JP2013241515A - 硬化性組成物およびその硬化物 - Google Patents

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Abstract

【課題】低粘度でハンドリングに優れ、保存安定性にも優れた硬化性組成物、および当該組成物を硬化させて得られる、透明性に優れ、かつ、アッベ数が低い硬化物を提供する。
【解決手段】シリカ微粒子(A)と、1つ以上のエチレン性不飽和基を有しかつ芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B1)と1つ以上のエチレン性不飽和基を有しかつ芳香環構造を有する(メタ)アリル化合物(B2)とから選択される少なくとも一種を含む重合性化合物(B)と、重合開始剤(C)とを含み、該シリカ微粒子(A)が、表面処理前のシリカ微粒子を、少なくとも下記一般式(1)で表されるシラン化合物(D)と下記一般式(2)で表されるシラン化合物(E)とを含む表面処理剤によって表面処理したものである硬化性組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、硬化性組成物およびその硬化物、より詳細には、光学材料、電子材料として用いることのできる硬化性組成物およびその硬化物に関する。
近年、光学機器、光通信およびディスプレイなどの光産業の技術の進展と共に、光学性能の優れた材料が要望されている。前記材料としては、例えば、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用基板、太陽電池用基板、タッチパネル、光学素子、光導波路およびLED封止材などがあり、なかでも特に光学レンズ、光学素子、光導波路およびLED封止材等の光学性能に関する要望が強い。
一般に、液晶表示素子用基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用基板、太陽電池用基板およびタッチパネル等の形成材料としては、無機ガラスが多く用いられている。しかし、ガラス板は割れやすい、曲げられない、比重が大きく軽量化に不向きである等の問題から、近年、ガラス板の代わりにプラスチック材料を用いる試みが数多く行われるようになってきた。また上記の光学材料、例えば、液晶表示素子用基板は、光を通すことから高い透明性が求められる。さらにこれらの光学材料は、最終製品において最外側に配置されることも多く、外気、人、その他のものに触れて傷が付く恐れがあるので、表面硬度に優れることが求められる。
また、光学レンズ、光学素子、光導波路およびLED封止材の形成材料としては、近年、リフロー耐性を有する等の耐熱性に優れたプラスチック材料が要望されてきている。例えば、画像表示装置において、高画質、高画素を達成することで画像を鮮明化しようとする検討が広く行われている。光学レンズなどの光学材料において、この流れに対応することが求められ、そのためには、前記光学材料の色収差を少なくすることが基本的に重要である。色収差を少なくするためには、アッベ数が高い材料(アッベ数はおよそ45〜65程度)とアッベ数が低い材料(アッベ数はおよそ25〜45程度)とを組み合わせることが効果的であることが知られている(例えば、井出文雄 著、『特性別にわかる実用高分子材料』、工業調査会2002年発行、P193を参照)。
従来使用されている光学材料の形成材料として、例えば、特開平10−77321号公報(特許文献1)には、非晶質熱可塑性樹脂と活性エネルギー線により硬化可能なビス(メタ)アクリレートよりなる樹脂組成物を、活性エネルギー線により硬化させてなる部材が開示されている。そして特許文献1には、当該部材が、ガラス基板に代えて光学レンズ、光ディスク基板および液晶表示基板などに好適に利用できることが記載されている。しかし、前記非晶質熱可塑性樹脂の屈折率と、前記ビス(メタ)アクリレートを活性エネルギー線により硬化して得られた樹脂の屈折率との差により、前記部材の透明性が低下する懸念がある。
特開平10−298252号公報(特許文献2)には、特定のシラン化合物を表面修飾コロイダルシリカ分散系中で加水分解、縮重合させて得られたシリカ系縮重合体を、メチルメタクリレート等のラジカル重合性ビニル化合物やビスフェノールA型のエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート中に均一分散した硬化性組成物が開示されている。さらに特許文献2は、当該組成物は、透明性と剛性に優れた硬化物を与えることができ、当該硬化物は光学材料等の用途に有用である旨記載されている。しかし、特許文献2では耐熱性や屈折率およびアッベ数に関しての検討はなされていない。
また、光学レンズ用として従来用いられているプラスチック材料としてはポリカーボネートが挙げられる。特開2003−90901号公報(特許文献3)には、シクロヘキサンジメタノールと特定のビスフェノールとを一定の割合で含むジヒドロキシ化合物成分より得られた共重合ポリカーボネート樹脂、ならびにそのポリカーボネート樹脂ブレンド物から形成されたプラスチックレンズ、光ディスク基板、光拡散板および導光板等が開示されている。この特許文献3に開示された発明から得られるプラスチック材料は、高い透明性、高い耐衝撃性を達成するという課題を解決している。しかし前記プラスチック材料の耐熱性、アッベ数および屈折率に関しての検討はなされておらず、高屈折率(低アッベ)のモノマーを用いた際に硬化性が不充分になる懸念がある。
さらに、特開2002−97217号公報(特許文献4)には、硫黄含有(メタ)アクリレート化合物に特定量の重合禁止剤を重合開始剤とともに配合することにより、屈折率、流動性などのバランスの観点から、製法上ハンドリング性に優れた組成物と、該組成物から得られる、硬化後の成形品の物性が高屈折率で透明性の高い光学材料が記載されている。しかし特許文献4では、前記組成物自体の透明性について検討はなされているものの、その組成物を硬化させて得られる硬化物に関しては、透明性について具体的な記載がない。そして前記硬化物は硫黄を含有するため、熱による着色や劣化が起こりやすく透明性が損なわれる懸念がある。
特開平10−77321号公報 特開平10−298252号公報 特開2003−90901号公報 特開2002−97217号公報
本発明は、低粘度でハンドリングに優れ、保存安定性にも優れた硬化性組成物、および当該組成物を硬化させて得られる、透明性に優れ、かつ、アッベ数が低い硬化物を提供することを課題とする。
上述したように、透明性に優れ、かつ、アッベ数が低い材料は開発されていないのが現状である。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、本発明者らは、特定のシリカ微粒子で表面処理されたシリカ微粒子、特定の構造を有する重合性化合物、および重合開始剤を含む硬化性組成物が、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、以下の事項からなる。
[1](A)シリカ微粒子と、(B)1つ以上のエチレン性不飽和基を有し、かつ、芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B1)と、1つ以上のエチレン性不飽和基を有し、かつ、芳香環構造を有する(メタ)アリル化合物(B2)とから選択される少なくとも一種を含む重合性化合物と、(C)重合開始剤とを含み、該シリカ微粒子(A)が、シリカ微粒子(α)を、少なくとも下記一般式(1)で表されるシラン化合物(D)と下記一般式(2)で表されるシラン化合物(E)とを含む表面処理剤によって表面処理したものであることを特徴とする硬化性組成物;
Figure 2013241515
(式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1〜12のアルキル基またはフェニル基を表し、R3はハロゲン原子を表し、R4は水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、aは8〜17の整数であり、bは0〜2の整数であり、cは0〜3の整数である。bおよびcの和が0〜3であり、bが2の場合、複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、cが2または3の場合、複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、bおよびcの和が0または1の場合、複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。)。
Figure 2013241515
(式(2)中、Xは炭素数6〜12の芳香環構造を有する有機基を表し、R5は炭素数1〜12のアルキル基またはフェニル基を表し、R6はハロゲン原子を表し、R7は水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、dは0〜6の整数であり、eは1〜3の整数であり、fは0〜2の整数であり、gは0〜3の整数である。e、fおよびgの和は1〜4の整数であり、eおよびfの和は1〜3の整数である。eが2または3の場合、複数存在する(CH2d基のdの値は互いに同一でも異なっていてもよく、fが2の場合、複数存在するR5は互いに同一でも異なっていてもよく、gが2または3の場合、複数存在するR6は互いに同一でも異なっていてもよく、e、fおよびgの和が1または2の場合、複数存在するR7は互いに同一でも異なっていてもよい。)
[2]前記重合性化合物(B)として、1つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有し、かつ、環構造を有さない(メタ)アクリレート化合物(B3)を含むことを特徴とする[1]に記載の硬化性組成物。
[3]前記(メタ)アクリレート化合物(B1)が、下記一般式(3)で表される(メタ)アクリレート化合物(B1’)である[1]または[2]に記載の硬化性組成物;
Figure 2013241515
(式(3)中、Yは炭素数6〜18の芳香環構造を有する有機基であり、R8は水素原子またはメチル基を表し、hは1〜4の整数であり、hが2〜4の場合、複数存在するR8は互いに同一でも異なっていてもよい。)。
[4]前記(メタ)アリル化合物(B2)が、下記一般式(5)または下記一般式(10)で表される(メタ)アリル化合物(B2’)である[1]〜[3]のいずれかに記載の硬化性組成物;
Figure 2013241515
(式(5)中、Z1は炭素数6〜18の芳香環構造を有する有機基であり、R11は水素原子またはメチル基を表し、kは1〜4の整数であり、kが2〜4の場合、複数存在するR11は互いに同一でも異なっていてもよい。)
Figure 2013241515
(式(10)中、Z2は炭素数6〜18の芳香環構造を有する有機基であり、R14は水素原子またはメチル基を表し、nは1〜4の整数であり、oは1〜5の整数であり、pは0または1である。nが2〜4の場合、複数存在するR14は互いに同一でも異なっていてもよい。)。
[5]前記(メタ)アクリレート化合物(B3)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有し、かつ、環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物(B3’)である[2]〜[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6]前記シリカ微粒子(A)が、シリカ微粒子(α)100質量部に対して、5〜100質量部の前記シラン化合物(D)と、シリカ微粒子(α)100質量部に対して、5〜100質量部の前記シラン化合物(E)とにより表面処理されたものであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7]前記シリカ微粒子(α)100質量部に対して、前記(メタ)アリル化合物(B2)が1〜1000質量部含まれることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[8]前記シリカ微粒子(α)100質量部に対して、前記(メタ)アクリレート化合物(B1)および(B3)が合計量で1〜4000質量部含まれることを特徴とする[2]〜[7]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[9][1]〜[8]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
[10]アッベ数が50以下であることを特徴とする[9]に記載の硬化物。
[11][9]または[10]に記載の硬化物からなる光学材料。
[12][9]または[10]に記載の硬化物からなる電子材料。
なお、(メタ)アクリレートは、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味し、(メタ)アクリロイルオキシは、アクリロイルオキシおよび/またはメタクリロイルオキシを意味し、(メタ)アリルは、アリルおよび/またはメタリル、すなわち、2−プロペニルおよび/または2−メチル−2−プロペニルを意味する。また、重合性化合物の「重合性」は、炭素−炭素二重結合の重合性を意味する。
本発明によれば、硬化させることにより、アッベ数が低く、透明性および耐熱性に優れ、表面硬度が高い硬化物を提供することができる、低粘度でハンドリング性が良好であり保存安定性にも優れた硬化性組成物を提供することができる。すなわち、本発明の硬化性組成物は、調製時に均一に混合でき、保存時にゲル化しないため、光線透過率が高く、アッベ数が低い硬化物を与えることができる。
