JP2009084310A - 熱・光硬化性樹脂組成物、光学材料及び光学部材 - Google Patents

熱・光硬化性樹脂組成物、光学材料及び光学部材 Download PDF

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Abstract

【課題】高外観を呈し、無色で透明性が高く、高屈折率等の優れた光学特性を発揮できる硬化物を与えることができるうえ、短時間で成型可能であり、特に光学用途に有用な熱・光硬化性樹脂組成物、それによって構成される光学材料及び該光学材料を硬化してなる光学部材を提供すること。
【解決手段】芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物と、カチオン硬化触媒とを含む熱・光硬化性樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱・光硬化性樹脂組成物、光学材料及び光学部材に関する。より詳しくは、光学用途、オプトデバイス用途、表示デバイス用途、機械部品材料、電気・電子部品材料等として有用な樹脂組成物、光学材料、及び、該光学材料を硬化してなる光学部材に関する。
熱・光硬化性樹脂組成物は、加熱や、紫外線、可視光線、赤外線等の光照射により硬化させて硬化物とすることのできる組成物であり、無機ガラス等の無機材料に比べて成形性が良好であることから、例えば、光学用途、オプトデバイス用途、表示デバイス用途、機械部品材料、電気・電子部品材料等の他、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料、塗料や接着剤等の各種用途に広く用いられている。これらの用途において、特に光学用途や電気・電子部品材料用途等のように光学特性が要求される用途においては、高外観を呈することや透明性や屈折率といった光学特性のみならず、硬化物として機能するために樹脂組成物には成型性が良好であることが必要とされている。
従来の熱・光硬化性樹脂組成物としては、例えば、エポキシ樹脂及び無機酸化物粒子を含む組成物が挙げられ(例えば、特許文献1等参照。)、実施例では、ビスフェノールAグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、メチルヘキサヒドロフタル酸(酸無水物系硬化剤)、オルガノシリカゾル及び硬化促進剤を含む樹脂組成物が開示されている。同様に、エポキシ樹脂と、酸無水物類やアミン類、フェノール類等の従来公知の硬化剤とを含む樹脂組成物が種々開示されている(例えば、特許文献2〜4等参照。)。しかしながら、これらの樹脂組成物では、酸無水物類やアミン類等の従来の硬化剤を必須としているため、これに起因して樹脂組成物が、硬化させる際の加熱により又は硬化後の硬化物を部材として組み込んだ光学素子(例えば、耐リフローアブルカメラモジュール)の加工工程における加熱プロセスにおいて、着色することが多く、高外観でかつ無色・高透明性を充分に実現することができない等という懸念があり、この点で工夫の余地があった。
特開2004−250521号公報(第2、5〜6頁) 特開平5−287082号公報(第2〜4頁) 特開2004−277727号公報(第2、9〜10、22頁) 特開平3−81320号公報(第1、5〜6頁)
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、高外観を呈し、無色で透明性が高く、高屈折率等の優れた光学特性を発揮できる硬化物を与えることができるうえ、短時間で成型可能であり、しかも硬化物の耐熱変色性に優れ、特に光学用途に有用な熱・光硬化性樹脂組成物、それによって構成される光学材料及び該光学材料を硬化してなる光学部材を提供することを目的とするものである。
本発明者等は、熱・光硬化性樹脂組成物について種々検討したところ、芳香族エポキシ化合物を必須成分とすると高屈折率を実現できることにまず着目し、硬化成分としてカチオン硬化触媒を使用すると、従来の酸無水物類やアミン類、フェノール樹脂等の硬化剤を使用した場合に比べて着色のおそれが抑制されるうえ、樹脂組成物に含有された状態であっても常温での経時的な粘度上昇やゲル化を引き起こすことなく保存安定性を発揮することができることを見いだし、またその一方で、カチオン硬化触媒を用いた系では樹脂組成物が充分に硬化することができないことに着目した。そこで、芳香族エポキシ化合物に脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物を併用させると、その硬化物は無色で高透明性や高屈折率、高外観等の優れた光学特性及び耐熱変色性を発揮するとともに、樹脂組成物は良好な保存安定性を呈しながらも、樹脂組成物を短時間で充分に硬化させることができ、離型性や成型性等に優れたものとなるという、これらの特性を両立できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち本発明は、芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物と、カチオン硬化触媒とを含む熱・光硬化性樹脂組成物である。
本発明はまた、上記記載の熱・光硬化性樹脂組成物によって構成される光学材料でもある。
本発明は更に、上記光学材料を硬化させてなる光学部材でもある。
以下に本発明を詳述する。
本発明の熱・光硬化性樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいう。)は、芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物と、カチオン硬化触媒とを含むものであるが、これら各成分はそれぞれ1種又は2種以上を使用することができる。なお、本明細書における「エポキシ基」とは、エポキシ基の他、グリシジル基(グリシジルエーテル基やグリシジルエステル基を含む)を含むものとする。
本明細書中、「芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物と、カチオン硬化触媒とを含む」とは、芳香族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物並びにカチオン硬化触媒からなる必須成分以外の要素を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。以下、「含む」又は「含有する」については、同様である。
上記樹脂組成物において、芳香族エポキシ化合物としては、分子中に芳香環及びエポキシ基を有する化合物であればよいが、例えば、ビスフェノール骨格、フルオレン骨格、ビフェニル骨格、ナフタレン環、アントラセン環等の芳香環共役系を有するグリシジル化合物であることが好ましく、その中でも、より高屈折率を実現させるため、ビスフェノール骨格及び/又はフルオレン骨格を有する化合物であることが好適である。より好ましくは、フルオレン骨格を有する化合物であり、これによって、更に著しく屈折率を高めることができ、また、離型性を更に高めることも可能となる。また、芳香族エポキシ化合物の臭素化化合物を用いることによっても、より高屈折率を達成できるため好適であるが、アッベ数が若干上がるため、用途に応じて適宜使用することが好ましい。
