JP7635885B2 - グリシジルエーテル基含有化合物、硬化性樹脂組成物、硬化物及び積層体 - Google Patents
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Description
〔1〕グリシジルエーテル基を1つ以上有する構造単位Aと、前記Aと異なる構造単位Bとが、A-B-Aで連結してなるグリシジルエーテル基含有化合物であり、前記構造単位Aと前記構造単位Bとが、解離温度が120℃以上の可逆結合で結合してなることを特徴とするグリシジルエーテル基含有化合物。
〔2〕前記可逆結合が、共有結合系の可逆結合である前記〔1〕記載のグリシジルエーテル基含有化合物。
〔3〕前記可逆結合が、解離温度が120℃以上の、Diels-Alder反応による付加型構造、ジスルフィド結合、エステル結合、ボロン酸エステル結合、ヘミアミナール結合、イミン結合、アシルヒドラゾン結合、オレフィンメタセシス反応、アルコキシアミン骨格、アミド結合の何れかである前記〔2〕のグリシジルエーテル基含有化合物。
〔4〕前記可逆結合が、アントラセン型のDiels-Alder反応による付加型構造又は芳香環で挟まれたジスルフィド結合である前記〔2〕又は〔3〕記載のグリシジルエーテル基含有化合物。
〔5〕前記構造単位Bが、アルキレン鎖又はアルキレンエーテル鎖を有するものである前記〔1〕~〔4〕の何れかに記載のグリシジルエーテル基含有化合物。
〔6〕前記アルキレン鎖の炭素原子数が4~16である前記〔5〕記載のグリシジルエーテル基含有化合物。
〔7〕前記構造単位B中に、更に構造単位Aと構造単位Bとの連結部位である解離温度が120℃以上の可逆結合と同じ可逆結合をさらに有するものである前記〔1〕~〔6〕の何れかに記載のグリシジルエーテル基含有化合物。
〔8〕下記一般式で表されるグリシジルエーテル基含有化合物。
Arはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を有する構造であり、
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
Rは水素原子又はメチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
n1は2~16の整数であり、n2は繰り返し単位の平均値で2~30であり、
k1は繰り返し数の平均であって0.5~10の範囲であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
Xは下記式(4-1)で表される構造単位であり、Yは下記式(4-2)で表される構造単位であり、
m1、m2は繰り返しの平均値であり、それぞれ独立して0~25であり、且つ、m1+m2≧1である。
ただし、前記式(4-1)で表される構造単位Xと前記式(4-2)で表される構造単位Yとの結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm1、m2である。〕
〔10〕前記グリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)が、水酸基含有化合物である前記〔9〕記載の硬化性樹脂組成物。
〔11〕前記グリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)が、可逆結合を有する水酸基含有化合物である前記〔10〕記載の硬化性樹脂組成物。
〔12〕前記可逆結合を有する水酸基含有化合物が、下記一般式で表される水酸基含有化合物である前記〔11〕記載の硬化性樹脂組成物。
式中、m-aは1~10の整数、nは繰り返し数の平均値で0~10である。Z5は下記式(10)、Z2は下記式(11)、Z3は下記式(12)、Z4は下記式(13)又は(14)で表される構造の何れかであり、1分子中に複数あるそれぞれは同一でも異なっていてもよい。
Arはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を有する構造であり、
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
Rは水素原子又はメチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
n1は2~16の整数であり、n2は繰り返し単位の平均値で2~30であり、
k1は繰り返し数の平均であって0.5~10の範囲であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
Xは下記式(11-1)で表される構造単位であり、Yは下記式(11-2)で表される構造単位であり、
m1、m2、は繰り返しの平均値であり、それぞれ独立して0~25であり、且つ、m1+m2≧1である。
ただし、前記式(11-1)で表される構造単位Xと前記式(11-2)で表される構造単位Yとの結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm1、m2である。〕
