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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024116077
(43)【公開日】2024-08-27
(54)【発明の名称】ワニス及びワニスの製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08L 71/12 20060101AFI20240820BHJP
   C08K 5/17 20060101ALI20240820BHJP
   C08G 65/44 20060101ALI20240820BHJP
【FI】
C08L71/12
C08K5/17
C08G65/44
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024005592
(22)【出願日】2024-01-17
(31)【優先権主張番号】P 2023021982
(32)【優先日】2023-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000033
【氏名又は名称】旭化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100165951
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 憲悟
(72)【発明者】
【氏名】福圓 真一
(72)【発明者】
【氏名】金 載勲
(72)【発明者】
【氏名】林 翔太
【テーマコード(参考)】
4J002
4J005
【Fターム(参考)】
4J002CH071
4J002EN026
4J002GG00
4J002GN00
4J002GQ00
4J002HA01
4J005AA26
4J005BA00
4J005BB01
4J005BB02
(57)【要約】
【課題】溶液粘度が低下した、取扱い性及び加工性に優れた、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを提供する。
【解決手段】上記課題を解決すべく、本発明は、ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンを含むワニスであって、
前記ポリフェニレンエーテル、前記芳香族系溶媒及び前記第2級アミンの合計100質量%に対する、前記ポリフェニレンエーテルの含有量が40.0~85.0質量%、前記芳香族系溶媒の含有量が14.9~59.9質量%、前記第二級アミンの含有量が0.10~3.00質量%であり、
前記ポリフェニレンエーテルの、30℃における0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液で測定された還元粘度(ηsp/c)が、0.10~0.8dL/gであることを特徴とする。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンを含むワニスであって、
前記ポリフェニレンエーテル、前記芳香族系溶媒及び前記第2級アミンの合計100質量%に対する、前記ポリフェニレンエーテルの含有量が40.0~85.0質量%、前記芳香族系溶媒の含有量が14.9~59.9質量%、前記第二級アミンの含有量が0.10~3.00質量%であり、
前記ポリフェニレンエーテルは、下記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位、及び、下記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位を有し、
【化1】
(式(1)中、R11は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、R12は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~6の炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子である。)
【化2】
{式(2)中、R22は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~20の飽和若しくは不飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、2つのR22は、両方が水素原子でなく、R21は、下記式(3)で表される部分構造である。
【化3】
(式(3)中、R31は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8の直鎖アルキル基、又は2つのR31が結合した炭素数1~8の環状アルキル構造であり、R32は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキレン基であり、bは、各々独立に、0又は1であり、R33は、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキル基又は置換されていてもよいフェニル基である。)}
上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位及び上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の合計100mol%に対する、上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が51~97mol%、上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が3~49mol%であり、
前記ポリフェニレンエーテルの、30℃における0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液で測定された還元粘度(ηsp/c)が、0.10~0.8dL/gであることを特徴とする、ワニス。
【請求項2】
上記式(3)で表される部分構造が、t-ブチル基であることを特徴とする、請求項1に記載のワニス。
【請求項3】
シリカフィラー、難燃剤、有機過酸化物、熱可塑性樹脂及び架橋剤のうちから選ばれる少なくとも一種類の添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のワニス。
【請求項4】
ケトン系溶媒をさらに含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のワニス。
【請求項5】
前記ワニス中に含まれる芳香族系溶媒がトルエンであり、前記ケトン系溶媒がメチルエチルケトンであることを特徴とする、請求項4に記載のワニス。
【請求項6】
ケトン系溶媒をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載のワニス。
【請求項7】
前記ワニス中に含まれる芳香族系溶媒がトルエンであり、前記ケトン系溶媒がメチルエチルケトンであることを特徴とする、請求項6に記載のワニス。
【請求項8】
ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンを含む原料ワニスを用いたワニスの製造方法であって、
前記ポリフェニレンエーテル、前記芳香族系溶媒及び前記第2級アミンの合計100質量%に対する、前記ポリフェニレンエーテルの含有量が40.0~85.0質量%、前記芳香族系溶媒の含有量が14.9~59.9質量%、前記第二級アミンの含有量が0.10~3.00質量%であり、
前記ポリフェニレンエーテルは、下記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位、及び、下記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位を有し、
【化4】
(式(1)中、R11は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、R12は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~6の炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子である。)
【化5】
{式(2)中、R22は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~20の飽和若しくは不飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、2つのR22は、両方が水素原子でなく、R21は、下記式(3)で表される部分構造である。
【化6】
(式(3)中、R31は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8の直鎖アルキル基、又は2つのR31が結合した炭素数1~8の環状アルキル構造であり、R32は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキレン基であり、bは、各々独立に、0又は1であり、R33は、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキル基又は置換されていてもよいフェニル基である。)}
上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位及び上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の合計100mol%に対する、上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が51~97mol%、上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が3~49mol%であり、
前記ポリフェニレンエーテルの、30℃における0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液で測定された還元粘度(ηsp/c)が、0.10~0.8dL/gである、前記原料ワニスに、
シリカフィラー、難燃剤、有機過酸化物、熱可塑性樹脂及び架橋剤のうちから選ばれる少なくとも一種類の添加剤を添加する工程を有することを特徴とする、ワニスの製造方法。
【請求項9】
前記ワニス原料に、ケトン系溶媒を添加する工程をさらに有することを特徴とする、請求項8に記載のワニスの製造方法。
【請求項10】
前記ワニス中に含まれる芳香族系溶媒がトルエンであり、前記ケトン系溶媒がメチルエチルケトンであることを特徴とする、請求項9に記載のワニスの製造方法。
【請求項11】
上記式(3)で表される部分構造が、t-ブチル基であることを特徴とする、請求項8又は9に記載のワニスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリフェニレンエーテルを含むワニス及びワニスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリフェニレンエーテル(以下、「PPE」ともいう。)は、優れた高周波特性、難燃性、耐熱性を有するため、電気・電子分野、自動車分野、食品・包装分野の製品・部品用材料、その他の各種工業材料分野の材料として幅広く用いられている。特に、近年、その低誘電特性や耐熱性を活かし、基板材料等の電気電子用途を含む様々な用途における改質剤としての応用が進められている。
【0003】
しかしながら、一般的に、2,6-ジメチルフェノールに代表される1価フェノールから誘導される繰返し単位を有する高分子量のポリフェニレンエーテルは、クロロホルム等の非常に毒性が高い溶媒には溶解するものの、良溶媒として知られているトルエン等の芳香族系溶媒に、室温、高濃度では溶けにくく、また、高粘度であるという問題もあった。そのため、例えば配線板材料として用いる際には、トルエンやメチルエチルケトン等に溶解させたワニスとしての取り扱いが困難となっていた。
【0004】
特許文献1には、ポリフェニレンエーテル部分を分子構造内に有し、かつ、この分子末端に、p-エテニルベンジル基やm-エテニルベンジル基等を少なくとも1つ以上有してなる低分子量ポリフェニレンエーテルと、架橋型硬化剤とを含む樹脂組成物が開示されている。
特許文献2には、重量平均分子量が30000以上のポリフェニレンエーテルとスチレン系コポリマーを含む樹脂組成物が開示されている。
また、特許文献3には、2,6―キシレノールの酸化カップリング技術にて製造されたポリフェニレンエーテル(極限粘度0.30dl/g)の樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第4211784号公報
【特許文献2】国際公開第2022/172759号
【特許文献3】特開2002-173659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述の通り、特許文献1には、ポリフェニレンエーテルの溶媒溶解性を改善するため低分子化したポリフェニレンエーテルと、架橋剤等とを含む樹脂組成物の製造方法が開示されているが、ポリフェニレンエーテルを低分子量化したことにより、ポリフェニレンエーテル骨格由来の誘電特性や耐熱性が不十分となるおそれがある、という課題があった。
