JP2019031580A - 分散液、硬化性組成物、硬化物、表面修飾シリカ粒子およびその製造方法 - Google Patents
分散液、硬化性組成物、硬化物、表面修飾シリカ粒子およびその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】アッベ数が高く、透明性に優れる分散液、アッベ数が高く、透明性に優れる硬化物を得ることができる硬化性組成物、およびその硬化物の提供。
【解決手段】中実シリカ粒子の表面に特定の(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基および特定のフルオロアルキル基含有表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子(A)と、フッ素原子含有率が20質量%以上であり、25℃において液体である含フッ素化合物とを、特定の割合で含む分散液;中実シリカ粒子の表面に特定の(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基および特定のフルオロアルキル基含有表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子(A)と、フッ素原子含有率が20質量%以上であり、かつ(メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(B)と、重合開始剤(D)とを、特定の割合で含む硬化性組成物。
【選択図】なし
【解決手段】中実シリカ粒子の表面に特定の(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基および特定のフルオロアルキル基含有表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子(A)と、フッ素原子含有率が20質量%以上であり、25℃において液体である含フッ素化合物とを、特定の割合で含む分散液;中実シリカ粒子の表面に特定の(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基および特定のフルオロアルキル基含有表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子(A)と、フッ素原子含有率が20質量%以上であり、かつ(メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(B)と、重合開始剤(D)とを、特定の割合で含む硬化性組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、表面修飾シリカ粒子を含む分散液および硬化性組成物、硬化性組成物を硬化した硬化物、ならびに表面修飾シリカ粒子およびその製造方法に関する。
硬化性組成物を硬化した硬化物は、(i)インプリント法、注型成形法等によって硬化性組成物から様々な形状の硬化物を短時間で形成できる、(ii)ガラスに比べ割れにくい、(iii)ガラスに比べ軽量である、等の利点を有することから、ガラスに代わる光学部材用の材料として注目されている。従来熱可塑性樹脂も同様の理由から使用されてきたが射出成型プロセスにおけるスプール、ランナーによる歩留まりの悪さが指摘されている。
光学部材、特にレンズには、色収差を低減することが求められることがある。そのため、硬化性組成物としては、アッベ数が高く、かつ透明性が高い硬化物を得ることができるものが求められることがある。
アッベ数が高く、透明性に優れる硬化物を得ることができる硬化性組成物としては、たとえば、下記のものが提案されている。
(1)(メタ)アクリロイル基および長鎖のアルキレン基を有するアルコキシシラン化合物ならびにフルオロアルキル基を有するアルコキシシラン化合物でシリカ粒子を表面処理してなる表面修飾シリカ粒子と、(メタ)アクリロイルオキシ基を3つ有し、かつ環構造を有しない化合物と、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ有し、かつ脂環式構造を有する化合物と、重合開始剤とを含む硬化性組成物(特許文献1)。
(1)(メタ)アクリロイル基および長鎖のアルキレン基を有するアルコキシシラン化合物ならびにフルオロアルキル基を有するアルコキシシラン化合物でシリカ粒子を表面処理してなる表面修飾シリカ粒子と、(メタ)アクリロイルオキシ基を3つ有し、かつ環構造を有しない化合物と、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ有し、かつ脂環式構造を有する化合物と、重合開始剤とを含む硬化性組成物(特許文献1)。
しかし、(1)の硬化性組成物を硬化した硬化物であっても、アッベ数の高さは不充分である。
硬化性組成物や硬化物のアッベ数を高めるためには、アッベ数の高い化合物として、フッ素原子含有率が高い含フッ素化合物を混合することが考えられる。しかし、(1)の硬化性組成物における表面修飾シリカ粒子は、含フッ素化合物との相溶性が悪い。そのため、表面修飾シリカ粒子が含フッ素化合物に均一に分散しにくく、硬化物の透明性が低下する。
硬化性組成物や硬化物のアッベ数を高めるためには、アッベ数の高い化合物として、フッ素原子含有率が高い含フッ素化合物を混合することが考えられる。しかし、(1)の硬化性組成物における表面修飾シリカ粒子は、含フッ素化合物との相溶性が悪い。そのため、表面修飾シリカ粒子が含フッ素化合物に均一に分散しにくく、硬化物の透明性が低下する。
本発明は、アッベ数が高く、透明性に優れる分散液;アッベ数が高く、透明性に優れる硬化物を得ることができる硬化性組成物;アッベ数が高く、透明性に優れる硬化物;(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基およびフルオロアルキル基含有表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子であって、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物に分散しやすい表面修飾シリカ粒子およびその製造方法を提供する。
本発明は、下記の態様を有する。
<1>中実シリカ粒子の表面に下式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および下式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子と;フッ素原子含有率が20質量%以上であり、25℃において液体である含フッ素化合物とを含み;前記表面修飾シリカ粒子と前記含フッ素化合物との合計100質量%のうち、前記表面修飾シリカ粒子が1〜90質量%であり、前記含フッ素化合物が10〜99質量%である、分散液。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(−*)3−b (A1)
ただし、*はSiの結合手であり、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(−*)3−c (A2)
ただし、*はSiの結合手であり、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよい。
<2>中実シリカ粒子の表面に前記式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および前記式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子(A)と;フッ素原子含有率が20質量%以上であり、かつ(メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(B)(ただし、前記粒子(A)を除く。)と;重合開始剤(D)とを含み;すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、前記粒子(A)が、1〜90質量%であり、前記化合物(B)が、10〜99質量%であり;すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量部に対して、前記重合開始剤(D)が、0.01〜10質量部である、硬化性組成物。
<3>(メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(C)(ただし、前記粒子(A)および前記化合物(B)を除く。)をさらに含み;すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、前記粒子(A)が、1〜89質量%であり、前記化合物(B)が、10〜98質量%であり、前記化合物(C)が、1〜50質量%である、<2>の硬化性組成物。
<4>前記<2>または<3>に記載の硬化性組成物を硬化した硬化物。
<5>中実シリカ粒子の表面に前記式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および前記式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する、表面修飾シリカ粒子。
<6>下式(A10)で表される化合物および下式(A20)で表される化合物によって中実シリカ粒子の表面を表面処理する、表面修飾シリカ粒子の製造方法。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(OR3)3−b (A10)
ただし、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、R3は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよく、bが0または1の場合の3つまたは2つのR3は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(OR5)3−c (A20)
ただし、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、R5は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよく、cが0または1の場合の3つまたは2つのR5は、同一であってもよく、異なってもよい。
<7>前記式(A10)で表される化合物および前記式(A20)で表される化合物の合計100質量%のうち、前記式(A10)で表される化合物が2〜61質量%であり、前記式(A20)で表される化合物が39〜98質量%である、<6>の表面修飾シリカ粒子の製造方法。
<1>中実シリカ粒子の表面に下式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および下式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子と;フッ素原子含有率が20質量%以上であり、25℃において液体である含フッ素化合物とを含み;前記表面修飾シリカ粒子と前記含フッ素化合物との合計100質量%のうち、前記表面修飾シリカ粒子が1〜90質量%であり、前記含フッ素化合物が10〜99質量%である、分散液。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(−*)3−b (A1)
ただし、*はSiの結合手であり、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(−*)3−c (A2)
ただし、*はSiの結合手であり、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよい。
<2>中実シリカ粒子の表面に前記式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および前記式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子(A)と;フッ素原子含有率が20質量%以上であり、かつ(メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(B)(ただし、前記粒子(A)を除く。)と;重合開始剤(D)とを含み;すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、前記粒子(A)が、1〜90質量%であり、前記化合物(B)が、10〜99質量%であり;すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量部に対して、前記重合開始剤(D)が、0.01〜10質量部である、硬化性組成物。
<3>(メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(C)(ただし、前記粒子(A)および前記化合物(B)を除く。)をさらに含み;すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、前記粒子(A)が、1〜89質量%であり、前記化合物(B)が、10〜98質量%であり、前記化合物(C)が、1〜50質量%である、<2>の硬化性組成物。
<4>前記<2>または<3>に記載の硬化性組成物を硬化した硬化物。
<5>中実シリカ粒子の表面に前記式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および前記式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する、表面修飾シリカ粒子。
<6>下式(A10)で表される化合物および下式(A20)で表される化合物によって中実シリカ粒子の表面を表面処理する、表面修飾シリカ粒子の製造方法。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(OR3)3−b (A10)
ただし、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、R3は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよく、bが0または1の場合の3つまたは2つのR3は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(OR5)3−c (A20)
ただし、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、R5は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよく、cが0または1の場合の3つまたは2つのR5は、同一であってもよく、異なってもよい。
