JP7177281B2 - 酸発生剤、およびこれを含む硬化性組成物 - Google Patents

酸発生剤、およびこれを含む硬化性組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP7177281B2
JP7177281B2 JP2021546542A JP2021546542A JP7177281B2 JP 7177281 B2 JP7177281 B2 JP 7177281B2 JP 2021546542 A JP2021546542 A JP 2021546542A JP 2021546542 A JP2021546542 A JP 2021546542A JP 7177281 B2 JP7177281 B2 JP 7177281B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
acid generator
synthesis
curable composition
carbon atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021546542A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021053993A1 (ja
Inventor
篤志 白石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
San Apro KK
Original Assignee
San Apro KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by San Apro KK filed Critical San Apro KK
Publication of JPWO2021053993A1 publication Critical patent/JPWO2021053993A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7177281B2 publication Critical patent/JP7177281B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/56Organo-metallic compounds, i.e. organic compounds containing a metal-to-carbon bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/02Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

本発明は、硬化性、耐熱性、及び耐熱黄変性に優れた硬化物を形成するために好適な酸発生剤とこれを含む硬化性組成物、それを用いた硬化物に関する。
従来、熱あるいは光、電子線などの活性エネルギー線照射によってエポキシ化合物などのカチオン重合性化合物を硬化させるカチオン重合開始剤として、ヨードニウムやスルホニウム塩等のオニウム塩が知られている。
カチオン重合性化合物の硬化性能や酸触媒による架橋反応性能はアニオンの種類で異なり、一般的にはBF <PF <SbF の順に良くなる。しかし、重合や架橋性能の良いSbF を含有するカチオン重合開始剤(酸発生剤)は、Sbの毒性の問題から使用用途が限定されるため、毒性金属を含まず、SbF のような高いカチオン重合開始能を有するカチオン重合開始剤が求められている。
一方、携帯電話、スマートフォン等の携帯型電子機器の需要が拡大している。このような電子機器には小型で薄型の撮像ユニットが搭載されており、前記撮像ユニットは、一般に、固体撮像素子(CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサ等)とレンズ等の光学素子より構成されている。レンズ等の光学素子の材料としては、酸素による硬化阻害が起こらない点、及び硬化時の収縮が小さい点から、ラジカル硬化性組成物に比べカチオン硬化性組成物が好ましく使用される。
また、電子機器に搭載される光学素子には、製造の効率化を図る目的から、リフロー方式による半田付けにより実装可能な耐熱性及び耐熱黄変性を有することが求められる。さらに近年、環境への配慮から鉛の使用が制限され、鉛フリー半田を使用して半田付けが行われるようになったため、更に高い耐熱性(約270℃)及び耐熱黄変性が求められるようになった。
毒性金属を含まず、SbF 塩のような高いカチオン重合性能や架橋反応性能を有するカチオン重合開始剤(酸発生剤)として、アルミニウムを中心元素とする、特定の構造を有するアニオンからなる酸発生剤が提案されている(特許文献5および特許文献6)。しかしながら硬化性に優れるものの、硬化物の耐熱試験後には透明性が低下する問題があり、上記の光学特性が必要な部材への適用が進んでいなかった。
特開昭50-151997号公報 特開昭50-158680号公報 特開平2-178303号公報 特開平2-178303号公報 WO2017-35552号公報 特開2019-85358号公報
従って、本発明の目的は、硬化性に優れ、光照射又は加熱処理を施すことにより、耐熱性及び耐熱黄変性に優れた(すなわち、リフロー方式による半田付け等の高温条件下においても形状を保持することができ、且つ黄変しにくい)硬化物を形成するのに好適な酸発生剤およびこれを含む硬化性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記硬化性組成物を硬化して得られる硬化物であって、硬化性、耐熱性、及び耐熱黄変性を兼ね備えた硬化物を提供することにある。
本発明者はアルミニウムを中心元素とするアニオンの検討過程において、特定の構造を有するアニオンが酸発生剤として利用できることを見出し、さらに上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表されるオニウム塩を含有する酸発生剤、および該酸発生剤とカチオン重合性化合物とを含有してなる、硬化性組成物である。
Figure 0007177281000001
[式中、R~Rは、互いに独立して、炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基または置換基を有していてもよいフェニル基であり、R~Rのうち少なくとも一つの基に結合する水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されており、かつR~Rの基に結合する全水素原子のうち30%~70%がフッ素原子で置換されており;EはS、I、NまたはPから選ばれる原子価nの元素を表し、nは1~3の整数であり、RはEに結合している有機基であり、Rの個数はn+1であり、(n+1)個のRはそれぞれ互いに同一であっても異なっても良く、2個以上のRが互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して元素Eを含む環構造を形成しても良い。]
本発明は、また前記に記載の硬化性組成物を硬化した硬化物を提供する。
本発明の硬化性組成物は上記構成を有するため硬化性に優れ、光照射又は加熱処理を施すことにより、硬化性、透明性、耐熱性、及び耐熱黄変性に優れた硬化物を形成することができる。硬化性、透明性に優れ、リフロー方式による半田付け等の高温条件下においても変形しにくく黄変しにくい特性(=耐熱性及び耐熱黄変性)を有する硬化物を形成することができる。例えば本発明の硬化性組成物を光学素子材料として使用した場合、得られる光学素子は透明性に優れ、リフロー半田付け工程に付しても黄変が抑制されるので、光学特性を高く維持することができる。そのため、光学素子を別工程で実装する必要がなく、他の部品と共に一括してリフロー半田付けにより基板実装することができ、光学素子を搭載した光学装置を優れた作業効率で製造することができる。また、耐熱性が求められる車載用電子機器にも使用することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の酸発生剤は下記一般式(1)で表されるオニウム塩を含有する。
Figure 0007177281000002
[式中、R~Rは、互いに独立して、炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基または置換基を有していてもよいフェニル基であり、R~Rのうち少なくとも一つの基に結合する水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されており、かつR~Rの基に結合する全水素原子のうち30%~70%がフッ素原子で置換されており;EはS、I、NまたはPから選ばれる原子価nの元素を表し、nは1~3の整数であり、RはEに結合している有機基であり、Rの個数はn+1であり、(n+1)個のRはそれぞれ互いに同一であっても異なっても良く、2個以上のRが互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して元素Eを含む環構造を形成しても良い。]
一般式(1)中、R~Rにおける、炭素数1~8のアルキル基としては、直鎖アルキル基(メチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、n-ペンチル及びn-オクチル等)、分岐アルキル基(イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、イソヘキシル、2-エチルヘキシル及び1,1,3,3-テトラメチルブチル等)及びシクロアルキル基(シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルが挙げられる。
一般式(1)中、R~Rにおける、炭素数2~8のアルケニル基としては、直鎖又は分岐のアルケニル基(ビニル、アリル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-メチル-1-プロペニル、1-メチル-2-プロペニル、2-メチル-1-プロペニル及び2-メチル-2-プロペニル等)、及びシクロアルケニル基(2-シクロヘキセニル及び3-シクロヘキセニル等)が挙げられる。
一般式(1)中、R~Rにおける、置換基を有していてもよいフェニル基とは、フェニル基のほか、フェニル基中の水素原子の一部が炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基、ニトロ基、-ORで表されるアルコキシ基、-SRで表されるアルキルチオ基、塩素原子、又は臭素原子で置換されているものを表す。
上記置換基において炭素数1~8のアルキル基および炭素数2~8のアルケニル基としては上記一般式(1)のR~Rで説明したものと同じものが挙げられる。
上記置換基において、-ORで表されるアルコキシ基、-SRで表されるアルキルチオ基の、R~Rとしては炭素数1~8のアルキル基が挙げられ、具体的には上記のアルキル基のうち炭素数1~8のアルキル基が挙げられる。
-ORで表されるアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、iso-プロポキシ、n-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、n-ペントキシ、iso-ペントキシ、neo-ペントキシ及び2-メチルブトキシ等が挙げられる。
-SRで表されるアルキルチオ基としては、メチルチオ、エチルチオ、ブチルチオ、ヘキシルチオ及びシクロヘキシルチオ等が挙げられる。
これら置換基において、原料の入手しやすさの観点から、好ましくは炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基、-ORで表されるアルコキシ基、塩素原子、又は臭素原子であり、さらに好ましくは炭素数1~4のアルキル基、炭素数2~4のアルケニル基又は塩素原子である。
式(1)中R~Rにおける基の中で、原料の入手しやすさの観点から、好ましくは炭素数1~4のアルキル基、炭素数2~4のアルケニル基、フェニル基、及び炭素数1~4のアルキル基、炭素数2~4のアルケニル基又は塩素原子が置換したフェニル基である。また、R~Rにおける合計炭素数が4~9であるものがより好ましい。
さらに式(1)中R~Rにおける基は、同一でも異なっていてもよく、少なくとも一つの基に結合する水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されており、かつR~Rの基に結合する全水素原子のうち30%~70%がフッ素原子で置換されているものである。これをフッ素置換率という。
硬化物の耐熱性および耐熱黄変性、特に耐熱黄変性の観点から、フッ素置換率が30%~70%である必要がある。フッ素置換率が30%未満の場合、形成するアニオンが不安定となり酸発生剤としての使用が困難となり不適である。
一般式(1)で表される酸発生剤のアニオン構造としては、たとえば、以下化学式(A-1)~(A-14)で表されるものが好ましく例示できる。
Figure 0007177281000003
