WO2014203865A1 - シアン酸エステル化合物、該化合物を含む硬化性樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

シアン酸エステル化合物、該化合物を含む硬化性樹脂組成物及びその硬化物 Download PDF

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acid
ester compound
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誠之 片桐
豪 東原
健治 有井
裕一 菅野
亮 津布久
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三菱瓦斯化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cyanate ester compound, a curable resin composition containing the compound, and a cured product thereof.
  • Cyanate ester compounds generate a triazine ring upon curing and have high heat resistance and excellent electrical properties. Therefore, they have various functionalities such as structural composite materials, adhesives, electrical insulating materials, and electrical and electronic parts. Widely used as a raw material for molecular materials. However, in recent years, with the sophistication of required performance in these application fields, various physical properties required as a functional polymer material have become increasingly severe. Examples of such physical properties include flame retardancy, heat resistance, low thermal expansion coefficient, low water absorption, low dielectric constant, low dielectric loss tangent, weather resistance, chemical resistance, and high fracture toughness. However, so far, functional polymer materials have not always satisfied these required physical properties.
  • the functional polymer material when the functional polymer material contains a halogen atom, it may generate a halogen-based gas that may cause environmental pollution during combustion, and lowers the insulation of the final product. Furthermore, when a functional polymer material contains a phosphorus atom, the required physical properties (heat resistance, moisture resistance, low water absorption, etc.) other than flame retardancy are often lowered. Therefore, it is also required to improve the flame retardancy of the functional polymer material itself without containing halogen atoms or phosphorus atoms.
  • a functional polymer material precursor is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone to prepare a varnish, which is then impregnated into glass cloth and dried.
  • a solvent such as methyl ethyl ketone
  • it is also required to improve solvent solubility with respect to a monomer before curing, which is a precursor of a functional polymer material.
  • a cyanate ester compound called APT resin resin synthesized from diphenyl ether, formaldehyde and phenol
  • APT resin resin synthesized from diphenyl ether, formaldehyde and phenol
  • the cyanate ester compound having an aralkyl structure as described in Patent Document 2 is hardly soluble in a solvent and may be difficult to handle.
  • Patent Document 3 has no description regarding physical properties other than low water absorption.
  • An object of the present invention is to provide a novel cyanate ester compound and a curable resin containing the compound, which have excellent solvent solubility, a low coefficient of thermal expansion, and a cured product having excellent flame retardancy. It is to provide a composition or the like.
  • the present inventors have found that a cyanate ester compound obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin has excellent solvent solubility and excellent handleability, and a curable resin composition using the cyanate ester compound
  • a cured product having a low coefficient of thermal expansion and excellent flame retardancy can be realized, and the present invention has been achieved. That is, the present invention is as follows. [1] A cyanate ester compound obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin.
  • each R 1 independently represents a methylene group, a methyleneoxy group, a methyleneoxymethylene group or an oxymethylene group, and these may be linked.
  • R 2 is a monovalent group.
  • M represents an integer of 1 or more
  • n represents an integer of 0 or more
  • M may be a mixture of compounds in which m and n are different, the arrangement of each repeating unit is arbitrary, and l is the number of bonds of the cyanate group. And represents an integer of 1 to 3.
  • x represents the number of bonds of R 2 and is “the number of bonds of Ar 1 ⁇ (l + 2).”
  • Y represents each independently an integer of 0 to 4. .
  • [5] The cyanate ester compound according to any one of [1] to [4], wherein the weight average molecular weight Mw is 200 to 25000.
  • a curable resin composition comprising the cyanate ester compound according to any one of [1] to [5].
  • [7] At least one selected from the group consisting of a cyanate ester compound other than the cyanate ester compound according to any one of [1] to [5], an epoxy resin, an oxetane resin, and a compound having a polymerizable unsaturated group; Furthermore, the curable resin composition as described in [6].
  • a prepreg obtained by impregnating or coating a curable resin composition according to [6] or [7] on a substrate and drying.
  • a laminate obtained by laminating a metal foil on the prepreg according to [9] and then heat-pressing it.
  • a fiber-reinforced composite material comprising the curable resin composition according to [6] or [7].
  • An adhesive comprising the curable resin composition according to [6] or [7].
  • the cyanate ester compound of the present invention has excellent solvent solubility and excellent handleability. Moreover, by using the cyanate ester compound of the present invention, it is possible to realize a curable resin composition or a cured product having excellent flame retardancy and low thermal expansion.
  • FIG. 2 is a GPC chart of the cyanate ester compound NMCN obtained in Example 1.
  • FIG. 2 is an FT-IR chart of the phenol-modified naphthalene formaldehyde resin and cyanate ester compound NMCN obtained in Example 1.
  • FIG. 3 is a GPC chart of the cyanate ester compound NRCN obtained in Example 3.
  • FIG. 4 is an FT-IR chart of the phenol-modified naphthalene formaldehyde resin and cyanate ester compound NRCN obtained in Example 3.
  • FIG. 6 is a GPC chart of the cyanate ester compound NMCN obtained in Example 5.
  • 6 is an FT-IR chart of the naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin and cyanate ester compound NMCN obtained in Example 5.
  • FIG. 5 is a GPC chart of the naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin and cyanate ester compound NMCN obtained
  • This embodiment is a cyanate ester compound obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin, and a curable resin composition containing the cyanate ester compound.
  • a cured product obtained by curing the curable resin composition, a sealing material comprising the curable resin composition, a fiber reinforced composite material, an adhesive, and a laminate A board is also provided.
  • the cyanate ester compound of this embodiment is obtained by cyanating a modified naphthalene formaldehyde resin.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin used as a raw material for the cyanate ester compound of the present embodiment is obtained by modifying a naphthalene formaldehyde resin or a deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin with a hydroxy-substituted aromatic compound represented by, for example, the formula (2). It is preferable.
  • the naphthalene formaldehyde resin is a resin obtained by subjecting a naphthalene compound and formaldehyde to a condensation reaction in the presence of an acidic catalyst.
  • the deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin is a resin obtained by treating a naphthalene formaldehyde resin in the presence of water and an acidic catalyst.
  • Ar 1 represents an aromatic ring.
  • R 2 represents a monovalent substituent and each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. The substituent on the aromatic ring is in an arbitrary position.
  • A represents the number of bonds of the hydroxy group and is an integer of 1 to 3.
  • b represents the number of bonds of R 2 and is “the number of bonds of Ar 1 ⁇ (a + 1)”.
  • naphthalene formaldehyde resin deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin and modified naphthalene formaldehyde resin
  • the naphthalene formaldehyde resin is obtained by subjecting a naphthalene compound and formaldehyde to a condensation reaction in the presence of an acidic catalyst.
  • the naphthalene compound used for the condensation reaction is naphthalene and / or naphthalenemethanol.
  • Naphthalene and naphthalenemethanol are not particularly limited, and industrially available ones can be used.
  • the formaldehyde used in the condensation reaction is not particularly limited, and an aqueous formaldehyde solution that is usually industrially available is used.
  • compounds that generate formaldehyde such as paraformaldehyde and trioxane can also be used. From the viewpoint of suppressing gelation, an aqueous formaldehyde solution is preferable.
  • the molar ratio of naphthalene compound to formaldehyde is 1: 1 to 1:20, preferably 1: 1.5 to 1: 17.5, more preferably 1: 2 to The ratio is 1:15, more preferably 1: 2 to 1: 12.5, and particularly preferably 1: 2 to 1:10.
  • the acidic catalyst used in the condensation reaction a known inorganic acid or organic acid can be used.
  • the acidic catalyst include, but are not particularly limited to, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, Organics such as citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid
  • acids Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride, and boron trifluoride
  • solid acids such as silicotungstic acid
  • sulfuric acid, oxalic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalene disulfonic acid, and phosphotungstic acid are preferable from the viewpoint of production. .
  • the amount of the acidic catalyst used is preferably 0.0001 to 100 parts by mass, more preferably 0.001 to 85 parts by mass, and still more preferably 0.001 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of naphthalene compound and formaldehyde. 70 parts by mass.
  • the condensation reaction is preferably carried out in the presence of an acidic catalyst, usually at normal pressure, with heating at a temperature not lower than the temperature at which the raw materials used are compatible (usually 80 to 300 ° C.) or while distilling off the generated water.
  • the reaction pressure may be normal pressure or increased pressure.
  • an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.
  • a solvent inert to the condensation reaction can be used.
  • the solvent include, but are not limited to, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, ethylbenzene, and xylene, saturated aliphatic hydrocarbon solvents such as heptane and hexane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, and dioxane.
  • ether solvents such as dibutyl ether, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, carboxylic acid ester solvents such as ethyl propionate, and carboxylic acid solvents such as acetic acid.
  • the condensation reaction is not particularly limited, but when alcohol coexists, the end of the resin is sealed with alcohol to obtain a low molecular weight, low dispersion (narrow molecular weight distribution) naphthalene formaldehyde resin, and solvent solubility even after modification. From the viewpoint of providing a resin having a good and low melt viscosity, it is preferably carried out in the presence of alcohol.
  • the alcohol is not particularly limited, and examples thereof include monools having 1 to 12 carbon atoms and diols having 1 to 12 carbon atoms. The alcohol may be added alone or in combination.
  • propanol, butanol, octanol, and 2-ethylhexanol are preferable from the viewpoint of productivity of naphthalene formaldehyde resin.
  • the amount of alcohol used is not particularly limited. For example, 1 to 10 equivalents of hydroxyl group in alcohol is preferable to 1 equivalent of methylol group in naphthalenemethanol.
  • the condensation reaction may be a condensation reaction in which a naphthalene compound, formaldehyde, and an acidic catalyst are simultaneously added to the reaction system, or may be a condensation reaction in which a naphthalene compound is sequentially added to a system in which formaldehyde and an acidic catalyst are present.
  • the above sequential addition method is preferable from the viewpoint of increasing the oxygen concentration in the resulting resin and allowing it to react more with the hydroxy-substituted aromatic compound in the subsequent modification step.
  • the reaction time is preferably 0.5 to 30 hours, more preferably 0.5 to 20 hours, and further preferably 0.5 to 10 hours.
  • the reaction temperature is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 85 to 270 ° C, still more preferably 90 to 240 ° C.
  • the solvent is further added and diluted, and then allowed to stand to separate into two phases. After separating the resin phase that is an oil phase and the aqueous phase, further washing with water is performed.
  • the naphthalene formaldehyde resin can be obtained by completely removing the acidic catalyst and removing the added solvent and unreacted raw material by a general method such as distillation.
  • naphthalene formaldehyde resin obtained by the reaction it is preferable that at least a part of the naphthalene ring is crosslinked by the following general formula (3) and / or the following general formula (4).
  • naphthalene ring is a bond in which a bond represented by the general formula (3) and a bond represented by the following general formula (5) are randomly arranged, for example, the following general formula (6), It may be crosslinked with (7), (8) or the like.
  • the deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin is obtained by treating the naphthalene formaldehyde resin in the presence of water and an acidic catalyst. In this embodiment, this process is referred to as deacetalization.
  • Deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin is deacetalized to reduce bonds between oxymethylene groups not via a naphthalene ring, and d in the general formula (3) and / or d in the general formula (4). This refers to naphthalene formaldehyde resin with a reduced size.
  • the deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin thus obtained has a larger amount of residue at the time of thermal decomposition of the resin obtained after modification, that is, the mass reduction rate is lower than that of the naphthalene formaldehyde resin.
  • the naphthalene formaldehyde resin can be used for the deacetalization.
  • the acidic catalyst used for the deacetalization can be appropriately selected from known inorganic acids and organic acids.
  • Specific examples of the acidic catalyst include, but are not particularly limited to, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, Organics such as citric acid, fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid
  • acids Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride, and boron trifluoride
  • solid acids such as silicotungs
  • sulfuric acid, oxalic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalene disulfonic acid, and phosphotungstic acid are preferable from the viewpoint of production. .
  • the deacetalization is usually carried out at normal pressure in the presence of an acidic catalyst, and the water used is dropped into the system or sprayed as water vapor above the temperature at which the raw materials used are compatible (usually 80 to 300 ° C.). Preferably it is done.
  • the water in the system may be distilled off or refluxed. However, it is preferable that the water is distilled off together with low-boiling components such as formaldehyde generated in the reaction because the acetal bond can be efficiently removed.
  • the reaction pressure may be normal pressure or increased pressure. If necessary, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.
  • a solvent inert to deacetalization can also be used.
  • the solvent include, but are not limited to, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, ethylbenzene, and xylene, saturated aliphatic hydrocarbon solvents such as heptane and hexane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, and dioxane.
  • ether solvents such as dibutyl ether, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, carboxylic acid ester solvents such as ethyl propionate, and carboxylic acid solvents such as acetic acid.
  • the amount of the acidic catalyst used is preferably 0.0001 to 100 parts by mass, more preferably 0.001 to 85 parts by mass, and still more preferably 0.001 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the naphthalene formaldehyde resin. is there.
  • a suitable reaction rate can be obtained and the increase in the resin viscosity based on a high reaction rate can be prevented.
  • the acidic catalyst may be charged all at once or charged in parts.
  • the water used for the deacetalization is not particularly limited as long as it can be used industrially, and examples thereof include tap water, distilled water, ion exchange water, pure water, and ultrapure water.
  • the amount of water used is preferably 0.1 to 10000 parts by weight, more preferably 1 to 5000 parts by weight, and still more preferably 10 to 3000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the naphthalene formaldehyde resin.
  • the reaction time is preferably 0.5 to 20 hours, more preferably 1 to 15 hours, and further preferably 2 to 10 hours.
  • the reaction temperature is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 85 to 270 ° C, still more preferably 90 to 240 ° C.
  • Deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin has a lower oxygen concentration and higher softening point than naphthalene formaldehyde resin.
  • the above-mentioned acidic catalyst is used in an amount of 0.05 parts by mass
  • the amount of water used is 2000 parts by mass
  • the reaction time is 5 hours
  • the reaction temperature is 150 ° C.
  • the oxygen concentration is 0.1 to 8.0% by mass.
  • the softening point increases by about 3 to 100 ° C.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin is obtained by heating the naphthalene formaldehyde resin or the deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin and, for example, a hydroxy-substituted aromatic compound represented by the following general formula (2) in the presence of an acidic catalyst, thereby modifying the condensation reaction. Is obtained. In the present embodiment, this reaction is referred to as denaturation.
  • Ar 1 represents an aromatic ring.
  • R 2 represents a monovalent substituent and each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. The substituent on the aromatic ring is in an arbitrary position.
  • A represents the number of bonds of the hydroxy group and is an integer of 1 to 3.
  • b represents the number of bonds of R 2 and is “the number of bonds of Ar 1 ⁇ (a + 1)”.
  • examples of the aromatic ring include, but are not limited to, a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring.
  • the alkyl group for R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as methyl Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group and the like are exemplified, but not limited thereto.
  • examples of the aryl group of R 2 include a phenyl group, a p-tolyl group, a naphthyl group, and an anthryl group, but are not particularly limited thereto.
  • Specific examples of the hydroxy-substituted aromatic compound represented by the general formula (2) are not particularly limited, and examples thereof include phenol, 2,6-xylenol, naphthol, dihydroxynaphthalene, biphenol, hydroxyanthracene, and dihydroxyanthracene. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the hydroxy-substituted aromatic compound used is preferably 0.1 to 5 moles, more preferably 0.2 to 4 moles per mole of oxygen contained in the naphthalene formaldehyde resin or deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin. Preferably, 0.3 to 3 mol is more preferable.
  • the molecular weight of the resulting modified naphthalene formaldehyde resin is affected by the number of moles of oxygen contained in the naphthalene formaldehyde resin or deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin, and the amount of hydroxy-substituted aromatic compound used.
  • the number of moles of oxygen contained can be calculated according to the following calculation formula by measuring the oxygen concentration (mass%) in the naphthalene formaldehyde resin or the deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin by organic elemental analysis.
  • Number of moles of oxygen contained (mol) Amount of resin used (g) ⁇ oxygen concentration (mass%) / 16
  • the acidic catalyst used for the modification reaction can be appropriately selected from known inorganic acids and organic acids.
  • Specific examples of the acidic catalyst include, but are not limited to, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, and sebacic acid.
  • Citric acid fumaric acid, maleic acid, formic acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenedisulfonic acid, etc.
  • Examples include organic acids, Lewis acids such as zinc chloride, aluminum chloride, iron chloride, and boron trifluoride, and solid acids such as silicotungstic acid, phosphotungstic acid, silicomolybdic acid, and phosphomolybdic acid.
  • sulfuric acid, oxalic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalene disulfonic acid, and phosphotungstic acid are preferable from the viewpoint of production. .
