(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-21
(45)【発行日】2022-01-31
(54)【発明の名称】オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とその作製方法及び硬化物
(51)【国際特許分類】
C08G 65/40 20060101AFI20220124BHJP
C08G 59/02 20060101ALI20220124BHJP
H05K 1/03 20060101ALN20220124BHJP
【FI】
C08G65/40
C08G59/02
H05K1/03 610H
(21)【出願番号】P 2020174694
(22)【出願日】2020-10-16
【審査請求日】2020-10-16
(32)【優先日】2020-05-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】500447978
【氏名又は名称】台灣中油股▲フン▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100143720
【氏名又は名称】米田 耕一郎
(72)【発明者】
【氏名】李聖▲徳▼
(72)【発明者】
【氏名】林慶▲シュァン▼
(72)【発明者】
【氏名】謝怡軒
(72)【発明者】
【氏名】陳維▲彦▼
(72)【発明者】
【氏名】徐偉智
(72)【発明者】
【氏名】高瑞富
(72)【発明者】
【氏名】▲黄▼銘郁
(72)【発明者】
【氏名】林建▲チェン▼
(72)【発明者】
【氏名】王逸萍
【審査官】小森 勇
(56)【参考文献】
【文献】特表平05-506042(JP,A)
【文献】特表平05-503112(JP,A)
【文献】特表平05-502257(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 65/38-65/44
C08G 59/00-59/72
H05K 1/03
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1)に示される構造を有し、
【化1】
その中、
R
0
はメチル基、
R
1
は水素、
R
2
はメチル基、
R
3
は水素、であり、
nとmは、それぞれ、0乃至300の整数で
あり、
qは、0乃至1の整数で
あり、
X
は-C(CH
3
)
2
-であり、
Yは
【化2】
で
あり、
且つ、Zは、水素や、
【化3】
ことを特徴とするオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)。
【請求項2】
ベースプレートや銅箔ボード或いはプリント基板の生産材料とされる
ことを特徴とす
る請求項1に記載されるオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)。
【請求項3】
式(2)に示されるフェノール末端の(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物と式(3)に示されるヘキサフルオロベンゼン・リングやデカフルオロビフェニルとを、アルカリ接触反応で、反応させて、式(4)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物が得られる工程と、
上記含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物とビスフェノール構造とを、上記アルカリ接触反応で、反応させて、式(5)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物が得られる工程と、
上記含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物と無水酢酸とを、第3級窒素触媒や上記アルカリ接触反応で、反応させて、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程、或いは、
上記含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とメタクリル酸無水物とを、上記第3級窒素触媒や上記アルカリ接触反応で、反応させて、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程、或いは、
上記含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とハロメチルスチレンとを、上記アルカリ接触反応で、反応させて、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程、或いは、
上記含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とビニル安息香酸とを、カップリング剤とアシル基転移剤で、反応させて、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程、を有し、
その中、上記オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、式(1)に示される構造を有し、且つ、上記第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、上記第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)、上記第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)及び、上記第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が含まれ、
【化4】
その中、
R
0
はメチル基、
R
1
は水素、
R
2
はメチル基、
R
3
は水素、であり、
nとmは、それぞれ、0乃至300の整数であり、
qは、0乃至1の整数であり、
Xは-C(CH
3
)
2
-であり、
Yは
【化5】
で
あり、
且つ、Zは、水素や
【化6】
ことを特徴とするオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法。
【請求項4】
請求項3に記載のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法において、
上記アルカリ触媒は、炭酸カリウムや、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム或いは、それらの組み合わせが含まれる
ことを特徴とす
るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法。
【請求項5】
請求項3に記載のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法において、
上記ビスフェノール構造は、ジシクロペンタジエン-2,6-ビスフェノールやジシクロペンタジエン-ビスフェノール、3,
3',5,
5'-テトラメチル-4,
4'-ジオール、4-メチル-ビスフェノールA、4,
4'-カテコールタンニン或いはビスフェノールA、4-メチル-ビスフェノールF及び、ビスフェノールFが含まれる
ことを特徴とす
るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法。
【請求項6】
請求項3に記載のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法において、
上記第3級窒素触媒は、4-ジメチルアミノピリジンや、ピリジン、イミダゾール、ジメチルアミノイミダゾール或いは、それらの組み合わせが含まれる
ことを特徴とす
るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法。
【請求項7】
請求項3に記載のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法において、
上記カップリング剤は、N,N′-ジシクロヘキシルカルボジイミドや、N,N′-ジイソプロピルカルボジイミド或いは、それらの組み合わせが含まれる
ことを特徴とす
るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法。
【請求項8】
請求項3に記載のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法において、
上記アシル基転移剤は、4-ジメチルアミノピリジンや、ピリジン或いは、それらの組み合わせが含まれる
ことを特徴とす
るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法。
【請求項9】
請求項
3に記載の上記第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や上記第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは上記第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を触媒と混合し、加熱して硬化させることにより得られ、或いは、
請求項3
に記載の上記第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や上記第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは上記第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を、エポキシ樹脂等と、同量的に混合した後、エポキシ樹脂開環剤と二重結合開始剤を、加熱して共重合させることにより得られる
ことを特徴とする硬化物
。
【請求項10】
請求項9に記載の硬化物において、
上記触媒は、過酸化ベンゾイルやt‐ブチルクミルパーオキサイド或いはそれらの組み合わせが含まれる
ことを特徴とす
る硬化
物。
【請求項11】
請求項9に記載の硬化物において、
上記第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や上記第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは上記第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の総重量としては、上記触媒の含有量が、0.1重量%乃至1.0重量%である
ことを特徴とす
る硬化
物。
【請求項12】
請求項9に記載の硬化物において、
上記エポキシ樹脂開環剤は、4-ジメチルアミノピリジンやピリジン、イミダゾール、ジメチルアミノイミダゾール或いはそれらの組み合わせが含まれる
ことを特徴とす
る硬化
物。
【請求項13】
請求項9に記載の硬化物において、
上記エポキシ樹脂の総重量としては、上記エポキシ樹脂開環剤の含有量が、0.5重量%乃至2.0重量
%である
ことを特徴とす
る硬化
物。
【請求項14】
請求項9に記載の硬化物において、
上記二重結合開始剤は、過酸化ベンゾイルやt‐ブチルクミルパーオキサイド、ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン(ジ-t‐ブチルクミルパーオキサイド)或いはそれらの組み合わせが含まれる
ことを特徴とす
る硬化
物。
【請求項15】
請求項9に記載の硬化物において、
上記第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や上記第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは上記第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の総重量としては、上記二重結合開始剤の含有量が、0.1重量%乃至1.0重量%である
ことを特徴とす
る硬化
物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オリゴマー物とその作製方法及び硬化物に関し、特に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とその作製方法及び硬化物に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体技術の進歩とともに、電子部品のサイズも縮小するため、配線板にある金属配線の線幅に対して、より細くなることや、また、導線の隙間も狭くなることを要求するが、金属配線工程において、主として、二つの問題が、その効率を影響し、その一つは、金属配線と誘電体層によるRC遅延(RC delay)であり、もう一つは、金属配線同士の混信(cross talk)であり、文献[1]から分かるように、シグナル伝達速度が、比誘電率(dielectric constant、Dk)の平方根の反比例になり、また、散逸率(dissipation factor、Df)が低ければ低くなると、信号の完全性を保持できるため、比誘電率と散逸率とを低減することが必要とされ、それ故に、如何に、優れた電気特性ある材料を作製することが、最も重要な課題になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
[2] US 8,791,214 B2
[3] US 6,627,704 B2
[4] US 6,995,195 B2
[9] US 6,352,782 B2
【非特許文献】
【0004】
[1] Microelectronics Technology 1995, 614 (614), 485-503.
