JP6640436B2 - Block copolymer, dispersant, coloring composition and color filter - Google Patents
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Classifications
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Description
本発明は、ブロック共重合体、分散剤、着色組成物およびカラーフィルタに関する。 The present invention relates to a block copolymer, a dispersant, a coloring composition, and a color filter.
着色材(顔料、染料等)、分散剤、分散媒体(溶媒)を混合し、着色材を分散して得られる着色組成物は、液晶ディスプレー等のカラーフィルタ等の広範な分野で用いられている。例えば、カラーフィルタでは、基板に着色材を付与するために、着色組成物からなる塗布膜を基板上に形成し、所望のパターン形状のフォトマスクを介して露光し、アルカリ現像が行われている。 A coloring composition obtained by mixing a coloring material (a pigment, a dye, etc.), a dispersing agent, and a dispersion medium (a solvent) and dispersing the coloring material is used in a wide range of fields such as a color filter of a liquid crystal display. . For example, in a color filter, in order to apply a coloring material to a substrate, a coating film made of a coloring composition is formed on the substrate, exposed to light through a photomask having a desired pattern shape, and alkali development is performed. .
液晶ディスプレーの製造では、着色材のパターン形状を形成後、その上に液晶を駆動させるための透明電極が蒸着またはスパッタリングにより形成され、さらにその上に液晶を一定方向に配向させるための配向膜が形成されている。これらの透明電極および配向膜の性能を十分に得るために、これらの形成は一般に200℃以上の高温で行われる。 In the production of liquid crystal displays, after forming a pattern shape of a coloring material, a transparent electrode for driving the liquid crystal is formed thereon by vapor deposition or sputtering, and an alignment film for aligning the liquid crystal in a certain direction is further formed thereon. Is formed. In order to sufficiently obtain the performance of these transparent electrodes and alignment films, their formation is generally performed at a high temperature of 200 ° C. or higher.
一方で、前記着色組成物には、鮮明性、高透明性等の諸特性が優れているものが求められ、着色材の微粒子化等が行われている。着色材が微粒子になると、表面エネルギーが高くなることによって着色材の凝集が生じ、保存安定が悪く、着色組成物の粘度が高くなるため、前記着色組成物の分散剤には、構造設計が容易であることから樹脂型分散剤が用いられている。しかし、樹脂型分散剤を多く用いると、高熱を伴う工程の前後でカラーフィルタのコントラスト比の低下、色相の変化等の耐熱性が問題となる。そこで、特許文献1では、耐熱性と分散性を両立させた着色組成物を得るために、側鎖に4級アンモニウム塩基を有するAブロックと、4級アンモニウム塩基を有さないBブロックとからなる、A−Bブロック共重合体を分散剤として用いることが提案されている(特許文献1(請求項1、段落0049〜0058)参照)。 On the other hand, the coloring composition is required to be excellent in various properties such as sharpness and high transparency, and fine particles of the coloring material are being used. When the coloring material becomes fine particles, the surface energy is increased to cause aggregation of the coloring material, storage stability is poor, and the viscosity of the coloring composition is increased. Therefore, a resin-type dispersant is used. However, when a large amount of resin-type dispersant is used, there is a problem in heat resistance such as a decrease in contrast ratio of a color filter and a change in hue before and after a step involving high heat. In Patent Document 1, therefore, in order to obtain a colored composition having both heat resistance and dispersibility, it is composed of an A block having a quaternary ammonium base in the side chain and a B block having no quaternary ammonium base. It has been proposed to use an AB block copolymer as a dispersant (see Patent Document 1 (Claim 1, paragraphs 0049 to 0058)).
従来、耐熱性を向上させた着色組成物は提案されているが、樹脂型分散剤自体の耐熱性を向上する方法は提案されていない。本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、例えば分散剤として用いることができ、優れた耐熱性を有するブロック共重合体を提供することを目的とする。 Conventionally, a coloring composition with improved heat resistance has been proposed, but a method for improving the heat resistance of the resin-type dispersant itself has not been proposed. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a block copolymer which can be used, for example, as a dispersant and has excellent heat resistance.
上記課題を解決することができた本発明のブロック共重合体は、AブロックとBブロックとを有し、前記Aブロックが、(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位を含み、かつ、Aブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%未満であり、前記Bブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%以上であることを特徴とする。 The block copolymer of the present invention that can solve the above problems has an A block and a B block, and the A block includes a structural unit derived from a (meth) acrylic vinyl monomer, and The content of the structural unit represented by the following general formula (1) in the A block is less than 5% by mass, and the content of the structural unit represented by the following general formula (1) in the B block is 5% by mass. % Or more.
式(2−1)中、R21は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。
式(2−2)中、R22は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。〕
In the formula (2-1), R 21 represents an alkyl group or an aromatic group.
In the formula (2-2), R 22 represents an alkyl group or an aromatic group. ]
本発明のブロック共重合体は、一般式(1)で表される構造単位の含有率が低いAブロックと、一般式(1)で表される構造単位の含有率が高いBブロックとを有する。これらのAブロックおよびBブロックを有することで、本発明のブロック共重合体は優れた分散性を有する。さらに、本発明のブロック共重合体は、一般式(1)で表される構造単位が有する4級アンモニウム塩基の対イオンが硫酸イオンまたはスルホン酸イオンである。そのため、本発明のブロック共重合体は、耐熱性にも優れている。 The block copolymer of the present invention has an A block having a low content of the structural unit represented by the general formula (1) and a B block having a high content of the structural unit represented by the general formula (1). . By having these A blocks and B blocks, the block copolymer of the present invention has excellent dispersibility. Further, in the block copolymer of the present invention, the counter ion of the quaternary ammonium base contained in the structural unit represented by the general formula (1) is a sulfate ion or a sulfonate ion. Therefore, the block copolymer of the present invention has excellent heat resistance.
本発明によれば、例えば分散剤として用いることができ、優れた耐熱性を有するブロック共重合体を提供することができる。 According to the present invention, for example, a block copolymer which can be used as a dispersant and has excellent heat resistance can be provided.
本発明のブロック共重合体は、AブロックとBブロックとを有し、前記Aブロックが、(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位を含み、かつ、Aブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%未満であり、前記Bブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%以上であることを特徴とする。 The block copolymer of the present invention has an A block and a B block, wherein the A block contains a structural unit derived from a (meth) acrylic vinyl monomer, and the following general formula (1) ) Is less than 5% by mass, and the content of the structural unit represented by the following general formula (1) in the B block is 5% by mass or more. .
式(2−1)中、R21は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。
式(2−2)中、R22は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。〕
In the formula (2-1), R 21 represents an alkyl group or an aromatic group.
In the formula (2-2), R 22 represents an alkyl group or an aromatic group. ]
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示である。本発明は以下の実施形態に何ら限定されない。 Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described. However, the following embodiments are merely examples. The present invention is not limited to the following embodiments.
<ブロック共重合体>
本発明のブロック共重合体は、Aブロックと、Bブロックとを含有する。<Block copolymer>
The block copolymer of the present invention contains an A block and a B block.
本発明において、「Aブロック」は「Aセグメント」と言い換えることができ、「Bブロック」は「Bセグメント」と言い換えることができる。本発明において、「ビニルモノマー」とは分子中にラジカル重合可能な炭素−炭素二重結合を有するモノマーのことをいう。「ビニルモノマーに由来する構造単位」とは、ビニルモノマーのラジカル重合可能な炭素−炭素二重結合が、重合して炭素−炭素単結合になった構造単位をいう。「(メタ)アクリル」は「アクリルおよびメタクリルの少なくとも一方」をいう。「(メタ)アクリレート」は「アクレートおよびメタクリレートの少なくとも一方」をいう。「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイルおよびメタクロイル少なくとも一方」をいう。 In the present invention, "A block" can be paraphrased as "A segment", and "B block" can be paraphrased as "B segment". In the present invention, "vinyl monomer" refers to a monomer having a radically polymerizable carbon-carbon double bond in the molecule. The “structural unit derived from a vinyl monomer” refers to a structural unit in which a radically polymerizable carbon-carbon double bond of a vinyl monomer is polymerized into a carbon-carbon single bond. “(Meth) acryl” refers to “at least one of acryl and methacryl”. “(Meth) acrylate” refers to “at least one of acrylate and methacrylate”. “(Meth) acryloyl” refers to “at least one of acryloyl and methacryloyl”.
本発明のブロック共重合体の各種構成成分等について以下説明する。 Various constituent components of the block copolymer of the present invention will be described below.
(Aブロック)
Aブロックは、(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位を含むポリマーブロックである。Aブロックにおける(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位は、1種のみでもあってもよいし、2種以上を有していてもよい。(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位とすることで、溶媒、バインダー樹脂との高い親和性を維持しつつ、ブロック共重合体の耐熱性を高めることができる。(A block)
The A block is a polymer block containing a structural unit derived from a (meth) acrylic vinyl monomer. The structural unit derived from the (meth) acrylic vinyl monomer in the A block may be only one type, or may have two or more types. By using a structural unit derived from a (meth) acrylic vinyl monomer, the heat resistance of the block copolymer can be increased while maintaining high affinity with a solvent and a binder resin.
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位の含有率は、前記Aブロック100質量%中において、80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、特に好ましくは100質量%である。 The content of the structural unit derived from the (meth) acrylic vinyl monomer is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, in 100% by mass of the A block. Particularly preferably, it is 100% by mass.
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーは、鎖状アルキル基(直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基)を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレート、酸性基を有する(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸等を挙げることができ、これらの中から1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The (meth) acrylic vinyl monomer includes a (meth) acrylate having a chain alkyl group (straight chain alkyl group or branched chain alkyl group), a (meth) acrylate having a cyclic alkyl group, and a (meth) acrylate having an aromatic group. Acrylate, (meth) acrylate having a polyalkylene glycol structural unit, (meth) acrylate having a hydroxy group, (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group, (meth) acrylate having an alkoxy group, and having an oxygen-containing heterocyclic group Examples thereof include (meth) acrylate, (meth) acrylate having an acidic group, and (meth) acrylic acid, and one or more of these can be used in combination.
前記直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、直鎖アルキル基の炭素数が1〜20である直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、直鎖アルキル基の炭素数が1〜10である直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートがより好ましい。前記直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、n−ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、n−ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 As the (meth) acrylate having a straight-chain alkyl group, a (meth) acrylate having a straight-chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in a straight-chain alkyl group is preferable, and the straight-chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. A (meth) acrylate having a linear alkyl group of 10 is more preferred. Examples of the (meth) acrylate having a linear alkyl group include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, Examples include n-octyl (meth) acrylate, n-nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, n-lauryl (meth) acrylate, and n-stearyl (meth) acrylate.
前記分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、分岐鎖アルキル基の炭素数が1〜20である分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、分岐鎖アルキル基の炭素数が1〜10である分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。前記分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 As the (meth) acrylate having a branched alkyl group, a (meth) acrylate having a branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in the branched alkyl group is preferable, and the carbon number of the branched alkyl group is preferably 1 to 20. A (meth) acrylate having a branched alkyl group of 10 is preferred. Examples of the (meth) acrylate having a branched alkyl group include isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, Examples include ethylhexyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, and isodecyl (meth) acrylate.
前記環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、環状アルキル基の炭素数が6〜12の環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートであることが好ましい。環状アルキル基としては、単環構造を有する環状アルキル基(例えば、シクロアルキル基)、橋かけ環構造を有する環状アルキル基(例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基)が挙げられる。単環構造の環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。橋かけ環構造の環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−アダマンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 The (meth) acrylate having a cyclic alkyl group is preferably a (meth) acrylate having a cyclic alkyl group having 6 to 12 carbon atoms. Examples of the cyclic alkyl group include a cyclic alkyl group having a single ring structure (eg, a cycloalkyl group) and a cyclic alkyl group having a bridged ring structure (eg, an adamantyl group, a norbornyl group, and an isobornyl group). Specific examples of (meth) acrylates having a monocyclic cyclic alkyl group include cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, and cyclododecyl (meth) acrylate. Specific examples of the (meth) acrylate having a cyclic alkyl group having a bridged ring structure include isobornyl (meth) acrylate, norbornyl (meth) acrylate, 1-adamantyl (meth) acrylate, and 2-adamantyl (meth) acrylate. Can be
前記芳香族基を有する(メタ)アクリレートとしては、芳香族基の炭素数が6〜12の芳香族基を有する(メタ)アクリレートであることが好ましい。芳香族基としては、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールオキシアルキル基、アルキルアリールオキシ基、アラルキルオキシ基等が挙げられ、特にフェニル基、ベンジル基、トリル基、フェノキシエチル基が好ましい。芳香族基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 The (meth) acrylate having an aromatic group is preferably a (meth) acrylate having an aromatic group having 6 to 12 carbon atoms. Examples of the aromatic group include an aryl group, an alkylaryl group, an aralkyl group, an aryloxy group, an aryloxyalkyl group, an alkylaryloxy group, an aralkyloxy group, and the like, particularly, a phenyl group, a benzyl group, a tolyl group, and a phenoxyethyl group. Groups are preferred. Specific examples of the (meth) acrylate having an aromatic group include benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, and phenoxyethyl (meth) acrylate.
前記ポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレートとしては、ポリエチレングリコール(重合度=2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(重合度=2〜10)エチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(重合度=2〜10)プロピルエーテル(メタ)アクリレート等のポリエチレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレート;ポリプロピレングリコール(重合度=2〜10)メチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(重合度=2〜10)エチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(重合度=2〜10)プロピルエーテル(メタ)アクリレート等のポリプロピレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレート;等が挙げられる。 Examples of the (meth) acrylate having a polyalkylene glycol structural unit include polyethylene glycol (degree of polymerization = 2 to 10) methyl ether (meth) acrylate, polyethylene glycol (degree of polymerization = 2 to 10) ethyl ether (meth) acrylate, and polyethylene. (Meth) acrylate having a polyethylene glycol structural unit such as glycol (degree of polymerization = 2 to 10) propyl ether (meth) acrylate; polypropylene glycol (degree of polymerization = 2 to 10) methyl ether (meth) acrylate, polypropylene glycol (degree of polymerization = 2 to 10) (meth) a having a polypropylene glycol structural unit such as ethyl ether (meth) acrylate and polypropylene glycol (degree of polymerization = 2 to 10) propyl ether (meth) acrylate Relate; and the like.
前記ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10−ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12−ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the (meth) acrylate having a hydroxy group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 6- Examples include hydroxyhexyl (meth) acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth) acrylate, 10-hydroxydecyl (meth) acrylate, and 12-hydroxylauryl (meth) acrylate.
前記ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、前記ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートにラクトンを付加したものが挙げられ、カプロラクトンを付加したものが好ましい。カプロラクトンの付加量は、1mol〜10molが好ましく、1mol〜5molがより好ましい。前記ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのカプロラクトン1mol付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのカプロラクトン2mol付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのカプロラクトン3mol付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのカプロラクトン4mol付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのカプロラクトン5mol付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのカプロラクトン10mol付加物等が好ましい。 Examples of the (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group include those obtained by adding a lactone to the (meth) acrylate having a hydroxy group, and those obtained by adding caprolactone are preferable. The addition amount of caprolactone is preferably 1 mol to 10 mol, more preferably 1 mol to 5 mol. Examples of the (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate adduct of 1 mol of caprolactone, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate adduct of 2 mol of caprolactone, and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate Of 3-caprolactone, 4-mol of caprolactone of 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 5-mol of caprolactone of 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and 10-mol of caprolactone of 2-hydroxyethyl (meth) acrylate. .
前記アルコキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the (meth) acrylate having an alkoxy group include methoxyethyl (meth) acrylate and ethoxyethyl (meth) acrylate.
前記含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレートとしては、4員環〜6員環の含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレートであることが好ましい。含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、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、(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル(メタ)アクリレート、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチル(メタ)アクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレート、2−〔(2−テトラヒドロピラニル)オキシ〕エチル(メタ)アクリレート、1,3−ジオキサン−(メタ)アクリレート等が挙げられる。 The (meth) acrylate having an oxygen-containing heterocyclic group is preferably a (meth) acrylate having a 4- to 6-membered oxygen-containing heterocyclic group. Specific examples of the (meth) acrylate having an oxygen-containing heterocyclic group include glycidyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, (3-ethyloxetane-3-yl) methyl (meth) acrylate, and (2- Methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl (meth) acrylate, cyclic trimethylolpropaneformal (meth) acrylate, 2-[(2-tetrahydropyranyl) oxy] ethyl (meth) acrylate, 1,3-dioxane- (meth) acrylate and the like.
前記酸性基としては、カルボキシ基(−COOH)、スルホン酸基(−SO3H)、リン酸基(−OPO3H2)、ホスホン酸基(−PO3H2)、ホスフィン酸基(−PO2H2)が挙げられる。前記酸性基を有する(メタ)アクリレートとしては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸等の酸無水物を反応させたモノマー等のカルボキシ基を有する(メタ)アクリレート;スルホン酸エチル(メタ)アクリレート等のスルホン酸基を有する(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸2−(ホスホノオキシ)エチル等のリン酸基を有する(メタ)アクリレート;等を挙げることでき、好ましくはカルボキシ基を有する(メタ)アクリレートである。Examples of the acidic group include a carboxy group (—COOH), a sulfonic acid group (—SO 3 H), a phosphoric acid group (—OPO 3 H 2 ), a phosphonic acid group (—PO 3 H 2 ), and a phosphinic acid group (− PO 2 H 2 ). Examples of the (meth) acrylate having an acidic group include a (meth) acrylate having a carboxy group such as a monomer obtained by reacting a hydroxyalkyl (meth) acrylate with an acid anhydride such as maleic anhydride, succinic anhydride, or phthalic anhydride. A (meth) acrylate having a sulfonic acid group such as ethyl sulfonate (meth) acrylate; a (meth) acrylate having a phosphoric acid group such as 2- (phosphonooxy) ethyl (meth) acrylate; Is a (meth) acrylate having a carboxy group.
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーは、ポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレートおよび/またはラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートを含有することが好ましい。これらのモノマーを使用する場合、Aブロック中のポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位およびラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位の合計含有率は、前記Aブロック100質量%中において、5質量%以上が好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、80質量%以下が好ましく、より好ましくは70質量%以下であり、さらに好ましくは60質量%以下、特に好ましくは50質量%以下である。 The (meth) acrylic vinyl monomer preferably contains (meth) acrylate having a polyalkylene glycol structural unit and / or (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group. When using these monomers, the total content of the structural units derived from the (meth) acrylate having a polyalkylene glycol structural unit and the (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group in the A block is as follows: In the A block 100 mass%, 5 mass% or more is preferable, 10 mass% or more is more preferable, 20 mass% or more is more preferable, 80 mass% or less is preferable, and 70 mass% or less is more preferable. , More preferably 60% by mass or less, particularly preferably 50% by mass or less.
これらのポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレートおよび/またはラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートは、いずれか一方のみを使用することも好ましい。 It is also preferable to use only one of these (meth) acrylates having a polyalkylene glycol structural unit and / or (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group.
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーの一態様としては、前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーが、鎖状アルキル基(直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基)を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレート、酸性基を有する(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸から選ばれる1種又は2種以上、およびポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレートのみを含有することが好ましい。これらの(メタ)アクリル系ビニルモノマーを用いることで、分散性および分散安定性を更に向上することができる。この場合、ポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位の含有率は、前記Aブロック100質量%中において、5質量%以上が好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、60質量%以下が好ましく、より好ましくは50質量%以下である。 As one embodiment of the (meth) acrylic vinyl monomer, the (meth) acrylic vinyl monomer includes a (meth) acrylate having a chain alkyl group (linear alkyl group or branched alkyl group) and a cyclic alkyl group. (Meth) acrylate having (meth) acrylate having aromatic group, (meth) acrylate having hydroxy group, (meth) acrylate having alkoxy group, (meth) acrylate having oxygen-containing heterocyclic group, having acidic group It is preferable to contain only one or more selected from (meth) acrylate and (meth) acrylic acid, and only a (meth) acrylate having a polyalkylene glycol structural unit. By using these (meth) acrylic vinyl monomers, dispersibility and dispersion stability can be further improved. In this case, the content of the structural unit derived from the (meth) acrylate having a polyalkylene glycol structural unit is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and more preferably 100% by mass of the A block. Is 20% by mass or more, preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーの他の態様としては、前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーが、鎖状アルキル基(直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基)を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレート、酸性基を有する(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸から選ばれる1種又は2種以上、およびラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートのみであることが好ましい。これらの(メタ)アクリル系ビニルモノマーを用いることで、分散性、耐熱性及びアルカリ現像性を向上することができる。この場合、ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位の含有率は、前記Aブロック100質量%中において、5質量%以上が好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、特に好ましくは30質量%以上、最も好ましくは50質量%以上であり、90質量%以下が好ましく、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下である。 As another embodiment of the (meth) acrylic vinyl monomer, the (meth) acrylic vinyl monomer may be a (meth) acrylate having a chain alkyl group (a straight chain alkyl group or a branched chain alkyl group), or a cyclic alkyl group. (Meth) acrylate having an aromatic group, (meth) acrylate having an aromatic group, (meth) acrylate having a hydroxy group, (meth) acrylate having an alkoxy group, (meth) acrylate having an oxygen-containing heterocyclic group, and an acidic group. It is preferable to use only one (meth) acrylate having at least one selected from (meth) acrylate and (meth) acrylic acid and a (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group. By using these (meth) acrylic vinyl monomers, dispersibility, heat resistance and alkali developability can be improved. In this case, the content of the structural unit derived from the (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 100% by mass of the A block. It is 20% by mass or more, particularly preferably 30% by mass or more, most preferably 50% by mass or more, preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less.
