CN108026197A - 光聚合性组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光聚合性组合物,其是能够利用300nm~500nm的光迅速固化且其固化物的着色少的组合物。该光聚合性组合物包含下述通式(1)所示的具有蒽骨架的化合物、具有二苯甲酮骨架的化合物和自由基聚合性化合物。(通式(1)中,R1和R2分别表示碳原子数为1至20的烷基、碳原子数为6至20的芳基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷基羰基、具有碳原子数为6至20的芳基的芳基羰基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷氧基羰基或具有碳原子数为6至20的芳基的芳氧基羰基,R1、R2可以相同,也可以不同。另外,X、Y表示氢原子或碳原子数为1至8的烷基,X、Y可以相同,也可以不同。)
Description
技术领域
本发明涉及光聚合性组合物,特别是涉及包含具有特定的蒽骨架的化合物和二苯甲酮或具有二苯甲酮骨架的化合物的光聚合性组合物。
背景技术
利用活性能量射线进行聚合、固化的活性能量射线聚合性组合物、特别是通过照射紫外线或可见光而发生聚合、固化的所谓光聚合性组合物在涂层、油墨、电子材料等领域被广泛使用。该利用包含紫外线或可见光的活性能量射线进行固化的技术被用于例如木工用涂料、金属等涂层材料、丝网印刷或胶版印刷用油墨、喷墨打印机用油墨、电子基板中所用的干膜抗蚀剂、全息照片材料、密封剂、硬涂层剂、外涂层剂、透镜或镜片等光学元件、光学材料、光造形用树脂、粘合/粘接剂等各种用途。
并且,该光聚合性组合物主要由光聚合性化合物、利用能量照射而引发光聚合性化合物的聚合的光聚合引发剂、以及大多情况下对光聚合引发剂进行活性化的光聚合敏化剂构成。其中,使用自由基聚合机理进行聚合、固化的光自由基聚合组合物包含自由基聚合性化合物和自由基聚合引发剂,因其组成选择的范围宽、固化物的物性调整容易、聚合性化合物的获得的容易性等,在工业上也非常广泛地使用。
自由基聚合引发剂主要分类成分子内裂解型和夺氢型。对于分子内裂解型的自由基聚合引发剂而言,通过吸收特定波长的光,特定部位的键合被切断,在该被切断的部位产生自由基,其成为聚合引发剂,引发聚合性化合物的聚合。另一方面,夺氢型的情况下,吸收特定波长的光,变为激发状态,该激发种从周围的供氢体发生夺氢反应,其结果产生自由基,该自由基成为聚合引发剂,引发聚合性化合物的聚合。
作为分子内裂解型自由基聚合引发剂,已知有烷基苯酮、酰基氧化膦、肟酯等(专利文献1)。另一方面,作为夺氢型自由基聚合引发剂,已知有二苯甲酮或具有二苯甲酮骨架的化合物(二苯甲酮系光自由基聚合引发剂)等(专利文献2)。
作为夺氢型自由基聚合引发剂的具有二苯甲酮骨架的化合物具有能够抑制固化物的着色等特征,但具有二苯甲酮骨架的化合物的光吸收范围通常只到360nm附近的程度,想要利用波长较长的光进行聚合、固化时,有时无法进行聚合或者聚合不充分,存在不适合长波长光下的固化的课题。特别是,使用最近常用的具有370nm以上的照射波长的LED等进行聚合、固化的情况下,存在无法得到聚合物、或者聚合速度慢导致固化物的物性不充分等问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭63-150303号公报
专利文献2:日本特开平7-33809号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供一种光聚合性组合物,其即使在使用具有二苯甲酮骨架的化合物作为光自由基聚合引发剂的情况下,也能够得到充分的聚合速度,并且能够得到没有着色问题的固化物。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现通过制备使具有特定的蒽骨架的化合物作为自由基聚合敏化剂并且与二苯甲酮系光自由基聚合引发剂一起共存的光聚合性组合物,能够得到即使在照射长波长光的情况下也以充分的速度进行聚合反应、并且能够抑制对该光聚合性组合物进行光聚合而成的聚合物的着色的光聚合性组合物,从而完成了本发明。
即,本发明以下述记载的要点作为主要内容。
(发明1)一种光聚合性组合物,其包含下述通式(1)所示的具有蒽骨架的化合物、具有二苯甲酮骨架的化合物、以及自由基聚合性化合物。
[化1]
上述通式(1)中,R1和R2分别表示碳原子数为1至20的烷基、碳原子数为6至20的芳基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷基羰基、具有碳原子数为6至20的芳基的芳基羰基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷氧基羰基或具有碳原子数为6至20的芳基的芳氧基羰基,R1、R2可以相同,也可以不同。另外,X、Y表示氢原子或碳原子数为1至8的烷基,X、Y可以相同,也可以不同。
(发明2)如发明1所述的光聚合性组合物,其特征在于,具有二苯甲酮骨架的化合物是通式(2)所表示的化合物。
[化2]
通式(2)中,R3~R12分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、酰基、酰氧基、芳基、芳氧基、羟基、羧基、磺酸基、烷硫基、芳硫基、氨基、卤原子、乙烯基。R3~R12分别可以相同,也可以不同。另外,也可以是经由芳香环的碳原子而相邻的两个取代基相互键合从而与该碳原子一起形成环结构。此外,也可以是R7和R8相互直接键合或经由氧原子进行键合从而与该碳原子一起形成环结构。
(发明3)如发明1或2所述的光聚合性组合物,其中,其进一步含有供氢性化合物。
(发明4)如发明3所述的光聚合性组合物,其特征在于,供氢性化合物是在分子内具有选自氨基、羟基、醚键、巯基中的至少一种官能团的化合物。
(发明5)如发明1~4中任一项所述的光聚合性组合物,其中,其进一步包含除了具有二苯甲酮骨架的化合物和具有蒽骨架的化合物以外的光自由基聚合引发剂。
(发明6)如发明5所述的光聚合性组合物,其特征在于,光自由基聚合引发剂是利用光照射使分子裂解而产生自由基的化合物。
(发明7)如发明1~6中任一项所述的光聚合性组合物,其特征在于,自由基聚合性化合物是具有至少一个烯键式不饱和键的化合物。
(发明8)一种固化物,其是通过将发明1~7中任一项所述的光聚合性组合物进行聚合而得到的。
(发明9)一种固化物的制造方法,其对发明1~7中任一项所述的光聚合性组合物照射能量射线。
(发明10)如发明9所述的固化物的制造方法,其特征在于,所照射的能量射线含有300nm~500nm的波长范围的光。
发明效果
本发明的光聚合性组合物能够利用较宽波长范围的光照射进行聚合、固化。特别是即使利用365nm以上的长波长侧的光照射,也能够迅速的固化,并且能够抑制这些聚合物、固化物的着色。
本发明的目的、特征和优点通过以下的详细说明会更清楚。
具体实施方式
(具有蒽骨架的化合物)
本发明中的具有蒽骨架的化合物是具有通式(1)的结构的化合物。
[化3]
