JP2004026895A - Polysilane compound - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polysilane compound which has reactivity, preferably the reactivity in cation polymerization, can be cured by heat, and gives a cured product high in transparency, heat resistance, and insulation properties. <P>SOLUTION: This polysilane compound has at least one kind of group selected from the group consisting of epoxy-containing groups, oxetane-containing groups, and vinyl ether-containing groups. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【００１５】
ここで、Ｒ_１およびＲ_２は、それぞれ独立して、水素原子、エポキシ基含有基、オキセタン含有基、またはビニルエーテル含有基であり、Ｒ_３は、アルキル基またはアリール基である。
【００１６】
好適な実施態様においては、上記ポリシラン化合物は、熱硬化性およびカチオン重合性のうちの少なくとも一方の性質を有する。
【００１７】
本発明のポリシラン化合物の第１の製造方法は、次式で示される繰り返し単位（３）を有するアリール置換ポリシラン化合物を脱アリールハロゲン化する工程：
【００１８】
【化４】

【００１９】
（ここで、Ｒ_３は各々独立してアルキル基またはアリール基であり、該アリール置換ポリシラン化合物中、少なくとも１個はアリール基である）；および得られたハロゲン基含有ポリシラン化合物に、エポキシ基、オキセタン基、およびビニルエーテル基のうちの少なくとも１種の反応性基と、ヒドロキシル基とを有する化合物を反応させる工程を包含する。
【００２０】
本発明のポリシラン化合物の第２の製造方法は、水酸基を有するポリシラン化合物と、エピハロヒドリンとを反応させてハロヒドリン化合物を得る工程；および該ハロヒドリン化合物を閉環させる工程を包含する。
【００２１】
本発明は、上記ポリシラン化合物を含有する樹脂組成物を包含する。
【００２２】
好適な実施態様においては、上記樹脂組成物は、感光性樹脂組成物または熱硬化性樹脂組成物である。
【００２３】
本発明は、上記樹脂組成物を硬化させてなる薄膜を有する基板を包含する。
【００２４】
本発明は、上記樹脂組成物を硬化させてなる成形体を包含する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
Ａ．ポリシラン化合物
本発明のポリシラン化合物は、分子内にエポキシ含有基、オキセタン含有基、およびビニルエーテル含有基でなる群から選択される少なくとも１種の基を含有する。
【００２６】
このエポキシ含有基、オキセタン含有基、およびビニルエーテル含有基から選択される基のうちの少なくとも１個は、該ポリシラン化合物中において、通常、酸素原子を介して主鎖のケイ素原子に結合している。
【００２７】
このポリシラン化合物は、例えば、下記一般式（１）および（２）の少なくとも一方を繰り返し単位として有するポリマーまたはオリゴマーである。
【００２８】
【化５】

【００２９】
ここで、Ｒ_１およびＲ_２は、それぞれ独立して、水素原子、エポキシ基含有基、オキセタン含有基、またはビニルエーテル含有基であり、Ｒ_３は、アルキル基またはアリール基である。
【００３０】
すなわち、本発明のポリシラン化合物は、エポキシ基含有基、オキセタン含有基、またはビニルエーテル含有基のような反応性の基を側鎖に有するポリシランあるいはオリゴシランである。このポリシラン化合物は、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよく、さらには一般式（１）または（２）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を有するコポリマーであってもよい。
【００３１】
上記Ｒ_１およびＲ_２の基としては、エポキシ基、オキセタン基またはビニルエーテル基を有する炭素数１〜２４のアルキル基が好ましく、これらの基は、カルボキシル基、アクリロイル基などを含有していてもよい。後述の、エポキシ基含有基、オキセタン含有基、およびビニルエーテル含有基のうちの少なくとも１種と、ヒドロキシル基とを有する化合物に由来する基が好ましい。
【００３２】
Ｒ_３のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基などの低級アルキル基が挙げられる。好ましいアルキル基はメチル基である。Ｒ_３のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、トルイル基、メトキシフェニル基などが挙げられる。好ましいアリール基は、フェニル基である。
【００３３】
本明細書で「ポリシラン化合物」とは、主鎖がＳｉ−Ｓｉ結合の連続でなり、実質的に主鎖にシロキサン結合を含有しないケイ素含有オリゴマーまたはポリマーをいう。「光重合性」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、Ｘ線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射線、プロトンビーム線などの光源を照射したときに重合可能であることを意味する。「反応性」とは、光および／または熱による反応性を意味する。
【００３４】
本発明のポリシラン化合物の分子量は特に限定されないが、通常、２００〜１００，０００である。
【００３５】
Ｂ．ポリシラン化合物の合成
本発明のポリシラン化合物は、例えば、アリール置換ポリシラン化合物を用いる方法により合成される。本発明のポリシラン化合物のうち、エポキシ基を有するポリシラン化合物については、後述のエピハロヒドリンを用いる方法によっても有利に合成される。
【００３６】
Ｂ．１　アリール置換ポリシラン化合物を用いる方法
この方法の工程は、次のスキームで示される。
【００３７】
【化６】

