JP2017222745A - 無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物 - Google Patents

無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】紫外線及び/又は可視光線で硬化が可能な接着剤及びコーティング剤として好適であり、無機化合物フィラーの低充填により、液ダレを防止し、フィラー高充填による塗布時の気泡の入り込み及びムラを防止し、さらに成形性を維持したチキソ性を示し、従来の性能を阻害することなくポリオレフィン系樹脂への密着性を向上させ、かつ硬化物の無機化合物フィラー充填による高硬度化を抑えた、低弾性率を示す無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を提供する。
【解決手段】下記の(A)〜(E)成分を含有し、25℃において流動性を有し、かつ溶剤を含まないことを特徴とする無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
(A)シリコーン変性ポリイミド樹脂、
(B)重合性化合物、
(C)重合開始剤、
(D)疎水性フュームドシリカゲル、及び
(E)接着助剤。
【選択図】図1

Description

本発明は、本質的に溶剤を含まず、可視光領域において無色であるシリコーン変性ポリイミド樹脂を含む組成物に関する。より詳細には、常温で流動性がありながらチキソ性を持ち、かつ、紫外線、及び/又は可視光線で硬化可能な無溶剤型シリコーン変性ポリイミド含有組成物に関する。
一般に、ポリイミド樹脂は耐熱性が高く、電気絶縁性に優れているので、プリント回線基板や耐熱性接着テープの材料に利用されている。また、樹脂ワニスとして電気部品や半導体材料の表面保護膜、層間絶縁膜としても利用されているが、ポリイミド樹脂は限られた溶剤にしか溶解しないため、一般的には種々の有機溶剤に比較的溶解しやすいポリイミド前駆体であるポリアミック酸を基材に塗布し、高温処理により脱水環化してポリイミド樹脂からなる硬化物を得る方法が採られている。
それに対し、紫外線や可視光線を使用したポリイミド樹脂の硬化物を得る方法は、低温、短時間で進行するために、ポリイミド樹脂の紫外線硬化による接着剤やコーティング剤としての需要が高まっている(特許文献1)。また、接着剤やコーティング剤としては塗布する時に液垂れし難さや糸引きを防止するためと、盛りが広がらないようにするためにもチキソ性が求められている。さらに、近年、金属−プラスチックの様な異種間接着のために低表面自由エネルギー素材のポリオレフィン系高分子への接着の着目も高まっている。
特開2006−104447号公報
本発明は、上記理由を鑑みなされたもので、紫外線及び/又は可視光線で硬化が可能な接着剤及びコーティング剤として好適であり、無機化合物フィラーの低充填により、液ダレを防止し、フィラー高充填による塗布時の気泡の入り込み及びムラを防止し、さらに成形性を維持したチキソ性を示し、従来の性能を阻害することなくポリオレフィン系樹脂への密着性を向上させ、かつ硬化物の無機化合物フィラー充填による高硬度化を抑えた、低弾性率を示す無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、上記課題を解決し、取扱性に優れる無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を見出し、本発明に至った。
従って、本発明は下記発明を提供する。
[1].(A)下記式(1)で表されるシリコーン変性ポリイミド樹脂:100質量部、
Ee−Ff−Gg (1)
(式(1)中、E,F,Gはランダムに結合する繰り返し単位であり、Eは式(2)に示す2価のジアミノ変性シリコーン由来の残基、Fは式(3)に示すテトラカルボン酸二無水物由来の残基、Gはジアミン由来の2価の残基である。f+e+g=100mol%であり、f/(e+g)のmol比が0.8〜1.2である。)
Figure 2017222745
(式(2)中、RAは置換又は非置換の炭素数1〜10の2価炭化水素基であり、R1及びR2は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R3及びR4は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R5及びR6は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜16のアルキル基、アリール基、アラルキル基から選択される有機基である。m、n、oはそれぞれ0〜20の整数であり、n+o≧1、m+n+o=1〜60を満たす。)
−Im−X−Im− (3)
(式(3)中、Imは環状イミド構造を端に含む環状の基であり、Xは単結合、酸素、硫黄、スルフィド基、スルホン基、カルボニル基、−NRN−(RNは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基)、−CRB 2−(RBは互いに独立に、水素原子、又は、置換又は非置換の炭素数1〜12の1価炭化水素基)、−RAr h−(RArは、炭素数6〜12の2価のアリーレン基、hは1〜6の整数)、アリーレン基から水素原子が1個又は2個脱離した3価又は4価の基、−RAr h(ORAri−(RArとhは前記と同定義であり、iは1〜5である。)、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、該アルキレン基から水素原子が1個脱離した3価の基、アリーレンアルキレン基から選択される2〜4価の有機基である。)
(B)重合性化合物:100〜2,000質量部、
(C)重合開始剤:(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して0.1〜30質量部、
(D)疎水性フュームドシリカ:(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して1〜50質量部、及び
(E)接着助剤:(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して0.1〜5質量部を含有してなり、25℃において流動性を有し、かつ溶剤を含まないことを特徴とする無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[2].Imが下記の基から選択されるものである[1]記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
Figure 2017222745
(式中、波線を付した手は結合手を示すが、窒素原子に結合している結合手がE又はGに結合し、他の結合手がXに結合する。)
[3].(B)成分がラジカル重合性化合物である[1]又は[2]記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[4].(B)成分が(メタ)アクリル酸エステル化合物である[3]に記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[5].(C)成分が、熱分解性ラジカル開始剤、又は、放射線活性化開始剤である[1]〜[4]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[6].(D)成分が、嵩密度が1g/mLより低く、平均一次粒子径が1〜100nmであり、BET比表面積が100〜300m2/gである疎水性フュームドシリカである[1]〜[5]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[7].(E)成分が、下記式(4)
I−(J−K)jk−J−I (4)
(式(4)中、Iは末端に重合性基を持つ炭素数6〜20の1価の不飽和炭化水素基であり、Jは式(5)である2価のシロキサン単位であり、Kは炭素数6〜20の2価の炭化水素基、jkは1〜10の整数である。)
Figure 2017222745
(式(5)中、R1、R2、R5、及びR6は前記と同じである。pは1〜60の整数、qは0〜60の整数であり、p+q≧1、p+q=1〜60を満たす。)
で表される化合物である[1]〜[6]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[8].無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物の25℃における粘度が3〜1,000Pa・sである[1]〜[7]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[9].さらに、(F)改質用添加剤を含有する[1]〜[8]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[10].さらに、(G)レベリング剤を含有する[1]〜[9]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[11].さらに、(H)染料を含有する[1]〜[10]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
[12].[1]〜[11]のいずれかに記載の組成物からなる接着剤。
[13].[1]〜[11]のいずれかに記載の組成物からなるコーティング剤。
[14].[1]〜[11]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を紫外線及び/又は可視光で硬化させた皮膜の貯蔵弾性率が、1〜500MPaであるシリコーン変性ポリイミド樹脂硬化物。
[15].[1]〜[10]のいずれかに記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を紫外線及び/又は可視光で硬化させた被膜が、可視光領域の波長で光透過率が80%以上であり、L***表色系でL*が80%以上、a*が−10%以上10%未満、b*が−10%以上10%未満であるシリコーン変性ポリイミド樹脂硬化物。
本発明のシリコーン変性ポリイミド樹脂含有組成物は、常温で流動性があり、かつ、チキソ性があるために取り扱い性に優れる。また、この組成物の紫外線及び/又は可視光線硬化後の硬化物は、低弾性でありながら接着強度のある接着剤及び密着性のあるコーティング剤となる。特に従来の性能を阻害することなくポリオレフィン系高分子化合物への密着性が向上する。
合成例1で合成したシリコーン変性ポリイミド樹脂の透過率スペクトルである。 合成例5で合成したシリコーン変性ポリイミド樹脂の透過率スペクトルである。 合成例7で合成したポリシルアルキレンポリシロキサン化合物の赤外線吸収スペクトルである。
以下に、本発明について、詳細に説明する。
本発明のシリコーン変性ポリイミド含有組成物は、下記の(A)〜(E)成分を含有し、25℃において流動性を有し、かつ溶剤を含まないことを特徴とする無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物である。
(A)シリコーン変性ポリイミド樹脂、
(B)重合性化合物、
(C)重合開始剤、
(D)疎水性フュームドシリカゲル、及び
(E)接着助剤
[(A)シリコーン変性ポリイミド樹脂]
(A)成分のシリコーン変性ポリイミドは、本組成物の主剤(ベースポリマー)であって、該シリコーン変性ポリイミドとしては下記式(1)で示されるものを用いることができる。
(A)下記式(1)で表されるシリコーン変性ポリイミド樹脂:100質量部、