通式(1)中,R1和R2分别表示碳原子数为1至20的烷基、碳原子数为6至20的芳基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷基羰基、具有碳原子数为6至20的芳基的芳基羰基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷氧基羰基或具有碳原子数为6至20的芳基的芳氧基羰基,R1、R2可以相同,也可以不同。另外,X、Y表示氢原子或碳原子数为1至8的烷基,X、Y可以相同,也可以不同。
通式(1)中,作为R1和R2所表示的碳原子数为1至20的烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、环己基等直链状、支链状或环状的烷基。作为碳原子数为6至20的芳基,可以举出具有或不具有取代基的苯基、萘基、蒽基等。
通式(1)中,作为R1和R2所表示的具有碳原子数为1至20的烷基的烷基羰基,可以举出乙酰基、丙酰基、正丁酰基、异丁酰基、正戊酰基、正己酰基、正庚酰基、正辛酰基、2-乙基己酰基、正壬酰基、正癸酰基、正十二烷酰基等。另外,作为具有碳原子数为6至20的芳基的芳基羰基,可以举出苯甲酰基、萘甲酰基等。
通式(1)中,作为R1和R2所表示的具有碳原子数为1至20的烷基的烷氧基羰基,可以举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、异丙氧基羰基、正丁氧基羰基、异丁氧基羰基、仲丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、正戊氧基羰基、2,2-二甲基丙氧基羰基、环戊氧基羰基、正己氧基羰基、环己氧基羰基、正庚氧基羰基、2-甲基戊氧基羰基、正辛氧基羰基、2-乙基己氧基羰基、正壬氧基羰基、正癸氧基羰基、正十一烷基氧基羰基、正十二烷基氧基羰基、正十三烷基氧基羰基、正十四烷基氧基羰基、正十五烷基氧基羰基、正十六烷基氧基羰基、正十七烷基氧基羰基、正十八烷基氧基羰基、正十九烷基氧基羰基、正二十烷基氧基羰基、环己氧基羰基等直链状、支链状或环状的烷氧基羰基。作为具有碳原子数为6至20的芳基的芳氧基羰基,可以举出例如苯氧基羰基、1-萘氧基羰基、2-萘氧基羰基、3-菲氧基羰基、2-蒽氧基羰基等。
通式(1)中,作为X和Y所表示的碳原子数为1至8的烷基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基等。
通式(1)所表示的本发明的具有蒽骨架的化合物中,将R1和R2为烷基或芳基的情况称为蒽-9,10-二醚化合物,作为它们的例子,可以举出下述化合物。
首先,X、Y均为氢原子的情况下,可以举出蒽-9,10-二甲基醚、蒽-9,10-二乙基醚、蒽-9,10-二丙基醚、蒽-9,10-二丁基醚、蒽-9,10-二戊基醚、蒽-9,10-二己基醚、蒽-9,10-二庚基醚、蒽-9,10-二辛基醚、蒽-9,10-双(2-乙基己基)醚、蒽-9,10-二癸基醚、蒽-9,10-二(十二烷基)醚、蒽9,10-二苯基醚、蒽9,10-二萘基醚等。
接着,作为X为烷基、Y为氢原子的情况的例子,可以举出2-甲基蒽-9,10-二甲基醚、2-甲基蒽-9,10-二乙基醚、2-甲基蒽-9,10-二丙基醚、2-甲基蒽-9,10-二丁基醚、2-甲基蒽-9,10-二戊基醚、2-甲基蒽-9,10-二己基醚、2-甲基蒽-9,10-二庚基醚、2-甲基蒽-9,10-二辛基醚、2-甲基蒽-9,10-双(2-乙基己基)醚、2-甲基蒽-9,10-二癸基醚、2-甲基蒽-9,10-二(十二烷基)醚等。
作为蒽-9,10-二醚化合物的其它例子,可以举出2-氯蒽-9,10-二甲基醚、2-氯蒽-9,10-二乙基醚、2-氯蒽-9,10-二丙基醚、2-氯蒽-9,10-二丁基醚、2-氯蒽-9,10-二戊基醚、2-氯蒽-9,10-二己基醚、2-氯蒽-9,10-二庚基醚、2-氯蒽-9,10-二辛基醚、2-氯蒽-9,10-双(2-乙基己基)醚、2-氯蒽-9,10-二癸基醚、2-氯蒽-9,10-二(十二烷基)醚等。
作为蒽-9,10-二醚化合物的其它例子,还可以举出2-苯氧基蒽-9,10-二甲基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二乙基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二丙基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二丁基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二戊基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二己基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二庚基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二辛基醚、2-苯氧基蒽-9,10-双(2-乙基己基)醚、2-苯氧基蒽-9,10-二癸基醚、2-苯氧基蒽-9,10-二(十二烷基)醚等。
通式(1)所表示的本发明的具有蒽骨架的化合物中,将R1和R2为烷基羰基、芳基羰基的情况称为9,10-双(取代酰氧基)蒽化合物,作为其例子,可以举出下述化合物。
首先,X、Y均为氢原子的情况下,可以举出9,10-二乙酰基氧基蒽、9,10-二丙酰基氧基蒽、9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、9,10-双(正戊酰基氧基)蒽、9,10-双(正己酰基氧基)蒽、9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽等。
接着,作为X为烷基、Y为氢原子的情况的例子,可以举出1-甲基-9,10-二乙酰基氧基蒽、1-甲基-9,10-二丙酰基氧基蒽、1-甲基-9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正己酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-二乙酰基氧基蒽、2-甲基-9,10-二丙酰基氧基蒽、2-甲基-9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正己酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-二乙酰基氧基蒽、1-乙基-9,10-二丙酰基氧基蒽、1-乙基-9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正己酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-二乙酰基氧基蒽、2-乙基-9,10-二丙酰基氧基蒽、2-乙基-9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正己酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽等。
