JPH0491104A - 光重合反応開始剤 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、複素環式環状化合物用の新規な光重合反応開
始剤に係る。詳述すれば、本発明は、複素環式環状化合
物単量体に必要量を添加し、活性光エネルギーを照射し
た際、かかる複素環式環状化合物単量体を高分子状態に
重合し得る光重合反応開始剤に係る。

従来の技術及び発明か 解決しようとする課題 従来、環状化合物の重合反応は、ＢＦｓ、ＡＱＢｒ、、
ＳｂＦ５．５ｎＣＱａ、５ｂＣＱｓ、ＦｅＣｆ２　、、
ＰＦ、等のルイス酸、これらルイス酸と有機ハロケン化
物との混合物、又はこれらルイス酸とトリアルキルオキ
ソニウム塩とのコンプレックスなどを触媒として用いる
カチオン開環重合、又は塩化鉄−プロピレンオキント錯
体を触媒として用いる配位アニオン重合なとが一般的で
ある。

しかし、これらの触媒を用いて重合反応を行うには、こ
れら触媒か空気中で不安定であったり、不純物に対して
敏感であったりするために、原料となる化合物や単量体
、さらに溶剤なとについて高度に精製を行い、反応系内
に高真空にしなければならないなど、原料の取り扱いや
、反応操作に十分な注意と熟練か必要であった。

一方、環状化合物の光重合に関しては、−船釣には、ジ
アゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、鉄−
アレン錯体等とルイス酸とのコンプレックス、アルミニ
ウム又は亜鉛とポルフィリン環との錯体、又は銀とルイ
ス酸との化合物などが触媒として知られている。

光重合を利用してエポキシ樹脂の光硬化を行うに当たっ
ては、これら光重合触媒の中でも、ジアゾニウム塩、ヨ
ードニウム塩、スルホニウム塩、鉄−アレン錯体等とル
イス酸とのコンプレックスが使用されている。

しかし、これら触媒の使用に関しては、（１）硬化速度
か遅い、（２）厚膜（２００μｍ以上）硬化性か悪い、
（３）これら触媒を含む光硬化性エポキシ樹脂組成物は
シェルフライフ（棚寿命）が短い、（４）光重合中にガ
スの発生かあり、硬化生成物内にピンホール、気泡が生
ずるため均一な膜か得られない、（５）硬化開始活性種
か硬化生成物中に遊離のイオン性不純物として残存する
ため、得られた硬化生成物を電機、電子機器、部品等へ
使用した場合、電気絶縁性なとの電気特性の低下、加水
分解環境下での素子及び接点金属母材の腐食なとの問題
がある。

これらの問題点を解決するために多くの方策か講しられ
ている。たとえば、硬化速度を上げ、厚膜硬化性を向上
させるために、助触媒を用いたり、より大きな酸性を示
すイオン化合物との錯体を試作したりしているか、却っ
て硬化生成物中のイオン性不純物の残存量か増加したり
、触媒の安定性か低下している。すなわち、硬化速度や
厚膜硬化性の如き硬化性能と、触媒の熱安定性向上、残
存不純物量の低減とは相反する性質の問題であり、両者
を同時に解決する方策は未だ示されていない。

従って、このような従来の触媒を含有するエポキシ樹脂
組成物は、上述の問題点を多数含むため、使用できる用
途、市場か限られ、エポキシ樹脂硬化生成物か本来持っ
ている有用性か制限されている。

また、一方では半導体メモリーなとの大型化等に伴い、
使用されるエポキシ樹脂の低弾性率化か進められている
。これは、エポキシ樹脂と他の樹脂、たとえば、シリコ
ン樹脂、ブタンエン等のコム状樹脂などとを共重合させ
るエポキシ樹脂中へのソフトセグメントの導入等の手段
によって実施されている。しかし、原料樹脂製造にお（
プる工程が増加するため、樹脂のコストか上昇し、その
結果、これら低弾性率化エポキシ樹脂を使用した製品の
コスト高を招いている。

また、これら低弾性率化エポキシ樹脂は相対的に硬化反
応が遅いという欠点も有している。

課題を解決するための手段 本発明は、従来の複素環式環状化合物の光重合用触媒に
関する上述の問題点を解消して、光硬化性に優れ、かつ
保存安定性が良く、目的用途に応じて、その硬化生成物
の機械的性質等の物理特性を良好に調整し、しかも硬化
生成物中における遊離イオンによる不純物か低減される
ため電気特性か良好で、腐食性の少ない硬化生成物を与
える新規な光重合反応開始剤を提供することを目的とす
る。