  • the amount of the acidic catalyst used is preferably 0.0001 to 100 parts by mass, more preferably 0.001 to 85 parts by mass, and still more preferably 0 to 100 parts by mass of naphthalene formaldehyde resin or deacetal-bound naphthalene formaldehyde resin. 0.001 to 70 parts by mass.
  • the modification reaction is preferably carried out in the presence of an acidic catalyst, usually at normal pressure, and heated at reflux or higher (normally 80 to 300 ° C.) or higher while distilling off the generated water.
  • the reaction pressure may be normal pressure or increased pressure.
  • an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.
  • a solvent inert to the denaturation reaction can also be used.
  • the solvent include, but are not limited to, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, ethylbenzene, and xylene, saturated aliphatic hydrocarbon solvents such as heptane and hexane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, and dioxane. , Ether solvents such as dibutyl ether, alcohol solvents such as 2-propanol, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, carboxylic acid ester solvents such as ethyl propionate, carboxylic acid solvents such as acetic acid, etc. It is done.
  • the reaction time is preferably 0.5 to 20 hours, more preferably 1 to 15 hours, and further preferably 2 to 10 hours.
  • the reaction temperature is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 85 to 270 ° C, and still more preferably 90 to 240 ° C.
  • a modified naphthalene formaldehyde resin is obtained by completely removing the catalyst and removing the added solvent and unreacted raw material by a general method such as distillation.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin has a larger amount of residue at the time of thermal decomposition (mass reduction rate is reduced) and has a higher hydroxyl value.
  • the above-described acidic catalyst is used in an amount of 0.05 parts by mass, the reaction time is 5 hours, and the reaction temperature is 200 ° C., the amount of residue at the time of thermal decomposition is increased by about 1 to 50%, and the hydroxyl value is 1 to It rises about 300.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin obtained by the above production method is not particularly limited, but is preferably a modified naphthalene formaldehyde resin represented by the following general formula (9), for example.
  • Ar 1 represents an aromatic ring
  • R 1 each independently represents a methylene group, a methyleneoxy group, a methyleneoxymethylene group, or an oxymethylene group, which may be linked together.
  • R 2 Represents a monovalent substituent, each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, and each R 3 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an aryl group, a hydroxy group or a hydroxymethylene.
  • the arrangement of each repeating unit is arbitrary. That is, the compound of the formula (9) may be a random copolymer or a block copolymer.
  • the upper limit of m is preferably 50 or less, more preferably 20 or less.
  • the upper limit value of n is preferably 20 or less.
  • the main product is, for example, a compound in which formaldehyde becomes a methylene group at the time of modification and the aromatic rings of the naphthalene ring and / or the hydroxy-substituted aromatic compound are bonded to each other via the methylene group. It is.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin obtained after modification usually has many compounds because the position where formaldehyde is bonded to the naphthalene ring and the aromatic ring of the hydroxy-substituted aromatic compound, the position where the hydroxy group is bonded, the number of polymerization, etc. do not match.
  • a phenol-modified naphthalene formaldehyde resin obtained by modifying a naphthalene formaldehyde resin obtained from naphthalene or naphthalene methanol and a formalin aqueous solution with phenol specifically includes compounds represented by the following general formulas (10) to (17). It becomes a mixture.
  • phenol-modified naphthalene formaldehyde resin modified with phenol after denaphthalization of naphthalene or naphthalenemethanol obtained from naphthalenemethanol and formalin aqueous solution is specifically represented by the following general formulas (10), (11), ( 12), (14), (15), (16), and a mixture having a representative composition of the compound represented by (17).
  • an aromatic hydrocarbon compound having no hydroxy group in the structure of the above formula (17) cannot be cyanated, and may be removed by distillation separation in advance.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin has an OH value required based on JIS-K1557-1 of 140 to 560 mgKOH from the viewpoint of further improving the handleability and enhancing the flame retardancy of the resulting curable resin composition and cured product.
  • / G OH group equivalent is 100 to 400 g / eq.
  • More preferably 160 to 470 mg KOH / g OH group equivalent is 120 to 350 g / eq.).
  • the cyanate ester compound of this embodiment can be obtained, for example, by cyanating a hydroxy group of the modified naphthalene formaldehyde resin.
  • the cyanating method is not particularly limited, and a known method can be applied. Specifically, for example, a method in which a modified naphthalene formaldehyde resin and cyanogen halide are reacted in a solvent in the presence of a basic compound. In a solvent, in the presence of a base, the cyanogen halide is always in excess of the base.
  • a method of reacting a modified naphthalene formaldehyde resin with cyanogen halide as it exists U.S. Pat.
  • a tertiary amine and a cyanogen halide are simultaneously added and reacted with the modified naphthalene formaldehyde resin in the presence of water and a liquid separation solution.
  • a method of precipitation purification using a poor solvent of secondary or tertiary alcohols or hydrocarbons Patent No.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin as a reaction substrate is converted to a cyanogen halide solution or a basic compound. It is preferable that the cyanogen halide solution and the basic compound solution are brought into contact with each other after being previously dissolved in either of the solutions.
  • the method of bringing the cyanogen halide solution into contact with the basic compound solution is not particularly limited.
  • (A) a method of pouring the basic compound solution into the cyanogen halide solution which is stirred and mixed
  • a method (C) in which a cyan halide solution and a basic compound solution are continuously or alternately supplied, etc. Is mentioned.
  • the method (A) is preferable.
  • the contact method of the said cyanogen halide solution and a basic compound solution can be performed either in a semi-batch format or a continuous flow format.
  • the reaction can be completed without leaving the hydroxy group of the modified naphthalene formaldehyde resin, and a higher purity cyanate compound can be obtained in a high yield. Since it can do, it is preferable to divide and drop a basic compound.
  • the number of divisions is not particularly limited, but is preferably 1 to 5 times.
  • the type of basic compound may be the same or different for each division.
  • the cyan halide used in the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include cyan chloride and cyanogen bromide.
  • a cyanide halide obtained by a known production method such as a method of reacting hydrogen cyanide or metal cyanide with halogen may be used, or a commercially available product may be used.
  • a reaction liquid containing cyanogen halide obtained by reacting hydrogen cyanide or metal cyanide with halogen can be used as it is.
  • the amount of the cyan halide used relative to the modified naphthalene formaldehyde resin is preferably 1 mole of hydroxy group of the modified naphthalene formaldehyde resin.
  • the amount is 0.5 to 5 mol, more preferably 1.0 to 3.5. The reason is to increase the yield of the cyanate ester compound without leaving unreacted modified naphthalene formaldehyde resin.
  • the solvent used in the cyanogen halide solution is not particularly limited.
  • ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone
  • fats such as n-hexane, cyclohexane, isooctane, cyclohexanone, cyclopentanone, and 2-butanone are used.
  • Group solvents aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene, ether solvents such as diethyl ether, dimethyl cellosolve, diglyme, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, tetraethylene glycol dimethyl ether, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, Halogenated hydrocarbon solvents such as dichloroethane, trichloroethane, chlorobenzene, bromobenzene, methanol, ethanol, isopropanol, methylsolso Alcohol solvents such as propylene glycol monomethyl ether, aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, benzonitrile, etc.
  • aromatic solvents such as benzene,
  • Nitrile solvents such as nitrile solvents, nitro solvents such as nitromethane and nitrobenzene, ester solvents such as ethyl acetate and ethyl benzoate, hydrocarbon solvents such as cyclohexane, water solvents and the like can be used.
  • a type or a combination of two or more types can be used.
  • either an organic or inorganic base can be used as the basic compound.
  • organic bases include trimethylamine, triethylamine, tri-n-butylamine, triamylamine, diisopropylethylamine, diethyl-n-butylamine, methyldi-n-butylamine, methylethyl-n-butylamine, dodecyldimethylamine, tribenzylamine, Triethanolamine, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, diphenylmethylamine, pyridine, diethylcyclohexylamine, tricyclohexylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8- Tertiary amines such as diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene and 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene are preferred.
  • the amount of the organic base to be used is preferably 0.1 to 8 mol, more preferably 1.0 to 3.5 mol, per 1 mol of the hydroxy group of the phenol resin. The reason is to increase the yield of the cyanate ester compound without leaving unreacted modified naphthalene formaldehyde resin.
  • the inorganic base is preferably an alkali metal hydroxide.
  • alkali metal hydroxide include, but are not limited to, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide that are generally used industrially.
  • Sodium hydroxide is particularly preferable because it can be obtained at low cost.
  • the amount of the inorganic base used is preferably 1.0 to 5.0 mol, more preferably 1.0 to 3.5 mol based on 1 mol of the hydroxy group of the modified naphthalene formaldehyde resin. The reason is to increase the yield of the cyanate ester compound without leaving unreacted modified naphthalene formaldehyde resin.
  • the basic compound can be used as a solution dissolved in a solvent as described above.
  • a solvent an organic solvent or water can be used.
  • the amount of the solvent used in the basic compound solution is preferably 0.1 to 100 parts by mass, more preferably 1 part by mass with respect to 1 part by mass of the modified naphthalene formaldehyde resin when the modified naphthalene formaldehyde resin is dissolved in the basic compound solution. Is 0.5 to 50 parts by mass.
  • the amount of the solvent used for the basic compound solution is preferably 0.1 to 100 parts by mass, more preferably 1 part by mass with respect to 1 part by mass of the basic compound when the modified naphthalene formaldehyde resin is not dissolved in the basic compound solution. 0.25 to 50 parts by mass.
  • An organic solvent for dissolving the basic compound is preferably used when the basic compound is an organic base.
  • Specific examples of the organic solvent for dissolving the basic compound are not particularly limited.
  • ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene, diethyl ether and dimethyl cell.
  • Ether solvents such as sorb, diglyme, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, tetraethylene glycol dimethyl ether, halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethane, chlorobenzene, bromobenzene, methanol, ethanol, Alcohol solvents such as isopropanol, methyl sorbol, propylene glycol monomethyl ether, N, N-dimethylformamide, N-methyl Aprotic polar solvents such as loridone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidone, dimethyl sulfoxide, nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile, nitro solvents such as nitromethane and nitrobenzene, esters such as ethyl acetate and ethyl benzoate A system
  • the water for dissolving the basic compound is preferably used when the basic compound is an inorganic base, and is not particularly limited, and may be tap water, distilled water, or deionized water. . In order to efficiently obtain the target cyanate ester compound, it is preferable to use distilled water or deionized water with less impurities.
  • tertiary amines with few side reactions are preferred.
  • the tertiary amine may be any of alkylamine, arylamine, and cycloalkylamine. Specific examples of the tertiary amine are not particularly limited.
  • trimethylamine, triethylamine, tri-n-butylamine, and diisopropylethylamine are more preferable, and triethylamine is particularly preferable because the target product can be obtained with high solubility and yield in water.
  • the total amount of the solvent is 2.5 to 100 parts by mass with respect to 1 part by mass of the modified naphthalene formaldehyde resin. From the viewpoint of uniformly dissolving the formaldehyde resin and efficiently producing the cyanate ester compound.
  • the pH of the reaction solution is not particularly limited, but it is preferable to carry out the reaction while maintaining the pH below 7. This is because by suppressing the pH to less than 7, for example, generation of by-products such as imide carbonate and a polymer of cyanate ester compound is suppressed, and the cyanate ester compound can be produced efficiently.
  • an acid In order to keep the pH of the reaction solution below 7, it is preferable to add an acid.
  • the method for adding the acid is not particularly limited.
  • the acid may be added to the cyanogen halide solution immediately before cyanating the modified naphthalene formaldehyde resin, or the acid may be added to the reaction system while appropriately measuring with a pH meter during the reaction. It is preferable to add and keep the pH below 7.
  • organic acids such as inorganic acids, such as hydrochloric acid, nitric acid, a sulfuric acid, and phosphoric acid, acetic acid, lactic acid, propionic acid, are mentioned.
  • the reaction temperature at the time of cyanating the modified naphthalene formaldehyde resin is the generation of by-products such as imide carbonate, a polymer of a cyanate ester compound, and a dialkylcyanoamide, condensation of the reaction solution, and halogenation.
  • cyan chloride is used as cyan, it is preferably ⁇ 20 to + 50 ° C., more preferably ⁇ 15 to 15 ° C., and further preferably ⁇ 10 to 10 ° C. from the viewpoint of suppressing volatilization of cyan chloride.
  • the reaction pressure when cyanating the modified naphthalene formaldehyde resin may be normal pressure or increased pressure. If necessary, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be passed through the system.
  • the reaction time when cyanating the modified naphthalene formaldehyde resin is not particularly limited, but the dropping time when the contact method is (A) and (B) and the contact time when (C). The time is preferably 1 minute to 20 hours, more preferably 3 minutes to 10 hours. Further, it is preferable to stir while maintaining the reaction temperature for 10 minutes to 10 hours thereafter. By making the said reaction time into such a range, the target cyanate ester compound is obtained economically and industrially.
  • the progress of the reaction when cyanating the modified naphthalene formaldehyde resin can be analyzed by liquid chromatography, IR spectrum method, or the like.
  • Volatile components such as by-product dicyan and dialkylcyanoamide can be analyzed by gas chromatography.
  • the target cyanate ester compound after completion of the reaction to cyanate the modified naphthalene formaldehyde resin, can be isolated by performing a normal post-treatment operation and, if desired, a separation / purification operation. it can. Specifically, an organic solvent layer containing a cyanate ester compound is separated from the reaction solution, washed with water, concentrated, precipitated or crystallized, or washed with water and then replaced with a solvent. At the time of washing, in order to remove excess amines, a method using an acidic aqueous solution such as dilute hydrochloric acid is also employed.
  • a drying operation can be performed using a general method such as sodium sulfate or magnesium sulfate.
  • a general method such as sodium sulfate or magnesium sulfate.
  • a solvent having low solubility can be used.
  • an ether solvent, a hydrocarbon solvent such as hexane, or an alcohol solvent may be dropped into the reaction solution, or a reverse pouring method may be employed.
  • a method of washing the concentrate of the reaction solution and the precipitated crystals with an ether solvent, a hydrocarbon solvent such as hexane, or an alcohol solvent can be employed.
  • the crystals obtained by concentrating the reaction solution can be dissolved again and then recrystallized. In the case of crystallization, the reaction solution may be simply concentrated or cooled.
  • the cyanate ester compound obtained by the above production method is not particularly limited, and examples thereof include a cyanate ester compound represented by the following general formula (1).
  • Ar 1 represents an aromatic ring, and each R 1 independently represents a methylene group, a methyleneoxy group, a methyleneoxymethylene group or an oxymethylene group, and these may be linked together.
  • R 2 Represents a monovalent substituent, each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, and each R 3 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an aryl group, a hydroxy group or a hydroxymethylene.
  • M represents an integer of 1 or more, and n represents an integer of 0 or more, m and n may be a mixture of different compounds, l represents the number of bonds of cyanate group, 1 to 3 X represents the number of bonds of R 2 and is “the number of bonds of Ar 1 ⁇ (l + 2). Y represents each independently an integer of 0 to 4.)
  • the arrangement of each repeating unit is arbitrary. That is, the compound represented by the formula (1) may be a random copolymer or a block copolymer.
  • the upper limit of m is preferably 50 or less, and more preferably 20 or less.
  • the upper limit value of n is preferably 20 or less.
  • the modified naphthalene formaldehyde resin represented by the above general formulas (10) to (16) and a cyanogen halide are reacted in a solvent in the presence of a basic compound to obtain the following general formula (18).
  • a cyanate ester (mixture) having a representative composition of the compounds represented by () to (24) can be obtained.
  • the weight average molecular weight Mw of the cyanate ester compound of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 200 to 25000, more preferably 250 to 20000, and still more preferably 300 to 15000.
  • the weight average molecular weight Mw of a cyanate ester compound can be measured by the method as described in the below-mentioned Example.
  • the obtained cyanate ester compound can be identified by a known method such as NMR.
  • the purity of the cyanate ester compound can be analyzed by liquid chromatography or IR spectroscopy.
  • Byproducts such as dialkylcyanoamide in the cyanate ester compound and volatile components such as residual solvent can be quantitatively analyzed by gas chromatography.
  • Halogen compounds remaining in the cyanate ester compound can be identified by a liquid chromatograph mass spectrometer, and can be quantitatively analyzed by potentiometric titration using a silver nitrate solution or ion chromatography after decomposition by a combustion method. .
  • the polymerization reactivity of the cyanate ester compound can be evaluated by gelation time by a hot plate method or a torque measurement method.
  • the curable resin composition of this embodiment contains the cyanate ester compound described above.
