JP7098588B2 - 重合性官能基含有オルガノシロキサン及び光硬化性組成物 - Google Patents

重合性官能基含有オルガノシロキサン及び光硬化性組成物 Download PDF

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Description

本発明は、重合性官能基を有するオルガノシロキサン及び光硬化性組成物に関する。
光重合性官能基を有する有機ケイ素化合物は、ハードコート剤の原料に使用されている。近年、スマートフォン等においてフレキシブルデバイスが注目され、硬度と柔らかさの両立が求められているが、その指標は鉛筆硬度とマンドレル試験であることがほとんどである。一方、ハードコート剤では、硬度の指標は鉛筆硬度よりもテーバー摩耗試験(ASTM D1044)が重視される場合がある。しかしながら、耐テーバー摩耗試験性と柔軟性を両立する材料は知られていなかった。
光反応性有機ケイ素化合物に柔軟性を付与する試みは各種行われており、例えば、アクリル部位とケイ素原子の間に存在する結合鎖の長鎖化(特許文献1:特開2014-218593号公報)、結合鎖へのウレイド部位の導入(特許文献2:特開2010-189294号公報)等、を挙げることができる。しかしこれらの特許文献に記載の組成物から得られる硬化物は表面硬度が不十分であった。これに対し特許文献3には、ケイ素原子上に(メタ)アクリル基とウレア構造を有する所定の環状有機ケイ素化合物が、柔軟性及び表面硬度に優れる硬化物を与えると記載されている(特許文献3:特許第6428677号公報)。
また、シリル基を有する重合性化合物として、ラクトン化合物の開環重合によるポリエステル型アクリレートモノマーの製造方法が開示されている(特許文献4:特許第3394591号公報)。しかしながら、特許文献4記載の化合物は重合性官能基が単官能である。また、特許文献4には、このような化合物を硬化性組成物に適用した場合の硬度及び柔軟性については言及されていない。
特開2014-218593号公報 特開2010-189294号公報 特許第6428677号公報 特許第3394591号公報
そこで本発明は、硬度(耐テーバー摩耗性)及び柔軟性に優れた硬化物を与える、重合性官能基を複数個有するオルガノシロキサン、及び、該オルガノシロキサンを含む光重合性組成物を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために鋭意検討したところ、スペーサー部分に(ポリ)エステル構造を有し、重合性官能基を複数個有するオルガノシロキサンを合成し、該オルガノシロキサンを含む光重合性組成物が耐テーバー摩耗性及び柔軟性に優れる硬化物を提供できることを見出し、本発明を成すに至った。
すなわち、本発明は下記式(1)で表される、重合性官能基含有オルガノシロキサンを提供する。
Figure 0007098588000001
(式(1)中、Rは互いに独立に下記式(2)で表される基、水素原子あるいは炭素数1~5のアルキル基であり、但し、Rの合計個数のうち80%以上は下記式(2)で表される基であり、nは1~10の整数である)
Figure 0007098588000002
(式(2)中、Y及びYは、互いに独立に炭素原子数2~8の直鎖アルキレン基であり、Rは水素原子またはメチル基であり、mは1又は2である)。
更に本発明は、上記オルガノシロキサンを含む光重合性組成物を提供する。
本発明のオルガノシロキサンを含有する光硬化性組成物は、柔軟性及び耐テーバー摩耗性に優れた硬化物を与える。かかる硬化物は、ハードコート、CVD用プライマー、電子素子封止材等、様々な成形品を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
[重合性官能基を有するオルガノシロキサン]
本発明の重合性官能基を有するオルガノシロキサンは、下記式(1)で表される化合物である。
Figure 0007098588000003
nは1~10の整数であり、取扱いに適した粘度の観点から、好ましくは1~4の整数である。本発明の重合性官能基を有するオルガノシロキサンは分子量分布を有していてもよい。
は互いに独立に、下記式(2)で表される基、水素原子あるいは炭素数1~5のアルキル基であり、但し、Rの合計個数のうち80%以上は下記式(2)で表される基である。
Figure 0007098588000004
及びYは互いに独立に、炭素原子数2~8の直鎖アルキレン基である。Yは好ましくは、エチレン基、プロピレン基、ペンタメチレン基、オクタメチレン基からなる群から選ばれ、入手が容易なε-カプロラクトンから誘導可能なペンタメチレン基が好ましい。Yは好ましくは、エチレン基、プロピレン基、ペンタメチレン基、オクタメチレン基からなる群から選ばれ、エチレン基であることが合成上より好ましい。また、得られる硬化物に屈曲性を付与する事を目的とする場合は、オクタメチレン等の長鎖アルキレン基を選択することが好ましい。
mは1または2であり、全Rにおいて単一あってもそれぞれ異なっていてもよい。後述する光硬化性組成物とした場合に、mが平均して1未満であると得られる硬化物の屈曲性が劣り、2を超える場合は得られる硬化物の耐テーバー摩耗性が低下する。
は、水素原子またはメチル基である。より好ましくは水素原子であり、硬化性と硬化後の耐擦傷性をさらに向上することができる。Rにおいて、炭素数1~5のアルキル基とは、メチル基、エチル基、及びプロピル基等であり、好ましくはメチル基またはエチル基である。Rの合計個数のうち80%以上は上記式(2)で表される基であり、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上が上記式(2)で表される基であり、最も好ましくはRの全てが上記式(2)で表される基である。
