CN105683154B - 氰酸酯化合物、包含该化合物的固化性树脂组合物及其固化物 - Google Patents
氰酸酯化合物、包含该化合物的固化性树脂组合物及其固化物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供具有优异的溶剂溶解性并且热膨胀率低的、能够得到具有优异的阻燃性和耐热性的固化物的新型的氰酸酯化合物。本发明为由下述式(1)所表示的氰酸酯化合物。(式中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由前述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子(但排除Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4,氰氧基相对于金刚烷基键合于4位的情况)或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。)。
Description
技术领域
本发明涉及氰酸酯化合物、包含该化合物的固化性树脂组合物及其固化物、以及包含固化性树脂组合物的结构材料用预浸料、密封用材料、纤维增强复合材料和粘接剂。
背景技术
氰酸酯化合物通过固化而生成三嗪环,因其高耐热性和优异的电特性而被广泛用作结构用复合材料、粘接剂、电气用绝缘材料、电气电子部件等各种功能性高分子材料的原料。然而,近年来,随着这些应用领域所需求的性能的提升,作为功能性高分子材料所需要的各种物性越发变得苛刻。作为这样的物性,例如可以举出阻燃性、耐热性、低热膨胀率、低吸水性、低介电常数、低介电损耗角正切、耐候性、耐化学药品性以及高断裂韧性等。然而,目前为止,这些需求物性未必已得到满足。
例如,在半导体封装材料的领域中,伴随基板的减薄,有在半导体芯片和基板材料之间由于热膨胀系数的失配而产生翘曲的问题。作为解决该问题的手段,需要提高用于基板材料的功能性高分子材料自身的低热膨胀和高耐热性。另外,出于对人体和环境的考虑,一直在提倡在印刷线路板的软钎焊中使用无铅钎料。考虑到能够耐受与之相伴的高温下的回流焊工序,也需要提高功能性高分子材料自身的低热膨胀和高耐热性。
另外,从提高功能性高分子材料的阻燃性的观点出发,以往,有时使该功能性高分子材料含有卤原子或磷原子。然而,卤原子在燃烧时有可能产生存在环境污染风险的卤素系气体,并且会降低最终制品的绝缘性。另外,磷原子大多会降低除阻燃性以外的需求物性(耐热性、耐湿性以及低吸水性等)。于是,要求功能性高分子材料即使不含有卤原子和磷原子也能够提高阻燃性。
进而,在制造印刷线路板用途等的层叠板时,首先将属于功能性高分子材料的前体的固化前的单体溶解于甲乙酮等溶剂中制备成清漆之后,使其浸渍于玻璃纤维并使其干燥,由此制作预浸料。因此,对于上述单体,还要求提高溶剂溶解性。
作为可得到具备低热膨胀和耐热性的氰酸酯化合物单体的固化物的例子,提出了使用将键合氰氧基苯基彼此的甲叉基的氢用特定的烷基取代的2官能氰氧基苯基类型的氰酸酯化合物(1,1-双(4-氰氧基苯基)异丁烷)的方案(参照专利文献1)。另外,作为可得到具备低热膨胀和阻燃性的氰酸酯化合物单体的固化物的例子,提出了使用芳烷基结构的氰酸酯化合物(参照专利文献2)的方案。进而,作为可得到具备阻燃性和耐热性的氰酸酯化合物单体的固化物的例子,提出了使用含有三聚异氰酸骨架的氰酸酯化合物(参照专利文献3)、含有三嗪骨架的氰酸酯化合物(参照专利文献4)、用于将氰氧基苯基彼此键合的甲叉基的氢被联苯基取代的2官能氰氧基苯基类型的氰酸酯化合物(参照专利文献5),以及提出了在双酚A型氰酸酯化合物中配混含酰亚胺骨架的氰酸酯化合物(参照专利文献6)。
另外,近年来,广泛用于电子设备、通信仪器,个人计算机等的半导体的高集成化/微型化在逐渐加快。与此相伴,用于印刷线路板的半导体封装用层叠板所需要的各种特性越发变得苛刻。作为需要的特性,例如可以举出低吸水性、吸湿耐热性、阻燃性、低介电常数、低介电损耗角正切、低热膨胀率、耐热性以及耐化学药品性等特性。然而,目前为止,这些需求特性未必已得到满足。
以往,作为耐热性、电特性优异的印刷线路板用树脂,已知有氰酸酯化合物。例如,包含双酚A型氰酸酯化合物和其它的热固性树脂等的树脂组合物被广泛地用于印刷线路板材料等。双酚A型氰酸酯化合物具有电特性、机械特性以及耐化学药品性等优异的特性。然而,该氰酸酯化合物有时在低吸水性、吸湿耐热性以及阻燃性方面是不充分的。于是,出于进一步提高特性的目的,开展了对结构不同的各种氰酸酯化合物的研究。
作为与双酚A型氰酸酯化合物结构不同的树脂,常使用酚醛清漆型氰酸酯化合物(参照专利文献7)。然而,酚醛清漆型氰酸酯化合物存在容易变得固化不足、得到的固化物的吸水率大、吸湿耐热性降低的问题。于是,作为改善这些问题的方法,提出了酚醛清漆型氰酸酯化合物和双酚A型氰酸酯化合物的预聚物化(参照专利文献8)。
另外,作为改善阻燃性的方法,提出了如下方案:通过使用氟化氰酸酯化合物、或者将氰酸酯化合物和卤素系化合物混合或进行预聚物化,由此使树脂组合物含有卤素系化合物(参照专利文献9和10)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/057144号
专利文献2:日本特许第4407823号公报
专利文献3:日本特许第4654770号公报
专利文献4:日本特开2012-036114号公报
专利文献5:日本特许第5104312号公报
专利文献6:日本特开2010-180147号公报
专利文献7:日本特开平11-124433号公报
专利文献8:日本特开2000-191776号公报
专利文献9:日本特许第3081996号公报
专利文献10:日本特开平6-271669号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,本发明人等对上述现有技术进行了研究,结果可知,对于专利文献1公开的2官能氰氧基苯基类型的氰酸酯化合物,用于将氰氧基苯基彼此键合的甲叉基的氢原子被烷基取代时,会导致阻燃性(高温下的不易分解性)降低。该专利文献1完全没有关于阻燃性的记载。另外可知,专利文献2公开的芳烷基结构的氰酸酯化合物难溶于溶剂、难以操作。进而,专利文献3~6均完全没有发现关于热膨胀率和/或溶剂溶解性的记载、启示。
结果到目前为止,即使将具有溶剂溶解性的氰酸酯化合物用作单体,也不能得到以高水平具备低热膨胀、阻燃性以及耐热性的固化物。
另外,通过专利文献8提出的预聚物化虽然提高了固化性,但对于低吸水性和吸湿耐热性的特性改善而言仍然是不充分的,因此需要进一步提高低吸水性、吸湿耐热性。进而,如专利文献9和10提出的那样,若使用卤素系化合物,则在燃烧时存在产生二噁英等有害物质的风险,因此要求不含有卤素系化合物也能够提高阻燃性。
本发明是鉴于上述事实作出的,其目的在于,提供具有优异的溶剂溶解性并且热膨胀率低的、能够得到具有优异的阻燃性和耐热性的固化物的新型的氰酸酯化合物及其固化物,包含这样的氰酸酯化合物的固化性树脂组合物及其固化物,以及包含该固化性树脂组合物的面向各种用途的材料。
另外,本发明的目的在于,提供能够实现不仅具有低吸水性而且吸湿耐热性也优异的印刷线路板的印刷线路板用固化性树脂组合物、使用其的预浸料及层叠片、以及使用该预浸料的覆金属箔层叠板及印刷线路板。
用于解决问题的方案
本发明人等发现,具有金刚烷环骨架的2官能氰氧基苯基类型的氰酸酯化合物具有优异的溶剂溶解性且操作性优异,以及使用了这样的氰酸酯化合物的固化性树脂组合物的热膨胀率低并且能够实现具有优异的阻燃性和耐热性的固化物等,从而完成了本发明。另外,本发明人等发现,通过使用这样的含有氰酸酯化合物的固化性树脂组合物,能够实现具有低吸水性、还具有优异的吸湿耐热性的印刷线路板,从而完成了本发明。即,本发明如下。
[1]一种由下述式(1)所表示的氰酸酯化合物。
(式中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由前述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子(但排除Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4,氰氧基相对于金刚烷基键合于4位的情况)或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。)
[2]根据[1]所述的氰酸酯化合物,其中,前述式(1)中,Ar表示苯环,n为1,且R2表示甲基、乙基、丙基、异丙基或叔丁基。
[3]根据[1]所述的氰酸酯化合物,其中,Ar表示苯环,且n为2或3。
[4]根据[1]所述的氰酸酯化合物,其中,Ar表示除苯环以外的芳环。
[5]一种固化性树脂组合物,其包含下述式(1)所表示的氰酸酯化合物。
(式中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n为1~3的整数,m+n是表示键合于Ar的1价的原子和基团的总数的整数。R2表示氢原子或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。)
[6]根据[5]所述的固化性树脂组合物,其还包含选自由除前述式(1)所表示的氰酸酯化合物以外的氰酸酯化合物、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂以及具有可聚合的不饱和基团的化合物组成的组中的1种以上。
[7]根据[5]或[6]所述的固化性树脂组合物,其中,前述式(1)所表示的氰酸酯化合物中,Ar表示苯环,n为1,且R2表示甲基、乙基、丙基、异丙基或叔丁基。
[8]根据[5]或[6]所述的固化性树脂组合物,其中,前述式(1)所表示的氰酸酯化合物中,Ar表示苯环,且n为2或3。
[9]根据[5]或[6]所述的固化性树脂组合物,其中,前述式(1)所表示的氰酸酯化合物中,Ar表示除苯环以外的芳环。
[10]一种固化物,其是使[5]~[9]中任一项所述的固化性树脂组合物固化而形成的。
[11]一种结构材料用预浸料,其包含基材和浸渍或涂布到该基材的[5]~[9]中任一项所述的固化性树脂组合物。
[12]一种密封用材料,其包含[5]~[9]中任一项所述的固化性树脂组合物。
[13]一种纤维增强复合材料,其包含[5]~[9]中任一项所述的固化性树脂组合物。
[14]一种粘接剂,其包含[5]~[9]中任一项所述的固化性树脂组合物。
[15]根据[5]~[9]中任一项所述的固化性树脂组合物,其用于印刷线路板。
[16]根据[15]所述的固化性树脂组合物,其还包含环氧树脂。
[17]根据[16]所述的固化性树脂组合物,其中,前述式(1)所表示的氰酸酯化合物的含量相对于前述固化性树脂组合物中的树脂固体成分100质量份为1~90质量份。
[18]根据[16]或[17]所述的固化性树脂组合物,其还包含无机填充材料。
[19]根据[18]所述的固化性树脂组合物,其中,前述无机填充材料的含量相对于前述固化性树脂组合物中的树脂固体成分100质量份为50~1600质量份。
[20]根据[16]~[19]中任一项所述的固化性树脂组合物,其还包含选自由马来酰亚胺化合物、酚醛树脂以及除前述式(1)所表示的氰酸酯化合物以外的氰酸酯化合物组成的组中的1种以上。
[21]根据[16]~[20]中任一项所述的固化性树脂组合物,其中,前述环氧树脂为选自由联苯芳烷基型环氧树脂、亚萘基醚型环氧树脂、多官能苯酚型环氧树脂以及萘型环氧树脂组成的组中的1种以上。
[22]一种预浸料,其包含基材和浸渍或涂布到该基材的[15]~[21]中任一项所述的固化性树脂组合物。
[23]一种覆金属箔层叠板,其包含1张以上[22]所述的预浸料和配置于前述预浸料的单面或双面的金属箔。
[24]一种层叠片,其包含支承体和将[15]~[21]中任一项所述的固化性树脂组合物涂覆在该支承体的表面并使之干燥而成的树脂层。
[25]一种印刷线路板,该印刷线路板包含绝缘层和形成于前述绝缘层的表面的导体层,其中,前述绝缘层包含[15]~[21]中任一项所述的固化性树脂组合物。
发明的效果
根据本发明能够提供具有优异的溶剂溶解性并且热膨胀率低的、可得到具有优异的阻燃性和耐热性的固化物的新型的氰酸酯化合物及其固化物,包含这样的氰酸酯化合物的固化性树脂组合物及其固化物,以及包含该固化性树脂组合物的面向各种用途的材料。另外,根据本发明能够提供可实现不仅具有低吸水性而且吸湿耐热性也优异的印刷线路板的印刷线路板用固化性树脂组合物、使用其的预浸料及层叠片、以及使用该预浸料的覆金属箔层叠板及印刷线路板。
附图说明
图1是实施例1中得到的双酚化合物AMTOH的1H-NMR光谱。
图2是实施例1中得到的氰酸酯化合物AMTCN的1H-NMR光谱。
图3是实施例1中得到的氰酸酯化合物AMTCN的FT-IR图。
图4是实施例2中得到的双酚化合物AMTcOH的1H-NMR光谱。
图5是实施例2中得到的氰酸酯化合物AMTcCN的1H-NMR光谱。
图6是实施例2中得到的氰酸酯化合物AMTcCN的FT-IR图。
图7是实施例3中得到的双酚化合物uAMTOH的1H-NMR光谱。
图8是实施例3中得到的氰酸酯化合物uAMTCN的1H-NMR光谱。
图9是实施例3中得到的氰酸酯化合物uAMTCN的FT-IR图。
具体实施方式
下面,对用于实施本发明的方式(以下,仅称为“本实施方式”)详细地说明。需要说明的是,下面的本实施方式为用于说明本发明的例示,本发明不只限于本实施方式。
本实施方式的氰酸酯化合物是由下述式(1)所表示的化合物。
