JP2018145263A - 硬化性組成物、硬化物、及び硬化物の製造方法 - Google Patents

硬化性組成物、硬化物、及び硬化物の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】露光及び加熱の少なくとも一方による硬化が容易である、芳香族基に結合するビニロキシ基を有する化合物を含むカチオン重合性の硬化性組成物と、当該硬化性組成物の硬化物と、当該硬化性組成物を用いる硬化物の製造方法とを提供すること。
【解決手段】芳香族基に結合するビニロキシ基を有する化合物を含むカチオン重合性の硬化性組成物において、硬化剤として特定の構造のスルホニウム塩を用いる。また、かかる硬化性組成物を所定の形状に成形する工程と、成形された硬化性組成物に対して露光及び加熱の少なくとも一方を行い、硬化物を製造する。
【選択図】なし

Description

本発明は、硬化性組成物と、当該硬化性組成物の硬化物と、当該硬化性組成物を用いる硬化物の製造方法とに関する。
従来より、ビニルエーテル化合物を硬化性成分として含むカチオン重合型の硬化性組成物が種々の用途で使用されている。
このような硬化性組成物としては、例えば、ビニルエーテル化合物と、オキシラン化合物及び/又はオキセタン化合物と、光カチオン重合開始剤と、着色剤とを含有する、紫外線の照射により硬化し得るインク組成物が提案されている(特許文献1を参照)。
特許文献1では、硬度に優れる硬化物を形成するためには、ビニロキシベンゼン、ハイドロキノンジビニルエーテル等の、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含むビニルエーテル化合物の使用が有効であることも開示されている(例えば、段落[0123]を参照)。
特開2010−30223号公報
しかしながら、カチオン重合性の硬化性組成物において、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含む化合物をビニルエーテル化合物として用いる場合、硬化性組成物の組成によっては、露光及び/又は加熱を行っても良好に硬化させにくい場合がある。
本発明は、露光及び加熱の少なくとも一方による硬化が容易である、芳香族基に結合するビニロキシ基を有する化合物を含むカチオン重合性の硬化性組成物と、当該硬化性組成物の硬化物と、当該硬化性組成物を用いる硬化物の製造方法とを提供することを目的とする。
本発明者らは、芳香族基に結合するビニロキシ基を有するカチオン重合性の硬化性組成物において、硬化剤として特定の構造のスルホニウム塩を用いることによって上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
本発明の第1の態様は、カチオン重合開始剤(A)と、芳香族ビニルエーテル化合物(B)とを含み、
芳香族ビニルエーテル化合物(B)が、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含み、
カチオン重合開始剤(A)が、下記式(a1)で表されるスルホニウム塩を含む、硬化性組成物である。
Figure 2018145263
(式(a1)中、R及びRは独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は下記式(a2)で表される基を示し、R及びRは相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよく、Rは下記式(a3)で表される基又は下記式(a4)で表される基を示し、AはS、O、又はSeを示し、Xは1価のアニオンを示し、但し、R及びRは、同時に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基ではない。)
Figure 2018145263
(式(a2)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、Rはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アシロキシ基、アルキルチオ基、チエニル基、チエニルカルボニル基、フラニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニル基、セレノフェニルカルボニル基、複素環式脂肪族炭化水素基、アルキルスルフィニル基、アルキルスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m1は0以上の整数を示す。)
Figure 2018145263
(式(a3)中、Rはヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基又は下記式(a5)で表される基を示し、Rはヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は下記式(a6)で表される基を示し、Aは単結合、S、O、スルフィニル基、又はカルボニル基を示し、n1は0又は1を示す。)
Figure 2018145263
(式(a4)中、R及びRは独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基又は下記式(a5)で表される基を示し、R及びR10は独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は上記式(a2)で表される基を示し、R及びR10は相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよく、Aは単結合、S、O、スルフィニル基、又はカルボニル基を示し、Xは前述のとおりであり、n2は0又は1を示し、但し、R及びR10は、同時に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基ではない。)
Figure 2018145263
(式(a5)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、R11はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m2は0以上の整数を示す。)
Figure 2018145263
(式(a6)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、R12はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、チエニルカルボニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニルカルボニル基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m3は0以上の整数を示す。)
本発明の第2の態様は、第1の態様にかかる硬化性組成物を硬化してなる硬化物である。
本発明の第3の態様は、第1の態様にかかる硬化性組成物を所定の形状に成形する工程と、
成形された硬化性組成物に対して露光及び加熱の少なくとも一方を行う工程と、
を含む硬化物の製造方法である。
本発明によれば、露光及び加熱の少なくとも一方による硬化が容易である、芳香族基に結合するビニロキシ基を有する化合物を含むカチオン重合性の硬化性組成物と、当該硬化性組成物の硬化物と、当該硬化性組成物を用いる硬化物の製造方法とを提供することができる。
≪硬化性組成物≫
硬化性組成物は、後述する特定の構造のスルホニウム塩を含むカチオン重合開始剤(A)と、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含む芳香族ビニルエーテル化合物(B)とを含む。
芳香族ビニルエーテル化合物(B)を用いると、硬度や機械的特性に優れる硬化物を形成しやすい一方で、硬化性成分として、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含む芳香族ビニルエーテル化合物(B)を含むため、加熱及び/又は露光により良好に硬化しにくい場合がある。
しかし、芳香族ビニルエーテル化合物(B)を、後述する特定の構造のスルホニウム塩を含むカチオン重合開始剤(A)を用いて硬化させる場合、硬化が良好に進行しやすい。
以下、硬化性組成物に含まれる、必須又は任意の成分について順に説明する。
<カチオン重合開始剤(A)>
硬化性組成物は、後述するビニルエーテル化合物(B)を重合させるカチオン重合開始剤(A)を含む。かかるカチオン重合開始剤は、下記式(a1)で表されるスルホニウム塩(以下、「スルホニウム塩(Q)」を含む。
硬化性組成物がカチオン重合開始剤(A)としてスルホニウム塩(Q)を含むことによって、後述する芳香族ビニロキシ化合物(B)の硬化を良好に進行させやすい。
Figure 2018145263
(式(a1)中、R及びRは独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は下記式(a2)で表される基を示し、R及びRは相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよく、Rは下記式(a3)で表される基又は下記式(a4)で表される基を示し、AはS、O、又はSeを示し、Xは1価のアニオンを示し、但し、R及びRは、同時に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基ではない。)
Figure 2018145263
(式(a2)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、Rはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アシロキシ基、アルキルチオ基、チエニル基、チエニルカルボニル基、フラニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニル基、セレノフェニルカルボニル基、複素環式脂肪族炭化水素基、アルキルスルフィニル基、アルキルスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m1は0以上の整数を示す。)
Figure 2018145263
(式(a3)中、Rはヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基又は下記式(a5)で表される基を示し、Rはヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は下記式(a6)で表される基を示し、Aは単結合、S、O、スルフィニル基、又はカルボニル基を示し、n1は0又は1を示す。)
Figure 2018145263
(式(a4)中、R及びRは独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基又は下記式(a5)で表される基を示し、R及びR10は独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は上記式(a2)で表される基を示し、R及びR10は相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよく、Aは単結合、S、O、スルフィニル基、又はカルボニル基を示し、Xは前記のとおりであり、n2は0又は1を示し、但し、R及びR10は、同時に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基ではない。)
