JPWO2017131047A1 - 光硬化方法、それに用いられる化合物および組成物 - Google Patents

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Abstract

迅速且つ効率的に架橋物(樹脂)が得られる光硬化方法、該光硬化方法に用いられる化合物および該化合物を含有する光硬化性樹脂組成物を提供することを課題とする。
本発明は、工程1を行った後に工程2を行う、光硬化方法、該光硬化方法に用いられる化合物および該化合物を含有する光硬化性樹脂組成物に関する。
工程1:(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物の存在下、(B)メルカプト基または(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤と(C)水とを酸性条件下で反応させて、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る工程。
工程2:上記化合物(A)および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の存在下、上記化合物(A)および上記化合物(E)に光を照射することにより、上記化合物(A)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに上記化合物(E)から塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ上記化合物(A)と上記化合物(E)からラジカルを発生させることによって、上記シラン化合物(D)と、要すれば(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物から、上記シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物を生じさせる工程。

Description

本発明は、シラン化合物由来の構成単位を含む架橋物を得るための光硬化方法、それに用いられる化合物および組成物に関する。
近年、フォトレジスト分野、接着分野、コーティング分野等において、光塩基発生剤を用いて種々の樹脂組成物を硬化させる光硬化方法の研究開発が盛んに行われている。光塩基発生剤を用いた樹脂組成物の硬化系としては、エポキシ基を有する化合物を硬化させる方法が知られている(例えば非特許文献1)。エポキシ基を有する化合物の硬化系は、エポキシ基を有する化合物が塩基の作用により架橋反応を生じて硬化することを利用し、光(活性エネルギー線)の照射によって、エポキシ基を有する化合物を含有する樹脂組成物内で、光塩基発生剤から塩基を発生させ、次いで加熱処理によってエポキシ基を有する化合物を硬化させるというものである。また、アミジン、グアニジン、ビグアニド、ホスファゼン等の強塩基を発生する光塩基発生剤とエポキシ基を有する化合物と例えば多官能チオール等の酸性プロトンを有する架橋剤を併用し、低温かつ迅速にエポキシ基を有する化合物と架橋剤との硬化を達成する方法も知られている(例えば特許文献1、例えば非特許文献2、3)。
一方で、一般的な塩基を用いた樹脂組成物の硬化系としては、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤の加水分解と重縮合によるゾル−ゲル法が知られている。塩基による加水分解は、1つのアルコキシシリル基がシラノール基へ加水分解されると、立体的な障害が少なくなるため、残りのアルコキシシリル基がシラノール基まで加水分解されやすくなる。そのため、酸の場合と比較して、高極性であるシラノール基が多く存在する状態で重縮合が進行するため、ゲルの不溶化が起こり易く、分子量が大きくなる前に白濁沈澱を生じ易い。その際、シラノール基と塩基とが塩を形成して沈殿した場合、塩基が反応系外に除かれてしまうため原料のシランカップリング剤が残存する問題がある。故に、塩基を用いたゾル−ゲル法では、通常、一旦アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を水とともに加熱するかまたは酸触媒を作用させることで、アルコキシシリル基の加水分解と重縮合を部分的に行った後、塩基を添加して残存するシラノール基を重縮合してシラン化合物を硬化させる方法が一般的である(非特許文献4)。
上述したゾル−ゲル法として、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤にあらかじめ水を加えて加熱し、アルコキシシリル基の加水分解と重縮合を部分的に行ったシラン化合物を含有する樹脂組成物に、光塩基発生剤を添加し、次いで光(活性エネルギー線)の照射によって、光塩基発生剤から塩基を発生させ、残存するアルコキシシリル基またはシラノール基を重縮合させる例が知られている(例えば特許文献2)。光(活性エネルギー線)の照射前に、加熱によってゾル−ゲル法を開始させるため、加水分解と重縮合を所望の状態で完結できる。しかしながら、上述した樹脂組成物の調製には長時間の加熱が必要であり、また、樹脂自体が高分子量化し易いため、不安定であり、樹脂組成物の寿命が短くなり易い。
また、メタクリル基を有するシランカップリング剤を部分的に加水分解と重縮合させたポリマーを用いて、光塩基発生剤と光ラジカル発生剤を併用することにより、ゾル−ゲル法と光ラジカル重合を同時に進行させる例も知られている(例えば非特許文献5)。しかしながら、非特許文献5に記載の光塩基発生剤および光ラジカル発生剤は油溶性であり、水やアルコール等の溶剤に対する親和性(溶解性)が低いため、クロロホルム等の環境負荷の高い溶剤を用いる必要がある。また、光塩基発生剤から発生する塩基が1級または2級アミンのような弱塩基であるため、強塩基と比較して、加水分解や重縮合が遅いという問題がある。
他方で、光酸発生剤と光ラジカル発生剤を併用することにより、ゾル−ゲル法と光ラジカル重合を同時に進行させ、アクリル基を有するシランカップリング剤を硬化させる方法が検討されている(例えば非特許文献6)。非特許文献6の方法では、低分子のモノマーをそのまま取り扱えるため樹脂組成物が長寿命であり、分子レベルで均一性の高いポリマーの作製が可能である。しかしながら、光酸発生剤から発生する強酸では硬化に時間を要するばかりか、樹脂中に残存する酸による金属腐食が懸念されるという問題がある。更には、非特許文献6の方法は、大気中の水分によってシランカップリング剤の加水分解を行うため、湿度の管理が難しく再現性に乏しく、また、大気中の水分が樹脂組成物の内部に浸透しづらく、硬化不良を起こし易いという問題がある。
そのため、シラン化合物(シランカップリング剤)の光硬化は、専ら光によるゾル−ゲル法を介さない方法、すなわち、酸によって、シランカップリング剤のアルコキシシリル基の加水分解と重縮合を先に完了させた後に、一般的な光硬化(アクリレート化合物同士のラジカル重合、アリル化合物とチオール化合物とのエン−チオール反応もしくはエポキシ化合物同士のカチオン重合)に付す方法が主流となっている(例えば非特許文献7、8、特許文献3)。
また、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤の加水分解と重縮合を利用した組成物として、ポリシロキサン系のコーティング用組成物が知られている(例えば特許文献4、5)。特許文献4に記載のコーティング用組成物は、シランカップリング剤の加水分解と重縮合に、チオシアン酸アルカリ金属塩を使用している。また、特許文献5に記載のコーティング用組成物は、チオシアン酸アルカリ金属塩の代わりに、例えば酢酸ナトリウム等の有機カルボン酸のアルカリ金属塩と酢酸を併用している。有機カルボン酸のアルカリ金属塩と酢酸を併用する場合、硬化初期の組成物は、有機カルボン酸のアルカリ金属塩に比べて酢酸が豊富に存在するため弱酸性であるが、コーティング後の組成物は、酢酸の揮発に伴い、有機カルボン酸のアルカリ金属塩の存在比が相対的に多くなるため塩基性となることで、重縮合を引き起こすことができ、ポットライフを改善できるとされている。
WO2014/208632号公報 特開2014−15559号公報 特開2007−291313号公報 特公昭50−28092号公報 特公昭50−28446号公報
J. Polym. Sci. Pol. Chem., 2002 4045 Chem. Mater., 2013, 25, 4461-4463 Polym. Chem., 2014, 5, 6577-6583 J. Sol-Gel Sci. Technol., 2010, 56, 167-176 J. Photopolym. Sci. Tec., 2014, 27, 2, 223-225 J. Photopolym. Sci. Tec., 1999, 2, 129-132 Macromolecules 2011, 44, 7520-7529 Bull. Chem. Soc. Jpn. 2013, 86, 7, 880-883
このような状況から、光酸発生剤から発生する強酸を用いた硬化系の問題点を解決し、光(活性エネルギー線)の照射によって、迅速且つ効率的に架橋物(樹脂)が得られる光硬化方法の開発が望まれている。
最近では、光(活性エネルギー線)の照射による硬化は、省エネルギーの観点から、高圧水銀灯ではなくUV-LEDランプが用いられてきており、UV-LEDランプの主波長である365nmまたは405nmに感光領域を有する光塩基発生剤が求められている。その一方で、コーティング材料等の分野においては、架橋物(樹脂)の耐久性を向上させる目的で、耐候助剤を添加する場合があり、耐候助剤のなかには、100〜365nm付近の波長の光(活性エネルギー線)を吸収してしまうものがあるため、光塩基発生剤自体に光が届かず感光できないという問題がある。
また、特許文献4および5に記載のコーティング用組成物は、チオシアン酸アルカリ金属塩や有機カルボン酸のアルカリ金属塩等のアルカリ金属塩を使用しているが、アルカリ金属塩は、有機成分への溶解性が悪いため、組成物中の有機成分の割合が増大すると、析出や白化が生じるという問題がある。特に、組成物を電子材料用途に供する場合には、アルカリ金属塩が不純物として残存するため、アルカリ金属塩による金属配線の短絡等の不具合が生じるおそれがある。更に、特許文献5に記載のコーティング用組成物は、酢酸等の酸性成分を使用しているため、樹脂中に残存して金属腐食を引き起こさないように、長時間の加熱処理を行って酸性成分を除去しなければならず、また、揮発した酸性成分が人体や環境に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。
本発明は、上述した状況に鑑みなされたものであり、光塩基発生剤と光ラジカル発生剤を併用し、ゾル−ゲル反応と光ラジカル重合反応を同時に進行させることで、迅速且つ効率的に架橋物(樹脂)が得られる光硬化方法、該光硬化方法に用いられる化合物および該化合物を含有する光硬化性樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明は、耐候助剤が共存する場合であっても、365nmまたは405nmに主波長を有する光(活性エネルギー線)によって、迅速且つ効率的に架橋物(樹脂)が得られる光硬化方法を提供することにある。
更に、本発明は、長期間のポットライフを確保でき、金属腐食を生じにくい、ポリシロキサン系のコーティングに適した光硬化方法、該光硬化方法に用いられる化合物および該化合物を含有する光硬化性樹脂組成物を提供することにある。
本発明は、以下の構成よりなる。
(1)工程1を行った後に工程2を行う、光硬化方法;
工程1:(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物の存在下、(B)メルカプト基または(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤と(C)水とを酸性条件下で反応させて、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る工程;
工程2:上記化合物(A)および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の存在下、上記化合物(A)および上記化合物(E)に光を照射することにより、上記化合物(A)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに上記化合物(E)から塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ上記化合物(A)と上記化合物(E)からラジカルを発生させることによって、上記シラン化合物(D)と、要すれば(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物から、上記シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物を生じさせる工程。
(2)一般式[16]で示される化合物;
一般式[16]:
Figure 2017131047
(式中、R70〜R77はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R78およびR79はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR78およびR79が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R70〜R77で示される基のうちの少なくとも2つは、一般式[2]で示される基である。);
一般式[2]:
Figure 2017131047
(式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
一般式[3]:
Figure 2017131047
(式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
(3)一般式[17]で示される化合物;
一般式[17]:
Figure 2017131047
(式中、R80〜R87はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R88およびR89はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR88およびR89が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R80〜R87で示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[3]で示される基であり、残りの7つの基のうちの少なくとも1つは、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基である。);
一般式[2]:
Figure 2017131047
(式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
一般式[3]:
Figure 2017131047
(式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
(4)(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物、および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物を含有し、更に(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物を含有していてもよい、光硬化性樹脂組成物。
本発明の光硬化方法は、光(活性エネルギー線)の照射前後において、シランカップリング剤(シラン化合物)を含む組成物のpHを酸性からアルカリ性に変化させることにより、シランカップリング剤(シラン化合物)中のアルコキシシリル基の加水分解と重縮合(ゾル−ゲル化)を同一系内で効率的に行うことができ、あわせて、光(活性エネルギー線)の照射によってラジカルを発生させることにより、シランカップリング剤(シラン化合物)中の(メタ)アクリレート同士のラジカル重合あるいはシランカップリング剤(シラン化合物)中のメルカプト基と重合性不飽和基を有する化合物中の重合性不飽和基とのエン−チオール反応またはイン−チオール反応をも同一系内で効率的に行えるため、簡便にシラン化合物由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得ることができる光硬化方法である。
また、本発明の光硬化方法は、光照射により脱炭酸するカルボン酸と水を用いて、シランカップリング剤(シラン化合物)中のアルコキシシリル基の加水分解を行う方法であるため、従来の加熱による方法のように、加水分解に長時間を要しないばかりでなく、反応環境周囲の湿度や得られる架橋物(樹脂)の膜厚に左右されない光硬化方法である。また、光照射により脱炭酸するカルボン酸は、光(活性エネルギー線)の照射後には、脱炭酸して酸性基(カルボキシル基)が消失していくため、酸による金属腐食の問題が軽減されるばかりでなく、該カルボン酸を系内から除去する必要もないため、該カルボン酸を用いる本発明の光硬化方法は、効率的な光硬化方法である。
更に、本発明の光硬化方法は、シランカップリング剤を原料として用い、ゾル−ゲル化を円滑に行える方法であるため、該光硬化方法に使用される樹脂組成物の保存安定性を高めることができる。
本発明の上記一般式[16]で示される化合物は、本発明の光硬化方法にかかる「(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物」のうち、上記一般式[2]で示される基を少なくとも2つ有する化合物である。すなわち、該化合物は、光照射により脱炭酸するカルボキシル基を少なくとも2つ有する化合物であるため、少ない添加量で酸触媒としての機能を発揮できるとともに、光照射によりラジカルをも発生できる有用な化合物(光ラジカル発生剤)である。
