WO2016089182A2 - Polybenzoxazine precursor and method for preparing same - Google Patents

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WO2016089182A2 PCT/KR2015/013282 KR2015013282W WO2016089182A2 WO 2016089182 A2 WO2016089182 A2 WO 2016089182A2 KR 2015013282 W KR2015013282 W KR 2015013282W WO 2016089182 A2 WO2016089182 A2 WO 2016089182A2
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조희진
성도경
박기현
박상훈
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Abstract

The present invention relates to a polybenzoxazine precursor and a method for preparing the same and, more specifically, to a polybenzoxazine precursor and a method for preparing the same, wherein the polybenzoxazine precursor can be prepared into a hardened material exhibiting excellent thermal characteristics, electric characteristics, and dimensional characteristics by comprising bezoxazine obtained by reaction of a phenol novolac resin, an aldehyde compound, and, as amine compounds, an allyl amine and diamine diphenyl methane, and thus the polybenzoxazine precursor can be, ultimately, favorably used for a copper clad laminate, a semiconductor sealing agent, a printed circuit board, adhesion, paint, molding, and the like.

Description

폴리벤족사진 전구체 및 그 제조방법Polybenzoxazine Precursor and Manufacturing Method Thereof
본 발명은 폴리벤족사진 전구체 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polybenzoxazine precursor and a method for producing the same.
종래부터 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비스말레이미드 수지 등의 열경화성 수지는 열경화성이라는 성질에 기초하고, 내수성, 내약품성, 내열성, 기계 강도, 신뢰성 등이 우수하기 때문에 넓은 산업 분야에서 다양하게 사용되고 있다.Conventionally, thermosetting resins such as phenol resins, melamine resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, and bismaleimide resins are based on the properties of thermosetting, and are excellent in water resistance, chemical resistance, heat resistance, mechanical strength, reliability, and the like. It is used in various fields.
그러나, 페놀 수지 및 멜라민 수지는 경화 시에 휘발성의 부생성물이 발생하고, 에폭시 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지는 난연성이 떨어지며, 비스말레이미드 수지는 매우 비싸다는 등의 결점이 있다.However, phenol resins and melamine resins have disadvantages such as volatile by-products upon curing, epoxy resins and unsaturated polyester resins are poor in flame retardancy, and bismaleimide resins are very expensive.
이들 결점을 해소하기 위해서, 벤족사진(Benzoxazine) 환(Ring)이 개환 중합 반응하여, 문제가 된 휘발분의 발생을 수반하지 않고서 열경화하는 폴리벤족사진(Polybenzoxazine)이 연구되어 왔다. In order to eliminate these drawbacks, polybenzoxazine has been studied in which the Benzoxazine ring is ring-opening-polymerized and thermally cured without the occurrence of problematic volatiles.
분자 구조 중에 벤족사진환을 갖는 열경화성 수지는 가열에 의해 옥사진환이 개환하고, 부생성물의 발생 없이 중합이 진행되는 것으로부터 봉지재, 함침, 적층판, 접착제, 도료, 코팅재, 마찰재, FRP 및 성형 재료 등에 사용되는 열경화성 수지로 주목받고 있다. 벤족사진환은 벤젠환과 옥사진환과의 복합구조를 갖는다.Thermosetting resins having a benzoxazine ring in the molecular structure are subject to encapsulation, impregnation, laminates, adhesives, paints, coatings, friction materials, FRP, and molding materials since the oxazine ring is opened by heating and polymerization proceeds without generation of byproducts. It is attracting attention as a thermosetting resin used for etc. The benzoxazine ring has a complex structure of a benzene ring and an oxazine ring.
이러한 벤족사진은 높은 유리전이온도(Tg), 저 유전 특성, 높은 장력, 낮은 열팽창계수, 뛰어난 신축성, 저 흡습성 등을 포함하여 기계적 특성, 전기적 특성 및 화학적 특성의 균형이 잘 잡힌 경화 중합체이다.These benzoxazines are well-balanced cured polymers with mechanical, electrical and chemical properties, including high glass transition temperature (Tg), low dielectric properties, high tension, low coefficient of thermal expansion, excellent elasticity, low hygroscopicity, and the like.
이러한 벤족사진의 특성을 더욱 강화시키기 위한 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. 예를 들면, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0058566호는「폴리벤족사진 조성물」에 관한 것으로서, 벤족사진 화합물 및 펜타플루오로안티몬산 촉매를 포함하는 경화성 조성물을 충분한 온도 및 시간 동안 가열하여 중합함으로써 양호한 열안정성을 갖는 폴리벤족사진을 제조하는 방법이 개시되어 있다. Techniques for further strengthening the characteristics of benzoxazines are continuously being developed. For example, Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2012-0058566 relates to a "polybenzoxazine composition," wherein a curable composition comprising a benzoxazine compound and a pentafluoroantimonic acid catalyst is heated for a sufficient temperature and time to polymerize. By this, a method for producing a polybenzoxazine having good thermal stability is disclosed.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0818254호는「폴리벤조옥사진계 화합물, 이를 포함한 전해질막 및 이를 채용한 연료전지」에 관한 것으로서, 산 트랩핑 능력, 기계적 및 화학적 안정성, 고온에서의 인산 보액 능력이 향상된 신규한 폴리벤조옥사진계 화합물과, 이를 이용한 전해질막 및 그 제조방법이 개시되어 있다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-0818254 relates to "polybenzoxazine-based compound, an electrolyte membrane including the same and a fuel cell employing the same", the acid trapping ability, mechanical and chemical stability, the ability to retain phosphoric acid at high temperature The improved novel polybenzoxazine compound, an electrolyte membrane using the same, and a method of manufacturing the same are disclosed.
한편, 동박적층판(Copper Clad Laminate; CCL)은 절연재에 얇은 동박을 입힌 적층판을 의미하는 것으로, 최근 스마트기기의 고성능화와 고집적화로 인하여 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 사용되는 동박적층판은 우수한 내열성과 저유전 특성이 요구되고 있다. 동박적층판의 기초재료로는 수지(Resin)가 사용되는데 인쇄회로기판 내부에서 절연체의 역할을 담당한다. 우수한 절연체가 되기 위해서는 유전율(Permittivity)이 낮아야 한다. 유전율이란 외부의 전기적 신호에 대한 부도체내 분자들의 분극현상의 정도를 말하며 값이 작을수록 절연성이 우수한 것이다. 인쇄회로기판의 동작에 있어서 절연체의 유전율이 작을수록 신호의 처리속도가 빨라지고, 전송 손실이 줄어들게 된다. Meanwhile, Copper Clad Laminate (CCL) refers to a laminated plate coated with a thin copper foil on an insulating material. Recently, copper clad laminates used in printed circuit boards (PCBs) are excellent due to high performance and high integration of smart devices. Heat resistance and low dielectric properties are required. Resin is used as the base material of copper foil laminated board and plays the role of an insulator in the printed circuit board. To be a good insulator, the permittivity must be low. Dielectric constant refers to the degree of polarization of molecules in an insulator against external electrical signals. The smaller the value, the better the insulation. In the operation of a printed circuit board, the smaller the dielectric constant of the insulator, the faster the signal processing speed and the lower the transmission loss.