  • the content of the above-described cyanate ester compound is preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin solid content in the resin composition.
  • the amount is more preferably 90 parts by mass, and further preferably 5 to 80 parts by mass.
  • resin solid content in the resin composition refers to a component in the resin composition excluding the solvent and the inorganic filler, unless otherwise specified.
  • “100 parts by mass of resin solid content” means that the total of the components excluding the solvent and the inorganic filler in the resin composition is 100 parts by mass.
  • the curable resin composition of this embodiment can obtain the hardened
  • the curable resin composition of the present embodiment is also referred to as a cyanate ester compound other than the above-described cyanate ester compound (hereinafter referred to as “another cyanate ester compound”) within a range in which desired characteristics are not impaired. ),
  • the other cyanate ester compound is not particularly limited as long as it is a compound having an aromatic moiety substituted with at least one cyanate group in the molecule.
  • the cyanate ester compound represented by General formula (25) is mentioned.
  • Ar 2 represents a phenylene group, a naphthylene group, or a biphenylene group.
  • Ra is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or 1 carbon atom.
  • p is a cyanato group Represents the number of bonds, each independently an integer of 1 to 3.
  • q represents the number of bonds of Ra, 4-p when Ar 2 is a phenylene group, 6-p when a naphthylene group, and biphenylene group.
  • Is 8-p, t represents an integer of 0 to 50, but may be a mixture of compounds having different t.
  • X is a single bond, a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms (hydrogen atom) May be substituted with a heteroatom), divalent having 1 to 10 nitrogen atoms Functional groups (—N—R—N— and the like (where R represents an organic group)), a carbonyl group (—CO—), a carboxy group (—C ( ⁇ O) O—), a carbonyl dioxide group ( —OC ( ⁇ O) O—), a sulfonyl group (—SO 2 —), which represents either a divalent sulfur atom or an oxygen atom.
  • the alkyl group in Ra in the general formula (25) may have either a chain structure or a cyclic structure (such as a cycloalkyl group).
  • the hydrogen atom in the alkyl group in the general formula (25) and the aryl group in Ra may be substituted with a halogen atom such as fluorine or chlorine, an alkoxy group such as a methoxy group or a phenoxy group, a cyano group, or the like.
  • alkyl group examples include, but are not limited to, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, 1-ethylpropyl group Group, 2,2-dimethylpropyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, trifluoromethyl group and the like.
  • aryl group examples include, but are not limited to, for example, phenyl group, xylyl group, mesityl group, naphthyl group, phenoxyphenyl group, ethylphenyl group, o-, m- or p-fluorophenyl group, dichlorophenyl group.
  • examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, and a tert-butoxy group.
  • Specific examples of the divalent organic group represented by X in the general formula (25) are not particularly limited. For example, methylene group, ethylene group, trimethylene group, propylene group, cyclopentylene group, cyclohexylene group, and trimethylcyclohexylene.
  • the hydrogen atom in the divalent organic group may be substituted with a halogen atom such as fluorine or chlorine, an alkoxy group such as a methoxy group or a phenoxy group, a cyano group, or the like.
  • a halogen atom such as fluorine or chlorine
  • an alkoxy group such as a methoxy group or a phenoxy group, a cyano group, or the like.
  • the divalent organic group having 1 to 10 nitrogen atoms in X in the general formula (25) is not particularly limited, and examples thereof include an imino group and a polyimide group.
  • X in the general formula (25) is not particularly limited, and examples thereof include a structure represented by the following general formula (26) or the following formula.
  • Ar 3 represents a phenylene group, a naphthylene group, or a biphenylene group.
  • Rb, Rc, Rf, and Rg are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • aryl group, a trifluoromethyl group, or an aryl group substituted with at least one phenolic hydroxy group wherein Rd and Re are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • j represents an integer of 4 to 7.
  • Each R independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Ar 3 in the general formula (26) are not particularly limited, and for example, 1,4-phenylene group, 1,3-phenylene group, 4,4′-biphenylene group, 2,4′-biphenylene group 2,2′-biphenylene group, 2,3′-biphenylene group, 3,3′-biphenylene group, 3,4′-biphenylene group, 2,6-naphthylene group, 1,5-naphthylene group, 1,6 -Naphthylene group, 1,8-naphthylene group, 1,3-naphthylene group, 1,4-naphthylene group and the like.
  • the alkyl group and aryl group in Rb to Rf in the general formula (26) are the same as those described in the general formula (25).
  • cyanato-substituted aromatic compound represented by the general formula (25) include, for example, cyanatobenzene, 1-cyanato-2-, 1-cyanato-3-, or 1-cyanato-4-methylbenzene, 1-cyanato-2-, 1-cyanato-3-, or 1-cyanato-4-methoxybenzene, 1-cyanato-2,3-, 1-cyanato-2,4-, 1-cyanato-2,5- , 1-cyanato-2,6-, 1-cyanato-3,4, or 1-cyanato-3,5-dimethylbenzene, cyanatoethylbenzene, cyanatobutylbenzene, cyanatooctylbenzene, cyanatononylbenzene, 2 -(4-cyanaphenyl) -2-phenylpropane (cyanate of 4- ⁇ -cumylphenol), 1-cyanato-4-cyclohexylbenzene, 1-cyanato-4-vinyl
  • the epoxy resin generally known compounds can be used as long as they are compounds having two or more epoxy groups in one molecule.
  • Specific examples of the epoxy resin are not particularly limited.
  • oxetane resins can be used.
  • specific examples of the oxetane resin are not particularly limited.
  • These oxetane resins can be used alone or in combination.
  • benzoxazine compound generally known compounds can be used as long as they have two or more dihydrobenzoxazine rings in one molecule.
  • Specific examples of the benzoxazine compound are not particularly limited.
  • bisphenol A type benzoxazine BA-BXZ (trade name, manufactured by Konishi Chemical) bisphenol F type benzoxazine BF-BXZ (trade name, manufactured by Konishi Chemical)
  • bisphenol S type Examples thereof include benzoxazine BS-BXZ (trade name, manufactured by Konishi Chemical).
  • benzoxazine compounds can be used alone or in combination.
  • the compound having a polymerizable unsaturated group generally known compounds can be used. Specific examples of the compound having a polymerizable unsaturated group are not particularly limited. For example, vinyl compounds such as ethylene, propylene, styrene, divinylbenzene, divinylbiphenyl, methyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meta ) Acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (Meth) acrylates such as (meth) acrylates or monohydric or polyhydric alcohols, bisphenol A type epoxy (meth) acrylates, bisphenol F type epoxy (meth) acrylates, etc. Ep
  • the curable resin composition of the present embodiment further includes a compound (polymerization) that catalyzes the polymerization of a cyanate ester, an epoxy resin, an oxetane resin, or a compound having a polymerizable unsaturated group. Catalyst) can be blended.
  • the polymerization catalyst is not particularly limited.
  • metal salts such as zinc octylate, zinc naphthenate, cobalt naphthenate, copper naphthenate, and iron acetylacetone
  • phenol compounds such as octylphenol and nonylphenol, 1-butanol
  • 2- Alcohols such as ethylhexanol, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole
  • 2- Imidazole derivatives such as phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, dicyandiamide, benzyldimethylamine, 4-methyl-N, N-dimethylbenzylamine, etc.
  • Amine compounds, phosphine can be mentioned phosphorus compounds phosphonium.
  • peroxides such as epoxy-imidazole adduct compounds, benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, diisopropyl peroxycarbonate, di-2-ethylhexyl peroxycarbonate, or azobis An azo compound such as isobutyronitrile may be used.
  • These catalysts may be commercially available and are not particularly limited.
  • Amicure PN-23 manufactured by Ajinomoto Fine Techno
  • NovaCure HX-3721 manufactured by Asahi Kasei
  • Fujicure FX-1000 Fujicure FX-1000 (Fuji Kasei Kogyo) Etc.
  • the curable resin composition of the present embodiment includes a thermoplastic resin, an inorganic filler, a curing catalyst, a curing accelerator, a coloring pigment, an antifoaming agent, a surface conditioner, a flame retardant, and an ultraviolet absorber as necessary.
  • a thermoplastic resin an inorganic filler
  • a curing catalyst a curing accelerator
  • a coloring pigment an antifoaming agent
  • a surface conditioner e.g., a flame retardant
  • an ultraviolet absorber e.g., ultraviolet absorber
  • a known additive such as an agent may be contained. Moreover, you may contain the solvent as needed. These optional additives can be used alone or in combination.
  • the inorganic filler can be used as the inorganic filler.
  • specific examples of the inorganic filler are not particularly limited.
  • talc fired clay, unfired clay, mica, E glass, A glass, NE glass, C glass, L glass, D glass, S glass, and M glass G20
  • short glass fibers including fine glass powders such as E glass, T glass, D glass, S glass, and Q glass
  • silicates such as hollow glass and spherical glass, titanium oxide, alumina, silica, molten Oxides such as silica, zinc oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, molybdenum oxide, carbonates such as calcium carbonate, magnesium carbonate, hydrotalcite, hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sulfuric acid Sulfate or sulfite such as barium, calcium sulfate, calcium sulfite, zinc borate, barium metaborate, Borates such as aluminum oxalate, calcium borate and
  • solvent generally known solvents can be used.
  • the solvent include, but are not particularly limited to, for example, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, cellosolv solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, and methyl acetate.
  • Ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, methyl hydroxyisobutyrate, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-ethoxy-2-propanol, toluene, xylene And aromatic hydrocarbons such as anisole. These solvents can be used alone or in combination.
  • the curable resin composition of the present embodiment is not particularly limited.
  • a compound having a polymerizable unsaturated group and various additives together with a solvent, a known mixer such as a high speed mixer, a nauter mixer, a ribbon blender, a kneader, an intensive mixer, a universal mixer, a dissolver, a static mixer, etc. And can be obtained by mixing.
  • the mixing method of the cyanate ester compound, various additives, and the solvent during mixing is not particularly limited.
  • the curable resin composition of the present embodiment can be made into a cured product by curing with heat or light.
  • the cured product of the present embodiment can be obtained, for example, by melting the above-described curable resin composition or dissolving it in a solvent, then pouring it into a mold and curing it under normal conditions. In the case of thermosetting, if the curing temperature is too low, curing does not proceed, and if it is too high, the cured product is deteriorated.
  • the prepreg of the present embodiment is formed by impregnating or applying the above-described curable resin composition to a substrate and drying it.
  • the prepreg of the present embodiment can be produced by impregnating or applying the above-described curable resin composition onto an inorganic and / or organic fiber substrate and drying.
  • the base material is not particularly limited.
  • glass fiber base materials such as glass woven fabric and glass nonwoven fabric, polyamide resin fibers, aromatic polyamide resin fibers, polyamide resin fibers such as wholly aromatic polyamide resin fibers, and polyester resins.
  • organic fiber base materials such as paper base materials mainly composed of cotton linter paper, mixed paper of linter and kraft pulp, and the like.
  • the glass constituting the glass fiber substrate is not particularly limited, and examples thereof include E glass, C glass, A glass, S glass, D glass, NE glass, T glass, and H glass.
  • the method for producing the prepreg of the present embodiment is not particularly limited, and generally known methods can be appropriately applied.
  • the prepreg of the present embodiment is prepared by preparing a resin varnish using the curable resin composition described above, applying a method of immersing the substrate in the resin varnish, a method of applying by various coaters, a method of spraying by spraying, etc. Can be manufactured.
  • the method of immersing the base material in the resin varnish is preferable.
  • the impregnation property of the curable resin composition with respect to a base material can be improved.
  • a normal impregnation coating equipment can be used.
  • a method of manufacturing a prepreg by impregnating an inorganic and / or organic fiber base material with a curable resin composition varnish, drying, forming a B stage, and the like can be applied.
  • the curable resin composition of the present embodiment can be used for metal-clad laminates and multilayer boards.
  • a method for producing these laminated plates and the like generally known ones can be appropriately applied and are not particularly limited.
  • a laminate can be obtained by laminating the above prepreg and a metal foil and then heat-pressing the laminate.
  • the heating temperature is not particularly limited, but is usually preferably 65 to 300 ° C, more preferably 120 to 270 ° C.
  • the pressure to be applied is not particularly limited, but is usually preferably 2 to 5 MPa, more preferably 2.5 to 4 MPa.
  • a sealing material can be produced using the curable resin composition of the present embodiment.
  • a method for producing the sealing material generally known methods can be appropriately applied and are not particularly limited.
  • the sealing material can be produced by mixing the above-described curable resin composition and various known additives or solvents for sealing material use using a known mixer.
  • the mixing method of a cyanate ester compound, various additives, and a solvent at the time of mixing can apply a generally well-known thing suitably, and is not specifically limited.
  • a fiber reinforced composite material can be manufactured using the curable resin composition of this embodiment.
  • fibers such as a carbon fiber, glass fiber, an aramid fiber, a boron fiber, PBO fiber, a high strength polyethylene fiber, an alumina fiber, and a silicon carbide fiber
  • the form and arrangement of the reinforcing fibers are not particularly limited, and can be appropriately selected from, for example, woven fabrics, nonwoven fabrics, mats, knits, braids, unidirectional strands, rovings, and choppeds. Further, the form of the reinforcing fiber is not particularly limited.
  • a preform (a laminate of woven fabrics made of reinforcing fibers, or a stitched yarn integrated with a stitch yarn, or a three-dimensional woven / knitted fabric) (Fiber structure) can also be applied.
  • the method for producing these fiber reinforced composite materials is not particularly limited, but specifically, for example, a liquid composite molding method, a resin film infusion method, a filament winding method, a hand layup method, and a pultrusion method. Law.
  • the resin transfer molding method which is one of the liquid composite molding methods, is to set materials other than preforms such as metal plates, foam cores, and honeycomb cores in the mold in advance. Therefore, it can be used for various applications, and is therefore preferably used when mass-producing composite materials having relatively complicated shapes in a short time.
  • the curable resin composition of the present embodiment has excellent low thermal expansion, flame retardancy, and heat resistance, and thus is extremely useful as a high-functional polymer material, and has excellent thermal, electrical, and mechanical properties.
  • Materials include electrical insulation materials, sealing materials, adhesives, laminate materials, resists, build-up laminate materials, civil engineering / architecture, electricity / electronics, automobiles, railways, ships, aircraft, sporting goods, arts / crafts, etc. It is preferably used for a fixing material, a structural member, a reinforcing agent, a molding material, etc.
  • naphthalene formaldehyde resin > 681 g of a 37 mass% formalin aqueous solution (8.4 mol as formaldehyde, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and 338 g of 98 mass% sulfuric acid (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) were stirred while refluxing at around 100 ° C. under normal pressure.
  • 1-Naphthalenemethanol 295 g (1.9 mol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise over 4 hours, and the reaction was further continued for 2 hours.
  • reaction solution 580 g of ethylbenzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 460 g of methyl isobutyl ketone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added as diluent solvents, and after standing, the lower aqueous phase is added. Removed. Further, the reaction solution was neutralized and washed with water, and ethylbenzene and methyl isobutyl ketone were distilled off under reduced pressure to obtain 332 g of a pale yellow solid naphthalene formaldehyde resin.
  • the obtained cyanate ester compound NMCN had a weight average molecular weight Mw of 970.
  • a GPC chart is shown in FIG. Further, the IR spectrum of NMCN showed an absorption of 2250 cm ⁇ 1 (cyanate group) and no absorption of a hydroxy group.
  • An IR chart is shown in FIG. NMCN could be dissolved in methyl ethyl ethyl ketone at 50 ° C. or more at 25 ° C.
  • Example 2 Preparation of curable resin composition and creation of cured product> 100 parts by mass of the cyanate ester compound NMCN obtained in Example 1 was put into an eggplant-shaped flask, heated and melted at 150 ° C., degassed with a vacuum pump, and then zinc octylate (trade name Nikka, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.). A curable resin composition was prepared by adding 0.05 parts by mass of zinc octate (metal content: 18%) and shaking and mixing for 1 minute.
  • the obtained curable resin composition was poured into a mold made of an aluminum plate, copper foil, and fluorine-coated stainless steel, placed in an oven, and the resin was made uniform at 150 ° C., then at 220 ° C. for 90 minutes, 20 kg / It was cured by vacuum pressing at cm 2 and then further heated at 220 ° C. for 6 hours to obtain a cured product having a side of 100 mm and a thickness of 1.5 mm.
  • naphthalene formaldehyde resin 3720 mass% formalin aqueous solution 3220 g (40 mol as formaldehyde, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), methanol (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) 142 g and 98 mass% sulfuric acid (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) 1260 g under normal pressure
  • the mixture was stirred while refluxing at around 100 ° C., and 640 g of naphthalene (5.0 mol, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) melted therein was added dropwise over 6 hours, followed by further reaction for 2 hours.
