JP4999043B2 - Sulfonium salt compound, cationic polymerization initiator and thermosetting composition - Google Patents

Sulfonium salt compound, cationic polymerization initiator and thermosetting composition Download PDF

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本発明は、スルホニウム塩化合物、カチオン重合開始剤および熱硬化性組成物に関し、詳しくは、新規なスルホニウム塩化合物、ならびにそれを使用するカチオン重合開始剤および熱硬化性組成物に関する。   The present invention relates to a sulfonium salt compound, a cationic polymerization initiator, and a thermosetting composition. More specifically, the present invention relates to a novel sulfonium salt compound, and a cationic polymerization initiator and a thermosetting composition using the same.

カチオン重合性開始剤は、熱や光等のエネルギーを受けて酸を発生させて、エポキシ化合物等のカチオン重合性化合物を硬化させる機能を有するものであり、スルホニウム塩化合物が使用されている。   The cationic polymerizable initiator has a function of receiving an energy such as heat and light to generate an acid and curing a cationic polymerizable compound such as an epoxy compound, and a sulfonium salt compound is used.

例えば、特許文献1の請求項1には、R1+23-(R1は硫黄原子のα位に置換されてもよいフェニル基又はエステル基を有するアルキル基を表し、R2、R3は、それぞれ置換基を有してもよいアルキル基を表し、Xは、SbF6、AsF6、PF6又はBF4を表わす)で表されるスルホニウム塩化合物が開示されており、当該文献の表1のNo.3には、下記式、

Figure 0004999043
で表わされる2−ヒドロキシエチルスルホニウム塩が具体的に例示されている。特許文献1のスルホニウム塩化合物は、カチオン重合性化合物を短時間で硬化させる特徴を有する。また、特許文献2の請求項1には、トリフルオロメタンスルホン酸アニオンを対イオンに用いた芳香族スルホニウム塩化合物が開示されている。特許文献2には、当該スルホニウム塩化合物は、対イオンにトリフルオロメタンスルホン酸アニオンを用いることで結晶性が向上し、熱や光に対して良好な安定性を有する旨、記載されている。
特開平7−126313号公報 特開2004−217551号公報 For example, in claim 1 of Patent Document 1, R 1 S + R 2 R 3 X (wherein R 1 represents an alkyl group having a phenyl group or an ester group which may be substituted at the α-position of a sulfur atom; 2 and R 3 each represents an optionally substituted alkyl group, and X represents SbF 6 , AsF 6 , PF 6 or BF 4 ), and a sulfonium salt compound represented by No. 1 in Table 1 of this document. 3 includes the following formula:
Figure 0004999043
The 2-hydroxyethylsulfonium salt represented by these is specifically illustrated. The sulfonium salt compound of Patent Document 1 has a feature of curing a cationic polymerizable compound in a short time. Further, claim 1 of Patent Document 2 discloses an aromatic sulfonium salt compound using a trifluoromethanesulfonate anion as a counter ion. Patent Document 2 describes that the sulfonium salt compound is improved in crystallinity by using a trifluoromethanesulfonate anion as a counter ion and has good stability to heat and light.
JP-A-7-126313 JP 2004-217551 A

特許文献1記載のスルホニウム塩化合物により、カチオン重合性化合物を短時間で硬化させることが可能となるが、カチオン重合性の硬化性組成物は、その用途により適切な硬化挙動が求められており、必ずしもカチオン重合性化合物を短時間で硬化させることが好ましいとは限らない。特にプリント基板用層間絶縁膜、多層板用絶縁膜、光学フィルム、ディスプレイ用の保護膜用途等の熱硬化性組成物には、硬化した後の硬化物に高度の平坦性が求められる場合や、凹凸のある基体の凹凸を硬化物で埋め込む場合に、早い硬化を与える重合開始剤は必ずしも適さない。これは、硬化途上のゲル状態がリフロー性を向上させ、平坦化に寄与すると考えられるためである。従って、急速な硬化を与えるものよりも、ゲル状態でいる時間を有するような硬化挙動を与えるものが好ましい。また、カチオン重合性化合物に対する相溶性が不充分であると硬化ムラが起こり平坦性に影響するので、充分な相溶性を有するものが好ましい。このようなことから、リフロー性が良好な硬化挙動を与え、カチオン重合性化合物に対する相溶性の良好なスルホニウム塩化合物が望まれている。   Although the cationic polymerizable compound can be cured in a short time by the sulfonium salt compound described in Patent Document 1, the cationic polymerizable curable composition is required to have an appropriate curing behavior depending on its use. It is not always preferable to cure the cationically polymerizable compound in a short time. Especially for thermosetting compositions such as interlayer insulating films for printed circuit boards, insulating films for multilayer boards, optical films, protective films for displays, etc., when a high degree of flatness is required for the cured product, When embedding the unevenness of a substrate with unevenness with a cured product, a polymerization initiator that gives rapid curing is not necessarily suitable. This is because it is considered that the gel state during curing improves the reflow property and contributes to flattening. Therefore, what gives the hardening behavior which has time in a gel state is preferable to what gives rapid hardening. Further, if the compatibility with the cationic polymerizable compound is insufficient, unevenness of curing occurs and the flatness is affected. Therefore, those having sufficient compatibility are preferable. For these reasons, a sulfonium salt compound that gives a curing behavior with good reflow properties and good compatibility with a cationically polymerizable compound is desired.