Figure 2018145263
(式(a5)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、R11はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m2は0以上の整数を示す。)
Figure 2018145263
(式(a6)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、R12はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、チエニルカルボニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニルカルボニル基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m3は0以上の整数を示す。)
(スルホニウム塩(Q))
以下、スルホニウム塩(Q)について説明する。スルホニウム塩(Q)は、上記式(a1)中のベンゼン環において、Aが結合する炭素原子に対してオルト位の炭素原子にメチル基が結合していることを特徴とする。スルホニウム塩(Q)は、上記の位置にメチル基を有するため、従来のスルホニウム塩と比較して、プロトンを発生しやすく、紫外線等の活性エネルギー線に対する感度が高い。
上記式(a1)において、R及びRのいずれもが上記式(a2)で表される基であることが好ましい。R及びRは互いに同一でも異なっていてもよい。
上記式(a1)において、R及びRが相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成する場合、形成される環は、硫黄原子を含めて3〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることがより好ましい。形成される環は多環でもよく、5〜7員環が縮合したものであることが好ましい。
上記式(a1)において、R及びRが、ともにフェニル基であるのが好ましい。
上記式(a1)において、Rは上記式(a3)で表される基であることが好ましい。
上記式(a1)において、Aは、S又はOであることが好ましく、Sであることがより好ましい。
上記式(a2)において、Rは、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルキルカルボニル基、チエニルカルボニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニルカルボニル基、置換されていてよいアミノ基、又はニトロ基であることが好ましく、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、アルキルカルボニル基、又はチエニルカルボニル基であることがより好ましい。
上記式(a2)において、m1は、環Zの種類に応じて選択でき、例えば、0〜4の整数、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0〜2の整数であってもよい。
上記式(a3)において、Rは、アルキレン基;ヒドロキシ基、置換されていてよいアミノ基、若しくはニトロ基で置換されたアルキレン基;又は上記式(a5)で表される基であることが好ましく、上記式(a5)で表される基であることがより好ましい。
上記式(a3)において、Rは、アルキル基;ヒドロキシ基、置換されていてよいアミノ基、若しくはニトロ基で置換されたアルキル基;又は上記式(a6)で表される基であることが好ましく、上記式(a6)で表される基であることがより好ましい。
上記式(a3)において、AはS又はOであることが好ましく、Sであることがより好ましい。
上記式(a3)において、n1は0であることが好ましい。
上記式(a4)において、R及びRは独立に、アルキレン基;ヒドロキシ基、置換されていてよいアミノ基、若しくはニトロ基で置換されたアルキレン基;又は上記式(a5)で表される基であることが好ましく、上記式(a5)で表される基であることより好ましい。R及びRは互いに同一でも異なっていてもよい。
上記式(a4)において、R及びR10のいずれもが上記式(a2)で表される基であることが好ましい。R及びR10は互いに同一でも異なっていてもよい。
上記式(a4)において、R及びR10が相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成する場合、形成される環は、硫黄原子を含めて3〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることがより好ましい。形成される環は多環でもよく、5〜7員環が縮合したものであることが好ましい。
上記式(a4)において、Aは、S又はOであることが好ましく、Sであることがより好ましい。
上記式(a4)において、n2は0であることが好ましい。
上記式(a5)において、R11は、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、置換されていてよいアミノ基、又はニトロ基であることが好ましく、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基であることがより好ましい。
上記式(a5)において、m2は、環Zの種類に応じて選択でき、例えば、0〜4の整数、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0〜2の整数であってもよい。
上記式(a6)において、R12は、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルキルカルボニル基、チエニルカルボニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニルカルボニル基、置換されていてよいアミノ基、又はニトロ基であることが好ましく、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、アルキルカルボニル基、又はチエニルカルボニル基であることがより好ましい。
上記式(a6)において、m3は、環Zの種類に応じて選択でき、例えば、0〜4の整数、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0〜2の整数であってもよい。
上記式(a1)において、Xは、スルホニウム塩(Q)に活性エネルギー(熱、可視光、紫外線、電子線、及びX線等)を照射することにより発生する酸(HX)に対応する1価のアニオンである。スルホニウム塩(Q)を酸発生剤として用いる場合、Xとしては、1価の多原子アニオンが好適に挙げられ、MY 、(Rf)PF6−b 、Rx1 BY4−c 、Rx1 GaY4−c 、Rx2SO 、(Rx2SO、又は(Rx2SOで表されるアニオンがより好ましい。また、Xは、ハロゲンアニオンでもよく、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等が挙げられる。
Mは、リン原子、ホウ素原子、又はアンチモン原子を表す。
Yはハロゲン原子(フッ素原子が好ましい。)を表す。
Rfは、水素原子の80モル%以上がフッ素原子で置換されたアルキル基(炭素原子数1〜8のアルキル基が好ましい。)を表す。フッ素置換によりRfとするアルキル基としては、直鎖アルキル基(メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル及びオクチル等)、分岐鎖アルキル基(イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル及びtert−ブチル等)及びシクロアルキル基(シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル等)等が挙げられる。Rfにおいてこれらのアルキル基の水素原子がフッ素原子に置換されている割合は、もとのアルキル基が有していた水素原子のモル数に基づいて、80モル%以上が好ましく、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは100%である。フッ素原子による置換割合がこれら好ましい範囲にあると、スルホニウム塩(Q)の光感応性がさらに良好となる。特に好ましいRfとしては、CF−、CFCF 、(CFCF、CFCFCF 、CFCFCFCF 、(CFCFCF 、CFCF(CF)CF及び(CFが挙げられる。b個のRfは、相互に独立であり、従って、互いに同一でも異なっていてもよい。
Pはリン原子、Fはフッ素原子を表す。
x1は、水素原子の一部が少なくとも1個の元素又は電子求引基で置換されたフェニル基を表す。そのような1個の元素の例としては、ハロゲン原子が含まれ、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。電子求引基としては、トリフルオロメチル基、ニトロ基及びシアノ基等が挙げられる。これらのうち、少なくとも1個の水素原子がフッ素原子又はトリフルオロメチル基で置換されたフェニル基が好ましい。c個のRx1は相互に独立であり、従って、互いに同一でも異なっていてもよい。
Bはホウ素原子、Gaはガリウム原子を表す。
x2は、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のフルオロアルキル基又は炭素原子数6〜20のアリール基を表し、アルキル基及びフルオロアルキル基は直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよく、アルキル基、フルオロアルキル基、又はアリール基は無置換であっても、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、置換されていてよいアミノ基(例えば、上記式(a2)〜(a6)に関する後述の説明中で例示するものが挙げられる。)、ニトロ基等が挙げられる。
また、Rx2で表されるアルキル基、フルオロアルキル基又はアリール基における炭素鎖は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を有していてもよい。特に、Rx2で表されるアルキル基又はフルオロアルキル基における炭素鎖は、2価の官能基(例えば、エーテル結合、カルボニル結合、エステル結合、アミノ結合、アミド結合、イミド結合、スルホニル結合、スルホニルアミド結合、スルホニルイミド結合、ウレタン結合等)を有していてもよい。
x2で表されるアルキル基、フルオロアルキル基又はアリール基が上記置換基、ヘテロ原子、又は官能基を有する場合、上記置換基、ヘテロ原子、又は官能基の個数は、1個であっても2個以上であってもよい。
Sは硫黄原子、Oは酸素原子、Cは炭素原子、Nは窒素原子を表す。
