硅烷化合物、其生产方法以及包含硅烷化合物的树脂组合物的制作方法

文档序号:3565125阅读:411来源:国知局
专利名称:硅烷化合物、其生产方法以及包含硅烷化合物的树脂组合物的制作方法
技术领域
本发明涉及硅烷化合物、其生产方法以及包含硅烷化合物的树脂组合物。更具体而言,本发明涉及可用于安装用途、光学用途、光学设备用途、显示设备用途、机械部件材料、电气和电子部件材料和粘结磁体用热固性粘合剂树脂组合物等的硅烷化合物;可用于它们的中间体的硅烷化合物;所述硅烷化合物的生产方法;和包含所述硅烷化合物的树脂组合物。

背景技术
具有硅氧键的硅烷化合物是具有至少一个Si-O键(硅氧键)的化合物,包括聚硅氧烷(通常称为硅酮)和聚倍半硅氧烷,并且至今已被广泛用作各种工业产品的原料。现在,由于硅氧键带来的特性,硅烷化合物已被用于各种用途。例如,它们已被用于各种材料,例如安装用、光学设备用、显示设备用、机械部件、电气和电子部件和汽车部件材料等,以及光学材料,例如光纤、光波导、光记录盘、光学膜和显示器用基板等。在所述应用中,为了改造和改善所要使用的树脂的各种特性,目前一直在重复尝试和失误,并为了应用于上述用途而研究了能够显示硅氧键带来的特性的硅烷化合物。


发明内容
本发明要解决的问题 对于常规的硅烷化合物,已开发了下述物质特征在于其经由氨基甲酸酯键而具有马来酰亚胺基和烷氧基甲硅烷基的新型化合物(例如参见日本特开2002-69084号公报第2页,权利要求1)、具有酰亚胺基的硅烷化合物(例如参见日本特开昭63-146891号公报第9页)、作为有机吸收性化合物的三乙氧基甲硅烷基丙基-1,8-萘二甲酰亚胺(例如参见日本特表2003-502449号公报第2页,权利要求9)、聚纳迪克酰亚胺硅氧烷前体(polynadic imidesiloxane precursors)(例如参见日本特开平09-279034号公报第5页,第24段)、表面上具有铵阳离子的棒状聚硅氧烷(例如参见日本特开2006-45392号公报第2页)和层状聚氨基烷基硅氧烷复合物(例如参见日本特开2005-120333号公报第2~4页)。然而,仍有改善的空间以便得到各种功能优异、并且对于在安装用途十分需要进一步开发的领域的优选的实用性而能够显示足够的耐热性等功能的化合物。
对于诸如机械部件材料、电气和电子部件材料和汽车部件材料等各种材料,除了要求产品较高的功能性(functionality)之外,还要求它们是能够耐用于苛刻条件的应用的材料。例如,有作为新型半导体材料的宽禁带半导体,如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。与常规技术的硅(Si)类型的半导体装置相比,这些半导体材料在具有较高运行上限温度、较高耐压性、机械与化学稳定性和较高导热性的同时,还易于添加(掺杂)杂质并且具有许多的Si半导体装置制造方法中的相似点,因此已经认识到,对于这些半导体材料,制造装置产品的技术障碍较低,将这些半导体材料用于电力半导体装置的基板使得可以实现较高的耐压性、较低的电力损耗和较高的运行温度并且将半导体装置的功率损耗降低一半。因而,这些半导体材料用于整流元件、家电和PC用开关电力IC、电动车用发动机驱动IC和逆变器(inverter)IC的应用已得到促进。
尤其是这些年中,电动车和混合动力车成为前沿,随趋势发展,已经进行了显著的车辆电动化,已强烈需要将各种电子控制单元、执行器、传感器和通信IC一体化,并将它们放置在临近发动机和变速箱的高温环境中从而保持宽敞的内部空间并给车辆内部布置留有较广的选择余地。此外,就车辆应用的驾驶者和使用者的安全性而言,对防止错误操作的要求比家用电器应用要更为严格。因而,作为用于机械部件、电气电子部件和汽车部件的塑料材料,已经要求是与以前相比在更高的温度范围内各种物理性质劣化较小的塑料材料。
通常,在这些领域中一般使用环氧类材料,如果长时间放置在高达例如200℃以上的温度下,会发现这些材料显著地失重且机械强度劣化,因而需要改善耐热性。虽然有作为高耐热材料的工程塑料如聚酰亚胺,但所述塑料的操作性较差并且难以具有像环氧材料一样良好的加工性,因而它们的应用限于柔性基板等。因此,这些材料需要抑制重量损失、具有改善的耐热性、实现优异的加工性并且可用于各种用途。
另外,虽然各种聚硅氧烷/聚倍半硅氧烷或纳米复合材料可作为有机-无机杂化材料的示例,然而这些材料在整体上耐热性改善不足或者成本高昂,因为即使它们具有优异的耐热性,在使用时它们也需要含有贵金属催化剂,因而这些材料不适合于如汽车等大量消费用途(例如参见日本特开2006-73950号公报第2~4页)。
粘结磁体通常是指通过将下述树脂组合物成型而生成的磁体,所述树脂组合物包含如铁氧体、铝镍钴合金和稀土等磁性物质以及作为所述磁性物质的基质的粘合剂。与通常通过烧结法生成的常规磁体相比,所述粘结磁体易于成型,并且能够以高精度成型为复杂形状。因而,所述粘结磁体的用途迅速扩展至各种应用中。例如,粘结磁体已被用于各种产品和组件,例如汽车、普通电器、通信设备,以及音频设备、医用设备和普通工业设备。
通常通过热成型步骤(如注射成型和挤出成型)来使磁性物质和粘合剂树脂的混合物固化且成型,从而制造粘结磁体。在这种情况下,在例如注射成型中,所述混合物暴露于200℃~300℃的高温。此外,如果用于电动车用发动机中,则新近粘结的磁体需要在200℃以上的高温下运行。在这种情形下,存在下述技术问题磁体表面被氧化并覆盖有氧化物,并且所述热历史降低了磁性物质的矫顽磁力。
对于用于磁体粘结的常规的树脂组合物,例如,日本特开2001-206926号公报第1页和第2页提出了在成型过程中可在低温下固化而不用暴露于高温的树脂组合物。该树脂组合物是用于粘结磁体的稀土组合物,其包含(A)用不饱和一元酸使环氧化合物中50%~100%的环氧基进行乙烯基酯化而获得的聚合性化合物组成的粘合剂树脂、(B)热聚合引发剂和(C)稀土合金粉末。此外,例如,日本特开2003-217915号公报第2页公开了高耐候性磁体粉末,所述粉末在磁体粉末(A)的表面上包含平均膜厚度为5nm~10nm的磷酸盐被覆层(B1)和平均膜厚度为5nm~100nm的磷酸盐被覆层(B2),所述磁体粉末(A)由含有稀土元素的铁磁体合金粉末组成,其中所述磷酸盐被覆层(B1)的铁/稀土元素比为大于或等于5且小于8,而所述磷酸盐被覆层(B2)的铁/稀土元素比为大于或等于8。另外,日本特表2003-217916号公报第2页公开了高耐热性磁体粉末,其中平均膜厚度为1nm~10nm的铜被覆层(B1)和平均膜厚度为5nm~10nm的无机磷酸盐被覆层(B2)依次形成于由包含稀土元素的过渡金属磁体合金粉末组成的磁体粉末(A)的表面上。已经尝试了在磁体粉末表面上形成磷被覆层,从而在成型过程中抑制粘结磁体表面的氧化,进而避免磁特性的劣化。然而,所述性能需要进一步改善从而充分解决常规粘结磁体的如耐热性等问题。所述常规粘结磁体具有改善空间从而优选用于强烈需要开发的领域,以及目前使用粘结磁体的应用。
在上述现有技术下,本发明致力于提供耐热性、耐压性、机械与化学稳定性和导热性优异的硅烷化合物及其生产方法和含有硅烷化合物的树脂组合物,所述化合物可以有利地以下述树脂组合物的形式用于安装用途,即使对所述树脂组合物施用较大的剪切力或者即使在如高温和高压等严酷环境中,所述树脂组合物也能够形成各种物理性质基本不劣化的固化材料。
解决问题的手段 本发明人已经对硅烷化合物进行了各种研究,并且发现了具有包含酰亚氨键和酰氨键的有机骨架的硅烷化合物,所述硅烷化合物通过硅原子经由氧原子结合于所述有机骨架而形成硅氧烷骨架。本发明人已经发现包含所述化合物和有机树脂的树脂组合物可以显示出优异的耐热性而不失去该有机树脂所具有的优异特性,如产品重量轻、使产品紧密的能力、可成形性和柔性,从而实现上述目标。另外,本发明人已经发现包含所述硅烷化合物和有机树脂的树脂组合物可特别有利地用于各种材料的安装用途,所述材料例如有机械部件材料、电气和电子部件材料、汽车部件材料和粘结磁体用热固性树脂组合物。此外,本发明人已经发现的还有高效生产具有所述具体结构的硅烷化合物的方法,并最终完成了本发明。
换而言之,本发明提供了具有硅氧键和酰亚氨键的硅烷化合物,其中所述硅烷化合物包含通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与形成硅氧键的硅原子连接从而形成的结构单元,其中所述硅烷化合物由以下平均组成式限定 XaYbZcSiOd 该式中, X可以相同或不同,表示由下式(1)代表的包含具有酰亚氨键的有机骨架的基团;Z可以相同或不同,表示不具有酰亚氨键的有机基团;Y可以相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种基团;R可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并可以具有取代基;a是小于或等于3但不为0的数;b是0或小于3的数;c是0或小于3的数;d是小于2的数但不为0;并且a+b+c+2d=4,
该式中,R1表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且y是0或1。
下面,将具体地描述本发明。
本发明的硅烷化合物具有通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与硅原子连接从而形成的结构单元(下文中,也称为结构单元(I))和硅氧键(硅氧烷骨架)。由于上述硅烷化合物(也称为硅烷化合物(i))具有这样的结构,所以所述硅烷化合物具有优异的耐热性、耐压性、机械与化学稳定性和导热性,并且能够对各种材料提供如耐热性等各种特性。例如,可以适当地选择如硅氧烷骨架、具有酰亚氨键的有机骨架和结构单元(I)等结构从而得到具有与各种聚合物的高相容性的硅烷化合物,因而易于向所述聚合物提供耐热性和耐压性。被提供了耐热性和耐压性的所述聚合物能够形成即使在如高温和高压等苛刻环境下各种物理性质也很少劣化的固化物品,从而可优选用于安装用途。如上所述,上述硅烷化合物可优选用于机械部件材料、电气和电子部件材料、汽车部件材料、土木工程和建筑材料、成型材料和涂料与粘合剂用材料,也可以用作电子材料用成型材料和墨水、涂料、清漆和粘合剂用材料。此外,上述硅烷化合物可以用作半导体装置等中所用的低介电材料,或用作粘结磁体用热固性树脂组合物。尤其是,所述化合物可优选用于比家用电器用常规材料需要具有更高热稳定性的诸如最先进的微处理器单元(MPU)和车辆安装材料等实施领域。
上述硅烷化合物(i)中,“具有酰亚氨键的有机骨架”不受具体限制,只要该结构必定具有酰亚氨键即可,然而,它优选为(1)含有酰亚胺结构和1~6个碳原子的亚烷基的结构、(2)含有酰亚胺结构和仲氨基的结构和(3)含有酰亚胺结构和叔氨基的结构。尤其是,更优选的是(1)含有酰亚胺结构和1~6个碳原子的亚烷基的结构,这是由于它给出了具有较高热稳定性的硅烷化合物。
在上述硅烷化合物(i)中,相对于上述硅烷化合物(i)中所含的100摩尔硅原子,上述具有酰亚氨键的有机骨架的比率优选为20摩尔~100摩尔。其更优选为50摩尔~100摩尔,进而更优选为70摩尔~100摩尔,尤其优选为80摩尔~100摩尔,最优选为100摩尔。据此,可以改善所述硅烷化合物对有机树脂的溶解度以及耐热性和耐水解性等。
连接到上述具有酰亚氨键的有机骨架的硅原子除了与至少一个具有酰亚氨键的有机骨架连接之外还与至少一个氧原子连接,并且通过氧原子形成硅氧烷骨架。即,连接到具有酰亚氨键的有机骨架的硅原子连接于具有酰亚氨键的有机骨架、氧原子和可选的其它骨架,与所述有机骨架、氧原子和其它骨架的键的总数为4,并且有机骨架和氧原子在数量上均至少连接一个。
其它骨架可以包括选自由不具有酰亚氨键的有机基团、氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种。R可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可以具有取代基。所述不具有酰亚胺基的有机基团优选为选自由烷基、芳香族残基(如芳基和芳烷基)和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且这些基团可以具有取代基。尤其优选的实例是必要时具有取代基的具有1~8个碳原子的烷基、芳香族残基(如芳基或芳烷基)。这些有机基团可以具有取代基。实用的例子是甲基、乙基、苯基、乙烯基、氯丙基、巯基丙基、(环氧环己基)乙基、缩水甘油氧基丙基、N-苯基-3-氨基丙基、(甲基)丙烯酰氧基丙基、己基、癸基、十八烷基和三氟丙基。
与硅原子连接的上述具有酰亚氨键的有机骨架的数量为1~3,优选为1~2,更优选为1。所连接的氧原子(连接到与具有酰亚氨键的有机骨架连接的硅原子的氧原子)的数量为1~3,优选为2~3,更优选为3。所连接的其它有机骨架的数量为0~2,优选为0~1,更优选为0。与硅原子结合的骨架(基团)的优选的组合(键数)以(具有酰亚氨键的有机骨架,氧原子,其它骨架)计为(1,3,0)、(2,2,0)、(1,2,1)、(3,1,0)、(2,1,1)和(1,1,2)。
上述硅烷化合物(i)具有硅氧烷骨架(也称为主链骨架)。该硅氧烷骨架可以包括任何骨架,只要这些骨架必定具有硅氧键即可,并且硅氧烷骨架的结构可以为链状或支化,并且优选具有梯形结构、笼形结构或立方结构的聚倍半硅氧烷。
相对于100重量%的硅烷化合物(i),上述硅烷化合物(i)中硅氧烷骨架的比率优选为10重量%~80重量%、更优选15重量%~70重量%,进而更优选20重量%~50重量%。
上述硅烷化合物(i)不受具体限制,只要该化合物具有上述结构即可,优选实施方式的实例可以是(1)具有硅氧键和酰亚氨键的硅烷化合物,其中所述硅烷化合物包含必定具有硅氧键(聚硅氧烷键)的主链骨架并且具有通过使必定含有酰亚氨键的结构与所述主链骨架连接而形成的结构;(2)必定具有下述结构单元的硅烷化合物,所述结构单元之中至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与硅原子连接并且至少一个氧原子与上述硅原子连接,其中结构单元的上述硅原子通过氧原子而形成硅氧烷骨架;(3)具有包含硅氧键的主链骨架和具有酰亚氨键的有机骨架的硅烷化合物,其中该硅化合物含有下述结构单元作为必不可少的单元,该结构单元是通过使所述主链骨架的一些硅原子与所述有机骨架连接而形成的;和(4)包含硅氧键和具有酰亚氨键的有机骨架的硅烷化合物,其中所述硅烷化合物包含必定具有聚硅氧烷键的主链骨架,并且所述具有酰亚氨键的有机骨架与所述主链骨架的至少一个硅原子连接。
在上述优选实施方式(1)中,“通过使必定含有酰亚氨键的结构与所述主链骨架连接而形成的结构”可以包括通过使至少一个必定含有酰亚氨键的结构(具有酰亚氨键的有机骨架)与所述硅烷化合物(i)的主骨架(硅氧烷骨架)连接而形成的结构。即,该结构可以包括除所述主链骨架之外还具有上述必定含有酰亚氨键的结构的结构。具体而言,上述硅烷化合物(i)优选是那些在侧链中具有必定含有酰亚氨键的结构的硅烷化合物。在此情况中,所述必定含有酰亚氨键的结构不限于那些含有形成“链”状结构的重复单元的结构,而且还包括那些具有至少一个结构作为侧链的结构。
在上述优选实施方式(2)中,“其中至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与硅原子连接并且至少一个氧原子与上述硅原子连接的结构单元”优选受以下通式限定
该式中,X表示具有酰亚氨键的有机骨架;s是1~3的整数;2t是1~3的整数;并且s+2t=4。
上述硅烷化合物优选受以下平均组成式限定 XaYbZcSiOd 该式中, X可以相同或不同,表示具有酰亚氨键的有机骨架;Z可以相同或不同,表示不具有酰亚氨键的有机骨架;Y可以相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种基团;R可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可以具有取代基;a是小于或等于3但不为0的数;b是0或小于3的数;c是0或小于3的数;d是小于2但不为0的数;并且a+b+c+2d=4。即,X的系数a是满足0<x≤3的数;Y的系数b是满足0≤y<3的数;Z的系数c是满足0≤z<3的数;并且O的系数d是满足0<d<2的数。下面描述上述式(1)。
在上述硅烷化合物中,如果具有酰亚氨键的有机骨架相对于硅原子的比例增加,则可以改善该硅烷化合物对有机树脂的溶解度。从对有机树脂的溶解度来看,优选的是在所述平均组成式中X的系数a满足大于或等于0.2。如果作为具有酰亚氨键的有机骨架的X的系数a小于0.2,则对有机树脂的溶解度可能降低。因此,如果上述硅烷化合物溶于有机树脂从而形成树脂组合物,则该树脂组合物可能不会充分显示所述硅烷化合物带来的特性。X的系数a更优选大于或等于0.5,进而更优选大于或等于0.7,尤其优选大于或等于0.8,最优选大于或等于1.0。从上述硅烷化合物的耐热性来看,系数a优选小于或等于1.0。如果系数a大于1.0,则除X之外的官能团与Si连接,因而可能使耐热性劣化。如上所述,优选的是X的系数a满足0.2~1.0,从而使所述树脂组合物具有更优异的耐热性、改善的对有机树脂的溶解度和优异的耐水解性。X的系数a更优选为0.5~1.0,进而更优选为0.7~1.0,尤其优选0.8~1.0,最优选为1.0。在上述平均组成式中,a+b+c优选大于或等于0.5,更优选大于或等于0.7,进而更优选为0.7~1.0,尤其优选1。氧的系数d优选为1.50。
所述硅烷化合物中优选的是通过下式(α)计算的硅烷醇基量的比例小于或等于0.1。
[Si-OH键的摩尔数]/[Si-O键的摩尔数] (α) 据此,包含上述硅烷化合物的组合物具有显著低的粘度。另外,所述组合物及其固化物品可获得极其优异的耐吸湿性。由上式(α)计算出的硅烷醇基量优选小于或等于0.05,进而更优选小于或等于0.01。尤其优选的是,上述硅烷化合物不具有残留的硅烷醇基。此处,Si-OH键的摩尔数是指以摩尔数表示的Si和OH之间的键的数量。例如,如果相对于每摩尔,每个Si原子与两个OH基团连接,则Si-OH键的摩尔数是2。以相同的方式,也可以计算Si-O键的摩尔数。
在上述平均组成式XaYbZcSiOd中Y优选为羟基或OR基团。Y更优选为OR基团,进而更优选为其中R是具有1~8个碳原子的烷基的OR基团。此外,Z优选为选自由芳香族残基(如烷基、芳基和芳烷基)和不饱和脂肪族残基组成的组中的一种基团。它们可以具有取代基。Z更优选是必要时具有取代基的芳香族残基,如具有1~8个碳原子的烷基、芳基或芳烷基。
上述硅烷化合物例如可被限定如下
该式中,X、Y和Z可以独立地相同或不同,并且同上所述;n1和n2表示聚合度,n1是正整数但不为0并且n2是0或正整数。就此而言,Y/Z表示连接有Y或ZX1-2-表示连接有1个或2个X基团(Z/Y)1-2-表示连接有1个Z或Y基团,或连接有2个Z或Y基团,或者连接有共2个基团,其中Z和Y基团各一个Si-(X/Y/Z)3表示任意三个X、Y和Z基团与硅原子连接。在上述式中,Si-Om1和Si-Om2不限定Si-Om1和Si-Om2的键级,但优选限定例如Si-Om1和Si-Om2的往复(reciprocal)或无规的共缩聚状态以及Si-Om1的聚硅氧烷和Si-Om2的聚硅氧烷的键合状态,并且缩合结构是任意的。
可以以上述平均组成式XaYbZcSiOd来限定上述硅烷化合物;并且所述硅烷化合物的硅氧烷骨架(必定具有硅氧键的主链结构)可以被限定为(SiOm)n。除(SiOm)n以外的结构包括作为X的具有酰亚氨键的有机骨架(必定具有酰亚氨键的结构);作为Y的氢原子或羟基等;作为Z的不具有酰亚氨键的有机基团,并且它们与硅原子连接。X、Y和Z可以被包含或者可以不被包含在以“链”形成的重复单元之中。例如,在单个分子中可以包含至少一个作为侧链的X。在上述(SiOm)n中,n表示聚合度,它表明主链骨架与具有酰亚氨键的有机骨架的聚合度在数量上不必存在n。换言之,对于每个(SiOm)n,不必逐一存在具有酰亚氨键的有机骨架。此外,在一个分子中可以存在一个或多个具有酰亚氨键的有机骨架,在包含多个具有酰亚氨键的有机骨架的情况中,如上所述,一个硅原子可以连接有两个以上具有酰亚氨键的有机骨架。
在上述主骨架(SiOm)n中,m优选是大于或等于1.0且小于2.0的数,更优选m=1.5~1.8,尤其优选m=1.5。在上述主链骨架(SiOm1)n1和(SiOm2)n2中,优选的是(n1+1)/(n1+n2+1)的范围与以上平均组成式XaYbZcSiOd中a的优选范围相同。此外,优选的是与上式中连接到(X/Y/Z)3的Si原子和(SiOm1)中的Si原子相连接的X的数量为1。
上述标记符号n表示聚合度,并优选为1~5000。更优选为1~2000,进一步优选为1~1000,进而更优选为n=1~200。
在n为2的情况下所述硅烷化合物可以包括包含两个通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与硅原子连接而形成的结构单元(结构单元(I))的硅烷化合物和只包含一个结构单元的硅烷化合物。实用例子如下
该式中,A代表Y或Z;并且X、Y和Z同上所述,可以包括那些具有包含两个相同结构单元(I)的均聚物结构的基团、那些具有包含两个不同结构单元(I)的均聚物结构的基团、和那些具有仅包含一个结构单元(I)的共聚物结构(共缩聚结构)的基团。
本发明的硅烷化合物(硅烷化合物(i))具有上述结构,上述硅烷化合物的平均组成式中的X由上述式(1)限定。
“上述硅烷化合物的平均组成式中的X由上述式(1)限定”表示具有平均组成式的硅烷化合物,其中上述平均组成式XaYbZcSiOd(Z、Y、a、b、c和d如上所述)中的X由式(1)限定。下文中,其同样适于下式(2)。
在上述R1中,选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构是指R1表示选自由具有芳香族部分的环结构的基团(芳香环)、具有杂环部分的环结构的基团(杂环)和具有脂环部分的环结构的基团(脂肪环)组成的组中的至少一种基团。R1优选为亚苯基、亚萘基、二价降冰片烯基团、(烷基)亚环己基和环己烯基。在R1是亚苯基的情况下,可获得其中上述X由下式(2)限定的硅烷化合物;在R1是(烷基)亚环己基的情况下,可获得其中上述X由下式(3)限定的硅烷化合物;在R1是亚萘基的情况下,可获得其中上述X由下式(4)限定的硅烷化合物;在R1是二价降冰片烯基团的情况下,可获得其中上述X由下式(5)限定的硅烷化合物;在R1是环己烯基的情况下,可获得其中上述X由下式(6)限定的硅烷化合物。
在上述式(1)中,x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数。
另外,x+y可以是0~10的整数,优选3~7,更优选3~5,进而更优选为3。
上述y是0或1并且优选为0。
上述硅烷化合物(1)可以优选用于上述硅烷化合物(i)中所述的应用,并且尤其优选用于比用于家用电器的常规材料需要更高热稳定性的诸如最先进的MPU和车辆安装材料等实施领域。此外,上述硅烷化合物(1)具有非常高的耐热性和与各种聚合物的高相容性,因而它能够容易地提供耐热性。实际上,在将硅烷化合物添加到诸如芳香族塑料等各种材料中以改善耐热性的情况中,不必采用硅酮化合物常规的添加方法(将所述硅烷化合物添加到材料中然后在其中分散),例如,可以将硅烷化合物预先添加到各种聚合物的原料中并使所述原料反应以获得各种聚合物,使得硅烷化合物可以被更均匀地混合并提供优异的耐热性。按照这种方式,如果将上述硅烷化合物(1)添加到耐热芳香族塑料中,则可进一步改善耐热性,该塑料可优选用于上述用途。
可以以任何方法来生产由上述平均组成式XaYbZcSiOd限定的硅烷化合物(i),然而,优选通过以下生产方法(a)和(b)来获得所述硅烷化合物。(a)生产方法包括将由平均组成式X’aYbZcSiOd限定的中间体(硅烷化合物)酰亚胺化,所述中间体包含具有酰氨键的有机骨架X’和硅氧键,所述具有酰氨键的有机骨架X’对应于上述硅烷化合物(i)中的具有酰亚氨键的有机骨架X;(b)生产方法包括使下述硅烷化合物的中间体水解并缩合,在所述中间体之中,与上述硅烷化合物(i)中的具有酰亚氨键的有机骨架X对应的具有酰亚氨键的有机骨架与硅原子连接,并且所述中间体具有可水解基团。
上述硅烷化合物(1)优选通过包括将由下述硅烷化合物组成的中间体酰亚胺化的生产方法获得,所述硅烷化合物由平均组成式X’aYbZcSiOd(X’表示具有酰氨键的有机骨架;其它符号与上述平均组成式中的相同)限定,其中X’由下式(8)限定;或者,上述硅烷化合物(1)优选通过包括使由下述硅烷化合物组成的中间体水解并缩聚的步骤的生产方法获得,所述硅烷化合物由下式(10)限定。这些生产方法将在下文中描述。
上述硅烷化合物优选为(在硅烷化合物(i)或(1)中)满足下述要求的硅烷化合物(也称为硅烷化合物(2)),上述硅烷化合物的平均组成式中的X由下式(2)限定
该式中,R2~R5可以相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子或芳香基组成的组中的至少一种基团;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;且y是0或1。
上述R2~R5优选均为氢原子。
上述x、y和z优选与上文中所述的相同。
上述硅烷化合物优选为(在硅烷化合物(i)或(1)中)满足下述要求的硅烷化合物(也称为硅烷化合物(3)),上述硅烷化合物的平均组成式中的X由下式(3)限定
该式中,R6~R9和R6’~R9’可以相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子或芳香基组成的组中的至少一种基团;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;且y是0或1。
对于上述R6~R9和R6’~R9’,优选的是R7或R8是甲基并且其余均为氢原子,或R6~R9和R6’~R9’均为氢原子,或R6~R9和R6’~R9’均为氟原子。更优选的是R7或R8是甲基并且其余均为氢原子。
上述x、y和z优选与上文中所述的相同。
上述硅烷化合物优选为(在硅烷化合物(i)或(1)中)满足下述要求的硅烷化合物(也称为硅烷化合物(4)),上述硅烷化合物的平均组成式中的X由下式(4)限定
该式中,R10~R15可以相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子或芳香基组成的组中的至少一种基团;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;且y是0或1。
对于上述R10~R15,优选的是R10~R15均为氢原子,或R10~R15均为氟原子。更优选的是R10~R15均为氢原子。
上述x、y和z优选与上文中所述的相同。
上述硅烷化合物优选为(在硅烷化合物(i)或(1)中)满足下述要求的硅烷化合物(也称为硅烷化合物(5)),上述硅烷化合物的平均组成式中的X由下式(5)限定
该式中,R16~R21可以相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子或芳香基组成的组中的至少一种基团;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;且y是0或1。
对于上述R16~R21,优选的是R16~R21均为氢原子,或R16~R21均为氟原子。更优选的是R16~R21均为氢原子。
上述x、y和z优选与上文中所述的相同。
上述硅烷化合物优选为(在硅烷化合物(i)或(1)中)满足下述要求的硅烷化合物(也称为硅烷化合物(6)),上述硅烷化合物的平均组成式中的X由下式(6)限定
该式中,R22~R25和R22’~R25’可以相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子或芳香基组成的组中的至少一种基团;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;且y是0或1。
对于上述R22~R25和R22’~R25’,优选的是R22~R25和R22’~R25’均为氢原子,或R22~R25和R22’~R25’均为氟原子,或R22~R25和R22’~R25’均为氯原子。更优选的是均为氢原子。
上述x、y和z优选与上文中所述的相同。
上述硅烷化合物(5)和(6)各自在分子内包含不饱和键并通过与下述马来酰亚胺化合物相同的机理形成交联结构。因而,如果马来酰亚胺化合物与硅烷化合物(5)和(6)中每种混合,则该混合物可用作树脂组合物,并显示优异的低介电特性,这主要是因为该交联结构是饱和环结构,在交联后不生成极性基团。即,优选的是所述树脂组合物是用于低介电材料的树脂组合物。化合物(5)优选作为所述硅烷化合物。以不饱和键当量的比计,所述硅烷化合物与上述马来酰亚胺的混合比为10/90~90/10,更优选为15/85~85/15,进而更优选为20/80~80/20。
上述树脂组合物用于低介电材料的应用的优选例包括用于高速计算机或高速通信设备的印刷电路板,用于Wi-Fi、WiMAX、蓝牙和RF标签等的无线通信用天线,卫星广播转换器用印刷电路板,用于半导体封装的板材和存储卡。如果将包含所述硅烷化合物和有机树脂的上述树脂组合物用作所述应用中的低介电材料,则例如可以抑制形成电子装置的电极之间生成的寄生电容。结果,在该电子装置中可以改善响应特性并抑制发热。
优选的是上述用于低介电材料的树脂组合物在1GHz或5GHz的测量频率具有小于或等于3.4的相对介电常数。所述相对介电常数更优选小于或等于3.2,进而更优选小于或等于3.1。优选的是所述用于低介电材料的树脂组合物在1GHz或5GHz的测量频率具有小于或等于0.02的介电损耗角正切。所述介电损耗角正切更优选小于或等于0.01,进而更优选小于或等于0.009。因此,如果用于低介电材料的树脂组合物具有较小的相对介电常数或较小的介电损耗角正切,则所述树脂组合物可显示优异的用于上述应用的特性。
如果上述树脂组合物是用于低介电材料的树脂组合物,则优选的是所述树脂组合物包含硅烷化合物和马来酰亚胺化合物。据此,可以降低介电损耗角正切的值。因此,在用于半导体封装的板材等中使用的电子装置中,可以改善响应特性或者可以抑制发热。此外,上述树脂组合物可以包含除了硅烷化合物和马来酰亚胺化合物之外的其它化合物。例如,可以包含环氧化合物和酚类化合物等。如果该树脂组合物包含环氧树脂和酚树脂中的至少一种,则该树脂组合物的介电常数可以得到降低,从而使所述树脂组合物可以如用于低介电材料的树脂组合物那样显示更优异的特性。
在上述硅烷化合物(硅烷化合物(i)和(1)~(6))中, 上述硅烷化合物的平均组成式中的X由下式(7)限定
该式中,R26表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构。
上述R26优选与上述硅烷化合物(1)的说明中描述的R1相同。
上述硅烷化合物的尤其优选的实例是其中R26是亚苯基的聚(γ-苯二甲酰亚胺基丙基倍半硅氧烷)、其中R26是甲基亚环己基的聚{γ-(六氢-4-甲基苯二甲酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷}、其中R26是亚萘基的聚{γ-(1,8-萘二甲酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷}、其中R26是二价降冰片烯基团的聚{γ-(5-降冰片烯-2,3-酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷)、和R26是环己烯基的聚[(顺-4-环己烯-1,2-酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷)。可以通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS来测定并识别这些化合物的结构。
优选的是连接有X的硅原子和氧原子之间的键的数量为3。这样,连接有X的硅原子不与其它官能团连接,因而上述硅烷化合物具有优异的耐热性、耐湿性和耐水解性。例如,如果连接有X的硅原子连接于一个氧并还连接于另一官能团,则耐热性、耐湿性和耐水解性可能取决于所述官能团的种类而降低。优选的是形成硅氧键的硅原子与氧原子之间的键的数量为3。由此,形成硅氧烷链的硅原子仅连接于由X代表的有机基团。因而,所述硅氧烷化合物可以具有更优异的耐热性和耐水解性。
由于上述硅烷化合物的分子结构可以示例的有链状结构(直链或支化)、梯形结构、网状结构、环状结构和包含梯形结构的环状结构以及笼形结构,它们之中优选梯形、网状和笼形结构,这是因为即使上述硅烷化合物的添加量极少也容易引起效果。更优选的分子结构根据所要求的效果而不同,例如,通过形成笼形分子结构可以进一步降低包含硅烷化合物的组合物的粘度并显著抑制该组合物的固化物品的吸湿性,通过形成梯形分子结构可以进一步降低包含硅烷化合物的组合物的粘度并显著改善该组合物的固化物品的耐热性,不过不能显著抑制吸湿性。即,为了降低粘度并抑制吸湿性,优选的是笼形分子结构,并且如所述,上述具有梯形分子结构的硅烷化合物也是本发明的优选实施方式。具有笼形分子结构可导致包含上述硅烷化合物的组合物的粘度的显著降低,所述组合物或其固化物品在低吸湿性上变得非常优异,同时该固化物品的机械强度和耐热性可进一步得到改善,因此该组合物可用于各种用途(尤其是,电子部件和装置,如用于半导体的密封材料)。如果分子结构具有梯形结构,则包含硅烷化合物的组合物具有较低的粘度。此外,其固化物品获得了显著改善的耐热性,尽管与吸湿性的降低相比并未明显观察到耐热性的这种改善。也就是说,本发明的优选实施方式包括其中上述硅烷化合物具有梯形分子结构的实施方式。此处,上述梯形、网状和笼形分子结构由以下结构式限定