そこで本発明の目的は、カチオン重合性の熱硬化性組成物にリフロー性が良好な硬化挙動を与えることができるスルホニウム塩化合物、ならびにそれを用いたカチオン重合開始剤および熱硬化性組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a sulfonium salt compound capable of giving a curing behavior with good reflow property to a cationic polymerizable thermosetting composition, and a cationic polymerization initiator and a thermosetting composition using the sulfonium salt compound. There is to do.

本発明者らは上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、特定の構造を有するスルホニウム塩化合物をカチオン重合開始剤として用いた場合に、熱硬化性組成物がリフロー性が良好な硬化挙動をとることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when a sulfonium salt compound having a specific structure is used as a cationic polymerization initiator, the thermosetting composition exhibits a curing behavior with good reflow properties. As a result, the present invention has been completed.

即ち、本発明のスルホニウム塩化合物は、下記一般式(1)、

Figure 0004999043
(式中、Aはエチレン基、RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1〜8のアルキル基、 または下記一般式(2)、
Figure 0004999043
(式中、Aメチレン基、環Bはベンゼン環、は炭素数1〜4のアルキル基、nは0または1である。)で表される基であり、Xは、有機スルホン酸アニオン、またはテトラキスアリールホウ素アニオンであり、R およびR の少なくとも一方は一般式(2)で表される基である。)で表されることを特徴とするものである。 That is, the sulfonium salt compound of the present invention has the following general formula (1),
Figure 0004999043
(In the formula, A is an ethylene group , R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or the following general formula (2),
Figure 0004999043
(Wherein, A 1 is a methylene group , ring B is a benzene ring, R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is 0 or 1 ), and X is an organic group . sulfonate anion, or the Ri tetrakis aryl boron anion der, at least one of R 1 and R 2 is a group represented by the general formula (2). ).

また、本発明のカチオン重合開始剤は、上記本発明のスルホニウム塩化合物であることを特徴とするものである。   The cationic polymerization initiator of the present invention is the above-described sulfonium salt compound of the present invention.

更に、本発明の熱硬化性組成物は、上記本発明のカチオン重合開始剤およびカチオン重合性化合物を含有することを特徴とするものである。   Furthermore, the thermosetting composition of the present invention is characterized by containing the cationic polymerization initiator and the cationic polymerizable compound of the present invention.

本発明のスルホニウム塩化合物は、カチオン重合性の熱硬化性組成物に、リフロー性の良好な硬化挙動を与えるカチオン重合開始剤として機能する。   The sulfonium salt compound of the present invention functions as a cationic polymerization initiator that gives a cationically polymerizable thermosetting composition good curing behavior with good reflow properties.

本発明のスルホニウム塩化合物は、下記一般式(1)、

Figure 0004999043
で表され、カチオン重合開始剤として有用である。上記一般式(1)において、Aは炭素数1〜4のアルカンジイル基であり、例えば、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH2−CH2−CH2−、−CH(CH3)−CH2−、−CH2−CH(CH3)−、−C(CH32−、−CH2−CH2−CH2−CH2−、−CH(CH3)−CH2−CH2−、−CH2−CH(CH3)−CH2−、−CH2−CH2−CH(CH3)−、−CH(CH3)−CH(CH3)−、−C(CH32−CH2−、−CH2−C(CH32−が挙げられる。 The sulfonium salt compound of the present invention has the following general formula (1),
Figure 0004999043
And is useful as a cationic polymerization initiator. In the general formula (1), A is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, e.g., -CH 2 -, - CH 2 -CH 2 -, - CH 2 -CH 2 -CH 2 -, - CH (CH 3) -CH 2 -, - CH 2 -CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 -, - CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -, - CH (CH 3) - CH 2 -CH 2 -, - CH 2 -CH (CH 3) -CH 2 -, - CH 2 -CH 2 -CH (CH 3) -, - CH (CH 3) -CH (CH 3) -, - C (CH 3 ) 2 —CH 2 —, —CH 2 —C (CH 3 ) 2 — may be mentioned.

また、上記一般式(1)において、R1およびR2はそれぞれ独立に炭素数1〜8のアルキル基、または下記一般式(2)、

Figure 0004999043
で表される基であり、R1およびR2は、連結してテトラヒドロチオフェン環を形成してもよい。炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第2ブチル、第3ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第3アミル、ヘキシル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、シクロヘキシル、1−メチルシクロヘキシル、ヘプチル、2−ヘプチル、3−ヘプチル、イソヘプチル、第3ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第3オクチル、2−エチルヘキシル等が挙げられる。 In the general formula (1), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or the following general formula (2),
Figure 0004999043
R 1 and R 2 may be linked to form a tetrahydrothiophene ring. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, secondary butyl, tertiary butyl, isobutyl, amyl, isoamyl, tertiary amyl, hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, and cyclohexyl. 1-methylcyclohexyl, heptyl, 2-heptyl, 3-heptyl, isoheptyl, tertiary heptyl, n-octyl, isooctyl, tertiary octyl, 2-ethylhexyl and the like.

また、上記一般式(2)において、A1は炭素数1〜4のアルカンジイル基であり、上記Aにて例示したものと同様の基が挙げられる。また、環Bはベンゼン環またはナフタレン環であり、R3は炭素数1〜4のアルキル基であり、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第2ブチル、第3ブチル、イソブチルが挙げられる。nは0〜5の整数である。 In the general formula (2), A 1 represents alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms include the same groups as those exemplified in the above A. Ring B is a benzene ring or naphthalene ring, R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, secondary butyl, tertiary butyl, and isobutyl. n is an integer of 0-5.

