JP7590174B2 - Aromatic ether ether ketone polymer, its method of production, and resin composition and cured resin using said polymer - Google Patents
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Description
本発明は、芳香族エーテルエーテルケトン骨格を含む新規な重合体、その製造方法、この重合体を使用した樹脂組成物並びにそれを硬化して得られる樹脂硬化物に関するものである。 The present invention relates to a novel polymer containing an aromatic ether ether ketone skeleton, a method for producing the same, a resin composition using the polymer, and a cured resin obtained by curing the same.
これまで、フィルム状又はシート状のエポキシ樹脂硬化物を得る際に用いるエポキシ樹脂としては、フェノキシ樹脂に代表される高分子量エポキシ樹脂が必須成分として用いられている。フェノキシ樹脂としては、ビスフェノールA又はビスフェノールFを主骨格としたものが広く使用されてきているが、耐熱性、低熱膨張性、高熱伝導性等に問題があった。例えば、特許文献1には、ビスフェノールA型の高分子エポキシ樹脂を使用した接着剤付き銅箔についての記載があるが、この方法で製造された多層プリント配線板は、従来技術で製造された多層プリント配線板に比較し、耐熱性、低熱膨張性が劣るという欠点があった。耐熱性が改善されたフェノキシ樹脂として、例えば特許文献2にはビスフェノールAとビスフェノールS(4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン)から製造されるフェノキシ樹脂が開示されているが、耐熱性の点でも依然不十分であった。また、特許文献3にはエーテルエーテルケトン構造を有するエポキシ樹脂が開示されているが、実施例ではフェノール性水酸基に対して7~10倍量のエピクロルヒドリンが使用量されており、高分子体の合成を教えるものではない。開示されたエポキシ樹脂は、エポキシ当量から判断して分子量が1000以下の低分子量体であり、フィルム性を有していない。 Up to now, high molecular weight epoxy resins, such as phenoxy resins, have been used as essential components of epoxy resins used to obtain film- or sheet-shaped epoxy resin cured products. Phenoxy resins with bisphenol A or bisphenol F as the main skeleton have been widely used, but they have problems with heat resistance, low thermal expansion, high thermal conductivity, etc. For example, Patent Document 1 describes an adhesive-attached copper foil using a bisphenol A-type polymer epoxy resin, but the multilayer printed wiring board manufactured by this method has the disadvantage of being inferior in heat resistance and low thermal expansion compared to multilayer printed wiring boards manufactured by conventional techniques. For example, Patent Document 2 discloses a phenoxy resin manufactured from bisphenol A and bisphenol S (4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone) as a phenoxy resin with improved heat resistance, but it is still insufficient in terms of heat resistance. Patent Document 3 also discloses an epoxy resin having an ether ether ketone structure, but in the examples, epichlorohydrin is used in an amount 7 to 10 times the amount of phenolic hydroxyl groups, and the synthesis of a polymer is not taught. The disclosed epoxy resin is a low molecular weight substance with a molecular weight of 1000 or less, judging from the epoxy equivalent, and does not have film properties.
本発明の目的は、フィルム状又はシート状のエポキシ樹脂硬化物の調製に好適に使用される耐熱性、低熱膨張性、低吸湿性、及び高靭性に優れた重合体、その製造方法、この重合体を使用した樹脂組成物及びこの樹脂組成物を硬化して得られる樹脂硬化物を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a polymer having excellent heat resistance, low thermal expansion, low moisture absorption, and high toughness, which is suitable for use in preparing a film- or sheet-shaped cured epoxy resin product, a method for producing the polymer, a resin composition using the polymer, and a cured resin product obtained by curing the resin composition.
本発明は、下記一般式(1)
また、本発明の芳香族エーテルエーテルケトン系重合体の製造方法は、次のいずれかの方法である。
i)下記一般式(3)
下記一般式(4)で表されるビスフェノール化合物、ジヒドロキシナフタレン類及び下記一般式(5)で表されるジヒドロキシ化合物からなる群から選択される一種以上とを反応させることを特徴とする芳香族エーテルエーテルケトン系重合体の製造方法。
i) a compound represented by the following general formula (3):
A method for producing an aromatic ether ether ketone polymer, comprising reacting a bisphenol compound represented by the following general formula (4), a dihydroxynaphthalene, and a dihydroxy compound represented by the following general formula (5),
ii)下記一般式(6)
iii)上記一般式(7)で表されるジヒドロキシ化合物を、アルカリ金属水酸化物の存在下にエピクロロヒドリンと反応させることを特徴とする芳香族エーテルエーテルケトン系重合体の製造方法。 iii) A method for producing an aromatic ether ether ketone polymer, comprising reacting a dihydroxy compound represented by the above general formula (7) with epichlorohydrin in the presence of an alkali metal hydroxide.
上記重合体及び製造方法において、二価の芳香族基A及びBは、それぞれ独立に、下記一般式(2)で表される芳香族基であるか、または後述のナフチレン基である。
また本発明は、上記芳香族エーテルエーテルケトン系重合体を含有することを特徴とする樹脂組成物である。更に本発明は、上記樹脂組成物を硬化して得られる樹脂硬化物である。 The present invention also relates to a resin composition containing the aromatic ether ether ketone polymer. The present invention also relates to a cured resin obtained by curing the resin composition.
本発明の重合体は100℃以上の融点を持つ結晶性を有しており、高耐熱性、高熱伝導性、低熱膨張性及び高靭性に優れた特徴が期待され、多層プリント配線板、接着剤、コーティング材料等のフィルム状又はシート状のエポキシ樹脂硬化物として利用される分野に好適に用いることができる。 The polymer of the present invention has crystallinity with a melting point of 100°C or higher, and is expected to have excellent characteristics such as high heat resistance, high thermal conductivity, low thermal expansion, and high toughness, and can be suitably used in fields where it is used as a film- or sheet-shaped epoxy resin cured product, such as multilayer printed wiring boards, adhesives, and coating materials.
本発明の重合体は、一般式(1)で表される芳香族を含むユニットを有するものであり、その割合が、20~100重量%(wt%)のものであるが、好ましくは30~100wt%、より好ましくは40~100wt%の範囲である。これより少ないと本発明の効果である高耐熱性、低熱膨張性、低吸水性の効果が発揮され難い。なお、本発明の重合体に含有され得る一般式(1)で表されるユニットの割合は、重合体の全体量に対する一般式(3)で表されるジグリシジル化合物と一般式(5)で表されるジヒドロキシ化合物の合計量の重量割合で表すことができる。 The polymer of the present invention has an aromatic-containing unit represented by general formula (1) in a ratio of 20 to 100 weight % (wt%), preferably 30 to 100 wt%, and more preferably 40 to 100 wt%. If the ratio is less than this, the effects of the present invention, high heat resistance, low thermal expansion, and low water absorption, are difficult to achieve. The ratio of the unit represented by general formula (1) that can be contained in the polymer of the present invention can be expressed as the weight ratio of the total amount of the diglycidyl compound represented by general formula (3) and the dihydroxy compound represented by general formula (5) to the total amount of the polymer.
一般式(1)において、Aは独立に、二価の芳香族基を示す。二価の芳香族基としては、下記一般式(2)、
一般式(1)において、nは平均の繰り返し数を示し、1~50であるが、好ましくは1~30である。これより大きいと粘度が高くなるとともに溶剤溶解性が低下し取り扱い性が悪くなる。 In general formula (1), n represents the average number of repeats and is 1 to 50, but preferably 1 to 30. If it is greater than this, the viscosity will increase and the solvent solubility will decrease, making the compound less easy to handle.
