JP6547913B2 - 組成物、硬化物および積層体 - Google Patents
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Description
市場では、DDM(4,4’−ジアミノジフェニルメタン)やDDE(4,4’−ジアミノジフェニルエーテル)骨格を有するBMIが、高耐熱樹脂として流通している。しかし、高耐熱性のBMIは高融点かつ低溶剤溶解性となるため、限られた用途でしか使用できないという課題に加え、基材への密着性が低く、更なる改良、性能の向上が強く望まれている。
本発明の(メタ)アリル基含有マレイミド化合物は、ベンゼン環を1個以上有する構造を有し、(メタ)アリル基を有する基を1個以上有し、さらにマレイミド基を有する基を1個以上有することを特徴とする、式(1)で表されることを特徴とする化合物である。
式(10)中のXは直接結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては例えば置換基を有していても良い炭素数1〜3の炭化水素基、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、スルホン基、2価の脂環構造等が挙げられる。
式(10)中のYは3価の連結基を表す。3価の連結基としては、例えば置換基を有する炭素数1〜3の炭化水素基、窒素原子、3価の脂環構造等が挙げられる。
mとnの比率としては、m:n=1:5〜5:1であれば良い。好ましくは1:2〜2:1である場合、耐熱性と低融点が両立できるため、特に好ましい。
(メタ)アリル基を含有する基とマレイミド基を含有する基の結合場所に特に限定はないが、マレイミド基を含有する基と(メタ)アリル基を含有する基が同じベンゼン環上に存在すると、耐熱性が更に向上するため好ましい。
炭素数1〜10の炭化水素基とは、例えばアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、アラルキレン基、およびそれらを複数組み合わせた基があげられる。
アルキレン基としては、メチレン基、メチン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基等が挙げられる。
アルケニレン基としては、ビニレン基、1−メチルビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基等が挙げられる。
アルキニレン基としては、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基、ペンチニレン基、へキシニレン基等が挙げられる。
シクロアルキレン基としては、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基等が挙げられる。
アリーレン基としては、フェニレン基、トリレン基、キシリレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
式(2)において、Z1として好ましい構造としては、直接結合またはメチレン基が挙げられる。
本発明の(メタ)アリル基含有マレイミド化合物の製造方法は、特に限定は無いが、以下の工程を経ることで、効率的に製造を行うことが出来る。
1−1)ベンゼン環を有する水酸基含有芳香族アミノ化合物のアミノ基を保護する工程
1−2)1−1)で得られた化合物の水酸基を(メタ)アリル化する工程
1−3)1−2)で得られた化合物の保護アミノ基から脱保護する工程
1−4)1−3)で得られた化合物のアミノ基をマレイミド化する工程
芳香族アミノフェノール化合物を製造するには、水酸基含有芳香族化合物をニトロ化した後に還元する方法が挙げられる。
本発明の組成物は、前記(メタ)アリル基含有マレイミド化合物のほかに、ベンゼン環を1個以上有する構造を有し、水酸基を有する基を1個以上有し、さらにマレイミド基を1個以上有することを特徴とする、式(4)で表される水酸基含有マレイミド化合物を含有する。
MIは前記式(3)で表されるマレイミド基を有する基であって、
A2はベンゼン環を1個以上有する構造である。)
mとnの比率としては、m:n=1:5〜5:1であれば良い。好ましくは1:2〜2:1である場合、耐熱性と低融点が両立できるため、特に好ましい。
水酸基とマレイミド基の結合場所に特に限定はないが、マレイミド基と水酸基を含有する基が同じベンゼン環上に存在すると、耐熱性が更に向上するため好ましい。
芳香族アミノフェノール化合物を製造するには、水酸基含有芳香族化合物をニトロ化した後に還元する方法が挙げられる。
本発明の組成物は、本発明の(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と水酸基含有マレイミド化合物を含有する。
