CN116323700A - 固化性化合物产品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固化性化合物产品,其保存稳定性优异,若实施加热处理则迅速固化而形成具有超耐热性的固化物。本公开的固化性化合物产品具备下述(a)~(e)的特性。(a)数均分子量(标准聚苯乙烯换算):1000~15000;(b)源自芳香环的结构的量占固化性化合物产品总量的比例:50重量%以上;(c)23℃下的溶剂溶解性:1g/100g以上;(d)玻璃化转变温度:80~230℃;(e)对所述固化性化合物产品进行减压干燥处理后溶解于NMP中而得到的20重量%NMP溶液的粘度(η0)和将所述溶液在保持于23℃的干燥器内静置10天后的粘度(η10)满足下述式(E)。η10/η0<2(E)。
Description
技术领域
本公开涉及一种固化性化合物产品、包含固化性化合物产品的固化物或半固化物的成型物。本公开主张2020年10月9日在日本申请的日本特愿2020-170857号的优先权,将其内容援引于此。
背景技术
工程塑料是提高了耐热性、机械特性等的塑料,其被重用为各种部件小型化、轻量化、高性能化、高可靠性化所必需的材料。但是,工程塑料在熔融成型时需要在高温下加热,此外其溶剂溶解性也低,因此存在难以进行成型加工的问题。
例如,在专利文献1中记载的聚酰亚胺具有超群的耐热性和强度特性,但是难溶解、难熔融,因此难以进行熔融成型、难以用作复合材料的基体树脂。
也被称为超级工程塑料的聚醚醚酮(PEEK)是连续使用温度为260℃,且具有耐热性优异的性能的热塑性树脂,但其熔点为343℃,因此尤其需要在高温下的熔融成型,在溶剂中也难以溶解的方面存在问题(例如,专利文献2)。
在专利文献3中,记载了下述式(1-1)所示的固化性化合物。而且,记载了所述固化性化合物能在低温下熔融成型,还具有溶剂溶解性,通过对所述固化性化合物进行热固化,能得到阻燃性、耐热性优异的固化物。
[化学式5]
此外,在专利文献3中,记载了使马来酸酐与二胺反应后,通过在酸催化剂的存在下进行共沸脱水来酰亚胺化,制造所述固化性化合物。
另一方面,在专利文献4中,记载了在乙酸钠和乙酸酐的存在下,经过对N-芳基马来酸进行脱水酰亚胺化的工序,制造热固化性芳基酰亚胺(参照下述式)。
[化学式6]
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-219741号公报
专利文献2:日本特公昭60-32642号公报
专利文献3:国际公开第2019/244694号
专利文献4:日本特开昭48-36163号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明人等进行了研究,结果可知,通过专利文献3中记载的方法得到的固化性化合物产品的溶解于溶剂而得到的溶液的保存稳定性差,经时容易增稠。而且,可知在对所述固化性化合物产品进行利用溶液流延法的膜成型的情况下,制备出的溶液在保存过程中会增稠,有时产生难以成型为膜状情况。
此外,可知通过专利文献4中记载的方法得到的固化性化合物产品中副反应产物大量混入,因此伴随着固化反应而放热起始温度降低。而且,在对所述固化性化合物产品进行熔融成型的情况下,有时放热起始温度低于熔融成型温度,在这样的情况下,固化反应会在向型框等注入固化性化合物产品的喷嘴中进行,产生喷嘴堵塞的情况。因此,可知难以进行成型加工。
因此,本公开的目的在于提供一种固化性化合物产品,其具备溶剂溶解性、低温熔融性和溶液保存稳定性。
本公开的另一个目的在于提供一种固化性化合物产品,其具备溶剂溶解性和低温熔融性,成型加工性良好。
本公开的另一个目的在于提供一种固化性化合物产品,其具备溶剂溶解性、低温熔融性和溶液保存稳定性,成型加工性良好。
本公开的另一个目的在于提供一种固化性化合物产品,其具备溶剂溶解性和低温熔融性,通过实施加热处理形成具有超耐热性的固化物。
本公开的另一个目的在于提供一种成型物,其包含具有超耐热性的固化物或其半固化物。
本公开的另一个目的在于提供一种层叠体,其具有基板与具有超耐热性的固化物或其半固化物层叠的构成。
本公开的另一个目的在于提供一种复合材料,其包含具有超耐热性的固化物或其半固化物和纤维。
本公开的另一个目的在于提供一种粘接剂、涂料或封装剂,其溶液保存稳定性优异,通过实施加热处理形成具有超耐热性的固化物。
需要说明的是,本说明书中的“产品”是指在工业上制造,流通于市场的形态的产品,不是指化学物质其本身。因此,本公开的“固化性化合物产品”是多个某固化性化合物集合而成的集合体,在其含义中,所述“固化性化合物产品”是组合物。
技术方案
本发明人等进行了深入研究,结果发现利用具备下述(a)~(e)的特性的固化性化合物产品能解决上述技术问题。本公开是基于所述见解而完成的。
即,本公开提供一种固化性化合物产品,其具备下述(a)~(e)的特性。
(a)数均分子量(标准聚苯乙烯换算):1000~15000。
(b)源自芳香环的结构占固化性化合物产品总量的比例:50重量%以上。
(c)23℃下的溶剂溶解性:1g/100g以上。
(d)玻璃化转变温度:80~230℃。
(e)对所述固化性化合物产品进行减压干燥处理后溶解于NMP中而得到的20重量%NMP溶液的粘度(η0)和将所述溶液在保持于23℃的干燥器内静置10天后的粘度(η10)满足下述式(E)。
η10/η0<2(E)
本公开还提供一种固化性化合物产品,其包含下述式(1)所示的化合物。
[化学式1]
[式中,R1、R2相同或不同,表示下述式(r-1)所示的基团或下述式(r-2)所示的基团。
[化学式2]
(式中,Q表示C或CH。式中的两个Q经由单键或双键而键合。R3~R6相同或不同,表示氢原子或烃基。R3和R4任选地彼此键合而形成环。n'表示0以上的整数。式中的带有波浪线的键合键与D1或D2键合)D1、D2相同或不同,表示单键或连接基团。L表示具有包含下述式(I)所示的结构和下述式(II)所示的结构的重复单元的二价基团。
[化学式3]
(式中,Ar1~Ar3相同或不同,表示从芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上芳香环经由单键或连接基团键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团。X表示-CO-、-S-或-SO2-,Y相同或不同,表示-S-、-SO2-、-O-、-CO-、-COO-或-CONH-。n表示0以上的整数)]
所述式(r-1)所示的基团相对于所述式(r-1)所示的基团和所述式(r-2)所示的基团的合计的比例为97%以上。
本公开还提供所述固化性化合物产品,其中,式(1)中的D1、D2相同或不同,为选自包含下述式(d-1)~(d-4)所示的结构的基团中的基团。
[化学式4]
本公开还提供所述固化性化合物产品,其中,式(I)和式(II)中的Ar1~Ar3相同或不同,为从碳原子数6~14的芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上碳原子数6~14的芳香环经由以下结构键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团,所述结构为:单键、碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基、或者碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基的一个以上氢原子被卤素原子取代而成的基团。
本公开还提供所述固化性化合物产品,其中,碱金属含量为500重量ppm以下。
本公开还提供一种成型物,其包含所述固化性化合物产品的固化物或半固化物。
本公开还提供一种层叠体,其具有所述固化性化合物产品的固化物或半固化物与基板层叠的构成。
本公开还提供一种层叠体的制造方法,其中,将所述固化性化合物产品载置于基板上,实施加热处理,由此得到具有所述固化性化合物产品的固化物或半固化物与基板层叠的构成的层叠体。
本公开还提供所述层叠体的制造方法,其中,将所述固化性化合物产品的熔融物涂布于塑料制的支承体上,进行固化,得到包含所述固化性化合物产品的薄膜,将所得到的薄膜从所述支承体剥离,层叠于基板上,实施加热处理。
本公开还提供一种复合材料,其包含所述固化性化合物产品的固化物或半固化物和纤维。
本公开还提供一种粘接剂,其包含所述固化性化合物产品。
本公开还提供一种涂料,其包含所述固化性化合物产品。
本公开还提供一种封装剂,其包含所述固化性化合物产品。
有益效果
本公开的固化性化合物产品在溶液中的保存稳定性和/或成型加工性优异。此外,能在低温下熔融成型,溶剂溶解性也优异。
若将所述固化性化合物产品溶解于溶剂中,则能得到适合于利用溶液流延法的膜成型的粘度的溶液。而且,所述溶液能长期地抑制增稠并保存。
此外,所述固化性化合物产品与PEEK相比熔融温度低,且熔融粘度低。而且,放热起始温度高。因此,在将所述固化性化合物产品供至熔融成型的情况下,与成型处理相关的条件设定的自由度高,能防止在向型框等的注入中途固化,成型加工性优异。
而且,对所述固化性化合物产品进行加热处理而得到的固化物具有超耐热性和强韧性。
因此,所述固化性化合物产品在要求超耐热性的领域(例如,电子信息设备、家电、汽车、精密机械、航空器、宇宙产业用设备等)中,能适合用于粘接剂、封装剂、涂料等。
附图说明
图1表示实施例中得到的化合物产品(1-1)的1H-NMR谱和各信号的归属。
图2表示比较例中得到的化合物产品(1-11)的1H-NMR谱和各信号的归属。
图3是表示实施例中得到的化合物产品(1-1)的差示扫描量热分析(以后,有时称为“DSC”)测定结果的图。
图4是表示比较例中得到的化合物产品(1-11)的DSC测定结果的图。
图5是表示实施例和比较例中得到的化合物产品(1-1)、(1-6)、(1-9)以及(1-11)的热重测定(以后,有时称为“TGA”)结果的图。
具体实施方式
[固化性化合物产品]
本公开的固化性化合物产品具备下述(a)~(e)的特性。
(a)数均分子量(标准聚苯乙烯换算):1000~15000。
(b)源自芳香环的结构占固化性化合物产品总量的比例:50重量%以上。
(c)23℃下的溶剂溶解性:1g/100g以上。
(d)玻璃化转变温度:80~230℃。
(e)对所述固化性化合物产品进行减压干燥处理后溶解于NMP中而得到的20重量%NMP溶液的粘度(η0)和将所述溶液在保持于23℃的干燥器内静置10天后的粘度(η10)满足下述式(E)。
η10/η0<2(E)
所述固化性化合物产品还可以具备下述(f)的特性。
(f)氮原子含量:2.8~0.1重量%。
所述固化性化合物产品还可以具备下述(g)~(k)的特性。
(g)所述固化性化合物产品以升温速度20℃/分钟(氮气中)测定的5%重量减少温度(Td5)为300℃以上。
