JP2010031238A - 多分岐化合物及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

多分岐化合物及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物及びその硬化物 Download PDF

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亜希子 平岡
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Abstract

【課題】エン・チオール系におけるエン化合物として使用でき、感度が高く、重合時の収縮率も低く、一つの分子にエチレン性不飽和結合が多数導入された多分岐化合物及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本発明の多分岐化合物は、アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基を基点として、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加と、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とが交互になされており、さらに分子鎖末端のアクリレート基に、ジアリルアミンが付加した構造とされている。例えば下記化合物が挙げられる。
Figure 2010031238

【選択図】なし

Description

本発明はインク、コーティング、塗料などのビヒクル用材料、接着剤、レジスト材料、光学材料などの電子・光機能材料などに利用できる、多分岐化合物及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物に関する。
光ラジカル反応によって重合する感光性樹脂組成物は、硬化速度、作業性、多様な硬化膜特性、光重合開始剤の選択に基づく幅広い感光波長の選択などの特徴を有することから、各種コーティング、印刷、接着剤、レジストなど様々な分野で用いられている。これらの感光性樹脂組成物は、主として重合性エチレン性不飽和基を有するモノマー及びオリゴマーから構成されており、重合性エチレン基の具体例としては、アクリレート基あるいはメタクリレート基(以下、(メタ)アクリレートと表す)が挙げられる。こうした感光性樹脂に添加されるモノマーは、比較的分子量が低く、反応性希釈剤としての役割を持つことが多い。一方、硬化膜あるいは硬化物に所望の諸物性を付与するために、また、硬化速度を一段と向上させる上で、分子量が比較的大きく、かつ、(メタ)アクリレート基を2つ以上有するオリゴマーが用いられる。オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、不飽和ポリエステル等があり、それらの特性は硬化膜の要求性能に応じて選択される。これらの化合物の配合組成により様々な要求特性を満たす感光性樹脂組成物が開発されている。
しかし、(メタ)アクリレートモノマーの光ラジカル重合においては、大気中の酸素によりラジカル種と酸素が反応して過酸化物ラジカル(R−OO・)が生じ、連鎖移動に対し不活性化され、重合が阻害されるという欠点がある。また、重合によって収縮するという欠点もある。こうした課題を解決できる感光性樹脂組成物として、エチレン性不飽和結合化合物とポリチオールとからなるエン・チオール系が注目されている(非特許文献1、2)。
本系の重合メカニズムを下記化学反応式(化1)に示す。
Figure 2010031238
まず、光重合開始剤から発生したラジカル種(In・)がチオール化合物から水素を引き抜き、チイルラジカル(R−S・)が生じることが鍵となる(a)。次いで、このチイルラジカルがオレフィンに付加し炭素ラジカルを生じるが(b)、この炭素ラジカルがチオール化合物から水素を引き抜き、チイルラジカルが再生されるのである(c)。これら一連の反応は、ラジカルどうしの停止反応(d)が起こるまで繰り返し起こる。本系が酸素による阻害を受けないのは、下記化学式(化2)に示すような酸素捕捉機構が働くためである。すなわち、過酸化物ラジカルが生じても反応活性を保ち、チオール化合物から水素を引き抜くことができるため、チイルラジカルが再生されうるのである。
Figure 2010031238
以上のように、(メタ)アクリル系の感光性樹脂組成物では、(メタ)アクリレートのラジカル重合が連鎖的に進行するのに対して、エン・チオール系でのラジカル重合は逐次的に進行するので、硬化組成物とするためにはエン化合物あるいはチオール化合物の官能基数は2以上、好ましくは3以上であることが必要となる。
ところで、(メタ)アクリレートの重合収縮の程度は、一般的に(メタ)アクリレート基一つあたりの分子量と相関があり、(メタ)アクリレート当量、すなわち、(メタ)アクリレート基一つあたりの分子量が大きいほど小さくなるといわれている。しかし、(メタ)アクリレート当量の増大に伴って重合速度は低減し、硬化速度は低下する。この2律背反を避ける方法として、多数の(メタ)アクリレートが分子鎖に導入された多分岐化合物が注目されている(特許文献1〜10)。この多分岐化合物は、コア分子から樹状に(すなわちデンドリティックに)分子鎖が発達し、その分子鎖末端に(メタ)アクリレート基が結合した構造をもつ。この種の多分岐化合物では、分子内での分子鎖絡み合いによって(メタ)アクリレート基はオリゴマー分子表面に局在すると考えられる。このため、(メタ)アクリレート当量が増大しても硬化速度は低下することなく、重合収縮の程度が軽減される。
特開平11−193317号公報 特開平11−193318号公報 特開2003−327645号公報 特開2005−36105号公報 特開2005−76005号公報 特開2005−134893号公報 特開2006−282764号公報 特開2005−255681号公報 特開2007−16154号公報 特開2007−121769号公報
川崎徳明、「高分子架橋と分解の新展開」(角岡、白井監修)、シーエムシー出版(2007)、147ページ。 A.F.Jacobine,"Curing in Polymer Science and Technology III",Elsevier:London(1993)p219(Chapter7).
