JP3697636B2 - 含フッ素光硬化性組成物 - Google Patents
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Description
本発明において(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基とメタクリロイル基を総称するものである。また、フッ素化アルキル基は、アルキル基中の全ての水素原子がフッ素原子に置換されたもの(パーフルオロアルキル基)と、アルキル基中の一部の水素原子がフッ素原子で置換されたもの(例えば、HCF2CF2CF2CF2−等)との総称である。尚、該フッ素化アルキル基中に酸素原子を含むもの(例えば、CF3−(OCF2CF2)2−等)も本定義中に含めるものとする。
で表される連結基であり、Rfはフッ素化アルキル基である。〕
で表される末端にフッ素化アルキル基を有する官能基(A−i)を含有することを必須とする。
−(CH2)p−Zq−(CH2)r− (3)
〔式(3)中、Zは水素原子若しくは炭素数1〜24のアルキル基を有する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又は−NR−SO2−(Rは水素原子、又は炭素数1〜24のアルキル基である。)であり、pは0〜4の整数であり、qは0又は1であり、rは0〜20の整数であり、且つ1≦p+r≦20である。〕
で表されるアルキレン鎖であることが、得られる硬化物の耐加水分解性に優れる点から好ましく、特に前記一般式(1)中のXが前記一般式(3)で表されるアルキレン鎖〔但し、Zが水素原子若しくは炭素数1〜24のアルキル基を有する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又は−NR−SO2−(Rは水素原子、又は炭素数1〜24のアルキル基である。)であり、pが1であり、qが1であり、rが0〜19の整数である。〕、或いは、前記一般式(2)で表される連結基〔但し、Rf1が−CnF2n+1(nは1〜20の整数である。)である。〕であり、且つ前記一般式(1)中のRfがRf1と同一又は異なる−CnF2n+1(nは1〜20の整数である。)である化合物は、後述のマイケル付加反応によって製造可能である点から工業的生産に好適であり、また、フッ素化アルキル基がパーフルオロアルキル基であることから効果的にフッ素原子由来の性能を発現できる点から好ましいものである。なお、パーフルオロアルキル基以外のフッ素化アルキル基を用いた場合は、必要に応じて配合される後述するその他の成分との相溶性が向上し、ひいては透光性等が向上する効果を有するものであり、又、硬化物の柔軟強靭性や密着性が求められる用途等に用いる際に効果を有するものであり、必要とされる性能のレベルや用途等によってフッ素化アルキル基の構造や種類を選択することが好ましい。
前記3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(a1)としては、分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を含有していれば特に制限はなく、目的とする用途により適宜選択されるものであるが、原料の入手容易性、温和な条件で反応が速やかに進行する等の観点から下記一般式(6)
で表される化合物(a1−1)、
下記一般式(7)
で表される化合物(a1−2)、ウレタン(メタ)アクリレート(a1−3)、シアヌレート環含有トリ(メタ)アクリレート(a1−4)、又はリン酸トリ(メタ)アクリレート(a1−5)であることが好ましい。
Rf(CH2)rZH (4)
〔式(4)中、rは0〜20の整数であり、Rfは−CnF2n+1(nは1〜20の整数である。)であり、Zは水素原子若しくは炭素数1〜24のアルキル基を有する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又は−SO2−NR−(Rは水素原子、又は炭素数1〜24のアルキル基である。)である。〕
で表される化合物、又は下記一般式(5)
〔式(5)中、Yは酸素原子、又は硫黄原子であり、mとnは同一でも異なっていてもよい1〜4の整数であり、RfとRf1は同一でも異なっていてもよい−CnF2n+1(nは1〜20の整数である。)である。〕
で表される化合物(a2)であることが好ましく、より温和な反応条件を選択でき、得られる硬化物の物性に優れる点から、前記一般式(4)中のZが水素原子若しくは炭素数1〜6のアルキル基を有する窒素原子、硫黄原子、又は−SO2−NR−(Rは炭素数1〜6のアルキル基である。)であり、Rf中の炭素数nが4、6又は8である、或いは、前記一般式(5)中のYが硫黄原子であり、Rf及びRf1中の炭素数nが4、6、又は8であることが特に好ましい。
C4F9SO2N(CH3)H (a2−1)
C4F9SO2N(C3H7)H (a2−2)
C4F9CH2CH2N(C8H17)H (a2−3)
C4F9CH2CH2SH (a2−4)
C6F13CH2CH2SO2N(C8H17)H (a2−5)
C6F13CH2CH2SH (a2−6)
C6F13CH2CH2N(C4H9)H (a2−7)
C8F17CH2CH2SH (a2−8)
C8F17CH2N(C3H7)H (a2−9)
C9F19CH2CH2SH (a2−10)
C10F21CH2CH2CH2N(C3H7)H (a2−11)
C12F25CH2CH2SH (a2−12)
B−1:ベンゾフェノン
B−2:アセトフェノン
B−3:ベンゾイン
B−4:ベンゾインエチルエーテル
B−5:ベンゾインイソブチルエーテル
B−6:ベンゾインジメチルケタール
B−7:アゾビスイソブチロニトリル
