JP7635620B2 - Aqueous dispersion and method for producing laminate - Google Patents
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Description
本発明は、テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子と、特定の無機粒子と、特定量比の多価アルコールとを含む水系分散液、及びかかる水系分散液から形成されるポリマー層を有する積層体の製造方法に関する。 The present invention relates to an aqueous dispersion containing tetrafluoroethylene polymer particles, specific inorganic particles, and a specific ratio of polyhydric alcohols, and a method for producing a laminate having a polymer layer formed from the aqueous dispersion.
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のテトラフルオロエチレン系ポリマーは、電気特性、撥水撥油性、耐薬品性、耐熱性等の物性に優れており、種々の産業用途に利用されている。前記物性を基材表面に付与するために用いるコーティング剤として、テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子を含む分散液が知られており、かかる分散液は、高周波帯域の周波数に対応するプリント基板の誘電体層を形成する材料としても注目されている。 Tetrafluoroethylene polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE) have excellent physical properties such as electrical properties, water and oil repellency, chemical resistance, and heat resistance, and are used in a variety of industrial applications. Dispersions containing particles of tetrafluoroethylene polymers are known as coating agents used to impart the above physical properties to the surface of a substrate, and such dispersions are also attracting attention as materials for forming dielectric layers of printed circuit boards that correspond to high-frequency band frequencies.
一方、かかる分散液の物性を向上させる試みとして、特許文献1及び2には、特定の多価アルコール、解重合性アクリル樹脂粒子及び非イオン性界面活性剤を添加した、テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子を含む水系分散液が記載されている。 On the other hand, in an attempt to improve the physical properties of such dispersions, Patent Documents 1 and 2 describe aqueous dispersions containing particles of tetrafluoroethylene-based polymers to which a specific polyhydric alcohol, depolymerizable acrylic resin particles, and a nonionic surfactant have been added.
表面張力が概して低いテトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子を含む水系分散液は分散状態が悪いため、基材に塗工し焼成してポリマー層を形成する際、前記粒子のパッキングが粗くなりやすい。その結果、特に、厚いポリマー層を形成しようとすると、ポリマー層の緻密性に問題が生じやすい。
具体的には、ロール・トゥー・ロールのような連続生産プロセスで金属箔等の基材表面に前記ポリマー層を形成させると、ポリマー層にクラックやピンホールが発生しやすくなる。また、テトラフルオロエチレン系ポリマーが低線膨張性であることに起因して、前記ポリマー層と基材とからなる積層体が反りやすくなる。
前記水系分散液に無機粒子を配合して、形成される成形物の線膨張係数を調整する場合、分散液の分散性や取扱い性が低下し、塗工に際して前記粒子や無機粒子の脱落(粉落ち)が発生しやすくなる。また、形成される成形物の基材との密着性も低下しやすくなる。
本発明者らは、誘電率、誘電正接等のポリマー層の電気物性を向上させるために、粒子径の小さい無機粒子を分散液に配合した場合に、かかる傾向が顕著になる点を知見した。
Aqueous dispersions containing particles of tetrafluoroethylene-based polymers, which generally have low surface tension, tend to have poor dispersion conditions, and therefore tend to cause coarse packing of the particles when the particles are applied to a substrate and baked to form a polymer layer. As a result, problems with the density of the polymer layer tend to occur, particularly when attempting to form a thick polymer layer.
Specifically, when the polymer layer is formed on the surface of a substrate such as a metal foil by a continuous production process such as roll-to-roll, cracks and pinholes are likely to occur in the polymer layer, and the laminate consisting of the polymer layer and the substrate is likely to warp due to the low linear expansion of the tetrafluoroethylene-based polymer.
In the case where inorganic particles are blended into the aqueous dispersion to adjust the linear expansion coefficient of the formed molded product, the dispersibility and handling properties of the dispersion are reduced, and the particles and inorganic particles are likely to fall off (powder off) during coating. Also, the adhesion of the formed molded product to the substrate is likely to be reduced.
The present inventors have found that this tendency becomes more pronounced when inorganic particles having a small particle size are blended into the dispersion liquid in order to improve the electrical properties of the polymer layer, such as the dielectric constant and the dielectric loss tangent.
本発明者らは、鋭意検討した結果、テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子と特定粒子径の無機粒子とを含み、多価アルコールの水に対する量比が特定範囲である水系分散液は、分散安定性に優れることを知見した。また、かかる分散液からは厚く平滑な成形物を形成可能なこと、さらに得られる成形物は緻密であり、低誘電正接等の電気特性、耐屈曲性等の柔軟性、低線膨張性に優れると共に、金属箔等の基材との接着・密着性が改善されることを知見した。
本発明の目的は、分散安定性に優れ、得られる成形物が電気特性、耐屈曲性等の柔軟性、低線膨張性や、金属箔等の基材との接着性・密着性に優れ、厚く平滑なポリマー層を形成できるテトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子を含む分散液、及びかかる分散液から形成されるポリマー層を有する積層体の製造方法の提供である。
The present inventors have found, through intensive research, that the aqueous dispersion containing tetrafluoroethylene polymer particles and inorganic particles of a specific particle size, and the ratio of polyhydric alcohol to water is within a specific range, has excellent dispersion stability.Furthermore, they have found that this dispersion can form a thick and smooth molded product, and the molded product obtained is dense, has excellent electrical properties such as low dielectric tangent, flexibility such as bending resistance, low linear expansion, and improves adhesion and adhesion to substrates such as metal foil.
An object of the present invention is to provide a dispersion containing particles of a tetrafluoroethylene-based polymer which is excellent in dispersion stability, and which is capable of forming a thick and smooth polymer layer in the obtained molded product which is excellent in electrical properties, flexibility such as bending resistance, low linear expansion, and adhesiveness and adhesion to a substrate such as a metal foil, and a method for producing a laminate having a polymer layer formed from such a dispersion.
本発明は、下記の態様を有する。
<1> テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子と、平均粒子径が10μm未満の無機粒子と、多価アルコールと、水とを含み、前記多価アルコールの水に対する含有質量比が0.2以上である、水系分散液。
<2> 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーが、カルボニル基含有基又は水酸基含有基を有する熱溶融性のテトラフルオロエチレン系ポリマーである、<1>の水系分散液。
<3> 前記テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子が、熱溶融性テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子と非熱溶融性テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子である、<1>又は<2>の水系分散液。
<4> 前記無機粒子が、シリカ粒子である、<1>~<3>のいずれかの水系分散液。
<5> 前記無機粒子の形状が、鱗片状又は略真球状である、<1>~<4>のいずれかの水系分散液。
<6> 前記無機粒子の含有量が前記テトラフルオロエチレン系ポリマーの含有量よりも多い、<1>~<5>のいずれかの水系分散液。
<7> pHが5~10の範囲である、<1>~<6>のいずれかの水系分散液。
<8> 前記多価アルコールが、沸点100℃以上の脂肪族多価アルコールである、<1>~<7>のいずれかの水系分散液。
<9> さらに芳香族樹脂を含む、<1>~<8>のいずれかの水系分散液。
<10> 前記芳香族樹脂が、水溶性の芳香族ポリアミドイミドの前駆体又は水溶性の芳香族ポリイミドの前駆体である、<9>の水系分散液。
<11> 前記芳香族性樹脂の含有量が、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子に対して10質量%未満である、<9>又は<10>の水系分散液。
<12> さらに界面活性剤を含む、<1>~<11>のいずれかの水系分散液。
<13> <1>~<12>のいずれかの水系分散液を、基材の表面に塗布し加熱して、前記テトラフルオロエチレン系ポリマーと前記無機粒子を含むポリマー層を形成し、前記基材と前記ポリマー層とをこの順で有する積層体を得る、積層体の製造方法。
<14> 前記基材の表面の十点平均粗さが0.1μm未満である、<13>の製造方法。
<15> 前記ポリマー層の厚さが25μm以上である、<13>又は<14>の製造方法。
The present invention has the following aspects.
<1> An aqueous dispersion comprising tetrafluoroethylene polymer particles, inorganic particles having an average particle size of less than 10 μm, a polyhydric alcohol, and water, the mass ratio of the polyhydric alcohol to the water being 0.2 or more.
<2> The aqueous dispersion of <1>, wherein the tetrafluoroethylene-based polymer is a heat-fusible tetrafluoroethylene-based polymer having a carbonyl group-containing group or a hydroxyl group-containing group.
<3> The aqueous dispersion according to <1> or <2>, wherein the particles of the tetrafluoroethylene-based polymer are particles of a heat-fusible tetrafluoroethylene-based polymer and particles of a non-heat-fusible tetrafluoroethylene-based polymer.
<4> The aqueous dispersion of any one of <1> to <3>, wherein the inorganic particles are silica particles.
<5> The aqueous dispersion of any one of <1> to <4>, wherein the inorganic particles have a scale-like or substantially spherical shape.
<6> The aqueous dispersion according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the inorganic particles is greater than the content of the tetrafluoroethylene-based polymer.
<7> The aqueous dispersion of any one of <1> to <6>, having a pH in the range of 5 to 10.
<8> The aqueous dispersion according to any one of <1> to <7>, wherein the polyhydric alcohol is an aliphatic polyhydric alcohol having a boiling point of 100° C. or higher.
<9> The aqueous dispersion of any one of <1> to <8>, further comprising an aromatic resin.
<10> The aqueous dispersion according to <9>, wherein the aromatic resin is a precursor of a water-soluble aromatic polyamideimide or a precursor of a water-soluble aromatic polyimide.
<11> The aqueous dispersion according to <9> or <10>, wherein the content of the aromatic resin is less than 10 mass% based on the particles of the tetrafluoroethylene-based polymer.
<12> The aqueous dispersion according to any one of <1> to <11>, further comprising a surfactant.
<13> A method for producing a laminate, comprising applying the aqueous dispersion of any one of <1> to <12> to a surface of a substrate, and heating the applied aqueous dispersion to form a polymer layer containing the tetrafluoroethylene-based polymer and the inorganic particles, and obtaining a laminate having the substrate and the polymer layer in this order.
<14> The manufacturing method of <13>, wherein the ten-point average roughness of the surface of the substrate is less than 0.1 μm.
<15> The method of <13> or <14>, wherein the polymer layer has a thickness of 25 μm or more.
本発明によれば、分散安定性に優れる、テトラフルオロエチレン系ポリマーの粒子を含む分散液、及びかかる分散液から形成されるポリマー層を有する積層体を提供できる。本発明の分散液からは、低誘電正接等の電気特性、耐屈曲性等の柔軟性、金属箔等の基材との接着性・密着性、低線膨張性に優れる成形物、特に厚く平滑なポリマー層を形成できる。したがって、本発明の分散液から形成されるポリマー層を有する積層体は、例えばプリント基板の構成材料として有用である。 According to the present invention, it is possible to provide a dispersion containing particles of a tetrafluoroethylene-based polymer, which has excellent dispersion stability, and a laminate having a polymer layer formed from such a dispersion. From the dispersion of the present invention, it is possible to form a molded product, particularly a thick and smooth polymer layer, which has excellent electrical properties such as low dielectric tangent, flexibility such as bending resistance, adhesion and adhesion to substrates such as metal foil, and low linear expansion. Therefore, a laminate having a polymer layer formed from the dispersion of the present invention is useful, for example, as a constituent material for a printed circuit board.
以下の用語は、以下の意味を有する。
「平均粒子径(D50)」は、レーザー回折・散乱法によって求められる、対象物(粒子)の体積基準累積50%径である。すなわち、レーザー回折・散乱法によって粒度分布を測定し、粒子の集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブ上で累積体積が50%となる点の粒子径である。
対象物のD50は、粒子を水中に分散させ、レーザー回折・散乱式の粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA-920測定器)を用いたレーザー回折・散乱法により分析して求められる。
「溶融温度」は、示差走査熱量測定(DSC)法で測定したポリマーの融解ピークの最大値に対応する温度である。
「分散液の粘度」は、B型粘度計を用いて、25℃で回転数が30rpmの条件下で測定される粘度である。測定を3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
「チキソ比」とは、分散液の、回転数が30rpmの条件で測定される粘度η1を、回転数が60rpmの条件で測定される粘度η2で除して算出される値である。それぞれの粘度の測定は、3回繰り返し、3回分の測定値の平均値とする。
ポリマーにおける「単位」とは、モノマーの重合により形成された前記モノマーに基づく原子団を意味する。単位は、重合反応によって直接形成された単位であってもよく、ポリマーを処理することによって前記単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。以下、モノマーaに基づく単位を、単に「モノマーa単位」とも記す。
The following terms have the following meanings.
The "average particle size (D50)" is the volume-based cumulative 50% diameter of a target object (particle) determined by a laser diffraction/scattering method. In other words, the particle size distribution is measured by a laser diffraction/scattering method, a cumulative curve is calculated with the total volume of a particle group taken as 100%, and the average particle size (D50) is the particle size at the point on the cumulative curve where the cumulative volume is 50%.
