[硬化性組成物]
本発明の硬化性組成物(樹脂組成物)は、重合成分(ラジカル重合成分、ラジカル重合性成分)として、重合性不飽和結合を有するフルオレン化合物(フルオレン化合物、フルオレン化合物(A)などということがある)と、特定の非フルオレン系(メタ)アクリルモノマー(非フルオレン系(メタ)アクリルモノマー、(メタ)アクリルモノマー(B)などということがある)とを少なくとも含む。
(フルオレン化合物(A))
重合性不飽和結合を有するフルオレン化合物(又はフルオレン骨格を有する重合性不飽和化合物)において、重合性不飽和結合(重合性不飽和基)としては、炭素−炭素不飽和結合(炭素−炭素不飽和基)が挙げられる。このような重合性不飽和結合は、炭素−炭素不飽和結合を有していればよく、具体的には、アルケニレン基(例えば、ビニル基など)、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。重合性不飽和結合を有するフルオレン化合物は、単独で又は2種以上組み合わせて重合性不飽和基を有していてもよい。代表的なフルオレン化合物は、(メタ)アクリロイル基(又は(メタ)アクリロイルオキシ基)を有するフルオレン化合物である。
フルオレン化合物において、重合性不飽和結合の数は1個以上(例えば、1〜8個、好ましくは1〜6個、さらに好ましくは2〜4個)であればよい。好ましいフルオレン化合物には、2個以上(例えば、2〜6個、好ましくは2〜4個、特に2個)の重合性不飽和結合(例えば、(メタ)アクリロイル基)を有するフルオレン化合物(多官能性フルオレン化合物)が含まれる。
そのため、フルオレン化合物は、2個以上の重合性不飽和結合を有するフルオレン化合物(多官能性のフルオレン化合物)で少なくとも構成してもよい。すなわち、フルオレン化合物は、2個以上の重合性不飽和結合を有するフルオレン化合物のみで構成してもよく、2個以上の重合性不飽和結合を有するフルオレン化合物を主成分として1つの重合性不飽和結合を有するフルオレン化合物(単官能性フルオレン化合物)を含んでいてもよい。後者の場合、フルオレン化合物全体に対して、多官能性のフルオレン化合物の割合は、40モル%以上(例えば、50〜99.9モル%)、好ましくは60モル%以上(例えば、65〜99.7モル%)、さらに好ましくは70モル%以上(例えば、80〜99.5モル%)、特に85モル%以上(例えば、90〜99モル%)であってもよい。
フルオレン化合物は、重合性不飽和結合とともに、フルオレン骨格を有している。すなわち、フルオレン化合物は、重合性不飽和結合(又は重合性不飽和結合を含む基)がフルオレン骨格に結合(又は置換)した化合物である。
このようなフルオレン骨格としては、フルオレン(9位に置換基がないフルオレン骨格)、9−置換フルオレン(例えば、9−アルキルフルオレン、9−モノアリールフルオレン、9,9−ビスアリールフルオレンなどの9位に炭化水素基を有するフルオレンなど)などが挙げられる。代表的なフルオレン骨格は、9,9−ビスアリールフルオレン骨格である。なお、フルオレン骨格は、フルオレンやフルオレンの9位に置換する置換基に、置換基を有していてもよい。
フルオレン骨格に対する重合性不飽和結合(又は重合性不飽和結合を含む基)の置換位置(結合位置)は、特に限定されず、フルオレン骨格そのものであってもよく、フルオレンの9位に位置する置換基に結合していてもよい。
代表的なフルオレン化合物には、2以上の重合性不飽和結合(特に(メタ)アクリロイル基)を有する9,9−ビスアリールフルオレン類、例えば、下記式(1)で表される化合物などが含まれる。
(式中、環Zは芳香族炭化水素環、R1は置換基を示し、R2はアルキレン基を示し、R3は水素原子又はメチル基を示し、R4は置換基を示し、kは0〜4の整数、mは0以上の整数、nは0以上の整数、pは1以上の整数である。)
上記式(1)において、環Zで表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、縮合多環式アレーン(又は縮合多環式芳香族炭化水素)環などが挙げられる。縮合多環式アレーン(又は縮合多環式芳香族炭化水素)環としては、例えば、縮合二環式アレーン環(例えば、インデン環、ナフタレン環などのC8−20縮合二環式アレーン環)、縮合三環式アレーン環(例えば、アントラセン環など)などの縮合二乃至四環式アレーン環などが挙げられる。なお、2つの環Zは、同一の又は異なる環であってもよく、通常、同一の環であってもよい。
代表的な環Zは、ベンゼン環、ナフタレン環である。
前記式(1)において、基R1としては、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基(フェニル基などのC6−10アリール基)など]などの非反応性置換基が挙げられ、特に、アルキル基などである場合が多い。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などのC1−12アルキル基(例えば、C1−8アルキル基、特にメチル基などのC1−4アルキル基)などが例示できる。なお、kが複数(2以上)である場合、基R1は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、フルオレン(又はフルオレン骨格)を構成する2つのベンゼン環に置換する基R1は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレンを構成するベンゼン環に対する基R1の結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数kは、0〜1、特に0である。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、置換数kは、互いに同一又は異なっていてもよい。
前記式(1)において、基R2で表されるアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、1,2−ブタンジイル基、テトラメチレン基などのC2−6アルキレン基、好ましくはC2−4アルキレン基、さらに好ましくはC2−3アルキレン基が挙げられる。特に、ハンドリング性などの観点から基R2がプロピレン基などの分岐アルキレン基(例えば、C3−4アルキレン基)であるフルオレン化合物(例えば、環Zがナフタレン環であるフルオレン化合物)を好適に用いてもよい。なお、mが2以上であるとき、アルキレン基は異なるアルキレン基で構成されていてもよく、通常、同一のアルキレン基で構成されていてもよい。また、2つの環Zにおいて、基R2は同一であっても、異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
オキシアルキレン基(OR2)の数(付加モル数)mは、0〜15(例えば、0〜12)程度の範囲から選択でき、例えば、0〜8(例えば、0〜8)、好ましくは0〜6(例えば、1〜6)、さらに好ましくは0〜4(例えば、1〜4)であってもよい。特に、mは、1以上(例えば、1〜4、好ましくは1〜3、さらに好ましくは1〜2、特に1)であってもよい。なお、置換数mは、異なる環Zにおいて、同一であっても、異なっていてもよい。また、2つの環Zにおいて、オキシアルキレン基の合計(m×2)は、0〜30(例えば、2〜24)程度の範囲から選択でき、例えば、0〜16(例えば、2〜14)、好ましくは0〜12(例えば、2〜10)、さらに好ましくは0〜8(例えば、0〜6)、特に0〜4(例えば、2〜4)であってもよい。
前記式(1)において、基R2を含む基((メタ)アクリロイル基含有基などということがある)の置換数pは、1以上であればよく、例えば、1〜4、好ましくは1〜3、さらに好ましくは1〜2、特に1であってもよい。なお、置換数pは、それぞれの環Zにおいて、同一又は異なっていてもよく、通常、同一である場合が多い。なお、(メタ)アクリロイル基含有基の置換位置は、特に限定されず、環Zの適当な置換位置に置換していればよい。例えば、(メタ)アクリロイル基含有基は、環Zがベンゼン環であるとき、ベンゼン環の2〜6位の適当な位置(特に、少なくとも4位)に置換していてもよく、環Zが縮合多環式炭化水素環であるとき、フルオレンの9位に結合した炭化水素環とは別の炭化水素環(例えば、ナフタレン環の5位、6位など)に少なくとも置換していてもよい。