该式中,R表示由上述平均组成式中″XaYbZc″限定的有机骨架。
上述结构式(a)是无规(网状)结构(无规结构);结构式(b)是梯形状结构(梯形结构);结构式(c)是不完全笼形结构(不完全缩合情况);结构式(d)~(f)是笼形结构(完全缩合结构)。
如上述结构式(c)~(f)所示例,具有上述笼形分子结构的硅烷化合物优选包含形成壳部分的有机骨架层和形成核部分的无机骨架层。
具有上述笼形分子结构的硅烷化合物优选为具有如上述平均组成式中X的环结构的硅烷化合物,尤其优选为其中X由上述通式(1)限定的硅烷化合物,即,具有梯形分子结构的上述硅烷化合物(1)。更优选的硅烷化合物是具有选自由芳香环、饱和脂环烃和不饱和脂环烃组成的组中的至少一种结构作为上述通式(1)中的R1的硅烷化合物。通过使硅烷化合物具有上述构造,可以充分引起上述效果使含有上述硅烷化合物的组合物具有显著降低的粘度,所述组合物和其固化物品在低吸湿性方面显著优异。所述芳香环的实例有苯、联苯、三联苯、萘、蒽和苝;所述饱和脂环烃的实例有环丁烷、环戊烷、环己烷、环辛烷、降冰片烷和十氢化萘;并且所述不饱和脂环烃的实例有环丁烯、环戊烯、环己烯、环辛烯和降冰片烯。
具有梯形分子结构的上述硅烷化合物进一步优选为其中由上述通式(1)限定的X表示由上述通式(2)~(7)限定的结构的硅烷化合物,即上述硅烷化合物(2)~(7),并且尤其优选为其中上述通式(1)中的R1表示苯环或降冰片烯结构的硅烷化合物。
其中上述通式(1)的R1表示降冰片烯结构的硅烷化合物的一个实例由下式限定。

如果所述硅烷化合物具有笼形分子结构,则更优选的是通过下式(α)计算的硅烷醇基量的比率小于或等于0.1。
[Si-OH键的摩尔数]/[Si-O键的摩尔数] (α) 据此,含有上述硅烷化合物的组合物具有显著低的粘度。另外,所述组合物或其固化物品具有极其优异的耐吸湿性。可以更充分地显示这种操作和效果。硅烷醇基量的比率进而更优选小于或等于0.05,尤其优选小于或等于0.01。
最优选的是,上述硅烷化合物不含有残留的硅烷醇基。
在此情况下,上述平均组成式中,a+b+c优选大于或等于0.5,更优选大于或等于0.7,进而优选为0.7~1.0,尤其优选为1。氧的系数d优选为1.50。
本发明还提供了具有硅氧键和酰氨键的硅烷化合物,其中所述硅烷化合物由以下平均组成式限定 X’aYbZcSiOd 该式中,X’可以相同或不同,表示具有酰氨键的有机骨架;z可以相同或不同,表示不具有酰氨键的有机骨架;Y可以相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种基团;R可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并可以具有取代基;a是小于或等于3的数但不为0;b是0或小于3的数;c是0或小于3的数;d是小于2但不为0的数;并且a+b+c+2d=4),并且优选的是其中所述平均组成式中的X’由下式(8)限定的硅烷化合物
该式中,R27表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且y是0或1。如所述,其中上述平均组成式(X’aYbZcSiOd)的X’由上述式(8)限定的硅烷化合物是本发明的一个实施方式。
在其中X’由上述式(8)限定的中间体(8)中,R27优选为亚苯基、亚萘基、降冰片烯和亚环己基。标记符号x、y和z优选为x=0或2,y=0或1且z=3,更优选x=0、y=0且z=3。就此而言,Y、Z、a、b、c和d优选与上述硅烷化合物(1)中的相同。实际上,Y优选为羟基或OR基团,更优选为OR基团,进而更优选为1~8个碳原子的OR烷基。Z优选为选自由烷基、芳香族残基(如芳基和芳烷基)和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团。这些基团可具有取代基。其更优选为具有1~8个碳原子的烷基或可具有取代基的芳香族残基(如芳基或芳烷基)。
具有硅氧键和酰氨键的上述硅烷化合物的分子结构与具有硅氧键和酰亚氨键的上述硅烷化合物相似,并且优选的分子结构也根据所需效果而不同。优选的是与连接有X’的硅原子与氧原子之间的键的数量为3。优选的是形成硅氧键的硅原子与氧原子之间的键的数量为3。优选的是在所述硅烷化合物中通过下式(α)计算的硅烷醇基量小于或等于0.1。
[Si-OH键的摩尔数]/[Si-O键的摩尔数](α) 由上式(α)计算的硅烷醇基量更优选小于或等于0.05,进而更优选小于或等于0.01。尤其优选的是上述硅烷化合物不含有残留的硅烷醇基。相似地,为了降低粘度并实现低吸湿性,优选的是笼形分子结构,并因此,上述具有笼形分子结构的硅烷化合物是本发明的优选实施方式之一。在所述具有笼形分子结构的硅烷化合物中优选的是上述平均组成式中X’中的R27与具有硅氧烷链和酰亚氨键的上述硅烷化合物中X中的R1相同。优选的是所述硅烷化合物具有环结构。如上所述,所述硅烷化合物进一步优选具有选自由芳香环、饱和脂环烃和不饱和脂环烃组成的组中的至少一种结构作为上述通式(8)中的R27,进而更优选具有苯环和降冰片烯结构作为上述通式(8)中的R27。
其中R27表示降冰片烯结构的由上述通式(8)限定的化合物的一个实例由下式限定。