The D50 of a target object is determined by dispersing the particles in water and analyzing them by a laser diffraction/scattering method using a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device (LA-920 measuring device, manufactured by Horiba, Ltd.).
"Melting temperature" is the temperature corresponding to the maximum of the melting peak of a polymer as measured by differential scanning calorimetry (DSC).
The "viscosity of the dispersion liquid" is a viscosity measured using a Brookfield viscometer at 25° C. and a rotation speed of 30 rpm. The measurement is repeated three times, and the average value of the three measured values is used.
The "thixotropy ratio" is a value calculated by dividing the viscosity η1 of the dispersion measured at a rotation speed of 30 rpm by the viscosity η2 measured at a rotation speed of 60 rpm. Each viscosity measurement is repeated three times, and the average value of the three measured values is used.
A "unit" in a polymer means an atomic group based on a monomer formed by polymerization of the monomer. The unit may be a unit formed directly by a polymerization reaction, or may be a unit in which a part of the unit is converted into a different structure by processing the polymer. Hereinafter, a unit based on monomer a is also referred to simply as a "monomer a unit."
本発明の水系分散液(以下、「本分散液」とも記す。)は、テトラフルオロエチレン系ポリマー(以下、「Fポリマー」とも記す。)の粒子(以下、「F粒子」とも記す。)と、平均粒子径が10μm未満の無機粒子と、多価アルコールと、水とを含み、前記多価アルコールの水に対する含有質量比が0.2~0.5である。 The aqueous dispersion of the present invention (hereinafter also referred to as "the present dispersion") contains particles (hereinafter also referred to as "F particles") of a tetrafluoroethylene polymer (hereinafter also referred to as "F polymer"), inorganic particles having an average particle size of less than 10 μm, a polyhydric alcohol, and water, and the mass ratio of the polyhydric alcohol to water is 0.2 to 0.5.
本分散液は分散安定性に優れる。また、本分散液から形成される成形物(焼成物)は、電気特性等のFポリマーに基づく物性及び線膨張性等の無機粒子に基づく物性に優れ、表面平滑性に優れると共に、耐屈曲性等の柔軟性や、基材との接着性・密着性にも優れる。
本分散液の分散安定性が向上する理由は、必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推定している。
表面エネルギーが概して低いFポリマーの粒子であるF粒子は無機粒子と相互作用しにくいため、分散液中でF粒子及び無機粒子はそれぞれ凝集しやすい状態にあるともみなせる。本分散液においては、多価アルコールが本分散液中でのF粒子及び無機粒子の分散剤として作用し、これらの凝集を抑制していると考えられる。また、多価アルコールが本分散液のレオロジー調整剤としても作用して、本分散液の分散安定性と塗工性を向上させていると考えられる。さらに、水に対する多価アルコールの含有量を所定の範囲に調整することが、F粒子及び無機粒子の凝集を抑制する作用と、レオロジーを向上させる作用とを高度にバランスさせ、本分散液の分散安定性と塗工性を向上させていると考えられる。そして、無機粒子の粒径が小さく、無機粒子の表面積が大きいことが、無機粒子と多価アルコールの濡れ性を向上させ、これらの作用を亢進させているとも考えられる。
そのため、本分散液を塗工しFポリマーを焼成して成形物(ポリマー層)を形成すると、塗工に際してF粒子と無機粒子が粉落ちすることなく高度にパッキングし、焼成に際しては多価アルコールが高度に除去されるため、高度な物性を備えた成形物が形成されると考えられる。
その結果、本分散液は分散安定性に優れ、本分散液から電気特性、耐屈曲性、基材との密着性、低線膨張性、平滑性等に優れ、粉落ちが起こりにくく、Fポリマーの物性と無機粒子の物性とを高度に具備した成形物を、容易に形成できたと考えられる。
The present dispersion has excellent dispersion stability. In addition, a molded product (fired product) formed from the present dispersion has excellent physical properties based on the F polymer, such as electrical properties, and excellent physical properties based on the inorganic particles, such as linear expansion properties, and has excellent surface smoothness, flexibility, such as bending resistance, and adhesiveness and adhesion to a substrate.
The reason why the dispersion stability of the present dispersion is improved is not necessarily clear, but is presumed to be, for example, as follows.
F particles, which are particles of an F polymer having generally low surface energy, are unlikely to interact with inorganic particles, so that the F particles and inorganic particles are each considered to be in a state in which they are likely to aggregate in the dispersion. In the present dispersion, it is considered that the polyhydric alcohol acts as a dispersant for the F particles and inorganic particles in the present dispersion, suppressing their aggregation. It is also considered that the polyhydric alcohol also acts as a rheology regulator for the present dispersion, improving the dispersion stability and coatability of the present dispersion. Furthermore, it is considered that adjusting the content of the polyhydric alcohol relative to water to a predetermined range highly balances the action of suppressing the aggregation of the F particles and inorganic particles and the action of improving the rheology, improving the dispersion stability and coatability of the present dispersion. And it is also considered that the small particle size of the inorganic particles and the large surface area of the inorganic particles improve the wettability of the inorganic particles and the polyhydric alcohol, enhancing these actions.
Therefore, when this dispersion is applied and the F polymer is baked to form a molded product (polymer layer), the F particles and inorganic particles are highly packed together during application without falling off, and the polyhydric alcohol is highly removed during baking, so that a molded product with advanced physical properties is formed.
As a result, it is believed that this dispersion has excellent dispersion stability, and that it is possible to easily form molded products from this dispersion that have excellent electrical properties, bending resistance, adhesion to the substrate, low linear expansion, smoothness, etc., and are less prone to powder falling, and that highly combine the physical properties of the F polymer and the physical properties of the inorganic particles.
本分散液におけるFポリマーは、テトラフルオロエチレン(TFE)に基づく単位(TFE単位)を含むポリマーである。Fポリマーは、熱溶融性であっても非熱溶融性であってもよいが、熱溶融性であるのが好ましい。Fポリマーは1種類を単独で用いても2種類以上を用いてもよく、その場合は、Fポリマーの少なくとも1種は熱溶融性であるのが好ましい。
かかる場合、本分散液から形成される成形物が柔軟性及び、基材との接着性・密着性に優れやすい。なお、熱溶融性とは荷重49Nの条件下、ポリマーの溶融温度よりも20℃以上高い温度において、溶融流れ速度が1~1000g/10分となる温度が存在する溶融流動性のポリマーを意味する。
Fポリマーが熱溶融性である場合、その溶融温度は、200℃以上が好ましく、260℃以上がさらに好ましい。Fポリマーの溶融温度は、325℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましい。かかる場合、本分散液から形成される成形物が耐熱性に優れやすい。
The F polymer in this dispersion is a polymer that contains units (TFE units) based on tetrafluoroethylene (TFE).The F polymer may be heat-meltable or non-heat-meltable, but is preferably heat-meltable.The F polymer may be used alone or in combination of two or more kinds, and in this case, it is preferable that at least one of the F polymers is heat-meltable.
In such a case, a molded product formed from the dispersion liquid is likely to have excellent flexibility and adhesiveness/cohesion to a substrate. Note that the term "thermal melt property" refers to a polymer having melt fluidity at which a melt flow rate is 1 to 1000 g/10 min at a temperature 20° C. or more higher than the melting temperature of the polymer under a load of 49 N.
When the F polymer is heat-meltable, the melting temperature is preferably 200° C. or higher, more preferably 260° C. or higher. The melting temperature of the F polymer is preferably 325° C. or lower, more preferably 320° C. or lower. In such a case, a molded product formed from the present dispersion tends to have excellent heat resistance.
Fポリマーにおけるフッ素原子含有量は、70質量%以上であるのが好ましく、70~76質量%であるのがより好ましい。本分散液は、上述した作用機構により、かかるフッ素原子含有量の高いFポリマーの粒子の水中分散性を特に向上させやすい。
Fポリマーのガラス転移点は、75~125℃が好ましく、80~100℃がより好ましい。
The fluorine atom content in the F polymer is preferably 70% by mass or more, more preferably 70 to 76% by mass. Due to the above-mentioned mechanism of action, the present dispersion liquid is particularly likely to improve the water dispersibility of the particles of the F polymer having a high fluorine atom content.
The glass transition point of the F polymer is preferably from 75 to 125°C, more preferably from 80 to 100°C.
Fポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、TFE単位及びエチレンに基づく単位を含むポリマー(ETFE)、TFE単位及びペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)に基づく単位(PAVE単位)を含むポリマー(PFA)、TFE単位及びヘキサフルオロプロペン(HFP)に基づく単位を含むポリマー(FEP)が挙げられる。ETFE、PFA及びFEPのそれぞれは、さらに他の単位を含んでいてもよい。PAVEとしては、CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3及びCF2=CFOCF2CF2CF3(PPVE)が好ましく、PPVEがより好ましい。
Fポリマーは、PFA又はFEPであるのが好ましく、PFAであるのがより好ましい。
F polymer includes polytetrafluoroethylene (PTFE), polymers that contain TFE units and units based on ethylene (ETFE), polymers that contain TFE units and units based on perfluoro(alkyl vinyl ether) (PAVE) (PAVE units) (PFA), and polymers that contain TFE units and units based on hexafluoropropene (HFP) ( FEP).Each of ETFE, PFA and FEP may further contain other units.Preferably, PAVE is CF2 = CFOCF3 , CF2 = CFOCF2CF3 and CF2 = CFOCF2CF2CF3 (PPVE), and more preferably PPVE .
The F polymer is preferably PFA or FEP, more preferably PFA.
Fポリマーの少なくとも1種は、酸素含有極性基を有するのが好ましい。この場合、Fポリマーと、無機粒子及び多価アルコールとの親和性が向上するため、本分散液は分散安定性に優れやすい。
酸素含有極性基は、Fポリマー中の単位に含まれていてもよく、Fポリマーの主鎖の末端基に含まれていてもよい。後者の態様としては、重合開始剤、連鎖移動剤等に由来する末端基として酸素含有極性基を有するFポリマー、Fポリマーをプラズマ処理や電離線処理して得られる、酸素含有極性基を有するFポリマーが挙げられる。酸素含有極性基は、水酸基含有基、カルボニル基含有基及びホスホノ基含有基が好ましく、本分散液の分散安定性の観点から、水酸基含有基及びカルボニル基含有基がより好ましく、カルボニル基含有基がさらに好ましい。
At least one of the F polymers preferably has an oxygen-containing polar group. In this case, the affinity of the F polymer with the inorganic particles and the polyhydric alcohol is improved, so that the dispersion tends to have excellent dispersion stability.
The oxygen-containing polar group may be contained in the unit of the F polymer, or may be contained in the terminal group of the main chain of the F polymer. The latter embodiment includes an F polymer having an oxygen-containing polar group as an end group derived from a polymerization initiator, a chain transfer agent, etc., and an F polymer having an oxygen-containing polar group obtained by subjecting an F polymer to plasma treatment or ionizing radiation treatment. The oxygen-containing polar group is preferably a hydroxyl group-containing group, a carbonyl group-containing group, and a phosphono group-containing group, and from the viewpoint of the dispersion stability of the present dispersion, a hydroxyl group-containing group and a carbonyl group-containing group are more preferable, and a carbonyl group-containing group is even more preferable.
水酸基含有基は、アルコール性水酸基を含有する基が好ましく、-CF2CH2OH、-C(CF3)2OH及び1,2-グリコール基(-CH(OH)CH2OH)がより好ましい。
カルボニル基含有基は、カルボニル基(>C(O))を含む基であり、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミド基、イソシアネート基、カルバメート基(-OC(O)NH2)、酸無水物残基(-C(O)OC(O)-)、イミド残基(-C(O)NHC(O)-等)及びカーボネート基(-OC(O)O-)が好ましく、酸無水物残基がより好ましい。
Fポリマーがカルボニル基含有基を有する場合、Fポリマーにおけるカルボニル基含有基の数は、主鎖の炭素数1×106個あたり、10~5000個が好ましく、100~3000個がより好ましく、800~1500個がさらに好ましい。なお、Fポリマーにおけるカルボニル基含有基の数は、ポリマーの組成又は国際公開第2020/145133号に記載の方法によって定量できる。
また、カルボニル基含有基を有するモノマーは、無水イタコン酸、無水シトラコン酸又は5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物(以下、「NAH」とも記す。)が好ましい。
The hydroxyl-containing group is preferably a group containing an alcoholic hydroxyl group, and more preferably --CF 2 CH 2 OH, --C(CF 3 ) 2 OH, or a 1,2-glycol group (--CH(OH)CH 2 OH).