式(1)中のRはEに結合している有機基を表し、同一であっても異なってもよい。Rとしては、炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、および炭素数6~14のアリール基が挙げられ、アリール基はさらに炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数6~14のアリール基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、-ORで表されるアルコキシ基若しくはアリールオキシ基、-SRで表されるアルキルチオ基若しくはアリールチオ基、RCO-で表されるアシル基、RCOO-で表されるアシロキシ基、-NR10で表されるアミノ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
上記Rにおける炭素数1~18のアルキル基としては、直鎖アルキル基(メチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、n-ペンチル、n-オクチル、n-デシル、n-ドデシル、n-テトラデシル、n-ヘキサデシル及びn-オクタデシル等)、分岐アルキル基(イソプロピル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、イソヘキシル、2-エチルヘキシル及び1,1,3,3-テトラメチルブチル等)、シクロアルキル基(シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシル等)、架橋環式アルキル基(ノルボルニル、アダマンチル及びピナニル等)及びアリールアルキル基(ベンジル、ナフチルメチル、フェネチル、ベンズヒドリル及びフェナシル等)が挙げられる。
上記Rにおける炭素数2~18のアルケニル基としては、直鎖又は分岐のアルケニル基(ビニル、アリル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-メチル-1-プロペニル、1-メチル-2-プロペニル、2-メチル-1-プロペニル及び2-メチル-2-プロぺニル等)、シクロアルケニル基(2-シクロヘキセニル及び3-シクロヘキセニル等)及びアリールアルケニル基(スチリル及びシンナミル等)が挙げられる。
上記Rにおける炭素数6~14(以下の置換基の炭素数は含まない)のアリール基としては、単環式アリール基(フェニル等)、縮合多環式アリール基(ナフチル、アントラセニル、フェナンスレニル、アントラキノリル、フルオレニル及びナフトキノリル等)及び芳香族複素環炭化水素基(チエニル、フラニル、ピラニル、ピロリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピリジル、ピリミジル、ピラジニル等単環式複素環;及びインドリル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾチエニル、イソベンゾチエニル、キノリル、イソキノリル、キノキサリニル、キナゾリニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、キサンテニル、チアントレニル、フェノキサジニル、フェノキサチイニル、クロマニル、イソクロマニル、クマリニル、ジベンゾチエニル、キサントニル、チオキサントニル、ジベンゾフラニル等縮合多環式複素環)が挙げられる。
アリール基としては、以上の他に、アリール基中の水素原子の一部が炭素数1~18のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数6~14のアリール基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、-ORで表されるアルコキシ基若しくはアリールオキシ基、-SRで表されるアルキルチオ基若しくはアリールチオ基、RCO-で表されるアシル基、RCOO-で表されるアシロキシ基、-NR10で表されるアミノ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
上記置換基において、-ORで表されるアルコキシ基、-SRで表されるアルキルチオ基、RCO-で表されるアシル基、RCOO-で表されるアシロキシ基、-NR10で表されるアミノ基の、R~R10としては炭素数1~8のアルキル基が挙げられ、具体的には上記のアルキル基のうち炭素数1~8のアルキル基が挙げられる。
上記置換基において、-ORで表されるアリールオキシ基、-SRで表されるアリールチオ基、RCO-で表されるアシル基、RCOO-で表されるアシロキシ基、-NR10で表されるアミノ基の、R~R10としては炭素数6~14のアリール基が挙げられ、具体的には上記の炭素数6~14のアリール基が挙げられる。
-ORで表されるアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、iso-プロポキシ、n-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、n-ペントキシ、iso-ペントキシ、neo-ペントキシ及び2-メチルブトキシ等が挙げられる。
-ORで表されるアリールオキシ基としては、フェノキシ、ナフトキシ等が挙げられる。
-SRで表されるアルキルチオ基としては、メチルチオ、エチルチオ、ブチルチオ、ヘキシルチオ及びシクロヘキシルチオ等が挙げられる。
-SRで表されるアリールチオ基としては、フェニルチオ、ナフチルチオ、ビフェニルチオ、2-チオキサントニルチオ等が挙げられる。
CO-で表されるアシル基としては、アセチル、プロパノイル、ブタノイル、ピバロイル及びベンゾイル等が挙げられる。
COO-で表されるアシロキシ基としては、アセトキシ、ブタノイルオキシ及びベンゾイルオキシ等が挙げられる。
-NR10で表されるアミノ基としては、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジプロピルアミノ、ジプロピルアミノ及びピペリジノ等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
上記Rのうち、カチオン重合開始能の観点で好ましいのは炭素数1~18のアルキル基、炭素数6~14のアリール基及びニトロ基、水酸基、炭素数1~18のアルキル基、-ORで表されるアルコキシ基、-SRで表されるアリールチオ基、RCO-で表されるアシル基、RCOO-で表されるアシロキシ基又は塩素原子で置換された炭素数6~14のアリール基である。
さらに好ましいのは、炭素数1~18のアルキル基、フェニル基及び水酸基、炭素数1~18のアルキル基、-ORで表されるアルコキシ基、-SRで表されるアリールチオ基、アセチル基、ベンゾイル基、アセトキシ基で置換されたフェニル基である。
また2個以上のRが互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して元素Eを含む環構造を形成しても良い。
式(1)中のEは、S(硫黄)、I(ヨウ素)、N(窒素)またはP(リン)から選ばれる、原子価nの元素を表し、有機基Rと結合してオニウムイオン[E]を形成する。nは元素Eの原子価を表し、1~3の整数である。
対応するオニウムイオンとしてはアンモニウム、ホスホニウム、スルホニウム、ヨードニウムである。中でも、安定で取り扱いが容易な、アンモニウム、ホスホニウム、スルホニウム、ヨードニウムが好ましく、カチオン重合性能や架橋反応性能に優れるスルホニウム、ヨードニウムがさらに好ましい。
アンモニウムイオンの具体例としては、テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウムなどのテトラアルキルアンモニウム;N,N-ジメチルピロリジニウム、N-エチル-N-メチルピロリジニウム、N,N-ジエチルピロリジニウムなどのピロリジニウム;N,N'-ジメチルイミダゾリニウム、N,N'-ジエチルイミダゾリニウム、N-エチル-N'-メチルイミダゾリニウム、1,3,4-トリメチルイミダゾリニウム、1,2,3,4-テトラメチルイミダゾリニウムなどのイミダゾリニウム;N,N'-ジメチルテトラヒドロピリミジニウムなどのテトラヒドロピリミジニウム;N,N'-ジメチルモルホリニウムなどのモルホリニウム;N,N'-ジエチルピペリジニウムなどのピペリジニウム;N-メチルピリジニウム、N-ベンジルピリジニウム、N-フェナシルピリジウムなどのピリジニウム;N,N'-ジメチルイミダゾリウム、などのイミダゾリウム;N-メチルキノリウム、N-ベンジルキノリウム、N-フェナシルキノリウムなどのキノリウム;N-メチルイソキノリウムなどのイソキノリウム;ベンジルベンゾチアゾニウム、フェナシルベンゾチアゾニウムなどのチアゾニウム;ベンジルアクリジウム、フェナシルアクリジウムなどのアクリジウムが挙げられる。
ホスホニウムイオンの具体例としては、テトラフェニルホスホニウム、テトラ-p-トリルホスホニウム、テトラキス(2-メトキシフェニル)ホスホニウム、テトラキス(3-メトキシフェニル)ホスホニウム、テトラキス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムなどのテトラアリールホスホニウム;トリフェニルベンジルホスホニウム、トリフェニルフェナシルホスホニウム、トリフェニルメチルホスホニウム、トリフェニルブチルホスホニウムなどのトリアリールホスホニウム;トリエチルベンジルホスホニウム、トリブチルベンジルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、テトラヘキシルホスホニウム、トリエチルフェナシルホスホニウム、トリブチルフェナシルホスホニウムなどのテトラアルキルホスホニウムなどが挙げられる。
スルホニウムイオンの具体例としては、トリフェニルスルホニウム、トリ-p-トリルスルホニウム、トリ-o-トリルスルホニウム、トリス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、1-ナフチルジフェニルスルホニウム、2-ナフチルジフェニルスルホニウム、トリス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、トリ-1-ナフチルスルホニウム、トリ-2-ナフチルスルホニウム、トリス(4-ヒドロキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4-(p-トリルチオ)フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-(4-メトキシフェニルチオ)フェニルビス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルビス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジ-p-トリルスルホニウム、[4-(4-ビフェニリルチオ)フェニル]-4-ビフェニリルフェニルスルホニウム、[4-(2-チオキサントニルチオ)フェニル]ジフェニルスルホニウム、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド、ビス〔4-{ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホニオ}フェニル〕スルフィド、ビス{4-[ビス(4-フルオロフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、ビス{4-[ビス(4-メチルフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、ビス{4-[ビス(4-メトキシフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジ-p-トリルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジフェニルスルホニウム、2-[(ジ-p-トリル)スルホニオ]チオキサントン、2-[(ジフェニル)スルホニオ]チオキサントン、4-(9-オキソ-9H-チオキサンテン-2-イル)チオフェニル-9-オキソ-9H-チオキサンテン-2-イル フェニルスルホニウム、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジフェニルスルホニウム、4-[4-(ベンゾイルフェニルチオ)]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-[4-(ベンゾイルフェニルチオ)]フェニルジフェニルスルホニウム、5-(4-メトキシフェニル)チアントレニウム、5-フェニルチアントレニウム、5-トリルチアントレニウム、5-(4-エトキシフェニル) チアントレニウム、5-(2,4,6-トリメチルフェニル) チアントレニウムなどのトリアリールスルホニウム;ジフェニルフェナシルスルホニウム、ジフェニル4-ニトロフェナシルスルホニウム、ジフェニルベンジルスルホニウム、ジフェニルメチルスルホニウムなどのジアリールスルホニウム;フェニルメチルベンジルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-メトキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-アセトキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニル(1-ナフチルメチル)メチルスルホニウム、2-ナフチルメチルベンジルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニル(4-ニトロベンジル)メチルスルホニウム、2-ナフチルメチル(1-エトキシカルボニル)エチルスルホニウム、フェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-メトキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-アセトキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、2-ナフチルメチルフェナシルスルホニウム、2-ナフチルオクタデシルフェナシルスルホニウム、9-アントラセニルメチルフェナシルスルホニウムなどのモノアリールスルホニウム;ジメチルフェナシルスルホニウム、フェナシルテトラヒドロチオフェニウム、ジメチルベンジルスルホニウム、ベンジルテトラヒドロチオフェニウム、オクタデシルメチルフェナシルスルホニウムなどのトリアルキルスルホニウムなどが挙げられる。
