JP4935967B2 - 分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法および酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法および酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法 Download PDF

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本発明は、製膜時の指触乾燥性、現像性、硬化塗膜の柔軟性、耐熱性に優れ、特に、塗料用、インキ用、接着剤用として好適な熱硬化とエネルギー線硬化が可能な樹脂組成物である酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法とこの製造に用いる分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法に関する。
エポキシ(メタ)アクリレート樹脂は、熱硬化性樹脂あるいは活性エネルギー線硬化性樹脂として塗料、接着剤、インキ、電子基板、封止材料等多方面に利用されている。例えば、プリント配線基板で使用されるソルダーレジストインキに代表されるレジスト用や多層プリント配線基板の層間絶縁層、ビルドアップ層で用いるエポキシ(メタ)アクリレート樹脂類の場合、樹脂成分として、ノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂に酸無水物を反応させた酸ペンダント型エポキシ(メタ)アクリレート樹脂とエポキシ樹脂と必須成分とした樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この樹脂組成物を用いた硬化物は耐熱性は改善されるものの、製膜時の指触乾燥性と、現像性と、硬化塗膜の柔軟性が劣るものであった。
特開2001−094261(第4−6頁)
本発明の目的は、製膜時の指触乾燥性と、現像性と、硬化塗膜の柔軟性に優れる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法と、この製造方法に用いる分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下の知見(1)〜(6)を得た。
(1)芳香族二官能エポキシ樹脂とアクリル酸およびメタクリル酸を反応させる芳香族二官能エポキシ樹脂のモノおよび/またはジ(メタ)アクリレート(芳香族二官能エポキシ(メタ)アクリレート樹脂)の製造に際して、必要により有機溶剤の存在下で、芳香族二官能エポキシ樹脂中のエポキシ基がアクリル酸およびメタクリル酸中のカルボキシル基に対して過剰となる条件で反応させ、反応系内のアクリル酸およびメタクリル酸を消費させて、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートと、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレートおよび/または未反応の芳香族二官能エポキシ樹脂を含有する反応系とした後、さらに、この反応系をリン系触媒の存在下で維持し続けると、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノおよびジ(メタ)アクリレート中の水酸基(芳香族二官能エポキシ樹脂中のエポキシ基とアクリル酸中のカルボキシル基の反応により生成した水酸基)がアクリロイル基の有する炭素−炭素二重結合に付加する反応が繰り返し進行して高分子量化し、(メタ)アクリロイル基および/またはエポキシ基が導入された新規な分岐ポリエーテル樹脂(X)が生成し、この分岐ポリエーテル樹脂(X)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレートおよび芳香族二官能エポキシ樹脂からなる群から選ばれる1種以上の未反応樹脂成分を含有する樹脂組成物(I)となること。
(2)前記樹脂組成物(I)中のエポキシ基含有樹脂成分〔分岐ポリエーテル樹脂(X)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレートおよび芳香族二官能エポキシ樹脂〕中のエポキシ基に不飽和モノカルボン酸中のカルボキシル基を反応させることにより、水酸基と不飽和基を有する新規な分岐ポリエーテル樹脂(Y)と芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有する分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)を容易に製造することができ、得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)は安定性、活性エネルギー線硬化性、製膜時の指触硬化性および硬化塗膜の柔軟性に優れること。
(3)前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)は、この分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の水酸基〔分岐ポリエーテル樹脂(Y)および芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステル中の水酸基〕をモノカルボン酸無水物中の無水酸基と反応させることにより、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)と酸ペンダント型芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有し、希アルカリ水溶液で現像可能な酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)を容易に製造することができ、得られた酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)と酸ペンダント型芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有する樹脂組成物であって、熱硬化性およびエネルギー線硬化性を有し、製膜時の指触乾燥性、現像性、硬化塗膜の柔軟性、耐熱性に優れること。
(4)前記(1)に記載のリン系触媒の存在下で芳香族二官能エポキシ樹脂のモノおよびジ(メタ)アクリレート中の水酸基がアクリロイル基の有する炭素−炭素二重結合に付加する反応は、芳香族二官能エポキシ樹脂中のエポキシ基が(メタ)アクリル酸中のカルボキシル基に対して過剰でない場合、反応系内に芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレートおよび/または未反応の芳香族二官能エポキシ樹脂等のエポキシ基含有芳香族化合物が存在しない場合、アクリル酸とメタクリル酸混在系ではなくすべてメタクリル酸を用いた場合などでは進行しないこと。
(5)前記樹脂組成物(I)および分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)を用いる酸ペンダント型ポリエーテル樹脂組成物の製造方法は自由度が高く、例えば、芳香族二官能エポキシ樹脂の分子量、芳香族二官能エポキシ樹脂中のエポキシ基と(メタ)アクリル酸中のカルボキシル基のモル比、アクリル酸とメタクリル酸の使用割合、リン系触媒の使用量、反応温度、反応時間等を変更することにより、得られる分岐ポリエーテル樹脂の分子量、水酸基、不飽和基およびエポキシ基の導入量、導入密度、導入比率等を広範囲に調整することができること。
(6)前記(1)に記載の芳香族二官能エポキシ樹脂のモノおよびジ(メタ)アクリレート中の水酸基がアクリロイル基の有する炭素−炭素二重結合に付加する反応と同様の反応による分岐ポリエーテル樹脂組成物(I)の製造は、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートと、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレートおよび/または未反応の芳香族二官能エポキシ樹脂を含有し、かつ、リン系触媒が存在下する反応系であれば進行すること。このため、分岐ポリエーテル樹脂組成物(I)の製造は、前記(1)のように芳香族二官能エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸の反応から開始させて連続で製造する必要はなく、例えば、別途製造し、アクリレート基とメタクリレート基が共存した芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(ただし、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレートおよび/または芳香族二官能エポキシ樹脂を含有していてもよい。)と、別途製造した芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレートおよび/または未反応の芳香族二官能エポキシ樹脂と、リン系触媒を用いても行うことができること(ただし、この反応の際、反応系は、さらに芳香族モノエポキシ化合物のモノ(メタ)アクリレートおよび/または芳香族モノエポキシ化合物を含有していてもよい。)。
本発明は、このような知見に基づくものである。
即ち、本発明は、水酸基とアクリロイル基とメタクリロイル基とエポキシ基を有する分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分を含有する樹脂組成物(I)と不飽和モノカルボン酸とを混合して、該樹脂組成物(I)中のエポキシ基と、不飽和モノカルボン酸中のカルボキシル基を反応させる分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法であり、前記樹脂組成物(I)が芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系内で、リン系触媒(C)の存在下に芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを反応させて得られる樹脂組成物であることを特徴とする分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、請求項1〜13記載いずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)とポリカルボン酸無水物とを混合し、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の水酸基と、ポリカルボン酸無水物中の無水酸基とを反応させることを特徴とする酸ペンダント型分岐ポリエ−テル樹脂組成物の製造方法を提供するものである。
本発明の製造方法によれば、製膜時の指触乾燥性、現像性、硬化塗膜の柔軟性、耐熱性に優れる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物と、該酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造に好適な分岐ポリエーテル樹脂組成物を提供できる。
本発明で用いる樹脂組成物(I)は、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系内で、リン系触媒(C)の存在下に芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを反応させて得られる樹脂組成物である。この該樹脂組成物は、水酸基とアクリロイル基とエポキシ基を有する分岐ポリエーテル樹脂(X)と、芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分を含有する樹脂組成物である。
前記樹脂組成物(I)中の水酸基とアクリロイル基とメタクリロイル基とエポキシ基を有する分岐ポリエーテル樹脂(X)は、芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基を反応させて得られる分岐状のポリエーテル樹脂である。また、芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分としては、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系内で、リン系触媒(C)の存在下に分岐ポリエーテル樹脂(X)の合成反応を行なった後の未反応樹脂成分を用いることができるが、必要に応じて、これらの芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分を添加することもてきる。
前記芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)は、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中の2個のエポキシ基がアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)で(メタ)アクリレート化されているものである。ここで用いる芳香族二官能エポキシ樹脂(B)としては、例えば、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂等のビフェノール型エポキシ樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性の芳香族二官能エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン類をエポキシ化してなるジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂;芳香族二価カルボン酸のグリシジルエステル型樹脂;キシレノールから誘導された二官能エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキルエポキシ樹脂;これら芳香族二官能エポキシ樹脂をジシクロペンタジエンで変性したエポキシ樹脂;これら芳香族二官能エポキシ樹脂をジカルボン酸類で変性したエステル変性エポキシ樹脂等が挙げられる。
前記エステル変性エポキシ樹脂としては、芳香族二官能エポキシ樹脂中のエポキシ基がジカルボン酸類中のカルボキシル基に対して過剰となる条件で変性して得られるものが挙げられる。ここで用いるジカルボン酸類としては、例えば、コハク酸、フマル酸、フタル酸、マレイン酸、イタコン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸等のジカルボン酸、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、無水テトラヒドロフタル酸、4−メチル−テトラヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸等のジカルボン酸無水物等が挙げられる。
前記ジカルボン酸類は1種または2種以上を用いることが可能である。また、一部に安息香酸の様な芳香族モノカルボン酸やプロピオン酸、ステアリリル酸等の脂肪族モノカルボン酸も使用することが可能である。芳香族二官能エポキシ樹脂をジカルボン酸類で変性する場合は、エポキシ基に対して少ないモル量のカルボン酸を反応させ、分子中にエポキシ基を残存させることが必要である。
尚、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)の調製に用いる芳香族二官能エポキシ樹脂(B)は、後述する、本発明の製造方法で用いる芳香族二官能エポキシ樹脂(B)と同じものでも良いし、異なっていても良い。
前記芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族エポキシ化合物(B)としては、前記芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中の2個のエポキシ基のうち1個のエポキシ基がアクリル酸またはメタクリル酸で(メタ)アクリレート化されている芳香族二官能エポキシ樹脂のモノアクリレート(A1)の単独、前記芳香族二官能エポキシ樹脂(B)の単独、または、これらの混合物等が挙げられる。
