JP7631797B2 - Curable resin, curable resin composition, and cured product - Google Patents
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Description
本発明は、特定構造を有する硬化性樹脂、前記硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物、前記硬化性樹脂組成物により得られる硬化物に関する。 The present invention relates to a curable resin having a specific structure, a curable resin composition containing the curable resin, and a cured product obtained from the curable resin composition.
近年の情報通信量の増加に伴い、高周波数帯域での情報通信が盛んに行われるようになり、より優れた電気特性、なかでも高周波数帯域での伝送損失を低減させるため、低誘電率と低誘電正接を有する電気絶縁材料が求められてきている。 As the volume of information and communication traffic has increased in recent years, information and communication in the high frequency band has become more prevalent, and there is a demand for electrical insulating materials with better electrical properties, particularly low dielectric constants and low dielectric tangents, to reduce transmission loss in the high frequency band.
さらにそれら電気絶縁材料が使われているプリント基板あるいは電子部品は、実装時に高温のハンダリフローに曝されるため、耐熱性に優れた高いガラス転移温度を示す材料が求められ、特に最近は、環境問題の観点から、融点の高い鉛フリーのハンダが使われるため、より耐熱性の高い電気絶縁材料の要求が高まってきている。 Furthermore, printed circuit boards and electronic components that use these electrical insulating materials are exposed to high-temperature solder reflow during installation, so materials with excellent heat resistance and a high glass transition temperature are required. In particular, lead-free solder with a high melting point has recently been used from the perspective of environmental issues, so there is an increasing demand for electrical insulating materials with higher heat resistance.
これらの要求に対し、従来から、種々の化学構造を持つビニル基含有の硬化性樹脂が提案されている。このような硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノールのジビニルベンジルエーテル、あるいはノボラックのポリビニルベンジルエーテルなどの硬化性樹脂が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。しかし、これらのビニルベンジルエーテルは、誘電特性が十分に小さい硬化物を与えることができず、得られる硬化物は高周波数帯域で安定して使用するには問題があり、さらにビスフェノールのジビニルベンジルエーテルは、耐熱性においても十分に高いとはいえないものであった。 In response to these demands, vinyl group-containing curable resins with various chemical structures have been proposed. Examples of such curable resins include divinylbenzyl ether of bisphenol and polyvinylbenzyl ether of novolac (see, for example, Patent Documents 1 and 2). However, these vinylbenzyl ethers cannot give a cured product with sufficiently small dielectric properties, and the obtained cured product has problems in being used stably in high frequency bands, and furthermore, divinylbenzyl ether of bisphenol does not have sufficiently high heat resistance.
上記特性を向上させたビニルベンジルエーテルに対して、誘電特性等の向上を図るため、特定構造のポリビニルベンジルエーテルがいくつか提案されている(例えば、特許文献3~9参照)。しかし、誘電正接を抑える試みや、耐熱性を向上させる試みがなされているが、これらの特性の向上は、未だ十分とは言えず、さらなる特性改善が望まれている。 In order to improve the dielectric properties of vinylbenzyl ethers with the above-mentioned improved properties, several polyvinylbenzyl ethers with specific structures have been proposed (see, for example, Patent Documents 3 to 9). However, although attempts have been made to suppress the dielectric tangent and improve the heat resistance, the improvements in these properties are still not sufficient, and further improvements in properties are desired.
このように、従来のポリビニルベンジルエーテルを含むビニル基含有の硬化性樹脂は、電気絶縁材料用途、特に高周波数対応の電気絶縁材料用途として必要な低い誘電正接と、鉛フリーのハンダ加工に耐えうる耐熱性とを兼備する硬化物を与えるものではなかった。 As described above, conventional vinyl group-containing curable resins, including polyvinyl benzyl ether, do not provide cured products that have both the low dielectric tangent required for electrical insulating material applications, particularly for high-frequency electrical insulating material applications, and the heat resistance required for lead-free solder processing.
従って、本発明が解決しようとする課題は、特定構造を有する硬化性樹脂を使用することで、耐熱性(高ガラス転移温度)、及び、低誘電特性に優れた硬化物を提供することにある。 The problem that this invention aims to solve is therefore to provide a cured product with excellent heat resistance (high glass transition temperature) and low dielectric properties by using a curable resin with a specific structure.
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、耐熱性、及び、低誘電特性に寄与できる硬化性樹脂、及び、前記硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物より得られる硬化物が、耐熱性、及び、低誘電特性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors conducted extensive research to solve the above problems and discovered that a curable resin that can contribute to heat resistance and low dielectric properties, and a cured product obtained from a curable resin composition containing the curable resin, have excellent heat resistance and low dielectric properties, and thus completed the present invention.
即ち、本発明は、下記一般式(1)で表されることを特徴とする硬化性樹脂に関する。
本発明の硬化性樹脂は、上記一般式(1)が、下記一般式(2)で表されることが好ましい。
本発明は、前記硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a curable resin composition containing the curable resin.
本発明は、前記硬化性樹脂組成物を硬化反応させて得られることを特徴とする硬化物に関する。 The present invention relates to a cured product obtained by subjecting the curable resin composition to a curing reaction.
本発明の硬化性樹脂は、耐熱性、及び、低誘電特性に寄与できるため、前記硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物より得られる硬化物が、耐熱性、及び、低誘電特性(特に低誘電正接)に優れ、有用である。 The curable resin of the present invention can contribute to heat resistance and low dielectric properties, so that the cured product obtained from the curable resin composition containing the curable resin has excellent heat resistance and low dielectric properties (particularly low dielectric tangent), and is useful.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.
<硬化性樹脂>
本発明は、下記一般式(1)で表されることを特徴とする硬化性樹脂に関する。
The present invention relates to a curable resin represented by the following general formula (1):
上記一般式(1)中、Ra、及び、Rbは、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルキル基、アリール基、アラルキル基、又は、シクロアルキル基を表し、好ましくは、炭素数1~12のアルキル基、アリール基、又は、シクロアルキル基である。前記Ra、及び、Rbが炭素数1~12のアルキル基等であることで、架橋基(X)由来の極性基の分子運動性が拘束され、誘電正接が低くなり、好ましい。 In the above general formula (1), Ra and Rb each independently represent an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or a cycloalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and are preferably an alkyl group, an aryl group, or a cycloalkyl group having 1 to 12 carbon atoms. When Ra and Rb are an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, the molecular mobility of the polar group derived from the crosslinking group (X) is restricted, and the dielectric tangent is lowered, which is preferable.
上記一般式(1)中、mは、0~3の整数を示し、好ましくは、1~2の整数である。mが前記範囲内にあることにより、上記一般式(1)中のベンゼン環の近傍の平面性が低下し、結晶性低下により、溶剤溶解性が向上するとともに、融点が低くなり、好ましい態様となる。 In the above general formula (1), m represents an integer of 0 to 3, and is preferably an integer of 1 to 2. When m is within the above range, the planarity in the vicinity of the benzene ring in the above general formula (1) is reduced, and the reduced crystallinity improves the solvent solubility and lowers the melting point, making this a preferred embodiment.