상기 동박적층판의 내열성과 저유전 특성을 만족시키기 위한 대안으로서, 페놀계 경화제인 폴리벤족사진의 이용이 부각되고 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 폴리벤족사진은 벤족사진계 모노머가 열에 의해 분자 내의 고리가 열리면서 중합이 이루어지는 열경화성 고분자로, 부생성물 없이 자체 경화가 가능하며, 경화 시 휘발성 물질을 발생시키지 않고, 부피 변화가 없어 치수 안정성이 우수하다. 또한, 높은 유리전이온도를 가지며 열분해 온도가 350℃까지 1% 이내의 분해특성을 가지는 고 내열성 고분자이다. As an alternative for satisfying the heat resistance and low dielectric properties of the copper-clad laminate, the use of polybenzoxazine, a phenol-based curing agent, has been highlighted. As described above, polybenzoxazine is a thermosetting polymer in which a benzoxazine-based monomer is polymerized by opening a ring in a molecule by heat, and is capable of self-curing without a by-product, and does not generate a volatile substance upon curing and does not have a volume change. Excellent dimensional stability. In addition, it is a high heat resistant polymer having a high glass transition temperature and having a decomposition property of pyrolysis temperature of less than 1% up to 350 ° C.
본 발명은 기존의 폴리벤족사진 전구체와 대비하여 열적 특성, 전기적특성 및 치수안정성이 향상된 경화물을 제조할 수 있도록 하는 폴리벤족사진 전구체를 제공하고자 하는 데 있다An object of the present invention is to provide a polybenzoxazine precursor capable of preparing a cured product having improved thermal properties, electrical properties, and dimensional stability as compared to a conventional polybenzoxazine precursor.
본 발명은 또한 이와 같은 폴리벤족사진 전구체의 제조방법을 제공하고자 한다. The present invention also provides a method for preparing such polybenzoxazine precursor.
본 발명은 또한 이와 같은 폴리벤족사진 전구체의 경화물을 제공하고자 한다. The present invention also seeks to provide a cured product of such a polybenzoxazine precursor.
본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하고, The present invention includes a benzoxazine compound represented by the following formula (1),
다음 화학식 1에 있어서 n1=0, n2=0 및 m=1인 벤족사진 화합물을 5 내지 50%로 포함하는 폴리벤족사진 전구체를 제공한다.The following formula (1) provides a polybenzoxazine precursor comprising 5 to 50% of a benzoxazine compound having n1 = 0, n2 = 0 and m = 1.
[화학식 1][Formula 1]
Figure PCTKR2015013282-appb-I000001
Figure PCTKR2015013282-appb-I000001
상기 화학식 1에서, n1과 n2는 서로 같거나 다른 것으로 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 6의 정수이다. In Formula 1, n1 and n2 are the same as or different from each other, an integer of 0 to 2, and m is an integer of 1 to 6.
상기 일 구현예에 의한 전구체는 중량평균분자량이 1500 내지 8000g/mol이고, 유리전이온도가 210℃ 이상인 것일 수 있다.The precursor according to the embodiment may have a weight average molecular weight of 1500 to 8000 g / mol, the glass transition temperature is 210 ℃ or more.
본 발명의 일 구현예에서는 페놀 노볼락 수지에, 알데히드 화합물 및 아민 화합물로서 알릴아민(allylamine) 및 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane)을 반응시키는 단계를 포함하는 폴리벤족사진 전구체의 제조방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention provides a method for producing a polybenzoxazine precursor comprising the step of reacting an allylamine and diaminodiphenylmethane as an aldehyde compound and an amine compound to a phenol novolak resin. .
구체적인 일 구현예의한 방법에 있어서, (1) 산 촉매 존재 하에서 페놀계 화합물과 알데히드 화합물을 반응시켜 페놀 노볼락 수지를 수득하는 단계; 및In a specific embodiment, the method comprises the steps of: (1) reacting a phenolic compound with an aldehyde compound in the presence of an acid catalyst to obtain a phenol novolak resin; And
(2) 상기 수득된 페놀 노볼락 수지에 알데히드 화합물 및 아민 화합물로서 알릴아민(allylamine) 및 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane)을 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. (2) reacting the obtained phenol novolak resin with allylamine and diaminodiphenylmethane as an aldehyde compound and an amine compound.
상기 일 구현예들에 의한 방법에 있어서, 상기 페놀 노볼락 수지는 다음 화학식 2로 표시되며, 화학식 2에 있어서 n=0인 성분을 65%이상 함유하는 것일 수 있다.In the method according to the embodiments, the phenol novolak resin is represented by the following formula (2), it may be one containing 65% or more components of n = 0 in the formula (2).
[화학식 2][Formula 2]
Figure PCTKR2015013282-appb-I000002
Figure PCTKR2015013282-appb-I000002
상기 화학식 2에서, n은 0~2의 정수이다. In Formula 2, n is an integer of 0 to 2.
상기 일 구현예에 있어서, 상기 (1) 단계는 페놀계 화합물 1mol에 대하여, 알데히드 화합물을 0.05 내지 0.3mol로 사용하고, 상기 (2) 단계는 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 알데히드 화합물 2 내지 6mol, 알릴아민(allylamine) 0.5 내지 1.5mol 및 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane) 0.1 내지 0.9mol로 사용할 수 있다.In one embodiment, the step (1) uses an aldehyde compound in 0.05 to 0.3 mol with respect to 1 mol of the phenolic compound, the step (2) is based on 1 mol of the phenol novolak resin, 2 to 6 mol of the aldehyde compound , Allylamine 0.5 to 1.5 mol and diaminodiphenylmethane (diaminodiphenylmethane) can be used in 0.1 to 0.9 mol.
본 발명의 일 구현예에서는 상기 일 구현예들에 의한 폴리벤족사진 전구체의 경화물을 제공한다.In one embodiment of the present invention provides a cured product of the polybenzoxazine precursor according to the above embodiments.
본 발명의 일 구현예에서는 상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하는 폴리벤족사진 전구체의 옥사진(Oxazine)환(Ring)이 개환되면서 중합되어 얻어진 폴리벤족사진을 제공한다. In one embodiment of the present invention provides a polybenzoxazine obtained by polymerization while ring-opening (oxazine) ring of the polybenzoxazine precursor including the benzoxazine compound represented by the formula (1).
본 발명의 다른 일 구현예에서는 상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하는 폴리벤족사진 전구체를 150 내지 250℃의 온도로 경화하는 단계를 포함하는 폴리벤족사진의 제조방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a method for preparing polybenzoxazine, comprising curing a polybenzoxazine precursor including a benzoxazine compound represented by Chemical Formula 1 at a temperature of 150 to 250 ° C.
본 발명에 따른 폴리벤족사진 전구체는 기존 폴리벤족사진 전구체와 대비하여 전기적 특성, 열적 특성 및 치수안정성이 향상된 경화물을 제공할 수 있어, 궁극적으로는 동박적층판, 반도체 봉지제, 인쇄 회로 기판, 접착, 도료, 주형 용도 등에 유용하게 사용할 수 있다.The polybenzoxazine precursor according to the present invention can provide a cured product having improved electrical properties, thermal properties, and dimensional stability as compared to the existing polybenzoxazine precursor, and ultimately, copper foil laminate, semiconductor encapsulant, printed circuit board, adhesive It can be usefully used for paints, paints, molds and the like.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 폴리벤족사진 전구체의 GPC 그래프(도 1a) 및 1H-NMR 스펙트럼(도 1b).1 is a GPC graph (FIG. 1A) and 1 H-NMR spectrum (FIG. 1B) of a polybenzoxazine precursor prepared in Example 1 of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 폴리벤족사진 전구체의 GPC 그래프(eh 2a) 및 적외선 분광(IR) 스펙트럼을 Raw material인 페놀 노볼락 수지와 대비하여 나타낸 것(도 2b).Figure 2 shows the GPC graph (eh 2a) and infrared spectroscopy (IR) spectrum of the polybenzoxazine precursor prepared in Example 2 of the present invention as compared to the phenol novolak resin as a raw material (Fig. 2b).
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.As used herein, the terms "about", "substantially", and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the meanings indicated are intended to aid the understanding of the invention. Accurate or absolute figures are used to assist in the prevention of unfair use by unscrupulous infringers.
