(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂は、下記一般式(1)〜(3)で示される構造のいずれかを少なくとも一つ以上含んでいる。
【化5】
ここで、上記一般式(1)〜(3)中、R
1は炭素数1〜10の
アルキレン基、または脂環構造である。
【0023】
ポリアミドイミド樹脂は、下記一般式(4)で示される構造を含むものであってもよい。下記一般式(4)で示される構造中のXは、下記一般式(5)で示される芳香環を有するポリシロキサン構造および/または芳香族ジアミン由来の構造であることが好ましい。
【化6】
ここで、上記一般式(4)中、Xはジアミン化合物残基、Yは芳香環および/またはシクロヘキサン環である。
【化7】
ここで、上記一般式(5)中のR
2、R
3は炭素数1〜6の
アルキレン基、aは1〜50までの整数、bは0〜50までの整数である。
【0024】
上記一般式(1)〜(5)で示される構造を含むことにより、1.0質量%の炭酸ナトリウム水溶液のようなマイルドなアルカリ溶液が用いられた場合であっても溶解しうるアルカリ溶解性に優れたポリアミドイミド樹脂とすることができる。
【0025】
上記一般式(4)中のYで示される芳香環とシクロヘキサン環のモル比は、ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、芳香環/シクロヘキサン環が、80/20〜0/100であることが好ましく、50/50〜0/100であることがより好ましく、30/70〜0/100であることがさらに好ましい。
【0026】
ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性(波長約250nm〜約450nmの範囲の光を透過させる性能が、光透過性の具体的な一例として挙げられる。)、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂の固形分酸価は、30mgKOH/g以上150mgKOH/g以下とすることが好ましく、50mgKOH/g以上120mgKOH/g以下とすることがより好ましい。
【0027】
次に、本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂を用いた熱硬化性樹脂組成物について説明する。本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂はカルボキシル基を有するため、適切な熱硬化性材料を用いることにより、このカルボキシル基を反応部位として、重合反応(硬化反応)を行わせることが可能である。したがって、本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂および熱硬化性材料を含有する。かかる熱硬化性材料は1種類の物質から構成されていてもよいし、複数種類の物質から構成されていてもよい。
【0028】
熱硬化性材料は、熱により本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂が有するカルボキシル基と反応することが可能な材料である。そのような材料として、エポキシ基を有する化合物、イソシアネート基を有する化合物などが例示される。いずれの化合物も、カルボキシル基と反応しうる官能基(本明細書において「反応性官能基」ともいう。)を複数有することが好ましい。
【0029】
エポキシ基を有する化合物の一例として、エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンとフェノール類を反応させて得られるジシクロペンタジエン型フェノール樹脂のエポキシ化物;2,2′,6,6′‐テトラメチルビフェノールのエポキシ化物等のビフェニル型エポキシ樹脂;ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂;フルオレン骨格を有するエポキシ樹脂等の芳香族系エポキシ樹脂やこれら芳香族系エポキシ樹脂の水素添加物;エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6‐ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、等の脂肪族エポキシ樹脂;3,4‐エポキシシクロヘキシルメチル‐3,4‐エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス‐(3,4‐エポキシシクロヘキシル)アジペート等の脂環式エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート等のヘテロ環含有エポキシ樹脂などが挙げられる。
【0030】
本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物の硬化物の耐熱性および機械特性を高める観点から、熱硬化性材料がエポキシ樹脂を含有する場合には、ビスフェノール型エポキシ樹脂およびビフェニル型エポキシ樹脂の少なくとも一方を含有することが好ましい。
【0031】
本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物に含有されるポリアミドイミド樹脂の量とエポキシ樹脂など熱硬化性材料の量との関係は限定されない。本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性、耐熱性などを高める観点から、ポリアミドイミド樹脂の酸価(カルボキシル基当量)と、エポキシ樹脂など熱硬化性材料の反応性官能基当量の比率が、0.6以上1.3以下であることが好ましく、0.8以上1.2以下であることがより好ましい。
【0032】
