JP5922582B2 - コンポジット組成物 - Google Patents
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Description
(1)低い架橋密度を有し、従って比較的強靱である二官能性樹脂をベースにして、改良された機械的特性、例えば改良された靱性;
(2)改良された熱特性、例えばジシアンジアミドによって硬化させたとき、約150℃よりも高い、好ましくは約170℃よりも高い、更に好ましくは約190℃よりも高い、より高いガラス転移温度;
(3)より高い耐湿特性(高い防湿性又は換言すると、低い水吸収);
(4)より低い誘電定数/誘電正接(Dk/Df)特性及び
(5)約150mPa-sよりも低い、好ましくは約120mPa-sよりも低い低粘度を示すエポキシ樹脂をベースにする、
を有する。
ビスフェノールシクロドデカノンとD.E.R.(登録商標)330とのアドバンスト反応
ビスフェノールシクロドデカノンの66.8グラム(g)サンプル(189.8ミリモル)を、500mLのガラス反応器内で、133.1gのD.E.R.(登録商標)330(371.8ミリモル)中に、140℃で溶解させて、混合物を形成させた。この混合物を80℃まで冷却し、次いで100mgのAl触媒溶液(メタノール中70%固体)をこの混合物に添加し、ビスフェノールシクロドデカノンとD.E.R.(登録商標)330との反応を開始させた。アドバンスト反応を150℃で実施して、アドバンスト樹脂Aを形成させた。1時間後に、このアドバンスト樹脂Aを、滴定によってキャラクタリゼーションした。滴定から得られたアドバンスト樹脂AのEEWは、520g/eq(EEW理論=551g/eq)であった。アドバンスト樹脂AのTgは、10℃/分の加熱勾配でDSCによって測定した。Tgは54℃であった。
ビスフェノールAの52.5gサンプル(230.3ミリモル)を、500mLのガラス反応器内で、147.4gのD.E.R.(登録商標)330(411.7ミリモル)中に、140℃で溶解させた。この混合物を80℃まで冷却し、次いで100mgのAl触媒溶液(メタノール中70%固体)をこの混合物に添加し、ビスフェノールAとD.E.R.(登録商標)330とのアドバンスメント反応を開始させた。この反応を150℃で実施して、比較アドバンスト樹脂Aを形成させた。1時間後に、この比較アドバンスト樹脂Aを、滴定によってキャラクタリゼーションした。滴定から得られた比較アドバンスト樹脂AのEEWは、569g/eq(EEW理論=552g/eq)であった。比較アドバンスト樹脂AのTgは、10℃/分の加熱勾配でDSCによって測定した。Tgは49℃であった。
ビスフェノールシクロドデカノンとD.E.R.(登録商標)330とのアドバンスト樹脂の硬化
上記実施例1から得られたアドバンスト樹脂A(EEW=520g/eq)の20.0gサンプルを、0.48gのdicy及び0.25gのEPON(登録商標)P101と混合した。この混合物を、200℃で2時間硬化させて、硬化樹脂Aを形成させた。硬化樹脂AのTgを、DSCによって10℃/分の加熱勾配で測定した。硬化樹脂AのTgは141℃であった。
上記比較例Aから得られたアドバンスト樹脂B(EEW=569g/eq)の20.0gサンプルを、0.45gのdicy(EEW=14g/eq)及び0.26gのEPON P101と混合した。
2種の樹脂(樹脂C及び比較樹脂C)の靱性を、DMAによって測定した。樹脂Cからなる実施例2の硬化樹脂は、実施例1における手順を使用して製造されたアドバンストビスフェノールシクロドデカノン樹脂である。樹脂Cを、実施例2における手順を使用してPlenco13943によって硬化させた。この硬化樹脂を本明細書において「硬化樹脂C」(実施例3)として参照する。