aは4〜6の整数を表す。
bは、1〜5の整数が好ましく、さらに好ましくは2〜4の整数、特に好ましくは2又は3である。
cは、1〜4の整数が好ましく、さらに好ましくは4である。
MY で表されるアニオンとしては、SbF 、PF 又はBF で表されるアニオン等が挙げられる。
(Rf)PF6−b で表されるアニオンとしては、(CFCFPF 、(CFCFPF 、((CFCF)PF 、((CFCF)PF 、(CFCFCFPF 、(CFCFCFPF 、((CFCFCFPF 、((CFCFCFPF 、(CFCFCFCFPF 又は(CFCFCFCFPF で表されるアニオン等が挙げられる。これらのうち、(CFCFPF 、(CFCFCFPF 、((CFCF)PF 、((CFCF)PF 、((CFCFCFPF 又は((CFCFCFPF で表されるアニオンが好ましい。
x1 BY4−c で表されるアニオンとしては、好ましくは
x1 BY4−c
(式中、Rx1は水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子又は電子求引基で置換されたフェニル基を示し、Yはハロゲン原子を示し、cは1〜4の整数を示す。)
であり、例えば、(C、((CF、(CF、(CBF 、CBF 又は(Cで表されるアニオン等が挙げられる。これらのうち、(C又は((CFで表されるアニオンが好ましい。
x1 GaY4−c で表されるアニオンとしては、(CGa、((CFGa、(CFGa、(CGaF 、CGaF 又は(CGaで表されるアニオン等が挙げられる。これらのうち、(CGa又は((CFGaで表されるアニオンが好ましい。
x2SO で表されるアニオンとしては、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロエタンスルホン酸アニオン、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロフェニルスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、エタンスルホン酸アニオン、プロパンスルホン酸アニオン及びブタンスルホン酸アニオン等が挙げられる。これらのうち、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、ブタンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン又はp−トルエンスルホン酸アニオンが好ましい。
(Rx2SOで表されるアニオンとしては、(CFSO、(CSO、(CSO又は(CSOで表されるアニオン等が挙げられる。
(Rx2SOで表されるアニオンとしては、(CFSO、(CSO、(CSO又は(CSOで表されるアニオン等が挙げられる。
一価の多原子アニオンとしては、MY 、(Rf)PF6−b 、Rx1 BY4−c 、Rx1 GaY4−c 、Rx2SO 、(Rx2SO又は(Rx2SOで表されるアニオン以外に、過ハロゲン酸イオン(ClO 、BrO 等)、ハロゲン化スルホン酸イオン(FSO 、ClSO 等)、硫酸イオン(CHSO 、CFSO 、HSO 等)、炭酸イオン(HCO 、CHCO 等)、アルミン酸イオン(AlCl 、AlF 等)、ヘキサフルオロビスマス酸イオン(BiF )、カルボン酸イオン(CHCOO、CFCOO、CCOO、CHCOO、CCOO、CFCOO等)、アリールホウ酸イオン(B(C 、CHCHCHCHB(C 等)、チオシアン酸イオン(SCN)及び硝酸イオン(NO )等が使用できる。
これらのXのうち、カチオン重合性能の点では、MY 、(Rf)PF6−b 、Rx1 BY4−c 、Rx1 GaY4−c 及び(Rx2SOで表されるアニオンが好ましく、SbF 、PF 、(CFCFPF 、(C、((CF、(CGa、((CFGa及び(CFSOがより好ましく、Rx1 BY4−c がさらに好ましい。
上記式(a2)、(a5)、及び(a6)において、芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、縮合多環式芳香族炭化水素環[例えば、縮合二環式炭化水素環(例えば、ナフタレン環等のC8−20縮合二環式炭化水素環、好ましくはC10−16縮合二環式炭化水素環)、縮合三環式芳香族炭化水素環(例えば、アントラセン環、フェナントレン環等)等の縮合2乃至4環式芳香族炭化水素環]等が挙げられる。芳香族炭化水素環は、ベンゼン環又はナフタレン環であることが好ましく、ベンゼン環であることがより好ましい。
上記式(a1)〜(a6)において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられる。
上記式(a1)〜(a6)において、アルキル基としては、炭素原子数1〜18の直鎖アルキル基(メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−オクチル、n−デシル、n−ドデシル、n−テトラデシル、n−ヘキサデシル、及びn−オクタデシル等)、炭素原子数3〜18の分岐鎖アルキル基(イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、イソヘキシル、及びイソオクタデシル等)、並びに炭素原子数3〜18のシクロアルキル基(シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、及び4−デシルシクロヘキシル等)等が挙げられる。特に、上記式(a1)、(a2)、及び(a4)〜(a6)において、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基とは、アルキル基及びハロゲン原子で置換されたアルキル基を意味する。ハロゲン原子で置換されたアルキル基としては、上記の直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、又はシクロアルキル基における少なくとも1個の水素原子をハロゲン原子で置換した基(モノフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル等)等が挙げられる。ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基のうち、R、R、R、又はR10については、トリフルオロメチル基が特に好ましく、R、R、R11、又はR12については、メチル基が特に好ましい。
上記式(a2)〜(a6)において、アルコキシ基としては、炭素原子数1〜18の直鎖又は分岐鎖アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ヘキシルオキシ、デシルオキシ、ドデシルオキシ、及びオクタデシルオキシ等)等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、アルキルカルボニル基におけるアルキル基としては、上述の炭素原子数1〜18の直鎖アルキル基、炭素原子数3〜18の分岐鎖アルキル基又は炭素原子数3〜18のシクロアルキル基が挙げられ、アルキルカルボニル基としては、炭素原子数2〜18の直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキルカルボニル基(アセチル、プロピオニル、ブタノイル、2−メチルプロピオニル、ヘプタノイル、2−メチルブタノイル、3−メチルブタノイル、オクタノイル、デカノイル、ドデカノイル、オクタデカノイル、シクロペンタノイル基、及びシクロヘキサノイル基等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリールカルボニル基としては、炭素原子数7〜11のアリールカルボニル基(ベンゾイル及びナフトイル等)等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、アルコキシカルボニル基としては、炭素原子数2〜19の直鎖又は分岐鎖アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、sec−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、オクチロキシカルボニル、テトラデシルオキシカルボニル、及びオクタデシロキシカルボニル等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリールオキシカルボニル基としては、炭素原子数7〜11のアリールオキシカルボニル基(フェノキシカルボニル及びナフトキシカルボニル等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリールチオカルボニル基としては、炭素原子数7〜11のアリールチオカルボニル基(フェニルチオカルボニル及びナフトキシチオカルボニル等)等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、アシロキシ基としては、炭素原子数2〜19の直鎖又は分岐鎖アシロキシ基(アセトキシ、エチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、イソプロピルカルボニルオキシ、ブチルカルボニルオキシ、イソブチルカルボニルオキシ、sec−ブチルカルボニルオキシ、tert−ブチルカルボニルオキシ、オクチルカルボニルオキシ、テトラデシルカルボニルオキシ、及びオクタデシルカルボニルオキシ等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリールチオ基としては、炭素原子数6〜20のアリールチオ基(フェニルチオ、2−メチルフェニルチオ、3−メチルフェニルチオ、4−メチルフェニルチオ、2−クロロフェニルチオ、3−クロロフェニルチオ、4−クロロフェニルチオ、2−ブロモフェニルチオ、3−ブロモフェニルチオ、4−ブロモフェニルチオ、2−フルオロフェニルチオ、3−フルオロフェニルチオ、4−フルオロフェニルチオ、2−ヒドロキシフェニルチオ、4−ヒドロキシフェニルチオ、2−メトキシフェニルチオ、4−メトキシフェニルチオ、1−ナフチルチオ、2−ナフチルチオ、4−[4−(フェニルチオ)ベンゾイル]フェニルチオ、4−[4−(フェニルチオ)フェノキシ]フェニルチオ、4−[4−(フェニルチオ)フェニル]フェニルチオ、4−(フェニルチオ)フェニルチオ、4−ベンゾイルフェニルチオ、4−ベンゾイル−2−クロロフェニルチオ、4−ベンゾイル−3−クロロフェニルチオ、4−ベンゾイル−3−メチルチオフェニルチオ、4−ベンゾイル−2−メチルチオフェニルチオ、4−(4−メチルチオベンゾイル)フェニルチオ、4−(2−メチルチオベンゾイル)フェニルチオ、4−(p−メチルベンゾイル)フェニルチオ、4−(p−エチルベンゾイル)フェニルチオ4−(p−イソプロピルベンゾイル)フェニルチオ、及び4−(p−tert−ブチルベンゾイル)フェニルチオ等)等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、アルキルチオ基としては、炭素原子数1〜18の直鎖又は分岐鎖アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、イソプロピルチオ、ブチルチオ、イソブチルチオ、sec−ブチルチオ、tert−ブチルチオ、ペンチルチオ、イソペンチルチオ、ネオペンチルチオ、tert−ペンチルチオ、オクチルチオ、デシルチオ、ドデシルチオ、及びイソオクタデシルチオ等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリール基としては、炭素原子数6〜10のアリール基(フェニル、トリル、ジメチルフェニル、及びナフチル等)等が挙げられる。