本発明の上記一般式[17]で示される化合物は、本発明の光硬化方法にかかる「(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物」のうち、(1)上記一般式[2]で示される基を少なくとも1つと上記一般式[3]で示される基を少なくとも1つ有する化合物と、(2)上記一般式[3]で示される基を少なくとも2つ有する化合物とを含む。このうち、(1)上記一般式[2]で示される基を少なくとも1つと上記一般式[3]で示される基を少なくとも1つ有する化合物は、光照射により脱炭酸するカルボキシル基と、光照射により脱炭酸して塩基を発生する基とをそれぞれ少なくとも1つずつ有する化合物であるため、本発明の光硬化方法にかかる「(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物」と「(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物」の両化合物の機能を兼ねる化合物、すなわち、「(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物」となり得る有用な化合物である。一方で、(2)上記一般式[3]で示される基を少なくとも2つ有する化合物は、光照射により脱炭酸して塩基を発生する基を少なくとも2つ有する化合物であるため、少ない添加量で光塩基発生剤としての機能を発揮できるとともに、光照射によりラジカルをも発生できる有用な化合物(光塩基および光ラジカル発生剤)である。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、本発明の光硬化方法における工程1を経た後に得られる組成物、すなわち、工程2に付す前の組成物であり、該組成物に光(活性エネルギー線)を照射することにより、該組成物のpHが酸性からアルカリ性に変化するとともに、該組成物中でラジカルが発生するため、効率的にシラン化合物由来の構成単位を含む架橋物を得ることができるとともに、長期間のポットライフを確保できる有用な組成物である。
本発明において、光(活性エネルギー線)とは、波長を特定した場合を除き、可視領域の波長の電磁波(可視光線)のみならず、例えば紫外領域の波長の電磁波(紫外線)、赤外領域の波長の電磁波(赤外線)、X線等の非可視領域の波長の電磁波が含まれる。本発明においては、光(活性エネルギー線)に対して感受性を示す塩基発生剤(活性エネルギー線の照射によって塩基を発生する塩基発生剤)を光塩基発生剤、光(活性エネルギー線)に対して感受性を示すラジカル発生剤(活性エネルギー線の照射によってラジカルを発生するラジカル発生剤)を光ラジカル発生剤と表記する場合がある。また、波長365nm、405nm、436nmの光(活性エネルギー線)をそれぞれ、i線、h線、g線と表記する場合がある。
−本発明の光硬化方法−
本発明の光硬化方法は、下記工程1および工程2を含み、下記工程1を行った後に下記工程2を行う方法である。
工程1:(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物の存在下、(B)メルカプト基または(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤と(C)水とを酸性条件下で反応させて、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る工程。
工程2:上記化合物(A)および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の存在下、上記化合物(A)および上記化合物(E)に光を照射することにより、上記化合物(A)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに上記化合物(E)から塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ上記化合物(A)と上記化合物(E)からラジカルを発生させることによって、上記シラン化合物(D)と、要すれば(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物から、上記シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物を生じさせる工程。
本発明の光硬化方法における工程1は、カルボン酸である化合物(A)を酸触媒とし、酸性条件下でシランカップリング剤(B)と(C)水とを反応させることにより、シランカップリング剤(B)中のアルコキシシリル基を加水分解させて、シラノール基に変換し、シラン化合物(D)を得る工程である。本発明の光硬化方法における工程2は、工程1で得られたシラン化合物(D)と化合物(A)、化合物(E)および要すれば化合物(F)を含有する光硬化性樹脂組成物に対して、光(活性エネルギー線)を照射することにより、(1)化合物(A)中のカルボキシル基が脱炭酸して、該化合物(A)から酸性基(カルボキシル基)が消失していくとともに、化合物(E)から塩基が発生し、反応系内、すなわち、該組成物のpHが酸性からアルカリ性にシフトすることで、シラン化合物(D)中のシラノール基同士をゾル−ゲル反応させる、(2)並行して、光(活性エネルギー線)の照射によって、化合物(A)と化合物(E)から、ラジカルが発生することにより、該組成物におけるシラン化合物(D)中の(メタ)アクリレート同士をラジカル重合させるか、シラン化合物(D)中のメルカプト基と化合物(F)中の重合性不飽和基を反応(エン−チオール反応またはイン−チオール反応)させる工程である。すなわち、本発明の光硬化方法における工程2は、上記ゾル−ゲル反応と、上記ラジカル重合あるいは上記エン−チオール反応またはイン−チオール反応を並行して進行させることにより、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得る工程である。本発明の光硬化方法は、上記工程1を行った後に、工程2を行うことにより、効率よくシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られる方法である。なお、ここでいう架橋物(樹脂)とは、上記シラン化合物(D)同士のみを反応させて得られる架橋物(樹脂)や上記シラン化合物(D)由来の構成単位と上記化合物(F)由来の構成単位のみからなる架橋物に限定されず、架橋物(樹脂)中に、シラン化合物(D)および化合物(F)以外の構成単位を含むことを排除しない。
本発明の光硬化方法において、シランカップリング剤(B)が、(B')メルカプト基を有するシランカップリング剤である場合には、シラン化合物(D)は、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物であり、工程2において、(F)重合性不飽和基を有する化合物を含み、該化合物(F)を用いて得られる上記架橋物が、更に上記化合物(F)由来の構成単位を含むものである。
シランカップリング剤(B)が、(B')メルカプト基を有するシランカップリング剤である場合の工程1および工程2を具体的に述べると以下のとおりである。
工程1:(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物の存在下、(B')メルカプト基を有するシランカップリング剤と(C)水とを酸性条件下で反応させて、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る工程。
工程2:上記化合物(A)および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の存在下、上記化合物(A)および上記化合物(E)に光を照射することにより、上記化合物(A)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに上記化合物(E)から塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ上記化合物(A)と上記化合物(E)からラジカルを発生させることによって、上記シラン化合物(D')と、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物から、上記シラン化合物(D')由来の構成単位と上記化合物(F)由来の構成単位を含む架橋物を生じさせる工程。
シランカップリング剤(B)が、(B')メルカプト基を有するシランカップリング剤である場合の工程2は、シラン化合物(D')中のシラノール基同士をゾル−ゲル反応させるとともに、化合物(A)と化合物(E)から、ラジカルが発生することにより、該組成物におけるシラン化合物(D')中のメルカプト基と化合物(F)中の重合性不飽和基を反応(エン−チオール反応またはイン−チオール反応)させる工程である。すなわち、本発明の光硬化方法における工程2は、上記ゾル−ゲル反応と上記エン−チオール反応またはイン−チオール反応を並行して進行させることにより、シラン化合物(D')由来の構成単位と上記化合物(F)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得る工程である。なお、ここでいう架橋物(樹脂)とは、上記シラン化合物(D')由来の構成単位と上記化合物(F)由来の構成単位のみからなる架橋物に限定されず、架橋物(樹脂)中に、シラン化合物(D')および化合物(F)以外の構成単位を含むことを排除しない。
本発明の光硬化方法において、シランカップリング剤(B)が、(B'')(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤である場合には、シラン化合物(D)は、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物であり、工程2において、上記架橋物が、上記シラン化合物(D'')同士を反応させて得られるものである。なお、ここでいう(メタ)アクリル基とは、アクリル基または/およびメタクリル基を意味する。
シランカップリング剤(B)が、(B'')(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤である場合の工程1および工程2を具体的に述べると以下のとおりである。
工程1:(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物の存在下、(B'')(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤と(C)水とを酸性条件下で反応させて、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る工程。
工程2:上記化合物(A)および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の存在下、上記化合物(A)および上記化合物(E)に光を照射することにより、上記化合物(A)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに上記化合物(E)から塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ上記化合物(A)と上記化合物(E)からラジカルを発生させることによって、上記シラン化合物(D'')から、上記シラン化合物(D'')由来の構成単位を含む架橋物を生じさせる工程。
シランカップリング剤(B)が、(B'')(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤である場合の工程2は、シラン化合物(D'')中のシラノール基同士をゾル−ゲル反応させるとともに、化合物(A)と化合物(E)から、ラジカルが発生することにより、該組成物におけるシラン化合物(D'')中の(メタ)アクリル基(アクリレート)同士をラジカル重合させる工程である。すなわち、本発明の光硬化方法における工程2は、上記ゾル−ゲル反応と上記ラジカル重合を並行して進行させることにより、シラン化合物(D'')由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得る工程である。なお、ここでいう架橋物(樹脂)とは、上記シラン化合物(D'')同士のみを反応させて得られる架橋物(樹脂)に限定されず、シラン化合物(D'')同士を、重合性不飽和基を有する化合物(F)を介してラジカル重合させてもよいし、他の一般的な架橋剤等のモノマー成分を介してラジカル重合させてもよく、上記架橋物(樹脂)中に、化合物(F)由来の構成単位または/および化合物(F)以外の構成単位を含むことを排除しない。
本発明の光硬化方法における工程1の反応系内には、少なくとも上記化合物(A)、上記シランカップリング剤(B)および(C)水が含まれているが、(A)〜(C)の相溶性、および作業性を考慮すると、工程1の反応系内には、更に上記化合物(E)が含まれていることが好ましい。上記化合物(E)は、光(活性エネルギー線)を照射しない限り、塩基が潜在化されているため、工程1に悪影響を及ぼすことがなく、そればかりか、化合物(A)、シランカップリング剤(B)および(C)水同士の相溶性を高める効果がある。また、あらかじめ化合物(E)を含有させれば、工程1と工程2の間で化合物(E)を添加する工程を必要とせず作業性が向上するので、工程1の反応系内には、更に上記化合物(E)が含まれていることが好ましい。
本発明の光硬化方法における工程2の反応系内には、工程1で得られたシラン化合物(D)、化合物(A)、化合物(E)および要すれば化合物(F)が含まれており、これらの混合物を光硬化性樹脂組成物と称する場合がある。より具体的には、工程1で得られたシラン化合物(D)が、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物の場合には、工程2の反応系内には、少なくともシラン化合物(D')、化合物(A)、化合物(E)および化合物(F)が含まれている。工程1で得られたシラン化合物(D)が、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物の場合には、工程2の反応系内には、少なくともシラン化合物(D'')、化合物(A)および化合物(E)が含まれている。
工程1の反応系内には、上述した(A)〜(C)および要すれば(E)以外の成分を含有していてもよく、このような成分としては、例えば有機溶剤、その他種々の特性を付与する添加剤等が挙げられる。また、工程2の反応系内には(光硬化性樹脂組成物は)、上述した(A)、(D)、(E)および要すれば(F)以外の成分を含有していてもよく、このような成分としては、例えば有機溶剤、その他種々の特性を付与する添加剤等が挙げられる。有機溶剤は、(A)〜(F)の相溶性を向上させたり、基板等の固体表面への塗布性を高めて作業性を向上させることができる。なお、工程2には、工程1で使用した(C)水や未反応のシランカップリング剤(B)が含まれていてもよいことは言うまでもない。
本発明の光硬化方法における工程1は、該工程1の反応系内に化合物(A)が存在しているため酸性である。酸性とは、通常0以上から7未満のpHを指すが、そのなかでも、pH3〜5の範囲であることが好ましい。このような好ましいpHで工程1を実施する場合には、化合物(A)として、pKa3〜5である化合物(A)(カルボン酸)を用いればよく、工程1でのシラン化合物(D)同士の重縮合(ゾル−ゲル化)を抑制でき、均一な架橋物(樹脂)が得られ易い。
本発明の光硬化方法における工程2は、ゾル−ゲル反応と、ラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を並行して進行させる工程であるが、そのうちのゾル−ゲル反応をアルカリ条件下で行うことを特徴とする。工程2の光(活性エネルギー線)の照射前は酸性であるが、光(活性エネルギー線)を照射することにより、化合物(A)のカルボキシル基が脱炭酸するため酸性基(カルボキシル基)が消失していくとともに、化合物(E)から塩基が発生することで、反応系内のpHがアルカリ側にシフトしてアルカリ条件となる。アルカリ性とは、通常7を越え14以下のpHを指すが、そのなかでも、pH8〜14の範囲であることが好ましい。このような好ましいpHで工程2を実施する場合には、pH8〜14である塩基を発生できる化合物(E)を用いればよく、工程2におけるゾル−ゲル化が円滑に進行し、均一な架橋物(樹脂)が得られ易い。
本発明の光硬化方法における工程1におけるシランカップリング剤(B)と(C)水との反応は、完結させてもよいし、完結させなくてもよいが、なかでも完結させないことが好ましい。言い換えれば、工程1は、シランカップリング剤(B)中のアルコキシシリル基の加水分解反応であるが、アルコキシシリル基の加水分解を部分的に行って、アルコキシシリル基の一部のみをシラノール基に変換してもよいし、アルコキシシリル基を完全に加水分解して、全てのアルコキシシリル基をシラノール基に変換してもよいが、なかでも、アルコキシシリル基の加水分解を部分的に行って、アルコキシシリル基の一部のみをシラノール基に変換することが好ましい。アルコキシシリル基の一部のみがシラノール基に変換した状態、すなわち、アルコキシシリル基の加水分解を完全に行わずに部分的に加水分解した段階で工程1を終了させることで、工程1でのシラン化合物(D)同士の重縮合(ゾル−ゲル化)を抑制でき、均一な架橋物(樹脂)が得られ易いという点で好ましい。なお、アルコキシシリル基の一部のみをシラノール基に変換するか、全てのアルコキシシリル基をシラノール基に変換するかは、シランカップリング剤(B)に対する水の当量数、反応時間等でコントロールすることができる。なお、「アルコキシシリル基の加水分解を部分的に行う」とは、全てのアルコキシシリル基に対して、通常10〜90%、好ましくは30〜70%のアルコキシシリル基を加水分解することを意味する。