アドバンストビスフェノールシクロドデカノン樹脂から製造された積層板
パートA.D.E.R.(登録商標)330を含有するアドバンストビスフェノールシクロドデカノン
ビスフェノールシクロドデカノンの99.88gサンプル(0.57モル)を、500mLのガラス反応器内で、399.88gのD.E.R.(登録商標)330(2.22モル)中に、140℃で溶解させて、混合物を形成させた。この混合物を80℃まで冷却し、次いで231mgのAl触媒溶液(メタノール中70%固体)をこの混合物に添加した。Al触媒溶液を含有する得られる混合物を、約150℃まで加熱した。ビスフェノールシクロドデカノンとD.E.R.(登録商標)330とのアドバンスト反応を150℃で約1時間実施して、アドバンスト樹脂Eを形成させた。
47重量%の上記パートAで製造した樹脂F(溶媒無しで計算した、即ち、100%固体含有量)を53重量%のstyle7628ガラスクロス(Porcher731仕上)の上にコーティングすることによって、プリプレグを製造した。樹脂F中の溶媒(Dowanol(登録商標)PM)を、温度を約165℃に設定したオーブン内で、約5分間蒸発させて、プリプレグを形成させた。
臭素化したアドバンストビスフェノールシクロドデカノン樹脂
150g(100%固体含有量基準)のビスフェノールシクロドデカノン、150gのD.E.R.(登録商標)560(58.8%のBrで100%固体含有量基準)及び200gのDowanol(登録商標)PM溶媒を、反応器の中に装入した。この混合物を60℃まで加温して、ビスフェノールシクロドデカノン及びD.E.R.(登録商標)560をDowanol(登録商標)PM溶媒中に溶解させた。次いで、この混合物を、この混合物に添加した0.643グラムのAl触媒溶液(メタノール中70%固体)と共に、100℃まで加熱した。この混合物を、Dowanol(登録商標)PM溶媒が還流で沸騰し始める(137℃)まで連続的に加熱した。ビスフェノールシクロドデカノンとD.E.R.(登録商標)560とのアドバンスト反応を、137℃で約150分間行って、臭素化アドバンスト樹脂Gを形成させた。臭素化アドバンスト樹脂Gを、室温にまで冷却させた。
エポキシ化ビスフェノールシクロドデカノン(ビスフェノールシクロドデカノン変性エポキシ樹脂)の形成
下記の手順に従って、ビスフェノールシクロドデカノンをエピクロロヒドリンと、7.5:1の比(エピクロロヒドリン対ヒドロキシル(−OH)当量)で反応させることによって、ビスフェノールシクロドデカノンのエポキシ化を行った。
エポキシ化ビスフェノールシクロドデカノンとTBBAとのアドバンスト反応によって形成されたアドバンスト臭素化エポキシ樹脂
上記実施例6から得られたエポキシ化ビスフェノールシクロドデカノン生成物(EEW 236g/eq)の7.63gサンプル及び4.52gのTBBA(EEW 272g/eq、Br58.8%)を、ホットプレート上のアルミニウムカップ内で溶融させて、均一混合物を得た。約0.0049gのAl触媒を、この均一混合物に添加した。エポキシ化ビスフェノールシクロドデカノン生成物とTBBAとのアドバンスト反応を、120℃で1時間行って、アドバンスト樹脂を形成させた。次いで、このアドバンスト樹脂を2.98gのアセトン(アセトン中80%固体)中にdicyと共に溶解させて、樹脂混合物を形成させた。この樹脂混合物をホットプレート上で170℃で10分間及び190℃で90分間硬化させて、アドバンスト臭素化エポキシ樹脂生成物を形成させた。
パートA.プリプレグ手順