The carbonyl group-containing group is a group containing a carbonyl group (>C(O)), and is preferably a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an amide group, an isocyanate group, a carbamate group (-OC(O)NH 2 ), an acid anhydride residue (-C(O)OC(O)-), an imide residue (-C(O)NHC(O)-, etc.) or a carbonate group (-OC(O)O-), more preferably an acid anhydride residue.
When the F polymer has a carbonyl group-containing group, the number of carbonyl group-containing groups in the F polymer is preferably 10 to 5000, more preferably 100 to 3000, and even more preferably 800 to 1500 per 1 × 10 6 carbon atoms in the main chain. The number of carbonyl group-containing groups in the F polymer can be quantified by the composition of the polymer or the method described in WO 2020/145133.
The monomer having a carbonyl group-containing group is preferably itaconic anhydride, citraconic anhydride, or 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride (hereinafter also referred to as "NAH").
Fポリマーとしては、TFE単位及びPAVE単位を含む、カルボニル基含有基又は水酸基含有基を有するポリマーが好ましく、TFE単位、PAVE単位及び、カルボニル基含有基又は水酸基含有基を有するモノマーに基づく単位を含むポリマーであるのがより好ましく、全単位に対して、これらの単位をこの順に、90~99モル%、0.5~9.97モル%、0.01~3モル%、含むポリマーであるのがさらに好ましい。
かかるポリマーの具体例としては、国際公開第2018/16644号に記載されるポリマーが挙げられる。
これらのFポリマーは、その粒子が分散安定性に優れるだけでなく、本分散液から得られる成形物(ポリマー層等)中において、より緻密かつ均質に分布しやすい。さらに、成形物中において微小球晶を形成しやすく、他の成分との密着性が高まりやすい。その結果、電気特性等の各種物性に優れた成形物を、より得られやすい。
The F polymer is preferably a polymer having a carbonyl group-containing group or a hydroxyl group-containing group, including a TFE unit and a PAVE unit, more preferably a polymer containing a TFE unit, a PAVE unit, and a unit based on a monomer having a carbonyl group-containing group or a hydroxyl group-containing group, and even more preferably a polymer containing these units in the following order of 90 to 99 mol%, 0.5 to 9.97 mol%, and 0.01 to 3 mol% relative to the total units.
Specific examples of such polymers include those described in WO 2018/16644.
These F polymers not only have excellent dispersion stability, but also tend to be distributed more densely and homogeneously in the molded product (polymer layer, etc.) obtained from the dispersion. Furthermore, they tend to form microspherulites in the molded product, and tend to have high adhesion to other components. As a result, molded products with excellent physical properties such as electrical properties are more likely to be obtained.
本分散液において、F粒子のD50は0.1~25μmであるのが好ましい。F粒子のD50は20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、8μm以下がさらに好ましい。F粒子のD50は0.2μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上がさらに好ましい。この範囲のD50において、F粒子の流動性と分散性とが良好となりやすい。 In this dispersion, the D50 of the F particles is preferably 0.1 to 25 μm. The D50 of the F particles is preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 8 μm or less. The D50 of the F particles is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and even more preferably 1 μm or more. With a D50 in this range, the fluidity and dispersibility of the F particles tend to be good.
本分散液の分散安定性の観点から、F粒子の嵩密度は0.15g/m2以上が好ましく、0.20g/m2以上がより好ましい。F粒子の嵩密度は0.50g/m2以下が好ましく、0.35g/m2以下がより好ましい。
また、F粒子の比表面積は、1~8m2/gが好ましく、1~3m2/gがより好ましい。
From the viewpoint of dispersion stability of the present dispersion, the bulk density of the F particles is preferably 0.15 g/m 2 or more, and more preferably 0.20 g/m 2 or more. The bulk density of the F particles is preferably 0.50 g/m 2 or less, and more preferably 0.35 g/m 2 or less.
The specific surface area of the F particles is preferably from 1 to 8 m 2 /g, and more preferably from 1 to 3 m 2 /g.
F粒子は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種のF粒子を用いる場合、F粒子は、非熱溶融性のFポリマー(好適にはPTFE)の粒子と、溶融温度が200~320℃であるFポリマー(好適には前記したTFE単位及びPAVE単位を含む、カルボニル基含有基又は水酸基含有基を有するポリマー)の粒子とを含むのが好ましい。そして、前者の粒子の含有質量が後者の粒子の含有質量よりも多い方がより好ましい。
この場合、前者の粒子と後者の粒子との合計に占める後者の粒子の割合は、25質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。また、この場合の割合は、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。
かかる本分散液は、分散安定性と取扱い性と長期保管安定性に優れやすい。また、本分散液の調製時や成形物の形成時において、PTFEが適度にフィブリル化し、その結果、無機粒子が成形物中に担持されやすくなり、PTFEに基づく物性に優れた高強度の成形物を形成しやすい。
また、この場合、非熱溶融性のFポリマーの粒子のD50が0.1~1μmであり、溶融温度が200~320℃であるFポリマーの粒子のD50が0.1~1μmである態様、非熱溶融性のFポリマーの粒子のD50が0.1~1μmであり、溶融温度が200~320℃であるFポリマーの粒子のD50が1~4μmである態様が好ましい。
F particles may be one type or two or more types. When two types of F particles are used, the F particles preferably include particles of a non-thermofusible F polymer (preferably PTFE) and particles of an F polymer (preferably a polymer having a carbonyl group-containing group or a hydroxyl group-containing group, including the above-mentioned TFE unit and PAVE unit) whose melting temperature is 200 to 320°C. And, it is more preferable that the content mass of the former particles is larger than the content mass of the latter particles.
In this case, the ratio of the latter particles to the total of the former particles and the latter particles is preferably 25% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and in this case, the ratio is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more.
The present dispersion is likely to have excellent dispersion stability, ease of handling, and long-term storage stability. In addition, during preparation of the present dispersion or during formation of a molded product, the PTFE is appropriately fibrillated, so that the inorganic particles are easily supported in the molded product, and a molded product having excellent physical properties and high strength based on the PTFE is easily formed.
In this case, preferred are an embodiment in which the D50 of the particles of the non-thermofusible F polymer is 0.1 to 1 μm and the D50 of the particles of the F polymer having a melting temperature of 200 to 320° C. is 0.1 to 1 μm, and an embodiment in which the D50 of the particles of the non-thermofusible F polymer is 0.1 to 1 μm and the D50 of the particles of the F polymer having a melting temperature of 200 to 320° C. is 1 to 4 μm.
F粒子は、Fポリマー以外の樹脂又は無機物を含んでいてもよいが、Fポリマーを主成分とするのが好ましい。F粒子におけるFポリマーの含有量は80質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。
上記樹脂としては、芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、(熱可塑性)ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシド、マレイミド等の耐熱性樹脂が挙げられる。無機物としては、酸化ケイ素(シリカ)、金属酸化物(酸化ベリリウム、酸化セリウム、アルミナ、ソーダアルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン等)、窒化ホウ素、メタ珪酸マグネシウム(ステアタイト)が挙げられる。無機物は、その表面の少なくとも一部が表面処理されていてもよい。
Fポリマー以外の樹脂又は無機物を含むF粒子は、Fポリマーをコアとし、Fポリマー以外の樹脂又は無機物をシェルに有するコア-シェル構造を有するか、Fポリマーをシェルとし、Fポリマー以外の樹脂又は無機物をコアに有するコア-シェル構造を有していてもよい。かかるF粒子は、例えば、Fポリマーの粒子と、Fポリマー以外の樹脂又は無機物とを合着(衝突、凝集等)させて得られる。
The F particles may contain a resin or an inorganic substance other than the F polymer, but preferably contain the F polymer as the main component. The content of the F polymer in the F particles is preferably 80% by mass or more, more preferably 100% by mass.
Examples of the resin include heat-resistant resins such as aromatic polyester, polyamideimide, (thermoplastic) polyimide, polyphenylene ether, polyphenylene oxide, and maleimide. Examples of the inorganic material include silicon oxide (silica), metal oxides (beryllium oxide, cerium oxide, alumina, soda alumina, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, and the like), boron nitride, and magnesium metasilicate (steatite). At least a part of the surface of the inorganic material may be surface-treated.
F particles containing a resin or inorganic substance other than an F polymer may have a core-shell structure having an F polymer as a core and a resin or inorganic substance other than an F polymer as a shell, or may have a core-shell structure having an F polymer as a shell and a resin or inorganic substance other than an F polymer as a core. Such F particles are obtained, for example, by coalescing (by collision, aggregation, etc.) particles of an F polymer with a resin or inorganic substance other than an F polymer.
本分散液におけるF粒子の含有量は、本分散液の全体質量に対して、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。F粒子の含有量は、本分散液の全体質量に対して40質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。 The content of F particles in the present dispersion is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more, based on the total mass of the present dispersion. The content of F particles is preferably 40% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less, based on the total mass of the present dispersion.
本分散液が含有する無機粒子としては、窒化物粒子又は無機酸化物粒子が好ましく、窒化ホウ素粒子、酸化ベリリウム粒子、ケイ酸塩粒子(シリカ粒子、ウォラストナイト粒子、タルク粒子)、金属酸化物(酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン等)粒子又はメタ珪酸マグネシウム(ステアタイト)粒子がより好ましく、シリカ粒子がさらに好ましい。これらの無機粒子は、焼成されたセラミックス粒子であってもよい。
無機粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。2種以上の無機粒子を混合して用いる場合、2種のシリカ粒子を混合して用いてもよく、シリカ粒子と、他の無機粒子を混合して用いてもよい。
本分散液が無機粒子を含むことで、本分散液から生成する成形物が、電気特性と低線膨張性とに優れやすい。また、本分散液は無機粒子を含んでいても上述した作用機構により分散安定性に優れており、緻密な成形物を得やすい。そのため、本分散液からは、Fポリマー及び無機粒子のそれぞれの物性を高度に具備した成形物を形成しやすい。
The inorganic particles contained in the present dispersion are preferably nitride particles or inorganic oxide particles, more preferably boron nitride particles, beryllium oxide particles, silicate particles (silica particles, wollastonite particles, talc particles), metal oxide particles (cerium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, etc.) particles or magnesium metasilicate (steatite) particles, and even more preferably silica particles. These inorganic particles may be fired ceramic particles.
The inorganic particles may be used alone or in combination of two or more kinds. When two or more kinds of inorganic particles are used in combination, two kinds of silica particles may be used in combination, or silica particles and other inorganic particles may be used in combination.
By containing inorganic particles in the dispersion, the molded product produced from the dispersion is likely to have excellent electrical properties and low linear expansion. In addition, even if the dispersion contains inorganic particles, the dispersion is excellent in dispersion stability due to the above-mentioned mechanism of action, and it is easy to obtain a dense molded product. Therefore, it is easy to form a molded product that has high physical properties of the F polymer and the inorganic particles from the dispersion.
無機粒子は、その表面の少なくとも一部が、シランカップリング剤(3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等)で表面処理されているのが好ましい。かかる無機粒子はF粒子との親和性に優れ、本分散液の分散性を向上させやすい。 It is preferable that at least a portion of the surface of the inorganic particles is surface-treated with a silane coupling agent (3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, etc.). Such inorganic particles have excellent affinity with F particles, and tend to improve the dispersibility of the dispersion.
本分散液が含有する無機粒子の平均粒子径(D50)は10μm未満である。無機粒子のD50は0.1μm超10μm未満であるのが好ましい。D50は8μm以下がより好ましく、5μm以下がより好ましい。D50は0.25μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。また、無機粒子の比表面積は1~20m2/gが好ましく、1~5m2/gがより好ましい。 The inorganic particles contained in the dispersion have an average particle size (D50) of less than 10 μm. The inorganic particles preferably have a D50 of more than 0.1 μm and less than 10 μm. D50 is more preferably 8 μm or less, and more preferably 5 μm or less. D50 is preferably 0.25 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more. The inorganic particles preferably have a specific surface area of 1 to 20 m 2 /g, and more preferably 1 to 5 m 2 /g.
無機粒子の形状は、粒状、針状(繊維状)、板状のいずれであってもよい。無機粒子の具体的な形状としては、球状、鱗片状、層状、葉片状、杏仁状、柱状、鶏冠状、等軸状、葉状、雲母状、ブロック状、平板状、楔状、ロゼット状、網目状、角柱状が挙げられる。無機粒子の形状は、略真球状であるか、又は、鱗片状であるのが好ましく、無機粒子のD50が0.1μm超10μm未満であり、かつ、粒子径3μm以上の粒子を実質的に含まない略真球状であるか、又は、平均長径が1μm以上、かつ、アスペクト比が5以上である鱗片状であるのがより好ましく、前者の略真球状であるのがさらに好ましい。
なお、略真球状の無機粒子とは、走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察した際に、長径に対する短径の比が0.7以上である球形の粒子の占める割合が95%以上である無機粒子を意味する。
かかる場合、本分散液中で無機粒子が濡れやすくなり、F粒子との相互作用が亢進しやすい。また、本分散液より形成される成形物において、無機粒子とFポリマーとがより均一に分布しやすく、両者の物性がバランスよく発現しやすい。
The shape of the inorganic particles may be any of granular, needle-like (fibrous), and plate-like. Specific shapes of the inorganic particles include spherical, scale-like, layered, leaf-like, apricot kernel-like, columnar, cockscomb-like, equiaxial, leaf-like, mica-like, block-like, flat, wedge-like, rosette-like, mesh-like, and prismatic. The shape of the inorganic particles is preferably approximately spherical or scale-like, more preferably approximately spherical with D50 of more than 0.1 μm and less than 10 μm and substantially free of particles with a particle diameter of 3 μm or more, or scale-like with an average major axis of 1 μm or more and an aspect ratio of 5 or more, and even more preferably approximately spherical.