[重合性官能基を有するオルガノシロキサンの合成方法]
本発明の重合性官能基を有するオルガノシロキサンの製造方法は特に制限されるものでないが、好ましくは、以下の工程(α)と工程(β)を含む製造方法により得ることができる。以下、詳細に説明する。
工程(α):重合性官能基を有するアルコールとラクトンとの反応
工程(α)は、ω-ヒドロキシアルキレン(メタ)アクリレート類とラクトン類との開環反応により、下記式(2’)で表される構造の化合物を得る工程である。
Figure 0007098588000005
(式中、m、Y、Y、及びRは上述した通り)
該反応は有機溶媒中で実施してもよい。また、該反応はチタンやスズ等の触媒を用いて実施してもよい。ω-ヒドロキシアルキレン(メタ)アクリレートに対するラクトンの当量は、好ましくは1~2であり、より好ましくは1である。この当量によって、式(2’)中のmを調整することができる。なお、例えば1当量で反応を行った場合、反応機構上、厳密にはmが0や2のものが混在し得る。その場合、後述する光硬化性組成物の構成成分としては、混合物としてmの平均が1≦m≦2の範囲にあればよい。
ω-ヒドロキシアルキレン(メタ)アクリレート類として、好ましくは、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、4-ヒドロキシエチルアクリレート、4-ヒドロキシエチルメタクリレート、8-ヒドロキシオクチルアクリレート、8-ヒドロキシオクチルメタクリレート、等を挙げることができ、より好ましくは、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、さらに好ましくは、2-ヒドロキシエチルアクリレートである。
ラクトン類として、好ましくは、β-プロピオラクトン、γ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン等を挙げることができ、工業的に入手容易なε-カプロラクトンがより好ましい。
工程(β):アルコール交換反応
工程(β)は、上記工程(α)で合成した重合性官能基を有するアルコール-ラクトン反応物(上記式(2’)で表される化合物)と、ケイ酸エステル類とのアルコール交換反応を行うことにより、上記式(1)で表されるオルガノシロキサンを得る工程である。
ケイ酸エステル類として、好ましくは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルシリケート51(平均式:Si(OMe)10で表されるシロキサン、コルコート株式会社製)、メチルシリケート53A(平均式:Si(OMe)16で表されるシロキサン、コルコート株式会社製)、エチルシリケート48(平均式:Si10(OEt)16で表されるシロキサン、コルコート株式会社製)等が挙げられ(なお、式中、Meはメチル基、Etはエチル基を表す。)、より好ましくは、メチルシリケート51である。工程(β)で用いるケイ酸エステル類の選択によって、式(1)中における、nを調整することができる。例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランを用いた場合はnが1のものが得られ、メチルシリケート51を用いた場合は、nが平均で4のものが得られる。
工程(β)におけるアルコール交換反応は有機溶媒中で実施してもよく、必要に応じてチタンやスズ等の触媒を用いて実施してもよい。アルコール交換では加熱によって、低級アルコールを除去することで反応を促進することができる。アルコール-ラクトン反応物と、ケイ酸エステル類の反応比はケイ酸エステル類に含まれるアルコキシ基1モルに対して、アルコール-ラクトン反応物を、過剰量、好ましくは1モル超え10モル以下、より好ましくは1.5モル超え5モル以下であればよい。工程(β)において得られる重合性官能基を有するオルガノシロキサンが、ケイ酸エステル類に由来する未反応のアルコキシ基またはアルコキシ基が加水分解した水酸基を有するオルガノシロキサンを含んでいてもよいが、上記の通り、上記式(1)においてRの合計個数のうち80%以上は上記式(2)で表される基であり、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上が上記式(2)で表される基である。特には、全てのアルコキシ基がアルコール交換反応していることが好ましく、Rの全てが上記式(2)で表される基であるのがよい。
[光硬化性組成物]
本発明の重合性官能基を有するオルガノシロキサンは、硬化性組成物、特に光硬化性組成物に好適に用いることができる。硬化性組成物は、本発明の重合性官能基を有するオルガノシロキサンの他に、ビニル系重合性モノマー、無機酸化物フィラー、光開始剤、紫外線吸収剤、溶剤、等からなる群から選ばれる一種以上を含むことができる。
本発明の光硬化性組成物は、上記式(1)で表される、重合性官能基を有するオルガノシロキサンを、組成物中に含まれる不揮発分に対して10質量%以上、好ましくは20~95質量%で含むことが好ましい。不揮発分とは、詳細には、上記したビニル系重合性モノマー、無機酸化物フィラー、光開始剤、及び紫外線吸収剤等である。
ビニル系重合性モノマー