另外,作为X、Y均为烷基的情况的例子,可以举出2,3-二甲基-9,10-二乙酰基氧基蒽、2,3-二甲基-9,10-二丙酰基氧基蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正己酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-二乙酰基氧基蒽、2,6-二甲基-9,10-二丙酰基氧基蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正己酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-二乙酰基氧基蒽、2,7-二甲基-9,10-二丙酰基氧基蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(异丁酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正己酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正癸酰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正十二烷酰基氧基)蒽等。
接着,通式(1)所表示的本发明的具有蒽骨架的化合物中,将R1和R2为烷氧基羰基或芳氧基羰基的情况称为9,10-双(取代羰基氧基)蒽化合物,作为其例子,可以举出下述化合物。
首先,作为X和Y均为氢原子的情况的例子,可以举出9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽等。
接着,作为X为烷基、Y为氢原子的情况的例子,可以举出1-甲基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、1-甲基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2-甲基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、1-乙基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2-乙基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽等。
然后,作为X和Y均为烷基的情况的例子,可以举出2,3-二甲基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2,3-二甲基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2,6-二甲基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2,7-二甲基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、1,5-二甲基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽等。
进一步可以举出2,3-二乙基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2,3-二乙基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2,6-二乙基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、2,7-二乙基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(正戊氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(异戊氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(正己氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(正庚氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(正辛氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽、1,5-二乙基-9,10-双(烯丙氧基羰基氧基)蒽等。
以上所述的蒽-9,10-二醚化合物、9,10-双(取代酰氧基)蒽化合物和9,10-双(取代羰基氧基)蒽化合物的具体例中,特别是从合成的容易性和性能的高度方面出发,优选蒽-9,10-二甲基醚、蒽-9,10-二乙基醚、蒽-9,10-二丙基醚、蒽-9,10-二丁基醚、蒽-9,10-二己基醚、蒽-9,10-二庚基醚、蒽-9,10-二辛基醚、9,10-二乙酰基氧基蒽、9,10-二丙酰基氧基蒽、9,10-双(正丁酰基氧基)蒽、9,10-双(正己酰基氧基)蒽、9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽,从对溶剂或单体的溶解性等方面出发,更优选蒽-9,10-二丁基醚、蒽-9,10-二己基醚、蒽-9,10-二庚基醚、蒽-9,10-二辛基醚、9,10-双(正己酰基氧基)蒽、9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、9,10-双(正壬酰基氧基)蒽、9,10-双(甲氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(乙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正丙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异丙氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽。并且,从化合物的白色度或由本申请光聚合性组合物得到的固化物的着色显著减轻的方面出发,进一步优选9,10-双(正己酰基氧基)蒽、9,10-双(正庚酰基氧基)蒽、9,10-双(正辛酰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己酰基氧基)蒽、9,10-双(正丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽、9,10-双(2-乙基己氧基羰基氧基)蒽。
相对于本发明的光聚合性组合物中的自由基聚合性化合物,所使用的本发明中的具有蒽骨架的化合物的用量为0.01重量%以上20重量%以下的范围、优选为0.1重量%以上10重量%以下的范围。小于0.01重量%的情况下,聚合效率有可能无法充分提高,超过20重量%使用时,妨碍光的透射率,聚合效率仍然有可能降低。
