JPWO2007138946A1 - 金属酸化物組成物、硬化膜及び積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、情報通信機器の発達と汎用化には目覚しいものがあり、ハードコート性塗膜、帯電防止性塗膜等の更なる性能向上及び生産性の向上が求められており、光硬化性材料を用いた様々な提案がされている。
(特許文献1)特開平04−172634号公報
(特許文献2)特開平06−264009号公報
(特許文献3)特開2001−131485号公報
そこで、本発明は、平均一次粒子径が100nm以下の金属酸化物を含有しながら、高屈折率性、帯電防止性、ハードコート性、透明性及び耐光性の全てにおいて優れた物性を併せ持つ塗膜を形成可能な、経時安定性のある金属酸化物組成物、及びそれを用いた硬化膜とその積層体を提供することを目的とする。
一般式(1):
別の本発明は、基材と、上記硬化膜とを含む積層体に関する。
別の本発明は、上記金属酸化物組成物を含む光半導体素子封止材に関する。
一般式(1):
一般式(1):
この金属酸化物組成物は、屈折率の高い硬化膜を形成することができ、これを屈折率が同程度の基材に塗布した場合、得られた積層体は反射干渉縞が生じず、光学用途に好適に用いられる。さらに、金属酸化物を含んだ硬化物の屈折率を高く制御可能であることから、光半導体素子封止材としても好適である。
化合物(Y)における「カルボキシル基と反応しうる官能基」としては、エポキシ基、オキサゾリン基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボジイミド基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、ビニルエーテル基などが挙げられる。
一般式(2)
で示される芳香族または脂肪族テトラカルボン酸二無水物を、カルボン酸無水物基と反応しうる官能基を有する化合物(x2)である、下記一般式(3):
CH2=C(R1)COOR5OH 一般式(3)
(ここで、R1およびR5は、式(1)で定義した通り)
で示される第1のヒドロキシル基含有アクリレート化合物またはメタクリレート化合物、および下記一般式(4):
CH2=C(R2)COOR6OH 一般式(4)
(ここで、R2およびR6は、式(1)で定義した通り)
で示される第2のヒドロキシル基含有アクリレート化合物またはメタクリレート化合物と反応させて、下記一般式(5):
一般式(5)
で示される化合物(X)を得ることができる。
これら芳香族テトラカルボン酸二無水物のうち、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物は、ビフェニル骨格を有するものであり、ビフェニル骨格を式(1)で示される化合物の分子内に効率よく導入でき、さらに硬化膜のハードコート性と金属酸化物の良好な分散性を併せ持つことができるため、特に好ましい。
特に、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートを主成分とするKAYARAD PET30(日本化薬(株)製)は、金属酸化物の分散性が良好であることからより好ましい。多官能(メタ)アクリレート化合物の場合、副成分として水酸基を2個持つ多官能(メタ)アクリレートを5〜15重量%程度含有することにより、得られる分散剤(A)の硬化後の重量平均分子量が高分子量化する傾向にあり、金属酸化物の分散性もより良好になることから好ましい。
一般式(6)
であるエポキシ基含有化合物を添加し、反応させて一般式(1)で示される化合物を得ることができる(この場合、R7およびR8は、−CH2CH(OH)CH2−基である。)。
平均一次粒子径が5nm未満の金属酸化物の場合、微粒子同士の凝集力が非常に大きいことから、透明性の高い一次粒子レベルの分散をさせることが非常に困難である。一方、平均一次粒子径が100nmを超える金属酸化物の場合、一次粒子レベルで分散させることは容易になるが、粒子径が大きいことから可視光などの光に対して散乱が生じ易く、硬化膜の透明性を悪化させる問題が生じる。
具体的には、五酸化アンチモン、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、リンドープ酸化スズ(PTO)、アンチモン酸亜鉛(AZO)、インジウムドープ酸化亜鉛(IZO)、酸化スズ、ATO被覆酸化チタン、アルミニウムドープ酸化亜鉛、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等が挙げられる。これらの金属酸化物は、2種類以上を併用しても差し支えない。
日産化学工業(株)製:サンエポックEFR−6N、サンエポックEFR−6NP(五酸化アンチモン)、
石原産業(株)製:SN−100P(ATO)、FS−10P(ATO)、SN−102P(ATO)、FS−12P(ATO)、ET−300W(ATO被覆酸化チタン)、TTO−55(A)(酸化チタン)、TTO−55(B)(酸化チタン)、TTO−55(C)(酸化チタン)、TTO−55(D)(酸化チタン)、TTO−55(S)(酸化チタン)、TTO−55(N)(酸化チタン)、TTO−51(A)(酸化チタン)、TTO−51(C)(酸化チタン)、TTO−S−1(酸化チタン)、TTO−S−2(酸化チタン)、TTO−S−3(酸化チタン)、TTO−S−4(酸化チタン)、TTO−F−1(鉄含有酸化チタン)、TTO−F−2(鉄含有酸化チタン)、TTO−F−3(鉄含有酸化チタン)、TTO−F−11(鉄含有酸化チタン)、ST−01(酸化チタン)、ST−21(酸化チタン)、ST−30L(酸化チタン)、ST−31(酸化チタン)、
