JP7276652B2 - 光ラジカル硬化酸素阻害低減剤、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する光ラジカル重合性組成物及び光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する塗膜並びにその硬化方法 - Google Patents

光ラジカル硬化酸素阻害低減剤、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する光ラジカル重合性組成物及び光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する塗膜並びにその硬化方法 Download PDF

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Description

本発明は、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する光ラジカル重合性組成物及び光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する塗膜並びにその硬化方法に関し、特に表面が大気に接触した状態で硬化させる光ラジカル重合性組成物を含有する塗膜及びその硬化方法に関する。
重合性組成物は様々な産業分野で利用されており、中でも光ラジカル重合性組成物は、その硬化速度の速さ、形成される化学結合の耐久性、経済性などの点で優れており適用範囲が広く、コーティング材、接着剤、封止材、粘着剤、塗料、インク、レジスト、歯科材料、レンズ、成型材料等の各種用途で用いられている。
しかしながら、光ラジカル重合性組成物の重合硬化は、酸素によって硬化阻害を受けることが知られている。一般に光ラジカル重合性組成物は主としてラジカル重合性化合物と光ラジカル重合開始剤とによって構成されている。この組成物に光を照射すると、光ラジカル重合開始剤が分解しラジカル種を発生し、このラジカル種によってラジカル重合性化合物が連鎖的に反応して、重合硬化する。この時、空気と接触した状態で光を照射して硬化反応を開始すると、光の照射により光ラジカル重合開始剤より生じたラジカル種が酸素と反応して失活してしまうことが知られている。この現象は、酸素が基底状態では三重項状態のバイラジカルであり、ラジカルとの反応性が高く、開始剤より発生したラジカル種と容易に反応してぺルオキシラジカルを形成し、このぺルオキシラジカルがモノマーとの反応性に劣るため、重合反応の進行が阻害されることとなる。この酸素阻害の問題は、重合性組成物中に溶存している酸素が影響を及ぼすというだけではなく、大気中で重合反応を行った時には、空気と接触している塗膜表面より酸素が溶存拡散して、ラジカル重合阻害をひきおこす。酸素の塗膜中への拡散速度は重合性組成物の粘度や塗膜の膜厚などに依存する(非特許文献1)。酸素の塗膜中への拡散速度が重合反応の開始速度よりも速い場合、酸素阻害は克服できない。そのため、バルクで重合する場合や厚膜で重合する場合に比較して、塗膜中への酸素拡散速度が大きい薄膜状態で重合する場合は、ラジカル重合阻害が極めて顕著となり、特に、塗膜表面近傍では深刻な硬化不良が起こるという問題が生じる。例えば、コーティングやUVインク用途ではこの酸素阻害の問題が深刻である。また、厚膜の場合は、ランベルト・ベールの法則に従い照射光が当たる塗膜表面からの深度が増すにつれ到達する光量が少なくなるため、ラジカル種の発生量が小さくなり、深部で酸素の拡散速度に対抗する重合の開始速度が得られなくなる。そのため大気と接触している塗膜表面での硬化が十分に進行しないという問題に加え、深部硬化性が悪化するという問題が生じている。
そのため、この大気中の酸素によるラジカル種の失活を防ぐために、光ラジカル重合性組成物を大気から隔離することが一つの方法となる。例えば、窒素などの不活性ガスで覆うなり、ワックスやフィルムで組成物表面を被覆するなりの方法も考えられる(特許文献1)。しかし、不活性ガスを流すとラジカル重合性モノマーが蒸発するという問題があったり、不活性ガスを充満させる装置等に費用が掛かったり、安全性の問題など現実的に不可能であるというケースも多い。また、光ラジカル重合性組成物の塗膜の上を照射光が通過するフィルムで覆い、酸素阻害を防止知る方法(フィルムカバー法)も採用される(特許文献2)が、これは、フィルムのランニングコスト上の問題があり、実験室レベルでは可能であったとしても、産業用途では常にフィルムをカバー剤として使えるわけではない。また、インク用途では用いることができない。
また、現実的な方法として、光ラジカル重合性組成物に酸素による硬化阻害を低減する目的で、環状アミンを添加する例(特許文献3)、窒素原子含有化合物をモノマーとして使用する例(特許文献4)、添加剤としてチオール類やアミン類を添加する例(特許文献5)などが知られている。しかし、硬化膜の着色の問題、においの問題や安全性の問題などがあり、適用できるケースは限られている。
更に、この酸素阻害を緩和するために、光ラジカル重合開始剤を多量に添加し、高出力の光源により、単位時間当たりのラジカル発生量を多くすることで、酸素による阻害の影響を相対的に小さくする方法がとられている。しかし、硬化膜の所定の物性が得られなかったり、コスト的に高価となったり、硬化物の着色を引き起こしたりなどの問題がある。
すなわち、一方が大気に接触した状態で形成された塗膜を、例えばLED光や半導体レーザ光での塗膜を硬化させる場合において、酸素阻害による塗膜の硬化速度の低下や塗膜物性の低下を防止する手段として、着色やにおいの問題がない有効な手段がないという問題がある。
本出願人は、既に、特許文献6において、アントラセン環の9位にアシルオキシ基又はアルコキシカルボニルオキシ基が置換したアントラセン化合物からなる、酸素によるラジカル重合阻害を低減できる光ラジカル硬化酸素阻害低減剤及び当該光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を用いた硬化方法を提案している。該出願特許の硬化方法は、フィルム状で行うことも出来るし、塊状に硬化させることも可能であるとしており、光硬化判定方法は、指触試験(光硬化方法I)又はPhotoDSC(光硬化方法II)を用い、その硬化及び重合速度において酸素の影響を低減できることを見出したものである。
しかし、該出願特許においては、ラジカル重合反応の開始速度が酸素の塗膜中への拡散速度よりも比較的小さくなる条件で見出された効果であり、また光硬化方法IIでは酸素による誘導期間を加味した重合速度についての検討であり、塗膜全体におけるラジカル重合の反応効率については検討されていなかった。加えて、大気と接触した塗膜表面の問題や薄膜の物性に絡む架橋度、塗膜物性に関しては検討していなかった。更にまた、塗膜の硬化時あるいは硬化物の保存中において、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤が表面等にマイグレーションし、粉吹きや着色等の問題が生じていた。
特開2006-190927号公報 特開平8-209083号公報 特開2009-96991号公報 特開2008-138028号公報 特開2009-132864号公報 特開2018-002817号公報
N.J.Turro 著、 「分子光化学の原理」、丸善出版、2013年, Allison O‘Brien and Christopher N. Bowman, RadTech e|5 2004 Technical Proceedings,2004年, 「The Impact of Oxygen on Photopolymerization Kinetics」
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みて、光ラジカル重合性塗膜を硬化するときの酸素阻害という問題が軽減された光ラジカル重合性塗膜を提供し、大気と接触した状態でも問題なく硬化できる方法であり、更に該硬化物におけるマイグレーションの問題が軽減された光ラジカル重合性塗膜を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、かかる状況に鑑み、これらの欠点を排除した技術を提供すべく鋭意検討した結果、ラジカル重合性化合物及び光ラジカル重合開始剤を含有する光ラジカル重合性組成物からなり、かつその塗膜の一方が大気と接触している光ラジカル重合性塗膜にエネルギー線を照射して硬化する方法において、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を所定量含有させることにより、大気と接触した状態でも酸素による重合阻害が軽減され、光ラジカル重合性塗膜を硬化できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。更に、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤は塗膜の硬化時あるいは硬化物の保存中において、耐マイグレーション性を有し、粉吹きや着色等の問題がなく、該問題のない硬化塗膜を提供することができることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
第一の発明は下記一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物からなる、酸素によるラジカル重合阻害を低減できる光ラジカル硬化酸素阻害低減剤に存する。
Figure 0007276652000001
一般式(1)において、Aは炭素数1から20のアルキレン基を表し、該アルキレン基はアルキル基によって分岐していてもよい。Rは炭素数1から20のアルキル基を表し、該アルキル基は、アルキル基によって分岐していてもよく、シクロアルキル基でもよく、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、炭素原子の一部が酸素原子によって置き換わっていてもよい(但し、過酸化物を形成する場合は除く)。X、Yは同一であっても異なってもよく、水素原子、炭素数1から8のアルキル基又はハロゲン原子を表す。
第二の発明は、少なくともラジカル重合性化合物、光ラジカル重合開始剤及び第一の発明に記載の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有することを特徴とする、光ラジカル重合性組成物に存する。
第三の発明は、光ラジカル重合開始剤がα-ヒドロキシアセトフェノン系光ラジカル重合開始剤、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤、α-アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤、オニウム塩系光ラジカル重合開始剤又はトリアジン系光ラジカル重合開始剤であることを特徴とする、第二の発明に記載の光ラジカル重合性組成物に存する。
第四の発明は、光ラジカル重合開始剤の含有量が、光ラジカル重合性組成物の総質量に対して2.0質量%以上10質量%以下であり、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤の含有量が、光ラジカル重合性組成物の総質量に対して0.20質量%以上5.0質量%以下であることを特徴とする、第二又は第三の発明に記載の光ラジカル重合性組成物に存する。
第五の発明は、第二乃至第四の発明のいずれかひとつに記載の光ラジカル重合性組成物よりなる塗膜であって、塗膜の一方の表面は大気に接触していることを特徴とする、光ラジカル重合性塗膜に存する。
第六の発明は、第二乃至第四の発明のいずれかひとつに記載の光ラジカル重合性組成物を基材フィルム状に塗布してなる塗膜であって、塗膜の一方の表面は大気に接触していることを特徴とする、光ラジカル重合性塗膜に存する。
第七の発明は、第五又は第六の発明に記載の光ラジカル重合性塗膜の表面が大気に接触した状態で該塗膜にエネルギー線を照射することを特徴とする、光ラジカル重合性塗膜の硬化方法に存する。
第八の発明は、照射するエネルギー線が、360nm~410nmの波長範囲の光を含むエネルギー線であることを特徴とする、第七の発明に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法に存する。
第九の発明は、360nm~410nmの波長範囲の光が、365nm、385nm、395nm、405nmのLED光又は半導体レーザ光であることを特徴とする、第八の発明に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法に存する。
第十の発明は、LED光又は半導体レーザ光の照射強度が10mW/cm以上2000mW/cm未満であることを特徴とする、第九の発明に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法に存する。
第十一の発明は、LED光又は半導体レーザ光の照射エネルギーが、50mJ/cm以上10000mJ/cm未満であることを特徴とする、第九又は第十の発明に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法に存する。
本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する光ラジカル重合性組成物からなる光ラジカル重合性塗膜を用いれば、塗膜の一方が大気と接触している状態で該塗膜にエネルギー線を照射して硬化する場合でも、酸素による重合阻害が低減し、光ラジカル重合性塗膜を十分な硬化速度で硬化することができる。更に、粉吹きや着色の問題のない硬化塗膜を提供することができる。
Photo-DSC曲線のチャート:比較例12、15及び比較例16並びに実施例10及び実施例13から15における発熱プロファイルチャート。各曲線のピーク位置に矢印で番号を記載。番号1は比較例16、番号2は実施例10、番号3は実施例14、番号4は実施例13、番号5は実施例15、番号6は比較例15、番号7は比較例12における発熱プロファイル曲線を示している。
(光ラジカル硬化酸素阻害低減剤)
まず初めに、本発明に用いる光ラジカル硬化酸素阻害低減剤について説明する。本発明に用いる光ラジカル硬化酸素阻害低減剤は、下記9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物である。
Figure 0007276652000002
一般式(1)において、Aは炭素数1から20のアルキレン基を表し、該アルキレン基はアルキル基によって分岐していてもよい。Rは炭素数1から20のアルキル基を表し、該アルキル基は、アルキル基によって分岐していてもよく、シクロアルキル基でもよく、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、炭素原子の一部が酸素原子によって置き換わっていてもよい(但し、過酸化物を形成する場合は除く)。X、Yは同一であっても異なってもよく、水素原子、炭素数1から8のアルキル基又はハロゲン原子を表す。
一般式(1)において、Aで表される炭素数1から20のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、オクタデシレン基、ノナデシレン基、イコシレン基等が挙げられ、該アルキレン基はアルキル基によって分岐していてもよい。
一般式(1)において、X又はYで表される炭素数1から8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、n-ペンチル基、i-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基又は2-エチルヘキシル基等が挙げられ、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が挙げられる。