  • reaction solution was diluted with 500 g of ethylbenzene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), neutralized and washed with water, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain 380 g of a light red solid deacetal-bonded naphthalene formaldehyde resin. It was.
  • the obtained phenol-modified naphthalene formaldehyde resin had an OH value of 193 mg KOH / g (OH group equivalent was 290 g / eq.).
  • R 1 , m, and n have the same meanings as described in formula (9) above.)
  • the reaction was completed by stirring at the same temperature for 30 minutes. Thereafter, the reaction solution was allowed to stand to separate the organic phase and the aqueous phase. The obtained organic phase was washed 4 times with 2000 g of water. The electric conductivity of the waste water in the fourth washing with water was 15 ⁇ S / cm, and it was confirmed that the ionic compounds that could be removed were sufficiently removed by washing with water.
  • the organic phase after washing with water was concentrated under reduced pressure and finally concentrated to dryness at 90 ° C. for 1 hour to obtain 556 g of the intended cyanate ester compound NRCN (light yellow viscous material).
  • the obtained cyanate ester compound NRCN had a weight average molecular weight Mw of 1,000.
  • FIG. NRCN A GPC chart is shown in FIG.
  • the IR spectrum of NRCN showed an absorption of 2250 cm ⁇ 1 (cyanate ester group) and no absorption of a hydroxy group.
  • An IR chart is shown in FIG. NRCN could be dissolved in methyl ethyl ethyl ketone at 50 ° C. or more at 25 ° C.
  • Example 4 In Example 2, instead of using 100 parts by mass of NMCN, a cured product was obtained in the same manner as Example 2 except that 100 parts by mass of NRCN obtained in Example 3 was used.
  • naphthalene formaldehyde resin 1277 g of a 37% by mass formalin aqueous solution (15.8 mol as formaldehyde, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and 634 g of 98% by mass sulfuric acid (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) were stirred while refluxing at around 100 ° C. under normal pressure.
  • reaction solution 500 g of ethylbenzene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 500 g of methyl isobutyl ketone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added as diluent solvents, and after standing, the lower aqueous phase is added. Removed. Further, the reaction solution was neutralized and washed with water, and ethylbenzene and methyl isobutyl ketone were distilled off under reduced pressure to obtain 624 g of a pale yellow solid naphthalene formaldehyde resin.
  • the obtained naphthol-modified naphthalene formaldehyde resin had an OH value of 232 mg KOH / g (OH group equivalent was 241 g / eq.).
  • R 1 , m, and n have the same meanings as described in formula (9) above.
  • the reaction was completed by stirring at the same temperature for 30 minutes. Thereafter, the reaction solution was allowed to stand to separate the organic phase and the aqueous phase. The obtained organic phase was washed 5 times with 2000 g of water. The electric conductivity of the waste water in the fifth washing with water was 20 ⁇ S / cm, and it was confirmed that the ionic compounds that could be removed were sufficiently removed by washing with water.
  • the organic phase after washing with water was concentrated under reduced pressure and finally concentrated to dryness at 90 ° C. for 1 hour to obtain 797 g of the intended cyanate ester compound NMCN (brown viscous material).
  • the obtained cyanate ester compound NMCN had a weight average molecular weight Mw of 490.
  • NMCN could be dissolved in methyl ethyl ethyl ketone at 50 ° C. or more at 25 ° C.
  • Example 6 In Example 2, instead of using 100 parts by mass of NMCN, a cured product was obtained in the same manner as in Example 2 except that 100 parts by mass of NMCN obtained in Example 5 was used.
  • Example 2 (Comparative Example 1) In Example 2, instead of using 100 parts by mass of NMCN, instead of using 100 parts by mass of 2,2-bis (4-cyanatophenyl) propane (trade name skylex manufactured by Mitsubishi Gas Chemical), Example 2 and Example 2 were used. A cured product was obtained in the same manner. It should be noted that 2,2-bis (4-cyanatophenyl) propane skylex could be dissolved in methyl ethyl ethyl ketone at 50% by mass or more at 25 ° C.
  • Thermal expansion coefficient In accordance with JIS-K-7197-2012 (JIS C6481), using a thermomechanical analyzer (TMA / SS6100 manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd.), a test piece 5 mm ⁇ 5 mm ⁇ 1.5 mm, Thermal mechanical analysis in expansion / compression mode was performed at a start temperature of 30 ° C, an end temperature of 330 ° C, a heating rate of 10 ° C / min, and a weight of 0.05N (49mN). The amount of thermal expansion was measured.
  • the flame retardancy was more excellent as the amount of residue during pyrolysis was larger, that is, the mass reduction rate was lower. The evaluation results are shown in Table 1.
  • the cyanate ester compound obtained in this example had excellent solvent solubility and excellent handleability.
  • the cured product of the curable resin composition using the cyanate ester compound obtained in this example has a low coefficient of thermal expansion and excellent flame retardancy compared to the case of using a conventional cyanate product. It was confirmed to have sex.

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Abstract

 本発明のシアン酸エステル化合物は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる。

Description

シアン酸エステル化合物、該化合物を含む硬化性樹脂組成物及びその硬化物
 本発明は、シアン酸エステル化合物、該化合物を含む硬化性樹脂組成物及びその硬化物に関する。
 シアン酸エステル化合物は、硬化によってトリアジン環を生じ、その高い耐熱性及び優れた電気特性を有することから、構造用複合材料、接着剤、電気用絶縁材料、電気電子部品等、種々の機能性高分子材料の原料として幅広く用いられている。しかしながら、近年これらの応用分野における要求性能の高度化に伴い、機能性高分子材料として求められる諸物性はますます厳しくなってきている。かかる物性として、例えば、難燃性、耐熱性、低熱膨張率、低吸水性、低誘電率、低誘電正接、耐候性、耐薬品性、高破壊靭性等が挙げられる。しかしながら、これまでのところ、機能性高分子材料は、これらの要求物性を必ずしも満足してきたわけではない。
 例えば、半導体パッケージ材料の分野では、基板の薄葉化に伴い、半導体チップと基板材料との間で熱膨張係数のミスマッチから反りが生じるという問題点がある。これを解決する手段として、基板材料に用いられる機能性高分子材料自体に対して、低熱膨張を向上させることが求められている。
 また、機能性高分子材料は、ハロゲン原子を含ませると、燃焼時に環境汚染の恐れのあるハロゲン系ガスを発生させる可能性があり、且つ最終製品の絶縁性を低下させる。さらに、機能性高分子材料は、リン原子を含ませると、難燃性以外の要求物性(耐熱性、耐湿性、低吸水性等)を低下させる場合が多い。そのため、ハロゲン原子やリン原子を含ませずに、機能性高分子材料自体に対して、難燃性を向上させることも求められている。
 更に、プリント配線板用途等の積層板を製造する場合、まず機能性高分子材料の前駆体をメチルエチルケトン等の溶剤に溶解させてワニスを調製した後、これをガラスクロスに含浸させ、乾燥せしめることでプリプレグを作成する工程を採る為、機能性高分子材料の前駆体である、硬化前のモノマーに対して、溶剤溶解性を向上させることも求められている。
 低熱膨張を備えた、シアン酸エステル化合物単体の硬化物が得られる例として、シアナトフェニル基同士を結合するメチレン基の水素を特定のアルキル基で置換した2官能シアナトフェニルタイプのシアン酸エステル化合物(1,1-ビス(4-シアナトフェニル)イソブタン)を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 低熱膨張及び難燃性を備えた、シアン酸エステル化合物単体の硬化物が得られる例として、アラルキル構造のシアン酸エステル化合物を用いることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
 ノボラックタイプのシアン酸エステル化合物に比べて低吸水性を備えた、シアン酸エステル化合物単体の硬化物が得られる例として、APT樹脂と称するシアン酸エステル化合物(ジフェニルエーテル、ホルムアルデヒド及びフェノールから合成した樹脂をシアネート化したシアン酸エステル化合物)を用いることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
国際公開第2012/057144号パンフレット 特許第4407823号公報 米国特許5264500号明細書
 しかしながら、特許文献1に記載のような2官能シアナトフェニルタイプのシアン酸エステル化合物において、シアナトフェニル基同士を結合するメチレン基の水素をアルキル基で置換すると難燃性(高温下での難分解性)は低下してしまうおそれがある。また、特許文献1には、難燃性に関する記載は一切ない。
 また、特許文献2に記載のようなアラルキル構造のシアン酸エステル化合物は、溶剤に溶けにくく、取扱いが困難な場合がある。
 また、特許文献3には、低吸水性以外の物性に関する記載は一切ない。
 これまでのところ、溶剤溶解性を有したシアン酸エステル化合物を用いて、低熱膨張及び難燃性を高次元で備える実用的なシアン酸エステル化合物単体の硬化物は得られていない。
 本発明の課題は、優れた溶剤溶解性を有し、且つ、熱膨張率が低く、優れた難燃性を有する硬化物が得られる、新規なシアン酸エステル化合物並びに該化合物を含む硬化性樹脂組成物等を提供することである。
 本発明者らは、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られるシアン酸エステル化合物が優れた溶剤溶解性を有し取扱性に優れること、及び、このシアン酸エステル化合物を用いた硬化性樹脂組成物が、熱膨張率が低く、且つ、優れた難燃性を有する硬化物等を実現し得ること、を見出し、本発明に到達した。即ち、本発明は以下の通りである。
[1]
 変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる、シアン酸エステル化合物。
[2]
 下記一般式(1)で表される構造を有する、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式中、Arは芳香環を表し、Rは各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基又はオキシメチレン基を表し、これらが連結していてもよい。Rは一価の置換基を表し、各々独立に水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、Rは各々独立に水素原子、炭素数が1~3のアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基又はヒドロキシメチレン基を表し、mは1以上の整数を表し、nは0以上の整数を表す。m及びnが異なる化合物の混合物であってもよい。各繰り返し単位の配列は任意である。lはシアナト基の結合個数を表し、1~3の整数である。xはRの結合個数を表し、「Arの結合可能な個数-(l+2)」である。yは各々独立して0~4の整数を表す。)[1]に記載のシアン酸エステル化合物。
[3]
 前記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、ヒドロキシ置換芳香族化合物を用いて変性させて得られる、[1]又は[2]に記載のシアン酸エステル化合物。
[4]
 前記ヒドロキシ置換芳香族化合物が、フェノール、2,6-キシレノール、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、ヒドロキシアントラセン及びジヒドロキシアントラセンからなる群から選択される少なくとも1種である、[3]に記載のシアン酸エステル化合物。
[5]
 重量平均分子量Mwが200~25000である、[1]~[4]のいずれかに記載のシアン酸エステル化合物。
[6]
 [1]~[5]のいずれかに記載のシアン酸エステル化合物を含む、硬化性樹脂組成物。
[7]
 [1]~[5]のいずれかに記載のシアン酸エステル化合物以外のシアン酸エステル化合物、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂及び重合可能な不飽和基を有する化合物からなる群から選択される少なくとも1種を更に含む、[6]に記載の硬化性樹脂組成物。
[8]
 [6]又は[7]に記載の硬化性樹脂組成物を硬化させてなる、硬化物。
[9]
 [6]又は[7]に記載の硬化性樹脂組成物を基材に含浸又は塗布し、乾燥させてなる、プリプレグ。
[10]
 [9]に記載のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなる、積層板。
[11]
 [6]又は[7]に記載の硬化性樹脂組成物を含む、封止用材料。
[12]
 [6]又は[7]に記載の硬化性樹脂組成物を含む、繊維強化複合材料。
[13]
 [6]又は[7]に記載の硬化性樹脂組成物を含む、接着剤。
 本発明のシアン酸エステル化合物は、優れた溶剤溶解性を有し、取扱性に優れる。また、本発明のシアン酸エステル化合物を用いることにより、優れた難燃性及び低熱膨張を有した、硬化性樹脂組成物や硬化物等を実現することができる。
実施例1で得られたシアン酸エステル化合物NMCNのGPCチャートである。 実施例1で得られたフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂及びシアン酸エステル化合物NMCNのFT-IRチャートである。 実施例3で得られたシアン酸エステル化合物NRCNのGPCチャートである。 実施例3で得られたフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂及びシアン酸エステル化合物NRCNのFT-IRチャートである。 実施例5で得られたシアン酸エステル化合物NMNCNのGPCチャートである。 実施例5で得られたナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂及びシアン酸エステル化合物NMNCNのFT-IRチャートである。
 以下、本発明の実施形態(以下「本実施形態」とも記す。)について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施形態のみに限定されない。
 本実施形態は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られるシアン酸エステル化合物、及び、該シアン酸エステル化合物を含んでなる硬化性樹脂組成物である。
 また、本実施形態の別の態様においては、前記硬化性樹脂組成物を硬化させてなる硬化物、前記硬化性樹脂組成物を含んでなる封止用材料、繊維強化複合材料、接着剤及び積層板も提供される。
 ≪シアン酸エステル化合物≫
 本実施形態のシアン酸エステル化合物は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる。
 <変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂>
 本実施形態のシアン酸エステル化合物の原料となる変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を例えば式(2)で表されるようなヒドロキシ置換芳香族化合物により変性させて得ることが好ましい。このような変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を原料として用いると、難燃性、低吸水性、吸湿耐熱性、耐熱性、低熱膨張等を備えた、シアン酸エステル化合物単体の硬化物が得られる傾向にある。
 ここで、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とは、ナフタレン化合物とホルムアルデヒドとを、酸性触媒の存在下で縮合反応させて得られる樹脂である。また、脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とは、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、水及び酸性触媒存在下で処理することにより得られる樹脂である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式(2)中、Arは芳香環を表す。Rは一価の置換基を表し、各々独立に水素原子、アルキル基又はアリール基である。前記芳香環の置換基は任意の位置を選択できる。aはヒドロキシ基の結合個数を表し、1~3の整数である。bはRの結合個数を表し、「Arの結合可能な個数-(a+1)」である。)
 以下、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂、脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂及び変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の製造方法について述べる。
<ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の製造方法>
 ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレン化合物とホルムアルデヒドとを、酸性触媒の存在下で縮合反応させることにより得られる。
 前記縮合反応に用いられるナフタレン化合物は、ナフタレン及び/又はナフタレンメタノールである。ナフタレン及びナフタレンメタノールは、特に限定されず、工業的に入手できるものを利用することができる。
 前記縮合反応に用いられるホルムアルデヒドは、特に限定されず、通常工業的に入手可能な、ホルムアルデヒドの水溶液が挙げられる。その他には、パラホルムアルデヒド及びトリオキサン等のホルムアルデヒドを発生する化合物等も使用可能である。ゲル化抑制の観点から、ホルムアルデヒド水溶液が好ましい。
