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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-11
(54)【発明の名称】オリゴマー樹脂組成物
(51)【国際特許分類】
   C07C 13/61 20060101AFI20230704BHJP
   C08G 81/00 20060101ALI20230704BHJP
   C08F 10/14 20060101ALI20230704BHJP
   C08F 36/20 20060101ALI20230704BHJP
   H01L 21/312 20060101ALI20230704BHJP
【FI】
C07C13/61 CSP
C08G81/00
C08F10/14
C08F36/20
H01L21/312 A
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022575876
(86)(22)【出願日】2021-06-10
(85)【翻訳文提出日】2023-01-31
(86)【国際出願番号】 US2021036756
(87)【国際公開番号】W WO2021252728
(87)【国際公開日】2021-12-16
(31)【優先権主張番号】17/136,569
(32)【優先日】2020-12-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/037,791
(32)【優先日】2020-06-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.ケブラー
2.テフロン
(71)【出願人】
【識別番号】516133490
【氏名又は名称】ノボセット、エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100104411
【弁理士】
【氏名又は名称】矢口 太郎
(72)【発明者】
【氏名】ダス、サジャル
(72)【発明者】
【氏名】ブース、ポール
(72)【発明者】
【氏名】シップマン、パトリック
【テーマコード(参考)】
4H006
4J031
4J100
5F058
【Fターム(参考)】
4H006AA01
4H006AA03
4H006AB46
4H006AB90
4J031AA12
4J031AA30
4J031AB02
4J031AC01
4J031AE13
4J031AE14
4J031AF23
4J100AS15P
4J100AT15P
4J100BC33P
4J100BC37P
4J100BC43P
4J100CA01
4J100CA03
4J100CA23
4J100FA03
4J100FA08
4J100FA18
4J100JA43
5F058AA08
5F058AB05
5F058AC10
5F058AF06
5F058AG01
(57)【要約】
【要約】
【解決手段】 樹脂は、式(I)で定義される構造を有し、式中、(a)各Rは、独立して、メチレン基(CH)、または1つ以上の-H、-CH、もしくはハロゲン官能基で置換されたメチレン基であり、(b)各Rは、独立して、1~2の炭素原子を有する結合、または直鎖もしくは分岐、線状もしくは環状、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換、脂肪族もしくは芳香族基であり、(c)各Xは、独立して、少なくとも一つの非芳香族アルケンもしくはアルキン部位を有する官能基であつて、(d)各Zは、独立して、HまたはXであり、(e)各Zは、独立して、HまたはXであり、各pは、独立して、1~4の整数であり、(f)各wは、独立して、0、または1以上の整数であり、(i)wが0の場合、括弧領域は結合を表し、nは0、または1以上の整数を表し、(ii)nが0の場合、前記括弧領域は結合を表す。この樹脂は、基地局、回路基板、サーバー、ルーター、レドーム、サテライト構造体、またデジタルライトプリンティング(DLP)、連続液体界面印刷(CLIP)、およびステレオリソグラフィー(SL)などのプロセスに特に好適に使用される。
【選択図】 化1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(I)で定義される構造を有する樹脂から誘導されるポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであって、
【化1】
式中、
(a)各Rは、独立して、メチレン基(CH)、または1つ以上の-H、-CH、またはハロゲン官能基で置換されたメチレン基であり、
(b)各Rは、独立して、1~20個の炭素原子を有する結合、または直鎖もしくは分枝、線状もしくは環状、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換、脂肪族もしくは芳香族基であり、
(c)各Xは、独立して、少なくとも1つの非芳香族アルケン、アルキン、CH-(CH-(ここで、n=0~12)、または芳香族部位を有する官能基であり、
(d)各Zは、独立して、HまたはXのいずれかであり、各pは、独立して、1~4の整数であり、
(e)各wは、独立して、0、または1以上の整数であり、
(i)wが0の場合、括弧領域は結合を表し、nは0、または1以上の整数を表し、
(ii)nが0の場合、前記括弧領域は結合を表し、および
前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、約0.0001~約0.004の範囲の散逸(Df)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項2】
請求項1記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーにおいて、w=0である場合、前記樹脂が式(II)
【化2】
で定義される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項3】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Rがメチレン(-CH-)であり、Rが結合または-(CH-の形の脂肪族炭素鎖であり、ここで、y=1~12である、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項4】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Rがメチレン(-CH-)であり、Rがフェニル、ナフチル、アントリル、またはビフェニルからなる群から選択されるメンバーである、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項5】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Rがメチレン(-CH-)であり、各Rが少なくとも2つの独立して定義された基から選択される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項6】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Xが、ビニルベンジル、プロペニルベンゼン、エテニルベンゼン、(メチル)エテニルベンゼン、スチレニル、アリル、プロパルギル、ブテニル、またはベンジル基からなる群から選択されるメンバーである、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項7】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Xが、
【化3】
およびその異性体からなる群から選択されるメンバーである、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項8】
式(II)で定義される構造を有する1つ以上の樹脂から誘導されるポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであって、
【化4】
式中、
(a)各Rは、メチレン基(CH)であり、
(b)各Rは、独立して、結合、フェニル基、または-(CH-の形の脂肪族炭素鎖であり、ここで、y=1~12であり、
(c)各Xは、独立して、アリル基、プロパルギル基、ブテニル基、ビニルベンジル基、ベンジル基、またはスチレニル基であり、
(d)各Zは、独立して、HまたはXのいずれかであり、各pは、独立して、1~4の整数であり、
(e)nは0であり、括弧領域は結合を表し、またはnは1以上の整数である、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項9】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、メチルエチルケトン(MEK)、キシレン、N-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジクロロルメタン(DCM)、アセトニトリル、アセトン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、およびテトラヒドロフラン(THF)からなる群から選択される有機溶剤に溶解する、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項10】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、約200~約1,000,000Daの範囲の分子量を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項11】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであって、接着剤、過酸化物、架橋剤、酸化防止剤、難燃剤、希釈剤、および充填剤からなる群から選択される添加剤をさらに含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項12】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、1~50GHzで約1.5~約3の範囲の誘電(Dk)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項13】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、1~50GHzで約0.0001~約0.004の範囲の散逸(Df)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項14】
組成物であって、
(i)請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーと、および
(ii)ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、低ビニルポリブタジエン、高ビニルポリブタジエン、ポリスチレン、ブタジエン-スチレンコポリマー、スチレン-無水マレイン酸(SMA)ポリマー、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)ポリマー、ポリジシクロペンタジエン、エポキシ、ポリウレタン、シアネートエステル、ポリ(フェニレンオキシド)、エチレン-プロピレン-ジエンモノマー(EPDM)ポリマー、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリイミド、ビスマレイミド、ホスファゼン、オレフィン変性ホスファゼン、アクリレート、ビニルエステル、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリチオエーテル、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、およびポリブチレンテレフタレート(PBT)、スチレン、ジビニルベンゼン、1,2-ビス(ビニルフェニル)エタン、ビニルベンジルエーテル化合物、ビニルエーテル化合物、アリルエーテル化合物、ビニルフェニルモノマー、ビニルモノマー、およびアリルモノマーからなる群から選択される第2の構成要素と、
を含む、組成物。
【請求項15】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーと、コモノマーとの重合から得られるコポリマーにおいて、前記コモノマーが、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、アルファ-メチルスチレン、アルファ-メチルスチレンダイマー、ビニルシクロヘキセン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、アルファ-ピネン、ベータ-ピネン、リモネン、その他のテルペン、ポリブタジエン、変性ポリブタジエン、ポリスチレン(ホモポリマーおよびブロック-コポリマー)、変性ポリスチレン、ポリテルペン、その他のビニル反応性モノマー、およびこれらの反応性ダイマー/オリゴマー/ポリマー/コポリマーからなる群から選択される、コポリマー。