ヨードニウムイオンの具体例としては、ジフェニルヨードニウム、ジ-p-トリルヨードニウム、ジ(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、ジ(4-ドデシルフェニル)ヨードニウム、ジ(4-メトキシフェニル)ヨードニウム、(4-オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム、ジ(4-デシルオキシフェニル)ヨードニウム、4-(2-ヒドロキシテトラデシルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム、4-イソプロピルフェニル(p-トリル)ヨードニウム、フェニル(2,4,6-トリメトキシフェニル)ヨードニウムおよび4-イソブチルフェニル(p-トリル)ヨードニウムなどのヨードニウムイオンが挙げられる。
本発明の式(1)で表されるオニウム塩は、複分解法によって製造できる。複分解法は例えば、新実験化学講座14-I巻(1978年、丸善)p-448;Advance in Polymer Science、62、1-48(1984);新実験化学講座14-III巻(1978年、丸善)pp1838-1846;有機硫黄化学(合成反応編、1982年、化学同人)、第8章、pp237-280;日本化学雑誌、87、(5)、74(1966);特開昭64-45357号、特開昭61-212554号、特開昭61-100557号、特開平5-4996号、特開平7-82244号、特開平7-82245号、特開昭58-210904号、特開平6-184170号などに記載されているが、まずオニウムカチオンのF、Cl、Br、Iなどのハロゲンイオン塩;OH塩;ClO 塩;FSO 、ClSO 、CHSO 、CSO 、CFSO などのスルホン酸イオン類との塩;HSO 、SO 2-などの硫酸イオン類との塩;HCO 、CO 2-、などの炭酸イオン類との塩;HPO 、HPO 2-、PO 3-などのリン酸イオン類との塩などを製造し、これを式(1)で表されるオニウム塩を構成するアニオンのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩または4級アンモニウム塩と、必要により、KPF、KBF、LiB(Cなどの他のアニオン成分とを理論量以上含む溶媒および水溶液中に加えて複分解させる。溶媒としては、水や有機溶剤を使用できる。有機溶剤としては、炭化水素(ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等)、環状エーテル(テトラヒドロフラン及びジオキサン等)、塩素系溶剤(クロロホルム及びジクロロメタン等)、アルコール(メタノール、エタノール及びイソプロピルアルコール等)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等)、ニトリル(アセトニトリル等)及び極性有機溶剤(ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド及びN-メチルピロリドン等)が含まれる。これらの溶剤は、単独で使用してもよく、また2種以上を併用してもよい。
これにより生成した目的のオニウム塩は、結晶または油状で分離してくる。油状物の場合、析出した油状物を有機溶剤溶液から分離し、さらに油状物に含有する有機溶剤を留去することにより得られる。結晶の場合、析出した固体を有機溶剤溶液から分離し、さらに、固体に含有する有機溶剤を留去することにより得られる。このようにして得られた目的のオニウムの塩を必要により再結晶または水や溶媒による洗浄等の方法で精製することができる。
再結晶による精製は、目的のオニウム塩を少量の有機溶剤で溶解し、その有機溶剤からの分離は、目的のオニウム塩を含む有機溶剤溶液に対して直接(又は濃縮した後)、貧溶剤を加えて目的のオニウム塩を析出させることにより行うことができる。ここで用いる貧溶剤としては、鎖状エーテル(ジエチルエーテル及びジプロピルエーテル等)、エステル(酢酸エチル及び酢酸ブチル等)、脂肪族炭化水素(へキサン及びシクロヘキサン等)及び芳香族炭化水素(トルエン及びキシレン等)が含まれる。また、温度による溶解度差を利用して、精製を行うこともできる。 精製は、再結晶(冷却による溶解度の差を利用する方法、貧溶剤を加えて析出させる方法及びこれらの併用)によって精製することができる。また、目的物が油状物である場合(結晶化しない場合)、油状物を水又は貧溶媒で洗浄する方法により精製できる。
このようにして得られたオニウム塩の構造は、一般的な分析手法、例えば、H、13C、19F、などの各核磁気共鳴スペクトル、赤外吸収スペクトルあるいは元素分析などによって同定することができる。
本発明の酸発生剤は単独で使用してもよいし、2種以上併用して使用してもよい。
式(1)で表されるオニウム塩(酸発生剤)は、カチオン重合性化合物への溶解を容易にするため、あらかじめ重合や架橋反応を阻害しない溶剤に溶かしておいてもよい。
溶剤としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネートなどのカーボネート類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2-ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール及びジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類;蟻酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテートなどのエステル類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類等が挙げられる。
溶剤を使用する場合、溶剤の使用割合は、本発明の式(1)で表されるオニウム塩(酸発生剤)100重量部に対して、15~1000重量部が好ましく、さらに好ましくは30~500重量部である。使用する溶媒は、単独で使用してもよく、または2種以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物は、上記酸発生剤とカチオン重合性化合物とを含んでなる。
硬化性組成物の構成成分であるカチオン重合性化合物としては、環状エーテル(エポキシド及びオキセタン等)、エチレン性不飽和化合物(ビニルエーテル及びスチレン等)、ビシクロオルトエステル、スピロオルトカーボネート及びスピロオルトエステル等が挙げられる{(たとえば、活性エネルギー線硬化性組成物中のカチオン重合性化合物成分として、特開平11-060996号、特開平09-302269号、特開2003-026993号、特開2002-206017号、特開平11-349895号、特開平10-212343号、特開2000-119306号、特開平10-67812号、特開2000-186071号、特開平08-85775号、特開平08-134405号、特開2008-20838、特開2008-20839、特開2008-20841、特開2008-26660、特開2008-26644、特開2007-277327、フォトポリマー懇話会編「フォトポリマーハンドブック」(1989年、工業調査会)、総合技術センター編「UV・EB硬化技術」(1982年、総合技術センター)、ラドテック研究会編「UV・EB硬化材料」(1992年、シーエムシー)、技術情報協会編「UV硬化における硬化不良・阻害原因とその対策」(2003年、技術情報協会)、色材、68、(5)、286-293(1995)、ファインケミカル、29、(19)、5-14(2000)等が挙げられる。これらは熱硬化性組成物中のカチオン重合性化合物成分として使用しても差し支えない。}。
エポキシドとしては、公知のもの等が使用でき、芳香族エポキシド、脂環式エポキシド、複素環式エポキシド及び脂肪族エポキシドが含まれる。
芳香族エポキシドとしては、少なくとも1個の芳香環を有する1価又は多価のフェノール(フェノール、ビスフェノールA、フェノールノボラック及びこれらのアルキレンオキシド付加体した化合物)のグリシジルエーテル等が挙げられる。
脂環式エポキシドとしては、少なくとも1個のシクロヘキセンやシクロペンテン環を有する化合物を酸化剤でエポキシ化することによって得られる化合物(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、(3,4,3’,4’-ジエポキシ)ビシクロヘキシル、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、1,2-エポキシ-1,2-ビス(3,4-エポキシシクロヘキサン-1-イル)エタン、2,2-ビス(3,4-エポキシシクロヘキサン-1-イル)プロパン、1,2-ビス(3,4-エポキシシクロヘキサン-1-イル)エタン等)が挙げられる。
複素環式エポキシドとしては、例えば、分子内にエポキシ基以外の複素環[例えば、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環、モルホリン環、クロマン環、イソクロマン環、テトラヒドロチオフェン環、テトラヒドロチオピラン環、アジリジン環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、インドリン環、2,6-ジオキサビシクロ[3.3.0]オクタン環、1,3,5-トリアザシクロヘキサン環、1,3,5-トリアザシクロヘキサ-2,4,6-トリオン環(イソシアヌル環)、ジヒドロイミダゾ[4,5-d]イミダゾール-2,5-ジオン環(グリコールウリル環)等の非芳香族性複素環;チオフェン環、ピロール環、フラン環、ピリジン環等の芳香族性複素環等]と、エポキシ基とを有する化合物が挙げられ、例えばモノアリルジグリシジルイソシアヌレート、1-アリル-3,5-ビス(2-メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート、1-(2-メチルプロペニル)-3,5-ジグリシジルイソシアヌレート、1-(2-メチルプロペニル)-3,5-ビス(2-メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、1,3-ジアリル-5-(2-メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート、1,3-ビス(2-メチルプロペニル)-5-グリシジルイソシアヌレート、1,3-ビス(2-メチルプロペニル)-5-(2-メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレート、トリス(2-メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート、1,3,4,6-テトラグリシジルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1-アリル-3,4,6-トリグリシジルグリコールウリル、1-アリル-3,4,6-トリス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1-(2-メチルプロペニル)-3,4,6-トリグリシジルグリコールウリル、1-(2-メチルプロペニル)-3,4,6-トリス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,4-ジアリル-3,6-ジグリシジルグリコールウリル、1,4-ジアリル-3,6-ビス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,4-ビス(2-メチルプロペニル)-3,6-ジグリシジルグリコールウリル、1,4-ビス(2-メチルプロペニル)-3,6-ビス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,3-ジアリル-4,6-ジグリシジルグリコールウリル、1,3-ジアリル-4,6-ビス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,3-ビス(2-メチルプロペニル)-4,6-ジグリシジルグリコールウリル、1,3-ビス(2-メチルプロペニル)-4,6-ビス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,6-ジアリル-3,4-ジグリシジルグリコールウリル、1,6-ジアリル-3,4-ビス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,6-ビス(2-メチルプロペニル)-3,4-ジグリシジルグリコールウリル、1,6-ビス(2-メチルプロペニル)-3,4-ビス(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,3,4-トリアリル-6-グリシジルグリコールウリル、1,3,4-トリアリル-6-(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル、1,3,4-トリス(2-メチルプロペニル)-6-グリシジルグリコールウリル、1,3,4-トリス(2-メチルプロペニル)-6-(2-メチルエポキシプロピル)グリコールウリル等が挙げられる。
