JPH03243602A - 光重合開始剤 - Google Patents

光重合開始剤

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JPH03243602A
JPH03243602A JP6788990A JP6788990A JPH03243602A JP H03243602 A JPH03243602 A JP H03243602A JP 6788990 A JP6788990 A JP 6788990A JP 6788990 A JP6788990 A JP 6788990A JP H03243602 A JPH03243602 A JP H03243602A
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hydrogen
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庸二 今井
Yoshinori Kadoma
義則 門磨
Katsunori Kojima
小島 克則
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、光重合開始剤に関し、さらに詳しくは、波長
400〜650nmの可視光線を照射しながらエチレン
性二重結合を有する化合物を重合させる際に用いられる
、光重合開始剤に関する。
発明の技術的背景 エチレン性二重結合を存する化合物を光重合開始剤の存
在下に光重合する技術はよく知られており、接着剤、塗
料、印刷、プリント基板、フォトレンスト、歯科材料な
どの分野で利用されている。
これらのエチレン性二重結合を有する化合物を光重合す
る際には、工業的にはエネルギーの強い紫外線か利用さ
れているか、光の物質透過性か劣り、また人体に対する
安全面での問題かあり、このような点てはエチレン性二
重結合を有する化合物を光重合する際には、可視光線を
用いることか望まれている。
可視光線を利用した重合法としては、従来種々の研究お
よび提案がなされている。たとえばエチレン性二重結合
を有する化合物の光重合開始剤としては、ケトン類とア
ミン類との組合せ(特公昭54−10986号公報) 
ケトン類とパーオキシエステルとの組合せ(特開昭61
−243807号公報) ケトン類とメルカプト化合物
との組合せ(特開昭61258802号公報) ケトン
類とアゾ化合物との組合せ(特開昭62−275103
号公報)、ケトン類と3級アミンおよびオキシカルボン
酸との組合せ(特開昭62−22804号公報)などが
提案されている。
このような従来の方法のほとんどの場合において、ケト
ン類としては、専らα−ジケトン類が用いられている。
このようなα−ジケトン類の例としては、カンファーキ
ノン、ベンジル、ジアセチル、α−ナフチル、2.3−
ペンタンジオン、2.3−ヘキサンジオン、3.4−へ
ブタンジオン、9.10−フェナントレンキノン等があ
るが、最も好ましい物質としてカンファーキノンが特に
選ばれて利用されている。ところが従来知られている可
視光線重合用のα−ジケトンは、カンファーキノンを除
いて、性能が著しく劣り、実用性に乏しいものであった
また、可視光線重合法の多様化に対応するためには、カ
ンファーキノンだけでは不充分であった。
そこで本発明者らは、α−ジケトンについてさらに鋭意
研究したところ、吸収極大波長を400〜650 nm
に有する2、3−ジオキソビシクロ[2,2,II へ
ブタン誘導体が、優れた光重合性能を有することを見出
し、本発明を完成するに至った。
発明の目的 このように本発明は、可視光照射によってエチレン性二
重結合を有する化合物の光重合を開始させることができ
るような新規な光重合開始剤を提供することを目的とし
ている。また本発明は、可視光照射によってエチレン性
二重結合を有する化合物の光重合を開始させることがで
き、特に歯質に対して充分な接着性を示すとともに、硬
化速度も大きく、かつ重合性モノマーとして広範なモノ
マーを用いることができるような光重合開始剤を提供す
ることを目的としている。
発明の概要 本発明に係る光重合開始剤は、下記一般式[1alで示
される2、3−ジオキソビシクロi2.2. IIヘプ
タン誘導体からなることを特徴としている。
[式中、R−R8は同一てあっても異なっていでもよく