上記式(a2)において、複素環式脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数2〜20(好ましくは4〜20)の複素環式炭化水素基(ピロリジニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチエニル、ピペリジニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオピラニル、モルホリニル、等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、複素環式炭化水素基としては、炭素原子数4〜20の複素環式炭化水素基(チエニル、フラニル、セレノフェニル、ピラニル、ピロリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピリジル、ピリミジル、ピラジニル、インドリル、ベンゾフラニル、ベンゾチエニル、キノリル、イソキノリル、キノキサリニル、キナゾリニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、キサンテニル、チアントレニル、フェノキサジニル、フェノキサチイニル、クロマニル、イソクロマニル、ジベンゾチエニル、キサントニル、チオキサントニル、及びジベンゾフラニル等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリールオキシ基としては、炭素原子数6〜10のアリールオキシ基(フェノキシ及びナフチルオキシ等)等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、アルキルスルフィニル基としては、炭素原子数1〜18の直鎖又は分岐鎖スルフィニル基(メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、プロピルスルフィニル、イソプロピルスルフィニル、ブチルスルフィニル、イソブチルスルフィニル、sec−ブチルスルフィニル、tert−ブチルスルフィニル、ペンチルスルフィニル、イソペンチルスルフィニル、ネオペンチルスルフィニル、tert−ペンチルスルフィニル、オクチルスルフィニル、及びイソオクタデシルスルフィニル等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリールスルフィニル基としては、炭素原子数6〜10のアリールスルフィニル基(フェニルスルフィニル、トリルスルフィニル、及びナフチルスルフィニル等)等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、アルキルスルホニル基としては、炭素原子数1〜18の直鎖又は分岐鎖アルキルスルホニル基(メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、イソプロピルスルホニル、ブチルスルホニル、イソブチルスルホニル、sec−ブチルスルホニル、tert−ブチルスルホニル、ペンチルスルホニル、イソペンチルスルホニル、ネオペンチルスルホニル、tert−ペンチルスルホニル、オクチルスルホニル、及びオクタデシルスルホニル等)等が挙げられる。
上記式(a3)〜(a6)において、アリールスルホニル基としては、炭素原子数6〜10のアリールスルホニル基(フェニルスルホニル、トリルスルホニル(トシル基)、及びナフチルスルホニル等)等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基としては、HO(AO)−(式中、AOは独立にエチレンオキシ基及び/又はプロピレンオキシ基を表し、qは1〜5の整数を表す。)で表されるヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基等が挙げられる。
上記式(a2)〜(a6)において、置換されていてよいアミノ基としては、アミノ基(−NH)及び炭素原子数1〜15の置換アミノ基(メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジエチルアミノ、n−プロピルアミノ、メチル−n−プロピルアミノ、エチル−n−プロピルアミノ、n−プロピルアミノ、イソプロピルアミノ、イソプロピルメチルアミノ、イソプロピルエチルアミノ、ジイソプロピルアミノ、フェニルアミノ、ジフェニルアミノ、メチルフェニルアミノ、エチルフェニルアミノ、n−プロピルフェニルアミノ、及びイソプロピルフェニルアミノ等)等が挙げられる。
上記式(a3)及び(a4)において、アルキレン基としては、炭素原子数1〜18の直鎖又は分岐鎖アルキレン基(メチレン基、1,2−エチレン基、1,1−エチレン基、プロパン−1,3−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,1−ジイル基、プロパン−2,2−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−1,1−ジイル基、ブタン−2,2−ジイル基、ブタン−2,3−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ペンタン−1,4−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル基、ヘプタン−1,7−ジイル基、オクタン−1,8−ジイル基、2−エチルヘキサン−1,6−ジイル基、ノナン−1,9−ジイル基、デカン−1,10−ジイル基、ウンデカン−1,11−ジイル基、ドデカン−1,12−ジイル基、トリデカン−1,13−ジイル基、テトラデカン−1,14−ジイル基、ペンタデカン−1,15−ジイル基、及びヘキサデカン−1,16−ジイル基等)等が挙げられる。
スルホニウム塩(Q)は、例えば、下記スキームに従って合成することができる。具体的には、下記式(b1)で表される1−フルオロ−2−メチル−4−ニトロベンゼンに、水酸化カリウム等の塩基の存在下で、下記式(b2)で表される化合物を反応させて、下記式(b3)で表されるニトロ化合物を得、次いで、還元鉄の存在下で還元を行って、下記式(b4)で表されるアミン化合物を得る。このアミン化合物とMaNO(式中、Maは金属原子、例えば、ナトリウム原子等のアルカリ金属原子を示す。)で表される亜硝酸塩(例えば、亜硝酸ナトリウム)とを反応させてジアゾ化合物を得、次いで、このジアゾ化合物とCuX’(式中、X’は臭素原子等のハロゲン原子を示す。以下、同じ)で表されるハロゲン化第一銅とHX’で表されるハロゲン化水素とを混合し、反応を進行させて、下記式(b5)で表されるハロゲン化物を得る。このハロゲン化物及びマグネシウムからグリニャール試薬を調製し、次いで、クロロトリメチルシランの存在下で、このグリニャール試薬と下記式(b6)で表されるスルホキシド化合物とを反応させて、下記式(b7)で表されるスルホニウム塩を得ることができる。さらに、このスルホニウム塩をMbX”(式中、Mbは金属カチオン、例えば、カリウムイオン等のアルカリ金属カチオンを示し、X”はXで表される1価のアニオン(但し、ハロゲンアニオンを除く。)を示す。)で表される塩と反応させて塩交換を行うことにより、下記式(b8)で表されるスルホニウム塩を得ることができる。なお、下記式(b2)〜(b8)において、R〜R及びAは、上記式(a1)と同様である。
<スキーム>
Figure 2018145263
上記式(a1)で表されるスルホニウム塩(Q)のカチオン部の具体例としては、以下のものが挙げられる。上記式(a1)で表されるスルホニウム塩(Q)のアニオン部の具体例としては、上記Xの説明で挙げたもの等、従来公知のものを挙げることができる。上記式(a1)で表されるスルホニウム塩(Q)は上記スキームに従って合成することができ、必要に応じさらに塩交換することにより、カチオン部を所望のアニオン部と組み合わせることができ、特に、Rx1 BY4−c (式中、Rx1は水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子又は電子求引基で置換されたフェニル基を示し、Yはハロゲン原子を示し、cは1〜4の整数を示す。)で表されるアニオンとの組み合わせが好ましい。
る。
Figure 2018145263
上記の好ましいカチオン部の群の中では、下記式で表されるカチオン部がより好ましい。
Figure 2018145263
カチオン重合開始剤(A)は、上記のスルホニウム塩(Q)以外とともに、スルホニウム塩(Q)以外のその他のカチオン重合開始剤を含んでいてもよい。
カチオン重合開始剤(A)におけるスルホニウム塩(Q)の含有量は特に限定されないが、典型的には、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上が特に好ましく、100質量%が最も好ましい。
(その他のカチオン重合開始剤)
スルホニウム塩(Q)以外のその他のカチオン重合開始剤としては、従来からビニルエーテル化合物のカチオン重合用に使用されている種々のカチオン重合開始剤を特に制限なく使用することができる。
その他のカチオン重合開始剤としては、ヨードニウム塩やスルホニウム塩等のオニウム塩が好ましく、スルホニウム塩(Q)以外のその他のスルホニウム塩がより好ましい。
以下、スルホニウム塩(Q)以外のその他のスルホニウム塩について「スルホニウム塩(Q’)」とも記す。
その他のスルホニウム塩(Q’)は、スルホニウム塩(Q)と同じく、1価アニオンXとして上述のRx1 BY4−c を含むのが好ましい。
x1 BY4−c で表される1価のアニオンを有するスルホニウム塩(Q’)としては、例えば下記式(a1’)で表されるスルホニウム塩が挙げられる。
Figure 2018145263
(式中、R、R、R、A、Rx1、Y及びcは上述のとおり。)
上記式(a1’)で表されるスルホニウム塩(Q’)のカチオン部の具体例としては、以下のものが挙げられる。
Figure 2018145263
スルホニウム塩(Q’)のカチオン部の典型的な例としては、また、以下のものが挙げられる。
Figure 2018145263
硬化性組成物におけるカチオン重合開始剤(A)の含有量は、硬化性組成物の硬化が良好に進行する限り特に限定されない。硬化性組成物を良好に硬化させやすい点から、典型的には、後述する芳香族ビニルエーテル化合物(B)100質量部に対して、0.01〜30質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましく、0.1〜5質量部が特に好ましい。
<芳香族ビニルエーテル化合物(B)>
硬化性組成物は、芳香族ビニルエーテル化合物(B)を含む。芳香族ビニルエーテル化合物(B)は、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含む。