エン・チオール系におけるエン化合物の不飽和官能基としては、(メタ)アクリレート基、アリル基及びノルボルネン残基が知られており、(メタ)アクリレート基はポリチオールと暗所で反応が起こりやすいために後二者が好ましいとされる。しかし、従来のエン化合物の官能基数の多いものはあまり知られておらず、エン当量が増大しても硬化速度は低下することなく、重合収縮の程度が軽減される多分岐化合物は見出されていなかった。
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、エン・チオール系におけるエン化合物として使用することが可能で、感度が高く、重合時の収縮率も低く、一つの分子にエチレン性不飽和結合が多数導入された多分岐化合物及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物を提供することを解決すべき課題としている。
本発明者らは、従来アクリレート系官能基を有するエン化合物のみに知られていた多分岐化合物について、エン・チオール系のエン化合物に適用できないかと考えた。そして鋭意研究を行なった結果、アクリレート系官能基を有する多分岐化合物に対して、ジアリルアミンを付加させた多分岐化合物が、上記課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明の多分岐化合物は、分子鎖末端基として3−ジアリルアミノプロパノイルオキシ基を少なくとも3つ有することを特徴とする。
本発明の多分岐化合物は、分子鎖末端にアクリレート基を3つ以上有する多分岐化合物にジアリルアミンを付加させることによって、容易に合成することができる。こうして3−ジアリルアミノプロパノイルオキシ基が導入された多分岐化合物は、分子鎖末端のビニル基が存在するため、エン・チオール系におけるエン化合物として使用できる。したがって、酸素による重合阻害を受けることはない。
また、3−ジアリルアミノプロパノイルオキシ基が1つの分子に3つ以上結合しているため、3−ジアリルアミノプロパノイルオキシ基はオリゴマー分子表面に局在すると考えられ、このため、エン当量が増大しても硬化速度は低下することなくて感度が高く、重合収縮の程度も軽減される。
本発明の多分岐化合物の第2の局面として、デンドリティックな分子構造を有することとした。こうであれば、コア分子から樹状に(すなわちデンドリティックに)分子鎖が発達し、その分子鎖末端にビニル基が結合した構造をもつため、分子内での分子鎖絡み合いによって3−ジアリルアミノプロパノイルオキシ基はオリゴマー分子表面に局在すると考えられる。さらには、アクリレート基をジアリルアミノ基に容易に変換させることで不飽和結合を一挙に倍増することができる。このため、エン当量が増大しても硬化速度は低下することなくて感度が高く、重合収縮の程度も軽減される。
デンドリティックな分子構造には、多官能基を有するモノマーを一段階ずつ化学反応させ、規則的な分岐構造を形成させるデンドリマーと、ABx型モノマーを重縮合させて一気に分岐構造を形成する高分岐ポリマーとが知られている。また、これらの中間的な多分岐化合物も存在する。本発明の多分岐化合物は、これらのいずれにも適用され得る。
本発明の多分岐化合物の第3の局面として、アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基にジアリルアミンが付加した構造とされていることとした。
このような多分岐化合物であれば、アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基にジアリルアミンを付加させることにより、容易に得ることができる。なお、最後のジアリルアミンでの修飾は、触媒としてBi(OTf)を用いることがさらに好ましい。
また、本発明の多分岐化合物の第4の局面として、アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基を基点として、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加と、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とが交互になされており、さらに分子鎖末端のアクリレート基に、ジアリルアミンが付加した構造とされていることとした。
このような多分岐化合物であれば、アクリレート基を有する分子をコア分子として、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加反応と、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合反応を繰り返し、最後に分子鎖末端をジアリルアミンで修飾することにより、容易に得ることができる。なお、最後のジアリルアミンでの修飾は、触媒としてBi(OTf)を用いることがさらに好ましい。
また、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加と、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とは、それぞれ1回ずつ行ってもよいし、複数回繰り返してもよい。繰り返しの回数が多いほど分岐の数が多くなり、硬化速度を速めて感度を高くする効果、及び重合収縮の程度の軽減効果が高められることが期待される。
また、本発明の多分岐化合物の第5の局面として、水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点としてアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合が形成され、さらに該アクリレート基にジアリルアミンが付加した構造とされていることとした。
このような多分岐化合物であれば、水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点としてアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合を形成する工程と、さらに該アクリレート基にジアリルアミンを付加させる工程と、を行なうことにより容易に得ることができる。なお、ジアリルアミンでの修飾は、触媒としてBi(OTf)を用いることがさらに好ましい。
また、本発明の多分岐化合物の第6の局面として、水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点としてアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合が形成され、続いて該アクリレートに対して水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加とアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とが交互になされており、さらに分子鎖末端のアクリレート基に、ジアリルアミンが付加した構造とされていることとした。
このような多分岐化合物であれば、水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点として、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成と、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加とを交互に行うことによって分子鎖末端にアクリレート基を有するデンドリマーとする分岐工程と、該分子鎖末端のアクリレート基に、ジアリルアミンを付加させる修飾工程とを行なうことにより、容易に得ることができる。なお、最後のジアリルアミンでの修飾は、触媒としてBi(OTf)を用いることがさらに好ましい。
また、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加と、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とは、それぞれ1回ずつ行ってもよいし、複数回繰り返してもよい。繰り返しの回数が多いほど分岐の数が多くなり、硬化速度を速めて感度を高くする効果、及び重合収縮の程度の軽減効果が高められることが期待される。
