CN107148453A - 光固化性组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光固化性组合物,其含有:(A)含有交联性硅基的有机聚合物;(B)光产碱剂;(C1)具有Si‑F键的硅化合物,及/或(C2)选自由三氟化硼、三氟化硼的络合物、氟化剂以及多元氟化合物的碱金属盐构成的组中的1种以上的氟系化合物;以及(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种粘接性优异的光固化性组合物,特别涉及一种能在短时间内固化、且起步粘接性等粘接性优异的光固化性组合物。
背景技术
已知具有含硅基团(以下,也称为“交联性硅基”)的有机聚合物具有如下性质:即使在室温下也会伴随因水分等引起的交联性硅基的水解反应等形成硅氧烷键,由此进行交联,得到橡胶状固化物,所述含硅基团具有与硅原子键结的羟基或水解性基团、能通过形成硅氧烷键进行交联。在这些具有交联性硅基的聚合物中,主链骨架为聚氧亚烷基系聚合物或(甲基)丙烯酸酯系聚合物的有机聚合物被广泛用于密封材料、粘接剂、涂料等用途。
对于密封材料、粘接剂、涂料等中所用的固化性组合物及利用固化而得的橡胶状固化物,要求固化性、粘接性、储藏稳定性、模量/强度/伸长率等机械特性等各种特性,对于含有交联性硅基的有机聚合物,此前也进行过很多的研究。近年来,在电子部件/电子设备组装领域等各种领域中,要求快速固化性,但在湿气固化型粘接剂的情况下,存在涂布后的可贴合时间变短的问题。
另一方面,作为使用了含有交联性硅基的有机聚合物的光交联性组合物,专利文献1公开了含有在一个分子中具有2个以上的水解性硅烷基的聚合物、以及利用光照射使该聚合物交联的化合物而成的光交联性组合物,作为利用光照射使聚合物交联的化合物,举例示出了含有通过照射光而产生酸或碱的化合物的光交联性组合物(专利文献1、权利要求1~3)。
然而,在专利文献1记载的组合物中,在使用光产酸剂作为利用光照射使聚合物交联的化合物的情况下,存在生锈的问题,另外,在使用光产碱剂作为利用光照射使聚合物交联的化合物的情况下,存在效率差、在照射时间或固化方面需要长时间的问题。另外,人们渴望更进一步提高起步粘接性等粘接性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-172514号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于,提供一种起步粘接性以及作业性优异的快速固化型的光固化性组合物。
技术方案
为了解决上述问题,本发明的光固化性组合物含有:
(A)含有交联性硅基的有机聚合物;
(B)光产碱剂;
(C1)具有Si-F键的硅化合物,及/或(C2)选自由三氟化硼、三氟化硼的络合物、氟化剂以及多元氟化合物的碱金属盐构成的组中的1种以上的氟系化合物;以及
(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物。
所述(A)含有交联性硅基的有机聚合物优选为选自由含有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物以及含有交联性硅基的(甲基)丙烯酸系聚合物构成的组中的1种以上。
所述(B)光产碱剂优选为光潜伏性叔胺。需要说明的是,在本发明中,将利用活性能量射线的作用产生胺化合物的物质称为光潜伏性胺化合物。另外,分别将利用活性能量射线的作用产生具有伯氨基的胺化合物的物质称为光潜伏性伯胺,将利用活性能量射线的作用产生具有仲氨基的胺化合物的物质称为光潜伏性仲胺,将利用活性能量射线的作用产生具有叔氨基的胺化合物的物质称为光潜伏性叔胺。
本发明的固化物为通过对本发明的光固化性组合物照射光而形成的固化物。
本发明的产品的第一形态为将本发明的光固化性组合物用作粘接剂而构成的产品。本发明的产品的第二形态为将本发明的光固化性组合物用作涂层剂而构成的产品。
有益效果
根据本发明,能提供一种起步粘接性等粘接性优异的光固化性组合物。另外,根据本发明,能提供一种活性能量射线未照射时不进行固化、通过活性能量射线照射进行固化的光固化性组合物,其活性能量射线照射后的起步粘接性优异,确保了适当的可贴合时间,同时具有快速固化性。另外,由于本发明的光固化性组合物在活性能量射线照射后为液态,因此润湿性优异,即使在活性能量射线照射后仍具有可贴合时间,因此具有适度的可作业时间,并且具有快速固化性。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明,但它们是例示性地示出,只要不脱离本发明的技术思想,当然也可以进行各种变形。
本实施方式的光固化性组合物含有:
(A)含有交联性硅基的有机聚合物;
(B)光产碱剂;
(C1)具有Si-F键的化合物,及/或(C2)选自由三氟化硼、三氟化硼的络合物、氟化剂以及多元氟化合物的碱金属盐构成的组中的1种以上的氟系化合物;以及
(D)具有具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物的单体。需要说明的是,本实施方式的光固化性组合物可以进一步含有具有交联性硅基和(甲基)丙烯酰氧基的单体。
作为(A)含有交联性硅基的有机聚合物,若为具有交联性硅基的有机聚合物,就没有特别限制。在本实施方式中,从不会含有或产生成为接点故障的要因的低分子环状硅氧烷的方面考虑,优选主链不是聚硅氧烷、具有除聚硅氧烷以外的各种主链骨架的有机聚合物。另外,也优选主链难以切断、相溶性良好且容易配合增粘剂等的具有交联性硅基的有机聚合物。
作为(A)含有交联性硅基的有机聚合物的主链骨架,具体而言,可列举出:聚氧亚丙基、聚氧四亚甲基、聚氧亚乙基-聚氧亚丙基共聚物等聚氧亚烷基系聚合物;乙烯-丙烯系共聚物、聚异丁烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、对这些聚烯烃系聚合物进行加氢而得的氢化聚烯烃系聚合物等烃系聚合物;利用己二酸等二元酸与二元醇的缩合、或内酯类的开环聚合而得的聚酯系聚合物;对(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等单体进行自由基聚合而得的(甲基)丙烯酸酯系聚合物;对(甲基)丙烯酸酯系单体、醋酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯等单体进行自由基聚合而得的乙烯基系聚合物;对有机聚合物中的乙烯基单体进行聚合而得的接枝聚合物;聚硫化物系聚合物;聚酰胺系聚合物;聚碳酸酯系聚合物;邻苯二甲酸二烯丙酯系聚合物等。这些骨架既可以单独包含在(A)含有交联性硅基的有机聚合物中,也可以嵌段或无规地包含2种以上。
进而,聚异丁烯、氢化聚异戊二烯、氢化聚丁二烯等饱和烃系聚合物、聚氧亚烷基系聚合物、(甲基)丙烯酸酯系聚合物的相对玻璃化转变温度低,所得的固化物的耐寒性优异,因此优选。另外,聚氧亚烷基系聚合物、及(甲基)丙烯酸酯系聚合物的透湿性高,在制成1液型组合物的情况下,深部固化性优异,因此特别优选。
(A)含有交联性硅基的有机聚合物的交联性硅基为具有与硅原子键结的羟基或水解性基团、能够通过形成硅氧烷键进行交联的基团。作为交联性硅基,例如优选通式(1)所示的基团。
[化学式1]
式(1)中,R1为碳原子数1~20的烃基、碳原子数1~20的烷基、碳原子数3~20的环烷基、碳原子数6~20的芳基、碳原子数7~20的芳烷基、R1 3SiO-(R1与上述相同)所示的三有机硅烷氧基、或-CH2OR1基(R1与上述相同)。另外,R1表示1位至3位的碳原子上的至少1个氢原子由卤素、-OR41、-NR42R43、-N=R44、-SR45(R41、R42、R43、R45分别为氢原子、或者碳原子数1~20的具有取代基或不具有取代基的烃基,R44为碳原子数1~20的2价的具有取代基或不具有取代基的烃基)、碳原子数1~20的全氟烷基、或者氰基取代的碳原子数1~20的烃基。其中,R1优选甲基。在存在2个以上的R1的情况下,多个R1既可以相同,也可以不同。X表示羟基或水解性基团,在存在2个以上X的情况下,多个X既可以相同,也可以不同。a为0、1、2或3中的任一个整数。考虑固化性,为了得到具有充分的固化速度的固化性组合物,在式(1)中,a优选为2以上,更优选为3。
水解性基团、羟基可以以1~3个的范围与1个硅原子键结。在2个以上水解性基团、羟基键结于交联性硅基中的情况下,它们既可以相同,也可以不同。形成交联性硅基的硅原子既可以为1个,也可以为2个以上,但在通过硅氧烷键等连结的硅原子的情况下,可以为20个左右。
作为X所示的水解性基团,若为F原子以外,就不特别限定。例如,可列举出氢原子、卤素原子、烷氧基、酰氧基、酮肟酯基(Ketoxymate)、氨基、酰胺基、酸酰胺基、氨氧基、巯基、烯氧基等。其中,优选氢原子、烷氧基、酰氧基、酮肟酯基、氨基、酰胺基、氨氧基、巯基、及烯氧基,更优选烷氧基、酰胺基、氨氧基。从水解性平稳且容易处理的观点考虑,特别优选烷氧基。在烷氧基中,碳原子数少的烷氧基的反应性高,如甲氧基>乙氧基>丙氧基的顺序,碳原子数越多,反应性越低。虽然可以根据目的、用途进行选择,但通常使用甲氧基、乙氧基。
作为交联性硅基的具体结构,可列举出三甲氧基硅烷基、三乙氧基硅烷基等三烷氧基硅烷基[-Si(OR)3];甲基二甲氧基硅烷基、甲基二乙氧基硅烷基等二烷氧基硅烷基[-SiR1(OR)2],从反应性高的方面考虑,优选三烷氧基硅烷基[-Si(OR)3],更优选三甲氧基硅烷基。此处,R为甲基、乙基之类的烷基。
另外,交联性硅基既可以使用1种,也可以并用2种以上。交联性硅基可以存在于主链或侧链或其两者。另外,多个通式(1)所示的交联性硅基可以相互连结。在该情况下,形成交联性硅基的硅原子为1个以上,但在通过硅氧烷键等连结的硅原子的情况下,硅原子优选为20个以下。
具有交联性硅基的有机聚合物可以为直链状或具有支链,在GPC的聚苯乙烯换算中,其数均分子量为500~100000左右,更优选为1000~50000,特别优选为3000~30000。若数均分子量小于500,则从固化物的伸长率特性的方面考虑,有不合适的趋势,若大于100000,则由于变成高粘度,因此从作业性的方面考虑,有不合适的趋势。
为了得到高强度、高伸长率、且显示出低弹性模量的橡胶状固化物,有机聚合物所含有的交联性硅基在聚合物的1分子中平均存在0.8个以上,优选存在1.0个以上,更优选存在1.1~5个为好。若分子中所含的交联性硅基的数目平均小于0.8个,则固化性变得不充分,难以体现出良好的橡胶弹性行为。交联性硅基既可以位于有机聚合物分子链的主链末端或侧链末端,还可以位于两方。特别是,在交联性硅基仅位于分子链的主链末端的情况下,最终形成的固化物所含的有机聚合物成分的有效网眼长度变长,因此容易得到高强度、高伸长率、且显示出低弹性模量的橡胶状固化物。
聚氧亚烷基系聚合物本质上为具有通式(2)所示的重复单元的聚合物。
-R2-O-···(2)
通式(2)中,R2为碳原子数1~14的直链状或支链亚烷基,优选碳原子数1~14的直链状或支链亚烷基,进一步优选碳原子数2~4的直链状或支链亚烷基。
作为通式(2)所示的重复单元的具体例,可列举出
-CH2O-、-CH2CH2O-、-CH2CH(CH3)O-、-CH2CH(C2H5)O-、-CH2C(CH3)2O-、-CH2CH2CH2CH2O-等。聚氧亚烷基系聚合物的主链骨架既可以仅由1种重复单元构成,也可以由2种以上的重复单元构成。