なお、芳香族ビニルエーテル化合物(B)は、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含んでいれば、脂肪族基に結合するビニロキシ基を有していてもよい。
硬化性組成物は、2種以上の異なる芳香族ビニルエーテル化合物(B)を組み合わせて含んでいてもよい。
芳香族ビニルエーテル化合物(B)が有するビニロキシ基の数は、1以上であれば特に限定されず、2以上が好ましく、2がより好ましい。
つまり、芳香族ビニルエーテル化合物(B)は、2以上のビニロキシ基を有する芳香族ポリビニルエーテル化合物が好ましく、2つのビニロキシ基を有する芳香族ジビニルエーテル化合物がより好ましい。
芳香族ビニルエーテル化合物(B)中のビニルエーテル基が結合する母核である1価又は多価の有機基は、炭化水素基であってもよく、ヘテロ原子を含む有機基であってもよい。ヘテロ原子としては、O、S、N、P、ハロゲン原子等が挙げられる。
また、硬化物の透明性や高度が良好であること等から、芳香族ビニルエーテル化合物(B)は、芳香族環としてフルオレン環を含むのが好ましい。
芳香族モノビニルエーテル化合物の具体例としては、ビニルフェニルエーテル、4−ビニロキシトルエン、3−ビニロキシトルエン、2−ビニロキシトルエン、1−ビニロキシ−4−クロロベンゼン、1−ビニロキシ−3−クロロベンゼン、1−ビニロキシ−2−クロロベンゼン、1−ビニロキシ−2,3−ジメチルベンゼン、1−ビニロキシ−2,4−ジメチルベンゼン、1−ビニロキシ−2,5−ジメチルベンゼン、1−ビニロキシ−2,6−ジメチルベンゼン、1−ビニロキシ−3,4−ジメチルベンゼン、1−ビニロキシ−3,5−ジメチルベンゼン、1−ビニロキシナフタレン、2−ビニロキシナフタレン、2−ビニロキシフルオレン、3−ビニロキシフルオレン、4−ビニロキシ−1,1’−ビフェニル、3−ビニロキシ−1,1’−ビフェニル、2−ビニロキシ−1,1’−ビフェニル、6−ビニロキシテトラリン、及び5−ビニロキシテトラリン等が挙げられる。
芳香族ジビニルエーテル化合物の具体例としては、1,4−ジビニロキシベンゼン、1,3−ジビニロキシベンゼン、1,2−ジビニロキシベンゼン、1,4−ジビニロキシナフタレン、1,3−ジビニロキシナフタレン、1,2−ジビニロキシナフタレン、1,5−ジビニロキシナフタレン、1,6−ジビニロキシナフタレン、1,7−ジビニロキシナフタレン、1,8−ジビニロキシナフタレン、2,3−ジビニロキシナフタレン、2,6−ジビニロキシナフタレン、2,7−ジビニロキシナフタレン、1,2−ジビニロキシフルオレン、3,4−ジビニロキシフルオレン、2,7−ジビニロキシフルオレン、4,4’−ジビニロキシビフェニル、3,3’−ジビニロキシビフェニル、2,2’−ジビニロキシビフェニル、3,4’−ジビニロキシビフェニル、2,3’−ジビニロキシビフェニル、2,4’−ジビニロキシビフェニル、ビスフェノールAジビニルエーテル等が挙げられる。
また、芳香族ビニルエーテル化合物(B)としては、下記式(1)で表される化合物を用いるのも好ましい。
Figure 2018145263
上記式(1)において、W及びWは、独立に下記式(2)で表される基、下記式(3)で表される基、又は水酸基を示し、W及びWの少なくとも一方は、下記式(2)で表される基であり、W及びWのいずれもが下記式(2)で表される基であることがより好ましい。
Figure 2018145263
上記式(2)及び(3)において、環Zとしては、例えば、ベンゼン環、縮合多環式芳香族炭化水素環[例えば、縮合二環式炭化水素環(例えば、ナフタレン環等のC8−20縮合二環式炭化水素環、好ましくはC10−16縮合二環式炭化水素環)、縮合三環式芳香族炭化水素環(例えば、アントラセン環、フェナントレン環等)等の縮合2乃至4環式芳香族炭化水素環]等が挙げられる。環Zは、ベンゼン環又はナフタレン環であるのが好ましく、ナフタレン環であるのがより好ましい。なお、W及びWがいずれも上記式(2)で表される基である場合、又は、W及びWの一方が上記式(2)で表される基であり、他方が上記式(3)で表される基である場合、Wに含まれる環ZとWに含まれる環Zとは、同一でも異なっていてもよく、例えば、一方の環がベンゼン環、他方の環がナフタレン環等であってもよいが、いずれの環もナフタレン環であることが特に好ましい。また、W及びWの両方が直結する炭素原子にXを介して結合する環Zの置換位置は、特に限定されない。例えば、環Zがナフタレン環の場合、上記炭素原子に結合する環Zに対応する基は、1−ナフチル基、2−ナフチル基等であってもよい。
上記式(2)及び(3)において、Xは、独立に単結合又は−S−で示される基を示し、典型的には単結合である。
上記式(3)において、R1bとしては、例えば、単結合;メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、ブタン−1,2−ジイル基等の炭素数1〜4のアルキレン基が挙げられ、単結合;C2−4アルキレン基(特に、エチレン基、プロピレン基等のC2−3アルキレン基)が好ましく、単結合がより好ましい。
上記式(2)及び(3)において、R2bとしては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等のC1−12アルキル基、好ましくはC1−8アルキル基、より好ましくはC1−6アルキル基等)、シクロアルキル基(シクロへキシル基等のC5−10シクロアルキル基、好ましくはC5−8シクロアルキル基、より好ましくはC5−6シクロアルキル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のC6−14アリール基、好ましくはC6−10アリール基、より好ましくはC6−8アリール基等)、アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基等のC6−10アリール−C1−4アルキル基等)等の1価炭化水素基;水酸基;アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のC1−12アルコキシ基、好ましくはC1−8アルコキシ基、より好ましくはC1−6アルコキシ基等)、シクロアルコキシ基(シクロへキシルオキシ基等のC5−10シクロアルコキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基等のC6−10アリールオキシ基)、アラルキルオキシ基(例えば、ベンジルオキシ基等のC6−10アリール−C1−4アルキルオキシ基)等の−OR3aで示される基[式中、R3aは1価炭化水素基(上記例示の1価炭化水素基等)を示す。];アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等のC1−12アルキルチオ基、好ましくはC1−8アルキルチオ基、より好ましくはC1−6アルキルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(シクロへキシルチオ基等のC5−10シクロアルキルチオ基等)、アリールチオ基(フェニルチオ基等のC6−10アリールチオ基)、アラルキルチオ基(例えば、ベンジルチオ基等のC6−10アリール−C1−4アルキルチオ基)等の−SR3bで示される基[式中、R3bは1価炭化水素基(上記例示の1価炭化水素基等)を示す。];アシル基(アセチル基等のC1−6アシル基等);アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基等のC1−4アルコキシ−カルボニル基等);ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等);ニトロ基;シアノ基;メルカプト基;カルボキシル基;アミノ基;カルバモイル基;アルキルアミノ基(メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基等のC1−12アルキルアミノ基、好ましくはC1−8アルキルアミノ基、より好ましくはC1−6アルキルアミノ基等)、シクロアルキルアミノ基(シクロへキシルアミノ基等のC5−10シクロアルキルアミノ基等)、アリールアミノ基(フェニルアミノ基等のC6−10アリールアミノ基)、アラルキルアミノ基(例えば、ベンジルアミノ基等のC6−10アリール−C1−4アルキルアミノ基)等の−NHR3cで示される基[式中、R3cは1価炭化水素基(上記例示の1価炭化水素基等)を示す。];ジアルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基等のジ(C1−12アルキル)アミノ基、好ましくはジ(C1−8アルキル)アミノ基、より好ましくはジ(C1−6アルキル)アミノ基等)、ジシクロアルキルアミノ基(ジシクロへキシルアミノ基等のジ(C5−10シクロアルキル)アミノ基等)、ジアリールアミノ基(ジフェニルアミノ基等のジ(C6−10アリール)アミノ基)、ジアラルキルアミノ基(例えば、ジベンジルアミノ基等のジ(C6−10アリール−C1−4アルキル)アミノ基)等の−N(R3dで示される基[式中、R3dは独立に1価炭化水素基(上記例示の1価炭化水素基等)を示す。];(メタ)アクリロイルオキシ基;スルホ基;上記の1価炭化水素基、−OR3aで示される基、−SR3bで示される基、アシル基、アルコキシカルボニル基、−NHR3cで示される基、若しくは−N(R3dで示される基に含まれる炭素原子に結合した水素原子の少なくとも一部が上記の1価炭化水素基、水酸基、−OR3aで示される基、−SR3bで示される基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、カルボキシル基、アミノ基、カルバモイル基、−NHR3cで示される基、−N(R3dで示される基、(メタ)アクリロイルオキシ基、メシルオキシ基、若しくはスルホ基で置換された基[例えば、アルコキシアリール基(例えば、メトキシフェニル基等のC1−4アルコキシC6−10アリール基)、アルコキシカルボニルアリール基(例えば、メトキシカルボニルフェニル基、エトキシカルボニルフェニル基等のC1−4アルコキシ−カルボニルC6−10アリール基等)]等が挙げられる。
これらのうち、代表的には、R2bは、1価炭化水素基、−OR3aで示される基、−SR3bで示される基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、−NHR3cで示される基、−N(R3dで示される基等であってもよい。
好ましいR2bとしては、1価炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、C1−6アルキル基)、シクロアルキル基(例えば、C5−8シクロアルキル基)、アリール基(例えば、C6−10アリール基)、アラルキル基(例えば、C6−8アリール−C1−2アルキル基)等]、アルコキシ基(C1−4アルコキシ基等)等が挙げられる。特に、R2bは、アルキル基[C1−4アルキル基(特にメチル基)等]、アリール基[例えば、C6−10アリール基(特にフェニル基)等]等の1価炭化水素基(特に、アルキル基)であるのが好ましい。