また、特許文献2及び3に記載されたような、従来の高分子量ポリフェニレンエーテルは、溶媒に溶かしたワニスの液粘度が高い、という課題があった。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、溶液粘度が低下した、取扱い性及び加工性に優れた、ポリフェニレンエーテル含有ワニス及びワニスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンを含むワニスであって、
前記ポリフェニレンエーテル、前記芳香族系溶媒及び前記第2級アミンの合計100質量%に対する、前記ポリフェニレンエーテルの含有量が40.0~85.0質量%、前記芳香族系溶媒の含有量が14.9~59.9質量%、前記第二級アミンの含有量が0.10~3.00質量%であり、
前記ポリフェニレンエーテルは、下記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位、及び、下記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位を有し、
【化1】
(式(1)中、R11は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、R12は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~6の炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子である。)
【化2】
{式(2)中、R22は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~20の飽和若しくは不飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、2つのR22は、両方が水素原子でなく、R21は、下記式(3)で表される部分構造である。
【化3】
(式(3)中、R31は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8の直鎖アルキル基、又は2つのR31が結合した炭素数1~8の環状アルキル構造であり、R32は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキレン基であり、bは、各々独立に、0又は1であり、R33は、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキル基又は置換されていてもよいフェニル基である。)}
上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位及び上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の合計100mol%に対する、上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が51~97mol%、上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が3~49mol%であり、
30℃における0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液で測定された還元粘度(ηsp/c)が、0.10~0.8dL/gであることを特徴とする、ワニス。
[2]上記式(3)で表される部分構造が、t-ブチル基であることを特徴とする、[1]に記載のワニス。
[3]シリカフィラー、難燃剤、有機過酸化物、熱可塑性樹脂及び架橋剤のうちから選ばれる少なくとも一種類の添加剤をさらに含むことを特徴とする、[1]又は[2]に記載のワニス。
[4]ケトン系溶媒をさらに含むことを特徴とする、[1]~[3]のいずれかに記載のワニス。
[5]前記ワニス中に含まれる芳香族系溶媒がトルエンであり、前記ケトン系溶媒がメチルエチルケトンであることを特徴とする、[4]に記載のワニス。
[6]ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンを含む原料ワニスを用いたワニスの製造方法であって、
前記ポリフェニレンエーテル、前記芳香族系溶媒及び前記第2級アミンの合計100質量%に対する、前記ポリフェニレンエーテルの含有量が40.0~85.0質量%、前記芳香族系溶媒の含有量が14.9~59.9質量%、前記第二級アミンの含有量が0.10~3.00質量%であり、
前記ポリフェニレンエーテルは、下記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位、及び、下記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位を有し、
【化4】
(式(1)中、R11は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、R12は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~6の炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子である。)
【化5】
{式(2)中、R22は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~20の飽和若しくは不飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、2つのR22は、両方が水素原子でなく、R21は、下記式(3)で表される部分構造である。
【化6】
(式(3)中、R31は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8の直鎖アルキル基、又は2つのR31が結合した炭素数1~8の環状アルキル構造であり、R32は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキレン基であり、bは、各々独立に、0又は1であり、R33は、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキル基又は置換されていてもよいフェニル基である。)}
上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位及び上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の合計100mol%に対する、上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が51~97mol%、上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位の量が3~49mol%であり、
前記ポリフェニレンエーテルの、30℃における0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液で測定された還元粘度(ηsp/c)が、0.10~0.8dL/gである、前記原料ワニスに、
シリカフィラー、難燃剤、有機過酸化物、熱可塑性樹脂及び架橋剤のうちから選ばれる少なくとも一種類の添加剤を添加する工程を有することを特徴とする、ワニスの製造方法。
[7]前記ワニス原料に、ケトン系溶媒を添加する工程をさらに有することを特徴とする、[6]に記載のワニスの製造方法。
[8]前記ワニス中に含まれる芳香族系溶媒がトルエンであり、前記ケトン系溶媒がメチルエチルケトンであることを特徴とする、[7]に記載のワニスの製造方法。
[9]上記式(3)で表される部分構造が、t-ブチル基であることを特徴とする、[6]~[8]のいずれかに記載のワニスの製造方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、溶液粘度が低下した、取扱い性及び加工性に優れた、ポリフェニレンエーテル含有ワニス及びワニスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について、詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は、この本実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
【0011】
本実施形態において、ポリフェニレンエーテルが含有する一部又は全部の水酸基が変性されたポリフェニレンエーテルを、単に「ポリフェニレンエーテル」と表現する場合がある。従って、「ポリフェニレンエーテル」と表現された場合には、特に矛盾が生じない限り、未変性のポリフェニレンエーテル及び変性されたポリフェニレンエーテルの両方を含む。
【0012】
なお、本明細書において、A(数値)~B(数値)は、A以上B以下を意味する。また、本明細書において、置換基とは、例えば、炭素数1~10の飽和又は不飽和炭化水素基、炭素数6~10のアリール基、ハロゲン原子等をいう。
【0013】
<ワニス>
本実施形態のワニスは、ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンを含むワニスである。
そして、本実施形態のワニスでは、前記ポリフェニレンエーテル、前記芳香族系溶媒及び前記第2級アミンの合計100質量%に対する、前記ポリフェニレンエーテルの含有量が40.0~85.0質量%、前記芳香族系溶媒の含有量が14.9~59.9質量%、前記第二級アミンの含有量が0.10~3.00質量%である。
【0014】
(ポリフェニレンエーテル)
前記ポリフェニレンエーテルは、30℃における0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液で測定した還元粘度(ηsp/c)が0.10~0.80dL/gであり、好ましくは0.15~0.60dL/gであり、より好ましくは0.20~0.50dL/gである。
30℃における0.5g/dLの濃度のクロロホルム溶液で測定した還元粘度(ηsp/c)が0.10dL/g以上であることにより、ポリフェニレンエーテル構造由来の高い耐熱性や優れた誘電特性が得られ、かつ後述の第2級アミンを含有することによる粘度低減効果が好適に得られる。還元粘度が0.80dL/g以下であることにより、トルエンやメチルエチルケトン等の溶媒への溶解性が良好となる。
なお、還元粘度については、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0015】
また、前記ポリフェニレンエーテルは、ОH基数を0~500μmоl/g有し、好ましくは0~300μmol/g有し、より好ましくは0~200μmоl/g有する。
OH基数が少ないほど基板の耐熱性、誘電特性が向上するため好ましい。
なお、ポリフェニレンエーテルのOH基数は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0016】
前記ポリフェニレンエーテルは、下記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位と下記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位とを少なくとも含み、下記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位と下記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位とのみからなっていてもよい。
【化7】
(式(1)中、R11は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~6の飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、R12は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~6の炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子である。)
【化8】
{式(2)中、R22は、各々独立に、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~20の飽和若しくは不飽和炭化水素基、置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基、又はハロゲン原子であり、2つのR22は、両方がともに水素原子でなく、R21は、下記式(3)で表される部分構造である。
【化9】