前記ポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位としては、例えば下記一般式(7)で表される構造単位を挙げることができる。 Examples of the structural unit derived from the (meth) acrylate having the polyalkylene glycol structural unit include a structural unit represented by the following general formula (7).
前記式(7)のn7は、2〜50の整数であることが好ましく、2〜10の整数であることがより好ましい。
前記R71で示される炭素数が1〜6のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよいが、直鎖状が好ましい。前記R71で示される炭素数が1〜6のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。R71は、炭素数が1〜3のアルキル基であることが好ましい。
前記R72で示される炭素数が1〜6のアルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよいが、直鎖状が好ましい。前記R72で示される炭素数が1〜6のアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。R72は、炭素数が2〜4のアルキレン基であることが好ましい。N7 in the formula (7) is preferably an integer of 2 to 50, more preferably an integer of 2 to 10.
The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 71 may be linear or branched, but is preferably linear. Specific examples of the alkyl group of carbon number 1 to 6 represented by R 71 include methyl group, ethyl group, n- propyl group, n- butyl group, a pentyl group, a hexyl group. R 71 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
The alkylene group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 72 may be linear or branched, but is preferably linear. Specific examples of the above alkylene group having a carbon number represented by R 72 is 1-6, methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group and the like. R 72 is preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
前記ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位としては、例えば下記一般式(8)で表される構造単位を挙げることができる。 Examples of the structural unit derived from the (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group include a structural unit represented by the following general formula (8).
前記式(8)のn8は、1〜7の整数であることが好ましく、1〜5の整数であることがより好ましい。
前記R81で示される炭素数が1〜10のアルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよいが、直鎖状が好ましい。前記R81で示される炭素数が1〜10のアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基等が挙げられる。R81は、炭素数が1〜8のアルキレン基であることが好ましく、炭素数が3〜8のアルキレン基であることがより好ましい。
前記R82で示される炭素数が1〜10のアルキレン基は、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよいが、直鎖状が好ましい。前記R82で示される炭素数が1〜10のアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、1−メチルエチレン基等が挙げられる。R82は、炭素数が1〜5のアルキレン基であることが好ましい。N8 in the above formula (8) is preferably an integer of 1 to 7, more preferably an integer of 1 to 5.
The alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 81 may be linear or branched, but is preferably linear. Specific examples of the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 81 include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, an octamethylene group, Examples include a nonamethylene group and a decamethylene group. R 81 is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms.
The alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 82 may be linear or branched, but is preferably linear. Specific examples of the above alkylene group having a carbon number represented by R 82 is 1-10, methylene group, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, Examples include a nonamethylene group, a decamethylene group, and a 1-methylethylene group. R 82 is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
前記Aブロックは、後述する一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%未満、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下であり、一般式(1)で表される構造単位を含有しないことがさらに好ましい。Aブロック中の一般式(1)で表される構造単位の含有率が低い程、着色材の分散性能が向上する。 The A block has a content of a structural unit represented by the following general formula (1) of less than 5% by mass, preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less. More preferably, it does not contain the represented structural unit. As the content of the structural unit represented by the general formula (1) in the A block is lower, the dispersibility of the coloring material is improved.
前記Aブロックは、(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位以外の他の構造単位を有していてもよい。Aブロックに含まれ得る他の構造単位は、(メタ)アクリル系ビニルモノマー、および後述のBブロックを形成するビニルモノマーの両方と共重合し得るビニルモノマーにより形成されるものであれば特に制限はない。Aブロックの他の構造単位を形成し得るビニルモノマーは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The A block may have a structural unit other than the structural unit derived from the (meth) acrylic vinyl monomer. Other structural units that can be included in the A block are not particularly limited as long as they are formed by a vinyl monomer that can be copolymerized with both a (meth) acrylic vinyl monomer and a vinyl monomer that forms a B block described below. Absent. Vinyl monomers capable of forming other structural units of the A block may be used alone or in combination of two or more.
Aブロックの他の構造単位を形成し得るビニルモノマーの具体例としては、α−オレフィン、芳香族ビニルモノマー、ヘテロ環を含有するビニルモノマー、ビニルアミド、カルボン酸ビニル、ジエン類等が挙げられる。これらのビニルモノマーはヒドロキシ基、エポキシ基を有していてもよい。 Specific examples of the vinyl monomer capable of forming another structural unit of the A block include an α-olefin, an aromatic vinyl monomer, a vinyl monomer containing a hetero ring, vinyl amide, vinyl carboxylate, and dienes. These vinyl monomers may have a hydroxy group or an epoxy group.
α−オレフィンとしては、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン等が挙げられる。
芳香族ビニルモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メトキシスチレン、2−ヒドロキシメチルスチレン、1−ビニルナフタレン等が挙げられる。
ヘテロ環を含有するビニルモノマーとしては、2−ビニルチオフェン、N−メチル−2−ビニルピロール、1−ビニル−2−ピロリドン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等が挙げられる。
ビニルアミドとしては、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−ε−カプロラクタム等が挙げられる。
カルボン酸ビニルとしては、酢酸ビニル、ピバル酸ビニル、安息香酸ビニル等が挙げられる。
ジエン類としては、ブタジエン、イソプレン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン等が挙げられる。Examples of the α-olefin include 1-hexene, 1-octene, 1-decene, and the like.
Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, α-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methoxystyrene, 2-hydroxymethylstyrene, 1-vinylnaphthalene, and the like.
Examples of the vinyl monomer containing a hetero ring include 2-vinylthiophene, N-methyl-2-vinylpyrrole, 1-vinyl-2-pyrrolidone, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine and the like.
Examples of vinylamide include N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-ε-caprolactam, and the like.
Examples of the vinyl carboxylate include vinyl acetate, vinyl pivalate, vinyl benzoate and the like.
Examples of dienes include butadiene, isoprene, 4-methyl-1,4-hexadiene, 7-methyl-1,6-octadiene, and the like.
Aブロックは、酸性基を有するビニルモノマー(好ましくは酸性基を有する(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸)に由来する構造単位を有することでアルカリ現像液への溶解性が増し、アルカリ現像性を向上することができる。しかし、その割合が多くなると、溶媒、アルカリ可溶性樹脂との親和性が低くなるおそれがある。そのため、酸性基を有するビニルモノマーに由来する構造単位の割合は、ブロック共重合体の全体の酸価がアミン価より低くなる割合とすることが好ましい。 The A block has a structural unit derived from a vinyl monomer having an acidic group (preferably, (meth) acrylate or (meth) acrylic acid having an acidic group), so that the solubility in an alkali developing solution is increased, and the alkali developing property is increased. Can be improved. However, when the ratio increases, the affinity with the solvent and the alkali-soluble resin may be reduced. Therefore, it is preferable that the ratio of the structural unit derived from the vinyl monomer having an acidic group be a ratio at which the overall acid value of the block copolymer is lower than the amine value.
酸性基を有するビニルモノマーに由来する構造単位を含有する場合、その含有率は、Aブロック100質量%中において2質量%以上が好ましく、20質量%以下が好ましい。酸性基を有するビニルモノマーに由来する構造単位の含有率が2質量%以上であればアルカリ現像において、アルカリで中和した際の溶解速度が速くなり、20質量%以下であれば親水性が高すぎず、形成される画素が乱雑になることを抑制できる。 When a structural unit derived from a vinyl monomer having an acidic group is contained, the content is preferably 2% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less in 100% by mass of the A block. When the content of the structural unit derived from the vinyl monomer having an acidic group is 2% by mass or more, the dissolution rate upon neutralization with an alkali increases in alkali development, and when the content is 20% by mass or less, the hydrophilicity is high. This makes it possible to prevent the formed pixels from being cluttered.
Aブロックは、アミノ基を有さないことが好ましい。つまり、Aブロックを構成するビニルモノマーには、アミノ基を有するビニルモノマーを含有しないことが好ましい。Aブロックにアミノ基が多量に存在すると、分散剤として使用した際に、着色材がAブロックおよびBブロックの両方に吸着されてしまい、着色材の分散性能が低下する。Aブロック中のアミノ基を有するビニルモノマーに由来する構造単位(アミノ基が4級化されているものを含む。)の含有率は、2質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以下、もっとも好ましくは0質量%である。 The A block preferably does not have an amino group. That is, it is preferable that the vinyl monomer constituting the A block does not contain a vinyl monomer having an amino group. When a large amount of amino group is present in the A block, when used as a dispersant, the coloring material is adsorbed on both the A block and the B block, and the dispersing performance of the coloring material is reduced. The content of the structural unit derived from the vinyl monomer having an amino group in the A block (including those having a quaternized amino group) is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, The content is more preferably 0.1% by mass or less, and most preferably 0% by mass.
Aブロックにおいて2種以上の構造単位が含有される場合は、Aブロックに含有される各種構造単位は、Aブロック中においてランダム共重合、ブロック共重合等のいずれの態様で含有されていてもよく、均一性の観点からランダム共重合の態様で含有されていることが好ましい。例えば、Aブロックが、a1ブロックからなる構造単位とa2ブロックとからなる構造単位との共重合体により形成されていてもよい。 When two or more structural units are contained in the A block, the various structural units contained in the A block may be contained in the A block in any mode such as random copolymerization and block copolymerization. From the viewpoint of uniformity, it is preferable that the compound is contained in a mode of random copolymerization. For example, the A block may be formed of a copolymer of a structural unit composed of an a1 block and a structural unit composed of an a2 block.
(Bブロック)
Bブロックは下記一般式(1)で表される構造単位を含むBブロックを含むポリマーブロックである。(B block)
The B block is a polymer block containing a B block containing a structural unit represented by the following general formula (1).
[一般式(1)で表される構造単位]
一般式(1)で表される構造単位は、1種のみでもあってもよいし、2種以上を有していてもよい。一般式(1)で表される構造単位とすることで、着色材との吸着性が高く、耐熱性を高くすることができる。[Structural unit represented by general formula (1)]
The structural unit represented by the general formula (1) may be only one type, or may have two or more types. By using the structural unit represented by the general formula (1), the adsorptivity to the coloring material is high, and the heat resistance can be increased.
式(2−1)中、R21は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。
式(2−2)中、R22は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。〕
In the formula (2-1), R 21 represents an alkyl group or an aromatic group.
In the formula (2-2), R 22 represents an alkyl group or an aromatic group. ]
前記R11〜R13で表される鎖状の炭化水素基には、直鎖状および分岐鎖状のいずれも含まれる。前記R11〜R13で表される鎖状の炭化水素基が有する置換基としては、アルコキシ基、ベンゾイル基(−COC6H5)、ヒドロキシ基等が挙げられる。前記R11〜R13で表される環状の炭化水素基が有する置換基としては、鎖状のアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。The chain hydrocarbon groups represented by R 11 to R 13 include both straight-chain and branched-chain hydrocarbon groups. Examples of the substituent of the chain hydrocarbon group represented by R 11 to R 13 include an alkoxy group, a benzoyl group (—COC 6 H 5 ), and a hydroxy group. Examples of the substituent of the cyclic hydrocarbon group represented by R 11 to R 13 include a chain alkyl group, an alkoxy group, and a hydroxy group.
前記R11〜R13で示される基としては、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜16のアラルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ベンジル基(−CH2C6H5)がより好ましい。As the group represented by R 11 to R 13 , an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent and an aralkyl group having 7 to 16 carbon atoms which may have a substituent are preferable. , a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a benzyl group (-CH 2 C 6 H 5) is more preferable.
前記R11〜R13のうち2つ以上が互いに結合して形成する環状構造としては、例えば、5員環〜7員環の含窒素ヘテロ環またはこれらが2個縮合してなる縮合環が挙げられる。該含窒素ヘテロ環は芳香族性を有しないものが好ましく、飽和環がより好ましい。具体的には下記式(11−1)、(11−2)、(11−3)で表される構造が挙げられる。Examples of the cyclic structure formed by bonding two or more of R 11 to R 13 to each other include, for example, a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocycle or a condensed ring formed by condensing two of them. Can be The nitrogen-containing hetero ring preferably has no aromaticity, and is more preferably a saturated ring. Specific examples include structures represented by the following formulas (11-1), (11-2), and (11-3).
前記R14で示される基は、炭素数1〜10のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましい。具体例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基等を挙げることができる。Group represented by R 14 is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, and the like.
R21およびR22で示されるアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、環状アルキル基等を挙げることができ、好ましくは炭素数が1〜20である直鎖アルキル基、より好ましくは炭素数が1〜10である直鎖アルキル基、さらに好ましくは炭素数が1〜5である直鎖アルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等を挙げることができる。Examples of the alkyl group represented by R 21 and R 22 include a straight-chain alkyl group, a branched-chain alkyl group, and a cyclic alkyl group. A straight-chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable. Is a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group.
R21およびR22で示される芳香族基としては、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールオキシアルキル基、アルキルアリールオキシ基、アラルキルオキシ基等が挙げられ、炭素数が6〜12の芳香族基が好ましい。具体的にはフェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフタレン基等を挙げることができる。Examples of the aromatic group represented by R 21 and R 22 include an aryl group, an alkylaryl group, an aralkyl group, an aryloxy group, an aryloxyalkyl group, an alkylaryloxy group, an aralkyloxy group, and the like. ~ 12 aromatic groups are preferred. Specific examples include a phenyl group, a benzyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, and a naphthalene group.
式(2−1)で表される硫酸イオンとしては、メチル硫酸イオン、エチル硫酸イオン、プロピル硫酸イオン、ブチル硫酸イオン等のアルキル硫酸イオン;フェニル硫酸イオン、ベンジル硫酸イオン、トリル硫酸イオン等の芳香族硫酸イオン;等が挙げられる。 Examples of the sulfate ion represented by the formula (2-1) include alkyl sulfate ions such as methyl sulfate ion, ethyl sulfate ion, propyl sulfate ion and butyl sulfate ion; and aromatic acids such as phenyl sulfate ion, benzyl sulfate ion and tolyl sulfate ion. Group sulfate ion; and the like.
式(2−2)で表されるスルホン酸イオンとしては、メタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、プロパンスルホン酸イオン、ブタンスルホン酸イオン等のアルキルスルホン酸イオン;ベンゼンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、フェニルメタンスルホン酸等の芳香族スルホン酸イオン;等が挙げられる。 Examples of the sulfonic acid ion represented by the formula (2-2) include alkylsulfonic acid ions such as methanesulfonic acid ion, ethanesulfonic acid ion, propanesulfonic acid ion, and butanesulfonic acid ion; benzenesulfonic acid ion, toluenesulfonic acid Ion, aromatic sulfonic acid ion such as phenylmethanesulfonic acid; and the like.
一般式(1)で表される構造単位を形成し得るビニルモノマーの具体例としては、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・メチルスルファート、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメチルアンモニウム・メチルスルファート、(メタ)アクリロイルオキシブチルトリメチルアンモニウム・メチルスルファート、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルエチルアンモニウム・エチルスルファート、(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメチルエチルアンモニウム・エチルスルファート、(メタ)アクリロイルオキシブチルジメチルエチルアンモニウム・エチルスルファート、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム・トルエン−4−スルホナート、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメチルアンモニウム・トルエン−4−スルホナート、(メタ)アクリロイルオキシブチルトリメチルアンモニウム・トルエン−4−スルホナート等を挙げることができる。 Specific examples of the vinyl monomer capable of forming the structural unit represented by the general formula (1) include (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium methyl sulfate, (meth) acryloyloxypropyltrimethylammonium methyl sulfate, ( (Meth) acryloyloxybutyltrimethylammonium methylsulfate, (meth) acryloyloxyethyldimethylethylammonium ethylsulfate, (meth) acryloyloxypropyldimethylethylammonium ethylsulfate, (meth) acryloyloxybutyldimethylethylammonium Ethyl sulfate, (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium toluene-4-sulfonate, (meth) acryloyloxypropyl Ammonium toluene-4-sulfonate, and (meth) acryloyloxy-butyl trimethyl ammonium toluene-4-sulfonate and the like.
一般式(1)で表される構造単位の含有率は、Bブロック100質量%中において5質量%以上、30質量%以上が好ましく、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上であり、90質量%以下が好ましく、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下、特に好ましくは70質量%以下である。一般式(1)で表される構造単位の含有率をこの範囲にすることで着色材と高い親和性を有すると考えられる。 The content of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 5% by mass or more, 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, and still more preferably 40% by mass or more in 100% by mass of the B block. And preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, further preferably 80% by mass or less, particularly preferably 70% by mass or less. By setting the content of the structural unit represented by the general formula (1) in this range, it is considered that the colorant has high affinity.
前記R21およびR22がアルキル基である場合、一般式(1)で表される構造単位の含有率は、Bブロック100質量%中において、30質量%以上が好ましく、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上であり、80質量%以下が好ましく、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。When R 21 and R 22 are alkyl groups, the content of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass, in 100% by mass of the B block. As described above, the content is more preferably 40% by mass or more, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and further preferably 60% by mass or less.
前記R21およびR22が芳香族基である場合、一般式(1)で表される構造単位の含有率は、Bブロック100質量%中において、33質量%以上が好ましく、より好ましくは38質量%以上、さらに好ましくは43質量%以上であり、85質量%以下が好ましく、より好ましくは75質量%以下、さらに好ましくは65質量%以下である。When R 21 and R 22 are aromatic groups, the content of the structural unit represented by the general formula (1) is preferably 33% by mass or more, more preferably 38% by mass, in 100% by mass of the B block. % Or more, more preferably 43% by mass or more, preferably 85% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and still more preferably 65% by mass or less.
[一般式(3)で表される構造単位]
前記Bブロックは、下記一般式(3)で表される構造単位を含有してもよい。[Structural unit represented by general formula (3)]
The B block may contain a structural unit represented by the following general formula (3).
前記R31またはR32で表される鎖状の炭化水素基には、直鎖状および分岐鎖状のいずれも含まれる。前記R31またはR32で表される鎖状の炭化水素基が有する置換基としては、アルコキシ基、ベンゾイル基、ヒドロキシ基等が挙げられる。前記R31またはR32で表される環状の炭化水素基が有する置換基としては、鎖状のアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。The chain hydrocarbon group represented by R 31 or R 32 includes both linear and branched chains. Examples of the substituent of the chain hydrocarbon group represented by R 31 or R 32 include an alkoxy group, a benzoyl group, and a hydroxy group. Examples of the substituent of the cyclic hydrocarbon group represented by R 31 or R 32 include a chain alkyl group, an alkoxy group, and a hydroxy group.
前記R31またはR32で表される基としては、置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜16のアラルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ベンジル基がより好ましい。Examples of the group represented by R 31 or R 32 include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent and an aralkyl group having 7 to 16 carbon atoms which may have a substituent. Preferably, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a benzyl group are more preferable.
前記R31またはR32が互いに結合して形成する環状構造としては、例えば、5員環〜7員環の含窒素ヘテロ環またはこれらが2個縮合してなる縮合環が挙げられる。該含窒素ヘテロ環は芳香族性を有しないものが好ましく、飽和環がより好ましい。具体的には下記式(31−1)、(31−2)、(31−3)で表される構造が挙げられる。Examples of the cyclic structure formed by combining R 31 or R 32 with each other include a 5- to 7-membered nitrogen-containing heterocycle or a condensed ring formed by condensing two of them. The nitrogen-containing hetero ring preferably has no aromaticity, and is more preferably a saturated ring. Specific examples include structures represented by the following formulas (31-1), (31-2), and (31-3).
前記R33で示される基は、炭素数1〜10のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましい。具体例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基等を挙げることができる。Group represented by R 33 is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, and the like.
一般式(3)で表される構造単位の含有率は、Bブロック100質量%中において10質量%以上が好ましく、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、特に好ましくは30質量%以上であり、95質量%以下が好ましく、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは65質量%以下、特に好ましくは40質量%以下である。一般式(3)で表される構造単位の含有率をこの範囲にすることで着色材と高い親和性を有すると考えられる。 The content of the structural unit represented by the general formula (3) is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, still more preferably 20% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass in 100% by mass of the B block. It is preferably at least 95% by mass, more preferably at most 70% by mass, still more preferably at most 65% by mass, particularly preferably at most 40% by mass. By setting the content of the structural unit represented by the general formula (3) in this range, it is considered that the colorant has high affinity.
Bブロックは、一般式(1)で表される構造単位および一般式(3)で表される構造単位のみであっても良いし、他の構造単位が含まれていてもよい。着色材との親和性を保持する観点から、Bブロック中の一般式(1)で表される構造単位と一般式(3)で表される構造単位との合計含有率は、80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。前記Bブロック中の一般式(1)で表される構造単位と一般式(3)で表される構造単位との質量比(式(1)で表される構造単位/式(3)で表される構造単位)は、30/70以上が好ましく、より好ましくは35/65以上、さらに好ましくは40/60以上であり、90/10以下が好ましく、より好ましくは85/15以下、さらに好ましくは80/20以下である。 The B block may include only the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3), or may include another structural unit. From the viewpoint of maintaining affinity with the coloring material, the total content of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) in the B block is 80% by mass or more. Is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more. The mass ratio of the structural unit represented by the general formula (1) to the structural unit represented by the general formula (3) in the B block (the structural unit represented by the formula (1) / the structural unit represented by the formula (3)) 30/70 or more, more preferably 35/65 or more, still more preferably 40/60 or more, preferably 90/10 or less, more preferably 85/15 or less, and still more preferably 80/20 or less.
また、Bブロックは、酸性基を有するビニルモノマーに由来する構造単位を実質的に含有しないことが好ましい。すなわち、酸性基を有するビニルモノマーに由来する構造単位の含有率は、Bブロック100質量%中において、5質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下がさらに好ましい。 Further, the B block preferably does not substantially contain a structural unit derived from a vinyl monomer having an acidic group. That is, the content of the structural unit derived from the vinyl monomer having an acidic group is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less in 100% by mass of the B block.