本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は硬化促進剤を含有してもよい。すなわち、本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂および硬化促進剤を含有してもよい。
【0033】
本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物が硬化促進剤を含有する場合において、硬化促進剤の種類は限定されない。硬化促進剤は1種類の物質から構成されていてもよいし、複数種類の物質から構成されていてもよい。
【0034】
硬化促進剤が、熱硬化を促進する材料である場合を例とすれば、3級アミン化合物、4級アンモニウム塩、イミダゾール類、ホスフィン化合物、ホスホニウム塩などを挙げることができる。より具体的には、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、2,4,6‐トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8‐ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等の3級アミン化合物;2‐メチルイミダゾール、2,4‐ジメチルイミダゾール、2‐エチル‐4‐メチルイミダゾール、2‐フェニルイミダゾール、2‐フェニル‐4‐メチルイミダゾール等のイミダゾール類;トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p‐メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン等のホスフィン化合物;テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラナフトエ酸ボレート等のホスホニウム塩;トリフェニルホスホニオフェノラート、ベンゾキノンとトリフェニルホスフィンの反応物等のベタイン状有機リン化合物などを挙げることができる。
【0035】
本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物が熱硬化性材料を含有する場合には、本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を加熱することにより、当該熱硬化性樹脂組成物を硬化させることができる。硬化温度、硬化時間などの硬化条件は熱硬化性樹脂組成物に含有される成分に応じて適宜設定すればよい。硬化条件の一例として、硬化温度を80℃以上300℃以下とし、30分間〜6時間の硬化時間とすることが挙げられる。
【0036】
次に、本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂の製造方法について説明する。
本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂は、イミド化物(A)、ジイソシアネート化合物(h)およびトリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)を含む反応原料(α)を反応させて、ポリアミドイミド樹脂を反応生成物として得る工程を備え、前記イミド化物(A)は、ジアミン化合物(B)と酸無水物(C)とを反応させることにより製造することができる。
【0037】
ポリアミドイミド樹脂の製造に用いられるイミド化物(A)は、ジアミン化合物(B)と酸無水物(C)とを反応させて得られたものである。
【0038】
ジアミン化合物(B)として、下記一般式(6)で示される芳香環を有するポリシロキサンジアミンであるポリシロキサンジアミン(a)が挙げられる。イミド化物(A)の原料としてポリシロキサンジアミン(a)を用いた場合、シロキサン骨格のアルカリ溶解性の補助効果により、アルカリ溶解性に優れるポリアミドイミド樹脂を得ることができる。また、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性や誘電特性を向上させることができる。
【化8】
ここで、上記一般式(6)中、aは1以上の整数を示し、bは0以上の整数を示す。R
2、R
3はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン基である。
【0039】
ポリシロキサンジアミン(a)は1種類の化合物から構成されていてもよいし、上記一般式(6)を満たす複数の化合物から構成されていてもよい。具体的には、ポリシロキサンジアミン(a)は、シロキサン骨格が異なる複数種類のポリシロキサンジアミンから構成されていてもよい。ポリシロキサンジアミン(a)のアミン当量は、300g/eq以上2,500g/eq以下程度のものが好適に使用される。そのような、芳香環を有するポリシロキサンジアミンとして、市販されているものから適宜選択して使用することもできる。市販されているこのようなジアミンとして、いずれも信越化学工業製の変性シリコーンオイルである、X‐22‐9409(アミン当量約700g/eq)、X‐22‐1660B‐3(アミン当量約2200g/eq)などが挙げられる。
【0040】
ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性、誘電特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、ポリシロキサンジアミン(a)のアミン当量は、300g/eq以上2500g/eq以下であることが好ましく、500g/eq以上1500g/eq以下であることがより好ましい。
【0041】
