JP2026083473A - Insulating resin - Google Patents
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Abstract
【課題】フィルム全体に均一に絶縁破壊電界向上効果が発揮でき、加熱によるフィルムの劣化が抑制された絶縁性樹脂を提供する。
【解決手段】絶縁性樹脂は、(A)ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂から選ばれる少なくとも1種である熱可塑性樹脂と、(B)エーテル結合によって架橋された、配位子としてβ-ジケトンを1つ以上含む金属ジケトン錯体と、を含む。
【選択図】図1
[Problem] To provide an insulating resin that exhibits a uniform dielectric breakdown field improvement effect throughout the entire film and suppresses film degradation due to heating.
[Solution] The insulating resin comprises (A) a thermoplastic resin which is at least one selected from polycarbonate resin, polyester resin, and polyarylate resin, and (B) a metal diketone complex which is crosslinked by ether bonds and contains one or more β-diketones as ligands.
[Selection Diagram] Figure 1
Description
本開示は、絶縁性樹脂に関する。詳しくは、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を含む絶縁性樹脂に関する。 This disclosure relates to insulating resins. More specifically, it relates to insulating resins containing metal diketone complexes crosslinked by ether bonds.
フィルムコンデンサは種々の電子機器に搭載され、絶縁材料、誘電材料として、樹脂製フィルムが用いられている。近年、電子機器の小型化、高機能化などにより、電子部品の使用環境が高温化している。これらの電子部品には、高温の環境下でも長時間にわたり安定な電気的特性が得られる耐熱性が要求されている。フィルムコンデンサの小型化を図る手段としては、誘電体フィルムの薄層化や、誘電体フィルムの積層数や巻回数の低減が挙げられるが、誘電体フィルムを薄層化するためには、誘電体フィルムの耐電圧を向上させる必要がある。耐電圧を向上させる方法として、例えば、特許文献1では、誘電体フィルムの耐電圧を高めるために、熱可塑性樹脂に、添加剤として金属ジケトン錯体を含む絶縁性樹脂を用いることが提案されている。 Film capacitors are incorporated into various electronic devices, using resin films as insulating and dielectric materials. In recent years, the miniaturization and increased functionality of electronic devices have led to higher operating temperatures for electronic components. These electronic components require heat resistance to maintain stable electrical characteristics over long periods even in high-temperature environments. Methods for miniaturizing film capacitors include thinning the dielectric film and reducing the number of layers and turns. However, thinning the dielectric film requires improving its voltage withstand capability. As a method for improving voltage withstand capability, for example, Patent Document 1 proposes using an insulating resin containing a metal diketone complex as an additive in the thermoplastic resin to increase the voltage withstand capability of the dielectric film.
上記特許文献1の従来技術では、添加剤として従来の金属ジケトン錯体を含む絶縁性樹脂は、絶縁破壊電界が向上するが、その効果がフィルム全体に均一に発揮できないという問題がある。また、加熱により誘電体フィルムの主成分である高分子の分子鎖が分解されて誘電体フィルムの劣化が進行するという問題がある。 In the prior art described in Patent Document 1, while insulating resins containing conventional metal diketone complexes as additives improve the dielectric breakdown field, there is a problem in that this effect is not uniformly exerted throughout the entire film. Furthermore, there is a problem in that heating decomposes the molecular chains of the polymer, which is the main component of the dielectric film, leading to deterioration of the dielectric film.
したがって、フィルム全体に均一に絶縁破壊電界が向上され、加熱によっても誘電体フィルムの劣化を抑制することができる絶縁性樹脂が求められている。 Therefore, there is a need for an insulating resin that uniformly improves the dielectric breakdown field throughout the entire film and suppresses the degradation of the dielectric film even when heated.
本開示の熱可塑性樹脂は、(A)熱可塑性樹脂と、(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体と、を含む。 The thermoplastic resin of this disclosure comprises (A) a thermoplastic resin and (B) a metal diketone complex crosslinked by an ether bond.
本開示によれば、フィルム全体に均一に絶縁破壊電界向上効果が発揮でき、加熱によってもフィルムの劣化が抑制される絶縁性樹脂を提供することができる。 According to this disclosure, it is possible to provide an insulating resin that exhibits a uniform dielectric breakdown field improvement effect throughout the entire film and suppresses film degradation even when heated.
本実施形態の絶縁性樹脂は、(A)熱可塑性樹脂と、(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体と、を含む。 The insulating resin of this embodiment comprises (A) a thermoplastic resin and (B) a metal diketone complex crosslinked by ether bonds.
(A)熱可塑性樹脂
本発明において用いられる熱可塑性樹脂としては、好ましくはポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂の1種であるポリアリレート樹脂から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。また、これら複数種類の樹脂の何れかを含む共重合体、混合樹脂であってもよい。これらの樹脂は、耐熱性に優れており、これらの樹脂を用いることで、耐熱性に優れた絶縁性樹脂とすることができる。
(A) Thermoplastic resin The thermoplastic resin used in the present invention preferably includes at least one selected from polycarbonate resin, polyester resin, and polyarylate resin, which is one of aromatic polyester resins. Alternatively, copolymers or mixed resins containing any of these multiple types of resins may be used. These resins have excellent heat resistance, and by using these resins, an insulating resin with excellent heat resistance can be obtained.
上記の各樹脂について、たとえば、ポリカーボネート樹脂であれば一般式(1)、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂であれば一般式(2)または(3)で表される繰り返し単位を有するポリマーが、一例として挙げられる。 For each of the resins mentioned above, examples include polymers having repeating units represented by general formula (1) for polycarbonate resin, and general formulas (2) or (3) for polyester resin and polyarylate resin.
一般式(1)中、Xは、脂肪族の2価基または環状脂肪族の2価基、一般式(4)で表される2価基から選ばれる少なくとも1種を示し、一般式(2)または(3)中、Xは、一般式(4)で表される2価基から選ばれる少なくとも1種を示す。一般式(3)中、Yは、置換もしくは無置換のアリーレン(arylene)基を示す。 In general formula (1), X represents at least one selected from aliphatic divalent groups, cyclic aliphatic divalent groups, and divalent groups represented by general formula (4). In general formula (2) or (3), X represents at least one selected from divalent groups represented by general formula (4). In general formula (3), Y represents a substituted or unsubstituted arylene group.
一般式(4)中、R1、R2は、それぞれ独立して置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基、またはハロゲン原子を示す。Aは、単結合、炭素原子数1~12の直鎖状、分岐状、または環状のアルキレン基を示す。 In general formula (4), R1 and R2 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, or halogen atom. A represents a single bond, a linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 12 carbon atoms.
上記一般式(1)、(2)、(3)中のXの具体例としては、たとえば一般式(5a)~(5n)で表される2価基が挙げられる。 Specific examples of X in the above general formulas (1), (2), and (3) include, for example, the divalent group represented by general formulas (5a) to (5n).
