JP2021134224A - 硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】透明性、耐光性および耐熱性に優れる硬化物を形成し得る硬化性組成物を提供すること。【解決手段】(A)イソシアヌル酸構造を有する(メタ)アクリレート、(B)脂環式炭化水素構造および炭素数4〜6の環状エーテル構造から選択される少なくとも一つを有する(メタ)アクリレート、並びに(C)光ラジカル重合開始剤を含む、硬化性組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、硬化性組成物に関する。
電子デバイス、特に有機EL(Electroluminescence)デバイス、高輝度LED(light-emitting diode)、太陽電池、レーザー、半導体等の光学デバイスにおける封止部位、接着部位等において光が透過する部位が存在し、この光透過部位には、組成物の硬化物である部材が用いられることがある。このような部材には、透明性の他、太陽光等の光による劣化により、部材が黄変することを抑制するため、耐光性が求められる場合がある。また熱により部材から発生するアウトガスによる電子デバイスの内部素子等の劣化抑制のため、耐熱性が求められる場合がある。
例えば特許文献1には、イソシアネート化合物をイミダゾール類でブロックしたブロックイソシアネート、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂を含有することを特徴とし、有機ELデバイスの部材を製造するために有用な樹脂組成物が開示されている。
特許文献1に記載の樹脂組成物は、耐光性や耐熱性を考慮したものではなかった。このように、従来の硬化性組成物から形成される硬化物は、透明性、耐光性および耐熱性に関して必ずしも満足のいくものではなく、これらの性能を同時に満たす硬化物を形成し得る硬化性組成物が求められていた。
従って、本発明の目的は、透明性、耐光性および耐熱性に優れる硬化物を形成し得る硬化性組成物を提供することにある。
上記目的を達成し得る本発明は、以下の通りである。
[1] 下記の成分(A)〜(C):
(A)イソシアヌル酸構造を有する(メタ)アクリレート、
(B)脂環式炭化水素構造および炭素数4〜6の環状エーテル構造から選択される少なくとも一つを有する(メタ)アクリレート、並びに
(C)光ラジカル重合開始剤
を含む、硬化性組成物。
[2] 脂環式炭化水素構造が、シクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造およびデカヒドロナフタレン構造から選択される少なくとも一つを含む、前記[1]に記載の硬化性組成物。
[3] 炭素数4〜6の環状エーテル構造が、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、ジオキソラン構造、テトラヒドロピラン構造およびジオキサン構造から選択される少なくとも一つを含む、前記[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4] 電子デバイスの部材を製造するために用いられる、前記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[5] 前記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の硬化性組成物の硬化物。
[6] 前記[5]に記載の硬化物を部材として含む、電子デバイス。
[1] 下記の成分(A)〜(C):
(A)イソシアヌル酸構造を有する(メタ)アクリレート、
(B)脂環式炭化水素構造および炭素数4〜6の環状エーテル構造から選択される少なくとも一つを有する(メタ)アクリレート、並びに
(C)光ラジカル重合開始剤
を含む、硬化性組成物。
[2] 脂環式炭化水素構造が、シクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造およびデカヒドロナフタレン構造から選択される少なくとも一つを含む、前記[1]に記載の硬化性組成物。
[3] 炭素数4〜6の環状エーテル構造が、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、ジオキソラン構造、テトラヒドロピラン構造およびジオキサン構造から選択される少なくとも一つを含む、前記[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4] 電子デバイスの部材を製造するために用いられる、前記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[5] 前記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の硬化性組成物の硬化物。
[6] 前記[5]に記載の硬化物を部材として含む、電子デバイス。
本発明の硬化性組成物により形成される硬化物は、透明性に優れ、光による黄変が起こりにくく(即ち、高い耐光性を有する)、また高温に曝されてもアウトガスの発生量が少ない(即ち、高い耐熱性を有する)。そのため、本発明の硬化性組成物は、有機ELデバイス、高輝度LED、太陽電池、レーザー、半導体等の電子デバイスの部材(特に、光透過部位)を製造するために適している。
<成分(A)>
本発明の硬化性組成物は、成分(A)として、イソシアヌル酸構造を有する(メタ)アクリレートを含む。成分(A)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。ここで「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレートまたはメタクリレート」を意味する。また、イソシアヌル酸構造は、下記式(A1)で表される(下記式中、*は結合位置を表す)。
本発明の硬化性組成物は、成分(A)として、イソシアヌル酸構造を有する(メタ)アクリレートを含む。成分(A)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。ここで「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレートまたはメタクリレート」を意味する。また、イソシアヌル酸構造は、下記式(A1)で表される(下記式中、*は結合位置を表す)。
成分(A)を含む本発明の硬化性組成物から、優れた耐熱性および耐光性を示す硬化物を形成することができる。耐光性の観点から、成分(A)としては、芳香環を有さないものが好ましい。また、耐光性の観点から、成分(A)としては、(メタ)アクリロイル基に含まれるもの以外のエチレン性炭素−炭素二重結合を有さないものが好ましい。ここで「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基またはメタクリロイル基」を意味する。
