JPH02237990A - シランカップリング剤及び積層板用ガラス繊維製品 - Google Patents

シランカップリング剤及び積層板用ガラス繊維製品

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JPH02237990A
JPH02237990A JP1216025A JP21602589A JPH02237990A JP H02237990 A JPH02237990 A JP H02237990A JP 1216025 A JP1216025 A JP 1216025A JP 21602589 A JP21602589 A JP 21602589A JP H02237990 A JPH02237990 A JP H02237990A
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Masuhito Ogushi
大串 益人
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Toshiya Sawai
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規なシランカップリング剤及び該シランカッ
プリング剤で処理されてなる積層板用ガラス繊維製品に
関する。
〔従来の技術〕
一般にシランカップリング剤は一個の珪素原子に無機物
表面と反応するアルコキシ基と、有機物と反応または相
溶する有機官能基を同時に有する構造を持ち、有機材料
と無機材料との間の接着改良剤として使用されている。
具体的には、ガラス繊維、各種無機充填材への表面処理
、マトリックス樹脂への添加による強化プラスチック、
シーラント、接着剤、塗料の改質等の分野において、機
械的強度、電気特性、耐水性、耐熱性、接着性等の改良
を目的として幅広く利用されている。
中でも、ガラスエボキシ積層板用等のガラス繊維の表面
処理剤への応用は、これらシランヵップリング剤の諸効
果が最も発揮される分野の一つである。
ガラス繊維、特にガラスエボキシ積層板用のガラス繊維
の表面処理剤としては、従来より3−アミノプロピルト
リエトキシシラン、3−グリシドキシプ口ビルトリメト
キシシラン、3−(N−スチリルメチル−2−アミノエ
チルアミノ)プロビルトリメトキシシラン塩酸塩等のシ
ラン化合物が使用されて来た。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年、ガラス繊維、特にガラスエボキシ積層板の分野で
、急速な技術革新の進む中で、エボキシ樹脂の含漫性や
耐溶剤性にすぐれていることはもとより、特に積層板が
プリント配線基板として使用される場合、配線基板製造
時のハンダ付工程や多層配線板製造時における製造方法
の進歩に伴ない、より一層の耐熱性を有し、又耐熱性と
からんで吸水率の低い基板が要望されている。
しかし従来の冫ランカップリング剤を用いたのでは、そ
れらを満足させることは困難となってきており、より優
れた作用を示すシランカップリング剤が要望されている
一方、現在使用されているシランカップリング剤の多く
は、製造上、単離、精製を行った高沸点単一化合物であ
る。
本発明の目的はエボキシ樹脂の含漫性や耐溶剤性にすぐ
れ、高いハンダ耐熱性、優れた耐ヒートショック性及び
低い吸水性を有する積層板用ガラス繊維製品を提供する
ことであり、又そのようなガラス繊維製品を与えるシラ
ンカップリング剤を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、前記課題を解決するため、鋭意研究を行
った結果、原料として、ジアミン化合物とハロアルキル
アルコキシシランを、ある限定した使用比率で縮合反応
させることによって生成するアミノシラン化合物又はそ
れへのハロメチルスチレンの付加反応によって生成する
、アミノシラン化合物は、特別な単離精製操作も必要な
く、種々のアミノアルコキ.シシラン化合物の混合物と
してそのまま使用でき、かつ前記課題を解決することを
見いだし、本発明を完成した。
すなわち本発明は、 (1) N原子に結合した活性水素を4個持つジアミン
(以下「ジアミンA」と呼ぶ。)1モルに対し、ハロア
ルキルアルコキシシランを2.3〜4.0モルの割合で
反応させて得られるシランカップリング剤、 (2) N原子に結合した活性水素を3個持ち、かつ、
N原子に結合したアルキルシリル基を1個有するジアミ
ン(以下「ジアミンB」と呼ぶ。)1モルに対し、ハロ
アルキルアルコキシシランを1.3〜3.0モルの割合
で反応させて得られるシランカップリング剤、 (3) N原子に結合した活性水素を2個持ち、かつ、
N原子に結合したアルキルシリル基を2個有するジアミ
ン(以下「ジアミンCJと呼ぶ。)1モルに対し、ハロ
アルキルアルコキシシランを0.3〜2.0モルの割合
で反応させて得られるシランカップリング剤、 (4) ジアミンA 1モルに対し、ハロアルキルアル
コキシシランを2.3〜3.5モルの割合で反応させて
得られる反応生成物、または、ジアミン8 1モルに対
し、ハロアルキルアルコキシシランを1,3〜2,5モ
ルの割合で反応させて得られる反応生成物、または、ジ
アミンClモルに対し、ハロアルキルアルコキシシラン
を0.3〜1.5モルの割合で反応させて得られる反応
生成物に対し、用いたジアミンの活性水素のモル量から
、用いたハロアルキルアルコキシシランのモル量を差し
引いたモル量の80モル%を越えない量の八口メチルス
チレンを反応させて得られるシランカップリング剤、 (5) 上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のシ
ランカップリング剤の製造方法であって、前記N原子に
結合した活性水素を持つジアミンとハロアルキルアルコ
キシシランとの反応を、副生するハロゲン化水素を、原
料及び反応生成物に対して不活皆な塩基性物質により除
去しつつ行うことを特徴とする前記方法、 (6) 上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のシ
ランカップリング剤で処理されてなる積層板用ガラス繊
維製品、 である。
本発明を実施するに際して使用することのできるハロア
ルキルアルコキシシランとしては、下記一般式 l (式中、R,R2はそれぞれ独立に炭素数が1から6の