【請求項16】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、150℃より大きいTgを有する固体材料を含み、前記ポリマーが、触媒なしで熱硬化されるか、または追加の共触媒を使用して、または使用せずに、過酸化物または他のフリーラジカル触媒で硬化される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項17】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、150℃より大きいTgを有する固体物質を含み、前記ポリマーが、追加の共触媒を使用して、または使用せずに、カチオン触媒、熱酸発生剤(TAGS)、および/または光酸発生剤(PAGs)で硬化される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項18】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーを含む材料を含むプリント回路基板、プリプレグ、または積層体。
【請求項19】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーを含む材料を含むレドームまたはサテライト構造体。
【請求項20】
請求項8記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーを含む材料を含む基地局、回路基板、サーバー、またはルーター。
【請求項21】
i)銅張積層板(CCL)、(ii)高密度相互接続(HDI)基板、(iii)高温および低Df用途のプリント回路基板における集積回路(IC)基板、(iv)パワーデバイス用途における成形化合物、および(v)石油およびガス用途における高周波(RF)加熱のいずれか1つに用いる材料において、前記材料が、請求項8記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーを含む、材料。
【請求項22】
デジタルライトプリンティング(DLP)、連続液体界面印刷(CLIP)、ステレオリソグラフィー(SL)に適した請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーを含む、3Dプリンティング用樹脂組成物。
【請求項23】
少なくとも2つの樹脂から誘導されるポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであり、
(a)第1の樹脂は、構造
【化5】
およびその異性体を含み、および
(b)第2の樹脂は、構造
【化6】
およびその異性体を含み、
式中、
(i)各Xは、独立して、アリル基、ビニルベンジル基、ベンジル基、またはスチレニル基であり、および
(ii)各Zは、独立して、HまたはXのいずれかであり、各pは、独立して1~4の整数であり、
(iii)nは0であり、括弧領域は結合を表すか、またはnは1以上の整数であり、
(iv)y=1-12であり、および
(iv)前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、約0.0001~約0.004の範囲の散逸値(Df)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項24】
請求項23記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーにおいて、150℃より大きいTgを有する固体材料を含み、
(a)前記ポリマーは、触媒なしで熱硬化され、
(b)前記ポリマーは、熱酸発生剤(TAGS)および/または過酸化物を用いて熱的に触媒化され、
(c)光酸発生剤(PAG)を用いて、紫外線を介してポリマーを触媒化する、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂および複合材料に関し、より詳細には、高いガラス転移温度を示し、高周波プリント基板、アンテナ、レドーム、その他の電子デバイスに適した低誘電特性を有するオリゴマー樹脂組成物に関するものである。
【0002】
ビス(シクロペンタジエニル)末端有機物およびそのディールス-アルダーオリゴマーは、米国特許番号:US3,210,331、US5,262,501、およびCN103232589Aに記載される。US2,726,232は、芳香族ビス(クロロメチル)との反応によるビス(シクロペンタジエン)のダイマーおよびオリゴマーを開示するが、これらの化合物は保存安定性が低く、それによってラミネート樹脂としての使用が制限される。US5,262,501には、1,4-ジクロロ-2-ブテンとの反応によるビス(シクロペンタジエン)類の二量体の合成とラミネート樹脂としての利用が記載されている。この樹脂は、芳香族で結合したビス(シクロペンタジエン)よりも安定であることが知られているが、ガラス転移温度が低く、その結果、高温用樹脂としての使用には限界があることが判明した。さらに、US5,262,501は、ビス(シクロペンタジエン)類の二量体およびオリゴマーを芳香族ビス(クロロメチル)化合物と反応させてスピロヘプタジエン類を形成させることを記載し、それらが純粋なビス(シクロペンタジエン)オリゴマーよりも安定していることおよびこれらの芳香族結合種が高いガラス転移温度を生成することを示した。しかしながら、これらの先行技術者は、ビス(シクロペンタジエニル)化合物の二量化およびオリゴマー化の際に形成されるジシクロペンタジエンに対する複数の反応性種の効果について教示することはできていない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
ビス(置換(アリール/アルキル)-シクロペンタジエン)化合物およびそのダイマー/オリゴマーは、以前に記載した純粋なアルキル-またはアリール-対応物よりも高い安定性を有することが現在判明している。有利には、これらのビス(置換(アリール/アルキル)-シクロペンタジエン)化合物は、高いガラス転移温度を達成し、高周波プリント回路基板、アンテナ、レドーム、およびその他の電子デバイスに適した低誘電特性を有し得る。
【0004】
一態様において、本発明は、式(I)で定義される構造を有する化合物を提供し、
【化1】
式中、
(a)各Rは、独立して、メチレン基(CH)、または1つ以上の-H、-CH、またはハロゲン官能基で置換されたメチレン基であり、
(b)各Rは、独立して、1~20個の炭素原子を有する結合、または直鎖もしくは分枝、線状もしくは環状、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換、脂肪族もしくは芳香族基であり、
(c)各Xは、独立して、少なくとも1つの非芳香族アルケン、アルキン、CH-(CH-(ここでn=0~12)、または芳香族部位を有する官能基であり、
(d)各Zは独立してHまたはXのいずれかであり、各pは独立して1~4の整数であり、
(e)各wは、独立して、0、または1以上の整数であり、および
(i)wが0の時、括弧領域は結合を表し、nは0、または1以上の整数であり、および
(ii)nが0の時、前記括弧領域は結合を表す。
【0005】
式(I)のいくつかの実施形態において、wの値はゼロに等しく、Rグループとシクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンとの間の結合を表す。式(I)のこれらの化合物は、式(II)により定義することができる。
【化2】
【0006】
式(I)で定義される構造を有する樹脂から得られるポリマー、コポリマー、およびオリゴマーは、高いガラス転移温度および先端材料用途での使用に適した他の特性を有する熱硬化性ポリマーであっても良い。これらのポリマーの特性は、1つ以上のX部分および/または1つ以上のR部分を含む樹脂および樹脂ブレンドを使用することによって調整することができる。
【0007】
実施例にとらわれることなく、Rがアルキル基である式(I)の樹脂は、望ましい重合速度を有するがガラス転移温度が低いポリマーを生成し得るが、Rがアリール基である式(I)の樹脂は、高いガラス転移温度を有するが望ましくない重合速度を有するポリマーを生成することができる。アルキルR基を有する樹脂とアリールR基を有する樹脂を組み合わせると、式(I)の任意の単一の樹脂から得られるポリマーと比較して、全体的に特性が改善されたポリマーを生成することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明は、ガラス転移温度が高く、誘電特性に優れ、かつ低吸湿性を有する熱硬化性樹脂を提供するものである。本発明の実施形態には、超低損失の誘電特性および超低吸湿特性が要求される用途に好適な熱硬化性樹脂が含まれる。これらの熱硬化性樹脂から得られるポリマー、コポリマー、またはオリゴマーは、1~50GHzで約0.0001~約0.004の範囲の散逸(Df)値、1~50GHzで約1.5~約3の範囲の誘電(Dk)値、150℃以上のTg、および約200~約1,000,000Daの範囲の分子量、を有する。
【0009】
また、明確に反対の指示がない限り、1つ以上の工程または行為を含む本明細書で請求される任意の方法において、方法の工程または行為の順序は、方法の工程または行為が記載される順序に必ずしも限定されないことが理解されるべきである。また、変数(例えば、「w」)が任意の式または化学構造において複数回使用される場合、式または化学構造における変数の各使用は、明示的に別段の記載がない限り、他の使用から独立していることが理解されるべきである。例えば、変数「w」が同じ式内で2回使用される場合、各「w'」は同じであっても異なっていても良い。すなわち、「w」が0または1~150の範囲の整数として定義される場合、各「w」は独立して0または1~150の範囲の整数から選択されても良い。同様に、また実施例として、部位「R」が-CH-または-C-R12と定義される場合、Rが式または化学構造で使用されるたびに、各Rは独立して-CH-または-C-R12から選択される場合がある。
【0010】
本明細書で使用される場合、単数形の用語「a」、「an」、および「the」は、文脈が明確にそうでないことを示さない限り、複数の参照語を含む。同様に、「または」という語は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、「および」を含むことを意図する。用語「含む」は、「AまたはBを含む」がA、B、またはAおよびBを含むことを意味するように、包括的に定義される。
【0011】
範囲は、本明細書では、1つの特定の値「約」、および/または別の特定の値「約」までと表現されることがある。このような範囲が表現される場合、別の態様には、1つの特定の値から、および/または、他の特定の値までが含まれる。同様に、値が近似値として表現される場合、先行詞「約」の使用により、特定の値が別の態様を形成することが理解されるだろう。さらに、各範囲の端点は、他の端点との関係においても、他の端点から独立しても重要であることが理解されるものとする。
【0012】
本明細書および特許請求の範囲で使用されるように、1つ以上の要素のリストに言及する「少なくとも1つ」という語句は、要素のリスト内の任意の1つ以上の要素から選択される少なくとも1つの要素を意味すると理解されるべきであるが、必ずしも要素のリスト内に特に挙げられた各々および全ての要素の少なくとも1つを含まず、要素のリスト内の要素の任意の組み合わせを除外しないものとする。この定義はまた、フレーズ「少なくとも1つ」が参照する要素のリスト内で具体的に特定された要素以外の要素が、具体的に特定された要素に関連するか否かにかかわらず、任意に存在することができることを可能にする。したがって、非限定的な実施例として、「AおよびBの少なくとも1つ」(または、等価的に、「AまたはBの少なくとも1つ」、または、等価的に「Aおよび/またはBの少なくとも1つ」)は、一実施形態では、Bが存在しない(および、任意選択的にB以外の要素を含む)少なくとも1つの、任意選択的に複数の、Aを指すことができる。別の実施形態では、Aが存在しない(および任意にA以外の要素を含む)、任意に1つ以上のBを含む少なくとも1つ、さらに別の実施形態では、任意に1つ以上のA、および任意に1つ以上のBを含む少なくとも1つ(および任意に他の要素を含む)などである。
【0013】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、用語「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」などは、互換的に使用され、同じ意味を有する。同様に、「含む(comprises)」、「含む(includes)」、「有する(has)」などは、交換可能に使用され、同じ意味を有する。具体的には、各用語は、一般的な米国特許法の「含む(comprising)」の定義と一致し、したがって、「少なくとも以下のもの」を意味するオープンな用語と解釈され、また、追加の特徴、制限、側面などを排除しないものと解釈される。したがって、例えば、「構成要素a、b、およびcを有する装置」は、装置が少なくとも構成要素a、b、およびcを含むことを意味し、同様に、「工程a、b、およびcを含む方法」という表現は、方法が少なくとも工程a、b、およびcを含むことを意味する。さらに、工程および工程が特定の順序で本明細書に概説されているかもしれないが、当業者は順序付けステップおよび工程が異なる場合があると認識するだろう。