(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体
本発明におけるエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体とは、2つ以上の金属ジケトン錯体がエーテル結合によって架橋された構造を有するオリゴマー型の金属ジケトン錯体である。架橋される前の金属ジケトン錯体(以下、単に金属ジケトン錯体という場合は、架橋される前の金属ジケトン錯体をいう)は、中心金属に対して、少なくともジケトンを含む配位子が、1または複数配位した錯体である。ジケトンとは、分子内のβ位に2つのカルボニル基を有するβ-ジカルボニル化合物であり、金属ジケトン錯体はこの2つのカルボニル基によって、中心金属との配位結合が生じる。
(B) Metal diketone complexes crosslinked by ether bonds In the present invention, metal diketone complexes crosslinked by ether bonds are oligomeric metal diketone complexes having a structure in which two or more metal diketone complexes are crosslinked by ether bonds. The metal diketone complex before crosslinking (hereinafter, when simply referred to as a metal diketone complex, it refers to the metal diketone complex before crosslinking) is a complex in which at least one or more ligands containing diketones are coordinated to the central metal. A diketone is a β-dicarbonyl compound having two carbonyl groups at the β position in the molecule, and coordination bonds with the central metal are formed by these two carbonyl groups in the metal diketone complex.
下記に、本発明の一実施形態のエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の化学構造式を示す。 The chemical structure of a metal diketone complex crosslinked by an ether bond according to one embodiment of the present invention is shown below.
(化3)
X-〔Zr(AcAc)2-CH2CH2OCH2CH2O-〕n(Zr(AcAc)2)-Y ・・・ (6)
(Case 3)
X-[Zr(AcAc) 2 -CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 O-] n (Zr(AcAc) 2 )-Y... (6)
ここで、nは1~5である。末端は、H、-OCH2CH2OCH2CH2OH、またはアセチルアセトンのいずれかである。 Here, n is between 1 and 5. The terminal is either H, -OCH₂CH₂OCH₂CH₂OH , or acetylacetone .
式(6)においては、具体例として、中心金属として4価のZrが用いられ、それぞれのZrに2つのアセチルアセトンが配位され、残りの2つがエーテル結合によって結合されており、金属ジケトン錯体がエーテル結合により架橋されている。 In formula (6), as a specific example, tetravalent Zr is used as the central metal, with two acetylacetone molecules coordinated to each Zr molecule, and the remaining two linked by ether bonds, thus bridging the metal diketone complex via ether bonds.
たとえば、nが1のときZrが2個の2量体である。nが2のときZrが3個の3量体である。また、上記化学式では表せていないが、両末端がアセチルアセトンの場合もある。 For example, when n is 1, it is a dimer with two Zr atoms. When n is 2, it is a trimer with three Zr atoms. Also, although not shown in the chemical formula above, there are cases where both ends are acetylacetone.
nが1以上であると絶縁破壊電界向上効果が得られる。nが5以下であると熱可塑性樹脂への分散性が良好である。 When n is 1 or greater, an improvement in the dielectric breakdown field is obtained. When n is 5 or less, good dispersibility in thermoplastic resins is achieved.
エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体は、金属ジケトン錯体の中心金属がエーテル結合で架橋された構造であれば特に限定はない。たとえば、2つの中心金属が、上記のように-O-R-O-(Rはエチレン、プロピレン、ブチレン基などのアルキレン基、内部にエーテル結合を有するアルキレン基)で結合された構造の金属ジケトン錯体が挙げられる。 Metal diketone complexes cross-linked by ether bonds are not particularly limited as long as the central metal of the metal diketone complex is cross-linked by an ether bond. For example, metal diketone complexes with a structure in which two central metals are linked by an -O-R-O- (where R is an alkylene group such as ethylene, propylene, or butylene, an alkylene group with an internal ether bond) are examples of such complexes.
エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体は、金属ジケトン錯体が2つ以上結合した線状のものであるが、分岐状に結合していてもよい。また、これらの混合物であってもよい。好ましいのは、熱可塑性樹脂中への溶解性、絶縁破壊電界向上効果の点から、線状であり、2~5量体である。 The metal diketone complex crosslinked by ether bonds is linear, consisting of two or more metal diketone complexes bonded together, but it may also be branched. Mixtures of these are also acceptable. Preferably, from the viewpoint of solubility in thermoplastic resins and the effect of improving the dielectric breakdown field, it is linear and in the form of 2 to 5-mers.
エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体において、中心金属は、Zr、Mo、V、Zn、Ti、よびAlから選ばれる少なくとも1種である。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体が熱可塑性樹脂中に分散し、中心金属による酸素の捕捉によって、絶縁性樹脂の耐電圧性が向上する。中心金属として、上記以外にも、例えば、Cu、Fe、Ni、Ca、Co、Mn、Mg、Ir、In、CrまたはLaなどが存在していてもよい。 In a metal diketone complex crosslinked by ether bonds, the central metal is at least one selected from Zr, Mo, V, Zn, Ti, and Al. The ether-linked metal diketone complex is dispersed in a thermoplastic resin, and the oxygen capture by the central metal improves the dielectric strength of the insulating resin. Besides the above, other metals such as Cu, Fe, Ni, Ca, Co, Mn, Mg, Ir, In, Cr, or La may also be present as the central metal.
エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体において、ジケトンは、上記の中心金属に配位するものであれば、特に限定されない。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の配位子は、架橋される前の金属ジケトン錯体の配位子と同じであり、配位子としてはβ-ジケトンを1つ以上含んでいてもよい。ジケトンとしては、上記のように、分子内のβ位に2つのカルボニル基を有するβ-ジカルボニル化合物であり、例えば、アセチルアセトナート(アセチルアセトン)、ジベンゾイルメタン、アセト酢酸エチルおよびマロン酸ジエチルから選ばれる少なくとも1種が挙げられる。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体において、結合により元の金属ジケトン錯体の配位子の数が結合に費やされる分だけ減少する。 In a metal diketone complex crosslinked by an ether bond, the diketone is not particularly limited as long as it coordinates to the central metal. The ligands of the ether-crosslinked metal diketone complex are the same as those of the original metal diketone complex, and may contain one or more β-diketones as ligands. The diketone is a β-dicarbonyl compound having two carbonyl groups at the β-position within the molecule, as described above. Examples include at least one selected from acetylacetonate (acetylacetone), dibenzoylmethane, acetate acetate, and diethyl malonate. In a metal diketone complex crosslinked by an ether bond, the number of ligands in the original metal diketone complex decreases by the amount used for bonding.
エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を上記の熱可塑性樹脂に配合することによって、下記の2つの効果が得られる。 By incorporating a metal diketone complex crosslinked by ether bonds into the above-mentioned thermoplastic resin, the following two effects can be obtained.
(1)絶縁破壊電界向上効果がフィルム全体に均一に発揮でき、熱可塑性樹脂フィルムの絶縁破壊電界を向上させることができる。従来の金属ジケトン錯体の添加剤は熱可塑性樹脂中で凝集しやすかったので、金属ジケトン錯体が熱可塑性樹脂中でばらつき、絶縁破壊電界向上効果が熱可塑性樹脂フィルム全体に均一に発揮できなかった。そのため、結果として誘電体フィルムの絶縁破壊電界が低下した。従来の金属ジケトン錯体に代えてエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を用いると、金属ジケトン錯体がオリゴマー化しているため、中心金属が無秩序でなく、ある一定の距離で分散できることになり、中心金属の凝集、過疎部が減少することで、局所的な電界集中が減少し、その結果全体として絶縁破壊電界を向上させることができる。 (1) The dielectric breakdown field improvement effect can be uniformly exerted throughout the entire film, thereby improving the dielectric breakdown field of the thermoplastic resin film. Conventional metal diketone complex additives tended to aggregate in thermoplastic resins, resulting in uneven distribution of the metal diketone complex within the resin. Consequently, the dielectric breakdown field improvement effect could not be uniformly exerted throughout the thermoplastic resin film. As a result, the dielectric breakdown field of the dielectric film decreased. By using a metal diketone complex crosslinked by ether bonds instead of conventional metal diketone complexes, the metal diketone complex becomes oligomerized. This allows the central metal to be dispersed at a certain distance rather than in a disordered manner, reducing aggregation and sparse areas of the central metal. This reduces localized electric field concentration, and as a result, the overall dielectric breakdown field can be improved.
