JP6771626B2 - Led硬化性低移行性光開始剤 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本願は、2015年1月5日に出願された、その内容を参照によりその全体を本明細書に援用する、米国仮特許出願第62/099,728号の利益を主張するものである。
本技術は、一般に、重合用光開始剤に関する。より具体的には、LED光源による光開始によって生成ポリマーに結合し得る光開始剤に関する。
UV硬化性印刷インキ及びコーティングの市場は、水銀光源から発光ダイオード(LED:light emitting diode)光源の使用へと変わりつつある。これらの配合に用いられる現在の市販光開始剤は、水銀ランプからの短波長発光に対して最適化され、LED光源に伴うより長い波長では極めて非効率的である。より長い波長で有効であるイソプロピルチオキサントン(ITX)、ミヒラーのケトンなどの光開始剤が幾つか存在する。
Figure 0006771626
しかし、ITX及びミヒラーのケトンは、これらの光開始剤を用いて調製される食品飲料包装材料から食品飲料中に移行し得る低分子量材料である。入手可能なITXのポリマーバージョンが存在するが、これらはITX自体よりも有効でない。したがって、LED照明下で十分に機能し、硬化後に生成物から移行しない、光開始剤が市場で必要とされている。
一態様においては、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む光開始剤を提供する。
別の一態様においては、光開始剤と重合組成物を混合して、重合性混合物を形成するステップ、及び重合性混合物に光源からの光を照射するステップを含み、重合組成物がアクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマーを含み、光開始剤が、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む、重合方法を提供する。
更に別の一態様においては、光硬化性コーティング組成物の硬化方法であって、光硬化性コーティング組成物に発光ダイオードからの光を照射するステップを含み、光硬化性コーティング組成物がアクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー及び光開始剤を含む方法を提供する。光開始剤は、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む。
一態様においては、アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー及び光開始剤を含み、光開始剤が、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む、光硬化性組成物を提供する。
一態様においては、以下の式(II)で表される化合物を提供する。
Figure 0006771626
式中、PG及びPGは、
Figure 0006771626
からなる群から選択される。
種々の実施形態を以下に記述する。具体的実施形態は、網羅的な記述を意図したものではなく、本明細書で述べる、より広範な態様に限定することを意図したものでもないことに留意されたい。特定の実施形態に関連して記述する一態様は、必ずしもその実施形態に限定されず、任意の他の実施形態(単数又は複数)と一緒に実施することができる。
本明細書で用いられる「約」は、当業者によって理解されるものであり、それが使用される状況に応じてある程度変わる。当業者に不明な用語が使用される場合、それが使用される状況を考慮して、「約」は、その特定の用語のプラス又はマイナス10%までを意味する。
要素の記述に関連した(特に、以下の特許請求の範囲に関連した)「1の(a、an)」、「前記(the)」という用語及び類似の指示対象の使用は、本明細書に別段の記載がない限り、又は状況が明白に矛盾しない限り、単数と複数の両方を包含すると解釈すべきである。本明細書における値の範囲の記述は、本明細書に別段の記載がない限り、範囲内の個々の値それぞれに言及する簡略法として機能することを意図したものにすぎず、個々の値は、それが本明細書にそれぞれ列挙されたかの如く本明細書に取り入れられる。本明細書に記載の方法はすべて、本明細書に別段の記載がない限り、又は状況が明白に矛盾しない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本明細書に記載した任意及びすべての実施例又は例示的文言(例えば、「など」)の使用は、単に実施形態をより明確にすることを意図したものにすぎず、別段の記載がない限り、特許請求の範囲を限定するものではない。本明細書中の文言は、請求項に記載されていない要素を必須のものとして示していると解釈すべきではない。
一般に、「置換」とは、その中に含まれる水素原子との1個以上の結合が非水素又は非炭素原子との結合で置換された基を指す。置換基は、炭素(単数又は複数)又は水素(単数又は複数)原子との1個以上の結合がヘテロ原子との二重又は三重結合を含めた1個以上の結合で置換された基も含む。したがって、置換基は、別段の記載がない限り、1個以上の置換基で置換される。一部の実施形態においては、置換基は、1、2、3、4、5又は6個の置換基で置換される。置換基の例としては、ハロゲン(すなわち、F、Cl、Br及びI);ヒドロキシル;アルコキシ、アルケノキシ、アルキノキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、ヘテロシクリルオキシ及びヘテロシクリルアルコキシ基;カルボニル(オキソ);カルボキシル;エステル;ウレタン;オキシム;ヒドロキシルアミン;アルコキシアミン;アラルコキシアミン;チオール;スルフィド;スルホキシド;スルホン;スルホニル;スルホンアミド;アミン;N酸化物;ヒドラジン;ヒドラジド;ヒドラゾン;アジド;アミド;尿素;アミジン;グアニジン;エナミン;イミド;イソシアナート;イソチオシアナート;シアナート;チオシアナート;イミン;ニトロ基;ニトリル(すなわち、CN)などが挙げられる。
アルキル基としては、1〜20個の炭素原子、または、一部の実施形態においては、1〜12、1〜8、1〜6、又は1〜4個の炭素原子を有する、直鎖及び分枝アルキル基が挙げられる。アルキル基は、更にシクロアルキル基も含む。直鎖アルキル基の例としては、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル基などの1〜8個の炭素原子を有するものが挙げられる。分枝アルキル基の例としては、イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ネオペンチル、イソペンチル及び2,2−ジメチルプロピル基が挙げられるが、それらに限定されない。代表的な置換アルキル基は、上記のものなどの置換基で1回以上置換することができる。ハロアルキルという用語を使用する場合、アルキル基は1個以上のハロゲン原子で置換される。
シクロアルキル基は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル基など、ただしそれらに限定されない、環式アルキル基である。一部の実施形態においては、シクロアルキル基は3〜8環員を有し、別の実施形態においては環炭素原子数は、3〜5、3〜6又は3〜7の範囲である。シクロアルキル基は、更に、例えば、以下に示す架橋シクロアルキル基、及びデカリニルなど、ただしそれらに限定されない縮合環などの単環式、二環式及び多環式環構造も含む。一部の実施形態においては、多環式シクロアルキル基は3個の環を有する。置換シクロアルキル基は、上で定義した非水素及び非炭素基で1回以上置換することができる。しかし、置換シクロアルキル基は、上で定義した直鎖又は分枝鎖アルキル基で置換された環も含む。代表的な置換シクロアルキル基は、上記のものなどの置換基で置換し得る、2,2−、2,3−、2,4−、2,5−又は2,6−二置換シクロヘキシル基など、ただしそれらに限定されない、一置換、又は1回を超える置換とすることができる。
アルケニル基としては、少なくとも1個の二重結合が2個の炭素原子間に存在することを除いて、上で定義した直鎖及び分枝鎖並びにシクロアルキル基が挙げられる。したがって、アルケニル基は、2〜約20個の炭素原子、一般に2〜12個の炭素、または、一部の実施形態においては、2〜8、2〜6又は2〜4個の炭素原子を有する。一部の実施形態においては、アルケニル基としては、4〜20個の炭素原子、5〜20個の炭素原子、5〜10個の炭素原子、更には5、6、7又は8個の炭素原子を有するシクロアルケニル基が挙げられる。例としては、とりわけ、ビニル、アリル、CH=CH(CH)、CH=C(CH、−C(CH)=CH、−C(CH)=CH(CH)、−C(CHCH)=CH、シクロヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキサジエニル、ブタジエニル、ペンタジエニル及びヘキサジエニルが挙げられるが、それらに限定されない。代表的な置換アルケニル基は、上記のものなどの置換基で一、二又は三置換など、ただしそれらに限定されない、一置換又は1回を超える置換とすることができる。
アルキニル基としては、少なくとも1個の三重結合が2個の炭素原子間に存在することを除いて、直鎖及び分枝鎖アルキル基が挙げられる。したがって、アルキニル基は、2〜約20個の炭素原子、一般に2〜12個の炭素、または、一部の実施形態においては、2〜8、2〜6又は2〜4個の炭素原子を有する。例としては、とりわけ、−C≡CH、−C≡C(CH)、−C≡C(CHCH)、−CHC≡CH、−CHC≡C(CH)及び−CHC≡C(CHCH)が挙げられるが、それらに限定されない。代表的な置換アルキニル基は、上記のものなどの置換基で一、二又は三置換など、ただしそれらに限定されない、一置換又は1回を超える置換とすることができる。