〔14〕前記エポキシ樹脂が、下記式(15)で表され、且つ、エポキシ当量が500~10000g/eqである前記〔13〕記載の硬化性樹脂組成物。
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
R3、R4、R7、R8はそれぞれ独立して水酸基、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R5、R6、R9、R10はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、
n1は4~16の整数であり、
n2は繰り返し単位の平均値で2~30である。]
R11、R12はそれぞれ独立して、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R13、R14はそれぞれ独立して水酸基、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R15、R16は水素原子又はメチル基であり、
m3、m4、p1、p2、qは繰り返しの平均値であって、
m3、m4は、それぞれ独立して0~25であり、且つm3+m4≧1であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
qは0.5~5である。
ただし、前記式(15-1)で表される構造単位X’と前記式(15-2)で表される構造単位Y’との結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm3、m4であることを示す。)
〔16〕前記〔9〕~〔15〕の何れかに記載の硬化性樹脂組成物が、自己修復性組成物又は再成形材料用組成物である硬化性樹脂組成物。
〔17〕前記〔9〕~〔16〕の何れかに記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
〔18〕基材と、前記〔17〕に記載の硬化物を含む層と、を有する積層体。
〔19〕前記〔17〕に記載の硬化物を含有する耐熱部材。
〔20〕前記式(1-1)、(1-2)で表されるグリシジルエーテル基含有化合物を、下記一般式(1-1)’、(1-2)’で表される共役ジエンの中間体又は親ジエン中間体を用いて前記グリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)と硬化する過程で、in situで合成する、グリシジルエーテル基含有化合物の製造方法。
Arはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を有する構造であり、
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
Rは水素原子又はメチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
n1は2~16の整数であり、n2は繰り返し単位の平均値で2~30であり、
k1は繰り返し数の平均であって0.5~10の範囲であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
Xは下記式(4-1)で表される構造単位であり、Yは下記式(4-2)で表される構造単位であり、
m1、m2は繰り返しの平均値であり、それぞれ独立して0~25であり、且つ、m1+m2≧1である。
ただし、前記式(4-1)で表される構造単位Xと前記式(4-2)で表される構造単位Yとの結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm1、m2である。〕
式中、m-aは1~10の整数、m-bは1~4の整数、nは繰り返し数の平均値で0~10である。Z5は下記式(10)、Z2は下記式(11)、Z3は下記式(12)、Z4は下記式(13)又は(14)で表される構造の何れかであり、1分子中に複数あるそれぞれは同一でも異なっていてもよい。
Arはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を有する構造であり、
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
Rは水素原子又はメチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
n1は2~16の整数であり、n2は繰り返し単位の平均値で2~30であり、
k1は繰り返し数の平均であって0.5~10の範囲であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
Xは下記式(11-1)で表される構造単位であり、Yは下記式(11-2)で表される構造単位であり、
m1、m2、は繰り返しの平均値であり、それぞれ独立して0~25であり、且つ、m1+m2≧1である。
