JP4999044B2 - 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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Description

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、ならびにこ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, and more particularly 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 represent an alkyl group which may have a substituent, and X represents SbF 6 , AsF 6 , PF 6 or BF 4 ). 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に記載のスルホニウム塩化合物のように、カチオン重合開始剤は、これを含有する熱硬化性組成物の硬化工程を短縮化するために、加熱による、よりすばやい硬化を与えるものが求められている。また、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では、熱硬化性組成物が硬化した後の硬化物に高度の平坦性が求められるので、ゲル化まではすばやく進行し、硬化途上のリフロー性を有するゲル状態でいる時間がある程度持続する硬化挙動を与えるものも求められる。更にまた、カチオン重合開始剤は、カチオン重合性化合物に対する相溶性が良好なもの、熱硬化時の揮散の無いもの、硬化後の硬化物からのブリードアウトのないものが求められている。   Like the sulfonium salt compound described in Patent Document 1, the cationic polymerization initiator is required to give a quicker curing by heating in order to shorten the curing process of the thermosetting composition containing the cationic polymerization initiator. ing. In addition, for printed circuit board interlayer insulation films, multilayer board insulation films, optical films, protective film applications for displays, etc., a high degree of flatness is required for the cured product after the thermosetting composition is cured. There is also a demand for a material that rapidly progresses until the formation of the resin and gives a curing behavior in which the time in the gel state having reflowability during the curing lasts to some extent. Furthermore, the cationic polymerization initiator is required to have good compatibility with the cationic polymerizable compound, no volatilization at the time of thermal curing, and no bleeding out from the cured product after curing.

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ゲル化が速い熱硬化を与えることができ、カチオン重合開始剤として適した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 suitable as a cationic polymerization initiator, capable of giving a thermosetting composition having a fast gelation to a cationic polymerizable thermosetting composition, and a cationic polymerization initiator using the same. The object is to provide a thermosetting composition.

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、ゲル化が速い熱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 has a fast gelation thermosetting behavior. As a result, the present invention has been completed.

本発明のスルホニウム塩化合物は、下記一般式(1)、

Figure 0004999044
(式中、Aは炭素数1〜4のアルカンジイル基、Rは水素原子またはメチル基、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 0004999044
(式中、A1は炭素数1〜4のアルカンジイル基、環Bはベンゼン環またはナフタレン環、R3は炭素数1〜4のアルキル基、nは0〜5の整数である)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く、Any-は、y価のアニオン、yは1または2である)で表されることを特徴とするものである。 The sulfonium salt compound of the present invention has the following general formula (1),
Figure 0004999044
(In the formula, A is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, R is a hydrogen atom or a methyl 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 0004999044
(Wherein A 1 is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, ring B is a benzene ring or naphthalene ring, R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 5). R 1 and R 2 may be linked to form a tetrahydrothiophene ring, An y− is a y-valent anion, and y is 1 or 2. It is a feature.

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、ゲル化が速い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 a fast gelling curing behavior.

本発明のスルホニウム塩化合物は、下記一般式(1)、

Figure 0004999044
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 0004999044
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、Rは水素原子またはメチル基であり、また、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 0004999044
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 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or the following general formula (2),
Figure 0004999044
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がエチレンであるもの、また、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, and R 1 and R 2 are each independently methyl, benzyl or 4-methylphenylmethyl, or R 1 and A group in which R 2 is linked to form a tetrahydrothiophene ring is preferable because it can be obtained at low cost and in a 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.1〜32が挙げられる。

Figure 0004999044
Specific examples of the cation component of the sulfonium salt compound of the present invention include the following cation Nos. 1-32.
Figure 0004999044

