JP6926115B2 - トリアジン環含有重合体及びそれを用いた組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、トリアジン環含有重合体、それを用いた組成物、薄膜、フィルム、透明板、レンズ、電子デバイス、発光デバイス及び光学デバイスに関する。
ポリメタクリル酸メチル等の(メタ)アクリル系樹脂や、ポリカーボネート樹脂、透明エポキシ樹脂、透明シリコーン樹脂等の透明樹脂は、ガラスに比較して軽量で、かつ、加工性に優れるため、航空機等の風防樹脂、透明容器、透明コーティング剤等に広く用いられるようになりつつある。また、近年では、眼鏡等の光学部品の分野でも透明樹脂レンズ等の樹脂製品が多用されつつある。
さらに、電子材料の分野でも、液晶ディスプレイの反射防止コーティング剤、太陽電池用透明コーティング剤、発光ダイオード、CCD(電荷結合素子)イメージセンサーやCMOS(相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサーの受光部等の光学電子材料の用途に上述の透明樹脂が多用されつつある。
このような光学電子材料の用途では、透明性ばかりでなく、光取り出し効率の向上や集光性の向上のために高い屈折率が要求される場合が多い。
従来の透明樹脂は、架橋等の手法によって、機械的物性を制御することがある程度可能であるものの、光学特性、特に屈折率を高めるために特殊な技術を必要としていた。
特許文献1及び2では、臭素や硫黄等の重原子を有機樹脂に多量に結合させて屈折率を向上させる手法が提案されている。また、特許文献3及び4では、高屈折率の無機酸化物微粒子を有機樹脂に分散して屈折率を向上させる手法が提案されている。さらに、重合性トリアジン系樹脂組成物からなる高屈折率材料も知られている(特許文献5)。特許文献6では線状トリアジン環重合体又はトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーが記載されている。
特許文献1及び2の手法では、一般に、得られた有機樹脂が熱や光に対して不安定であるため、長期使用時に変色等の劣化を起こしやすいという問題があるうえに、当該樹脂を電子材料部品用途に使用する場合は、電極の腐食等が懸念される。また、特許文献3及び4の手法でも、得られた微粒子分散樹脂の長期保存安定性等に問題があり、また、無機酸化物微粒子の樹脂中での分散安定性を改善するために多量の分散安定剤を必要とするため、屈折率と分散安定性のバランスをとるのが困難になる。
また、特許文献5の手法では、樹脂構造中のトリアジン環に由来して比較的高屈折率で、高耐熱性の樹脂が得られるものの、屈折率は十分に高くなく、さらに硬化に寄与する不飽和結合部位が一部反応せず残留するため、長期使用時に変色、変形等の劣化を起こしやすい等の課題があった。特許文献6では、十分には高屈折率とは言えず、また、多分岐高分子であるため温度、撹拌状態等の重合条件によって得られるポリマーの物性が安定せず、条件によっては不溶性のゲルになることもあるという問題が生じていた。
そこで、トリアジン環を含有するポリマーを用いた高屈折率材料が提案されている(例えば、特許文献7及び8)。
特開平5−164901号公報 特開2005−350531号公報 特開2007−270099号公報 特開2007−308631号公報 特開2011−038015号公報 国際公開第2010/128661号 特開2014−162829号公報 特開2014−162830号公報
本発明の目的は、溶解性に優れるトリアジン環含有重合体、それを用いた組成物、薄膜、フィルム、透明板、レンズ、電子デバイス、発光デバイス及び光学デバイスを提供することである。
本発明によれば、以下のトリアジン環含有重合体等が提供される。
1.下記式(1)で表される構造単位を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて得られるピークトップ分子量が19,000以下であるトリアジン環含有重合体。
Figure 0006926115
(Aは、−NH−、−NR’’−、−NH−(C=O)−、−NR’’−(C=O)−、−S−及び−O−からなる群から選択される二価の基を表す。
R’は、2価の脂肪族炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、又は1以上の2価の脂肪族炭化水素基及び1以上の2価の芳香族炭化水素基からなる群から選択される1以上と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである2価の基を表す。R’はさらに置換基によって置換されていてもよい。
Rは、水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する脂肪族炭化水素基、脂肪族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する芳香族炭化水素基、又はアセチル基を表す。Rはさらに置換基によって置換されていてもよい。
R’’は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は1以上の脂肪族炭化水素基及び1以上の芳香族炭化水素基の組み合わせである基を表す。R’’が複数ある場合、複数のR’’は、同一でも、異なっていてもよい。)