環Zに置換する置換基R4としては、通常、非反応性置換基、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などのC1−12アルキル基、好ましくはC1−8アルキル基など)、シクロアルキル基(シクロへキシル基などのC5−8シクロアルキル基など)、アリール基(例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などのC6−10アリール基など)、アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)などの炭化水素基;アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基などのC1−8アルコキシ基など)、シクロアルコキシ基(シクロへキシルオキシ基などのC5−10シクロアルキルオキシ基など)、アリールオキシ基(フェノキシ基などのC6−10アリールオキシ基)、アラルキルオキシ基(ベンジルオキシ基などのC6−10アリール−C1−4アルキルオキシ基)などの基−OR5[式中、R5は炭化水素基(前記例示の炭化水素基など)を示す。];アルキルチオ基(メチルチオ基などのC1−8アルキルチオ基など)などの基−SR5(式中、R5は前記と同じ。);アシル基(アセチル基などのC1−6アシル基など);アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など);ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など);ニトロ基;シアノ基;置換アミノ基(例えば、ジメチルアミノ基などのジアルキルアミノ基など)などが挙げられる。
好ましい基R4としては、例えば、炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、C1−6アルキル基)、シクロアルキル基(例えば、C5−8シクロアルキル基)、アリール基(例えば、C6−10アリール基)、アラルキル基(例えば、C6−8アリール−C1−2アルキル基)など]、アルコキシ基(C1−4アルコキシ基など)などが挙げられる。特に、R2は、アルキル基[C1−4アルキル基(特にメチル基)など]、アリール基[例えば、C6−10アリール基(特にフェニル基)など]などであるのが好ましい。
なお、同一の環Zにおいて、nが複数(2以上)である場合、基R4は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、2つの環Zにおいて、基R4は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、好ましい置換数nは、環Zの種類に応じて選択でき、例えば、0〜8、好ましくは0〜4(例えば、0〜3)、さらに好ましくは0〜2であってもよい。なお、異なる環Zにおいて、置換数nは、互いに同一又は異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
代表的なフルオレン化合物(又は前記式(1)で表される化合物)には、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシアリール)フルオレン類、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシアリール)フルオレン類が含まれる。
9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシアリール)フルオレン類としては、例えば、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス(アルキル−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレン[9,9−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(モノ又はジC1−4アルキル−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス(アリール(メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレン[9,9−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシ−3−フェニルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(モノ又はジC6−8アリール−(メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス(ポリ(メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレン{例えば、9,9−ビス[2,4−ジ((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4−ジ((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4,5−トリ((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス(ジ又はトリ(メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレン}などの9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシフェニル)フルオレン類(前記式(1)において環Zがベンゼン環、mが0である化合物);9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシナフチル)フルオレン[例えば、9,9−ビス[6−(2−(メタ)アクリロイルオキシナフチル)]フルオレン、9,9−ビス[1−(5−(メタ)アクリロイルオキシナフチル)]フルオレンなど]などの9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシナフチル)フルオレン類(前記式(1)において環Zがナフタレン環、mが0である化合物)などが挙げられる。
9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシアリール)フルオレン類としては、前記9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシアリール)フルオレン類に対応し、式(1)においてmが1以上である化合物、例えば、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシアルコキシフェニル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル)フルオレンなどの9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシジアルコキシフェニル)フルオレン(例えば、9,9−ビス{4−[2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エトキシ]フェニル}フルオレンなど]などの9,9−ビス{[2−(2−(メタ)アクリロイルオキシC2−4アルコキシ)C2−4アルコキシ]フェニル}フルオレン)、9,9−ビス(アルキル−(メタ)アクリロイルオキシアルコキシフェニル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−3,5−ジメチルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(モノ又はジC1−4アルキル(メタ)アクリロイルオキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス(アリール−(メタ)アクリロイルオキシアルコキシフェニル)フルオレン[9,9−ビス(4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−3−フェニルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(モノ又はジC6−8アリール(メタ)アクリロイルオキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス[ジ又はトリ((メタ)アクリロイルオキシアルコキシ)フェニル]フルオレン[例えば、9,9−ビス[2,4−ジ(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4−ジ(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4,5−トリ(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[ジ又はトリ((メタ)アクリロイルオキシC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレン]などの9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン類(前記式(1)において環Zがベンゼン環、mが1以上である化合物);9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシアルコキシナフチル)フルオレン[例えば、9,9−ビス[6−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[5−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)−2−ナフチル]フルオレンなど]、9,9−ビス[6−(2−(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシC2−4アルコキシナフチル)フルオレンなど]などの9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン類(前記式(1)において環Zがナフタレン環、mが1以上である化合物)などが挙げられる。