上記一般式(1)において、S+に直接、芳香環が結合したものは、熱硬化によるカチオン開始剤として使用すると、硬化が遅く、光安定性が悪い。また、カチオン重合性化合物との相溶性が悪化する場合があるので好ましくない。 In the general formula (1), those in which an aromatic ring is directly bonded to S + are slow to cure and have poor light stability when used as a cationic initiator by thermal curing. Moreover, since compatibility with a cationically polymerizable compound may deteriorate, it is not preferable.

本発明の一般式(1)で表されるスルホニウム塩化合物において、Aがエチレン、R1およびR2がそれぞれ独立にメチル、ベンジルもしくは4−メチルフェニルメチル、または、R1およびR2が連結してテトラヒドロチオフェン環を形成する基であるものは、本発明の機能を損なうことなく、安価に高い収率で得られるので好ましい。 In the sulfonium salt compound represented by the general formula (1) of the present invention, A is ethylene, R 1 and R 2 are each independently methyl, benzyl or 4-methylphenylmethyl, or R 1 and R 2 are linked. The group that forms a tetrahydrothiophene ring is preferable because it can be obtained at low cost and in high yield without impairing the function of the present invention.

本発明のスルホニウム塩化合物のカチオン成分の具体例としては、以下に示すカチオンNo.1〜19が挙げられる。

Figure 0004999043
Specific examples of the cation component of the sulfonium salt compound of the present invention include the following cation Nos. 1-19 are mentioned.
Figure 0004999043

Figure 0004999043
Figure 0004999043

また、上記一般式(1)において、X-で表されるアニオンは、有機スルホン酸アニオン、有機スルホンイミドアニオンまたはテトラキスアリールホウ素アニオンである。これらのアニオンは、リフロー性が良好な硬化挙動を与えるものである。例えば、ハロゲンアニオン、四フッ化ホウ素アニオン、六フッ化アンチモンアニオン、六フッ化リンアニオンは、硬化が早いので充分なリフロー性を与えることができない。 In the general formula (1), the anion represented by X is an organic sulfonate anion, an organic sulfonimide anion, or a tetrakisaryl boron anion. These anions give a curing behavior with good reflowability. For example, a halogen anion, a boron tetrafluoride anion, an antimony hexafluoride anion, and a phosphorus hexafluoride anion cannot be given sufficient reflow properties because they cure quickly.

有機スルホン酸アニオンとしては、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロエタンスルホン酸アニオン、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、ウンデカフルオロペンタンスルホン酸アニオン、トリデカフルオロヘキサンスルホン酸アニオン、ペンタデカフルオロヘプタンスルホン酸アニオン、ヘプタデカフルオロオクタンスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、ドデシルベンゼンスルホン酸アニオン、ナフタレンスルホン酸アニオン、アントラセンスルホン酸アニオン、アセナフテンスルホン酸アニオン、フェナントレンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、エタンスルホン酸アニオン、プロパンスルホン酸アニオン、ブタンスルホン酸アニオン、ペンタンスルホン酸アニオン、ヘキサンスルホン酸アニオン、ヘプタンスルホン酸アニオン、オクタンスルホン酸アニオン、ノルボルネンスルホン酸アニオン、アダマンタンスルホン酸アニオン、シクロヘキサンスルホン酸アニオン、ジフェニルアミン−4−スルホン酸アニオン、2−アミノ−4−メチル−5−クロロベンゼンスルホン酸アニオン、2−アミノ−5−ニトロベンゼンスルホン酸アニオン等が挙げられ、有機スルホンイミドアニオンとしては、ビス(トリフルオロメタンスルホン)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホン)イミドアニオン、ビス(ヘプタフルオロプロパンスルホン)イミドアニオン、ビス(ノナフルオロブタンスルホン)イミドアニオン、ビス(ウンデカフルオロペンタンスルホン)イミドアニオン、ビス(ペンタデカフルオロヘプタンスルホン)イミドアニオン、ビス(トリデカフルオロヘキサンスルホン)イミドアニオン、ビス(ヘプタデカフルオロオクタンスルホン)イミドアニオン、(トリフルオロメタンスルホン)(ノナフルオロブタンスルホン)イミドアニオン、(メタンスルホン)(トリフルオロメタンスルホン)イミドアニオン等が挙げられ、テトラキスアリールホウ素アニオンとしては、テトラフェニルホウ素アニオン、テトラキス(4−フルオロフェニル)ホウ素アニオン、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素アニオン等が挙げられる。   Organic sulfonate anions include trifluoromethanesulfonate anion, pentafluoroethanesulfonate anion, heptafluoropropanesulfonate anion, nonafluorobutanesulfonate anion, undecafluoropentanesulfonate anion, tridecafluorohexanesulfonate anion, Pentadecafluoroheptanesulfonate anion, heptadecafluorooctanesulfonate anion, p-toluenesulfonate anion, benzenesulfonate anion, dodecylbenzenesulfonate anion, naphthalenesulfonate anion, anthracenesulfonate anion, acenaphthenesulfonate anion, Phenanthrenesulfonate anion, camphorsulfonate anion, methanesulfonate anion, ethanesulfonic acid Nion, propanesulfonate anion, butanesulfonate anion, pentanesulfonate anion, hexanesulfonate anion, heptanesulfonate anion, octanesulfonate anion, norbornenesulfonate anion, adamantanesulfonate anion, cyclohexanesulfonate anion, diphenylamine-4 -Sulfonic acid anion, 2-amino-4-methyl-5-chlorobenzenesulfonic acid anion, 2-amino-5-nitrobenzenesulfonic acid anion, and the like. As organic sulfonimide anion, bis (trifluoromethanesulfone) imide anion Bis (pentafluoroethanesulfone) imide anion, bis (heptafluoropropanesulfone) imide anion, bis (nonafluorobutanesulfone) Amide anion, bis (undecafluoropentanesulfone) imide anion, bis (pentadecafluoroheptanesulfone) imide anion, bis (tridecafluorohexanesulfone) imide anion, bis (heptadecafluorooctanesulfone) imide anion, (trifluoromethanesulfone) ) (Nonafluorobutanesulfone) imide anion, (methanesulfone) (trifluoromethanesulfone) imide anion, etc., and tetrakisarylboron anion includes tetraphenylboron anion, tetrakis (4-fluorophenyl) boron anion, tetrakis ( Pentafluorophenyl) boron anion and the like.

