JP7498587B2 - Thermal Latent Polymerization Initiator - Google Patents

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Description

本発明は、常温で硬化を開始し難い一方で、より低温でカチオン硬化性化合物を硬化することができる熱潜在性重合開始剤、当該熱潜在性重合開始剤を含むカチオン硬化性樹脂組成物、および当該熱潜在性重合開始剤を用いるカチオン硬化性化合物の硬化方法に関するものである。 The present invention relates to a thermal latent polymerization initiator that is difficult to initiate curing at room temperature but can cure a cationic curable compound at a lower temperature, a cationic curable resin composition containing the thermal latent polymerization initiator, and a method for curing a cationic curable compound using the thermal latent polymerization initiator.

カチオン重合とは、イオン重合のうちで開始種および成長種である活性種がカチオンであるものをいう。例えばビニルモノマーのカチオン重合では、ビニルモノマーのπ結合が求電子性のカチオン硬化触媒を攻撃し、新たなカチオンを生成する。かかるカチオンを別のビニルモノマーのπ結合が攻撃する。かかる反応が連続的に起こってポリマー鎖が生長していくが、β-プロトン脱離などによりポリマーの生長が妨げられる。β-プロトン脱離などを開始系の設計などにより抑制し、開始反応と生長反応だけからなる理想的な重合系であるリビングカチオン重合も開発されている。また、酸素原子の孤立電子対によるカチオン硬化触媒の攻撃により開始されるエポキシドのカチオン開環重合も、主要なカチオン重合の一つである。 Cationic polymerization is an ionic polymerization in which the active species, which are the initiating and propagating species, are cations. For example, in the cationic polymerization of vinyl monomers, the π bond of the vinyl monomer attacks the electrophilic cationic curing catalyst to generate a new cation. This cation is then attacked by the π bond of another vinyl monomer. This reaction occurs continuously to grow the polymer chain, but the polymer growth is hindered by β-proton elimination and other factors. Living cationic polymerization, an ideal polymerization system consisting only of initiation and propagation reactions, has also been developed, in which β-proton elimination and other factors are suppressed by designing the initiation system. In addition, cationic ring-opening polymerization of epoxides, which is initiated by the attack of the cationic curing catalyst by the lone electron pair of an oxygen atom, is also one of the major cationic polymerizations.

カチオン重合は、ラジカル重合に比べ、酸素による硬化阻害が起こらないという利点や、硬化時の収縮が小さいといった利点があり、各種用途への適用が種々検討されている。例えば特許文献1には、耐熱性、耐湿熱性、低吸水性、耐UV照射性などに優れ、光学部材などに有用な成形体を得ることが可能なカチオン硬化性樹脂組成物であって、カチオン硬化性化合物、および特定のルイス酸とルイス塩基からなるカチオン硬化触媒を含むカチオン硬化性樹脂組成物が開示されている。特許文献2には、光選択透過フィルターや撮像素子などを形成するためのものであり、オキシラン環含有化合物、溶媒、カチオン硬化触媒、および120℃以上の沸点を有する窒素含有化合物を含む積層用樹脂組成物が開示されている。 Compared with radical polymerization, cationic polymerization has the advantage that curing inhibition by oxygen does not occur and that shrinkage during curing is small, and various applications of cationic polymerization are being considered. For example, Patent Document 1 discloses a cationic curable resin composition that is excellent in heat resistance, moist heat resistance, low water absorption, UV radiation resistance, etc., and can produce molded products useful for optical components, etc., and that contains a cationic curable compound and a cationic curing catalyst consisting of a specific Lewis acid and a Lewis base. Patent Document 2 discloses a lamination resin composition for forming a light selective transmission filter, an image sensor, etc., and contains an oxirane ring-containing compound, a solvent, a cationic curing catalyst, and a nitrogen-containing compound having a boiling point of 120°C or higher.

カチオン硬化触媒としては、カチオン重合の促進活性に優れる化合物が当然に好ましい。しかし、触媒能に優れるカチオン硬化触媒は、カチオン硬化性化合物の硬化を直ぐに開始してしまうため、カチオン硬化性化合物と共に未硬化組成物製品として流通させることは難しい。また、実際の製造現場では、カチオン硬化性化合物とカチオン硬化触媒を含む組成物を大量に製造しておき、その翌日以降に硬化や成形を行うことがある。その際、カチオン硬化性化合物とカチオン硬化触媒の混合により硬化が直ぐに開始してしまうと、成形が難しくなる。そこで、カチオン硬化性化合物との混合物中、常温では触媒活性を示さず、加熱により触媒能を発揮する熱潜在性の重合開始剤が開発されている。 As a cationic curing catalyst, a compound with excellent cationic polymerization promotion activity is naturally preferable. However, a cationic curing catalyst with excellent catalytic activity immediately starts curing the cationic curable compound, so it is difficult to distribute it as an uncured composition product together with the cationic curable compound. Also, in actual manufacturing sites, compositions containing cationic curable compounds and cationic curing catalysts are produced in large quantities, and curing and molding are sometimes carried out the next day or later. In such cases, if curing begins immediately upon mixing the cationic curable compound and the cationic curing catalyst, molding becomes difficult. Therefore, a thermally latent polymerization initiator has been developed that does not show catalytic activity at room temperature in a mixture with a cationic curable compound, but shows catalytic activity when heated.

例えば特許文献3には、2,2,6,6-テトラメチルピペリジンやその誘導体とトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを含み、それらのモル比が特定されている熱潜在性重合開始剤が開示されている。 For example, Patent Document 3 discloses a thermal latent polymerization initiator that contains 2,2,6,6-tetramethylpiperidine or a derivative thereof and tris(pentafluorophenyl)borane in a specified molar ratio.

国際公開第2012/060449号パンフレットInternational Publication No. 2012/060449 特開2015-152861号公報JP 2015-152861 A 特許第5579859号公報Patent No. 5579859

上述したように、カチオン硬化性化合物を含む熱潜在性重合開始剤は既に開発されている。
熱潜在性重合開始剤は、常温で硬化を開始し難いことは勿論であるが、硬化のためのピークトップ温度が低ければ、低温硬化が可能となるため、硬化のための加熱エネルギーを低減することができる。また、耐熱性の低い材料と組み合わせた状態でも硬化処理が可能となり、産業的に非常に有利となる。
そこで本発明は、常温で硬化を開始し難い一方で、低温硬化が可能な熱潜在性重合開始剤、当該熱潜在性重合開始剤を含むカチオン硬化性樹脂組成物、および当該熱潜在性重合開始剤を用いるカチオン硬化性化合物の硬化方法を提供することを目的とする。
As described above, thermal latent polymerization initiators containing cationic curable compounds have already been developed.
Although it is obvious that the thermal latent polymerization initiator is difficult to start curing at room temperature, if the peak top temperature for curing is low, low temperature curing is possible, so that the heating energy for curing can be reduced. In addition, curing treatment is possible even in a state where it is combined with a material with low heat resistance, which is very advantageous industrially.
Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal latent polymerization initiator which is difficult to initiate curing at room temperature but is capable of low-temperature curing, a cationic curable resin composition containing the thermal latent polymerization initiator, and a method for curing a cationic curable compound using the thermal latent polymerization initiator.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、カチオン硬化触媒能を有する化合物に熱潜在性を付与する化合物として求核性窒素含有化合物を用い、カチオン硬化触媒化合物に対する求核性窒素含有化合物に含まれる求核性窒素原子のモル比を適切に規定することにより優れた熱潜在性重合開始剤が得られることを見出して、本発明を完成した。
以下、本発明を示す。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and have found that an excellent thermally latent polymerization initiator can be obtained by using a nucleophilic nitrogen-containing compound as a compound that imparts thermal latency to a compound having cationic curing catalytic ability and by appropriately defining the molar ratio of the nucleophilic nitrogen atom contained in the nucleophilic nitrogen-containing compound to the cationic curing catalytic compound, thereby completing the present invention.
The present invention will now be described.