【0014】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「または」は、上記で定義される「および/または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト内の項目を区切る場合、「または」または「および/または」は、包括的であること、すなわち、要素の数またはリストの少なくとも1つを含むが、1つ以上も含み、任意に、追加のリストにない項目も含むと解釈されるものとする。「のみ」または「のまさに1つ」のような、明確に反対を示す用語のみ、または特許請求の範囲で使用される場合、「から成る(consisting of)」は、要素の数またはリストのまさに1つの要素を含むことを意味することになる。一般に、本明細書で使用される用語「または」は、「どちらか」、「どちらかのみ」、「どちらかのみ」、「どちらかのみ」などの排他性の用語に先行される場合にのみ、排他的選択肢(すなわち「どちらか一方であるが両方ではない」)を示すものと解釈するものとする。
【0015】
本明細書で使用する場合、用語「アルキル」は、完全飽和(二重結合または三重結合を有しない)炭化水素基を構成する直鎖または分岐炭化水素鎖を意味する。一実施例としてのみ、アルキル基は、1~20個の炭素原子を有していても良い(本明細書に現れるときはいつでも、「1~20」などの数値範囲は、与えられた範囲内の各整数を指す、例えば、「1~20個の炭素原子」は、アルキル基が1個の炭素原子、2個の炭素原子、3個の炭素原子など、最大で20個の炭素原子で構成されていて良いことを意味するが、本発明の定義は、数値範囲を指定しない用語「アルキル」の発生も対象となる)。本明細書でさらに言及するように、化合物のアルキル基は、「C-Cアルキル」または同様の呼称として指定されても良い。実施例としてのみ、「C-Cアルキル」は、アルキル鎖中に1~4個の炭素原子があること、すなわち、アルキル鎖がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、およびt-ブチルから選択されることを示す。代表的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャリーブチル、ペンチルおよびヘキシルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。アルキル基は、置換されていても良いし、無置換であっても良い。
【0016】
本明細書において、用語「アルケニル」は、直鎖または分岐した炭化水素鎖中に1つ以上の二重結合を含むアルキル基を意味する。アルケニル基は、無置換であっても置換されていても良い。
【0017】
本明細書で使用される場合、用語「アルキニル」は、直鎖または分岐炭化水素鎖に1つ以上の三重結合を含むアルキル基を意味する。アルキニル基は、非置換であっても置換されていても良い。
【0018】
本明細書で使用される場合、用語「アリール」は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、アラルコキシ、カルボキシ、アロイル、ハロ、ニトロ、トリハロメチル、シアノ、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アラルコキシカルボニル、アシルアミノ、アロイルアミノ、カルバモイル、アルキルカルバモイル、ジアルキルカルバモイル、アルキルチオ、アリールチオ、アルキレンまたは-NYY'、ここでYおよびY'は独立して水素、アルキル、アリール、またはアラルキルによって構成される群から選ばれる置換基の少なくとも一つによって任意に置換されるフェニル、ナフチル、またはアントリル、あるいはフェニルまたはナフチルまたはアントリルなどの、好ましくは6から15の炭素原子を含む芳香族炭素環ラジカルまたは置換炭素環ラジカルをいう。
【0019】
本明細書では、「樹脂」という用語は、ポリマー材料に変換することができる化合物または化合物の混合物を指す。
【0020】
本明細書で使用される場合、用語「ブレンド」は、いくつかの実施形態において、2種以上の異なる樹脂または樹脂と別のポリマーまたはコポリマーとの混合物を指す。
【0021】
本書では、「硬化」または「硬化する」という用語は、樹脂材料を硬化させる工程を意味する。
【0022】
本明細書で使用される場合、同様の用語(例えば、環状アルキル基)の「シクロアルキル」は、完全に飽和した(二重結合または三重結合のない)単環または多環の炭化水素環系を意味する。2つ以上の環で構成される場合、環は縮合する形で結合していても良い。シクロアルキル基は、環内に3~10個の原子を含むことができ、または環内に3~8個の原子を含むことができる。シクロアルキル基は、無置換であっても置換されていても良い。代表的なシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0023】
本明細書で使用する「C~C」において、「a」および「b」は整数であり、アルキル基、アルケニル基、またはアルキニル基中の炭素原子の数、あるいはシクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、またはアリール基の環中の炭素原子数、あるいはヘテロアルキル基、ヘテロシクリル基、ヘテロアリール基、またはヘテロアシクリル基の炭素原子およびヘテロ原子の合計個数のことを指す。すなわち、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキルの環、シクロアルケニルの環、シクロアルキニルの環、アリールの環、ヘテロアリールの環またはヘテロアリシクリの環は、「a」~「b」(包括)の炭素原子を含むことが可能である。したがって、例えば、「C~Cアルキル」基とは、炭素数1~4のすべてのアルキル基、すなわち、CH-、CHCH-、CHCHCH-、(CHCH-、CHCHCHCH-、CHCHCH(CH)-、(CHC-を意味する。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、ヘテロアリシクリル基に関して「a」および「b」の指定がない場合は、これらの定義に記載の最も広い範囲を想定する。
【0024】
本明細書で使用される場合、用語「ハロゲン原子」または「ハロゲン」は、元素の周期表の第7列の放射安定原子のいずれか1つ、例えば、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素を意味する。
【0025】
本明細書で使用する「相互貫入ネットワーク」という用語は、IUPACによって採用された定義に従って、ネットワーク間に化学的および物理的結合を形成するために、分子スケールで少なくとも部分的に交錯している2以上のネットワークからなる高分子システムを指す。IPNは、化学結合が切断されない限り、ネットワークが分離することはない。つまり、IPN構造は、部分的に化学的に架橋され、部分的に物理的に絡み合っている2つ以上のポリマーネットワークを表す。
【0026】
本明細書で使用される場合、用語「ポリマー」は、ホモポリマー、コポリマー、相互侵入ネットワーク、およびオリゴマーを包含するものとして定義される。したがって、本明細書において、ポリマーという用語は、ホモポリマー、コポリマー、相互浸透性ポリマーネットワークなどの用語と互換的に使用され得る。用語「ホモポリマー」は、単一種のモノマーから誘導されるポリマーとして定義される。用語「コポリマー」は、2つのモノマー種の共重合によって得られるコポリマー、3つのモノマー種から得られるもの(「ターポリマー」)、4つのモノマー種から得られるもの(「クウォーターポリマー」)等を含む2種以上のモノマーから得られるポリマーと定義される。「オリゴマー」とは、繰り返し単位の数が20を超えない低分子量ポリマーを指す。「コポリマー」という用語は、さらに、ランダムコポリマー、交互コポリマー、グラフトコポリマー、およびブロックコポリマーを包含するものとして定義される。この用語が一般的に使用される場合、コポリマーは、相互侵入ポリマーネットワークを含む。「ランダムコポリマー」という用語は、高分子からなるコポリマーであって、鎖中の任意の部位に所定のモノマー単位が見出される確率が、隣接する単位の性質に依存しないものと定義される。ランダムコポリマーでは、モノマーユニットの配列分布はベルヌーイ統計学に従う。「交互共重合体」とは、2種の単量体単位を交互に含む高分子からなる共重合体であると定義される。
【0027】
基または部位が「置換される」または「任意に置換される」(または「任意に有する」または「任意に含む」)と記述される時はいつも、その基は非置換であっても、示された置換基の1つまたは複数で置換されていても良い。同様に、ある基が置換されている場合、「置換または非置換」と記載される時、その置換基は示された置換基の1つ以上から選択されても良い。置換基が示されていない場合、示された「任意に置換された」または「置換された」基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアリシクリル、アラルキル、ヘテロアラルキル、(ヘテロアリシクリル)アルキル、ヒドロキシ、保護ヒドロキシル、アルコキシ、アリールオキシ、アシル、メルカプト、アルキルチオ、アリールチオ、シアノ、シアネート、ハロゲン、チオカルボニル、O-カルバミル、N-カルバミル、O-チオカルバミル、N-チオカルバミル、C-アミド、N-アミド、S-スルホンアミド、N-スルホンアミド、C-カルボキシ、保護C-カルボキシ、O-カルボキシ、イソシアナト、チオシアナト、イソチオシアナト、ニトロ、シリル、スルフェニル、スルフィニル、スルホニル、ハロアルキル、ハロアルコキシ、トリハロメタンスルホニル、トリハロメタンスルホンアミド、アミノ、エーテル、アミノ(例:モノ置換アミノ基または二置換アミノ基)、およびそれらの保護された誘導体から個別かつ独立して選ばれた1以上の基で置換されても良いことが意味される。上記の基はいずれも、O、N、またはSを含む1つ以上のヘテロ原子を含んでいても良い。例えば、部位がアルキル基で置換されている場合、そのアルキル基はO、N、またはSから選ばれるヘテロ原子(例えば、-(CH-CH-O-CH-CH)-)を含んでいて良い。
【0028】
本明細書で使用する「プリプレグ」という用語は、樹脂系を予め含浸させた補強布を意味する。
【0029】
一態様において、本発明は、式(I)で定義される構造を有する化合物を提供し、
【化3】
式中、
(a)各Rは、独立して、メチレン基(CH)、または1つ以上の-H、-CH、またはハロゲン官能基で置換されたメチレン基であり、
(b)各Rは、独立して、1~20個の炭素原子を有する結合、または直鎖もしくは分枝、線状もしくは環状、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換、脂肪族もしくは芳香族基であり、
(c)各Xは、独立して、少なくとも1つの非芳香族アルケン、アルキン、CH-(CH-(ここでn=0~12)、または芳香族部位を有する官能基であり、
(d)各Zは独立してHまたはXのいずれかであり、各pは独立して1~4の整数であり、
(e)各wは、独立して、0、または1以上の整数であり、および
(i)wが0の時、括弧領域は結合を表し、nは0、または1以上の整数である、および
(ii)nが0の時、前記括弧領域は結合を表す。
【0030】
式(I)のいくつかの実施形態において、wの値はゼロに等しく、Rグループとシクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンとの間の結合を表す。式(I)のこれらの化合物は、式(II)により定義することができる。
【化4】
【0031】
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物中の各R基は、同じである。
【0032】
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物中の各R基は、同じである。
【0033】
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物中の各X基は同じである。
【0034】
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、1つより多い独立に定義されたR基を含むことができる。
【0035】
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、1つより多い独立に定義されたR基を含むことができる。
【0036】
いくつかの実施形態では、式(I)の化合物は、1つより多い独立に定義されたX基を含んでも良い。
【0037】
いくつかの実施形態において、Rは、メチレン(-CH-)基である。
【0038】
いくつかの実施形態において、Xは、ビニルベンジル、プロペニルベンゼン、エテニルベンゼン、(メチル)エテニルベンゼン、スチレニル、アリル、プロパルギル、またはブテニル基からなる群から選択される。
【0039】
いくつかの実施形態において、Xは、ビニルベンジル基、プロペニルベンゼン基、エテニルベンゼン基、(メチル)エテニルベンゼン基、またはスチレニル基である。
【0040】
いくつかの実施形態において、Xは、アリル基、プロパルギル基、またはブテニル基である。他の実施形態では、Xはアリル基である。
【0041】
いくつかの実施形態において、Xは、α-オレフィン基を含む少なくとも1つの不飽和単位を有する炭素数1~20のアルケニル基またはアルキニル基である。
【0042】
いくつかの実施形態では、Xは、
【化5】
およびその異性体からなる群から選択される構造を有する。
【0043】
いくつかの実施形態において、Xは、CH(CH基(ここで、n=0~12)、ベンジル基、またはナフチル基を含むが、これらに限定されない脂肪族基である。
【0044】
いくつかの実施形態において、Rは、フェニル、ナフチル、アントリル、およびビフェニルを含むがこれらに限定されないアリール基である。他の実施形態では、R、フェニルまたはビフェニルを含むがこれらに限定されないアリール基である。
