JP2021031658A - 光カチオン重合性組成物、光造形用組成物及び硬化物 - Google Patents
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Description
<引張試験>
該硬化物よりなる引張試験JIS6号形ダンベル状試験片(厚さ1mm)について、JIS−K7161に準拠し万能材料試験機にて初期距離50mm、引張速度5mm/minの条件で引張試験を行う。
本発明の光カチオン重合性組成物は、光カチオン重合性成分として少なくとも2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)、単官能の芳香族エポキシ化合物(B)及び脂肪族エポキシ化合物(C)を含有し、光カチオン重合性成分100重量部に対する脂肪族エポキシ化合物(C)の含有量が1〜9重量部であることを特徴とするものであり、好ましくは更に光重合開始剤を含有する。
本発明の光カチオン重合性組成物に含まれる光カチオン重合性成分は、2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)、単官能の芳香族エポキシ化合物(B)、及び脂肪族エポキシ化合物(C)を必須成分として含み、必要に応じて更に2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)、単官能の芳香族エポキシ化合物(B)及び脂肪族エポキシ化合物(C)以外のその他の光カチオン重合性成分を含有していてもよい。
2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)とは、芳香環を含む2官能以上のエポキシ化合物を指し、その具体例としては、少なくとも1個の芳香環を有する多価フェノール又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル化物、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、又はこれらに更にアルキレンオキサイドを付加した化合物のグリシジルエーテル化物やエポキシノボラック化物;レゾルシノールやハイドロキノン、カテコール等の2個以上のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物のグリシジルエーテル化物;ベンゼンジメタノールやベンゼンジエタノール、ベンゼンジブタノール等のアルコール性水酸基を2個以上有する芳香族化合物のポリグリシジルエーテル化物;フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等の2個以上のカルボン酸を有する多塩基酸芳香族化合物のポリグリシジルエステル化物、ジビニルベンゼンのエポキシ化合物、ビフェニル型のエポキシ化合物、多環芳香族型のエポキシ化合物等が挙げられる。
単官能の芳香族エポキシ化合物(B)とは、芳香環を含む単官能のエポキシ化合物を指し、その具体例としては、フェノール、クレゾール、ブチルフェノール等、少なくとも1個の芳香族環を有する1価フェノール類又はそのアルキレンオキサイド付加物のモノグリシジルエーテル化物;レゾルシノールやハイドロキノン、カテコール等の2個以上のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物のモノグリシジルエーテル;ベンゼンジメタノールやベンゼンジエタノール、ベンゼンジブタノール等のアルコール性水酸基を2個以上有する芳香族化合物のモノグリシジルエーテル化物;フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等の2個以上のカルボン酸を有する多塩基酸芳香族化合物のモノグリシジルエステル、安息香酸やトルイル酸、ナフトエ酸等の安息香酸類のグリシジルエステル、ジビニルベンゼンのモノエポキシ化合物、ビフェニル型のモノエポキシ化合物、多環芳香族型のモノエポキシ化合物、スチレンオキサイド等が挙げられる。
脂肪族エポキシ化合物(C)とは、非環式の炭素化合物からなるエポキシ化合物を指し、その炭素鎖は直鎖でも分岐を含んでいてもよく、また、結合は飽和結合でも不飽和結合でもよい。また、官能基数は単官能でも2官能以上の多官能でもよい。脂肪族エポキシ化合物(C)の具体例としては、脂肪族アルコールのモノグリシジルエーテル化物、アルキルカルボン酸のグリシジルエステル等のモノエポキシ化合物や、脂肪族多価アルコールまたはそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル化物、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシジルエステル等の多官能エポキシ化合物が挙げられる。
本発明の光カチオン重合性組成物に含まれる脂肪族エポキシ化合物(C)の含有量は、光カチオン重合性成分100重量部に対して1〜9重量部である。脂肪族エポキシ化合物(C)の含有量がこの範囲であることで機械的強度の低下を抑えた上で伸度を向上させることができる。脂肪族エポキシ化合物(C)の含有量が上記範囲の下限未満ではこのような効果を十分に得ることはできず、上記上限を超えると機械的強度が低下する。
本発明の光カチオン重合性組成物は、2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)、単官能の芳香族エポキシ化合物(B)及び脂肪族エポキシ化合物(C)以外の光カチオン重合性成分(以下、「その他の光カチオン重合性成分」と称す場合がある。)を含有してもよい。
その他の光カチオン重合性成分としては、特に制限はないが、好ましいものとしてオキセタン化合物やビニルエーテル化合物が挙げられる。また、脂肪族エポキシ化合物(C)に含まれない脂環構造を有するエポキシ化合物が挙げられる。