ただし、前記式(11-1)で表される構造単位Xと前記式(11-2)で表される構造単位Yとの結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm1、m2である。〕
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
R3、R4、R7、R8はそれぞれ独立して水酸基、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R5、R6、R9、R10はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、
n1は4~16の整数であり、
n2は繰り返し単位の平均値で2~30である。]
R11、R12はそれぞれ独立して、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R13、R14はそれぞれ独立して水酸基、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R15、R16は水素原子又はメチル基であり、
m3、m4、p1、p2、qは繰り返しの平均値であって、
m3、m4は、それぞれ独立して0~25であり、且つm3+m4≧1であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
qは0.5~5である。
ただし、前記式(15-1)で表される構造単位X’と前記式(15-2)で表される構造単位Y’との結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm3、m4であることを示す。)
本発明の樹脂組成物から半導体封止材料を得る方法としては、前記樹脂組成物、及び硬化促進剤、及び無機充填剤等の配合剤とを必要に応じて押出機、ニ-ダ、ロ-ル等を用いて均一になるまで充分に溶融混合する方法が挙げられる。その際、無機充填剤としては、通常、溶融シリカが用いられるが、パワートランジスタ、パワーIC用高熱伝導半導体封止材として用いる場合は、溶融シリカよりも熱伝導率の高い結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ素などの高充填化、又は溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、窒化ケイ素などを用いるとよい。その充填率は硬化性樹脂組成物100質量部当たり、無機充填剤を30~95質量%の範囲で用いることが好ましく、中でも、難燃性や耐湿性や耐ハンダクラック性の向上、線膨張係数の低下を図るためには、70質量部以上がより好ましく、80質量部以上であることがさらに好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物から半導体装置を得る半導体パッケージ成形としては、上記半導体封止材料を注型、或いはトランスファー成形機、射出成形機などを用いて成形し、さらに50~250℃で2~10時間の間、加熱する方法が挙げられる。
本発明の組成物からプリント回路基板を得る方法としては、上記プリプレグを、常法により積層し、適宜銅箔を重ねて、1~10MPaの加圧下に170~300℃で10分~3時間、加熱圧着させる方法が挙げられる。
本発明の架橋性樹脂組成物からフレキシルブル基板を製造する方法としては、以下に示す3つの工程からなる方法で製造されるものが挙げられる。第1の工程は、樹脂成分や有機溶剤等を配合した架橋性樹脂組成物を、リバースロールコータ、コンマコータ等の塗布機を用いて、電気絶縁性フィルムに塗布する工程であり、第2の工程は、加熱機を用いて60~170℃で1~15分間の間、架橋性樹脂組成物が塗布された電気絶縁性フィルムを加熱し、電気絶縁性フィルムから溶剤を揮発させて、架橋性樹脂組成物をB-ステージ化する工程であり、第3の工程は、架橋性樹脂組成物がB-ステージ化された電気絶縁性フィルムに、加熱ロール等を用いて、接着剤に金属箔を熱圧着(圧着圧力は2~200N/cm、圧着温度は40~200℃が好ましい)する工程である。なお、上記3つの工程を経ることで、十分な接着性能が得られれば、ここで終えても構わないが、完全接着性能が必要な場合は、さらに100~200℃で1~24時間の条件で後硬化させることが好ましい。最終的に硬化させた後の樹脂組成物層の厚みは、5~100μmの範囲が好ましい。
本発明の組成物からビルドアップ基板を得る方法は、例えば以下の工程が挙げられる。まず、ゴム、フィラーなどを適宜配合した上記組成物を、回路を形成した回路基板にスプレーコーティング法、カーテンコーティング法等を用いて塗布した後、硬化させる工程(工程1)。その後、必要に応じて所定のスルーホール部等の穴あけを行った後、粗化剤により処理し、その表面を湯洗することによって凹凸を形成させ、銅などの金属をめっき処理する工程(工程2)。このような操作を所望に応じて順次繰り返し、樹脂絶縁層及び所定の回路パターンの導体層を交互にビルドアップして形成する工程(工程3)。なお、スルーホール部の穴あけは、最外層の樹脂絶縁層の形成後に行う。又、本発明のビルドアップ基板は、銅箔上で当該樹脂組成物を半硬化させた樹脂付き銅箔を、回路を形成した配線基板上に、170~300℃で加熱圧着することで、粗化面を形成、メッキ処理の工程を省き、ビルドアップ基板を作製することも可能である。