上記のアニオン成分としては、有機スルホン酸アニオンがゲル状態の時間が長く、硬化挙動をコントロールしやすいので好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸アニオンは優れた安定性を与えるのでより好ましい。   As the above-mentioned anion component, the organic sulfonate anion is preferable because it takes a long time in a gel state and the curing behavior is easily controlled, and the trifluoromethanesulfonate anion is more preferable because it provides excellent stability.

本発明のスルホニウム塩化合物において、その製造方法は、特に制限されることなく周知の有機合成反応を応用した方法を用いることができる。例えば、チオエーテル化合物とハロゲン化有機化合物とアニオン成分X-を導入するための塩化合物を出発原料として得ることができる。具体的には、HO−A−S−R1で表される化合物とCl−R2で表される化合物とM+-(Mはアルカリ金属)で表される化合物(A、R1、R2、X-は、上記一般式(1)と同様の化学種を表す)とを反応させることで得ることができる。また、R1SR2で表される化合物と、HO−A−Clで表される化合物と、M+-で表される化合物(A、R1、R2、X-は、上記一般式(1)と同様の化学種を表す)とを反応させることによっても得ることができる。 In the sulfonium salt compound of the present invention, the production method is not particularly limited, and a method applying a well-known organic synthesis reaction can be used. For example, a salt compound for introducing a thioether compound, a halogenated organic compound, and an anion component X can be obtained as a starting material. Specifically, a compound represented by HO-ASR 1 , a compound represented by Cl—R 2 , and a compound represented by M + X (M is an alkali metal) (A, R 1 , R 2 and X can be obtained by reacting with the same chemical species as in the general formula (1). In addition, a compound represented by R 1 SR 2 , a compound represented by HO—A—Cl, and a compound represented by M + X (A, R 1 , R 2 , X are represented by the above general formula (Represents the same chemical species as (1)).

本発明のカチオン重合開始剤は、上記本発明のスルホニウム塩化合物であることを特徴とするものであり、本発明の熱硬化性組成物は、当該本発明のカチオン重合開始剤と、硬化性成分としてカチオン重合性化合物を含有し、熱エネルギーにより硬化する組成物である。必須成分であるカチオン重合開始剤とカチオン重合性化合物以外に、溶媒または分散媒、カチオン重合性化合物以外の重合性化合物、各種添加剤等の任意成分を含有していてもよい。   The cationic polymerization initiator of the present invention is the sulfonium salt compound of the present invention, and the thermosetting composition of the present invention comprises the cationic polymerization initiator of the present invention and a curable component. As a composition containing a cationically polymerizable compound and being cured by thermal energy. In addition to the cationic polymerization initiator and the cationic polymerizable compound, which are essential components, an optional component such as a solvent or dispersion medium, a polymerizable compound other than the cationic polymerizable compound, and various additives may be contained.

本発明の熱硬化性組成物の必須成分であるカチオン重合性化合物としては、エポキシ化合物、フェノール化合物、アルデヒド化合物、ビニルエーテル化合物、スチレン化合物、環状エーテル化合物、ラクトン化合物、エピスルフィド化合物、シリコーン類等周知の化合物が挙げられ、これらはカチオン重合による硬化物を得られるように1種類または2種類以上混合して使用される。   Examples of the cationic polymerizable compound that is an essential component of the thermosetting composition of the present invention include epoxy compounds, phenol compounds, aldehyde compounds, vinyl ether compounds, styrene compounds, cyclic ether compounds, lactone compounds, episulfide compounds, silicones, and the like. Examples of the compound include one or a mixture of two or more so as to obtain a cured product by cationic polymerization.

本発明の熱硬化性組成物における任意成分である、溶媒または分散媒としては、各種有機溶剤を使用することができる。該有機溶剤としては、例えば、アルコール系溶剤、ポリオール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、ポリエーテル系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、塩素系溶剤、シアノ基を有する炭化水素溶剤、ピロリドン溶剤等が挙げられ、これらは、1種類または2種類以上混合して用いることができる。   Various organic solvents can be used as the solvent or dispersion medium, which is an optional component in the thermosetting composition of the present invention. Examples of the organic solvent include alcohol solvents, polyol solvents, ketone solvents, ester solvents, ether solvents, polyether solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, chlorine solvents. , A hydrocarbon solvent having a cyano group, a pyrrolidone solvent, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明の熱硬化性組成物における任意成分であるカチオン重合性化合物以外の重合性化合物としては、アクリレート化合物、メタクリレート化合物、オレフィン化合物に代表されるラジカル重合性化合物が挙げられる。   Examples of the polymerizable compound other than the cationic polymerizable compound which is an optional component in the thermosetting composition of the present invention include radical polymerizable compounds represented by acrylate compounds, methacrylate compounds, and olefin compounds.