本発明の硬化性組成物に利用可能なビニル系重合性モノマーは、特に制限されるものではないが、例えば、以下に挙げるものを用いることができる。メタクリル酸メチル(略称MMA)、アクリル酸メチル(略称MA)、メタクリル酸エチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ヒドロキシエチル(略称HEA)、メタクリル酸ヒドロキシエチル(略称HEMA)、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸4-ヒドロキシルブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソノニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸イソステアリル、アクリル酸イソノルボルニル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸(メトキシエチル)、アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、アクリル酸(2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)、アクリル酸[{シクロヘキサンスピロ-2-(1,3-ジオキソラン-4イル)}メチル]、アクリル酸{(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル}、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチルアクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチルアクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート等のモノエステル類;エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ブタンジオールジアクリレート、ペンタンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ヘプタンジオールジアクリレート、オクタンジオールジアクリレート、ノナンジオールジアクリレート、デカンジオールジアクリレート、グリセリン-1,2-ジアクリレート、グリセリン-1,3-ジアクリレート、ペンタエリスリトースジアクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート等のジエステル類;グリセリントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリエート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリスペンタエリスリトールオクタアクリレート等の多価エステル類;アクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、アクリロイルオキシメチルジメトキシメチルシラン、アクリロイルオキシメチルメトキシジメチルシラン、メタアクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、メタアクリロイルオキシメチルジメトキシメチルシラン、メタアクリロイルオキシメチルメトキシジメチルシラン、2-アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、2-アクリロイルオキシエチルジメトキシメチルシラン、2-アクリロイルオキシエチルメトキシジメチルシラン、2-メタアクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、2-メタアクリロイルオキシエチルジメトキシメチルシラン、2-メタアクリロイルオキシエチルメトキシジメチルシラン、3-アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-アクリロイルオキシプロピルメトキシジメチルシラン、3-メタアクリロイルオキシプリピルトリメトキシシラン、3-メタアクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-メタアクリロイルオキシプロピルメトキシジメチルシラン、8-アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、8-メタアクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、アクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、アクリロイルオキシメチルジエトキシメチルシラン、アクリロイルオキシメチルエトキシジメチルシラン、メタアクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、メタアクリロイルオキシメチルジエトキシメチルシラン、メタアクリロイルオキシメチルエトキシジメチルシラン、2-アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、2-アクリロイルオキシエチルジエトキシメチルシラン、2-アクリロイルオキシエチルエトキシジメチルシラン、2-メタアクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、2-メタアクリロイルオキシエチルジエトキシメチルシラン、2-メタアクリロイルオキシエチルエトキシジメチルシラン、3-アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロイルオキシプロピルジエトキシメチルシラン、3-アクリロイルオキシプロピルエトキシジメチルシラン、3-メタアクリロイルオキシプリピルトリエトキシシラン、3-メタアクリロイルオキシプロピルジエトキシメチルシラン、3-メタアクリロイルオキシプロピルエトキシジメチルシラン、8-アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン、8-メタアクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン等の(メタ)アクリロイルオキシアルキレンアルコキシシラン類の塩基性加水分解縮合物等の多価エステル類;をそれぞれ挙げることができる。