置換もしくは非置換のアルキル基、アリール基又はアル
ケニル基であり、R3は炭素数が1から6の直鎖もしく
は分岐したアルキレン基であり、nは1.2又は3であ
り、Xはハロゲン原子を表す。)で示されるハロアルキ
ルアルコキシシランが好ましい。そのような化合物の例
として例えば、3−クロロプロピルトリメトキシシラン
、3−クロロプロビルトリエトキシシラン、3−プロモ
ブロビルトリメトキシシラン、3−プロモブロビルトリ
エトキシシラン、4−クロロブチルトリメトキシシラン
、4−クロロプチルトリエトキシシラン、3−クロロプ
ロビルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルメ
チルジエトキシシラン、3−プロモブロビルメチルジメ
トキシシラン、3−プロモプロビルメチルジエトキシシ
ラン、3−クロロプロピルジメチルメトキシシラン、3
一クロロプロピルジメチルエトキシシラン、3ブロモプ
ロピルジメチルメトキシシラン、3−プロモプロビルジ
メチルエトキシシラン等をあげることができる。
また、本発明において用いられるジアミンAとしては、
例えば、それぞれ1級、2級のエチレンジアミン、ジア
ミノブロバン、ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミ
ン、フエニレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミ
ノビフェニル、ジアミノジフエニルメタン、ナフチレン
ジアミン等をあげることができる。
またジアミンBとしては、例えば、N−2−アミノエチ
ルアミノブ口ピルメチルジメトキシシラン、N−2−ア
ミノエチルアミノブ口ピルメチルジエトキシシラン、N
−2−アミノエチルアミノブ口ピルトリメトキシシラン
、N−2−アミノエチルアミノプロビルトリエトキシシ
ラン、N−2−アミノエチルアミノブ口ピルジメチルメ
トキシシラン、N−2−アミノエチルアミノブロビルジ
メチルエトキシシラン、N一トリメトキシシリルプロビ
ルジアミノブロバン、N一トリメトキシシリルプ口ピル
ジアミノヘキサン、N一トリメトキシシリルブ口ピルフ
エニレンジアミン、N一トリメトキシシリルプ口ピルジ
アミノビフエニル、N一トリメトキシシリルプ口ビルジ
アミノジフェニルメタン、(アミノエチルアミノメチル
)フエネチルトリメトキシシラン等をあげることができ
る。
またジアミンCとしては、例えば、N,N’ビス[3−
(トリメトキシシリル)プロビル]エチレンジアミン、
N,N−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロビル]
エチレンジアミン、NIN′ −ビス[3− (メチル
ジメトキシシリル)プロビル]エチレンジアミン、N,
N−ビス[3−(メチルジメトキシシリル)プロビル]
エチレンジアミン、N,N’  −ビス[3− (ジメ
チルメトキシシリル)プロビル]エチレンジアミン、N
,N−ビス[3−(ジメチルメトキシシリル)プロビル
]エチレンジアミン、N−[3−(メチルジメトキシシ
リル)プロビル]  −N’  −  [3−  (ト
リメトキシシリル)プロビル]エチレンジアミン、N−
[3−(メチルジメトキシシリル)プロビル]〜N− 
 [3−  (}リメトキシシリル)ブロビル]エチレ
ンジアミン、N,N’−ビス[3−(トリメトキシシリ
ル)プロピル]ジアミノプロパン、N,N’−ビス[3
−(}リメトキシシリル)プロビル]ジアミノヘキサン
、N,N’  −ビス[3(トリメトキシシリル)プロ
ビル]フェニレンジアミン、N,N’−ビス[3−(ト
リメトキシシリル)プロビル]ジアミノピフェニル、N
.N′−ビス[3−(}リメトキシシリル)プロビル]
ジアミノジフェニルメタン等をあげることができる。
また、本発明を実施するに際して使用することのできる
八口メチルスチレンとしては、塩化メチルスチレン、臭
化メチルスチレン、ヨウ化メチルスチレン等があげられ
るが、実用上塩化メチルスチレンが好都合である。
反応は、原料に対して不活性な乾燥した有機溶媒中で行
われる。
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノ−ルなどの
低級アルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等
のエーテル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素
類等が使用できる。これらの溶媒は、乾燥した状態で使
用することが望ましい。
水分の含有量が多い場合には、原料及び生成物のアルコ
キシ基が加水分解を受け、縮合物が生成し、目的物の収
率が低下する。
ハロアルキルアルコキシシランと前記ジアミンA,B又
はCとの反応は、アミンのN−H基とハロアルキルアル
コキシシランのC−X基(Xはハロゲン原子)との反応
で脱ハロゲン化水素反応によって進行する。
優れたカップリング剤を得るためには、原料の転化率が
100%となるように、反応を十二分に完結されること
が肝要であるが、原料の前記ジアミンA,B又はCが前
記のハロゲン化水素を捕獲するため、その反応性が低下
し、反応の円滑な進行を妨げる。又反応中間生成物及び
反応生成物も前記副生ハロゲン化水素を捕獲する。この
反応生成物に更に八口メチルスチレンを反応させるに際
しては、該反応生成物に付加したハロゲン化水素は、八
口メチルスチレンとの反応を阻害してしまう。
そのため原料のジアミン、反応中間生成物及び前記反応
生成物に対して不活性の塩基性物質により、原料、反応
中間生成物及び前記反応生成物に付加したハロゲン化水
素を除去してやる必要がある。
この塩基性物質としては、原料のジアミン、反応中間生
成物及び前記反応生成物に対して不活性であり、かつこ
れら原料ジアミン等より塩基性度が高いものが好ましい
この塩基性物質としては、例えば、ナトリウムメチラー
ト、ナトリウムエチラートのような金属アルコキシド類
、あるいは、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン
、1.8−ジアザビシク口(5,4.0)ウンデセン−
7のような有機塩基類があげられる。
ハロアルキルアルコキシシランとジアミンAとを反応さ
せるに当っては、反応原料として、ジアミンA 1モル
に対し、ハロアルキルアルコキシシランを2.3〜4.