本発明の重合体に含有され得る一般式(1)で表されるユニット以外の他のユニットとしては、主には下記一般式(8)で表されるユニットまたは、下記一般式(9)が挙げられるが、これ以外のユニットが含まれていてもよい。
本発明の重合体の重量平均分子量は5,000以上である。分子量が5,000未満では、それを用いた樹脂組成物を銅箔、SUS箔、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ガラス板等の基材上に塗布、乾燥した際、または、炭素繊維、ガラスクロス等の繊維基材に含浸、乾燥した際に、基材がカールするとか、裁断時に粉落ちを起こす等の問題が起こりやすい。また、分子量が200,000を超えると、溶剤で希釈溶解しても、一般に工業的に利用されている40重量%から70重量%の濃度では、溶液粘度が高くなり基材に塗布することが困難となる。従って、本発明の重合体の重量平均分子量は好ましくは5,000~100,000、より好ましくは、10,000~60,000である。 The weight-average molecular weight of the polymer of the present invention is 5,000 or more. If the molecular weight is less than 5,000, when a resin composition using the polymer is applied and dried on a substrate such as copper foil, SUS foil, polyethylene terephthalate film, polyimide film, or glass plate, or when a fiber substrate such as carbon fiber or glass cloth is impregnated and dried, problems such as curling of the substrate or powder falling off during cutting are likely to occur. Furthermore, if the molecular weight exceeds 200,000, even if the polymer is diluted and dissolved in a solvent, the solution viscosity becomes high at a concentration of 40% by weight to 70% by weight that is generally used industrially, making it difficult to apply the polymer to a substrate. Therefore, the weight-average molecular weight of the polymer of the present invention is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 60,000.
本発明の重合体のN-メチルピロリドンを溶媒として30℃で測定したときの好ましい還元粘度は、0.2~1.2dL/gの範囲であり、より好ましくは0.3~0.8dL/gの範囲である。これより低いとフィルム性が低下し、これより大きいと取り扱い性が低下する傾向がある。 The reduced viscosity of the polymer of the present invention, measured at 30°C using N-methylpyrrolidone as a solvent, is preferably in the range of 0.2 to 1.2 dL/g, more preferably in the range of 0.3 to 0.8 dL/g. If it is lower than this range, the film properties tend to decrease, and if it is higher than this range, the handling properties tend to decrease.
本発明の重合体は、一般式(1)のユニットを必須とするものであればよく、必ずしも二次元の重合体である必要はなく、分岐構造を有するものであってもよいし、部分的に三次元架橋した重合体であってもよい。分岐構造または三次元架橋構造は、一般式(1)の水酸基とエポキシ基との反応、あるいは3官能以上のエポキシ樹脂、硬化剤を併用した場合に形成し得る。 The polymer of the present invention does not necessarily have to be a two-dimensional polymer as long as it contains the unit of general formula (1). It may have a branched structure or may be a partially three-dimensionally crosslinked polymer. The branched structure or three-dimensional crosslinked structure can be formed by the reaction of the hydroxyl group of general formula (1) with the epoxy group, or by using a trifunctional or higher epoxy resin and a curing agent in combination.
本発明の重合体は、通常、不定形のガラス状態を取るが、その一部分または全部が結晶化していてもよい。結晶性重合体とすることで、結晶性に基づく耐熱性、高熱伝導性、低熱膨張性、低吸湿性、高靭性等の特性が期待できる。結晶化の程度は示差走査熱分析により把握することができる。具体的には、昇温速度10℃/分で測定した示差走査熱分析における結晶の融解に伴う吸熱曲線のピーク(吸熱ピーク)を測定して、その温度を融点とし、また、この吸熱ピーク曲線の積分値から融解熱を求める。結晶性重合体としての示差走査熱分析における吸熱ピークの好ましい融解熱は5ジュール/g(以下、「j/g」と表記する)以上であり、好ましくは10j/g以上、より好ましくは20j/g以上である。また、結晶性重合体の好ましい融点範囲は、示差走査熱分析装置を用いて昇温速度10℃/分で測定した場合の吸熱ピーク温度が100℃から350℃の範囲にあるものである。これより低いと結晶性に基づく耐熱性、低熱膨張性等の特性が低下し、これより高いと取扱い性が低下する傾向がある。 The polymer of the present invention is usually in an amorphous glass state, but may be partially or entirely crystallized. By making it a crystalline polymer, it is possible to expect properties such as heat resistance, high thermal conductivity, low thermal expansion, low moisture absorption, and high toughness based on crystallinity. The degree of crystallization can be grasped by differential scanning calorimetry. Specifically, the peak (endothermic peak) of the endothermic curve accompanying the melting of crystals in differential scanning calorimetry measured at a heating rate of 10°C/min is measured, and the temperature is taken as the melting point, and the heat of fusion is obtained from the integral value of this endothermic peak curve. The preferred heat of fusion of the endothermic peak in differential scanning calorimetry as a crystalline polymer is 5 joules/g (hereinafter referred to as "j/g") or more, preferably 10 j/g or more, and more preferably 20 j/g or more. In addition, the preferred melting point range of the crystalline polymer is one in which the endothermic peak temperature is in the range of 100°C to 350°C when measured at a heating rate of 10°C/min using a differential scanning calorimetry device. If it is lower than this, properties such as heat resistance and low thermal expansion based on crystallinity will decrease, and if it is higher than this, handling will tend to decrease.
本発明の重合体の末端基としては、エポキシ基、水酸基、カルボン酸、アミノ基、ビニル基、メルカプト基及び芳香族基が例示されるが、好ましくはエポキシ基である。 Examples of the terminal groups of the polymer of the present invention include epoxy groups, hydroxyl groups, carboxylic acids, amino groups, vinyl groups, mercapto groups, and aromatic groups, with epoxy groups being preferred.
本発明の重合体の製法は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下で二価フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの直接反応による方法、又はジグリシジルエーテル化合物と二価フェノール化合物との付加重合反応による方法が一般的である。本発明の重合体はいずれの製法によるものであってもよいが、その構造および分子量によっては溶剤溶解性が悪いとか、結晶が析出して重合体の分子量が上がらないという問題がある。従って、目的とする重合体の特性に応じて、望ましい重合方法および重合条件を選択する必要がある。以下にそれぞれの製造方法について示す。 The polymer of the present invention is generally produced by a direct reaction of a dihydric phenol compound with epichlorohydrin in the presence of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, or by an addition polymerization reaction of a diglycidyl ether compound with a dihydric phenol compound. The polymer of the present invention may be produced by either method, but depending on the structure and molecular weight, there may be problems such as poor solubility in solvents or crystals being precipitated, preventing the molecular weight of the polymer from increasing. Therefore, it is necessary to select the desired polymerization method and polymerization conditions depending on the properties of the desired polymer. Each production method is shown below.
二価フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの直接反応の場合は、二価フェノール化合物として、一般式(7)で表されるジヒドロキシ化合物が用いられるが、一般式(7)のジヒドロキシ化合物の割合が、使用する全二価フェノール化合物のうちの10モル%以上であることが好ましい。10モル%以上では、エーテルエーテルケトン骨格導入の効果が十分となり、耐熱性、低熱膨張性、低吸湿性、高靭性のある硬化物が得られるため好ましい。 In the case of a direct reaction between a dihydric phenol compound and epichlorohydrin, a dihydroxy compound represented by general formula (7) is used as the dihydric phenol compound, and it is preferable that the proportion of the dihydroxy compound of general formula (7) is 10 mol% or more of the total dihydric phenol compounds used. At 10 mol% or more, the effect of introducing the ether ether ketone skeleton is sufficient, and a cured product having heat resistance, low thermal expansion, low moisture absorption, and high toughness is obtained, which is preferable.