如上所述,上述具有笼形分子结构的硅烷化合物也优选为不具有残余硅烷醇基的硅烷化合物,并且在这种情况中,限定为″X’aYbZc″的有机骨架与″Si″的摩尔比优选为1∶1,并且在有机骨架与″Si″的比均为1摩尔的情况下,优选的是″O(氧原子)″的比率为1.5摩尔。
本发明还提供了具有硅氧键和酰氨键的硅烷化合物,其中所述硅烷化合物由下式(9)限定
该式中,R28表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;R29可以相同或不同,表示有机基团;R30可以相同或不同,表示选自氢原子、羟基、卤素原子和OR30’基团中的至少一种基团;R30’可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可具有取代基;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;y是0或1,且p是0~2的整数。
上述式(9)中,R29优选为亚苯基、亚萘基、降冰片烯和亚环己基。R28优选为不含酰氨键的有机基团。实际上,其优选为选自由烷基、芳香族残基(如芳基和芳烷基)和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团。这些基团可具有取代基。更优选的是具有1~8个碳原子的烷基或可具有取代基的芳香族残基(如芳基或芳烷基)。这些有机基团可具有取代基。进而更优选的是甲基或乙基。R30优选为羟基或OR30’基团,更优选为OR30’基团,进一步更优选为其中R30’基团是具有1~8个碳原子的烷基的OR30’基团,进而更优选为其中R30’是甲基、乙基或丙基的OR30’基团。标记符号x、y和z优选为x=0或2,y=0或1且z=3,更优选x=0、y=0且z=3,p是整数0或1。
本发明还提供了具有硅氧键和酰亚氨键的硅烷化合物,其中所述硅烷化合物由下式(10)限定
该式中,R31表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;R32可以相同或不同,表示有机基团;R33可以相同或不同,表示选自氢原子、羟基、卤素原子和OR33’基团中的至少一种基团;R33’可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可具有取代基;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;y是0或1,且q是0~2的整数。
上述式(10)中,R31优选为亚苯基、亚萘基、降冰片烯和亚环己基。R32优选为不含酰亚氨键的有机基团。实际上,其优选为选自由烷基、芳香族残基(如芳基和芳烷基)和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团。这些基团可具有取代基。更优选的是具有1~8个碳原子的烷基或可具有取代基的芳香族残基(如芳基或芳烷基)。这些有机基团可具有取代基。进而更优选的是甲基或乙基。R33优选为羟基或OR33’基团,更优选为OR33’基团,进一步更优选为其中R33’基团是具有1~8个碳原子的烷基的OR33’基团,进而更优选为其中R33’是甲基、乙基或丙基的OR33’基团。标记符号x、y和z优选为x=0或2,y=0或1且z=3,更优选x=0、y=0且z=3,q是整数0或1。
上述中间体(8)~(10)的生产方法没有具体限制,然而,优选的是通过以下生产方法来生产这些中间体。同样是本发明的优选实施方式的有通过包括生产工序(II-1)或生产工序(II-2)的下述生产方法生产的中间体(8);通过包括生产工序(III-1)的下述生产方法生产的中间体(9);和通过包括生产工序(V-1)或生产工序(V-2)的下述生产方法生产的中间体(10)。
本发明还提供了用于生产上述硅烷化合物的硅烷化合物生产方法。
实际上优选的是上述硅烷化合物生产方法包括以下工序(I)~(V)。由于包括这些工序,存在以下优点工业可用材料的适用性、工业生产工序的适用性和通过选择生产路线和中间体的有效生产。
对于上述生产方法,本发明提供了用于生产上述硅烷化合物(上述硅烷化合物(i)或上述式(1)限定的硅烷化合物(1))的方法,其中所述生产方法是包括将下述中间体酰亚胺化的用于生产硅烷化合物(硅烷化合物(1)或硅烷化合物(i))的方法,所述中间体由以下平均组成式限定的硅烷化合物所组成 X’aYbZcSiOd 该式中,X’可以相同或不同,表示具有酰氨键的有机骨架;z可以相同或不同,表示不具有酰氨键的有机骨架;Y可以相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种基团;R可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可以具有取代基;a是小于或等于3的数但不为0;b是0或小于3的数;c是0或小于3的数;d是小于2但不为0的数;并且a+b+c+2d=4;该式中,所述平均组成式中的X’由下式(8)限定
该式中,R27表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且y是0或1。“由其中X’由式(8)限定的硅烷化合物组成的中间体”是指将其中X’由式(8)限定的硅烷化合物用作中间体。上述Y、Z、a、b、c和d优选分别与上述平均组成式中所述的相同,并且上述R27、x、y和z优选分别与上述硅烷化合物(1)中所述的R1、x、y和z相同。
对于上述生产方法(也称为生产方法(I)),该方法不受具体限制,只要其包括由上述式(8)限定的中间体(下文中也称为中间体(8))的酰亚胺化工序(也称为酰亚胺化工序(I))即可。酰亚胺化工序(I)是通过酰胺酸的脱水关环反应来将所述中间体酰亚胺化的工序,反应条件如下。
上述酰亚胺化工序的反应温度优选为80℃~300℃。更优选为100℃~200℃,进而优选保持在水和溶剂的共沸温度以上,这是因为水作为副产物生成。反应压力可以为环境压力、加压或抽真空,然而,由于将所生成的水有效地移出反应体系而充分地促进反应,因而优选的是环境压力或抽真空。实际上,优选0.01MPa~0.5MPa的压力。
作为反应催化剂,可以使用通常已知且有效的胺,如吡啶、三乙胺、咪唑二氮双环十一碳烯或氢氧化四甲胺等,并且优选加入的是诸如甲苯和二甲苯等与水共沸的溶剂。
虽然反应时间随反应温度和反应组成而不同,不过优选为2小时~48小时。
上述生产方法(生产方法(I))优选包括使由下式(9)限定的硅烷化合物组成的中间体水解并缩聚的工序
该式中,R28表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;R29可以相同或不同,表示有机基团;R30可以相同或不同,表示选自氢原子、羟基、卤素原子和OR30’基团中的至少一种基团;R30’可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并可以具有取代基;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;y是0或1,且p是0~2的整数。
换言之,所述生产方法(也称为生产方法(II))除了包括酰亚胺化工序(I)以外,还包括由上述式(9)限定的中间体(也称为中间体(9))获得中间体(8)的工序(也称为工序(II-1))。就此而言,R28、x、y和z优选分别与上述硅烷化合物(1)中所述的R1、x、y和z相同。此外,R29和R30优选与上述R29和R30相同。标记符号p优选为0或1。
上述工序(II-1)是通过中间体(9)的烷氧基甲硅烷基的水解和缩聚而形成聚硅氧烷骨架从而获得中间体(8)的工序。
如果包括上述工序(II-1),则由于形成了作为中间体(8)的前体的具有高亲水性的中间体(9)(由上式(9)限定的中间体),所以烷氧基甲硅烷基的水解并缩聚的反应效率得以提高,从而增加聚硅氧烷骨架的聚合程度。
上述工序(II-1)中,可将中间体(9)与水或含水的有机溶剂混合来进行中间体(9)的水解和缩合。
通过所述水解和缩合可以形成作为水解并缩合的产物的聚硅氧烷骨架。所述水解并缩合的产物是通过进一步促进由水解反应获得的产物的缩合反应而获得的化合物。
下面,显示了中间体(9)的水解反应和缩合反应。
SiR29p(OR30’)3-p+(3-p)H2O(水解)→SiR29p(OH)3-p+(3-p)R30’OH SiR29p(OH)3-p→SiR29p(OH)eOu→SiR29pO2/u(缩合产物) 该式中,R29、R30和p如上述,且e和u可为任意数。
可以通过上述方式使中间体(9)水解并缩合,从而获得聚合度较高的具有聚硅氧烷骨架的中间体(8)。
在上述水解和缩合反应中,使用了水,并且该反应优选通过相对于100重量%的中间体(9)加入10重量%~50重量%的水来进行。更优选加入20重量%~40重量%的水。
用于上述反应的水可以是任何水,如离子交换水或经pH调整的水等,然而,优选的是使用pH为7左右的水。使用这样的水可以降低组合物中的离子杂质的量并得到具有低吸湿性和高绝缘性的树脂组合物。就水的纯度而言,pH 7较好,然而可以将pH调节在2~12的范围内,这是因为在高温下盐酸、草酸、吡啶或三乙胺被蒸发出反应体系之外。
上述水的使用可以通过向中间体(9)中逐滴加入水或一次性加水来进行。
烷氧基甲硅烷基的上述水解和缩聚反应的反应温度优选为室温至200℃,更优选为室温至100℃,进而更优选保持在醇、水和溶剂的共沸回流温度,这是由于醇作为副产物而生成。反应压力可以为常压或加压或减压,然而,由于将所生成的醇有效地排出反应体系可以充分地促进反应,因而优选的是小于或等于常压。此外,虽然反应时间随反应温度和反应组成而不同,不过优选为2小时~48小时。
可以由其中上述平均组成式中的X受下式(12)限定的中间体(下文中也称为中间体(12))来生产上述中间体(8)
该式中,x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;且y是0或1。由上述中间体(12)获得中间体(8)的工序(也称为工序(II-2))也是优选实施方式之一。在中间体(12)是聚(γ-氨基丙基)倍半硅氧烷的情况中,中间体(12)具有较高的水溶性,并且目前没有具有充分溶解度的有机溶剂。在工序(II-2)中,中间体(12)和酸酐反应,然而,当存在水时,所述反应由于酸酐的水合开环反应而受到抑制,因而中间体(8)的产率没有高到足以进行在工业上以低成本生产。因而,在中间体(12)是聚(γ-氨基丙基)倍半硅氧烷的情况中,适宜的是利用经由工序(II-1)生产上述硅烷化合物(1)的工序(I)。
上述标记符号x、y和z优选分别与上述硅烷化合物(1)中所述的x、y和z相同。
上述工序(II-2)是由中间体(12)获得中间体(8)的工序,该反应条件通常优选与下述工序(III-1)的引入酰胺酸结构的工序相同。
上述中间体(9)的生产方法不受具体限制,然而,优选的是由下式(13)限定的化合物(称为化合物(13))来获得中间体(9)。即,上述生产方法(生产方法(II))优选包括通过酸酐对下式(13)限定的化合物的开环加成而获得由式(9)限定的硅烷化合物组成的中间体的工序(也称为工序(III-1)),或者通过使下式(13)限定的化合物水解并缩聚而获得由其中X由式(12)限定的硅烷化合物组成的中间体的工序(也称为工序(III-2))
该式中,R36可以相同或不同,表示有机基团;R37可以相同或不同,表示选自氢原子、羟基、卤素原子和OR37’基团中的至少一种基团;R37’可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可以具有取代基;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;y是0或1,且v是0~2的整数。
换言之,所述生产方法(也称为生产方法(III))除了包括酰亚胺化工序之外,还包括水解并缩聚工序(II-1)或酰胺酸结构引入工序(II-2),以及由化合物(13)获得中间体(9)的工序(工序(III-1))或由化合物(13)获得中间体(12)的工序(工序(III-2))。包括所述工序所导致的优点是可利用廉价的原料来生产。标记符号x、y和z优选独立地与上述硅烷化合物(I)中所述的符号x、y和z所指相同。此外,R36、R37和v优选独立地与上述硅烷化合物(9)中所述的R29、R30和p所指相同。
上述工序(III-1)是由化合物(13)获得中间体(9)的开环加成工序,反应条件如下。
关于上述工序(III-1)中的水浓度,优选的是将溶剂和反应装置干燥,并在反应期间循环供应干燥的氮气,这是因为目标化合物的产率会由于酸酐的水合而降低。反应前可以通过使用公知并常用的脱水剂(如分子筛、无水硫酸镁和无水氯化钙)或通过进行蒸馏来干燥所述溶剂。
上述工序的反应温度优选为室温至100℃,更优选为40℃~90℃。该反应甚至在室温也充分得到促进,然而,取决于反应产物,产物会在反应期间析出,这在有些情况下会导致搅拌不足的状况,因而优选的是在比室温稍高的温度下进行反应。上述工序的压力可以为环境压力或加压或抽真空。虽然反应时间随反应温度和反应组成而不同,不过优选为约2小时~48小时。
上述工序(III-2)是通过化合物(13)的烷氧基甲硅烷基的水解和缩聚反应而形成聚硅氧烷骨架从而获得中间体(12)的工序,反应条件优选与上述工序(II-1)相同。
上述生产方法(III)的优选实施方式可以是包括工序(III-1)、工序(II-1)和工序(I)的方法(实施方式(A))和包括工序(III-2)、工序(II-2)和工序(I)的方法(实施方式(B))。尤其是,在实施方式(B)中,在形成作为中间体(12)的聚(γ-氨基丙基)倍半硅氧烷的情况下,更优选采用实施方式(A)。
上述实施方式(A)是包括通过酸酐的开环加成反应由化合物(13)获得中间体(9)(工序(III-1))、通过使中间体(9)水解并缩聚而获得中间体(8)(工序(II-1))和通过使中间体(8)酰亚胺化而获得硅烷化合物(i)或硅烷化合物(1)的方法。此外,上述实施方式(B)是包括通过使化合物(13)水解并缩聚而获得中间体(12)(工序(III-2))、由中间体(12)获得中间体(8)(工序(II-2))和通过使中间体(8)酰亚胺化而获得硅烷化合物(i)或硅烷化合物(1)的方法。
本发明的优选实施方式也是下述的生产上述硅烷化合物(上述硅烷化合物(i)或由上述式(1)限定的硅烷化合物(1))的方法,其中所述生产方法是包括使下述中间体水解并缩合的生产硅烷化合物的方法,其中所述中间体由下式(10)限定的硅烷化合物组成
该式中,R31表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;R32可以相同或不同,表示有机基团;R33可以相同或不同,表示选自氢原子、羟基、卤素原子和OR33’基团中的至少一种基团;R33’可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可以具有取代基;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;y是0或1,且q是0~2的整数。上述R31、x、y和z优选独立地与上述硅烷化合物(1)中所述的R1、x、y和z所指相同。此外,R32、R33和q优选独立地与上述硅烷化合物(9)中所述的R29、R30和p所指相同。
包括上述工序的生产方法(也称为生产方法(IV))不受具体限制,只要其包括使由上述式(10)限定的中间体(下文中称为中间体(10))水解并缩聚的工序(也称为水解和缩聚工序(IV))即可。水解和缩聚工序(IV)中的反应条件与上述工序(II-1)相同。包括水解和缩聚工序(IV)使得可以使用预先高度纯化的中间体(10),因而该方法的有利之处在于能够将去除所获得的硅烷化合物(1)的杂质的工序省略。
上述生产方法(生产方法(IV))优选包括由下式(11)限定的化合物获得由上述式(10)限定的硅烷化合物组成的中间体的工序
该式中,A表示卤素原子或异氰酸酯基;R34可以相同或不同,表示有机基团;R35可以相同或不同,表示选自氢原子、羟基、卤素原子和OR35’基团中的至少一种基团;R35’可以相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且可以具有取代基;x和z可以相同或不同,独立地表示0~5的整数;y是0或1,且r是0~2的整数。
换言之,所述生产方法(也称为生产方法(V))除了包括水解和缩聚工序(IV)之外,还包括由化合物(11)获得中间体(10)的工序(也称为工序(V))。包括所述工序的有利之处在于有许多种用于引入酰亚胺骨架的原料可以选择。标记符号x、y和z优选独立地与上述硅烷化合物(1)中所述的x、y和z所指相同。此外,R34、R35和r优选独立地与上述硅烷化合物(9)中所述的R29、R30和p所指相同。
在工序(V)中,在化合物(11)的A是异氰酸酯基的情况中(也称为工序(V-1)),工序(V-1)是异氰酸酯基的酰亚胺化工序,优选的是如下反应条件。
关于上述工序(V-1)中的水浓度,优选的是对溶剂和反应装置进行干燥,并在反应期间循环供应干燥的氮气,这是因为目标化合物的产率会由于异氰酸酯基的水解而降低。反应前可以通过使用公知并常用的脱水剂(如分子筛、无水硫酸镁和无水氯化钙)或通过进行蒸馏来干燥所述溶剂。上述工序的反应温度优选为60℃~250℃,更优选为120℃~180℃。取决于反应产物,产物可在反应期间析出,从而使得无法对反应体系进行搅拌,因而反应温度稍高于室温。上述工序的压力可以为常压或加压或减压。由于生成了与原料等分子数的量的作为副产物的二氧化碳,所以反应装置优选为开放体系。虽然反应时间随反应温度和反应组成而不同,不过优选约为2小时~48小时。
在上述工序(V)中,在化合物(11)的A是卤素原子的情况中(也称为工序(V-2)),工序(V-2)是卤代烷基的酰亚胺化工序,优选的是如下反应条件。
上述工序(V-2)的反应温度优选为室温至150℃,更优选为40℃~120℃。取决于反应产物,反应产物可在反应期间析出,从而使得无法对反应体系进行搅拌,因而优选在比室温高的温度进行所述反应。
优选的是在上述工序(V-2)中添加作为反应催化剂的能够与卤化氢形成盐的碱性化合物,例如,碳酸盐,如碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂和碳酸钠;碱性离子交换树脂;和胺类化合物,如三乙胺、吡啶、二氮双环十一碳烯。添加量优选为原料的等分子数以上。反应后,由于盐在反应溶液中析出,优选的是通过过滤、以水洗涤或以醇洗涤来去除盐。在反应原料中存在烷氧基甲硅烷基的情况中,优选采用过滤工序。
上述工序的压力可以为常压或加压或减压。由于生成了作为副产物的与原料等分子数的量的二氧化碳,所以反应装置优选为开放体系。虽然反应时间随反应温度和反应组成而不同,不过反应时间是可调的并优选约为2小时~48小时。
上述生产方法(V)的优选实施方式可以是包括工序(V-1)和工序(IV)的方法(实施方式(C))以及包括工序(V-2)和工序(IV)的方法(实施方式(D))。
上述实施方式(C)是包括由其中A是异氰酸酯基的化合物(11)获得中间体(10)(工序(V-1))和使中间体(10)水解并缩聚从而获得硅烷化合物(i)或硅烷化合物(1)的方法。此外,上述实施方式(D)是包括由其中A是卤素原子的化合物(11)获得中间体(10)(工序(V-2))和通过使中间体(10)水解并缩聚从而获得硅烷化合物(i)或硅烷化合物(1)的方法。
对于获得本发明的硅烷化合物(1)的方法,上述实施方式(A)~(D)是优选的,尤其是就工业安全性和低成本生产和高产率而言,更优选实施方式(A)、(C)和(D)。进而更优选的是实施方式(A)。
在上述生产方法(I)~(V)中,所述方法包括形成硅氧烷骨架的工序(工序(II-1)、(III-2)和(IV));引入酰胺酸结构的工序(工序(II-2)和(III-1));和形成具有酰亚氨键的有机骨架的工序(工序(I)、(V-1)、(V-2))。在形成硅氧烷骨架的工序中,进行水解和缩聚从而形成硅氧键,将对作为一个实例的生产方法(IV)(水解和缩聚工序(IV))进行描述。
在上述生产方法(IV)中,优选的是进行下述结构单元的水解和缩聚,所述结构单元是通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架单独地与具有其中可水解且可缩聚基团与硅原子连接的结构的单体(单体M1)结合、或者同时还与另一单体(单体M2)结合而获得。实际上单体M1优选为由下述通式限定的单体 XfZhY1gSi 该式中,X和Z所指与上述相同;Y1表示可水解基团;f和g可以相同或不同,表示1~3的整数;h是0~2的整数;并且f+g+h=4。实际上,优选的实例如下。

有机硅单体M2优选为由以下通式限定的单体 ZkY1jSi 该式中,Y1和Z所指与上述相同;k表示0~3的整数;j是1~4的整数;并且k+j=4。另外,在上述单体M1和M2中,Y1优选为上述Y所述的原子和基团。
如上所述,由于使用了两种以上的单体(必定包括单体M1),所以可以生产具有包含下述结构单元的聚硅氧烷骨架的硅烷化合物,所述结构单元通过使至少一个衍生自单体M1的具有酰亚氨键的有机基团与硅原子连接而形成(在两种以上单体M1共缩合的情况中,为具有含有该共缩合组成的聚硅氧烷骨架的硅烷化合物)。还可以生产具有如下形成的聚硅氧烷骨架的硅烷化合物,所述聚硅氧烷骨架是通过使至少一个衍生自单体M1的具有酰亚氨键的有机基团连接于硅原子而形成的结构单元与通过使衍生自单体M2的任意有机基团连接于硅原子而形成的结构单元连接、或与其中无有机基团与硅原子连接的结构单元的共聚合而形成。
通过与上述生产方法(IV)相同的方式,也可以将上述式(9)限定的硅烷化合物与不具有酰氨键的另一硅烷化合物单体在生产工序(II-1)中共水解并缩合从而获得作为硅烷化合物的包含各种结构单元的各种组合的中间体(8),并将所述中间体(8)酰亚胺化从而获得硅烷化合物(1)。
相似地,同样在生产工序(III-2)中,可将上述式(13)限定的硅烷化合物与另一硅烷化合物单体共水解并缩合,进而相继进行生产工序(II-2)和生产工序(I),从而获得具有聚硅氧烷骨架的硅烷化合物,所述聚硅氧烷骨架可具有必定包含使具有酰亚氨键的有机骨架连接于至少一个硅原子而形成的结构单元的各种组成。
可以根据欲获得的硅烷化合物来适当地选择上述生产方法(例如实施方式(A)~(D))。通过上述方式获得的硅烷化合物可以优选用于上述用途,并且通过上述生产方法来生产的硅烷化合物也是本发明的优选实施方式之一。例如,该硅烷化合物同样优选由使有机硅单体M1单独共水解并缩合而获得的共聚物(包括均聚物和两种以上有机硅单体M1的共缩聚物)或使有机硅单体M1与不含有机骨架X的可水解缩合的硅单体M2共同进行共水解并缩合而获得的共聚物组成,所述单体M1通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与硅原子结合并使至少一个可水解和/或能够形成硅氧键的基团(也称为可水解基团例如烷氧基、氢原子、卤素原子和羟基)与同一硅原子连接而获得。
以下化合物优选作为上述硅单体M2。
四烷氧基硅烷,例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四异丁氧基硅烷、四仲丁氧基硅烷和四叔丁氧基硅烷;三烷氧基硅烷,例如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯甲基三甲氧基硅烷、苯甲基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷;二烷氧基硅烷,例如二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二正丙基二甲氧基硅烷、二正丙基二乙氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷;四酰氧基硅烷,例如四乙酰氧基硅烷和四丙酰氧基硅烷;三酰氧基硅烷,例如甲基三乙酰氧基硅烷和乙基三乙酰氧基硅烷;和二酰氧基硅烷,例如二甲基二乙酰氧基硅烷和二乙基二乙酰氧基硅烷。在这些硅烷之中,优选四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷。如上所述,优选的是包含烷氧基硅。此外,三烷氧基硅烷优选作为各M1和M2。
同样优选的是通过上述生产方法(上述生产方法(I)、(II)、(III)、(IV)和(V))来生产具有笼形分子结构的上述硅烷化合物(上述硅烷化合物(i)或由上述通式(1)限定的硅烷化合物(1)),更具体而言,更优选的是通过上述方法(III)或上述方法(IV)来生产所述化合物。在此情况中,优选将式(13)限定的化合物作为上述方法(III)中的起始材料。此外,优选将式(11)限定的化合物作为上述方法(IV)中的起始材料。
可以通过例如参考文献1(F.J.Feher和K.D.Wyndham,Chem.Comm.,1998,323-324)中所述的合成过程使用由下式(g)限定的化合物作为起始物质来生产由式(13)或式(11)限定的具有笼形分子结构的化合物。
NH2-R1-SiX3(g) 该式中,R1表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;X可以相同或不同,表示可水解基团或羟基;其中所述可水解基团是氢原子、卤素原子、烷氧基或酰氧基。
下式中显示了通过使用由上述式(g)限定的起始物质来获得具有笼形分子结构的硅烷化合物的生产方法的一个实例,然而,所述方法不具体限于这一实施方式。