(式(3)中、R31は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8の直鎖アルキル基、又は2つのR31が結合した炭素数1~8の環状アルキル構造であり、R32は、各々独立に、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキレン基であり、bは、各々独立に、0又は1であり、R33は、水素原子、置換されていてもよい炭素数1~8のアルキル基又は置換されていてもよいフェニル基のいずれかである。)}
【0017】
上記式(1)中、R11は、各々独立に、炭素数1~6の飽和炭化水素基又は炭素数6~12のアリール基であることが好ましく、より好ましくはメチル基又はフェニル基さらに好ましくはメチル基である。式(1)中、2つのR11は、共に同じ構造であることが好ましい。
【0018】
上記式(1)中、R12は、各々独立に、水素原子又は炭素数1~6の炭化水素基であることが好ましく、より好ましくは水素原子又はメチル基である。式(1)中、2つのR12は、異なることが好ましく、一方が水素原子、他方が炭素数1~6の炭化水素基(好ましくはメチル基)であることがより好ましい。
【0019】
上記式(2)中、R22は、各々独立に、水素原子、炭素数1~15の飽和若しくは不飽和炭化水素基、又は炭素数1~6のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6~12のアリール基であることが好ましく、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6~10のアリール基であることがより好ましく、さらに好ましくは水素原子又はメチル基である。式(2)中、2つのR22は、異なることが好ましく、一方が水素原子、他方が炭素数1~6の炭化水素基(好ましくはメチル基)であることがより好ましい。
【0020】
上記式(3)で表される部分構造としては、好ましくは、2級及び/又は3級炭素を含む基であり、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、tert-アミル基、2,2-ジメチルプロピル基、シクロヘキシル基や、これらの末端にフェニル基を有する構造等が挙げられ、より好ましくは、イソプロピル基、tert-ブチル基、シクロヘキシル基であり、さらに好ましくはtert-ブチル基である。
【0021】
なお、本実施形態においては、ポリフェニレンエーテルをNMR、質量分析等の手法で解析することによりその構造を同定できる。ポリフェニレンエーテルの構造を同定する具体的方法としては、フラグメンテーションを起こしにくいことが知られている電界脱離質量分析法(FD-MS)を実施し、検出されるイオンの間隔により繰り返しユニットを推定することが可能である。さらに電子イオン化法(EI)でフラグメントイオンのピーク解析やNMRによる構造解析と組み合わせることでポリフェニレンエーテルの構造を推定する方法が挙げられる。
【0022】
また、前記ポリフェニレンエーテルは、上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位と、上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位とを、上記の割合で含むことにより、基板の耐熱性、誘電特性が向上する。
前記ポリフェニレンエーテルは、上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位を、60mol%超95mol%以下と、上記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位を、5mol%以上40mol%未満とを含むことがより好ましく、上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位を、70mol%超90mol%以下と、前記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位を、10mol%以上30mol%未満とを含むことがさらに好ましい。
【0023】
上式(1)のフェノールは、未置換のオルト位を有さないため(即ち、ヒドロキシル基が結合する炭素原子の2つのオルト位の炭素原子には水素原子が結合しないため)、フェノール性ヒドロキシル基とパラ位の炭素原子だけにおいて別のフェノール性モノマーと反応できる。従って、式(1)から誘導された繰り返し単位は、下記式(5)の構造を有する繰り返し単位を含む。
【化10】
(式(5)中、R11とR12は式(1)と同様である。)
【0024】
式(2)のフェノールは、フェノール性ヒドロキシル基に加えて、フェノールのオルト位又はパラ位のいずれかで別のフェノール性モノマーと反応可能である。従って、式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位は、下記式(6)、下記式(7)の構造あるいはこれらの組み合わせを有する。
【化11】
【化12】
(式(6)、式(7)中のR21、R22は、式(2)と同様である。)
【0025】
本実施形態のポリフェニレンエーテルは、下記式(4)のフェノールから誘導された構造単位を含むことができる。
【化13】
(式(4)中、Xは、a価の任意の連結基であり、aは、2~6の整数であり、R4は、炭素数1~8の直鎖状アルキル基及び前記式(3)で表される部分構造のいずれかであり、-O-が結合するベンゼン環の炭素原子を1位として、2位又は6位の少なくとも一方の炭素原子に結合しており、kは、各々独立に1~4の整数である。)
【0026】
上記式(4)中、R4は、各々独立に、メチル基、エチル基、n-プロピル基等の炭素数1~8の直鎖状アルキル基及び上記式(3)で表される部分構造のいずれかであり、メチル基又は上記式(3)の構造であることが好ましい。a個の各部分構造は、同じ構造であってもよく、異なっていてもよい。中でも、溶媒への溶解性に一層優れ、硬化後のガラス転移温度が一層高いポリフェニレンエーテルとなる観点から、a個の各部分構造は同じ構造であることが好ましい。
【0027】
上記式(4)中、kは、1~4の整数であり、好ましくは2~4の整数である。
【0028】
4は、-O-が結合するベンゼン環の炭素原子を1位として、2位及び6位の少なくとも一方の炭素原子に結合しており、2位及び/又は6位に結合したR3が炭素数1~8の直鎖状アルキル基である場合、2位及び6位の両方に結合していることが好ましく、2位及び/又は6位に結合したR4が式(3)で表される部分構造である場合、2位又は6位どちらか一方のみに結合していることが好ましい。
【0029】
本実施形態のポリフェニレンエーテルは、上記式(4)から誘導された繰り返し単位、並びに上記式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位及び/又は上記記式(2)のフェノールから誘導された繰り返し単位を含むこともできる。この際に、上記式(2)のR21と上記式(4)のR4がいずれも式(3)で表される部分構造(官能基)である場合(上記式(2)で表されるフェノール化合物と上記式(4)で表されるフェノール化合物両方に上記式(3)で表される部分構造(官能基)が置換している場合)、それぞれの式(3)で表される部分構造(官能基)の構造は同一でも異なっていても良い。
【0030】
上記式(4)中、Xは、a価の任意の連結基であり、特に制限さたれないが、例えば、鎖式炭化水素、環式炭化水素等の炭化水素基;窒素、リン、ケイ素及び酸素から選ばれる一つ又は複数の原子を含有する炭化水素基;窒素、リン、ケイ素等の原子;又はこれらを組み合わせた基等が挙げられる。Xは、単結合を除く連結基であってよい。Xは、a個の部分構造を互いに連結する連結基であってよい。
【0031】
上記式(4)中のXとしては、単結合又はエステル結合等を介して、R4が結合しているベンゼン環に結合するa価のアルキル骨格、単結合又はエステル結合等を介して、R4が結合しているベンゼン環に結合するa価のアリール骨格、単結合又はエステル結合等を介して、R4が結合しているベンゼン環に結合するa価の複素環骨格等が挙げられる。
【0032】
ここで、アルキル骨格としては、特に制限されないが、例えば、炭素数2~6の少なくともa個に分岐した鎖式炭化水素(例えば、鎖式飽和炭化水素)の分岐末端が部分構造のベンゼン環に直接結合する骨格(a個の分岐末端にベンゼン環が結合していればよく、ベンゼン環が結合しない分岐末端があってもよい。)等が挙げられる。また、アリール骨格としては、特に制限されないが、例えば、ベンゼン環、メシチレン基、又は2-ヒドロキシ-5-メチル-1,3-フェニレン基が、単結合又はアルキル鎖を介して、R4が結合しているベンゼン環に結合する骨格等が挙げられる。さらに、複素環骨格としては、特に制限されないが、例えば、トリアジン環が単結合又はアルキル鎖を介して、R4が結合しているベンゼン環に結合する骨格等が挙げられる。
【0033】
上記式(4)中、aは、2~6の整数であり、好ましくは2~4の整数である。
【0034】
上記式(4)のフェノールが未置換のオルト位を有さない場合、式(4)のフェノールから誘導された構造単位は、下記式(8)の構造を有し、式(4)のフェノールが未置換のオルト位を有する場合、式(4)のフェノールから誘導された構造単位は、下記式(8)の構造、下記式(9)の構造あるいはこれらの組合せを有する。
【化14】
【化15】
(式(8)、式(9)中のR4は、式(4)と同様である。)
【0035】
前記ポリフェニレンエーテルは、ポリフェニレンエーテルに含まれる水酸基が官能基(例えば、不飽和炭素結合を含む官能基等)へ変性された変性ポリフェニレンエーテルであっても良い。
【0036】
前記ポリフェニレンエーテルは、下記式(10)、式(11)、式(12)、及び式(13)からなる群から選ばれる少なくとも一つの部分構造を有しても良い。
【化16】
【化17】
【化18】
(式(12)中、R6は、水素原子又は炭素数1~10の飽和若しくは不飽和の炭化水素基であり、上記飽和若しくは不飽和の炭化水素はR6の合計炭素数が1~10個となる範囲内で置換基を有していてもよい。)
【化19】
(式(13)中、R7は、炭素数1~10の飽和又は不飽和の2価の炭化水素基であり、上記飽和又は不飽和の2価の炭化水素はR7の合計炭素数が1~10個となる範囲内で置換基を有していてもよく、R8は、水素原子又は炭素数1~10の飽和若しくは不飽和の炭化水素基であり、該飽和又は不飽和の炭化水素はR8の合計炭素数が1~10異なる範囲内で置換基を有していてもよい。)
【0037】
なお、上記式(10)、式(11)、式(12)、式(13)からなる群から選ばれる少なくとも一つで表される部分構造は、ポリフェニレンエーテルに含まれる水酸基と直接結合してよい。
【0038】
また、前記ポリフェニレンエーテルは、フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する1価フェノールを含んでも良い。なお、フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する上記1価フェノールは、上記式(1)のフェノール、又は上記式(2)のフェノールとは異なる1価のフェノールをいう。
【0039】
前記不飽和炭化水素基としては、炭素数3~10の不飽和の炭化水素基であることが好ましく、炭素数3~5の不飽和の炭化水素基であることが好ましい。このような不飽和炭化水素基としては、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、1-プロピニル、2-プロピニル等)等が挙げられる。
【0040】
前記不飽和炭化水素は炭素数3~10の条件を満たす限度で置換基を有していてもよい。
【0041】
前記フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する1価フェノールの導入率としては、硬化性官能基数の調整のため適宜調整してよいが、式(1)のフェノールとフェノールの酸素原子のオルト位に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する1価フェノールとの合計に対して、フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する1価フェノールは0.1~30mol%であることが好ましく、0.1~25mol%であることがさらに好ましい。
【0042】
前記ポリフェニレンエーテル中の、式(1)のフェノールから誘導された繰り返し単位と、フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する1価フェノールとの合計に対する、フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する上記1価フェノールから誘導された繰り返し単位のモル割合としては、0.1~40mol%であることが好ましく、より好ましくは0.1~10mol%である。
【0043】
(ポリフェニレンエーテルの製造方法)
前記ポリフェニレンエーテルは、例えば、上記式(1)及び上記式(2)で表される一価のフェノール化合物の酸化重合、もしくは上記式(1)及び上記式(4)で表される一価、多価のフェノール化合物の酸化重合を行う工程を少なくとも含む方法により得られる。上記酸化重合を行う工程は、上記式(1)のフェノール及び式(2)のフェノール、もしくは上記式(1)のフェノール及び式(4)のフェノールを少なくとも含む原料を酸化重合することが好ましい。