以下、本発明の硬化性組成物および該硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物について詳細に説明する。
[硬化性組成物]
〈シリカ微粒子(A)〉
シリカ微粒子(A)は、シリカ微粒子(α)を、少なくとも一般式(1)で表されるシラン化合物(D)および一般式(2)で表されるシラン化合物(E)を含む表面処理剤により、表面処理して得られた表面修飾シリカ微粒子である。「シリカ微粒子(α)」とは、シラン化合物(D)およびシラン化合物(E)を含む表面処理剤によって表面処理される前のシリカ微粒子を指す。
《シラン化合物(D)および(E)により表面処理されるシリカ微粒子(α)》
シラン化合物(D)および(E)により表面処理されるシリカ微粒子(α)としては、従来公知のシリカ微粒子を用いることができる。すなわち、従来公知の方法で製造することもでき、市販品を用いることもできる。例えば、多孔質シリカゾルまたは、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等とケイ素との複合金属酸化物を用いてもよい。
上記シリカ微粒子(α)としては、平均粒子径が1〜100nmの粒子を用いることが好ましい。また、シリカ微粒子(A)の本発明の硬化物への充填量を上げるために、平均粒子径が上記範囲内にあるシリカ微粒子(α)を組み合わせて用いてもよい。平均粒子径が異なるシリカ微粒子(α)を混合して用いることで、種々の大きさのシリカ微粒子(A)を高密度に充填することができるためである。
平均粒子径が1nm未満であると、本発明の硬化性組成物の粘度が増大し、シリカ微粒子(A)の硬化性組成物中における含有量が制限されるとともに硬化性組成物中での分散性が悪化し、前記硬化物において充分な透明性および耐熱性を得ることができない場合がある。また、平均粒子径が100nmを超えると硬化物の透明性が悪化する場合がある。
シリカ微粒子(A)の平均粒子径は、硬化性組成物の粘度と硬化物の透明性とのバランスの点から、より好ましくは1〜50nm、特に好ましくは5〜50nm、最も好ましくは5〜40nmである。
上記のシリカ微粒子(α)の平均粒子径は、高分解能透過型電子顕微鏡((株)日立製作所製H−9000型)でシリカ微粒子を観察し、観察される微粒子像より任意に100個のシリカ粒子像を選び、公知の画像データ統計処理手法により数平均粒子径として求められた値である。なお、表面処理前のシリカ微粒子の平均粒子径の好適範囲は、通常、シリカ微粒子(A)(表面処理後)の平均粒子径の好適範囲でもある。
《シリカ微粒子の表面処理に用いられるシラン化合物(D)および(E)》
シリカ微粒子(A)は、少なくとも、下記一般式(1)で表されるシラン化合物(D)および下記一般式(2)で表される(E)を含む表面処理剤により、シリカ微粒子を表面処理して得られた表面修飾シリカ微粒子である。上記シラン化合物(D)および(E)は、硬化性組成物中でのシリカ微粒子の分散安定性を向上させるために用いられる。
シラン化合物(D)
シラン化合物(D)は、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure 2013241515
式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1〜12のアルキル基またはフェニル基を表し、アルキル基には鎖状だけでなく、環状のアルキル基も含まれる。このようなアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基およびイソプロピル基などが挙げられる。シラン化合物(D)の保存安定性やハンドリング性の観点からメチル基またはエチル基であることが好ましく、シラン化合物の合成の容易さからメチル基であることが特に好ましい。
3はフッ素原子、塩素原子および臭素原子などのハロゲン原子を表し、シラン化合物(D)の保存安定性やハンドリング性の観点から、塩素原子であることが好ましい。
4は水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。例えば、メチル基、エチル基およびイソプロピル基などのアルキル基が挙げられる。シラン化合物(D)の保存安定性やハンドリング性の観点、シラン化合物(D)の合成の容易さから、R4がメチル基またはエチル基であることが好ましい。
aは8〜17の整数であり、好ましくは8〜12の整数であり;bは0〜2の整数であり、好ましくは0であり;cは0〜3の整数であり、好ましくは0であり;bとcの和は0〜3であり、好ましくは0〜2の整数である。シラン化合物の合成の容易さからaが8〜10の整数であり、bが0〜2の整数であり、cが0であることが好ましく、aが8〜10の整数であり、bが0であり、cが0であることが特に好ましい。
bが2の場合、複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、cが2以上である場合、複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、bおよびcの和が0または1の場合、複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。
シラン化合物(D)としては、例えば、γ−アクリロイルオキシオクチルジメチルメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルジエチルメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルエチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルジメチルエトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルジエチルエトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルエチルジエトキシシラン、γ−アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルジメチルメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルジエチルメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルエチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルジメチルエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルジエチルエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルエチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシオクチルトリエトキシシランが挙げられる。
これらのうち、シリカ微粒子(A)の硬化性組成物中における凝集防止、硬化性組成物の粘度の低減および保存安定性の向上の観点から、シラン化合物(D)としては、γ−(メタ)アクリロイルオキシオクチルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシオクチルエチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシランが好ましく、γ−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシランが好ましい。
本発明の硬化性組成物中に、後述する重合性化合物(B)として、アクリレートが多く含まれる場合には、シラン化合物(D)としては、アクリル基を有する、つまりR1が水素原子である一般式(1)で表されるシラン化合物、硬化性組成物中に重合性化合物(B)として、メタクリレートが多く含まれる場合は、シラン化合物(D)としては、メタクリル基を有する、つまりR1がメチル基である一般式(1)で表されるシラン化合物を用いることが好ましい。このようにすれば、本発明の硬化性組成物を硬化させる際に硬化反応が起こりやすい。
上記シラン化合物(D)は、一種単独でも二種類以上を併用してもよい。
また、シラン化合物(D)は公知の方法で製造することができるし、市販品を用いることもできる。
シラン化合物(D)は硬化性組成物を硬化させる際の硬化収縮を低減し、かつ、硬化させ硬化物を成形する際の成形加工性を付与するために用いられる。つまり、シラン化合物(D)でシリカ微粒子を表面処理しない場合には、硬化性組成物の粘度が高くなるとともに、硬化時の硬化収縮が大きくなり、硬化物が脆くなり、硬化物にクラックが発生したりするので好ましくない。
シラン化合物(E)
本発明で用いられるシラン化合物(E)は、下記一般式(2)で表される化合物である。
Figure 2013241515
式(2)中、Xは炭素数6〜12の芳香環構造を有する有機基を表し、例えば、フェニル基、ビフェニル基およびナフチル基などが挙げられる。これらには、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、メチル基、メトキシ基およびクロロ基などの置換基が結合していてもよい。これらのうち、本発明の硬化性組成物の粘度の低減の観点から、Xはフェニル基であることが好ましい。
なお、Xを定義する「炭素数が6〜12の芳香環構造」の「炭素数が6〜12」は、芳香環を構成する炭素数を意味し、芳香環に結合した置換基の炭素数は含まない。
5は炭素数1〜12のアルキル基またはフェニル基を表す。前記炭素数1〜12のアルキル基には、鎖状だけでなく、環状のアルキル基も含まれる。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基およびイソプロピル基などが挙げられる。本発明の硬化性組成物の粘度の低減、および保存安定性の観点から、R5がメチル基、エチル基、フェニル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
6はフッ素原子、塩素原子および臭素原子などのハロゲン原子を表し、シラン化合物の保存安定性およびハンドリング性の観点から、塩素原子であることが好ましい。
7は水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表す。このような炭化水素基としては、メチル、エチルおよびイソプロピル基などが好ましく、反応性の高さの観点から、メチル基およびエチル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
dは0〜6の整数であり、好ましくは0〜3であり、より好ましくは0である。eは1〜3の整数であり、好ましくは1または2であり、より好ましくは1である。fは0〜2の整数であり、好ましくは0または1であり、より好ましくは0である。gは0〜3の整数であり、好ましくは0または1であり、より好ましくは0である。e、fおよびgの和は1〜4の整数であり、eおよびfの和は1〜3の整数である。eが2または3の場合、複数存在するdは互いに同一でも異なっていてもよく、fが2の場合、複数存在するR5は互いに同一でも異なっていてもよく、gが2または3の場合、複数存在するR6は互いに同一でも異なっていてもよく、e、fおよびgの和が1または2の場合、複数存在するR7は互いに同一でも異なっていてもよい。
シラン化合物(E)としては、例えば、フェニルジメチルメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルジエチルメトキシシラン、フェニルエチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルジメチルエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、フェニルジエチルエトキシシラン、フェニルエチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルジメチルメトキシシラン、ベンジルメチルジメトキシシラン、ベンジルジエチルメトキシシラン、ベンジルエチルジメトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルジメチルエトキシシラン、ベンジルメチルジエトキシシラン、ベンジルジエチルエトキシシラン、ベンジルエチルジエトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、およびジフェニルジエトキシシラン等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物の粘度の低減および保存安定性向上の観点からは、シラン化合物(E)としては、フェニルジメチルメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルジエチルメトキシシラン、フェニルエチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシランおよびジフェニルジメトキシシランが好ましく、フェニルトリメトキシシランおよびジフェニルジメトキシシランがより好ましく、フェニルトリメトキシシランが特に好ましい。
また、以上説明したシラン化合物(E)は、一種単独でも2種以上を併用してもよい。
シラン化合物(E)は公知の方法で製造してもよいし、市販品を用いてもよい。