[1] 下記式(I)で表される化合物、および求核性窒素含有化合物を含み、

Figure 0007498587000001
[式中、
Fはフルオロ基を示し、
Rは置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、
lは、1以上、5以下の整数を示し、
mは1以上の整数を示し、
nは0以上の整数を示し、
m+n=3であり、
nが2以上の整数である場合、2以上のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。]
前記式(I)で表される化合物に対する前記求核性窒素含有化合物に含まれる求核性窒素原子のモル比が2以上であることを特徴とする熱潜在性重合開始剤。
[2] 前記モル比が10以下である前記[1]に記載の熱潜在性重合開始剤。
[3] 前記求核性窒素含有化合物がアンモニアである前記[1]または[2]に記載の熱潜在性重合開始剤。
[4] 前記式(I)で表される化合物がトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである前記[1]~[3]のいずれかに記載の熱潜在性重合開始剤。
[5] 前記[1]~[4]のいずれかに記載の熱潜在性重合開始剤、およびカチオン硬化性化合物を含有することを特徴とするカチオン硬化性樹脂組成物。
[6] 前記カチオン硬化性化合物がエポキシ化合物である前記[5]に記載のカチオン硬化性樹脂組成物。
[7] 前記カチオン硬化性化合物100質量部に対して、前記[1]~[4]のいずれかに記載の熱潜在性重合開始剤を0.01質量部以上、10質量部以下含有する前記[5]または[6]に記載のカチオン硬化性樹脂組成物。
[8] カチオン硬化性化合物を硬化する方法であって、
前記[1]~[4]のいずれかに記載の熱潜在性重合開始剤と前記カチオン硬化性化合物を混合してカチオン硬化性樹脂組成物を得る工程、および、
前記カチオン硬化性樹脂組成物を50℃以上に加熱する工程を含むことを特徴とする方法。 [1] A compound represented by the following formula (I) and a nucleophilic nitrogen-containing compound,
Figure 0007498587000001
[Wherein,
F represents a fluoro group;
R represents a hydrocarbon group which may have a substituent;
l represents an integer of 1 to 5,
m represents an integer of 1 or more;
n represents an integer of 0 or more;
m+n=3,
When n is an integer of 2 or more, two or more R may be the same or different.
A thermal latent polymerization initiator, characterized in that the molar ratio of nucleophilic nitrogen atoms contained in the nucleophilic nitrogen-containing compound to the compound represented by formula (I) is 2 or more.
[2] The thermal latent polymerization initiator according to [1], wherein the molar ratio is 10 or less.
[3] The thermal latent polymerization initiator according to [1] or [2], wherein the nucleophilic nitrogen-containing compound is ammonia.
[4] The thermal latent polymerization initiator according to any one of [1] to [3], wherein the compound represented by formula (I) is tris(pentafluorophenyl)borane.
[5] A cationically curable resin composition comprising the thermal latent polymerization initiator according to any one of [1] to [4] above, and a cationically curable compound.
[6] The cationically curable resin composition according to [5], wherein the cationically curable compound is an epoxy compound.
[7] The cationically curable resin composition according to the above [5] or [6], containing 0.01 parts by mass or more and 10 parts by mass or less of the thermal latent polymerization initiator according to any one of the above [1] to [4] relative to 100 parts by mass of the cationically curable compound.
[8] A method for curing a cationically curable compound, comprising the steps of:
A step of mixing the thermal latent polymerization initiator according to any one of [1] to [4] above with the cationic curable compound to obtain a cationic curable resin composition; and
The method comprises the step of heating the cationically curable resin composition to 50° C. or higher.

本発明に係る熱潜在性重合開始剤は、常温で硬化を開始し難い一方で、より低温でカチオン硬化性化合物を硬化することができる。その結果、カチオン硬化性化合物の硬化に要する加熱エネルギーを低減することが可能になり、また、耐熱性の低い材料と組み合わせた状態でも硬化処理が可能となる。本発明に係る熱潜在性重合開始剤はホウ素原子を含むカチオン硬化触媒と求核性窒素含有化合物を含み、これら化合物のモル比を最適化することにより、気泡などの欠陥が認められない成形体を得ることに成功した。カチオン硬化性化合物を本発明に係る熱潜在性重合開始剤で硬化して得られた成形体は、無着色で且つ十分に硬化反応が完結していた。よって本発明は、カチオン硬化性樹脂組成物を低温で効率的に硬化や成形させることができる技術として、産業上非常に有用である。 The thermal latent polymerization initiator according to the present invention is difficult to start curing at room temperature, but can cure a cationic curable compound at a lower temperature. As a result, it is possible to reduce the heating energy required for curing the cationic curable compound, and the curing process is possible even when combined with a material with low heat resistance. The thermal latent polymerization initiator according to the present invention contains a cationic curing catalyst containing a boron atom and a nucleophilic nitrogen-containing compound, and by optimizing the molar ratio of these compounds, it has been possible to successfully obtain a molded product free of defects such as air bubbles. The molded product obtained by curing a cationic curable compound with the thermal latent polymerization initiator according to the present invention was colorless and the curing reaction was fully completed. Therefore, the present invention is very useful industrially as a technology that can efficiently cure and mold a cationic curable resin composition at a low temperature.

本発明に係る熱潜在性重合開始剤は、式(I)で表される化合物(以下、「化合物(I)」という)と、求核性窒素含有化合物を含有する。 The thermal latent polymerization initiator according to the present invention contains a compound represented by formula (I) (hereinafter referred to as "compound (I)") and a nucleophilic nitrogen-containing compound.

化合物(I)は、フルオロフェニル基により電子が引っ張られてホウ素原子が電子不足になっていることから、カチオン硬化性化合物またはそのオリゴマーにより求核攻撃を受けることにより硬化を促進するカチオン硬化触媒として機能する化合物である。 Compound (I) is a compound that functions as a cationic curing catalyst that accelerates curing by undergoing nucleophilic attack by a cationic curable compound or its oligomer, since the boron atom is electron deficient due to electrons being attracted by the fluorophenyl group.