本発明で用いる樹脂組成物(I)を得るには、例えば、それぞれ別途製造した芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、別途製造した芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または未反応の芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを反応系内にアクリロイル基とメタクリロイル基とが混在するように適宜選択し、これらをリン系触媒(C)の存在下、必要により有機溶剤または反応性希釈剤の存在下、通常100〜170℃、好ましくは100〜150℃で、通常1〜20時間、好ましくは2〜15時間反応させればよい。なお、この際には、別途製造した芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)が芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を含有してなる混合物であってもよく、またゲル化を生じない範囲であれば、必要に応じて3官能以上の芳香族多官能エポキシ樹脂の(メタ)アクリレートを併用してもよい。さらに、この際、芳香族モノエポキシ化合物のモノ(メタ)アクリレートおよび/または芳香族モノエポキシ化合物を併用してもよい。
前記芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系は、例えば、以下に示すとおりに芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)とを選択し、混合することにより得ることができる。
(1)芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)としてアクリロイル基を有するものを用い、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)としてメタクリロイル基を有するものを用いて反応系とする。このときに必要に応じて芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)としてアクリロイル基を有するものや、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を用いても良い。
(2)芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)としてメタクリロイル基を有するものを用い、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)としてアクリロイル基を有するものを用いて反応系とする。このときに必要に応じて芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)としてメタクリロイル基を有するものや、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を用いても良い。
(3)芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)としてアクリロイル基とメタクリロイル基とを併有するものを用い、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)としてアクリロイル基を有するもの、または、メタクリロイル基を有するものを用いて反応系とする。このときに必要に応じて芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を用いても良い。
(4)芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)としてアクリロイル基とメタクリロイル基とを併有するものと、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを用いて反応系とする。このとき必要に応じて芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)としてアクリロイル基を有するものやメタクリロイル基を有するものを用いても良い。
また、下記に示す方法により芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系とすることもできる。
(5)芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)およびメタクリル酸とを、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基がアクリル酸(a)およびメタクリル酸中の合計のカルボキシル基に対して過剰となる条件で反応させて、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を含有する反応系とする。
本発明の製造方法では、上記(5)の方法で得られる反応系(以下、この工程を「工程1」と略記することがある。)を用いると、以後の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造を続いて実施できることから好ましい。
この工程1では、なかでも容易に実施できることから、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)を含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基が共存した反応系〔ただし、未反応の芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を含有していてもよい。〕、すなわち、前記(A2)と(A1)からなる反応系、または前記(A2)と(A1)と(B)からなる反応系とすることが好ましい。
前記工程1により得られた反応系を用いて、前記樹脂組成物(I)を製造するには、さらにアクリロイル基とメタクリロイル基が共存する反応系内の芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを、リン系触媒(C)の存在下で反応させて、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)、または芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)を高分子量化してなる、水酸基とアクリロイル基とメタクリロイル基とエポキシ基を有する分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族二官能エポキシ樹脂(B)からなる群から選ばれる1種以上の未反応樹脂成分とを含有する樹脂組成物とすればよい(以下、この工程を「工程2」と略記することがある。)。この場合、リン系触媒(C)は、前記工程1の終了後に添加してもよいが、前記工程1の反応に際して添加しておくことが好ましい。
前記工程1で用いる芳香族二官能エポキシ樹脂(B)としては、なかでも硬化性に優れる樹脂組成物が得られることから、エポキシ当量が135〜2,000g/当量であるものが好ましく、エポキシ当量が135〜500g/当量であるものがより好ましい。また、硬化物の機械物性に優れる樹脂組成物が得られることから、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂等のビフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン類をエポキシ化してなるジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂または1,6−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂がより好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が最も好ましい。
なお、前記工程1および2の工程により樹脂組成物(I)を製造する場合、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)として芳香族二官能エポキシ樹脂をジカルボン酸類で変性したエステル変性芳香族二官能エポキシ樹脂を用いる代わりに、前記工程1において芳香族二官能エポキシ樹脂(B)およびアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)に変性用のジカルボン酸類を併用することにより芳香族二官能エポキシ樹脂(B)のジカルボン酸類による変性を行ってもよい。
前記工程1において、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基がアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)中のカルボキシル基に対して過剰である範囲としては、特に限定されないが、なかでも前記工程2において芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基の反応が円滑に進行することから、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)中の合計のカルボキシル基の当量比(エポキシ基当量/カルボキシル基当量)が1.1〜5.5となる範囲であることが好ましい。また、得られる分岐ポリエーテル樹脂の分子量調整が容易になることから、前記当量比(エポキシ基当量/カルボキシル基当量)は、なかでも1.25〜3.0となる範囲であることがより好ましい。
さらにアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)との使用比率〔(a)/(b)〕はモル比で0.1〜9であることが反応を制御し易く、耐熱性に優れる塗膜が得られることから好ましい。さらに好ましくは0.25〜4である。ところで、本発明で用いる樹脂組成物(I)はアクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系で調製することが必要であるが、これは、系がメタクリロイル基のみを有する系であるときは水酸基との反応による分子成長が進行しない為好ましくないからであり、また、系がアクリロイル基のみを有する系であるときは得られるポリエーテル樹脂組成物を用いて得られる塗膜の耐熱性が劣る傾向があるからである。
なお、前記芳香族二官能エポキシ樹脂(B)と、アクリル酸(a)及びメタクリル酸(b)共存系での反応において、アクリロイル基に着目した場合の分子成長反応は、例えば下記の図のような反応スキームで進行すると考えられる。
Figure 0004935967
〔式中、Arは芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から1つのグリシジルエーテル基を除いた残基、Arはそれぞれ独立に芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から1つのグリシジルエーテル基を除いた残基または芳香族二官能エポキシ樹脂のモノアクリレート(A1)から1つのグリシジルエーテル基を除いた残基であり、またRはそれぞれ独立に下記構造式(I)または(II)で表される2種の連結基のいずれかである。〕
Figure 0004935967
前記工程1において使用される触媒としては塩基性触媒が好ましく、これらの中では非ハロゲン系触媒またはハロゲン系触媒を使用することができる。
前記触媒としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン、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、ジエタノールアミン等の3級アミン類;テトラメチルアンモニュウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニュウムハイドロオキサイド等の4級アンモニュウムヒドロキシド類;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;ジエチルアミン塩酸塩、ジアザビスシクロウンデセン等の窒素化合物類;トリフェニルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類;テトラ−n−ブチルホスホニウムハイドロオキサイド等のテトラアルキルホスホニウムハイドロオキサイド類;ナフテン酸クロムなどの金属塩類;トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド等の第4級アンモニウム塩類;テトラ−n−ブチ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等のホスホニウム塩類等のハロゲン系触媒;水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の無機触媒が挙げられる。
これらの触媒としては、非ハロゲン系触媒が好ましく、さらに3級アミン類、4級アンモニュウム塩類等の窒素化合物類、ホスフィン類、ホスホニウム塩類等のリン系触媒が好ましい。これらのなかでも、前記工程2で必須触媒として使用できることから、ホスフィン類、ホスホニウム塩類等のリン系触媒がより好ましく、ホスフィン類が最も好ましい。
また、前記工程2において使用される触媒としてはリン系触媒が必須であり、非ハロゲン系触媒が好ましい。かかる触媒としては、前記ホスフィン類、ホスホニウム塩類等のリン系触媒がより好ましく、ホスフィン類が最も好ましい。ホスフィン類としては、トリアルキルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリアルキルフェニルホスフィン等が挙げられ、なかでも反応制御が容易なことからトリフェニルホスフィンが特に好ましい。
前記触媒の使用量としては、触媒量が多いほど前記工程1および2での反応が進行しやすいが、ゲル化しやすくなることおよび組成物の安定性が悪化することを考慮すると、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)の合計重量に対して10〜30,000ppmの範囲が好ましい。また、リン系触媒であれば工程1で使用した触媒をそのまま工程2で使用してもよく、さらに工程2で追加あるいは異なるリン系触媒を添加しても良いし、反応途中で追加しても良い。
前記工程1では、通常、攪拌を行いながら温度70〜170℃、好ましくは100〜150℃で反応させる。このとき重合禁止剤や酸化防止剤を使用してもよく、重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、ターシャリブチルハイドロキノン、2−6−ジターシャリブチル−4−メトキシフェノール、銅塩類、フェノチアジン等が挙げられる。また、酸化防止剤としては、例えば、亜リン酸、亜リン酸エステル類、亜リン酸ジエステル類等が挙げられる。
前記工程1では芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)との反応中において水酸基とアクリロイル基の有する炭素−炭素二重結合との反応はほとんど進行せず、アクリル酸(a)とメタクリル酸(b)中のカルボキシル基が芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基との反応で消費された工程1の終了の時点で水酸基とアクリロイル基の有する炭素−炭素二重結合との反応によりエーテル結合が形成されて高分子量化が進行するようになり、前記工程2が開始される。
前記工程2では、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系内で、リン系触媒(C)の存在下で、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基の有する炭素−炭素二重結合が反応して、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)が高分子量化された新規な多官能の分岐ポリエーテル樹脂(X)となり、反応系はこの分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族二官能エポキシ樹脂(B)からなる群から選ばれる1種以上の未反応樹脂成分を含有する分岐ポリエーテル樹脂組成物(I)となる。
次いで、前記樹脂組成物(I)に不飽和モノカルボン酸を添加して、樹脂組成物(I)中のエポキシ基と不飽和モノカルボン酸中のカルボキシル基とを反応させることにより、エポキシ基の大部分または全部が消費されて、水酸基と(メタ)アクリロイル基を含む不飽和カルボン酸エステルを有する分岐ポリエーテル樹脂(Y)となり、反応系はこの分岐ポリエーテル樹脂(Y)と芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有する分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)を得ることができる(以下、この工程を「工程3」と略記することがある。)。