Ee−Ff−Gg (1)
(式(1)中、E,F,Gはランダムに結合する繰り返し単位であり、Eは式(2)に示す2価のジアミノ変性シリコーン由来の残基、Fは式(3)に示すテトラカルボン酸二無水物由来の残基、Gはジアミン由来の2価の残基である。f+e+g=100mol%であり、f/(e+g)のmol比が0.8〜1.2である。)
Figure 2017222745
(式(2)中、RAは置換又は非置換の炭素数1〜10の2価炭化水素基であり、R1及びR2は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R3及びR4は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R5及びR6は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜16のアルキル基、アリール基、アラルキル基から選択される有機基である。m、n、oはそれぞれ0〜20の整数であり、n+o≧1、m+n+o=1〜60を満たす。)
−Im−X−Im− (3)
(式(3)中、Imは環状イミド構造を端に含む環状の基であり、Xは単結合、酸素、硫黄、スルフィド基、スルホン基、カルボニル基、−NRN−(RNは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基)、−CRB 2−(RBは互いに独立に、水素原子、又は、置換又は非置換の炭素数1〜12の1価炭化水素基)、−RAr h−(RArは、炭素数6〜12の2価のアリーレン基、hは1〜6の整数)、アリーレン基から水素原子が1個又は2個脱離した3価又は4価の基、−RAr h(ORAri−(RArとhは前記と同定義であり、iは1〜5である。)、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、該アルキレン基から水素原子が1個脱離した3価の基、アリーレンアルキレン基から選択される2〜4価の有機基である。)
ここで、RAは置換又は非置換の直鎖状、分岐状又は環状で、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子を含んでもよく、また芳香環中に該ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜10の2価炭化水素基が好ましい。具体的には、メチレン基、1,2−エチレン基、1,3−プロピレン基、1,3−ブチレン基、1,4−ブチレン基、1,3−ペンチレン基、1,4−ペンチレン基、1,5−ペンチレン基、1,6−へキシレン基、1,7−ヘプチレン基、1,8−オクチレン基、1,9−ノニレン基、1,10−デシレン基、2−(3−プロポ−1−オキシ)エタ−1−イレン基、3−(3−プロポ−1−オキシ)プロパ−1−イレン基、4−(3−プロポ−1−オキシ)ブタ−1−イレン基、5−(3−プロポ−1−オキシ)ペンタ−1−イレン基、6−(3−プロポ−1−オキシ)ヘキサ−1−イレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘプチレン基、1,4−シクロヘプチレン基、N,N−ピペリジニレン基、1,4−ジオキサシクロヘキサ−2,5−イレン基等から選択される基である。より好ましくは、入手の容易性から1,3−プロピレン基である。
1及びR2は互いに独立に、置換又は非置換の直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜10の1価アルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、デカリル基等のアルキル基から選択される基やフッ素置換アルキル基等が挙げられる。好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基等の低級アルキル基である。
3及びR4は互いに独立に、置換又は非置換の直鎖状、分岐状又は環状で炭素数1〜10のアルキル基又はアルケニル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、デカリル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換したもの、例えば3,3,3−トリフルオロプロピル基、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル基が挙げられる。より好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基である。
5及びR6は互いに独立に、直鎖状、分岐状又は環状で炭素数1〜10のアルキル基、炭素数5〜12の1価のアリール基、又は炭素数7〜16のアラルキル基が好ましい。例えば、アルキル基としては上記したものが挙げられ、アリール基としてはフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、2,3−ジメチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、3,4−ジメチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、2,3,4−トリメチルフェニル基、2,3,5−トリメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、インデニル基;アラルキル基としてはフェニルメチレン基、2−フェニル−1−エチレン基、3−フェニル−1−プロピレン基、フェニルブチレン基、3−フェニル−1−ペンチレン基、4−フェニル−1−ペンチレン基、5−フェニル−1−ペンチレン基、6−フェニル−1−へキシレン基、7−フェニル−1−ヘプチレン基、8−フェニル−1−オクチレン基、9−フェニル−1−ノニレン基、10−フェニル−1−デシレン基、2,3−ジヒドロ−1H−インデニレン基等の群から挙げられる。また、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換したもの、例えば、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル基等が挙げられる。R5及びR6は、より好ましくは、メチル基、フェニル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2−フェニル−1−エチル基、3−フェニル−2−プロピル基である。なお、上記のアリール基、アラルキル基は芳香環中にヘテロ原子を含んでもよい。
m、n、oはそれぞれ0〜20の整数であり、mが0〜20、特に4〜10、nが0〜20、特に4〜10、oが0〜20、特に0〜5が好ましく、n+o≧1であり、n+oは1〜40、特に1〜10が好ましく、m+n+o=1〜60であり、特に5〜20が好ましい。
式(2)の基として、より具体的には、以下の化合物が挙げられる。なお、Phはフェニル基を表す。また、m、n、oは上記の通りである。
Figure 2017222745
Fは、式(3)に示すテトラカルボン酸二無水物由来の残基である。
−Im−X−Im− (3)
(式(3)中、Imは環状イミド構造を端に含む環状の基であり、Xは単結合(2つのImを単結合にて連結)、酸素、硫黄、スルフィド基、スルホン基、カルボニル基、−NRN−(RNは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基)、−CRB 2−(RBは互いに独立に、水素原子、又は、置換又は非置換の炭素数1〜12の1価炭化水素基)、−RAr h−(RArは、炭素数6〜12の2価のアリーレン基、hは1〜6の整数)、アリーレン基から水素原子が1個又は2個脱離した3価又は4価の基、−RAr h(ORAri−(RArとhは前記と同定義であり、iは1〜5である。)、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、該アルキレン基から水素原子が1個脱離した3価の基、アリーレンアルキレン基から選択される2〜4価の有機基である。)
式(3)中のテトラカルボン酸二無水物由来の環状イミド構造を持つImは、環状イミド構造を端に含む飽和又は不飽和の直鎖状、分岐状又は環状の基であり、例えば、下記式から選択される基が挙げられる(ここで、波線が付された手は結合手を示す(以下、同じ)。なお、窒素原子から出ている結合手以外の環上炭素原子から出ている結合手は、1か所又は2か所が他の官能基Xとの結合に使用される)。
Figure 2017222745
但し、前記式(3)中のXが単結合であり、前記Im相互の炭素原子を連結してもよい場合、例えば、下記の基等が挙げられる。なお、波線を付した手は他の基との結合手を表している。
Figure 2017222745
前記式(3)中の−NRN−のRNは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、1−プロピル基、2−プロピル基、1−ブチル基、2−ブチル基、1−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、1−ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基、1−ヘプチル基、2−ヘプチル基、3−ヘプチル基、4−ヘプチル基、2−メチル−1−ヘプチル基、1−オクチル基、2−オクチル基、3−オクチル基、4−オクチル基、2−エチル−1−ヘキシル基等のアルキル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、2,3−ジメチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、3,4−ジメチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、2,3,4−トリメチルフェニル基、2,3,5−トリメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、インデニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1,2,3,4−テトラヒドロ−4H−ナフタ−1−イル基、1,2,3,4−テトラヒドロ−4H−ナフタ−2−イル基等のアリール基や、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたもの、例えば、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル基、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル基、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7−ウンデカフルオロヘプチル基、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル基等が挙げられるが、好ましくはメチル基、フェニル基及び3,3,3−トリフルオロプロピル基である。
前記式(3)中の−CRB 2−において、RBは互いに独立に、水素原子、又は、非置換の炭素数が1〜12の1価炭化水素基、またこれらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、及びシクロヘキシル基等のアルキル基、フッ素置換アルキル基、(CH2CH265)、(CH2CH265)等のアラルキル基、フッ素置換アラルキル基、フェニル基、ナフチル基、パーフルオロフェニル基等のアリール基、フッ素置換アリール基等が挙げられるが、好ましくは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基及びフェニル基である。