本発明の組成物を硬化して得られる硬化物は、耐熱分解性に優れ、高ガラス転移温度、低線膨張であることから、耐熱部材に好適に使用可能である。また、基材への密着性に優れることから、基板や端子等様々な部材を組み合わせる必要のある電子部材に対し特に好適に使用可能である。
本発明の(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と水酸基含有マレイミド化合物を含有する組成物の製造方法は、特に限定は無く、簡便な方法としては(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と水酸基含有マレイミド化合物をそのまま混合すればよい。
また、(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と水酸基含有マレイミド化合物を個別に溶剤に溶解させたのち、溶液同士を混合する方法であってもよい。このとき、(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と水酸基含有マレイミド化合物のそれぞれを溶解させる溶剤は、相溶するものであれば異なる溶剤でもよく、もちろん同一の溶剤を用いてもかまわない。
芳香族アミノ化合物混合物をマレイミド化する工程とを有する製造方法により、(メタ)アリル基含有化合物と水酸基含有マレイミド化合物を含有する組成物を一括で製造することができる。
Alyは下記式(7)で表される(メタ)アリル基を有する基であって、
B1は下記式(8)で表されるアミノ基を有する基であって、
A1はベンゼン環を1個以上有する構造である。
B2は前記式(8)で表されるマレイミド基を有する基であって、
A2はベンゼン環を1個以上有する構造である。)
本発明の組成物には、更にエポキシ化合物を含有させても良い。エポキシ化合物を含有させることで、更に基材への密着性が向上する。また、エポキシ化合物の有するエポキシ基と、水酸基含有マレイミド化合物の有する水酸基が反応し、さらには(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と水酸基含有マレイミド化合物の有するマレイミド基同士が反応する複合架橋系を形成することから、耐熱性や低線膨張性が更に向上する。
好ましいエポキシ化合物として、以下の構造が挙げられる。
本発明の組成物は、更にフィラーを含有してもよい。フィラーとしては、無機フィラーと有機フィラーが挙げられる。無機フィラーとしては、例えば無機微粒子が挙げられる。
これらの無機微粒子は、用途によって適時選択すればよく、単独で使用しても、複数種組み合わせて使用してもかまわない。また、上記無機微粒子は、例に挙げた特性以外にも様々な特性を有することから、適時用途に合わせて選択すればよい。
また、市販のコロイダルシリカとしては、例えば、日産化学工業(株)製メタノ−ルシリカゾル、IPA−ST、MEK−ST、NBA−ST、XBA−ST、DMAC−ST、ST−UP、ST−OUP、ST−20、ST−40、ST−C、ST−N、ST−O、ST−50、ST−OL等を挙げることができる。
本発明の組成物は、更に繊維質基質を含有してもよい。本発明の繊維質基質は、特に限定はないが、繊維強化樹脂に用いられるものが好ましく、無機繊維や有機繊維が挙げられる。
本発明の組成物は、本発明の(メタ)アリル基含有マレイミド化合物、水酸基含有マレイミド化合物、前述したエポキシ化合物のほかに、反応性化合物を含有してもよい。反応性化合物を添加することで、反応性や耐熱性、ハンドリング性など様々な特徴を樹脂に付与することが可能である。
ここで言う反応性化合物とは、反応性基を有する化合物であり、モノマーであってもオリゴマーであってもポリマーであってもかまわない。
マレイミド基を有する化合物としては、マレイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂が挙げられる。
フェノール性水酸基を有する化合物としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂が挙げられる。
オキサジン環を有する化合物としては、フェノール化合物、芳香族アミノ化合物をホルムアルデヒドとを反応させることで得られるベンゾオキサジンが挙げられる。これらのフェノール化合物、芳香族アミノ化合物は構造中に反応性官能基を有していても良い。
アミノ基を有する化合物としてはDDM(4,4’−ジアミノジフェニルメタン)やDDE(4,4’−ジアミノジフェニルエーテル)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−{ビス4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル等の芳香族アミノ化合物が挙げられる。
炭素―炭素間二重結合を有する基を有する化合物としては、マレイミド化合物、ビニル系化合物、(メタ)アリル系化合物等があげられる。