炭化水素基Rは、化合物(I)の触媒活性を損なわないものであれば特に制限されないが、例えば、C1-6アルキル基、C2-6アルケニル基、C2-6アルキニル基、C6-12アリール基、C6-12アリール-C1-6アルキル基などが挙げられる。「C1-6アルキル基」は、炭素数1以上、6以下の直鎖状または分枝鎖状の一価飽和脂肪族炭化水素基をいい、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル等が挙げられる。好ましくはC1-4アルキル基であり、より好ましくはC1-2アルキル基であり、最も好ましくはメチルである。 The hydrocarbon group R is not particularly limited as long as it does not impair the catalytic activity of compound (I), and examples thereof include a C1-6 alkyl group, a C2-6 alkenyl group, a C2-6 alkynyl group, a C6-12 aryl group, and a C6-12 aryl- C1-6 alkyl group. The term " C1-6 alkyl group" refers to a linear or branched monovalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and examples thereof include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, and n-hexyl. A C1-4 alkyl group is preferred, a C1-2 alkyl group is more preferred, and methyl is most preferred.

「C2-6アルケニル基」は、炭素数が2以上、6以下であり、少なくとも一つの炭素-炭素二重結合を有する直鎖状または分枝鎖状の一価不飽和脂肪族炭化水素基をいう。例えば、エテニル(ビニル)、1-プロペニル、2-プロペニル(アリル)、イソプロペニル、2-ブテニル、3-ブテニル、イソブテニル、ペンテニル、ヘキセニル等である。好ましくはC2-4アルケニル基であり、より好ましくはエテニル(ビニル)または2-プロペニル(アリル)である。 The term " C2-6 alkenyl group" refers to a straight-chain or branched-chain monovalent unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms and at least one carbon-carbon double bond. Examples include ethenyl (vinyl), 1-propenyl, 2-propenyl (allyl), isopropenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, isobutenyl, pentenyl, hexenyl, etc. A C2-4 alkenyl group is preferred, and ethenyl (vinyl) or 2-propenyl (allyl) is more preferred.

「C2-6アルキニル基」は、炭素数が2以上、6以下であり、少なくとも一つの炭素-炭素三重結合を有する直鎖状または分枝鎖状の一価不飽和脂肪族炭化水素基をいう。例えば、エチニル、1-プロピニル、2-プロピニル、2-ブチニル、3-ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル等である。好ましくはC2-4アルキニル基であり、より好ましくはC2-3アルキニル基である。 The term " C2-6 alkynyl group" refers to a straight-chain or branched-chain monovalent unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 6 carbon atoms and having at least one carbon-carbon triple bond. Examples include ethynyl, 1-propynyl, 2-propynyl, 2-butynyl, 3-butynyl, pentynyl, hexynyl, etc. A C2-4 alkynyl group is preferred, and a C2-3 alkynyl group is more preferred.

「C6-12アリール基」とは、炭素数が6以上、12以下の一価芳香族炭化水素基をいう。例えば、フェニル、ナフチル、インデニル、ビフェニル等であり、好ましくはフェニルである。 The term "C 6-12 aryl group" refers to a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms and no more than 12 carbon atoms. Examples include phenyl, naphthyl, indenyl, biphenyl, etc., and preferably phenyl.

「C6-12アリール-C1-6アルキル基」は、C6-12アリール基に置換されているC1-6アルキル基であり、例えばベンジルが挙げられる。 The "C 6-12 aryl-C 1-6 alkyl group" is a C 1-6 alkyl group substituted with a C 6-12 aryl group, and examples thereof include benzyl.

炭化水素基Rは、置換基を有していてもよい。C1-6アルキル基、C2-6アルケニル基、C2-6アルキニル基、およびC6-12アリール-C1-6アルキル基中のC1-6アルキル基などの脂肪族炭化水素の置換基αとしては、特に制限されないが、例えば、C1-6アルコキシ基、C1-6アルコキシ-カルボニル基、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シアノ基、およびニトロ基から選択される置換基が挙げられ、C6-12アリール基、およびC6-12アリール-C1-6アルキル基中のC6-12アリール基などの芳香族炭化水素の置換基βとしては、例えば、C1-6アルキル基、C1-6アルコキシ基、C1-6アルコキシ-カルボニル基、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シアノ基、およびニトロ基から選択される置換基が挙げられる。 The hydrocarbon group R may have a substituent. The substituent α of an aliphatic hydrocarbon such as a C 1-6 alkyl group, a C 2-6 alkenyl group, a C 2-6 alkynyl group, and a C 1-6 alkyl group in a C 6-12 aryl-C 1-6 alkyl group is not particularly limited, and examples thereof include substituents selected from a C 1-6 alkoxy group, a C 1-6 alkoxy-carbonyl group, a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an amino group, a halogeno group, a cyano group, and a nitro group, and the substituent β of an aromatic hydrocarbon such as a C 6-12 aryl group, and a C 6-12 aryl group in a C 6-12 aryl-C 1-6 alkyl group includes substituents selected from a C 1-6 alkyl group, a C 1-6 alkoxy group, a C 1-6 alkoxy-carbonyl group, a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an amino group, a halogeno group, a cyano group, and a nitro group.

炭化水素基Rが置換基を有する場合、置換基の数は置換可能であれば特に制限されないが、例えば1以上、5以下とすることができる。置換基数が2以上である場合、2以上の置換基は互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。 When the hydrocarbon group R has a substituent, the number of the substituents is not particularly limited as long as the substituents are substitutable, but can be, for example, 1 or more and 5 or less. When the number of the substituents is 2 or more, the 2 or more substituents may be the same or different.

化合物(I)の反応機構より、フェニル基上のフルオロ基の数は多い方が好ましく、またフルオロフェニル基の数は多い方が好ましい一方で、R基の数は少ない方が好ましい。よって、式(I)中、lは2以上、3以上または4以上が好ましく、5がより好ましく、mは2以上が好ましく、3が好ましく、nは2以下または1以下が好ましく、0がより好ましい。かかる観点より、化合物(I)としては、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(TPB)が好適である。 From the reaction mechanism of compound (I), it is preferable that the number of fluoro groups on the phenyl group is large, and it is also preferable that the number of fluorophenyl groups is large, while the number of R groups is small. Therefore, in formula (I), l is preferably 2 or more, 3 or more, or 4 or more, and more preferably 5, m is preferably 2 or more, and preferably 3, and n is preferably 2 or less, or 1 or less, and more preferably 0. From this perspective, tris(pentafluorophenyl)borane (TPB) is suitable as compound (I).

本発明において求核性窒素含有化合物は、おそらく常温下においては求核性窒素含有化合物に含まれる求核性窒素原子の孤立電子対が化合物(I)のホウ素原子に配位することにより化合物(I)の触媒活性を抑制する一方で、加熱下においては化合物(I)から分離して化合物(I)の触媒活性を顕在化するよう働くと考えられる。 In the present invention, the nucleophilic nitrogen-containing compound is thought to inhibit the catalytic activity of compound (I) at room temperature by coordinating the lone electron pair of the nucleophilic nitrogen atom contained in the nucleophilic nitrogen-containing compound to the boron atom of compound (I), while it is thought to separate from compound (I) under heating to activate the catalytic activity of compound (I).