上記一般式(1)中、Rc、及び、Rdは、それぞれ独立に、水素、炭素数1~12のアルキル基、アリール基、アラルキル基、又は、シクロアルキル基を表し、好ましくは、水素、炭素数1~12のアルキル基、アリール基、又は、シクロアルキル基である。前記Rc、及び、Rdが水素等であることで、水素原子、又は、水素原子と炭素原子のみから構成される構造(炭化水素基)をとり、非極性となり、得られる硬化物の誘電率や誘電正接が低くなり、好ましい態様となる。 In the above general formula (1), Rc and Rd each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, or a cycloalkyl group, and are preferably hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group, or a cycloalkyl group. When Rc and Rd are hydrogen or the like, the compound has a structure consisting of only hydrogen atoms or hydrogen atoms and carbon atoms (hydrocarbon group), which is non-polar, and the dielectric constant and dielectric tangent of the obtained cured product are low, which is a preferred embodiment.
上記一般式(1)中、Xは、ビニルベンジルエーテル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、又は、アリルエーテル基であり、好ましくは、ビニルベンジルエーテル基、又は、(メタ)アクリロイルオキシ基であり、より好ましくは、メタクリロイルオキシ基、又は、ビニルベンジルエーテル基であり、特に好ましくは、ビニルベンジルエーテル基である。前記硬化性樹脂中に、前記架橋基(X)を有することで、低い誘電正接を有する硬化物が得られ、好ましい態様となる。なお、詳細な理由は明らかではないが、本発明においては、前記ビニルベンジルエーテル基は、その他の架橋基(例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基や、アリルエーテル基)と比べて、より低誘電正接の硬化物を得られるため、好ましい。
また、前記架橋基であるXは、極性基でもあるが、置換基である前記Ra、及び、Rbが隣接(特に前記Ra)することにより、立体障害となり、Xの分子運動性が抑制され、得られる硬化物の誘電正接が低くなり、好ましい態様となる。また、前記硬化性樹脂の中央に配置される架橋基(X)もまた、隣接する置換基であるRdやこれを含む構造により、Xの分子運動性が抑制され、得られる硬化物の誘電正接が低くなり、好ましい態様となる。
In the above general formula (1), X is a vinylbenzyl ether group, a (meth)acryloyloxy group, or an allyl ether group, preferably a vinylbenzyl ether group or a (meth)acryloyloxy group, more preferably a methacryloyloxy group or a vinylbenzyl ether group, and particularly preferably a vinylbenzyl ether group. By having the crosslinking group (X) in the curable resin, a cured product having a low dielectric tangent is obtained, which is a preferred embodiment. Although the detailed reason is not clear, in the present invention, the vinylbenzyl ether group is preferred because it can obtain a cured product having a lower dielectric tangent compared to other crosslinking groups (e.g., a (meth)acryloyloxy group or an allyl ether group).
In addition, the crosslinking group X is also a polar group, but the adjacent substituents Ra and Rb (particularly the Ra) cause steric hindrance, suppressing the molecular mobility of X, and lowering the dielectric tangent of the resulting cured product, which is a preferred embodiment. In addition, the crosslinking group (X) located at the center of the curable resin also suppresses the molecular mobility of X due to the adjacent substituent Rd and a structure containing it, which lowers the dielectric tangent of the resulting cured product, which is a preferred embodiment.
前記硬化性樹脂中に、架橋基(X)の数が3であることで、架橋基が複数存在することになり、架橋密度が上がり、特に架橋基(X)の配置が、それぞれ均等に配置されるため、架橋点が均一となり、高架橋密度であるため、得られる硬化物が耐熱性に優れ、好ましい。なお、前記架橋基(X)の数が3未満になると、耐熱性が低下し、実用上問題となり、前記架橋基(X)の数が3を超えると、架橋密度があがり、成形体(硬化物)が脆くとなり、好ましくない。 When the number of crosslinking groups (X) in the curable resin is 3, multiple crosslinking groups are present, increasing the crosslinking density. In particular, the crosslinking groups (X) are evenly arranged, resulting in uniform crosslinking points and high crosslinking density, and therefore the resulting cured product has excellent heat resistance and is preferable. Note that when the number of crosslinking groups (X) is less than 3, the heat resistance decreases, which is problematic in practical use, and when the number of crosslinking groups (X) is more than 3, the crosslinking density increases, making the molded product (cured product) brittle, which is not preferable.
本発明の硬化性樹脂は、上記一般式(1)が、下記一般式(2)で表されることが好ましい。上記一般式(1)で表される硬化性樹脂に対して、前記Rcがメチル基であり、前記Rdが水素であることにより、分子構造全体での極性が抑えられ、得られる硬化物の誘電率や誘電正接が低くなり、好ましい態様となる。
なお、上記一般式(2)中において、上記一般式(1)と同一の記号や、同一の置換基、及び、同一の官能基(X、Ra、Rb、及び、m)については、共通するのものとする。 In addition, in the above general formula (2), the same symbols, the same substituents, and the same functional groups (X, Ra, Rb, and m) as those in the above general formula (1) are considered to be common.
<中間体フェノール化合物の製造方法>
前記硬化性樹脂の製造方法として、まずは、前記硬化性樹脂の原料(前駆体)である中間体フェノール化合物の製造方法を以下に説明する。
<Method for producing intermediate phenol compound>
As a method for producing the curable resin, first, a method for producing an intermediate phenol compound, which is a raw material (precursor) of the curable resin, will be described below.
前記中間体フェノール化合物の製造方法としては、下記一般式(3-1)で示されるジオールフェノール化合物、及び、下記一般式(3-2)で示されるジビニルフェノール化合物(以下、「化合物(a)」と称する場合がある。)と、下記一般式(4)で示されるフェノール誘導体(以下、「化合物(b)」と称する場合がある。)とを混合し、酸触媒存在下に反応させて得られる、下記一般式(5)で示される中間体フェノール化合物を得ることができる。
上記一般式(3-1)のReは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~12のアルキル基、アリール基、アラルキル基又は、シクロアルキル基を表し、好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基である。前記Reが水素原子、メチル基、エチル基等であることで、得られた間体フェノール化合物の純度が高くなり、好ましい態様となる。 In the above general formula (3-1), Re each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, or a cycloalkyl group, and is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group. When Re is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or the like, the purity of the intermediate phenol compound obtained is high, which is a preferred embodiment.
なお、上記一般式(3-1)、(3-2)、(4)、及び、(5)中において、上記一般式(1)と同一の記号や、同一の置換基、及び、同一の官能基(Ra、Rb、Rc、Rd、及び、m)については、共通するのものとする。 In the above general formulas (3-1), (3-2), (4), and (5), the same symbols, the same substituents, and the same functional groups (Ra, Rb, Rc, Rd, and m) as those in the above general formula (1) are considered to be common.