また、本発明の熱硬化性組成物における任意成分である各種添加剤としては、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾエート系の紫外線吸収剤;フェノール系、リン系、硫黄系酸化防止剤;カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等からなる帯電防止剤;ハロゲン系化合物、リン酸エステル系化合物、リン酸アミド系化合物、メラミン系化合物、フッ素樹脂または金属酸化物、(ポリ)リン酸メラミン、(ポリ)リン酸ピペラジン等の難燃剤;炭化水素系、脂肪酸系、脂肪族アルコール系、脂肪族エステル系、脂肪族アマイド系または金属石けん系の滑剤;染料、顔料、カーボンブラック等の着色剤;ヒュームドシリカ、微粒子シリカ、けい石、珪藻土類、クレー、カオリン、珪藻土、シリカゲル、珪酸カルシウム、セリサイト、カオリナイト、フリント、長石粉、蛭石、アタパルジャイト、タルク、マイカ、ミネソタイト、パイロフィライト、シリカ等の珪酸系無機添加剤;ガラス繊維、炭酸カルシウム等の充填剤;造核剤、結晶促進剤等の結晶化剤、シランカップリング剤等が挙げられる。   In addition, various additives that are optional components in the thermosetting composition of the present invention include benzotriazole-based, triazine-based, and benzoate-based ultraviolet absorbers; phenol-based, phosphorus-based, sulfur-based antioxidants; cationic interfaces. Antistatic agent comprising activator, anionic surfactant, nonionic surfactant, amphoteric surfactant, etc .; halogen compound, phosphate ester compound, phosphate amide compound, melamine compound, fluororesin or metal Flame retardants such as oxides, (poly) phosphate melamine, (poly) phosphate piperazine; hydrocarbons, fatty acids, aliphatic alcohols, aliphatic esters, aliphatic amides or metal soaps; dyes , Pigments, colorants such as carbon black; fumed silica, fine particle silica, silica, diatomaceous earth, clay, kaolin, diatomaceous earth, Silica-based inorganic additives such as licagel, calcium silicate, sericite, kaolinite, flint, feldspar powder, aragonite, attapulgite, talc, mica, minnesotite, pyrophyllite, silica and the like; fillers such as glass fiber and calcium carbonate; Examples include nucleating agents, crystallization agents such as crystallization accelerators, silane coupling agents, and the like.

本発明の熱硬化性組成物におけるカチオン重合開始剤の使用量は、カチオン重合性化合物100質量部に対して、0.01質量部より少ないと硬化が不充分となる場合があり、10質量部を超えると硬化が早くなり、本発明の効果であるリフロー性向上が得られないので0.01質量部〜10質量部が好ましく、0.1質量部〜5質量部がより好ましい。   When the amount of the cationic polymerization initiator used in the thermosetting composition of the present invention is less than 0.01 parts by mass relative to 100 parts by mass of the cationic polymerizable compound, curing may be insufficient. If it exceeds 1, the curing is accelerated and the reflow property improvement which is the effect of the present invention cannot be obtained, so 0.01 to 10 parts by mass is preferable, and 0.1 to 5 parts by mass is more preferable.

また、溶媒または分散媒、カチオン重合性化合物以外の重合性化合物、各種添加剤等の任意成分のカチオン重合性化合物100質量部に対する使用量は、一般的に溶媒または分散媒は0〜10000質量部、カチオン重合性化合物以外の重合性化合物は0〜100質量部、各種添加剤は、各成分において0〜10質量部、トータルで0〜100質量部である。   In addition, the amount of the solvent or dispersion medium, polymerizable compound other than the cationic polymerizable compound, and optional components such as various additives with respect to 100 parts by mass of the cationic polymerizable compound is generally 0 to 10,000 parts by mass of the solvent or dispersion medium. The polymerizable compound other than the cationic polymerizable compound is 0 to 100 parts by mass, and the various additives are 0 to 10 parts by mass in each component, and the total is 0 to 100 parts by mass.

本発明の熱硬化性組成物の用途としては、インキ、保護膜(保護層)、塗料、接着剤、絶縁材、構造材、光学フィルム、FRP、レジスト等が挙げられる。特に光学フィルム用途、詳しくは液晶またはプラズマディスプレイ用光学フィルムとして有用であり、より詳しくは、プラズマディスプレイ用カラーフィルタ保護膜、反射防止膜、光拡散膜、フィルムシール剤、フィルム接着剤、偏光板保護膜、帯電防止膜、ハードコート膜、光導波路クラッドとして有用である。   Applications of the thermosetting composition of the present invention include ink, protective film (protective layer), paint, adhesive, insulating material, structural material, optical film, FRP, resist and the like. In particular, it is useful as an optical film, specifically as an optical film for liquid crystal or plasma display, and more specifically as a color filter protective film for plasma display, antireflection film, light diffusion film, film sealant, film adhesive, polarizing plate protection It is useful as a film, an antistatic film, a hard coat film, and an optical waveguide clad.

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
合成例1
カチオンNo.6のトリフルオロメタンスルホン酸塩の製造
500mlの反応フラスコに2−(メチルチオ)エタノール0.54モル、1−クロロメチル−4−メチルベンゼン0.54モル、メタノール100g、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム0.60モルを仕込み、25℃で24時間撹拌した。次いでメタノールを減圧除去し、得られた残渣に塩化メチレン100gを加え、これを水100gで3回水洗した後、塩化メチレンを減圧除去して、白色結晶を収率73%で得た。得られた白色結晶について、1H−NMR、19F−NMR(400MHz、重クロロホルム溶媒)、MALDI TOFMASS、IRにて分析を行い、目的物であることを確認した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, it is not limited to these.
Synthesis example 1
Cation No. Preparation of 6 trifluoromethanesulfonate salt In a 500 ml reaction flask, 0.54 mol of 2- (methylthio) ethanol, 0.54 mol of 1-chloromethyl-4-methylbenzene, 100 g of methanol, 0.60 of lithium trifluoromethanesulfonate Mole was charged and stirred at 25 ° C. for 24 hours. Next, methanol was removed under reduced pressure, and 100 g of methylene chloride was added to the resulting residue. This was washed with 100 g of water three times, and then the methylene chloride was removed under reduced pressure to obtain white crystals in a yield of 73%. The obtained white crystal was analyzed by 1 H-NMR, 19 F-NMR (400 MHz, deuterated chloroform solvent), MALDI TOFMASS, IR, and confirmed to be the target product.