Bブロックの他の構造単位を形成し得るビニルモノマーの具体例としては、Aブロックの他の構造単位を形成し得るビニルのモノマーの具体例として例示したものと同一のものを挙げることができる。 Specific examples of the vinyl monomer capable of forming another structural unit of the B block include the same vinyl monomers exemplified as specific examples of the vinyl monomer capable of forming the other structural unit of the A block.
Bブロックにおいて2種以上の構造単位が含有される場合は、Bブロックに含有される各種構造単位は、Bブロック中においてランダム共重合、ブロック共重合等の何れの態様で含有されていてもよく、均一性の観点からランダム共重合の態様で含有されていることが好ましい。例えば、Bブロックが、b1ブロックからなる構造単位とb2ブロックとからなる構造単位との共重合体により形成されていてもよい。 When two or more structural units are contained in the B block, various structural units contained in the B block may be contained in the B block in any mode such as random copolymerization and block copolymerization. From the viewpoint of uniformity, it is preferable that the compound is contained in a mode of random copolymerization. For example, the B block may be formed of a copolymer of a structural unit composed of a b1 block and a structural unit composed of a b2 block.
(ブロック共重合体)
本発明のブロック共重合体の構造は、線状ブロック共重合体であることが好ましい。また、線状ブロック共重合体は、いずれの構造(配列)であっても良いが、線状ブロック共重合体の物性、または組成物の物性の観点から、AブロックをA、BブロックをBと表現したとき、(A−B)m型、(A−B)m−A型、(B−A)m−B型(mは1以上の整数、例えば1〜3の整数)よりなる群から選択される少なくとも1種の構造を持つ共重合体であることが好ましい。これらの中でも、加工時の取扱い性、組成物の物性の観点から、A−B型ジブロック共重合体またはA−B−A型トリブロック共重合体であることが好ましく、耐熱性およびアルカリ現像性の観点から、A−B型ジブロック共重合体さらに好ましい。なお、A−B−A型トリブロック共重合体である場合、両端に位置する2つのAブロックは互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。(Block copolymer)
The structure of the block copolymer of the present invention is preferably a linear block copolymer. Further, the linear block copolymer may have any structure (arrangement), but from the viewpoint of the physical properties of the linear block copolymer or the physical properties of the composition, A block is A and B block is B. when expressed as, (a-B) m type, (a-B) m -A type, the group consisting of (B-a) m -B type (m is an integer of 1 or more, for example, an integer of 1 to 3) It is preferable that the copolymer has at least one structure selected from the group consisting of: Among these, from the viewpoints of handleability during processing and physical properties of the composition, an AB diblock copolymer or an ABA triblock copolymer is preferable, and heat resistance and alkali development From the viewpoint of properties, AB type diblock copolymers are more preferable. In the case of an ABA triblock copolymer, two A blocks located at both ends may be the same or different.
Aブロックの含有率は、ブロック共重合体全体100質量%中において、50質量%以上が好ましく、より好ましくは55質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上であり、95質量%以下が好ましく、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。Bブロックの含有率は、ブロック共重合体全体100質量%中において、5質量%以上が好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、50質量%以下が好ましく、より好ましくは45質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下である。AブロックおよびBブロックの含有率を、上記範囲内に調整することで、耐熱性、分散剤として使用した際の分散性能をバランスよく両立できる。 The content of the A block is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, based on 100% by mass of the whole block copolymer. The content is more preferably 90% by mass or less, and further preferably 80% by mass or less. The content of the B block is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 20% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, based on 100% by mass of the whole block copolymer. It is more preferably at most 45% by mass, further preferably at most 40% by mass. By adjusting the content of the A block and the B block within the above range, both heat resistance and dispersion performance when used as a dispersant can be achieved in a well-balanced manner.
ブロック共重合体中のAブロックとBブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)は、50/50以上が好ましく、より好ましくは55/45以上、さらに好ましくは60/40以上であり、95/5以下が好ましく、より好ましくは90/10以下、さらに好ましくは80/20以下である。AブロックとBブロックとの質量比が前記範囲内であれば、分散剤として使用した際の分散性能とアルカリ現像性をバランスよく両立できる。 The mass ratio between the A block and the B block (A block / B block) in the block copolymer is preferably 50/50 or more, more preferably 55/45 or more, further more preferably 60/40 or more. / 5 or less, more preferably 90/10 or less, and even more preferably 80/20 or less. When the mass ratio of the A block and the B block is within the above range, both the dispersing performance when used as a dispersant and the alkali developability can be balanced.
前記ブロック共重合体がAブロックとしてA1ブロックとA2ブロックを有する場合、これらの質量比(A1/A2)は、0.4以上が好ましく、より好ましくは0.7以上、さらに好ましくは0.8以上であり、2.3以下が好ましく、より好ましくは1.5以下、さらに好ましくは1.2以下である。 When the block copolymer has A1 blocks and A2 blocks as A blocks, the mass ratio (A1 / A2) of these blocks is preferably 0.4 or more, more preferably 0.7 or more, and still more preferably 0.8. 2.3 or less, more preferably 1.5 or less, and even more preferably 1.2 or less.
前記ブロック共重合体の分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下「GPC」という)法により測定される。前記ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)は3,000以上が好ましく、より好ましくは4,000以上、さらに好ましくは5,000以上であり、特に好ましくは6,000以上であり、40,000以下が好ましく、より好ましくは30,000以下、さらに好ましくは25,000以下であり、特に好ましくは20,000以下である。重量平均分子量が上記範囲内にあれば、分散剤として使用した際の分散性能がより良好となる。 The molecular weight of the block copolymer is measured by gel permeation chromatography (hereinafter, referred to as “GPC”). The weight average molecular weight (Mw) of the block copolymer is preferably 3,000 or more, more preferably 4,000 or more, still more preferably 5,000 or more, and particularly preferably 6,000 or more. It is preferably at most 000, more preferably at most 30,000, further preferably at most 25,000, particularly preferably at most 20,000. When the weight average molecular weight is within the above range, the dispersing performance when used as a dispersant becomes better.
前記ブロック共重合体の分子量分布(PDI)は、2.2以下が好ましく、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.6以下である。なお、本発明において、分子量分布(PDI)とは、(ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw))/(ブロック共重合体の数平均分子量(Mn))によって求められるものである。PDIが小さいほど分子量分布の幅が狭い、分子量のそろった共重合体となり、その値が1.0のとき最も分子量分布の幅が狭い。ブロック共重合体の分子量分布(PDI)が、2.2を超えると、分子量の小さいものや、分子量の大きいものが含まれることになる。 The molecular weight distribution (PDI) of the block copolymer is preferably 2.2 or less, more preferably 2.0 or less, and even more preferably 1.6 or less. In the present invention, the molecular weight distribution (PDI) is determined by (weight average molecular weight of block copolymer (Mw)) / (number average molecular weight of block copolymer (Mn)). The smaller the PDI, the narrower the width of the molecular weight distribution, and the resulting copolymer becomes uniform in molecular weight. When the value is 1.0, the width of the molecular weight distribution is the narrowest. When the molecular weight distribution (PDI) of the block copolymer exceeds 2.2, those having a small molecular weight and those having a large molecular weight are included.
前記ブロック共重合体のアミン価は、着色材への吸着性および着色材分散性の観点から、10mgKOH/g以上が好ましく、より好ましくは20mgKOH/g以上、さらに好ましくは30mgKOH/g以上であり、200mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは150mgKOH/g以下、さらに好ましくは100mgKOH/g以下である。 The amine value of the block copolymer is preferably 10 mgKOH / g or more, more preferably 20 mgKOH / g or more, further more preferably 30 mgKOH / g or more, from the viewpoints of adsorbability to the colorant and dispersibility of the colorant. It is preferably at most 200 mgKOH / g, more preferably at most 150 mgKOH / g, even more preferably at most 100 mgKOH / g.
前記ブロック共重合体が酸性基を有する構造単位を含有する場合、ブロック共重合体の酸価は、5mgKOH/g以上が好ましく、より好ましくは10mgKOH/g以上、さらに好ましくは15mgKOH/g以上であり、50mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは40mgKOH/g以下、さらに好ましくは35mgKOH/g以下である。酸価をこの範囲にすることで、ブロック共重合体の着色材との親和性を損なうことなく、バインダー樹脂(アルカリ可溶性樹脂)と好適に作用することができる。 When the block copolymer contains a structural unit having an acidic group, the acid value of the block copolymer is preferably 5 mgKOH / g or more, more preferably 10 mgKOH / g or more, and still more preferably 15 mgKOH / g or more. , 50 mgKOH / g or less, more preferably 40 mgKOH / g or less, and even more preferably 35 mgKOH / g or less. By setting the acid value within this range, the block copolymer can suitably act on the binder resin (alkali-soluble resin) without impairing the affinity for the colorant.
前記ブロック共重合体は、ハロゲンアニオンの含有率が10ppm以下であることが好ましく、より好ましくは5ppm以下、さらに好ましくは2.5ppm以下、特に好ましくは0ppmである。ブロック共重合体のハロゲンアニオンの含有率が低い程、ブロック共重合体の耐熱性が高くなる。 The content of the halogen anion in the block copolymer is preferably 10 ppm or less, more preferably 5 ppm or less, still more preferably 2.5 ppm or less, and particularly preferably 0 ppm. The lower the halogen anion content of the block copolymer, the higher the heat resistance of the block copolymer.
(ブロック共重合体の製造方法)
前記ブロック共重合体の製造方法としては、ビニルモノマーの重合反応によって、Aブロックを先に製造し、AブロックにBブロックのモノマーを重合する方法;Bブロックを先に製造し、BブロックにAブロックのモノマーを重合する方法;AブロックとBブロックとを別々に製造した後、AブロックとBブロックとをカップリングする方法;Aブロックを先に製造し、Bブロックに式(3)で表される構造単位を形成し得るビニルモノマーを含有するモノマー組成物を重合し、得られた重合物中の式(3)で表される構造単位の一部の3級アミン構造を4級化する方法;式(3)で表される構造単位を形成し得るビニルモノマーを含有するモノマー組成物を重合し、この重合物にAブロックのモノマーを重合し、得られた重合物中の式(3)で表される構造単位の一部の3級アミン構造を4級化する方法;Aブロックと式(3)で表される構造単位を有するブロックとを別々に製造し、これらのブロックをカップリングした後、得られた重合物中の式(3)で表される構造単位の一部の3級アミン構造を4級化する方法;が挙げられる。(Method for producing block copolymer)
As a method for producing the block copolymer, a method in which an A block is first produced by a polymerization reaction of a vinyl monomer, and a monomer of a B block is polymerized in an A block; A method of polymerizing the monomer of the block; a method of separately producing the A block and the B block, and a method of coupling the A block and the B block; a method of producing the A block first, and expressing the B block by the formula (3). A monomer composition containing a vinyl monomer capable of forming the structural unit to be formed is polymerized, and a part of the tertiary amine structure of the structural unit represented by the formula (3) in the obtained polymer is quaternized. Method: A monomer composition containing a vinyl monomer capable of forming a structural unit represented by the formula (3) is polymerized, and a monomer of the A block is polymerized on the polymerized product. A) quaternizing a part of the tertiary amine structure of the structural unit represented by the formula: A block and a block having the structural unit represented by the formula (3) are separately produced, and these blocks are separated by a cup. After ringing, a method of quaternizing some tertiary amine structures of the structural unit represented by the formula (3) in the obtained polymer.
本発明のブロック共重合体は、式(3)で表される構造単位を有するブロック共重合体を、ハロゲン化アルキル等で4級化した後、ハロゲンアニオンを硫酸イオンおよび/またはスルホン酸イオンに交換することでも得られる。しかしながら、このような方法では得られるブロック共重合体に不純物としてハロゲンが残存しやすい。そのため、本願発明のブロック共重合体は、第一ブロックと第二ブロックとを有するブロック共重合体であって、前記第一ブロックが(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位を含み、かつ、第一ブロック中の一般式(3)で表される構造単位の含有率が5質量%未満であり、前記第二ブロック中の一般式(3)で表される構造単位の含有率が5質量%以上であるブロック共重合体を合成した後、得られたブロック共重合物中の式(3)で表される構造単位の少なくとも一部の3級アミン構造を後述する硫酸化合物および/またはスルホン酸化合物で4級化して得られるものが好ましい。4級化剤として硫酸化合物および/またはスルホン酸化合物を用いることで、ハロゲンを含有しないブロック共重合体が得られる。 The block copolymer of the present invention is obtained by quaternizing a block copolymer having a structural unit represented by the formula (3) with an alkyl halide or the like, and then converting the halogen anion into a sulfate ion and / or a sulfonate ion. It can also be obtained by exchanging. However, in such a method, halogen tends to remain as an impurity in the obtained block copolymer. Therefore, the block copolymer of the present invention is a block copolymer having a first block and a second block, wherein the first block contains a structural unit derived from a (meth) acrylic vinyl monomer, and The content of the structural unit represented by the general formula (3) in the first block is less than 5% by mass, and the content of the structural unit represented by the general formula (3) in the second block is 5% by mass. After synthesizing a block copolymer of not less than mass%, at least a part of the tertiary amine structure of the structural unit represented by the formula (3) in the obtained block copolymer is a sulfate compound and / or Those obtained by quaternization with a sulfonic acid compound are preferred. By using a sulfuric acid compound and / or a sulfonic acid compound as the quaternizing agent, a block copolymer containing no halogen can be obtained.
重合法は特に限定されないが、リビングラジカル重合が好ましい。すなわち、前記ブロック共重合体としては、リビングラジカル重合により重合されたものが好ましい。従来のラジカル重合法は、開始反応、成長反応だけでなく、停止反応、連鎖移動反応により成長末端の失活が起こり、様々な分子量、不均一な組成のポリマーの混合物となり易い傾向がある。これに対してリビングラジカル重合法は、従来のラジカル重合法の簡便性と汎用性を保ちながら、停止反応や、連鎖移動が起こりにくく、成長末端が失活することなく成長するため、分子量分布の精密制御、均一な組成のポリマーの製造が容易である点で好ましい。 The polymerization method is not particularly limited, but living radical polymerization is preferred. That is, the block copolymer is preferably a polymer obtained by living radical polymerization. In the conventional radical polymerization method, not only the initiation reaction and the growth reaction, but also the termination reaction and the chain transfer reaction cause the deactivation of the growth terminal, which tends to easily produce a mixture of polymers having various molecular weights and heterogeneous compositions. In contrast, the living radical polymerization method, while maintaining the simplicity and versatility of the conventional radical polymerization method, is unlikely to cause a termination reaction or chain transfer and grows without deactivating the growth terminal, so that the molecular weight distribution This is preferred because it is easy to produce a polymer having a precise composition and a uniform composition.
リビングラジカル重合法には、重合成長末端を安定化させる手法の違いにより、遷移金属触媒を用いる方法(ATRP法);硫黄系の可逆的連鎖移動剤を用いる方法(RAFT法);有機テルル化合物を用いる方法(TERP法)等の方法がある。ATRP法は、アミン系錯体を使用するため、酸性基を有するビニルモノマーの酸性基を保護せず使用することができない場合がある。RAFT法は、多種のモノマーを使用した場合、低分子量分布になりづらく、かつ硫黄臭や着色等の不具合がある場合がある。これらの方法のなかでも、使用できるモノマーの多様性、高分子領域での分子量制御、均一な組成、あるいは着色の観点から、TERP法を用いることが好ましい。 In the living radical polymerization method, a method using a transition metal catalyst (ATRP method); a method using a sulfur-based reversible chain transfer agent (RAFT method); There is a method such as a method used (TERP method). Since the ATRP method uses an amine-based complex, it cannot be used without protecting the acidic group of the vinyl monomer having an acidic group. In the RAFT method, when various types of monomers are used, a low molecular weight distribution is unlikely to occur, and there may be a problem such as a sulfur odor or coloring. Among these methods, it is preferable to use the TERP method from the viewpoints of diversity of usable monomers, control of molecular weight in a polymer region, uniform composition, and coloring.
TERP法とは、有機テルル化合物を連鎖移動剤として用い、ラジカル重合性化合物(ビニルモノマー)を重合させる方法であり、例えば、国際公開第2004/14848号、国際公開第2004/14962号、国際公開第2004/072126号、および国際公開第2004/096870号に記載された方法である。 The TERP method is a method of polymerizing a radical polymerizable compound (vinyl monomer) using an organic tellurium compound as a chain transfer agent. For example, WO2004 / 14848, WO2004 / 14962, WO No. 2004/072126 and WO 2004/096870.
TERP法の具体的な重合法としては、下記(a)〜(d)が挙げられる。
(a)ビニルモノマーを、一般式(4)で表される有機テルル化合物を用いて重合する。
(b)ビニルモノマーを、一般式(4)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤との混合物を用いて重合する。
(c)ビニルモノマーを、一般式(4)で表される有機テルル化合物と一般式(5)で表される有機ジテルリド化合物との混合物を用いて重合する。
(d)ビニルモノマーを、一般式(4)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤と一般式(5)で表される有機ジテルリド化合物との混合物を用いて重合する。Specific polymerization methods of the TERP method include the following (a) to (d).
(A) A vinyl monomer is polymerized using an organic tellurium compound represented by the general formula (4).
(B) A vinyl monomer is polymerized using a mixture of an organic tellurium compound represented by the general formula (4) and an azo-based polymerization initiator.
(C) A vinyl monomer is polymerized using a mixture of an organic telluride compound represented by the general formula (4) and an organic ditelluride compound represented by the general formula (5).
(D) A vinyl monomer is polymerized using a mixture of an organic telluride compound represented by the general formula (4), an azo-based polymerization initiator, and an organic ditelluride compound represented by the general formula (5).
一般式(5)において、R41は、炭素数1〜8のアルキル基、アリール基または芳香族ヘテロ環基を示す。〕
In the general formula (5), R 41 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or an aromatic heterocyclic group. ]
R41で表される基は、炭素数1〜8のアルキル基、アリール基または芳香族ヘテロ環基であり、具体的には次の通りである。
炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基や、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等を挙げることができる。好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、更に好ましくはメチル基またはエチル基である。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等を挙げることができる。
芳香族ヘテロ環基としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基等を挙げることができる。The group represented by R 41 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group or an aromatic heterocyclic group, and is specifically as follows.
Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, and heptyl. And a straight-chain or branched-chain alkyl group such as an octyl group, and a cyclic alkyl group such as a cyclohexyl group. It is preferably a straight-chain or branched-chain alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group.
Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group.
Examples of the aromatic heterocyclic group include a pyridyl group, a furyl group, and a thienyl group.
R42およびR43で表される基は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8のアルキル基であり、各基は、具体的には次の通りである。
炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基や、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等を挙げることができる。好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、更に好ましくはメチル基またはエチル基である。Groups represented by R 42 and R 43 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, each group is specifically as follows.
Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, and heptyl. And a straight-chain or branched-chain alkyl group such as an octyl group, and a cyclic alkyl group such as a cyclohexyl group. It is preferably a straight-chain or branched-chain alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group.
R44で表される基は、炭素数1〜8のアルキル基、アリール基、置換アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、アシル基、アミド基、オキシカルボニル基、シアノ基、アリル基またはプロパルギル基であり、具体的には次の通りである。
炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等を挙げることができる。好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、更に好ましくはメチル基またはエチル基である。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等を挙げることができる。好ましくはフェニル基である。
置換アリール基としては、置換基を有しているフェニル基、置換基を有しているナフチル基等を挙げることができる。前記置換基を有しているアリール基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、−COR411で示されるカルボニル含有基(R411は炭素数1〜8のアルキル基、アリール基、炭素数1〜8のアルコキシ基またはアリーロキシ基)、スルホニル基、トリフルオロメチル基等を挙げることができる。また、これらの置換基は、1個または2個置換しているのがよい。
芳香族ヘテロ環基としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基等を挙げることができる。
アルコキシ基としては、炭素数1〜8のアルキル基が酸素原子に結合した基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチロキシ基、ヘキシロキシ基、ヘプチロキシ基、オクチロキシ基等を挙げることができる。
アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等を挙げることができる。
アミド基としては、−CONR421R422(R421、R422は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキル基またはアリール基)を挙げることがきる。
オキシカルボニル基としては、−COOR431(R431は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基またはアリール基)で表される基が好ましく、例えばカルボキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、sec−ブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基等を挙げることができる。好ましいオキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基が挙げられる。
アリル基としては、−CR441R442−CR443=CR444R445(R441、R442は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8のアルキル基、R443、R444、R445は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキル基またはアリール基であり、それぞれの置換基が環状構造で繋がっていてもよい)等を挙げることができる。
プロパルギル基としては、−CR451R452−C≡CR453(R451、R452は、水素原子または炭素数1〜8のアルキル基、R453は、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、アリール基またはシリル基)等を挙げることができる。Group represented by R 44 is an alkyl group, an aryl group having 1 to 8 carbon atoms, a substituted aryl group, an aromatic heterocyclic group, an alkoxy group, an acyl group, an amide group, an oxycarbonyl group, a cyano group, an allyl group, or It is a propargyl group, which is specifically as follows.
Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, and heptyl. And a linear or branched alkyl group such as a octyl group, and a cyclic alkyl group such as a cyclohexyl group. It is preferably a straight-chain or branched-chain alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group.
Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. Preferably it is a phenyl group.
Examples of the substituted aryl group include a phenyl group having a substituent and a naphthyl group having a substituent. Examples of the substituent of the aryl group having a substituent include a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group, an amino group, a nitro group, a cyano group, and a carbonyl-containing group represented by —COR 411 (where R 411 is a carbon atom). An alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or an aryloxy group), a sulfonyl group, and a trifluoromethyl group. Further, these substituents are preferably substituted one or two times.
Examples of the aromatic heterocyclic group include a pyridyl group, a furyl group, and a thienyl group.