Figure 0004999044
Figure 0004999044

Figure 0004999044
Figure 0004999044

Figure 0004999044
Figure 0004999044

本発明のスルホニウム塩化合物を表す上記一般式(1)において、Any-で表されるアニオンは、1価または2価のアニオンである。一価のものとして、塩素アニオン、臭素アニオン、ヨウ素アニオン、フッ素アニオン等のハロゲンアニオン;過塩素酸アニオン、塩素酸アニオン、チオシアン酸アニオン、六フッ化リンアニオン、六フッ化アンチモンアニオン、四フッ化ホウ素アニオン等の無機系アニオン;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の有機スルホン酸アニオン;ビス(ベンゼンスルホン)イミドアニオン、ビス(トルエンスルホン)イミドアニオン、ビス(メタンスルホン)イミドアニオン、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、(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)イミドアニオン等の有機スルホンイミドアニオン;オクチルリン酸アニオン、ドデシルリン酸アニオン、オクタデシルリン酸アニオン、フェニルリン酸アニオン、ノニルフェニルリン酸アニオン、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ第三ブチルフェニル)ホスホン酸アニオン等の有機リン酸系アニオン;テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素アニオン等の有機ホウ素系アニオンが挙げられ、二価のものとしては、例えば、ベンゼンジスルホン酸アニオン、ナフタレンジスルホン酸アニオン等が挙げられる。 In the general formula representing the sulfonium salt compound of the present invention (1), anions represented by An y- represents a monovalent or divalent anion. Monovalent halogen anions such as chlorine anion, bromine anion, iodine anion, fluorine anion; perchlorate anion, chlorate anion, thiocyanate anion, phosphorus hexafluoride anion, antimony hexafluoride anion, tetrafluoride Inorganic anions such as boron anion; trifluoromethanesulfonate anion, pentafluoroethanesulfonate anion, heptafluoropropanesulfonate anion, nonafluorobutanesulfonate anion, undecafluoropentanesulfonate anion, tridecafluorohexanesulfonate anion , Pentadecafluoroheptanesulfonate anion, heptadecafluorooctanesulfonate anion, p-toluenesulfonate anion, benzenesulfonate anion, dodecylbenzenesulfone Acid anion, naphthalenesulfonate anion, anthracenesulfonate anion, acenaphthenesulfonate anion, phenanthrenesulfonate anion, camphorsulfonate anion, methanesulfonate anion, ethanesulfonate anion, propanesulfonate anion, butanesulfonate anion, pentane Sulfonate anion, hexane sulfonate anion, heptane sulfonate anion, octane sulfonate anion, norbornene sulfonate anion, adamantane sulfonate anion, cyclohexane sulfonate anion, diphenylamine-4-sulfonate anion, 2-amino-4-methyl- Organic sulfonate anions such as 5-chlorobenzenesulfonate anion and 2-amino-5-nitrobenzenesulfonate anion Bis (benzenesulfone) imide anion, bis (toluenesulfone) imide anion, bis (methanesulfone) imide anion, bis (trifluoromethanesulfone) imide anion, bis (pentafluoroethanesulfone) imide anion, bis (heptafluoropropanesulfone) Organic sulfonimide anions such as imide anion, bis (nonafluorobutanesulfone) imide anion, (trifluoromethanesulfone) (nonafluorobutanesulfone) imide anion, (methanesulfone) (trifluoromethanesulfone) imide anion; octyl phosphate anion, Dodecyl phosphate anion, octadecyl phosphate anion, phenyl phosphate anion, nonylphenyl phosphate anion, 2,2′-methylenebis (4,6-ditertiary butyrate Organophosphate anions such as phenyl) phosphonic acid anion; Organoboronic anions such as tetrakis (pentafluorophenyl) boron anion are mentioned. Examples of divalent ones include benzenedisulfonic acid anion, naphthalenedisulfonic acid anion, etc. Is mentioned.