本発明の組成物からビルドアップフィルムを得る方法としては、基材である支持フィルム(Y)の表面に、上記組成物を塗布し、更に加熱、あるいは熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて組成物の層(X)を形成させることにより製造することができる。
本発明の組成物から導電ペーストを得る方法としては、例えば、導電性粒子を該組成物中に分散させる方法が挙げられる。上記導電ペーストは、用いる導電性粒子の種類によって、回路接続用ペースト樹脂組成物や異方性導電接着剤とすることができる。
磁場強度:600MHz
積算回数:32回
溶媒 :CDCl3,DMSO-d6
試料濃度:30質量%
磁場強度:150MHz
積算回数:320回
溶媒 :DMSO-d6
試料濃度:30質量%
測定範囲 :m/z=50.00~2000.00
変化率 :25.6mA/min
最終電流値 :40mA
カソード電圧:-10kV
カラム:東ソー株式会社製「TSK-GEL G2000HXL」+「TSK-GEL G3000HXL」+「TSK-GEL G4000HXL」
検出器 :RI(示差屈折率計)
測定条件:40℃
移動相 :テトラヒドロフラン
流速 :1ml/min
標準 :東ソー株式会社製「PStQuick A」「PStQuick B」「PStQuick E」「PStQuick F」
温度計及び撹拌機を取り付けたフラスコに4-ヒドロキシアセトアニリド151g(1.0モル)とアセトン300g、炭酸カリウム166g(1.2モル)を仕込み、リフラックス温度まで昇温した。その後、臭化アリル144g(1.2モル)を滴下し、さらに7時間反応させた。室温まで冷却して炭酸カリウムをろ過で取り除き、ろ液中のアセトンと過剰の臭化アリルをエバポレーターにより減圧留去した。得られた固体をエタノール222gに溶解させ、35%塩酸水溶液417g(4.0モル)を滴下して、60~65℃で12時間反応させた。室温まで冷却後、20%水酸化ナトリウム水溶液880g(4.4モル)で中和し、酢酸エチル373gで3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウムで脱水後、酢酸エチルをエバポレーターにより減圧留去し、4-アリルオキシアニリン113g(0.76モル、収率76%)を得た。
温度計及び撹拌機を取り付けたフラスコにポリテトラメチレングリコールのジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス製「デナコールEX-991L」:エポキシ当量445g/eq)445g(0.5モル)と、ビスフェノールA(水酸基当量114g/eq)76g(0.33モル)とを加え、140℃まで30分間要して昇温した後、4%水酸化ナトリウム水溶液2.6gを加えた。その後、30分間要して150℃まで昇温し、さらに150℃で7時間反応させた。続いて、2-ヒドロキシアントラセン61g(0.32モル)を添加して150℃で12時間反応させ、アントラセン化合物(A-1)を得た。当該化合物は、マススペクトルで下記式中のm1=1、n1=4の理論構造に相当するM+=1454のピークが得られたことから、目的とする化合物の生成が確認された。
温度計及び撹拌機を取り付けたフラスコ中の合成例2のアントラセン化合物582gに、合成例1で得られたグルシジルオキシフェニルマレイミド110g(0.37モル)、メチルイソブチルケトン2620g、トルエン2620gを仕込み、80℃で17時間反応させ、Diels-Alder反応物(D-1)を得た。エポキシ当量は1843であった。当該化合物は、マススペクトルで下記式中のm1=1、n1=4の理論構造に相当するM+=1944のピークが得られたことから、目的とする化合物の生成が確認された。
温度計、滴下ロート、冷却管及び撹拌機を取り付けたフラスコに、窒素雰囲気下、氷水浴に浸けながら、9-アントロン38.8g(0.20モル)にジメチルアセトアミド180mlを加えスラリーとし、そこに8.09%水酸化ナトリウム水溶液110g(0.22モル)を加えた。次いで、ジメチルアセトアミド40mlに溶解したエピブロモヒドリン27.7g(0.20モル)を滴下した。1時間攪拌後、氷水浴を外し、水70gを加え、析出した固体をろ別後減圧乾燥し、23.6g(収率47%)の固体を得た。1H-NMR分析により、9-(2-グリシジルオキシ)アントラセン(A-2)が得られていることを確認した。1H-NMR(CDCl3、600MHz):δ=2.79-2.96(m,2H),3.54-3.62(m,1H),4.17(dd,1H),4.50(dd,1H),7.40-7.56(m,4H),7.94-8.05(m,2H),8.24(s,1H),8.30-8.42(m,2H).