【0045】
各Rは、独立して、1~20個の炭素原子を有する結合、または直鎖もしくは分枝、線状もしくは環状、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換の脂肪族基である。いくつかの実施形態では、Rは、1つ以上の脂肪族基で置換された直鎖脂肪族鎖である。いくつかの実施形態において、Rは、飽和または不飽和のシクロ脂肪族基を含む。いくつかの実施形態において、Rは、シクロヘキシル基またはシクロヘキセニル基である。
【0046】
いくつかの実施形態において、Rは、-(CH-を含むがこれらに限定されないアルキル基であり、ここでy=1~20である。他の実施形態では、Rは、-(CH-を含むがこれらに限定されないアルキル基であり、ここで、y=1~12である。他の実施形態において、Rは、-(CH-を含むがこれらに限定されないアルキル基であり、ここで、y=1~4である。
【0047】
いくつかの実施形態において、Rは、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を有する炭素数2~20のアルケニル基である。いくつかの実施形態において、Rは、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を有する炭素数2~10のアルケニル基である。いくつかの実施形態において、Rは、1つの炭素-炭素二重結合を有する炭素数2~5のアルケニル基である。いくつかの実施形態において、Rは、
【化6】
である。
【0048】
いくつかの実施形態において、Rは、少なくとも1つの炭素-炭素三重結合を有する、炭素数2~20のアルキニル基である。いくつかの実施形態において、Rは、少なくとも1つの炭素-炭素三重結合を有する炭素数2~10のアルキニル基である。いくつかの実施形態において、Rは、1つの三重結合を有する炭素数2~5のアルキニル基である。いくつかの実施形態において、Rは、
【化7】
である。
【0049】
いくつかの実施形態では、R、結合である。
【0050】
いくつかの実施形態において、Rはメチレン基であり、Rは結合であり、-R-R-R-単位がエチレン、または-(CH-に相当するようなものである。いくつかの実施形態において、Rはメチレン基であり、Rは、-R-R-R-単位がプロピレン、または-(CH-に相当するように、y=1である、-(CH-である。いくつかの実施形態において、Rはメチレン基であり、Rは、-R-R-R-単位がブチレン、または-(CH-に相当するように、y=2である、-(CH-である。いくつかの実施形態では、Rはメチレン基であり、Rは、-R-R-R-単位がヘキシレン、または-(CH-に相当するように、y=4である、-(CH-である。
【0051】
いくつかの実施形態では、Rはメチレン基であり、Rは、-R-R-R-単位がキシリル、または
【化8】
およびその異性体に相当するようなフェニルである。
【0052】
いくつかの実施形態では、Rはメチレン基であり、Rは、-R-R-R-単位がジメチルナフタレン、または
【化9】
およびその異性体に相当するようなナフチルである。
【0053】
いくつかの実施形態では、Rはメチレン基であり、Rは、-R-R-R-単位がジメチルアントラセン、または
【化10】
およびその異性体に相当するようにアントリールである。
【0054】
いくつかの実施形態では、Rはメチレン基であり、Rは、-R-R-R-単位がジメチルビフェニル、または
【化11】
およびその異性体に相当するようなビフェニルである。
【0055】
いくつかの実施形態において、式(I)または式(II)の樹脂は、触媒を添加したまたは添加せずに、熱プロセスによってさらにオリゴマー化されても良い。代替的に、いくつかの実施形態において、式(I)または式(II)の樹脂は、触媒を添加したまたは添加せずに、紫外線プロセスによってさらにオリゴマー化されても良い。
【0056】
本開示の一態様では、式(I)で定義される樹脂を含む、樹脂が挙げられる。本開示の別の態様では、式(I)で定義される樹脂の混合物を含む組成物である。例えば、組成物は、式(I)の第1の樹脂と式(I)の第2の樹脂とを含んで良く、ここで、第1および第2の樹脂は、少なくとも1つの置換基もしくは部分において、または任意の繰り返し基の数において、異なる。もちろん、当業者であれば、任意の組成物が任意の数の式(I)の樹脂を含んでいても良く、異なる樹脂のいずれかが組成物内で同じ量または異なる量で存在しても良いことを理解するだろう。さらなる実施例として、組成物は、式(I)の第1の樹脂、式(I)の第2の樹脂、および式(I)の第3の樹脂を含んで良く、第1、第2、および第3の樹脂の各々は、少なくとも1つの置換基もしくは部分において、または任意の繰り返し基の数において異なっており、第1、第2、および第3の樹脂は、式(I)の第1の樹脂、式(I)の第2の樹脂、および式(I)の第3の樹脂を含んで良い。であり、第1の樹脂が組成物の約1重量%~約99重量%の範囲の量で存在し、第2の樹脂が組成物の1重量%~約99重量%の範囲の量で存在し、第3の樹脂が組成物の残りの重量を構成する、組成物である。
【0057】
式(I)の樹脂のいずれかが互いに異なっていても良いと表記されている場合、樹脂は、(i)樹脂を構成する任意の部位、(ii)存在する部位の任意の繰り返し基の数、(iii)任意の環状または芳香族基に沿った任意の部位の位置、および/または(iv)種々の部位および/または基間の異性体または立体化学的差異において、異なっていても良いと意味される。
【0058】
いくつかの実施形態では、式(I)の樹脂は、1つより多い独立に定義されたR基を含んでも良い。いくつかの実施形態において、式(I)の樹脂は、1つより多い独立に定義されたX基を含んでも良い。
【0059】
本明細書で使用する場合、用語「シクロペンタジエンベースの環」または「シクロペンタジエン」(本明細書では互換的に使用)は、シクロペンタジエンに限定されず、シクロペンタジエンの誘導体、すなわち水素以外の置換基を含むもの、または式(I)で定義するXおよび/またはR基で置換可能なものも包含される。実施例として、「シクロペンタジエン環」は、シクロペンタジエンおよび1つ以上のC~C直鎖または分枝アルキル基で置換されたシクロペンタジエンを包含することができる。
【0060】
当業者は、シクロペンタジエン環上の官能基、すなわち、式(I)中のXおよびR基が、各シクロペンタジエン環に沿った任意の位置にある可能性があることを理解するだろう。当業者は、官能基のいずれかが、各シクロペンタジエン環の同じ位置または異なる位置に配置されても良いことも理解するだろう。例えば、式(I)の樹脂の1つのシクロペンタジエン環は、第1の環位置(例えば、R基を有する炭素から1つ離れた炭素)にX基を含んでいても良く、一方で式(I)の樹脂の別のシクロペンタジエン環は、第2または第3の環位置(例えば、R基を有する炭素から2または3つ離れた炭素)にX基を含んでいても良い。同様に、また例として、式(I)の樹脂の1つのシクロペンタジエン環は、第1の環位置(例えば、-CH-基を有する炭素から1つの炭素)にX基を含んでいても良く、式(I)の樹脂の別のシクロペンタジエン環は、第2の環位置または第3の環位置(例えば、-CH-基を有する炭素から2または3炭素離れたところ)にX基を含んでいても良い。
【0061】
w>0である式(I)の実施形態では、末端基であるシクロペンタジエン環(少なくとも1つのX基および少なくとも1つのR基を有する)が存在し、内部基であるシクロペンタジエン環(少なくとも2つのR基を有する)が存在することになる。ちなみに、末端基のシクロペンタジエン環は、以下のような構造を有する。
【化12】
であり、内部のシクロペンタジエン環はこの構造を有する。
【化13】
【0062】
定義によれば、末端基シクロペンタジエン環は、少なくとも2つの官能基、少なくとも1つのX基と1つのR基を有する。定義によれば、内部シクロペンタジエン環は少なくとも2つの官能基、少なくとも2つの独立したR基を有し、ZがXと等しい実施形態ではX基も有することができる。
【0063】
ところで、式(I)の化合物の各二官能性シクロペンタジエン環上の官能基の置換パターンは、以下の構造のいずれかまたは全てによって表すことができる。
【化14】
【0064】
同様に、一実施例として、式(I)の化合物の各3官能シクロペンタジエン環上の官能基の置換パターンは、以下の構造のいずれかまたはすべてによって表すことができる。
【化15】
【0065】
当業者であれば、式(I)の樹脂内の各シクロペンタジエン環の置換パターンが、同じまたは異なる式(I)の化合物内の他のシクロペンタジエン環における置換パターンとは独立して、異なる置換基の配列を有して良いことを理解するだろう。
【0066】
当業者であれば、本発明は1つのR基および少なくとも1つのX基を有する末端基シクロペンタジエン環を特徴とする化合物によって定義されるが、合成の性質により、1)複数のR基およびX基なし、2)R基なしの複数のX基、および/または3)3以上のR基もしくはX基を有するシクロペンタジエン環のある割合を特徴とする複雑な混合物を生じる場合があると理解することができるだろう。
【0067】
本明細書で使用する場合、用語「ジシクロペンタジエン」は、ジシクロペンタジエンに限定されず、ジシクロペンタジエンの誘導体、すなわち、水素以外の置換基を含むもの、または式(I)で定義するXおよび/またはR基で置換されることができるものが含まれる。実施例として、「ジシクロペンタジエン基」は、ジシクロペンタジエンおよび1つ以上のC~C直鎖または分枝アルキル基で置換されたジシクロペンタジエンを包含することができる。
【0068】
当業者であれば、ジシクロペンタジエン基上の官能基の置換パターンが同様に可変であっても良いことを理解するだろう。ジシクロペンタジエン基は、可変の置換パターンの2つの二置換シクロペンタジエン環の反応を介して形成されるため、多数の置換パターンが可能である。一実施例として、式(I)の化合物の各ジシクロペンタジエン単位上の官能基の置換パターンは、以下の構造のいずれかまたはすべてによって表すことができる。
【化16】
【0069】
これらの図に示された置換パターンは非限定的なものであり、式(I)の化合物において可能な置換パターンの全範囲を表すものではない。
【0070】
いくつかの実施形態では、ポリマーが提供され、ポリマーは、式(I)の1つ以上の樹脂(または本明細書に開示される任意の同種の樹脂)から誘導される。いくつかの実施形態において、ポリマーは、接着剤、過酸化物/架橋剤、酸化防止剤、難燃剤、希釈剤、および充填剤からなる群から選択される添加剤をさらに含む。
【0071】
いくつかの実施形態において、コポリマーが提供され、該コポリマーは、式(I)の第1の樹脂および式(I)の第2の樹脂から誘導され、ここで、該第1および第2の樹脂は異なる。いくつかの実施形態において、相互侵入ポリマーネットワークが提供され、相互侵入ポリマーネットワークは、式(I)の第1の樹脂および式(I)の第2の樹脂に由来し、ここで、第1の樹脂および第2の樹脂は、異なる。
【0072】
いくつかの実施形態において、コポリマーまたは相互侵入ポリマーネットワークが提供され、コポリマーまたは相互侵入ポリマーネットワークは、式(I)の樹脂、および式(I)の樹脂とは異なる第2の成分から誘導される。いくつかの実施形態において、第2の成分は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、低ビニルポリブタジエン、高ビニルポリブタジエン、ポリスチレン、ブタジエン-スチレンコポリマー、スチレン-無水マレイン酸(SMA)ポリマー、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)ポリマー、ポリジシクロペンタジエン、エポキシ、ポリウレタン、シアネートエステル、ポリ(フェニレンオキシド)、エチレン-プロピレン-ジエンモノマー(EPDM)ポリマー、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリイミド、ビスマレイミド、ホスファゼン、オレフィン変性ホスファゼン、アクリレート、ビニルエステル、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリチオエーテル、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、およびポリブチレンテレフタレート(PBT)、並びに他の市販のポリマーが挙げられる。いくつかの他の実施形態では、第2の成分は、スチレン、ジビニルベンゼン、1,2-ビス(ビニルフェニル)エタン、ビニルベンジルエーテル化合物、ビニルエーテル化合物、アリルエーテル化合物、ビニルフェニルモノマー、ビニルモノマー、アリルモノマー、またはこれらの成分の派生物からなる群から選択される。好適な成分としては、ビニル官能化シアネートエステルHTL-300(Lonza Chemicalsから入手可能)、低ビニルおよび高ビニルリコンポリブタジエン(Total/Cray Valley)、ブタジエン-スチレンリコンコポリマー(Total/Cray Valley)などがあるが、それらに限定されるわけではない。サートマー(Sartomer)アクリレートモノマー(Arkema)、オレフィン含有ホスファゼンSPV-100(大塚化学)、ビスマレイミドBMPI-300(Lonza Chemicals)、ビスマレイミドCycom 5250(Cytec Solvay)、ビスマレイミドBMI-1700(Designer Molecules Inc.)、ビスマレイミドBMI-3000(Designer Molecules,Inc)、ビスマレイミドBMI-689(Designer Molecules,Inc)、ビスマレイミドHomide 250(HOS-Technik GmbH)、ビスマレイミドBMI-2300(Daiwakaskei Industry Co,LTD)、ビスマレイミドBMI-TMH(Daiwakaskei Industry Co,LTD)、ビスマレイミドCompimide 353A(Evonik)、ビスマレイミドCompimide C796(Evonik)、メタクリレート官能化ポリフェニレンエーテルSA9000(Sabic、Saudi Basic Industries Corporation)、官能化フェニレンエーテルオリゴマーOPE-2EAおよびOPE-2St(MGC,三菱ガス化学)、ポリイミドPETI330(UBE Industries,Ltd)、ビニルエステル樹脂アドバライト35070-00(Reichhold)、エポキシ樹脂セロキサイド8000およびセロキサイド2021P(Daicel)またはアラルダイトMY721およびGY281およびGY240(Huntsman)などがある。