0モル、好ましくは2.4〜3.5モルの割合で使用す
るのがよい。2.3モルより少ないと、原料ジアミンA
の残存が多く、カップリング剤として機能する成分が減
少する。
また、優れたエボキシ樹脂の含浸性、耐溶剤性、ハンダ
耐熱性、耐ヒートショック性及び低い吸水性を有する積
層板用ガラス繊維製品を与えるシランカップリング剤が
得られない。
また、ハロアルキルアルコキシシランとジアミンBとを
反応させるに当たっては、反応原料として、ジアミン8
 1モルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを1.
3〜3.0モル、好ましくは1.4〜2.5モルの割合
で使用するのがよい。
1.3モルより少ないと、優れたエボキシ樹脂の含浸性
等の前述の諸特性を有する積層板用ガラス繊維製品を与
えるシランカップリング剤が得られない。
また、ハロアルキルアルコキシシランとジアミンCとを
反応させるに当たっては、反応原料として、ジアミンC
 1モルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを0.
3〜2.0モル、好ましくは0,4〜1.5モルの割合
で使用するのがよい。
0.3モルより少ないと、優れたエボキシ樹脂の含浸性
等の前述の諸特性を有する積層板用ガラス繊維製品を与
えるシランカップリング剤が得られない。
また、ジアミンの活性水素の数より多くのハロアルキル
アルコキシシランを反応させる場合には、未反応のハロ
アルキルアルコキシシランが残存するため、目的とする
有効成分濃度が減少し、かつ経済性の上で不利である。
また、未反応のハロアルキルアルコキシシランを蒸留等
により除去する方法も考えられるが、工程が増えるため
、やはり不利である。
よって、ハロアルキルアルコキシシランとジアミンA,
B又はCを反応させるに当たっては、ジアミンA,Bま
たはC 1モルに対し、ハロアルキルアルコキシシラン
をそれぞれ4.0、3.0又は2.0モル以下のモル数
で反応させるのがよい。
反応の開始は、ハロアルキルアルコキシシランと前記ジ
アミンA,BもしくはCとを前記溶媒に溶解して行うか
、又は前記ジアミンA,BもしくはCヘハロアルキルア
ルコキシシランを滴下していくことによって行う。反応
は60℃以上で進行するが、好ましくは100〜180
℃の温度範囲が好ましい。
反応の進行につれ、副生するハロゲン化水素が原料及び
生成物へ付加するため、時間の経過とともに反応速度は
しだいに小さくなっていき、実際上平衡となる。
この時点で、副生じたハロゲン化水素に相当する量の塩
基性物質を系に添加し、原料及び生成物へ付加したハロ
ゲン化水素をのぞき、反応速度を回復させる。
そして、反応と塩基性物質によるハロゲン化水素の除去
とを繰り返し、原料転化率をほぼ100%とし、反応を
完結させる。
また、ジアミンA 1モルに対し、ハロアルキルアルコ
キシシランを2.3〜3.5モルの割合で反応させて得
られる反応生成物、又は、ジアミン8 1モルに対し、
ハロアルキルアルコキシシランを1.3〜2.5モルの
割合で反応させて得られる反応生成物、又は、ジアミン
0 1モルに対し、ハロアルキルアルコキシシラン0.
3〜1.5モルの割合で反応させて得られる反応生成物
(以下後にハロメチルスチレンと反応させるために、こ
れらの割合でジアミンA,B及びCとハロアルコキシシ
ランとを反応させて得られる反応生成物を「F反応生成
物」という。)に対し、用いたジアミンの活性水素のモ
ル量から、用いたハロアルキルアルコキシシランのモル
量を差し引いたモル量の80%を越えない量のハロメチ
ルスチレンを反応させて得られる反応生成物も種々の化
合物の組成物からなる有用な新規なシランカップリング
剤である。
ハロアルキルアルコキシシランとジアミンAとを反応さ
せるに当たっては、反応原料として、ジアミンA 1モ
ルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを2.3〜3
.5モル、好ましくは2.4〜3.5モルの割合で使用
するのがよい。
2.3モルより少ないと、前述した優れたエボキシ樹脂
の含浸性、耐溶剤性、ハンダ耐熱性、耐ヒートショック
性及び低い吸水性を有する積層板用ガラス繊維製品を与
えるシランカップリング剤が得られない。また、3.5
モルより多い場合には、後にハロメチルスチレンを反応
させるときハロメチルスチレンの付加量が少なくなる。
また、ハロアルキルアルコキシシランとジアミンBとを
反応させるに当たっては、反応原料として、ジアミン8
 1モルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを1.