脂肪族エポキシドとしては、脂肪族多価アルコール又はこのアルキレンオキシド付加体のポリグリシジルエーテル(1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等)、脂肪族多塩基酸のポリグリシジルエステル(ジグリシジルテトラヒドロフタレート等)、長鎖不飽和化合物のエポキシ化物(エポキシ化大豆油及びエポキシ化ポリブタジエン等)が挙げられる。
オキセタンとしては、公知のもの等が使用でき、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、2-エチルヘキシル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシエチル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、2-ヒドロキシプロピル(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、1,4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、オキセタニルシルセスキオキセタン及びフェノールノボラックオキセタン等が挙げられる。
エチレン性不飽和化合物としては、公知のカチオン重合性単量体等が使用でき、脂肪族モノビニルエーテル、芳香族モノビニルエーテル、多官能ビニルエーテル、スチレン及びカチオン重合性窒素含有モノマーが含まれる。
脂肪族モノビニルエーテルとしては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル及びシクロヘキシルビニルエーテル等が挙げられる。
芳香族モノビニルエーテルとしては、2-フェノキシエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル及びp-メトキシフェニルビニルエーテル等が挙げられる。
多官能ビニルエーテルとしては、ブタンジオール-1,4-ジビニルエーテル及びトリエチレングリコールジビニルエーテル等が挙げられる。
スチレンとしては、スチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレン及びp-tert-ブトキシスチレン等が挙げられる。
カチオン重合性窒素含有モノマーとしては、N-ビニルカルバゾール及びN-ビニルピロリドン等が挙げられる。
ビシクロオルトエステルとしては、1-フェニル-4-エチル-2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン及び1-エチル-4-ヒドロキシメチル-2,6,7-トリオキサビシクロ-[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
スピロオルトカーボネートとしては、1,5,7,11-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン及び3,9-ジベンジル-1,5,7,11-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等が挙げられる。
スピロオルトエステルとしては、1,4,6-トリオキサスピロ[4.4]ノナン、2-メチル-1,4,6-トリオキサスピロ[4.4]ノナン及び1,4,6-トリオキサスピロ[4.5]デカン等が挙げられる。
さらに、1分子中に少なくとも1個のカチオン重合性基を有するポリオルガノシロキサンを使用することができる(特開2001-348482号公報、特開2000-281965号公報、特開平7-242828号公報、特開2008-195931号公報、Journal of Polym. Sci.,Part A、Polym.Chem.,Vol.28,497(1990)等に記載のもの)。
これらのポリオルガノシロキサンは、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、これらの混合物であってもよい。
これらのカチオン重合性化合物のうち、エポキシド、オキセタン及びビニルエーテルが好ましく、さらに好ましくはエポキシド及びオキセタン、特に好ましくは脂環式エポキシド及びオキセタンである。また、これらのカチオン重合性化合物は単独で使用してもよく、または2種以上を併用してもよい。
硬化性組成物中の本発明の式(1)で表されるオニウム塩(酸発生剤)の含有量は、カチオン重合性化合物100重量部に対し、0.05~20重量部が好ましく、さらに好ましくは0.1~10重量部である。この範囲であると、カチオン重合性化合物の重合がさらに十分となり、硬化体の物性がさらに良好となる。なお、この含有量は、カチオン重合性化合物の性質や活性エネルギー線の種類と照射量(活性エネルギー線を使用する場合)、加熱温度、硬化時間、湿度、塗膜の厚み等のさまざまな要因を考慮することによって決定され、上記範囲に限定されない。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、公知の添加剤(増感剤、顔料、充填剤、導電性粒子、帯電防止剤、難燃剤、消泡剤、流動調整剤、光安定剤、酸化防止剤、密着性付与剤、イオン補足剤、着色防止剤、溶剤、非反応性の樹脂及びラジカル重合性化合物等)を含有させることができる。
増感剤としては、公知(特開平11-279212号及び特開平09-183960号等)の増感剤等が使用でき、ベンゾキノン{1,4-ベンゾキノン、1,2-ベンゾキノン等};ナフトキノン{1,4-ナフトキノン、1,2-ナフトキノン等};アントラキノン{2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、等}、アントラセン{アントラセン、9,10-ジブトキシアントラセン、9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジプロポキシアントラセン等};ピレン;1,2-ベンズアントラセン;ペリレン;テトラセン;コロネン;チオキサントン{チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-エチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン及び2,4-ジエチルチオキサントン等};フェノチアジン{フェノチアジン、N-メチルフェノチアジン、N-エチルフェノチアジン、N-フェニルフェノチアジン等};キサントン;ナフタレン{1-ナフトール、2-ナフトール、1-メトキシナフタレン、2-メトキシナフタレン、1,4-ジヒドロキシナフタレン、及び4-メトキシ-1-ナフトール等};ケトン{ジメトキシアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、4’-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン及び4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド等};カルバゾール{N-フェニルカルバゾール、N-エチルカルバゾール、ポリ-N-ビニルカルバゾール及びN-グリシジルカルバゾール等};クリセン{1,4-ジメトキシクリセン及び1,4-ジ-α-メチルベンジルオキシクリセン等};フェナントレン{9-ヒドロキシフェナントレン、9-メトキシフェナントレン、9-ヒドロキシ-10-メトキシフェナントレン及び9-ヒドロキシ-10-エトキシフェナントレン等}等が挙げられる。
増感剤を含有する場合、増感剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、1~300重量部が好ましく、さらに好ましくは5~200重量部である。
顔料としては、公知の顔料等が使用でき、無機顔料(酸化チタン、酸化鉄及びカーボンブラック等)及び有機顔料(アゾ顔料、シアニン顔料、フタロシアニン顔料及びキナクリドン顔料等)等が挙げられる。
顔料を含有する場合、顔料の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.5~400000重量部が好ましく、さらに好ましくは10~150000重量部である。
充填剤としては、公知の充填剤等が使用でき、溶融シリカ、結晶シリカ、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、ケイ酸カルシウム及びケイ酸リチウムアルミニウム等が挙げられる。
充填剤を含有する場合、充填剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、50~600000重量部が好ましく、さらに好ましくは300~200000重量部である。
導電性粒子としては、公知の導電性粒子が使用でき、Ni、Ag、Au、Cu、Pd、Pb、Sn、Fe、Ni、Al等の金属粒子、この金属粒子にさらに金属メッキをしたメッキ金属粒子、樹脂粒子に金属メッキしたメッキ樹脂粒子、カーボン等の導電性を有する物質の粒子が使用できる。
導電性粒子を含有する場合、導電性粒子の含有量は、酸発生剤100部に対して、50~30000重量部が好ましく、さらに好ましくは100~20000重量部である。
帯電防止剤としては、公知の帯電防止剤等が使用でき、非イオン型帯電防止剤、アニオン型帯電防止剤、カチオン型帯電防止剤、両性型帯電防止剤及び高分子型帯電防止剤が挙げられる。
帯電防止剤を含有する場合、帯電防止剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.1~20000重量部が好ましく、さらに好ましくは0.6~5000重量部である。
難燃剤としては、公知の難燃剤等が使用でき、無機難燃剤{三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化錫、水酸化錫、酸化モリブデン、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、赤燐、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及びアルミン酸カルシウム等};臭素難燃剤{テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモベンゼン及びデカブロモビフェニルエーテル等};及びリン酸エステル難燃剤{トリス(トリブロモフェニル)ホスフェート等}等が挙げられる。
難燃剤を含有する場合、難燃剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.5~40000重量部が好ましく、さらに好ましくは5~10000重量部である。
消泡剤としては、公知の消泡剤等が使用でき、アルコール消泡剤、金属石鹸消泡剤、リン酸エステル消泡剤、脂肪酸エステル消泡剤、ポリエーテル消泡剤、シリコーン消泡剤及び鉱物油消泡剤等が挙げられる。
流動調整剤としては、公知の流動性調整剤等が使用でき、水素添加ヒマシ油、酸化ポリエチレン、有機ベントナイト、コロイド状シリカ、アマイドワックス、金属石鹸及びアクリル酸エステルポリマー等が挙げられる。
光安定剤としては、公知の光安定剤等が使用でき、紫外線吸収型安定剤{ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、サリチレート、シアノアクリレート及びこれらの誘導体等};ラジカル補足型安定剤{ヒンダードアミン等};及び消光型安定剤{ニッケル錯体等}等が挙げられる。
酸化防止剤としては、公知の酸化防止剤等が使用でき、フェノール系酸化防止剤(モノフェノール系、ビスフェノール系及び高分子フェノール系等)、硫黄系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤等が挙げられる。
密着性付与剤としては、公知の密着性付与剤等が使用でき、カップリング剤、シランカップリング剤及びチタンカップリング剤等が挙げられる。
イオン補足剤としては、公知のイオン補足剤等が使用でき、有機アルミニウム(アルコキシアルミニウム及びフェノキシアルミニウム等)等が挙げられる。
着色防止剤としては、公知の着色防止剤が使用でき、一般的には酸化防止剤が有効であり、フェノール系酸化防止剤(モノフェノール系、ビスフェノール系及び高分子フェノール系等)、硫黄系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤等が挙げられる。
消泡剤、流動調整剤、光安定剤、酸化防止剤、密着性付与剤、イオン補足剤又は、着色防止剤を含有する場合、各々の含有量は、酸発生剤100部に対して、0.1~20000重量部が好ましく、さらに好ましくは0.5~5000重量部である。
溶剤としては、カチオン重合性化合物の溶解やエネルギー線硬化性組成物の粘度調整のために使用できれば制限はなく、上記酸発生剤の溶剤として挙げたものが使用できる。