前記化合物(a)の具体例としては、2,6-ジ(ヒドロキシメチル)フェノール、2,6-ジ(メトキシメチル)フェノール、2,6-ジビニル-4-メチル)フェノール、及び、前記2,6-ジ(ヒドロキシメチル)フェノールなどのフェノール化合物の4位の水素を、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tart-ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、塩素、又は、臭素に置き換えた各フェノール化合物等が挙げられる。これら化合物(a)は、それぞれ単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。中でも、化合物(a)としては、工業的に入手のしやすさの観点から、例えば、2,6-ジ(ヒドロキシメチル)フェノール、2,6-ジ(ヒドロキシメチル)-p-クレゾールであり、2,6-ジ(ヒドロキシメチル)―p-クレゾールを使用することが、より好ましい態様となる。 Specific examples of the compound (a) include 2,6-di(hydroxymethyl)phenol, 2,6-di(methoxymethyl)phenol, 2,6-divinyl-4-methyl)phenol, and phenol compounds in which the hydrogen at the 4th position of the phenol compound such as the 2,6-di(hydroxymethyl)phenol is replaced with a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, chlorine, or bromine. These compounds (a) may be used alone or in combination of two or more. Among them, from the viewpoint of industrial availability, examples of the compound (a) include 2,6-di(hydroxymethyl)phenol and 2,6-di(hydroxymethyl)-p-cresol, and it is more preferable to use 2,6-di(hydroxymethyl)-p-cresol.
前記化合物(b)としては、特に限定されないが、具体的には、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール等のクレゾール;2,3-キシレノール、2,4-キシレノール、2,5-キシレノール、2,6-キシレノール(2,6-ジメチルフェノール)、3,4-キシレノール、3,5-キシレノール、3,6-キシレノール等のキシレノール;2,3,5-トリメチルフェノール、2,3,6-トリメチルフェノール;o-エチルフェノール(2-エチルフェノール)、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール等のエチルフェノール;イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p-t-ブチルフェノール等のブチルフェノール;p-ペンチルフェノール、p-オクチルフェノール、p-ノニルフェノール、p-クミルフェノール等のアルキルフェノール;o-フェニルフェノール、p-フェニルフェノール、2-シクロヘキシルフェノール、2-ベンジルフェノール等の1置換フェノール等が挙げられる。これら化合物(b)は、それぞれ単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。中でも、工業的入手のしやすさの観点から、化合物(b)としては、例えば、キシレノールや、2,6-キシレノールを使用することが、より好ましい態様となる。 The compound (b) is not particularly limited, but specific examples thereof include cresols such as o-cresol, m-cresol, and p-cresol; xylenols such as 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol (2,6-dimethylphenol), 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, and 3,6-xylenol; 2,3,5-trimethylphenol and 2,3,6-trimethylphenol; ethylphenols such as o-ethylphenol (2-ethylphenol), m-ethylphenol, and p-ethylphenol; butylphenols such as isopropylphenol, butylphenol, and p-t-butylphenol; alkylphenols such as p-pentylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, and p-cumylphenol; and mono-substituted phenols such as o-phenylphenol, p-phenylphenol, 2-cyclohexylphenol, and 2-benzylphenol. These compounds (b) may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of ease of industrial availability, it is more preferable to use, for example, xylenol or 2,6-xylenol as compound (b).
前記中間体フェノール化合物の製造方法においては、前記化合物(a)と前記化合物(b)を、前記化合物(a)に対する前記化合物(b)のモル比(化合物(b)/化合物(a))を、好ましくは2.5/1~1.05/1であり、より好ましくは2/1~1.1/1で仕込み、酸触媒存在下で反応させることにより、前記化合物(a)、および、前記化合物(b)との反応生成物(c)である中間体フェノール化合物を得ることができる。 In the method for producing the intermediate phenol compound, the compound (a) and the compound (b) are charged in a molar ratio of the compound (b) to the compound (a) (compound (b)/compound (a)) of preferably 2.5/1 to 1.05/1, more preferably 2/1 to 1.1/1, and reacted in the presence of an acid catalyst to obtain the intermediate phenol compound, which is the reaction product (c) between the compound (a) and the compound (b).
前記反応に用いる酸触媒には、例えば、リン酸、塩酸、硫酸のような無機酸、シュウ酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、フルオロメタンスルホン酸等の有機酸、活性白土、酸性白土、シリカアルミナ、ゼオライト、強酸性イオン交換樹脂のような固体酸、ヘテロポリ酸塩等を挙げることができるが、反応後、塩基による中和と水による洗浄で簡便に除去できる均一系触媒であるシュウ酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、フルオロメタンスルホン酸を用いることが好ましい。 Examples of acid catalysts used in the reaction include inorganic acids such as phosphoric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid; organic acids such as oxalic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, and fluoromethanesulfonic acid; solid acids such as activated clay, acid clay, silica alumina, zeolite, and strongly acidic ion exchange resins; and heteropolyacid salts. However, it is preferable to use homogeneous catalysts such as oxalic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, and fluoromethanesulfonic acid, which can be easily removed by neutralization with a base and washing with water after the reaction.
前記酸触媒の配合量は、最初に仕込む原料の前記化合物(a)、及び、前記化合物(b)の総量100質量部に対して、0.001~40質量部の範囲で配合されるが、ハンドリング性と経済性の点から、0.001~25質量部が好ましい。 The amount of the acid catalyst is in the range of 0.001 to 40 parts by mass per 100 parts by mass of the total amount of the raw materials (a) and (b) initially charged, but from the standpoint of ease of handling and economy, 0.001 to 25 parts by mass is preferred.
前記反応温度は、通常、40~80℃の範囲であればよいが、異性体構造の生成を抑制し、熱分解等の副反応を避け、高純度の中間体フェノール化合物を得るためには、40~45℃が好ましい。 The reaction temperature is usually in the range of 40 to 80°C, but in order to suppress the formation of isomeric structures, avoid side reactions such as thermal decomposition, and obtain a high-purity intermediate phenol compound, a temperature of 40 to 45°C is preferred.
前記反応時間としては、短時間では反応が完全に進行せず、また長時間にすると生成物の熱分解反応等の副反応が起こることから、前記反応温度条件下で、通常は、のべ0.5~24時間の範囲であるが、好ましくは、のべ0.5~15時間の範囲である。 The reaction time is usually in the range of 0.5 to 24 hours in total under the above reaction temperature conditions, but is preferably in the range of 0.5 to 15 hours in total, since the reaction does not proceed completely if it is short and side reactions such as thermal decomposition of the product occur if it is long.
前記中間体フェノール化合物の製造方法においては、原料が溶剤を兼ねる場合もあるため、必ずしも他の溶剤は用いなくても良いが、溶剤を用いることも可能である。また、反応時に発生する溶剤(例えば、メタノールなど)については、留去してから、上記反応温度の範囲で反応を行う方法を採用してもよい。 In the method for producing the intermediate phenol compound, the raw material may also serve as the solvent, so it is not necessary to use another solvent, but it is possible to use a solvent. In addition, a method may be adopted in which the solvent (e.g., methanol, etc.) generated during the reaction is distilled off before the reaction is carried out within the above reaction temperature range.
前記中間体フェノール化合物を合成するために使用される有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等のケトン類、2-エトキシエタノール、メタノールなどのアルコール類、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、アセトニトリル、スルホラン等の非プロトン性溶媒、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒等が挙げられ、またこれらは単独で用いても混合して用いてもよい。 Organic solvents used to synthesize the intermediate phenolic compound include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, acetophenone, etc.; alcohols such as 2-ethoxyethanol, methanol, etc.; aprotic solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, acetonitrile, sulfolane, etc.; cyclic ethers such as dioxane, tetrahydrofuran, etc.; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, etc.; aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene, etc.; and these may be used alone or in combination.