上記のAny-で表されるアニオンは、カチオン重合の硬化挙動により適宜、選択される。例えば、単純に硬化までの時間を短縮したいのであれば、六フッ化リンアニオン、四フッ化ホウ素アニオン、六フッ化アンチモンアニオン等の無機系アニオンが好適である。また、熱硬化後の硬化物に高度な平坦性を求められる場合や凹凸のある基体に凹凸を埋め込み平坦な被膜を形成する場合は、リフロー性を向上させる必要がある。リフロー性を向上させるには、硬化途上のゲル状態がある程度継続するような硬化挙動を与えるものが適している。このような性質を与えるアニオンとしては、有機スルホン酸アニオン、有機スルホンイミドアニオン、有機ホウ素系アニオンが挙げられ、具体的には、カンファースルホン酸アニオン、トリフルオロメタ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、ビス(トリフルオロメタンスルホン)イミドアニオン、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素アニオンが挙げられる。 The anion represented by Any y- is appropriately selected depending on the curing behavior of cationic polymerization. For example, if it is simply desired to shorten the time until curing, inorganic anions such as phosphorus hexafluoride anion, boron tetrafluoride anion, and antimony hexafluoride anion are suitable. In addition, when a high degree of flatness is required for the cured product after thermosetting, or when a flat film is formed by embedding irregularities in a substrate having irregularities, it is necessary to improve the reflow property. In order to improve the reflow property, a material that gives a curing behavior such that the gel state during curing continues to some extent is suitable. Examples of the anion that gives such properties include an organic sulfonate anion, an organic sulfonimide anion, and an organic boron anion. Specifically, a camphor sulfonate anion, a trifluoromethane sulfonate anion, and a nonafluorobutane sulfonate anion. Bis (trifluoromethanesulfone) imide anion and tetrakis (pentafluorophenyl) boron anion.

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1/yAny-を導入するための塩化合物を出発原料として得られるHO−A−S+12・1/yAny-を中間体とし、この中間体と(メタ)アクリル酸誘導体との反応により得ることができる。 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, HO-AS + R 1 R 2 .1 / yAn y- obtained from a salt compound for introducing a thioether compound, a halogenated organic compound and an anionic component 1 / yAn y- as an intermediate is used as an intermediate. This intermediate can be obtained by reaction of a (meth) acrylic acid derivative.

上記中間体を得る方法の具体例としては、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+1/yAny-(Mはアルカリ金属)で表される化合物とを反応させる方法、R1SR2で表される化合物と、HO−A−Clで表される化合物と、M+1/yAny-で表される化合物とを反応させる方法が挙げられる。また、上記の(メタ)アクリル酸誘導体としては、アクリル酸、メタクリル酸等の有機酸;アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸ハライド;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等の低級エステルが挙げられる。本発明のスルホニウム塩化合物は、これらの中間体とアクリル酸誘導体を用いて周知のエステル化反応またはエステル交換反応を応用して得ることができる。 Specific examples of the method for obtaining the above intermediate, a compound represented by HO-A-S-R 1 , a compound represented by Cl-R 2, M + 1 / yAn y- (M is an alkali metal ), A compound represented by R 1 SR 2 , a compound represented by HO-A-Cl, and a compound represented by M + 1 / yAn y- The method of letting it be mentioned. Examples of the (meth) acrylic acid derivatives include organic acids such as acrylic acid and methacrylic acid; acid halides such as acrylic acid chloride and methacrylic acid chloride; methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, and ethyl methacrylate. And lower esters. The sulfonium salt compound of the present invention can be obtained by applying a known esterification reaction or transesterification reaction using these intermediates and acrylic acid derivatives.

本発明のスルホニウム塩化合物は、アクリル酸またはメタクリル酸由来の重合性炭素二重結合を有するので、カチオン重合性化合物として(メタ)アクリレートやビニルエーテル、スチレン等の二重結合を有するものを使用した場合に相溶性に優れること、また、硬化後に硬化物である高分子中に化学結合によって組み込まれるのでカチオン重合開始剤のブリードアウトを防止できることが期待される。   Since the sulfonium salt compound of the present invention has a polymerizable carbon double bond derived from acrylic acid or methacrylic acid, a compound having a double bond such as (meth) acrylate, vinyl ether or styrene is used as the cationic polymerizable compound. In addition, it is expected that the cationic polymerization initiator can be prevented from bleeding out because it is excellent in compatibility with the polymer and is incorporated into the polymer as a cured product by chemical bonding after curing.