無機酸化物フィラー
本発明の硬化性組成物に利用可能な無機酸化物フィラーは、特に制限されるものではないが、例えば、以下に挙げるものを好適に用いることができる。酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム、酸化アルミニウム、等の無機酸化物微粒子の群から選ばれる1種以上が好適である。
光開始剤
本発明の硬化性組成物に利用可能な光開始剤は、特に制限されるものではないが、例えば、以下に挙げるものを好適に用いることができる。2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、フェニルグリオキシル酸メチルエステル等のアルキルフェノン類;2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン等のアミノアルキルフェノン類;2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド等のホスフィンオキシド類;等からなる群から選ばれる1種以上を用いることができる。
溶剤
本発明の硬化性組成物に利用可能な溶剤は、特に制限されるものではないが、例えば、以下に挙げるものを好適に用いることができる。ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、イコサン、エイコサン、ドコサン、トリイコサン、テトライコサン、ペンタイコサン、ヘキサイコサン、ヘプタイコサン、オクタイコサン、ノナイコサン、トリアコンタン、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、及びこれらを含む混合物である石油エーテル、ケロシン、リグロイン、ヌジョール等の炭素原子数5以上30以下の炭化水素化合物類;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、シクロペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、β-チアジグリコール、ブチレングリコール、グリセリン等の単価及び多価アルコール化合物類;ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、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メチルエーテル、トリ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プロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ブチレングリコールモノメチルエーテル、ブチレングリコールモノエチルエーテル、ブチレングリコールモノプロピルエーテル、ブチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル化合物類;蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジプロピル、シュウ酸ジブチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジプロピル、マロン酸ジブチル、エチレングリコールジフォルメート、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジプロピオネート、エチレングリコールジブチレート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールジブチレート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ブ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エチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、ブチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエステル化合物類;アセトン、ダイアセトンアルコール、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノルマルブチルケトン、ジブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン等のケトン化合物類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラアセチルエチレンジアミド、テトラアセチルヘキサメチレンテトラミド、N,N-ジメチルヘキサメチレンジアミンジアセテート等のアミド化合物類;水;等からなる群から選ばれる1種以上を挙げることができる。
本発明の光硬化性組成物の硬化条件は、温度は10~150℃が好ましく、より好ましくは20℃~100℃である。紫外線照射量は好ましくは300~3,000、より好ましくは、600~1,800mJ・cm-2である。該硬化物は、優れた柔軟性及び耐テーバー摩耗特性を有することができる。