<7>前記式(A10)で表される化合物および前記式(A20)で表される化合物の合計100質量%のうち、前記式(A10)で表される化合物が2〜61質量%であり、前記式(A20)で表される化合物が39〜98質量%である、<6>の表面修飾シリカ粒子の製造方法。
本発明の分散液は、アッベ数が高く、透明性に優れる。
本発明の硬化性組成物によれば、アッベ数が高く、透明性に優れる硬化物を得ることができる。
本発明の硬化物は、アッベ数が高く、透明性に優れる。
本発明の表面修飾シリカ粒子は、(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基およびフルオロアルキル基含有表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子であって、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物に分散しやすい。
本発明の表面修飾シリカ粒子の製造方法によれば、(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基およびフルオロアルキル基含有表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子であって、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物に分散しやすい表面修飾シリカ粒子を製造できる。
本発明の硬化性組成物によれば、アッベ数が高く、透明性に優れる硬化物を得ることができる。
本発明の硬化物は、アッベ数が高く、透明性に優れる。
本発明の表面修飾シリカ粒子は、(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基およびフルオロアルキル基含有表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子であって、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物に分散しやすい。
本発明の表面修飾シリカ粒子の製造方法によれば、(メタ)アクリロイル基含有表面修飾基およびフルオロアルキル基含有表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子であって、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物に分散しやすい表面修飾シリカ粒子を製造できる。
本明細書において、式(A10)で表される化合物を化合物(A10)とも記す。他の式で表される化合物についても同様に記す。
「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の総称である。
「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの総称である。
「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸およびメタクリル酸の総称である。
「光」とは、紫外線、可視光線、赤外線、電子線および放射線の総称である。
「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基およびメタクリロイル基の総称である。
「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの総称である。
「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸およびメタクリル酸の総称である。
「光」とは、紫外線、可視光線、赤外線、電子線および放射線の総称である。
<表面修飾シリカ粒子>
本発明の表面修飾シリカ粒子は、中実シリカ粒子の表面に後述する第1の表面修飾基および第2の表面修飾基を有するものである。
本発明の表面修飾シリカ粒子は、1種を単独で用いてもよく、中実シリカ粒子や表面修飾基が異なる2種以上を併用してもよい。
本発明の表面修飾シリカ粒子は、中実シリカ粒子の表面に後述する第1の表面修飾基および第2の表面修飾基を有するものである。
本発明の表面修飾シリカ粒子は、1種を単独で用いてもよく、中実シリカ粒子や表面修飾基が異なる2種以上を併用してもよい。
本発明の表面修飾シリカ粒子のメディアン径は、1〜1000nmが好ましく、1〜100nmがより好ましい。本発明の表面修飾シリカ粒子のメディアン径が前記下限値以上であれば、ハンドリング性がよく、また、一次粒子が凝集しにくく単分散させやすい。本発明の表面修飾シリカ粒子のメディアン径が前記上限値以下であれば、硬化物の透明性がさらに優れる。
本発明の表面修飾シリカ粒子のメディアン径は、動的光散乱法による粒度分布測定器を用いて求める。
本発明の表面修飾シリカ粒子のメディアン径は、動的光散乱法による粒度分布測定器を用いて求める。
(中実シリカ粒子)
中実シリカ粒子としては、通常のシリカ粒子が挙げられる。中実シリカ粒子は、ケイ素と他の元素(アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等)との複合酸化物粒子であってもよい。
中実シリカ粒子としては、通常のシリカ粒子が挙げられる。中実シリカ粒子は、ケイ素と他の元素(アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等)との複合酸化物粒子であってもよい。
表面修飾前の中実シリカ粒子のメディアン径は、1〜1000nmが好ましく、1〜100nmがより好ましい。中実シリカ粒子のメディアン径が前記下限値以上であれば、ハンドリング性がよく、また、一次粒子が凝集しにくく単分散させやすい。中実シリカ粒子のメディアン径が前記上限値以下であれば、硬化物の透明性がさらに優れる。
中実シリカ粒子のメディアン径は、動的光散乱法による粒度分布測定器を用いて求める。
中実シリカ粒子のメディアン径は、動的光散乱法による粒度分布測定器を用いて求める。
(第1の表面修飾基)
第1の表面修飾基は、下式(A1)で表される基を有する表面修飾基である。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(−*)3−b (A1)
第1の表面修飾基は、下式(A1)で表される基を有する表面修飾基である。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(−*)3−b (A1)
*は、Siの結合手である。
R1は、水素原子またはメチル基である。
R2は、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、後述する化合物(A10)の取扱性の点から、メチル基またはエチル基が好ましく、化合物(A10)の入手しやすさの点から、メチル基が特に好ましい。
Xは、−O−または−NH−であり、化合物(A10)の入手のしやすさの点から、−O−が特に好ましい。
aは、2〜7の整数であり、2〜3の整数が好ましく、化合物(A10)の入手のしやすさの点から、3が特に好ましい。
bは、0〜2の整数であり、化合物(A10)の反応性の点から、0〜1の整数が好ましく、0が特に好ましい。bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよい。
R1は、水素原子またはメチル基である。
R2は、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、後述する化合物(A10)の取扱性の点から、メチル基またはエチル基が好ましく、化合物(A10)の入手しやすさの点から、メチル基が特に好ましい。
Xは、−O−または−NH−であり、化合物(A10)の入手のしやすさの点から、−O−が特に好ましい。
aは、2〜7の整数であり、2〜3の整数が好ましく、化合物(A10)の入手のしやすさの点から、3が特に好ましい。
bは、0〜2の整数であり、化合物(A10)の反応性の点から、0〜1の整数が好ましく、0が特に好ましい。bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよい。
式(A1)で表される基としては、下記の基が挙げられる。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)3Si(CH3)(−*)2、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)3Si(−*)3、
CH2=CHC(O)O(CH2)3Si(−*)3、
CH2=C(CH3)C(O)NH(CH2)3Si(−*)3、
CH2=CHC(O)NH(CH2)3Si(−*)3等。
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)3Si(CH3)(−*)2、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)3Si(−*)3、
CH2=CHC(O)O(CH2)3Si(−*)3、
CH2=C(CH3)C(O)NH(CH2)3Si(−*)3、
CH2=CHC(O)NH(CH2)3Si(−*)3等。
(第2の表面修飾基)
第2の表面修飾基は、下式(A2)で表される基を有する表面修飾基である。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(−*)3−c (A2)
第2の表面修飾基は、下式(A2)で表される基を有する表面修飾基である。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(−*)3−c (A2)
*は、Siの結合手である。
R4は、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、後述する化合物(A20)の取扱性の点から、メチル基またはエチル基が好ましく、化合物(A20)の入手しやすさの点から、メチル基が特に好ましい。
nは、1〜20の整数であり、フッ素原子含有率が高い含フッ素化合物との相溶性の点から、3〜20の整数が好ましく、環境への影響が少なく、かつ化合物(A20)の入手しやすさの点から、3〜10が特に好ましい。
mは、3以上(2n+1)以下の整数である。mが3以上であれば、フッ素原子含有率が高い含フッ素化合物との相溶性がよくなる。nが3以上の整数の場合、mは、化合物(A20)の入手しやすさの点から、(2n−3)以下の整数が好ましい。
cは、0〜2の整数であり、化合物(A20)の反応性の点から、0〜1の整数が好ましく、0が特に好ましい。cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよい。
R4は、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、後述する化合物(A20)の取扱性の点から、メチル基またはエチル基が好ましく、化合物(A20)の入手しやすさの点から、メチル基が特に好ましい。
nは、1〜20の整数であり、フッ素原子含有率が高い含フッ素化合物との相溶性の点から、3〜20の整数が好ましく、環境への影響が少なく、かつ化合物(A20)の入手しやすさの点から、3〜10が特に好ましい。
mは、3以上(2n+1)以下の整数である。mが3以上であれば、フッ素原子含有率が高い含フッ素化合物との相溶性がよくなる。nが3以上の整数の場合、mは、化合物(A20)の入手しやすさの点から、(2n−3)以下の整数が好ましい。
cは、0〜2の整数であり、化合物(A20)の反応性の点から、0〜1の整数が好ましく、0が特に好ましい。cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよい。
式(A2)で表される基としては、下記の基が挙げられる。
CF3(CH2)2Si(−*)3、
CF3(CF2)3(CH2)2Si(−*)3、
CF3(CF2)5(CH2)2Si(−*)3、
CF3(CF2)7(CH2)2Si(−*)3等。
CF3(CH2)2Si(−*)3、
CF3(CF2)3(CH2)2Si(−*)3、
CF3(CF2)5(CH2)2Si(−*)3、
CF3(CF2)7(CH2)2Si(−*)3等。
(表面修飾シリカ粒子の組成)
中実シリカ粒子の割合は、表面修飾シリカ粒子100質量%のうち、20〜84質量%が好ましく、30〜75質量%がより好ましい。中実シリカ粒子の割合が前記範囲の下限値以上であれば、アッベ数を高くできる。中実シリカ粒子の割合が前記範囲の上限値以下であれば、含フッ素化合物との相溶性がよくなる。
中実シリカ粒子の割合は、表面修飾シリカ粒子100質量%のうち、20〜84質量%が好ましく、30〜75質量%がより好ましい。中実シリカ粒子の割合が前記範囲の下限値以上であれば、アッベ数を高くできる。中実シリカ粒子の割合が前記範囲の上限値以下であれば、含フッ素化合物との相溶性がよくなる。
表面修飾有機成分(第1の表面修飾基と第2の表面修飾基との合計)の割合は、表面修飾シリカ粒子100質量%のうち、16〜80質量%が好ましく、25〜70質量%がより好ましい。表面修飾有機成分の割合が前記範囲の下限値以上であれば、含フッ素化合物との相溶性がよくなる。表面修飾有機成分の割合が前記範囲の上限値以下であれば、アッベ数を高くできる。
第1の表面修飾基の割合は、表面修飾シリカ粒子100質量%のうち、1〜25質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。第1の表面修飾基の割合が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子を含む硬化性組成物の硬化性に優れる。第1の表面修飾基の割合が前記範囲の上限値以下であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子と、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物との相溶性に優れる。
第2の表面修飾基の割合は、表面修飾シリカ粒子100質量%のうち、15〜55質量%が好ましく、20〜50質量%がより好ましい。第2の表面修飾基の割合が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子を含む硬化性組成物を硬化した硬化物のアッベ数が充分に高くなる。第2の表面修飾基の割合が前記範囲の上限値以下であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子を含む硬化性組成物の硬化性に優れる。
中実シリカ粒子の割合および表面修飾有機成分の割合は、熱重量測定装置を用い、表面修飾シリカ粒子について熱重量減少量(すなわち、表面修飾有機成分の量)を測定することによって求めることができる。
第1の表面修飾基の割合および第2の表面修飾基の割合は、表面修飾シリカ粒子の赤外分光スペクトル、19F−NMRスペクトル等から各表面修飾基に特有の基の比率を求め、該比率から算出できる。