前記式(3)中の−RAr h−においてRArは、非置換の炭素数6〜12の2価のアリーレン基であり、骨格の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されても、骨格の炭素原子の一部がヘテロ原子で置換されてもよい。より好ましくは、RArとして下記の基が挙げられる。なお、subは水素原子、又は水酸基、スルフィド基、2,3−オキソ−1−プロピル基、メトキシ基、エトキシ基、t−ブトキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基、t−ブチル基、N,N−ジメチルアミノ基、シアノ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ホルミル基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、フッ素原子から選択される置換基で、置換数は1〜4個の範囲内である。
Figure 2017222745
また、hは整数の1〜6であり、また、ここでのRArとImは1か所で連結されても、直接Imの2か所で連結されてもよく、例えば、下記の基が挙げられる。
Figure 2017222745
前記式(3)中の−RAr h(ORAri−において、RArとhは前記と同定義であり、iは1〜5の整数である。例えば下記のような基が挙げられる。ここで−O−はどの位に結合されても良く、結合数も1〜4個の範囲内である。
Figure 2017222745
直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜8のアルキレン基、該アルキレン基から水素原子が1個脱離した3価の基、及び、炭素数6〜12の2価のアリーレンアルキレン基は、水素原子の一部を炭素数1〜6の1価のアルキル基、又は炭素数5〜12の1価のアリール基、又はフッ素原子で置換可能であり、骨格の炭素原子の一部がヘテロ原子で置換されてもよい。例えば下記の基が挙げられる。
Figure 2017222745
前記式(1)中のGであるジアミン由来の残基は、紫外〜可視域で光吸収が少ないこと、また、イミド化後に電荷移動錯体を形成しにくい化合物が好ましい。光吸収を妨げないという点では脂肪族ジアミンが好ましいが、光重合開始剤の光吸収を妨げない範囲で耐熱性により優れる芳香族ジアミンを用いてもよい。脂肪族ジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサンや4,4'−ジアミノジシクロヘキシルメタン等が挙げられ、芳香族ジアミンとしてはフェニレンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン等が挙げられ、単独もしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
前記式(1)中の前記Fに前記E又は前記Gの各繰り返し単位がランダムに結合している。この場合、式(1)の化合物の末端は、酸無水物により封鎖されていることが好ましい。また、f+e+gのmolの和が100mol%であり、f/(e+g)のmol比が0.8〜1.2、好ましくは0.95〜1.05の間である。
(A)成分のシリコーン変性ポリイミド樹脂の重量平均分子量は、5,000〜100,000が好ましく、10,000〜70,000がより好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であると、シリコーン変性ポリイミド樹脂からなる組成物を硬化して得られる皮膜がもろくなり、前記上限値を超えると他成分の重合性化合物(B)、重合開始剤(C)や接着助剤(E)との相溶性が悪くなるおそれがある。ここで、重量平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー(以降GPCと略すこともある)で、移動相としてテトラヒドロフラン(THF)を使用し、ポリスチレン換算として求めることができる(以下、同じ。)。
(A)成分の製造方法は公知の方法に従えばよく、まず、テトラカルボン酸二無水物、ジアミン及びジアミノ変性シリコーンを溶剤中に仕込み、低温、即ち20〜50℃程度で反応させて、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸を製造する。次に、得られたポリアミック酸の溶液を、好ましくは80〜200℃、特に好ましくは140〜180℃の温度に昇温し、ポリアミック酸の酸アミドを脱水閉環反応させることにより、シリコーン変性ポリイミド樹脂の溶液を得、この溶液を水、メタノール、エタノール、アセトニトリルといった溶剤に投入して沈殿させ、沈殿物を乾燥することにより、シリコーン変性ポリイミド樹脂を得ることができる。
この場合、テトラカルボン酸二無水物としては、不飽和結合がカルボニル基に共役していないテトラカルボン酸二無水物等が好適に用いられる。また、ジアミノ変性シリコーンとしては、上記式(2)の両末端にそれぞれアミノ基が結合したものが用いられ、ジアミンとしては上述したものが好ましく用いられる。
ここで、上記f/(e+g)とは、原料の物質量から換算した、テトラカルボン酸二無水物のモル数に対するジアミン及びジアミノ変性シリコーンのモル数の合計の割合(モル比)である。即ち[(ジアミン+ジアミノ変性シリコーン(モル))/テトラカルボン酸二無水物(モル)]は、適宜調整することができるが、好ましくは0.8〜1.2、さらに好ましくは0.95〜1.05、より好ましくは0.98〜1.02の範囲である。また、(A)成分を製造するときに使用できる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。また、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類を併用することでイミド化の際に生成する水を共沸により除去しやすくすることも可能である。これらの溶剤は、1種単独でも2種以上組み合わせて用いてもよい。
なお、シリコーン変性ポリイミド樹脂の分子量を調整するために、無水フタル酸、無水マレイン酸、ヘキサヒドロ−1,3−イソベンゾフランジオン、無水コハク酸、グルタル酸無水物、ケイ素数が10〜60の酸無水物変性シリコーン等の酸無水物や、アニリン、ベンジルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン等の炭素数3〜6の直鎖、分岐又は環状アルキルアミン等のアミン化合物の一官能性原料を添加することも可能である。また、アルデヒド化合物として、ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチロアルデヒド等の炭素数2〜6のアルキルを含むアルデヒド化合物を添加することもできる。この場合の添加量はシリコーン変性ポリイミド樹脂に対して2mol%以下が好ましい。
また、イミド化過程において脱水剤及びイミド化触媒を添加し、必要に応じて50℃前後に加熱することにより、イミド化させる方法を用いてもよい。この方法において、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水ピバル酸、無水トリフルオロ酢酸、無水安息香酸等の酸無水物を用いることができる。脱水剤の使用量は、ジアミン1モルに対して1〜10モルとするのが好ましい。イミド化触媒としては、例えばトリエチルアミン(Et3N)、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−へプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、N−メチルピロリジン、N−メチルピペラジン、N−メチルモルホリン、N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、N−メチルイミダゾール(NMI)、ピリジン、2,6−ルチジン、1,3,5−コリジン、N,N−ジメチルアミノピリジン、ピラジン、キノリン、1,8−ジアザビシクロー[5,4,0]−7−ウンデセン(DBU)、1,4−ジアザビシクロー[2,2,2]オクタン(DABCO)等の第3級アミンを用いることができる。イミド化触媒の使用量は、使用する脱水剤1モルに対して0.5〜10molとするのが好ましい。本イミド化手法は工程中で反応液が高温にさらされることが無く、得られる樹脂が着色しにくいという点で有効である。
ジアミン及びテトラカルボン酸二無水物の少なくとも一方を複数種使用する場合も、反応方法は特に限定されるものではなく、例えば原料を予め全て混合した後に共重縮合させる方法や、用いる2種以上のジアミン又はテトラカルボン酸二無水物を個別に反応させながら順次添加する方法等がある。
[重合性化合物]
本発明の(B)成分は、ラジカル重合性化合物であり、具体的には、(メタ)アクリル酸誘導体、アルケニル化合物、シクロアルケニル化合物、アルキニル化合物、スチリル化合物、インデニル化合物、ビニルエーテル化合物、ノルボニル化合物、及び、共役又は非共役アルカジエン化合物から選択される少なくとも一つ以上の化合物であり、その一部の水素原子がフッ素原子で置換されても良く、炭素原子が酸素原子に置換されてもよい。
前記(メタ)アクリル酸誘導体は、例えば、下記一般式(6)又は(7)で表すことができ、下記一般式(6)が(メタ)アクリル酸エステル化合物で、一般式(7)が(メタ)アクリル酸アミド化合物を示している。なお、その一部の水素原子が炭素数1〜16の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、及び/又は環状のケイ素数2〜60のシロキサニル基で置換されていてもよい。
CH2=CR7C(=O)OR8 (6)
CH2=CR7C(=O)NR8 2 (7)
(式中、R7は、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、R8は、炭素数1〜16の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、ケイ素数2〜60のシロキサニル基を含有してもよい。なお、本明細書において、(メタ)アクリルは、アクリル及びメタクリルの双方を示す。)