これらのうち、特に好ましいフルオレン化合物には、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン類{例えば、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−4アルコキシフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン;9,9−ビス[モノ又はジアルキル−((メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス(アルキル−(メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン;9,9−ビス[モノ又はジアリール−((メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス(アリール−(メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン;9,9−ビス[ジ又はトリ((メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[ジ又はトリ((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)C2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン類[例えば、9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−4アルコキシナフチル)フルオレンなどの9,9−ビス((メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン]などが含まれる。
フルオレン化合物は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
(非フルオレン系(メタ)アクリルモノマー(B))
(メタ)アクリルモノマー(B)は、非フルオレン系であり(すなわち、フルオレン骨格を有しないか又は前記フルオレン化合物(A)の範疇に属さず)、かつヒドロキシル基およびカルボキシル基から選択された少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリルモノマーである。このような(メタ)アクリルモノマー(B)において、前記官能基の数は、1個以上であればよく、例えば、1〜6個、好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜4個(例えば、1〜3個)、特に1〜2個であってもよい。
(メタ)アクリルモノマー(B)は、ヒドロキシル基又はカルボキシル基のいずれかを有していればよく、両方を有していてもよい。特に、(メタ)アクリル系モノマーが単官能性の(メタ)アクリルモノマーである場合、少なくともカルボキシル基、特に、ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有していてもよい。なお、ヒドロキシル基又はカルボキシル基は、第1〜3級炭素原子のいずれに置換(又は結合)していてもよい。
なお、(メタ)アクリルモノマー(B)は、ヒドロキシル基及びカルボキシル基以外の他の官能基(例えば、アミノ基、メルカプト基、エポキシ基など)を有していてもよい。
(メタ)アクリルモノマー(B)において、(メタ)アクリロイル基(又は(メタ)アクリロイルオキシ基)の数は、1個以上であればよく、例えば、1〜10個、好ましくは1〜8個、さらに好ましくは1〜6個(例えば、1〜5個)であってもよく、特に2個以上(例えば、2〜8個、好ましくは2〜6個、さらに好ましくは2〜4個)であってもよい。なお、耐黄変性の観点からは(メタ)アクリロイル基の数は大きすぎないのが好ましい場合があるものの、耐熱性向上の観点からは、(メタ)アクリロイル基の数を2個以上としてもよい。
代表的な(メタ)アクリルモノマー(B)としては、(i)ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリルモノマー、(ii)カルボキシル基を有する(メタ)アクリルモノマーが含まれる。
ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリルモノマー(i)には、ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレート、例えば、ヒドロキシル基を有する単官能性(メタ)アクリレート、ヒドロキシル基を有する多官能性(メタ)アクリレート(ヒドロキシル基を有するポリ(メタ)アクリレート)などが含まれる。
ヒドロキシル基を有する単官能性(メタ)アクリレート(ヒドロキシル基を有するモノ(メタ)アクリレート)としては、例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート[例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシC2−10アルキル(メタ)アクリレートなど]、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート[例えば、ジ乃至テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジ乃至テトラプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールのアルキレンオキサイド付加物のモノ(メタ)アクリレートなどの(ポリ)オキシC2−6アルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートなど]、ビスフェノール類(例えば、ビスフェノールAなど)又はそのアルキレンオキサイド付加物(例えば、エチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物などのC2−4アルキレンオキサイド付加物(例えば、2〜10個程度のアルキレンオキサイドが付加した付加物)、以下同じ)のモノ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート{例えば、2−ヒドロキシ−3−アルコキシプロピル(メタ)アクリレート[例えば、2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−ペンタデシルオキシプロピル(メタ)アクリレートなどの2−ヒドロキシ−3−C2−20アルコキシプロピル(メタ)アクリレート]などの脂肪族エポキシ(メタ)アクリレート;2−ヒドロキシ−3−アリールオキシプロピル(メタ)アクリレート[例えば、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートなどの2−ヒドロキシ−3−C6−10アリールオキシプロピル(メタ)アクリレート]などの芳香族エポキシ(メタ)アクリレート}などの1個のヒドロキシル基を有する単官能性(メタ)アクリレート;1分子中に3個以上のヒドロキシル基を有するポリオールのモノ(メタ)アクリレート{例えば、脂肪族トリオールモノ(メタ)アクリレート[例えば、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレートなどのアルカントリオールモノ(メタ)アクリレート(例えば、C3−10アルカントリオールモノ(メタ)アクリレート)など]などの後述の3個以上のヒドロキシ基を有するポリオールのモノ(メタ)アクリレート(例えば、トリ乃至ヘキサオールのモノ(メタ)アクリレート)など}などの2個以上のヒドロキシル基を有する単官能性(メタ)アクリレートなどが含まれる。