本発明における光重合開始剤とは、光や電子線又はX線等の活性エネルギー線などの光照射によりカチオンやアニオンなどの活性種を発生させ、エポキシ樹脂やビニル化合物などの光カチオン重合性成分を重合させる光カチオン重合開始剤を指す。
上記光カチオン重合開始剤としては、例えば、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系等のオニウム塩系光カチオン重合開始剤を用いることができる。
ここで陽イオン[X]r+はオニウムであることが好ましく、その構造は、例えば、一般式:[(R1)aQ]r+で表すことができる。
更にここで、Lはハロゲン化物錯体の中心原子である金属または半金属(Metalloid)であり、B,P,As,Sb,Fe,Sn,Bi,Al,Ca,In,Ti,Zn,Sc,V,Cr,Mn,Co等である。Zはハロゲン原子である。bは3〜7の整数である。また、陰イオン[Y]r−中のLの原子価をpとしたとき、r=b−pなる関係が成り立つことが必要である。
また、陽イオン[X]r+としては、例えば、芳香族スルホニウム等のスルホニウム、芳香族ヨードニウム等のヨードニウム、芳香族ホスホニウム等のホスホニウム、芳香族スルホキソニウム等のスルホキソニウム等が挙げられる。
本発明の光カチオン重合性組成物は、更に増感剤を含有していてもよい。
本発明の光カチオン重合性組成物には、上記の光カチオン重合性成分及び光重合開始剤以外に、必要に応じて、改質剤、ラジカル重合性成分、三フッ化ホウ素やスルホニウムイオン系化合物等のカチオン性熱重合開始剤、ポリオール化合物、酸増殖剤、シラン系あるいはチタネート系のカップリング剤、可塑剤、希釈剤、シリコーン化合物等の可撓性付与剤、分散剤、湿潤剤、着色剤、顔料、染料、無機質充填剤等の無機添加剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤等の光安定剤、重合禁止剤、酸化防止剤、脱泡剤、離型剤、流動調整剤等を配合してもよい。
本発明の光カチオン重合性組成物は、吐出性の観点から粘度が500mPa・s以下であることが好ましく、10〜400mPa・sであることが更に好ましい。この粘度は、25℃における粘度であり、通常E型粘度計により測定される。
本発明の光カチオン重合性組成物は活性エネルギー線の照射により硬化するが、その活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、X線、放射線、高周波などを挙げることができ、紫外線が経済的に最も好ましい。紫外線の光源としては、紫外線レーザ、水銀ランプ、キセノンレーザ、メタルハライドランプなどが挙げられる。
本発明の光カチオン重合性組成物の用途としては、メガネ、撮像用レンズに代表される光学材料、塗料、コーティング剤、ライニング剤、インキ、レジスト、液状レジスト、接着剤、印刷版、絶縁ワニス、絶縁シート、積層板、プリント基盤、半導体装置用・LEDパッケージ用・液晶注入口用・有機EL用・光素子用・電気絶縁用・電子部品用・分離膜用等の封止剤、成形材料、パテ、ガラス繊維含浸剤、目止め剤、半導体用・太陽電池用等のパッシベーション膜、層間絶縁膜、保護膜、液晶表示装置のバックライトに使用されるプリズムレンズシート、プロジェクションテレビ等のスクリーンに使用されるフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート等のレンズシートのレンズ部、またはこのようなシートを用いたバックライト等、マイクロレンズ等の光学レンズ、光学素子、光コネクター、光導波路、光学的造形用樹脂等を挙げることができ、例えばコーティング剤として適用できる基材としては金属、木材、ゴム、プラスチック、ガラス、セラミック製品等を挙げることができる。
本発明の光カチオン重合性組成物よりなる硬化物は、機械的強度及び伸度に優れるものであり、例えば、本発明の光カチオン重合性組成物を用いて3Dプリンターによりインクジェット方式で製造される硬化物は、後掲の実施例の項に記載の引張試験を行った場合、最大強度70MPa以上で破断伸度5%以上、更には弾性率2.5GPa以上というような優れた特性を有する。
以下の実施例及び比較例において、光カチオン重合性成分としては以下のものを用いた。
化合物1A−1:jER1750(ビスフェノールFエポキシ:三菱ケミカル社製、エポキシ当量:159g/eq)
化合物1B−1:YED122(アルキルフェノールモノグリシジルエーテル:三菱ケミカル社製、エポキシ当量:235g/eq)
化合物1C−1:YX7400(アルキルジグリシジルエーテル:三菱ケミカル社製、エポキシ当量:440g/eq)
化合物1C−2:YED111AN(アルキルモノグリシジルエーテル:三菱ケミカル社製、エポキシ当量:300g/eq)
化合物1C−3:YED188(アルキルモノグリシジルエーテル:三菱ケミカル社製、エポキシ当量:188g/eq)
化合物1D−1:セロキサイド2021P(脂環式エポキシ:ダイセル社製、エポキシ当量:130g/eq)
化合物1D−2:アロンオキセタンOXT−221(東亞合成社製)
光重合開始剤としては下記の化合物2−1を用いた。
化合物2−1:CPI−200K(下記構造式で表される光カチオン重合開始剤、サンアプロ社製)
以下の実施例及び比較例で得られた光カチオン重合性組成物について、以下の方法で測定及び評価を行った。
得られた光カチオン重合性組成物について、25℃においてE型粘度計で粘度を測定し、粘度500mPa・s以下のものを○、500mPa・sより粘度が高いものを×とした。