2.末端基が、アミノ基、−NHR又は−N(Rを含む(Rは、それぞれ独立に−Si(R’’)、−Si(OR’’)、−Si(OR’’)と2価の基との組み合わせである基、R−(C=O)−、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−、−(C=O)−、シリレン基及びシロキシレン基からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する脂肪族炭化水素基、又は脂肪族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−、−(C=O)−、シリレン基及びシロキシレン基からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する芳香族炭化水素基を表す。Rはさらに置換基によって置換されていてもよい。Rは脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基を表す。R’’は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は1以上の脂肪族炭化水素基及び1以上の芳香族炭化水素基の組み合わせである基を表す。)1に記載のトリアジン環含有重合体。
3.波長400nmにおける消衰係数が0.01以下である1又は2に記載のトリアジン環含有重合体。
4.Rが、置換基を有してもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有してもよい芳香族炭化水素基であり、R’が、下記式(5)〜(11)のいずれかで表される二価の基である1〜3のいずれか記載のトリアジン環含有重合体。
Figure 0006926115
5.Rがフェニル基、p−シアノフェニル基又はp−ニトロフェニル基である1〜4のいずれかに記載のトリアジン環含有重合体。
6.1〜5のいずれかに記載のトリアジン環含有重合体及び有機溶剤を含む組成物。
7.さらに、有機ポリマー、無機ポリマー及び有機無機ハイブリッドポリマーからなる群から選択される1以上を含む6に記載の組成物。
8.さらに、紫外線硬化剤又は熱硬化剤を含む6又は7に記載の組成物。
9.1〜5のいずれかに記載のトリアジン環含有重合体又は6〜8のいずれかに記載の組成物を用いて作製された薄膜、フィルム、透明板又はレンズ。
10.9に記載の薄膜、フィルム、透明板又はレンズを含む電子デバイス、発光デバイス又は光学デバイス。
本発明によれば、溶解性に優れるトリアジン環含有重合体、それを用いた組成物、薄膜、フィルム、透明板、レンズ、電子デバイス、発光デバイス及び光学デバイスが提供できる。
合成例1で得られた化合物A−1のNMRチャートである。 実施例1で得られたトリアジン環含有重合体のNMRチャートである。
本発明のトリアジン環含有重合体は、下記式(1)で表される構造単位を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて得られるピークトップ分子量が19,000以下である。
これにより、溶剤に対する溶解性を向上し、種々の溶剤に溶解させ、高屈折率の薄膜、フィルム、透明板又はレンズを得るための塗液(塗布液)を調製することができる。
さらに、熱や光に対する不安定性や電極腐食等の問題が内在する重原子や、長期保存安定性や屈折率の分散安定性バランスに問題のある無機酸化物微粒子分散樹脂を使用せず、従来の高屈折率材料に比べて、高い屈折率を与える材料を得ることができる。
Figure 0006926115
(Aは、−NH−、−NR’’−、−NH−(C=O)−、−NR’’−(C=O)−、−S−及び−O−からなる群から選択される二価の基(好ましくは、−NH−、−NH−(C=O)−又は−S−)を表す。
R’は、2価の脂肪族炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、又は1以上の2価の脂肪族炭化水素基及び1以上の2価の芳香族炭化水素基からなる群から選択される1以上と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである2価の基を表す。R’はさらに置換基によって置換されていてもよい。
Rは、水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する脂肪族炭化水素基、脂肪族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する芳香族炭化水素基、又はアセチル基を表す。Rはさらに置換基によって置換されていてもよい。
R’’は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は1以上の脂肪族炭化水素基及び1以上の芳香族炭化水素基の組み合わせである基を表す。R’’が複数ある場合、複数のR’’は、同一でも、異なっていてもよい。)
本発明のトリアジン環含有重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて得られるピークトップ分子量が19,000以下であり、10,000以下が好ましく、8,000以下がより好ましく、イソホロン、PGME(1−メトキシ−2−プロパノール)に対する溶解性の観点から、5,000以下がさらに好ましく、3,000以下が特に好ましい。下限は特に制限されないが、例えば500以上、又は1,000以上である。
19,000以下の場合、溶剤に対する溶解性が高くなり、適切な濃度の塗液を作製することができる。
本発明のトリアジン環含有重合体のピークトップ分子量Mpは、例えばサイズ排除クロマトグラフィー用カラムを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーで得られるクロマトグラフィーチャートのピークトップが示す分子量を、標準ポリスチレンで換算し、求めることができる。