【0044】
上記式(1)で表される一価のフェノール化合物としては、例えば、2,6-ジメチルフェノール、2-メチル-6-エチルフェノール、2,6-ジエチルフェノール、2-エチル-6-n-プロピルフェノール、2-メチル-6-クロルフェノール、2-メチル-6-ブロモフェノール、2-メチル-6-n-プロピルフェノール、2-エチル-6-ブロモフェノール、2-メチル-6-n-ブチルフェノール、2,6-ジ-n-プロピルフェノール、2-エチル-6-クロルフェノール、2-メチル-6-フェニルフェノール、2,6-ジフェニルフェノール、2-メチル-6-トリルフェノール、2,6-ジトリルフェノール、2,3,6-トリメチルフェノール、2,3-ジエチル-6-n―プロピルフェノール、2,3,6-トリブチルフェノール、2,6-ジ-n-ブチル-3-メチルフェノール、2,6-ジメチル-3-n-ブチルフェノール、2,6-ジメチル-3-t-ブチルフェノール等が挙げられる。中でも、特に、安価であり入手が容易であるため、2,6-ジメチルフェノール、2,3,6-トリメチルフェノール、2,6-ジフェニルフェノールが好ましい。
上記式(1)で表される一価のフェノール化合物は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0045】
上記式(2)で表される一価のフェノール化合物としては、例えば、2-イソプロピル-5-メチルフェノール、2-シクロヘキシル-5-メチルフェノール、2-tert-ブチル-5-メチルフェノール、2-イソブチル-5-メチルフェノール等が挙げられる。多分岐化抑制、ゲル化抑制の観点より嵩高い置換基である2-t-ブチル-5-メチルフェノール、2-シクロヘキシル-5-メチルフェノールがより好ましい。
上記式(2)で表される一価のフェノール化合物は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0046】
上記式(4)で表される多価のフェノール化合物のうち、分子内に2つのフェノールユニットを有するフェノール化合物としては、例えば、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジメチルフェノール)、ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)スルフィド、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)スルホン、α,α’-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-1,4-ジイソプロピルベンゼン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン等が挙げられる。中でも、特に安価であり入手が容易であるため、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1-ビス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタンが好ましい。
【0047】
さらに、上記式(4)で表される多価のフェノール化合物のうち、分子内に3つ以上のフェノールユニットを有するフェノール化合物としては、例えば、4,4’-[(3-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(3-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[(2-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(4-ヒドロキシ-3-エトキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルエチルフェノール)、4,4’-[(3,4-ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(3,4-ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、2,2’-[(4-ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(3,5,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[4-(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキシリデン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[(2-ヒドロキシフェニル)メチレン]-ビス(2,3,6-トリメチルフェノール)、4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシ-3-フルオロフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビス(2,6-ジメチルフェノール)、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)エチル]-4-メチルフェノール、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-2,3,6-トリメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5,6-トリメチルフェニル)メチル]-4-エチルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-6-メチルフェノール、2,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-3-シクロヘキシルフェニル)メチル]-6-メチルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,4-ビス[(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)メチル]-6-シクロヘキシルフェノール、2,4-ビス[(4-ヒドロキシ-2,3,6-トリメチルフェニル)メチル]-6-シクロヘキシルフェノール、3,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,2-ベンゼンジオール、4,6-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,3-ベンゼンジオール、2,4,6-トリス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,3-ベンゼンジオール、2,4,6-トリス[(2-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,3-ベンゼンジオール、2,2’-メチレンビス[6-[(4/2-ヒドロキシ-2,5/3,6-ジメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、2,2’-メチレンビス[6-[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、2,2’-メチレンビス[6-[(4/2-ヒドロキシ-2,3,5/3,4,6-トリメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、2,2’-メチレンビス[6-[(4-ヒドロキシ-2,3,5-トリメチルフェニル)メチル]-4-メチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,4-ジヒドロキシフェニル)メチル]-6-メチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,4-ジヒドロキシフェニル)メチル]-3,6-ジメチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,4-ジヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-3,6-ジメチルフェノール]、4,4’-メチレンビス[2-[(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メチル]-3,6-ジメチルフェノール]、6,6’-メチレンビス[4-[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-1,2,3-ベンゼントリオール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)メチル]フェノール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]フェノール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(4-ヒドロキシ-2-メチル-5-シクロヘキシルフェニル)メチル]フェノール]、4,4’-シクロヘキシリデンビス[2-シクロヘキシル-6-[(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メチル]フェノール]、4,4’,4’’,4’’’-(1,2-エタンジイリデン)テトラキス(2,6-ジメチルフェノール)、4,4’,4’’,4’’’-(1,4-フェニレンジメチリデン)テトラキス(2,6-ジメチルフェノール)、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン等が挙げられる。中でも、特に安価であり入手が容易であるため、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタンが好ましい。
上記式(4)で表される多価のフェノール化合物は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0048】
上記式(4)で表される多価のフェノール化合物におけるフェノール性水酸基の数は2~6個であれば特に制限はないが、熱硬化速度の制御をより容易とする観点から、好ましくは2~4個である。
【0049】
上記酸化重合を行う工程は、例えば、上記式(1)のフェノール及び式(2)のフェノールに加え、フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する1価フェノールを含む原料の酸化重合により得られる。
【0050】
フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する1価フェノールとしては、上記オルト位の炭素原子に少なくとも一つの(好ましくは一つの)不飽和炭化水素基が結合し、メタ位及びパラ位の炭素原子には水素原子が結合する1価のフェノールであることが好ましく、より好ましくは2-アリルフェノール、2-アリル-6-メチルフェノール、さらに好ましくは2-アリルフェノールである。
【0051】
フェノールのヒドロキシル基が結合する炭素原子のオルト位の炭素原子に少なくとも一つの不飽和炭化水素基を有する上記1価フェノールは、1種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0052】
通常、オルト位に水素原子を有するフェノールの酸化重合(例えば、2-メチルフェノール、2,5-ジメチルフェノール、2-フェニルフェノール)はオルト位においてもエーテル結合が形成され得るため、酸化重合時のフェノール化合物の結合位置の制御が困難となり、平均水酸基数が3.5個/分子以上の分岐状に重合された高分子量なポリマーが得られ、最終的には溶媒に不溶なゲル成分が発生する。
【0053】
一方、上記式(2)で表されるフェノールの片側のオルト位に嵩高い置換基を有する場合には、反対側のオルト位に水素原子を有するにも関わらず、酸化重合時のフェノール化合物の結合位置の制御が可能となり、平均水酸基が3.0個/分子未満のポリフェニレンエーテルを得ることが出来る。
【0054】
さらには、上記式(2)で表されるフェノールの片側のオルト位に嵩高い置換基を有する場合には、第3成分としてフェノールの酸素原子のオルト位に嵩高くない置換基(例えば、水素原子、アリル基、メチル基、エチル基、メトキシ基等)を有する1価フェノールを用いた場合にもゲル化せず、平均水酸基が3.0個/分子未満のポリフェニレンエーテルを得ることが出来る。
【0055】
なお、前記リフェニレンエーテルの分子量は、例えば、上記式(1)の構造と上記式(2)の構造との合計に対する、上記式(2)の構造のモル割合、もしくは上記式(1)の構造と上記式(4)の構造との合計に対する、上記式(4)の構造のモル割合により調整することが可能である。すなわち、上記式(2)もしくは上記式(4)の構造のモル割合が高い場合には、到達する分子量(還元粘度)を下げることでき、上記式(2)もしくは上記式(4)の構造のモル割合が低い場合には、分子量(還元粘度)が高く調整可能である。