[5] ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2018, 6 (7), 9277-9282.
[6] Macromolecules 1994, 27 (13), 3642-3649.
[7] Polymer 2009, 50 (25), 6009-6018.
[8] Materials Chemistry and Physics. 2016, 183, 279-287.
[10] Journal of Applied Polymer Science 2005, 96, (6), 2079-2089.
[11] Polymer International 2006, 55, (11), 1341-1349.
[12] Journal of Applied Polymer Science 2008, 110, (4), 2413-2423.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
エポキシ樹脂は、熱硬化性材料であり、硬化剤と反応した後、3次元の網状連係構造が形成されることにより、優れた機械性能や耐薬品性、接着性、耐熱性及び絶縁効果が得られるが、従来のフェノール型やアミン型硬化剤を利用する時、エポキシ樹脂開環重合後、高い極性の2級アルコールが生成されて、簡単に誘電性質を改良できない。2014年、DIC会社が発表した特許[2]によれば、フェノールノボラック(phenol novolac(PN))やジシクロペンタジエンフェノールノボラック(dicyclopentadiene phenol novolac(DCPDPN))等の多数のフェノール基を有する化合物を、単官能や二官能の塩化アシルと反応させて、活性エステル基を有する硬化剤が得られ、それから、エポキシ樹脂HP7200で、硬化させ、エポキシ樹脂の開環過程において、活性エステル基と、エステル交換反応を行い、高い極性の2級アルコールを生成しなくて、比誘電率の低減に有利であり、硬化剤のヒドロキシル基を、エステル基に改質することにより、誘電性質を低減できるが、活性エステル基が、エポキシ樹脂と反応した後、エステル基が、元のエポキシ樹脂開環後のヒドロキシル基を取り替えるため、分子間の水素結合作用力が低減されて、硬化物のガラス転移温度(glass transition temperature、Tg)が低下され、その故に、如何に、誘電性質を低減すると同時に、元の耐熱性を維持することも、重要な課題である。
【0006】
五つの産業用樹脂の一つであるポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)(poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)、PPO)は、非晶質熱可塑性の高分子であり、その高分子量と構造堅実により、高いガラス転移温度や耐衝撃性及び低い膨張係数の特性が得られ、更に、加水分解性の結合や極性官能基を有しないため、優れた電気特性を実現できる。しかしながら、高分子量のために、粘度が高くて、溶解度がよくないから、ポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の適用範囲が制限される。
【0007】
米国特許[3]によれば、高分子量のポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を、オリゴフェニレンエーテル(oligo phenylene ether、OPE)とも称される(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物に改良する。しかし、(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物の耐熱性がよくないため、末端を修正して、架橋可能の末端ベースグループ構造を形成することが必要となり、例えば、末端がアクリルガラスである市販製品SA9000(SABIC会社)がある。
【0008】
米国特許[4]によれば、ポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)に対して、その末端を修正して改良を行い、例えば、末端がビニルベンジルエーテル(vinyl benzyl ether)である市販製品OPE-2St(MGC会社)がある。
【0009】
市販製品SA9000、OPE-2Stの構造は、下記の様である。
【化1】
【0010】
近年、数多い文献が、ポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の改質について研究した。Wang等の学者[5]が、2018年において、バイオベースアネトール(biobased anethole)を利用して、異なる比例で、ブロム化を導入したポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を発表し、これにより、その側鎖に架橋可能の構造を持たせ、所得した架橋構造の比誘電率が2.74に達し、且つ、ガラス転移温度が220℃以上に達することにより、優れた熱安定性が得られ、非常に、電子材料に適用される。
【0011】
上記の文献から分かるように、ポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の改質により、ポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)共重合物の性能が向上されることが可能であり、1994年に、Hougham等の学者[6]が、シリーズの含フッ素ポリイミド(Polyimide、PI)を合成し、更に、含フッ素構造を導入することにより、比誘電率を低減できることを提出し、主としては、疎水性の向上や空隙率の増加及び極性の低下の三つの方法がある。2009年に、Yang等の学者[7]が、トリフルオロメチル(trifluoromethyl)を材料主鎖に導入して、異なるフッ素化程度のポリイミドを合成し、比誘電率が、含フッ素比例の増加に伴って低下し、また、トリフルオロメチルが、高度疎水構造を有するため、低い吸水率が実現され、また、更に、優れたガラス転移温度を表す。2016年に、Shevchenkoの学者[8]が、デカフルオロビフェニル(decafluorobiphenyl)を利用して、含フッ素構造のポリエーテルを合成し、含フッ素構造により、空隙率が向上されるため、そのポリエーテルも、優れた誘電性質を表す。以上のように、含フッ素構造を、構造に導入することにより、有効的に空隙率を増加でき、また、炭素-フッ素(C-F)鎖が、より低い極性を有するため、低い誘電性質や良い熱安定性を有する材料を作製できる。
【0012】
また、既存のポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)材料の難燃性が、UL-94規格のテストにおいて、V-1等級だけに達し、更に、V-0等級に達するためには、格別に、難燃剤を添加することが必要になり、例えば、米国GE会社によって公布された特許[9]によれば、SA120に対して、末端のメチル基をアクリルガラス化した後、難燃剤や官能基化のためのSA190と、共重合を行うと、難燃のポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)樹脂が得られるが、1MHz下の比誘電率が、3.86から5.07までに高くなり、散逸率も、0.0024から0.0065までに上昇し、ポリ(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の優れた誘電性質が、無くなる。
【0013】
ジシクロペンタジエン(dicyclopentadiene、DCPD)は、石油分解C5副産物の一つであり、沸騰点がやや高いため、容易に分離でき、構造が堅い脂肪族ダブルリング(rigid aliphatic double-ring)であるため、その派生物が、優れた耐熱性と誘電性質を有し、2006年から2008年までに、Hwang等の学者は、シアン酸(cyanate)やビスマレイミド(bismaleimide)及びベンゾキサジン(benzoxazine)等[10-12]のシリーズジシクロペンタジエン派生物を開発した。その硬化物は、ともに、優れたガラス転移温度と絶好の誘電性質を表す。
【0014】
上記のように、良い熱安定性や電気特性及び難燃特性を有して、幅広く適用される(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物を開発することは、業界の共同目標である。
【0015】
本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は、高ガラス転移温度や低誘電性質、より良い熱安定性及び良い難燃特性を有するオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とその硬化物を提供する。
【0017】
本発明は、更に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法を提供し、有効的に製品の平均分子量(Mn)を制御でき、優れた有機溶解度を有する上記のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を作製できる。
【0018】
本発明に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、式(1)に示される構造を有し、
【化2】
式(1)
その中、R
0やR
1、R
2及びR
3は、それぞれ、水素やC1-C6アルキル或いはフェニル基である。nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。qは、0乃至1の整数である。XとYは、それぞれ、-NR-や-CO-、-SO-、-CS-、-SO
2-、-CH
2-、-O-、null、-C(CH
3)
2-或いは
【化3】
である。Zは、水素や
【化4】
【0019】