【0073】
本開示の樹脂組成物は、単独でまたは他のコポリマー、接着剤、過酸化物/架橋剤、酸化防止剤、難燃剤、希釈剤、および当該技術分野で知られている他の添加剤または充填剤とのブレンドで使用することができる。
【0074】
当業者には理解されるように、本明細書に開示される樹脂は、他のポリマーとブレンドされても良い。そのような他のポリマーは、本開示の樹脂組成物と共重合してランダムまたはブロックコポリマーを形成するような反応性を有していても良い。代替的に、そのような他のポリマーは、相互侵入ポリマーネットワークまたはポリマー相分散液が形成されるような代替手段によって形成されても良い。そのような他のポリマーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、低ビニルポリブタジエン(主に1,3付加)、高ビニルポリブタジエン(著しい1,2付加)、ポリスチレン、ブタジエン-スチレンコポリマー、SMAポリマー(スチレン無水マレイン酸ポリマー)、ABSポリマー(アクリロニトリルブタジエンスチレンポリマー)、ポリジシクロペンタジエン、エポキシ、ポリウレタン、シアン酸エステル、ポリ(フェニレンオキシド)、EPDMポリマー(エチレン・プロピレン・ジエンモノマー由来のポリマー)、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリイミド、ビスマレイミド、ホスファゼン、オレフィン変性ホスファゼン、アクリレート、ビニルエステル、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリチオエーテル、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)など市販されているポリマーを挙げることができる。このようなポリマーは、所望により任意に修飾または官能化されても良い。
【0075】
追加のコモノマーとしては、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、アルファ-メチルスチレン、アルファ-メチルスチレンダイマー、ビニルシクロヘキセン、エチリデンノルボルン、ビニルノルボルン、アルファ-ピネン、ベータ-ピネン、リモネン、その他のテルペン、ポリブタジエン、変性ポリブタジエン、ポリスチレン(ホモポリマーおよびブロック-コポリマー)、変性ポリスチレン、ポリテルペン、その他のビニル反応性モノマー、およびこれらの反応性ダイマー/オリゴマー/ポリマー/コポリマーなどを含むが、これらに限定はされない。
【0076】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される樹脂は、電気特性改質剤を配合しても良い。電気特性改質剤の例としては、シアネートエステル誘導化合物およびビスマレイミドトリアジンコポリマーを挙げることができる。シアネートエステル誘導体化合物とは、一般にビスフェノール誘導体またはノボラック誘導体をベースとして、ビスフェノール誘導体またはノボラック誘導体の少なくとも1つの水酸基の水素原子がシアノ基で置換される化学物質を広く意味する。したがって、シアネートエステル誘導体化合物は、一般に、-OCN基を有する。いくつかの実施態様において、シアネートエステル誘導体化合物は、限定するものではないが、4,4'-エチリデンビスフェニレンシアネート、4,4'-ジシアナトジフェニル、2.2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナト-3,5-ジメチルフェニル)メタン、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、メチルエチルケトン中のビスフェノールAジシアナートのプレポリマー、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)エタン、1,1-ビス(4-シアナトフェニル)メタン、1,3-ビス(4-シアナトフェニル-1-(メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)-2,2-ブタン、1,3-ビス[2-(4-シアナトフェニル)プロピル]ベンゼン、トリス(4-シアナトフェニル)エタン、シアン化ノボラック、シアン化フェノールジクロペンタジエン付加物などを指すことがある。
【0077】
本開示の樹脂は、ガラス繊維、炭素繊維またはアラミド繊維などの補強基材との樹脂接着性および適合性を改善するために、様々な添加剤および接着剤とブレンドすることができる。適切な接着促進添加剤には、無水マレイン酸、スチレン無水マレイン酸、官能化トリアルコキシシラン、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン、および本開示で以前に詳述した他のポリマーで基板接着性を改善することができるものがあるが、それらに限定されるわけではない。
【0078】
本開示の樹脂組成物は、高温での自己重合反応によって、または添加された触媒の作用によって、固体材料に硬化させることができる。好適な触媒としては、ラジカル開始剤およびルイス酸触媒が挙げられる。好適なルイス酸触媒としては、カチオン熱酸発生剤、カチオン光酸発生剤、または遷移金属錯体、ホウ素化合物、アルミニウム化合物、チタン化合物、またはスズ化合物などのルイス酸触媒が挙げられるが、それらに限定されるわけではない。
【0079】
好適なラジカル開始剤としては、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、およびアゾ化合物が挙げられるが、それらに限定されるわけではない。特に好適なラジカル開始剤としては、ジクミルパーオキサイドおよび2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペロキシ)ヘキシン-3(Trigonox 145-E85)が挙げられる。ラジカル開始剤は、十分な重合を行うのに適したレベルで添加することができ、使用する開始剤によってppmレベルから5wt%までの範囲で添加することができる。ラジカル開始剤は、他のラジカル開始剤または他のクラスの適切な触媒と組み合わせて、重合に影響を与えることができる。
【0080】
熱酸発生剤および光酸発生剤は、高温での活性化または特定のエネルギー波長の吸収により強酸を生成する。適切な熱酸発生剤および光酸発生剤には、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩のようなオニウム塩が含まれる。好適な触媒としては、BF 、B(C 、PF 、AsF 、SbF およびそれらの変形などのアニオンと対になるジアリールヨードニウム化合物またはトリアリールスルホニウム化合物があるが、それらに限定されない。他の好適なルイス酸触媒には、ホウ素化合物、アルミニウム化合物、チタン化合物、スズ化合物および当該技術分野で知られている遷移金属の化合物が含まれる。特に好適なルイス酸開始剤としては、アルケマから入手可能なSpeedCure 937などのビス(4-ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、アルケマから入手可能なSpeedCure 938などのビス-(4-t-ブチルフェニル)-ヨードニウムヘキサフルオロホスファイトがある。アルケマから入手可能なSpeedCure 939などの4-イソプロピル-4'-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、アルケマから入手可能なSpeedCure 976sなどの(スルファンジイルジベンゼン-4,1-ジイル)ビス(ジフェニルアンモニウム)ビス(ヘキサフルオロアンチモネート)およびReaxisから入手可能なReaxis C129などのスタナスオクトエートなどである。ルイス酸開始剤は、使用する開始剤に応じて、ppmレベルから5wt%までの範囲で、十分な重合をもたらすのに適した任意のレベルで添加することができる。ルイス酸開始剤は、重合に影響を与えるために、他のルイス酸開始剤または他のクラスの適切な触媒と所望に応じて組み合わせても良い。
【0081】
本開示の樹脂組成物は、約120℃~約250℃の範囲の温度で、約30分~約240分間、固体材料に硬化させることができる。いくつかの実施形態では、樹脂組成物は、約150℃~約220℃の範囲の温度で、約60分~約180分の間、固体材料に硬化させることができる。その後、本開示は、任意に、所望により追加のポリマー硬化のためにより高い温度に加熱され得る。いくつかの実施形態では、本開示の樹脂は、完全に硬化したとき、100℃より大きいガラス転移温度(Tg)を有する固体熱硬化性材料を生成する。いくつかの実施形態では、本開示の樹脂は、完全に硬化した時、150℃より大きいガラス転移温度(Tg)を有する固体熱硬化性材料を生成する。いくつかの実施形態では、本開示の樹脂は、完全に硬化した時、約100℃~約400℃の範囲のガラス転移温度(Tg)を有する固体熱硬化性材料を生成する。さらに他の実施形態では、本開示の樹脂は、完全に硬化した時、約125℃の範囲のガラス転移温度(Tg)を有する固体熱硬化性材料を生成する。さらに他の実施形態では、本開示の樹脂は、完全に硬化したとき、約175℃~約400℃の範囲のガラス転移温度(Tg)を有する固体熱硬化性材料を生成する。
【0082】
本開示の重合性樹脂組成物の機械的特性は、架橋剤の配合によって改質されても良い。このような架橋剤としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ポリブタジエンジメタクリレート、ポリブタジエンジアクリレート、ジビニルベンゼン、1,2-ビス(ビニルフェニル)エタン、ビニルベンジルエーテル化合物、ビニルエーテル化合物、アリルエーテル化合物、ビニルフェニルモノマー、ビニルモノマー、アリルモノマーおよび分子当たり2つ以上の炭素-炭素結合形成部位を含む類似化合物が挙げられるが、それらに限定するわけではない。
【0083】
本開示の樹脂組成物は、特定の用途のために、所望により、重合前に溶媒とブレンドされても良い。樹脂組成物と組み合わせて有用であることが当業者によって知られている任意の溶媒を使用することができる。特に有用な溶媒としては、メチルエチルケトン(MEK)、キシレン、トルエン、DMF、およびそれらの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、溶媒は、MEKまたはトルエンから選択される。使用される場合、溶媒は、組成物の約1重量%~約99重量%の範囲の量で、樹脂組成物中に存在する。他の実施形態では、溶媒は、組成物の約10重量%~約60重量%の範囲の量で、樹脂組成物中に存在する。他の実施形態では、溶媒は、組成物の約15重量%と約30重量%との間の範囲の量で、樹脂組成物中に存在する。さらに他の実施形態では、溶媒は、組成物の約20重量%から約25重量%の間の範囲の量で、樹脂組成物中に存在する。本開示のそのような溶媒混合樹脂組成物は、プリプレグ様式の補強層の製造に最も有用である。
【0084】
本開示の熱硬化性樹脂組成物は、さらに、そのような用途で一般的に使用されるような他の標準的な酸化防止剤、難燃剤、充填剤、希釈剤、安定剤、加工助剤、および他の添加剤を配合することができる。このような添加剤としては、フェノール系酸化防止剤、誘電体フィラー、および市販の難燃剤が挙げられるが、これらに限定されない。ほとんどの市販の難燃剤は、本開示の樹脂と一緒に使用するのに適している。好適な難燃剤には、ホスファゼン類およびオレフィン変性ホスファゼン類も含まれる。また、樹脂組成物を用いた樹脂積層体は、非反応性リン系難燃剤だけでなく、(ビニル系等のラジカル反応型FR)等の反応性リン系難燃剤を用いてハロゲン系難燃剤なしでV0とすることができる。
【0085】
アプリケーション