前記工程3で用いる不飽和モノカルボン酸としては、重合性不飽和基とカルボキシル基をそれぞれ1個有する化合物であればよく、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、モノメチルマレート、モノエチルマレート、モノプロピルマレート、モノブチルマレート、モノ(2−エチルヘキシル)マレート、ソルビン酸等を通常用いるが、さらにヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシシクロへキシル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の様な水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とジカルボン酸無水物との反応による得られる不飽和ハーフエステル化物、重合性不飽和基と1個のカルボキシル基を有する化合物にε−カプロラクトンを反応させたラクトン変性不飽和モノカルボン酸、アクリル酸のダイマー等であってもよい。これらの中でも、アクリル酸および/またはメタクリル酸が好ましい。
尚、前記工程3で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中に含まれる芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルとは、「工程2」での未反応成分である芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)、「工程2」での未反応成分である芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族二官能エポキシ樹脂(B)と不飽和モノカルボン酸との反応生成物のいずれも示す。
前記樹脂組成物(I)は、水酸基とアクリロイル基とメタクリロイル基とエポキシ基を有する分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分を含有している為、不飽和モノカルボン酸中のカルボキシル基が実際に反応するのは、分岐ポリエーテル樹脂(X)中のエポキシ基と芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中のエポキシ基と芳香族エポキシ化合物(B)中のエポキシ基である。
そして前記工程3で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)は、分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに不飽和モノカルボン酸との反応物である水酸基と(メタ)アクリロイル基含有不飽和モノカルボン酸エステル構造を有する分岐ポリエーテル樹脂(Y)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)と不飽和モノカルボン酸との反応物である芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステル、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)と不飽和モノカルボン酸との反応物である芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルおよび芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)からなる群から選ばれる1種以上の芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有するものとなる。ここで、不飽和モノカルボン酸が(メタ)アクリル酸の場合は、分岐ポリエーテル樹脂(Y)と芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートを含有するものとなる。
また、前記工程3においては、前記樹脂組成物(I)と不飽和モノカルボン酸を、前記樹脂組成物(I)中のエポキシ基と不飽和モノカルボン酸中のカルボキシル基の当量比(エポキシ基当量/カルボキシル基当量)が0.9〜1/1.1となる範囲で反応させることが経時安定性、硬化性に優れる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)が得られることから好ましい。さらに、前記工程3においては、活性エネルギー線硬化性に優れる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)が得られることから、不飽和モノカルボン酸としてアクリル酸および/またはメタクリル酸を用いるのが好ましい。
前記工程3において、反応温度は通常80〜160℃であるが、なかでも合成時の安定性が良好なことから100〜140℃であることが好ましい。また、工程3の反応時間は、通常1〜20時間、好ましくは2〜15時間である。この時、反応触媒として、前記した触媒を追加添加しても良い。
次いで、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)に光パターニングの性能を付与させる目的で、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)に含有されている分岐ポリエーテル樹脂(Y)と芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステル中の水酸基と、モノカルボン酸無水物中の無水酸基を反応させることにより、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)と酸ペンダント型芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有する酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)を得ることができる(以下、この工程を「工程4」と略記することがある。)。
前記ポリカルボン酸無水物としては、例えば、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、無水テトラヒドロフタル酸、4−メチル−テトラヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、無水メチルナジック酸、無水イタコン酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物等が挙げられ、なかでも現像性に優れる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)が得られることから、ジカルボン酸無水物が好ましく、脂肪族ポリカルボン酸無水物(環式脂肪族ポリカルボン酸無水物を含む。)がより好ましい。
前記工程4における分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の水酸基と、ポリカルボン酸無水物中の無水酸基の反応は、無水酸基の開環によるエステル化反応により1個の無水酸基と1個の水酸基が反応するものであり、反応温度は通常50〜160℃であるが、なかでも合成時の安定性が良好なことから80〜120℃であることが好ましい。また、工程4の反応時間は、通常1〜20時間、好ましくは2〜10時間である。
このように得られる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、樹脂成分中にカルボキシル基が導入されているため希アルカリ水溶液に溶解可能となり、所望のパターンを有するマスクを用いて紫外線等の活性エネルギー線を照射することで紫外線の照射された部位は、硬化反応を起こし、現像できないが照射されない部位は、希アルカリ水溶液にて現像され、所望のパターンを反転させたネガパターンを得ることができる。
前記工程4で得られる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)としては、現像性に優れることから、なかでも樹脂固形分酸価が30〜140(mgKOH/g)であることが好ましく、50〜110(mgKOH/g)であることがより好ましい。
また、前記工程1〜4での反応は、無溶剤、有機溶剤存在下および/または反応性希釈剤存在下で行うことが可能である。なお、前記(X)ならびに、前記(A2)、(A1)および(B)からなる群から選ばれる1種以上の未反応樹脂成分とからなる樹脂成分に対する有機溶剤、反応性希釈剤量が多くなることで工程1〜4での反応速度は遅くなる為、合成中の樹脂成分の割合は50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上であることがより好ましい。
前記溶剤、反応性希釈剤としては、種々のものが使用することが可能であり、有機溶剤の具体例としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;セロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類;カルビトール、ブチルカルビトールなどのカルビトール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートなどのエーテル系溶剤や酢酸エステル類等が挙げられる。また、反応性希釈剤としては、各種アクリレートやメタクリレートのモノマー、オリゴマー、ビニルモノマー等を使用することが可能である。
前記工程1および2により得られる分岐ポリエーテル樹脂(X)の分子量は、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)中の合計のカルボキシル基の当量比(B/(a+b))、触媒種類、触媒量、反応温度、反応時間等に影響を受ける。前記工程2での反応温度は、充分な反応速度がとれることから通常100℃以上であるが、急激な重合が生じにくく反応の制御が良好なことから170℃以下が好ましく、とくに100〜150℃の範囲にあることが好ましい。
また、前記工程1と工程2の反応時間は温度との影響を受けるが、前記した温度範囲では、工程1が0.5〜10時間、好ましくは1〜5時間であり、工程2が1〜20時間、好ましくは2〜15時間である。
本発明の製造方法で用いる樹脂組成物(I)やこれに含有されている分岐ポリエーテル樹脂(X)の分子量を調整するためには、例えば、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)に対する芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)のモル比〔工程1において芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基のアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)中のカルボキシル基に対する過剰率〕、リン系触媒(C)の使用量、反応温度、反応時間等を適宜調整すればよい。例えば、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)に対する芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)のモル比(A1/A2)を小さくする(例えば、モル比を0〜1にする)こと〔工程1において芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基のアクリル酸(a)及びメタクリル酸(b)中のカルボキシル基に対するモル比(B/(a1+a2))過剰率を小さくする(例えば、B/(a+b))=1.25〜3とする〕こと〕、アクリル酸(a)とメタクリル酸(b)の割合としてはアクリル酸を多く使用すること、リン系触媒(C)の使用量を大きくすること、反応温度を高くすること、反応時間を長くすること、反応系中の樹脂成分の濃度を高くすること等により、より分子量の大きい分岐ポリエーテル樹脂が得られる。
また、前記樹脂組成物(I)に含まれる分岐ポリエーテル樹脂(X)中の(メタ)アクリロイル基とエポキシ基の導入量を調整するには、例えば、反応系内のエポキシ基のカルボキシル基に対する過剰率、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)のエポキシ当量の大きさを適宜調整すればよい。例えば、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)として、エポキシ当量の小さい芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートやモノ(メタ)アクリレートを用いること等により、(メタ)アクリロイル基とエポキシ基の導入量(含有率)の高い分岐ポリエーテル樹脂が得られるし、また、反応系内のエポキシ基のカルボキシル基に対する過剰率を調整することでポリエーテル樹脂中の(メタ)アクリロイル基とエポキシ基の導入量を調整できる。
本発明の製造方法で用いる樹脂組成物(I)やこれに含有されている分岐ポリエーテル樹脂(X)は、各種応用の面で要求される性能を満たすのに十分な分子量となるように合成することができるが、各種のアプリケーション適性を満足させる為には、樹脂組成物(I)中の樹脂成分〔分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の未反応樹脂成分からなる組成物をいう。以下同様。〕の平均分子量が、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)で800〜10,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で1,000〜50,000の範囲内であることがそれぞれ好ましく、数平均分子量(Mn)で800〜5,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で2,000〜30,000の範囲内であることがそれぞれより好ましい。また、分岐ポリエーテル樹脂(X)の分子量は、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)で1,500〜10,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で3,000〜100,000の範囲内であることがそれぞれ好ましく、数平均分子量(Mn)で1,500〜8,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で3,000〜50,000の範囲内であることがそれぞれより好ましい。
本発明で用いる樹脂組成物(I)中の樹脂成分のエポキシ当量は250〜10,000g/当量であることが好ましく、さらに硬化性や硬化物の機械物性に優れる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)となることからエポキシ当量が400〜5,000g/当量であることがより好ましい。また、分岐ポリエーテル樹脂(X)のエポキシ当量は500〜10,000g/当量であることが好ましく、さらに硬化性や硬化物の機械物性に優れる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)となることからエポキシ当量が800〜8,000g/当量であることがより好ましい。
また、本発明の製造方法で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)や酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)の平均分子量は、前記樹脂組成物(I)とほぼ同様でポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)で1,000〜12,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で2,000〜60,000の範囲内であることがそれぞれ好ましく、数平均分子量(Mn)で1,000〜7,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で3,000〜40,000の範囲内であることがそれぞれより好ましい。また、分岐ポリエーテル樹脂(Y)や酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)の分子量も、前記分岐ポリエーテル樹脂(X)とほぼ同様で、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)で2,000〜15,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で4,000〜100,000の範囲内であることが好ましく、数平均分子量(Mn)で2,500〜10,000の範囲内、重量平均分子量(Mw)で5,000〜70,000の範囲内であることがより好ましい。