본 발명의 일 구현예에서는 다음 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하고, 다음 화학식 1에 있어서 n1=0, n2=0 및 m=1인 벤족사진 화합물을 5 내지 50%로 포함하는 폴리벤족사진 전구체를 제공한다.In one embodiment of the present invention comprises a benzoxazine compound represented by the following formula (1), and in the following formula 1 polybenzone containing 5 to 50% benzoxazine compounds of n1 = 0, n2 = 0 and m = 1 Provide a photo precursor.
[화학식 1][Formula 1]
Figure PCTKR2015013282-appb-I000003
Figure PCTKR2015013282-appb-I000003
상기 화학식 1에서, n1과 n2는 서로 같거나 다른 것으로 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 6의 정수이다. In Formula 1, n1 and n2 are the same as or different from each other, an integer of 0 to 2, and m is an integer of 1 to 6.
상기 및 이하의 기재에서, "폴리벤족사진 전구체"라는 용어는 옥사진환이 개환반응에 의해 폴리벤족사진으로 일컬어지는 열경화성 수지를 형성하는 전구체적 역할을 수행하는 화합물 또는 화합물군을 의미하는 것으로, 단일의 벤족사진계 모노머로만 이루어진 경우도 포함하고, 이러한 모노머와 동일한 반복단위 구조를 주쇄에 갖는 올리고머 또는 이러한 모노머 또는 올리고머의 옥사진 환이 개환되면서 중합된 자경화물을 일부 포함하는 일군의 조합까지를 포함하는 것으로 정의한다. In the above and the following description, the term "polybenzoxazine precursor" refers to a compound or a group of compounds in which an oxazine ring plays a precursor role of forming a thermosetting resin called a polybenzoxazine by ring-opening reaction. It includes a benzoxazine-based monomer of only, including an oligomer having the same repeating unit structure as the monomer in the main chain, or a combination of a group containing a part of a polymerized autocuring product when the oxazine ring of such monomer or oligomer is ring-opened. define.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리벤족사진 전구체가 상기 화학식 1에서 n1=0, n2=0 및 m=1인 벤족사진 화합물을 전체 전구체 중 5 내지 50%로 포함하는 것이 전기적 특성, 열적 특성 및 치수안정성을 향상시킬 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다. The polybenzoxazine precursor according to an embodiment of the present invention includes the benzoxazine compounds having n1 = 0, n2 = 0, and m = 1 in Formula 1 as 5 to 50% of the precursors in terms of electrical properties, thermal properties, and It may be preferable in terms of improving dimensional stability.
여기서의 %는 겔 투과 크로마토 그래피(GPC)(Waters: Waters707)의 피크 면적비를 기준한 것으로, 엄밀하게는 전구체 중 폴리머가 포함된 경우 모노머와 폴리머 성분간의 피크 면적비를 의미한다. 이하 같다. % Is based on the peak area ratio of gel permeation chromatography (GPC) (Waters: Waters707), and strictly refers to the peak area ratio between the monomer and the polymer component when the polymer is included in the precursor. Same as below.
본 발명의 일 구현예에 의한 폴리벤족사진 전구체는 화학식 1에서 n1=0, n2=0 및 m=1인 화합물 이외에 상기 화학식 1에서 정의된 범주 내의 n1, n2 및 m 값을 만족하는 화합물들을 포함할 수 있다. The polybenzoxazine precursor according to one embodiment of the present invention includes compounds satisfying n1, n2 and m values within the range defined in Chemical Formula 1 in addition to the compounds having n1 = 0, n2 = 0 and m = 1 in Chemical Formula 1 can do.
상기 폴리벤족사진 전구체는 중량평균분자량이 1500 내지 8000g/mol인 것이 경화시 경화가 지연되거나 결정화되는 것을 방지할 수 있고, 전구체의 점도가 상승되거나 또는 겔화되어 작업성 저하 및 다른 수지와의 상용성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다. The polybenzoxazine precursor may have a weight average molecular weight of 1500 to 8000 g / mol to prevent the delay of curing or crystallization during curing, and the viscosity of the precursor It may be preferable in view of being raised or gelled to prevent deterioration in workability and deterioration in compatibility with other resins.
상기 중량평균분자량은 겔투과크로마토그래피(gel permeation chromatograph; GPC)에 의해 결정되는 폴리스티렌 당량의 환산치로 정의될 수 있다.The weight average molecular weight may be defined in terms of polystyrene equivalents determined by gel permeation chromatography (GPC).
본 발명에 따른 폴리벤족사진 전구체는 기존 폴리벤족사진 전구체와 대비하여 열적 특성, 전기적 특성 및 치수안정성이 향상된 경화물을 제공할 수 있다. The polybenzoxazine precursor according to the present invention may provide a cured product having improved thermal properties, electrical properties, and dimensional stability as compared to the existing polybenzoxazine precursor.
본 발명의 폴리벤족사진 전구체는 다음 화학식 2로 표시되는 페놀 노볼락 수지를 원료로 하여 제조된 것일 수 있다. Polybenzoxazine precursor of the present invention may be prepared by using a phenol novolak resin represented by the following formula (2) as a raw material.
[화학식 2] [Formula 2]
Figure PCTKR2015013282-appb-I000004
Figure PCTKR2015013282-appb-I000004
상기 화학식 2에서 n은 0 내지 2의 정수이다. In Formula 2, n is an integer of 0 to 2.
구체적으로는 상기 화학식 2에 있어서 n=0인 화합물을 65% 이상 포함하는 페놀 노볼락 수지를 원료로 하여 제조된 것일 수 있다. Specifically, in Formula 2, a phenol novolak resin containing 65% or more of a compound having n = 0 may be prepared as a raw material.
좀더 구체적으로, (1) 산 촉매 존재하에서 페놀계 화합물과 알데히드 화합물을 반응시켜 페놀 노볼락 수지를 수득하는 단계; 및 (2) 상기 수득된 페놀 노볼락 수지에 알데히드 화합물 및 아민 화합물로서 모노아민 화합물 및 디아민 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. More specifically, (1) reacting a phenolic compound and an aldehyde compound in the presence of an acid catalyst to obtain a phenol novolak resin; And (2) reacting the obtained phenol novolak resin with a monoamine compound and a diamine compound as an aldehyde compound and an amine compound.
보다 구체적으로, 산 촉매 존재하에서 페놀계 화합물과 알데히드 화합물을 반응시켜 화학식 2로 표시되는 화합물의 n=0 성분이 65% 이상(GPC Area%) 함유된 페놀 노볼락 수지를 수득한 다음, 상기 수득된 페놀 노볼락 수지에 알데히드 화합물 및 모노아민 화합물과 디아민 화합물을 용매 존재하에 축합 반응시켜 벤족사진의 방향족(Aromatic) 함량이 최대화된 폴리벤족사진 전구체를 제조할 수 있다. More specifically, by reacting the phenolic compound and the aldehyde compound in the presence of an acid catalyst to obtain a phenol novolak resin containing at least 65% (GPC Area%) of the n = 0 component of the compound represented by the formula (2) The phenol novolak resin may be condensed with an aldehyde compound, a monoamine compound, and a diamine compound in the presence of a solvent to prepare a polybenzoxazine precursor in which an aromatic content of benzoxazine is maximized.
상기한 바와 같이 산 촉매 존재하에서 페놀계 화합물과 알데히드 화합물을 반응시켜 화학식 2에 있어서 n=0인 화합물을 65% 이상(GPC Area%) 함유한 페놀 노볼락 수지를 수득할 수 있는데, 만일 화학식 2에 있어서 n=0인 화합물의 양이 65% 미만일 경우에는 후속되는 벤족사진 제조 반응 중 빠른 반응성 및 원료의 큰 분자량에 기인하여 점도가 상승되거나 또는 겔화되는 문제점이 있을 수 있다.As described above, the phenolic compound and the aldehyde compound may be reacted in the presence of an acid catalyst to obtain a phenol novolak resin containing 65% or more (GPC Area%) of a compound having n = 0 in Chemical Formula 2. When the amount of the compound of n = 0 in the case of less than 65%, the viscosity is due to the rapid reactivity in the subsequent benzoxazine production reaction and the large molecular weight of the raw material There may be a problem of elevated or gelling.