三菱マテリアル(株)製:T−1(ITO)、S−1200(酸化スズ)、EP SP−2(リンドープ酸化スズ)、
三井金属工業(株)製:パストラン(ITO、ATO)、
シーアイ化成(株)製:ナノテックITO、ナノテックSnO2、ナノテックTiO2、ナノテックSiO2、ナノテックAl2O3、ナノテックZnO、
触媒化成工業(株)製:TL−20(ATO)、TL−30(ATO)、TL−30S(PTO)、TL−120(ITO)、TL−130(ITO)、
ハクスイテック(株)製:PazetCK(アルミニウムドープ酸化亜鉛)、
堺化学工業(株)製:FINEX−25(酸化亜鉛)、FINEX−25LP(酸化亜鉛)、FINEX−50(酸化亜鉛)、FINEX−50LP(酸化亜鉛)、FINEX−75(酸化亜鉛)、NANOFINE−50A(酸化亜鉛)、NANOFINE−50SD(酸化亜鉛)、EZ−1(酸化亜鉛)、STR−60C(酸化チタン)、STR−60C-LP(酸化チタン)、STR−100C(酸化チタン)、STR−100C−LP(酸化チタン)、STR−100A−LP(酸化チタン)、STR−100W(酸化チタン)、
住友大阪セメント(株)製:OZC−3YC(酸化ジルコニウム)、OZC−3YD(酸化ジルコニウム)、OZC−3YFA(酸化ジルコニウム)、OZC−8YC(酸化ジルコニウム)、OZC−0S100(酸化ジルコニウム)、
日本電工(株)製:PCS(酸化ジルコニウム)、PCS−60(酸化ジルコニウム)、PCS−90(酸化ジルコニウム)、T−01(酸化ジルコニウム)、
テイカ(株)製:MT−100S(酸化チタン)、MT−100HD(酸化チタン)、MT−100SA(酸化チタン)、MT−500HD(酸化チタン)、MT−500SA(酸化チタン)、MT−600SA(酸化チタン)、MT−700HD(酸化チタン)、MZ−303S(酸化亜鉛)、MZY−303S(酸化亜鉛)、MZ−303M(酸化亜鉛)、MZ−505S(酸化亜鉛)、MZY−505S(酸化亜鉛)、MZ−505M(酸化亜鉛)、
日本アエロジル(株)製:Aluminium Oxide C(酸化アルミニウム)、AEROSIL130(酸化ケイ素)、AEROSIL200(酸化ケイ素)、AEROSIL200V(酸化ケイ素)、AEROSIL200CF(酸化ケイ素)、AEROSIL200FA(酸化ケイ素)、AEROSIL300(酸化ケイ素)、AEROSIL300CF(酸化ケイ素)、AEROSIL380(酸化ケイ素)、AEROSILR972(酸化ケイ素)、AEROSILR974(酸化ケイ素)、AEROSILR976(酸化ケイ素)、AEROSILR202(酸化ケイ素)、AEROSILR805(酸化ケイ素)、AEROSILR812(酸化ケイ素)、AEROSILR812S(酸化ケイ素)、AEROSILMOX50(酸化ケイ素)、AEROSILTT600(酸化ケイ素)、AEROSILMOX80(酸化ケイ素/酸化アルミニウム)、AEROSILMOX170(酸化ケイ素/酸化アルミニウム)、AEROSILCOX84(酸化ケイ素/酸化アルミニウム)、
等が挙げられる。
分散の程度としては、動的光散乱法を利用した日機装(株)製「ナノトラックUPA」で測定した場合、分散粒径D99が300nm未満が好ましく、より好ましくは200nm未満である。
アセトフェノン化合物としては、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−ジ-2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−スチリルプロパン−1−オン重合物、ジエトキシアセトフェノン、ジブトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2,2−ジエトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、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、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、3,6−ビス(2−メチル−2−モルホリノ−プロパノニル)−9−ブチルカルバゾール等が挙げられる。
アシルホスフィンオキシド化合物としては、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シド、4−n−プロピルフェニル−ジ(2,6−ジクロロベンゾイル)ホスフィンオキシド等が挙げられる。
光重合開始剤の市販品としてはチバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製イルガキュア184、651、500、907、127、369、784、2959、BASF社製ルシリンTPO、日本シイベルヘグナー(株)製エサキュアワン等があげられる。
光重合開始剤の使用量に関しては、特に制限はされないが、分散剤(A)を含む光硬化性化合物の全量(下記の光硬化性化合物を任意で含む場合は、分散剤(A)と光硬化性化合物の合計量)100重量部に対して1〜20重量部の範囲内で使用することが好ましい。