第1の表面修飾基の割合および第2の表面修飾基の割合は、表面修飾シリカ粒子の赤外分光スペクトル、19F−NMRスペクトル等から各表面修飾基に特有の基の比率を求め、該比率から算出できる。
(作用機序)
以上説明した本発明の表面修飾シリカ粒子にあっては、第1の表面修飾基を有するため、(メタ)アクリロイル基を有する化合物および重合開始剤と併用することによって硬化物を得ることができる。
また、第2の表面修飾基を有するため、アッベ数が高い硬化物を得ることができる。
また、第1の表面修飾基におけるアルキレン基が短鎖であるため、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物が第2の表面修飾基に接近できる。そのため、フッ素原子含有率が高い(具体的には20質量%以上である)液体の含フッ素化合物との相溶性がよく、該含フッ素化合物に分散しやすい。
以上説明した本発明の表面修飾シリカ粒子にあっては、第1の表面修飾基を有するため、(メタ)アクリロイル基を有する化合物および重合開始剤と併用することによって硬化物を得ることができる。
また、第2の表面修飾基を有するため、アッベ数が高い硬化物を得ることができる。
また、第1の表面修飾基におけるアルキレン基が短鎖であるため、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物が第2の表面修飾基に接近できる。そのため、フッ素原子含有率が高い(具体的には20質量%以上である)液体の含フッ素化合物との相溶性がよく、該含フッ素化合物に分散しやすい。
<表面修飾シリカ粒子の製造方法>
本発明の表面修飾シリカ粒子は、たとえば、化合物(A10)および化合物(A20)によって中実シリカ粒子の表面を表面処理することによって得られる。
具体的には、中実シリカ粒子および水を含む分散液に、化合物(A10)および化合物(A20)を添加することによって、触媒の存在下に化合物(A10)および化合物(A20)を加水分解し、化合物(A10)および化合物(A20)の加水分解物を中実シリカ粒子の表面の水酸基に反応させる。
本発明の表面修飾シリカ粒子は、たとえば、化合物(A10)および化合物(A20)によって中実シリカ粒子の表面を表面処理することによって得られる。
具体的には、中実シリカ粒子および水を含む分散液に、化合物(A10)および化合物(A20)を添加することによって、触媒の存在下に化合物(A10)および化合物(A20)を加水分解し、化合物(A10)および化合物(A20)の加水分解物を中実シリカ粒子の表面の水酸基に反応させる。
化合物(A10)および化合物(A20)によって中実シリカ粒子の表面を表面処理して1次被覆された表面修飾シリカ粒子を得た後、1次被覆された表面修飾シリカ粒子の表面を化合物(A20)によってさらに表面処理し、2次被覆された表面修飾シリカ粒子を得てもよい。2次被覆された表面修飾シリカ粒子は、含フッ素化合物との相溶性にさらに優れる。
(中実シリカ粒子の分散液)
中実シリカ粒子の分散液としては、通常のシリカゾルが用いられる。中実シリカ粒子の分散液は、ケイ素と他の元素(アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等)との複合酸化物粒子の分散液であってもよい。
中実シリカ粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
中実シリカ粒子の分散液としては、通常のシリカゾルが用いられる。中実シリカ粒子の分散液は、ケイ素と他の元素(アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等)との複合酸化物粒子の分散液であってもよい。
中実シリカ粒子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
分散媒としては、水、または水と水溶性有機溶媒(アルコール等)との混合溶媒が用いられる。
中実シリカ粒子の濃度は、中実シリカ粒子の分散液100質量%のうち、1〜60質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましく、10〜20質量%がさらに好ましい。
中実シリカ粒子の濃度は、中実シリカ粒子の分散液100質量%のうち、1〜60質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましく、10〜20質量%がさらに好ましい。
(化合物(A10))
化合物(A10)は、下式で表される化合物である。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(OR3)3−b (A10)
化合物(A10)は、下式で表される化合物である。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(OR3)3−b (A10)
R1、R2、X、a、bは、式(A1)で説明したとおりである。
R3は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、化合物(A10)の取扱性の点、および化合物(A10)の入手しやすさの点から、メチル基またはエチル基が好ましい。bが0または1の場合の3つまたは2つのR3は、同一であってもよく、異なってもよい。
R3は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、化合物(A10)の取扱性の点、および化合物(A10)の入手しやすさの点から、メチル基またはエチル基が好ましい。bが0または1の場合の3つまたは2つのR3は、同一であってもよく、異なってもよい。
化合物(A10)としては、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(イソプロペニルカルボニルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(ビニルカルボニルアミノ)プロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
化合物(A10)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
化合物(A10)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
化合物(A10)の割合は、化合物(A10)および化合物(A20)の合計100質量%のうち、2〜61質量%が好ましく、8〜48質量%がより好ましい。化合物(A10)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子を含む硬化性組成物の硬化性に優れる。化合物(A10)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子と、フッ素原子含有率が高い液体の含フッ素化合物との相溶性に優れる。
(化合物(A20))
化合物(A20)は、下式で表される化合物である。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(OR5)3−c (A20)
化合物(A20)は、下式で表される化合物である。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(OR5)3−c (A20)
R4、n、m、cは、式(A2)で説明したとおりである。
R5は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、化合物(A20)の取扱性の点、および化合物(A20)の入手しやすさの点から、メチル基またはエチル基が好ましい。cが0または1の場合の3つまたは2つのR5は、同一であってもよく、異なってもよい。
R5は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基である。炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、直鎖のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、化合物(A20)の取扱性の点、および化合物(A20)の入手しやすさの点から、メチル基またはエチル基が好ましい。cが0または1の場合の3つまたは2つのR5は、同一であってもよく、異なってもよい。
化合物(A20)としては、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ノナフルオロヘキシルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、ノナフルオロヘキシルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
化合物(A20)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。適当な化合物(A20)を2種以上併用することで、化合物(A20)の1種を単独で用いる場合よりも、含フッ素化合物との相溶性が向上する。
化合物(A20)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。適当な化合物(A20)を2種以上併用することで、化合物(A20)の1種を単独で用いる場合よりも、含フッ素化合物との相溶性が向上する。
化合物(A20)の割合は、化合物(A10)および化合物(A20)の合計100質量%のうち、39〜98質量%が好ましく52〜92質量%がより好ましい。化合物(A20)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子を含む硬化性組成物を硬化した硬化物のアッベ数が充分に高くなる。化合物(A20)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子を含む硬化性組成物の硬化性に優れる。
表面修飾シリカ粒子を2次被覆した場合は、化合物(A20)の割合は、1次被覆および2次被覆に用いた化合物(A20)の合計の割合とする。
表面修飾シリカ粒子を2次被覆した場合は、化合物(A20)の割合は、1次被覆および2次被覆に用いた化合物(A20)の合計の割合とする。
化合物(A10)および化合物(A20)の合計量は、中実シリカ粒子100質量部に対して、65〜1360質量部が好ましく、113〜793質量部がより好ましい。
表面修飾シリカ粒子を2次被覆した場合は、化合物(A20)の量は、1次被覆および2次被覆に用いた化合物(A20)の合計の量とする。
表面修飾シリカ粒子を2次被覆した場合は、化合物(A20)の量は、1次被覆および2次被覆に用いた化合物(A20)の合計の量とする。
(触媒)
触媒としては、酸触媒、塩基性触媒、イオン交換樹脂等が挙げられる。
酸触媒としては、塩酸、硝酸、酢酸、硫酸、燐酸、スルホン酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等が挙げられる。
塩基性触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、トリエチルアミン等が挙げられる。
触媒としては、酸触媒、塩基性触媒、イオン交換樹脂等が挙げられる。
酸触媒としては、塩酸、硝酸、酢酸、硫酸、燐酸、スルホン酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等が挙げられる。
塩基性触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、トリエチルアミン等が挙げられる。
表面処理の際の温度は、50〜200℃が好ましく、80〜150℃がより好ましい。分散媒が水の場合は、還流することが好ましい。
表面処理の時間は、温度、濃度等によって適宜決定すればよく、特に限定されないが、1〜24時間が好ましく、3〜12時間がより好ましい。
表面処理の時間は、温度、濃度等によって適宜決定すればよく、特に限定されないが、1〜24時間が好ましく、3〜12時間がより好ましい。
(作用機序)
以上説明した本発明の表面修飾シリカ粒子の製造方法にあっては、化合物(A10)および化合物(A20)によって中実シリカ粒子の表面を表面処理しているため、第1の表面修飾基および第2の表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子を製造できる。
また、化合物(A10)におけるアルキレン基が短鎖であるため、フッ素原子含有率が高い(具体的には20質量%以上である)液体の含フッ素化合物との相溶性がよく、該含フッ素化合物に分散しやすい表面修飾シリカ粒子を製造できる。
以上説明した本発明の表面修飾シリカ粒子の製造方法にあっては、化合物(A10)および化合物(A20)によって中実シリカ粒子の表面を表面処理しているため、第1の表面修飾基および第2の表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子を製造できる。
また、化合物(A10)におけるアルキレン基が短鎖であるため、フッ素原子含有率が高い(具体的には20質量%以上である)液体の含フッ素化合物との相溶性がよく、該含フッ素化合物に分散しやすい表面修飾シリカ粒子を製造できる。
<表面修飾シリカ粒子の分散液>
本発明の分散液は、本発明の表面修飾シリカ粒子と、フッ素原子含有率(以下、F含有率とも記す。)が20質量%以上であり、25℃において液体である含フッ素化合物とを含む。
本発明の分散液は、必要に応じて含フッ素化合物以外の他の有機溶媒、添加剤を含んでいてもよい。
本発明の分散液は、本発明の表面修飾シリカ粒子と、フッ素原子含有率(以下、F含有率とも記す。)が20質量%以上であり、25℃において液体である含フッ素化合物とを含む。
本発明の分散液は、必要に応じて含フッ素化合物以外の他の有機溶媒、添加剤を含んでいてもよい。
(含フッ素化合物)
25℃において液体である含フッ素化合物は、本発明の表面修飾シリカ粒子を分散させる分散媒として機能する。
25℃において液体である含フッ素化合物は、本発明の表面修飾シリカ粒子を分散させる分散媒として機能する。
含フッ素化合物のF含有率は、20質量%以上であり、25〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましい。含フッ素化合物のF含有率が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の分散液のアッベ数が充分に高くなる。含フッ素化合物のF含有率が前記範囲の上限値以下であれば、本発明の表面修飾シリカ粒子が均一に分散しやすい。
含フッ素化合物としては、含フッ素有機溶媒、後述する化合物(B)等が挙げられる。