第4局面及び第6局面の多分岐化合物では、水酸基を1つ以上有するチオールは、分子末端にチオール基と水酸基とを有することも好ましい。本発明者らはこのようなチオールを用いて多分岐化合物を高収率で得ている。
さらに、第4〜第6局面の多分岐化合物では、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートは、1,3−ジアクリロイルオキシ−2−イソシアネート−2−メチルプロパンであることとした。このようなイソシアネートはアクリロイルオキシを1分子に2つ有しているため、分岐をさらに多くすることができ、そのため硬化速度を速めて感度を高くする効果、及び重合収縮の程度の軽減効果がさらに高められる。また、市販されており入手が容易であり、価格も安価である。
また、第4〜第7局面の多分岐化合物では、分子鎖末端基として、式(1)で表される残基を有することとした。
Figure 2010031238
また、本発明の多分岐化合物と、光重合開始剤と、2以上のチオール基を有する化合物とを含有させることにより、本発明の感光性樹脂組成物となる。このような感光性樹脂組成物に光や紫外線を照射することにより、まず、光重合開始剤から発生したラジカル種(In・)がチオール化合物から水素を引き抜き、チイルラジカル(R−S・)が生じる。次いで、このチイルラジカルが多分岐化合物の分子鎖末端のビニル基に付加し炭素ラジカルを生じる。そして、この炭素ラジカルがチオール化合物から水素を引き抜き、チイルラジカルが再生される。これら一連の反応は、ラジカルどうしの停止反応が起こるまで繰り返し起こる。このような系では、過酸化物ラジカルが生じても反応活性を保ち、チオール化合物から水素を引き抜くことができるため、チイルラジカルが再生されうるため、酸素によって阻害されない。また、本発明の多分岐化合物は、コア分子から樹状に(すなわちデンドリティックに)分子鎖が発達し、その分子鎖末端にビニル基が結合した構造をもつ。このビニル基は分子内での分子鎖絡み合いによって分子表面に局在すると考えられる。このため、ビニル基の当量が増大しても硬化速度は低下することなく、重合収縮の程度が軽減される。
また、エン・チオール系でのラジカル重合は逐次的に進行するので、硬化組成物とするためにはエン化合物あるいはチオール化合物の官能基数は2以上、好ましくは3以上であることが必要となる。
さらに、本発明の感光性樹脂組成物では、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマー、重合性炭素−炭素二重結合を有するオリゴマー及び重合性炭素−炭素二重結合を有するポリマーの少なくとも1つを含有させてもよい。こうであれば、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマー、重合性炭素−炭素二重結合を有するオリゴマー及び重合性炭素−炭素二重結合を有するポリマーの種類や含有量を適宜調整することにより、組成物の粘度、硬化速度や感光速度、さらには、硬化物の特性、物性の向上、光硬化特性や硬化膜の物性を制御することができる。こうした、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーとしては、(メタ)アクリレート基、ビニル基、アリル基等を有するモノマーが挙げられる。また、重合性炭素−炭素二重結合を有するオリゴマーとしては、これらの置換基を有するオリゴマー等が挙げられる。
また、本発明の感光性樹脂組成物では、無機及び/又は有機のフィラー、顔料、粘度調整剤、重合希釈剤、熱重合禁止剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、及び酸化防止剤のうち少なくとも1つを含有させてもよい。こうであれば、無機及び/又は有機のフィラー、顔料、粘度調整剤、重合希釈剤、熱重合禁止剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、及び酸化防止剤の種類や含有量を適宜調整することにより、組成物の粘度、硬化速度や感光速度、さらには、硬化物の特性、物性の向上、光硬化特性や硬化膜の物性を制御することができる。
本発明の多分岐化合物は、少なくとも3つのアクリレート基を有する多分岐アクリレートとジアリルアミンとの付加反応により製造される。以下に、用いられる多分岐アクリレートおよびそれらとジアリルアミンとの反応を説明する。
<多分岐アクリレート>
本発明に用いられる多分岐アクリレートしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。さらには、2,2−ジメチロールプロピオン酸の脱水縮合反応によって得られるハイパーブランチポリエステルポリオールから得られる多分岐アクリレートを用いることができる。
また、以下に示す反応によって分子鎖末端にジアクリレート基を導入した多分岐化合物も好適に用いることができる。すなわち、アクリレート基と2−メルカプトエタノールとの付加反応によって水酸基を導入し(反応1)、ついで、1,3−ジアクリロイルオキシ−2−イソシアネート−2−メチルプロパンを反応させて一挙に2つのアクリレート基を導入する(反応2)。この2種類の付加反応を繰り返すことによってさらにアクリレート基を倍加することができ、分子鎖末端にアクリレート基が結合したデンドリマーを得ることができる。2−メルカプトエタノールに代えて、1‐メルカプトプロパン−2,3−ジオール、2‐メルカプトプロパン−1,3−ジオール、N,N−ビス(2―ヒドロキシエチル)メルカプトアセトアミドや2つの水酸基を有するチオール化合物であるチオグリセリンを用いることもできる。
Figure 2010031238
このように、この付加反応を組み合わせた1周期の反応によってアクリレート基を倍増できるので、単官能あるいは多官能性アクリレートも出発物質として用いることができるが、アクリレート官能基数は2以上であることが好ましい。このためには、たとえば、「光硬化技術ハンドブック 材料編」(テクノネット社、2000年)、20〜42ページおよび60〜68ページに記載の多官能性アクリレートモノマー、あるいは、84〜118ページに記載のアクリレートオリゴマーを用いることができる。すなわち、多官能性アクリレートモノマーとしては、たとえば、エチレンジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、グリセロールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アルコキシル化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジアクリロイル化イソシアヌレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ポリエステル系アクリレートオリゴマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、およびこれらの類似物が挙げられる。また、2,2−ジメチロールプロピオン酸の脱水縮合反応によって得られるハイパーブランチポリエステルポリオールから得られる多分岐アクリレートを用いることもできる。これらは単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
反応1では、アクリレート基に対して等モル量の2-メルカプトエタノールを用いることができる。反応を促進させるためには、塩基性触媒を用いることが好ましい。このための触媒としては3級アミンが好適に用いられる。たとえば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、N−メチルジエタノールアミン、ピリジン、ピコリン、ルチジンを挙げることができるが、塩基性イオン交換樹脂も用いることができる。本発明に用いられる不飽和基を少なくとも2つ有する化合物との反応温度は室温から100℃、好ましくは室温から80℃であり、反応時間は反応温度にもよるが、10分から60時間、好ましくは1時間から50時間である。