此处,式(1)中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由上述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子(但排除Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4,氰氧基相对于金刚烷基键合于4位的情况)或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。
另外,本实施方式的固化性树脂组合物包含由上述式(1)所表示的氰酸酯化合物。此处,式(1)中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由上述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。
另外,本实施方式的其它方案还提供使上述固化性树脂组合物固化而形成的固化物,包含上述固化性树脂组合物的结构材料用预浸料、密封用材料、纤维增强复合材料以及粘接剂。
<氰酸酯化合物>
本实施方式的氰酸酯化合物由上述式(1)所表示。式(1)中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由上述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子(但排除Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4,氰氧基相对于金刚烷基键合于4位的情况)或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。
Ar只要是芳环,就可以是单环、稠环和环集合(環集合)中的任意者,没有特别限制,但优选选自由苯环、萘环、以及2个苯环单键键合而成的环组成的组中的芳环。
另外,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。作为烷基,优选碳数1~8的直链状、支链状或环状的烷基,更优选碳数1~8的直链状或支链状的烷基,进一步优选碳数1~4的直链状或支链状的烷基,例如,可以例示出甲基、乙基、丙基、异丙基、以及叔丁基,不特定于它们。进而,作为R1的芳基,可以例示出苯基、对甲苯基、萘基、以及蒽基,不特定于它们。其中,优选的是,R1各自独立地为氢原子或碳数1~4的直链状烷基。进而,n优选各自独立地为1~2,更优选均为1。
R2在Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4、氰氧基相对于金刚烷基键合于4位的情况下,表示碳数1~4的烷基,在除此以外的情况下,表示氢原子或碳数1~4的烷基。作为烷基,例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、以及叔丁基,没有特别限制。其中,Ar为苯环时,优选甲基或乙基,Ar为除苯环以外的芳环时,优选为氢原子、甲基或乙基。
R3表示氢原子或碳数1~4的烷基,作为烷基,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、以及叔丁基,没有特别限制。其中,优选为氢原子、甲基、乙基。
本实施方式的氰酸酯化合物也可以是如下氰酸酯化合物:上述式(1)中,Ar表示苯环,n为1且R2表示甲基、乙基、丙基、异丙基或叔丁基;Ar表示苯环且n为2或3;以及Ar表示除苯环以外的芳环。
作为本实施方式的氰酸酯化合物的具体例子,例如可以举出1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-甲基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-乙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-异丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-乙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5,7-二乙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5,7-二丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5,7-二异丙基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5-异丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-氰氧基苯基)-5,7-二叔丁基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-乙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二乙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二异丙基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二叔丁基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-叔丁基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-乙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二乙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二异丙基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二叔丁基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-甲基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-乙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-乙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5,7-二乙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5,7-二丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5,7-二异丙基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-苯基-4-氰氧基苯基)-5,7-二叔丁基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-甲基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-乙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-乙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5,7-二乙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5,7-二丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5,7-二异丙基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-甲基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-乙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5-异丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)-5,7-二叔丁基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-甲基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-乙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-异丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-甲基-7-乙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5,7-二乙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-甲基-7-丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-乙基-7-丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5,7-二丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-甲基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-乙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-丙基-7-异丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5,7-二异丙基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-甲基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-乙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5-异丙基-7-叔丁基金刚烷、1,3-双(4-甲基-2-氰氧基苯基)-5,7-二叔丁基金刚烷、以及1,3-双(2,4-二氰氧基苯基)金刚烷。
对得到本实施方式的氰酸酯化合物的方法没有特别限制,例如可以通过对下述式(2)所表示的酚化合物所具有的羟基进行氰酸酯化来得到。
此处,式(2)中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由上述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子(但排除Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4,羟基相对于金刚烷基键合于4位的情况)或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。
由上述式(2)所表示的酚化合物例如可由美国专利第3594427号说明书、日本特许第4152501号公报、以及日本特许第4115269号公报等中记载的方法得到。具体而言,可以举出使二溴二甲基金刚烷和酚反应的方法、使金刚烷二醇和酚在酸催化剂下反应的方法、使金刚烷二醇和取代酚在酸催化剂下反应的方法等。
对使上述式(2)所表示的酚化合物所具有的羟基进行氰酸酯化的方法没有特别限制,可以使用公知方法。具体而言,可以通过如下等方法来得到本实施方式的氰酸酯化合物:使酚化合物和卤化氰在溶剂中、碱性化合物存在下反应;在溶剂中、碱存在下,使卤化氰总是比碱过量地存在,由此使酚化合物和卤化氰发生反应(参照美国专利第3553244号说明书);使用叔胺作为碱,一边比卤化氰过量地使用所述叔胺,一边在溶剂的存在下在酚化合物中添加叔胺之后滴加卤化氰,或者同时滴加卤化氰和叔胺(参照日本特许3319061号公报);以连续活塞式流动方式使酚化合物、三烷基胺以及卤化氰反应(参照日本特许3905559号公报);将使酚化合物和卤化氰在叔胺的存在下、非水溶液中反应时副产的卤化叔铵用阳离子和阴离子交换耦合进行处理(参照日本特许第4055210号公报);对于酚化合物,在可与水分液的溶剂的存在下,同时添加叔胺和卤化氰进行反应之后,进行水洗分液,使用仲醇或叔醇类或烃的不良溶剂从得到的溶液进行沉淀纯化(参照日本特许第2991054号公报);进而,使酚化合物、卤化氰、以及叔胺在水与有机溶剂的二相系溶剂中、酸性条件下反应(参照日本特许第5026727号公报)。
在使用如上使上述式(2)所表示的酚化合物和卤化氰在溶剂中、碱性化合物存在下反应的方法时,在使作为反应底物的酚化合物预先溶解于卤化氰溶液和碱性化合物溶液中的任意者中之后,使卤化氰溶液和碱性化合物溶液接触。
作为该使卤化氰溶液和碱性化合物溶液接触的方法(接触方法),可以举出(A)在搅拌混合而成的卤化氰溶液中不断注入碱性化合物溶液的方法;(B)在搅拌混合而成的碱性化合物溶液中不断注入卤化氰溶液的方法;(C)不断连续地、交替地或同时供给卤化氰溶液和碱性化合物溶液的方法。上述(A)、(B)以及(C)的方法的中,由于能够抑制副反应、以高收率得到更高纯度的氰酸酯化合物而优选(A)方法。
另外,上述卤化氰溶液和碱性化合物溶液的接触方法可以是半连续形式或连续流通形式中的任意者。
尤其在使用(A)的方法的情况下,出于不使酚化合物所具有的羟基残留而能够使反应结束并且以高收率得到更高纯度的氰酸酯化合物,优选分批注入碱性化合物。对分批次数没有特别限制,优选1~5次。另外,对于碱性化合物的种类,每1次分批可以相同也可以不同。
作为卤化氰,可以举出氯化氰和溴化氰。卤化氰可以使用通过使氢氰酸或金属氰化物与卤素反应的方法等公知的制造方法而得到的卤化氰,也可以使用市售品。另外,也可以直接使用含有使氢氰酸或金属氰化物与卤素反应而得到的卤化氰的反应液。