溶剤を含有する場合、溶剤の含有量は、酸発生剤100部に対して、50~2000000重量部が好ましく、さらに好ましくは200~500000重量部である。
非反応性の樹脂としては、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリカーボナート、ポリスチレン、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリブテン、スチレンブタジエンブロックコポリマー水添物、(メタ)アクリル酸エステルの共重合体及びポリウレタン等が挙げられる。これらの樹脂の数平均分子量は、1000~500000が好ましく、さらに好ましくは5000~100000である(数平均分子量はGPC等の一般的な方法によって測定された値である。)。
非反応性の樹脂を含有する場合、非反応性の樹脂の含有量は、酸発生剤100部に対して、5~400000重量部が好ましく、さらに好ましくは50~150000重量部である。
非反応性の樹脂を含有させる場合、非反応性の樹脂をカチオン重合性化合物等と溶解しやすくするため、あらかじめ溶剤に溶かしておくことが望ましい。
ラジカル重合性化合物としては、公知{フォトポリマー懇話会編「フォトポリマーハンドブック」(1989年、工業調査会)、総合技術センター編「UV・EB硬化技術」(1982年、総合技術センター)、ラドテック研究会編「UV・EB硬化材料」(1992年、シーエムシー)、技術情報協会編「UV硬化における硬化不良・阻害原因とその対策」(2003年、技術情報協会)}のラジカル重合性化合物等が使用でき、単官能モノマー、2官能モノマー、多官能モノマー、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート及びウレタン(メタ)アクリレートが含まれる。
ラジカル重合性化合物を含有する場合、ラジカル重合性化合物の含有量は、酸発生剤100部に対して、5~400000重量部が好ましく、さらに好ましくは50~150000重量部である。
ラジカル重合性化合物を含有する場合、これらをラジカル重合によって高分子量化するために、熱又は光によって重合を開始するラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
ラジカル重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤等が使用でき、熱ラジカル重合開始剤(有機過酸化物、アゾ化合物等)及び光ラジカル重合開始剤(アセトフェノン系開始剤、ベンゾフェノン系開始剤、ミヒラーケトン系開始剤、ベンゾイン系開始剤、チオキサントン系開始剤、アシルホスフィン系開始剤等)が含まれる。
ラジカル重合開始剤を含有する場合、ラジカル重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性化合物100部に対して、0.01~20重量部が好ましく、さらに好ましくは0.1~10重量部である。
本発明の硬化性組成物は、カチオン重合性化合物、酸発生剤及び必要により添加剤を、室温(20~30℃程度)又は必要により加熱(40~90℃程度)下で、均一に混合溶解するか、またはさらに、3本ロール等で混練して調製することができる。
本発明の硬化性組成物は、エネルギー線を照射することにより硬化させて、硬化体を得ることができる。
エネルギー線としては、本発明の酸発生剤の分解を誘発するエネルギーを有する限りいかなるものでもよいが、低圧、中圧、高圧若しくは超高圧の水銀灯、メタルハライドランプ、LEDランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、蛍光灯、半導体固体レーザ、アルゴンレーザ、He-Cdレーザ、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ又はFレーザ等から得られる紫外~可視光領域(波長:約100~約800nm)のエネルギー線が好ましい。なお、エネルギー線には、電子線又はX線等の高エネルギーを有する放射線を用いることもできる。
エネルギー線の照射時間は、エネルギー線の強度やエネルギー線硬化性組成物に対するエネルギー線の透過性に影響を受けるが、常温(20~30℃程度)で、0.1秒~10秒程度で十分である。しかしエネルギー線の透過性が低い場合やエネルギー線硬化性組成物の膜厚が厚い場合等にはそれ以上の時間をかけるのが好ましいことがある。エネルギー線照射後0.1秒~数分後には、ほとんどのエネルギー線硬化性組成物はカチオン重合により硬化するが、必要であればエネルギー線の照射後、室温(20~30℃程度)~250℃で数秒~数時間加熱しアフターキュアーすることも可能である。
本発明の硬化性組成物は、加熱することにより硬化させて、硬化体を得ることができる。
硬化させるための加熱方法としては、例えば、熱循環式加熱、赤外線加熱、高周波加熱等従来公知の方法を用いることができる。
硬化に必要な加熱温度は、硬化が十分に進行し、基材を劣化させない範囲であれば特に限定されるものではないが、好ましくは50~250℃、より好ましくは80~200℃の範囲であり、加熱時間は加熱温度に依存するものの、生産性の面から数分から数時間が好ましい。
また、本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は耐熱性に優れ、5%重量減少温度は、例えば260℃以上、好ましくは280℃以上、特に好ましくは300℃以上である。尚、5%重量減少温度は示差熱-熱重量同時測定(TG-DTA)により求められる。そのため、リフロー方式による半田付け等の高温条件下においても形状を保持することができる。
更に、本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は透明性に優れ、耐熱試験に付す前の硬化物の黄色度(YI)は、例えば1.5以下である。また、本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物はリフロー方式による半田付け等の高温条件下においても黄変を抑制して透明性を保持することができ、耐熱試験に付した後の硬化物の黄色度(YI)は、例えば1.5以下である。尚、黄色度の測定方法は実施例に記載の通りである。
本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物を、構成要素として含有する光学素子は優れた耐熱性と耐熱黄変性を兼ね備える。例えば、レンズ、プリズム、LED、有機EL素子、半導体レーザー、トランジスタ、太陽電池、CCDイメージセンサ、光導波路、光ファイバー、代替ガラス(例えば、ディスプレイ用基板、ハードディスク基板、偏光フィルム)等に用いられる光学素子として好適に用いられる。
また本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物を、構成要素として含有する光学素子は耐熱性に優れるので、基板実装の際にリフロー処理により他の部品と共に一括して実装が可能である。また、耐熱性が求められる車載用電子機器にも使用することができる。
上記光学素子を備えた光学装置としては、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットPC等の携帯型電子機器;近赤外センサ、ミリ波レーダー、LEDスポット照明装置、近赤外LED照明装置、ミラーモニター、メーターパネル、ヘッドマウントディスプレイ(投影型)用コンバイナ、ヘッドアップディスプレイ用コンバイナ等の車載用電子機器等を挙げることができる。
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されることは意図するものではない。なお、以下特記しない限り、部は重量部、%は重量%を意味する。
<アニオン部の合成>
合成例1 リチウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(A-1)の合成
窒素雰囲気下で十分に乾燥させた還流管つき200mL4つ口フラスコに水素化リチウムアルミニウム0.95g、ジメトキシエタン5.0gを仕込み、そこへさらにトルエン150mLを加え撹拌した。これを氷浴にて10℃に冷却した。2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを滴下し、その後室温で1時間撹拌した。さらにこれを5時間加熱還流した。反応液を室温に戻し、析出した固体をろ過し、反応液をエバポレーターに移し、溶媒を留去することにより白色固体を得た(11.6g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-1)であることを確認した(収率86%、フッ素置換率33%)。
合成例2 リチウムテトラキス(2-ペンタフルオロエチル-2-プロポキシ)アルミナート(A-2)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-ペンタフルオロエチル-2-プロパノール22.3gに変更した以外、合成例1と同様にして白色固体を得た(15.6g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-2)であることを確認した(収率84%、フッ素置換率45%)。
合成例3 リチウムテトラキス(2-ヘプタフルオロプロピル-2-プロポキシ)アルミナート(A-3)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-ヘプタフルオロプロピル-2-プロパノール28.5gに変更した以外、合成例1と同様にして白色固体を得た(18.0g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-3)であることを確認した(収率76%、フッ素置換率54%)。
合成例4 リチウムテトラキス(ヘキサフルオロ-tert-ブトキシ)アルミナート(A-4)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gをヘキサフルオロ-tert-ブタノール22.8gに変更した以外、合成例1と同様にして白色固体を得た(16.0g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-4)であることを確認した(収率84%、フッ素置換率67%)。
合成例5 リチウムテトラキス(2-ビニル-ヘキサフルオロ-2-プロポキシ)アルミナート(A-5)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-ビニル-ヘキサフルオロ-2-プロパノール24.3gに変更した以外、合成例1と同様にして微黄色固体を得た(15.7g)。H-NMR、F-NMRよりこの微黄色固体が(A-5)であることを確認した(収率78%、フッ素置換率67%)。
合成例6 リチウムテトラキス(2-アリル-ヘキサフルオロ-2-プロポキシ)アルミナート(A-6)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-アリル-ヘキサフルオロ-2-プロパノール26.0gに変更した以外、合成例1と同様にして微黄色固体を得た(13.2g)。H-NMR、F-NMRよりこの微黄色固体が(A-6)であることを確認した(収率61%、フッ素置換率55%)。
合成例7 リチウムテトラキス(2-フェニル-ヘキサフルオロ-2-プロポキシ)アルミナート(A-7)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-フェニル-ヘキサフルオロ-2-プロパノール30.5gに変更した以外、合成例1と同様にして白色固体を得た(17.5g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-7)であることを確認した(収率70%、フッ素置換率55%)。
合成例8 リチウムテトラキス(2-ペンタフルオロフェニル-2-プロポキシ)アルミナート(A-8)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-ペンタフルオロフェニル-2-プロパノール33.3gに変更した以外、合成例1と同様にして白色固体を得た(15.9g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-8)であることを確認した(収率68%、フッ素置換率45%)。
合成例9 リチウムテトラキス(2-p-トリル-ヘキサフルオロ-2-プロポキシ)アルミナート(A-9)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-p-トリル-ヘキサフルオロ-2-プロパノール32.3gに変更した以外、合成例1と同様にして淡黄色固体を得た(12.5g)。H-NMR、F-NMRよりこの淡黄色固体が(A-9)であることを確認した(収率47%、フッ素置換率46%)。
合成例10 リチウムテトラキス(2-p-クロロフェニル-ヘキサフルオロ-2-プロポキシ)アルミナート(A-10)の合成
合成例1において、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール16.0gを2-p-クロロフェニル-ヘキサフルオロ-2-プロパノール34.8gに変更した以外、合成例1と同様にして淡黄色固体を得た(12.8g)。H-NMR、F-NMRよりこの淡黄色固体が(A-10)であることを確認した(収率45%、フッ素置換率60%)。