一般式(1)において、Rで表される炭素数1から20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、i-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基又はn-イコシル基等が挙げられ、該アルキル基がヒドロキシ基で置換されていているものとしては、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、4-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基、7-ヒドロキシヘプチル基、8-ヒドロキシオクチル基、6-ヒドロキシ-2-エチルヘキシル基、9-ヒドロキシノニル基、10-ヒドロキシデシル基、11-ヒドロキシウンデシル基、12-ヒドロキシドデシル基、2-ヒドロキシ-3-メトキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-エトキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-プロポキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-ブトキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-ペンチルオキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-ヘキシルオキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-オクチルオキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-(2-エチルヘキシルオキシ)プロピル基、2,3-ジヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-アリルオキシプロピル基、2-ヒドロキシ-3-メタリルオキシプロピル基等が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4-n-ドデシルシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、デカヒドロナフチル基、シクロヘキシルメチル基等が挙げられる。
本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物の具体例としては、例えば、9,10-ビス(メトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-プロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルエチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(2-ヒドロキシエトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(シクロヘキシルメチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(ノルボルニルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン等が挙げられる。
更に、例えば9,10-ビス(メトキシカルボニルペンチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルペンチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルペンチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルペンチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルペンチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルヘキシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルヘキシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルヘキシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルヘキシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルヘキシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルヘプチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルヘプチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルヘプチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルヘプチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルヘプチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルノニレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルノニレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルノニレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルノニレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルノニレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルウンデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルウンデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルウンデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルウンデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルウンデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルドデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルドデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルドデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルドデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルドデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルトリデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルトリデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルトリデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルトリデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルトリデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルテトラデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルテトラデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルテトラデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルテトラデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルテトラデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルペンタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルペンタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルペンタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルペンタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルペンタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルヘプタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルヘプタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルヘプタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルヘプタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルヘプタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルオクタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルオクタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルオクタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルオクタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルオクタデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルノナデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルノナデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルノナデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルノナデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルノナデシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン等が挙げられる。
また、X及び/又はYがアルキル基の具体例としては、例えば、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-プロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルエチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(2-ヒドロキシエトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(シクロヘキシルメチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(ノルボルニルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン等が挙げられる。
更に、例えば、2-アミル-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(n-プロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(メトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(エトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(エトキシカルボニルエチルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(メトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(2-ヒドロキシエトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(シクロヘキシルメチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-アミル-9,10-ビス(ノルボルニルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン等が挙げられる。
また、X及び/又はYがハロゲン原子の具体例としては、例えば、2-クロロ-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-プロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(メトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルエチルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(メトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(メトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルオクチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(メトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルヘキサデシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(メトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(エトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルイコシレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(2-ヒドロキシエトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(シクロヘキシルメチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(ノルボルニルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン等が挙げられる。
上記挙げた具体例の中でも、製造しやすさから、9,10-ビス(メトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-プロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルエチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(メトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン、9,10-ビス(2-ヒドロキシエトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-プロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(メトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(エトキシカルボニルエチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(2-ヒドロキシエトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセンが好ましく、下記構造式に挙げた9,10-ビス(メトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-1)、9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-2)、9,10-ビス(n-プロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-10)、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-3)、9,10-ビス(tert-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-4)、9,10-ビス(n-ブトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-5)、9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-11)、9,10-ビス(メトキシカルボニルメチルメチレンオキシ)アントラセン(1-6)、9,10-ビス(エトキシカルボニルプロピレンオキシ)アントラセン(1-7)、9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン(1-8)、2-エチル-9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-9)、9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-12)が特に好ましい。