本発明による複素環式環状化合物の光重合用の反応開始
剤は、分子内に炭素−炭素不飽和二重結合を有し、かつ
同一分子内に炭素−酸素不飽和二重結合を有する共役系
α不飽和不飽和カルボン酸を含有することを特徴とする
。

作用 本発明の光重合反応開始剤として用いられる共役系α不
飽和不飽和カルボン酸化合物は、−放火％式％ （式中、Ｒ１及びＲ２は水素又は直鎖状又は分枝状の飽
和又は不飽和アルキル基、置換又は未置換のアリール基
又はカルボキシ基であり、Ｒ３は水素又は置換又は未置
換のアルキル基であり）で表されるものである。

具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、
イソクロトン酸、ソルビン酸、ケイ皮酸、マレイン酸、
フマル酸、ントラコン酸、イタコン酸等であり、単独で
又は２以上の混合物として使用される。これらの中でも
特に好適な共役系αβ−不飽和カルボン酸は、アクリル
酸、メタクリル酸である。

本発明の光重合反応開始剤か適用可能な複素環式環状化
合物は、３員環、４員環、５員環、６員環又は７員環を
有する各種の化合物である。

たとえば、３員環を含む化合物としては、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、エピクロルヒドリン、スチ
レンオキシド、シクロヘキセンオキシト、シクロヘキセ
ンスルフィト、これら３員環エーテルを有するジエン系
単量体、重合体又は共重合体、ビスフェノールＡ型エポ
キン樹脂、ビスフェノールＦ型エポキン樹脂及びこれら
の水添加物又は臭素化物、クレゾールノボランク型エポ
キシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の如き
エピクロルヒドリンとフェノール化合物との重縮合物、
エピクロルヒドリンと多価アルコールとの重縮金物、脂
環式エポキシ樹脂、ポリグリシジルアミン系エポキシ樹
脂である。

４員環を含む化合物としては３．３−ビス（クロロメチ
ル）オキセタンがあり、５員環を含む化合物として１３
−ジオキソラン、２−ピロリドンがあり、６員環を含む
化合物はトリオキサンであり、７員環を含む化合物は６
−ヘキサノラクトン、ε−カプロラクタムである。

本発明による光重合反応開始剤は、上記複素環式環状化
合物１００重量部当たり５−１００重量部、好ましくは
７−８０重量部の量で添加、配合され、均一な混合物を
生成する。

本発明の反応開始剤の添加量か５重量部以下では、目的
の重合生成物の収率や重合度か低く、方１００重量部を
越えると、環状化合物と反応開始剤との混合溶液の溶液
安定性か低下する。

上述の本発明による光重合反応開始剤を含有する複素環
式環状化合物溶液の光重合に際して、光照射雰囲気は高
真空下、不活性ガス中、大気圧下のいずれでも良く、ま
た、冷却照射、加温照射、常温照射のいずれの方法によ
っても光重合は進行する。また、光照射後、所定温度内
で後重合を進行させる光誘起重合法も適用できる。

これら光重合もしくは光誘起重合に必要な活性光エネル
ギー源としては、特に特別なものはなく、波長として２
０Ｏｒ＋＋＋＋　〜４００ｎｍ、特に好ましくは２５０
ｎｍ〜３８（ｌｎｍの紫外域の光線か得られればよい。

光照射時間（光照射エネルギー量）は、重合目的物の対
光活性度合、目標とする重合度や架橋度に応して任意に
選択される。

本発明による光重合反応開始剤は、該反応開始剤による
複素環式環状化合物の硬化重合反応の促進剤として機能
する金属化合物と併用される。

このような金属化合物としては、コバルトアセチルアセ
トネート、ナフテン酸コバルト、亜鉛アセチルアセトネ
ート、ナフテン酸亜鉛、ヨウ化亜鉛、アルミニウムアセ
チルアセトネート、エチルアセトアセトネートアルミニ
ウムジイソプレート等がある。

通常、これらは単独で又は２種以上の混合物として、光
重合反応開始剤１００重量部当たり０．００１−５０重
量部、好ましくは０．１−４５重量部の量で配合される
。該金属化合物が０．００１重量部よりも少ない場合に
は、その効果かあまり見られず、一方５０重量部以上で
は重合目的物の硬化を阻害したり、添加した溶液組成物
の安定性か低下する。