成分(A)は、好ましくは式(A2):
[式(A2)中、R1、R2およびR3の一つは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を示し、R1、R2およびR3の二つは、それぞれ独立に、水素原子、アクリロイル基またはメタクリロイル基を示し、
k、mまたはnは、それぞれ独立に、0以上の数を示し、k+m+nは、0〜3の数であり、
X1、X2およびX3は、それぞれ独立に、*−CO−(CH2)p−O−**(前記式中、*は、Oとの結合位置を示し、および**は、R1、R2またはR3との結合位置を示す)を示し、
pは、1〜6の数を示し、並びに
L1、L2およびL3は、それぞれ独立に、−CH2−または−CH2CH2−を示す。]
で表される化合物である。
k、mまたはnは、それぞれ独立に、0以上の数を示し、k+m+nは、0〜3の数であり、
X1、X2およびX3は、それぞれ独立に、*−CO−(CH2)p−O−**(前記式中、*は、Oとの結合位置を示し、および**は、R1、R2またはR3との結合位置を示す)を示し、
pは、1〜6の数を示し、並びに
L1、L2およびL3は、それぞれ独立に、−CH2−または−CH2CH2−を示す。]
で表される化合物である。
R1、R2およびR3の一つは、アクリロイル基であり、R1、R2およびR3の二つは、それぞれ独立に、水素原子またはアクリロイル基であることが好ましい。
k、mまたはnは、それぞれ独立に、0以上の数を示す。ここで、kが0であるとは、X1が存在しないことを意味し、mが0であるとは、X2が存在しないことを意味し、nが0であるとは、X3が存在しないことを意味する。k+m+nは、好ましくは0、1または3である。
pは、好ましくは1〜5の数であり、より好ましくは5である。
L1、L2およびL3は、好ましくは、共に−CH2CH2−である。
L1、L2およびL3は、好ましくは、共に−CH2CH2−である。
式(A2)で表される化合物は、好ましくは
R1、R2およびR3の一つが、アクリロイル基であり、R1、R2およびR3の二つが、それぞれ独立に、水素原子またはアクリロイル基であり、k、mおよびnが、共に0であり、並びにL1、L2およびL3が、共に−CH2CH2−である化合物、並びに
R1、R2およびR3の一つが、水素原子またはアクリロイル基であり、R1、R2およびR3の二つが、共にアクリロイル基であり、k、mまたはnは、それぞれ独立に、0以上の数を示し、k+m+nが、1または3であり、pが、5であり、並びにL1、L2およびL3が、共に−CH2CH2−である化合物
から選択される少なくとも一つである。
R1、R2およびR3の一つが、アクリロイル基であり、R1、R2およびR3の二つが、それぞれ独立に、水素原子またはアクリロイル基であり、k、mおよびnが、共に0であり、並びにL1、L2およびL3が、共に−CH2CH2−である化合物、並びに
R1、R2およびR3の一つが、水素原子またはアクリロイル基であり、R1、R2およびR3の二つが、共にアクリロイル基であり、k、mまたはnは、それぞれ独立に、0以上の数を示し、k+m+nが、1または3であり、pが、5であり、並びにL1、L2およびL3が、共に−CH2CH2−である化合物
から選択される少なくとも一つである。
良好な硬化性の観点から、成分(A)の1分子中の(メタ)アクリロイル基の数は、好ましくは2〜3である。成分(A)が混合物である場合、この数は、1分子あたりの平均値を表す。また、成分(A)の1分子中にアクリロイル基およびメタクリロイル基の両方が存在する場合、この数は、1分子中のアクリロイル基およびメタクリロイル基の合計数を意味する。この(メタ)アクリロイル基の数の説明は、成分(B)でも同様である。
成分(A)は、市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、東亞合成社製のアロニックス MT−2513、アロニックス M−215、アロニックス M−313;新中村化学工業社製のNKエステル A−9300、NKエステル A−9200、NKエステル A−9300−1CL、NKエステル A−9300−3CL等が挙げられる。
成分(A)の含有量は、耐熱性、耐光性および透明性の観点から、硬化性組成物の不揮発分に対して、好ましく5重量%以上、より好ましくは15重量%以上、さらに好ましくは25重量%以上であり、好ましく90重量%以下、より好ましくは80重量%以下、さらに好ましくは70重量%以下である。なお、硬化性組成物が溶剤等の揮発物質を含まない場合、成分量の基準である「硬化性組成物の不揮発分」は「硬化性組成物全体」である。
<成分(B)>
本発明の硬化性組成物は、成分(B)として、脂環式炭化水素構造および炭素数4〜6の環状エーテル構造から選択される少なくとも一つを有する(メタ)アクリレートを含む。成分(B)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物は、成分(B)として、脂環式炭化水素構造および炭素数4〜6の環状エーテル構造から選択される少なくとも一つを有する(メタ)アクリレートを含む。成分(B)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
成分(B)を含む本発明の硬化性組成物から、優れた透明性を示す硬化物を形成することができる。耐光性の観点から、成分(B)としては、芳香環を有さないものが好ましい。また、耐光性の観点から、成分(B)としては、(メタ)アクリロイル基に含まれるもの以外のエチレン性炭素−炭素二重結合を有さないものが好ましい。
成分(B)の1分子中の(メタ)アクリロイル基の数は、1のみでもよく、2以上でもよい。成分(B)の(メタ)1分子中のアクリロイル基の数は、好ましくは1または2である。
成分(B)中のアクリロイル基は、脂環式炭化水素構造または炭素数4〜6の環状エーテル構造と、リンカーを介して結合している。リンカーとしては、例えば、−O−(即ち、エーテル結合)、*−O−C1−6アルキレン基−**、*−O−C1−6アルキレン基−COO−**等が挙げられる。リンカーは、好ましくは−O−または*−O−CH2−**である。なお、前記式中、*はアクリロイル基との結合位置を示し、**は脂環式炭化水素構造または炭素数4〜6の環状エーテル構造との結合位置を示す。
脂環式炭化水素構造は、好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造およびデカヒドロナフタレン構造から選択される少なくとも一つを含み、より好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造またはデカヒドロナフタレン構造であり、さらに好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、またはノルボルナン構造である。