増感剤として、公知の有機アミン等を加えることもできる。
さらに、上記ラジカル重合用開始剤のほかに、カチオン重合用の開始剤を併用することもできる。
バインダー樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、一種類で用いても、二種類以上を混合して用いてもよい。バインダー樹脂は、金属酸化物組成物の固形分(溶剤以外の成分。以下、同じ。)の全量を基準(100重量部)として、20重量部以下の範囲内で使用することが好ましい。
アルキルビニルエーテル化合物としては、ブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等が挙げられる。
ビニル化合物としては、アリル酢酸、アリルアルコール、アリルベンゼン、シアン化アリル等のアリル化合物、シアン化ビニル、ビニルシクロヘキサン、ビニルメチルケトン、スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、クロロスチレン等が挙げられる。
エチニル化合物としては、アセチレン、エチニルベンゼン、エチニルトルエン、1−エチニル−1−シクロヘキサノール等が挙げられる。
これらは、一種類で用いてもよいし、二種類以上を混合して用いてもよい。
ポリエポキシポリ(メタ)アクリレートは、エポキシ樹脂のエポキシ基を(メタ)アクリル酸でエステル化して、官能基を(メタ)アクリロイル基としたものであり、ビスフェノールA型エポキシ樹脂への(メタ)アクリル酸付加物、ノボラック型エポキシ樹脂への(メタ)アクリル酸付加物等がある。
水酸基を有する(メタ)アクリレート類としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート,2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート類としては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルイソシアネート等が挙げられる。
東亜合成(株)製:アロニックスM−400、アロニックスM−402、アロニックスM−408、アロニックスM−450、アロニックスM−7100、アロニックスM−8030、アロニックスM−8060、
大阪有機化学工業(株)製:ビスコート♯400、
化薬サートマー(株)製:SR−295、
ダイセルUCB(株)製:DPHA、Ebecryl 220、Ebecryl 1290K、Ebecryl 5129、Ebecryl 2220、Ebecryl 6602、
新中村化学工業(株)製:NKエステルA−TMMT、NKオリゴEA−1020、NKオリゴEMA−1020、NKオリゴEA−6310、NKオリゴEA−6320、NKオリゴEA−6340、NKオリゴMA−6、NKオリゴU−4HA、NKオリゴU−6HA、NKオリゴU−324A、
BASF社製:LaromerEA81、
サンノプコ(株)製:フォトマー3016、
荒川化学工業(株)製:ビームセット371、ビームセット575、ビームセット577、ビームセット700、ビームセット710;
根上工業(株)製:アートレジンUN−3320HA、アートレジンUN−3320HB、アートレジンUN−3320HC、アートレジンUN−3320HS、アートレジンUN−9000H、アートレジンUN−901T、アートレジンHDP、アートレジンHDP−3、アートレジン H61、
日本合成化学工業(株)製:紫光UV−7600B、紫光UV−7610B、紫光UV−7620EA、紫光UV−7630B、紫光UV−1400B、紫光UV−1700B、紫光UV−6300B、
共栄社化学(株)製:ライトアクリレートPE−4A、ライトアクリレートDPE−6A、UA−306H、UA−306T、UA−306I、
日本化薬(株)製:KAYARAD DPHA、KAYARAD DPHA2C、KAYARAD DPHA−40H、KAYARAD D−310、KAYARAD D−330。
本発明の硬化膜は、本発明の金属酸化物組成物を硬化してなる膜である。その製造方法は、たとえば、金属酸化物組成物を任意の基材に塗布すること、および活性エネルギー線を照射して、基材上の金属酸化物組成物を硬化させること、を含む。
より具体的には、この金属酸化物組成物を任意の基材上に、乾燥後の膜厚が好ましくは0.1〜30μm、より好ましくは0.1〜20μmになるように塗工後、硬化処理することにより形成することができる。
この基材としては、金属、セラミックス、ガラス、プラスチック、木材、スレート等が挙げられ、特に制限されるものではない。具体的なプラスチックの種類としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、トリアセチルセルロース樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。また基材の形状としてはフィルムシート、板状パネル、レンズ形状、ディスク形状、ファイバー状の物が挙げられるが、特に制限されるものではない。
硬化処理は、公知の技術を用いて、例えば、紫外線、電子線、波長400〜500nmの可視光線等の活性エネルギー線を照射することにより行なうことができる。紫外線および波長400〜500nmの可視光線の線源(光源)には、例えば高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ガリウムランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ等を使用することができる。電子線源には、熱電子放射銃、電解放射銃等を使用することができる。