 前記縮合反応における、ナフタレン化合物とホルムアルデヒドとのモル比(ナフタレン化合物:ホルムアルデヒド)は、1:1~1:20、好ましくは1:1.5~1:17.5、より好ましくは1:2~1:15、更に好ましくは1:2~1:12.5、特に好ましくは1:2~1:10である。前記縮合反応における、ナフタレン化合物とホルムアルデヒドとのモル比をこのような範囲とすることで、得られるナフタレンホルムアルデヒド樹脂の収率を比較的高く維持でき、且つ、未反応で残るホルムアルデヒドの量を少なくすることができる。
 前記縮合反応に用いられる酸性触媒は、周知の無機酸、有機酸を使用することができる。当該酸性触媒の具体例としては、特に限定されないが、例えば塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、ふっ酸等の無機酸や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、ギ酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、ケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸が挙げられる。これらの中でも、製造上の観点から、硫酸、シュウ酸、クエン酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、リンタングステン酸が好ましい。
 前記酸性触媒の使用量は、ナフタレン化合物及びホルムアルデヒドの合計量100質量部に対して、好ましくは0.0001~100質量部、より好ましくは0.001~85質量部、更に好ましくは0.001~70質量部である。前記酸性触媒の使用量をこのような範囲とすることで、適当な反応速度が得られ、且つ、反応速度が大きいことに基づく樹脂粘度の増加を防ぐことができる。また、酸性触媒は一括で仕込んでも分割で仕込んでもよい。
 前記縮合反応は、酸性触媒存在下、通常常圧で行われ、使用する原料が相溶する温度以上(通常80~300℃)で加熱還流、又は、生成水を留去させながら行うことが好ましい。反応圧力は常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを通気してもよい。
 また、必要に応じて、縮合反応に不活性な溶媒を使用することもできる。該溶媒としては、特に限定されないが、例えばトルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘプタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、ジオキサン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、エチルプロピオネート等のカルボン酸エステル系溶媒、酢酸等のカルボン酸系溶媒、等が挙げられる。
 前記縮合反応は、特に限定されないが、アルコールが共存する場合、樹脂の末端がアルコールで封止され、低分子量で低分散(分子量分布の狭い)ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が得られ、変性後も溶剤溶解性が良好で低溶融粘度の樹脂となる観点から、アルコール共存下で行うことが好ましい。前記アルコールは、特に限定されず、例えば、炭素数1~12のモノオールや炭素数1~12のジオールが挙げられる。前記アルコールは単独で添加してもよいし、複数を併用してもよい。ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の生産性の観点から、これらのうち、プロパノール、ブタノール、オクタノール、2-エチルヘキサノールが好ましい。アルコールが共存する場合、アルコールの使用量は、特に限定されないが、例えば、ナフタレンメタノール中のメチロール基1当量に対して、アルコール中のヒドロキシル基が1~10当量が好ましい。
 前記縮合反応は、ナフタレン化合物、ホルムアルデヒド及び酸性触媒を反応系に同時に添加する縮合反応としてもよいし、ナフタレン化合物をホルムアルデヒド及び酸性触媒が存在する系に逐次添加する縮合反応としてもよい。前記の逐次添加する方法は、得られる樹脂中の酸素濃度を高くし、後の変性工程においてヒドロキシ置換芳香族化合物とより多く反応させることができる観点から好ましい。
 前記縮合反応における、反応時間は0.5~30時間が好ましく、0.5~20時間がより好ましく、0.5~10時間が更に好ましい。前記縮合反応における、反応時間をこのような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に有利に得られる。
 前記縮合反応における、反応温度は80~300℃が好ましく、85~270℃がより好ましく、90~240℃が更に好ましい。前記縮合反応における、反応温度をこのような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に有利に得られる。
 反応終了後、必要に応じて前記溶媒を更に添加して希釈した後、静置することにより二相分離させ、油相である樹脂相と水相とを分離した後、更に水洗を行うことで酸性触媒を完全に除去し、添加した溶媒及び未反応の原料を蒸留等の一般的な方法で除去することにより、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が得られる。
 前記反応によって得られるナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレン環の少なくとも一部が下記一般式(3)及び/又は下記一般式(4)で架橋されていることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式(3)中、cは1~10の整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式(4)中、dは0~10の整数を表す。)
 また、ナフタレン環の少なくとも一部は、上記一般式(3)で示される結合と下記一般式(5)で示される結合とがランダムに配列されている結合、例えば、下記一般式(6)、(7)、(8)等で架橋されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式(5)中、dは0~10の整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
<脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の製造方法>
 脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、前記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、水及び酸性触媒存在下で処理することにより得られる。本実施形態において、この処理を脱アセタール化と称する。
 脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とは、脱アセタール化を行うことによって、ナフタレン環を介さないオキシメチレン基同士の結合が減り、上記一般式(3)におけるc及び/又は上記一般式(4)におけるdが小さくなったナフタレンホルムアルデヒド樹脂を指す。このようにして得られた脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、前記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂に比較して、変性後に得られる樹脂の熱分解時の残渣量が多くなる、即ち、質量減少率が低くなる。
 前記脱アセタール化には、前記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を使用できる。
 前記脱アセタール化に用いられる酸性触媒は、周知の無機酸、有機酸より適宜選択することができる。当該酸性触媒の具体例としては、特に限定されないが、例えば塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、ふっ酸等の無機酸や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、ギ酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、あるいはケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸が挙げられる。これらの中でも、製造上の観点から、硫酸、シュウ酸、クエン酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、リンタングステン酸が好ましい。
 前記脱アセタール化は、酸性触媒存在下、通常常圧で行われ、使用する原料が相溶する温度以上(通常80~300℃)において、使用する水を系内に滴下或いは水蒸気として噴霧しながら行うことが好ましい。系内の水は留去しても還流させてもよいが、アセタール結合を効率良く除去できるため、反応で発生するホルムアルデヒド等の低沸点成分と共に留去した方が好ましい。反応圧力は常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを通気してもよい。
 また必要に応じて、脱アセタール化に不活性な溶媒を使用することもできる。該溶媒としては、特に限定されないが、例えばトルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘプタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、ジオキサン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、エチルプロピオネート等のカルボン酸エステル系溶媒、酢酸等のカルボン酸系溶媒、等が挙げられる。
 前記酸性触媒の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂100質量部に対して、好ましくは0.0001~100質量部、より好ましくは0.001~85質量部、更に好ましくは0.001~70質量部である。前記酸性触媒の使用量をこのような範囲とすることで、適当な反応速度が得られ、且つ、反応速度が大きいことに基づく樹脂粘度の増加を防ぐことができる。また、酸性触媒は一括で仕込んでも分割で仕込んでもよい。
 前記脱アセタール化に用いられる水は、工業的に使用し得るものならば特に限定しないが、例えば、水道水、蒸留水、イオン交換水、純水又は超純水等が挙げられる。
 前記水の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂100質量部に対して、0.1~10000質量部が好ましく、1~5000質量部がより好ましく、10~3000質量部が更に好ましい。
 前記脱アセタール化における、反応時間は、0.5~20時間が好ましく、1~15時間がより好ましく、2~10時間が更に好ましい。前記脱アセタール化における、反応時間をこのような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に得られる。
 前記脱アセタール化における、反応温度は80~300℃が好ましく、85~270℃がより好ましく、90~240℃が更に好ましい。前記脱アセタール化における、反応温度をこのような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に得られる。
 脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂と比較して酸素濃度が低くなり、軟化点が上昇する。例えば、前記記載の酸性触媒使用量0.05質量部、水の使用量2000質量部、反応時間5時間、反応温度150℃で脱アセタール化すると、酸素濃度は0.1~8.0質量%程度低くなり、軟化点は3~100℃程度上昇する。
<変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の製造方法>
 変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、前記ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は前記脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂と、例えば下記一般式(2)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物とを酸性触媒の存在下で加熱し、変性縮合反応させることにより得られる。本実施形態においては、この反応を変性と称する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式(2)中、Arは芳香環を表す。Rは一価の置換基を表し、各々独立に水素原子、アルキル基又はアリール基である。前記芳香環の置換基は任意の位置を選択できる。aはヒドロキシ基の結合個数を表し、1~3の整数である。bはRの結合個数を表し、「Arの結合可能な個数-(a+1)」である。)
 上記一般式(2)において、芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が例示されるが、これらに特に限定されない。また、Rのアルキル基としては、炭素数1~8の直鎖状又は分枝状のアルキル基、より好ましくは炭素数1~4の直鎖状又は分枝状のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が例示されるが、これらに特に限定されない。更に、Rのアリール基としては、フェニル基、p-トリル基、ナフチル基、アントリル基等が例示されるが、これらに特に限定されない。上記一般式(2)で表されるヒドロキシ置換芳香族化合物の具体例としては、特に限定されないが、例えば、フェノール、2,6-キシレノール、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、ヒドロキシアントラセン、ジヒドロキシアントラセン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
 前記ヒドロキシ置換芳香族化合物の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂中の含有酸素モル数1モルに対して、0.1~5モルが好ましく、0.2~4モルがより好ましく、0.3~3モルが更に好ましい。前記ヒドロキシ置換芳香族化合物の使用量をこのような範囲とすることで、得られる変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の収率を比較的高く維持でき、且つ、未反応で残るヒドロキシ置換芳香族化合物の量を少なくすることができる。得られる変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の分子量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂中の含有酸素モル数、及び、ヒドロキシ置換芳香族化合物の使用量の影響を受け、共に多くなると、分子量は減少する。ここで、含有酸素モル数は、有機元素分析によりナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂中の酸素濃度(質量%)を測定し、下記計算式に従って算出することができる。
 含有酸素モル数(mol)=使用樹脂量(g)×酸素濃度(質量%)/16
 前記変性反応に用いられる酸性触媒は、周知の無機酸、有機酸より適宜選択することができる。当該酸性触媒の具体例としては、特任限定されないが、例えば塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸、ふっ酸等の無機酸や、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、ギ酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸等の有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄、三フッ化ホウ素等のルイス酸、あるいはケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸又はリンモリブデン酸等の固体酸が挙げられる。
 これらの中でも、製造上の観点から、硫酸、シュウ酸、クエン酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンジスルホン酸、リンタングステン酸が好ましい。
 前記酸性触媒の使用量は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂100質量部に対して、好ましくは0.0001~100質量部、より好ましくは0.001~85質量部、更に好ましくは0.001~70質量部である。前記酸性触媒の使用量をこのような範囲とすることで、適当な反応速度が得られ、且つ、反応速度が大きいことに基づく樹脂粘度の増加を防ぐことができる。また、酸性触媒は一括で仕込んでも分割で仕込んでもよい。
 前記変性反応は、酸性触媒存在下、通常常圧で行われ、使用する原料が相溶する温度以上(通常80~300℃)で加熱還流、又は生成水を留去させながら行うことが好ましい。反応圧力は常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを通気してもよい。
 また必要に応じて、変性反応に不活性な溶媒を使用することもできる。該溶媒としては、特に限定されないが、例えばトルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘプタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、ジオキサン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、2-プロパノール等のアルコール系溶媒、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、エチルプロピオネート等のカルボン酸エステル系溶媒、酢酸等のカルボン酸系溶媒、等が挙げられる。
 前記変性反応における、反応時間は、0.5~20時間が好ましく、1~15時間がより好ましく、2~10時間が更に好ましい。前記変性反応における、反応時間をこのような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に得られる。
 前記変性反応における、反応温度は80~300℃が好ましく、85~270℃がより好ましく、90~240℃が更に好ましい。前記変性反応における、反応温度をこのような範囲とすることで、目的の性状を有する樹脂が経済的に、且つ、工業的に得られる。
 反応終了後、必要に応じて前記溶媒を更に添加して希釈した後、静置することにより二相分離させ、油相である樹脂相と水相を分離した後、更に水洗を行うことで酸性触媒を完全に除去し、添加した溶媒及び未反応の原料を蒸留等の一般的な方法で除去することにより、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が得られる。
 変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ホルムアルデヒド樹脂と比較して、熱分解時の残渣量が多くなり(質量減少率が低くなり)、且つ、水酸基価が上昇する。例えば、前記記載の酸性触媒使用量0.05質量部、反応時間5時間、反応温度200℃で変性すると、熱分解時の残渣量は1~50%程度多くなり、且つ、水酸基価は1~300程度上昇する。
 上記製造法によって得られた、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば、下記一般式(9)で表される変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式(9)中、Arは芳香環を表し、Rは各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基又はオキシメチレン基を表し、これらが連結していてもよい。Rは一価の置換基を表し、各々独立に水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、Rは各々独立に水素原子、炭素数が1~3のアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基又はヒドロキシメチレン基を表し、mは1以上の整数を表し、nは0以上の整数を表す。m及びnが異なる化合物の混合物であってもよい。lはヒドロキシ基の結合個数を表し、1~3の整数である。xはRの結合個数を表し、「Arの結合可能な個数-(l+2)」である。yは各々独立して0~4の整数を表す。)。
 上記一般式(9)において、各繰り返し単位の配列は任意である。即ち、式(9)の化合物はランダム共重合体でもよく、ブロック共重合体でもよい。なお、mの上限値は、好ましくは50以下、より好ましくは20以下である。nの上限値は、好ましくは20以下である。
 前記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の製造方法において、主生成物は、例えば、変性時にホルムアルデヒドがメチレン基となり、このメチレン基を介して、ナフタレン環及び/又はヒドロキシ置換芳香族化合物の芳香環同士が結合した化合物である。尚、変性後に得られる変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、通常、ホルムアルデヒドがナフタレン環及びヒドロキシ置換芳香族化合物の芳香環に結合する位置、ヒドロキシ基の結合する位置、重合数等が一致しないため、多くの化合物の混合物として得られる。
 例えば、ナフタレン又はナフタレンメタノールとホルマリン水溶液から得たナフタレンホルムアルデヒド樹脂をフェノールで変性したフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、具体的には下記一般式(10)~(17)で示される化合物を代表組成とする混合物となる。
 また、ナフタレン又はナフタレンメタノールとホルマリン水溶液とから得たナフタレンホルムアルデヒド樹脂を脱アセタール化した後、フェノールで変性したフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、具体的には下記一般式(10)、(11)、(12)、(14)、(15)、(16)、(17)で示される化合物を代表組成とする混合物となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 これらのうち、上記式(17)のような構造中にヒドロキシ基を持たない芳香族炭化水素化合物は、シアネート化することができないため、事前に蒸留分離する等して除去してもよい。
 取扱性をより高めるとともに、得られる硬化性樹脂組成物及び硬化物の難燃性をより高める観点から、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂は、JIS-K1557-1に基づいて求められるOH価が、140~560mgKOH/g(OH基当量は100~400g/eq.)であることが好ましく、より好ましくは160~470mgKOH/g(OH基当量は120~350g/eq.)である。
<シアン酸エステル化合物の製造方法>
 本実施形態のシアン酸エステル化合物は、例えば、上記の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が有するヒドロキシ基をシアネート化することで得られる。シアネート化方法は、特に制限されるものではなく、公知の方法を適用することができる。具体的には、例えば、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを、溶媒中で、塩基性化合物存在下で反応させる方法、溶媒中、塩基の存在下で、ハロゲン化シアンが常に塩基より過剰に存在するようにして、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを反応させる方法(米国特許3553244号)や、塩基として3級アミンを用い、これをハロゲン化シアンよりも過剰に用いながら、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂に溶媒の存在下、3級アミンを添加した後、ハロゲン化シアンを滴下する、或いは、ハロゲン化シアンと3級アミンを併注滴下する方法(特許3319061号公報)、連続プラグフロー方式で、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂、トリアルキルアミン及びハロゲン化シアンとを反応させる方法(特許3905559号公報)、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを、tert-アミンの存在下、非水溶液中で反応させる際に副生するtert-アンモニウムハライドを、カチオンおよびアニオン交換対で処理する方法(特許4055210号公報)、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、水と分液可能な溶媒の存在下で、3級アミンとハロゲン化シアンとを同時に添加して反応させた後、水洗分液し、得られた溶液から2級または3級アルコール類もしくは炭化水素の貧溶媒を用いて沈殿精製する方法(特許2991054号)、更には、ナフトール類、ハロゲン化シアン、および3級アミンを、水と有機溶媒との二相系溶媒中で、酸性条件下で反応させる方法(特許5026727号公報)等により、本実施形態のシアン酸エステル化合物を得ることができる。