本発明のトリアジン環含有重合体において、波長400nmにおける消衰係数k400は、0.5以下が好ましく、0.1以下がより好ましく、0.01以下がさらに好ましく、0.005が特に好ましい。下限値は特に制限されないが、例えば0.001である。
0.5以下であることにより、可視光波長領域での透明性が高く、目視上の呈色を小さくすることができる。
消衰係数は、例えば、薄膜を作製し、分光エリプソメトリー装置を用いて測定することができる。
本発明のトリアジン環含有重合体において、D線(589.3nm)の屈折率nは、1.7以上であることが好ましい。上限値は特に制限されないが、例えば1.9999である。これにより、例えば、より高反射率の透明薄膜、薄型のマイクロレンズアレイ等が実現できる。
アッベ数は、5以上であることが好ましい。上限値は特に制限されないが、例えば15である。これにより、例えば、色収差の少ない光学薄膜が実現できる、
アッベ数とは、屈折率の波長分散を表す数値であり、D線(589.3nm)、F線(486.1nm)及びC線(656.3nm)の屈折率を用いて、算出することができる。
屈折率(n、n、n)及びアッベ数は、例えば、分光エリプソメトリー装置を用いて測定することができる。
式(1)において、R’の2価の脂肪族炭化水素基の炭素数は1〜20が好ましい。2価の芳香族炭化水素基の環形成炭素数は6〜20が好ましく、6〜10がより好ましい。
R’の1以上(好ましくは2以上、より好ましくは2〜3、さらに好ましくは2つ)の2価の脂肪族炭化水素基及び1以上(好ましくは2以上、より好ましくは2〜3、さらに好ましくは2つ)の2価の芳香族炭化水素基からなる群から選択される1以上(好ましくは2以上、より好ましくは2〜3、さらに好ましくは2つ)と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである2価の基は、2つの2価の芳香族炭化水素基と、−S−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1つとの組み合わせが好ましい。
R’の2価の芳香族炭化水素基が複数ある場合、複数の2価の芳香族炭化水素基は、同一でも、異なっていてもよい。
R’の2価の脂肪族炭化水素基が複数ある場合、複数の2価の脂肪族炭化水素基は、同一でも、異なっていてもよい。
R’は、好ましくは、2価の芳香族炭化水素基、又は1以上の2価の芳香族炭化水素基と、−S−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである2価の基であり、2価の芳香族炭化水素基がより好ましい。
R’は、屈折率の観点から、下記式(5)〜(11)のいずれかで表される二価の基であることが好ましい。
Figure 0006926115
R’はさらに置換基によって置換されていてもよく、これら置換基は後述する。
Rの脂肪族炭化水素基の炭素数は1〜20が好ましい。芳香族炭化水素基の環形成炭素数は6〜20が好ましく、6〜10がより好ましい。
Rは、好ましくは環形成炭素数6〜10の芳香族炭化水素基又は置換基を有する環形成炭素数6〜10の芳香族炭化水素基であり、より好ましくは置換基を有する環形成炭素数6〜10の芳香族炭化水素基である。
Rはさらに置換基によって置換されていてもよく、これら置換基は後述する。
Rは、屈折率の観点から、置換基を有してもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有してもよい芳香族炭化水素基が好ましい。
Rはフェニル基、p−シアノフェニル基又はp−ニトロフェニル基であることが好ましい。これにより、より屈折率を高くすることができる。
R’’の脂肪族炭化水素基の炭素数は1〜20が好ましい。芳香族炭化水素基の環形成炭素数は6〜20が好ましく、6〜10がより好ましい。
Rが、置換基を有してもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有してもよい芳香族炭化水素基であり、R’が、上記式(5)〜(11)のいずれかで表される二価の基であることが好ましい。これにより、より屈折率を高くすることができる。
上記の置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の単環又は多環状のシクロアルキル基、炭素数7〜20のアラルキル基、芳香族炭化水素基(環形成炭素数は6〜20が好ましく、6〜10がより好ましい)、複素環基(環形成原子数は3〜20が好ましく、3〜10がより好ましい)、ヘテロ原子含有置換基等が挙げられる。
上述の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の単環又は多環状のシクロアルキル基が挙げられ、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、上記炭素数3以上のアルキル基の例が脂肪族環構造となったものが挙げられ、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等である。
2価の脂肪族炭化水素基としては、上記のものから水素原子を1つ除いた基が挙げられる。