これらの活性エネルギー線照射に、赤外線、遠赤外線、熱風、高周波加熱等による熱処理を併用することができる。
特に、電子線で硬化させる場合は、水による硬化阻害または有機溶剤の残留による塗膜の強度低下を防ぐため、自然または強制乾燥させたあとに硬化処理を行なう方がより好ましい。
硬化処理のタイミングは、塗工と同時でもよいし、塗工後でもよい。
その他、この硬化膜は、光学用レンズ、メガネ用レンズ、光記録ディスク(コンパクトディスク、DVDディスク、ブルーレイディスク等)、ライトケース等に広く利用できる。
硬化膜の表面抵抗値は、1×1012Ω/□以下であることが好ましい。
硬化膜の厚みは、0.1〜30μmであることが好ましい。
さらに、硬化膜の屈折率は、1.4〜2.0の範囲であることが好ましく、1.5〜1.8の範囲であることがより好ましい。
この積層体は、これらに加え、屈折率の異なる膜、粘着層または情報記録層などを1層以上含むことが好ましい。
(I) 基材/(M)/硬化膜
(II) 基材/硬化膜/(M)
(III) 基材/(M)/硬化膜/(M)
(IV) (M)/基材/硬化膜
(V) (M)/基材/(M)/硬化膜
(VI) (M)/基材/硬化膜/(M)
(VII) (M)/基材/(M)/硬化膜/(M)
(VIII) (M)/硬化膜/基材/硬化膜
(IX) 硬化膜/(M)/基材/硬化膜
反射干渉縞が問題となる積層体においては、本発明の金属酸化物組成物中の金属酸化物の配合量を調整し、その硬化膜と基材との屈折率の差が、または、硬化膜と基材との間に任意の層が存在する場合は硬化膜と硬化膜の接する下層との屈折率の差が、±0.02以内となるようにすることが好ましい。
光半導体素子としては、窒化ガリウム(GaN:屈折率2.5)、ガリウムリン(GaP:屈折率2.9)、ガリウム砒素(GaAs:屈折率3.5)等が挙げられ、非常に屈折率が高い素材である。そのため、光半導体素子封止材となる硬化物の屈折率は、光取り出し効率を高める観点から、1.5以上であることが好ましく、より好ましくは1.5〜2.1、さらに好ましくは1.7〜2.1である。
以下、製造例、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。製造例、実施例中、部および%は、重量部および重量%をそれぞれ表す。
使用した薬品は、以下のとおりである。
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(三菱化学(株)製)
9、9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物(JFEケミカル(株)製、商品名:BPAF)
テトラヒドロナフタレン二無水物(新日本理化(株)製、商品名:リカシッドTDA−100)
ナフタレン二無水物(JFEケミカル(株)製、商品名:NTCDA)
ブタンテトラカルボン酸二無水物(新日本理化(株)製、商品名:リカシッド BT−100)
ペンタエリスリトールトリアクリレート(1)(大阪有機化学工業(株)製、商品名:ビスコート#300)
ペンタエリスリトールトリアクリレート(2)(日本化薬(株)製、商品名:KAYARAD PET−30)
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(日本化薬(株)製、商品名:KAYARAD DPHA)
アクリル酸2−ヒドロキシエチル(日本触媒(株)製)
ヒドロキノン(和光純薬工業(株)製)
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(東京化成工業(株)製)
グリシジルメタクリレート(ダウ・ケミカル日本(株)製)
ジメチルベンジルアミン(和光純薬工業(株)製)
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにビフェニルテトラカルボン酸二無水物80.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(1)250.0部、ヒドロキノン0.16部、シクロヘキサノン141.2部を仕込み、85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン1.65部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート77.3部、シクロヘキサノン33.9部を加え、次いで触媒としてジメチルベンジルアミン2.65部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分70%、数平均分子量(MN)870、重量平均分子量(MW)2,830であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにビフェニルテトラカルボン酸二無水物80.