主題の開示の熱硬化性樹脂組成物はまた、タックを有するおよびタックを有しないプリプレグを提供するために使用されても良い。本組成物は、超低誘電率および超低誘電損失を有する高Tg積層体の調製に特に有用である。これらの電気的特性は、高速アナログおよびデジタル回路アプリケーションで遭遇する信号速度およびシグナルインテグリティの問題の解決に役立つ。主題の開示の熱硬化性樹脂組成物は、溶媒を使用する、および使用しない連続プロセスでプリプレグを製造するために有用である。本発明組成物の粘度は、ホット/メルトプリプレグ用に調整することができ、プリプレグ製造のための実質的なコスト削減を提示する。プリプレグは、一般に、織ガラス、炭素、ケブラー、スペクトラ、アラミドまたは石英繊維を含むがこれらに限定されない強化材料を用いて製造される。また、本開示の熱硬化性樹脂組成物は、ビルドアップPCB用の任意のポリマーフィルムに直接コーティングされても良い。本開示の熱硬化性樹脂組成物はまた、樹脂被覆銅(RCC)のためにスロットダイまたは他の関連するコーティング技術を使用して銅に直接コーティングされても良い。本開示の熱硬化性樹脂から作られたプリプレグ材料は、ラミネートに変換されることも可能である。ラミネートプロセスは、典型的には、銅箔などの導電性箔の1つ以上のシートの間に1つ以上のプリプレグ層を積み重ねることに従う。このプロセスは、しばしば銅張積層板(CCL)として説明され、当業者には一般によく知られる。プリプレグスタックに加えられる圧力および温度は、積層体の形成をもたらす。本開示から製造される積層体は、高いTgを示す。また、かなりの柔軟性を有する中程度のTg(>150℃)のラミネートを生成する本開示の組成物を生成することも可能である。柔軟なラミネートは、様々な曲げられる電子デバイスに非常に有用である。十分に低い粘度を有する本開示の熱硬化性樹脂は、真空圧力の作用により、先に定義したような補強材料が本開示の樹脂配合物に含浸される、真空注入用途にも使用することができる。十分に低い粘度を有する本開示の樹脂は、様々な用途のための無溶剤または環境に優しい製造技術において使用され得る。本開示の樹脂は、連続液体界面印刷(CLIP)および立体リソグラフィ(SLA)用途を含む3D印刷用途でも使用され得る。
【0086】
このような組み合わせにより、コーティング剤、接着剤、複合材、および積層材などの表面の接着性能を向上させることができる。
【0087】
式(I)の樹脂は、さらに、電子用途で使用される市販のポリマーの添加剤、反応性希釈剤、またはコポリマーとして使用することができ、樹脂粘度および誘電特性の改善を提供することができる。いくつかの実施形態において、式(I)の樹脂は、シアネートエステル、エポキシ、ビスマレイミド、またはポリオレフィンに基づく樹脂と組み合わせて、製造特性、機械性能、または電気性能を改善したブレンドを生成することができる。
【0088】
本開示の別の態様では、本明細書に開示される樹脂、ポリマー、ブレンド等のいずれかを含むキットがある。いくつかの実施形態では、樹脂、ポリマー、ブレンドなどは、適切な溶媒と混合される。いくつかの実施形態では、キットは、複数の樹脂、ポリマー、ブレンド等を含み、樹脂、ポリマー、ブレンド等の各々は、別々の容器に提供される。ここで、各樹脂、ポリマー、ブレンド等は、別々の容器で提供される。いくつかの実施形態では、キットは、樹脂および他の反応物、試薬、または溶媒を含む。いくつかの実施形態では、キットはさらに説明書を含む。
【0089】
例えば、キットは、式(I)のいずれかの樹脂を含んでも良く、また、樹脂およびビスマレイミドを反応させて生成物を形成することができるように、ビスマレイミドを含んでも良い。任意のビスマレイミドがキットに含まれても良く、本明細書に記載されたもののいずれかが含まれる。いくつかの実施形態では、キットは、1,6'-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、4,4'-ジフェニルメタンビスマレイミド、ポリフェニルメタンビスマレイミド、N,N'-(4-メチル-m-フェニレン)-ビスマレイミド、N,N'-m-フェニレンビスマレイミド、ビスフェノールAジフェニルエーテルビスマレイミド、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、N,N'-[メチレンビス(2,6-ジエチル-4,1-フェニレン)]ビス(マレイミド、N,N'-[メチレンビス(2-イソプロピル-6-メチル-4,1-フェニレン)]ビス(マレイミド)、1,2-ビス(マレイミド)エタン、1,4-ビス(マレイミド)ブタン、および1,6-ビス(マレイミド)ヘキサンからなる群から選択されるビスマレイミドを含む。
【0090】
いくつかの実施形態では、キットは、式(I)のいずれかの樹脂を含んでも良く、また、架橋剤、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ポリブタジエンジメタクリレート、ポリブタジエンジアクリレート、ジビニルベンゼン、1,2-ビス(ビニルフェニル)エタン、ビニルベンジルエーテル化合物、ビニルエーテル化合物、アリルエーテル化合物、ビニルフェニルモノマー、ビニルモノマー、およびアリルモノマーからなる群から選択される架橋剤などである。
【0091】
本明細書に記載された樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物等は、任意の適切な用途に利用することができる。本明細書に記載された樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物等は、任意の適切な用途に利用することができる。例えば、樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、他の材料が適用され得る基材として使用されても良い。いくつかの実施形態では、樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物など。本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物等から、他の基材の表面にフィルムとして適用されても良いし、積層体が製造されても良い。
【0092】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物等は、プリント回路基板の製造において、または任意の電子デバイスにおいて一般的に使用するために使用することができる。他の実施形態では、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、銅張積層板(CCL)、高密度相互接続基板、または集積回路に使用することができる。他の実施形態では、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、レドーム、アンテナ(例えば、携帯電話アンテナ、衛星電話アンテナ、5G通信デバイス用アンテナ等)、またはレーダー構造で使用されても良い。さらに他の実施形態では、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、アンダーフィル接着剤組成物の一部として使用されても良い。本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、セルラー基地局、無線基地局、モデム、およびルーターにおいて使用されても良い。さらに他の実施形態において、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、無線周波数識別タグおよび他のセンサーにおいて使用されても良い。さらに他の実施形態において、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、マイクロ波通信システムにおいて使用されても良い。さらに他の実施形態において、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、通信およびネットワークサーバに使用されても良い。さらに他の実施形態において、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、通信およびネットワークサーバーに使用されても良い。さらに他の実施形態において、本明細書に開示される樹脂、反応生成物、ブレンド、ポリマー、組成物などは、バックプレーンに使用されても良い。
【0093】
以下の実施例は、本明細書に記載された本発明をより完全に説明するために提供される。本発明の原理および実施を説明するために記載された特定の技術、条件、材料、比率および報告されたデータは例示であって、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【0094】
実施例
材料:
シクロペンタジエンは、ジシクロペンタジエン(Cymetech CorporationのUltrene 97)を文献的方法に従って150~200℃の温度で熱分解することにより単離した。塩化アリル、1,4-ジクロロブタン、α,α'-ジクロロキシレン、およびジクミルパーオキサイドはシグマアルドリッチから入手し、受け取ったまま使用した。1,6-ジクロロヘキサンはEvonikから入手し、受け取ったまま使用した。1,2-ジクロロエタンは、Occidental Chemical Companyから入手し、受け取ったまま使用した。メチルトリブチルアンモニウムクロライド水溶液(75重量%)は、Sachem,Inc.から入手した。水酸化カリウムフレークはChengdu Huarong Chemicalから入手し、受け取ったものをそのまま使用した。K-Pure触媒は、King Industries Specialty Chemicalsから入手した。SpeedCure触媒は、Lambson Limited/Arkemaから入手した。Reaxis触媒は、Reaxis Inc.から入手した。Deuteron触媒は、Deuteron GmbHから入手した。オクタン酸マンガンは、Pfaltz&Bauerから得た。塩化ベンジルはValtrisから入手し、受け取ったまま使用した。
【実施例1】
【0095】
実施例1:ビス(アリルシクロペンタジエニル)ブタン
蒸留したばかりのシクロペンタジエン79.27gを50wt%KOH水溶液514.86gに加え、メチルトリブチルアンモニウムクロリド水溶液(75wt%)11.66gを添加した。この混合物を400RPMで30分間撹拌し、シクロペンタジエニドの濃度を確定した。この溶液を4℃に冷却し、76.56gの1,4-ジクロロブタンを加え、10分かけて反応温度を92℃まで上昇させた。この反応液を氷浴中で5分間かけて44℃まで冷却し、氷浴から取り出して1時間撹拌し、撹拌を600RPMまで増加させた。
【0096】
1時間後、8℃に冷却し、塩化アリル91.88gを10分間かけて添加し、反応温度を26℃に上昇させた。その後、50wt%KOH水溶液423.64gを追加添加し、40℃に加熱して3時間攪拌した。
【0097】
反応液に水1Lを加え、水層を除去した。有機を水で3回洗浄し、キシレン300mLを加えた。この混合物を希塩酸で1回洗浄した後、さらに水で1回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、15torr、80℃でロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去して、非粘性のオレンジ色の液体樹脂を与えた。
【実施例2】
【0098】
実施例2:ビス(アリルシクロペンタジエニル)ブタン-ジシクロペンタジエンオリゴマー
実施例1の回収したオレンジ色の非粘性樹脂を160℃で2時間、180℃で5時間加熱し、オレンジ色の粘性液体を得た。
【実施例3】
【0099】
実施例3:ビス(アリルシクロペンタジエニル)ヘキサン
2Lガラス製反応器に760gの50wt%KOHを入れ、Nで15分間フラッシングした。蒸留したばかりのシクロペンタジエン150gとメチルトリブチルアンモニウムクロライド水溶液(75wt%)21.2gを加え、室温で30分間、400rpmで撹拌し、シクロペンタジエンを生成させた。30分後、氷水浴を加え、反応温度を25℃以下に保ちながら、1,6-ジクロロヘキサン211gを60分かけて部分的に添加した。最終添加後、反応は7℃でさらに60分間攪拌した。次に、反応物を熱水で55℃に加熱し、さらに60分間攪拌した。その後、この反応を31℃に冷却し、173gの塩化アリルを加え、反応温度を43℃に上昇させ、この時点で水浴を加え、温度を43℃以下に維持した。この反応をさらに60分間撹拌した後、蒸留水500mLを加え、水層をサイフォンで除去した。その後、新しい50wt%KOH600gを加え、反応温度を48℃にスパイクした。この反応物を460rpmで2日間攪拌した。次に、この反応物を70℃に1時間加熱した後、500gのHOを加え、水層をサイフォンで除去した。有機物を分液ロートに移し、水で3回洗浄した。有機層を50gのNaSO上で乾燥したヘキサンで希釈し、塩基性アルミナ上でろ過し、新たにtert-ブチルカテコール0.334gを添加した。溶媒を60℃、11torrで1.5時間ロータリーエバポレーションで除去し、オレンジ色の非粘性液体を得た。
【実施例4】
【0100】
実施例4:ビス(アリルシクロペンタジエニル)ヘキサンジシクロペンタジエン-オリゴマー
次に、回収した実施例3のオレンジ色の非粘性樹脂を160℃で2時間、180℃で5時間加熱してオレンジ色の粘性液体を得た。
【実施例5】
【0101】
実施例5:ビス(アリルシクロペンタジエニル)エタン
96.36gの蒸留したてのシクロペンタジエンを491gの50wt%KOH水溶液に加え、10.3gのメチルトリブチルアンモニウムクロライド水溶液(75wt%)を添加した。この混合物を400RPMで30分間撹拌し、シクロペンタジエニドの濃度を確定した。この溶液を4℃に冷却し、1,2-ジクロロエタン72.24gを加え、10分かけて反応温度を92℃に上昇させた。氷浴中で5分間かけて44℃まで冷却した後、室温で600rpmで1時間撹拌した。1時間後、8℃まで冷却し、塩化アリル111.69を10分かけて添加し、反応温度を26℃まで上昇させた。その後、50wt%KOH溶液423.64gを追加添加し、40℃に加熱して3時間攪拌した。反応液に水1Lを加え、水層を除去した。有機物を水で3回洗浄し、キシレン300mLを加えた。この混合物を希塩酸で1回洗浄した後、さらに水で1回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、15torr、80℃でロータリーエバポレーターを用いて溶剤を除去し、非粘性オレンジ色の液体を得た。