求核性窒素含有化合物は、前記作用機構により求核性窒素原子が化合物(I)の触媒活性を調節できるものであり、窒素原子を有する化合物であっても、その窒素原子がN,N-ジイソプロピルエチルアミンやジアザビシクロウンデセン等のように立体障害のために求核性を有さないか或いは求核性が低い非求核性窒素原子のみである化合物は含まれない。また、窒素原子を含む化合物であっても、アミド基や一般的なイミノ基のように求核性を有さない窒素原子のみを含む化合物は含まれない。 Nucleophilic nitrogen-containing compounds are compounds in which the nucleophilic nitrogen atom can regulate the catalytic activity of compound (I) through the above-mentioned mechanism of action, and do not include compounds in which the nitrogen atom is not nucleophilic due to steric hindrance or is only a non-nucleophilic nitrogen atom with low nucleophilicity, such as N,N-diisopropylethylamine and diazabicycloundecene. In addition, compounds containing nitrogen atoms do not include compounds that contain only nitrogen atoms that are not nucleophilic, such as amide groups or general imino groups.

求核性窒素含有化合物としては、例えば、アンモニア;モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノイソプロピルアミン、モノブチルアミン等のモノC1-6アルキルアミン;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、メチルエチルアミン等のジC1-6アルキルアミン;エチレンジアミン等の多価アミン等が挙げられる。硬化物から除去され易いという観点からは、より低沸点の求核性窒素含有化合物が好ましく、具体的にはアンモニアおよび/またはモノC1-6アルキルアミンが好ましく、アンモニアがより好ましい。 Examples of the nucleophilic nitrogen-containing compound include ammonia, mono-C 1-6 alkylamines such as monomethylamine, monoethylamine, monoisopropylamine, monobutylamine, etc., di-C 1-6 alkylamines such as dimethylamine, diethylamine, diisopropylamine, methylethylamine, etc., and polyvalent amines such as ethylenediamine, etc. From the viewpoint of being easily removed from the cured product, a nucleophilic nitrogen-containing compound having a lower boiling point is preferred, specifically, ammonia and/or a mono-C 1-6 alkylamine is preferred, and ammonia is more preferred.

本発明に係る熱潜在性重合開始剤においては、化合物(I)に対する求核性窒素含有化合物に含まれる求核性窒素原子のモル比が2以上である。上記の通り、常温においては、求核性窒素含有化合物に含まれる求核性窒素原子の孤立電子対が化合物(I)のホウ素原子に配位することにより化合物(I)の触媒活性が抑制されていると考えられるので、ここでの求核性窒素原子は、その孤立電子対が求電子性基に配位できるものであり、ルイスの定義による塩基性を示すものである。よって、例えばN-メチルイミダゾールは2個の窒素原子を含むが、塩基性を示すアミノ基は1個のみであり、一価の塩基であるといえるので、前記モル比の算出で考慮するアミノ基は1分子あたり1個である。 In the thermal latent polymerization initiator according to the present invention, the molar ratio of the nucleophilic nitrogen atom contained in the nucleophilic nitrogen-containing compound to compound (I) is 2 or more. As described above, at room temperature, it is considered that the lone electron pair of the nucleophilic nitrogen atom contained in the nucleophilic nitrogen-containing compound is coordinated to the boron atom of compound (I), thereby suppressing the catalytic activity of compound (I). Therefore, the nucleophilic nitrogen atom here is one whose lone electron pair can be coordinated to an electrophilic group and exhibits basicity according to the Lewis definition. Thus, for example, N-methylimidazole contains two nitrogen atoms, but has only one amino group that exhibits basicity and can be said to be a monovalent base, so the number of amino groups taken into account in calculating the molar ratio is one per molecule.

前記モル比が2以上であることによって、本発明に係る熱潜在性重合開始剤は常温で硬化を開始しないといえ、前記モル比が高いほど硬化開始温度は高いといえる。よって、前記モル比としては、2.2以上または2.5以上が好ましく、3以上がより好ましい。 When the molar ratio is 2 or more, the thermal latent polymerization initiator of the present invention does not start curing at room temperature, and the higher the molar ratio, the higher the curing initiation temperature. Therefore, the molar ratio is preferably 2.2 or more or 2.5 or more, and more preferably 3 or more.

一方、前記モル比が過剰に高いと、硬化が開始されなかったり、求核性窒素含有化合物が加熱により硬化物から除去される際に気泡が生じるおそれがあり得るが、前記モル比が10以下であれば、硬化がより確実に開始され、また、気泡の発生が抑制され得る。前記モル比としては、8以下が好ましく、6以下がより好ましい。 On the other hand, if the molar ratio is too high, curing may not start or bubbles may occur when the nucleophilic nitrogen-containing compound is removed from the cured product by heating. However, if the molar ratio is 10 or less, curing starts more reliably and the generation of bubbles can be suppressed. The molar ratio is preferably 8 or less, and more preferably 6 or less.

化合物(I)または求核性窒素含有化合物の少なくとも一方が常温で液体である場合には、熱潜在性重合開始剤は、化合物(I)と求核性窒素含有化合物を混合するのみで調製してもよい。化合物(I)と求核性窒素含有化合物の両方が常温で固体であるような場合には、溶媒中、化合物(I)と求核性窒素含有化合物を混合して熱潜在性重合開始剤を調製することが好ましい。使用する溶媒は、化合物(I)と求核性窒素含有化合物との錯体形成を阻害せず、且つこれらを適度に溶解できるものであれば、特に制限されないが、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒;n-ヘキサン等の脂肪族炭化水素溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;酢酸エチル等のエステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒;ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;γ-ブチロラクトン等のラクトン系溶媒;エチレンカーボネート等の炭酸エステル系溶媒、およびこれら2種以上の混合溶媒を使用することができる。 When at least one of compound (I) or the nucleophilic nitrogen-containing compound is liquid at room temperature, the thermal latent polymerization initiator may be prepared by simply mixing compound (I) and the nucleophilic nitrogen-containing compound. When both compound (I) and the nucleophilic nitrogen-containing compound are solid at room temperature, it is preferable to prepare the thermal latent polymerization initiator by mixing compound (I) and the nucleophilic nitrogen-containing compound in a solvent. The solvent used is not particularly limited as long as it does not inhibit the formation of a complex between compound (I) and a nucleophilic nitrogen-containing compound and can dissolve them appropriately. For example, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene; aliphatic hydrocarbon solvents such as n-hexane; ketone-based solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; alcohol-based solvents such as methanol, ethanol, and isopropanol; ether-based solvents such as tetrahydrofuran; ester-based solvents such as ethyl acetate; nitrile-based solvents such as acetonitrile; halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform; amide-based solvents such as dimethylformamide; sulfoxide-based solvents such as dimethyl sulfoxide; lactone-based solvents such as γ-butyrolactone; carbonate-based solvents such as ethylene carbonate, and mixed solvents of two or more of these can be used.