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(2)250.0部、ヒドロキノン0.16部、シクロヘキサノン141.2部を仕込み、85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン1.65部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート77.3部、シクロヘキサノン33.9部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン2.65部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分70%、数平均分子量920、重量平均分子量3,130であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにビフェニルテトラカルボン酸二無水物80.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(1)124.8部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート222.8部、ヒドロキノン0.21部、シクロヘキサノン430.0部を仕込み、85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.14部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート77.3部、シクロヘキサノン80.7部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン3.42部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分50%、数平均分子量1,050、重量平均分子量3,830であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコに9、9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物100.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(1)200.2部、ヒドロキノン0.15部、シクロヘキサノン200.1部を仕込み、85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン1.50部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート62.0部、シクロヘキサノン42.4部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン2.41部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分60%、数平均分子量830、重量平均分子量2,310であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにテトラヒドロナフタレン二無水物100.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(2)305.7部、ヒドロキノン0.20部、シクロヘキサノン405.7部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.03部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート94.6部、シクロヘキサノン96.9部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン3.26部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分50%、数平均分子量870、重量平均分子量3,150であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにナフタレン二無水物100.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(2)342.2部、ヒドロキノン0.22部、シクロヘキサノン442.2部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.21部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート105.9部、シクロヘキサノン108.4部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン3.56部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分50%、数平均分子量820、重量平均分子量2,440であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにビフェニルテトラカルボン酸二無水物100.0部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート556.8部、ヒドロキノン0.33部、シクロヘキサノン437.8部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン3.28部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート96.6部、シクロヘキサノン66.8部