JP2595252B2 - 光分解性有機ケイ素化合物 - Google Patents

光分解性有機ケイ素化合物

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【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光分解性有機ケイ素化合物に関するものであ
る。
〔従来技術〕
近年、省エネルギーや作業性に関連して、光によって
樹脂を硬化させるプロセスに関心がもたれている。その
中でもエポキシ樹脂を光分解性有機ケイ素化合物・金属
錯体からなる光触媒で光重合させることによって硬化さ
せるプロセスは応用範囲も広く重要であり、次のような
利点を有している。
(a)光重合による硬化性が良好で、しかも得られと硬
化物が電気的特性に優れている(日本化学会誌,1985,
(3),p328〜333)。
(b)光情報記録媒体材料として用いることにより、信
頼性が高い製品を、短い硬化時間で生産性よく得ること
ができる。
従来、光重合性エポキシ樹脂組成物としては種々のも
のが提案されているが、特開昭61−221号公報によれ
ば、下記一般式で表わされる有機ケイ素化合物をアルミ
ニウム化合物と共にエポキシ樹脂に配合したものが開示
されている。また、このようなエポキシ樹脂はとりわけ
光硬化速度が速いものと評価されている(「日本化学会
誌」、1985,(3),p328〜333)。
(式中、R1は低級アルキル基、低級不飽和アルキル基も
しくは芳香族基を表わし、R2,R3,R4およびR5は同じであ
っても異なっていてもよく、それぞれ、水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アリール基、ニトロ基、シアノ
基、アルコキシ基等の有機基を表わし、mは1,2,3の整
数を表わし、nは1,2,3の整数を表わし、かつ、m+n
≦3である) また、前記の如き構造の光分解性有機ケイ素化合物に
ついては、その製造法を含めて、特開昭58−174389号公
報において詳述されている。
ところで、前記従来の技術による光重合性エポキシ樹
脂組成物は、電気特性にすぐれると共に、腐食性の少な
い硬化物を与えるが、しかし、低温下における光硬化速
度は未だ低く、製品生産性に劣るという欠点を有してい
る。
この光重合性組成物の場合、光硬化温度を高くするこ
とにより、その光硬化速度を高めることができるが、し
かし、この場合には、その組成物に接触する他の材料の
温度も高められることになることから、その材料によっ
て物理的変化を生じてしまい、製品不良の原因となる。
〔目的〕
そこで、本発明者らは、従来技術に見られる前記欠点
は、有機ケイ素化合物に関連するものと考え、エポキシ
樹脂を低温で迅速に光硬化させ得る有機ケイ素化合物の
開発について種々研究を行った。
〔構成〕
本発明者らは、エポキシ樹脂に対する光硬化触媒成分
として、アルミニウム化合物と組合わせて用いられる光
分解性有機ケイ素化合物について、その構造とエポキシ
樹脂の光硬化速度との関係について種々研究を重ねた結
果、前記一般式で表わされる有機ケイ素化合物におい
て、そのクロロフェニル基に代えて、少なくとも1個の
フッ素原子を有するフェニル基を用いたものは、エポキ
シ樹脂の低温における光硬化速度を著しく向上し得るこ
とを見出し、本発明を完成するに到った。
即ち、本発明によれば、下記一般式(I)で示される
光分解性有機ケイ素化合物が提供される。
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、l、m及びnは以下
のものを意味する。
R1:フッ素原子 R2:低級アルキル基、低級アルケニル基、アリール基 R3、R4、R5、R6:水素原子、ハロゲン原子、アルキル
基、アリール基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基 l:1〜5の整数 m:0〜2の整数 n:1〜3の整数 ) また、本発明によれば、前記一般式(I)で示される
光分解性有機ケイ素化合物を必須成分とするエポキシ樹
脂光硬化用触媒が提供される。
本発明の光分解性有機ケイ素化合物は、置換基を有し
てもよい、0−ニトロベンジル基と共に少なくとも1個
のフッ素原子を有するフェニル基がケイ素原子に対して
少なくとも1個直接結合した構造を有するものである。
この有機ケイ素化合物は、暗所においては安定である
が、紫外線によって光分解し、シラノール化合物を速や
かに遊離する。本発明による有機ケイ素化合物が、前記