(具有蒽骨架的化合物的制造方法)
上述通式(1)所表示的具有蒽骨架的化合物中,蒽-9,10-二醚化合物可以利用例如日本特开2003-104925号公报所记载的方法进行制造。即,通过使醚化剂作用在与通式(1)所表示的蒽-9,10-二醚化合物对应的9,10-二羟基蒽化合物上,能够得到蒽-9,10-二醚化合物。
上述通式(1)所表示的具有蒽骨架的化合物中,9,10-双(取代酰氧基)蒽化合物可以利用例如日本特开2014-01442号公报所记载的方法进行制造。即,通过在碱性化合物存在下,使酰基化剂作用在与通式(1)所表示的9,10-双(取代酰氧基)蒽化合物对应的9,10-二羟基蒽化合物上,能够得到9,10-双(取代酰氧基)蒽化合物。
另外,对于9,10-双(取代羰基氧基)蒽化合物,例如如日本特开2011-42743号公报、日本特开2014-70203号公报所记载的那样,通过在碱性化合物存在下,使碳酸酯化剂作用在与9,10-双(取代羰基氧基)蒽化合物对应的9,10-二羟基蒽化合物上,能够得到9,10-双(取代羰基氧基)蒽化合物。
本发明的上述通式(1)所表示的具有蒽骨架的化合物与自由基聚合引发剂一起使用时具有对该聚合引发作用进行增感的能力。特别是具有对于夺氢型自由基聚合引发剂而言也有效的特征,进而对于作为该夺氢型自由基聚合引发剂的具有二苯甲酮骨架的化合物而言是有效的。
(具有二苯甲酮骨架的化合物)
本发明中的具有二苯甲酮骨架的化合物只要具有二苯甲酮骨架,则对其没有特别限制。作为这样的化合物的例子,可以举出例如通式(2)所示的化合物。
[化4]
通式(2)中,R3~R12分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、酰基、酰氧基、芳基、芳氧基、羟基、羧基、磺酸基、烷硫基、芳硫基、氨基、卤原子、乙烯基。R3~R12分别可以相同,也可以不同。另外,也可以是经由芳香环的碳原子而相邻的两个取代基相互键合从而与该碳原子一起形成环结构。另外,也可以是R7和R8相互直接键合或经由氧原子进行键合从而与该碳原子一起形成环结构。
作为这样的化合物的具体例,可以举出二苯甲酮、咕吨酮、芴酮、2,4-二氯二苯甲酮、2,4’-二氯二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4-甲氧基二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮、4,4’-二羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯硫醚、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、4,4’-吗啉代二苯甲酮、3,3,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、4,4’-二苯氧基二苯甲酮等。
相对于本发明的光聚合性组合物中的自由基聚合性化合物,所使用的本发明中的具有二苯甲酮骨架的化合物的用量为0.01重量%以上20重量%以下的范围、优选为0.1重量%以上10重量%以下的范围。小于0.01重量%时,聚合引发能有可能会降低,超过20重量%添加时,光吸收过大,该情况下聚合效率也有可能降低。
(自由基聚合性化合物)
本发明中使用的自由基聚合性化合物只要在分子中具有能够与自由基反应的官能团(自由基聚合性官能团),则对其没有特别限定。通常作为这样的官能团,可以举出(甲基)丙烯酰基、乙烯基等具有烯键式不饱和键的官能团,作为具有这些官能团的化合物,可以举出下述化合物。自由基聚合性官能团在化合物中需要含有至少1个,也可以含有2个以上。
作为这样的化合物的具体例,可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基羟基酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基已酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、己内酯改性(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸双环戊酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基乙酯、壬基苯氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、丁氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、甘油(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、环氧氯丙烷改性(甲基)丙烯酸丁酯、环氧氯丙烷改性(甲基)丙烯酸苯氧基酯、环氧乙烷(EO)改性邻苯二甲酸(甲基)丙烯酸酯、EO改性琥珀酸(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸-N,N-二乙氨基乙酯、吗啉代(甲基)丙烯酸酯、EO改性磷酸(甲基)丙烯酸酯等。可以举出酰亚胺(甲基)丙烯酸酯(产品名:M-140、东亚合成公司制造)那样的具有酰亚胺基的(甲基)丙烯酸酯等单官能(甲基)丙烯酸酯类。
另外,可以举出2,2-双(甲基)丙烯酰氧基苯基)丙烷、2,2-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基)-2-羟基丙氧基苯基]丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基四乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基五乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基二丙氧基苯基)丙烷、2(4-(甲基)丙烯酰氧基二乙氧基苯基)-2(4-(甲基)丙烯酰氧基三乙氧基苯基)丙烷、2(4-(甲基)丙烯酰氧基二丙氧基苯基)-2-(4-(甲基)丙烯酰氧基三乙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基苯基)丙烷、2,2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基异丙氧基苯基)丙烷、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯和与这些甲基丙烯酸酯对应的丙烯酸酯、1,2-双(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)乙酯等二官能(甲基)丙烯酸酯类。
进一步可以举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯等甲基丙烯酸酯和与这些甲基丙烯酸酯对应的丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯等三官能以上的(甲基)丙烯酸酯类。