(分析結果)
1H−NMR(ケミカルシフト;H数;ピーク)
(7.29−7.38;4;d)(4.58−4.72;2;d)(4.00−3.41;4;m)(2.81;3;s)(2.36;3;s)
19F−NMR(ケミカルシフト;F数;ピーク)
(75.2;3;s)
・MALDI TOFMASS
カチオン質量:197.6(理論値197.3)
アニオン質量:150.0(理論値149.1)
・IR(単位;cm-1
3242、3186、3037、2942、1602、1586、1503、1457、1440、1422、1366、1286、1212、1187、1164、1089、1023、983、924、878、834、819、771、760、720
(result of analysis)
1 H-NMR (chemical shift; H number; peak)
(7.29-7.38; 4; d) (4.58-4.72; 2; d) (4.00-3.41; 4; m) (2.81; 3; s) (2 .36; 3; s)
19 F-NMR (chemical shift; F number; peak)
(75.2; 3; s)
・ MALDI TOFASS
Cation mass: 197.6 (theoretical value: 197.3)
Anion mass: 150.0 (theoretical 149.1)
IR (unit: cm -1 )
3242, 3186, 3037, 2942, 1602, 1586, 1503, 1457, 1440, 1422, 1366, 1286, 1212, 1187, 1164, 1089, 1023, 983, 924, 878, 834, 819, 771, 760, 720

合成例2
カチオンNo.6のカンファースルホン酸塩の製造
トリフルオロメタンスルホン酸リチウムをカンファースルホン酸リチウムに変更した以外は、合成例1と同様の操作を行い、無色液体を収率56%で得た。得られた液体については、合成例1と同様の分析を行い目的物であることを確認した。
Synthesis example 2
Cation No. Production of camphorsulfonate of No. 6 A colorless liquid was obtained in a yield of 56% by performing the same operation as in Synthesis Example 1 except that lithium trifluoromethanesulfonate was changed to lithium camphorsulfonate. The obtained liquid was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 to confirm that it was the target product.

(分析結果)
1H−NMR(ケミカルシフト;H数;ピーク)
(7.18−7.43;4;d)(4.76−4.92;2;d)(4.09−4.11;2;t)(3.63−3.77;2;m)(3.28−3.31;1;d)(2.95;3;s)(2.71−2.81;1;d)(2.62−2.69;1;m)(2.34;3;s)(2.32−2.25;1;m)(2.04−1.94;2;m)(1.88−1.83;1;d)(1.75−1.68;1;m)(1.39−1.32;1;m)(1.07;3;s)(0.81;3;s)
・MALDI TOFMASS
カチオン質量:198.2(理論値197.3)
アニオン質量:231.7(理論値231.3)
・IR(単位;cm-1
3312、2957、2929、2886、1741、1615、1516、1456、1417、1387、1373、1288、1185、1171、1067、1038、823、788、731
(result of analysis)
1 H-NMR (chemical shift; H number; peak)
(7.18-7.43; 4; d) (4.76-4.92; 2; d) (4.09-4.11; 2; t) (3.63-3.77; 2; m) (3.28-3.31; 1; d) (2.95; 3; s) (2.71-2.81; 1; d) (2.62-2.69; 1; m) (2.34; 3; s) (2.32-2.25; 1; m) (2.04-1.94; 2; m) (1.88-1.83; 1; d) (1 .75-1.68; 1; m) (1.39-1.32; 1; m) (1.07; 3; s) (0.81; 3; s)
・ MALDI TOFASS
Cation mass: 198.2 (theoretical value: 197.3)
Anion mass: 231.7 (theoretical value 231.3)
IR (unit: cm -1 )
3312, 2957, 2929, 2886, 1741, 1615, 1516, 1456, 1417, 1387, 1373, 1288, 1185, 1171, 1067, 1038, 823, 788, 731

合成例3
カチオンNo.6のテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素塩の製造
トリフルオロメタンスルホン酸リチウムをテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素リチウムに変更した以外は合成例1と同様の操作を行うことで目的物を得た。
Synthesis example 3
Cation No. 6 Preparation of tetrakis (pentafluorophenyl) boron salt The target product was obtained by the same operation as in Synthesis Example 1 except that lithium trifluoromethanesulfonate was changed to lithium tetrakis (pentafluorophenyl) boron.

合成例4
カチオンNo.10のトリフルオロメタンスルホン酸塩の製造
2−(メチルチオ)エタノールを2−(4−メチルフェニルメチルチオ)エタノールに変更して合成例1と同様の操作を行うことで目的物を得ることができた。
Synthesis example 4
Cation No. Production of 10 trifluoromethanesulfonate salt The target product could be obtained by performing the same operation as in Synthesis Example 1 except that 2- (methylthio) ethanol was changed to 2- (4-methylphenylmethylthio) ethanol.