上述の芳香族炭化水素基(アリール基)としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、ナフタセニル基、クリセニル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、ベンゾ[g]クリセニル基、トリフェニレニル基、1−フルオレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、4−フルオレニル基、9−フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、ターフェニル基、フルオランテニル基等が挙げられる。
2価の芳香族炭化水素基としては、上記のものから水素原子を1つ除いた基が挙げられる。
アラルキル基としては、上記アルキル基の水素原子が上記アリール基で置換されたものが挙げられる。
複素環基としては、ピロール環、イソインドール環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、イソキノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、インドール環、キノリン環、アクリジン環、ピロリジン環、ジオキサン環、ピペリジン環、モルフォリン環、ピペラジン環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾチアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラン環、ジベンゾフラン環、ベンゾ[c]ジベンゾフラン環、カルバゾール環及びこれらの誘導体から形成される基等が挙げられる。
ヘテロ原子含有置換基としては、シアノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ニトロ基、チオール基、アルキルメルカプト基、アリールメルカプト基、アルコキシカルボニル基又はアルコキシカルボニルオキシ基、カルバモイル基、−NR−C(=O)R(式中、R及びRは、それぞれ独立に水素原子又は脂肪族炭化水素基である。)等が挙げられ、シアノ基、ニトロ基、アルキルメルカプト基、アリールメルカプト基、カルバモイル基、−NR−C(=O)Rが好ましい。
アルキルアミノ基としては、アミノ基の1又は2つの水素原子を上記アルキル基で置換したものが挙げられ、例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、n−プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基等が挙げられる。
アリールアミノ基としては、アミノ基の1又は2つの水素原子を上記アリール基で置換したものが挙げられ、例えば、アニリノ基、トルイジノ基、メシジノ基、又は窒素原子含有基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基等のヘテロ原子含有基を有するアニリノ基等が挙げられる。
アルキルメルカプト基としては、メルカプト基の水素原子を上記アルキル基で置換したものが挙げられ、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基等が挙げられる。
アリールメルカプト基としては、メルカプト基の水素原子を上記アリール基で置換したものが挙げられ、例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、上記アルキル基、酸素原子及びカルボニル基をこの順に結合してなる基が挙げられ、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられる。
アルコキシカルボニルオキシ基としては、上記アルキル基、カルボニル基及び酸素原子をこの順に結合してなる基が挙げられ、例えば、メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
及びRの脂肪族炭化水素基としては、Rの脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
トリアジン環含有重合体は、末端基が、アミノ基、−NHR又は−N(Rを含むことが好ましく、溶解性の向上、活性末端の残留に伴う保存時の変質の抑制及び呈色の低下の観点から、−NHR又は−N(Rを含むことがより好ましい。
は、それぞれ独立に、−Si(R’’)、−Si(OR’’)、−Si(OR’’)と2価の基との組み合わせである基、R−(C=O)−、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−、−(C=O)−、シリレン基及びシロキシレン基からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する脂肪族炭化水素基、又は脂肪族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−、−(C=O)−、シリレン基及びシロキシレン基からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する芳香族炭化水素基を表す。
はさらに置換基によって置換されていてもよい。
は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基を表す。
R’’は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は1以上の脂肪族炭化水素基及び1以上の芳香族炭化水素基の組み合わせである基を表す。
「−Si(OR’’)と2価の基との組み合わせである基」における「2価の基」は、例えば式(1)のR’である。
、R及びR’’における脂肪族炭化水素基は、式(1)のRの脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