(h)所述固化性化合物产品的固化物以升温速度20℃/分钟(氮气中)测定的5%重量减少温度(Td5)为300℃以上。
(i)所述固化性化合物产品的固化物的弹性模量(依据JIS K7161的方法):1000Mpa以上(优选为1150MPa以上,特别优选为1200MPa以上)。
(j)所述固化性化合物产品的固化物的屈服点应力(依据JIS K7161的方法):70MPa以上(优选为80MPa以上)。
(k)所述固化性化合物产品的固化物的断裂伸长率(依据JIS K7161的方法):5%以上(优选为10%以上)。
所述固化性化合物产品的数均分子量(Mn;标准聚苯乙烯换算)为1000~15000,优选为1500~12000,进一步优选为2000~10000,特别优选为2200~8000,最优选为2500~7500。
所述固化性化合物产品的重均分子量(Mw;标准聚苯乙烯换算)例如为1000~45000。重均分子量(Mw)的下限值优选为1500,进一步优选为2500,特别优选为3000,最优选为4000。重均分子量(Mw)的上限值优选为40000,更优选为35000,进一步优选为25000。
所述固化性化合物产品具有上述分子量,因此在溶剂中的溶解性高,若溶解于溶剂,则能得到适合于溶液流延成型的粘度的溶液。此外,熔融粘度低,熔融成型加工容易。而且,所得到的固化物(或固化后的成型体)体现高韧性。若数均分子量低于上述范围,则所得到的固化物的韧性降低,存在脆弱化而在实施冲切加工等时容易破损的倾向、在干燥时容易产生裂纹的倾向。此外,在进行熔融压制成型的情况下,存在容易发生树脂从模具泄漏的倾向。另一方面,若数均分子量高于上述范围,则存在溶剂溶解性降低或熔融粘度过高而加工性降低的倾向。需要说明的是,Mn、Mw通过进行凝胶渗透色谱(GPC)测定(溶剂:氯仿,标准聚苯乙烯换算)来求出。
源自芳香环的结构占所述固化性化合物产品总量的比例为50重量%以上,优选为60重量%以上,特别优选为65重量%以上。需要说明的是,所述比例的上限值例如为95重量%。因此,所述固化性化合物产品具有高溶剂溶解性和低熔融粘度,其固化物具有高热稳定性。若源自芳香环的结构的比例低于上述范围,则存在固化物的热稳定性降低的倾向。另一方面,若源自芳香环的结构的比例高于上述范围,则存在溶剂溶解性降低或熔融粘度变高而加工性降低的倾向。
所述固化性化合物产品的氮原子含量例如为0.1~2.8重量%,优选为0.2~2.5重量%,更优选为0.25~2.0重量%,特别优选为0.3~1.8重量%。氮原子含量能利用CHN元素分析来求出。氮原子含量为上述范围的固化性化合物产品的溶剂溶解性优异,能形成韧性、耐热性优异的固化物。另一方面,若氮原子含量低于上述范围,则存在难以形成韧性、耐热性优异的固化物的倾向。此外,若氮原子含量超过上述范围,则存在溶剂溶解性降低的倾向。
所述固化性化合物产品具有良好的溶剂溶解性。作为所述溶剂,例如可列举出:甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮;甲酰胺、乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺;二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、氯苯、溴苯、二氯苯、三氟甲苯、六氟-2-丙醇等卤代烃;二甲基亚砜(DMSO)、二乙基亚砜、苄基苯基亚砜等亚砜;四氢呋喃(THF);苯、甲苯、二甲苯等芳香烃;以及它们的两种以上的混合液等。所述固化性化合物产品在其中选自醚、酮、酰胺、卤代烃以及亚砜中的至少一种溶剂(尤其是选自醚、酰胺、卤代烃以及亚砜中的至少一种溶剂)中显示优异的溶解性。
所述固化性化合物产品在溶剂中的溶解度在23℃下在溶剂100g中为1g以上,优选为5g以上,特别优选为10g以上。
因此,若将所述固化性化合物产品溶解于溶剂中而得到的溶液利用流延法成型为膜状,使其固化,则能形成膜状的固化物。
此外,若所述固化性化合物产品溶解于溶剂,则形成具有适合于溶液流延成型的粘度的溶液。对所述固化性化合物产品进行减压干燥处理后溶解于NMP中而得到的20重量%NMP溶液的粘度(η0)例如为5~1000mPa·s。粘度(η0)的下限值优选为10mPa·s,特别优选为15mPa·s。粘度(η0)的上限值优选为700mPa·s,进一步优选为500mPa·s,进一步优选为300mPa·s,特别优选为200mPa·s,最优选为150mPa·s,尤其优选为100mPa·s。若所述粘度(η0)过低则厚膜难以成型,若所述粘度(η0)过高则容易造成厚度不均等,容易出现成型不良。
此外,所述固化性化合物产品在溶液中的保存稳定性优异,对所述固化性化合物产品进行减压干燥处理后溶解于NMP而得到的20重量%NMP溶液的粘度(η0)和将所述溶液在保持于23℃的干燥器内静置10天后的粘度(η10)满足下述式(E)。
η10/η0<2(E)
粘度(η0)和粘度(η10)优选满足下述式(E-1),特别优选满足下述式(E-2)。
η10/η0<1.75(E-1)
η10/η0<1.5(E-2)
此外,粘度(η0)和粘度(η10)优选满足下述式(E-3)。
1≤η10/η0<2(E-3)
所述20重量%NMP溶液的粘度(η10)例如为1~2000mPa·s。粘度(η10)的下限值优选为10mPa·s,更优选为15mPa·s。粘度(η10)的上限值优选为1400mPa·s,进一步优选为1000mPa·s,进一步优选为600mPa·s,特别优选为400mPa·s,最优选为300mPa·s,尤其优选为200mPa·s。
需要说明的是,所述NMP溶液的粘度是23℃、常压下的粘度,能利用E型粘度计来测定。此外,所述固化性化合物产品的减压干燥处理进行至固化性化合物产品中的残水量为0.05%以下。
所述固化性化合物产品以升温速度20℃/分钟(氮气中)测定的5%重量减少温度(Td5)为300℃以上,优选为400℃以上,进一步优选为450℃以上,特别优选为475℃以上,最优选为490℃以上,尤其优选为500℃以上。5%重量减少温度(Td5)的上限值例如为600℃,优选为550℃,特别优选为530℃。
所述固化性化合物产品以升温速度20℃/分钟(氮气中)测定的10%重量减少温度(Td10)例如为410℃以上,优选为460℃以上,特别优选为480℃以上,最优选为500℃以上。10%重量减少温度(Td10)的上限值例如为600℃,优选为550℃。
需要说明的是,5%重量减少温度和10%重量减少温度通过使用TG/DTA(热差示/热重同时测定装置),进行热重测定(TGA)来求出。
所述固化性化合物产品的玻璃化转变温度(Tg)为80~230℃。玻璃化转变温度(Tg)的上限值优选为220℃,特别优选为200℃。此外,玻璃化转变温度(Tg)的下限值优选为90℃,特别优选为100℃。需要说明的是,Tg能利用DSC法来测定。
所述固化性化合物产品如上所述玻璃化转变温度(Tg)低,因此熔融加工性优异。若玻璃化转变温度(Tg)超过上述范围,则熔融时需要在高温下加热因此加工性降低,例如,在使熔融状态的固化性化合物产品浸含于纤维来制造复合材料的情况下,可能固化性化合物产品的固化反应进行而难以浸含于微细的纤维之间。
所述固化性化合物产品的放热起始温度例如为220℃以上,优选为230℃以上,更优选为240℃以上,特别优选为250℃以上。放热起始温度的上限值例如为320℃。因此,在供于熔融成型的情况下,能防止在向型框等的注入中途固化,成型加工性优异。需要说明的是,所述放热起始温度能使用DSC以升温速度20℃/分钟(氮气中)来测定。
所述固化性化合物产品若在所述放热起始温度以上的温度下加热,则能迅速固化,形成具有高度交联的结构、具有超耐热性的固化物。此外,在低于放热起始温度的温度下固化反应不会进行,因此例如在进行成型加工的情况下,通过在低于放热起始温度的温度下进行固化性化合物产品向型框的注入,能抑制固化性化合物产品增稠并注入,注入作业稳定,能精度良好地成型。
需要说明的是,加热可以在将温度保持为固定的状态下进行,也可以阶段性地进行变更。加热温度可以根据加热时间来适当调整,例如在期望缩短加热时间的情况下优选将加热温度设定得高。所述固化性化合物产品的源自芳香环的结构的比例高,因此即使在高温下加热也能不分解而形成固化物,通过在高温下进行短时间加热,能以优异的作业性高效地形成固化物。此外,加热方法没有特别限制,可以利用公知或惯用的加热方法。
此外,在难以在所述放热起始温度以上的温度下加热,要求在放热起始温度以下的温度下加热的成型加工的情况下,只要向所述固化性化合物产品中添加相对于每100重量份的所述固化性化合物产品为0.05~10重量份左右的自由基聚合引发剂等聚合引发剂即可。由此,能在低于所述放热温度的温度下形成固化物。
所述固化性化合物产品的固化可以在常压下进行,也可以在减压下或加压下进行。
通过调整所述固化性化合物产品的加热温度和加热时间,不使固化反应完成而在中途停止,能得到半固化物(B阶段)。所述半固化物的固化度例如为85%以下(例如为10%~85%,特别优选为15%~75%,进一步优选为20%~70%)。
需要说明的是,半固化物的固化度能利用DSC对所述固化性化合物产品的放热量及其半固化物的放热量进行测定,根据下式计算出。
固化度(%)=[1-(半固化物的放热量/固化性化合物产品的放热量)]×100所述固化性化合物产品的半固化物通过加热能暂时地体现流动性,能追随高低差等。此外,通过实施加热处理能形成耐热性优异的固化物。
所述固化性化合物产品的固化物以升温速度20℃/分钟(氮气中)测定的5%重量减少温度(Td5)为300℃以上,优选为400℃以上,进一步优选为450℃以上,特别优选为475℃以上,最优选为500℃以上。5%重量减少温度(Td5)的上限值例如为600℃,优选为550℃,特别优选为530℃。
所述固化性化合物产品的固化物以升温速度20℃/分钟(氮气中)测定的10%重量减少温度(Td10)例如为410℃以上,优选为460℃以上,特别优选为480℃以上,最优选为500℃以上。10%重量减少温度(Td10)的上限值例如为600℃,优选为550℃。
所述固化性化合物产品的固化物的玻璃化转变温度(Tg)例如为120~250℃。所述玻璃化转变温度(Tg)的上限值优选为245℃,特别优选为240℃。此外,所述玻璃化转变温度(Tg)的下限值优选为130℃,特别优选为140℃。需要说明的是,Tg能利用DSC法来测定。
所述固化性化合物产品兼具上述特性,因此例如能用作电子信息设备、家电、汽车、精密机械等的在严酷的环境温度条件下使用的复合材料的成型材料;绝缘材料、耐热性粘接剂等功能材料。另外,可以优选用于封装剂、涂料、粘接剂、墨液、密封剂、抗蚀剂、形成材料[例如,基材、电绝缘材料(绝缘膜等)、层叠板、复合材料(纤维强化塑料、预浸料等)、光学元件(透镜等)、光造型、电子纸、触摸面板、太阳能电池基板、光波导、导光板、全息存储器等的形成材料]等。