前記一般式(6)で表される化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル,シクロヘキシル,シクロヘプチル,シクロオクチル又は3,3,3−トリフルオロプロピル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,4−ペンタフルオロブチル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7−ウンデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)エチル(メタ)アクリレート、3−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、3−(3−メトキシプロポキシ)プロピル(メタ)アクリレート、3−(3−(3−メトキシプロポキシ)プロポキシ)プロピル(メタ)アクリレート、3−(3−(3−(3−メトキシプロポキシ)プロポキシ)プロポキシ)プロピル(メタ)アクリレート、3−(3−(3−(3−(3−メトキシプロポキシ)プロポキシ)プロポキシ)プロポキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−メトキシ−1−プロピル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシ−1−プロポキシ)−1−プロピル(メタ)アクリレート、2−(2−(2−メトキシ−1−プロポキシ)−1−プロポキシ)−1−プロピル(メタ)アクリレート、2−(2−(2−(2−メトキシ−1−プロポキシ)−1−プロポキシ)−1−プロポキシ)−1−プロピル(メタ)アクリレート、2−(2−(2−(2−(2−メトキシ−1−プロポキシ)−1−プロポキシ)−1−プロポキシ)−1−プロポキシ)−1−プロピル(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−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、グリセリル(メタ)アクリレート、2,3−オキソプロピル(メタ)アクリレート、3,4−オキソシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、又は、ジメチルシロキサン単位を2〜60個含むシリコーン変性(メタ)アクリル酸エステル化合物であり、更に3−置換−1−プロピル(メタ)アクリレートや3−(トリメチルシロキシシリル)−1−プロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記一般式(5)で表される(メタ)アクリル酸アミドとしては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、モルホリル(メタ)アクリレート、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
前記(メタ)アクリル酸誘導体は単官能化合物であるが、他に強度、密着性向上のため、多官能(メタ)アクリル酸化合物を添加してもよい。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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリルトリス(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラキス(メタ)アクリレート、及び、トリメチロールプロパントリス(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリル酸エステル化合物、並びにΝ,Ν'−エチレンビス(メタ)アクリルアミド、Ν,Ν'−プロピレンビス(メタ)アクリルアミド等のビス(メタ)アクリル酸アミド化合物誘導体等が挙げられ、シリコーン含有の架橋性成分を使用することも可能である。具体的には信越化学工業(株)のX−22−164シリーズ、X−22−2445やX−22−1602が挙げられる。
アルケニル化合物は、プロペン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン等が挙げられる。シクロアルケニル化合物は、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、メンテン等が挙げられる。アルキニル化合物は、アセチレン、プロピン、ブチン、ペンチン等が挙げられる。また、その一部の水素原子がケイ素数2〜60のシロキサニル基で置換されていてもよく、例えば、ジメチルシロキサン単位を2〜60個含むエチン化合物、4−シロキサニル−1−ブチン化合物等が挙げられる。
スチリル化合物は、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、及び、これらの基に酸素又は窒素原子を含んでもよい炭素数1〜6個の炭化水素基がo位、m位、p位に置換されたスチレン誘導体等が挙げられ、前記インデニル化合物はインデン、1−メチルインデン、1,3−ビス(3−インデニル)エタン等が挙げられる。
ビニルエーテル化合物は、CH2=CHOR9で示され、R9は特に限定されないが、ブチル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、2−メトキシエチル基、2−(2−メトキシエトキシ)エチル基、2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エチル基、2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチル基、2−(2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)エチル基等が挙げられる。
ノルボニル化合物はノルボルネン、及び置換基を持つノルボルネン等が挙げられる。
共役又は非共役アルカジエンは、ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,4−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,7−オクタジエン等が挙げられる。
(B)成分は、(A)成分の反応希釈剤として混合し、1種類又は2種類以上を使用してもよい。より好ましくは、入手容易性から(メタ)アクリル酸エステル化合物、(メタ)アクリル酸アミド化合物が好ましい。
(B)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対し、100〜2,000質量部であり、好ましくは100〜500質量部である。配合量が100質量部未満であると、硬化性の悪化、及び貯蔵弾性率が低下し、2,000質量部を超えると粘度の低下、及び貯蔵弾性率が上がりすぎてしまう。
[重合開始剤]
本発明の(C)成分である重合開始剤は、熱分解性ラジカル開始剤、又は、放射線活性化反応剤であり、熱分解性ラジカル開始剤はアゾ化合物や有機過酸化物を用いることが可能で、この場合、熱でラジカル重合し、硬化物を形成することができる。
アゾ化合物(有機アゾ系化合物)としては、和光純薬工業株式会社で市販されているV−30、V−40、V−59、V−60、V−65、V−70等のアゾニトリル化合物類、VA−080、VA−085、VA−086、VF−096、VAm−110、VAm−111等のアゾアミド化合物類、VA−044、VA−061等の環状アゾアミジン化合物類、V−50、VA−057等のアゾアミジン化合物類、2,2−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カーボニトリル)、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、2,2−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシブチル)プロピオンアミド]、2,2−アゾビス[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、2,2−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオアミド)、2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジスルフェートジヒドレート、2,2−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−メチルプロパン)ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]テトラヒドレート、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4−アゾビス(4−シアノバレリックアシッド)、2,2−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)等が好ましく用いられ、より好ましくは、V−30、V−40、V−59、V−60、V−65、V−70、VA−080、VA−085、VA−086、VF−096、VAm−110、VAm−111であり、特に好ましくは、V−30、V−40、V−59、V−60、V−65、V−70である。
有機過酸化物としては、日本油脂株式会社より市販されているパーヘキサH等のケトンパーオキサイド類、パーヘキサTMH等のパーオキシケタール類、パーブチルH−69等のハイドロパーオキサイド類、パークミルD、パーブチルC、パーブチルD等のジアルキルパーオキサイド類、ナイパーBW等のジアシルパーオキサイド類、パーブチルZ、パーブチルL等のパーオキシエステル類、パーロイルTCP等のパーオキシジカーボネート、ジイソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、ジ(4−t−ブチルクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオヘプタノエート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、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、ジコハク酸パーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ(4−メチルベンゾイル)パーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ(3−メチルベンゾイル)パーオキサイド、ベンゾイル(3−メチルベンゾイル)パーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、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、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル−4,4−ジーt−ブチルパーオキシバレレート、ジ(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーイキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、p−メタンヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン−3−イン、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、o−クロロベンゾイルパーオキサイド、p−クロロベンゾイルパーオキサイド、トリス(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、2,4,4−トリメチルペンチルパーオキシネオデカノエート、α−クミルパーオキシネオデカノエート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシトリメチルアジペート、ジ−3−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、1,6−ビス(t−ブチルパーオキシカルボニルオキシ)ヘキサン、ジエチレングリコールビス(t−ブチルパーオキシカーボネート)、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート等が好ましく用いられ、より好ましくは、パークミルD、パーブチルC、パーブチルDであり、特に好ましくは、パークミルDである。