、R及びR’’における芳香族炭化水素基は、式(1)のRの芳香族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
において、さらに置換されてもよい置換基は、式(1)のR’及びRの、さらに置換されてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
末端基は、イソホロン、PGMEへの溶解性の観点から、4−イソプロピルフェニルアミノ基、フェニルアミノ基、n−ブチルアミノ基、3−(トリメトキシシリル)プロピルアミノ基、3−[3’−(トリメトキシシリル)アミノプロピル]アミノプロピルアミノ基、及びビス(トリメチルシリル)アミノ基が好ましく、特に、n−ブチルアミノ基、3−(トリメトキシシリル)プロピルアミノ基、3−[3’−(トリメトキシシリル)アミノプロピル]アミノプロピルアミノ基、及びビス(トリメチルシリル)アミノ基が好ましい。
本発明のトリアジン環含有重合体は、例えば、R−A−を有するトリアジン環のジクロロモノマーと、NH−R’−NHで表されるジアミンモノマーとを重合反応させて製造することができる(R及びR’は、上記式(1)で定義した通りである)。
重合溶剤として、超脱水N,N−ジメチルアセトアミド、超脱水N,N−ジメチルホルムアミド、特級N,N−ジメチルアセトアミド、特級N,N−ジメチルホルムアミド、超脱水N−メチル−2−ピロリドン、特級N−メチル−2−ピロリドン、特級1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等を用いてもよい。R−A−を有するトリアジン環のジクロロモノマーの溶解性、NH−R’−NHで表されるジアミンモノマーの溶解性、呈色の抑制、及び消衰係数の低減の観点から、超脱水N,N−ジメチルアセトアミド、超脱水N,N−ジメチルホルムアミド、超脱水N−メチル−2−ピロリドンが好ましい。
重合雰囲気としては、窒素雰囲気下、大気下、減圧下、真空下、窒素加圧下等としてもよい。製造装置の簡便性、呈色の抑制、及び消衰係数の低減の観点から、窒素雰囲気下が好ましい。
重合温度は、通常50℃以上であり、呈色の抑制と溶解性の向上の観点から、80℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましい。上限値は特に制限されないが、200℃以下が好ましい。
重合時間は、通常1〜24時間である。
重合反応後、末端封止剤を加えて、反応させてもよい。
末端封止剤としては、NH、NH(R、カルボン酸無水物等が挙げられる(Rは、上記末端基のRで定義した通りである)。
これにより、溶解性を向上し、活性末端の残留に伴う保存時の変質を抑制し、呈色を低下させることができる。
末端封止剤の反応温度は、通常100〜200℃であり、反応時間は、通常1〜24時間である。
得られるトリアジン環含有重合体のピークトップ分子量は、用いるジアミンモノマーの重合溶剤に対する溶解性、用いる重合溶剤の重合反応への相互作用、重合温度などを勘案することによって調整することができる。
カルボン酸無水物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられる。
呈色を抑制する観点から、ジアミンモノマーを加熱し、そこにジクロロモノマーを添加することが好ましい。
本発明の組成物は、本発明のトリアジン環含有重合体及び有機溶剤を含む。
トリアジン環含有重合体の含有量は、組成物全体に対して、例えば0.1〜50質量%の範囲で選択される。
有機溶剤としては、上記のトリアジン環含有重合体が溶解する範囲において、いかなるものも使用できるが、具体的には、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等のアミド系溶剤、1,1,2,2−テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン系溶剤、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、1−メトキシ−2−プロパノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のグライム系溶剤、イソホロン等が挙げられる。
トリアジン環含有重合体の溶解性の観点から、アミド系溶剤が好ましい。
また、毒性の観点からは、グライム系溶剤、イソホロンが好ましい。
有機溶剤の含有量は、用いるトリアジン環含有重合体の種類、溶剤の種類、組成物の用途、又は使用条件等により一概に定義できないが、通常、組成物全体に対して50〜99.9質量%である。
本発明の組成物は、トリアジン環含有重合体以外のポリマーを含んでもよい。トリアジン環含有重合体以外のポリマーとしては、有機ポリマー、無機ポリマー及び有機無機ハイブリッドポリマー等が挙げられる。
有機ポリマーとしては、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂等が挙げられる。
無機ポリマーとしては、例えば、ポリシロキサン、ポリチタノキサン、ポリジルコノキサン等が挙げられる。
有機無機ハイブリッドポリマーとしては、例えば、ポリアルキルシロキサン等が挙げられる。
トリアジン環含有重合体以外のポリマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
トリアジン環含有重合体以外のポリマーを含む場合、トリアジン環含有重合体以外のポリマーの含有量は、組成物全体に対して、0.1〜99.9質量%が好ましい。