作为聚氧亚烷基系聚合物的合成法,可列举出例如利用KOH之类的碱催化剂进行的聚合法、例如利用双金属氰化物络合物催化剂进行的聚合法等,但并不特别限定。根据利用双金属氰化物络合物催化剂进行的聚合法,能够得到数均分子量为6000以上、Mw/Mn为1.6以下的高分子量且分子量分布窄的聚氧亚烷基系聚合物。
在聚氧亚烷基系聚合物的主链骨架中,也可以包含氨基甲酸酯键成分等其他成分。作为氨基甲酸酯键成分,例如,可列举出甲苯(甲代亚苯基)二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等芳香族系聚异氰酸酯;异佛尔酮二异氰酸酯等脂肪族系聚异氰酸酯与具有羟基的聚氧亚烷基系聚合物反应而得的成分。
使分子中具有不饱和基、羟基、环氧基、或异氰酸酯基等官能团的聚氧亚烷基系聚合物与具有对该官能团具有反应性的官能团及交联性硅基的化合物反应,由此能够向聚氧亚烷基系聚合物导入交联性硅基(以下,称作高分子反应法)。
作为高分子反应法的具体例,可以举出如下方法:使具有交联性硅基的氢化硅烷、具有交联性硅基的巯基化合物作用于含有不饱和基的聚氧亚烷基系聚合物,进行氢化硅烷化、巯基化,得到具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物。含有不饱和基的聚氧亚烷基系聚合物可以如下获得:使具有羟基等官能团的有机聚合物与具有对该官能团显示出反应性的活性基及不饱和基的有机化合物反应,得到含有不饱和基的聚氧亚烷基系聚合物。
另外,作为高分子反应法的其他具体例,可以举出使在末端具有羟基的聚氧亚烷基系聚合物与具有异氰酸酯基及交联性硅基的化合物反应的方法;使在末端具有异氰酸酯基的聚氧亚烷基系聚合物与具有羟基、氨基等活性氢基及交联性硅基的化合物反应的方法。当使用异氰酸酯化合物时,能够容易得到具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物。
具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
饱和烃系聚合物为实质上不含有除芳香环以外的其他碳-碳不饱和键的聚合物。形成其骨架的聚合物可以利用如下方法得到:(1)以乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯等碳原子数2~6的烯烃系化合物为主单体使之聚合;(2)在使丁二烯、异戊二烯等二烯系化合物均聚或使二烯系化合物与烯烃系化合物共聚之后进行加氢等。异丁烯系聚合物、氢化聚丁二烯系聚合物容易向末端导入官能团,容易控制分子量,另外,还能使末端官能团的数目增多,因此优选,特别优选异丁烯系聚合物。在主链骨架为饱和烃系聚合物的情况下,具有耐热性、耐候性、耐久性及湿气隔绝性优异的特征。
异丁烯系聚合物既可以所有单体单元由异丁烯单元形成,也可以为与其他单体的共聚物。从橡胶特性的方面考虑,优选含有50质量%以上的源自异丁烯的重复单元的聚合物,更优选含有80质量%以上的聚合物,特别优选含有90~99质量%的聚合物。
作为饱和烃系聚合物的合成法,可列举出各种聚合方法。特别是,开发出各种活性聚合。在饱和烃系聚合物、特别是异丁烯系聚合物的情况下,能够通过由Kennedy等发现的引发转移聚合(J.P.Kennedy等、J.PolymerSci.,PolymerChem.Ed.1997年、15卷、2843页)容易地制造。根据该聚合法,能够将分子量500~100000左右的聚合物以分子量分布1.5以下聚合,能够向分子末端导入各种官能团。
作为具有交联性硅基的饱和烃系聚合物的制法,例如,可列举出使用生成稳定的碳阳离子的有机卤素化合物与弗里德尔-克拉夫茨酸催化剂的组合作为共聚引发剂的阳离子聚合法。作为一例,可列举出日本特公平4-69659号公开的引发转移(Inifer)法。
具有交联性硅基的饱和烃系聚合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为构成(甲基)丙烯酸酯系聚合物的主链的(甲基)丙烯酸酯系单体,可以使用各种单体。例如,可列举出丙烯酸等(甲基)丙烯酸系单体;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯系单体;脂环式(甲基)丙烯酸酯系单体;芳香族(甲基)丙烯酸酯系单体;(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯等(甲基)丙烯酸酯系单体;γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基丙基)二甲氧基甲基硅烷等含有硅烷基的(甲基)丙烯酸酯系单体;(甲基)丙烯酸的衍生物;含有氟的(甲基)丙烯酸酯系单体等。
在(甲基)丙烯酸酯系聚合物中,也可以将(甲基)丙烯酸酯系单体与以下的乙烯基系单体共聚。若举例示出乙烯基系单体,则可列举出苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯酯等。另外,作为单体单元(以下,也称为其他单体单元),除了这些以外,还可以含有丙烯酸、丙烯酸缩水甘油酯。
它们既可以单独使用,也可以使多种共聚。从产物的物性等方面考虑,优选由(甲基)丙烯酸系单体形成的聚合物。另外,更优选使用1种或2种以上的(甲基)丙烯酸烷基酯单体、并根据需要并用了其他(甲基)丙烯酸单体的(甲基)丙烯酸酯系聚合物。进而,通过并用含有硅烷基的(甲基)丙烯酸酯系单体,能够控制(甲基)丙烯酸酯系聚合物(A)中的硅基的数目。由于粘接性良好,因此特别优选由甲基丙烯酸酯单体形成的甲基丙烯酸酯系聚合物。另外,在进行低粘度化、赋予柔软性、赋予粘合性的情况下,优选适时地使用丙烯酸酯单体。需要说明的是,在本说明书中,(甲基)丙烯酸表示丙烯酸及/或甲基丙烯酸。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的制造方法并不特别限定,例如,可以使用利用自由基聚合反应的自由基聚合法。作为自由基聚合法,可列举出使用聚合引发剂使规定的单体单元共聚的自由基聚合法(Free radical polymerization);能够向末端等受控的位置导入反应性硅烷基的受控自由基聚合法。不过,通过使用偶氮系化合物、过氧化物等作为聚合引发剂的自由基聚合法得到的聚合物,其分子量分布的值一般大至2以上,粘度变高。因此,为了得到分子量分布窄、粘度低、且以高比例在分子链末端具有交联性官能团的(甲基)丙烯酸酯系聚合物,优选使用受控自由基聚合法。
作为受控自由基聚合法,可列举出使用具有特定的官能团的链转移剂的自由基聚合法、活性自由基聚合法,更优选可逆加成-断裂链转移反应(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer;RAFT)聚合法、使用过渡金属络合物的自由基聚合法(Transition-Metal-Mediated Living Radical Polymerization)等活性自由基聚合法。另外,也优选使用具有反应性硅烷基的硫醇化合物的反应、使用具有反应性硅烷基的硫醇化合物及茂金属化合物的反应。
具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系聚合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
这些具有交联性硅基的有机聚合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。具体而言,也可以使用将选自由具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物、具有交联性硅基的饱和烃系聚合物、以及具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系聚合物构成的组中的2种以上混合而成的有机聚合物。
作为将具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物与具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系聚合物混合而成的有机聚合物的制造方法,可列举出各种方法。例如,可列举出如下方法:向具有交联性硅基、分子链实质上由通式(3)所示的(甲基)丙烯酸酯单体单元和通式(4)所示的(甲基)丙烯酸酯单体单元形成的共聚物混合具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物来制造。
-CH2-C(R3)(COOR4)-···(3)
(式中,R3表示氢原子或甲基,R4表示碳原子数为1~5的烷基)
-CH2-C(R3)(COOR5)-···(4)
(式中,R3与上述相同,R5表示碳原子数为6以上的烷基)
作为通式(3)的R4,例如,可列举出甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基等碳原子数为1~5、碳原子数优选为1~4、碳原子数进一步优选为1~2的烷基。需要说明的是,R4的烷基既可以单独,也可以混合2种以上。
作为通式(4)的R5,例如,可列举出2-乙基己基、月桂基、硬脂基等碳原子数为6以上、碳原子数通常为7~30、碳原子数优选为8~20的长链烷基。需要说明的是,R5的烷基与R4的情况相同,既可以单独,也可以混合2种以上。
(甲基)丙烯酸酯系共聚物的分子链实质上由式(3)及式(4)的单体单元形成。此处,“实质上”是指,存在于共聚物中的式(3)及式(4)的单体单元的总计超过50质量%。式(3)及式(4)的单体单元的总计优选为70质量%以上。另外,式(3)的单体单元与式(4)的单体单元的存在比以质量比计优选95:5~40:60,进一步优选90:10~60:40。
作为将具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物与具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系聚合物混合而成的有机聚合物的制造方法中所用的具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系聚合物,例如也可以使用具有交联性硅基且分子链实质上含有(1)具有碳原子数1~8的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元、和(2)具有碳原子数10以上的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元的(甲基)丙烯酸酯系共聚物等(甲基)丙烯酸酯系共聚物。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物的数均分子量优选600~10000,更优选600~5000,进一步优选1000~4500。通过将数均分子量设为该范围,与具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物的相溶性得以提高。(甲基)丙烯酸酯系聚合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。对于具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物与具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系聚合物的配合比没有特别限制,但相对于(甲基)丙烯酸酯系聚合物与聚氧亚烷基系聚合物的总计100质量份,(甲基)丙烯酸酯系聚合物优选为10~60质量份的范围内,更优选为20~50质量份的范围内,进一步优选为25~45质量份的范围内。当(甲基)丙烯酸酯系聚合物多于60质量份时,粘度变高,作业性变差,因此不优选。