B−8:ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
B−9:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン
等が挙げられる。必要に応じてアミン化合物、又はリン化合物などの光増感剤を添加し、重合をより迅速化することも可能である。これらは、単独でも、2種類以上を同時に併用してもよい。
C−1 : ベンジル(メタ)アクリレート
C−2 : シクロヘキシル(メタ)アクリレート
C−3 : ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート
C−4 : ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート
C−5 : イソボルニル(メタ)アクリレート
C−6 : メトキシ化シクロデカリン(メタ)アクリレート
C−7 : フェニル(メタ)アクリレート
C−8 : FANCRYL FA−512A(日立化成工業株式会社製ジシクロペンテニルアクリレート)
C−9 : FANCRYL FA−512M(日立化成工業株式会社製ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート)
C−10 : アダマンチル(メタ)アクリレート
C−11 : ジメチルアダマンチル(メタ)アクリレート
等が好ましい。
D−1 : エチレングリコールジ(メタ)アクリレート
D−2 : ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート
D−3 : トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート
D−4 : ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート
(数平均分子量:150〜1000)
D−5 : プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート
D−6 : ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート
D−7 : トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート
D−8 : ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート
(数平均分子量:150〜1000)
D−9 : ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート
D−10 : 1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート
D−11 : 1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート
D−12 : 1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート
D−13 : ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート
D−17 : トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート
D−18 : ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート
D−19 : ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート
D−20 : ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート
D−21 : トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート
D−22 : ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート
D−23 : ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート
等が挙げられる。
E− 1 : CH2=CHCOOCH2CH2C8F17
E− 2 : CH2=C(CH3)COOCH2CH2C8F17
E− 3 : CH2=CHCOOCH2CH2C12F25
E− 4 : CH2=C(CH3)COOCH2CH2C12F25
E− 5 : CH2=CHCOOCH2CH2C10F21
E− 6 : CH2=C(CH3)COOCH2CH2C10F21
E− 7 : CH2=CHCOOCH2CH2C6F13
E− 8 : CH2=C(CH3)COOCH2CH2C6F13
E− 9 : CH2=CHCOOCH2CH2C4F9
E−10 : CH2=CFCOOCH2CH2C6F13
E−11 : CH2=C(CH3)COOCH2CH2C20F41
E−12 : CH2=C(CH3)COOCH2CH2C4F9
E−13 : CH2=C(CF3)COO(CH2)6C10F21
E−14 : CH2=C(CH3)COOCH2CF3
E−15 : CH2=CHCOOCH2CF3
E−16 : CH2=CHCOOCH2C8F17
E−17 : CH2=C(CH3)COOCH2C8F17
E−18 : CH2=C(CH3)COOCH2C20F41
E−19 : CH2=CHCOOCH2C20F41
E−20 : CH2=C(CH3)COOCH2CF(CF3)2
E−21 : CH2=C(CH3)COOCH2CFHCF3