이때, 상기 반응 과정에서 생성된 물과 용매는 증류 등의 공지의 방법으로 제거할 수 있다. At this time, the water and the solvent generated in the reaction process can be removed by a known method such as distillation.
상기 (1) 단계에서, 알데히드 화합물은 페놀계 화합물 1mol에 대하여, 0.05 내지 0.3mol, 바람직하게는 0.1 내지 0.2 mol로 첨가시킬 수 있다. 만일, 알데히드 화합물이 페놀계 화합물 1몰에 대하여, 0.05 mol 미만으로 첨가될 경우에는 수율이 급격하게 저하될 수 있으며, 0.3 mol을 초과할 경우에는 화학식 2에서 n=0의 성분이 65% 미만인 페놀 노볼락 수지가 합성 될 수 있다In the step (1), the aldehyde compound may be added at 0.05 to 0.3 mol, preferably 0.1 to 0.2 mol with respect to 1 mol of the phenolic compound. If the aldehyde compound is added to less than 0.05 mol with respect to 1 mole of the phenolic compound, the yield may be drastically reduced. If the aldehyde compound exceeds 0.3 mol, the phenol having n = 0 in the formula 2 is less than 65%. Novolak resin can be synthesized
상기 페놀계 화합물은 페놀 또는 크레졸 등일 수 있다.The phenolic compound may be phenol or cresol.
또한, 상기 및 이하의 알데히드 화합물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 벤즈알데히드(Benzaldehyde), 아니스알데히드(Anisaldehyde), 4-메틸벤즈알데히드(4-Methylbenzaldehyde), 2-메톡시벤즈알데히드(2-Methoxybenzaldehyde), 4-메톡시벤즈알데히드(4-Methoxybenzaldehyde), 3,4-메틸렌디옥시벤즈알데히드(3,4-Methylenedioxybenzaldehyde), 3,4-디메톡시벤즈알데히드(3,4-Dimethoxybenzaldehyde) 및 3-이소프로폭시-벤즈알데히드(3-Isopropoxy-benzaldehyde)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.In addition, the above and below aldehyde compounds are not particularly limited, but specific examples thereof include benzaldehyde, anisaldehyde, 4-methylbenzaldehyde, 2-methoxybenzaldehyde and 2-Methoxybenzaldehyde. 4-methoxybenzaldehyde, 3,4-methylenedioxybenzaldehyde, 3,4-dimethoxybenzaldehyde and 3-isopropoxy-benzaldehyde It may be one or more selected from the group consisting of (3-Isopropoxy-benzaldehyde).
상기 (1) 단계에서 사용되는 산 촉매는 파라-톨루엔설포닉산(Para-toluene solfonic acid), 메틸설포닉산(Methyl sulfonic acid), 보론트리플루오라이드(Boron trifluorid), 알루미늄클로라이드(Aluminum chloride) 및 설포닉산(Sulfuric acid)으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.The acid catalyst used in step (1) is para-toluene solfonic acid, methyl sulfonic acid, boron trifluorid, aluminum chloride and sulfo Nickel acid (Sulfuric acid) may be one or more selected from the group consisting of.
상기 (2) 단계에서, 아민 화합물은 모노아민과 디아민 화합물을 병용하며, 이때 모노아민은 알릴아민(allyamine)이고, 디아민은 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane)인 것이 반응성과 생산 용이성 측면에서 유리할 수 있다. 모노아민 화합물은 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 0.5 내지 1.5mol, 바람직하게는 0.7 내지 1.4mol로 사용될 수 있고, 디아민 화합물은 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 0.1 내지 0.9mol, 바람직하게는 0.2mol 내지 0.6mol로 첨가시킬 수 있으며, 알데히드 화합물은 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 2 내지 6mol, 바람직하게는 3 내지 5mol로 첨가시킬 수 있다. In the step (2), the amine compound is a combination of a monoamine and a diamine compound, wherein the monoamine is allylamine (diamine), diamine diaminediphenylmethane (diaminodiphenylmethane) may be advantageous in terms of reactivity and ease of production have. The monoamine compound may be used at 0.5 to 1.5 mol, preferably 0.7 to 1.4 mol, with respect to 1 mol of the phenol novolak resin, and the diamine compound may be used at 0.1 to 0.9 mol, preferably 0.2 mol with respect to 1 mol of the phenol novolak resin. To 0.6 mol, and the aldehyde compound may be added to 2 to 6 mol, preferably 3 to 5 mol, relative to 1 mol of the phenol novolak resin .
상기 모노아민 화합물이 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 0.5mol 미만으로 첨가될 경우에는 링 클로스(Ring Close) 반응이 일어나지 않아 벤족사진 반응을 충분히 시킬 수 없으며(벤족사진링을 충분히 형성할 수 없으며), 1.5mol을 초과할 경우에는 부반응으로 인해 열적 특성, 전기적 특성 및 치수안정성이 저하 된다. When the monoamine compound is added to less than 0.5 mol with respect to 1 mol of the phenol novolak resin, a ring close reaction does not occur and thus the benzoxazine reaction cannot be sufficiently formed (the benzoxazine ring cannot be sufficiently formed). If it exceeds 1.5 mol, the side reactions lower the thermal, electrical and dimensional stability.
또한, 상기 디아민 화합물이 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 0.1mol 미만으로 첨가 될 경우, 분자량이 너무 작아 내열 특성이 저하되며 0.9mol을 초과할 경우 분자량이 기하 급수적으로 상승하여 수지 상용성이 저하되거나 점도가 상승하는 문제점이 발생될 수 있다. In addition, when the diamine compound is added to less than 0.1 mol with respect to 1 mol of the phenol novolak resin, the molecular weight is too small to lower the heat resistance characteristics, and when it exceeds 0.9 mol, the molecular weight rises exponentially and the resin compatibility decreases. The problem of an increase in viscosity may occur.
또한, 상기 알데히드 화합물이 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 2mol 미만으로 첨가될 경우에는 아민 화합물과의 충분한 반응을 유도하지 못해 옥사진링이 형성되지 않고, 내열 특성이 저하되며, 6mol를 초과할 경우에는 과량의 미반응 원료가 생성물에 잔여될 수 있다.In addition, when the aldehyde compound is added to less than 2 mol with respect to 1 mol of the phenol novolak resin, it does not induce a sufficient reaction with the amine compound does not form oxazine ring, the heat resistance is lowered, if it exceeds 6 mol Excess unreacted raw material may remain in the product.
상기 반응에서 사용되는 용매는 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매; 클로로포름, 디클로로포름, 디클로로메탄 등의 할로겐계 용매; THF, 디옥산 등의 에테르계 용매 등을 사용할 수 있다. 이때, 용매의 함량은 페놀 노볼락 수지, 알데히드 화합물, 모노아민 화합물 및 디아민 화합물 총 100 중량부에 대하여, 25 내지 100 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.The solvent used in the reaction is an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene, xylene, trimethylbenzene; Halogen solvents such as chloroform, dichloroform and dichloromethane; Ether solvents such as THF, dioxane and the like can be used. In this case, the content of the solvent, it is preferable to use 25 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the total phenol novolak resin, aldehyde compound, monoamine compound and diamine compound.