含フッ素有機溶媒としては、ハイドロフルオロアルカン、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロモノエーテル、パーフルオロモノエーテル、ペルフルオロアルカン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロアミン、フッ素原子含有アルケン、フッ素原子含有芳香族溶媒、フッ素原子含有ケトン、フッ素原子含有エステル等が挙げられる。市販品としては、たとえば、旭硝子社製のアサヒクリン(登録商標)AK−225(CF3CF2CHCl2)、AC−2000(CF3CF2CF2CF2CF2CHF2)、AC−6000(CF3CF2CF2CF2CF2CF2CH2CH3)、AE−3000(CF3CH2OCF2CHF2);住友スリーエム社製のNovec(登録商標)7100(C4F9OCH3)、7200(C4F9OC2H5)、7300(C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2);三井・デュポンフロロケミカル社製のバートレル(登録商標)XF(CF3CHFCHFC2F5)、MCA、XH;日本ゼオン社製のゼオローラ(登録商標)H(ヘプタフルオロシクロペンタン)等が挙げられる。これらの化合物はいずれもF含有率は20質量%以上である。
含フッ素有機溶媒としては、ハイドロフルオロアルカン、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロモノエーテル、パーフルオロモノエーテル、ペルフルオロアルカン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロアミン、フッ素原子含有アルケン、フッ素原子含有芳香族溶媒、フッ素原子含有ケトン、フッ素原子含有エステル等が挙げられる。市販品としては、たとえば、旭硝子社製のアサヒクリン(登録商標)AK−225(CF3CF2CHCl2)、AC−2000(CF3CF2CF2CF2CF2CHF2)、AC−6000(CF3CF2CF2CF2CF2CF2CH2CH3)、AE−3000(CF3CH2OCF2CHF2);住友スリーエム社製のNovec(登録商標)7100(C4F9OCH3)、7200(C4F9OC2H5)、7300(C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2);三井・デュポンフロロケミカル社製のバートレル(登録商標)XF(CF3CHFCHFC2F5)、MCA、XH;日本ゼオン社製のゼオローラ(登録商標)H(ヘプタフルオロシクロペンタン)等が挙げられる。これらの化合物はいずれもF含有率は20質量%以上である。
(他の有機溶媒)
他の有機溶媒としては、高極性でないものが好ましい。他の有機溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、ヘキサン等が挙げられる。
他の有機溶媒としては、高極性でないものが好ましい。他の有機溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、ヘキサン等が挙げられる。
(添加剤)
添加剤としては、界面活性剤、酸化防止剤、チクソトロピック剤、消泡剤、ゲル化防止剤、樹脂等が挙げられる。
添加剤としては、界面活性剤、酸化防止剤、チクソトロピック剤、消泡剤、ゲル化防止剤、樹脂等が挙げられる。
界面活性剤としては、AGCセイミケミカル社製のサーフロン(登録商標)S−243、S−386、S−420、S−611、S−651、S−393、KH−20等;住友スリーエム社製のフロラードFC−170、FC−430等;DIC社製のメガファック(登録商標)F−552、F−553、F−554、F−556等が挙げられる。
酸化防止剤としては、BASF社製のIRGANOX(登録商標)1076、1135、1035、1098、1010、1520L等が挙げられる。酸化防止剤を添加することによって、耐熱性が向上し、黄変しにくくなる。
酸化防止剤としては、BASF社製のIRGANOX(登録商標)1076、1135、1035、1098、1010、1520L等が挙げられる。酸化防止剤を添加することによって、耐熱性が向上し、黄変しにくくなる。
チクソトロピック剤としては、楠本化成社製のDISPARLON(登録商標)308、301、6500、6700等が挙げられる。チクソトロピック剤を添加することによって、静置時における硬化性組成物の液だれを抑止したり、硬化性組成物を増粘したりできる。
消泡剤としては、フルオロシリコーン類(トリメチル末端トリフルオロプロピルメチルシロキサン等)、シリコーンオイル等が挙げられる。
消泡剤としては、フルオロシリコーン類(トリメチル末端トリフルオロプロピルメチルシロキサン等)、シリコーンオイル等が挙げられる。
ゲル化防止剤としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、4−tert−ブチルカテコール、3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン、BASF社製のIRGASTAB(登録商標)UV10、UV22等が挙げられる。ゲル化防止剤を添加することによって、硬化時に照射する光量によって硬化と未硬化の領域を制御することが容易になる。
樹脂としては、フッ素樹脂等が挙げられる。樹脂を添加することによって、硬化収縮を抑制したり、熱膨張を抑制したり、機械強度を付与したりできる。
樹脂としては、フッ素樹脂等が挙げられる。樹脂を添加することによって、硬化収縮を抑制したり、熱膨張を抑制したり、機械強度を付与したりできる。
(分散液の各成分の割合)
表面修飾シリカ粒子の割合は、表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物との合計100質量%のうち、1〜90質量%であり、3〜85質量%が好ましく、5〜80質量%がより好ましい。表面修飾シリカ粒子の割合が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の分散液のアッベ数が高くなる。表面修飾シリカ粒子の割合が前記範囲の上限値以下であれば、他の成分との相溶性がよく、本発明の分散液において表面修飾シリカ粒子が均一に分散しやすく、本発明の分散液の透明性に優れる。
表面修飾シリカ粒子の割合は、表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物との合計100質量%のうち、1〜90質量%であり、3〜85質量%が好ましく、5〜80質量%がより好ましい。表面修飾シリカ粒子の割合が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の分散液のアッベ数が高くなる。表面修飾シリカ粒子の割合が前記範囲の上限値以下であれば、他の成分との相溶性がよく、本発明の分散液において表面修飾シリカ粒子が均一に分散しやすく、本発明の分散液の透明性に優れる。
含フッ素化合物の割合は、表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物との合計100質量%のうち、10〜99質量%であり、15〜97質量%が好ましく、20〜95質量%がより好ましい。含フッ素化合物の割合が前記範囲の下限値以上であれば、本発明の分散液のアッベ数が充分に高くなる。含フッ素化合物の割合が前記範囲の上限値以下であれば、他の成分との相溶性がよく、本発明の分散液の透明性に優れる。
他の有機溶媒の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物との合計100質量部に対して、5質量部以下が好ましく、3質量部以下がより好ましい。
添加剤等の他の成分の合計の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物との合計100質量部に対して、5質量部以下が好ましく、3質量部以下がより好ましい。
添加剤等の他の成分の合計の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物との合計100質量部に対して、5質量部以下が好ましく、3質量部以下がより好ましい。
分散液の下式(I)から求めたアッベ数は、58以上が好ましく、60以上がより好ましい。アッベ数が前記範囲の下限値以上であれば、色収差が発生しにくい。アッベ数は高ければ高いほどよく、上限は特に限定されないが、有機物であることを考慮すると70程度である。
νD=(nD−1)/(nF−nC) (I)
ただし、νDは、アッベ数であり、nDは、波長589nmの光に対する屈折率であり、nFは、波長486nmの光に対する屈折率であり、nCは、波長656nmの光に対する屈折率である。
νD=(nD−1)/(nF−nC) (I)
ただし、νDは、アッベ数であり、nDは、波長589nmの光に対する屈折率であり、nFは、波長486nmの光に対する屈折率であり、nCは、波長656nmの光に対する屈折率である。
分散液の波長600nmの光の透過率は、40%以上が好ましく、45%以上がより好ましい。分散液の波長600nmの光の透過率が前記下限値以上であれば、透明性がさらに優れる。
分散液の波長600nmの光の透過率は、光路長10mmの石英セル中の分散液についてJIS K 7361:1997(ISO 13468−1:1996)に記載された方法によって波長600nmの光を用いて25℃で測定される。
分散液の波長600nmの光の透過率は、光路長10mmの石英セル中の分散液についてJIS K 7361:1997(ISO 13468−1:1996)に記載された方法によって波長600nmの光を用いて25℃で測定される。
(分散液の製造方法)
本発明の分散液は、本発明の表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物とを混合することによって得られる。本発明の表面修飾シリカ粒子は、粉体の状態であってもよく、含フッ素化合物以外の他の有機溶媒に分散された分散液の状態であってもよい。
本発明の分散液は、本発明の表面修飾シリカ粒子と含フッ素化合物とを混合することによって得られる。本発明の表面修飾シリカ粒子は、粉体の状態であってもよく、含フッ素化合物以外の他の有機溶媒に分散された分散液の状態であってもよい。
(作用機序)
以上説明した本発明の分散液にあっては、第2の表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子と、F含有率が20質量%以上である含フッ素化合物とを含むため、アッベ数が高い。
また、F含有率が高い液体の含フッ素化合物との相溶性がよく、該含フッ素化合物に分散しやすい表面修飾シリカ粒子を含むため、透明性に優れる。
以上説明した本発明の分散液にあっては、第2の表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子と、F含有率が20質量%以上である含フッ素化合物とを含むため、アッベ数が高い。
また、F含有率が高い液体の含フッ素化合物との相溶性がよく、該含フッ素化合物に分散しやすい表面修飾シリカ粒子を含むため、透明性に優れる。
<硬化性組成物>
本発明の硬化性組成物は、本発明の表面修飾シリカ粒子(以下、表面修飾シリカ粒子(A)とも記す。)と、化合物(B)と、重合開始剤(D)とを必須成分として含む。
本発明の硬化性組成物は、必要に応じて化合物(C)、添加剤、溶剤等を含んでいてもよい。
本発明の硬化性組成物は、本発明の表面修飾シリカ粒子(以下、表面修飾シリカ粒子(A)とも記す。)と、化合物(B)と、重合開始剤(D)とを必須成分として含む。
本発明の硬化性組成物は、必要に応じて化合物(C)、添加剤、溶剤等を含んでいてもよい。
本発明の硬化性組成物の25℃における粘度は、10〜15000mPa・sが好ましく、100〜12000mPa・sがより好ましい。硬化性組成物の粘度が前記範囲内であれば、特別な操作(たとえば、硬化性組成物を高温に加熱して低粘度にする操作等)を行うことなく、硬化性組成物をインプリント用のモールドに容易に接触させたり、注型成形用のモールドに容易に注入したりできる。また、硬化性組成物が基材の表面から流れ出すことなく、硬化性組成物を簡便に基材の表面に塗布できる。
(化合物(B))
化合物(B)は、F含有率が20質量%以上であり、かつ(メタ)アクリロイル基を1つ以上有するものである。
化合物(B)は、F含有率が20質量%以上であり、かつ(メタ)アクリロイル基を1つ以上有するものである。
化合物(B)のF含有率は、20質量%以上であり、25〜60質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましい。化合物(B)のF含有率が前記範囲の下限値以上であれば、硬化物のアッベ数が充分に高くなる。化合物(B)のF含有率が前記範囲の上限値以下であれば、他の成分との相溶性がよい。この化合物(B)には、(メタ)アクリロイルオキシ基以外の基が直鎖のフルオロアルキル基またはフルオロアルキレン基である化合物(B1)と、(メタ)アクリロイルオキシ基以外の基が分岐構造、−O−、または−NH−等を有する化合物(B2)が含まれる。
化合物(B)としては、他の成分との相溶性の点から、フルオロ(メタ)アクリレートが好ましい。
フルオロ(メタ)アクリレートとしては、下記の化合物が挙げられる。下記の化合物は、いずれもF含有率が20質量%以上である。
化合物(B1):
CH2=CHC(O)OCH(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH(CF3)2、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)10F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)8F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)10F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)8F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)7F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)7F、
CH2=CHC(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2CF2)4H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2CF2)4H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)C(CH3)=CH2等。
化合物(B2):