前記放射線活性化反応剤の場合、より好ましくは、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線の放射線活性開始剤であり、より好ましくは紫外線、又は可視光線である。
前記紫外可視光開始剤は、単独で使用しても複数を混合して使用してもよい。単独で使用する場合は、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、イソブチルベンゾインエーテル、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(Irgacure1173)、2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン(Irgacure369)、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジ)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)ブタン−1−オン、ジエトキシアセトフェノン、チオキサントン、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、2−クロロチオキサントン、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、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(IrgacureTPO)、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サイド(Irgacure819)、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシドが挙げられる。
また、複数の開始剤を混合して使用する場合、紫外−可視光吸光スペクトルで相補的に配合しても良く、酸素阻害を考慮して配合してもよい。その場合、フォスフィンオキサイド系のビス(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サイドやビス(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サイド等のフォスフィンオキサイド系に、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等のベンゾフェノン系、及び、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケテンや、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケテンとベンゾフェノンとの混合物を必要量添加することが良い。
(C)成分の配合量は、(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜30質量部であり、好ましくは1〜10質量部である。配合量が0.1質量部未満であると硬化性が不十分であり、30質量部を超えると開始剤由来のアウトガスが多量に発生し、硬化収縮が起こってしまう。
[(D)疎水性フュームドシリカ]
(D)成分の疎水性フュームドシリカは、液ダレの防止、又は塗布時の気泡の入り込み及びムラの防止、及び成形性を維持したチキソ性を示し、かつ、硬化物の高硬度化を抑えた低弾性率を示すために必須なものであり、乾燥の疎水性ヒュームドシリカ(乾式シリカ)を用いることが好ましい。上記の目的のためには嵩密度が1g/mLより低いことが好ましく、嵩密度が1g/mLより高いと調製時にシリカが沈降してしまう。更には、平均一次粒子径は1〜100nmが好ましく、平均一次粒子径が上記範囲内であると、無溶剤型シリコーン変性ポリイミド含有組成物の硬化物のフュームドシリカによる光散乱が抑えられるため、硬化物の透明性を損なうことがない。なお、この平均粒子径は、例えばレーザー光回折法等の分析手段を使用した粒度分布計により、重量平均値(又はメジアン径)等として求めることができ、例えば、株式会社キーエンスのデジタルマイクロスコープVHX−5000により測定できる。また、BET比表面積が100〜300m2/gであることが好ましい。
(D)成分のフュームドシリカは、従来、構造用、工業用、家庭用等に用いられる接着剤のその作業性を向上させる増粘剤あるいはチキソ性付与剤として、シリカ微粉末、特にハロゲン化珪素を酸素−水素炎中で加水分解して作られる乾式シリカが使われている。このようなシリカ微粉末の使用は、例えば、特開平4−25588号公報、特開平4−28755号公報、特開平4−33916号公報、及びデグサ社カタログ「無溶媒エポキシ接着剤用アエロジル」(“AEROSIL fur loesemittelfreie Epoxyidharze” Degussa AG Schriftenreihe Pigmente No.27)等に開示されている。市販品として例えば、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性乾式シリカ(比表面積160m2/g、吸着炭素量3.0質量%、嵩密度0.14mg/L、日本アエロジル(株)製、商品名:AEROSIL R8200)、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性乾式シリカ(比表面積140m2/g、吸着炭素量2.3質量%、嵩密度0.05g/mL、日本アエロジル(株)製、商品名:RX200)、また、表面処理された疎水性乾式フュームドシリカ(比表面積190m2/g、嵩密度0.05g/mL、平均一次粒子径15nm、(株)トクヤマ製、商品名:レオロシールDM−10)、表面処理された疎水性乾式フュームドシリカ(比表面積230m2/g、嵩密度0.05g/mL、平均一次粒子径7nm、(株)トクヤマ製、商品名:レオロシールDM−30)、表面処理された疎水性乾式フュームドシリカ(比表面積230m2/g、嵩密度0.05g/mL、平均一次粒子径7nm、(株)トクヤマ製、商品名:レオロシールDM−30S)、表面処理された疎水性乾式フュームドシリカ(比表面積230m2/g、嵩密度0.05g/mL、平均一次粒子径7nm、(株)トクヤマ製、商品名:レオロシールDM−30S)、商品名「レオロシールHM20S」((株)トクヤマ製、平均一次粒子径12nm)、商品名「レオロシールHM30S」((株)トクヤマ製、平均一次粒子径7nm)、商品名「レオロシールHM40S」((株)トクヤマ製、平均一次粒子径7nm)、商品名「レオロシールZD30S」((株)トクヤマ製、平均一次粒子径7nm)等が挙げられる。
(D)成分の配合量は、(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して、1〜50質量部であり、好ましくは3〜30質量部、さらに好ましくは5〜20質量部である。配合量が1質量部未満であると粘度が下がりすぎ、増粘性及びチキソ性が低下する。50質量部を超えると流動性がなくなり、作業性が悪化する。
[接着助剤]
(E)接着助剤としては、下記式(4)で表される化合物が挙げられ、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
I−(J−K)jk−J−I (4)
(式(4)中、Iは末端に重合性基を持つ炭素数6〜20の1価の不飽和炭化水素基であり、Jは式(5)で表される2価のシロキサン単位であり、Kは炭素数6〜20の2価の炭化水素基、jkは1〜10の整数である。)
Figure 2017222745
(式(5)中、R1、R2、R5及びR6は前記と同じである。pは1〜60の整数、qは0〜60の整数であり、p+q≧1、p+q=1〜60を満たす。)
ここで、上記式(4)中のIは末端に重合性基を持つ炭素数6〜20の1価の不飽和炭化水素基であり、具体的には、ヘキサ−5−エン−1−イル基、ヘプタ−6−エン−1−イル基、オクタ−7−エン−1−イル基、ノナ−8−エン−1−イル基、デサ−9−エン−1−イル基、ウンデカ−10−エン−1−イル基、ドデカ−11−エン−1−イル基、トリデカ−12−エン−1−イル基、テトラデカ−13−エン−1−イル基、ペンタデカ−14−エン−1−イル基、ヘキサデカ−15−エン−1−イル基、ヘプタデカ−16−エン−1−イル基、オクタデカ−17−エン−1−イル基、ノナデカ−18−エン−1−イル基、エイコサ−19−エン−1−イル基、2−(4−ビニルフェニル)エタン−1−イル基、2−(シクロヘキサ−3−エン−1−イル)エタン−1−イル基、2−([2,2,1]−ヘプタ−3−エン−1−イル)エタン−1−イル基等が挙げられる
Kは炭素数6〜20の2価の炭化水素基であり、jkは1〜10の整数である。
p,qは、pが1〜60であり、1〜40が好ましく、qが0〜60であり、0〜30が好ましく、p+qは1〜60であり、1〜40が好ましい。
式(5)で表されるものとして、より具体的には以下の化合物が上げられる。なお、Phはフェニル基を表す。また、p,qは上記の通りである。ただし、ここでq=q'+q”である。
Figure 2017222745
(E)成分の配合量は、(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜5質量部であり、1.0〜3.0質量部が好ましい。(E)成分の配合量が少なすぎると、接着性への寄与はなく、多すぎると(E)成分が分離し、密着性を低下させる。
前記(E)成分の接着助剤ポリシルアルキレンシロキサンである前記一般式(4)の製造は、両末端に重合性基を持つ炭素数6〜20の不飽和炭化水素化合物と、一般式(8)で表せれるオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを、有機金属錯体触媒存在下で反応する方法で製造される。
Figure 2017222745
(式(8)中、R1、R2、R5、及びR6、並びにp及びqは前記と同じである。)
前記一般式(4)の製造では、前記不飽和炭化水素化合物と前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンの反応を数回行うことで製造され、前記一般式(4)の末端に重合性基を持つように制御される。この製造では、原料のモル比で二種類の方法で製造される。
一つは、前記一般式(4)の製造は前記不飽和炭化水素化合物を過剰に前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンと反応させ、過剰の不飽和炭化水素化合物を留去することで末端に不飽和炭化水素基を持つ構造で制御されたポリシルアルキレンシロキサンが製造することができる。この時の不飽和炭化水素とオルガノハイドロジェンポリシロキサンのモル比は1.0より大きいことが好ましく、より好ましくは2.0〜5.0である。5.0より多く使用すると反応には問題ないが、原料がより多く消費されるため経済的でない。
もう一つは、多段階で一般式(4)を合成することも可能であり、1段階目で過剰のオルガノハイドロジェンポリシロキサンと前記不飽和炭化水素化合物を反応させ、過剰のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを留去することで、両末端にヒドロシリル基を持つシルアルキレンシロキサンが製造される。2段階目、この前記末端にヒドロシリル基を持つシルアルキレンシロキサンに過剰の前記不飽和炭化水素化合物を留去することで、より分子鎖が長く、末端に不飽和炭化水素基を持つ構造で制御されたポリシルアルキレンシロキサンが製造することができる。1段階目で不飽和炭化水素とオルガノハイドロジェンポリシロキサンのモル比は1.0未満であることが好ましい。より好ましくはモル比が0.5〜0.2であり、0.2未満でも反応には問題ないが、原料がより多く消費されるため経済的でない。