合成例11 リチウムトリス(ヘキサフルオロ-tert-ブトキシ)(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(A-11)の合成
窒素雰囲気下で十分に乾燥させた還流管つき200mL4つ口フラスコに水素化リチウムアルミニウム0.95g、ジメトキシエタン5.0gを仕込み、そこへさらにトルエン150mLを加え撹拌した。これを氷浴にて10℃に冷却した。ヘキサフルオロ-tert-ブタノール13.6gを滴下し、その後室温で1時間撹拌した。そこへ2-トリフルオロメチル-2-プロパノール6.4gを加え、さらにこれを5時間加熱還流した。反応液を室温に戻し、析出した固体をろ過し、反応液をエバポレーターに移し、溶媒を留去することにより白色固体を得た(13.2g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-11)であることを確認した(収率75%、フッ素置換率58%)。
合成例12 リチウムトリス(2-フェニル-ヘキサフルオロ-2-プロポキシ)(ノナフルオロ-tert-ブトキシ)アルミナート(A-12)の合成
合成例11において、ヘキサフルオロ-tert-ブタノール13.6gを2-フェニル-ヘキサフルオロ-2-プロパノール18.3gに、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール6.4gをノナフルオロ-tert-ブタノール11.8gに変更した以外、合成例11と同様にして淡黄色固体を得た(13.6g)。H-NMR、F-NMRよりこの淡黄色固体が(A-12)であることを確認した(収率55%、フッ素置換率64%)。
合成例13 リチウムトリス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)(ノナフルオロ-tert-ブトキシ)アルミナート(A-13)の合成
合成例11において、ヘキサフルオロ-tert-ブタノール13.6gを2-トリフルオロメチル-2-プロパノール9.6gに、2-トリフルオロメチル-2-プロパノール6.4gをノナフルオロ-tert-ブタノール11.8gに変更した以外、合成例11と同様にして白色固体を得た(7.1g)。H-NMR、F-NMRよりこの白色固体が(A-13)であることを確認した(収率44%、フッ素置換率50%)。
<酸発生剤の合成>
実施例1 [4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG101)の合成
ジフェニルスルホキシド16g、ジフェニルスルフィド15g、無水酢酸25g、トリフルオロメタンスルホン酸15g及びアセトニトリル130gを均一混合し、40℃で6時間反応させた。反応溶液を室温まで冷却し、イオン交換水500g中に投入し、ジクロロメタン500gで抽出し、水層のpHが中性になるまでイオン交換水で洗浄した。ジクロロメタン層をロータリーエバポレーターに移して、溶媒を留去し、褐色液状の生成物を得た。これに酢酸エチル200gを加え、60℃の水浴中で溶解させた後、ヘキサン600gを加え撹拌した後、5℃まで冷却し30分間静置してから上澄みを除く操作を2回行い、生成物を洗浄した。これをロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、[4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムトリフルオロメタンスルホン酸塩(中間体-1)30gを得た。
(中間体-1)5.2gをジクロロメタン50mLに溶かし、等モルのリチウム塩(A-1)水溶液70gを室温下で混合し、そのまま3時間撹拌し、ジクロロメタン層を分液操作にて水で5回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、酸発生剤(AG101)を得た。
実施例2~13 酸発生剤(AG102~AG113)の合成
実施例1において、リチウム塩(A-1)をリチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例1と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG102~AG113)を得た。
実施例14 チオジ-p-フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ジ[テトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)]アルミナート(AG201)の合成
特許文献(特開2013-227368)の方法(チオジ-p-フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム)ビス(ヘキサフルオロホスフェート)の合成方法)を参考に、ヘキサフルオロリン酸カリウムの代わりにリチウム塩(A-1)を用いて酸発生剤(AG201)を得た。
実施例15~26 酸発生剤(AG202~AG213)の合成
実施例14においてリチウム塩(A-1)をリチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例14と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG202~AG213)を得た。
実施例27 [4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]-4-ビフェニルフェニルスルホニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG301)の合成
4-[(フェニル)スルフィニル]ビフェニル11g、4-(フェニルチオ)ビフェニル12g、無水酢酸22g及びメタンスルホン酸16部を均一混合し、65℃で3時間反応させた。反応溶液を室温まで冷却し、イオン交換水100mL中に投入し、ジクロロメタン100gで抽出し、水層のpHが中性になるまで水で洗浄した。ジクロロメタン層をロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、褐色固体を得た。これを酢酸エチル/ヘキサンで洗浄を行い、有機溶媒を濃縮することで[4-(4-ビフェニルチオ)フェニル]-4-ビフェニルフェニルスルホニウムメタンスルホン酸塩(中間体-2)20gを得た。
(中間体-2)6.2gをジクロロメタン60mLに溶かし、等モルのリチウム塩(A-1)水溶液70gを室温下で混合し、そのまま3時間撹拌し、ジクロロメタン層を分液操作にて水で5回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、酸発生剤(AG301)を得た。
実施例28~39 酸発生剤(AG302~AG313)の合成
実施例27において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例27と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG302~AG313)を得た。
実施例40 (4-イソプロピルフェニル)トリルヨードニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(A401)の合成
反応容器に4-メチルヨードベンゼン20gを加え、さらに酢酸50g、硫酸10gを加えて溶解させ、氷水浴にて冷却しながら15℃以下で過硫酸カリウム10gを少しずつ加えた。20℃で4時間反応させ、そこへクメン(イソプロピルベンゼン)24.4gを20℃を超えないように滴下した。その後室温で20時間反応させた。反応液を、等モルのリチウム塩(A-1)を含む水溶液500部へ投入し、さらに3時間攪拌した。そこへジクロロメタン500部を加えた。静置後水層を分液により除去し、有機層を水100部にて5回洗浄を行った。ジクロロメタンを濃縮し、シクロヘキサンで再結晶を行い、酸発生剤(A401)を得た。
実施例41~52 酸発生剤(AG402~AG413)の合成
実施例40において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例40と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG402~AG413)を得た。
実施例53 ジ(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG501)の合成
反応容器にジ(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート5.4gとジクロロメタン50gを加えた。攪拌しながら等モルのリチウム塩(A-1)を含む水溶液50部を加えて室温下8時間攪拌した。静置後水層を分液により除去し、さらに有機層を水50部で5回洗浄した。有機溶媒を減圧下で留去することにより酸発生剤(AG501)を得た。
実施例54~65 酸発生剤(AG502~AG513)の合成
実施例53において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例53と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG502~AG513)を得た。
実施例66 フェニル(2,4,6-トリメトキシフェニル)ヨードニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG601)の合成
反応容器にフェニル(2,4,6-トリメトキシフェニル)ヨードニウムp-トルエンスルホナート5.4gとジクロロメタン50gを加えた。攪拌しながら等モルのリチウム塩(A-1)を含む水溶液50部を加えて室温下8時間攪拌した。静置後水層を分液により除去し、さらに有機層を水50部で5回洗浄した。有機溶媒を減圧下で留去することにより酸発生剤(AG601)を得た。
実施例67~78 酸発生剤(AG602~AG613)の合成
実施例66において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例66と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG602~AG613)を得た。
実施例79 4-ヒドロキシフェニル-メチル-ベンジルスルホニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG701)の合成
4-ヒドロキシフェニル-メチル-ベンジルスルホニウムクロライド3.0gをジクロロメタン50gに分散させ、等モルのリチウム塩(A-1)を含む水溶液30gを室温下で混合し、そのまま3時間撹拌した。ジクロロメタン層を分液操作にて水で5回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、酸発生剤(AG701)を得た。
実施例80~91 酸発生剤(AG702~AG713)の合成
実施例79において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例79と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG702~AG713)を得た。
実施例92 4-ヒドロキシフェニル-メチル-1-ナフチルメチルスルホニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG801)の合成
4-ヒドロキシフェニル-メチル-1-ナフチルメチルスルホウムクロライド3.2gをジクロロメタン50gに分散させ、等モルのリチウム塩(A-1)を含む水溶液30gを室温下で混合し、そのまま3時間撹拌した。ジクロロメタン層を分液操作にて水で5回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、酸発生剤(AG801)を得た。
実施例93~104 酸発生剤(AG802~AG813)の合成
実施例92において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例92と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG802~AG813)を得た。
実施例105 4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG901)の合成
4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロホスファート3.4gをジクロロメタン50gに溶解させ、等モルのリチウム塩(A-1)を含む水溶液30gを室温下で混合し、そのまま3時間撹拌した。ジクロロメタン層を分液操作にて水で5回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、酸発生剤(AG901)を得た。
実施例106~117 酸発生剤(AG902~AG913)の合成
実施例105において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例105と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG902~AG913)を得た。
実施例118 4-ヒドロキシフェニル-4-ニトロベンジルメチルスルホニウムテトラキス(2-トリフルオロメチル-2-プロポキシ)アルミナート(AG1001)の合成