、それぞれ、水素、ハロゲン、低級アルキル基、ハロゲ
ン置換低級アルキル基、−NGOlCOR(Rは−○H
,−X、−OR,oまた9 は−NHであり、Xはハロゲンであり、Rloは低級ア
ルキル基、ハロゲン置換低級アルキル基、CHC0OH
または−(CH2)、−OYてあり、Yは水素、 し、ZおよびAはそれぞれ水素または低級アルキル基で
ある。)、 CHOCO(CH2) 、 OH(nは1〜4の整数を
表わす。) 、−(CH2)、−oy。
−NHY、−NHOCO@   (yおよびnは前記を
意味する。)であり、R4とR5とは結合して酸無水物
基であってもよく、上記R1〜R8の少なくとも1つは
水素以外の基である。コまた本発明に係る特に好ましい
光重合開始剤は、下記一般式[I blで示される2、
3−ジオキソビシクロ[2,2,1+ へブタン誘導体
からなることを特徴としている。
[式中、Rは、前記式[1a]のR9と同様のR9を意
味する。] さらに本発明に係る光重合開始剤は、前記式[Ialで
示される同一または異なる2、3−ジオキソビシクロ[
2,2,IIへブタン誘導体の2〜4分子がそれぞれの
置換基R−R8から選ばれた1つの置換基の末端が直接
、または反応性の官能基を末端に2〜4有する化合物を
介して結合したビスないしテトラキス(2,3−ジオキ
ソビシクロ[2,2,11ヘプタン)誘導体をも含有す
る。
発明の詳細な説明 以下本発明に係る光重合開始剤について、具体的に説明
する。
本発明に係る光重合開始剤は、下記一般式[Ialで示
される23−ジオキソビシクロ[2,2,1]ヘプタン
誘導体からなっている。
[式中、R−R8は同一であって、も異なっていでもよ
く、それぞれ、水素、ハロゲン、低級アルキル基、ハロ
ゲン置換低級アルキル基、−NGO。
−COR9(R9は−OH,−X、−0R1oまたは−
NHであり、Xはハロゲンであり、R10は低級アルキ
ル基、ハロゲン置換低級アルキル基、−CHC0OHま
たは−(CH2)n−0Yであり、Yは水素、 −Co (CH2)、C00Z、または−P (OH)
 2であり、nは1〜4の整数を表わ1 し、ZおよびAはそれぞれ水素または低級アルキル基で
ある。)、 CHOCO(CH2) n OR(nは1〜4の整数を
表わす。)、−(CH2)n−OY、前記を意味する。
)であり、RとR5とは結合して酸無水物基であっても
よぐ、上記゛R1〜R8の少なくとも1つは水素以外の
基である。]このような上上記般式[1a]で示される
2、3−ジオキソビシクロ[2,2,I]へブタン誘導
体としては、具体的には、下記のような化合物が用いら
れる。
/ 本発明の光重全開、始剤とし′で特に好ましい光重合開
始剤は、下記一般式[I blで示される2、3−ジオ
キソビシクロ[2,2,1]ヘプタン誘導体からなって
いる。
〔式中、R9は、それぞれ、水素、ノーロゲン、低級ア
ルキル基、ハロゲン置換低級アルキル基、NGO,−C
OR(R9は−OH,−X。
0Rまたは−NH2であり、XはハロゲンであG す、Rloは低級アルキル基、ハロゲン置換低級アルキ
ル基、−CH2COOHまたは (CH,) n−oYであり、Yは水素、Co (CH
2)。cooz、または O nは1〜4の整数を表わし、ZおよびAはそれぞれ水素
または低級アルキル基である。)CHOCO(CH2)
 n OH(nは1〜4の上記のような一般式[1bl
て示される2、3−ジオキソビシクロ[2,2,同へブ
タン誘導体としては、具体的には、下記のような化合物
が用いられる。
さらに本発明の光重合開始剤は、下記一般式[ [式中、R−R8は同一であっても異なっていでもよく
、それぞれ、水素、ハロゲン、低級アルキル基、ハロゲ
ン置換低級アルキル基、−NGOl−COR9(R9は
−OH,−X、−OR,oまたは−NHであり、Xはハ
ロゲンであり、R10は低級アルキル基、ハロゲン置換
低級アルキル基、−C,HC0OHまたは−(CH2)
、−0YI?あり、Yは水素、 −CO(CH2) cooz。
または υ し、2およびAはそれぞれ水素または低級アルキル基で
ある。)、 CHOCO(CH2) 、 OH(nは1〜4のR−R
8から選ばれた1つの末端で直接、あるいは反応性の官
能基を末端に2〜4有する化合物を介してエステル、ア
ミド、酸無水物、ウレタン、尿素、エーテル、リン酸エ
ステルなどの結合形態で結合したもので、具体的には、