In addition, substantially spherical inorganic particles refer to inorganic particles in which, when observed with a scanning electron microscope (SEM), the proportion of spherical particles having a ratio of minor axis to major axis of 0.7 or more is 95% or more.
In such a case, the inorganic particles become more easily wetted in the present dispersion, and the interaction with the F particles is easily enhanced. In addition, in a molded product formed from the present dispersion, the inorganic particles and the F polymer are more easily distributed uniformly, and the physical properties of both are easily expressed in a well-balanced manner.
無機粒子の好適な具体例としては、シリカ粒子(アドマテックス社製の「アドマファイン(登録商標)」シリーズ等)、ジカプリン酸プロピレングリコール等のエステルで表面処理された酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製の「FINEX(登録商標)」シリーズ等)、球状溶融シリカ(デンカ社製の「SFP(登録商標)」シリーズ等)、多価アルコール及び無機物で被覆処理された酸化チタン(石原産業社製の「タイペーク(登録商標)」シリーズ等)、アルキルシランで表面処理されたルチル型酸化チタン(テイカ社製の「JMT(登録商標)」シリーズ等)、中空状シリカ粒子(太平洋セメント社製の「E-SPHERES」シリーズ、日鉄鉱業社製の「シリナックス」シリーズ、エマーソン・アンド・カミング社製「エココスフイヤー」シリーズ等)、タルク粒子(日本タルク社製の「SG」シリーズ等)、ステアタイト粒子(日本タルク社製の「BST」シリーズ等)、窒化ホウ素粒子(昭和電工社製の「UHP」シリーズ、デンカ社製の「デンカボロンナイトライド」シリーズ(「GP」、「HGP」グレード)等)が挙げられる。 Specific examples of suitable inorganic particles include silica particles (such as the "Admafine (registered trademark)" series manufactured by Admatechs Co., Ltd.), zinc oxide surface-treated with esters such as propylene glycol dicaprylate (such as the "FINEX (registered trademark)" series manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), spherical fused silica (such as the "SFP (registered trademark)" series manufactured by Denka Co., Ltd.), titanium oxide coated with polyhydric alcohol and inorganic substances (such as the "Tipaque (registered trademark)" series manufactured by Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.), and rutile-type titanium oxide surface-treated with alkylsilane (such as the "Tipaque (registered trademark)" series manufactured by Teika Co., Ltd.). "JMT (registered trademark)" series by Taiheiyo Cement Corporation, hollow silica particles ("E-SPHERES" series by Taiheiyo Cement Corporation, "Silinax" series by Nippon Steel Mining Co., Ltd., "Ecocospher" series by Emerson & Cumming Co., Ltd., etc.), talc particles ("SG" series by Nippon Talc Co., Ltd., etc.), steatite particles ("BST" series by Nippon Talc Co., Ltd., etc.), boron nitride particles ("UHP" series by Showa Denko KK, "Denka Boron Nitride" series ("GP", "HGP" grades) by Denka Co., Ltd., etc.).
本分散液において、無機粒子の含有量は本分散液の全体質量に対して10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。無機粒子の含有量は70質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
本分散液において、無機粒子の含有量はFポリマーの含有量よりも多いことが好ましい。具体的には、本分散液中における、F粒子の含有質量に対する無機粒子の含有質量の比は1より大きく、1.25以上がより好ましく、1.5以上がさらに好ましい。前記比は5以下であるのが好ましく、4以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。かかる範囲にあると、F粒子及び無機粒子の分散安定性を保ちつつ、本分散液から厚い成形物を粉落ち等の欠点なく容易に形成できるようになり、かつ得られる成形物の物性が向上しやすい。
In the present dispersion, the content of inorganic particles is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, based on the total mass of the present dispersion, and the content of inorganic particles is preferably 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
In the present dispersion, the content of inorganic particles is preferably greater than the content of F polymer. Specifically, the ratio of the content of inorganic particles to the content of F particles in the present dispersion is greater than 1, more preferably 1.25 or more, and even more preferably 1.5 or more. The ratio is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less. When it is in this range, it becomes possible to easily form a thick molded product from the present dispersion without defects such as powder falling while maintaining the dispersion stability of the F particles and inorganic particles, and the physical properties of the obtained molded product are easily improved.
本分散液におけるF粒子と無機粒子の合計含有量は、本分散液の全体質量に対して20質量%以上であるのが好ましい。前記合計含有量は30質量%以上であるのがより好ましく、40質量%以上であるのがさらに好ましい。前記合計含有量は70質量%以下であるのが好ましい。
この場合、本分散液から塗膜等の成形物を厚く、かつ均一性高く形成でき、Fポリマーによる物性と無機粒子による物性を高度に発現しやすい。すなわち、F粒子及び無機粒子の含有量がかかる高い範囲にあっても、上述した作用機構により、本分散液は、分散安定性に優れ、その成形物の物性を向上させることができる。
The total content of the F particles and inorganic particles in the present dispersion is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 40% by mass or more, based on the total mass of the present dispersion. The total content is preferably 70% by mass or less.
In this case, a molded product such as a coating film can be formed from the dispersion liquid with a high thickness and high uniformity, and the physical properties due to the F polymer and the physical properties due to the inorganic particles are easily expressed to a high degree. That is, even when the content of the F particles and the inorganic particles is in such a high range, the dispersion liquid has excellent dispersion stability due to the above-mentioned mechanism of action, and the physical properties of the molded product can be improved.
本分散液が含む多価アルコールは、アルコール性の水酸基を2個以上有する化合物である。多価アルコールとしては、アルコール性の水酸基を2個または3個含有し、窒素原子を含有しない、沸点100℃以上の脂肪族多価アルコールが好ましい。
多価アルコールの沸点は150℃以上が好ましく、200℃以上が好ましい。沸点は340℃以下であるのが好ましい。
また、多価アルコールは、水と混和するものが好ましい。
The polyhydric alcohol contained in the present dispersion is a compound having two or more alcoholic hydroxyl groups. The polyhydric alcohol is preferably an aliphatic polyhydric alcohol having two or three alcoholic hydroxyl groups, no nitrogen atom, and a boiling point of 100° C. or higher.
The boiling point of the polyhydric alcohol is preferably 150° C. or higher, more preferably 200° C. or higher, and more preferably 340° C. or lower.
Moreover, the polyhydric alcohol is preferably one that is miscible with water.
多価アルコールとしては、エチレングリコ一ル(198℃)、1,2-プロパンジオール(188℃)、1,3-プロパンジオール(214℃)、1,2-ブタンジオール(190℃)、1,3-ブタンジオール(208℃)、1,4-ブタンジオール(229℃)、1,5-ペンタンジオール(242℃)、2-ブテン-1,4-ジオール(235℃)、グリセリン(290℃)、2-エチル-2-ヒドロキシメチル-1,3-プロパンジオール(295℃)、1,2,6-へキサントリオール(178℃/666Pa)が挙げられる。なお、括弧内は各々の多価アルコールの沸点である。
多価アルコールとしては、グリセリンが好ましい。この場合、本分散液中でのF粒子及び無機粒子の分散性がより向上し、得られる成形物において、電気特性、耐屈曲性、基材との密着性、低線膨張性が向上し、粉落ちが起こりにくい。
多価アルコールは1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。
Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol (198°C), 1,2-propanediol (188°C), 1,3-propanediol (214°C), 1,2-butanediol (190°C), 1,3-butanediol (208°C), 1,4-butanediol (229°C), 1,5-pentanediol (242°C), 2-butene-1,4-diol (235°C), glycerin (290°C), 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (295°C), and 1,2,6-hexanetriol (178°C/666 Pa). The boiling points of the respective polyhydric alcohols are shown in parentheses.
The polyhydric alcohol is preferably glycerin, which improves the dispersibility of the F particles and inorganic particles in the dispersion, and improves the electrical properties, bending resistance, adhesion to the substrate, and low linear expansion of the resulting molded product, and is less likely to fall off.
The polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more kinds.
本分散液において多価アルコールの水に対する含有質量比は、0.2以上である。かかる含有質量比は、0.25以上がより好ましく、0.5以上がさらに好ましい。かかる含有質量比は、10以下が好ましく、8以下がより好ましく、5以下がさらに好ましい。含有質量比がかかる範囲の場合、多価アルコールの凝集抑制作用とレオロジー調整作用がバランスよく発揮され、本分散液が分散安定性に優れやすい。 In this dispersion, the polyhydric alcohol to water content mass ratio is 0.2 or more. Such a content mass ratio is more preferably 0.25 or more, and even more preferably 0.5 or more. Such a content mass ratio is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 5 or less. When the content mass ratio is within this range, the aggregation suppression effect and rheology adjustment effect of the polyhydric alcohol are exhibited in a well-balanced manner, and this dispersion tends to have excellent dispersion stability.
本分散液における水の含有量は、本分散液の全体質量に対して10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。水の含有量は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
本分散液における多価アルコールの含有量は、本分散液の全体質量に対して5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。多価アルコールの含有量は、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましい。
かかる範囲において、本分散液は液状又はペースト状として取り扱うことができ、その分散安定性と塗工性がより向上しやすい。
The water content in the present dispersion is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, based on the total mass of the present dispersion, and is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
The content of the polyhydric alcohol in the present dispersion is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, based on the total mass of the present dispersion, and is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less.
Within this range, the dispersion can be handled as a liquid or paste, and its dispersion stability and coatability are more likely to be improved.
本分散液は、水及び前記多価アルコールに加えて、液状分散媒としての化合物を本発明の効果を損なわない範囲でさらに含んでいてもよい。かかる化合物は大気圧下、25℃にて液体であり、水と混和するものが好ましい。かかる化合物の沸点は50~240℃の範囲が好ましく、具体例としてはメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミドが挙げられる。 In addition to water and the polyhydric alcohol, the dispersion may further contain a compound as a liquid dispersion medium to the extent that the effect of the present invention is not impaired. Such a compound is preferably liquid at 25°C under atmospheric pressure and miscible with water. The boiling point of such a compound is preferably in the range of 50 to 240°C, and specific examples include methanol, ethanol, isopropanol, acetone, methyl ethyl ketone, N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, and N,N-dimethylacetamide.
本分散液は、さらに芳香族樹脂を含んでいてもよい。芳香族樹脂は熱可塑性であってもよく、熱硬化性であってもよい。芳香族樹脂は、その前駆体として本分散液に含まれていてもよい。芳香族樹脂は、本分散液中に溶解していてもよく、溶解せず分散していてもよい。芳香族樹脂は、水溶性であるのが好ましい。 The dispersion may further include an aromatic resin. The aromatic resin may be thermoplastic or thermosetting. The aromatic resin may be included in the dispersion as a precursor thereof. The aromatic resin may be dissolved in the dispersion or may be dispersed without being dissolved. The aromatic resin is preferably water-soluble.
芳香族樹脂としては、芳香族エポキシ樹脂、フェノール樹脂、芳香族ポリエステル樹脂(液晶性芳香族ポリエステル等)、芳香族ポリエステルアミド(液晶性芳香族ポリエステルアミド等)、芳香族マレイミド、ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリイミド、芳香族ポリイミド前駆体(ポリアミック酸又はその塩)、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリアミドイミド前駆体、芳香族ポリエーテルイミド及び芳香族ポリエーテルイミド前駆体が挙げられ、芳香族ポリイミド前駆体、芳香族ポリアミドイミド又は芳香族ポリアミドイミド前駆体が好ましく、水溶性の芳香族ポリアミドイミドの前駆体又は水溶性の芳香族ポリイミドの前駆体がより好ましい。
この場合、芳香族樹脂がFポリマーと相互作用しやすく、さらに本分散液から形成される成形物が、金属箔等の基材との接着性やUV吸収性に優れやすい。
Examples of the aromatic resin include aromatic epoxy resins, phenolic resins, aromatic polyester resins (such as liquid crystalline aromatic polyesters), aromatic polyesteramides (such as liquid crystalline aromatic polyesteramides), aromatic maleimides, polyphenylene ethers, aromatic polyimides, aromatic polyimide precursors (polyamic acids or salts thereof), aromatic polyamideimides, aromatic polyamideimide precursors, aromatic polyetherimides, and aromatic polyetherimide precursors. Of these, aromatic polyimide precursors, aromatic polyamideimides, or aromatic polyamideimide precursors are preferred, and water-soluble aromatic polyamideimide precursors or water-soluble aromatic polyimide precursors are more preferred.