また、本発明の組成物は、紫外線硬化剤を含んでもよい。
紫外線硬化剤としては、従来公知の過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアゾ化合物、イソブチリルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド化合物、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート化合物等が挙げられる。
紫外線硬化剤を含む場合、紫外線硬化剤の含有量は、組成物全体に対して0.001〜10質量%が好ましい。
本発明の組成物は、熱硬化剤を含んでもよい。
熱硬化剤としては、公知のエポキシ樹脂用の脂肪族アミン系硬化剤、ポリイソシアネート系硬化剤等が挙げられる。
熱硬化剤を含む場合、熱硬化剤の含有量は、組成物全体に対して0.01〜30質量%が好ましい。
また、他の添加剤として、さらに硬化触媒、安定化剤、膜厚調整材、レベリング材、透明性向上材、強度向上材等を加えてもよい。これらの種類、添加量等は、組成物に含まれるトリアジン環含有重合体等に応じて適宜調整すればよい。
本発明の組成物は、本質的に、トリアジン環含有重合体、有機溶剤、及び任意にトリアジン環含有重合体以外のポリマー、紫外線硬化剤、熱硬化剤からなっており、本発明の効果を損なわない範囲で他に不可避不純物を含んでもよい。
本発明の組成物の、例えば、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、98質量%以上又は100質量%が、
トリアジン環含有重合体、有機溶剤、又は
トリアジン環含有重合体、有機溶剤、及び任意にトリアジン環含有重合体以外のポリマー、紫外線硬化剤、熱硬化剤からなっていてもよい。
本発明のトリアジン環含有重合体又は本発明の組成物を用いて、薄膜、フィルム、透明板及びレンズ等を作製することができる。
本発明の薄膜、フィルム、透明板及びレンズは、電子デバイス、発光デバイス又は光学デバイスに用いることができる。
本発明の薄膜は、上述の組成物を、基板に塗布することで製造することが好ましい。
基板は、特に限定されず、公知の基板を用いることができる。ガラス基板、合成石英基板、シリコン基板、ポリエチレンテレフタレート基板、ポリエチレンナフタレート基板、シクロオレフィンコポリマー基板等の樹脂フィルム基板等が挙げられる。
また、塗布方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。スピンコート、バーコート、フローコート、キャスト、ディップコート、スプレーコート等が挙げられる。
塗布後、乾燥を行ってもよい。
乾燥温度は、通常50〜300℃である。乾燥時間は、通常30秒間〜1時間である。
合成例1
−50°〜50°の低温温度計、100ミリリットル滴下ロート、ジム・ロート冷却管を備えた500ミリリットル三口フラスコに塩化シアヌル18.44g(100ミリモル)のアセトン200ミリリットル溶液を入れ、食塩/氷浴で0℃に冷却した。冷却した溶液を撹拌しながら、4−シアノアニリン11.81g(100ミリモル)のアセトン50ミリリットル溶液を滴下ロートより、反応液温度が5℃を超えないことを確認しながら20分かけて滴下し、終了後、5℃で1時間撹拌を継続した。その後、内容物を、純水500ミリリットルに投入し、析出した固体をろ別した。500ミリリットルの純水で洗浄水が中性になるまで洗浄した固体を80℃で8時間減圧乾燥することで、2−(4−シアノアニリノ)−4,6−ジクロロトリアジン(下記式(A−1)で表される化合物(化合物A−1))25.97g(97.60ミリモル、収率97.6%)を得た。得られた化合物A−1のNMRチャートを図1に示す。
Figure 0006926115
合成例2
4−シアノアニリン11.81g(100ミリモル)に代えて、4−ニトロアニリン13.81g(100ミリモル)を用いた以外は、合成例1と同様して、化合物A−2(下記式(A−2)で表される化合物)を得た。
Figure 0006926115
合成例3
4−シアノアニリン11.81g(100ミリモル)に代えて、アニリン9.31g(100ミリモル)を用いた以外は、合成例1と同様して、化合物A−3(下記式(A−3)で表される化合物)を得た。
Figure 0006926115
実施例1
200℃温度計、ジム・ロート冷却管を備えた100ミリリットル三口フラスコに、ジアミンモノマーとして、p−フェニレンジアミン0.54g(5ミリモル)を入れて窒素置換を行った。この三口フラスコに窒素気流下で、重合溶剤として超脱水N,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬工業株式会社製、以下、超脱水DMA)5ミリリットルを入れ、事前に150℃に設定したオイルバス中で5分間撹拌して溶解させた。この溶液に、ジクロロモノマーとして、合成例1で得られた2−(4−シアノアニリノ)−4,6−ジクロロトリアジン(化合物A−1)1.33g(5ミリモル)と超脱水DMA7.5ミリリットルを用いて窒素気流下で作製した溶液を、シリンジにて窒素気流下で投入し、窒素気流下で重合温度150℃にて4時間撹拌し、重合した。
次いで、末端封止剤として4−イソプロピルアニリン0.71ミリリットル(5ミリモル)をシリンジにて窒素気流下で投入し、150℃で2時間攪拌することにより末端封止反応を行った後、室温まで放冷した。