本発明の光硬化方法における工程2における化合物(A)および化合物(E)は、光に対して感受性を示す化合物である。より具体的には、化合物(A)は、通常波長100〜780nm、好ましくは波長200〜450nm、より好ましくは波長350〜450nmの光(活性エネルギー線)に対して感受性を示し、光(活性エネルギー線)を吸収することによって、該化合物(A)中のカルボニル基からラジカルが発生するとともに、カルボキシル基が脱炭酸して酸性基(カルボキシル基)が消失していく化合物である。該化合物(A)中のカルボニル基からのラジカル発生とカルボキシル基の脱炭酸は、必ずしも同一の波長領域の光(活性エネルギー線)に起因する必要はない。しかしながら、工程2は、ゾル−ゲル反応と、ラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を並行して進行させる工程であるため、該化合物(A)中のカルボニル基からのラジカル発生とカルボキシル基の脱炭酸は、同一波長領域の光(活性エネルギー線)に起因することが好ましい。言い換えれば、化合物(A)は、カルボニル基からのラジカル発生とカルボキシル基の脱炭酸とが、同一の波長領域の光(活性エネルギー線)で進行するような感光基を有するものが好ましい。なお、化合物(A)は、上述した波長領域のなかでも、i線、h線、g線の少なくとも1つ以上の光(活性エネルギー線)に対して吸収を示すものが、汎用性の観点から好ましい。また、化合物(E)は、通常波長100〜780nm、好ましくは波長200〜450nm、より好ましくは波長350〜450nmの光(活性エネルギー線)に対して感受性を示し、光(活性エネルギー線)を吸収することによって、該化合物(E)中のカルボニル基からラジカルが発生するとともに、脱炭酸して塩基を発生する化合物である。該化合物(E)中のカルボニル基からのラジカル発生と塩基の発生は、必ずしも同一の波長領域の光(活性エネルギー線)に起因する必要はない。しかしながら、工程2は、ゾル−ゲル反応と、ラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を並行して進行させる工程であるため、該化合物(E)中のカルボニル基からのラジカル発生と塩基の発生は、同一波長領域の光(活性エネルギー線)に起因することが好ましい。言い換えれば、化合物(E)は、カルボニル基からのラジカル発生と塩基の発生とが、同一の波長領域の光(活性エネルギー線)で進行するような感光基を有するものが好ましい。なお、化合物(E)は、上述した波長領域のなかでも、i線、h線、g線の少なくとも1つ以上の光(活性エネルギー線)に対して吸収を示すものが、汎用性の観点から好ましい。
本発明の光硬化方法における工程2における化合物(A)および化合物(E)は、同一の波長領域の光(活性エネルギー線)で分解するものであることが好ましい。すなわち、化合物(A)中のカルボニル基からのラジカル発生とカルボキシル基の脱炭酸、ならびに化合物(E)中のカルボニル基からのラジカル発生と塩基の発生が、同一波長領域の光(活性エネルギー線)に起因することが好ましい。言い換えれば、化合物(A)中のカルボニル基からのラジカル発生とカルボキシル基の脱炭酸、ならびに化合物(E)中のカルボニル基からのラジカル発生と塩基の発生とが同一の波長領域の光(活性エネルギー線)で進行するような感光基をそれぞれ有するものが好ましい。そのなかでも、化合物(A)と化合物(E)中の感光基は、同一の構造を有するものがより好ましい。感光基が同一構造である化合物(A)および化合物(E)を選択することにより、化合物(A)と化合物(E)のラジカルを同時に発生でき、ラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を円滑に進行させるとともに、化合物(A)の脱炭酸によるカルボキシル基の消失と、化合物(E)からの塩基の発生が同時に進行するため、反応系内のpHを酸性からアルカリ性に迅速にシフトさせることができ、ゾル−ゲル反応を効率的に行うことができる。
本発明の光硬化方法においては、化合物(A)と化合物(E)とが同一化合物であってもよく、化合物(A)と化合物(E)の両化合物の機能を兼ね備えた化合物を、化合物(A)と化合物(E)の代わりに用いてもよい。該化合物の具体例としては、(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物が挙げられる。該化合物(A/E)は、カルボキシル基を有しつつ、塩基が潜在化されているため、酸性を示す化合物であるが、光(活性エネルギー線)を照射すると、カルボキシル基が脱炭酸するとともに、塩基が発生するため、アルカリ性を示す傍ら、ラジカルをも発生できる化合物である。すなわち、該化合物(A/E)は、カルボン酸でありながら、光塩基発生剤と光ラジカル発生剤の両方の機能を備える化合物である。化合物(A)と化合物(E)の代わりに化合物(A/E)を用いれば、シランカップリング剤(B)に対する化合物(A)と化合物(E)の当量(使用量)を極力減らすことができる。なお、化合物(A)と化合物(E)の代わりに化合物(A/E)を用いた場合の工程1および工程2を具体的に述べると以下のとおりである。
工程1:(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の存在下、(B)メルカプト基または(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤と(C)水とを酸性条件下で反応させて、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る工程。
工程2:上記化合物(A/E)の存在下、上記化合物(A/E)に光を照射することにより、上記化合物(A/E)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ上記化合物(A/E)からラジカルを発生させることによって、上記シラン化合物(D)と、要すれば(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物から、上記シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物を生じさせる工程。
工程1における化合物(A)の含有量は、シランカップリング剤(B)のmol量を基準に決定すればよく、シランカップリング剤(B)のmol量に対して、通常0.001〜1当量、好ましくは0.005〜0.1当量、より好ましくは0.005〜0.05当量である。好ましい範囲の当量数、あるいはより好ましい範囲の当量数の化合物(A)を使用することにより、より少ない含有量で、工程1を円滑に進行させることができる。
工程1における(C)水の含有量は、シランカップリング剤(B)のmol量を基準に決定すればよく、シランカップリング剤(B)のmol量に対して、通常0.1〜10当量、好ましくは0.5〜5当量、より好ましくは1〜2当量である。好ましい範囲の当量数、あるいはより好ましい範囲の当量数の(C)水を使用することにより、アルコキシシリル基の一部のみがシラノール基に変換した状態、すなわち、アルコキシシリル基を部分的に加水分解した段階で工程1を終了させ易くなる。
工程1におけるシラン化合物(D)の含有量は、シランカップリング剤(B)の使用量に依存する。すなわち、工程1において、使用したシランカップリング剤(B)の全量が(C)水と反応すれば、シランカップリング剤(B)のmol量と同じmol量のシラン化合物(D)が生成する。一方で、使用したシランカップリング剤(B)が反応しきれずに、工程1を終了した後の反応系内にシランカップリング剤(B)が残存したり、シランカップリング剤(B)の副反応が生じた場合等には、使用したシランカップリング剤(B)のmol量よりも少ないmol量のシラン化合物(D)が生成する。
工程2における化合物(E)の含有量は、シランカップリング剤(B)のmol量を基準に決定すればよく、シランカップリング剤(B)のmol量に対して、通常0.001〜1当量、好ましくは0.005〜0.1当量、より好ましくは0.005〜0.05当量である。好ましい範囲の当量数、あるいはより好ましい範囲の当量数の化合物(E)を使用することにより、より少ない含有量で、工程2を円滑に進行させることができる。
工程1および工程2における化合物(A/E)の含有量は、シランカップリング剤(B)のmol量を基準に決定すればよく、シランカップリング剤(B)のmol量に対して、通常0.001〜1当量、好ましくは0.005〜0.1当量、より好ましくは0.005〜0.05当量である。好ましい範囲の当量数、あるいはより好ましい範囲の当量数の化合物(A/E)を使用することにより、より少ない含有量で、工程1および工程2を円滑に進行させることができる。
工程2において、化合物(F)を含有する場合における該化合物(F)の含有量は、シランカップリング剤(B)中のメルカプト基または(メタ)アクリル基のmol量を基準とし、化合物(F)中の重合性不飽和基のmol量で決定すればよい。シランカップリング剤(B)中のメルカプト基または(メタ)アクリル基のmol量に対して、化合物(F)中の重合性不飽和基のmol量が、通常0.01〜10mol、好ましくは0.1〜5mol、より好ましくは0.5〜3mol、さらに好ましくは、0.7〜1.5molとなるように、化合物(F)の含有量を決定すればよい。好ましい範囲のmol数、より好ましい範囲のmol数、あるいはさらに好ましい範囲のmol数から換算したmol量の化合物(F)を使用することにより、均一な架橋物(樹脂)が得られ易い。
本発明の光硬化方法における工程2にかかる光(活性エネルギー線)は、化合物(A)および化合物(E)または化合物(A/E)が感光して、ラジカルを発生するとともに、脱炭酸または塩基を発生できる波長の光(活性エネルギー線)であれば特に制限されないが、なかでも、光(活性エネルギー線)の主波長が100〜780nmの範囲内にある光(活性エネルギー線)が好ましく、光(活性エネルギー線)の主波長が200〜450nmの範囲内にある光(活性エネルギー線)がより好ましく、光(活性エネルギー線)の主波長が350〜450nmの範囲内にある光(活性エネルギー線)がさらに好ましい。本発明の光硬化方法において、耐候助剤を使用する場合には、光(活性エネルギー線)の吸収を耐候助剤に妨害されずに、ゾル−ゲル反応とラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応が進行するような光(活性エネルギー線)の波長を選択することが望ましい。
また、光(活性エネルギー線)の照射量としては、工程2の反応において、ゾル−ゲル反応とラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応が進行し、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物が得られれば、その照射量(積算露光量)は特に限定されないが、光(活性エネルギー線)の照射量(積算露光量)は、0.1J以上が好ましく、0.5J以上がより好ましく、1.0J以上がさらに好ましい。光(活性エネルギー線)の照射量(積算露光量)が、1.0J以上であれば、架橋密度の高い架橋物(樹脂)が得られ、ひいては、耐溶剤性に優れ、なお且つ高い硬度を有する架橋物(樹脂)が得られる傾向にある。
本発明の光硬化方法における工程2にかかる光(活性エネルギー線)の照射は、上述した範囲に主波長を有する光(活性エネルギー線)を適宜選択し、光(活性エネルギー線)の照射量(積算露光量)が、上述した照射量(積算露光量)以上となるような時間をかけて行えばよい。なお、光(活性エネルギー線)の照射は、上述した波長の光(活性エネルギー線)を照射できる一般的な露光装置を用いて行えばよい。
本発明の光硬化方法における工程1は、通常−20〜60℃、好ましくは0〜50℃、より好ましくは10℃〜40℃の温度範囲で実施すればよい。また、本発明の光硬化方法における工程2は、通常−20〜60℃、好ましくは0〜50℃、より好ましくは10℃〜40℃の温度範囲で実施すればよい。このように、本発明の光硬化方法は、穏和な条件で実施することができるので、優れた光硬化方法である。
本発明の光硬化方法における工程1および工程2は、一連の工程が滞りなく行えるような圧力範囲で実施すればよく、特に制限されないが、一般的には常圧で実施すればよい。
本発明の光硬化方法における工程1および工程2は、所望の架橋密度、硬度等を有する、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物が得られるように、反応時間(工程1および工程2の実施時間)を設定すればよい。反応時間は、工程1にあっては、シランカップリング剤(B)に対する化合物(A)または/および(C)水の当量数、反応温度、圧力等により異なり、工程2にあっては、光(活性エネルギー線)の波長または/および照射量(積算露光量)、シラン化合物(D)に対する化合物(E)の当量数、反応温度、圧力等により異なるため一概には言えないが、例えば工程1の反応時間(工程1の実施時間)は、通常1分〜24時間、好ましくは10分〜12時間、より好ましくは20分〜6時間であり、例えば工程2の反応時間(工程2の実施時間)は、通常1分〜24時間、好ましくは10分〜12時間、より好ましくは20分〜6時間である。
本発明の光硬化方法を利用して架橋物(樹脂)を得る方法の具体的手法を以下に説明する。まず、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(B)メルカプト基または(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤、および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、ならびに必要に応じて有機溶剤を含有する反応容器を用意する。次いで、該反応容器内に(C)水を添加して、該シランカップリング剤(B)と(C)水とを所定時間反応させて、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る(工程1)。次に、工程1で得られたシラン化合物(D)を含有する組成物(光硬化性樹脂組成物)に、必要に応じて(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物を添加した後、該組成物(光硬化性樹脂組成物)を基板等の適当な固定表面に塗布し、要すればベーク等の乾燥操作を行って塗膜を形成する。次いで、得られた塗膜に対して、適当な波長の光(活性エネルギー線)を、所定の照射量(積算露光量)以上となるような時間で照射して、化合物(A)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに化合物(E)から塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ化合物(A)と化合物(E)からラジカルを発生させる。塩基とラジカルを並行して発生させて、シラン化合物(D)のゾル−ゲル反応とラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を行うことで、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得ることができる(工程2)。また、本発明の光硬化方法を使用してパターンを形成する場合には、工程2における光(活性エネルギー線)照射を、適当なパターンマスクを介して行った後、適当な現像液を用いて現像処理を行うことで、適当なパターンを有するシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得ることができる。以上のように、本発明の光硬化方法にかかる工程1と工程2は、必ずしも連続して行う必要はなく、工程1と工程2の間で、例えば上述したような塗布工程、ベーク工程、乾燥工程等を行ってもよいし、工程1と工程2を連続して行ってもよい。
上述した塗布工程における塗布方法、ベーク工程におけるベーク方法、乾燥工程における乾燥方法、現像工程における現像処理方法等は、公知の方法を適宜採用すればよい。例えば、ベーク工程におけるベーク温度としては、通常80℃〜200℃、好ましくは100℃〜180℃であり、ベーク時間としては、通常30秒〜30分、好ましくは1分〜15分である。例えば、現像工程における現像処理方法としては、例えば本発明の光硬化方法を利用して得られた架橋物(樹脂)をアセトンやメチルエチルケトン等の有機溶媒に10秒〜5分間浸漬する方法や、該架橋物(樹脂)を水酸化カリウムやテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等を含むアルカリ水溶液に10秒〜5分間浸漬する方法等が挙げられる。
本発明の光硬化方法にかかる、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物とは、光(活性エネルギー線)に対して感受性を示すカルボン酸である。より具体的には、化合物(A)は、光(活性エネルギー線)に対して感受性を示す感光基を有し、該感光基が、光を吸収することに起因して、ラジカルを発生できるカルボニル基と脱炭酸して酸性を示さなくなるカルボキシル基とを有するものである。このような化合物(A)の具体例としては、例えば下記一般式[1]で示される化合物が挙げられる。
一般式[1]:
Figure 2017131047
(式中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、下記一般式[2]で示される基または下記一般式[3]で示される基を表し、RおよびR10はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはRおよびR10が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R〜Rで示される基のうちの少なくとも1つは、下記一般式[2]で示される基である。)
一般式[2]:
Figure 2017131047