本明細書では「アリール」又は「芳香族」基は、ヘテロ原子を含まない環式芳香族炭化水素である。アリール基は、単環式、二環式及び多環式環構造を含む。したがって、アリール基としては、フェニル、アズレニル、ヘプタレニル、ビフェニレニル、インダセニル、フルオレニル、フェナントレニル、トリフェニレニル、ピレニル、ナフタセニル、クリセニル、ビフェニル、アントラセニル、インデニル、インダニル、ペンタレニル及びナフチル基が挙げられるが、それらに限定されない。一部の実施形態においては、アリール基は、基の環部分に、6〜14個の炭素、別の実施形態では6〜12個、更には6〜10個の炭素原子を含む。「アリール基」という句は、縮合芳香族脂肪族環構造(例えば、インダニル、テトラヒドロナフチルなど)などの縮合環を含む基を含む。アリール基は、置換されていても、いなくてもよい。
ヘテロシクリル又は複素環とは、1個以上がN、O、Sなど、ただしそれらに限定されないヘテロ原子である3以上の環員を含む単環式、二環式及び多環式環化合物を含めて、芳香環化合物と非芳香環化合物の両方を指す。ヘテロシクリル基の例としては、ピロリル、ピロリニル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、ジヒドロピリジニル、ピリミジニル、ピラジニル、ピリダジニル、トリアゾリル(例えば、4H−1,2,4−トリアゾリル、1H−1,2,3−トリアゾリル、2H−1,2,3−トリアゾリルなど)、テトラゾリル(例えば、1H−テトラゾリル、2Hテトラゾリルなど)など、ただしそれらに限定されない1〜4個の窒素原子を含む不飽和3〜8員環;ピロリジニル、イミダゾリジニル、ピペリジニル、ピペラジニルなど、ただしそれらに限定されない1〜4個の窒素原子を含む飽和3〜8員環;インドリル、イソインドリル、インドリニル、インドリジニル、ベンゾイミダゾリル、キノリル、イソキノリル、インダゾリル、ベンゾトリアゾリルなど、ただしそれらに限定されない1〜4個の窒素原子を含む縮合不飽和複素環基;オキサゾリル、イソオキサゾリル、オキサジアゾリル(例えば、1,2,4−オキサジアゾリル、1,3,4−オキサジアゾリル、1,2,5−オキサジアゾリルなど)など、ただしそれらに限定されない1〜2個の酸素原子及び1〜3個の窒素原子を含む不飽和3〜8員環;モルホリニルなど、ただしそれらに限定されない1〜2個の酸素原子及び1〜3個の窒素原子を含む飽和3〜8員環;1〜2個の酸素原子及び1〜3個の窒素原子を含む不飽和縮合複素環基、例えば、ベンゾオキサゾリル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾオキサジニル(例えば、2H−1,4−ベンゾオキサジニルなど);チアゾリル、イソチアゾリル、チアジアゾリル(例えば、1,2,3−チアジアゾリル、1,2,4−チアジアゾリル、1,3,4−チアジアゾリル、1,2,5−チアジアゾリルなど)など、ただしそれらに限定されない1〜3個の硫黄原子及び1〜3個の窒素原子を含む不飽和3〜8員環;チアゾロジニル(thiazolodinyl)など、ただしそれらに限定されない1〜2個の硫黄原子及び1〜3個の窒素原子を含む飽和3〜8員環;チエニル、ジヒドロジチイニル(dihydrodithiinyl)、ジヒドロジチオニル、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロチオピランなど、ただしそれらに限定されない1〜2個の硫黄原子を含む飽和及び不飽和3〜8員環;ベンゾチアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾチアジニル(例えば、2H−1,4−ベンゾチアジニルなど)、ジヒドロベンゾチアジニル(例えば、2H−3,4−ジヒドロベンゾチアジニルなど)など、ただしそれらに限定されない1〜2個の硫黄原子及び1〜3個の窒素原子を含む不飽和縮合複素環、フリルなど、ただしそれらに限定されない酸素原子を含む不飽和3〜8員環;ベンゾジオキソリル(例えば、1,3−ベンゾジオキソリル(benzodioxoyl)など)などの1〜2個の酸素原子を含む不飽和縮合複素環;ジヒドロオキサチイニルなど、ただしそれらに限定されない酸素原子及び1〜2個の硫黄原子を含む不飽和3〜8員環;1,4−オキサチアンなどの1〜2個の酸素原子及び1〜2個の硫黄原子を含む飽和3〜8員環;ベンゾチエニル、ベンゾジチイニルなどの1〜2個の硫黄原子を含む不飽和縮合環;並びにベンゾオキサチイニルなどの酸素原子及び1〜2個の酸素原子を含む不飽和縮合複素環が挙げられるが、それらに限定されない。ヘテロシクリル基は、環中の1個以上のS原子が1又は2個の酸素原子に二重結合した上記のもの(スルホキシド及びスルホン)も含む。例えば、ヘテロシクリル基としては、テトラヒドロチオフェンオキシド及びテトラヒドロチオフェン1,1−ジオキシドが挙げられる。一般的なヘテロシクリル基は、5又は6環員を含む。したがって、例えば、ヘテロシクリル基としては、モルホリニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ピロリジニル、イミダゾリル、ピラゾリル、1,2,3−トリアゾリル、1,2,4−トリアゾリル、テトラゾリル、チオフェニル、チオモルホリニル、チオモルホリニルのS原子が1個以上のO原子に結合したチオモルホリニル、ピロリル、ピリジニルホモピペラジニル、オキサゾリジン−2−オニル、ピロリジン−2−オニル、オキサゾリル、キヌクリジニル、チアゾリル、イソオキサゾリル、フラニル及びテトラヒドロフラニルが挙げられる。ヘテロシクリル又は複素環は、置換することができる。
本明細書では「アクリラート」又は「メタクリラート」という用語は、アクリル又はメタクリル酸、アクリル又はメタクリル酸のエステル、アクリル又はメタクリル酸の塩、アミド及び他の適切な誘導体、並びにそれらの混合物を指す。
本明細書では「アクリル含有基」又は「メタクリラート含有基」という用語は、重合性アクリラート又はメタクリラート基を有する化合物を指す。
本明細書では「溶媒」という用語は、重合などの反応中にモノマーとも反応物とも反応しない任意の不活性流体を指す。
本明細書では「スチレンモノマー」という用語は、スチレン、置換スチレン、環置換スチレンなどのアリールビニルモノマーを指す。例示的スチレンモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、ビニルピリジン、環−α又はβ置換ブロモスチレン、o−クロロスチレン、及びp−クロロスチレンが挙げられる。
本明細書ではエポキシ官能という用語は、エポキシドとオキサゾリンなどのこうした材料の官能的均等物の両方を含む。エポキシ官能モノマーの例としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルなどの1,2−エポキシ基を含むものが挙げられるが、それらに限定されない。別の適切なエポキシ官能モノマーとしては、アリルグリシジルエーテル、エタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル(glycidyl itoconate)及び他の(メタ)アクリル酸グリシジルが挙げられる。
モノマー部分に共有結合したUV活性開始剤である部分を有し、UV光によって活性化されると開始剤が生成ポリマーに結合する化合物を本明細書に記述する。記述する化合物は、適切な光源、例えば、LED(発光ダイオード)光源下で活性化可能であり、したがって光硬化性ポリマー及び樹脂を与える。
一態様においては、LED硬化性低移行性光開始剤を提供する。光開始剤は、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分(NCM:nitrogen−containing moiety)に共有結合した不飽和重合性部分を含む。
不飽和重合性部分は、アクリラート基又はメタクリラート基を含むことができる。一部の実施形態においては、不飽和重合性部分は、2個以上のアクリラート部分を有するアクリラート含有基、又は2個以上のメタクリラート部分を有するメタクリラート含有基を含む。適切なアクリラート又はメタクリラート部分としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル(BA)、アクリル酸n−デシル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−アミル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸イソアミル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸t−ブチルアミノエチル、アクリル酸2−スルホエチル、アクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸アリル、アクリル酸2−n−ブトキシエチル、アクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルブチル、アクリル酸シンナミル、アクリル酸クロチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸フルフリル、アクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、アクリル酸メタリル、アクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸2−メトキシブチル、アクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−フェノキシエチル、アクリル酸2−フェニルエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸プロパルギル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル及びアクリル酸テトラヒドロピラニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−ブチル(BMA)、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−アミル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸t−ブチルアミノエチル、メタクリル酸2−スルホエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸グリシジル(GMA)、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸2−n−ブトキシエチル、メタクリル酸2−クロロエチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸2−エチルブチル、メタクリル酸シンナミル、メタクリル酸クロチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸フルフリル、メタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、メタクリル酸メタリル、メタクリル酸3−メトキシブチル、メタクリル酸2−メトキシブチル、メタクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−フェノキシエチル、メタクリル酸2−フェニルエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸プロパルギル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル及びメタクリル酸テトラヒドロピラニルが挙げられるが、それらに限定されない。他の適切なアクリル及びメタクリル部分の例としては、アクリル酸及びメタクリル酸ヒドロキシアルキル、アクリル酸及びその塩、アクリロニトリル、アクリルアミド、メチルα−クロロアクリラート、メチル2−シアノアクリラート、N−エチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、アクロレイン、メタクリル酸及びその塩、メタクリロニトリル、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド、メタクロレイン、並びにヒドロキシ、カルボキシル、アミノ、イソシアナート、グリシジル、エポキシ、アリルなどの架橋性官能基を含むアクリル又はメタクリル酸誘導体が挙げられるが、それらに限定されない。
適切な重合性部分としては、トリメチロールプロパントリアクリラート(TMPTA)、プロポキシル化グリセロールトリアクリラート(GPTA)、ペンタエリスリトールトリアクリラート(PETA)、ペンタエリスリトールテトラアクリラート(PETTA)、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート(EOTMPTA)、3−(アクリロイルオキシ)プロピルブチラート、2−((ブチリルオキシ)メチル)−2−(ヒドロキシメチル)プロパン−1,3−ジイルジアクリラート、2((アクリロイルオキシ)メチル)−2−((ブチリルオキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイルジアクリラート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌラートトリアクリラート、メタクリル酸メチル(MAA)、メタクリル酸テトラヒドロフリル(THFMA)、メタクリル酸シクロヘキシル(CHMA)、メタクリル酸イソボルニル(IBMA)、メタクリル酸ベンジル(BMA)、メタクリル酸ジシクロペンタジエニルオキシエチル(DCPOEMA)、メタクリル酸tert−ブチル(tBMA)、アクリル酸イソボルニル(IBA)、アクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニル(DHDCPA)、トリプロピレングリコールジアクリラート(TPGDA)、アルコキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリラート(PPTTA)、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリラート(NPGPODA)、メタクリル酸ヒドロキシエチル(HEMA)、トリメチロールプロパンホルマールアクリラート(CTFA)、ヘキサンジオールジアクリラート(HDDA)、メタクリル酸ヒドロキシエチル(HEMA)、メタクリル酸ヒドロキシプロピル(HPMA)、ブチル−ウレタン−エチルアクリラート(BUEA)、トリエチレングリコールジメタクリラート(TEGDMA)、ジプロピレングリコールジアクリラート(DPGDA)、ポリエチレングリコール(600)ジアクリラート(PEG(600)DA)、ビスフェノールAエトキシル化ジアクリラート(BPA8EPDA)、ペンタエリスリトールトリアクリラート(PETIA)、ジトリメチロールプロパンテトラアクリラート(DiTMPTTA)、及びジペンタエリスリトールヘキサアクリラート(DPHA)、フェノキシエチレングリコールアクリラート(AMP−10G)、2,2−ビス[4−(アクリルオキシポリエトキシ)フェニル]プロパン(A−BPE−10)など、又はそれらの誘導体、又はそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。
一部の実施形態においては、不飽和重合性部分は、トリメチロールプロパントリアクリラート、プロポキシル化グリセリルトリアクリラート、トリプロピレングリコールジアクリラート、ペンタエリスリトールトリアクリラート、ペンタエリスリトールテトラアクリラート及びエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラートからなる群から選択される。
不飽和重合性部分は、ベンゾフェノン部分と窒素含有部分の両方に共有結合する。適切な窒素含有部分は、例えば、窒素含有複素環又はヘテロアリール、及び脂肪族アミンを含む。窒素含有複素環の代表例としては、アゼパニル、アゼチジニル、アジリジニル、アゾカニル、モルホリニル、ピペラジニル、ピペリジニル、ピロリジニル、ピロリニル、ジヒドロチアゾリル、イミダゾリル、ジヒドロピリジニル及びチオモルホリニルが挙げられるが、それらに限定されない。脂肪族アミンの例としては、第一級及び第二級アミンが挙げられる。
一部の実施形態においては、窒素含有部分は、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNHR’の基であり、Rは、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’はアルキル基である。
一部の実施形態においては、RはC〜C12アルキレニル基である。一部の実施形態においては、R’はC〜C12アルキル基である。一部の実施形態においては、RはC〜Cアルキレニル基である。一部の実施形態においては、R’はC〜Cアルキル基である。一部の実施形態においては、Rはメチレン、エチレン、プロピレン又はブチレンである。一部の実施形態においては、R’は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tertブチル、イソブチル又はsec−ブチルである。
一部の実施形態においては、窒素含有部分は窒素含有複素環である。一部の実施形態においては、窒素含有部分は、ピペラジニルに基づく部分である。
一態様においては、式(I)で表される光開始剤を提供する。
Figure 0006771626
式中、
NCMは、窒素がベンゾフェノンの第1のフェニル基に共有結合した第1の窒素含有部分であり、
NCMは、結合、H、又は窒素がベンゾフェノンの第2のフェニル基に共有結合した第2の窒素含有部分であり、
PGは、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基であり、
PGは、存在しないか、H、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基である。
一部の実施形態においては、PG及びPGは、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基である。一部の実施形態においては、PG及びPGは個々に、2個以上のアクリラート部分を有するアクリラート含有基、又は2個以上のメタクリラート部分を有するメタクリラート含有基である。適切なアクリラート又はメタクリラート含有基は、本明細書に記載の通りである。一部の実施形態においては、アクリラート又はメタクリラート含有基は、トリメチロールプロパントリアクリラート、プロポキシル化グリセリルトリアクリラート、トリプロピレングリコールジアクリラート、ペンタエリスリトールトリアクリラート、ペンタエリスリトールテトラアクリラート及びエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラートからなる群から選択される不飽和重合性部分を含む。