ヒドロキシル基を有する多官能性(メタ)アクリレート(2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート)としては、例えば、トリオールジ(メタ)アクリレート{例えば、アルカントリオールジ(メタ)アクリレート[例えば、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートなどのC3−10アルカントリオールジ(メタ)アクリレート]、アルカントリオール(例えば、トリメチロールプロパンなどのC3−10アルカントリオール)のアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレートなど}、テトラオールジ又はトリ(メタ)アクリレート{例えば、アルカンテトラオールジ又はトリ(メタ)アクリレート[例えば、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどのC4−10アルカンテトラオールジ又はトリ(メタ)アクリレート]、アルカンテトラオール(例えば、C4−10アルカンテトラオール)のアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレート、ジアルカントリオールのジ又はトリ(メタ)アクリレート(例えば、ジトリメチロールプロパンジ又はトリ(メタ)アクリレートなどのジC3−10アルカントリオールのジ又はトリ(メタ)アクリレート)、ジアルカントリオール(例えば、ジC3−10アルカントリオール)のアルキレンオキサイド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレートなど}、ヘキサオールジ乃至ペンタ(メタ)アクリレート{例えば、ジアルカンテトラオールジ乃至ペンタ(メタ)アクリレート[例えば、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどのジC4−10アルカンテトラオールジ乃至ペンタ(メタ)アクリレート]、ジアルカンテトラオール(例えば、ジC4−10アルカンテトラオール)のアルキレンオキサイド付加物のジ乃至ペンタ(メタ)アクリレートなど}などの1分子中に3個以上のヒドロキシル基を有するポリオール(例えば、脂肪族ポリオール)のポリ(メタ)アクリレート;ポリエポキシ(メタ)アクリレート{例えば、脂肪族ポリエポキシ(メタ)アクリレート[例えば、アルカンジオールジグリシジルエーテル(例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、2,3−ブチレングリコールジグリシジルエーテルなどのC2−4アルキレングリコールジグリシジルエーテル)のジ(メタ)アクリル酸付加物、ポリアルカンジオールジグリシジルエーテルのジ(メタ)アクリル酸付加物など]、芳香族ポリエポキシ(メタ)アクリレート[例えば、ビスフェノール類又はそのアルキレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル(例えば、ビスフェノールA又はそのアルキレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル)のジ(メタ)アクリル酸付加物など]など}などが挙げられる。
カルボキシル基を有する(メタ)アクリルモノマー(ii)としては、(メタ)アクリル酸の他、カルボキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレートなどのカルボキシC2−10アルキル(メタ)アクリレート)、ジカルボン酸とヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート(前記例示のヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレートなど)とのモノエステル{例えば、脂肪族ジカルボン酸とヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとのモノエステル[例えば、コハク酸モノ(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)などのアルカンジカルボン酸(例えば、C2−10アルカンジカルボン酸)とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシC2−10アルキル(メタ)アクリレート)とのモノエステル;ヘキサヒドロフタル酸モノ(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)などのシクロアルカンジカルボン酸(例えば、C5−10シクロアルカンジカルボン酸)とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシC2−10アルキル(メタ)アクリレート)とのモノエステルなど]、芳香族ジカルボン酸とヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとのモノエステル[例えば、フタル酸モノ(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)などのアレーンジカルボン酸(例えば、C6−10アレーンジカルボン酸)とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシC2−10アルキル(メタ)アクリレート)とのモノエステルなど]などのカルボキシル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
(メタ)アクリルモノマー(B)は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
これらのうち、ヒドロキシル基を有する多官能性(メタ)アクリレート[例えば、1分子中に3個以上のヒドロキシル基を有するポリオールのポリ(メタ)アクリレート、ポリエポキシ(メタ)アクリレート]、カルボキシル基を有する(メタ)アクリレート[例えば、ジカルボン酸とヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとのモノエステルなど]などが好ましい。
特に好ましい(メタ)アクリルモノマー(B)には、1分子中に3個以上のヒドロキシル基を有するポリオール(例えば、脂肪族ポリオール)のポリ(メタ)アクリレート、例えば、トリオールジ(メタ)アクリレート(例えば、アルカントリオール又はそのアルキレンオキシド付加物のジ(メタ)アクリレートなどの脂肪族トリオールジ(メタ)アクリレートなど)、テトラオールジ又はトリ(メタ)アクリレート(例えば、アルカンテトラオール又はそのアルキレンオキシド付加物のジ又はトリ(メタ)アクリレートなどの脂肪族テトラオールジ又はトリ(メタ)アクリレートなど)などが含まれる。
また、耐黄変性の観点からは、脂肪族系の(メタ)アクリルモノマーが特に好ましい。
(他の重合成分(C))
本発明の硬化性組成物は、本発明の効果を害しない範囲であれば、重合成分(ラジカル重合成分、ラジカル重合性成分、硬化性成分)として、他の重合成分(すなわち、フルオレン化合物(A)および非フルオレン系(メタ)アクリルモノマー(B)のいずれの範疇にも属さない重合成分)を含んでいてもよい。
このような他の重合成分(重合成分(C)などということがある)としては、例えば、ヒドロキシル基及びカルボキシル基を有しない非フルオレン系(メタ)アクリルモノマー、非(メタ)アクリル系モノマー(フルオレン骨格を有しない非(メタ)アクリル系モノマー)などが含まれる。
非フルオレン系(メタ)アクリルモノマーは、単官能性(メタ)アクリルモノマー、多官能性(メタ)アクリルモノマーに大別できる。単官能性(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキル[(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸C1−20アルキルなど]、(メタ)アクリル酸シクロアルキル[例えば、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどの(メタ)アクリル酸C5−8シクロアルキル;ボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸多環式シクロアルキル]、(メタ)アクリル酸アリール[(メタ)アクリル酸フェニルなど]、ハロアルキル(メタ)アクリレート[例えば、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレートなどのハロC1−10アルキル(メタ)アクリレートなど]、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート[例えば、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸3−メトキシブチルなどのC1−4アルコキシC2−10アルキル(メタ)アクリレートなど]、アリールオキシアルキル(メタ)アクリレート[例えば、フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのC6−10アリールオキシC2−10アルキル(メタ)アクリレートなど]、アミノアルキル(メタ)アクリレート[例えば、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレートなどのN−置換アミノアルキル(メタ)アクリレートなど]、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−置換(メタ)アクリルアミド(N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミドなどのN,N−ジC1−4アルキル(メタ)アクリルアミドなど)などが挙げられる。