(式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[3]:
Figure 2017131047
(式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、2-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1-エチルプロピル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、2-メチルペンチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、シクロヘキシル基、n-ヘプチル基、イソヘプチル基、sec-ヘプチル基、tert-ヘプチル基、ネオヘプチル基、シクロヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、ネオオクチル基、2-エチルヘキシル基、シクロオクチル基、n-ノニル基、イソノニル基、sec-ノニル基、tert-ノニル基、ネオノニル基、シクロノニル基、n-デシル基、イソデシル基、sec-デシル基、tert-デシル基、ネオデシル基、シクロデシル基、n-ウンデシル基、シクロウンデシル基、n-ドデシル基、シクロドデシル基、ノニルボニル基(ノルボルナン-χ-イル基)、ボルニル基(ボルナン-χ-イル基)、メンチル基(メンタ-χ-イル基)、アダマンチル基、デカヒドロナフチル基等が挙げられる。これらのアルキル基のなかでも、炭素数1〜6の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基が好ましく、なかでも、炭素数1〜4の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基がより好ましく、そのなかでも、メチル基が特に好ましい。
一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基としては、単環式もしくは縮合多環式のいずれであってもよく、例えばフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。これらのアリール基のなかでも、フェニル基が好ましい。
一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基としては、単環式もしくは縮合多環式のいずれであってもよく、例えばベンジル基、フェネチル基、メチルベンジル基、フェニルプロピル基、1-メチルフェニルエチル基、フェニルブチル基、2-メチルフェニルプロピル基、テトラヒドロナフチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、インデニル基、フルオレニル基、アントラセニルメチル基(アントリルメチル基)、フェナントレニルメチル基(フェナントリルメチル基)等が挙げられる。これらのアリールアルキル基のなかでも、ベンジル基が好ましい。
一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、シクロプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、シクロブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、sec-ペンチルオキシ基、tert-ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、2-メチルブトキシ基、1,2-ジメチルプロポキシ基、1-エチルプロポキシ基、シクロペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、sec-ヘキシルオキシ基、tert-ヘキシルオキシ基、ネオヘキシルオキシ基、2-メチルペンチルオキシ基、1,2-ジメチルブトキシ基、2,3-ジメチルブトキシ基、1-エチルブトキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n-ヘプチルオキシ基、イソヘプチルオキシ基、sec-ヘプチルオキシ基、tert-ヘプチルオキシ基、ネオヘプチルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、sec-オクチルオキシ基、tert-オクチルオキシ基、ネオオクチルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、イソノニルオキシ基、sec-ノニルオキシ基、tert-ノニルオキシ基、ネオノニルオキシ基、シクロノニルオキシ基、n-デシルオキシ基、イソデシルオキシ基、sec-デシルオキシ基、tert-デシルオキシ基、ネオデシルオキシ基、シクロデシルオキシ基、n-ウンデシルオキシ基、シクロウンデシルオキシ基、n-ドデシルオキシ基、シクロドデシルオキシ基、ノニルボニルオキシ基(ノルボルナン-χ-イルオキシ基)、ボルニルオキシ基(ボルナン-χ-イルオキシ基)、メンチルオキシ基(メンタ-χ-イルオキシ基)、アダマンチルオキシ基、デカヒドロナフチルオキシ基等が挙げられる。これらのアルコキシ基のなかでも、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましく、なかでも、炭素数1〜4の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルコキシ基がより好ましく、そのなかでも、メトキシ基が特に好ましい。
一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、なかでも、フッ素原子および塩素原子が好ましい。
一般式[2]におけるR11〜R12および一般式[3]におけるR13〜R14で示される炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、2-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1-エチルプロピル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、2-メチルペンチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらのアルキル基のなかでも、炭素数1〜3の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基が好ましく、そのなかでも、メチル基がより好ましい。
一般式[2]におけるR11〜R12および一般式[3]におけるR13〜R14で示される炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、また、アルキル基に結合しているヒドロキシル基は、1個のみならず、2〜4個等の複数個存在していてもよい。このようなヒドロキシアルキル基としては、例えばヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、1,2-ジヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシ-n-プロピル基、2-ヒドロキシ-n-プロピル基、3-ヒドロキシ-n-プロピル基、1-ヒドロキシ-1-メチルエチル基、1-ヒドロキシメチルエチル基、4-ヒドロキシ-n-ブチル基、5-ヒドロキシ-n-ペンチル基、6-ヒドロキシ-n-ヘキシル基等が挙げられる。これらのヒドロキシアルキル基のなかでも、炭素数1〜3の直鎖状、分枝状もしくは環状のヒドロキシアルキル基が好ましく、そのなかでも、ヒドロキシメチル基がより好ましい。
一般式[1]におけるRおよびR10が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合しているとは、RおよびR10とで、−O−、−S−または−C(=O)−で示される基を形成していることを意味する。
一般式[1]におけるRおよびR10が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基である場合、あるいは、RおよびR10が、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R、R、RおよびRのいずれかに結合していることが望ましい。すなわち、RおよびR10が、カルボニル基を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R〜Rのいずれかに結合していればよいが、RおよびR10が、それ以外の基の場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R、R、RおよびRのいずれかに結合していることが望ましい。
一般式[1]におけるRおよびRとしては、水素原子および一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[1]におけるRおよびRとしては、水素原子が好ましい。
一般式[1]におけるR、RおよびRとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[1]におけるRとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[1]におけるRおよびR10としては、水素原子、あるいはRおよびR10が酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合していることが好ましく、なかでも、水素原子、あるいはRおよびR10が硫黄原子を介して互いに結合していることがより好ましい。
一般式[2]におけるR11および一般式[3]におけるR13としては、水素原子および炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、なかでも、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。
一般式[2]におけるR12および一般式[3]におけるR14としては、水素原子および炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[1]で示される化合物(A)の好ましい具体例としては、例えば下記一般式[1-A]〜[1-C]で示される化合物が挙げられる。
一般式[1-A]:
Figure 2017131047
(式中、R2a、R4a、R5aおよびR7aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R1a、R3a、R6a、R8a、R9aおよびR10aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表す。ただし、R2a、R4a、R5aおよびR7aで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基である。)
一般式[1-B]:
Figure 2017131047
(式中、R2b、R4b、R5bおよびR7bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R1b、R3b、R6bおよびR8bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表し、Yは、酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、R2b、R4b、R5bおよびR7bで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基である。)
一般式[1-C]:
Figure 2017131047
(式中、R1c〜R8cはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表す。ただし、R1c〜R8cで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基である。)
一般式[1-A]におけるR1a〜R10a、一般式[1-B]におけるR1b〜R8bおよび一般式[1-C]におけるR1c〜R8cで示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[1-A]におけるR1a〜R10a、一般式[1-B]におけるR1b〜R8bおよび一般式[1-C]におけるR1c〜R8cで示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[1-A]におけるR1a〜R10a、一般式[1-B]におけるR1b〜R8bおよび一般式[1-C]におけるR1c〜R8cで示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[1-A]におけるR1a〜R10a、一般式[1-B]におけるR1b〜R8bおよび一般式[1-C]におけるR1c〜R8cで示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[1-A]におけるR1a〜R10a、一般式[1-B]におけるR1b〜R8bおよび一般式[1-C]におけるR1c〜R8cで示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[1-A]におけるR1a、R3a、R6a、R8a、R9aおよびR10aとしては、水素原子が好ましい。
一般式[1-A]におけるR2aとしては、一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[1-A]におけるR4aとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[1-A]におけるR5aおよびR7aとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[1-A]におけるR1a〜R10aの好ましい組み合わせとしては、表1の<1>〜<6>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[1-B]におけるR1b、R3b、R6bおよびR8bとしては、水素原子が好ましい。
一般式[1-B]におけるR2bとしては、一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[1-B]におけるR4bとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[1-B]におけるR5bおよびR7bとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[1-B]におけるYとしては、硫黄原子が好ましい。
一般式[1-B]におけるYおよびR1b〜R8bの好ましい組み合わせとしては、表2の<1>〜<12>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[1-C]におけるR1cおよびR2cとしては、水素原子および一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[1-C]におけるR3cおよびR6cとしては、水素原子が好ましい。
一般式[1-C]におけるR4c、R5cおよびR8cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[1-C]におけるR7cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[1-C]におけるR1c〜R8cの好ましい組み合わせとしては、表3の<1>〜<12>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[1-A]で示される化合物(A)の具体例としては、例えば下記式[1-A1]〜[1-A10]で示される化合物が挙げられる。
式[1-A1]〜[1-A10]:
Figure 2017131047
一般式[1-B]で示される化合物(A)の具体例としては、例えば下記式[1-B1]〜[1-B12]で示される化合物が挙げられる。
式[1-B1]〜[1-B12]:
Figure 2017131047
一般式[1-C]で示される化合物(A)の具体例としては、例えば下記式[1-C1]〜[1-C14]で示される化合物が挙げられる。
式[1-C1]〜[1-C14]:
Figure 2017131047
化合物(A)としては、化合物(A)を製造する際の原料の入手容易性および経済性の観点から、一般式[1-A]で示される化合物および一般式[1-B]で示される化合物が好ましい。また、本発明の光硬化方法において、耐候助剤を用いる場合には、化合物(A)のなかでも、一般式[1-B]におけるYが硫黄原子である化合物が好ましい場合がある。このような化合物は、350〜450nmに主波長を有する光(活性エネルギー線)に対して感受性を示すため、光(活性エネルギー線)の吸収を耐候助剤に妨害されずに、ゾル−ゲル反応とラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を円滑に進行させることができる。
また、上述した式のうち、式[1-A10]で示される化合物、式[1-B12]で示される化合物および式[1-C10]で示される化合物は、光(活性エネルギー線)を照射することによって、ラジカルを発生するカルボニル基と、脱炭酸するカルボキシル基と、カルボキシル基が脱炭酸して塩基が発生する基とを有している。このような化合物は、(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物に該当する。すなわち、これらの化合物は、本発明の光硬化方法にかかる化合物(A/E)に含まれる。