E−22 : CH2=CFCOOCH2C2F5
E−23 : CH2=CHCOOCH2(CH2)6CF(CF3)2
E−24 : CH2=C(CH3)COOCH2CF2CFHCF3
E−25 : CH2=C(CH3)COOCH(C2H5)C10F21
E−26 : CH2=CHCOOCH2(CF2)2H
E−27 : CH2=C(CH3)COOCH2(CF2)2H
E−28 : CH2=CHCOOCH2(CF2)4H
E−29 : CH2=CHCOOCH2CF3
E−30 : CH2=C(CH3)COO(CF2)4H
E−31 : CH2=CHCOOCH2(CF2)6H
E−32 : CH2=C(CH3)COOCH2(CF2)6H
E−33 : CH2=CHCOOCH2(CF2)8H
E−34 : CH2=C(CH3)COOCH2(CF2)8H
E−35 : CH2=CHCOOCH2(CF2)10H
E−36 : CH2=CHCOOCH2(CF2)12H
E−37 : CH2=CHCOOCH2(CF2)14H
E−38 : CH2=CHCOOCH2(CF2)18H
E−39 : CH2=CHCOOC(CH3)2(CF2)4H
E−40 : CH2=CHCOOCH2CH2(CF2)7H
E−41 : CH2=C(CH3)COOCH2CH2(CF2)7H
E−42 : CH2=C(CH3)COOC(CH3)2(CF2)6H
E−43 : CH2=CHCOOCH(CF3)C8F17
E−44 : CH2=CHCOOCH2C2F5
E−45 : CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)8CF(CF3)2
等が挙げられる。
水分離管を具備した500ml四つ口フラスコに、トリメチロールプロパン33.5g、3−パーフルオロオクチルプロピオン酸(東ソー・エフテック株式会社製)123.0g、トルエン50g、シクロヘキサン50gを投入し、濃硫酸2.5gを加え、12時間共沸脱水を行った。4.5gの水生成を確認した後、一旦25℃に冷却し、アクリル酸45.0g、ハイドロキノン0.4gを加え、空気を吹き込みながら更に共沸脱水を行った。9.0gの水生成を確認した後、25℃に冷却した。反応液にトルエンを150g加え、25%水酸化ナトリウム水溶液30gで中和洗浄、さらに20%の食塩水40gで3回洗浄を行った。減圧下、トルエン及びシクロヘキサンを留去して微黄色液体170gを得た。このものをトルエン150mlに溶解し、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製を行った。次いで減圧下、酸素を吹き込みながらウォータバス温度50℃以下でトルエンを留去することで前記構造式(ii)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−1)を得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
0.85(t, J=7.0Hz, 3H),
1.30−1.60(m, 2H),
2.20−2.50(m, 2H),
2.40−3.00(m, 2H),
5.80(d, J=10.2Hz, 2H),
6.0(dd, J=10.2, 17.3Hz, 2H),
6.45(d, J=17.3Hz, 2H)
メルカプトコハク酸ジエステルの合成
攪拌装置、Dean−starkトラップを付した500mlのフラスコにパーフルオロヘキシルエチルメルカプタン 150.0g、チオリンゴ酸 30.0g、濃硫酸1.5g、トルエン200mlを仕込み、理論量の水分(7.1g)が除去できるまで加熱還流を行った。60℃まで冷却後、消石灰20gを加え同温度で30分間攪拌した。濾別後、トルエンを減圧留去することで黄色透明の粘性液体としてチオリンゴ酸ジ−(パーフルオロへキシルエチルエステル)168.0gを得た。
200ml反応フラスコにペンタエリスリトールテトラアクリレート(東亞合成株式会社製アロニックスM−450)17.6g(0.05モル)、チオリンゴ酸ジ−(パーフルオロへキシルエチルエステル)43.7g(0.05モル)、酢酸エチル10gを投入し、50℃で撹拌下、トリエチルアミン1.0gを徐々に加えた。加え終わった後、さらに50℃で3時間撹拌した。反応終了後50℃以下の条件で、酢酸エチル、トリエチルアミンを減圧留去した後、さらに真空ポンプで乾燥することで、前記構造式(v)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−2)25.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.05−2.20(m、 2H)
2.30−2.90(m, 12H),
3.90−4.30(m、 9H),
5.80(d, J=10.2Hz, 3H),
6.0(dd, J=10.2, 17.3Hz, 3H),
6.45(d, J=17.3Hz, 3H)
200ml反応フラスコにトリメチロールプロパントリメタクリレート(新中村化学株式会社製NKエステルTMTP)67.0g(0.20モル)、パーフルオロブチルエチルメルカプタン56.0g(0.20モル)を投入し、撹拌下、トリエチルアミン2gを徐々に加えた。反応温度は35℃まで上昇した。加え終わった後、さらに50℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、ウォータバス温度50℃以下で、酸素を吹き込みながら、トリエチルアミンを減圧留去した後、さらに真空ポンプで乾燥することで、前記構造式(vii)でアクリロイル基がメタクリロイル基であり、カルボニル炭素に隣接する炭素原子上にメチル基を有する構造であるフッ素化アルキル基含有メタクリレート(A−3)120.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