本発明に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法は、以下の工程が含まれる。まず、式(2)に示されるフェノール末端の(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物と式(3)に示されるヘキサフルオロベンゼン・リング(Hexafluorobenzene)やデカフルオロビフェニル(decafluorobiphenyl)とを、アルカリ接触反応で、反応させて、式(4)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物が得られる工程である。また、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物とビスフェノール構造とを、アルカリ接触反応で、反応させて、式(5)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物が得られる工程である。最後に、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物と無水酢酸とを、第3級窒素触媒やアルカリ接触反応で、反応させて、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られ工程であり、或いは、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とメタクリル酸無水物とを、第3級窒素触媒やアルカリ接触反応で、反応させて、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程であり、或いは、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とハロメチルスチレンとを、アルカリ接触反応で、反応させて、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程であり、或いは、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とビニル安息香酸とを、カップリング剤(例えば、N,N′-ジシクロヘキシルカルボジイミド等)とアシル基転移剤(例えば、4-ジメチルアミノピリジン等)で、反応させて、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程である。その中、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、式(1)に示される構造を有し、且つ、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)及び第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が含まれる。
【化5】
式(1)、
【化6】
その中、R
0やR
1、R
2及びR
3は、それぞれ、水素やC1-C6アルキル或いはフェニル基である。nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。qは、0乃至1の整数である。XとYは、それぞれ、-NR-や-CO-、-SO-、-CS-、-SO
2-、-CH
2-、-O-、null、-C(CH
3)
2-或いは
【化7】
である。Zは、水素や
【化8】
【0020】
本発明の一つの実施例によれば、上記のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、ベースプレートや、銅箔ボード或いはプリント基板の生産材料である。
【0021】
本発明の一つの実施例によれば、上記アルカリ触媒は、炭酸カリウム(K2CO3)や、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)、酢酸ナトリウム或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0022】
本発明の一つの実施例によれば、上記ビスフェノール構造は、
【化9】
が、含まれる。
【0023】
本発明の一つの実施例によれば、上記第3級窒素触媒は、4-ジメチルアミノピリジン(4-Dimethylaminopyridine、DMAP)や、ピリジン(pyridine)、イミダゾール(imidazole)、ジメチルアミノイミダゾール(2-methyl imidazole)或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0024】
本発明の一つの実施例によれば、上記カップリング剤は、N,N′-ジシクロヘキシルカルボジイミド(N,N′-dicyclohexylcarbodiimide、DCC)や、N,N′-ジイソプロピルカルボジイミド(N,N′-diisopropylcarbodiimide、DIC)或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0025】
本発明の一つの実施例によれば、上記アシル基転移剤は、4-ジメチルアミノピリジン(4-Dimethylaminopyridine、DMAP)や、ピリジン(pyridine)或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0026】
本発明に係る硬化物は、上記第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を、触媒と混合し、加熱して硬化させることにより得られる。或いは、上記第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を、エポキシ樹脂(epoxy resin)等と、開環混合した後、エポキシ樹脂開環剤と二重結合開始剤を、加熱して共重合させることにより得られる。
【0027】
本発明の一つの実施例によれば、上記触媒は、過酸化ベンゾイル(benzoyl peroxide、BPO)や、t‐ブチルクミルパーオキサイド(tert-butyl cumyl peroxide、TBCP)或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0028】
本発明の一つの実施例によれば、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の総重量としては、触媒の含有量が、0.1重量%乃至1.0重量%である。
【0029】
本発明の一つの実施例によれば、上記エポキシ樹脂開環剤は、4-ジメチルアミノピリジン(4-Dimethylaminopyridine、DMAP)や、ピリジン(pyridine)、イミダゾール(imidazole)、ジメチルアミノイミダゾール(2-methyl imidazole)或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0030】
本発明の一つの実施例によれば、エポキシ樹脂の総重量としては、エポキシ樹脂開環剤の含有量が、0.5重量%乃至2.0重量%である。
【0031】
本発明の一つの実施例によれば、上記二重結合開始剤は、過酸化ベンゾイル(benzoyl peroxide、BPO)や、t‐ブチルクミルパーオキサイド(tert-butyl cumyl peroxide、TBCP)、ジ-t‐ブチルクミルパーオキサイド(di-tert-butyl cumyl peroxide)或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0032】
本発明の一つの実施例によれば、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の総重量としては、二重結合開始剤の含有量が、0.1重量%乃至1.0重量%である。
【0033】
上記の、本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とその作製方法によれば、三つの工程だけで、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を作製できるため、本発明の実施例による作製方法によれば、工程の簡単化と生産コスト低減の効果が得られる。また、本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の平均分子量が低いため、優れた有機溶解度を有する。また、本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)によって作製される硬化物は、高ガラス転移温度や低誘電性質、より良い熱安定性及び良い難燃特性を有する。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって制限されることが無い。
[オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)]
本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、式(1)に示される構造を有する。
【化10】
その中、R
0やR
1、R
2及びR
3は、それぞれ、水素やC1-C6アルキル或いはフェニル基である。nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。qは、0乃至1の整数である。XとYは、それぞれ、-NR-や-CO-、-SO-、-CS-、-SO
2-、-CH
2-、-O-、null、-C(CH
3)
2-或いは
【化11】
である。Zは、水素や
【化12】
【0035】
[オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法]
本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製方法は、下記の工程が含まれる。
先ず、工程1は、式(2)に示されるフェノール末端の(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物と式(3)に示されるヘキサフルオロベンゼン・リングやデカフルオロビフェニルとを、アルカリ接触反応で、反応させて、式(4)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物が得られる。