製造しやすさ、原料の入手しやすさ、取り扱いしやすさを総合的に判断すると、一般式(1)におけるRが酸素原子を含まない炭素数1から20のアルキル基であることが好ましい。また、一般式(1)におけるAは炭素数1のメチレン基であることが好ましい。マイグレーション性、疎水性など種々の物性から勘案して、炭素数が3以上のアルキル基が好ましく、9,10-ビス(イソプロポキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-3)、9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-11)、9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(1-12)が特に好ましい。
Figure 0007276652000003
(一般式(1)で表されるアントセラン化合物の製造法)
上記9,10-ビス(アルコキシカルボニルメトキシ)アントラセン化合物は、例えば、9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物を、塩基性化合物存在下ブロモ酢酸エステルなどのエステル化合物と反応させることにより得ることができる。
本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物は、一般式(2)で表される9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物を下記の反応式-1に従い、塩基性化合物存在下、あるいは非存在下で対応する一般式(3)で表されるエステル化合物と反応させることにより得ることができる。
Figure 0007276652000004
反応式-1において、Aは炭素数1から20のアルキレン基を表し、該アルキレン基はアルキル基によって分岐していてもよい。Rは炭素数1から20のアルキル基を表し、該アルキル基は、アルキル基によって分岐していてもよく、シクロアルキル基でもよく、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、炭素原子の一部が酸素原子によって置き換わっていてもよい(但し、過酸化物を形成する場合は除く)。X、Yは同一であっても異なってもよく、水素原子、炭素数1から8のアルキル基又はハロゲン原子を表す。Zは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。
反応式-1において、原料として用いられる一般式(2)で表される9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物は、対応する9,10-アントラキノン化合物を還元して得られる。
当該反応において、原料となる9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物の具体的な例としては、9,10-ジヒドロキシアントラセン、2-メチル-9,10-ジヒドロキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジヒドロキシアントラセン、2-t-ペンチル-9,10-ジヒドロキシアントラセン、2,6-ジメチル-9,10-ジヒドロキシアントラセン、2-クロロ-9,10-ジヒドロキシアントラセン、2-ブロモ-9,10-ジヒドロキシアントラセン等が挙げられる。
当該9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物は、酸素に対して不安定なため、ヒドロキシル基を公知の保護基によって保護された形で用いてもよい。
また、9,10-ジヒドロキシアントラセンの場合は、工業的な方法として、1,4-ナフトキノンと1,3-ブタジエンとのディールス・アルダー反応生成物である1,4,4a,9a-テトラヒドロアントラキノン又はその異性体である1,4-ジヒドロ-9,10-ジヒドロキシアントラセンのアルカリ金属塩を用いて9,10-アントラキノンを還元することにより、より簡便に9,10-ジヒドロキシアントラセンを得ることができる。すなわち、1,4-ナフトキノンと1,3-ブタジエンとの反応により得られる1,4,4a,9a-テトラヒドロアントラキノンを、水性媒体中、アルカリ金属水酸化物のようなアルカリ性化合物の存在下に9,10-アントラキノンと反応させることにより9,10-ジヒドロキシアントラセンのアルカリ金属塩の水溶液を得ることができる。
当該反応で得られた9,10-ジヒドロキシアントラセンのアルカリ金属塩の水溶液を酸素不存在下に酸性化することにより、9,10-ジヒドロキシアントラセンの沈殿を得ることができる。この沈殿を精製することにより、9,10-ジヒドロキシアントラセンを得ることができる。置換基を有する9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物も同様にして得ることができる。
反応式-1において、原料となる一般式(3)で表されるエステル化合物の具体例としては、クロロ酢酸メチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸n-プロピル、クロロ酢酸イソプロピル、クロロ酢酸n-ブチル(3-5)、クロロ酢酸tert-ブチル、クロロ酢酸ペンチル、クロロ酢酸ヘキシル、クロロ酢酸ヘプチル、クロロ酢酸オクチル、クロロ酢酸2-エチルヘキシル、クロロ酢酸ノニル、クロロ酢酸ドデシル、クロロ酢酸ノナデシル、クロロ酢酸イコシル、クロロ酢酸シクロヘキシル、クロロ酢酸シクロヘキシルメチル、2-クロロプロピオン酸メチル、3-クロロプロピオン酸メチル、2-クロロプロピオン酸メチル、3-クロロプロピオン酸メチル、2-クロロプロピオン酸エチル、3-クロロプロピオン酸エチル、2-クロロプロピオン酸n-プロピル、3-クロロプロピオン酸n-プロピル、2-クロロプロピオン酸イソプロピル、3-クロロプロピオン酸イソプロピル、2-クロロプロピオン酸n-ブチル、3-クロロプロピオン酸n-ブチル、2-クロロプロピオン酸tert-ブチル、3-クロロプロピオン酸tert-ブチル、2-クロロプロピオン酸ペンチル、3-クロロプロピオン酸ペンチル、2-クロロプロピオン酸ヘキシル、3-クロロプロピオン酸ヘキシル、2-クロロプロピオン酸ヘプチル、3-クロロプロピオン酸ヘプチル、2-クロロプロピオン酸オクチル、3-クロロプロピオン酸オクチル、2-クロロプロピオン酸2-エチルヘキシル、3-クロロプロピオン酸2-エチルヘキシル、2-クロロプロピオン酸ノニル、3-クロロプロピオン酸ノニル、2-クロロプロピオン酸ドデシル、3-クロロプロピオン酸ドデシル、2-クロロプロピオン酸ノナデシル、3-クロロプロピオン酸ノナデシル、2-クロロプロピオン酸イコシル、3-クロロプロピオン酸イコシル、2-クロロ酪酸メチル、3-クロロ酪酸メチル、4-クロロ酪酸メチル、2-クロロ酪酸エチル、3-クロロ酪酸エチル、4-クロロ酪酸エチル、2-クロロ酪酸n-プロピル、3-クロロ酪酸n-プロピル、4-クロロ酪酸n-プロピル、2-クロロ酪酸イソプロピル、3-クロロ酪酸イソプロピル、4-クロロ酪酸イソプロピル、2-クロロ酪酸n-ブチル、3-クロロ酪酸n-ブチル、4-クロロ酪酸n-ブチル、2-クロロ酪酸tert-ブチル、3-クロロ酪酸tert-ブチル、4-クロロ酪酸tert-ブチル、2-クロロ酪酸ペンチル、3-クロロ酪酸ペンチル、4-クロロ酪酸ペンチル、2-クロロ酪酸ヘキシル、3-クロロ酪酸ヘキシル、4-クロロ酪酸ヘキシル、2-クロロ酪酸ヘプチル、3-クロロ酪酸ヘプチル、4-クロロ酪酸ヘプチル、2-クロロ酪酸オクチル、3-クロロ酪酸オクチル、4-クロロ酪酸オクチル、2-クロロ酪酸2-エチルヘキシル、3-クロロ酪酸2-エチルヘキシル、4-クロロ酪酸2-エチルヘキシル、2-クロロ酪酸ノニル、3-クロロ酪酸ノニル、4-クロロ酪酸ノニル、2-クロロ酪酸ドデシル、3-クロロ酪酸ドデシル、4-クロロ酪酸ドデシル、2-クロロ酪酸ノナデシル、3-クロロ酪酸ノナデシル、4-クロロ酪酸ノナデシル、2-クロロ酪酸イコシル、3-クロロ酪酸イコシル、4-クロロ酪酸イコシル、2-クロロ吉草酸メチル、3-クロロ吉草酸メチル、4-クロロ吉草酸メチル、5-クロロ吉草酸メチル、2-クロロ吉草酸エチル、3-クロロ吉草酸エチル、4-クロロ吉草酸エチル、5-クロロ吉草酸エチル、2-クロロ吉草酸n-プロピル、3-クロロ吉草酸n-プロピル、4-クロロ吉草酸n-プロピル、5-クロロ吉草酸n-プロピル、2-クロロ吉草酸イソプロピル、3-クロロ吉草酸イソプロピル、4-クロロ吉草酸イソプロピル、5-クロロ吉草酸イソプロピル、2-クロロ吉草酸n-ブチル、3-クロロ吉草酸n-ブチル、4-クロロ吉草酸n-ブチル、5-クロロ吉草酸n-ブチル、2-クロロ吉草酸tert-ブチル、3-クロロ吉草酸tert-ブチル、4-クロロ吉草酸tert-ブチル、5-クロロ吉草酸tert-ブチル、2-クロロ吉草酸ペンチル、3-クロロ吉草酸ペンチル、4-クロロ吉草酸ペンチル、5-クロロ吉草酸ペンチル、2-クロロ吉草酸ヘキシル、3-クロロ吉草酸ヘキシル、4-クロロ吉草酸ヘキシル、5-クロロ吉草酸ヘキシル、2-クロロ吉草酸ヘプチル、3-クロロ吉草酸ヘプチル、4-クロロ吉草酸ヘプチル、5-クロロ吉草酸ヘプチル、2-クロロ吉草酸オクチル、3-クロロ吉草酸オクチル、4-クロロ吉草酸オクチル、5-クロロ吉草酸オクチル、2-クロロ吉草酸2-エチルヘキシル、3-クロロ吉草酸2-エチルヘキシル、4-クロロ吉草酸2-エチルヘキシル、5-クロロ吉草酸2-エチルヘキシル、2-クロロ吉草酸ノニル、3-クロロ吉草ノニル酸、4-クロロ吉草酸ノニル、5-クロロ吉草酸ノニル、2-クロロ吉草酸ドデシル、3-クロロ吉草酸ドデシル、4-クロロ吉草酸ドデシル、5-クロロ吉草酸ドデシル、2-クロロ吉草酸ノナデシル、3-クロロ吉草酸ノナデシル、4-クロロ吉草酸ノナデシル、5-クロロ吉草酸ノナデシル、2-クロロ吉草酸イコシル、3-クロロ吉草酸イコシル、4-クロロ吉草酸イコシル、5-クロロ吉草酸イコシル等が挙げられる。
更に、ブロモ酢酸メチル(3-1)、ブロモ酢酸エチル(3-4)、ブロモ酢酸n-プロピル(3-9)、ブロモ酢酸イソプロピル(3-2)、ブロモ酢酸n-ブチル、ブロモ酢酸tert-ブチル(3-3)、ブロモ酢酸ペンチル、ブロモ酢酸ヘキシル、ブロモ酢酸ヘプチル、ブロモ酢酸オクチル、ブロモ酢酸2-エチルヘキシル、ブロモ酢酸ノニル、ブロモ酢酸ドデシル、ブロモ酢酸ノナデシル、ブロモ酢酸イコシル、ブロモ酢酸シクロヘキシル、ブロモ酢酸シクロヘキシルメチル、2-ブロモプロピオン酸メチル(3-6)、3-ブロモプロピオン酸メチル、2-ブロモプロピオン酸エチル、3-ブロモプロピオン酸エチル、2-ブロモプロピオン酸n-プロピル、3-ブロモプロピオン酸n-プロピル、2-ブロモプロピオン酸イソプロピル、3-ブロモプロピオン酸イソプロピル、2-ブロモプロピオン酸n-ブチル、3-ブロモプロピオン酸n-ブチル、2-ブロモプロピオン酸tert-ブチル、3-ブロモプロピオン酸tert-ブチル、2-ブロモプロピオン酸ペンチル、3-ブロモプロピオン酸ペンチル、2-ブロモプロピオン酸ヘキシル、3-ブロモプロピオン酸ヘキシル、2-ブロモプロピオン酸ヘプチル、3-ブロモプロピオン酸ヘプチル、2-ブロモプロピオン酸オクチル、3-ブロモプロピオン酸オクチル、2-ブロモプロピオン酸2-エチルヘキシル、3-ブロモプロピオン酸2-エチルヘキシル、2-ブロモプロピオン酸ノニル、3-ブロモプロピオン酸ノニル、2-ブロモプロピオン酸ドデシル、3-ブロモプロピオン酸ドデシル、2-ブロモプロピオン酸ノナデシル、3-ブロモプロピオン酸ノナデシル、2-ブロモプロピオン酸イコシル、3-ブロモプロピオン酸イコシル、2-ブロモ酪酸メチル、3-ブロモ酪酸メチル、4-ブロモ酪酸メチル、2-ブロモ酪酸エチル、3-ブロモ酪酸エチル、4-ブロモ酪酸エチル(3-7)、2-ブロモ酪酸n-プロピル、3-ブロモ酪酸n-プロピル、4-ブロモ酪酸n-プロピル、2-ブロモ酪酸イソプロピル、3-ブロモ酪酸イソプロピル、4-ブロモ酪酸イソプロピル、2-ブロモ酪酸n-ブチル、3-ブロモ酪酸n-ブチル、4-ブロモ酪酸n-ブチル、2-ブロモ酪酸tert-ブチル、3-ブロモ酪酸tert-ブチル、4-ブロモ酪酸tert-ブチル、2-ブロモ酪酸ペンチル、3-ブロモ酪酸ペンチル、4-ブロモ酪酸ペンチル、2-ブロモ酪酸ヘキシル、3-ブロモ酪酸ヘキシル、4-ブロモ酪酸ヘキシル、2-ブロモ酪酸ヘプチル、3-ブロモ酪酸ヘプチル、4-ブロモ酪酸ヘプチル、2-ブロモ酪酸オクチル、3-ブロモ酪酸オクチル、4-ブロモ酪酸オクチル、2-ブロモ酪酸2-エチルヘキシル、3-ブロモ酪酸2-エチルヘキシル、4-ブロモ酪酸2-エチルヘキシル、2-ブロモ酪酸ノニル、3-ブロモ酪酸ノニル、4-ブロモ酪酸ノニル、2-ブロモ酪酸ドデシル、3-ブロモ酪酸ドデシル、4-ブロモ酪酸ドデシル、2-ブロモ酪酸ノナデシル、3-ブロモ酪酸ノナデシル、4-ブロモ酪酸ノナデシル、2-ブロモ酪酸イコシル、3-ブロモ酪酸イコシル、4-ブロモ酪酸イコシル、2-ブロモ吉草酸メチル、3-ブロモ吉草酸メチル、4-ブロモ吉草酸メチル、5-ブロモ吉草酸メチル、2-ブロモ吉草酸エチル、3-ブロモ吉草酸エチル、4-ブロモ吉草酸エチル(3-8)、5-ブロモ吉草酸エチル、2-ブロモ吉草酸n-プロピル、3-ブロモ吉草酸n-プロピル、4-ブロモ吉草酸n-プロピル、5-ブロモ吉草酸n-プロピル、2-ブロモ吉草酸イソプロピル、3-ブロモ吉草酸イソプロピル、4-ブロモ吉草酸イソプロピル、5-ブロモ吉草酸イソプロピル、2-ブロモ吉草酸n-ブチル、3-ブロモ吉草酸n-ブチル、4-ブロモ吉草酸n-ブチル、5-ブロモ吉草酸n-ブチル、2-ブロモ吉草酸tert-ブチル、3-ブロモ吉草酸tert-ブチル、4-ブロモ吉草酸tert-ブチル、5-ブロモ吉草酸tert-ブチル、2-ブロモ吉草酸ペンチル、3-ブロモ吉草酸ペンチル、4-ブロモ吉草酸ペンチル、5-ブロモ吉草酸ペンチル、2-ブロモ吉草酸ヘキシル、3-ブロモ吉草酸ヘキシル、4-ブロモ吉草酸ヘキシル、5-ブロモ吉草酸ヘキシル、2-ブロモ吉草酸ヘプチル、3-ブロモ吉草酸ヘプチル、4-ブロモ吉草酸ヘプチル、5-ブロモ吉草酸ヘプチル、2-ブロモ吉草酸オクチル、3-ブロモ吉草酸オクチル、4-ブロモ吉草酸オクチル、5-ブロモ吉草酸オクチル、2-ブロモ吉草酸2-エチルヘキシル、3-ブロモ吉草酸2-エチルヘキシル、4-ブロモ吉草酸2-エチルヘキシル、5-ブロモ吉草酸2-エチルヘキシル、2-ブロモ吉草酸ノニル、3-ブロモ吉草ノニル酸、4-ブロモ吉草酸ノニル、5-ブロモ吉草酸ノニル、2-ブロモ吉草酸ドデシル、3-ブロモ吉草酸ドデシル、4-ブロモ吉草酸ドデシル、5-ブロモ吉草酸ドデシル、2-ブロモ吉草酸ノナデシル、3-ブロモ吉草酸ノナデシル、4-ブロモ吉草酸ノナデシル、5-ブロモ吉草酸ノナデシル、2-ブロモ吉草酸イコシル、3-ブロモ吉草酸イコシル、4-ブロモ吉草酸イコシル、5-ブロモ吉草酸イコシル、ブロモ酢酸-2-ヒドロキシエチル(3-10)、2-ブロモプロピオン酸-2-ヒドロキシエチル、3-ブロモ酪酸-2-ヒドロキシエチル、4-ブロモ吉草酸-2-ヒドロキシエチル等が挙げられる。