多官能性(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、二官能性(メタ)アクリレート{例えば、アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート[エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどのC2−10アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートなど]、(ポリ)オキシアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート[例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの(ポリ)オキシC2−6アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートなど]、ビスフェノールA(又はそのC2−3アルキレンオキシド付加体)のジ(メタ)アクリレート、橋架け環式(メタ)アクリレート(例えば、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレートなど)など}、三官能以上の多官能性(メタ)アクリレート{例えば、多価アルコール(又はそのC2−3アルキレンオキシド付加体)の(メタ)アクリレート、例えば、グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどのポリオールトリ乃至ヘキサ(メタ)アクリレート}などが挙げられる。
また、非フルオレン系(メタ)アクリルモノマーには、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレートなども含まれる。本発明の硬化性組成物は、通常、耐熱性などの観点から、ウレタン(メタ)アクリレートを実質的に含まない硬化性組成物であってもよい。
非(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、オレフィン系モノマー[例えば、鎖状オレフィン(例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテンなどのα−C2−6オレフィン)、環状オレフィン(ノルボルネンなど)など]、スチレン系モノマー(例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなど)、ビニルエステル系モノマー(例えば、酢酸ビニルなど)、ハロゲン含有モノマー(例えば、塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル)、シアン化ビニル系モノマー(例えば、(メタ)アクリロニトリル)、ビニルエーテル系モノマー(例えば、メチルビニルエーテルなどのアルキルビニルエーテル)、不飽和カルボン酸系モノマー(例えば、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸など)、ビニルピロリドンなどの単官能性モノマー;ジビニルベンゼン、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレートなどの多官能性モノマーなどが含まれる。他の重合成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
これらのうち、代表的な他の重合成分には、ヒドロキシル基及びカルボキシル基を有しない非フルオレン系(メタ)アクリルモノマーなどが含まれる。
特に、高い屈折率を付与するという観点からは、芳香環を含有する(メタ)アクリルモノマーを好適に使用してもよい。このようなモノマーとしては、前記例示の(メタ)アクリルモノマーのうち、ベンジル(メタ)アクリレートなどのアラルキル(メタ)アクリレート類;フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェノキシアルキル(メタ)アクリレート類;フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルフェノキシアルキル(メタ)アクリレート;フェニルフェノキシ(ポリ)エトキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルフェノキシ(ポリ)アルコキシアルキル(メタ)アクリレート;フェニルチオエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルチオアルキル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
これらの中でも、ハンドリング性などの観点から、特に、フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどのフェノキシアルキル(メタ)アクリレート類、ベンジル(メタ)アクリレートなどのC6−10アリール−C1−4アルキル(メタ)アクリレート類、フェニルチオエチル(メタ)アクリレートなどのフェニルチオC1−4アルキル(メタ)アクリレートなどが好ましい。
(重合成分の割合)
フルオレン化合物(A)と(メタ)アクリルモノマー(B)との割合は、前者/後者(重量比)=1/99〜99/1(例えば、5/95〜98/2)の範囲から選択でき、例えば、10/90〜95/5(例えば、12/88〜93/7)、好ましくは15/85〜92/8(例えば、18/82〜91/9)、さらに好ましくは20/80〜90/10(例えば、22/78〜88/18)程度であってもよい。特に、フルオレン化合物(A)と(メタ)アクリルモノマー(B)との割合は、前者/後者(重量比)=10/90〜80/20(例えば、12/88〜75/25)、好ましくは15/85〜70/30(例えば、18/82〜65/35)、さらに好ましくは20/80〜60/40(例えば、25/75〜55/45)程度であってもよい。
また、フルオレン化合物(A)と(メタ)アクリルモノマー(B)との割合は、前者/後者(モル比)=1/99〜98/2(例えば、3/97〜95/5)の範囲から選択でき、例えば、5/95〜90/10(例えば、6/94〜88/12)、好ましくは7/93〜87/13(例えば、9/91〜86/14)、さらに好ましくは10/90〜85/15(例えば、12/88〜83/17)程度であってもよい。特に、フルオレン化合物(A)と(メタ)アクリルモノマー(B)との割合は、前者/後者(重量比)=3/97〜85/15(例えば、5/95〜80/20)、好ましくは7/93〜70/30(例えば、8/92〜65/35)、さらに好ましくは10/90〜60/40(例えば、12/88〜55/45)、通常10/90〜50/50(例えば、15/85〜45/55、好ましくは18/82〜40/60)程度であってもよい。
硬化性組成物が他の重合成分(C)を含む場合、他の重合成分(C)(例えば、ヒドロキシル基及びカルボキシル基を有しない非フルオレン系(メタ)アクリルモノマー)の割合は、フルオレン化合物(A)100重量部に対して、例えば、1〜150重量部(例えば、3〜120重量部)、好ましくは5〜100重量部(例えば、7〜90重量部)、さらに好ましくは10〜80重量部程度であってもよい。
なお、他の重合成分(C)の割合は、フルオレン化合物(A)100モルに対して、例えば、10〜1000モル(例えば、20〜800モル)、好ましくは30〜500モル(例えば、50〜400モル)、さらに好ましくは70〜300モル(例えば、100〜250モル)程度であってもよい。
また、他の重合成分(C)の割合は、(メタ)アクリルモノマー(B)100重量部に対して、例えば、10〜800重量部(例えば、20〜700重量部)、さらに好ましくは30〜600重量部(例えば、50〜500重量部)程度であってもよく、通常80〜500重量部(例えば、100〜400重量部)程度であってもよい。
なお、他の重合成分(C)割合は、フルオレン化合物(A)および(メタ)アクリルモノマー(B)の総量100重量部に対して、例えば、1〜120重量部(例えば、2〜100重量部)、好ましくは3〜80重量部(例えば、5〜70重量部)、さらに好ましくは10〜60重量部程度であってもよい。
なお、他の重合成分(C)の割合は、フルオレン化合物(A)および(メタ)アクリルモノマー(B)の総量100モルに対して、例えば、5〜800モル(例えば、10〜500モル)、好ましくは20〜400モル(例えば、30〜300モル)、さらに好ましくは40〜250モル(例えば、50〜200モル)程度であってもよい。