その中でも特に好ましくは、マレイミド化合物、シアネートエステル樹脂、芳香族アミノ化合物である。
通常、マレイミド化合物を用い、均一な硬化物を得る為には、高温かつ長時間の硬化条件が必要となるため、多くの場合、反応促進のために過酸化物系触媒が併用される。しかし、本発明のアリル基含有マレイミド化合物は触媒を使用しない場合においても、硬化反応が進行し、均一な硬化物を得ることができる。過酸化物系触媒を使用することで、組成物の粘度上昇や、ポットライフの低下、また、硬化物中に微量の過酸化物が残存することによる物性低下等の課題があるが、本発明のアリル基含有マレイミド化合物は過酸化物系硬化剤を使用しなくてもよいことから、それら課題を解決することができる。
本発明の組成物は、組成物の固形分量や粘度を調整する目的として、分散媒を使用してもよい。分散媒としては、本発明の効果を損ねることのない液状媒体であればよく、各種有機溶剤、液状有機ポリマー等が挙げられる。
また、本発明の組成物は、本発明の前述した各種化合物以外の樹脂を有していてもよい。樹脂としては、本発明の効果を損なわない範囲であれば公知慣用の樹脂を配合すればよく、例えば熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。
本発明の組成物は、配合物に応じて硬化剤を用いてもよい、例えば、エポキシ基を有する化合物を配合している場合には、アミン系硬化剤、アミド系硬化剤、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、活性エステル系硬化剤、カルボキシル基含有硬化剤、チオール系硬化剤などの各種の硬化剤を併用してもかまわない。
これらの硬化剤は、単独でも2種類以上の併用でも構わない。
本発明の組成物は、その他の配合物を有していてもかまわない。例えば、触媒、重合開始剤、無機顔料、有機顔料、体質顔料、粘土鉱物、ワックス、界面活性剤、安定剤、流動調整剤、カップリング剤、染料、レベリング剤、レオロジーコントロール剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤、可塑剤等が挙げられる。
本発明の組成物を硬化して得られる硬化物は、低線膨張で、高ガラス転移温度、耐熱分解性に優れることから、耐熱部材として好適に使用可能である。さらには、基材への密着性に優れることから、電子部材に好適に使用可能である。硬化物の成形方法は特に限定は無く、組成物単独で成形してもよいし、基材と積層することで積層体としてもかまわない。
熱硬化を行う場合、1回の加熱で硬化させてもよいし、多段階の加熱工程を経て硬化させてもかまわない。
本発明の硬化物は基材と積層することで積層体とすることができる。
積層体の基材としては、金属やガラス等の無機材料や、プラスチックや木材といった有機材料等、用途によって適時使用すればよく、積層体の形状としても、平板、シート状、あるいは三次元構造を有していても立体状であってもかまわない。全面にまたは一部に曲率を有するもの等目的に応じた任意の形状であってよい。また、基材の硬度、厚み等にも制限はない。また、本発明の硬化物を基材とし、更に本発明の硬化物を積層してもかまわない。
回路基板や半導体パッケージ基板といった用途の場合、金属箔を積層することが好ましく、金属箔としては銅箔、アルミ箔、金箔、銀箔などが挙げられ、加工性が良好なことから銅箔を用いることが好ましい。
成形された組成物を積層する場合、未硬化または半硬化された組成物層を積層してから硬化させてもよいし、組成物を完全硬化した硬化物層を基材に対し積層してもよい。
また、本発明の硬化物に対して、基材となりうる前駆体を塗工して硬化させることで積層させてもよく、基材となりうる前駆体または本発明の組成物が未硬化あるいは半硬化の状態で接着させた後に硬化させてもよい。基材となりうる前駆体としては特に限定はなく、各種硬化性樹脂組成物等が挙げられる。
本発明の組成物が繊維質基質を有し、該繊維質基質が強化繊維の場合、繊維質基質を含有する組成物は繊維強化樹脂として用いることができる。
組成物に対し繊維質基質を含有させる方法は、本発明の効果を損なわない範囲であればとくに限定はなく、繊維質基質と組成物とを、混練、塗布、含浸、注入、圧着、等の方法で複合化する方法が挙げられ、繊維の形態及び繊維強化樹脂の用途によって適時選択することができる。
本発明の繊維強化樹脂は、未硬化あるいは半硬化のプリプレグと呼ばれる状態を形成することができる。プリプレグの状態で製品を流通させた後、最終硬化をおこなって硬化物を形成してもよい。積層体を形成する場合は、プリプレグを形成した後、その他の層を積層してから最終硬化を行うことで、各層が密着した積層体を形成できるため、好ましい。
この時用いる組成物と繊維質基質の質量割合としては、特に限定されないが、通常、プリプレグ中の樹脂分が20〜60質量%となるように調製することが好ましい。