反応2は、反応1で得られる化合物の分子鎖末端に導入された水酸基に対して等モル量の1,3−ジアクリロイルオキシ−2−イソシアネート−2−メチルプロパン(昭和電工製:カレンズBEI)を添加して行うことができる。この付加反応を促進するために、反応1における塩基性触媒をそのまま用いることができるし、さらには、ジ−n−ブチルチンジラウレートなどの触媒を用いてもよい。また、重合反応を抑制するために重合禁止剤を添加することが好ましい。反応温度は室温から100℃、好ましくは40℃から80℃であり、反応時間は反応温度にもよるが、30分から20時間、好ましくは、1時間から15時間である。反応1および反応2はそれぞれ定量的に進行するので、それぞれでの生成物をそのまま用いて繰り返すことによって、世代が拡張された多官能性アクリルデンドリマーを製造できる。1,3−ジアクリロイルオキシ−2−イソシアネート−2−メチルプロパン(昭和電工製:カレンズBEI)に代えて、2−イソシアネートエチルアクリレート(昭和電工製カレンズAOI)等を用いることもできる。
アクリレート基とジアリルアミンとのマイケル型付加反応は、アクリレート基に対して1〜5モル当量のジアリルアミンを用いて行う。反応時間は反応温度にもよるが、30分から3日間、好ましくは、1時間から3日間である。過剰のジアリルアミンを用いる場合には、反応後に減圧で除去すればよい。また、反応を促進させる触媒として、トリフル酸ビスマスを用いることができる(R.Varala, M.M.Alam and S.R. Adapa,Synlett.,720(2003))。
<水酸基含有コア分子 (多分岐ポリオール)>
請求項5及び請求項6に係る発明に用いられる水酸基を有するコア分子としては、水酸基を1つ以上有する化合物を用いることができ、2つ以上の水酸基を持つ多価アルコールが好ましい。こうであれば、分岐がより高度になるためである。水酸基含有コア分子として、具体的にはグリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ジ(トリメチロールプロパン)、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、3-メチルペンタン-1,3,5-トリオール、キシリトール、ソルビトール、フロログルシノール、ピロガロール、meso-エリスリトール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびこれらの誘導体等が挙げられる。
<感光性樹脂組成物>
分子鎖末端がジアリルアミノ基で置換された本発明の多分岐化合物に光重合開始剤を添加することで感光性樹脂組成物が得られるが、硬化速度を向上させるためにアクリレートモノマーやオリゴマーを配合することも好ましい。さらに好ましくは、本発明の多分岐化合物にポリチオールを配合してエン・チオール系を構成し、これに光重合開始剤を添加する。これによって酸素による重合阻害が低減されるので、この感光性樹脂組成物の薄膜に低照度の光照射によっても光硬化させることが可能となる。
このために用いられるポリチオール化合物としては、1,3−ベンゾジチオール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、エチレングリコールビスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、ペンタエリスリトールトリスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ジペンタエリスリトールヘキサチオグリコレート、エチレングリコール(3−メルカプトプロピオネート)、ブタンジオールビス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(3−メルカプトプロピオネート)、エチレングリコール(3−メルカプトブチレート)、ブタンジオールビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサ(3−メルカプトブチレート)等が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物に用いられる光重合開始剤としては、アセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、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、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、イルガキュアー369(Ir-369)等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン、p−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、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4′−メチル−ジフェニルサルファイド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等のケタール類、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アントラキノン、2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。さらには、それぞれに対応する増感剤を配合することができる。
さらに、本発明の感光性樹脂組成物では、光重合させたときの各種の物性を所望の値とすべく、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマー、重合性炭素−炭素二重結合を有するオリゴマー及び重合性炭素−炭素二重結合を有するポリマーの少なくとも1つを含有させてもよい。こうであれば、硬化速度や感光速度、さらには、硬化物の特性、物性の向上、光硬化特性や硬化膜の物性を制御することができる。
このために用いられる重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーとして、(メタ)アクリレート基を1分子中に1つだけ有する単官能モノマーを用いることができる。例えば、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、n−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチ(プロピ)レングリコール(メタ)アクリレート、メトキシテトラエチ(プロピ)レングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチ(プロピ)レングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチ(プロピ)レングリコール(メタ)アクリレート、エトキシトリエチ(プロピ)レングリコール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、などが挙げられる。また、他の重合性炭素−炭素二重結合、例えばビニル基を有するモノマーであるスチレン、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、N−ビニルアセトアミド、マレイミド、N−置換マレイミド、フマレート等を用いることができる。