<硬化性樹脂の製造方法>
前記硬化性樹脂の製造方法(中間体フェノール化合物へのビニルベンジルエーテル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、又は、アリルエーテル基の導入)について、以下に説明する。
<Method for producing curable resin>
The method for producing the curable resin (introduction of a vinylbenzyl ether group, a (meth)acryloyloxy group, or an allyl ether group into an intermediate phenol compound) will be described below.
前記硬化性樹脂は、塩基性、又は、酸性触媒存在下で、前記中間体フェノール化合物(反応生成物(c))に、無水(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリド、クロロメチルスチレン、クロロスチレン、塩化アリル、または、臭化アリル等(以下、「化合物(d)」と称する場合がある。)との反応といった公知の方法によって得ることができる。これらを反応させることにより、中間体フェノール化合物中に架橋基(X)を導入することができ、また、低誘電率、低誘電正接で、熱硬化性となり、好ましい態様となる。 The curable resin can be obtained by a known method such as reacting the intermediate phenol compound (reaction product (c)) with (meth)acrylic anhydride, (meth)acrylic acid chloride, chloromethylstyrene, chlorostyrene, allyl chloride, allyl bromide, or the like (hereinafter sometimes referred to as "compound (d)") in the presence of a basic or acidic catalyst. By reacting these, a crosslinking group (X) can be introduced into the intermediate phenol compound, and the compound becomes thermosetting with a low dielectric constant and low dielectric tangent, which is a preferred embodiment.
前記化合物(d)(架橋基導入剤として機能する。)として、無水(メタ)アクリル酸としては、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、(メタ)アクリル酸クロリドとしては、アクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリド、クロロメチルスチレンとしては、例えば、p-クロロメチルスチレン(4-クロロメチルスチレン)、m-クロロメチルスチレンが挙げられ、クロロスチレンとしては、例えば、p-クロロスチレン、m-クロロスチレンが挙げられ、塩化アリルとしては、例えば、3-クロロ-1-プロペンが挙げられ、臭化アリルとしては、例えば、3-ブロモ-1-プロペンが挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても混合して用いてもよい。中でも、より低誘電正接の硬化物が得られることから、無水メタクリル酸やメタクリル酸クロリド、p-クロロスチレンやm-クロロスチレンなどを用いることが好ましく、特に、p-クロロメチルスチレンを用いることが好ましい。 As the compound (d) (functions as a crosslinking group introduction agent), the (meth)acrylic anhydride is acrylic anhydride, methacrylic anhydride, the (meth)acrylic chloride is acrylic chloride, methacrylic chloride, the chloromethylstyrene is, for example, p-chloromethylstyrene (4-chloromethylstyrene) and m-chloromethylstyrene, the chlorostyrene is, for example, p-chlorostyrene and m-chlorostyrene, the allyl chloride is, for example, 3-chloro-1-propene, and the allyl bromide is, for example, 3-bromo-1-propene. These may be used alone or in combination. Among them, it is preferable to use methacrylic anhydride, methacrylic chloride, p-chlorostyrene, m-chlorostyrene, etc., since a cured product with a lower dielectric tangent can be obtained, and it is particularly preferable to use p-chloromethylstyrene.
前記塩基性触媒としては、具体的には、ジメチルアミノピリジン、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、及び、アルカリ金属水酸化物等が挙げられる。前記酸性触媒としては、具体的には、硫酸、メタンスルホン酸等が挙げられる。特にジメチルアミノピリジンが触媒活性の点から優れている。 Specific examples of the basic catalyst include dimethylaminopyridine, alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates, and alkali metal hydroxides.Specific examples of the acidic catalyst include sulfuric acid and methanesulfonic acid.Dimethylaminopyridine is particularly excellent in terms of catalytic activity.
前記中間体フェノール化合物と前記化合物(d)との反応としては、前記中間体フェノール化合物に含まれる水酸基1モルに対し、前記化合物(d)を1~10モルを添加し、0.01~0.2モルの塩基性触媒を一括添加、又は、徐々に添加しながら、30~150℃の温度で、1~40時間反応させる方法が挙げられる。 The reaction between the intermediate phenol compound and the compound (d) can be carried out by adding 1 to 10 moles of the compound (d) per mole of hydroxyl groups contained in the intermediate phenol compound, and reacting for 1 to 40 hours at a temperature of 30 to 150°C while adding 0.01 to 0.2 moles of a basic catalyst all at once or gradually.
また、前記化合物(d)との反応(架橋基の導入)時に、有機溶媒を併用することにより、前記硬化性樹脂の合成における反応速度を高めることができる。このような有機溶媒としては特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、1-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ類、テトラヒドロフラン、1、4-ジオキサン、1、3-ジオキサン、ジエトキシエタン等のエーテル類、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、トルエン等が挙げられる。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で使用してもよいし、また、極性を調製するために、適宜2種以上を併用してもよい。 In addition, the reaction rate in the synthesis of the curable resin can be increased by using an organic solvent in the reaction with the compound (d) (introduction of a crosslinking group). Such organic solvents are not particularly limited, but examples thereof include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, alcohols such as methanol, ethanol, 1-propyl alcohol, isopropyl alcohol, 1-butanol, secondary butanol, and tertiary butanol, cellosolves such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve, ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxane, and diethoxyethane, aprotic polar solvents such as acetonitrile, dimethyl sulfoxide, and dimethylformamide, and toluene. These organic solvents may be used alone, or two or more of them may be used in combination as appropriate to adjust the polarity.
前記化合物(d)との反応(架橋基の導入)の終了後は、反応生成物を貧溶媒に再沈した後、析出物を貧溶媒で20~100℃の温度で、0.1~5時間攪拌し、減圧濾過した後、析出物を40~80℃の温度で、1~10時間乾燥することで、目的の前記硬化性樹脂を得ることができる。貧溶媒としてはヘキサンなどが挙げられる。 After the reaction with compound (d) (introduction of a crosslinking group) is completed, the reaction product is reprecipitated in a poor solvent, and the precipitate is stirred in the poor solvent at a temperature of 20 to 100°C for 0.1 to 5 hours, filtered under reduced pressure, and then dried at a temperature of 40 to 80°C for 1 to 10 hours to obtain the desired curable resin. Examples of poor solvents include hexane.
なお、本発明の硬化性樹脂は、上記一般式(1)(又は(2))の構造を有する硬化性樹脂を含むことを特徴とし、上記製造方法により、副反応として、これら上記一般式(1)(又は(2))以外の構造を含んでいても、本発明における硬化性樹脂の特性に影響を与えるものでなければ、特に問題はない。 The curable resin of the present invention is characterized by containing a curable resin having the structure of the above general formula (1) (or (2)). Even if the above manufacturing method contains a structure other than the above general formula (1) (or (2)) as a side reaction, there is no particular problem as long as it does not affect the properties of the curable resin in the present invention.
<硬化性樹脂組成物>
本発明は、前記硬化性樹脂を含有する硬化性樹脂組成物に関する。前記硬化性樹脂は耐熱性、及び、低誘電特性に寄与することができるため、前記硬化性樹脂を含む硬化性樹脂組成物を用いて得られる硬化物は、耐熱性、及び、低誘電特性に優れ、好ましい態様となる。
<Curable resin composition>
The present invention relates to a curable resin composition containing the curable resin. The curable resin can contribute to heat resistance and low dielectric properties, so that a cured product obtained by using the curable resin composition containing the curable resin has excellent heat resistance and low dielectric properties, which is a preferred embodiment.