シリカ微粒子をシラン化合物(E)によって表面処理すると、シリカ微粒子とシラン化合物(E)とが反応し、シリカ微粒子(A)の表面に疎水性が付与される。さらに、前記硬化性組成物中でのシリカ微粒子(A)の分散性が向上するため、シリカ微粒子(A)と重合性化合物(B)との相溶性が良好となり、硬化性組成物の粘度が低減し、硬化性組成物の保存安定性を向上させることができる。
《シリカ微粒子(A)》
シリカ微粒子(α)を、少なくともシラン化合物(D)および(E)を含む表面処理剤で表面処理すると、硬化性組成物中におけるシリカ微粒子(A)の分散安定性を向上させ、硬化収縮を低減し、粘度を減少させることができる。一方、表面処理されていないシリカ微粒子(α)を用いた場合、硬化性組成物の粘度が著しく増加し、ゲル化するため好ましくない。
シリカ微粒子(α)は、少なくともシラン化合物(D)および(E)を含む表面処理剤によって表面処理される。シリカ微粒子(A)に対するシラン化合物(D)または(E)の使用量は、該シリカ微粒子(A)100質量部に対して、シラン化合物(D)が通常5〜100質量部、好ましくは5〜50質量部、より好ましくは5〜30質量部、シラン化合物(E)が通常5〜100質量部、好ましくは5〜50質量部、より好ましくは5〜30質量部である。シリカ微粒子(A)に対するシラン化合物(D)および(E)の合計の使用量は、該シリカ微粒子(A)100質量部に対して、通常10〜200質量部、好ましくは10〜100質量部、より好ましくは10〜60質量部である。
シラン化合物(D)およびシラン化合物(E)の使用割合((D)/(E))は質量比で、通常1/100〜100/1、好ましくは30/100〜100/30、より好ましくは50/100〜100/50である。
なお、シリカ微粒子を有機溶媒に分散させて用いる場合のシリカ微粒子の質量は、有機溶媒に分散したシリカ微粒子そのもののみの質量を指す。
シラン化合物(D)または(E)の使用量が5質量部を下回ると、本発明の硬化性組成物の粘度が高くなり、硬化性組成物中でのシリカ微粒子(A)の分散性が低下して、硬化性組成物中の反応成分がゲル化を起こしたり、得られる硬化物の耐熱性が低下したりすることがある。一方、シラン化合物(D)または(E)の使用量が100質量部を超えると、シリカ微粒子(A)の硬化性組成物中での凝集を引き起こす場合がある。
また、シラン化合物(D)および(E)の使用量の合計が、シリカ微粒子(A)100質量部に対して、200質量部を超えると、これら処理剤の量が多いため、シリカ微粒子(A)の表面処理時にシリカ微粒子間での反応が起こり、硬化性組成物が凝集またはゲル化を起こす場合がある。
本発明の硬化性組成物(シリカ微粒子(A)、(メタ)アクリレート化合物(B)、重合開始剤(C)および必要に応じたその他の成分を含む。)中のシリカ微粒子(A)の含有量は、表面処理前のシリカ微粒子換算で5〜80質量%であることが好ましく、硬化物の耐熱性と硬化性組成物の粘度とのバランスの点から、5〜60質量%であることがより好ましい。
なお、シリカ微粒子(A)の「表面処理前のシリカ微粒子換算」の含有量とは、例えば、x質量部のシリカ微粒子を表面処理して得られたy質量部のシリカ微粒子(A)を含有する硬化性組成物の場合、x質量部のシリカ微粒子に基づいて算出される含有量を指す。
シリカ微粒子(A)の含有量が上記範囲であれば、硬化性組成物の流動性および組成物中のシリカ微粒子(A)の分散性が良好である。したがって、上記硬化性組成物を用いれば、充分な強度および耐熱性を有する硬化物を製造することができる。
上記したように、本発明の硬化性組成物は、少なくともシラン化合物(D)および(E)を含む表面処理剤によって表面処理されたシリカ微粒子(A)を含有しているために、組成物の状態での粘度が適度に低く、ハンドリング性に優れる。また、シラン化合物(D)および(E)で表面処理したシリカ微粒子(A)中のシラン化合物(D)および(E)に由来する構造部分が重合性化合物(B)と反応するため、硬化性組成物中のシリカ微粒子(A)の分散安定性が向上する。
本発明では、シリカ微粒子(A)および重合性化合物(B)を重合開始剤(C)とともに使用することで、硬化性組成物が重合反応により強固に硬化する。本発明の硬化性組成物を硬化して得られた硬化物は、屈折率温度依存性が小さく、温度を上げても屈折率を保持することから、耐熱性に優れ、また、光線透過率が大きく、従来品と同等以上の透明性を有する。
《重合性化合物(B)》
本発明の硬化性組成物は、1つ以上のエチレン性不飽和基を有し、かつ、芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B1)と、1つ以上のエチレン性不飽和基を有し、かつ、芳香環構造を有する(メタ)アリル化合物(B2)とから選択される少なくとも一種を含む重合性化合物(B)を含む。重合性化合物(B)は、前記硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物の耐熱性の向上に寄与する。
<(メタ)アクリレート化合物(B1)>
(メタ)アクリレート化合物(B1)は、エチレン性不飽和基を1つ以上有し、かつ、芳香環構造を有する限り、特に限定されない。また、エチレン性不飽和基は(メタ)アクリレート構造の一部であってもよい。すなわち、例えば、(メタ)アクリレート構造を分子内に1つ有し、(メタ)アクリレート構造以外の部分で不飽和結合を持たない化合物は、エチレン性不飽和基を1つ有するものとする。
前記(メタ)アクリレート化合物(B1)としては、例えば、下記一般式(3)で表される化合物を用いることができる。
Figure 2013241515
式(3)中、R8は水素原子またはメチル基であることが好ましく、R8は硬化性組成物の硬化速度を速くする点およびエチレン性不飽和基の反応率を向上させるという点から、水素原子であることがより好ましい。
hは1〜4の整数であり、前記硬化性組成物から得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点および(メタ)アクリレート化合物(B1)の合成原料、特に一般式(3)における構造Yを与える合成原料の入手容易性という観点から、1〜3であることが好ましい。
hが2〜4の場合、複数存在するR8は互いに同一でも異なっていてもよい。
このようなカルボニル構造および芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B1)は、本発明の硬化物のアッベ数を低下させることができるので好ましい。
Yは炭素数6〜30の芳香環構造を有する有機基であり、Yの芳香環構造の炭素数は、前記硬化物のアッベ数を低くするという観点および本発明の硬化性組成物の粘度を低くするという観点から、6〜25であることが好ましく、6〜13であることがより好ましい。なお、「炭素数が6〜12の芳香環構造」の「炭素数が6〜12」は、芳香環を構成する炭素数を意味し、芳香環に結合した置換基の炭素数は含まない。
Yの具体例としては、以下の(a)〜(j)で示すものを挙げることができる。
Figure 2013241515
なお、上記構造式中、波線を付した箇所が、一般式(3)で表される(メタ)アクリレート化合物(B1’)におけるYの結合手を含む構造を表す。
なお、上記構造式(a)〜(j)における芳香環は、本発明の効果を損なわない範囲で、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、メチル基、メトキシ基およびクロロ基などが挙げられる。
なお、波線を付した箇所にエーテル結合、エステル結合、ケトン、メチレン、フェニレンなどの炭化水素基または結合、もしくはそれらを複数組み合わせた官能基や結合、またはそれらを含む分岐点を有する官能基や結合が存在してもよい。
上記具体例の中では、屈折率、粘度、原料の入手容易性の観点で、特に(a)、(b)、(c)、(d)、(i)または(j)の芳香環骨格を有するものが好ましく、前記硬化物のアッベ数、前記硬化性組成物の粘度、および入手容易性の観点で、特に(a)、(b)、(i)または(j)の骨格を有するものが特に好ましい。
また、(メタ)アクリレート化合物(B1)として、下記一般式(4)で表される化合物を用いることもできる。
Figure 2013241515
式(4)中、R9およびR10はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、原料の入手容易性という観点から、水素原子であることが好ましい。
iおよびjはそれぞれ独立に0〜3の整数であり、原料の入手容易性という観点から、それぞれ独立に0または1であることが好ましく、1であることがより好ましい。
(メタ)アクリレート化合物(B1)のうち上記一般式(4)で表される化合物の具体例としては、9,9−ビス[4−((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製の商品名オグソールEA−0200、EA−1000、EA−F5003、EA−F5503などが挙げられる。
(メタ)アクリレート化合物(B1)としては、上記一般式(3)および上記一般式(4)で示されるものやそれ以外にも種々の化合物を用いることができる。例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノ-ルAジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-フタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸、2,2−ビス((メタ)アクリロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス〔4−(3−(メタ)アクリロキシ)−2−ヒドロキシプロポキシフェニル〕プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシトリエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシテトラエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシペンタエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジプロポキシフェニル)プロパン、2(4−(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)−2(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)−2(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2(4−(メタ)アクリロキシジプロポキシフェニル)−2(4−(メタ)アクリロキシトリエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシプロポキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(3−(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(4−(メタ)アクリロイルオキシブトキシ)フェニル]フルオレン)などが挙げられる。
以上説明した(メタ)アクリレート化合物(B1)は、一種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記の例示した(メタ)アクリレート化合物(B1)の中でも、得られる硬化物のアッベ数が低いことおよび耐熱性の観点から、上記一般式(3)で表される(メタ)アクリレート化合物(B1’)、上記一般式(4)で表される(メタ)アクリレート化合物、ベンジル(メタ)アクリレート、2,2−ビス((メタ)アクリロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、9,9−ビス[4−((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製のオグソールEA−F5003、EA−F5503が好ましく、フェニルメチルアクリレート、9,9−ビス[4−((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製のオグソールEA−F5503がより好ましい。
本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物の耐熱性の観点からは、(メタ)アクリレート(B1)としては、単独重合体のガラス転移温度が0℃以上である(メタ)アクリレート化合物が好ましい。単独重合体のガラス転移温度の測定方法は、前述と同様である。
本発明で(メタ)アクリレート化合物(B1)を用いる場合、その配合量は、表面処理前のシリカ微粒子(α)100質量部に対して、1〜2000質量部であることが好ましく、硬化性組成物の粘度、硬化性組成物中のシリカ微粒子(A)の分散安定性、硬化物の耐熱性、および硬化物のアッベ数を低くする点から、より好ましくは10〜1000質量部であり、さらに好ましくは20〜500質量部である。配合量が1000質量部を超えると、硬化物に着色が生じることがある。
(メタ)アリル化合物(B2)
(メタ)アリル化合物(B2)は、(メタ)アリル構造を有し、エチレン性不飽和基を1つ以上有し、かつ、芳香環構造を有する限り、特に限定されない。なお、エチレン性不飽和基自体が(メタ)アリル構造であってもよい。すなわち、例えば、(メタ)アリル構造を分子内に1つ有し、(メタ)アリル構造以外の部分で不飽和結合を有さない化合物は、エチレン性不飽和基を1つ有し、かつ、(メタ)アリル構造を有するものとする。(メタ)アリル化合物(B2)を本発明の硬化性組成物に含有させることにより、当該組成物から得られる硬化物のアッベ数を低くすることができる。したがって、本発明の硬化物とアッベ数の高い材料とを組み合わせることにより、色収差の少ない光学材料を提供することができる。