【００３８】
この方法においては、上記式（３）の単位を有するアリール置換ポリシラン化合物を出発物質とする。このポリシラン化合物は、アリール基を有するポリシラン化合物あるいはアリール基を有するオリゴシラン化合物である。この化合物のＲ_３は上記式（２）の化合物のＲ_３と同じアリール基あるいはアルキル基であるが、少なくとも１個のＲ_３は、アリール基である。このアリール置換ポリシラン化合物を（ｉ）脱アリールし、ハロゲン化（脱アリールハロゲン化）する（工程（ａ））ことにより、ポリシリルハライドあるいはオリゴシリルハライド（以下、ハロゲン基含有ポリシラン化合物と総称する；上記スキームにおいて（４）または（５）の一般式の単位を有するポリシラン）とする。次いで、（ｉｉ）得られたハロゲン基含有ポリシラン化合物に、ヒドロキシル基と上記反応性基とを有する化合物を反応させることにより（工程（ｂ））、本発明のポリシラン化合物（上記スキームにおいて（１）および（２）のうちの少なくとも一方の単位を有するポリシラン）が得られる。なお、上記スキームにおいて、Ｘはハロゲンを示す。
【００３９】
以下、このスキームに従って、本発明のポリシラン化合物の合成について、詳細に説明する。
【００４０】
Ｂ．１．１　アリール置換ポリシラン化合物の合成（出発物質の調製）
出発物質であるアリール置換ポリシラン化合物（３）は、該ポリシラン化合物（３）の構成単位を有するモノマーを原料として、例えば、以下の（Ｉ）から（Ｖ）の方法のうちのいずれかにより製造することができる：（Ｉ）アリール基を有するハロシラン類を、ハロゲン原子に対して当量のアルカリ金属の存在下で、脱ハロゲン縮重合させる方法（いわゆる「キッピング法」、Ｊ．　Ａｍ．　Ｃｈｅｍ．　Ｓｏｃ．，第１１０巻，　１２４頁（１９８８年）、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，　２３巻，　３４２３頁（１９９０年））；（ＩＩ）電極還元によりアリール基を有するハロシラン類を脱ハロゲン縮重合させる方法（Ｊ．　Ｃｈｅｍ．　Ｓｏｃ．，　Ｃｈｅｍ．　Ｃｏｍｍｕｎ．，　１１６１頁（１９９０年）、Ｊ．　Ｃｈｅｍ．　Ｓｏｃ．，　Ｃｈｅｍ．　Ｃｏｍｍｕｎ．，　８９７頁（１９９２年））；（ＩＩＩ）金属触媒の存在下にアリール基を有するヒドロシラン類を脱水素縮重合させる方法（特開平４−３３４５５１号公報）；（ＩＶ）ビフェニルなどで架橋されたジシレンのアニオン重合による方法（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，　２３巻，　４４９４頁（１９９０年））；および、（Ｖ）フェニル基あるいはアルキル基を有する環状ケイ素化合物を上記の方法で合成した後、公知の方法（例えば、Ｚ．　Ａｎｏｒｇ．　Ａｌｌｇ．　Ｃｈｅｍ．，　４５９巻，　１２３−１３０頁（１９７９年）など）によりヒドロ置換体やハロゲン置換体などに誘導する。これらのハロゲン化環状ケイ素化合物（シクロシラン化合物）は公知の方法（例えば、Ｍｈ．　Ｃｈｅｍ．　第１０６巻，　５０３頁（１９７５年）、Ｚ．　Ａｎｏｒｇ．　Ａｌｌｇ．　Ｃｈｅｍ．，　第６２１巻，　１５１７頁（１９９５年）、Ｊ．　Ｃｈｅｍ．　Ｓｏｃ．，　Ｃｈｅｍ．　Ｃｏｍｍｕｎ．，　７７７頁（１９８４年））で合成することができる。
【００４１】
Ｂ．１．２　アリール置換ポリシラン化合物の脱アリールハロゲン化（工程ａ）
アリール置換ポリシラン化合物（３）の脱アリールハロゲン化は、該アリール置換ポリシラン化合物とハライドとを反応させることによって行われる。好ましいハライドとしては塩化水素、臭化水素、および塩化アセチルが挙げられる。中でも塩化水素が好ましく用いられる。
【００４２】
これらのハライドは、アリール置換ポリシラン化合物のアリール基１モルに対して、１〜１０モルの割合で添加される。添加量は、導入したい反応性基の量を考慮して、決定すればよい。
【００４３】
脱アリールハロゲン化に使用する溶媒としては、脱アリールハロゲン化を阻害しないならば、特に限定されない。炭化水素系溶媒あるいはハロゲン化炭化水素系溶媒が好ましく用いられる。
【００４４】
炭化水素系溶媒としては、例えばｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ジシクロペンタジエン、ベンゼン、トルエン、キシレン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワランなどを挙げることができる。ハロゲン化炭化水素系溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジククロメタン、クロロトルエンなどを挙げることが出来る。これらのうち、化合物の溶解性の点から、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタンなどが好ましい。
【００４５】
用いる炭化水素系溶媒あるいはハロゲン化炭化水素溶媒は、水分を予め除去しておくことが望ましい。これらの溶媒の使用量は特に限定されないが、アリール置換ポリシラン化合物１重量部に対して、好ましくは１〜２０重量部であり、より好ましくは２〜１０重量部である。
【００４６】
脱アリールハロゲン化反応の温度は、−７８℃〜＋１００℃であることが好ましく、０〜５０℃であることがさらに好ましい。反応温度が−７８℃を下回ると反応速度が遅く生産性が上がらず、また、反応温度が＋１００℃を越える場合には、反応が複雑になり、得られるポリシラン化合物の溶解性が低下する傾向にある。このようにして、ハロゲン基含有ポリシラン化合物（上記スキームにおいて（４）または（５）の一般式の単位を有するポリシラン）が形成される。反応液から生成したハロゲン基含有ポリシラン化合物を単離し、または必要に応じて溶剤置換などを行い、あるいは反応液をそのまま次工程に用いてもよい。
【００４７】
Ｂ．１．３　反応性基の導入（工程ｂ）
上述のハロゲン基含有ポリシラン化合物に、エポキシ基、オキセタン基、およびビニルエーテル基のうちの少なくとも１種の反応性基と、ヒドロキシル基とを有する化合物を反応させることにより、本発明のポリシラン化合物（（１）および（２）のうちの少なくとも一方の単位を有するポリシラン）が得られる。例えば、該ハロゲン基含有ポリシラン化合物に、エポキシ基とヒドロキシル基とを有する化合物、オキセタン基とヒドロキシル基とを有する化合物、またはビニルエーテル基とヒドロキシル基とを有する化合物、あるいはその２種以上を反応させることにより、本発明のポリシラン化合物が得られる。
【００４８】
上記ハロゲン基含有ポリシラン化合物は、ケイ素原子上に加水分解性ハロゲン原子（Ｘ）を有している。この加水分解性ハロゲン原子（Ｘ）は、上記反応により、反応性基とヒドロキシル基とを有する化合物に由来する基と置換し、安定なエーテル結合が形成される。
【００４９】
ヒドロキシル基と、エポキシ基、オキセタン基、およびビニルエーテル基のうちの少なくとも１種の反応性基とを有する化合物としては、ヒドロキシエポキシ化合物、ヒドロキシオキセタン化合物、およびヒドロキシビニルエーテル化合物が挙げられる。好ましくは、ヒドロキシル基および上記反応性基を含む炭素数１〜２４の脂肪族化合物である。このような化合物として、例えば、ヒドロキシブチルビニルエーテル、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノビニルオキシブチルエーテル、４−［２−［１−［２−（エチニルオキシ）エチル］−２−シクロヘキセン−１−イル］エチル］−ベンゼンプロパノール、３−メチル−６−［２−（ビニルオキシ）エトキシ］−４−ヘキシン−３−オール、グリシドール、α−（２−メチレン−５−ヘキセニル）−オキシランエタノール、α−メチル−α−（フェニルエチニル）−７−オキサビシクロ［４．１．０］ヘプタン−１−メタノール、α−２−テトラデシニル−オキサリンメタノール、内部エポキシ化合物（例えば、ＥＴＨＢ（ダイセル化学工業（株）製））、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ヒドロキシメチルオキセタンなどを挙げることができる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して使用することもできる。
【００５０】
上記ヒドロキシエポキシ化合物の代わりに、ヒドロキシル基とハロヒドリン基とを持つ化合物を用いることも可能である。その場合は、該化合物との反応により、ハロヒドリン基を側鎖に有するポリシラン誘導体が得られるので、これを閉環させることにより、エポキシ基含有基を有する本発明のポリシラン化合物を得ることができる。上記閉環にはアルカリなどが用いられる。
【００５１】
ハロゲン基含有ポリシラン化合物に、ヒドロキシル基と、エポキシ基、オキセタン基、およびビニルエーテル基のうちの少なくとも１種の反応性基とを有する化合物を反応させる場合の両者の割合は特に限定されない。例えば、後者の化合物としてヒドロキシビニルエーテル化合物を用いる場合には、その使用量は、ハロゲン基含有ポリシラン化合物（（４）または（５）の一般式の単位を有するポリシラン）のハロゲン原子１モルに対して０．１〜４モル当量であり、好ましくは０．２〜１．０モル当量である。すなわち、ハロゲン原子は、全てヒドロキシビニルエーテル基で置換されてもよいし、溶解性やその他の特性を考慮して、一部のみが置換されるように処理されてもよい。
【００５２】
ハロゲン基含有ポリシラン化合物（（４）または（５）の一般式の単位を有するポリシラン）に、ヒドロキシル基と上記反応性基とを有する化合物を反応させる際に用いる溶媒は、ハロゲン基含有ポリシラン化合物と反応しない溶媒であれば特に限定されない。上記脱アリールハロゲン化反応に用いられる、上記例示した溶媒のいずれをも使用することが可能であり、例えば、工程ａで使用したのと同じ溶媒を使用することができる。これらの溶媒は、単独であるいは２種以上を混合して使用することができる。反応は、−７８〜＋１００℃で行われる。０〜４０℃がさらに好ましい。
【００５３】
上記反応により、一般式（１）および（２）の構造のうちの少なくとも一方を繰り返し単位として有する本発明のポリシラン化合物が得られる。残留した加水分解性ハロゲン原子は、ヒドロキシル基を有し上記反応性基を含有しない化合物で処理することにより、該化合物に由来する基と置換し、安定なエーテル結合が形成される。（１）および（２）式において、Ｒ_１およびＲ_２は、それぞれ独立して、水素原子、エポキシ基含有基、オキセタン含有基、またはビニルエーテル含有基であり、これらは、上述のヒドロキシル基と反応性基とを有する化合物に由来する。
【００５４】
Ｂ．２　エピハロヒドリンを用いる方法
本発明のポリシラン化合物のうち、エポキシ含有基を有するポリシラン化合物はまた、水酸基を有するポリシラン化合物とエピハロヒドリンとを反応させてハロヒドリン化合物を得、これを閉環させることによっても調製される。上記原料となる水酸基を有するポリシラン化合物の水酸基は、好ましくは、フェノール性の水酸基である。例えば、側鎖として、４−ヒドロキシベンジルオキシ基を有するポリシランが原料として用いられる。上記閉環は、アルカリなどを用いて行われる。
【００５５】
この方法によれば、高い収率で本発明のポリシラン化合物が得られる。
【００５６】
Ｃ．ポリシラン化合物を含有する樹脂組成物
本発明のポリシラン化合物を含む樹脂組成物は、種々の用途に使用され得る。例えば、ビニルエーテル含有基を有するポリシラン化合物は、カチオン重合性を有するため光重合が可能であり、感光性樹脂組成物の主成分となり得る。あるいは、熱により作用する開始剤を使用して、重合反応により硬化する熱重合性の組成物とすることも可能である。
【００５７】
エポキシ基あるいはオキセタン基を有するポリシラン化合物は、熱硬化が可能であるため、熱硬化性の樹脂組成物とすることができる。エポキシ基あるいはオキセタン基を有するポリシラン化合物もブレンステッド酸やルイス酸のような酸性触媒存在下においてカチオン重合性を有するため、カチオン重合性の組成物とし、コーティング剤のような用途に使用することも可能である。
【００５８】
これらのうち、本発明のポリシラン化合物を用いた感光性樹脂組成物および熱硬化性樹脂組成物について、以下に説明する。
【００５９】
Ｃ．１　ポリシラン化合物を含有する感光性樹脂組成物
この感光性樹脂組成物は、本発明のポリシラン化合物および光重合開始剤を含有し、さらに必要に応じて、増感剤、塗工時に必要な溶媒、界面活性剤のような添加剤などを含有する。
【００６０】
この組成物は、種々の形態で使用され得るが、基板上に該組成物でなる薄膜を形成して、光学デバイス、光導波路などの調製に利用するのが好適である。
【００６１】
上記光重合開始剤とは、光重合開始作用を有する化合物および／または増感効果を有する化合物をいう。このような化合物としては、例えば次の化合物が挙げられる：ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロフォスフェート、ベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロボーレート等のジアゾニウム塩類；トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロボーレート、４，４’−ビス［ビス（２−ヒドロキシエトキシフェニル）スルフォニオ］フェニルスルフィドビスヘキサフルオロフォスフェート等のスルホニウム塩類；ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ジフェニル−４−チオフェノキシフェニルスルフォニウムヘキサフルオロフォスフェート、ジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート等のヨードニウム塩類；アセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類；ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐ，ｐ’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類；ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類；ベンジルジメチルケタール、チオキサンテン、２−クロロチオキサンテン、２，４−ジエチルチオキサンテン、２−メチルチオキサンテン、２−イソプロピルチオキサンテン等のイオウ化合物；２−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類；アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物；および２−メルカプトベンゾイミダゾール、２−メルカプトベンゾオキサゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール等のチオール化合物。
【００６２】