【0056】
ここで、ポリフェニレンエーテルの製造方法では、酸化重合工程において、重合溶媒としてポリフェニレンエーテルの良溶媒である芳香族系溶媒を用いることができる。
【0057】
ここで、ポリフェニレンエーテルの良溶媒とは、ポリフェニレンエーテルを溶解させることができる溶媒であり、このような溶媒を例示すると、ベンゼン、トルエン、キシレン(o-、m-、p-の各異性体を含む)、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素やクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ニトロベンゼンのようなニトロ化合物;等が挙げられる。
【0058】
本実施形態で用いられる重合触媒としては、一般的にポリフェニレンエーテルの製造に用いることが可能な公知の触媒系を使用できる。一般的に知られている触媒系としては、酸化還元能を有する遷移金属イオンと当該遷移金属イオンと錯形成可能なアミン化合物からなるものが知られており、例えば、銅化合物とアミン化合物からなる触媒系、マンガン化合物とアミン化合物からなる触媒系、コバルト化合物とアミン化合物からなる触媒系、等である。重合反応は若干のアルカリ性条件下で効率よく進行するため、ここに若干のアルカリもしくは更なるアミン化合物を加えることもある。
【0059】
本実施形態で好適に使用される重合触媒は、触媒の構成成分として銅化合物、ハロゲン化合物並びにアミン化合物からなる触媒であり、より好ましくは、アミン化合物として下記式(14)で表されるジアミン化合物を含む触媒である。
【化20】
(式(14)中、R14、R15、R16、R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1から6の直鎖状又は分岐状アルキル基であり、全てが同時に水素原子ではない。R18は、炭素数2から5の直鎖状又はメチル分岐を持つアルキレン基である。)
【0060】
ここで述べられた触媒成分の銅化合物の例を列挙する。好適な銅化合物としては、第一銅化合物、第二銅化合物又はそれらの混合物を使用することができる。第二銅化合物としては、例えば、塩化第二銅、臭化第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅等を例示することができる。また、第一銅化合物としては、例えば、塩化第一銅、臭化第一銅、硫酸第一銅、硝酸第一銅等を例示することができる。これらの中で特に好ましい金属化合物は、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅である。またこれらの銅塩は、酸化物(例えば酸化第一銅)、炭酸塩、水酸化物等と対応するハロゲン又は酸から使用時に合成しても良い。しばしば用いられる方法は、先に例示の酸化第一銅とハロゲン化水素(又はハロゲン化水素の溶液)を混合して作製する方法である。
【0061】
前記ハロゲン化合物としては、例えば、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム等である。また、これらは、水溶液や適当な溶媒を用いた溶液として使用できる。これらのハロゲン化合物は、成分として単独でも用いられるし、2種類以上組み合わせて用いても良い。好ましいハロゲン化合物は、塩化水素の水溶液、臭化水素の水溶液である。
【0062】
これらの化合物の使用量は、特に限定されないが、銅原子のモル量に対してハロゲン原子として2倍以上20倍以下が好ましく、重合反応に添加するフェノール化合物100モルに対して好ましい銅原子の使用量としては0.02モルから0.6モルの範囲である。
【0063】
次に、触媒成分のジアミン化合物の例を列挙する。例えば、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’-トリメチルエチレンジアミン、N,N’-ジメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、N-メチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’-トリエチルエチレンジアミン、N,N’-ジエチルエチレンジアミン、N,N-ジエチルエチレンジアミン、N-エチルエチレンジアミン、N,N-ジメチル-N’-エチルエチレンジアミン、N,N’-ジメチル-N-エチルエチレンジアミン、N-n-プロピルエチレンジアミン、N,N’-n-プロピルエチレンジアミン、N-i-プロピルエチレンジアミン、N,N’-i-プロピルエチレンジアミン、N-n-ブチルエチレンジアミン、N,N’-n-ブチルエチレンジアミン、N-i-ブチルエチレンジアミン、N,N’-i-ブチルエチレンジアミン、N-t-ブチルエチレンジアミン、N,N’-t-ブチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N,N’-トリメチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N’-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、N-メチル-1,3-ジアミノプロパン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノ-1-メチルプロパン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノ-2-メチルプロパン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,4-ジアミノブタン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,5-ジアミノペンタン等が挙げられる。本実施形態にとって好ましいジアミン化合物は、2つの窒素原子をつなぐアルキレン基の炭素数が2又は3のものである。これらのジアミン化合物の使用量は、特に限定されないが、重合反応に添加するフェノール化合物100モルに対して0.01モルから10モルの範囲が好ましい。
【0064】
本実施形態においては、前記重合触媒の構成成分として、第1級アミン及び第2級モノアミンを含むことができる。第2級モノアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジ-i-プロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジ-i-ブチルアミン、ジ-t-ブチルアミン、ジペンチルアミン類、ジヘキシルアミン類、ジオクチルアミン類、ジデシルアミン類、ジベンジルアミン類、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、シクロヘキシルアミン、N-フェニルメタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、N-フェニルプロパノールアミン、N-(m-メチルフェニル)エタノールアミン、N-(p-メチルフェニル)エタノールアミン、N-(2’,6’-ジメチルフェニル)エタノールアミン、N-(p-クロロフェニル)エタノールアミン、N-エチルアニリン、N-ブチルアニリン、N-メチル-2-メチルアニリン、N-メチル-2,6-ジメチルアニリン、ジフェニルアミン等が挙げられる。
【0065】
また、前記重合触媒の構成成分として、第3級モノアミン化合物を含むこともできる。第3級モノアミン化合物とは、脂環式第3級アミンを含めた脂肪族第3級アミンである。例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、アリルジエチルアミン、ジメチル-n-ブチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、N-メチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。これらの第3級モノアミンは、単独でも用いられるし、2種類以上組み合わせて用いても良い。これらの使用量は、特に限定されないが、重合反応に添加するフェノール化合物100モルに対して15モル以下の範囲が好ましい。
【0066】
本実施形態では、従来より重合活性に向上効果を有することが知られている界面活性剤を添加することについて、何ら制限されない。そのような界面活性剤として、例えば、Aliquat336やCapriquatの商品名で知られるトリオクチルメチルアンモニウムクロライドが挙げられる。
【0067】
重合における酸素含有ガスとしては、純酸素の他、酸素と窒素等の不活性ガスとを任意の割合で混合したもの、空気、さらには空気と窒素等の不活性ガスとを任意の割合で混合したもの等が使用できる。重合反応中の系内圧力は、常圧で充分であるが、必要に応じて減圧でも加圧でも使用できる。
【0068】
重合の温度は、特に限定されないが、低すぎると反応が進行しにくく、また高すぎると反応選択性の低下やゲルが生成するおそれがあるので、0~60℃、好ましくは10~40℃の範囲である。
【0069】
ポリフェニレンエーテルの製造方法では、アルコール等の貧溶媒中で重合を行うこともできる。
【0070】
(銅抽出及び副生成物除去工程)
本実施形態において、重合反応終了後の後処理方法については、特に制限はない。通常、塩酸や酢酸等の酸、又はエチレンジアミン4酢酸(EDTA)及びその塩、ニトリロトリ酢酸及びその塩等を反応液に加えて、触媒を失活させる。また、ポリフェニレンエーテルの重合により生じる二価フェノール体の副生成物を除去処理する方法も、従来既知の方法を用いて行うことができる。上記の様に触媒である金属イオンが実質的に失活されている状態であれば、該混合物を加熱するだけで脱色される。また既知の還元剤を必要量添加する方法でも可能である。既知の還元剤としては、ハイドロキノン、亜二チオン酸ナトリウム等が挙げられる。
【0071】
前記ポリフェニレンエーテルの製造方法においては、銅触媒を失活させた化合物を抽出するため水を添加し、有機相と水相に液液分離を行った後、水相を除去することで有機相から銅触媒を除去してよい。この液液分離工程は、特に限定しないが、静置分離、遠心分離機による分離等の方法が挙げられる。前記液液分離を促進させるためには、公知の界面活性剤等を用いてもよい。
【0072】
続いて、前記ポリフェニレンエーテルの製造方法においては、液液分離後の上記ポリフェニレンエーテルが含まれた有機相を、溶媒を揮発させることで濃縮させて良い。
【0073】
前記有機相に含まれる溶媒を揮発させる方法としては、特に限定はしないが、有機相を高温の濃縮槽に移し溶媒を留去させて濃縮する方法やロータリーエバポレーター等の機器を用いてトルエンを留去させて濃縮する方法等が挙げられる。
【0074】
未変性ポリフェニレンエーテルの水酸基へ官能基を導入する方法に限定はなく、例えば、未変性ポリフェニレンエーテルの水酸基と、炭素-炭素2重結合を有するカルボン酸(以下カルボン酸)とのエステル結合の形成反応により得られる。エステル結合の形成法は、公知の様々な方法を利用することが出来る。たとえば、a.カルボン酸ハロゲン化物とポリマー末端の水酸基との反応、b.カルボン酸無水物との反応によるエステル結合の形成、c.カルボン酸との直接反応、d.エステル交換反応による方法、等があげられる。aのカルボン酸ハロゲン化物との反応は、最も一般的な方法の一つである。カルボン酸ハロゲン化物としては、塩化物、臭化物が一般的に用いられるが、他のハロゲンを利用してもかまわない。反応は、水酸基との直接反応、水酸基のアルカリ金属塩との反応いずれでも構わない。カルボン酸ハロゲン化物と水酸基との直接反応ではハロゲン化水素等の酸が発生するため、酸をトラップする目的で、アミン等の弱塩基を共存させてもよい。bのカルボン酸無水物との反応やcのカルボン酸との直接反応では、反応点を活性化し、反応を促進するために、例えばカルボジイミド類やジメチルアミノピリジン等の化合物を共存させてもかまわない。dのエステル交換反応の場合は、必要に応じて、生成したアルコール類の除去を行うことが望ましい。また、反応を促進させるために公知の金属触媒類を共存させてもかまわない。
【0075】
前記ポリフェニレンエーテルの製造方法は、上述の本実施形態の変性ポリフェニレンエーテルの製造方法に限定されることなく、上述の、酸化重合工程、銅抽出及び副生成物除去工程、液液分離工程、濃縮工程の順序や回数等を適宜調整してよい。
【0076】
本実施形態のポリフェニレンエーテルを含有するワニスは、ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒、第2級アミンの合計100質量%に対して、前記ポリフェニレンエーテルが40.0~85.0質量%であり、45.0~75.0質量%であることがより好ましく、48.0~70.0質量%であることがさらに好ましい。前記ポリフェニレンエーテルが85.0質量%を超えると、ポリフェニレンエーテルのワニスの粘度が高く取扱い性が悪くなる。また、ポリフェニレンエーテルが40.0質量%未満であると、ポリフェニレンエーテルの粘度が下がるため本実施形態のポリフェニレンエーテルのワニスの粘度低減効果が現れにくくなる。