なお、本発明に用いられる(メタ)アリル化合物(B2)において、エチレン性不飽和基は通常6個以下である。
前記(メタ)アリル化合物(B2)としては、例えば、下記一般式(5)で表される化合物(B2’)を用いることができる。
Figure 2013241515
式(5)中、R11は水素原子またはメチル基であることが好ましく、本発明の硬化性組成物の硬化速度を速くする点およびエチレン性不飽和基の反応率を向上させるという点から、水素原子であることが好ましい。
kは1〜4の整数であることが好ましく、前記硬化性組成物から得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点および(メタ)アリル化合物(B2)の合成原料、特に一般式(5)におけるZ1の構造を与える合成原料の入手容易性という観点から、2または3であることが好ましく、2であることがより好ましい。また、kが2〜4のとき複数存在するR11は互いに同一でも異なっていてもよい。
1は炭素数6〜30の芳香環構造を有する有機基であることが好ましく、Z1の芳香環構造の炭素数は、前記硬化物のアッベ数を低くするという観点および本発明の硬化性組成物の粘度を低くするという観点から、6〜25であることがより好ましく、6〜13であることが特に好ましい。このようなカルボニル構造および芳香環構造を有する(メタ)アリル化合物(B2)は、本発明の硬化物のアッベ数を低下させることができるので好ましい。
1の具体例としては、以下の(k)〜(t)で示すものを挙げることができる。
Figure 2013241515
なお、上記構造式中、波線を付した箇所が、一般式(5)で表される(メタ)アリル化合物(B1’)におけるZ1の結合手を表す。
なお、上記構造式(k)〜(t)における芳香環は、本発明の効果を損なわない範囲で、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、メチル基、メトキシ基およびクロロ基などが挙げられる。
なお、波線を付した箇所にエーテル結合、エステル結合、ケトン、メチレン、フェニレンなどの炭化水素基または結合、もしくはそれらを複数組み合わせた官能基や結合、またはそれらを含む分岐点を有する官能基や結合が存在してもよい。
上記具体例の中では、屈折率、粘度、原料入手容易性の観点で、特に(m)、(n)、(o)、(p)、(s)および(t)の芳香環骨格を有するものが好ましく、前記硬化物のアッベ数、前記硬化性組成物の粘度、および入手容易性の観点で、特に(m)、(n)、(p)、および(t)の骨格を有するものがさらに好ましく、(m)のナフトイル骨格を有するものおよび(p)のビフェニル骨格を有するものが好ましい。
すなわち、下記一般式(6)で示される芳香族基含有(メタ)アリル化合物が、(メタ)アリル化合物(B2)として特に好ましい。
Figure 2013241515
式(6)中、R11は水素原子またはメチル基であり、本発明の硬化性組成物の硬化速度を速くする観点およびエチレン性不飽和基の反応率を向上させるという観点から水素原子であることが好ましい。
上記一般式(6)中、kは1〜4の整数であり、前記硬化性組成物から得られる硬化物の耐熱性を向上させるという観点およびナフトイル骨格を有する化合物の入手容易性という観点から、2または3であることが好ましく、2であることがより好ましい。
kの値が2〜4の場合、複数存在するR11は互いに同一でも異なっていてもよい。
さらに上記一般式(6)において、ナフトイル骨格を有する化合物のハンドリング性および入手容易性の観点から、カルボニル基は、ナフタレンの1,4−位、2,3−位、2,6−位または2,7−位に結合していることがより好ましく、2,3−位に結合していることが特に好ましい。
すなわち、kが2であり、カルボニル基は、ナフタレンの2,3−位に結合している下記一般式(7)に示す構造の化合物、すなわちナフタレンジカルボン酸ジアリルエステルが特に好ましい。
Figure 2013241515
また、上記したように、一般式(5)におけるZ1がビフェニル骨格を有する化合物である、下記一般式(8)で示される芳香族基含有(メタ)アリル化合物も(メタ)アリル化合物(B2)として好ましい。
Figure 2013241515
式(8)中、R12およびR13はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、本発明の硬化速度を速くする観点およびエチレン性不飽和基の反応率を向上させるという観点から、それぞれ水素原子であることが好ましい。
lおよびmはそれぞれ独立に0〜2の整数であり、lおよびmの合計は2以上である。lおよびmは硬化性組成物から得られる硬化物の耐熱性を向上させるという観点およびビフェニル骨格を有する化合物の入手容易性という観点から、それぞれ1であることがより好ましい。
また、lおよびmが2の場合、それぞれ2つ存在するR12およびR13は互いに同一でも異なっていてもよい。
さらに、上記一般式(8)中、ビフェニル骨格を有する化合物の入手容易性の観点から、カルボニル基は、ジフェニルの2,2’−位または4,4’ −位に結合していることがより好ましく、2,2’ −位に結合していることがさらに好ましい。
すなわち、下記一般式(9)に示す構造の化合物が特に好ましい。
Figure 2013241515
(メタ)アリル化合物(B2)としては、上記一般式(6)および上記一般式(8)で示されるもの以外にも種々の化合物を用いることができる。そのような化合物として例えば、o−ジアリルベンゼン、m−ジアリルベンゼン、p−ジアリルベンゼン、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリルおよび1,8−アントラセンジカルボン酸ジアリルエステル等が挙げられる。
以上説明した(メタ)アリル化合物(B2)は、一種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記の例示した(メタ)アリル化合物(B2)の中でも、本発明の硬化性組成物から得られる硬化物において低いアッベ数を達成することおよび硬化物の耐熱性の観点から、上記一般式(6)で表される(メタ)アリル化合物および上記一般式(8)で表される(メタ)アリル化合物が好ましい。
また、(メタ)アリル化合物(B2)としては、下記一般式(10)で表される化合物(B2’)用いることもできる。
Figure 2013241515
式(10)中、R14は水素原子またはメチル基を表し、本発明の硬化性組成物の硬化速度を速くする点およびエチレン性不飽和基の反応率を向上させるという点から、水素原子であることが好ましい。
nは1〜4の整数であり、得られる硬化物の耐熱性を向上させる点および(メタ)アリル化合物(B2)の合成原料の入手容易性という点から、nは2〜4であることが好ましく、2または3であることがより好ましく、2であることが特に好ましい。
oは1〜5の整数であり、得られる硬化物の耐熱性を向上させる点および屈折率を高くするという点から好ましくは1〜3の整数であり、より好ましくは1または2である。
pは0または1である。
nが2〜4の場合、複数存在するR14は互いに同一でも異なっていてもよい。
2は炭素数6〜30の芳香環構造を有する有機基である。なお、炭素数6〜30は、芳香環を構成する炭素のみの数を指す。Z2に含まれる芳香環構造の炭素数は、アッベ数を低くするという点および本発明の硬化性組成物の粘度を低くするという観点から、6〜25であることが好ましく、6〜13であることがより好ましい。
2の具体例としては、以下の(j)’〜(r)’で示すものを挙げることができる。
Figure 2013241515
なお、上記構造式中、波線を付した箇所が、一般式(10)で表される化合物におけるZ2の結合手を表す。
なお、上記構造式に示した骨格に本発明の効果を損なわない範囲で、置換基が結合していてもよい。置換基としては、例えば、メチル基、メトキシ基およびクロロ基などが挙げられる。
なお、波線を付した箇所にエーテル結合、エステル結合、ケトン、メチレン、フェニレンなどの炭化水素基および結合、もしくはそれらを複数組み合わせた官能基や結合、およびそれらを含む分岐点を有する官能基や結合が存在してもよい。
上記具体例の中では、アッベ数、粘度、原料入手容易性の観点で、特に(m)’のナフチル骨格または(n)’のビフェニルメチル骨格を有するもの、(o)’のビフェニル骨格または(p)’のアントラセニル骨格を有するものが好ましい。
(m)’または(n)’の骨格を有する化合物において、原料のハンドリング性および入手容易性の点から、一般式(10)におけるnの添え字が付けられた括弧でくくられた構造は、ナフタレンの1,4−位、2,3−位、2,6−位、2,7−位に結合していることがより好ましい。
(o)’または(p)’の骨格を有する化合物において、原料の入手容易性の観点から、一般式(10)におけるnの添え字が付けられた括弧でくくられた構造は、ビフェニルの2,2’−位または4,4’−位に結合していることがより好ましい。
以上説明した(メタ)アリル化合物(B2)は、一種単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物の耐熱性の観点からは、(メタ)アリル化合物(B2)としては、単独重合体((メタ)アリル化合物(B2)構造単位の繰り返しよりなる重合体であり、例えば、(メタ)アリル化合物(B2)に含まれるエチレン性不飽和基が3つ以上の場合には、重合体が分岐を有する場合がある。)のガラス転移温度が0℃以上である(メタ)アリル化合物が好ましい。
なお、単独重合体のガラス転移温度は、以下の方法または同等の方法で測定する。
(メタ)アリル化合物(B2)100質量部に光重合開始剤として2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド(BASFジャパン(株)製、商品名Lucirin TPO−L)1質量部を溶解させ、得られた混合液をガラス基板(50mm×50mm)上に、硬化膜の厚みが200μmになるように塗布し、超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置で4J/cm2の強度で塗膜に露光し、硬化膜を作製する。その硬化膜を用いて、DMS6100(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製)にて、引張モード、温度範囲30℃〜300℃、昇温速度2℃/分、周波数1Hzで測定したtanδ値のピーク温度よりガラス転移温度を求める。
(メタ)アリル化合物(B2)を用いる場合、その配合量は、表面処理前のシリカ微粒子(α)100質量部に対して、1〜1000質量部であることが好ましく、硬化性組成物の粘度、および硬化性組成物中のシリカ微粒子(A)の分散安定性、硬化物の耐熱性を高め、ならびに硬化物のアッベ数を低くする観点から、より好ましくは5〜500質量部であり、特に好ましくは10〜500質量部である。配合量が1000質量部を超えると、前記硬化性組成物から得られる硬化物に着色が生じたり、硬化が不充分になったりすることがある。
(メタ)アクリレート化合物(B3)
重合性化合物(B)は(メタ)アクリレート化合物(B1)および/または(メタ)アリル化合物(B2)に加えて、必要に応じて、1つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有し、かつ、環構造を有さない(メタ)アクリレート化合物(B3)を含むことができる。
(メタ)アクリレート化合物(B3)中の(メタ)アクリル基の数は、耐熱性を向上させる観点から、2〜6であることがより好ましく、3〜4であることが特に好ましい。
(メタ)アクリレート化合物(B3)の単独重合体のガラス転移温度は、硬化物の耐熱性を向上させる観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは100℃以上である。
(メタ)アクリレート化合物(B3)の単独重合体は、(メタ)アクリレート化合物(B3)由来の構成単位よりなる重合体であるが、(メタ)アクリレート化合物(B3)に含まれる(メタ)アクリロイルオキシ基が3つ以上の場合、単独重合体が分岐を有することがある。なお、(メタ)アクリレート化合物(B3)の単独重合体のガラス転移温度は、(メタ)アリル化合物(B2)の単独重合体と同様の方法で測定する。
(メタ)アクリレート化合物(B3)としては、例えば、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(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、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)メタクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(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、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でも、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが、本発明の硬化性組成物の硬化収縮が比較的少なく、かつ、単独重合体のガラス転移温度が高く、硬化物の耐熱性が優れるため好ましい。