これらの化合物は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、それ自体では、光重合開始剤として作用しないが、上記の化合物と組み合わせて用いることにより、光重合開始剤の能力を増大させ得るような化合物を添加することもできる。そのような化合物としては、例えば、ベンゾフェノンと組み合わせて使用すると効果のあるトリエタノールアミン等の第三級アミンを挙げることができる。
【００６３】
光重合開始剤は、上記ポリシラン化合物１００重量部当たり０．１〜３０重量部の割合で含有されるのが好ましい。光重合開始剤の含有量が０．１重量部未満の場合には、光重合の速度が遅くなり、感度が低下する傾向にある。一方、３０重量部を超える場合には、例えば、基板上に薄膜を形成した場合に、光が基板まで達しにくいため硬化が不充分となり、基板と樹脂との密着性が悪くなる傾向にある。
【００６４】
上記増感剤としては、当該分野で使用される増感剤のいずれもが使用可能であり、例えば、カルボニル化合物、有機硫黄化合物、過硫化物、レドックス系化合物、アゾ化合物、ジアゾ化合物、ハロゲン化合物、光還元性化合物などが用いられる。増感剤は、光重合開始剤１００重量部に対して、１〜２００重量部、より好ましくは、５〜１５０重量部の割合で用いられる。
【００６５】
感光性樹脂組成物に含有される溶媒としては、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒などが挙げられる。
【００６６】
炭化水素系溶媒としては、例えば、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ジシクロペンタジエン、ベンゼン、トルエン、キシレン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワランなどを挙げることができる。
【００６７】
ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどを挙げることができる。
【００６８】
エーテル系溶媒溶媒としては、例えば、次の化合物を挙げることができる：ジエチルエーテル、ジ−ｎ−プロピルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、アニソール、フェネトール、ジフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなど。
【００６９】
エステル系溶媒としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、酢酸メチルセロソルブ、酢酸エチルセロソルブ、酢酸ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、乳酸イソアミル、酢酸プロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどを例示することができる。
【００７０】
これらの有機溶媒は、単独で、あるいは２種以上を混合して用いることもできる。
【００７１】
上記界面活性剤としては、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの界面活性剤がある。この界面活性剤を微量添加することにより、感光性樹脂組成物溶液の塗膜の平滑性・平坦性を最適に調整することができる。
【００７２】
感光性樹脂組成物中における光重合性ポリシラン化合物の濃度は、特に制限されないが、好ましくは組成物全体の重量を基準として、０．０５〜５０重量％である。感光性樹脂組成物の溶液の粘度は、通常１〜５００ｍＰａ・ｓの範囲にある。しかしながら、粘度は、例えば、塗布装置や目的の塗布膜厚に応じて、適宜選択することができる。
【００７３】
上記感光性樹脂組成物を塗布して、薄膜をその表面に形成するための基板は、特に限定されない。例えば、石英、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラスなどのガラスでなるガラス基板；金、銀、銅、ニッケル、チタン、アルミニウム、タングステンなどの金属でなる金属基板；さらに、これらの金属でなる層を表面に有するガラス基板またはプラスチック基板のような複合基板が挙げられる。
【００７４】
本発明の感光性樹脂組成物（塗布液）を基板に塗布して用いる場合、その方法としては、スピンコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ディップコート法、スプレー法、インクジェット法等の方法が挙げられる。塗布する場合の雰囲気は特に限定されず、空気中で行うことができる。好ましくは、乾燥空気中で行われる。
【００７５】
スピンコート法を用いる場合のスピナーの回転数は形成する薄膜の厚み、塗布溶液の組成などにより決まるが、１００〜５０００ｒｐｍ、より好ましくは３００〜３０００ｒｐｍが用いられる。塗布した後は、溶媒を除去するために加熱処理を行うことが好ましい。加熱する温度は、使用する溶媒の種類、沸点により異なるが、好ましくは、９０〜２００℃である。加熱は上記塗布工程と同じ乾燥空気雰囲気中で行なうことが好ましい。
【００７６】
上述のようにして、基板上に感光性樹脂組成物の薄膜が形成される。この薄膜に光を照射することにより、ポリシランの反応性基によるカチオン重合反応が進行する。光処理に使用する光としては、可視光線、紫外線、遠紫外線、Ｘ線、電子線、分子線、γ線、シンクロトロン放射線、プロトンビーム線などが挙げられる。光源の具体例としては、低圧あるいは高圧の水銀ランプ、重水素ランプ、希ガス（例えば、アルゴン、クリプトン、キセノン等）の共鳴線を出す放電管、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、あるいはＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどを励起種とするエキシマレーザーなどが挙げられる。
【００７７】
これらの光源の出力は１０〜５０００Ｗであり、通常１００〜１０００Ｗの出力で十分である。これらの光の波長は、本発明のポリシラン化合物が多少でも該光を吸収するものであれば、特に限定されない。光の波長は、好ましくは１７０ｎｍ〜６００ｎｍである。薄膜を硬化してシリコン膜を得る変換効率の点でレーザー光の使用が特に好ましい。これらの光処理時の温度は通常、室温〜５００℃であり、目的とする硬化薄膜の特性に応じて適宜選択することができる。
【００７８】
このようにして、基板上に、光硬化した本発明のポリシラン化合物の薄膜が形成される。
【００７９】
本発明のポリシラン化合物は、上述のように、有機溶剤に対する溶解性が高いため、該ポリシラン化合物を含む組成物を容易に液状の塗工液として、基板上に塗布し、各種の薄膜パターンを形成するのに好適に用いられる。上記塗布された組成物でなる薄膜は、未露光の場合は、一次元ポリマー構造のポリシランで構成されるため、現像液に溶解するが、露光によるカチオン重合により三次元的に架橋するため、現像液に難溶性となる。そのため、未露光部が現像液で選択的に溶解除去されてネガ型パターンを得ることができる。ここで得られた所定形状の薄膜パターンのレジストは、構造内にＳｉ−Ｓｉ結合を有している。従って、該レジストは、高い透明性および高い屈折率を有し、かつ無機レジスト並みの熱安定性、すなわち非常に優れた耐熱性、寸法安定性等を発揮し得る。
【００８０】
Ｃ．２　ポリシラン化合物を含有する熱硬化性樹脂組成物
本発明のポリシラン化合物を含む熱硬化性樹脂組成物は、該ポリシランを単独で含有し、あるいは必要に応じてさらに、硬化剤、離型剤、カップリング剤、着色剤、硬化触媒、反応促進剤などを含有する。
【００８１】
上記硬化剤としては、フェノールノボラック類、酸無水物類、アミン類などがあり；離型剤としては、有機ワックス，脂肪族カルボン酸金属塩などがあり；カップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランなどがある。着色剤は、本発明の目的を損なわない化合物である限り特に限定されない。硬化触媒および反応促進剤は、硬化反応を開始し促進するものであればよい。硬化触媒としては、４級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ホスフィン、イミダゾール類、トリフル酸（Ｔｒｉｆｌｉｃ　ａｃｉｄ）塩、三弗化硼素エーテル錯化合物、三弗化硼素等のカチオン系触媒およびプロトン酸触媒が挙げられる。
【００８２】
以上のような本発明の熱硬化性樹脂組成物は成形加工性に優れるため、成形用熱硬化性樹脂組成物として好適に使用される。この熱硬化性樹脂組成物は、離型性、絶縁性、撥水性、および耐汚染性に優れていることから、電子材料封止用熱硬化性樹脂組成物としても有用である。さらに透明性に優れていることから、光学デバイス用熱硬化性樹脂組成物としても有用である。
【００８３】
本発明の成形体は、上記熱硬化性樹脂組成物を所望の形状に成形し、硬化させて得られる。成形方法および硬化条件は特に限定されないが、金型等を用いて所望の形状に成形し、架橋固化させる方法が一般的である。例えば、加熱加圧による成形法やコールドプレスと呼ばれる低温成形法が用いられる。加熱加圧による方法としては、例えば、ハンドレイアップやスプレーレイアップと呼ばれる方法により常圧で本発明組成物を金型に充填した後、加熱硬化させる方法；トランスファープレス装置を用いて射出成形により加熱圧縮する方法；および連続積層成形法、プルトルージョンと呼ばれる連続引抜成形法、フィラメントワインディング成形法などの連続成形法が挙げられる。またこれらの成形方法においては、上記樹脂組成物を補強剤と混合、あるいは補強剤に含浸させることにより中間成形材料を得、これを成形し、硬化させることもできる。補強剤としては、樹脂、ガラスなどでなる織布、不織布などが挙げられる。これを用いて得られる中間成形材料としては、例えば、ＳＭＣ（シートモールデイングコンパウンド）と呼ばれるシート状の中間成形材料；ＢＭＣ（ベルクモールデイングコンパウンド）あるいはプレミックスと呼ばれる液状または固形状の中間成形材料；ガラスクロスやマット等に本発明組成物を含浸させたプリプレグなどが挙げられる。
【００８４】
このような本発明の成形体は離型性、撥水性および耐汚染性等に優れるという特徴を有する。さらに本発明の成形体は良好な透明性を有し、その結果、顔料等を配合した場合に優れた発色性を与えると共に、くもりのない良好な発色を有する樹脂を与えるという利点を有する。
【００８５】
本発明の樹脂組成物は、電気・電子絶縁材料用の封止材や、コンデンサー等各種電子部品のポッティング材、コーティング材等に好適に用いることが可能であり、耐熱性、接着性、硬化性に優れている。ポッティング剤として使用する場合には、従来から一般に使用されるエポキシ樹脂を用いた封止用樹脂と同様の方法で使用することができる。
【００８６】
上記熱硬化性樹脂組成物は、耐熱性および耐環境性に優れ、曲げ特性等の機械的強度が高く、高い靱性、熱衝撃性、および良好な成形加工性を有する
【００８７】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００８８】
以下の実施例および比較例において得られたポリシラン化合物の評価方法は次のとおりである。
【００８９】
（評価方法）
各々の実施例および比較例で得られたポリシラン化合物から形成される成形体（薄膜および試験片）について、以下のように試験を行う。
【００９０】
１．薄膜のパターニング特性
ポリシラン化合物を含む溶液を、スピンナーを用いてガラス基板上に塗布した後、９０℃のホットプレート上で１２０秒間プリベークして、膜厚約２μｍの塗膜を得る。次いで、塗膜を有するガラス基板上に所定のパターンを有するマスクをセットし、窒素雰囲気下で２５０Ｗの高圧水銀ランプを用いて、波長４０５ｎｍにて光強度９．５ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー量となるように照射する。次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶剤を用いて２５℃で６０秒間の現像処理を行ない、塗膜の未露光部を除去し、残存した光硬化膜のパターン付き基板を得る。このパターン形状を走査型電子顕微鏡で観察する。パターン形状が矩形である場合を良好（○）と評価し、テーパーあるいはスソ引き、または樹脂残渣が見られる場合を不良（×）と評価する。
【００９１】
２．光線透過率
上記１項で得られた光硬化膜につき、日立製分光光度計Ｕ−２０００を用いて分光透過率を測定し、可視光領域における最低透過率を光線透過率とする。
【００９２】
３．耐熱性
上記１項で得られた光硬化パターンを有する基板を、空気中において、２４０℃で６０分間加熱する。パターン状態（形状、表面状態）の観察を行い、分光透過率を測定する。
（パターン形状評価）
◎：加熱前後に変化が見られない。
○：加熱前後にわずかに変化が見られる。
△：やや変化が見られる。
×：著しく変化が見られる。
（加熱後の光線透過率）
○：最低透過率が９５％以上である。
×：最低透過率が９５％未満である。
【００９３】
４．鉛筆硬度
上記１項で得られた光硬化膜につき、鉛筆硬度をＪＩＳ−Ｋ−５４００の試験法に準じて測定する。鉛筆硬度試験機を用いて荷重９．８Ｎをかけた際の塗膜にキズが付かない最も高硬度をもって鉛筆硬度とする。使用する鉛筆は「三菱ハイユニ」である。
【００９４】
５．屈折率
上記１項で得られた光硬化膜につき、光干渉式膜質測定機にて８３０ｎｍにおける屈折率を測定する。
【００９５】
６．撥水性
上記１項で得られた光硬化膜を有する基板上の薄膜上に、２３℃にて純水を１滴滴下し、その接触角を測定する。
【００９６】
７．ガラス転移温度（Ｔｇ）
熱硬化試験片について、ＤＳＣ（ＤＳＣ２１０型　セイコー電子工業株式会社製）により、Ｔｇの測定を行う。
【００９７】
８．絶縁性
所定の形状に成形して得られる試験片について、プレシジョンＬＣＲメーターＨＰ４２８４Ａ（アジレントテクノロジー社製）を用い、室温にて周波数１ＭＨｚにおける誘電特性（比誘電率および誘電正接）を測定する。
【００９８】
９．弾性率
所定の形状に成形して得られる試験片について、動的粘弾性測定装置ＤＭＳ６１００（セイコー電子工業（株）製）を用い、−５０℃〜３００℃の温度範囲において、両持ち曲げモードで１Ｈｚの正弦波を与えた場合の応答を測定し、貯蔵弾性率Ｅ’を求める。
【００９９】
１０．吸水率
ポリシラン化合物を含む樹脂組成物をステンレス製金型に入れ、１００℃で１時間保持し、さらに１８０℃で４時間保持して硬化させて、直径４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の樹脂硬化物を得る。このようにして得られた試験片を、温度８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に２４時間入れ、吸湿させる。試験片の初期重量をＷ_０、吸水後の重量をＷ_１とすると、吸水率（％）は、（Ｗ_１−Ｗ_０）／Ｗ_０×１００で与えられる。
【０１００】
（実施例１）
（デカフェニルシクロペンタシランの脱フェニルハロゲン化（工程ａ））
【０１０１】
【化７】