分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)および分岐ポリエーテル樹脂(Y)中のエポキシ基は、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)の安定性が良好なことから不飽和モノカルボン酸との反応で全て消費されていることが好ましいが、一部未反応のエポキシ基が残存していてもよい。エポキシ基が残存している場合の分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)のエポキシ当量は、10,000g/当量以上であることが分岐ポリエーテル樹脂組成物の安定性が良好なことから好ましく、さらに15,000g/当量以上であることがより好ましい。また、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の分岐ポリエーテル樹脂(Y)もエポキシ当量は10,000g/当量以上であることが分岐ポリエーテル樹脂組成物の安定性が良好なことから好ましく、さらに15,000g/当量以上であることがより好ましい。
さらに、本発明で用いる樹脂組成物(I)は、樹脂成分1g当たりの(メタ)アクリロイル基含有量が0.2〜4ミリモル、樹脂成分1g当たりの水酸基含有量が0.2〜4ミリモルであることがそれぞれ好ましく、なかでも前記(メタ)アクリロイル基含有量が0.3〜3.5ミリモル、前記水酸基含有量が0.3〜3.5ミリモルであることがそれぞれより好ましい。また、分岐ポリエーテル樹脂(X)は、樹脂1g当たりの(メタ)アクリロイル基含有量が0.2〜3.5ミリモル、樹脂1g当たりの水酸基含有量が0.2〜3.5ミリモルであることがそれぞれ好ましく、なかでも前記(メタ)アクリロイル基含有量が0.3〜3.3ミリモル、前記水酸基含有量が0.3〜3.3ミリモルであることがより好ましい。
本発明で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)は、硬化性に優れ、耐熱性と柔軟性のバランスが良好な硬化物が得られることから樹脂成分1g当たりの不飽和基含有量(アクリレート基とメタクリレート基を含む)が1.0〜4.2ミリモル、樹脂成分1g当たりの水酸基含有量が1.0〜4.2ミリモルであることがそれぞれ好ましく、なかでも前記不飽和基含有量が1.5〜4.0ミリモル、前記水酸基含有量が1.5〜4.0ミリモルであることがそれぞれより好ましい。また、分岐ポリエーテル樹脂(Y)は、硬化性に優れ、耐熱性と柔軟性のバランスが良好な硬化物が得られることから樹脂1g当たりの不飽和基含有量が0.5〜3.5ミリモル、樹脂1g当たりの水酸基含有量が0.5〜3.5ミリモルであることがそれぞれ好ましく、なかでも前記不飽和基含有量が1.0〜3.3ミリモル、前記水酸基含有量が1.0〜3.3ミリモルであることがそれぞれより好ましい。
本発明で得られる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、硬化性に優れ、耐熱性と柔軟性のバランスが良好な硬化物が得られることから樹脂成分1g当たりの不飽和基含有量(アクリレート基とメタクリレート基を含む)が0.8〜3.8ミリモル、樹脂成分1g当たりの水酸基含有量が3.5ミリモル以下(0であってもよい。)であることがそれぞれ好ましく、なかでも前記不飽和基含有量が1.0〜3.5ミリモル、前記水酸基含有量が3.0ミリモル以下(0であってもよい。)であることがそれぞれより好ましい。また、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)は、硬化性に優れ、耐熱性と柔軟性のバランスが良好な硬化物が得られることから樹脂1g当たりの不飽和基含有量が0.4〜3.2ミリモル、樹脂1g当たりの水酸基含有量が2.8ミリモル以下(0であってもよい。)であることがそれぞれより好ましく、なかでも前記不飽和基含有量が0.8〜2.8ミリモル、前記水酸基含有量が2.3ミリモル以下(0であってもよい。)であることがそれぞれよりより好ましい。
さらに、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、現像性に優れることから樹脂固形分酸価が50〜120(mgKOH/g)であることが好ましく、なかでも60〜110(mgKOH/g)であることがより好ましい。また、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)は、現像性に優れることから樹脂固形分酸価が50〜120(mgKOH/g)であることが好ましく、なかでも60〜110(mgKOH/g)であることがより好ましい。
本発明で用いる樹脂組成物(I)は、分岐ポリエーテル樹脂(X)を必須成分として含有するものであり、含有されている樹脂成分の合計100重量%中に分岐ポリエーテル樹脂(X)を20〜90重量%含有しているものが好ましい。また、この樹脂組成物(I)は、分岐ポリエーテル樹脂(X)以外に、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の未反応樹脂成分を含有する。これら1種以上の未反応樹脂成分は、樹脂組成物(I)中の樹脂成分の合計100重量%中に合計で10〜80重量%含有するものが好ましく、さらに芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)を5〜50重量%、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)を5〜30重量%〔ただし、前記芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)の合計で10〜80重量%〕、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を0〜30重量%含有するものが好ましい。なお、この樹脂組成物(I)に未反応樹脂成分として芳香族二官能エポキシ樹脂(B)を含有させる場合、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)の含有率は5〜30重量%であることがより好ましい。
本発明で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)は、分岐ポリエーテル樹脂(Y)を必須成分として含有するものであり、製膜時の指触乾燥性と硬化塗膜の柔軟性に優れることから、含有されている樹脂成分の合計100重量%中に分岐ポリエーテル樹脂(Y)を30〜95重量%含有しているものが好ましく、なかでも50〜90重量%含有しているものがより好ましい。この分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)は、分岐ポリエーテル樹脂(Y)以外の主要樹脂成分として、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族二官能エポキシ樹脂(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分中のエポキシ基と不飽和モノカルボン酸中のカルボキシル基を反応させて得られる芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有する。前記芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステルは、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の樹脂成分の合計100重量%中に5〜70重量%含有するものが好ましく、なかでも10〜50重量%含有しているものがより好ましい。
本発明で得られる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、前記分岐ポリエーテル樹脂(Y)中の水酸基にポリカルボン酸無水物中の無水酸基を反応させることによりカルボン酸をペンダントさせた酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)を必須成分として含有するものであり、製膜時の指触乾燥性と、硬化性と、硬化塗膜の柔軟性に優れることから、含有されている樹脂成分の合計100重量%中に分岐ポリエーテル樹脂(Z)を30〜95重量%含有しているものが好ましく、なかでも50〜90重量%含有しているものがより好ましい。この酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)以外の主要樹脂成分として、前記芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(不飽和モノカルボン酸)エステル中の水酸基にポリカルボン酸無水物中の無水酸基を反応させることによりカルボン酸をペンダントさせた酸ペンダント型芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(不飽和モノカルボン酸)エステルを含有する。前記酸ペンダント型芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(不飽和ポリカルボン酸無水物)エステルは、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)中の樹脂成分の合計100重量%中に5〜70重量%含有するものが好ましく、なかでも10〜50重量%含有しているものがより好ましい。
前記工程1〜4を経て得られる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)中の酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)としては、例えば、(メタ)アクリロイル基等の不飽和基とカルボキシル基と下記一般式(3)で示される構造と下記一般式(4)で示される構造を有する重量平均分子量が4,000〜100,000の酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z1)が挙げられる。
Figure 0004935967
〔一般式(3)中、Rは下記構造式(1)または(2)で表される連結基を示す。〕
Figure 0004935967
Figure 0004935967
〔一般式(4)中、Rは2価の芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から2個のグリシジルエーテル基を除いた構造の芳香族連結基を示す。〕
前記酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z1)としては、なかでも製膜時の指触乾燥性と、硬化性と、硬化塗膜の柔軟性に優れることから、数平均分子量が2,000〜15,000、重量平均分子量が4,000〜100,000、酸価が50〜120(KOH−mg/g)であることがそれぞれ好ましく、数平均分子量が2,500〜10,000、重量平均分子量が5,000〜70,000、酸価が60〜110(KOH−mg/g)であることがそれぞれより好ましい。
また、前記酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z1)としては、なかでも硬化性に優れることから樹脂1g当たりの不飽和基含有量が0.4〜3.2ミリモル、樹脂1g当たりの水酸基含有量が2.8ミリモル以下(0であってもよい。)であることがそれぞれ好ましく、前記不飽和基含有量が0.8〜2.8ミリモル、前記水酸基含有量が2.3ミリモル以下(0であってもよい。)であることがそれぞれより好ましい。
さらに、前記酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z1)としては、下記一般式(5)で示される酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z2)であることも好ましい。
Figure 0004935967
〔一般式(5)中、nは2〜100の繰り返し単位数を表し、このn個の繰り返し単位中のRはそれぞれ独立に前記構造式(1)または(2)で表される連結基を示す。また、R0は、水素原子及び/または、ジカルボン酸無水物と水酸基のハーフエステル化により得られる構造、例えば下記一般式(9)で示される構造を示す。R2は、水素原子及び/又はメチル基を示し、ささらに、前記n個の繰り返し単位中および繰り返し単位外におけるArはそれぞれ独立に下記一般式(6)または(7)で表される構造を示す。〕
Figure 0004935967
〔一般式(6)、(7)中、Rは芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から2個のグリシジルエーテル基を除いた構造の芳香族連結基を示し、R2は、水素原子及び/又はメチル基を示し、p、qはそれぞれ独立に0〜20の繰り返し単位を示す。Rは、不飽和モノカルボン酸からカルボキシル基を除いた残基構造を示し、不飽和モノカルボン酸が(メタ)アクリル酸の場合は一般式(6)は一般式(7)と同一の構造となる。また、Rはそれぞれ独立に水素原子、下記一般式(8)で表される構造またはジカルボン酸無水物と水酸基のハーフエステル化により得られる構造、例えば下記一般式(9)で示される構造を示す。〕
Figure 0004935967
〔一般式(8)中、rは1〜50の繰り返し単位を示し、このr個の繰り返し単位中のRはそれぞれ独立に前記構造式(1)または(2)で表される連結基を示す。また、前記r個の繰り返し単位中のArはそれぞれ独立に前記一般式(6)または(7)で表される構造を示すが、この一般式(6)または(7)中のRとして前記一般式(8)で表される構造がさらに連結して分岐を繰り返している構造であってもよい。〕
Figure 0004935967
〔一般式(9)中、Rは炭素数2〜12のカルボキシル基を有しても良い飽和または不飽和の炭化水素を示す。〕
ここで、前記一般式(6)、(7)のR4は、一般式(8)の場合、分岐構造をとるが分子の末端の構造は、かならず水素原子及び/または、ジカルボン酸無水物と水酸基のハーフエステル化により得られる構造、例えば下記一般式(9)で示される構造を示す。
なお、前記一般式(4)、(6)および(7)中のR〔芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から2個のグリシジルエーテル基を除いた構造の芳香族連結基〕としては、ナフチレン基または下記一般式(10)で表される構造の芳香族連結基であることが好ましい。
Figure 0004935967
〔一般式(10)中、Rは単結合又は2価の連結基を表し、Rは水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を表す。〕
なお、前記酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)の製造の際に用いる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の分岐ポリエーテル樹脂(Y)としては、例えば、(メタ)アクリロイル基等の不飽和基と水酸基と前記一般式(3)で示される構造と前記一般式(4)で示される構造を有する重量平均分子量が4,000〜100,000の分岐ポリエーテル樹脂(Y1)が挙げられる。
前記分岐ポリエーテル樹脂(Y1)としては、なかでも製膜時の指触乾燥性と硬化塗膜の柔軟性に優れることから、数平均分子量が2,000〜15,000、重量平均分子量が4,000〜100,000、エポキシ当量が10,000g/当量以上であることがそれぞれ好ましく、数平均分子量が2,500〜10,000、重量平均分子量が5,000〜70,000、エポキシ当量が15,000g/当量以上であることがそれぞれより好ましい。
また、前記分岐ポリエーテル樹脂(Y1)としては、なかでも硬化性に優れ、耐熱性と柔軟性のバランスが良好な硬化物が得られることから樹脂1g当たりの不飽和基含有量が0.5〜3.5ミリモル、樹脂1g当たりの水酸基含有量が0.5〜3.5ミリモルであることがそれぞれ好ましく、前記不飽和基含有量が1.0〜3.3ミリモル、前記水酸基含有量が1.0〜3.3ミリモルであることがそれぞれより好ましい。