상기 폴리벤족사진 전구체의 제조에 있어서, 전술된 용매의 함량이 지나치게 적으면 반응물의 점도가 높아져 교반 응력이 커지게 되어 작업성이 떨어지고, 과도하게 많으면 반응 후 용매제거에 드는 비용이 많아지게 되어 비경제적일 수 있다. 또한, 적절한 용매의 선택과 혼합반응이 제대로 이루어지지 않은 경우에는 원료들이 반응에 참여하지 못하므로 수율이 저하될 수 있다.In the preparation of the polybenzoxazine precursor, when the content of the solvent is too small, the viscosity of the reactant becomes high, the stirring stress increases, and the workability decreases. When the content is excessively high, the cost of removing the solvent after the reaction increases. It can be economical. In addition, when the selection of the appropriate solvent and the mixing reaction is not made properly, the raw materials do not participate in the reaction, the yield may be lowered.
전술된 바와 같이 제조된 폴리벤족사진 전구체는 화학식 1에 있어서 n1=0, n2=0 및 m=1인 성분이 5~50%로 함유된 것이 될 수 있다.The polybenzoxazine precursor prepared as described above may include 5 to 50% of components having n1 = 0, n2 = 0, and m = 1 in the general formula (1).
본 발명의 일 구현예에서는 상기 일 구현예들에 의한 폴리벤족사진 전구체의 경화물을 제공한다.In one embodiment of the present invention provides a cured product of the polybenzoxazine precursor according to the above embodiments.
상기 및 이하의 기재에서 "경화물"이라는 용어는, 폴리벤족사진 전구체 단독의 자경화물만을 의미하는 것이 아니라, 폴리벤족사진 전구체 수지 이외에 다른 수지계 조성물이 혼합되어 경화된 경화물까지를 포괄하는 의미일 수 있다. In the above and the following description, the term "cured product" does not mean only a hardened product of the polybenzoxazine precursor alone, but also encompasses a cured product that is mixed with another resin-based composition in addition to the polybenzoxazine precursor resin. Can be.
본 발명의 일 구현예에서는 상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하는 폴리벤족사진 전구체의 옥사진(Oxazine)환(Ring)이 개환되면서 중합되어 얻어진 폴리벤족사진을 제공한다. In one embodiment of the present invention provides a polybenzoxazine obtained by polymerization while ring-opening (oxazine) ring of the polybenzoxazine precursor including the benzoxazine compound represented by the formula (1).
특히, 이러한 폴리벤족사진은 상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하는 폴리벤족사진 전구체를 150 내지 250℃의 온도로 경화하는 방법을 통해 얻어질 수 있다. In particular, the polybenzoxazine may be obtained through a method of curing a polybenzoxazine precursor including the benzoxazine compound represented by Chemical Formula 1 at a temperature of 150 to 250 ° C.
폴리벤족사진 전구체를 경화하는 온도는 150 내지 250℃의 범위가 적합하며, 보다 바람직하게는 190 내지 220℃가 좋다. 만일, 150℃ 미만일 경우에는 경화시간이 지나치게 길어질 수 있고, 250℃을 초과할 경우에는 불순불들의 산화가 지나치게 유발되거나, 공정 중 지나치게 많은 에너지가 소모될 수 있다. 190 내지 220℃ 범위에서는 공정시간, 에너지 효율 등의 측면에서 보다 바람직하다. 벤족사진의 경화 과정에서는 상기 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물의 옥사진 환이 개환되면서 중합된다. The temperature for curing the polybenzoxazine precursor is suitably in the range of 150 to 250 ° C, more preferably 190 to 220 ° C. If the temperature is less than 150 ° C., the curing time may be too long, and if the temperature exceeds 250 ° C., oxidation of impurities may be excessively induced, or too much energy may be consumed during the process. In 190-220 degreeC, it is more preferable from a viewpoint of process time, energy efficiency, etc. In the curing process of the benzoxazine, the oxazine ring of the benzoxazine compound represented by Chemical Formula 1 is polymerized while ring-opening.
본 발명에 따른 폴리벤족사진 전구체로부터 얻어진 경화물은 우수한 열적 특성, 전기적 특성 및 치수안정성을 나타내어 동박적층판, 반도체 봉지제, 인쇄 회로 기판, 접착, 도료, 주형 용도 등에 유용하게 사용할 수 있다.The cured product obtained from the polybenzoxazine precursor according to the present invention exhibits excellent thermal properties, electrical properties and dimensional stability, and thus can be usefully used for copper clad laminates, semiconductor encapsulants, printed circuit boards, adhesives, paints, and mold applications.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail through examples. However, these are intended to explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1><Example 1>
1-1: 폴리벤족사진 전구체의 제조1-1: Preparation of Polybenzoxazine Precursor
40℃에서 벤즈알데히드 202.97g와 페놀 1200.0g을 투입하고, 산촉매인 파라-톨루엔설포닉산(Para-toluene solfonic acid) 촉매하에서 130℃로 5시간 반응시켜, 4,4-(페닐메틸렌)디페놀(상기 화학식 2에 있어서 n=0인 화합물)을 77.14 %(GPC Area%) 함유하고 나머지 22.86%는 상기 화학식 2에서 n=1~2인 화합물로 이루어진 페놀 노볼락 수지를 얻었다. 202.97 g of benzaldehyde and 1200.0 g of phenol were added at 40 ° C, and reacted at 130 ° C for 5 hours under an acid catalyst, Para-toluene solfonic acid, to give 4,4- (phenylmethylene) diphenol. A compound having n = 0 in Chemical Formula 2) containing 77.14% (GPC Area%) and the remaining 22.86% obtained a phenol novolak resin consisting of a compound having n = 1 to 2 in Chemical Formula 2.
다음으로, 질소로 퍼징한 3L 3구 플라스크에 상기 합성된 페놀 노볼락 수지 150g(0.5286mol)과 톨루엔 609.3g을 투입하고, 여기에 알릴아민 30.83g(0.540 mol)과 디아미노디페닐메탄 52.40g (0.2643mol)을 첨가한 후 포름알데히드 수용액(40%) 158.75g(2.114mol)을 첨가하였다. 투입이 완료되면 반응용액을 승온속도 1.3℃/min로 100℃까지 승온시키고 5시간동안 교반하였다. 이후, 120℃까지 승온시킨 다음, 10 torr의 압력하에서 60분 동안 용매를 완전히 제거하여 중량평균분자량이 2156g/mol인 폴리벤족사진 전구체 281g(화학식 1의 n1=0, n2=0 및 m=1인 성분을 22.15% 포함)을 제조하였다. 이때, 수율(반응용액의 당량비에 따른 이론 수율 대비)은 99%이다. 상기 %는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(Waters: Waters707)의 Peak 면적비(모노머와 폴리머 성분의 비)이다.Next, 150 g (0.5286 mol) and 609.3 g of the synthesized phenol novolac resin and 609.3 g were added to a 3 L three-neck flask purged with nitrogen, and 30.83 g (0.540 mol) of allylamine and 52.40 g of diaminodiphenylmethane were added thereto. (0.2643 mol) was added followed by 158.75 g (2.114 mol) of aqueous formaldehyde solution (40%). When the addition was completed, the reaction solution was heated up to 100 ° C. at a rate 1.3 ° C./min and stirred for 5 hours. After heating to 120 ° C., the solvent was completely removed under a pressure of 10 torr for 60 minutes to obtain 281 g of a polybenzoxazine precursor having a weight average molecular weight of 2156 g / mol (n1 = 0, n2 = 0 and m = 1 in Formula 1). Phosphorus component, including 22.15%). In this case, the yield (relative to the theoretical yield according to the equivalence ratio of the reaction solution) is 99%. The percentage is the peak area ratio (ratio of monomer and polymer component) of gel permeation chromatography (GPC) (Waters: Waters707).
GPC를 이용하여 수득된 폴리벤족사진 전구체의 분자량 데이터를 분석하여 그 결과를 도 1a로 나타내었다.The molecular weight data of the polybenzoxazine precursor obtained using GPC was analyzed and the results are shown in FIG. 1A.