另外,可以举出苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、苯乙烯磺酸及其盐等苯乙烯衍生物、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯等乙烯基酯类等乙烯基化合物,可以举出(甲基)丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯、(异)氰尿酸三烯丙酯、异(对)邻苯二甲酸二烯丙酯、异氰脲酸二烯丙酯、马来酸二烯丙基三(2-丙烯酰氧基乙烯)异氰脲酸酯等烯丙基化合物、马来酰亚胺、甲基马来酰亚胺、乙基马来酰亚胺、丙基马来酰亚胺、丁基马来酰亚胺、己基马来酰亚胺、辛基马来酰亚胺、十二烷基马来酰亚胺、硬脂基马来酰亚胺、苯基马来酰亚胺、环己基马来酰亚胺等马来酰亚胺类。
另外,也可以使用含有上述的(甲基)丙烯酰基、乙烯基等自由基聚合性官能团的低聚物、聚合物等。
这些自由基聚合性化合物可以使用1种,也可以使用2种以上。这些自由基聚合性化合物中,从自由基聚合性高和获得的容易性等方面出发,优选(甲基)丙烯酸酯类、苯乙烯衍生物。
另外,对于这些自由基聚合性化合物而言,也可以使用在分子中具有羧基、酚性羟基、磺酸基等作为碱可溶的取代基的光聚合性化合物。使用成为碱可溶的聚合性化合物的情况下,隔着具有图案的掩模对含有这些取代基的光聚合性组合物进行光照射,使其聚合、固化后,利用碱显影,将进行了掩模的部分的未聚合的光聚合性组合物去除,能够形成图案。
另外,也可以在聚合性化合物中导入醌二叠氮结构等并通过光照射使其碱可溶化。
此外,也可以在这些光聚合性化合物中混合单官能、多官能硫醇类而制成发生烯硫醇反应的组合物。
(供氢性化合物)
本发明的光聚合性组合物利用具有二苯甲酮骨架的化合物,以下述所示的聚合引发机理引发聚合。即,具有二苯甲酮骨架的化合物利用光照射而变为激发状态。如此,该激发分子从附近的化合物夺取氢,在被夺取了氢的化合物上产生自由基,其成为自由基聚合引发点。其结果是,具有二苯甲酮骨架的化合物显示出作为光自由基聚合引发剂的作用。即,若能够被夺取氢的化合物与具有二苯甲酮骨架的化合物一起存在,则根据上述聚合引发机理引发聚合。由此,例如若从本发明中使用的自由基聚合性化合物夺取氢,则有可能从此处引发聚合。
另一方面,也可以在本发明的光聚合性组合物中共存氢更容易被夺取的供氢性化合物。该情况下,能够更顺利地进行向利用光照射进行了激发的具有二苯甲酮骨架的化合物分子传递来自供氢性化合物的氢,能够更有效地进行聚合。
本发明中使用的供氢性化合物只要是能够顺利地对利用光照射进行了激发的具有二苯甲酮骨架的化合物分子供给氢的化合物即可。
作为这样的化合物,可以适当使用例如二乙胺、二苯胺、三乙胺、三丁胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二乙基甲基胺、二丙胺、N,N-二甲基苯胺、对二乙基氨基苯甲酸乙酯、对二甲氨基苯甲酸乙酯等具有氨基的化合物;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、苯酚等具有羟基的化合物;四氢呋喃、四氢吡喃、二噁烷、三噁烷、二乙二醇、二丙二醇、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯等具有醚键的化合物;丁烷硫醇、丙烷硫醇、己烷二硫醇、癸烷二硫醇、正十二烷基硫醇、十二烷基(4-甲硫基)苯基醚、苯硫醇、4-二甲基巯基苯、2-巯基乙醇、1-巯基-2-丙醇、3-巯基-2-丁醇、3-巯基-1,2-丙二醇、巯基苯酚等巯基化合物或者将它们氧化的二硫化物类;巯基乙酸丁酯、乙二醇双巯基乙酸酯、乙二醇双硫代丙酸酯、丁二醇双(3-巯基异丁酸酯)、1,4-丁二醇双巯基乙酸酯、1,4-丁二醇双硫代丙酸酯、β-巯基丙酸辛酯、β-巯基丙酸甲氧基丁酯、三羟基乙基三硫代丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基异丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(β-硫代丙酸酯)、三羟甲基丙烷三巯基乙酸酯、三羟甲基丙烷三硫代丙酸酯、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四巯基乙酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、巯基乙酸、硫代水杨酸、硫代苹果酸、巯基乙酸、2-巯基乙烷磺酸、2-巯基烟酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙烷磺酸、3-巯基丙酸、3-巯基丁酸、4-巯基丁烷磺酸、3-[N-(2-巯基乙基)氨基]丙酸、3-[N-(2-巯基乙基)氨基甲酰基]丙酸、2-巯基-3-吡啶醇、2-巯基咪唑、2-巯基乙胺、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、6-三巯基-s-三嗪、N-(2-巯基丙酰基)甘氨酸、N-(3-巯基丙酰基)丙氨酸、二异丙基噻吨酮、二乙基噻吨酮、硫代亚磷酸酯类、三巯基丙酸三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯等具有巯基的化合物等。
从氢的传递的能量低这一方面出发,特别适合使用具有氨基的化合物,其中,进一步优选使用N,N-二甲基苯甲酸乙酯、N,N-二乙基氨基苯甲酸乙酯等。
使用本发明中的供氢性化合物的情况下,所使用的量通常相对于本发明的光聚合性组合物中的自由基聚合性化合物为0.01重量%以上50重量%以下的范围、优选为0.1重量%以上20重量%以下。
(光自由基聚合引发剂)
本发明的光聚合性组合物可以在上述组成的状态下进行光聚合,但也可以进一步添加除了具有二苯甲酮骨架的化合物和具有蒽骨架的化合物以外的光自由基聚合引发剂。
该情况下,可以使用与具有二苯甲酮骨架的化合物同样的夺氢型的光自由基聚合引发剂,也可以使用通过照射光,化合物分解而产生自由基的分子内裂解型的光自由基聚合引发剂。