なお、他の重合成分(C)を含む場合、硬化性組成物を構成する重合成分(硬化性成分、ラジカル重合性不飽和結合を有する化合物)全体に対して、フルオレン化合物(A)および(メタ)アクリルモノマー(B)の総量の割合は、30重量%以上(例えば、40〜99.5重量%)の範囲から選択でき、例えば、50重量%以上(例えば、55〜99重量%)、好ましくは60重量%以上(例えば、65〜98重量%)、さらに好ましくは70重量%以上(例えば、75〜97重量%)、特に80重量%以上(例えば、82〜95重量%)であってもよい。
また、他の重合成分(C)を含む場合、硬化性組成物を構成する重合成分全体に対して、フルオレン化合物(A)および(メタ)アクリルモノマー(B)の総量の割合は、10モル%以上(例えば、12〜99モル%)の範囲から選択でき、例えば、15モル%以上(例えば、18〜95モル%)、好ましくは20モル%以上(例えば、22〜90モル%)、さらに好ましくは25モル%以上(例えば、27〜85モル%)、特に30モル%以上(例えば、32〜80モル%)であってもよく、通常、35モル%以上(例えば、37〜75モル%)であってもよい。
(重合開始剤)
本発明の硬化性成分は、必要に応じて、さらに、重合開始剤を含んでいてもよい。このような重合開始剤は熱重合開始剤(熱ラジカル発生剤)であってもよく光重合開始剤(光ラジカル発生剤)であってもよい。好ましい重合開始剤は光重合開始剤である。
光重合開始剤又は光ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾイン類(ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾインアルキルエーテル類など);アセトフェノン類(アセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−フェニル−2−ヒドロキシ−アセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなど);プロピオフェノン類(p−ジメチルアミノプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンなど);ブチリルフェノン類[1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロパン−1−オンなど];アミノアセトフェノン類[2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ジエチルアミノ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルホリノ−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−(4−メチルフェニル)プロパン−1−オン、1−(4−ブチルフェニル)−2−ジメチルアミノ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−1−(4−メトキシフェニル)−2−メチルプロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−ジメチルアミノフェニル)−ブタン−1−オンなど];ケタール類(アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなど);チオキサンテン類(チオキサンテン、2−クロロチオキサンテン、2,4−ジエチルチオキサンテンなど);アントラキノン類(2−エチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノンなど);(チオ)キサントン類(チオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなど);アクリジン類(1,3−ビス−(9−アクリジニル)プロパン、1,7−ビス−(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス−(9−アクリジニル)ペンタンなど);トリアジン類(2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジンなど);スルフィド類(ベンジルジフェニルサルファイドなど);アシルホスフィンオキサイド類(2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなど);チタノセン系光重合開始剤;オキシムエステル類などが例示できる。これらの光重合開始剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
なお、光重合開始剤は、市販品、例えば、商品名「イルガキュア」「ダロキュア」(チバ・ジャパン(株)製)、商品名「サイラキュア」(ユニオンカーバイド社製)などとして入手できる。
熱重合開始剤としては、ジアルキルパーオキサイド類(ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなど)、ジアシルパーオキサイド類[ジアルカノイルパーオキサイド(ラウロイルパーオキサイドなど)、ジアロイルパーオキサイド(ベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルトルイルパーオキサイド、トルイルパーオキサイドなど)など]、過酸エステル類[過酢酸t−ブチル、t−ブチルパーオキシオクトエート、t−ブチルパーオキシベンゾエートなどの過カルボン酸アルキルエステルなど]、ケトンパーオキサイド類、パーオキシカーボネート類、パーオキシケタール類などの有機過酸化物;アゾニトリル化合物[2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)など]、アゾアミド化合物{2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}など}、アゾアミジン化合物{2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩など}、アゾアルカン化合物[2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)など]、オキシム骨格を有するアゾ化合物[2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミドオキシム)など]などのアゾ化合物などが含まれる。熱重合開始剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
重合開始剤(特に光重合性開始剤)の割合は、フルオレン化合物(A)および(メタ)アクリルモノマー(B)の総量100重量部に対して、例えば、0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜15重量部、さらに好ましくは1〜10重量部(例えば、2〜7重量部)程度であってもよい。
なお、光重合開始剤は、光増感剤と組み合わせてもよい。光増感剤としては、慣用の成分、例えば、第3級アミン類[例えば、トリアルキルアミン、トリアルカノールアミン(トリエタノールアミンなど)、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸アミルなどのジアルキルアミノ安息香酸アルキルエステル、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(ミヒラーズケトン)、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどのビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノンなど]、トリフェニルホスフィンなどのフォスフィン類、N,N−ジメチルトルイジンなどのトルイジン類、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセンなどのアントラセン類などが挙げられる。光増感剤は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
光増感剤の使用量は、前記光重合開始剤100重量部に対して、例えば、0.1〜150重量部、好ましくは1〜100重量部、さらに好ましくは5〜75重量部(特に10〜50重量部)程度であってもよい。
(他の添加剤)
本発明の硬化性組成物は、さらに慣用の添加剤、例えば、樹脂成分、溶媒、熱重合禁止剤(ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエチルエーテルなど)、消泡剤、塗布性改良剤、増粘剤、滑剤、安定剤(抗酸化剤、熱安定剤、耐光安定剤など)、可塑剤、界面活性剤、溶解促進剤、着色剤、充填剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、レベリング剤、分散剤、分散助剤などを含んでいてもよい。添加剤は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