上記芳香族エポキシ化合物として具体的には、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、フルオレン系エポキシ化合物、ブロモ置換基を有する芳香族エポキシ化合物等が好適であり、市販品として例えば、ビスフェノールA型エポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、828EL、1003又は1007)、ビスフェノールF型エポキシ化合物、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オンコートEX−1020又はオグソールEG−210)、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オンコートEX−1010又はオグソールPG)等が好ましく用いられる。より好ましくは、ビスフェノールA型エポキシ化合物、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オグソールEG−210)である。
上記樹脂組成物において、脂環式エポキシ化合物とは、脂環式エポキシ基を有するものであればよく、脂環式エポキシ基としては、例えば、エポキシシクロヘキサン基、環状脂肪族炭化水素に直接又は炭化水素を介して付加したエポキシ基等が挙げられる。中でも、エポキシシクロヘキサン基を有する化合物であることが好適であり、また、硬化速度をより高めることができる点で、分子中に脂環式エポキシ基を2個以上有する多官能脂環式エポキシ化合物が好適である。また、分子中に脂環式エポキシ基を1個有し、かつビニル基等の不飽和二重結合基を有する化合物も好ましく用いられる。
上記脂環式エポキシ化合物として具体的には、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(例えば、商品名「セロキサイド2021P」、ダイセル化学工業社製)、イプシロン−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3’,4’エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(例えば、商品名「セロキサイド2081」、ダイセル化学工業社製)、1,2,8,9−ジエポキシリモネン(例えば、商品名「セロキサイド3000」、ダイセル化学工業社製)、ビニルシクロヘキセンモノオキサイド1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン(例えば、商品名「セロキサイド2000」、ダイセル化学工業社製)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物(例えば、商品名「EHPE−3150」、ダイセル化学工業社製)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物と3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(例えば、商品名「EHPE−3150CE」、ダイセル化学工業社製)、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート等の脂環式エポキシ化合物;環状脂肪族炭化水素に直接又は炭化水素を介して付加したエポキシ化合物;トリグリシジルイソシアヌレート等のヘテロ環含有のエポキシ化合物等の脂環式エポキシド等が好ましく用いられる。
これらの中でも、エポキシシクロヘキサン基を有するエポキシ化合物が好適であり、特に、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(例えば、商品名「セロキサイド2021P」、ダイセル化学工業社製)や、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物(例えば、商品名「EHPE−3150」、ダイセル化学工業社製)が好適である。
上記脂環式エポキシ化合物の具体例として上述した商品について、更に説明する。
<名称:1,2,8,9−ジエポキシリモネン、商品名「セロキサイド3000」>
上記セロキサイド3000は、下記式(1)で表される。代表的な一般性状は、粘度(mPa・s/25℃):5〜20、エポキシ当量:<93.5、沸点(℃/760mmHg):228である。
Figure 2009084310
<名称:ビニルシクロヘキセンモノオキサイド1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、商品名「セロキサイド2000」>
上記セロキサイド2000は、下記式(2)で表され、ビニル基を有するモノエポキシドである。代表的な一般性状は、色相(APHA):<50、純度(%):>95、沸点(℃/8〜9mmHg):49〜53、粘度(mPa・s/25℃):1.5である。
Figure 2009084310
<名称:2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物、商品名「EHPE3150」>
上記EHPE 3150は、下記式(3)(式中、R´は、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)基を表す。)で表される。代表的な一般性状は、外観:透明フレーク、エポキシ当量:170〜190、軟化点(℃):70〜85(軟化点の測定は、JIS K6911に従った。)である。上記EHPE 3150の特徴としては、塩素系不純物がなく(原料材料に塩素系は使用していない)、エポキシ基の反応性が大きく、硬化物のTgが高く、耐候性、透明性を有することである。
Figure 2009084310
<名称:3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、商品名「セロキサイド2021P」>
上記セロキサイド 2021Pは、下記式(4)で表されるセロキサイド 2021の精製品である。セロキサイド 2021の代表的な一般性状は、色相(APHA):<50、エポキシ当量:128〜145、粘度(mPa・s/25℃):100〜400である。
上記セロキサイド 2021Pの代表的な一般性状は、色相(APHA):<50、エポキシ当量:128〜145、粘度(mPa・s/25℃):150〜400である。
Figure 2009084310
<名称:イプシロン−カプロラクトン変性3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3’,4’エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、商品名「セロキサイド2081」>
上記セロキサイド 2081は、可撓性を有し、代表的な一般性状は、形状(常温):液状、色相(APHA):<100、エポキシ当量:190〜210、粘度(mPa・s/25℃):80〜130である。
上記水添エポキシ化合物としては、芳香族エポキシ化合物の完全又は部分水添物であることが好適であり、具体的には、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールS型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物等が好ましい。より好ましくは、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物である。