図1は、従来の金属ジケトン錯体をエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体に代えたときの、熱可塑性樹脂フィルム中での金属ジケトン錯体の中心金属の位置を示す概念図である。 Figure 1 is a conceptual diagram showing the position of the central metal of a metal diketone complex in a thermoplastic resin film when a conventional metal diketone complex is replaced with a metal diketone complex crosslinked by an ether bond.
図1において、左側の図は従来の金属ジケトン錯体を用いたときの状態を示し、右側の図はエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を用いたときの状態を示している。黒丸は1個の中心金属を示す。左側の図では、中心金属はばらついて存在しており、熱可塑性樹脂中で中心金属の密な部分と疎な部分があり、金属ジケトン錯体の分散性が良くないことが示されている。右側の図では、中心金属が2つセットになった2量体が記載されており、中心金属は一定の距離で離れて存在し、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体が熱可塑性樹脂中でより均一な配置になることが示されている。その結果、左側の図に示される従来局所的な電界集中を防ぐことができ、絶縁破壊電界を向上させることができる。 In Figure 1, the left-hand diagram shows the state when using a conventional metal diketone complex, while the right-hand diagram shows the state when using a metal diketone complex crosslinked by ether bonds. The black circles represent a single central metal. In the left-hand diagram, the central metals are scattered, resulting in dense and sparse regions of central metals within the thermoplastic resin, indicating poor dispersibility of the metal diketone complex. The right-hand diagram shows a dimer with two central metals, where the central metals are separated by a certain distance, demonstrating a more uniform arrangement of the ether-linked metal diketone complex within the thermoplastic resin. As a result, the conventional localized electric field concentration shown in the left-hand diagram can be prevented, improving the dielectric breakdown field.
(2)誘電体フィルムを加熱しても、誘電体フィルムの主成分である高分子の分子鎖が分解されにくい。従来の添加剤は、主成分である高分子鎖(たとえば、ポリアリレート樹脂)の官能基と反応しやすい分子構造であった。誘電体フィルムの加熱により、誘電体フィルムの主成分である高分子の分子鎖が分解されて、誘電体フィルムの劣化が進行した。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体は液体であるため、熱可塑性樹脂中に分散しやすく、分散助剤としてアセチルアセトンの添加が必要なくなる。そのため、アセチルアセトンによる高温時のポリアリレート樹脂の分解を減少させることができる。また、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体であるため、分子構造の立体障害が大きく高分子鎖に接近しにくくなり、高分子鎖の分解反応の進行が抑制される。これらの結果、誘電体フィルムの耐性が強くなったと考えられる。 (2) Even when the dielectric film is heated, the molecular chains of the polymer, which are the main component of the dielectric film, are less likely to decompose. Conventional additives had molecular structures that readily reacted with the functional groups of the polymer chains (e.g., polyarylate resin) that are the main component of the dielectric film. When the dielectric film was heated, the molecular chains of the polymer, which are the main component of the dielectric film, decomposed, and the dielectric film deteriorated. Since the metal diketone complex crosslinked by ether bonds is a liquid, it disperses easily in thermoplastic resins, eliminating the need to add acetylacetone as a dispersion aid. Therefore, the decomposition of polyarylate resin at high temperatures caused by acetylacetone can be reduced. In addition, because it is a metal diketone complex crosslinked by ether bonds, the steric hindrance of the molecular structure is significant, making it difficult for it to approach the polymer chains, and thus suppressing the progression of the polymer chain decomposition reaction. As a result of these factors, the dielectric film is thought to have become more resistant.
図2は、ポリアリレート樹脂が金属ジケトン錯体により分解される過程を示す化学式である。ポリアリレート樹脂が分解する過程を式8~10で示す。金属ジケトン錯体の中心金属がポリアリレート樹脂のカルボニル基に接近し(式8)、Zrがカルボニル基と結合し、アセチルアセトンが脱落する(式9)。さらに、この箇所のポリアリレート樹脂が水でカルボン酸とOHに分解している(式10)。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体は架橋されているので、立体障害があるため中心金属がポリアリレート樹脂のカルボニル基に接近しにくくなり、その結果ポリアリレート樹脂の分解が阻害される。 Figure 2 shows the chemical formulas illustrating the decomposition process of polyarylate resin by metal diketone complexes. The decomposition process of polyarylate resin is shown in formulas 8-10. The central metal of the metal diketone complex approaches the carbonyl group of the polyarylate resin (formula 8), Zr bonds to the carbonyl group, and acetylacetone is removed (formula 9). Furthermore, the polyarylate resin at this site decomposes into carboxylic acid and OH groups with water (formula 10). Because the metal diketone complex is crosslinked by ether bonds, steric hindrance makes it difficult for the central metal to approach the carbonyl group of the polyarylate resin, thus inhibiting the decomposition of the polyarylate resin.
エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体は、金属ジケトン錯体の加熱による配位子交換反応、紫外線照射による配位子交換反応、弱塩基による求核置換反応、マイクロ波及び超音波による配位子交換反応などによって製造することができるが、どのような方法で得られても上記のような構造であれば製造法の限定はないが、配位子交換効率が高いので金属ジケトン錯体の加熱による配位子交換反応が好ましい。 Metal diketone complexes cross-linked by ether bonds can be produced by ligand exchange reactions via heating, ligand exchange reactions via ultraviolet irradiation, nucleophilic substitution reactions with weak bases, and ligand exchange reactions via microwaves and ultrasound. While the production method is not limited as long as the structure meets the above criteria, ligand exchange reactions via heating of the metal diketone complex are preferred due to their high ligand exchange efficiency.
以下に金属ジケトン錯体の加熱による配位子交換反応よって、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を得る方法について記載する。この方法は、金属ジケトン錯体に存在するジケトンを、ジオールなどのポリオールと交換する方法である。 The following describes a method for obtaining metal diketone complexes bridged by ether bonds through ligand exchange reactions caused by heating. This method involves exchanging the diketone present in the metal diketone complex with a polyol such as a diol.
用いられる金属ジケトン錯体は、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体のところで記載した中心金属、配位子と同じものである。すなわち、中心金属は、Zr、Mo、V、Zn、Ti、よびAlから選ばれる少なくとも1種である。中心金属として、上記以外にも、例えば、Cu、Fe、Ni、Ca、Co、Mn、Mg、Ir、In、CrまたはLaなどが存在していてもよい。 The metal diketone complex used has the same central metal and ligand as described in the section on metal diketone complexes bridged by ether bonds. That is, the central metal is at least one selected from Zr, Mo, V, Zn, Ti, and Al. Other central metals may also be present, such as Cu, Fe, Ni, Ca, Co, Mn, Mg, Ir, In, Cr, or La.