また、(メタ)アクリレートモノマーとして、(メタ)アクリレート基を1分子中に2つ以上有する多官能性モノマーを用いることもできる。例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−トリメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビス(アクリロキシネオペンチルグリコール)アジペート、ビス(メタクリロキシネオペンチルグリコール)アジペート、エピクロルヒドリン変性1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ステアリン酸変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、エピクロルヒドリン変性グリセロールトリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレートなどが挙げられる。
さらには、(メタ)アクリレートオリゴマーとして「光硬化技術ハンドブック 材料編」(テクノネット社、2000年)の84〜119ページに記載のポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートを用いることができる。さらには、側鎖に(メタ)アクリレート基を導入したバインダーポリマーや重合性炭素−炭素二重結合を有するバインダーポリマー等を用いることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は感光速度が高いので、無機及び/又は有機のフィラー、顔料、粘度調整剤、重合希釈剤、熱重合禁止剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、及び酸化防止剤等を添加することができる。こうであれば、無機及び/又は有機のフィラー、顔料、粘度調整剤、重合希釈剤、熱重合禁止剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、及び酸化防止剤等の種類や含有量を適宜調整することにより、組成物の粘度、硬化速度や感光速度、さらには、硬化物の特性、物性の向上、光硬化特性や硬化膜の物性を制御することができる。
このために用いられるフィラーには、シリカ微粒子やアルミナ微粒子などを用いることができる。また、金、銀、銅、ニッケルなどの金属微粒子も用いることができる。さらに、顔料には、酸化鉄、二酸化チタン、酸化クロム、酸化亜鉛およびルチル混合相顔料などの体質顔料、ならびにチタンブラックやカーボンブラックまたはそれらの混合物などの無機顔料や、アゾ、キナクリドン、フタロシアニンおよびペリレン顔料ならびにインジゴイドやアニリンブラックまたはそれらの混合物などの有機顔料が用いることができる。
以下、本発明の多分岐化合物をさらに具体化した実施例について述べる。
ペンタエリスリトールテトラアクリレート(以下「PETA」という)、2-メルカプトエタノール(ME)、1,3−ジアクリロイルオキシ−2−イソシアネート−2−メチルプロパン(以下「BEI」という)、はそれぞれ、日本化薬、東京化成、および昭和電工社製のものを用いた。
<コア分子としてのPETAへの2-メルカプトエタノール(ME)の付加>
コア分子としてPETAを用い、2-メルカプトエタノールを付加させて下記デンドリマー4OHを調製した。
Figure 2010031238
18.9g(53.6mmol)のPETAと触媒量のトリエチルアミン(1.52g,15mmol)を含むTHF溶液(120mL)を調製し、0℃で30分間攪拌した。その後、16.8g(215mmol)のMEを含むTHF溶液(50mL)を、反応溶液の温度を5℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下後、0℃で2時間攪拌を続けた後、室温でさらに24時間攪拌した。溶媒を留去し、50℃で減圧乾燥することにより、末端に4個の水酸基を有するデンドリマー4OHを得た。収率:106%(37.8g)。H―NMR(300MHz,MEOD)δ(ppm):2.59―2.70(m, 16H, OCO―CH, S―CH―), 2.82(t,J=6.0Hz,8H,S―CH―),3.68(t,J=6.0Hz,8H,CH―OH),4.22(s,8H,CH―COO)MALDI―TOF/MS(m/z):687(M+Na)。
<デンドリマー4OHへのアクリレート基の修飾>
上記デンドリマー4OHにBEIを付加させて下記デンドリマー8Acを調製した。
Figure 2010031238
20.0g(30.1mmol)の4OH、触媒量のジ−n−ブチルチンジラウレート(1.5g,2.38mmol)、および重合禁止剤(クペロンAl塩、0.5g,1.1mmol)を含有するTHF溶液(200mL)を調製し、還流下でBEI(28.8g,120.4mmol)のTHF溶液(200mL)をゆっくり滴下した。その後、10時間還流を続け、室温に冷却した後、溶媒を留去した。減圧下で乾燥を行うことにより、末端に8個のアクリレート基を有するデンドリマー8Acを得た。収率:119%(58.1g)。H―NMR(300MHz,CDCl)δ(ppm):1.41(s,12H,―CH),2.63―2.84(m,24H,OCO―CH,S―CH―),4.15―4.40(m,32H,CH―OCO,CH―OCONH),5.37(s,4H,OCO―NH),5.88(d,8H,J=9.0Hz,acrylate―H),5.88(m,8H,acrylate―H),6.44(d,8H,J=18.0Hz,acrylate―H)。MALDI―TOF/MS(m/z):1643(M+Na),1659(M+K)。
<デンドリマー8Acへの2-メルカプトエタノール(ME)の付加>
上記デンドリマー8Acに2-メルカプトエタノールをマイケル付加させて下記デンドリマー8OHを調製した。
Figure 2010031238
25.0g(15.4mmol)の8Acと触媒量のトリエチルアミン(0.87g,8.6mmol)を含むTHF溶液(300mL)を調製し、0℃で30分間攪拌した。その後、9.63g(123.3mmol)のMEを含むTHF溶液(80mL)を、反応溶液の温度を5℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下後、0℃で2時間攪拌を続けた後、室温でさらに3日間攪拌した。その後、8時間還流し、1.74g(17.2mmol)のトリエチルアミンを追加投入して、さらに1日間還流した。溶媒を留去し、減圧乾燥することにより、末端に8個の水酸基を有するデンドリマー8OHを得た。収率:102%(35.5g)。H―NMR(300MHz,THF―d) δ(ppm):1.34 (s, 12H, ―CH), 2.60―2.82 (m, 72H, OCO―CH, S―CH―),3.62(t,J=6.0Hz,16H),4.00―4.25(m,32H,CH―OCO,CH―OCONH)。MALDI―TOF/MS(m/z):2268(M+Na)。
<デンドリマー8OHへのアクリレート基の修飾>
上記デンドリマー8OHにBEIを付加させて下記デンドリマー16Acを調製した。
Figure 2010031238
15.0g(6.68mmol)の8OH、触媒量のジ−n−ブチルチンジラウレート(1.36g,2.16mmol)、および重合禁止剤(クペロンAl塩、0.28g)を含有するTHF溶液(200mL)を調製し、還流下でBEI(12.8g,53.5mmol)のTHF溶液(150mL)をゆっくり滴下した。その後、2日間還流を続け、室温に冷却した後、溶媒を留去した。減圧下で乾燥を行うことにより、末端に16個のアクリレート基を有するデンドリマー16Acを得た。収率:103%(28.8g)。H―NMR(300MHz,CDCl) δ(ppm):1.44(s,36H,―CH),2.60―2.91(m,72H,OCO―CH,S―CH―),4.15―4.40(m,80H,CH―OCO,CH―OCONH),5.40(s,12H,OCO―NH),5.90(d,16H,J=9.0Hz,acrylate―H),6.10―6.19(m,16H,acrylate―H),6.44(d,16H,J=18.0Hz,acrylate―H)。MALDI―TOF/MS(m/z):4180(M+Na)。
(実施例1)
実施例1では、PETAに触媒を添加することなくジアリルアミンと反応させて分子鎖末端にビニル基が修飾されたデンドリマー8ALを調製した。