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン5.28部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分60%、数平均分子量820、重量平均分子量2,660であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコに9、9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二酸無水物100.0部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル50.7部、ヒドロキノン0.08部、シクロヘキサノン100.4部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン1.51部を加え、85℃で5時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート62.0部、シクロヘキサノン39.7部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン1.21部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分60%、数平均分子量890、重量平均分子量1,200であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにブタンテトラカルボン酸二無水物100.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(1)463.2部、ヒドロキノン0.28部、シクロヘキサノン563.2部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.82部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート143.4部、シクロヘキサノン146.5部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン4.53部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分50%、数平均分子量820、重量平均分子量2,000であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにブタンテトラカルボン酸二無水物100.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(2)463.2部、ヒドロキノン0.28部、シクロヘキサノン563.2部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.82部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート143.4部、シクロヘキサノン146.5部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン4.53部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分50%、数平均分子量920、重量平均分子量2,200であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにブタンテトラカルボン酸二無水物80.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(2)185.3部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート330.9部、ヒドロキノン0.30部、シクロヘキサノン599.5部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.98部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート114.8部、シクロヘキサノン119.6部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン4.77部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分50%、数平均分子量950、重量平均分子量2,600であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにブタンテトラカルボン酸二無水物50.0部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート413.4部、ヒドロキノン0.23部、シクロヘキサノン463.4部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.32部を加え、85℃で8時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート71.7部、シクロヘキサノン74.3部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン3.73部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分50%、数平均分子量900、重量平均分子量2,070であった。