CH2=CHC(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=CFC(O)OCH2CH(OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、
CH2=CFC(O)OCH2CH(CH2OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、
CH2=CFC(O)OCH2CH(OH)CH2(CF2)10F、
CH2=CFC(O)OCH2CH(CH2OH)CH2(CF2)10F、
CH2=CHC(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)CH=CH2(ただし、pは1〜20の整数である。)、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)C(CH3)=CH2(ただし、pは1〜20の整数である。)、
CH2=CHC(O)O(CH2)2NHC(O)OCH2(CF2)3OCFHCF2O(CH2)2OCF2CFHO(CF2)3CH2OC(O)NH(CH2)2OC(O)CH=CH2等。
化合物(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
フルオロ(メタ)アクリレートとしては、下記の化合物が挙げられる。下記の化合物は、いずれもF含有率が20質量%以上である。
化合物(B1):
CH2=CHC(O)OCH(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH(CF3)2、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)10F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)8F、
CH2=CHC(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)10F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)8F、
CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)6F、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)7F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)7F、
CH2=CHC(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2CF2)4H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2CF2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2CF2)2H、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2CF2)4H、
CH2=CHC(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)CH=CH2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2(CF2)4CH2OC(O)C(CH3)=CH2等。
化合物(B2):
CH2=CHC(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CH(OH)CH2CF2CF2CF(CF3)2、
CH2=CHC(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2OCF2CF2OCF3、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2O(CF2CF2O)3CF3、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=CHC(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)3F、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF(CF3)O(CF2CF(CF3)O)2(CF2)3F、
CH2=CFC(O)OCH2CH(OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、
CH2=CFC(O)OCH2CH(CH2OH)CH2(CF2)6CF(CF3)2、
CH2=CFC(O)OCH2CH(OH)CH2(CF2)10F、
CH2=CFC(O)OCH2CH(CH2OH)CH2(CF2)10F、
CH2=CHC(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)CH=CH2(ただし、pは1〜20の整数である。)、
CH2=C(CH3)C(O)OCH2CF2(OCF2CF2)pOCF2CH2OC(O)C(CH3)=CH2(ただし、pは1〜20の整数である。)、
CH2=CHC(O)O(CH2)2NHC(O)OCH2(CF2)3OCFHCF2O(CH2)2OCF2CFHO(CF2)3CH2OC(O)NH(CH2)2OC(O)CH=CH2等。
化合物(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(化合物(C))
化合物(C)は、(メタ)アクリロイル基を1つ以上有するものである(ただし、表面修飾シリカ粒子(A)および化合物(B)を除く)。
化合物(C)は、(メタ)アクリロイル基を1つ以上有するものである(ただし、表面修飾シリカ粒子(A)および化合物(B)を除く)。
化合物(C)としては、(メタ)アクリロイル基に酸素原子を介して炭素数1〜30の有機基が結合したものが好ましい。有機基の炭素数は4〜20が好ましく、4〜12がより好ましい。
有機基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、橋かけ炭化水素基、オキシアルキレン鎖の繰り返し構造を有する基、芳香族基、複素環基等が挙げられる。これらの基は、炭素原子の一部が窒素原子、酸素原子等のヘテロ原子またはケイ素原子で置換されていてもよく、水素原子の一部が水酸基、アミノ基等の官能基で置換されていてもよく、不飽和結合や遊離カルボキシ基を有していてもよい。有機基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基、橋かけ炭化水素基が好ましい。
有機基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、橋かけ炭化水素基、オキシアルキレン鎖の繰り返し構造を有する基、芳香族基、複素環基等が挙げられる。これらの基は、炭素原子の一部が窒素原子、酸素原子等のヘテロ原子またはケイ素原子で置換されていてもよく、水素原子の一部が水酸基、アミノ基等の官能基で置換されていてもよく、不飽和結合や遊離カルボキシ基を有していてもよい。有機基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基、橋かけ炭化水素基が好ましい。
化合物(C)としては、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ有する化合物(C1)(ただし、表面修飾シリカ粒子(A)および化合物(B)を除く。)、または(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有する化合物(C2)(ただし、表面修飾シリカ粒子(A)および化合物(B)を除く。)が挙げられる。
化合物(C1)としては、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルが好ましい。化合物(C1)としては、公知の化合物が挙げられる。
化合物(C2)としては、ジオール(グリコール等)の(メタ)アクリレート、トリオール(グリセロール、トリメチロール等)の(メタ)アクリレート、テトラオール(ペンタエリスリトール等)の(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートが好ましい。化合物(C2)としては、公知の化合物が挙げられる。
化合物(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
化合物(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(重合開始剤(D))
重合開始剤(D)は、硬化方法(光硬化または熱硬化)等に応じて適宜選択される。
重合開始剤(D)としては、光重合開始剤または熱重合開始剤が挙げられる。重合開始剤(D)としては、硬化物の製造のしやすさの点から、光重合開始剤が好ましい。
重合開始剤(D)は、硬化方法(光硬化または熱硬化)等に応じて適宜選択される。
重合開始剤(D)としては、光重合開始剤または熱重合開始剤が挙げられる。重合開始剤(D)としては、硬化物の製造のしやすさの点から、光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、光を吸収することによってラジカルを発生する光ラジカル重合開始剤等が挙げられる。光重合開始剤としては、硬化物の製造のしやすさの点から、光ラジカル重合開始剤が好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、アルキルフェノン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、チタノセン系光重合開始剤、オキシムエステル系光重合開始剤、オキシフェニル酢酸エステル系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、ベンジル−(o−エトキシカルボニル)−α−モノオキシム、グリオキシエステル、3−ケトクマリン、2−エチルアンスラキノン、カンファーキノン、テトラメチルチウラムスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジアルキルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート等が挙げられる。感度および相溶性の点から、アルキルフェノン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤またはベンゾフェノン系光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
熱重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド等が挙げられる。分解温度の点から、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシドが好ましい。
熱重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
熱重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(添加剤)
添加剤としては、界面活性剤、酸化防止剤(耐熱安定剤)、チクソトロピック剤、消泡剤、耐光安定剤、ゲル化防止剤、光増感剤、樹脂、樹脂オリゴマー、炭素化合物、金属微粒子、金属酸化物粒子(ただし、表面修飾シリカ粒子(A)を除く。)、シランカップリング剤、他の有機化合物等が挙げられる。
添加剤としては、界面活性剤、酸化防止剤(耐熱安定剤)、チクソトロピック剤、消泡剤、耐光安定剤、ゲル化防止剤、光増感剤、樹脂、樹脂オリゴマー、炭素化合物、金属微粒子、金属酸化物粒子(ただし、表面修飾シリカ粒子(A)を除く。)、シランカップリング剤、他の有機化合物等が挙げられる。
(溶剤)
本発明の硬化性組成物は、溶剤を含んでもよい。ただし、硬化性組成物を硬化する前には、溶剤を除去することが好ましい。
溶剤としては、化合物(B)、(C)および重合開始剤(D)を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができ、エステル構造、ケトン構造、水酸基、エーテル構造のいずれか1つ以上を有する溶剤が好ましい。
本発明において溶剤を使用する場合、硬化性組成物中の溶剤の含有量は、目的の粘度、塗布性、目的とする膜厚等によって適宜調整すればよい。
本発明の硬化性組成物は、溶剤を含んでもよい。ただし、硬化性組成物を硬化する前には、溶剤を除去することが好ましい。
溶剤としては、化合物(B)、(C)および重合開始剤(D)を溶解可能な溶剤であればいずれも用いることができ、エステル構造、ケトン構造、水酸基、エーテル構造のいずれか1つ以上を有する溶剤が好ましい。
本発明において溶剤を使用する場合、硬化性組成物中の溶剤の含有量は、目的の粘度、塗布性、目的とする膜厚等によって適宜調整すればよい。
(硬化性組成物の各成分の割合)
表面修飾シリカ粒子(A)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、1〜90質量%であり、3〜85質量%が好ましく、5〜80質量%がより好ましい。表面修飾シリカ粒子(A)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、硬化物のアッベ数が高くなる。表面修飾シリカ粒子(A)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、他の成分との相溶性がよく、硬化性組成物において表面修飾シリカ粒子(A)が均一に分散しやすく、硬化物の透明性に優れる。
表面修飾シリカ粒子(A)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、1〜90質量%であり、3〜85質量%が好ましく、5〜80質量%がより好ましい。表面修飾シリカ粒子(A)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、硬化物のアッベ数が高くなる。表面修飾シリカ粒子(A)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、他の成分との相溶性がよく、硬化性組成物において表面修飾シリカ粒子(A)が均一に分散しやすく、硬化物の透明性に優れる。
化合物(B)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、10〜99質量%であり、15〜97質量%が好ましく、20〜95質量%がより好ましい。化合物(B)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、他の成分との相溶性がよく、硬化物の透明性に優れる。化合物(B)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、硬化物のアッベ数が充分に高くなる。