NCM及びNCMは、各々窒素含有部分である。適切な窒素含有部分は、本明細書に記載の通りである。NCMとNCMは、同じ窒素含有部分でも異なる窒素含有部分でもよい。一部の実施形態においては、NCMとNCMの少なくとも一方は、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rは、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’はアルキル基である。一部の実施形態においては、NCMとNCMの少なくとも一方は、ピペラジンに基づく部分である。
一態様においては、式(II)で表される光開始剤を提供する。
Figure 0006771626
一部の実施形態においては、式(II)の光開始剤では、PG及びPGは、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基である。一部の実施形態においては、PG及びPGは個々に、2個以上のアクリラート部分を有するアクリラート含有基、又は2個以上のメタクリラート部分を有するメタクリラート含有基である。適切なアクリラート又はメタクリラート含有基は、本明細書に記載の通りである。一部の実施形態においては、アクリラート又はメタクリラート含有基は、トリメチロールプロパントリアクリラート、プロポキシル化グリセリルトリアクリラート、トリプロピレングリコールジアクリラート、ペンタエリスリトールトリアクリラート、ペンタエリスリトールテトラアクリラート及びエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラートからなる群から選択される不飽和重合性部分を含む。
一部の実施形態においては、PG及びPGは、
Figure 0006771626
からなる群から選択される。
一部の実施形態においては、式(II)で表される化合物を提供する。
Figure 0006771626
式中、PG及びPGは、
Figure 0006771626
からなる群から選択される。
一部の実施形態においては、PG及びPGは、
Figure 0006771626
である。
一態様においては、4,4’−ジハロベンゾフェノン、ピペラジン及び多官能UVモノマーの反応生成物を提供する。使用することができる説明のための多官能UVモノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリラート(TMPTA)、プロポキシル化グリセリルトリアクリラート(GPTA)、トリプロピレングリコールジアクリラート(TPGDA)、ペンタエリスリトールトリアクリラート(PETA)、ペンタエリスリトールテトラアクリラート(PETTA)及びエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリラート(EOTMPTA)が挙げられるが、それらに限定されない。
ピペラジン又は他の窒素含有部分とベンゾフェノン部分の結合は、少なくとも3つの機能的利点を与える。第1に、ピペラジンは、ベンゾフェノン発色団に対して電子供与体である。このため、最大吸収波長が250nmから約340〜390nmの領域にシフトする。このより高いナノメートル領域は、LEDによって惹起される化学反応に、より適している。第2に、ベンゾフェノンはノリッシュ2型開始剤である。ベンゾフェノンは、他の分子、一般に窒素に対してαである炭素から水素を引き抜くことによって反応する。第3の機能は、中間体が、追加の化学反応に使用することができる2個の二置換窒素を有することである。
光開始剤においては、ベンゾフェノン上のピペラジンの遊離アミン基は、1個を超える不飽和部位を有する多官能材料とのマイケル付加反応に利用可能である。多官能材料をベンゾフェノン−NCMに連結すると、光開始剤自体を与え、形成される架橋ポリマーマトリックスの一部になり、したがって開始剤を生成物内に隔離し、ポリマーマトリックスから容易に抽出することができない。例えば、光開始剤をコーティング、包装、インクなどの用途に使用する場合、コーティング、包装又はインクから光開始剤が移行するのを防止し、又は少なくとも最小限にする。官能基化によって、材料の分子量が増加し、それから形成される生成物における架橋が増加する。
一態様においては、本明細書に記載の光開始剤を含むポリマーを提供する。一態様においては、式(I)の化合物を含むモノマー単位を含むポリマーを提供する。別の一態様においては、式(II)の化合物を含むモノマー単位を含むポリマーを提供する。一部の実施形態においては、ポリマーは、2種以上のモノマーの混合物を含むことができる。
一態様においては、光開始剤と重合組成物を混合して、重合性混合物を形成するステップ、及び重合性混合物に光源からの光を照射するステップを含む重合方法を提供する。
重合組成物は、アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー、それらのいずれか2種以上の混合物、及びヒドロキシル化アクリル若しくはヒドロキシル化メタクリルモノマー、アリルアルコール、又はそれらのいずれか2種以上の混合物を含むことができる。説明のための(メタ)アクリルモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルが挙げられるが、それらに限定されない。説明のためのスチレンモノマーとしては、スチレン及びα−メチルスチレンが挙げられるが、それらに限定されない。任意の2種以上のアクリルモノマー、メタクリルモノマー又はスチレンモノマーの混合物を使用することもできる。必要なヒドロキシル官能基は、ヒドロキシル化アクリル又はヒドロキシル化メタクリルモノマーによって、更にはアリルアルコールによっても供給される。ヒドロキシ官能性(メタ)アクリラートの例としては、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル及びアクリル酸ヒドロキシブチルが挙げられるが、それらに限定されない。
一部の実施形態においては、重合組成物は、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸n−アミル、メタクリル酸n−アミル、アクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸イソアミル、メタクリル酸イソアミル、アクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸2−n−ブトキシエチル、メタクリル酸2−n−ブトキシエチル、アクリル酸2−クロロエチル、メタクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルブチル、メタクリル酸2−エチルブチル、アクリル酸シンナミル、メタクリル酸シンナミル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロペンチル、アクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸フルフリル、メタクリル酸フルフリル、アクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、メタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、アクリル酸3−メトキシブチル、メタクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸2−メトキシブチル、メタクリル酸2−メトキシブチル、アクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、メタクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、アクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−フェノキシエチル、メタクリル酸2−フェノキシエチル、アクリル酸2−フェニルエチル、メタクリル酸2−フェニルエチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸プロパルギル、メタクリル酸プロパルギル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸テトラヒドロピラニル、メタクリル酸テトラヒドロピラニル、スチレン及びα−メチルスチレンからなる群から選択されるアクリル、メタクリル若しくはスチレンモノマー、又はそれらのいずれか2種以上の組合せを含む。
重合組成物は、組成物中のモノマーの総重量に基づいて約1重量%〜約99重量%の少なくとも1種のアクリルモノマーを含むことができる。これは、組成物中のモノマーの総重量に基づいて、約3重量%〜約90重量%、約10重量%〜約80重量%、約20重量%〜約70重量%、約30重量%〜約60重量%、又は約40重量%〜約50重量%の少なくとも1種のアクリルモノマーを含み、これらの値のいずれか2つの間又はこれらの値のいずれか1つ未満の範囲を含む。重合組成物は、組成物中のモノマーの総重量に基づいて約1重量%〜約99重量%の少なくとも1種のメタクリルモノマーを含むことができる。これは、組成物中のモノマーの総重量に基づいて、約3重量%〜約90重量%、約10重量%〜約80重量%、約20重量%〜約70重量%、約30重量%〜約60重量%、又は約40重量%〜約50重量%の少なくとも1種のメタクリルモノマーを含み、これらの値のいずれか2つの間又はこれらの値のいずれか1つ未満の範囲を含む。重合組成物は、組成物中のモノマーの総重量に基づいて、0重量%〜約30重量%のスチレンモノマーを含むことができる。これは、組成物中のモノマーの総重量に基づいて、約0重量%〜約20重量%、約0重量%〜約10重量%、約5重量%〜約15重量%、又は約5重量%〜約10重量%の少なくとも1種のメタクリルモノマーを含み、これらの値のいずれか2つの間又はこれらの値のいずれか1つ未満の範囲を含む。