本発明の硬化性組成物は、硬化性(特に光硬化性)に優れ、硬化前においても、高屈折率などの特性を有している。例えば、硬化性組成物の屈折率は、25℃、589nmにおいて、1.5以上(例えば、1.5〜1.75)程度の範囲から選択でき、1.51以上(例えば、1.515〜1.7)、好ましくは1.52以上(例えば、1.525〜1.65)、さらに好ましくは1.53以上(例えば、1.535〜1.62)であってもよい。
また、本発明の硬化性組成物は、高屈折性を有しているにもかかわらず、比較的優れたハンドリング性を有している。そのため、本発明の硬化性組成物は、通常、常温(例えば、15〜25℃)で液状であってもよい。このような硬化性組成物の粘度は、25℃において、例えば、100000mPa・s以下(例えば、5〜80000mPa・s)程度の範囲から選択でき、10〜50000mPa・s、好ましくは100〜40000mPa・s、さらに好ましくは500〜35000mPa・s程度であってもよく、通常1000〜30000mPa・s(例えば、1500〜28000mPa・s)程度であってもよい。
なお、このような本発明の硬化性組成物は、各成分を混合することにより調製できる。
[硬化物]
本発明の硬化性組成物は、活性エネルギー(活性エネルギー線)を付与することにより容易に硬化する。そのため、本発明の硬化性樹脂組成物は、活性エネルギーとして、熱エネルギー及び/又は光エネルギー(特に、光エネルギー)を利用して硬化物を形成するのに有用である。本発明の硬化性組成物は、光硬化性に優れている場合が多く、少なくとも光エネルギーを付与(光照射)することにより硬化させてもよい。硬化物は三次元構造を有していてもよく、通常、硬化膜である場合が多い。また、硬化膜は膜パターン(特に薄膜パターン)であってもよい。硬化膜は、樹脂組成物を基材又は基板に塗布し、必要により乾燥した後、加熱又は活性光線を露光することにより形成でき、膜パターンは、基材又は基板に形成した塗膜を活性光線で選択的に露光し、生成した潜像パターンを現像することにより形成できる。
基材又は基板は、用途に応じて選択でき、木材などの多孔質体、アルミニウム、銅などの金属、ガラス、石英などのセラミックス、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどのプラスチックなどであってもよい。本発明の硬化性組成物は、基材に対する密着性に優れ、高屈折率で透明性も高いため、光学用途に適しており、これらの基材のうち、透明フィルムの上にコーティングすることにより、透明基材又は透明フィルムとの積層体として利用してもよい。透明フィルムとしては、透明性に優れ、硬化性組成物とも密着性にも優れる点から、例えば、環状オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂(ポリメタクリル酸メチルなど)、アクリロニトリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロースエステル(トリアセチルセルロースなど)などで構成された透明フィルムが好ましい。透明フィルムの厚みは、用途に応じて選択でき、例えば、1〜1000μm、好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは30〜300μm程度であってもよい。
塗布方法は特に制限されず、例えば、フローコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、スクリーン印刷法、キャスト法、バーコーティング法、カーテンコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、ディッピング法、スリット法などであってもよい。
硬化性組成物は、塗布した後、乾燥(例えば、40〜150℃程度で乾燥)してもよい。塗膜の厚みは、用途によって異なるが、0.01〜1000μm程度の範囲から選択でき、例えば、1〜500μm、好ましくは5〜400μm、さらに好ましくは10〜300μm程度であってもよい。特に、本発明では、比較的厚みの薄い膜(薄膜)であっても、優れた特性(高硬度など)を有している。このような薄膜の厚みは、例えば、100μm以下[例えば、0.1〜100μm(例えば、0.2〜80μm)]、好ましくは50μm以下[例えば、0.3〜50μm(例えば、0.5〜40μm)]、さらに好ましくは30μm以下[例えば、1〜30μm(例えば、2〜25μm)]、特に20μm以下(例えば、3〜15μm)であってもよい。
なお、硬化性組成物は、通常、常温で液状であり、このような液状の樹脂組成物を用いると、樹脂組成物を溶融させる工程を経ることなく、塗膜を形成することができる。
加熱により塗膜を硬化させる場合、加熱温度は、例えば、60〜200℃(例えば、80〜180℃)、好ましくは100〜150℃程度であってもよい。本発明の硬化性組成物は、光重合性に優れているため、加熱することなく、活性光線の照射によって硬化物を得ることもできる。
露光工程での露光は用途に応じて全面露光してもよく、フォトマスクなどを利用して選択的に露光してパターン状の潜像を形成してもよい。露光には、放射線(ガンマー線、X線など)、紫外線、可視光線などが利用でき、通常、紫外線である場合が多い。光源としては、例えば、紫外線の場合は、ディープ(Deep)UVランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー光源(ヘリウム−カドミウムレーザー、エキシマレーザーなどの光源)などを用いることができる。照射光量(照射エネルギー)は、塗膜の厚みにより異なるが、例えば、50〜10000mJ/cm2程度の範囲から選択でき、75〜5000mJ/cm2、さらに好ましくは100〜3000mJ/cm2(例えば、100〜2000mJ/cm2)程度であってもよい。
なお、必要により露光前、露光とともに又は露光後に加熱処理(アフターキュア又はポストベークなど)してもよい。加熱温度は、例えば、60〜200℃、好ましくは100〜150℃程度であってもよい。
パターン状の潜像を形成した場合、潜像パターンを現像することにより、顕像化された塗膜パターンを形成できる。現像剤としては、水、アルカリ水溶液(例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液など)、酸性水溶液、親水性溶媒(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、セロソルブ類、セロソルブアセテート類など)や、これらの混合液などが使用できる。現像は、浸漬、洗い流し、噴射又はスプレー現像などを利用して行うことができる。
上記のようにして、硬化物(硬化膜など)が得られる。このような硬化物は、高い透明性、高屈折率などの光学的特性において優れている。例えば、本発明の硬化物の屈折率は、25℃、589nmにおいて、1.5以上(例えば、1.51〜1.75)程度の範囲から選択でき、1.52以上(例えば、1.525〜1.7)、好ましくは1.53以上(例えば、1.535〜1.68)、さらに好ましくは1.54以上(例えば、1.545〜1.65)、特に1.55以上(例えば、1.555〜1.64)程度であってもよい。
また、本発明の硬化物は、耐熱性に優れている。本発明の硬化物のガラス転移温度(Tg)は、例えば、150℃以上(例えば、155〜300℃)、好ましくは160℃以上(例えば、165〜280℃)、さらに好ましくは170℃以上(例えば、175〜250℃)、特に180℃以上(例えば、185〜230℃)程度であってもよく、通常160〜270℃(例えば、165〜260℃、好ましくは170〜250℃、さらに好ましくは175〜240℃)程度であってもよい。
さらに、本発明の硬化物は、基材に対する密着性や耐黄変性に優れている。例えば、厚み200μmの硬化物において、150℃で500時間加熱したとき、波長400nmにおける光線透過率は、例えば、45%以上(例えば、47〜95%)、好ましくは50%以上(例えば、53〜90%)、さらに好ましくは55%以上(例えば、57〜85%)、特に60%以上(例えば、60〜80%)程度であってもよい。
また、厚み200μmの硬化物において、加熱前の波長400nmにおける光線透過率をP1(%)、150℃で500時間加熱したときの波長400nmにおける光線透過率をP2(%)とするとき、加熱前後の透過率の差P1−P2の値は、40%以下(例えば、1〜37%)、好ましくは35%以下(例えば、3〜32%)、さらに好ましくは30%以下(例えば、5〜28%)、特に25%以下(例えば、7〜23%)程度であってもよい。