【０１０２】
温度計、冷却器、ガス吹込み管、および攪拌装置を備えた１Ｌのガラス製反応容器内を窒素ガスで置換した後、乾燥したトルエン５００ｇとデカフェニルシクロペンタシラン２５０ｇを仕込み、攪拌し、懸濁させた。この懸濁液に塩化アルミニウムを１０．０ｇ加えた後、乾燥塩化水素ガスを導入した。ＮＭＲで反応を追跡し、フェニル基の約２５％がクロル基に置換された時点で反応を終了した。アルミニウム化合物を濾過除去した後、乾燥窒素ガスを導入し、溶存塩化水素ガスを追い出した。得られた濾液を減圧濃縮し、トルエンをほぼ留去して、ポリクロロシランの黄色澄明溶液２９９．０ｇを得た。不揮発分は、７１．０％、塩素含量は７．６％であった（収率９５．６％）。デカフェニルシクロペンタシランを脱フェニルハロゲン化して得られたポリクロロシラン溶液は、そのまま次工程に用いた。
【０１０３】
（ポリクロロシランへのヒドロキシビニルエーテル基の導入（工程ｂ））
【０１０４】
【化８】

【０１０５】
ガラス製反応容器に、４−ヒドロキシブチルビニルエーテル（ＨＢＶＥ）５．６ｇ、ジクロロメタン５０ｇ、およびトリエチルアミン４．５ｇを加え、水冷下で攪拌した。得られた溶液に、工程ａで調製したポリクロロシラン溶液２０．０ｇを徐々に滴下した。滴下終了後、室温で３０分攪拌した。反応溶液は、淡黄色スラリーとなった。この反応液に、水３０ｇを徐々に滴下した。有機層を分液後、水層をジクロロメタン３０ｇで抽出した。有機層を合わせて水３０ｇで２回洗浄し、乾燥剤（無水硫酸ナトリウム）で乾燥した。乾燥剤を濾過除去後、濾液を徐々に減圧し、ジクロロメタンを留去し、ビニルエーテル基を含むポリシラン化合物１０．５ｇを得た。
【０１０６】
このポリシラン化合物をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）に溶解し、固形分３０％の溶液とした。これを試験溶液とし、上述の方法により薄膜を形成し、パターニング特性を評価した。次いで、得られた薄膜（薄膜１）について、光線透過率、耐熱性、鉛筆硬度、屈折率、および撥水性（接触角）について評価した。
【０１０７】
これとは別に、上記ポリシラン化合物１００重量部にカチオン重合触媒サンエイドＳＩ−８０を３重量部混合し、１００℃に加熱・溶融し、これを１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み１ｍｍのステンレス製金型に入れ、１００℃で１時間保持し、さらに１８０℃で４時間保持して硬化させ、試験片（試験片１）を得た。この試験片１を用いて、上述の方法により、Ｔｇ、絶縁性（誘電率および誘電正接）、貯蔵弾性率Ｅ’、および吸湿率を測定した。
【０１０８】
上記結果を表１および２に示す。
【０１０９】
（実施例２）
（デカフェニルシクロペンタシランの脱フェニルハロゲン化（工程ａ））
実施例１の工程（ａ）と同様にして、ポリクロロシランの黄色澄明溶液を得た。
【０１１０】
（ポリクロロシランへのエポキシ基の導入（工程ｂ））
ガラス製反応容器に、４−ヒドロキシベンジルアルコール８．１ｇ、ジクロロメタン５０ｇ、およびトリエチルアミン４．５ｇを加え、水冷下で攪拌した。この溶液に、工程ａで調製したポリクロロシラン溶液２０．０ｇを徐々に滴下した。滴下終了後、室温で３０分攪拌した。反応溶液は、淡黄色スラリーとなった。この反応溶液に、水３０ｇを徐々に滴下した。有機層を分液後、水層をジクロロメタン３０ｇで抽出した。有機層を合わせて水３０ｇで２回洗浄し、乾燥剤（無水硫酸ナトリウム）で乾燥した。乾燥剤を濾過除去後、徐々に減圧し、ジクロロメタンをほぼ留去した。
【０１１１】
残渣にエピクロロヒドリン１０１ｇおよびテトラメチルアンモニウムクロリド（ＴＭＡＣ）０．０６ｇを加え９０〜１００℃で３時間加熱攪拌した。反応液を５０℃まで冷却した後、水酸化ナトリウム２．２ｇを加え、反応液の温度を５０〜５５℃として４時間加熱攪拌した。この反応溶液を室温まで冷却後、水２０ｇおよびエピクロルヒドリン５０ｇを加え、室温で攪拌した。有機層を分液後、さらに有機層を水５０ｇで２回洗浄し、エピクロルヒドリンを減圧留去した。このようにして、エポキシ基を含むポリシラン化合物２０ｇを得た。得られた化合物のエポキシ価は２．０ｅｑ／ｋｇであった。
【０１１２】
このポリシラン化合物を用い、実施例１の薄膜１および試験片１と同様に各々薄膜２および試験片２を調製し、これらについて実施例１の試験片と同様に評価を行った。
【０１１３】
これとは別に上記ポリシラン化合物を用いて、下記のように試験片３、４、および５を調製し、これらについて実施例１の試験片と同様に評価を行った。
【０１１４】
試験片３：ポリシラン化合物５０ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（旭化成エポキシ（株）製　ＡＥＲ−２６０）５０ｇ、メチルヘキサハイドロ無水フタル酸（Ｍｅ−ＨＨＰＡ）系樹脂４２ｇ、および２−メチルイミダゾール１ｇを均一に混練した。これを１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み１ｍｍのステンレス製金型に入れ、１００℃で１時間保持し、さらに１８０℃で４時間保持して硬化させ、試験片３を得た。
【０１１５】
試験片４：ポリシラン化合物１００ｇ、メチルヘキサハイドロ無水フタル酸（新日本理化（株）製リカシッドＭＨ−７００）２９ｇ、および２−メチルイミダゾール１ｇを均一に混練し、上記試験片３の場合と同様に金型に入れて硬化させ、試験片４を得た。
【０１１６】
試験片５：ポリシラン化合物１００ｇ、フェノールノボラック系樹脂ＴＤ−２１３１（大日本インキ化学工業（株）製）３０ｇ、およびトリフェニルホスフィン１ｇを均一に混練し、上記試験片３の場合と同様に金型に入れて硬化させ、試験片５を得た。
【０１１７】
上記試験片２〜５についての結果を表２に示す。
【０１１８】
（比較例）
下記のように比較試験片１を調製し、これらについて実施例１の試験片と同様に評価を行った。
【０１１９】
比較試験片１：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００ｇ、メチルヘキサハイドロ無水フタル酸７７ｇ、および２−メチルイミダゾール１ｇを均一に混練した。これを１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み１ｍｍのステンレス製金型に入れ、１００℃で１時間保持し、さらに１８０℃で４時間保持して硬化させ、比較試験片１を得た。
【０１２０】
この比較例の評価結果を表２に示す。
【０１２１】
【表１】