As the alkoxy group, a group in which an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is bonded to an oxygen atom is preferable. For example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a sec-butoxy group, a tert- Butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, octyloxy and the like.
Examples of the acyl group include an acetyl group, a propionyl group, and a benzoyl group.
Examples of the amide group include -CONR 421 R 422 (R 421 and R 422 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group).
As the oxycarbonyl group, a group represented by -COOR 431 (R 431 is a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group having 1 to 8 carbon atoms) is preferable, and examples thereof include a carboxy group, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and a propoxycarbonyl. Group, n-butoxycarbonyl group, sec-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonyl group, n-pentyloxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group and the like. Preferred oxycarbonyl groups include a methoxycarbonyl group and an ethoxycarbonyl group.
As the allyl group, -CR 441 R 442 -CR 443 = CR 444 R 445 (R 441 and R 442 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and R 443 , R 444 and R 445 represent Each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group having 1 to 8 carbon atoms, and the respective substituents may be connected by a cyclic structure).
Examples of the propargyl group include -CR 451 R 452 -C≡CR 453 (R 451 and R 452 are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and R 453 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. , An aryl group or a silyl group).
一般式(4)で表される有機テルル化合物は、具体的には(メチルテラニルメチル)ベンゼン、(メチルテラニルメチル)ナフタレン、エチル−2−メチル−2−メチルテラニル−プロピオネート、エチル−2−メチル−2−n−ブチルテラニル−プロピオネート、(2−トリメチルシロキシエチル)−2−メチル−2−メチルテラニル−プロピオネート、(2−ヒドロキシエチル)−2−メチル−2−メチルテラニル−プロピオネートまたは(3−トリメチルシリルプロパルギル)−2−メチル−2−メチルテラニル−プロピオネート等、国際公開第2004/14848号、国際公開第2004/14962号、国際公開第2004/072126号、および国際公開第2004/096870号に記載された有機テルル化合物の全てを例示することができる。 Specific examples of the organic tellurium compound represented by the general formula (4) include (methylteranylmethyl) benzene, (methylteranylmethyl) naphthalene, ethyl-2-methyl-2-methylteranyl-propionate, and ethyl-2-yl. Methyl-2-n-butylteranyl-propionate, (2-trimethylsiloxyethyl) -2-methyl-2-methylterranyl-propionate, (2-hydroxyethyl) -2-methyl-2-methylterranyl-propionate or (3-trimethylsilylpropargyl) ) -2-Methyl-2-methylteranyl-propionate and the like organic compounds described in WO 2004/14848, WO 2004/14962, WO 2004/072126, and WO 2004/096870. All of tellurium compounds Can Shimesuru.
一般式(5)で表される有機ジテルリド化合物の具体例としては、ジメチルジテルリド、ジエチルジテルリド、ジ−n−プロピルジテルリド、ジイソプロピルジテルリド、ジシクロプロピルジテルリド、ジ−n−ブチルジテルリド、ジ−s−ブチルジテルリド、ジ−t−ブチルジテルリド、ジシクロブチルジテルリド、ジフェニルジテルリド、ビス−(p−メトキシフェニル)ジテルリド、ビス−(p−アミノフェニル)ジテルリド、ビス−(p−ニトロフェニル)ジテルリド、ビス−(p−シアノフェニル)ジテルリド、ビス−(p−スルホニルフェニル)ジテルリド、ジナフチルジテルリドまたはジピリジルジテルリド等を例示することができる。 Specific examples of the organic ditelluride compound represented by the general formula (5) include dimethyl ditelluride, diethyl ditelluride, di-n-propyl ditelluride, diisopropyl ditelluride, dicyclopropyl ditelluride, and dicyclopropyl ditelluride. -N-butyl ditelluride, di-s-butyl ditelluride, di-t-butyl ditelluride, dicyclobutyl ditelluride, diphenyl ditelluride, bis- (p-methoxyphenyl) ditelluride, bis- (p-aminophenyl) ditelluride, bis Examples include-(p-nitrophenyl) ditelluride, bis- (p-cyanophenyl) ditelluride, bis- (p-sulfonylphenyl) ditelluride, dinaphthyl ditelluride, dipyridyl ditelluride, and the like.
アゾ系重合開始剤は、通常のラジカル重合で使用するアゾ系重合開始剤であれば特に制限なく使用することができる。例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(ADVN)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)(ACHN)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(MAIB)、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリアン酸)(ACVA)、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチルアミド)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−70)、2,2’−アゾビス(2−メチルアミジノプロパン)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]、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−シアノ−2−プロピルアゾホルムアミド、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、または2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)等を例示することができる。 The azo-based polymerization initiator can be used without particular limitation as long as it is an azo-based polymerization initiator used in ordinary radical polymerization. For example, 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (AIBN), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) (AMBN), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) ) (ADVN), 1,1′-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile) (ACHN), dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (MAIB), 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) ) (ACVA), 1,1′-azobis (1-acetoxy-1-phenylethane), 2,2′-azobis (2-methylbutylamide), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4 -Dimethylvaleronitrile) (V-70), 2,2′-azobis (2-methylamidinopropane) dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) Lopan], 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2′-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2-cyano-2-propyl Examples include azoformamide, 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), and 2,2′-azobis (N-cyclohexyl-2-methylpropionamide).
重合工程は、不活性ガスで置換した容器で、ビニルモノマーと一般式(4)の有機テルル化合物とに、ビニルモノマーの種類に応じて反応促進、分子量および分子量分布の制御等の目的で、さらにアゾ系重合開始剤および/または一般式(5)の有機ジテルリド化合物を混合する。このとき、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等を挙げることができる。好ましくは、アルゴン、窒素が良い。 In the polymerization step, the vinyl monomer and the organic tellurium compound of the general formula (4) are further added to the vinyl monomer and the organic tellurium compound according to the type of the vinyl monomer in order to promote the reaction, control the molecular weight and the molecular weight distribution, etc. An azo polymerization initiator and / or an organic ditelluride compound of the general formula (5) are mixed. At this time, examples of the inert gas include nitrogen, argon, and helium. Preferably, argon and nitrogen are good.
前記(a)、(b)、(c)および(d)におけるビニルモノマーの使用量は、目的とする共重合体の物性により適宜調節すればよい。一般式(4)の有機テルル化合物1molに対しビニルモノマーを5mol〜10000molとすることが好ましい。 The amount of the vinyl monomer used in (a), (b), (c) and (d) may be appropriately adjusted depending on the physical properties of the desired copolymer. It is preferable that the vinyl monomer is 5 mol to 10000 mol per 1 mol of the organic tellurium compound of the general formula (4).
前記(b)の一般式(4)の有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤とを併用する場合、一般式(4)の有機テルル化合物1molに対してアゾ系重合開始剤を0.01mol〜10molとすることが好ましい。 When the organic tellurium compound of the general formula (4) and the azo-based polymerization initiator (b) are used in combination, the azo-based polymerization initiator is used in an amount of 0.01 mol to 10 mol per 1 mol of the organic tellurium compound of the general formula (4). It is preferable that
前記(c)の一般式(4)の有機テルル化合物と一般式(5)の有機ジテルリド化合物とを併用する場合、一般式(4)の有機テルル化合物1molに対して一般式(5)の有機ジテルル化合物を0.01mol〜100molとすることが好ましい。 When the organic telluride compound of the general formula (4) and the organic ditelluride compound of the general formula (5) are used in combination, 1 mol of the organic tellurium compound of the general formula (4) is used for 1 mol of the organic tellurium compound of the general formula (4). It is preferable that the ditellurium compound be 0.01 mol to 100 mol.
前記(d)の一般式(4)の有機テルル化合物と一般式(5)の有機ジテルリド化合物とアゾ系重合開始剤とを併用する場合、一般式(4)の有機テルル化合物1molに対して一般式(5)の有機ジテルリド化合物を0.01mol〜100molとすることが好ましく、一般式(4)の有機テルル化合物1molに対してアゾ系重合開始剤を0.01mol〜10molとすることが好ましい。 When the organic telluride compound represented by the general formula (4), the organic ditelluride compound represented by the general formula (5) and the azo-based polymerization initiator are used in combination, 1 mol of the organic tellurium compound represented by the general formula (4) may be used. The amount of the organic ditelluride compound of the formula (5) is preferably 0.01 mol to 100 mol, and the amount of the azo-based polymerization initiator is preferably 0.01 mol to 10 mol per 1 mol of the organic telluride compound of the general formula (4).
重合反応は、無溶媒でも行うことができるが、ラジカル重合で一般に使用される非プロトン性溶媒またはプロトン性溶媒を使用し、前記混合物を撹拌して行なってもよい。使用できる非プロトン性溶媒は、例えば、アニソール、ベンゼン、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトン、2−ブタノン(メチルエチルケトン)、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートまたはトリフルオロメチルベンゼン等を例示することができる。また、プロトン性溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、1−メトキシ−2−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノールまたはジアセトンアルコール等を例示することができる。 The polymerization reaction can be carried out without a solvent, but may be carried out by using an aprotic solvent or a protic solvent generally used in radical polymerization and stirring the mixture. Examples of usable aprotic solvents include, for example, anisole, benzene, toluene, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), acetone, 2-butanone (methyl ethyl ketone), dioxane, propylene glycol monomethyl ether acetate, and chloroform. , Carbon tetrachloride, tetrahydrofuran (THF), ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate or trifluoromethylbenzene. Examples of the protic solvent include water, methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 1-methoxy-2-propanol, hexafluoroisopropanol, and diacetone alcohol.
溶媒の使用量としては、適宜調節すればよく、例えば、ビニルモノマー1gに対して、0.01ml以上が好ましく、より好ましくは0.05ml以上、さらに好ましくは0.1ml以上であり、50ml以下が好ましく、より好ましくは10ml以下、さらに好ましくは1ml以下である。 The amount of the solvent to be used may be appropriately adjusted. For example, the amount is preferably 0.01 ml or more, more preferably 0.05 ml or more, still more preferably 0.1 ml or more, and 50 ml or less, per 1 g of the vinyl monomer. It is preferably 10 ml or less, more preferably 1 ml or less.
反応温度、反応時間は、得られる共重合体の分子量或いは分子量分布により適宜調節すればよいが、通常、0℃〜150℃で、1分〜100時間撹拌する。TERP法は、低い重合温度および短い重合時間であっても高い収率と精密な分子量分布を得ることができる。このとき、圧力は、通常、常圧で行われるが、加圧または減圧しても構わない。 The reaction temperature and reaction time may be appropriately adjusted depending on the molecular weight or molecular weight distribution of the obtained copolymer, and usually, the mixture is stirred at 0 ° C to 150 ° C for 1 minute to 100 hours. The TERP method can obtain a high yield and a precise molecular weight distribution even at a low polymerization temperature and a short polymerization time. At this time, the pressure is usually set at normal pressure, but may be increased or decreased.
重合反応の終了後、得られた反応混合物から、通常の分離精製手段により、使用溶媒、残存ビニルモノマーの除去等を行い、目的とする共重合体を分離することができる。 After the completion of the polymerization reaction, the target copolymer can be separated from the obtained reaction mixture by removing the solvent used, residual vinyl monomer, and the like by ordinary separation and purification means.
重合反応により得られる共重合体の成長末端は、テルル化合物由来の−TeR41(式中、R41は上記と同じである)の形態であり、重合反応終了後の空気中の操作により失活していくが、テルル原子が残存する場合がある。テルル原子が末端に残存した共重合体は着色したり、熱安定性が劣ったりするため、テルル原子を除去することが好ましい。The growth terminal of the copolymer obtained by the polymerization reaction is in the form of -TeR 41 derived from a tellurium compound (where R 41 is the same as above), and is inactivated by the operation in air after the completion of the polymerization reaction. However, tellurium atoms may remain. Since the copolymer having a tellurium atom at the terminal is colored or has poor thermal stability, it is preferable to remove the tellurium atom.
テルル原子を除去する方法としては、トリブチルスタンナンまたはチオール化合物等を用いるラジカル還元方法;活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、活性白土、モレキュラーシーブスおよび高分子吸着剤等で吸着する方法;イオン交換樹脂等で金属を吸着する方法;過酸化水素水または過酸化ベンゾイル等の過酸化物を添加したり、空気または酸素を系中に吹き込むことで共重合体末端のテルル原子を酸化分解させ、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留テルル化合物を除去する液−液抽出法や固−液抽出法;特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限界ろ過等の溶液状態での精製方法;を用いることができ、また、これらの方法を組み合わせて用いることもできる。 As a method for removing tellurium atoms, a radical reduction method using tributylstannane or a thiol compound; a method of adsorbing with activated carbon, silica gel, activated alumina, activated clay, molecular sieves, a polymer adsorbent, etc .; A method for adsorbing a metal: a peroxide such as hydrogen peroxide or benzoyl peroxide is added, or air or oxygen is blown into the system to oxidize and decompose the tellurium atom at the terminal of the copolymer, and to wash with water or an appropriate solution. A liquid-liquid extraction method or a solid-liquid extraction method for removing residual tellurium compounds by combining solvents; a purification method in a solution state such as ultrafiltration for extracting and removing only those having a specific molecular weight or less; Also, these methods can be used in combination.
式(3)で表される構造単位の3級アミン基を4級化する場合、4級化剤としては、式(6−1)で表される硫酸化合物、式(6−2)で表されるスルホン酸化合物が挙げられる。 When the tertiary amine group of the structural unit represented by the formula (3) is quaternized, the quaternizing agent may be a sulfate compound represented by the formula (6-1) or a sulfuric acid compound represented by the formula (6-2). Sulfonic acid compounds to be used.
式(6−2)中、R22およびR24は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。〕
In the formula (6-2), R 22 and R 24 represent an alkyl group or an aromatic group. ]
R21〜R24で示されるアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、環状アルキル基等を挙げることができ、好ましくは炭素数が1〜20である直鎖アルキル基、より好ましくは炭素数が1〜10である直鎖アルキル基、さらに好ましくは炭素数が1〜5である直鎖アルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等を挙げることができる。なお、式(6−1)において、R21とR23は、同一の置換基であることが好ましい。Examples of the alkyl group represented by R 21 to R 24 include a straight-chain alkyl group, a branched-chain alkyl group, and a cyclic alkyl group. A straight-chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable. Is a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group. In the formula (6-1), R 21 and R 23 are preferably the same substituent.
R21〜R24で示される芳香族基としては、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールオキシアルキル基、アルキルアリールオキシ基、アラルキルオキシ基等が挙げられ、炭素数が6〜12の芳香環基が好ましい。具体的にはフェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフタレン基等を挙げることができる。Examples of the aromatic group represented by R 21 to R 24 include an aryl group, an alkylaryl group, an aralkyl group, an aryloxy group, an aryloxyalkyl group, an alkylaryloxy group, an aralkyloxy group, and the like. ~ 12 aromatic ring groups are preferred. Specific examples include a phenyl group, a benzyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, and a naphthalene group.
前記硫酸化合物としては、硫酸ジメチル、硫酸メチルエチル、硫酸ジエチル、硫酸ジ−n−プロピル、硫酸メチル−n−プロピル、硫酸メチルイソプロピル、硫酸エチル−n−プロピル、硫酸ジ−n−ブチル、硫酸メチル−n−ブチル、硫酸エチル−n−ブチル、硫酸n−プロピルブチル、硫酸ジフェニル、硫酸メチルフェニル、硫酸エチルフェニル等が挙げられる。これらの中でも硫酸ジアルキルが好ましく、硫酸ジメチル、硫酸ジエチルが特に好ましい。 Examples of the sulfate compound include dimethyl sulfate, methyl ethyl sulfate, diethyl sulfate, di-n-propyl sulfate, methyl-n-propyl sulfate, methyl isopropyl sulfate, ethyl-n-propyl sulfate, di-n-butyl sulfate, and methyl sulfate. -N-butyl, ethyl sulfate-n-butyl, n-propylbutyl sulfate, diphenyl sulfate, methylphenyl sulfate, ethylphenyl sulfate and the like. Among these, dialkyl sulfate is preferred, and dimethyl sulfate and diethyl sulfate are particularly preferred.
前記スルホン酸化合物としては、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸プロピル、メタンスルホン酸ブチル、メタンスルホン酸イソプロピル、ベンゼンスルホン酸エチル、ベンゼンスルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸エチル等が挙げられる。これらの中でも芳香環を有する芳香族スルホン酸が好ましく、p−トルエンスルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸エチルが特に好ましい。 Examples of the sulfonic acid compound include methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, propyl methanesulfonate, butyl methanesulfonate, isopropyl methanesulfonate, ethyl benzenesulfonate, methyl benzenesulfonate, methyl p-toluenesulfonate and p-toluenesulfonate. -Ethyl toluenesulfonate and the like. Among these, aromatic sulfonic acids having an aromatic ring are preferred, and methyl p-toluenesulfonate and ethyl p-toluenesulfonate are particularly preferred.
重合物中の式(3)で表される構造単位の一部の3級アミン構造を4級化する方法としては、重合物と4級化剤とを接触させる方法が挙げられる。具体的には、式(3)で表される構造単位を形成し得るビニルモノマーを含有するモノマー組成物を重合した後、この反応液に4級化剤を添加し、撹拌する方法が挙げられる。4級化剤を添加する反応液の温度は25℃〜65℃が好ましく、撹拌時間は、1時間〜20時間が好ましい。4級化剤を添加する際に、重合後の反応液を希釈することも好ましい。希釈のために添加する溶媒としては、重合反応に使用し得る溶媒、プロトン性溶媒、重合反応に使用し得る溶媒とプロトン性溶媒との混合溶媒が挙げられ、目的とするブロック共重合体の溶解度により適宜選択すればよい。 Examples of a method of quaternizing a part of the tertiary amine structure of the structural unit represented by the formula (3) in the polymer include a method of contacting the polymer with a quaternizing agent. Specifically, after polymerizing a monomer composition containing a vinyl monomer capable of forming a structural unit represented by the formula (3), a quaternizing agent is added to the reaction solution, followed by stirring. . The temperature of the reaction solution to which the quaternizing agent is added is preferably 25C to 65C, and the stirring time is preferably 1 hour to 20 hours. When adding the quaternizing agent, it is also preferable to dilute the reaction solution after polymerization. Examples of the solvent to be added for dilution include a solvent that can be used for the polymerization reaction, a protic solvent, and a mixed solvent of a solvent and a protic solvent that can be used for the polymerization reaction, and the solubility of the target block copolymer. May be selected as appropriate.
<分散剤>
本発明の分散剤は、前記ブロック共重合体を主成分(50質量%以上)として含有するものであり、好ましくは前記ブロック共重合体を75質量%以上含有するものであり、より好ましくは前記ブロック共重合体のみから構成される。前記ブロック共重合体は、例えば、その構造中(Bブロック)の3級アミノ基、4級アンモニウム塩基が、酸性着色材または酸性基含有色素誘導体で処理された着色材の酸性基と強固に結合し、このBブロックが着色材に吸着することで、着色材分散性を高める作用を発揮すると考えられる。すなわち、本発明の分散剤は、この作用によって着色材の良好に分散させる成分であるので、分散させる着色材の種類については特に限定されない。本発明の分散剤を用いた着色組成物は、アルカリ現像性を有することから、カラーフィルタ用分散剤として好適に使用することができる。<Dispersant>
The dispersant of the present invention contains the block copolymer as a main component (50% by mass or more), preferably contains 75% by mass or more of the block copolymer, and more preferably contains the block copolymer. It is composed of only a block copolymer. In the block copolymer, for example, a tertiary amino group and a quaternary ammonium group in the structure (B block) are firmly bonded to an acidic group of a coloring material treated with an acidic coloring material or an acidic group-containing dye derivative. However, it is considered that the action of enhancing the dispersibility of the colorant is exhibited by the adsorption of the B block onto the colorant. That is, since the dispersant of the present invention is a component that disperses the colorant satisfactorily by this action, the type of the colorant to be dispersed is not particularly limited. Since the coloring composition using the dispersant of the present invention has alkali developability, it can be suitably used as a dispersant for color filters.
<着色組成物>
本発明の着色組成物は、前記分散剤、着色材、分散媒体およびバインダー樹脂を含有する。<Coloring composition>
The coloring composition of the present invention contains the above dispersant, coloring material, dispersion medium and binder resin.
(着色材)
前記着色材の種類は、その用途に応じて適宜選択すればよく、例えば顔料、染料が挙げられる。前記着色組成物は、耐光性および耐熱性の観点から、着色材として顔料を含有することが好ましい。顔料としては、有機顔料および無機顔料のいずれでもよいが、有機化合物を主成分とする有機顔料が特に好ましい。顔料としては、例えば、赤色顔料、黄色顔料、橙色顔料、青色顔料、緑色顔料、紫色顔料等の各色の顔料が挙げられる。顔料の構造は、モノアゾ系顔料、ジアゾ系顔料、縮合ジアゾ系顔料等のアゾ系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、キナクリドン系顔料、インディゴ系顔料、チオインディゴ系顔料、キノフタロン系顔料、ジオキサジン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料等の多環系顔料等が挙げられる。着色組成物に含まれる着色材は、1種類のみであってもよいし、色度などの調整のために複数種類であってもよい。(Coloring material)
The type of the coloring material may be appropriately selected according to its use, and examples thereof include pigments and dyes. It is preferable that the coloring composition contains a pigment as a coloring material from the viewpoint of light resistance and heat resistance. The pigment may be either an organic pigment or an inorganic pigment, but an organic pigment containing an organic compound as a main component is particularly preferable. Examples of the pigment include pigments of each color such as a red pigment, a yellow pigment, an orange pigment, a blue pigment, a green pigment, and a violet pigment. Pigment structures include azo pigments such as monoazo pigments, diazo pigments, and condensed diazo pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, phthalocyanine pigments, isoindolinone pigments, isoindoline pigments, quinacridone pigments, indigo And polycyclic pigments such as thioindigo pigments, quinophthalone pigments, dioxazine pigments, anthraquinone pigments, perylene pigments, and perinone pigments. The coloring material contained in the coloring composition may be only one type, or may be a plurality of types for adjusting chromaticity or the like.