相对于酚化合物的卤化氰的使用量为,相对于酚化合物的羟基1摩尔为0.5~5摩尔,优选为1.0~3.5摩尔。其理由在于,不残留未反应的酚化合物而提高氰酸酯化合物的收率。
作为用于卤化氰溶液的溶剂,可以举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、以及环戊酮等酮系溶剂;正己烷、环己烷、以及异辛烷等脂肪族系溶剂;苯、甲苯、以及二甲苯等芳香族系溶剂;二乙醚、二甲基溶纤剂、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二噁烷、以及四乙二醇二甲醚等醚系溶剂;二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、以及溴苯等卤代烃系溶剂;甲醇、乙醇、异丙醇、甲基溶纤剂、以及丙二醇单甲醚等醇系溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、以及二甲基亚砜等非质子性极性溶剂;乙腈和苯甲腈等腈系溶剂;硝基甲烷和硝基苯等硝基系溶剂;乙酸乙酯和苯甲酸乙酯等酯系溶剂;环己烷等烃系溶剂;以及水溶剂。它们可与反应底物相应地单独使用1种或者组合使用2种以上。
作为碱性化合物,可以任意使用有机碱和无机碱,可以单独使用其中的1种或者组合使用2种以上。
作为有机碱,特别优选三甲胺、三乙胺、三正丁胺、三戊胺、二异丙基乙胺、二乙基正丁基胺、甲基二正丁基胺、甲基乙基正丁基胺、十二烷基二甲基胺、三苄胺、三乙醇胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、二苯基甲胺、吡啶、二乙基环己胺、三环己胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯、以及1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯等叔胺。其中,出于能够收率良好地得到目标产物等,更优选三甲胺、三乙胺、三正丁胺、以及二异丙基乙胺,特别优选三乙胺。
有机碱的使用量相对于酚化合物的羟基1摩尔优选为0.1~8摩尔、更优选为1.0~3.5摩尔。其理由在于,不残留未反应的酚化合物而提高氰酸酯化合物的收率。
作为无机碱,优选碱金属的氢氧化物。对碱金属的氢氧化物没有特别限制,但可以举出工业上通常使用的氢氧化钠、氢氧化钾、以及氢氧化锂。从能够廉价地得到的角度出发,特别优选氢氧化钠。
无机碱的使用量相对于酚化合物的羟基1摩尔优选为1.0~5.0摩尔,更优选为1.0~3.5摩尔。其理由在于,不残留未反应的酚化合物而提高氰酸酯化合物的收率。
在得到本实施方式的氰酸酯化合物的反应中,碱性化合物如上述那样可以以溶解于溶剂的溶液的形式来使用。作为溶剂,可以使用有机溶剂或水。
关于用于碱性化合物溶液的溶剂的使用量,在将酚化合物溶解于碱性化合物溶液的情况下,相对于酚化合物1质量份优选为0.1~100质量份,更优选为0.5~50质量份。另外,在不使酚化合物的至少一部分溶解于碱性化合物溶液的情况下,溶剂的使用量相对于碱性化合物1质量份优选为0.1~100质量份,更优选为0.25~50质量份。
溶解碱性化合物的有机溶剂可列举出该碱性化合物为有机碱的情况下优选使用的例如丙酮、甲乙酮、以及甲基异丁基酮等酮系溶剂;苯、甲苯、以及二甲苯等芳香族系溶剂;二乙醚、二甲基溶纤剂、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二噁烷、以及四乙二醇二甲醚等醚系溶剂;二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、以及溴苯等卤代烃系溶剂;甲醇、乙醇、异丙醇、甲基溶纤剂、以及丙二醇单甲醚等醇系溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、以及二甲基亚砜等非质子性极性溶剂;乙腈和苯甲腈等腈系溶剂;硝基甲烷和硝基苯等硝基系溶剂;乙酸乙酯和苯甲酸乙酯等酯系溶剂;环己烷等烃系溶剂。有机溶剂可与碱性化合物、反应底物、以及用于反应的溶剂相应地进行适当选择。这些有机溶剂可以使用1种或者组合使用2种以上。
溶解碱性化合物的水只要是该碱性化合物为无机碱的情况下优选使用的就没有特别的限制,可以是自来水或蒸馏水或去离子水。从有效地得到目标氰酸酯化合物的观点出发,优选杂质少的蒸馏水和去离子水。
在用于碱性化合物溶液的溶剂为水的情况下,从确保更充分的反应速度的观点出发,优选使用催化剂量的有机碱作为表面活性剂。其中,优选副反应少的叔胺。作为叔胺,可以任意是烷基胺、芳基胺、以及环烷基胺,具体而言,可以举出三甲胺、三乙胺、三正丁胺、三戊胺、二异丙基乙胺、二乙基正丁基胺、甲基二正丁基胺、甲基乙基正丁基胺、十二烷基二甲基胺、三苄胺、三乙醇胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、二苯基甲胺、吡啶、二乙基环己胺、三环己胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯、以及1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯。其中,从对水的溶解度的观点以及可收率更加良好地得到目标产物的观点出发,更优选三甲胺、三乙胺、三正丁胺、以及二异丙基乙胺,特别优选三乙胺。它们可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
从使酚化合物更均匀地溶解、更有效地制造氰酸酯化合物的观点出发,优选得到本实施方式的氰酸酯化合物的氰酸酯化工序中使用的溶剂的总量相对于酚化合物1质量份为2.5~100质量份。
在得到本实施方式的氰酸酯化合物的氰酸酯化工序中,对反应液的pH没有特别限制,但优选在保持pH小于7的状态下直接进行反应。通过将pH抑制为小于7,能够进一步抑制酰亚胺碳酸酯以及氰酸酯化合物的聚合物等副产物的生成,能够更有效地制造氰酸酯化合物。为了保持反应液的pH小于7的状态,优选将酸添加到反应液中的方法。更优选在即将进行氰酸酯化工序之前的卤化氰溶液中预先添加酸,以及在反应中一边用pH计测定反应液的pH一边向反应体系中适宜地添加酸,以保持pH小于7的状态。作为此时使用的酸,例如可以举出盐酸、硝酸、硫酸、以及磷酸等无机酸以及乙酸、乳酸、以及丙酸等有机酸。
对于得到本实施方式的氰酸酯的氰酸酯化工序中的反应温度,从抑制酰亚胺碳酸酯、氰酸酯化合物的聚合物、以及二烷基氰胺等副产物的生成;反应液的凝结;以及使用氯化氰作为卤化氰时的氯化氰的挥发的观点出发,优选为-20~+50℃,更优选为-15~15℃,进一步优选为-10~10℃。
得到本实施方式的氰酸酯的氰酸酯化工序中的反应压力可以为常压或加压(即,高于常压的压力)。根据需要也可以向反应体系内通入氮气、氦气以及氩气等非活性气体。
另外,对反应时间没有特别限制,上述接触方法为(A)和(B)的情况下的注入时间以及为(C)的情况下的接触时间优选为1分钟~20小时,更优选为3分钟~10小时。进而,其后,优选一边保持10分钟~10小时反应温度一边进行搅拌。
通过使反应条件处于如上述那样的范围,能够更经济地且更工业化地得到目标氰酸酯化合物。
上述氰酸酯化工序中的反应的进度可用液相色谱法或IR光谱法等来进行分析。副产的二氰、二烷基氰胺等挥发成分可用气相色谱法来进行分析。
反应结束后,进行通常的后处理操作以及根据需要进行分离/纯化操作,由此能够离析出目标氰酸酯化合物。具体而言,从反应液分馏出包含氰酸酯化合物的有机溶剂相,水洗后进行浓缩、沉淀化或晶析,或者在水洗后进行溶剂置换即可。清洗时,为了去除过量的胺类,也可以采用使用稀盐酸等酸性水溶液的方法。为了从经过充分清洗的反应液去除水分,可以通过使用硫酸钠、硫酸镁等的通常的方法来进行干燥。浓缩和溶剂置换时,为了抑制氰酸酯化合物的聚合,在减压下加热为90℃以下的温度而将有机溶剂蒸馏去除。在沉淀化或晶析时,可以使用溶解度低的溶剂。例如,可以采用将醚系溶剂、己烷等烃系溶剂或醇系溶剂滴加或逆行注入到反应溶液中的方法。为了清洗得到的粗产物,可以采用将反应液的浓缩物、沉淀的晶体用醚系溶剂、己烷等烃系溶剂或醇系溶剂来清洗的方法。也可以将反应溶液浓缩而得到晶体再次溶解之后,进行重结晶。另外,晶析也可以通过以对反应液单纯地进行浓缩或冷却的方式来进行。
得到的氰酸酯化合物可以通过NMR等公知方法来进行鉴定。氰酸酯化合物的纯度可用液相色谱法或IR光谱法等来进行分析。氰酸酯化合物中的二烷基氰胺等副产物、残留溶剂等挥发成分可用气相色谱法来进行定量分析。氰酸酯化合物中残留的卤素化合物可用液相色谱质谱仪来进行鉴定,另外,也可通过使用了硝酸银溶液的电位差滴定进行定量分析或者利用燃烧法分解之后用离子色谱法进行定量分析。氰酸酯化合物的聚合反应性可用利用热板法或扭矩测量法的凝胶化时间来进行评价。
<固化性树脂组合物>
本实施方式的固化性树脂组合物包含上述本实施方式的氰酸酯化合物,也可以包含下述式(1)所表示的氰酸酯化合物。
此处,式(1)中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由上述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。
本实施方式的固化性树脂组合物中包含的氰酸酯化合物也可以是如下氰酸酯化合物:上述式(1)中,Ar表示苯环,n为1且R2表示甲基、乙基、丙基、异丙基或叔丁基;Ar表示苯环且n为2或3;以及Ar表示除苯环以外的芳环。
关于本实施方式的固化性树脂组合物中包含的氰酸酯化合物,上述式(1)中的Ar、R1、n、m、以及R3与本实施方式的氰酸酯化合物中的含义相同。另外,作为R2中的烷基,例如可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、以及叔丁基,没有特别限制。其中,Ar为苯环时,优选为甲基或乙基,Ar为除苯环以外的芳环时,优选为氢原子、甲基或乙基。进而,作为本实施方式的固化性树脂组合物中包含的氰酸酯化合物的具体例子,可以举出作为本实施方式的氰酸酯化合物的上述例示的氰酸酯化合物以及1,3-双(4-氰氧基苯基)金刚烷。
在不有损所期望的特性的范围内,该固化性树脂组合物也可以含有选自由除上述氰酸酯化合物以外的氰酸酯化合物(以下,称为“其它的氰酸酯化合物”)、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂、苯并噁嗪化合物、以及具有可聚合的不饱和基团的化合物组成的组中的1种以上。其中,从更有效且确实地起到本发明的作用效果的观点出发,优选选自由氰酸酯化合物、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂、以及具有可聚合的不饱和基团的化合物组成的组中的1种以上。
作为其它的氰酸酯化合物,只要是在分子内具有取代有至少1个氰氧基的芳香族部分的化合物就没有特别限制。例如可以举出由下述式(3)所表示的氰酸酯化合物。
此处,式(3)中,Ar1表示苯环、萘环或2个苯环单键键合而成的环,在为多个的情况下彼此可以相同或不同。Ra各自独立地表示氢原子、碳数1~6的烷基、碳数6~12的芳基、碳数1~4的烷氧基、或碳数1~6的烷基和碳数6~12的芳基混合而成的基团。Ra中的芳环任选具有取代基,Ar1和Ra中的取代基可以选择任意的位置。P各自独立地为1~3的整数。关于q,在Ar1为苯环时为4-p,在为萘环时为6-p,在为2个苯环单键键合而成的环时为8-p。t表示0~50的整数,但其它的氰酸酯化合物也可以是t不同的化合物的混合物。X表示单键、碳数1~20的2价有机基团(氢原子任选被杂原子取代)、氮数1~10的2价有机基团(例如-N-R-N-(此处、R表示有机基团))、羰基(-CO-)、羧基(-C(=O)O-)、羰基二氧基(-OC(=O)O-)、磺酰基(-SO2-)、2价的硫原子或氧原子中的任意者。
式(3)的Ra中的烷基可以具有直链状或支链状结构、以及环状结构(例如,环烷基等)中的任意者。
另外,式(3)中的烷基以及Ra中的芳基中的氢原子任选被氟原子、氯原子等卤原子;甲氧基,苯氧基等烷氧基;氰基等取代。
作为烷基的具体例子,可以举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、1-乙基丙基、2,2-二甲基丙基、环戊基、己基、环己基、以及三氟甲基。
作为芳基的具体例子,可以举出苯基、二甲苯基、菜基、萘基、苯氧基苯基、乙基苯基、邻氟代苯基、间氟代苯基或对氟代苯基、二氯苯基、二氰基苯基、三氟代苯基、甲氧基苯基、以及邻甲苯基、间甲苯基或对甲苯基。进而,作为烷氧基,例如可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、以及叔丁氧基。
作为式(3)的X中的碳数1~20的2价有机基团的具体例子,可以举出亚甲基、亚乙基、三亚甲基、以及亚丙基等亚烷基;环亚戊基、环亚己基、以及三甲基环亚己基等环亚烷基;联苯基亚甲基、二甲基亚甲基-亚苯基-二甲基亚甲基、芴二基、以及苯酞二基等具有芳环的2价有机基团。该2价有机基团中的氢原子也可以被氟原子和氯原子等卤原子、甲氧基和苯氧基等烷氧基、或氰基等取代。
作为式(3)的X中的氮数1~10的2价有机基团,可以举出亚氨基和聚酰亚胺基。
另外,作为式(3)中的X,还可以举出由下述式(4)所表示的2价基团。
此处,式中,Ar2表示苯四基、萘四基或联苯四基,u为2以上时,彼此可以相同也可以不同。Rb、Rc、Rf、以及Rg各自独立地表示氢原子、碳数1~6的烷基、碳数6~12的芳基、三氟甲基、或者具有至少1个酚羟基的芳基。Rd和Re各自独立地表示氢原子、碳数1~6的烷基、碳数6~12的芳基、碳数1~4的烷氧基、或羟基。u表示0~5的整数。