 上記した、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを、溶媒中で、塩基性化合物存在下で反応させる方法を用いた場合、反応基質である変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、ハロゲン化シアン溶液又は塩基性化合物溶液のどちらかに予め溶解させた後、ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液とを接触させることが好ましい。
 該ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液とを接触させる方法としては、特に限定されないが、例えば、(A)撹拌混合させたハロゲン化シアン溶液に塩基性化合物溶液を注下していく方法、(B)撹拌混合させた塩基性化合物溶液にハロゲン化シアン溶液を注下していく方法、(C)ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液とを連続的に交互に又は同時に供給していく方法等が挙げられる。
 前記(A)~(C)の方法の中でも副反応を抑制し、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができるため、(A)の方法で行うことが好ましい。
 また、前記ハロゲン化シアン溶液と塩基性化合物溶液との接触方法は、半回分形式又は連続流通形式のいずれでも行うことができる。
 特に(A)の方法を用いた場合、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が有するヒドロキシ基を残存させずに反応を完結させることができ、かつ、より高純度のシアン酸エステル化合物を高収率で得ることができることから、塩基性化合物を分割して注下するのが好ましい。分割回数は特に制限はないが、1~5回が好ましい。また、塩基性化合物の種類としては、分割ごとに同一でも異なるものでもよい。
 本実施形態で用いるハロゲン化シアンとしては、特に限定されないが、例えば、塩化シアン及び臭化シアンが挙げられる。ハロゲン化シアンは、シアン化水素又は金属シアニドとハロゲンとを反応させる方法等の公知の製造方法により得られたハロゲン化シアンを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。また、シアン化水素又は金属シアニドとハロゲンとを反応させて得られたハロゲン化シアンを含有する反応液をそのまま用いることもできる。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際にハロゲン化シアンを用いる場合、該ハロゲン化シアンの変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂に対する使用量は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のヒドロキシ基1モルに対して好ましくは0.5~5モルであり、より好ましくは1.0~3.5である。
 その理由は、未反応の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。
 ハロゲン化シアン溶液に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、n-ヘキサン、シクロヘキサン、イソオクタン、シクロヘキサノン、シクロぺンタノン、2-ブタノンなどの脂肪族系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒、ジエチルエーテル、ジメチルセルソルブ、ジグライム、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルソルソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリドン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロベンゼンなどのニトロ系溶媒、酢酸エチル、安息香酸エチルなどのエステル系溶媒、シクロヘキサンなどの炭化水素系溶媒、水溶媒など何れも用いることができ、反応基質に合わせて、1種類又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際に塩基性化合物を用いる場合、該塩基性化合物としては、有機、無機塩基いずれでも使用可能である。
 有機塩基としては、特にトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、トリアミルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジエチル-n-ブチルアミン、メチルジ-n-ブチルアミン、メチルエチル-n-ブチルアミン、ドデシルジメチルアミン、トリベンジルアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン、ジフェニルメチルアミン、ピリジン、ジエチルシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン等の3級アミンが好ましい。これらの中でも、収率よく目的物が得られることなどから、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンがより好ましく、トリエチルアミンが特に好ましい。
 前記有機塩基の使用量は、フェノール樹脂のヒドロキシ基1モルに対して、好ましくは0.1~8モルであり、より好ましくは1.0~3.5モルである。
 その理由は、未反応の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。
 無機塩基としては、アルカリ金属の水酸化物が好ましい。アルカリ金属の水酸化物としては、特に限定されないが工業的に一般的に用いられる水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられる。安価に入手できる点から、水酸化ナトリウムが特に好ましい。
 前記無機塩基の使用量は、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のヒドロキシ基1モルに対して、好ましくは1.0~5.0モル、より好ましくは1.0~3.5モルである。
 その理由は、未反応の変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を残存させずにシアン酸エステル化合物の収率を高めるためである。
 本実施形態において、塩基性化合物は上述した通り、溶媒に溶解させた溶液として用いることができる。溶媒としては、有機溶媒又は水を用いることができる。
 塩基性化合物溶液に用いる溶媒の使用量としては、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を塩基性化合物溶液に溶解させる場合、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂1質量部に対して、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは0.5~50質量部である。
 塩基性化合物溶液に用いる溶媒の使用量としては、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を塩基性化合物溶液に溶解させない場合、塩基性化合物1質量部に対して、好ましくは0.1~100質量部、より好ましくは0.25~50質量部である。
 塩基性化合物を溶解させる有機溶媒は、該塩基性化合物が有機塩基の場合に好ましく用いられる。塩基性化合物を溶解させる有機溶媒の具体例としては、特に限定されないが、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒、ジエチルエーテル、ジメチルセルソルブ、ジグライム、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルソルソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール系溶媒、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリドン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロベンゼンなどのニトロ系溶媒、酢酸エチル、安息香酸エチルなどのエステル系溶媒、シクロヘキサンなどの炭化水素系溶媒などを塩基性化合物、反応基質及び反応に用いられる溶媒に合わせて適宜選択することができる。これらは1種類又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
 塩基性化合物を溶解させる水は、該塩基性化合物が無機塩基の場合に好ましく用いられ、特に制約されず、水道水であっても、蒸留水であっても、脱イオン水であってもよい。効率良く目的とするシアン酸エステル化合物を得る上では、不純物の少ない蒸留水や脱イオン水の使用が好ましい。
 塩基性化合物溶液に用いる溶媒が水の場合、界面活性剤として触媒量の有機塩基を使用することが反応速度を確保する観点から好ましい。中でも副反応の少ない3級アミンが好ましい。3級アミンとしては、アルキルアミン、アリールアミン、シクロアルキルアミン何れでもよい。3級アミンの具体例としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、トリアミルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジエチル-n-ブチルアミン、メチルジ-n-ブチルアミン、メチルエチル-n-ブチルアミン、ドデシルジメチルアミン、トリベンジルアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン、ジフェニルメチルアミン、ピリジン、ジエチルシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネンなどが挙げられる。これらの中でも、水への溶解度、収率よく目的物が得られることなどから、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンがより好ましく、トリエチルアミンが特に好ましい。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際に溶媒を用いる場合、該溶媒の総量としては、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂1質量部に対し、2.5~100質量部とすることが変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を均一に溶解させ、シアン酸エステル化合物を効率良く製造する観点から好ましい。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際、反応液のpHは特に限定されないが、pHが7未満の状態を保ったまま反応を行うことが好ましい。pHを7未満に抑えることで、例えば、イミドカーボネートやシアン酸エステル化合物の重合物等の副生成物の生成が抑制されて、効率的にシアン酸エステル化合物を製造できるためである。反応液のpHが7未満の状態を保つには酸を添加する方法が好ましい。酸の添加方法としては、特に限定されないが、例えば、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する直前のハロゲン化シアン溶液に酸を加えておくこと、反応中適宜pH計で測定しながら反応系に酸を添加し、pH7未満の状態を保つようにすることが好ましい。
 その際に用いる酸としては、特に限定されないが、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等の無機酸、酢酸、乳酸、プロピオン酸等の有機酸が挙げられる。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際の反応温度は、イミドカーボネート、シアン酸エステル化合物の重合物、及びジアルキルシアノアミド等の副生物の生成、反応液の凝結、及び、ハロゲン化シアンとして塩化シアンを用いる場合は塩化シアンの揮発、を抑制する観点から、好ましくは-20~+50℃、より好ましくは-15~15℃、さらに好ましくは-10~10℃である。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際の反応圧力は常圧でも加圧でもよい。必要に応じて、系内に窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを通気してもよい。
 また、本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際の反応時間は特に限定されないが、前記接触方法が(A)及び(B)の場合の注下時間及び(C)の場合の接触時間として1分~20時間が好ましく、3分~10時間がより好ましい。更にその後10分~10時間反応温度を保ちながら撹拌させることが好ましい。当該反応時間をこのような範囲とすることで、目的とするシアン酸エステル化合物が経済的に、かつ工業的に得られる。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する際の反応の進行度は、液体クロマトグラフィー又はIRスペクトル法等で分析することができる。副生するジシアンやジアルキルシアノアミド等の揮発成分は、ガスクロマトグラフィーで分析することができる。
 本実施形態において、変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化する反応終了後は、通常の後処理操作、及び、所望により分離・精製操作を行うことにより、目的とするシアン酸エステル化合物を単離することができる。具体的には、反応液からシアン酸エステル化合物を含む有機溶媒層を分取し、水洗後、濃縮、沈殿化又は晶析、或いは、水洗後、溶媒置換すればよい。洗浄の際には、過剰のアミン類を除去するため、薄い塩酸などの酸性水溶液を用いる方法も採られる。充分に洗浄された反応液から水分を除去するために、硫酸ナトリウムや硫酸マグネシウムなどの一般的な方法を用いて乾燥操作をすることができる。濃縮及び溶媒置換の際には、シアン酸エステル化合物の重合を抑えるため、減圧下90℃以下の温度に加熱して有機溶媒を留去することが好ましい。沈殿化又は晶析の際には、溶解度の低い溶媒を用いることができる。例えば、エーテル系の溶剤やヘキサン等の炭化水素系溶剤又はアルコール系溶剤を反応溶液に滴下する、又は逆注下する方法を採ることができる。得られた粗生成物を洗浄するために、反応液の濃縮物や沈殿した結晶をエーテル系の溶剤やヘキサン等の炭化水素系溶剤、又はアルコール系の溶剤で洗浄する方法を採ることができる。反応溶液を濃縮して得られた結晶を再度溶解させた後、再結晶させることもできる。また、晶析する場合は、反応液を単純に濃縮又は冷却して行ってもよい。
 上記製造方法によって得られたシアン酸エステル化合物は、特に限定されるものではないが、例えば、下記一般式(1)で表されるシアン酸エステル化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式(1)中、Arは芳香環を表し、Rは各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基又はオキシメチレン基を表し、これらが連結していてもよい。Rは一価の置換基を表し、各々独立に水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、Rは各々独立に水素原子、炭素数が1~3のアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基又はヒドロキシメチレン基を表し、mは1以上の整数を表し、nは0以上の整数を表す。m及びnが異なる化合物の混合物であってもよい。lはシアナト基の結合個数を表し、1~3の整数である。xはRの結合個数を表し、「Arの結合可能な個数-(l+2)」である。yは各々独立して0~4の整数を表す。)
 上記一般式(1)で表されるシアン酸エステル化合物であると、難燃性、低吸水性、吸湿耐熱性、耐熱性、低熱膨張等を備えた、シアン酸エステル化合物単体の硬化物が得られる傾向にある。
 上記一般式(1)において、各繰り返し単位の配列は任意である。即ち、式(1)で表される化合物はランダム共重合体でもよく、ブロック共重合体でもよい。なお、mの上限値は、好ましくは50以下であり、より好ましくは20以下である。nの上限値は、好ましくは20以下である。
 具体的に例示すると、上記一般式(10)~(16)で示される変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂とハロゲン化シアンとを、溶媒中で、塩基性化合物存在下で反応させることにより、下記一般式(18)~(24)で示される化合物を代表組成とするシアン酸エステル(混合物)を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 本実施形態のシアン酸エステル化合物の重量平均分子量Mwは、特に限定されないが、200~25000であることが好ましく、より好ましくは250~20000であり、更に好ましくは300~15000である。なお、本実施形態において、シアン酸エステル化合物の重量平均分子量Mwは、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
 得られたシアン酸エステル化合物の同定は、NMR等の公知の方法により行うことができる。シアン酸エステル化合物の純度は、液体クロマトグラフィー又はIRスペクトル法等で分析することができる。シアン酸エステル化合物中のジアルキルシアノアミド等の副生物や残存溶媒等の揮発成分は、ガスクロマトグラフィーで定量分析することができる。シアン酸エステル化合物中に残存するハロゲン化合物は、液体クロマトグラフ質量分析計で同定することができ、また、硝酸銀溶液を用いた電位差滴定又は燃焼法による分解後イオンクロマトグラフィーで定量分析することができる。シアン酸エステル化合物の重合反応性は、熱板法又はトルク計測法によるゲル化時間で評価することができる。
≪硬化性樹脂組成物≫
 本実施形態の硬化性樹脂組成物は、上述したシアン酸エステル化合物を含む。本実施形態の硬化性樹脂組成物において、上述したシアン酸エステル化合物の含有量は、樹脂組成物中の樹脂固形分100質量部に対して、1~100質量部であることが好ましく、3~90質量部であることがより好ましく、5~80質量部であることがさらに好ましい。ここで、「樹脂組成物中の樹脂固形分」とは、特に断りのない限り、樹脂組成物における、溶剤及び無機充填材を除いた成分をいう。また、「樹脂固形分100質量部」とは、樹脂組成物における溶剤及び無機充填材を除いた成分の合計が100質量部であることをいうものとする。
 本実施形態の硬化性樹脂組成物は、上述したシアン酸エステル化合物を前記範囲で含むことにより、熱膨張率が低く、且つ、優れた難燃性を有する硬化物を得ることができる。
 また、本実施形態の硬化性樹脂組成物は、所期の特性が損なわれない範囲において、上述したシアン酸エステル化合物以外のシアン酸エステル化合物(以下、「他のシアン酸エステル化合物」ともいう。)、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ベンゾオキサジン化合物及び重合可能な不飽和基を有する化合物からなる群から選択される少なくとも1種を更に含有していてもよい。
 他のシアン酸エステル化合物としては、シアナト基が少なくとも1個置換された芳香族部分を分子内に有する化合物であれば特に限定されない。例えば一般式(25)で表されるシアン酸エステル化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(式(25)中、Arはフェニレン基、ナフチレン基又はビフェニレン基を表す。Raは各々独立に水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~4のアルコキシ基又は炭素数1~6のアルキル基と炭素数6~12のアリール基とが混合された基を表す。芳香環の置換基は任意の位置を選択できる。pはシアナト基の結合個数を表し、各々独立に1~3の整数である。qはRaの結合個数を表し、Arがフェニレン基の時は4-p、ナフチレン基の時は6-p、ビフェニレン基の時は8-pである。tは0~50の整数を示すが、tが異なる化合物の混合物であってもよい。Xは、単結合、炭素数1~20の2価の有機基(水素原子がヘテロ原子に置換されていてもよい)、窒素数1~10の2価の有機基(-N-R-N-など(ここでRは有機基を表す。))、カルボニル基(-CO-)、カルボキシ基(-C(=O)O-)、カルボニルジオキサイド基(-OC(=O)O-)、スルホニル基(-SO-)、2価の硫黄原子又は酸素原子のいずれかを表す。)
 一般式(25)のRaにおけるアルキル基は、鎖状構造、環状構造(シクロアルキル基等)どちらを有していてもよい。
 また、一般式(25)におけるアルキル基及びRaにおけるアリール基中の水素原子は、フッ素、塩素等のハロゲン原子、メトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシ基、シアノ基等で置換されていてもよい。
 前記アルキル基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、1-エチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
 前記アリール基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、フェニル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、フェノキシフェニル基、エチルフェニル基、o-,m-又はp-フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロフェニル基、メトキシフェニル基、o-,m-又はp-トリル基等が挙げられる。更にアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基等が挙げられる。
 一般式(25)のXにおける2価の有機基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、トリメチルシクロヘキシレン基、ビフェニルイルメチレン基、ジメチルメチレン-フェニレン-ジメチルメチレン基、フルオレンジイル基、フタリドジイル基等が挙げられる。該2価の有機基中の水素原子は、フッ素、塩素等のハロゲン原子、メトキシ基、フェノキシ基等のアルコキシ基、シアノ基等で置換されていてもよい。
 一般式(25)のXにおける窒素数1~10の2価の有機基としては、特に限定されないが、例えば、イミノ基、ポリイミド基等が挙げられる。
 また、一般式(25)中のXとしては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(26)又は下記式で表される構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
(式(26)中、Arはフェニレン基、ナフチレン基又はビフェニレン基を表す。Rb、Rc、Rf、Rgは各々独立に水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、トリフルオロメチル基、又はフェノール性ヒドロキシ基が少なくとも1個置換されたアリール基を表す。Rd、Reは各々独立に水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~4のアルコキシ基、又はヒドロキシ基を表す。uは0~5の整数を示すが、同一でも異なってもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