〔その他樹脂等〕
本発明の硬化性樹脂組成物には、前記硬化性樹脂に加えて、その他樹脂、硬化剤、硬化促進剤等を、本発明の目的を損なわない範囲で特に限定なく使用できる。前記硬化性樹脂は、後述するが、硬化剤を配合することなく、加熱等により硬化物を得ることができるが、例えば、その他樹脂等を併せて配合する際には、硬化剤や硬化促進剤などを配合して、使用することができる。
なお、本発明の硬化性樹脂組成物には、前記硬化性樹脂を含むが、前記硬化性樹脂の中で、Xがアリルエーテル基の場合、Xがビニルベンジルエーテル基や(メタ)アクリロイルオキシ基の場合と異なり、単独重合(架橋)することができない(単独では硬化物を得ることができない)ため、前記Xがアリルエーテル基の場合は、硬化剤や硬化促進剤などを使用することが必要となる。
[Other resins, etc.]
In the curable resin composition of the present invention, in addition to the curable resin, other resins, curing agents, curing accelerators, etc. can be used without particular limitation within the scope of not impairing the object of the present invention. As described later, the curable resin can obtain a cured product by heating or the like without blending a curing agent, but for example, when blending other resins, etc., they can be used by blending a curing agent, a curing accelerator, etc.
The curable resin composition of the present invention contains the curable resin. However, among the curable resins, when X is an allyl ether group, unlike when X is a vinylbenzyl ether group or a (meth)acryloyloxy group, the curable resin cannot homopolymerize (crosslink) (cannot obtain a cured product by itself), and therefore, when X is an allyl ether group, it is necessary to use a curing agent, a curing accelerator, or the like.
〔その他樹脂〕
前記その他樹脂としては、例えば、アルケニル基含有化合物、例えば、ビスマレイミド類、アリルエーテル系化合物、アリルアミン系化合物、トリアリルシアヌレート、アルケニルフェノール系化合物、ビニル基含有ポリオレフィン化合物等を添加することもできる。また、その他の熱硬化性樹脂、例えば、熱硬化性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、活性エステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シアネート樹脂等も目的に応じて適宜配合することも可能である。
[Other resins]
Examples of the other resins that can be added include alkenyl group-containing compounds such as bismaleimides, allyl ether compounds, allyl amine compounds, triallyl cyanurate, alkenyl phenol compounds, vinyl group-containing polyolefin compounds, etc. In addition, other thermosetting resins such as thermosetting polyimide resins, epoxy resins, phenolic resins, active ester resins, benzoxazine resins, cyanate resins, etc. can also be appropriately blended depending on the purpose.
〔硬化剤〕
前記硬化剤としては、例えば、アミン系化合物、アミド系化合物、酸無水物系化合物、フェノ-ル系化合物、シアネートエステル化合物などが挙げられる。これらの硬化剤は、単独でも2種類以上の併用でも構わない。
[Hardening agent]
Examples of the curing agent include amine compounds, amide compounds, acid anhydride compounds, phenol compounds, cyanate ester compounds, etc. These curing agents may be used alone or in combination of two or more kinds.
〔硬化促進剤〕
前記硬化促進剤としては、種々のものが使用できるが、例えば、リン系化合物、第3級アミン、イミダゾール類、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。特に半導体封止材料用途として使用する場合には、硬化性、耐熱性、電気特性、耐湿信頼性等に優れる点から、トリフェニルフォスフィン等のリン系化合物、又は、イミダゾール類が好ましい。これらの硬化促進剤は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
[Curing Accelerator]
As the curing accelerator, various types can be used, for example, phosphorus compounds, tertiary amines, imidazoles, organic acid metal salts, Lewis acids, amine complex salts, etc. In particular, when used as a semiconductor encapsulation material, phosphorus compounds such as triphenylphosphine or imidazoles are preferred because of their excellent curability, heat resistance, electrical properties, moisture resistance reliability, etc. These curing accelerators can be used alone or in combination of two or more.
〔難燃剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、難燃性を発揮させるために、難燃剤を配合することができ、中でも、実質的にハロゲン原子を含有しない非ハロゲン系難燃剤を配合することが好ましい。前記非ハロゲン系難燃剤として、例えば、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤、有機金属塩系難燃剤等が挙げられ、これらの難燃剤は、単独でも2種類以上の併用でも構わない。
[Flame retardant]
The curable resin composition of the present invention may contain a flame retardant as necessary to exhibit flame retardancy, and among these, it is preferable to contain a non-halogen flame retardant that does not substantially contain halogen atoms. Examples of the non-halogen flame retardant include phosphorus-based flame retardants, nitrogen-based flame retardants, silicone-based flame retardants, inorganic flame retardants, and organic metal salt-based flame retardants, and these flame retardants may be used alone or in combination of two or more kinds.
〔充填剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、無機質充填剤を配合することができる。前記無機質充填剤として、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、水酸化アルミ等が挙げられる。前記無機充填剤の配合量を特に大きくする場合は溶融シリカを用いることが好ましい。前記溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め、かつ、成形材料の溶融粘度の上昇を抑制するためには、球状のものを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布を適当に調整することが好ましい。また、前記硬化性樹脂組成物を以下に詳述する導電ペーストなどの用途に使用する場合は、銀粉や銅粉等の導電性充填剤を用いることができる。
[Filler]
The curable resin composition of the present invention may contain an inorganic filler as required. Examples of the inorganic filler include fused silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride, and aluminum hydroxide. When the amount of the inorganic filler is particularly large, it is preferable to use fused silica. The fused silica may be either crushed or spherical, but in order to increase the amount of fused silica and suppress the increase in the melt viscosity of the molding material, it is preferable to mainly use spherical silica. In order to further increase the amount of spherical silica, it is preferable to appropriately adjust the particle size distribution of the spherical silica. In addition, when the curable resin composition is used for applications such as a conductive paste described in detail below, a conductive filler such as silver powder or copper powder can be used.
〔その他配合剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、シランカップリング剤、離型剤、顔料、乳化剤等の種々の配合剤を添加することができる。
[Other compounding agents]
To the curable resin composition of the present invention, various compounding agents such as a silane coupling agent, a release agent, a pigment, an emulsifier, etc. may be added, if necessary.
<硬化物>
本発明は、前記硬化性樹脂組成物を硬化反応させて得られることを特徴とする硬化物に関する。前記硬化性樹脂組成物は、前記硬化性樹脂単独、もしくは、前記硬化性樹脂に加えて、上述した硬化剤などの各成分を均一に混合することにより得られ、従来知られている方法と同様の方法で容易に硬化物とすることができる。前記硬化物としては、積層物、注型物、接着層、塗膜、フィルム等の成形硬化物が挙げられる。
<Cured Product>
The present invention relates to a cured product obtained by subjecting the curable resin composition to a curing reaction. The curable resin composition can be obtained by uniformly mixing the curable resin alone or the curable resin and each component such as the curing agent described above, and can be easily cured by a method similar to a conventionally known method. Examples of the cured product include molded cured products such as laminates, cast products, adhesive layers, coatings, and films.