温度計、撹拌機、冷却管を取り付けたフラスコに、合成例3で得られた9-(2-グリシジルオキシ)アントラセン12.5g(0.05モル)、1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン(大和化成工業株式会社製 BMI-THM)6.6g(0.02モル)、メチルイソブチルケトン62.5g、トルエン62.5gを仕込み、窒素置換後、100℃で7時間反応させた。その後、析出物をろ過で取り除き、ろ液中の有機溶媒を50℃で減圧留去した。続いて80℃で減圧乾燥を行い、Diels-Alder反応物(D-2)を34.1g得た。得られたDiels-Alder反応物(D-2)のエポキシ当量は438g/eqであった。このDiels-Alder反応物(D-2)は、マススペクトルでM+=819のピークが得られ、目的とする化合物の生成が確認された。
1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン(大和化成工業株式会社製 BMI-THM)6.6g(0.02モル)を4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド(大和化成工業株式会社製 BMI-1000)7.4g(0.02モル)に変えた以外は実施例2と同様に反応し、Diels-Alder反応物(D-3)を34.3g得た。得られたDiels-Alder反応物(D-3)のエポキシ当量は495g/eqであった。このDiels-Alder反応物(D-3)は、マススペクトルでM+=859のピークが得られ、目的とする化合物の生成が確認された。
既報(Scientific Reports,10(1)、20214(2020))に従って、以下構造のアントラセン変性物(A-3)を合成した。
温度計、撹拌機、冷却管を取り付けたフラスコに、合成例4で得られたアントラセン変性物(A-3)26.4g(0.1モル)、1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン(大和化成工業株式会社製BMI-THM)15.9g(0.05モル)、メチルイソブチルケトン169.4gを仕込み、窒素置換後、110℃で7時間反応させた。その後、150℃まで昇温してメチルイソブチルケトンを減圧留去し、室温まで冷却してDiels-Alder反応物(D-4)を41.8g得た。得られたDiels-Alder反応物(D-4)のエポキシ当量は435g/eqであった。このDiels-Alder反応物(D-4)は、マススペクトルでM+=847のピークが得られ、目的とする化合物の生成が確認された。
既報(Polymer,82,319(2016))に従って、以下構造のジスルフィド結合含有エポキシ樹脂(S-1)を合成した。
温度計及び撹拌機を取り付けたフラスコにポリテトラメチレングリコールのジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス製「デナコールEX-991L」:エポキシ当量445g/eq)445g(0.5モル)と、4,4’-ジヒドロキシジフェニルジスルフィド(水酸基当量125g/eq)190g(0.76モル)とを加え、140℃まで30分間要して昇温した後、4%水酸化ナトリウム水溶液3.2gを加えた。その後、30分間要して150℃まで昇温し、さらに150℃で5時間反応させた。その後、中和量のリン酸ソーダを添加し、下記式で表されるヒドロキシ化合物(S-2)を635g得た。当該ヒドロキシ化合物は、マススペクトルで下記式中のm1=1、n1=11の理論構造に相当するM+=1424のピークが得られたことから、目的とする化合物の生成が確認された。このヒドロキシ化合物(S-2)のGPCより算出した水酸基当量は750g/eqであり、n1の平均値は10.6、m1の平均値は1.09であった。
温度計、滴下ロート、冷却管及び撹拌機を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、合成例6で得られたヒドロキシ化合物(S-2)37.5g(0.025モル)、DMF750mL、炭酸カリウム69g(0.5モル)、エピブロモヒドリン69g(0.5モル)を加え、溶解させた。60℃に昇温した後、20時間撹拌を続けた。室温まで冷却して炭酸カリウムをろ過で取り除き、水、クロロホルム各1000gを加えて3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウムで脱水後、エバポレーターにより溶媒を減圧留去して、下記構造式で表されるエポキシ化合物(S-3)を37.5g得た。得られたエポキシ化合物(S-3)のエポキシ当量は806g/eqであった。当該エポキシ樹脂は、マススペクトルで下記式中のm1=1、n1=11の理論構造に相当するM+=1536のピークが得られたことから、目的とする化合物の生成が確認された。
温度計及び撹拌機を取り付けたフラスコに1,12-ドデカンジオールのジグリシジルエーテル(四日市合成株式会社製:エポキシ当量210g/eq)210g(0.5モル)と、4,4’-ジヒドロキシジフェニルジスルフィド(水酸基当量125g/eq)145g(0.58モル)とを加え、140℃まで30分間要して昇温した後、4%水酸化ナトリウム水溶液3.6gを加えた。その後、30分間要して150℃まで昇温し、さらに150℃で5時間反応させた。その後、中和量のリン酸ソーダを添加し、下記式で表されるヒドロキシ化合物(S-4)を355g得た。当該ヒドロキシ化合物は、マススペクトルで下記式中の理論構造に相当するM+=814のピークが得られたことから、目的とする化合物の生成が確認された。このヒドロキシ化合物(S-4)のGPCより算出した水酸基当量は1076g/eqであった。