进而,作为将具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系共聚物混合而得的有机聚合物的制造方法,此外,还可以利用在具有交联性硅基的有机聚合物的存在下将(甲基)丙烯酸酯系单体聚合的方法。
在将2种以上的聚合物混合使用的情况下,相对于具有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物100质量份,优选使用10~200质量份的具有交联性硅基的饱和烃系聚合物、及/或具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯系聚合物,进一步优选使用20~80质量份。
光产碱剂(B)一旦照射光就会作为(A)含有交联性硅基的有机聚合物的固化催化剂发挥作用。光产碱剂(B)只要是利用紫外线、电子束、X射线、红外线及可见光线等活性能量射线的作用产生碱的物质即可。可以使用(1)通过紫外线/可见光/红外线等活性能量射线的照射进行脱羧而分解的有机酸与碱的盐、(2)通过分子内亲核取代反应、重排反应等进行分解而释放出胺类的化合物、或(3)通过紫外线/可见光/红外线等能量射线的照射引起规定的化学反应而释放出碱的化合物等公知的光产碱剂作为光产碱剂(B)。
作为由光产碱剂(B)产生的碱,例如,优选胺化合物等有机碱,作为例子,可列举出辛胺等伯烷基胺类;N-甲基苄基胺等伯芳香族胺类;仲烷基胺类;具有仲氨基及叔氨基的胺类;1,8-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)等叔烷基胺类;叔杂环式胺;4-二甲基氨基吡啶等叔芳香族胺类;1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)等脒类;磷腈衍生物。其中,优选具有叔氨基的胺化合物,更优选作为强碱的脒类、磷腈衍生物。脒类可以使用非环状脒类及环式脒类中的任一种,更优选环式脒类。这些碱既可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为非环状脒类,例如,可列举出胍系化合物、双胍系化合物等。作为胍系化合物,可列举出1,1,3,3-四甲基胍、1-苯基胍等。作为双胍系化合物,可列举出1-邻甲苯双胍、1-苯基双胍。
另外,在非环状脒化合物中,在使用苯基胍、1-邻甲苯双胍、1-苯基双胍等产生芳基取代胍系化合物或芳基取代双胍系化合物的光产碱剂作为聚合物(A)的催化剂的情况下,由于显示出表面的固化性变得良好的趋势、显示出所得的固化物的粘接性变得良好的趋势等,因此优选。
作为环式脒类,可列举出环式胍系化合物、咪唑啉系化合物、咪唑系化合物、四氢嘧啶系化合物、三氮杂二环烯烃系化合物、二氮杂二环烯烃系化合物。
作为环式胍系化合物,例如,可列举出1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯等。作为咪唑啉系化合物,例如,可列举出1-甲基咪唑啉等。作为咪唑系化合物,例如,可列举出咪唑等。作为四氢嘧啶系化合物,例如,可列举出1-甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶等。作为三氮杂二环烯烃系化合物,例如,可列举出7-甲基-1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯等。作为二氮杂二环烯烃系化合物,例如,可列举出1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯等。
在环式脒类中,从工业上容易获取方面、共轭酸的pKa值为12以上并显示出高催化活性方面考虑,特别优选1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)。
作为光产碱剂(B),可以使用各种光产碱剂。优选利用活性能量射线的作用产生胺化合物的光潜伏性胺化合物。作为光潜伏性胺化合物,可以使用利用活性能量射线的作用产生具有伯氨基的胺化合物的光潜伏性伯胺、利用活性能量射线的作用产生具有仲氨基的胺化合物的光潜伏性仲胺、以及利用活性能量射线的作用产生具有叔氨基的胺化合物的光潜伏性叔胺中的任一种。从所产生的碱显示出高催化活性的方面考虑,更优选光潜伏性叔胺。
作为光潜伏性伯胺及光潜伏性仲胺,例如,可列举出WO2015/088021号公报记载的邻硝基苄基氨基甲酸酯系化合物;二甲氧基苄基氨基甲酸酯系化合物;氨基甲酸苯偶姻类;邻酰基肟类;邻氨基甲酰基肟类;N-羟基酰亚胺氨基甲酸酯类;甲酰苯胺衍生物;芳香族磺酰胺类;钴胺络合物等。
作为光潜伏性叔胺,例如,可列举出α-氨基酮衍生物、α-铵酮衍生物、苄基胺衍生物、苄基铵盐衍生物、α-氨基烯烃衍生物、α-铵烯烃衍生物、胺酰亚胺类、利用光产生脒的苄氧羰基胺衍生物、以及羧酸与叔胺的盐等。
作为α-氨基酮衍生物,例如,优选式(I)~(IV)所示的α-氨基酮化合物。
[化学式2]
式(I)中,R51为芳香族或杂芳香族基,R51优选为芳香族基(其为未取代、或者由碳原子数1~18的烷基(以下,有时也表示为Rx)、碳原子数3~18的烯基(以下,有时也表示为Ry)、碳原子数3~18的炔基(以下,有时也表示为Rz)、碳原子数1~18的卤代烷基、NO2、NR58R59、N3、OH、CN、OR60、SR60、C(O)R61、C(O)OR62、或卤素取代1次以上。R58、R59、R60、R61及R62为氢或Rx),更优选为选自由苯基、萘基、菲基、蒽基等构成的组。
R52及R53相互独立地为氢、Rx、Ry、Rz或苯基。假如在R52为氢或Rx的情况下,则R53为-CO-R64(式中,R64为Rx或苯基);或者R51和R53与羰基及R53所键结的C原子一起形成苯并环戊酮基。
R54及R56可以为相同的基团,形成未取代、或者由1个以上的碳原子数1~4的烷基取代的碳原子数2~12的亚烷基桥。R55及R57可以为相同的基团,与R54及R56独立地形成未取代、或者由1个以上的碳原子数1~4的烷基取代的碳原子数2~12的亚烷基桥。R54和R56一起形成碳原子数3的亚烷基桥,R55和R57可以为相同的基团,优选为亚丙基或亚戊基。
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
式(II)~(IV)中,R51~R53分别与式(I)的R51~R53相同。
R66表示碳原子数1~12的烷基;由-OH、-碳原子数1~4的烷氧基、-CN或-COORq(Rq为碳原子数1~4的烷基。以下相同)取代的碳原子数2~4的烷基。或者、R66表示碳原子数3~5的烯基、碳原子数5~12的环烷基、或苯基-碳原子数1~3的烷基。R67表示碳原子数1~12的烷基、或者由-OH基、-碳原子数1~4的烷氧基、-CN或-COORq取代的碳原子数2~4的烷基。或者、R67表示碳原子数3~5的烯基、碳原子数5~12的环烷基、苯基-碳原子数1~3的烷基、或者未取代或由碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~4的烷氧基或-COORq取代的苯基。或者、R67可以为与R66相同的基团,表示碳原子数1~7的亚烷基、苯基-碳原子数1~4的亚烷基、邻亚二甲苯基、2-亚丁基或者碳原子数2或3的氧杂亚烷基。或者、R66及R67可以为相同的基团,表示可以由-O-、-S-或-CO-中断的碳原子数4~7的亚烷基。或者,R66及R67可以为相同的基团,表示可以由OH基、碳原子数1~4的烷氧基或-COORq取代的碳原子数3~7的亚烷基。在存在多个R66及R67的情况下,它们既可以相同,也可以不同。
Y1表示式(V)所示的2价的基团、-N(R68)-或-N(R68)-R69-N(R68)-所示的2价的基团。R68表示碳原子数1~8的烷基、碳原子数3~5的烯基、苯基-碳原子数1~3的烷基、碳原子数1~4的羟基烷基、或者苯基。R69表示可以由1个或者其以上的-O-或-S-中断的、未分支或分支的碳原子数2~16的亚烷基。
Y2表示碳原子数1~6的亚烷基、环亚己基或者直接键合。
[化学式6]
作为式(I)所示的α-氨基酮化合物,例如,可列举出5-萘酰基甲基-1,5-二氮杂二环〔4.3.0〕壬烷、5-(4’-硝基)苯甲酰甲基-1,5-二氮杂二环〔4.3.0〕壬烷等。
作为式(II)所示的α-氨基酮化合物,例如,可列举出4-(甲硫基苯甲酰基)-1-甲基-1-吗啉代乙烷(Irgacure 907)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮(Irgacure369)、2-(4-甲基苄基)-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮(Irgacure 379)等。
作为α-铵酮衍生物,例如,可列举出式(VI)所示的α-铵酮化合物。
[化学式7]
式(VI)中,k为1或2,相当于阳离子的正电荷数。V-为抗衡阴离子,可列举出硼酸盐阴离子(四苯基硼酸盐、甲基三苯基硼酸盐、乙基三苯基硼酸盐、丙基三苯基硼酸盐及丁基三苯基硼酸盐等)、酚盐阴离子(酚盐、4-叔丁基酚盐、2,5-二叔丁基酚盐、4-硝基酚盐、2,5-二硝基酚盐及2,4,6-三硝基酚盐等)、及羧酸盐阴离子(苯甲酸阴离子、甲苯甲酸阴离子及苯甲酰甲酸阴离子等)等。其中,从光分解性的观点考虑,优选硼酸盐阴离子及羧酸盐阴离子,进一步优选丁基三苯基硼酸盐阴离子、四苯基硼酸盐阴离子、苯甲酸阴离子及苯甲酰甲酸阴离子,从光分解性及热稳定性的观点考虑,特别优选四苯基硼酸盐阴离子及苯甲酰甲酸阴离子。
式(VI)中,R51~R53分别与式(I)的R51~R53相同。
R70~R72各自相互独立地为氢、Rx、Ry、Rz或者苯基。或者,R70和R71及/或R72和R71相互独立地形成碳原子数2~12的亚烷基桥。或者,R70~R72与所键结的氮原子一起形成P1、P2、P<t/4>型的磷腈碱。或者,R70~R72形成结构式(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)或者(g)的基团。
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
式(a)~(g)中,R’为碳原子数1~10的烷基,R51及R52与式(I)的R51及R52相同,l及q各自相互独立地为2~12的数。
作为α-铵酮衍生物,例如,可列举出1-萘酰基甲基-(1-氮鎓-4-氮杂二环[2,2,2]-辛烷)四苯基硼酸盐、5-(4’-硝基)苯甲酰甲基-(5-氮鎓-1-氮杂二环[4.3.0]-5-壬烯)四苯基硼酸盐等。
作为苄基胺衍生物,例如,可列举出式(VII)所示的苄基胺化合物。
[化学式15]
式(VII)中,R51、R54~R57分别与式(I)的R51、R54~R57相同。
R73及R74各自独立地表示氢原子、碳原子数1~20的烷基或可以由选自由卤素原子、碳原子数1~20的烷氧基、硝基、羧基、羟基、巯基、碳原子数1~20的烷硫基、碳原子数1~20的烷基硅烷基、碳原子数1~20的酰基、氨基、氰基、碳原子数1~20的烷基、苯基、萘基、苯氧基及苯硫基构成的组中的基团取代的苯基,R73及R74可以相互键结而形成环结构。