二価フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応におけるエピクロルヒドリンの使用量は、通常、二価フェノール化合物中の水酸基1モルに対して、1~5倍モルのエピクロルヒドリンが使用されるが、好ましくは1~3倍モルの範囲である。この範囲の量を振らせることにより、重合体の分子量を調整することができる。この反応は、通常、120℃以下の温度で行われる。 The amount of epichlorohydrin used in the reaction between a dihydric phenol compound and epichlorohydrin is usually 1 to 5 moles per mole of hydroxyl groups in the dihydric phenol compound, but is preferably in the range of 1 to 3 moles. By varying the amount within this range, the molecular weight of the polymer can be adjusted. This reaction is usually carried out at a temperature of 120°C or less.
この反応の際、四級アンモニウム塩あるいはジメチルスルホキシド、ジグライム等の極性溶媒を用いてもよい。四級アンモニウム塩としては、例えばテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド等があり、その添加量としては、二価フェノール化合物に対して、0.1~2.0wt%の範囲が好ましい。四級アンモニウム塩添加の効果と、難加水分解性塩素の生成量との関係でこの範囲とすることが好ましい。また、極性溶媒の添加量としては、二価フェノール化合物に対して、10~200wt%の範囲が好ましい。添加の効果と、容積効率による反応性、収率等の適正化のためである。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンや溶媒を留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、濾過し、水洗して無機塩や残存溶媒を除去し、次いで溶剤を留去することによりエポキシ樹脂とすることができる。さらに有利には、得られたエポキシ樹脂を更に、残存する加水分解性塩素に対して、1~30倍量の水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物を加え、再閉環反応が行われる。この再閉環反応の温度は、通常、100℃以下であり、好ましくは90℃以下である。 In this reaction, a quaternary ammonium salt or a polar solvent such as dimethyl sulfoxide or diglyme may be used. Examples of quaternary ammonium salts include tetramethylammonium chloride, tetrabutylammonium chloride, and benzyltriethylammonium chloride. The amount of the quaternary ammonium salt added is preferably in the range of 0.1 to 2.0 wt% relative to the dihydric phenol compound. This range is preferable in terms of the effect of adding the quaternary ammonium salt and the amount of hardly hydrolyzable chlorine produced. The amount of the polar solvent added is preferably in the range of 10 to 200 wt% relative to the dihydric phenol compound. This is for the effect of the addition and to optimize the reactivity and yield due to volumetric efficiency. After the reaction is completed, the excess epichlorohydrin and the solvent are distilled off, and the residue is dissolved in a solvent such as toluene or methyl isobutyl ketone, filtered, and washed with water to remove inorganic salts and remaining solvents, and then the solvent is distilled off to obtain an epoxy resin. More advantageously, the obtained epoxy resin is further added with an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide in an amount 1 to 30 times the amount of the remaining hydrolyzable chlorine, and a ring-closing reaction is carried out. The temperature of this ring-closing reaction is usually 100°C or less, preferably 90°C or less.
一方で、ジグリシジルエーテル化合物と二価フェノール化合物との付加重合反応による方法の場合は、以下のi)及びii)を挙げることができる。まず、i)としては、二価フェノール化合物として、一般式(4)で表されるビスフェノール化合物か、ジヒドロキシナフタレン類か、及び/又は一般式(5)で表されるジヒドロキシ化合物を用い、これらと、一般式(3)で表されるジグリシジルエーテル化合物とを反応させる方法である。他方、ii)としては、一般式(6)で表されるジグリシジルエーテル化合物と、二価フェノール化合物としての一般式(7)で表されるジヒドロキシ化合物とを反応させる方法である。 On the other hand, in the case of a method using an addition polymerization reaction between a diglycidyl ether compound and a dihydric phenol compound, the following i) and ii) can be mentioned. First, i) is a method in which a bisphenol compound represented by general formula (4), a dihydroxynaphthalene, and/or a dihydroxy compound represented by general formula (5) is used as a dihydric phenol compound, and these are reacted with a diglycidyl ether compound represented by general formula (3). On the other hand, ii) is a method in which a diglycidyl ether compound represented by general formula (6) is reacted with a dihydroxy compound represented by general formula (7) as a dihydric phenol compound.
一般式(4)、(6)において、R1、R2は、独立に水素原子、炭素数1から8のアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アラルキル基又はハロゲン原子より選ばれる置換基を示すが、好ましくは水素原子又はメチル基である。ベンゼン環の連結位置としては、1,4-位、1,3-位、1,2-位が挙げられるが、1,4-位が特に好ましい。1,3-位、1,2-位のものは、1,4-位との比較では、耐熱性、低熱膨張性、高靭性等の物性向上が期待できないからである。 In general formulas (4) and (6), R 1 and R 2 independently represent a substituent selected from a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, an alkoxy group, an aralkyl group, or a halogen atom, and are preferably a hydrogen atom or a methyl group. The linking positions of the benzene ring include the 1,4-position, the 1,3-position, and the 1,2-position, and the 1,4-position is particularly preferred. This is because the 1,3-position and the 1,2-position cannot be expected to improve physical properties such as heat resistance, low thermal expansion, and high toughness, as compared with the 1,4-position.
好ましい一般式(4)で表されるビスフェノール化合物を例示すると、ヒドロキノン、レゾルシノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、3,3’, 5,5’-テトラメチル-4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、3,3’, 5,5’-テトラメチル-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、1,4-ビス(4-ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-ヒドロキシフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、ビスフェノールフルオレン等を挙げることができる。
また、前記ジヒドロキシナフタレン類としては、1,4-ナフタレンジオール、1,5-ナフタレンジオール、1,6-ナフタレンジオール、1,7-ナフタレンジオール、2,6-ナフタレンジオール、2,7-ナフタレンジオールが挙げられる。これらのビスフェノール化合物やジヒドロキシナフタレン類は、後述の一般式(5)で表されるジヒドロキシ化合物とともに、混合物として用いることができる。
Preferable examples of the bisphenol compound represented by the general formula (4) include hydroquinone, resorcinol, bisphenol A, bisphenol F, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxybiphenyl, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 1,4-bis(4-hydroxyphenoxy)benzene, 1,3-bis(4-hydroxyphenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-hydroxyphenoxy)diphenyl ether, 4,4'-dihydroxybenzophenone, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfide, and bisphenol fluorene.
Examples of the dihydroxynaphthalenes include 1,4-naphthalenediol, 1,5-naphthalenediol, 1,6-naphthalenediol, 1,7-naphthalenediol, 2,6-naphthalenediol, and 2,7-naphthalenediol. These bisphenol compounds and dihydroxynaphthalenes can be used as a mixture with a dihydroxy compound represented by the general formula (5) described below.