In this case, the aromatic resin easily interacts with the F polymer, and furthermore, a molded article formed from this dispersion tends to have excellent adhesion to a substrate such as a metal foil and excellent UV absorption properties.
芳香族ポリイミド前駆体としては、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを溶媒中で重合させたポリアミック酸や、該ポリアミック酸と、アンモニア水又は有機アミンを反応させたポリアミック酸塩が挙げられる。ポリアミック酸塩を水に溶解させることで、ポリアミック酸の水溶液を調製できる。芳香族ポリイミド樹脂またはその前駆体の具体例としては、「ネオプリム(登録商標)」シリーズ(三菱ガス化学社製)、「スピクセリア(登録商標)」シリーズ(ソマール社製)、「Q-PILON(登録商標)」シリーズ(ピーアイ技術研究所製)、「WINGO」シリーズ(ウィンゴーテクノロジー社製)、「トーマイド(登録商標)」シリーズ(T&K TOKA社製)、「KPI-MX」シリーズ(河村産業社製)、「ユピア(登録商標)-AT」シリーズ(宇部興産社製)が挙げられる。 Examples of aromatic polyimide precursors include polyamic acids obtained by polymerizing tetracarboxylic dianhydrides and diamines in a solvent, and polyamic acid salts obtained by reacting the polyamic acid with aqueous ammonia or an organic amine. An aqueous solution of polyamic acid can be prepared by dissolving the polyamic acid salt in water. Specific examples of aromatic polyimide resins or their precursors include the "Neoprim (registered trademark)" series (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.), the "Spiceria (registered trademark)" series (manufactured by Somar), the "Q-PILON (registered trademark)" series (manufactured by PI Technical Research Institute), the "WINGO" series (manufactured by Wingo Technology Co., Ltd.), the "Tomide (registered trademark)" series (manufactured by T&K Toka Corporation), the "KPI-MX" series (manufactured by Kawamura Sangyo Co., Ltd.), and the "Upia (registered trademark)-AT" series (manufactured by Ube Industries, Ltd.).
芳香族ポリアミドイミド樹脂又はその前駆体としては、ジイソシアネート及び/又はジアミンと、酸成分としての三塩基酸無水物(又は三塩基酸クロリド)とを反応させて得られるポリアミドイミド樹脂又はその前駆体が挙げられる。
芳香族ポリアミドイミド樹脂またはその前駆体の具体例としては、「HPC-1000」、「HPC-2100D」(以上、昭和電工マテリアルズ社製)が挙げられる。
Examples of aromatic polyamideimide resins or precursors thereof include polyamideimide resins or precursors thereof obtained by reacting diisocyanate and/or diamine with a tribasic acid anhydride (or tribasic acid chloride) as an acid component.
Specific examples of aromatic polyamideimide resins or precursors thereof include "HPC-1000" and "HPC-2100D" (both manufactured by Showa Denko Materials KK).
本分散液が芳香族樹脂をさらに含む場合、その含有量は、本分散液の全体質量に対して0.01質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましい。芳香族樹脂の含有量は、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましい。
本分散液中の芳香族樹脂の含有量は、本分散液中のF粒子に対して10質量%未満であるのが好ましく、5質量%以下がより好ましい。芳香族樹脂の含有量は、F粒子に対して0.1質量%以上であるのが好ましい。
芳香族樹脂の含有量が、かかる低い範囲にあれば、F粒子の分散安定性が向上し、本分散液から得られる成形物の物性が向上しやすい。その理由は必ずしも明確ではないが、芳香族樹脂が、低親水性のF粒子の分散剤かつ結着剤として高度に機能しやすくなる、すなわちF粒子の表面に付着し、成形物の形成に際してF粒子の緻密な焼成を促すためであると考えられる。
When the present dispersion further contains an aromatic resin, the content thereof is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, based on the total mass of the present dispersion, and the content of the aromatic resin is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less.
The content of the aromatic resin in the dispersion is preferably less than 10% by mass, more preferably 5% by mass or less, based on the F particles in the dispersion, and is preferably 0.1% by mass or more based on the F particles.
If the content of the aromatic resin is in such a low range, the dispersion stability of the F particles is improved, and the physical properties of the molded product obtained from the dispersion liquid are likely to be improved. Although the reason for this is not necessarily clear, it is thought that the aromatic resin is likely to function highly as a dispersant and binder for the low hydrophilic F particles, that is, it adheres to the surface of the F particles and promotes dense sintering of the F particles when forming the molded product.
本分散液は、F粒子及び無機粒子の分散性を向上させる観点から、さらに界面活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤はノニオン性であるのが好ましい。
界面活性剤は、グリコール系界面活性剤、アセチレン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤が好ましく、シリコーン系界面活性剤がより好ましい。
界面活性剤は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種のノニオン性界面活性剤を用いる場合のノニオン性界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤とグリコール系界面活性剤とであるのが好ましい。
The present dispersion may further contain a surfactant from the viewpoint of improving the dispersibility of the F particles and the inorganic particles.
The surfactant is preferably nonionic.
The surfactant is preferably a glycol-based surfactant, an acetylene-based surfactant, a silicone-based surfactant or a fluorine-based surfactant, and more preferably a silicone-based surfactant.
The surfactant may be used alone or in combination of two or more. When two types of nonionic surfactants are used, the nonionic surfactants are preferably a silicone-based surfactant and a glycol-based surfactant.
界面活性剤の具体例としては、「フタージェント」シリーズ(株式会社ネオス社製 フタージェントは登録商標)、「サーフロン」シリーズ(AGCセイミケミカル社製 サーフロンは登録商標)、「メガファック」シリーズ(DIC株式会社製 メガファックは登録商標)、「ユニダイン」シリーズ(ダイキン工業株式会社製 ユニダインは登録商標)、「BYK-347」、「BYK-349」、「BYK-378」、「BYK-3450」、「BYK-3451」、「BYK-3455」、「BYK-3456」(ビックケミー・ジャパン株式会社製)、「KF-6011」、「KF-6043」(信越化学工業株式会社製)、「Tergitol」シリーズ(ダウケミカル社製、「Tergitol TMN-100X」等。)が挙げられる。 Specific examples of surfactants include the "Ftergent" series (manufactured by Neos Co., Ltd., Ftergent is a registered trademark), the "Surflon" series (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd., Surflon is a registered trademark), the "Megafac" series (manufactured by DIC Corporation, Megafac is a registered trademark), the "Unidyne" series (manufactured by Daikin Industries, Ltd., Unidyne is a registered trademark), "BYK-347", "BYK-349", "BYK-378", "BYK-3450", "BYK-3451", "BYK-3455", "BYK-3456" (manufactured by BYK Japan KK), "KF-6011", "KF-6043" (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and the "Tergitol" series (manufactured by The Dow Chemical Company, "Tergitol TMN-100X", etc.).
本分散液は、本分散液から形成される成形物の接着性と低線膨張性を向上させる観点から、Fポリマー、上記した芳香族樹脂以外の樹脂材料をさらに含んでいてもよい。かかる樹脂材料は熱硬化性であっても熱可塑性であってもよく、変性されていてもよく、本分散液中に溶解していてもよく、溶解せず分散していてもよい。
かかる樹脂材料としては、芳香族性を有さない、マレイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミック酸、ポリアミドイミド、ポリビニルアセタール樹脂が挙げられる。
本分散液が樹脂材料をさらに含む場合、その含有量は本分散液全体の質量に対して40質量%以下が好ましい。
From the viewpoint of improving the adhesiveness and low linear expansion of a molded article formed from the present dispersion, the present dispersion may further contain a resin material other than the F polymer and the aromatic resin described above. Such a resin material may be thermosetting or thermoplastic, may be modified, and may be dissolved in the present dispersion or may be dispersed without being dissolved.
Examples of such resin materials include non-aromatic maleimide resins, urethane resins, polyimide resins, polyamic acids, polyamideimides, and polyvinyl acetal resins.
When the present dispersion further contains a resin material, the content thereof is preferably 40% by mass or less based on the total mass of the present dispersion.
本分散液のpHは5~10の範囲であるのが好ましく、7~9の範囲であるのがより好ましい。この場合、本分散液が分散安定性と保存安定性に優れやすい。
本分散液は、さらにpH調整剤又はpH緩衝剤を含んでもよい。
pH調整剤としては、アミン、アンモニア、クエン酸が挙げられる。
pH緩衝剤としては、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、エチレンジアミン四酢酸、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウムが挙げられる。
本分散液がpH調整剤又はpH緩衝剤をさらに含む場合、これらは本分散液の調製前に水に予め添加してもよく、本分散液を調製する任意の段階で添加してもよい。
The pH of the present dispersion is preferably in the range of 5 to 10, and more preferably in the range of 7 to 9. In this case, the present dispersion tends to have excellent dispersion stability and storage stability.
The dispersion may further comprise a pH adjuster or buffer.
The pH adjuster may include amines, ammonia, and citric acid.
Examples of the pH buffer include tris(hydroxymethyl)aminomethane, ethylenediaminetetraacetic acid, ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, and ammonium acetate.
When the present dispersion further contains a pH adjuster or a pH buffer, the pH adjuster or the pH buffer may be added to water before the preparation of the present dispersion, or may be added at any stage of the preparation of the present dispersion.
本分散液は、上記成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で、チキソ性付与剤、粘度調節剤、消泡剤、シランカップリング剤、脱水剤、可塑剤、耐候剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、帯電防止剤、増白剤、着色剤、導電剤、離型剤、表面処理剤、難燃剤、各種フィラー等の他の成分をさらに含んでいてもよい。 In addition to the above components, the dispersion may further contain other components such as a thixotropic agent, a viscosity regulator, an antifoaming agent, a silane coupling agent, a dehydrating agent, a plasticizer, a weathering agent, an antioxidant, a heat stabilizer, a lubricant, an antistatic agent, a brightening agent, a colorant, a conductive agent, a release agent, a surface treatment agent, a flame retardant, and various fillers, provided that the effects of the present invention are not impaired.
本分散液の粘度は10mPa・s以上が好ましく、30mPa・s以上がより好ましく、50mPa・s以上がさらに好ましい。本分散液の粘度は10000mPa・s以下が好ましく、3000mPa・s以下がより好ましく、1000mPa・s以下がさらに好ましい。 The viscosity of the dispersion is preferably 10 mPa·s or more, more preferably 30 mPa·s or more, and even more preferably 50 mPa·s or more. The viscosity of the dispersion is preferably 10,000 mPa·s or less, more preferably 3,000 mPa·s or less, and even more preferably 1,000 mPa·s or less.
本分散液のチキソ比は1.0以上が好ましい。本分散液のチキソ比は3.0以下が好ましく、2.0以下がより好ましい。この場合、本分散液は塗工性及び均質性に優れ、より緻密な成形物(ポリマー層等)を形成しやすい。 The thixotropy ratio of the present dispersion is preferably 1.0 or more. The thixotropy ratio of the present dispersion is preferably 3.0 or less, and more preferably 2.0 or less. In this case, the present dispersion has excellent coatability and homogeneity, and is easy to form a denser molded product (polymer layer, etc.).
本分散液においては、分散層率が60%以上であるのが好ましく、70%以上であるのが好ましく、80%以上であるのがより好ましい。ここで、分散層率とは、分散液(18mL)をスクリュー管(内容積:30mL)に入れ、25℃にて14日静置した際、静置前後の、スクリュー管中の分散液全体の高さと沈降層(分散層)の高さとから、以下の式により算出される値である。なお、静置後に沈降層が確認されず、状態に変化がない場合には、分散液全体の高さに変化がないとして、分散層率は100%とする。
分散層率(%)=(沈降層の高さ)/(分散液全体の高さ)×100
In this dispersion, the dispersion layer ratio is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and more preferably 80% or more. Here, the dispersion layer ratio is a value calculated by the following formula from the height of the entire dispersion in the screw tube and the height of the sedimentation layer (dispersion layer) before and after standing when the dispersion (18 mL) is placed in a screw tube (internal volume: 30 mL) and left at rest at 25 ° C. for 14 days. Note that if no sedimentation layer is confirmed after standing and there is no change in state, the dispersion layer ratio is considered to be 100%, assuming that there is no change in the height of the entire dispersion.