【０１２２】
【表２】

【０１２３】
表１の結果から明らかなように、実施例１で得られたポリシラン化合物は、成膜性に優れ、基板上に光硬化性の薄膜を容易に形成することが可能である。この薄膜のパターニング特性も良好である。形成された光硬化膜は、高硬度で、透明性に優れ、高い屈折率を有し、耐熱性および撥水性に優れる。
【０１２４】
表２の結果から明らかなように、実施例１および２で得られたポリシラン化合物は、熱硬化により絶縁性に優れ、高い弾性率を有し、吸水率の低い硬化成形体を提供し得る。
【０１２５】
これに比べて、比較例の樹脂組成物を用いると高いレベルでの要求性能を十分満足させる物性を得ることはできない。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明によれば、このように、エポキシ基、オキセタン基、およびビニルエーテル基のうちの少なくとも１種の反応性の基を有するポリシラン化合物が得られる。このポリシラン化合物は、カチオン重合あるいは熱による重合反応により硬化させることが可能である。硬化物は高硬度で、透明性に優れ、高い屈折率を有し、絶縁性、耐熱性および撥水性に優れる。本発明のポリシラン化合物を含む組成物は成形が容易であり、硬化後の成形体は、上記優れた性質を有する。さらに、このポリシラン化合物を含む組成物を用いて、基板上に光硬化性の薄膜を形成することが容易である。形成された薄膜は、パターニング特性に優れ、解像度の高いパターンが得られる。従って本発明のポリシラン化合物あるいは該化合物を含む組成物は、ＬＳＩ、薄膜トランジスタ、光電変換装置、感光体、光学材料、接着剤、樹脂封止剤等の製造に広く使用され得る。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polysilane compound and a method for producing the same. More specifically, a highly reactive polysilane compound used in the production of LSIs, thin film transistors, photoelectric conversion devices, photoreceptors, optical materials, adhesives, resin sealants, etc., a method for producing the same, and containing the polysilane compound To a resin composition.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, polysilane materials have attracted attention for their specific chemical and optical properties, and are expected to be used as heat-resistant materials, insulating materials, optical device materials, and the like. However, since polysilane itself is inferior in moldability, it is difficult to use it as it is as it is. In order to take advantage of the excellent properties of polysilane such as high transparency and heat resistance, attempts have been made to use a mixture of polysilane and various thermoplastic resins or thermosetting resins. However, polysilane has a disadvantage of low compatibility with other resins. Therefore, bleeding occurs even if these are kneaded and molded. Even when polysilane and thermosetting resin are mixed and cured, there is still a problem that bleeding occurs after curing.
[0003]
If the polysilane itself has reactivity, it is possible to polymerize the polysilane itself or to react with another compound or resin, and it will be possible to use it in various fields, for example, as an optical device material. Therefore, preparation of a polysilane having a reactive functional group has been attempted.
[0004]
In general, when a cationically polymerizable resin is cured, compared to other curing systems, it does not suffer from polymerization inhibition by oxygen, has a fast curing speed, can be cured with low energy, and is cured by curing. There are advantages such as small shrinkage. Furthermore, there is also an advantage that storage stability is high if no curing reaction initiator is added. Therefore, if a polysilane compound having cationic polymerizability is obtained, it is considered that the polysilane itself can be polymerized and cured, or can react with another compound or resin.
[0005]
Alternatively, a polysilane compound which itself is easily cured by heat is considered to be preferable for the above purpose.
[0006]
As described above, a polysilane compound which itself has reactivity, preferably has reactivity by cationic polymerization, or can be cured by heat, and the obtained cured product has high transparency and heat resistance. There is a demand for a polysilane compound that can have properties and insulating properties.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to have reactivity in itself, preferably to have reactivity by cationic polymerization, or to be capable of being cured by heat. It is an object of the present invention to provide a polysilane compound which is a polysilane compound having high transparency, heat resistance and insulating properties. Another object of the present invention is to provide a polysilane compound having the above excellent properties and having high compatibility with various resins.
[0008]
Still another object of the present invention is to provide a polysilane compound which is relatively easy to mold and can produce a cured molded article having the above excellent properties by light or heat. Yet another object of the present invention is to provide a reactive polysilane compound that is soluble in an organic solvent and can be applied to a substrate as an organic solvent solution, thereby providing a sufficiently uniform curable coating film. To provide.
[0009]
Still another object of the present invention is to provide a method for easily producing a polysilane compound having the above excellent properties. Still another object of the present invention is to provide a resin composition containing the above polysilane compound. Still another object of the present invention is to provide a molded article obtained by curing the above resin composition. Still another object of the present invention is to provide a substrate having a thin film obtained by curing the above resin composition.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies on the above polysilane compound, the inventors succeeded in obtaining a polysilane compound having a specific reactive group, and completed the present invention.
[0011]
The polysilane compound of the present invention contains at least one selected from the group consisting of an epoxy-containing group, an oxetane-containing group, and a vinyl ether-containing group in the molecule.
[0012]
In a preferred embodiment, at least one of the epoxy-containing group, oxetane-containing group, and vinyl ether-containing group is bonded to a silicon atom in the main chain via an oxygen atom.
[0013]
In a preferred embodiment, the polysilane compound is a polymer or oligomer having at least one of the following general formulas (1) and (2) as a repeating unit:
[0014]
Embedded image

[0015]
Where R ₁ And R ₂ Is each independently a hydrogen atom, an epoxy group-containing group, an oxetane-containing group, or a vinyl ether-containing group; ₃ Is an alkyl group or an aryl group.
[0016]
In a preferred embodiment, the polysilane compound has at least one property of thermosetting and cationic polymerization.
[0017]
The first method for producing a polysilane compound of the present invention comprises a step of dearylhalogenating an aryl-substituted polysilane compound having a repeating unit (3) represented by the following formula:
[0018]
Embedded image

[0019]
(Where R ₃ Are each independently an alkyl group or an aryl group, and at least one of the aryl-substituted polysilane compounds is an aryl group); and the resulting halogen-containing polysilane compound has an epoxy group, an oxetane group, and a vinyl ether group. Reacting a compound having at least one reactive group with a hydroxyl group.
[0020]
The second method for producing a polysilane compound of the present invention includes a step of reacting a polysilane compound having a hydroxyl group with epihalohydrin to obtain a halohydrin compound; and a step of ring-closing the halohydrin compound.
[0021]
The present invention includes a resin composition containing the above polysilane compound.
[0022]
In a preferred embodiment, the resin composition is a photosensitive resin composition or a thermosetting resin composition.
[0023]
The present invention includes a substrate having a thin film obtained by curing the above resin composition.
[0024]
The present invention includes a molded article obtained by curing the above resin composition.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A. Polysilane compound
The polysilane compound of the present invention contains at least one group selected from the group consisting of an epoxy-containing group, an oxetane-containing group, and a vinyl ether-containing group in the molecule.
[0026]
In the polysilane compound, at least one of the groups selected from the epoxy-containing group, oxetane-containing group, and vinyl ether-containing group is usually bonded to a silicon atom in the main chain via an oxygen atom.
[0027]
The polysilane compound is, for example, a polymer or oligomer having at least one of the following general formulas (1) and (2) as a repeating unit.
[0028]
Embedded image

[0029]
Where R ₁ And R ₂ Is each independently a hydrogen atom, an epoxy group-containing group, an oxetane-containing group, or a vinyl ether-containing group; ₃ Is an alkyl group or an aryl group.
[0030]
That is, the polysilane compound of the present invention is a polysilane or an oligosilane having a reactive group such as an epoxy group-containing group, an oxetane-containing group, or a vinyl ether-containing group in a side chain. The polysilane compound may be a homopolymer or a copolymer, and may be a copolymer having a repeating unit other than the repeating unit represented by the general formula (1) or (2).
[0031]
R above ₁ And R ₂ Is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms having an epoxy group, an oxetane group or a vinyl ether group, and these groups may contain a carboxyl group, an acryloyl group, or the like. A group derived from a compound having at least one of an epoxy group-containing group, an oxetane-containing group, and a vinyl ether-containing group and a hydroxyl group described below is preferable.
[0032]
R ₃ Examples of the alkyl group include lower alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, and a butyl group. Preferred alkyl groups are methyl groups. R ₃ Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a toluyl group, and a methoxyphenyl group. A preferred aryl group is a phenyl group.
[0033]
As used herein, the term "polysilane compound" refers to a silicon-containing oligomer or polymer whose main chain is composed of continuous Si-Si bonds and has substantially no siloxane bond in the main chain. "Photopolymerizable" means that it can be polymerized when irradiated with a light source such as visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, molecular beam, γ-ray, synchrotron radiation, and proton beam. I do. “Reactive” means reactivity by light and / or heat.
[0034]
Although the molecular weight of the polysilane compound of the present invention is not particularly limited, it is usually from 200 to 100,000.
[0035]
B. Synthesis of polysilane compounds
The polysilane compound of the present invention is synthesized, for example, by a method using an aryl-substituted polysilane compound. Among the polysilane compounds of the present invention, the polysilane compound having an epoxy group can be advantageously synthesized by a method using epihalohydrin described later.
[0036]
B. 1. Method using an aryl-substituted polysilane compound
The steps of this method are illustrated in the following scheme.
[0037]
Embedded image

