JP2021095347A - 脂環式アクリレート型重合性単量体、脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体、硬化性組成物および硬化物 - Google Patents
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Abstract
Description
R1、R2およびR5のいずれか2つは、水素原子であり、
R3、R4およびR6〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、かつ、
R11は、ビニル基またはエポキシ基から選択されるものである。]。
[2] R11がエポキシ基である前記式(A)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体である、[1]に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
[3] R1およびR2のいずれか1つが、(メタ)アクリロイルオキシ基である、[1]または[2]に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
[4] R2が、(メタ)アクリロイルオキシ基である、[1]〜[3]のいずれか一つに記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
[5] R3、R4およびR6〜R10が、水素原子である、[1]〜[4]のいずれか一つに記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
[6] R1が(メタ)アクリロイルオキシ基であり、R2およびR5が水素原子である式(A)で表される化合物(A−1)、
R2が(メタ)アクリロイルオキシ基であり、R1およびR5が水素原子である式(A)で表される化合物(A−2)、ならびに
R5が(メタ)アクリロイルオキシ基であり、R1およびR2が水素原子である式(A)で表される化合物(A−3)
を含んでなる、[1]に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
[7] [2]に記載の脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体と、酸無水物系化合物である硬化剤および熱カチオン重合開始剤から選択される少なくとも一種の成分とを含んでなる硬化性組成物。
[8] 前記脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体と異なるエポキシ化合物をさらに含んでなる、[7]に記載の硬化性組成物。
[9] 前記脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体と異なるラジカル重合性化合物をさらに含んでなる、[7]または[8]に記載の硬化性組成物。
[10] 重合開始剤をさらに含んでなる、[7]〜[9]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[11] 前記重合開始剤が熱ラジカル重合開始剤である、[10]に記載の硬化性組成物。
[12] [7]〜[11]のいずれか一つに記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
[13] 硬化物の製造方法であって、
下記式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体、酸無水物系化合物である硬化剤および熱カチオン重合開始剤から選択される少なくとも一種の成分、ならびに重合開始剤を含んでなる硬化性組成物を、60〜90℃、10〜150分で一次加熱し、100〜120℃、10〜150分で二次加熱し、130〜150℃、10〜150分で三次加熱し、160〜220℃、10〜150分で四次加熱し、230〜260℃、10〜150分で五次加熱する工程、または、
該硬化性組成物を、60〜110℃、10〜150分で一次加熱し、120〜150℃、10〜150分で二次加熱し、160〜200℃、10〜240分で三次加熱し、210〜260℃、10〜360分で四次加熱する工程
を含んでなる、製造方法:
R1、R2およびR5のいずれか2つは水素原子であり、
R3、R4およびR6〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択されるものである。]。
本明細書において、配合を示す「部」、「%」等は特に断らない限り質量基準である。
本発明の一実施態様によれば、脂環式アクリレート型重合性単量体は、下記式(A)で表される脂環式アクリレート型重合性単量体である。また、上記脂環式アクリレート型重合性単量体として、下記式(A)においてR11がエポキシ基である脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は硬化性組成物に含有させることができる。また、下記式(A)においてR11がビニル基である脂環式アクリレート型重合性単量体は、脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体の原料として用いることができる。
R1、R2およびR5のいずれか2つは、水素原子であり、
R3、R4およびR6〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、かつ、
R11は、ビニル基またはエポキシ基から選択されるものである。]。
本発明の一実施態様によれば、式(A)で表される脂環式アクリレート型重合性単量体において、R11がエポキシ基である脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は、下記式(1)で表される。
本発明の一実施態様によれば、式(A)で表される脂環式アクリレート型重合性単量体において、R11がビニル基である脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は、下記式(1−b)で表される。上記式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は、下記式(1−b)で表される脂環式アクリレート型重合性単量体を原料として製造することができる。