なお、mが2以上の整数である場合、R2bは互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、W及びWがいずれも上記式(2)で表される基である場合、又は、W及びWの一方が上記式(2)で表される基であり、他方が上記式(3)で表される基である場合、Wに含まれるR2bとWに含まれるR2bとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
上記式(2)及び(3)において、R2bの数mは、環Zの種類に応じて選択でき、例えば、0〜4、好ましくは0〜3、より好ましくは0〜2であってもよい。なお、W及びWがいずれも上記式(2)で表される基である場合、又は、W及びWの一方が上記式(2)で表される基であり、他方が上記式(3)で表される基である場合、WにおけるmとWにおけるmとは、同一でも異なっていてもよい。
上記式(1)において、環Y及び環Yとしては、例えば、ベンゼン環、縮合多環式芳香族炭化水素環[例えば、縮合二環式炭化水素環(例えば、ナフタレン環等のC8−20縮合二環式炭化水素環、好ましくはC10−16縮合二環式炭化水素環)、縮合三環式芳香族炭化水素環(例えば、アントラセン環、フェナントレン環等)等の縮合2乃至4環式芳香族炭化水素環]等が挙げられる。環Y及び環Yは、ベンゼン環又はナフタレン環であるのが好ましい。なお、環Y及び環Yは、同一でも異なっていてもよく、例えば、一方の環がベンゼン環、他方の環がナフタレン環等であってもよい。
上記式(1)において、Rは単結合、置換基を有してもよいメチレン基、置換基を有してもよく、2個の炭素原子間にヘテロ原子を含んでもよいエチレン基、−O−で示される基、−NH−で示される基、又は−S−で示される基を示し、典型的には単結合である。ここで、置換基としては、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、1価炭化水素基[例えば、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基等のC1−6アルキル基)、アリール基(フェニル基等のC6−10アリール基)等]等が挙げられ、ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、珪素原子等が挙げられる。
上記式(1)において、R3a及びR3bとしては、通常、非反応性置換基、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、1価炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基(フェニル基等のC6−10アリール基)等]等が挙げられ、シアノ基又はアルキル基であることが好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基等のC1−6アルキル基(例えば、C1−4アルキル基、特にメチル基)等が例示できる。なお、n1が2以上の整数である場合、R3aは互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、n2が2以上の整数である場合、R3bは互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。さらに、R3aとR3bとが同一であってもよく、異なっていてもよい。また、環Y及び環Yに対するR3a及びR3bの結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数n1及びn2は、0又は1、特に0である。なお、n1及びn2は、互いに同一でも異なっていてもよい。
上記式(1)で表される化合物は、優れた光学的特性及び熱的特性を保持しつつ、ビニロキシ基を有するため、高い反応性を有する。特に、環Y及び環Yがベンゼン環であり、Rが単結合である場合、上記式(1)で表される化合物は、フルオレン骨格を有し、光学的特性及び熱的特性にさらに優れる。
このような上記式(1)で表される化合物は、重合することができるため、重合性モノマーとして機能する。特に、W及びWがいずれも上記式(2)で表される基である場合、上記式(1)で表される化合物は、カチオン重合することができるため、カチオン重合性モノマーとして機能する。
さらに、上記式(1)で表される化合物は、高い硬度を有する硬化物を与える点で好ましい。
上記式(1)で表される化合物は、種々の用途、例えば、配向膜及び平坦化膜(例えば、液晶表示ディスプレイや有機ELディスプレイ等に用いられる配向膜及び平坦化膜);反射防止膜、層間絶縁膜、カーボンハードマスク等のレジスト下層膜;液晶表示ディスプレイや有機ELディスプレイ等のスペーサ及び隔壁;液晶表示ディスプレイのカラーフィルタの画素やブラックマトリクス;液晶表示ディスプレイや有機ELディスプレイ等の表示装置;レンズ(例えば、マイクロレンズ等)、光ファイバー、光導波路、プリズムシート、ホログラム、高屈折フィルム、再帰反射フィルム等の光学部材;低透湿膜(例えば、水蒸気バリア層として用いられる低透湿膜);光学材料;半導体用材料に用いることができる。
上記式(1)で表される化合物のうち、特に好ましい具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 2018145263
Figure 2018145263
Figure 2018145263
Figure 2018145263
これらの化合物群の中では、下記式で表される化合物が好ましい。
Figure 2018145263
硬化性組成物における、芳香族ビニルエーテル化合物(B)の含有量は、硬化性組成物の硬化が良好に進行する限り特に限定されない。硬化性組成物を良好に硬化させやすい点から、典型的には、硬化性組成物の固形分全体を100質量部としたときに、30〜99.9質量部が好ましく、40〜99.5質量部がより好ましく、50〜99質量部が特に好ましい。
<増感剤(C)>
硬化性組成物は、増感剤(C)を含んでいてもよい。増感剤としては、従来より種々のカチオン重合開始剤と併用されている公知の増感剤を特に制限なく用いることができる。
増感剤の具体例としては、アントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、及び9,10−ジプロポキシアントラセン等のアントラセン化合物;ピレン;1,2−ベンズアントラセン;ペリレン;テトラセン;コロネン;チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン及び2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン化合物;フェノチアジン、N−メチルフェノチアジン、N−エチルフェノチアジン、及びN−フェニルフェノチアジン等のフェノチアジン化合物;キサントン;1−ナフトール、2−ナフトール、1−メトキシナフタレン、2−メトキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、及び4−メトキシ−1−ナフトール等のナフタレン化合物;ジメトキシアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、4’−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、及び4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド等のケトン;N−フェニルカルバゾール、N−エチルカルバゾール、ポリ−N−ビニルカルバゾール、及びN−グリシジルカルバゾール等のカルバゾール化合物;1,4−ジメトキシクリセン及び1,4−ジ−α−メチルベンジルオキシクリセン等のクリセン化合物;9−ヒドロキシフェナントレン、9−メトキシフェナントレン、9−ヒドロキシ−10−メトキシフェナントレン、及び9−ヒドロキシ−10−エトキシフェナントレン等のフェナントレン化合物が挙げられる。
これらの増感剤は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
増感剤(C)の使用量は特に限定されないが、カチオン重合開始剤(A)100質量部に対して、1〜300質量部が好ましく、5〜200質量部がより好ましい。かかる範囲の増感剤(C)を用いることにより、所望する増感作用を得やすい。
<その他の成分>
硬化性組成物には、必要に応じて、界面活性剤、熱重合禁止剤、消泡剤、シランカップリング剤、着色剤(顔料、染料)、樹脂(エポキシ樹脂等の公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、アルカリ可溶性樹脂等)、無機フィラー、有機フィラー等の添加剤を含有させることができる。いずれの添加剤も、従来公知のものを用いることができる。界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系等の化合物が挙げられ、熱重合禁止剤としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエチルエーテル等が挙げられ、消泡剤としては、シリコーン系、フッ素系化合物等が挙げられる。
また、硬化性組成部は、本発明の目的を阻害しない範囲で、芳香族基上にビニロキシ基を有さないビニルエーテル化合物やエポキシ化合物等の、芳香族ビニルエーテル化合物(B)以外のカチオン重合性の化合物を含んでいてもよい。
本実施形態においては、硬化物について高屈折率化させる観点で、エポキシ基含有フルオレン化合物を硬化性組成物に含ませることも好ましい態様の一つとして挙げられる。典型的には、9,9−ビス(グリシジルオキシナフチル)フルオレン類を含む下記式(P1)で表される化合物がより好ましい。
Figure 2018145263
(式(P1)中、環ZP1は縮合多環式芳香族炭化水素環、RP1及びRP2は置換基、RP3は水素原子又はメチル基を示し、k1は0〜4の整数、k2は0以上の整数、k3は1以上の整数である。)
上記式(P1)において、環ZP1で表される縮合多環式芳香族炭化水素環としては、縮合二環式炭化水素環(例えば、インデン環、ナフタレン環等のC8〜C20縮合二環式炭化水素環、好ましくはC10〜C16縮合二環式炭化水素環)、縮合三環式炭化水素環(例えば、アントラセン環、フェナントレン環等)等の縮合二〜四環式炭化水素環等が挙げられる。好ましい縮合多環式芳香族炭化水素環としては、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられ、特にナフタレン環が好ましい。なお、フルオレンの9位に置換する2つの環ZP1は同一の又は異なる環であってもよく、通常、同一の環であってもよい。
なお、フルオレンの9位に置換する環ZP1の置換位置は、特に限定されず、例えば、フルオレンの9位に置換するナフチル基は、1−ナフチル基、2−ナフチル基等であってもよく、特に2−ナフチル基であるのが好ましい。