0.87(t, J=7.0Hz, 3H)
1.25(d, J=7.2Hz, 3H
1.31−1.60(m, 2H)
2.22−2.52(m, 1H)
2.43−3.00(m, 6H)
4.20−4.40(m, 6H)
5.85(d, J=10.2Hz, 2H)
6.1(dd, J=10.2, 17.3Hz, 2H)
6.45(d, J=17.3Hz, 2H)
200ml反応フラスコにペンタエリスリトールトリアクリレート(大日本インキ化学工業株式会社製LUMICURE PEA−300)59.7g(0.20モル)、N−プロピル−パーフルオロオクチルエチルアミン101g(0.20モル)を投入し、湯浴上で撹拌、均一とした。この中にトリエチルアミン2.0gを徐々に加えた。加え終わった後、さらに50℃で3時間撹拌した。反応終了後、50℃以下の条件でエバポレーターを用いて、トリエチルアミンを減圧留去し、さらに真空ポンプで乾燥することで、前記構造式(viii)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−4)160.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.20−2.50(m, 2H),
2.50−2.90(m, 6H),
3.30−3.60(m, 2H),
4.10−4.30(m, 6H),
5.86(d, J=10.3Hz,2H),
6.10(dd, J=10.3, 17.3Hz, 2H),
6.40(d, J=17.3Hz, 2H)
合成例3において、パーフルオロブチルエチルメルカプタン56.0g(0.20モル)の代わりにパーフルオロオクチルエチルメルカプタン95.8g(0.20モル)を用いた以外は合成例3と同様の操作を行うことで、前記構造式(ix)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−5)149.5gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
0.85(t, J=7.0Hz, 3H),
1.30−1.60(m, 2H),
2.20−2.50(m, 2H),
2.40−3.00(m, 6H),
4.15−4.40(m, 6H),
5.80(d, J=10.2Hz, 2H),
6.0(dd, J=10.2, 17.3Hz, 2H),
6.45(d, J=17.3Hz, 2H)
300ml反応フラスコで、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート(大日本インキ化学工業株式会社製ETA−300)85.6g(0.20モル)、トリエチルアミン3.0g、酢酸エチル50gの混合溶液に、パーフルオロオクチルエチルメルカプタン96.0(0.20モル)を室温下で滴下した。反応温度は35℃まで上昇した。滴下終了後、さらに50℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、ウォータバス温度50℃以下で、酸素を吹き込みながら、酢酸エチル、トリエチルアミンを減圧留去した後、さらに真空ポンプで乾燥することで、前記構造式(xii)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−6)171.2gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
0.89(t, J=7.0Hz, 3H)
1.30−1.60(m, 2H)
2.22−3.00(m, 8H)
3.10−4.20(m, 18H)
5.85(d, J=10.1Hz, 2H)
6.10(dd, J=10.1, 17.3Hz, 2H)
6.40(d, J=17.3Hz, 2H)
200ml反応フラスコにペンタエリスリトールテトラアクリレート10.6g(0.03モル)、トリエチルアミン2g、酢酸エチル10gを投入し、撹拌下パーフルオロオクチルエチルメルカプタン14.4g(0.03モル)を徐々に加えた。反応温度は35℃まで上昇した。加え終わった後、さらに50℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、酢酸エチル60gを加え均一とした後、1規定塩酸100mlで有機層を洗浄した。更に水100mlで2回洗浄した後、有機層を分取した。50℃以下の条件で反応溶媒を、エバポレーターを用いて減圧留去した後、さらに真空ポンプで乾燥することで、前記構造式(xiv)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−7)25.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.20−2.90(m, 8H),
3.95−4.20(m、 8H),
5.80(d, J=10.0Hz, 2H),
6.00(dd, J=10.0, 17.0Hz, 2H),
6.45(d, J=17.0Hz, 2H)
合成例7において、ペンタエリスリトールテトラアクリレート10.6g(0.03モル)の代わりにジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(新中村化学株式会社製NKエステルAD−TMP)13.95g(0.03モル)を、パーフルオロオクチルエチルメルカプタン14.4g(0.03モル)の代わりにパーフルオロヘキシルエチルメルカプタン11.4g(0.03モル)を用いる以外は合成例7と同様にして前記構造式(xvi)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−8)25.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