シクロヘキサン構造は下記式(B1)で表され、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造は下記式(B2)で表され、ノルボルナン構造は下記式(B3)で表され、デカヒドロナフタレン構造は下記式(B4)で表される(下記式中、*は結合位置を表す)。
シクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造およびデカヒドロナフタレン構造は、いずれも、アクリロイルオキシ基および前記リンカー以外の置換基(以下「脂環式炭化水素構造の置換基」と記載することがある。)を環上に有していてもよい。脂環式炭化水素構造の置換基が存在する場合、その数は、好ましくは1〜3である。
脂環式炭化水素構造の置換基としては、例えば、1〜3個の置換基を有していてもよいC1−6アルキル基、ヒドロキシ基、C1−6アルコキシ基等が挙げられる。C1−6アルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、C1−6アルコキシ基等が挙げられる。脂環式炭化水素構造の置換基の好適な具体例は、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基である。
例えば、ノルボルナン構造は、置換基として3個のメチル基を有する、下記式(B3a)で表されるボルナン構造でもよい(下記式中、*は結合位置を表す)。
炭素数4〜6の環状エーテル構造は、好ましくはオキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、ジオキソラン構造、テトラヒドロピラン構造およびジオキサン構造から選択される少なくとも一つを含み、より好ましくはオキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、ジオキソラン構造、テトラヒドロピラン構造またはジオキサン構造であり、さらに好ましくはオキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、テトラヒドロピラン構造またはジオキサン構造であり、特に好ましくはオキセタン構造、テトラヒドロフラン構造またはジオキサン構造である。
オキセタン構造は下記式(B5)で表され、テトラヒドロフラン構造は下記式(B6)で表され、ジオキソラン構造は下記式(B7a)または式(B7b)で表され、テトラヒドロピラン構造は下記式(B8)で表され、ジオキサン構造は下記式(B9a)〜(B9c)のいずれかで表される(下記式中、*は結合位置を表す)。
ジオキソラン構造は、好ましくは1,3−ジオキソラン構造(上記式(B7b))である。ジオキサン構造は、好ましくは1,3−ジオキサン構造(上記式(B9b))または1,4−ジオキサン構造(上記式(B9c))であり、より好ましくは1,3−ジオキサン構造である。
オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、ジオキソラン構造、テトラヒドロピラン構造およびジオキサン構造は、いずれも、アクリロイルオキシ基および前記リンカー以外の置換基(以下「環状エーテル構造の置換基」と記載することがある)を環上に有していてもよい。環状エーテル構造の置換基が存在する場合、その数は、好ましくは1〜3である。
環状エーテル構造の置換基としては、例えば、1〜3個の置換基を有していてもよいC1−6アルキル基、ヒドロキシ基、C1−6アルコキシ基等が挙げられる。C1−6アルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、C1−6アルコキシ基等が挙げられる。環状エーテル構造の置換基の好適な具体例は、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基である。
成分(B)は、
好ましくは脂環式炭化水素構造または炭素数4〜6の環状エーテル構造を有する(メタ)アクリレートであり、
より好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、デカヒドロナフタレン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、テトラヒドロピラン構造、ジオキソラン構造またはジオキサン構造を有する(メタ)アクリレートであり、
さらに好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、デカヒドロナフタレン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、テトラヒドロピラン構造またはジオキサン構造を有する(メタ)アクリレートであり、
特に好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、デカヒドロナフタレン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、テトラヒドロピラン構造または1,3−ジオキサン構造を有するアクリレートであり、
最も好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造または1,3−ジオキサン構造を有するアクリレートである。
好ましくは脂環式炭化水素構造または炭素数4〜6の環状エーテル構造を有する(メタ)アクリレートであり、
より好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、デカヒドロナフタレン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、テトラヒドロピラン構造、ジオキソラン構造またはジオキサン構造を有する(メタ)アクリレートであり、
さらに好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、デカヒドロナフタレン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、テトラヒドロピラン構造またはジオキサン構造を有する(メタ)アクリレートであり、
特に好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、デカヒドロナフタレン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、テトラヒドロピラン構造または1,3−ジオキサン構造を有するアクリレートであり、
