高周波電子基板向けポリマーの耐溶剤性向上の仕組みを解明 ―シミュレーションにより硬化中の三次元ネットワーク形成過程を可視化―

2026-08-05 東北大学

東北大学と太陽ホールディングスの共同研究グループは、高周波電子基板向けポリフェニレンエーテル(PPE)の耐溶剤性向上メカニズムを、実験と熱硬化系シミュレーションを組み合わせて解明した。PPEは低誘電特性に優れる一方、加工性と硬化後の耐溶剤性の両立が課題だった。研究では、PPEに導入した反応性アリル基が、熱硬化性成分のトリアリルイソシアヌレート(TAIC)と反応して三次元ネットワークを形成し、PPEを架橋構造へ効果的に取り込むことで、溶媒中でも材料の形状や性能を維持できることを明らかにした。また、シミュレーションにより硬化過程や相分離の進行を可視化し、耐溶剤性発現の分子レベルの仕組みを解明した。本成果は、高周波通信や次世代電子機器に不可欠な低損失・高信頼性ポリマー材料の設計指針を提供するとともに、シミュレーションを活用した高分子材料開発の効率化と高度化に貢献することが期待される。

高周波電子基板向けポリマーの耐溶剤性向上の仕組みを解明 ―シミュレーションにより硬化中の三次元ネットワーク形成過程を可視化―
図1 反応性PPEによる三次元ネットワーク形成と耐溶剤性向上のメカニズム

<関連情報>

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Synthesis of allyl-functionalized branched poly(phenylene ether) enabling network formation and solvent resistance: an experimental and curing dissipative particle dynamics study

Shoko Mishima;Yoshiaki Kawagoe;Kaho Shibasaki;Nobuhiro Ishikawa;Tomonaga Okabe
Polymer Chemistry  Published:22 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1039/d6py00585c

Reactive poly(phenylene ether)s (PPEs) prepared under branching conditions and bearing allyl functionalities were rationally designed and synthesized via copper-catalyzed oxidative copolymerization to simultaneously achieve pre-curing solubility and post-curing solvent resistance. By employing 2-allylphenol as a comonomer possessing both a reactive allyl group and the ability to introduce structural heterogeneity through ortho-position polymerization, an allyl-functionalized PPE (B-aPPE) was successfully prepared. The introduction of allyl groups enabled covalent incorporation of PPE chains into thermoset networks upon curing with triallyl isocyanurate (TAIC). Compared with the corresponding non-reactive PPE prepared under branching conditions (B-PPE), the synthesized B-aPPE exhibited markedly improved film integrity and significantly reduced weight loss after chloroform immersion. To elucidate the structure–property relationship arising from this molecular design, curing dissipative particle dynamics (DPD) simulations were performed. The simulations provided qualitative mechanistic insight, suggesting that reactive allyl sites suppress TAIC aggregation and promote formation of a percolated three-dimensional network, leading to enhanced solvent resistance. This study demonstrates that introduction of reactive allyl functionality into PPEs prepared under branching conditions provides an effective strategy for tuning reaction-induced phase separation (RIPS) and developing solvent-resistant thermosetting polymer systems.

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