【実施例6】
【0102】
実施例6:ビス(アリルシクロペンタジエニル)エタン-ジシクロペンタジエン-オリゴマー
次に、回収した実施例5のオレンジ色の非粘性樹脂を160℃で2時間、180℃で5時間加熱してオレンジ色の粘性液体を得た。
【実施例7】
【0103】
実施例7:ビス(アリルシクロペンタジエニル)キシリレン
96.36gの蒸留したてのシクロペンタジエンを491gの50wt%KOH水溶液に10.3gのメチルトリブチルアンモニウムクロリド水溶液(75wt%)を加えた。この混合物を400RPMで30分間撹拌し、シクロペンタジエニドの濃度を確定した。この溶液を4℃に冷却し、α,α'-ジクロロキシレン127.79gをキシレン中の50wt%溶液として加え、10分かけて反応温度を92℃に上昇させた。氷浴中で5分間かけて44℃まで冷却し、反応器を氷浴から取り出して1時間撹拌し、撹拌を600RPMにした。
【0104】
1時間後、8℃に冷却し、塩化アリル111.69gを10分間かけて添加し、反応温度を26℃に上昇させた。その後、50wt%KOH溶液423.64gを追加添加し、反応物を40℃に加熱して3時間攪拌した。反応液に水1Lを加え、水層を除去した。有機物を水で3回洗浄し、キシレン300mLを加えた。この混合物を希塩酸で1回洗浄した後、さらに水で1回洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、15torr、80℃でロータリーエバポレーターを用いて溶剤を除去し、非粘性オレンジ色の液体を得た。
【実施例8】
【0105】
実施例8:ビス(アリルシクロペンタジエニル)キシリレン-ジシクロペンタジエン-オリゴマー
次に、回収した実施例7のオレンジ色の非粘性樹脂を160℃で2時間、180℃で5時間加熱してオレンジ色の粘性液体を得た。
【実施例9】
【0106】
実施例9:混合ビス(アリルシクロペンタジエニル)キシリレンおよびビス(アリルシクロペンタジエニル)エタン
蒸留したばかりのシクロペンタジエン145.0gにα,α'-ジクロロキシレン87.3g、1,2-ジクロロエタン49.3g、塩化アリル152.6g、塩化メチルリブチルアンモニウム水溶液(75wt%)18.8gを加え、混合した。この混合物を400-600rpmで攪拌し、窒素雰囲気下、氷浴で冷却した。1,342.5gのKOH水溶液(50wt%)を、発熱が緩和される速度で攪拌溶液に滴下添加した。KOH水溶液をすべて添加した後、反応液を40℃に加熱し、1時間攪拌した。反応液に水400mLを加え、水層を除去した。有機物を200mLのキシレンで希釈し、250mL分のNaHCO(10wt%)で2回洗浄し、水溶液を除去した。有機物を水200mLで3回洗浄し、水溶液を除去した。有機物を硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、15torr、60℃でロータリーエバポレーターを使用して溶媒を除去し、非粘性のオレンジ色の液体を得た。
【実施例10】
【0107】
実施例10:ビス(アリルシクロペンタジエニル)キシリレン-ジシクロペンタジエン-およびビス(アリルシクロペンタジエニル)エタン-ジシクロペンタジエン-オリゴマー混合物
次に、回収した実施例9のオレンジ色の非粘性樹脂を150℃で3時間加熱し、オレンジ色の粘性液体を得た。
【実施例11】
【0108】
実施例11:混合ビス((アリル/ベンジル)シクロペンタジエニル)エタン
蒸留したばかりのシクロペンタジエン61.0gに、1,2-ジクロロエタン45.0g、塩化ベンジル57.5g、塩化アリル34.9g、塩化メチルトリブチルアンモニウム水溶液(75wt%)9.0gを加えた。この混合物を200rpmで攪拌し、窒素雰囲気下、氷浴で冷却した。600gのKOH水溶液(50wt%)を、発熱を緩和する速度で攪拌溶液に添加した。すべてのKOH水溶液を添加した後、氷浴を取り除き、攪拌速度を450RPMに上げ、57℃まで1時間加熱して反応させた。反応液に水700mLを加え、水層を除去した。有機物を500gのNaHCO水溶液(10wt%)で洗浄し、水溶液を除去した。有機物を水500mLで3回洗浄し、水層を除去した。有機物を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、25gのヘキサンで希釈した。溶媒をロータリーエバポレーターを用いて11torr、40℃で除去し、非粘性のオレンジ色の液体を得た。
【実施例12】
【0109】
実施例12:混合ビス((アリル/ベンジル)シクロペンタジエニル)エタン-ジシクロペンタジエン-オリゴマー
次に、回収した実施例10のオレンジ色の非粘性樹脂を150℃で3時間、180℃で2時間加熱してオレンジ色の粘性液体を得た。
【実施例13】
【0110】
実施例13:混合ビス(アリルシクロペンタジエニル)キシリレンおよびビス(アリルシクロペンタジエニル)ブタン
【0111】
蒸留したてのシクロペンタジエン76.0gにα,α'-ジクロロキシレン36.3g、1,4-ジクロロブタン26.3g、塩化アリル63.4g、塩化メチルリブチルアンモニウム水溶液(75wt%)7.9gを加えた。この混合物を250RPMで撹拌し、窒素雰囲気下、氷浴で冷却した。558gのKOH水溶液(50wt%)を、発熱を緩和する速度で攪拌溶液に滴下し、攪拌速度を520RPMまで増加させた。すべてのKOH水溶液を添加した後、反応液を40℃に加熱し、1時間撹拌した。反応物に水500mLを加え、水層を除去した。有機物を200gのキシレンで希釈し、合計400gのNaHCO(10wt%)の水溶液で2回洗浄し、水溶液を除去した。有機物を合計900mLの水で3回洗浄し、水溶液を除去した。有機物を硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、150℃で窒素下で蒸留して溶媒を除去し、非粘性のオレンジ色の液体を得た。
【実施例14】
【0112】
実施例14:ビス(アリルシクロペンタジエニル)キシリレン-ジシクロペンタジエン-およびビス(アリルシクロペンタジエニル)ブタン-ジシクロペンタジエン-オリゴマーの混合物
実施例12のオレンジ色の非粘性樹脂を150℃で合計2時間加熱し、オレンジ色の粘性液体を得た。
【実施例15】
【0113】
実施例15:混合ビス((アリル/ベンジル)シクロペンタジエニル)キシリレンとビス((アリル/ベンジル)シクロペンタジエニル)エタンの混合物
蒸留したばかりのシクロペンタジエン145.0gにα,α'-ジクロロキシレン87.3g、1,2-ジクロロエタン49.3g、塩化ベンジル63.1g、塩化アリル114.4gおよび塩化メチルリブチルアンモニウム水溶液(75wt%)18.8gを加え、混合した。この混合物を400rpmで攪拌し、窒素雰囲気下、氷浴で冷却した。1200gのKOH水溶液(50wt%)を、発熱を緩和する速度で、攪拌速度を400RPMに上げながら、攪拌溶液に滴下添加した。すべてのKOH水溶液を添加した後、反応物を35~40℃に加熱し、1時間攪拌した。反応液に水400mLを加え、水層を除去した。有機物を200mLのキシレンで希釈し、合計500mLのNaHCO(10wt%)水溶液で2回洗浄し、水溶液を留去した。有機物を200mLの水で3回洗浄し、水溶液を除去した。有機物を硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、溶媒を55℃の真空蒸留で除去し、非粘性のオレンジ色の液体を得た。
【実施例16】
【0114】
実施例16:混合ビス((アリル/ベンジル)シクロペンタジエニル)キシリレン-ジシクロペンタジエン-およびビス((アリル/ベンジル)シクロペンタジエニル)エタン-ジシクロペンタジエン-オリゴマーを用いた。
実施例15のオレンジ色の非粘性樹脂を150℃で合計3時間加熱し、オレンジ色の半固形物を得た。
【0115】
重合実施例1
実施例16のオリゴマーを熱酸発生剤0.2%K-pure CXC-1612と2.2% ジクミルパーオキサイドと混合し、テフロンスペーサーでガラス板で挟んだ。このパネルを120℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は173℃のE'と5GHzでのDf<0.003を示した。
【0116】
重合実施例2
実施例16のオリゴマーを1.0%の熱酸発生剤K-pure CXC-1614と混合し、テフロンスペーサーでガラス板で挟んだ。このパネルを120℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は173℃のE'と5GHzでDf<0.003を示した。
【0117】
重合実施例3
実施例16のオリゴマーを0.54%の遷移金属錯体Reaxis C129と2.0%のジクミルパーオキサイドと混合し、テフロンスペーサーでガラス板の間に挟んだ。このパネルを120℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は223℃のTg(TMA)と5GHzでのDf<0.0025を示した。
【0118】
重合実施例4
実施例16のオリゴマーに1.0%の遷移金属錯体Mnオクトノエートを混合し、テフロンスペーサーでガラス板で挟み込んだ。このパネルを120℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は、5GHzでDf<0.003を示した。
【0119】
重合実施例5
実施例16のオリゴマーを0.2%の酸触媒SpeedCure939と混合し、テフロン製の空間を持つガラス板で挟んだ。このパネルを、150℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は、5GHzでE'=261Df<0.0025を示した。
【0120】
重合実施例6
実施例16のオリゴマーを1.0%の酸触媒SpeedCure 938と混合し、テフロンスペーサーでガラス板の間に挟んだ。このパネルを、150℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は、5GHzでE'=268;Df<0.003を示した。
【0121】
重合実施例7
実施例16のオリゴマーを3%のTrigonox E145-85と混合し、テフロンスペーサーでガラス板を挟んだ。このパネルを150℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は、Tg(TMA)=190℃および5GHzにおけるDf<0.003を示した。
【0122】
重合実施例8
オリゴマー2に1%ジクミルパーオキサイドを混合し,テフロンスペーサーでガラス板を挟み,樹脂を形成した。このパネルを250℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は、200℃のE'と5GHzでのDf<0.002を示した。
【0123】
重合実施例9
オリゴマー2に1%の光酸触媒Deuteron1242を混合し,この樹脂をテフロンスペーサーでガラス板に挟み込んだ。このパネルを250℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は、180℃のE'と5GHzでのDf<0.002を示した。
【0124】
重合実施例10
オリゴマー16に1%の光酸触媒Deuteron1242を混合し,テフロンスペーサーでガラス板を挟み,樹脂を形成した。このパネルを120℃で2時間、220℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料はE'が260℃、5GHzでDf<0.003を示した。
【0125】
重合実施例11
オリゴマー14を1%ジクミルパーオキサイドと混合し,この樹脂をテフロンスペーサーでガラス板に挟み込んだ。このパネルを250℃で2時間硬化させた。硬化した固体材料は5GHzでDf<0.003を示した。
【0126】
このように、本発明をかなり詳細に説明したが、そのような詳細に厳密に固執する必要はなく、追加の変更および修正が当業者に示唆され、すべてが添付の請求項によって定義される本発明の範囲に入ることが理解されるものとする。
【手続補正書】
【提出日】2023-02-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(I)で定義される構造を有する樹脂由来のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであって、
【化1】
式中、
(a)各Rは、独立して、メチレン基(CH)、または1つ以上の-H、-CH、またはハロゲン官能基で置換されたメチレン基であり、
(b)各Rは、独立して、1~20個の炭素原子を有する結合、または直鎖もしくは分枝、線状もしくは環状、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換、脂肪族もしくは芳香族基であり、
(c)各Xは、独立して、少なくとも1つの非芳香族アルケン、アルキン、CH-(CH-(ここで、n=0~12)、または芳香族部位を有する官能基であり、
(d)各Zは、独立して、HまたはXのいずれかであり、各pは、独立して、1~4の整数であり、
(e)各wは、独立して、0、または1以上の整数であり、