(メタ)アクリレート化合物(B3)は一種単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物中の(メタ)アクリレート(B3)の含有量は、硬化性組成物の粘度、硬化性組成物中のシリカ微粒子(A)の分散安定性および硬化物の耐熱性の点から、シリカ微粒子(A)100質量部(ただし、表面処理前のシリカ微粒子換算である。)に対して、1〜2000質量部であることが好ましく、10〜1000質量部であることがより好ましく、20〜500質量部であることが特に好ましい。含有量が、上記範囲内にあると、硬化性組成物の粘度を低く抑えることができ、ゲル化しにくい。また、硬化性組成物の硬化時の収縮が小さく、硬化物の反りやクラックが生じにくい。
また、シリカ微粒子(α)100質量部に対して、(メタ)アクリレート化合物(B1)および(B3)が合計で1〜4000質量部含まれることが好ましく、10〜2000質量部含まれることがより好ましく、20〜1000質量部含まれることが特に好ましい。
《重合開始剤(C)》
重合開始剤(C)としては、例えば、ラジカルを発生する光重合開始剤または熱重合開始剤が挙げられる。これらの光重合開始剤または熱重合開始剤は、本発明の硬化性組成物の硬化性に寄与する。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2,6−ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、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シド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキシドが挙げられる。これらの光重合開始剤は一種単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物中の光重合開始剤の含有量は、組成物を適度に硬化させる量であればよく、組成物100質量%に対して、通常0.01〜10質量%、好ましくは0.02〜5質量%、より好ましくは0.1〜2質量%である。光重合開始剤の含有量が多すぎると、組成物の保存安定性が低下したり、着色したり、架橋して硬化物を得る際の架橋が急激に進行して硬化時の割れ等の問題が発生することがある。また、光重合開始剤の含有量が少なすぎると、組成物を充分に硬化させることができないことがある。
熱重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、t−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカルボネート、ジラウロイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカルボネート、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカルボネート、2,2−ジ(4,4−ジ−(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパンが挙げられる。これらの熱重合開始剤は一種単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物中の熱重合開始剤の含有量は、組成物を適度に硬化させる量であればよく、組成物100質量%に対して、通常0.01〜10質量%、好ましくは0.02〜5質量%、特に好ましくは0.1〜2質量%である。熱重合開始剤の含有量が多すぎると、組成物の保存安定性が低下したり、着色したり、架橋して硬化物を得る際の架橋が急激に進行して硬化時の割れ等の問題が発生することがある。また、熱重合開始剤の含有量が少なすぎると、組成物を充分に硬化させることができないことがある。
本発明の硬化物は、アッベ数の高い材料と組み合わせることによって、透明性、耐熱性および表面硬度といった特性を備えた、色収差の低い光学材料を提供することができる。以上説明した本発明の硬化性組成物は、上記必須成分(A)〜(C)の他に、例えば下記のその他の成分を含有してもよい。
<その他の成分>
本発明の硬化性組成物は、上記必須成分(A)〜(C)の他に必要に応じて、組成物の粘度および硬化物の透明性、耐熱性等の特性を損なわない範囲で重合禁止剤、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、光安定剤、顔料、他の無機フィラー等の充填剤、反応性希釈剤、その他改質剤等を含有してもよい。
重合禁止剤
前記重合禁止剤は、保存中に硬化性組成物の含有成分が重合反応を起こすのを防止するために用いられる。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン、p−t−ブチルカテコールおよび2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールなどが挙げられる。
重合禁止剤の添加量は、組成物の透明性、硬化物の耐熱性の観点から、硬化性組成物100質量部に対して0.1質量部以下であることが好ましい。重合禁止剤は、一種単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
レベリング剤
前記レベリング剤としては、例えば、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエステル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物、アラルキル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物およびポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物等が挙げられる。レベリング剤は、一種単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸化防止剤
前記酸化防止剤とは、フリーラジカルなど酸化促進因子を捕捉する機能を有する化合物である。酸化防止剤としては、工業的に一般に使用される酸化防止剤であれば特に限定はなく、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤および硫黄系酸化防止剤などを用いることができる。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、イルガノックス1010(IRGANOX1010:ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1076(IRGANOX 1076:オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1330(IRGANOX 1330:3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサ−t−ブチル−a,a’,a’’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス3114(IRGANOX 3114:1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス3790(IRGANOX 3790:1,3,5−トリス((4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−キシリル)メチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1035(IRGANOX 1035:チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ− t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1135(IRGANOX 1135:ベンゼンプロパン酸、3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ、C7−C9側鎖アルキルエステル、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1520L(IRGANOX 1520L:4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス3125(IRGANOX 3125、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス565(IRGANOX 565:2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ3’,5’−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、BASFジャパン(株)製)、アデカスタブAO−80(アデカスタブAO−80:3,9−ビス(2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、(株)ADEKA製)、スミライザーBHT(Sumilizer BHT、住友化学(株)製)、スミライザーGA−80(Sumilizer GA−80、住友化学(株)製)、スミライザーGS(Sumilizer GS、住友化学(株)製)、シアノックス1790(Cyanox 1790、(株)サイテック製)、ビタミンE(エーザイ(株)製)が挙げられる。
リン系酸化防止剤としては、例えば、イルガフォス168(IRGAFOS 168:トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト、BASFジャパン(株)製)、イルガフォス12(IRGAFOS 12:トリス[2−[[2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンゾ[d、f][1,3,2]ジオキサフォスフィン−6−イル]オキシ]エチル]アミン、BASFジャパン(株)製)、イルガフォス38(IRGAFOS 38:ビス(2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル)エチルエステル亜りん酸、BASFジャパン(株)製)、アデカスタブ329K((株)ADEKA製)、アデカスタブPEP36((株)ADEKA製)、アデカスタブPEP−8((株)ADEKA製)、Sandstab P−EPQ(クラリアント社製)、ウェストン618(Weston 618、GE社製)、ウェストン619G(Weston 619G、GE社製)、ウルトラノックス626(Ultranox 626、GE社製)、スミライザーGP(Sumilizer GP:6−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンズ[d,f][1.3.2]ジオキサホスフェピン)、住友化学(株)製)が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル、ジミリスチルまたはジステアリル等のジアルキルチオジプロピオネート化合物、テトラキス[メチレン(3−ドデシルチオ)プロピオネート]メタン等のポリオールのβ−アルキルメルカプトプロピオン酸エステル化合物が挙げられる。
酸化防止剤の含有量は、多量に加えると着色したり、硬化を妨げることがあることから、硬化性組成物100質量%に対して0.1〜10質量%であることが好ましい。酸化防止剤は一種単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
紫外線吸収剤
上記紫外線吸収剤とは、一般的に波長約200〜380nmの紫外線を吸収して熱や赤外線などのエネルギーに変化させて放出させることができる化合物である。
紫外線吸収剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば特に限定はなく、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ジフェニルメタン系、2−シアノプロペン酸エステル系、サリチル酸エステル系、アントラニレート系、ケイヒ酸誘導体系、カンファー誘導体系、レゾルシノール系、オキザリニド系、クマリン誘導体系の紫外線吸収剤等を本発明に使用することができる。紫外線吸収剤は一種単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6[(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]]、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、2−[5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル]−4−メチル−6−(t−ブチル)フェノールが挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール、2,4,6−トリス−(ジイソブチル4’−アミノ−ベンザルマロネート)−s−トリアジン、4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−プロピルオキシフェニル)−6−(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンが挙げられる。