Figure 2010031238
10.0g(28.4mmol)のPETAを含むTHF溶液(40mL)にジアリルアミン(11.0g、113.2mmol)のTHF溶液(20mL)を室温で滴下した。室温で5日間攪拌した後、濃縮し、減圧乾燥することにより末端に8個のアリル基を有するデンドリマー8ALを得た。収率:96%(20.1g)。H―NMR(300MHz,CDCl) δ(ppm):2.47(t,J=7.32Hz,8H,OCO―CH),2.77(t,J=7.32Hz,8H,N―CH),3.08(d,J=6.45Hz,16H,N―CH),4.13(s,8H,―CH―OCO―),5.12―5.20(m,16H,allyl―H),5.74―5.88(m,8H,allyl―H)。
(実施例2)
実施例2では、上記デンドリマー8Acに触媒を添加することなくジアリルアミンと反応させて分子鎖末端にビニル基が修飾されたデンドリマー16ALを調製した。
Figure 2010031238
6.0g(3.7mmol)の8Acを含むTHF溶液(60g)にジアリルアミン(14.4g,0.15mol)のTHF溶液を滴下し、室温で3日間攪拌した後、さらに6時間還流した。室温に冷却した後、溶媒を留去し、さらに70℃で減圧乾燥を行うことにより過剰に添加したジアリルアミンを留去して、末端に16個のアリル基を有するデンドリマー16ALを得た。収率:101%(9.0g)。H―NMR(300MHz,CDCl) δ(ppm):1.39(s,12H,―CH),2.47―2.81(m,56H,―OCO―CH,―S―CH,N―CH),3.10(d,J=6.0Hz,32H,N―CH),4.17―4.27(m,32H,―CH―OCO―),5.13―5.21(m,32H,allyl―H),5.75―5.89(m,16H,allyl―H)。
(実施例3)
実施例3では、実施例2と同様デンドリマー8Acへのジアリルアミンの付加反応であるが、触媒としてBi(OTf)を添加した。
Figure 2010031238
すなわち、10.0g(6.17mmol)の8Acを含むTHF溶液(50g)に、ジアリルアミン(4.8g,49.4mmol)のTHF溶液(50mL)を滴下した。触媒としてトリフル酸ビスマス(1.3g,2.0mmol)を加え、10時間還流した。さらに、0.21g(2.2mmol)のジアリルアミンを加え、10時間還流を行った。室温にまで冷却した後、ろ過してトリフル酸ビスマスを除去した後、ろ液を濃縮し、40℃で減圧乾燥することにより、末端に16個のアリル基を有するデンドリマー16ALを得た。収率:101%(9.0g)。H―NMR(300MHz,CDCl) δ(ppm):1.39(s,12H,―CH),2.47―2.81(m,56H,―OCO―CH,―S―CH,N―CH),3.10(d,J=6.0Hz,32H,N―CH),4.17―4.27(m,32H,―CH―OCO―),5.13―5.21(m,32H,allyl―H),5.75―5.89(m,16H,allyl―H)。
(実施例4)
実施例4では、上記デンドリマー16Acに触媒を添加することなくジアリルアミンと反応させて分子鎖末端にビニル基が修飾されたデンドリマー32ALを調製した。
Figure 2010031238
10.0g(2.4mmol)の16Acを含むTHF溶液(100g)にジアリルアミン(15.2g,0.156mol)のTHF溶液を滴下し、室温で5日間攪拌した後、さらに1日間還流した。室温に冷却した後、溶媒を留去し、さらに70℃で減圧乾燥を行うことにより過剰に添加したジアリルアミンを留去して、末端に32個のアリル基を有するデンドリマー32ALを得た。収率:91.5%(12.57g)。H―NMR(300MHz,CDCl) δ(ppm):1.40(s,36H,―CH),2.47―2.81(m,136H,―OCO―CH,―S―CH,N―CH),3.10(d,J=6.0Hz,64H,N―CH),4.16―4.32(m,80H,―CH―OCO―),5.13―5.21(m,64H,allyl―H),5.75―5.89(m,32H,allyl―H)。
(実施例5)
実施例5では、上記デンドリマー16Acを、触媒としてBi(OTf)の存在下でジアリルアミンと反応させて分子鎖末端にビニル基が修飾されたデンドリマー32ALを調製した。
Figure 2010031238
10g(2.40mmol)の16Acを含むTHF溶液(100g)に、ジアリルアミン(3.74g,38.4mmol)のTHF溶液(50mL)を滴下した。触媒としてトリフル酸ビスマス(1.0g,1.54mmol)を加え、21時間還流した。さらに、74mg(0.76mmol)のジアリルアミンを加え、10時間還流を行った。室温にまで冷却した後、ろ過してトリフル酸ビスマスを除去した後、ろ液を濃縮し、40℃で減圧乾燥することにより、末端に32個のアリル基を有するデンドリマー32ALを得た。収率:79%(10.8g)。H―NMR(300MHz,CDCl) (ppm):1.40(s,36H,―CH),2.47―2.81(m,136H,―OCO―CH,―S―CH,N―CH),3.10(d,J=6.0Hz,64H,N―CH),4.16―4.32(m,80H,―CH―OCO―),5.13―5.21(m,64H,allyl―H),5.75―5.89(m,32H,allyl―H)。
<水酸基含有コア分子トリメチロールプロパンへのBEIの付加(アクリレート基の修飾)>
実施例6では、コア分子として水酸基含有化合物であるトリメチロールプロパンを用い、BEIを付加させて下記デンドリマーTP_6Acを調製した。
Figure 2010031238
1.61g(12.0mmol)のトリメチロールプロパンと触媒量のジ−n−ブチルチンジラウレート(0.45g,0.72mmol)、および重合禁止剤(クペロンAl塩、0.05g,0.11mmol)を含有するTHF溶液(50mL)を調製し、還流下でBEI(8.61g,36.0mmol)のTHF溶液(30mL)をゆっくり滴下した。その後、10時間還流を続け、室温に冷却した後、溶媒を留去した。減圧下で乾燥を行うことにより、末端に6個のアクリレート基を有するデンドリマーTP_6Acを得た。収率:119%(10.2g)。H―NMR(300MHz,CDCl)δ(ppm):0.80−0.92(m,3H,―CH2 ),1.42(s,11H,―CH,―CH 2CH),3.97(s,6H,CCH―OCO)4.20―4.45(m,12H,CH―OCO,CH―OCONH),5.12(s,3H,OCO―NH),5.88(d,8H,J=9.0Hz,acrylate―H),6.14(dd,8H,J=9.0Hz,18.0Hz,acrylate―H),6.44(d,8H,J=18.0Hz,acrylate―H)。
<デンドリマーTP_6Acへの2-メルカプトエタノール(ME)の付加(水酸基の修飾)>
さらに、上記デンドリマーTP_6AcにMEを付加させて下記デンドリマーTP_6OHを調製した。
Figure 2010031238
TP_6Ac(6.06g,6mmol)と触媒量のトリエチルアミン(1.09g,11mmol)を含むTHF溶液(15mL)を調製し、0℃で30分間攪拌した。その後、2.81g(36.0mmol)のMEを含むTHF溶液(30mL)を、反応溶液の温度を5℃以下に保ちながらゆっくり滴下した。滴下後、0℃で2時間攪拌を続けた後、室温でさらに24時間攪拌した。溶媒を留去し、50℃で減圧乾燥することにより、末端に6個の水酸基を有するデンドリマーTP_6OHを得た。収率:117%(9.31g)。H―NMR(300MHz,MEOD)δ(ppm):0.85−0.97(m,3H,―CH2 ),1.35(s,11H,―CH,―CH 2CH),2.60―2.73(m,24H,S―CH―),2.75―2.84(m,12H, OCO―CH, S―CH―),2.60―3.78(m,12H,CH―OH),3.96(s,6H,CCH―OCO),4.28(s,12H,CH―OCO)。
<TP_6OHへのBEIの付加(アクリレート基の修飾>