上記方法に使用される光開始剤は、本明細書に記述されており、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む。重合性混合物は、混合物中のモノマーの総重量に基づいて、約1重量%〜約70重量%の光開始剤を含むことができる。これは、重合性混合物の総重量に基づいて、約3重量%〜約60重量%、約5重量%〜約50重量%、約10重量%〜約40重量%、又は約20重量%〜約30重量%の光開始剤、及びこれらの値のいずれか2つの間又はこれらの値のいずれか1つ未満の範囲を含む。
重合性混合物は、更に、所望の最終用途に応じて適切な添加剤を含むこともできる。例示的添加剤としては、溶媒、希釈剤、開始剤、触媒、樹脂、結合剤、可塑剤、顔料、染料、充填剤、顔料、染料、酸化防止剤、チキソトロピー剤、指示薬、安定剤、阻害剤、UV吸収体などが挙げられる。添加剤は、存在する場合、例えば、重合性混合物の総重量に基づいて、約0.001重量%、約0.01重量%、約0.02重量%、約0.05重量%、約0.1重量%、約0.5重量%、約1.0重量%、約2重量%、約5重量%、約10.0重量%、約15.0重量%、約20.0重量%、約30.0重量%の範囲、これらの値のいずれか2つの間又はこれらの値のいずれか1つ未満の範囲の濃度で混合することができる。
重合性混合物に光源からの光を照射する。混合物を種々の光源を用いて照射することができる。例えば、石英ハロゲンランプ、タングステン−ハロゲンランプ、水銀ランプ、キセノン及び水銀/キセノンランプ、プラズマアーク、発光ダイオード、レーザ、それらのいずれか2つ以上の組合せなどの紫外(UV)又は可視光を発する光源を用いて混合物を照射することができる。発光に依らない装置、例えば、電子ビーム(EB:electron beam)照射を使用して、組成物を照射することもできる。一部の実施形態においては、発光法と非発光法の組合せ、例えば、UV−EBを使用することができる。
一部の実施形態においては、光源は可視光源である。別の実施形態においては、光源は紫外線源である。一部の実施形態においては、光源は、発光ダイオード、水銀ランプ、レーザ、又はそれらのいずれか2つ以上の組合せである。一部の実施形態においては、光源は発光ダイオードである。
一態様においては、不飽和重合性組成物を重合して、光硬化性組成物を与える方法を提供する。該方法は、光開始剤を重合混合物と混合して、重合性組成物を形成するステップ、及び組成物を重合に供するステップを含む。一実施形態においては、重合性組成物は、アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマーを含む。一実施形態においては、光開始剤は、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む。一部の実施形態においては、重合は、光重合を含むことができる。一部の実施形態においては、重合は、重合性組成物に光源からの光を照射するステップを含むことができる。
一態様においては、光硬化性コーティングに発光ダイオードからの光を照射するステップを含む光硬化性コーティングの硬化方法を提供する。
光硬化性コーティングは、アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー及び光開始剤を含む。適切なアクリラート、メタクリラート及びスチレンモノマーは、本明細書に記載されている。硬化方法に使用される光開始剤は、本明細書に記述されており、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む。適切な光源は、本明細書に記載されており、可視光、紫外線、発光ダイオード、水銀ランプ、レーザ、又はそれらのいずれか2つ以上の組合せを含む。
一部の実施形態においては、熱又は不活性雰囲気を使用して、硬化プロセスを促進する。該プロセスにおいては、用いられる温度及び時間は、重合を引き起こすのに十分であり得る。例えば、温度を130℃以上にすることができる。これは、一部の実施形態においては、約130℃〜約240℃(両端の数字を含む)である温度を含む。別の実施形態においては、温度は約150℃〜約160℃である。更なる実施形態においては、温度は約160℃〜約200℃である。更なる実施形態においては、硬化を室温で行う。硬化時間に関しては、約2秒〜約120分とすることができる。一部の実施形態においては、これは、約10秒〜約90分、約30秒〜約60分、約1分〜約45分、約10分〜約30分、又は約15分〜約20分、及びこれらの値のいずれか2つの間又はこれらの値のいずれか1つ未満の範囲を含む。
一部の実施形態においては、該方法は、更に、光硬化性コーティングを基板に塗布するステップも含む。光硬化性基板を硬化前又は後に基板に塗布することができる。例えば、金属、紙、包装材料、布、板紙、箔、ガラス、繊維ガラス、プラスチック、歯科用インサート、ゴム、セロハン、木など、又はコーティングに付着することができる任意の他の基板を含めて、種々の基板に光硬化性コーティングを塗布することができる。一部の実施形態においては、基板は紙を含む。一部の実施形態においては、基板は金属シートを含む。一部の実施形態においては、基板は、ポリエチレンテレフタラート、ポリスチレン、塩酸ゴム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどから誘導されるものなどのプラスチックフィルム及びシートを含む。基板、最終用途及びコーティング条件に応じて、該方法は、添加剤を光硬化性コーティングに添加するステップを含むことができる。適切な添加剤としては、接着剤、溶媒、充填剤、結合剤、阻害剤、分散剤、顔料、染料、樹脂、チキソトロピー剤、乾燥剤、安定剤、可塑剤、別の光開始剤など、又はそれらの2つ以上の組合せが挙げられるが、それらに限定されない。一部の実施形態においては、基板は紙である。別の実施形態においては、基板はプラスチックである。一部の実施形態においては、基板は、包装材料、例えば、積層基板、ビニル、プラスチックフィルム又は箔、金属フィルム又は箔、及び紙である。一部の実施形態においては、基板は、紙、アルミ箔、ポリエステルフィルム又はポリプロピレンフィルムを含む。
一態様においては、光硬化性組成物を提供する。該組成物は、アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー及び光開始剤を含む。適切なアクリラート、メタクリラート及びスチレンモノマーは、本明細書に記載されている。光開始剤は、本明細書に記載の通りであり、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む。
上記モノマー及び光開始剤に加えて、光硬化性組成物は、接着剤、溶媒、充填剤、結合剤、阻害剤、分散剤、顔料、染料、樹脂、チキソトロピー剤、乾燥剤、安定剤、可塑剤、別の光開始剤、接着促進剤、ワックス、伝導性材料、帯電防止剤、界面活性剤、抗菌剤、及び水分、酸素又は他の移動性液体、気体若しくは蒸気に対する透過性に影響するように意図された材料などの他の添加剤を含むことができる。一部の実施形態においては、光硬化性組成物は、更に、顔料、樹脂、安定剤、可塑剤又は追加の光開始剤の少なくとも1種も含む。
光硬化性組成物は、幾つかの用途を有する。これらの用途としては、UV/EB硬化市場用結合剤、ホットメルト/感圧接着剤、インモールドコーティング、及び低硬化温度粉体塗装が挙げられるが、それらに限定されない。一部の実施形態においては、本明細書に記載の組成物は、例えば、クリアコーティング、又はインク、ペイントなどの着色コーティングなどのコーティング又はコーティング組成物として使用することができる。一部の実施形態においては、コーティング又はコーティング組成物は、インク又はインク組成物である。一部の実施形態においては、光硬化性組成物をUV及びEB硬化性インク及びコーティング組成物に使用することができる。光硬化性組成物は、光ファイバコーティング用及び自動車用途用のステレオリソグラフィなどの付加製造プロセスに使用することもできる。一部の実施形態においては、光硬化性組成物は、コーティング組成物、包装組成物又はインク組成物である。一部の実施形態においては、光硬化性組成物は、包装印刷用途用硬化性インクである。一部の実施形態においては、光硬化性組成物は、食品包装用途用硬化性インクである。
本発明の種々の態様を以下のパラグラフに記述する。
パラグラフA.ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む、光開始剤。
パラグラフB.不飽和重合性部分がアクリラート基又はメタクリラート基を含む、パラグラフAに記載の光開始剤。
パラグラフC.窒素含有部分が、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rが、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’がアルキル基である、パラグラフA又はBに記載の光開始剤。
パラグラフD.窒素含有部分が、ピペラジニルに基づく部分である、パラグラフA〜Cのいずれか一つに記載の光開始剤。
パラグラフE.以下の式(I)で表される、パラグラフA〜Dのいずれか一つに記載の光開始剤。
Figure 0006771626
式中、
NCM1は、窒素がベンゾフェノンの第1のフェニル基に共有結合した第1の窒素含有部分であり、
NCM2は、結合、H、又は窒素がベンゾフェノンの第2のフェニル基に共有結合した第2の窒素含有部分であり、
PG1は、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基であり、