【0077】
(芳香族系溶媒)
本実施形態のワニスは、ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンの合計100質量%に対する、芳香族系溶媒の含有量が、14.9~59.9質量%であり、25.0~55.0質量%であることが好ましく、30.0~52.0質量%であることがより好ましい。前記芳香族系溶媒の含有量が14.9質量%未満であると、ポリフェニレンエーテルのワニスの粘度が高く取扱い性が悪くなる。また、芳香族系溶媒が59.9質量%を超えると、ポリフェニレンエーテルの粘度が下がるため、本実施形態のワニスの粘度低減効果が小さくなる。
【0078】
本実施形態のワニスに含まれる芳香族系溶媒としては、前記ポリフェニレンエーテルの製造方法に記載の重合溶媒である芳香族系溶媒を用いることができる。このような溶媒を例示すると、ベンゼン、トルエン、キシレン(o-、m-、p-の各異性体を含む)、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素やクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ニトロベンゼンのようなニトロ化合物;等が挙げられる。
【0079】
(第2級アミン)
本実施形態のポリフェニレンエーテルのワニスは、ポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンの合計100質量%に対する、第2級アミンの含有量が、0.10~3.0質量%であり、好ましくは0.12~2.0質量%であり、より好ましくは0.14~1.5質量%である。前記第2級アミンの含有量が0.1%未満であると、本実施形態のポリフェニレンエーテルのワニスの粘度低減効果が小さくなる。また、第2級アミンが3.0質量%を超えると、組成物を用いて後述するプリプレグを作成した場合に、誘電性能に悪影響を与えることがある。
【0080】
本実施形態のワニスに含まれる前記第2級アミンとしては、前記重合触媒の構成成分として用いた第2級アミンを含むことができる。またポリフェニレンエーテルの重合溶液又は、ポリフェニレンエーテル粉体を芳香族系溶媒に溶解した溶液へ第2級アミンを加えても良い。
第2級モノアミンとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジ-i-プロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジ-i-ブチルアミン、ジ-t-ブチルアミン、ジペンチルアミン類、ジヘキシルアミン類、ジオクチルアミン類、ジデシルアミン類、ジベンジルアミン類、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、シクロヘキシルアミン、N-フェニルメタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、N-フェニルプロパノールアミン、N-(m-メチルフェニル)エタノールアミン、N-(p-メチルフェニル)エタノールアミン、N-(2’,6’-ジメチルフェニル)エタノールアミン、N-(p-クロロフェニル)エタノールアミン、N-エチルアニリン、N-ブチルアニリン、N-メチル-2-メチルアニリン、N-メチル-2,6-ジメチルアニリン、ジフェニルアミン等が挙げられる。
【0081】
本実施形態のワニスは、後述するように、その他の溶媒、添加剤等を加えたものとしても使用することができるが、これらの成分を含有する前のワニス(「原料ワニス」とも称する)においては、前記ポリフェニレンエーテル、前記芳香族系溶媒、前記第2級アミンの合計量が、その他の不純物を含むワニス全量に対して95質量%以上であることが好ましく、96質量%以上であることがより好ましく、98質量%以上であることがさらに好ましい。
【0082】
(その他の溶媒)
本実施形態のワニスは、溶媒として、後述するプリプレグの製造時のワニスの粘度や含浸性の調整のため、ワニスの製造過程において、その他の溶媒を加えても良い。
その他の溶媒としては、ケトン系溶媒を用いることが好ましい。ケトン系溶媒として、好ましくはメチルエチルケトン(MEK)、シクロペンタノン、シクロヘキサノンであり、より好ましくはメチルエチルケトンである。また、これらその他の溶媒は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0083】
(添加剤)
本実施形態のワニスは、溶媒、第2級アミンに加え、シリカフィラー、難燃剤、有機過酸化物、熱可塑性樹脂、架橋剤から選ばれる少なくとも一種類の添加剤をワニスの製造過程においてさらに加えてもよい。本実施形態に係る各構成要素について以下に説明する。
【0084】
(シリカフィラー)
本実施形態のワニスは、シリカフィラーを含有してもよい。シリカフィラーとしては、例えば、天然シリカ、溶融シリカ、合成シリカ、アモルファスシリカ、アエロジル、及び中空シリカ等が挙げられる。シリカフィラーの含有量は、ポリフェニレンエーテルと架橋剤との合計100質量部に対して、10~100質量部であることができる。また、シリカフィラーは、その表面にシランカップリング剤等を用いて表面処理をされたものであってもよい。
【0085】
(難燃剤)
本実施形態のワニスは、難燃剤を含有しても良い。難燃剤としては、耐熱性を向上できる観点から、ワニスに含まれる固形分(以下、樹脂組成物とも称する)の硬化後に樹脂組成物中の他の含有成分と相溶しないものであれば特に制限されない。好ましくは、難燃剤は、樹脂組成物の硬化後に樹脂組成物中のポリフェニレンエーテル及び/又は架橋剤と相溶しない。難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛等の無機難燃剤;ヘキサブロモベンゼン、デカブロモジフェニルエタン、4,4-ジブロモビフェニル、エチレンビステトラブロモフタルイミド等の芳香族臭素化合物;レゾルシノールビス-ジフェニルホスフェート、レゾルシノールビス-ジキシレニルホスフェート等のリン系難燃剤等が挙げられる。これらの難燃剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、難燃剤は、難燃剤と変性ポリフェニレンエーテルとの相溶性、樹脂組成物の塗工性、実装された電子回路基板の特性に一層優れる観点から、デカブロモジフェニルエタンであることが好ましい。
【0086】
前記難燃剤の含有量は、特に限定されないが、UL規格94のV-0レベルの難燃性を維持するという観点から、ポリフェニレンエーテル樹脂と架橋剤との合計100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、さらに好ましくは15質量部以上である。また、得られる硬化物の誘電正接を低く維持できる観点から(好ましくはさらに誘電率も低く維持できる観点から)、難燃剤の含有量は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは45質量部以下、さらに好ましくは40質量部以下である。
【0087】
(有機過酸化物)
本実施形態では、前記ポリフェニレンエーテル及び前記架橋剤との重合反応を促進する能力を有する任意の有機過酸化物を使用することもできる。有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ(2-t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン、2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)オクタン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ジ(トリメチルシリル)パーオキサイド、トリメチルシリルトリフェニルシリルパーオキサイド等の過酸化物が挙げられる。なお、2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン等のラジカル発生剤も樹脂組成物のための反応開始剤として使用することができる。
中でも、得られる耐熱性及び機械特性に優れ、さらに低い誘電正接(さらに誘電率も低いことが好ましい)を有する硬化物を提供することができるという観点から、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、ジ(2-t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、及び2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンが好ましい。
【0088】
前記有機過酸化物の1分間半減期温度は、好ましくは155~185℃であり、より好ましくは160~180℃、さらに好ましくは165~175℃である。本明細書において、1分間半減期温度とは、有機過酸化物が分解して、その活性酸素量が半分になる時間が1分間となる温度である。前記1分間半減期温度は、ラジカルに対して不活性な溶媒、例えばベンゼン等に有機過酸化物を0.05~0.1mol/Lの濃度となるように溶解させ、有機過酸化物溶液を窒素雰囲気化で熱分解させる方法で確認される値である。
【0089】
前記有機過酸化物の1分間半減期温度が155℃以上であることにより、樹脂組成物を加熱加圧成型に供す際、ポリフェニレンエーテルを十分に溶融させてから架橋剤との反応が開始されることになるので、成型性に優れる傾向にある。一方、有機過酸化物の1分間半減期温度が185℃以下であることにより、通常の加熱加圧成型条件(例えば最高到達温度200℃)での有機過酸化物の分解速度が十分であるため、架橋剤との架橋反応を効率的かつ緩やかに進めることができるので、良好な電気特性(特に誘電正接)を有する硬化物を形成可能である。
【0090】
ここで、前記1分間半減期温度が155~185℃の範囲内にある有機過酸化物としては、例えば、t-へキシルペルオキシイソプロピルモノカーボネート(155.0℃)、t-ブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート(166.0℃)、t-ブチルペルオキシラウレート(159.4℃)、t-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート(158.8℃)、t-ブチルペルオキシ2-エチルへキシルモノカーボネート(161.4℃)、t-へキシルパーオキシベンゾエート(160.3℃)、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン(158.2℃)、t-ブチルペルオキシアセテート(159.9℃)、2,2-ジ-(t-ブチルパーオキシ)ブタン(159.9℃)、t-ブチルパーオキシベンゾエート(166.8℃)、n-ブチル4,4-ジ-(t-ブチルペルオキシ)バレラート(172.5℃)、ジ(2-t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン(175.4℃)、ジクミルパーオキサイド(175.2℃)、ジ-t-へキシルパーオキサイド(176.7℃)、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(179.8℃)、及びt-ブチルクミルパーオキサイド(173.3℃)等が挙げられる。
【0091】
また、前記有機過酸化物の含有量は、ポリフェニレンエーテルと架橋剤との合計100質量部を基準として、反応率を高くすることができるという観点から、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上又は1質量部以上、さらに好ましくは1.5質量部以上であり、得られる硬化物の誘電率及び誘電正接を低く抑えることができるという観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。また、有機過酸化物の含有量は、同様の観点から、ポリフェニレンエーテルと架橋剤との合計100質量部を基準として、好ましくは0.05質量部以上かつ10質量部以下、より好ましくは、0.5質量部以上かつ5質量部以下、さらに好ましくは、1質量部以上かつ4.5質量部以下、又は1.5質量部以上かつ4.5質量部以下である。
【0092】
(熱可塑性樹脂)
本実施形態のワニスは、前記ポリフェニレンエーテル以外の熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。前記熱可塑性樹脂は、ビニル芳香族化合物とオレフィン系アルケン化合物とのブロック共重合体及びその水素添加物(ビニル芳香族化合物とオレフィン系アルケン化合物とのブロック共重合体を水素添加して得られる水添ブロック共重合体)、並びに、ビニル芳香族化合物の単独重合体から成る群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。前記ブロック共重合体又はその水素添加物のビニル芳香族化合物由来の単位の含有率は、20質量%以上であることが好ましく、22質量%以上であることがより好ましく、99質量%以下であることができる。上記ブロック共重合体又はその水素添加物のビニル芳香族化合物由来の単位の含有率が20質量%以上であることにより、ポリフェニレンエーテルとの相溶性が一層向上し、金属箔との密着強度が一層向上する傾向にある。