そして更に、ヨード酢酸メチル、ヨード酢酸エチル、ヨード酢酸n-プロピル、ヨード酢酸イソプロピル、ヨード酢酸n-ブチル、ヨード酢酸tert-ブチル、ヨード酢酸ペンチル、ヨード酢酸ヘキシル、ヨード酢酸ヘプチル、ヨード酢酸オクチル、ヨード酢酸2-エチルヘキシル、ヨード酢酸ノニル、ヨード酢酸ドデシル、ヨード酢酸ノナデシル、ヨード酢酸イコシル、2-ヨードプロピオン酸メチル、3-ヨードプロピオン酸メチル、2-ヨードプロピオン酸エチル、3-ヨードプロピオン酸エチル、2-ヨードプロピオン酸n-プロピル、3-ヨードプロピオン酸n-プロピル、2-ヨードプロピオン酸イソプロピル、3-ヨードプロピオン酸イソプロピル、2-ヨードプロピオン酸n-ブチル、3-ヨードプロピオン酸n-ブチル、2-ヨードプロピオン酸tert-ブチル、3-ヨードプロピオン酸tert-ブチル、2-ヨードプロピオン酸ペンチル、3-ヨードプロピオン酸ペンチル、2-ヨードプロピオン酸ヘキシル、3-ヨードプロピオン酸ヘキシル、2-ヨードプロピオン酸ヘプチル、3-ヨードプロピオン酸ヘプチル、2-ヨードプロピオン酸オクチル、3-ヨードプロピオン酸オクチル、2-ヨードプロピオン酸2-エチルヘキシル、3-ヨードプロピオン酸2-エチルヘキシル、2-ヨードプロピオン酸ノニル、3-ヨードプロピオン酸ノニル、2-ヨードプロピオン酸ドデシル、3-ヨードプロピオン酸ドデシル、2-ヨードプロピオン酸ノナデシル、3-ヨードプロピオン酸ノナデシル、2-ヨードプロピオン酸イコシル、3-ヨードプロピオン酸イコシル、2-ヨード酪酸メチル、3-ヨード酪酸メチル、4-ヨード酪酸メチル、2-ヨード酪酸エチル、3-ヨード酪酸エチル、4-ヨード酪酸エチル、2-ヨード酪酸n-プロピル、3-ヨード酪酸n-プロピル、4-ヨード酪酸n-プロピル、2-ヨード酪酸イソプロピル、3-ヨード酪酸イソプロピル、4-ヨード酪酸イソプロピル、2-ヨード酪酸n-ブチル、3-ヨード酪酸n-ブチル、4-ヨード酪酸n-ブチル、2-ヨード酪酸tert-ブチル、3-ヨード酪酸tert-ブチル、4-ヨード酪酸tert-ブチル、2-ヨード酪酸ペンチル、3-ヨード酪酸ペンチル、4-ヨード酪酸ペンチル、2-ヨード酪酸ヘキシル、3-ヨード酪酸ヘキシル、4-ヨード酪酸ヘキシル、2-ヨード酪酸ヘプチル、3-ヨード酪酸ヘプチル、4-ヨード酪酸ヘプチル、2-ヨード酪酸オクチル、3-ヨード酪酸オクチル、4-ヨード酪酸オクチル、2-ヨード酪酸2-エチルヘキシル、3-ヨード酪酸2-エチルヘキシル、4-ヨード酪酸2-エチルヘキシル、2-ヨード酪酸ノニル、3-ヨード酪酸ノニル、4-ヨード酪酸ノニル、2-ヨード酪酸ドデシル、3-ヨード酪酸ドデシル、4-ヨード酪酸ドデシル、2-ヨード酪酸ノナデシル、3-ヨード酪酸ノナデシル、4-ヨード酪酸ノナデシル、2-ヨード酪酸イコシル、3-ヨード酪酸イコシル、4-ヨード酪酸イコシル、2-ヨード吉草酸メチル、3-ヨード吉草酸メチル、4-ヨード吉草酸メチル、5-ヨード吉草酸メチル、2-ヨード吉草酸エチル、3-ヨード吉草酸エチル、4-ヨード吉草酸エチル、5-ヨード吉草酸エチル、2-ヨード吉草酸n-プロピル、3-ヨード吉草酸n-プロピル、4-ヨード吉草酸n-プロピル、5-ヨード吉草酸n-プロピル、2-ヨード吉草酸イソプロピル、3-ヨード吉草酸イソプロピル、4-ヨード吉草酸イソプロピル、5-ヨード吉草酸イソプロピル、2-ヨード吉草酸n-ブチル、3-ヨード吉草酸n-ブチル、4-ヨード吉草酸n-ブチル、5-ヨード吉草酸n-ブチル、2-ヨード吉草酸tert-ブチル、3-ヨード吉草酸tert-ブチル、4-ヨード吉草酸tert-ブチル、5-ヨード吉草酸tert-ブチル、2-ヨード吉草酸ペンチル、3-ヨード吉草酸ペンチル、4-ヨード吉草酸ペンチル、5-ヨード吉草酸ペンチル、2-ヨード吉草酸ヘキシル、3-ヨード吉草酸ヘキシル、4-ヨード吉草酸ヘキシル、5-ヨード吉草酸ヘキシル、2-ヨード吉草酸ヘプチル、3-ヨード吉草酸ヘプチル、4-ヨード吉草酸ヘプチル、5-ヨード吉草酸ヘプチル、2-ヨード吉草酸オクチル、3-ヨード吉草酸オクチル、4-ヨード吉草酸オクチル、5-ヨード吉草酸オクチル、2-ヨード吉草酸2-エチルヘキシル、3-ヨード吉草酸2-エチルヘキシル、4-ヨード吉草酸2-エチルヘキシル、5-ヨード吉草酸2-エチルヘキシル、2-ヨード吉草酸ノニル、3-ヨード吉草ノニル酸、4-ヨード吉草酸ノニル、5-ヨード吉草酸ノニル、2-ヨード吉草酸ドデシル、3-ヨード吉草酸ドデシル、4-ヨード吉草酸ドデシル、5-ヨード吉草酸ドデシル、2-ヨード吉草酸ノナデシル、3-ヨード吉草酸ノナデシル、4-ヨード吉草酸ノナデシル、5-ヨード吉草酸ノナデシル、2-ヨード吉草酸イコシル、3-ヨード吉草酸イコシル、4-ヨード吉草酸イコシル、5-ヨード吉草酸イコシル等が挙げられる。
上記挙げた具体例の中でも、クロロ化合物とブロモ化合物が反応性の点で好ましく、特に、下記構造式の化合物等が好ましい。
Figure 0007276652000005
反応式-1において一般式(3)で表されるエステル化合物の使用量としては、9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物に対して、好ましくは2.0モル倍以上、10.0モル倍未満、より好ましくは、2.2モル倍以上、5.0モル倍未満である。2.0モル倍未満であると、反応が完結せず、また、10.0モル倍以上だと副反応が起こり収率及び純度が低下するので好ましくない。
反応式-1において、一般式(3)で表されるエステル化合物は市販品を購入してもよく、対応するカルボン酸とアルコールで合成したものを使用してもよい。
反応式-1において、一般式(3)で表されるエステル化合物として対応するカルボン酸とアルコールで合成したものを使用する場合は、系内であらかじめエステル化合物を合成し、そこに一般式(2)で表される9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物を投入することで、効率よく反応を行うことができる。
反応式-1において使用される塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、リチウムヘキサメチルジシラジド、リチウムジイソプロピルアミド、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、シクロヘキシルアミン、ジメチルアニリン、ピリジン、4,4-ジメチルアミノピリジン、ピペリジン、γ-ピコリン、ルチジン等が挙げられる。
塩基性化合物の添加量としては、9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物に対して、好ましくは2.0モル倍以上、10.0モル倍未満、より好ましくは、2.2モル倍以上、5.0モル倍未満である。2.0モル倍未満であると、反応が完結せず、また、10.0モル倍以上だと副反応が起こり収率及び純度が低下するので好ましくない。
当該反応は溶媒中もしくは無溶媒で行う。用いられる溶媒としては使用するエステル化合物と反応しなければ特に種類を選ばず、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族溶媒、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、塩化メチレン、二塩化エチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭素系溶媒、メタノール、エタノール、1-プロパノール等のアルコール溶媒が用いられる。
無機塩基の水溶液中に9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物を溶解させ、エステルと反応させる場合は、相間移動触媒の使用が有効である。相間移動触媒としては、例えば、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラプロピルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、トリオクチルメチルアンモニウムブロマイド、トリオクチルエチルアンモニウムブロマイド、トリオクチルプロピルアンモニウムブロマイド、トリオクチルブチルアンモニウムブロマイド、ベンジルジメチルオクタデシルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラプロピルアンモニウムクロライド、テトラフブチルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルエチルアンモニウムクロライド、トリオクチルプロピルアンモニウムクロライド、トリオクチルブチルアンモニウムクロライド、ベンジルジメチルオクタデシルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
相間移動触媒の添加量としては、9,10-ジヒドロキシアントラセン化合物に対して、好ましくは 0.01モル倍以上、1.0モル倍未満、より好ましくは、0.05モル倍以上、0.5モル倍未満である。0.01モル倍未満であると、反応速度が遅く、また、1.0モル倍以上だと生成物の純度が低下するので好ましくない。
当該反応の反応温度は、通常0℃以上、200℃以下、好ましくは10℃以上、100℃以下である。0℃未満だと、反応時間がかかりすぎ、100℃を超えて加熱すると、不純物が多くなり目的化合物の純度が低下し、共に好ましくない。
当該反応における反応時間は、反応温度によって異なるが、通常1時間から20時間程度である。より好ましくは2時間から10時間である。
反応終了後、必要に応じて未反応原料・溶媒及び触媒を洗浄・減圧留去・濾過等の操作を単独あるいは複数組み合わせる方法で除去する。生成物が固体の場合は反応途中に結晶が析出するので、濾過によって固液分離を行い、必要に応じてアルコールやヘキサン等の貧溶媒から再結晶させる。あるいはそのままドライアップして結晶を得ることができる。生成物が液体の場合は、そのままドライアップし、必要に応じて蒸留等の精製を行ってエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物を得ることができる。
(光ラジカル重合性組成物)
本発明の光ラジカル重合性組成物は、少なくともラジカル重合性化合物、光ラジカル重合開始剤及び下記一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物からなる光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する光ラジカル重合性組成物である。
Figure 0007276652000006
(一般式(1)において、Aは炭素数1から20のアルキレン基を表し、該アルキレン基はアルキル基によって分岐していてもよい。Rは炭素数1から20のアルキル基を表し、該アルキル基は、アルキル基によって分岐していてもよく、シクロアルキル基でもよく、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、炭素原子の一部が酸素原子によって置き換わっていてもよい(但し、過酸化物を形成する場合は除く)。X、Yは同一であっても異なってもよく、水素原子、炭素数1から8のアルキル基又はハロゲン原子を表す。)
本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物は、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤としてラジカル重合における酸素阻害を低減し、重合速度の低下を抑える効果を有するとともに、その構造の中にエステル基を有しているため、光ラジカル重合性組成物やその硬化物との親和性が高く、光ラジカル重合性組成物やその硬化物中においてマイグレーションあるいはブルーミングの程度がきわめて低いという特徴を有する。
本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物が光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として作用する帰庫は明確には判明していないが、一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物が光照射により励起され、その励起種から酸素(基底状態では三重項酸素)へのエネルギー移動が生じることで、三重項酸素を一重項酸素に変換させていると考えられる。一重項酸素は、ラジカル種との反応が活性ではないので、その結果、酸素によるラジカル硬化阻害が低減されると考えられる。
また、本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラン化合物におけるエステル基は、アルキレン基であるAを介してアントラセン環に結合しているため、Aを介さない化合物に比べ、紫外線の吸収波長がより長波長側にあるという特徴がある。そのため、Aを介さない化合物よりも長波長域で励起されるため、長波長域での光ラジカル重合においても有効に用いることができる。
更に、本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物におけるAが炭素数1のメチレン基である化合物は、Aが炭素数2以上の9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物に比べ、ラジカル重合において、その酸素阻害低減効果が高いという特徴がある。この理由は明確にはわかっていないが、本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物においてAがメチレン基の化合物は、メチレン基に隣り合う電子求引基の影響を受けて酸素に対する反応性が変化することで、特に、その活性が高くなると思われる。
(光ラジカル重合開始剤)
本発明で用いる光ラジカル重合開始剤としては、オニウム塩系光ラジカル重合開始剤、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤、α-ヒドロキシアセトフェノン系光ラジカル重合開始剤、オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤、α-アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤、ビイミダゾール系光ラジカル重合開始剤、トリアジン系光ラジカル重合開始剤等を用いることができる。
オニウム塩系光ラジカル重合開始剤としては通常ヨードニウム塩またはスルホニウム塩が用いられる。ヨードニウム塩としては、4-イソブチルフェニル-4’-メチルフェニルヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサメトキシアンチモネート、4-イソプロピルフェニル-4’-メチルフェニルヨードニウムテトラキスペンタメトキシフェニルボレート、4-イソプロピルフェニル-4’-メチルフェニルヨードニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート等が挙げられ、例えばビー・エー・エス・エフ社製イルガキュア250(イルガキュアはビー・エー・エス・エフ社の登録商標)、ローディア社製ロードシル2074(ロードシルはローディア社の登録商標)、サンアプロ社製のIK-1等を用いることができる。一方、スルホニウム塩としてはS,S,S’,S’-テトラフェニル-S,S’-(4、4’-チオジフェニル)ジスルホニウムビスヘキサメトキシフォスフェート、ジフェニル-4-フェニルチオフェニルスルホニウムヘキサメトキシフォスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサメトキシフォスフェート等が挙げられ、例えばダイセル社製CPI-100P、CPI101P、CPI-200K、ビー・エー・エス・エフ社製イルガキュア270、ダウ・ケミカル社製UVI6992等を用いることができる。これらの光ラジカル重合開始剤は単独で用いても2種以上併用しても構わない。
また、本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物は、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤、α-ヒドロキシアセトフェノン系光ラジカル重合開始剤、ビイミダゾール系光ラジカル重合開始剤等の長波長に吸収を持たないラジカル重合開始剤に対して優れた効果を有している。更に、長波長域に吸収を持つアシルホスフィンオキサイド系等の光ラジカル重合開始剤を用いた重合反応においても、その重合速度を増加する効果、あるいは得られる重合物の物性を改善する効果を有している。アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤は、酸素阻害の影響を受けやすく、本発明の光ラジカル硬化阻害低減剤の効果が顕著となる。
ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤としては、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名「イルガキュア651」ビー・エー・エス・エフ社製)等が挙げられ、α-ヒドロキシアセトフェノン系ラジカル重合開始剤としては2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン(商品名「ダロキュア1173」ビー・エー・エス・エフ社製)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)、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(商品名「イルガキュア2959」ビー・エー・エス・エフ社製)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチル-1-オン(商品名「イルガキュア127」ビー・エー・エス・エフ社製)が挙げられる。
特に、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤である2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名「イルガキュア651」ビー・エー・エス・エフ社製)、α-ヒドロキシアルキルフェノン系ラジカル重合開始剤である2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン(商品名「ダロキュア1173」ビー・エー・エス・エフ社製)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)が好ましい。
また、アセトフェノン系光ラジカル重合開始剤であるアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-フェニルアセトフェノン、2-エトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2-メトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2-イソプロポキシ-2-フェニルアセトフェノン、2-イソブトキシ-2-フェニルアセトフェノン、ベンジル系光ラジカル重合開始剤であるベンジル、4,4’-ジメトキシベンジル、アントラキノン系光ラジカル重合開始剤である2-エチルアントラキノン、2-tert-ブチルアントラキノン、2-フェノキシアントラキノン、2-(フェニルチオ)アントラキノン、2-(ヒドロキシエチルチオ)アントラキノン等も用いることができる。
ビイミダゾール系光ラジカル重合開始剤としては、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(p-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体等の2,4,5-トリアリールイミダゾール二量体等が挙げられる。
α-アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤としては、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(商品名「イルガキュア907」ビー・エー・エス・エフ社製)、2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-4’-モルフォリノブチロフェノン(商品名「イルガキュア369」ビー・エー・エス・エフ社製)、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリノ-4-イル-フェニル)ブタンー1-オン(商品名「イルガキュア379」ビー・エー・エス・エフ社製)等が挙げられる。
アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤としては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(商品名「イルガキュアTPO」ビー・エー・エス・エフ社製)、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(商品名「イルガキュア819」ビー・エー・エス・エフ社製)等が挙げられる。
オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤としては1,2-オクタンジオン、1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-、2-(о-ベンゾイルオキシム)(商品名「イルガキュアOXE01」ビー・エー・エス・エフ社製)、エタノン、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-、1-(о-アセチルオキシム)(商品名「イルガキュアOXE02」ビー・エー・エス・エフ社製)、[8-[[(アセチルオキシ)イミノ][2-(2,2,3,3-テトラフルオロプロポキシ)フェニル]メチル]-11-(2-エチルヘキシル)-11H-ベンゾ[a]カルバゾール-5-イル]-,(2,4,6-トリメチルフェニル)(商品名「イルガキュアOXE03」ビー・エー・エス・エフ社製)等が挙げられる。
トリアジン系光ラジカル重合開始剤としては2-(3,4-メチレンジオキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。
本発明で用いることができる、オニウム塩系光ラジカル重合開始剤、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤、α-ヒドロキシアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤、オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤、α-アミノアセトフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤、ビイミダゾール系光ラジカル重合開始剤、トリアジン系光ラジカル重合開始剤は、それぞれ単独で用いることもできるが、用途等に合わせて、複数種類を合わせて用いることもできる。
本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物を含有する光ラジカル硬化酸素阻害低減剤の光ラジカル重合開始剤に対する使用量は、特に限定されないが、光ラジカル重合開始剤に対して通常5重量%以上、100重量%以下の範囲、好ましくは10重量%以上、50重量%以下の範囲である。光ラジカル硬化酸素阻害低減剤の使用量が5重量%未満では光重合性化合物を光重合させるのに時間がかかりすぎてしまい、一方、100重量%を超えて使用しても添加に見合う効果は得られない。
(光ラジカル重合開始剤組成物)
本発明の一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物を含有する光ラジカル硬化酸素阻害低減剤は、直接、光重合性化合物に添加することもできるが、あらかじめ光ラジカル重合開始剤と配合することにより光ラジカル重合開始剤組成物を調製した後、光重合性化合物に添加することもできる。すなわち、本発明の光ラジカル重合開始剤組成物は、少なくとも、一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物を含有する光ラジカル硬化酸素阻害低減剤と光ラジカル重合開始剤を含有する組成物である。
(光重合性化合物)
さらに該光ラジカル重合開始剤組成物と光重合性化合物を配合することにより、光重合性組成物を調製することもできる。本発明のエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物を含有する光ラジカル硬化酸素阻害低減剤と光ラジカル重合開始剤は、別々に光ラジカル重合性化合物又は光カチオン重合性化合物に添加され、光ラジカル重合性化合物又は光カチオン重合性化合物中で、結果として光ラジカル重合開始剤組成物を形成してもよい。更に、光ラジカル重合性化合物と光カチオン重合性化合物の両方を含むハイブリッド組成物としてもよい。
光ラジカル重合性化合物としては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の二重結合を有する有機化合物を用いることができる。これらのラジカル重合性化合物のうち、フィルム形成能等の面から、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステル(以下、両者をあわせて(メタ)アクリル酸エステルという)が好ましい。(メタ)アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、テトラエチレングリコールジアクリレート、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、トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンジメタノールジアクリレート、イソボニルメタクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、ポリオールアクリレート、ポリエーテルアクリレート、シリコーン樹脂アクリレート、イミドアクリレート等が挙げられる。これらの光ラジカル重合性化合物は、一種でも二種以上の混合物であっても良い。
光カチオン重合性化合物としては、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル等が挙げられる。エポキシ化合物として一般的なものは、脂環式エポキシ化合物、エポキシ変性シリコーン、芳香族のグリシジルエーテル等が挙げられる。脂環式エポキシ化合物としては、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(ダイセル社製、商品名:セロキサイド2021P、セロキサイドはダイセル社の登録商標)、(3,3’,4,4’-ジエポキシ)ビシクロヘキシル(ダイセル社製、商品名:セロキサイド8010)、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシル)アジペート等が挙げられる。エポキシ変性シリコーンとしては、東芝GEシリコーン製UV-9300等が挙げられる。芳香族グリシジル化合物としては、2,2’-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパン等が挙げられる。オキセタン化合物としては、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン(オキセタンアルコール)(東亜合成社製、商品名:OXT-101)、2-エチルヘキシルオキセタン(東亜合成社製、商品名:OXT-212)、キシリレンビスオキセタン(東亜合成社製、商品名:OXT-121)、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(東亜合成社製、商品名:OXT-221)等が挙げられる。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、イソブチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル等が挙げられる。これらの光カチオン重合性化合物は、一種でも二種以上の混合物であっても良い。
光重合性化合物として光ラジカル重合性化合物のみを用いても良いし、光ラジカル重合性化合物と光カチオン重合性化合物両者を混合して用いても良い。
本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤は、光ラジカル重合及び光カチオン重合の両方において光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として作用することができるため、適当な光ラジカル重合開始剤を選ぶことにより、光ラジカル重合性化合物と光カチオン重合性化合物の両方を含有する光重合性組成物も効果的に重合させることができる。
光カチオン重合性化合物と光ラジカル重合性化合物の混合比について特に限定はなく、該組成物を光重合、硬化して得られる塗膜や成型物の物性に応じ適宜選択される。通常は光カチオン重合性化合物と光ラジカル重合性化合物の重量比が1対99~99対1、好ましくは20対80~80対20の範囲でその組成比を決定する。
光カチオン重合性化合物、光ラジカル重合性化合物はそれぞれ1種類ずつ用いても良いし、それぞれ2種以上を組み合わせて用いても良い。これらの光重合性化合物を2種以上用いる場合においても、上記の光カチオン重合性化合物と光ラジカル重合性化合物の混合比はそれぞれの光重合性化合物の合計量の比として考える。
本発明の光重合性組成物に用いる光ラジカル重合開始剤は上述の光ラジカル開始剤もしくは光カチオン開始剤を用いることができる。通常、光重合性化合物として光ラジカル重合性化合物を用いる場合は光ラジカル重合開始剤を用いる。さらに、光重合性化合物として光ラジカル重合性化合物と光カチオン重合性化合物を併用するような場合は光ラジカル重合開始剤として光ラジカル重合開始剤、もしくは光カチオン重合開始剤単独で用いても良いし両者を混合して用いてもかまわない。
特に、光カチオン重合開始剤の中には光照射によりカチオン開始活性種とラジカル開始活性種を発生するものもあり、このような開始剤を用いる場合はそれのみで光カチオン重合性化合物及び光ラジカル重合性化合物の両方の光重合を開始することも可能である。
更に、本発明の光重合性組成物には、アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂などのバインダーポリマーが含まれていてもよい。また、アルカリ可溶性樹脂が含まれていてもよい。
本発明の光ラジカル重合性組成物には、溶剤を含有してもよい。また、顔料及び/又は染料を含んでいてもよい。また、顔料を含む場合はその分散剤を含んでもよい。
顔料としては、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。無機顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。 有機顔料としては、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、染色レーキ(塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。これらの顔料は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能である。染料は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、顔料と染料を併用してもよい。
顔料を分散させる分散剤としては、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散液が挙げられる。その具体例として、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマー及びコポリマー、アクリル系ポリマー及びコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、アミノ系ポリマー、含珪素ポリマー、含硫黄ポリマー、含フッ素ポリマー、及びエポキシ樹脂のうち一種以上を主成分とするものが挙げられる。
更に、本発明の光ラジカル重合性塗膜には、顔料、染料、分散剤以外の添加剤を含んでもよい。このような添加剤としては、特に制限されないが、例えば公知の界面活性剤、表面改質剤、浸透促進剤、保湿剤、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤が挙げられる。