顔料の具体例としては、C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、122、123、146、149、168、177、178、179、187、200、202、208、210、215、224、254、255、264等の赤色顔料;C.I.Pigment Yellow 1、3、5、6、14、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、93、97、98、104、108、110、138、139、147、150、151、154、155、166、167、168、170、180、185、188、193、194、213等の黄色顔料;C.I.Pigment Orange 36、38、43等の橙色顔料;C.I.Pigment Blue 15、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60等の青色顔料;C.I.Pigment Green 7、36、58、59、62、63等の緑色顔料;C.I.Pigment Violet 23、29、32、50等の紫色顔料等が挙げられる。顔料は、これらの中でも、C.I.Pigment Red 254、C.I.Pigment Red 255、C.I.Pigment Red 264、C.I.Pigment Blue 15、C.I.Pigment Blue 15:2、C.I.Pigment Blue 15:3、C.I.Pigment Blue 15:4、C.I.Pigment Blue 15:6、C.I.Pigment Blue 16、C.I.Pigment Green 7、C.I.Pigment Green 36、C.I.Pigment Green 58、C.I.Pigment Green 59等が好ましい。 Specific examples of the pigment include C.I. I. Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48: 1, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 81: 1, 81: 2, 81: 3, 122, 123, 146, 149, 168, 177, Red pigments such as 178, 179, 187, 200, 202, 208, 210, 215, 224, 254, 255, 264; I. Pigment Yellow 1, 3, 5, 6, 14, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 93, 97, 98, 104, 108, 110, 138, 139, 147, Yellow pigments such as 150, 151, 154, 155, 166, 167, 168, 170, 180, 185, 188, 193, 194, 213; I. Orange pigments such as CI Pigment Orange 36, 38 and 43; I. Blue pigments such as C.I. Pigment Blue 15, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 15: 6, 16, 22, 60; I. Green pigments such as C.I. Pigment Green 7, 36, 58, 59, 62, 63; I. Violet pigments such as CI Pigment Violet 23, 29, 32, and 50. Pigments are, among these, C.I. I. Pigment Red 254, C.I. I. Pigment Red 255, C.I. I. Pigment Red 264, C.I. I. Pigment Blue 15, C.I. I. Pigment Blue 15: 2, C.I. I. Pigment Blue 15: 3, C.I. I. Pigment Blue 15: 4, C.I. I. Pigment Blue 15: 6, C.I. I. Pigment Blue 16, C.I. I. Pigment Green 7, C.I. I. Pigment Green 36, C.I. I. Pigment Green 58, C.I. I. Pigment Green 59 and the like are preferable.
本発明の着色組成物を使用してカラーフィルタのブラックマトリックス等の遮光材を形成する場合には、黒色の顔料を使用することができる。黒色顔料は単独で使用してもよく、また、前記赤色顔料、前記緑色顔料、前記青色顔料等を混合して使用してもよい。黒色顔料としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、鉄黒、チタンブラック等を挙げることができる。これらの中では、遮光率、画像特性の観点からカーボンブラック、チタンブラックが好ましい。 When a light-shielding material such as a black matrix of a color filter is formed using the coloring composition of the present invention, a black pigment can be used. The black pigment may be used alone, or the red pigment, the green pigment, the blue pigment, and the like may be mixed and used. Examples of the black pigment include carbon black, acetylene black, lamp black, bone black, graphite, iron black, and titanium black. Among these, carbon black and titanium black are preferable from the viewpoint of light blocking ratio and image characteristics.
前記着色材の個数平均粒子径は、その用途に応じて適宜選択すればよく、特に限定はない。前記着色組成物は、高透明性及び高コントラス性の観点から、個数平均粒子径が10nm〜150nmの着色材を含有することが好ましい。 The number average particle diameter of the coloring material may be appropriately selected according to the application, and is not particularly limited. The coloring composition preferably contains a coloring material having a number average particle size of 10 nm to 150 nm from the viewpoint of high transparency and high contrast.
前記着色材は、分散助剤として色素誘導体を含有していてもよい。前記色素誘導体としては、分散剤に含まれるブロック共重合体中の3級アミノ基、4級アンモニウム塩基とイオン結合させて吸着させるために、酸性基を有する酸性の色素誘導体を含有することが好ましい。この色素誘導体は、色素骨格に酸性官能基が導入されたものである。色素骨格としては、着色組成物を構成している着色材と同一または類似の骨格、該顔料の原料となる化合物と同一または類似の骨格が好ましい。色素骨格の具体例としては、アゾ系色素骨格、フタロシアニン系色素骨格、アントラキノン系色素骨格、トリアジン系色素骨格、アクリジン系色素骨格、ペリレン系色素骨格等を挙げることができる。色素骨格に導入される酸性基としては、カルボキシ基、リン酸基、スルホン酸基が好ましい。なお、合成の都合上、および酸性度の強さからスルホン酸基が好ましい。また、酸性基は、色素骨格に直接結合してもよいが、アルキル基やアリール基等の炭化水素基;エステル、エーテル、スルホンアミド、ウレタン結合を介して色素骨格に結合してもよい。色素誘導体の使用量は特に限定はないが、例えば、着色材100質量部に対して4質量部〜17質量部であることが好ましい。 The coloring material may contain a pigment derivative as a dispersion aid. The dye derivative preferably contains an acidic dye derivative having an acidic group in order to be ionically bonded and adsorbed to a tertiary amino group or a quaternary ammonium base in the block copolymer contained in the dispersant. . This dye derivative has an acidic functional group introduced into the dye skeleton. As the dye skeleton, a skeleton that is the same or similar to the coloring material constituting the coloring composition, or a skeleton that is the same or similar to the compound that is a raw material of the pigment is preferable. Specific examples of the dye skeleton include an azo dye skeleton, a phthalocyanine dye skeleton, an anthraquinone dye skeleton, a triazine dye skeleton, an acridine dye skeleton, and a perylene dye skeleton. As the acidic group introduced into the dye skeleton, a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group are preferable. In addition, a sulfonic acid group is preferable on account of the synthesis and the strength of the acidity. The acidic group may be directly bonded to the dye skeleton, or may be bonded to the dye skeleton via a hydrocarbon group such as an alkyl group or an aryl group; an ester, an ether, a sulfonamide, or a urethane bond. The amount of the dye derivative used is not particularly limited, but is preferably, for example, 4 parts by mass to 17 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the coloring material.
着色組成物における着色材の含有量の上限値は、輝度の観点から、着色組成物の固形分全量中において、通常80質量%であり、70質量%であることが好ましく、60質量%であることがより好ましい。また、着色組成物における着色材の含有量の下限値は、着色組成物の固形分全量中において、通常10質量%であり、20質量%であることが好ましく、30質量%であることがより好ましい。ここで固形分とは、後述する分散媒体以外の成分である。 From the viewpoint of luminance, the upper limit of the content of the coloring material in the coloring composition is usually 80% by mass, preferably 70% by mass, and more preferably 60% by mass in the total solid content of the coloring composition. Is more preferable. In addition, the lower limit of the content of the coloring material in the coloring composition is usually 10% by mass, preferably 20% by mass, and more preferably 30% by mass in the total solid content of the coloring composition. preferable. Here, the solid content is a component other than the dispersion medium described below.
着色組成物における着色材に対する分散剤の含有量は、着色材100質量部に対して5質量部〜200質量部であることが好ましく、10質量部〜100質量部であることが好ましく、10質量部〜80質量部であることがさらに好ましい。 The content of the dispersant with respect to the colorant in the coloring composition is preferably 5 parts by mass to 200 parts by mass, more preferably 10 parts by mass to 100 parts by mass, and is preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the colorant. More preferably, the amount is from 80 parts by mass to 80 parts by mass.
(分散媒体)
前記着色組成物は、分散媒体としては、着色組成物を構成する他の成分を分散または溶解し、かつこれらの成分と反応せず、適度に揮発性を有するものである限り、適宜に選択して使用できる。例えば、従来公知の有機溶媒を使用することができ、グリコールモノアルキルエーテル類、グリコールジアルキルエーテル類、グリコールアルキルエーテルアセテート類、グリコールジアセテート類、アルキルアセテート類、エーテル類、ケトン類、1価または多価アルコール類、脂肪族炭化水素類、脂環式炭化水素類、芳香族炭化水素類、鎖状または環状エステル類、アルコキシカルボン酸類、ハロゲン化炭化水素類、エーテルケトン類、ニトリル類等が挙げられる。(Dispersion medium)
The coloring composition is appropriately selected as a dispersion medium, as long as it disperses or dissolves other components constituting the coloring composition, and does not react with these components and has appropriate volatility. Can be used. For example, conventionally known organic solvents can be used, and glycol monoalkyl ethers, glycol dialkyl ethers, glycol alkyl ether acetates, glycol diacetates, alkyl acetates, ethers, ketones, monovalent or polyhydric alcohols can be used. Polyhydric alcohols, aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, chain or cyclic esters, alkoxycarboxylic acids, halogenated hydrocarbons, ether ketones, nitriles, etc. .
グリコールモノアルキルエーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコール−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、メトキシメチルペンタノール、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル等が挙げられる。グリコールジアルキルエーテル類としては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。グリコールアルキルエーテルアセテート類としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。グリコールジアセテート類としては、エチレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,6−ヘキサノールジアセテート等が挙げられる。アルキルアセテート類としては、シクロヘキサノールアセテート等が挙げられる。エーテル類としては、アミルエーテル、プロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルエーテル、ジアミルエーテル、エチルイソブチルエーテル、ジヘキシルエーテル等が挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エチルアミルケトン、メチルブチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルノニルケトン、メトキシメチルペンタノン等が挙げられる。1価または多価アルコール類としては、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、メトキシメチルペンタノール、グリセリン、ベンジルアルコール等が挙げられる。脂肪族炭化水素類としては、n−ペンタン、n−オクタン、ジイソブチレン、n−ヘキサン、ヘキセン、イソプレン、ジペンテン、ドデカン等が挙げられる。脂環式炭化水素類としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、ビシクロヘキシル等が挙げられる。芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等が挙げられる。鎖状または環状エステル類としては、アミルホルメート、エチルホルメート、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸アミル、メチルイソブチレート、エチレングリコールアセテート、エチルプロピオネート、プロピルプロピオネート、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、イソ酪酸メチル、エチルカプリレート、ブチルステアレート、エチルベンゾエート、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。アルコキシカルボン酸類としては、3−メトキシプロピオン酸、3−エトキシプロピオン酸等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素類としては、ブチルクロライド、アミルクロライド等が挙げられる。エーテルケトン類としては、メトキシメチルペンタノン等が挙げられる。ニトリル類としては、アセトニトリル、ベンゾニトリル等が挙げられる。有機溶媒は、着色材等の分散性、分散剤の溶解性、着色組成物の塗布性等の観点から、グリコールアルキルエーテルアセテート類、グリコールモノアルキルエーテル類、1価または多価アルコール類であることが好ましい。着色組成物に含まれる溶媒は、1種類のみであってもよいし、複数種類であってもよい。 Glycol monoalkyl ethers include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether, propylene Glycol-t-butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, methoxymethyl pentanol, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, 3-methyl- 3-methoxy Pentanol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol methyl ether, and the like. Examples of the glycol dialkyl ethers include ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, and the like. As glycol alkyl ether acetates, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, Propylene glycol monobutyl ether acetate, methoxybutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methoxypentyl acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol mono-n-butyl ether acetate, dipropylene glycol mono Chill ether acetate, triethylene glycol monomethyl ether acetate, triethylene glycol monoethyl ether acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate and the like. Examples of glycol diacetates include ethylene glycol diacetate, 1,3-butylene glycol diacetate, 1,6-hexanol diacetate, and the like. Examples of the alkyl acetates include cyclohexanol acetate. Examples of ethers include amyl ether, propyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, butyl ether, diamyl ether, ethyl isobutyl ether, dihexyl ether and the like. Ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl amyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isoamyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, ethyl amyl ketone, methyl butyl ketone, methyl hexyl ketone, methyl nonyl ketone, methoxy Methyl pentanone and the like. Examples of monohydric or polyhydric alcohols include ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, 1-methoxy-2-propanol, and methoxymethyl. Pentanol, glycerin, benzyl alcohol and the like can be mentioned. Examples of the aliphatic hydrocarbons include n-pentane, n-octane, diisobutylene, n-hexane, hexene, isoprene, dipentene, dodecane, and the like. Examples of the alicyclic hydrocarbons include cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclohexene, bicyclohexyl, and the like. Examples of the aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene, cumene and the like. As chain or cyclic esters, amyl formate, ethyl formate, ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, amyl acetate, methyl isobutyrate, ethylene glycol acetate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl butyrate , Isobutyl butyrate, methyl isobutyrate, ethyl caprylate, butyl stearate, ethyl benzoate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3-methoxy Examples thereof include propyl propionate, butyl 3-methoxypropionate, and γ-butyrolactone. Examples of the alkoxycarboxylic acids include 3-methoxypropionic acid and 3-ethoxypropionic acid. Examples of the halogenated hydrocarbon include butyl chloride, amyl chloride and the like. Examples of ether ketones include methoxymethylpentanone. Nitriles include acetonitrile, benzonitrile and the like. The organic solvent should be glycol alkyl ether acetates, glycol monoalkyl ethers, monohydric or polyhydric alcohols from the viewpoints of dispersibility of the coloring material, dispersant solubility, and coating properties of the coloring composition. Is preferred. The solvent contained in the coloring composition may be only one type or a plurality of types.
フォトリソグラフィ法にてカラーフィルタの画素を形成する場合、分散媒体の沸点が100℃〜200℃(圧力1013.25hPa条件下。以下、沸点に関しては全て同様。)が好ましく、120℃〜170℃がより好ましい。上記分散媒体の中でも、塗布性、表面張力などのバランスがよく、着色組成物中の構成成分の溶解度が比較的高い点から、グリコールアルキルエーテルアセテート類が好ましい。グリコールアルキルエーテルアセテート類は単独で使用しても良いし、他の分散媒体を併用しても良い。またこの場合、沸点が150℃以上の分散媒体を併用することも好ましい。このような沸点の高い分散媒体を併用することにより、着色組成物は乾きにくくなり、急激に乾燥することによる着色組成物の相互関係の破壊を抑制できる。沸点が150℃以上の分散媒体の含有割合は、分散媒体全体100質量%に対して3質量%〜50質量%が好ましい。含有割合が3質量%以上であれば、スリットノズル先端で着色材などが析出・固化して異物欠陥を発生することが抑制できる。50質量%以下であれば、着色組成物の乾燥速度が遅くなり、後述するカラーフィルタ製造において乾燥時間の長期化や、プリベークのピン跡といった問題の発生が抑制できる。なお、沸点が150℃以上の分散媒体が、グリコールアルキルエーテルアセテート類であってもよく、この場合は、沸点が150℃以上の分散媒体を別途含有させなくてもかまわない。 In the case of forming pixels of a color filter by a photolithography method, the boiling point of the dispersion medium is preferably from 100 ° C to 200 ° C (under a pressure of 1013.25 hPa; hereinafter, all boiling points are the same), and preferably from 120 ° C to 170 ° C. More preferred. Among the dispersing media, glycol alkyl ether acetates are preferable because they have good balance between coatability and surface tension, and have relatively high solubility of the components in the coloring composition. The glycol alkyl ether acetates may be used alone or in combination with another dispersion medium. In this case, it is also preferable to use a dispersion medium having a boiling point of 150 ° C. or higher. By using such a dispersion medium having a high boiling point in combination, the coloring composition becomes difficult to dry, and the destruction of the mutual relationship between the coloring compositions due to rapid drying can be suppressed. The content of the dispersion medium having a boiling point of 150 ° C. or higher is preferably 3% by mass to 50% by mass based on 100% by mass of the entire dispersion medium. When the content ratio is 3% by mass or more, it is possible to suppress the deposition and solidification of the coloring material and the like at the tip of the slit nozzle and the generation of foreign matter defects. When the content is 50% by mass or less, the drying speed of the coloring composition becomes slow, and it is possible to suppress the occurrence of problems such as prolonged drying time and pin marks of prebaking in the production of a color filter described later. The dispersion medium having a boiling point of 150 ° C. or higher may be glycol alkyl ether acetates. In this case, a dispersion medium having a boiling point of 150 ° C. or higher may not be separately contained.
インクジェット法にてカラーフィルタの画素を形成する場合、分散媒体の沸点は130℃〜300℃が好ましく、150℃〜280℃がより好ましい。沸点を130℃以上とすることで、得られる塗膜の均一性が良好になる。また沸点を300℃以下とすることで熱焼成後における塗膜中の残留溶剤を低減でき、品質上の不具合や、乾燥時間の長期化を抑制できる。また、分散媒体の蒸気圧は、得られる塗膜の均一性の観点から、通常10mmHg以下、好ましくは5mmHg以下、より好ましくは1mmHg以下のものが使用できる。 When pixels of a color filter are formed by an inkjet method, the boiling point of the dispersion medium is preferably from 130 ° C to 300 ° C, more preferably from 150 ° C to 280 ° C. By setting the boiling point to 130 ° C. or higher, the uniformity of the obtained coating film is improved. Further, by setting the boiling point to 300 ° C. or lower, the residual solvent in the coating film after the thermal baking can be reduced, and defects in quality and prolonged drying time can be suppressed. Further, the vapor pressure of the dispersion medium may be generally 10 mmHg or less, preferably 5 mmHg or less, more preferably 1 mmHg or less, from the viewpoint of uniformity of the obtained coating film.
なお、インクジェット法によるカラーフィルタ製造において、ノズルから発せられるインクは数pL〜数十pLと非常に微細であるため、ノズル口周辺あるいは画素バンク内に着弾する前に、分散媒体が蒸発してインクが濃縮・乾固する傾向がある。これを回避するためには分散媒体の沸点は高い方が好ましく、具体的には、沸点が180℃以上の分散媒体を含むことが好ましい。より好ましくは、沸点が200℃以上、特に好ましくは沸点が220℃以上である分散媒体を含有する。また、沸点が180℃以上である高沸点溶剤は、着色樹脂組成物に含まれる分散媒体全体100質量%に対して50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上がより好ましく、90質量%以上が最も好ましい。前記下限値以上とすることで液滴からの溶剤の蒸発防止効果を十分に発揮できる傾向がある。 In the production of a color filter by the ink-jet method, the ink emitted from the nozzle is very fine, several pL to several tens of pL. Tend to concentrate and dry. In order to avoid this, it is preferable that the boiling point of the dispersion medium is high, and specifically, it is preferable to include a dispersion medium having a boiling point of 180 ° C. or higher. More preferably, it contains a dispersion medium having a boiling point of at least 200 ° C, particularly preferably at least 220 ° C. Further, the high boiling point solvent having a boiling point of 180 ° C. or more is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and preferably 90% by mass, based on 100% by mass of the entire dispersion medium contained in the colored resin composition. % Or more is most preferable. When the ratio is equal to or more than the lower limit, the effect of preventing the solvent from evaporating from the droplet tends to be sufficiently exerted.
着色組成物中の分散媒体の含有量は、特に限定されず、適宜調整することができる。着色組成物中の分散媒体の含有量の上限値は、通常99質量%である。また、着色組成物中の分散媒体の含有量の下限値は、着色組成物の塗布に適した粘度を考慮して、通常70質量%であり、75質量%であることが好ましい。前記分散媒体は、着色組成物から形成される析出物を溶解、除去するための溶媒として使用できる。 The content of the dispersion medium in the coloring composition is not particularly limited, and can be appropriately adjusted. The upper limit of the content of the dispersion medium in the coloring composition is usually 99% by mass. In addition, the lower limit of the content of the dispersion medium in the coloring composition is usually 70% by mass, and preferably 75% by mass, in consideration of the viscosity suitable for applying the coloring composition. The dispersion medium can be used as a solvent for dissolving and removing the precipitate formed from the coloring composition.
(バインダー樹脂)
本発明の着色組成物は、バインダー樹脂(ただし、前記ブロック共重合体は除く。)を含有する。これにより、着色組成物のアルカリ現像性や基板への結着性を高めることができる。このようなバインダー樹脂としては、特に限定されるものではないが、カルボキシ基、フェノール性ヒドロキシ基等の酸性基を有する樹脂であることが好ましい。前記バインダー樹脂としては、例えば、エポキシ基含有(メタ)アクリレートと他のラジカル重合性単量体との共重合体に対し、この共重合体が有するエポキシ基の少なくとも一部に不飽和一塩基酸を付加させてなる樹脂、あるいは該付加反応により生じたヒドロキシ基の少なくとも一部に多塩基酸無水物を付加させて得られるアルカリ可溶性樹脂;主鎖にカルボキシ基を有する直鎖状アルカリ可溶性樹脂;カルボキシ基含有樹脂のカルボキシ基部分に、エポキシ基含有不飽和化合物を付加させた樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;カルボキシ基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂;等を挙げることができ、これらを単独または2種以上を混合して使用することができる。(Binder resin)
The coloring composition of the present invention contains a binder resin (however, the above-mentioned block copolymer is excluded). Thereby, the alkali developability of the coloring composition and the binding property to the substrate can be improved. Such a binder resin is not particularly limited, but is preferably a resin having an acidic group such as a carboxy group and a phenolic hydroxy group. As the binder resin, for example, an unsaturated monobasic acid is added to at least a part of an epoxy group of the copolymer of an epoxy group-containing (meth) acrylate and another radical polymerizable monomer. Or an alkali-soluble resin obtained by adding a polybasic anhydride to at least a part of the hydroxy group generated by the addition reaction; a linear alkali-soluble resin having a carboxy group in the main chain; A resin obtained by adding an epoxy group-containing unsaturated compound to the carboxy group portion of a carboxy group-containing resin; a (meth) acrylic resin; an epoxy (meth) acrylate resin having a carboxy group; and the like. Alternatively, two or more kinds can be used as a mixture.