式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は、上述の式(1−b)で表される脂環式アクリレート型重合性単量体を原料として製造することができる。
以下、式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体の原料である式(1−b)で表される脂環式アクリレート型重合性単量体の製造方法について具体的に説明する。
本発明の一実施態様によれば、上記式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は、上記式(1−b)で表される脂環式アクリレート型重合性単量体と、過酸とを反応させる工程(エポキシ化工程)を含んでなる方法により得ることができる。
本発明の一実施態様によれば、脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体を硬化性組成物に含有させたとき、該硬化性組成物の硬化物は高い耐熱性を有することができる。さらに、本発明の脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は、硬化性組成物に含有させたときに、透明性に優れた硬化物を得ることができる上で有利である。そのため、脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体は、缶、プラスチック、紙、木材等の様々なコーティング、インキ、接着剤、シーラント、レジスト、封止材等の分野において好適に使用することができる。
本発明の一実施態様によれば、上記式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体を含んでなる、硬化性組成物であることを一つの特徴とする。
式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体については上述の通りである。
硬化剤
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物に含有させることのできる硬化剤としては、酸無水物系化合物、アミン系化合物、フェノール系化合物および潜在性硬化剤等が挙げられ、好ましくは、酸無水物系化合物である。
酸無水物系化合物としては、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサントリカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸、オクテニルコハク酸無水物、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、アルキルスチレン−無水マレイン酸共重合体、クロレンド酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセロールトリストリメリテート、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ポリアジピン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物、ポリ(フェニルヘキサデカン二酸)無水物、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物等またはそれらの混合物が挙げられ、好ましくは、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸またはそれらの混合物である。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物に含有させることのできる熱カチオン重合開始剤としては、芳香族スルホニウム、芳香族ヨードニウム、芳香族ジアゾニウムおよびピリジニウムなどから選ばれる少なくとも1種のカチオンと、BF4 −、PF6 −、SbF6 −、AsF6 −、CF3SO3 −、(CF3SO2)2N−およびB(C6F5)4 −から選ばれる少なくとも1種のアニオンとから構成されるオニウム塩、アルミニウム錯体等の熱カチオン重合開始剤が挙げられ、好ましくは、芳香族スルホニウム塩系化合物である。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物に含まれてもよい光カチオン重合開始剤は、可視光線、紫外線、X線、電子線のような活性エネルギー線の照射によって、カチオン種またはルイス酸を発生させ、カチオン重合性化合物の重合反応を開始するものである。硬化性組成物に含まれる光カチオン重合開始剤としては、例えば、オニウム塩やメタロセン錯体、鉄−アレン錯体などの化合物を用いることができる。オニウム塩としては、芳香族スルホニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ホスホニウム塩および芳香族セレニウム塩などが用いられ、これらの対イオンとしては、CF3SO3 −、BF4 −、PF6 −、AsF6 −、およびSbF6 −などのアニオンが用いられる。これらの中でも、300nm以上の波長領域でも紫外線吸収特性を有することから、硬化性に優れ、良好な機械強度や接着強度を有する硬化物を与えることができるため、芳香族スルホニウム塩系の光カチオン重合開始剤を使用することが好ましい。また、上記硬化性組成物は、2種以上の光カチオン重合開始剤を含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物に含まれるその他のエポキシ化合物としては、上記式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体以外の化合物であって、分子中にエポキシ基を1個以上有する化合物であり、このような化合物であれば特に限定されるものではない。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物に含有できる熱ラジカル重合開始剤としては、本発明の効果を妨げない限り特に限定されず、過酸化物類、アゾ系化合物類等の熱ラジカル重合開始剤が好ましい。