下記のような化合物が用いられる。
/′ 前記を意味する。)であり、RとR3とは結合して酸無
水物基であってもよく、上記R1〜R8の少なくとも1
つは水素以外の基である。]で示される同一または異な
る2、3−ジオキソビシクロ[2,2,1]へブタン誘
導体の2〜4分子がそれぞれの置換基R−R8から選ば
れた1つの置換基の末端が直接、または反応性の官能基
を末端に2〜4有する化合物を介して結合したビスない
しテトラキス(2,3−ジオキソビシクロ[2,2,1
]ヘプタン)誘導体をも含有する。
すなわち、このようなビスないしテトラキス(2,3−
ジオキソビシクロ[2,2,1]ヘプタン)誘導体は、
前記一般式[■11で示される化合物が、上記のような
一般式[Ialおよび[Ihlて示される光重合開始剤
、ならびに一般式[Ialで示される化合物のビス体な
いしテトラキス体からなる光重合開始剤は、一般に40
0〜650 nmの可視光領域に吸収を有し、特に45
0〜530 nmの波長領域に吸収を有することが好ま
しい。
また、上記のような一般式[Ialで示される化合物の
ビス体ないしテトラキス体からなる光重合開始剤は、た
とえばR−R8から選ばれた置換基の1つの末端が−N
H、−OH,−COOH。
X、−COX (Xはハロゲンを示す。)式[Ialで
示される化合物と、エステル、アミド、酸無水物、ウレ
タン、尿素、エーテル、リン酸エステルなどの結合形態
で結合する前記化合物と同様の反応性の置換基を有する
一般式[Ialて示される化合物、あるいは反応性の官
能基を末端に2〜4有する化合物とを反応することによ
って得ることができる。
すなわち、R+ ””’ Rsから選ばれた置換基の1
つが−Co−CIである一般式[I IIで示される化
合物とジオール類との反応により CO(CH2)、  CO(n=1〜6)を有するもの
が、また、前記と同様の置換基が−CH20Hである一
般式[181で示される化合物とジカルボン酸クロリド
、ジイソシアナートなるものを得ることができる。
また、トリス体は上に述べたような一般式[11]で示
される化合物とトリメチロールプロパンのような反応性
の官能基を末端に3個有する化合物とを反応することに
よって得ることができ、テトラキス体は上に述べたよう
な一般式[I3]で示される化合物とペンタエリスリト
ールのような反応性の官能基を末端に4個有する化合物
とを反応することによって得ることができる。
上記のような一般式[1alおよび[Iblて示される
光重合開始剤、ならびに一般式[I alで示される化
合物のビス体ないしテトラキス体からなる光重合開始剤
は、単独で用いることもできるか、エチレン性二重結合
を有する化合物の重合時間を短縮するという実用上の見
地からは、カンファーキノン系光重合開始剤で従来行な
われているように、アミン類、チオール類、ホスフィン
類、有機スルフィン酸類、有機過酸化物類、バルビッー
ル酸類、チオバルビッール酸類などと組合せて用いるこ
とが好ましく、このような化合物としては、具体的には
、以下のような化合物が用いられる。
NN−ジメチルアミノエチルメタクリレート、NN−ジ
エチルアミノエチルメタクリレート、Nフェニルグリシ
ン、p−ジメチルアミノベンズアルデヒト、N、N−ジ
メチルアニリン、チオフェノール、チオサリチル酸、p
−トルエンスルフィン酸、5−ブチルバルビッール酸、
1.3.5− hリメチルチオバルビッール酸など。
上記のような光重合開始剤は、エチレン性二重結合を有
する重合可能な化合物の光重合を開始するために用いら
れるが、エチレン性二重結合を有する重合可能な化合物
としては、下記のような化合物のモノマー ダイマー 
トリマー オリゴマー、ポリマーなどが用いられる。
メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメ
タクリレート、ブチルメタクリレート、グリシジルメタ
クリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、3
−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸
またはメタクリル酸のアルキルエステルまたはグリシジ
ルエステル類;エチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、トルエチレングリコール、テトラエチレングリコ