Dispersion layer rate (%) = (height of settled layer) / (total height of dispersion liquid) x 100
本分散液は、上述した作用機構により、分散安定性、特に長期貯蔵安定性に優れている。本分散液を25℃にて30日間静置した場合における、本分散液のチキソ比の変動幅(絶対値)は、3以下が好ましく、1未満が好ましい。 Due to the above-mentioned mechanism of action, this dispersion has excellent dispersion stability, particularly long-term storage stability. When this dispersion is allowed to stand at 25°C for 30 days, the fluctuation range (absolute value) of the thixotropic ratio of this dispersion is preferably 3 or less, and more preferably less than 1.
本分散液は、F粒子と、無機粒子と、多価アルコールと、水とを混合して調製できる。混合方法としては、各成分を一括添加又は順次添加して混合する方法;F粒子と無機粒子とを混合して粉体組成物とし、さらに多価アルコールと水とを添加して混合する方法、F粒子と水又は多価アルコール、無機粒子と水又は多価アルコールとをそれぞれ予め混合し、得られた2種の混合物をさらに混合する方法等が挙げられる。
なお、界面活性剤、芳香族樹脂や他の樹脂材料等を、本分散液にさらに含有させる場合は、F粒子と無機粒子と多価アルコールを水に予め分散させる際に同時に添加するか、F粒子と無機粒子とを分散させる前に、水に予め添加しておくのが好ましい。本分散液が芳香族樹脂を含む場合、芳香族樹脂のワニスとしてF粒子と混合してもよい。ワニスを構成する溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン、シクロヘキサノン、トルエンが挙げられる。F粒子が2種のF粒子を含む場合、第1のF粒子と、無機粒子と、多価アルコールと、水を含む混合物に、第2のF粒子と水とを含む混合物を添加してもよい。
The dispersion can be prepared by mixing F particles, inorganic particles, polyhydric alcohol, and water. Examples of the mixing method include a method of adding each component all at once or sequentially and mixing; a method of mixing F particles and inorganic particles to prepare a powder composition, and further adding polyhydric alcohol and water and mixing; a method of previously mixing F particles and water or polyhydric alcohol, and inorganic particles and water or polyhydric alcohol, respectively, and further mixing the obtained two mixtures.
In addition, when a surfactant, an aromatic resin, or other resin material is further contained in the present dispersion, it is preferable to add it simultaneously when dispersing the F particles, inorganic particles, and polyhydric alcohol in water in advance, or to add it to the water in advance before dispersing the F particles and inorganic particles. When the present dispersion contains an aromatic resin, it may be mixed with the F particles as a varnish of the aromatic resin. Examples of the solvent constituting the varnish include N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexanone, and toluene. When the F particles contain two types of F particles, a mixture containing the second F particles and water may be added to a mixture containing the first F particles, inorganic particles, polyhydric alcohol, and water.
本分散液を調製する際の混合方法としては、例えば、プロペラブレード、タービンブレード、パドルブレード、シェル状ブレード等のブレード(撹拌翼)を一軸あるいは多軸で備える撹拌装置や、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー又はプラネタリーミキサーによる撹拌;ボールミル、アトライター、バスケットミル、サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル(ガラスビーズ又は酸化ジルコニウムビーズなどの粉砕媒体を用いたビーズミル)、ディスパーマット、SCミル、スパイクミル又はアジテーターミル等のメディアを使用する分散機による混合;マイクロフルイダイザー、ナノマイザー、アルティマイザーなどの高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、デゾルバー、ディスパー、高速インペラー分散機等の、メディアを使用しない分散機を用いた混合が挙げられる。 Examples of mixing methods for preparing the dispersion include stirring using a stirring device equipped with uniaxial or multiaxial blades (stirring blades) such as propeller blades, turbine blades, paddle blades, and shell-shaped blades, or a Henschel mixer, pressure kneader, Banbury mixer, or planetary mixer; mixing using a disperser that uses media such as a ball mill, attritor, basket mill, sand mill, sand grinder, Dyno Mill (a bead mill using grinding media such as glass beads or zirconium oxide beads), Dispermat, SC mill, spike mill, or agitator mill; and mixing using a disperser that does not use media, such as a high-pressure homogenizer such as a Microfluidizer, Nanomizer, or Ultimizer, an ultrasonic homogenizer, a Dissolver, a Disper, or a high-speed impeller disperser.
中でも、混合に使用する装置としては、ヘンシェルミキサー、加圧ニーダー、バンバリーミキサー又はプラネタリーミキサーが好ましく、プラネタリーミキサーがより好ましい。
プラネタリーミキサーは、互いに自転と公転を行う2軸の撹拌羽根を有し、撹拌槽中の混練物を撹拌、混練する構造を有している。そのため、撹拌槽中に撹拌羽根の到達しないデッドスペースが少なく、羽根の負荷を軽減して、高度に組成物を混練できる。つまり、F粒子の凝集を抑制しつつ、液状分散媒でF粒子を濡らしながら、F粒子と無機粒子と多価アルコールとを高度に相互作用させながら混練できるため、その混練物をさらに液状分散媒と混合すると分散安定性に優れた本分散液が得られやすい。また、本分散液の成分濃度を調整しやすく、本分散液から表面平滑性と均一性に優れた厚い成形物(ポリマー層等)を形成しやすい。
Among them, the device used for mixing is preferably a Henschel mixer, a pressure kneader, a Banbury mixer or a planetary mixer, and more preferably a planetary mixer.
The planetary mixer has two agitating blades that rotate and revolve around each other, and has a structure that agitates and kneads the kneaded material in the agitation tank. Therefore, there is little dead space in the agitation tank where the agitating blades do not reach, and the load on the blades is reduced, allowing the composition to be kneaded to a high degree. In other words, while suppressing the aggregation of the F particles, the F particles are wetted with a liquid dispersion medium, and the F particles, inorganic particles, and polyhydric alcohols can be kneaded while interacting with each other to a high degree, so that when the kneaded material is further mixed with a liquid dispersion medium, the present dispersion liquid with excellent dispersion stability is easily obtained. In addition, the component concentration of the present dispersion liquid is easily adjusted, and a thick molded product (polymer layer, etc.) with excellent surface smoothness and uniformity is easily formed from the present dispersion liquid.
本分散液は、F粒子と、多価アルコール又は水とを含有する組成物を混合して混合物を得て、混合物に、さらに多価アルコール又は水を添加して粘度を調整してもよい。
この場合、無機粒子は混合前の組成物に添加してもよく、混合物と多価アルコール又は水を混合する際に添加してもよい。
The present dispersion may be prepared by mixing a composition containing F particles and a polyhydric alcohol or water to obtain a mixture, and then further adding a polyhydric alcohol or water to the mixture to adjust the viscosity.
In this case, the inorganic particles may be added to the composition before mixing, or may be added when the mixture is mixed with the polyhydric alcohol or water.
本分散液は、プリント配線板の絶縁層を形成する用途、車載エンジンにおけるセラミックス部品や金属部品同士を接着する用途、熱交換器や、それを構成するフィン又は管に耐腐蝕性を付与する用途、熱インターフェース材、パワーモジュール用基板、モーター等の動力装置で使用されるコイルに含浸し乾燥して熱伝導性耐熱被覆層を形成する用途、医療用バイアル、シリンジ等のガラス容器内外をコーティングする用途に使用できる。 This dispersion can be used to form insulating layers for printed wiring boards, to bond ceramic and metal parts together in vehicle engines, to impart corrosion resistance to heat exchangers and the fins or tubes that make them up, to impregnate and dry coils used in thermal interface materials, power module substrates, and motors and other power devices to form thermally conductive, heat-resistant coating layers, and to coat the inside and outside of glass containers such as medical vials and syringes.
本分散液は、分散安定性及び長期保存安定性に優れており、本分散液からは、耐屈曲性等の柔軟性、すなわち耐クラック性や低線膨張性に優れ、基材に対して強固な接着性を示し、粉落ちし難い成形品を形成できる。
本分散液を基材の少なくとも一方の表面に付与して液状被膜を形成し、この液状被膜を加熱して分散媒を除去して乾燥被膜を形成し、さらに乾燥被膜を加熱してFポリマーを焼成すれば、Fポリマーと無機粒子とを含み、好適には無機粒子の含有量がFポリマーの含有量よりも多いポリマー層(以下、「F層」とも記す。)を基材の表面に有する積層体が得られる。
This dispersion has excellent dispersion stability and long-term storage stability, and can be used to form molded products that have excellent flexibility such as bending resistance, i.e., excellent crack resistance and low linear expansion, exhibit strong adhesion to substrates, and are resistant to powder falling.
This dispersion is applied to at least one surface of a substrate to form a liquid coating, which is then heated to remove the dispersion medium to form a dry coating, and the dry coating is further heated to bake the F polymer, thereby obtaining a laminate having a polymer layer (hereinafter also referred to as "F layer") on the surface of the substrate, which contains the F polymer and inorganic particles and preferably has a higher inorganic particle content than the F polymer content.
基材としては、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン及びそれらの合金で構成される金属箔等の金属基板、テトラフルオロエチレン系ポリマー、ポリイミド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリアリルスルホン、ポリアミド、ポリエーテルアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリルエーテルケトン、ポリアミドイミド、液晶性ポリエステル、液晶性ポリエステルアミド等の耐熱性樹脂で構成される耐熱フィルム、繊維強化樹脂基板の前駆体であるプリプレグが挙げられる。中でも金属基板が好ましく、銅箔であるのがより好ましい。
基材の表面の十点平均粗さは、0.1μm未満が好ましく、0.05μm以下がより好ましい。前記十点平均粗さは、0.001μm以上が好ましい。かかる無粗化基材であっても、本分散液からは剥離強度に優れた積層体が得られ、かかる積層体から伝送特性に優れたプリント基板等を形成できる。なお、基材の表面の十点平均粗さは、JIS B 0601:2013の附属書JAで規定される値である。
基材の厚さは、2~100μmが好ましい。基材が金属箔である場合には、基材の厚さは1~35μmであるのが好ましい。また、基材は、剥離層を介してキャリア銅箔上に積層された極薄銅箔(厚さ2~5μm)であるキャリア付金属箔であってもよい。
Examples of the substrate include metal substrates such as metal foils made of copper, nickel, aluminum, titanium, and alloys thereof, heat-resistant films made of heat-resistant resins such as tetrafluoroethylene polymers, polyimides, polyarylates, polysulfones, polyarylsulfones, polyamides, polyetheramides, polyphenylene sulfides, polyaryletherketones, polyamideimides, liquid crystal polyesters, and liquid crystal polyesteramides, and prepregs which are precursors of fiber-reinforced resin substrates. Among these, metal substrates are preferred, and copper foils are more preferred.
The ten-point average roughness of the surface of the substrate is preferably less than 0.1 μm, more preferably 0.05 μm or less. The ten-point average roughness is preferably 0.001 μm or more. Even with such a non-roughened substrate, a laminate having excellent peel strength can be obtained from the present dispersion, and a printed circuit board or the like having excellent transmission characteristics can be formed from such a laminate. The ten-point average roughness of the surface of the substrate is a value specified in Annex JA of JIS B 0601:2013.
The thickness of the substrate is preferably 2 to 100 μm. When the substrate is a metal foil, the thickness of the substrate is preferably 1 to 35 μm. The substrate may also be a metal foil with a carrier, which is an extremely thin copper foil (thickness 2 to 5 μm) laminated on a carrier copper foil via a release layer.
本分散液を金属基板(基材)の表面に付与する方法としては、金属基板の表面に本分散液からなる安定した液状被膜(ウェット膜)が形成される方法であればよく、塗布法、液滴吐出法、浸漬法が挙げられ、塗布法が好ましい。塗布法を用いれば、簡単な設備で効率よく金属基板の表面に液状被膜を形成できる。
塗布法としては、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、グラビアオフセット法、ナイフコート法、キスコート法、バーコート法、ダイコート法、ファウンテンメイヤーバー法、スロットダイコート法が挙げられる。
The method for applying the present dispersion to the surface of a metal substrate (base material) may be any method that forms a stable liquid coating (wet film) of the present dispersion on the surface of the metal substrate, and includes a coating method, a droplet ejection method, and a dipping method, with the coating method being preferred. The coating method allows the liquid coating to be efficiently formed on the surface of the metal substrate with simple equipment.
Examples of the coating method include spraying, roll coating, spin coating, gravure coating, microgravure coating, gravure offset, knife coating, kiss coating, bar coating, die coating, fountain-meyer bar, and slot die coating.