所述固化性化合物产品具有上述特性,因此能特别优选用作用以往的树脂材料难以应对的、在高耐热/高耐电压的半导体装置(功率半导体等)中被覆半导体元件的封装剂。
此外,所述固化性化合物产品具有上述特性,因此能优选用作粘接剂[例如,用于在高耐热/高耐电压的半导体装置(功率半导体等)中层叠半导体的用途的耐热性粘接剂等]。
此外,所述固化性化合物产品具有上述特性,因此能优选用作涂料(溶剂型涂料或粉体涂料)[例如,高耐热/高耐电压的半导体装置(功率半导体等)的涂料(溶剂型涂料或粉体涂料)等]。
所述固化性化合物产品例如是包含下述式(1)所示的化合物的产品。
[化学式7]
[式中,R1、R2相同或不同,表示下述式(r-1)所示的基团或下述式(r-2)所示的基团。
[化学式8]
(式中,Q表示C或CH。式中的两个Q经由单键或双键而键合。R3~R6相同或不同,表示氢原子或烃基。R3和R4任选地彼此键合而形成环。n'表示0以上的整数。式中的带有波浪线的键合键与D1或D2键合)D1、D2相同或不同,表示单键或连接基团。L表示具有包含下述式(I)所示的结构和下述式(II)所示的结构的重复单元的二价基团。
[化学式9]
(式中,Ar1~Ar3相同或不同,表示从芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上芳香环经由单键或连接基团键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团。X表示-CO-、-S-或-SO2-,Y相同或不同,表示-S-、-SO2-、-O-、-CO-、-COO-或-CONH-。n表示0以上的整数)]
上述式(r-1)、(r-2)中,Q表示C或CH。式中的两个Q经由单键或双键而键合。
R3~R6相同或不同,表示氢原子、饱和或不饱和脂肪族烃基(优选碳原子数1~10的烷基、碳原子数2~10的烯基、碳原子数2~10的炔基)、芳香族烃基(优选苯基、萘基等碳原子数6~10的芳基)、或选自所述饱和或不饱和脂肪族烃基和芳香族烃基中的两个以上基团键合而成的基团。
R3和R4任选地彼此键合而与邻接的碳原子一起形成环。作为所述环,例如可列举出碳原子数3~20的脂环和碳原子数6~14的芳香环。所述碳原子数3~20的脂环例如包括:环丙烷环、环丁烷环、环戊烷环、环己烷环等3~20元(优选为3~15元,特别优选为5~8元)左右的环烷烃环;环戊烯环、环己烯环等3~20元(优选为3~15元,特别优选为5~8元)左右的环烯烃环;全氢萘环、降冰片烷环、降冰片烯环、金刚烷环、三环[5.2.1.02,6]癸烷环、四环[4.4.0.12,5.17,10]十二烷环等桥环式烃基等。所述碳原子数6~14的芳香环包括苯环、萘环等。
n'为0以上的整数,例如为0~3的整数,优选为0或1。
作为上述式(r-1)所示的基团,其中,优选选自下述式(r-1-1)~(r-1-6)所示的基团中的基团。
[化学式10]
(式中的从氮原子伸出的键合键与式(1)中的D1或D2键合)
也可以在所述式(r-1-1)~(r-1-6)所示的基团上键合一种或两种以上取代基。作为所述取代基,例如可列举出:碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基以及卤素原子等。
作为所述碳原子数1~6的烷基,例如可列举出:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基等直链状或支链状烷基。
作为所述碳原子数1~6的烷氧基,例如可列举出:甲氧基、乙氧基、丁氧基、叔丁氧基等直链状或支链状烷氧基。
作为上述式(r-2)所示的基团,例如为可列举出:作为与上述式(r-1-1)~(r-1-6)所示的基团对应的基团的、上述式(r-1-1)~(r-1-6)所示的基团中的酰亚胺键合部开环而成的基团。
作为上述式(r-1)所示的基团和上述式(r-2)所示的基团,特别优选下述式(r-1')所示的基团和下述式(r-2')所示的基团。
[化学式11]
(式中,Q、R3、R4与所述相同)
作为上述式(r-1)所示的基团,特别优选选自上述式(r-1-1)~(r-1-5)所示的基团中的基团(=包含酰亚胺键合部的基团),尤其优选上述式(r-1-1)或(r-1-5)所示的基团。
作为上述式(r-2)所示的基团,其中,优选作为与上述式(r-1-1)~(r-1-5)所示的基团对应的基团的、上述式(r-1-1)~(r-1-5)所示的基团中的酰亚胺键合部开环而成的基团(=包含酰胺酸结构的基团),特别优选上述式(r-1-1)或(r-1-5)所示的基团中的酰亚胺键合部开环而成的基团。
式(1)中,D1、D2相同或不同,表示单键或连接基团。作为所述连接基团,例如可列举出:二价烃基、二价杂环基、羰基、醚键、酯键、碳酸酯键、酰胺键、酰亚胺键以及它们多个连接而成的基团等。
所述二价烃基包括二价脂肪族烃基、二价脂环式烃基以及二价芳香族烃基。
作为所述二价脂肪族烃基,例如可列举出:碳原子数1~18的直链状或支链状的亚烷基和碳原子数2~18的直链状或支链状的亚烯基等。作为碳原子数1~18的直链状或支链状的亚烷基,例如可列举出:亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基等。作为碳原子数2~18的直链状或支链状的亚烯基,例如可列举出:亚乙烯基、1-甲基亚乙烯基、亚丙烯基、1-亚丁烯基、2-亚丁烯基等。
作为所述二价脂环式烃基,可列举出碳原子数3~18的二价脂环式烃基等,例如可列举出:1,2-亚环戊基、1,3-亚环戊基、环戊叉基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、环己叉基等亚环烷基(包括环烷叉基)等。
作为所述二价芳香族烃基,例如可列举出碳原子数6~14的亚芳基等,例如可列举出:1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、4,4'-亚联苯基、3,3'-亚联苯基、2,6-萘二基、2,7-萘二基、1,8-萘二基、蒽二基等。
构成所述二价杂环基团的杂环包括芳香族性杂环和非芳香族性杂环。作为这样的杂环,可列举出构成环的原子具有碳原子和至少一种杂原子(例如氧原子、硫原子、氮原子等)的3~10元环(优选为4~6元环)和它们的稠环。具体而言,可列举出:包含氧原子作为杂原子的杂环(例如,环氧乙烷环等三元环;氧杂环丁烷环等四元环;呋喃环、四氢呋喃环、噁唑环、异噁唑环、γ-丁内酯环等五元环;4-氧代-4H-吡喃环、四氢吡喃环、吗啉环等六元环;苯并呋喃环、异苯并呋喃环、4-氧代-4H-苯并吡喃环、色满环、异色满环等稠环;3-氧杂三环[4.3.1.14,8]十一烷-2-酮环、3-氧杂三环[4.2.1.04,8]壬烷-2-酮环等桥环);包含硫原子作为杂原子的杂环(例如,噻吩环、噻唑环、异噻唑环、噻二唑环等五元环;4-氧代-4H-噻喃环等六元环;苯并噻吩环等稠环等);包含氮原子作为杂原子的杂环(例如,吡咯环、吡咯烷环、吡唑环、咪唑环、***环等五元环;三聚异氰酸环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、哌啶环、哌嗪环等六元环;吲哚环、二氢吲哚环、喹啉环、吖啶环、萘啶环、喹唑啉环、嘌呤环等稠环等)等。二价杂环基团是从上述杂环的结构式中去除两个氢原子而成的基团。
作为所述D1、D2,其中,从能得到具有特别优异的耐热性的固化物的方面考虑,优选包含二价芳香族烃基的基团。作为所述二价芳香族烃基,优选碳原子数6~14的二价芳香族烃基,更优选选自下述式(d-1)~(d-4)所示的基团中的基团,特别优选下述式(d-1)所示的基团(1,2-亚苯基、1,3-亚苯基或1,4-亚苯基),最优选1,4-亚苯基。
[化学式12]
此外,所述D1、D2优选所述二价芳香族烃基连接有选自由羰基、醚键、酯键、碳酸酯键、酰胺键以及酰亚胺键构成的组中的至少一个基团的基团,尤其优选所述二价芳香族烃基连接有醚键的基团。
因此,作为式(1)中的R1-D1-基和R2-D2-基,例如,相同或不同,为选自下述式(rd-1'-1)~(rd-2'-2)所示的基团中的基团。
[化学式13]
(式中,Q、R3、R4与所述相同)
式(1)中的L表示具有包含上述式(I)所示的结构和上述式(II)所示的结构的重复单元的二价基团。式(I)和式(II)中的Ar1~Ar3相同或不同,表示从芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上芳香环经由单键或连接基团键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团。X表示-CO-、-S-或-SO2-,Y相同或不同,表示-S-、-SO2-、-O-、-CO-、-COO-或-CONH-。n表示0以上的整数,例如为0~5的整数,优选为1~5的整数,特别优选为1~3的整数。
作为所述芳香环(=芳香族烃环),例如可列举出:苯、萘、蒽、菲等碳原子数6~14的芳香环。其中,优选苯、萘等碳原子数6~10的芳香环。
作为所述连接基团,例如可列举出:碳原子数1~5的二价烃基、碳原子数1~5的二价烃基的一个以上氢原子被卤素原子取代而成的基团等。
所述碳原子数1~5的二价烃基例如包括:亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、二亚甲基、三亚甲基等碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基;亚乙烯基、1-甲基亚乙烯基、亚丙烯基等碳原子数2~5的直链状或支链状亚烯基;亚乙炔基、亚丙炔基、1-甲基亚丙炔基等碳原子数2~5的直链状或支链状亚炔基等。其中,优选碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基,特别优选碳原子数1~5的支链状亚烷基。
因此,作为所述Ar1~Ar3,优选相同或不同,为从碳原子数6~14的芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上碳原子数6~14的芳香环经由如下结构键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团,所述结构为:单键、碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基、或者碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基的一个以上氢原子被卤素原子取代而成的基团,特别优选从碳原子数6~14的芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上碳原子数6~14的芳香环经由如下结构键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团,所述结构为:单键、碳原子数1~5的支链状亚烷基、或者碳原子数1~5的支链状亚烷基的一个以上氢原子被卤素原子取代而成的基团。