作为这样的分子内裂解型的光自由基聚合引发剂,可以举出例如2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(商品名“Irgacure 651”、BASF公司制造、Irgacure是BASF公司的注册商标)等苄基甲基缩酮类、1-羟基环己基苯基甲酮(商品名“Irgacure 184”、BASF公司制造)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(商品名“Darocure 1173”、BASF公司制造、Darocure是BASF公司的注册商标)、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(商品名“Irgacure 2959”、BASF公司制造)、2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)-苄基]苯基}-2-甲基-1-酮(商品名“Irgacure 127”、BASF公司制造)等α-羟基烷基苯酮类、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-1-丙酮(商品名“Irgacure 907”、BASF公司制造)、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1(商品名“Irgacure 369”、BASF公司制造)等α-氨基苯乙酮类、苯乙酮、2-羟基-2-苯基苯乙酮、2-乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-异丙氧基-2-苯基苯乙酮、2-异丁氧基-2-苯基苯乙酮等苯乙酮类、苯偶姻、4,4’-二甲氧基苯偶姻等苯偶姻类、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌等蒽醌类、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等氧化膦类、1,2-辛烷二酮1-[4-(苯硫基)-2-(邻苯甲酰基肟)]、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(o-乙酰基肟)等(酮)肟酯类等、以及环戊二烯钛类、二苯甲酮类、咪唑衍生物、双咪唑衍生物、N-芳基甘氨酸衍生物、有机叠氮化合物、铝酸盐络合物、有机过氧化物、N-烷氧基吡啶鎓盐、噻吨酮衍生物等。当然只要不脱离本发明的主旨,则并不限于这些例子。这些光自由基聚合引发剂可以单独使用,也可以合用两种以上。
使用光自由基聚合引发剂的情况下,所使用的量通常相对于本发明的光聚合性组合物中的自由基聚合性化合物为0.001重量%以上20重量%以下的范围、优选为0.01重量%以上10重量%以下的范围。另外,这些光自由基聚合引发剂可以单独使用,也可以合用两种以上。
(其它成分)
另外,也可以根据需要在本发明的光聚合性组合物中添加溶剂。对于所使用的溶剂没有特别限定,可以适当使用己烷、庚烷、环己烷、十氢化萘等烃类化合物;氯仿、四氯化碳、二氯甲烷等卤素取代烃;苯、甲苯、二甲苯等芳香族系化合物;氯苯等卤素取代芳香族;二乙醚、四氢呋喃、四氢吡喃、二噁烷、丙二醇单甲氧基乙酸酯、二乙二醇二甲醚等醚系化合物;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类化合物;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系化合物等。
进一步,也可以在本发明的光聚合性组合物中混配自由基聚合涉及的阻聚剂、链转移剂等。作为阻聚剂,可以举出氢醌、甲氧基氢醌、叔丁基邻苯二酚、萘酚氢醌等苯酚类;1-萘酚、2-萘酚、4-甲氧基-1-萘酚等萘酚类;苯醌、萘醌、蒽醌、羟基萘醌等醌类;2,2,6,6-四甲基呱啶基-1-氧基(TEMPO)、4-羟基-2,2,6,6-四甲基呱啶基-1-氧基等。
可以在不损害本发明的效果的范围内在本发明的光聚合性组合物中进一步以通常的使用范围混配颜料、染料等着色剂、有机或无机的填充剂、流平剂、表面活性剂、消泡剂、增稠剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂、防水剂等各种树脂添加剂。
作为着色剂,可以举出黑色颜料、黄色颜料、红色颜料、蓝色颜料、白色颜料等。作为黑色颜料,可以举出例如炭黑、乙炔黑、灯黑、苯胺黑等。作为黄色颜料,可以举出例如铬黄、锌黄、镉黄、黄色氧化铁、矿物质坚牢黄、镍钛黄、脐黄、萘酚黄S、汉撒黄G、汉撒黄10G、联苯胺黄G、联苯胺黄GR、喹啉黄色淀、永固黄NCG、柠檬黄色淀等。作为红色颜料,可以举出例如氧化铁红、镉红、铅红、硫化水银镉、永固红4R、立索红、色淀红D亮胭脂6B、曙红色淀、若丹明色淀B、茜素色淀、亮胭脂3B等。作为蓝色颜料,可以举出例如普鲁士蓝、钴蓝、碱蓝色淀、维多利亚蓝色淀、酞菁蓝、无金属酞菁蓝、酞菁蓝部分氯化物、坚牢天蓝、阴丹士林蓝BC等。作为白色颜料,可以举出例如锌白、二氧化钛、锑白、硫化锌等。作为其它颜料,可以举出例如重晶石粉、碳酸钡、粘土、二氧化硅、白炭黑、滑石、矾土白等。
(光聚合性组合物的聚合、固化)
本发明的光聚合性组合物通过进行光照射,能够容易地聚合、固化。另外,本发明的光聚合性组合物可以利用各种方法进行聚合、固化。例如涂布在适当的基材上、将该光聚合性组合物夹在配置有间隔件的玻璃板等,对上述情况下的光聚合性组合物等照射光,能够得到涂膜、膜、片。另外,将该光聚合性组合物流入透过光那样的模具中,对该情况下的光聚合性组合物等照射光,由此得到进行了聚合、固化的成型物。另外,涂布该光聚合性组合物之后,隔着具有适当图案的掩模照射光,由此也能够进行与图案对应的聚合、固化。进一步,通过对从喷墨打印机的喷嘴喷出的光聚合性组合物照射光,也能够使涂布在基材上的组合物聚合、固化或者使组合物聚合,同时进行立体物的成型。
进一步,将该光聚合性组合物投入烧瓶等适当的反应器中,根据需要一边进行搅拌一边进行光照射,由此能够在反应器内进行光聚合性化合物的光聚合。这些利用光照射的聚合可以在非活性气氛下进行,也可以在通常的大气下实施。例如在本发明的光聚合性组合物中含有自由基聚合性化合物的情况下,有时通过在非活性气氛下进行光聚合,所产生的自由基不易被氧消耗,从而有效地进行聚合。
(光源)
作为本发明中的光照射时使用的光源,优选使用包含波长300~500nm的波长的光的光源。可以是包含2个以上的波长成分的光源,也可以是利用LED或使用激光的灯发出所谓单色光的光源。具体地说,可以举出高压汞灯、超高压汞金属卤化物灯、掺镓灯、微波激发方式UV灯(例如Fusion株式会社制造的H灯泡、D灯泡、V灯泡)、发出365nm、375nm、385nm、395nm、405nm、436nm等波长的光的LED灯或激光等。也可以使用太阳光、白热灯、荧光灯等照明器具的光。特别是优选发出365nm、375nm、385nm、395nm、405nm、436nm等波长的光的LED灯。
(光聚合性组合物的用途)
本发明的光聚合性组合物可以用于通过光照射而能够反应、聚合、固化的涂层剂、涂料、油墨、成型材等。具体地说,可以应用于下述等各种用途:涂布在金属、树脂、玻璃、纸、木材等基材上的涂料、硬膜剂、防污膜、防反射膜、冲击缓冲膜、外涂层剂等涂层剂或保护膜材料、光固化型的粘接剂、粘合剂、光降解/分解型的涂料、涂膜、成型物、全息照片材料等光记录介质或用于光记录介质的材料、光造形用树脂、3D印刷机用油墨(树脂)、电子电路或半导体制造用抗蚀剂、用于液晶显示屏、有机EL显示屏等显示屏的滤色器用抗蚀剂、黑底层用抗蚀剂、干膜抗蚀剂等用于电子材料的抗蚀剂、层间绝缘膜、保护膜、光取出膜、密封剂、密封材料、丝网印刷/胶版印刷/凹版印刷等印刷用油墨、用于喷墨打印机的光固化型油墨、激光图案用组合物、透镜、透镜阵列、光波导、导光板、光漫射板、衍射元件、光学用粘接剂等光学部件、纳米压印法用材料等。本发明的光聚合敏化剂组合物和光聚合性组合物因为能够抑制其聚合物、固化物的着色,所以特别适合用于以LCD或有机EL显示屏那样的屏幕图像关联器件或触控面板、透镜等光学元件中使用的OCA(Optically Clear Adhesive,光学透明胶)或OCR(Optical Clear Resin,光学透明树脂)等为首的粘接剂、粘合剂、涂层剂等。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行详细的说明,是为了示例而进行提示的内容。即,以下的实施例并不是详尽的、或者并不打算以所记载的形态直接限制本发明。由此,本发明只要不超过其主旨,则并不限于以下的记载例。另外,只要没有特殊声明,则所有的份和百分数均为重量基准。