硬化重合反応において使用可能な他の促進剤としては、
第２級アミノ基又は第３級アミノ基、カルボニル基及び
エステル基から選ばれる少なくとも１の官能基を分子内
に有するルイス塩基性化合物かある。具体的には、該ル
イス塩基性化合物は、イミダゾール、Ｎ−メチルイミダ
ゾール、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン、Ｎ−ビニルビロリトン、２−ビニルピリジン
、４−ビニルピリジン不飽和プロピオラクトン、カルボ
ン酸エステル類の中から選ばれる有機化合物である。

一般に、これらは１種又は２種以上の混合物として、光
重合反応開始剤１００重量部当たり０．１−２０（１重
量部、好ましくは１０−１５０重量部で使用される。

該ルイス塩基性化合物がＯ，Ｉ重量部より少ない場合は
、その添加の効果が見られず、一方、２００重量部を越
えると重合目的物の硬化反応を阻害したり、添加溶液の
安定性か低下する。

本発明によれば、上述の金属化合物及びルイス塩基性化
合物の両方を硬化促進剤として使用することも可能であ
る。

これらの両方の化合物を硬化促進剤として使用すると、
光重合反応開始剤の使用量を低減でき、収率、架橋度等
の向上が達成されるなど他の利点も得られる。

次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するか、本
発明は以下の例のみに限定されるものではない。

これら実施例における反応開始剤及び促進剤、各単量体
、溶剤等については、市販試薬、工業用樹脂を特に精製
することなくそのままで使用している。また、活性エネ
ルギー源としては、高圧水銀ランプ（セン特殊光源源Ｈ
Ｌ　−１０００ＤＬ、　８０Ｗ／ｃＴｌ′ｌ）からの光
線を紫外線透過フィルター（メルグレオ製ＵＧ５）を透
過させ、２５０ｎｍ−３８０ｎｍの波長光線のみとして
使用し、照度６０ｍＷ／　ｃｍ　２（３６５ｎｍ換算）
にて常温大気圧下で無色透明ガラスサンプル瓶に深さ３
順まで充填した光重合反応開始剤を含有する複素式環環
状化合物に対して１５Ｊ／ｃＴｎ２照射した。照射終了
後、好適な溶剤にて未反応モノマー、促進剤等を洗浄除
去し、６５°Ｃにて一昼夜減圧乾燥後、秤量して収量を
求め、仕込み量との重量比を収率とした。また、重合硬
化生成物をアセトン／メチルエチルケトン（３０／　７
０：ｖ／ｖ）溶液にて２０時間煮沸抽出した後、６５℃
にて一昼夜減圧乾燥し、溶剤不溶不融のゲル物の重量を
求め、抽出前の重量に対するゲル物の重量比を架橋度と
した。

なお、以下の実施例に示す配合量の部は、すべて重量部
である。

実施例１ 攪拌機を具備するフラスコにシクロヘキセンオキシト１
００部及びアクリル酸７部を導入し、充分に攪拌して透
明な混合溶液を得た。

このようにして得られた液状溶液を上述の無色透明なガ
ラスサンプル瓶に所定深さまで導入し、１５Ｊ／ｃｍ’
で光照射を行い、重合硬化させた。

光重合により得られた微黄色の透明な固体について、上
述の方法に従って収率を求めた。収率は１８６％であっ
た。

実施例２ 前記実施例１と同様にして、シクロヘキセンオキシド１
００部にアクリル酸７３部を配合、混合し、光照射を行
ったところ、微黄色透明固体を収率８３３％で得た。

実施例３ シクロヘキセンオキシト１００部にイソクロトン酸８７
部を配合、混合し、光照射を行ったところ、淡黄色粘稠
体を収率５１２％で得た。

実施例４ シクロヘキセンオキシト１００部にアクリル酸７部、コ
バルトアセチルアセトネート０４３部を配合、混合し、
光照射を行ったところ、淡緑色透明固体を収率２５％で
得た。