本発明の組成物は、その硬化物が低線膨張であって耐熱分解性に優れることから、耐熱部材に好適に使用可能である。また、基材への密着性に優れることから、特に電子部材に好適に使用可能である。特に、半導体封止材、回路基板、ビルドアップフィルム、ビルドアップ基板等や、接着剤やレジスト材料に好適に使用可能である。また、繊維強化樹脂のマトリクス樹脂にも好適に使用可能であり、高耐熱性のプリプレグとして特に適している。こうして得られる耐熱部材や電子部材は、各種用途に好適に使用可能であり、例えば、産業用機械部品、一般機械部品、自動車・鉄道・車両等部品、宇宙・航空関連部品、電子・電気部品、建築材料、容器・包装部材、生活用品、スポーツ・レジャー用品、風力発電用筐体部材等が挙げられるが、これらに限定される物ではない。
本発明の組成物から半導体封止材料を得る方法としては、前記組成物、及び硬化促進剤、及び無機充填剤等の配合剤とを必要に応じて押出機、ニ−ダ、ロ−ル等を用いて均一になるまで充分に溶融混合する方法が挙げられる。その際、無機充填剤としては、通常、溶融シリカが用いられるが、パワートランジスタ、パワーIC用高熱伝導半導体封止材として用いる場合は、溶融シリカよりも熱伝導率の高い結晶シリカ,アルミナ,窒化ケイ素などの高充填化、または溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、窒化ケイ素などを用いるとよい。その充填率は硬化性樹脂組成物100質量部当たり、無機充填剤を30〜95質量%の範囲で用いることが好ましく、中でも、難燃性や耐湿性や耐ハンダクラック性の向上、線膨張係数の低下を図るためには、70質量部以上がより好ましく、80質量部以上であることがさらに好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物から半導体装置を得る半導体パッケージ成形としては、上記半導体封止材料を注型、或いはトランスファー成形機、射出成形機などを用いて成形し、さらに50〜250℃で2〜10時間の間、加熱する方法が挙げられる。
本発明の組成物からプリント回路基板を得る方法としては、上記プリプレグを、常法により積層し、適宜銅箔を重ねて、1〜10MPaの加圧下に170〜300℃で10分〜3時間、加熱圧着させる方法が挙げられる。
本発明の組成物からビルドアップ基板を得る方法は、例えば以下の工程が挙げられる。まず、ゴム、フィラーなどを適宜配合した上記組成物を、回路を形成した回路基板にスプレーコーティング法、カーテンコーティング法等を用いて塗布した後、硬化させる工程(工程1)。その後、必要に応じて所定のスルーホール部等の穴あけを行った後、粗化剤により処理し、その表面を湯洗することによって凹凸を形成させ、銅などの金属をめっき処理する工程(工程2)。このような操作を所望に応じて順次繰り返し、樹脂絶縁層及び所定の回路パターンの導体層を交互にビルドアップして形成する工程(工程3)。なお、スルーホール部の穴あけは、最外層の樹脂絶縁層の形成後に行う。また、本発明のビルドアップ基板は、銅箔上で当該樹脂組成物を半硬化させた樹脂付き銅箔を、回路を形成した配線基板上に、170〜300℃で加熱圧着することで、粗化面を形成、メッキ処理の工程を省き、ビルドアップ基板を作製することも可能である。
本発明の組成物からビルドアップフィルムを得る方法としては、基材である支持フィルム(Y)の表面に、上記組成物を塗布し、更に加熱、あるいは熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて組成物の層(X)を形成させることにより製造することができる。
本発明の組成物から導電ペーストを得る方法としては、例えば、導電性粒子を該組成物中に分散させる方法が挙げられる。上記導電ペーストは、用いる導電性粒子の種類によって、回路接続用ペースト樹脂組成物や異方性導電接着剤とすることができる。
尚、高速液体クロマトグラフ(HPLC)、1Hおよび13C−NMR、FD−MSスペクトル、DSCは以下の条件にて測定した。
分析条件:下記表1
流量:1.0mL/分
使用カラム:Poroshell 120 EC−C18
磁場強度:600MHz
積算回数:32回
溶媒:DMSO−d6
試料濃度:30質量%
磁場強度:150MHz
積算回数:320回
溶媒:DMSO−d6
試料濃度:30質量%
測定範囲:m/z=50.00〜2000.00
変化率:25.6mA/min
最終電流値:40mA
カソード電圧:−10kV
雰囲気:窒素
昇温プログラム:30℃5分保持→昇温速度10℃/分→350℃2分保持
(1)アミノ基保護工程