イミド化物(A)を得るための反応におけるポリシロキサンジアミン(a)を使用する場合、その使用量は限定されない。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性、誘電特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、本発明の一実施形態により得られるポリアミドイミド樹脂に含有されるポリシロキサンジアミン(a)に基づく成分骨格の、ポリアミドイミド樹脂に対する割合が、5質量%〜70質量%の範囲内になるように、ポリシロキサンジアミン(a)の量の使用量を設定することが好ましく、上記の割合が15質量%〜50質量%の範囲内になるようにポリシロキサンジアミン(a)の量の使用量を設定することが特に好ましい。
【0042】
ジアミン化合物(B)として、ポリシロキサンジアミン(a)以外のジアミン(b)(本明細書において、「他のジアミン(b)」ともいう。)を用いることもできる。他のジアミン(b)は1種類の化合物から構成されていてもよいし、複数種類の化合物から構成されていてもよい。また、ポリシロキサンジアミン(a)および他のジアミン(b)を含有するジアミン化合物(B)を用いてもよい。
【0043】
他のジアミン(b)の具体例としては、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジアミン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、2,6,2’,6’−テトラメチル−4,4’−ジアミン、5,5’−ジメチル−2,2’−スルフォニル−ビフェニル−4,4’−ジアミン、3,3’−ジヒドロキシビフェニル−4,4’−ジアミン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルエーテル、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルスルホン、(4,4’−ジアミノ)ベンゾフェノン、(3,3’―ジアミノ)ベンゾフェノン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルメタン、(4,4’−ジアミノ)ジフェニルエーテル、(3,3’―ジアミノ)ジフェニルエーテル、1,3−ビス[2−(4−アミノフェニル)−2−プロピル]ベンゼンなどの芳香族ジアミンが挙げられ、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、オクタデカメチレンジアミン、4,4‐メチレンビス(シクロへキシルアミン)、イソホロンジアミン、1,4‐シクロへキサンジアミン、ノルボルネンジアミンなど脂肪族ジアミンが挙げられる。
【0044】
ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性、誘電特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、他のジアミン(b)は、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、1,3−ビス[2−(4−アミノフェニル)−2−プロピル]ベンゼン(ビスアニリンM)を含有することが好ましい。
【0045】
ジアミン化合物(B)が他のジアミン(b)を含有する場合において、イミド化物(A)を得るための反応における他のジアミン(b)の使用量は限定されない。ジアミン化合物(B)がポリシロキサンジアミンを含有する場合、本発明の一実施形態により得られるポリアミドイミド樹脂に含有されるポリシロキサンジアミン(a)の質量割合および当該ポリアミドイミド樹脂の酸価が前述の範囲に入るような使用量に設定することが好ましい。
【0046】
イミド化物(A)を得るためにジアミン化合物(B)と反応させる酸無水物(C)は、少なくとも3つのカルボキシル基を有し、それらのうち2つが無水化している化合物である。酸無水物は芳香族化合物と脂肪族化合物とに大別されるところ、酸無水物(C)は、脂肪族化合物であるシクロヘキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸‐1,2‐無水物(e)を含む。酸無水物(C)は、シクロヘキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸‐1,2‐無水物(e)から構成されていてもよいし、他の酸無水物を含有してもよい。そのような酸無水物(C)に含有される他の酸無水物として、芳香族化合物である無水トリメリット酸(d)が例示される。
【0047】
酸無水物(C)がシクロヘキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸‐1,2‐無水物(e)および無水トリメリット酸(d)を含有する場合において、これらの含有量の関係は限定されない。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、無水トリメリット酸(d)の使用量は、シクロヘキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸‐1,2‐無水物(e)の使用量に対するモル比率が4以下となる量であることが好ましく、当該モル比率が1以下となる量であることがより好ましく、0.5以下となる量であることが特に好ましい。当該モル比率は0であってもよい。
【0048】
イミド化物(A)を得るために使用されるジアミン化合物(B)の量と酸無水物(C)の量との関係は限定されない。酸無水物(C)の使用量は、ジアミン化合物(B)の使用量に対するモル比率が2.0以上2.3以下となる量であることが好ましく、当該モル比率が2.0以上2.1以下となる量であることがより好ましい。
【0049】
イミド化物(A)を得るためにジアミン化合物(B)と酸無水物(C)とを反応させる反応温度は限定されない。通常、120℃〜200℃の範囲内であることが好ましく、140℃〜180℃の範囲内であることがより好ましい。
【0050】