<光DSC测定>
在本实施例中,如下进行光DSC测定。DSC测定装置使用hitachi-hightech公司制造的XDSC-7000,在其中安装光DSC测定用单元,设置成能够一边照射光一边进行DSC测定。
光照射用的光源使用林时针工业公司制造的LA-410UV,能够利用带通滤波器取出405nm光或365nm光并照射至样品。光的照度为50mW/cm2或10mW·cm2。光源的光使用玻璃纤维导向样品上部,能够按照在光照射开始的同时能够进行DSC测定的方式对光源的快门进行触发控制。
光DSC的测定中,精确称量1mg左右的样品于测定用铝盘中,装入DSC测定部后,安装光DSC单元。然后,将测定部内保持为氮气气氛,静置5分钟,开始测定。通常一边照射光一边持续进行10分钟测定。第一次测定后,将样品直接在相同条件下再次进行测定,将从第一次测定结果减去第二次测定结果得的值作为该样品的测定结果。对于结果,只要没有特别声明,则以光照射后1分钟时的样品每1mg的总放热量进行比较。也存在由于测定条件而在1分钟时光反应未完成的情况,但为了对光照射初期的反应行为进行比较,以1分钟的总放热量进行比较。
随着光照射而发生了样品(光聚合性组合物)的聚合的情况下,产生了伴随聚合的反应热,在光DSC中能够对该反应热进行测定。因此,能够通过光DSC,对利用光照射进行聚合的状况进行测定。在本实施例中,对光照射后1分钟的总放热量进行测定,只要使用相同的自由基聚合性化合物,则对该值进行比较的情况下,可以认为值越大,聚合越有效地进行。
<黄色度测定>
本实施例等中的黄色度表示色调从无色或白色向黄方向偏离的程度,如JISK7373所记载。
在本实施例等中,如下求出黄色度。即,使用岛津制作所公司制造的分光光度计UV-2600,对波长380nm~780nm范围中的固化涂膜的透过光谱进行测定后,使用该岛津制作所公司制造的色调解析软件“彩色测定”软件,计算出黄色度。
“实施例1”
将作为具有蒽骨架的化合物的9,10-双(正辛酰基氧基)蒽(化合物DOA)0.1重量份、作为具有二苯甲酮骨架的化合物的二苯甲酮(BP)0.5重量份、作为自由基聚合性化合物的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)100重量份在室温下一边搅拌一边混合直至固体成分消失为止,得到光聚合性组合物。精确称量1mg左右的该光聚合性化合物,放入测定用铝盘中,一边照射波长405nm的光(照度为50mW/cm2的强度的光)一边进行该光聚合性组合物的光DSC测定,结果光照射开始至1分钟的总放热量为6.2mJ/mg。将该结果示于表1。
“实施例2~4”
作为具有二苯甲酮骨架的化合物,代替实施例1的二苯甲酮,在实施例2中使用2-苯甲酰苯甲酸甲酯(MBB)、在实施例3中使用4-苯甲酰基4‘-甲基二苯硫醚(BMS)、在实施例4中使用4-苯基二苯甲酮(PBZ),除此以外,与实施例1同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例5~8”
在实施例5至8中,向实施例1~4的组合物中分别进一步添加作为“供氢体”的N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯(DMAEB)0.5重量份,与实施例1~4同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例9~11”
在实施例9~11中,使用聚乙二醇二丙烯酸酯(A-400)代替实施例1~3的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)来作为自由基聚合性化合物,除此以外,与实施例1~3同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例12”
在实施例12中,使用DBA(蒽-9,10-二丁基醚)代替DOA来作为具有蒽骨架的化合物,除此以外,与实施例9同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例13”
在实施例13中,使用聚丙二醇二丙烯酸酯(APG-400)代替实施例1的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)来作为自由基聚合性化合物,除此以外,与实施例1同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例14”
在实施例14中,使用9,10-双(乙酰基氧基)蒽(化合物DAA)代替实施例3的9,10-双(正辛酰基氧基)蒽(化合物DOA)来作为具有蒽骨架的化合物,除此以外,与实施例3同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例15”
在实施例15中,向实施例14的组合物中进一步添加作为“供氢体”的N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯(DMAEB)0.5重量份,与实施例3同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例16”
在实施例16中,使用9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽(化合物DBCA)代替实施例3的9,10-双(正辛酰基氧基)蒽(化合物DOA)来作为具有蒽骨架的化合物,除此以外,与实施例3同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例17”
在实施例17中,向实施例16的组合物中进一步添加作为“供氢体”的N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯(DMAEB)0.5重量份,与实施例3同样地进行光DSC测定。将该结果示于表1。
“实施例18”
向100重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(新中村化学工业株式会社制造的A-400)中添加0.5重量份的二苯甲酮、0.1重量份的9,10-双(正辛酰基氧基)蒽以及0.5重量份的Irgacure 651(BASF公司制造),在室温下进行搅拌直至固体成分消失为止,得到光聚合性组合物。