温度計、冷却管、攪拌機を取り付けた3Lフラスコに2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BAPA、和歌山精化工業株式会社製)150.21g(0.58mol)、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)1L、イオン交換水0.45Lを仕込み室温で撹拌した。反応液を60℃まで加熱した後、無水酢酸148.22g(1.45mol)をゆっくりと滴下した。滴下終了後、60℃で2時間反応させた後、室温まで空冷した。析出物をろ過し、イオン交換水2Lで洗浄した後、80℃で10時間真空乾燥を行い、下記化学反応式における固体状の反応物(a−1)を177.21g(収率89.2%)得た。
温度計、冷却管、攪拌機を取り付けた3Lフラスコに反応物(a−1)150.00g(0.438mol)、アセトン2.2Lを仕込み攪拌した。次に炭酸カリウム133.79g(0.968mol)を加え、反応液を加熱し還流状態とした。1時間還流した後、臭化アリル116.60g(0.964mol)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、12時間還流下で反応させた後、室温まで空冷した。ろ過後、反応液を減圧濃縮し、さらに80℃で10時間真空乾燥を行い、反応物(a−2)を177.88g(収率96.1%)得た。
温度計、冷却管、攪拌機を取り付けた1Lフラスコに(a−2)170.00g(0.402mol)、エタノール330mLを仕込み攪拌した。濃塩酸108.97gを加え60℃に加熱した。60℃で30時間反応後、室温まで空冷した。反応液を20%水酸化ナトリウム水溶液で中和後、酢酸エチル400mLで抽出した。イオン交換水200mLで2回洗浄し、硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し、得られた反応物を80℃で10時間真空乾燥を行い液状の反応物(a−3)を127.73g(収率93.8%)得た。
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた3Lフラスコに無水マレイン酸76.49g(0.780mol)、トルエン1.8Lを仕込み室温で攪拌した。次に反応物(a−3)120.00g(0.355mol)とDMF200mLの混合溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温でさらに2時間反応させた。p−トルエンスルホン酸一水和物9.82gを加え、反応液を加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を8時間行った。室温まで空冷後、減圧濃縮し褐色溶液274.58gを得た。酢酸エチル800mLに溶解させイオン交換水300mLで3回、2%炭酸水素ナトリウム水溶液300mLで3回洗浄し、硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で4時間真空乾燥を行い、アリル基含有マレイミド化合物Aを含有する粗生成物を104.57g得た。得られた粗生成物の純度は75.0%(HPLC面積%、検出波長275nm)であった。
得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=55/45、体積比)で分離精製することで、アリル基含有マレイミド化合物(A)を55.91g(収率31.5%)得た。
13C−NMR:δ169.97ppm、151.96ppm、142.39ppm、134.93ppm、133.19ppm、128.52ppm、128.09ppm、119.61ppm、116.65ppm、112.96ppm、68.26ppm、41.27ppm、30.60ppm
マススペクトル:M+=498
融点(DSCピークトップ):134℃
純度:96.7%(HPLC面積%、検出波長275nm)
Polymer Vol.37 No.16,3721−3727;1996,の文献に記載の方法に従って、4-アミノフェノールを原料として水酸基含有マレイミド化合物(B)を合成した。
13C−NMR:δ170.26ppm、156.98ppm、134.48ppm、128.35ppm、122.47ppm、115.37ppm
マススペクトル:M+=189
融点(DSCピークトップ):187℃
純度:95.0%(HPLC面積%、検出波長275nm)
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた3Lフラスコに無水マレイン酸25.05g(0.255mol)、トルエン520mLを仕込み室温で攪拌した。次に2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BAPA、和歌山精化工業株式会社製)30.00g(0.116mol)とDMF80mLの混合溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温でさらに2時間反応させた。p−トルエンスルホン酸一水和物2.75gを加え、反応液を加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を6時間行った。室温まで空冷後、減圧濃縮し橙色溶液113.77gを得た。酢酸エチル400mLに溶解させイオン交換水100mLで4回、2%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで5回洗浄し、硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で10時間真空乾燥を行い、水酸基含有マレイミド化合物(C)を含有する粗生成物を27.83g得た。