この溶液を1.25%のアンモニア水100ミリリットルに投入し、析出した固体をろ別した。この固体をイオン交換水で洗浄し、120℃で2時間、減圧乾燥することにより白色の重合体(末端基のみが異なる下記式(B−1)で表される重合体及び下記式(B−1’)で表される重合体の混合物(式中、括弧内の構造単位が繰り返されることを示す。))を得た。得られた重合体のNMRチャートを図2に示す。
Figure 0006926115
得られた重合体のピークトップ分子量Mpを、下記の測定条件で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めた。結果を表1に示す。
尚、式(B−1)で表される重合体及び式(B−1’)で表される重合体では、末端基のみが異なるだけであり、両者でピークトップ分子量は実質的に同一である。
装置:Alliance e2695(Waters社製)
検出器:示差屈折率検出器
カラム:Shodex KF―806M(昭和電工株式会社製) 2本
カラム温度:60℃
溶剤:LiBrのN−メチル−2−ピロリドン溶液(0.01M)
流速:0.7ミリリットル毎分
サンプル濃度:0.1w/v%(試料10ミリグラムを上記溶剤10ミリリットルに溶解させた溶液)
サンプル注入量:100マイクロリットル
標準試料:TSK標準ポリスチレン(東ソー株式会社製)
(イソホロンへの溶解性1)
上述の重合体を、イソホロンに10重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(イソホロンへの溶解性2)
上述の重合体を、イソホロンに20重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(PGMEへの溶解性1)
上述の重合体を、PGME(1−メトキシ−2−プロパノール)に10重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(PGMEへの溶解性2)
上述の重合体を、PGMEに20重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(DMAへの溶解性1)
上述の重合体を、DMA(N,N−ジメチルアセトアミド)に10重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(DMAへの溶解性2)
上述の重合体を、DMAに20重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(DMFへの溶解性1)
上述の重合体を、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)に10重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(DMFへの溶解性2)
上述の重合体を、DMFに20重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(NMPへの溶解性1)
上述の重合体を、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)に10重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(NMPへの溶解性2)
上述の重合体を、NMPに20重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンへの溶解性1)
上述の重合体を、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンに10重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンへの溶解性2)
上述の重合体を、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンに20重量%となるように混合した。混合後、溶解状態を目視にて観察した。完全に溶解した場合を○とした。混合後の重合体の嵩高さが、混合前の重合体の嵩高さに対して、目視上減少したが、重合体が溶け残った場合、溶液が呈色した場合、又は溶液が濁った場合を△とした。溶けなかった場合を×とした。結果を表1に示す。
(薄膜の製造)
上述の重合体を、NMPに2.5重量%となるように溶解し、孔径0.2μのフィルターにてろ過し、塗布液を得た。得られた塗布液を、2cm×2cm、厚さ1mmの合成石英基板に、60秒間、2000rpmでスピンコートし、均一に塗布した。
その後、ホットプレート上で、200℃30分加熱乾燥させることにより、溶剤を揮発させ、重合体の薄膜を形成した。
(光学的評価)
得られた薄膜について、分光エリプソメトリー装置M−2000D(J.A.Woollam社製、NIRオプション付設)を用い測定し、一般分散式化モデルにて解析して、190〜1700nmの波長範囲における屈折率n、消衰係数kを求めた。求めたn、アッベ数及びk400を表1示す。
尚、アッベ数とは、屈折率の波長分散を表す数値であり、(n−1)/(n−n)により算出した。n、n、nは以下の通りである。
:D線(589.3nm)の屈折率
:F線(486.1nm)の屈折率
:C線(656.3nm)の屈折率
400は波長400nmの光における消衰係数kを表し、k400が小さい程、可視光波長領域での透明性が高く、目視上の呈色が弱いことを表す。
実施例2〜13及び比較例1
実施例2〜9、実施例11〜13及び比較例1について、表1及び2に示すジアミンモノマー、ジクロロモノマー、重合溶剤、重合雰囲気及び重合温度を用いた以外、実施例1同様に、重合体を製造し、評価した。結果を表1及び2に示す。