前記バインダー樹脂の好ましい態様としては、カルボキシ基含有ビニルモノマーに由来する構造単位と(メタ)アクリレートに由来する構造単位とスチレンとを含有するランダム共重合体、カルボキシ基含有ビニルモノマーに由来する構造単位と(メタ)アクリレートに由来する構造単位とを含有するランダム共重合体が挙げられる。前記カルボキシ基含有ビニルモノマーとしては、(メタ)アクリル酸が好ましい。前記(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシルエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Preferred embodiments of the binder resin include a random copolymer containing styrene and a structural unit derived from a carboxy group-containing vinyl monomer, a structural unit derived from (meth) acrylate, and a structural unit derived from a carboxy group-containing vinyl monomer. And a random copolymer containing a structural unit derived from (meth) acrylate. As the carboxy group-containing vinyl monomer, (meth) acrylic acid is preferable. Examples of the (meth) acrylate include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, and cyclohexyl (meth) acrylate. , Isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, glycerol mono ( (Meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, and the like. That.
前記バインダー樹脂は、カルボキシ基含有ビニルモノマーに由来する構造単位と(メタ)アクリレートに由来する構造単位との合計含有率が、50質量%以上が好ましく、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。また、前記バインダー樹脂は、カルボキシ基含有ビニルモノマーに由来する構造の含有率が、5質量%以上が好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、90質量%以下が好ましく、より好ましくは70質量%以下である。 In the binder resin, the total content of structural units derived from a carboxy group-containing vinyl monomer and structural units derived from (meth) acrylate is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and still more preferably 70% by mass or more. The binder resin has a content of a structure derived from a carboxy group-containing vinyl monomer of preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, and 90% by mass or less. And more preferably 70% by mass or less.
これらの中でも、カルボキシ基含有ビニルモノマーと(メタ)アクリレートとのランダム共重合体であることが好ましい。このような共重合体の具体例としては、(メタ)アクリル酸とブチル(メタ)アクリレートとのランダム共重合体、(メタ)アクリル酸とベンジル(メタ)アクリレートとのランダム共重合体、(メタ)アクリル酸とブチル(メタ)アクリレートとベンジル(メタ)アクリレートとのランダム共重合体等が挙げられる。バインダー樹脂と着色材との親和性の観点からは、バインダー樹脂は、(メタ)アクリル酸とベンジル(メタ)アクリレートとのランダム共重合体であることが特に好ましい。 Among these, a random copolymer of a carboxy group-containing vinyl monomer and (meth) acrylate is preferable. Specific examples of such a copolymer include a random copolymer of (meth) acrylic acid and butyl (meth) acrylate, a random copolymer of (meth) acrylic acid and benzyl (meth) acrylate, ) A random copolymer of acrylic acid, butyl (meth) acrylate, and benzyl (meth) acrylate. From the viewpoint of the affinity between the binder resin and the coloring material, the binder resin is particularly preferably a random copolymer of (meth) acrylic acid and benzyl (meth) acrylate.
カルボキシ基含有ビニルモノマーと(メタ)アクリレートとの共重合体において、(メタ)アクリル酸の含有量は、全モノマー成分中、通常5質量%〜90質量%であり、10質量%〜70質量%であることが好ましく、20質量%〜70質量%であることがより好ましい。 In the copolymer of a carboxy group-containing vinyl monomer and (meth) acrylate, the content of (meth) acrylic acid is usually from 5% by mass to 90% by mass, and preferably from 10% by mass to 70% by mass, based on all monomer components. And more preferably 20 to 70% by mass.
前記バインダー樹脂は、側鎖にラジカル重合可能な炭素−炭素二重結合を有するものであってもよい。側鎖に二重結合を有することで、本発明に係る着色組成物の光硬化性が高まるため、解像度、密着性を更に向上することができる。側鎖にラジカル重合可能な炭素−炭素二重結合を導入する方法としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、o−(またはm−、またはp−)ビニルベンジルグリシジルエーテル等の化合物を、前記バインダー樹脂の酸性基に反応させる方法が挙げられる。 The binder resin may have a radically polymerizable carbon-carbon double bond in a side chain. By having a double bond in the side chain, the photocurability of the coloring composition according to the present invention is increased, so that the resolution and adhesion can be further improved. As a method of introducing a carbon-carbon double bond capable of radical polymerization into a side chain, for example, glycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, o- (or m-, or p- A) a method of reacting a compound such as vinylbenzyl glycidyl ether with an acidic group of the binder resin.
バインダー樹脂のMwは、3,000〜100,000であることが好ましく、5,000〜50,000であることがより好ましく、5,000〜20,000であることがさらに好ましい。バインダー樹脂のMwが3,000以上であると、着色組成物から形成された着色層の耐熱性、膜強度等が良好となり、Mwが100,000以下であると、この塗布膜のアルカリ現像性がより一層良好となる。 Mw of the binder resin is preferably from 3,000 to 100,000, more preferably from 5,000 to 50,000, and even more preferably from 5,000 to 20,000. When the Mw of the binder resin is 3,000 or more, the heat resistance and the film strength of the colored layer formed from the colored composition are improved, and when the Mw is 100,000 or less, the alkali developability of the coating film is improved. Is further improved.
バインダー樹脂の酸価は、20mgKOH/g〜170mgKOH/gであることが好ましく、50mgKOH/g〜150mgKOH/gであることがより好ましく、90mgKOH/g〜150mgKOH/gであることがさらに好ましい。バインダー樹脂の酸価が20mgKOH以上/gであると、着色組成物を着色層としたときのアルカリ現像性がより一層良好となり、170mgKOH/g以下であると耐熱性が良好となる。 The acid value of the binder resin is preferably from 20 mgKOH / g to 170 mgKOH / g, more preferably from 50 mgKOH / g to 150 mgKOH / g, and still more preferably from 90 mgKOH / g to 150 mgKOH / g. When the acid value of the binder resin is 20 mgKOH / g or more / g, the alkali developability of the colored composition as a colored layer is further improved, and when it is 170 mgKOH / g or less, the heat resistance becomes good.
着色組成物に含まれるバインダー樹脂は、1種類のみであってもよいし、複数種類であってもよい。着色組成物において、バインダー樹脂の含有量は、着色材100質量部に対して、5質量部〜200質量部であることが好ましく、10質量部〜100質量部であることがより好ましく、20質量部〜80質量部であることがさらに好ましい。 The binder resin contained in the coloring composition may be only one type or a plurality of types. In the coloring composition, the content of the binder resin is preferably 5 parts by mass to 200 parts by mass, more preferably 10 parts by mass to 100 parts by mass, and more preferably 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the coloring material. More preferably, the amount is from 80 parts by mass to 80 parts by mass.
(架橋剤)
前記着色組成物は、架橋剤を含有してもよい。架橋剤とは、2個以上の重合可能な基を有する化合物をいう。重合可能な基としては、例えば、エチレン性不飽和基、オキシラニル基、オキセタニル基、N−アルコキシメチルアミノ基等を挙げることができる。前記架橋剤としては、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、または2個以上のN−アルコキシメチルアミノ基を有する化合物が好ましい。前記架橋剤は、単独または2種以上を混合して使用することができる。(Crosslinking agent)
The coloring composition may contain a crosslinking agent. A crosslinking agent refers to a compound having two or more polymerizable groups. Examples of the polymerizable group include an ethylenically unsaturated group, an oxiranyl group, an oxetanyl group, and an N-alkoxymethylamino group. As the crosslinking agent, a compound having two or more (meth) acryloyl groups or a compound having two or more N-alkoxymethylamino groups is preferable. The crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
前記2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物の具体例としては、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と(メタ)アクリル酸を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性された多官能(メタ)アクリレート、アルキレンオキサイド変性された多官能(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートと多官能イソシアネートを反応させて得られる多官能ウレタン(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートと酸無水物を反応させて得られるカルボキシ基を有する多官能(メタ)アクリレート等を挙げることができる。 Specific examples of the compound having two or more (meth) acryloyl groups include a polyfunctional (meth) acrylate obtained by reacting an aliphatic polyhydroxy compound with (meth) acrylic acid, and a caprolactone-modified polyfunctional ( (Meth) acrylate, polyfunctional (meth) acrylate modified with alkylene oxide, polyfunctional urethane (meth) acrylate obtained by reacting (meth) acrylate having a hydroxy group with polyfunctional isocyanate, (meth) acrylate having a hydroxy group And a polyfunctional (meth) acrylate having a carboxy group obtained by reacting an acid anhydride with an acid anhydride.
前記脂肪族ポリヒドロキシ化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の2価の脂肪族ポリヒドロキシ化合物;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の3価以上の脂肪族ポリヒドロキシ化合物が挙げられる。前記ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、グリセロールジメタクリレート等が挙げられる。前記多官能イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。前記酸無水物としては、例えば、無水こはく酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等の二塩基酸の無水物;無水ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の四塩基酸二無水物が挙げられる。 Examples of the aliphatic polyhydroxy compound include divalent aliphatic polyhydroxy compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, and polypropylene glycol; and trivalent or higher valent compounds such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, and dipentaerythritol. Aliphatic polyhydroxy compounds. Examples of the (meth) acrylate having a hydroxy group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, Pentaerythritol hexa (meth) acrylate, glycerol dimethacrylate and the like. Examples of the polyfunctional isocyanate include tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, diphenylmethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate. Examples of the acid anhydride include dibasic acid anhydrides such as succinic anhydride, maleic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride, and hexahydrophthalic anhydride; pyromellitic anhydride, biphenyltetracarboxylic acid Tetraacid dianhydrides such as acid dianhydride and benzophenonetetracarboxylic dianhydride are exemplified.
本発明の着色組成物において、架橋剤の含有量は、着色材100質量部に対して、10質量部〜1,000質量部が好ましく、特に20質量部〜500質量部が好ましい。架橋剤の含有量が少なすぎると、十分な硬化性が得られないおそれがある。一方、架橋剤の量が多すぎると、本発明の着色組成物にアルカリ現像性が低下し、未露光部の基板上または遮光層上に地汚れ、膜残り等が発生しやすくなる傾向がある。 In the coloring composition of the present invention, the content of the crosslinking agent is preferably from 10 parts by mass to 1,000 parts by mass, particularly preferably from 20 parts by mass to 500 parts by mass, per 100 parts by mass of the coloring material. If the content of the crosslinking agent is too small, sufficient curability may not be obtained. On the other hand, if the amount of the cross-linking agent is too large, the alkali developability of the coloring composition of the present invention is reduced, and background contamination on the unexposed portion of the substrate or the light-shielding layer, a film residue, and the like tend to be easily generated. .
(光重合開始剤)
前記着色組成物は、光重合開始剤を含有することが好ましい。これにより、着色組成物に感放射線性を付与することができる。前記光重合開始剤は、可視光線、紫外線、遠赤外線、電子線、X線等の放射線の露光により、架橋剤の重合を開始し得る活性種を発生する化合物である。(Photopolymerization initiator)
The coloring composition preferably contains a photopolymerization initiator. Thereby, radiation sensitivity can be imparted to the coloring composition. The photopolymerization initiator is a compound that generates an active species capable of initiating polymerization of a crosslinking agent upon exposure to radiation such as visible light, ultraviolet light, far infrared light, electron beam, and X-ray.
前記光重合開始剤としては、例えば、チオキサントン系化合物、アセトフェノン系化合物、ビイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物、O−アシルオキシム系化合物、オニウム塩系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、α−ジケトン系化合物、多核キノン系化合物、ジアゾ系化合物、イミドスルホナート系化合物等を挙げることができる。光重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。 Examples of the photopolymerization initiator include, for example, thioxanthone compounds, acetophenone compounds, biimidazole compounds, triazine compounds, O-acyl oxime compounds, onium salt compounds, benzoin compounds, benzophenone compounds, α-diketones Compounds, polynuclear quinone compounds, diazo compounds, imidosulfonate compounds, and the like. The photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
本発明の着色組成物において、光重合開始剤の含有量は、架橋剤100質量部に対して、0.01質量部〜120質量部が好ましく、特に1質量部〜100質量部が好ましい。この場合、光重合開始剤の含有量が少なすぎると、露光により硬化が不十分となるおそれがあり、一方多すぎると、形成された着色層が現像時に基板から脱落しやくすなる傾向がある。 In the colored composition of the present invention, the content of the photopolymerization initiator is preferably from 0.01 to 120 parts by mass, particularly preferably from 1 to 100 parts by mass, based on 100 parts by mass of the crosslinking agent. In this case, if the content of the photopolymerization initiator is too small, the curing may be insufficient due to exposure, while if it is too large, the formed colored layer tends to fall off the substrate at the time of development and tend to be difficult. .
(他の添加剤)
前記着色組成物には、本発明の好ましい物性を損なわない範囲であれば、前記添加剤以外に、他の添加剤を配合することができる。他の添加剤としては、前記ブロック共重合体を除く分散剤、増感色素、熱重合防止剤、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、可塑剤、有機カルボン酸化合物、有機カルボン酸無水物、pH調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、防腐剤、防カビ剤、凝集防止剤、密着性改良剤、現像改良剤、保存安定剤等を挙げることができる。(Other additives)
The coloring composition may contain other additives in addition to the additives as long as the preferable physical properties of the present invention are not impaired. Other additives include dispersants other than the block copolymer, sensitizing dyes, thermal polymerization inhibitors, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, Plasticizers, organic carboxylic acid compounds, organic carboxylic anhydrides, pH adjusters, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, preservatives, fungicides, anti-agglomeration agents, adhesion improvers, development improvers, Storage stabilizers and the like can be mentioned.
前記ブロック共重合体を除く分散剤としては、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等が挙げられる。 Examples of the dispersant excluding the block copolymer include urethane dispersants, polyethyleneimine dispersants, polyoxyethylene alkyl ether dispersants, polyoxyethylene glycol diester dispersants, sorbitan aliphatic ester dispersants, and fats. Group-modified polyester dispersants and the like.
増感色素としては、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、2−アミノベンゾフェノン、4−アミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノベンゾフェノン、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾ[4,5]ベンゾオキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾ[6,7]ベンゾオキサゾール、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)1,3,4−オキサゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンゾチアゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンゾチアゾール、2−(p−ジメチルアミノフェニル)ベンズイミダゾール、2−(p−ジエチルアミノフェニル)ベンズイミダゾール、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)1,3,4−チアジアゾール、(p−ジメチルアミノフェニル)ピリジン、(p−ジエチルアミノフェニル)ピリジン、(p−ジメチルアミノフェニル)キノリン、(p−ジエチルアミノフェニル)キノリン、(p−ジメチルアミノフェニル)ピリミジン、(p−ジエチルアミノフェニル)ピリミジン等が挙げられる。 Examples of the sensitizing dye include 4,4′-dimethylaminobenzophenone, 4,4′-diethylaminobenzophenone, 2-aminobenzophenone, 4-aminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminobenzophenone, and , 4-Diaminobenzophenone, 2- (p-dimethylaminophenyl) benzoxazole, 2- (p-diethylaminophenyl) benzoxazole, 2- (p-dimethylaminophenyl) benzo [4,5] benzoxazole, 2- ( p-dimethylaminophenyl) benzo [6,7] benzoxazole, 2,5-bis (p-diethylaminophenyl) 1,3,4-oxazole, 2- (p-dimethylaminophenyl) benzothiazole, 2- (p -Diethylaminophenyl) benzothiazole , 2- (p-dimethylaminophenyl) benzimidazole, 2- (p-diethylaminophenyl) benzimidazole, 2,5-bis (p-diethylaminophenyl) 1,3,4-thiadiazole, (p-dimethylaminophenyl) Examples include pyridine, (p-diethylaminophenyl) pyridine, (p-dimethylaminophenyl) quinoline, (p-diethylaminophenyl) quinoline, (p-dimethylaminophenyl) pyrimidine, (p-diethylaminophenyl) pyrimidine and the like.
熱重合防止剤としては、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ピロガロール、カテコール、2,6−t−ブチル−p−クレゾール、β−ナフトール等が挙げられる。 Examples of the thermal polymerization inhibitor include hydroquinone, p-methoxyphenol, pyrogallol, catechol, 2,6-t-butyl-p-cresol, β-naphthol, and the like.
非イオン系界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤(1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−テトラフロロプロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフロロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウム、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフロロドデカン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロデカン等)、シリコーン系界面活性剤、ポリオキシエチレン系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル類、グリセリン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル類、ペンタエリスリット脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンペンタエリスリット脂肪酸エステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ソルビット脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル類等)等が挙げられる。 Nonionic surfactants include fluorine surfactants (1,1,2,2-tetrafluorooctyl (1,1,2,2-tetrafluoropropyl) ether, 1,1,2,2-tetra Fluorooctylhexyl ether, octaethylene glycol di (1,1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexaethylene glycol di (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, octapropylene glycol Di (1,1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexapropylene glycol di (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, sodium perfluorododecyl sulfonate, 1,1, 2,2,8,8,9,9,10,10-decafluorododecane, 1,1,2,2,3,3-hexafluorodecane and the like) Surfactants, polyoxyethylene surfactants (polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene Fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene glycerin fatty acid esters, pentaerythrit fatty acid esters, polyoxyethylene pentaerythrit fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, sorbitol fatty acid esters , Polyoxyethylene sorbite fatty acid esters, etc.).
アニオン系界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩類、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホン酸塩類、アルキル硫酸塩類、アルキル硫酸エステル塩類、高級アルコール硫酸エステル塩類、脂肪族アルコール硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩類、アルキル燐酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル燐酸塩類、特殊高分子系界面活性剤等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩類、イミダゾリン誘導体類、アルキルアミン塩類等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、ベタイン型化合物類、イミダゾリウム塩類、イミダゾリン類、アミノ酸類等が挙げられる。Examples of anionic surfactants include alkyl sulfonates, alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, polyoxyethylene alkyl ether sulfonates, alkyl sulfates, alkyl sulfate salts, higher alcohol sulfate salts, and aliphatic alcohols. Alcohol sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfates, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphates, special polymer surfactants Agents and the like.
Examples of the cationic surfactant include quaternary ammonium salts, imidazoline derivatives, and alkylamine salts.
Examples of the amphoteric surfactant include betaine-type compounds, imidazolium salts, imidazolines, and amino acids.
可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、トリエチレングリコールジカプリレート、ジメチルグリコールフタレート、トリクレジルホスフェート、ジオクチルアジペート、ジブチルセバケート、トリアセチルグリセリン等が挙げられる。 Examples of the plasticizer include dioctyl phthalate, didodecyl phthalate, triethylene glycol dicaprylate, dimethyl glycol phthalate, tricresyl phosphate, dioctyl adipate, dibutyl sebacate, and triacetyl glycerin.
有機カルボン酸化合物としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、グリコール酸、アクリル酸、メタクリル酸などのモノカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、トリカルバリル酸、アコニット酸、安息香酸、フタル酸などのフェニル基に直接カルボキシル基が結合したカルボン酸、フェニル基から炭素結合を介してカルボキシル基が結合したカルボン酸類等が挙げられる。 Examples of the organic carboxylic acid compound include monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid, caproic acid, glycolic acid, acrylic acid, and methacrylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, and glutaric acid. Carboxyl groups were directly bonded to phenyl groups such as adipic acid, pimelic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, cyclohexenedicarboxylic acid, itaconic acid, citraconic acid, maleic acid, fumaric acid, tricarballylic acid, aconitic acid, benzoic acid and phthalic acid Examples thereof include carboxylic acids and carboxylic acids in which a carboxyl group is bonded to a phenyl group via a carbon bond.
有機カルボン酸無水物としては、無水酢酸、無水トリクロロ酢酸、無水トリフルオロ酢酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水1,2−シクロヘキセンジカルボン酸、無水n−オクタデシルコハク酸、無水5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、無水フタル酸、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、無水ナフタル酸等が挙げられる。 As organic carboxylic anhydrides, acetic anhydride, trichloroacetic anhydride, trifluoroacetic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride, glutaric anhydride, 1,2- Examples include cyclohexene dicarboxylic acid, n-octadecyl succinic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and naphthalic anhydride.
<着色組成物およびカラーフィルタの製造方法>
着色組成物は、分散剤(ブロック共重合体)、着色材、分散媒体、バインダー樹脂、必要に応じて架橋剤、光重合開始剤、他の添加剤等を混合することで調製できる。混合は、例えば、ペイントシェーカー、ビーズミル、ボールミル、ディゾルバー、ニーダー等の混合分散機を用いることができる。着色組成物は、混合後に濾過することが好ましい。<Method for producing colored composition and color filter>
The coloring composition can be prepared by mixing a dispersant (block copolymer), a coloring material, a dispersion medium, a binder resin, and, if necessary, a crosslinking agent, a photopolymerization initiator, and other additives. For mixing, for example, a mixing and dispersing machine such as a paint shaker, a bead mill, a ball mill, a dissolver, and a kneader can be used. It is preferable that the coloring composition is filtered after mixing.
前記着色組成物は、アルカリ現像性を有することから、カラーフィルタ用として好適に使用することができる。 Since the coloring composition has alkali developability, it can be suitably used for color filters.