进而,作为式(3)中的X,可以举出由下述式所表示的2价基团。
此处,上述式中,j表示4~7的整数。
作为式(4)中的Ar2的具体例子,可以举出式(4)所示的2个碳原子键合于1,4位或1,3位的苯四基、上述2个碳原子键合于4,4’位、2,4’位、2,2’位、2,3’位、3,3’位或3,4’位的联苯四基、以及上述2个碳原子键合于2,6位、1,5位、1,6位、1,8位、1,3位或1,4位的萘四基。
式(4)的Rb、Rc、Rd、Re、Rf、以及Rg中的烷基和芳基与上述式(3)中的含义相同。
作为由上述式(3)所表示的氰酸酯化合物的具体例子,可以举出氰氧基苯、1-氰氧基-2-甲基苯、1-氰氧基-3-甲基苯或1-氰氧基-4-甲基苯、1-氰氧基-2-甲氧基苯、1-氰氧基-3-甲氧基苯或1-氰氧基-4-甲氧基苯、1-氰氧基-2,3-二甲基苯、1-氰氧基-2,4-二甲基苯、1-氰氧基-2,5-二甲基苯、1-氰氧基-2,6-二甲基苯、1-氰氧基-3,4-二甲基苯或1-氰氧基-3,5-二甲基苯、氰氧基乙基苯、氰氧基丁基苯、氰氧基辛基苯、氰氧基壬基苯、2-(4-氰氧基苯基)-2-苯基丙烷(4-α-肉桂苯酚的氰酸酯)、1-氰氧基-4-环己基苯、1-氰氧基-4-乙烯基苯、1-氰氧基-2-氯苯或1-氰氧基-3-氯苯、1-氰氧基-2,6-二氯苯、1-氰氧基-2-甲基-3-氯苯、氰氧基硝基苯、1-氰氧基-4-硝基-2-乙基苯、1-氰氧基-2-甲氧基-4-烯丙基苯(丁香油酚的氰酸酯)、甲基(4-氰氧基苯基)硫醚、1-氰氧基-3-三氟甲基苯、4-氰氧基联苯、1-氰氧基-2-乙酰苯或1-氰氧基-4-乙酰苯、4-氰氧基苯甲醛、4-氰氧基苯甲酸甲酯、4-氰氧基苯甲酸苯基酯、1-氰氧基-4-乙酰胺基苯、4-氰氧基二苯甲酮、1-氰氧基-2,6-二叔丁基苯、1,2-二氰氧基苯、1,3-二氰氧基苯、1,4-二氰氧基苯、1,4-二氰氧基-2-叔丁基苯、1,4-二氰氧基-2,4-二甲基苯、1,4-二氰氧基-2,3,4-三甲基苯、1,3-二氰氧基-2,4,6-三甲基苯、1,3-二氰氧基-5-甲基苯、1-氰氧基萘或2-氰氧基萘、1-氰氧基-4-甲氧基萘、2-氰氧基-6-甲基萘、2-氰氧基-7-甲氧基萘、2,2’-二氰氧基-1,1’-联二萘、1,3-二氰氧基萘、1,4-二氰氧基萘、1,5-二氰氧基萘、1,6-二氰氧基萘、1,7-二氰氧基萘、2,3-二氰氧基萘、2,6-二氰氧基萘或2,7-二氰氧基萘、2,2’-二氰氧基联苯或4,4’-二氰氧基联苯、4,4’-二氰氧基八氟联苯、2,4’-二氰氧基二苯基甲烷或4,4’-二氰氧基二苯基甲烷、双(4-氰氧基-3,5-二甲基苯基)甲烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)乙烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-氰氧基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(2-氰氧基-5-联苯基)丙烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)六氟丙烷、2,2-双(4-氰氧基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)丁烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)异丁烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)戊烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)-3-甲基丁烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)-2,2-二甲基丙烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)丁烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)戊烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)己烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)-3-甲基丁烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)-4-甲基戊烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)-3,3-二甲基丁烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)己烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)庚烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)辛烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)-2-甲基戊烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)-2-甲基己烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)-2,2-二甲基戊烷、4,4-双(4-氰氧基苯基)-3-甲基庚烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)-2-甲基庚烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)-2,2-二甲基己烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)-2,4-二甲基己烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)-2,2,4-三甲基戊烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、双(4-氰氧基苯基)苯基甲烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)-1-苯基乙烷、双(4-氰氧基苯基)联苯甲烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)环戊烷、1,1-双(4-氰氧基苯基)环己烷、2,2-双(4-氰氧基-3-异丙基苯基)丙烷、1,1-双(3-环己基-4-氰氧基苯基)环己烷、双(4-氰氧基苯基)二苯基甲烷、双(4-氰氧基苯基)-2,2-二氯乙烯、1,3-双[2-(4-氰氧基苯基)-2-丙基]苯、1,4-双[2-(4-氰氧基苯基)-2-丙基]苯、1,1-双(4-氰氧基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4-[双(4-氰氧基苯基)甲基]联苯、4,4-二氰氧基二苯甲酮、1,3-双(4-氰氧基苯基)-2-丙烯-1-酮、双(4-氰氧基苯基)醚、双(4-氰氧基苯基)硫醚、双(4-氰氧基苯基)砜、4-氰氧基苯甲酸-4-氰氧基苯基酯(4-氰氧基苯基-4-氰氧基苯甲酸酯)、双(4-氰氧基苯基)碳酸酯、1,3-双(4-氰氧基苯基)金刚烷、3,3-双(4-氰氧基苯基)异苯并呋喃-1(3H)-酮(酚酞的氰酸酯)、3,3-双(4-氰氧基-3-甲基苯基)异苯并呋喃-1(3H)-酮(邻甲酚酞的氰酸酯)、9,9’-双(4-氰氧基苯基)芴、9,9-双(4-氰氧基-3-甲基苯基)芴、9,9-双(2-氰氧基-5-联苯基)芴、三(4-氰氧基苯基)甲烷、1,1,1-三(4-氰氧基苯基)乙烷、1,1,3-三(4-氰氧基苯基)丙烷、α,α,α’-三(4-氰氧基苯基)-1-乙基-4-异丙基苯、1,1,2,2-四(4-氰氧基苯基)乙烷、四(4-氰氧基苯基)甲烷、2,4,6-三(N-甲基-4-氰氧基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(N-甲基-4-氰氧基苯胺基)-6-(N-甲基苯胺基)-1,3,5-三嗪、双(N-4-氰氧基-2-甲基苯基)-4,4’-氧基二酞酰亚胺、双(N-3-氰氧基-4-甲基苯基)-4,4’-氧基二酞酰亚胺、双(N-4-氰氧基苯基)-4,4’-氧基二酞酰亚胺、双(N-4-氰氧基-2-甲基苯基)-4,4’-(六氟异丙叉)二酞酰亚胺、三(3,5-二甲基-4-氰氧基苄基)异氰脲酸酯、2-苯基-3,3-双(4-氰氧基苯基)吲哚啉-1-酮、2-(4-甲基苯基)-3,3-双(4-氰氧基苯基)吲哚啉-1-酮、2-苯基-3,3-双(4-氰氧基-3-甲基苯基)吲哚啉-1-酮、1-甲基-3,3-双(4-氰氧基苯基)吲哚啉-2-酮、2-苯基-3,3-双(4-氰氧基苯基)吲哚啉-2-酮;将苯酚酚醛清漆树脂以及甲酚酚醛清漆树脂(通过公知方法使苯酚、烷基取代苯酚或卤代苯酚与福尔马林、仲甲醛等甲醛化合物在酸性溶液中反应而成的树脂)、苯酚芳烷基树脂、甲酚芳烷基树脂、萘酚芳烷基树脂以及联苯芳烷基树脂(通过公知方法使如Ar3-(CH2Y)2所表示的那样的双卤甲基化合物与酚化合物在酸性催化剂或无催化剂下反应而成的树脂、使如Ar3-(CH2OR)2所表示的那样的双(烷氧基甲基)化合物、如Ar3-(CH2OH)2所表示的那样的双(羟基甲基)化合物与酚化合物在酸性催化剂的存在下反应而成的树脂)、羟基取代芳香族化合物改性芳香族甲醛树脂(通过公知方法使二甲苯甲醛树脂或萘甲醛树脂等与酚化合物在酸性催化剂的存在下反应而成的树脂)、苯酚改性双环戊二烯树脂等酚醛树脂通过与上述同样的方法进行氰酸酯化而成的氰酸酯化合物,但没有特别限制。这些其它的氰酸酯化合物也可以使用1种或者混合2种以上来使用。
作为环氧树脂,只要是1分子中具有2个以上的环氧基的化合物就可以使用通常公知的环氧树脂。作为环氧树脂,例如可以举出双酚A型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、二甲苯酚醛清漆型环氧树脂、萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、3官能苯酚型环氧树脂、4官能苯酚型环氧树脂、三缩水甘油基异氰脲酸酯、缩水甘油酯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、双环戊二烯酚醛清漆型环氧树脂、联苯酚醛清漆型环氧树脂、苯酚芳烷基酚醛清漆型环氧树脂、萘酚芳烷基酚醛清漆型环氧树脂、芳烷基酚醛清漆型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂、萘酚芳烷基型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、多元醇型环氧树脂、以及脂环族环氧树脂、或者它们的卤化物。这些环氧树脂可以使用1种或者混合使用2种以上。
作为氧杂环丁烷树脂,可以使用通常公知的氧杂环丁烷树脂。作为氧杂环丁烷树脂,例如可以举出氧杂环丁烷、2-甲基氧杂环丁烷、2,2-二甲基氧杂环丁烷、3-甲基氧杂环丁烷、以及3,3-二甲基氧杂环丁烷等烷基氧杂环丁烷;3-甲基-3-甲氧基甲基氧杂环丁烷、3,3’-二(三氟甲基)全氟氧杂环丁烷、2-氯甲基氧杂环丁烷、以及3,3-双(氯甲基)氧杂环丁烷,除此以外,作为市售品,例如还可以举出OXT-101(东亚合成制商品名)以及OXT-121(东亚合成制商品名)。这些氧杂环丁烷树脂可以使用1种或者混合使用2种以上。
作为苯并噁嗪化合物,优选1分子中具有2个以上的二氢苯并噁嗪环的化合物,可以使用通常公知的苯并噁嗪化合物。作为苯并噁嗪化合物,例如可以举出作为双酚A型苯并噁嗪的BA-BXZ(小西化学制商品名)、作为双酚F型苯并噁嗪的BF-BXZ(小西化学制商品名)、作为双酚S型苯并噁嗪的BS-BXZ(小西化学制商品名)、以及酚酞型苯并噁嗪。这些苯并噁嗪化合物可以使用1种或者混合使用2种以上。
作为具有可聚合的不饱和基团的化合物,可以使用通常公知的化合物。作为具有可聚合的不饱和基团的化合物,例如可以举出乙烯、丙烯、苯乙烯、二乙烯苯、以及二乙烯联苯等乙烯基化合物;(甲基)丙烯酸甲酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、以及二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等一元醇或多元醇的(甲基)丙烯酸酯类;双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯和双酚F型环氧(甲基)丙烯酸酯等环氧(甲基)丙烯酸酯类;苯并环丁烯树脂、以及(双)马来酰亚胺树脂等。这些具有可聚合的不饱和基团的化合物可以使用1种或者混合使用2种以上。需要说明的是,上述“(甲基)丙烯酸酯”表示包含丙烯酸酯以及与之对应的甲基丙烯酸酯。
除了上述化合物和树脂以外,在本实施方式的固化性树脂组合物中还可以配混氰酸酯化合物、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂、作为具有可聚合的不饱和基团的化合物的聚合催化剂起作用的化合物。作为聚合催化剂,例如可以举出辛酸锌、环烷酸锌、环烷酸钴、环烷酸铜、以及乙酰丙酮铁等金属盐;辛基苯酚和壬基苯酚等苯酚化合物;1-丁醇和2-乙基己醇等醇类;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、以及2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑等咪唑衍生物;双氰胺、苄基二甲胺、以及4-甲基-N,N-二甲基苄胺等胺化合物;以及膦系或鏻系的磷化合物。另外,也可以将环氧-咪唑加合物系化合物、过氧化苯甲酰、过氧化对氯苯甲酰、过氧化二叔丁基、二异丙基过氧化碳酸酯、以及二-2-乙基己基过氧化碳酸酯等过氧化物;以及偶氮二异丁腈等偶氮化合物用作聚合催化剂。这些聚合催化剂可以使用市售的催化剂,作为市售品,例如可以举出アミキュア-PN23(味の素ファインテクノ社制商品名)、ノバキュアHX-3721(旭化成社制商品名)、フジキュア-FX1000(富士化成工业社制商品名)。这些聚合催化剂可以使用1种或者混合使用2种以上。