(i)wが0の場合、括弧領域は結合を表し、nは1以上の整数であり、および
前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、約0.0001~約0.004の範囲の散逸(Df)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項2】
請求項1記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーにおいて、w=0である場合、前記樹脂が式(II)
【化2】
で定義される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項3】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Rがメチレン(-CH-)であり、Rが結合または-(CH-の形の脂肪族炭素鎖であり、ここで、y=1~12である、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項4】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Rがメチレン(-CH-)であり、Rがフェニル、ナフチル、アントリル、またはビフェニルからなる群から選択されるメンバーである、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項5】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Rがメチレン(-CH-)であり、各Rが少なくとも2つの独立して定義された基から選択される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項6】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Xが、プロペニルベンゼン、エテニルベンゼン、(メチル)エテニルベンゼン、スチレニル、アリル、プロパルギル、ブテニル、またはベンジル基からなる群から選択されるメンバーである、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項7】
請求項1記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記Xが、
【化3】
およびその異性体からなる群から選択されるメンバーである、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項8】
式(II)で定義される構造を有する1つ以上の樹脂から誘導されるポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであって、
【化4】
式中、
(a)各Rは、メチレン基(CH)であり、
(b)各Rは、独立して、結合、フェニル基、または-(CH-の形の脂肪族炭素鎖であり、ここで、y=1~12であり、
(c)各Xは、独立して、アリル基、プロパルギル基、ブテニル基、ベンジル基、またはスチレニル基であり、
(d)各Zは、独立して、HまたはXのいずれかであり、各pは、独立して、1~4の整数であり、
(e)nは1以上の整数である、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項9】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、メチルエチルケトン(MEK)、キシレン、N-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジクロロルメタン(DCM)、アセトニトリル、アセトン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、およびテトラヒドロフラン(THF)からなる群から選択される有機溶剤に溶解する、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項10】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、約200~約1,000,000Daの範囲の分子量を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項11】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであって、接着剤、過酸化物、架橋剤、酸化防止剤、難燃剤、希釈剤、および充填剤からなる群から選択される添加剤をさらに含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項12】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、1~50GHzで約1.5~約3の範囲の誘電(Dk)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項13】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、1~50GHzで約0.0001~約0.004の範囲の散逸(Df)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項14】
組成物であって、
(i)請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーと、および
(ii)ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、低ビニルポリブタジエン、高ビニルポリブタジエン、ポリスチレン、ブタジエン-スチレンコポリマー、スチレン-無水マレイン酸(SMA)ポリマー、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)ポリマー、ポリジシクロペンタジエン、エポキシ、ポリウレタン、シアネートエステル、ポリ(フェニレンオキシド)、エチレン-プロピレン-ジエンモノマー(EPDM)ポリマー、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリイミド、ビスマレイミド、ホスファゼン、オレフィン変性ホスファゼン、アクリレート、ビニルエステル、ポリラクトン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリチオエーテル、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、およびポリブチレンテレフタレート(PBT)、スチレン、ジビニルベンゼン、1,2-ビス(ビニルフェニル)エタン、ビニルベンジルエーテル化合物、ビニルエーテル化合物、アリルエーテル化合物、ビニルフェニルモノマー、ビニルモノマー、およびアリルモノマーからなる群から選択される第2の構成要素と、
を含む、組成物。
【請求項15】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーと、コモノマーとの重合由来のコポリマーにおいて、前記コモノマーが、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、アルファ-メチルスチレン、アルファ-メチルスチレンダイマー、ビニルシクロヘキセン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、アルファ-ピネン、ベータ-ピネン、リモネン、その他のテルペン、ポリブタジエン、変性ポリブタジエン、ポリスチレン(ホモポリマーおよびブロック-コポリマー)、変性ポリスチレン、ポリテルペン、その他のビニル反応性モノマー、およびこれらの反応性ダイマー/オリゴマー/ポリマー/コポリマーからなる群から選択される、コポリマー。
【請求項16】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、150℃より大きいTgを有する固体材料を含み、前記ポリマーが、触媒なしで熱硬化されるか、または追加の共触媒を使用して、または使用せずに、過酸化物または他のフリーラジカル触媒で硬化される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項17】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーにおいて、150℃より大きいTgを有する固体物質を含み、前記ポリマーが、追加の共触媒を使用して、または使用せずに、カチオン触媒、熱酸発生剤(TAGS)、および/または光酸発生剤(PAGs)で硬化される、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項18】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーを含む材料を含むプリント回路基板、プリプレグ、または積層体。
【請求項19】
請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーを含む材料を含むレドームまたはサテライト構造体。
【請求項20】
請求項8記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーを含む材料を含む基地局、回路基板、サーバー、またはルーター。
【請求項21】
i)銅張積層板(CCL)、(ii)高密度相互接続(HDI)基板、(iii)高温および低Df用途のプリント回路基板における集積回路(IC)基板、(iv)パワーデバイス用途における成形化合物、および(v)石油およびガス用途における高周波(RF)加熱のいずれか1つに使用の材料において、前記材料が、請求項8記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーを含む、材料。
【請求項22】
デジタルライトプリンティング(DLP)、連続液体界面印刷(CLIP)、ステレオリソグラフィー(SL)に適した請求項8記載のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーを含む、3Dプリンティング用樹脂組成物。
【請求項23】
少なくとも2つの樹脂由来のポリマー、コポリマー、またはオリゴマーであり、
(a)第1の樹脂は、構造
【化5】
およびその異性体を含み、および
(b)第2の樹脂は、構造
【化6】
およびその異性体を含み、
式中、
(i)各Xは、独立して、アリル基、ベンジル基、またはスチレニル基であり、および
(ii)各Zは、独立して、HまたはXのいずれかであり、各pは、独立して1~4の整数であり、
(iii)nは1以上の整数であり、
(iv)y=112であり、および
(iv)前記ポリマー、コポリマー、またはオリゴマーが、約0.0001~約0.004の範囲の散逸値(Df)値を含む、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【請求項24】
請求項23記載のポリマー、コポリマーまたはオリゴマーにおいて、150℃より大きいTgを有する固体材料を含み、
(a)前記ポリマーは、触媒なしで熱硬化され、
(b)前記ポリマーは、熱酸発生剤(TAGS)および/または過酸化物を用いて熱的に触媒化され、
(c)光酸発生剤(PAG)を用いて、紫外線を介してポリマーを触媒化する、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0002】
ビス(シクロペンタジエニル)末端有機物およびそのディールス-アルダーオリゴマーは、米国特許番号:US3,210,331、US5,262,501、およびCN103232589Aに記載される。US2,726,232は、芳香族ビス(クロロメチル)との反応によるビス(シクロペンタジエン)のダイマーおよびオリゴマーを開示するが、これらの化合物は保存安定性が低く、それによってラミネート樹脂としての使用が制限される。US5,262,501には、1,4-ジクロロ-2-ブテンとの反応によるビス(シクロペンタジエン)類の二量体の合成とラミネート樹脂としての利用が記載されている。この樹脂は、芳香族で結合したビス(シクロペンタジエン)よりも安定であることが知られているが、ガラス転移温度が低く、その結果、高温用樹脂としての使用には限界があることが判明した。さらに、US5,262,501は、ビス(シクロペンタジエン)類の二量体およびオリゴマーを芳香族ビス(クロロメチル)化合物と反応させてスピロヘプタジエン類を形成させることを記載し、それらが純粋なビス(シクロペンタジエン)オリゴマーよりも安定していることおよびこれらの芳香族結合種が高いガラス転移温度を生成することを示した。しかしながら、これらの先行技術者は、ビス(シクロペンタジエニル)化合物の二量化およびオリゴマー化の際に形成されるジシクロペンタジエンに対する複数の反応性種の効果について教示することはできていない。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある(国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む)。
(先行技術文献)
(特許文献)
(特許文献1) 米国特許第9,902,695号明細書
(特許文献2) 米国特許第3,242,112号明細書
(特許文献3) 米国特許第8,674,038号明細書
(特許文献4) 米国特許出願公開第2019/0210967号明細書
【国際調査報告】