PG2は、存在しないか、H、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基である。
パラグラフF.PG及びPGがアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、パラグラフEに記載の光開始剤。
パラグラフG.NCMとNCMの少なくとも一方が、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rが、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’がアルキル基である、パラグラフE〜Fのいずれか一つに記載の光開始剤。
パラグラフH.NCMとNCMの少なくとも一方が、ピペラジンに基づく部分である、パラグラフE〜Gのいずれか一つに記載の光開始剤。
パラグラフI.式(II)で表される、パラグラフA〜Hのいずれか一つに記載の光開始剤。
Figure 0006771626
パラグラフJ.PG及びPGがアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、パラグラフIに記載の光開始剤。
パラグラフK.PG及びPGが個々に、2個以上のアクリラート部分を有するアクリラート含有基、又は2個以上のメタクリラート部分を有するメタクリラート含有基である、パラグラフE〜Jのいずれか一つに記載の光開始剤。
パラグラフL.PG及びPGが、
Figure 0006771626
からなる群から選択される、パラグラフE〜Kのいずれか一つに記載の光開始剤。
パラグラフM.光開始剤と重合組成物を混合して、重合性混合物を形成するステップ、及び重合性混合物に光源からの光を照射するステップを含み、重合組成物がアクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマーを含み、光開始剤が、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む、重合方法。
パラグラフN.光源が可視光源又は紫外線源である、パラグラフMに記載の方法。
パラグラフO.光源が、発光ダイオード、水銀ランプ、レーザ、又はそれらのいずれか2つ以上の組合せである、パラグラフMに記載の方法。
パラグラフP.光硬化性コーティング組成物の硬化方法であって、光硬化性コーティング組成物に発光ダイオードからの光を照射するステップを含み、光硬化性コーティング組成物がアクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー及び光開始剤を含み、光開始剤は、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む。
パラグラフQ.アクリル、メタクリル又はスチレンモノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸n−アミル、メタクリル酸n−アミル、アクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸イソアミル、メタクリル酸イソアミル、アクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸2−n−ブトキシエチル、メタクリル酸2−n−ブトキシエチル、アクリル酸2−クロロエチル、メタクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルブチル、メタクリル酸2−エチルブチル、アクリル酸シンナミル、メタクリル酸シンナミル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロペンチル、アクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸フルフリル、メタクリル酸フルフリル、アクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、メタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、アクリル酸3−メトキシブチル、メタクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸2−メトキシブチル、メタクリル酸2−メトキシブチル、アクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、メタクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、アクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−フェノキシエチル、メタクリル酸2−フェノキシエチル、アクリル酸2−フェニルエチル、メタクリル酸2−フェニルエチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸プロパルギル、メタクリル酸プロパルギル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸テトラヒドロピラニル、メタクリル酸テトラヒドロピラニル、スチレン又はα−メチルスチレンを含む、パラグラフM〜Pのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフR.不飽和重合性部分がアクリラート基又はメタクリラート基を含む、パラグラフM〜Qのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフS.窒素含有部分が、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rが、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’がアルキル基である、パラグラフM〜Rのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフT.窒素含有部分が、ピペラジニルに基づく部分である、パラグラフM〜Sのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフU.光開始剤が以下の式(I)で表される、パラグラフM〜Tのいずれか一つに記載の方法。
Figure 0006771626
式中、
NCMは、窒素がベンゾフェノンの第1のフェニル基に共有結合した第1の窒素含有部分であり、
NCMは、結合、H、又は窒素がベンゾフェノンの第2のフェニル基に共有結合した第2の窒素含有部分であり、
PGは、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基であり、
PGは、存在しないか、H、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基である。
パラグラフV.PG及びPGがアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、パラグラフUの方法。
パラグラフW.NCMとNCMの少なくとも一方が、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rが、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’がアルキル基である、パラグラフU〜Vのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフX.NCMとNCMの少なくとも一方が、ピペラジンに基づく部分である、パラグラフU〜Wのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフY.光開始剤が式(II)で表される、パラグラフM〜Xのいずれか一つに記載の方法。
Figure 0006771626
パラグラフZ.PG及びPGがアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、パラグラフYの方法。
パラグラフAA.PG及びPGが個々に、2個以上のアクリラート部分を有するアクリラート含有基、又は2個以上のメタクリラート部分を有するメタクリラート含有基である、パラグラフM〜Zのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフBB.PG及びPGが、
Figure 0006771626
からなる群から選択される、パラグラフM〜AAのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフCC.光硬化性コーティングを硬化前に基板に塗布するステップを更に含む、パラグラフP〜BBのいずれか一つに記載の方法。
パラグラフDD.基板が紙、アルミ箔、ポリエステルフィルム又はポリプロピレンフィルムを含む、パラグラフCCに記載の方法。
パラグラフEE.アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー及び光開始剤を含み、光開始剤が、ベンゾフェノン部分、ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む、光硬化性組成物。