また、上記硬化性組成物は、2種以上の熱ラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物に含有できる光ラジカル重合開始剤としては、本発明の効果を妨げない限り特に限定されず、アルキルフェノン類、アントラキノン類、チオキサントン類、ケタール類、フォスフィンオキサイド類、チタノセン類、イミダゾール類、トリアジン類、オキシム類等の光ラジカル重合開始剤が挙げられる。また、上記硬化性組成物は、2種以上の光ラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物に含まれる式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体と異なるラジカル重合性化合物としては、分子中に二重結合を1個以上有する化合物であり、このような化合物であれば特に限定されるものではない。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物は、硬化促進剤をさらに含んでいてもよい。硬化促進剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリフェニルベンジルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラブチルホスホニウムジエチルホスホロジチオエート、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラブチルホスホニウムアセテート、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムベンゾトリアゾレート、テトラ−n−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート、テトラ−n−ブチルホスホニウムテトラフェニルボレート、メチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、エチルトリフェニルホスホニウムアイオダイド、エチルトリフェニルホスホニウムアセテート、メチルトリ−n−ブチルホスホニウムジメチルホスフェート、n−ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等のホスフィン類とその第四級塩、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−[2−メチルイミダゾリル−(1)]エチル−s−トリアジン、2−フェニルイミダゾリン、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾール等のイミダゾール類、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベンジルジメチルアミン、テトラブチルアンモニウムブロミド等の3級アミンとその第四級塩、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5等の超強塩基性の有機化合物、オクチル酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、オクチル酸錫等の有機カルボン酸金属塩、ベンゾイルアセトン亜鉛キレート、ジベンゾイルメタン亜鉛キレートおよびアセト酢酸エチル亜鉛キレート等の金属−有機キレート化合物、テトラ−n−ブチルスルホニウム−O,O−ジエチルホスホロジチオネート(テトラブチルホスホニウムジエチルホスホロジチオエート)等が挙げられ、好ましくは、イミダゾール類、テトラ−n−ブチルスルホニウム−O,O−ジエチルホスホロジチオネートである。上記硬化性組成物は、上記したような硬化促進剤を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物は、光増感剤をさらに含んでいてもよい。光増感剤を含有させることにより、光硬化性を向上させることができる。光増感剤としては、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の3級アミン類、ピラリゾン類、アントラセン類、クマリン類、キサントン類、2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン類等が挙げられる。
上記硬化性組成物は、上記したような光増感剤を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物は、反応性希釈剤をさらに含んでいてもよい。反応性希釈剤としては、例えば、国際公開第2017/159637号に記載された方法により製造されたモノエポキシ化合物、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、C12−13混合アルコールのグリシジルエーテル、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン等が挙げられる。硬化性組成物は、上記したような反応性希釈剤を1種または2種以上含んでいてもよい。反応性希釈剤の混合比率は、反応性希釈剤を含む硬化性組成物が所望の粘度となるように、適宜調整すればよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物は、オキセタン化合物をさらに含んでいてもよい。オキセタン化合物としては、例えば、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[(3−エチル−3−オキセタニル)メチル]エーテル、3−エチル−3−(2−エチルヘキシルオキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−(シクロヘキシルオキシメチル)オキセタン、フェノールノボラックオキセタン、1,3−ビス[(3−エチルオキセタン−3−イル)]メトキシベンゼン、オキセタニルシルセスキオキサン、オキセタニルシリケート、ビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、4,4’−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル、4,4’−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ビフェニル、エチレングリコール(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)ジフェノエート、トリメチロールプロパンプロパントリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、フェノールノボラック型オキセタン等が挙げられる。