また、前記不飽和炭化水素化合物と前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンのモル比は理論的には1.0であることが好ましいが、1.0で反応を行うと前記不飽和炭化水素化合物末端の炭素−炭素二重結合が遷移金属錯体触媒により内部に転移を起こし、反応不活性種になってしまう。
前記両末端に重合性基を持つ炭素数6〜20の不飽和炭化水素化合物は、具体的には1,5−ヘキサジエン、1、6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエン、1、9−デカジエン、1,10−ウンデカジエン、1,11−ドデカジエン、1,12−トリデカジエン、1,13−テトラデカジエン、1,14−ペンタデカジエン、1,15−ヘキサデカジエン、1,16−ヘプタデカジエン、1,17−オクタデカジエン、1,18−ノナジエン、1,19−エイコサジエン、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル−1−シクロヘキセン、3−ビニル−2−([2,2,1]−ヘプテン等が挙げられる。より好ましくは1,5−ヘキサジエン、1、6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエン、1、9−デカジエン、1,4−ジビニルベンゼンである。
また、式(8)中として、p,qは、好ましくはpが1〜60、特に1〜40、qが0〜60であり、特に0〜30であり、p+qは1〜60、特に1〜40である。
式(8)で表される化合物として、より具体的には以下の化合物が挙げられる。なお、Phはフェニル基を表す。また、p、qは上記の通りである。ただし、ここでq=q'+q”である。
Figure 2017222745
前記有機金属錯体触媒は、より好ましくは遷移金属錯体触媒であり、白金錯体触媒、パラジウム錯体触媒、ロジウム錯体触媒、ルテニウム錯体触媒、イリジウム錯体触媒等が挙げられ、さらに好ましくは白金触媒の塩化白金酸・6水和物[スパイヤー触媒(Speier)]、カーステッド触媒(Karstedt:Pt2[[(CH2=CH)(CH32Si]2O]3)、アシュビー触媒(Ashby:Pt4[CH2=CHSi(CH3)O]4)、ラモルー触媒(Lamoreaux:白金−オクタナール/オクタノール錯体)から選ばれるが、最も好ましい触媒はカーステッド触媒又はアシュビー触媒である。また、これらの触媒量は、基質合計量に対し重量換算で0.1〜500ppm、特に好ましくは0.1〜100ppmである。
また、前記一般式(4)の製造では、無溶剤でも溶剤を使用してもよく、溶剤を用いる場合には、炭素数1〜6個から選択される炭化水素基を含む置換又は非置換の炭素数6〜12の芳香族炭化水素化合物、直鎖、分岐又は環状の炭素数1〜6個から選択される炭化水素基を含む置換又は非置換の炭素数5〜12の飽和脂環式炭化水素化合物、窒素上に直鎖、分岐又は環状の炭素数が1〜8個の炭化水素で置換されても良く、直鎖、分岐又は環状のアミド化合物、直鎖、分岐又は環状の炭素数が1〜8個の飽和又は不飽和の炭化水素でそれぞれ独立して酸素原子に置換されても良く、直鎖、分岐又は環状で酸素を1〜3個含むエーテル化合物、酸素原子で置換されても良い炭素数1〜7の直鎖、分岐又は環状のケトン化合物、炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状のアルキルニトリル、炭素数1〜10の直鎖、分岐又は環状で飽和又は不飽和のハロゲン化炭化水素化合物、直鎖又は分岐の炭化水素で炭素数1〜6から選択されるアルコール化合物から選択されることが好ましい。
このような溶剤としては、例えば、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,3,5−メシチレン、1,2,3−メシチレン、1,2,4−メシチレン、エチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、t−ブチルベンゼン、n−ペンチルベンゼン、i−ペンチルベンゼン、sec−ペンチルベンゼン、t−ペンチルベンゼン、n−ヘキシルベンゼン、i−ヘキシルベンゼン、sec−ヘキシルベンゼン、t−ヘキシルベンゼン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、プロピルシクロヘキサン、n−ブチルシクロヘキサン、i−ブチルシクロヘキサン、sec−ブチルシクロヘキサン、t−ブチルシクロヘキサン、n−ペンチルシクロヘキサン、i−ペンチルシクロヘキサン、sec−ペンチルシクロヘキサン、t−ペンチルシクロヘキサン、n−ヘキシルシクロヘキサン、i−ヘキシルシクロヘキサン、sec−ヘキシルシクロヘキサン、t−ヘキシルシクロヘキサン、リモネン、N,N'−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N'−ジメチルホルムアセトアミド(DMAc)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン(DMPU)、ジエチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル(TBME)、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)、ジフェニルエーテル、ジメトキシメタン(DMM)、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、ジオキサン、2−メチルテトラヒドロフラン、2−エチルテトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、α,α,α−トリフルオロメチルベンゼン、クロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール(IPA)、n−ブチルアルコール、i−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、1,2−エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ジヒドロキシプロパン、2−メトキシエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノールから選ばれるが、より好ましいのは無溶剤又はトルエン、エチルベンゼン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、エタノール、IPAである。
本発明の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド含有組成物の製造方法は、シリコーン変性ポリイミド樹脂(A)を重合性化合物(B)で溶解し、シリコーン変性ポリイミド−重合性化合物溶液を得る工程、及び、その前記シリコーン変性ポリイミド−重合性化合物溶液に重合性開始剤(C)とフュームドシリカ(D)と接着助剤(E)とを添加し、撹拌混合し、無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を得る工程とからなっている。
本発明の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド含有組成物は、用途によって粘度は異なるが、取扱性を考慮すると、25℃において流動性があり、かつ25℃での粘度が3〜1,000Pa・s、特に8〜150Pa・sであるものが好ましい。3Pa・s未満では、塗布時に広がり、狙った面積で塗布することが難しくなり、1,000Pa・sを超えると25℃での流動性が低下し、塗布時に気泡が入ることやムラができやすくなる等の問題が起こり、また、注射器等による押出性が悪化する。
さらに、本発明の組成物に改質用添加剤(F)を加えることが可能であり、シロキサン変性(メタ)アクリレートやエポキシ基を含有する化合物が挙げられる。具体的には、信越化学工業(株)製、X−22−174シリーズ(X−22−174ASX,X−22−174DX)、X−22−2404等がある。
(F)成分の添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計を100質量部とした時、0〜20質量部であることが好ましく、配合する場合は5質量部以上である。前記シロキサン変性(メタ)アクリレートを10質量部より多く添加すると、接着性及び密着性が悪化するおそれがあり、前記エポキシ基を含有する化合物を20質量部より多く添加すると貯蔵弾性率が上がってしまい、被膜が硬くなるおそれがある。
さらに、本組成物にシロキサン系のレベリング剤(G)の添加が可能である。シロキサン系のレベリング剤として式(9)に示されるものが挙げられる。シロキサン系化合物、特に(メタ)アクリル酸変性シリコーンを添加することで表面の平滑性及び動摩擦係数が低下する。
Figure 2017222745
(式(9)中、RMAは(メタ)アクリル基を含む1価の炭化水素基である。R1、R2、R5、R6、m、及びoは前記と同じである。但し、mとoの和は3〜40の整数である。各繰り返し単位の配置はランダムに結合している。)
より好ましくは式(10)で示される化合物である。
Figure 2017222745
(式(10)中、RMA、R1、R2、及び、mは前記と同じである。)
具体的には、信越化学工業(株)製、X−22−174シリーズ(X−22−174ASX,X−22−174DX)、X−22−2404等がある。
(G)の添加量は、(A)〜(E)成分の組成物を100質量部に対して、1〜20質量部が好ましく、より好ましくは5〜10質量部である。1質量部より少ないと(G)成分配合の効果が発揮せず、20質量部より多いとシロキサン成分と相分離を起こす。
さらに、本発明の組成物に染料(N)を添加することが可能である。染料を添加することで塗布後の視認性を上げることができる。染料を前記組成物に添加し、撹拌・混合することで着色した無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を得ることができる。
前記染料として有色系着色剤を使用でき、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、ジオキサジン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ペリノン系、ペリレン系、チオインジゴ系、イソインドリノン系、キノフタロン系、アゾメチンアゾ系、ジケトピロロピロール系、イソインドリン系等の顔料が挙げられる。また、これらの着色剤は単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
前記染料は、十分な濃度・着色力を発現させるため、シリコーン変性ポリイミド樹脂を含有する組成物の総重量に対して0.1〜10質量%の割合で含まれることが好ましい。添加する量が多すぎるとリーチング等の問題が発生する。
また、リーチング等の問題を抑制するために、和光純薬工業(株)の重合性染料RDWシリーズを使用することがよい解決法となる。前記無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物に重合性染料を添加し、撹拌・混合することで調製が可能である。このような重合性染料は、RDW−R13(紫色)、RDW−R60(赤色)、RDW−Y03(黄色)、RDW−G01(緑色)、RDW−B01(青色)がある。重合性染料の使用量はシリコーン変性ポリイミド含有組成物に対して、0.001〜0.1質量%を使用することできる。