作为苄基胺衍生物,例如,可列举出5-苄基-1,5-二氮杂二环〔4.3.0〕壬烷、5-(蒽-9-基-甲基)-1,5-二氮杂二环〔4.3.0〕壬烷、5-(萘并-2-基-甲基)-1,5-二氮杂二环〔4.3.0〕壬烷等苄基胺衍生物等。
作为苄基铵盐衍生物,例如,可列举出式(VIII)所示的苄基铵盐。
[化学式16]
式(VIII)中,V-及k与式(VI)的V-及k相同。R51与式(I)的R51相同。R70~R72分别与式(VI)的R70~R72相同。R73及R74与式(VII)的R73及R74相同。
作为苄基铵盐衍生物,例如,可列举出(9-蒽基)甲基1-氮杂二环〔2.2.2〕辛烷鎓四苯基硼酸盐、5-(9-蒽基甲基)-1,5-二氮杂二环〔4.3.0〕壬-5-烯鎓四苯基硼酸盐等。
作为α-氨基烯烃衍生物,例如,可列举出5-(2’-(2”-萘基)烯丙基)-1,5-二氮杂二环〔4.3.0〕壬烷等。
作为α-铵烯烃衍生物,例如,可列举出1-(2’-苯基烯丙基)-(1-氮鎓-4-氮杂二环[2,2,2]-辛烷)四苯基硼酸盐等。
作为胺酰亚胺类,例如,可列举出[(2-羟基-3-苯氧基丙基)二甲基胺鎓](4-硝基苯甲酰基)胺阴离子、[(2-羟基-3-苯氧基丙基)二甲基胺鎓](4-氰基苯甲酰基)胺阴离子、[(2-羟基-3-苯氧基丙基)二甲基胺鎓](4-甲氧基苯甲酰基)胺阴离子、[(2-羟基-3-苯氧基丙基)二甲基胺鎓]苯甲酰基胺阴离子、[(2-羟基-3-苯氧基丙基)二甲基胺鎓][4-(二甲基氨基)苯甲酰基]胺阴离子等。
作为利用光产生脒的苄氧羰基胺衍生物,可列举出苄氧羰基咪唑类、苄氧羰基胍类、二胺衍生物等。
作为苄氧羰基咪唑类,例如,可列举出N-(2-硝基苄氧羰基)咪唑等。作为苄氧羰基胍类,例如,可列举出苄氧羰基四甲基胍等。作为二胺衍生物,例如,可列举出N-(N’-((1-(4,5-二甲氧基-2-硝基苯基)乙氧基)羰基)氨基丙基)-N-甲基乙酰胺等。
作为羧酸与叔胺的盐,可列举出α-酮基羧酸铵盐以及羧酸铵盐等。作为α-酮基羧酸铵盐,例如,可列举出苯甲酰甲酸的二甲基·苄基·铵盐等。
作为羧酸铵盐,例如,可列举出二氮杂二环十一碳烯(DBU)的酮洛芬盐、二氮杂二环十一碳烯(DBU)的呫吨酮乙酸盐、2-(羧基甲硫基)噻吨酮的3-喹核醇盐、及反式-邻香豆酸的3-喹核醇盐。
在光产碱剂(B)中,从所产生的碱显示出高催化活性的方面考虑,优选光潜伏性叔胺,从碱的产生效率高以及作为组合物的储藏稳定性良好等方面考虑,优选苄基铵盐衍生物、苄基取代胺衍生物、α-氨基酮衍生物、α-铵酮衍生物。特别是,从碱的产生效率更好的方面考虑,更优选α-氨基酮衍生物、α-铵酮衍生物,从对配合物的溶解性的方面考虑,更优选α-氨基酮衍生物。在α-氨基酮衍生物中,从所产生的碱的碱性强度方面考虑,式(I)所示的α-氨基酮化合物好,从获取的容易度方面考虑,式(II)所示的α-氨基酮化合物好。
这些光产碱剂(B)既可以单独使用,也可以组合2种以上使用。光产碱剂(B)的配合比例没有特别限制,但相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,优选0.01~50质量份,更优选0.1~40质量份,进一步优选0.5~30质量份。
(C1)具有Si-F键的硅化合物作为(A)含有交联性硅基的有机聚合物的固化催化剂发挥作用。作为(C1)具有Si-F键的硅化合物,可以使用包含具有Si-F键的硅基(以下,有时称作氟硅烷基)的各种化合物,没有特别限制,可以使用低分子化合物及高分子化合物中的任一种。优选具有氟硅烷基的有机硅化合物,具有氟硅烷基的有机聚合物的安全性高,因此更优选。另外,从配合物变为低粘度的方面考虑,优选具有氟硅烷基的低分子有机硅化合物。
作为(C1)具有Si-F键的硅化合物,具体而言,作为优选的例子,可列举出式(5)所示的氟硅烷类等具有式(6)所示的氟硅烷基的化合物(以下,也称作氟化化合物)、具有氟硅烷基的有机聚合物(以下,也称作氟化聚合物)等。
R11 4-dSiFd···(5)
(式(5)中,R11各自独立地表示取代或未取代的碳原子数1~20的烃基、或者R12SiO-(R12各自独立地为碳原子数1~20的取代或未取代的烃基、或氟原子)所示的有机硅烷氧基中的任一种。d为1~3中的任一个,优选d为3。在存在多个R11及R12的情况下,它们既可以相同,也可以不同)
-SiFdR11 eZf···(6)
(式(6)中,R11及d分别与式(5)相同,Z各自独立地为羟基或除氟以外的其他水解性基团,e为0~2中的任一个,f为0~2中的任一个,d+e+f为3。在存在多个R11、R12及Z的情况下,它们既可以相同,也可以不同。)
作为式(5)所示的氟硅烷类,可列举出式(5)所示的氟硅烷类。例如,可列举出氟二甲基苯基硅烷、乙烯基三氟硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三氟硅烷、十八烷基三氟硅烷等。
在具有式(6)所示的氟硅烷基的化合物中,作为式(6)中的Z所示的水解性基团,例如,可以举出与式(1)的X的水解性基团相同的基团。具体而言,优选氢原子、烷氧基、酰氧基、酮肟酯基、氨基、酰胺基、氨氧基、巯基或烯氧基,从水解性平稳且容易处理的观点考虑,特别优选烷氧基。
另外,作为式(6)中的R11,例如,可列举出烷基、环烷基、芳基、芳烷基、或R12为甲基、苯基等的R12SiO-所示的三有机硅烷氧基等。其中,特别优选甲基。
若举例示出式(6)所示的氟硅烷基,则作为除氟以外不具有水解性基团的硅基,可列举出氟二甲基硅烷基、二氟甲基硅烷基、氟甲氧基甲基硅烷基、氟乙氧基甲基硅烷基、氟甲氧基苯基硅烷基等,优选除氟以外不具有水解性基团的硅基、R11为甲基的氟硅烷基,更优选三氟硅烷基。
另外,从稳定性的观点考虑,进一步优选氟二甲基硅烷基、二氟甲基硅烷基、三氟硅烷基等除氟以外不具有水解性基团的硅基,从固化性的高度考虑,优选二氟甲基硅烷基、二氟甲氧基硅烷基、二氟乙氧基硅烷基、三氟硅烷基等在硅基上取代有2个或3个氟的硅基,最优选三氟硅烷基。
作为具有式(6)所示的氟硅烷基的化合物,并不特别限定,可以使用单分子化合物、高分子化合物中的任一种。例如,可列举出无机硅化合物;乙烯基二氟甲氧基硅烷、乙烯基三氟硅烷、苯基二氟甲氧基硅烷、苯基三氟硅烷等低分子有机硅化合物;在末端具有式(6)所示的氟硅烷基的氟化聚硅氧烷等高分子化合物,优选式(5)所示的氟硅烷类、在主链或侧链的末端具有式(6)所示的氟硅烷基的聚合物。
作为具有氟硅烷基的有机聚合物(以下,也称为氟化聚合物),可以使用具有Si-F键的各种有机聚合物。
有机聚合物中的SiF键无论处于聚合物分子内的任何部位都发挥效果。在SiF键位于主链或侧链的末端的情况下,表示为-SiR’2F,在SiF键嵌入聚合物的主链的情况下,表示为-SiR’F-或≡SiF(R’各自独立地为甲基等任意的基团或F等任意的原子)。
作为在主链或侧链的末端具有Si-F键的有机聚合物,优选具有式(6)所示的氟硅烷基的聚合物。
氟化聚合物可以是氟硅烷基及主链骨架为相同种类的单一的聚合物,即,每1个分子的氟硅烷基的数目、其键结位置、及氟硅烷基所具有的F的数目、以及主链骨架为相同种类的单一的聚合物,也可以为它们中中的任一个或者全部不同的多个聚合物的混合物。这些氟化聚合物均可以优选用作显示出快速固化性的固化性组合物的树脂成分。在得到发挥高固化性、并且高强度、高伸长率、显示出低弹性模量的橡胶状固化物的情况下,氟化聚合物中所含的氟硅烷基在每1个分子的聚合物中平均至少存在1个,优选存在1.1~5个,进一步优选存在1.2~3个。若1个分子中所含的氟硅烷基的数目平均小于1个,则固化性变得不充分,可能会难以体现出良好的橡胶弹性行为。另外,在1个分子中所含的氟硅烷基的数目平均多于5个的情况下,有时橡胶状固化物的伸长率变小。需要说明的是,在氟硅烷基存在于主链的末端的情况下,最终形成的固化物中所含的有机聚合物成分的有效网眼长度变长,因此容易得到高强度、高伸长率、且显示出低弹性模量的橡胶状固化物。在1个分子中存在2个以上氟硅烷基的情况下,各硅基既可以相同,也可以不同。
另外,氟化聚合物在含有氟硅烷基的同时,还可以含有作为水解性基团仅具有除氟以外的其他水解性基团的硅基(例如,甲基二甲氧基硅烷基等)等除氟硅烷基以外的其他取代基。例如,可以举出一方的主链末端为氟硅烷基、另一方的主链末端为作为水解性基团仅具有除氟以外的其他水解性基团的硅基的氟化聚合物。
向氟化聚合物导入氟硅烷基可以使用各种方法。例如,可列举出利用具有氟硅烷基的低分子硅化合物与聚合物的反应进行的导入方法(方法(i))、和将含有具有除氟以外的其他水解性基团的反应性硅基的聚合物(以下,有时称作“聚合物(X)”)的硅基改性为氟硅烷基的方法(方法(ii))。作为聚合物(X),优选使用含有交联性硅基的有机聚合物(A)。
在方法(ii)中,作为将具有除氟以外的其他水解性基团的反应性硅基转换为氟硅烷基的方法,例如,可列举出用氟化剂将式(7)所示的水解性硅基转换为氟硅烷基的方法。
-SiR11 3-pZp···(7)
(式(7)中,R11及Z分别与式(6)相同,p为1~3中的任一个)
作为氟化剂,例如,可列举出BF3醚络合物、BF3醇络合物、BF3二水合物等。它们的活性高,高效地进行氟化,而且在副产物中不产生盐等,后处理容易,因此优选,特别优选BF3醚络合物。
氟化聚合物的玻璃化转变温度没有特别限定,但优选为20℃以下,更优选为0℃以下,特别优选为-20℃以下。当玻璃化转变温度高于20℃时,冬季或寒冷地区的粘度变高,有时难以处理,另外,在用作固化性组合物的情况下,所得的固化物的柔软性降低,有时伸长率会降低。玻璃化转变温度可以利用DSC测定进行测定。
氟化聚合物既可以为直链状,或者也可以具有支链。在GPC的聚苯乙烯换算中,氟化聚合物的数均分子量优选为3000~100000,更优选为3000~50000,特别优选为3000~30000。若数均分子量小于3000,则从固化物的伸长率特性方面考虑,有不合适的趋势,若大于100000,则由于变成高粘度,因此从作业性方面考虑,有不合适的趋势。
具有Si-F键的硅化合物(C1)的配合比例没有特别限制,但在使用氟化聚合物等数均分子量3000以上的高分子化合物作为成分(C1)的情况下,相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,优选0.01~80质量份,更优选0.01~30质量份,进一步优选0.05~20质量份。在使用数均分子量小于3000的具有氟硅烷基的低分子化合物(例如,式(5)所示的氟硅烷类、具有式(6)所示的氟硅烷基的低分子有机硅化合物、具有氟硅烷基的无机硅化合物等)作为成分(C1)的情况下,相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,优选0.01~10质量份,更优选0.05~5质量份。
在本实施方式的光固化性组合物中,用作固化催化剂的光产碱剂(B)与具有Si-F键的硅化合物(C1)的配合比例(B):(C1)以质量比计优选1):0.008~1):300,更优选1):0.016~1):40。
(C2)选自由三氟化硼、三氟化硼的络合物、氟化剂及多元氟化合物的碱金属盐构成的组中的1种以上的氟系化合物为促进交联性硅基的水解缩合反应的化合物,作为(A)含有交联性硅基的有机聚合物的固化催化剂发挥作用。