そして、P_6OHへBEIを付加させて下記デンドリマーTP_12Acを調製した。
Figure 2010031238
3.95g(3.0mmol)のTP_6OH、触媒量のジ−n−ブチルチンジラウレート(0.22g,0.36mmol)、および重合禁止剤(クペロンAl塩、0.041g)を含有するTHF溶液(30mL)を調製し、還流下でBEI(4.31g,18.0mmol)のTHF溶液(15mL)をゆっくり滴下した。その後、2日間還流を続け、室温に冷却した後、溶媒を留去した。減圧下で乾燥を行うことにより、末端に12個のアクリレート基を有するデンドリマーTP_12Acを得た。収率:116%(9.57g)。H―NMR(300MHz,CDCl)δ(ppm):0.80−0.92(m,3H,―CH2 ),1.39(s,11H,―CH,―CH 2CH),1.43(s,18H,―CH),2.60―2.88(m,36H,OCO―CH,S―CH―),3.94(s,6H,CCH―OCO)4.10―4.45(m,48H,CH―OCO,CH―OCONH),5.36(s,9H,OCO―NH),5.88(d,8H,J=9.0Hz,acrylate―H),6.14(dd,8H,J=9.0Hz,18.0Hz,acrylate―H),6.43(d,8H,J=18.0Hz,acrylate―H)。
(実施例6)
実施例6では、TP_6Acとジアリルアミンを反応させて分子鎖末端にビニル基が修飾されたデンドリマーTP_12ALを調製した。
Figure 2010031238
1.70g(2.0mmol)のTP_6Acを含むTHF溶液(15mL)にジアリルアミン(4.68g、48mmol)のTHF溶液(15mL)を室温で滴下した。室温で5日間攪拌した後、濃縮し、減圧乾燥することにより末端に12個のアリル基を有するデンドリマーTP_12ALを得た。収率:115%(20.1g)。H―NMR(300MHz,CDCl) δ(ppm):0.80−0.92(m,3H,―CH2 ),1.39(s,11H,―CH,―CH 2CH),2.50(t,J=7.07Hz,8H,OCO―CH),2.79(t,J=7.07Hz,8H,N―CH),3.09(d,J=6.43Hz,24H,N―CH),3.96(s,6H,―CH―OCO―),4.00―4.40(m,12H,―CH―OCO―),5.00―5.25(m,24H,allyl―H),5.70―5.90(m,12H,allyl―H)。
(実施例7)
実施例7では、上記デンドリマーTP_12Acに触媒を添加することなくジアリルアミンと反応させて分子鎖末端にビニル基が修飾されたデンドリマーTP_24ALを調製した。
Figure 2010031238
2.76g(1.0mmol)のTP_12Acを含むTHF溶液(15ml)にジアリルアミン(4.68g、48mmol)のTHF溶液を滴下し、室温で3日間攪拌した後、さらに6時間還流した。室温に冷却した後、溶媒を留去し、さらに70℃で減圧乾燥を行うことにより過剰に添加したジアリルアミンを留去して、末端に24個のアリル基を有するデンドリマーTP_24ALを得た。収率:105%(4.1g)。H―NMR(300MHz,CDCl) δ(ppm):0.80−0.92(m,3H,―CH2 ),1.39(s,29H,―CH,―CH 2CH),2.49(t,J=7.07Hz,24H,OCO―CH),2.65−3.00(m,60H,N―CH,OCO―CH,S―CH―),3.10(d,J=6.43Hz,48H,N―CH),3.94(s,6H,―CH―OCO―),4.00―4.40(m,48H,―CH―OCO―),5.05―5.25(m,57H,allyl―H,−NH),5.70―5.90(m,12H,allyl―H)。
<感光性樹脂組成物の調製>
前述したポリアリル系デンドリマー(8AL,16AL,32AL,TP−12AL,TP−24AL)に、4官能チオール化合物(SH4)及び光重合開始剤(Ir―369)を加えたTHF溶液を調製し、感光性樹脂組成物とした。なお、アリル基濃度とメルカプト濃度は0.8mol/Lとし、光重合開始剤濃度は0.08mol/Lとした。
Figure 2010031238
<感光性樹脂組成物の評価>
上記のようにして調製した5種類の感光性樹脂組成物を用い、清浄なPETフィルム上にスピンキャスト膜を作製し、75℃で1分間加熱して溶媒を除去した後、365nmの紫外単色光を照射した。その後、塗膜の硬化を鉛筆硬度測定により評価した。
その結果、8AL/SH4系の感光性樹脂組成物においては、おおよそ400mJcm―2の紫外光照射で、B程度の硬度が得られ、3H程度の硬度を得るために必要な最低露光エネルギーは3500mJcm―2であった。また、16AL/SH4系の感光性樹脂組成物においては、おおよそ2500mJcm―2の紫外光照射で、F〜H程度の硬度が得られ、3H程度の硬度を得るために必要な最低露光エネルギーは3000mJcm―2であった。さらに、32AL/SH4系の感光性樹脂組成物においては、おおよそ400mJcm―2の紫外光照射で、F〜H程度の硬度が得られ、3H程度の硬度を得るために必要な最低露光エネルギーは1000mJcm―2であった。また、TP−12AL/SH4系の感光性樹脂組成物においては、おおよそ3000mJcm―2の紫外光照射で、F〜H程度の硬度が得られ、3H程度の硬度を得るために必要な最低露光エネルギーは4000mJcm―2であった。さらに、TP−24AL/SH4系の感光性樹脂組成物においては、おおよそ600mJcm―2の紫外光照射で、F〜H程度の硬度が得られ、3H程度の硬度を得るために必要な最低露光エネルギーは1500mJcm―2であった。
<感光性樹脂組成物の調製>
実施例4〜5で得られたポリアリル系デンドリマー(32AL)に、下記4官能チオール化合物(SH4)(下記化20参照)及び光重合開始剤(Ir―369)を加えたTHF溶液を調製した。更にポリアリル系デンドリマーとチオール化合物の総量に対して50重量%の汎用のポリアクリレートであるトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)を添加し、感光性樹脂組成物とした。このとき、いずれの溶液もアリル基濃度及びチオール化合物の濃度を0.8mol/Lとし、光重合開始剤濃度は0.08mol/Lとした。
Figure 2010031238
<感光性樹脂組成物の評価>
この感光性樹脂組成物を用い、清浄なPETフィルム上にスピンキャスト膜を作製し、75℃で1分間加熱して溶媒を除去した後、365nmの紫外単色光を照射した。その後、塗膜の硬化を鉛筆硬度測定により評価した。
その結果、32AL/SH4/TMPTA系では、おおよそ700mJcm―2の紫外光照射で、B程度の硬度が得られ、2H程度の硬度を得るために必要な最低露光エネルギーは2000mJcm―2であった。この結果から、ポリアクリレートなどアクリル化合物等を添加しても問題なく硬化することが分かった。
上記感光性樹脂組成物に無機フィラーを添加した感光性樹脂組成物を調製し、その評価を行なった。無機フィラーには、疎水化処理を施したシリカを用いた。前述したポリアリル系デンドリマー(32AL)に、4官能チオール化合物(SH4)(下記化21参照)及び光重合開始剤(Ir―369)を加えたTHF溶液を調製した。更にポリアリル系デンドリマー(32AL)とチオール化合物の総量に対して50重量%の疎水性処理シリカを添加し、感光性樹脂組成物とした。このとき、いずれの溶液もアリル基濃度及びチオール化合物の濃度を0.8mol/Lとし、光重合開始剤濃度は0.08mol/Lとした。
Figure 2010031238
<感光性樹脂組成物の評価>
この感光性樹脂組成物を用い、清浄なPETフィルム上にスピンキャスト膜を作製し、75℃で1分間加熱して溶媒を除去した後、365nmの紫外単色光を照射した。その後、塗膜の硬化を鉛筆硬度測定により評価した。
その結果、32AL/SH4/SiO系の感光性樹脂組成物では、おおよそ200mJcm―2の紫外光照射で、B程度の硬度が得られ、2H程度の硬度を得るために必要な最低露光エネルギーは420mJcm―2であった。この結果から、無機微粒子等を添加しても問題なく硬化することが分かった。