一般式(5)又は(7)で表されるジヒドロキシ化合物は、例えば、4,4’-ジフルオロベンゾフェノンのようなベンゾフェノンのハロゲン化物と、前記の一般式(4)で表されるビスフェノール化合物かまたはジヒドロキシナフタレン類とを塩基性化合物の存在下に反応させることにより合成することができるが、その限りでは無い。一般式(5)及び(7)中のA及びBのユニットは、それぞれ、このように反応させるビスフェノール化合物またはジヒドロキシナフタレン類に由来した二価の芳香族基であり、好ましくは、前記のとおり一般式(2)で表される芳香族基であるか、ナフチレン基であることが好ましい。 The dihydroxy compound represented by the general formula (5) or (7) can be synthesized, for example, by reacting a benzophenone halide such as 4,4'-difluorobenzophenone with a bisphenol compound represented by the general formula (4) or a dihydroxynaphthalene in the presence of a basic compound, but is not limited thereto. The A and B units in the general formulas (5) and (7) are divalent aromatic groups derived from the bisphenol compound or dihydroxynaphthalene thus reacted, respectively, and are preferably the aromatic group represented by the general formula (2) or a naphthylene group as described above.
そして、一般式(3)や一般式(6)で表されるジグリシジル化合物については、前記した一般式(4)のビスフェノール化合物や一般式(7)のジヒドロキシ化合物とエピクロルヒドリンとの直接反応により得る方法が一般的であり、通常の反応条件を採用することができる。 The diglycidyl compounds represented by general formula (3) or general formula (6) are generally obtained by directly reacting the bisphenol compound represented by general formula (4) or the dihydroxy compound represented by general formula (7) with epichlorohydrin, and normal reaction conditions can be used.
そして、このようなジグリシジルエーテル化合物と二価フェノール化合物との付加重合反応による反応については、アミン系、イミダゾール系、トリフェニルホスフィン、ホスフォニウム塩系等の触媒存在下に行うことができる。ジグリシジルエーテル化合物と二価フェノール化合物のモル比は、通常、3:1~1:3の範囲であり、好ましくは2:1~1:2、更に好ましくは1.1:1~1:1.1である。ジグリシジルエーテル化合物と二価フェノール化合物のモル比が1に近づくほど、得られる重合体の分子量は大きくなる。付加重合反応のそれ以外の条件については、通常の一般的な反応条件を採用することができる。 The reaction by addition polymerization between such a diglycidyl ether compound and a dihydric phenol compound can be carried out in the presence of a catalyst such as an amine, imidazole, triphenylphosphine, or phosphonium salt. The molar ratio of the diglycidyl ether compound to the dihydric phenol compound is usually in the range of 3:1 to 1:3, preferably 2:1 to 1:2, and more preferably 1.1:1 to 1:1.1. The closer the molar ratio of the diglycidyl ether compound to the dihydric phenol compound is to 1, the higher the molecular weight of the resulting polymer will be. Other conditions for the addition polymerization reaction can be the usual general reaction conditions.
この反応は、無溶媒下に行うことができるが、溶媒を用いずに反応を行った場合、分岐反応が起こりやすく、場合によりゲル化を起こす問題がある。従って、この反応においては溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどの脂肪族ケトン類、ベンゼン、トルエン、オルトキシレン、メタキシレン、パラキシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの芳香族類、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなどの脂肪族アミド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、ジメチルスルホキシド等があげられる。これらの有機溶媒は、2種以上を選択して混合溶媒として使用してもよい。 This reaction can be carried out without a solvent, but if the reaction is carried out without a solvent, branching reactions are likely to occur and, in some cases, gelation may occur. Therefore, it is preferable to use a solvent in this reaction. Examples of solvents include aliphatic ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, and cyclopentanone; aromatics such as benzene, toluene, ortho-xylene, meta-xylene, para-xylene, chlorobenzene, and dichlorobenzene; aliphatic amides such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, and triethylene glycol dimethyl ether; and dimethyl sulfoxide. Two or more of these organic solvents may be selected and used as a mixed solvent.
この重合反応において、ジグリシジルエーテル化合物及び二価フェノール化合物は、それぞれ二種類以上の混合物として用いることができるが、一般式(1)で表される芳香族を含むユニットが、得られた重合体中、20~100wt%となるようジグリシジルエーテル化合物と二価フェノール化合物が選択される必要がある。20wt%未満ではエーテルエーテルケトン構造導入の効果が十分でなく、耐熱性、低熱膨張性、及び靭性のある硬化物が得られないため好ましくない。 In this polymerization reaction, the diglycidyl ether compound and the dihydric phenol compound can each be used as a mixture of two or more types, but the diglycidyl ether compound and the dihydric phenol compound must be selected so that the aromatic unit represented by general formula (1) is 20 to 100 wt % in the obtained polymer. If it is less than 20 wt %, the effect of introducing the ether ether ketone structure is insufficient, and a cured product with heat resistance, low thermal expansion, and toughness cannot be obtained, which is not preferable.
本発明の樹脂組成物は、本発明の重合体として分子量が重量平均分子量で5,000以上のものを用いると、それのみでは成型時の樹脂流れが小さく、回路埋め込み性がやや不足する場合が多い。この場合は、回路埋め込み性を十分なものとするために、更に他の低分子量エポキシ樹脂を加えることができる。この場合の低分子量エポキシ樹脂の分子量は、重量平均分子量で3,000以下、好ましくは1,500以下、更に好ましくは800以下である。 When the resin composition of the present invention uses a polymer having a weight average molecular weight of 5,000 or more, the resin flow during molding is small and the circuit embedding ability is often somewhat insufficient. In this case, in order to ensure sufficient circuit embedding ability, another low molecular weight epoxy resin can be added. In this case, the molecular weight of the low molecular weight epoxy resin is 3,000 or less, preferably 1,500 or less, and more preferably 800 or less, in weight average molecular weight.
この場合の本発明の重合体と低分子量エポキシ樹脂との配合比率は、本発明の重合体100重量部に対して、低分子量エポキシ樹脂を10重量部から90重量部とすることが好ましく、更に好ましくは20重量部から60重量部である。これより少ないと、成型時の樹脂の流れ性の改善の程度が小さく、これより多いと硬化物の耐熱性、耐湿性が低下するおそれがある。 In this case, the blending ratio of the polymer of the present invention to the low molecular weight epoxy resin is preferably 10 to 90 parts by weight, more preferably 20 to 60 parts by weight, of the low molecular weight epoxy resin per 100 parts by weight of the polymer of the present invention. If it is less than this, the improvement in the flowability of the resin during molding is small, and if it is more than this, the heat resistance and moisture resistance of the cured product may decrease.
低分子量エポキシ樹脂としては、硬化後の可撓性、耐熱性等の物性を落とさず回路埋め込み性を持たせるために、芳香族系で且つエポキシ当量が100g/eqから2,000g/eqのものが良い。エポキシ当量が2,000g/eqを超えると、十分な回路埋め込み性の改善の効果を得られず、且つ、架橋密度が低くなり易く耐熱性のある硬化膜が得られ難い。また、脂肪族系のエポキシ樹脂では、回路埋め込み性は得られても耐熱性が十分ではない。また、エポキシ当量が100g/eq未満では硬化物の架橋密度が高くなり、それにより硬化物の収縮率が大きくなり、硬化物の変形が大きくなるとともに、吸水率が高くなる傾向がある。このようなことから、低分子量エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは130g/eq~1,500g/eq、より好ましくは150g/eq~1,000g/eqである。好ましい低分子量エポキシ樹脂としは、上記一般式(4)で表されるビスフェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応により得られるエポキシ樹脂が挙げられ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂等が挙げられるが、特にこれらに限定されるわけではない。これらエポキシ樹脂は単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 As a low molecular weight epoxy resin, in order to provide circuit embedding properties without compromising physical properties such as flexibility and heat resistance after curing, it is preferable to use an aromatic epoxy resin with an epoxy equivalent of 100 g/eq to 2,000 g/eq. If the epoxy equivalent exceeds 2,000 g/eq, the effect of improving circuit embedding properties is not sufficient, and the crosslink density is likely to be low, making it difficult to obtain a heat-resistant cured film. In addition, with an aliphatic epoxy resin, even if circuit embedding properties are obtained, heat resistance is insufficient. In addition, if the epoxy equivalent is less than 100 g/eq, the crosslink density of the cured product becomes high, which increases the shrinkage rate of the cured product, and the deformation of the cured product tends to increase, as well as the water absorption rate. For these reasons, the epoxy equivalent of the low molecular weight epoxy resin is preferably 130 g/eq to 1,500 g/eq, more preferably 150 g/eq to 1,000 g/eq. Preferred low molecular weight epoxy resins include epoxy resins obtained by reacting a bisphenol compound represented by the above general formula (4) with epichlorohydrin, such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, tetramethylbisphenol F type epoxy resins, tetrabromobisphenol A type epoxy resins, etc., but are not limited to these. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more types.