温度計、滴下ロート、冷却管及び撹拌機を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、合成例7で得られたヒドロキシ化合物(S-4)53.8g(0.025モル)、DMF750mL、炭酸カリウム69g(0.5モル)、エピブロモヒドリン69g(0.5モル)を加え、溶解させた。60℃に昇温した後、20時間撹拌を続けた。室温まで冷却して炭酸カリウムをろ過で取り除き、水、クロロホルム各1000gを加えて3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウムで脱水後、エバポレーターにより溶媒を減圧留去して、下記構造式で表されるエポキシ化合物(S-5)を53.8g得た。得られたエポキシ化合物(S-5)のエポキシ当量は1020g/eqであった。当該エポキシ樹脂は、マススペクトルで理論構造に相当するM+=926のピークが得られたことから、目的とする化合物の生成が確認された。
温度計及び撹拌機を取り付けたフラスコにポリテトラメチレングリコールのジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス製「デナコールEX-991L」:エポキシ当量445g/eq)445g(0.5モル)と、ビスフェノールA(水酸基当量114g/eq)171g(0.75モル)とを加え、140℃まで30分間要して昇温した後、4%水酸化ナトリウム水溶液3.1gを加えた。その後、30分間要して150℃まで昇温し、さらに150℃で16時間反応させた。その後、中和量のリン酸ソーダを添加し、下記式(Ph-1)で表されるヒドロキシ化合物を616g得た。当該ヒドロキシ化合物は、マススペクトルで下記式中のm1=1、n1=11の理論構造に相当するM+=1380のピークが得られたことから、PTMG(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)型(BPA:ビスフェノールA)のヒドロキシ化合物を含有することが確認された。このヒドロキシ化合物(Ph-1)のGPCより算出した水酸基当量は1080g/eqであり、n1の平均値は10.6、m1の平均値は0.76であった。
温度計、滴下ロート、冷却管及び撹拌機を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、合成例5で得られたヒドロキシ化合物Ph-1を200g、エピクロルヒドリン437g(4.72モル)、n-ブタノール118gを加え、溶解させた。65℃に昇温した後、共沸する圧力まで減圧して、49%水酸化ナトリウム水溶液6.66g(0.08モル)を5時間かけて滴下した。
次に、同条件で0.5時間撹拌を続けた。この間、共沸によって留出してきた留出分をディーンスタークトラップで分離し、水層を除去し、油層を反応系内に戻しながら、反応を行った。その後、未反応のエピクロルヒドリンを減圧蒸留によって留去させた。得られた粗エポキシ樹脂にメチルイソブチルケトン150gとn-ブタノール150gとを加え、溶解した。
更にこの溶液に10%水酸化ナトリウム水溶液10gを添加して80℃で2時間反応させた後に洗浄液のPHが中性となるまで水50gで水洗を3回繰り返した。
次に、共沸によって系内を脱水し、精密濾過を経た後に、溶媒を減圧下で留去して、エポキシ樹脂(Ep-1)を190g得た。得られたエポキシ樹脂(Ep-1)のエポキシ当量は1192g/eqであった。当該エポキシ樹脂Ep-1は、マススペクトルで下記式中のm1=1、n1=11、q=1、p1=0、p2=0の理論構造に相当するM+=1492のピークが得られたことから、PTMG型(BPA)のエポキシ樹脂を含有することが確認された。
表1、表2に従った配合(表中の数字は質量基準)で、各化合物を用い、混合機(株式会社シンキー製「あわとり練太郎ARV-200」)にて均一混合して、硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、シリコンチューブをスペーサーとしてアルミニウム鏡面板(株式会社エンジニアリングテストサービス製「JIS H 4000 A1050P」)にて挟み込み、所定条件で加熱硬化を行い、厚さ0.7mmの硬化物を得た。
作製した硬化物を凍結粉砕した。粉砕した硬化物0.07gを10mm角、厚さ0.5mmの型枠に入れて所定の条件で真空プレスを行った。得られた硬化物の外観を目視で観察した。判断基準は下記のとおりである。
A:継ぎ目が消失し、硬化物が一体化した。
B:継ぎ目が一部目視で確認できるが、硬化物が一体化した。
C:固まった形状をしており、軽い力を加えるとバラバラになった。
作製した硬化物を剃刀で切断し、生じた破断面を接触させた後、乾燥機内にて150℃で24時間のエージングを行った。乾燥機から取り出した後、硬化物の断面同士の接合の有無を目視にて確認した。判断基準は下記のとおりである。
A:接合し、硬化物を90°折曲げても接合部が解離しない
B:接合し、硬化物を曲げると接合部が解離する。
C:接合しなかった。
DICY:ジシアンジアミド
DCMU:3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチル尿素
Claims (17)
- 下記一般式で表されるグリシジルエーテル基含有化合物。