本発明の光硬化方法にかかる、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物とは、光(活性エネルギー線)に対して感受性を示す光塩基発生剤である。より具体的には、化合物(E)は、光(活性エネルギー線)に対して感受性を示す感光基を有し、該感光基が、光を吸収することに起因して、ラジカルを発生できるカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有するものである。このような化合物(E)の具体例としては、例えば下記一般式[4]で示される化合物が挙げられる。
一般式[4]:
Figure 2017131047
(式中、R15〜R22はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、下記一般式[2]で示される基または下記一般式[3]で示される基を表し、R23およびR24はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR23およびR24が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R15〜R22で示される基のうちの少なくとも1つは、下記一般式[3]で示される基である。)
一般式[2]:
Figure 2017131047
(式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[3]:
Figure 2017131047
(式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[4]におけるR15〜R24で示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4]におけるR15〜R24で示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4]におけるR15〜R24で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4]におけるR15〜R24で示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4]におけるR15〜R24で示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4]におけるR23およびR24が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合しているとは、R23およびR24とで、−O−、−S−または−C(=O)−で示される基を形成していることを意味する。
一般式[4]におけるR23およびR24が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基である場合、あるいは、R23およびR24が、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R16、R18、R19およびR21のいずれかに結合していることが望ましい。すなわち、R23およびR24が、カルボニル基を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R15〜R22のいずれかに結合していればよいが、R23およびR24が、それ以外の基の場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R16、R18、R19およびR21のいずれかに結合していることが望ましい。
一般式[4]におけるR15およびR16としては、水素原子および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4]におけるR17およびR20としては、水素原子が好ましい。
一般式[4]におけるR18、R19およびR22としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4]におけるR21としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[4]におけるR23およびR24としては、水素原子、あるいはR23およびR24が酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合していることが好ましく、なかでも、水素原子、あるいはR23およびR24が硫黄原子を介して互いに結合していることがより好ましい。
一般式[4]で示される化合物(E)の好ましい具体例としては、例えば下記一般式[4-A]〜[4-C]で示される化合物が挙げられる。
一般式[4-A]:
Figure 2017131047
(式中、R16a、R18a、R19aおよびR21aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R15a、R17a、R20a、R22a、R23aおよびR24aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表す。ただし、R16a、R18a、R19aおよびR21aで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[4-B]:
Figure 2017131047
(式中、R16b、R18b、R19bおよびR21bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R15b、R17b、R20bおよびR22bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表し、Yは、酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、R16b、R18b、R19bおよびR21bで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[4-C]:
Figure 2017131047
(式中、R15c〜R22cはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表す。ただし、R15c〜R22cで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[4-A]におけるR15a〜R24a、一般式[4-B]におけるR15b〜R22bおよび一般式[4-C]におけるR15c〜R22cで示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4-A]におけるR15a〜R24a、一般式[4-B]におけるR15b〜R22bおよび一般式[4-C]におけるR15c〜R22cで示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4-A]におけるR15a〜R24a、一般式[4-B]におけるR15b〜R22bおよび一般式[4-C]におけるR15c〜R22cで示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4-A]におけるR15a〜R24a、一般式[4-B]におけるR15b〜R22bおよび一般式[4-C]におけるR15c〜R22cで示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4-A]におけるR15a〜R24a、一般式[4-B]におけるR15b〜R22bおよび一般式[4-C]におけるR15c〜R22cで示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[4-A]におけるR15a、R17a、R20a、R22a、R23aおよびR24aとしては、水素原子が好ましい。
一般式[4-A]におけるR16aとしては、一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4-A]におけるR18aとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4-A]におけるR19aおよびR21aとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[4-A]におけるR15a〜R24aの好ましい組み合わせとしては、表4の<1>〜<6>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[4-B]におけるR15b、R17b、R20bおよびR22bとしては、水素原子が好ましい。
一般式[4-B]におけるR16bとしては、一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4-B]におけるR18bとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4-B]におけるR19bおよびR21bとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[4-B]におけるYとしては、硫黄原子が好ましい。
一般式[4-B]におけるYおよびR15b〜R22bの好ましい組み合わせとしては、表5の<1>〜<12>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[4-C]におけるR15cおよびR16cとしては、水素原子および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4-C]におけるR17cおよびR20cとしては、水素原子が好ましい。
一般式[4-C]におけるR18c、R19cおよびR22cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[4-C]におけるR21cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[4-C]におけるR15c〜R22cの好ましい組み合わせとしては、表6の<1>〜<12>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[4-A]で示される化合物(E)の具体例としては、例えば下記式[4-A1]〜[4-A10]で示される化合物が挙げられる。
式[4-A1]〜[4-A10]:
Figure 2017131047
一般式[4-B]で示される化合物(E)の具体例としては、例えば下記式[4-B1]〜[4-B12]で示される化合物が挙げられる。
式[4-B1]〜[4-B12]:
Figure 2017131047
一般式[4-C]で示される化合物(E)の具体例としては、例えば下記式[4-C1]〜[4-C14]で示される化合物が挙げられる。
式[4-C1]〜[4-C14]:
Figure 2017131047
化合物(E)としては、化合物(E)を製造する際の原料の入手容易性および経済性の観点から、一般式[4-A]で示される化合物および一般式[4-B]で示される化合物が好ましい。また、本発明の光硬化方法において、耐候助剤を用いる場合には、化合物(E)のなかでも、一般式[4-B]におけるYが硫黄原子である化合物が好ましい場合がある。このような化合物は、350〜450nmに主波長を有する光(活性エネルギー線)に対して感受性を示すため、光(活性エネルギー線)の吸収を耐候助剤に妨害されずに、ゾル−ゲル反応とラジカル重合あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を円滑に進行させることができる。
また、上述した式のうち、式[4-A10]で示される化合物、式[4-B12]で示される化合物および式[4-C10]で示される化合物は、光(活性エネルギー線)を照射することによって、ラジカルを発生するカルボニル基と、脱炭酸して塩基を発生する基と、脱炭酸して酸性を示さなくなるカルボキシル基とを有している。このような化合物は、(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物に該当する。すなわち、これらの化合物は、本発明の光硬化方法にかかる化合物(A/E)に含まれる。
化合物(A/E)の具体例としては、下記一般式[5]で示される化合物が挙げられる。
一般式[5]:
Figure 2017131047
(式中、R25〜R32はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、下記一般式[2]で示される基または下記一般式[3]で示される基を表し、R33およびR34はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR33およびR34が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R25〜R32で示される基のうちの少なくとも1つは、下記一般式[2]で示される基であって、且つR25〜R32で示される基のうちの少なくとも1つは、下記一般式[3]で示される基である。)
一般式[2]:
Figure 2017131047
(式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[3]:
Figure 2017131047
(式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[5]におけるR25〜R34で示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5]におけるR25〜R34で示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5]におけるR25〜R34で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5]におけるR25〜R34で示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5]におけるR25〜R34で示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5]におけるR33およびR34が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合しているとは、R33およびR34とで、−O−、−S−または−C(=O)−で示される基を形成していることを意味する。
一般式[5]におけるR33およびR34が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基である場合、あるいは、R33およびR34が、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R26、R28、R29およびR31のいずれかに結合していることが望ましい。すなわち、R33およびR34が、カルボニル基を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R25〜R32のいずれかに結合していればよいが、R33およびR34が、それ以外の基の場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R26、R28、R29およびR31のいずれかに結合していることが望ましい。
一般式[5]におけるR25、R26、R28、R29およびR32としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[5]におけるR27およびR30としては、水素原子が好ましい。
一般式[5]におけるR31としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[5]におけるR33およびR34としては、水素原子、あるいはR33およびR34が酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合していることが好ましく、なかでも、水素原子、あるいはR33およびR34が硫黄原子を介して互いに結合していることがより好ましい。
一般式[5]で示される化合物(A/E)の好ましい具体例としては、例えば下記一般式[5-A]〜[5-C]で示される化合物が挙げられる。
一般式[5-A]:
Figure 2017131047
(式中、R26a、R28a、R29aおよびR31aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R25a、R27a、R30a、R32a、R33aおよびR34aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表す。ただし、R26a、R28a、R29aおよびR31aで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基であって、且つR26a、R28a、R29aおよびR31aで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[5-B]:
Figure 2017131047
(式中、R26b、R28b、R29bおよびR31bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R25b、R27b、R30bおよびR32bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表し、Yは、酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、R26b、R28b、R29bおよびR31bで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基であって、且つR26b、R28b、R29bおよびR31bで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[5-C]:
Figure 2017131047