本発明のカラーフィルタは、前記着色組成物を用いて形成された着色層を備えるものである。カラーフィルタを製造する方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。まず、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などの熱可塑性樹脂製シート、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂などの熱硬化性樹脂シート、各種ガラスなどの透明基板上に、例えば、赤色の顔料が分散された本発明の着色組成物を塗布したのち、プレベークを行って溶媒(分散媒体)を蒸発させ、塗膜を形成する。次いで、この塗膜にフォトマスクを介して露光したのち、アルカリ現像液(有機溶剤又は界面活性剤とアルカリ性化合物とを含む水溶液など)を用いて現像して、塗膜の未露光部を溶解除去する。その後、ポストベークすることにより、赤色の画素パターンが所定の配列で配置された画素アレイを形成する。次いで、緑色または青色の各着色組成物を用い、上記と同様にして、各着色組成物の塗布、プレベーク、露光、現像およびポストベークを行って、緑色の画素アレイおよび青色の画素アレイを同一基板上に順次形成する。これにより、赤色、緑色および青色の三原色の画素アレイが基板上に配置されたカラーフィルタが得られる。但し、本発明においては、各色の画素を形成する順序は、上記のものに限定されない。また、赤色、緑色および青色の三原色の画素アレイを形成に用いる透明基板上には、ブラックマトリックスが設けられていてもよい。 The color filter of the present invention includes a coloring layer formed using the coloring composition. As a method of manufacturing a color filter, for example, the following method can be mentioned. First, thermoplastic resin sheets such as polyester resin, polyolefin resin, polycarbonate resin and polymethyl methacrylate resin, thermosetting resin sheets such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, poly (meth) acrylic resin, and various types of glass For example, after applying the coloring composition of the present invention in which a red pigment is dispersed on a transparent substrate such as the above, prebaking is performed to evaporate the solvent (dispersion medium) to form a coating film. Next, the coating film is exposed through a photomask, and then developed using an alkali developing solution (such as an aqueous solution containing an organic solvent or a surfactant and an alkaline compound) to dissolve and remove unexposed portions of the coating film. I do. Thereafter, by post-baking, a pixel array in which red pixel patterns are arranged in a predetermined arrangement is formed. Next, using each colored composition of green or blue, in the same manner as described above, coating, pre-baking, exposure, development and post-baking of each colored composition are performed to form a green pixel array and a blue pixel array on the same substrate. Formed sequentially on top. Thereby, a color filter in which pixel arrays of three primary colors of red, green and blue are arranged on the substrate is obtained. However, in the present invention, the order of forming the pixels of each color is not limited to the above. Further, a black matrix may be provided on a transparent substrate used for forming a pixel array of three primary colors of red, green and blue.
着色組成物を基板に塗布する際には、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法等の適宜の塗布法を採用することができるが、特に、スピンコート法、スリットダイ塗布法を採用することが好ましい。
このようにして得られた画素パターン上に、必要に応じて保護膜を形成した後、透明導電膜(ITOなど)をスパッタリングにより形成する。透明導電膜を形成した後、更にスペーサーを形成してカラーフィルタとすることもできる。When applying the coloring composition to the substrate, an appropriate coating method such as a spray method, a roll coating method, a spin coating method (spin coating method), a slit die coating method, and a bar coating method can be used. In particular, it is preferable to employ a spin coating method or a slit die coating method.
After a protective film is formed on the pixel pattern thus obtained, if necessary, a transparent conductive film (such as ITO) is formed by sputtering. After the formation of the transparent conductive film, a spacer may be further formed to form a color filter.
本発明のカラーフィルタは、寸法精度等が高く、カラー液晶表示素子、カラー撮像管素子、カラーセンサー、有機EL表示素子、電子ペーパー等に好適に使用することができる。 The color filter of the present invention has high dimensional accuracy and the like, and can be suitably used for a color liquid crystal display device, a color image pickup tube device, a color sensor, an organic EL display device, electronic paper, and the like.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。また、各種物性測定は以下の機器により測定を行った。なお、略語の意味は下記のとおりである。
MMA:メチルメタクリレート
BMA:n−ブチルメタクリレート
EHMA:2−エチルヘキシルメタクリレート
M9EGM:メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレンオキシドの付加モル数9)(商品名:ブレンマー(登録商標)PME−400、日油社製)
M4EGM:メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレンオキシドの付加モル数4)(商品名:ブレンマー(登録商標)PME−200、日油社製)
PCL5:2−ヒドロキシエチルメタクリレートの5molカプロラクトン付加物(ダイセル化学社製、プラクセル(登録商標)FM5)
MAA:メタクリル酸
DMAEMA:2−(ジメチルアミノ)エチルメタクレート
DMAPMAm:N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド
BTEE:エチル−2−メチル−2−n−ブチルテラニル−プロピオネート
DBDT:ジブチルジテルリド
AIBN:2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)
ADVN:アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)
Me2SO4:硫酸ジメチル
MePTSA:p−トルエンスルホン酸メチル
BzCl:塩化ベンジル
PMA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
MP:1−メトキシ−2−プロパノールHereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these specific examples. Various physical properties were measured by the following instruments. The meanings of the abbreviations are as follows.
MMA: methyl methacrylate BMA: n-butyl methacrylate EHMA: 2-ethylhexyl methacrylate M9EGM: methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (additional mole number of ethylene oxide: 9) (trade name: Blemmer (registered trademark) PME-400, manufactured by NOF Corporation)
M4EGM: methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (additional mole number of ethylene oxide: 4) (trade name: Blemmer (registered trademark) PME-200, manufactured by NOF Corporation)
PCL5: 5-hydroxycaprolactone adduct of 2-hydroxyethyl methacrylate (Placel (registered trademark) FM5, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.)
MAA: DMAEMA methacrylate: 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate DMAPMAm: N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide BTEE: Ethyl-2-methyl-2-n-butylteranyl-propionate DBDT: dibutyl ditelluride AIBN : 2,2'-azobis (isobutyronitrile)
ADVN: Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)
Me 2 SO 4 : dimethyl sulfate MePTSA: methyl p-toluenesulfonate BzCl: benzyl chloride PMA: propylene glycol monomethyl ether acetate MP: 1-methoxy-2-propanol
(重合率)
核磁気共鳴(NMR)測定装置(Bruker社製、型式:AVANCE500(周波数500MHz))を用いて、1H−NMRを測定(溶媒:重水素化クロロホルム、内部標準:テトラメチルシラン)した。得られたNMRスペクトルについて、モノマー由来のビニル基と、ポリマー由来のエステル側鎖のピークの積分比を求め、モノマーの重合率を算出した。(Polymerization rate)
1 H-NMR was measured (solvent: deuterated chloroform, internal standard: tetramethylsilane) using a nuclear magnetic resonance (NMR) measuring apparatus (manufactured by Bruker, model: AVANCE500 (frequency 500 MHz)). With respect to the obtained NMR spectrum, the integration ratio between the peak of the vinyl group derived from the monomer and the peak of the ester side chain derived from the polymer was determined, and the polymerization rate of the monomer was calculated.
(重量平均分子量(Mw)および分子量分布(PDI))
高速液体クロマトグラフ(東ソー製、型式:HLC−8320)を用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により求めた。カラムはSHODEX KF−603(Φ6.0mm×150mm)(SHODEX社製)を1本、移動相に30mmol/L臭化リチウム−30mmol/L酢酸−N−メチルピロリドン溶液、検出器に示差屈折計を使用した。測定条件は、カラム温度を40℃、試料濃度を10mg/mL、試料注入量を10μL、流速を0.2mL/minとした。標準物質としてポリスチレン(分子量70,500、37,900、19,920、10,200、4,290、2,630、1,150)を使用して検量線(校正曲線)を作成し、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を測定した。これらの測定値から分子量分布(PDI=Mw/Mn)を算出した。(Weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (PDI))
It was determined by gel permeation chromatography (GPC) using a high performance liquid chromatograph (manufactured by Tosoh Corporation, model: HLC-8320). The column used was one SHOdex KF-603 (Φ6.0 mm × 150 mm) (manufactured by SHOdex), 30 mmol / L lithium bromide-30 mmol / L acetate-N-methylpyrrolidone solution as the mobile phase, and a differential refractometer as the detector. used. The measurement conditions were as follows: the column temperature was 40 ° C., the sample concentration was 10 mg / mL, the sample injection amount was 10 μL, and the flow rate was 0.2 mL / min. A calibration curve (calibration curve) was prepared using polystyrene (molecular weight 70,500, 37,900, 19,920, 10,200, 4,290, 2,630, 1,150) as a standard substance, and the weight average was calculated. The molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) were measured. The molecular weight distribution (PDI = Mw / Mn) was calculated from these measured values.
(アミン価)
アミン価は、固形分1gあたりの塩基性成分と当量の水酸化カリウム(KOH)の質量で表したものである。測定試料をテトラヒドロフランに溶解し、電位差滴定装置(商品名:GT−06、三菱化学社製)を用いて、得られた溶液を0.1mol/L塩酸/2−プロパノール溶液で中和滴定した。滴定pH曲線の変曲点を滴定終点として次式によりアミン価(B)を算出した。
B=56.11×Vs×0.1×f/w
B:アミン価(mgKOH/g)
Vs:滴定に要した0.1mol/L塩酸/2−プロパノール溶液の使用量(mL)
f:0.1mol/L塩酸/2−プロパノール溶液の力価
w:測定試料の質量(g)(固形分換算)(Amine value)
The amine value is represented by the mass of potassium hydroxide (KOH) equivalent to the basic component per 1 g of solid content. The measurement sample was dissolved in tetrahydrofuran, and the obtained solution was subjected to neutralization titration with a 0.1 mol / L hydrochloric acid / 2-propanol solution using a potentiometric titrator (trade name: GT-06, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The amine value (B) was calculated by the following equation using the inflection point of the titration pH curve as the end point of the titration.
B = 56.11 × Vs × 0.1 × f / w
B: amine value (mgKOH / g)
Vs: amount of 0.1 mol / L hydrochloric acid / 2-propanol solution used for titration (mL)
f: titer of 0.1 mol / L hydrochloric acid / 2-propanol solution w: mass (g) of the measurement sample (solid content conversion)
(酸価)
酸価は、固形分1gあたりの酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウムの質量を表したものである。測定試料をテトラヒドロフランに溶解し、指示薬としてフェノールフタレインエタノール溶液を数滴加え、0.1mol/L水酸化カリウム/エタノール溶液で中和滴定した。次式により酸価(A)を算出した。
A=56.11×Vs×0.1×f/w
A:酸価(mgKOH/g)
Vs:滴定に要した0.1mol/L水酸化カリウム/エタノール溶液の使用量(mL)
f:0.1mol/L水酸化カリウム/エタノール溶液の力価
w:測定試料の質量(g)(固形分換算)(Acid value)
The acid value represents the mass of potassium hydroxide required to neutralize acidic components per 1 g of solid content. The measurement sample was dissolved in tetrahydrofuran, a few drops of a phenolphthalein ethanol solution were added as an indicator, and neutralization titration was performed with a 0.1 mol / L potassium hydroxide / ethanol solution. The acid value (A) was calculated by the following equation.
A = 56.11 × Vs × 0.1 × f / w
A: Acid value (mgKOH / g)
Vs: amount of 0.1 mol / L potassium hydroxide / ethanol solution required for titration (mL)
f: titer of 0.1 mol / L potassium hydroxide / ethanol solution w: mass (g) of the measurement sample (in terms of solid content)
(ハロゲンアニオンの含有量)
試料調整は、次のようにして行った。4級化工程後の反応液約100mgを燃焼炉(商品名:AQF−2100H、三菱化学アナリテック製)に投入した。燃焼炉のヒーターは900℃(内側)、ガス流量をアルゴン200mL/min、酸素400mL/min、加湿用アルゴン100mL/min、燃焼炉滞在時間を15分とした。排気ガスを捕集器(商品名:AU−250、三菱化学アナリテック製)で捕捉した。吸収液に超純水を使用し、得られた吸水液35mLを、超純水を用いて50mLに希釈し試料溶液を調整した。
ハロゲンアニオンの含有量は、イオンクロマトグラフィー(商品名:DIONEX ICS−1600、Thermo Scientific製)を用いて測定した。カラムはIon Pac AS−12A(DIONEX製)、溶離液は陰イオン分析用溶離液(商品名:AS12A,DIONEX製)を使用した。測定条件は、試料注入量を25μL、流速を1.5mL/minとした。標準物質として塩素アニオン濃度0,5ppm、1ppm、2ppmの標準液を使用して検量線(校正曲線)を作成し、塩素アニオン濃度を算出した。(Content of halogen anion)
The sample preparation was performed as follows. About 100 mg of the reaction solution after the quaternization step was charged into a combustion furnace (trade name: AQF-2100H, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech). The heater of the combustion furnace was 900 ° C. (inside), the gas flow rate was 200 mL / min of argon, 400 mL / min of oxygen, 100 mL / min of argon for humidification, and the residence time in the combustion furnace was 15 minutes. Exhaust gas was captured by a collector (trade name: AU-250, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech). Ultrapure water was used as an absorbing solution, and 35 mL of the obtained water absorbing solution was diluted to 50 mL with ultrapure water to prepare a sample solution.
The content of the halogen anion was measured using ion chromatography (trade name: DIONEX ICS-1600, manufactured by Thermo Scientific). The column used was Ion Pac AS-12A (manufactured by DIONEX), and the eluent used was an eluent for anion analysis (brand name: AS12A, manufactured by DIONEX). The measurement conditions were a sample injection amount of 25 μL and a flow rate of 1.5 mL / min. A calibration curve (calibration curve) was prepared using a standard solution having a chloride anion concentration of 0.5 ppm, 1 ppm, and 2 ppm as a standard substance, and the chloride anion concentration was calculated.
(加熱重量減少温度)
熱重量・示差熱同時測定装置(TG−DTA)(HITACHI社製、TG/DTA6300)を用いて測定した。測定試料は、測定前に温度130℃で1時間減圧乾燥した。測定条件は、試料質量約10mg、空気流入量200ml/min、昇温速度10℃/min、測定温度範囲40℃〜600℃とした。得られたTG曲線から試料質量が10%減少した温度を読み取り、これを加熱重量減少温度とした。(Heating weight reduction temperature)
The measurement was performed using a thermogravimetric / differential heat simultaneous measurement device (TG-DTA) (manufactured by HITACHI, TG / DTA6300). The measurement sample was dried under reduced pressure at 130 ° C. for 1 hour before measurement. The measurement conditions were a sample mass of about 10 mg, an air inflow rate of 200 ml / min, a heating rate of 10 ° C./min, and a measurement temperature range of 40 ° C. to 600 ° C. The temperature at which the mass of the sample decreased by 10% was read from the obtained TG curve, and this was defined as the heating weight reduction temperature.
(粘度)
E型粘度計(商品名:TVE−22L、東機産業社製)を用い、コーンローター(1°34’×R24)のを使用して、25℃下、ローター回転数60rpmで粘度を測定した。測定は、調製後、40℃で1週間保管した着色組成物について行った。(viscosity)
Using an E-type viscometer (trade name: TVE-22L, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), the viscosity was measured at 25 ° C. and a rotor rotation speed of 60 rpm using a cone rotor (1 ° 34 ′ × R24). . The measurement was performed on the colored composition stored at 40 ° C. for one week after preparation.
(アルカリ現像性)
表面を洗浄した50mm×50mmのガラス板上に、スピンコーター(商品名:MS−A100、ミカサ社製)を用いて、2000rpm、10秒でカラーフィルタ用着色組成物の塗布膜を形成し、60℃で10分間乾燥し、塗布膜を形成したガラス板を50mm×10mmの形状にカットすることで試験片を調整した。次に、試験片の長手方向の上端部をディップコーター(商品名:DC4016、アイデン社製)に取り付け、試験片の長手方向の下端部から42.5mmまでの部分を水酸化カリウム水溶液(濃度:0.2質量%)に浸漬し、その試験片を0.22mm/sの速度で引き上げ、塗布膜が溶解するまでの距離を測定した。
下記式により現像時間(秒)を算出した。
T=X/0.22
T:現像時間(秒)
X:溶解までの距離(Alkali developability)
Using a spin coater (trade name: MS-A100, manufactured by Mikasa Corporation), a coating film of the coloring composition for a color filter was formed at 2000 rpm for 10 seconds on a 50 mm × 50 mm glass plate whose surface was washed. The test piece was prepared by drying at 10 ° C. for 10 minutes and cutting the glass plate on which the coating film was formed into a shape of 50 mm × 10 mm. Next, the upper end of the test piece in the longitudinal direction was attached to a dip coater (trade name: DC4016, manufactured by Eiden Co., Ltd.), and the portion from the lower end in the longitudinal direction of the test piece to 42.5 mm was washed with a potassium hydroxide aqueous solution (concentration: 0.2% by mass), the test piece was pulled up at a speed of 0.22 mm / s, and the distance until the coating film was dissolved was measured.
The development time (second) was calculated by the following equation.
T = X / 0.22
T: Development time (second)
X: distance to dissolution
<4級化前共重合体の製造>
(No.1)
アルゴンガス導入管、撹拌機を備えたフラスコにMMA(99.9g)、BMA(64.8g)、EHMA(59.5g)、M9EGM(21.6g)、AIBN(0.74g)、PMA(163.8g)を仕込み、アルゴン置換後、BTEE(7.09g)、DBDT(2.50g)を加え、60℃で16時間反応させ、第1ブロックを重合した。重合率は98%であった。<Production of quaternary copolymer>
(No.1)
MMA (99.9 g), BMA (64.8 g), EHMA (59.5 g), M9EGM (21.6 g), AIBN (0.74 g), PMA (163) were placed in a flask equipped with an argon gas inlet tube and a stirrer. 8.8 g), and after purging with argon, BTEE (7.09 g) and DBDT (2.50 g) were added and reacted at 60 ° C. for 16 hours to polymerize the first block. The conversion was 98%.
反応液に、予めアルゴン置換したDMAEMA(87.8g)、AIBN(0.62g)、PMA(58.5g)の混合溶液を加え、60℃で20時間反応させ、第2ブロックを重合した。DMAEMAの重合率は99%であった。また、反応液に残存していた第1ブロック用のモノマーも重合し、第2ブロック中に取込まれた。これらの反応液に残存していた第1ブロック用のモノマーの重合率は100%であった。なお、共重合体中の各構造単位の含有率は、重合反応に用いたモノマーの仕込み比率および重合率から算出した。 To the reaction solution, a mixed solution of DMAEMA (87.8 g), AIBN (0.62 g), and PMA (58.5 g), which had been purged with argon in advance, was added and reacted at 60 ° C. for 20 hours to polymerize the second block. The polymerization rate of DMAEMA was 99%. Further, the monomer for the first block remaining in the reaction solution was also polymerized and taken into the second block. The polymerization rate of the first block monomer remaining in these reaction solutions was 100%. The content of each structural unit in the copolymer was calculated from the charged ratio and the conversion of the monomers used in the polymerization reaction.
反応終了後、反応液を、撹拌しているn−ヘプタン中に注いだ。析出したポリマーを吸引ろ過、乾燥することにより4級化前共重合体を得た。 After the completion of the reaction, the reaction solution was poured into stirring n-heptane. The precipitated polymer was filtered by suction and dried to obtain a quaternized copolymer.
(No.2〜5)
4級化前共重合体No.1の製造法と同様にして、4級化前共重合体No.2〜5を作製した。表1に、使用した原料モノマー、有機テルル化合物、有機ジテルルリド化合物、アゾ系重合開始剤、溶媒、反応条件、重合率を示した。なお、共重合体中の各構造単位の含有率は、重合反応に用いたモノマーの仕込み比率および重合率から算出した。(No. 2-5)
The copolymer before quaternization No. In the same manner as in the production method of No. 1, copolymer No. 4 before quaternization was used. 2 to 5 were produced. Table 1 shows the raw material monomers, organic tellurium compounds, organic ditelluride compounds, azo-based polymerization initiators, solvents, reaction conditions, and polymerization rates used. The content of each structural unit in the copolymer was calculated from the charged ratio and the conversion of the monomers used in the polymerization reaction.
(No.6)
アルゴンガス導入管、撹拌機を備えたフラスコに、MMA(4.23g)、BMA(2.74g)、EHMA(2.52g)、M9EGM(0.91g)、DMAPMAm(3.71g)、n−ドデカンチオール(0.28g)、PMA(21.0g)を仕込み、アルゴン置換後、78℃まで昇温した。その溶液を78℃に保ちながら、その溶液にMMA(8.45g)、BMA(5.48g)、EHMA(5.03g)、M9EGM(1.83g)、DMAPMAm(7.43g)、ADVN(0.85g)、n−ドデカンチオール(0.56g)、PMA(42.3g)を1.5時間かけて滴下した。滴下が終了してから60分後、温度を78℃に保ちながら、ADVN(0.11g)、PMA(2.0g)を加え1時間反応させた。さらにADVN(0.11g)、PMA(2.0g)を加え1時間反応させた。さらに、ADVN(0.11g)、PMA(2.0g)を加え1時間反応させた。さらに、ADVN(0.11g)、PMA(2.0g)を加え2時間反応させた。得られた反応溶液を室温に冷却し、4級化前共重合体No.6のPMA溶液を得た。不揮発分は34.9%であった。(No. 6)
In a flask equipped with an argon gas inlet tube and a stirrer, MMA (4.23 g), BMA (2.74 g), EHMA (2.52 g), M9EGM (0.91 g), DMAPMAm (3.71 g), n- Dodecanethiol (0.28 g) and PMA (21.0 g) were charged, and after purging with argon, the temperature was raised to 78 ° C. While maintaining the solution at 78 ° C., the solution was added to MMA (8.45 g), BMA (5.48 g), EHMA (5.03 g), M9EGM (1.83 g), DMAPMAm (7.43 g), ADVN (0 .85 g), n-dodecanethiol (0.56 g) and PMA (42.3 g) were added dropwise over 1.5 hours. 60 minutes after the completion of the dropwise addition, while maintaining the temperature at 78 ° C., ADVN (0.11 g) and PMA (2.0 g) were added and reacted for 1 hour. Further, ADVN (0.11 g) and PMA (2.0 g) were added and reacted for 1 hour. Further, ADVN (0.11 g) and PMA (2.0 g) were added and reacted for 1 hour. Further, ADVN (0.11 g) and PMA (2.0 g) were added and reacted for 2 hours. The obtained reaction solution was cooled to room temperature, and copolymer No. 4 before quaternization was obtained. 6 were obtained. The nonvolatile content was 34.9%.