(式中、jは4~7の整数を表す。Rは各々独立に水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。)
 一般式(26)のArの具体例としては、特に限定されないが、例えば、1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基、4,4’-ビフェニレン基、2,4’-ビフェニレン基、2,2’-ビフェニレン基、2,3’-ビフェニレン基、3,3’-ビフェニレン基、3,4’-ビフェニレン基、2,6-ナフチレン基、1,5-ナフチレン基、1,6-ナフチレン基、1,8-ナフチレン基、1,3-ナフチレン基、1,4-ナフチレン基等が挙げられる。
 一般式(26)のRb~Rfにおけるアルキル基及びアリール基は一般式(25)で記載したものと同様である。
 一般式(25)で表されるシアナト置換芳香族化合物の具体例としては、例えば、シアナトベンゼン、1-シアナト-2-,1-シアナト-3-,又は1-シアナト-4-メチルベンゼン、1-シアナト-2-,1-シアナト-3-,又は1-シアナト-4-メトキシベンゼン、1-シアナト-2,3-,1-シアナト-2,4-,1-シアナト-2,5-,1-シアナト-2,6-,1-シアナト-3,4-又は1-シアナト-3,5-ジメチルベンゼン、シアナトエチルベンゼン、シアナトブチルベンゼン、シアナトオクチルベンゼン、シアナトノニルベンゼン、2-(4-シアナフェニル)-2-フェニルプロパン(4-α-クミルフェノールのシアネート)、1-シアナト-4-シクロヘキシルベンゼン、1-シアナト-4-ビニルベンゼン、1-シアナト-2-又は1-シアナト-3-クロロベンゼン、1-シアナト-2,6-ジクロロベンゼン、1-シアナト-2-メチル-3-クロロベンゼン、シアナトニトロベンゼン、1-シアナト-4-ニトロ-2-エチルベンゼン、1-シアナト-2-メトキシ-4-アリルベンゼン(オイゲノールのシアネート)、メチル(4-シアナトフェニル)スルフィド、1-シアナト-3-トリフルオロメチルベンゼン、4-シアナトビフェニル、1-シアナト-2-又は1-シアナト-4-アセチルベンゼン、4-シアナトベンズアルデヒド、4-シアナト安息香酸メチルエステル、4-シアナト安息香酸フェニルエステル、1-シアナト-4-アセトアミノベンゼン、4-シアナトベンゾフェノン、1-シアナト-2,6-ジ-tert-ブチルベンゼン、1,2-ジシアナトベンゼン、1,3-ジシアナトベンゼン、1,4-ジシアナトベンゼン、1,4-ジシアナト-2-tert-ブチルベンゼン、1,4-ジシアナト-2,4-ジメチルベンゼン、1,4-ジシアナト-2,3,4-ジメチルベンゼン、1,3-ジシアナト-2,4,6-トリメチルベンゼン、1,3-ジシアナト-5-メチルベンゼン、1-シアナト又は2-シアナトナフタレン、1-シアナト4-メトキシナフタレン、2-シアナト-6-メチルナフタレン、2-シアナト-7-メトキシナフタレン、2,2’-ジシアナト-1,1’-ビナフチル、1,3-,1,4-,1,5-,1,6-,1,7-,2,3-,2,6-又は2,7-ジシアナトシナフタレン、2,2’-又は4,4’-ジシアナトビフェニル、4,4’-ジシアナトオクタフルオロビフェニル、2,4’-又は4,4’-ジシアナトジフェニルメタン、ビス(4-シアナト-3,5-ジメチルフェニル)メタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-シアナト-3-メチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(2-シアナト-5-ビフェニルイル)プロパン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-シアナト-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)ブタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)イソブタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)ペンタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)-3-メチルブタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)-2-メチルブタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)-2,2-ジメチルプロパン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)ペンタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)ヘキサン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)-3-メチルブタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)-4-メチルペンタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)-3,3-ジメチルブタン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)ヘキサン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)ヘプタン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)オクタン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2-メチルペンタン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2-メチルヘキサン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2,2-ジメチルペンタン、4,4-ビス(4-シアナトフェニル)-3-メチルヘプタン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2-メチルヘプタン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2,2-ジメチルヘキサン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2,4-ジメチルヘキサン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2,2,4-トリメチルペンタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-シアナトフェニル)フェニルメタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)-1-フェニルエタン、ビス(4-シアナトフェニル)ビフェニルメタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)シクロペンタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)シクロヘキサン、2,2-ビス(4-シアナト-3-イソプロピルフェニル)プロパン、1,1-ビス(3-シクロヘキシル-4-シアナトフェニル)シクロヘキサン、ビス(4-シアナトフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4-シアナトフェニル)-2,2-ジクロロエチレン、1,3-ビス[2-(4-シアナトフェニル)-2-プロピル]ベンゼン、1,4-ビス[2-(4-シアナトフェニル)-2-プロピル]ベンゼン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、4-[ビス(4-シアナトフェニル)メチル]ビフェニル、4,4-ジシアナトベンゾフェノン、1,3-ビス(4-シアナトフェニル)-2-プロペン-1-オン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルフィド、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、4-シアナト安息香酸-4-シアナトフェニルエステル(4-シアナトフェニル-4-シアナトベンゾエート)、ビス-(4-シアナトフェニル)カーボネート、1,3-ビス(4-シアナトフェニル)アダマンタン、1,3-ビス(4-シアナトフェニル)-5,7-ジメチルアダマンタン、3,3-ビス(4-シアナトフェニル)イソベンゾフラン-1(3H)-オン(フェノールフタレインのシアネート)、3,3-ビス(4-シアナト-3-メチルフェニル)イソベンゾフラン-1(3H)-オン(o-クレゾールフタレインのシアネート)、9,9’-ビス(4-シアナトフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-シアナト-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2-シアナト-5-ビフェニルイル)フルオレン、トリス(4-シアナトフェニル)メタン、1,1,1-トリス(4-シアナトフェニル)エタン、1,1,3-トリス(4-シアナトフェニル)プロパン、α,α,α’-トリス(4-シアナトフェニル)-1-エチル-4-イソプロピルベンゼン、1,1,2,2-テトラキス(4-シアナトフェニル)エタン、テトラキス(4-シアナトフェニル)メタン、2,4,6-トリス(N-メチル-4-シアナトアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(N-メチル-4-シアナトアニリノ)-6-(N-メチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、ビス(N-4-シアナト-2-メチルフェニル)-4,4’-オキシジフタルイミド、ビス(N-3-シアナト-4-メチルフェニル)-4,4’-オキシジフタルイミド、ビス(N-4-シアナトフェニル)-4,4’-オキシジフタルイミド、ビス(N-4-シアナト-2-メチルフェニル)-4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタルイミド、トリス(3,5-ジメチル-4-シアナトベンジル)イソシアヌレート、2-フェニル-3,3-ビス(4-シアナトフェニル)フタルイミジン、2-(4-メチルフェニル)-3,3-ビス(4-シアナトフェニル)フタルイミジン、2-フェニル-3,3-ビス(4-シアナト-3-メチルフェニル)フタルイミジン、1-メチル-3,3-ビス(4-シアナトフェニル)インドリン-2-オン、2-フェニル-3,3-ビス(4-シアナトフェニル)インドリン-2-オン、フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂(公知の方法により、フェノール、アルキル置換フェノール又はハロゲン置換フェノールと、ホルマリンやパラホルムアルデヒドなどのホルムアルデヒド化合物とを、酸性溶液中で反応させたもの)、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂やビフェニルアラルキル樹脂(公知の方法により、Ar-(CHY)で表されるようなビスハロゲノメチル化合物とフェノール化合物とを酸性触媒もしくは無触媒で反応させたものやAr-(CHOR)で表されるようなビス(アルコキシメチル)化合物やAr-(CHOH)で表されるようなビス(ヒドロキシメチル)化合物とフェノール化合物とを酸性触媒の存在下に反応させたもの)、フェノール変性キシレンホルムアルデヒド樹脂(公知の方法により、キシレンホルムアルデヒド樹脂とフェノール化合物とを酸性触媒の存在下に反応させたもの)、フェノール変性ジシクロペンタジエン樹脂等のフェノール樹脂を上述と同様の方法によりシアネート化したもの等が挙げられるが、特に制限されるものではない。これらのシアン酸エステル化合物は1種又は2種以上混合して用いることができる。
 エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であれば、一般に公知のものを用いることができる。エポキシ樹脂の具体例としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、キシレンノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、3官能フェノール型エポキシ樹脂、4官能フェノール型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキルノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキルノボラック型エポキシ樹脂、アラルキルノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ポリオール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、或いはこれらのハロゲン化物等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
 オキセタン樹脂としては、一般に公知のものを使用できる。オキセタン樹脂の具体例としては、特に限定されないが、例えば、オキセタン、2-メチルオキセタン、2,2-ジメチルオキセタン、3-メチルオキセタン、3,3-ジメチルオキセタン等のアルキルオキセタン、3-メチル-3-メトキシメチルオキセタン、3,3’-ジ(トリフルオロメチル)パーフルオキセタン、2-クロロメチルオキセタン、3,3-ビス(クロロメチル)オキセタン、OXT-101(東亞合成製商品名)、OXT-121(東亞合成製商品名)等が挙げられる。これらのオキセタン樹脂は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
 ベンゾオキサジン化合物としては、1分子中に2個以上のジヒドロベンゾオキサジン環を有する化合物であれば、一般に公知のものを用いることができる。ベンゾオキサジン化合物の具体例としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型ベンゾオキサジンBA-BXZ(小西化学製商品名)ビスフェノールF型ベンゾオキサジンBF-BXZ(小西化学製商品名)、ビスフェノールS型ベンゾオキサジンBS-BXZ(小西化学製商品名)等が挙げられる。これらのベンゾオキサジン化合物は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
 重合可能な不飽和基を有する化合物としては、一般に公知のものを使用できる。重合可能な不飽和基を有する化合物の具体例としては、特に限定されないが、例えば、エチレン、プロピレン、スチレン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル等のビニル化合物、メチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の1価又は多価アルコールの(メタ)アクリレート類、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレート等のエポキシ(メタ)アクリレート類、ベンゾシクロブテン樹脂、(ビス)マレイミド樹脂等が挙げられる。これらの不飽和基を有する化合物は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
 本実施形態の硬化性樹脂組成物には、上記した化合物ないし樹脂に加えて、更に、シアン酸エステル、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、重合可能な不飽和基を有する化合物の重合を触媒する化合物(重合触媒)を配合することができる。当該重合触媒としては、特に限定されないが、例えば、オクチル酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸銅、アセチルアセトン鉄等の金属塩、オクチルフェノール、ノニルフェノール等のフェノール化合物、1-ブタノール、2-エチルヘキサノール等のアルコール類、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4-メチル-N,N-ジメチルベンジルアミン等のアミン化合物、ホスフィン系はホスホニウム系のリン化合物が挙げられる。また、エポキシ-イミダゾールアダクト系化合物、ベンゾイルパーオキサイド、p-クロロベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシカーボネート等の過酸化物、又はアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等を使用してもよい。これら触媒は市販のものを使用してもよく、特に限定されないが、例えば、アミキュアPN-23(味の素ファインテクノ社製)、ノバキュアHX-3721(旭化成社製)、フジキュアFX-1000(富士化成工業社製)等が挙げられる。これらの触媒は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
 更に、本実施形態の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、熱可塑性樹脂、無機充填材、硬化触媒、硬化促進剤、着色顔料、消泡剤、表面調整剤、難燃剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光重合開始剤、蛍光増白剤、光増感剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、流動調整剤、分散剤、レベリング剤、光沢剤、重合禁止剤、シランカップリング剤等の公知の添加剤を含有していてもよい。また、必要に応じて、溶媒を含有していてもよい。これら任意の添加剤は、1種又は2種以上混合して使用することができる。
 無機充填材としては、一般に公知のものを使用できる。無機充填材の具体例としては、特に限定されないが、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、Eガラス、Aガラス、NEガラス、Cガラス、Lガラス、Dガラス、Sガラス、MガラスG20、ガラス短繊維(EガラスやTガラス、Dガラス、Sガラス、Qガラスなどのガラス微粉末類を含む。)、中空ガラス、球状ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩又は亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素等の窒化物、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸塩、ベーマイト、モリブデン酸亜鉛、シリコーン複合パウダー、シリコーンレジンパウダー等が挙げられる。これらの無機充填材は、1種又は2種以上混合して使用することができる。
 溶媒としては、一般に公知のものを使用できる。溶媒の具体例としては、特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のセロソルブ系溶媒、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、ヒドロキシイソ酪酸メチル等のエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール等のアルコール系溶媒、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族系炭化水素等が挙げられる。これらの溶媒は、1種又は2種以上混合して用いることができる。
 本実施形態の硬化性樹脂組成物は、特に限定されないが、例えば、上述したシアン酸エステル化合物、並びに必要に応じて、他のシアン酸エステル化合物、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、ベンゾオキサジン化合物、及び/又は、重合可能な不飽和基を有する化合物や各種添加剤を、溶媒とともに、公知のミキサー、例えば高速ミキサー、ナウターミキサー、リボン型ブレンダー、ニーダー、インテンシブミキサー、万能ミキサー、ディゾルバー、スタティックミキサー等を用いて混合して得ることができる。混合の際の、シアン酸エステル化合物、各種添加剤、溶媒の添加方法は、特に限定されるものではない。
 本実施形態の硬化性樹脂組成物は、熱や光などによって硬化させることにより硬化物とすることができる。本実施形態の硬化物は、例えば、上述の硬化性樹脂組成物を溶融又は溶媒に溶解させた後、型内に流し込み、通常の条件で硬化させることにより得ることができる。熱硬化の場合、硬化温度は、低すぎると硬化が進まず、高すぎると硬化物の劣化が起こることから、120℃から300℃の範囲内が好ましい。
<硬化性樹脂組成物の用途>
 本実施形態のプリプレグは、上記した硬化性樹脂組成物を基材に含浸又は塗布し、乾燥させてなる。
 具体的には、例えば、上記した硬化性樹脂組成物を無機及び/又は有機繊維基材に含浸または塗布し、乾燥することにより、本実施形態のプリプレグを製造することができる。
 前記基材は、特に限定されないが、例えば、ガラス織布、ガラス不織布等のガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維等のポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等のポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維等を主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙等を主成分とする紙基材等の有機繊維基材等が挙げられる。プリプレグに要求される性能、例えば、強度、吸水率、熱膨張係数等に応じて、これら公知のものを適宜選択して用いることができる。
 前記ガラス繊維基材を構成するガラスは、特に限定されないが、例えば、Eガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、Tガラス、Hガラス等が挙げられる。
 本実施形態のプリプレグを製造する方法は、一般に公知の方法を適宜適用でき、特に限定されない。例えば、前述した硬化性樹脂組成物を用いて樹脂ワニスを調製し、基材を樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターにより塗布する方法、スプレーにより吹き付ける方法等を適用して、本実施形態のプリプレグを製造することができる。これらの中でも、基材を樹脂ワニスに浸漬する方法が好ましい。これにより、基材に対する硬化性樹脂組成物の含浸性を向上させることができる。なお、基材を樹脂ワニスに浸漬する場合、通常の含浸塗布設備を使用することができる。例えば、硬化性樹脂組成物ワニスを無機及び/又は有機繊維基材に含浸させて乾燥し、Bステージ化してプリプレグを製造する方法等が適用できる。
 また、本実施形態の硬化性樹脂組成物は、金属張積層板及び多層板用途に使用することもできる。これらの積層板等の製造方法は、一般に公知のものを適宜適用でき、特に限定されない。例えば、上記のプリプレグと金属箔とを積層し、加熱加圧成形することで積層板を得ることができる。この時、加熱する温度は、特に限定されないが、通常は65~300℃が好ましく、120~270℃がより好ましい。また、加圧する圧力は、特に限定されないが、通常は2~5MPaが好ましく、2.5~4MPaがより好ましい。
 さらに、本実施形態の硬化性樹脂組成物を用いて、封止用材料を製造することができる。封止用材料の製造方法は、一般に公知のものを適宜適用でき、特に限定されない。例えば、上記した硬化性樹脂組成物と、封止用材料用途で各種公知の添加剤或いは溶媒等を、公知のミキサーを用いて混合することで封止用材料を製造することができる。なお、混合の際の、シアン酸エステル化合物、各種添加剤、溶媒の添加方法は、一般に公知のものを適宜適用でき、特に限定されない。
 また、本実施形態の硬化性樹脂組成物を用いて繊維強化複合材料を製造することができる。強化繊維として、特に限定されないが、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、PBO繊維、高強力ポリエチレン繊維、アルミナ繊維、および炭化ケイ素繊維などの繊維を用いることができる。強化繊維の形態や配列については、特に限定されず、例えば、織物、不織布、マット、ニット、組み紐、一方向ストランド、ロービング、チョップド等から適宜選択できる。また、強化繊維の形態として、特に限定されないが、例えば、プリフォーム(強化繊維からなる織物基布を積層したもの、またはこれをステッチ糸により縫合一体化したもの、あるいは立体織物・編組物などの繊維構造物)を適用することもできる。これら繊維強化複合材料の製造方法として、特に限定されないが、例えば、具体的には、リキッド・コンポジット・モールディング法、レジン・フィルム・インフュージョン法、フィラメント・ワインディング法、ハンド・レイアップ法、プルトルージョン法等が挙げられる。これらのなかでも、リキッド・コンポジット・モールディング法の一つであるレジン・トランスファー・モールディング法は、金属板、フォームコア、ハニカムコア等、プリフォーム以外の素材を成形型内に予めセットしておくことができることから、種々の用途に対応可能であるため、比較的、形状が複雑な複合材料を短時間で大量生産する場合に好ましく用いられる。