【0093】
前記ビニル芳香族化合物としては、分子内に芳香環及びビニル基を有すればよく、例えば、スチレン等が挙げられる。
前記オレフィン系アルケン化合物としては、分子内に直鎖若しくは分岐構造を有するアルケンであればよく、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ブタジエン、及びイソプレン等が挙げられる。これらの中でも、熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンエーテルとの相溶性に一層優れる観点から、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、スチレン-エチレン-ブタジエンブロック共重合体、スチレン-エチレン-ブチレンブロック共重合体、スチレン-ブタジエン-ブチレンブロック共重合体、スチレン-イソプレンブロック共重合体、スチレン-エチレン-プロピレンブロック共重合体、スチレン-イソブチレンブロック共重合体、スチレン-ブタジエンブロック共重合体の水素添加物、スチレン-エチレン-ブタジエンブロック共重合体の水素添加物、スチレン-ブタジエン-ブチレンブロック共重合体の水素添加物、スチレン-イソプレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレンの単独重合体(ポリスチレン)から成る群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、スチレン-ブタジエンブロック共重合体の水素添加物、及びポリスチレンからなる群より選択される1種以上であることがより好ましい。
【0094】
前記水素添加物における水素添加率は、特に限定されず、オレフィン系アルケン化合物由来の炭素-炭素不飽和二重結合が一部残存していてもよい。
【0095】
また、前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは10,000~300,000、より好ましくは20,000~290,000、さらに好ましくは30,000~280,000である。重量平均分子量が10,000以上であることにより、樹脂組成物を硬化した際に耐熱性に一層優れる傾向にある。重量平均分子量が300,000以下であることにより、樹脂組成物は、加熱成形時に一層良好な樹脂流動性を有する傾向にある。重量平均分子量は、後述の実施例に記載の方法により求められる。
【0096】
前記熱可塑性樹脂の含有量は、ポリフェニレンエーテルと架橋剤との合計100質量部を基準として、2~20質量部であることが好ましく、3~19質量部であることがより好ましく、4~18質量部であることがさらに好ましく、5~17質量部であることが特に好ましい。この含有量が2質量部以上であることにより、樹脂組成物の、硬化した際に低誘電率性、低誘電正接性及び金属箔との密着性に一層優れる傾向にある。含有量が20質量部以下であることにより、樹脂組成物は、加熱成形時に一層優れた樹脂流動性を有する傾向にある。また、熱可塑性樹脂の含有量は、同様の観点から、ポリフェニレンエーテルと架橋剤との合計100質量部を基準として、好ましくは2質量部~20質量部、より好ましくは3質量部~19質量部である。
【0097】
なお、本実施形態のワニスは、上述した種類及び重量平均分子量を有する熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂を含むこともできる。
【0098】
(架橋剤)
本実施形態のワニスは、架橋反応を起こすか、又は、促進する能力を有する任意の架橋剤を使用することもできる。前記架橋剤は、数平均分子量が4,000以下であることが好ましい。前記架橋剤の数平均分子量が4,000以下であると、ワニスの粘度の増大を抑制でき、また加熱成形時の良好な樹脂流動性が得られる。数平均分子量は、一般的な分子量測定方法で測定した値としてよく、具体的には、GPCを用いて測定した値等が挙げられる。
【0099】
前記架橋剤は、架橋反応の観点から、炭素-炭素不飽和二重結合を1分子中に平均2個以上有することが好ましい。架橋剤は、1種類の化合物で構成されてもよく、2種類以上の化合物で構成されてもよい。本明細書にいう「炭素-炭素不飽和二重結合」とは、架橋剤がポリマー又はオリゴマーである場合、主鎖より分岐した末端に位置する二重結合をいう。炭素-炭素不飽和二重結合としては、例えば、ポリブタジエンにおける1,2-ビニル結合が挙げられる。
【0100】
前記架橋剤の数平均分子量が600未満である場合、架橋剤の1分子当たりの炭素-炭素不飽和二重結合の数(平均値)は、2~4であることが好ましい。前記架橋剤の数平均分子量が600以上1,500未満の場合には、架橋剤の1分子当たりの炭素-炭素不飽和二重結合の数(平均値)は、4~26であることが好ましい。架橋剤の数平均分子量が1,500以上4,000未満の場合には、架橋剤の1分子当たりの炭素-炭素不飽和二重結合の数(平均値)は、26~60であることが好ましい。架橋剤の数平均分子量が上記範囲内にある場合に、炭素-炭素不飽和二重結合の数が上記特定値以上であることにより、本実施形態のワニスは、架橋剤の反応性が一層高まり、樹脂組成物の硬化物の架橋密度が一層向上し、その結果、一層優れた耐熱性を付与できる。一方で、架橋剤の数平均分子量が上記範囲内にある場合に、炭素-炭素不飽和二重結合の数が、上記特定値以下であることにより、加熱成形時に一層優れた樹脂流動性を付与できる。
【0101】
前記架橋剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)等のトリアルケニルイソシアヌレート化合物、トリアリルシアヌレート(TAC)等のトリアルケニルシアヌレート化合物、分子中にメタクリル基を2個以上有する多官能メタクリレート化合物、分子中にアクリル基を2個以上有する多官能アクリレート化合物、ポリブタジエン等の分子中にビニル基を2個以上有する多官能ビニル化合物、分子中にビニルベンジル基を有するジビニルベンゼン等のビニルベンジル化合物、4,4’-ビスマレイミドジフェニルメタン等の分子中にマレイミド基を2個以上有する多官能マレイミド化合物、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート等の分子中にアクリル基を2個以上有する多官能アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート等の分子中にアクリル基やメタクリル基を2個以上有する多官能メタクリレート等が挙げられる。これらの架橋剤は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。架橋剤は、これらの中でも、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート及びポリブタジエンから成る群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。架橋剤が、上記で説明された少なくとも1種以上の化合物を含むことにより、ワニスは、架橋剤とポリフェニレンエーテルとの相溶性及び塗工性に一層優れ、そして電子回路基板に実装されると基板特性に一層優れる傾向にある。
【0102】
また、前記ポリフェニレンエーテルと前記架橋剤との質量比(ポリフェニレンエーテル:架橋剤)は、架橋剤と変性ポリフェニレンエーテルとの相溶性、ワニスの塗工性、及び実装された電子回路基板の特性に一層優れるという観点から、25:75~95:5であることが好ましく、より好ましくは、32:68~85:15である。
【0103】
本実施形態のワニスは、上述した添加剤以外に、熱安定剤、酸化防止剤、UV吸収剤、界面活性剤、及び滑剤等をさらに含んでもよい。本実施形態のワニスは、溶媒を含んでいるため、樹脂組成物中の固形成分が溶媒に溶解又は分散しており、樹脂フィルムを形成することができる。
【0104】
<ワニスの製造方法>
本実施形態のワニス製造方法は特に限定されないが、一実施態様としては、上記したポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒及び第2級アミンを含むワニスを原料ワニスとし、シリカフィラー、難燃剤、有機過酸化物、熱可塑性樹脂及び架橋剤のうちから選ばれる少なくとも一種類の添加剤を添加する工程を有する、製造方法が挙げられる。
【0105】
本実施形態の製造方法は、前記ワニス原料に、ケトン系溶媒を添加する工程をさらに有してもよい。
また、本実施形態の製造方法に用いられるポリフェニレンエーテル、芳香族系溶媒、第2級アミン、シリカフィラー、難燃剤、有機過酸化物、熱可塑性樹脂、架橋剤、及びケトン系溶媒は、上記した通りのものであってよい。
【0106】
<プリプレグ>
本実施形態のワニスは、基材に含浸又は塗布させた後溶媒を除去することで、プリプレグ(基材と、樹脂組成物との複合体)として用いることができる。
プリプレグの製造方法は特に限定されないが、例えば、ワニスに基材を含浸させた後、熱風乾燥機等で溶媒分を乾燥除去することにより得られる。
【0107】
前記基材としては、ロービングクロス、クロス、チョップドマット、サーフェシングマット等の各種ガラスクロス;アスベスト布、金属繊維布、及びその他の合成若しくは天然の無機繊維布;全芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維等の液晶繊維から得られる織布又は不織布;綿布、麻布、フェルト等の天然繊維布;カーボン繊維布、クラフト紙、コットン紙、紙-ガラス混繊糸から得られる布等の天然セルロース系基材;ポリテトラフルオロエチレン多孔質フィルム;等が挙げられる。中でもガラスクロスが好ましい。これらの基材は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0108】
<金属張積層板>
前記プリプレグと、金属箔とを積層して硬化して得られる金属張積層板用の樹脂組成物として、本実施形態のワニスを原料に用いることができる。金属張積層板は、プリプレグの硬化物(以下、「硬化物複合体」ともいう。)と金属箔とが積層して密着している形態を有することが好ましく、電子基板用材料として好適に用いられる。
【0109】
前記金属箔としては、例えば、アルミ箔及び銅箔が挙げられ、これらの中でも、銅箔は電気抵抗が低いため好ましい。金属箔と組合せる硬化物複合体は、1枚でも複数枚でもよく、用途に応じて複合体の片面又は両面に金属箔を重ねて積層板に加工する。
【0110】
前記金属張積層板の製造方法としては、例えば、樹脂組成物と基材とから構成される複合体(例えば、上述のプリプレグ)を形成し、これを金属箔と重ねた後、樹脂組成物を硬化させることにより、硬化物積層体と金属箔とが積層されている積層板を得る方法が挙げられる。上記金属張積層板の特に好ましい用途の1つはプリント配線板である。プリント配線板は、金属張積層板から金属箔の少なくとも一部が除去されていることが好ましい。
【0111】
<プリント配線板>
前記金属張積層板から金属箔の一部が除去されたプリント配線板は、典型的には、前記プリプレグを用いて、加圧加熱成型する方法で形成できる。基材としてはプリプレグに関して上述したのと同様のものが挙げられる。
前記プリント配線板は、本実施形態のワニスを原料とした樹脂組成物を含むことにより、優れた耐熱性及び電気特性(低誘電率及び低誘電正接)を有し、また、環境変動に伴う電気特性の変動を抑制可能であり、さらには優れた絶縁信頼性及び機械特性を有する。
【実施例0112】
以下、実施例に基づいて本実施形態をさらに詳細に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0113】
[ポリフェニレンエーテル含有ワニス]
(実施例1)
反応器底部に酸素含有ガス導入の為のスパージャー、攪拌タービン翼及びバッフル、反応器上部のベントガスラインに還流冷却器を備えた1.0Lのジャケット付き反応器に、1.16L/分の流量で窒素ガスを吹き込みながら、0.09gの酸化第二銅、0.70gの47質量%臭化水素水溶液、0.23gのジ-t-ブチルエチレンジアミン、3.32gのジ-n-ブチルアミン、1.09gのブチルジメチルアミン、345gのトルエンを入れ溶液Aとした。また、65.3gの2,6-ジメチルフェノール、9.75gの2-tert-ブチル-5-メチルフェノール、75gのトルエンの溶液Bを作成した。次に、重合槽へ0.79L/分の速度で乾燥空気をスパージャーより導入し始め、ポンプを用い溶液Aへ35分間かけて滴下し、重合を開始した。乾燥空気を120分間通気し、重合混合物を得た。なお、重合中は内温が40℃になるようコントロールした。重合終結時の重合混合物(重合液)は均一な溶液状態であった。