前記硬化反応としては、熱硬化や紫外線硬化反応などが挙げられ、中でも熱硬化反応としては、無触媒下でも容易に行われるが、さらに速く反応させたい場合には、有機過酸化物、アゾ化合物のような重合開始剤やホスフィン系化合物、第3級アミンの様な塩基性触媒の添加が効果的である。例えば、ベンゾイルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリル、トリフェニルフォスフィン、トリエチルアミン、イミダゾール類等が挙げられる。 The curing reaction includes heat curing and ultraviolet curing reactions. Heat curing reactions are easily carried out without a catalyst, but if you want to make the reaction faster, it is effective to add a polymerization initiator such as an organic peroxide or an azo compound, or a basic catalyst such as a phosphine compound or a tertiary amine. Examples include benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, azobisisobutyronitrile, triphenylphosphine, triethylamine, imidazoles, etc.
<用途>
本発明の硬化性樹脂組成物により得られる硬化物が、耐熱性、及び、低誘電特性に優れることから、耐熱部材や電子部材に好適に使用可能である。特に、プリプレグ、回路基板、半導体封止材、半導体装置、ビルドアップフィルム、ビルドアップ基板、接着剤やレジスト材料などに好適に使用できる。また、繊維強化樹脂のマトリクス樹脂にも好適に使用でき、高耐熱性のプリプレグとして特に適している。また、前記硬化性樹脂組成物に含まれる前記硬化性樹脂は、各種溶剤への優れた溶解性を表すことから塗料化が可能である。こうして得られる耐熱部材や電子部材は、各種用途に好適に使用可能であり、例えば、産業用機械部品、一般機械部品、自動車・鉄道・車両等部品、宇宙・航空関連部品、電子・電気部品、建築材料、容器・包装部材、生活用品、スポーツ・レジャー用品、風力発電用筐体部材等が挙げられるが、これらに限定される物ではない。
<Applications>
The cured product obtained by the curable resin composition of the present invention has excellent heat resistance and low dielectric properties, and therefore can be suitably used for heat-resistant members and electronic members. In particular, it can be suitably used for prepregs, circuit boards, semiconductor encapsulants, semiconductor devices, build-up films, build-up boards, adhesives, resist materials, etc. It can also be suitably used for matrix resins of fiber-reinforced resins, and is particularly suitable as highly heat-resistant prepregs. In addition, the curable resin contained in the curable resin composition exhibits excellent solubility in various solvents, and can be made into paint. The heat-resistant members and electronic members thus obtained can be suitably used for various applications, such as industrial machine parts, general machine parts, automobile, railway, vehicle parts, space and aviation related parts, electronic and electrical parts, building materials, containers and packaging parts, daily necessities, sports and leisure goods, and housing parts for wind power generation, but are not limited thereto.
以下に、本発明を実施例、比較例により具体的に説明するが、「部」及び「%」は特に断わりのない限り、質量基準である。なお、以下に示す条件で、硬化性樹脂、及び、前記硬化性樹脂を用いて得られる硬化物を合成し、更に得られた硬化物について、以下の条件にて測定・評価を行った。 The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples. "Parts" and "%" are by weight unless otherwise specified. A curable resin and a cured product obtained by using the curable resin were synthesized under the conditions shown below, and the obtained cured product was measured and evaluated under the conditions shown below.
<1H-NMR測定>
1H-NMR:JEOL RESONANCE製「JNM-ECA400」
磁場強度:400MHz
積算回数:16回
溶媒:chloroform-d1
試料濃度:1質量%
前記1H―NMRチャートの結果より、目的生成物由来のピークが確認でき、各反応における目的生成物が得られたことを確認した(実施例1の図1、実施例2の図2参照)。なお、実施例3~10、及び、比較例1~3についても、同様に1H-NMR測定を行い、目的生成物の合成確認を行った(図面なし)。
< 1H -NMR measurement>
1 H-NMR: “JNM-ECA400” manufactured by JEOL RESONANCE
Magnetic field strength: 400MHz
Number of times accumulated: 16 Solvent: chloroform-d1
Sample concentration: 1% by mass
From the results of the 1 H-NMR chart, a peak derived from the target product was confirmed, and it was confirmed that the target product was obtained in each reaction (see FIG. 1 of Example 1 and FIG. 2 of Example 2). Note that, for Examples 3 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, 1 H-NMR measurements were similarly performed to confirm the synthesis of the target product (not shown).
(実施例1)
温度計、冷却管、攪拌機を取り付けた200mLフラスコに2,6-ジメチルフェノール34.5g(0.28mol)、メタノール15g、水6.5gおよび96%硫酸1.83gを仕込み、攪拌しながら45℃まで加熱した。その後2,6-ビス(ヒドロキシメチル)-p-クレゾール9.6g(0.57mol)を1時間添加した後、45℃、5時間反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を室温まで冷却し、反応液に水90gを加えて、ついでに水酸化ナトリウム水溶液で中和させた。その後混合物を40℃、4時間攪拌して、析出した固体を濾別し、お湯を洗浄した後、真空乾燥させた。中間体フェノール化合物15.4g(0.041mol)を得た。
温度計、冷却管、攪拌機を取り付けた1Lフラスコに、得られた中間体フェノール化合物15.4g(0.041mol)、N,N-ジメチルホルムアミド40g、4-クロロメチルスチレン34.3g(0.228mol)、48%水酸化カリウム水溶液22.4gを仕込み、攪拌しながら60℃に昇温し20時間反応させた。反応液をメタノール300gに注ぎ、析出した固体を濾別し、真空乾燥させた。下記構造式の硬化性樹脂を得た。1H-NMR測定を行い、生成物の構造を判断した(図1参照)。
34.5g (0.28mol) of 2,6-dimethylphenol, 15g of methanol, 6.5g of water and 1.83g of 96% sulfuric acid were charged into a 200mL flask equipped with a thermometer, a condenser and a stirrer, and heated to 45°C while stirring. 9.6g (0.57mol) of 2,6-bis(hydroxymethyl)-p-cresol was then added for 1 hour, and the mixture was reacted at 45°C for 5 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was cooled to room temperature, 90g of water was added to the reaction liquid, and the mixture was neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution. The mixture was then stirred at 40°C for 4 hours, and the precipitated solid was filtered off, washed with hot water, and then dried in vacuum. 15.4g (0.041mol) of an intermediate phenol compound was obtained.
In a 1 L flask equipped with a thermometer, a condenser, and a stirrer, 15.4 g (0.041 mol) of the intermediate phenol compound obtained, 40 g of N,N-dimethylformamide, 34.3 g (0.228 mol) of 4-chloromethylstyrene, and 22.4 g of 48% aqueous potassium hydroxide solution were charged, and the mixture was heated to 60°C with stirring and reacted for 20 hours. The reaction liquid was poured into 300 g of methanol, and the precipitated solid was filtered off and dried in vacuum. A curable resin with the following structural formula was obtained. 1 H-NMR measurement was performed to determine the structure of the product (see Figure 1).