また、本発明においては、フィルム性を向上させる目的から、更に他の高分子量エポキシ樹脂を加えることができる。 In addition, in the present invention, other high molecular weight epoxy resins can be added to improve film properties.
この場合の本発明の重合体と高分子量エポキシ樹脂との重量配合比率は、本発明の重合体と高分子量エポキシ樹脂の合計量100重量部に対して、高分子量エポキシ樹脂を10重量部から90重量部の範囲とすることが好ましく、更に好ましくは20重量部から60重量部の範囲である。これより少ないと硬化物のフィルム性の向上の程度が小さく、これより多いと硬化物の耐熱性及び低熱膨張性が低下するおそれがある。 In this case, the weight blending ratio of the polymer of the present invention to the high molecular weight epoxy resin is preferably in the range of 10 to 90 parts by weight, more preferably 20 to 60 parts by weight, of the high molecular weight epoxy resin per 100 parts by weight of the total amount of the polymer of the present invention and the high molecular weight epoxy resin. If it is less than this, the degree of improvement in the film properties of the cured product is small, and if it is more than this, the heat resistance and low thermal expansion properties of the cured product may decrease.
高分子量エポキシ樹脂の好ましい分子量としては、重量平均分子量で5,000から100,000、より好ましくは10,000~60,000であり、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂等が挙げられるが、特にこれらに限定されるわけではない。 The preferred molecular weight of the high molecular weight epoxy resin is a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 60,000. Examples of the high molecular weight epoxy resin include, but are not limited to, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, tetramethylbisphenol F type epoxy resin, and tetrabromobisphenol A type epoxy resin.
本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂又はエポキシ基を含む化合物を含むことが有利である。かかる樹脂は本発明の重合体であることができる。本発明の樹脂組成物中にエポキシ樹脂又はエポキシ基を含む化合物が含まれる場合、硬化剤を用いることが望ましい。 The resin composition of the present invention advantageously contains an epoxy resin, a phenoxy resin, or a compound containing an epoxy group. Such a resin can be a polymer of the present invention. When the resin composition of the present invention contains an epoxy resin or a compound containing an epoxy group, it is desirable to use a curing agent.
硬化剤としてとしては、一般的に知られる公知の硬化剤が全て使用できる。例えば、ジシアンジアミド及びその誘導体、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール類及びその誘導体、ビスフェノールA、ビスフェノールF、臭素化ビスフェノールA、ナフタレンジオール、ジヒドロキシビフェニル等の2価のフェノール化合物、フェノール、クレゾール、ビスフェノールA、ナフトール、ナフタレンジオール等フェノール類とホルムアルデヒド等のアルデヒド類やケトン類との縮合反応により得られるノボラック型フェノール樹脂、フェノール、クレゾール、ビスフェノールA、ナフトール、ナフタレンジオール等フェノール類とキシリレングリコール類との縮合反応等により得られるアラルキル型フェノール樹脂等のフェノール系化合物類、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等酸無水物系化合物類、ジアミノジフェニルメタン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミン、ダイマー酸等の酸類とポリアミン類との縮合反応等により得られるポリアミドアミン等のアミン系化合物類、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のヒドラジド類等通常使用されるエポキシ樹脂用硬化剤等が、挙げられるが、特にこれらに限定されるわけではない。これらの硬化剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 As the hardener, all commonly known hardeners can be used. For example, dicyandiamide and its derivatives, imidazoles such as 2-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole and their derivatives, divalent phenol compounds such as bisphenol A, bisphenol F, brominated bisphenol A, naphthalenediol, and dihydroxybiphenyl, novolac-type phenolic resins obtained by condensation reactions of phenols such as phenol, cresol, bisphenol A, naphthol, and naphthalenediol with aldehydes such as formaldehyde or ketones, and phenols such as phenol, cresol, bisphenol A, naphthol, and naphthalenediol with hydroxyl groups. Examples of commonly used epoxy resin curing agents include, but are not limited to, phenolic compounds such as aralkyl phenolic resins obtained by condensation reaction with rylene glycols, acid anhydride compounds such as phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, and hexahydrophthalic anhydride, amine compounds such as polyamidoamines obtained by condensation reaction between acids such as diaminodiphenylmethane, triethylenetetramine, isophoronediamine, and dimer acid and polyamines, and hydrazides such as adipic acid dihydrazide and isophthalic acid dihydrazide. These curing agents may be used alone or in combination of two or more.
本発明における樹脂組成物、有利にはエポキシ樹脂組成物には、基材に塗布する際に適度の粘性を保つために溶剤を用いてもよい。粘度調整用の溶剤としては、80℃~200℃で溶剤を乾燥する時にエポキシ樹脂組成物中に残存しないものであり、具体的には、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、シクロヘキサノン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられるが、特にこれらに限定されるわけではない。これらの溶剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 In the resin composition of the present invention, preferably the epoxy resin composition, a solvent may be used to maintain an appropriate viscosity when applied to a substrate. The viscosity adjusting solvent is one that does not remain in the epoxy resin composition when the solvent is dried at 80°C to 200°C, and specific examples include, but are not limited to, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, dioxane, ethanol, isopropyl alcohol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, cyclohexanone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, etc. These solvents may be used alone or in combination of two or more types.
本発明の樹脂組成物には、耐熱性及び難燃性の付与、低熱膨張率化、高熱伝導率化等のために、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウム、マイカ、アルミナ、窒化アルミニウム等を、また、接着力改善の為にエポキシシランカップリング剤や、ゴム成分等を樹脂組成物の硬化物物性を落とさない程度に加えてもよい。 The resin composition of the present invention may contain silica, calcium carbonate, talc, aluminum hydroxide, mica, alumina, aluminum nitride, etc. to impart heat resistance and flame retardancy, reduce the thermal expansion coefficient, increase the thermal conductivity, etc., and may also contain epoxy silane coupling agents and rubber components to improve adhesion, to the extent that the properties of the cured product of the resin composition are not adversely affected.
本発明の樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を用いてもよい。例えば、アミン系、イミダゾール系、トリフェニルホスフィン、ホスフォニウム塩系等公知の種々の硬化促進剤が使用できるが、特にこれらに限定されるわけではない。硬化促進剤を使用する場合は、樹脂成分に対し0.01wt%~10wt%の範囲が好ましい。10wt%を超えると、貯蔵安定性が悪化する懸念があり好ましくない。 If necessary, a curing accelerator may be used in the resin composition of the present invention. For example, various known curing accelerators such as amine-based, imidazole-based, triphenylphosphine, and phosphonium salt-based accelerators can be used, but the invention is not limited to these. When a curing accelerator is used, the amount is preferably in the range of 0.01 wt% to 10 wt% of the resin component. If the amount exceeds 10 wt%, there is a concern that storage stability may deteriorate, and this is not preferred.