化合物(B1)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、40〜99質量%が好ましく、60〜94質量%がより好ましく、80〜89質量%がさらに好ましい。化合物(B1)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、他の成分との相溶性がよく、硬化物の透明性に優れる。化合物(B1)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、硬化物のアッベ数が充分に高くなる。
化合物(B2)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、10〜99質量%が好ましく、15〜97質量%がより好ましく、20〜95質量%がさらに好ましい。化合物(B2)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、他の成分との相溶性がよく、硬化物の透明性に優れる。化合物(B2)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、硬化物のアッベ数が充分に高くなる。
本発明の硬化性組成物が化合物(B1)を含む場合には、表面修飾シリカ粒子(A)の割合は、1〜60質量%が好ましく、6〜40質量%がより好ましく、11〜20質量%がさらに好ましい。
化合物(B1)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、40〜99質量%が好ましく、60〜94質量%がより好ましく、80〜89質量%がさらに好ましい。化合物(B1)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、他の成分との相溶性がよく、硬化物の透明性に優れる。化合物(B1)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、硬化物のアッベ数が充分に高くなる。
化合物(B2)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、10〜99質量%が好ましく、15〜97質量%がより好ましく、20〜95質量%がさらに好ましい。化合物(B2)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、他の成分との相溶性がよく、硬化物の透明性に優れる。化合物(B2)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、硬化物のアッベ数が充分に高くなる。
本発明の硬化性組成物が化合物(B1)を含む場合には、表面修飾シリカ粒子(A)の割合は、1〜60質量%が好ましく、6〜40質量%がより好ましく、11〜20質量%がさらに好ましい。
本発明の硬化性組成物が化合物(C)を含む場合、化合物(C)の割合は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、1〜50質量%であり、3〜45質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましい。化合物(C)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、各成分の相溶性が高められ、硬化物の透明性に優れる。化合物(C)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、硬化物のアッベ数が高くなる。
本発明の硬化性組成物が化合物(C)を含む場合、表面修飾シリカ粒子(A)の割合は、1〜89質量%であり、3〜82質量%が好ましく、5〜75質量%がより好ましい。
本発明の硬化性組成物が化合物(C)を含む場合、化合物(B)の割合は、10〜98質量%であり、15〜94質量%が好ましく、20〜90質量%がより好ましい。化合物(B1)の割合は、40〜98質量%が好ましく、60〜91質量%がより好ましく、80〜84質量%がさらに好ましい。化合物(B2)の割合は、10〜98質量%が好ましく、15〜94質量%がより好ましく、20〜90質量%がさらに好ましい。
本発明の硬化性組成物が化合物(C)を含む場合、表面修飾シリカ粒子(A)の割合は、1〜89質量%であり、3〜82質量%が好ましく、5〜75質量%がより好ましい。
本発明の硬化性組成物が化合物(C)を含む場合、化合物(B)の割合は、10〜98質量%であり、15〜94質量%が好ましく、20〜90質量%がより好ましい。化合物(B1)の割合は、40〜98質量%が好ましく、60〜91質量%がより好ましく、80〜84質量%がさらに好ましい。化合物(B2)の割合は、10〜98質量%が好ましく、15〜94質量%がより好ましく、20〜90質量%がさらに好ましい。
重合開始剤(D)の添加量は、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量部に対して、0.01〜10質量部であり、0.1〜7質量部が好ましく、0.3〜5質量部がより好ましい。重合開始剤(D)の添加量が前記範囲の下限値以上であれば、容易に硬化物を形成できる。重合開始剤(D)の添加量が前記範囲の上限値以下であれば、均一に混合することができることから、硬化物に残存する重合開始剤(D)が少なくなり、硬化物の物性の低下が抑えられる。
添加剤等の他の成分の合計の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(粒子(A)を含む。)の合計100質量部に対して、5質量部以下が好ましく、3質量部以下がより好ましい。
(作用機序)
以上説明した本発明の硬化性組成物にあっては、第2の表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子(A)と、F含有率が20質量%以上である化合物(B)とを含むため、アッベ数が高い硬化物を得ることができる。
また、化合物(B)との相溶性がよく、化合物(B)に分散しやすい表面修飾シリカ粒子(A)を含むため、透明性に優れる硬化物を得ることができる。
以上説明した本発明の硬化性組成物にあっては、第2の表面修飾基を表面に有する表面修飾シリカ粒子(A)と、F含有率が20質量%以上である化合物(B)とを含むため、アッベ数が高い硬化物を得ることができる。
また、化合物(B)との相溶性がよく、化合物(B)に分散しやすい表面修飾シリカ粒子(A)を含むため、透明性に優れる硬化物を得ることができる。
<硬化物>
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物を硬化したものである。本発明の硬化物を基材の表面に形成して、本発明の硬化物からなる層と基材からなる層とを有する積層体としてもよい。
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物を硬化したものである。本発明の硬化物を基材の表面に形成して、本発明の硬化物からなる層と基材からなる層とを有する積層体としてもよい。
硬化物の上式(I)から求めたアッベ数は、58以上が好ましく、60以上がより好ましい。アッベ数が前記範囲の下限値以上であれば、色収差が発生しにくい。アッベ数は高ければ高いほどよく、上限は特に限定されないが、有機物であることを考慮すると70程度である。
硬化物の波長600nmの光の透過率は、60%以上が好ましく、65%以上がより好ましい。硬化物の波長600nmの光の透過率が前記下限値以上であれば、硬化物の透明性がさらに優れる。
硬化物の波長600nmの光の透過率は、厚さ10〜100μmの硬化物についてJIS K 7361:1997(ISO 13468−1:1996)に記載された方法によって波長600nmの光を用いて25℃で測定される。
硬化物の波長600nmの光の透過率は、厚さ10〜100μmの硬化物についてJIS K 7361:1997(ISO 13468−1:1996)に記載された方法によって波長600nmの光を用いて25℃で測定される。
(硬化物の製造方法)
本発明の硬化物を製造する方法としては、微細パターンの反転パターンを表面に有するモールドと硬化性組成物とを接触させた状態で該硬化性組成物を硬化させて、微細パターンを表面に有する硬化物を形成する方法(インプリント法);モールドのキャビティ内に硬化性組成物を注入し、該硬化性組成物を硬化させて硬化物を形成する方法(注型成形法)等が挙げられる。
硬化方法は、光硬化または熱硬化が挙げられ、重合開始剤(D)に応じて適宜選択すればよい。硬化方法としては、硬化物の製造のしやすさの点から、光硬化が好ましい。
本発明の硬化物を製造する方法としては、微細パターンの反転パターンを表面に有するモールドと硬化性組成物とを接触させた状態で該硬化性組成物を硬化させて、微細パターンを表面に有する硬化物を形成する方法(インプリント法);モールドのキャビティ内に硬化性組成物を注入し、該硬化性組成物を硬化させて硬化物を形成する方法(注型成形法)等が挙げられる。
硬化方法は、光硬化または熱硬化が挙げられ、重合開始剤(D)に応じて適宜選択すればよい。硬化方法としては、硬化物の製造のしやすさの点から、光硬化が好ましい。
(作用機序)
以上説明した本発明の硬化物にあっては、本発明の硬化性組成物を硬化したものであるため、アッベ数が高く、透明性に優れる。
以上説明した本発明の硬化物にあっては、本発明の硬化性組成物を硬化したものであるため、アッベ数が高く、透明性に優れる。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
例1〜4、7〜16は実施例であり、例5、6、17〜22は比較例である。
例1〜4、7〜16は実施例であり、例5、6、17〜22は比較例である。
(中実シリカ粒子のメディアン径)
中実シリカ粒子のメディアン径は、動的光散乱法による粒度分布測定器(大塚電子社製、FPAR1000)を用いて求めた。
中実シリカ粒子のメディアン径は、動的光散乱法による粒度分布測定器(大塚電子社製、FPAR1000)を用いて求めた。
(熱重量減少量)
表面修飾シリカ粒子について、熱重量測定装置(TAインスツルメント社製、TGA−Q500)を用い、窒素雰囲気下で18℃から550℃まで25℃/分の速度で昇温し、熱重量減少量を測定した。
表面修飾シリカ粒子について、熱重量測定装置(TAインスツルメント社製、TGA−Q500)を用い、窒素雰囲気下で18℃から550℃まで25℃/分の速度で昇温し、熱重量減少量を測定した。
(赤外分光スペクトル)
表面修飾シリカ粒子について、フーリエ変換赤外分光光度計(Thermo Fisher Scientific社製、NICOLET iN10+iZ10)を用いて赤外分光スペクトルを測定した。
表面修飾シリカ粒子について、フーリエ変換赤外分光光度計(Thermo Fisher Scientific社製、NICOLET iN10+iZ10)を用いて赤外分光スペクトルを測定した。
(固体19F−NMR)
表面修飾シリカ粒子について、核磁気共鳴スペクトル測定装置(Bruker Biospin社製、AVANCE−III HD)を用いて固体19F−NMRスペクトルを測定した。
表面修飾シリカ粒子について、核磁気共鳴スペクトル測定装置(Bruker Biospin社製、AVANCE−III HD)を用いて固体19F−NMRスペクトルを測定した。
(硬化性組成物の粘度)
硬化性組成物の粘度は、動的粘弾性測定装置(Anton Paar社製、Physica MCR301)を用いて、10s−1の剪断速度における動的粘弾性を25℃で測定し、求めた。
硬化性組成物の粘度は、動的粘弾性測定装置(Anton Paar社製、Physica MCR301)を用いて、10s−1の剪断速度における動的粘弾性を25℃で測定し、求めた。
(分散液および硬化性組成物の屈折率)
分散液および硬化性組成物の屈折率は、アッベ屈折計(アタゴ社製、多波長アッベ屈折計DR−M2)を用い、温度:25℃、波長:589nmにおいて測定した。
分散液および硬化性組成物の屈折率は、アッベ屈折計(アタゴ社製、多波長アッベ屈折計DR−M2)を用い、温度:25℃、波長:589nmにおいて測定した。
(分散液および硬化性組成物のアッベ数)
分散液および硬化性組成物のアッベ数は、アッベ屈折計(同上)を用い、温度:25℃で、波長:589nm、486nm、および656nmのそれぞれの屈折率を測定し、下式(I)から算出した。
νD=(nD−1)/(nF−nC) (I)
分散液および硬化性組成物のアッベ数は、アッベ屈折計(同上)を用い、温度:25℃で、波長:589nm、486nm、および656nmのそれぞれの屈折率を測定し、下式(I)から算出した。
νD=(nD−1)/(nF−nC) (I)
(硬化物の屈折率)
シリコンウエハの表面に硬化性組成物を塗布し、高圧水銀ランプから紫外線を露光量:3000mJ/cm2で照射して、膜状の硬化物を形成した。屈折率測定装置(米国メトリコン社製プリズムカプラ:2010/M)を用いて、硬化物の波長473nm、594nmおよび658nmの光に対する屈折率を測定し、装置付属のMetricon Fitを用いて波長589nmの光に対する屈折率を算出した。
シリコンウエハの表面に硬化性組成物を塗布し、高圧水銀ランプから紫外線を露光量:3000mJ/cm2で照射して、膜状の硬化物を形成した。屈折率測定装置(米国メトリコン社製プリズムカプラ:2010/M)を用いて、硬化物の波長473nm、594nmおよび658nmの光に対する屈折率を測定し、装置付属のMetricon Fitを用いて波長589nmの光に対する屈折率を算出した。
(硬化物のアッベ数)
上述の装置付属のMetricon Fitを用いて各波長における屈折率を算出し、上式(I)からアッベ数を算出した。
上述の装置付属のMetricon Fitを用いて各波長における屈折率を算出し、上式(I)からアッベ数を算出した。
(評価用硬化物)
ガラス基板の表面に硬化性組成物を塗布し、高圧水銀ランプから紫外線を露光量:3000mJ/cm2で照射して、膜状の硬化物を形成した。ガラス基板から硬化物を剥がし評価用硬化物を得た。
ガラス基板の表面に硬化性組成物を塗布し、高圧水銀ランプから紫外線を露光量:3000mJ/cm2で照射して、膜状の硬化物を形成した。ガラス基板から硬化物を剥がし評価用硬化物を得た。
(分散液および硬化物の透過率)
分散液および評価用硬化物の波長600nmの光に対する透過率は、紫外・可視・近赤外分光光度計(島津製作所社製、Solid Spec−3700)を用いて測定した。
分散液および評価用硬化物の波長600nmの光に対する透過率は、紫外・可視・近赤外分光光度計(島津製作所社製、Solid Spec−3700)を用いて測定した。
(中実シリカ粒子)