(実施例2)
温度計、冷却管、攪拌機を取り付けた200mLフラスコに2,6-ジメチルフェノール34.5g(0.28mol)、メタノール15g、水6.5gおよび96%硫酸1.83gを仕込み、攪拌しながら45℃まで加熱した。その後2,6-ビス(ヒドロキシメチル)-p-クレゾール9.6g(0.57mol)を1時間添加した後、45℃、5時間反応させた。反応終了後、得られた反応混合物を室温まで冷却し、反応液に水90gを加えて、ついでに水酸化ナトリウム水溶液で中和させた。その後混合物を40℃、4時間攪拌して、析出した固体を濾別し、お湯を洗浄した後、真空乾燥させた。中間体フェノール化合物15.4g(0.041mol)を得た。
温度計、冷却管、攪拌機を取り付けた200mLフラスコに、トルエン20g及び前記中間体15.4g(0.041mol)を混合して約85℃に加熱した。ジメチルアミノピリジン0.92g(0.0075mol)を添加した。固体がすべて溶解したと思われる時点で、無水メタクリル酸38.5g(0.25mol)を徐々に添加した。得られた溶液を連続混合しながら85℃に3時間維持した。次に、溶液を室温に冷却して、1Lのビーカー中マグネチックスターラーで激しく撹拌したヘキサン360g中に30分かけて滴下した。得られた沈殿物を減圧濾過後乾燥し、下記構造式の硬化性樹脂11.6gを得た。1H-NMR測定を行い、生成物の構造を判断した(図2参照)。
34.5g (0.28mol) of 2,6-dimethylphenol, 15g of methanol, 6.5g of water and 1.83g of 96% sulfuric acid were charged into a 200mL flask equipped with a thermometer, a condenser and a stirrer, and heated to 45°C while stirring. 9.6g (0.57mol) of 2,6-bis(hydroxymethyl)-p-cresol was then added for 1 hour, and the mixture was reacted at 45°C for 5 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was cooled to room temperature, 90g of water was added to the reaction liquid, and the mixture was neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution. The mixture was then stirred at 40°C for 4 hours, and the precipitated solid was filtered off, washed with hot water, and then dried in vacuum. 15.4g (0.041mol) of an intermediate phenol compound was obtained.
In a 200 mL flask equipped with a thermometer, a condenser, and a stirrer, 20 g of toluene and 15.4 g (0.041 mol) of the intermediate were mixed and heated to about 85° C. 0.92 g (0.0075 mol) of dimethylaminopyridine was added. When it appeared that all the solids had dissolved, 38.5 g (0.25 mol) of methacrylic anhydride was gradually added. The resulting solution was maintained at 85° C. for 3 hours with continuous mixing. The solution was then cooled to room temperature and dropped over 30 minutes into 360 g of hexane in a 1 L beaker that was vigorously stirred with a magnetic stirrer. The resulting precipitate was filtered under reduced pressure and dried to obtain 11.6 g of a curable resin of the following structural formula. 1 H-NMR measurements were performed to determine the structure of the product (see FIG. 2).
(実施例3)
前記実施例2における無水メタクリル酸を無水アクリル酸31.5g(0.25mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
A curable resin having the following structural formula was obtained by carrying out synthesis in the same manner as in Example 1, except that the methacrylic anhydride in Example 2 was changed to 31.5 g (0.25 mol) of acrylic anhydride.
(実施例4)
前記実施例1における2,6-ジメチルフェノールをo-フェニルフェノール47.7g(0.28mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
A curable resin having the following structural formula was obtained by carrying out synthesis in the same manner as in Example 1, except that 2,6-dimethylphenol in Example 1 was changed to 47.7 g (0.28 mol) of o-phenylphenol.
(実施例5)
前記実施例1における2,6-ジメチルフェノールを2-シクロヘキシルフェノール49.3g(0.28mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
A curable resin having the following structural formula was obtained by carrying out synthesis in the same manner as in Example 1, except that the 2,6-dimethylphenol in Example 1 was changed to 49.3 g (0.28 mol) of 2-cyclohexylphenol.
(実施例6)
前記実施例2における2,6-ジメチルフェノールを2-シクロヘキシルフェノール49.3g(0.28mol)に変更した以外は、前記実施例2と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
The synthesis was carried out in the same manner as in Example 2, except that the 2,6-dimethylphenol in Example 2 was changed to 49.3 g (0.28 mol) of 2-cyclohexylphenol, to obtain a curable resin having the following structural formula.
(実施例7)
前記実施例1における2,6-ジメチルフェノールを2-ベンジルフェノール51.6g(0.28mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
A curable resin having the following structural formula was obtained by carrying out synthesis in the same manner as in Example 1, except that 2,6-dimethylphenol in Example 1 was changed to 51.6 g (0.28 mol) of 2-benzylphenol.
(実施例8)
前記実施例1における2,6-ビス(ヒドロキシメチル)-p-クレゾールを5-シクロヘキシル-2-ヒドロキシ-1,3-フェニレンジメタノール134.7g(0.57mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
The synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that 2,6-bis(hydroxymethyl)-p-cresol in Example 1 was changed to 134.7 g (0.57 mol) of 5-cyclohexyl-2-hydroxy-1,3-phenylenedimethanol, to obtain a curable resin having the following structural formula.
(実施例9)
前記実施例1における2,6-ビス(ヒドロキシメチル)-p-クレゾールを(2,6-ジビニル-4-メチル)フェノール91.3g(0.57mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
The synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that 2,6-bis(hydroxymethyl)-p-cresol in Example 1 was changed to 91.3 g (0.57 mol) of (2,6-divinyl-4-methyl)phenol, to obtain a curable resin having the following structural formula.
(実施例10)
前記実施例1における4-クロロメチルスチレンを塩化アリル17.4g(0.228mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
A curable resin having the following structural formula was obtained by carrying out synthesis in the same manner as in Example 1, except that 4-chloromethylstyrene in Example 1 was changed to 17.4 g (0.228 mol) of allyl chloride.
(比較例1)
前記実施例1における2,6-ジメチルフェノールをフェノール26.4g(0.28mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
A curable resin having the following structural formula was obtained by carrying out synthesis in the same manner as in Example 1, except that the 2,6-dimethylphenol in Example 1 was changed to 26.4 g (0.28 mol) of phenol.
(比較例2)
前記実施例2における2,6-ジメチルフェノールをフェノール26.4g(0.28mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
The synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that the 2,6-dimethylphenol in Example 2 was changed to 26.4 g (0.28 mol) of phenol, to obtain a curable resin having the following structural formula.
(比較例3)
上記実施例1における中間体フェノール化合物15.4g(0.041mol)を、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン11.7g(0.041mol)に変更した以外は、前記実施例1と同様の方法で合成を実施し、下記構造式の硬化性樹脂を得た。
The synthesis was carried out in the same manner as in Example 1, except that the intermediate phenol compound 15.4 g (0.041 mol) in Example 1 was changed to 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propane 11.7 g (0.041 mol), to obtain a curable resin having the following structural formula.