作为所述Ar1~Ar3,尤其优选相同或不同,为选自下述式(a-1)~(a-5)所示的基团中的基团。需要说明的是,下述式中的键合键的连接位置没有特别限制。
[化学式14]
作为式(I)中的Ar1、Ar2,其中,优选从碳原子数6~14的芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团,特别优选上述式(a-1)或(a-2)所示的基团。此外,作为X,其中,优选-CO-或-SO2-。
因此,作为式(I)所示的结构,优选包含源自二苯甲酮的结构和/或源自二苯砜的结构,尤其优选包含源自二苯甲酮的结构。
上述式(1)所示的化合物总量中的、源自二苯甲酮的结构单元的量所占的比例例如为5重量%以上,优选为10~62重量%,特别优选为15~60重量%。
作为式(II)中的Ar3,其中,优选选自上述式(a-1)、(a-4)以及(a-5)所示的基团中的基团。此外,作为Y,其中,优选-S-、-O-或-SO2-。作为式(II)所示的结构,特别优选包含源自选自对苯二酚、间苯二酚、2,6-萘二酚、2,7-萘二酚、4,4'-二羟基联苯、4,4'-二羟基二苯醚、4,4'-二羟基二苯甲酮、4,4'-二羟基二苯硫醚、4,4'-二羟基二苯砜以及双酚A中的至少一种化合物的结构,尤其优选包含源自选自对苯二酚、间苯二酚以及双酚A中的至少一种化合物的结构。
式(1)所示的化合物总量中的、源自对苯二酚、间苯二酚、2,6-萘二酚、2,7-萘二酚、4,4'-二羟基联苯、4,4'-二羟基二苯醚、4,4'-二羟基二苯甲酮、4,4'-二羟基二苯硫醚、4,4'-二羟基二苯砜以及双酚A的结构单元所占的比例例如为20重量%以上,优选为20~65重量%,特别优选为25~65重量%。
此外,式(1)所示的化合物总量中的、源自对苯二酚、间苯二酚以及双酚A的结构单元的量所占的比例例如为5重量%以上,优选为10~55重量%,特别优选为15~53重量%。
作为式(1)中的L,其中,从能得到耐热性特别优异的固化物的方面考虑,优选下述式(L-1)所示的二价基团。
[化学式15]
上述式(L-1)中的m是分子链(=上述式(L-1)所示的二价基团)中所含的圆括号内所示的重复单元的数量即平均聚合度,例如为2~50,优选为3~40,更优选为4~30,特别优选为5~20,最优选为5~10。在m低于所述范围的情况下,存在所得到的固化物的强度、耐热性不充分的倾向。另一方面,在m超过所述范围的情况下,存在玻璃化转变温度变高的倾向。此外,还存在溶剂溶解性降低的倾向。而且,存在所述固化性化合物产品的熔融粘度(=使所述固化性化合物产品熔融的情况下的粘度)、所述固化性化合物产品的溶液粘度(=将所述固化性化合物产品溶解于溶剂中而得到的溶液的粘度)过高而难以成型的倾向。需要说明的是,m的值能通过GPC测定、NMR的谱解析来求出。此外,上述式(L-1)中的n"表示0以上的整数。Ar1~Ar3、X、Y与上述相同。此外,上述式(L-1)中的多个Ar1表示相同的基团。对于Ar2、Ar3也同样。
作为式(1)中的L,尤其优选下述式(L-1-1)或(L-1-2)所示的二价基团。
[化学式16]
上述式中的m1、m2是分子链(=上述式(L-1-1)或(L-1-2)所示的二价基团)中所含的圆括号内示出的重复单元的数量即平均聚合度,例如为2~50,优选为3~40,更优选为4~30,特别优选为5~20,最优选为5~10。需要说明的是,m1、m2的值能通过GPC测定、NMR的谱解析来求出。
此外,式(1)所示的化合物中,式(1)中的L为上述式(L-1-1)或(L-1-2)所示的二价基团、式中的m1、m2为5~20(优选为5~10)的化合物在300℃以下的温度(例如250℃左右的温度)下形成低粘度的熔融体,因此能在低于PEEK等的温度下熔融成型,加工性特别优异。
另一方面,若分子链的平均聚合度低于上述范围,则存在所得到的固化物变脆、机械特性降低的倾向。此外,若分子链的平均聚合度超过上述范围,则存在由于在溶剂中的溶解性降低或熔融粘度变高等而加工性降低的倾向。
所述固化性化合物产品总量中的、上述式(1)所示的化合物的量所占的比例例如为80重量%以上,优选为90重量%以上,特别优选为95重量%以上,最优选为98重量%以上。需要说明的是,上限值为100重量%。
而且,所述固化性化合物产品所含的、所述式(r-1)所示的基团相对于所述式(r-1)所示的基团和所述式(r-2)所示的基团的合计的比例(下述式所示的比例,以后,有时称为“闭环率”)例如为97%以上,优选为98%以上,特别优选为98.5%以上,最优选为99%以上。因此溶液保存稳定性优异。
闭环率=[所述式(r-1)所示的基团的摩尔数/(所述式(r-1)所示的基团的摩尔数+所述式(r-2)所示的基团的摩尔数)]×100
各基团的摩尔数能通过根据1H-NMR谱的与各基团对应的峰面积计算出而求出。
此外,相对于每1g所述固化性化合物产品的、所述式(r-1)所示的基团的摩尔数(以后,有时称为“官能团浓度”)例如为0.5×10-4~20×10-4摩尔/g。所述官能团浓度的上限值优选为15×10-4摩尔/g,最优选为10×10-4摩尔/g。所述官能团浓度的下限值优选为1.0×10-4摩尔/g,最优选为1.5×10-4摩尔/g。若所述固化性化合物产品的官能团浓度为上述范围,则其溶剂溶解性优异,能形成韧性、耐热性优异的固化物。另一方面,若官能团浓度低于上述范围,则存在溶剂溶解性降低的倾向。此外,若官能团浓度高于上述范围,则存在难以形成韧性优异的固化物的倾向。
所述官能团浓度能通过根据所述固化性化合物产品的1H-NMR谱求出各峰的面积,将所求出的值带入下述式计算而得到。
官能团浓度=[式(r-1)所示的基团的峰面积/式(r-1)所示的基团的质子数]/Σ[(各峰面积/各峰所归属的基团的质子数)×与各峰对应的化学式量]
而且,相对于每1g所述固化性化合物产品的、所述式(r-2)所示的基团(=包含酰胺酸结构的基团)的摩尔数((以后,有时称为“未闭环浓度”)例如为0.15×10-4摩尔/g以下,优选为0.10×10-4摩尔/g以下。若所述固化性化合物产品的未闭环浓度为上述范围,则溶液保存稳定性优异。此外,放热起始温度高,成型加工性优异。而且,在固化反应时闭环反应固化反应得到抑制,因此能形成韧性、耐热性优异的固化物。另一方面,若未闭环浓度超过上述范围,则存在溶液保存稳定性降低的倾向。此外,因未闭环结构引起的固化反应进行,因此存在放热起始温度变低的倾向。而且,有时会发生由成型加工时的加热引起的闭环反应,产生水,因此有时引起在成型体中形成空隙的成型不良。
所述未闭环浓度能通过根据所述固化性化合物产品的1H-NMR谱求出各峰的面积,将所求出的值带入下述式计算而得到。
未闭环浓度=(式(r-2)所示的基团的峰面积/式(r-2)所示的基团的质子数)/Σ[(各峰面积/各峰所归属的基团的质子数)×与各峰对应的化学式量]
而且,所述固化性化合物产品中有时还含有源自原料的碱金属,从能形成耐热性优异的固化物的方面考虑,碱金属含量(在含有两种以上的情况下为其总量)例如优选减小至500重量ppm以下(优选为100重量ppm以下,特别优选为50重量ppm以下,最优选为35重量ppm以下)。若碱金属含量超过上述范围,则存在Td5降低的倾向。即,存在所得到的固化物的耐热性降低的倾向。
[固化性化合物产品的制造方法]
所述固化性化合物产品例如能通过使下述式(2)所示的化合物与下述式(3)所示的化合物反应来制造。
[化学式17]
[式中,D1、D2相同或不同,表示单键或连接基团。L表示具有包含下述式(I)所示的结构和下述式(II)所示的结构的重复单元的二价基团。
[化学式18]
(式中,Ar1~Ar3相同或不同,表示从芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上芳香环经由单键或连接基团键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团。X表示-CO-、-S-或-SO2-,Y相同或不同,表示-S-、-SO2-、-O-、-CO-、-COO-或-CONH-。n表示0以上的整数)]
[化学式19]
(式中,Q表示C或CH。式中的两个Q经由单键或双键而键合。R3~R6相同或不同,表示氢原子或烃基。R3和R4任选地彼此键合而形成环。n'表示0以上的整数)
若使式(2)所示的化合物与式(3)所示的化合物反应,则如下述式所示,经过两个阶段的反应,得到上述固化性化合物产品。需要说明的是,在下述式中,记载了式(2)所示的化合物的D1取代基一侧,D2取代基一侧也同样进行反应。下述式中的L1、D1、Q、R3~R6、n'与上述相同。
[化学式20]
上述反应可以在溶剂的存在下进行。作为溶剂,例如可列举出:N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等。它们可以单独使用一种,或组合使用两种以上。
<第一阶段>
第一阶段的反应为如下反应:作为式(2)所示的化合物的末端基团的NH2基与式(3)所示的化合物反应,所述末端基团变换为式(r-2)所示的基团。通过该反应,能得到作为式(1)所示的化合物的、式中的R1、R2为式(r-2)所示的基团的化合物。
式(3)所示的化合物的使用量相对于1摩尔式(2)所示的化合物例如为2.0~4.0摩尔左右。
上述反应可以在室温(1~40℃)下进行。反应时间例如为1~30小时左右。此外,该反应可以通过间歇式、半间歇式、连续式等中的任意种方法进行。
此外,作为式(2)所示的化合物、式(3)所示的化合物等的原料,从得到碱金属含量例如为500重量ppm以下(优选为100重量ppm以下,特别优选为50重量ppm以下,最优选为35重量ppm以下)固化性化合物产品的方面考虑,优选选用碱金属的含量少的原料。根据碱金属含量减少至所述范围的固化性化合物产品,能形成耐热性优异的固化物。
<第二阶段;闭环反应>
第二阶段的反应为如下反应:所述末端基团的式(r-2)所示的基团通过闭环反应变换为式(r-1)所示的基团。通过该反应,能得到作为式(1)所示的化合物的、式中的R1、R2中的至少一个为式(r-1)所示的基团的化合物。
上述反应能通过在200℃以上的温度加热或者添加催化剂来进行。
其中,从抑制副反应的进行并且能进行闭环反应,闭环率高,能得到溶液保存稳定性优异的固化性化合物产品的方面考虑,优选添加催化剂。作为所述催化剂,例如可以使用碱催化剂、酸催化剂等。作为所述催化剂,其中,从能制造副反应得到进一步抑制的固化性化合物产品的方面考虑,理想的是使用酸催化剂推进反应。
作为所述碱催化剂,例如可列举出胺化合物、乙酸钠等。它们可以单独使用一种,或组合使用两种以上。