本発明の樹脂組成物がエポキシ樹脂組成物である場合は、例えば、先に示した溶剤で15Pa・s以下望ましくは10Pa・s以下の粘度に調整し、一定の硬化時間を持つように適量の硬化剤を加え、更に場合により硬化促進剤を加えてワニス化し、基材に塗布し100℃~160℃で溶剤を揮発させプリプレグとし、得られたプリプレグを加熱硬化させることにより硬化物とすることができる。 When the resin composition of the present invention is an epoxy resin composition, for example, the viscosity is adjusted to 15 Pa·s or less, preferably 10 Pa·s or less, using the solvent mentioned above, an appropriate amount of curing agent is added so as to have a certain curing time, and a curing accelerator is optionally added to make a varnish, which is then applied to a substrate and the solvent is volatilized at 100°C to 160°C to form a prepreg, which can then be cured by heating to form a cured product.
以下、発明の実施の形態に基づき本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below based on the embodiments of the invention.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、例中の分子量及び物性等の測定は以下に示す方法により試料調製及び測定を行った。なお、「部」はとくにことわりが無い限り、「重量部」を示す。 The present invention will be explained in more detail below with reference to the following examples. In the examples, the molecular weight and physical properties were measured by preparing samples and carrying out the measurements according to the methods described below. Unless otherwise specified, "parts" refers to "parts by weight."
1)ジヒドロキシ樹脂、エポキシ樹脂の分子量
GPC測定装置(日本ウォーターズ製、515A型GPC)を用い、カラムにTSKgel G2000HXL(東ソー製)3本、TSKgel G4000HXL(東ソー製)1本を使用し、検出器をRIとし、溶媒にテトラヒドロフラン、流量1.0ml/min、カラム温度38℃として測定した。
1) Molecular weight of dihydroxy resin and epoxy resin Measurements were performed using a GPC measurement device (515A GPC, manufactured by Nippon Waters Co., Ltd.) and three TSKgel G2000HXL (manufactured by Tosoh Corporation) and one TSKgel G4000HXL (manufactured by Tosoh Corporation) columns, with an RI detector, tetrahydrofuran as the solvent, a flow rate of 1.0 ml/min, and a column temperature of 38° C.
2)溶融粘度
BROOKFIELD製、CAP2000H型回転粘度計を用いて、150℃~190℃にて測定した。
2) Melt Viscosity The melt viscosity was measured at 150° C. to 190° C. using a CAP2000H rotational viscometer manufactured by BROOKFIELD.
3)軟化点
JIS K 7234に従い、昇温速度5℃/分で求めた。
3) Softening point: Determined in accordance with JIS K 7234 at a temperature rise rate of 5° C./min.
4)水酸基当量の測定
電位差滴定装置を用い、1,4-ジオキサンを溶媒に用い、1.5mol/L塩化アセチルでアセチル化を行い、過剰の塩化アセチルを水で分解して0.5mol/L-水酸化カリウムを使用して滴定した。
4) Measurement of hydroxyl group equivalent Using a potentiometric titrator, acetylation was carried out with 1.5 mol/L acetyl chloride in 1,4-dioxane as a solvent, and the excess acetyl chloride was decomposed with water and titrated with 0.5 mol/L potassium hydroxide.
5)エポキシ当量の測定
電位差滴定装置を用い、溶媒としてメチルエチルケトンを使用し、臭素化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を加え、電位差滴定装置にて0.1mol/L過塩素酸-酢酸溶液を用いて測定した。
5) Measurement of epoxy equivalent: Using a potentiometric titrator, methyl ethyl ketone was used as a solvent, a tetraethylammonium bromide acetate solution was added, and the measurement was carried out using a 0.1 mol/L perchloric acid-acetic acid solution in the potentiometric titrator.
6)熱分解温度及び残炭率
日立ハイテクサイエンス製TG/DTA7300型,示差熱熱重量測定装置を用いて,窒素気流下,昇温速度10℃/分で行った。5wt%重量減少時の温度(T‐5%)、10wt%重量減少時の温度(T-10%)、および700℃での残炭率を求めた。
6) Thermal decomposition temperature and carbon residue ratio Using a Hitachi High-Tech Science TG/DTA7300 differential thermal thermogravimetry device, the temperature was increased at a rate of 10°C/min under a nitrogen stream. The temperature at 5 wt% weight loss (T-5%), the temperature at 10 wt% weight loss (T-10%), and the carbon residue ratio at 700°C were determined.
7)線膨張係数、ガラス転移点(Tg)
日立ハイテクサイエンス製TMA7100型熱機械測定装置により、昇温速度10℃/分の条件で求めた。
7) Linear expansion coefficient, glass transition point (Tg)
The measurements were performed using a Hitachi High-Tech Science TMA7100 thermomechanical analyzer at a temperature rise rate of 10° C./min.
8)吸水率
85℃、相対湿度85%の条件で100時間吸湿させた後の重量変化率とした。
8) Water Absorption Rate The water absorption rate was determined as the weight change rate after absorbing moisture for 100 hours under conditions of 85° C. and a relative humidity of 85%.
9)加水分解性塩素
試料0.5gをジオキサン30mlに溶解後、1N-KOH、10mlを加え30分間煮沸還流した後、室温まで冷却し、さらに80%アセトン水100mlを加えたものを、0.002N-AgNO3水溶液で電位差滴定を行うことにより測定した。
9) Hydrolyzable chlorine: 0.5 g of a sample was dissolved in 30 ml of dioxane, 10 ml of 1N KOH was added, and the mixture was boiled under reflux for 30 minutes. The mixture was then cooled to room temperature, and 100 ml of 80% acetone water was added. The content of the solution was measured by potentiometric titration with a 0.002N AgNO3 aqueous solution.
参考例1
2Lセパラブルフラスコにレゾルシノール 110g(1.0mol)、4,4'-ジフルオロベンゾフェノン(DFBP) 109g(1.0mol)、無水炭酸カリウム276g、N-メチルピロリドン(NMP)1200g、トルエン200gを仕込み、窒素気流下、140℃に昇温し水を留去しながら、4時間反応させた。その後160℃に昇温し、減圧下、NMPを留去しながら4時間反応を継続した。室温に冷却し、メチルイソブチルケトン(MIBK)1400gに溶解させ、30%硫酸水溶液で中和した後、水洗を行った。その後、MIBKを減圧下除去し、さらに210℃にて4時間反応させた。残存するレゾルシノールを減圧除去して、樹脂状固体(ジヒドロキシ樹脂A)111gを得た。軟化点は132℃、180℃の溶融粘度は3.3Pa・s、水酸基(OH)当量は468g/eq.であった。GPC測定から、生成物の成分比は、一般式(5)のp=1が10.3%、p=2が13.5%、p=3が14.5%、p=4が12.2%、p=5が9.5%、p=6が7.2%、p≧7が28.2%、その他4.6%であった。
Reference Example 1
A 2L separable flask was charged with 110g (1.0 mol) of resorcinol, 109g (1.0 mol) of 4,4'-difluorobenzophenone (DFBP), 276g of anhydrous potassium carbonate, 1200g of N-methylpyrrolidone (NMP), and 200g of toluene, and the mixture was reacted for 4 hours under a nitrogen stream while heating to 140°C and distilling off water. The mixture was then heated to 160°C and reacted for 4 hours under reduced pressure while distilling off NMP. The mixture was cooled to room temperature, dissolved in 1400g of methyl isobutyl ketone (MIBK), neutralized with a 30% aqueous sulfuric acid solution, and washed with water. The MIBK was then removed under reduced pressure, and the mixture was further reacted at 210°C for 4 hours. The remaining resorcinol was removed under reduced pressure to obtain 111g of a resinous solid (dihydroxy resin A). The softening point was 132° C., the melt viscosity at 180° C. was 3.3 Pa·s, and the hydroxyl (OH) equivalent was 468 g/eq. GPC measurement revealed that the component ratio of the product was 10.3% for p=1 in general formula (5), 13.5% for p=2, 14.5% for p=3, 12.2% for p=4, 9.5% for p=5, 7.2% for p=6, 28.2% for p≧7, and 4.6% for others.