本発明に係るカチオン硬化性樹脂組成物は、前記熱潜在性重合開始剤、およびカチオン硬化性化合物を含有する。 The cationic curable resin composition according to the present invention contains the above-mentioned thermal latent polymerization initiator and a cationic curable compound.

カチオン硬化性化合物は、ルイス酸である化合物(I)を重合開始剤とし、化合物(I)を攻撃することによりカチオンを生成する官能基を有し、生成したカチオンが別分子の同官能基により攻撃されることにより、重合鎖が伸長して硬化する化合物をいう。 A cationic curing compound is a compound that uses a Lewis acid, compound (I), as a polymerization initiator, has a functional group that generates a cation by attacking compound (I), and when the generated cation is attacked by the same functional group of another molecule, the polymer chain extends and the compound hardens.

カチオン硬化性化合物としては、例えば、エポキシ化合物などの環状エーテル;環状スルフィド;環状アミン;イソブテン、ビニルエーテル、α-メチルスチレン等のスチレン類、ビニルカルバゾール、シクロペンタジエン、ノルボルナジエン、インデン、テトラヒドロインデン、β-ピネン等のビニルモノマー;1,3-ジオキソラン、1,3,5-トリオキサン、ビシクロオルソエステル、スピロオルソカーボナート等の環状アセタール;2-オキサゾリン等の環状イミノエーテル;β-プロピオラクトン、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン等のラクトン類が挙げられる。 Examples of cationic curable compounds include cyclic ethers such as epoxy compounds; cyclic sulfides; cyclic amines; styrenes such as isobutene, vinyl ether, and α-methylstyrene; vinyl monomers such as vinylcarbazole, cyclopentadiene, norbornadiene, indene, tetrahydroindene, and β-pinene; cyclic acetals such as 1,3-dioxolane, 1,3,5-trioxane, bicycloorthoesters, and spiroorthocarbonates; cyclic iminoethers such as 2-oxazoline; and lactones such as β-propiolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone.

カチオン硬化性化合物と熱潜在性重合開始剤の量は適宜調整すればよいが、例えば、カチオン硬化性化合物100質量部に対する熱潜在性重合開始剤の割合、特に化合物(I)と求核性窒素含有化合物との合計質量の割合を0.01質量部以上、10質量部以下とすることができる。当該割合が当該範囲内であれば、カチオン硬化性化合物の硬化をより効果的に促進することができる。前記割合としては、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましく、また、5質量部以下が好ましく、2質量部以下がより好ましい。 The amounts of the cationic curable compound and the thermal latent polymerization initiator may be adjusted as appropriate. For example, the ratio of the thermal latent polymerization initiator to 100 parts by mass of the cationic curable compound, particularly the ratio of the total mass of compound (I) and the nucleophilic nitrogen-containing compound, may be 0.01 parts by mass or more and 10 parts by mass or less. If the ratio is within the range, the curing of the cationic curable compound can be more effectively promoted. The ratio is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and is preferably 5 parts by mass or less, and more preferably 2 parts by mass or less.

カチオン硬化性化合物が常温で液体である場合などには、本発明に係るカチオン硬化性樹脂組成物は、熱潜在性重合開始剤とカチオン硬化性化合物を混合するのみで調製してもよい。しかし、熱潜在性重合開始剤とカチオン硬化性化合物の両方が常温で固体である場合などには、溶媒を用いることが好ましい。 In cases where the cationic curable compound is liquid at room temperature, the cationic curable resin composition of the present invention may be prepared by simply mixing the heat latent polymerization initiator and the cationic curable compound. However, in cases where both the heat latent polymerization initiator and the cationic curable compound are solid at room temperature, it is preferable to use a solvent.

カチオン硬化性樹脂組成物に用いる溶媒としては、熱潜在性重合開始剤とカチオン硬化性化合物を適度に溶解することができ、且つ硬化を阻害しないものであれば特に制限されないが、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒;n-ヘキサン等の脂肪族炭化水素溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;酢酸エチル等のエステル系溶媒;アセトニトリル等のニトリル系溶媒;クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒;ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;γ-ブチロラクトン等のラクトン系溶媒;エチレンカーボネート等の炭酸エステル系溶媒;これら2以上の混合溶媒を挙げることができる。 The solvent used in the cationic curable resin composition is not particularly limited as long as it can adequately dissolve the thermal latent polymerization initiator and the cationic curable compound and does not inhibit curing. Examples of the solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene; aliphatic hydrocarbon solvents such as n-hexane; ketone-based solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; alcohol-based solvents such as methanol, ethanol, and isopropanol; ether-based solvents such as tetrahydrofuran; ester-based solvents such as ethyl acetate; nitrile-based solvents such as acetonitrile; halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform; amide-based solvents such as dimethylformamide; sulfoxide-based solvents such as dimethyl sulfoxide; lactone-based solvents such as γ-butyrolactone; carbonate-based solvents such as ethylene carbonate; and mixed solvents of two or more of these.

カチオン硬化性樹脂組成物には、熱潜在性重合開始剤とカチオン硬化性化合物などに加えて、一般的な添加剤を配合してもよい。かかる添加剤としては、例えば、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、酸化防止剤、顔料などが挙げられる。 In addition to the thermal latent polymerization initiator and the cationic curable compound, the cationic curable resin composition may contain general additives. Examples of such additives include antistatic agents, flame retardants, antibacterial agents, antioxidants, and pigments.

カチオン硬化性樹脂組成物の硬化開始温度としては、50℃以上が好ましい。ほとんどの国の最高気温は50℃を下回るため、硬化開始温度が50℃以上であれば、カチオン硬化性樹脂組成物は常温で硬化しないといえる。一方、硬化開始温度が高過ぎると、硬化のためのエネルギー量が増加することになるので、硬化開始温度としては90℃以下が好ましい。硬化開始温度としては、55℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、また、85℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。 The curing start temperature of the cationic curable resin composition is preferably 50°C or higher. Since the maximum temperature in most countries is below 50°C, if the curing start temperature is 50°C or higher, the cationic curable resin composition will not cure at room temperature. On the other hand, if the curing start temperature is too high, the amount of energy required for curing will increase, so the curing start temperature is preferably 90°C or lower. The curing start temperature is preferably 55°C or higher, more preferably 60°C or higher, and is preferably 85°C or lower, more preferably 80°C or lower.