0.85(t, J=7.0Hz, 3H),
1.30−1.60(m, 2H),
2.20−2.50(m, 2H),
2.40−3.00(m, 6H),
4.15−4.40(m, 6H),
5.80(d, J=10.2Hz, 2H),
6.0(dd, J=10.2, 17.3Hz, 2H),
6.45(d, J=17.3Hz, 2H)
合成例8において、パーフルオロヘキシルエチルメルカプタン11.4g(0.03モル)の代わりにパーフルオロオクチルエチルメルカプタン28.8(0.06モル)を用いる以外は合成例8と同様にして、前記構造式(xvii)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレートを含有し、アクリロイル基とパーフルオロオクチルエチルメルカプタンとの付加反応の位置が前記構造式(xvii)とは異なる化合物を更に含む混合物からなる生成物(A−9)42.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
0.85(t, J=7.0Hz, 6H),
1.45(J=7.0Hz, 4H),
2.30−2.80(m, 16H),
3.20−3.40(m, 4H),
3.95−4.20(m、 8H),
5.80(d, J=10.2Hz, 2H),
6.00(dd, J=10.2, 17.3Hz, 2H),
6.45(d, J=17.3Hz, 2H)
合成例7において、ペンタエリスリトールテトラアクリレート10.6g(0.03モル)の代わりにジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート15.7g(0.03モル)を、パーフルオロオクチルエチルメルカプタン14.4g(0.03モル)の代わりにパーフルオロオクチルエチルメルカプタン28.8g(0.06モル)を用いた以外は合成例7と同様にして、前記構造式(xviii)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレートを含有し、アクリロイル基とパーフルオロオクチルエチルメルカプタンとの付加反応の位置が前記構造式(xviii)とは異なる化合物を更に含む混合物からなる生成物(A−10)44.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.10−2.90(m, 16H),
3.20−3.45(m、 4H),
3.75−4.20(m、 12H),
5.85(d, J=10.2Hz, 3H),
6.10(dd, J=10.2, 17.0Hz, 3H),
6.45(d, J=17.0Hz, 3H)
200ml反応フラスコにジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート(化薬サートマー株式会社製SR−399E)26.2g(0.05モル)、パーフルオロヘキシルエチルメルカプタン19.1g(0.05モル)およびパーフルオロオクチルエチルメルカプタン24.1g(0.05モル)を投入し、撹拌下、トリエチルアミン1.0gを徐々に加えた。投入後、さらに50℃で3時間撹拌した。次にエバポレーター(バス温50℃以下)で減圧下、トリエチルアミンを留去することで前記構造式(xix)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレートを含有し、アクリロイル基とパーフルオロヘキシルエチルメルカプタン及びパーフルオロオクチルエチルメルカプタンとの付加反応の位置が前記構造式(xix)とは異なる化合物を更に含む混合物からなる生成物(A−11)69.4gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.20−2.50(m, 4H),
2.50−2.90(m, 12H),
3.30−3.60(m, 2H),
3.60−3.80(m, 4H),
4.10−4.30(m, 10H),
5.86(d, J=10.3Hz, 6H),
6.10(dd, J=10.3, 17.3Hz, 6H),
6.40(d, J=17.3Hz, 6H)
200ml反応フラスコにジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(大日本インキ化学工業株式会社製LUMICURE DPA−600)28.9g(0.05モル)、トリエチルアミン1.0g、メチルイソブチルケトン(MIBK)20g混合溶液に、室温で撹拌下、パーフルオロオクチルエチルメルカプタン48.2g(0.1モル)を滴下した。滴下終了後、さらに50℃で3時間撹拌し、エバポレーター(バス温50℃以下)で減圧下、MIBK、トリエチルアミンを留去することで前記構造式(xxi)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレートを含有し、アクリロイル基とパーフルオロオクチルエチルメルカプタンとの付加反応の位置が前記構造式(xxi)とは異なる化合物を更に含む混合物からなる生成物(A−12)76.8gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.20−2.90(m, 16H),
3.30−3.50(m, 4H),
4.10−4.40(m, 12H),
5.84(d, J=10.2Hz, 4H),
6.10(dd, J=10.2, 17.2Hz, 4H),