作为三氟化硼的络合物,例如,可列举出三氟化硼的胺络合物、醇络合物、醚络合物、硫醇络合物、硫醚络合物、羧酸络合物、水络合物等。在三氟化硼的络合物中,特别优选兼具稳定性和催化活性的胺络合物。
作为三氟化硼的胺络合物中所用的胺化合物,例如,除了单乙胺、哌啶、苯胺等具有多个伯氨基的化合物、具有多个仲氨基的化合物、式H2N(C2H4NH)nH(n≈5)所示的化合物(商品名:Polyeite、东曹公司制)等杂环状叔胺化合物等以外,还可列举出γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等氨基硅烷化合物。作为三氟化硼的胺络合物的市售品,例如,可列举出AirProducts Japan株式会社制的Anchor1040、Anchor1115、Anchor1170、Anchor1222、BAK1171等。
在氟化剂中,含有以氟阴离子为活性种的亲核氟化剂、和以缺电子性的氟原子为活性种的亲电氟化剂。
作为亲核氟化剂,例如,可列举出1,1,2,3,3,3-六氟-1-二乙基氨基丙烷等。作为亲电氟化剂,例如,可列举出N,N’-二氟-2,2’-联吡啶双(四氟硼酸)盐化合物等。作为多元氟化合物的碱金属盐,例如,可列举出六氟磷酸钾等。
(C2)氟系化合物的配合比例没有特别限制,但相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,优选0.001~10质量份,更优选0.001~5质量份,进一步优选0.001~2质量份。这些氟系化合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
光固化性组合物包含选自由(C1)具有Si-F键的硅化合物及(C2)氟系化合物构成的组中的1种以上,可以仅为(C1)及(C2)中的任一种,也可并用这两者。特别是,本实施方式的光固化性组合物优选包含(C1)具有Si-F键的硅化合物。
作为(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物,可以使用各种具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物。例如,可以使用具有1个(甲基)丙烯酰基的化合物、以及1个乙烯基直接与氮原子键结的N-乙烯基化合物等。
作为具有(甲基)丙烯酰基的化合物,可列举出具有1个(甲基)丙烯酰氧基的化合物、具有1个(甲基)丙烯酰胺基的化合物,从储藏稳定性的方面考虑,优选具有1个(甲基)丙烯酰氧基的化合物。另外,从反应性的方面考虑,优选具有1个(甲基)丙烯酰胺基的化合物。
具有1个(甲基)丙烯酰氧基的化合物可以使用单体(以下,也称为单体,monomer)及聚合物中的任一种,从粘度的方面考虑,优选具有(甲基)丙烯酰氧基的单体。另外,从固化物的物性方面考虑,优选具有(甲基)丙烯酰氧基的聚合物。需要说明的是,在本实施方式中,将低聚物与聚合物同时称为聚合物。
作为具有1个(甲基)丙烯酰氧基的单体,若为具有1个(甲基)丙烯酰氧基的化合物,就没有特别限定。例如,可列举出单官能(甲基)丙烯酸酯类。作为(甲基)丙烯酸酯基,从反应性的观点考虑,优选丙烯酸酯基。需要说明的是,若在不损害本实施方式的光固化性组合物所起到的效果的范围内,则可以使用多官能(甲基)丙烯酸酯类。
作为单官能(甲基)丙烯酸酯类,例如,可列举出(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、以及(甲基)丙烯酸异硬脂基酯等碳原子数8~18的长链烃系(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、以及(甲基)丙烯酸金刚烷酯等脂环式(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯等具有烷氧基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、以及酚衍生物的亚烷基氧化物改性物的(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化邻苯基苯酚丙烯酸酯等芳香族(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、环状三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、丙烯酸(2-甲基-2-乙基-1,3二氧戊环-4-基)甲酯等具有杂环基的(甲基)丙烯酸酯;N-(甲基)丙烯酰氧基乙基四氢邻苯二甲酰亚胺、及N-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酰亚胺等具有马来酰亚胺基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸3-(三甲氧基硅烷基)丙酯、(甲基)丙烯酸3-(甲基二甲氧基硅烷基)丙酯等具有交联性硅基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯等具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯;以及(甲基)丙烯酸恶唑烷酮乙酯等。在要求柔软性时,优选使用单官能(甲基)丙烯酸酯类。
此外,作为在不损害本实施方式的光固化性组合物所起到的效果的范围内也可以使用的多官能丙烯酸酯类,例如,可列举出1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、二丙烯酸二环戊烯酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五(甲基)丙烯酸酯等。
作为具有(甲基)丙烯酰氧基的聚合物,可列举出以具有1个(甲基)丙烯酰氧基的单体为骨架的丙烯酸系聚合物、聚酯(甲基)丙烯酸酯系聚合物、环氧(甲基)丙烯酸酯系聚合物、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯系聚合物、以及聚醚(甲基)丙烯酸酯系聚合物等。需要说明的是,若在不损害本实施方式的光固化性组合物所起到的效果的范围内,则也可列举出以具有多个(甲基)丙烯酰氧基的单体为骨架的丙烯酸系聚合物、聚酯(甲基)丙烯酸酯系聚合物、环氧(甲基)丙烯酸酯系聚合物、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯系聚合物、以及聚醚(甲基)丙烯酸酯系聚合物等。
作为具有1个乙烯基的(甲基)丙烯酰胺基的化合物,例如,可列举出N-甲基(甲基)丙烯酰胺以及N-乙基(甲基)丙烯酰胺等N-烷基(甲基)丙烯酰胺;N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺以及N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺等N,N-二烷基(甲基)丙烯酰胺;以及(甲基)丙烯酰吗啉等。
作为具有1个乙烯基的N-乙烯基化合物,例如,可列举出N-乙烯基吡咯烷酮以及N-乙烯基己内酰胺等。在本实施方式中,从反应性方面、难以产生氧阻聚方面考虑,优选N-乙烯基化合物。
(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物的配合比例没有特别限制,相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,优选0.1质量份以上且小于30质量份,更优选0.5质量份以上且25质量份以下,进一步优选1质量份以上且20质量份以下。这些具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
在本实施方式的光固化性组合物中,相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物优选为小于30质量份。若为30质量份以上,则活性能量射线照射后,有时光固化性组合物变为粘合态,对被粘物的润湿性差,因此不优选。从对被粘物的润湿性优异、能发挥出充分的粘接强度的方面考虑,优选在活性能量射线照射后,光固化性组合物为液态。另外,即使在被粘物非平滑的情况下、贴合复杂形状的被粘物的情况下,也能通过润湿性优异来发挥出充分的粘接强度,因此活性能量射线照射后的状态优选为液态。
另外,在UV照射后,如果在维持液态的状态期间,就能进行被粘物的贴合,因此在UV照射后能将被粘物彼此贴合,故也能用于不透明材料的彼此贴合。
本实施方式的光固化性组合物优选包含利用光生成选自由伯氨基及仲氨基构成的组中的1种以上的氨基的含有交联性硅基的化合物。利用光生成选自由伯氨基及仲氨基构成的组中的1种以上的氨基的含有交联性硅基的化合物能使粘接性能提高。
作为利用光生成选自由伯氨基及仲氨基构成的组中的1种以上的氨基的含有交联性硅基的化合物,若为利用光照射产生具有选自由伯氨基及仲氨基构成的组中的1种以上的氨基和交联性硅基的氨基硅烷化合物的化合物,则可以使用任何物质。在本实施方式中,也将利用光生成选自由伯氨基及仲氨基构成的组中的1种以上的氨基的含有交联性硅基的化合物称为光产氨基硅烷化合物。
作为利用光照射产生的氨基硅烷化合物,可使用具有交联性硅基、以及取代或未取代的氨基的化合物。作为取代氨基的取代基,例如,可列举出烷基、芳烷基、芳基等。另外,作为交联性硅基,可以举出在(A)含有交联性硅基的有机聚合物的项中记载的交联性硅基,优选水解性基团所键结的含硅基团。其中,从水解性平稳且容易处理的观点考虑,优选甲氧基、乙氧基等烷氧基。在氨基硅烷化合物中,水解性基团、羟基可以以1~3个的范围与1个硅原子键结,优选2个以上,特别优选3个。
作为利用光照射产生的氨基硅烷化合物,并不特别限定,例如,可列举出γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等单胺;γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷等二胺;γ-(2-(2-氨基乙基)氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷等三胺等。
在利用光照射产生的氨基硅烷化合物中,从粘接性方面考虑,优选具有伯氨基(-NH2)的氨基硅烷化合物,从获取性方面考虑,优选γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷,从粘接性、固化性方面考虑,更优选γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。
作为光产氨基硅烷化合物,例如,可列举出式(8)~(9)所示的具有光官能团的硅化合物、式(10)所示的芳香族磺酰胺衍生物、式(11)所示的邻酰基肟衍生物、式(12)所示的反式-邻香豆酸衍生物等。
[化学式17]
式(8)中,n为1~3的整数,Y表示羟基或水解性基团,优选烷氧基。在存在多个Y的情况下,它们既可以相同,也可以不同。R101表示碳原子数1~20的烃基或具有取代基的烃基,优选乙烯基、烯丙基、碳原子数1~10的未取代或取代烷基、未取代或取代芳基。在存在多个R101的情况下,它们既可以相同,也可以不同。R102为氢原子或有机基,优选氢原子、碳原子数1~20的烃基或具有取代基的烃基,更优选氢原子。h为1~5的整数,j为1~6个的整数。R103为选自由以h+j个不同碳原子与硅原子及氮原子键结的取代或未取代的烃基、以及经由1个以上的醚氧原子相互键结的多个取代或未取代的烃基构成的组中的h+j价的基团,分子量为1000以下。R102及R103它们既可以键结形成环状结构,也可以包含杂原子的键。Z为氧原子或硫原子,优选氧原子。Q表示光官能团。