最も好ましくはシクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造または1,3−ジオキサン構造を有するアクリレートである。
成分(B)としては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、メトキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキサノキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキサノキシプロピル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノール モノ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール ジ(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル(メタ)アクリレート、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチル(メタ)アクリレート、ジオキサングリコール ジ(メタ)アクリレート、(5−エチル−1,3−ジオキサン−5−イル)メチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中で、シクロヘキシルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノール モノアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、トリシクロデカンジメタノール ジアクリレート、イソボルニルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルアクリレート、(5−エチル−1,3−ジオキサン−5−イル)メチルアクリレートが好ましい。これらは、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
成分(B)は、市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、大阪有機化学工業社製のビスコート#150D、ビスコート#155、ビスコート#196、ビスコート#200、OXE−10、OXE−30、MEDOL−10;三菱ケミカル社製の1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート(CHDMMA);ダイセル・オルネクス社製のIRR214−K;日立化成社製のFA−513AS;共栄社化学社製のライトアクリレートIB−XA、ライトアクリレートTHF−A;新中村化学工業社製のNKエステル A−DOG、NKエステル A−DCP、NKエステル IB、NKエステル DCP;MCCユニテック社製の4−t−ブチルシクロヘキシルアクリレート(TBCHA)等が挙げられる。
成分(B)の含有量は、耐熱性、耐光性および透明性の観点から、硬化性組成物の不揮発分に対して、好ましく5重量%以上、より好ましくは15重量%以上、さらに好ましくは25重量%以上であり、好ましく90重量%以下、より好ましくは80重量%以下、さらに好ましくは70重量%以下である。
<成分(C)>
本発明の硬化性組成物は、成分(C)として、光ラジカル重合開始剤を含有する。成分(C)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。光ラジカル重合開始剤としては、例えば、アルキルフェノンまたはベンゾフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤、オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤、α−ヒドロキシケトン系光ラジカル重合開始剤等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、成分(C)として、光ラジカル重合開始剤を含有する。成分(C)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。光ラジカル重合開始剤としては、例えば、アルキルフェノンまたはベンゾフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤、オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤、α−ヒドロキシケトン系光ラジカル重合開始剤等が挙げられる。
アルキルフェノンまたはベンゾフェノン系光ラジカル重合開始剤としては、例えば、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−1−ブタノン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸、ベンゾイルエチルエーテル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,4−ジエチルチオキサントン、ジフェニル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、エチル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネート、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン等が挙げられる。
アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。
オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤としては、例えば、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)等が挙げられる。
α−ヒドロキシケトン系光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1−フェニル−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−i−プロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン等が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤の市販品としては、例えば、IGM Resins B.V.社製「Omnirad184」(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、BASFジャパン社製「OXE−02」(エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム))、「OXE−01」(1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)])、DKSH社製「Esacure KTO 46」(2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドとオリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパン]とメチルベンゾフェノン誘導体との混合物)等が挙げられる。