6.42(d, J=17.2Hz, 4H)
500mlの反応フラスコ中、イソホロンジイソシアナート22.2g(0.1モル)のMIBK100ml溶液に、エアーバブリングを行いながらペンタエリスリトールトリアクリレート59.6g(0.20モル)のMIBK50ml溶液を25℃で滴下した。滴下終了後、ジブチル錫ジラウレート0.3gを加え更に70℃で4時間加熱攪拌を行った。反応終了後、反応溶液を5%塩酸100mlで洗浄した。有機層を分取した後、40℃以下で溶媒を減圧留去することで無色透明粘調液体のウレタンアクリレート80.5gを得た。
1H−NMR:
δ
0.80−1.20(m, 9H)
1.30−1.50(m, 6H)
2.0−3.0(m, 24H)
3.15−3.55(m, 16H)
5.5(brs, 2H)
5.85(d, J=10.2Hz, 3H),
6.1(dd, J=10.2, 17.3Hz, 3H),
6.35(d, J=17.3Hz, 3H)
500mlの反応フラスコ中、水添4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート7.86g(0.03モル)、MIBK100g混合溶液に、合成例10で得た含フッ素アクリレート(A−10)88.0g(0.06モル)のMIBK50ml溶液を25℃で滴下した。滴下終了後、ジブチル錫ジラウレート0.3gを加え更に55℃で4時間加熱攪拌を行った。反応終了後、反応溶液を5%塩酸100mlで洗浄した。有機層を分取した後、40℃以下で溶媒を減圧留去することで前記構造式(xxv)で示されるロウ状のフッ素化アルキル基含有ウレタンアクリレートを含有し、アクリロイル基とパーフルオロオクチルエチルメルカプタンとの付加反応の位置が前記構造式(xxv)とは異なる化合物を更に含む混合物からなる生成物(A−14)91.4gを得た。生成物の1H−NMRでのビニルプロトン(−OCOCH=CH2)とエーテル結合炭素(C−CH2−O−CH2−C)の積分比、及びFT−IRスペクトルより目的物の生成を確認した。
1H−NMR:
δ
ビニル基水素
5.85(d, J=10.2Hz, 6H),
6.1(dd, J=10.2, 17.3Hz, 6H),
6.35(d, J=17.3Hz, 6H)
エーテル結合炭素上水素
3.20−3.45(m、 8H)
FT−IR(cm−1):3370、1730、1520、1200
200ml反応フラスコにトリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート(東亜合成株式会社製アロニックスM−315)21.2g(0.05モル)、トリエチルアミン1.0g、酢酸エチル15g溶液に、室温でパーフルオロヘキシルエチルメルカプタン19.0g(0.05モル)を、撹拌しながら滴下した(反応温度は35℃まで上昇した)。投入後、さらに50℃で3時間撹拌し、50℃以下で減圧下、酢酸エチル、トリエチルアミンを留去することで前記構造式(xxvi)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−15)39.4gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.22−2.52(m, 2H)
2.43−3.00(m, 6H)
4.25−4.40(m, 6H)
5.80(d, J=10.0Hz, 2H)
6.05(dd, J=10.0, 17.2Hz, 2H)
6.32(d, J=17.2Hz, 2H)
合成例15においてトリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート(東亜合成株式会社製アロニックスM−315)21.2g(0.05モル)の代わりにEO変性リン酸トリアクリレート15.1g(0.05モル)を、パーフルオロヘキシルエチルメルカプタン19.0g(0.05モル)の代わりにパーフルオロオクチルエチルメルカプタン24.0g(0.05モル)を用いた以外は合成例15と同様にして、前記構造式(xxx)で示されるフッ素化アルキル基含有アクリレート(A−16)40.0gを得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
1H−NMR:
δ
2.30−2.52(m, 2H)
2.43−3.00(m, 6H)
4.10−4.30(m, 6H)
4.30−4.45(m, 6H)
5.82(d, J=10.0Hz, 2H)
6.05(dd, J=10.0, 17.2Hz, 2H)
6.30(d, J=17.2Hz, 2H)
攪拌機及び温度計を備えた500mlのガラス製円筒フラスコに、 攪拌機及び温度計を備えた500mlのガラス製円筒フラスコに、CH2=CHCOOCH2CH2C8F17:60.0g、ジシクロペンタニルアクリレート:23.0g、イソボルニルアクリレート:12.0g、ジシクロペンテニルアクリレート:1.0g、及び光開始剤としてB−9(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン):0.15gを採取し、窒素置換しながら、側面から80W/cmの高圧水銀灯を1灯照射することにより、発熱により8℃昇温する迄反応を行って、フッ素系アクリル重合体(F−1)を得た。得られた重合体は、無色透明な粘ちょう液体であった。このもののゲル分率(10倍量のメタノール中への沈殿量)は7.0%であった。