3〜2.5モル、好ましくは1.4〜2.5モルの割合
で使用するのがよい。
1.3モルより少ないと、前述した優れたエボキシ樹脂
の含浸性等の諸特性を有する積層板用ガラス繊維製品を
与えるシランカップリング剤が得られない。また、2.
5モルより多い場合には、後にハロメチルスチレンを反
応させるときハロメチルスチレンの付加量が少なくなる
また、ハロアルキルアルコキシシランとジアミンCとを
反応させるに当たっては、反応原料として、ジアミン0
 1モルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを0.
3〜1.5モル、好ましくは0.4〜1.5モルの割合
で使用するのがよい。
0.3モルより少ないと、前述した優れたエボキシ樹脂
の含漫性等の諸特性を有する積層板用ガラス繊維製品を
与えるシランカップリング剤が得られない。また、1.
5モルより多い場合には、後にハロメチルスチレンを反
応させるときハロメチルスチレンの付加量が少なくなる
反応の開始は、ハロアルキルアルコキシシランと前記ジ
アミンA,BもしくはCとを前記溶媒に溶解して行うか
、又は前記ジアミンA,BもしくはCヘハロアルキルア
ルコキシシランを滴下していくことによって行う。反応
は60℃以上で進行するが、好ましくは100〜180
℃の温度範囲が好ましい。
反応の進行につれ、副生するハロゲン化水素が原料及び
生成物へ付加するため、時間の経過とともに反応速度は
しだいに小さくなっていき、実際上平衡となるのは前記
した通りである。
よってこの時点で、副生したハロゲン化水素に相当する
量の塩基性物質を系に添加し、原料及び生成物へ付加し
たハロゲン化水素をのぞき、反応速度を回復させる。
そして、反応と塩基性物質によるハロゲン化水素の除去
とを繰り返し、原料転化率をほぼ100%とし、反応を
完結させる。このようにしてF反応生成物を得る。
さらに、このF反応生成物とハロメチルスチレンとを反
応させるについては、用いたジアミンの活性水素のモル
量から、用いたハロアルキルアルコキシシランのモル量
を差し引いたモル量の80モル%を越えない量の八口メ
チルスチレンを使用するのがよい。80%より多いと、
例えば水溶液として使用する場合には、水溶化が困難に
なり、また経済性が悪くなるなど実用上不利である。
反応の開始は、F反応生成物を前記溶媒に溶解し、ハロ
メチルスチレンを滴下してゆくことによゥで行う。滴下
が進むにつれ、反応系は発熱により温度が次第に上昇し
てくる。反応は室温から100℃以下の温度範囲、好ま
しくは、30〜80℃の温度範囲で1〜10時間以内に
完結する。
(得られた反応生成物を以下「G反応生成物」と呼ぶ)
前記ハロアルキルアルコキシシランと前記ジアミンA,
B又はCとの反応によって得られた反応生成物、F反応
生成物及びG反応生成物には、多種類の生成物が含まれ
ている。F反応生成物や前記ハロアルキルアルコキシシ
ランと前記ジアミンA,B又はCとの反応によって得ら
れた反応生成物は、前記ジアミンA,B又はCI分子に
アルコキシシリルアルキル基が0ないし4個結合した分
子の混在している組成物であり、G反応生成物は、F反
応生成物中に含まれるアミン1分子にハロメチルスチレ
ンが0ないし4個結合している組成物であると考えられ
る。
種々の生成物の構成割合は、原料の仕込比や反応条件に
よって変化するのでおのおのの場合について性能の最適
化を行う必要がある。
この最適化によって、表面処理剤として使用する場合の
多様な処理条件の変化に対応できることが、本発明のシ
ランカップリング剤の特徴である。
本発明のシランカップリング剤は一般のシランカップリ
ング剤と同様に、無機材料の表面処理剤として有用であ
る。本発明のシランカップリング剤を適用することので
きる無機材料としては、例えば、ガラス、シリカ、アル
ミナ、タルク、カオリンクレー、マイ力、炭酸カルシウ
ム、チタン酸カリウム、シラス、水酸化アルミニウム、
ゼオライト、酸化チタン、アスベスト、窒化ケイ素、酸
化鉄など天然に産する鉱物、人工的に合成される鉱物な
どがある。又、表面が酸化され、酸化皮膜で覆われてい
るステンレス、アルミニウム、銅などの金属にも適用可
能である。
エボキシ樹脂の含浸性や耐溶剤性にすぐれ、高いハンダ
耐熱性、優れた耐ヒートショック性及び低い吸水性の要
求を満足するプリント基板用ガラス繊維製品は、前記(
1)ないし(4)のいずれかに記載のシランカップリン
グ剤で処理することにより、得られることが判った。
この処理において用いられるシランカップリング剤の量
はガラス繊維製品の種類により異なるが、処理液濃度で
0.2〜3.0%(ii量%、以下同じ)、望ましくは
0.5〜2.0%であり、またガラス繊維への付着量に
して、0.06〜0.50%、望ましくは0.10〜0
.35%である。
表面処理の方法は、主として水溶液として用いられるが
、アルコール類、ケトン類、グリコール工−テル類等の
有機溶媒と水との混合溶液として用いることもできる。
この際pHは4以下で、特に2〜4が好ましく、また有
機溶媒は、メタノールが特に好ましく、30〜40%の
溶液にするのが好ましい。その他は通常、ガラス繊維の
