JP6668288B2 - 膜形成組成物 - Google Patents
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Description
ポリシラザンと、
有機溶剤と、
(A)炭化水素基置換されたグアニジン類、
(B)構成員として酸素および窒素を含むクラウンエーテルアミン類、
(C)アミノ置換された多環構造を有するシクロアルカン類、
(D)炭化水素基置換されたオキシム類、および
(E)イミダゾリン類
からなる群から選択される添加剤少なくとも1種類と
を含んでなることを特徴とするものである。
本発明による膜形成組成物(以下、「組成物」ということがある)は、ポリシラザンと、有機溶剤と、特定の添加剤を必須成分として含んでなり、必要に応じてその他の追加成分を含むこともできる。これらの各成分について説明すると以下のとおりである。
本発明による組成物に用いられるポリシラザンは特に限定されないが、典型的には、下記一般式(1)であらわされる構造単位を有する。
本発明による組成物は、前記ポリシラザンおよび後述する特定の添加剤を溶解し得る溶媒を含んでなる。このような溶媒としては、用いられる成分を溶解し得るものであれば特に限定されるものではないが、好ましい溶媒の具体例としては、次のものが挙げられる:
(a)芳香族炭化水素化合物、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン等、
(b)飽和炭化水素化合物、例えばn−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、n−オクタン、i−オクタン、n−ノナン、i−ノナン、n−デカン、i−デカン等、
(c)脂環式炭化水素化合物、例えばエチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、p−メンタン、デカヒドロナフタレン、ジペンテン、リモネン等、
(d)アルキルエーテル類、例えばジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジエチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジヘキシルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル(以下、MTBEという)、アニソール等、および
(e)ケトン類、例えばメチルイソブチルケトン(以下、MIBKという)等。
なお、溶媒の混合物を用いる場合、人体への有害性を低減するという観点から、芳香族炭化水素化合物の含有率は溶媒混合物の総質量に対して30質量%以下であることが好ましい。
本発明による組成物は、特定の添加剤を含んでなる。この添加剤は、構造中に窒素を含み、さらに特定の構造を有することが必要である。すなわち、本発明において用いられる添加剤は、
(A)炭化水素基置換されたグアニジン類、
(B)構成員として酸素および窒素を含むクラウンエーテルアミン類、
(C)アミノ基置換された多環構造を有するシクロアルカン類、
(D)炭化水素基置換されたオキシム類、および
(E)イミダゾリン類
からなる群から選択されるものである。
添加剤(A)は、炭化水素基置換されたグアニジン類である。未置換グアニジンは本発明には用いられない。このようなグアニジン類のうち好ましいものは、下記一般式(A)で表される。
RAは、それぞれ独立に、水素または1価のC1〜C20炭化水素基であるか、いずれか2つのRAが、2価のC1〜C20炭化水素基により結合されて環構造を形成しているか、いずれか4つのRAのうち、2つずつが、2価のC1〜C20炭化水素基により結合されて2つの環構造を形成しており、
RAのうち少なくとも1つが水素では無い。
添加剤(B)は、構成員として酸素および窒素を含むクラウンエーテルアミン類である。このようなクラウンエーテルアミン類のうち、好ましいものは以下の一般式(B)で表されるものである。
LB1およびLB2は、それぞれ独立に、C1〜C6アルキレンであり、LB1およびLB2は、他リンカー単位の酸素または窒素と結合し、
RBは、水素、C1〜C3アルキル、C1〜C3ヘテロアルキル、C6〜C10アリール、またはC6〜C10ヘテロアリールであり、
Lは少なくとも1つのリンカー単位(B1)および少なくとも1つのリンカー単位(B2)を含み、Lに含まれるリンカー単位の総数は2〜10である)
RBは、水素、またはC6〜C10アリールであることが好ましい。
Lに含まれるリンカー単位の総数は4〜10の数であることが好ましい。
添加剤(C)はアミノ置換された多環構造を有するシクロアルカン類である。ここで、アミノとは、1級、2級、または3級アミノのいずれであってもよい。また、多環構造を有するシクロアルカンとしては、複数の環状構造を有するものであり、架橋していたり、スピロ構造を有していてもよい。具体的な多環構造としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、アダマンタン、ノルボルナンなどが挙げられる。このような化合物のうち好ましいものは、アダマンタン類であり、例えば下記一般式(C)で表される。