カチオン硬化性樹脂組成物を示差走査熱量測定(DSC)に付すと、硬化開始温度以降、加熱温度を上げるに従って硬化が進行し、それに伴って発熱量も上昇していくが、ある温度で発熱量はピークに達し、その後、発熱量は低下していく。かかる発熱量のピークトップに対応する温度が低い程、硬化のための加熱に要する総エネルギー量は少なくなり、より少ない量のエネルギーで硬化を完了させられることになる。前記発熱量ピークトップ温度としては、70℃以上、120℃以下が好ましい。前記発熱量ピークトップ温度が70℃以上であれば、硬化開始温度がより確実に常温超になるといえ、120℃以下であれば、硬化エネルギー量をより一層抑制できるといえる。前記発熱量ピークトップ温度としては、75℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましく、また、110℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。 When the cationic curable resin composition is subjected to differential scanning calorimetry (DSC), the curing proceeds as the heating temperature is raised after the curing start temperature, and the amount of heat generated increases accordingly, but the amount of heat generated reaches a peak at a certain temperature, after which the amount of heat generated decreases. The lower the temperature corresponding to the peak top of the amount of heat generated, the smaller the total amount of energy required for heating for curing, and the curing can be completed with a smaller amount of energy. The heat generation peak top temperature is preferably 70°C or higher and 120°C or lower. If the heat generation peak top temperature is 70°C or higher, the curing start temperature can be more reliably above room temperature, and if it is 120°C or lower, the amount of curing energy can be further suppressed. The heat generation peak top temperature is preferably 75°C or higher, more preferably 80°C or higher, and more preferably 110°C or lower, and more preferably 100°C or lower.

本発明に係るカチオン硬化性化合物の硬化方法は、前記熱潜在性重合開始剤と前記カチオン硬化性化合物を混合してカチオン硬化性樹脂組成物を得る工程、および、前記カチオン硬化性樹脂組成物を50℃以上に加熱する工程を含む。カチオン硬化性樹脂組成物は、上記の通り、熱潜在性重合開始剤とカチオン硬化性化合物を混合するのみで容易に調製できる。 The method for curing a cationic curable compound according to the present invention includes a step of mixing the heat latent polymerization initiator and the cationic curable compound to obtain a cationic curable resin composition, and a step of heating the cationic curable resin composition to 50°C or higher. As described above, the cationic curable resin composition can be easily prepared by simply mixing the heat latent polymerization initiator and the cationic curable compound.

カチオン硬化性樹脂組成物の硬化のための加熱温度は、カチオン硬化性樹脂組成物の硬化開始温度以上とし、例えば50℃以上が好ましい。前記加熱温度としては、60℃以上または70℃以上がより好ましく、80℃以上または90℃以上がより更に好ましい。前記加熱温度が硬化開始温度以上であれば硬化は進行すると考えられるが、加熱温度が低いと硬化時間が長くなるので、前記加熱温度としては(カチオン硬化性樹脂組成物の発熱量ピークトップ温度+50℃)以下が好ましく、(カチオン硬化性樹脂組成物の発熱量ピークトップ温度+20℃)以下がより好ましく、(カチオン硬化性樹脂組成物の発熱量ピークトップ温度+10℃)以下がより更に好ましい。 The heating temperature for curing the cationic curable resin composition is equal to or higher than the curing start temperature of the cationic curable resin composition, and is preferably equal to or higher than 50°C. The heating temperature is more preferably equal to or higher than 60°C or 70°C, and even more preferably equal to or higher than 80°C or 90°C. If the heating temperature is equal to or higher than the curing start temperature, curing is considered to proceed, but if the heating temperature is low, the curing time will be long, so the heating temperature is preferably equal to or lower than (the heat generation peak top temperature of the cationic curable resin composition + 50°C), more preferably equal to or lower than (the heat generation peak top temperature of the cationic curable resin composition + 20°C), and even more preferably equal to or lower than (the heat generation peak top temperature of the cationic curable resin composition + 10°C).

本発明に係る熱潜在性重合開始剤は、カチオン硬化性化合物をより低温で硬化させることができるので、例えば、耐熱性の低い材料を貼り合わせるための接着剤成分としての使用や、部品などを実装した後、ユニットごと熱処理し組み上げる一括実装プロセスに適応することが可能である。具合的用途としては、例えば、フィルム、レンズ、カバー、保護板、サポート材、機能性材料用バインダー、コーティング材、絶縁材、接着剤などの光学部品や電子部品に用いることが好適である。 The thermal latent polymerization initiator according to the present invention can cure cationic curable compounds at lower temperatures, and can therefore be used, for example, as an adhesive component for bonding materials with low heat resistance, or can be used in a batch mounting process in which components are mounted and then heat-treated as a unit before assembly. Specific applications include films, lenses, covers, protective plates, support materials, binders for functional materials, coating materials, insulating materials, adhesives, and other optical and electronic components.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and it is of course possible to carry out the invention with appropriate modifications within the scope of the above and below-mentioned aims, and all such modifications are included in the technical scope of the present invention.

実施例1: 熱潜在性重合開始剤の製造
トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(以下、「TPB」と略記する)(0.906g,1.770mmol)に、2mol/Lアンモニア・2-プロパノール溶液(富士フイルム和光純薬社製)(2.084g,5.309mmolのアンモニアを含有)を加え、TPBが溶解するまで1時間攪拌した。
Example 1: Production of thermal latent polymerization initiator To tris(pentafluorophenyl)borane (hereinafter, abbreviated as "TPB") (0.906 g, 1.770 mmol), a 2 mol/L ammonia-2-propanol solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (containing 2.084 g, 5.309 mmol of ammonia) was added, and the mixture was stirred for 1 hour until the TPB was dissolved.

実施例2: 熱潜在性重合開始剤の製造
TPB(0.906g,1.770mmol)に、2mol/Lアンモニア・エタノール溶液(富士フイルム和光純薬社製)(2.642g,6.689mmolのアンモニアを含有)を加え、TPBが溶解するまで1時間攪拌した。
Example 2: Preparation of a thermally latent polymerization initiator To TPB (0.906 g, 1.770 mmol), a 2 mol/L ammonia-ethanol solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (containing 2.642 g, 6.689 mmol of ammonia) was added, and the mixture was stirred for 1 hour until the TPB was dissolved.

実施例3: 熱潜在性重合開始剤の製造
TPB(0.906g,1.770mmol)に、2mol/Lアンモニア・2-プロパノール溶液(富士フイルム和光純薬社製)(4.170g,10.624mmolのアンモニアを含有)を加え、TPBが溶解するまで1時間攪拌した。
Example 3: Production of a thermally latent polymerization initiator To TPB (0.906 g, 1.770 mmol), a 2 mol/L ammonia-2-propanol solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (containing 4.170 g, 10.624 mmol of ammonia) was added, and the mixture was stirred for 1 hour until the TPB was dissolved.