なお、本発明のスルホニウム塩化合物は、自身を重合性モノマーとした機能性オリゴマーや機能性ポリマー等の重合体の原料として使用することもできる。該重合体は、本発明のスルホニウム塩化合物のみからなるもの、または他の重合性モノマーとの共重合体が挙げられ、これらは光または熱による重合で得ることができる。   The sulfonium salt compound of the present invention can also be used as a raw material for a polymer such as a functional oligomer or a functional polymer using itself as a polymerizable monomer. Examples of the polymer include those composed only of the sulfonium salt compound of the present invention, and copolymers with other polymerizable monomers, and these can be obtained by polymerization by light or heat.

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、カチオン重合性化合物を硬化性成分として含有する、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 characterized in that it 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 cationic polymerizable compound. A composition containing a compound as a curable component and 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質量部を超えても使用効果の増加が得られないばかりでなく、硬化物の物性に悪影響を与える場合があるので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。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。   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. In addition to not being able to obtain an increase in the effect of use even if the amount exceeds 1, it may have an adverse effect on the physical properties of the cured product. More preferred. 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、比較例等によって更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
合成例1
カチオンNo.16のトリフルオロメタンスルホン酸塩の製造
(中間体1の合成)
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、白色結晶である中間体を収率73%で得た。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example, a comparative example, etc. demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these.
Synthesis example 1
Cation No. Production of 16 trifluoromethanesulfonate (synthesis of intermediate 1)
A 500 ml reaction flask was charged with 0.54 mol of 2- (methylthio) ethanol, 0.54 mol of 1-chloromethyl-4-methylbenzene, 100 g of methanol, and 0.60 mol of lithium trifluoromethanesulfonate, and the mixture was heated at 25 ° C. for 24 hours. Stir. 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 an intermediate as white crystals in a yield of 73%. It was.

(目的物の合成)
1リットルの反応フラスコに上記操作により得られた中間体1を0.29モル、炭酸カリウムを0.44モル、アセトンを300g仕込み、攪拌しながら5℃に冷却した。これにメタクリル酸クロライド0.30モルを反応系が5℃を超えないように滴下し、滴下後、5℃で3時間反応させた。得られた反応系に水300gを加え、次にアセトンを減圧除去し、塩化メチレンを200g加え攪拌した。水相を廃棄し、得られた塩化メチレン溶液を300gの水で3回洗浄した後、減圧濃縮し、無色液体である目的物を収率62%で得た。得られた無色液体については、1H−NMR、19F−NMR(400MHz、重クロロホルム溶媒)、MALDI TOFMASSにて分析を行い、目的物であることを確認した。
(Synthesis of target product)
A 1-liter reaction flask was charged with 0.29 mol of Intermediate 1 obtained by the above operation, 0.44 mol of potassium carbonate, and 300 g of acetone, and cooled to 5 ° C. with stirring. To this, 0.30 mol of methacrylic acid chloride was added dropwise so that the reaction system did not exceed 5 ° C, and after the addition, the reaction was carried out at 5 ° C for 3 hours. 300 g of water was added to the resulting reaction system, then acetone was removed under reduced pressure, and 200 g of methylene chloride was added and stirred. The aqueous phase was discarded, and the resulting methylene chloride solution was washed with 300 g of water three times and then concentrated under reduced pressure to obtain the desired product as a colorless liquid in a yield of 62%. The obtained colorless liquid was analyzed by 1 H-NMR, 19 F-NMR (400 MHz, deuterated chloroform solvent), and MALDI TOFMASS 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)
(7.21−7.35;4;d)(6.12−5.68;2;d)(4.78−4.87;2;d)(4.42−3.84;4;m)(2.91;3;s)(2.35;3;s)(1.92:3;s)
19F−NMR(ケミカルシフト;F数;ピーク)
(75.6;3;s)
・MALDI TOFMASS
カチオン質量:266.0(理論値265.4)
アニオン質量:150.0(理論値149.1)
(result of analysis)
1 H-NMR (chemical shift; H number; peak)
(7.21-7.35; 4; d) (6.12-5.68; 2; d) (4.78-4.87; 2; d) (4.42-3.84; 4; m) (2.91; 3; s) (2.35; 3; s) (1.92: 3; s)
19 F-NMR (chemical shift; F number; peak)
(75.6; 3; s)
・ MALDI TOFASS
Cation mass: 266.0 (theoretical value 265.4)
Anion mass: 150.0 (theoretical 149.1)