상기 수득된 폴리벤족사진 전구체를 핵자기공명분석법(1H-NMR)를 이용하여 구조를 확인한 결과는 도 1b와 같으며, raw material(화학식 2 화합물)로부터 유래된 8.0-9.0ppm 부근의 -OH Peak 사라지고 5.2-5.4ppm, 4.3-4.6ppm, 4.5-4.8ppm 및 3.7-4.0ppm의 광범위한 영역에서 Oxazine에서 기인한 Peak가 생성됨을 확인할 수 있었다. The obtained polybenzoxazine precursor was confirmed to have a structure by nuclear magnetic resonance analysis ( 1 H-NMR) as shown in FIG. 1B, and -OH near 8.0-9.0 ppm derived from a raw material (Compound 2). The peak disappeared and it was confirmed that the peak due to oxazine was generated in a wide range of 5.2-5.4ppm, 4.3-4.6ppm, 4.5-4.8ppm and 3.7-4.0ppm.
이때, NMR 분석시 사용된 NMR기기는 Bruker사의 Avance 500 제품이다.In this case, the NMR apparatus used in the NMR analysis is a Bruance Avance 500 product.
1-2: 경화물 제조1-2: hardened material manufacturing
실시예 1-1에서 수득된 폴리벤족사진 전구체를 지름 30mm의 알루미늄 접시에 투입하고, 220℃에서 각각 2시간 동안 자경화시켜 두께가 1.5mm인 시트 형태의 경화물을 제조하였다.The polybenzoxazine precursor obtained in Example 1-1 was introduced into an aluminum dish having a diameter of 30 mm, and hardened at 220 ° C. for 2 hours to prepare a cured product having a sheet thickness of 1.5 mm.
<실시예 2><Example 2>
2-1: 폴리벤족사진 전구체의 제조2-1: Preparation of Polybenzoxazine Precursor
40℃에서 벤즈알데히드 197.33g와 페놀 1250g를 투입하고, 산촉매인 파라-톨루엔설포닉산(Para-toluene solfonic acid) 촉매하에서 130℃로 4시간 반응시켜, 4,4-(페닐메틸렌)디페놀(상기 화학식 2에 있어서 n=0인 화합물)을 75.27%(GPC Area%) 함유하고 나머지 24.73%는 상기 화학식 2에 있어서 n=1~2인 화합물로 이루어진 페놀 노볼락 수지를 얻었다. 197.33 g of benzaldehyde and 1250 g of phenol were added at 40 ° C., and reacted at 130 ° C. for 4 hours under an acid catalyst, Para-toluene solfonic acid, to give 4,4- (phenylmethylene) diphenol (the above formula). 2, n = 0 compound) and 75.27% (GPC Area%) and the remaining 24.73% obtained a phenol novolak resin consisting of a compound of n = 1 to 2 in the formula (2).
다음으로, 질소로 퍼징한 3L 3구 플라스크에 상기 합성된 페놀 노볼락 수지 150g(0.5286mol)과 톨루엔 609.3g을 투입하고, 여기에 알릴아민 30.83g(0.540 mol)과 디아미노디페닐메탄 52.40g(0.2643mol)을 첨가한 후 포름알데히드 수용액(40%) 158.75g(2.114mol)을 첨가시켰다. 투입이 완료되면 반응용액을 승온속도 1.3℃/min로 100℃까지 승온시키고 5시간동안 교반하였다. 이후, 120℃까지 승온시킨 다음, 10 torr의 압력하에서 60분 동안 용매를 완전히 제거하여 중량평균분자량이 2670g/mol인 폴리벤족사진 전구체 279g (화학식 1의 n1=0, n2=0 및 m=1인 성분을 16.46% 포함)을 제조하였다. 이때, 수율(반응용액의 당량비에 따른 이론 수율 대비)은 99%이다. 상기 %는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(Waters: Waters707)의 Peak 면적비(모노머와 폴리머 성분의 비)이다.Next, 150 g (0.5286 mol) and 609.3 g of the synthesized phenol novolac resin and 609.3 g were added to a 3 L three-neck flask purged with nitrogen, and 30.83 g (0.540 mol) of allylamine and 52.40 g of diaminodiphenylmethane were added thereto. (0.2643 mol) was added followed by 158.75 g (2.114 mol) of aqueous formaldehyde solution (40%). When the addition was completed, the reaction solution was heated up to 100 ° C. at a rate 1.3 ° C./min and stirred for 5 hours. Thereafter, the temperature was raised to 120 ° C., and then the solvent was completely removed under a pressure of 10 torr for 60 minutes to obtain 279 g of a polybenzoxazine precursor having a weight average molecular weight of 2670 g / mol (n1 = 0, n2 = 0 and m = 1 in Formula 1). Phosphorus component, including 16.46%). In this case, the yield (relative to the theoretical yield according to the equivalence ratio of the reaction solution) is 99%. The percentage is the peak area ratio (ratio of monomer and polymer component) of gel permeation chromatography (GPC) (Waters: Waters707).
GPC를 이용하여 수득된 폴리벤족사진 전구체의 분자량 데이터를 분석하여 그 결과를 도 1b로 나타내었다.Molecular weight data of the polybenzoxazine precursor obtained using GPC was analyzed and the result is shown in FIG. 1B.
상기 수득된 폴리벤족사진 전구체를 적외선 분광분석를 이용하여 구조를 확인한 결과는 도 2b와 같으며, 옥사진링의 수소원자 피크(CH out of plane bending)를 확인할 수 있었다. 이때, 적외선 분광분석기기는 퍼킨엘머사의 스펙트럼 100 제품이다.As a result of confirming the structure of the obtained polybenzoxazine precursor by using infrared spectroscopy, it was shown in FIG. 2B, and the hydrogen atom peak (CH out of plane bending) of the oxazine ring was confirmed. At this time, the infrared spectroscopy instrument is a spectrum 100 product of Perkin Elmer.
도 2b의 기재에서 Raw Material은 화학식 2의 페놀 노볼락 수지로, 이와 대비하여 Benzoxazine으로 표기한 폴리벤족사진 전구체의 경우 -OH group에서 기인한 -OH stretching Peak가 사라지고 Benzoxazine의 특징적인 Peak를 확인할 수 있다(926 cm-1(the out-of-plane bending vibration of C-H)와 1234 cm-1(C-O-C asymmetric stretching modes))In the substrate of FIG. 2B, the raw material is a phenol novolak resin of Formula 2, in contrast to the polybenzoxazine precursor represented by Benzoxazine, -OH stretching peak due to -OH group disappears and a characteristic peak of Benzoxazine can be confirmed. (The out-of-plane bending vibration of CH) and 1234 cm-1 (COC asymmetric stretching modes)
2-2: 경화물 제조2-2: hardened product manufacture
실시예 2-1에서 수득된 폴리벤족사진 전구체를 지름 30mm의 알루미늄 접시에 투입하고, 220℃에서 각각 2시간 동안 자경화시켜 두께가 1.5mm인 시트 형태의 경화물을 제조하였다. The polybenzoxazine precursor obtained in Example 2-1 was introduced into an aluminum dish having a diameter of 30 mm, and cured at 220 ° C. for 2 hours to prepare a cured product having a thickness of 1.5 mm.