撹拌機、還流冷却管、ドライエアー導入管、温度計を備えた4口フラスコにブタンテトラカルボン酸二無水物100.0部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル117.2部、ヒドロキノン0.11部、シクロヘキサノン144.8部を仕込み85℃まで昇温した。次いで触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン2.17部を加え、85℃で5時間撹拌した。その後、グリシジルメタクリレート143.4部、シクロヘキサノン93.3部を加え、次いで触媒として、ジメチルベンジルアミン1.74部を加え、85℃で6時間撹拌し、室温まで冷却して反応を終了した。得られた反応溶液は淡黄色透明で、固形分60%、数平均分子量780、重量平均分子量1,100であった。
上記製造例により作成した各分散剤(A)を用い、表1に示す配合により金属酸化物分散を行ない、金属酸化物分散ペーストを作成した(配合量は固形分量を示す。)。分散方法は、前分散(ジルコニアビーズ(1.25mm)をメディアとして用い、ペイントシェイカーで1時間分散)と、本分散(ジルコニアビーズ(0.1mm)をメディアとして用い、寿工業(株)製分散機UAM−015で分散)の2段階で行なった。
Sb2O5:日産化学工業(株)製「サンエポックEFR−6N」(平均一次粒子径:20nm)
ATO:石原産業(株)製「SN−100P」(平均一次粒子径:20nm)
ITO:シーアイ化成(株)製「ナノテックITO」(平均一次粒子径:30nm)
PTO:三菱マテリアル(株)製「EP SP−2」(平均一次粒子径:15nm)
ZrO2:日本電工(株)製「PCS−60」(平均一次粒子径:20nm)
TiO2:石原産業(株)製「TTO−51(A)」(平均一次粒子径:20nm)
ZnO:堺化学工業(株)製「FINEX−50」(平均一次粒子径:20nm)
SiO2:日本アエロジル(株)製「AEROSIL50」(平均一次粒子径:50nm)
Al2O5:日本アエロジル(株)製「Aluminium Oxide C」(平均一次粒子径:13nm)
市販分散剤:ビックケミー・ジャパン(株)製「Disperbyk−111」(固形分100%)
市販多官能モノマー(1):大阪有機化学(株)製「ビスコート ♯400」(固形分100%)
市販多官能モノマー(2):日本化薬(株)製「KAYARAD DPHA」(固形分100%)
MIBK:メチルイソブチルケトン
メトブタ:3−メトキシ−1−ブタノール
上記で調整した金属酸化物分散ペーストを用いて、表2に示す組成の金属酸化物組成物を調製した(配合量は固形分量を示す。)。得られた金属酸化物組成物を、100μm厚の易接着処理PETフィルム(東洋紡(株)製「コスモシャインA−4100」)に、バーコーターで、乾燥後の膜厚が5μmになるように塗工した後、メタルハライドランプで400mJ/cm2の紫外線を照射し、硬化膜(ハードコート層)を形成した。得られた硬化膜について、下記の方法で屈折率、耐擦傷性、鉛筆硬度、透明性(ヘイズ)、耐光性、および表面抵抗を評価した。その結果を表2に示す。
光硬化性化合物(1):共栄社化学(株)製「UA−306T」
光硬化性化合物(2):日本化薬(株)製「KAYARAD DPHA」
光重合開始剤:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製「イルガキュア184」
溶剤:PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
*1:金属酸化物ペーストが分散不良だったので未測定
(低屈折率塗液の作製)
1,2,9,10−テトラアクリロイルオキシ−4,4,5,5,6,6,7,7−オクタフルオロデカン50重量部、シリカゾル30%分散液(日産化学工業(株)製MEK-ST)120重量部、2’、2’―ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)プロピオン酸(2−ヒドロキシ)−4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11―ノナデカフルオロウンデシル10重量部、ブチルアルコール900重量部、光重合開始剤(日本化薬(株)製KAYACURE BMS)5重量部を混合し、低屈折率塗液を調整した。
得られた積層体について、下記の方法で硬化膜の屈折率を測定するとともに、硬化膜の耐擦傷性、鉛筆硬度、透明性(ヘイズ)、屈折率、反射干渉縞を評価した。その結果を表3に示す。
光硬化性化合物(2):日本化薬(株)製「KAYARAD DPHA」
光重合開始剤:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製「イルガキュア184」
基材:100μm厚の易接着処理PETフィルム(東洋紡(株)製「コスモシャインA−4100」、易接着処理面(屈折率1.60)に塗工)
溶剤:PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
(1) 屈折率
得られた硬化皮膜の屈折率を、(株)アタゴ製アッベ屈折率計を用いて測定した。