将对上述式进行描述。
对于由作为起始物质的上述式(g)限定的化合物获得具有梯形酰胺酸结构的硅烷化合物(iv)的手段,有两种过程可以举出;一种是经由具有NH3+离子的化合物(反荷离子为任意离子)而获得所述硅烷化合物的过程(在该式中由(i)获得(ii)的工序),另一种是经由具有氨基的化合物而获得所述硅烷化合物的过程(在该式中由(i)获得(iii)的工序)。
该式中,由(i)获得(ii)的工序是对式(g)限定的化合物在盐酸的存在下进行水解和缩合反应的工序,另外,由(i)到(iii)的工序是对式(g)限定的化合物进行水解和缩合反应的工序。
通过这些工序,可以获得不具有硅烷醇基并如(ii)或(iii)所限定的化合物。所述化合物对应于由式(13)或(11)限定的具有笼形分子结构的上述化合物。
之后,化合物(ii)或(iii)通过开环加成反应与酸酐(即该式中的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐)反应,从而获得了如(iv)限定的具有酰胺酸结构的笼形倍半硅氧烷(iv)。
进而,对化合物(iv)进行脱水和环化反应,从而获得如(v)限定的具有酰亚氨键的笼形倍半硅氧烷。
本发明还是包含上述硅烷化合物(上述硅烷化合物(i)或由式(1)限定的上述硅烷化合物(1))和有机树脂的树脂组合物。所述树脂组合物是包含混有聚合物的硅烷化合物的组合物,由于所述组合物含有所述硅烷化合物,所述组合物显示出优异的耐热性并且即使长时间放置于高温下也几乎不引起重量减少或机械物理方面的劣化,因而尤其可用于具有高耐热性的安装用材料。另外,所述组合物不仅可用于要求高热稳定性的安装领域,还可用于光学用途、光学设备用途、显示设备用途、机械部件、电气和电子部件材料、汽车部件材料、土木工程和建筑材料、成型材料和涂料与粘合剂用材料。
对于特别优选的用途,所述组合物可优选用于半导体密封材料、液体密封材料、底部填充胶(under fill)、发光装置用透明密封材料、钝化、半导体安装基板、阻焊剂、引线框用粘合剂、半导体层积用粘合剂膜和半导体安装加工膜(如芯片贴装膜(DAF)/背面抛光膜(BG)/切割胶带(DC))等。另外,所述组合物还优选用于半导体安装用途(半导体装置用途)。所述用途的实例包括导电糊料用粘合剂;和包括铜箔和柔性膜的CCL(覆铜层压板)用粘合剂,所述柔性膜例如有结晶性聚酯如聚酰亚胺和PEN(聚萘二酸乙二酯)和PEEK(注册商品名,聚醚醚酮)等。此外,所述组合物优选用作粘结磁体用热固性粘合剂树脂组合物或半导体装置中所用的低介电材料等。对应于作为这些半导体安装部件(半导体装置用部件)的用途,存在具有从柔软到高刚性的性质的各种机械物理性质的材料,应用本发明的树脂组合物可以得到高绝缘性、低吸湿性、高耐热性和粘合性,因而所述树脂组合物可在任何部件形式中有效地发挥作用。如所述,半导体装置用树脂组合物(半导体安装用树脂组合物)的实施方式是本发明的优选实施方式之一。具体而言,本发明包括了使用上述半导体装置用树脂组合物的半导体密封材料和半导体安装基板。所述树脂组合物还优选被用作形成半导体安装加工膜的粘合剂层的树脂组合物。
要包含在上述树脂组合物中的硅烷化合物可以是上述硅烷化合物(i)或由上述式(1)限定的硅烷化合物(1),优选的硅烷化合物如上所述。
另外,如果上述树脂组合物被用作形成半导体安装加工膜的粘合剂层的树脂组合物,则优选根据有机树脂的性质来适当地选择上述硅烷化合物。
例如,在有机树脂是具有高疏水性的树脂的情况中,在上述硅烷化合物中优选的是上述平均组成式中的X由下式(A)限定
该式中,R1’、R2’、R3’和R4’可以相同或不同,表示氢原子或有机基团,并且可以相互连接,其中R1’和R4’中的一个是非芳香族有机基团。更优选的是R1’和/或R4’是脂环烃基或脂肪族链烃基。这种构造包括其中R1’和R3’相互连接从而形成作为脂环结构的环结构的构造。进一步优选的是R1’和/或R4’是脂肪族链烃基,进而更优选为由下式限定的基团 -CH2-CH(CH3)=CH-R5’ 该式中,R5’表示4~8个碳原子的烃基。
在所述有机树脂是具有高极性的树脂的情况下,在上述式(A)限定的上述硅烷化合物中优选的是R1’和R3’相互连接从而形成作为芳香环结构的环结构。而且,在该情况中不存在R1’和R4’。
如果R1’~R4’中至少一个是含有琥珀酰亚胺基团(是烯基)的硅烷化合物,则尤其优选使用疏水基团,如聚烯烃和硅。据此,可以同时改善耐热性和耐吸湿性,且不降低粘合性。所述树脂组合物可特别优选用作安装诸如芯片贴装膜(DAF)、背面抛光膜(BG)和切割胶带(DC)等半导体的粘合剂。
本发明的树脂组合物包含有机树脂,所述有机树脂优选为至少具有缩水甘油基和/或环氧基的化合物、多酚化合物和马来酰亚胺化合物,并且这些化合物可以单独使用,也可以将它们中的两种以上组合使用。如所述,上述树脂组合物可以为包含至少具有缩水甘油基和/或环氧基的化合物的树脂组合物(也称为树脂组合物(1))、包含多酚化合物的树脂组合物(也称为树脂组合物(2))和包含马来酰亚胺化合物的树脂组合物(也称为树脂组合物(3)),而且这些树脂组合物也是本发明的优选实施方式。
此外,所述有机树脂除了包括上述树脂之外,还优选包括热塑性树脂,例如(改性)聚乙烯类树脂、(改性)聚丙烯类树脂、ABS类树脂、AES类树脂、AAS树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚苯乙烯类树脂、聚酰胺类树脂(包括热塑性聚酰胺类弹性体)、热塑性聚氨酯类树脂(包括热塑性聚氨酯类弹性体)、聚缩醛类树脂、聚苯醚类树脂、改性聚苯醚类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚酯类树脂(包括热塑性聚酯类弹性体)、聚砜类树脂、聚醚砜类树脂、聚苯硫醚类树脂、聚丙烯酸酯类树脂、聚醚酮类树脂、聚醚酮类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚醚酰亚胺类树脂和聚酰胺酰亚胺类树脂;和热固性树脂,例如三聚氰胺树脂、胍胺树脂、尿素树脂、二甲苯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、乙烯基醚树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂和聚苯胺树脂。如果将所述树脂组合物用作热固性树脂,则优选的是将含有的酰亚胺基丙基的硅烷化合物溶于包含环氧基、缩水甘油基、酚基、含不饱和双键的酰亚胺基团中任一种的有机树脂中。据此,可以进一步改善耐热性、耐吸湿性、低介电特性。因而,所述树脂组合物特别优选用作热固性树脂。
下面,将描述优选用于本发明的有机树脂的至少具有环氧和/或缩水甘油基的化合物、多酚化合物、马来酰亚胺化合物以及包含这些化合物的树脂组合物。
所述至少具有环氧和/或缩水甘油基的化合物优选为下述化合物。实例有通过表双类(epibis-type)缩水甘油基酯环氧树脂(通过诸如双酚A、双酚F、双酚S等双酚与表卤代醇的缩合反应而获得)与上述的诸如双酚A、双酚F、双酚S等双酚的加成反应而获得的高分子量表双类缩水甘油基醚环氧树脂;酚醛清漆芳烷基类缩水甘油基醚环氧树脂,通过多酚与表卤代醇的缩合反应获得,所述多酚由酚(诸如苯酚、甲酚、二甲苯酚、萘酚、间苯二酚、邻苯二酚、双酚A、双酚F、双酚S)与甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、羟基苯甲醛、水杨醛、二聚环戊二烯、萜、香豆素、对二甲苯二醇二甲基醚、二氯对二甲苯和二(羟甲基)联苯的缩合反应获得;通过四甲基双酚、四甲基双酚F、氢醌、萘二醇与表卤代醇的缩合反应获得的芳香族结晶性环氧树脂;和通过上述双酚以及四甲基双酚、四甲基双酚F、氢醌、萘二醇的进一步加成反应获得的芳香族结晶性环氧树脂的高分子量聚合物;通过脂环二醇(通过对上述双酚以及四甲基双酚、四甲基双酚F、氢醌、萘二醇的芳香族骨架进行氢化而获得)和乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、PEG 600、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、聚丙二醇、PPG、甘油、二甘油、四甘油、聚甘油、三羟甲基丙烷及其聚合物、季戊四醇及其聚合物、单糖/多糖(如葡萄糖、果糖、乳糖和麦芽糖)与表卤代醇的缩合反应而获得的脂肪族缩水甘油基醚类环氧树脂;如3’,4’-环氧环己基羧酸(3,4-环氧环己烷)甲基酯等具有环氧环己烷的骨架的环氧树脂;通过四氢化邻苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸、苯甲酸与表卤代醇的缩合反应而获得的缩水甘油基酯类环氧树脂;和通过乙内酰脲、三聚氰酸、三聚氰胺和苯胍胺等与表卤代醇的缩合反应而获得的在室温下为固相的含有叔胺的缩水甘油基醚类环氧树脂。尤其是,上述脂肪族缩水甘油基醚类环氧树脂和具有环氧环己烷骨架的环氧树脂更优选用于抑制光照射时的外观劣化。
在树脂组合物(1)中,在将有机树脂和硅烷化合物的总重量(如果使用了固化剂,则为有机树脂、硅烷化合物和固化剂的总重量)设为100重量%的情况下,上述硅烷化合物的含量的下限优选为3重量%,更优选10重量%,进而更优选15重量%。上限优选为80重量%、更优选70重量%,进而更优选60重量%。
对于树脂组合物(1)中的包含缩水甘油基和/或环氧基的化合物的含量,在将有机树脂和硅烷化合物的总重量(如果使用了固化剂,则为有机树脂、硅烷化合物和固化剂的总重量)设为100重量%的情况下,下限优选为10重量%、更优选20重量%、进而更优选30重量%。上限优选为95重量%、更优选90重量%、进而更优选85重量%。
对于上述树脂组合物(1)中的环氧当量,下限优选为100g/mol、更优选120g/mol、进而更优选150g/mol。上限优选为450g/mol、更优选420g/mol、进而更优选400g/mol。
对于上述树脂组合物(1)在25℃或60℃的粘度,下限优选为1200mPa·s、更优选1500mPa·s、进而更优选1800mPa·s。上限优选为4200mPa·s、更优选4000mPa·s、进而更优选3800mPa·s。
对于上述树脂组合物(1)的热软化温度、下限优选为45℃、更优选70℃。上限优选为200℃、更优选150℃。
对于熔点,下限优选为80℃,更优选100℃。上限优选为300℃,更优选250℃。
上述树脂组合物除了上述组成要素之外还可以含有添加剂,例如稳定剂、脱模剂、偶联剂、着色剂、增塑剂、如反应稀释剂等稀释剂、柔化剂、各种橡胶状材料、感光增敏剂、填料、阻燃剂和颜料。
上述树脂组合物(1)可通过用固化剂热固化而得到固化物品。
上述固化剂可以为一种或多种化合物,例如,酸酐,如甲基四氢化邻苯二甲酸酐、六氢化邻苯二甲酸酐、脱水甲基六氢化邻苯二甲酸、苯均四酸酐和甲基纳迪克酸;各种酚树脂,例如苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂、二聚环戊二烯酚树脂、酚芳烷基树脂和萜酚树脂;各种酚树脂,例如通过各种酚与诸如羟基苯甲醛、巴豆醛和乙二醛等各种醛的缩合反应而获得的多酚树脂;BF3络合物、锍盐和咪唑。
对于上述固化,可使用固化促进剂,例如优选为一种或多种有机磷化合物,如三苯基膦、溴化三丁基十六烷基鏻、三丁基膦和三(二甲氧基苯基)膦。
上述固化的温度优选为70℃~200℃,更优选80~150℃。固化时间优选为1小时~15小时,更优选5小时~10小时。
可以以上述方式获得的固化物品的实例有诸如无规形状的物品等成型体、膜、片材和丸状物,利用本发明的树脂组合物(1)获得的固化物品是本发明的优选实施方式之一。可被固化的树脂组合物(1)也被称为固化性树脂组合物(1)。
上述树脂组合物(1)可优选用于,例如,机械部件材料、电气和电子部件材料、车辆、船舶和飞行器的部件材料、土木工程和建筑材料、成型材料和涂料与粘合剂用材料。实际上,所述组合物可优选用于印刷电路板、积层型布线板、阻焊剂、积层板、发光二极管(LED)用材料、液晶显示器和有机电致发光装置(有机EL)用密封材料、半导体装置用材料、如纤维强化塑料(FRP)等与土木工程相关的材料、注射成型材料、粘合剂和电绝缘涂料用原料,包含树脂组合物(1)的固化物品的半导体装置或印刷电路板也是本发明的优选实施方式之一。
将描述适于作为本发明的树脂组合物(2)(也称为阻燃性树脂组合物)中所含的有机树脂的多酚。可被优选用作上述多酚化合物的实例是具有经由具有2个以上碳原子的有机骨架将具有至少一个酚羟基的芳香族骨架连接而形成的结构的化合物。在上述多酚化合物中,所述芳香族骨架是具有至少一个酚羟基的芳香环。所述芳香族骨架是具有酚类结构的部分,并优选苯酚类、氢醌类、萘酚类、蒽酚类、双酚类和联苯二酚类。尤其是,优选苯酚类。此外,所述具有酚类结构的部分可以适当地取代有烷基、亚烷基、芳烷基、苯基和亚苯基。
在上述多酚化合物中,所述有机骨架是指必定包含碳原子并连接组成多酚化合物的芳香环骨架的部分。此外,所述具有2个以上碳原子的有机骨架优选具有环结构。所述环结构是指具有诸如脂环和芳香环等环的结构,优选的环有环戊烷环、环己烷环、苯环、萘环和蒽环。此外,所述有机骨架优选具有例如三嗪环和膦腈环等包含氮原子的环结构和/或芳香环,进而更优选具有三嗪环和/或芳香环。所述多酚化合物可以具有另一芳香族骨架和和除上述有机骨架之外的有机骨架,并且可以同时具有使各自具有至少一个酚羟基的芳香族骨架经具有1个碳原子的有机骨架(亚甲基)连接而形成的结构。
在上述多酚化合物具有包含氮原子的环结构作为有机骨架的情况中,所述化合物优选具有1重量%~50重量%的氮原子含量。如果它小于1重量%,则电子材料用成型材料、粘合剂和涂料的阻燃性可能变得不足,如果它超过50重量%,则可能变得难以同时满足物理性质和阻燃性。其更优选为3重量%~30重量%,进而更优选为5重量%~20重量%。氮原子含量是指在将多酚化合物的重量设为100重量%的情况下组成该多酚化合物的氮原子的重量比率。
可用于本发明的多酚化合物优选为由必定包含形成具有至少一个酚羟基的芳香族骨架的化合物(下文中也称为形成芳香族骨架的化合物)和形成具有2个以上碳原子的有机骨架的化合物(下文中也称为形成有机骨架的化合物)的反应原料生产的化合物。
上述反应原料是指含有形成芳香族骨架的化合物和形成有机骨架的化合物作为必要成分和可选的其它化合物以及可选地用于反应的溶剂的混合物。可将一种或多种化合物分别用于形成芳香族骨架和形成有机骨架。
上述用于形成芳香族骨架的化合物可以是包含芳香环和一个或多个酚羟基、以及可选的一个或多个除羟基之外的取代基的化合物。上述用于形成芳香族骨架的化合物的实例优选为苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻乙基苯酚、对乙基苯酚、混合甲酚、对羟乙基苯酚、对正丙基苯酚、邻异丙基苯酚、对异丙基苯酚、混合异丙基苯酚、邻仲丁基苯酚、间叔丁基苯酚、对叔丁基苯酚、戊基苯酚、对辛基苯酚、对壬基苯酚、2,3-二甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚、2,6-二甲基苯酚、3,4-二甲基苯酚、2,4-二仲丁基苯酚、3,5-二甲基苯酚、2,6-二仲丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、3-甲基-4-异丙基苯酚、3-甲基-5-异丙基苯酚、3-甲基-6-异丙基苯酚、2-叔丁基-4-甲基苯酚、3-甲基-6-叔丁基苯酚和2-叔丁基-4-乙基苯酚。具有2个以上酚羟基的化合物的实例优选为邻苯二酚、间苯二酚、联苯二酚、双酚A、双酚S和双酚F,并且还优选为形成多环芳香族骨架的化合物,如α-萘酚和β-萘酚。
上述形成有机骨架的化合物优选为(1)具有α-羟基烷基、α-烷氧基烷基或α-乙酰氧基烷基的芳香族化合物、(2)具有不饱和键的化合物、(3)具有羰基的化合物例如醛和酮、(4)具有两种以上所述特定活性基团或活性部分的化合物和(5)具有氨基、羟基烷基氨基或二(羟基烷基)氨基的化合物。
上述芳香族化合物(1)的实例优选为对苯二甲醇、对苯二甲醇二甲基醚、对二乙酰氧基甲基苯、间苯二甲醇、间苯二甲醇二甲基醚、间二乙酰氧基甲基苯、对二羟基异丙基苯、对二甲氧基异丙基苯、对二乙酰氧基异丙基苯、三羟甲基苯、三羟基异丙基苯、三甲氧基甲基苯、三甲氧基异丙基苯、4,4’-羟基甲基联苯、4,4’-甲氧基甲基联苯、4,4’-乙酰氧基甲基联苯、3,3’-羟基甲基联苯、3,3’-甲氧基甲基联苯、3,3’-乙酰氧基甲基联苯、4,4’-羟基异丙基联苯、4,4’-甲氧基异丙基联苯、4,4’-乙酰氧基异丙基联苯、3,3’-羟基异丙基联苯、3,3’-甲氧基异丙基联苯、3,3’-乙酰氧基异丙基联苯、2,5-羟甲基萘、2,5-甲氧基甲基萘、2,5-乙酰氧基甲基萘、2,6-羟甲基萘、2,6-甲氧基甲基萘、2,6-乙酰氧基甲基萘、2,5-羟基异丙基萘、2,5-甲氧基异丙基萘、2,5-乙酰氧基异丙基萘、2,6-羟基异丙基萘、2,6-甲氧基异丙基萘和2,6-乙酰氧基异丙基萘。
上述具有不饱和键的化合物(2)的实例优选为二乙烯基苯、二异丙烯基苯、三乙烯基苯、三异丙烯基苯、二聚环戊二烯、降冰片烯和萜。上述具有羰基的化合物(3)的实例优选为各种具有5~15个碳原子的醛和酮以及苯甲醛、辛醛、环己酮、苯乙酮、羟基苯甲醛、羟基苯乙酮、巴豆醛、肉桂醛、乙二醛、戊二醛、对苯二甲醛、环己烷二甲醛、三环癸烷二甲醛、降冰片烷二甲醛和辛二醛(suberaldehyde)。
在具有两种以上特定活性基团或活性部分的化合物(4)中,具有羰基和不饱和键的化合物优选为异丙烯基苯甲醛、异丙烯基苯乙酮、香茅醛、柠檬醛和苝醛(perylaldehyde)。此外,具有α-羟基烷基或α-烷氧基烷基以及不饱和键的化合物是二羟甲基苯乙烯、二羟甲基-α-甲基苯乙烯、二甲氧基甲基苯乙烯、二甲氧基甲基-α-甲基苯乙烯、羟甲基二乙烯基苯、羟甲基二异丙基苯、甲氧基甲基二乙烯基苯和甲氧基甲基二异丙基苯。
具有氨基、羟基烷基氨基或二(羟基烷基)氨基的化合物(5)的实例优选是三聚氰胺、二羟甲基三聚氰胺、三羟甲基三聚氰胺、乙酰胍胺、二羟甲基乙酰胍胺、四羟甲基乙酰胍胺、苯胍胺、二羟甲基苯胍胺、四羟甲基苯胍胺、尿素、二羟甲基尿素、四羟甲基尿素、乙二胺、二羟甲基乙二胺、四羟甲基乙二胺、六亚乙基二胺、二羟甲基六亚乙基二胺、四羟甲基六亚乙基二胺、对二甲苯二胺、对二羟甲基氨基苯、间二甲苯二胺、间二羟甲基氨基苯、4,4’-亚甲基二苯胺和4,4’-亚甲基二羟甲基苯胺。它们之中优选的是具有三嗪骨架的化合物,例如三聚氰胺、苯胍胺和乙酰胍胺。
上述反应原料优选包括形成芳香族骨架的化合物(下文中也称为原料A)和选自上述化合物(1)~(5)中的形成至少一个有机骨架的化合物(下文中也称为原料B)作为必要成分,更优选包括原料A、选自上述化合物(1)~(4)中的形成至少一个有机骨架的化合物(下文中也称为原料B1)和形成至少一个有机骨架的化合物(5)(下文中也称为原料B2)作为必要成分。对于这一情况中反应原料的反应顺序,优选的是在开始反应前预先混合原料A、原料B1和原料B2,和在原料A和原料B1的反应完成之前引发原料B2的反应,例如,优选的是使原料A、原料B 1和原料B2同时反应,或使原料A和原料B2在第一阶段反应,之后使原料B1在第二阶段进一步反应。因此,阻燃性得到切实改善,所获得的产品更优选适于电子材料用成型材料、粘合剂和涂料。更优选的是在第一阶段使原料A和原料B2反应之后,在第二阶段使原料B1进一步反应。
在生产上述多酚化合物的情况中所用的原料A和原料B的混合摩尔比优选为1/1~10/1。如果原料A少于1/1,在生产本发明的树脂组合物时会发生凝胶化,如果原料A多于10/1,可能难以显示该树脂组合物的阻燃性。该比例更优选为1.3/1~8/1,因为所述树脂组合物在高温下可显示高强度。该比例进而更优选而1.8/1~5/1。
优选在催化剂的存在下通过上述反应原料的反应来生产上述多酚化合物。可用于生产所述多酚化合物的催化剂可以是任何催化剂,只要其可促进上述反应原料的反应的催化剂即可。在原料B1的反应使用催化剂的情况中,作为酸催化剂的优选催化剂是无机酸和有机磺酸,例如盐酸、硫酸、磷酸、对甲苯磺酸和甲磺酸,超强酸,例如三氟化硼及其络合物、三氟甲磺酸、杂多酸、活性高岭土,固体酸催化剂,例如活性高岭土、合成沸石、磺酸类离子交换树脂和全氟代烷烃磺酸类离子交换树脂。在上述原料B1的反应的情况中,可以根据相应的酸强度来适当地设定催化剂的用量,然而,相对于原料B1的用量,其优选为0.001重量%~100重量%。对于上述范围中的用于均质体系的催化剂,优选三氟甲磺酸、甲磺酸和三氟化硼,并且这些催化剂的用量优选为0.001重量%~5重量%。非均相体系的离子交换树脂和活性高岭土的用量优选为1重量%~100重量%。
在原料B2的反应使用上述催化剂的情况中,碱性催化剂的实例优选为例如氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钡等碱金属和碱土金属的氢氧化物和氧化物、氨、伯胺~叔胺、六亚甲基四胺和碳酸钠,酸催化剂的实例有无机酸,如盐酸、硫酸和磺酸,有机酸,如草酸和乙酸,以及二价金属盐类碱性催化剂,如路易斯酸和乙酸锌。在将本发明的树脂组合物用作电气和电子材料用环氧树脂固化剂的情况中,由于诸如金属等无机物残留为催化剂残余物是不优选的,优选的是使用胺作为碱性催化剂,和使用有机酸作为酸性催化剂。
另外,如果需要,在原料B2的反应之后,优选通过中和和水洗来去除盐等杂质。此外,在使用胺作为催化剂的情况下,优选的是不通过中和或水洗等来进行杂质的去除。
可通过原料A的芳香环与原料B的取代基的缩合来获得上述多酚化合物,此时,羧酸、醇和水等作为副产物与所述多酚化合物一起生成。可以通过反应期间或反应之后的减压蒸馏、或者与溶剂的共沸来将作为副产物生成的羧酸、醇和水容易地从反应产物中除去,而不需复杂的工序。反应产物是指含有由上述反应所生成的所有物质的混合物,含有多酚化合物、作为副产物生成的羧酸、醇和水以及必要时使用的催化剂,还有将在下文中描述的溶剂。
对于上述多酚化合物的生产的反应条件,反应温度优选调节为可蒸发去除作为副产物生成的羧酸、醇和水的温度,并优选为100℃~240℃、更优选110℃~180℃、进而更优选130℃~160℃。如所述,在多酚化合物的生产中,羧酸等作为副产物生成,然而,可容易地将其从反应产物中去除。虽然反应时间取决于所用的原料、催化剂的类型和催化剂的量以及反应温度,不过反应时间优选为直至原料A和原料B的反应基本上完成时,即直至不再生成羧酸、醇或水时,因而其优选为30分钟~24小时,更优选1小时~12小时。
对于上述多酚化合物的生产中的反应方法,可以在溶剂的存在下进行所述反应,作为溶剂,优选的是使用在原料A和原料B的反应中无活性的有机溶剂,可以使用甲苯、二甲苯、一氯代苯和二氯代苯等。溶剂的使用可使原料溶于其中并且均匀。对于原料B1的反应,优选的是在溶剂不存在时进行反应。
在生产上述多酚化合物的情况中,在将羧酸、醇和水等副产物从反应产物中去除时,优选通过在0.1kPa~10kPa的减压下于上述温度蒸馏来将它们去除。此时,由于未反应的酚可能被蒸馏,因此优选的是在反应基本上完成之后进行所述去除。
本发明的树脂组合物(树脂组合物(2))优选含有分散于有机树脂中的硅烷化合物,所述组合物的生产方法优选为在分别生产所述有机树脂和上述硅烷化合物之后将它们混合的方法。
对于上述树脂组合物(2),优选的是在将有机树脂和硅烷化合物的总重量(如果使用了固化剂,则为有机树脂、硅烷化合物和固化剂的总重量)设定为100重量%的情况下在树脂组合物(2)中含有3重量%~80重量%的量的硅烷化合物。如果小于3重量%,则可能无法获得优异的阻燃性,如果超过80重量%,则可能降低处理性并使成型性劣化。其更优选为5重量%~50重量%。
对于上述树脂组合物(2),在将有机树脂和硅烷化合物的总重量(如果使用了固化剂,则为有机树脂、硅烷化合物和固化剂的总重量)设为100重量%的情况下,多酚化合物的含量的下限优选为10重量%、更优选20重量%、进而更优选30重量%。上限优选为95重量%、更优选90重量%、进而更优选85重量%。
本发明的树脂组合物(2)的热软化温度优选为45℃~200℃,更优选为70℃~150℃。此外,上述树脂组合物(2)的羟值优选为100g/mol~280g/mol,更优选120g/mol~240g/mol。
在利用本发明的树脂组合物(2)来制备下文中描述的固化性树脂组合物(2)时,有时最好使用溶液、清漆或糊料形式的组合物。在此情况中,需要将硅烷化合物和多酚一起分散并得到良好的流动性。这一可用的实施方式中的树脂组合物(2)优选包含至少具有一种或多种选自醚键、酯键和氮原子中的结构的化合物作为溶剂、增塑剂和润滑剂。
上述具有醚键的化合物的实例优选为乙醚、二丙基醚、二异丙基醚、二丁基醚、二己基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、茴香醚、苯乙醚、丁基苯基醚、戊基苯基醚、甲氧基甲苯、苄基乙基醚、二苯基醚、二苄基醚、藜芦醚、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、二氧六环、三氧六环、呋喃、2-甲基呋喃、四氢呋喃、四氢吡喃、桉树脑、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、1,2-二丁氧基乙烷、甘油醚、冠醚、甲缩醛、乙缩醛、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙二醇单丙基醚、乙二醇单己基醚、乙二醇二甲基醚、二乙二醇、二乙二醇甲基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇丁基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丁基醚、三乙二醇、三乙二醇单甲基醚、四乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、丙二醇甲基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇丙基醚、丙二醇丁基醚、二丙二醇、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇二乙基醚、二丙二醇二丁基醚、三丙二醇、三丙二醇单甲基醚、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-(甲氧基甲氧基)乙醇、2-异丙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、2-(异戊氧基)乙醇、2-(己氧基)乙醇、2-苯氧基乙醇、2-(苄氧基)乙醇、糠醇和四氢糠醇。
上述具有酯键的化合物的实例优选是甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、甲酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸3-甲氧基丁基酯、乙酸仲己基酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸环己基酯、乙酸苄基酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丙酸异戊酯、乙二醇单乙酸酯、二乙二醇单乙酸酯、甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯、、甘油三乙酸酯、甘油单丁酸酯(monobutylin)、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、丁酸酯、异丁酸酯、异戊酸酯、硬脂酸酯、苯甲酸酯、肉桂酸酯、松香酸酯、己二酸酯、γ-丁内酯、草酸酯、丙二酸酯、马来酸酯、酒石酸酯、柠檬酸酯、癸二酸酯、苯二甲酸酯和二乙酸乙二酯等。
上述包含氮原子的化合物的实例优选是硝基甲烷、硝基乙烷、1-硝基丙烷、2-硝基丙烷、硝基苯、乙腈、丙腈、琥珀腈、丁腈、异丁腈、戊腈、苯基腈、α-苄基腈、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮和ε-己内酰胺等。
具有多种选自由醚键、酯键和氮原子组成的组中的结构的化合物的实例优选是N-乙基吗啉、N-苯基吗啉、乙酸甲基溶纤剂、乙酸乙基溶纤剂、乙酸丙基溶纤剂、乙酸丁基溶纤剂、乙酸苯氧基乙基酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、丙二醇丁基醚乙酸酯、二丙二醇甲基醚乙酸酯、二丙二醇乙基醚乙酸酯、二丙二醇丙基醚乙酸酯、二丙二醇丁基醚乙酸酯和三丙二醇甲基醚乙酸酯等。
相对于100重量份的树脂组合物,具有至少一种选自由醚键、酯键和氮原子组成的组中的结构的化合物的用量优选为5重量份~1000重量份。其更优选为10重量份~300重量份。
本发明的树脂组合物(2)在与具有至少两个缩水甘油基的化合物或其它添加剂混合时可被用作半导体封装材料和布线板用绝缘材料的固化性树脂组合物(固化性阻燃树脂组合物)。本发明的固化性树脂组合物是含有上述多酚化合物、上述硅烷化合物和具有至少两个缩水甘油基的化合物的组合物,可通过将含有多酚化合物和硅烷化合物的上述组合物与具有至少两个缩水甘油基的化合物混合的方法来获得,也可以通过将上述多酚化合物和上述硅烷化合物同时与具有至少两个缩水甘油基的化合物混合,或者通过将分散于具有至少两个缩水甘油基的化合物中的硅烷化合物的混合物与上述多酚化合物混合来获得。如所述,包含本发明的树脂组合物(2)和具有至少两个缩水甘油基的化合物的用于半导体封装材料和布线板用绝缘材料的固化性树脂组合物也是本发明的优选实施方式之一。