表面処理に用いられる工程が使用可能である。すなわち
、常温で、浸漬、ロールコーター又はスプレー等を行う
工程である。
またガラス繊維としては、Eガラス(電気用無アルカリ
ガラス)が特に好ましいが、Sガラス(高強度ガラス)
、Dガラス(低誘電ガラス)、石英ガラスも使用できる
。なおガラス繊維製品としては、ガラスクロス、ガラス
テーブ、ガラス糸、ガラスローピング、ガラスマット、
ガラスペーパー又はガラスパウダー等が挙げられる。
〔作用〕
本発明のシランカップリング剤は、熱硬化性樹脂又は熱
可塑性樹脂とのなじみ、相溶性にすぐれており、これを
ガラス繊維製品の表面に処理することにより、ガラス繊
維製品と前記マトリックス樹脂とのなじみ、密着性が改
良される。
その理由として、従来のシランヵップリング剤は、分子
中に1個のシリル基1−S i (OR) 31を有す
る化合物を主成分とするものが主であった。
本発明のシランカップリング剤は、基本的には各種ジア
ミンのハロアルキルアルコキシシランとを特定のモル比
で反応させることにより得られる反応生成物を基本成分
としている。例えばN原子に結合した活性水素を4個有
するジアミン1モルに対して、ハロアルキルアルコキシ
シランを2.3〜4.0モルの割合で反応させたもの、
或いはN原子に結合した活性水素を3個持ち、且つN原
子に結合したアルキルシリル基を1個有するジアミン1
モルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを1.3〜
3.0モルの割合で反応させたもの、又はN原子に結合
した活性水素を2個持ち、かつN原子に結合したアルキ
ルシリル基を2個有するジアミン1モルに対し、ハロア
ルキルアルコキシシランを0.3〜2.0モルの割合で
反応させたものが、本発明のシランカップリング剤の基
本である。
従って、ジアミン中にシリル基を2個有するもの、3個
有するもの、4個有するもの等が主成分として含まれ、
混合物全体としてみた場合は、ジアミン1分子中に平均
として、2.3個以上のシリル基が含まれている。
このような本発明のシランカップリング剤はS i (
O R) aが加水分解されて、−S i (OH) 
3となった後、ガラス繊維表面のシラノール基と反応す
る基が、従来のシランカツプリング剤と比較して、2.
3倍以上存在し、且つシロキサン結合後シロキサンの分
子構造は前記の2.3倍以上もある反応基により、架橋
密度が2.3倍以上に高められ、より密な網目状構造を
形成するため、耐水性が増大し、接着強度が増大する結
果、耐熱性も向上することになると推定される。
ジアミンとハロアルキルアルコキシシランのモル比を前
述した範囲より小さくした場合、例えばN原子に4個の
活性水素を有するジアミンに対するハロアルキルアルコ
キシシランのモル比を2.3より小さくした場合は充分
な効果を得ることができない。この事は、より密な網目
状構造を得るためにはジアミン1分子中に存在するシリ
ル基の平均的な数が2では不十分であることを示してい
る。
ジアミンと反応させるハロアルキルアルコキシシランが (式中、R,R2はそれぞれ独立に炭素数が1l から6の置換もしくは非置換のアルキル基、アリール基
、又はアルケニル基であり R3は炭素数が1から6の
直鎖もしくは分岐したアルキレン基であり、nは1,2
又は3であり、Xはハロゲン原子を表わす。) の場合も、シリル基がーSt(OR)8の場合と比較し
て同様な効果が得られた。
又本発明の(4)のハロメチルスチレンを付加させたシ
ランカップリング剤は、その分子内にスチリル基を有す
ることになり、マトリックス樹脂とのなじみ、相溶性が
増すことにより、更に効果が増大するものと推定される
〔実施例〕
以下に本発明を実施例によって更に詳しく説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下に示す実施例及び比較例中の混合物の場合のモル数
は、平均組成物で換算したモル数を示す。
(実施Ml) 予め、内部を乾燥窒素で置換したIOLのフラスコにN
−2−アミノエチルアミノプ口ビルトリメトキシシラン
1,606g [7.23モル]3−クロロプロピルト
リメトキシシラン2,440g [12.3モル]及び
キシレンを入れ、攪拌しつつ130℃で5時間反応させ
た。次いで1,630gのソジウムメチレート溶液(2
8%メタノール溶媒 以下同様)を約4時間で滴下した
。さらに5時間反応を行ったのち、再びソジウムメチレ
ート溶液740gを2時間で滴下し、反応させた。この
間還流メタノールは反応温度を維持するために留去させ
た。
反応終了後、副生じた食塩をのぞき、淡褐色の反応液を
得た。
この反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ
、原料は消失しており、また硝酸銀滴定を行い、塩素原
子を定量したところ、240pp■と、副生じた塩化水
素は殆ど除かれていることがわかった。
さらに、この反応液よりメタノール及びキシレンを除き
、反応生成物を得た。このものをNMRで分析したとこ
ろ、下記構造を有していることを確認した。