本発明の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド含有組成物は、色差計によるL***表色系でL*値が0より大きく、a*値が−10〜10の範囲であり、b*値が−10〜10の範囲である無色シリコーン変性ポリイミド含有組成物である。
本発明の組成物を紫外線又は可視光線で硬化させる場合、波長としては200〜750nm、特に220〜380nmの紫外線又は380〜500nmの可視光線を用いることが好ましい。また、照射量は1〜5,000mJ/m2、特に250〜2,000mJ/m2であることが好ましい。
本発明の組成物を紫外線及び/又は可視光で硬化させた被膜の貯蔵弾性率は1〜500MPa以下であることが好ましく、可視光領域の波長で光透過率が80%以上であることが好ましく、L***表色系でL*が80%以上、a*が−10〜10%、b*が−10%〜10%であることが好ましい。
本発明の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物は紫外及び/又は可視光線硬化型の接着剤や紫外及び/又は可視光線で硬化させてなるコーティング剤として使用できる。接着剤及びコーティング可能な種々の基材としては、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属類、ガラス等の無機物、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、PET樹脂、LCP樹脂等の有機樹脂が挙げられる。
本発明の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を利用した接着剤又はコーティング剤は、電子材料、光学材料及び車載機器等に使用できる。
以下、合成例、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は下記の例により制限を受けるものではなく、適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。なお、下記例で部は質量部を示す。
なお、本実施例において、分子量測定は、東ソー株式会社製GPCで、移動相としてテトラヒドロフラン(THF)を使用し、ポリスチレン換算で測定を行った。赤外線吸収スペクトルは(IR)はNICOLET6700(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社)を使用して測定した。L***表色系の測定はコニカミノルタ株式会社製 分光測色計 CM−5を使用して測定した。硬化フィルムの粘弾性測定は、株式会社日立ハイテクサイエンス(旧セイコーインスツルメンツ株式会社)DMS6100を使用した。
<碁盤目剥離試験の方法>
シリコーン変性ポリイミド樹脂を含有する組成物をガラス板上に厚さ1mmとなるように塗布し、メタルハライドランプを用いてUV照射(積算光量2,000mJ/m2)することにより硬化皮膜を得た。これを80℃/95%RHの高温高湿条件下、24時間曝露し、曝露前及び曝露後のガラス板との密着性を碁盤目剥離試験(JIS K5400)の方法で評価した。
[合成例1]
撹拌羽、温度計、及び窒素導入管を取り付けた反応容器に5−(2,4−ジオキサシクロペンチル)−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン 30.0g(0.1mol)及びN,N−ジメチルアセトアミド250g、トルエン100gを仕込み、続いて、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン 10.3g(0.025mol)を添加し、反応温度を50℃で3時間保持した。更に下記式(i)のシロキサン66.6g(0.075mol)を室温にて滴下し、滴下終了後、室温にて12時間撹拌を行った。
Figure 2017222745
次に、前記反応容器に無水酢酸20.4gとピリジン26.4gを添加し、50℃で3時間撹拌を行った。
得られた反応溶液をメタノールから再沈殿を行い、シロキサン量が26質量%のシリコーン変性ポリイミド樹脂を得た。この樹脂の赤外線吸光スペクトルを測定したところ、未反応官能基であるポリアミック酸に基づく吸収は観測されず、1,780cm-1及び1,720cm-1にイミド基に吸収を確認した。
また、GPCによりこの樹脂の重量平均分子量を測定したところ、35,000であった。石英ガラス基板上に膜厚100μmのフィルムを作製し、光線透過率を測定したところ、波長350〜450nmまでの光線透過率が80%以上であった。このフィルムの透過率スペクトルを図1に示す。
[合成例2]
撹拌羽、温度計、及び窒素導入管を取り付けた反応容器にジシクロヘキシル−3,4,3',4'−テトラカルボン酸二無水物30.6g(0.1mol)、及びN,N−ジメチルアセトアミド250g、トルエン100gを仕込み、続いて、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン10.3g(0.025mol)を添加し、反応温度50℃で3時間撹拌した。更に前記式(i)のシロキサン66.6g(0.075mol)を室温で滴下し、滴下終了後室温で12時間撹拌した。
次に、前記反応容器に無水酢酸20.4gとピリジン26.4gを添加し、50℃で3時間撹拌を行った。
得られた反応溶液をメタノールから再沈殿を行い、シロキサン量が62質量%のシリコーン変性ポリイミド樹脂を得た。この樹脂の赤外線吸光スペクトルを測定したところ、未反応官能基であるポリアミック酸に基づく吸収は観測されず、1,780cm-1及び1720cm-1にイミド基に吸収を確認した。
また、GPCによりこの樹脂の重量平均分子量を測定したところ、33,000であった。石英ガラス基板上に膜厚100μmのフィルムを作製し、光線透過率を測定したところ、波長350〜450nmまでの光線透過率が80%以上であった。
[合成例3]
撹拌羽、温度計、及び窒素導入管を取り付けた反応容器にシクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物22.4g(0.1mol)、及びN,N−ジメチルアセトアミド250g、トルエン100gを仕込み、続いて、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン10.3g(0.025mol)を添加し反応温度50℃で3時間撹拌した。更に前記式(i)のシロキサン66.6g(0.075mol)を室温で滴下し、滴下終了後室温で12時間撹拌した。
次に、前記反応容器に無水酢酸20.4gとピリジン26.4gを添加し、50℃で3時間撹拌を行った。
得られた反応溶液をメタノールから再沈殿を行い、シロキサン量が67質量%のシリコーン変性ポリイミド樹脂を得た。この樹脂の赤外線吸光スペクトルを測定したところ、未反応官能基であるポリアミック酸に基づく吸収は観測されず、1,780cm-1及び1,720cm-1にイミド基に吸収を確認した。
また、GPCによりこの樹脂の重量平均分子量を測定したところ、31,000であった。石英ガラス基板上に膜厚100μmのフィルムを作製し、光線透過率を測定したところ、波長350〜450nmまでの光線透過率が80%以上であった。
[合成例4]
撹拌羽、温度計、及び窒素導入管を取り付けた反応容器に5−(2,4−ジオキサシクロペンチル)−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン 30.0g(0.1mol)、及びN,N−ジメチルアセトアミド250g、トルエン100gを仕込み、続いて、2,2'−[2−ヒドロキシ−3−(3,5−ジメチル−4−アミノ)−ベンジル−5−メチル]−ジフェニルメタン12.6g(0.025mol)を添加し反応温度50℃で3時間撹拌した。更に前記式(ii)のシロキサン68.6g(0.075mol)を室温で滴下し、滴下終了後室温で12時間撹拌した。
Figure 2017222745
次に、前記反応容器に無水酢酸20.4gとピリジン26.4gを添加し、50℃で3時間撹拌を行った。
得られた反応溶液をメタノールから再沈殿を行い、シロキサン量が68質量%のシリコーン変性ポリイミド樹脂を得た。この樹脂の赤外線吸光スペクトルを測定したところ、未反応官能基であるポリアミック酸に基づく吸収は観測されず、1,780cm-1及び1,720cm-1にイミド基に吸収を確認した。
また、GPCによりこの樹脂の重量平均分子量を測定したところ、22,000であった。石英ガラス基板上に膜厚100μmのフィルムを作成し、光線透過率を測定したところ、波長350〜450nmまでの光線透過率が80%以上であった。
[合成例5]
撹拌羽、温度計、及び窒素導入管を取り付けた反応容器に5−(2,4−ジオキサシクロペンチル)−3a,4,5,9b−テトラヒドロナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン 30.0g(0.1mol)、及びN,N−ジメチルアセトアミド250g、トルエン100gを仕込み、続いて、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン 10.3g(0.025mol)を添加し反応温度50℃で3時間撹拌した。更に下記式(iii)のシロキサン105.0g(0.075mol)を室温で滴下し、滴下終了後室温で12時間撹拌した。
Figure 2017222745
次に、前記反応容器に無水酢酸20.4gとピリジン26.4gを添加し、50℃で3時間撹拌を行った。
得られた反応溶液をメタノールから再沈殿を行い、シロキサン量が75質量%のシリコーン変性ポリイミド樹脂を得た。この樹脂の赤外線吸光スペクトルを測定したところ、未反応官能基であるポリアミック酸に基づく吸収は観測されず、1,780cm-1及び1,720cm-1にイミド基に吸収を確認した。
また、GPCによりこの樹脂の重量平均分子量を測定したところ、31,500であった。石英ガラス基板上に膜厚100μmのフィルムを作製し、光線透過率を測定した(図2)。
[合成例6]
反応容器に、1,1,4,4−テトラメチルジシロキサン 295.5g(2.2mol)とトルエン 100gと入れ、カーステッド触媒(Karstedt、Pt2[[(CH2=CH)(CH32Si]2O]3)(全体量の5ppm)を添加し、撹拌しながら50℃に昇温した。次に、1,7−オクタジエン 110.2g(1.0mol、東京化成工業(株)製、O0104)を55〜60℃を保ちながら滴下した。滴下終了後、55〜60℃で4時間加熱撹拌した。室温へ冷却後、低沸点化合物の減圧留去を120℃、2時間で行い、淡黄色透明の液状物を得た。
得られた液状物は、赤外線吸収スペクトルより、両末端構造がSiHを有する下記式(iv)で表される化合物であり、GPC解析よりpは1以上の整数であり平均値2.0であることが確認された。
Figure 2017222745
[合成例7]
反応容器に、1,7−オクタジエン 148.0g(1.35mol)とトルエン 100gを入れ、カーステッド触媒(全体量の5ppm)を添加し、撹拌しながら50℃に昇温した。次に、合成例6の式(iv)で表される化合物 242.5g(ヒドロシリル基;0.90mol)を55〜60℃を保ちながら滴下した。滴下終了後、65℃で2時間加熱撹拌を行った。室温へ冷却後、低沸点化合物の減圧留去を120℃、2時間で行い、淡黄色透明の液状物を得た。