中実シリカ粒子の水分散液:シリカゾル(日産化学工業社製、スノーテックス(登録商標)OXS、SiO2濃度:10質量%、メディアン径:4.1nm、pH:2.0〜4.0)。
中実シリカ粒子の水分散液:シリカゾル(日産化学工業社製、スノーテックス(登録商標)OXS、SiO2濃度:10質量%、メディアン径:4.1nm、pH:2.0〜4.0)。
(化合物(A10))
化合物(A10−1):3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM−503)。
化合物(A10−2):8−メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM−5803)。
化合物(A10−1):3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM−503)。
化合物(A10−2):8−メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM−5803)。
(化合物(A20))
化合物(A20−1):トリフルオロプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM−7103)。
化合物(A20−2):トリエトキシ(1H,1H,2H,2H−トリデカフルオロオクチル)シラン(東京化成工業社製)。
化合物(A20−3):トリメトキシ(1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシル)シラン(東京化成工業社製)。
化合物(A20−1):トリフルオロプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM−7103)。
化合物(A20−2):トリエトキシ(1H,1H,2H,2H−トリデカフルオロオクチル)シラン(東京化成工業社製)。
化合物(A20−3):トリメトキシ(1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシル)シラン(東京化成工業社製)。
(含フッ素有機溶媒)
HCFC−225:ジクロロペンタフルオロプロパン(旭硝子社製、アサヒクリン(登録商標)AK−225、F含有率:47質量%)。
HCFC−225:ジクロロペンタフルオロプロパン(旭硝子社製、アサヒクリン(登録商標)AK−225、F含有率:47質量%)。
(化合物(B))
化合物(B−1):CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F(旭硝子社製、F含有率:57質量%)。
化合物(B−2):CH2=CHC(O)OCH2CF2(OCF2CF2)2OCF2CH2OC(O)CH=CH2(新中村化学工業社製、NKエステルDA−F4EO、F含有率:44質量%)。
化合物(B−1):CH2=C(CH3)C(O)O(CH2)2(CF2)6F(旭硝子社製、F含有率:57質量%)。
化合物(B−2):CH2=CHC(O)OCH2CF2(OCF2CF2)2OCF2CH2OC(O)CH=CH2(新中村化学工業社製、NKエステルDA−F4EO、F含有率:44質量%)。
(重合開始剤(D))
重合開始剤(D−1):光ラジカル重合開始剤(BASFジャパン社製、Irgacure(登録商標)184)。
重合開始剤(D−1):光ラジカル重合開始剤(BASFジャパン社製、Irgacure(登録商標)184)。
(例1)
中実シリカ粒子の水分散液の550gを2Lのビーカーに入れ、エタノールの400gを加えた。マグネチックスターラーで撹拌しながら、化合物(A20−1)の80gを加え、続いて化合物(A10−1)の20gを加えた。そのまま室温にて6日間撹拌を続けたが、特に白化や沈殿は起こらなかった。エバポレーターを用いてエタノールと水の共沸物を除去して、液量が500mLになるまで濃縮し、濃縮液を得た。2Lのビーカーに水の1Lを入れてマグネチックスターラーで撹拌しながら、濃縮液を15分間かけて加えると白濁した。室温にて7日間撹拌を続けた。沈殿物をろ過器で回収し、水の2Lを用いて沈殿物を洗浄し、水を含んだ白色固形物の110gを得た。
中実シリカ粒子の水分散液の550gを2Lのビーカーに入れ、エタノールの400gを加えた。マグネチックスターラーで撹拌しながら、化合物(A20−1)の80gを加え、続いて化合物(A10−1)の20gを加えた。そのまま室温にて6日間撹拌を続けたが、特に白化や沈殿は起こらなかった。エバポレーターを用いてエタノールと水の共沸物を除去して、液量が500mLになるまで濃縮し、濃縮液を得た。2Lのビーカーに水の1Lを入れてマグネチックスターラーで撹拌しながら、濃縮液を15分間かけて加えると白濁した。室温にて7日間撹拌を続けた。沈殿物をろ過器で回収し、水の2Lを用いて沈殿物を洗浄し、水を含んだ白色固形物の110gを得た。
白色固形物の60gを500mLのナスフラスコに入れ、スターラーチップとメチルイソブチルケトン(MIBK)の300gを加え、ディーンスターク脱水器を取り付けた後、撹拌しながらオイルバスで130℃に加熱した。水が除去されるにしたがいフラスコ中の液の透明度が上がり、4時間後に水が出てこなくなった時点で、4モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液の1gを加えた。5分後には透明度の高い分散液となった。冷却後に分散液からエバポレーターを用いてMIBKを留去し、乾固させ、さらに70℃の真空乾燥機で16時間乾燥した。これと同様の操作を残りの白色固形物についても行い、合計81gの表面修飾シリカ粒子(A−1)の粉体を得た。
表面修飾シリカ粒子(A−1)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−1)の赤外分光スペクトルにおける化合物(A20−1)由来の1260cm−1付近の−CF3基由来のピークと、化合物(A10−1)由来の1750cm−1付近のC=O由来のピークの強度比から、第1の表面修飾基の割合および第2の表面修飾基の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−1)の組成を表1に示す。
(例2)
含フッ素化合物との相溶性をさらに向上させるために、表面修飾シリカ粒子(A−1)の2次被覆を実施した。
1Lのビーカーに、表面修飾シリカ粒子(A−1)の65g、エタノールの600g、イオン交換水の30g、濃塩酸の20gを入れて、超音波洗浄器で2時間かけて均一分散させた。マグネチックスターラーで撹拌しながら、化合物(A20−2)の30gを加え、室温にて10日間撹拌を続けた。エバポレーターにて液量が250mLになるまで濃縮し、濃縮液を得た。2Lのビーカーに水の1Lを入れてマグネチックスターラーで撹拌しながら、濃縮液を5分間かけて加えた。室温にて3日間撹拌を続けた。沈殿物をろ過器で回収し、水の1Lを用いて洗浄し、ろ過器でよく水を切った。水を含んだ固形物の79gを得た。
含フッ素化合物との相溶性をさらに向上させるために、表面修飾シリカ粒子(A−1)の2次被覆を実施した。
1Lのビーカーに、表面修飾シリカ粒子(A−1)の65g、エタノールの600g、イオン交換水の30g、濃塩酸の20gを入れて、超音波洗浄器で2時間かけて均一分散させた。マグネチックスターラーで撹拌しながら、化合物(A20−2)の30gを加え、室温にて10日間撹拌を続けた。エバポレーターにて液量が250mLになるまで濃縮し、濃縮液を得た。2Lのビーカーに水の1Lを入れてマグネチックスターラーで撹拌しながら、濃縮液を5分間かけて加えた。室温にて3日間撹拌を続けた。沈殿物をろ過器で回収し、水の1Lを用いて洗浄し、ろ過器でよく水を切った。水を含んだ固形物の79gを得た。
固形物の45gとMIBKの300gをディーンスターク脱水器の付いた500mLのナスフラスコに入れ、撹拌しながらオイルバスで130℃に加熱し、5時間かけて脱水を行った。脱水後の液に4モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液の1gを加えた。5分後には無色透明な分散液となった。冷却後に分散液からエバポレーターを用いてMIBKを留去し、乾固させ、さらに70℃の真空乾燥機で12時間乾燥した。これと同様の操作を残りの固形物についても行い、合計73gの表面修飾シリカ粒子(A−2)の粉体を得た。
表面修飾シリカ粒子(A−2)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−2)の固体19F−NMRスペクトルにおける化合物(A20−1)由来の−CF3基のピークと、化合物(A20−2)由来の−C6F13基のピークの強度比、ならびに例1の赤外分光スペクトルの結果から、第1の表面修飾基の割合および2種類の第2の表面修飾基の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−2)の組成を表1に示す。
(例3)
化合物(A20−1)の仕込み量を120gに、エタノールの量を620gに変えた以外は、例1と同様の方法で合成を行い、表面修飾シリカ粒子(A−3)の81gを得た。
表面修飾シリカ粒子(A−3)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−3)の赤外分光スペクトルから例1と同様の方法によって第1の表面修飾基の割合および第2の表面修飾基の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−3)の組成を表1に示す。
化合物(A20−1)の仕込み量を120gに、エタノールの量を620gに変えた以外は、例1と同様の方法で合成を行い、表面修飾シリカ粒子(A−3)の81gを得た。
表面修飾シリカ粒子(A−3)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−3)の赤外分光スペクトルから例1と同様の方法によって第1の表面修飾基の割合および第2の表面修飾基の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−3)の組成を表1に示す。
(例4)
含フッ素化合物との相溶性をさらに向上させるために、表面修飾シリカ粒子(A−3)の2次被覆を実施した。
1Lのビーカーに、表面修飾シリカ粒子(A−3)の74g、エタノールの680g、イオン交換水の30g、濃塩酸の10gを入れて、超音波洗浄器で2時間かけて均一分散させた。マグネチックスターラーで撹拌しながら、化合物(A20−3)の10gを加え、室温にて7日間撹拌を続けた。エバポレーターにて液量が300mLになるまで濃縮し、濃縮液を得た。2Lのビーカーに水の1Lを入れてマグネチックスターラーで撹拌しながら、濃縮液を5分間かけて加えた。室温にて15時間撹拌を続けた。沈殿物をろ過器で回収し、水の700mLを用いて洗浄し、ろ過器でよく水を切った。水を含んだ固形物の89gを得た。
含フッ素化合物との相溶性をさらに向上させるために、表面修飾シリカ粒子(A−3)の2次被覆を実施した。
1Lのビーカーに、表面修飾シリカ粒子(A−3)の74g、エタノールの680g、イオン交換水の30g、濃塩酸の10gを入れて、超音波洗浄器で2時間かけて均一分散させた。マグネチックスターラーで撹拌しながら、化合物(A20−3)の10gを加え、室温にて7日間撹拌を続けた。エバポレーターにて液量が300mLになるまで濃縮し、濃縮液を得た。2Lのビーカーに水の1Lを入れてマグネチックスターラーで撹拌しながら、濃縮液を5分間かけて加えた。室温にて15時間撹拌を続けた。沈殿物をろ過器で回収し、水の700mLを用いて洗浄し、ろ過器でよく水を切った。水を含んだ固形物の89gを得た。
固形物について、例2と同様の方法でMIBK中で脱水処理を行い、73gの表面修飾シリカ粒子(A−4)の粉体を得た。
表面修飾シリカ粒子(A−4)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−4)の固体19F−NMRスペクトルおよび表面修飾シリカ粒子(A−3)の赤外分光スペクトルから例2と同様の方法によって第1の表面修飾基の割合および2種類の第2の表面修飾基の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−4)の組成を表1に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−4)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−4)の固体19F−NMRスペクトルおよび表面修飾シリカ粒子(A−3)の赤外分光スペクトルから例2と同様の方法によって第1の表面修飾基の割合および2種類の第2の表面修飾基の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A−4)の組成を表1に示す。
(例5)
化合物(A20−1)を加えずに、化合物(A10−1)を50g追加した以外は、例1と全く同様の方法で、表面修飾シリカ粒子(A’−5)の粉体を得た。
表面修飾シリカ粒子(A’−5)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A’−5)の組成を表1に示す。
化合物(A20−1)を加えずに、化合物(A10−1)を50g追加した以外は、例1と全く同様の方法で、表面修飾シリカ粒子(A’−5)の粉体を得た。
表面修飾シリカ粒子(A’−5)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A’−5)の組成を表1に示す。
(例6)
特許文献1の段落[0111]に記載された実施例1に則して、表面修飾シリカ微粒子を含む分散液を得た。段落[0112]の処理は行わず、エバポレーターを用いて揮発成分を留去し、乾固させ、さらに70℃の真空乾燥機で16時間乾燥させることで、表面修飾シリカ粒子(A’−6)の粉体を得た。
表面修飾シリカ粒子(A’−6)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A’−6)の組成を表1に示す。
特許文献1の段落[0111]に記載された実施例1に則して、表面修飾シリカ微粒子を含む分散液を得た。段落[0112]の処理は行わず、エバポレーターを用いて揮発成分を留去し、乾固させ、さらに70℃の真空乾燥機で16時間乾燥させることで、表面修飾シリカ粒子(A’−6)の粉体を得た。
表面修飾シリカ粒子(A’−6)の熱重量減少量から表面修飾有機成分の割合を求めた。表面修飾シリカ粒子(A’−6)の組成を表1に示す。
(例7)