作为所述酸催化剂,例如包括:盐酸、溴化氢、碘化氢、硫酸、硫酸酐、硝酸、磷酸、亚磷酸、磷钨酸、磷钼酸等无机酸类;甲磺酸、乙磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸等磺酸类;乙酸、草酸等羧酸类;氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、氟乙酸、二氟乙酸、三氟乙酸等卤代羧酸类;二氧化硅、氧化铝、活性白土等固体酸类;阳离子型离子交换树脂等。它们可以单独使用一种,或组合使用两种以上。作为所述酸催化剂,其中,优选使用选自对甲苯磺酸、甲磺酸、硫酸以及磷酸中的至少一种。
所述碱催化剂的使用量相对于1摩尔所述式(3)所示的化合物例如为0.01~1.0摩尔,优选为0.02~0.5摩尔,特别优选为0.05~0.4摩尔。
所述酸催化剂的使用量相对于1摩尔所述式(3)所示的化合物例如为0.01~1.0摩尔,优选为0.02~0.5摩尔,特别优选为0.05~0.4摩尔。
此外,反应体系中的催化剂浓度例如为0.003~0.10毫摩尔/g,优选为0.005~0.07毫摩尔/g,特别优选为0.007~0.04毫摩尔/g。若催化剂的使用量低于所述范围,则存在固化性化合物产品的闭环率降低的倾向,存在伴随闭环率的降低,在溶液中的保存稳定性降低的倾向。
此外,在上述反应中,在进一步促进闭环反应的进行的方面考虑,优选将由于反应而副产出的水迅速去除到反应体系外。作为去除副产出的水的方法,例如可列举出使用羧酸酐进行脱水的方法、使用与水共沸的溶剂进行共沸脱水的方法。需要说明的是,脱水效率有时根据反应容器的形状、空间容积、配管布局、保温状态而不同。
但是,在使用羧酸乙酸酐进行脱水的情况下,在闭环反应进行的同时副反应进行,副反应产物大量生成。例如,在对式(2)所示的化合物与马来酸酐的反应使用乙酸酐进行脱水并进行反应的情况下,下述式(I-a)(I-b)所示的副反应产物与作为目标化合物的下述式(I)所示的化合物一起生成。而且,若固化性化合物产品中混入副反应产物,则存在放热起始温度降低的倾向。因此,在使用羧酸酐进行脱水的情况下,优选通过调整原料的使用量、原料的供给方法/供给速度来抑制副反应的进行,并且对产物充分进行纯化。
[化学式21]
作为与所述水共沸的溶剂(=共沸溶剂),例如可以使用:苯、甲苯、二甲苯、乙苯等。
所述共沸溶剂与所述溶剂的使用量之比(前者/后者;重量比),从能促进反应的进行,得到提高固化性化合物产品的闭环率的效果方面考虑,优选例如为25/75~45/55的范围。
上述反应优选通过进行采样来确认闭环率等方法,在确认到反应充分进行的基础上停止。
该反应结束后,所得到的反应产物能通过通常的沉淀/清洗/过滤来分离纯化。
(式(2)所示的化合物的制备)
在用作所述固化性化合物产品的原料的上述式(2)所示的化合物中,例如下述式(2-1)所示的化合物可以经过下述工序[1-1]、[1-2]制造。工序[1-1]:使下述式(4)所示的化合物与下述式(5)所示的化合物在碱的存在下反应,由此得到下述式(6)所示的化合物。
工序[1-2]:使氨基醇(下述式(7)所示的化合物)与下述式(6)所示的化合物反应
[化学式22]
上述式中,Ar1~Ar3、X、Y、n与上述相同。D表示连接基团,可列举出与D1、D2中的连接基团同样的例子。m为重复单元的平均聚合度,例如为3~50,优选为4~30,特别优选为5~20。Z表示卤素原子。
(工序[1-1])
作为上述式(4)所示的化合物,例如可列举出:二苯甲酮、2-萘基苯基酮和双(2-萘基)酮等双芳基化合物的卤化物和它们的衍生物等。
作为式(5)所示的化合物,例如可列举出:对苯二酚、间苯二酚、2,5-二羟基联苯、2,6-萘二酚、2,7-萘二酚、1,5-萘二酚、4,4'-二羟基联苯、4,4'-二羟基二苯醚、4,4'-二羟基二苯甲酮、4,4'-二羟基二苯硫醚、4,4'-二羟基二苯砜、双酚A、双酚F、双酚S以及它们的衍生物等。
作为上述衍生物,例如可列举出在上述式(4)所示的化合物、式(5)所示的化合物的芳香族烃基键合有取代基的化合物。作为所述取代基,例如可列举出:碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基以及卤素原子等。
作为式(4)所示的化合物的使用量,相对于1摩尔式(5)所示的化合物为1摩尔以上的范围,理想的是根据所期望的式(6)所示的化合物中的分子链的平均聚合度来调整。例如,优选的是,在平均聚合度5的情况下,相对于1摩尔式(5)所示的化合物,使用1.2摩尔左右(例如1.19~1.21摩尔)的式(4)所示的化合物,在平均聚合度10的情况下,使用1.1摩尔左右(例如1.09~1.11摩尔)的式(4)所示的化合物,在平均聚合度20的情况下,使用1.05摩尔左右(例如1.04~1.06摩尔)的式(4)所示的化合物。
所述式(4)所示的化合物与式(5)所示的化合物的反应在碱(例如,选自如下碱中的至少一种:氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠等无机碱;吡啶、三乙胺等有机碱)的存在下进行。碱的使用量可以根据碱的种类来适当调整。例如,氢氧化钙等二元碱的使用量相对于1摩尔式(5)所示的化合物为1.0~2.0摩尔左右。
此外,该反应可以在溶剂的存在下进行。作为所述溶剂,例如可以使用:N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等有机溶剂或者它们的两种以上的混合溶剂。
作为所述溶剂的使用量,相对于式(4)所示的化合物和式(5)所示的化合物的合计(重量)例如为5~20重量倍左右。若溶剂的使用量超过上述范围,则存在反应速度降低的倾向。
作为反应气氛,只要不阻碍反应就没有特别限制,例如,可以为氮气气氛、氩气气氛等中的任意种。
反应温度例如为100~200℃左右。反应时间例如为3~24小时左右。此外,该反应可以通过间歇式、半间歇式、连续式等中的任意种方法进行。
该反应结束后,所得到的反应产物能通过通常的沉淀/清洗/过滤来分离纯化。
(工序[1-2])
作为上述式(7)所示的化合物,例如可列举出:4-氨基苯酚、2-氨基-6-羟基萘以及它们的位置异构体、衍生物等。
上述式(7)所示的化合物的使用量可以根据所期望的式(2-1)所示的化合物中的分子链的平均聚合度来适当调整。例如,在平均聚合度5的情况下,相对于1摩尔式(5)所示的化合物为0.4~0.6摩尔左右的量,在平均聚合度10的情况下,相对于1摩尔式(5)所示的化合物为0.2~0.4摩尔左右的量,在平均聚合度20的情况下,相对于1摩尔式(5)所示的化合物为0.1~0.15摩尔左右的量。
该反应优选在碱的存在下进行反应。作为所述碱,例如可列举出:氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠等无机碱;吡啶、三乙胺等有机碱。它们可以单独使用一种,或组合使用两种以上。
所述碱的使用量可以根据碱的种类来适当调整。例如,氢氧化钠等一元碱的使用量相对于1摩尔上述式(7)所示的化合物为1.0~3.0摩尔左右。
此外,该反应可以在溶剂的存在下进行。作为溶剂,可以使用与工序[1]中使用的溶剂同样的溶剂。
反应温度例如为100~200℃左右。反应时间例如为1~15小时左右。此外,该反应可以通过间歇式、半间歇式、连续式等中的任意种方法进行。
作为反应气氛,只要不阻碍反应就没有特别限制,例如,可以为氮气气氛、氩气气氛等中的任意种。
该反应结束后,所得到的反应产物能通过通常的沉淀/清洗/过滤来分离纯化。
此外,用作所述固化性化合物产品的原料的上述式(2-1)所示的化合物也能通过将上述式(4)所示的化合物、上述式(5)所示的化合物以及上述式(7)所示的化合物一并装入,使其反应来制造。
所述固化性化合物产品也可以以如下方式制造:预先通过上述式(7)所示的化合物与上述式(3)所示的化合物的脱水酰亚胺化反应,得到上述式(7)所示的化合物的氨基(-NH2)变换为上述式(r-1)而成的化合物(8),之后,将化合物(8)与上述式(4)所示的化合物和上述式(5)所示的化合物一并装入,使其反应。但是,在该方法中,即使在化合物(8)不包含上述式(r-2)的情况下,上述式(r-1)所示的基团也会由于反应中生成的水而开环,生成上述式(r-2)所示的基团。因此,在使用该方法制造的情况下,例如优选利用共沸脱水,将反应体系中生成的水去除并进行反应,优选通过进行采样来确认闭环率等方法,在确认到反应充分进行的基础上停止。
[固化性组合物]
本公开的固化性组合物包含一种或两种以上上述固化性化合物产品。所述固化性组合物总量(或所述固化性组合物中的不挥发成分总量)中的上述固化性化合物产品的含量(在含有两种以上的情况下为其总量)例如为30重量%以上,优选为50重量%以上,特别优选为70重量%以上,最优选为90重量%以上。需要说明的是,上限值为100重量%。即,所述固化性组合物也可以仅由上述固化性化合物产品构成。
所述固化性组合物除了含有上述固化性化合物产品以外,还可以根据需要含有其他成分。作为其他成分,例如可列举出:上述固化性化合物产品以外的固化性化合物、催化剂、填料、有机树脂(有机硅树脂、环氧树脂、氟树脂等)、溶剂、稳定剂(抗氧化剂、紫外线吸收剂、耐光稳定剂、热稳定剂等)、阻燃剂(磷系阻燃剂、卤素系阻燃剂、无机系阻燃剂等)、阻燃助剂、加强材料、成核剂、偶联剂、润滑剂、蜡、增塑剂、脱模剂、耐冲击性改良剂、色相改良剂、流动性改良剂、着色剂(染料、颜料等)、分散剂、消泡剂、脱泡剂、抗菌剂、防腐剂、粘度调节剂、增稠剂等。它们可以单独使用一种,或组合使用两种以上。
所述固化性组合物除了含有上述固化性化合物产品以外,还可以含有其他固化性化合物,但固化性组合物所含的固化性化合物总量(100重量%)中的、上述固化性化合物产品所占的比例例如为70重量%以上,优选为80重量%以上,特别优选为90重量%以上。需要说明的是,上限值为100重量%。
上述固化性化合物产品的溶剂溶解性优异,因此所述固化性组合物也可以是固化性化合物产品溶解于溶剂中而得到的溶剂溶解物。作为所述溶剂,优选上述固化性化合物产品显示良溶解性的溶剂,例如优选酮、酰胺、卤代烃、亚砜、醚、酯、腈、芳香烃以及它们中的两种以上的混合液,特别优选选自醚、酮、酰胺、卤代烃以及亚砜中的至少一种溶剂,尤其优选选自醚、酰胺、卤代烃以及亚砜中的至少一种溶剂。
此外,所述固化性组合物即使不含有交联剂、固化促进剂(例如,所述固化性组合物总量中的交联剂和固化促进剂的合计含量为3重量%以下,优选小于1重量%),也能迅速形成固化物。因此,所得到的固化物具有超耐热性。此外,能将固化物中未反应的固化促进剂、其分解物的含量抑制得极低,因此能抑制产生源自它们的排气。
所述固化性组合物含有上述固化性化合物产品,因此能通过实施加热处理而迅速固化,形成具有超耐热性的固化物。需要说明的是,加热处理条件可以在与上述的固化性化合物产品的固化条件同样的范围适当设定。