(式中、R25c〜R32cはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表す。ただし、R25c〜R32cで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基であって、且つR25c〜R32cで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[5-A]におけるR25a〜R34a、一般式[5-B]におけるR25b〜R32bおよび一般式[5-C]におけるR25c〜R32cで示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5-A]におけるR25a〜R34a、一般式[5-B]におけるR25b〜R32bおよび一般式[5-C]におけるR25c〜R32cで示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5-A]におけるR25a〜R34a、一般式[5-B]におけるR25b〜R32bおよび一般式[5-C]におけるR25c〜R32cで示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5-A]におけるR25a〜R34a、一般式[5-B]におけるR25b〜R32bおよび一般式[5-C]におけるR25c〜R32cで示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5-A]におけるR25a〜R34a、一般式[5-B]におけるR25b〜R32bおよび一般式[5-C]におけるR25c〜R32cで示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[5-A]におけるR25a、R27a、R30a、R32a、R33aおよびR34aとしては、水素原子が好ましい。
一般式[5-A]におけるR26aおよびR28aとしては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[5-A]におけるR29aおよびR31aとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[5-A]におけるR25a〜R34aの好ましい組み合わせとしては、表7の<1>〜<2>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[5-B]におけるR25b、R27b、R30bおよびR32bとしては、水素原子が好ましい。
一般式[5-B]におけるR26bおよびR28bとしては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[5-B]におけるR29bおよびR31bとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[5-B]におけるYとしては、硫黄原子が好ましい。
一般式[5-B]におけるYおよびR25b〜R32bの好ましい組み合わせとしては、表8の<1>〜<4>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[5-C]におけるR25cおよびR26cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[5-C]におけるR27c、R30cおよびR31cとしては、水素原子が好ましい。
一般式[5-C]におけるR28c、R29cおよびR32cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[5-C]におけるR25c〜R32cの好ましい組み合わせとしては、表9の<1>〜<6>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[5-A]で示される化合物(A/E)の具体例としては、上記式[1-A10]および式[4-A10]で示される化合物が挙げられる。すなわち、式[1-A10]および式[4-A10]で示される化合物は、化合物(A)にも該当し、化合物(E)にも該当する。
一般式[5-B]で示される化合物(A/E)の具体例としては、上記式[1-B12]および式[4-B12]で示される化合物が挙げられる。すなわち、式[1-B12]および式[4-B12]で示される化合物は、化合物(A)にも該当し、化合物(E)にも該当する。
一般式[5-C]で示される化合物(A/E)の具体例としては、上記式[1-C10]および式[4-C10]で示される化合物が挙げられる。すなわち、式[1-C10]および式[4-C10]で示される化合物は、化合物(A)にも該当し、化合物(E)にも該当する。
一般式[5]で示される化合物において、一般式[5-A]〜[5-C]の各Rに結合する一般式[2]で示される基(カルボン酸:−CR1112COH)のpKaが、一般式[3]で示される基におけるカルボキシラートアニオン(−CR1314CO )の元となるカルボン酸(−CR1314COH)のpKaと同じか、あるいは小さい場合には、一般式[3]におけるZ で示されるカチオンは、一般式[2]で示される基のプロトンと交換する場合があり、その場合には、2種の化合物同士が平衡の関係にある。より具体的には、式[1-A10]で示される化合物と式[4-A10]で示される化合物、式[1-B12]で示される化合物と式[4-B12]で示される化合物、および式[1-C10]で示される化合物と式[4-C10]で示される化合物は、平衡の関係にある。
ここで、一般式[1]、一般式[4]および一般式[5]における、一般式[3]中のZ で示されるカチオンは、「アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオン」のいずれかのカチオンを表し、これらの具体例としては、例えば下記一般式[6]で示される「アミジニウムカチオン」、下記一般式[7]で示される「グアニジニウムカチオン」、下記一般式[8]で示される「ビグアニジニウムカチオン」、下記一般式[9]で示される「ホスファゼニウムカチオン」が挙げられる。
一般式[6]:
Figure 2017131047
(式中、R35〜R39はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表すか、あるいはR35とR39または/およびR37とR38が、炭素数2〜8のアルキレン基を介して互いに結合していることを表す。)
一般式[7]:
Figure 2017131047
(式中、R40〜R45はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表すか、あるいはR40とR45または/およびR41とR42が、炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合していることを表す。)
一般式[8]:
Figure 2017131047
(式中、R46〜R50およびR53はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表し、R51およびR52はそれぞれ独立して、水素原子;炭素数1〜12のアルキル基;または炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基を表すか、あるいはR51とR52が、炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合していることを表す。)
一般式[9]:
Figure 2017131047
(式中、Q〜Qはそれぞれ独立して、下記一般式[10]で示される基または下記一般式[11]で示される基を表す。)
一般式[10]:
Figure 2017131047
(式中、R54〜R57はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
一般式[11]:
Figure 2017131047
(式中、R58〜R63はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
一般式[6]におけるR35〜R39で示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[6]における「R35とR39または/およびR37とR38が、炭素数2〜8のアルキレン基を介して互いに結合している」場合の炭素数2〜8のアルキレン基としては、直鎖状もしくは分枝状のいずれであってもよく、例えばジメチレン基(エチレン基)、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、1-メチルトリメチレン基、2-メチルトリメチレン基、1,2-ジメチルジメチレン基(1,2-ジメチルエチレン基)、1,1-ジメチルジメチレン基(1,1-ジメチルエチレン基)、エチルジメチレン基(エチルエチレン基)、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基等が挙げられる。これらのアルキレン基のなかでも、炭素数3〜5の直鎖状のアルキレン基である、トリメチレン基、テトラメチレン基およびペンタメチレン基が好ましい。
一般式[6]において、「R35とR39が、炭素数2〜8のアルキレン基を介して互いに結合している」場合には、該アルキレン基と、該アルキレン基に結合する−C−N−基とで、4〜10員環の環状構造を形成する。
上記環状構造の具体例としては、例えばピロリジン環(テトラメチレンイミン環)、2-メチルピロリジン環、3-メチルピロリジン環、ピペリジン環(ペンタメチレンイミン環)、2-メチルピペリジン環、3-メチルピペリジン環、4-メチルピペリジン環、ヘキサメチレンイミン環、ヘプタメチレンイミン環、オクタメチレンイミン環、ノナメチレンイミン環、デカメチレンイミン環等が挙げられる。これらの環状構造のなかでも、ピロリジン環(テトラメチレンイミン環)およびヘキサメチレンイミン環が好ましい。
一般式[6]において、「R37とR38が、炭素数2〜8のアルキレン基を介して互いに結合している」場合には、該アルキレン基と、該アルキレン基に結合する−N=C−N−基とで、5〜11員環の環状構造を形成する。
上記環状構造の具体例としては、例えばイミダゾリン環、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン環、4-メチルイミダゾリン環、5-メチルイミダゾリン環、1,3-ジアザ-2-シクロヘプテン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-4-メチルピリミジン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-5-メチルピリミジン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-6-メチルピリミジン環、4-エチルイミダゾリン環、5-エチルイミダゾリン環、4,4-ジメチルイミダゾリン環、4,5-ジメチルイミダゾリン環、5,5-ジメチルイミダゾリン環が挙げられる。これらの環状構造のなかでも、イミダゾリン環が好ましい。
一般式[6]におけるR35およびR39としては、炭素数1〜12のアルキル基、あるいはR35とR39が炭素数2〜8のアルキレン基をを介して互いに結合していることが好ましく、なかでも、R35とR39が炭素数2〜8のアルキレン基をを介して互いに結合していることがより好ましい。
一般式[6]におけるR36としては、水素原子および炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[6]におけるR37およびR38としては、炭素数1〜12のアルキル基、あるいはR37とR38が炭素数2〜8のアルキレン基をを介して互いに結合していることが好ましく、なかでも、R37とR38が炭素数2〜8のアルキレン基をを介して互いに結合していることがより好ましい。
一般式[6]においては、R35とR39およびR37とR38とが、ともに炭素数2〜8のアルキレン基を介して結合していることが好ましい。すなわち、一般式[6]で示されるアミジニウムカチオンは、縮合環を形成しているカチオンが好ましい。
一般式[7]におけるR40〜R45で示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[7]における「R40とR45または/およびR41とR42が、炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合している」場合の炭素数2〜4のアルキレン基としては、直鎖状もしくは分枝状のいずれであってもよく、例えばジメチレン基(エチレン基)、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、1-メチルトリメチレン基、2-メチルトリメチレン基、1,2-ジメチルジメチレン基(1,2-ジメチルエチレン基)、1,1-ジメチルジメチレン基(1,1-ジメチルエチレン基)、エチルジメチレン基(エチルエチレン基)等が挙げられる。これらのアルキレン基のなかでも、トリメチレン基が好ましい。
一般式[7]において、「R40とR45が、炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合している」場合には、該アルキレン基と、該アルキレン基に結合する−N−C−N−基とで、5〜7員環の環状構造を形成する。
上記環状構造の具体例としては、例えばイミダゾリジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、4-メチルイミダゾリジン環、1,3-ジアザシクロヘプタン環、ヘキサヒドロ-4-メチルピリミジン環、ヘキサヒドロ-5-メチルピリミジン環、4-エチルイミダゾリジン環、4,4-ジメチルイミダゾリジン環、4,5-ジメチルイミダゾリジン環等が挙げられる。これらの環状構造のなかでも、ヘキサヒドロピリミジン環が好ましい。
一般式[7]において、「R41とR42が、炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合している」場合には、該アルキレン基と、該アルキレン基に結合する−N−C=N−基とで、5〜7員環の環状構造を形成する。
上記環状構造の具体例としては、例えばイミダゾリン環、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン環、4-メチルイミダゾリン環、5-メチルイミダゾリン環、1,3-ジアザ-2-シクロヘプテン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-4-メチルピリミジン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-5-メチルピリミジン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-6-メチルピリミジン環、4-エチルイミダゾリン環、5-エチルイミダゾリン環、4,4-ジメチルイミダゾリン環、4,5-ジメチルイミダゾリン環、5,5-ジメチルイミダゾリン環等が挙げられる。これらの環状構造のなかでも、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン環が好ましい。
一般式[7]におけるR40およびR45としては、炭素数1〜12のアルキル基、あるいはR40とR45が炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合していることが好ましい。
一般式[7]におけるR41およびR42としては、炭素数1〜12のアルキル基、あるいはR41とR42が炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合していることが好ましい。
一般式[7]において、R40とR45が炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合している場合には、R41とR42は炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合していることが好ましい。すなわち、一般式[7]で示されるグアニジニウムカチオンは、R40とR45が互いに結合して環状構造を形成している場合には、R41とR42も互いに結合して環状構造を形成し、縮合環を形成しているカチオンが好ましい。
一般式[7]におけるR43としては、水素原子および炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[7]におけるR44としては、水素原子および炭素数1〜12のアルキル基が好ましい。
一般式[8]におけるR46〜R53で示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられる。
これらのアルキル基のうち、R46〜R50およびR53で示されるアルキル基については、炭素数1〜6の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基が好ましく、なかでも、炭素数1〜4の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基がより好ましく、そのなかでも、メチル基が特に好ましい。これらの好ましい具体例も、一般式[1]におけるR〜R10で示される好ましいアルキル基と同様のものが挙げられる。
また、R51およびR52で示されるアルキル基については、炭素数2〜8の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基が好ましく、なかでも、炭素数3〜6の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基がより好ましく、そのなかでも、炭素数3〜6の分枝状もしくは環状のアルキル基が特に好ましい。