合成例2
カチオンNo.16の六フッ化アンチモン塩の製造
トリフルオロメタンスルホン酸リチウムを六フッ化アンチモンカリウムに変更した以外は、合成例1と同様の操作を行い収率51%で目的の化合物を得た。これについて合成例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 16 antimony hexafluoride salt The target compound was obtained in a yield of 51% in the same manner as in Synthesis Example 1, except that lithium trifluoromethanesulfonate was changed to potassium antimony hexafluoride. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例3
カチオンNo.16の六フッ化リン塩の製造
トリフルオロメタンスルホン酸リチウムを六フッ化リンカリウムに変更した以外は合成例1と同様の操作を行い収率53%で得た。これについて合成例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 3
Cation No. Production of 16 hexafluorophosphorus salt The same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out except that lithium trifluoromethanesulfonate was changed to potassium hexafluorophosphate, and the yield was 53%. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例4
カチオンNo.16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収率36%で得た。これについて合成例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 4
Cation No. Production of 16 camphor sulfonate The same operation as in Synthesis Example 1 was carried out except that lithium trifluoromethanesulfonate was changed to lithium camphorsulfonate, and the yield was obtained in 36%. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例5
カチオンNo.16のノナフルオロブタン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ノナフルオロブタン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収率60%で得た。これについて合成例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 5
Cation No. Production of 16 nonafluorobutane sulfonate The same procedure as in Synthesis Example 1 was repeated except that the lithium trifluoromethanesulfonate was changed to lithium nonafluorobutanesulfonate to obtain 60% yield. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例6
カチオンNo.16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と同様の操作を行い収率52%で得た。これについて合成例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 6
Cation No. Production of 16 tetrakis (pentafluorophenyl) boron salt The same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out except that the lithium trifluoromethanesulfonate was changed to lithium tetrakis (pentafluorophenyl) boron to obtain a yield of 52%. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例7
カチオンNo.20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た以外は合成例1と同様の操作を行い収率57%で得た。これについて合成例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 7
Cation No. Production of 20 trifluoromethanesulfonate salt The same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out except that 2- (methylthio) ethanol was changed to 2- (4-methylphenylmethylthio) ethanol, and the yield was 57%. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例8
カチオンNo.15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た以外は合成例1と同様の操作を行い収率56%で得た。これについて合成例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 8
Cation No. Production of 15 trifluoromethanesulfonate salt The same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out except that 1-chloromethyl-4-methylbenzene was changed to chloromethylbenzene, and a yield of 56% was obtained. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例9
カチオンNo.14のトリフルオロメタンスルホン酸塩の製造
(中間体2の合成)
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、得られた残渣に塩化メチレン100gを加えた。この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、中間体2を収率58%で得た。
Synthesis Example 9
Cation No. Production of 14 trifluoromethanesulfonate (synthesis of intermediate 2)
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 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. The methylene chloride composition was washed with 100 g of water three times, and then the methylene chloride was removed under reduced pressure to obtain Intermediate 2 in a yield of 58%.

(目的物の合成)
中間体1を、上記操作により得られた中間体2に変更した以外は合成例1と同様の操作を行い中間体2から収率51%で目的物を結晶として得た。これについて合成例1と同様の分析を行い目的物であることを確認した。
(Synthesis of target product)
The same operation as in Synthesis Example 1 was performed except that Intermediate 1 was changed to Intermediate 2 obtained by the above operation, and the target product was obtained as crystals from Intermediate 2 in a yield of 51%. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例10
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
メタクリル酸クロライドをアクリル酸クロライドに変更した以外は合成例1と同様の操作を行い収率37%で目的の化合物を結晶として得た。これについて合成例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 10
Cation No. 6 Preparation of trifluoromethanesulfonate The same operation as in Synthesis Example 1 was carried out except that methacrylic acid chloride was changed to acrylic acid chloride to obtain the target compound as crystals in a yield of 37%. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

合成例11
カチオンNo.6のビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド塩の製造
メタクリル酸クロライドをアクリル酸クロライドに変更し、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムをビス(トリフルオロスルホン)イミドカリウムに変更した以外は合成例1と同様の操作を行い収率38%で目的の化合物を得た。これについて合成例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 11
Cation No. 6 Preparation of bis (trifluoromethanesulfone) imide salt The same procedure as in Synthesis Example 1 was conducted except that methacrylic acid chloride was changed to acrylic acid chloride and lithium trifluoromethanesulfonate was changed to bis (trifluorosulfone) imide potassium. The target compound was obtained in a yield of 38%. This was analyzed in the same manner as in Synthesis Example 1 and confirmed to be the target product.