所述固化性组合物例如能优选用作电子信息设备、家电、汽车、精密机械、航空器、空间产业用设备、能源领域(油田挖掘管路/管、燃料容器)等的在严酷的环境温度条件下使用的复合材料(纤维强化塑料、预浸料等)的成型材料、屏蔽材料、传导材料(例如,导热材料等)、绝缘材料、粘接剂(例如,耐热性粘接剂等)等功能材料。另外,能优选用作封装剂、涂料、墨液、密封剂、抗蚀剂、造型材料、形成材料[止推垫圈、机油滤清器、封装件、轴承、齿轮、气缸盖罩、轴承保持架、进气歧管、踏板等汽车部件;基材、电绝缘材料(绝缘膜等)、层叠板、电子纸、触控面板、太阳能电池基板、光导波、导光板、全息存储器、硅晶圆载体、IC芯片托盘、电解电容托盘、绝缘膜等半导体/液晶制造装置部件;透镜等光学部件;泵、阀门、封装件等压缩机部件;航空器的客舱内饰部件;灭菌器具、柱、配管等医疗器具部件、食品/饮料制造设备部件;以用于个人电脑、移动电话等那样的壳体、作为在个人电脑的内部支承键盘的构件的键盘支承体为代表的电气/电子设备用构件等形成材料]等。
所述固化性组合物具有上述特性,因此能特别优选用作用以往的树脂材料难以应对的、在高耐热/高耐电压的半导体装置(功率半导体等)中被覆半导体元件的封装剂。
此外,所述固化性组合物具有上述特性,因此能优选用作粘接剂[例如,用于在高耐热/高耐电压的半导体装置(功率半导体等)中层叠半导体的用途的耐热性粘接剂等]。
此外,所述固化性组合物具有上述特性,因此能优选用作涂料(溶剂型涂料或粉体涂料)[例如,高耐热/高耐电压的半导体装置(功率半导体等)的涂料(溶剂型涂料或粉体涂料)]。
[成型物]
本公开的成型物包含上述固化性化合物产品的固化物或半固化物。作为所述成型物的形状没有特别限制,可以根据用途来适当选择,成型物可以为平面状也可以为立体状。此外,可以为颗粒状或者粒状。所述成型物能通过对上述固化性化合物产品(或上述固化性组合物)进行注塑成型、传递成型、压缩成型、挤出成型等成型方法来制造。
所述成型物的耐热性优异。因此,在住宅/建筑、运动用具、汽车、航空/航天产业领域中,能优选用作代替铁、铝等金属的材料。在所述成型物是平面状的成型物(或膜状的成型物)的情况下,能优选用作电子器件的层间绝缘膜。
[层叠体]
本公开的层叠体具有上述固化性化合物产品的固化物或半固化物与基板层叠的构成。在所述层叠体中包括如下构成:固化性化合物产品的固化物或半固化物/基板;以及基板/固化性化合物产品的固化物或半固化物/基板。
作为所述基板的原材料,例如可列举出:半导体材料(例如,陶瓷、SiC、氮化镓等)、纸、涂料纸、塑料膜、木材、布、无纺布、金属(例如,不锈钢、铝合金、铜)等。
所述层叠体具有基板隔着如下粘接层而层叠的构成,所述粘接层包含上述固化性化合物产品的固化物或半固化物,耐热性和对所述基板的粘附性优异。所述层叠体例如能优选用作电子电路基板等。
所述层叠体例如能通过将上述固化性化合物产品载置于基板上,实施加热处理来制造。
所述层叠体还能通过如下方法制造:将所述固化性化合物产品的熔融物涂布于塑料制的支承体上,将涂布的熔融物固化,得到包含所述固化性化合物产品的薄膜,将所得到的薄膜从所述支承体剥离,层叠于基板上,实施加热处理。
[复合材料]
本公开的复合材料包含上述固化性化合物产品的固化物或半固化物和纤维。作为复合材料的形状不特别限制为纤维状、片状等。
作为所述纤维,例如可列举出:碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等。它们可以单独使用一种,或组合使用两种以上。所述纤维可以为线状,也可以为加工为片状的纤维(纺织布或无纺布)。
所述复合材料例如能通过如下方法制造:使将上述固化性化合物产品溶解于溶剂而得到的溶液、上述固化性化合物产品的熔融物浸含于纤维,实施加热处理。通过所述加热处理,使浸含的固化性化合物产品半固化而得到的复合材料能优选用作预浸料等中间加工品。
所述复合材料具有上述固化性化合物产品进入到纤维的空隙而固化的构成,为轻量且高强度,而且耐热性优异。因此,在住宅/建筑、运动用具、汽车、航空/航天产业领域中,能优选用作代替铁、铝等金属的材料。另外,能优选用作:消防用衣服(防火服、工作服、救援服/耐热服)材料;窗帘、地毯材料;二次电池用间隔件、燃料电池用间隔件等间隔件;工业用过滤器、车载用过滤器、医疗用过滤器等过滤器;空间材料等。
以上,本公开的各构成和各构成的组合等是一个例子,可以在不脱离本公开的主旨的范围内适当地进行构成的附加、省略、置换以及变更。此外,本公开不由实施方式限定,仅由专利权利要求书的记载限定。
实施例
以下,通过实施例对本公开更具体地进行说明,但本公开不由这些实施例限定。
需要说明的是,测定在下述条件下进行。
<NMR测定>
测定装置:JEOL ECA500或BRUKER AVANCE600MHz。
测定溶剂:氘代DMSO、氘代氯仿、或氘代氯仿/五氟苯酚(PFP)=2/1(wt/wt)的混合液。
化学位移:以TMS为基准。
<GPC测定>
装置:泵“LC-20AD”((株)岛津制作所制)。
检测器:RID-10A((株)岛津制作所制)或MODEL302TDA(Viscotek制)以及UV2501(Viscotek制)。
溶剂:THF或氯仿。
色谱柱:Shodex KF-803+Shodex KF802+Shodex KF801×2。
流速:1.0mL/min。
温度:40℃。
试样浓度:0.1%(wt/vol)。
标准聚苯乙烯换算
<DSC测定>
装置:TA Instruments Q2000。
升温速度:20℃/min。
气氛:氮气气氛。
<TGA测定>
装置:Seiko Instruments TG/DTA6200。
升温速度:20℃/min。
气氛:氮气气氛。
实施例1(化合物产品(1-1)的制造)
(工序1-1)
向具备搅拌装置、氮气导入管以及Dean-Stark装置的反应器中加入4,4'-二氯二苯甲酮(DFBP)37.25g、双酚A(BisA)32.48g、无水碳酸钾(K2CO3)29.50g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)214.4g以及甲苯(Tol)90.4g,在氮气气氛下一边搅拌一边加热,在130~140℃下使甲苯回流4小时。之后,进一步加热,在170~180℃下蒸馏除去甲苯。进而,在170~180℃下持续搅拌10小时后,恢复至室温。
(工序1-2)
之后,向装有反应产物的反应器中添加4-氨基苯酚(4-AP)6.520g、无水碳酸钾(K2CO3)8.260g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)27.9g以及甲苯(Tol)117.4g,再次在氮气气氛下一边搅拌一边加热,在130~140℃下使甲苯回流3小时。之后,加热,在170~180℃下蒸馏除去甲苯,进一步保持所述温度并持续搅拌4小时。之后,冷却至室温,将反应液添加至3000mL的甲醇中,过滤,由此得到了粉末状固体。将该粉末状固体用甲醇和水反复清洗后,在80℃下减压干燥一夜,得到了粉末状固体的二胺-1(Diamine-1,下述式所示的化合物)。
[化学式23]
(工序2)
向具备搅拌装置、氮气导入管以及Dean-Stark装置的反应器中加入工序1中得到的二胺-1 49.70g、马来酸酐(MAH)6.03g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)316.0g以及甲苯(Tol)178.3g,在氮气气氛下,在室温下搅拌5小时。之后,添加作为催化剂的对甲苯磺酸(pTSA)1.086g,升温至140℃后,持续搅拌8小时,使甲苯回流而去除水分。使反应液恢复至室温后,将反应液添加至3000mL的甲醇中,由此得到了粉末状固体。将该粉末状固体用甲醇和水反复清洗后,在80℃下减压干燥一夜,得到了化合物产品(1-1)(包含下述式(1-1)所示的化合物)48.8g。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
[化学式24]
实施例2(化合物产品(1-2)的制造)
如下述表1所记载地进行条件变更,除此以外,与实施例1同样地得到了化合物产品(1-2)(包含所述式(1-1)所示的化合物)。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
实施例3(化合物产品(1-3)的制造)
在工序1-1中,使用间苯二酚(RS)代替双酚A,如下述表1所记载地变更其他条件,除此以外,与实施例1同样地得到了化合物产品(1-3)(包含下述式(1-3)所示的化合物)。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
[化学式25]
实施例4(化合物产品(1-4)的制造)
如下述表1所记载地进行条件变更,除此以外,与实施例1同样地得到了化合物产品(1-4)(包含所述式(1-3)所示的化合物)。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
实施例5(化合物产品(1-5)的制造)
如下述表1所记载地进行条件变更,除此以外,与实施例1同样地得到了化合物产品(1-5)(包含所述式(1-1)所示的化合物)。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
实施例6(化合物产品(1-6)的制造)
(工序1)
如下述表1所记载地进行条件变更,除此以外,在与实施例1的(工序1-1)和(工序1-2)相同的条件下进行相同的操作,得到了二胺-1。
(工序2)
向具备搅拌装置、氮气导入管的反应器中加入工序1中得到的二胺-142.20g、马来酸酐(MAH)6.78g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)430.5g,在氮气气氛下,在室温下搅拌5小时。之后,添加乙酸酐9.58g、乙酸钠(NaOAc)0.426,在60℃下持续搅拌6小时。使反应液恢复至室温后,将反应液添加至3000mL的甲醇中,由此得到了粉末状固体。将该粉末状固体用甲醇和水反复清洗后,在80℃下减压干燥一夜,得到了化合物产品(1-6)(包含所述式(1-1)所示的化合物)40.9g。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
实施例7(化合物产品(1-7)的制造)
在工序1中,如下述表1所记载地进行条件变更,在工序2中,使用三乙胺(Et3N)3.520g代替乙酸钠,使用乙酸酐10.65g,除此以外,与实施例6同样地得到了化合物产品(1-7)(包含所述式(1-1)所示的化合物)40.5g。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
实施例8(化合物产品(1-8)的制造)
如下述表1所记载地进行条件变更,除此以外,与实施例1同样地得到了化合物产品(1-8)(包含所述式(1-3)所示的化合物)。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