[化学式18]
式(9)中,n、Y、R101、Z及Q与式(8)相同。R105为选自由取代或未取代的烃基、以及经由1个以上的醚氧原子相互键结的多个取代或未取代的烃基构成的组中的2价的基团。t为1以上的整数,优选1或2。在t为2以上的情况下,与R104键结的t个基团既可以相同,也可以不同。R104为氢原子或有机基,优选氢原子、取代或未取代的t价的烃基,更优选氢原子、取代或未取代的t价的烷基。R104及R105它们既可以键结形成环状结构,也可以包含杂原子的键。
[化学式19]
式(10)中,n、Y、R101~R103、h及j与式(8)相同。R106~R110各自独立地表示氢原子或取代基,作为取代基,例如,可列举出硝基、氰基、羟基、巯基、卤素原子、乙酰基、羰基、取代或未取代的烯丙基、取代或未取代的烷基(优选碳原子数1~5的烷基)、取代或未取代的烷氧基(优选碳原子数1~5的烷氧基)、未取代或取代芳基、未取代或取代芳氧基、含杂环结构的基团、具有多个环的基团、或者它们的组合等。R106~R110中的任两方可以相互键结而形成环状结构。在R106~R110中的任两方相互键结而形成环状结构的情况下,可以形成多个苯环缩合而成的结构;苯环与杂环、非芳香族性的环、键结有羰基等官能团的环等缩合而成的结构等。
[化学式20]
式(11)中,n、Y、R101、R103、h及j与式(8)相同,R106~R110与式(10)相同。R111与式(10)的R106~R110相同。
[化学式21]
式(12)中,n、Y、R101、R103、h及j与式(8)相同,R106~R109与式(10)相同。R112为氢原子或有机基,优选氢原子、碳原子数1~20的烃基或具有取代基的烃基,更优选氢原子。R103及R112它们既可以键结形成环状结构,也可以包含杂原子的键。R113及R114各自独立地为氢原子、卤素原子、羟基、巯基、硫基、硅烷基、硅烷醇基、硝基、亚硝基、亚磺基、磺基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酰基、膦酸酯基或有机基,优选氢原子、硝基、氰基、羟基、巯基、卤素原子、乙酰基、烯丙基、碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、未取代或取代芳基、芳氧基。R115为氢原子或取代基,优选氢原子、或者利用加热及/或光的照射可脱保护的保护基,更优选氢原子、硅烷基、硅烷醇基、膦基、氧膦基、膦酰基或有机基。
式(8)~(12)中,作为碳原子数1~10(或碳原子数1~5)的未取代或取代烷基,例如,可列举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、氯甲基、氯乙基、氟甲基、氰甲基等。作为碳原子数1~5的烷氧基,例如,可列举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基等。作为未取代或取代芳基,例如,可列举出苯基、对甲氧基苯基、对氯苯基、对三氟甲基苯基等。作为芳氧基,例如,可列举出苯氧基等。
作为光官能团Q,可列举出公知的感光性基团,没有特别限制,例如,可列举出具有式(13)所示的环状结构的基团、式(14)所示的肟残基或被取代后的这些基团等,优选具有式(13)所示的环状结构的基团。
-A-Q’···(13)
[式(13)中,A为直接键结或2价的连结基团,Q’为含有环状结构的基团。直接键结是指,Q’未经由连结基团而直接与Z键结。作为A中的2价的连结基团,例如,可列举出可以各自具有取代基的包含亚烷基、羰基、醚键、酯键、-CONH-基、或它们的组合的2价的连结基团等,优选可以包含取代基的亚烷基、羰基及它们的组合。另外,A的取代基可以具有环状结构。另外,取代基可以彼此键结而形成环状结构。作为环状结构,例如,可列举出与Q’相同的结构。
Q’中的环状结构可以为单环及多环中的任一种,另外,虽然可以为同素环式及杂环式中的任一种,但优选包含乙烯基、羰基、亚氨基等官能团,更优选具有显示出芳香族性的环状结构。作为Q’,例如,可列举出各自可以具有取代基的芳基、芳氧基、包含1种以上的氮、氧、硫等杂原子的杂环基、包含键结有羰基的环状结构的基团、它们的组合以及它们的稠环等。另外,取代基可以进一步具有环状结构。另外,A的取代基可以与Q’键结]
[化学式22]
(式(14)中,R116及R117各自独立地为选自由氢原子、卤素原子、羟基、巯基、硝基、氨基、碳原子数1~50的取代或未取代的烷基、烷氧基、碳原子数2~50的取代或未取代的烯基、烯氧基、碳原子数4~50的取代或未取代的芳基、芳氧基构成的组中的至少一种。R116及R117可以相互键结而形成双键、或者芳香族性或非芳香族性的环。在R116、R117或者R116及R117相互键结而形成的双键或者芳香族性或非芳香族性的环上,可以进一步形成有1或2个上述式中所示的肟基)
作为具有式(13)所示的环状结构的基团,例如,可列举出式(15)所示的芳香族基、具有杂环结构的基团、被取代后的这些基团,优选芳香族基。另外,光官能性基团中的基团可以相互键结而形成环状结构。
[化学式23]
(式(15)中,A与式(13)的A相同,优选取代或未取代的亚烷基、羰基及它们的组合。R118~R122各自独立地表示氢原子或取代基,作为取代基,例如,可列举出硝基、氰基、羟基、巯基、卤素原子、乙酰基、羰基、取代或未取代的烯丙基、取代或未取代的烷基(优选碳原子数1~5的烷基)、取代或未取代的烷氧基(优选碳原子数1~5的烷氧基)、未取代或取代芳基、未取代或取代芳氧基、含杂环结构的基团、具有多个环的基团以及它们的组合等。R118~R122任两方可以相互键结而形成环状结构。在R118~R122任两方相互键结而形成环状结构的情况下,可以形成多个苯环缩合而成的结构;苯环与杂环、非芳香族性的环、键结有羰基等官能团的环等缩合而成的结构等。另外,R118~R122中的任一方可以与A的取代基键结)
作为式(15)所示的芳香族基,例如,可列举出式(16-1)所示的邻硝基苄基、式(16-2)所示的间硝基苄基及式(16-3)所示的对硝基苄基等硝基苄基;式(17)所示的苄基;式(18)所示的苯甲酰基;或被取代后的这些基团,优选硝基苄基,更优选邻硝基苄基及对硝基苄基,特别优选邻硝基苄基。另外,光官能性基团中的基团可以相互键结而形成环状结构。
[化学式24]
[化学式25]
[化学式26]
(式(16-1)~(16-3)中,R118~R121与式(15)相同。R123及R124各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的未取代或取代烷基、苯基、取代苯基,k为1或2,在k为2的情况下,存在多个的R123及R124各自既可以相同,也可以不同)
[化学式27]
(式(17)中,R118~R122与式(15)相同。R125及R126各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的未取代或取代烷基、苯基、取代苯基)
[化学式28]
(式(18)中,R118~R122与式(15)相同。R127及R128各自独立地表示氢原子、碳原子数1~10的未取代或取代烷基、苯基、取代苯基)
作为式(18)所示的苯甲酰基,例如,优选式(19)所示的苯甲酰基苯基甲基。
[化学式29]
(式(19)中,R118~R122与式(15)相同。R130表示氢原子、碳原子数1~10的未取代或取代烷基、苯基、取代苯基。R131~R135各自独立地表示氢原子、硝基、氰基、羟基、巯基、卤素原子、乙酰基、烯丙基、碳原子数1~5的烷基、碳原子数1~5的烷氧基、未取代或取代芳基、芳氧基。R131~R135可以相互键结而形成双键、或者芳香族性或非芳香族性的环,也可以包含杂原子的键。R131~R135及R118~R122可以彼此键结而形成环状结构,也可以包含杂原子的键。
作为具有杂环结构的基团,例如,可列举出式(20)所示的香豆素衍生物残基、式(21)所示的酰亚胺基、被取代后的这些基团等。
[化学式30]
(式(20)中,R136及R137各自独立地表示氢原子或取代基,R138~R142各自独立地表示氢原子或取代基,作为R138~R142,例如与式(15)的R118~R122相同,R138~R142的2个以上可以键结而形成环状结构。在R138~R142任两方相互键结而形成环状结构的情况下,可以形成多个苯环缩合而成的结构;苯环与杂环、非芳香族性的环、键结有羰基等官能团的环等缩合而成的结构等)
[化学式31]
(式(21)中,R143及R144各自独立地表示氢原子、卤素原子、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、环烷基、羟基、烷氧基、羧基、烷氧基羰基、酰基,R143及R144可以相互键结而形成双键、或者芳香族性或非芳香族性的环。在R143、R144或者R143及R144相互键结而形成的双键或者芳香族性或非芳香族性的环上,可以进一步形成有1或2个上述式中所示的酰亚胺基)
作为光官能团Q为式(16-1)所示的邻硝基苄基的-OQ基,例如,可列举出(2,6-二硝基苄基)氧基、(2-硝基苄基)氧基、(3,4-二甲氧基-2-硝基苄基)氧基等硝基苄基氧基。
作为光官能团Q为式(16-3)所示的对硝基苄基的-OQ基,例如,可列举出(2,4-二硝基苄基)氧基、(4-硝基苄基)氧基、[1-(4-硝基萘)甲基]氧基等硝基苄基氧基。
作为光官能团Q为式(17)所示的苄基的-OQ基,例如,可列举出3,5-二甲氧基苄基氧基、[1-(3,5-二甲氧基苯基)-1-甲基乙基]氧基、9-蒽基甲基氧基、9-菲基甲基氧基、1-芘基甲基氧基、[1-(蒽醌-2-基)乙基]氧基、9-苯基呫吨-9-基氧基等苄基氧基。
作为光官能团Q为式(19)所示的苯甲酰基苯基甲基的-OQ基,例如,可列举出1-(3,5-二甲氧基苯甲酰基)-1-(3,5-二甲氧基苯基)甲基氧基、1-羟基-1-苯基苯乙酮氧基等苯偶姻氧基。
作为光官能团Q为式(20)所示的香豆素衍生物残基的-OQ基,例如,可列举出7-甲氧基香豆素-4-基甲氧基等香豆素-4-基甲氧基。
作为光官能团Q为式(21)所示的酰亚胺基的-OQ基,例如,可列举出邻苯二甲酰亚胺氧基、六氢邻苯二甲酸酰亚胺氧基等酰亚胺氧基。
作为光官能团Q为式(14)所示的肟残基的-OQ基,例如,可列举出N-(1-苯基乙叉基)氨基氧基、二苯基甲叉基氨基氧基、N-(环己叉基)氨基氧基等肟氧基。
式(8)及(9)中,作为除ZQ基以外的残基,例如,可列举出3-(三甲氧基硅烷基)丙基氨基羰基、3-(三乙氧基硅烷基)丙基氨基羰基、3-(甲基二甲氧基硅烷基)丙基氨基羰基、3-(甲基二乙氧基硅烷基)丙基氨基羰基等单氨基羰基;N-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]亚乙基二氨基羰基、N,N’-双[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]亚乙基二氨基羰基等二氨基羰基;N-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]二亚乙基三氨基羰基等三氨基羰基等氨基羰基。