[0038]
In this method, an aryl-substituted polysilane compound having a unit of the above formula (3) is used as a starting material. This polysilane compound is a polysilane compound having an aryl group or an oligosilane compound having an aryl group. R of this compound ₃ Is the R of the compound of formula (2) ₃ Is the same aryl group or alkyl group as in ₃ Is an aryl group. By subjecting the aryl-substituted polysilane compound to (i) dearylation and halogenation (dearylhalogenation) (step (a)), a polysilyl halide or oligosilyl halide (hereinafter collectively referred to as a halogen-containing polysilane compound); In the above scheme, polysilane having a unit of the general formula (4) or (5)) is used. Next, (ii) a compound having a hydroxyl group and the above-mentioned reactive group is reacted with the obtained halogen-containing polysilane compound (step (b)) to obtain the polysilane compound of the present invention ((1) in the above-mentioned scheme). And (2) a polysilane having at least one unit). Note that in the above scheme, X represents halogen.
[0039]
Hereinafter, the synthesis of the polysilane compound of the present invention will be described in detail according to this scheme.
[0040]
B. 1.1 Synthesis of aryl-substituted polysilane compounds (preparation of starting materials)
The aryl-substituted polysilane compound (3) as a starting material is produced from a monomer having a structural unit of the polysilane compound (3) as a raw material, for example, by any one of the following methods (I) to (V). (I) A method of subjecting a halosilane having an aryl group to dehalogen condensation polymerization in the presence of an equivalent of an alkali metal relative to a halogen atom (so-called “Kipping method”, J. Am. Chem. Soc. 110, 124 (1988), Macromolecules, 23, 3423 (1990)); (II) A method of dehalogenating polycondensation of halosilanes having an aryl group by electrode reduction (J. Chem. Soc.). , Chem. Commun., P. 1161 (1990), J. Chem. Soc., C. em. Commun., p. 897 (1992)); (III) A method of dehydrocondensation polymerization of hydrosilanes having an aryl group in the presence of a metal catalyst (JP-A-4-334551); (IV) biphenyl and the like (Macromolecules, vol. 23, p. 4494 (1990)) by anionic polymerization of disilene cross-linked by (1); and (V) a cyclic silicon compound having a phenyl group or an alkyl group, synthesized by the above method, A hydro-substituted compound or a halogen-substituted compound is derived by a method (for example, Z. Anorg. Allg. Chem., 459, 123-130 (1979)). These halogenated cyclic silicon compounds (cyclosilane compounds) can be prepared by known methods (for example, Mh. Chem. 106, 503 (1975), Z. Anorg. Allg. Chem., 621, 1517 (1995)). ), J. Chem. Soc., Chem. Commun., P. 777 (1984)).
[0041]
B. 1.2 Dearylhalogenation of aryl-substituted polysilane compound (step a)
Dearylhalogenation of the aryl-substituted polysilane compound (3) is performed by reacting the aryl-substituted polysilane compound with a halide. Preferred halides include hydrogen chloride, hydrogen bromide, and acetyl chloride. Among them, hydrogen chloride is preferably used.
[0042]
These halides are added at a ratio of 1 to 10 mol based on 1 mol of the aryl group of the aryl-substituted polysilane compound. The amount of addition may be determined in consideration of the amount of the reactive group to be introduced.
[0043]
The solvent used for the dearylhalogenation is not particularly limited as long as the solvent does not inhibit the dearylhalogenation. A hydrocarbon solvent or a halogenated hydrocarbon solvent is preferably used.
[0044]
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, n-octane, decane, dicyclopentadiene, benzene, toluene, xylene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, and squalane. And the like. Examples of the halogenated hydrocarbon solvent include chloroform, dichloromethane, chlorotoluene and the like. Among these, toluene, xylene, chloroform, dichloromethane and the like are preferable from the viewpoint of the solubility of the compound.
[0045]
It is desirable that the hydrocarbon-based solvent or halogenated hydrocarbon solvent used be previously removed of water. The amount of these solvents is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 parts by weight, more preferably 2 to 10 parts by weight, per 1 part by weight of the aryl-substituted polysilane compound.
[0046]
The temperature of the dearylhalogenation reaction is preferably from -78 ° C to + 100 ° C, more preferably from 0 to 50 ° C. When the reaction temperature is lower than -78 ° C, the reaction rate is slow and the productivity does not increase. When the reaction temperature is higher than + 100 ° C, the reaction becomes complicated and the solubility of the obtained polysilane compound tends to decrease. is there. Thus, a halogen group-containing polysilane compound (polysilane having a unit represented by the general formula (4) or (5) in the above scheme) is formed. The halogen-containing polysilane compound generated from the reaction solution may be isolated, or may be subjected to solvent substitution as necessary, or the reaction solution may be used as it is in the next step.
[0047]
B. 1.3 Introduction of reactive group (step b)
By reacting the above-mentioned halogen-containing polysilane compound with a compound having at least one reactive group of an epoxy group, an oxetane group and a vinyl ether group and a hydroxyl group, the polysilane compound of the present invention ((1 ) And (2) are obtained. For example, reacting the halogen-containing polysilane compound with a compound having an epoxy group and a hydroxyl group, a compound having an oxetane group and a hydroxyl group, or a compound having a vinyl ether group and a hydroxyl group, or reacting two or more thereof. Thus, the polysilane compound of the present invention is obtained.
[0048]
The halogen-containing polysilane compound has a hydrolyzable halogen atom (X) on a silicon atom. The hydrolyzable halogen atom (X) is replaced by a group derived from a compound having a reactive group and a hydroxyl group by the above reaction, and a stable ether bond is formed.
[0049]
Examples of the compound having a hydroxyl group and at least one reactive group among an epoxy group, an oxetane group, and a vinyl ether group include a hydroxyepoxy compound, a hydroxyoxetane compound, and a hydroxyvinyl ether compound. Preferably, it is a C1-C24 aliphatic compound containing a hydroxyl group and the reactive group. Examples of such a compound include hydroxybutyl vinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, cyclohexane dimethanol monovinyl ether, polyethylene glycol monovinyloxybutyl ether, and 4- [2- [1- [2- (ethynyloxy) ethyl]. ] -2-cyclohexen-1-yl] ethyl] -benzenepropanol, 3-methyl-6- [2- (vinyloxy) ethoxy] -4-hexyn-3-ol, glycidol, α- (2-methylene-5- Hexenyl) -oxiraneethanol, α-methyl-α- (phenylethynyl) -7-oxabicyclo [4.1.0] heptane-1-methanol, α-2-tetradecynyl-oxalinemethanol, internal epoxy compound (eg, (Manufactured by Daicel Chemical Industries (Co.)) ETHB), 3- ethyl-3-hydroxymethyl oxetane, and 3-methyl-3-hydroxymethyl oxetane and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
[0050]
Instead of the hydroxyepoxy compound, a compound having a hydroxyl group and a halohydrin group can be used. In that case, a polysilane derivative having a halohydrin group in a side chain is obtained by the reaction with the compound, and the ring is closed to obtain a polysilane compound of the present invention having an epoxy group-containing group. An alkali or the like is used for the ring closure.
[0051]
When a compound having a hydroxyl group and at least one reactive group of an epoxy group, an oxetane group, and a vinyl ether group is reacted with the halogen-containing polysilane compound, the ratio between the two is not particularly limited. For example, when a hydroxyvinyl ether compound is used as the latter compound, the amount used is based on 1 mole of a halogen atom in the halogen-containing polysilane compound (polysilane having a unit of the general formula of (4) or (5)). It is 0.1 to 4 molar equivalents, preferably 0.2 to 1.0 molar equivalent. That is, all of the halogen atoms may be substituted with a hydroxyvinyl ether group, or may be treated so that only a part thereof is substituted in consideration of solubility and other properties.
[0052]
The solvent used when reacting the compound having a hydroxyl group and the above reactive group with the halogen group-containing polysilane compound (polysilane having the unit of the general formula of (4) or (5)) is a halogen group-containing polysilane compound. There is no particular limitation as long as the solvent does not react. It is possible to use any of the above-mentioned solvents used in the dearylhalogenation reaction, for example, the same solvent as used in step a. These solvents can be used alone or in combination of two or more. The reaction is performed at -78 to + 100C. 0-40 degreeC is more preferable.
[0053]
By the above reaction, a polysilane compound of the present invention having at least one of the structures of the general formulas (1) and (2) as a repeating unit is obtained. The remaining hydrolyzable halogen atom is treated with a compound having a hydroxyl group and not containing the above reactive group, thereby replacing a group derived from the compound and forming a stable ether bond. In the formulas (1) and (2), R ₁ And R ₂ Are each independently a hydrogen atom, an epoxy group-containing group, an oxetane-containing group, or a vinyl ether-containing group, and these are derived from the above-described compounds having a hydroxyl group and a reactive group.
[0054]
B. 2. Method using epihalohydrin
Among the polysilane compounds of the present invention, the polysilane compound having an epoxy-containing group is also prepared by reacting a polysilane compound having a hydroxyl group with epihalohydrin to obtain a halohydrin compound and closing the ring. The hydroxyl group of the polysilane compound having a hydroxyl group as the raw material is preferably a phenolic hydroxyl group. For example, a polysilane having a 4-hydroxybenzyloxy group as a side chain is used as a raw material. The ring closure is performed using an alkali or the like.
[0055]
According to this method, the polysilane compound of the present invention can be obtained at a high yield.
[0056]
C. Resin composition containing polysilane compound
The resin composition containing the polysilane compound of the present invention can be used for various applications. For example, a polysilane compound having a vinyl ether-containing group can be photopolymerized because of its cationic polymerizability, and can be a main component of the photosensitive resin composition. Alternatively, a thermally polymerizable composition that is cured by a polymerization reaction using an initiator that acts by heat can be used.
[0057]
Since a polysilane compound having an epoxy group or an oxetane group can be thermoset, a thermosetting resin composition can be obtained. Polysilane compounds having an epoxy group or an oxetane group also have cationic polymerizability in the presence of an acidic catalyst such as Bronsted acid or Lewis acid, so they can be used as a cationic polymerizable composition in applications such as coating agents. It is possible.
[0058]
Among these, the photosensitive resin composition and the thermosetting resin composition using the polysilane compound of the present invention will be described below.
[0059]
C. 1 Photosensitive resin composition containing polysilane compound
This photosensitive resin composition contains the polysilane compound of the present invention and a photopolymerization initiator, and further contains, if necessary, a sensitizer, a solvent required for coating, and an additive such as a surfactant. I do.
[0060]
Although this composition can be used in various forms, it is preferable to form a thin film of the composition on a substrate and use it for preparation of an optical device, an optical waveguide or the like.
[0061]
The photopolymerization initiator refers to a compound having a photopolymerization initiating action and / or a compound having a sensitizing effect. Such compounds include, for example, the following compounds: diazonium salts such as benzenediazonium hexafluoroantimonate, benzenediazonium hexafluorophosphate, benzenediazonium hexafluoroborate; triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium Sulfonium salts such as hexafluorophosphate, triphenylsulfonium hexafluoroborate, 4,4'-bis [bis (2-hydroxyethoxyphenyl) sulfonio] phenylsulfidebishexafluorophosphate; diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium Hexafluorophosphate, diphenyl-4-thiophenoxyphenyl sulf Iodonium salts such as onium hexafluorophosphate, diphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate; acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, p-dimethylacetophenone, p-dimethylaminopropiophenone, dichloroacetophenone, trichloroacetophenone; acetophenones such as p-tert-butylacetophenone; benzophenones such as benzophenone, 2-chlorobenzophenone and p, p'-bisdimethylaminobenzophenone; benzoins such as benzyl, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether and benzoin isobutyl ether; Ethers: benzyl dimethyl ketal, thioxanthene, 2-chlorothioxanthene, 2,4-diethyl Sulfur compounds such as luthioxanthene, 2-methylthioxanthene and 2-isopropylthioxanthene; anthraquinones such as 2-ethylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone and 2,3-diphenylanthraquinone; azobisisobutyro Organic peroxides such as nitrile, benzoyl peroxide and cumene peroxide; and thiol compounds such as 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzoxazole and 2-mercaptobenzothiazole.
[0062]
One of these compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Furthermore, a compound which does not act as a photopolymerization initiator by itself, but can increase the ability of the photopolymerization initiator by using in combination with the above-mentioned compound can be added. Such compounds include, for example, tertiary amines such as triethanolamine, which are effective when used in combination with benzophenone.
[0063]
The photopolymerization initiator is preferably contained at a ratio of 0.1 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the polysilane compound. If the content of the photopolymerization initiator is less than 0.1 part by weight, the photopolymerization rate tends to be low, and the sensitivity tends to be low. On the other hand, if the amount exceeds 30 parts by weight, for example, when a thin film is formed on a substrate, light hardly reaches the substrate, so that curing is insufficient, and the adhesion between the substrate and the resin tends to deteriorate.
[0064]
As the sensitizer, any sensitizer used in the art can be used, for example, carbonyl compounds, organic sulfur compounds, persulfides, redox compounds, azo compounds, diazo compounds, halogen compounds And a photoreducing compound. The sensitizer is used in an amount of 1 to 200 parts by weight, more preferably 5 to 150 parts by weight, based on 100 parts by weight of the photopolymerization initiator.