イミド化物(A)を得るための反応溶媒は限定されない。かかる反応溶媒の具体例として、ジメチルアセトアミド(DMAC)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド、N‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP)、γ‐ブチロラクトン、スルホラン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジグライム、トリグライム等が挙げられる。イミド化物(A)を得るための反応溶剤は1種類の化合物から構成されていてもよいし、2種以上の化合物を組み合わせて反応溶媒として用いてもよい。中でも、イミド化物(A)を生成させる工程は高い反応温度を必要とするため、沸点が高く、得られるポリマーの溶解性が比較的良好であり、ポリマー溶液を使用する際に厳しい湿度管理が不要であるγ‐ブチロラクトン、トリグライム、ジグライム、シクロヘキサノンおよびシクロペンタノンからなる群から選ばれた1種または2種以上を、イミド化物(A)を得るための反応溶剤として用いることが好ましい。
【0051】
イミド化反応では水が生成するので、イミド化物(A)を得るための反応を行う場合には、イミド化反応で生成する水と共沸可能な芳香族炭化水素を存在させることが好ましい。このような芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン等が挙げられる。中でも毒性が比較的低く、沸点が低いため留去しやすいことから、トルエンが好ましい。
【0052】
本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂のための反応原料(α)に含有されるジイソシアネート化合物(h)およびトリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)の具体的な種類は限定されない。ジイソシアネート化合物(h)およびトリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)はそれぞれ、1種類の化合物から構成されていてもよいし、複数種類の化合物から構成されていてもよい。
【0053】
トリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)を含有する反応原料(α)を用いることにより、アルカリ溶解性に優れたポリアミドイミド樹脂とすることができる。すなわち、トリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)の効果により、アルカリ溶解性に優れたポリアミドイミド樹脂を得ることができる。また、ポリシロキサンジアミン(a)のようなアルカリ溶解性の補助効果があるポリシロキサン骨格を備えたイミド化物(A)を用いた場合は、トリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)とポリシロキサン骨格との相乗効果によって、アルカリ溶解性に極めて優れたポリアミドイミド樹脂を得ることができる。
【0054】
ジイソシアネート化合物(h)の具体例としては、4,4’‐ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4‐トリレンジイソシアネート、2,6‐トリレンジイソシアネート、ナフタレン‐1,5‐ジイソシアネート、o‐キシリレンジイソシアネート、m‐キシリレンジイソシアネート、2,4‐トリレンダイマー等の芳香族ジイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、4,4‐メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、ジイソシアネート化合物(h)は脂肪族イソシアネートを含有することが好ましく、ジイソシアネート化合物(h)は脂肪族イソシアネートであることがより好ましい。
【0055】
トリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)の具体例としては、トリス(カルボキシメチル)イソシアヌレート、トリス(2‐カルボキシエチル)イソシアヌレート、トリス(3‐カルボキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(2‐カルボキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(4‐カルボキシブチル)イソシアヌレートなどが挙げられる。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、トリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)はトリス(2‐カルボキシエチル)イソシアヌレートまたはトリス(3‐カルボキシプロピル)イソシアヌレートであることがより好ましい。
【0056】
本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂のための反応原料(α)は、上記のイミド化物(A)、ジイソシアネート化合物(h)およびトリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)に加えて、酸無水物(β)をさらに含んでもよい。酸無水物(β)は、酸無水物(C)と同様に、少なくとも3つのカルボキシル基を有し、それらのうち2つが無水化している化合物やテトラカルボン酸二無水物である限り、酸無水物(β)の種類は限定されない。脂肪族化合物からなる酸無水物であってもよいし、芳香族化合物からなる酸無水物であってもよい。