JP7013545B2 - 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 - Google Patents
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Description
[3] US 6,627,704 B2
[4] US 6,995,195 B2
[9] US 6,352,782 B2
[5] ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2018, 6 (7), 9277-9282.
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[10] Journal of Applied Polymer Science 2005, 96, (6), 2079-2089.
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[12] Journal of Applied Polymer Science 2008, 110, (4), 2413-2423.
その中、R0やR1、R2及びR3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-、-SO2-、-CH2-、-O-、null、-C(CH3)2-或いは
[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。
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。
その中、Zは、水素や
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。
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。
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(K2CO3)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
Claims (15)
- 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)。 - 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、
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
且つ、Zは、水素や
- 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。
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