此外,可以通过固化使上述固化性树脂组合物(2)形成成型体。通过这种方式,通过固化本发明的固化性树脂组合物而获得的成型体、通过密封并固化本发明的半导体封装材料而获得的半导体装置和通过固化本发明的布线板用绝缘材料而获得的电气用布线板也包含在本发明的优选实施方式之中。
上述具有至少两个缩水甘油基的化合物优选为平均在每个分子中具有2个以上缩水甘油基的环氧树脂,优选例为通过如双酚A、双酚F和双酚S等双酚与表卤代醇的缩合反应而获得的表双类缩水甘油基醚环氧树脂;通过进一步进行多酚(通过诸如苯酚、甲酚、二甲苯酚、间苯二酚、邻苯二酚、双酚A和双酚F等酚与甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、水杨醛、二聚环戊二烯、萜、香豆素、对二甲苯二甲基醚和二氯对二甲苯的反应而获得)与表卤代醇的缩合反应而获得的酚醛清漆树脂芳烷基类缩水甘油基醚环氧树脂;通过四氢化邻苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸、苯甲酸与表卤代醇的缩合反应而获得的缩水甘油基酯类环氧树脂;通过氢化双酚和二醇与表卤代醇的缩合反应而获得的缩水甘油基醚类环氧树脂;通过乙内酰脲和氰尿酸与表卤代醇的缩合反应而获得的含胺的缩水甘油基醚类环氧树脂;和芳香族多环环氧树脂,如联苯类环氧树脂和萘类环氧树脂。所述化合物的实例还可以包括通过这些环氧树脂与多元酸和/或双酚的加成反应而在分子中具有环氧基的化合物。这些化合物可以单独使用,也可以将两种以上化合物组合使用。
上述树脂组合物(2)和环氧树脂的混合重量比(树脂组合物(2)/环氧树脂)优选为30/70~70/30。如果其小于30/70,则所形成的固化物品的机械物理性质等易于下降,如果其超过70/30,则阻燃性可能变得不足。其更优选为35/65~65/35。
上述混合物可以包含其它添加剂,其它添加剂的实例有固化促进剂、填料、偶联剂、阻燃剂、增塑剂、反应稀释剂和颜料。
所述固化促进剂的优选例有咪唑,如2-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑;胺,如2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、苯甲基甲基胺、DBU(1,8-二氮双环[5,4,0]-7-十一碳烯)、DCMU(3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基尿素)和有机磷化合物,如三丁基膦、三苯基膦、三(二甲氧基苯基)膦。
此外,如上所述,可以将上述树脂组合物(2)与处于溶液、清漆或糊料等具有流动性的状态的环氧树脂混合从而得墨水、涂料或清漆等形式的固化性树脂组合物。在这种情况中,在作为墨水、涂料或清漆使用后,可以通过减压和/或加热下的干燥将具有至少一种选自由醚键、酯键和氮原子组成的组中的结构的化合物去除,从而生产由树脂组合物(2)制成的矩形产品。可以根据所用的具有至少一种选自由醚键、酯键和氮原子组成的组中的结构的化合物的蒸气压或沸点,来适当调整墨水和涂料的干燥条件。在将清漆用于浸渍的情况中,可以使用纤维强化材料作为待浸渍的目标体。
可用的上述强化材料可以是通常所知的强化材料,实例有N型、NE型、S型、T型、D型玻璃的玻璃纤维的织布或无纺布、如石英等无机材料和有机材料。它们可以以玻璃纤维无捻纱布、玻璃布、短切玻璃、中空玻璃纤维、玻璃纤维毡、玻璃表面毡、玻璃非织造纤维、陶瓷纤维纺织品(织物等)和金属纤维纺织品的形式使用。另外,对于本发明可以使用诸如能够形成纤维的有机聚合物等合成有机强化用填料。强化用有机纤维的代表例有聚(醚酮)、聚酰亚胺苯并噁唑、聚(苯硫醚)、聚酯、芳香族聚酰胺、芳香族聚酰亚胺或聚醚酰亚胺、丙烯酸类树脂和聚(乙烯醇)。如聚四氟乙烯等含氟聚合物可以用于本发明。此外,作为强化材料,还有本领域技术人员公知的天然有机纤维,例如有棉布、麻布、毡、碳纤维纺织品和如牛皮纸和棉纸等天然纤维素纺织品以及含玻璃纤维的纸。所述强化填料可以以单丝纤维或复丝纤维的形式提供,并且可以单独使用或者通过共织造或核/壳、并列配置、桔型(orange-type)或基质和原纤维构造或者纤维制造领域的技术人员所公知的其它方法来与其他类型的纤维组合使用。可以将所述填料以例如纤维强化织物、非织造纤维强化材料或纸的形式来供应。
上述成型体优选具有根据UL-94标准化阻燃性测试的V-2以上的阻燃性。根据UL-94标准化阻燃性测试的V-2以上的阻燃性可充分满足电子材料用成型材料、粘合剂和涂料所要求的阻燃性。
本发明的包含树脂组合物(树脂组合物(1)~(3)和其它组合物)的固化性树脂组合物可被用作密封材料,如半导体封装材料。下文中,将对使用本发明的固化性树脂组合物作为密封材料的情况进行描述。下述的无机填料、阻燃剂、其它添加剂等可优选用于所述固化性树脂组合物,并且如果必要可以适当地用于上述树脂组合物。
本发明的固化性树脂组合物可以含有用于改善吸湿性、抑制线性膨胀系数、增加导热性和改善机械性质的无机填料。无机填料的实例有熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、氧化铝、锆石、硅酸钙、碳酸钙、钛酸钙、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氮化硼、氧化铍、氧化锆、锆石、镁橄榄石、冻石、尖晶石、莫来石和二氧化钛等的粉末;将这些材料球形化而获得的珠;和玻璃纤维。此外,对阻燃性有效的无机填料的实例有氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌和钼酸锌。这些无机填料可以单独使用,也可以将它们中的两种以上组合使用。在上述无机填料之中,就抑制线性膨胀系数而言优选熔融二氧化硅,就高导热性而言优选氧化铝,就成型时的流动性和模具损耗性而言填料形状优选为球形。就成型性、吸湿性、线性膨胀系数降低和强度改善而言,相对于100重量份的本发明的固化性树脂组合物,无机填料的加入量优选为大于或等于70重量份,更优选为100重量份~1000重量份,进而更优选200重量份~950重量份。如果其小于70重量份,则耐回流性倾向于降低,如果其超过950重量份,则流动性倾向于不足。
作为阻燃剂,可将常规已知的无卤素类阻燃剂和无锑类阻燃剂组合用于本发明的固化性树脂组合物。阻燃剂的实例有含氮化合物,如氰尿酸衍生物和异氰尿酸衍生物,含磷/氮化合物,如环膦腈,以及金属化合物,如氧化锌、氧化铁、氧化钼和二茂铁。
就改善如IC等半导体装置的耐湿性和高温放置性质而言,可以加入阴离子交换剂。所述阴离子交换剂不受具体限制,可以使用通常已知的阴离子交换剂。实例有水滑石和选自镁、铝、钛、锆和铋中的元素的水合氧化物,这些化合物可以单独使用,也可以将它们中的两种以上组合使用。尤其是,由下述通式限定的水滑石 Mg1-TAlt(OH)2(CO3)t/2·m’H2O 该式中,0<T≤0.5;并且m’是正整数。
如果必要,本发明的固化性树脂组合物可以进一步含有下述化合物作为其它添加剂脱模剂,如高级脂肪酸、高级脂肪酸金属盐、酯类蜡、聚烯烃类蜡、聚乙烯和聚氧化乙烯;着色剂,如炭黑;和应力调节剂,如硅油和硅橡胶粉末。
在用作密封剂的情况中,可以通过任何方式来制备本发明的固化性树脂组合物,只要该方式可均匀分散并混合各种原料即可;不过,作为常用方式,可采用下述方法以混合器充分混合预定量的原料,之后以混合辊或挤出机将原料熔融捏合,再依次将原料冷却并粉碎。如果将原料制成具有用于成型条件的适当尺寸和重量的片状物,则使处理变得容易。
利用本发明的固化性树脂组合物通过密封设备而获得的电子部件装置的实例可以是通过下述方式获得的电子部件装置将诸如有源元件(例如半导体芯片、晶体管、二极管和晶闸管等)和无源元件(例如电容器、电阻和线圈)等元件安装在支持部件(例如引线框、已布线的输送胶带(already-wired tap carrier)、布线板、玻璃和硅晶片)上,并以本发明的密封用环氧树脂成型材料来密封必要的部件。电子部件装置的实例可以包括一般的树脂封装型IC,例如DIP(Dual Inline Package)、PLCC(PlasticLeaded Chip Carrier)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small OutlinePackage)、SOJ(Small Outline J-lead package)、TSOP(Thin Small OutlinePackage)和TQFP(Thin Quad Flat Package),所述实例通过下述方式获得将半导体装置固定在引线框上,通过引线键合和块形连接(bump)将诸如焊接盘(boning pad)等子末端部与和引线部连接,然后使用本发明的固化性树脂组合物通过传递成型将所获得的元件密封。还可以提及通过以本发明的固化性树脂组合物来将经块形连接而连接到输送胶带的半导体芯片密封而获得的TCP(Tape Carrier Package)。此外,其实例包括通过以本发明的固化性树脂组合物来密封诸如半导体芯片、晶体管、二极管和晶闸管等有源元件和/或诸如电容器、电阻和线圈等无源元件(这些元件通过引线键合、倒装片压焊或焊接而连接于布线板和在玻璃上形成的布线上)而获得的电子部件装置,如COB(Chip On Board)模块、混合IC和多芯片模块;和通过下述方式获得的如BGA(Ball Grid Array)和CSP(Chip Size Package)等电子部件装置将元件安装于在背面中具有布线板连接用端子的有机基板的正面上,通过块形连接或引线键合将所述元件与形成于所述有机基板上的布线连接,之后以本发明的固化性树脂组合物密封所述元件。
使用本发明的固化性树脂组合物密封元件的方法最通常是低压传递成型法;然而,也可以使用注射成型法和压缩成型法。
电气用布线基板可通过下述方式获得如果有必要,用溶剂稀释本发明的固化性树脂组合物;混合上述固化促进剂、填料和阻燃剂等以获得布线板用绝缘材料;以所述绝缘材料浸渍各种强化材料或将所述绝缘材料涂布于各种基板;干燥并除去溶剂;并固化所述绝缘材料。所得的电气用布线基板的实例可以包括单面或双面或者多层复合型积层板、玻璃-环氧型积层板、芳香族聚酰胺-环氧型积层板、金属基布线基板和积层型布线基板。
上述溶剂优选为那些具有至少一种包括上述醚键、酯键和氮原子在内的结构的溶剂,为了浸渍和涂布工序而使粘度最优化或根据干燥条件,溶剂可以单独使用,也可以将两种以上溶剂以混合物的形式使用。可使用与上述半导体封装材料所用的相同的填料和阻燃剂。
作为强化材料,可以使用上述所示例的材料,尤其是优选玻璃纤维和芳香族聚酰胺纤维的织布和无纺布,所述材料可以单独使用,也可以将它们中的两种以上组合使用。
本发明的固化性树脂组合物还可优选用于生产环氧树脂的原料;诸如建筑材料、壳套、积层板、积层型布线基板、阻焊剂、密封材料(实际上为半导体用密封材料)、注射材料、机械部件、电子和电气部件、车辆、船舶和飞行器等成型产品的成型用材料;和诸如粘合剂和电气绝缘涂料等生产原料。
将对适于作为本发明的树脂组合物(3)中所含的有机树脂的马来酰亚胺化合物进行描述。作为马来酰亚胺化合物,可使用在一个分子中具有两个以上马来酰亚胺基团的所有种类的化合物。单马来酰亚胺化合物具有高毒性,因而不优选在本发明中使用。
上述马来酰亚胺化合物的优选例包括共缩合产物双马来酰亚胺,例如N,N’-亚乙基双马来酰亚胺、N,N’-六亚甲基双马来酰亚胺、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺、N,N’-对苯撑双马来酰亚胺、2,2-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]甲烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-二[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、N,N’-p,p’-二苯基二甲基甲硅烷基双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯基醚双马来酰亚胺、N,N’-亚甲基二(3-氯对亚苯基)双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯基砜双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二环己基甲烷双马来酰亚胺、N,N’-二亚甲基环己烷双马来酰亚胺、N,N’-间二甲苯双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯基环己烷双马来酰亚胺;和N-苯基马来酰亚胺与诸如乙醛、苯甲醛和羟基苯基甲醛等醛类化合物的共缩合化合物。此外,优选例可以包括由以下通式限定的双马来酰亚胺化合物
该式中,R38表示二价基团
Q1是直接连接于两个芳香环的基团,表示选自由具有1~10个碳原子的二价烃基、六氟亚异丙基、羰基、硫基、亚硫酰基、磺酰基和氧基组成的组中的至少一种基团。实际上,优选例有1,3-二(3-马来酰亚胺苯氧基)苯、二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]甲烷、1,1-二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]乙烷、1,2-[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]乙烷、2,2-二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丁烷、2,2-二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、4,4-双(3-马来酰亚胺苯氧基)联苯、二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]酮、二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]硫醚、二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]亚砜、二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]砜、二[4-(3-马来酰亚胺苯氧基)苯基]醚以及由以下通式限定的化合物
该式中,Q2表示可具有取代基的具有芳香环的二价基团;n表示平均为0~10的重复数)。Q2的实例优选为苯基、联苯基和萘基等的二价基团(亚苯基、亚联苯基和亚萘基等)。
通常在加入公知和常用的交联剂(如聚胺和芳香胺化合物)的同时使用上述马来酰亚胺化合物,尤其是添加电子密度e值与马来酰亚胺的不饱和键不同的不饱和化合物会形成电荷转移复合物和交联结构从而提高耐热性,因而所述添加是优选的。
与上述马来酰亚胺化合物形成电荷转移复合物的化合物优选为以6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、聚(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉)、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、反-二苯乙烯、乙烯基二茂铁、4-乙烯基吡啶、2-异丙烯基萘、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚、吲哚、苯并呋喃、呋喃、二氢呋喃、3,4-二氢-2-吡喃和4H-色烯为代表的环状乙烯基醚;以乙酸糠基酯为代表的呋喃衍生物;以正十八烷基乙烯基醚和乙基乙烯基醚为代表的烷基乙烯基醚;以乙烯酮缩二乙醇、乙酸异丙烯基酯和1-氨基-1-甲氧基乙烯为代表的酮、酯、内酯、醛、酰胺、内酰胺等的羰基化合物的烯醇醚、烯醇酯、乙酸烯丙酯、乙酸乙烯酯、1,2-二甲氧基乙烯、对二噁烯、2-氯乙基乙烯基醚、2-苯基乙烯基烷基醚、2-苯基烯基醚、七氟异丙基烯基醚、乙基乙烯基硫醚、苯乙烯基烯基硫醚、对噁二烯(p-oxadiene)、环戊烯、环己烯、二乙烯基醚、丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,4-戊二烯和二甲基二乙烯基硅烷。
上述树脂组合物(3)是包含具有马来酰亚胺基的化合物的组合物。树脂组合物(3)没有具体限制,只要其含有作为有机树脂的马来酰亚胺化合物即可;然而,所述组合物优选组合含有其它有机树脂成分,这是由于可以使耐热性得到进一步改善,同时保持其它有机树脂的的特性。可以组合使用的所述有机树脂优选为上述具有至少一个缩水甘油基和/或环氧基的化合物和上述多酚化合物。在组合使用这些优选的有机树脂的情况中,可以相似地使用上述添加剂,如固化剂。
对于所述有机树脂在上述树脂组合物(3)中的含量,在将有机树脂和硅烷化合物的总重量(如果使用了固化剂,则为有机树脂、硅烷化合物和固化剂的总重量)设定为100重量%的情况下,下限值优选为20重量%,更优选30重量%。上限值优选为97重量%,更优选90重量%,进而更优选80重量%。
对于上述硅烷化合物在上述树脂组合物(3)中的含量,在将有机树脂和硅烷化合物的总重量(如果使用了固化剂,则为有机树脂、硅烷化合物和固化剂的总重量)设定为100重量%的情况下,下限值优选为3重量%,更优选10重量%,进而更优选15重量%。上限值优选为80重量%,更优选70重量%,进而更优选60重量%。
相对于有机树脂的100重量%,上述有机树脂中马来酰亚胺化合物的含量优选为2重量%~100重量%,更优选5重量%~100重量%。
上述树脂组合物(3)(也称为固化性树脂组合物(3))可优选作为加工性和耐热性优异的材料用于与上述树脂组合物(1)和(2)相同的用途。
优选的是上述树脂组合物是包含热固性树脂和上述硅烷化合物的热固性粘合剂树脂组合物。上述硅烷化合物主要包含通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架连接于形成硅氧键的硅原子而形成的结构单元。据此,所述树脂组合物可以显示更优异的特性,如耐热性、耐候性、成型性、耐压性和机械与化学稳定性。此外,即使对所述树脂组合物施加较大的剪切力或者在高温和高压环境中使所述树脂组合物成型,包含所述热固性粘合剂树脂组合物和磁体粉末(主要含有稀土合金)的粘结磁体用热固性树脂组合物可生成几乎不降低如磁特性等物理性质的粘结磁体。例如,在通常的粘结磁体中,如果将铁磁性金属粉末、尤其是稀土磁体粉末与树脂粘合剂捏合从而生产粘结磁体,在诸如注射成型和挤出成型等热成型工序中所述粉末的磁特性会劣化,从而降低矫顽磁力。不过,所述包含热固性树脂和硅烷化合物的热固性粘合剂树脂组合物能够充分抑制磁特性由于在成型工序中的热接触而劣化。因而,可以生产显示优异磁特性等的粘结磁体。此外,所述粘结磁体用热固性树脂组合物能够生产可优选用于如电器、通信设备和音频设备、医用设备、普通工业设备和汽车用电子装置等各种产品的粘结磁体。即,主要包含含有上述热固性树脂的有机树脂成分、可用作粘结磁体形成用磁性粉末粘合剂的热固性粘合剂树脂组合物,其中所述热固性粘合剂树脂含有上述硅烷化合物。此外,本发明的优选实施方式还包括其中粘结磁体用热固性树脂组合物包含上述热固性粘合剂树脂组合物和磁性粉末(主要包含稀土合金)的实施方式。
上述热固性粘合剂树脂组合物主要包含含有热固性树脂的有机树脂成分和上述硅烷化合物。所述热固性粘合剂树脂组合物具有优异的耐热性。如果将所述组合物用作形成粘结磁体的磁性粉末粘合剂,则可以获得具有优异矫顽磁力的粘结磁体而不降低磁性粉末的磁特性。在常规粘合剂中,如果将铁磁性金属粉末(具体为稀土磁体粉末)与树脂粘合剂捏合,并对混合物进行如注射成型和挤出成型等热成型步骤,则磁性粉末的磁特性劣化并且矫顽磁力降低。不过,使用本发明的热固性粘合剂树脂组合物可以生产所述特性不劣化的粘结磁体。
上述热固性粘合剂树脂组合物主要含有包含热固性树脂的有机树脂成分。所述热固性树脂的实例包括具有缩水甘油基和环氧基中至少一种的化合物、多酚化合物和马来酰亚胺化合物。这些化合物可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。因而,本发明的优选实施方式包括其中上述有机成分包含具有缩水甘油基和环氧基中至少一种的化合物(也称为有机树脂成分(1))的实施方式;其中上述有机树脂成分包含多酚化合物(也称为有机树脂成分(2))的实施方式;其中有机树脂成分包含马来酰亚胺化合物(也称为有机树脂成分(3))的实施方式。
除了上述有机树脂之外,热固性树脂例如三聚氰胺树脂、胍胺树脂、尿素树脂、二甲苯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、乙烯基醚树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂和聚苯胺树脂也是优异的。
所述热固性粘合剂树脂组合物中上述硅烷化合物的含量不受具体限制,只要所述热固性粘合剂树脂中含有所述硅烷化合物即可。优选的是硅烷化合物的含量相对于热固性粘合剂树脂组合物的总固体含量为3重量%~80重量%。如果硅烷化合物的含量小于3重量%,则可能不能充分显示所加入的硅烷化合物引起的上述效果,如耐热性的改善。如果硅烷化合物的含量大于80重量%,则硅烷化合物与树脂成分混合不均匀,因而可能不能充分显示所述性能。所述硅烷化合物的含量更优选为5重量%~70重量%,进而更优选10重量%~60重量%。即,下限为5重量%,特别优选为10重量%。上限优选为70重量%,特别优选为60重量%。热固性粘合剂树脂成分的总固体含量是指有机树脂成分和硅烷化合物的总重量。
如果将包含上述硅烷化合物的热固性粘合剂树脂组合物用于粘结磁体,则可以改善包含主要含有稀土合金的磁性粉末(由稀土合金组成的不溶性粉末)的组合物(粘结磁体用热固性树脂组合物)的热耐久性。上述合金磁性粉末的热耐久性因混合所述硅烷化合物而得到改善的工作和效果的原因是因为所述硅烷化合物沉积于磁性颗粒表面上。即,如果热固性粘合剂树脂组合物中所含的硅烷化合物沉积在磁性颗粒表面上,则粘结磁体用热固性树脂组合物的耐热降解性可得到改善,并且即使所述组合物长时间处于高温环境中磁特性也不会劣化。因而,所述粘结磁体用热固性树脂组合物可优选用于各种应用。即,本发明的优选实施方式包括其中树脂组合物是粘结磁体用树脂组合物的实施方式。所述热耐久性是指磁性粉末的表面层在高温环境下被氧化从而使磁特性下降的性质。可以根据在高温环境下树脂组合物的重量的增加来评估所述热耐久性。而且,所述氧化可能引起粘结磁体的机械特性的劣化。如果将上述树脂组合物用于生产粘结磁体,优选的是上述硅烷化合物在主链中具有硅氧链(-Si-O-Si)并且具有其中含碳有机成分与硅氧链连接的结构。即,优选的是上述硅烷化合物是含有具有酰亚胺基团的有机基团的聚硅氧烷。如果上述硅烷化合物是聚硅氧烷,则耐热性、耐压性、机械与化学稳定性和导热性更加优异,并且可以为各种材料提供优异的各种特性如耐热性。例如,如果适当地选择如硅氧烷骨架和含有酰亚氨键的有机骨架等结构从而使所述硅烷化合物显示对各种聚合物的高溶解度,则可以容易地赋予所述聚合物以耐热性和耐压性等。被赋予耐热性和耐压性等的聚合物可以形成即使在如高温和高压等苛刻条件下各种特性也几乎不降低的固化物品。因而,所述聚合物可优选用于粘结磁体应用等。
如果将上述树脂组合物用作粘结磁体用热固性树脂组合物,则在强烈需要热耐久性的应用中,优选的是使用更多显示出沉积到磁性粉末表面的效果的硅烷化合物。在所述应用中,其中树脂组合物包含硅烷化合物的实施方式因为上述沉积效果优异而为优选,不过所述效果的程度取决于硅烷化合物的分子结构等。
除了上述效果以外,所述树脂组合物还可显示脱模效果,这是因为所述树脂组合物包含硅烷化合物。具体而言,如果所述树脂组合物包含热固性树脂(具体而言为环氧材料)作为有机树脂成分,则因为所述有机树脂成分具有粘合效果,所以在所述组合物被固化时所述热固性粘合剂树脂组合物可能附着到模具上。含有适量的所述硅烷化合物的树脂组合物可显示脱模效果,因而所述树脂组合物的固化物品可容易地脱模。因此,所述树脂组合物优选用于生产粘结磁体。
本发明的优选实施方式包括包含上述热固性粘合剂树脂组合物和主要含有稀土合金的磁性粉末的粘结磁体用热固性树脂组合物。因而,如果所述树脂组合物主要包含热固性粘合剂树脂组合物和稀土合金,则可以改善耐热性和热耐久性并且不降低粉末磁特性。因而,可以生产具有优异矫顽磁力的粘结磁体。本发明的粘结磁体用热固性树脂组合物具有所述优异的效果,因而可以生产可优选用于诸如电器、通信设备和音频设备、医用设备、普通工业设备和汽车用电子设备等各种产品的粘结磁体。如上所述,热固性粘合剂树脂组合物中所含的硅烷化合物沉积在主要含有稀土合金的磁性粉末的表面上,从而显示热耐久性。
因此,本发明的优选实施方式包括在上述热固性粘合剂树脂组合物中含有硅烷化合物的粘结磁体用热固性树脂组合物、或包含上述热固性粘合剂树脂组合物(热固性粘合剂树脂组合物)和稀土合金粉末的粘结磁体用热固性树脂组合物。
上述主要包含稀土合金的磁性粉末没有具体限制,只要其含有稀土合金并且显示磁性即可。即,优选的是它包含作为具有磁性的元素的铁、钴、镍和锰中的至少一种元素。即,包含铁或钴、镍和锰中的至少一种元素和稀土元素的合金的粉末。更优选为包含铁或钴的合金的粉末。优选将诸如稀土元素-铁-硼粉末、稀土元素-铁-氮粉末和稀土元素-钴粉末等各种磁性粉末作为所述稀土磁性合金。这些之中,优选稀土元素-铁-氮磁性粉末。可将Sm、Nd、Pr、Y、La、Ce、Gd、Dy和Tb中的一种或多种优选用作上述稀土元素。如果使用了它们之中的两种以上,可将它们作为混合物使用。这些之中,优选Sm和Nd。
主要含有稀土元素和铁的上述磁性粉末除了稀土元素和铁之外还可以含有其他成分。所述其它成分不受具体限制,只要所述磁性粉末显示磁性即可。例如,优选通常用作粘结磁体用原料的各种磁性粉末,如铁氧体和铝镍钴合金。对于作为粘结磁体用原料的上述各种磁性粉末,可以优选使用各向异性磁性粉末和各向同性磁性粉末。这些磁性粉末优选通过与上述主要包含稀土元素和铁的磁性粉末混合来使用。
上述其它成分,具体而言,作为粘结磁体用原料的各种磁性粉末,具有大于或等于50kOe的各向异性磁场(HA)。
优选的是上述磁性粉末含有5at.%(原子%)~40at.%的Sm或Nd和50at.%~90at.%的Fe或Co。
优选的是上述磁性粉末具有小于或等于5μm的平均粒径。优选的平均粒径具体为小于或等于3μm。如果平均粒径大于5μm,则成型性劣化,因而所述粉末可能不能优选用作粘结磁体用原料。
对于上述粘结磁体用热固性树脂组合物中的热固性粘合剂树脂组合物与稀土合金之间的比例,优选的是相对于100重量份的稀土合金,含有0.1重量份~100重量份的热固性粘合剂树脂组合物。如果热固性粘合剂树脂组合物小于0.1重量份,所述树脂组合物的固化物品的机械强度可能不足。如果其大于100重量份,则可能不能获得所需的磁特性。更优选的是,包含1重量份~50重量份的热固性粘合剂树脂组合物,进而更优选的是包含3重量份~30重量份的热固性粘合剂树脂组合物。
如果需要,上述粘结磁体用树脂组合物可以含有其他成分,如用于固化的成分(固化剂),只要该粘结磁体用树脂组合物含有上述热固性粘合剂树脂组合物和稀土合金粉末即可。可以将上述固化剂优选用作上述固化剂。具体而言,含有环氧基和/或缩水甘油基的化合物、多酚化合物和马来酰亚胺化合物等优选作为所述热固性粘合剂树脂组合物的热固性树脂。可以使用用于固化所述化合物的试剂等。
上述其他成分可以含有除上述固化剂之外的添加剂。其实例包括稳定剂、脱模剂、偶联剂、着色剂、增塑剂、稀释剂(如溶剂和反应稀释剂)、柔化剂、各种橡胶物质、感光剂、填料、阻燃剂和颜料。
在上述粘结磁体用热固性树脂组合物中,对组合物中所含的各种成分进行混合的方法不受具体限制。可以使用诸如带式掺合器、滚筒、诺塔混合器、亨舍尔混合机、超级混合器和行星式混合器等混合机,以及诸如班伯里密炼机、捏合机、轧辊、粗制捏合机(kneader Ruder)、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机等捏合机。
优选的是用于混合上述粘结磁体用热固性树脂组合物的混合机可防止所述热固性树脂组合物在混合时由于摩擦放热而固化。具体而言,优选的是所述混合机具有低剪切力并具有冷却功能。所述组合物通过混合而变为大块形式,因而优选的是通过下述成型方法来将所述组合物成型以生产粘结磁体。
优选的是通过注射法、压缩成型法、挤出成型法、辊压成型法或传递成型法来使上述粘结磁体用固化性树脂组合物成型。因而,可以容易地生产具有优异的防锈性、机械强度、柔性、耐热性以及磁特性和形状灵活性的粘结磁体。
本发明的效果 本发明的树脂组合物及其固化物品具有上述构造,并且本发明提供了可用于树脂组合物的硅烷化合物、其生产方法以及含有所述硅烷化合物的树脂组合物,所述树脂组合物具有优异的耐热性、耐压性、机械与化学稳定性和导热性并且能够形成即使在如高温和高压等苛刻环境下也几乎不降低物理性质的固化物品。