进而,本实施方式的固化性树脂组合物根据需要也可以含有热塑性树脂、无机填充材料、固化催化剂、固化促进剂、着色颜料、消泡剂、表面调节剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、光聚合引发剂、荧光增白剂、光敏剂、染料、颜料、增稠剂、润滑剂、流动调节剂、分散剂、流平剂、光亮剂、阻聚剂、以及硅烷偶联剂等公知的添加剂。另外,本实施方式的固化性树脂组合物根据需要也可以含有溶剂。这些任意的添加剂可以单独使用1种或者混合使用2种以上。
作为无机填充材料,可以使用通常公知的无机填充材料。作为无机填充材料,例如可以举出滑石、焙烧粘土、未焙烧粘土、云母、E玻璃、A玻璃、NE玻璃、C玻璃、L玻璃、D玻璃、S玻璃、M玻璃G20、玻璃短纤维(包含E玻璃、T玻璃、D玻璃、S玻璃、Q玻璃等玻璃微粉末类)、中空玻璃、以及球状玻璃等硅酸盐;氧化钛、氧化铝、二氧化硅、熔融二氧化硅、氧化锌、氧化镁、氧化锆、以及氧化钼等氧化物;碳酸钙、碳酸镁、以及水滑石等碳酸盐;氢氧化铝、氢氧化镁、以及氢氧化钙等氢氧化物;硫酸钡、硫酸钙、以及亚硫酸钙等硫酸盐或亚硫酸盐;硼酸锌、偏硼酸钡、硼酸铝、硼酸钙、以及硼酸钠等硼酸盐;氮化铝、氮化硼、氮化硅、以及氮化碳等氮化物;钛酸锶、钛酸钡等钛酸盐;勃姆石、钼酸锌、有机硅复合粉末、以及有机硅树脂粉末。这些无机填充材料可以单独使用1种或者混合使用2种以上。
作为溶剂,可以使用通常公知的溶剂。作为溶剂,例如可以举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;丙二醇单甲醚、以及丙二醇单甲醚乙酸酯等溶纤剂系溶剂;乳酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、乳酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、以及羟基异丁酸甲酯等酯系溶剂;甲醇、乙醇、异丙醇、以及1-乙氧基-2-丙醇等醇系溶剂;甲苯、二甲苯、以及茴香醚等芳香族系烃等。这些溶剂可以单独使用1种或者混合使用2种以上。
本实施方式中的固化性树脂组合物可以通过使用公知的混合器例如快速混合器、诺塔混合器、带式混合器、捏合机、强力混合器、万能混合器、溶解器、以及静态混合器等将上述氰酸酯化合物以及根据需要将其它的氰酸酯化合物、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂、苯并噁嗪化合物和/或具有可聚合的不饱和基团的化合物、各种添加剂与溶剂一起混合来得到。对混合时的氰酸酯化合物、其它的树脂、各种添加剂、以及溶剂的添加方法没有特别限制。
根据本实施方式的固化性树脂组合物能够通过因热、光等发生固化而制成固化物。固化物例如可以通过使固化性树脂组合物熔融或者溶解于溶剂中后,流入模具内,在通常的条件进行固化来得到。热固化时,从更好地进行固化且更好地抑制固化物的劣化的观点出发,固化温度优选为120℃~300℃的范围内。
<固化性树脂组合物的用途>
本实施方式的结构材料用预浸料包含基材和浸渍或涂布到该基材的上述固化性树脂组合物。结构材料用预浸料可以通过将上述固化性树脂组合物浸渍或涂布到无机纤维基材和/或有机纤维基材,进而根据需要进行干燥来制造。
对基材没有特别限制,例如可以举出玻璃织布及玻璃无纺布等玻璃纤维基材等无机纤维基材;由以聚酰胺树脂纤维、芳香族聚酰胺树脂纤维、以及全芳香族聚酰胺树脂纤维等聚酰胺系树脂纤维,聚酯树脂纤维、芳香族聚酯树脂纤维、以及全芳香族聚酯树脂纤维等聚酯系树脂纤维,聚酰亚胺树脂纤维,含氟树脂纤维等作为主要成分的织布或无纺布构成的合成纤维基材;将牛皮纸、棉短绒纸、棉绒与牛皮纸浆的混抄纸等作为主要成分的纸基材等有机纤维基材。可根据预浸料需要的性能例如强度、吸水率以及热膨胀系数等来适宜地选择这些公知的基材来使用。另外,对构成上述玻璃纤维基材的玻璃没有特别限制,例如可以举出E玻璃、C玻璃、A玻璃、S玻璃、D玻璃、NE玻璃、T玻璃、以及H玻璃。
制造结构材料用预浸料的方法可以适宜地使用通常公知的方法,没有特别限制。例如,可以使用如下等方法来制造预浸料:使用前述固化性树脂组合物来制备树脂清漆,将基材浸渍于树脂清漆的方法;利用各种涂布机将树脂清漆涂布到基材的方法;利用喷雾器进行喷射的方法。其中,优选将基材浸渍于树脂清漆的方法。由此,能够提高树脂组合物对于基材的浸渍性。需要说明的是,将基材浸渍于树脂清漆时,可以使用通常的浸渍涂布设备。例如,可以使用将树脂组合物清漆浸渍于无机纤维基材和/或有机纤维基材中进行干燥,进行B阶化来制造预浸料的方法。
另外,本实施方式的固化性树脂组合物也可以用于覆金属箔层叠板和多层板用途。对于这些层叠板等的制造方法,可以适宜地使用通常公知的方法,没有特别限制。例如,可以通过将上述结构材料用预浸料和金属箔层叠并进行加热加压成形来得到覆金属箔层叠板。此时,对加热的温度没有特别限制,但通常优选为65~300℃,更优选为120~270℃。另外,对加压的压力没有特别限制,但通常优选为2~5MPa,更优选为2.5~4MPa。
本实施方式的密封用材料包含上述本实施方式的固化性树脂组合物,可以使用该固化性树脂组合物来进行制造。对于密封用材料的制造方法,可以适宜地使用通常公知的方法,没有特别限制。例如,可以使用公知的混合器将上述固化性树脂组合物和已知在制造密封用材料时使用的各种添加剂或溶剂等混合来制造密封用材料。需要说明的是,混合时的、固化性树脂组合物、各种添加剂以及溶剂的添加方法可以适宜地使用通常公知的添加方法,没有特别限制。
本实施方式的纤维增强复合材料包含上述本实施方式的固化性树脂组合物,可以使用该固化性树脂组合物和增强纤维来进行制造。作为纤维增强复合材料所包含的增强纤维,例如可以举出碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、硼纤维、PBO纤维、高强度聚乙烯纤维、氧化铝纤维、以及碳化硅纤维等纤维。对增强纤维的形态、排列没有特别限制,可以适宜地选自织物、无纺布、垫子、针织物、绦子、单向纱、粗纺、以及短切纤维(chopped strand)等。另外,作为增强纤维的形态,也可以使用粗加工的成品(preform)(将包含增强纤维的织物基布层叠而成的形态、或者将所述包含增强纤维的织物基布利用缝纱缝合一体化而成的形态、或者立体织物/编织物等的纤维结构物)。作为这些纤维增强复合材料的制造方法,具体而言,可以举出复合材料液体模塑成型法、树脂膜灌注法、长丝缠绕法、手工涂叠法、以及拉挤成型法。其中,作为复合材料液体模塑成型法中的一种的树脂传递成型法由于能够将金属板、泡沫芯层以及蜂窝状芯层等除粗加工的成品以外的原材料预先安置于成型模具内,因此可应对各种用途。因此,树脂传递成型法较优选地用于以短时间大量生产形状复杂的复合材料的情况。
本实施方式的氰酸酯化合物由于具有优异的溶剂溶解性,因此操作性优异。进而,通过使用该氰酸酯化合物能够实现具有优异的阻燃性、耐热性以及低热膨胀的固化性树脂组合物、固化物等。另外,根据本实施方式的固化性树脂组合物由于具有优异的低热膨胀性、阻燃性以及耐热性,因此作为高功能性高分子材料是极其有用的。因此,作为热、电以及机械性能优异的材料,除了电绝缘材料、密封用材料、粘接剂、层叠材料、抗蚀剂、以及积层层叠板材料以外,还可以优选地用于土木/建筑、电气/电子、汽车、铁路、船舶、飞机、体育用品、美术/工艺等领域中的固定材料、结构构件、补强剂、以及模压材等。其中,适合需要低热膨胀性、耐燃性、以及高度的机械强度的电绝缘材料、半导体密封材料、电子部件的粘接剂、飞机结构构件、卫星结构构件、以及铁路车辆结构构件。
<印刷线路板用固化性树脂组合物>
本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物包含上述本实施方式的氰酸酯化合物,也可以包含由下述式(1)所表示的氰酸酯化合物(A)。
此处,式(1)中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。n各自独立地为1~3的整数,m+n与由上述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同。R2表示氢原子或碳数1~4的烷基。R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。该氰酸酯化合物(A)只要与上述固化性树脂组合物中的氰酸酯化合物相同即可,因此此处省略详细的说明。
对于如此操作而得到的由上述式(1)所表示的氰酸酯化合物(A)的本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物中的含量,可以根据所期望的特性来适宜地设定,没有特别限制,但优选相对于该树脂组合物中包含的树脂固体成分100质量份为1~90质量份,更优选为5~70质量份。此处,“树脂组合物中的树脂固体成分”是指树脂组合物中包含的树脂成分、以及通过加热而成为树脂成分的成分,除非有特别说明。例如,树脂组合物包含上述氰酸酯化合物(A)、后述环氧树脂(B)、溶剂、无机填充材料(C)、以及固化促进剂时,“树脂组合物中的树脂固体成分”是指除溶剂、无机填充材料(C)、以及固化促进剂以外的成分,“树脂固体成分100质量份”是指树脂组合物中的除溶剂、无机填充材料(C)、以及固化促进剂以外的成分的总计为100质量份。
本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物优选包含上述氰酸酯化合物(A)和环氧树脂(B)。
本实施方式中的环氧树脂(B)只要是在1分子中具有2个以上的环氧基的环氧树脂就可以适宜地使用公知的环氧树脂,对其种类没有特别限制。作为环氧树脂,具体而言,可以举出双酚A型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、芳烷基酚醛清漆型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂、亚萘基醚型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、多官能苯酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、萘骨架改性酚醛清漆型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、萘酚芳烷基型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、联苯型环氧树脂、脂环族环氧树脂、多元醇型环氧树脂、含磷的环氧树脂、缩水甘油胺、缩水甘油酯以及将丁二烯等的双键环氧化而成的化合物、通过含羟基的有机硅树脂类与环氧氯丙烷的反应而得到的化合物等。这些环氧树脂中,从阻燃性以及耐热性方面考虑,优选联苯芳烷基型环氧树脂、亚萘基醚型环氧树脂、多官能苯酚型环氧树脂、以及萘型环氧树脂。这些环氧树脂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
对于本实施方式中的环氧树脂(B)的含量,可以根据所期望的特性来适宜地设定,没有特别限制,但优选相对于树脂组合物中的树脂固体成分100质量份为10~99质量份,更优选为10~70质量份。
本实施方式的树脂组合物可以包含无机填充材料(C)。作为无机填充材料(C),可以适宜地使用公知的无机填充材料,对其种类没有特别限制。作为无机填充材料(C),可以适宜地使用在层叠板用途中通常使用的无机填充材料。作为无机填充材料(C),具体而言,可以举出天然二氧化硅、熔融二氧化硅、合成二氧化硅、无定形二氧化硅、气凝胶、以及中空二氧化硅等二氧化硅类;白炭黑、钛白、氧化锌、氧化镁、氧化锆、氮化硼、凝聚氮化硼、氮化硅、氮化铝、硫酸钡、氢氧化铝、氢氧化铝热处理产物(对氢氧化铝进行加热处理并减少一部分结晶水而成的产物)、勃姆石、以及氢氧化镁等金属水合物;氧化钼和钼酸锌等钼化合物;硼酸锌、锡酸锌、氧化铝、粘土、高岭土、滑石、焙烧粘土、焙烧高岭土、焙烧滑石、云母、E-玻璃、A-玻璃、NE-玻璃、C-玻璃、L-玻璃、D-玻璃、S-玻璃、M-玻璃G20、玻璃短纤维(包含E玻璃、T玻璃、D玻璃、S玻璃、Q玻璃等玻璃微粉末类)、中空玻璃、以及球状玻璃等无机系的填充材料。这些无机填充材料(C)可以单独使用1种或者组合使用2种以上。通过使树脂组合物包含无机填充材料(C),尤其能够制成低吸水性、吸湿耐热性以及阻燃性更加优异的树脂组合物。
另外,除了上述无机填充材料(C)以外,本实施方式的树脂组合物还可以包含苯乙烯型、丁二烯型、丙烯酸型等的橡胶粉;核壳型的橡胶粉、有机硅树脂粉末、硅橡胶粉、有机硅复合粉末等有机系的填充材料。这些有机系的填充材料可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
本实施方式的树脂组合物包含无机填充材料(C)时,对于无机填充材料(C)的含量,可根据所期望的特性来适宜地设定,没有特别限制。然而,其含量相对于树脂组合物中的树脂固体成分100质量份优选为50~1600质量份,更优选为60~600质量份,进一步优选为70~300质量份。另外,树脂组合物包含有机系的填充材料时,其含量与无机填充材料(C)的总量相对于树脂组合物中的树脂固体成分100质量份优选成为50~1600质量份的量,更优选成为60~600质量份的量,进一步优选成为70~300质量份的量。