さらに、前記分岐ポリエーテル樹脂(Y1)としては、下記一般式(11)で示される分岐ポリエーテル樹脂(Y2)であることも好ましい。
Figure 0004935967
〔一般式(11)中、nは2〜100の繰り返し単位数を表し、このn個の繰り返し単位中のRはそれぞれ独立に前記構造式(1)または(2)で表される連結基を示す。R2は、水素原子及び/又はメチル基を示し、さらに、前記n個の繰り返し単位中および繰り返し単位外におけるArはそれぞれ独立に下記一般式(12)または(13)で表される構造を示す。〕
Figure 0004935967
〔一般式(12)、(13)中、Rは芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から2個のグリシジルエーテル基を除いた構造の芳香族連結基を示し、R2は、水素原子及び/又はメチル基を示し、p、qはそれぞれ独立に0〜20の繰り返し単位を示す。Rは、不飽和モノカルボン酸からカルボキシル基を除いた残基構造を示し、不飽和モノカルボン酸が(メタ)アクリル酸の場合は一般式(12)は一般式(13)と同一の構造となる。また、Rはそれぞれ独立に水素原子、下記一般式(14)で表される構造またはジカルボン酸無水物と水酸基のハーフエステル化により得られる構造、例えば下記一般式(9)で示される構造を示す。〕
Figure 0004935967

〔一般式(14)中、rは1〜50の繰り返し単位を示し、このr個の繰り返し単位中のRはそれぞれ独立に前記構造式(1)または(2)で表される連結基を示す。また、前記r個の繰り返し単位中のArはそれぞれ独立に前記一般式(12)または(13)で表される構造を示すが、この一般式(12)または(13)中のRとして前記一般式(14)で表される構造がさらに連結して分岐を繰り返している構造であってもよい。〕
ここで、前記一般式(12)、(13)のR4が一般式(8)の場合、分岐構造をとるが分子の末端の構造は、かならず水素原子となる。
なお、前記分岐ポリエーテル樹脂(Y2)の場合も、前記一般式(12)および(13)中のR〔芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から2個のグリシジルエーテル基を除いた構造の芳香族連結基〕としては、ナフチレン基または前記一般式(10)で表される構造の芳香族連結基であることが好ましい。
また、前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)の製造の際に用いる樹脂組成物(I)中の分岐ポリエーテル樹脂(X)としては、例えば、水酸基とアクリロイル基とメタアクリロイル基とエポキシ基と前記一般式(3)で示される構造と前記一般式(4)で示される構造を有する重量平均分子量が3,000〜1000,000の分岐ポリエーテル樹脂(X1)が挙げられる。
前記分岐ポリエーテル樹脂(X1)としては、なかでも製膜時の指触乾燥性と硬化塗膜の柔軟性に優れることから、数平均分子量が1,500〜10,000、重量平均分子量が3,000〜100,000、エポキシ当量が500〜10,000g/当量であることがそれぞれ好ましく、数平均分子量が1,500〜8,000、重量平均分子量が3,000〜50,000、エポキシ当量が800〜8,000g/当量であることがそれぞれより好ましい。
また、前記分岐ポリエーテル樹脂(X1)としては、なかでも製膜時の指触乾燥性と硬化塗膜の柔軟性に優れることから樹脂1g当たりの不飽和基含有量が0.2〜3.5ミリモル、樹脂1g当たりの水酸基含有量が0.2〜3.5ミリモルであることがそれぞれ好ましく、前記不飽和基含有量が0.3〜3.3ミリモル、前記水酸基含有量が0.3〜3.3ミリモルであることがそれぞれより好ましい。
さらに、前記分岐ポリエーテル樹脂(X1)としては、下記一般式(15)で示される分岐ポリエーテル樹脂(X2)であることも好ましい。
Figure 0004935967
〔一般式(15)中、nは2〜100の繰り返し単位数を表し、このn個の繰り返し単位中のRはそれぞれ独立に前記構造式(1)または(2)で表される連結基を示す。また、前記n個の繰り返し単位中および繰り返し単位外におけるArはそれぞれ独立に下記一般式(16)または(17)で表される構造を示す。〕
Figure 0004935967
〔一般式(16)、(17)中、Rは芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から2個のグリシジルエーテル基を除いた構造の芳香族連結基を示し、R2は、水素原子及び/又はメチル基を示し、p、qはそれぞれ独立に0〜20の繰り返し単位を示す。また、Rは水素原子または下記一般式(18)で表される構造を示す。〕
Figure 0004935967
〔一般式(18)中、rは1〜50の繰り返し単位を示し、このr個の繰り返し単位中のRはそれぞれ独立に前記構造式(1)または(2)で表される連結基を示す。また、前記r個の繰り返し単位中のArはそれぞれ独立に前記一般式(16)または(17)で表される構造を示すが、この一般式(16)または(17)中のRとして前記一般式(18)で表される構造がさらに連結して分岐を繰り返している構造であってもよい。〕
ここで、前記一般式(16)、(17)中のR4が一般式(8)の場合、分岐構造をとるが分子の末端の構造は、かならず水素原子となる。
なお、前記分岐ポリエーテル樹脂(X2)の場合も、前記一般式(16)および(17)中のR〔芳香族二官能エポキシ樹脂(B)から2個のグリシジルエーテル基を除いた構造の芳香族連結基〕としては、ナフチレン基または前記一般式(10)で表される構造の芳香族連結基であることが好ましい。
本発明の製造方法で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)には、さらに必要に応じて前記芳香族二官能エポキシ樹脂(B)以外の他のエポキシ化合物と不飽和モノカルボン酸との反応物等を添加しても良いが、その場合でも全樹脂成分100重量%中における分岐ポリエーテル樹脂(Y)の含有率は20〜90重量%であることが製膜時の指触乾燥性と硬化塗膜の柔軟性に優れることから好ましい。なお、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)には、他のエポキシ化合物(b)を添加することも可能である。
また、本発明の製造方法で得られる酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)には、さらに必要に応じて前記他のエポキシ化合物や、他のエポキシ化合物と不飽和モノカルボン酸との反応物を添加しても良いが、その場合でも全樹脂成分100重量%中における酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂(Z)の含有率は20〜90重量%であることが製膜時の指触乾燥性と硬化塗膜の柔軟性に優れることから好ましい。
前記前記芳香族二官能エポキシ樹脂(B)以外の他のエポキシ化合物としては、特に限定されず、モノエポキシ化合物から多官能エポキシ樹脂のいずれもが使用可能である。前記他のエポキシ化合物(b)の具体例としては、フェニルグリシジルエーテル、アルキルフェニルグリシジルエーテル等のモノエポキシ化合物;ビフェノール型エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール型エポキシ樹脂;各種ビスフェノール類を用いたノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、キシレノールノボラック等各種ノボラック型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン変性の芳香族エポキシ樹脂;ジヒドロキシナフタレン類をエポキシ化してなるジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂やジヒドロキシナフタレン類のノボラック体をエポキシ化して得られるエポキシ樹脂;多価カルボン酸のグリシジルエステル型樹脂;。キシレノールから誘導されたエポキシ樹脂、フェノールアラルキルエポキシ樹脂やナフタレンアラルキルエポキシ樹脂、その他ザイロック型エポキシ樹脂;上記芳香族エポキシ化合物の水添化物;脂肪族、脂環族、エーテル骨格などのエポキシ樹脂等を挙げることができる。
また、前記他のエポキシ化合物との反応に用いる不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、モノメチルマレート、モノエチルマレート、モノプロピルマレート、モノブチルマレート。モノ(2−エチルヘキシル)マレート、ソルビン酸等が挙げられる。
本発明の製造方法で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)および酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、いずれも加熱硬化用および/または光硬化用の樹脂としてそのまま用いてもよく、ウレタン化やその他の化学修飾をほどこすことも可能である。
前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)および酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)は、加熱硬化用および/または光硬化用の樹脂として用いる場合、更に硬化剤を含有させてもよい。
前記硬化剤としては、特に限定はなく、例えば分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)や酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)の光硬化を行う場合は、光開始剤、光増感剤を含有させることができる。また、これらを加熱硬化させる場合は、パーオキサイド等のラジカル発生剤を添加することができる。さらにエポキシ樹脂を熱硬化成分として添加し、エポキシ樹脂用硬化剤を併用して熱硬化させることもできる。特に酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)を光パターニング材料として使用する場合は、エポキシ樹脂および/またはエポキシ樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤の併用にて光硬化後に希アルカリ水溶液で現像を行ってパターン形成させた後、熱硬化を行うことで優れた耐熱性や耐久性を有する硬化物を得ることもできる。さらにイソシアネート基含有の硬化剤を添加してウレタン硬化を行うことも可能である。
前記エポキシ樹脂用硬化剤としては、各種のエポキシ樹脂用硬化剤がいずれも使用でき、例えば、トリエチレンテトラミン等の脂肪族ポリアミン類;ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン等の脂環族ポリアミン類;ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミン類;ノボラック型フェノール樹脂類;メチルヘキサハイドロフタル酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の多塩基酸無水物類;ポリアミドアミン樹脂およびその変性物;イミダゾール、ジシアンジアミド、三弗化ホウ素−アミン錯体、グアニジン誘導体等の潜在性硬化剤などが挙げられる。これら硬化剤の中でも、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ノボラック型フェノール樹脂、ジシアンジアミド、多塩基酸無水物が好ましい。これらの硬化剤は単独であっても2種類以上の併用でもかまわない。
前記エポキシ樹脂用硬化剤の使用量は、硬化剤中のアミノ基またはイミノ基、フェノール性水酸基等の活性水素を有する硬化剤の場合は、前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)や酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)に添加されたエポキシ樹脂中のエポキシ基1当量当たり、活性水素が0.3〜1.2当量となる範囲で使用することが好ましい。また、酸無水物の場合は、前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)や酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)に添加されたエポキシ樹脂中のエポキシ基1当量当たり、酸無水基が0.3〜1.2当量となる範囲で使用することが好ましい。
また、エポキシ樹脂用硬化剤を用いる際には、硬化促進剤を適宜使用することができる。使用できる硬化促進剤は、特に限定されるものではなく、通常エポキシ樹脂の硬化促進剤として常用されているものはいずれも使用でき、例えば、ジメチルベンジンアミンの様な3級アミン、2−チメルイミダゾールの様なイミダゾール系化合物、トリフェニルホスフィン等の有機リン化合物等が挙げられる。
前記光開始剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン誘導体、ミヒラーズケトン、ベンジン、ベンジル誘導体、ベンゾイン誘導体、ベンゾインメチルエ−テル類、α−アシロキシムエステル、チオキサントン類、アンスラキノン類及びそれらの各種誘 導体等が挙げられる。
前記光開始剤の具体例としては、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸エステル、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス(4−ジアルキルアミノフェニル)ケトン、ベンジル、ベンゾイン;ベンゾインベンゾエート、ベンゾインアルキルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チオキサントン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェノイルフォスフィンオキシド、ビス(2,6)−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、メタロセン化合物等が挙げられる。
さらに、これらの光開始剤に各種の光増感剤を併用することができ、例えば、アミン類、尿素類、含硫黄化合物、含燐化合物、含塩素化合物又はニトリル類もしくはその他の含窒素化合物などが挙げられる。
光開始剤の使用量としては、組成物中の樹脂分100重量部に対して0.5〜25重量部、好ましくは1〜15重量部の範囲内である。
本発明の製造方法で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物には、さらに必要に応じて、充填剤、着色剤、難燃剤、離型剤、熱可塑性樹脂シランカップリング剤等の各種添加剤も添加配合させることができる。
前記充填剤として代表的なものには、シリカ粉、珪酸ジルニウム、アルミナ、炭酸カルシウム、石英粉、酸化ジルコニウム、タルク、クレー、硫酸バリウム、アスベスト粉またはミルド・グラスなどが挙げられる。また、着色剤として代表的なものにはカーボンブラックなどが、難燃剤として代表的なものには三酸化アンチモン等が挙げられ、離型剤として代表的なものにはカルナバワックス等が挙げられ、シランカップリング剤として代表的なものにはアミノシランまたはエポキシシラン等が挙げられる。
また、本発明の製造方法で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物は、電気・電子部品封止材料、絶縁ワニス、積層板、絶縁粉体塗料等の電気絶縁材;プリント配線基板用積層板およびプリブレグ、導電性接着材およびハニカムパネルの如き構造材料用等の接着剤;ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の各種強化繊維を用いた繊維強化プラスチックおよびそのプリプレグ;レジストインキ等の用途に利用できる。
酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)をレジストインキ等の光パターニング材料として使用する場合は、例えば、使用する基板に酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物(III)を用いてなる光パターニング材料を乾燥膜厚で5〜100μm程度に塗布し、必要であれば溶剤乾燥を行い、その後フォトマスク越しに紫外線を照射する。フォトマスクから通過した部位は、この紫外線により硬化反応を起こし、またフォトマスクで紫外線が通過しない個所は硬化反応が生じない。このマスク越しに紫外線照射された塗膜を希アルカリ水溶液の現像液で現像し、欲する画像を形成するこが可能である。この時、現像液としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムや水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等無機アルカリの水溶液や、テトラメチルアンモニュウムヒドロキシド等の有機アルカリ水溶液を使用することができる。また、現像液の濃度は、0.2〜5重量%程度で使用することができ、界面活性剤を含有させても良い。こうした現像は、画像形成のために浸漬、振とう浸漬あるいはスプレー塗布等による塗布を行い、次いで現像する等の公知の現像方法が使用できる。
本発明を実施例、比較例により具体的に説明する。なお、以下に記載の%および部は、特に断りがない限り重量基準である。また、以下の表中の粘度、酸価、エポキシ当量の単位は、それぞれ、Pa・S、mgKOH/g、g/当量である。
実施例1
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量188g/当量;大日本インキ化学工業株式会社製EPICLON850)188gを仕込み、重合禁止剤としてBHT(2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノール)1gを加えた後、アクリル酸28.8g(0.4mol)とメタクリル酸34.4g(0.4mol)を仕込んだ。触媒としてトリフェニルホスフィン1.26g(樹脂分の0.5%)を添加し、攪拌を行いながら1時間で130℃まで昇温した。 130℃に温度が到達した時点を0時間として、0、1、3、5時間後のサンプリングを行いながら同温度で5時間反応を続けた後、フラスコから取り出し、中間体である本文記載の樹脂組成物(I)に相当する分岐ポリエーテル樹脂(X1)を含有する淡黄色透明の樹脂状の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)を得た。なお、サンプリングしたサンプルは、それぞれ粘度〔ガードナー法(25℃、E型粘度計を使用)〕と、酸価(固形分)と、エポキシ当量(固形分)を測定すると共に、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による分子量分布測定結果から数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を求めた。得られた結果を下記表1−1に示す。
Figure 0004935967
得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)は、そのGPCから下記表1−2に示す組成を有するものであった。また、下記表1−2中の各成分の含有率と前記表1−1中の経過時間10時間後の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)のエポキシ当量から算出された分岐ポリエーテル樹脂(X1)のエポキシ当量は2604であった。なお、この分岐ポリエーテル樹脂(X1)のエポキシ当量は、100/(分岐ポリエーテル樹脂組成物1のエポキシ当量)=〔(ビスフェノールA型エポキシ樹脂の含有率)/(そのエポキシ当量)+(エポキシ基含有ビスフェノールA型エポキシモノ(メタ)アクリレート含有率)/(そのエポキシ当量)+(分岐ポリエーテル樹脂(X1)の含有率)/(そのエポキシ当量)〕、即ち100/1570=〔(1.4/188)+(13.1/455)+(71.5/分岐ポリエーテル樹脂(X1)のエポキシ当量)〕から算出した。ただしエポキシ基含有ビスフェノールA型エポキシモノ(メタ)アクリレートのエポキシ当量は、ビスフェノールA型エポキシモノアクリレートとビスフェノールA型エポキシモノメタクリレートが等モル分子存在している仮定にて平均のエポキシ当量として計算した。
さらにIR(赤外線吸収スペクトル)による分析を行った。前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)の赤外吸収スペクトルを図1に示す。前記図1から、3300〜3600cm−1のブロードな水酸基の吸収と2800〜3100cm−1のアルキル基の吸収の相対強度を比較すると分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)の水酸基量は少なく、水酸基が消費されていることがわかる。また、1410cm−1のアクリロイル基の相対強度からもほぼ50%のアクリロイル基が消失していることが判った。また、同様に1120cm−1付近のエーテルの吸収が増大しておりアクリロイル基と水酸基との反応によりエーテル結合が生成したことがわかる。
Figure 0004935967
ついでこの分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)にエチルジグリコールアセテート(EDGA)を66.2gとメタクリル酸をさらに13.7g(0.16モル)を添加し、130℃で8時間反応を行い、分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)中の分岐ポリエーテル樹脂(X1)に残存するエポキシ基とメタクリル酸とを反応させ目的とする不飽和一塩基酸としてメタクリル酸使用し、変性された分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−1)を得た。系の酸価は、0.5mg−KOH/gでエポキシ当量は、23000であった。分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−1)のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が2100、重量平均分子量が9900であり、分岐ポリエーテル樹脂分が74%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが26%であった。
実施例2
実施例1で得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−1)の樹脂溶液125g(樹脂固形分100g)に対して、EDGA3gと芳香族石油系溶剤(ソルベッソ150)28gとテトラヒドロ無水フタル酸(THPA)を30gとを仕込み、100℃で10時間反応を行い、目的とする酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物1を得た。赤外吸収スペクトルより1850cm−1の酸無水物基の吸収は完全に消失していた。また、固形分換算の酸価は、86mg−KOH/gであった。本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が2200、重量平均分子量が11000であり、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂分が74%、酸ペンダント型ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが26%であった。
さらにIR(赤外線吸収スペクトル)による分析を行った。前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(1)の赤外吸収スペクトルを図2に示す。
実施例3
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、EPICLON850 188gを仕込み、更にBHT1gを加えた後、アクリル酸21.6g(0.3mol)とメタクリル酸51.6g(0.6mol)を仕込んだ。トリフェニルホスフィン1.57g(樹脂分の0.6%)を添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温した。130℃に温度が到達した時点を0時間として、0、2、4、6および8時間後のサンプリングを行いながら同温度で10時間反応を続けた後、フラスコから取り出し、分岐ポリエーテル樹脂(X2)を含有する淡黄色透明の樹脂状の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−2)を得た。なお、サンプリングしたサンプルは、実施例1と同様にして粘度、酸価(固形分)、エポキシ当量(固形分)数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を求めた。得られた結果を下記表2−1に示す。
Figure 0004935967
得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−2)は、そのGPCから下記表2−2に示す組成を有するものであった。また、下記表2−2中の各成分の含有率と前記表2−1中の経過時間10時間後の分岐ポリエーテル樹脂組成物2のエポキシ当量から実施例1と同様にして算出された分岐ポリエーテル樹脂のエポキシ当量は7115であった。但しエポキシ基含有ビスフェノールA型エポキシモノ(メタ)アクリレートのエポキシ当量は、ビスフェノールA型エポキシモノアクリレートとビスフェノールA型エポキシモノメタクリレートが1:2モルの割合で分子が存在している仮定にて平均のエポキシ当量として計算した。
Figure 0004935967
ついでこの得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−2)にEDGAを66.2gとアクリル酸をさらに3.2g(0.044モル)を添加し、130℃で8時間反応を行い、分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−2)中の分岐ポリエーテル(X−2)に残存するエポキシ基をアクリル酸にて反応させ目的とする不飽和一塩基酸としてアクリル酸使用し、変性された分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−2)を得た。系の酸価は、0.3mg−KOH/gでエポキシ当量は、27000であった。分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−2)のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が1900、重量平均分子量が7900であり、分岐ポリエーテル樹脂分が77%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが23%であった。
実施例4
実施例3で得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−2)の樹脂溶液125g(樹脂固形分100g)に対して、EDGA4gとソルベッソ150 29gとTHPAを35gとを仕込み、100℃で10時間反応を行い、目的とする酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物2を得た。赤外吸収スペクトルより1850cm−1の酸無水物基の吸収は完全に消失していた。また、固形分換算の酸価は、96mg−KOH/gであった。本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が2050、重量平均分子量が8100であり、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂分が78%、酸ペンダント型ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが22%であった。
比較例1
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、エチルカルビトールアセテート28.9gを入れ、ここにEPICLON850 188gを溶解し、ハイドロキノン0.5gを加えた後、アクリル酸72g(1mol)とトリフェニルホスフィン0.52g(樹脂分の0.2%)を添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温した。130℃に温度が到達した時点を0時間として、1、3、4.5、6、8および10時間後のサンプリングを行いながら同温度で10時間反応を続けた後、フラスコから取り出し、淡黄色透明の比較対照用の分岐ポリエーテル樹脂1′を得た。なお、サンプリングしたサンプルは、実施例1と同様にして粘度、酸価(固形分)、エポキシ当量(固形分)数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を求めた。得られた結果を表1′−1に示す。分析結果から、分子量も反応開始直後と反応開始後10時間後で大きな変化が認められず、前記樹脂は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の末端のエポキシ基とアクリル酸とが反応したジアクリレートであることが判り、本発明の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法で得られた前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)とは異なる樹脂であった。得られた結果を下記表1′−1に示す。
Figure 0004935967
前記比較対照用の分岐ポリエーテル樹脂の赤外吸収スペクトルを図2に示す。図2から、3300〜3600cm−1のブロードな水酸基の吸収と2800〜3100cm−1のアルキル基の吸収の相対強度を比較すると、前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)の水酸基の吸収強度と比較して、図2に示された比較対照用樹脂の分岐ポリエーテル樹脂の水酸基の吸収強度が高く、水酸基が前記(I−1)に比べ多く残留していることが判る。また、1410cm−1のアクリロイル基と755cm−1の1置換ベンゼン環との相対強度を比較するとアクリロイル基の多くが未反応で残っていることが判った。
比較例2
前記比較対照用樹脂分岐ポリエーテル樹脂111.2g(固形分100g)対してEDGA10.5gとソルベッソ150 21.7gとTHPAを30g仕込み、100℃で10時間反応を行い、目的とする比較対照用の酸ペンダント型ビスフェノールA型エポキシアクリレート樹脂1′を得た。赤外吸収スペクトルより1850cm−1の酸無水物基の吸収は完全に消失していた。また、固形分換算の酸価は、86mg−KOH/gであった。 本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が870、重量平均分子量が1020であった。
実施例5
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、エチルカルビトールアセテート500gを入れ、ここにEPICLON850 1504gを溶解し、更にBHTを5.9g加えた後、イソフタル酸を166g(1mol)とアクリル酸を180g(2.5mol)とメタクリル酸を43g(0.5mol)仕込んだ。トリフェニルホスフィン3.95g(樹脂分の0.2%)を添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温した。130℃に温度が到達した時点を0時間として、2時間反応を続けた後、フラスコから取り出し、分岐ポリエーテル樹脂(X3)を含有する淡黄色透明の樹脂状の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−3)を得た。なお、サンプリングしたサンプルは、実施例1と同様にして粘度、酸価(固形分)、エポキシ当量(固形分)数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を求めた。得られた結果を下記表3−1に示す。
Figure 0004935967
得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−3)は、そのGPCから下記表3−2に示す組成を有するものであった。また、下記表3−2中の各成分の含有率と前記表3−1中の経過時間8時間後の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−3)のエポキシ当量から実施例1と同様に算出された分岐ポリエーテル樹脂のエポキシ当量は1523であった。但しエポキシ基含有ビスフェノールA型エポキシモノ(メタ)アクリレートのエポキシ当量は、ビスフェノールA型エポキシモノアクリレートとビスフェノールA型エポキシモノメタクリレートが5:1モルの割合で分子が存在している仮定にて平均のエポキシ当量として計算した。