 本実施形態の硬化性樹脂組成物は、優れた低熱膨張性、難燃性及び耐熱性を有するため、高機能性高分子材料として極めて有用であり、熱的、電気的および機械物性に優れた材料として、電気絶縁材料、封止材料、接着剤、積層材料、レジスト、ビルドアップ積層板材料のほか、土木・建築、電気・電子、自動車、鉄道、船舶、航空機、スポーツ用品、美術・工芸などの分野における固定材、構造部材、補強剤、型どり材等に好ましく使用される。これらの中でも、低熱膨張性、耐燃性及び高度の機械強度が要求される、電気絶縁材料、半導体封止材料、電子部品の接着剤、航空機構造部材、衛星構造部材及び鉄道車両構造部材に好適である。
 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例により特に限定されるものではない。
(シアン酸エステル化合物の重量平均分子量Mwの測定)
 シアン酸エステル化合物1gを100gのテトラヒドロフラン(溶媒)に溶解させた溶液10μLを、高速液体クロマトグラフィー(株式会社日立ハイテクノロジーズ社製高速液体クロマトグラフLachromElite)に注入し分析を実施した。カラムは東ソー株式会社製TSKgel GMHHR-M(長さ30cm×内径7.8mm)2本、移動相はテトラヒドロフラン、流速は1mL/min.、検出器はRIとした。シアン酸エステル化合物の重量平均分子量Mwは、GPC法によりポリスチレンを標準物質として求めた。
(実施例1)フェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のシアン酸エステル化合物(下記式(1a)のシアン酸エステル化合物(代表組成として下記式(27)を有する):以下「NMCN」とも略記する)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
(式(1a)中、R、m、nは、上述した式(1)で説明したものと同義である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
<ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成>
 37質量%ホルマリン水溶液681g(ホルムアルデヒドとして8.4mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(三菱ガス化学(株)製)338gを、常圧下、100℃前後で還流しながら撹拌、ここに溶融させた1-ナフタレンメタノール295g(1.9mol、東京化成工業(株)製)を4時間かけて滴下し、その後更に2時間反応させた。得られた反応液に、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製)580g及びメチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)460gを加え、静置後、下相の水相を除去した。更に、反応液について、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及びメチルイソブチルケトンを減圧下に留去し、淡黄色固体のナフタレンホルムアルデヒド樹脂332gを得た。
<フェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成>
 上記で得たナフタレンホルムアルデヒド樹脂305g(含有酸素モル数2.3mol)及びフェノール536g(5.7mol、和光純薬工業(株)製)を、100℃で加熱溶融させた後、撹拌しながらパラトルエンスルホン酸(和光純薬工業(株)製)340mgを加え、反応を開始した。160℃まで昇温しながら2時間反応させた。得られた反応液を、混合溶剤(メタキシレン(三菱ガス化学(株)製)/メチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)=1/1(質量比))1200gで希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤、未反応原料を減圧下に除去して、下記式(9a)で表される黒褐色固体のフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂550gを得た。得られたフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のOH価は295mgKOH/g(OH基当量は190g/eq.)であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
(式(9a)中、R、m、nは、上述した式(9)で説明したものと同義である。)
<NMCNの合成>
 上記方法で得られた式(9a)で表されるフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂550g(OH基当量190g/eq.)(OH基換算2.90mol)(重量平均分子量Mw600)及びトリエチルアミン439.8g(4.35mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)をジクロロメタン3090gに溶解させ、これを溶液1とした。
 塩化シアン285.0g(4.64mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.6モル)、ジクロロメタン665.0g、36%塩酸440.2g(4.35mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)、及び水2729.1gを、撹拌下、液温-2~-0.5℃に保ちながら、溶液1を55分かけて注下した。溶液1注下終了後、同温度にて30分撹拌した後、トリエチルアミン263.9g(2.61mol)(ヒドロキシ基1モルに対して0.9モル)をジクロロメタン264gに溶解させた溶液(溶液2)を30分かけて注下した。溶液2注下終了後、同温度にて30分撹拌して反応を完結させた。
 その後反応液を静置して有機相と水相とを分離した。得られた有機相を水2000gで4回洗浄した。水洗4回目の廃水の電気伝導度は20μS/cmであり、水による洗浄により、除けるイオン性化合物は十分に除けられたことを確認した。
 水洗後の有機相を減圧下で濃縮し、最終的に90℃で1時間濃縮乾固させて目的とするシアン酸エステル化合物NMCN(薄黄色粘性物)を592g得た。得られたシアン酸エステル化合物NMCNの重量平均分子量Mwは970であった。GPCチャートを図1に示す。また、NMCNのIRスペクトルは2250cm-1(シアン酸エステル基)の吸収を示し、且つ、ヒドロキシ基の吸収は示さなかった。IRチャートを図2に示す。NMCNは、メチルエチルエチルケトンに対し、25℃で50質量%以上溶解することが可能であった。
(実施例2)
<硬化性樹脂組成物の調製及び硬化物の作成>
 実施例1で得られたシアン酸エステル化合物NMCN100質量部をナス型フラスコに投入し、150℃で加熱溶融させ、真空ポンプで脱気した後、オクチル酸亜鉛(日本化学産業株式会社製、商標ニッカオクチック酸亜鉛、金属含有量18%)を0.05質量部加え1分間振とうさせて混合することで、硬化性樹脂組成物を調製した。
 得られた硬化性樹脂組成物を、アルミニウム板、銅箔、フッ素コートステンレスで作成した型に流し込み、オーブンに入れ、150℃にて樹脂を均一にした後、220℃にて90分、20kg/cmでの真空プレスにより硬化させ、その後更に220℃にて6時間加熱し、1辺100mm、厚さ1.5mmの硬化物を得た。
(実施例3)フェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のシアン酸エステル化合物(下記式(1b)のシアン酸エステル化合物(代表組成として下記式(28)を有する):以下、「NRCN」とも略記する)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
(式(1b)中、R、m、nは、上述した式(1)で説明したものと同義である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
<ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成>
 37質量%ホルマリン水溶液3220g(ホルムアルデヒドとして40mol、三菱ガス化学(株)製)、メタノール(三菱ガス化学(株)製)142g及び98質量%硫酸(三菱ガス化学(株)製)1260gを、常圧下、100℃前後で還流しながら撹拌、ここに溶融させたナフタレン640g(5.0mol、関東化学(株)製)を6時間かけて滴下し、その後更に2時間反応させた。得られた反応液に、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製)630g、メチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)630gを加え、静置後、下相の水相を除去した。更に、反応液について、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン及びメチルイソブチルケトンを減圧下に留去し、淡黄色固体のナフタレンホルムアルデヒド樹脂816gを得た。
<脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成>
 上記で得たナフタレンホルムアルデヒド樹脂500gを120℃で溶解後、撹拌しながら水蒸気流通下でパラトルエンスルホン酸(和光純薬工業(株)製)10mgを加え、1時間で190℃まで昇温した。その後、さらに4時間(計5時間)反応させた。得られた反応液を、エチルベンゼン(関東化学(株)製)500gで希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤を減圧下に除去して、淡赤色固体の脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂380gを得た。
<フェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成>
 フェノール584g(6.2mol、和光純薬工業(株)製)を100℃で加熱溶融させた後、撹拌しながらパラトルエンスルホン酸(和光純薬工業(株)製)110mgを加えて反応を開始した。これを190℃まで昇温しながら、上記で得た脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂380g(含有酸素モル数1.2mol)を1時間かけて添加した。その後、さらに3時間反応させた。得られた反応液を、混合溶剤(メタキシレン(三菱ガス化学(株)製)/メチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)=1/1(質量比))1000gで希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤、未反応原料を減圧下に除去して、下記式(9b)で表される黒褐色固体のフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂530gを得た。得られたフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のOH価は193mgKOH/g(OH基当量は290g/eq.)であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
(式(9b)中、R、m、nは、上述した式(9)で説明したものと同義である。)
<NRCNの合成>
 上記方法で得られた式(9b)で表されるフェノール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂526g(OH基当量290g/eq.)(OH基換算1.81mol)(重量平均分子量Mw700)及びトリエチルアミン275.5g(2.72mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)をジクロロメタン2943gに溶解させ、これを溶液1とした。
 塩化シアン178.5g(2.90mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.6モル)、ジクロロメタン416.5g、36%塩酸275.7g(2.72mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)、及び水1710gを、撹拌下、液温-2~-0.5℃に保ちながら、溶液1を55分かけて注下した。溶液1注下終了後、同温度にて30分撹拌した後、トリエチルアミン110.2g(1.09mol)(ヒドロキシ基1モルに対して0.6モル)をジクロロメタン110.2gに溶解させた溶液(溶液2)を13分かけて注下した。溶液2注下終了後、同温度にて30分撹拌して反応を完結させた。
 その後反応液を静置して有機相と水相とを分離した。得られた有機相を水2000gで4回洗浄した。水洗4回目の廃水の電気伝導度は15μS/cmであり、水による洗浄により、除けるイオン性化合物は十分に除けられたことを確認した。
 水洗後の有機相を減圧下で濃縮し、最終的に90℃で1時間濃縮乾固させて目的とするシアン酸エステル化合物NRCN(薄黄色粘性物)を556g得た。得られたシアン酸エステル化合物NRCNの重量平均分子量Mwは1000であった。GPCチャートを図3に示す。また、NRCNのIRスペクトルは2250cm-1(シアン酸エステル基)の吸収を示し、且つ、ヒドロキシ基の吸収は示さなかった。IRチャートを図4に示す。NRCNは、メチルエチルエチルケトンに対し、25℃で50質量%以上溶解することが可能であった。
(実施例4)
 実施例2において、NMCNを100質量部用いる代わりに、実施例3で得られたNRCNを100質量部用いたこと以外は、実施例2と同様にして硬化物を得た。
(実施例5)ナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のシアン酸エステル化合物(下記式(1c)のシアン酸エステル化合物(代表組成として下記式(29)を有する):以下「NMNCN」とも略記する)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
(式(1c)中、R、m、nは、上述した式(1)で説明したものと同義である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
<ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成>
 37質量%ホルマリン水溶液1277g(ホルムアルデヒドとして15.8mol、三菱ガス化学(株)製)及び98質量%硫酸(三菱ガス化学(株)製)634gを、常圧下、100℃前後で還流しながら撹拌、ここに溶融させた1-ナフタレンメタノール553g(3.5mol、三菱ガス化学(株)製)を4時間かけて滴下し、その後更に2時間反応させた。得られた反応液に、希釈溶媒としてエチルベンゼン(和光純薬工業(株)製)500g、メチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)500gを加え、静置後、下相の水相を除去した。更に、反応液について、中和及び水洗を行い、エチルベンゼン、メチルイソブチルケトンを減圧下に留去し、淡黄色固体のナフタレンホルムアルデヒド樹脂624gを得た。
<ナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂の合成>
 上記で得たナフタレンホルムアルデヒド樹脂500g(含有酸素モル数3.9mol)、ナフトール1395g(9.7mol、スガイ化学工業(株)製)を、100℃で加熱溶融させた後、撹拌しながらパラトルエンスルホン酸(和光純薬工業(株)製)200mgを加え、反応を開始した。170℃まで昇温しながら2.5時間反応させた。この後、得られた反応液を、混合溶剤(メタキシレン(三菱ガス化学(株)製)/メチルイソブチルケトン(和光純薬工業(株)製)=1/1(質量比))2500gで希釈後、中和及び水洗を行い、溶剤、未反応原料を減圧下に除去して、下記式(9c)で表される黒褐色固体のナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂1125gを得た。得られたナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂のOH価は232mgKOH/g(OH基当量は241g/eq.)であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
(式(9c)中、R、m、nは、上述した式(9)で説明したものと同義である。)
<NMNCNの合成>
 上記方法で得られた式(9c)で表されるナフトール変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂730g(OH基当量241g/eq.)(OH基換算3.03mol)(重量平均分子量Mw390)及びトリエチルアミン459.8g(4.54mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)をジクロロメタン4041gに溶解させ、これを溶液1とした。
 塩化シアン298.4g(4.85mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.6モル)、ジクロロメタン661.6g、36%塩酸460.2g(4.54mol)(ヒドロキシ基1モルに対して1.5モル)、及び水2853.2gを、撹拌下、液温-2~-0.5℃に保ちながら、溶液1を72分かけて注下した。溶液1注下終了後、同温度にて30分撹拌した後、トリエチルアミン183.9g(1.82mol)(ヒドロキシ基1モルに対して0.6モル)をジクロロメタン184gに溶解させた溶液(溶液2)を25分かけて注下した。溶液2注下終了後、同温度にて30分撹拌して反応を完結させた。
 その後反応液を静置して有機相と水相とを分離した。得られた有機相を水2000gで5回洗浄した。水洗5回目の廃水の電気伝導度は20μS/cmであり、水による洗浄により、除けるイオン性化合物は十分に除けられたことを確認した。
 水洗後の有機相を減圧下で濃縮し、最終的に90℃で1時間濃縮乾固させて目的とするシアン酸エステル化合物NMNCN(褐色粘性物)を797g得た。得られたシアン酸エステル化合物NMNCNの重量平均分子量Mwは490であった。GPCチャートを図5に示す。また、NMNCNのIRスペクトルは2260cm-1(シアン酸エステル基)の吸収を示し、且つ、ヒドロキシ基の吸収は示さなかった。IRチャートを図6に示す。NMNCNは、メチルエチルエチルケトンに対し、25℃で50質量%以上溶解することが可能であった。
(実施例6)
 実施例2において、NMCNを100質量部用いる代わりに、実施例5で得られたNMNCNを100質量部用いたこと以外は、実施例2と同様にして硬化物を得た。
(比較例1)
 実施例2において、NMCNを100質量部用いる代わりに、2,2-ビス(4-シアナートフェニル)プロパン(三菱ガス化学製商品名skylex)を100質量部用いたこと以外は、実施例2と同様にして硬化物を得た。なお、2,2-ビス(4-シアナートフェニル)プロパンskylexは、メチルエチルエチルケトンに対し、25℃で50質量%以上溶解することが可能であった。
 上記のようにして得られた各硬化物の特性を、以下の方法により評価した。
 熱膨張係数:JIS-K-7197-2012(JIS C6481)に準拠し、熱機械的分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 TMA/SS6100)を用い、試験片5mm×5mm×1.5mm、開始温度30℃、終了温度330℃、昇温速度10℃/分、加重0.05N(49mN)において、膨張・圧縮モードでの熱機械分析を実施し、60~120℃における1℃当たりの平均熱膨張量を測定した。
 質量減少率(%):JIS-K7120-1987に準拠し、示差熱熱質量同時測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 TG/DTA6200)を用い、試験片3mm×3mm×1.5mm、開始温度30℃、終了温度500℃、昇温速度10℃/分、窒素雰囲気下において、質量を測定し、450℃における質量減少率を下式に基づき算出した。
 質量減少率(%)=(D-E)/I×100
 Dは開始温度での質量を、Eは450℃での質量を表す。
 ここで、難燃性は、熱分解時の残渣量が多い、即ち、質量減少率が低いほど優れると評価した。
 評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
 表1からも明らかなように、本実施例で得られたシアン酸エステル化合物は、優れた溶剤溶解性を有し、取扱性にも優れることが確認された。また、本実施例で得られたシアン酸エステル化合物を用いた硬化性樹脂組成物の硬化物は、従来品のシアネート化物を用いた場合に比して、熱膨張率が低く、優れた難燃性を有することが確認された。

Claims (13)

  1.  変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂をシアネート化して得られる、シアン酸エステル化合物。
  2.  下記一般式(1)で表される構造を有する、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Arは芳香環を表し、Rは各々独立にメチレン基、メチレンオキシ基、メチレンオキシメチレン基又はオキシメチレン基を表し、これらが連結していてもよい。Rは一価の置換基を表し、各々独立に水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、Rは各々独立に水素原子、炭素数が1~3のアルキル基、アリール基、ヒドロキシ基又はヒドロキシメチレン基を表し、mは1以上の整数を表し、nは0以上の整数を表す。m及びnが異なる化合物の混合物であってもよい。各繰り返し単位の配列は任意である。lはシアナト基の結合個数を表し、1~3の整数である。xはRの結合個数を表し、「Arの結合可能な個数-(l+2)」である。yは各々独立して0~4の整数を表す。)請求項1に記載のシアン酸エステル化合物。
  3.  前記変性ナフタレンホルムアルデヒド樹脂が、ナフタレンホルムアルデヒド樹脂又は脱アセタール結合ナフタレンホルムアルデヒド樹脂を、ヒドロキシ置換芳香族化合物を用いて変性させて得られる、請求項1又は2に記載のシアン酸エステル化合物。
  4.  前記ヒドロキシ置換芳香族化合物が、フェノール、2,6-キシレノール、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、ヒドロキシアントラセン及びジヒドロキシアントラセンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項3に記載のシアン酸エステル化合物。
  5.  重量平均分子量Mwが200~25000である、請求項1~4のいずれか一項に記載のシアン酸エステル化合物。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載のシアン酸エステル化合物を含む、硬化性樹脂組成物。
  7.  請求項1~5のいずれか一項に記載のシアン酸エステル化合物以外のシアン酸エステル化合物、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂及び重合可能な不飽和基を有する化合物からなる群から選択される少なくとも1種を更に含む、請求項6に記載の硬化性樹脂組成物。
  8.  請求項6又は7に記載の硬化性樹脂組成物を硬化させてなる、硬化物。
  9.  請求項6又は7に記載の硬化性樹脂組成物を基材に含浸又は塗布し、乾燥させてなる、プリプレグ。
  10.  請求項9に記載のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなる、積層板。
  11.  請求項6又は7に記載の硬化性樹脂組成物を含む、封止用材料。
  12.  請求項6又は7に記載の硬化性樹脂組成物を含む、繊維強化複合材料。
  13.  請求項6又は7に記載の硬化性樹脂組成物を含む、接着剤。
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