ジフェニルメタン系紫外線吸収剤としては、例えば、ジフェニルメタノン、メチルジフェニルメタノン、4−ヒドロキシジフェニルメタノン、4−メトキシジフェニルメタノン、4−オクトキシジフェニルメタノン、4−デシルオキシジフェニルメタノン、4−ドデシルオキシジフェニルメタノン、4−ベンジルオキシジフェニルメタノン、4,2’,4’−トリヒドロキシジフェニルメタノン、2’−ヒドロキシ−4,4’−ジメトキシジフェニルメタノン、4−(2−エチルヘキシルオキシ)−2−ヒドロキシ−ジフェニルメタノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ベンゾインエチルエーテルが挙げられる。
2−シアノプロペン酸エステル系紫外線吸収剤としては、例えば、エチルα−シアノ−β,β−ジフェニルプロペン酸エステルおよびイソオクチルα−シアノ−β,β−ジフェニルプロペン酸エステルが挙げられる。
サリチル酸エステル系紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸イソセチル、サリチル酸オクチル、サリチル酸グリコール、サリチル酸フェニルが挙げられる。
アントラニレート系紫外線吸収剤としては、例えば、メンチルアントラニレートが挙げられる。
ケイヒ酸誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、エチルヘキシルメトキシシンナメート、イソプロピルメトキシシンナメート、イソアミルメトキシシンナメート、ジイソプロピルメチルシンナメート、グリセリル−エチルヘキサノエートジメトキシシンナメート、メチル−α−カルボメトキシシンナメート、メチル−α−シアノ−β−メチル−p−メトキシシンナメートが挙げられる。
カンファー誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、ベンジリデンカンファー、ベンジリデンカンファースルホン酸、カンファーベンザルコニウムメトスルフェート、テレフタリリデンジカンファースルホン酸、ポリアクリルアミドメチルベンジリデンカンファーが挙げられる。
レゾルシノール系紫外線吸収剤としては、例えば、ジベンゾイルレゾルシノールビス(4−t−ブチルベンゾイルレゾルシノール)が挙げられる。
オキザリニド系紫外線吸収剤としては、例えば、4,4’−ジ−オクチルオキシオキザニリド、2,2’−ジエトキシオキシオキザニリド、2,2’−ジ−オクチルオキシ−5,5’−ジ−t−ブチルオキザニリド、2,2’−ジ−ドデシルオキシ−5,5’−ジ−t−ブチルオキザニリド、2−エトキシ−2’−エチルオキザニリド、N,N’−ビス(3−ジメチルアミノプロピル)オキザニリド、2−エトキシ−5−t−ブチル−2’−エトキシオキザニリドが挙げられる。
クマリン誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、7−ヒドロキシクマリンが挙げられる。
赤外線吸収剤
赤外線吸収剤としては、例えば、金属錯体系化合物を用いることができ、具体的にはフタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、ジチオール金属錯体系化合物が挙げられる。
光安定剤
光安定剤とは、光エネルギーによって発生したラジカルによる自動酸化分解を低減させ、硬化物の劣化を抑制する効能を有する化合物である。
光安定剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば特に限定はなく、例えば、ヒンダードアミン系化合物(以下「HALS」ともいう。)、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物が挙げられる。なお、光安定化剤のなかには(メタ)アクリル基を有する化合物も含まれる。(メタ)アクリル基を有する光安定化剤のなかには前記重合性化合物(B)に該当するものもあるが、それらは重合性化合物(B)であると同時に光安定化剤であるとみなす。
HALSとしては、例えば、N,N’,N’’,N’’’−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5−トリアジンとN,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ[{(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、1,6−ヘキサンジアミン−N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)とモルフォリン−2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジンとの重縮合物、ポリ[(6−モルフォリノ−s−トリアジン−2,4−ジイル)[(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]−ヘキサメチレン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量HALS;コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールと3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量HALS;ペンタメチルピペリジニルメタクリレートが挙げられる。
光安定剤の含有量は、着色性の観点から、硬化性組成物100質量%に対して0.1〜10質量%であることが好ましい。光安定剤は一種単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
充填剤、顔料
充填剤または顔料としては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、クレー、アルミノケイ酸塩、アエロジル(登録商標)、黒鉛、カーボンナノチューブ、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ステアリン酸亜鉛、亜鉛華、ベンガラ、アゾ顔料が挙げられる。
<硬化性組成物の粘度>
このような各種成分を含有する本発明の硬化性組成物の、E型粘度計DV−III ULTRA(BROOKFIELD社製)で測定した25℃における粘度は、通常30〜10,000mPa・sであり、好ましくは100〜8,000mPa・sである。
本発明の硬化性組成物は溶剤を含有していなくとも適度な粘度を有しており、良好なハンドリング性を有する。このことは、上述のシリカ微粒子(A)の表面処理による、シリカ微粒子(A)の重合性化合物(B)に対する高い反応性、相溶性および分散安定性に起因する。
<硬化性組成物の製造方法>
本発明の硬化性組成物は、例えば、有機溶媒に分散したシリカ微粒子(A)をシラン化合物(D)および(E)で表面処理する工程(工程1)、表面処理したシリカ微粒子(A)に重合性化合物(B)を添加し、均一混合する工程(工程2)、工程2で得られたシリカ微粒子(A)と重合性化合物(B)との均一混合液から有機溶媒および水を留去・脱溶媒する工程(工程3)、工程3で脱溶媒された組成物に重合開始剤(C)と、必要に応じてその他の成分を添加、均一混合して硬化性組成物とする工程(工程4)を順次行うことにより製造することができる。以下各工程について説明する。
《工程1》
工程1では、シリカ微粒子(α)を、少なくともシラン化合物(D)および(E)を含む表面処理剤を用いて表面処理する。表面処理では、シリカ微粒子の表面において、シラン化合物の加水分解・縮重合が進行する。
シリカ微粒子(α)としては、硬化性組成物におけるその分散性の点から、有機溶媒にシリカ微粒子が分散してなる分散体(コロイダルシリカ)を用いることが好ましい。前記有機溶媒としては、硬化性組成物中に含まれる重合性化合物(B)などの有機成分が溶解するものを用いることが好ましい。
上記分散体中のシリカ微粒子の含有量は、硬化性組成物におけるその分散性の点から、通常1〜50質量%、好ましくは10〜50質量%、特に好ましくは20〜40質量%である。
上記有機溶媒としては、例えば、アルコール溶媒、ケトン溶媒、エステル溶媒およびグリコールエーテル溶媒が挙げられる。工程3における揮発分の留去のしやすさから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、n−プロピルアルコール等のアルコール溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;などの有機溶媒が好ましい。これらの中でも、イソプロピルアルコールが特に好ましい。シリカ微粒子(A)として、イソプロピルアルコールにシリカ微粒子(A)が分散してなる分散体を用いた場合、脱溶媒後の硬化性組成物の粘度が他の溶媒を使用した場合に比べて低く、ハンドリング性に優れた硬化性組成物を安定して製造することができる。
上記分散体は従来公知の方法で製造することができ、また、例えば、商品名スノーテックIPA−ST(日産化学工業(株)製)として市販されているものを用いることもできる。その他の上記で説明したシリカ微粒子も、従来公知の方法で製造することができ、また市販もされている。
表面処理は、シリカ微粒子(α)(好ましくはコロイダルシリカ)を反応器に入れ、攪拌しながら、少なくともシラン化合物(D)および(E)を含む2種類以上のシラン化合物を添加して、攪拌混合し、さらに当該シラン化合物(D)および(E)の加水分解を行うのに必要な水および触媒を添加して、攪拌しながら、当該シラン化合物(D)および(E)を加水分解し、シリカ微粒子(α)の表面にて縮重合させることにより行う。
加水分解の過程において、シラン化合物(D)および(E)の加水分解による消失は、ガスクロマトグラフィーにより確認することができる。その測定条件は、実施例に記載したとおりである。
〈シリカ微粒子(A)〉の欄で上述したように、シリカ微粒子(α)を表面処理する際のシラン化合物(D)および(E)の使用量は、表面処理前のシリカ微粒子(α)100質量部に対して、通常5〜100質量部、好ましくは5〜50質量部、特に好ましくは5〜30質量部である。その他、シラン化合物全体の使用量についても、上述したとおりである。
加水分解を行うのに必要な水の量は、表面処理前のシリカ微粒子(α)100質量部に対して、通常1〜100質量部、好ましくは1〜50質量部、特に好ましくは1〜30質量部である。水の量が過度に少ないと、加水分解速度が極端に遅くなり経済性に欠ける、表面処理が充分進行しない、などの恐れがある。水の量が過度に多いと、シリカ微粒子(A)がゲルを形成する恐れがある。
加水分解を行う際には、通常、加水分解反応用の触媒が使用される。
加水分解反応用の触媒としては、例えば、塩酸(塩化水素水溶液)、硫酸およびリン酸等の無機酸;蟻酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸、安息香酸、フタル酸およびマレイン酸等の有機酸;水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムおよびアンモニア等のアルカリ触媒;有機金属;金属アルコキシド;ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチレートおよびジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物;アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)およびジルコニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)等の金属キレート化合物;ホウ素ブトキシドおよびホウ酸等のホウ素化合物が挙げられる。これらの中でも、水への溶解性や、充分な加水分解速度が得られることから、塩酸、酢酸、マレイン酸およびホウ素化合物が好ましい。
加水分解反応用の触媒は一種単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
工程1においてシラン化合物の加水分解を行う際には、非水溶性触媒を用いてもよいが、水溶性触媒を使用することが好ましい。加水分解反応用の水溶性触媒を使用する場合は、水溶性触媒を適当量の水に溶解し、反応系に添加すると、触媒を均一に分散させることができる。
加水分解に使用される触媒の添加量は、特に限定されないが、表面処理前のシリカ微粒子(α)100質量部に対して、通常0.01〜1質量部、好ましくは0.01〜0.5質量部である。なお、上記触媒は水に溶解した水溶液として加水分解反応に使用されることがあるが、その場合には、上記触媒の添加量は、水溶液中に含まれる酸や塩基などの触媒のみの量を表す。
加水分解反応の反応温度は特に限定されないが、通常10〜80℃の範囲であり、好ましくは20〜50℃の範囲である。反応温度が過度に低いと、加水分解速度が極端に遅くなり経済性に欠ける、表面処理が充分進行しない、などの恐れがある。反応温度が過度に高いと、ゲル化反応が起こりやすくなる傾向がある。
加水分解反応を行うための反応時間は特に限定されないが、通常10分間〜48時間、好ましくは30分間〜24時間の範囲である。
なお、工程1における、少なくともシラン化合物(D)および(E)を含む表面処理剤による表面処理は、シラン化合物ごとに逐次に行ってもよいが、同時に一段で行う方が反応プロセスの単純化や効率化の点で好ましい。
《工程2》