パラグラフFF.アクリル、メタクリル又はスチレンモノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸n−アミル、メタクリル酸n−アミル、アクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸イソアミル、メタクリル酸イソアミル、アクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸2−n−ブトキシエチル、メタクリル酸2−n−ブトキシエチル、アクリル酸2−クロロエチル、メタクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルブチル、メタクリル酸2−エチルブチル、アクリル酸シンナミル、メタクリル酸シンナミル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロペンチル、アクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸フルフリル、メタクリル酸フルフリル、アクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、メタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、アクリル酸3−メトキシブチル、メタクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸2−メトキシブチル、メタクリル酸2−メトキシブチル、アクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、メタクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、アクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−フェノキシエチル、メタクリル酸2−フェノキシエチル、アクリル酸2−フェニルエチル、メタクリル酸2−フェニルエチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸プロパルギル、メタクリル酸プロパルギル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸テトラヒドロピラニル、メタクリル酸テトラヒドロピラニル、スチレン又はα−メチルスチレンを含む、パラグラフEEに記載の光硬化性組成物。
パラグラフGG.不飽和重合性部分がアクリラート基又はメタクリラート基を含む、パラグラフEE〜FFのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
パラグラフHH.窒素含有部分が、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rが、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’がアルキル基である、パラグラフEE〜GGのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
パラグラフII.窒素含有部分が、ピペラジニルに基づく部分である、パラグラフEE〜HHのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
パラグラフJJ.光開始剤が以下の式(I)で表される、パラグラフEE〜IIのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
Figure 0006771626
式中、
NCMは、窒素がベンゾフェノンの第1のフェニル基に共有結合した第1の窒素含有部分であり、
NCMは、結合、H、又は窒素がベンゾフェノンの第2のフェニル基に共有結合した第2の窒素含有部分であり、
PGは、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基であり、
PGは、存在しないか、H、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基である。
パラグラフKK.PG及びPGがアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、パラグラフJJに記載の光硬化性組成物。
パラグラフLL.NCMとNCMの少なくとも一方が、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rが、窒素原子をベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’がアルキル基である、パラグラフJJ〜KKのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
パラグラフMM.NCMとNCMの少なくとも一方が、ピペラジンに基づく部分である、パラグラフJJ〜LLのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
パラグラフNN.光開始剤が式(II)で表される、パラグラフEE〜MMのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
Figure 0006771626
パラグラフOO.PG及びPGがアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、パラグラフNNに記載の光硬化性組成物。
パラグラフPP.PG及びPGが個々に、2個以上のアクリラート部分を有するアクリラート含有基、又は2個以上のメタクリラート部分を有するメタクリラート含有基である、パラグラフJJ〜OOのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
パラグラフQQ.PG及びPGが、
Figure 0006771626
からなる群から選択される、パラグラフJJ〜PPのいずれか一つに記載の光硬化性組成物。
概説した本発明は、以下の実施例を参照してより容易に理解されるはずであり、以下の実施例は、説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。
実施例1.低移行性光開始剤の合成。ステップ1:ビス−(4−(ピペラジン−1−イル)フェニル)メタノン(「MK(pipaz)」の合成。ここで、「MK」は、ミヒラーのケトンの略語である。
Figure 0006771626
UVフィルター付き照明を備えた部屋でプロセスの各ステップを行う。ピペラジン(344.60g、4.00mol)、4,4’−ジフルオロベンゾフェノン(DFBP)(87.30g、0.400mol)、ジメチルスルホキシド(DMSO;500g)を1L反応フラスコに添加して、テフロン(登録商標)撹拌翼及び棒を用いて撹拌しながら、不透明な白色スラリーを形成した。(ピペラジン凝縮を最小限にするために)非冷却凝縮器を備えた開放系を用いて、スラリーを145℃で合計40時間、数日間加熱する。
40時間において、熱を除去し、熱い反応混合物を2000gの氷と一緒にビーカーに注ぎ、それ自体を氷浴中に収容する。次いで、フラスコを脱イオン水(100g)及びDMSO(100g)で洗浄した。濁ったスラリーが形成された。次いで、スラリーをブフナー漏斗で濾過して、ワックス状固体を収集した。固体を収集し、終夜乾燥させて、192gの粗製MK(pipaz)を得た。粗製MK(pipaz)をエタノール(1750g)中で加熱して、不透明なスラリーを形成し、それを減圧濾過した。
エタノール濾液を収集し、溶媒を除去して、MK(pipaz)を得た(93.17g、66.02%収率)。
ステップ2:アクリラート官能性光開始剤の合成
Figure 0006771626
MK(pipaz)(5.00g)をフラスコ中のトリメチロールプロパントリアクリラート(TMPTA、8.75)にエタノール(5.00g)と一緒に添加し、混合物をMK(pipaz)が溶解するまで撹拌しながらホットプレート上で加熱した。混合物を100℃で1時間加熱して、エタノールを混合物から蒸発させて、粘稠性粘着性黄色材料を得た。
実施例2.実施例1から得られたアクリラート官能性光開始剤の硬化。実施例1から得られた1滴のアクリラート官能性光開始剤を顕微鏡スライド上に置き、別のスライドガラスの平坦な端部で膜状に延ばして、スメアを形成した。スメアをPhoseon RX10 LED硬化ランプの下にランプ表面から約1/2インチの間隔で配置した。硬化条件のコンピュータ設定は、6.5Amps、UVオンタイム=90%、パルス=30Hz及び硬化時間=60秒であった。材料を顕微鏡スライド上で黄色柔軟フィルムとして硬化させた。フィルムは、金属スパチュラからのわずかな力でガラス表面から剥離することができた。
特定の実施形態を説明し、記述したが、以下の特許請求の範囲に定義されたそのより広範な態様における技術から逸脱することなく、その変更及び改変を当該技術分野の通常の技量に従って成し得ることを理解すべきである。
本明細書に説明のために記述された実施形態は、本明細書に具体的に開示していない任意の要素(単数又は複数)又は制約(単数又は複数)の非存在下で適切に実施することができる。したがって、例えば、「含む(comprising、including、containingなど)」という用語は、包括的に、制限なしに、理解すべきである。さらに、本明細書で使用した用語及び表現は、説明の用語として使用され、限定的な用語ではなく、こうした用語及び表現の使用において、示し、記述した特徴の、又はその一部の、均等物を除外することは意図されず、種々の改変が、請求項に係る技術の範囲内で可能であると認識される。さらに、「から本質的になる」という句は、具体的に列挙した要素、及び請求項に係る技術の基本的な新規な特性に実質的に影響を及ぼさない追加の要素を含むと理解される。「からなる」という句は、明示されていない要素を排除するものである。