比較例1: 熱潜在性重合開始剤の製造
TPB(10.556g,20.617mmol)に、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸の2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジンエステル(「アデカスタブLA57」アデカ社製,化学構造を以下に示す)(4.200g,5.309mmol)、および炭酸プロピレン(14.000g)を加え、溶解するまで1時間攪拌した。

Figure 0007498587000002
Comparative Example 1: Production of a thermal latent polymerization initiator To TPB (10.556 g, 20.617 mmol), 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidine ester of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid ("ADK STAB LA57", manufactured by ADEKA CORPORATION, chemical structure shown below) (4.200 g, 5.309 mmol) and propylene carbonate (14.000 g) were added, and the mixture was stirred for 1 hour until dissolved.
Figure 0007498587000002

比較例2: 熱潜在性重合開始剤の製造
TPB(0.906g,1.770mmol)に、2mol/Lアンモニア・2-プロパノール溶液(富士フイルム和光純薬社製)(1.292g,3.292mmolのアンモニアを含有)を加え、TPBが溶解するまで1時間攪拌した。
Comparative Example 2: Production of a thermally latent polymerization initiator To TPB (0.906 g, 1.770 mmol), a 2 mol/L ammonia-2-propanol solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (containing 1.292 g, 3.292 mmol of ammonia) was added, and the mixture was stirred for 1 hour until the TPB was dissolved.

実施例1~3および比較例1~2におけるTPBに熱潜在性を付与するためのN化合物、ホウ素に対する求核性窒素のモル比(N/B)、溶媒と開始剤中のTPB濃度を表1に示す。なお、表中の「%」は質量%を示す。 The N-compounds used to impart thermal latency to TPB in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the molar ratio of nucleophilic nitrogen to boron (N/B), and the TPB concentrations in the solvent and initiator are shown in Table 1. Note that "%" in the table indicates mass %.

Figure 0007498587000003
Figure 0007498587000003

試験例1: 安定性試験
(1)樹脂組成物の作製
二官能脂環式エポキシ化合物である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(「セロキサイド2021P」ダイセル社製)100質量部に対して、実施例1~3または比較例1~2の熱潜在性重合開始剤1質量部を均一に混合し、樹脂組成物1~5を作製した。
Test Example 1: Stability test (1) Preparation of resin compositions Resin compositions 1 to 5 were prepared by uniformly mixing 1 part by mass of the thermal latent polymerization initiator of Examples 1 to 3 or Comparative Examples 1 and 2 with 100 parts by mass of 3',4'-epoxycyclohexylmethyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate ("Celloxide 2021P" manufactured by Daicel Corporation), which is a bifunctional alicyclic epoxy compound.

(2)安定性試験
上記樹脂組成物1~5の粘度を、E型粘度計を用いて、測定温度25℃で測定した。次いで、各樹脂組成物を25℃で保管し、1日後および4日後における粘度を同様に測定した。結果を表2に示す。
(2) Stability Test The viscosity of the above resin compositions 1 to 5 was measured at a measurement temperature of 25° C. using an E-type viscometer. Then, each resin composition was stored at 25° C., and the viscosity was measured in the same manner after 1 day and 4 days. The results are shown in Table 2.

Figure 0007498587000004
Figure 0007498587000004

表2に示された結果の通り、重合開始剤(比較例1)にヒンダードアミンを含む樹脂組成物4は、安定性が比較的悪かった。その理由としては、TPBに対するヒンダードアミンの配位力が小さく、TPBの重合触媒能を抑制できなかったことが考えられる。
また、重合開始剤(比較例2)を含む樹脂組成物5は、当初は安定していたが、4日後において安定性の低下が認められた。その理由としては、ホウ素に対する求核性窒素のモル比(N/B)が1.86と小さいため、アンモニアがTPBの重合触媒能を十分に抑制できなかったことが考えられる。
それに対して、ホウ素に対する求核性窒素のモル比(N/B)が大きい重合開始剤(実施例1~3)を含む樹脂組成物1~3は、製造後4日経過しても大きな粘度変化は認められず、優れた常温安定性を有することが示された。
As shown in the results in Table 2, the resin composition 4 containing a hindered amine in the polymerization initiator (Comparative Example 1) had relatively poor stability. The reason for this is considered to be that the coordination power of the hindered amine with respect to TPB was small, and the polymerization catalytic activity of TPB could not be suppressed.
Resin composition 5 containing the polymerization initiator (Comparative Example 2) was stable at first, but after 4 days, its stability was found to have decreased. This is thought to be because the molar ratio of nucleophilic nitrogen to boron (N/B) was as small as 1.86, and therefore ammonia was unable to sufficiently suppress the polymerization catalytic activity of TPB.
In contrast, resin compositions 1 to 3 containing polymerization initiators (Examples 1 to 3) with a large molar ratio of nucleophilic nitrogen to boron (N/B) did not show any significant change in viscosity even four days after production, demonstrating that they have excellent room temperature stability.

試験例2: 示差走査熱量測定(DSC)
試験例1で作製した各樹脂組成物12mgを量り取り、測定温度範囲30~300℃、昇温速度10℃/min、窒素流量20mL/minにて示差走査熱量測定を実施した。30~40℃の未硬化領域をベースラインとし、発熱が開始されベースラインの直線延長線から離れた温度を硬化開始温度とした。ピークトップとして、発熱ピークの中で最も強度が高くなる温度を読み取った。結果を表3に示す。
Test Example 2: Differential Scanning Calorimetry (DSC)
12 mg of each resin composition prepared in Test Example 1 was weighed out and subjected to differential scanning calorimetry at a measurement temperature range of 30 to 300°C, a heating rate of 10°C/min, and a nitrogen flow rate of 20 mL/min. The uncured region of 30 to 40°C was taken as the baseline, and the temperature at which heat generation began and moved away from the linear extension of the baseline was taken as the curing initiation temperature. The temperature at which the intensity was highest among the exothermic peaks was read as the peak top. The results are shown in Table 3.

Figure 0007498587000005
Figure 0007498587000005

表3に示された結果の通り、重合開始剤(比較例1)にヒンダードアミンを含む樹脂組成物4は、比較的低温で硬化を開始したものの、ピークトップ温度が高かった。その理由としては、ホウ素に対する求核性窒素のモル比(N/B)が1.03と小さいものの、TPBにいったん配位したヒンダードアミンをTPBから解離させるために必要なエネルギーが大きい可能性がある。
また、重合開始剤(比較例2)を含む樹脂組成物5は、40℃で硬化を開始した。日本でも気温が40℃を超す可能性がないこともなく、これでは安定とは言い難い。
それに対して、ホウ素に対する求核性窒素のモル比(N/B)が大きい重合開始剤(実施例1~3)を含む樹脂組成物1~3は、60℃超で硬化を開始するため、常温では硬化し難いと十分にいえる一方で、硬化開始温度とピークトップ温度が共に比較的低いといえ、硬化のためのエネルギーが小さくて済むことが示された。
As shown in the results in Table 3, Resin composition 4 containing a hindered amine in the polymerization initiator (Comparative Example 1) started curing at a relatively low temperature, but had a high peak top temperature. The reason for this may be that although the molar ratio of nucleophilic nitrogen to boron (N/B) was small at 1.03, the energy required to dissociate the hindered amine once coordinated to TPB from the TPB was large.
Moreover, resin composition 5 containing a polymerization initiator (Comparative Example 2) started curing at 40° C. Even in Japan, the temperature can exceed 40° C., so this is not stable.
In contrast, resin compositions 1 to 3 containing polymerization initiators having a large molar ratio of nucleophilic nitrogen to boron (N/B) (Examples 1 to 3) started curing at temperatures above 60°C, and therefore it can be said that they are difficult to cure at room temperature. However, both the curing initiation temperature and the peak top temperature were relatively low, indicating that less energy was required for curing.