(No.7)
DMAPMAmを、DMAEMAに変更したこと以外は、4級化前共重合体No.6の製造方法と同様にして、4級化前共重合体No.7を得た。不揮発分は35.4%であった。(No. 7)
Except that DMAPMAm was changed to DMAEMA, copolymer No. 4 before quaternization was used. 6 in the same manner as in the production method of Copolymer No. 6 7 was obtained. The nonvolatile content was 35.4%.
<共重合体の4級化工程>
4級化前共重合体をPMAもしくはPMA/MP混合溶媒(PMA:MP=1:1(質量比))に溶解させて、PMA溶液もしくはPMA/MP溶液を調製した。得られた4級化前共重合体のPMA溶液もしくはPMA/MP溶液をナスフラスコに入れた。この溶液に、硫酸ジメチル(東京化成製試薬)、p−トルエンスルホン酸メチル(東京化成製試薬)または塩化ベンジルを常温で撹拌しながら滴下した。その後、60℃で撹拌し反応させた。これを冷却して、4級化されたブロック共重合体の溶液を得た。表3、4に、4級化工程で使用した4級化剤、溶媒、および、反応条件を示した。表5、6に、4級化された共重合体の組成、Mw、PDI、アミン価、酸価を示した。<Quaternizing process of copolymer>
The quaternized copolymer was dissolved in PMA or a mixed solvent of PMA / MP (PMA: MP = 1: 1 (mass ratio)) to prepare a PMA solution or a PMA / MP solution. The PMA solution or PMA / MP solution of the obtained quaternized copolymer was placed in an eggplant flask. To this solution, dimethyl sulfate (a reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry), methyl p-toluenesulfonate (a reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry) or benzyl chloride was added dropwise while stirring at room temperature. Thereafter, the mixture was stirred and reacted at 60 ° C. This was cooled to obtain a quaternized block copolymer solution. Tables 3 and 4 show quaternizing agents, solvents, and reaction conditions used in the quaternizing step. Tables 5 and 6 show the composition, Mw, PDI, amine value, and acid value of the quaternized copolymer.
共重合体No.1〜7は、一般式(1)の構造単位を有さないAブロックと、一般式(1)の構造単位を有するBブロックとを有する。共重合体No.8〜12は、Bブロックの対アニオンが塩素イオンの場合である。これらの各共重合体について、4級化前重合体の組成が同じものを対比すると、Bブロックの対イオンが塩素イオンもの(共重合体No.8〜12)よりも、対イオンが式(2−1)または式(2−2)で表されるもの(共重合体No.1〜7)の方が、加熱重量減少温度が高く、耐熱性に優れている。 Copolymer no. 1 to 7 have an A block having no structural unit of the general formula (1) and a B block having a structural unit of the general formula (1). Copolymer no. Nos. 8 to 12 are cases where the counter anion of the B block is a chloride ion. Comparing the copolymers having the same composition of the quaternary polymer with respect to each of these copolymers, the counter ion of the B block is represented by the formula (Copolymer Nos. 8 to 12) more than the chloride ion (Copolymer Nos. 8 to 12). 2-1) or those represented by the formula (2-2) (Copolymer Nos. 1 to 7) have a higher heating weight loss temperature and are superior in heat resistance.
共重合体No.13および14は、ランダム共重合体であり、4級アンモニウム塩基の対イオンが硫酸イオンである。使用しているモノマーが同じである共重合体No.1と共重合体No.14とを対比すると、ブロック共重合体である共重合体No.1の方が加熱重量減少温度が高く、耐熱性に優れていることがわかる。 Copolymer no. 13 and 14 are random copolymers, and the counter ion of the quaternary ammonium base is a sulfate ion. Copolymer No. 1 in which the same monomers are used. 1 and copolymer No. 1 14 is a block copolymer. It can be seen that No. 1 has a higher heating weight reduction temperature and is superior in heat resistance.
<着色組成物の製造>
(バインダー樹脂の製造)
アルゴンガス導入管、撹拌機を備えたフラスコに、MAA(20.0g)、BzMA(80.0g)、PMA(290.0g)を仕込み、アルゴン置換後、AIBN(1.5g)、n−ドデカンチオール(2.0g)、PMA(10.0g)を加え90℃まで昇温した。その溶液を90℃に保ちながら、その溶液にMAA(40.0g)、BzMA(160.0g)、AIBN(3.0g)、n−ドデカンチオール(4.0g)、PMA(25.0g)を1.5時間かけて滴下した。滴下が終了してから60分後、温度を110℃まで昇温し、AIBN(0.3g)、PMA(5.0g)を加えて1時間反応させ、さらにAIBN(0.3g)、PMA(5.0g)を加え1時間反応させ、さらにAIBN(0.3g)、PMA(5.0g)を加え1時間反応させた。<Production of coloring composition>
(Manufacture of binder resin)
MAA (20.0 g), BzMA (80.0 g), PMA (290.0 g) were charged into a flask equipped with an argon gas inlet tube and a stirrer, and after purging with argon, AIBN (1.5 g), n-dodecane Thiol (2.0 g) and PMA (10.0 g) were added, and the temperature was raised to 90 ° C. While maintaining the solution at 90 ° C., MAA (40.0 g), BzMA (160.0 g), AIBN (3.0 g), n-dodecanethiol (4.0 g), and PMA (25.0 g) were added to the solution. It was added dropwise over 1.5 hours. After 60 minutes from the completion of the dropping, the temperature was raised to 110 ° C., AIBN (0.3 g) and PMA (5.0 g) were added, and the mixture was reacted for 1 hour. Further, AIBN (0.3 g) and PMA ( 5.0 g) was added and reacted for 1 hour. AIBN (0.3 g) and PMA (5.0 g) were further added and reacted for 1 hour.
得られた反応溶液を室温に冷却し、PMA(120.0g)を加え、不揮発分40%のバインダー樹脂の溶液を得た。バインダー樹脂は、重量平均分子量(Mw)が14,760、分子量分布(PDI)が1.87、酸価が131mgKOH/gであった。 The obtained reaction solution was cooled to room temperature, PMA (120.0 g) was added, and a solution of a binder resin having a nonvolatile content of 40% was obtained. The binder resin had a weight average molecular weight (Mw) of 14,760, a molecular weight distribution (PDI) of 1.87, and an acid value of 131 mgKOH / g.
(着色組成物)
顔料8質量部、分散剤としての4級化された共重合体を4質量部、バインダー樹脂5質量部、PMA83質量部となるように配合した。この配合液に、0.3mmジルコニアビーズ560質量部を加え、ビーズミル(商品名:DISPERMAT CA、VMA−GETZMANN GmbH社製)にて2時間混合し十分に分散させ、分散後の顔料の平均粒子径が100nmであることを確認した。分散終了後、ビーズをろ別して着色組成物を得た。配合液の調整における顔料には、C.I.Pigment Blue 15:6(商品名:FASTOGEN BLUE EP、DIC社製)を用いた。配合液の調整における4級化された共重合体には、上記で製造された4級化されたブロック共重合体の溶液を用いた。配合液の調整におけるバインダー樹脂には上記で得られたバインダー樹脂の溶液を用いた。(Coloring composition)
8 parts by mass of a pigment, 4 parts by mass of a quaternized copolymer as a dispersant, 5 parts by mass of a binder resin, and 83 parts by mass of PMA were blended. To this mixture, 560 parts by mass of 0.3 mm zirconia beads are added, mixed for 2 hours with a bead mill (trade name: DISPERMAT CA, manufactured by VMA-GETZMANN GmbH), sufficiently dispersed, and the average particle diameter of the pigment after dispersion is obtained. Was 100 nm. After completion of the dispersion, the beads were filtered off to obtain a colored composition. Pigments in the preparation of the blended liquid include C.I. I. Pigment Blue 15: 6 (trade name: FASTOGEN BLUE EP, manufactured by DIC) was used. The solution of the quaternized block copolymer produced above was used as the quaternized copolymer in the preparation of the mixture. The binder resin solution obtained above was used as the binder resin in the preparation of the mixture.
(カラーフィルタ用着色組成物)
得られた着色組成物66質量部、バインダー樹脂8質量部、架橋剤(多官能性モノマー、商品名:NKエステル A−DPH(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)、新中村化学工業社製)3質量部、光重合開始剤(商品名:イルガキュア184、東京化成工業社製)2質量部、PMA21質量部となる配合組成で、カラーフィルタ用着色組成物を調製した。カラーフィルタ用着色組成物を調製の調整におけるバインダー樹脂には、上記で得られたバインダー樹脂の溶液を用いた。(Coloring composition for color filter)
66 parts by mass of the obtained coloring composition, 8 parts by mass of a binder resin, and 3 parts by mass of a crosslinking agent (polyfunctional monomer, trade name: NK ester A-DPH (dipentaerythritol hexaacrylate), manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) A coloring composition for a color filter was prepared with a composition of 2 parts by mass of a photopolymerization initiator (trade name: Irgacure 184, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 21 parts by mass of PMA. The binder resin solution obtained above was used as the binder resin in the preparation of the coloring composition for color filter.
着色組成物No.1〜7を用いたカラーフィルタ用着色組成物は、分散剤として共重合体No.1〜7を含有する。これらのカラーフィルタ用着色組成物は、1週間後も粘度が低く、かつ、アルカリ現像性にも優れていた。特に、分散剤として、Aブロックが酸性基を有する共重合体No.2および3を用いたカラーフィルタ用着色組成物は、4級化率が低いにもかかわらずアルカリ現像性が一層優れていた。 Coloring composition No. Coloring compositions for color filters using Nos. 1 to 7 are copolymer Nos. 1 to 3 as dispersants. Contains 1 to 7. These coloring compositions for color filters had a low viscosity even after one week, and also had excellent alkali developability. In particular, as a dispersant, copolymer No. A in which A block has an acidic group The coloring compositions for color filters using Nos. 2 and 3 were more excellent in alkali developability despite the low quaternization ratio.
着色組成物No.8〜12を用いたカラーフィルタ用着色組成物は、分散剤として共重合体No.8〜12を含有する。これらのカラーフィルタ用着色組成物は、1週間後も粘度が低い。なお、これらのカラーフィルタ用着色組成物は、共重合体No.8〜12の耐熱性が低いため、得られるカラーフィルタの耐熱性が低いと考えられる。 Coloring composition No. Coloring compositions for color filters using Nos. 8 to 12 are copolymer No. 8 as dispersants. 8-12 are contained. These coloring compositions for color filters have low viscosity even after one week. In addition, these coloring compositions for a color filter are copolymer Nos. Since the heat resistance of 8 to 12 is low, it is considered that the heat resistance of the obtained color filter is low.
着色組成物No.13および14を用いたカラーフィルタ用着色組成物は、分散剤として共重合体No.13または14を含有する。これらのカラーフィルタ用着色組成物は、調製から1週間後にゲル化した。よって、共重合体No.13および14は、分散安定性が劣る。 Coloring composition No. Coloring compositions for color filters using Nos. 13 and 14 are copolymer Nos. Contains 13 or 14. These coloring compositions for color filters gelled one week after preparation. Therefore, the copolymer No. 13 and 14 have poor dispersion stability.
本発明には以下の実施態様が含まれる。
(実施態様1)
AブロックとBブロックとを有し、前記Aブロックが、(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位を含み、かつ、Aブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%未満であり、前記Bブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%以上であることを特徴とするブロック共重合体。The present invention includes the following embodiments.
(Embodiment 1)
It has an A block and a B block, and the A block contains a structural unit derived from a (meth) acrylic vinyl monomer, and contains a structural unit represented by the following general formula (1) in the A block. A block copolymer having a ratio of less than 5% by mass and a content of a structural unit represented by the following general formula (1) in the B block of 5% by mass or more.
式(2−1)中、R21は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。
式(2−2)中、R22は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。〕
In the formula (2-1), R 21 represents an alkyl group or an aromatic group.
In the formula (2-2), R 22 represents an alkyl group or an aromatic group. ]
(実施態様2)
前記Bブロックが、さらに下記一般式(3)で表される構造単位を含む実施態様1に記載のブロック共重合体。(Embodiment 2)
The block copolymer according to embodiment 1, wherein the B block further contains a structural unit represented by the following general formula (3).
(実施態様3)
前記式(1)で表される構造単位の含有率が、前記Bブロック100質量%中において5質量%〜90質量%である実施態様1または2に記載のブロック共重合体。(Embodiment 3)
The block copolymer according to embodiment 1 or 2, wherein the content of the structural unit represented by the formula (1) is 5% by mass to 90% by mass in 100% by mass of the B block.
(実施態様4)
前記式(3)で表される構造単位の含有率が、前記Bブロック100質量%中において10質量%〜95質量%である実施態様2または3のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 4)
The block copolymer according to any one of Embodiments 2 and 3, wherein the content of the structural unit represented by the formula (3) is 10% by mass to 95% by mass in 100% by mass of the B block. .
(実施態様5)
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーが、鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレート、酸性基を有する(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸よりなる群から選択される少なくとも1種の単量体である実施態様1〜4のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 5)
The (meth) acrylic vinyl monomer has a (meth) acrylate having a chain alkyl group, a (meth) acrylate having a cyclic alkyl group, a (meth) acrylate having an aromatic group, and a (meth) acrylate having a polyalkylene glycol structural unit. A) acrylate, (meth) acrylate having a hydroxy group, (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group, (meth) acrylate having an alkoxy group, (meth) acrylate having an oxygen-containing heterocyclic group, and (meth) acrylate having an acidic group. 5.) The block copolymer according to any one of embodiments 1 to 4, wherein the block copolymer is at least one monomer selected from the group consisting of acrylate and (meth) acrylic acid.
(実施態様6)
前記Aブロックが、下記一般式(7)で表される構造単位を含む実施態様1〜5のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 6)
The block copolymer according to any one of Embodiments 1 to 5, wherein the A block includes a structural unit represented by the following general formula (7).
(実施態様7)
前記式(7)で表される構造単位の含有率が、前記Aブロック100質量%中において、5質量〜60質量%である実施態様6に記載のブロック共重合体。(Embodiment 7)
The block copolymer according to embodiment 6, wherein the content of the structural unit represented by the formula (7) is 5% by mass to 60% by mass in 100% by mass of the A block.
(実施態様8)
前記Aブロックが、下記一般式(8)で表される構造単位を含む実施態様1〜7のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 8)
The block copolymer according to any one of embodiments 1 to 7, wherein the A block includes a structural unit represented by the following general formula (8).
(実施態様9)
前記式(8)で表される構造単位の含有率が、前記Aブロック100質量%中において、5質量〜80質量%である実施態様8に記載のブロック共重合体。(Embodiment 9)
The block copolymer according to embodiment 8, wherein the content of the structural unit represented by the formula (8) is 5 mass% to 80 mass% in 100 mass% of the A block.
(実施態様10)
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位の含有率が、前記Aブロック100質量%中において80質量%以上である実施態様1〜9のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 10)
The block copolymer according to any one of Embodiments 1 to 9, wherein the content of the structural unit derived from the (meth) acrylic vinyl monomer is 80% by mass or more in 100% by mass of the A block.
(実施態様11)
ブロック共重合体中のAブロックとBブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が、50/50〜95/5である実施態様1〜10のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 11)
The block copolymer according to any one of Embodiments 1 to 10, wherein the mass ratio between the A block and the B block (A block / B block) in the block copolymer is 50/50 to 95/5. .
(実施態様12)
ブロック共重合体のアミン価が、10mgKOH/g〜200mgKOH/gである実施態様1〜11のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 12)
The block copolymer according to any one of embodiments 1 to 11, wherein the amine value of the block copolymer is 10 mgKOH / g to 200 mgKOH / g.
(実施態様13)
ブロック共重合体の酸価が、5mgKOH/g〜50mgKOH/gである実施態様1〜12のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 13)
The block copolymer according to any one of embodiments 1 to 12, wherein the acid value of the block copolymer is 5 mgKOH / g to 50 mgKOH / g.
(実施態様14)
A−B型ジブロック共重合体またはA−B−A型トリブロック共重合体である実施態様1〜13のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 14)
The block copolymer according to any one of embodiments 1 to 13, which is an AB type diblock copolymer or an ABA type triblock copolymer.
(実施態様15)
前記ブロック共重合体の分子量分布(PDI)が、2.2以下である実施態様1〜14のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 15)
The block copolymer according to any one of embodiments 1 to 14, wherein the molecular weight distribution (PDI) of the block copolymer is 2.2 or less.
(実施態様16)
前記ブロック共重合体の重量平均分子量(Mw)が、3,000〜40,000である実施態様1〜15のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 16)
The block copolymer according to any one of Embodiments 1 to 15, wherein the weight average molecular weight (Mw) of the block copolymer is 3,000 to 40,000.
(実施態様17)
前記ブロック共重合体が、リビングラジカル重合により重合されたものである実施態様1〜16のいずれか一項に記載のブロック共重合体。(Embodiment 17)
The block copolymer according to any one of embodiments 1 to 16, wherein the block copolymer is polymerized by living radical polymerization.
(実施態様18)
実施態様1〜17のいずれか一項に記載のブロック共重合体を含有することを特徴とする分散剤。(Embodiment 18)
A dispersant comprising the block copolymer according to any one of embodiments 1 to 17.
(実施態様19)
カラーフィルタ用である実施態様18に記載の分散剤。(Embodiment 19)
Embodiment 19. The dispersant according to embodiment 18, which is used for a color filter.
(実施態様20)
実施態様18または19に記載の分散剤、着色材、分散媒体およびバインダー樹脂を含有することを特徴とする着色組成物。(Embodiment 20)
A coloring composition comprising the dispersant, a coloring agent, a dispersion medium and a binder resin according to embodiment 18 or 19.
(実施態様21)
実施態様20に記載の着色組成物を用いて形成された着色層を備えることを特徴とするカラーフィルタ。(Embodiment 21)
A color filter comprising a coloring layer formed using the coloring composition according to embodiment 20.
本発明のブロック共重合体は、着色組成物の着色材の分散剤として使用することができる。前記着色組成物は、カラーフィルタ用に好適に使用できる。前記カラーフィルタは、寸法精度等が高く、カラー液晶表示素子、カラー撮像管素子、カラーセンサー、有機EL表示素子、電子ペーパー等に好適に使用することができる。 The block copolymer of the present invention can be used as a dispersant for a coloring material of a coloring composition. The coloring composition can be suitably used for a color filter. The color filter has high dimensional accuracy and the like, and can be suitably used for a color liquid crystal display device, a color image pickup tube device, a color sensor, an organic EL display device, electronic paper, and the like.
Claims (16)
前記ブロック共重合体が、AブロックとBブロックとを有するA−B−A型トリブロック共重合体であり、
Bブロックの含有率が、ブロック共重合体全体100質量%中において、5質量%以上であり、
前記Aブロックが、(メタ)アクリル系ビニルモノマーに由来する構造単位を含み、かつ、Aブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%未満であり、
前記Bブロック中の下記一般式(1)で表される構造単位の含有率が5質量%〜90質量%であり、
前記Bブロック中の下記一般式(3)で表される構造単位の含有率が10質量%〜95質量%であり、
前記Bブロック中の一般式(1)で表される構造単位と一般式(3)で表される構造単位との合計含有率が、80質量%以上であり、
前記ブロック共重合体のハロゲンアニオンの含有率が10ppm以下であることを特徴とする分散剤。
式(2−1)中、R21は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。
式(2−2)中、R22は、アルキル基もしくは芳香族基を示す。〕
The block copolymer is an ABA triblock copolymer having an A block and a B block,
The content of the B block is 5% by mass or more in 100% by mass of the entire block copolymer;
The A block contains a structural unit derived from a (meth) acrylic vinyl monomer, and the content of the structural unit represented by the following general formula (1) in the A block is less than 5% by mass;
The content of the structural unit represented by the following general formula (1) in the B block is 5% by mass to 90% by mass,
The content of the structural unit represented by the following general formula (3) in the B block is 10% by mass to 95% by mass,
The total content of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (3) in the B block is 80% by mass or more;
A dispersant, wherein the content of a halogen anion in the block copolymer is 10 ppm or less.
In the formula (2-1), R 21 represents an alkyl group or an aromatic group.
In the formula (2-2), R 22 represents an alkyl group or an aromatic group. ]
前記ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートに由来する構造単位の含有率が、前記Aブロック100質量%中において、5質量%以上、90質量%以下である請求項1〜10のいずれか一項に記載の分散剤。 The (meth) acrylic vinyl monomer has a (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group,
The content of the structural unit derived from (meth) acrylate having a lactone-modified hydroxy group, wherein the A block 100 mass%, 5 mass% or more, one or more of claims 1 to 10 is 90 wt% or less The dispersant according to item.
前記酸性基を有するビニルモノマーに由来する構造単位の含有率が、前記Aブロック100質量%中において、2質量%以上、20質量%以下である請求項1〜11のいずれか一項に記載の分散剤。 The A block has a structural unit derived from a vinyl monomer having an acidic group,
The content of the structural unit derived from the vinyl monomer having an acidic group is 2% by mass or more and 20% by mass or less in 100% by mass of the A block, The content according to any one of claims 1 to 11 . Dispersant.
前記ブロック共重合体の酸価が、5mgKOH/g〜50mgKOH/gである請求項1〜12のいずれか一項に記載の分散剤。 The block copolymer has an acidic group,
The dispersant according to any one of claims 1 to 12 , wherein the block copolymer has an acid value of 5 mgKOH / g to 50 mgKOH / g.
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