実施例５ シクロヘキセンオキシド１００部にアクリル酸７部、ヨ
ウ化亜鉛０．４３部を配合、混合し、光照射を行ったと
ころ、透明固体を収率３１４％で得た。

実施例６ シクロヘキセンオキシト１００部にＮ−メチルイミダゾ
ール８２部を配合、混合した溶液１０（１部にアクリル
酸２１部、コバルトアセチルアセトネート０９部を配合
、混合した。得られた溶液に光を照射して重合させたと
ころ、赤紫色透明グリース状物を収率４４６％で得た。

実施例７ シクロヘキセンオキシト１００部にアクリル酸７５部、
ヨウ化亜鉛３２部、コバルトアセチルアセトネート０３
部を配合、混合し、光照射を行ったところ、緑色透明固
体を収率５７９％で得た。

上記実施例１−７の光照射前の混合溶液では、いずれも
、室温において特に顕著な粘度上昇も観察されず、３週
間以上安定であった。

実施例８ スチレンオキシド１００部にアクリル酸７部を配合、混
合し、光照射を行ったところ、収率１８６％で透明固体
を得た。

実施例９ スチレンオキシド１００部にアクリル酸６部、コバルト
アセチルアセトネート０４部を配合、混合し、光照射を
行ったところ、淡緑色透明固体を収率３０１％で得た。

実施例１０ スチレンオキシド１００部（こ４−ビニルビりシン８フ
部を配合、混合した溶液１００部に、アクリル酸１０２
部、コバルトアセチルアセトネート０４部を配合、混合
した。得られた溶液について光照射を行ったところ、褐
色固体を収率３９％で得た。

実施例１１ 脂環式エポキシ樹脂（チハガイギー製アラルダイトＣＹ
−１７９）１００部にアクリル酸１３２部を配合、混合
し、光照射を行ったところ、架橋度２０の透明固体を収
率８０％で得た。

実施例１２ 脂環式エポキン樹脂（チハガイギー製アラルダイトＣＹ
−２７９）１００部にアクリル酸１８７部、ヨウ化亜鉛
０．８部を配合、混合し、光照射を行ったところ、架橋
度５０の透明固体を収率８５％で得た。

実施例１３ 脂環式エポキシ樹脂（チハガイギー製アラルダイトＣＹ
−１，７９）１００部にアクリル酸１６．３部、亜鉛ア
セチルアセトネート０５部、Ｎ−ビニルイミダゾール３
２部を配合、混合し、光照射を行ったところ、架橋度３
２の淡褐色透明固体を収率９６％で得た。

実施例１４ １．３−ビス（Ｎ、Ｎ−グリシジルアミノメチル）シク
ロヘキサン（三菱ガス化学型テトラットＣ）１００部に
アクリル酸４０部、コバルトアセチルアセトネート００
４部、Ｎ−ビニルピロリド２１０部を配合、混合し、光
照射を行ったところ、架橋度８１の淡褐色透明固体を収
率１００％で得た。

実施例１５ シクロヘキセンスルフィト１００部にアクリル酸７４部
を配合、混合し、光照射を行ったところ、淡黄色透明固
体を収率１４２％で得た。

実施例１６ １３−ンオキソラン１００部にアクリル酸９７部を配合
、混合し、光照射を行ったところ、白色粉末を収率１２
４％で得た。

実施例１７ ２−ピロリドン１００部にアクリル酸８４７部、コバル
トアセチルアセトネート０８部を配合、混合し、光照射
を行ったところ、赤紫色透明固体を収率７８％で得た。

発明の効果 本発明による光重合反応開始剤は、複素環式環状化合物
の光重合において下記の利点を示す。

（１）硬化性か良い。すなわち、硬化速度、深部硬化性
共に優れている。

（２）光重合反応開始剤の添加量、及び併用する触媒の
成分及び添加量を適宜調整することにより、多種の複素
環式環状化合物を光重合でき、また、その重合度（分子
量）等も任意に調整できる。

（３）当該光重合反応開始剤は共重合性を有しているた
め硬化生成物中における遊離のイオン性不純物か低減す
る。従って、硬化生成物の電気的特性、すなわち電気絶
縁性などの性質か向上し、加水分解環境下での金属母材
の腐食も低減できる。