本発明の光重合性組成物において、光ラジカル重合開始剤組成物の使用量は、光重合性組成物に対して0.005重量%以上、10重量%以下の範囲、好ましくは0.025重量%以上、5重量%以下である。0.005重量%未満だと光重合性組成物を光重合させるのに時間がかかってしまい、一方、10重量%を超えて添加すると光重合させて得られる光硬化物の硬度が低下し、硬化物の物性を悪化させるため好ましくない。
(光ラジカル重合性塗膜)
本発明の光ラジカル重合性塗膜は、少なくともラジカル重合性化合物と光ラジカル重合開始剤と光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有する。光ラジカル重合性塗膜における光ラジカル重合開始剤の含有量は、光ラジカル重合性組成物の総質量に対して2.0質量%以上、10質量%以下であり、9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物の含有量が、光ラジカル重合性組成物の総質量に対して0.20質量%以上、5.0質量%以下である。光ラジカル重合開始剤の含有量が2.0質量%未満の場合は塗膜の重合が十分に進行せず、10質量%を超える量を添加しても溶解性が悪く十分な効果を発揮できない。
(光ラジカル重合性塗膜形状)
本発明の光ラジカル重合性塗膜の膜厚は特に制限されないが、通常は1000μm以下であることが好ましい。更に、塗膜表面での酸素阻害の影響が塗膜全体の硬化状態に影響を及ぼすこととなる薄膜状態、すなわち10μm未満であることが好ましい。10μm以上であっても、該組成物の硬化時の酸素阻害低減効果が観測されるが、本発明の効果が際立って顕著となるという意味で10μm未満であることが好ましい。更には、4μm以下であることが更に好ましい。
そして、本発明の塗膜の一方は大気に接触した状態である。大気に接触した状態とは塗膜表面をワックスやフィルムで覆うことなく、又不活性ガスで雰囲気を置換したり、不活性ガスを塗膜表面に流したりしていないという意味である。また、塗膜の他方の一面は、透明または不透明な基材と接触した状態で用いられる。
用いられる基材としてはフィルム、紙、アルミ箔、金属、木質、プラスチック基材等が主に用いられるが特に限定されない。基材としてのフィルムに用いられる素材としてはポリ塩化ビニル(塩ビ)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリウレタン(PU)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が用いられる。エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、ナイロン、ポリ乳酸、ポリカーボネート等のフィルム又はシート、セロファン、アルミニウムフォイル、もしくはこ
れらの複合材料も挙げることが出来る。上質紙、コート紙、アート紙、模造紙、薄紙、厚紙等の紙、各種合成紙等に各種フィルムをラミネートしたものでも有用である。特に、PEやPPなどのプラスチックフィルムが好ましい。
基材フィルムに本発明の光ラジカル重合性組成物を塗布する方法としては、特に制限されないが、たとえば、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーター、フレキソコーター、エアドクターコーター、ブレードコーター、エアナイフコーター、スクイズコーター、含浸コーター、トランスファロールコーター、キスコーター、カーテンコーター、キャストコーター、スプレイコーター、ダイコーター、オフセット印刷機、スクリーン印刷機等を適宜採用することができる。インクジェット機により、基材上に液滴として噴出塗布する方法もとることができる。本発明の光ラジカル重合性組成物は、大気との接触した状態でも十分な速度で硬化することができるため、塗布と同時に硬化させることができ、複雑な装置、工程を経ずに硬化膜を形成することができる。また、硬化後に加熱処理等をすることも可能である。
この光ラジカル重合性塗膜は、酸素存在下でも十分な速度で硬化することができ、かつ生成した塗膜の表面は酸素阻害が低減された塗膜となり、また、その硬化塗膜は着色の少ないという特徴を有する。
(硬化方法)
当該光ラジカル重合性塗膜は、大気と接触している面から波長が360nmから410nmの波長範囲の光を含むエネルギー線を照射して重合、硬化させる。当該波長範囲の光により光ラジカル重合開始剤は励起され、開始ラジカル種を発生することができる。
(照射源)
用いる照射源としては405nmの光を中心波長とする紫外LED、395nmの光を中心波長とする紫外LED、385nm光を中心波長とする紫外LED、365nm光を中心波長とする紫外LED及び405nmの光を中心波長とする半導体レーザが好ましいが、波長が360nmから410nmの間に発光スペクトルを持つランプであれば使用可能であり、フュージョン社製のD-バルブ、V-バルブ等の無電極ランプや、キセノンランプ、ブラックライト、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ及びガリウムドープドランプ等も使用可能である。特に、405nmの光を中心波長とする紫外LED、395nmの光を中心波長とする紫外LED、385nm光を中心波長とする紫外LED、365nm光を中心波長とする紫外LED、405nmの光を中心波長とする半導体レーザが好ましい。
該LED光又は半導体レーザ光の照射強度は、10mW/cm以上、2000mW/cm未満であることが好ましい。10mW/cm未満では、十分な硬化速度が得られないため好ましくない。一方、2000mW/cm以上の強度で照射しても問題はないが、エネルギー的に無駄であり、本発明の塗膜では2000mW/cm未満で実用的な硬化速度で、良好な塗膜表面硬度を得ることができる。また、LED光又は半導体レーザ光の照射エネルギーは、50mJ/cm以上、10000mJ/cm未満であることが好ましい。50mJ/cm未満では、十分な硬化速度が得られないため好ましくない。一方、10000mJ/cm以上のエネルギーを照射しても問題はないが、エネルギー的に無駄であり、本発明の塗膜では10000mJ/cm未満で実用的な硬化速度で、良好な塗膜表面硬度を得ることができる。
(光硬化判定方法)
光硬化の判定方法としては、FT-IR(光硬化性I)、Photo-DSC(光硬化性II)、Photo-Rheometer(光硬化性III)を用いた。
光硬化性I(FT-IR)
FT-IR測定では、透過反射法で測定を行った。810cm-1、1409cm-1または1635cm-1付近における(メタ)アクリル酸エステルC=C結合の振動のピークの吸収強度をもとに硬化率を算出した。ラジカル重合性化合物である(メタ)アクリル酸エステルは重合反応とともに、C=C結合が消費されていくために、当該C=C結合の振動のピークの光を照射する前の吸収強度を硬化率0%として、当該吸収強度が0となるときを硬化率100%として算出した。なお、FT-IR測定条件は下記のとおりである。
フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR):Thermofisher FT-IR Nicolet iS50
測定雰囲気:
窒素下:試料チャンバー内を窒素置換
大気下:窒素置換なし
試料厚み:4μm
光硬化条件(1)
UV照射器:浜松ホトニクス社製LIGHTNINGCURE(高圧水銀-キセノンランプ)365nmバンドパスフィルター
照射強度:100mW/cm
照射時間:96秒間
積算光量:9600mJ/cm
光硬化条件(2)
UV照射器:浜松ホトニクス社製LIGHTNINGCURE LC-LIB3 L11921(385nm)
照射強度:200mW/cm
照射時間:48秒間
積算光量:9600mJ/cm
光硬化条件(3)
UV照射器:Altec社395nm LEDライティングボックス(LLBK1)
照射強度:160mW/cm
照射時間:60秒間
積算光量:9600mJ/cm
光硬化条件(4)
UV照射器:Altec社405nm LEDライティングボックス(LLBK1)
照射強度:30mW/cm
照射時間:300秒間
積算光量:9000mJ/cm
光硬化条件(5)
UV照射器:Altec社405nm LEDライティングボックス(LLBK1)
照射強度:30mW/cm
照射時間:300秒間
積算光量:9000mJ/cm
光硬化条件(6)
UV照射器:松尾産業社製UV-LED(405nm)ベルトコンベア式照射機
照射強度:1.67W/cm
コンベア速度:0.581m/min
積算光量:4.57J/cm
(1)、(2)、(3)、(4)および(6)の各条件の光量の測定は浜松ホトニクス社製紫外線積算光量計C9536-02およびH9958-02にて行った。(5)の光量の測定はウシオ社製紫外線照度計UNIMETER UIT-01およびUVD-405PDにて行った。
光硬化性II(Photo-DSC)
Photo-DSC測定では、試料1.00mg当たりの光照射開始から5分間の総発熱量を求めた。なお、Photo-DSCの測定条件は下記の通りである。
Photo-DSC装置:HITACHI製示差熱分析装置 X-DSC700
UV照射器:HAYASHI LA-410UV 405nmバンドパスフィルター
照射強度:50mW/cm
照射時間:300秒間
測定雰囲気:空気気流中100ml/分又は窒素気流中100ml/分
サンプル量:1mg
試料厚み:300μm程度
光硬化性IIにおける試料厚みは光照射後の試料を用いミツトヨ社製High-Accuracy Digimatic Micrometerにて測定を行った。
光硬化性III(Photo-Rheometer)
Photo-Rheometer測定では、光照射後140秒時点における貯蔵弾性率を求めた。なお、Photo-Rheometerの測定条件は下記の通りである。
Photo-Rheometer装置:Anton Paar社製Modular Compact Rheometer MCR102
UV照射器:浜松ホトニクス社製LIGHTNINGCURE(高圧水銀-キセノンランプ)405nmバンドパスフィルター
照射強度:50mW/cm
照射時間:300秒間
測定雰囲気:空気気流中100ml/分
試料厚み:10μm
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、例示を目的として提示をしたものである。すなわち、以下の実施例は、網羅的であったり、記載した形態そのままに本発明を制限したりすることを意図したものではない。よって、本発明は、その趣旨を超えない限り、以下の記載例に限定されるものではない。また、特記しない限り、すべての部および百分率は重量基準である。
本発明の化合物の同定は下記の機器を用いて行った。
赤外線(IR)分光光度計:Thermo社製、型式is50 FT-IR
核磁気共鳴装置(NMR):日本電子社製、型式ECS-400
数平均分子量(GPC):日本分光社製、2000シリーズ
(原料合成実施例1)9,10-ビス(エトキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(ECM-A)(1-2)の合成
攪拌機、温度計付きの100mlの四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、溶媒のメチルイソブチルケトンを15g、触媒のテトラブチルアンモニウムブロマイドの50%水溶液を0.8g(1.2ミリモル)、ブロモ酢酸エチルを10.4g(62.5ミリモル)加えた。反応系の温度を20~25℃に保ちながら9,10-ジヒドロキシアントラセンのジナトリウム塩の17wt%水溶液29.1g(アントラキノンとして24ミリモル)を1時間以上かけて、滴下した。滴下終了後、さらに1時間撹拌した。その後、吸引濾過により、収量5.0g(粗収率55mol%)の薄黄色の結晶を得た。
(1)融点:93-94℃
(2)IR(cm-1):1754,1742,1382,1367,1241,1212,1168,1087,1034,1004,936,809,768,720,691,669,585.
(3)H-NMR(400MHz,CDCl):δ=1.370(t,J=14Hz,6H),4.376(k,J=21.6Hz,4H),4.777(s,4H),7.261-7.540(m,4H).
(原料合成実施例2)9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(ACM-A)(1-13)の合成
攪拌機、温度計付きの300mlの四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、ブロモ酢酸32.5g(234ミリモル)、n-ペンタノール41.1g(466ミリモル)、溶媒のо-キシレン75.7g、触媒の硫酸1.5g(16ミリモル)を加えた。反応系の温度を140~150℃に保ち、共沸する水を除去しながら2時間攪拌した。室温まで冷却後、炭酸水素ナトリウム水溶液で中和し、水層を除いた。そこに触媒のテトラブチルアンモニウムブロマイドの50%水溶液を2.8g(4.3ミリモル)を加え、反応系の温度を20~30℃に保ちながら9,10-ジヒドロキシアントラセンのジナトリウム塩の18.7wt%水溶液100g(アントラキノンとして90ミリモル)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間撹拌し、55~60℃まで昇温して1時間攪拌した。室温まで冷却後、分液し水洗を2回実施し、吸引濾過によりアントラキノンを取り除き、濃縮を行った。濃縮液にメタノールを加えて晶析を行い、析出結晶を吸引濾過、乾燥することにより、収量26.6g(粗収率57mol%)の薄黄色の結晶を得た。
(1)融点:109-111℃
(2)IR(cm-1):2693,2922,2855,1750,1470,1436,1381,1368,1356,1274,1200,1164,1052,1006,976,951,780,711,677,608,581,400.
(3)H-NMR(400MHz,CDCl):δ=0.921(t,J=12.8Hz,6H),1.363-1.396(m,8H),1.696-1.747(m,4H),4.306(t,J=13.2Hz,4H),4.780(s,4H),7.505-7.536(m,4H),8.356-8.387(m,4H).
(原料合成実施例3)9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセン(cHCM-A)(1-12)の合成
攪拌機、温度計付きの300mlの四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、ブロモ酢酸32.4g(234ミリモル)、シクロヘキサノール46.8g(467ミリモル)、溶媒のо-キシレン75.0g、触媒の硫酸1.5g(15ミリモル)を加えた。反応系の温度を140~150℃に保ち、共沸する水を除去しながら2時間攪拌した。室温まで冷却後、炭酸水素ナトリウム水溶液で中和し、水層を除いた。そこに触媒のテトラブチルアンモニウムブロマイドの50%水溶液を2.8g(4.4ミリモル)を加え、反応系の温度を35~40℃に保ちながら9,10-ジヒドロキシアントラセンのジナトリウム塩の18.7wt%水溶液100g(アントラキノンとして90ミリモル)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに1時間撹拌し、55~60℃まで昇温して1時間攪拌した。室温まで冷却後、吸引濾過によりアントラキノンを取り除き、分液し水洗を2回実施し、濃縮を行った。濃縮液にメタノールを加えて晶析を行い、析出結晶を吸引濾過、乾燥することにより、収量25.5g(粗収率54mol%)の薄黄色の結晶を得た。
(1)融点:122-124℃
(2)IR(cm-1):2930,2857,1745,1677,1621,1453,1438,1399,1369,1360,1206,1168,1086,1035,1006,954,922,891,813,715,693,672,659,608,585,455.
(3)H-NMR(400MHz,CDCl):δ=1.239-1.596(m,12H),1.754-1.786(m,4H),1.939-1.961(m,4H),4.760(s,4H),4.985-5.050(m,2H),7.501-7.526(m,4H),8.372-8.398(m,4H).