塗工物を学振試験機にセットし、スチールウールのNo.0000を用いて、荷重250gで10回学振させた。取り出した塗工物について、キズのつき具合を以下の5段階の目視評価に従って判断した。数値が大きいほど、硬化膜の耐擦傷性が良好であることを示す。
5:キズが全くない
4:僅かにキズが付いている
3:キズは付いているが、基材は見えていない
2:キズが付き、一部硬化膜が剥がれている
1:硬化膜が剥がれてしまい、基材が剥き出しの状態
JIS−K5600に準拠し、鉛筆硬度試験機(HEIDON社製Scratching Tester HEIDON−14)を用い、鉛筆の芯の硬さを種々変えて、荷重500gにて5回試験をした。5回中、1回も傷がつかない、もしくは1回のみ傷が付く時の芯の硬さを、その硬化膜の鉛筆硬度とした。実用的な要求物性を考慮して、硬化膜の鉛筆硬度が、
2H以上:A
1H以上:B
1Hより低い:D
と判定した。
得られた塗工物における濁度(Haze値)を、Hazeメーターを用いて測定した。
光連続照射時の経時での黄変は、用途展開上、非常に好ましくない。そこで、光連続照射時の黄変性を確認した。
まず、耐光性試験機(光源:キセノンランプ、照度:100W/cm2、ブラックパネル温度:60℃、60%RH)にて塗工物を24時間暴露した。その後、白色紙上に塗工物を置き、測色機(ミノルタCR−300)を用いて着色を測定した。測色値はL*a*b*にて表示し、硬化膜の黄変性の目安をb*値にて判断した。b*値の値が小さいほど、黄変の程度が小さく、耐光性が良好であることを表す。実用的な要求物性を考慮して、硬化膜のb*値が、
3.5未満のもの:A
3.5以上のもの:D
と判定した。
硬化膜の表面抵抗(Ω/□)を、以下の基準に従って評価した。
表面抵抗が1×1012以下の場合:A
表面抵抗が1×1012より高く1×1014以下の場合:B
表面抵抗が1×1014を超える場合:D
得られた硬化膜の反射干渉縞を、以下の基準に従い目視で評価した。
反射干渉縞が観察できない:A
反射干渉縞が観察できる:D
既に述べられたもの以外に、本発明の新規かつ有利な特徴から外れることなく、上記の実施形態に様々な修正や変更を加えてもよいことに注意すべきである。従って、そのような全ての修正や変更は、添付の請求の範囲に含まれることが意図されている。
Claims (19)
- 一般式(1)において、R9がビフェニル骨格、ナフタレン骨格、フルオレン骨格、及びテトラヒドロナフタレン骨格からなる群から選ばれる少なくとも一種の4価の芳香族基であるか、または、炭素鎖数4〜10のアルキル骨格である4価の脂肪族基である、請求項1記載の金属酸化物組成物。
- 分散剤(A)が、芳香族骨格または脂肪族骨格、及び2つ以上のカルボン酸無水物基を有する化合物(x1)と、カルボン酸無水物基と反応しうる官能基を有する化合物(x2)とを反応させてなるカルボキシル基を有する化合物(X)と、カルボキシル基と反応しうる官能基を有する化合物(Y)とを反応させて得られるものであり、
化合物(x2)及び化合物(Y)の少なくとも一部が、重合性不飽和二重結合基を有するものである、請求項1または2記載の金属酸化物組成物。 - 化合物(x2)が、水酸基を1個または2個有するアクリレート化合物またはメタクリレート化合物である、請求項3記載の金属酸化物組成物。
- 金属酸化物が、チタニウム、亜鉛、ジルコニウム、アンチモン、インジウム、スズ、アルミニウム、珪素、リン及びフッ素からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含有するものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属酸化物組成物。
- さらに溶剤を含み、かつ溶剤が、全溶剤に対して10〜100重量%の水酸基含有溶剤を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属酸化物組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属酸化物組成物を硬化してなる硬化膜。
- 厚さが、0.1〜30μmである、請求項7記載の硬化膜。
- 屈折率が、1.4〜2.0の範囲である、請求項7または8記載の硬化膜。
- 基材と、請求項7〜9のいずれか1項に記載の硬化膜とを含む積層体。
- 基材が、プラスチック基材である、請求項10記載の積層体。
- 基材が、レンズ形状である、請求項10または11記載の積層体。
- 硬化膜が基材上に、他の層を介することなく形成されており、硬化膜と基材との屈折率の差が±0.02以内である、請求項10〜12のいずれか1項に記載の積層体。
- 硬化膜と基材との間にさらに一層以上の下層を有し、硬化膜と、硬化膜の接する下層との屈折率の差が±0.02以内である、請求項10〜12のいずれか1項に記載の積層体。
- 情報記録層を含む、請求項10〜14のいずれか1項に記載の積層体。
- 反射防止膜である、請求項10〜14のいずれか1項に記載の積層体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属酸化物組成物を含む光半導体素子封止材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属酸化物組成物を基材に塗布すること;および
活性エネルギー線を照射して金属酸化物組成物を硬化させること;
を含む硬化膜の製造方法。
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