[0065]
Examples of the solvent contained in the photosensitive resin composition include a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ether solvent, and an ester solvent.
[0066]
Examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, n-octane, decane, dicyclopentadiene, benzene, toluene, xylene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, And squalane.
[0067]
Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, dibutyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, and cycloheptanone.
[0068]
Examples of the ether solvent include the following compounds: diethyl ether, di-n-propyl ether, di-isopropyl ether, dibutyl ether, ethyl propyl ether, anisole, phenetole, diphenyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol. Diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, Ethylene glycol Lumpur methyl ethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dibutyl ether, propylene glycol methyl ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane.
[0069]
Examples of ester solvents include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isoamyl lactate, propylene glycol methyl ether acetate, and the like. can do.
[0070]
These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
[0071]
Examples of the surfactant include fluorine-based, silicone-based, and nonionic-based surfactants. By adding a small amount of this surfactant, the smoothness and flatness of the coating film of the photosensitive resin composition solution can be optimally adjusted.
[0072]
The concentration of the photopolymerizable polysilane compound in the photosensitive resin composition is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 50% by weight based on the weight of the entire composition. The viscosity of the solution of the photosensitive resin composition is usually in the range of 1 to 500 mPa · s. However, the viscosity can be appropriately selected according to, for example, a coating apparatus and a target coating film thickness.
[0073]
The substrate on which the photosensitive resin composition is applied to form a thin film on the surface thereof is not particularly limited. For example, a glass substrate made of glass such as quartz, borosilicate glass, and soda glass; a metal substrate made of metal such as gold, silver, copper, nickel, titanium, aluminum, and tungsten; and a layer made of these metals on the surface. And a composite substrate such as a glass substrate or a plastic substrate.
[0074]
When the photosensitive resin composition (coating liquid) of the present invention is applied to a substrate and used, the method includes spin coating, roll coating, curtain coating, dip coating, spraying, and inkjet method. Is mentioned. The atmosphere for the application is not particularly limited, and the application can be performed in the air. Preferably, it is performed in dry air.
[0075]
When the spin coating method is used, the spinning speed of the spinner is determined by the thickness of the thin film to be formed, the composition of the coating solution, and the like, but is preferably 100 to 5000 rpm, more preferably 300 to 3000 rpm. After the application, a heat treatment is preferably performed to remove the solvent. The heating temperature varies depending on the type and boiling point of the solvent used, but is preferably 90 to 200 ° C. The heating is preferably performed in the same dry air atmosphere as in the above-mentioned coating step.
[0076]
As described above, a thin film of the photosensitive resin composition is formed on the substrate. By irradiating the thin film with light, a cationic polymerization reaction by a reactive group of polysilane proceeds. Examples of light used for light treatment include visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-ray, electron beam, molecular beam, γ-ray, synchrotron radiation, and proton beam. Specific examples of the light source include a low-pressure or high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, a discharge tube that emits a resonance line of a rare gas (eg, argon, krypton, xenon, etc.), a YAG laser, an argon laser, a carbon dioxide laser, or a XeF laser. , XeCl, XeBr, KrF, KrCl, excimer laser using ArF, ArCl or the like as an excited species.
[0077]
The output of these light sources is 10 to 5000 W, and an output of 100 to 1000 W is usually sufficient. The wavelength of these lights is not particularly limited as long as the polysilane compound of the present invention absorbs the light to some extent. The wavelength of the light is preferably 170 nm to 600 nm. The use of laser light is particularly preferred in terms of conversion efficiency of curing a thin film to obtain a silicon film. The temperature at the time of these light treatments is usually from room temperature to 500 ° C., and can be appropriately selected according to the desired properties of the cured thin film.
[0078]
In this way, a photocured thin film of the polysilane compound of the present invention is formed on the substrate.
[0079]
As described above, since the polysilane compound of the present invention has high solubility in organic solvents, a composition containing the polysilane compound is easily applied as a liquid coating liquid on a substrate to form various thin film patterns. It is suitably used for The uncoated thin film composed of the composition is dissolved in a developing solution because it is composed of polysilane having a one-dimensional polymer structure, but is three-dimensionally crosslinked by cationic polymerization due to exposure. It becomes hardly soluble in liquid. Therefore, the unexposed portion is selectively dissolved and removed with the developing solution, so that a negative pattern can be obtained. The thus obtained resist having a thin film pattern of a predetermined shape has a Si-Si bond in the structure. Therefore, the resist has high transparency and a high refractive index, and can exhibit heat stability comparable to that of an inorganic resist, that is, extremely excellent heat resistance, dimensional stability, and the like.
[0080]
C. 2 Thermosetting resin composition containing polysilane compound
The thermosetting resin composition containing the polysilane compound of the present invention contains the polysilane alone or, if necessary, further comprises a curing agent, a release agent, a coupling agent, a coloring agent, a curing catalyst, and a reaction accelerator. Etc.
[0081]
Examples of the curing agent include phenol novolaks, acid anhydrides and amines; examples of the release agent include organic waxes and metal salts of aliphatic carboxylic acids; and examples of the coupling agent include γ-methacryloxy. And propyl trialkoxysilane. The colorant is not particularly limited as long as it is a compound that does not impair the purpose of the present invention. The curing catalyst and reaction accelerator may be any as long as they initiate and accelerate the curing reaction. Examples of the curing catalyst include cationic catalysts such as quaternary ammonium salts, phosphonium salts, phosphines, imidazoles, triflic acid salts, boron trifluoride etherate compounds, and boron trifluoride, and protonic acid catalysts. .
[0082]
Since the above-mentioned thermosetting resin composition of the present invention is excellent in moldability, it is suitably used as a thermosetting resin composition for molding. The thermosetting resin composition is useful as a thermosetting resin composition for sealing electronic materials, because of its excellent releasability, insulating properties, water repellency, and stain resistance. Further, since it has excellent transparency, it is also useful as a thermosetting resin composition for optical devices.
[0083]
The molded article of the present invention is obtained by molding the thermosetting resin composition into a desired shape and curing the composition. The molding method and curing conditions are not particularly limited, but a method of molding into a desired shape using a mold or the like and cross-linking and solidifying is generally used. For example, a molding method by heating and pressing or a low-temperature molding method called a cold press is used. As a method by heating and pressurizing, for example, a method of filling the composition of the present invention into a mold at normal pressure by a method called hand lay-up or spray lay-up, and then heating and curing; by injection molding using a transfer press device A method of heating and compression; and a continuous forming method such as a continuous laminating method, a continuous pultrusion method called a pultrusion method, and a filament winding forming method. In these molding methods, an intermediate molding material can be obtained by mixing the resin composition with a reinforcing agent or impregnating the reinforcing agent, and then molding and curing. Examples of the reinforcing agent include a woven fabric and a nonwoven fabric made of resin, glass, and the like. As an intermediate molding material obtained by using this, for example, a sheet-like intermediate molding material called SMC (sheet molding compound); a liquid or solid intermediate molding material called BMC (berg molding compound) or premix A prepreg obtained by impregnating a glass cloth or mat with the composition of the present invention.
[0084]
Such a molded article of the present invention is characterized by being excellent in mold releasability, water repellency and stain resistance. Furthermore, the molded article of the present invention has good transparency, and as a result, has the advantage of giving excellent color developability when a pigment or the like is blended and giving a resin having good color development without clouding.
[0085]
The resin composition of the present invention can be suitably used as a sealing material for electric / electronic insulating materials, potting materials for various electronic components such as capacitors, coating materials, and the like, and has heat resistance, adhesiveness, and curability. Is excellent. When used as a potting agent, it can be used in the same manner as a sealing resin using an epoxy resin that has been generally used conventionally.
[0086]
The thermosetting resin composition is excellent in heat resistance and environmental resistance, has high mechanical strength such as bending characteristics, high toughness, thermal shock resistance, and good moldability.
[0087]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0088]
The evaluation method of the polysilane compounds obtained in the following Examples and Comparative Examples is as follows.
[0089]
(Evaluation method)
The following tests are performed on the molded articles (thin films and test pieces) formed from the polysilane compounds obtained in the respective Examples and Comparative Examples.
[0090]
1. Patterning characteristics of thin films
A solution containing a polysilane compound is applied on a glass substrate using a spinner, and then prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 120 seconds to obtain a coating film having a thickness of about 2 μm. Next, a mask having a predetermined pattern is set on a glass substrate having a coating film, and a light intensity of 9.5 mW / cm at a wavelength of 405 nm using a high-pressure mercury lamp of 250 W under a nitrogen atmosphere. ² UV light of 1000mJ / cm ² Irradiation so as to have an energy amount of Next, development processing is performed at 25 ° C. for 60 seconds using a propylene glycol monomethyl ether acetate solvent to remove unexposed portions of the coating film, thereby obtaining a substrate with a pattern of a remaining photocured film. This pattern shape is observed with a scanning electron microscope. The case where the pattern shape is rectangular is evaluated as good (○), and the case where taper or swelling or resin residue is observed is evaluated as poor (×).
[0091]
2. Light transmittance
The spectral transmittance of the photocured film obtained in the above item 1 is measured using a spectrophotometer U-2000 manufactured by Hitachi, and the minimum transmittance in the visible light region is defined as the light transmittance.
[0092]
3. Heat-resistant
The substrate having the photocurable pattern obtained in the above item 1 is heated in air at 240 ° C. for 60 minutes. The pattern state (shape, surface state) is observed, and the spectral transmittance is measured.
(Pattern shape evaluation)
A: No change is observed before and after heating.
：: slight change is observed before and after heating.
Δ: slight change is observed.
X: A remarkable change is observed.
(Light transmittance after heating)
：: The minimum transmittance is 95% or more.
X: The minimum transmittance is less than 95%.
[0093]
4. Pencil hardness
The pencil hardness of the photocured film obtained in the above item 1 is measured according to the test method of JIS-K-5400. The highest hardness at which a coating film is not scratched when a load of 9.8 N is applied using a pencil hardness tester is defined as the pencil hardness. The pencil used is "Mitsubishi High Uni".
[0094]
5. Refractive index
The refractive index at 830 nm of the photocured film obtained in the above item 1 is measured by a light interference type film quality measuring device.
[0095]
6. Water repellency
One drop of pure water is dropped at 23 ° C. on the thin film on the substrate having the photocured film obtained in the above item 1, and the contact angle is measured.
[0096]
7. Glass transition temperature (Tg)
The Tg of the thermosetting test piece is measured by DSC (DSC210 type, manufactured by Seiko Instruments Inc.).
[0097]
8. Insulation
The dielectric properties (relative permittivity and dielectric loss tangent) at a frequency of 1 MHz are measured at room temperature using a precision LCR meter HP4284A (manufactured by Agilent Technologies) for a test piece obtained by molding into a predetermined shape.
[0098]
9. Elastic modulus
For a test piece obtained by molding into a predetermined shape, using a dynamic viscoelasticity measuring device DMS6100 (manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.), in a temperature range of −50 ° C. to 300 ° C., in a double-ended bending mode at 1 Hz. The response when a sine wave is applied is measured to determine the storage elastic modulus E '.
[0099]
10. Water absorption
The resin composition containing the polysilane compound is placed in a stainless steel mold, kept at 100 ° C. for 1 hour, and further kept at 180 ° C. for 4 hours to be cured to obtain a disk-shaped resin cured product having a diameter of 40 mm and a thickness of 1 mm. obtain. The test piece thus obtained is placed in a thermo-hygrostat at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85% for 24 hours to absorb moisture. The initial weight of the test piece is W ₀ And the weight after water absorption is W ₁ Then, the water absorption (%) is (W ₁ -W ₀ ) / W ₀ X100.
[0100]
(Example 1)
(Dephenylhalogenation of decaphenylcyclopentasilane (step a))
[0101]
Embedded image