酸無水物(β)の具体例は、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸(f)、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物などが挙げられ、テトラカルボン酸二無水物として、1,1’−ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、4,4’‐オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’‐ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’―ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス[4‐(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン酸二無水物、4,4’‐(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、シクロヘキサン‐1,2,4,5‐テトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
【0057】
反応原料(α)が酸無水物(β)を含有する場合において、反応原料(α)における酸無水物(β)の含有量は限定されない。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、反応原料(α)に含有されるイミド化物(A)を得るために使用したジアミン化合物(B)とトリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)の合計のモル数(B)(i)と、反応原料(α)に含有される酸無水物(β)の量のモル数(β)の比率は、モル数(B)(i)/モル数(β)が100/0〜30/70であることが好ましく、90/10〜40/60であることがより好ましく、80/20〜50/50であることが特に好ましい。
【0058】
反応原料(α)におけるジイソシアネート化合物(h)の含有量は限定されない。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性と、ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性など他の特性とのバランスを良好にする観点から、反応原料(α)に含有されるジイソシアネート化合物(h)の量は、反応原料(α)に含有されるイミド化物(A)を得るために使用したジアミン化合物(B)の量と必要に応じ反応原料(α)に含有される酸無水物(β)の量の総和に対するモル比率として、0.3以上1.0以下とすることが好ましく、0.4以上0.95以下とすることがより好ましく、0.50以上0.90以下とすることが特に好ましい。
【0059】
反応原料(α)によるアミドイミド化反応の反応温度は限定されない。反応原料(α)に含有される成分の特性に応じ適宜設定すればよい。かかる反応温度の一具体例を挙げれば、130℃以上200℃以下の範囲であり、150℃以上180℃以下の範囲内で反応させることが好ましい場合もある。
【0060】
反応原料(α)によるアミドイミド化反応には、必要に応じて触媒を使用することができる。使用できる触媒の具体的な例としては、トリエチルアミン、ルチジン、ピコリン、トリエチレンジアミン等のアミン類;リチウムメチラート、ナトリウムメチラート、リチウムエチラート、ナトリウムエチラート、マグネシウムエチラート、カリウムブトキサイド、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物;コバルト、チタニウム、スズ、亜鉛等の金属または半金属の化合物などを挙げることができる。
【0061】
以上説明したように、本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂は、イミド化物(A)、ジイソシアネート化合物(h)およびトリス(カルボキシアルキル)イソシアヌレート(i)を含む反応原料(α)を反応させて、ポリアミドイミド樹脂を反応生成物として得る工程を備える。ここで、イミド化物(A)は、ジアミン化合物(B)と酸無水物(C)とを反応させて得られたものであり、ジアミン化合物(B)は、上記一般式(6)で示されるポリシロキサンジアミン(a)および/または他のジアミン(b)を含む。また、酸無水物(C)は例えば、シクロヘキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸‐1,2‐無水物(e)を含む。
【0062】
こうして得られた本発明の一実施形態に係るポリアミドイミド樹脂は、カルボキシル基を含有する。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性を高める観点から、固形分酸価は50mgKOH/g以上であることが好ましい。ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性を高める観点からは、上記の固形分酸価の上限は限定されない。ポリアミドイミド樹脂の光透過性、ポリアミドイミド樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物の機械特性など他の特性と、ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性とのバランスを良好にする観点から、上記の固形分酸価は150mgKOH/g以下とすることが好ましく、120mgKOH/g以下とすることがより好ましい。
【0063】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【実施例】
【0064】
以下に実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0065】