此处,在使用无机填充材料(C)时,从提高与树脂成分的相互作用、提高层叠片、覆金属箔层叠板以及印刷线路板的机械强度的观点出发,优选组合使用硅烷偶联剂和湿润分散剂中的至少一者。作为硅烷偶联剂,可以适宜地使用通常用于无机物的表面处理的硅烷偶联剂,对其种类没有特别限制。作为硅烷偶联剂,具体而言,可以举出γ-氨基丙基三乙氧基硅烷及N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷系、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷及β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等环氧硅烷系;γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及乙烯基-三(β-甲氧基乙氧基)硅烷等乙烯基硅烷系;N-β-(N-乙烯基苄基氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐等阳离子硅烷系;以及苯基硅烷系。硅烷偶联剂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。另外,作为湿润分散剂,可以适宜地使用通常用于涂料用的湿润分散剂,对其种类没有特别限制。作为硅烷偶联剂,优选地可以使用基于共聚物的湿润分散剂,作为其具体例子,可以举出ビックケミー·ジャパン(株)制的Disperbyk-110、111、161、180、BYK-W996、BYK-W9010、BYK-W903及BYK-W940(均为商品名)。湿润分散剂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
另外,本实施方式的树脂组合物由于包含上述氰酸酯化合物(A)和环氧树脂(B),因此为热固性的树脂组合物,但也可根据需要含有用于适宜地调节树脂成分的固化速度的固化促进剂。作为该固化促进剂,可以适宜地使用通常被用作氰酸酯化合物和环氧树脂等的固化促进剂的物质,对其种类没有特别限制。作为固化促进剂的具体例子,可以举出辛酸锌、环烷酸锌、环烷酸钴、环烷酸铜、乙酰丙酮铁、辛酸镍、以及辛酸锰等有机金属盐类;苯酚、二甲苯酚、甲酚、间苯二酚、邻苯二酚、辛基苯酚、以及壬基苯酚等酚化合物;1-丁醇、2-乙基己醇等醇类;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑等咪唑类,以及这些咪唑类的羧酸或其酸酐类的加合物等衍生物;双氰胺、苄基二甲胺、以及4-甲基-N,N-二甲基苄胺等胺类;膦系化合物、氧化膦系化合物、鏻盐系化合物、以及二膦系化合物等磷化合物;环氧-咪唑加合物系化合物;过氧化苯甲酰、过氧化对氯苯甲酰、过氧化二叔丁基、二异丙基过氧化碳酸酯、以及二-2-乙基己基过氧化碳酸酯等过氧化物;以及偶氮二异丁腈等偶氮化合物。固化促进剂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
需要说明的是,对于固化促进剂的使用量,可以考虑树脂的固化度和树脂组合物的粘度等来适宜地进行调节,没有特别限制,但通常相对于树脂组合物中的树脂固体成分100质量份为0.005~10质量份左右。
本实施方式的树脂组合物在不有损所期望的特性的范围内也可以含有选自由除上述式(1)所表示的氰酸酯化合物(A)以外的氰酸酯化合物、马来酰亚胺化合物、酚醛树脂、氧杂环丁烷树脂、苯并噁嗪化合物、以及具有可聚合的不饱和基团的化合物组成的组中的1种以上。其中,从耐热性的观点出发,优选选自由马来酰亚胺化合物、酚醛树脂、以及除上述式(1)所表示的氰酸酯化合物(A)以外的氰酸酯化合物组成的组中的1种以上的化合物。
除上述式(1)所表示的氰酸酯化合物(A)以外的氰酸酯化合物与上述固化性树脂组合物的说明中记载的除上述式(1)所表示的氰酸酯化合物以外的氰酸酯化合物相同即可,因此此处省略详细的说明。
作为马来酰亚胺化合物,只要是1分子中具有1个以上的马来酰亚胺基的化合物就可以使用通常公知的马来酰亚胺化合物。作为马来酰亚胺化合物,例如可以举出4,4-二苯基甲烷双马来酰亚胺、苯基甲烷马来酰亚胺、间亚苯基双马来酰亚胺、2,2-双(4-(4-马来酰亚胺苯氧基)-苯基)丙烷、3,3-二甲基-5,5-二乙基-4,4-二苯基甲烷双马来酰亚胺、4-甲基-1,3-亚苯基双马来酰亚胺、1,6-双马来酰亚胺-(2,2,4-三甲基)己烷、4,4-二苯基醚双马来酰亚胺、4,4-二苯基砜双马来酰亚胺、1,3-双(3-马来酰亚胺苯氧基)苯、1,3-双(4-马来酰亚胺苯氧基)苯、聚苯基甲烷马来酰亚胺、以及这些马来酰亚胺化合物的预聚物、或上述马来酰亚胺化合物与胺化合物的预聚物等,没有特别限制。这些马来酰亚胺化合物可以使用1种或者混合使用2种以上。
作为酚醛树脂,优选1分子中具有2个以上的羟基的酚醛树脂,可以使用通常公知的酚醛树脂。作为酚醛树脂,例如可以举出双酚A型酚醛树脂、双酚E型酚醛树脂、双酚F型酚醛树脂、双酚S型酚醛树脂、苯酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆型酚醛树脂、缩水甘油酯型酚醛树脂、芳烷基酚醛清漆型酚醛树脂、联苯芳烷基型酚醛树脂、甲酚酚醛清漆型酚醛树脂、多官能酚醛树脂、萘酚树脂、萘酚酚醛清漆树脂、多官能萘酚树脂、蒽型酚醛树脂、萘骨架改性酚醛清漆型酚醛树脂、苯酚芳烷基型酚醛树脂、萘酚芳烷基型酚醛树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、联苯型酚醛树脂、脂环族酚醛树脂、多元醇型酚醛树脂、含磷的酚醛树脂、以及含羟基的有机硅树脂类,没有特别限制。这些酚醛树脂可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
氧杂环丁烷树脂、苯并噁嗪化合物、以及具有可聚合的不饱和基团的化合物只要与上述固化性树脂组合物的说明中记载的氧杂环丁烷树脂相同即可,因而此处省略详细的说明。
进而,本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物在不有损所期望的特性的范围内可以包含其它的热固性树脂、热塑性树脂及其低聚物、高弹体类等各种高分子化合物、阻燃性化合物、各种添加剂等。它们只要是通常所使用的物质,就没有特别限制。例如,作为阻燃性化合物,例如可以举出4,4’-二溴联苯等溴化合物;磷酸酯、磷酸三聚氰胺、含磷的环氧树脂、三聚氰胺、苯并胍胺等氮化合物;含噁嗪环的化合物;有机硅系化合物。另外,作为各种添加剂,可以举出紫外线吸收剂、抗氧化剂、光聚合引发剂、荧光增白剂、光敏剂、染料、颜料、增稠剂、流动调节剂、润滑剂、消泡剂、分散剂、流平剂、光亮剂、阻聚剂等。它们可以根据需要单独使用1种或者组合使用2种以上。
需要说明的是,本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物根据需要可以包含有机溶剂。此时,本实施方式的树脂组合物可以以上述各种树脂成分的至少一部分、优选全部溶解于有机溶剂或者与有机溶剂相溶的形态(即,溶液或清漆)来使用。作为有机溶剂,只要是可溶解上述各种树脂成分的至少一部分、优选全部或者可与之相溶的有机溶剂,就可以适宜地使用公知的有机溶剂,对其种类没有特别限定。作为有机溶剂,具体而言,可以举出丙酮、甲乙酮、以及甲基异丁基酮等酮类,丙二醇单甲醚和丙二醇单甲醚乙酸酯等溶纤剂系溶剂,乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、乳酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯以及羟基异丁酸甲酯等的酯系溶剂,二甲基乙酰胺、以及二甲基甲酰胺等酰胺类等极性溶剂类;以及甲苯和二甲苯等芳香族烃等非极性溶剂等。它们可以单独使用1种或者组合使用2种以上。
本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物例如可以用作印刷线路板的绝缘层和半导体封装用材料。例如,可以将本实施方式的树脂组合物溶解于溶剂而成的溶液浸渍或涂布于基材并进行干燥来制成预浸料。
另外,使用可剥离的塑料薄膜作为基材,将本实施方式的印刷线路板用树脂组合物溶解于溶剂而成的溶液涂布于该塑料薄膜并进行干燥,由此能够制成积层用薄膜或干膜阻焊剂。此处,溶剂例如可以在20℃~150℃的温度下加热1~90分钟来进行干燥。另外,树脂组合物还可以以仅对溶剂进行干燥的未固化的状态使用,可根据需要以半固化(B阶化)的状态来使用。
下面,对本实施方式的预浸料详细说明。本实施方式的预浸料是将上述本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物浸渍或涂布于基材而成的,即,包含基材和浸渍或涂布于该基材的本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物。预浸料的制造方法只要是将本实施方式的树脂组合物和基材组合而制造预浸料的方法就没有特别限制。例如,通过将本实施方式的树脂组合物浸渍或涂布于基材之后在120~220℃下干燥2~15分钟左右的方法进行半固化,由此能够制造本实施方式的预浸料。此时,树脂组合物对于基材的附着量、即相对于半固化后的预浸料的总量的树脂组合物量(树脂组合物包含无机填充材料(C)时,该无机填充材料(C)的量也包含在树脂组合物量中)优选为20~99质量%的范围。
作为制造本实施方式的预浸料时所使用的基材,可以使用用于各种印刷线路板材料的公知的基材。作为这样的基材,例如可以举出E玻璃、D玻璃、L玻璃、S玻璃、T玻璃、Q玻璃、UN玻璃、NE玻璃及球状玻璃等玻璃纤维;石英等除玻璃以外的无机纤维;聚酰亚胺、聚酰胺、以及聚酯等有机纤维;液晶聚酯等织布,但不特别限于此。作为基材的形态,例如已知有织布、无纺布、粗纺、短切纤维毡、以及表面毡,但也可以是任意者。基材可以单独使用1种或者组合使用2种以上。另外,对基材的厚度没有特别限制,但若为层叠板用途,则优选0.01~0.2mm的范围,从尺寸稳定性的观点出发,特别优选实施了超开纤处理、孔填堵处理的织布。进而,从吸湿耐热性的观点出发,优选经过环氧硅烷处理、氨基硅烷处理等利用硅烷偶联剂等的表面处理的玻璃织布。另外,从电特性角度出发,优选液晶聚酯织布。
本实施方式的覆金属箔层叠板是将上述预浸料重叠1张以上,在其单面或双面配置金属箔,进行层叠成形而成的。即,本实施方式的覆金属箔层叠板包含1张以上的上述预浸料和配置于该预浸料的单面或双面的金属箔。具体而言,可以通过将前述预浸料重叠一张或多张,在其单面或双面配置铜、铝等的金属箔,进行层叠成形,由此制作覆金属箔层叠板。此处所使用的金属箔只要是用于印刷线路板材料的金属箔,就没有特别限制,但优选压延铜箔、电解铜箔等铜箔。另外,对金属箔的厚度没有特别限制,优选2~70μm,更优选3~35μm。作为成形条件,可以使用通常的印刷线路板用层叠板和多层板的方法。例如,可以通过使用多级加压机、多级真空加压机、连续成形机或压热成形机等,在温度180~350℃下、以加热时间100~300分钟、表面压力20~100kg/cm2进行层叠成形来制造本实施方式的覆金属箔层叠板。另外,也可以将上述预浸料和另行制作的内层用线路板组合来进行层叠成形,由此来制成多层板。即,该多层板包含上述预浸料和内层用线路板,是将这些预浸料和内层用线路板分别层叠1张或2张以上形成的。作为这样的多层板的制造方法,例如可以举出如下方法:在上述1张预浸料的双面配置铜箔(例如厚度为35μm),在上述条件下层叠形成之后,形成内层电路,对该电路实施黑化处理来形成内层电路板,其后,交替地一张一张地层叠该内层电路板和上述预浸料,进一步在最外层配置铜箔,从而在上述条件下、优选地在真空下进行层叠成形。由此,能够制作多层板。
本实施方式的覆金属箔层叠板可以适宜地用作印刷线路板的材料。印刷线路板可以根据常规方法来制造,对该制造方法没有特别限制。下面,示出印刷线路板的制造方法的一个例子。首先,准备上述覆铜层叠板等覆金属箔层叠板。接着,对覆金属箔层叠板的表面实施蚀刻处理而形成内层电路,制作内层基板。根据需要对该内层基板的内层电路表面进行用于提高粘接强度的表面处理,接着,在该内层电路表面层叠所需张数的上述预浸料,进一步在其外侧层叠外层电路用金属箔,进行加热加压来一体成形。如此操作,能够制造在内层电路和外层电路用的金属箔之间形成有绝缘层的多层的层叠板,所述绝缘层包含基材和热固性树脂组合物的固化物。接着,对该多层的层叠板实施通孔、导通孔用的穿孔加工之后,在该孔的壁面形成可导通内层电路和外层电路用的金属箔的镀覆金属覆膜。然后,对外层电路用的金属箔实施蚀刻处理来形成外层电路,由此可以制造印刷线路板。
如上述那样操作而得到的印刷线路板包含绝缘层和在该绝缘层的表面形成的导体层,绝缘层包含上述本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物。即,该印刷线路板中的绝缘层来自上述本实施方式的预浸料(基材以及浸渍或涂布于所述基材的本实施方式的树脂组合物)、上述本实施方式的覆金属箔层叠板的树脂组合物的层(包含本实施方式的树脂组合物的层)。