実施例10について、100ミリリットル三口フラスコに、ジアミンモノマーに代えて、ジクロロモノマーを入れた以外、及びシリンジにて投入するジクロロモノマーに代えて、ジアミンモノマーを用いた以外、実施例1同様に、重合体を製造し、評価した。結果を表1及び2に示す。
表1中、超脱水DMA及び超脱水DMFは、いずれも和光純薬工業株式会社製である。
表2中、超脱水NMP、特級DMA及び超脱水DMAは、いずれも和光純薬工業株式会社製である。
Figure 0006926115
Figure 0006926115
実施例14〜19
4−イソプロピルアニリンの代わりに表3に示す末端封止剤を用いた以外、実施例1同様に、重合体を製造し、評価した。結果を表3に示す。
Figure 0006926115
実施例20
ジクロロモノマーとして、化合物A−1に代えて、合成例2で得られた化合物A−2を用いた以外は、実施例1と同様に製造し、重合体(下記式(B−2)で表される重合体及び下記式(B−2’)で表される重合体の混合物(式中、括弧内の構造単位が繰り返されることを示す。))を得た。得られた重合体について、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
Figure 0006926115
実施例21
ジクロロモノマーとして、化合物A−1に代えて、合成例3で得られた化合物A−3を用いた以外は、実施例1と同様に製造し、重合体(下記式(B−3)で表される重合体及び下記式(B−3’)で表される重合体の混合物(式中、括弧内の構造単位が繰り返されることを示す。))を得た。得られた重合体について、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
Figure 0006926115
Figure 0006926115
本発明のトリアジン環含有重合体及び組成物は、薄膜、フィルム、透明板又はレンズ等に使用でき、本発明の薄膜、フィルム、透明板又はレンズは、電子デバイス、発光デバイス又は光学デバイス等に使用できる。
上記に本発明の実施形態及び/又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び/又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。

Claims (9)

  1. 下記式(1)で表される構造単位を有し、末端基が、n−ブチルアミノ基、3−(トリメトキシシリル)プロピルアミノ基、3−[3’−(トリメトキシシリル)アミノプロピル]アミノプロピルアミノ基、及びビス(トリメチルシリル)アミノ基からなる群から選択され、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて得られるピークトップ分子量が19,000以下であるトリアジン環含有重合体。
    Figure 0006926115
    (Aは、−NH−、−NR’’−、−NH−(C=O)−、−NR’’−(C=O)−、−S−及び−O−からなる群から選択される二価の基を表す。
    R’は、2価の脂肪族炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、又は1以上の2価の脂肪族炭化水素基及び1以上の2価の芳香族炭化水素基からなる群から選択される1以上と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである2価の基を表す。R’はさらに置換基によって置換されていてもよい。
    Rは、水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する脂肪族炭化水素基、脂肪族炭化水素基と、単結合、−S−、−S(=O)−、−O−、−NH−、−NR’’−、−(C=O)−NH−、−O−(C=O)−O−、−(C=O)−O−及び−(C=O)−からなる群から選択される1以上との組み合わせである基を有する芳香族炭化水素基、又はアセチル基を表す。Rはさらに置換基によって置換されていてもよい。
    R’’は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は1以上の脂肪族炭化水素基及び1以上の芳香族炭化水素基の組み合わせである基を表す。R’’が複数ある場合、複数のR’’は、同一でも、異なっていてもよい。)
  2. 波長400nmにおける消衰係数が0.01以下である請求項1に記載のトリアジン環含有重合体。
  3. Rが、置換基を有してもよい脂肪族炭化水素基又は置換基を有してもよい芳香族炭化水素基であり、R’が、下記式(5)〜(11)のいずれかで表される二価の基である請求項1又は2記載のトリアジン環含有重合体。
    Figure 0006926115
  4. Rがフェニル基、p−シアノフェニル基又はp−ニトロフェニル基である請求項1〜のいずれかに記載のトリアジン環含有重合体。
  5. 請求項1〜のいずれかに記載のトリアジン環含有重合体及び有機溶剤を含む組成物。
  6. さらに、有機ポリマー、無機ポリマー及び有機無機ハイブリッドポリマーからなる群から選択される1以上を含む請求項に記載の組成物。
  7. さらに、紫外線硬化剤又は熱硬化剤を含む請求項又はに記載の組成物。
  8. 請求項1〜のいずれかに記載のトリアジン環含有重合体又は請求項のいずれかに記載の組成物を用いて作製された薄膜、フィルム、透明板又はレンズ。
  9. 請求項に記載の薄膜、フィルム、透明板又はレンズを含む電子デバイス、発光デバイス又は光学デバイス。
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