在氨基羰基中,从粘接性方面考虑,优选具有氨基(-NH2)的氨基羰基,更优选3-(三甲氧基硅烷基)丙基氨基羰基、3-(三乙氧基硅烷基)丙基氨基羰基、3-(甲基二甲氧基硅烷基)丙基氨基羰基、N-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]亚乙基二氨基羰基,从粘接性、固化性方面考虑,最优选3-(三甲氧基硅烷基)丙基氨基羰基、3-(三乙氧基硅烷基)丙基氨基羰基。
式(10)中,作为芳基磺酰基,例如,可列举出2-萘磺酰基、对甲苯磺酰基等芳香族磺酰基。
式(10)中,作为除芳基磺酰基以外的残基,例如,可列举出3-(三甲氧基硅烷基)丙基氨基、3-(三乙氧基硅烷基)丙基氨基、3-(甲基二甲氧基硅烷基)丙基氨基、3-(甲基二乙氧基硅烷基)丙基氨基等单氨基;二氨基;三氨基。
式(11)中,作为除芳肟基以外的残基,例如,可列举出3-(三甲氧基硅烷基)丙基羰基、3-(三乙氧基硅烷基)丙基羰基、3-(三异丙氧基硅烷基)丙基羰基、3-(甲基二甲氧基硅烷基)丙基羰基、3-(甲基二乙氧基硅烷基)丙基羰基等羰基。
含有交联性硅基的化合物的配合比例没有特别限制,但相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,优选0.01~50.00质量份,更优选1.00~20.00质量份,进一步优选3.00~10.00质量份。这些含有交联性硅基的化合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
在本实施方式的光固化性组合物中,根据需要还可以加入硅烷偶联剂、光敏剂、增添剂、增塑剂、水分吸收剂、固化催化剂、改善拉伸特性等的物性调整剂、增强剂、着色剂、阻燃剂、防流化剂、抗氧化剂、抗老化剂、紫外线吸收剂、溶剂、香料、颜料、染料、树脂填料等各种添加剂。
本实施方式的光固化性组合物能够通过配合硅烷偶联剂来提高对金属、塑料、玻璃等普遍被粘物的粘接性。
作为硅烷偶联剂,例如,可列举出含有氨基的硅烷类;酮亚胺型硅烷类;含有环氧基的硅烷类;含有巯基的硅烷类;含有乙烯基型不饱和基的硅烷类;含有氯原子的硅烷类;含有异氰酸酯的硅烷类;烷基硅烷类;含有苯基的硅烷类;含有异氰脲酸酯基的硅烷类等,但并不限定于这些。另外,可以使用使含有氨基的硅烷类与包含所述硅烷类的含有环氧基的化合物、含有异氰酸酯基的化合物、含有(甲基)丙烯酰基的化合物反应而将氨基改性后的含有改性氨基的硅烷类。
硅烷偶联剂的配合比例没有特别限制,但相对于(A)含有交联性硅基的有机聚合物100质量份,优选0.2~20质量份,更优选0.3~15质量份,进一步优选0.5~10质量份。这些硅烷偶联剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为光敏剂,优选具有225-310kJ/mol的三重态能量的羰基化合物,例如,可列举出蒽醌、噻吨酮、3-酰基香豆素及2-(芳酰基亚甲基)-噻唑啉等,优选噻吨酮及3-酰基香豆素。这些敏化剂不会缩短组合物的保存寿命,而会增强所产生的胺碱的反应性。
另外,作为光敏剂,更优选通过照射活性能量射线进行裂解而产生自由基的类型的活性能量射线裂解型自由基产生剂。当使用活性能量射线裂解型自由基产生剂时,与使用作为光碱引发剂的敏化剂的二苯甲酮类或噻吨酮类等光敏剂的情况相比,可以显示出格外快的固化速度。因此,能量射线照射后,能在更短时间内使本实施方式的光固化性组合物固化。
作为能量射线裂解型自由基产生剂,例如,可列举出苯偶姻醚衍生物、苯乙酮衍生物等芳基烷基酮类、肟酮类、酰基膦氧化物类、硫代苯甲酸S-苯酯类、二茂钛类、以及将它们高分子量化的衍生物。
光敏剂的配合比例没有特别限制,但在组合物中优选0.01~5质量%,更优选0.025~2质量%。这些光敏剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为增添剂,例如,可列举出滑石、粘土、碳酸钙、碳酸镁、无水硅、含水硅、硅酸钙、二氧化钛、炭黑等。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为增塑剂,例如,可列举出磷酸三丁酯、磷酸三甲苯酯等磷酸酯类;邻苯二甲酸二辛酯等邻苯二甲酸酯类;甘油单油酸酯等脂肪族一元酸酯类;己二酸二辛酯等脂肪族二元酸酯类;聚丙二醇类等。它们既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为水分吸收剂,优选上述的硅烷偶联剂、硅酸盐。作为硅酸盐,没有特别限定,例如,可列举出四烷氧基硅烷或其部分水解缩合物。
作为固化催化剂,可以广泛使用公知的固化催化剂,没有特别限制,但例如可列举出有机金属化合物、胺类等,特别优选使用硅烷醇缩合催化剂。作为硅烷醇缩合催化剂,例如,可列举出有机锡化合物;二烷基氧化锡;二丁基氧化锡与邻苯二甲酸酯的反应物等;钛酸酯类;有机铝化合物类;四乙酰丙酮钛等螯合物类;有机酸铋等。然而,根据有机锡化合物的添加量,有时所得的光固化性组合物的毒性会变强。
树脂填料为由有机树脂等形成的粒状的填料,可以使用聚丙烯酸乙酯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等公知的有机质微粒。
例如,作为尿素树脂系填料,可列举出ALBEMARLE公司制的“PERGOPAK系列”等。另外,作为三聚氰胺树脂系填料,可列举出日本催化剂株式会社制的“EPOSTAR M30”等。另外,作为氨基甲酸酯树脂系填料,可列举出根上工业株式会社制的“ART PEARL C-200、C-300、C-400、C-800”等交联氨基甲酸酯树脂填料等。另外,作为苯并胍胺树脂系填料,可列举出日本催化剂株式会社制的“EPOSTAR M05、MS”等。作为酚醛树脂系填料,可列举出住友电木公司制“PR-RES-5”、昭和高分子公司制“Shonol(ショウノール)PMB-1010”等。作为丙烯酸树脂系填料,可列举出积水化成品工业株式会社制的“TECHPOLYMER MBX系列”、根上工业公司制的ART PEARL G-400、G-800、GR-400、GR-800、J-4P、J-4PY、J-5P、J-7P、J7PY、S-5P等。另外,作为苯乙烯树脂系填料,可列举出积水化成品工业株式会社制的“TECHPOLYMER SBX系列”等。
树脂填料(树脂细粉末)优选通过使单体(例如,甲基丙烯酸甲酯)等悬浮聚合等容易得到的正球状的物质。另外,由于树脂填料优选作为填充剂含在溶液组合物中,因此优选球状的交联树脂填料。
作为树脂填料,从对(A)成分的相溶性良好的方面考虑,优选氨基甲酸酯树脂系填料、丙烯酸树脂系填料,更优选氨基甲酸酯树脂系填料。
树脂填料的平均粒径优选1~150μm,进一步优选5~30μm。在本实施方式中,平均粒径为利用激光衍射散射法测定的50%累积粒径。若平均粒径小于1μm,则有时难以分散于导电性粘接剂的体系中。另外,若大于150μm,则趋于在应用的喷嘴处容易堵塞。
树脂填料的Tg优选为20℃~-60℃,进一步优选为0℃~-50℃。需要说明的是,Tg利用差示扫描量热法(DSC法)进行测定。树脂填料的配合比例没有特别限制,但相对于(A)成分100质量份,优选0.5~200质量份,更优选1~50质量份。树脂填料既可以单独使用,也可以并用2种以上。
制造本实施方式的光固化性组合物的方法没有特别限制,例如,可以通过如下方法来制造:配合规定量的成分(A)、(B)、(C1)及/或(C2)、以及(D),再根据需要配合其他配合物质,进行脱气搅拌。各成分及其他配合物质的配合顺序没有特别限制,可以适当决定。
本实施方式的光固化性组合物根据需要既可以制成1液型,也可以制成2液型,但特别可以优选用作1液型。本实施方式的光固化性组合物为利用光照射进行固化的光固化性组合物,能够在常温(例如,23℃)下固化,优选用作常温光固化型固化性组合物,但根据需要也可以适当利用加热来促进固化。
本实施方式的固化物的制造方法为通过对本实施方式的光固化性组合物照射光来形成固化物的方法。本实施方式的固化物为利用该方法形成而得的固化物。
另外,本实施方式的产品的制造方法为使用本实施方式的光固化性组合物来制造的方法。本实施方式的产品为使用该方法制造而得的产品,可以优选利用于电子电路、电子部件、建筑材料、汽车等。
作为对本实施方式的光固化性组合物照射光的条件,没有特别限制,但在固化时照射活性能量射线的情况下,作为活性能量射线,除了紫外线、可见光线、红外线等光线;X射线、γ射线等电磁波以外,还可以利用电子束、质子束、中子束等。从固化速度、照射装置的获取容易度及价格、在太阳光或一般照明下的处理的容易性等方面考虑,优选利用紫外线或电子束照射进行的固化,更优选利用紫外线照射进行的固化。需要说明的是,在紫外线中,也包含有g线(波长436nm)、h线(波长405nm)、i线(波长365nm)等。作为活性能量射线源,并不特别限定,但根据所使用的光产碱剂的性质,例如,可列举出高压水银灯、低压水银灯、电子束照射装置、卤素灯、发光二极管、半导体激光器、金属卤化物灯等,优选发光二极管。
作为照射能量,例如在紫外线的情况下,优选10~20000mJ/cm2,更优选20~10000mJ/cm2,进一步优选50~5000mJ/cm2。若小于10mJ/cm2,则有时固化性不够充分,若大于20000mJ/cm2,则即使进行必要以上的光照射,也会浪费时间和成本,有时会损伤基材。
本实施方式的光固化性组合物向被粘物的涂布方法没有特别限制,但优选使用丝网印刷、模版印刷、滚筒印刷、点胶机涂布、旋涂法等涂布方法。
另外,在本实施方式中,对于光固化性组合物向被粘物的涂布及光照射的时期没有限制。例如,可以在对光固化性组合物照射光之后,与被粘物接合,制造出产品。另外,可以将光固化性组合物涂布于被粘物,通过照射光来使组合物固化,制造出产品。
本实施方式的光固化性组合物为作业性优异的快速固化型的光固化性组合物,特别是作为粘合/粘接性组合物有用,可以优选用作粘接剂、密封材料、粘合材料、涂层材料、浇注封装材料、涂料、腻子材料及底漆等。本实施方式的光固化性组合物例如能够优选利用于安装电路基板等的以防湿、绝缘为目的的涂层、太阳能发电的面板或面板的外周部分的涂层等中所用的涂层剂;多层玻璃用密封剂、车辆用密封剂等建筑用及工业用的密封剂;太阳能电池背面封闭剂等电气/电子部件材料;电线/电缆用绝缘包覆材料等电绝缘材料;利用光造型法进行的立体造型物形成用的材料;粘合剂;粘接剂;弹性粘接剂;接触粘接剂等用途中。
另外,本实施方式的光固化性组合物能消除遮光部等问题,尤其能优选用作包括智能手机的便携式电话、平板电脑、笔记本电脑、PDA、汽车导航、户外仪器的显示器等中使用的液晶面板等图像显示装置的构成构件用的粘接剂。另外,在用作图像显示装置的构成构件用途的情况下,即使不含有(D)成分,也具有足够的性能。
实施例
以下,举出实施例对本发明进行更具体的说明。需要说明的是,这些实施例是例示,当然不应被解释为限定。
(合成例1)利用光生成氨基的含有交联性硅基的化合物的合成
向烧瓶中加入2-硝基苄醇15.3g和甲苯344份,在约113℃下回流60分钟。然后,滴加3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷24.7份,搅拌5小时,得到合成物(式(22)所示的利用光生成氨基的含有交联性硅基的化合物。以下,称为光产氨基硅烷化合物X)。光产氨基硅烷化合物X的IR光谱测定的结果是,未检测出-N C O键。
[化学式32]
(合成例2)在末端具有三甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A1的合成