合成例5
カチオンNo.5のトリフルオロメタンスルホン酸塩の製造
1−クロロメチル−4−メチルベンゼンをクロロメチルベンゼンに変更して合成例1と同様の操作を行うことで目的物を得ることができた。
Synthesis example 5
Cation No. 5 Preparation of trifluoromethanesulfonate 1-chloromethyl-4-methylbenzene was changed to chloromethylbenzene, and the same procedure as in Synthesis Example 1 was performed to obtain the desired product.

合成例6
カチオンNo.4のトリフルオロメタンスルホン酸塩の製造
500mlの反応フラスコにテトラヒドロチオフェン0.54モル、2−クロロエタノール0.54モル、メタノール100g、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム0.60モルを仕込み、25℃で24時間撹拌した。次いでメタノールを減圧除去し、これに塩化メチレン100gを加え、得られた塩化メチレン組成物を水100gで3回水洗した後、塩化メチレンを減圧除去して目的物を得ることができた。
Synthesis Example 6
Cation No. Preparation of 4 trifluoromethanesulfonate salt A 500 ml reaction flask was charged with 0.54 mol of tetrahydrothiophene, 0.54 mol of 2-chloroethanol, 100 g of methanol, and 0.60 mol of lithium trifluoromethanesulfonate, and 24 hours at 25 ° C. Stir. Subsequently, methanol was removed under reduced pressure, 100 g of methylene chloride was added thereto, and the resulting methylene chloride composition was washed with 100 g of water three times, and then the methylene chloride was removed under reduced pressure to obtain the desired product.

実施例1〜3、比較例1および2
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(アデカレジンEP−4100;旭電化工業(株)製)100質量部に上記合成例1で得たカチオンNo.6のトリフルオロメタンスルホン酸塩、合成例2で得たカチオンNo.6のカンファースルホン酸塩、合成例3で得たカチオンNo.6のテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素塩をそれぞれカチオン重合開始剤として1質量部ずつ加え、実施例の熱硬化性組成物1〜3を得た。
Examples 1-3, Comparative Examples 1 and 2
The cation No. obtained in Synthesis Example 1 was added to 100 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin (Adeka Resin EP-4100; manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). No. 6 trifluoromethanesulfonate, the cation No. obtained in Synthesis Example 2. No. 6 camphor sulfonate, the cation No. obtained in Synthesis Example 3. 1 part by mass of 6 tetrakis (pentafluorophenyl) boron salt was added as a cationic polymerization initiator to obtain thermosetting compositions 1 to 3 of Examples.

ビスフェノールA型エポキシ樹脂(アデカレジンEP−4100;旭電化工業(株)製)100質量部にカチオンNo.6の六フッ化アンチモン塩をカチオン重合開始剤として1質量部加え、比較用の熱硬化性組成物1を得た。また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(アデカレジンEP−4100;旭電化工業(株)製)100質量部に4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムのトリフルオロメタンスルホン酸塩をカチオン重合開始剤として1質量部加え、比較用の熱硬化性組成物2を得た。   The cation No. was added to 100 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin (Adeka Resin EP-4100; manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). 6 parts of an antimony hexafluoride salt as a cationic polymerization initiator was added to obtain a thermosetting composition 1 for comparison. In addition, 1 part by mass of 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate as a cationic polymerization initiator was added to 100 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (Adeka Resin EP-4100; manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) for comparison. The thermosetting composition 2 was obtained.

得られた熱硬化性組成物について、ゲル化時間(tg)、硬化時間(ts)を測定し、ts−tgにより、ゲル状態の時間を得た。試験方法は直径3cmのアルミパンに熱硬化性組成物を0.5g秤量し、200℃に加熱したホットプレート上で加熱する方法をとった。目視およびスパチュラによる触診で検体の粘度が上昇し始めるまでの時間をゲル化時間(tg)とし、スパチュラによる触診でタックフリーとなるまでの時間を硬化時間(ts)とした。得られた結果を表1に示す。   About the obtained thermosetting composition, gelation time (tg) and hardening time (ts) were measured, and the time of the gel state was obtained by ts-tg. The test method was a method in which 0.5 g of the thermosetting composition was weighed in an aluminum pan having a diameter of 3 cm and heated on a hot plate heated to 200 ° C. The time until the viscosity of the specimen started to increase by visual inspection and palpation with a spatula was defined as gelation time (tg), and the time until tack-free by palpation with a spatula was determined as the curing time (ts). The obtained results are shown in Table 1.

Figure 0004999043
Figure 0004999043

上記表1から、本発明のスルホニウム塩化合物をカチオン重合開始剤として用いた熱硬化性組成物1〜3(実施例1〜3)は、ある程度のゲル状態を保っている時間を有する。このことはリフロー性が良好で平坦な硬化物を与えることを示す。比較用化合物1(比較例1)は、ゲル化までの時間(tg)が短いが、硬化時間(ts)も短く、リフロー性を得るのに充分なゲル状態の時間を有さない。また、比較用熱硬化性組成物2(比較例2)はtg、tsが長いので、非効率的である。   From Table 1 above, the thermosetting compositions 1 to 3 (Examples 1 to 3) using the sulfonium salt compound of the present invention as a cationic polymerization initiator have time to maintain a certain gel state. This indicates that the reflow property is good and a flat cured product is obtained. Comparative compound 1 (Comparative Example 1) has a short time to gelation (tg), but also has a short curing time (ts), and does not have sufficient gel state time to obtain reflow properties. Moreover, since the comparative thermosetting composition 2 (Comparative Example 2) has a long tg and ts, it is inefficient.