実施例1〜11、比較例1、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質量部に下記表1記載のスルホニウム塩化合物をカチオン重合開始剤としてそれぞれ1質量部ずつ加え、実施例1〜11の熱硬化性組成物を得た。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質量部に下記に示すスルホニウム塩化合物(比較化合物1、2)をカチオン重合開始剤として1質量部ずつ加え、比較用の熱硬化性組成物1、2を得た。

Figure 0004999044
Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2
1 part by mass of each of the sulfonium salt compounds described in Table 1 below as a cationic polymerization initiator 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.). A thermosetting composition was obtained. In addition, 100 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (Adeka Resin EP-4100; manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) was added 1 part by mass of the sulfonium salt compound (Comparative Compounds 1 and 2) shown below as a cationic polymerization initiator. Comparative thermosetting compositions 1 and 2 were obtained.
Figure 0004999044

(ゲル化時間の評価)
得られた熱硬化性組成物について、ゲル化時間(tg)を測定した。なお、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)とした。得られた結果を下記表1に併せて示す。
(Evaluation of gelation time)
The gelation time (tg) was measured for the obtained thermosetting composition. 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 the gelation time (tg). The obtained results are also shown in Table 1 below.

Figure 0004999044
Figure 0004999044

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は、ゲル化までの時間(tg)が短い。一方、これに比べて比較用の熱硬化性組成物はゲル化までの時間が長いことが確認できた。   From Table 1 above, the thermosetting composition using the sulfonium salt compound of the present invention as a cationic polymerization initiator has a short time to gelation (tg). On the other hand, it was confirmed that the comparative thermosetting composition took a long time to gelation.

Claims (5)

下記一般式(1)、
Figure 0004999044
(式中、Aは炭素数1〜4のアルカンジイル基、Rは水素原子またはメチル基、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 0004999044
(式中、Aは炭素数1〜4のアルカンジイル基、環Bはベンゼン環またはナフタレン環、Rは炭素数1〜4のアルキル基、nは0〜5の整数である)で表される基であり、RおよびRは、連結してテトラヒドロチオフェン環を形成してもよく、Any−は、六フッ化リンアニオン、四フッ化ホウ素アニオン、六フッ化アンチモンアニオン、カンファースルホン酸アニオン、トリフルオロメタ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、ビス(トリフルオロメタンスルホン)イミドアニオンおよびテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素アニオンからなる群から選択されるアニオン、yは1または2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 0004999044
(In the formula, A is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, R is a hydrogen atom or a methyl 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 0004999044
(Wherein A 1 is an alkanediyl group having 1 to 4 carbon atoms, ring B is a benzene ring or naphthalene ring, R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 5). R 1 and R 2 may be linked to form a tetrahydrothiophene ring, and An y- is a phosphorus hexafluoride anion, boron tetrafluoride anion, antimony hexafluoride anion, camphor An anion selected from the group consisting of sulfonate anion, trifluoromethanesulfonate anion, nonafluorobutanesulfonate anion, bis (trifluoromethanesulfone) imide anion and tetrakis (pentafluorophenyl) boron anion, y is 1 or 2 A sulfonium salt compound represented by the formula:
前記Aがエチレン基である請求項1記載のスルホニウム塩化合物。   The sulfonium salt compound according to claim 1, wherein A is an ethylene group. 前記RおよびR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RおよびR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 R 1 and R 2 are each independently methyl, benzyl or 4-methylphenylmethyl, or R 1 and R 2 are linked to form a tetrahydrothiophene ring. 請求項1〜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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