一般式[8]におけるR46〜R49としては、炭素数1〜12のアルキル基が好ましく、なかでも、R46〜R49のすべてが炭素数1〜12のアルキル基であることがより好ましい。
一般式[8]におけるR50およびR53としては、水素原子が好ましく、なかでも、R50およびR53の両方が、水素原子であることがより好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における「置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」とは、置換基を有さない炭素数6〜14のアリール基と置換基を有する炭素数6〜14のアリール基の両方を含むことを意味する。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数6〜14のアリール基としては、単環式もしくは縮合多環式のいずれであってもよく、例えばフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。これらのアリール基のなかでも、フェニル基が好ましい。なお、ここで示されるアリール基の炭素数は、該アリール基を構成する炭素数を意味し、置換基を構成する炭素数は、「炭素数6〜14のアリール基」における「炭素数6〜14」で示される炭素数には含まない。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、2-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1-エチルプロピル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、2-メチルペンチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらのアルキル基のなかでも、炭素数1〜3の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基が好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数1〜6のアルコキシ基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、シクロプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、シクロブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、sec-ペンチルオキシ基、tert-ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、2-メチルブトキシ基、1,2-ジメチルプロポキシ基、1-エチルプロポキシ基、シクロペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、イソヘキシルオキシ基、sec-ヘキシルオキシ基、tert-ヘキシルオキシ基、ネオヘキシルオキシ基、2-メチルペンチルオキシ基、1,2-ジメチルブトキシ基、2,3-ジメチルブトキシ基、1-エチルブトキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。これらのアルコキシ基のなかでも、炭素数1〜3の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルコキシ基が好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数1〜6のアルキルチオ基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、シクロプロピルチオ基、n-ブチルチオ基、イソブチルチオ基、sec-ブチルチオ基、tert-ブチルチオ基、シクロブチルチオ基、n-ペンチルチオ基、イソペンチルチオ基、sec-ペンチルチオ基、tert-ペンチルチオ基、ネオペンチルチオ基、2-メチルブチルチオ基、1,2-ジメチルプロピルチオ基、1-エチルプロピルチオ基、シクロペンチルチオ基、n-ヘキシルチオ基、イソヘキシルチオ基、sec-ヘキシルチオ基、tert-ヘキシルチオ基、ネオヘキシルチオ基、2-メチルペンチルチオ基、1,2-ジメチルブチルチオ基、2,3-ジメチルブチルチオ基、1-エチルブチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等が挙げられる。これらのアルキルチオ基のなかでも、炭素数1〜3の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキルチオ基が好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数2〜12のジアルキルアミノ基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばN,N-ジメチルアミノ基、N,N-ジエチルアミノ基、N,N-ジ-n-プロピルアミノ基、N,N-ジイソプロピルアミノ基、N,N-ジシクロプロピルアミノ基、N,N-ジ-n-ブチルアミノ基、N,N-ジイソブチルアミノ基、N,N-ジ-sec-ブチルアミノ基、N,N-ジ-tert-ブチルアミノ基、N,N-ジシクロブチルアミノ基、N,N-ジ-n-ペンチルアミノ基、N,N-ジイソペンチルアミノ基、N,N-ジ-sec-ペンチルアミノ基、N,N-ジ-tert-ペンチルアミノ基、N,N-ジネオペンチルアミノ基、N,N-ジ(2-メチルブチル)アミノ基、N,N-ビス(1,2-ジメチルプロピル)アミノ基、N,N-ジ(1-エチルプロピル)アミノ基、N,N-ジシクロペンチルアミノ基、N,N-ジ-n-ヘキシルアミノ基、N,N-ジイソヘキシルアミノ基、N,N-ジ-sec-ヘキシルアミノ基、N,N-ジ-tert-ヘキシルアミノ基、N,N-ジネオヘキシルアミノ基、N,N-ジ(2-メチルペンチル)アミノ基、N,N-ビス(1,2-ジメチルブチル)アミノ基、N,N-ビス(2,3-ジメチルブチル)アミノ基、N,N-ジ(1-エチルブチル)アミノ基、N,N-ジシクロヘキシルアミノ基、N,N-エチルメチルアミノ基、N,N-メチル-n-プロピルアミノ基、N,N-メチルイソプロピルアミノ基、N,N-メチルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ブチルメチルアミノ基、N,N-イソブチルメチルアミノ基、N,N-sec-ブチルメチルアミノ基、N,N-tert-ブチルメチルアミノ基、N,N-シクロブチルメチルアミノ基、N,N-メチル-n-ペンチルアミノ基、N,N-n-ヘキシルメチルアミノ基、N,N-n-ヘプチルメチルアミノ基、N,N-メチル-n-オクチルアミノ基、N,N-メチル-n-ノニルアミノ基、N,N-n-デシルメチルアミノ基、N,N-メチル-n-ウンデシルアミノ基、N,N-エチル-n-プロピルアミノ基、N,N-エチルイソプロピルアミノ基、N,N-エチルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ブチルエチルアミノ基、N,N-イソブチルエチルアミノ基、N,N-sec-ブチルエチルアミノ基、N,N-tert-ブチルエチルアミノ基、N,N-シクロブチルエチルアミノ基、N,N-エチル-n-ペンチルアミノ基、N,N-エチル-n-ヘキシルアミノ基、N,N-エチル-n-ヘプチルアミノ基、N,N-エチル-n-オクチルアミノ基、N,N-エチル-n-ノニルアミノ基、N,N-エチル-n-デシルアミノ基、N,N-n-プロピルイソプロピルアミノ基、N,N-n-プロピルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ブチル-n-プロピルアミノ基、N,N-イソブチル-n-プロピルアミノ基、N,N-sec-ブチル-n-プロピルアミノ基、N,N-tert-ブチル-n-プロピルアミノ基、N,N-シクロブチル-n-プロピルアミノ基、N,N-n-ペンチル-n-プロピルアミノ基、N,N-n-ヘキシル-n-プロピルアミノ基、N,N-n-ヘプチル-n-プロピルアミノ基、N,N-n-オクチル-n-プロピルアミノ基、N,N-n-ノニル-n-プロピルアミノ基、N,N-イソプロピルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ブチルイソプロピルアミノ基、N,N-イソブチルイソプロピルアミノ基、N,N-sec-ブチルイソプロピルアミノ基、N,N-tert-ブチルイソプロピルアミノ基、N,N-シクロブチルイソプロピルアミノ基、N,N-n-ペンチルイソプロピルアミノ基、N,N-n-ヘキシルイソプロピルアミノ基、N,N-n-ヘプチルイソプロピルアミノ基、N,N-n-オクチルイソプロピルアミノ基、N,N-n-ノニルイソプロピルアミノ基、N,N-n-ブチルシクロプロピルアミノ基、N,N-イソブチルシクロプロピルアミノ基、N,N-sec-ブチルシクロプロピルアミノ基、N,N-tert-ブチルシクロプロピルアミノ基、N,N-シクロブチルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ペンチルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ヘキシルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ヘプチルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-オクチルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ノニルシクロプロピルアミノ基、N,N-n-ブチルイソブチルアミノ基、N,N-n-ブチル-sec-ブチルアミノ基、N,N-n-ブチル-tert-ブチルアミノ基、N,N-n-ブチルシクロブチルアミノ基、N,N-n-ブチル-n-ペンチルアミノ基、N,N-n-ブチル-n-ヘキシルアミノ基、N,N-n-ブチル-n-ヘプチルアミノ基、N,N-n-ブチル-n-オクチルアミノ基、N,N-イソブチル-sec-ブチルアミノ基、N,N-イソブチル-tert-ブチルアミノ基、N,N-イソブチルシクロブチルアミノ基、N,N-イソブチル-n-ペンチルアミノ基、N,N-イソブチル-n-ヘキシルアミノ基、N,N-イソブチル-n-ヘプチルアミノ基、N,N-イソブチル-n-オクチルアミノ基、N,N-sec-ブチル-tert-ブチルアミノ基、N,N-sec-ブチルシクロブチルアミノ基、N,N-sec-ブチル-n-ペンチルアミノ基、N,N-sec-ブチル-n-ヘキシルアミノ基、N,N-sec-ブチル-n-ヘプチルアミノ基、N,N-sec-ブチル-n-オクチルアミノ基、N,N-tert-ブチルシクロブチルアミノ基、N,N-tert-ブチル-n-ペンチルアミノ基、N,N-tert-ブチル-n-ヘキシルアミノ基、N,N-tert-ブチル-n-ヘプチルアミノ基、N,N-tert-ブチル-n-オクチルアミノ基、N,N-シクロブチル-n-ペンチルアミノ基、N,N-シクロブチル-n-ヘキシルアミノ基、N,N-シクロブチル-n-ヘプチルアミノ基、N,N-シクロブチル-n-オクチルアミノ基、N,N-n-ヘキシル-n-ペンチルアミノ基、N,N-n-ヘプチル-n-ペンチルアミノ基等が挙げられる。これらのジアルキルアミノ基のなかでも、炭素数2〜6の直鎖状、分枝状もしくは環状のジアルキルアミノ基が好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」におけるハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、なかでも、フッ素原子および塩素原子が好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基」としては、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基が好ましく、なかでも、炭素数1〜6のアルキル基および炭素数1〜6のアルコキシ基がより好ましく、そのなかでも、炭素数1〜6のアルキル基がさらに好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数6〜14のアリール基上の置換基の数としては、0(無置換)〜9の整数が挙げられ、なかでも、0(無置換)〜5の整数が好ましく、そのなかでも、0(無置換)〜2の整数がより好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数6〜14のアリール基がフェニル基である場合、フェニル基上の置換基の置換位置は、2位〜6位のいずれでもよく、なかでも、2位、4位または6位が好ましく、そのなかでも、2位または6位がより好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数6〜14のアリール基がナフチル基である場合、R51またはR52に結合する窒素原子のナフチル基上の結合位置は、1位または2位のいずれでもよい。
上記ナフチル基において、ナフチル基上の置換基の置換位置は、1位〜8位のいずれでもよく、なかでも、1位〜4位が好ましい。ただし、R51またはR52に結合する窒素原子との結合位置と重複しない。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数6〜14のアリール基がアントラセニル基である場合、R51またはR52に結合する窒素原子のアントラセニル基上の結合位置は、1位、2位または9位のいずれでもよく、9位が好ましい。
上記アントラセニル基において、R51またはR52に結合する窒素原子のアントラセニル基上の結合位置が1位または2位の場合、アントラセニル基上の置換基の置換位置は、1位〜10位のいずれでもよく、なかでも、1位〜4位が好ましい。ただし、R51またはR52に結合する窒素原子との結合位置と重複しない。
上述したアントラセニル基において、R51またはR52に結合する窒素原子のアントラセニル基上の結合位置が9位の場合、アントラセニル基上の置換基の置換位置は、1位〜8位または10位のいずれでもよく、なかでも、10位が好ましい。
一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」の具体例としては、例えばフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等の置換基を有さない(無置換の)炭素数6〜14のアリール基;例えば2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2,4-ジメチルフェニル基、2,6-ジメチルフェニル基、2,4,6-トリメチルフェニル基、2,6-ジエチルフェニル基、2,6-ジ-n-プロピルフェニル基、2,6-ジイソプロピルフェニル基、1-(2-メチル)ナフチル基、2-(1-メチル)ナフチル基、9-(10-メチル)アントラセニル基等の炭素数1〜6のアルキル基で置換されている(炭素数1〜6のアルキル基を有する)炭素数6〜14のアリール基;例えば2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2,4-ジメトキシフェニル基、2,6-ジメトキシフェニル基、2,4,6-トリメトキシフェニル基、2,6-ジエトキシフェニル基、2,6-ジ-n-プロポキシフェニル基、2,6-ジイソプロポキシフェニル基、1-(2-メトキシ)ナフチル基、2-(1-メトキシ)ナフチル基、9-(10-メトキシ)アントラセニル基等の炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されている(炭素数1〜6のアルコキシ基を有する)炭素数6〜14のアリール基;例えば2-メチルチオフェニル基、3-メチルチオフェニル基、4-メチルチオフェニル基、2,4-ジメチルチオフェニル基、2,6-ジメチルチオフェニル基、2,4,6-トリメチルチオフェニル基、2,6-ジエチルチオフェニル基、2,6-ジ-n-プロピルチオフェニル基、2,6-ジイソプロピルチオフェニル基、1-(2-メチルチオ)ナフチル基、2-(1-メチルチオ)ナフチル基、9-(10-メチルチオ)アントラセニル基等の炭素数1〜6のアルキルチオ基で置換されている(炭素数1〜6のアルキルチオ基を有する)炭素数6〜14のアリール基;例えば2-(N,N-ジメチルアミノ)フェニル基、3-(N,N-ジメチルアミノ)フェニル基、4-(N,N-ジメチルアミノ)フェニル基、2,4-ビス(N,N-ジメチルアミノ)フェニル基、2,6-ビス(N,N-ジメチルアミノ)フェニル基、2,4,6-トリス(N,N-ジメチルアミノ)フェニル基、2,6-ビス(N,N-ジエチルアミノ)フェニル基、2,6-ビス(N,N-ジ-n-プロピルアミノ)フェニル基、2,6-ビス(N,N-ジイソプロピルアミノ)フェニル基、1-[2-(N,N-ジメチルアミノ)]ナフチル基、2-[1-(N,N-ジメチルアミノ)]ナフチル基、9-[10-(N,N-ジメチルアミノ)]アントラセニル基等の炭素数2〜12のジアルキルアミノ基で置換されている(炭素数2〜12のジアルキルアミノ基を有する)炭素数6〜14のアリール基;例えば2-フルオロフェニル基、3-フルオロフェニル基、4-フルオロフェニル基、2,4-ジフルオロフェニル基、2,6-ジフルオロフェニル基、2,4,6-トリフルオロフェニル基、2,6-ジクロロフェニル基、2,6-ジブロモフェニル基、2,6-ジヨードフェニル基、1-(2-フルオロ)ナフチル基、2-(1-フルオロ)ナフチル基、9-(10-フルオロ)アントラセニル基等のハロゲン原子で置換されている(ハロゲン原子を有する)炭素数6〜14のアリール基;例えば2-ニトロフェニル基、3-ニトロフェニル基、4-ニトロフェニル基、2,4-ジニトロフェニル基、2,6-ジニトロフェニル基、2,4,6-トリニトロフェニル基、1-(2-ニトロ)ナフチル基、2-(1-ニトロ)ナフチル基、9-(10-ニトロ)アントラセニル基等のニトロ基で置換されている(ニトロ基を有する)炭素数6〜14のアリール基等が挙げられる。これらの炭素数6〜14のアリール基のなかでも、置換基を有さない(無置換の)炭素数6〜14のアリール基;炭素数1〜6のアルキル基で置換されている(炭素数1〜6のアルキル基を有する)炭素数6〜14のアリール基;炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されている(炭素数1〜6のアルコキシ基を有する)炭素数6〜14のアリール基;ハロゲン原子で置換されている(ハロゲン原子を有する)炭素数6〜14のアリール基;ニトロ基で置換されている(ニトロ基を有する)炭素数6〜14のアリール基が好ましく、なかでも、置換基を有さない(無置換の)炭素数6〜14のアリール基;炭素数1〜6のアルキル基で置換されている(炭素数1〜6のアルキル基を有する)炭素数6〜14のアリール基;炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されている(炭素数1〜6のアルコキシ基を有する)炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、そのなかでも、置換基を有さない(無置換の)炭素数6〜14のアリール基;炭素数1〜6のアルキル基で置換されている(炭素数1〜6のアルキル基を有する)炭素数6〜14のアリール基がさらに好ましい。なお、上述の具体例において、炭素数6〜14のアリール基に置換する「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基および炭素数2〜12のジアルキルアミノ基」におけるアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基およびジアルキルアミノ基は、normal-体に限定されず、sec-体、tert-体、イソ体、ネオ体等の分枝状もしくはシクロ体等の環状のものも上述した具体例に含まれる。また、上述した置換基を構成する炭素数は、置換基ごとの炭素数を意味し、置換基が複数個存在する場合の総炭素数を意味しない。