この液体について赤外線吸収スペクトル(図3)より、炭素−炭素二重結合が内部に転移を起こしていない両末端に炭素−炭素二重結合を有する下記式(v)で表される化合物であることが確認された。また、p'はp以上の整数であり、平均値3.6であった。
Figure 2017222745
[合成例8]
合成例6の1,7−オクタジエンを合成例7で合成した式(v)で表される化合物に変えた以外は合成例6と同様に合成を行い、淡黄色透明液状化合物を得た。
得られた液状物は、赤外線吸収スペクトルより、両末端構造がSiHを有する下記式(vi)で表される化合物であることが確認された。p”はp'以上の整数であり、平均値8.7であった。
Figure 2017222745
[合成例9]
合成例7の式(iv)を合成例8で得た式(vi)に変えた以外は同様に合成を行い、式(vi)で表される淡黄色透明液状化合物を得た。
この液状化合物について赤外線吸収スペクトルより、炭素−炭素二重結合が内部に転移を起こしていない両末端に炭素−炭素二重結合を有する下記式(vii)で表される化合物であることが確認された。p'''はp''以上の整数であり、平均値13であった。
Figure 2017222745
[実施例1]
合成例1で得られたシリコーン変性ポリイミド樹脂100部に対しアクリル酸イソボルニル(IBXA)200部を加えて溶解・撹拌し、溶解物を得た。この溶解物100部に対してレオロシールDM−30S 6部、及びIrgacure1173 3部、合成例7の式(v)の化合物1部を添加し、混合撹拌を行うことで、シリコーン変性ポリイミド樹脂を含有する組成物を得た。本組成物の25℃の粘度は10Pa・sであった。このシリコーン変性ポリイミド樹脂組成物をテフロン(登録商標)板上に厚さ1mmとなるように塗布し、メタルハライドランプを用いてUV照射(積算光量2,000mJ/m2)することにより得た硬化皮膜の貯蔵弾性率は182MPaであり、L***表色系でL*96%、a*−2.0%、b*6.9%の無色であり、碁盤目試験の結果、100/100であった。
[実施例2〜9、比較例1〜3]
表1〜4に示す組成で、実施例1と同様に実施した。結果を同表に示す。
IBXA:アクリル酸イソボルニル
LA:アクリル酸ドデシル(ラウリルアクリレート)
Irgacure1173:BASFジャパン株式会社製
Irgacure369:BASFジャパン株式会社製
Irgacure819:BASFジャパン株式会社製
IrgacureTPO:BASFジャパン株式会社製
レオロシールDM−30S:株式会社トクヤマ製
X−22−174ASX:信越化学工業株式会社製
Figure 2017222745
Figure 2017222745
上記表1,2に記載の組成物について、下記方法でピール強度を測定した。結果を下記表中に示す。
HDPE(高密度ポリエチレン):スタンドテストピース社製
PP(ポリプロピレン):スタンドテストピース社製
ナイロン6:スタンドテストピース社製
<ピール試験の測定>
上記表に記載の組成物を用いて、下記表3〜5に記載の基材上に下面径3mm、上面径2mm、高さ2mmの円錐台型サンプルを、窒素雰囲気下、紫外線2,000mJ/cm2照射(メタルハロゲンランプ)して作製した。得られたサンプルのピール強度を、万能型ボンドテスタ(デイジ社製、4000シリーズ)で測定した。
Figure 2017222745
Figure 2017222745
Figure 2017222745
実施例6及び比較例1の組成物の被膜について、下記方法で動摩擦係数を測定した。結果を表6に示す。
<動摩擦係数>
水平方向引っ張り試験機AGS−X(株式会社島津製作所製)を用いて、荷重200g、移動速度0.3m/分の条件における動摩擦係数を求めた。
シリコーン変性ポリイミド樹脂をガラス上に塗布し、硬化させた基材上に上質紙を移動させた時の動摩擦係数を求めた。
Figure 2017222745
[実施例10]
実施例1の組成物に和光純薬工業(株)製のRDW−R13(赤色)を、シリコーン変性ポリイミド樹脂をIBXAに溶解させた溶解物100重量部に対して、0.005重量%を添加し、撹拌溶解させ、赤色のシリコーン変性ポリイミド樹脂含有組成物を得た。本組成物の粘度は10Pa・sであった。この赤色シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物をテフロン板上に厚さ1mmとなるように塗布し、メタルハライドランプを用いてUV照射(積算光量1000mJ/m2)することにより得た赤色の硬化皮膜の貯蔵弾性率は179MPaであり、L***表色系でL*84%、a*35.2%、b*−16.4%の赤色であり、碁盤目試験の結果、100/100であった。

Claims (15)

  1. (A)下記式(1)で表されるシリコーン変性ポリイミド樹脂:100質量部、
    Ee−Ff−Gg (1)
    (式(1)中、E,F,Gはランダムに結合する繰り返し単位であり、Eは式(2)に示す2価のジアミノ変性シリコーン由来の残基、Fは式(3)に示すテトラカルボン酸二無水物由来の残基、Gはジアミン由来の2価の残基である。f+e+g=100mol%であり、f/(e+g)のmol比が0.8〜1.2である。)
    Figure 2017222745
    (式(2)中、RAは置換又は非置換の炭素数1〜10の2価炭化水素基であり、R1及びR2は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R3及びR4は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R5及びR6は互いに独立に置換又は非置換の炭素数1〜16のアルキル基、アリール基、アラルキル基から選択される有機基である。m、n、oはそれぞれ0〜20の整数であり、n+o≧1、m+n+o=1〜60を満たす。)
    −Im−X−Im− (3)
    (式(3)中、Imは環状イミド構造を端に含む環状の基であり、Xは単結合、酸素、硫黄、スルフィド基、スルホン基、カルボニル基、−NRN−(RNは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状の1価炭化水素基)、−CRB 2−(RBは互いに独立に、水素原子、又は、置換又は非置換の炭素数1〜12の1価炭化水素基)、−RAr h−(RArは、炭素数6〜12の2価のアリーレン基、hは1〜6の整数)、アリーレン基から水素原子が1個又は2個脱離した3価又は4価の基、−RAr h(ORAri−(RArとhは前記と同定義であり、iは1〜5である。)、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基、該アルキレン基から水素原子が1個脱離した3価の基、アリーレンアルキレン基から選択される2〜4価の有機基である。)
    (B)重合性化合物:100〜2,000質量部、
    (C)重合開始剤:(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して0.1〜30質量部、
    (D)疎水性フュームドシリカ:(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して1〜50質量部、及び
    (E)接着助剤:(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して0.1〜5質量部を含有してなり、25℃において流動性を有し、かつ溶剤を含まないことを特徴とする無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  2. Imが下記の基から選択されるものである請求項1記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
    Figure 2017222745
    (式中、波線を付した手は結合手を示すが、窒素原子に結合している結合手がE又はGに結合し、他の結合手がXに結合する。)
  3. (B)成分がラジカル重合性化合物である請求項1又は2記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  4. (B)成分が(メタ)アクリル酸エステル化合物である請求項3記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  5. (C)成分が、熱分解性ラジカル開始剤、又は、放射線活性化開始剤である請求項1〜4のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  6. (D)成分が、嵩密度が1g/mLより低く、平均一次粒子径が1〜100nmであり、BET比表面積が100〜300m2/gである疎水性フュームドシリカである請求項1〜5のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  7. (E)成分が、下記式(4)
    I−(J−K)jk−J−I (4)
    (式(4)中、Iは末端に重合性基を持つ炭素数6〜20の1価の不飽和炭化水素基であり、Jは式(5)である2価のシロキサン単位であり、Kは炭素数6〜20の2価の炭化水素基、jkは1〜10の整数である。)
    Figure 2017222745
    (式(5)中、R1、R2、R5、及びR6は前記と同じである。pは1〜60の整数、qは0〜60の整数であり、p+q≧1、p+q=1〜60を満たす。)
    で表される化合物である請求項1〜6のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  8. 無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物の25℃における粘度が3〜1,000Pa・sである請求項1〜7のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  9. さらに、(F)改質用添加剤を含有する請求項1〜8のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  10. さらに、(G)レベリング剤を含有する請求項1〜9のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  11. さらに、(H)染料を含有する請求項1〜10のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項記載の組成物からなる接着剤。
  13. 請求項1〜11のいずれか1項記載の組成物からなるコーティング剤。
  14. 請求項1〜11のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を紫外線及び/又は可視光で硬化させた皮膜の貯蔵弾性率が、1〜500MPaであるシリコーン変性ポリイミド樹脂硬化物。
  15. 請求項1〜10のいずれか1項記載の無溶剤型シリコーン変性ポリイミド樹脂組成物を紫外線及び/又は可視光で硬化させた被膜が、可視光領域の波長で光透過率が80%以上であり、L***表色系でL*が80%以上、a*が−10%以上10%未満、b*が−10%以上10%未満であるシリコーン変性ポリイミド樹脂硬化物。
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