成分(C)としては、高感度であることから、α−ヒドロキシケトン系光ラジカル重合開始剤、オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤が好ましく、α−ヒドロキシケトン系光ラジカル重合開始剤がより好ましく、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンがさらに好ましい。
成分(C)の含有量は、光照射時に効率的に光硬化し得る組成物を得る観点から、硬化性組成物の不揮発分に対して、好ましくは0.05重量%以上、より好ましくは0.08重量%以上、さらに好ましくは0.10重量%以上である。他方、硬化物中に残存する成分(C)またはその分解物によるアウトガスを抑制する観点から、成分(C)の含有量は、硬化性組成物の不揮発分に対して、好ましくは10重量%以下、より好ましくは8重量%以下、さらに好ましくは6重量%以下である。
<他の成分>
本発明の硬化性組成物は、本発明の効果(即ち、得られる硬化物の透明性、耐光性および耐熱性)に悪影響を及ぼさない範囲で、成分(A)、成分(B)および成分(C)以外の成分(本明細書中、「他の成分」と記載することがある)を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、溶剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤等が挙げられる。他の成分は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。溶剤以外の他の成分の各含有量は、硬化性組成物の不揮発分に対して、好ましく0〜8重量%、より好ましくは0〜7重量%、さらに好ましくは0〜6重量%である。溶剤の含有量は、硬化性組成物全体に対して、好ましく0〜70重量%、より好ましくは0〜60重量%、さらに好ましくは0〜55重量%である。
本発明の硬化性組成物は、本発明の効果(即ち、得られる硬化物の透明性、耐光性および耐熱性)に悪影響を及ぼさない範囲で、成分(A)、成分(B)および成分(C)以外の成分(本明細書中、「他の成分」と記載することがある)を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、溶剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤等が挙げられる。他の成分は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。溶剤以外の他の成分の各含有量は、硬化性組成物の不揮発分に対して、好ましく0〜8重量%、より好ましくは0〜7重量%、さらに好ましくは0〜6重量%である。溶剤の含有量は、硬化性組成物全体に対して、好ましく0〜70重量%、より好ましくは0〜60重量%、さらに好ましくは0〜55重量%である。
<硬化物>
上述の硬化性組成物に光照射することによって、本発明の硬化物を形成することができる。硬化物を形成するための照射光としては、紫外線、電子線等を使用できるが、紫外線が好ましい。また、紫外線のピーク波長は300〜500nmの範囲にあるのが好ましい。光照射手段としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、エキシマーレーザー、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、LED方式SPOT型UV照射器、キセノンランプ、DEEP UVランプ等が挙げられる。
上述の硬化性組成物に光照射することによって、本発明の硬化物を形成することができる。硬化物を形成するための照射光としては、紫外線、電子線等を使用できるが、紫外線が好ましい。また、紫外線のピーク波長は300〜500nmの範囲にあるのが好ましい。光照射手段としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、エキシマーレーザー、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、LED方式SPOT型UV照射器、キセノンランプ、DEEP UVランプ等が挙げられる。
<電子デバイス>
本発明の硬化性組成物により形成される硬化物は、透明性、耐光性および耐熱性に優れている。そのため、本発明の硬化性組成物は、電子デバイスの部材(特に、光透過部位)を製造するために用いられることが好ましい。また、本発明は、上述の硬化物を部材(特に、光透過部位)として含む電子デバイスも提供する。電子デバイスとしては、例えば、有機ELデバイス、高輝度LED、太陽電池、レーザー、半導体等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物により形成される硬化物は、透明性、耐光性および耐熱性に優れている。そのため、本発明の硬化性組成物は、電子デバイスの部材(特に、光透過部位)を製造するために用いられることが好ましい。また、本発明は、上述の硬化物を部材(特に、光透過部位)として含む電子デバイスも提供する。電子デバイスとしては、例えば、有機ELデバイス、高輝度LED、太陽電池、レーザー、半導体等が挙げられる。
以下に実施例を示して本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の記載において、成分の量における「部」は、特に断りがない限り、「重量部」を意味する。
実施例および比較例で用いた成分を以下に示す。
実施例および比較例で用いた成分を以下に示す。
<成分(A):イソシアヌル酸構造を有する(メタ)アクリレート>
「MT−2513」(東亞合成社製「アロニックス MT−2513」):イソシアヌル酸EO変性モノアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレートおよびイソシアヌル酸EO変性トリアクリレートの混合物(EO:エチレンオキサイド、モノアクリレートの分子量:279.2、ジアクリレートの分子量:369.3、トリアクリレートの分子量:423.4、1分子あたりのアクリロイル基の平均数:2.3)