上記脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物の中でも、本発明では少なくとも脂環式エポキシ化合物を用いることが好適であり、このように上記樹脂組成物が少なくとも脂環式エポキシ化合物を含む形態は、本発明の好適な形態の一つである。脂環式エポキシ化合物は硬化反応活性が高いため、これを含むことによって、カチオン硬化触媒の添加量が少量であっても硬化速度を充分に高めることができ、より短時間で硬化物を得ることが可能となる。また、それと同時に、触媒量を低減することに起因して、耐熱性に優れ、加熱による熱変色や機械的強度の劣化が抑制された硬化物を得ることが可能となる。より好ましくは、脂環式エポキシ化合物と水添エポキシ化合物との両方を含む形態である。
上記樹脂組成物において、カチオン硬化触媒としては、熱や光により重合を開始させるカチオン種が発生するものであれば特に限定されないが、熱潜在性硬化触媒(熱酸発生剤)又は光酸発生剤であることが好適である。熱潜在性硬化触媒を用いることにより、加熱によりカチオン種を含む化合物が励起され、熱分解反応が起こり、熱硬化が進むこととなる。また、光酸発生剤を用いることにより、光によりカチオン種を含む化合物が励起され、光分解反応が起こり、光硬化が進むこととなる。これらの中でも、上記樹脂組成物を光学材料として使用する場合には、熱潜在性硬化触媒が特に好適である。
上記熱潜在性硬化触媒とは、熱酸発生剤、熱潜在性硬化剤、熱潜在性カチオン発生剤、カチオン重合開始剤とも呼ばれ、樹脂組成物において硬化温度になれば、硬化剤としての実質的な機能を発揮するものである。熱潜在性硬化触媒は、硬化剤として一般に使用されている酸無水物類、アミン類、フェノール樹脂類等とは異なり、樹脂組成物に含まれていても、樹脂組成物の常温での経時的な粘度上昇やゲル化を引き起こすことなく、また、熱潜在性硬化触媒の作用として、硬化反応を充分に促進して優れた効果を発揮することができ、ハンドリング性に優れた一液性樹脂組成物(一液化材料)を提供することが可能となる。
また上記熱潜在性硬化触媒を用いることによって、得られる樹脂組成物の硬化物の耐湿性が劇的に改善され、過酷な使用環境においても樹脂組成物が有する優れた光学特性を保持し、種々の用途に好適に用いることができるものとなる。通常、屈折率が低い水分が樹脂組成物やその硬化物に含まれると濁りの原因になるが、熱潜在性硬化触媒を用いると、優れた耐湿性が発揮できることから、このような濁りが抑制され、レンズ等の光学用途に好適に用いることができる。特に車載用カメラや宅配業者向けバーコード読み取り機などの用途では、長時間の紫外線照射や夏季の高温暴露により黄変や強度劣化が懸念されるが、これらの現象は空気や水分の紫外線照射又は熱線暴露の相乗効果により酸素ラジカルの発生が原因と考えられる。耐湿性が向上することで、樹脂組成物中への吸湿が抑制され、紫外線照射又は熱線暴露の相乗効果による酸素ラジカル発生も抑えられるため、樹脂組成物の黄変や強度低下を引き起こすことなく長時間にわたり優れた耐熱性を発揮できる。
上記熱潜在性硬化触媒としては、例えば、下記一般式(1)
(R Z)+m(AXn)−m(1)
(式中、Zは、S、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O、N及びハロゲン元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を表す。R、R、R及びRは、同一又は異なって、有機基を表す。a、b、c及びdは、0又は正数であり、a、b、c及びdの合計はZの価数に等しい。カチオン(R Z)+mはオニウム塩を表す。Aは、ハロゲン化物錯体の中心原子である金属元素又は半金属元素(metalloid)を表し、B、P、As、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coからなる群より選ばれる少なくとも一つである。Xは、ハロゲン元素を表す。mは、ハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷である。nは、ハロゲン化物錯体イオン中のハロゲン元素の数である。)で表される化合物が好適である。
上記一般式(1)の陰イオン(AXn)−mの具体例としては、テトラフルオロボレート(BF4−)、ヘキサフルオロホスフェート(PF6−)、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF6−)、ヘキサフルオロアルセネート(AsF6−)、ヘキサクロロアンチモネート(SbCl6−)等が挙げられる。
更に一般式AXn(OH)で表される陰イオンも用いることができる。また、その他の陰イオンとしては、過塩素酸イオン(ClO )、トリフルオロメチル亜硫酸イオン(CFSO )、フルオロスルホン酸イオン(FSO )、トルエンスルホン酸イオン、トリニトロベンゼンスルホン酸イオン等が挙げられる。
上記熱潜在性硬化触媒の具体的な商品としては、例えば、下記の商品等が挙げられる。
ジアゾニウム塩タイプ:AMERICUREシリーズ(アメリカン・キャン社製)、ULTRASETシリーズ(アデカ社製)、WPAGシリーズ(和光純薬社製)
ヨードニウム塩タイプ:UVEシリーズ(ゼネラル・エレクトリック社製)、FCシリーズ(3M社製)、UV9310C(GE東芝シリコーン社製)、Photoinitiator 2074(ローヌプーラン社製)、WPIシリーズ(和光純薬社製)
スルホニウム塩タイプ:CYRACUREシリーズ(ユニオンカーバイド社製)、UVIシリーズ(ゼネラル・エレクトリック社製)、FCシリーズ(3M社製)、CDシリーズ(サトーマー社製)、オプトマーSPシリーズ・オプトマーCPシリーズ(アデカ社製)、サンエイドSIシリーズ(三新化学工業社製)、CIシリーズ(日本曹達社製)、WPAGシリーズ(和光純薬社製)、CPIシリーズ(サンアプロ社製)
上記樹脂組成物としてはまた、上述した必須成分、すなわち芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物と、カチオン硬化触媒(溶媒等を含まない有効成分量としての固形分換算量)とを、これらの合計量100質量%に対し、それぞれ、40〜89.99質量%、10〜59.99質量%、及び、0.01〜10質量%含むことが好適である。当該範囲内に設定することによって、透明性が高く、高屈折率等の優れた光学特性を発揮でき、短時間で成型可能であるという本発明の作用効果をより更に発揮することが可能となる。
上記芳香族エポキシ化合物並びに脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物の含有量が上記範囲内にあることによって、芳香族エポキシ化合物が有する効果に起因して屈折率をより更に高めることができ、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物が有する効果に起因して、カチオン硬化触媒を用いた系であっても樹脂組成物をより短時間で硬化することができ、成型性や離型性を更に良好なものとすることができるとともに、光照射時の外観劣化をより充分に抑制することが可能となる。
上記芳香族エポキシ化合物のより好ましい下限値としては、上記必須成分の合計量100質量%に対し、45質量%であり、更に好ましくは50質量%である。また、上限値としては、他の成分の割合に応じて設定することが好ましく、例えば、85質量%であることがより好適である。