(実施例1)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、製品名X‐22‐9409、アミン当量680g/eq)34.41g、γ‐ブチロラクトン80.69gを室温で仕込み溶解した。
【0066】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物7.63g、無水トリメリット酸3.17gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却することでイミド化物溶液を得た。
【0067】
得られたイミド化物溶液に、トリス(2‐カルボキシエチル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名CIC酸)10.25g、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物7.63g、無水トリメリット酸3.17g、ジシクロヘキシルメタン‐4,4’‐ジイソシアネート23.09gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−1)を得た。固形分は51.5質量%、固形分酸価は72.5mgKOH/gであった。
【0068】
(実施例2)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、製品名X‐22‐9409、アミン当量680g/eq)45.70g、γ‐ブチロラクトン83.83g、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(以下、「BAPP」という)3.45gを室温で仕込み溶解した。
【0069】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物、14.57g、無水トリメリット酸2.69gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却することでイミド化物溶液を得た。
【0070】
得られたイミド化物溶液に、トリス(2‐カルボキシエチル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名CIC酸)9.67g、ジシクロヘキシルメタン‐4,4’‐ジイソシアネート13.96gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−2)を得た。固形分は53.2質量%、固形分酸価は60.4mgKOH/gであった。
【0071】
(実施例3)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、製品名X‐22‐9409、アミン当量680g/eq)42.84g、γ‐ブチロラクトン83.61gを室温で仕込み溶解した。
【0072】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物、13.38gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却してイミド化物溶液を得た。
【0073】
得られたイミド化物溶液に、トリス(3‐カルボキシプロピル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名C3‐CIC酸)10.46g、1,1’−ビフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物9.27g、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート15.14gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−3)を得た。固形分は52.2質量%、固形分酸価は61.0mgKOH/gであった。
【0074】
(実施例4)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、製品名X‐22‐9409、アミン当量680g/eq)42.84g、γ‐ブチロラクトン83.76gを室温で仕込み溶解した。
【0075】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物13.02gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却してイミド化物溶液を得た。
【0076】
得られたイミド化物溶液に、トリス(3‐カルボキシプロピル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名C3‐CIC酸)10.46g、4,4’‐オキシジフタル酸無水物9.77g、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート15.14gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−4)を得た。固形分は51.7質量%、固形分酸価は60.7mgKOH/gであった。
【0077】
(実施例5)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、製品名X‐22‐9409、アミン当量680g/eq)41.34g、γ‐ブチロラクトン81.75gを室温で仕込み溶解した。
【0078】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物、12.61gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却してイミド化物溶液を得た。
【0079】