本实施方式的层叠片可将使上述本实施方式的印刷线路板用固化性树脂组合物溶解于溶剂或者使其与溶剂相溶而成的溶液涂布于支承体上并进行干燥来得到。即,本实施方式的层叠片包含支承体以及将上述树脂组合物涂覆到该支承体的表面并使之干燥而成的树脂相。作为此处所使用的支承体,例如可以举出聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜,以及在这些薄膜的表面涂布脱模剂而成的脱模薄膜,聚酰亚胺薄膜等有机系薄膜基材;铜箔、铝箔等导体箔;玻璃板、SUS板、FRP等板状的支承体,但不特别限于此。作为涂布方法,例如可以举出用棒涂机、模涂机、刮刀、贝克涂布器(Baker applicator)等将使本实施方式的树脂组合物溶解于溶剂或使其与溶剂相溶而成的溶液涂布于支承体上的方法。另外,从涂布后进一步干燥而得到的层叠片剥离支承体或者进行蚀刻,由此能够制成单层片(树脂片)。需要说明的是,将使上述本实施方式的树脂组合物溶解于溶剂或使其与溶剂相溶而成的溶液供给于具有片状的模槽的模具内并进行干燥等来成型为片状,由此不使用支承体也能够得到单层片(树脂片)。
在本实施方式的单层片或层叠片的制作中,对去除溶剂时的干燥条件没有特别限制,但从抑制印刷线路板用固化性树脂组合物中的溶剂的残留以及树脂组合物的固化的观点出发,优选在20℃~200℃的温度环境下暴露1~90分钟。另外,对于本实施方式的单层片或层叠片中的树脂层的厚度,可根据本实施方式的树脂组合物的溶液的浓度和涂布厚度来进行调整,没有特别限制,但通常优选0.1~500μm。通过使该厚度为500μm以下,能够更加容易地抑制干燥时的溶剂的残留。
根据本实施方式能够实现不仅为低吸水性而且吸湿耐热性也优异的预浸料、层叠片(树脂复合片)、覆金属箔层叠板等,能够实现高性能的印刷线路板。另外,根据本实施方式的优选方案能够实现仅由非卤素系化合物组成的印刷线路板用固化性树脂组合物(换言之,不含卤素系化合物的树脂组合物、非卤素系树脂组合物)、预浸料、层叠片、以及覆金属箔层叠板等,其工业上的实用性也极高。
实施例
下面,通过实施例更详细地说明本发明。但本发明并不特别限于以下的实施例。
(实施例1)
<1,3-双(4-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷(以下,简称为“AMTCN”)的合成>
将下述式(5)所表示的AMTCN如后述那样操作来合成。
<1,3-双(4-羟基苯基)-5,7-二甲基金刚烷(以下,简称为“AMTOH”)的合成>
首先,合成下述式(6)所表示的AMTOH。
具体而言,在氮气气流下,投入5,7-二甲基金刚烷-1,3-二醇166.0g(0.85mol)以及苯酚644.4g(6.85mol),在80℃下进行加热熔融之后,一边搅拌一边添加甲烷磺酸81.5g(0.85mol),升温至100℃之后,在该温度下反应4小时。其后,添加水600mL和甲醇300mL,用冰浴冷却至4℃,在该温度下搅拌1小时。将析出物过滤之后,对得到的晶体重复4次利用70℃的温水500mL的清洗。将清洗后的晶体溶解于乙酸乙酯1100mL和甲苯500mL的混合溶剂中,重复3次利用0.5质量%NaOH水溶液500mL的清洗之后,重复利用水500mL的清洗直至水相的pH成为中性为止。将水洗后的有机相在减压下进行浓缩干燥而得到固体。将得到的固体在70℃下溶解于乙酸乙酯1000mL。向其中添加室温的庚烷2000mL,搅拌10分钟,由此得到析出物。将析出物过滤之后,进行2次利用庚烷600mL的清洗,最终在90℃下干燥14小时,由此得到AMTOH(白色固体)183.5g。用NMR对AMTOH的结构进行鉴定。将1H-NMR光谱示于图1。
1H-NMR:(500MHz,甲醇-d3)
δ(ppm)=0.95(s,6H),1.22(s,2H),1.46(d,J=12.5Hz,4H),1.54(d,J=12.5Hz,4H),1.76(s,2H),6.71(m,J=8.5Hz,4H),7.18(m,J=8.5Hz,4H)
<AMTCN的合成>
接着,将用上述方法得到的AMTOH550g(OH基当量:174.3g/eq.,换算成羟基为3.16mol)和三乙胺319.3g(3.16mol,相对于AMTOH的羟基1摩尔为1.0摩尔)溶解于二氯甲烷3300g,将其设为溶液1。
将氯化氰329.8g(5.37mol,相对于AMTOH的羟基1摩尔为1.7摩尔)、二氯甲烷770g、36%盐酸479.5g(4.73mol,相对于AMTOH的羟基1摩尔为1.5摩尔)、以及水2973g的混合物在搅拌下,一边保持为液温-2~-0.5℃,一边用82分钟向其中注入溶液1。在结束溶液1的注入之后,在-2~-0.5℃的温度下搅拌30分钟,之后用42分钟向其中注入将三乙胺319.3g(3.16mol,相对于AMTOH的羟基1摩尔为1.0摩尔)溶解于二氯甲烷319.3g而成的溶液(溶液2)。在结束溶液2的注入之后,在-2~-0.5℃的温度下搅拌30分钟搅拌而使反应结束。
其后,将反应液静置而使有机相和水相分离。将得到的有机相利用0.1N盐酸2000g来清洗之后,用水2000g清洗5次。第5次水洗的废水的电导率为20μS/cm,确认通过利用水的清洗充分地去除了可去除的离子性化合物。
将水洗后的有机相在减压下进行浓缩,最终在90℃下浓缩干燥1小时,得到目标氰酸酯化合物AMTCN(白色晶体)436g。用NMR对得到的氰酸酯化合物AMTCN的结构进行鉴定。将1H-NMR光谱示于图2。
1H-NMR:(500MHz,CDCl3)
δ(ppm)=1.01(s,6H),1.29(s,2H),1.56(d,J=12Hz,4H),1.61(d,J=12Hz,4H),1.84(s,2H),7.51(m,J=9.0Hz,4H),7.60(m,J=9.0Hz,4H)
AMTCN的IR光谱显示出2237cm-1和2271cm-1(氰酸酯基)的吸收,并且未显示出羟基的吸收。将IR图示于图3。
AMTCN相对于甲乙酮(MEK)可在25℃下溶解50质量%以上。
(实施例2)
<1,3-双(3-甲基-4-氰氧基苯基)-5,7-二甲基金刚烷(以下,简称为“AMTcCN”)的合成>
将下述式(7)所表示的AMTcCN如后述那样操作来合成。
<1,3-双(3-甲基-4-羟基苯基)-5,7-二甲基金刚烷(以下,简称为“AMTcOH”)的合成>
首先,合成下述式(8)所表示的AMTcOH。
具体而言,使氮气在2L的可拆式烧瓶内流动,进行氮气置换,投入1,3-二羟基-5,7-二甲基金刚烷104.68g,进而添加邻甲酚460.67g。一边加热一边搅拌,升温至80℃。达到80℃时,即开始滴加甲烷磺酸。用10分钟滴加甲烷磺酸53.59g,结果由于放热升温至90℃。90℃下继续反应4小时。4小时后,添加65~70℃的温水400mL,接着添加室温的庚烷800mL,结果液温降至65℃。接着,自然冷却30分钟,结果降温至60℃,析出淡粉红色的固体。将析出的固体通过减压过滤过滤之后,进而用室温的庚烷400mL进行清洗,进一步用温水800mL清洗4次。将清洗后的淡粉红色的固体溶解于乙酸乙酯600mL,进一步添加甲苯300mL。向其中添加0.5%氢氧化钠水溶液800mL,搅拌之后,进行静置,则下侧的水相变成粉红色,上侧的有机相变成无色。进行分液,回收有机相,通过蒸馏回收溶剂500mL左右,进行浓缩。在2L的烧杯中添加庚烷800mL,进而注入浓缩后的有机溶剂溶液,继续搅拌数分钟,结果析出白色的晶体。将晶体用减压过滤进行固液分离,进一步用庚烷800mL进行清洗。将晶体用90℃的干燥机干燥9小时,得到AMTcOH(白色固体)94.7g。用NMR对AMTcOH的结构进行鉴定。将1H-NMR光谱示于图4。
1H-NMR:(400MHz,丙酮-D6)
δ(ppm)=7.89(2H,s),7.15(2H,d,J=2.2Hz),7.04(2H,dd,J=8.0,2.2Hz),6.74(2H,d,J=8.0Hz),2.19(6H,s),1.79(2H,s),1.56-1.48(8H,m),1.21(2H,s),0.95(6H,s)
<AMTcCN的合成>
接着,将用上述方法得到的AMTcOH40g(OH基当量:188.3g/eq.,换算成羟基为0.21mol)和三乙胺21.5g(0.21mol,相对于AMTcOH的羟基1摩尔为1.0摩尔)溶解于二氯甲烷240g,将其设为溶液3。
将氯化氰22.2g(0.36mol,相对于AMTcOH的羟基1摩尔为1.7摩尔)、二氯甲烷97.2g、36%盐酸32.3g(0.32mol,相对于AMTcOH的羟基1摩尔为1.5摩尔)、以及水200g的混合物在搅拌下,一边保持为液温-2~-0.5℃,一边用18分钟向其中注入溶液3。在结束溶液3的注入之后,在-2~-0.5℃的温度下搅拌30分钟,之后用1分钟向其中注入将三乙胺21.5g(0.21mol,相对于AMTcOH的羟基1摩尔为1.0摩尔)溶解于二氯甲烷21.5g而成的溶液(溶液4)。在结束溶液4的注入之后,在-2~-0.5℃的温度下搅拌30分钟而使反应结束。
其后,将反应液静置而使有机相和水相分离。将得到的有机相利用0.1N盐酸130g清洗之后,用水130g清洗5次。第5次水洗的废水的电导率为20μS/cm,确认通过利用水的清洗充分地去除了可去除的离子性化合物。
将水洗后的有机相在减压下进行浓缩,最终在90℃下浓缩干燥1小时,得到目标氰酸酯化合物AMTcCN(白色晶体)46g。用NMR对得到的氰酸酯化合物AMTcCN的结构进行鉴定。将1H-NMR光谱示于图5。
1H-NMR:(500MHz,CDCl3)
δ(ppm)=1.00(s,6H),1.27(s,2H),1.54(d,J=12.5Hz,4H),1.59(d,J=12.5Hz,4H),1.81(s,2H),2.31(s,6H),7.25(d,J=2.0Hz,2H),7.28(dd,J=8.5,2.0Hz,2H),7.36(d,J=8.5Hz,2H)
AMTcCN的IR光谱显示出2248cm-1和2284cm-1(氰酸酯基)的吸收,并且未显示出羟基的吸收。将IR图示于图6。
AMTcCN相对于甲乙酮(MEK)可在25℃下溶解50质量%以上。
(实施例3)
<1,3-双(4-氰氧基苯基)金刚烷(以下,简称为“uAMTCN”)的合成>
将下述式(9)所表示的uAMTCN如后述那样操作来合成。
<1,3-双(4-羟基苯基)金刚烷(以下,简称为“uAMTOH”)的合成>
首先,合成下述式(10)所表示的uAMTOH。
具体而言,在氮气气流下,投入金刚烷-1,3-二醇70.6g(0.42mol)和苯酚312.5g(3.36mol),在80℃下进行加热熔融之后,一边搅拌一边添加甲烷磺酸40.62g(0.42mol),在约90℃下反应7小时。其后,添加水600mL,直接搅拌1小时。将析出物过滤之后,对得到的晶体重复3次利用温水600mL的清洗。将清洗后的晶体溶解于乙酸乙酯1200mL和甲苯400mL的混合溶剂,进行1次利用0.5质量%NaOH水溶液300mL的清洗之后,重复利用水300mL的清洗直至水相的pH成为中性为止。将水洗后的有机相在减压下进行浓缩干燥而得到固体。将得到的固体在65℃下溶解于乙酸乙酯600mL。向其中添加室温的庚烷1200mL,搅拌30分钟,由此得到析出物。将析出物过滤之后,进行5次利用庚烷300mL的清洗,最终在80℃下干燥8小时,由此得到uAMTOH(白色固体)92g。用NMR对uAMTOH的结构进行鉴定。将1H-NMR光谱示于图7。
1H-NMR:(500MHz,丙酮-D6)
δ(ppm)=1.69(s,2H),1.82(s,8H),1.86(s,2H),2.17(s,2H),6.71(d,J=7.4Hz,4H),7.16(d,J=7.4Hz,4H)
<uAMTCN的合成>
接着,将用上述方法得到的uAMTOH35g(OH基当量:160.2g/eq.,换算成羟基为0.218mol)和三乙胺22.5g(0.218mol,相对于uAMTOH的羟基1摩尔为1.0摩尔)溶解于四氢呋喃140g,将其设为溶液5。
将氯化氰27.0g(0.44mol,相对于uAMTOH的羟基1摩尔为2.0摩尔)、二氯甲烷63.0g、以及四氢呋喃280g的混合物在搅拌下,一边保持为液温-7~-5℃,一边用1小时向其中注入溶液5。在结束溶液5的注入之后,在-7~-5℃的温度下搅拌30分钟,之后用15分钟向其中注入将三乙胺13.5g(0.13mol,相对于uAMTOH的羟基1摩尔为0.6摩尔)溶解于四氢呋喃13.5g而成的溶液(溶液6)。在结束溶液6的注入之后,在-7~-5℃的温度下搅拌30分钟而使反应结束。
其后,过滤三乙胺的盐酸盐,利用0.1N盐酸180g对得到的滤液清洗之后,用水180g清洗7次。第7次水洗的废水的电导率为20μS/cm,确认通过利用水的清洗充分地去除了可去除的离子性化合物。
将水洗后的有机相在减压下进行浓缩,在90℃下浓缩干燥1小时,得到黄白色固体的晶体39g。在90℃下将得到的晶体溶解于甲乙酮(MEK)98g和正己烷21g之后,进行重结晶。用正己烷200mL对得到的晶体进行清洗之后,进行减压干燥,由此得到目标氰酸酯化合物uAMTCN(淡黄色晶体)20g。用NMR对得到的氰酸酯化合物uAMTCN的结构进行鉴定。将1H-NMR光谱示于图8。
1H-NMR:(500MHz,CDCl3)
δ(ppm)=1.79(m,2H),1.94(d,J=2.8Hz,8H),1.97(s,2H),2.36(m,2H),7.25(ddd,J=2.0,3.2,8.9Hz),7.45(ddd,J=2.0,3.2,8.9Hz)
uAMTCN的IR光谱显示出2238cm-1和2266cm-1(氰酸酯基)的吸收,并且未示出羟基的吸收。将IR图示于图9。
uAMTCN相对于甲乙酮(MEK)可在25℃下溶解30质量%以上。
(实施例4)
<固化性树脂组合物的制备以及固化物的作成>
将实施例1中得到的氰酸酯化合物AMTCN100质量份投入到茄型烧瓶中,在150℃下进行加热熔融,用真空泵进行脱气之后,添加辛酸锌(日本化学产业株式会社制,商标“ニッカオクチック酸亜鉛”,金属含量18%)0.1质量份,振荡1分钟,进行混合,由此制备固化性树脂组合物。