上記脂環式エポキシ化合物及び水添エポキシ化合物の合計量のより好ましい下限値としては、上記必須成分の合計量100質量%に対し、15質量%であり、更に好ましくは20質量%である。また、上限値としては、他の成分の割合に応じて設定することが好ましく、例えば、55質量%であることがより好適である。
なお、上述したように脂環式エポキシ化合物を少なくとも用いることが好適であるが、この場合、脂環式エポキシ化合物が、上記必須成分の合計量100質量%に対し、10質量%以上であることが好適である。より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上である。
また上記カチオン硬化触媒が0.01質量%未満であると、硬化速度が充分とはならず、短時間で成型可能であるという本発明の作用効果をより充分に発揮できないおそれがある。より好ましい下限値としては0.1質量%であり、更に好ましくは0.2質量%である。また、10質量%を超えて触媒量を増やすと、硬化時やその成形体の加熱時に着色するおそれがある。例えば、成型体を得た後にその成形体をリフロー実装する場合には200℃以上の耐熱性が必要であり、無色・透明性の観点からは、上限値は5質量%であることがより好ましく、更に好ましくは3質量%であり、特に好ましくは2質量%である。
上記樹脂組成物ではまた、硬化後の硬化体(硬化物ともいう。)100質量%に対して不飽和結合を30質量%以上有することが好ましい。本発明において、不飽和結合量とは、不飽和結合を形成する炭素原子、硫黄原子、窒素原子、ホウ素原子、ケイ素原子、リン原子、ゲルマニウム原子、酸素原子、及び、付加する水素原子、ハロゲン原子の合計質量である。すなわち、硬化体100質量%中に含まれる不飽和結合を形成する原子、並びに、該原子に結合している水素原子及びハロゲン原子の合計質量である。具体的には、−CHCHCHCl−CH=CCl−CHCH−構造を有する場合、不飽和結合量は、CH=CCl部分の合計質量を意味する。
また炭素原子が芳香環を形成する場合、硬化体100質量%中に含まれる芳香環の質量%を表すものとする。この場合、芳香環が置換基を有していても、不飽和結合を有しない置換基の質量を含めるのではなく、炭素原子と水素原子とによって構成される芳香環の質量を不飽和結合の合計量の計算に参入することになる。なお、芳香環にハロゲン原子が置換基として結合している場合は、上記定義よりハロゲン原子も含まれる。本発明においては、不飽和結合が芳香環によって構成される形態が好ましい形態の一つである。
上記不飽和結合量が30質量%未満であると、アッベ数を充分に低くすることができず、透明性、屈折率等の光学特性に優れた光学部材を得ることができないおそれがある。より好ましくは、40質量%以上であり、更に好ましくは、45質量%以上である。上限としては、70質量%以下であることが好ましい。
上記不飽和結合及び芳香環は、芳香族エポキシ化合物を構成する芳香環の他、必要に応じて添加されるその他の成分のいずれかに含まれるものも包含する。
上記樹脂組成物において、樹脂組成物の硬化体の不飽和結合量の定量方法としては、元素分析、NMR、IR等により樹脂組成物を分析し、構造等を明らかにした上でH−NMR等で定量分析を行い、不飽和結合を形成する炭素原子、硫黄原子、窒素原子、ホウ素原子、ケイ素原子、リン原子、ゲルマニウム原子、酸素原子、及び、付加する水素原子、ハロゲン原子を定量することにより求めることができる。なお、樹脂組成物としては、本発明の作用効果を発揮する限り特に限定されず、不飽和結合を有さない成分が含まれていてもよい。
上記不飽和結合量は、具体的には、以下の方法により求めることができる。
(1)樹脂組成物を硬化させ硬化体を得る。
(2)上記硬化体及び/又は樹脂組成物を元素分析することにより組成式を求め、IR、NMR測定により該硬化体が有する不飽和結合の存在、及び゛該不飽和結合を形成する官能基を特定する。
(3)質量を定量した硬化体及び/又は樹脂組成物、並びに、質量を定量した外部基準を用いて、NMR測定する。
(4)上記(3)のNMR測定において、外部基準のピーク面積と、不飽和結合に由来するピーク面積、外部基準の質量とから、NMR測定に用いた硬化体に含まれる不飽和結合量を算出する。
(5)上記(4)の結果から、硬化体100質量%に含まれる不飽和結合量を求める。
なお、上記(2)及び(3)のNMR測定においては、最適な核種を1つ又は2つ以上選択して、測定することとする。例えば、不飽和結合が芳香環由来のものである場合は、H−NMR単独や、13C−NMRとの組み合わせが好適であり、不飽和結合を形成する原子にフッ素原子が結合している場合は、19F−NMRが好適である。また、用いる外部基準は、各種に応じて適宜選択し、H−NMRの場合では、一般的にTMSが好適である。
上記樹脂組成物はまた、硬化後の硬化体100質量%に対して芳香環量が30質量%以上であることが好ましい。このような範囲とすることで、アッベ数が充分に低く、透明性、屈折率が充分に高い等の光学特性に優れた光学部材を得ることができる。より好ましくは、40質量%以上であり、更に好ましくは、45質量%以上である。上限としては、70質量%以下であることが好ましい。
上記樹脂組成物としてはまた、芳香族エポキシ化合物と脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物とから構成される有機樹脂成分が、高分子量化合物と低分子量化合物とを含むものであることが好適である。これにより、製造時の粘度低減と製品の機械強度の向上という効果を両立することが可能となる。すなわち、上記樹脂組成物が加工特性(粘度、流れ性)に優れるとともに、上記樹脂組成物の硬化物の機械的強度に優れるといった、相反する両特性を満足することができることとなる。具体的には、有機樹脂成分として高分子量化合物だけを使用すると粘度が上昇するし、また、高分子量化合物の硬化収縮率が低分子量化合物のそれよりも小さいこと等から、高分子量化合物と低分子量化合物とを併用することが好適である。なお、高分子量化合物と低分子量化合物とは、組成が同じであってもよく、異なっていてもよい。
上記高分子量化合物としては、重量平均分子量が700以上であることが好適であり、これにより、樹脂組成物を硬化させた際に一体感のあるものとすることが可能となり、剥離の際の強度が向上し、割れることがなく、好適な強度とすることができる。また、分子量が高すぎると、樹脂組成物の透明性が充分ではなくなるおそれがあるため、分子量(重量平均分子量)範囲は700〜10000であることが好ましい。
また上記低分子量化合物としては、重量平均分子量が700未満であることが好ましく、より好ましくは、150〜700未満である。
上記高分子量化合物と低分子量化合物との組み合わせとしては特に限定されず、例えば、(1)芳香族エポキシ化合物として、高分子量化合物と低分子量化合物とを含む形態であってもよいし、(2)脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物として、高分子量化合物と低分子量化合物とを含む形態であってもよいし、(3)芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物とのいずれかが高分子量化合物であり、その他方が低分子量化合物である形態であってもよい。また、高分子量化合物及び低分子量化合物は、それぞれ1種又は2種以上であってもよい。