上記のように、本発明の硬化物では、フルオレン化合物(A)と(メタ)アクリルモノマー(B)とを組み合わせることにより、基材に対する密着性や耐黄変性を向上又は改善できる。換言すれば、(メタ)アクリルモノマー(B)は、フルオレン化合物(A)の基材に対する密着性や耐黄変性を向上又は改善する添加剤として作用又は機能するということができる。そのため、本発明には、このような添加剤およびこの添加剤を用いて、基材に対する密着性や耐黄変性を向上又は改善する方法も含むものとする。
また、本発明では、比較的高硬度の硬化物を得ることもできる。このような硬化物の鉛筆硬度は、例えば、HB以上(例えば、HB〜8H)、好ましくはH以上(例えば、H〜5H)、さらに好ましくは2H以上(例えば、2H〜4H)であってもよい。特に、本発明では、比較的厚みの小さい薄膜(例えば、50μm以下、好ましくは30μm以下)であっても、このような高硬度の硬化膜を得ることができる。そのため、上記鉛筆硬度は、厚み10μmにおける鉛筆硬度であってもよい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例において、用いた各種成分(およびその略称)は、以下の通りである。
BPEFA:9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)
BREFA:9,9−ビス[2,4−ジ(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(合成例で合成したもの)
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート(ダイセル・サイテック(株)製、商品名「PETRA」)
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製、商品名「KAYARAD DPHA」)
M−5400:フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート(東亞合成(株)製)
エポキシアクリレート:脂肪族エポキシアクリレート(ダイセルサイテック(株)製、EBECRYL 112)
BisA:ビスフェノールA型アクリレート(日立化成(株)製、商品名「FA−324A」)
POA:フェノキシエチルアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレート)
光重合開始剤:チバ・ジャパン(株)製「IRGACURE 184」。
(実施例1〜3、参考例1〜5および比較例1〜7)
表に示す成分を表に示す割合(重量部)で振騰機において十分に混合し、樹脂組成物を調製した。調製した樹脂組成物を各種評価基板(トリアセチルセルロース(TAC)フィルム;富士フイルム(株)製、「TAC100」(100μm)、スライドガラス(TOP);水切放)の片面に塗布し、カーボンアークの紫外線照射機で積算光量500mJ/cm2の紫外線を照射し、硬化物を得た。
得られた樹脂組成物および硬化物の各種特性を測定又は評価した。なお、耐黄変性は、参考例2、比較例1〜3、および比較例5では、150℃において500時間放置後の硬化物について、参考例1、3〜4、比較例4および比較例6では、200℃において24時間放置後の硬化物について、それぞれ評価した。
(製膜性)
TACフィルムに塗布して硬化させた後の外観、タックを触診にて確認し、以下の基準で評価した。
○:タック、外観ともに問題ない
×:膜全面にひび割れがある。
(屈折率)
多波長アッベ屈折計(アタゴ製、DR−M2<循環式恒温水槽60−C3使用>)を用い、温度25℃を保持し、589nmでの硬化前屈折率を測定した。硬化後は、ガラス基板(マイクロスライドガラス:松浪硝子工業製)上に形成した硬化前後のフィルム状物(厚み200μm)において、589nmにて測定した。
(ガラス転移温度(Tg))
(株)UBMのRheosol−G5000を使用し、ガラス基板(マイクロスライドガラス:松浪硝子工業製)上に形成したフィルム状硬化物(10mm×30mm×0.3mm)にて測定した。評価はtanδピークで行った。
(粘度)
25℃において、TV−22形粘度計(コーンプレートタイプ、東機産業(株)製「TVE−22L」)を用い、測定粘度に応じたオプションロータ(01:1゜34×R24、07:3゜×R7.7)にて、0.5〜20rpm(粘度によって選択)で測定した。
(耐熱黄変性)
ガラス基板(マイクロスライドガラス:松浪硝子工業製)上に形成したフィルム状硬化物(厚み200μm)の加熱前後の400nmにおける透過率を測定し、耐熱黄変性を評価した。加熱は、フィルム状硬化物をオーブン内に、所定温度および所定時間放置することで行った。なお、比較例3および4では、加熱により、フィルムに亀裂が入ったため、加熱後の透過率の測定ができなかった。
(密着性)
2枚のスライドガラス(TOP)の間に約10mgの組成物を垂らして硬化させ、ガラスの一片をデジタルテンションゲージにて引張り、剥離するときの最小加重(N)を測定した。
結果を表に示す。
表の結果から明らかなように、実施例の組成物は、十分な製膜性を有し、高い密着性で、高屈折率および高耐熱性の硬化物を形成できる。特に、表1の結果から明らかなように、フルオレン骨格を有する(メタ)アクリレートやヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基を有する非フルオレン系(メタ)アクリレート単独では、熱により黄変しやすいものの、これらを組み合わせることにより、意外にも、耐黄変性を向上でき、上記のような優れた硬化物を得ることができた。
(参考例6)
参考例2と同じ組成の樹脂組成物をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡(製)「A4300」)、膜厚100μm)の片面に塗布し、カーボンアークの紫外線照射機で積算光量500mJ/cm2の紫外線を照射し、所定の厚み(10μm又は100μm)を有する硬化物(硬化膜)を得た。得られた硬化物の鉛筆硬度は、厚み10μmにおいて2H、厚み100μmにおいて4Hであり、前記のように高密着性、高屈折率、高耐熱性、優れた耐黄変性を有しているとともに、高硬度の硬化物を形成していることがわかった。
なお、鉛筆硬度は、JIS5600−5−4に準拠して測定した。すなわち、硬化膜を鉛筆硬度計(新東科学(株)製「HEIDON−14」)に設置し、各種鉛筆を750gの加重をかけつつ、45度の角度で押しつけ、1mm/秒の速度で硬化膜上を移動させ、硬化膜に生じた傷の有無を目視にて確認することにより、鉛筆硬度を測定した。
(合成例)
9−フルオレノン36g(約0.2モル)、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン159g(約0.8モル)、β−メルカプトプロピオン酸0.7ml、および1,4−ジオキサン60gを反応器に入れ、60℃の加熱状態で98%硫酸5mlを滴下した。反応終了後、トルエン200mlおよび水100mlを加えて抽出した。同操作を3回行うことによって、余剰の硫酸を除去した。溶媒濃縮後、トルエン中での再結晶を繰り返し、目的物[すなわち、9,9−ビス[2,4−ジ(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン]を得た。なお、得られた化合物を高速液体クロマトグラフィーにて分析したところ、純度は98%であった。
得られた化合物40g(0.06モル)、アクリル酸43g(0.6モル)、パラトルエンスルホン酸水溶液1g、メトキノン0.01g及びトルエン100mLをディーンシュタークトラップを取り付けた反応器に入れ、トルエン還流下に5時間エステル化反応を行った。エステル化反応中に生成した水は、ディーンシュタークトラップにより除去し、下記式で表されるテトラアクリレート{すなわち、9,9−ビス[2,4−ジ(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、BREFA}を得た。
(参考例7)
参考例6において、BPEFA40重量部に代えて合成例で得られたBREFA70重量部、PETAを60重量部に代えて30重量部を使用するとともに、溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)100重量部を含む樹脂組成物を使用したこと以外は、参考例6と同様にして硬化物を得た。得られた硬化物の特性を測定又は評価したところ、同様に優れた特性であることがわかった。一例を示すと、硬化前屈折率1.55、硬化後屈折率1.57、厚み10μmにおける鉛筆硬度3H、厚み100μmにおいて7Hであった。
(参考例8)
参考例7において、BREFAを70重量部に代えて50重量部、PETAを30重量部に代えて50重量部を使用したこと以外は、参考例7と同様にして硬化物を得た。得られた硬化物の特性を測定又は評価したところ、同様に優れた特性であることがわかった。一例を示すと、硬化前屈折率1.53、硬化後屈折率1.56、厚み10μmにおける鉛筆硬度2H、厚み100μmにおいて7Hであった。