従来知られている有機ケイ素化合物に比較し、アルミニ
ウム化合物の存在下、エポキシ樹脂を低温下において高
められた光硬化速度で硬化させ得る理由は、本発明の有
機ケイ素化合物の場合、電気陰性度の高いフッ素原子を
有するフェニル基が結合されているために、生成される
シラノール化合物の酸性度がより強くなることによるも
のと考えられる。
本発明の前記一般式(I)において、R2の低級アルキ
ル基、低級アルケニル基としては、炭素数1〜6個のも
のが好ましく用いられ、またこれらはハロゲン原子、好
ましくはフッ素化合物で置換されていてもよい。
また、アリール基としては、フェニル基等の未換のア
リール基又はその芳香核が下記R3〜R6で示す如き置換基
で置換されたアリール基が用いられる。R3〜R6は同じで
あっても異なっていてもよく、水素原子又はハロゲン原
子、アルキル基、アリール基、ニトロ基、シアノ基、ア
ルコキシ基が挙げられる。
mは0〜2の整数を、nは1〜3の整数を表わすが、
m+n≦3である。
本発明の有機ケイ素化合物の具体例としては、例え
ば、以下のものを示すことができる。
(1)ジメチル(p−フルオロフェニル)(o−ニトロ
ベンジルオキシ)シラン (2)ビス(P−フルオロフェニル)メチル(o−ニト
ロベンジルオキシ)シラン (3)トリス(P−フルオロフェニル)(o−ニトロベ
ンジルオキシ)シラン (4)トリス(2,4,6−トリフルオロフェニル)(o−
ニトロベンジルオキシ)シラン (5)トリス(2,4,5−トリフルオロフェニル)(o−
ニトロベンジルオキシ)シラン (6)ビス(P−フルオロフェニル)(2−フルオロエ
チル)(o−ニトロベンジルオキシ)シラン (7)ビス(p−フルオロフェニル)ビス(O−ニトロ
ベンジルオキシ)シラン (8)(p−フルオロフェニル)メチルビス(o−ニト
ロベンジルオキシ)シラン (9)(p−フルオロフェニル)トリス(o−ニトロベ
ンジルオキシ)シラン (10)トリス(P−フルオロフェニル)(2,6−ジニト
ロベンジルオキ)シラン (11)(2,4,6−トリフルオロフェニル)ジメチル(4,5
−ジメトキシ−2−ニトロベンジルオキシ)シラン (12)ビス(P−フルオロフェニル)メチル(4,5,6−
トリメトキシ−2−ニトロベンジルオキシ)シラン (13)ビス(P−フルオロフェニル)メチル(3,4,5−
トリメトキシ−2−ニトロベンジルオキシ)シラン (14)(2,4,5−トリフルオロフェニル)メチルビス
(p−クロロ−o−ニトロベンジルオキシ)シラン (15)トリス(P−フルオロフェニル)(P−フェノキ
シ−o−ニトロベンジルオキシ)シラン (16)ビス(p−フルオロフェニル)ビニル(o−ニト
ロベンジルオキシ)シラン (17)(P−フルオロフェニル)メチルビニル(o−ニ
トロベジルオキシ)シラン (18)(p−フルオロフェニル)ビニルビス(o−ニト
ロベンジルオキシ)シラン (19)(2,4,6−トリフルオロフェニル)−t−ブチル
ビス(o−ニトロベンジルオキシ)シラン (20)ビス(p−フルオロフェニル)ビス(3−メチル
−2−ニトロベンジルオキシ)シラン (21)トリス(p−フルオロフェニル)(5−メチル−
2−ニトロベンジルオキシ)シラン (22)ビス(2,4,5−トリフルオロフェニル)ビス(3
−メトキシ−2−ニトロベンジルオキシ)シラン (23)ビス(p−フルオロフェニル)ビス(6−クロロ
−2−ニトロベンジルオキシ)シラン (24)ビス(p−フルオロフェニル)ビス(2,4−ジニ
トロベンジルオキシ)シラン (25)ビス(p−フルオロフェニル)フェニル(3−メ
チル−4−メトキシ−2−ニトロベンジルオキシ)シラ
(26)トリス(p−フルオロフェニル)(3,4−ジメト
キシ−2−ニトロベンジルオキシ)シラン (27)ビス(P−フルオロフェニル)フェニル(o−ニ
トロベンジルオキシ)シラン (28)(P−フルオロフェニル)ジフェニル(o−ニト
ロベンジルオキシ)シラン (29)ビス(2,4,6−トリフルオロフェニル)フェニル
(o−ニトロベンジルオキシ)シラン (30)(2,4,6−トリフルオロフェニル)ジフェニル
(o−ニトロベンジルオキシ)シラン (31)ビス(2,4,5−トリフルオロフェニル)フェニル
(o−ニトロベンジルオキシ)シラン (32)(2,4,5−トリフルオロフェニル)ジフェニル
(o−ニトロベンジルオキシ)シラン (33)ビス(p−フルオロフェニル)(P−トリフルオ
ロメチルフェニル)(O−ニトロベンジルオキシ)シラ
(34)(2,4,5−トリフルオロフェニル)ビス(P−ト