使得到的固化性树脂组合物流入到由铝板、铜箔和氟涂不锈钢制作而成的模具中,放入烘箱中,在150℃下使树脂组合物中的辛酸锌均匀地分散之后,在220℃下利用20kg/cm2下的真空加压机固化90分钟,得到1边为100mm、厚度为1.5mm的固化物。
(实施例5)
在220℃下,利用20kg/cm2下的真空加压机固化90分钟之后,进一步在220℃下加热6小时,除此以外,与实施例4同样地操作而得到固化物。
(实施例6)
除了替代AMTCN100质量份而使用实施例2中得到的AMTcCN100质量份以外,与实施例4同样地操作而得到固化物。
(实施例7)
除了替代AMTCN100质量份而使用实施例3中得到的uAMTCN100质量份以外,与实施例4同样地操作而得到固化物。
(比较例1)
除了替代AMTCN100质量份而使用2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷(三菱瓦斯化学制,商品名“skylex”)100质量份、进一步添加辛酸锌以外,与实施例4同样地操作而得到固化物。需要说明的是,2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷相对于甲乙酮可在25℃下溶解50质量%以上。
(比较例2)
除了替代AMTCN100质量份而使用2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷(三菱瓦斯化学制商品名“skylex”)100质量份、进一步添加辛酸锌以外,与实施例5同样地操作而得到固化物。
(比较例3)
除了替代AMTCN100质量份而使用2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷(三菱瓦斯化学制商品名“skylex”)100质量份、将辛酸锌的使用量由0.1质量份改变为0.05质量份以外,与实施例4同样地操作而得到固化物。
(比较例4)
除了替代AMTCN100质量份而使用2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷(三菱瓦斯化学制商品名“skylex”)100质量份、将辛酸锌的使用量由0.1质量份改变为0.05质量份以外,与实施例5同样地操作而得到固化物。
(实施例8)
将实施例1中得到的AMTCN100质量份投入到茄型烧瓶中,在150℃下进行加热熔融,用真空泵进行脱气。其后,使其流入JIS-K7238-2-2009中记载的模具中,放入烘箱中,在180℃下加热3小时,其后在250℃下加热3小时,由此进行固化,得到1边为100mm、厚度为1.5mm的固化物。
(实施例9)
除了替代AMTCN100质量份而使用实施例2中得到的AMTcCN100质量份以外,与实施例8同样地操作而得到固化物。
(实施例10)
除了替代AMTCN100质量份而使用实施例3中得到的uAMTCN100质量份以外,与实施例8同样地操作而得到固化物。
(比较例5)
除了替代AMTCN100质量份而使用2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷(三菱瓦斯化学制商品名“skylex”)100质量份以外,与实施例8同样地操作而得到固化物
将如上述操作而得到的各固化物的特性通过以下的方法来进行评价。
(玻璃化转变温度(Tg))
根据JIS-K7244-3(JIS C6481),在实施例4、5和比较例1~4中,使用动态粘弹性测定装置(ティー·エイ·インスツルメント·ジャパン株式会社制,型号“Q800”),在起始温度30℃、最终温度400℃、升温速度10℃/分钟、测定频率10Hz的条件下,测定固化物的动态粘弹性,而在实施例6~8以及比较例5中,使用动态粘弹性测定装置(ティー·エイ·インスツルメント·ジャパン株式会社制,型号“AR2000”),在起始温度30℃、最终温度400℃、升温速度3℃/分钟、测定频率1Hz的条件下,测定固化物的动态粘弹性,将此时得到的损耗模量(E”)的最大值设为玻璃化转变温度。玻璃化转变温度为耐热性的指标。
(热膨胀系数)
根据JIS-K-7197-2012(JIS C6481),使用热机械分析仪(エスアイアイ·ナノテクノロジー株式会社制,商品名“TMA/SS6100”),在固化物的试验片的尺寸5mm×5mm×1.5mm、起始温度30℃、最终温度330℃、升温速度10℃/分钟、载荷0.05N(49mN)的条件下实施膨胀/压缩模式下的热机械分析,测定60~120℃下的每1℃的平均热膨胀量。
(阻燃性)
根据UL94来实施阻燃性试验。使固化物的试验片的尺寸为100mm×20mm×1.5mm。
(质量减少率(%))
根据JIS-K7120-1987,使用差热热重同时测定装置(エスアイアイ·ナノテクノロジー株式会社制,商品名“TG/DTA6200”),在固化物的试验片的尺寸3mm×3mm×1.5mm、起始温度30℃、最终温度550℃、升温速度10℃/分钟、氮气气氛下的条件下测定质量,根据下述式算出500℃下的质量减少率。
质量减少率(%)=(D-E)/D×100
此处,D表示起始温度下的质量,E表示500℃下的质量。需要说明的是,除了上述阻燃性的评价以外,还将热分解时的残渣量多、即质量减少率低也作为阻燃性来进行评价。
将评价结果示于表1和表2。
由表1和表2明确的那样,可以确认本发明的具有金刚烷环骨架的2官能氰氧基苯基类型的氰酸酯化合物由于具有优异的溶剂溶解性,因此操作性也优异。另外,可以确认包含本发明的氰酸酯化合物的固化性树脂组合物的固化物与使用了现有产品的氰酸酯化合物的固化性树脂组合物的固化物相比,热膨胀率低且具有优异的阻燃性和耐热性。
[表1]
[表2]
(实施例11)
将如上述操作而得到的AMTCN50质量份、联苯芳烷基型环氧树脂(产品名“NC-3000-FH”,日本化药(株)制)50质量份、熔融二氧化硅(产品名“SC2050MB”,アドマテックス制)100质量份、以及辛酸锌(日本化学产业(株)制)0.05质量份混合来得到清漆。将该清漆用甲乙酮进行稀释,浸渍涂覆到厚度为0.1mm的E玻璃织布上,在150℃下加热干燥5分钟,得到相对于树脂固体成分和熔融二氧化硅的总量100质量份包含树脂固体成分50质量份的预浸料。
重叠8张得到的预浸料,将12μm厚的电解铜箔(商品名“JDLCN”,JX日矿日石金属(株)制)配置于其层叠方向的两侧,在压力30kgf/cm2、温度220℃下进行120分钟的层叠成型,得到绝缘层厚度为0.8mm的覆金属箔层叠板。使用得到的覆金属箔层叠板进行吸水率和吸湿耐热性的评价。将结果示于表3。
(测定方法和评价方法)
1)吸水率
对于30mm×30mm的试样,根据JIS C6480,使用高压锅试验机(平山制作所制,型号:PC-3型),测定在121℃、2气压下处理1、3、5小时后的吸水率。
2)吸湿耐热性
将50mm×50mm的试样的单面的一半以外的全部铜箔蚀刻去除,将得到的试验片使用高压锅试验机(平山制作所制,型号:PC-3型)在121℃下、以2气压处理3、4、5小时之后,浸渍于260℃的软钎料中60秒,用目视观察浸渍之后的外观变化。表3所示结果为(产生膨胀的试验片的个数/供于试验的试验片的个数)。
(比较例6)
除了替代AMTCN50质量份而使用双酚A型氰酸酯化合物(产品名“CA210”,三菱瓦斯化学(株)制)50质量份、将辛酸锌的使用量由0.05质量份改变为0.03质量份以外,与实施例11同样地操作来得到绝缘层厚度为0.8mm的覆金属箔层叠板。将得到的覆金属箔层叠板的评价结果示于表3。
(比较例7)
替代AMTCN50质量份而使用苯酚酚醛清漆型氰酸酯化合物(产品名“Primaset PT-30”,ロンザジャパン(株)制)50质量份,将辛酸锌的使用量由0.05质量份改变为0.04质量份,将浸渍涂覆后的干燥时的温度和时间由150℃下、5分钟改变为165℃下、4分钟,除此以外,与实施例11同样地操作来得到绝缘层厚度为0.8mm的覆金属箔层叠板。将得到的覆金属箔层叠板的评价结果示于表3。
[表3]
由表3明确的那样,可以确认通过使用本发明的印刷线路板用固化性树脂组合物能够实现不仅具有低吸水性而且吸湿耐热性也优异的预浸料和印刷线路板等。
本申请是根据2013年10月25日申请的日本专利申请(日本特愿2013-222021)和2014年1月23日申请的日本专利申请(日本特愿2014-010135)做出的,其内容通过参照并入本文。
产业上的可利用性
本发明的氰酸酯化合物具有优异的溶剂溶解性并且热膨胀率低,能够得到具有优异的阻燃性和耐热性的固化物。因此,本发明作为高功能性高分子材料是极其有用的,作为热性能、电性能以及机械性能优异的材料,不仅对于电绝缘材料、半导体密封用材料、电子部件的粘接剂、层叠材料、抗蚀剂以及积层层叠板材料而言,而且对于土木/建筑、电气/电子、汽车、铁路、船舶、飞机、体育用品、美术/工艺等领域中的固定材料、结构构件、补强剂以及模压材等也具有产业上的可利用性。另外,本发明的树脂组合物可广泛且有效地用于电气/电子材料、工作机械材料、航空材料等各种用途,例如电绝缘材料、半导体塑料封装、密封材料、粘接剂、层叠材料、抗蚀剂、积层层叠板材料等。尤其,可特别有效地用作应对近年来的数据终端设备、通信仪器等的高集成/高密度化的印刷线路板材料。另外,本发明的层叠板和覆金属箔层叠板等不仅具有低吸水性,而且在吸湿耐热性方面也具有优异的性能,因此其工业上的实用性是极高的。
Claims (25)
1.一种由下述式(1)所表示的氰酸酯化合物,
式中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基;n各自独立地为1~3的整数,m+n与由所述芳环和氢原子构成的1价芳香族基团中的氢原子的总数相同;R2在Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4、氰氧基相对于金刚烷基键合于4位的情况下,表示碳数1~4的烷基,在除此以外的情况下,表示氢原子或碳数1~4的烷基;R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。
2.根据权利要求1所述的氰酸酯化合物,其中,所述式(1)中,Ar表示苯环,n为1,且R2表示甲基、乙基、丙基、异丙基或叔丁基。
3.根据权利要求1所述的氰酸酯化合物,其中,Ar表示苯环,且n为2或3。
4.根据权利要求1所述的氰酸酯化合物,其中,Ar表示除苯环以外的芳环。
5.一种固化性树脂组合物,其包含下述式(1)所表示的氰酸酯化合物,
式中,Ar表示芳环,R1各自独立地表示氢原子、烷基或芳基;n为1~3的整数,m+n是表示键合于Ar的1价的原子和基团的总数的整数;R2在Ar为苯环、n均为1、R1为氢原子且m均为4、氰氧基相对于金刚烷基键合于4位的情况下,表示碳数1~4的烷基,在除此以外的情况下,表示氢原子或碳数1~4的烷基;R3表示氢原子或碳数1~4的烷基。
6.根据权利要求5所述的固化性树脂组合物,其还包含选自由除所述式(1)所表示的氰酸酯化合物以外的氰酸酯化合物、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂以及具有可聚合的不饱和基团的化合物组成的组中的1种以上。
7.根据权利要求5或6所述的固化性树脂组合物,其中,所述式(1)所表示的氰酸酯化合物中,Ar表示苯环,n为1,且R2表示甲基、乙基、丙基、异丙基或叔丁基。
8.根据权利要求5或6所述的固化性树脂组合物,其中,所述式(1)所表示的氰酸酯化合物中,Ar表示苯环,且n为2或3。
9.根据权利要求5或6所述的固化性树脂组合物,其中,所述式(1)所表示的氰酸酯化合物中,Ar表示除苯环以外的芳环。
10.一种固化物,其是使权利要求5~9中任一项所述的固化性树脂组合物固化而形成的。
11.一种结构材料用预浸料,其包含基材和浸渍或涂布到该基材的权利要求5~9中任一项所述的固化性树脂组合物。
12.一种密封用材料,其包含权利要求5~9中任一项所述的固化性树脂组合物。
13.一种纤维增强复合材料,其包含权利要求5~9中任一项所述的固化性树脂组合物。
14.一种粘接剂,其包含权利要求5~9中任一项所述的固化性树脂组合物。
15.根据权利要求5或6所述的固化性树脂组合物,其用于印刷线路板。
16.根据权利要求15所述的固化性树脂组合物,其还包含环氧树脂。
17.根据权利要求16所述的固化性树脂组合物,其中,所述式(1)所表示的氰酸酯化合物的含量相对于所述固化性树脂组合物中的树脂固体成分100质量份为1~90质量份。
18.根据权利要求16所述的固化性树脂组合物,其还包含无机填充材料。
19.根据权利要求18所述的固化性树脂组合物,其中,所述无机填充材料的含量相对于所述固化性树脂组合物中的树脂固体成分100质量份为50~1600质量份。
20.根据权利要求16所述的固化性树脂组合物,其还包含选自由马来酰亚胺化合物、酚醛树脂以及除所述式(1)所表示的氰酸酯化合物以外的氰酸酯化合物组成的组中的1种以上。
21.根据权利要求16所述的固化性树脂组合物,其中,所述环氧树脂为选自由联苯芳烷基型环氧树脂、亚萘基醚型环氧树脂、多官能苯酚型环氧树脂以及萘型环氧树脂组成的组中的1种以上。
22.一种预浸料,其包含基材和浸渍或涂布到该基材的权利要求15~21中任一项所述的固化性树脂组合物。
23.一种覆金属箔层叠板,其包含1张以上权利要求22所述的预浸料和配置于所述预浸料的单面或双面的金属箔。
24.一种层叠片,其包含支承体和将权利要求15~21中任一项所述的固化性树脂组合物涂覆在该支承体的表面并使之干燥而成的树脂层。
25.一种印刷线路板,该印刷线路板包含绝缘层和形成于所述绝缘层的表面的导体层,其中,所述绝缘层包含权利要求15~21中任一项所述的固化性树脂组合物。
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