〔式(1-1)(1-2)中のアントラセン由来構造には、ハロゲン原子、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、ニトロ基、アミド基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基又はアリール基を置換基として有していてもよい。式中、m-aは1~10の整数、nは繰り返し数の平均値で0~10である。Z1は下記式(3)、Z2は下記式(4)、Z3は下記式(5)で表される構造の何れかであり、1分子中に複数あるそれぞれは同一でも異なっていてもよい。
〔式(3)中の芳香環は置換又は無置換であってよく、*は結合点を表す。Gはグリシジル基又は2-メチルグリシジル基であり、式中のナフタレン環上の-OGは、いずれの箇所に結合されていてもよいことを示す。〕
〔式(4)中、
Arはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を有する構造であり、
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
Rは水素原子又はメチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
n1は2~16の整数であり、n2は繰り返し単位の平均値で2~30であり、
k1は繰り返し数の平均であって0.5~10の範囲であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
Xは下記式(4-1)で表される構造単位であり、Yは下記式(4-2)で表される構造単位であり、
[式(4-1)(4-2)中、Ar、R、R1、R2、R’、n1、n2は前記と同じである。]
m1、m2は繰り返しの平均値であり、それぞれ独立して0~25であり、且つ、m1+m2≧1である。
ただし、前記式(4-1)で表される構造単位Xと前記式(4-2)で表される構造単位Yとの結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm1、m2である。〕
〔式(5)中、n3、n5は繰り返し数の平均値であって、それぞれ0.5~10であり、n4は1~16の整数であり、R”はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基である。〕 - 平均分子量(Mw)が500以上50000以下である請求項1記載のグリシジルエーテル基含有化合物。
- 前記一般式(1-1)又は(1-2)中の、アントラセン構造及びマレイミド構造からなるDiels-Alder反応ユニット1つあたりの分子量が、300~10000の範囲である請求項1記載のグリシジルエーテル基含有化合物。
- 請求項1~3の何れか1項記載のグリシジルエーテル基含有化合物と、
アミン化合物、酸無水物、アミド化合物、フェノ-ル性水酸基含有化合物、カルボン酸系化合物及びチオール化合物からなる群から選ばれる1種以上のグリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)とを必須成分とする硬化性樹脂組成物。 - 前記グリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)が、フェノ-ル性水酸基含有化合物である請求項4記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記グリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)が、可逆結合を有するフェノ-ル性水酸基含有化合物である請求項5記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記可逆結合を有するフェノ-ル性水酸基含有化合物が、下記一般式で表されるフェノ-ル性水酸基含有化合物である請求項6記載の硬化性樹脂組成物。
〔式(9)中のArはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を含有する構造であり、式(8-1)(8-2)中のアントラセン由来構造には、ハロゲン原子、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、ニトロ基、アミド基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基又はアリール基を置換基として有していてもよい。
式中、m-aは1~10の整数、nは繰り返し数の平均値で0~10である。Z5は下記式(10)、Z2は下記式(11)、Z3は下記式(12)、Z4は下記式(13)又は(14)で表される構造の何れかであり、1分子中に複数あるそれぞれは同一でも異なっていてもよい。
〔式(10)中の芳香環は置換又は無置換であってよく、*は結合点を表す。式中のナフタレン環上の水酸基は、いずれの箇所に結合されていてもよいことを示す。〕
〔式(11)中、Arは前記と同じであり、
Arはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を有する構造であり、
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
Rは水素原子又はメチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
n1は2~16の整数であり、n2は繰り返し単位の平均値で2~30であり、
k1は繰り返し数の平均であって0.5~10の範囲であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