「M−313」(東亞合成社製「アロニックス M−313」):イソシアヌル酸EO変性ジアクリレートおよびイソシアヌル酸EO変性トリアクリレートの混合物(EO:エチレンオキサイド、ジアクリレートの分子量:369.3、トリアクリレートの分子量:423.4、1分子あたりのアクリロイル基の平均数:2.6)
「MT−2513」(東亞合成社製「アロニックス MT−2513」):イソシアヌル酸EO変性モノアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレートおよびイソシアヌル酸EO変性トリアクリレートの混合物(EO:エチレンオキサイド、モノアクリレートの分子量:279.2、ジアクリレートの分子量:369.3、トリアクリレートの分子量:423.4、1分子あたりのアクリロイル基の平均数:2.3)
「M−313」(東亞合成社製「アロニックス M−313」):イソシアヌル酸EO変性ジアクリレートおよびイソシアヌル酸EO変性トリアクリレートの混合物(EO:エチレンオキサイド、ジアクリレートの分子量:369.3、トリアクリレートの分子量:423.4、1分子あたりのアクリロイル基の平均数:2.6)
MT−2513およびM−313は、いずれも、下記式(1)で表される(下記式(1)中、モノアクリレートではRおよびR’がHであり、ジアクリレートではRおよびR’の一方がHであり、他方が−CO−CH=CH2であり、並びにトリアクリレートではRおよびR’が−CO−CH=CH2である。
<成分(B):脂環式炭化水素構造および炭素数4〜6の環状エーテル構造から選択される少なくとも一つを有するアクリレート>
「CHA」(大阪有機化学工業社製「ビスコート#155」):シクロヘキシルアクリレート(分子量:154.21)
「CHDMMA」(三菱ケミカル社製):1,4−シクロヘキサンジメタノール モノアクリレート(分子量:198.3)
「IRR214−K」(ダイセル・オルネクス社製):トリシクロデカンジメタノール ジアクリレート(分子量:304.4)
「FA−513AS」(日立化成社製):ジシクロペンタニルアクリレート(分子量:206.3)
「IB−XA」(共栄社化学社製「ライトアクリレートIB−XA」):イソボルニルアクリレート(分子量:208.3)
「THF−A」(共栄社化学社製「ライトアクリレートTHF−A」):テトラヒドロフルフリルアクリレート(分子量:156.18)
「OXE−10」(大阪有機化学工業社製):(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルアクリレート(分子量:170.2)
「CTFA」(大阪有機化学工業社製「ビスコート#200」):(5−エチル−1,3−ジオキサン−5−イル)メチルアクリレート、分子量:200.2
「CHA」(大阪有機化学工業社製「ビスコート#155」):シクロヘキシルアクリレート(分子量:154.21)
「CHDMMA」(三菱ケミカル社製):1,4−シクロヘキサンジメタノール モノアクリレート(分子量:198.3)
「IRR214−K」(ダイセル・オルネクス社製):トリシクロデカンジメタノール ジアクリレート(分子量:304.4)
「FA−513AS」(日立化成社製):ジシクロペンタニルアクリレート(分子量:206.3)
「IB−XA」(共栄社化学社製「ライトアクリレートIB−XA」):イソボルニルアクリレート(分子量:208.3)
「THF−A」(共栄社化学社製「ライトアクリレートTHF−A」):テトラヒドロフルフリルアクリレート(分子量:156.18)
「OXE−10」(大阪有機化学工業社製):(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルアクリレート(分子量:170.2)
「CTFA」(大阪有機化学工業社製「ビスコート#200」):(5−エチル−1,3−ジオキサン−5−イル)メチルアクリレート、分子量:200.2
CHAは下記式(2)で表され、CHDMMAは下記式(3)で表され、IRR214−Kは下記式(4)で表され、FA−513ASは下記式(5)で表され、IB−XAは下記式(6)で表され、THF−Aは下記式(7)で表され、OXE−10は下記式(8)で表され、CTFAは下記式(9)で表される。
<成分(C):光ラジカル重合開始剤>
「Omnirad184」(IGM Resins B.V.社製):1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、分子量:204.3
「Omnirad184」(IGM Resins B.V.社製):1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、分子量:204.3
<その他>
「EA−0300」(大阪ガスケミカル社製):フルオレン系アクリレート
「HOA(N)」(共栄社化学社製):アクリル酸2−ヒドロキシエチル、分子量:116.1
「EA−0300」(大阪ガスケミカル社製):フルオレン系アクリレート
「HOA(N)」(共栄社化学社製):アクリル酸2−ヒドロキシエチル、分子量:116.1
<実施例1>
成分(A)として「MT−2513」80部、成分(B)として「CHA」120部、および成分(C)として「Omnirad184」10部を混合し、その後高速回転ミキサーで均一に分散して、硬化性組成物を得た。
成分(A)として「MT−2513」80部、成分(B)として「CHA」120部、および成分(C)として「Omnirad184」10部を混合し、その後高速回転ミキサーで均一に分散して、硬化性組成物を得た。
<実施例2>
成分(B)である「CHA」120部を「CHDMMA」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を「CHDMMA」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例3>
成分(B)である「CHA」120部を「IRR214−K」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を「IRR214−K」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例4>
成分(B)である「CHA」120部を「FA−513AS」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を「FA−513AS」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例5>