上記高分子量化合物と低分子量化合物との質量割合としては、芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物とが、上述した好適な質量割合となる限り特に限定されるものではないが、例えば、高分子量化合物の質量割合が、有機樹脂成分100質量%に対し、10〜90質量%であることが好適である。より好ましくは20〜80質量%であり、更に好ましくは30〜70質量%である。また、低分子量化合物の質量割合が、有機樹脂成分100質量%に対し、30〜90質量%であることが好適であり、より好ましくは35〜80質量%であり、更に好ましくは40〜70質量%である。
なお、分子量(重量平均分子量)としては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用い、下記条件下で測定することができる。
<分子量の測定方法>
測定器:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(東ソー社製、商品名「HLC−8220GPC」
カラム:東ソー社製「TSK−GEL SUPER HZM−N 6.0*150」×4本
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:0.6mL/分
温度:40℃
検量線:ポリスチレン標準サンプル(東ソー社製)を用いて作成。
上記樹脂組成物としてはまた、可撓性を有する成分(可撓性成分)を含むことが好適であり、これによって、一体感のある樹脂組成物とすることが可能となる。
上記可撓性成分としては、有機樹脂成分(芳香族エポキシ化合物と脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物とから構成される有機樹脂成分)とは異なる化合物であってもよいし、該有機樹脂成分の少なくとも1種が可撓性成分であってもよい。
上記可撓性成分として具体的には、−〔−(CH−O−〕−で表されるオキシアルキレン骨格を有する化合物(nは2以上、mは1以上の整数である。好ましくは、nは2〜12、mは1〜1000の整数であり、より好ましくは、nは3〜6、mは1〜20の整数である。)が好適であり、例えば、(1)オキシブチレン基を含むエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、YL−7217、エポキシ当量437、液状エポキシ化合物(10℃以上));(2)高分子エポキシ化合物(例えば、水添ビスフェノール(ジャパンエポキシレジン社製、YL−7170、エポキシ当量1000、固形水添エポキシ化合物));(3)脂環式固形エポキシ化合物(ダイセル工業社製 EHPE−3150);(4)脂環式液状エポキシ化合物(ダイセル工業社製、セロキサイド2081);(5)液状ニトリルゴム等の液状ゴム、ポリブタジエン等の高分子ゴム、粒径100nm以下の微粒子ゴム等が好ましい。中でも、上記(2)〜(4)は、本発明の有機樹脂成分として使用することができるため、好適である。
これらの中でもより好ましくは、末端や側鎖や主鎖骨格等に硬化性の官能基を含む化合物である。なお、「硬化性の官能基」とは、「エポキシ基、グリシジル基等の熱又は光で硬化する官能基(樹脂組成物を硬化反応をさせる基)」をいう。
このように上記可撓性成分としては、硬化性の官能基を含む化合物を好適に用いることができるが、該化合物としては、エポキシ基を含む化合物であることが好ましく、より好ましくは、オキシブチレン基(−〔−(CH−O−〕−(mは、同上。))を有する化合物である。
上記可撓性成分の含有量としては、上記樹脂組成物100質量%中、0.01〜40質量%であることが好適である。上限値としては、より好ましくは30質量%であり、更に好ましくは10質量%であり、特に好ましくは5質量%であり、最も好ましくは1質量%である。また、下限値としては、より好ましくは0.1質量%であり、更に好ましくは0.5質量%である。
上記樹脂組成物としてはまた、離型剤(又は添加剤)を含むことが好適である。
このような離型剤としては、通常の離型剤を好適に用いることができるが、炭素数8〜36のアルコール、カルボン酸、カルボン酸エステル及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物であることが好ましい。このような離型剤を含有することで、金型を用いて硬化する際に容易に金型を剥がすことができ、硬化物の表面に傷をつけることなく外観を制御し、透明性を発現させることもできることから、上記樹脂組成物を、電気・電子部品材料や光学用途における材料としてより更に有用なものとすることが可能となる。
上記化合物の中でも、好ましくは、アルコール、カルボン酸、カルボン酸エステルであり、より好ましくは、カルボン酸(特に高級脂肪酸)及びカルボン酸エステルである。カルボン酸及びカルボン酸エステルは、カチオン硬化反応を阻害することなく、離型効果を充分に発揮できることから好適である。なお、アミン類は、カチオン硬化反応を阻害する可能性があることから、離型剤として用いない方が好ましい。
上記化合物はまた、直鎖状、分岐状、環状等のいずれの構造であってもよく、分岐しているものが好ましい。
上記化合物の炭素数としては、8〜36の整数であることが適当であるが、これによって、樹脂組成物の透明性や作業性等の機能を損なうことなく優れた剥離性を示す硬化物となる。炭素数として好ましくは、8〜20であり、より好ましくは、10〜18である。
上記炭素数が8〜36のアルコールとは、一価又は多価のアルコールであり、直鎖状のものでも分岐状のものでもよい。具体的には、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、パルミチルアルコール、マーガリルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコール、セリルアルコール、ミリシルアルコ−ル、メチルペンチルアルコール、2−エチルブチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、3.5−ジメチル−1−ヘキサノール、2,2,4−トリメチル−1−ペンタノール、ジペンタエリスリトール、2−フェニルエタノール等が好適である。上記アルコールとしては、脂肪族アルコールが好ましく、中でも、オクチルアルコール(オクタノール)、ラウリルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール(2−エチルヘキサノール)、ステアリルアルコールがより好ましい。
上記炭素数が8〜36のカルボン酸とは、1価又は多価のカルボン酸であり、2−エチルヘキサン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、1−ヘプタデカン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸、1−ヘキサコサン酸、ベヘン酸等が好適である。好ましくは、オクタン酸、ラウリン酸、2−エチルヘキサン酸、ステアリン酸である。