配位子は、上記の中心金属に配位するものであれば、特に限定されない。配位子としてはβ-ジケトンを1つ以上含んでいてもよい。ジケトンとしては、上記のように、分子内のβ位に2つのカルボニル基を有するβ-ジカルボニル化合物であり、例えば、アセチルアセトナート(アセチルアセトン)、ジベンゾイルメタン、アセト酢酸エチルおよびマロン酸ジエチルから選ばれる少なくとも1種が挙げられる。 The ligand is not particularly limited as long as it coordinates to the central metal mentioned above. The ligand may contain one or more β-diketones. The diketone is a β-dicarbonyl compound having two carbonyl groups at the β-position within the molecule, as described above. Examples include at least one selected from acetylacetonate (acetylacetone), dibenzoylmethane, ethyl acetoethyl, and diethyl malonate.
金属ジケトン錯体は、全て同じジケトンが配位していてもよく、複数種類のジケトンが配位していてもよい。例えば、中心金属がZrの場合は、4つのジケトンが配位されて金属ジケトン錯体となる。その化学構造式を式11に示した。 A metal diketone complex may consist entirely of the same diketone, or it may contain multiple types of diketones. For example, when the central metal is Zr, four diketones coordinate to form a metal diketone complex. Its chemical structure is shown in formula 11.
式11において、Zrの4つの配位子全てがアセチルアセトナートであり、金属ジケトン錯体は、Zrアセチルアセトナートである。複数種類のジケトンが配位する場合、一部のアセチルアセトナートが別のジケトンに置換されていてもよい。例えば、4つのアセチルアセトナートのうちひとつがジベンゾイルメタンに置換されていてもよい。 In formula 11, all four ligands of Zr are acetylacetonates, and the metal diketone complex is Zr acetylacetonate. When multiple types of diketones are coordinated, some of the acetylacetonates may be substituted with other diketones. For example, one of the four acetylacetonates may be substituted with dibenzoylmethane.
ポリオールとしては、金属ジケトン錯体と配位子交換してエーテル結合ができれば限定はないが、ジオール、トリオールなどが挙げられる。好ましくは炭素数2~6のジオールである。具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、n-ブチレングリコールなどのアルキレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどの内部にエーテル結合を有するアルキレングリコールが挙げられる。 The polyol is not limited as long as it can form an ether bond through ligand exchange with a metal diketone complex, but examples include diols and triols. Preferably, it is a diol having 2 to 6 carbon atoms. Specifically, examples include alkylene glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and n-butylene glycol, and alkylene glycols having an ether bond internally, such as diethylene glycol and triethylene glycol.
エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体は、上記の原料を用いて、以下の条件で反応するのが好ましい。
1.ジルコニウムテトラアルコキシドなどの金属アルコキシド錯体1モルに対してアセチルアセトンなどのジケトンを1.5モルと配合する。
2.加熱して80~95℃で24~48時間攪拌してアルコキシドをジケトンに交換する配位子交換反応を行う。さらに配位子交換反応を促進するために同温度で-0.06~-0.02MPaの減圧下で気泡(アルコール)が出なくなるまで脱気する。これによって、上記の金属ジケトン錯体が得られる。
3.気泡が出なくなれば、ジエチレングリコールなどのジオールを1.5モル添加して攪拌し、100~120℃まで昇温して同温度で24~48時間攪拌を続けて、ジケトンをジオールに交換する配位子交換反応を行う。さらに配位子交換反応(架橋反応)を促進するために同温度-0.06~-0.02MPaの減圧下で気泡(ジケトン)が出なくなるまで脱気する。
4.さらに昇温して170~220℃(架橋完結温度という)で30分~1時間静置して架橋反応を完結させて、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体が得られる。
The metal diketone complex, crosslinked by ether bonds, is preferably reacted using the above-mentioned starting materials under the following conditions.
1. Mix 1 mole of a metal alkoxide complex, such as zirconium tetraalkoxide, with 1.5 moles of a diketone, such as acetylacetone.
2. Heat the mixture and stir at 80-95°C for 24-48 hours to carry out a ligand exchange reaction in which the alkoxide is replaced with a diketone. To further accelerate the ligand exchange reaction, degas the mixture at the same temperature under reduced pressure of -0.06 to -0.02 MPa until no more bubbles (alcohol) are produced. This yields the metal diketone complex described above.
3. Once no more bubbles appear, add 1.5 moles of a diol such as diethylene glycol and stir. Increase the temperature to 100-120°C and continue stirring at the same temperature for 24-48 hours to carry out a ligand exchange reaction in which diketones are exchanged for diols. To further promote the ligand exchange reaction (crosslinking reaction), degas the mixture under reduced pressure of -0.06 to -0.02 MPa at the same temperature until no more bubbles (diketones) appear.
4. The temperature is further increased to 170-220°C (referred to as the crosslinking completion temperature), and the mixture is allowed to stand for 30 minutes to 1 hour to complete the crosslinking reaction, yielding a metal diketone complex crosslinked by ether bonds.
上記の方法で得られたエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の中心金属は、ジケトンとエーテル結合の両方に結合する。ジケトンとエーテル結合の数、すなわち架橋の状態は、中心金属の価数によって異なるが、金属ジケトン錯体に添加するポリオールの種類や量および反応温度によってある程度制御することができる。配位子交換した数が1個であると、2量体が主に生成するが、2コであると主に線状の3量体が生成する。3~4個であると分岐状に架橋する。 The central metal of the metal diketone complex crosslinked by the ether bond obtained by the above method bonds to both the diketone and the ether bond. The number of diketone and ether bonds, i.e., the state of crosslinking, varies depending on the valence of the central metal, but can be controlled to some extent by the type and amount of polyol added to the metal diketone complex and the reaction temperature. If one ligand is exchanged, mainly dimers are formed; with two ligands, mainly linear trimers are formed; with three to four ligands, branched crosslinking occurs.
また、上記4における架橋完結反応における温度によっても、架橋度が異なり、架橋状態が異なってくる。それによって熱可塑性樹脂への分散性にも影響を与える。好ましい架橋完結温度は170~190℃の温度である。この温度であると、架橋度と熱可塑性樹脂への分散性のバランスがとれ、絶縁破壊電界が最も向上する効果が得られる。 Furthermore, the degree of crosslinking and the resulting crosslinked state vary depending on the temperature during the crosslinking completion reaction described in point 4 above. This, in turn, affects the dispersibility in the thermoplastic resin. The preferred crosslinking completion temperature is 170–190°C. At this temperature, a balance is achieved between the degree of crosslinking and dispersibility in the thermoplastic resin, resulting in the most improved dielectric breakdown field.
本実施形態の絶縁性樹脂は、(A)熱可塑性樹脂に、(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を配合して得られる。
絶縁性樹脂において、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の含有量は、(A)熱可塑性樹脂に対して、0.1~10質量%である。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の含有量が、0.1質量%以上、10質量%以下であると絶縁破壊電界が向上する。
The insulating resin of this embodiment is obtained by blending (A) a thermoplastic resin with (B) a metal diketone complex crosslinked by ether bonds.