nCは1〜16の数であり、
RCは、それぞれ独立にアミノ、ヒドロキシまたはC1〜C10炭化水素基であり、
少なくともひとつのRCがアミノを含む。
RDは、それぞれ独立に、水素または1価のC1〜C20炭化水素基であるか、2つのRDが、2価のC1〜C20炭化水素基により結合されて環構造を形成している)。
本発明による組成物は、必要に応じて追加成分を含有することもできる。そのような成分として、例えば粘度調整剤、架橋促進剤等、無機触媒、シロキサン化合物、シランカップリング剤などの架橋剤、金属微粒子や無機酸化物などのフィラーが挙げられる。金属微粒子は、組成物の硬化温度を低減させる効果を有すると考えられ、架橋促進の効果を有する。具体的には金属微粒子として、Ag、Au、Pd、およびNiなどが挙げられ、Agが好ましい。金属微粒子の平均粒子径は0.5μm以下であることが好ましい。また、無機酸化物としては、遷移金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等が挙げられ、より具体的には、MgO、CaO、BaO、ZnO、V2O5、Fe2O3、Mo2O3、SnO、CdOなどが挙げられる。また、追加成分としてアミン化合物または金属錯体化合物をあげることができる。これらの化合物は基板上に塗布された組成物が硬化反応する際の触媒として機能するものである。
本発明による組成物は、前記ポリシラザン、特定の添加剤および必要に応じて追加成分を前記有機溶媒に溶解または分散させて組成物とする。ここで、有機溶媒に対して各成分を溶解させる順番は特に限定されない。また、配合成分を反応させた上で、溶媒を置換することもできる。
また、本発明による膜形成方法は、前記の膜形成組成物を基材上に塗布し、硬化させることを特徴としている。
本発明によるシリカ質膜およびシリカ質膜付き基材は、前記した組成物を用いて製造される。本発明による組成物を利用する限り、その製造条件などは特に限定されないが、例えば前記した方法により製造することができる。これらのシリカ質膜またはシリカ質膜付き基材は、電子材料の分野において電子機器の層間絶縁膜、上面保護膜、光学特性調整膜、保護膜用プライマー等として用いられ、また電子材料以外の分野においても、金属、ガラス、またはプラスチック等の基材表面の保護膜、接着膜等としても有用である。さらには、この膜は、医療用具、包装容器または包装紙に適用することもできる。
ペルヒドロポリシラザン(数平均分子量800)および添加剤をキシレンに溶解させ、孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターによってろ過して、組成物を得た。組成物中のペルヒドロポリシラザンの含有率は、組成物を基準として8質量%とした。添加剤の種類および濃度は、表1に示したとおりであった。
その後、室温、80℃。または130℃の条件下で硬化させた。硬化の進行は、FT−IRによって観測した。そして、それぞれの条件でペルヒドロポリシラザンがシリカに完全に転化するまでの時間(日数)を測定した。得られた結果は表1に示すとおりであった。
Claims (10)
- RAが、C1〜C3アルキル、C5〜C8シクロアルキル、C6〜C10アリール、C1〜C6アルキレン、およびC1〜C6ヘテロアルキレンからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記R1が、それぞれ独立に、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アルキルシリルおよびアルコキシシリルアルキルからなる群から選択される基である、請求項3に記載の組成物。
- 前記ポリシラザンがペルヒドロポリシラザンである、請求項3または4に記載の組成物。
- 前記ポリシラザン1gに対して、前記添加剤を0.01〜5mmol含んでなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記組成物の総質量を基準として、前記ポリシラザンの含有率が0.1〜60質量%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記有機溶剤が、芳香族炭化水素、飽和炭化水素化合物、脂環式炭化水素化合物もしくはアルキルエーテルである溶剤を1種類以上含んでなる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物を基材上に塗布し、硬化させることを含んでなる膜の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物を基材上に塗布し、硬化させることを含んでなる膜を含んでなる電子機器、医療用具、包装容器または包装紙。
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