【化13】
その中、R
0とR
1は、それぞれ、水素やC1-C6アルキル或いはフェニル基で、Xは、-NR-や-CO-、-SO-、-CS-、-SO
2-、-CH
2-、-O-、null、-C(CH
3)
2-或いは
【化14】
であり、nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。qは、0乃至1の整数である。
【0036】
実施例によれば、アルカリ触媒は、例えば、炭酸カリウム(K2CO3)や炭酸ナトリウム(Na2CO3)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)、酢酸ナトリウム或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0037】
実施例によれば、式(2)に示されるフェノール末端の(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物は、例えば、市販製品SA90である。SA90の平均分子量は、約1508グラム/モル(g/mol)である。
【0038】
実施例によれば、式(3)に示される化合物が、ヘキサフルオロベンゼン・リング(qが0である)であり、式(2)の反応で作製した後、式(4)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物が得られ、上記含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物末端が、5フッ素構造(qは0である)である。
【0039】
実施例によれば、式(3)に示される化合物が、デカフルオロビフェニル(qは1である)であり、式(2)の反応で作製した後、式(4)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物が得られ、上記含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物末端が、9フッ素構造(qは1である)である。
【0040】
そして、工程2は、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物とビスフェノール構造とを、アルカリ接触反応で、反応させて、式(5)に示される含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物が得られる。
【化15】
その中、Yの定義が、Xの定義と同様で、それぞれ、独自的であり、R
2とR
3の定義が、R
0とR
1の定義が同様で、それぞれ、独自的であり、nとm及びqの定義は、上記の様である。
【0041】
実施例によれば、ビスフェノール構造は、例えば、ジシクロペンタジエン-2,6-ビスフェノールや、ジシクロペンタジエン-ビスフェノール、3,3',5,5'-テトラメチル-4,4'-ジオール、4-メチル-ビスフェノールA、4,4'-カテコールタンニン、ビスフェノールA、4-メチル-ビスフェノールF及び、ビスフェノールFである。
【0042】
最後に、工程3は、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物と無水酢酸とを、第3級窒素触媒やアルカリ接触反応で、反応させて、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程、或いは、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とメタクリル酸無水物とを、第3級窒素触媒やアルカリ接触反応で、反応させて、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程、或いは、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とハロメチルスチレンとを、アルカリ接触反応で、反応させて、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程、或いは、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物とビニル安息香酸とを、カップリング剤とアシル基転移剤で、反応させて、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られる工程である。その中、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、式(1)に示される構造を有し、且つ、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)
【化16】
第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)
【化17】
第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)
【化18】
及び、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)
【化19】
が、含まれる。
【化20】
式(1)、
その中、Zは、水素や
【化21】
XとY、R
0、R
1、R
2、R
3、n、m及びqの定義は、上記の様である。
【0043】
実施例によれば、第3級窒素触媒は、例えば、4-ジメチルアミノピリジンや、ピリジン、イミダゾール、ジメチルアミノイミダゾール或いはそれらの組み合わせが、含まれる。
【0044】
実施例によれば、カップリング剤は、例えば、N,N′-ジシクロヘキシルカルボジイミドや、N,N′-ジイソプロピルカルボジイミド或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0045】
実施例によれば、アシル基転移剤は、例えば、4-ジメチルアミノピリジンや、ピリジン或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0046】
実施例によれば、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、下記のような化合物構造を有する。
【化22】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0047】
実施例によれば、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、下記のような化合物構造を有する。
【化23】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0048】
実施例によれば、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、下記のような化合物構造を有する。
【化24】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0049】
実施例によれば、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、下記のような化合物構造を有する。
【化25】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0050】
[硬化物]
本発明の実施例に係る硬化物は、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を、触媒と混合し、加熱して硬化させることによって得られ、或いは、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を、エポキシ樹脂等と開環混合した後、エポキシ樹脂開環剤と二重結合開始剤を、加熱して共重合させることにより得られる。
【0051】
実施例によれば、触媒は、例えば、過酸化ベンゾイルや、t‐ブチルクミルパーオキサイド或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0052】
実施例によれば、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の総重量としては、触媒の含有量が、0.1重量%乃至1.0重量%である。
【0053】
実施例によれば、エポキシ樹脂開環剤は、例えば、4-ジメチルアミノピリジンや、ピリジン、イミダゾール、ジメチルアミノイミダゾール或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0054】
実施例によれば、エポキシ樹脂の総重量としては、エポキシ樹脂開環剤の含有量が、0.5重量%乃至2.0重量%である。
【0055】
実施例によれば、二重結合開始剤は、例えば、過酸化ベンゾイルや、t‐ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t‐ブチルクミルパーオキサイド或いはそれらの組み合わせが含まれる。
【0056】
実施例によれば、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の総重量としては、二重結合開始剤の含有量が、0.1重量%乃至1.0重量%である。
【0057】
以下、実験例を参照しながら、より具体的に本発明を説明する。下記の実験は、本発明の範囲内において、適当に、材料や量及び比率と、その処理細部及び処理流れ等とを変更することがあるが、本発明は、下記の実験によって制限されない。
【0058】
[含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物の作製]
本発明に係る二官能(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物は、例えば、下記のような反応工程によって形成され、その反応工程が、例示だけのもので、本発明は、それによって制限されない。フェノール末端の(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物とヘキサフルオロベンゼン・リングとを、アルカリ接触反応で、反応させ、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物が得られ、その反応式は、下記の様である。