In insulating resins, the content of metal diketone complexes crosslinked by ether bonds is 0.1 to 10% by mass relative to the thermoplastic resin (A). When the content of metal diketone complexes crosslinked by ether bonds is 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, the dielectric breakdown field is improved.
本実施形態の絶縁性樹脂は、使用目的、使用する電子部品の種類などに応じて、さらに各種成分を添加してもよい。例えば、絶縁性樹脂を、フィルムコンデンサ用誘電体フィルムとして用いる場合に、さらに添加剤として、(C)ジケトン、アルコールまたはカルボン酸の少なくともいずれか1つをさらに含んでいてもよい。添加剤(C)は、熱可塑性樹脂の酸化抑制効果を向上させることができる。 The insulating resin of this embodiment may contain various additional components depending on the intended use and the type of electronic component used. For example, when the insulating resin is used as a dielectric film for film capacitors, it may further contain at least one of (C) diketones, alcohols, or carboxylic acids as an additive. Additive (C) can improve the oxidation suppression effect of the thermoplastic resin.
(C)ジケトン、アルコールまたはカルボン酸
誘電体フィルムは、例えば、溶媒中に、熱可塑性樹脂およびエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を溶解させ、樹脂溶液を成膜することで得られる。ここで、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体は、熱可塑性樹脂が可溶な溶媒に対して難溶性を示すために、分散性が低下する場合がある。ジケトン、アルコールまたはカルボン酸を添加することで、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体が熱可塑性樹脂中に高分散することが可能となる。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体が熱可塑性樹脂中に高分散することで、中心金属による酸素の捕捉確率が高くなり、熱可塑性樹脂の酸化抑制効果が向上して、誘電体フィルムの絶縁破壊電界が向上する。以下では、本開示の絶縁性樹脂の用途として誘電体フィルムを一例として説明するが、用途はこれに限定されない。
(C) Diketone, alcohol, or carboxylic acid A dielectric film can be obtained, for example, by dissolving a thermoplastic resin and a metal diketone complex crosslinked by ether bonds in a solvent and forming a film of the resin solution. Here, the metal diketone complex crosslinked by ether bonds may have poor dispersibility because it is poorly soluble in the solvent in which the thermoplastic resin is soluble. By adding a diketone, alcohol, or carboxylic acid, it becomes possible to highly disperse the metal diketone complex crosslinked by ether bonds in the thermoplastic resin. When the metal diketone complex crosslinked by ether bonds is highly dispersed in the thermoplastic resin, the probability of oxygen capture by the central metal increases, improving the oxidation suppression effect of the thermoplastic resin and improving the dielectric breakdown field of the dielectric film. In the following, a dielectric film will be described as one example of an application of the insulating resin of this disclosure, but the applications are not limited to this.
(C-1)ジケトン
添加剤であるジケトンは、上記エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の配位子であるジケトンとは、別に添加されてもよい。添加剤であるジケトンは、樹脂溶液中および誘電体フィルム中で単独の化合物として存在していてもよい。添加剤の一部のジケトンが、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の一部の配位子として錯体を形成してもよい。
(C-1) Diketone The diketone additive may be added separately from the diketone ligand of the metal diketone complex crosslinked by the ether bond described above. The diketone additive may exist as a single compound in the resin solution and in the dielectric film. Some of the diketone additive may form a complex as a ligand of some of the metal diketone complex crosslinked by the ether bond.
添加剤であるジケトンは、上記の配位子であるジケトンと同様のものを用いることができる。ジケトンは、例えば、β-ジケトン、もしくはケト酢酸エステルを用いてもよい。β-ジケトンとしては、例えば、アセチルアセトナート(アセチルアセトン)またはジベンゾイルメタンの少なくともいずれかを用いることができる。ケト酢酸エステルとしては、例えば、アセト酢酸エチルまたはマロン酸ジエチルの少なくともいずれかを用いることができる。添加剤であるジケトンは、上記の配位子であるジケトンと同一の化合物を用いてもよく、異なる化合物を用いてもよい。例えば、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体のジケトンにアセチルアセトンを用いた場合でも、添加剤として同一の化合物であるアセチルアセトンを用いてもよいし、異なる化合物であるジベンゾイルメタンを用いてもよい。異なる化合物を用いた場合、樹脂溶液中および誘電体フィルム中で、添加剤のジケトンが、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の配位子の一部と置換されてもよい。 The diketone used as an additive can be the same as the diketone used as the ligand described above. For example, a β-diketone or a ketoacetic acid ester may be used. As a β-diketone, at least one of acetylacetonate (acetylacetone) or dibenzoylmethane can be used. As a ketoacetic acid ester, at least one of acetate acetate or diethyl malonate can be used. The diketone used as an additive may be the same compound as the diketone used as the ligand described above, or a different compound may be used. For example, even if acetylacetone is used as the diketone in the metal diketone complex crosslinked by ether bonds, the additive may be the same compound, acetylacetone, or a different compound, dibenzoylmethane. If a different compound is used, the diketone additive may be substituted for some of the ligands of the metal diketone complex crosslinked by ether bonds in the resin solution and dielectric film.
本実施形態の誘電体フィルムにおいて、ジケトンの含有量は、例えば、0.05~10質量%である。 In the dielectric film of this embodiment, the diketone content is, for example, 0.05 to 10% by mass.
(C-2)アルコール
アルコールはモノアルコールである。アルコールを添加剤として用いることで、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体が熱可塑性樹脂中に高分散することが可能となる。アルコールは、樹脂溶液中において、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の配位子の一部と置換される。アルコール置換金属ジケトン錯体は、未置換の錯体よりも溶媒への可溶性が高くなる。
(C-2) Alcohol The alcohol is a monoalcohol. By using alcohol as an additive, it becomes possible to highly disperse the metal diketone complex crosslinked by ether bonds in thermoplastic resins. In the resin solution, the alcohol replaces some of the ligands of the metal diketone complex crosslinked by ether bonds. The alcohol-substituted metal diketone complex has higher solubility in the solvent than the unsubstituted complex.
添加剤であるアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、2-エチルヘキサノールおよびオクタノール、ノナノール、デカノールから選ばれる少なくとも1種を用いることができる。本実施形態の誘電体フィルムにおいて、アルコールの含有量は、例えば、0.05~10質量%である。 As the additive alcohol, for example, at least one selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, 2-ethylhexanol, octanol, nonanol, and decanol can be used. In the dielectric film of this embodiment, the alcohol content is, for example, 0.05 to 10% by mass.
(C-3)カルボン酸
添加剤であるカルボン酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ラウリン酸、トリデシル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、クエン酸、フマル酸、乳酸、酒石酸、安息香酸、フタル酸から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。本実施形態の誘電体フィルムにおいて、アルコールの含有量は、例えば、0.05~10質量%である。
(C-3) Carboxylic acid As the carboxylic acid additive, for example, at least one selected from acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, lauric acid, tridecyl acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, citric acid, fumaric acid, lactic acid, tartaric acid, benzoic acid, and phthalic acid can be used. In the dielectric film of this embodiment, the alcohol content is, for example, 0.05 to 10% by mass.