工程2において、表面処理したシリカ微粒子(A)と重合性化合物(B)と、必要に応じてその他の成分を混合する方法には、特に制限は無いが、例えば、室温または加熱条件下でミキサー、ボールミルまたは3本ロールなどの混合機により混合する方法や、工程1を行った反応器の中で連続的に攪拌しながら重合性化合物(B)、必要に応じてその他の成分を添加、混合する方法が挙げられる。
《工程3》
工程3において、シリカ微粒子(A)と重合性化合物(B)との均一混合液から有機溶媒および水等の揮発分の留去(脱溶媒)を行うには、減圧状態で当該混合物を加熱することにより行う。
加熱温度は、20〜100℃に保つことが好ましく、凝集ゲル化防止と脱溶媒スピードとのバランスで、より好ましくは30〜70℃、さらに好ましくは30〜50℃である。温度を上げすぎると、硬化性組成物の流動性が極端に低下したり、ゲル状になってしまったりすることがある。
減圧する際の真空度は、通常10〜4,000kPaであり、脱溶媒スピードと凝集ゲル化防止とのバランスを図る上で、さらに好ましくは10〜1,000kPa、最も好ましくは、10〜500kPaである。真空度の値が大きすぎると、脱溶媒スピードが極端に遅くなり経済性に欠けることがある。
脱溶媒後の組成物は、実質的に有機溶媒および水を含まないことが好ましい。ここでいう実質的とは、本発明の硬化性組成物を用いて実際に硬化物を得る際に、再度、脱溶媒する工程を経る必要がないことを意味しており、具体的には、硬化性組成物中の有機溶媒および水の残存量として、好ましくは2質量%以下、より好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以下であることを意味する。
工程3においては、脱溶媒する前に、脱溶媒後の組成物100質量部に対して0.1質量部以下の添加量となるように重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤は脱溶媒過程中や脱溶媒後の硬化性組成物およびその組成物の保存中に組成物の含有成分が重合反応を起こすのを防止するために用いることができる。
工程3は、工程2を経たシリカ微粒子(A)と重合性化合物(B)との均一混合液を専用の装置に移して行うこともできるし、工程2を工程1で実施した反応器を用いて行ったのであれば、工程2に引き続いて該反応器中で行うこともできる。
《工程4》
工程4において、工程3で脱溶媒された組成物に重合開始剤(C)を添加、均一混合する方法には、特に制限は無いが、例えば、室温でミキサー、ボールミルまたは3本ロールなどの混合機により混合する方法や、工程1〜3を行った反応器の中で連続的に攪拌しながら重合開始剤(C)を添加、混合する方法が挙げられる。
さらに、このような重合開始剤(C)の添加、混合を行って得られた硬化性組成物に対して、必要に応じて濾過を行ってもよい。この濾過は、硬化性組成物中のゴミ等の外来の異物除去を目的として行う。濾過方法には、特に制限は無いが、加圧濾過孔径5.0μmのメンブレンタイプ、カートリッジタイプ等のフィルターを使用し、加圧濾過する方法が好ましい。
以上のようにして、本発明の硬化性組成物が得られる。
〔硬化物〕
本発明の硬化物は、シラン化合物(D)などで表面処理されたシリカ微粒子(A)および重合性化合物(B)等が強固に硬化したことにより耐熱性に優れ(指標として屈折率温度依存性が低い)、しかも従来品と同等以上の透明性を有する(指標として光線透過率が高い)。したがって、前記硬化物は、後述するように光学材料および電子材料として好適に用いることができる。
本発明の硬化物は、硬化性組成物に(メタ)アリル化合物(B2)が含まれていることからアッベ数が低く、アッベ数が50以下であることが好ましく、45以下であることがより好ましい。そのため、本発明の硬化物と、アッベ数の高い材料、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂やシクロオレフィンポリマー樹脂と組み合わせることにより、色収差の少ない光学材料が得られる。なお、アッベ数は、前記硬化物について30℃で測定した、波長486nm、589nm、656nmでの屈折率より算出する。本発明の硬化物において、アッベ数は通常15以上である。
本発明の硬化物は耐熱性に優れており、特にその単独重合体のガラス転移温度が高い(メタ)アクリレート化合物(B1)および(メタ)アリル化合物(B2)を使用する場合、得られる硬化物の耐熱性に非常に優れている。本発明の硬化物を窒素雰囲気下で加熱した際の5%重量減少温度は通常300℃以上であり、好ましくは320℃以上、より好ましくは340℃以上である。加熱した際の5%重量減少温度が300℃以上であると、例えば、この硬化物をアクティブマトリックス表示素子基板に用いた場合などに、その製造工程において反りやたわみ、場合によってはクラック発生などの問題が生じにくい。
本発明の硬化物は、硬化膜厚みが500μmの場合の波長400nmでの光線透過率は75%以上であるため透明性に優れる。波長400nmでの光線透過率が75%未満の場合は、光を利用する効率が低下するので、光効率が重要な用途には向かないことがある。
さらに、本発明の硬化物は、硬化膜厚みが500μmの場合の全光線透過率が85%以上であるため透明性に優れる。全光線透過率が85%未満の場合は、光を利用する効率が低下するので、光効率が重要な用途には向かないことがある。
本発明の硬化物は、屈折率温度依存係数の絶対値が10.0×10-5/℃程度またはそれ以下であり、光学レンズ等に従来から使用されている材料のポリカーボネートの屈折率温度依存係数の絶対値10.7×10-5/℃とほぼ同等またはそれ以下であることから、耐環境性に優れる。
なお、屈折率温度依存係数とは、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて、測定温度を30〜60℃まで5℃刻みで温度を変えて本発明の硬化物の屈折率を測定し、温度に対する波長594nmの光の屈折率をプロットした際の傾きをいう。
このように本発明の硬化物は、透明性、耐熱性に優れ、かつ、アッベ数が低いため、アッベ数の高い材料と組み合わせる、具体的にはアッベ数が高い光学部材とアッベ数が低い光学部材をホルダー等で一体化した光学ユニットを作製することにより、透明性等の特性に優れ、しかも色収差の低減された光学材料が得られる。
〔硬化物の製造方法〕
本発明の硬化物の製造方法は、本発明の硬化性組成物を硬化させる工程を有する。硬化の方法としては、活性エネルギー線の照射によりエチレン性不飽和基を架橋させる方法、熱をかけてエチレン性不飽和基を熱重合させる方法等があり、これらを併用することもできる。
硬化性組成物を紫外線等の活性エネルギー線により硬化させる場合は、上記の工程4において、硬化性組成物中に光重合開始剤を含有させる。硬化性組成物に熱をかけて硬化させる場合は、上記の工程4において、硬化性組成物中に熱重合開始剤を含有させる。
本発明の硬化物は、例えば、本発明の硬化性組成物をガラス板、プラスチック板、金属板またはシリコンウエハ等の基板上に塗布して塗膜を形成した後、その硬化性組成物に活性エネルギー線を照射することによって、あるいは加熱することによって、得ることができる。硬化のために、活性エネルギー線の照射と加熱との両方を行ってもよい。
前記硬化性組成物の塗布方法としては、例えば、バーコーター、アプリケーター、ダイコーター、スピンコーター、スプレーコーター、カーテンコーターまたはロールコーターなどによる塗布、スクリーン印刷などによる塗布、ならびにディッピングなどによる塗布が挙げられる。
本発明の硬化性組成物の基板上への塗布量は特に限定されず、目的に応じて適宜調整することができ、活性エネルギー線照射および/または加熱での硬化処理後に得られる塗膜の膜厚が、1〜1,000μmとなる量が好ましく、10〜1,000μmとなる量がより好ましい。
硬化のために使用される活性エネルギー線としては、電子線、または紫外から赤外の波長範囲の光が好ましい。光源としては、例えば、紫外線であれば超高圧水銀光源またはメタルハライド光源、可視光線であればメタルハライド光源またはハロゲン光源、赤外線であればハロゲン光源が使用できるが、この他にもレーザー、LEDなどの光源が使用できる。
活性エネルギー線の照射量は、光源の種類、塗膜の膜厚などに応じて適宜設定されるが、好ましくは重合性化合物(B)のエチレン性不飽和基の反応率が60%以上、より好ましくは80%以上になるように適宜設定できる。反応率は、赤外吸収スペクトルにより、反応前後のエチレン性不飽和基の吸収ピーク強度の変化から算出される。
また、活性エネルギー線を照射して硬化させた後、必要に応じて、加熱処理(アニール処理)をして硬化をさらに進行させてもよい。その際の加熱温度は、80〜220℃の範囲にあることが好ましく、より好ましくは100〜150℃の範囲である。加熱時間は、10分〜60分の範囲にあることが好ましい。加熱温度が前記範囲を下回ると、加熱時間を長くする必要があり経済性に欠ける傾向にあり、加熱温度が前記範囲を上回ると、エネルギーコストがかかるうえに、加熱昇温時間および降温時間がかかるため、経済性に欠ける傾向にある。
加熱時間は、加熱温度、塗膜の膜厚などに応じて適宜設定されるが、好ましくは重合性化合物(B)のエチレン性不飽和基の反応率が60%以上、より好ましくは80%以上になるように適宜設定できる。反応率は前述のように、赤外吸収スペクトルにより、反応前後のエチレン性不飽和基の吸収ピーク強度の変化から算出される。
〔光学材料・電子材料〕
本発明の硬化物は、透明板、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池用基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等の光学材料・電子材料として、好適に用いることができる。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載により何らの限定を受けるものではない。以下の実施例等の記載において、特に言及しない限り、「部」は「質量部」を示す。
<表面修飾シリカ微粒子(A)の調製〉
[調製例1]表面修飾シリカ微粒子(A−1)の調製
表面処理されるシリカ微粒子(α)として、イソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ(シリカ微粒子含量30質量%、平均粒子径10〜20nm、商品名スノーテックIPA−ST;日産化学工業(株)製)を用いた。
セパラブルフラスコにイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ100部(溶媒を含む量)を入れ、当該セパラブルフラスコにγ−メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン(MOS)3部とフェニルトリメトキシシラン(PhS)9部を加え、攪拌混合し、さらに濃度0.1825質量%の塩酸3.9部を加え、25℃で24時間撹拌することにより、シリカ微粒子(α)の表面処理を行い、表面修飾シリカ微粒子(A−1)を含む分散液を得た。
シラン化合物(ここではMOSと)の加水分解による消失は、ガスクロマトグラフィー(型式6850;アジレント(株)製)により確認した。無極性カラムDB−1(J&W社製)を使用し、温度50〜300℃、昇温速度10℃/分、キャリアガスとしてHeを使用し、流量1.2cc/分、水素炎イオン化検出器にて内部標準法で測定した。MOSおよびPhSは、上記塩酸を添加後24時間で消失した。
[調製例2]表面修飾シリカ微粒子(A−2)
調製例1において、シリカ微粒子(α)の表面修飾に用いた各成分の種類・量および塩酸の量を表1に記載したとおりに変更したこと以外は調製例1と同様にして、表面修飾シリカ微粒子(A−2)を含む分散液を得た。表1にそれぞれの添加量をまとめた。
Figure 2013241515
次に、表面処理を行ったシリカ微粒子(A−1)16質量部(未修飾のシリカ分換算量)にトリメチロールプロパントリアクリレート(商品名:KAYARAD 略号TMPTA;日本化薬(株)製、単独重合体のTg>250℃)24質量部を加えて均一に混合した。その後、攪拌しながら40℃、100kPaにて減圧加熱して、揮発分を除去した。
続いて、得られた母液に、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(商品名:A−BPEF;新中村化学工業(株)製)とベンジルアクリレート(Bz−A;日本蒸溜工業(株)製)の6:1混合物60質量部、テトラメチルピペリジニルメタクリレート(商品名:FA−712HM;日立化成工業(株)製)0.15質量部、3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:スミライザーGA−80;住友化学(株)製)0.15質量部を均一に混合した。
得られた混合液100質量部に熱重合開始剤としてパーブチルO(日油(株)製)0.15質量部を添加し硬化性組成物(1)を得た。
[実施例2]
実施例1において、表面処理を行ったシリカ微粒子(A−1)28質量部(未修飾のシリカ分換算量)、TMPTA42質量部を用い、A−BPEFとBz−Aを使用せず、ナフタレンジカルボン酸ジアリルエステル(商品名:DAND;日本蒸溜工業(株)製)30質量部を用いたこと以外は実施例1と同様にして硬化性組成物(2)を得た。
[実施例3]
実施例1において、表面処理を行ったシリカ微粒子(A−1)24質量部(未修飾のシリカ分換算量)、TMPTA36質量部を用い、A−BPEFとBz−Aの混合物(6:1)35質量部、DAND5質量部を用いたこと以外は実施例1と同様にして硬化性組成物(3)を得た。
[比較例1]
実施例1において、表面処理を行ったシリカ微粒子(A−1)の代わりに表面修飾を行ったシリカ微粒子(A−2)を用いたこと以外は実施例1と同様にして硬化性組成物(4)を得た。