ール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコールな
どのジアクリル酸エステルあるいはジメタクリル酸エス
テル類、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタ
ンなどのトリアクリル酸エステルあるいはトリメタクリ
ル酸エステル類;テトラメチロールエタンのトリアクリ
ル酸エステルあるいはトリメタクリル酸エステル類;テ
トラメチロールエタンのテトラアクリル酸エステルある
いはテトラメタクリル酸エステル類;ビスフェノール−
Aジメタクリレート、ヒスフェノール−A−ジグリシジ
ルメタクリレート、2.2−ビス(4−メタクリロキシ
エトキシフェニル)プロパン;アクリル酸、メタクリル
酸、無水メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水
マレイン酸、p−メタクリロキシ安息香酸、N−2−ヒ
ドロキシ−3−メタクリロキシプロピル−N−フェニル
グリシン、4−メタクリロイルオキシエトキシカルボニ
ルフタル酸、4−メタクリロイルオキシエトキシカルボ
ニルフタル酸無水物など。
このうち特に、メチルメタクリレートなとのアクリル酸
またはメタクリル酸のアルキルエステル、ジアクリル酸
またはジメタクリル酸のエステルか好ましい。
上記のような光重合開始剤を含む接着剤組成物は、重合
性モノマーに加えて、たとえば4−メタクリロイルオキ
シエトキシカルボニルフタル酸無水物、4−メタクリロ
イルオキシエトキシカルボニルフタル酸などの接着促進
モノマーを含んでいてもよい。
さらに上記のような接着剤組成物は、ポリマーフィラー
、安定剤を含んでいてもよく、たとえばポリメチル(メ
タ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレートな
どの単官能性モノマーの重合体または共重合体を、重合
収縮を低下させたり、組成物の粘度を調整したりするた
めのポリマーとして含んでいてもよい。またフィラーと
して、粒径1〜100μm程度のガラスピーズ、酸化ア
ルミナ、α−石英粉、コロイダルシリカなどを含んでい
てもよく、安定剤として、ハイドロキノンモノメチルエ
ーテル、l−ブチル−p−クレゾール、ヒドロキシメト
キシベンゾフェノンなどを含んでいてもよい。
発明の効果 上記のような一般式[I+]および[Iblで示される
光重合開始剤、ならびに一般式[Ialで示される化合
物のビス体な(、Xしテトラキス体からなる光重合開始
剤を用いると、可視光線を照射することにより、エチレ
ン性不飽和結合を有する重合可能な化合物を速やかに重
合硬化することが可能となる。このように本発明に係る
光重合開始剤は、紫外線ではなく可視光線により重合可
能なため、人体に対して安全であり、光の透過性も優れ
、重合硬化の深さ特性、経済性、作業性の点でも優れて
おり、歯科用材料、接着剤、印刷、塗料、がん具等の分
野に利用できる。特にカルボキシル基、酸無水物基、水
酸基等の官能基を有する一般式[Iblで示される2、
3−ジオキソビシクロ[2,2,IIへブタン誘導体に
あっては、それら官能基の特色を生かした利用が展開で
きる。
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
実施例1〜15.比較例1〜6 メチルメタクリレートに、本発明の光重合開始剤あるい
はカンファーキノンおよび還元剤である]、 3.5−
 トリメチルチオバルビッール酸(TMTB)あるいは
N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMA
HMA)を表1に示すような所定量を溶解させ、液成分
とした。粉成分としてポリメチルメタクリレート系ポリ
マー微粉末を用い、表1に示すような所定量を液成分と
混合し、やわらかい餅状物とした。これを内径8−1長
さ8コのポリエチレン容器につめ、熱電対をさし、上か
ら可視光線照射器T+anslux(Kalxer社製
)により可視光線を照射し、室温で重合硬化させ、時間
と温度変化を記録した。光照射開始から最高温度到達ま
での時間を硬化時間として測定した。
結果を表1に示す。
なお上記のような化合物[A]は、酢酸エチルを溶媒と