リフルオロメチルフェニル)(o−ニトロベンジルオキ
シ)シラン (35)ビス(2,4,6−トリフルオロフェニル)(P−ト
リフルオロメチルフェニル)(o−ニトロベンジルオキ
シ)シラン (36)(2,4,5−トリフルオロフェニル)ビス(P−ト
リフルオロメチルフェニル)(o−ニトロベンジルオキ
シ)シラン (37)(p−フルオロフェニル)ビス(P−トリフルオ
ロメチルフェニル)(o−ニトロベンジルオキシ)シラ
本発明の有機ケイ素化合物は、従来公知の方法(特開
昭58−174389号広報)に従って製造することができ、そ
の際の反応式を次式に示す。
(前記式中、Xはハロゲン原子を表わし、R1〜R6及びm,
n,lはいずれも前記と同じ意味を有する) 前記反応は、テトラヒドロフラン等の有機溶媒中にお
いて、トリエチルアミン等の塩基の存在下、反応温度60
〜70℃、反応時間0.5〜48時間、好ましくは1〜20時間
の条件で実施される。
本発明の有機ケイ素化合物は、アルミニウム化合物と
組合せることにより、エポキシ樹脂の光硬化用触媒とし
て用いられる。この場合、アルミニウム化合物として
は、アルミニウムの各種有機錯体化合物が用いられ、ま
たエポキシ樹脂としては、エポシシ基を2個以上有する
各種のエポキシ化合物が用いられる。このような有機ケ
イ素化合物、アルミニウム化合物及びエポキシ樹脂から
なる一般的な光重合性組成物については、前記特開昭61
−221号公報、「日本化学会誌」、1985、(3)、328〜
333に詳記されている。
〔効果〕
本発明の有機ケイ素化合物は、アルミニウム化合物と
組合わせることにより、エポキシ樹脂に対する光硬化触
媒として用いられ、従来の有機ケイ素化合物とは異な
り、エポキシ樹脂を低温度において高められた光硬化速
度で硬化させる。また、本発明の有機ケイ素化合物をア
ルミニウム化合物と共に配合したエポキシ樹脂は、その
光硬化速度において向上するばかりでなく、そのポット
ライフも延長され、光硬化性接着剤や、電気・電子部品
用の光硬化性絶縁材料及びレジスト材料等として有利に
用いられる。
〔実施例〕 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 トリス(P−フルオロフェニル)クロロシラン4.17g
(0.01196モル)、o−ニトロベンジルアルコール1.833
g(0.01197モル)およびトリエチルアミン1.222g(0.01
207モル)をテトラヒドロフラン(THF)40ml中で69℃に
て7時間撹拌した。撹拌終了後、析出した塩を濾過して
除き、得られた液を、水流ポンプ圧下エバポレーターで
THFを留去した。得られた乾固物を、C−300ワコーゲル
を用いたトルエンを展開溶媒としたカラムクロマトにか
け、分散した。最後に、この分取物をクロロホルム/ヘ
キサン(=80ml/5ml)で再結晶し、8時間真空乾燥して
目的物を得た。収率は74%であった。
この化合物の1H−NMRスペクトルを重クロロホルム(C
DCl3)中室温で測定したところ、δ(ppm):5.23、6.91
〜8.10に相当するシグナルが観測された。また、化合物
のIRスペクトルを測定したところ、3050、2920、1918、
1660、1618、1590、1520、1502、1450、1396、1380、13
44、1314、1272、1230、1200、1170、1150、1116、107
6、1120、954、874、836、800、730、680、650、524、4
56cm-1に吸収ピークをもつスペクトルが観測された。
以上の1H−NMR、IRの両スペクトルの観測から、前記
で得られた化合物は、トリス(P−フルオロフェニル)
(o−ニトロベンジルオキシ)シラン(化合物No3)で
あることが確認された。
次に、前記で得られた有機ケイ素化合物を用いて、下
記光重合性エポキシ樹脂組成物〔I〕を調製した。
組成物〔I〕 エポキシ樹脂 100 重量部 トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム 1.5 〃
トリス(p−フルオロフェニル)(o−ニトロベンジル
オキシ)シラン(化合物No3) 6.8 〃 また、比較のために、組成物〔I〕において、有機ケ
イ素化合物として、トリス(p−クロロフェニル)(o
−ニトロベンジルオキシ)シラン7.4重量部を用いた以
外は同様の成分組成の組成物〔II〕及びトリフェニル
(o−ニトロベンジルオキシ)シラン6.0重量部を用い
た以外は同様の成分組成の組成物〔III〕を調製した。
なお、前記各組成物において、光分解性有機ケイ素化