上記硬化性組成物は、上記したようなオキセタン化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物は、ビニルエーテル化合物をさらに含んでいてもよい。ビニルエーテル化合物としては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどの単官能ビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、グリセロールトリビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル等の多官能ビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジオールモノビニルエーテル、9−ヒドロキシノニルビニルエーテル、プロピレングリコールモノビニルエーテル、ネオペンチルグリコールモノビニルエーテル、グリセロールジビニルエーテル、グリセロールモノビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、トリメチロールプロパンモノビニルエーテル、ペンタエリスリトールモノビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル、トリシクロデカンジオールモノビニルエーテル、トリシクロデカンジメタノールモノビニルエーテル等の水酸基を有するビニルエーテル化合物およびアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、メタクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル等の異種の官能基を有するビニルエーテル等が挙げられる。上記硬化性組成物は、上記したようなビニルエーテル化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物は、水酸基を有する化合物をさらに含んでいてもよい。硬化性組成物が、水酸基を有する化合物を含むことにより、硬化反応を緩やかに進行させることができる。水酸基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。上記硬化性組成物は、上記したような水酸基を有する化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物は、溶剤をさらに含んでいてもよい。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、メタノールおよびエタノール等が挙げられる。
本発明の一実施態様によれば、硬化性組成物の製造においては、当業者に広く知られた技術常識に従い、硬化性組成物にさらに含有させる成分、および硬化性組成物の調製方法を適宜選択することができる。
本発明の一実施態様によれば、硬化物は、上述の硬化性組成物を硬化させることにより得られたものである。硬化性組成物の硬化の方法は特に限定されるものではないが、加熱または光照射により適宜行うことができる。
本発明の一実施態様によれば、硬化物の耐熱性は、ガラス転移温度および特定の熱重量減少温度から選択される少なくとも一つを測定することにより評価できる。ガラス転移温度および特定の熱重量減少温度は、耐熱性付与の観点から高いことが好ましい。
本発明の一実施態様によれば、硬化物の用途としては、具体的には、接着剤、粘着剤、金属、樹脂フィルム、ガラス、紙、木材等の基材上に塗布する塗料、半導体素子や有機薄膜素子(例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子や有機薄膜太陽電池素子)の表面保護膜、ハードコート剤、防汚膜および反射防止膜等のコーティング剤、レンズ、プリズム、フィルター、画像表示材料、レンズアレイ、光半導体素子の封止材やリフレクター材料、半導体素子の封止材、光導波路、導光板、光拡散板、回折素子および光学用接着剤等の各種光学部材、注型材料、層間絶縁体、プリント配向基板用保護絶縁膜および繊維強化複合材料等の材料、レジスト材料等が挙げられる。
調製例1−1:脂環式アクリレート型重合性単量体(ビニルノルボルナン−メタクリレート:VNB−M)の合成
温度計、攪拌子、還流管を備えた反応容器に、式(1−a−1)で表されるオレフィン化合物280g、トルエン280g、メチルヒドロキノン2.89g、テトラフルオロボレートジエチルエーテル錯体16.5gを投入した。その後、30℃にてメタクリル酸220.5gをゆっくり加え、反応容器内の混合物を30℃で38時間撹拌を継続した。その後、室温まで放冷し、10%炭酸ナトリウム水560gで1回、純水560gで1回洗浄した。得られた有機層を混合し、シリカゲルカラム(シリカゲル60(球状)(関東化学株式会社製))での精製とその後のエバポレーターによる濃縮により、336gの黄色液体を得た。
[1H−NMRの測定条件]
測定装置:DD2(Agilent Technologies製)
溶媒:CDCl3
パルス角度:45°パルス
試料濃度:1質量%
積算回数:64回
測定装置:DD2(Agilent Technologies製)
溶媒:CDCl3
パルス角度:45°パルス
試料濃度:10質量%
積算回数:1024回
1H−NMRでは、6.081ppmおよび5.517ppmに、13C−NMRでは166.977ppm(カルボニル炭素に相当)にメタクリル部位に特徴的なピークが確認された。また、1H−NMRでは、4.893−5.038ppmおよび5.748ppmに、13C−NMRでは、143.229ppmおよび124.908ppmに、ビニル領域のピークが確認された。
1H NMR(600MHz,CDCl3) δ(ppm) 6.081(s, 1H), 5.748(m, 1H), 5.517(s, 1H), 4.893−5.038(m, 2H), 4.678(m, 1H),1.347−2.337(m, 12H)。