表面修飾シリカ粒子(A−1)の0.05gとHCFC―225の0.95gを混合し、5時間超音波をあてることで、ヘイズのある均一な分散液を得た。分散液を1ヶ月間室温で放置しても沈殿が析出することはなく、分散液の向こう側を視認できるレベルであった。分散液の評価結果を表2に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−1)の0.05gとHCFC―225の0.95gを混合し、5時間超音波をあてることで、ヘイズのある均一な分散液を得た。分散液を1ヶ月間室温で放置しても沈殿が析出することはなく、分散液の向こう側を視認できるレベルであった。分散液の評価結果を表2に示す。
(例8)
表面修飾シリカ粒子(A−1)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、5時間超音波をあてることで、ヘイズのある均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表2に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−1)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、5時間超音波をあてることで、ヘイズのある均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表2に示す。
(例9)
表面修飾シリカ粒子(A−2)の0.05gとHCFC−225の0.95gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な分散液を得た。分散液を1ヶ月放置しても沈殿が析出することはなかった。分散液の評価結果を表2に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−2)の0.05gとHCFC−225の0.95gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な分散液を得た。分散液を1ヶ月放置しても沈殿が析出することはなかった。分散液の評価結果を表2に示す。
(例10)
表面修飾シリカ粒子(A−2)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表2に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−2)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表2に示す。
(例11)
表面修飾シリカ粒子(A−2)の1.5gと化合物(B−2)の3.5gと重合開始剤(D−1)の0.1gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表2に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−2)の1.5gと化合物(B−2)の3.5gと重合開始剤(D−1)の0.1gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表2に示す。
(例12)
表面修飾シリカ粒子(A−3)の0.05gとHCFC−225の0.95gを混合し、5時間超音波をあてることで、少しヘイズのある均一な分散液を得た。分散液を1ヶ月間室温で放置しても沈殿が析出することはなく、分散液の向こう側を視認できるレベルであった。分散液の評価結果を表3に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−3)の0.05gとHCFC−225の0.95gを混合し、5時間超音波をあてることで、少しヘイズのある均一な分散液を得た。分散液を1ヶ月間室温で放置しても沈殿が析出することはなく、分散液の向こう側を視認できるレベルであった。分散液の評価結果を表3に示す。
(例13)
表面修飾シリカ粒子(A−3)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、3時間超音波をあてることで、少しヘイズのある均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表3に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−3)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、3時間超音波をあてることで、少しヘイズのある均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表3に示す。
(例14)
表面修飾シリカ粒子(A−4)の0.05gとHCFC−225の0.95gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な分散液を得た。分散液は1ヶ月放置しても沈殿が析出することはなかった。分散液の評価結果を表3に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−4)の0.05gとHCFC−225の0.95gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な分散液を得た。分散液は1ヶ月放置しても沈殿が析出することはなかった。分散液の評価結果を表3に示す。
(例15)
表面修飾シリカ粒子(A−4)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表3に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−4)の0.05gと化合物(B−1)の0.95gと重合開始剤(D−1)の0.01gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表3に示す。
(例16)
表面修飾シリカ粒子(A−4)の1.5gと化合物(B−2)の3.5gと重合開始剤(D−1)の0.1gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表3に示す。
表面修飾シリカ粒子(A−4)の1.5gと化合物(B−2)の3.5gと重合開始剤(D−1)の0.1gを混合し、超音波をあてることで、透明で均一な硬化性組成物を得た。硬化性組成物の評価結果を表3に示す。
(例17〜19)
表面修飾シリカ粒子(A’−5)の30質量%をMIBKの70質量%に再分散させたところ、透明で均一な分散液が得られた。
表面修飾シリカ粒子(A’−5)の1質量%を、HCFC−225の99質量%(例17)、化合物(B−1)の99質量%(例18)、または化合物(B−2)の99質量%(例19)に分散させようとしたが、いずれも分散できず、10時間超音波をかけ続けても表面修飾シリカ粒子(A’−5)が沈殿したままであった。結果を表4に示す。
表面修飾シリカ粒子(A’−5)の30質量%をMIBKの70質量%に再分散させたところ、透明で均一な分散液が得られた。
表面修飾シリカ粒子(A’−5)の1質量%を、HCFC−225の99質量%(例17)、化合物(B−1)の99質量%(例18)、または化合物(B−2)の99質量%(例19)に分散させようとしたが、いずれも分散できず、10時間超音波をかけ続けても表面修飾シリカ粒子(A’−5)が沈殿したままであった。結果を表4に示す。
(例20〜22)
表面修飾シリカ粒子(A’−6)の30質量%をMIBKの70質量%に再分散させたところ、透明で均一な分散液が得られた。
表面修飾シリカ粒子(A’−6)1質量%を、HCFC−225の99質量%(例20)、化合物(B−1)の99質量%(例21)、または化合物(B−2)の99質量%(例22)に分散させようとしたが、いずれも分散できず、5時間超音波をかけ続けても表面修飾シリカ粒子(A’−6)が沈殿したままであった。結果を表4に示す。
表面修飾シリカ粒子(A’−6)の30質量%をMIBKの70質量%に再分散させたところ、透明で均一な分散液が得られた。
表面修飾シリカ粒子(A’−6)1質量%を、HCFC−225の99質量%(例20)、化合物(B−1)の99質量%(例21)、または化合物(B−2)の99質量%(例22)に分散させようとしたが、いずれも分散できず、5時間超音波をかけ続けても表面修飾シリカ粒子(A’−6)が沈殿したままであった。結果を表4に示す。
例7〜16は、本発明の表面修飾シリカ粒子(A)を含むため、アッベ数が高く、透明性に優れる。
例17〜19は、表面修飾シリカ粒子がフルオロアルキル基含有表面修飾基を有しないため、含フッ素化合物との相溶性が悪く、含フッ素化合物に均一に分散しせず、透明性に劣った。
例20〜22は、表面修飾シリカ粒子の第1の表面修飾基におけるアルキレン基が短鎖であるため、含フッ素化合物との相溶性が悪く、含フッ素化合物に均一に分散しせず、透明性に劣った。
例17〜19は、表面修飾シリカ粒子がフルオロアルキル基含有表面修飾基を有しないため、含フッ素化合物との相溶性が悪く、含フッ素化合物に均一に分散しせず、透明性に劣った。
例20〜22は、表面修飾シリカ粒子の第1の表面修飾基におけるアルキレン基が短鎖であるため、含フッ素化合物との相溶性が悪く、含フッ素化合物に均一に分散しせず、透明性に劣った。
本発明の表面修飾シリカ粒子、分散液および硬化性組成物は、光学部材(レンズ、プリズム、反射防止膜、光導波路、LED封止材等)、記録メディア、半導体デバイス製造等に用いられる材料として有用である。
Claims (7)
- 中実シリカ粒子の表面に下式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および下式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子と、
フッ素原子含有率が20質量%以上であり、25℃において液体である含フッ素化合物とを含み、
前記表面修飾シリカ粒子と前記含フッ素化合物との合計100質量%のうち、前記表面修飾シリカ粒子が1〜90質量%であり、前記含フッ素化合物が10〜99質量%である、分散液。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(−*)3−b (A1)
ただし、*はSiの結合手であり、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(−*)3−c (A2)
ただし、*はSiの結合手であり、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよい。 - 中実シリカ粒子の表面に下式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および下式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する表面修飾シリカ粒子(A)と、
フッ素原子含有率が20質量%以上であり、かつ(メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(B)(ただし、前記粒子(A)を除く。)と、
重合開始剤(D)とを含み、
すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、前記粒子(A)が、1〜90質量%であり、前記化合物(B)が、10〜99質量%であり、
すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量部に対して、前記重合開始剤(D)が、0.01〜10質量部である、硬化性組成物。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(−*)3−b (A1)
ただし、*はSiの結合手であり、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(−*)3−c (A2)
ただし、*はSiの結合手であり、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよい。 - (メタ)アクリロイル基を1つ以上有する化合物(C)(ただし、前記粒子(A)および前記化合物(B)を除く。)をさらに含み、
すべての(メタ)アクリロイル基を有する化合物(前記粒子(A)を含む。)の合計100質量%のうち、前記粒子(A)が、1〜89質量%であり、前記化合物(B)が、10〜98質量%であり、前記化合物(C)が、1〜50質量%である、請求項2に記載の硬化性組成物。 - 請求項2または3に記載の硬化性組成物を硬化した硬化物。
- 中実シリカ粒子の表面に下式(A1)で表される基を有する第1の表面修飾基および下式(A2)で表される基を有する第2の表面修飾基を有する、表面修飾シリカ粒子。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(−*)3−b (A1)
ただし、*はSiの結合手であり、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(−*)3−c (A2)
ただし、*はSiの結合手であり、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよい。 - 下式(A10)で表される化合物および下式(A20)で表される化合物によって中実シリカ粒子の表面を表面処理する、表面修飾シリカ粒子の製造方法。
CH2=CR1C(O)−X−(CH2)a−SiR2 b(OR3)3−b (A10)
ただし、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、R3は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは−O−または−NH−であり、aは2〜7の整数であり、bは0〜2の整数であり、bが2の場合の2つのR2は、同一であってもよく、異なってもよく、bが0または1の場合の3つまたは2つのR3は、同一であってもよく、異なってもよい。
CnFmH2n+1−m−SiR4 c(OR5)3−c (A20)
ただし、R4は水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基であり、R5は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、nは1〜20の整数であり、mは3以上(2n+1)以下の整数であり、cは0〜2の整数であり、cが2の場合の2つのR4は、同一であってもよく、異なってもよく、cが0または1の場合の3つまたは2つのR5は、同一であってもよく、異なってもよい。 - 前記式(A10)で表される化合物および前記式(A20)で表される化合物の合計100質量%のうち、前記式(A10)で表される化合物が2〜61質量%であり、前記式(A20)で表される化合物が39〜98質量%である、請求項6に記載の表面修飾シリカ粒子の製造方法。
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