【化26】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0059】
[実施例1] 含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物の合成
100ミリリットルの三つ口フラスコに、5グラム(3.125mmole)のSA90と2.91グラム(3.125*5mmol)のヘキサフルオロベンゼン・リング(Hexafluorobenzene)、0.95g(3.125*2.2mmol)の炭酸カリウム(K
2CO
3)及び20グラムのN、N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethyl acetamide)を添加する。そして、窒素雰囲気において、80℃までに加温し、36時間反応させる。反応終了後、室温までに冷却させる。混合物をメタノール水溶液にで析出させ、また、メタノール水溶液で、数回に洗浄する。最後に排気濾過し、濾過ケークに対して、60℃で真空乾燥を行って、白色粉末産物が得られ、産出が92%で、下図のようである。その中、nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。
【化27】
【0060】
そして、サンプルの1H NMRスペクトログラムを測定する。高解析核磁気共鳴装置(400MHz Nuclear Magnetic Resonance、NMR、モデル:Varian Mercury 40)で、サンプルの構造を判定し、ジメチルスルホキシド-d6(DMSO-d6)やクロロホルム-d(Chloroform-d)を、溶剤として、サンプルの1H NMRを測定し、化学シフト(Chemical Shift)の単位は、百万分の一(ppm)であり、結合定数(J)の単位は、ヘルツ(Hz)である。
【0061】
1H-NMRスペクトログラムから、6.48ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のベンゼン環特徴ピークが観察され、2.10ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のメチル基の特徴ピークが表され、且つ、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の4.55ppmの位置に、ヒドロキシル基特徴ピークが見えなくなり、末端のヒドロキシル基が、反応したことと構造が正確であることが確認された。ゲル浸透クロマトグラフィーによって、平均分子量が3741グラム/モルで、重量平均分子量が5278グラム/モルであることが判定される。
【0062】
[含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物の作製]
本発明に係る含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物は、例えば、下記のような反応工程によって形成され、その反応工程が、例示だけのもので、本発明は、それによって制限されない。実験例1に係る含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物とジシクロペンタジエン-2,6-ビスフェノールとを、アルカリ接触反応で、反応させて、含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物が得られ、反応式が下記の様である。
【化28】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0063】
[実施例2] 含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物の合成
100ミリリットルの三つ口フラスコに、2.34グラム(1.553*4mmole)のジシクロペンタジエン-2,6-ビスフェノールと0.47グラム(3.125*5mmol)の炭酸カリウムと4g(1.553*2.2mmol)のジメチルホルムアミド(Dimethylformamide)とを、窒素雰囲気において、120℃に加温して、30分攪拌する。また、3グラム(1.553mmole)の実施例1の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物を18グラムのジメチルホルムアミドに溶けてから、一滴ずつに、三つ口フラスコに添加して、120℃を維持して12時間反応させる。反応終了後、室温までに冷却させる。混合物をメタノール水溶液に入れ込んで析出させ、また、メタノール水溶液で、数回に洗浄する。最後に排気濾過し、濾過ケークに対して、60℃で真空乾燥を行って、茶色粉末産物が得られ、産出が85%で、下図のようである。その中、nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。
【化29】
【0064】
1H-NMRスペクトログラムから、6.48ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のベンゼン環特徴ピークが観察され、2.10ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のメチル基特徴ピークが表され、且つ、4.55ppmの位置に、ヒドロキシル基特徴ピークが生成され、構造が正確であることが確認される。ゲル浸透クロマトグラフィーによって、平均分子量が6069グラム/モルで、重量平均分子量が10393グラム/モルであることが判定される。
【0065】
[オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の作製]
本発明に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、例えば、下記のような反応工程によって形成され、その反応工程が、例示だけのもので、本発明は、それによって制限されない。上記実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物に対して、末端官能化を行い、アルカリ環境において、無水酢酸(acetic anhydride)を添加して、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られ、反応は、下記の様である。その中、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、エステル基を含有するオリゴマー物である。
【化30】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0066】
上記実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物に対して、末端官能化を行い、アルカリ環境において、メタクリル酸無水物(methacrylic anhydride)を添加して、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られ、反応は、下記の様である。その中、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が、不飽和基を含有するオリゴマー物であり、同時に、エステル基を含有するオリゴマー物である。
【化31】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0067】
上記実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物に対して、末端官能化を行い、アルカリ環境において、4-ビニルベンジルクロライド(4-vinylbenzyl chloride)を添加して、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られ、反応は、下記の様である。その中、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が、不飽和基を含有するオリゴマー物である。
【化32】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0068】
上記実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物に対して、末端官能化を行い、アルカリ環境において、4-ビニル安息香酸(4-vinylbenzoic acid)を添加して、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が得られ、反応は、下記の様である。その中、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が、不飽和基を含有するオリゴマー物であり、同時に、エステル基を含有するオリゴマー物である。
【化33】
その中、nとmの定義は、上記の様である。
【0069】
[実施例3] 第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の合成(II-Act)
100ミリリットルの三つ口フラスコに、4グラム(1.512mmol)の実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物と、0.34グラム(1.512*2.2mmol)の無水酢酸、0.08グラム(2wt%OPE-2DCPD)の4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)及び16グラムのN、N-ジメチルアセトアミドを添加して、窒素雰囲気において、85℃までに加温し、12時間反応させる。反応終了後、室温までに冷却させる。混合物をメタノール水溶液に入れ込んで析出させ、また、メタノール水溶液で、数回に洗浄する。最後に排気濾過し、濾過ケークに対して、60℃で真空乾燥を行って、茶色粉末産物が得られ、下図のようであり、産出が96%である。その中、nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。