实施例9(化合物产品(1-9)的制造)
(工序1)
向具备搅拌装置、氮气导入管以及Dean-Stark装置的反应器中加入4,4'-二氯二苯甲酮(DFBP)62.84g、双酚A(BisA)54.79g、4-氨基苯酚(4AP)11.520g、无水碳酸钾(K2CO3)64.350g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)465.8g,在氮气气氛下一边搅拌一边加热,在170~180℃下持续搅拌10小时。之后,冷却至室温,将反应液添加至3000mL的甲醇中,通过过滤得到粉末状固体。将该粉末状固体用甲醇和水反复清洗后,在80℃下减压干燥一夜,得到了粉末状固体的二胺。
(工序2)
向具备搅拌装置、氮气导入管以及Dean-Stark装置的反应器中加入所得到的二胺67.90g、马来酸酐(MAH)8.20g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)193.0g以及甲苯(Tol)96.6g,在氮气气氛下,在室温下搅拌5小时。之后,添加作为催化剂的对甲苯磺酸(pTSA)1.070g,升温至140℃后,持续搅拌8小时,使甲苯回流而去除水分。使反应液恢复至室温后,将反应液添加至3000mL的甲醇中,由此得到了粉末状固体。将该粉末状固体用甲醇和水反复清洗后,在80℃下减压干燥一夜,得到了化合物产品(1-9)(包含所述式(1-1)所示的化合物)67.3g。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
实施例10(化合物产品(1-10)的制造)
如下述表2所记载地进行条件变更,除此以外,与实施例9同样地得到了化合物产品(1-10)(包含所述式(1-1)所示的化合物)。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
比较例1(化合物产品(1-11)的制造)
如下述表2所记载地进行条件变更,除此以外,与实施例9同样地得到了化合物产品(1-11)(包含所述式(1-1)所示的化合物)。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
比较例2(化合物产品(1-12)的制造)
(工序1)
在与实施例1的(工序1-1)和(工序2)相同的条件下进行相同的操作,得到了二胺-1。
(工序2)
使用工序1中得到的二胺-1,通过与POLYMER,1989,Vol30,June,p978-985所述的方法同样的方法,得到了下述式所示的化合物产品(1-12)产品。
即,向具备搅拌装置、氮气导入管以及Dean-Stark装置的反应器中加入工序1中得到的二胺-1 14.89g、马来酸酐1.94g、二甲基乙酰胺(DMAC)400mL、N-环己基吡咯烷酮(CHP)80mL,在氮气气氛下搅拌6小时。接着,将温度升温至130℃,一边使氮气在反应器内流通,一边在130℃下使反应持续24小时。使反应液恢复至室温后,将反应液添加至3000mL的甲醇中,由此得到了粉末状固体。将该粉末状固体用甲醇和水反复清洗后,在80℃下减压干燥一夜,得到了化合物产品(1-12)(包含所述式(1-1)所示的化合物)14.5g。所得到的化合物产品的性状示于下述表3。
在实施例和比较例中得到的化合物产品中,根据1H-NMR谱的信号的积分强度比计算出官能团浓度、未闭环浓度以及闭环率。此外,利用GPC测定求出数均分子量和重均分子量。而且,利用DSC测定求出Tg、放热起始温度以及放热量,利用TGA测定求出5%热重量减少温度(Td5)。
将实施例1中得到的化合物产品(1-1)和比较例1中得到的化合物产品(1-11)的1H-NMR谱和各信号的归属示于图1、图2。
可知,若包含未闭环的酰胺酸,则在6.2~6.5ppm出现信号,根据图1、图2,化合物产品(1-1)与化合物产品(1-11)相比,源自酰胺酸的信号的强度显著减小。
将化合物产品(1-1)、(1-11)的DSC测定结果示于图3、图4。根据图3、图4,化合物产品(1-1)的放热起始温度为268℃,化合物产品(1-11)的放热起始温度为216℃。可知,化合物产品(1-1)与化合物产品(1-11)相比放热起始温度变高。
化合物产品中所含的碱金属浓度利用ICP发光分析(Agilent Technologies制,Agilent5110)进行分析。
将用NMP将作为样品的化合物产品1g稀释100倍制备出的溶液作为ICP-AES测定用检测液。
此外,校正曲线用标准液用NMP将市售的原子吸光分析用K1000标准液和Na1000标准液适当稀释来使用。
此外,通过下述方法对所得到的化合物产品的溶液保存稳定性进行评价。
化合物产品使用在80℃下减压干燥一夜后在干燥氮气中恢复至室温后得到的化合物产品作为样品。
然后,在将内部用干燥氮气置换后的管形瓶中称量规定量的所述样品,以成为20重量%溶液的方式加入NMP(水分减少品),得到了20重量%NMP溶液。
将所得到的20重量%NMP溶液在干燥器内(温度:23℃)保存10天,根据保存前的粘度(η0)与保存后的粘度(η10)之比评价了保存稳定性。需要说明的是,粘度之比小的一方保存稳定性优异。所述粘度测定使用E型粘度计(Brookfield Viscometer LVDT3T),使用恒温槽(HUBER MPCK6)将测定温度保持在23℃来进行。
将结果汇总示于下述表3。
如表3所示,实施例和比较例中得到的化合物产品在保存前均为适合于溶液流延成型的粘度。而且,实施例中得到的闭环率为97%以上的化合物在保存后也保持适合的粘度,保存稳定性良好。另一方面,化合物(1-11)和化合物(1-12)等闭环率低于97%的固化性化合物产品在保存10天后粘度大幅上升,溶液的保存稳定性不良。
此外,对实施例和比较例中得到的化合物产品(1-1)、(1-6)、(1-9)、(1-11)进行了TGA测定。将结果示于图5。
根据图5可知,若化合物产品中的碱金属含量超过500重量ppm,则存在所得到的固化物的耐热性降低的倾向。
[溶剂溶解性评价]
通过以下方法测定溶剂溶解性。
将实施例中得到的化合物产品(1-1)(1g)或作为比较例的市售PEEK粉末(聚醚醚酮,熔点343℃,Tg147℃,商品名“VICTREX151G”,Victrex Japan(株)制)(1g)与下述表所示的溶剂(100g)混合,在23℃下搅拌24小时,以下述基准对在溶剂中的溶解性进行了评价。
评价基准
○(良好):完全溶解。
×(不良):至少一部分未溶解而残留。
将结果汇总示于下述表。
[表4]
溶剂NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮。
DMSO:二甲基亚砜。
THF:四氢呋喃。
[溶液流延成型]
将实施例中得到的化合物产品(1-1)、(1-2)、(1-5)、(1-6)、(1-9)溶解于甲苯中,得到了20重量%溶液。
此外,将化合物产品(1-3)、(1-4)、(1-8)溶解于环己酮中,得到了20重量%溶液。
用注射器将所得到的20重量%溶液流延于玻璃板上,用涂布器均匀铺展,对其进行一次干燥(在120℃的干燥机中干燥1小时),接着进行二次干燥(在150℃的干燥机中、真空下干燥1小时)得到了涂膜。之后,使所得到的涂膜热固化(在280℃的干燥机中、真空下1小时)。由此,得到了膜状的固化物/玻璃板层叠体。
冷却后,将所得到的层叠体浸渍于水中,放置一夜由此将膜状的固化物从玻璃板剥离。如此,得到了由所述化合物产品的固化物构成的成型体(厚度:100±30μm)。
[熔融压制成型]
将实施例中得到的各化合物产品填充至成型用模具,安置于压制机(30吨手动油压真空压制,IMC-46E2-3型,(株)井元制作所制),一边抽真空,一边以20℃/分钟从50℃升温到280℃为止保持1小时后,进一步以20℃/分钟升温到320℃为止保持30分钟。之后,冷却压制机,在变为100℃以下时取出成型用模具,得到了由所述化合物产品的固化物构成的平板状的成型体(厚度:1.0±0.1mm)。然后,对所得到的成型体测定出Tg、弹性模量、屈服点应力以及断裂伸长率。
比较例1中得到的化合物产品(1-11)、(1-12)的溶液保存稳定性不良,因此无法进行溶液流延成型和熔融压制成型。
将结果汇总示于下述表5。需要说明的是,在得到了成型体的情况下记载为“〇”,在未得到成型体的情况下记载为“×”。在未实施的情况下记载为“-”。
[表5]
若将实施例中得到的化合物产品固化,则能得到耐热性和强韧性优异的固化物。
实施例5中得到的化合物产品在进行溶液流延成型的情况下,在干燥时产生了裂纹(*1)。此外,在进行熔融压制成型的情况下,发生了树脂从模具泄漏(*2)。
实施例8中得到的化合物产品在进行溶液流延成型时,在干燥时产生了裂纹(*3)。此外,通过熔融压制成型得到了成型体,但所得到的固化物脆,在对试验片进行冲切时破损(*4)。
作为以上的总结,以下附记本公开的构成及其变形。
[1]一种固化性化合物产品,其具备下述(a)~(e)的特性。
(a)标准聚苯乙烯换算的数均分子量:1000~15000。
(b)源自芳香环的结构占固化性化合物产品总量的比例:50重量%以上。
(c)23℃下的溶剂溶解性:1g/100g以上。
(d)玻璃化转变温度:80~230℃。
(e)对所述固化性化合物产品进行减压干燥处理后溶解于NMP中而得到的20重量%NMP溶液的粘度(η0)和将所述溶液在保持于23℃的干燥器内静置10天后的粘度(η10)满足下述式(E)。
η10/η0<2(E)
[2]一种固化性化合物产品,其具备下述(g)的特性,(g)所述固化性化合物产品在氮气气氛下,以升温速度20℃/分钟测定的5%重量减少温度(Td5)为300℃以上。
[3]一种固化性化合物产品,其具备下述(h)的特性,(h)所述固化性化合物产品的固化物在氮气气氛下,以升温速度20℃/分钟测定的5%重量减少温度(Td5)为300℃以上。
[4]一种固化性化合物产品,其具备下述(i)的特性,(i)所述固化性化合物产品的固化物依据JIS K7161的方法的弹性模量:1000Mpa以上。
[5]一种固化性化合物产品,其具备下述(j)的特性,(j)所述固化性化合物产品的固化物依据JIS K7161的方法的屈服点应力:70MPa以上。
[6]一种固化性化合物产品,其具备下述(k)的特性,(k)所述固化性化合物产品的固化物依据JIS K7161的方法测定的断裂伸长率:5%以上。
[7]一种固化性化合物产品,其包含式(1)所示的化合物,所述式(r-1)所示的基团相对于式(r-1)所示的基团和式(r-2)所示的基团的合计的比例为97%以上。
[8]根据[7]所述的固化性化合物产品,其中,式(1)中的D1、D2相同或不同,为选自包含式(d-1)~(d-4)所示的结构的基团中的基团。