在具备搅拌装置、氮气导入管、温度计及回流冷凝器的烧瓶中,将乙二醇作为引发剂,在六氰合钴酸锌-甘醇二甲醚络合物催化剂的存在下,使环氧丙烷反应得到聚氧亚丙基二醇。向所得的聚氧亚丙基二醇中添加甲醇钠的甲醇溶液,在加热减压下蒸馏掉甲醇而将聚氧亚丙基二醇的末端羟基转变为醇钠,得到聚氧亚烷基系聚合物M1。
接着,使烯丙基氯与聚氧亚烷基系聚合物M1反应,除去未反应的烯丙基氯,进行精制,得到在末端具有烯丙基的聚氧亚烷基系聚合物。向该在末端具有烯丙基的聚氧亚烷基系聚合物,添加乙烯基硅氧烷铂络合物异丙醇溶液而使作为氢化硅化合物的三甲氧基硅烷反应,得到在末端具有三甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A1。
利用GPC对所得的在末端具有三甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A1的分子量进行测定,其结果是,峰顶分子量为25000,分子量分布为1.3。利用1H-NMR测定,末端的三甲氧基硅烷基为每1个分子中1.7个。
(合成例3)在末端具有三甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A2的合成
在具备搅拌装置、氮气导入管、温度计及回流冷凝器的烧瓶中,将乙二醇作为引发剂,在六氰合钴酸锌-甘醇二甲醚络合物催化剂的存在下,使环氧丙烷反应得到聚氧亚丙基二醇。向所得的聚氧亚丙基二醇中添加甲醇钠的甲醇溶液,在加热减压下蒸馏掉甲醇而将聚氧亚丙基二醇的末端羟基转变为醇钠,得到聚氧亚烷基系聚合物M2。
接着,使烯丙基氯与聚氧亚烷基系聚合物M2反应,除去未反应的烯丙基氯,进行精制,得到在末端具有烯丙基的聚氧亚烷基系聚合物。向该在末端具有烯丙基的聚氧亚烷基系聚合物,添加乙烯基硅氧烷铂络合物异丙醇溶液而使作为氢化硅化合物的三甲氧基硅烷反应,得到在末端具有三甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A2。
利用GPC对所得的在末端具有三甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A2的分子量进行测定,其结果是,峰顶分子量为12000,分子量分布为1.3。利用1H-NMR测定,末端的三甲氧基硅烷基为每1个分子中1.7个。
(合成例4)具有三甲氧基硅烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物A3的合成
向具备搅拌装置、氮气导入管、温度计及回流冷凝管的烧瓶中,加入醋酸乙酯40.00g、甲基丙烯酸甲酯70.00g、甲基丙烯酸2-乙基己酯(东京化成工业(株)制)30.00g、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(商品名:KBM503、信越化学工业(株)制)12.00g、及作为金属催化剂的二氯二茂钛0.10g,一边向烧瓶内导入氮气,一边将烧瓶的内容物加热至80℃。接着,将充分进行了氮气置换的3-巯基丙基三甲氧基硅烷4.30g添加至烧瓶内。添加了3-巯基丙基三甲氧基硅烷后,通过加热及/或冷却,将搅拌中的烧瓶的内容物的温度在80℃下维持4小时。进而,用5分钟向烧瓶内追加添加充分进行了氮气置换的3-巯基丙基三甲氧基硅烷4.30g。追加添加了3-巯基丙基三甲氧基硅烷后,通过冷却及/或加热,将搅拌中的烧瓶的内容物的温度在90℃下维持4小时,并继续进行反应。在总计8小时5分钟的反应后,使反应物的温度恢复至室温,向反应物中添加20.00g苯醌溶液(95%THF溶液)而停止聚合,得到具有三甲氧基硅烷基的(甲基)丙烯酸系聚合物A3。(甲基)丙烯酸系聚合物A3的峰顶分子量为4000,分子量分布为2.4。利用1H-NMR测定,所含的三甲氧基硅烷基为每1个分子中2.00个。
(合成例5)氟化聚合物C1的合成
在具备搅拌装置、氮气导入管、温度计及回流冷凝器的烧瓶中,将分子量约2000的聚氧亚丙基二醇作为引发剂,在六氰合钴酸锌-甘醇二甲醚络合物催化剂的存在下,使环氧丙烷反应而得到羟值换算分子量为14500、且分子量分布为1.3的聚氧亚丙基二醇。向所得的聚氧亚丙基二醇中添加甲醇钠的甲醇溶液,在加热减压下蒸馏掉甲醇而将聚氧亚丙基二醇的末端羟基转变为醇钠,得到聚氧亚烷基系聚合物M3。
接着,使烯丙基氯与聚氧亚烷基系聚合物M3反应,除去未反应的烯丙基氯,进行精制,得到在末端具有烯丙基的聚氧亚烷基系聚合物。向该在末端具有烯丙基的聚氧亚烷基系聚合物,添加乙烯基硅氧烷铂络合物异丙醇溶液而使作为氢化硅化合物的甲基二甲氧基硅烷反应,得到在末端具有甲基二甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A4。利用GPC对所得的在末端具有甲基二甲氧基硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物A4的分子量进行测定,其结果是,峰顶分子量为15000,分子量分布为1.3。利用1H-NMR测定,末端的甲基二甲氧基硅烷基为每1个分子中1.7个。
接着,在具备搅拌装置、氮气导入管、温度计及回流冷凝器的烧瓶中,在减压脱气后,进行氮气置换,在氮气气流下加入BF3二乙基醚络合物2.4g,升温至50℃。接下来,滴加脱水甲醇1.6g的混合物而使之混合。接着,向具备搅拌装置、氮气导入管、温度计及回流冷凝管的新烧瓶中,加入100g所得的聚合物A4、5g甲苯。在23℃下搅拌30分钟后,加热至110℃,进行减压搅拌2小时,除去甲苯。在氮气气流下向该容器中滴加4.0g方才得到的混合物,滴加结束后,将反应温度升温至120℃,反应30分钟。反应结束后,进行减压脱气,除去未反应物。由此,得到在末端具有氟硅烷基的聚氧亚烷基系聚合物C1(以下,称为氟化聚合物C1)。对所得的氟化聚合物C1的1H-NMR光谱(使用Shimadzu公司制的NMR400,在CDCl3溶剂中测定)进行测定,其结果是,与作为原料的聚合物A4的硅烷基亚甲基(-CH2-Si)对应的峰(m、0.63ppm)消失,在低磁场侧(0.7ppm~)出现宽峰。
(实施例1)
以表1所示的配合比例,向安装有搅拌机、温度计、氮气导入口、单体装入管及水冷冷凝器的烧瓶中,分别添加各配合物质,进行混合搅拌,由此制备出光固化性组合物。
在表1中,各配合物质的配合量以g表示,聚合物A1~A3分别为在合成例2~4中得到的聚合物A1~A3,光产氨基硅烷化合物X为在合成例1中得到的光产氨基硅烷化合物X,氟化聚合物C1为在合成例5中得到的氟化聚合物C1,其他配合物质的详情如下。
(B)光产碱剂;
2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(70%PC溶液):BASF公司制、商品名Irgacure379EG。
PBG-SA2(20%PC溶液):San-Apro(株)制的商品名、α-铵酮衍生物系的光产碱剂。
(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物;
羟乙基丙烯酰胺:KJ CHEMICALS(株)制、商品名HEAA。
丙烯酰吗啉:KJ CHEMICALS(株)制、商品名ACMO。
N-乙烯基-2-吡咯烷酮:(株)日本催化剂制、商品名N-乙烯基吡咯烷酮。
丙烯酸异冰片酯:大阪有机化学工业(株)制、商品名IBXA。
2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮:BASF公司制、商品名IRGACURE1173。
丙烯酸月桂酯:共荣化学(株)制、商品名Light acrylate L-A。
甲基丙烯酸月桂酯:Sartomer公司制、商品名SR313。
3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷:信越化学工业(株)制、商品名KBM5103。
乙氧基化邻苯基苯酚丙烯酸酯:东亚合成(株)制、商品名ARONIX M-106。
(UV照射后的表面固化性试验)
向直径20mm、高度7mm的圆筒形容器中以厚度为7mm的方式注入光固化性组合物,进行UV照射[照射条件:UV-LED灯(波长365nm、照度:1000mW/cm2)、累积光量:1000mJ/cm2],对刚UV照射后、以及经过规定时间后的光固化性组合物表面,利用指触确认固化状况。将液态的情况设为液态,将表面固化的情况设为固化,将表面为粘合态的情况设为粘合态。
(起步粘接性试验)
使用玻璃棒以厚度为100μm的方式将上述得到的光固化性组合物涂布于被粘物[铝(硫酸阳极化处理)],进行UV照射[照射条件:UV-LED灯(波长365nm、照度:1000mW/cm2)、累积光量:1000mJ/cm2)]。
UV照射后立即将被粘物[铝(硫酸阳极化处理)]以25mm×25mm的面积贴合,利用小夹子(bulldog clip)夹紧,在23℃、50%RH下熟化1小时。
在上述熟化后,依据JIS K6850刚性被粘物的拉伸剪切粘接强度试验方法,以试验速度50mm/分钟进行测定。结果示于表1。
(实施例2~14及比较例1~6)
如表1~表2所示,除了变更配合物质以外,利用与实施例1相同的方法得到光固化性组合物后,对所得的光固化性组合物的特性进行评价。其结果示于表1~2。
[表2]
在表2中,各配合物质的配合量以g表示,表1中记载的配合物质与表1相同,其他配合物质的详情如下。
(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物;
甲氧基二丙二醇丙烯酸酯:共荣化学(株)制、商品名Light acrylate DPM-A。
LUCIRIN TPO:BASF公司制的商品名、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-膦氧化物。
如表1~2所示,本发明的实施例的光固化性组合物能在短时间内固化,显示出优异的起步粘接性。进而,本发明的实施例的光固化性组合物在UV照射后为液态,即使在UV照射后仍具有可贴合时间,因此具有适度的可作业时间,并且具有快速固化性。另外,在含有(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物的情况下,即使表面固化性为同等水平,起步粘接性也优异。
Claims (6)
1.一种光固化性组合物,其含有:
(A)含有交联性硅基的有机聚合物;
(B)光产碱剂;
(C1)具有Si-F键的硅化合物,及/或(C2)选自由三氟化硼、三氟化硼的络合物、氟化剂以及多元氟化合物的碱金属盐构成的组中的1种以上的氟系化合物;以及
(D)具有1个光自由基聚合性的乙烯基的化合物。
2.根据权利要求1所述的光固化性组合物,其中,所述(A)含有交联性硅基的有机聚合物为选自由含有交联性硅基的聚氧亚烷基系聚合物以及含有交联性硅基的(甲基)丙烯酸系聚合物构成的组中的1种以上。
3.根据权利要求1或2所述的光固化性组合物,其中,所述(B)光产碱剂为光潜伏性叔胺。
4.一种固化物,其通过对权利要求1~3中任一项所述的光固化性组合物照射光而形成。
5.一种产品,其将权利要求1~3中任一项所述的光固化性组合物用作粘接剂而构成。
6.一种产品,其将权利要求1~3中任一项所述的光固化性组合物用作涂层剂而构成。
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