13C−NMR:δ170.18ppm、151.66ppm、141.05ppm、134.91ppm、128.58ppm、127.72ppm、117.82ppm、115.97ppm、41.04ppm、30.76ppm
マススペクトル:M+=418
純度:85.7%(HPLC面積%、検出波長275nm)
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた3Lフラスコに無水マレイン酸132.48g(1.351mol)、トルエン1.53Lを仕込み室温で攪拌した。フラスコを氷浴へ移し、反応物(a−3)を109.14g(0.322mol)、4-アミノフェノールを63.76g(0.584mol)、DMF280mLの混合溶液を滴下した。滴下終了後、室温でさらに2時間反応させた。p−トルエンスルホン酸一水和物15.27gを加え、反応液を加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を9時間行った。室温まで空冷後、減圧濃縮し褐色溶液553.22gを得た。酢酸エチル1.4Lに溶解させイオン交換水400mLで4回、2%炭酸水素ナトリウム水溶液400mLで5回洗浄し、硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で11時間真空乾燥を行い、アリル基含有マレイミド化合物および水酸基含有マレイミド化合物を含有する、マレイミド組成物(D)を192.55g得た。
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた3Lフラスコに無水マレイン酸76.49g(0.780mol)、トルエン1.8Lを仕込み室温で攪拌した。次に反応物(a−3)120.00g(0.355mol)とDMF200mLの混合溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、室温でさらに2時間反応させた。p−トルエンスルホン酸一水和物9.82gを加え、反応液を加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を8時間行った。室温まで空冷後、減圧濃縮し褐色溶液274.58gを得た。酢酸エチル800mLに溶解させイオン交換水300mLで3回、2%炭酸水素ナトリウム水溶液300mLで3回洗浄し、アリル基含有マレイミド化合物(A)を含有する樹脂溶液(e−1)815.4gを得た。ここに、合成例(2)で得た水酸基含有マレイミド化合物(B)を75.7g(0.400mol)を加えて攪拌することで、アリル基含有マレイミド化合物および水酸基含有マレイミド化合物が均一に混合した樹脂溶液とし、硫酸ナトリウムを加え乾燥後、減圧濃縮し得られた反応物を80℃で4時間真空乾燥を行い、アリル基含有マレイミド化合物および水酸基含有マレイミド化合物を含有する、マレイミド組成物(E)を175.2g得た。
実施例1における4-アミノフェノールを3-アミノフェノールに変えて実施例1と同様の操作を行い、マレイミド組成物(F)を得た。
温度計、冷却管、ディーンスタークトラップ、攪拌機を取り付けた3Lフラスコに無水マレイン酸118.65g(1.210mol)、トルエン1.0Lを仕込み室温で攪拌した。フラスコを氷浴へ移し、反応物(a−3)を122.97g(0.363mol)、4-アミノフェノールを40.86g(0.374mol)、DMF190mLの混合溶液を滴下した。滴下終了後、室温でさらに2時間反応させた。p−トルエンスルホン酸一水和物14.12gを加え、反応液を加熱し還流下で共沸してくる水とトルエンを冷却・分離した後、トルエンだけを系内に戻して脱水反応を9時間行った。以下、実施例1と同様の分離工程を行い、マレイミド組成物(G)を169.92g得た。
Proceedings of the National Academy of Sciences, India, Section A: Physical Sciences,71(1),5−12;2001,の文献に記載の方法に従って反応物(h−1)を合成した。
(1)組成物の作製
合成例1〜3で得られたアリル基含有マレイミド化合物および水酸基含有マレイミド化合物、実施例1〜5で得られたマレイミド組成物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、比較用ビスマレイミド、触媒を表2〜表5に示す割合で乳鉢での粉砕混合により配合し、組成物を調製した。