水分離管を具備した500ml四つ口フラスコに、トリメチロールプロパン33.5g、パーフルオロオクタン酸103.5g、トルエン50g、シクロヘキサン50gを投入し、濃硫酸2.5gを加え、12時間共沸脱水を行った。4.5gの水生成を確認した後、一旦25℃に冷却し、アクリル酸44.5g、ハイドロキノン0.4gを加え、空気を吹き込みながら更に共沸脱水を行った。9.0gの水生成を確認した後、25℃に冷却した。反応液にトルエンを150g加え、25%水酸化ナトリウム水溶液30gで中和洗浄、さらに20%の食塩水40gで3回洗浄を行った。減圧下、トルエン及びシクロヘキサンを留去して淡黄色液体91gを得た。このものをトルエン150mlに溶解し、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製を行った。次いで減圧下、酸素を吹き込みながらウォータバス温度50℃以下でトルエンを留去することで下記構造式で示される前記特許文献1の実施例2記載の含フッ素多官能アクリレート(A’−1)を得た。生成物の1H−NMRスペクトルのピーク及び積分値は、合成を支持するものであった。
δ
0.85(t, J=7.0Hz, 3H),
1.30−1.60(m, 2H),
4.15−4.40(m, 6H),
5.80(d, J=10.2Hz, 3H),
6.0(dd, J=10.2, 17.3Hz, 3H),
6.45(d, J=17.3Hz, 3H)
冷却器および温度計を具備した200mlフラスコに25℃で、イソホロンジイソシアネート7.5g、3−(2−パーフルオロヘキシル)エトキシ−1,2−ジヒドロキシプロパン7.4g、メチルイソブチルケトン30gを順に添加し、引き続き25℃で攪拌した。2時間攪拌した後、さらにジブチル錫ジラウレート0.05gを加え、50℃で2時間攪拌した。次にペンタエリスリトールトリアクリレート16.5gとイソブチルケトン58g混合溶液およびジブチル錫ジラウレート0.04gを添加し、64〜66℃で4時間攪拌した。反応終了後、エバポレーターで溶媒を減圧留去することで下記構造式で示される含フッ素多官能ウレタンアクリレート(A’−2)を得た。得られた含フッ素多官能ウレタンアクリレートのFT−IRスペクトルは、上記特許文献2に準じた吸収を示し、目的物の生成を支持した。
撹拌機を備えたフラスコに、含フッ素ジエポキシドCH2OCHCH2(CF2)8CH2CHOCH2を0.01mol、蒸留水を0.2mol、触媒として水酸化ナトリウムを0.001mol、溶媒としてテトラヒドロフラン20gを仕込み、油浴中100℃で4時間加熱し加水分解反応を行った。続いて溶媒を除去し、生成物をジエチルエーテルに溶解した後、蒸留水を用いて3回洗浄を行い、触媒を除去した。続いてエーテル層に硫酸マグネシウムを加え12時間放置した後、硫酸マグネシウムを濾別、エーテルを除去し生成物を得た。次に、撹拌機、温度計、滴下漏斗およびガス導入管を備えた三つ口フラスコに、前記生成物をクロロホルム50mlに溶解したものを仕込み、氷温下でメタアクリロイルイソシアナート0.04molをクロロホルム20mlに溶解した溶液を、滴下漏斗から反応溶液の温度が5℃を超えないように滴下した。滴下終了後氷冷のまま2時間撹拌した後、溶媒を減圧留去し、前記特許文献4記載の下記構造式で示される生成物(A’−3)を得た。
3−(2−パーフルオロ−n−ヘキシル)エトキシ−1,2−エポキシプロパン1095.5g、アクリル酸235.4g、テトラメチルアンモニウムクロライド5.5g、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.5gを仕込み、90〜95℃で18時間攪拌し、反応させた。得られた反応液をトルエン2リットルに溶解し、15重量%炭酸ナトリウム水溶液で2回、20重量%塩化ナトリウム水溶液で3回洗浄した後、トルエンを減圧留去して無色透明な液体を得た。得られた液体500.3g、ジラウリン酸ジ−n−ブチルスズ0.3gを仕込み、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート153.7gをゆっくり仕込んで50〜60℃で4時間反応させ、前記特許文献5記載の下記構造式で示される生成物の混合物(A’−4)を得た。
前記合成例、比較合成例に従い合成したフッ素化アルキル基含有(メタ)アクリレート(A−1)〜(A−16)及び、比較用の化合物(A’−1)〜(A’−4)、光重合開始剤としてB−9(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン)、その他の配合剤として、塗膜試験用の組成物には、前記非フッ素多官能性モノマーとしてD−17(トリメチロールプロパントリアクリレート)、D−20(ペンタエリスリトールテトラアクリレート)を用い、厚み1mm及び5mmの硬化物用の組成物には、前記非フッ素多官能モノマーとしてD−6(ジプロピレングリコールジアクリレート)、D−9(ネオペンチルグリコールジアクリレート)、含フッ素(メタ)アクリレートとしてE−1(CH2=CHCOOCH2CH2C8F17)、及び前記合成例17で得たフッ素系重合体(F−1)を表2記載の配合比で均一になるまで攪拌混合して含フッ素光硬化性組成物を得た。尚、表2中のフッ素含有率は重合開始剤を除く組成物中におけるフッ素原子含有率(重量%)を示す。
表2に記載の含フッ素光硬化性組成物(実施例1〜9及び比較例1〜3)を用いてガラステストピース(70mm×150mm×2mm)上にアプリケーター(0.03mm)を用いて塗布し、紫外線硬化により塗膜を作成した(窒素雰囲気、高圧水銀灯、120W、10kJ/m2)。得られた塗膜について以下の評価を行った。結果を表3に示す。
協和界面科学社製自動接触角測定装置CA−W150を用いて、水、ジヨードメタン、およびノルマルドデカンの接触角を測定した。
鉛筆硬度試験機(ヨシミツ精機社性、モデルC221A)を用いて評価を行った。