本発明の光硬化性組成物を硬化して成る硬化物は、上述の通り、表面硬度に優れているが、該硬化物面に、更なる機能を有する層を積層してもよい。例えば、更なる耐擦傷性等を付与するために無機蒸着層からなる硬化被膜を積層することができる。無機蒸着膜層としては、乾式成膜工法で形成されたものであれば特に制限されるものではなく、例えば、Si、Ti、Zn、Al、Ga、In、Ce、Bi、Sb、B、Zr、Sn、及びTa等の元素を有する少なくとも1種以上の各種金属又は金属酸化物、窒化物及び硫化物等を主成分とする層が挙げられる。また、例えば、高硬度で絶縁性に優れたダイヤモンドライクカーボン膜層も挙げられる。無機蒸着膜層の積層方法は、乾式成膜工法であれば特に限定されず、例えば、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子線エピタキシー法、イオンビームデポジション、イオンプレーティング、スパッタリング等の物理気相成長法や、熱CVD、プラズマCVD、光CVD、エピタキシャルCVD、アトミックレイヤーCVD、catCVD等の化学気相成長法等の乾式成膜工法を挙げることができる。この場合、無機蒸着膜層の厚さは、0.1~10μmであることが好ましい。
以下、合成例、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、MwおよびMnはゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)におけるポリスチレン換算の分子量である。
[合成例1]
重合性官能基を有するアルコール-ラクトン反応物(3)の合成
ジムロート還流器を備えた2,000mLフラスコで、2-ヒドロキシエチルアクリレート139.3g(1.2mol)とε-カプロラクトン114.1g(1.0mol)との反応をテトラヒドロフラン(500mL)中、テトラブチルチタネート1.0gの存在下、60℃、3時間で実施した。ガスクロマトグラフィーによってε-カプロラクトンのピーク消失を確認した後、揮発物を真空留去し、下記平均構造式(3)で表される化合物(241g、収率95%)を得た。
Figure 0007098588000006
[合成例2]
重合性官能基を有するアルコール-ラクトン反応物(4)の合成
ジムロート還流器を備えた2,000mLフラスコで、2-ヒドロキシエチルメタクリレート156.2g(1.2mol)とε-カプロラクトン114.1g(1.0mol)との反応をテトラヒドロフラン(500mL)中、テトラブチルチタネート1.0gの存在下、60℃、3時間で実施した。ガスクロマトグラフィーによってε-カプロラクトンのピーク消失を確認した後、揮発物を真空留去し、下記平均構造式(4)で表される化合物(257g、収率95%)を得た。
Figure 0007098588000007
[実施例1]
重合性官能基を有するオルガノシロキサン(5)の合成
ジムロート還流器、ディーンスタークトラップを備えた500mLフラスコにメチルシリケート51(平均式:Si(OMe)10、コルコート(株)製)35g、上記合成例1で合成した重合性官能基を有するアルコール-ラクトン反応物(3)150g、テトラブチルチタネート0.1g、2,6-ジ―tert-ブチル-p-トルエン0.1gを加え、80℃で3時間反応した。反応の進行に伴い、ディーンスタークトラップにメタノールが回収された。反応後、揮発物を真空留去(100℃、30mmHg)した。得られた生成物をH-NMR(測定溶媒:重クロロホルム、装置:ブルカー・バイオスピン社製AVANCE III)により構造解析したところ、下記式(5)で表される、重合性官能基を有するオルガノシロキサン(5)であった。収率は90%であり、Mw=3.5×10であり、Mw/Mn=1.9であった。
Figure 0007098588000008
(nは平均して4である)
[実施例2]
重合性官能基を有するオルガノシロキサン(6)の合成
ジムロート還流器、ディーンスタークトラップを備えた500mLフラスコにメチルシリケート51(平均式:Si(OMe)10、コルコート(株)製)35g、上記合成例2で合成した重合性官能基を有するアルコール-ラクトン反応物(4)160g、テトラブチルチタネート0.1g、2,6-ジ―tert-ブチル-p-トルエン0.1gを加え、80℃で3時間反応した。反応の進行に伴い、ディーンスタークトラップにメタノールが回収された。反応後、揮発物を真空留去(100℃、30mmHg)した。得られた生成物をH-NMR(測定溶媒:重クロロホルム、装置:ブルカー・バイオスピン社製AVANCE III)により構造解析したところ、下記式(6)で表される、重合性官能基を有するオルガノシロキサン(6)であった。収率は90%であり、Mw=4.0×10であり、Mw/Mn=2.0であった。
Figure 0007098588000009
(nは平均して4である)
[実施例3]
光硬化性組成物(I)の調製
褐色ポリ瓶(100mL)に、上記式(5)で表されるオルガノシロキサン(9質量部)、ヘキサンジオールジアクリレート(1質量部)、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチルアクリレート(1質量部)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(10質量部)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-オン(0.5質量部)、及び2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド(0.5質量部)を入れて混合し、光硬化性組成物(I)とした。