ガラスウェブ(Porcherスタイル Nr.7628/36アミンシラン仕上)にワニス混合物を含浸させることによって、プリプレグを製造した。一方のワニス混合物(実施例8)は、実施例7のアドバンスト臭素化樹脂から製造し、他方のワニス混合物(比較例D)は、TBBAでアドバンスした従来のエポキシ化ビスフェノールAから製造した。プリプレグは、長さが3メートルのCaratschパイロットトリーターを使用して形成した。「ハンドレイアップ」は、ワニスをガラスウェブの上に注ぐことによって製造した。ワニスをガラスウェブ全体に広げ、その後、ガラスウェブをトリーターローラーに通過させた。次いで、樹脂含浸ウェブをトリーターに通過させ、175〜180℃の温度で加熱して、得られるプリプレグを形成させた。
上記パートAからのプリプレグ8層並びに頂及び底に銅箔を使用して、積層板を製造した。8層を20N/cm2で、3°K/分の加熱勾配で室温から190℃までプレスし、そして90分間保持した。
エポキシ化ビスフェノールシクロドデカノンの合成
サーモスタット制御加熱マントルを取り付けた2リットルの三つ口丸底ガラス反応器に、ビスフェノールシクロドデカノン(約176g、1.0ヒドロキシル当量)、エピクロロヒドリン(約694g、7.5モル)及びイソプロパノール(約373g、使用したエピクロロヒドリンの35重量%)を装入した。この反応器に、更に、凝縮器(−15℃に維持)、温度計、クライゼンアダプター、オーバーヘッド窒素入口(1LPM N2を使用)及び攪拌機アセンブリ(テフロン(登録商標)パドル、ガラス軸、可変速モーター)を取り付けた。50℃で溶解した後、水酸化ナトリウムの溶液(水中20%、180g)を、サイドアーム排気添加漏斗から、20〜30分間かけて添加した。攪拌を開始して、エピクロロヒドリン及びイソプロパノール中のビスフェノールシクロドデカノンのスラリーを得た。この反応の間、温度を50℃で維持した。20分間の後反応の後に、攪拌を停止し、水層を有機層から除去した。
dicyによるeCDONの硬化
eCDONのサンプル(4.62g)、dicy(0.34g)及び2−フェニルイミダゾール(0.038g)を、極低温粉砕によって混合した。この手順には、固体を、ねじ込み末端を有するステンレススチールシリンダーに添加すること、金属球を添加すること、内容物を液体窒素中で冷却すること及びアセンブリーを10分間振盪することが含まれる。このシリンダーを窒素パージバッグの中に入れ、室温にまで暖めた。この粉末の一部をアルミニウムパンの中に入れ、真空オーブン内で190℃で90分間加熱して、透明な注型品を形成させた。DSCによって、202℃のTgが観察された。この注型品を、4個の片に切断し、それぞれを秤量し、全部を、スチームオートクレーブの中に121℃で90分間置いた。それぞれの片の重量増分を、パーセントで表し、4個の値を平均して、2.3重量%の値を得た。
dicyによるD.E.R.(登録商標)331の硬化
D.E.R.(登録商標)331(ビスフェノールAジグリシジルエーテル、4.51g)、dicy(0.44g)及び2−フェニルイミダゾール(0.05g)を使用して、実施例10に記載された実験を繰り返した。DSCによって139℃のTgが観察され、水吸収は3.9重量%であった。
以下に、本発明の関連態様を記載する。
態様1.(I)少なくとも1種の熱硬化性樹脂組成物、(II)少なくとも1種の硬化剤及び(III)少なくとも1種の強化材を含んでなり、Tgが少なくとも約150℃であり、150℃で200mPa-sよりも低い粘度を有する二官能性エポキシ樹脂から製造され、エポキシ当量重量が190g/当量よりも大きい、コンポジット及び電気用積層板用硬化性樹脂組成物。
態様2.前記強化材が高強度フィラメント又は繊維を含んでなる態様1に記載の組成物。
態様3.前記熱硬化性樹脂組成物が下記一般式I:
によって表されるエポキシ樹脂を含んでなる態様1に記載の組成物。
態様4.前記熱硬化性樹脂組成物が下記一般式II:
によって表されるアドバンストエポキシ樹脂組成物を含んでなる態様1に記載の組成物。