具体实施例方式 下文中将参照实施例对本发明进行详细描述,然而,本发明不限于这些实施例。除非另外指出,“份”表示“重量份”,“%”表示“重量%”。
下述化学式中的标记符号n表示括号中的硅氧键的重复,各个合成例中获得的化合物的化学式显示所合成的化合物的主要组成。
合成例1 聚(γ-邻苯二甲酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷的合成 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的500mL的四颈烧瓶中装入86.6g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚和179.4g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,使反应溶液的温度保持在80℃,在30分钟内分四次加入148.2g的邻苯二甲酸酐。在加入完成后3小时内,以高效液相色谱确认邻苯二甲酸酐完全消耗。
对反应产物取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有以下述化学式(21)限定的化合物。

1HNMR0.72(t,2H),1.81(m,2H),3.48(dd,2H),3.72(s,9H),4.71(bs,1H),7.56-7.72(m,2H),7.73-7.86(m,2H),11.0(bs,1H) 13C-NMR9.1,22.2,40.6,50.5,122.3,122.4,122.5,132.4,134.0,134.2,168.7,172.0 MALDI-TOF-MS334(M+Li) 接下来,一次性加入54.2g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入7.9g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,同时回收冷凝水,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有80.6%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2310,重均分子量为2830。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有以下述化学式(22)限定的化合物。

1HNMR0.3-0.9(bs,2H),1.5-1.8(bs,2H),3.4-3.6(bs,2H),7.1-7.7(bs,4H) 13C-NMR10.0,22.1,40.4,123.1,132.3,133.7,168.1 合成例2 聚(γ-(1,8-萘二甲酰亚胺)丙基倍半硅氧烷)的合成 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入89.3g预先以分子筛干燥的N,N’-二甲基乙酰胺和29.7g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,使其按原样保持在100℃,在30分钟内分四次加入32.8g的1,8-萘二羧酸酐。在加入完成后9小时内,以高效液相色谱确认1,8-萘二羧酸酐完全消耗。
对反应产物取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有以下述化学式(23)限定的化合物。

1HNMR0.61(t,2H),1.63(m,2H),3.26(dd,2H),3.45(s,9H),3.90(bs,1H),7.69(t,1H),7.79(t,1H),8.24-8.33(m,2H),8.38(d,1H),8.41(d,1H),11.0(bs,1H) 13C-NMR7.0,21.7,42.8,49.2,123.8,127.5,127.8,127.9,130.7,130.9,131.1,131.9,134.7,135.0,163.5,170.3 MALDI-TOF-MS384(M+Li) 接下来,一次性加入以6.2g的N,N’-二甲基乙酰胺稀释的9.0g去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系在95℃保持10小时之后,以分凝器替代完全冷凝器并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入2.6g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,并且在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有37.1%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为1450,重均分子量为1500。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有以下述化学式(24)限定的化合物。

1HNMR1.0-1.5(bs,2H),2.2-2.6(bs,2H),3.2-3.5(bs,2H),7.2-7.6(bs,2H),7.7-8.1(bs,2H),8.2-8.6(bs,2H) 13C-NMR9.7,21.2,41.7,122.6,125.8,126.9,129.3,130.1,132.4,162.5 合成例3 聚(γ-(5-降冰片烯-2,3-酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷)的合成 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入35.1g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚和30.8g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,使其按原样保持在100℃,在30分钟内分四次加入28.2g的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐。在加入完成后9小时内,以高效液相色谱确认5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐完全消耗。
对反应产物取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有以下述化学式(25)限定的化合物。

1HNMR0.40(t,2H),1.35(m,2H),1.46(dd,2H),3.08-3.17(m,1H),3.20(dd,2H),3.28-3.37(m,1H),3.40(s,9H),,3.42(m,1H),3.48(m,1H),5.91(s,2H),6.22(bs,1H),11.0(bs,1H) 13C-NMR8.1,21.2,40.6,44.9,45.8,50.3,50.6,52.3,134.5,177.8,178.1 MALDI-TOF-MS350(M+Li) 接下来,一次性加入9.3g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系在95℃保持10小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入1.4g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有58.2%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2340,重均分子量为2570。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有以下述化学式(26)限定的化合物。

1HNMR0.25-0.45(bs,2H),1.2-1.45(bs,2H),1.47(dd,2H),3.0-3.2(bs,4H),3.4-3.6(bs,2H),5.8-6.0(bs,2H) 13C-NMR9.7,21.5,40.4,44.9,45.7,50.1,134.2,178.0 合成例4 聚(γ-(六氢-4-甲基邻苯二甲酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷)的合成 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入30.1g预先以分子筛干燥的二甲苯和20.1g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,使其按原样保持在100℃,在30分钟内分四次加入18.8g的六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐。在加入完成后9小时内,以高效液相色谱确认六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐完全消耗。
对反应产物取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有以下述化学式(27)限定的化合物。

1HNMR0.72(t,2H),0.93(d,3H),1.21(m,2H),1.46(m,2H),1.60(m,2H),1.71(m,2H),1.81(m,1H),2.48(m,1H),2.63(m,1H),2.94(s,1H),3.22(m,2H),3.72(s,9H),6.6(s,1H) 13C-NMR6.8,22.5,22.9,24.9,27.6,30.8,35.0,39.8,40.9,50.5,179.6,180.4 MALDI-TOF-MS350(M+Li) 接下来以36.0g的二甘醇二甲醚稀释6.1g的去离子水,之后一次性加入,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系在95℃保持10小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水与二甲苯的共沸物的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入1.4g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水与二甲苯的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有47.3%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为4080,重均分子量为4230。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有以下述化学式(28)限定的化合物。

1HNMR0.45-0.70(bs,2H),0.88(d,3H),1.25-1.4(bs,2H),1.45-1.6(bs,2H),1.73(bd,2H),1.9-2.1(bs,1H),2.15-2.25(bs,1H),2.7-3.05(bs,2H),3.3-3.5(bs,2H) 13C-NMR10.2,21.3,21.8,22.4,23.9,29.3,31.0,35.4,39.4,40.6,179.1 合成例5 聚(γ-邻苯二甲酰亚胺基丙基倍半硅氧烷)的合成(2) 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入37g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、62.1g的3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯和37.2g的邻苯二甲酸酐,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热以开始回流,并且通过在稳定后保持温度8小时来进行脱二氧化碳反应,以高效液相色谱确认邻苯二甲酸酐完全消耗。
对反应产物取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定,发现该产物中含有合成例1中的化学式(21)限定的化合物,其中所有位于末端的甲氧基均替换成乙氧基。
接下来一次性加入13.6g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入8.5g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有75.6%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2280,重均分子量为2920。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有与合成例1中的化学式(22)相同的组成式所限定的化合物。
合成例6 聚(γ-邻苯二甲酰亚胺基丙基倍半硅氧烷)的合成(3) 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入20.2g预先以分子筛干燥的N,N’-二甲基乙酰胺、20.2g的同样干燥的二甘醇二甲醚、54.5g的3-氯丙基三甲氧基硅烷和40.3g的邻苯二甲酰亚胺,并且在以干燥氮气循环的条件下将混合物在60℃搅拌的同时,用4小时逐滴加入26.1g的吡啶。逐滴加入完成后,继续在80℃搅拌8小时,以高效液相色谱确认邻苯二甲酰亚胺完全消耗。
对反应产物取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有合成例1中的化学式(21)限定的化合物。
接下来,一次性加入14.8g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入9.2g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至60℃。
反应产物为含有76.3%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2330,重均分子量为3050。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有与合成例1中化学式(22)相同的组成式所限定的化合物。
合成例7 从聚(3-氨基丙基)倍半硅氧烷出发的合成的尝试 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的500mL的四颈烧瓶中装入357.3g的1N盐酸,并在室温的搅拌条件下,加入42.7g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷并将混合物保持3小时,然后在加热至60℃之后保持4小时。将所获得的反应溶液转入由PTFE制成的方形盘并于80℃在烘箱中放置过夜以去除挥发性成分,进而于120℃和5kPa的减压下在烘箱中放置2小时以获得聚(3-氨基丙基)倍半硅氧烷。产量为34.9g。
由于反应产物聚(γ-氨基丙基)倍半硅氧烷只溶于水,所以制成10%的水溶液,然后加入邻苯二甲酸酐,不过不能获得所需的反应产物,而是生成大量的邻苯二甲酸。
当对各合成例1~7中最终获得的硅烷化合物进行确定时,通过H1-NMR谱未检测到烷氧基,而通过近红外谱确认了硅烷醇基。因此,可以确认这些硅烷化合物具有位于分子末端的硅烷醇基。
合成例8 聚((顺-4-环己烯-1,2-酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷)的合成 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的500mL的四颈烧瓶中装入103.7g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚和177.6g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,使反应溶液的温度保持在80℃,在30分钟内分四次加入150.7g的顺-4-环己烯-1,2-二羧酸酐。在加入完成后3小时内,以高效液相色谱确认顺-4-环己烯-1,2-二羧酸酐完全消耗。
对反应产物取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有以下述化学式(29)限定的化合物。