参考例2
0.5Lセパラブルフラスコにジヒドロキシ樹脂A30g、エピクロルヒドリン(ECH)59g、ジエチレングリコールジメチルエーテル9gを仕込み、減圧下、62℃にて48.8%水酸化ナトリウム水溶液5.3gを3時間かけて滴下した。この間、生成する水はECHとの共沸により系外に除き、留出したECHは系内に戻した。滴下終了後、さらに1時間反応を継続し脱水した。その後、ECHを減圧除去し、これにトルエン80gを加えて溶解させ、ろ過により生成塩を除去し、さらに水洗を行った。これに48.8%水酸化カリウム水溶液1.8gを加えて、80℃にて2時間反応させた。その後、水洗を行った後、トルエンを減圧下除去し、樹脂状物(エポキシ樹脂A)23.1gを得た。軟化点は94℃、150℃の溶融粘度は3.6Pa・sであった。また、加水分解性塩素は0.3%、エポキシ当量は422g/eq.であった。
Reference Example 2
A 0.5L separable flask was charged with 30g of dihydroxy resin A, 59g of epichlorohydrin (ECH), and 9g of diethylene glycol dimethyl ether, and 5.3g of 48.8% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at 62°C under reduced pressure over 3 hours. During this time, the water produced was removed from the system by azeotropy with ECH, and the distilled ECH was returned to the system. After the dropwise addition was completed, the reaction was continued for another 1 hour to dehydrate. Then, the ECH was removed under reduced pressure, 80g of toluene was added to it to dissolve it, the salt produced was removed by filtration, and further washing with water was performed. 1.8g of 48.8% aqueous potassium hydroxide solution was added to it, and the reaction was performed at 80°C for 2 hours. Then, after washing with water, the toluene was removed under reduced pressure to obtain 23.1g of a resinous material (epoxy resin A). The softening point was 94°C, and the melt viscosity at 150°C was 3.6 Pa·s. The hydrolyzable chlorine content was 0.3%, and the epoxy equivalent was 422 g/eq.
参考例3
2LセパラブルフラスコにDFBP109g(0.5mol)、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン200g(1.0mol)、無水炭酸カリウム123g、NMP1120g、トルエン120gを仕込み、窒素気流下において室温で1時間攪拌した。その後、140℃に昇温し水を留去しながら、4時間攪拌した。その後さらに205℃に昇温し、NMPを留去しながら4時間攪拌した。その後、室温に戻し、攪拌しながら1500mLの水にゆっくり投入し、分散、水洗を行った後、ろ過し、それをさらに1500mLの水に投入して30%硫酸水溶液で中和した後、水洗、ろ過、乾燥を行い、乳白色の固体生成物232gを得た(ジヒドロキシ樹脂B)。OH当量は457g/eq.であった。GPC測定から、生成物の成分比は、一般式(5)のp=1が39.1%、p=2が32.2%、p=3が15.9%、p=4が6.0%、p≧5が4.4%、その他2.4%であった。
Reference Example 3
109g (0.5mol) of DFBP, 200g (1.0mol) of 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 123g of anhydrous potassium carbonate, 1120g of NMP, and 120g of toluene were charged into a 2L separable flask and stirred at room temperature for 1 hour under a nitrogen stream. Then, the temperature was raised to 140°C and stirred for 4 hours while distilling off water. Then, the temperature was further raised to 205°C and stirred for 4 hours while distilling off NMP. Then, the mixture was returned to room temperature, slowly poured into 1500mL of water while stirring, dispersed, washed with water, filtered, and further poured into 1500mL of water and neutralized with a 30% aqueous sulfuric acid solution, then washed with water, filtered, and dried to obtain 232g of a milky white solid product (dihydroxy resin B). The OH equivalent was 457g/eq. From the GPC measurement, the component ratio of the product was 39.1% for p=1 in the general formula (5), 32.2% for p=2, 15.9% for p=3, 6.0% for p=4, 4.4% for p≧5, and 2.4% for others.
参考例4
参考例3で得たジヒドロキシ樹脂B50.0g、ECH185g、NMP500gを仕込み、65℃にて溶解、後48.8%水酸化ナトリウム水溶液9.1gを滴下し、4時間反応させた。その後、ECHおよび生成水を減圧下、85℃で留去し、さらにろ過により生成塩を除去した。その後、反応液を2000mLの水に攪拌しながら滴下して生成物を析出させた。その後、水洗を繰り返した後、乾燥し、白色固体(エポキシ樹脂B)50.8gを得た。190℃の溶融粘度は0.1Pa・s、エポキシ当量は579g/eq.であった。
Reference Example 4
50.0g of the dihydroxy resin B obtained in Reference Example 3, 185g of ECH, and 500g of NMP were charged and dissolved at 65°C, and then 9.1g of 48.8% aqueous sodium hydroxide solution was dropped and reacted for 4 hours. Then, ECH and the generated water were distilled off at 85°C under reduced pressure, and the generated salt was removed by filtration. Then, the reaction liquid was dropped into 2000mL of water while stirring to precipitate the product. Then, after repeated washing with water, it was dried to obtain 50.8g of a white solid (epoxy resin B). The melt viscosity at 190°C was 0.1 Pa·s, and the epoxy equivalent was 579g/eq.
参考例5
2LセパラブルフラスコにDFBP 60g(0.28mol)、1,6-ジヒドロキシナフタレン 176.2g(1.10mol)、無水炭酸カリウム152g、NMP1000g、トルエン150gを仕込み窒素気流下において室温で一時間攪拌した。その後、140℃に昇温し水を留去しながら、4時間攪拌した。その後さらに160℃に昇温し、減圧下、NMPを留去しながら4時間攪拌した。その後、室温に戻し1000gのMIBKを加え溶解させ、30%硫酸水溶液で中和した後、水洗を繰り返した。その後、MIBK層からMIBKを減圧下除去し、樹脂状固体196g(ジヒドロキシ樹脂C)を得た。軟化点は44℃、150℃の溶融粘度は85mPa・s、OH当量は212g/eq.であった。GPC測定から、生成物の成分比は、未反応の1,6-ナフタレンジオールが35.1%、一般式(5)のp=1が30.0%、p=2が17.7%、p=3が8.5%、p=4が3.9%、p≧5が2.4%、その他2.3%であった。
Reference Example 5
A 2L separable flask was charged with 60g (0.28mol) of DFBP, 176.2g (1.10mol) of 1,6-dihydroxynaphthalene, 152g of anhydrous potassium carbonate, 1000g of NMP, and 150g of toluene, and stirred at room temperature for one hour under a nitrogen stream. The mixture was then heated to 140°C and stirred for four hours while distilling off water. The mixture was then further heated to 160°C and stirred for four hours under reduced pressure while distilling off NMP. The mixture was then returned to room temperature, and 1000g of MIBK was added and dissolved, neutralized with a 30% aqueous sulfuric acid solution, and repeatedly washed with water. MIBK was then removed from the MIBK layer under reduced pressure, and 196g of a resinous solid (dihydroxy resin C) was obtained. The softening point was 44°C, the melt viscosity at 150°C was 85mPa·s, and the OH equivalent was 212g/eq. From the GPC measurement, the component ratio of the product was 35.1% unreacted 1,6-naphthalenediol, 30.0% of p=1 in the general formula (5), 17.7% of p=2, 8.5% of p=3, 3.9% of p=4, 2.4% of p≧5, and 2.3% of others.