また、上記式(P1)において、RP1で表される置換基としては、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基(フェニル基等のC6〜C10アリール基)等]等の非反応性置換基が挙げられ、特に、ハロゲン原子、シアノ基又はアルキル基(特にアルキル基)である場合が多い。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基等のC1〜C6アルキル基(例えば、C1〜C4アルキル基、特にメチル基)等が例示できる。なお、k1が複数(2以上)である場合、RP1は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、フルオレン(又はフルオレン骨格)を構成する2つのベンゼン環に置換するRP1は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレンを構成するベンゼン環に対するRP1の結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましいk1は、0〜1、特に0である。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、k1は、互いに同一又は異なっていてもよい。
環ZP1に置換するRP2としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等のC1〜C12アルキル基、好ましくはC1〜C8アルキル基、さらに好ましくはC1〜C6アルキル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロへキシル基等のC5〜C8シクロアルキル基、好ましくはC5〜C6シクロアルキル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基等のC6〜C14アリール基、好ましくはC6〜C10アリール基、さらに好ましくはC6〜C8アリール基等)、アラルキル基(例えば、ベンジル基、フェネチル基等のC6〜C10アリール基とC1〜C4アルキル基とが結合してなるアラルキル基等)等の炭化水素基;アルコキシ基(例えば、メトキシ基等のC1〜C8アルコキシ基、好ましくはC1〜C6アルコキシ基等)、シクロアルコキシ基(C5〜C10シクロアルキルオキシ基等)、アリールオキシ基(C6〜C10アリールオキシ基等)等の基−ORP4[式中、RP4は炭化水素基(上記例示の炭化水素基等)を示す。];アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基等のC1〜C8アルキルチオ基、好ましくはC1〜C6アルキルチオ基等)等の基−SRP4(式中、RP4は上記と同じ。);アシル基(例えば、アセチル基等のC1〜C6アシル基等);アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基等のC1〜C4アルコキシ基とカルボニル基とが結合してなるアルコキシカルボニル基等);ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等);ヒドロキシル基;ニトロ基;シアノ基;置換アミノ基(例えば、ジメチルアミノ基等のジアルキルアミノ基等)等が挙げられる。
これらのうち、RP2は、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、置換アミノ基等であるのが好ましく、特に、好ましいRP2は、炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、C1〜C6アルキル基)]、アルコキシ基(C1〜C4アルコキシ基等)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)等である。
なお、同一の環ZP1において、k2が複数(2以上)である場合、RP2は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、2つの環ZP1において、RP2は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、好ましいk2は、0〜8、好ましくは0〜6(例えば、1〜5)、さらに好ましくは0〜4、特に0〜2(例えば、0〜1)であってもよい。なお、2つの環ZP1において、k2は、互いに同一又は異なっていてもよい。
なお、上記式(P1)において、RP3は、水素原子又はメチル基であり、好ましいRP3は水素原子である。
上記式(P1)において、k3は、1以上であればよく、例えば、1〜4、好ましくは1〜3、さらに好ましくは1〜2、特に1であってもよい。なお、k3は、それぞれの環ZP1において、同一又は異なっていてもよく、通常、同一である場合が多い。なお、エポキシ基含有基の置換位置は、特に限定されず、環ZP1の適当な置換位置に置換していればよい。特に、エポキシ基含有基は、縮合多環式炭化水素環において、フルオレンの9位に結合した炭化水素環とは別の炭化水素環(例えば、ナフタレン環の5位、6位等)に少なくとも置換している場合が多い。
上記式(P1)で表される具体的な化合物としては、例えば、9,9−ビス(グリシジルオキシナフチル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(6−グリシジルオキシ−2−ナフチル)フルオレン、9,9−ビス(5−グリシジルオキシ−1−ナフチル)フルオレン等]等の上記式(P1)においてk3が1である化合物等が挙げられる。
また、本実施形態においては、硬化物について高屈折率化させる観点で、水酸基含有フルオレン化合物を硬化性組成物に含ませることも好ましい態様の一つとして挙げられる。典型的には、下記式(P2)で表される化合物を含むことが好ましい。
式(P2)において、RP1、RP2、ZP1、k1、k2、及びk3は、式(P1)と同様である。
Figure 2018145263
<溶剤(S)>
硬化性組成物は、塗布性や粘度の調整の目的で、溶剤(S)を含むのが好ましい。溶剤(S)としては、典型的には有機溶剤が用いられる。有機溶剤の種類は、硬化性組成物に含まれる成分を、均一に溶解又は分散させることができれば特に限定されない。
(S)溶剤として使用し得る有機溶剤の好適な例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン類;2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル等の乳酸アルキルエステル類;2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル部炭酸メチル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、蟻酸n−ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。これらの有機溶剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
≪硬化性組成物の製造方法≫
以上説明した各成分を所定の比率で均一に混合することにより、硬化性組成物を製造することができる。硬化性組成物の製造に用いることができる混合装置としては、二本ロールや三本ロール等が挙げられる。硬化性組成物の粘度が十分に低い場合、必要に応じて、不溶性の異物を除去するために、所望のサイズの開口を有するフィルターを用いて硬化性組成物をろ過してもよい。
≪硬化物の製造方法≫
硬化物の製造方法は、所望する形状に成形された硬化性組成物を硬化させることができる方法であれば特に限定されない。
硬化方法は、特に限定されず、加熱であっても、露光であってもよく、特に硬化性組成物を良好に硬化させやすい点から、加熱と露光とを組み合わせて行うのが好ましい。
成形体の形状は特に限定されないが、露光光を成形体に均一に照射しやすかったり、熱を成形体に均一に加えやすかったりすることから膜(フィルム)であるのが好ましい。
硬化物を硬化膜として製造する方法の典型例を以下説明する。
まず、ガラス基板等の基板上に、硬化性組成物を塗布して塗布膜を形成する。塗布方法としては、ロールコータ、リバースコーター、バーコーター等の接触転写型塗布装置や、スピンナー(回転式塗布装置)、スリットコーター、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いる方法が挙げられる。
また、硬化性組成物の粘度を適切な範囲に調整したうえで、インクジェット法、スクリーン印刷法等の印刷法によって硬化性組成物の塗布を行って、所望の形状にパターニングされた塗布膜を形成してもよい。
次いで、必要に応じてで、溶剤(S)等の揮発成分を除去して塗布膜を乾燥刺させる。乾燥方法は特に限定されないが、例えば、真空乾燥装置(VCD)を用いて室温にて減圧乾燥し、その後、ホットプレートにて80〜120℃、好ましくは90〜100℃の温度にて60〜120秒間乾燥する方法が挙げられる。
このようにして塗布膜を形成した後、塗布膜に対して露光及び加熱の少なくとも一方を施す。
露光は、エキシマレーザー光等の活性エネルギー線を照射して行う。照射するエネルギー線量は、硬化性組成物の組成によっても異なるが、例えば30〜2000mJ/cmが好ましく、50〜500mJ/cmがより好ましい。
加熱を行う際の温度は特に限定されず、180〜280℃が好ましく、200〜260℃がより好ましく、220〜250℃が特に好ましい。加熱時間は、典型的には、1〜60分が好ましく、10〜50分がより好ましく、20〜40分が特に好ましい。
硬化性組成物を特に良好に硬化させやすいことから、所望の形状に成形された硬化性組成物に対して、露光と加熱との双方が行われるのが好ましい。
以上のように形成される硬化物、特に硬化膜は、絶縁膜、反射防止膜、層間絶縁膜、カーボンハードマスク、ディスプレイパネル材料(平坦化膜、ブラックマトリクス、カラーフィルタの画素、有機EL用隔壁、スペーサ)、光学部材(レンズ、マイクロレンズ、光ファイバー、光導波路、プリズムシート、ホログラム、高屈折フィルム、再帰反射フィルム)等の種々の用途において好ましく使用される。
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例1、及び比較例1〜3〕
実施例及び比較例において、カチオン重合開始剤として以下のA−1〜A−4を用いた。
Figure 2018145263
Figure 2018145263
Figure 2018145263
Figure 2018145263
実施例及び比較例において、芳香族ビニルエーテル化合物として下記B−1を用いた。
Figure 2018145263
表1に記載の種類のカチオン重合開始剤5質量部と、芳香族ビニルエーテル化合物100質量部とを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)中に固形分濃度20質量%となるように均一に溶解させて各実施例及び比較例の硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物を用いて、以下の方法に従って、硬化性の評価を行った。評価結果を表1に記す。
〔実施例2〕