成分(B)である「CHA」120部を「IB−XA」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を「IB−XA」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例6>
成分(B)である「CHA」120部を「THF−A」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を「THF−A」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例7>
成分(B)である「CHA」120部を「OXE−10」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を「OXE−10」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例8>
成分(B)である「CHA」120部を「CTFA」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を「CTFA」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例9>
成分(A)である「MT−2513」80部を「M−313」80部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(A)である「MT−2513」80部を「M−313」80部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例10>
成分(A)である「MT−2513」の量を80部から120部に変更し、成分(B)である「CHA」の量を120部から80部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(A)である「MT−2513」の量を80部から120部に変更し、成分(B)である「CHA」の量を120部から80部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例11>
成分(B)である「CHA」80部を「CHDMMA」80部に変更したこと以外は実施例10と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」80部を「CHDMMA」80部に変更したこと以外は実施例10と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例12>
成分(A)である「MT−2513」の量を80部から189部に変更し、成分(B)である「CHA」の量を120部から11部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(A)である「MT−2513」の量を80部から189部に変更し、成分(B)である「CHA」の量を120部から11部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<実施例13>
成分(A)である「MT−2513」の量を80部から11部に変更し、成分(B)である「CHA」の量を120部から189部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(A)である「MT−2513」の量を80部から11部に変更し、成分(B)である「CHA」の量を120部から189部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<比較例1>
成分(A)として「MT−2513」)200部、および成分(C)として「Omnirad184」10部を混合し、その後高速回転ミキサーで均一に分散して、硬化性組成物を得た。
成分(A)として「MT−2513」)200部、および成分(C)として「Omnirad184」10部を混合し、その後高速回転ミキサーで均一に分散して、硬化性組成物を得た。
<比較例2>
成分(A)である「MT−2513」200部を、成分(B)である「CHA」200部に変更したこと以外は比較例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(A)である「MT−2513」200部を、成分(B)である「CHA」200部に変更したこと以外は比較例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<比較例3>
成分(B)である「CHA」120部を、「HOA(N)」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(B)である「CHA」120部を、「HOA(N)」120部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<比較例4>
成分(A)である「MT−2513」80部を、「EA−0300」80部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
成分(A)である「MT−2513」80部を、「EA−0300」80部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
<耐熱性の測定>
実施例および比較例で得られた各硬化性組成物に3000mJ/cm2で光照射することにより硬化物を作製した(照射光のピーク波長:365nm)。得られた硬化物の、200℃での熱重量減少率(%)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「TG/DTA STA7200RV」)により測定した。この測定はアルミニウム製のサンプルパンに、各硬化物を10mg秤量し、蓋をせずオープンの状態で、窒素雰囲気下で、25℃から200℃まで昇温速度20℃/分の条件で加熱することにより行った。熱重量減少率を下記式(i)により算出した。
熱重量減少率(%)=100×(加熱前の硬化物の質量(μg)−所定温度(200℃)に達した時の硬化物の質量(μg))/加熱前の硬化物の質量(μg) (i)
実施例および比較例で得られた各硬化性組成物に3000mJ/cm2で光照射することにより硬化物を作製した(照射光のピーク波長:365nm)。得られた硬化物の、200℃での熱重量減少率(%)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「TG/DTA STA7200RV」)により測定した。この測定はアルミニウム製のサンプルパンに、各硬化物を10mg秤量し、蓋をせずオープンの状態で、窒素雰囲気下で、25℃から200℃まで昇温速度20℃/分の条件で加熱することにより行った。熱重量減少率を下記式(i)により算出した。
熱重量減少率(%)=100×(加熱前の硬化物の質量(μg)−所定温度(200℃)に達した時の硬化物の質量(μg))/加熱前の硬化物の質量(μg) (i)