[0102]
After replacing the inside of a 1 L glass reaction vessel equipped with a thermometer, a cooler, a gas injection pipe, and a stirring device with nitrogen gas, 500 g of dry toluene and 250 g of decaphenylcyclopentasilane were charged, stirred, and suspended. Turned cloudy. After adding 10.0 g of aluminum chloride to this suspension, dry hydrogen chloride gas was introduced. The reaction was followed by NMR, and the reaction was terminated when about 25% of the phenyl groups had been replaced with chloro groups. After filtering and removing the aluminum compound, dry nitrogen gas was introduced to drive out dissolved hydrogen chloride gas. The obtained filtrate was concentrated under reduced pressure, and toluene was almost distilled off to obtain 299.0 g of a clear yellow solution of polychlorosilane. The nonvolatile content was 71.0%, and the chlorine content was 7.6% (yield 95.6%). The polychlorosilane solution obtained by dephenylhalogenating decaphenylcyclopentasilane was used in the next step as it was.
[0103]
(Introduction of hydroxyvinyl ether group into polychlorosilane (step b))
[0104]
Embedded image

[0105]
5.6 g of 4-hydroxybutyl vinyl ether (HBVE), 50 g of dichloromethane, and 4.5 g of triethylamine were added to a glass reaction vessel, and the mixture was stirred under water cooling. 20.0 g of the polychlorosilane solution prepared in the step a was gradually dropped into the obtained solution. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The reaction solution became a pale yellow slurry. To this reaction solution, 30 g of water was gradually dropped. After liquid separation of the organic layer, the aqueous layer was extracted with 30 g of dichloromethane. The organic layers were combined, washed twice with 30 g of water, and dried with a desiccant (anhydrous sodium sulfate). After the desiccant was removed by filtration, the filtrate was gradually reduced in pressure, and dichloromethane was distilled off to obtain 10.5 g of a polysilane compound containing a vinyl ether group.
[0106]
This polysilane compound was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to obtain a solution having a solid content of 30%. Using this as a test solution, a thin film was formed by the method described above, and the patterning characteristics were evaluated. Next, the obtained thin film (thin film 1) was evaluated for light transmittance, heat resistance, pencil hardness, refractive index, and water repellency (contact angle).
[0107]
Separately, 3 parts by weight of the cationic polymerization catalyst San-Aid SI-80 was mixed with 100 parts by weight of the polysilane compound, heated and melted at 100 ° C., and placed in a 100 mm × 100 mm, 1 mm thick stainless steel mold. It was kept at 100 ° C. for 1 hour, and further kept at 180 ° C. for 4 hours to cure, thereby obtaining a test piece (test piece 1). Using this test piece 1, Tg, insulation (dielectric constant and dielectric loss tangent), storage elastic modulus E ', and moisture absorption were measured by the above-described methods.
[0108]
The results are shown in Tables 1 and 2.
[0109]
(Example 2)
(Dephenylhalogenation of decaphenylcyclopentasilane (step a))
A clear yellow solution of polychlorosilane was obtained in the same manner as in step (a) of Example 1.
[0110]
(Introduction of Epoxy Group into Polychlorosilane (Step b))
8.1 g of 4-hydroxybenzyl alcohol, 50 g of dichloromethane, and 4.5 g of triethylamine were added to a glass reaction vessel, and the mixture was stirred under water cooling. To this solution, 20.0 g of the polychlorosilane solution prepared in Step a was gradually dropped. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The reaction solution became a pale yellow slurry. 30 g of water was gradually dropped into this reaction solution. After liquid separation of the organic layer, the aqueous layer was extracted with 30 g of dichloromethane. The organic layers were combined, washed twice with 30 g of water, and dried with a desiccant (anhydrous sodium sulfate). After the desiccant was removed by filtration, the pressure was gradually reduced, and dichloromethane was almost distilled off.
[0111]
To the residue were added 101 g of epichlorohydrin and 0.06 g of tetramethylammonium chloride (TMAC), and the mixture was heated and stirred at 90 to 100 ° C. for 3 hours. After cooling the reaction solution to 50 ° C., 2.2 g of sodium hydroxide was added, and the temperature of the reaction solution was set to 50 to 55 ° C., and the mixture was heated with stirring for 4 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, 20 g of water and 50 g of epichlorohydrin were added, and the mixture was stirred at room temperature. After liquid separation of the organic layer, the organic layer was further washed twice with 50 g of water, and epichlorohydrin was distilled off under reduced pressure. Thus, 20 g of a polysilane compound containing an epoxy group was obtained. The epoxy value of the obtained compound was 2.0 eq / kg.
[0112]
Using this polysilane compound, a thin film 2 and a test piece 2 were prepared in the same manner as the thin film 1 and the test piece 1 of Example 1, and these were evaluated in the same manner as the test piece of Example 1.
[0113]
Separately, test pieces 3, 4, and 5 were prepared using the above polysilane compound as described below, and these were evaluated in the same manner as the test piece of Example 1.
[0114]
Test piece 3: 50 g of polysilane compound, 50 g of bisphenol A type epoxy resin (AER-260 manufactured by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd.), 42 g of methylhexahydrophthalic anhydride (Me-HHPA) resin, and 1 g of 2-methylimidazole were uniformly mixed. Kneaded. This was placed in a 100 mm × 100 mm, 1 mm thick stainless steel mold, kept at 100 ° C. for 1 hour, and further kept at 180 ° C. for 4 hours to cure, thereby obtaining a test piece 3.
[0115]
Test piece 4: 100 g of a polysilane compound, 29 g of methylhexahydrophthalic anhydride (Likacid MH-700 manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.), and 1 g of 2-methylimidazole were uniformly kneaded, and the same as in the case of Test Piece 3 above. The test piece 4 was obtained by setting it in a mold and curing.
[0116]
Test piece 5: 100 g of polysilane compound, 30 g of phenol novolak resin TD-2131 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), and 1 g of triphenylphosphine were uniformly kneaded, and a mold was formed in the same manner as in the case of test piece 3 above. The test piece 5 was obtained.
[0117]
Table 2 shows the results of the above test pieces 2 to 5.
[0118]
(Comparative example)
Comparative test pieces 1 were prepared as described below, and these were evaluated in the same manner as the test pieces of Example 1.
[0119]
Comparative test piece 1: 100 g of a bisphenol A type epoxy resin, 77 g of methyl hexahydrophthalic anhydride, and 1 g of 2-methylimidazole were uniformly kneaded. This was placed in a 100 mm × 100 mm, 1 mm thick stainless steel mold, kept at 100 ° C. for 1 hour, and further kept at 180 ° C. for 4 hours to cure, thereby obtaining Comparative Test Specimen 1.
[0120]
Table 2 shows the evaluation results of this comparative example.
[0121]
[Table 1]

[0122]
[Table 2]

[0123]
As is clear from the results in Table 1, the polysilane compound obtained in Example 1 has excellent film-forming properties, and can easily form a photocurable thin film on a substrate. The patterning characteristics of this thin film are also good. The formed photocurable film has high hardness, excellent transparency, high refractive index, and excellent heat resistance and water repellency.
[0124]
As is clear from the results in Table 2, the polysilane compounds obtained in Examples 1 and 2 have excellent insulating properties due to thermal curing, have a high elastic modulus, and can provide a cured molded article having a low water absorption.
[0125]
On the other hand, when the resin composition of the comparative example is used, it is not possible to obtain physical properties that sufficiently satisfy the required performance at a high level.
[0126]
【The invention's effect】
According to the present invention, a polysilane compound having at least one reactive group among an epoxy group, an oxetane group, and a vinyl ether group is thus obtained. This polysilane compound can be cured by cationic polymerization or polymerization reaction by heat. The cured product has high hardness, excellent transparency, high refractive index, and excellent insulation, heat resistance and water repellency. The composition containing the polysilane compound of the present invention is easily molded, and the cured molded article has the above excellent properties. Furthermore, it is easy to form a photocurable thin film on a substrate using the composition containing the polysilane compound. The formed thin film has excellent patterning characteristics, and a pattern with high resolution can be obtained. Therefore, the polysilane compound of the present invention or a composition containing the compound can be widely used for manufacturing LSIs, thin film transistors, photoelectric conversion devices, photoconductors, optical materials, adhesives, resin sealants, and the like.

Claims (12)

A polysilane compound containing at least one selected from the group consisting of an epoxy-containing group, an oxetane-containing group, and a vinyl ether-containing group in a molecule. The fluorine-containing polysilane compound according to claim 1, wherein at least one of the epoxy-containing group, the oxetane-containing group, and the vinyl ether-containing group is bonded to a silicon atom in the main chain via an oxygen atom. The polysilane compound according to claim 1 or 2, which is a polymer or oligomer having at least one of the following general formulas (1) and (2) as a repeating unit:

Here, R ₁ and R ₂ are each independently a hydrogen atom, an epoxy group-containing group, an oxetane-containing group, or a vinyl ether-containing group, and R ₃ is an alkyl group or an aryl group. The polysilane compound according to claim 3, which has thermosetting properties. The polysilane compound according to claim 3, which has cationic polymerizability. A step of dearylhalogenating an aryl-substituted polysilane compound having a repeating unit (3) represented by the following formula:

(Where R ₃ is independently an alkyl group or an aryl group, and at least one of the aryl-substituted polysilane compounds is an aryl group); and the obtained halogen-containing polysilane compound has an epoxy group, Reacting at least one reactive group of an oxetane group and a vinyl ether group with a compound having a hydroxyl group;
A method for producing a polysilane compound, comprising: Reacting a polysilane compound having a hydroxyl group with epihalohydrin to obtain a halohydrin compound; and ring-closing the halohydrin compound;
A method for producing a polysilane compound, comprising: A resin composition containing the polysilane compound according to claim 1. The resin composition according to claim 8, which is a photosensitive resin composition. The composition resin composition according to claim 8, which is a thermosetting resin composition. A substrate having a thin film obtained by curing the resin composition according to claim 8. A molded product obtained by curing the resin composition according to claim 8.