実施例1
撹拌装置、温度計、窒素ガス導入装置を備えた500mlのガラス製セパラブルフラスコに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ樹脂D;日鉄ケミカル&マテリアル製、YD-8125、エポキシ当量173g/eq.)20部、参考例1で合成したジヒドロキシ樹脂A54.1部、NMP200部を計り取り、窒素気流下、攪拌しながら110℃に昇温し均一に溶解した後、触媒として2-エチル-4-メチルイミダゾール0.2部を加え、150℃で5時間反応し、重合体溶液を得た。得られた重合体溶液を大量のメタノールに滴下して、析出した白色の重合体(重合体A)72gを回収した。得られた重合体のNMPを溶媒として30℃で測定した還元粘度は0.43dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は73wt%であった。重量平均分子量は38000であった。
Example 1
In a 500 ml glass separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen gas inlet, 20 parts of bisphenol A type epoxy resin (epoxy resin D; manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd., YD-8125, epoxy equivalent 173 g/eq.), 54.1 parts of dihydroxy resin A synthesized in Reference Example 1, and 200 parts of NMP were weighed out and heated to 110° C. with stirring under a nitrogen stream to dissolve uniformly, and then 0.2 parts of 2-ethyl-4-methylimidazole was added as a catalyst and reacted at 150° C. for 5 hours to obtain a polymer solution. The obtained polymer solution was dropped into a large amount of methanol, and 72 g of a precipitated white polymer (polymer A) was recovered. The reduced viscosity of the obtained polymer measured at 30° C. using NMP as a solvent was 0.43 dL/g. The proportion of the unit represented by the general formula (1) was 73 wt %. The weight average molecular weight was 38,000.
実施例2
ジヒドロキシ樹脂Aの代わりにジヒドロキシ樹脂B52.8部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体71部を得た(重合体B)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.52dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は72wt%であった。重量平均分子量は47000であった。
Example 2
Using 52.8 parts of dihydroxy resin B instead of dihydroxy resin A, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 71 parts of a polymer (Polymer B). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.52 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 72 wt%. The weight average molecular weight was 47,000.
実施例3
ジヒドロキシ樹脂Aの代わりにジヒドロキシ樹脂C24.5部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体43部を得た(重合体C)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.38dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は55wt%であった。重量平均分子量は28000であった。
Example 3
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 24.5 parts of dihydroxy resin C was used instead of dihydroxy resin A, to obtain 43 parts of polymer (Polymer C). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.38 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 55 wt%. The weight average molecular weight was 28,000.
実施例4
エポキシ樹脂A20部、ジヒドロキシ樹脂A22.2部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体41部を得た(重合体D)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.41dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は100wt%であった。重量平均分子量は36000であった。
Example 4
Using 20 parts of epoxy resin A and 22.2 parts of dihydroxy resin A, a reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 41 parts of polymer (Polymer D). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.41 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 100 wt%. The weight average molecular weight was 36,000.
実施例5
エポキシ樹脂B40部、ビスフェノールA(ジヒドロキシ樹脂D)7.9部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体45部を得た(重合体E)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.48dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は83wt%であった。重量平均分子量は46000であった。
Example 5
Using 40 parts of epoxy resin B and 7.9 parts of bisphenol A (dihydroxy resin D), a reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 45 parts of a polymer (polymer E). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.48 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 83 wt%. The weight average molecular weight was 46,000.
実施例6
ビフェニル系エポキシ樹脂(エポキシ樹脂E;YX-4000H、三菱化学製、エポキシ当量193g/eq.)20部、ジヒドロキシ樹脂C22部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体40部を得た(重合体F)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.36dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は52wt%であった。重量平均分子量は27000であった。
Example 6
Using 20 parts of a biphenyl-based epoxy resin (epoxy resin E; YX-4000H, manufactured by Mitsubishi Chemical, epoxy equivalent: 193 g/eq.) and 22 parts of dihydroxy resin C, a reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 40 parts of a polymer (polymer F). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.36 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 52 wt%. The weight average molecular weight was 27,000.
比較例1
エポキシ樹脂D30部、ジヒドロキシ樹脂D19.8部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体47部を得た(重合体G)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.56dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は0wt%であった。重量平均分子量は57000であった。
Comparative Example 1
Using 30 parts of epoxy resin D and 19.8 parts of dihydroxy resin D, a reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 47 parts of a polymer (Polymer G). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.56 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 0 wt%. The weight average molecular weight was 57,000.
比較例2
エポキシ樹脂E30部、ジヒドロキシ樹脂D17.7部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体46部を得た(重合体H)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.53dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は0wt%であった。重量平均分子量は53000であった。
Comparative Example 2
Using 30 parts of epoxy resin E and 17.7 parts of dihydroxy resin D, a reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 46 parts of a polymer (Polymer H). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.53 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 0 wt%. The weight average molecular weight was 53,000.
比較例3
エポキシ樹脂D40部、ジヒドロキシ樹脂A8.1部、ジヒドロキシ樹脂D24.3部を用いて、実施例1と同様に反応を行い、重合体68部を得た(重合体I)。得られた重合体のNMPを溶媒とした30℃での還元粘度は0.51dL/gであった。一般式(1)で表されるユニットの割合は11.2wt%であった。重量平均分子量は51000であった。
Comparative Example 3
Using 40 parts of epoxy resin D, 8.1 parts of dihydroxy resin A, and 24.3 parts of dihydroxy resin D, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 68 parts of a polymer (Polymer I). The reduced viscosity of the obtained polymer at 30°C using NMP as a solvent was 0.51 dL/g. The proportion of the unit represented by general formula (1) was 11.2 wt%. The weight average molecular weight was 51,000.
実施例7~12、比較例4~6
実施例1~6、比較例1~3で得られた重合体を用いて、プレス成型により試験片を作成し各種物性評価に供した。結果を表1に示す。
Examples 7 to 12, Comparative Examples 4 to 6
Test pieces were prepared by press molding using the polymers obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, and were subjected to evaluation of various physical properties. The results are shown in Table 1.
Claims (8)
下記一般式(3)
下記一般式(4)で表されるビスフェノール化合物、ジヒドロキシナフタレン類及び下記一般式(5)で表されるジヒドロキシ化合物からなる群から選択される一種以上とを反応させることを特徴とする芳香族エーテルエーテルケトン系重合体の製造方法。
The following general formula (3)
A method for producing an aromatic ether ether ketone polymer, comprising reacting a bisphenol compound represented by the following general formula (4), a dihydroxynaphthalene, and a dihydroxy compound represented by the following general formula (5),
下記一般式(6)
The following general formula (6)
下記一般式(7)
The following general formula (7)
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