液状被膜を乾燥する際は、液状被膜を水及び多価アルコールが揮発する温度で加熱し、乾燥被膜を金属基板(基材)の表面に形成する。かかる乾燥における加熱の温度は、多価アルコールの沸点+50℃以下が好ましく、多価アルコールの沸点以下がより好ましく、多価アルコールの沸点-50℃以下の温度がさらに好ましい。乾燥時の温度は、120℃~200℃が好ましい。なお、水及び多価アルコールを除去する工程で空気を吹き付けてもよい。
乾燥時に、水及び多価アルコールは必ずしも完全に揮発させる必要はなく、保持後の層形状が安定し、自立膜を維持できる程度まで揮発させればよい。
When drying the liquid coating, the liquid coating is heated at a temperature at which the water and polyhydric alcohol volatilize, and a dry coating is formed on the surface of the metal substrate (base material). The heating temperature in such drying is preferably the boiling point of the polyhydric alcohol + 50°C or less, more preferably the boiling point of the polyhydric alcohol or less, and even more preferably the boiling point of the polyhydric alcohol - 50°C or less. The drying temperature is preferably 120°C to 200°C. Air may be blown in the process of removing the water and polyhydric alcohol.
During drying, the water and polyhydric alcohol do not necessarily have to be completely evaporated, but may be evaporated to an extent that the layer shape after holding is stable and a free-standing film can be maintained.
Fポリマーの焼成の際は、Fポリマーの溶融温度以上の温度で乾燥被膜を加熱するのが好ましい。かかる加熱の温度は380℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましい。
それぞれの加熱の方法としては、オーブンを用いる方法、通風乾燥炉を用いる方法、赤外線等の熱線を照射する方法が挙げられる。加熱は、常圧下及び減圧下のいずれの状態で行ってもよい。また、加熱雰囲気は、酸化性ガス雰囲気(酸素ガス等)、還元性ガス雰囲気(水素ガス等)、不活性ガス雰囲気(ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、窒素ガス等)のいずれであってもよい。
加熱時間は0.1~30分間が好ましく、0.5~20分間がより好ましい。
以上のような条件で加熱すれば、高い生産性を維持しつつ、F層を好適に形成できる。
When baking the F polymer, it is preferable to heat the dried coating to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the F polymer. The heating temperature is preferably 380° C. or lower, more preferably 350° C. or lower.
Examples of the heating method include a method using an oven, a method using a ventilated drying furnace, and a method using heat rays such as infrared rays. Heating may be performed under either normal pressure or reduced pressure. The heating atmosphere may be any of an oxidizing gas atmosphere (oxygen gas, etc.), a reducing gas atmosphere (hydrogen gas, etc.), and an inert gas atmosphere (helium gas, neon gas, argon gas, nitrogen gas, etc.).
The heating time is preferably from 0.1 to 30 minutes, more preferably from 0.5 to 20 minutes.
By heating under the above conditions, the F layer can be suitably formed while maintaining high productivity.
F層の厚さは0.1~200μmが好ましく、25μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましい。
特に本分散液は、金属基板の表面に付与し加熱する操作を複数回行って、25μm以上の厚いF層を形成させる目的に、好適に使用できる。
F層は、上述のとおり改質分散液の塗布、乾燥、焼成の工程を経て形成される。
これら工程は、1回でも2回以上でもよく、平滑性に優れた厚い膜を得る観点から、本分散液の塗布、乾燥、焼成の工程を複数回行ってもよい。
例えば、本分散液を基材に塗布し、加熱により水及び多価アルコールを除去し膜を形成する。形成した膜の上にさらに本分散液を塗布して水及び多価アルコールを除去し、さらに加熱によりFポリマーを焼成してF層を形成してもよい。
The thickness of the F layer is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 25 μm or more, and even more preferably 50 μm or more.
In particular, the present dispersion can be suitably used for the purpose of forming a thick F layer of 25 μm or more by repeating the operation of applying it to the surface of a metal substrate and heating it several times.
The F layer is formed through the steps of coating the modified dispersion, drying, and firing as described above.
These steps may be carried out once or twice or more. From the viewpoint of obtaining a thick film having excellent smoothness, the steps of coating, drying and baking the present dispersion may be carried out multiple times.
For example, the present dispersion may be applied to a substrate, and the water and polyhydric alcohol may be removed by heating to form a film. The present dispersion may be further applied onto the formed film to remove the water and polyhydric alcohol, and the F polymer may be further baked by heating to form an F layer.
F層と基材層との剥離強度は、10N/cm以上が好ましく、15N/cm以上がより好ましい。上記剥離強度は、100N/cm以下が好ましい。本分散液を用いれば、F層におけるFポリマーの物性を損なわずに、このように剥離強度に優れる積層体を容易に形成できる。 The peel strength between the F layer and the base layer is preferably 10 N/cm or more, and more preferably 15 N/cm or more. The above peel strength is preferably 100 N/cm or less. By using this dispersion, a laminate having such excellent peel strength can be easily formed without impairing the physical properties of the F polymer in the F layer.
F層の空隙率は30%以下が好ましく、20%以下がより好ましい。空隙率は0.1%以上が好ましく、1%以上がより好ましい。本分散液からはかかる空隙率の低いF層を形成しやすい。なお、空隙率は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察される成形物の断面におけるSEM写真から、画像処理にてF層の空隙部分を判定し、空隙部分が占める面積をF層の面積で除した割合(%)である。空隙部分が占める面積は空隙部分を円形と近似して求められる。 The porosity of the F layer is preferably 30% or less, more preferably 20% or less. The porosity is preferably 0.1% or more, more preferably 1% or more. An F layer with such a low porosity can be easily formed from this dispersion. The porosity is determined by determining the void portions of the F layer by image processing from an SEM photograph of the cross section of a molded product observed with a scanning electron microscope (SEM), and is the percentage obtained by dividing the area occupied by the void portions by the area of the F layer. The area occupied by the void portions is determined by approximating the void portions as circles.
本分散液は、基材の一方の表面にのみ付与してもよく、基材の両面に付与してもよい。前者では、前記基材で構成される基材層と、かかる基材層の片方の表面にF層を有する積層体が得られ、後者では、前記基材で構成される基材層と、かかる基材層の両方の表面にF層を有する積層体が得られる。後者の積層体は、より反りが発生しにくいため、その加工に際する取扱い性に優れる。
かかる積層体の具体例としては、金属箔と、その金属箔の少なくとも一方の表面にF層を有する金属張積層体、ポリイミドフィルムと、そのポリイミドフィルムの両方の表面にF層を有する多層フィルムが挙げられる。これらの積層体は、電気特性等の諸物性に優れるのでプリント基板材料等として好適であり、フレキシブルプリント基板やリジッドプリント基板の製造に使用できる。
The dispersion may be applied to only one surface of the substrate, or may be applied to both surfaces of the substrate. In the former case, a laminate having a substrate layer made of the substrate and an F layer on one surface of the substrate layer is obtained, and in the latter case, a laminate having a substrate layer made of the substrate and an F layer on both surfaces of the substrate layer is obtained. The latter laminate is less likely to warp, and therefore has excellent handling properties during processing.
Specific examples of such laminates include a metal-clad laminate having a metal foil and an F layer on at least one surface of the metal foil, and a multilayer film having a polyimide film and an F layer on both surfaces of the polyimide film. These laminates are suitable as printed circuit board materials, etc., because they have excellent physical properties such as electrical properties, and can be used for producing flexible printed circuit boards and rigid printed circuit boards.
基材の最表面は、その低線膨張性や接着性を一層向上させるために、さらに表面処理されてもよい。
表面処理の方法としては、アニール処理、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、エキシマ処理、シランカップリング処理が挙げられる。
アニール処理における条件は、温度を120~180℃とし、圧力を0.005~0.015MPaとし、時間を30~120分間とするのが好ましい。
プラズマ処理に用いるガスとしては、酸素ガス、窒素ガス、希ガス(アルゴン等)、水素ガス、アンモニアガス、酢酸ビニルが挙げられる。これらのガスは、1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The outermost surface of the substrate may be further subjected to a surface treatment in order to further improve its low linear expansion property and adhesiveness.
Examples of the surface treatment method include annealing treatment, corona treatment, plasma treatment, ozone treatment, excimer treatment, and silane coupling treatment.
The conditions for the annealing treatment are preferably a temperature of 120 to 180° C., a pressure of 0.005 to 0.015 MPa, and a time of 30 to 120 minutes.
Examples of gases used in the plasma treatment include oxygen gas, nitrogen gas, rare gas (such as argon), hydrogen gas, ammonia gas, and vinyl acetate. These gases may be used alone or in combination of two or more.
積層体の最表面には、さらに他の基板を積層してもよい。
他の基板としては、金属基板、耐熱性樹脂フィルム、繊維強化樹脂板の前駆体であるプリプレグ、耐熱性樹脂フィルム層を有する積層体、プリプレグ層を有する積層体が挙げられる。
金属基板としては、上記した金属基板が挙げられる。耐熱性樹脂フィルムは、1種以上の耐熱性樹脂を含むフィルムであり、耐熱性樹脂としては、上記した樹脂が挙げられる。
積層の方法としては、積層体と他の基板とを熱プレスする方法が挙げられる。
On the outermost surface of the laminate, another substrate may be further laminated.
Other substrates include metal substrates, heat-resistant resin films, prepregs which are precursors of fiber-reinforced resin plates, laminates having a heat-resistant resin film layer, and laminates having a prepreg layer.
The metal substrate may be any of the metal substrates described above. The heat-resistant resin film is a film containing one or more types of heat-resistant resin, and examples of the heat-resistant resin include the resins described above.
As a method for lamination, a method of hot pressing the laminate and another substrate can be mentioned.
F層と他の基材との積層体は、アンテナ部品、プリント基板、航空機用部品、自動車用部品、スポーツ用具、食品工業用品、塗料、化粧品等として有用であり、具体的には、電線被覆材(航空機用電線等)、電気絶縁性テープ、石油掘削用絶縁テープ、プリント基板用材料、分離膜(精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜、イオン交換膜、透析膜、気体分離膜等)、電極バインダー(リチウム二次電池用、燃料電池用等)、コピーロール、家具、自動車ダッシュボート、家電製品等のカバー、摺動部材(荷重軸受、すべり軸、バルブ、ベアリング、歯車、カム、ベルトコンベア、食品搬送用ベルト等)、工具(シャベル、やすり、きり、のこぎり等)、ボイラー、ホッパー、パイプ、オーブン、焼き型、シュート、ダイス、便器、コンテナ被覆材として有用である。 Laminates of the F layer and other substrates are useful as antenna parts, printed circuit boards, aircraft parts, automobile parts, sports equipment, food industry products, paints, cosmetics, etc., and specifically, are useful as electric wire coating materials (aircraft electric wires, etc.), electrical insulating tape, oil drilling insulating tape, materials for printed circuit boards, separation membranes (microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, reverse osmosis membranes, ion exchange membranes, dialysis membranes, gas separation membranes, etc.), electrode binders (for lithium secondary batteries, for fuel cells, etc.), copy rolls, furniture, automobile dashboards, covers for home appliances, etc., sliding members (load bearings, sliding shafts, valves, bearings, gears, cams, belt conveyors, food transport belts, etc.), tools (shovels, files, saws, etc.), boilers, hoppers, pipes, ovens, baking molds, chutes, dies, toilets, and container coating materials.
以上、本分散液及び本分散液から形成されるポリマー層を有する積層体の製造方法について説明したが、本発明は、前述した実施形態の構成に限定されない。例えば、本分散液は、上記実施形態の構成において、他の任意の構成を追加してもよいし、同様の機能を発揮する任意の構成と置換されていてよい。また、本分散液から形成されるポリマー層を有する積層体の製造方法は、上記実施形態の構成において、他の任意の工程を追加で有してもよいし、同様の作用を生じる任意の工程と置換されていてよい。 The above describes the method for producing the present dispersion and the laminate having a polymer layer formed from the present dispersion, but the present invention is not limited to the configurations of the above-mentioned embodiments. For example, the present dispersion may have any other configuration added to the configurations of the above-mentioned embodiments, or may be replaced with any configuration that exerts a similar function. Furthermore, the method for producing the laminate having a polymer layer formed from the present dispersion may have any other process added to the configurations of the above-mentioned embodiments, or may be replaced with any process that exerts a similar effect.
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
1.各成分の詳細
[F粒子]
F粒子1:TFE単位、NAH単位及びPPVE単位を、この順に97.9モル%、0.1モル%、2.0モル%含み、カルボニル基含有基を主鎖炭素数1×106個あたり1000個有するポリマー(溶融温度:300℃)からなる粒子(D50:2.1μm)
F粒子2:非熱溶融性のPTFEからなる粒子(D50:0.3μm)
[F分散液]
F分散液1:F粒子2を60質量%で含む水分散液(AGC社製、「品番AD-915E」)
[無機粒子]
無機粒子1:略真球状のシリカ粒子(D50:1.0μm)
無機粒子2:略真球状のシリカ粒子(D50:10.2μm)
[多価アルコール]
gly:グリセリン
[界面活性剤]
界面活性剤1:ノニオン性界面活性剤(ビックケミー・ジャパン社製、「BYK-3450」)
[芳香族系樹脂のワニス]
ワニス1:水溶性の芳香族ポリアミドイミド(PAI1)の前駆体を含む水ワニス(昭和電工マテリアルズ社製、「HPC-1000」)
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.