得られたイミド化物溶液に、トリス(3‐カルボキシプロピル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名C3‐CIC酸)11.04g、シクロヘキサン‐1,2,4,5‐テトラカルボン酸二無水物8.09g、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート16.78gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−5)を得た。固形分は51.7質量%、固形分酸価は59.8mgKOH/gであった。
【0080】
(実施例6)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、製品名X‐22‐9409、アミン当量680g/eq)47.60g、γ‐ブチロラクトン80.61gを室温で仕込み溶解した。
【0081】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物、14.29gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却してイミド化物溶液を得た。
【0082】
得られたイミド化物溶液に、トリス(3‐カルボキシプロピル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名C3‐CIC酸)8.13g、無水トリメリット酸2.69g、ジシクロヘキシルメタン‐4,4’‐ジイソシアネート13.77gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−6)を得た。固形分は51.8質量%、固形分酸価は54.3mgKOH/gであった。
【0083】
(実施例7)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに1,3‐ビス[2‐(4‐アミノフェニル)‐2‐プロピル]ベンゼン(以下、「ビスアニリンM」という)22.39g、γ‐ブチロラクトン103.92gを室温で仕込み溶解した。
【0084】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物26.75gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却してイミド化物溶液を得た。
【0085】
得られたイミド化物溶液に、トリス(2‐カルボキシエチル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名CIC酸)12.08g、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート17.87gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−7)を得た。固形分は41.0質量%、固形分酸価は81.3mgKOH/gであった。
【0086】
(実施例8)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコにビスアニリンM20.15g、γ‐ブチロラクトン95.52gを室温で仕込み溶解した。次いでシクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物24.08gを仕込み、室温で30分保持した。
【0087】
次いで、トルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却してイミド化物溶液を得た。
【0088】
得られたイミド化物溶液にトリス(3‐カルボキシプロピル)イソシアヌレート(四国化成工業社製、製品名C3‐CIC酸)12.20g、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート16.09gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでポリアミドイミド樹脂溶液(A−8)を得た。固形分は41.8質量%、固形分酸価は79.5mgKOH/gであった。
【0089】
(比較例1)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコにBAPP6.98g、3,5‐ジアミノ安息香酸3.80g、ポリエーテルジアミン(ハンツマン社製、製品名エラスタミンRT1000、分子量1025.64)8.21g、およびγ‐ブチロラクトン86.49gを室温で仕込み溶解した。
【0090】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸‐1,2‐無水物17.84gおよび無水トリメリット酸2.88gを仕込み、室温で30分間保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却することでイミド化物溶液を得た。
【0091】
得られたイミド化物溶液に、無水トリメリット酸9.61gおよびトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート17.45gを仕込み、160℃の温度で32時間保持した。こうして、カルボキシル基を含有するポリアミドイミド樹脂溶液(B−1)を得た。固形分は40.1質量%、固形分酸価は83.1mgKOH/gであった。
【0092】
(比較例2)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコに3,5‐ジアミノ安息香酸4.05g、変性シリコーンオイル(信越化学工業社製、製品名X‐22‐9409、アミン当量680g/eq)39.98g、γ‐ブチロラクトン76.72gを室温で仕込み溶解した。
【0093】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物、20.11g、無水トリメリット酸2.69gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却することでイミド化物溶液を得た。