マレイミド成分の溶融粘度は、動的粘弾性測定器(TA instrument社製「ARES」)を用いて、150℃での粘度を測定した。
<樹脂組成物のゲルタイム>
表2〜表5に示す割合で配合した組成物のゲルタイム(タック消失時間)を200℃で測定した。
調整した組成物を下記条件で加熱し、樹脂硬化物を得た。
硬化物板厚:2mm
<ガラス転移温度>
厚さ2mmの硬化物を幅5mm、長さ50mmのサイズに切り出し、これを試験片とした。この試験片を粘弾性測定装置(DMA:日立ハイテクサイエンス社製固体粘弾性測定装置「DMS7100」、変形モード:両持ち曲げ、測定モード:正弦波振動、周波数1Hz、昇温速度3℃/分)を用いて、弾性率変化が最大となる(tanδ変化率が最も大きい)温度をガラス転移温度として評価した。
<耐熱分解性>
厚さ2mmの硬化物を細かく裁断し、熱重量分析装置(SIIナノテクノロジー社製「TG/DTA6200」)を用いて、昇温速度を5℃/分として窒素雰囲気下で測定を行い、5%重量減少する温度(Td5)を求めた。
<金属密着性>
銅箔を貼合した厚さ2mmの硬化物を幅10mm、長さ70mmのサイズに切り出し、これを試験片とした。この試験片を引っ張り試験機(エー・アンド・デイ社製「テンシロンRTC」)にて、90°方向のピール強度を評価した(試験速度:50mm/min)。
BMI−1000:4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド(大和化成工業株式会社製)
N−655−EXP−S:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製)
HP−4700:ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC株式会社製)
HP−6000:ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂(DIC株式会社製)
TD−2131:フェノールノボラック(DIC株式会社製)
TPP:トリフェニルホスフィン(北興化学工業株式会社製)
表6に示す割合で化合物と触媒とを配合し、組成物を調製した。この組成物をメチルエチルケトンで不揮発分を58質量%に調整して、樹脂組成物溶液を得た。下記条件で積層板を作製した。
基材:日東紡績株式会社製 ガラスクロス「#2116」(210×280mm)
プライ数:6
プリプレグ化条件:160℃、3分
硬化条件:200℃、40kg/cm2で1.5時間、成型後板厚:0.8mm
<樹脂組成物のゲルタイム>
表6に示す割合で配合した樹脂組成物のゲルタイム(タック消失時間)を160℃で測定した。
<ガラス転移温度>
積層板から厚さ0.8mmの硬化物を幅5mm、長さ50mmのサイズに切り出し、これを試験片とした。この試験片を粘弾性測定装置(DMA:日立ハイテクサイエンス社製固体粘弾性測定装置「DMS7100」、変形モード:両持ち曲げ、測定モード:正弦波振動、周波数1Hz、昇温速度3℃/分)を用いて、弾性率変化が最大となる(tanδ変化率が最も大きい)温度をガラス転移温度として評価した。
<曲げ強度>
積層板から厚さ0.8mmの硬化物を幅15mm、長さ100mmのサイズに切り出し、これを試験片とし、JIS−K7107に準拠して評価した。
<引っ張り強度>
積層板から厚さ0.8mmの硬化物を幅15mm、長さ120mmのサイズに切り出し、これを試験片とし、JIS−K7165に準拠して評価した。
HP−4700:ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC株式会社製)
N−680:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製)
TD−2090:フェノールノボラック(DIC株式会社製)
2E4MZ:2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製)
Claims (20)
- 下記式(1)で表されることを特徴とする(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と、下記式(4)で表されることを特徴とする水酸基含有マレイミド化合物とを含有することを特徴とする、組成物。
(式(1)中、n1及びm1はそれぞれ独立して1〜5の整数であって、
Alyは下記式(2)で表される(メタ)アリル基を有する基であって、
MIは下記式(3)で表されるマレイミド基を有する基であって、
A1はベンゼン環を1個以上有する構造である。
(式(2)中、Z1は直接結合または置換基を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基であって、R1は水素原子またはメチル基を表す。)