この発明は、上記発明の実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本発明の多分岐化合物及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物は、インク、コーティング、塗料などのビヒクル用材料、接着剤、レジスト材料(例えばフォトリソグラフィ用レジスト、光ナノインプリント用レジスト)、光造形樹脂の添加剤、光学材料などの電子・光機能材料などに利用できる。

Claims (20)

  1. 分子鎖末端基として3−ジアリルアミノプロパノイルオキシ基を少なくとも3つ有することを特徴とする多分岐化合物。
  2. デンドリティックな分子構造を有することを特徴とする請求項1記載の多分岐化合物。
  3. アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基にジアリルアミンが付加した構造とされていることを特徴とする請求項1又は2記載の多分岐化合物。
  4. アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基を基点として、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加と、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とが交互になされており、さらに分子鎖末端のアクリレート基に、ジアリルアミンが付加した構造とされていることを特徴とする請求項1又は2記載の多分岐化合物。
  5. 水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点としてアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合が形成され、さらに該アクリレート基にジアリルアミンが付加した構造とされていることを特徴とする請求項1又は2記載の多分岐化合物。
  6. 水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点としてアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合が形成され、続いて該アクリレートに対して水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加とアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とが交互になされており、さらに分子鎖末端のアクリレート基に、ジアリルアミンが付加した構造とされていることを特徴とする請求項1又は2記載の多分岐化合物。
  7. 前記水酸基を1つ以上有するチオールは、分子末端にチオール基と水酸基とを有することを特徴とする請求項4又は6記載の多分岐化合物。
  8. 前記アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートは、1,3−ジアクリロイルオキシ−2−イソシアネート−2−メチルプロパンであることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項記載の多分岐化合物。
  9. 分子鎖末端基として、式(1)で表される残基を有することを特徴とする請求項1、2、4、6のいずれか1項記載の多分岐化合物。
    Figure 2010031238
  10. アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基にジアリルアミンを付加させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の多分岐化合物の製造方法。
  11. アクリレート基を有するコア分子の該アクリレート基を基点として、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加と、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成とを交互に行うことによって分子鎖末端にアクリレート基を有するデンドリマーとする分岐工程と、
    該分子鎖末端のアクリレート基にジアリルアミンを付加させる修飾工程と、
    を有することを特徴とする請求項4、7乃至9のいずれか1項記載の多分岐化合物の製造方法。
  12. 水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点としてアクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合を形成する工程と、
    さらに該アクリレート基にジアリルアミンを付加させる工程と、
    を有することを特徴とする請求項5、7乃至9のいずれか1項記載の多分岐化合物の製造方法。
  13. 水酸基を有するコア分子の該水酸基を基点として、アクリレート基を1つ以上有するイソシアネートによるウレタン結合の生成と、水酸基を1つ以上有するチオールのマイケル付加とを交互に行うことによって分子鎖末端にアクリレート基を有するデンドリマーとする分岐工程と、
    該分子鎖末端のアクリレート基に、ジアリルアミンを付加させる修飾工程と、
    を有することを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項記載の多分岐化合物の製造方法。
  14. 請求項1乃至9のいずれか1項記載の多分岐化合物と、光重合開始剤と、2以上のチオール基を有する化合物とを含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
  15. 重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマー、重合性炭素−炭素二重結合を有するオリゴマー及び重合性炭素−炭素二重結合を有するポリマーの少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項14の感光性樹脂組成物。
  16. 前記重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーは(メタ)アクリレートを有するモノマーであり、前記重合性炭素−炭素二重結合を有するオリゴマーは(メタ)アクリレートオリゴマーであり、前記重合性炭素−炭素二重結合を有するポリマーは(メタ)アクリレートポリマーであることを特徴とする請求項15記載の感光性樹脂組成物。
  17. 請求項14乃至16のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物に無機及び/又は有機のフィラー、顔料、粘度調整剤、重合希釈剤、熱重合禁止剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、及び酸化防止剤の少なくとも1種類が添加されていることを特徴とする感光性樹脂組成物。
  18. さらに有機溶媒が加えられていることを特徴とする請求項14乃至17のいずれか1項記の感光性樹脂組成物。
  19. 前記有機溶媒は、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、エチルベンゼン、ニトロベンゼン、酢酸n−ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、およびジメチルスルホキシドからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項18記載の感光性樹脂組成物。
  20. 請求項14乃至19のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を硬化させてなる硬化物。
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