乾燥空気の通気を停止し、重合混合物に1.0gのエチレンジアミン四酢酸4ナトリウム塩(同仁化学研究所製試薬)を50gの水溶液として添加した。70℃で150分間、重合混合物を撹拌し、その後20分静置し、液-液分離により有機相と水相とを分離した。上記有機相をロータリーエバポレーターにより、ポリフェニレンエーテル、トルエン、第2級アミンの合計100質量%に対して、トルエンの濃度が50質量%になるまで濃縮することで、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。
得られたポリフェニレンエーテル含有ワニスについて後述する測定方法により各分析を行った。各分析結果を表1に示す。
【0114】
(実施例2)
フェノール原料を58.8gの2,6-ジメチルフェノール、16.2gの2-tert-ブチル-5-メチルフェノールとした他は、実施例1と同様の方法で操作を実施し、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。
得られたポリフェニレンエーテル含有ワニスについて後述する測定方法により各分析を行った。各分析結果を表1に示す。
【0115】
(比較例1)
実施例1の有機相をロータリーエバポレーターによりポリマー濃度が30質量%になるまで濃縮した。ポリマー溶液に対するメタノールの比が4となるメタノールを混合し、ポリマーの析出を行った。ガラスフィルターを用いた減圧濾過により湿潤ポリフェニレンエーテルを得た。さらに湿潤ポリフェニレンエーテルに対するメタノールの比が4となる量のメタノールにより湿潤ポリフェニレンエーテルを洗浄した。上記洗浄操作を三回行った。その後、湿潤ポリフェニレンエーテルを、140℃、1mmHgで120分保持し、乾燥状態のポリフェニレンエーテルを得た。粘度測定のため、トルエンを追加し、ポリフェニレンエーテル、トルエン、第2級アミンの合計100質量%に対して、トルエンの濃度を50質量%とすることで、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。
得られたポリフェニレンエーテル含有ワニスについて後述する測定方法により各分析を行った。各分析結果を表1に示す。
【0116】
(比較例2)
実施例2の有機相を用いた他は、比較例1と同様の方法で操作を実施し、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。
得られたポリフェニレンエーテル含有ワニスについて後述する測定方法により各分析を行った。各分析結果を表1に示す。
【0117】
(参考例1)
フェノール原料を32.0gの2,6-ジメチルフェノール、43.0gの2-tert-ブチル-5-メチルフェノールとした他は、比較例1と同様の方法で操作を実施し、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。
得られたポリフェニレンエーテル含有ワニスについて後述する測定方法により各分析を行った。各分析結果を表1に示す。
【0118】
(参考例2)
参考例1の有機相を用いた他は、実施例1と同様の方法で操作を実施し、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。
得られたポリフェニレンエーテル含有ワニスについて後述する測定方法により各分析を行った。各分析結果を表1に示す。
【0119】
(比較例3)
重合槽底部に酸素含有ガス導入のためのスパージャー、撹拌タービン翼及びバッフルを備え、重合槽上部のベントガスラインに還流冷却器を備えた40リットルのジャケット付き重合槽に、30.9L/分の流量で窒素ガスを吹き込みながら、2.4gの酸化第二銅、18.1gの47質量%臭化水素水溶液、5.8gのジ-t-ブチルエチレンジアミン、28.1gのジ-n-ブチルアミン、85.6gのブチルジメチルアミン、15.9kgのトルエンを入れ、均一溶液とした。次に、重合槽へ21.0L/分の速度で乾燥空気をスパージャーより導入すると同時に、プランジャーポンプより2.0kgの2,6-ジメチルフェノールと2.0kgのトルエンからなる溶液を35分かけて重合槽に添加した。乾燥空気を105分間通気し、重合混合物を得た。なお、重合中は内温が40℃になるようコントロールした。重合終結時の重合混合物(重合液)は均一な溶液状態であった。
乾燥空気の通気を停止し、重合混合物に27.7gのエチレンジアミン四酢酸4ナトリウム塩(同仁化学研究所製試薬)を2kgの水溶液として添加した。70℃で150分間、重合混合物を撹拌し、その後20分静置し、液-液分離により有機相と水相とを分離した。上記有機相をロータリーエバポレーターによりポリマー濃度が50質量%になるまで濃縮した。粘度測定を行うため、25℃、40℃に放置すると固化しており、ポリフェニレンエーテルのワニスの液粘度を測定することは出来なかった。
その他の解析を行うため、重合終結時の重合物を140℃、1mmHgで120分保持し、乾燥状態のポリフェニレンエーテルを得た。
【0120】
(実施例3)
比較例2にて得られた乾燥状態のポリフェニレンエーテル粉体にトルエンとジ-n-ブチルアミンを加えることで、ポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。
得られたポリフェニレンエーテル含有ワニスについて後述する測定方法により各分析を行った。各分析結果を表1に示す。
【0121】
<ポリフェニレンエーテル、ワニスの分析>
得られたポリフェニレンエーテル及びワニスについて、以下の分析を行った。
(1)ポリフェニレンエーテルの還元粘度(ηsp/c)
乾固させたポリフェニレンエーテル粉体の0.5g/dLのクロロホルム溶液を調製し、ウベローデ粘度管を用いて30℃における還元粘度(ηsp/c)(dL/g)を求めた。
【0122】
(2)ポリフェニレンエーテルの分子量1000以下の割合
測定装置として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(株式会社島津製作所製、LC-2030C Plus)を用い、標準ポリスチレンとエチルベンゼンにより検量線を作成し、この検量線を利用して、得られた変性ポリフェニレンエーテルの数平均分子量(Mn)の測定を行った。標準ポリスチレンとしては、分子量が、3,650,000、2,170,000、1,090,000、681,000、204,000、52,000、30,200、13,800、3,360、1,300、550のものを用いた。
カラムは、昭和電工(株)製K-805Lを2本直列につないだものを使用した。溶媒は、クロロホルムを使用し、溶媒の流量は1.0mL/分、カラムの温度は40℃として測定した。測定用試料としては、変性ポリフェニレンエーテルの1g/Lクロロホルム溶液を作製して用いた。検出部のUVの波長は、標準ポリスチレンの場合は254nm、ポリフェニレンエーテルの場合は283nmとした。
上記測定データに基づきGPCにより得られた分子量分布を示す曲線に基づくピーク面積の割合から分子量を算出し、分子量1000以下の割合を求めた。
【0123】
(3)ポリフェニレンエーテルのОH基数
乾固させたポリフェニレンエーテル粉体を5.0mg秤量した。そして、この秤量したポリフェニレンエーテルを、25mLの塩化メチレンに溶解させた。調製した溶液2.0mLに対して、2質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(TEAH)のエタノール溶液を150μL添加した後、UV分光光度計(日立製作所:U-3210型)を用いて、318nmの吸光度(Abs)を測定した(セル長1cmの吸光度測定用セルを使用)。そして、その測定結果に基づき、吸光度から得られるОH基数を、下記式により求めた。
OH基数(μmol/g)=[(25×Abs)/(ε×5)]×106
(ここで、εは、吸光係数を示し、4700L/mol・cmである。)
【0124】
(4)ワニスの液粘度(濃度50質量%、25℃及び40℃)
各実施例、各比較例にて調整した、ポリフェニレンエーテル、トルエン、第2級アミンの合計100質量%に対して、トルエンの濃度が50質量%のワニスを粘度計(京都電子工業:EMS―1000S、モーター回転数1000rpm)を用いて、25度及び40℃における液粘度を求めた。
なお、後述する比較例4、実施例4、5については、組成調合により得られたワニスの液粘度を測定した。
【0125】
(5)ポリフェニレンエーテル、トルエン、第2級アミンの定量
GCにより解析した。島津製作所製GC2010plusを用い、カラム:CP-volamine(長さ:30m 内径:0.32mm)、キャリアガス:ヘリウムを用い、試料注入口の温度は250℃とし、カラムの温度は250℃に保ち、FID検出器によって検出し、検体に対するトルエン及び第2級アミンの含有率(質量%)を定量した。ポリフェニレンエーテルの含有量は、下記式により算出した。
ポリフェニレンエーテルの含有量(質量%)=100―(トルエン含有率)-(第2級アミン含有率)
【0126】
【表1】
【0127】
<ポリフェニレンエーテル含有ワニス、及び、硬化物の形成に使用される材料>
後述する実施例4~5、比較例5で作製されるサンプルについては、以下の材料を用いた。
【0128】
(ポリフェニレンエーテル)
・上述の実施例3又は比較例2で得られたポリフェニレンエーテルのワニス
【0129】
(架橋剤)
・トリアリルシアヌレート(製品名:TAIC、東京化成工業株式会社製、数平均分子量:249.3、分子内不飽和二重結合数:3個)
・3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド(製品名:BMI-5100、大和化成工業株式会社製、数平均分子量:442.5、分子内不飽和二重結合数:2個)
・トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート(製品名:DCP、新中村化学工業株式会社製、数平均分子量:332.4、分子内不飽和二重結合数:2個)
【0130】
(有機過酸化物)
・ビス(1-tert-ブチルペルオキシ-1-メチルエチル)ベンゼン(製品名パーブチルP、日本油脂株式会社製、1分間半減期温度:175.4℃)
【0131】
(熱可塑性樹脂)
・水添スチレン系熱可塑性樹脂(SEBS)(製品名:タフテックH1041、旭化成株式会社製、重量平均分子量:約90,000、スチレン単位含有率:32質量%)
【0132】
(難燃剤)
・デカブロモジフェニルエタン(製品名:SAYTEX8010、アルベマール社製)
【0133】
(充填剤)
・球状シリカ(株式会社龍森製)
【0134】
以下、各実施例及び比較例のポリフェニレンエーテルのワニスを原料とした、添加剤等を加えたポリフェニレンエーテルのワニス、及び硬化物の製造方法を示す。
【0135】
(実施例4)
表2に示される組成及び溶媒に従って、トルエン105質量部に対し、熱可塑性樹脂を添加し、攪拌、溶解させ、次いで、難燃剤、球状シリカ、及び実施例2で合成したポリフェニレンエーテルのワニスをそれぞれ添加し、攪拌した。
次いで、溶解物へ架橋剤及び有機過酸化物をそれぞれ添加し、十分に攪拌し、添加剤等を加えたポリフェニレンエーテル含有ワニスを得た。分析結果を表2に示す。
このワニスに、Lガラスクロスを含浸させた後、所定のスリットに通すことにより余分なワニスを掻き落とし、130℃の乾燥オーブンにて所定時間乾燥させ、トルエンを除去することにより、プリプレグを得た。このプリプレグを所定サイズに切り出し、所定枚数重ね、さらにその重ね合わせたプリプレグの両面に銅箔(古川電気工業株式会社製、厚み18μm、FZ-WS箔)を重ね合わせた状態で、真空プレスを行うことにより、銅張積層板を得た。この真空プレスの工程では、先ず、室温から昇温速度2℃/分で加熱しながら圧力40kg/cm2の条件を採用し、温度が200℃に達した後に、温度を200℃に維持したまま圧力40kg/cm2、及び時間60分間の条件を採用した。次に、上記銅張積層板から、エッチングにより銅箔を除去することにより積層板を得ることができた。
【0136】
(比較例4)
比較例2のポリフェニレンエーテルのワニスを用いること以外は実施例3と同じ方法に従って添加剤等を加えたポリフェニレンエーテル含有ワニスの調合を行った。分析結果を表2に示す。
【0137】
(実施例5)
追加の溶媒として、トルエン55質量部、メチルエチルケトン50質量部を用いること以外は実施例4と同じ方法に従って添加剤等を加えたポリフェニレンエーテルのワニスの調合を行った。分析結果を表2に示す。
【0138】
【表2】
【0139】
表1、表2に示すとおり、比較例に比べ、実施例に示したポリフェニレンエーテルのワニスの粘度が低く、各種添加剤を加えた場合にもポリフェニレンエーテルのワニスの粘度を低く維持している。また、実施例に示したポリフェニレンエーテルのワニスを原料として用い、硬化物を得ることができた。
また溶液粘度の低下は分子量1000以下の割合に依存しておらず、アミンの割合に依存する傾向が確認された。
【産業上の利用可能性】
【0140】
本発明のポリフェニレンエーテル含有ワニスは、取扱い性及び加工性改善がされており、電子材料用途として産業上の利用価値がある。