<樹脂フィルム(硬化物)の作成>
実施例、及び、比較例で得られた硬化性樹脂(固体粉末)を5cm角の正方形の型枠に入れ、ステンレス板で挟み、真空プレスにセットした。常圧常温下で1.5MPaまで加圧した。次に10torrまで減圧後、熱硬化温度より50℃高い温度まで30分かけて加温した。さらに2時間静置後、室温まで徐冷した。その結果、平均膜厚が100μmの均一な樹脂フィルム(硬化物)を作製した。なお、実施例10で得られた硬化性樹脂(Xがアリルエーテル基)においては、硬化性樹脂単独での単独重合(架橋)が進行しないため、硬化性樹脂の製造確認のみを行い、以下の樹脂フィルム(硬化物)に基づく評価は行っていない。
<Preparation of Resin Film (Cured Product)>
The curable resin (solid powder) obtained in the examples and comparative examples was placed in a 5 cm square mold, sandwiched between stainless steel plates, and set in a vacuum press. The pressure was increased to 1.5 MPa at normal pressure and room temperature. Next, the pressure was reduced to 10 torr, and the temperature was increased to a temperature 50° C. higher than the heat curing temperature over 30 minutes. After being left to stand for another 2 hours, the temperature was gradually cooled to room temperature. As a result, a uniform resin film (cured product) with an average thickness of 100 μm was produced. In addition, in the curable resin obtained in Example 10 (X is an allyl ether group), homopolymerization (crosslinking) of the curable resin alone does not proceed, so only the production of the curable resin was confirmed, and the following evaluation based on the resin film (cured product) was not performed.
<誘電特性の評価>
得られた樹脂フィルム(硬化物)の面内方向の誘電特性について、キーサイト・テクノロジー社のネットワークアナライザーN5247Aを用いて、スプリットポスト誘電体共振器法により、周波数10GHzについて誘電率、及び、誘電正接を測定した。なお、誘電正接としては、10.0×10-3以下であれば、実用上問題がなく、好ましくは、5.0×10-3以下であり、より好ましくは3.0×10-3以下であり、更に好ましくは2.5×10-3以下である。また、誘電率としては、3以下であれば、実用上問題がなく、好ましくは、2.7以下であることが好ましく、より好ましくは、2.5以下である。
<Evaluation of dielectric properties>
Regarding the dielectric properties in the in-plane direction of the obtained resin film (cured product), the dielectric constant and dielectric loss tangent were measured at a frequency of 10 GHz by a split post dielectric resonator method using a network analyzer N5247A from Keysight Technologies. The dielectric loss tangent is practically acceptable if it is 10.0×10 −3 or less, preferably 5.0×10 −3 or less, more preferably 3.0×10 −3 or less, and even more preferably 2.5×10 −3 or less. The dielectric constant is practically acceptable if it is 3 or less, preferably 2.7 or less, and more preferably 2.5 or less.
<耐熱性の評価(ガラス転移温度)>
得られた樹脂フィルム(硬化物)について、パーキンエルマー製DSC装置(Pyris Diamond)を用い、室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される発熱ピーク温度(熱硬化温度)の観測後、それより50℃高い温度で30分間保持した。ついで、20℃/分の降温条件で室温まで試料を冷却し、さらに、再度20℃/分の昇温条件で昇温し、樹脂フィルム(硬化物)のガラス転移点温度(Tg)(℃)を測定した。なお、ガラス転移点温度(Tg)としては、100℃以上であれば、実用上問題がなく、好ましくは、150℃以上である。
<Evaluation of heat resistance (glass transition temperature)>
The obtained resin film (cured product) was measured using a PerkinElmer DSC device (Pyris Diamond) at a temperature rise of 20°C/min from room temperature to observe the exothermic peak temperature (thermosetting temperature), and then held at a temperature 50°C higher than that for 30 minutes. The sample was then cooled to room temperature at a temperature drop of 20°C/min, and then heated again at a temperature rise of 20°C/min to measure the glass transition temperature (Tg) (°C) of the resin film (cured product). Note that as long as the glass transition temperature (Tg) is 100°C or higher, there is no practical problem, and it is preferably 150°C or higher.
上記表1の評価結果より、実施例1~9においては、所望の硬化性樹脂を使用することで得られる硬化物は、耐熱性、及び、低誘電特性の両立を図ることができ、実用上問題のないレベルであることが確認できた。 From the evaluation results in Table 1 above, it was confirmed that in Examples 1 to 9, the cured products obtained by using the desired curable resins were able to achieve both heat resistance and low dielectric properties, and were at a level that was not problematic for practical use.
一方、上記表1の評価結果より、比較例1においては、所望の硬化性樹脂の構造中に含まれるRa及びRbに相当する炭化水素基が存在しない硬化性樹脂を使用したため、架橋基(X)の分子運動性が拘束されず、実施例と比較して、得られた硬化物の誘電正接や誘電率が高めの値を示し、誘電特性(低誘電特性)に劣ることが確認された。比較例2においては、所望の硬化性樹脂の構造中に含まれるRa及びRbに相当する炭化水素基が存在しない硬化性樹脂を使用したため、架橋基(X)の分子運動性が拘束されず、実施例と比較して、得られた硬化物の誘電正接や誘電率が高めの値を示し、誘電特性(低誘電特性)に劣ることが確認された。比較例3においては、実施例で使用するような中間体フェノール化合物を使用せず、架橋基(X)の数の少ない硬化性樹脂を合成に使用したため、得られた硬化物のガラス転移温度が非常に低くなり、耐熱性に劣ることが確認された。 On the other hand, from the evaluation results in Table 1 above, in Comparative Example 1, a curable resin that does not have hydrocarbon groups corresponding to Ra and Rb contained in the structure of the desired curable resin was used, so the molecular mobility of the crosslinking group (X) was not restricted, and the dielectric tangent and dielectric constant of the obtained cured product were higher than those of the Examples, and it was confirmed that the dielectric properties (low dielectric properties) were inferior. In Comparative Example 2, a curable resin that does not have hydrocarbon groups corresponding to Ra and Rb contained in the structure of the desired curable resin was used, so the molecular mobility of the crosslinking group (X) was not restricted, and the dielectric tangent and dielectric constant of the obtained cured product were higher than those of the Examples, and it was confirmed that the dielectric properties (low dielectric properties) were inferior. In Comparative Example 3, an intermediate phenolic compound as used in the Examples was not used, and a curable resin with a small number of crosslinking groups (X) was used for synthesis, so the glass transition temperature of the obtained cured product was very low, and it was confirmed that the heat resistance was inferior.
本発明の硬化制樹脂を使用し得られる硬化物は、耐熱性、及び、誘電特性(低誘電特性)に優れることから、耐熱部材や電子部材に好適に使用可能であり、特に、プリプレグ、半導体封止材、回路基板、ビルドアップフィルム、ビルドアップ基板等や、接着剤やレジスト材料に好適に使用可能である。また、繊維強化樹脂のマトリクス樹脂にも好適に使用可能であり、高耐熱性のプリプレグとして適している。 The cured product obtained using the cured resin of the present invention has excellent heat resistance and dielectric properties (low dielectric properties), and is therefore suitable for use in heat-resistant components and electronic components, particularly in prepregs, semiconductor encapsulants, circuit boards, build-up films, build-up boards, and the like, as well as adhesives and resist materials. It can also be used as a matrix resin for fiber-reinforced resins, and is suitable as a highly heat-resistant prepreg.
Claims (4)
A cured product obtained by subjecting the curable resin composition according to claim 3 to a curing reaction.
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