上記炭素数が8〜36のカルボン酸エステルとは、(1)上記アルコールと上記カルボン酸とから得られるカルボン酸エステル、(2)メタノール、エタノール、プロパノール、ヘプタノール、ヘキサノール、グリセリン、ベンジルアルコール等の炭素数1〜7のアルコールと上記カルボン酸との組み合わせで得られるカルボン酸エステル、(3)酢酸、プロピオン酸、ヘキサン酸、ブタン酸等の炭素数1〜7のカルボン酸と上記アルコールとの組み合わせで得られるカルボン酸エステル、(4)炭素数1〜7のアルコールと、炭素数1〜7のカルボン酸とから得られるカルボン酸エステルであって、合計炭素数が8〜36となる化合物等が好適である。これらの中でも、(2)及び(3)のカルボン酸エステルが好ましく、ステアリン酸メチルエステル、ステアリン酸エチルエステル、酢酸オクチルエステル等がより好ましい。
上記炭素数が8〜36のカルボン酸塩とは、上記カルボン酸と、アミン、Na、K、Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Snとの組み合わせで得られるカルボン酸塩等が好適である。これらの中でも、ステアリン酸Zn、ステアリン酸Mg、2−エチルヘキサン酸Zn等が好ましい。
上述の化合物の中でもより好ましくは、ステアリン酸及びステアリン酸エステル等のステアリン酸系化合物、アルコール系化合物であり、更に好ましくは、ステアリン酸系化合物である。
上記離型剤の含有量としては、上記樹脂組成物100質量%に対して、10質量%以下であることが好ましい。10質量%を超えると樹脂が硬化しにくくなる等のおそれがある。より好ましくは、0.01〜5質量%であり、更に好ましくは、0.1〜2質量%である。
本発明の樹脂組成物は、上述した必須成分や好適成分の他に、無機微粒子やカチオン硬化触媒以外の硬化触媒、硬化剤、硬化促進剤、反応性希釈剤、不飽和結合を有さない飽和化合物、顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、連鎖移動剤、熱重合開始剤、嫌気重合開始剤、重合禁止剤、無機充填剤や有機充填剤、カップリング剤等の密着向上剤、熱安定剤、防菌・防カビ剤、難燃剤、艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、湿潤・分散剤、沈降防止剤、増粘剤・タレ防止剤、色分かれ防止剤、乳化剤、スリップ・スリキズ防止剤、皮張り防止剤、乾燥剤、防汚剤、帯電防止剤、導電剤(静電助剤)等を含有してもよい。
本発明の樹脂組成物の硬化方法としては、熱硬化や光硬化等の種々の方法を好適に用いることができるが、上述した必須成分に必要に応じてその他の材料を混合して1液組成物とし、硬化物の形状に合わせた金型に該組成物を塗出して硬化させた後、硬化物を金型から取り出す方法が好適に用いられる。
上記硬化方法において、硬化温度及び硬化時間等の硬化条件としては、硬化させる樹脂組成物等に応じて適宜設定すればよいが、上記カチオン硬化触媒として熱潜在性硬化触媒を用いる場合、これらは一般に、硬化温度でカチオンが発生することになる。硬化温度としては、25〜250℃が好ましく、より好ましくは60〜200℃、更に好ましくは80〜180℃、特に好ましくは100〜180℃、最も好ましくは110〜150℃である。また、硬化時間としては、生産性を向上させるため、10分以内であることが好ましく、より好ましくは5分以内であり、更に好ましくは3分以内である。
なお、硬化温度を段階的に変化させてもよい。例えば、樹脂組成物の硬化物を製造するうえでの生産性を向上する目的で、型内に所定の温度・時間で保持した後、型から取り出して空気又は不活性ガス雰囲気内に静置して熱処理することも可能である。この場合の熱処理温度としては、型内保持温度を25℃〜250℃となるように設定することが好ましく、より好ましくは60℃〜200℃、更に好ましくは80〜180℃である。また、保持時間は10秒〜5分であることが好ましく、より好ましくは30秒〜5分である。
上記硬化方法で得られる硬化物の強度としては、金型から取り出して形状を保てる程度の強度であればよく、例えば、1kgf/cm以上の力で押し出したときの形状変化の割合が10%以下の圧縮強度であることが好ましい。形状変化の割合としては、好ましくは1%以下であり、より好ましくは0.1%以下であり、更に好ましくは0.01%以下である。
上記硬化方法においてはまた、上述したように金型を用いて短時間で硬化させた後、硬化物を金型から取り出し、熱処理(ベーク)を行うことか好ましい。熱処理を行うことにより、硬化物が充分な強度をもち、種々の用途に好適に用いることができる。また、熱処理においては、ある程度の強度を持つ硬化物を更に硬化させる点から、取り扱い性に優れている。そのため、金型を用いないでよいことから、小さな面積で大量の製品を熱処理できる利点がある。
上記熱処理において、硬化温度及び硬化時間としては、硬化させる樹脂組成物等に応じて適宜設定することができ、上述したように型内保持温度及び保持時間を設定することが好適である。
本発明の樹脂組成物は、上述のように優れた透明性・光学特性を発揮できる硬化物を与えることができるため、光学用途、オプトデバイス用途、表示デバイス用途等の種々の用途に好適に用いることができる。具体的には、眼鏡レンズ、(デジタル)カメラや携帯電話や車裁カメラのカメラ用撮像レンズ、フィルター、回折格子、プリズム、光案内子、光ビーム集光レンズや光拡散用レンズ、ウォッチガラス、表示装置用のカバーガラス等の透明ガラスやカバーガラス等の光学用途;フォトセンサー、フォトスイッチ、LED、発光素子、光導波管、合波器、分波器、断路器、光分割器、光ファイバー接着剤等のオプトデバイス用途;LCDや有機ELやPDP等の表示素子用基板、カラーフィルター用基板、タッチパネル用基板、ディスプレイ保護膜、ディスプレイバックライト、導光板、反射防止フィルム、防曇フィルム等の表示デバイス用途等が好適である。
これらの用途の中でも、光学用途に用いることが好適であり、このように上記樹脂組成物によって構成される光学材料もまた、本発明の一つであり、また、該光学材料を硬化させてなる光学部材(上記樹脂組成物により形成される硬化物)も本発明の一つである。中でも、レンズ用途に使用することが好適であり、高屈折率レンズ用途に特に好ましく用いられる。この場合、アッベ数は35以下、屈折率は1.57以上であることが好適である。
上記光学材料としては、上記樹脂組成物を含むものであればよいが、光学材料の用途に応じて適宜その他の成分を含んでいてもよい。具体的には、UV吸収剤、IRカット剤、反応性希釈剤、顔料、洗料、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、連鎖移動剤、熱重合開始剤、嫌気重合開始剤、光安定剤、重合禁止剤、消泡剤等が好適である。
なお、上記硬化物の形状としては特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、異形品等の成形体、フィルム、シート、ペレット等の形態であってもよい。
本発明の熱・光硬化性樹脂組成物は、上述のような構成からなり、高外観を呈し、無色で透明性が高く、高屈折率等の優れた光学特性を発揮できる硬化物を与えることができるうえ、短時間で成型可能であることから、光学用途、オプトデバイス用途、表示デバイス用途、機械部品材料、電気・電子部品材料等の用途に有用であり、特に光学用途に好適に用いられるものである。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」は「質量%」を意味するものとする。
合成例1