実施例1の組成において、さらに、以下で示されるジエポキシ化合物を、芳香族ビニルエーテル化合物を100質量部に対して60質量部加え、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを固形分濃度が20質量となるように調整するように加えることで、実施例2の硬化性組成物を得た。この組成物についても、同様に硬化性の評価を行った。評価結果を表1に記す。
Figure 2018145263
〔実施例3〕
実施例1の組成において、さらに、以下で示されるジオール化合物を、芳香族ビニルエーテル化合物を100質量部に対して60質量部加え、さらにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを固形分濃度が20質量となるように調整するように加えることで、実施例3の硬化性組成物を得た。この組成物についても、同様に硬化性の評価を行った。評価結果を表1に記す。
Figure 2018145263
<硬化性の評価>
以下の方法に従った、硬化性組成物を用いて形成される硬化膜の耐薬品性(耐NMP性)の評価に基づいて、硬化性組成物の硬化性を評価した。
まず、硬化性組成物を、基板上に膜厚1μmで塗布した。形成された塗布膜に、Prebake(100℃−120sec)と、露光(100mJ/cm)と、Postbake(230℃−20min)での焼成とをこの順で施し、硬化膜を得た。得られた硬化膜をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に、室温にて5分間浸漬させて、耐薬品性試験を行った。NMP浸漬後の硬化膜の膜厚の減少量又は膜厚の増加量が、NMP浸漬前の硬化膜の膜厚の10%以内であれば○と判定し、10%超であれば×とした。
これらの評価結果を表1に記す。
Figure 2018145263
表1から、芳香族ビニルエーテル化合物B−1は、式(a1)の構造に含まれるカチオン重合開始剤であるA−1と組み合わせて用いた場合に良好に硬化するが、式(a1)の構造に該当しないカチオン重合開始剤A−2〜A−4と組み合わせて用いる場合に良好に硬化しないことが分かる。

Claims (12)

  1. カチオン重合開始剤(A)と、芳香族ビニルエーテル化合物(B)とを含み、
    前記芳香族ビニルエーテル化合物(B)が、ビニロキシ基で置換された芳香族基を含み、
    前記カチオン重合開始剤(A)が、下記式(a1)で表されるスルホニウム塩を含む、硬化性組成物。
    Figure 2018145263
    (式(a1)中、R及びRは独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は下記式(a2)で表される基を示し、R及びRは相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよく、Rは下記式(a3)で表される基又は下記式(a4)で表される基を示し、AはS、O、又はSeを示し、Xは1価のアニオンを示し、但し、R及びRは、同時に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基ではない。)
    Figure 2018145263
    (式(a2)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、Rはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アシロキシ基、アルキルチオ基、チエニル基、チエニルカルボニル基、フラニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニル基、セレノフェニルカルボニル基、複素環式脂肪族炭化水素基、アルキルスルフィニル基、アルキルスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m1は0以上の整数を示す。)
    Figure 2018145263
    (式(a3)中、Rはヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基又は下記式(a5)で表される基を示し、Rはヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は下記式(a6)で表される基を示し、Aは単結合、S、O、スルフィニル基、又はカルボニル基を示し、n1は0又は1を示す。)
    Figure 2018145263
    (式(a4)中、R及びRは独立に、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキレン基又は下記式(a5)で表される基を示し、R及びR10は独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基又は上記式(a2)で表される基を示し、R及びR10は相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよく、Aは単結合、S、O、スルフィニル基、又はカルボニル基を示し、Xは前記のとおりであり、n2は0又は1を示し、但し、R及びR10は、同時に、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基ではない。)
    Figure 2018145263
    (式(a5)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、R11はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m2は0以上の整数を示す。)
    Figure 2018145263
    (式(a6)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、R12はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールチオカルボニル基、アシロキシ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、チエニルカルボニル基、フラニルカルボニル基、セレノフェニルカルボニル基、アリール基、複素環式炭化水素基、アリールオキシ基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヒドロキシ(ポリ)アルキレンオキシ基、置換されていてよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を示し、m3は0以上の整数を示す。)
  2. 前記芳香族ビニルエーテル化合物(B)が、下記式(1)で表される化合物である、請求項1に記載の硬化性組成物。
    Figure 2018145263
    (式(1)中、W及びWは独立に下記式(2)で表される基、下記式(3)で表される基、又は水酸基を示し、ただし、W及びWの少なくとも一方は、下記式(2)で表される基であり、環Y及び環Yは同一の又は異なる芳香族炭化水素環を示し、Rは単結合、置換基を有してもよいメチレン基、置換基を有してもよく、2個の炭素原子間にヘテロ原子を含んでもよいエチレン基、−O−で示される基、−NH−で示される基、又は−S−で示される基を示し、R3a及びR3bは独立にシアノ基、ハロゲン原子、又は1価炭化水素基を示し、n1及びn2は独立に0〜4の整数を示す。)
    Figure 2018145263
    (式(2)中、環Zは芳香族炭化水素環を示し、Xは単結合又は−S−で示される基を示し、R2bは1価炭化水素基、水酸基、−OR3aで示される基、−SR3bで示される基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、カルボキシル基、アミノ基、カルバモイル基、−NHR3cで示される基、−N(R3dで示される基、(メタ)アクリロイルオキシ基、スルホ基、又は1価炭化水素基、−OR3aで示される基、−SR3bで示される基、アシル基、アルコキシカルボニル基、−NHR3cで示される基、若しくは−N(R3dで示される基に含まれる炭素原子に結合した水素原子の少なくとも一部が1価炭化水素基、水酸基、−OR3aで示される基、−SR3bで示される基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、カルボキシル基、アミノ基、カルバモイル基、−NHR3cで示される基、−N(R3dで示される基、(メタ)アクリロイルオキシ基、メシルオキシ基、若しくはスルホ基で置換された基を示し、R3a〜R3dは独立に1価炭化水素基を示し、mは0以上の整数を示す。)
    Figure 2018145263
    (式(3)中、R1bは単結合又は炭素数1〜4のアルキレン基を示し、環Z、X、R2b、及びmは式(2)で示されたものと同義である。)
  3. 前記W及び前記Wが、前記式(2)で表される基であり、前記環Zがナフタレン環である、請求項2に記載の硬化性組成物。
  4. 前記芳香族ビニルエーテル化合物(B)が、フルオレン環を含む化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  5. 前記式(a1)中の前記R及び前記Rがともにフェニル基である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6. 前記式(a1)中の前記AがSである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7. 前記式(a1)中の前記X−が、SbF 、PF 、(CFCFPF 、(C、((CF、(CGa、((CFGa、及び(CFSOからなる群より選択されるアニオンである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  8. 前記芳香族ビニルエーテル化合物(B)100質量部に対して、前記カチオン重合開始剤(A)を0.01〜30質量部含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の前記硬化性組成物を硬化してなる硬化物。
  10. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の前記硬化性組成物を所定の形状に成形する工程と、
    成形された前記硬化性組成物に対して露光及び加熱の少なくとも一方を行う工程と、
    を含む硬化物の製造方法。
  11. 前記硬化性組成物の成形が塗布膜の形成であって、前記塗布膜に対して露光及び加熱の少なくとも一方を行う、請求項10に記載の硬化物の製造方法。
  12. 成形された前記硬化性組成物に対して露光及び加熱を行う、請求項10又は11に記載の硬化物の製造方法。
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WO2021006012A1 (ja) * 2019-07-08 2021-01-14 ソニー株式会社 感光性組成物、及びこれを用いたホログラム記録媒体、ホログラム光学素子並びにホログラム回折格子の形成方法

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