(原料合成実施例4)9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン(ECB-A)(1-8)の合成
攪拌機、温度計付きの100mlの四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、触媒のテトラブチルアンモニウムブロマイドの50%水溶液を0.77g(1.19ミリモル)、5-ブロモ吉草酸エチルを12.9g(61.8ミリモル)、9,10-ジヒドロキシアントラセンを5.0g(23.8ミリモル)、炭酸カリウムを9.9g(71.4ミリモル)、溶媒のN,N-ジメチルホルムアミドを40g加えた。反応系の温度を20~30℃に保ちながら1時間撹拌した。その後、吸引濾過によりアントラキノンを取り除き、得られた濾液をトルエンに溶かし、分液操作により、2度水で洗浄した。エバポレーターで溶液を濃縮した。一晩放置し、メタノールを加え、溶解しなかったアントラキノンを吸引濾過により取り除いた。濾液を冷凍庫で冷却し結晶を析出させた。析出した結晶をさらに吸引濾過することにより、収量6.2g(粗収率55mol%)の橙色の結晶を得た。
(1)融点:57-58℃
(2)IR(cm-1):1722,1403,1337,1284,1269,1229,1178,1167,1068,1021,934,763,675.
(3)H-NMR(400MHz,CDCl):δ=1.286(t,J=14.4Hz,6H),2.018-2.103(m,8H),2.496(t,J=13.6Hz,4H),4.151-4.205(m,8H),7.463-7.487(m,4H),8.243-8.268(m,4H).
(実施例1) 光硬化性I
ラジカル重合性化合物としてシリコーンジアクリレートEbecryl350(ダイセル・オルネクス社製)100部に対し、光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)5部、ラジカル硬化酸素阻害低減剤として原料合成実施例1と同様にして合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセン3部、界面活性剤・表面改質剤としてメガファックF-556(DIC社製)を数滴加え、撹拌し溶解させ、光ラジカル重合性組成物の液状物が得られた。当該光ラジカル重合性組成物を、アルミ板上にローラーバー(松尾産業社製Select-Roller L60 OSP-04)を用い、厚みが4μmになるように塗布し、窒素置換していない試料チャンバー内に設置した。該光ラジカル重合性組成物の塗膜に対し、光硬化性I/光硬化条件(1)の方法で光硬化判定を行った。評価波数として1409cm-1を用いた。硬化率は41%であった。結果を表1に記載した。
(実施例2)
光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)の代わりに2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名「イルガキュア651」ビー・エー・エス・エフ社製)を5部、ラジカル硬化酸素阻害低減剤として原料合成実施例1と同様にして合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンを4部添加し、光硬化判定I/光硬化条件(2)の方法にした以外は実施例1と同様な方法で光硬化判定を行った。評価波数として1409cm-1を用いた。硬化率は24%であった。結果を表1に記載した。
(実施例3)
光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)の代わりに2-メチル-1-[4-メチルチオフェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン(商品名「イルガキュア907」ビー・エー・エス・エフ社製)を6部添加し、光硬化判定I/光硬化条件(3)の方法にした以外は実施例1と同様の方法で光硬化判定を行った。評価波数として1409cm-1を用いた。硬化率は35%であった。結果を表1に記載した。
(実施例4)
光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)の代わりに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド(商品名「イルガキュアTPO」ビー・エー・エス・エフ社製)を4部添加し、光硬化判定I/光硬化条件(4)の方法にした以外は実施例1と同様の方法で光硬化判定を行った。評価波数として1409cm-1を用いた。硬化率は46%であった。結果を表1に記載した。
(実施例5)
ラジカル重合性化合物としてトリメチロールプロパントリアクリレート(東京化成工業社製)100部に対し、光ラジカル重合開始剤として2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド(商品名「イルガキュアTPO」ビー・エー・エス・エフ社製)4部、ラジカル硬化酸素阻害低減剤として原料合成実施例1と同様にして合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセン3部、界面活性剤・表面改質剤としてメガファックF-556(DIC社製)を数滴加え、撹拌し溶解させ、光ラジカル重合性組成物の液状物が得られた。当該光ラジカル重合性組成物を、アルミ板上にローラーバー(松尾産業社製Select-Roller L60 OSP-04)を用い、厚みが4μmになるように塗布し、窒素置換していない試料チャンバー内に設置した。該光ラジカル重合性組成物の塗膜に対し、光硬化性I/光硬化条件(4)の方法で光硬化判定を行った。評価波数として1635cm-1を用いた。硬化率は53%であった。結果を表1に記載した。
(実施例6)
光ラジカル重合開始剤として2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド(商品名「イルガキュアTPO」ビー・エー・エス・エフ社製)8部、ラジカル硬化酸素阻害低減剤として原料合成実施例1と同様にして合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセン2部、光硬化性I/光硬化条件(5)の方法にした以外は実施例5と同様な方法で光硬化判定を行った。評価波数として1635cm-1を用いた。硬化率は35%であった。結果を表1に記載した。
(実施例7)
光ラジカル重合開始剤として2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド(商品名「イルガキュアTPO」ビー・エー・エス・エフ社製)2部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)4部にした以外は実施例5と同様な方法で光硬化判定を行った。評価波数として1635cm-1を用いた。硬化率は43%であった。結果を表1に記載した。
(実施例8)
光ラジカル開始剤として2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド(商品名「イルガキュアTPO」ビー・エー・エス・エフ社製)を6部添加し、光硬化性I/光硬化条件(6)の方法にした以外は実施例7と同様な方法で光硬化判定を行った。評価波数として810cm-1を用いた。硬化率は39%であった。結果を表1に記載した。
(比較例1~8)
ラジカル硬化酸素阻害低減剤を添加しない以外は実施例1~8と同様の方法で光硬化判定を行った。結果を表1に記載した。
(比較例9)
測定雰囲気を窒素下にすること以外は比較例1と同様な方法で光硬化判定を行った。評価波数として1409cm-1を用いた。硬化率は58%であった。結果を表1に記載した。
(比較例10)
測定雰囲気を窒素下にすること以外は比較例4と同様な方法で光硬化判定を行った。評価波数として1409cm-1を用いた。硬化率は62%であった。結果を表1に記載した。
Figure 0007276652000007
まず、比較例1と比較例9及び比較例4と比較例10を比較することより明らかなように、空気に接触した状態と窒素雰囲気の状態で同一の光重合開始剤を用いて光ラジカル重合を行った場合、いずれの場合も、空気と接触した状態で硬化させると酸素阻害による硬化率の低下が観測される。この酸素阻害の程度は光ラジカル重合開始剤が光開裂した際に生じる開始ラジカル種の種類によって異なることが知られているものの、酸素阻害を受けやすい開始剤として知られるアシルフォスフィンオキシド系開始剤のTPO(比較例4と10)、比較的酸素阻害を受けにくい開始剤として知られるα-ヒドロキシアルキルフェノン系開始剤のイルガキュア184(比較例1と9)の何れにおいても空気と接触した状態では酸素阻害を受け窒素シール下と比較して著しく硬化速度が低下していることが分かる。一方、実施例1と比較例1、実施例4と比較例4を比較することから分かるように、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤であるECM-Aを添加することで空気と接触した状態において、硬化率が33%から41%、28%から46%と向上していることが分かる。ベンジルジメチルケタール系開始剤のイルガキュア651やα-アミノアルキルフェノン系開始剤のイルガキュア907に関しても、実施例2と比較例2、実施例3と比較例3を比較するとわかるようにECM-Aを添加することで同様に硬化率が向上していることが分かる。
実施例1~4と比較例1~4は、ラジカル重合性化合物として二官能アクリル酸エステル化合物を用いた例であるが、一般にアクリル酸エステル化合物の官能基数は硬化速度・酸素阻害の程度に影響を与えることが知られており、二官能のアクリル酸エステル化合物は重合速度が小さいため、重合初期における流動抑制・酸素拡散抑制効果が小さくなる。これは一定時間後の硬化率の到達度に影響を与え、二官能アクリル酸エステル化合物の硬化率の到達度は多官能アクリル酸エステル化合物と比較して低くなる。従って、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤であるECM-Aは酸素阻害を受けやすい種類のアクリル酸エステル化合物の酸素阻害を低減することができるといえる。
また、実施例5と比較例5を比較して分かるように、多官能アクリル酸エステル化合物の重合においても大気による酸素阻害を受け硬化率が低下するが、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤であるECM-Aを添加することにより酸素阻害が低減され硬化率が向上していることが分かる。なお、多官能のアクリル酸エステル化合物の重合においては、モノマー、オリゴマー、あるいはポリマー同士が重合反応による部分的な結合を繰り返し複雑な網目構造を形成しながら最終的な硬化物を形成する。従って多官能アクリル酸エステル化合物の硬化率の到達値は、アクリル酸エステル化合物の架橋率をも表していると言える。
同様の酸素阻害低減効果は照度を30mW/cmに落とした実験でも確認される。すなわち、実施例6と比較例6を比較するとわかるように、イルガキュアTPO単独の光ラジカル重合性組成物では13%であった硬化率がECM-Aを添加することにより35%と大幅に向上していることが分かる。
また、ラジカル硬化酸素阻害低減剤であるECM-Aは各々の開始剤を単独で用いた場合に酸素阻害低減効果が認められるが、実施例7と比較例7を比較してわかるように、開始剤を複数種類合わせた場合でもECM-Aを添加する事により硬化率の著しい増加が見られ、酸素阻害低減効果が認められる。更に、実施例8と比較例8を比べることにより明らかなように、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤であるECM-AはコーティングやUVインク用途で実際に用いられる高出力光源を用いた短時間照射条件においても硬化速度を向上させることができる。
(実施例9)光硬化性II
ラジカル重合性化合物としてトリメチロールプロパントリアクリレート(東京化成工業社製)100部に対し、光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)5部、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として原料合成実施例1と同様にして合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセン0.2部を加え撹拌し溶解させ、光ラジカル重合性組成物の液状物が得られた。当該光ラジカル重合性組成物について空気気流中でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は161mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(実施例10)
光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)の代わりに2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名「イルガキュア651」ビー・エー・エス・エフ社製)を5部添加した以外は実施例9と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は360mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(実施例11)
光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)の代わりに2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-2-ベンジル-1-ブタオン(商品名「イルガキュア369」ビー・エー・エス・エフ社製)を5部添加した以外は実施例9と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は497mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(実施例12)
光ラジカル重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名「イルガキュア184」ビー・エー・エス・エフ社製)の代わりに4-イソブチルフェニル-4’-メチルフェニルヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート(商品名「イルガキュア250」ビー・エー・エス・エフ社製)を4部、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセン0.5部添加した以外は実施例9と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は364mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(実施例13)
光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに原料合成実施例3と同様にして合成した9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメトキシ)アントラセン(cHCM-A)を0.2部添加した以外は実施例10と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は364mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(実施例14)
光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに原料合成実施例2と同様にして合成した9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメトキシ)アントラセン(ACM-A)を0.2部添加した以外は実施例10と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は334mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(実施例15)
光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに原料合成実施例4と同様にして合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセン(ECB-A)を0.2部添加した以外は実施例10と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は328mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(比較例11~14)
光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を添加しないこと以外は実施例8、9、10、11と同様な方法でPhoto-DSC測定を行い、光照射から5分間の総発熱量を求めた。結果を表2に記載した。