<비교예 1>Comparative Example 1
1-1: 벤족사진의 제조1-1: Preparation of benzoxazine
질소로 퍼징한 3L 3구 플라스크에 톨루엔 484.2g을 투입하고, 여기에 아닐린(aniline) 652.71g(2.0mol), 비스페놀 A 800g(1mol) 및 포름알데히드 수용액(40%) 1052.35g(4.0mol)을 첨가시켰다. 투입이 완료되면 반응용액을 승온속도 1.3℃/min로 100℃까지 승온시키고 5시간동안 교반하였다. 이후, 120℃까지 승온시킨 다음, 10torr의 압력하에서 60분 동안 용매를 완전히 제거하여 중량평균분자량이 698g/mol인 폴리벤족사진 전구체 1500g을 제조하였다. 상기 수득된 폴리벤족사진 전구체는 벤족사진 모노머가 54.26%이고, 수율(반응용액의 당량비에 따른 이론 수율 대비)은 92%이다. 상기 %는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(Waters: Waters707)의 Peak 면적비(모노머와 폴리머 성분의 비)이다.484.2 g of toluene was added to a 3 L three-neck flask purged with nitrogen, and 652.71 g (2.0 mol) of aniline, 800 g (1 mol) of bisphenol A, and 1052.35 g (4.0 mol) of aqueous formaldehyde solution (40%) were added thereto. Added. When the addition was completed, the reaction solution was heated up to 100 ° C. at a rate 1.3 ° C./min and stirred for 5 hours. Then, after heating up to 120 ℃, the solvent was completely removed for 60 minutes under a pressure of 10torr to prepare a 1500g polybenzoxazine precursor having a weight average molecular weight of 698g / mol. The obtained polybenzoxazine precursor was 54.26% of the benzoxazine monomer, and the yield (relative to the theoretical yield according to the equivalence ratio of the reaction solution) was 92%. The percentage is the peak area ratio (ratio of monomer and polymer component) of gel permeation chromatography (GPC) (Waters: Waters707).
1-2: 경화물 제조1-2: hardened material manufacturing
비교예 1-1에서 수득된 폴리벤족사진 전구체를 지름 30mm의 알루미늄 접시에 투입하고, 220℃에서 각각 3시간 동안 자경화시켜 두께가 1.5mm인 시트 형태의 경화물을 제조하였다. The polybenzoxazine precursor obtained in Comparative Example 1-1 was introduced into an aluminum dish having a diameter of 30 mm, and cured for 3 hours at 220 ° C. for 3 hours to prepare a cured product having a thickness of 1.5 mm.
<비교예 2>Comparative Example 2
2-1: 벤족사진의 제조 2-1 : Preparation of benzoxazine
질소로 퍼징한 3L 3구 플라스크에 톨루엔 514.7g을 투입하고, 여기에 아닐린(aniline) 744.18g(2.0mol), 비스페놀 F 800g(1mol) 및 포름알데히드 수용액(40%) 1199.82g(4.0mol)을 첨가시켰다. 투입이 완료되면 반응용액을 승온속도 1.3℃/min로 100℃까지 승온시키고 5시간동안 교반하였다. 이후, 120℃까지 승온시킨 다음, 10torr의 압력하에서 60분 동안 용매를 완전히 제거하여 중량평균분자량이 1240g/mol인 폴리벤족사진 전구체 945g을 제조하였다. 상기 수득된 폴리벤족사진 전구체는 벤족사진 모노머가 22.58%이고, 수율(반응용액의 당량비에 따른 이론 수율 대비)은 93%이다. 상기 %는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(Waters: Waters707)의 Peak 면적비(모노머와 폴리머 성분의 비)이다.514.7 g of toluene was added to a 3 L three-neck flask purged with nitrogen, and aniline 744.18 g (2.0 mol), bisphenol F 800 g (1 mol), and aqueous formaldehyde solution (40%) 1199.82 g (4.0 mol) were added thereto. Added. When the addition was completed, the reaction solution was heated up to 100 ° C. at a rate 1.3 ° C./min and stirred for 5 hours. Thereafter, after heating up to 120 ° C., the solvent was completely removed under a pressure of 10 torr for 60 minutes to prepare 945 g of a polybenzoxazine precursor having a weight average molecular weight of 1240 g / mol. The obtained polybenzoxazine precursor was 22.58% of the benzoxazine monomer, and the yield (relative to the theoretical yield according to the equivalence ratio of the reaction solution) was 93%. The percentage is the peak area ratio (ratio of monomer and polymer component) of gel permeation chromatography (GPC) (Waters: Waters707).
2-2: 경화물 제조2-2: hardened product manufacture
비교예 2-1에서 수득된 폴리벤족사진 전구체를 지름 30mm의 알루미늄 접시에 투입하고, 220℃에서 각각 2시간 동안 자경화시켜 두께가 1.5mm인 시트 형태의 경화물을 제조하였다. The polybenzoxazine precursor obtained in Comparative Example 2-1 was put in an aluminum dish having a diameter of 30 mm, and hardened at 220 ° C. for 2 hours to prepare a cured product having a sheet thickness of 1.5 mm.
상기 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제조한 경화물의 유리전이온도, 난연성, 유전율 및 분자량을 아래 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The glass transition temperature, flame retardancy, dielectric constant and molecular weight of the cured product prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured by the following method, and the results are shown in Table 1 below.
<유리전이온도(Tg) 측정><Glass Transition Temperature (Tg) Measurement>
실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제조한 경화물 10mg을 DMA(Dynamic Mechanical Analysis ; 동적기계분석)로 측정함.10 mg of the cured product prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured by DMA (Dynamic Mechanical Analysis; Dynamic Mechanical Analysis).
구체적으로, TA Instruments DMA Q800을 이용하여 30℃에서 350℃까지 분당 3℃의 승온 속도로 측정하였다. Specifically, using a TA Instruments DMA Q800 was measured at a temperature increase rate of 3 ℃ per minute from 30 ℃ to 350 ℃.
<Decomposition Temperature(Td 5) 측정><Decomposition Temperature (Td 5) measurement>
실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제조한 경화물을 TGA 측정장비를 이용하였고 TA Instruments TGA Q500을 이용하여 질소분위기하에서 30℃에서 800℃까지 분당 10℃의 승온 속도로 측정하였다. The cured products prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a TGA measuring device and measured using a TA Instruments TGA Q500 at a temperature increase rate of 10 ° C. per minute from 30 ° C. to 800 ° C. under a nitrogen atmosphere.
<유전율 측정>Dielectric constant measurement
Agilent사의 임피던스 분석기(Agilent E4991A 1MHz ~ 3GHz)를 이용하여 하기 조건에서 경화물의 유전율(Dk) 및 유전 정접(Df)을 측정하였다.Agilent's impedance analyzer (Agilent E4991A 1 MHz to 3 GHz) was used to measure the dielectric constant (Dk) and dielectric loss tangent (Df) of the cured product under the following conditions.
측정 주파수:1GHzMeasuring frequency: 1 GHz
측정 온도: 25-27℃Measuring temperature: 25-27 ℃
측정 습도:45-55%Measuring Humidity: 45-55%
측정 시료:두께1.5mm(1.3 ~ 1.7mm) Measurement sample: Thickness 1.5 mm (1.3 to 1.7 mm)
<분자량 측정><Molecular weight measurement>
겔 투과 크로마토그래피(GPC)(Waters: Waters707)에 의해 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(Mw)을 구하였다. 측정하는 중합체는 4000ppm의 농도가 되도록 테트라히드로푸란에 용해시켜 GPC에 100㎕를 주입하였다. GPC의 이동상은 테트라히드로푸란을 사용하고, 1.0mL/분의 유속으로 유입하였으며, 분석은 35℃에서 수행하였다. 컬럼은 Waters HR-05,1,2,4E 4개를 직렬로 연결하였다. 검출기로는 RI and PAD Detecter를 이용하여 35℃에서 측정하였다. Polystyrene reduced weight average molecular weight (Mw) was determined by gel permeation chromatography (GPC) (Waters: Waters707). The polymer to be measured was dissolved in tetrahydrofuran to a concentration of 4000 ppm, and 100 µl was injected into GPC. The mobile phase of GPC used tetrahydrofuran and was introduced at a flow rate of 1.0 mL / min, and the analysis was performed at 35 ° C. The column connected four Waters HR-05,1,2,4E in series. The detector was measured at 35 ° C using RI and PAD Detecter.