試験例3: 成形評価
ガラス板の上に、10mm×10mmサイズの穴をあけた4mm厚のシリコンゴムシートを貼り付け、ホットプレートの上にのせた。シリコンゴムシートの穴に試験例1で作製した各樹脂組成物を満たし、ガラス板で蓋をした。ホットプレート上、80℃で10分間加熱した後、ガラスとシリコンゴムシートをはずし、硬化物を得、外観を観察した。結果を表4に示す。
Test Example 3: Molding Evaluation A 4 mm thick silicone rubber sheet with a 10 mm x 10 mm hole was attached to a glass plate and placed on a hot plate. The holes in the silicone rubber sheet were filled with each of the resin compositions prepared in Test Example 1 and covered with a glass plate. After heating at 80°C for 10 minutes on the hot plate, the glass and silicone rubber sheet were removed to obtain a cured product, and the appearance was observed. The results are shown in Table 4.

Figure 0007498587000006
Figure 0007498587000006

表4に示された結果の通り、重合開始剤(比較例1)にヒンダードアミンを含む樹脂組成物4は、上記サイズと加熱条件では硬化しなかった。この結果は、ピークトップ温度が高いという試験例2の結果とも一致する。また、使用したヒンダードアミンは分子量が大きいため、気泡の原因とはならないと考えられる。
また、重合開始剤(比較例2)を含む樹脂組成物5は、上記サイズと加熱条件で硬化し、気泡も生じなかった。アミンとしては沸点の低いアンモニアを用いているが、ホウ素に対する求核性窒素の相対量が少ないためか、気泡も生じなかった。
重合開始剤(実施例1~3)を含む樹脂組成物1~3も、上記サイズと加熱条件で硬化し、また、ホウ素に対する求核性窒素の相対量が多いにもかかわらず、気泡も生じなかった。
それに対して、ホウ素に対する求核性窒素のモル比(N/B)が大きい60℃超で硬化を開始するため、常温では硬化し難いと十分にいえる一方で、硬化開始温度とピークトップ温度が共に比較的低いといえ、硬化のためのエネルギーが小さくて済むことが示された。
As shown in the results in Table 4, resin composition 4 containing a hindered amine in the polymerization initiator (Comparative Example 1) did not cure under the above size and heating conditions. This result is consistent with the result of Test Example 2, in which the peak top temperature was high. In addition, since the hindered amine used has a large molecular weight, it is considered that it does not cause bubbles.
Resin composition 5 containing the polymerization initiator (Comparative Example 2) was cured under the above size and heating conditions, and no bubbles were generated. Although ammonia, which has a low boiling point, was used as the amine, no bubbles were generated, probably because the relative amount of nucleophilic nitrogen to boron was small.
Resin compositions 1 to 3 containing the polymerization initiators (Examples 1 to 3) were also cured under the above size and heating conditions, and no bubbles were formed, despite the relative amount of nucleophilic nitrogen to boron being high.
In contrast, since the molar ratio of nucleophilic nitrogen to boron (N/B) is large and curing begins at above 60°C, it can be said that it is difficult to cure at room temperature. However, both the curing initiation temperature and the peak top temperature can be said to be relatively low, which shows that only a small amount of energy is required for curing.

以上の結果より、本発明に係る重合開始剤は、熱潜在性と低温硬化性を併せもつ非常に優れた熱潜在性開始剤であることが実証された。 These results demonstrate that the polymerization initiator of the present invention is an excellent thermally latent initiator that combines thermal latency and low-temperature curing properties.

Claims (8)

カチオン硬化性化合物を硬化する方法であって、
熱潜在性重合開始剤と前記カチオン硬化性化合物を混合してカチオン硬化性樹脂組成物を得る工程、および、
前記カチオン硬化性樹脂組成物を50℃以上、110℃以下に加熱する工程を含み、
前記熱潜在性重合開始剤が、下記式(I)で表される化合物、および求核性窒素含有化合物を含み、
Figure 0007498587000007
[式中、
Fはフルオロ基を示し、
Rは置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、
lは、1以上、5以下の整数を示し、
mは1以上の整数を示し、
nは0以上の整数を示し、
m+n=3であり、
nが2以上の整数である場合、2以上のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。]
前記式(I)で表される化合物に対する前記求核性窒素含有化合物に含まれる求核性窒素原子のモル比が2以上、10以下であり、
前記求核性窒素含有化合物が、アンモニア、モノC1-6アルキルアミン、ジC1-6アルキルアミンまたはエチレンジアミンであることを特徴とする方法。
1. A method for curing a cationically curable compound, comprising the steps of:
A step of mixing a thermal latent polymerization initiator and the cationic curable compound to obtain a cationic curable resin composition; and
The method includes the step of heating the cationic curable resin composition to 50° C. or more and 110° C. or less,
The thermal latent polymerization initiator comprises a compound represented by the following formula (I) and a nucleophilic nitrogen-containing compound,
Figure 0007498587000007
[Wherein,
F represents a fluoro group;
R represents a hydrocarbon group which may have a substituent;
l represents an integer of 1 to 5,
m represents an integer of 1 or more;
n represents an integer of 0 or more;
m+n=3,
When n is an integer of 2 or more, two or more R may be the same or different.
the molar ratio of the nucleophilic nitrogen atom contained in the nucleophilic nitrogen-containing compound to the compound represented by formula (I) is 2 or more and 10 or less;
The method according to claim 1, wherein the nucleophilic nitrogen-containing compound is ammonia, a mono C 1-6 alkylamine, a di C 1-6 alkylamine or an ethylenediamine .
前記モル比が8以下である請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the molar ratio is 8 or less. 前記求核性窒素含有化合物がアンモニアである請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the nucleophilic nitrogen-containing compound is ammonia. 前記式(I)で表される化合物がトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである請求項1~3のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound represented by formula (I) is tris(pentafluorophenyl)borane. 前記カチオン硬化性樹脂組成物が更に溶媒を含む請求項1~4のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the cationic curable resin composition further contains a solvent. 前記カチオン硬化性化合物がエポキシ化合物である請求項1~5のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the cationic curable compound is an epoxy compound. 前記カチオン硬化性樹脂組成物が、前記カチオン硬化性化合物100質量部に対して、前記熱潜在性重合開始剤を0.01質量部以上、10質量部以下含有する請求項1~6のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the cationic curable resin composition contains 0.01 parts by mass or more and 10 parts by mass or less of the thermal latent polymerization initiator per 100 parts by mass of the cationic curable compound. 前記カチオン硬化性樹脂組成物が、帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、酸化防止剤および顔料から選択される1以上の添加剤を更に含む請求項1~7のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the cationically curable resin composition further contains one or more additives selected from an antistatic agent, a flame retardant, an antibacterial agent, an antioxidant, and a pigment.
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