110℃で、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド(CELL)2021P、エポキシ当量130)25g、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、EHPE−3150、エポキシ当量177)25g、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オグゾールEG−210、エポキシ当量340)50gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は234Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(1)」とする。
合成例2
110℃で、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P、エポキシ当量130)25g、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、EHPE−3150、エポキシ当量177)10g、臭素化芳香族エポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、JER5050、エポキシ当量395)30g、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オグゾールEG−210、エポキシ当量340)35gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は138Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(2)」とする。
合成例3
110℃で、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P、エポキシ当量130)25g、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、EHPE−3150、エポキシ当量177)10g、臭素化芳香族エポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、JER5050、エポキシ当量395)65gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は102Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(3)」とする。
合成例4
ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、828EL、エポキシ当量188、液状エポキシ化合物)を65g、ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、JER1007、エポキシ当量1998、固形エポキシ化合物)を20g、それぞれ秤量し、150℃で均一となるように混合した。更に加えて、90℃で脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P、エポキシ当量130)15gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は19Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(4)」とする。
合成例5
ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、828EL、エポキシ当量188、液状エポキシ化合物)を60g、ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、JER1007、エポキシ当量1998、固形エポキシ化合物)を15g、水添ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、YL−7170、エポキシ当量1000、固形水添エポキシ化合物)を10g、それぞれ秤量し、150℃で均一となるように混合した。更に加えて、90℃で脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P、エポキシ当量130)15gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は57Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(5)」とする。
合成例6
ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、828EL、エポキシ当量188、液状エポキシ化合物)を30g、水添ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、YL−7170、エポキシ当量1000、固形水添エポキシ化合物)を10g、水添ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、YX−8000、エポキシ当量205、液状水添エポキシ化合物)を30g、それぞれ秤量し、150℃で均一となるように混合した。更に加えて、100℃でフルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オグゾールEG−210、エポキシ当量340)30gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は41Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(6)」とする。
合成例7
110℃で、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P、エポキシ当量130)30g、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2081、エポキシ当量201)10g、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、EHPE−3150、エポキシ当量177)10g、臭素化芳香族エポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、JER5050、エポキシ当量395)20g、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オグゾールPG−100、エポキシ当量259)30gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は26Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(7)」とする。
合成例8
110℃で、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P、エポキシ当量130)45g、脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2081、エポキシ当量201)5g、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オグゾールEG−210、エポキシ当量340)50gを均一になるように混合した。収量100gであり、粘度は4Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「樹脂組成物(8)」とする。