実施例4および5、比較例3
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(アデカレジンEP−4100;旭電化工業(株)製)100質量部に上記合成例1で得たカチオンNo.6のトリフルオロメタンスルホン酸塩をカチオン重合開始剤として0.5質量部加え、熱硬化性組成物4を得た。またビスフェノールA型エポキシ樹脂(アデカレジンEP−4100;旭電化工業(株)製)100質量部に合成例2で得たカチオンNo.6のカンファースルホン酸塩をカチオン重合開始剤として0.5質量部加え、熱硬化性組成物5を得た。また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(アデカレジンEP−4100;旭電化工業(株)製)100質量部にカチオンNo.6の六フッ化アンチモン塩をカチオン重合開始剤として0.5質量部加え、比較用の熱硬化性組成物3を得た。
Examples 4 and 5, Comparative Example 3
The cation No. obtained in Synthesis Example 1 was added to 100 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin (Adeka Resin EP-4100; manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). 6 parts of trifluoromethanesulfonate as a cationic polymerization initiator was added to obtain thermosetting composition 4. The cation No. obtained in Synthesis Example 2 was added to 100 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (Adeka Resin EP-4100; manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). 6 parts of camphor sulfonate as a cationic polymerization initiator was added to obtain thermosetting composition 5. Further, 100 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (Adeka Resin EP-4100; manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) was added to the cation No. 0.5 parts by mass of 6 antimony hexafluoride salt as a cationic polymerization initiator was added to obtain a comparative thermosetting composition 3.

得られた熱硬化性組成物を用い、50ml/分、窒素気流下、40℃〜300℃、5℃/分昇温の条件により、示差熱分析測定を行いDTAピークの形状を比較した。熱硬化性組成物4(実施例4)は、110℃〜160℃において硬化反応を示す発熱ピークを有しピークの幅は50℃であった。熱硬化性組成物5(実施例5)は、143℃〜240℃において硬化反応を示す発熱ピークを有し、ピークの幅は97℃であった。これに対して、比較用熱硬化性組成物3(比較例3)は、100℃〜130℃において硬化反応を示す発熱ピークを有し、ピークの幅は30℃であった。この結果から、ブロードなピークである本発明のスルホニウム塩である熱硬化性組成物4、5(実施例4、5)は、穏やかな熱硬化挙動であり、ゲル化から硬化までにリフロー性を向上させるだけの時間的あるいは熱硬化条件のマージンを有することが示唆される。これに対し、ピークが急峻な比較用熱硬化性組成物3(比較例3)は、ゲル化から硬化までが早く、充分なリフロー性を得ることができないことが示唆される。   Using the obtained thermosetting composition, differential thermal analysis measurement was carried out under the conditions of 50 ml / min, 40 ° C. to 300 ° C. and 5 ° C./min temperature increase in a nitrogen stream, and the shapes of DTA peaks were compared. The thermosetting composition 4 (Example 4) had an exothermic peak showing a curing reaction at 110 ° C. to 160 ° C., and the peak width was 50 ° C. The thermosetting composition 5 (Example 5) had an exothermic peak showing a curing reaction at 143 ° C. to 240 ° C., and the peak width was 97 ° C. On the other hand, the comparative thermosetting composition 3 (Comparative Example 3) had an exothermic peak showing a curing reaction at 100 ° C. to 130 ° C., and the peak width was 30 ° C. From this result, the thermosetting compositions 4 and 5 (Examples 4 and 5), which are the sulfonium salts of the present invention having a broad peak, have a mild thermosetting behavior and exhibit reflowability from gelation to curing. It is suggested that there is a margin of time or thermosetting conditions sufficient to improve. On the other hand, it is suggested that the comparative thermosetting composition 3 (Comparative Example 3) having a sharp peak has a fast time from gelation to curing and cannot obtain sufficient reflowability.

Claims (5)

下記一般式(1)、
Figure 0004999043
(式中、Aはエチレン基、RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1〜8のアルキル基、 または下記一般式(2)、
Figure 0004999043
(式中、Aメチレン基、環Bはベンゼン環、は炭素数1〜4のアルキル基、nは0または1である。)で表される基であり、Xは、有機スルホン酸アニオン、またはテトラキスアリールホウ素アニオンであり、R およびR の少なくとも一方は一般式(2)で表される基である。)で表されることを特徴とするスルホニウム塩化合物。
The following general formula (1),
Figure 0004999043
(In the formula, A is an ethylene group , R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or the following general formula (2),
Figure 0004999043
(Wherein, A 1 is a methylene group , ring B is a benzene ring, R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is 0 or 1 ), and X is an organic group . sulfonate anion, or the Ri tetrakis aryl boron anion der, at least one of R 1 and R 2 is a group represented by the general formula (2). A sulfonium salt compound represented by the formula:
前記R がメチル、前記R ベンジルもしくは4−メチルフェニルメチルである請求項1記載のスルホニウム塩化合物。 Wherein R 1 is methyl, wherein R 2 is benzyl or 4-methylphenyl methylation in a claim 1 sulfonium salt compound according. 前記Xが有機スルホン酸アニオンである請求項1または2記載のスルホニウム塩化合物。 The sulfonium salt compound according to claim 1 or 2, wherein X - is an organic sulfonate anion. 請求項1〜3のうちいずれか一項記載のスルホニウム塩化合物であることを特徴とするカチオン重合開始剤。   A cationic polymerization initiator, which is the sulfonium salt compound according to any one of claims 1 to 3. 請求項4記載のカチオン重合開始剤およびカチオン重合性化合物を含有することを特徴とする熱硬化性組成物。   A thermosetting composition comprising the cationic polymerization initiator according to claim 4 and a cationic polymerizable compound.
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