NMR分析 構造式 ただし、m+nm2.7 (実施例2) 予め、内部を乾燥窒素で置換した10LのフラスコにN
−2−アミノエチルアミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン1,700g [8.25モル]、3−クロロプロ
ピルメチルジメトキシシラン2,110g [11.5
モル]及びキシレンを入れ、攪拌しつつ130℃で5時
間反応させた。
次いで1,560gのソジウムメチレート溶液を約4時
間で滴下した。さらに5時間反応を行ったのち、再びソ
ジウムメチレート溶液667gを2時間で滴下し、反応
させた。この1m還流メタノールは反応温度を維持する
ために留去させた。
反応終了後、副生じた食塩をのぞき、淡褐色の反応液を
得た。
この反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ
、原料は消失しており、また硝酸銀滴定を行い、塩素原
子を定量したところ、210ppmと、副生じた塩化水
素は殆ど除かれていることがわかった。
さらに、この反応液よりメタノール、キシレンを除き、
反応生成物を得た。このものをNMRで分析したところ
、下記構造を有していることを確認した。
NMR分析 第1表のように変え、反応生成物を得た。
これらの反応生成物の硝酸銀滴定による塩素原子の定量
値を第2表に、NMR分析によるプロトン比を第3表に
それぞれ示し、構造式を示す。
第1表 構造式 第2表 ただし、m+n−2.4 (実施例3.4及び比較例1) 実施例1と全く同じ方法で、原料の仕込割合を構造式 ただし、実施例3の反応生成物はm+n−2.4実施例
4の反応生成物はm+n=3.0比較例1の反応生成物
はm+n=2.0(実施例5) 予め、内部を乾燥窒素で置換したIOLのフラスコにエ
チレンジアミン2.270g [37.8モル]を入れ
、攪拌しつつ85℃に保ちながら、3,OOOg [1
5.1モル]の3−クロロプロピルトリメトキシシラン
を1時間かけて滴下し、さらに4時間反応させた。この
反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原
料の3−クロロプロピルトリメトキシシランはすべて消
失していた。
攪拌を止め、50℃まで冷却したところ、この反応液は
2層に分離したため、上層を抜き出し硝酸銀滴定による
塩素原子の定量を行ったところ、17001)p■であ
り、3−クロロプロビルトリメトキシシラン由来の塩素
原子は上層にはほとんど存在しないことがわかった。さ
らにこの上層(以下、反応生成物Hと呼ぶ。)をNMR
で分析したところ、下記構造を有していることを確認し
た。
構造式 ただし、m+n−1.1 さらに、この反応生成物H50Or [2.10モル]
と3−クロロプロピルトリメトキシシラン708g [
3.57モル]、及びキシレンを、5Lの予め内部を乾
燥窒素で置換したフラスコにいれ、攪拌しつつ135℃
で5時間反応させた。次いで480gのソジウムメチレ
ート溶液を約2時間で滴下した。さらに5時間反応を行
ったのち、再びソジウムメチレート溶液207gを1時
間で滴下し、反応させた。この間還流メタノールは反応
温度を維持するために留去させた。
反応終了後、副生した食塩をのぞき、淡褐色の反応液を
得た。
この反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ
、原料は消失しており、また硝酸銀滴定を行い、塩素原
子を定量したところ、570pp1と、副生じた塩化水
素は殆ど除かれていることがわかった。
さらに、この反応液よりメタノール、キシレンを除き、
反応生成物を得た。このものをNMRで分析したところ
、下記構造を有していることを確認した。
構造式 ただし、m+n=2.8 NMR分析 (比較例2) 実施例5で得た反応生成物H  500g[2.10モ
ル〕と3−クロロプロビルトリメトキシシラン167g
 [0.84モル]、及びキシレンを、5Lの予め内部
を乾燥窒素で置換したフラスコにいれ、攪拌しつつ13
5℃で5時間反応させた。次いで115gのソジウムメ
チレート溶液を約2時間で滴下した。さらに5時間反応
を行ったのち、再びソジウムメチレート溶液47gを1
時間で滴下し、反応させた。この間還流メタノールは反
応温度を維持するために留去させた。
反応終了後、副生じた食塩をのぞき、淡掲色の反応液を
得た。
この反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ
、3−クロロプロピルトリメトキシシランは消失してお
り、また硝酸銀滴定を行い、塩素原子を定量したところ
、47099−と、副生じた塩化水素は殆ど除かれてい
ることがわかった。
さらに、この反応液よりメタノール、キシレンを除き、
反応生成物を得た。このものをNMRで分析したところ
、下記構造を有していることを確認した。
構造式 ただし、m+n霧1.5 NMR分析 (実施例6) 予め、内部を乾燥窒素で置換したIOLのフラスコにN
,N’  −ビス(トリメトキシシリルブ口ビル)エチ
レンジアミン2,322g [6.05モル]と3−ク