【化34】
【0070】
1H-NMRスペクトログラムから、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、6.48ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のベンゼン環特徴ピークが観察され、2.10ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のメチル基特徴ピークが表され、且つ、4.55ppmの位置に、ヒドロキシル基特徴ピークが見えなくなり、2.32ppmの位置に、末端メチル基特徴ピークが表され、構造が正確であることが確認される。ゲル浸透クロマトグラフィーによって、平均分子量が6469グラム/モルで、重量平均分子量が11335グラム/モルであることが判定される。
【0071】
[実施例4] 第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の合成(II-MMA)
100ミリリットルの三つ口フラスコに、4グラム(1.512mmol)の実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物と、0.93グラム(1.512*4mmol)のメタクリル酸無水物、0.08グラム(2wt%OPE-2DCPD)の4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)及び16グラムのN、N-ジメチルアセトアミドを添加して、窒素雰囲気において、85℃までに加温し、12時間反応させる。反応終了後、室温までに冷却させる。混合物をメタノール水溶液に入れ込んで析出させ、また、メタノール水溶液で、数回に洗浄する。最後に排気濾過し、濾過ケークに対して、60℃で真空乾燥を行って、茶色粉末産物が得られ、下図のようであり、産出が93%である。その中、nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。
【化35】
【0072】
1H-NMRスペクトログラムから、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、6.48ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のベンゼン環特徴ピークが観察され、2.10ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のメチル基特徴ピークが表され、且つ、4.55ppmの位置に、ヒドロキシル基特徴ピークが見えなくなり、5.75ppmの位置に、末端アクリルガラス二重結合特徴ピークが表され、構造が正確であることが確認される。ゲル浸透クロマトグラフィーによって、平均分子量が6515グラム/モルで、重量平均分子量が11676グラム/モルであることが判定される。
【0073】
[実施例5] 第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の合成(II-Sty)
100ミリリットルの三つ口フラスコに、4グラム(1.512mmol)の実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物と、0.92グラム(1.512*4mmol)の4-クロロメチルスチレン、0.46グラム(1.512*2.2mmol)の炭酸カリウム及び16グラムのN、N-ジメチルアセトアミドを添加して、窒素雰囲気において、100℃までに加温し、24時間反応させる。反応終了後、室温までに冷却させる。混合物をメタノール水溶液に入れ込んで析出させ、また、メタノール水溶液で、数回に洗浄する。最後に排気濾過し、濾過ケークに対して、60℃で真空乾燥を行って、茶色粉末産物が得られ、下図のようであり、産出が91%である。その中、nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。
【化36】
【0074】
1H-NMRスペクトログラムから、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、6.48ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のベンゼン環特徴ピークが観察され、2.10ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のメチル基特徴ピークが表され、且つ、4.55ppmの位置に、ヒドロキシル基特徴ピークが見えなくなり、5.77ppmの位置と5.26ppmの位置に、それぞれ、末端スチレン二重結合特徴ピークが現れ、構造が正確であることが確認される。ゲル浸透クロマトグラフィーによって、平均分子量が6747グラム/モルで、重量平均分子量が11941グラム/モルであることが判定される。
【0075】
[実施例6] 第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の合成(II-E-Sty)
100ミリリットルの三つ口フラスコに、0.493グラム(1.512*2.2mmol)の4-ビニル安息香酸と、0.69グラム(1.512*2.2mmol)のN,N′-ジシクロヘキシルカルボジイミド、0.185グラム(1.512mmol)の4-ジメチルアミノピリジン及び15ミリリットルのジクロロメタンを添加して、窒素雰囲気において、0℃まで冷却させ、30分攪拌する。また、4グラム(1.512mmol)の実施例2の含フッ素(2,6-ジメチルフェニルエーテル)ビスフェノールオリゴマー物を、30ミリリットルのジクロロメタンに溶けて、一滴ずつに三つ口フラスコに添加し2時間攪拌する。そして、氷浴を除去して、室温において、12時間反応させる。反応終了後、排気濾過して、大部分の反応中間体であるジシクロヘキシル尿素を除去し、濾過液をメタノール水溶液に入れ込んで析出させ、また、メタノール水溶液で、数回に洗浄する。最後に排気濾過し、濾過ケークに対して、60℃で真空乾燥を行って、茶色粉末産物が得られ、下図のようであり、産出が92%である。その中、nとmは、それぞれ、0乃至300の整数である。
【化37】
【0076】
1H-NMRスペクトログラムから、第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)は、6.48ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のベンゼン環特徴ピークが観察され、2.10ppmの位置に、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)のメチル基特徴ピークが表され、且つ、4.55ppmの位置に、ヒドロキシル基特徴ピークが見えなくなり、末端のヒドロキシル基に対して、エステル化反応を成功したことを確認できる。また、5.91ppmの位置と5.43ppmの位置に、それぞれ、スチレン二重結合の特徴ピークが表され、末端のスチレンのベンゼン環特徴ピークも、7.55ppmと8.20ppmの化学シフトに表され、スペクトルには、カルボン酸の特徴ピークが発見されなく、構造が正確であることが確認される。ゲル浸透クロマトグラフィーによって、平均分子量が6818グラム/モルで、重量平均分子量が12368グラム/モルであることが判定される。
【0077】
[硬化物の作製]
本発明に係る硬化物は、例えば、下記のような反応工程によって形成され、その反応工程が、例示だけのもので、本発明は、それによって制限されない。上記不飽和基末端を含有するオリゴマー物(第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)に対して、過酸化物を開始剤として、不飽和基の反応を行い、或いは、上記エステル基末端を含有するオリゴマー物(第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル))を、エポキシ樹脂と共重合させ、低比誘電率と低散逸率及び高ガラス転移温度の硬化物が得られる。
【0078】
[実施例7] オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の自己架橋硬化物の作製
実施例4の第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、実施例5の第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは、実施例6の第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の自己架橋を行わせる。第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を添加し、t‐ブチルクミルパーオキサイド(TBCP)を遊離基開始剤として、更に、N、N-ジメチルアセトアミドで、固形分10%の溶液に調和する。その中、t‐ブチルクミルパーオキサイドの含有量が、第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の1重量%である。均一に混合した後、鋳型に流れ込んで、窒素雰囲気において、加温硬化を行わせ、加温条件が、80°C(12時間)や、120°C(2時間)、180°C(2時間)、200°C(2時間)及び220°C(2時間)である。排出された後、茶褐色硬化物が得られ、即ち、実施例7-1の硬化物(実施例4の第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の自己架橋によって得られるもの)、或いは、実施例7-2の硬化物(実施例5の第三オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテルの自己架橋によって得られるもの)、或いは、実施例7-3の硬化物(実施例6の第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の自己架橋によって得られるもの)が得られる。