(比較例15)
光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として添加した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに、類似の化学構造を有し光重合増感剤として一般に添加されている公知の9,10-ジブトキシアントラセン(DBA)を0.2部添加した以外は実施例10と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は258mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
(比較例16)
窒素気流中で測定を行うこと以外は比較例12と同様の方法でPhoto-DSC測定を行い、総発熱量を求めた。光照射開始から5分間の総発熱量は339mJ/mgであった。結果を表2に記載した。
Figure 0007276652000008
実施例1~8と比較例1~10は、光硬化性Iの条件で光硬化実験を行った例であるが、その際用いた塗膜試料の厚みは4μmと薄く、空気との接触による塗膜表面の酸素阻害を受けやすい条件であった。一方、実施例9~15と比較例11~16は、光硬化性IIの条件で光硬化実験を行ったものであり、その試料厚みは300μm程度と厚膜での試験である。
実施例9~15および比較例11~15を比較することによりわかるように、この厚膜条件でも同様に酸素阻害低減効果が認められる。すなわち、実施例9と比較例11、実施例10と比較例12、実施例11と比較例13、実施例12と比較例14を比較すると、いずれのばあいにおいても、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を添加する事により、総発熱量が著しく増加していることがわかる。このことから、この光硬化性試験IIの条件においても、各種の光ラジカル重合開始剤の酸素阻害による重合阻害を本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤が低減していることがわかる。
更に、比較例12及び比較例16並びに実施例10及び実施例13から15における発熱プロファイルを示したのが図1である。図1において、破線は比較例、実線は実施例であり、各曲線のピーク位置に矢印で番号を記載したが、番号1は比較例16(窒素下)、番号2は実施例10(空気下+ECM-A)、番号3は実施例14(空気下+ACM-A)、番号4は実施例13(空気下+cHCM-A)、番号5は実施例15(空気下+ECB-A)、番号6は比較例15(空気下+DBA)、番号7は比較例12(空気下)における発熱プロファイル曲線を示している。
比較例12と比較例16を比較することから明らかなように、空気気流中では酸素阻害の影響を顕著に受け、塗膜内部に存在する酸素が消費され尽くした後に酸素による捕捉を免れたラジカルで重合反応が開始することにより生じる誘導期間が0.2分程度確認される。また光照射からピークトップに至るまでに要する時間が窒素雰囲気下では0.07分程度であるものが0.37分程度と増大していることがわかる。すなわち、空気気流中では酸素阻害を受け重合速度が低下していると言える。また、重合反応に伴う熱流(heat flow)のピーク値が窒素雰囲気下では25000程度であるものが6000程度に減少していることがわかる。すなわち、空気雰囲気ではラジカル重合の重合速度だけではなくラジカル重合の反応効率も低下していると言える。そして、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を添加した実施例10及び実施例13から15並びに光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を添加しない比較例12を比較することから分かるように、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を添加することによりラジカル重合の速度と反応効率の両方が向上していることがわかる。
更に光ラジカル硬化酸素阻害低減剤として一般式(1)で表されるAがメチレンであるアントラセン化合物を添加した空気気流中での実施例10、13、14、Aがブチレンであるアントラセン化合物ECB-Aを添加した空気気流中での実施例15である。ECM-A、ACM-A、cHCM-AとECB-Aを比較すると、ECB-Aを添加した場合、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤としての効果が確認され重合速度の観点では窒素気流中での比較例16に近づくが熱流のピーク値は及ばない。一方、酸素阻害低減剤として一般式(1)で表されるAがメチレンであるアントラセン化合物を添加した場合はラジカル重合の重合速度および反応効率がともに向上し、特にECM-Aを添加した場合には誘導期間は完全にはなくならないものの窒素気流中での発熱プロファイルに近づいている。また発熱量の面では窒素気流中と同等またはそれ以上の発熱量が得られていることが分かる。厚膜では深さ方向に対して発生するラジカル量が異なるため光重合が不均一に進行するが、一般式(1)で表されるAがメチレンであるアントラセン化合物を添加することによって、塗膜全体におけるラジカル重合の重合速度および反応効率が向上し、酸素阻害によって生じる表面および深部の硬化不良が改善されているといえる。
さらに、実施例12と比較例14を比較することから明らかなように、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤であるECM-Aは光カチオン重合開始剤として知られるヨードニウム塩系光開始剤を用いた場合にも酸素阻害を軽減しラジカル重合を進行させることができる。
(実施例16)光硬化性III
ラジカル重合性化合物として1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(商品名「ビスコート#230」大阪有機化学工業社製)100部に対し、光ラジカル重合開始剤として2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン(富士フィルム和光純薬社製)5部、ラジカル硬化酸素阻害低減剤として原料合成実施例1と同様にして合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセン0.2部を加え撹拌し溶解させ、光ラジカル重合性組成物の液状物が得られた。当該光ラジカル重合性組成物についてPhoto-Rheometer測定を行い、貯蔵弾性率を求めた。光照射後140秒時点における貯蔵弾性率は2.45×10Paであった。結果を表3に記載した。
(比較例17)
ラジカル硬化酸素阻害低減剤を添加しないこと以外は実施例16と同様な方法でPhoto-Rheometer測定を行い、貯蔵弾性率を求めた。結果を表3に記載した。
Figure 0007276652000009
実施例16と比較例17を比較することにより明らかなように、本発明の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤であるECM-Aは光重合反応の進行に伴う液体から固体への相転移過程を反映する貯蔵弾性率という指標においても、酸素阻害低減効果が認められる。
次に、耐マイグレーション性の評価結果について記載する。
(組成物の耐マイグレーション性の判定)
本発明の光重合性組成物に含まれるラジカル硬化酸素阻害低減剤がフィルム等に移行(マイグレーション)するかどうかを判定する方法としては、ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含む光重合性組成物を薄いフィルム状物に塗布したものを作成し、その上にポリエチレンフィルムを被せて一定温度(26℃)で一定期間保管し、その後ポリエチレンフィルムを剥がし、ラジカル硬化酸素阻害低減剤がポリエチレンフィルムに移行しているかを調べ、耐マイグレーション性を判定した。剥がしたポリエチレンフィルムは、アセトンで表面の組成物を洗った後乾燥し、当該ポリエチレンフィルムのUVスペクトルを測定し、ラジカル硬化酸素阻害低減剤に起因する吸収強度の増大を調べることにより耐マイグレーション性を測定した。なお、当該測定には、紫外・可視分光光度計(島津製作所製、型式:UV2600)を用いた。比較例の化合物である9,10-ジブトキシアントラセンと量的な比較するために、得られた吸光度を9,10-ジブトキシアントラセンの吸光度の値に換算した。換算に当たっては、紫外・可視分光光度計により本発明の化合物及び9,10-ジブトキシアントラセンの260nmにおける吸光度を測定し、その吸光度の値とモル濃度からそれぞれのモル吸光係数を計算し、その比をもちいて換算した。
(光ラジカル重合における9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物を含有する組成物の耐マイグレーション性の評価実施例)
(耐マイグレーション性評価実施例1)
光ラジカル重合性化合物として、トリメチロールプロパントリアクリレート100部、光ラジカル重合増感剤として、原料合成実施例1と同様の方法で合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセン1部を混合し、調製した組成物をポリエステルフィルム上で膜厚が12ミクロンになるようにバーコーターを用いて塗布した。次いで、得られた塗布物上に低密度ポリエチレンフィルム(膜厚30ミクロン)を被せて、暗所で一日間保管したものと七日間保管したものを調製し、それぞれ保管後、被せたポリエチレンフィルムを剥がし、ポリエチレンフィルムをアセトンで洗い、乾燥した後、当該ポリエチレンフィルムのUVスペクトルを測定し、260nmの吸光度を測定したが、9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンに起因する吸収は、一日保管後0.014、七日保管後0.015であった。
(耐マイグレーション性評価実施例2)
9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに原料合成実施例4と同様の方法で合成した9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセンを使用すること以外は耐マイグレーション性評価実施例1と同様に調製して試験した。アセトン洗いしたポリエチレンフィルムの260nmの吸光度を測定したが、9,10-ビス(エトキシカルボニルブチレンオキシ)アントラセンに起因する吸収は、一日保管後0.022、七日保管後0.021であった。
(耐マイグレーション性評価実施例3)
9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに原料合成実施例2と同様の方法で合成した9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセンを使用すること以外は耐マイグレーション性評価実施例1と同様に調製して試験した。アセトン洗いしたポリエチレンフィルムの260nmの吸光度を測定したが、9,10-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセンに起因する吸収は、一日保管後0.051、七日保管後0.032であった。
(耐マイグレーション性評価実施例4)
9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに原料合成実施例3と同様の方法で合成した9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセンを使用すること以外は耐マイグレーション性評価実施例1と同様に調製して試験した。アセトン洗いしたポリエチレンフィルムの260nmの吸光度を測定したが、9,10-ビス(シクロヘキシルオキシカルボニルメチレンオキシ)アントラセンに起因する吸収は、一日保管後0.051、七日保管後0.035であった。
(耐マイグレーション性評価比較例1)
9,10-ビス(エトキシカルボニルメトキシ)アントラセンの代わりに公知の光ラジカル増感剤である9,10-ジブトキシアントラセンを使用すること以外は耐マイグレーション性評価実施例1と同様にして試験した。アセトン洗いしたポリエチレンフィルムの260nmの吸光度を測定した結果、得られた9,10-ジブトキシアントラセンの吸光度は、一日保管後1.661、七日後1.741であった。
耐マイグレーション性評価実施例1~4と耐マイグレーション性評価比較例1の結果を表4にまとめた。
Figure 0007276652000010
耐マイグレーション性評価実施例1から4と耐マイグレーション性評価比較例1を比較することにより明らかなように、光ラジカル重合性組成物中において、公知の光重合増感剤であり、本発明のラジカル硬化酸素阻害低減剤と類似構造を持つ9,10-ジブトキシアントラセンは該光ラジカル重合性組成物の上に被せたフィルムにかなりの程度移行しているのに対して、本願のラジカル硬化酸素阻害低減剤である9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物は、いずれの場合もその移行程度は極めて低く、耐マイグレーション性に優れているといえる。

Claims (11)

  1. 下記一般式(1)で表されるエステル基を有する9,10-ビス(アルコキシカルボニルアルキレンオキシ)アントラセン化合物からなる、酸素によるラジカル重合阻害を低減できる光ラジカル硬化酸素阻害低減剤。
    Figure 0007276652000011

    (一般式(1)において、Aは炭素数1から20のアルキレン基を表し、該アルキレン基はアルキル基によって分岐していてもよい。Rは炭素数1から20のアルキル基を表し、該アルキル基は、アルキル基によって分岐していてもよく、シクロアルキル基でもよく、ヒドロキシ基で置換されていてもよく、炭素原子の一部が酸素原子によって置き換わっていてもよい(但し、過酸化物を形成する場合は除く)。X、Yは同一であっても異なってもよく、水素原子、炭素数1から8のアルキル基又はハロゲン原子を表す。)
  2. 少なくともラジカル重合性化合物、光ラジカル重合開始剤及び請求項1に記載の光ラジカル硬化酸素阻害低減剤を含有することを特徴とする、光ラジカル重合性組成物。
  3. 光ラジカル重合開始剤がα-ヒドロキシアセトフェノン系光ラジカル重合開始剤、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤、α-アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤、オニウム塩系光ラジカル重合開始剤又はトリアジン系光ラジカル重合開始剤であることを特徴とする、請求項2に記載の光ラジカル重合性組成物。
  4. 光ラジカル重合開始剤の含有量が、光ラジカル重合性組成物の総質量に対して2.0質量%以上10質量%以下であり、光ラジカル硬化酸素阻害低減剤の含有量が、光ラジカル重合性組成物の総質量に対して0.20質量%以上5.0質量%以下であることを特徴とする、請求項2又は3に記載の光ラジカル重合性組成物。
  5. 請求項2乃至4のいずれか一項に記載の光ラジカル重合性組成物よりなる塗膜であって、塗膜の一方の表面は大気に接触していることを特徴とする、光ラジカル重合性塗膜。
  6. 請求項2乃至4のいずれか一項に記載の光ラジカル重合性組成物を基材フィルム上に塗布してなる塗膜であって、塗膜の一方の表面は大気に接触していることを特徴とする、光ラジカル重合性塗膜。
  7. 請求項5又は6に記載の光ラジカル重合性塗膜の表面が大気に接触した状態で該塗膜にエネルギー線を照射することを特徴とする、光ラジカル重合性塗膜の硬化方法。
  8. 照射するエネルギー線が、360nm~410nmの波長範囲の光を含むエネルギー線であることを特徴とする、請求項7に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法。
  9. 360nm~410nmの波長範囲の光が、365nm、385nm、395nm若しくは405nmのいずれかひとつを中心波長とするLED光又は405nmの光を中心波長とする半導体レーザ光であることを特徴とする、請求項8に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法。
  10. LED光又は半導体レーザ光の照射強度が10mW/cm以上2000mW/cm未満であることを特徴とする、請求項9に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法。
  11. LED光又は半導体レーザ光の照射エネルギーが、50mJ/cm以上10000mJ/cm未満であることを特徴とする、請求項9又は10に記載の光ラジカル重合性塗膜の硬化方法。



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