[9]根据[7]或[8]所述的所述固化性化合物产品,其中,式(I)和式(II)中的Ar1~Ar3相同或不同,为从碳原子数6~14的芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上碳原子数6~14的芳香环经由以下结构键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团,所述结构为:单键、碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基、或者碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基的一个以上氢原子被卤素原子取代而成的基团。
[10]根据[7]~[9]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,所述式(r-1)所示的基团为式(r-1')所示的基团。
[11]根据[7]~[9]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,所述式(r-1)所示的基团为选自式(r-1-1)~(r-1-6)所示的基团中的基团。
[12]根据[7]~[9]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,所述式(r-1)所示的基团为选自式(r-1-1)或(r-1-5)所示的基团中的基团。
[13]根据[7]~[12]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,所述式(r-2)所示的基团为式(r-2')所示的基团。
[14]根据[7]~[12]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,所述式(r-2)所示的基团为式(r-1-1)~(r-1-6)所示的基团中的酰亚胺键合部开环而成的基团。
[15]根据[7]~[12]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,所述式(r-2)所示的基团为式(r-1-1)或(r-1-5)所示的基团中的酰亚胺键合部开环而成的基团。
[16]根据[7]~[15]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,式(1)中的R1-D1-基团和R2-D2-基团相同或不同,为式(rd-1'-1)(rd-1'-2)(rd-2'-1)或(rd-2'-2)所示的基团。
[17]根据[7]~[16]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,式(1)中的L为式(L-1)所示的二价基团。
[18]根据[7]~[16]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,式(1)中的L为式(L-1-1)或(L-1-2)所示的二价基团。
[19]根据[1]~[18]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,相对于每1g固化性化合物产品的、式(r-1)所示的基团的摩尔数为0.5×10-4~20×10-4摩尔/g。
[20]根据[1]~[19]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,相对于每1g所述固化性化合物产品的、式(r-2)所示的基团的摩尔数为0.15×10-4摩尔/g以下。
[21]根据[1]~[20]中任一项所述的固化性化合物产品,其中,碱金属含量为500重量ppm以下。
[22]一种成型物,其包含如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的固化物。
[23]一种成型物,其包含如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的半固化物。
[24]一种成型物,其包含如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的固化物或半固化物。
[26]一种层叠体,其具有如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的固化物或半固化物与基板层叠的构成。
[26]一种层叠体的制造方法,其中,将如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品载置于基板上,实施加热处理,由此得到具有所述固化性化合物产品的固化物或半固化物与基板层叠的构成的层叠体。
[27]根据[26]所述的层叠体的制造方法,其中,将所述固化性化合物产品的熔融物涂布于塑料制的支承体上,进行固化,得到包含所述固化性化合物产品的薄膜,将所得到的薄膜从所述支承体剥离,层叠于基板上,实施加热处理。
[28]一种复合材料,其包含如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的固化物或半固化物和纤维。
[29]一种复合材料的制造方法,其中,使用如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品,制造包含所述固化性组合物的固化物或半固化物和纤维的复合材料。
[30]一种如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的应用,其中,所述固化性化合物产品用作用于制造包含所述固化性组合物的固化物或半固化物和纤维的复合材料。
[31]一种粘接剂,其包含如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品。
[32]一种涂料,其包含如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品。
[33]一种封装剂,其包含如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品。
[34]一种如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的应用,其中,所述固化性化合物产品用作粘接剂。
[35]一种如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的应用,其中,所述固化性化合物产品用作涂料。
[36]一种如[1]~[21]中任一项所述的固化性化合物产品的应用,其中,所述固化性化合物产品用作封装剂。
工业上的可利用性
本公开的固化性化合物产品在溶液中的保存稳定性和/或成型加工性优异。此外,能在低温下熔融成型,溶剂溶解性也优异。此外,所述固化性化合物产品的固化物具有超耐热性和强韧性。
因此,所述固化性化合物产品适用于在电子信息设备、家电、汽车、精密机械、航空器、宇宙产业用设备等中使用的粘接剂、封装剂、涂料等。
Claims (13)
1.一种固化性化合物产品,所述固化性化合物产品具备下述(a)~(e)的特性,
(a)标准聚苯乙烯换算的数均分子量:1000~15000;
(b)源自芳香环的结构占固化性化合物产品总量的比例:50重量%以上;
(c)23℃下的溶剂溶解性:1g/100g以上;
(d)玻璃化转变温度:80~230℃;
(e)对所述固化性化合物产品进行减压干燥处理后溶解于NMP中而得到的20重量%NMP溶液的粘度η0和将所述溶液在保持于23℃的干燥器内静置10天后的粘度η10满足下述式(E):
η10/η0<2(E)。
2.一种固化性化合物产品,所述固化性化合物产品包含下述式(1)所示的化合物,
[化学式1]
式中,R1、R2相同或不同,表示下述式(r-1)所示的基团或下述式(r-2)所示的基团,
[化学式2]
式中,Q表示C或CH,式中的两个Q经由单键或双键而键合;R3~R6相同或不同,表示氢原子或烃基;R3和R4任选地彼此键合而形成环;n'表示0以上的整数;式中的带有波浪线的键合键与D1或D2键合,
D1、D2相同或不同,表示单键或连接基团;L表示具有包含下述式(I)所示的结构和下述式(II)所示的结构的重复单元的二价基团,
[化学式3]
式中,Ar1~Ar3相同或不同,表示从芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上芳香环经由单键或连接基团键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团;X表示-CO-、-S-或-SO2-,Y相同或不同,表示-S-、-SO2-、-O-、-CO-、-COO-或-CONH-;n表示0以上的整数,
所述式(r-1)所示的基团相对于所述式(r-1)所示的基团和所述式(r-2)所示的基团的合计的比例为97%以上。
4.根据权利要求2或3所述的固化性化合物产品,其中,
式(I)和式(II)中的Ar1~Ar3相同或不同,为从碳原子数6~14的芳香环的结构式中去除两个氢原子而成的基团、或从两个以上碳原子数6~14的芳香环经由以下结构键合而成的结构式中去除两个氢原子而成的基团,所述结构为:单键、碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基、或者碳原子数1~5的直链状或支链状亚烷基的一个以上氢原子被卤素原子取代而成的基团。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的固化性化合物产品,其中,
碱金属含量为500重量ppm以下。
6.一种成型物,所述成型物包含如权利要求1~5中任一项所述的固化性化合物产品的固化物或半固化物。
7.一种层叠体,所述层叠体具有如权利要求1~5中任一项所述的固化性化合物产品的固化物或半固化物与基板层叠的构成。
8.一种层叠体的制造方法,其中,
将如权利要求1~5中任一项所述的固化性化合物产品载置于基板上,实施加热处理,由此得到具有所述固化性化合物产品的固化物或半固化物与基板层叠的构成的层叠体。
9.根据权利要求8所述的层叠体的制造方法,其中,
将所述固化性化合物产品的熔融物涂布于塑料制的支承体上,进行固化,得到包含所述固化性化合物产品的薄膜,将所得到的薄膜从所述支承体剥离,层叠于基板上,实施加热处理。
10.一种复合材料,所述复合材料包含如权利要求1~5中任一项所述的固化性化合物产品的固化物或半固化物和纤维。
11.一种粘接剂,所述粘接剂包含如权利要求1~5中任一项所述的固化性化合物产品。
12.一种涂料,所述涂料包含如权利要求1~5中任一项所述的固化性化合物产品。
13.一种封装剂,所述封装剂包含如权利要求1~5中任一项所述的固化性化合物产品。
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