本実施形態の誘電体フィルムは、例えば以下のようにして得ることができる。熱可塑性樹脂を溶媒に溶解し、さらに、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体を添加し、樹脂溶液を得る。必要に応じて、さらに添加剤を添加してもよい。この樹脂溶液を用いて、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)製基材の上に誘電体フィルムを成膜すればよい。成膜法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ドクターブレード法、ダイコータ法およびナイフコータ法等から選ばれる成形法を用いることができる。 The dielectric film of this embodiment can be obtained, for example, as follows: A thermoplastic resin is dissolved in a solvent, and a metal diketone complex crosslinked by ether bonds is added to obtain a resin solution. Further additives may be added as needed. Using this resin solution, a dielectric film can be deposited on a substrate, for example, made of polyethylene terephthalate (PET). Known methods can be used for film deposition; for example, a molding method selected from the doctor blade method, die coater method, and knife coater method can be used.
本実施形態の誘電体フィルムは、例えば、厚さが0.1~10μmである。また、フィルムコンデンサ用誘電体フィルムの絶縁破壊電界強度は、JIS-C2151 17.2.2項の平板電極法およびJIS C2110-2に準拠する測定方法で測定すれば、添加剤なしフィルム(365V/μm)、一般的なフィルムコンデンサ用ポリプロピレンフィルム(316V/μm)に対して、405~430V/μmである。 The dielectric film of this embodiment has a thickness of, for example, 0.1 to 10 μm. Furthermore, the dielectric breakdown field strength of the dielectric film for film capacitors, when measured using the flat-plate electrode method specified in JIS-C2151 section 17.2.2 and the measurement method compliant with JIS C2110-2, is 405 to 430 V/μm, compared to a film without additives (365 V/μm) and a general polypropylene film for film capacitors (316 V/μm).
溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、トルエン、クロロホルム、テトラヒドロフラン又は、これらから選択された2種以上の混合物を含んだ有機溶剤を用いる。 As a solvent, for example, an organic solvent containing ethylene glycol monopropyl ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, xylene, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dimethylacetamide, cyclohexane, ethylcyclohexane, toluene, chloroform, tetrahydrofuran, or a mixture of two or more solvents selected from these may be used.
樹脂溶液における熱可塑性樹脂の濃度(樹脂濃度)は、例えば1~25質量%である。樹脂溶液におけるエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の濃度は、例えば0.015~3質量%である。ジケトン、モノアルコールまたはカルボン酸の濃度は、例えば0.005~3質量%である。 The concentration of the thermoplastic resin (resin concentration) in the resin solution is, for example, 1 to 25% by mass. The concentration of the metal diketone complex crosslinked by ether bonds in the resin solution is, for example, 0.015 to 3% by mass. The concentration of the diketone, monoalcohol, or carboxylic acid is, for example, 0.005 to 3% by mass.
上記では、絶縁性樹脂の用途の一例として、誘電体フィルムについて説明したが、これに限らず、絶縁性樹脂は種々の用途に用いることができる。例えば、電線ケーブル被覆樹脂、電子部品の封止樹脂、絶縁性塗料および絶縁性接着剤などとして用いることができる。電線ケーブル被覆樹脂の場合、例えば、本開示の絶縁性樹脂を帯状またはシート状に成型し、ケーブル表面に巻き付けて使用することができる。また、チューブ状に成型し、これにケーブルを挿通させて使用することもできる。封止樹脂の場合、例えば、コイル、トランスの全体を絶縁性樹脂に埋め込んで使用することができる。配線基板などに実装された半導体素子、電子部品を絶縁性樹脂で被覆したり、接続端子間に絶縁性樹脂を充填して使用することができる。絶縁性塗料の場合、例えば、溶剤系塗料、粉体塗料など各種塗料の樹脂成分として、着色剤などその他必要となる成分とともに使用することができる。絶縁性接着剤の場合、例えば、溶剤に絶縁性樹脂を溶解させた溶剤系接着剤として使用することができる。 The above describes dielectric films as an example of an insulating resin application, but insulating resins can be used in a variety of applications. For example, they can be used as wire and cable coating resins, electronic component encapsulation resins, insulating paints, and insulating adhesives. In the case of wire and cable coating resins, for example, the insulating resin disclosed herein can be molded into strips or sheets and wrapped around the cable surface. It can also be molded into tubes and used by inserting cables through them. In the case of encapsulation resins, for example, entire coils and transformers can be embedded in the insulating resin. Semiconductor elements and electronic components mounted on wiring boards can be coated with the insulating resin, or the insulating resin can be used to fill the gaps between connection terminals. In the case of insulating paints, for example, it can be used as a resin component in various paints such as solvent-based paints and powder coatings, together with colorants and other necessary components. In the case of insulating adhesives, for example, it can be used as a solvent-based adhesive by dissolving the insulating resin in a solvent.
(実施例)
以下、本開示の絶縁性樹脂について、実施例に基づき詳細に説明する。なお、絶縁性樹脂を用いた誘電体フィルムを実施例とした。
(Examples)
The insulating resin of this disclosure will be described in detail below based on examples. A dielectric film using the insulating resin was used as an example.
(製造例1)
ジルコニウムテトラ-n-ブトキシド 23.02g(0.06モル)と、アセチルアセトン 9.01g(0.09モル)を配合して攪拌する。80℃まで加熱して同温度で24時間攪拌した。さらに同温度で-0.06~-0.02MPaの減圧下n―ブタノールの気泡が出なくなるまで脱気した。気泡が出なくなれば、ジエチレングリコール 9.55g(0.09モル)を加えて攪拌混合しながら、100℃まで昇温した。同温度で24時間攪拌した後、同温度で-0.06~-0.02MPaに減圧してアセチルアセトンの気泡が出なくなるまで脱気した。気泡が出なくなった後、さらに200℃に昇温して30分間静置して架橋反応を完結させて、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体(KZ-1)を得た。
(Manufacturing example 1)
23.02 g (0.06 mol) of zirconium tetra-n-butoxide and 9.01 g (0.09 mol) of acetylacetone were mixed and stirred. The mixture was heated to 80°C and stirred at the same temperature for 24 hours. The mixture was then degassed at the same temperature under reduced pressure of -0.06 to -0.02 MPa until no more n-butanol bubbles were produced. Once no more bubbles were produced, 9.55 g (0.09 mol) of diethylene glycol was added and the mixture was heated to 100°C while stirring. After stirring at the same temperature for 24 hours, the mixture was degassed at the same temperature under reduced pressure of -0.06 to -0.02 MPa until no more acetylacetone bubbles were produced. After no more bubbles were produced, the mixture was further heated to 200°C and allowed to stand for 30 minutes to complete the crosslinking reaction, yielding a metal diketone complex (KZ-1) crosslinked by ether bonds.
(製造例2)
製造例1において、最後の架橋反応の温度200℃に替えて、180℃で実施する以外は製造例1と同様にして、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体(KZ-2)を得た。
(Manufacturing example 2)
In the same manner as in Production Example 1, except that the final crosslinking reaction temperature was changed from 200°C to 180°C, a metal diketone complex (KZ-2) crosslinked by ether bonds was obtained.