硬化性組成物(4)は白濁し均一に混合することができなかった。
[比較例2]
実施例2において、表面処理を行ったシリカ微粒子(A−1)の代わりに表面修飾を行ったシリカ微粒子(A−2)を用いたこと以外は実施例2と同様にして硬化性組成物(5)を得た。
[比較例3]
実施例3において、表面処理を行ったシリカ微粒子(A−1)の代わりに表面修飾を行ったシリカ微粒子(A−2)を用いたこと以外は実施例3と同様にして硬化性組成物(6)を得た。
[比較例4]
実施例1において、表面処理を行ったシリカ微粒子(A−1)を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして硬化性組成物(7)を得た。
実施例1〜3、および比較例1〜4の各組成物の仕込み量を表2にまとめた。
Figure 2013241515
<硬化膜の製造>
上記の実施例1〜3および比較例2、3で調製した硬化性組成物(1)〜(3)、(5)、および(6)を、それぞれ別々のガラス基板上に硬化膜の厚みが500μmになるように塗布し、130℃で30分間加熱処理して塗膜を硬化させた。その後、200℃で60分間アニール処理を行った。
<性能評価方法>
(1)粘度
硬化性組成物(1)〜(3)および(5)〜(7)の粘度をDV−III ULTRA(
BROOKFIELD社製)を用いて25℃で測定した。この粘度が適度に低いほどハンドリング性が良好な硬化性組成物である。
(2)保存安定性
硬化性組成物(3)および(6)を40℃で70日間保存した後の粘度を測定した。この粘度変化が小さい組成物ほど保存安定性が良好である。
(3)屈折率
上記<硬化膜の製造>で得られたアニール処理後の硬化膜の波長594nmの光の屈折率を、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて30℃において測定した。
(4)アッベ数
上記<硬化膜の製造>で得られたアニール処理前の硬化膜のアッベ数を、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて30℃で測定した、波長486nm、589nm、656nmの光についての前記硬化膜の屈折率より算出した。アッベ数の高い材料と組み合わせることを考慮した場合、アッベ数は低いほど良好な硬化膜である。
(5)屈折率温度依存係数
上記<硬化膜の製造>で得られたアニール処理前の硬化膜について、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて、測定温度を30〜60℃まで5℃刻みで温度を変えて屈折率を測定し、温度に対する波長594nmの光の屈折率をプロットした際の傾きを屈折率温度依存係数として、その絶対値を求めた。その値が小さいほど、屈折率の温度依存性が小さく耐環境性に優れている。
(6)可視紫外光線透過率
上記<硬化膜の製造>で得られたアニール処理前の硬化膜の波長400nmの光線透過率(T%)を、JIS−K7105に準拠し、分光光度計((株)島津製作所製、UV3600)を用いて測定した。その透過率の値が大きいほど良好な硬化膜である。
(7)全光線透過率
上記<硬化膜の製造>で得られたアニール処理前の硬化膜の全光線透過率を、ヘイズメーターCOH400(日本電色工業(株)製)を用いて測定した。その透過率の値が大きいほど良好な硬化膜である。
(8)b値
上記<硬化膜の製造>で得られたアニール処理前の硬化膜のb値を、ヘイズメーターCOH400(日本電色工業(株)製)を用いて測定した。そのb値の値が小さいほど良好な硬化膜である。
以上の評価結果を表3に示す。
Figure 2013241515
実施例1〜3の硬化性組成物(1)〜(3)では透明な硬化膜が得られたが、シリカ微粒子(A)を使用しなかった添加しなかった比較例4の硬化性組成物の場合、硬化時に白濁し、透明な膜が得られなかった。したがって、シラン化合物(D)および(E)で表面修飾したシリカ微粒子(A−1)を用いることで硬化時の製膜性が向上し、透明な膜が得られる。
表3より実施例1では均一で透明な硬化性組成物(1)が得られた。しかし、比較例1では組成物が白濁し、均一に混合しない。また、実施例2の硬化性組成物(2)の粘度は比較例2の硬化性組成物(5)の粘度よりも低い。さらに、実施例3の硬化性組成物(3)の粘度は比較例3の硬化性組成物(6)の粘度よりも低い。つまり、MOSを含むシラン化合物で表面修飾したシリカ微粒子(A−1)を用いることでMPSを含むシラン化合物で表面修飾したシリカ微粒子(A−2)を用いた場合よりも組成物の相溶性が優れる。
硬化性組成物(3)は70℃で70日間保存後も粘度が3814mPa・sで粘度の増加が25mPa・sでありほぼ無視できる程度なので保存安定性に優れる。硬化性組成物(6)は70℃で70日間保存後に粘度が6362mPa・sに増加し、粘度の増加が1626mPa・sで大きく、保存安定性に劣る。したがって、表面修飾シリカ微粒子(A−1)を用いたほうが表面修飾シリカ微粒子(A−2)を用いた場合よりも保存安定性が優れる。
表3より硬化性組成物(2)から得られた硬化膜では400nmでの光線透過率が81.3%であり透明性に優れる。一方で硬化性組成物(5)から得られた硬化膜の400nmでの光線透過率は78.0%であり、透明性が劣る。つまり、表面修飾シリカ微粒子(A−1)を用いたほうが表面修飾シリカ微粒子(A−2)を用いた場合よりも透明性が優れる。
表3より硬化性組成物(2)から得られた硬化膜ではb値が1.86であり、硬化性組成物(5)から得られた硬化膜のb値の2.23よりも低く、透明性により優れる。つまり、表面修飾シリカ微粒子(A−1)を用いたほうが表面修飾シリカ微粒子(A−2)を用いた場合よりも透明性が優れる。
表3より、実施例1〜3の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物はアッベ数が低く、アッベ数が高い材料と組み合わせることで効果的に色収差を低減させることができる。
本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物の屈折率温度依存係数は、光学材料として一般に使用されているポリカーボネート樹脂(100 ppm/℃)と同等程度であり、透明性、耐熱性、耐環境性に優れる。
本発明における実施例1〜3に挙げた硬化性組成物はモノマーとの相溶性にすぐれ、保存安定性が良好であり、またそれらの硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物は、光線透過率(400nm)が80%以上、全光線透過率も89%以上であり透明性が良好であり、耐熱性が充分であり、かつ、アッベ数が低い。
特定の2種類以上のシラン化合物を含む表面処理剤で表面処理したシリカ微粒子(A)と、特定の重合性化合物、および重合開始剤よりなる本発明の硬化性組成物は、低粘度でハンドリング性が良好であり保存安定性にも優れる。さらに、本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物は、透明性、および耐熱性に優れ、アッベ数も低く、またアッベ数が高い材料との組み合わせにより効果的に色収差を低減することができる。
該硬化物は、透明板、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池基板、タッチパネル、光学素子、光導波路およびLED封止材等に好適に用いることができる。

Claims (12)

  1. (A)シリカ微粒子と、
    (B)1つ以上のエチレン性不飽和基を有し、かつ、芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B1)と、1つ以上のエチレン性不飽和基を有し、かつ、芳香環構造を有する(メタ)アリル化合物(B2)とから選択される少なくとも一種を含む重合性化合物と、
    (C)重合開始剤と
    を含み、該シリカ微粒子(A)が、シリカ微粒子(α)を、少なくとも下記一般式(1)で表されるシラン化合物(D)と下記一般式(2)で表されるシラン化合物(E)とを含む表面処理剤によって表面処理したものであることを特徴とする硬化性組成物;
    Figure 2013241515
    (式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1〜12のアルキル基またはフェニル基を表し、R3はハロゲン原子を表し、R4は水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、aは8〜17の整数であり、bは0〜2の整数であり、cは0〜3の整数である。bとcの和は0〜3であり、bが2の場合、複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、cが2または3の場合、複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、bとcの和が0または1の場合、複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。)
    Figure 2013241515
    (式(2)中、Xは炭素数6〜12の芳香環構造を有する有機基を表し、R5は炭素数1〜12のアルキル基またはフェニル基を表し、R6はハロゲン原子を表し、R7は水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、dは0〜6の整数であり、eは1〜3の整数であり、fは0〜2の整数であり、gは0〜3の整数である。e、fおよびgの和は1〜4の整数であり、eおよびfの和は1〜3の整数である。eが2または3の場合、複数存在する(CH2d基のdの値は互いに同一でも異なっていてもよく、fが2の場合、複数存在するR5は互いに同一でも異なっていてもよく、gが2または3の場合、複数存在するR6は互いに同一でも異なっていてもよく、e、fおよびgの和が1または2の場合、複数存在するR7は互いに同一でも異なっていてもよい。)。
  2. 前記重合性化合物(B)として、1つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有し、かつ、環構造を有さない(メタ)アクリレート化合物(B3)を含むことを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 前記(メタ)アクリレート化合物(B1)が、下記一般式(3)で表される(メタ)アクリレート化合物(B1’)である請求項1または2に記載の硬化性組成物;
    Figure 2013241515
    (式(3)中、Yは炭素数6〜18の芳香環構造を有する有機基であり、R8は水素原子またはメチル基を表し、hは1〜4の整数であり、hが2〜4の場合、複数存在するR8は互いに同一でも異なっていてもよい。)。
  4. 前記(メタ)アリル化合物(B2)が、下記一般式(5)または下記一般式(10)で表される(メタ)アリル化合物(B2’)である請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性組成物;
    Figure 2013241515
    (式(5)中、Z1は炭素数6〜18の芳香環構造を有する有機基であり、R11は水素原子またはメチル基を表し、kは1〜4の整数であり、kが2〜4の場合、複数存在するR11は互いに同一でも異なっていてもよい。)
    Figure 2013241515
    (式(10)中、Z2は炭素数6〜18の芳香環構造を有する有機基であり、R14は水素原子またはメチル基を表し、nは1〜4の整数であり、oは1〜5の整数であり、pは0または1である。nが2〜4の場合、複数存在するR14は互いに同一でも異なっていてもよい。)。
  5. 前記(メタ)アクリレート化合物(B3)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有し、かつ、環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物(B3’)である請求項2〜4のいずれかに記載の硬化性組成物。
  6. 前記シリカ微粒子(A)が、シリカ微粒子(α)100質量部に対して5〜100質量部の前記シラン化合物(D)と、シリカ微粒子(A)100質量部に対して5〜100質量部の前記シラン化合物(E)とにより表面処理されたものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性組成物。
  7. 前記シリカ微粒子(α)100質量部に対して、前記(メタ)アリル化合物(B2)が1〜1000質量部含まれることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の硬化性組成物。
  8. 前記シリカ微粒子(α)100質量部に対して、前記(メタ)アクリレート化合物(B1)および(B3)が合計量で1〜4000質量部含まれることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載の硬化性組成物。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
  10. アッベ数が50以下であることを特徴とする請求項9に記載の硬化物。
  11. 請求項9または10に記載の硬化物からなる光学材料。
  12. 請求項9または10に記載の硬化物からなる電子材料。
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