1. Details of each component [F particles]
F Particle 1: Particles (D50: 2.1 μm) made of a polymer (melting temperature: 300° C.) containing 97.9 mol%, 0.1 mol%, and 2.0 mol% of TFE units, NAH units, and PPVE units, in that order, and having 1,000 carbonyl group-containing groups per 1× 106 main chain carbon atoms.
F Particle 2: Particles made of non-thermofusible PTFE (D50: 0.3 μm)
[F Dispersion]
F dispersion 1: Aqueous dispersion containing 60% by mass of F particles 2 (manufactured by AGC, "product number AD-915E")
[Inorganic particles]
Inorganic particles 1: Nearly spherical silica particles (D50: 1.0 μm)
Inorganic particles 2: Nearly spherical silica particles (D50: 10.2 μm)
[Polyhydric alcohol]
gly: glycerin [surfactant]
Surfactant 1: Nonionic surfactant (manufactured by BYK Japan, "BYK-3450")
[Aromatic resin varnish]
Varnish 1: Water varnish containing a precursor of water-soluble aromatic polyamideimide (PAI1) ("HPC-1000" manufactured by Showa Denko Materials Co., Ltd.)
2.水系分散液の製造例
[例1-1]
ポットに、F粒子1、無機粒子1、ワニス1、界面活性剤1、gly、アンモニア水、及び炭酸水素アンモニウムを投入し、ジルコニアボールを投入した。その後、150rpmにて1時間、ポットを転がし、液状組成物を調製した。
さらに別のポットに、調製した液状組成物と、F分散液1とを投入し、ジルコニアボールを投入した。その後、150rpmにて1時間、ポットを転がし、全体としてF粒子1(18質量部)、F粒子2(20質量部)、無機粒子1(60質量部)、PAI1(2質量部)、界面活性剤1(1質量部)、gly(48質量部)及び水(12質量部)を含む、水系分散液1(粘度:500mPa・s、pH:8.0)を得た。なお、水系分散液1における、多価アルコールの水に対する含有質量比は4であった。
2. Example of production of aqueous dispersion
[Example 1-1]
Into a pot, F particles 1, inorganic particles 1, varnish 1, surfactant 1, gly, ammonia water, and ammonium hydrogen carbonate were added, and zirconia balls were then added. After that, the pot was rolled at 150 rpm for 1 hour to prepare a liquid composition.
In addition, the prepared liquid composition and F dispersion 1 were added to another pot, and zirconia balls were added. The pot was then rolled at 150 rpm for 1 hour to obtain an aqueous dispersion 1 (viscosity: 500 mPa·s, pH: 8.0) containing F particles 1 (18 parts by mass), F particles 2 (20 parts by mass), inorganic particles 1 (60 parts by mass), PAI 1 (2 parts by mass), surfactant 1 (1 part by mass), gly (48 parts by mass) and water (12 parts by mass). The content mass ratio of polyhydric alcohol to water in the aqueous dispersion 1 was 4.
[例1-3]~[例1-4]
無機粒子の種類及び量、並びにF粒子1、F粒子2、ワニス1、界面活性剤1、gly、及び水の量を表1に示す通り変更した以外は、例1-1と同様にして水系分散液3~4を得た。
[Example 1-3 ] ~ [Example 1-4 ]
Aqueous dispersions 3 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the type and amount of inorganic particles, and the amounts of F particles 1, F particles 2 , varnish 1, surfactant 1, gly, and water were changed as shown in Table 1 .
3.積層体の製造例
[例2-1]
ロール・トゥー・ロールプロセスにより、無粗化銅箔(表面の十点平均粗さ:0.05μm以下、厚さ:18μm)の表面に、水系分散液1を小径グラビアリバース法で塗布してウェット膜を形成した。続いて、ウェット膜が形成された銅箔を、通風乾燥炉(炉温120℃)に通して乾燥被膜を形成させ、さらに窒素ガス雰囲気の380℃の焼成炉に通して加熱して、F粒子1及びF粒子2を焼成した。
これにより、銅箔と、その表面に水系分散液1から形成されたポリマー層(厚さ:100μm)を有する積層体1を得た。
[例2-3]~[例2-4]
水系分散液1を水系分散液3~4に変更した以外は、例2-1と同様にして積層体3~4を得た。
3. Example of laminate production [Example 2-1]
A wet film was formed on the surface of a non-roughened copper foil (surface ten-point average roughness: 0.05 μm or less, thickness: 18 μm) by a roll-to-roll process by applying the aqueous dispersion 1 by a small diameter gravure reverse method. Then, the copper foil on which the wet film was formed was passed through a ventilated drying furnace (furnace temperature 120° C.) to form a dry film, and further passed through a baking furnace at 380° C. in a nitrogen gas atmosphere to heat and bake the F particles 1 and F particles 2.
As a result, a laminate 1 was obtained, which had a copper foil and a polymer layer (thickness: 100 μm) formed on the surface of the copper foil from the aqueous dispersion liquid 1.
[Example 2-3 ] ~ [Example 2-4 ]
Except for changing the aqueous dispersion 1 to the aqueous dispersions 3 to 4 , the same procedure as in Example 2-1 was carried out to obtain laminates 3 to 4 .
4.評価
4-1.分散液の分散安定性
それぞれの分散液(18mL)を、をスクリュー管(内容積:30mL)に入れ、25℃にて14日静置した。静置前後の、スクリュー管中の分散液全体の高さと沈降層(分散層)の高さとから、以下の式により分散層率を算出し、下記の基準に従って、分散安定性を評価した。
[評価基準]
〇:分散層率が60%以上である
×:分散層率が60%未満である
4. Evaluation 4-1. Dispersion stability of dispersion Each dispersion (18 mL) was placed in a screw tube (internal volume: 30 mL) and allowed to stand at 25° C. for 14 days. The dispersion layer ratio was calculated from the total height of the dispersion in the screw tube and the height of the sedimentation layer (dispersion layer) before and after standing using the following formula, and the dispersion stability was evaluated according to the following criteria.
[Evaluation Criteria]
◯: Dispersion layer rate is 60% or more. ×: Dispersion layer rate is less than 60%.
4-2.分散液の造膜性
それぞれの分散液から積層体を製造する際の、乾燥被膜の表面を目視で観察し、粉落ちの有無を下記の基準に従って評価し、造膜性の評価とした。
[評価基準]
〇:粉落ちが観察されない
△:粉落ちが乾燥被膜の一部で観察される
×:粉落ちが乾燥被膜の全面で観察される
4-2. Film-forming ability of dispersion When a laminate was produced from each dispersion, the surface of the dried coating was visually observed, and the presence or absence of powder falling off was evaluated according to the following criteria to evaluate the film-forming ability.
[Evaluation Criteria]
◯: No powder fall was observed. △: Powder fall was observed in part of the dried coating. ×: Powder fall was observed over the entire surface of the dried coating.
4-3.積層体の表面平滑性
それぞれの積層体のポリマー層の表面平滑性を、ポリマー層の短手方向の中央部及び端部の厚さを測定し、端部の厚さ/中央部の厚さの比を求め、以下の基準に従って評価した。
[評価基準]
〇:厚さの比が1.07以下である
△:厚さの比が1.07超1.1以下である
×:厚さの比が1.1超である
The surface smoothness of the polymer layer of each laminate was evaluated by measuring the thickness of the center and ends in the short side direction of the polymer layer, calculating the ratio of the end thickness to the center thickness, and according to the following criteria.
[Evaluation Criteria]
◯: The thickness ratio is 1.07 or less. Δ: The thickness ratio is greater than 1.07 and less than 1.1. ×: The thickness ratio is greater than 1.1.
4-4.積層体の柔軟性
それぞれの積層体を曲率半径(300μm)の条件で180°折り曲げ、上から荷重(50mN、1分間)をかけた後に折り曲げを戻し、ポリマー層表面のクラックの有無を目視で観察して、下記の基準に従って評価した。
[評価基準]
〇:クラックが発生していない
×:クラックが発生している
Flexibility of Laminate Each laminate was bent 180° with a radius of curvature (300 μm), a load (50 mN, 1 minute) was applied from above, and then the laminate was returned to its original state. The presence or absence of cracks on the surface of the polymer layer was visually observed and evaluated according to the following criteria.
[Evaluation Criteria]
◯: No cracks occurred ×: Cracks occurred
4-5.積層体の層間密着性
それぞれの積層体から矩形状(長さ100mm、幅10mm)の試験片を切り出し、試験片の長さ方向の一端から50mmの位置を固定し、引張り速度50mm/分、長さ方向の片端から試験片に対して90°で、ポリマー層と銅箔とを剥離させた。その際にかかる最大荷重を剥離強度とし、下記の基準に従って層間密着性を評価した。
[評価基準]
〇:剥離強度が15N/cm以上である
△:剥離強度が10N/cm以上15N/cm未満である
×:剥離強度が10N/cm未満である
4-5. Interlayer adhesion of laminates A rectangular test piece (length 100 mm, width 10 mm) was cut out from each laminate, and the test piece was fixed at a position 50 mm from one end in the longitudinal direction, and the polymer layer and the copper foil were peeled off from one end in the longitudinal direction at an angle of 90° to the test piece at a pulling speed of 50 mm/min. The maximum load applied at that time was taken as the peel strength, and the interlayer adhesion was evaluated according to the following criteria.
[Evaluation Criteria]
A: The peel strength is 15 N/cm or more. B: The peel strength is 10 N/cm or more and less than 15 N/cm. C: The peel strength is less than 10 N/cm.
4-6.積層体の線膨張係数
それぞれの積層体の銅箔を塩化第二鉄水溶液でエッチングにより除去して単独のポリマー層を作製した。作成したポリマー層から180mm角の四角い試験片を切り出し、JIS C 6471:1995に規定される測定方法に従って、25℃以上260℃以下の範囲における、試験片の線膨張係数を測定し、下記の基準に従って評価した。
[線膨張係数の評価基準]
〇:線膨張係数が75ppm/℃以下である。
×:線膨張係数が75ppm/℃超である。
The copper foil of each laminate was removed by etching with an aqueous solution of ferric chloride to prepare a single polymer layer. A square test piece measuring 180 mm square was cut out from the prepared polymer layer, and the linear expansion coefficient of the test piece was measured in the range of 25°C to 260°C according to the measurement method specified in JIS C 6471:1995, and evaluated according to the following criteria.
[Evaluation Criteria for Linear Expansion Coefficient]
Good: The linear expansion coefficient is 75 ppm/° C. or less.
×: The linear expansion coefficient is more than 75 ppm/° C.
4-7.積層体の誘電正接
それぞれの積層体から、長さ100mm、幅50mmの矩形状の試験片を切り出し、塩化第二鉄水溶液でエッチングして銅箔を除去し、ポリマー層単体を得た。SPDR(スプリットポスト誘電体共振)法にて、ポリマー層の誘電正接(測定周波数:10GHz)を測定し、以下の基準に従って評価した。[誘電正接の評価基準]
〇:誘電正接が0.0020未満である
△:誘電正接が0.0020以上0.0040以下である
×:誘電正接が0.0040超である
4-1~4-6に記した評価の結果をまとめて表2に示す。なお、4-6.の誘電正接の測定において同時に測定した積層体1及び3の比誘電率は、いずれも2.1以下であった。
4-7. Dielectric loss tangent of laminate A rectangular test piece 100 mm long and 50 mm wide was cut out from each laminate, and the copper foil was removed by etching with an aqueous solution of ferric chloride to obtain a polymer layer alone. The dielectric loss tangent of the polymer layer (measurement frequency: 10 GHz) was measured by the SPDR (split post dielectric resonance) method and evaluated according to the following criteria. [Evaluation criteria for dielectric loss tangent]
A: The dielectric loss tangent is less than 0.0020 Δ: The dielectric loss tangent is 0.0020 or more and 0.0040 or less ×: The dielectric loss tangent is more than 0.0040 The results of the evaluations described in 4-1 to 4-6 are shown in Table 2. The relative dielectric constants of Laminates 1 and 3 measured simultaneously in the measurement of the dielectric loss tangent in 4-6 were both 2.1 or less.
本発明の水系分散液は分散安定性に優れ、フィルム、繊維強化フィルム、プリプレグ、金属積層板(樹脂付金属箔)に容易に加工できる。得られる加工物品は、アンテナ部品、プリント基板、航空機用部品、自動車用部品、スポーツ用具、食品工業用品、すべり軸受け等の材料として使用できる。 The aqueous dispersion of the present invention has excellent dispersion stability and can be easily processed into films, fiber-reinforced films, prepregs, and metal laminates (metal foils coated with resin). The processed products obtained can be used as materials for antenna parts, printed circuit boards, aircraft parts, automobile parts, sports equipment, food industry products, sliding bearings, etc.
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