(実施例1)
熱可塑性樹脂として、ポリアリレートを用い、金属ジケトン錯体として、製造例1で製造したエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体KZ-1を用いた。ポリアリレートをトルエンに溶解させ、さらに、KZ-1を溶解させ、熱可塑性樹脂濃度が12質量%である樹脂溶液を得た。KZ-1の濃度を0.3質量%、3.0質量%の樹脂溶液を得た。
(Example 1)
Polyarylate was used as the thermoplastic resin, and the metal diketone complex KZ-1, which was crosslinked by ether bonds as prepared in Production Example 1, was used as the metal diketone complex. Polyarylate was dissolved in toluene, and then KZ-1 was dissolved to obtain a resin solution with a thermoplastic resin concentration of 12% by mass. Resin solutions with KZ-1 concentrations of 0.3% by mass and 3.0% by mass were also obtained.
(実施例2)
実施例1と同様にして、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体KZ-1に替えて、製造例2で製造したエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体KZ-2を用いる以外は、実施例1と同様にして、KZ-2の濃度を0.3質量%、3.0質量%の樹脂溶液を得た。
(Example 2)
Resin solutions with concentrations of 0.3% by mass and 3.0% by mass of KZ-2 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the ether-linked metal diketone complex KZ-2, prepared in Preparation Example 2, was used instead of the ether-linked metal diketone complex KZ-1.
(比較例1)
熱可塑性樹脂として、ポリアリレートを用い、熱可塑性樹脂濃度が12質量%である樹脂溶液を得た。
(Comparative Example 1)
Polyarylate was used as the thermoplastic resin, and a resin solution with a thermoplastic resin concentration of 12% by mass was obtained.
(比較例2)
実施例1と同様にして、エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体KZ-1に替えて、ジルコニウムアセチルアセトン錯体を用いる以外は、実施例1と同様にして、熱可塑性樹脂濃度が12質量%、ジルコニウムアセチルアセトン錯体の濃度が3.0質量%の樹脂溶液を得た。
(Comparative Example 2)
In the same manner as in Example 1, a resin solution was obtained with a thermoplastic resin concentration of 12% by mass and a zirconium acetylacetone complex concentration of 3.0% by mass, except that a zirconium acetylacetone complex was used instead of the metal diketone complex KZ-1 crosslinked by ether bonds.
(評価1)
上記の樹脂溶液を、コータを用いてポリエチレンテレフタレート(PET)基材上に塗布し、125℃で3時間乾燥して溶媒を除去し、厚さが2.0μmの誘電体フィルムを作製した。これらの誘電体フィルムを減圧下160℃で加熱し、0時間、48時間、140時間後に取り出し、重量平均分子量を測定して、加熱時間に対する重量平均分子量の変化を調べた。その結果を図3に示した。
(Rating 1)
The above resin solution was applied to a polyethylene terephthalate (PET) substrate using a coater, and the solvent was removed by drying at 125°C for 3 hours to produce a dielectric film with a thickness of 2.0 μm. These dielectric films were heated under reduced pressure at 160°C, and removed after 0 hours, 48 hours, and 140 hours. The weight-average molecular weight was measured to investigate the change in weight-average molecular weight with respect to heating time. The results are shown in Figure 3.
図3は、誘電体フィルムの加熱時間に対する重量平均分子量の変化を示すグラフである。横軸は加熱時間(hrs)、縦軸に重量平均分子量の値を示した。なお、重量平均分子量は
ゲル浸透クロマトグラフィー分析法で測定した。
Figure 3 is a graph showing the change in weight-average molecular weight of a dielectric film with respect to heating time. The horizontal axis represents heating time (hrs), and the vertical axis represents the weight-average molecular weight. The weight-average molecular weight was measured by gel permeation chromatography.
無添加のものは徐々に重量平均分子量が低下しているが、KZ-1,KZ-2を0.3wt%添加したものは、加熱時間によってほとんど変化していない。また、ジルコニウムアセチルアセトンを3.0wt%添加したものは加熱直後に重量平均分子量が約86000から約65000に低下し、加熱時間48時間で約42000程度、140時間で約39000程度にまで低下している。これに対し、KZ-1,KZ-2を3.0wt%添加したものは、加熱直後に重量平均分子量が約86000から約60000に低下しているものの、加熱時間48時間で約53000程度、140時間で49000程度にしか低下していない。すなわち、KZ-1,KZ-2を3.0wt%添加したものは、ジルコニウムアセチルアセトンを3.0wt%添加したものより、重量平均分子量の低下が大幅に少なくなり、KZ-1,KZ-2が熱可塑性樹脂の分解を抑制する効果があることが確認できた。 The weight-average molecular weight of the unadded sample gradually decreased, but the sample with 0.3 wt% KZ-1 and KZ-2 added showed almost no change with heating time. Furthermore, the sample with 3.0 wt% zirconium acetylacetone added decreased from approximately 86,000 to approximately 65,000 immediately after heating, decreased to approximately 42,000 after 48 hours of heating, and to approximately 39,000 after 140 hours. In contrast, the sample with 3.0 wt% KZ-1 and KZ-2 added decreased from approximately 86,000 to approximately 60,000 immediately after heating, but only decreased to approximately 53,000 after 48 hours of heating and to approximately 49,000 after 140 hours. In other words, the solution with 3.0 wt% KZ-1 and KZ-2 added showed a significantly smaller decrease in weight-average molecular weight compared to the solution with 3.0 wt% zirconium acetylacetone added, confirming that KZ-1 and KZ-2 have an effect in suppressing the decomposition of thermoplastic resins.
(実施例3)
実施例1と同様にして、熱可塑性樹脂として、ポリアリレートを用い、金属ジケトン錯体として、製造例1、2で製造したエーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体KZ-1、KZ-2を用いた。ポリアリレートをトルエンに溶解させ、さらに、KZ-1、KZ-2を溶解させ、熱可塑性樹脂濃度が12質量%である樹脂溶液を得た。KZ-1、KZ-2の濃度を各種替えた樹脂溶液を得た。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, polyarylate was used as the thermoplastic resin, and metal diketone complexes KZ-1 and KZ-2, which were crosslinked by ether bonds as prepared in Production Examples 1 and 2, were used as the metal diketone complexes. The polyarylate was dissolved in toluene, and then KZ-1 and KZ-2 were dissolved to obtain a resin solution with a thermoplastic resin concentration of 12% by mass. Resin solutions with various concentrations of KZ-1 and KZ-2 were obtained.
(評価2)
上記の各種樹脂溶液を、コータを用いてポリエチレンテレフタレート(PET)基材上に塗布し、125℃で3時間乾燥して溶媒を除去し、厚さが2.0μmの誘電体フィルムを作製した。
その誘電体フィルムのBDE(絶縁破壊電界強度)を測定した。
測定方法は、JIS-C2151 17.2.2項の平板電極法およびJIS C2110-2に準拠して、各フィルムについて24点を測定した。
試験雰囲気は、露点-30℃程度のドライエア中で実施した。その結果を図4に示す。
(Rating 2)
The above-mentioned resin solutions were applied to a polyethylene terephthalate (PET) substrate using a coater, dried at 125°C for 3 hours to remove the solvent, and a dielectric film with a thickness of 2.0 μm was fabricated.
The BDE (dielectric breakdown field strength) of the dielectric film was measured.