して測定した場合の吸収極大は、463.6nmに認め
られた。また化合物[B]は、同様に459.2nmに
吸収極大が認められ、化合物CC]は462.4nmに
吸収極大が認められ、化合物[DJは462.8nmに
吸収極大が認められた。
実施例16〜36、比較例7〜9 トリエチレングリコールジメタクリレートに表2に示す
本発明の光重合開始剤E−Jあるいはカンファーキノン
とを還元剤を添加しないで、あるいは還元剤としてN、
N−ジメチルアミンエチルメタクリレート(DMAHM
A)あるいはN−フェニルグリシン(N P C)をそ
れぞれ1モル%添加してそれぞれの光重合開始剤が1モ
ル%となるように溶解させた試料を調製した。
それぞれの試料を示差走査熱量計(DSC)の測定用容
器に取り、上から可視光線照射器T+an+1ux(K
olset社製)により可視光線を照射し、40℃で重
合硬化させ、光照射開始から最高温度到達まX=Ctて
あり X=OCH2C1−1,B rてあり X = OCH3である。
での時間を硬化時間として測定した。
結果を表2に示す。
表2 / が認められた。
において、 E、  R=C0O(CH2) 40Hであり;■ F、  R=C0O(C112) 40CO−CH=C
IICOOHであり;H,R=−CH20Hであり; 1、  R=−CH0COCI+3であり。
2 J 、  R= −Cl2oco−CLCHCOOHで
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)下記一般式[ I a]で示される2,3−ジオキソ
    ビシクロ[2,2,1]ヘプタン誘導体からなることを
    特徴とする光重合開始剤: ▲数式、化学式、表等があります▼・・・[ I a] [式中、R_1〜R_8は同一であっても異なっていて
    もよく、それぞれ、水素、ハロゲン、低級アルキル基、
    ハロゲン置換低級アルキル基、−NCO、−COR_9
    (R_9は−OH、−X、−OR_1_0または−NH
    _2であり、Xはハロゲンであり、R_1_0は低級ア
    ルキル基、ハロゲン置換低級アルキル基、−CH_2C
    OOHまたは−(CH_2)_n−OYであり、Yは水
    素、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、−COCH=CH
    COOZ、 −CO(CH_2)_nCOOZ、または ▲数式、化学式、表等があります▼であり、nは1〜4
    の整数を表わ し、ZおよびAはそれぞれ水素または低級アルキル基で
    ある。)、 −CH_2OCO(CH_2)_nOH(nは1〜4の
    整数を表わす。)、−(CH_2)_nOY、−NHY
    、▲数式、化学式、表等があります▼(Yおよびnは 前記を意味する。)であり、R_4とR_5とは結合し
    て酸無水物基であってもよく、上記R_1〜R_8の少
    なくとも1つは水素以外の基である。]2)上記R_1
    、R_3、R_4、R_5およびR_6が水素であり、
    R_2が水素または低級アルキル基であり、R_7が低
    級アルキル基であり、R_8がカルボキシル基またはそ
    の誘導体である請求項第1項に記載の光重合開始剤。 3)上記R_1、R_3、R_4、R_6、R_7およ
    びR_8が水素であり、R_2が水素であり、R_5が
    低級アルキル基である請求項第1項に記載の光重合開始
    剤。 4)上記R_1、R_3、R_4、R_6、R_7およ
    びR_8が水素であり、R_2が低級アルキル基であり
    、R_5が水素である請求項第1項に記載の光重合開始
    剤。 5)上記R_1、R_2、R_3、R_6、R_7およ
    びR_8が水素であり、R_4およびR_5が低級アル
    キル基である請求項第1項に記載の光重合開始剤。 6)上記R_1、R_3、R_4、R_7およびR_8
    が水素であり、R_2が水素または低級アルキル基であ
    り、R_5およびR_6は低級アルキル基である請求項
    第1項に記載の光重合開始剤。 7)上記R_1、R_2、R_3、R_4、R_6、R
    _7およびR_8が水素であり、R_5がカルボキシル
    基またはその誘導体である請求項第1項に記載の光重合