比較合成例1
ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、828EL、エポキシ当量188、液状エポキシ化合物)100gに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「比較用樹脂組成物(1)」とする。
比較合成例2
ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、828EL、エポキシ当量188、液状エポキシ化合物)70g、フルオレン系エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社製、オグゾールEG−210、エポキシ当量340)30gを110℃で均一に混合し、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L、固形分50%)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「比較用樹脂組成物(2)」とする。
比較合成例3
水添ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、YX−8000、エポキシ当量205、液状水添エポキシ化合物)100gに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「比較用樹脂組成物(3)」とする。
比較合成例4
ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、828EL、エポキシ当量188、液状エポキシ化合物)を80g、ビスフェノールAエポキシ化合物(ジャパンエポキシレジン社製、JER1007、エポキシ当量1998、固形エポキシ化合物)を20g、それぞれ秤量し、150℃で均一となるように混合した。収量100gであり、粘度は31Pa・sであった。これに、表1に記載の濃度にて、80℃で離型剤(ステアリン酸)を、50℃でカチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI−80L)をそれぞれ添加した。得られた樹脂組成物を「比較用樹脂組成物(4)」とする。
合成例及び比較合成例で得た樹脂組成物について、表1に示す。
なお、樹脂組成物の粘度は、離型剤及びカチオン硬化触媒を加える前の状態(すなわち、芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物とを含む状態)の樹脂組成物における40℃、回転速度D=1/s時の粘度をR/Sレオメーター(米国ブルックフィールド社製)にて測定した。粘度20Pa・s以上ではRC25−1の測定治具を使用し、20Pa・s未満では、RC50−1の治具を使用した。D=1/s時点の粘度が測定できないものについては、D=5〜100/sの値を外挿して、樹脂組成物の粘度として測定した。
Figure 2009084310
実施例1〜8、比較例1〜4
合成例及び比較合成例で得た樹脂組成物に必要に応じて熱を加え(50℃等)減圧脱泡処理を行った後、溶媒の存在により気泡が発生する場合には、減圧処理を行いながら、150℃4時間で硬化を行い、500μmのフィルムを作製し、下記のようにして透過率、屈折率、アッベ数及び成型性を評価した。結果を表2に示す。
なお、各実施例で硬化により得られたフィルムは、いずれも無色・透明であった。
<透過率>
吸光度計(島津製作所製、分光光度計UV−3100)を用いて、波長500nmにおけるフィルムの透過率(%)を評価した。
<屈折率、アッベ数>
屈折率計(アタゴ社製、DR−M2)を用いて、20℃にて、486nm、589nm及び656nmでのフィルムの屈折率を求め、これらの屈折率からアッベ数を求めた。
<成型性(硬化状態並びに硬化物の圧縮強度)>
透明材料の連続生産時に必要な条件としては、副反応が生じる150℃以下の温度で短時間にある程度の圧縮強度を達成することが必要である。120℃、2.5分で樹脂組成物をSUS304基板上に高さ1mmで硬化し、30℃に30s以内で冷却し、706.5gの荷重を直径3mmの円柱状のガラス棒にかけて硬化状態並びに圧縮強度を調べ、下記基準に従って評価した。なお、706.5gの荷重を直径3mmにかけると、1kgf/cmの力が得られる。
〇:形状変化なし(形状変化10%以下)。
△:ゲル状に固まったものの形状変化あり(形状変化10%以上)。
×:液状で硬化せず。
Figure 2009084310
上記実施例と比較例との対比結果から、以下のことが分かる。
すなわち、カチオン硬化触媒を用いる場合に関し、芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物とを併用した実施例1〜8と、芳香族エポキシ化合物のみを使用した比較例1〜2及び4とを比較すると、いずれも、高屈折率レンズに求められる屈折率1.57以上を満たすことができ、しかも高透明性を示すことができるが、芳香族エポキシ化合物のみでは硬化せず、工業製品として使用できない。また逆に、芳香族エポキシ化合物を使用せずに水添エポキシ化合物のみを使用した比較例3では、ある程度の成型性を発揮することができるものの、屈折率が著しく低い。したがって、カチオン硬化触媒を用いる場合には、芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物とを併用することによって初めて、高透明性及び高屈折率を発揮するとともに、成型性に優れたものとすることが可能となることが示されているといえる。

Claims (7)

  1. 芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物と、カチオン硬化触媒とを含むことを特徴とする熱・光硬化性樹脂組成物。
  2. 前記熱・光硬化性樹脂組成物は、芳香族エポキシ化合物と、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物と、カチオン硬化触媒とを、これらの合計量100質量%に対し、それぞれ、40〜89.99質量%、10〜59.99質量%、及び、0.01〜10質量%含むことを特徴とする請求項1に記載の熱・光硬化性樹脂組成物。
  3. 前記芳香族エポキシ化合物は、ビスフェノール骨格及び/又はフルオレン骨格を有する化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱・光硬化性樹脂組成物。
  4. 前記熱・光硬化性樹脂組成物は、少なくとも脂環式エポキシ化合物を含むものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱・光硬化性樹脂組成物。
  5. 前記カチオン硬化触媒は、熱潜在性硬化触媒であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱・光硬化性樹脂組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の熱・光硬化性樹脂組成物によって構成されることを特徴とする光学材料。
  7. 請求項6に記載の光学材料を硬化させてなることを特徴とする光学部材。
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