1HNMR0.72(t,2H),1.81(m,2H),2.23(dd,4H),2.74(m,1H),2.91(dd,1H),3.48(dd,2H),3.72(s,9H),5.74(m,2H),11.0(bs,1H) 13C-NMR9.1,22.2,25.5,26.8,40.6,42.3,43.1,44.7,131.7,168.8,172.7 MALDI-TOF-MS338(M+Li) 接下来,一次性加入53.4g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入7.9g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有74.3%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2041,重均分子量为2838。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有以下述化学式(30)限定的化合物。

1HNMR0.25-0.55(bs,2H),1.3-1.5(bs,2H),2.0-2.5(dd,4H),2.9-3.1(bs,2H),3.2-3.35(bs,2H),5.65-5.8(bs,2H) 13C-NMR10.0,21.0,23.8,39.0,41.1,127.8,180.5 将合成例1~4和合成例8中获得的最终产物放在铝盘中,并于160℃和5kPa在减压烘箱中放置以使挥发性成分彻底蒸发,分离出5种硅烷化合物。合成例1~4和合成例8中的硅烷化合物分别对应于硅烷化合物A、B、C、D和E。
硅烷化合物A聚(γ-邻苯二甲酰亚胺基丙基倍半硅氧烷) 硅烷化合物B聚(γ-(1,8-萘二甲酰亚胺)丙基倍半硅氧烷) 硅烷化合物C聚(γ-(5-降冰片烯-2,3-酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷) 硅烷化合物D聚(γ-(六氢-4-甲基邻苯二甲酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷) 硅烷化合物E聚((顺-4-环己烯-2,3-酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷) <笼形倍半硅氧烷> 合成例9 八(γ-邻苯二甲酰亚胺基丙基)倍半硅氧烷的合成 按照参考文献1(F.J.Feher和K.D.Wyndham,Chem.Comm.,1998,323-324)中所述的合成技术,合成了八(γ-邻苯二甲酰亚胺基丙基)倍半硅氧烷并进行下述反应。向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入160.6g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、16.34g的八(3-氯铵丙基)倍半硅氧烷和16.67g的邻苯二甲酸酐,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到60℃以去除体系中的水,在30分钟内分四次加入6.37g的二氮双环十一碳烯。加入完成后,使反应溶液在60℃保持4小时并以高效液相色谱确认邻苯二甲酸酐完全消耗。冷却至室温后,对反应溶液进行过滤而分离出淡黄色固体物质。对反应滤液取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有以下述化学式(31)限定的化合物。

1HNMR0.72(t,2H),1.81(m,2H),3.48(dd,2H),4.71(bs,1H),7.56-7.72(m,2H),7.73-7.86(m,2H),11.0(bs,1H) 13C-NMR9.1,22.2,40.6,122.3,122.4,122.5,132.4,134.0,134.2,168.7,172.0 MALDI-TOF-MS2073(M+Li) 进而,将滤液再次返回到反应装置中并以分凝器替代完全冷凝器,之后再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入0.9g的吡啶,并且同时回收冷凝水,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有25.3%非挥发性成分的深褐色高粘度溶液,在通过GPC测定分子量时,观察到非常尖锐的峰数均分子量为1915,重均分子量为1923。进行1H-NMR和13C-NMR测定发现反应产物中含有以下述化学式(32)限定的化合物。

1HNMR0.41(t,2H),1.34(m,2H),3.27(t,2H),7.66(dd,2H),8.13(s,2H) 13C-NMR9.2,21.0,40.7,123.1,132.3,133.7,168.1 MALDI-TOF-MS1929(M+Li) 合成例10 八(γ-(5-降冰片烯-2,3-酰亚胺基丙基)倍半硅氧烷)的合成 按照参考文献1(F.J.Feher和K.D.Wyndham,Chem.Comm.,1998,323-324)中所述的合成技术,合成了八(γ-氯铵丙基)倍半硅氧烷并进行下述反应。向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入157.9g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、15.05g的八(3-氯铵丙基)倍半硅氧烷和17.02g的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到60℃以去除体系中的水,在30分钟内分四次加入10.06g的叔丁醇钠。加入完成后,使反应溶液在60℃保持4小时并以高效液相色谱确认5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐完全消耗。冷却至室温后,对反应溶液进行过滤而分离出淡黄色固体物质。对滤液取样并通过1H-NMR、13C-NMR、MALDI-TOF-MS进行测定发现该产物中含有以下述化学式(33)限定的化合物。

1HNMR0.40(t,2H),1.35(m,2H),1.46(dd,2H),3.08-3.17(m,1H),3.20(dd,2H),3.28-3.37(m,1H),3.42(m,1H),3.48(m,1H),5.91(s,2H),6.22(bs,1H),11.0(bs,1H) 13C-NMR8.1,21.2,40.6,44.9,45.8,50.6,52.3,134.5,177.8,178.1 MALDI-TOF-MS2202(M+Li) 进而,将滤液再次返回到反应装置中并以分凝器替代完全冷凝器,之后再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入0.9g的吡啶,并且在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有25.1%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,观察到非常尖锐的峰数均分子量为2020,重均分子量为2035。进行1H-NMR、13C-NMR和MALDI-TOF-MS测定发现反应产物中含有以下述化学式(34)限定的化合物。

1HNMR0.41(t,2H),1.34(m,2H),1.53(dd,2H),3.17(m,4H),3.27(t,2H),5.98(s,2H) 13C-NMR9.2,21.1,40.7,45.0,46.0,52.3,134.6,177.8 MALDI-TOF-MS2058(M+Li) 将合成例9和合成例10中获得的最终产物液体放在铝盘中,并于160℃和5kPa在减压烘箱中放置以使挥发性成分彻底蒸发,并分离出4种硅烷化合物。合成例9中的硅烷化合物是硅烷化合物F和H,合成例10中的硅烷化合物是硅烷化合物G和I。
硅烷化合物F聚(γ-邻苯二甲酰亚胺基丙基)倍半硅氧烷 硅烷化合物G聚(γ-(5-降冰片烯-2,3-酰亚胺基)丙基)倍半硅氧烷 硅烷化合物H八(γ-(邻苯二甲酰亚胺基丙基)倍半硅氧烷) 硅烷化合物I八(γ-(5-降冰片烯-2,3-酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷) 合成例11 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的500mL的四颈烧瓶中装入溶于600g甲苯的67g(60mmol)的1-二甲基甲硅烷氧基-3,5,7,9,11,13,15-七(三甲基甲硅烷氧基)五环[9.5.1.13.9.15.15.17.13]八硅氧烷。向其中加入40mg的二乙烯基四甲基二硅氧烷铂(0)络合物的甲苯溶液(3重量%的铂)。于室温在搅拌下,加入13.7g(68mmol)的N,N-双(三甲基甲硅烷基)烯丙基胺。于室温下保持搅拌24小时后反应完成。减压下对反应混合物进行浓缩。将所获得的粗产物以6mL的乙腈洗涤3次并真空干燥。结果,获得了68.6g的白色固体。在通过GPC对所获得的白色固体进行测定时,数均分子量为1348,重均分子量为1350。进行1H-NMR、13C-NMR和13Si-NMR、MALDI-TOF-MS和GPC测定发现所获得的白色固体含有以下述化学式(35)限定的化合物
产率为86.8%。分析结果如下所示。
1HNMR0.08(18H,s),0.13(6H,s),0.15(63H,s),0.50-0.44(2H,m),1.39-1.28(2H,m),2.85-1.67(2H,m) 13C-NMR-0.5,1.2,1.3,2.1,14.9,28.6,49.0 13Si-NMR-109.0,5.1,12.5 MALDI-TOF-MS1338(M+Na+) 接下来,向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的500mL的四颈烧瓶中装入27g的由上式(35)限定的化合物、3.3g的邻苯二甲酸酐和100g的二甘醇二甲醚。在以氮气循环的条件下将混合物搅拌8小时从而通过旋转蒸发仪来去除挥发性成分。结果,获得了29.3g的淡黄色固体。在以GPC测定所获得的淡黄色固体时,数均分子量为1340,重均分子量为1345。还通过MALDI-TOF-MS对所获得的淡黄色固体进行了质量分析测定。获得了下述结果。
MALDI-TOF-MS1338(M+Na+) 这一结果表面所获得的化合物是由下式(36)表示的化合物
合成例12 利用八(二甲基羟基)倍半硅氧烷(商品名OctaSilane POSS SH1310,Hybrid Plastics的产品)替代1-二甲基甲硅烷氧基-3,5,7,9,11,13,15-七(三甲基甲硅烷氧基)五环[9.5.1.13.9.15.15.17.13]八硅氧烷获得了淡黄色粉末。在以GPC测定所获得的淡黄色固体时,数均分子量为2476,重均分子量为2488。还通过MALDI-TOF-MS对所获得的淡黄色固体进行了质量分析测定。获得了下述结果。
MALDI-TOF-MS(M+Na+) 这一结果表面所获得的化合物是由下式(37)表示的化合物
将合成例11~12中获得的最终产物放在铝盘中,并于160℃和5kPa在减压烘箱中放置以使挥发性成分彻底蒸发,并分离出2种硅烷化合物。硅烷化合物J在合成例11中制得,由上式(36)限定。硅烷化合物K在合成例12中制得,由上式(37)限定。
<粘合剂组合物> 合成例13 聚(γ-(辛烯基琥珀酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷)的合成 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入36.9g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、36.9g的二甲苯和50.74g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,在使反应溶液的温度保持在80℃的同时,在30分钟内分四次加入60.10g的辛烯基琥珀酸酐(异构体混合物)。在加入完成后3小时内,以高效液相色谱确认辛烯基琥珀酸酐完全消耗。
在对反应产物取样并通过1H-NMR进行测定时,由于脂肪族骨架庞大而难以测定详细的谱图,不过发现了位于δ=3.48ppm处的归属于甲氧基甲硅烷基的具有较大积分值的单重峰;位于δ=4.71ppm和11.0ppm处的分别归属于NH基团和COOH基团的宽单重峰;和位于δ=5.72ppm处的归属于乙烯键的非对映异构的四重峰。另外,在进行13C-NMR测定时发现了位于δ=50.5ppm处的归属于甲氧基甲硅烷基的峰;位于δ=126.3ppm、130.6ppm、134.7ppm和138ppm处的归属于源于乙烯键的异构体的峰;和位于δ=177.0ppm和179.9ppm处的归属于羰基碳的峰。另外,测定了MALDI-TOF-MS,主峰的质量值为M=397(M+Li),因此可以确定产物含有由下述化学式(38)限定的化合物。

接下来,一次性加入15.3g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入2.3g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水和甲苯的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有70.6%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2420,重均分子量为3140。在进行1H-NMR测定并将谱图与上述化学式(35)进行比较时,发现位于δ=3.48ppm,4.71ppm和11.0ppm处的峰消失。在进行13C-NMR测定时,发现在δ=172.7ppm和176.3ppm处出现峰取代了位于δ=177.0ppm和179.9ppm处的峰。因此,可以确定反应产物含有由下述化学式(39)限定的化合物。

合成例14 聚(γ-(十二碳烯基琥珀酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷)的合成 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入42.0g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、42.0g的二甲苯和48.58g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,在使反应溶液的温度保持在80℃的同时,在30分钟内分四次加入72.89g的十二碳烯基琥珀酸酐(异构体混合物)。在加入完成后3小时内,以高效液相色谱确认十二碳烯基琥珀酸酐完全消耗。
在对反应产物取样并通过1H-NMR进行测定时,由于脂肪族骨架庞大而难以测定详细的谱图,不过发现了位于δ=3.48ppm处的归属于甲氧基甲硅烷基的具有较大积分值的单重峰;位于δ=4.71ppm和11.0ppm处的分别归属于NH基团和COOH基团的宽单重峰;和位于δ=5.72ppm处的归属于乙烯键的非对映异构四重峰。另外,在进行13C-NMR测定时发现有位于δ=50.5ppm处的归属于甲氧基甲硅烷基的峰;位于δ=126.3ppm、130.6ppm、134.7ppm和138ppm处的归属于源于乙烯键的异构体的峰;和位于δ=177.0ppm和179.9ppm处的归属于羰基碳的峰。另外,测定了MALDI-TOF-MS,主峰的质量值为M=453(M+Li),因此可以确定产物含有由下述化学式(40)限定的化合物。

接下来,一次性加入14.7g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入2.3g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水和甲苯的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持该温度2小时并冷却至室温。
反应产物为含有69.8%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2890,重均分子量为3730。在进行1H-NMR测定并将谱图与上述化学式(37)进行比较时,发现位于δ=3.48ppm,4.71ppm和11.0ppm处的峰消失。在进行13C-NMR测定时,发现在δ=172.7ppm和176.3ppm处出现峰取代了位于δ=177.0ppm和179.9ppm处的峰。因此,可以确定反应产物含有由下述化学式(41)限定的化合物。

将合成例13和合成例14中获得的最终产物放在铝盘中,并于160℃和5kPa在减压烘箱中放置以使挥发性成分彻底蒸发,并分离出2种硅烷化合物。硅烷化合物L在合成例13中制得。硅烷化合物M在合成例14中制得。
硅烷化合物L聚(γ-(辛烯基琥珀酰亚胺基)丙基)倍半硅氧烷 硅烷化合物M聚(γ-(十二碳烯基琥珀酰亚胺基)丙基)倍半硅氧烷 实施例1~9和比较例1 <硅烷化合物的耐热性评估> 对上述硅烷化合物A~E和J~M进行TGA分析。为了比较,使用了聚苯基倍半硅氧烷(商品名PPSQ-H,由小西化学工业社生产)。
TGA分析条件如下。
所用仪器TGA 50H(由岛津制作所制造) 测试条件温度范围30℃~550℃,加热速度10℃/min,循环气体干燥空气50mL/min.,取样重量10mg~15mg。
通过将上述硅烷化合物在25℃浸入到30%的氢氧化钠水溶液1周来测试耐水解性。如果该浸入之后外观没有改变则将硅烷化合物评为良好。如果可观察到改变或者化合物彻底分解并溶于溶液,则将硅烷化合物评为差。
表1 如表1所示,在空气循环下本发明范围中的硅烷化合物的5%重量减少温度均大于或等于400℃,而比较例的聚苯基倍半硅氧烷则没有达到400℃。在本申请的硅烷化合物之中,在包含含烯烃链的酰亚胺基团的硅烷化合物(如化合物L和M)中,热分解温度下降。这种结果表明,如硅烷化合物A~E中那样的任何芳香环、杂环和脂环骨架优选作为所述酰亚胺骨架。此外,在本申请的硅烷化合物之中,就改善耐热性和耐水解性而言,仅具有RSiO3结构作为主骨架的硅烷化合物A~E好于具有包含多个诸如SiO4和R3SiO等硅簇的硅氧烷主骨架的硅烷化合物J和K。
<对取决于与Si原子连接的具有酰亚胺骨架的有机基团的比例的特性的评估> 合成例15 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的200mL的四颈烧瓶中装入44.0g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、41.5g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,在反应溶液保持在80℃的同时,在30分钟内分四次加入38.0g的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐。在加入完成后3小时内,以高效液相色谱确认5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐完全消耗。
接下来,一次性加入17.9g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持回流6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入1.3g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。结果,获得了硅烷化合物N。
硅烷化合物N为含有62.1%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2530,重均分子量为3010。在进行1H-NMR测定时,发现含有酰亚胺骨架的有机基团相对于与Si原子连接的有机基团的比例为69.7%。该比例几乎相当于包含酰亚胺骨架的带电有机基团的比例。
合成例16 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的200mL的四颈烧瓶中装入46.1g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、29.4g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷和32.5g的苯基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,在反应溶液保持在80℃的同时,在30分钟内分四次加入26.9g的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐。在加入完成后3小时内,以高效液相色谱确认5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐完全消耗。
接下来,一次性加入17.7g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持回流6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入1.3g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。结果,获得了硅烷化合物P。
硅烷化合物P为含有60.3%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为3300,重均分子量为3850。在进行1H-NMR测定时,发现含有酰亚胺骨架的有机基团相对于与Si原子连接的有机基团的比例为50.3%。该比例几乎相当于包含酰亚胺骨架的带电有机基团的比例。
合成例17 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的200mL的四颈烧瓶中装入47.0g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚、22.6g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷和58.3g的苯基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,在反应溶液保持在80℃的同时,在30分钟内分四次加入20.9g的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐。在加入完成后3小时内,以高效液相色谱确认5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐完全消耗。
接下来,一次性加入22.7g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系保持回流6小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入1.3g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持该温度2小时并冷却至室温。结果,获得了硅烷化合物Q。硅烷化合物Q为含有60.3%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为3480,重均分子量为4010。在进行1H-NMR测定时发现,含有酰亚胺骨架的有机基团相对于与Si原子连接的有机基团的比例为30.8%。该比例几乎相当于包含酰亚胺骨架的带电有机基团的比例。
实施例10和11以及参比例 如实施例1~9和比较例1中所进行的,对硅烷化合物进行TGA分析和耐水解性的评估。表2显示了评估结果。在表2中,为了比较还显示了实施例3中所用的硅烷化合物C和比较例1中的硅烷化合物PPSQ-H的评估结果。表2中的比例显示了含有酰亚胺骨架的有机基团相对于与Si原子连接的有机基团的比例。
表2 如表2所示,如果含有酰亚胺骨架的有机基团相对于与Si原子连接的有机基团的比例大于或等于50%,则TGA 5%重量减少温度大于或等于400℃,显示了优异的耐热性,并且显示了优异的耐水解性。即,发现如果含有酰亚胺骨架的有机基团的比例大于或等于70%(69.4%~70.4%),则化合物显示出耐热性和耐水解性均优异的特性。如果含有酰亚胺骨架的有机基团的比例约为70%,则化合物显示出耐热性和耐水解性均最优异的特性。如果其比例如参比例中小于50%,则与实施例10和11相比耐水解性与耐热性之间的平衡劣化。
实施例12~17以及比较例2和3 <树脂组合物的耐热性评估> 通过将甲酚-酚醛清漆树脂型环氧树脂(商品名EOCN 1020-65,由日本化药社生产;环氧当量195g/mol)、酚芳烷基树脂(商品名HE100C-10,由Air-Water生产,羟基当量118g/mol)以将当量比例调整为1.0的方式混合并溶解于丙二醇甲基醚乙酸酯,得到树脂混合溶液。将硅烷化合物A~D、J、K和PPSQ-H溶于该树脂混合溶液,再加入作为固化催化剂的三苯基膦,并进一步追加丙二醇甲基醚乙酸酯来将非挥发性成分浓度调整为60%,从而获得树脂组合物A~H。将相对于固形物的总量的固形物中的硅烷化合物含量和固化催化剂含量比例分别调整为35重量%和1.0重量%。
将每种组合物涂布于PTFE膜(商品名Aflex,由旭硝子社生产;膜厚度50μm)从而使湿涂层厚度为200μm,之后通过烘箱于80℃在空气氛围中干燥5分钟,于110℃在空气氛围中3分钟,于180℃在空气氛围中固化2小时,从而获得固化物品。
对每个所获得的膜的外观和触感进行了确认,并进行了膜的TGA分析。分析条件与硅烷化合物的TGA分析相同。将获得的每种膜在空气氛围、220℃的烘箱中放置100小时,研究了在此前后的膜的重量减少。
表3 如表3所示,与传统的环氧树脂组合物相似,未添加硅烷化合物的比较例2的固化膜具有黄色、透明且易碎的性质,而加入了聚苯基倍半硅氧烷的比较例的膜不透明并且膜本身比未添加的膜更加易碎。另一方面,由含有本发明的范围内的硅烷化合物的树脂组合物所获得的膜颜色较深并保持透明和改善的柔性。利用含有硅烷化合物J和K的树脂组合物所制备的膜不透明但具有改善的柔性。
对于耐热性,比较例2和3的膜具有不高于400℃的TGA 5%重量减少温度,并且在220℃具有大于或等于5%的显著的重量减少率,并且硅烷化合物的添加效果较小,而实施例12~15的膜具有大于或等于400℃的TGA 5%重量减少温度,而且在220℃具有不超过0.3重量%的较低的重量减少率,因而显示了优异的耐热性。另外,实施例16和17的膜具有大于或等于350℃的TGA 5%重量减少温度,而且在220℃具有不超过2.5重量%的较低的重量减少率,因而显示了优异的耐热性。
实施例18~25及比较例4和5 <树脂组合物的耐热性评估> 将上述硅烷化合物B、C和E与表4中所示的量的三种环氧树脂、酚类固化剂、马来酰亚胺化合物、熔融二氧化硅和环氧固化促进剂干式混合,之后通过热辊捏合机将混合后的混合物熔融并捏合从而获得配合物。调整捏合条件使辊表面温度为70℃,辊紧固压力(roll fastening pressure)为0.5MPa且捏合时间为10分钟。将所获得的配合物转入到板型模具(模槽距离1mm)的内部从而将该配合物在180℃、8MPa压制成型3分钟,随后在氮气循环条件下于180℃放置7小时,从而获得厚度为1mm的成型体。
将每个成型体切割为10mm×10mm×1mm,并在空气循环条件下于220℃放置1000小时,以研究放置前后的重量减少率。
结果在表4中显示。表4中,添加量均以重量份表示。