    開始剤。 8)上記R_1、R_3、R_6、R_7およびR_8
    が水素であり、R_2が水素または低級アルキル基であ
    り、R_4およびR_5がカルボキシル基またはその誘
    導体である請求項第1項に記載の光重合開始剤。 9)上記R_3、R_6、R_7およびR_8が水素で
    あり、R_1および R_2が低級アルキル基であり、R_4およびR_5が
    カルボキシル基またはその誘導体である請求項第1項に
    記載の光重合開始剤。 10)上記R_1、R_3、R_6、R_7およびR_
    8が水素であり、R_2が水素または低級アルキル基で
    あり、R_4およびR_5が結合して酸無水物基である
    請求項第1項に記載の光重合開始剤。 11)上記R_3、R_6、R_7およびR_8が水素
    であり、R_1および R_2が低級アルキル基であり、R_4およびR_5が
    結合して酸無水物基である請求項第1項に記載の光重合
    開始剤。 12)下記一般式[ I b]で示される2,3−ジオキ
    ソビシクロ[2,2,1]ヘプタン誘導体からなること
    を特徴とする光重合開始剤: ▲数式、化学式、表等があります▼・・・[ I b] [式中、R_1は、それぞれ、水素、ハロゲン、低級ア
    ルキル基、ハロゲン置換低級アルキル基、−NCO、−
    COR_9(R_9は−OH、−X、−OR_1_0ま
    たは−NH_2であり、Xはハロゲンであり、R_1_
    0は低級アルキル基、ハロゲン置換低級アルキル基、−
    CH_2COOHまたは −(CH_2)_n−OYであり、Yは水素、▲数式、
    化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があ
    ります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、−COCH=CH
    COOZ、 −CO(CH_2)_nCOOZ、または ▲数式、化学式、表等があります▼であり、nは1〜4
    の整数を表わ し、ZおよびAはそれぞれ水素または低級アルキル基で
    ある。)、 −CH_2OCO(CH_2)_nOH(nは1〜4の
    整数を表わす。)、−(CH_2)_n−OY、−NH
    Y、▲数式、化学式、表等があります▼(Yおよびnは 前記を意味する。)である。] 13)下記一般式[ I a]: ▲数式、化学式、表等があります▼・・・[ I a] [式中、R_1〜R_8は同一であっても異なっていて
    もよく、それぞれ、水素、ハロゲン、低級アルキル基、
    ハロゲン置換低級アルキル基、−NCO、−COR_9
    (R_9は−OH、−X、−OR_1_0または−NH
    _2であり、Xはハロゲンであり、R_1_0は低級ア
    ルキル基、ハロゲン置換低級アルキル基、−CH_2C
    OOHまたは−(CH_2)_n−OYであり、Yは水
    素、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、−COCH=CH
    COOZ、 −CO(CH_2)_nCOOZ、または ▲数式、化学式、表等があります▼であり、nは1〜4
    の整数を表わ し、ZおよびAはそれぞれ水素または低級アルキル基で
    ある。)、 −CH_2OCO(CH_2)_nOH(nは1〜4の
    整数を表わす。)、−(CH_2)_n−OY、−NH
    Y、▲数式、化学式、表等があります▼(Yおよびnは 前記を意味する。)であり、R_4とR_5とは結合し
    て酸無水物基であってもよく、上記R_1〜R_8の少
    なくとも1つは水素以外の基である。]で示される同一
    または異なる2,3−ジオキソビシクロ[2,2,1]
    ヘプタン誘導体の2〜4分子がそれぞれの置換基R_1
    〜R_8から選ばれた1つの置換基の末端が直接、また
    は反応性の官能基を末端に2〜4有する化合物を介して
    結合したビスないしテトラキス{2,3−ジオキソビシ
    クロ[2,2,1]ヘプタン}誘導体からなることを特
    徴とする光重合開始剤。
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