下記のサイズの硬化試験片が取れるような注型枠をガラス板を用いて作成し、各組成物中に気泡が混入しないように注入した後、ガラス板で覆い、紫外線硬化により硬化物を作製した(窒素雰囲気、高圧水銀灯、120W、10kJ/m2)。得られた硬化物(板)から屈折率試験用に、10mm×40mm×1mmの試験片を、ショアD硬度試験用に15mm×15mm×5mmの試験片を切り出し、それぞれの試験を行った。結果を表4に示す。尚、屈折率はアッベ屈折率計にて測定した450nmにおける値である。
(透過率の維持率)=(耐湿熱試験後の透過率)/(初期の透過率)×100
Claims (8)
- フッ素化アルキル基含有(メタ)アクリレート(A)と光重合開始剤(B)とを含有する含フッ素光硬化性組成物であり、該フッ素化アルキル基含有(メタ)アクリレート(A)が下記一般式(1)
で表される連結基であり、Rfはフッ素化アルキル基である。〕
で表される末端にフッ素化アルキル基を有する官能基(A−i)と、2個以上の(メタ)アクリロイル基(A−ii)とを有し、且つ1分子中のフッ素原子含有率が25重量%以上で分子量が500〜4000の(メタ)アクリレートであることを特徴とする含フッ素光硬化性組成物。 - 前記一般式(1)中のXが下記一般式(3)
−(CH2)p−Zq−(CH2)r− (3)
〔式(3)中、Zは水素原子若しくは炭素数1〜24のアルキル基を有する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又は−NR−SO2−(Rは水素原子、又は炭素数1〜24のアルキル基である。)であり、pは0〜4の整数であり、qは0又は1であり、rは0〜20の整数であり、且つ1≦p+r≦20である。〕
で表されるアルキレン鎖である請求項1記載の含フッ素光硬化性組成物。 - 前記一般式(1)中のXが前記一般式(3)で表されるアルキレン鎖〔但し、Zが水素原子若しくは炭素数1〜24のアルキル基を有する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又は−NR−SO2−(Rは水素原子、又は炭素数1〜24のアルキル基である。)であり、pが1であり、qが1であり、rが0〜19の整数である。〕、或いは、前記一般式(2)で表される連結基〔但し、Rf1が−CnF2n+1(nは1〜20の整数である。)である。〕であり、且つ前記一般式(1)中のRfが、Rf1と同一又は異なる−CnF2n+1(nは1〜20の整数である。)である請求項1又は2記載の含フッ素光硬化性組成物。
- 前記一般式(1)中のXが、前記一般式(3)で表されるアルキレン鎖〔但し、Zが水素原子若しくは炭素数1〜6のアルキル基を有する窒素原子、硫黄原子、又は−NR−SO2−(Rは炭素数1〜6のアルキル基である。)、或いは、前記一般式(2)で表される連結基〔但し、Yが硫黄原子であり、Rf1の炭素数nが4、6、又は8である。〕であり、且つ前記一般式(1)中のRfの炭素数nが4、6、又は8である請求項3記載の含フッ素光硬化性組成物。
- フッ素化アルキル基含有(メタ)アクリレート(A)が、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(a1)と、下記一般式(4)
Rf(CH2)rZH (4)
〔式(4)中、rは0〜20の整数であり、Rfは−CnF2n+1(nは1〜20の整数である。)であり、Zは水素原子若しくは炭素数1〜24のアルキル基を有する窒素原子、酸素原子、硫黄原子、又は−SO2−NR−(Rは水素原子、又は炭素数1〜24のアルキル基である。)である。〕
で表される化合物、又は下記一般式(5)
で表される化合物(a2)とを、前記化合物(a1)1モルに対して、前記化合物(a2)を1.0〜(k−2)モル〔kは前記化合物(a1)1分子中の平均(メタ)アクリロイル基数〕の割合でマイケル付加反応させて得られる化合物である請求項1記載の含フッ素光硬化性組成物。 - 前記化合物(a2)が、前記一般式(4)で表される化合物〔但しZが、水素原子若しくは炭素数1〜6のアルキル基を有する窒素原子、硫黄原子、又は−SO2−NR−(Rは炭素数1〜6のアルキル基である。)であり、Rf中の炭素数nが4、6又は8である〕、或いは、前記一般式(5)で表される化合物(但し、Yが硫黄原子であり、Rf及びRf1中の炭素数nが4、6、又は8である。)である請求項5記載の含フッ素光硬化性組成物。
- 3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(a1)が下記一般式(6)
で表される化合物(a1−1)、
下記一般式(7)
で表される化合物(a1−2)、ウレタン(メタ)アクリレート(a1−3)、シアヌレート環含有トリ(メタ)アクリレート(a1−4)、又はリン酸トリ(メタ)アクリレート(a1−5)である請求項5又は6記載の含フッ素光硬化性組成物。 - 3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(a1)が、前記一般式(6)〔但し、R1が炭素数1〜4の直鎖状のアルキル基、CH2=CHCO2CH2−、CH2=C(CH3)CO2CH2−、若しくは炭素数1〜3のアルキロール基である。〕で表される化合物、
前記一般式(7)〔但し、R3が水素原子若しくは炭素数1〜12のアルキルカルボニル基である。〕で表される化合物、
又は2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する水酸基含有(メタ)アクリレート(x1)と脂環構造を有するイソシアネート化合物(x2)とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートである請求項7記載の含フッ素光硬化性組成物。
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