4-ヒドロキシフェニル-4-ニトロベンジルメチルスルホニウムクロライド3.1gをジクロロメタン50gに分散させ、等モルのリチウム塩(A-1)を含む水溶液30gを室温下で混合し、そのまま3時間撹拌した。ジクロロメタン層を分液操作にて水で5回洗浄した後、ロータリーエバポレーターに移して溶媒を留去することにより、酸発生剤(AG1001)を得た。
実施例119~130 酸発生剤(AG1002~AG1013)の合成
実施例118において、リチウム塩(A-2)~(A-13)に変更した以外、実施例118と同様にして、それぞれ酸発生剤(AG1002~AG1013)を得た。
比較例1 [4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(ペルフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG121)の合成
実施例1において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウムテトラキス(ペルフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(A-21)を用いる以外は実施例1と同様にして酸発生剤(AG121)を得た(フッ素置換率100%)。
比較例2 (4-イソプロピルフェニル)トリルヨードニウムテトラキス(ペルフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG421)の合成
実施例40において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-21)を用いる以外は実施例40と同様にして酸発生剤(AG421)を得た(フッ素置換率100%)。
比較例3 4-ヒドロキシフェニル-メチル-ベンジルスルホニウムテトラキス(ペルフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG721)の合成
実施例79において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-21)を用いる以外は実施例79と同様にして酸発生剤(AG721)を得た(フッ素置換率100%)。
比較例4 4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウムテトラキス(ペルフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG921)の合成
実施例105において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-21)を用いる以外は実施例105と同様にして酸発生剤(AG921)を得た(フッ素置換率100%)。
比較例5 [4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(デカフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG122)の合成
実施例1において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウムテトラキス(デカフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(A-22)を用いる以外は実施例1と同様にして酸発生剤(AG122)を得た(フッ素置換率91%)。
比較例6 (4-イソプロピルフェニル)トリルヨードニウムテトラキス(デカフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG422)の合成
実施例40において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-22)を用いる以外は実施例40と同様にして酸発生剤(AG422)を得た(フッ素置換率91%)。
比較例7 4-ヒドロキシフェニル-メチル-ベンジルスルホニウムテトラキス(デカフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG722)の合成
実施例79において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-22)を用いる以外は実施例79と同様にして酸発生剤(AG722)を得た(フッ素置換率91%)。
比較例8 4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウムテトラキス(デカフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG922)の合成
実施例105において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-22)を用いる以外は実施例105と同様にして酸発生剤(AG922)を得た(フッ素置換率91%)。
比較例9 [4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(ノナフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG123)の合成
実施例1において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウムテトラキス(ノナフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(A-23)を用いる以外は実施例1と同様にして酸発生剤(AG123)を得た(フッ素置換率81%)。
比較例10 (4-イソプロピルフェニル)トリルヨードニウムテトラキス(ノナフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG423)の合成
実施例40において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-23)を用いる以外は実施例40と同様にして酸発生剤(AG423)を得た(フッ素置換率81%)。
比較例11 4-ヒドロキシフェニル-メチル-ベンジルスルホニウムテトラキス(ノナフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG723)の合成
実施例79において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-23)を用いる以外は実施例79と同様にして酸発生剤(AG723)を得た(フッ素置換率81%)。
比較例12 4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウムテトラキス(ノナフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG923)の合成
実施例105において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-23)を用いる以外は実施例105と同様にして酸発生剤(AG923)を得た(フッ素置換率81%)。
比較例13 [4-(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(オクタフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG124)の合成
実施例1において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウムテトラキス(オクタフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(A-24)を用いる以外は実施例1と同様にして酸発生剤(AG124)を得た(フッ素置換率73%)。
比較例14 (4-イソプロピルフェニル)トリルヨードニウムテトラキス(オクタフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG424)の合成
実施例40において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-24)を用いる以外は実施例40と同様にして酸発生剤(AG424)を得た(フッ素置換率73%)。
比較例15 4-ヒドロキシフェニル-メチル-ベンジルスルホニウムテトラキス(オクタフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG724)の合成
実施例79において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-24)を用いる以外は実施例79と同様にして酸発生剤(AG724)を得た(フッ素置換率73%)。
比較例16 4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウムテトラキス(オクタフルオロ-tert-ペントキシ)アルミナート(AG924)の合成
実施例105において、リチウム塩(A-1)の代わりにリチウム塩(A-24)を用いる以外は実施例105と同様にして酸発生剤(AG924)を得た(フッ素置換率73%)。
これら酸発生剤について構造を表1~6に記載した。
Figure 0007177281000004
Figure 0007177281000005
Figure 0007177281000006
Figure 0007177281000007
Figure 0007177281000008
Figure 0007177281000009
Figure 0007177281000010
Figure 0007177281000011
Figure 0007177281000012
Figure 0007177281000013
Figure 0007177281000014
Figure 0007177281000015
<硬化性組成物の評価-1>
実施例131~244、比較例17~48
本発明および比較例の酸発生剤各2部とカチオン重合性化合物として下記エポキシ樹脂100部を配合し、室温で自転公転ミキサーを用いて撹拌・混合することにより、均一で透明な硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物を以下の評価方法に従って評価を行った。結果は表7~10に記載した。
<エポキシ樹脂>
EP-1:2,2-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパン
EP-2:3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
EP-3:3-エチル-3-{[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル}オキセタン
[光硬化性]
スライドガラス(商品名「S9112」、松浪ガラス工業(株)製)の両端に0.03mmのスペーサーを設置し、硬化性組成物を真ん中に滴下した。スキージーを使用して0.03mmの厚みになるように硬化性組成物を塗り広げ、高圧水銀ランプを下記条件で使用して光照射を行った。光照射後室温で60分間放置して硬化物を得た。
光照射条件
<高圧水銀ランプ>
照射装置:商品名「LC-8」(浜松ホトニクス(株)製)
照射強度:100mW/cm
積算照射量:3000mJ/cm
得られた硬化物について、その表面のタック性の有無から硬化性を確認した。尚、タック性の有無は触診により判断した。
評価基準
○:表面にタック性がなく、硬化物の表面形状に変化がなかった
△:表面のタック性はないが、硬化物の表面形状が変化した
×:表面にタック性を有した
[耐熱性]
縦30mm×横20mm×厚み0.1mmのテフロン(登録商標)製スペーサーを作製し、離型処理[商品名「オプツールHD1000」(ダイキン(株)製)に浸漬した後、24時間ドラフト内で放置]を施したスライドガラス(商品名「S2111」、松浪硝子(株)製)で挟み込みを行った。隙間に硬化性組成物を注型し、上記と同様に光照射を行って硬化物を得た。得られた硬化物10mgを切り取り、下記条件でTG-DTA(商品名「EXSTAR6300」、(株)日立ハイテクサイエンス製)を使用して5%重量減少温度を測定することにより耐熱性を評価した。
TG-DTA条件
昇温速度:20℃/min
雰囲気:窒素
温度条件:30℃~400℃
[透明性-1]
縦20mm×横20mm×厚み0.1mmのテフロン(登録商標)製スペーサーを作製し、スライドガラス(商品名「S2111」、松浪硝子(株)製)で挟み込みを行った。隙間に硬化性組成物を注型し、上記と同様に光照射を行い、光照射後室温で60分間放置して硬化物を得た。得られた硬化物の透明性(YI)を分光光度計(商品名「U-3900」、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定することにより透明性-1を評価した。尚、黄色度(YI)はD65光源における2度視野の値を読み取った。
[耐熱透明性(透明性-2)]
上記[透明性-1]評価と同様の方法で得られた硬化物に、卓上リフロー炉(シンアペック社製)を使用して、JEDEC規格記載のリフロー温度プロファイル(最高温度:270℃)に基づく耐熱試験を連続して3回行った後、上記と同様の方法で透明性(YI)を測定することにより耐熱透明性(透明性-2)を評価した。
Figure 0007177281000016