[実施例4]
光硬化性組成物(II)の調製
褐色ポリ瓶(100mL)に、上記式(6)で表されるオルガノシロキサン(9質量部)、ヘキサンジオールジアクリレート(1質量部)、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチルアクリレート(1質量部)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(10質量部)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-オン(0.5質量部)、及び2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド(0.5質量部)を入れて混合し、光硬化性組成物(II)とした。
[比較例1]
重合性官能基を有するオルガノシロキサン(7)の合成
ジムロート還流器、ディーンスタークトラップを備えた500mLフラスコにメチルシリケート51(コルコート(株)製)235g、2-ヒドロキシエチルアクリレート550g、テトラブチルチタネート0.1g、2,6-ジ―tert-ブチル-p-トルエン0.1gを加え、80℃で3時間反応した。反応の進行に伴い、ディーンスタークトラップにメタノールが回収された。反応後、揮発物を真空留去(100℃、30mmHg)し、下記平均構造式(7)で表される、重合性官能基を有するオルガノシロキサン(7)(収率90%、Mw=1.2×10、Mw/Mn=2.2)を得た。
Figure 0007098588000010
(nは平均して4である)
[比較例2]
光硬化性組成物(III)の製造
褐色ポリ瓶(100mL)に、上記式(7)で表されるオルガノシロキサン(9質量部)、ヘキサンジオールジアクリレート(1質量部)、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチルアクリレート(1質量部)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(10質量部)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-オン(0.5質量部)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド(0.5質量部)を入れて混合し、光硬化性組成物(III)とした。
[硬化物の評価]
実施例3、4及び比較例2で得た光硬化性組成物(I)、(II)、及び(III)をポリカーボネート樹脂シート(三菱ガス化学 (株)製、商品名「ユーピロンシート」、シート厚0.5mm)にそれぞれ塗付し、80℃において600mJ・cm-2の紫外線を照射し、10マイクロメートル厚の硬化物を作成した。得られた硬化物について、(A)テーバー摩耗試験、(B)耐屈曲性、の2点で評価を行った。
(A)テーバー摩耗試験
ASTM D1044に準拠し、荷重500gf×500回転の条件でテーバー摩耗試験を実施した。試験前後の曇価(ASTM D1003)の差を表1に示した。該テーバー摩耗試験において曇価の差は10(%ポイント)以下であるのが好ましい。
(B)屈曲性
JIS K5600-5-1:1999に従い屈曲性試験を行った。曲率5cmにおいてクラックが発生しなかった場合を「○」、クラックが発生した場合を「×」として評価した結果を表1に示した。
Figure 0007098588000011
表1に示されるように、本発明の重合性官能基を有するオルガノシロキサンを含む光硬化性組成物から形成される硬化物は、優れた耐テーバー摩耗性を有し、かつ屈曲性(柔軟性)にも優れていた。
一方、ラクトン化合物の開環反応工程を行わず(ポリ)エステル型の連結基を有しないオルガノシロキサンを用いた比較例2の組成物から得た硬化物は屈曲性に劣り、耐テーバー摩耗性と柔軟性を両立できなかった。
本発明の重合性官能基を有するオルガノシロキサンは、柔軟性と耐テーバー摩耗性を兼ね備えた硬化物を与え、かかる硬化物は、ハードコート剤、CVD用プライマー、電子素子封止材、エポキシ樹脂の硬化剤等へ好適に利用することができる。

Claims (6)

  1. 下記式(1)で表される、重合性官能基含有オルガノシロキサン
    Figure 0007098588000012
    (式(1)中、Rは互いに独立に下記式(2)で表される基、水素原子あるいは炭素数1~5のアルキル基であり、但し、Rの合計個数のうち80%以上は下記式(2)で表される基であり、nは1~10の整数である)
    Figure 0007098588000013
    (式(2)中、Y及びYは、互いに独立に炭素原子数2~8の直鎖アルキレン基であり、Rは水素原子またはメチル基であり、mは1又は2である)。
  2. 上記式(1)において全てのRが上記式(2)で表される基である、請求項1記載の重合性官能基含有オルガノシロキサン。
  3. nが1~4の整数である、請求項1または2記載の重合性官能基含有オルガノシロキサン。
  4. がペンタメチレン基である、請求項1~3のいずれか1項記載の重合性官能基含有オルガノシロキサン。
  5. がエチレン基である、請求項1~4のいずれか1項記載の重合性官能基含有オルガノシロキサン。
  6. 請求項1~5のいずれか1項記載の重合性官能基含有オルガノシロキサンを含む光硬化性組成物。
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