Xは下記式(11-1)で表される構造単位であり、Yは下記式(11-2)で表される構造単位であり、
[式(11-1)、(11-2)中、Ar、R、R1、R2、R’、n1、n2は前記と同じである。]
m1、m2、は繰り返しの平均値であり、それぞれ独立して0~25であり、且つ、m1+m2≧1である。
ただし、前記式(11-1)で表される構造単位Xと前記式(11-2)で表される構造単位Yとの結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm1、m2である。〕
〔式(12)中、n3、n5は繰り返し数の平均値であって、それぞれ0.5~10であり、n4は1~16の整数であり、R”はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基である。〕
〔式(13)、(14)中、R1、R2、R’、n1、n2は前記と同じである。〕 - さらに、請求項1~3の何れか1項記載のグリシジルエーテル基含有化合物以外の、エポキシ当量が100~10,000g/eqのエポキシ樹脂を含む、請求項4記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂が、下記式(15)で表され、且つ、エポキシ当量が500~10000g/eqである請求項8記載の硬化性樹脂組成物。
〔式(15)中、Arはそれぞれ独立して、無置換又は置換基を有する芳香環を有する構造であり、
X’は下記式(15-1)で表される構造単位であり、Y’は下記式(15-2)で表される構造単位であり、
[式(15-1)、(15-2)中、Arは前記と同じであり、
R1、R2はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基であり、
R’は炭素原子数2~12の2価の炭化水素基であり、
R3、R4、R7、R8はそれぞれ独立して水酸基、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R5、R6、R9、R10はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、
n1は4~16の整数であり、
n2は繰り返し単位の平均値で2~30である。]
R11、R12はそれぞれ独立して、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R13、R14はそれぞれ独立して水酸基、グリシジルエーテル基又は2-メチルグリシジルエーテル基であり、
R15、R16は水素原子又はメチル基であり、
m3、m4、p1、p2、qは繰り返しの平均値であって、
m3、m4は、それぞれ独立して0~25であり、且つm3+m4≧1であり、
p1、p2はそれぞれ独立して0~5であり、
qは0.5~5である。
ただし、前記式(15-1)で表される構造単位X’と前記式(15-2)で表される構造単位Y’との結合は、ランダムであってもブロックであってもよく、1分子中に存在する各構造単位X、Yの数の総数がそれぞれm3、m4であることを示す。) - 硬化性樹脂組成物中の硬化性成分の合計質量に対する、可逆結合の濃度が、0.10mmol/g以上である請求項4記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項4記載の硬化性樹脂組成物が、自己修復性組成物又は再成形材料用組成物である硬化性樹脂組成物。
- 請求項4記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
- 基材と、請求項12に記載の硬化物を含む層と、を有する積層体。
- 請求項12に記載の硬化物を含有する耐熱部材。
- 請求項15に記載の式(1-1)’と、グリシジルエーテル基を有するマレイミドと、アミン化合物、酸無水物、アミド化合物、フェノ-ル性水酸基含有化合物、カルボン酸系化合物及びチオール化合物からなる群から選ばれる1種以上のグリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)と、を必須の原料として硬化反応させて得られる硬化物であり、請求項1に記載の式(1-1)で表されるグリシジルエーテル基含有化合物と、アミン化合物、酸無水物、アミド化合物、フェノ-ル性水酸基含有化合物、カルボン酸系化合物及びチオール化合物からなる群から選ばれる1種以上のグリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)を必須成分として硬化反応させて得られる硬化物。
- 請求項15に記載の式(1-2)’と、グリシジルエーテル基を有するアントラセンと、アミン化合物、酸無水物、アミド化合物、フェノ-ル性水酸基含有化合物、カルボン酸系化合物及びチオール化合物からなる群から選ばれる1種以上のグリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)と、を必須の原料として硬化反応させて得られる硬化物であり、請求項1に記載の式(1-2)で表されるグリシジルエーテル基含有化合物と、アミン化合物、酸無水物、アミド化合物、フェノ-ル性水酸基含有化合物、カルボン酸系化合物及びチオール化合物からなる群から選ばれる1種以上のグリシジルエーテル基含有化合物と反応性を有する化合物(I)を必須成分として硬化反応させて得られる硬化物。
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