Figure 0007177281000017
Figure 0007177281000018
Figure 0007177281000019
表7~10から、本発明によって得られる硬化性組成物は、光照射によるカチオン重合能に優れ、かつ得られる硬化物の耐熱透明性に優れることがわかる。また、本発明の酸発生剤におけるアニオン部のフッ素含有率は特に耐熱透明性に影響し、表7~8における実施例131~169(フッ素含有率70%以下)と比較例17~20(フッ素含有率70%より大)および表9~10における実施例188~226と比較例33~36を比較することにより、アニオンのフッ素含有率が70%以下であることが耐熱透明性に有効であることが分かる。さらに、表7における実施例170~187および表9における実施例227~244より本発明の酸発生剤が種々のカチオン重合性化合物に対し有効であることがわかる。また、表8における比較例21~32および表10における比較例37~48が示すように、耐熱透明性の傾向はカチオン重合性化合物の種類によらず同様である。
<硬化性組成物の評価-2>
実施例245~320、比較例49~80
本発明および比較例の酸発生剤各2部とカチオン重合性化合物として下記エポキシ樹脂100部を配合し、室温で自転公転ミキサーを用いて撹拌・混合することにより、均一で透明な硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物を以下の評価方法に従って評価を行った。結果は表11~12に記載した。
<エポキシ樹脂>
EP-1:3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
EP-2:2,2-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパン
EP-3:3-エチル-3-{[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル}オキセタン
[熱硬化性]
スライドガラス(商品名「S9112」、松浪ガラス工業(株)製)の両端に0.03mmのスペーサーを設置し、硬化性組成物を真ん中に滴下した。スキージーを使用して0.03mmの厚みになるように硬化性組成物を塗り広げ、ホットプレートにて各温度で10分間加熱し硬化物を得た。加熱条件は表11および表12に記載のとおりである。
得られた硬化物について、その表面のタック性の有無から硬化性を確認した。尚、タック性の有無は触診により判断した。
評価基準
○:表面にタック性がなく、硬化物の表面形状に変化がなかった
△:表面のタック性はないが、硬化物の表面形状が変化した
×:表面にタック性を有した
[耐熱性]
縦30mm×横20mm×厚み0.1mmのテフロン(登録商標)製スペーサーを作製し、離型処理[商品名「オプツールHD1000」(ダイキン(株)製)に浸漬した後、24時間ドラフト内で放置]を施したスライドガラス(商品名「S2111」、松浪硝子(株)製)で挟み込みを行った。隙間に硬化性組成物を注型し、上記と同様に加熱を行って硬化物を得た。得られた硬化物10mgを切り取り、下記条件でTG-DTA(商品名「EXSTAR6300」、(株)日立ハイテクサイエンス製)を使用して5%重量減少温度を測定することにより耐熱性を評価した。
TG-DTA条件
昇温速度:20℃/min
雰囲気:窒素
温度条件:30℃~400℃
[透明性-1]
縦20mm×横20mm×厚み0.1mmのテフロン(登録商標)製スペーサーを作製し、スライドガラス(商品名「S2111」、松浪硝子(株)製)で挟み込みを行った。隙間に硬化性組成物を注型し、上記と同様に加熱して硬化物を得た。得られた硬化物の透明性(YI)を分光光度計(商品名「U-3900」、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定することにより透明性-1を評価した。尚、黄色度(YI)はD65光源における2度視野の値を読み取った。
[耐熱透明性(透明性-2)]
上記[透明性-1]評価と同様の方法で得られた硬化物に、卓上リフロー炉(シンアペック社製)を使用して、JEDEC規格記載のリフロー温度プロファイル(最高温度:270℃)に基づく耐熱試験を連続して3回行った後、上記と同様の方法で透明性(YI)を測定することにより耐熱透明性(透明性-2)を評価した。
Figure 0007177281000020
Figure 0007177281000021
表11~12から、本発明によって得られる硬化性組成物は、熱によるカチオン重合能に優れ、かつ得られる硬化物の耐熱透明性に優れることがわかる。また、本発明の酸発生剤におけるアニオン部のフッ素含有率は特に耐熱透明性に影響し、表11における実施例245~270(フッ素含有率70%以下)と比較例49~52(フッ素含有率70%より大)および表12における実施例283~308と比較例65~68を比較することにより、アニオンのフッ素含有率が70%以下であることが耐熱透明性に有効であることが分かる。さらに、表11における実施例271~282および表12における実施例309~320より本発明の酸発生剤が種々のカチオン重合性化合物に対し有効であることがわかる。また、表12における比較例53~64および表12における比較例69~80が示すように、耐熱透明性の傾向はカチオン重合性化合物の種類によらず同様である。
本発明の硬化性組成物は上記構成を有するため硬化性に優れ、光照射又は加熱処理を施すことにより、硬化性、透明性、耐熱性、及び耐熱黄変性に優れた硬化物を形成することができる。そのため、本発明の硬化性組成物は、光学素子材料(レンズ又はプリズム材料、封止材、光導波路形成材料、接着剤、光ファイバー形成材料、インプリント材料、代替ガラス形成材料等)、レジスト、コーティング剤等として好適に使用することができる。

Claims (4)

  1. 下記一般式(1)で表されるオニウム塩を含有する酸発生剤。
    Figure 0007177281000022
    [式中、R~Rは、互いに独立して、炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基または置換基を有していてもよいフェニル基であり、R~Rのうち少なくとも一つの基に結合する水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されており、かつR~Rの基に結合する全水素原子のうち30%~70%がフッ素原子で置換されており;EはS、I、NまたはPから選ばれる原子価nの元素を表し、nは1~3の整数であり、RはEに結合している有機基であり、Rの個数はn+1であり、(n+1)個のRはそれぞれ互いに同一であっても異なっても良く、2個以上のRが互いに直接または-O-、-S-、-SO-、-SO-、-NH-、-CO-、-COO-、-CONH-、アルキレン基もしくはフェニレン基を介して元素Eを含む環構造を形成しても良い。]
  2. 一般式(1)で表されるオニウム塩のEがS又はIである請求項1に記載の酸発生剤。
  3. 請求項1又は2に記載の酸発生剤とカチオン重合性化合物とを含有してなる硬化性組成物。
  4. 請求項3に記載の硬化性組成物を硬化した硬化物。
JP2021546542A 2019-09-19 2020-08-07 酸発生剤、およびこれを含む硬化性組成物 Active JP7177281B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019170044 2019-09-19
JP2019170044 2019-09-19
PCT/JP2020/030342 WO2021053993A1 (ja) 2019-09-19 2020-08-07 酸発生剤、およびこれを含む硬化性組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021053993A1 JPWO2021053993A1 (ja) 2021-03-25
JP7177281B2 true JP7177281B2 (ja) 2022-11-22

Family

ID=74883466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021546542A Active JP7177281B2 (ja) 2019-09-19 2020-08-07 酸発生剤、およびこれを含む硬化性組成物

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7177281B2 (ja)
WO (1) WO2021053993A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3184569A1 (de) 2015-12-23 2017-06-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Härtungsinitiatoren für die kationische polymerisation
JP2018529831A (ja) 2015-09-02 2018-10-11 テヒニッシュ・ウニベルズィテート・ウイーンTechnische Universitat Wien カチオン重合性モノマーのフロンタル重合方法
JP2018532866A (ja) 2015-09-02 2018-11-08 テヒニッシュ・ウニベルズィテート・ウイーンTechnische Universitat Wien カチオン光重合のための新規開始剤およびその使用
CN110317320A (zh) 2018-03-28 2019-10-11 常州格林感光新材料有限公司 阳离子型光固化化合物及包含其的组合物

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6963468B2 (ja) * 2017-11-06 2021-11-10 サンアプロ株式会社 熱酸発生剤及び硬化性組成物

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018529831A (ja) 2015-09-02 2018-10-11 テヒニッシュ・ウニベルズィテート・ウイーンTechnische Universitat Wien カチオン重合性モノマーのフロンタル重合方法
JP2018532866A (ja) 2015-09-02 2018-11-08 テヒニッシュ・ウニベルズィテート・ウイーンTechnische Universitat Wien カチオン光重合のための新規開始剤およびその使用
EP3184569A1 (de) 2015-12-23 2017-06-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Härtungsinitiatoren für die kationische polymerisation
CN110317320A (zh) 2018-03-28 2019-10-11 常州格林感光新材料有限公司 阳离子型光固化化合物及包含其的组合物

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021053993A1 (ja) 2021-03-25
WO2021053993A1 (ja) 2021-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3345951B1 (en) Curable composition and cured article using same
US8227624B2 (en) Aromatic sulfonium salt compound
JP6924754B2 (ja) スルホニウム塩、光酸発生剤、光硬化性組成物、及びその硬化体
JP5717959B2 (ja) 芳香族スルホニウム塩化合物
JP6902031B2 (ja) スルホニウム塩、熱又は光酸発生剤、熱又は光硬化性組成物及びその硬化体
JP2014205624A (ja) オニウムボレート塩系酸発生剤
JP7444791B2 (ja) スルホニウム塩、光酸発生剤、硬化性組成物およびレジスト組成物
JP7126344B2 (ja) 硬化性組成物及びそれを用いた光学素子
JP2014214129A (ja) 硬化性組成物及びそれを用いた硬化体
JP5828679B2 (ja) フッ素化アルキルリン酸オニウム塩系酸発生剤
JP7177281B2 (ja) 酸発生剤、およびこれを含む硬化性組成物
JP2013227368A (ja) 感活性エネルギー線性酸発生剤
JP6046540B2 (ja) スルホニウム塩、光酸発生剤、硬化性組成物およびレジスト組成物
JPWO2016132413A1 (ja) スルホニウムボレート塩、酸発生剤及び硬化性組成物
JP2022135247A (ja) 硬化性組成物ならびにその硬化体
KR20230047050A (ko) 광산 발생제
JP2017222621A (ja) オニウムボレート塩、酸発生剤、硬化性樹脂組成物及びそれを用いた硬化体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221110

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7177281

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150