表4中所用的试剂显示如下。
环氧树脂三酚类环氧树脂(商品名EPPN 501H,由日本化药社生产) 酚固化剂联苯类酚芳烷基树脂(商品名MEH 7851SS,由日本化药社生产) 比较用硅烷化合物聚苯基倍半硅氧烷(商品名PPSQ-H,由小西化学工业社生产) 马来酰亚胺化合物(I)4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺(商品名BMI1000,由大和化成工业社生产) 马来酰亚胺化合物(II)双酚A二苯基醚双马来酰亚胺(商品名BMI4000,由大和化成工业社生产) 熔融二氧化硅商品名SO-E2,由Admatechs Co.,Ltd.生产 固化促进剂三苯基膦 如表4所示,向比较例4和5的组合物中加入了公知的聚苯基倍半硅氧烷,且1000小时静置之后的重量减少率约为2%,而将本发明的硅烷化合物加入到实施例18~21中得到了极微小的重量减少率,如0.1%~0.5%。此外,将马来酰亚胺化合物加入到实施例22~25中,重量减少率进一步降低1个数量级,达到0.02%~0.08%。
实施例26~29、比较例6 <硅烷化合物的硅烷醇基浓度的测定> 将1.0g的每种上述硅烷化合物、5.0g的氯仿和0.1g的六甲基二硅氮烷加入到10ml的玻璃制小瓶容器,之后将所述容器浸入振荡浴中。之后,将混合物在真空烘箱中于110℃干燥从而进行硅烷醇基的三甲基甲硅烷化。对所获得的样品进行1H-NMR并由三甲基甲硅烷基和α-亚甲基的积分值的比来计算硅烷化合物F~I中的硅烷醇基浓度([Si-OH键的摩尔数]/[Si-O键的摩尔数])。结果如表5所示。
<树脂组合物的吸湿性评估> 称量当量比为1.0且总重为10g的甲酚酚醛清漆树脂型环氧树脂(商品名EOCN 1020-65,由日本化药社生产;环氧当量195g/mol)和酚芳烷基树脂(商品名XLC-4L,由三井化学社生产;羟基当量168g/mol)并装入100ml的可分离烧瓶,之后将2.5g的每种硅烷化合物F~I和商品化聚苯基倍半硅氧烷(商品名PPSQ-H,由小西化学工业社生产)溶解,随后加入作为固化催化剂的三苯基膦,在100℃熔融5分钟之后,将每种混合物倾倒入间隙厚度为1mm的玻璃制注射框中,于180℃静置7小时从而获得固化树脂板。
将固化树脂板切割为20mm方块,并在121℃、0.2Mpa的饱和蒸汽的条件下放置24小时,根据放置前后的重量变化来评估吸湿性。结果如表5所示。
表5
如表5所示,虽然本发明的硅烷化合物F~I与比较例相比具有更高的硅烷醇基浓度,不过硅烷化合物F~I即使在吸湿处理后也具有较高的与基质树脂的亲和性和较低的吸湿性。发现不含有硅烷醇基的硅烷化合物H和I显示了最低的吸湿性。即,实施例26和27与实施例28和29之间的比较显示如果硅烷醇基浓度较小则膜的耐吸湿性更优异。
实施例30~35和比较例7~12 将所述硅烷化合物L~M以将非挥发性成分的浓度调整为70重量%的方式按照表6中所示的比例溶于甲苯,从而制备树脂组合物。所用的材料如下。
硅烷化合物L聚(γ-(辛烯基琥珀酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷) 硅烷化合物M聚(γ-(十二碳烯基琥珀酰亚胺基)丙基倍半硅氧烷) 商品化硅烷化合物聚苯基倍半硅氧烷(商品名PPSQ-H,由小西化学工业社生产) 聚烯烃1末端为羟基的聚烯烃(商品名Epol,由出光兴产社生产) 聚烯烃2末端为羧基的聚烯烃(商品名Kuraprene LIR410,由Kuraray Co.,Ltd.生产) 聚烯烃3末端为环氧的聚烯烃(商品名Denalex R-45EPT,由NagaseChemtech Ltd.生产) 固化剂1六亚甲基二异氰酸酯 固化剂21,6-己二醇二缩水甘油基醚 固化剂3末端为氨基的聚丙二醇(商品名Jeffamine D400,由NitsuiFine Chemicals Inc.生产) 固化促进剂1二月桂酸二丁基锡 固化促进剂2三苯基膦 <粘合性评估> 将4-英寸的Si晶片浸入丙酮并通过超声处理洗涤,之后使Si晶片涂覆有以固形物计厚度为50μm的上述树脂组合物,并在80℃×30分钟的条件下在烘箱中干燥,进而在将晶片转移到氮气氛围中的惰性气体烘箱中之后以130℃×30分钟的条件+180℃×1小时的条件对晶片进行处理,从而获得载有固化膜的晶片。利用所述晶片,进行了横切粘合测试以评估固化膜对Si的粘合性。评估结果如表6所示。
<树脂组合物的吸湿性评估> 将上述硅烷化合物E和F以及商品化聚苯基倍半硅氧烷(商品名PPSQ-H,由小西化学工业社生产)以将非挥发性成分的浓度调整为70重量%的方式按照表6中所示的比例溶于甲苯从而制备树脂组合物。使PET膜涂覆有以固形物计厚度为50μm的上述树脂组合物,并在80℃×30分钟的条件下在烘箱中干燥,进而在将PET膜转移到氮气氛围中的惰性气体烘箱中之后以130℃×30分钟的条件+180℃×1小时的条件对PET膜进行处理并去除PET膜,从而获得固化膜。
将固化膜切割为20mm方块,并在121℃和0.2MPa的条件下在饱和蒸汽中放置24小时。根据静置测试前后的重量变化比来评估吸湿性。评估结果如表6所示。
<耐热性评价> 使用与吸湿性评估所用相同的样品,进行了TG-DTA分析。将分析条件调整为200mL/min的空气循环和10℃/min的加热速度。评估结果如表6所示。
表6
如比较例7~9所示,虽然不含有硅烷化合物的组合物具有优异的粘合性,但它们也具有低耐热性以及高吸湿性。在比较例10~12中,含有商品化硅烷化合物的组合物虽然粘合性下降,不过耐热性提高。另一方面,在实施例30~35中,含有本发明的硅烷化合物的组合物的耐热性和耐吸湿性均同时得到改善而粘合性并未降低。结果,含有硅烷化合物L和M的树脂组合物与比较例10~12中所用的含有PPSQ-M的树脂组合物之间的比较证实,如果树脂组合物混合有聚烯烃树脂则可显示非常优异的粘合性。
<树脂组合物的介电特性的评估> 以下表7中所示的比例向装配有温度传感器、搅拌器和减压装置的100mL可分离烧瓶中装入化合物。在抽真空至1kPa的条件下在110℃将所述化合物熔融混合5分钟。将混合物倾倒入具有2mm厚度间隙的玻璃制注射框中并在烘箱中于200℃静置8小时,随后脱模从而获得固化树脂板。使用了合成例3中制备的硅烷化合物C。
将固化树脂板切割为30mm方块并测定介电特性。对于所述测试,使用了AET Inc.生产的TEM式同轴谐振器;测试温度为23℃;并且测试频率为1GHz或5GHz。
表7
下文说明表7的化合物。
环氧化合物酚醛清漆环氧树脂(商品名“EOCN1020-65”,由日本化药社生产) 酚化合物亚联苯基酚芳烷基树脂(商品名“MEH-7851SS”,由昭和化成工业(株)生产) 马来酰亚胺化合物间亚苯基双马来酰亚胺(由和光纯药工业(株)生产) 如表7所示,与比较例13中不含硅烷化合物的组合物相比,实施例36和37中含有硅烷化合物的树脂组合物具有降低较多的介电常数。具体而言,减小介电损耗角正切的效果显著。随着硅烷化合物的混合比增加,可以明显观察到减小介电损耗角正切的效果。所述结果表明含有上述硅烷化合物和有机树脂的树脂组合物具有作为低介电材料用树脂组合物的优异特性。
<粘结磁体用树脂组合物的评估> 合成例18 向装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的300mL的四颈烧瓶中装入35.1g预先以分子筛干燥的二甘醇二甲醚和30.8g的3-氨基丙基三甲氧基硅烷,并且在搅拌的同时,在以干燥氮气循环的条件下将混合物加热到100℃以去除体系中的水。接下来,在使反应溶液保持在100℃的同时,在30分钟内分四次加入28.2g的5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐。在加入完成后9小时内,以高效液相色谱确认5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐完全消耗。接下来,一次性加入9.3g的去离子水,在将温度升高以使副产物甲醇通过完全冷凝器回流并使反应体系在95℃保持10小时之后,以分凝器替代完全冷凝器,并再次升高温度,在回收副产物甲醇和冷凝水的同时,用3小时将反应溶液的温度升高到120℃。在温度达到120℃时,加入1.4g的吡啶,并且按照原状,再次升高温度,在回收冷凝水的同时,用3小时将温度升高到160℃,使反应溶液保持在该温度2小时并冷却至室温。反应溶液为含有58.2%非挥发性成分的深褐色高粘度液体,在通过GPC测定分子量时,数均分子量为2340,重均分子量为2570。在进行1H-NMR和13C-NMR测定时,发现该反应溶液是含有γ(5-降冰片烯-2,3-酰亚胺)丙基的聚硅氧烷化合物。在装配有搅拌器、温度传感器和完全冷凝器的100mL四颈烧瓶中,于120℃混合24.0g的该反应溶液和26.0g的甲酚酚醛清漆环氧树脂(商品名“EOCN-1020-65”,环氧当量210g/mol,由日本化药社生产)。在二甘醇二甲醚蒸发之后使混合物冷却。结果,获得了为淡黄色透明固体的树脂组合物I。产量为38.3g,环氧当量为323g/mol。
合成例19 通过与合成例18相同的方式获得为棕色固体的树脂组合物J,不同之处在于使用酚芳烷基树脂(商品名“MEH-7851-SS”,由MEIWAPLASTIC INDUSTRIES,LTD.生产)替代了甲酚酚醛清漆环氧树脂(商品名“EOCN-1020-65”,环氧当量210g/mol,由日本化药社生产)。产量为38.3g,羟基当量为312g/mol。
合成例20 向装配有气体入口、Dean-Stark分水器和搅拌棒的1L四颈烧瓶中加入432.9g的苯酚、172.2g的苯胍胺和179.2g的37%甲醛溶液,在循环氮气的条件下于60℃搅拌白色混浊溶液的同时,向该溶液中加入9mL的氨水。在反应溶液变得透明后,将溶液加热至80℃。在搅拌下,使反应溶液保持4小时,随后再次加热。将反应溶液加热至180℃,同时将在100℃左右开始蒸馏的所生成的水收集到分水器中。将剩余的苯酚真空蒸馏,之后将溶液冷却从而获得为乳状白色固体的树脂组合物K。产量为406g,热软化温度为92℃,羟基值为170g/mol,无机化合物含量为0%。
合成例21 向装配有气体入口、Dean-Stark分水器和搅拌棒的2L四颈烧瓶中加入302.6g的对苯二甲醇、687.0g的苯酚和12.6g的对甲苯磺酸。随后在循环氮气的条件下将混合物加热。在115℃左右,水开始生成,在水被收集到分水器中的同时,将溶液加热至150℃并保持6小时。当收集了79g水时,水的生成结束。进而,在循环氮气的条件下再次升高温度。使溶液保持搅拌直至温度达到180℃。将未反应的苯酚真空蒸馏,之后冷却溶液从而获得棕色半固体树脂组合物L。产量为491g,热软化温度为43℃,羟基值为155g/mol,无机化合物含量为0%。
合成例22 向装配有气体入口、Dean-Stark分水器和搅拌棒的500mL四颈烧瓶中加入168g的甲酚酚醛清漆环氧树脂(商品名“EOCN-1020-65”,环氧当量210g/mol,由日本化药社生产)和122.3g的乙二醇二丙烯酸酯。将混合物在80℃搅拌直至完全溶解,之后加入0.011g的4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧和1.01g的溴化四苯基鏻,并在循环空气的条件下,于110℃用2小时向混合物中逐滴加入59.1g的丙烯酸。加入之后,将反应溶液在循环空气的条件下于115℃搅拌6小时。在确认反应溶液的酸值小于或等于7mg KOH/g之后,将反应溶液冷却至40℃从而获得淡黄色液体树脂组合物M。产量为343g,无机化合物含量为0%,非挥发性物质含量为64%。
磁性粉末与树脂组合物I~M的混合和物理性质评估用样品的制备 通过热辊捏合机将市售SmFeN各向异性磁性粉末(SUMITOMOMETAL MINING CO.,LTD.的产品)和上述树脂组合物I~M、固化催化剂和硅烷偶联剂混合。表8显示了各种成分的重量混合比。在80℃以0.5MPa的辊压力进行捏合5分钟。利用压力成型机将所获得的配合物成型为厚度为1mm的平板。随后利用冷冻粉碎机由平板制备评估用样品。
成型产品的耐热性 对于耐热性的评估,利用TG-DTA(产品名TG-DTA 2000SR,由Bruker Co.,Ltd.制造)在循环空气的条件下将待测定重量变化率的上述评估用样品加热。测试温度为150℃、180℃和200℃。测试时间为24小时。采样间隔为180秒。表8显示了结果。
表8
实验结果 在实施例38~41的成型产品中,当成型产品在约150℃下加热时,重量变化率几乎相同。因而,实施例38~41的成型产品看上去具有几乎相同的抗氧化性。然而,如果将成型产品在更高温度(180℃和200℃)加热时,在实施例39~41中重量变化率增大,因而抗氧化性看上去劣化。在实施例38中,重量变化率适度增大,抗氧化性稍稍降低。
权利要求
1.一种具有硅氧键和酰亚氨键的硅烷化合物,
其中,所述硅烷化合物含有通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与形成硅氧键的硅原子连接而形成的结构单元,
其中,所述硅烷化合物由如下的平均组成式限定
XaYbZcSiOd
在该式中,
X相同或不同,表示由下式(1)所示的包含具有酰亚氨键的有机骨架的基团;
Z相同或不同,表示不具有酰亚氨键的有机基团;
Y相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种基团;
R相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
a是小于或等于3但不为0的数;
b是0或小于3的数;
c是0或小于3的数;
d是小于2但不为0的数;并且
a+b+c+2d=4,
在该式中,R1表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
2.如权利要求1所述的硅烷化合物,
其中,在所述平均组成式中,
X的系数a大于或等于0.5。
3.如权利要求1或2所述的硅烷化合物,
其中,连接有X的硅原子与氧原子之间的键的数量为3。
4.如权利要求1~3中任一项所述的硅烷化合物,
其中,形成所述硅氧键的硅原子与氧原子之间的键的数量为3。
5.如权利要求1~4中任一项所述的硅烷化合物,
其中,由下式(α)计算出的硅烷醇基量的比率小于或等于0.1,
[Si-OH键的摩尔数]/[Si-O键的摩尔数](α)。
6.如权利要求1~5中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述硅烷化合物具有笼形分子结构。
7.如权利要求1~6中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述平均组成式中的X由下式(2)限定
在该式中,
R2~R5相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子和芳香基组成的组中的至少一种基团;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
8.如权利要求1~6中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述平均组成式中的X由下式(3)限定
在该式中,
R6~R9和R6’~R9’相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子和芳香基组成的组中的至少一种基团;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
9.如权利要求1~6中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述平均组成式中的X由下式(4)限定
在该式中,
R10~R15相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子和芳香基组成的组中的至少一种基团;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
10.如权利要求1~6中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述平均组成式中的X由下式(5)限定
在该式中,
R16~R21相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子和芳香基组成的组中的至少一种基团;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
11.如权利要求1~6中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述平均组成式中的X由下式(6)限定
在该式中,
R22~R25和R22’~R25’相同或不同,独立地表示选自由氢原子、烷基、卤素原子和芳香基组成的组中的至少一种基团;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
12.如权利要求1~6中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述平均组成式中的X由下式(7)限定
在该式中,
R26表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构。
13.一种具有硅氧键和酰氨键的硅烷化合物,
其中,所述硅烷化合物由如下的平均组成式限定
X’aYbZcSiOd
在该式中,
X’相同或不同,表示具有酰氨键的有机骨架;
Z相同或不同,表示不具有酰氨键的有机骨架;
Y相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种基团;
R相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
a是小于或等于3但不为0的数;
b是0或小于3的数;
c是0或小于3的数;
d是小于2但不为0的数;并且
a+b+c+2d=4,并且所述平均组成式中的X’由下式(8)限定
在该式中,
R27表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
14.如权利要求13所述的硅烷化合物,
其中,在所述平均组成式中,
X’的系数a大于或等于0.5。
15.如权利要求14所述的硅烷化合物,
其中,连接有X’的硅原子与氧原子之间的键的数量为3。
16.如权利要求13~15中任一项所述的硅烷化合物,
其中,形成所述硅氧键的硅原子与氧原子之间的键的数量为3。
17.如权利要求13~16中任一项所述的硅烷化合物,
其中,由下式(α)计算出的硅烷醇基量的比率小于或等于0.1,
[Si-OH键的摩尔数]/[Si-O键的摩尔数](α)。
18.如权利要求13~17中任一项所述的硅烷化合物,
其中,所述硅烷化合物具有笼形分子结构。
19.一种具有酰氨键的硅烷化合物,
其中,所述硅烷化合物由下式(9)限定
在该式中,
R28表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;
R29相同或不同,表示有机基团;
R30相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR30’基团组成的组中的至少一种基团;
R30’相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;
y是0或1;并且
p是0~2的整数。
20.一种具有酰亚氨键的硅烷化合物,
其中,所述硅烷化合物由下式(10)限定
在该式中,
R31表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;
R32相同或不同,表示有机基团;
R33相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR33’基团组成的组中的至少一种基团;
R33’相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;
y是0或1;并且
q是0~2的整数。
21.一种生产权利要求1~12中任一项所述的硅烷化合物的硅烷化合物生产方法。
22.如权利要求21所述的硅烷化合物生产方法,
其中,所述生产方法包括对由下述平均组成式限定的硅烷化合物组成的中间体进行酰亚胺化的步骤
X’aYbZcSiOd
在该式中,
X’相同或不同,表示具有酰氨键的有机骨架;
Z相同或不同,表示不具有酰氨键的有机骨架;
Y相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR基团组成的组中的至少一种基团;
R相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
a是小于或等于3但不为0的数;
b是0或小于3的数;
c是0或小于3的数;
d是小于2但不为0的数;并且
a+b+c+2d=4,并且
所述平均组成式中的X’由下式(8)限定
在该式中,
R27表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;并且
y是0或1。
23.如权利要求22所述的硅烷化合物生产方法,
其中,所述生产方法包括对由下式(9)限定的硅烷化合物组成的中间体进行水解并缩聚的步骤
在该式中,
R28表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;
R29相同或不同,表示有机基团;
R30相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR30’基团组成的组中的至少一种基团;
R30’相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;
y是0或1;并且
p是0~2的整数。
24.如权利要求21所述的硅烷化合物生产方法,
其中,所述生产方法包括对由下式(10)限定的硅烷化合物组成的中间体进行水解并缩聚的步骤
在该式中,
R31表示选自由芳香环、杂环和脂环组成的组中的至少一种结构;
R32相同或不同,表示有机基团;
R33相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR33’基团组成的组中的至少一种基团;
R33’相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;
y是0或1;并且
q是0~2的整数。
25.如权利要求24所述的硅烷化合物生产方法,
其中,所述生产方法包括从下式(11)限定的化合物获得由式(10)限定的硅烷化合物组成的中间体的步骤
在该式中,
A表示卤素原子或异氰酸酯基;
R34相同或不同,表示有机基团;
R35相同或不同,表示选自由氢原子、羟基、卤素原子和OR35’基团组成的组中的至少一种基团;
R35’相同或不同,表示选自由烷基、酰基、芳基和不饱和脂肪族残基组成的组中的至少一种基团,并且具有取代基或不具有取代基;
x和z相同或不同,独立地表示0~5的整数;
y是0或1;并且
r是0~2的整数。
26.一种树脂组合物,所述树脂组合物包含权利要求1~20中任一项所述的硅烷化合物和有机树脂。
27.如权利要求26所述的树脂组合物,
其中,所述树脂组合物是半导体装置用树脂组合物。
28.一种半导体密封材料,所述半导体密封材料包含权利要求27所述的半导体装置用树脂组合物。
29.一种半导体安装基板,所述半导体安装基板利用权利要求27所述的半导体装置用树脂组合物而制造。
30.如权利要求26所述的树脂组合物,
其中,所述树脂组合物是低介电材料用树脂组合物。
31.如权利要求26所述的树脂组合物,
其中,所述树脂组合物是粘结磁体用树脂组合物。
全文摘要
本发明提供了一种具有硅氧键和酰亚氨键的硅烷化合物及其生产方法和含有硅烷化合物的树脂组合物。本发明的硅烷化合物含有通过使至少一个具有酰亚氨键的有机骨架与形成硅氧键的硅原子连接而形成的结构单元,并且所述硅烷化合物由特定平均组成式所限定。
文档编号C07F7/00GK101627043SQ20088000412
公开日2010年1月13日 申请日期2008年2月7日 优先权日2007年2月9日
发明者杉冈卓央 申请人:株式会社日本触媒
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