(式(3)中、Z2は直接結合または置換基を有していても良い炭素数1または2の炭化水素基であって、R2及びR3はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表す。)
(式(4)中、n2及びm2はそれぞれ独立して1〜5の整数であって、
MIは前記式(3)で表されるマレイミド基を有する基であって、
A2はベンゼン環を1個以上有する構造である。) - 前記式(1)中のm 1 とn 1 の比率が1:2〜2:1であり、前記式(4)中のm 2 とn 2 の比率が1:2〜2:1である請求項1又は2記載の組成物。
- 前記一般式(4)において、A2がベンゼン環構造であって、n2及びm2がいずれも1である、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
- さらに、エポキシ化合物を含有する、請求項1から4のいずれかに記載の組成物。
- 更に、フィラーを含有する、請求項1から5のいずれかに記載の組成物。
- 更に、繊維質基質を含有する、請求項1から6のいずれかに記載の組成物。
- 請求項1から7のいずれかに記載の組成物を硬化してなる硬化物。
- 基材と請求項8に記載の硬化物からなる層とを有することを特徴とする積層体。
- 請求項1から7のいずれかに記載の組成物を含有することを特徴とする、耐熱材料用組成物。
- 請求項8に記載の硬化物を含有することを特徴とする耐熱部材。
- 請求項1から7のいずれかに記載の組成物を含有することを特徴とする、電子材料用組成物。
- 請求項8に記載の硬化物を含有することを特徴とする電子部材。
- 請求項1から7のいずれかに記載の組成物を含有することを特徴とする、半導体封止材。
- 請求項7に記載の、繊維質基質を含有する組成物を含有することを特徴とするプリプレグ。
- 請求項15に記載のプリプレグに更に銅箔層を有することを特徴とする回路基板。
- ビルドアップフィルムである、請求項9に記載の積層体。
- 請求項17に記載のビルドアップフィルムを有することを特徴とするビルドアップ基板。
- 下記式(6)で表される(メタ)アリル基含有アミノ化合物と、下記式(9)で表される水酸基含有アミノ化合物とを混合して芳香族アミノ化合物混合物を製造する工程と、
芳香族アミノ化合物混合物をマレイミド化する工程とを有することを特徴とする、
(メタ)アリル基含有化合物と水酸基含有マレイミド化合物を含有する組成物の製造方法。
・・・(6)
(式(6)中、n1及びm1はそれぞれ独立して1〜5の整数であって、
Alyは下記式(7)で表される(メタ)アリル基を有する基であって、
B1は下記式(8)で表されるアミノ基を有する基であって、
A1はベンゼン環を1個以上有する構造である。
(式(7)中、Z1は直接結合または置換基を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基であって、R1は水素原子またはメチル基を表す。)
(式(8)中、Z2は直接結合または置換基を有していても良い炭素数1または2の炭化水素基であって、R2及びR3はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表す。)
(式(9)中、n2及びm2はそれぞれ独立して1〜5の整数であって、
B2は前記式(8)で表されるアミノ基を有する基であって、
A2はベンゼン環を1個以上有する構造である。) - 下記式(1)で表される(メタ)アリル基含有マレイミド化合物と、下記式(4)で表される水酸基含有マレイミド化合物と溶剤とを混合し混合液を製造する工程と、
得られた混合液から溶剤を除去する工程とを有する、
(メタ)アリル基含有化合物と水酸基含有マレイミド化合物を含有する組成物の製造方法。
(式(1)中、n 1 及びm 1 はそれぞれ独立して1〜5の整数であって、
Alyは下記式(2)で表される(メタ)アリル基を有する基であって、
MIは下記式(3)で表されるマレイミド基を有する基であって、
A 1 はベンゼン環を1個以上有する構造である。
(式(2)中、Z 1 は直接結合または置換基を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基であって、R 1 は水素原子またはメチル基を表す。)
(式(3)中、Z 2 は直接結合または置換基を有していても良い炭素数1または2の炭化水素基であって、R 2 及びR 3 はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表す。)
(式(4)中、n 2 及びm 2 はそれぞれ独立して1〜5の整数であって、
MIは前記式(3)で表されるマレイミド基を有する基であって、
A 2 はベンゼン環を1個以上有する構造である。)
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