Figure 0004935967
ついでこの得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−3)にEDGAを38.3gとメタクリル酸をさらに153.3g(1.782モル)を添加し、130℃で8時間反応を行い、分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−3)中の分岐ポリエーテル樹脂(X3)に残存するエポキシ基とメタクリル酸とを反応させ、変性された分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−3)を得た。系の酸価は、0.3mg−KOH/gでエポキシ当量は、23000であった。本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が1950、重量平均分子量が9020であり、分岐ポリエーテル樹脂分が82%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが18%であった。
実施例6
実施例5で得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−3)の樹脂溶液125g(樹脂固形分100g)に対して、EDGA2gとソルベッソ150 26.8gとTHPA 25gを仕込み、100℃で10時間反応を行い、目的とする酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物3を得た。赤外吸収スペクトルより1850cm−1の酸無水物基の吸収は完全に消失していた。また、固形分換算の酸価は、74mg−KOH/gであった。 本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が2150、重量平均分子量が9300であり、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂分が83%、酸ペンダント型ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが17%であった。
実施例7
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、エチルカルビトールアセテート58.6gを入れ、ここにビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量476g/当量;大日本インキ化学工業株式会社製EPICLON1050)476gを溶解し、BHT1.58gを加えた後、アクリル酸43.2g(0.6mol)とメタクリル酸8.6(0.1mol)を仕込んだ。更にトリフェニルホスフィン1.58g(樹脂分の0.3%)を添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温した。130℃に温度が到達した時点を0時間として、0、2、4、6および8時間後のサンプリングを行いながら同温度で8時間反応を続けた後、フラスコから取り出し、分岐ポリエーテル樹脂(X4)を含有する淡黄色透明の樹脂状の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−4)を得た。なお、サンプリングしたサンプルは、実施例1と同様にして粘度、酸価(固形分)、エポキシ当量(固形分)数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を求めた。得られた結果を表4−1に示す。
Figure 0004935967
得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−4)は、そのGPCから下記表4−2に示す組成を有するものであった。また、下記表4−2中の各成分の含有率と前記表4−1中の経過時間8時間後の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−4)のエポキシ当量から実施例1と同様に算出された分岐ポリエーテル樹脂のエポキシ当量は4275であった。但しエポキシ基含有ビスフェノールA型エポキシモノ(メタ)アクリレートのエポキシ当量は、ビスフェノールA型エポキシモノアクリレートとビスフェノールA型エポキシモノメタクリレートが6:1モルの割合で分子が存在している仮定にて平均のエポキシ当量として計算した。
Figure 0004935967
ついでこの得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−4)にEDGAを78.5gとメタクリル酸をさらに20.5g(0.239モル)添加し、130℃で8時間反応を行い、分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−4)中の分岐ポリエーテル樹脂(X4)に残存するエポキシ基とメタクリル酸とを反応させ、変性された分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−4)を得た。系の酸価は、0.6mg−KOH/gでエポキシ当量は、28000であった。本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が1650、重量平均分子量が6100であり、分岐ポリエーテル樹脂分が68%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが32%であった。
実施例8
実施例7で得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−4)の樹脂溶液125g(樹脂固形分100g)に対して、EDGA4gとソルベッソ150 28.9gとHHPAを35gとを仕込み、100℃で10時間反応を行い、目的とする酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物4を得た。赤外吸収スペクトルより1850cm−1の酸無水物基の吸収は完全に消失していた。また、固形分換算の酸価は、95mg−KOH/gであった。本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が1850、重量平均分子量が6400であり、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂分が68%、酸ペンダント型ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが32%であった。
実施例9
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、エチルカルビトールアセテート26.6gを入れ、ここにテトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量186g/当量;ジャパンエポキシレジン社製YX−4000)186gを溶解し、更にBHT1gを加えた後、アクリル酸36g(0.5mol)とメタクリル酸17.2g(0.2mol)を仕込んだ。トリフェニルホスフィン1.2g(樹脂分の0.5%)を添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温し、130℃に温度が到達してから4時間後と7時間後に、さらにトリフェニルホスフィン0.236gをそれぞれ添加した。また、130℃に温度が到達した時点を0時間として、0、1、5、8および10時間後のサンプリングを行いながら10時間反応を続けた後、フラスコから取り出し、分岐ポリエーテル樹脂(X5)を含有する淡黄色透明の樹脂状の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−5)を得た。なお、サンプリングしたサンプルは、実施例1と同様にして粘度、酸価(固形分)、エポキシ当量(固形分)数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)を求めた。得られた結果を表5−1に示す。
Figure 0004935967
得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−5)は、そのGPCから下記表5−2に示す組成を有するものであった。また、下記表5−2中の各成分の含有率と前記表5−1中の経過時間10時間後の分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−5)のエポキシ当量から実施例1と同様に算出された分岐ポリエーテル樹脂のエポキシ当量は2193であった。但しエポキシ基含有ビスフェノールA型エポキシモノ(メタ)アクリレートのエポキシ当量は、ビスフェノールA型エポキシモノアクリレートとビスフェノールA型エポキシモノメタクリレートが5:2モルの割合で分子が存在している仮定にて平均のエポキシ当量として計算した。
Figure 0004935967
ついでこの得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−5)EDGAを38.2gとメタクリル酸をさらに20.1g(0.233モル)を添加し、130℃で8時間反応を行い、分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−5)中の分岐ポリエーテル樹脂(X5)に残存するエポキシ基とメタクリル酸とを反応させ、変性された分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−5)を得た。系の酸価は、0.2mg−KOH/gでエポキシ当量は、19000であった。本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が1850、重量平均分子量が8800であり、分岐ポリエーテル樹脂分が66%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが34%であった。
実施例10
実施例9で得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−5)の樹脂溶液125g(樹脂固形分100g)に対して、EDGA3gとソルベッソ150 28gとTHPAを30gとを仕込み、100℃で10時間反応を行い、目的とする酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物5を得た。赤外吸収スペクトルより1850cm−1の酸無水物基の吸収は完全に消失していた。また、固形分換算の酸価は、86mg−KOH/gであった。本樹脂組成物のGPCによる分子量分布の測定結果から数平均分子量が2000、重量平均分子量が9500であり、酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂分が67%、酸ペンダント型ビスフェノールA型エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレートが33%であった。
比較例2
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、エチルカルビトールアセテート428gを入れ、ここにEPICLON850 188gを溶解し、更にハイドロキノン0.5gを加えた後、アクリル酸144g(2mol)とトリフェニルホスフィン0.52g(樹脂分の0.2%)を添加し、攪拌を行いながら2時間で130℃まで昇温した。130℃に温度が到達した後約1時間で激しい発熱とともにゲル化した。
合成例1(酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂の合成)
温度計、攪拌機および環流冷却器を備えたフラスコに、エチルカルビトールアセテート72gを入れ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量215g/当量;大日本インキ化学工業株式会社製EPICLONN−673)215gを溶解し、重合禁止剤としてハイドロキノン0.5gを加えた後、アクリル酸72g(1mol)とトリフェニルホスフィン0.52g(樹脂分の0.2%)を添加し、攪拌を行いながら2時間で120℃まで昇温した。120℃に温度が到達した後約15時間反応させクレゾールノボラック型エポキシアクリレート樹脂を得た。次いで100℃まで温度を下げてからテトラヒドロ無水フタル酸91.2g(0.6mol)を添加し、この温度で10時間反応を行った。赤外スペクトルで無水物の吸収が消失したことを確認した後取り出し、比較対照用酸ペンダント型エポキシアクリレート樹脂2′を得た。尚、酸価は固形分換算で91mgKOH/gであった。
試験例1
酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物1、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製EPICLON N−680エポキシ当量214。以下、N680と略記する。)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(以下、DPHAと略記する。)およびイルガキュア907(チバガイギー社製光重合開始剤)、着色剤(ファストゲングリーンG:大日本インキ化学工業株式会社製)、フィラー成分として沈降性硫酸バリウム、シリコン系消泡剤、さらに熱硬化触媒としてメラミンを用いて、下記表6に示す配合のレジストインキ組成物1を調製した。レジストインキ組成物1の指触乾燥性、現像性、感度、溶剤乾燥時の安定性、塗膜の柔軟性及び耐熱性の評価を行った。評価方法を下記に示す。
(1)指触乾燥性1
ガラスエポキシ基板に塗膜の乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにてレジストインキ組成物1を塗装し、80℃で30分間乾燥させ、室温(23℃)に冷却後の塗膜を指触時のタック性を以下の基準にて評価した。
評価基準 ○:タックなし。
△:タック若干あり。
×:タック性あり。
(2)指触乾燥性2
ガラスエポキシ基板に塗膜の乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにてレジストインキ組成物1を塗装し、80℃で30分間乾燥させ、室温(23℃)に冷却後、感度評価用のステップタブレット(コダック社製ステップタブレットNo.2)を乾燥塗膜面上に置き、この状態で紫外線照射を行った。紫外線照射は、7KWのメタルハライドランプ(株式会社ハイテック社製HTE−106−M07)にて真空減圧下で行い、積算光量800mJ/cmの紫外線照射後に常圧に戻し、ステップタブレットを塗膜面から剥離する時に発生するタック性を下記の基準にて評価した。
評価基準 ○:タック感なくステップタブレットが容易に剥離可能。
△:タック感若干あり、ステップタブレットが引っかかるが剥離可能。
×:タック性あり、ステップタブレットにインキが付着し剥離し難い。
(3)現像性
ブリキ基板に乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにてレジストインキ組成物1を塗装した試料を80℃の乾燥器中に30分間放置して溶剤を揮散させ、常温に放置した後、30℃の1%炭酸ソーダ水溶液に120秒間浸漬し、基板上に残存する度合いを下記の基準により評価した。
評価基準 ○:基板上の塗膜が全く残っていない。
△:基板上の塗膜が一部残存する。
×:基板上の塗膜が溶解せず、ほとんど残存する。
(4)感度(レジストインキの感度)
ガラスエポキシ基板上にレジストインキ組成物1をスクリーン印刷した試料を80℃の乾燥器中に30分間放置して溶剤を揮散させ、塗膜上にステップタブレット(コダック株式会社製ステップタブレットNo.2)を乗せ、7KWのメタルハライドランプ(株式会社ハイテック社製HTE−106−M07)を用い、400mJ/cm、600mJ/cm、800mJ/cmの紫外線を照射した後、ステップタブレットを試料表面から取り外し、試料を30℃の1%炭酸ソーダ水溶液に120秒間浸漬し、ステップタブレット法で評価を行った。表中の数字はステップタブレットの段数を示し、数字が大きい程硬化性(感度)が優れていることを示す。
(5)乾燥管理幅(溶剤乾燥時の安定性)