ロロプロピルトリメトキシシラン600g [3.02
モル]及びキシレンを入れ、攪拌しつつ130℃で5時
間反応させた。次いで408gのソジウムメチレート溶
液を約1時間で滴下した。さらに4時間反応を行ったの
ち、再びソジウムメチレート溶液175gを1時間で滴
下し、反応させた。この間還流メタノールは反応温度を
維持するために留去させた。
反応終了後、副生じた食塩をのぞき、淡褐色の反応液を
得た。
この反応液の硝酸銀滴定を行い、塩素原子を定量したと
ころ、3 7 0 pp一と、副生した塩化水素は殆ど
除かれていることがわかった。
さらに、この反応液よりメタノール、キシレンを除き、
反応生成物を得た。このものをNMRで分析したところ
、下記構造を有していることを確認した。
構造式 ただし、m+n=2.5 (実施例7) 予め、内部を乾燥窒素で置換したIOLのフラスコに、
実施例1で得られた前記メタノール及びキシレンを除い
た反応生成物(F反応生成物)の液を2,250g [
4.52モル]及びメタノールを2.250g入れ、こ
の混合液を50℃に保ちながら、クロロメチルスチレン
690g[4.52モル]とメタノール690gの混合
液を4時間かけて滴下した。
以後、同温度で10時間反応させた。反応終了後、反応
生成液について、ガスクロマトグラフィーで分析したと
ころ、原料は完全に消失していた。
またこの反応生成液について硝酸銀滴定を行ったところ
、クロ口メチルスチレンに由来する塩素原子は、その9
8%以上が塩酸に転化されていることがわかった。
(実施例8.9.10) 実施例7と全く同じ方法で、原料の仕込み割合を第4表
のように変え、反応生成物を得た。
これらの反応生成物の液をガスクロマトグラフィーで分
析したところ、原料は殆ど全て消失していた。
またこれらの反応生成物の液について硝酸銀滴定を行っ
たところ、クロロメチルスチレンに由来する塩素原子は
、その98%以上が塩酸に転化されていることがわかっ
た。
第4表 (注)下段の括弧内の数字はモル数を表す。
(実施例11) 実施例1から10で得られたシランカップリング剤及び
比較例1.2で得られた反応生成物でガラスクロスを処
理し、該処理ガラスクロスでエボキシプリブレグを作成
し、更にエボキシ積層板を作成した。
(比較例3.4.5) 比較のためγ−グリシドキシブ口ビルトリメトキシシラ
ン{チッソftll製S510 (商標)}3(N−ス
チリルメチル−2−アミノエチルアミノ)プロビルトリ
メトキシシラン塩酸塩及びN.N′ −ビス(トリメト
キシシリルプ口ビル)エチレンジアミンをそれぞれ使用
したエボキシ樹脂積層板も同様に作成し、比較例3.4
.5とする。
それぞれのエボキシ樹脂積層板の評価結果を第5表に示
す。
なお、本発明における各性能の評価は以下の方法によっ
て行なった。
ガラスクロスの処理 実施例1.2.3,4.5.6及び比較例1,2で得ら
れた反応生成物はメタノールに溶解し、固形分50%の
溶液として、又実施例7〜10で得られた組成物及びγ
−グリシドキシブ口ピルトリメトキシシラン、N,N’
  −ビス(トリメトキシシリルブ口ピル)エチレンジ
アミンはそのまま用いた。3−(N−スチリルメチル−
2−アミノエチルアミノ)プロビルトリメトキシシラン
塩酸塩は固形分40%のメタノール溶液として用いた。
前記シランカップリング剤を、予め酢酸でpH4に調製
した蒸留水に溶解し、固形分0.5重量%の溶液を調製
した。γ−グリシドキシプ口ピルトリメトキシシラン及
びN,N’  −ビス(トリメトキシシリルブ口ビル)
エチレンジアミンは、予め酢酸でpH4に調製した蒸留
水に溶解し、固形分0.5重量%の溶液を調製した。ま
た、3(N−スチリルメチル−2−アミノエチルアミノ
)プロビルトリメトキシシラン塩酸塩は予めぎ酸でpH
2.5に調製した蒸留水に溶解し、固形分0.5重量%
の溶液を調製した。
上記のそれぞれの溶液に熱処理脱脂したガラスクロス{
日東紡績■製ガラス繊維織物WEA−18K(商標)}
を浸漬し、スクイズロールで絞り、110℃で10分間
乾燥した。
積層板試験片の作製 表面処理したガラスクロスにJIS規格によるG−10
タイプのエポキシ樹脂{シェル化学■製エビコート10
01 (商標)}を含浸させ、130℃で15分間乾燥
してブリブレグとした。
このブリブレグ8枚を重ね、上下に銅箔を重ね、30k
g/cdの荷重の下、175℃で60分間加熱して成形
する。エッチングにより、銅箔を除去し、試験片とする
(1)煮沸吸水率 JIS  C−6481の試験法に従って、積層板試験
片について5〜20時間煮沸後の吸水率をilN定した
(2)ハンダ耐熱試験 積層板試験片を133℃のプレッシャークッ力一で煮沸
後、280℃のハンダ浴槽に20秒間浸漬し、取り出し
た後の試験片面のふくれ、又ははがれを調べ、これらの
欠点の発生する煮沸時間をハンダ耐熱時間とした。
(3)耐ヒートショック性 積層板試験片を液体窒素中に約1分間浸漬後直ちに28
0℃のハンダ浴上に浮かべ損傷を観察し、表面状態を調
べて下記の基準によって判定した。
◎・・・異常が認められない。
O・・・僅かにスポット状欠陥発生。
Δ・・・スポット状欠陥多数発生。