13C NMR(125MHz, CDCl3) δ(ppm) 166.977,143.229,140.417,136.747,124.908,114.777,49.965,47.221,45.444,44.378,42.585,42.386,41.750,41.252,40.877,40.608,40.225,39.589,39.528,39.137,36.624,35.804,35.643,32.953,32.861,32.455,31.620,29.819,25.666,22.217,18.248,18.233。
[GC−MSの測定条件]
測定装置:7890A(Agilent Technologies)
カラム:19091S−936(Agilent Technologies)
カラムオーブン温度:80〜250℃
キャリアガス:N2
カラム流量:1.4ml/min
注入モード:スプリット
注入口温度:140℃
注入量:2μL
トランスファーライン温度:250℃
イオン化法:EI(電子イオン法)
検出器:5975C VL MSD(Agilent Technologies)
スキャン範囲:m/z 50〜1000
試料調製:50mg/mL(溶媒はアセトン)
温度計、攪拌子、還流管を備えた反応容器に、上記調製例1−1で製造した脂環式アクリレート型重合性単量体335g、クロロホルム3.35L、m−クロロ過安息香酸480.4gを投入した。その後、室温にて反応容器内の混合物を室温で10時間攪拌を継続した。析出した固体を濾別後、ろ液を5%亜硫酸ナトリウム水溶液3.35Lで1回、0.5M NaOH水溶液1.68Lで2回、次いで飽和重曹水1.68Lで2回洗浄した。その後、シリカゲルカラム(シリカゲル60(球状)(関東化学株式会社製))での精製とエバポレーターによる濃縮により、232gの無色透明液体を得た。
1H NMR(600MHz, CDCl3) δ(ppm) 6.060(s, 1H), 5.517(s, 1H), 4.676(m, 1H), 2.684−2.793(m, 2H), 2.354−2.526(m, 3H), 1.920(s, 3H),1.307−1.906(m,7H)。
13C NMR(125MHz, CDCl3) δ(ppm) 167.007,136.662,125.03,77.237,54.93,54.915,54.762,52.907,52.739,50.287,46.854,46.731,46.539,45.260,45.206,45.122,44.539,43.704,42.103,42.018,41.842,41.658,41.459,41.306,40.585,39.811,39.781,39.559,39.436,39.344,39.030,38.915,38.593,38.340,36.946,36.647,33.988,33.505,33.206,33.145,32.593,31.336,28.095,27.137,27.076,26.424,25.827,18.233,18.210。
<成分(A):エポキシアクリレート化合物>
成分(A)として下記のものを使用した。
(A1):上記調製例1により得られた脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体(以下、単にエポキシアクリレート化合物(A1)ともいう。)
成分(B)として下記のものを使用した。
(B1):3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(株式会社ダイセル製、商品名:セロキサイド2021P(CEL2021P))
成分(C)として下記のものを使用した。
(C1):メタクリル酸メチル(MMA)(東京化成工業株式会社製)
成分(D)として下記のものを使用した。
(D1):4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート(三新化学工業株式会社製、商品名:サンエイドSI−150L)
成分(E)として下記(E1)を使用した。
(E1):t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(日油株式会社製、商品名:パーブチルO)
(E2):2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(東京化成工業株式会社製)
成分(F1)として下記のものを使用した。
(F1):3または4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸(日立化成株式会社製、商品名:HN−5500)
成分(G)として下記のものを使用した。
(G1):テトラブチルホスホニウムジエチルホスホロジチオエート(日本化学工業株式会社製、商品名:ヒシコーリンPX−4ET)
(1)硬化性組成物および硬化物の作製
(1−1)実施例1
エポキシアクリレート化合物(A1)を45質量部、エポキシ化合物(B1)を45質量部、ラジカル重合性化合物(C1)を10質量部、熱カチオン重合開始剤(D1)を1質量部および熱ラジカル重合開始剤(E1)を1質量部配合し混合して、硬化性組成物を作製した。得られた硬化性組成物を、ホットプレートにより、80℃にて1時間、110℃にて1時間、140℃にて1時間、180℃にて1時間、240℃にて1時間加熱することにより硬化させ、厚さ約3mmの硬化物を得た。
硬化性組成物の組成を下記表1に示されるように変更した以外は、実施例1と同様にして硬化性組成物およびその硬化物を作製した。
(2−1)耐熱性
(硬化性組成物の硬化物の重量減少温度)
実施例1、比較例1〜2で得られた硬化物を縦2mm×横2mm×厚さ約2mmの大きさに切断し試験片を得た。得られた試験片を、示差熱熱重量同時測定装置(日立ハイテクサイエンス社製、製品名:TG/DTA7300)を用いて30〜400℃まで20℃/minで昇温して測定し、測定開始時から比べて試験片の重量が1%減少した時点の温度を1%重量減少温度とした。結果を表2に示した。
上記のようにして得た、縦2mm×横2mm×厚さ約2mmの大きさの硬化物の試験片のガラス転移温度を、高感度型示差走査熱量計(日立ハイテクサイエンス社製、商品名:DSC7000X)により、30〜400℃まで10℃/minで昇温して測定した。なお、ここでいうガラス転移温度は、JIS K7121「プラスチックの転移温度測定法」に記載されているうち「中間点ガラス転移温度:Tmg」に基づいて測定した。測定結果を表2に示した。