得られた光カチオン重合性組成物を引張試験JIS6号形ダンベル状に厚さ1mmとなるよう注型し、365nm波長のUV−LEDランプを用いて片面60,000mJ/cm2、両面120,000mJ/cm2のエネルギーを照射した。得られた硬化物を25℃、60%RH条件下で24時間以上静置後、JIS−K7161に準拠し、万能材料試験機にて初期距離50mm、引張速度5mm/minの条件で引張試験を実施し、最大強度、弾性率及び破断伸度を測定した。
(最大強度)
引張試験時の最大強度について70MPa以上のものを○、70MPa未満のものを×とした。
(弾性率)
引張試験時の弾性率について2.5GPa以上のものを○、2.5GPa未満のものを×とした。
(破断伸度)
引張試験時の破断時の伸度について5%以上のものを○、5%未満のものを×とした。
最大強度、弾性率、破断伸度、粘度の4項目のうち、全て○となるものを○、○が3項目となるものを△、○が2項目以下であるものを×とした。
表1,2に示す配合で各化合物を混合して光カチオン重合性組成物を製造し、得られた光カチオン重合性組成物について上記の測定、評価を行い、結果を表1,2に示した。
2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)、単官能の芳香族エポキシ化合物(B)及び脂肪族エポキシ化合物(C)の合計100重量部中に脂肪族エポキシ化合物(C)を1〜9重量部含む本発明の光カチオン重合性組成物に該当する実施例1,2の光カチオン重合性組成物は、低粘度であり、機械的強度、伸度において優れている。
本発明の規定を満たさない比較例1〜16の光カチオン重合性組成物は、機械的強度及び伸度のいずれかが劣り、総合評価として△又は×となる。
Claims (9)
- 光カチオン重合性成分として、少なくとも2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)、単官能の芳香族エポキシ化合物(B)及び脂肪族エポキシ化合物(C)を含有する光カチオン重合性組成物であって、光カチオン重合性成分100重量部に対する脂肪族エポキシ化合物(C)の含有量が1〜9重量部である、光カチオン重合性組成物。
- 更に光重合開始剤を含有する請求項1に記載の光カチオン重合性組成物。
- 前記2官能以上の芳香族エポキシ化合物(A)が、多価フェノール類またはそのアルキレンオキサイド付加物のグリシジルエーテル、アルコール性水酸基を2個以上有する芳香族化合物のグリシジルエーテル、芳香族多塩基酸類のグリシジルエステル、ジビニルベンゼンのエポキシ化合物、ビフェニル型のエポキシ化合物、及び多環芳香族型のエポキシ化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つを含有する請求項1又は2に記載の光カチオン重合性組成物。
- 前記単官能の芳香族エポキシ化合物(B)が、フェノール類またはそのアルキレンオキサイド付加物のモノグリシジルエーテル、安息香酸類のグリシジルエステル、ジビニルベンゼンのモノエポキシ化合物、ビフェニル型のモノエポキシ化合物、多環芳香族型のモノエポキシ化合物、及びスチレンオキサイドからなる群から選ばれる少なくとも一つを含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光カチオン重合性組成物。
- 前記脂肪族エポキシ化合物(C)が、脂肪族アルコールのモノエポキシ化合物及び脂肪族多価アルコールの多官能エポキシ化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つを含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の光カチオン重合性組成物。
- 前記光重合開始剤が活性エネルギー線により酸を発生する光カチオン重合開始剤であり、一般式:[X]r+[Y]r−(式中、Xは陽イオン種を表し、Yは陰イオン種を表し、rは価数を表す。)で表される陽イオンと陰イオンの塩である請求項2〜5のいずれか一項に記載の光カチオン重合性組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光カチオン重合性組成物からなる光造形用組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の光カチオン重合性組成物よりなる硬化物。
- 光カチオン重合性組成物の硬化物であって、以下の引張試験における最大強度が70MPa以上、且つ破断伸度が5%以上である硬化物。
<引張試験>
該硬化物よりなる引張試験JIS6号形ダンベル状試験片(厚さ1mm)について、JIS−K7161に準拠し万能材料試験機にて初期距離50mm、引張速度5mm/minの条件で引張試験を行う。
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WO2023210629A1 (ja) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光導波路用樹脂組成物、並びに、それを用いたドライフィルム及び光導波路 |
Citations (2)
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JP2006503154A (ja) * | 2002-10-18 | 2006-01-26 | ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. | 硬化性組成物およびそれを用いるラピッドプロトタイピング方法 |
JP2018053133A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | シーメット株式会社 | 光学的立体造形用樹脂組成物 |
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