本開示は、本願に記載の特定の実施形態に限定されない。当業者には明らかなように、その精神及び範囲から逸脱することなく、多数の改変及び変更を成すことができる。本明細書に列挙するものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価な方法及び組成物が、上記記述から当業者に明らかになるはずである。こうした改変及び変更は、添付の特許請求の範囲内にあるものとする。本開示は、こうした特許請求の範囲の均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲の用語によってのみ限定される。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物又は生物系に限定されず、これらは言うまでもなく変わり得ることを理解されたい。本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を記述するためのものにすぎず、限定することを意図したものではないことも理解されたい。
さらに、本開示の特徴又は態様がマーカッシュ群によって記述される場合、当業者は、本開示が、それによって、マーカッシュ群の任意の個々の構成要素又は構成要素の亜群によっても記述されることを認識されたい。
当業者に理解されるように、あらゆる目的で、特に明細書を記述する上で、本明細書に開示したすべての範囲は、あらゆる可能なその部分的範囲及び部分的範囲の組合せも包含する。列挙した範囲は、同じ範囲が少なくとも同等な1/2、1/3、1/4、1/5、1/10などに分割されることを十分に記述し、可能にするものと容易に認識することができる。非限定的例として、本明細書で述べる各範囲を、下1/3、中央1/3、上1/3などに容易に分割することができる。やはり当業者に理解されるように、「まで」、「少なくとも」、「を超える」、「未満」などの言語はすべて、列挙された数を含み、上述したようにその後に部分的範囲に分割することができる範囲を指す。最後に、当業者に理解されるように、範囲は各個々のメンバーを含む。
本明細書で参照する刊行物、特許出願、発行済特許及び他の文献はすべて、個々の刊行物、特許出願、発行済特許又は他の文献を具体的に個々に参照によりその全体を援用されるように示されたかの如く、参照により本明細書に援用される。参照により援用される文に含まれる定義は、それが本開示における定義と矛盾する場合には除外される。
他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

Claims (14)

  1. 重合方法であって、
    光開始剤と重合組成物を混合して、重合性混合物を形成するステップ、及び
    前記重合性混合物に発光ダイオードからの光を照射するステップ
    を含み、
    前記重合組成物がアクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマーを含み、
    前記光開始剤が、
    ベンゾフェノン部分、
    前記ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、
    及び前記窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分
    を含む、方法。
    なお、前記アクリラートまたはメタクリラートは、アクリル酸またはメタクリル酸、アクリル酸またはメタクリル酸のエステル、ならびにアクリル酸またはメタクリル酸の塩およびアミド、ならびにそれらの混合物を表し、
    前記窒素含有部分は、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、またはアゾカニルである。
  2. 前記光源が可視光源又は紫外線源である、請求項1に記載の方法。
  3. 光硬化性コーティング組成物の硬化方法であって、
    前記光硬化性コーティング組成物に発光ダイオードからの光を照射するステップ
    を含み、
    前記光硬化性コーティング組成物が、
    アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマー、及び
    光開始剤
    を含み、
    前記光開始剤が、ベンゾフェノン部分、前記ベンゾフェノン部分に共有結合した窒素含有部分、及び前記窒素含有部分に共有結合した不飽和重合性部分を含む、
    方法。
    なお前記窒素含有部分は、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、またはアゾカニルである。
  4. 前記アクリラート、メタクリラート又はスチレンモノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸n−アミル、メタクリル酸n−アミル、アクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸イソアミル、メタクリル酸イソアミル、アクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸2−n−ブトキシエチル、メタクリル酸2−n−ブトキシエチル、アクリル酸2−クロロエチル、メタクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸2−エチルブチル、メタクリル酸2−エチルブチル、アクリル酸シンナミル、メタクリル酸シンナミル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロペンチル、アクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸フルフリル、メタクリル酸フルフリル、アクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、メタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル、アクリル酸3−メトキシブチル、メタクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸2−メトキシブチル、メタクリル酸2−メトキシブチル、アクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、メタクリル酸2−ニトロ−2−メチルプロピル、アクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−フェノキシエチル、メタクリル酸2−フェノキシエチル、アクリル酸2−フェニルエチル、メタクリル酸2−フェニルエチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸プロパルギル、メタクリル酸プロパルギル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸テトラヒドロピラニル、メタクリル酸テトラヒドロピラニル、スチレン又はα−メチルスチレンを含む、請求項1〜3いずれかに記載の方法。
  5. 前記不飽和重合性部分がアクリラート基又はメタクリラート基を含む、請求項1〜4いずれかに記載の方法。
  6. 前記窒素含有部分が、ピペラジニルに基づく部分である、請求項1〜いずれかに記載の方法。
  7. 前記光開始剤が以下の式(I)で表され、
    Figure 0006771626
    式中、
    NCMは、窒素が前記ベンゾフェノンの第1のフェニル基に共有結合した第1の窒素含有部分であり、さらにNCM は、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、またはアゾカニルであり、
    NCMは、結合、H、又は窒素が前記ベンゾフェノンの第2のフェニル基に共有結合した第2の窒素含有部分であり、さらにNCM は、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、ピペリジニル、アゼパニル、アゾカニル、又は式−RNR’Hの基であり、Rが、窒素原子を前記ベンゾフェノンに連結するアルキレニル基であり、R’がアルキル基であり、
    PGは、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基であり、
    PGは、存在しないか、H、アクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、
    請求項1〜いずれかに記載の方法。
  8. PG及びPGが各々独立にアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、請求項に記載の方法。
  9. 前記光開始剤が以下の式(II):
    Figure 0006771626
    で表される、請求項7または8に記載の方法。
  10. PG及びPGが各々独立にアクリラート含有基又はメタクリラート含有基である、請求項に記載の方法。
  11. PG及びPGが個々に、2個以上のアクリラート部分を有するアクリラート含有基、又は2個以上のメタクリラート部分を有するメタクリラート含有基である、請求項または10に記載の方法。
  12. PG及びPGが、
    Figure 0006771626
    からなる群から各々独立に選択される、請求項9〜11いずれかに記載の方法。
  13. 前記光硬化性コーティングを硬化前に基板に塗布するステップを更に含む、請求項3に記載の方法。
  14. 前記基板が紙、アルミ箔、ポリエステルフィルム又はポリプロピレンフィルムを含む、請求項13に記載の方法。
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