【0079】
[実施例8] オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とエポキシ樹脂共重合硬化物の作製
実施例3の第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や、実施例4の第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは、実施例6の第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)を、市販エポキシ樹脂HP-7200(DIC会社)と、硬化させる。エポキシ樹脂と、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)との開環比が、1:1になり、更に、遊離基開始剤(即ち、二重結合開始剤)とするt‐ブチルクミルパーオキサイド(TBCP)と、架橋促進剤(即ち、エポキシ樹脂開環剤)とする4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)とを添加して、N、N-ジメチルアセトアミドで、固形分10%の溶液に調和する。その中、t‐ブチルクミルパーオキサイドの含有量が、第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)や第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)或いは第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の1重量%であり、4-ジメチルアミノピリジンの含有量が、エポキシ樹脂の0.5重量%である。均一に混合した後、鋳型に流れ込んで、窒素雰囲気において、加温硬化を行わせ、加温条件が、80°C(12時間)や、120°C(2時間)、180°C(2時間)、200°C(2時間)及び220°C(2時間)である。排出された後、茶褐色硬化物が得られ、即ち、実施例8-1の硬化物(実施例3の第一オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とエポキシ樹脂との共重合硬化物)や、実施例8-2の硬化物(実施例4の第二オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とエポキシ樹脂との共重合硬化物)或いは、実施例8-3の硬化物(実施例6の第四オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とエポキシ樹脂との共重合硬化物)である。
【0080】
[比較例1] 市販製品オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の自己架橋硬化物の作製
実施例7の実験工程によれば、末端がアクリルガラスである(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物の市販製品SA9000と、末端がスチレンである(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物の市販製品OPE-2STとを、それぞれ、自己架橋を行わせ、排出された後、茶褐色硬化物が得られ、即ち、比較例1-1の硬化物(SA9000の自己架橋によって得られる)と、比較例1-2の硬化物(OPE-2STの自己架橋によって得られる)である。
【化38】
【0081】
[比較例2] 市販製品オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)とエポキシ樹脂との共重合硬化物の作製
実施例8の実験工程によれば、末端がアクリルガラスである(2,6-ジメチルフェニルエーテル)オリゴマー物の市販製品SA9000と、市販エポキシ樹脂(日本DIC CorporationのHP-7200)と、共重合硬化を行わせ、排出後、茶褐色硬化物(比較例2)が得られる。
【0082】
[オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の分子量と溶解度解析]
図1と表一は、実施例1乃乃至実施例6の分子測定定と溶解度テストの結果である。
【0083】
図1を参照しながら、本発明の実施例において、ゲル浸透クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography、GPC)(メーカーとモデル:Hitachi L2400)で、分子量を測定し、管柱恒温:40°C、流速設定:1.0mL/minであり、そして、測定待ちのサンプルを、1:99の比例で、N-メチルピロリドン(1-Methyl-2-pyrrolidone、NMP)に溶けて、溶液を、0.22μmの濾過水頭で、濾過した後、25μLを計器に注入することにより、サンプルの平均分子量(Mn)や、重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(polydispersity index、PDI)が得られて、表一に記載される。
【0084】
表一から分かるように、実施例1乃至実施例6の平均分子量(Mn)とも7000より小さいことと、分子量分布(PDI)とも、2より小さいことによって、本発明の実施例による合成方法は、有効的に製品の分子量を制御でき、高分子量の聚合物が得られない。また、溶解度テストにおいて、実施例1乃至実施例6は、ともに、完全にトルエンやブチルケトンに溶解でき、優れた有機溶解度を有する。
【0085】
【0086】
[硬化物の物理解析]
【0087】
1. 硬化物の耐熱性解析
表二は、比較例1-1や比較例1-2、比較例2、実施例7-1、実施例7-2、実施例7-3、実施例8-1、実施例8-2及び実施例8-3の耐熱性の評価結果である。
【0088】
本発明の実施例において、耐熱性の評価方式は、下記の様である。
(1)動的機械分析装置(Dynamic Mechanical Analyzer、DMA)(メーカーとモデル:Perkin-Elmer Pyris Diamond)で、テスト材料の粘着性と伸縮性及びガラス転移温度(Tg)を測定し、サンプルの薄膜を2.0cm×1.0cmに切って、その方法は、伸張(tension)であり、加温速度率5°C/min、周波数1Hz、振幅25μm、温度範囲40°C~350°Cで、貯蔵弾性率(Storage Modulus)及びTanδ曲線を測定して、ガラス転移温度(Tg)が求められる。
(2)熱機械分析計(Thermo-mechanical Analyzer、TMA)(メーカーとモデル:SII TMA/SS6100)で、ガラス転移温度(Tg)と熱膨張率(Coefficient of thermal expansion、CTE)を測定し、サンプルを、計器にセットして、その長度(薄膜)を測り、薄膜が伸張(tension)に設置され、加温速度率が5°C/minで、熱膨張率測定範囲が50-150°Cである。
(3)熱重量分析計(Thermo-gravimetric Analyzer、TGA)(メーカーとモデル:PerkinElmer Pyris 1 TGA)で、サンプルの5%熱損失温度(Td5%)と800°Cのチャー生成率(Char yield、CY(%))を測定し、3~5mgの測定待ち物を、プラチナ・プレートに放置して、窒素ガス(或いは空気)を導入し、20°C/minの加温速度率で、40°Cから800°Cに上昇させ、熱分解曲線を利用して、その熱分解温度と、800°C時の残余重量パーセント、即ち、チャー生成率とを求める。その中、5%熱損失温度は、サンプルの重量損失が、5%に達する温度であり、その中、5%熱損失温度が高ければ高いほど、サンプルの熱安定性が良いことを示す。800°Cのチャー生成率は、加熱温度が800°Cに達する時のサンプルの残余重量比であり、その中、800°Cの残余重量比が高ければ高いほど、サンプルの熱安定性がより良いことを示す。
【0089】
【0090】
表二を参照する。表二の自己架橋硬化物は、比較例1-1の硬化物や、比較例1-2の硬化物、実施例7-1の硬化物、実施例7-2の硬化物及び実施例7-3の硬化物である。表二から分かるように、DMAのガラス転移温度の測定結果によれば、実施例7-1の硬化物や、実施例7-2の硬化物及び実施例7-3の硬化物のガラス転移温度は、ともに、230°C以上に達し、また、比較例1-1の硬化物と比較例1-2の硬化物のガラス転移温度は、それぞれ、235°Cと229°Cである。そして、TGAの材料熱安定性の解析結果によれば、比較例1-1の硬化物の5%熱損失温度(457°C)とチャー生成率(20%)や、比較例1-2の硬化物の5%熱損失温度(395°C)とチャー生成率(27%)、実施例7-1の硬化物の5%熱損失温度(473°C)とチャー生成率(42%)、実施例7-2の硬化物の5%熱損失温度(439°C)とチャー生成率(45%)及び、実施例7-3の硬化物の5%熱損失温度(453°C)とチャー生成率(46%)に比較すると、ともに、近接しているかやや高くなることにより、良い熱安定性を有することが分かる。
【0091】
また、表二を参照する。表二の共重合硬化物は、比較例2の硬化物や、実施例8-1の硬化物、実施例8-2の硬化物及び実施例8-3の硬化物である。表二から分かるように、DMAで、実施例8-1の硬化物や、実施例8-2の硬化物及び実施例8-3の硬化物を測定すると、Tanδにおいて、単一の特徴ピークが観察されたため、エポキシ樹脂と、末端にエステル基を含有するオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)との共重合物は、単相であり、実施例8-1の硬化物や、実施例8-2の硬化物及び実施例8-3の硬化物のガラス転移温度は、それぞれ、197°Cや、218°C及び222°Cであり、アクリルガラス二重結合とスチレン二重結合を導入することにより、有効的に硬化物耐熱性を向上することを示す。そして、TGAで、材料熱安定性の解析結果によれば、比較例2の硬化物の5%熱損失温度(433°C)とチャー生成率(16%)や、実施例8-1の硬化物の5%熱損失温度(425°C)とチャー生成率(32%)、実施例8-2の硬化物の5%熱損失温度(440°C)とチャー生成率(33%)及び実施例8-3の硬化物の5%熱損失温度(435°C)とチャー生成率(39%)に比較すると、近接しているかやや高くなることにより、良い熱安定性を有することが分かる。