実施例1、比較例1〜2で得られた硬化物を縦30mm×横10mm×厚さ約3mmの大きさの試験片とし、ガラス転移温度(Tg)(℃)を熱機械的分析により測定した。具体的には、測定装置として熱機械的分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、製品名:TMA7100)を用いて、窒素雰囲気下、圧縮モード(98.0665mN)、20〜300℃まで10℃/minで昇温してガラス転移温度を測定した。測定結果を表2に示した。
以上の結果から、本発明の実施態様である硬化性組成物の硬化物は耐熱性に優れていることが分かる。
(硬化性組成物の硬化物の全光線透過率)
実施例1、比較例1で得られた硬化物(厚さ3mm)に対し、ヘーズメーターNDH5000(日本電色工業社製)を使用して、JIS K 7361−1に記載された方法で全光線透過率を測定した。測定結果を表3に示した。
実施例1および比較例1で得られた硬化物(厚さ3mm)に対し、分光色彩計SD6000(日本電色工業株式会社製)を使用して、JIS K 7373:2006に記載された方法で黄色度(YI)を測定した。
一方、比較例1の硬化物は透明性にも劣っている。
以上の結果から、本発明の実施態様である硬化性組成物の硬化物は耐熱性と共に透明性に優れていることが分かる。
(1)硬化性組成物および硬化物の作製
(1−1)実施例2
エポキシアクリレート化合物(A1)を49質量部、ラジカル重合性化合物(C1)を10質量部、硬化剤(F1)を41質量部、熱ラジカル重合開始剤(E2)を0.2質量部および硬化促進剤(G1)を1質量部配合し混合して硬化性組成物を作製した。得られた硬化性組成物を、ホットプレートにより、70℃にて1時間、140℃にて1時間、190℃にて2時間、240℃にて4時間加熱することにより硬化させ、厚さ約3mmの硬化物を得た。
(2−1)耐熱性
(硬化性組成物の硬化物の重量減少温度)
実施例および比較例において得られた硬化物の重量減少温度を測定した。具体的には、測定温度を測定開始時から比べて試験片の重量が5%減少した際の温度とする以外は、実施例1と同様にして硬化物の重量減少温度を測定した。測定結果を表5に示した。
実施例および比較例において得られた硬化物のガラス転移温度を実施例1と同様に測定した。測定結果を表5に示した。
以上の結果から、本発明の実施態様である硬化性組成物の硬化物は耐熱性に優れていることが分かる。
(硬化性組成物の硬化物の全光線透過率)
実施例および比較例において得られた硬化物の全光線透過率を実施例1と同様に測定した。測定結果を表6に示した。
実施例および比較例において得られた硬化物の黄色度を実施例1と同様に測定した。測定結果を表6に示した。
一方、比較例5の硬化物は透明性にも劣っている。
以上の結果から、本発明の実施態様である硬化性組成物の硬化物は耐熱性と共に透明性に優れていることが分かる。
Claims (13)
- R11がエポキシ基である前記式(A)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体である、請求項1に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
- R1およびR2のいずれか1つが、(メタ)アクリロイルオキシ基である、請求項1または2に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
- R2が、(メタ)アクリロイルオキシ基である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
- R3、R4およびR6〜R10が、水素原子である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。
- R1が(メタ)アクリロイルオキシ基であり、R2およびR5が水素原子である式(A)で表される化合物(A−1)、
R2が(メタ)アクリロイルオキシ基であり、R1およびR5が水素原子である式(A)で表される化合物(A−2)、ならびに
R5が(メタ)アクリロイルオキシ基であり、R1およびR2が水素原子である式(A)で表される化合物(A−3)
を含んでなる、請求項1に記載の脂環式アクリレート型重合性単量体。 - 請求項2に記載の脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体と、酸無水物系化合物である硬化剤および熱カチオン重合開始剤から選択される少なくとも一種の成分とを含んでなる硬化性組成物。
- 前記脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体と異なるエポキシ化合物をさらに含んでなる、請求項7に記載の硬化性組成物。
- 前記脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体と異なるラジカル重合性化合物をさらに含んでなる、請求項7または8に記載の硬化性組成物。
- 重合開始剤をさらに含んでなる、請求項7〜9のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記重合開始剤が熱ラジカル重合開始剤である、請求項10に記載の硬化性組成物。
- 請求項7〜11のいずれか一項に記載の硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
- 硬化物の製造方法であって、
下記式(1)で表される脂環式エポキシアクリレート型重合性単量体、酸無水物系化合物である硬化剤および熱カチオン重合開始剤から選択される少なくとも一種の成分、ならびに重合開始剤を含んでなる硬化性組成物を、60〜90℃、10〜150分で一次加熱し、100〜120℃、10〜150分で二次加熱し、130〜150℃、10〜150分で三次加熱し、160〜220℃、10〜150分で四次加熱し、230〜260℃、10〜150分で五次加熱する工程、または、
該硬化性組成物を、60〜110℃、10〜150分で一次加熱し、120〜150℃、10〜150分で二次加熱し、160〜200℃、10〜240分で三次加熱し、210〜260℃、10〜360分で四次加熱する工程
を含んでなる、製造方法:
R1、R2およびR5のいずれか2つは水素原子であり、
R3、R4およびR6〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択されるものである。]。
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