（４）当該光重合反応開始剤及び触媒成分はごく一般的
なものであり、比較的安価である。

（５）当該光重合反応開始剤を添加した溶液の安定性か
良い。

（６）取り扱いか容易である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複素環式環状化合物の光重合用の反応開始剤におい
   て、分子内に炭素−炭素不飽和二重結合を有し、かつ同
   一分子内に炭素−酸素不飽和二重結合を有する共役系α
   、β−不飽和カルボン酸を含有することを特徴とする、
   光重合反応開始剤。 ２　請求項１記載のものにおいて、コバルト、亜鉛、ア
   ルミニウムの金属化合物でなる群から選ばれる少なくと
   も１の金属化合物及び／又はルイス塩基性化合物を硬化
   促進剤として添加してなる、光重合反応開始剤。 ３　請求項１記載のものにおいて、前記共役系α、β−
   不飽和カルボン酸が、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１及びＲ＿２は水素又は直鎖状又は分枝状
   の飽和又は不飽和アルキル基、置換又は未置換のアリー
   ル基又はカルボキシ基であり、Ｒ＿３は水素又は置換又
   は未置換のアルキル基であり）で表されるものである、
   光重合反応開始剤。 ４　請求項３記載のものにおいて、前記共役系α、β−
   不飽和カルボン酸が、アクリル酸、メタクリル酸、クロ
   トン酸、イソクロトン酸、ソルビン酸、ケイ皮酸、マレ
   イン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸である群
   から選ばれる少なくとも１のものである、光重合反応開
   始剤。 ５　請求項４記載のものにおいて、前記共役系α、β−
   不飽和カルボン酸が、アクリル酸又はメタクリル酸であ
   る、光重合反応開始剤。 ６　請求項２記載のものにおいて、前記金属化合物が、
   コバルトアセチルアセトネート、ナフテン酸コバルト、
   亜鉛アセチルアセトネート、ナフテン酸亜鉛、ヨウ化亜
   鉛、アルミニウムアセチルアセトネート、エチルアセト
   アセトネートアルミニウムジイソプレートでなる群から
   選ばれるものである、光重合反応開始剤。 ７　請求項２記載のものにおいて、前記ルイス塩基性化
   合物が、第２級アミノ基又は第３級アミノ基、カルボニ
   ル基及びエステル基から選ばれる少なくとも１の官能基
   を分子内に有する有機化合物である、光重合反応開始剤
   。 ８　請求項７記載のものにおいて、前記有機化合物が、
   イミダゾール、Ｎ−メチルイミダゾール、Ｎ−ビニルイ
   ミダゾール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル
   ピロリドン、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン
   、β−プロピオラクトン、カルボン酸エステル類の中か
   ら選ばれるものである、光重合反応開始剤。 ９　請求項１記載のものにおいて、前記複素環環状化合
   物が、３員環を含む化合物、４員環を含む化合物、５員
   環を含む化合物、６員環を含む化合物、又は７員環を含
   む化合物である、光重合反応開始剤。 １０　請求項１記載のものにおいて、前記３員環を含む
   化合物が、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エ
   ピクロルヒドリン、スチレンオキシド、シクロヘキセン
   オキシド、シクロヘキセンスルフィド；これら３員環エ
   ーテルを有するジエン系単量体、重合体又は共重合体；
   ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型
   エポキシ樹脂及びこれらの水添加物又は臭素化物、クレ
   ゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラッ
   ク型エポキシ樹脂の如きエピクロルヒドリンとフェノー
   ル化合物との重縮合物；エピクロルヒドリンと多価アル
   コールとの重縮合物；脂環式エポキシ樹脂、ポリグリシ
   ジルアミン系エポキシ樹脂であり、４員環を含む化合物
   が、３，３−ビス（クロロメチル）オキセタンであり、
   ５員環を含む化合物が、１，３−ジオキソラン、２−ピ
   ロリドンであり、６員環を含む化合物がトリオキサンで
   あり、７員環を含む化合物が６−ヘキサノラクトン、ε
   −カプロラクタムである、光重合反応開始剤。 １１　請求項１記載のものにおいて、前記複素環式環状
   化合物１００重量部に対して５ないし１００重量部、好
   ましくは７ないし８０重量部の量で使用される、光重合
   反応開始剤。 １２　請求項２記載のものにおいて、前記金属化合物及
   びルイス塩基性化合物を、光重合反応開始剤１００重量
   部当たり、それぞれ０．００１ないし５０重量部、好ま
   しくは０．１ないし４５重量部、及び０．１ないし２０
   ０重量部、好ましくは１０ないし１５０重量部の量で添
   加してなる光重合反応開始剤。