【0092】
表二の熱解析結果によれば、本発明の実施例において、フッ素とジシクロペンタジエンの構造をオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)に導入することにより、含フッ素構造で空隙率を増加し、また、C-F鎖に、比較的に低極性を有するため、更に、自己架橋硬化物と共重合硬化物の誘電性質が向上されて、より良い熱安定性が得られる。
【0093】
2. 硬化物の吸水性解析
図2は、比較例1-1や、比較例1-2、比較例2、実施例7-1、実施例7-2、実施例7-3、実施例8-1、実施例8-2及び実施例8-3の吸水率テスト図である。
【0094】
本発明の実施例において、吸水性の評価方式は、約200ミリグラムの比較例1-1の硬化物や、比較例1-2の硬化物、比較例2の硬化物、実施例7-1の硬化物、実施例7-2の硬化物、実施例7-3の硬化物、実施例8-1の硬化物、実施例8-2の硬化物及び実施例8-3の硬化物を、それぞれ、80°Cの熱水に入れ込んで、所定の時間ごとに、その吸水率を測定する。
【0095】
図2を参照する。
図2の自己架橋硬化物は、比較例1-1の硬化物や、比較例1-2の硬化物、実施例7-1の硬化物、実施例7-2の硬化物及び実施例7-3の硬化物である。
図2のように、フッ素とジシクロペンタジエンの構造を、オリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)(実施例7-1や、実施例7-2及び、実施例7-3)に導入して、飽和に達した後の吸水率は、ともに、0.25%より小さいため、明白的に、比較例1-1と比較例1-2の吸水率より低くなる。結果としては、本発明の実施例において、フッ素とジシクロペンタジエン等の疎水構造を導入することが、吸水性低下の効果が得られ、また、ジシクロペンタジエン構造と不飽和二重結合とが架橋した後、材料の疎水性が更に向上されることが確認される。
【0096】
続いて、
図2を参照する。
図2の共重合硬化物は、比較例2の硬化物や、実施例8-1の硬化物、実施例8-2の硬化物及び、実施例8-3の硬化物である。その中、実施例8-1や実施例8-2及び実施例8-3の吸水率は、ともに、比較例2より低くなる。また、自己架橋硬化物に比較すると、エポキシ樹脂HP7200と硬化した共重合硬化物(実施例8-2と、実施例8-3)は、最低0.15%に達する飽和吸水率を有し、これは、エポキシ樹脂も、ジシクロペンタジエンの構造を有するため、より低い吸水性を有する。
【0097】
3. 硬化物の電気特性解析
表三は、比較例1-1や、比較例1-2、比較例2、実施例7-1、実施例7-2、実施例7-3、実施例8-1、実施例8-2及び実施例8-3の電気特性評価結果である。
【0098】
本発明の実施例において、電気特性の評価方式は、(1)比誘電率分析装置(Dielectric constant Analysis)(メーカーとモデル:Rohde & Schwarz Taiwan Ltd.)を利用して、10GHzの下で硬化薄膜の比誘電率と散逸率を測定し、サンプルの薄膜を9cmx13cmに切って、恒温環境で測定する。(2)インピーダンスアナライザ(メーカーとモデル:Keysight E4991A)で、サンプル材料について、1G下の比誘電率と散逸率を測定し、200乃至400umの厚膜を、金属空洞共振器にセットして、確実に隙間がないように確認してから測定を開始する。
【0099】
【0100】
表三を参照する。表三の自己架橋硬化物は、比較例1-1の硬化物や、比較例1-2の硬化物、実施例7-1の硬化物、実施例7-2の硬化物及び実施例7-3の硬化物である。表三のように、比較例1-1の硬化物の比誘電率2.70U(10GHz)や比較例1-2の硬化物の比誘電率2.69U(1GHz)に比較すると、実施例7-1の硬化物の比誘電率2.46U(10GHz)や、実施例7-2の硬化物の比誘電率2.57U(10GHz)及び実施例7-3の硬化物の比誘電率2.62U(10GHz)は、やや低い比誘電率を有する。また、散逸率について、比較例1-1の硬化物の散逸率3.1mU(10GHz)と比較例1-2の硬化物の散逸率6.9mU(1GHz)に比較すると、実施例7-1の硬化物の散逸率が2.3mU(10GHz)で、実施例7-2の硬化物の散逸率が5.6mU(10GHz)であり、実施例7-3の硬化物の散逸率が2.9mU(10GHz)である。以上のように、本発明の実施例に係る自己架橋硬化物は、やや低い比誘電率と優れた電気特性を有する。
【0101】
続いて、表三を参照する。表三の共重合硬化物は、比較例2の硬化物や、実施例8-1の硬化物、実施例8-2の硬化物及び実施例8-3の硬化物である。表三のように、比較例2の硬化物の比誘電率2.75U(10GHz)に比較すると、実施例8-1の硬化物の比誘電率2.59U(1GHz)や、実施例8-2の硬化物の比誘電率2.48U(10GHz)及び実施例8-3の硬化物の比誘電率2.67U(10GHz)は、やや低い比誘電率を有する。また、散逸率について、比較例2の硬化物の散逸率8.0mU(10GHz)に比較すると、実施例8-1の硬化物の散逸率8.2mU(1GHz)、実施例8-2の硬化物の散逸率9.2mU(10GHz)及び実施例8-3の硬化物の散逸率9.3mU(10GHz)である。その中、実施例8-1は、二重結合欠如のため、架橋密度が低くなり、より大きい膜を硬化できなから、10GHz下で、誘電性質や散逸率を測定できないが、1GHz下で測定できる。また、本発明の実施例に係る自己架橋の硬化物の比誘電率や、本発明の実施例に係る共重合硬化物の比誘電率は、やや上昇し、これは、共重合硬化物のオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)が低減されるためである。
【0102】
表三の電気特性解析結果から分かるように、本発明の実施例によって、フッ素とジシクロペンタジエンの構造をオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)に導入することにより、ジシクロペンタジエン構造と不飽和二重結合とが架橋した後、有効的に比誘電率が低下され、また、含フッ素構造で空隙率を増加し、そして、同時に、C-F鎖に、比較的に低極性を有し、その故に、比誘電率の低減に有利であり、上記のように、本発明の実施例に係る自己架橋硬化物と共重合硬化物は、ともに、市販製品より低い比誘電率と優れた電気特性を実現する。
【0103】
4. 硬化物の難燃性解析
表四は、比較例1-1や、比較例1-2、比較例2、実施例7-1、実施例7-2、実施例7-3、実施例8-1、実施例8-2及び実施例8-3の難燃性解析結果である。
【0104】
本発明の実施例において、難燃性測定(UL-94難燃テスト)の方法は、下記の様である。まず、サンプルを作製し、即ち、サイズ8in.×2in.の薄膜を、直径0.5in.の円柱状支持物に巻き上げ、また、支持物を移動して、5in.の薄膜を、支持物に巻き上げ、支持物に巻き上げていない薄膜を、円錐状に開いて、サンプルを作製する。また、上記のように、作製したサンプルに、火炎を与えて一回目の燃焼を行い、燃焼時間が3秒で、火炎を除去して火炎燃焼時間t1を記録し、また、サンプルの冷却を待ってから、二回目の燃焼を行い、燃焼時間が、同じ3秒で、火炎を除去して燃焼時間t2を記録する。また、上記の燃焼過程において、サンプル下方の12in.に、綿花を放置し、ドロップダウンの有無を観察する。五つのサンプルに対して、上記のテスト方法を繰り返し、t1とt2を記録する。テスト結果は、t1+t2の平均が、10乃至30秒の間になり、五組のt1+t2時間が、50秒以下であり、また、ドロップダウンが観察されない場合、そのサンプルが、UL-94 VTM-0等級である。テスト結果は、t1+t2の平均時間が、10乃至30秒の間になって、且つ、一つのドロップダウンが観察されない場合、そのサンプルが、UL-94 VTM-1等級である。
【0105】
【0106】
表四を参照する。表四の自己架橋硬化物は、比較例1-1の硬化物や、比較例1-2の硬化物、実施例7-1の硬化物、実施例7-2の硬化物及び実施例7-3の硬化物であり、共重合硬化物は、比較例2の硬化物や、実施例8-1の硬化物、実施例8-2の硬化物及び実施例8-3の硬化物である。UL-94難燃テストから分かるように、本発明の実施例において、フッ素とジシクロペンタジエンの構造をオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)に導入する時、含フッ素構造により、実施例7-1の硬化物や、実施例7-2の硬化物、実施例7-3の硬化物、実施例8-1の硬化物、実施例8-2の硬化物及び実施例8-3の硬化物に、ともに、難燃の特性を持たせ、UL-94のテストによれば、ともに、VTM V-0等級になるため、本発明の実施例に係る硬化物を、その後の使用過程において、余計に難燃剤を添加しなくても、優れた電気特性を有する。
【0107】
上記のように、本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)及び其作製方法によれば、本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)の分子量が低いため、優れた有機溶解度を有する。また、本発明の実施例に係るオリゴマー(2,6-ジメチルフェニルエーテル)によって作製された硬化物は、高ガラス転移温度や低吸水性、低比誘電率、優れた電気特性、より良い熱安定性及び良い難燃特性が実現できる。
【0108】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0109】
【
図1】本発明に係る実施例1乃至実施例6と市販製品SA90の分子量分布図である。
【
図2】本発明に係る実施例と比較例によって合成された硬化物の吸水率テスト図である。