X・・・全面にスポット発生。
(4)樹脂の含浸性(ブリプレグ) ブリブレグに於ける樹脂の含浸状態を目視により判定し
た。
◎・・・透明性が非常に良好。
0・・・透明性良好。
Δ・・・透明性やや不良。
×・・・透明性不良。
(5)耐塩化メチレン性 JIS  C−6481に準じ20℃の塩化メチレンに
1時間浸漬後、外観の良否を目視により判定した。
たガラス繊維基材はマトリックス樹脂とのなじみ相溶性
がよく、且つ、ガラス繊維とマトリックス樹脂との密着
性が向上するため、本発明のガラス繊維基材を使用した
プリント配線基板はハンダ耐熱性や耐ヒートショック性
等の耐熱性、及び吸水性、耐溶剤性等の点ですぐれた性
能を有する。
出願人代理人  藤  本  博  光第5表に示すよ
うに、本発明の各実施例は各比較例、特に現在プリント
配線基板用のシランカップリング剤として多用されてい
る3−(N−スチリルメチル−2−アミノエチルアミノ
)プロビルトリメトキシシラン塩酸塩と比較して、吸水
性、ハンダ耐熱性、耐ヒートシシック性、耐塩化メチレ
ン性のいずれの項目もすぐれた結果を示している。
〔発明の効果〕
本発明のシランカップリング剤は、異性体や同族体の混
在する反応生成物であるため、表面処理剤として使用し
た時、大きな変化要因である、処理剤の調製や処理条件
等の変化に対応して、原料の配合や、反応条件を最適化
させて、生成物の閘成割合を調整できる効果がある。
本発明のシランカップリング剤で処理された無機材料は
、エボキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂と
混合し、加熱硬化させることにより強固な複合材とする
ことができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、N原子に結合した活性水素を4個持つジアミン1モ
    ルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを2.3〜4
    .0モルの割合で反応させて得られるシランカップリン
    グ剤。 2、N原子に結合した活性水素を3個持ち、かつN原子
    に結合したアルキルシリル基を1個有するジアミン1モ
    ルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを1.3〜3
    .0モルの割合で反応させて得られるシランカップリン
    グ剤。 3、N原子に結合した活性水素を2個持ち、かつN原子
    に結合したアルキルシリル基を2個有するジアミン1モ
    ルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを0.3〜2
    .0モルの割合で反応させて得られるシランカップリン
    グ剤。 4、N原子に結合した活性水素を4個持つジアミン1モ
    ルに対し、ハロアルキルアルコキシシランを2.3〜3
    .5モルの割合で反応させて得られる反応生成物、N原
    子に結合した活性水素を3個持ち、かつN原子に結合し
    たアルキルシリル基を1個有するジアミン1モルに対し
    、ハロアルキルアルコキシシランを1.3〜2.5モル
    の割合で反応させて得られる反応生成物、又はN原子に
    結合した活性水素を2個持ち、かつN原子に結合したア
    ルキルシリル基を2個有するジアミン1モルに対し、ハ
    ロアルキルアルコキシシランを0.3〜1.5モルの割
    合で反応させて得られる反応生成物に対し、用いたジア
    ミンの活性水素のモル量から、用いたハロアルキルアル
    コキシシランのモル量を差し引いたモル量の80モル%
    を越えない量に相当するハロメチルスチレンを反応させ
    て得られるシランカップリング剤。 5、ハロメチルスチレンが、クロロメチルスチレンであ
    る請求項4に記載のシランカップリング剤。 6、ハロアルキルアルコキシシランが、下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R^1、R^2はそれぞれ独立に炭素数が1か
    ら6の置換もしくは非置換のアルキル基、アリール基又
    はアルケニル基であり、R^3は炭素数が1から6の直
    鎖もしくは分岐のアルキレン基であり、nは1、2又は
    3であり、Xはハロゲン原子を表わす。) で示される請求項1、2、3、4又は5のいずれかに記
    載のシランカップリング剤。 7、N原子に結合した活性水素を持つジアミンとハロア
    ルキルアルコキシシランとの反応を、副生するハロゲン
    化水素を、原料及び反応生成物に対して不活性な塩基性
    物質により除去しつつ行うことを特徴とする請求項1な
    いし6のいずれかに記載のシランカップリング剤の製造
    方法。 8、請求項1ないし6のいずれかに記載のシランカップ
    リング剤で処理されてなる積層板用ガラス繊維製品。
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