。
- 如請求項14或15所述之聚醯亞胺的製造方法,其中 在第二步驟中,藉由在有機溶劑中加熱前述聚醯亞胺前驅物來進行醯亞胺化。
- 如請求項16所述之聚醯亞胺的製造方法,其中 在第二步驟中,一邊將在前述加熱中所產生之二氧化碳去除至反應系統外,一邊進行醯亞胺化。
- 如請求項16或17所述的聚醯亞胺之製造方法,其中 在第二步驟中,前述加熱中的加熱溫度為130~250℃。
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