<열팽창계수 측정><Coefficient of Thermal Expansion>
TA Instruments TMA Q400을 이용하여 30℃에서 300℃까지 분당 10℃의 승온 속도로 측정하였다. α1는 상온에서부터 Tg까지의 열팽창계수이며 α2는 Tg부터 260℃까지의 열팽창계수이다.TA Instruments TMA Q400 was used to measure a temperature increase rate of 10 ° C. per minute from 30 ° C. to 300 ° C. α1 is the coefficient of thermal expansion from room temperature to Tg and α2 is the coefficient of thermal expansion from Tg to 260 ° C.
표 1
구분 Mw(g/mol) Tg(℃) Td 5 (℃) 열팽창계수(α1/α2) 유전율(Dk) 유전정접(Df)
실시예 1 2156 275.9 361.4 15.8 / 73.2 2.78 0.0047
실시예 2 2670 276.2 364.5 17.2 /82.8 2.81 0.0049
비교예 1 698 198.7 314.6 51.08 / 3979 3.00 0.0100
비교예 2 1240 195.9 318.2 58.64 / 387.8 3.45 0.0150
Table 1
division Mw (g / mol) Tg (℃) Td 5 (℃) Coefficient of thermal expansion (α1 / α2) Permittivity (Dk) Dielectric loss factor (Df)
Example 1 2156 275.9 361.4 15.8 / 73.2 2.78 0.0047
Example 2 2670 276.2 364.5 17.2 /82.8 2.81 0.0049
Comparative Example 1 698 198.7 314.6 51.08 / 3979 3.00 0.0100
Comparative Example 2 1240 195.9 318.2 58.64 / 387.8 3.45 0.0150
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2는 비교예 1 및 2과 비교하였을 경우, 높은 Tg와 Td 값을 나타내어 뛰어난 열적 특성을 발현하고 있고, 특히 유전율(Dk), 유전정접(Df)이 낮게 측정되어 전기적 특성이 상당히 우수함을 알 수 있었으며, 열팽창계수가 현저하게 낮아 치수안정성이 우수함을 알 수 있었다. As shown in Table 1, Examples 1 and 2, when compared with Comparative Examples 1 and 2, exhibit high thermal characteristics by showing high Tg and Td values, and in particular, permittivity (Dk) and dielectric loss tangent (Df). This low measurement resulted in an excellent electrical property, and the thermal expansion coefficient was remarkably low, indicating the excellent dimensional stability.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

Claims (9)

  1. 다음 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하고, To include a benzoxazine compound represented by the formula (1),
    다음 화학식 1에 있어서 n1=0, n2=0 및 m=1인 벤족사진 화합물을 5 내지 50%로 포함하는 폴리벤족사진 전구체 .A polybenzoxazine precursor comprising 5 to 50% of a benzoxazine compound having n1 = 0, n2 = 0, and m = 1 in Formula 1 below.
    [화학식 1][Formula 1]
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000005
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000005
    상기 화학식 1에서, n1과 n2는 서로 같거나 다른 것으로 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 6의 정수이다. In Formula 1, n1 and n2 are the same as or different from each other, an integer of 0 to 2, and m is an integer of 1 to 6.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전구체는 중량평균분자량이 1500 내지 8000g/mol이고, 유리전이온도가 210℃ 이상인 것을 특징으로 하는 폴리벤족사진 전구체. The polybenzoxazine precursor of claim 1, wherein the precursor has a weight average molecular weight of 1500 to 8000 g / mol and a glass transition temperature of 210 ° C. or more.
  3. 페놀 노볼락 수지에, 알데히드 화합물 및 아민 화합물로서 알릴아민(allylamine) 및 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane)을 반응시키는 단계를 포함하는 폴리벤족사진 전구체의 제조방법.A method for producing a polybenzoxazine precursor comprising the step of reacting phenol novolak resin with allylamine and diaminodiphenylmethane as an aldehyde compound and an amine compound.
  4. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein
    (1) 산 촉매 존재 하에서 페놀계 화합물과 알데히드 화합물을 반응시켜 페놀 노볼락 수지를 수득하는 단계; 및(1) reacting a phenolic compound with an aldehyde compound in the presence of an acid catalyst to obtain a phenol novolak resin; And
    (2) 상기 수득된 페놀 노볼락 수지에 알데히드 화합물 및 아민 화합물로서 알릴아민(allylamine) 및 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane)을 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리벤족사진 전구체의 제조방법.(2) a method for producing a polybenzoxazine precursor, comprising reacting an allylamine and diaminodiphenylmethane as an aldehyde compound and an amine compound to the obtained phenol novolak resin.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 페놀 노볼락 수지는 다음 화학식 2로 표시되며, 화학식 2에 있어서 n=0성분을 65%이상 함유하는 것임을 특징으로 하는 폴리벤족사진 전구체의 제조방법. The method for producing a polybenzoxazine precursor according to claim 3 or 4, wherein the phenol novolak resin is represented by the following Chemical Formula 2, and contains n = 0 components of 65% or more in Chemical Formula 2.
    [화학식 2][Formula 2]
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000006
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000006
    상기 화학식 2에서, n은 0~2의 정수이다. In Formula 2, n is an integer of 0 to 2.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 페놀 노볼락 수지는 페놀계 화합물 1mol에 대하여, 알데히드 화합물을 0.05 내지 0.3mol로 사용하고, 상기 (2) 단계는 페놀 노볼락 수지 1mol에 대하여, 알데히드 화합물 2 내지 6mol, 알릴아민(allylamine) 0.5 내지 1.5mol 및 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane) 0.1 내지 0.9mol을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리벤족사진 전구체의 제조방법.The phenol novolak resin according to claim 4, wherein the phenolic novolak resin is used in an amount of 0.05 to 0.3 mol with respect to 1 mol of the phenolic compound, and in step (2), 2 to 6 mol of an aldehyde compound, based on 1 mol of the phenol novolak resin, Allylamine 0.5 to 1.5 mol and diaminodiphenylmethane (diaminodiphenylmethane) using a method for producing a polybenzoxazine precursor, characterized in that using.
  7. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항의 폴리벤족사진 전구체의 경화물.Hardened | cured material of the polybenzoxazine precursor of any one of Claims 1-2.
  8. 다음 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하는 폴리벤족사진 전구체의 옥사진(Oxazine)환(Ring)이 개환되면서 중합되어 얻어진 폴리벤족사진.A polybenzoxazine obtained by polymerization while ring opening of an oxazine ring of a polybenzoxazine precursor including a benzoxazine compound represented by Formula 1 is ring-opened.
    [화학식 1][Formula 1]
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000007
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000007
    상기 화학식 1에서, n1과 n2는 서로 같거나 다른 것으로 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 6의 정수이다. In Formula 1, n1 and n2 are the same as or different from each other, an integer of 0 to 2, and m is an integer of 1 to 6.
  9. 다음 화학식 1로 표시되는 벤족사진 화합물을 포함하는 폴리벤족사진 전구체를 150 내지 250℃의 온도로 경화하는 단계를 포함하는 폴리벤족사진의 제조방법.Next, the polybenzoxazine precursor comprising the benzoxazine compound represented by the formula (1) comprising the step of curing at a temperature of 150 to 250 ℃ polybenzoxazine.
    [화학식 1][Formula 1]
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000008
    Figure PCTKR2015013282-appb-I000008
    상기 화학식 1에서, n1과 n2는 서로 같거나 다른 것으로 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 6의 정수이다. In Formula 1, n1 and n2 are the same as or different from each other, an integer of 0 to 2, and m is an integer of 1 to 6.
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