各レジストインキ組成物を乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにて塗布したブリキ板(テストピース)を90℃の乾燥器中に30分間、40分間、50分間放置して溶剤を揮散させ、30℃の1%炭酸ソーダ水溶液に120秒間浸積して現像し、乾燥管理幅(溶剤乾燥時の安定性)を下記の基準で目視にて下記の基準で評価した。
評価基準 ○:基板上の塗膜が全く残っていない。
△:基板上の塗膜が一部残存する。
×:基板上の塗膜が溶解せず、ほとんど残存する。
(6)塗膜の柔軟性試験(エリクセン試験)
レジストインキ組成物1を乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにて塗布したブリキ板(テストピース)を90℃の乾燥器中で30分間乾燥した後、7KWのメタルハライドランプで紫外線を800mJ/cm照射し、さらに150℃で1時間加熱硬化を行った。この試料を5cm角の大きさにブリキ基板ごと切断し、上島製作所製の自動エリクセン試験機にて23℃の条件下でエリクセン試験を行った。評価は、塗膜がポンチにて押し出されブリキ基板から浮きや剥がれ、あるいは、割れが生じたところでポンチの上昇を停止し、ポンチの上昇高さを機器より読み取り4回の平均値を結果として得た。
(7)塗膜の耐熱性(ハンダ耐熱性)
テストパターンが施された銅箔付きガラスエポキシ基板上にレジストインキ組成物1を乾燥膜厚が20μmになるようにスクリーン印刷にて塗布したテストピースを80℃の乾燥器中で30分間乾燥した後、7KWのメタルハライドランプで紫外線を800mJ/cm照射し、さらに150℃で1時間加熱硬化を行った。ついでこの硬化させたテストピースにロジン系フラックスを塗布し、260℃で溶融されたハンダの槽に30秒浸漬させ、外観の観察と粘着テープを用いた剥離試験を行うことにより評価した。
評価基準 ○:外観の異常なし、かつセロハンテープでの剥離個所なし。
△:外観の異常なし、セロテープ(登録商標)での剥離が一部見られる。
×:膨れ、剥がれ等外観の異常あり、セロハンテープで剥離が顕著に見られる。
試験例2〜5及び比較試験例1、2
表6に示した配合割合を用いた以外は試験例1と同様にしてレジストインキ組成物2〜5及び比較対照用レジストインキ組成物1′、2′を調製した。試験例1と同様にして評価を行い、その結果を表7に示す。
Figure 0004935967
表6の脚注:樹脂組成物1〜5及び樹脂1′、2′の配合量は固形分重量部換算である。その他の配合量は重量部換算である。
Figure 0004935967
なお比較例2での樹脂は、ゲル化した為、比較応用例としての評価はできなかった。また、実施例の組成物は、指触乾燥性ですべての配合物が良好な結果を示し、現像性についても良好な結果であった。さらに感度に関しては、合格のレベルにあり、乾燥管理幅に関しても、ほぼ50分間以上の現像が可能であるという結果が得られている。エリクセンに関しては、実施例で4mm以上あり、付着性や塗膜の伸度に優れる結果が得られている。一方、比較例の結果では、上記の項目でバランスのとれた組成は得られなかった。
試験例6
分岐ポリエーテル樹脂組成物(II−1)、DPHAおよびイルガキュア907下記表8に示す配合の光硬化性樹脂組成物1を調製した。光硬化性樹脂組成物1の指触乾燥性、硬化性、耐折曲げ性の評価を下記評価方法に従って評価した。評価結果を表9に示す。
(1)指触乾燥性
ポリエステル樹脂(PET)基板に塗膜の乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにて光硬化性樹脂組成物1を塗装し、80℃で30分間乾燥させ、25℃に冷却後の塗膜の指触時のタック性を以下の基準により評価した。
評価基準 ○:タックなし。
△:タック若干あり。
×:タック性あり。
(2)硬化性
ガラス基板上に乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにて光硬化性樹脂組成物1を塗装し、80℃で30分間乾燥させ、25℃に冷却後、高圧水銀ランプにて紫外線を照射し、100mJ/cm、200mJ/cm、300mJ/cm照射での硬化性を評価した。硬化性の評価は、指触とネールスクラッチにて行い、表面の状態を以下の基準により評価した。
評価基準 ◎:ネールスクラッチで傷がまったくつかない。
○:タック感はないがネールスクラッチで傷がつく。
×:ややタック感がある。
××:べたべたする。
(3)耐折り曲げ性
厚さ100μmのポリエステル樹脂(PET)基板に乾燥膜厚が40μmになるようにアプリケーターにて光硬化性樹脂組成物1を塗装し、80℃で30分間乾燥させ、25℃に冷却後、高圧水銀ランプにて紫外線を500mJ/cm照射して硬化させた。次いで、この硬化塗膜の塗装面を上にして180°折り曲げたときの状態を観察し、以下の基準により評価した。
評価基準 ○:割れないで折り曲げられる。
×:折り曲げると割れる。
試験例7〜9及び比較試験例3、4
表8に示した配合割合を用いた以外は試験例6と同様にして光硬化性樹脂組成物2〜4、及び比較対照用光硬化性樹脂組成物1′、2′を調製した。試験例1と同様にして評価を行い、その結果を表7に示す。
Figure 0004935967
表8の脚注:樹脂組成物(II−1)〜(II−4)、分岐ポリエーテル樹脂1′及びエポキシアクリレート樹脂2′の配合量は固形分重量部換算である。その他の配合量は重量部換算である。
Figure 0004935967
参考例1
モデル物質としてフェニルグリシジルエーテルとアクリル酸との反応を行った結果を以下に示す。
工程1;攪拌装置のついたフラスコにフェニルグリシジルエーテル150g(1モル)とアクリル酸57.92g(0.8モル)と重合禁止剤としてBHT(2,6−ジターシャリィブチル−4−メチルフェノール)0.667gを加え、攪拌しながら130℃まで昇温した。130℃に温度が到達した時点で酸価は0.3mgKOH/gとなり、アクリル酸はほぼ消失した。
工程2;更に、反応を続行すると系の粘度は上昇した。反応開始後2、3、4時間後の赤外吸収スペクトルを図3に示す。実施例2と同様に、水酸基と炭素−炭素二重結合が減少し、エーテル結合が増加していることが判る。130℃で5時間反応を行い、フェニルグリシジルエーテルのアクリレート化物の重合体(ポリエーテル樹脂、以下PPGE−Aと略す。)を含むポリエーテル樹脂組成物(PPGE−A)を取り出した。GPC分析の結果、前記PPGE−Aとしては、高分子量化反応が進行し5量体以上の成分が生成していることが確認された。
更に、C13−NMRによる構造同定を行った結果、下記に示される反応スキームで示される反応によりフェニルグリシジルエーテルのアクリレート化物が高分子量化したことが判明した。
Figure 0004935967
〔式中、Rは、それぞれ独立に下記構造式(I)または(II)で表される2種の連結基のいずれかである。〕
Figure 0004935967
比較例3
比較対照として、同様にフェニルグリシジルエーテル150g(1モル)とアクリル酸72.4g(1モル)と重合禁止剤としてBHT(2,6−ジターシャリィブチルー4−メチルフェノール)0.667gを加え攪拌しながら130℃まで昇温した。130℃に温度が到達してから3時間後に酸価は0.35mgKOH/gとなり、アクリル酸は消失した。さらに反応を続行しても粘度は上昇しなかった。
実施例1で得られた分岐ポリエーテル樹脂組成物(I−1)の赤外吸収スペクトルである。 実施例2で得られた酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物1 比較例1で得られた樹脂状物質の赤外吸収スペクトルである。 参考例1における反応生成物の経時変化を示す赤外吸収スペクトルである。

Claims (16)

  1. 水酸基とアクリロイル基とメタクリロイル基とエポキシ基を有する分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分を含有する樹脂組成物(I)と不飽和モノカルボン酸とを混合して、該樹脂組成物(I)中のエポキシ基と、不飽和モノカルボン酸中のカルボキシル基を反応させる分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法であり、前記樹脂組成物(I)が、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とを含有し、且つ、アクリロイル基とメタクリロイル基とが混在する反応系内で、リン系触媒(C)の存在下に芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを反応させて得られる樹脂組成物であることを特徴とする分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  2. 前記樹脂組成物(I)が芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)とを、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基がアクリル酸(a)およびメタクリル酸(b)中の合計のカルボキシル基に対して過剰となる条件で反応させて、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)と芳香族二官能エポキシ樹脂(B)からなる群から選ばれる2種以上の成分を含有する反応系とし、次いでリン系触媒(C)の存在下で芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(メタ)アクリレート(A2)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを反応させて得られる樹脂組成物である請求項1記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  3. 前記樹脂組成物(I)が芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)とを、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基がアクリル酸(a)およびメタクリル酸(b)中の合計のカルボキシル基に対して過剰となる条件で反応させて、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)を含有する反応系とし、次いでリン系触媒(C)の存在下で芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを反応させて得られる樹脂組成物である請求項1記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  4. 前記樹脂組成物(I)が芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)とを、リン系触媒(C)の存在下に芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基がアクリル酸(a)およびメタクリル酸(b)中の合計のカルボキシル基に対して過剰となる条件で反応させて、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)と芳香族二官能エポキシ樹脂(B)からなる群から選ばれる2種以上の成分を含有する反応系とし、続いて芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(メタ)アクリレート(A2)および/または芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを反応させて得られる樹脂組成物である請求項1記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  5. 前記樹脂組成物(I)が芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)とを、リン系触媒(C)の存在下に芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基がアクリル酸(a)およびメタクリル酸(b)中の合計のカルボキシル基に対して過剰となる条件で反応させて、芳香族二官能エポキシ樹脂のジ(メタ)アクリレート(A2)と芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)を含有する反応系とし、続いて芳香族二官能エポキシ樹脂ジ(メタ)アクリレート(A2)および芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)中の水酸基とアクリロイル基とを反応させて得られる樹脂組成物である請求項1記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  6. 前記芳香族二官能エポキシ樹脂(B)がエポキシ当量135〜500g/当量の芳香族二官能エポキシ樹脂(B1)である請求項1〜5のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  7. 前記アクリル酸(a)とメタクリル酸(b)との使用比率〔(a)/(b)〕がモル比で0.1〜9である請求項2〜5のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  8. 前記不飽和モノカルボン酸がアクリル酸および/またはメタクリル酸である請求項2〜8のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  9. 芳香族二官能エポキシ樹脂(B1)がジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂またはビスフェノール型エポキシ樹脂である請求項1〜8のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  10. 前記芳香族二官能エポキシ樹脂(B)とアクリル酸(a)とメタクリル酸(b)とを、芳香族二官能エポキシ樹脂(B)中のエポキシ基とアクリル酸(a)およびメタクリル酸(b)中の合計のカルボキシル基の当量比〔(エポキシ基当量)/(カルボキシル基当量)〕が1.1〜5.0となる範囲で用いる請求項1〜9のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  11. 前記リン系触媒(C)がホスフィン類である請求項1〜10のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  12. 前記樹脂組成物(I)中の樹脂成分〔分岐ポリエーテル樹脂(X)ならびに芳香族二官能ジ(メタ)アクリレート(A2)、芳香族二官能エポキシ樹脂のモノ(メタ)アクリレート(A1)および芳香族エポキシ化合物(B)からなる群から選ばれる1種以上の樹脂成分からなる樹脂成分〕の重量平均分子量が1,000〜50,000で、かつ、エポキシ当量が250〜10,000である請求項1〜11のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  13. 前記ポリエーテル樹脂(X)の重量平均分子量が3,000〜100,000で、かつ、エポキシ当量が500〜10,000である請求項1〜12のいずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  14. 請求項1〜13記載いずれか1項記載の分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法で得られる分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)とポリカルボン酸無水物とを混合し、分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の水酸基と、ポリカルボン酸無水物中の無水酸基とを反応させることを特徴とする酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  15. 前記分岐ポリエーテル樹脂組成物(II)中の水酸基と、ポリカルボン酸無水物中の無水酸基を反応系内の樹脂固形分酸価が50〜120(mgKOH/g)となるまで反応させる請求項14記載の酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
  16. 前記ポリカルボン酸無水物が脂肪族ジカルボン酸無水酸物である請求項14または15記載の酸ペンダント型分岐ポリエーテル樹脂組成物の製造方法。
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