The measurement method followed the planar electrode method specified in JIS-C2151 section 17.2.2 and JIS C2110-2, with 24 points measured for each film.
The test was conducted in a dry air environment with a dew point of approximately -30°C. The results are shown in Figure 4.
図4は、平板電極法によるフィルムBDEの測定結果のグラフである。左側のグラフは、KZ-1を含むフィルム、右側のグラフはKZ-2を含むフィルムに関する。横軸にKZ-1,2のポリアリレート樹脂に対する添加量(wt%)、縦軸にBDE(V/μm)を示す。 Figure 4 shows graphs of the BDE measurement results for films using the planar electrode method. The graph on the left is for films containing KZ-1, and the graph on the right is for films containing KZ-2. The horizontal axis shows the amount of KZ-1 and KZ-2 added to the polyarylate resin (wt%), and the vertical axis shows the BDE (V/μm).
いずれも10.0wt%以下に添加したものは、無添加のものより高いBDE値を示した。フィルム24点測定した結果であり、フィルム全体に均一に絶縁破壊電界向上効果が発揮できていた。また、このグラフには示されていないが、ジルコニウムアセチルアセトン3.0wt%添加したもののBDE値は392V/μmであった。グラフより、KZ-2(430V/μm弱)、KZ-1(405V/μm)がそれよりも高いBDE値を示した。エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体が、架橋されていない金属ジケトン錯体よりも高い絶縁破壊電界向上効果を示すことがわかる。 In all cases, those with 10.0 wt% or less of the additive showed higher BDE values than those without the additive. This was the result of measurements at 24 points on the film, indicating that the dielectric breakdown field improvement effect was uniformly exerted throughout the entire film. Although not shown in this graph, the BDE value of the film with 3.0 wt% zirconium acetylacetone added was 392 V/μm. From the graph, KZ-2 (slightly less than 430 V/μm) and KZ-1 (405 V/μm) showed even higher BDE values. This indicates that metal diketone complexes cross-linked by ether bonds exhibit a higher dielectric breakdown field improvement effect than uncross-linked metal diketone complexes.
また、上記のように、KZ-2(430V/μm弱)がKZ-1(405V/μm)よりも高いBDE値を示しているが、架橋完結温度がKZ-2(180℃)の方がKZ-1(200℃)よりも低いので、温度が高すぎると架橋が進みすぎ熱可塑性樹脂中での分散性が低下するのではないかと考えられる。180℃がバランスのとれた架橋完結温度であることがわかる。 Furthermore, as mentioned above, KZ-2 (slightly less than 430 V/μm) shows a higher BDE value than KZ-1 (405 V/μm). However, since the crosslinking completion temperature for KZ-2 (180°C) is lower than that of KZ-1 (200°C), it is thought that if the temperature is too high, crosslinking will proceed too much, reducing dispersibility in the thermoplastic resin. This suggests that 180°C is a balanced crosslinking completion temperature.
以上より、本開示の絶縁性樹脂は、フィルム全体に均一に絶縁破壊電界向上効果が発揮でき、加熱によってもフィルムの劣化が抑制されることを確認できた。 Based on the above, it was confirmed that the insulating resin of this disclosure can uniformly exhibit a dielectric breakdown field improvement effect throughout the entire film, and that film degradation is suppressed even when heated.
本開示は、以下の態様(1)~(11)で実施可能である。 This disclosure can be implemented in the following embodiments (1) to (11).
(1)(A)熱可塑性樹脂と、(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体と、を含む絶縁性樹脂。 (1) An insulating resin comprising (A) a thermoplastic resin and (B) a metal diketone complex crosslinked by an ether bond.
(2)(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の中心金属が、Zr、Mo、V、Zn、TiおよびAlのいずれか1種である、上記態様(1)に記載の絶縁性樹脂。 (2) (B) The insulating resin according to embodiment (1) above, wherein the central metal of the metal diketone complex crosslinked by ether bonds is one of Zr, Mo, V, Zn, Ti, and Al.
(3)(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の配位子は、β-ジケトンを1つ以上含む、上記態様(1)または(2)に記載の絶縁性樹脂。 (3) (B) The insulating resin according to embodiment (1) or (2) above, wherein the ligand of the metal diketone complex crosslinked by an ether bond contains one or more β-diketones.
(4)(B)エーテル結合によって架橋された金属ジケトン錯体の配位子は、アセチルアセトナート、ジベンゾイルメタン、アセト酢酸エチルおよびマロン酸ジエチルから選ばれる少なくとも1種を含む、上記態様(3)に記載の絶縁性樹脂。 (4) (B) The insulating resin according to embodiment (3) above, wherein the ligand of the metal diketone complex crosslinked by an ether bond comprises at least one selected from acetylacetonate, dibenzoylmethane, ethyl acetoethyl, and diethyl malonate.
(5)(C)ジケトン、アルコールまたはカルボン酸の少なくともいずれか1つをさらに含む、上記態様(1)~(4)のいずれか1つに記載の絶縁性樹脂。 (5) (C) An insulating resin according to any one of embodiments (1) to (4) above, further comprising at least one of a diketone, an alcohol, or a carboxylic acid.
(6)(C)ジケトンは、β-ジケトン、もしくはケト酢酸エステルである、上記態様(5)に記載の絶縁性樹脂。 (6) (C) The diketone is a β-diketone or a ketoacetic acid ester, as described in embodiment (5) above, for the insulating resin.
(7)前記β-ジケトンは、アセチルアセトナートまたはジベンゾイルメタンの少なくともいずれか1つを含み、前記ケト酢酸エステルは、アセト酢酸エチルまたはマロン酸ジエチルの少なくともいずれか1つを含む、上記態様(6)に記載の絶縁性樹脂。 (7) The insulating resin according to embodiment (6), wherein the β-diketone comprises at least one of acetylacetonate or dibenzoylmethane, and the ketoacetic acid ester comprises at least one of ethyl acetoacetate or diethyl malonate.
(8)(C)アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノールおよび2-エチルヘキサノール、オクタノール、ノナノール、デカノールから選ばれる少なくとも1種である、上記態様(1)~(7)のいずれか1つに記載の絶縁性樹脂。 (8) The insulating resin according to any one of the above embodiments (1) to (7), wherein the (C) alcohol is at least one selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, and 2-ethylhexanol, octanol, nonanol, and decanol.
(9)(A)熱可塑性樹脂は、ガラス転移点が50℃以上である、上記態様(1)~(8)のいずれか1つに記載の絶縁性樹脂。 (9) (A) The thermoplastic resin is an insulating resin according to any one of the above embodiments (1) to (8), wherein the glass transition temperature is 50°C or higher.
(10)(A)熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂から選ばれる少なくとも1種である、上記態様(1)~(9)のいずれか1つに記載の絶縁性樹脂。 (10) (A) An insulating resin according to any one of the above embodiments (1) to (9), wherein the thermoplastic resin is at least one selected from polycarbonate resin, polyester resin, and polyarylate resin.
(11)(D)トルエン又はテトラヒドロフランを溶剤として含む、上記態様(1)~(10)のいずれか1つに記載の絶縁性樹脂。 (11) (D) An insulating resin according to any one of the above embodiments (1) to (10), comprising toluene or tetrahydrofuran as a solvent.
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