各硬化物の耐熱性を、以下の基準で評価した。
良好(〇):200℃での熱重量減少量率(%)が4.0%未満
不良(×):200℃での熱重量減少量率(%)が4.0%以上
良好(〇):200℃での熱重量減少量率(%)が4.0%未満
不良(×):200℃での熱重量減少量率(%)が4.0%以上
<全光線透過率の測定>
(1)評価用サンプルの作製
無アルカリガラス板(長さ50mm、幅50mm、厚み700μm、日本電気硝子社製「OA−10G」)に、実施例および比較例で得られた各硬化性組成物を適当量滴下後、上記ガラス板上にポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを乗せて、3000mJ/cm2で光照射することで硬化性組成物を硬化させた(照射光のピーク波長:365nm)。その後PETフィルムを剥離することにより、硬化性組成物の硬化物を有する積層体(評価用サンプル、硬化物の厚さ:200μm)を得た。
(1)評価用サンプルの作製
無アルカリガラス板(長さ50mm、幅50mm、厚み700μm、日本電気硝子社製「OA−10G」)に、実施例および比較例で得られた各硬化性組成物を適当量滴下後、上記ガラス板上にポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを乗せて、3000mJ/cm2で光照射することで硬化性組成物を硬化させた(照射光のピーク波長:365nm)。その後PETフィルムを剥離することにより、硬化性組成物の硬化物を有する積層体(評価用サンプル、硬化物の厚さ:200μm)を得た。
(2)透明性の評価400nmの全光線透過率の測定
φ80mm積分球(型名SRS−99−010、反射率99%)を装着したファイバ式分光光度計(MCPD−7700、形式311C、大塚電子社製、外部光源ユニット:ハロゲンランプMC−2564(24V、150W仕様))を使用し、積分球と評価用サンプルの距離を0mmとし、光源と評価用サンプルの距離を48mmとし、得られた評価用サンプルの光透過率スペクトルを測定した。リファレンスは上記と同じガラスとした。得られた光透過率スペクトルから、評価用サンプルの400nmの全光線透過率(%)およびb*値(以下「キセノン光照射前のb*値」と記載する)を求めた。
φ80mm積分球(型名SRS−99−010、反射率99%)を装着したファイバ式分光光度計(MCPD−7700、形式311C、大塚電子社製、外部光源ユニット:ハロゲンランプMC−2564(24V、150W仕様))を使用し、積分球と評価用サンプルの距離を0mmとし、光源と評価用サンプルの距離を48mmとし、得られた評価用サンプルの光透過率スペクトルを測定した。リファレンスは上記と同じガラスとした。得られた光透過率スペクトルから、評価用サンプルの400nmの全光線透過率(%)およびb*値(以下「キセノン光照射前のb*値」と記載する)を求めた。
各評価用サンプルの透明性を、以下の基準で評価した。
良好(〇):400nmの全光線透過率(%)が90%以上
不良(×):400nmの全光線透過率(%)90%未満
良好(〇):400nmの全光線透過率(%)が90%以上
不良(×):400nmの全光線透過率(%)90%未満
(3)耐光性の評価
キセノンアークランプ式促進耐光性試験機(アトラス社製「サンテストXLS+」)を使用して、透明性の評価を行った後の評価用サンプルに、300〜400nm波長領域における放射照度60W/m2、ブラックスタンダード温度60±5℃、昼光フィルター、噴霧なしの条件でキセノン光を250時間照射した。この条件でキセノン光を照射させた後の評価用サンプルのb*値(以下「キセノン光照射後のb*値」と記載する)を、上記と同様にして求めた。
キセノンアークランプ式促進耐光性試験機(アトラス社製「サンテストXLS+」)を使用して、透明性の評価を行った後の評価用サンプルに、300〜400nm波長領域における放射照度60W/m2、ブラックスタンダード温度60±5℃、昼光フィルター、噴霧なしの条件でキセノン光を250時間照射した。この条件でキセノン光を照射させた後の評価用サンプルのb*値(以下「キセノン光照射後のb*値」と記載する)を、上記と同様にして求めた。
キセノン光照射後のb*値とキセノン光照射前のb*値との比(即ち、「キセノン光照射後のb*値/キセノン光照射前のb*値」、以下「照射後のb*値/照射前のb*値」と記載する)を用いて、各評価用サンプルの耐光性を以下の基準で評価した。
良好(〇):照射後のb*値/照射前のb*値が2.5未満
不良(×):照射後のb*値/照射前のb*値が2.5以上
良好(〇):照射後のb*値/照射前のb*値が2.5未満
不良(×):照射後のb*値/照射前のb*値が2.5以上
下記表1に実施例および比較例で得られた硬化性組成物の組成と評価結果を示す。
表1から、実施例で得られた硬化性組成物は、高い耐熱性、高い透明性および高い耐光性を兼ね備えた硬化物を形成し得るものであることが分かる。
表1から、実施例で得られた硬化性組成物は、高い耐熱性、高い透明性および高い耐光性を兼ね備えた硬化物を形成し得るものであることが分かる。
本発明の硬化性組成物の硬化物は、透明性、耐光性および耐熱性に優れており、有機ELデバイス、高輝度LED、太陽電池、レーザー、半導体等の電子デバイスの部材(特に光透過部位)として適している。
Claims (6)
- 下記の成分(A)〜(C):
(A)イソシアヌル酸構造を有する(メタ)アクリレート、
(B)脂環式炭化水素構造および炭素数4〜6の環状エーテル構造から選択される少なくとも一つを有する(メタ)アクリレート、並びに
(C)光ラジカル重合開始剤
を含む、硬化性組成物。 - 脂環式炭化水素構造が、シクロヘキサン構造、テトラヒドロジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造およびデカヒドロナフタレン構造から選択される少なくとも一つを含む、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 炭素数4〜6の環状エーテル構造が、オキセタン構造、テトラヒドロフラン構造、ジオキソラン構造、テトラヒドロピラン構造およびジオキサン構造から選択される少なくとも一つを含む、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 電子デバイスの部材を製造するために用いられる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性組成物の硬化物。
- 請求項5に記載の硬化物を部材として含む、電子デバイス。
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