对其进行基于光DSC的测定,结果光照射开始至1分钟的总放热量为211mJ/mg。此时的照射光波长为405nm,照度为10mW/cm2。
“实施例19”
将实施例2中的光DSC测定时的照射光波长设为365nm,除此以外,对与实施例2相同的光聚合性组合物进行光DSC测定,结果光照射开始至1分钟的总放热量为85.9mJ/mg。
“实施例20”
将实施例1中使用的光聚合性组合物夹入隔着厚度0.5mm的有机硅间隔件的玻璃板之间,从其一个玻璃面照射3分钟的中心波长395nm、照度50mW/cm2的LED光。组合物利用光照射发生固化,将玻璃取下,得到该组合物固化而成的片。该片的黄色度为2.1,固化物的黄变低。
“比较例1~11”
在实施例1~11中不使用具有蒽骨架的化合物,除此以外,与实施例1~11同样地调合组合物,在同样的条件下进行光DSC测定,结果光照射开始至1分钟的总放热量如表2所示。
“比较例12、13、14”
在实施例13、18、19中不使用具有蒽骨架的化合物,除此以外,与实施例13、18、19同样地调合组合物,在同样的条件下进行光DSC测定,结果光照射开始至1分钟的总放热量如表2所示。
[表1]
BP:二苯甲酮
MBB:2-苯甲酰苯甲酸甲酯
BMS:4-苯甲酰基4'-甲基二苯硫醚
PBZ:4-苯基二苯甲酮
TMPTA:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
A-400:聚乙二醇二丙烯酸酯(新中村工业会社制造)
APG-400:聚丙二醇二丙烯酸酯(新中村工业会社制造)
DMAEB:N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯
Irgacure 651:2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(BASF公司制造)
DOA:9,10-双(正辛酰基氧基)蒽
DAA:9,10-双(乙酰基氧基)蒽
DBCA:9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽
DBA:蒽-9,10-二丁基醚
[表2]
BP:二苯甲酮
MBB:2-苯甲酰苯甲酸甲酯
BMS:4-苯甲酰基4‘-甲基二苯硫醚
PBZ:4-苯基二苯甲酮
TMPTA:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
A-400:聚乙二醇二丙烯酸酯(新中村工业会社制造)
APG-400:聚丙二醇二丙烯酸酯(新中村工业会社制造)
DMAEB:N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯
Irgacure 651:2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(BASF公司制造)
通过对实施例1~4和比较例1~4进行比较可知,通过添加具有蒽骨架的化合物,与比较例相比,所有的例子中1分钟的总放热量均增加,可知促进了基于光照射的聚合。该趋势对添加了供氢性化合物的实施例5~8和比较例5~8进行比较也可明确。进一步,对变更了自由基聚合性化合物的实施例9~11和实施例13与比较例9~12进行比较也可同样地明确。另外,通过对实施例12与比较例9、实施例14、16与比较例3、实施例15、17与比较例7进行对比可知,在使用蒽-9,10-二丁基醚(化合物DBA)、9,10-双(乙酰基氧基)蒽(化合物DAA)、9,10-双(异丁氧基羰基氧基)蒽(化合物DBCA)代替9,10-双(正辛酰基氧基)蒽(化合物DOA)来作为具有蒽骨架的化合物的情况下,也促进了基于光照射的聚合。
通过添加该具有蒽骨架的化合物所带来的聚合促进效果在将照射波长变更为365nm的实施例19与比较例14的情况下也可明确。另外,在进一步添加了Irgacure 651的自由基聚合引发剂的例子即实施例18、比较例13的情况下也可明确。
由这些结果,可以认为具有特定蒽骨架的化合物对于二苯甲酮或具有二苯甲酮骨架的化合物带来相辅的相互作用,对其光反应、光激发进行增幅、增感。
工业实用性
本发明的包含通式(1)所示的具有蒽骨架的化合物、具有二苯甲酮骨架的化合物和自由基聚合性化合物的光聚合性组合物是能够对包含波长300nm~500nm的范围的光的能量射线进行感应而迅速固化的优异的组合物,并且是其固化物的着色少的工业上非常有用的光聚合性组合物。
Claims (10)
1.一种光聚合性组合物,其包含通式(1)所示的具有蒽骨架的化合物、具有二苯甲酮骨架的化合物和自由基聚合性化合物,
[化1]
通式(1)中,R1和R2分别表示碳原子数为1至20的烷基、碳原子数为6至20的芳基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷基羰基、具有碳原子数为6至20的芳基的芳基羰基、具有碳原子数为1至20的烷基的烷氧基羰基或具有碳原子数为6至20的芳基的芳氧基羰基,R1、R2可以相同,也可以不同,另外,X、Y表示氢原子或碳原子数为1至8的烷基,X、Y可以相同,也可以不同。
2.如权利要求1所述的光聚合性组合物,其特征在于,
具有二苯甲酮骨架的化合物是通式(2)所表示的具有二苯甲酮骨架的化合物,
[化2]
通式(2)中,R3~R12分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、酰基、酰氧基、芳基、芳氧基、羟基、羧基、磺酸基、烷硫基、芳硫基、氨基、卤原子、乙烯基,R3~R12分别可以相同,也可以不同,另外,也可以是经由芳香环的碳原子而相邻的两个取代基相互键合从而与该碳原子一起形成环结构,此外,也可以是R7和R8相互直接键合或经由氧原子进行键合从而与该碳原子一起形成环结构。
3.如权利要求1或2所述的光聚合性组合物,其中,
该光聚合性组合物进一步含有供氢性化合物。
4.如权利要求3所述的光聚合性组合物,其特征在于,
供氢性化合物是在分子内具有选自氨基、羟基、醚键、巯基中的至少一种官能团的化合物。
5.如权利要求1~4中任一项所述的光聚合性组合物,其中,
该光聚合性组合物进一步包含除了具有二苯甲酮骨架的化合物和具有蒽骨架的化合物以外的光自由基聚合引发剂。
6.如权利要求5所述的光聚合性组合物,其特征在于,
光自由基聚合引发剂是利用光照射使分子裂解而产生自由基的化合物。
7.如权利要求1~6中任一项所述的光聚合性组合物,其特征在于,
自由基聚合性化合物是具有至少一个烯键式不饱和键的化合物。
8.一种固化物,其是通过将权利要求1~7中任一项所述的光聚合性组合物进行聚合而得到的。
9.一种固化物的制造方法,其对权利要求1~7中任一项所述的光聚合性组合物照射能量射线。
10.如权利要求9所述的固化物的制造方法,其特征在于,
所照射的能量射线含有300nm~500nm的波长范围的光。
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