態様5.前記熱硬化性樹脂組成物が下記一般式III:
によって表されるアドバンスト活性水素官能性樹脂組成物を含んでなる態様1に記載の組成物。
態様6.成分(I)とは異なる少なくとも1種の熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらの混合物から選択される樹脂を含んでなる態様1に記載の組成物。
態様7.少なくとも1種の熱硬化性樹脂成分(I)の濃度が、組成物の合計重量基準で、約10重量%〜約99重量%の熱硬化性樹脂を含んでなる態様1に記載の組成物。
態様8.(IV)式Iとは異なるエポキシ樹脂、(V)充填剤、(VI)難燃剤、(VII)触媒及び(VIII)溶媒の少なくとも1種を更に含む態様1に記載の組成物。
態様9.成分(I)の少なくとも1種の熱硬化性樹脂がジヒドロキシジフェニル−シクロアルカン化合物のジグリシジルエーテルを含んでなり、前記ジヒドロキシジフェニル−シクロアルカン化合物が下記一般式IV:
によって表されるジヒドロキシジフェニル−シクロアルカン化合物を含んでなる態様1に記載の組成物。
態様10.前記ジヒドロキシジフェニル−シクロアルカン化合物が約C8〜約C20の炭素原子を含有するシクロアルカン化合物から作られる態様1に記載の組成物。
態様11.前記シクロアルカン化合物がシクロオクタノン、シクロデカノン、シクロドデカノン、シクロペンタデカノン、シクロオクタデカノン、シクロエイコサノン及びこれらの混合物を含む態様11に記載の組成物。
態様12.シクロアルカン化合物がビスフェノールシクロドデカノンを含む態様12に記載の組成物。
態様13.成分(I)が、組成物の合計重量基準で、約20重量%〜約98重量%を含み、成分(II)が、組成物の合計重量基準で、約2重量%〜約50重量%を含む態様1に記載の組成物。
態様14.態様1に記載の組成物から製造されたコンポジット又は積層板物品。
態様15.前記物品がプリント回路基板、電気用若しくは電子用注型品、電気用若しくは電子用注封品、電気用若しくは電子用カプセル品又は電気用積層板である態様14に記載の物品。
Claims (7)
- (I)少なくとも1種の熱硬化性樹脂、(II)ジシアンジアミドを含む少なくとも1種の硬化剤及び(III)少なくとも1種の強化材を含んでなる熱硬化性樹脂組成物であって、前記熱硬化性樹脂組成物が少なくとも150℃のTgを有するコンポジット又は電気用積層板を形成でき、そして、150℃で200mPa-sよりも低い粘度を有する、コンポジット及び電気用積層板用硬化性樹脂組成物であって、前記少なくとも1種の熱硬化性樹脂(I)が下記一般式I:
によって表されるエポキシ樹脂を含む組成物。 - 前記強化材が高強度フィラメント又は繊維を含んでなる請求項1に記載の組成物。
- 前記熱硬化性樹脂成分(I)が一般式Iで表わされるエポキシ樹脂とは異なるエポキシ樹脂を更に含む請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも1種の熱硬化性樹脂成分(I)の濃度が、組成物の合計重量基準で、10重量%〜99重量%の熱硬化性樹脂を含んでなる請求項1に記載の組成物。
- (IV)一般式Iとは異なるエポキシ樹脂、(V)充填剤、(VI)難燃剤、(VII)触媒及び(VIII)溶媒の少なくとも1種を更に含む請求項1に記載の組成物。
- 成分(I)の少なくとも1種の熱硬化性樹脂がジヒドロキシジフェニル−シクロアルカン化合物のジグリシジルエーテルを含んでなり、前記ジヒドロキシジフェニル−シクロアルカン化合物が下記一般式IV:
によって表されるジヒドロキシジフェニル−シクロアルカン化合物を含んでなる請求項1に記載の組成物。
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