【0094】
得られたイミド化物溶液に、無水トリメリット酸0.94g、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物1.80g、ジシクロヘキシルメタン‐4,4’‐ジイソシアネート13.77gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでカルボキシル基含有のポリアミドイミド樹脂溶液(B−2)を得た。固形分は52.0質量%、固形分酸価は65.2mgKOH/gであった。
【0095】
(比較例3)
窒素ガス導入管、温度計、撹拌機を備えた四口の300mLフラスコにBAPP10.26g、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g、γ‐ブチロラクトン79.48gを室温で仕込み溶解した。
【0096】
次いで、シクロへキサン‐1,2,4‐トリカルボン酸無水物17.84g、無水トリメリット酸2.88gを仕込み、室温で30分保持した。さらにトルエン30gを仕込み、160℃まで昇温して、トルエンと共に生成する水を除去した後、3時間保持し、室温まで冷却することでイミドジカルボン酸溶液を得た。
【0097】
得られたイミドジカルボン酸溶液に、無水トリメリット酸9.61g、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート17.87gを仕込み、160℃の温度で32時間保持することでカルボキシル基含有のポリアミドイミド樹脂溶液(B−3)を得た。固形分は40.2質量%、固形分酸価は89.8mgKOH/gであった。
【0098】
(実施例9〜16)
熱硬化性樹脂としてのビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(三菱化学社製 JER828、エポキシ当量185g/eq)、硬化促進剤としての1‐ベンジル‐2‐フェニルイミダゾール(四国化成工業社製、製品名1B2PZ)および一般式(1)〜(3)で示される構造のいずれかを少なくとも一つ以上含んでいるポリアミドイミド樹脂のワニスとしての実施例1〜8のポリアミドイミド樹脂溶液を、表1に記載の配合組成で混合して、実施例9〜16のポリアミドイミド樹脂および熱硬化性材料を含有する熱硬化性樹脂組成物を作製した。
【0099】
(比較例4〜6)
熱硬化性樹脂としてのビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(三菱化学社製 JER828、エポキシ当量185g/eq)、硬化促進剤としての1‐ベンジル‐2‐フェニルイミダゾール(四国化成工業社製、製品名1B2PZ)および一般式(1)〜(3)で示される構造を含んでいないポリアミドイミド樹脂のワニスとしての比較例1〜3のポリアミドイミド樹脂溶液を、表1に記載の配合組成で混合して、比較例4〜6のポリアミドイミド樹脂および熱硬化性材料を含有する熱硬化性樹脂組成物を作製した。
【0100】
[試験例1]ポリアミドイミド樹脂のアルカリ溶解性の評価
上記のようにして作製した実施例9〜16および比較例4〜6の熱硬化性樹脂組成物をそれぞれ、乾燥膜厚が25μmになるよう銅箔に塗布して、90℃の温度で30分乾燥して乾燥膜を得た。得られた乾燥膜をアルプスエンジニアリング株式会社製アルカリ現像機DV‐40Lで、温度30℃、スプレー圧0.2MPaで1質量%炭酸ナトリウム水溶液を用いて溶解し、乾燥膜の状態を観察し、下記の基準によって、熱硬化性樹脂組成物としてのアルカリ溶解性を評価した。
A:60秒以内で溶解できたもの
B:90秒以内で溶解できたもの
C:180秒以内で溶解できたもの
D:180秒以内で溶解できなかったもの
【0101】
[試験例2]引張弾性率、引張強度、伸び率の測定
表1に記載の配合組成で作製した実施例9〜16および比較例4〜6の熱硬化性樹脂組成物をそれぞれPETに塗布し、オーブンで90℃の温度で30分乾燥、180℃で60分硬化し、PETから剥がして膜厚80μmの硬化フィルムを作製し、硬化フィルムを所定の大きさに切り出して測定用のサンプルとした。
測定機器:島津製作所製オートグラフAG−Xplus
引張速度:5mm/min.
サンプル寸法:10mm×150mm
【0102】
[試験例3]5%重量減少温度の測定
試験例2に記載の方法で作製した硬化フィルムを切り出して、下記の測定容器に仕込み測定した。
測定機器:日立ハイテク社製 TG/DTA7220
雰囲気:空気中
測定温度:25〜400℃
【0103】
[試験例4]誘電特性の評価
試験例2に記載の方法で作製した硬化フィルムを切り出して、下記の測定機器を用いて測定を行った。
測定機器:キーサイトテクノロジー社製 ネットワークアナライザーE5071C
関東電子応用開発社製 空洞共振器摂動法誘電率測定装置
周波数 :1GHz
サンプル寸法:幅2mm×長さ100mm×厚み0.080mm
【表1】
【0104】
実施例1〜6のポリアミドイミド樹脂溶液を含有する実施例9〜14の熱硬化性組成物は、アルカリ溶解性、誘電特性共に優れるものであった。
実施例7および8のポリアミドイミド樹脂溶液を含有する実施例15および16の熱硬化性組成物は、アルカリ溶解性の補助効果があるポリシロキサン骨格やポリオキシアルキレンエーテル骨格を含有しなくてもアルカリ溶解性に優れるものであった。
一方、比較例1のポリアミドイミド樹脂溶液を含有する比較例4の熱硬化性組成物はアルカリ溶解性に優れるが、誘電特性に劣るものであった。比較例2ポリアミドイミド樹脂溶液を含有する比較例4の熱硬化性組成物は誘電特性に優れるが、ポリシロキサン骨格を含有しているにも関わらずアルカリ溶解性に劣るものであった。比較例3のポリアミドイミド樹脂溶液を含有する比較例6の熱硬化性組成物はアルカリ溶解性、誘電特性共に劣るものであった。