合物の量は、エポキシ樹脂に対するモル数がいずれも等
しくなるようにした。
次に、前記組成物の光硬化試験を行うために、一定温
度の固体表面上に各組成物を滴下し、紫外線照射した。
この場合の紫外線照射は、光源として水銀灯(ウシオ電
気社製、UVL−2000−OS)を用い、コールドミラー(赤
外線透過・紫外線反射)で反射して紫外線だけを取り出
し、この紫外線を照射することにより行った。図面に照
射距離16cmにおける各組成物の硬化に必要な紫外線露光
時間と表面温度との関係を示す。図面において、曲線−
1は組成物〔I〕、曲線−2は組成物〔II〕及び曲線−
3は組成物〔III〕についての結果を示す。
図面に示された光硬化試験結果からわかるように、エ
ポキシ樹脂の光硬化反応に対し、本発明の有機ケイ素化
合物は、特に低温領域において従来の有機ケイ素化合物
よりも、高められた光硬化速度を与える。
実施例2 トリス(2,4,6−トルフルオロフェニル)クロロシラ
ン3.00g(0.006569モル)、o−ニトロベンジルアルコ
ール1.01g(0.006597モル)およびトリエチルアミン0.7
2g(0.00711モル)をテトラヒドロフラン(THF)40ml中
で65℃にて17時間撹拌した。撹拌終了後、析出した塩を
濾別し、得られた液を、水流ポンプ圧下エバポレーター
でTHFを留去した。得られ乾固物を、C−300ワコゲール
を用い、トルエンを展開溶媒としたカラムクロマトにか
け分取した。最後に、この分取物をヘキサン20mlで再結
晶し、9時間真空乾燥して目的物を得た。収率は16.5%
であった。
この化合物の1H−NMRスペクトルを重クロロホルムCDC
l3中室温で測定したところ、δ(ppm):5.30;6.40,6.5
4,6.66;7.11〜8.10に相当するシグナルが観測された。
またIRスペクトルを測定したところ、3125、1640、161
6、1549、1532、1428、1382、1350、1296、1202、117
4、1154、1110、1080、1024、1006、850、800、736、66
0、628、520、462、443cm-1に吸収ピークをもつスペク
トルが観察された。この1H−NMR、IR両スペクトルの観
測からこの化合物がトリス(2,4,6−トリフルオロフェ
ニル)(o−ニトロベンジルオキシ)シランであること
が確認された。
次に、前記で得られた有機ケイ素化合物を用いて、下
記光重合性エポキシ樹脂組成物を調製した。
エポキシ樹脂 100 重量部 トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム1.55重量
部 トリス(2,4,6−フルオロフェニル)(o−ニトロベン
ジルオキシ)シラン(化合物No4) 8 重量部 次に、この組成物をポリカーボネート板上にスポット
滴下し、光源に実施例1で示した水銀灯を用いて、照射
距離12cmで光露光したところ45秒間で硬化した。
【図面の簡単な説明】
図面は表面温度と露光時間との関係を示すグラフであ
る。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式(I)で示される光分解性有機
    ケイ素化合物。 (式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、l、m及びnは以下
    のものを意味する。 R1:フッ素原子 R2:低級アルキル基、低級アルケニル基、アリール基 R3、R4、R5、R6:水素原子、ハロゲン原子、アルキル
    基、アリール基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基 l:1〜5の整数 m:0〜2の整数 n:1〜3の整数 )
  2. 【請求項2】下記一般式(I)で示される光分解性有機
    ケイ素化合物を必須成分とするエポキシ樹脂光硬化用触
    媒。 (式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、l、m及びnは以下
    のものを意味する。 R1:フッ素原子 R2:低級アルキル基、低級アルケニル基、アリール基 R3、R4、R5、R6:水素原子、ハロゲン原子、アルキル
    基、アリール基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基 l:1〜5の整数 m:0〜2の整数 n:1〜3の整数 )
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