一般式[8]における「R51とR52が、炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合している」場合の炭素数2〜4のアルキレン基としては、直鎖状もしくは分枝状のいずれであってもよく、例えばジメチレン基(エチレン基)、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、1-メチルトリメチレン基、2-メチルトリメチレン基、1,2-ジメチルジメチレン基(1,2-ジメチルエチレン基)、1,1-ジメチルジメチレン基(1,1-ジメチルエチレン基)、エチルジメチレン基(エチルエチレン基)等が挙げられる。これらのアルキレン基のなかでも、ジメチレン基(エチレン基)が好ましい。
一般式[8]において、「R51とR52が、炭素数2〜4のアルキレン基を介して互いに結合している」場合には、該アルキレン基と、該アルキレン基に結合する−N−C=N−基とで、5〜7員環の環状構造を形成する。
上記環状構造の具体例としては、例えばイミダゾリン環、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン環、4-メチルイミダゾリン環、5-メチルイミダゾリン環、1,3-ジアザ-2-シクロヘプテン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-4-メチルピリミジン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-5-メチルピリミジン環、1,4,5,6-テトラヒドロ-6-メチルピリミジン環、4-エチルイミダゾリン環、5-エチルイミダゾリン環、4,4-ジメチルイミダゾリン環、4,5-ジメチルイミダゾリン環、5,5-ジメチルイミダゾリン環が挙げられる。これらの環状構造のなかでも、イミダゾリン環が好ましい。
一般式[9]におけるQ〜Qとしては、一般式[10]で示される基が好ましい。
一般式[10]におけるR54〜R57で示される炭素数1〜6のアルキル基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、2-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1-エチルプロピル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、2-メチルペンチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらのアルキル基のなかでも、炭素数1〜3の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基が好ましく、そのなかでも、メチル基がより好ましい。
一般式[10]におけるR54〜R57としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
一般式[11]におけるR58〜R63で示される炭素数1〜6のアルキル基の具体例としては、一般式[10]におけるR54〜R57で示される炭素数1〜6のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[11]におけるR58〜R63としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
上述した一般式[6]で示されるアミジニウムカチオンの具体例としては、例えば下記式[6-1]〜[6-2]で示されるカチオンが挙げられる。
式[6-1]〜[6-2]:
Figure 2017131047
上述した一般式[7]で示されるグアニジニウムカチオンの具体例としては、例えば下記式[7-1]〜[7-3]で示されるカチオンが挙げられる。
式[7-1]〜[7-3]:
Figure 2017131047
上述した一般式[8]で示されるビグアニジニウムカチオンの具体例としては、例えば下記式[8-1]〜[8-9]で示されるカチオンが挙げられる。
式[8-1]〜[8-9]:
Figure 2017131047
上述した一般式[9]で示されるホスファゼニウムカチオンの具体例としては、例えば下記式[9-1]〜[9-6]で示されるカチオンが挙げられる。
式[9-1]〜[9-6]:
Figure 2017131047
上述したZ で示されるカチオンのなかでも、強塩基を発生できるビグアニジニウムカチオンが好ましい。このようなビグアニジニウムカチオンを有する化合物(E)または化合物(A/E)は、強塩基であるビグアニドを発生できるため、本発明の光硬化方法において、Z がビグアニジニウムカチオンである化合物(E)または化合物(A/E)を用いれば、均一な架橋物(樹脂)が得られ易い。
一般式[8]で示されるビグアニジニウムカチオンのなかでも、下記一般式[8']で示されるビグアニジニウムカチオンが好ましい。
一般式[8']:
Figure 2017131047
(式中、R46'〜R50'およびR53'はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表し、R51'およびR52'はそれぞれ独立して、炭素数2〜8のアルキル基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基を表す。)
一般式[8']におけるR46'〜R50'およびR53'で示される炭素数1〜6のアルキル基の具体例としては、一般式[8]におけるR46〜R50およびR53で示される炭素数1〜6のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[8']におけるR46'〜R49'としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
一般式[8']におけるR50'およびR53'としては、水素原子が好ましく、なかでも、R50'およびR53'の両方が、水素原子であることがより好ましい。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される炭素数2〜8のアルキル基の具体例としては、一般式[8]におけるR51およびR52で示される炭素数2〜8のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基」における「置換基を有していてもよいフェニル基」とは、置換基を有さないフェニル基と置換基を有するフェニル基の両方を含むことを意味する。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基」における炭素数1〜3のアルキル基の具体例としては、一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数1〜6のアルキル基の好ましい具体例である炭素数1〜3のアルキル基と同様のものが挙げられる。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基」における炭素数1〜3のアルコキシ基の具体例としては、一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数1〜6のアルコキシ基の好ましい具体例である炭素数1〜3のアルコキシ基と同様のものが挙げられる。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基」におけるハロゲン原子の具体例としては、一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」におけるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基」としては、炭素数1〜3のアルキル基および炭素数1〜3のアルコキシ基が好ましく、なかでも、炭素数1〜3のアルキル基がより好ましい。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基」におけるフェニル基上の置換基の数としては、0(無置換)〜5の整数が挙げられ、なかでも、0(無置換)〜2の整数が好ましい。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基」におけるフェニル基において、フェニル基上の置換基の置換位置としては、一般式[8]におけるR51およびR52で示される「炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜12のジアルキルアミノ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基」における炭素数6〜14のアリール基がフェニル基である場合におけるフェニル基上の置換基の置換位置と同様であり、好ましい置換位置、より好ましい置換位置も同様である。
一般式[8']におけるR51'およびR52'で示される「炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子およびニトロ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基」の具体例としては、例えばフェニル基等の置換基を有さない(無置換の)フェニル基;例えば2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2,4-ジメチルフェニル基、2,6-ジメチルフェニル基、2,4,6-トリメチルフェニル基、2,6-ジエチルフェニル基、2,6-ジ-n-プロピルフェニル基、2,6-ジイソプロピルフェニル基等の炭素数1〜3のアルキル基で置換されている(炭素数1〜3のアルキル基を有する)フェニル基;例えば2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2,4-ジメトキシフェニル基、2,6-ジメトキシフェニル基、2,4,6-トリメトキシフェニル基、2,6-ジエトキシフェニル基、2,6-ジ-n-プロポキシフェニル基、2,6-ジイソプロポキシフェニル基等の炭素数1〜3のアルコキシ基で置換されている(炭素数1〜3のアルコキシ基を有する)フェニル基;例えば2-フルオロフェニル基、3-フルオロフェニル基、4-フルオロフェニル基、2,4-ジフルオロフェニル基、2,6-ジフルオロフェニル基、2,4,6-トリフルオロフェニル基、2,6-ジクロロフェニル基、2,6-ジブロモフェニル基、2,6-ジヨードフェニル基等のハロゲン原子で置換されている(ハロゲン原子を有する)フェニル基;例えば2-ニトロフェニル基、3-ニトロフェニル基、4-ニトロフェニル基、2,4-ジニトロフェニル基、2,6-ジニトロフェニル基、2,4,6-トリニトロフェニル基等のニトロ基で置換されている(ニトロ基を有する)フェニル基等が挙げられる。これらのフェニル基のなかでも、置換基を有さない(無置換の)フェニル基;炭素数1〜3のアルキル基で置換されている(炭素数1〜3のアルキル基を有する)フェニル基;炭素数1〜3のアルコキシ基で置換されている(炭素数1〜3のアルコキシ基を有する)フェニル基が好ましく、なかでも、置換基を有さない(無置換の)フェニル基;炭素数1〜3のアルキル基で置換されている(炭素数1〜3のアルキル基を有する)フェニル基がより好ましい。なお、上述した置換基を構成する炭素数は、置換基ごとの炭素数を意味し、置換基が複数個存在する場合の総炭素数を意味しない。例えば、2,6-ジイソプロピルフェニル基および2,6-ジイソプロポキシフェニル基を例に挙げると、これらは、炭素数3のアルキル基またはアルコキシ基で置換されている(炭素数3のアルキル基またはアルコキシ基を有する)フェニル基に該当するが、イソプロピル基またはイソプロポキシ基を2つ有しているため、置換基の総炭素数としては6となる。
一般式[8']におけるR51'およびR52'としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。
上述した一般式[8]で示されるビグアニジニウムカチオンの具体例としては、例えば上記式[8-1]〜[8-3]、式[8-5]、式[8-6]、式[8-8]および式[8-9]で示されるカチオンが挙げられる。
ビグアニジニウムカチオンのなかでも、一般式[8']で示されるビグアニジニウムカチオンを有する化合物(E)および化合物(A/E)は、本発明の光硬化方法において、露光部(光を照射した部分)と未露光部(光を照射していない部分)とのコントラスト比をより高くできる。
上述したビグアニジニウムカチオンを有する化合物(E)の具体例としては、例えば下記式[4-1]〜[4-7]で示される化合物が挙げられる。
式[4-1]〜[4-7]:
Figure 2017131047
また、上述したビグアニジニウムカチオンを有する化合物(A/E)の具体例としては、例えば下記式[4-8]で示される化合物が挙げられる。
式[4-8]:
Figure 2017131047
本発明の光硬化方法にかかるシランカップリング剤(B)とは、本発明の光硬化方法において、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物の原料となるものであり、(B)ゾル−ゲル反応を生じさせる少なくとも1つのジアルコキシシリル基またはトリアルコキシシリル基と、エン−チオール反応またはイン−チオール反応を生じさせる少なくとも1つのメルカプト基、あるいはラジカル重合を生じさせる少なくとも1つの(メタ)アクリル基とを有するシランカップリング剤である。
このようなシランカップリング剤(B)のうち、トリアルコキシシリル基と少なくとも1つのメルカプト基を有するシランカップリング剤の具体例としては、下記一般式[12]で示されるシランカップリング剤が挙げられる。
一般式[12]:
Figure 2017131047
(式中、3つのR64はそれぞれ独立して、炭素数1〜4のアルキル基を表し、R65は、少なくとも1つのメルカプト基を有する炭素数1〜8のアルキル基を表す。)
一般式[12]におけるR64で示される炭素数1〜4のアルキル基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基等が挙げられる。これらのアルキル基のなかでも、メチル基が好ましい。
一般式[12]におけるR65で示される「少なくとも1つのメルカプト基を有する炭素数1〜8のアルキル基」における炭素数1〜8のアルキル基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、2-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1-エチルプロピル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、2-メチルペンチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、シクロヘキシル基、n-ヘプチル基、イソヘプチル基、sec-ヘプチル基、tert-ヘプチル基、ネオヘプチル基、シクロヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、ネオオクチル基、2-エチルヘキシル基、シクロオクチル基、ノニルボニル基(ノルボルナン-χ-イル基)等が挙げられる。これらのアルキル基のなかでも、炭素数1〜6の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基が好ましく、そのなかでも、炭素数1〜4の直鎖状、分枝状もしくは環状のアルキル基がより好ましい。
一般式[12]におけるR65で示される「少なくとも1つのメルカプト基を有する炭素数1〜8のアルキル基」におけるメルカプト基(チオール基)は、アルキル基の鎖中または/および末端に結合しており、その結合位置は限定されない。また、該メルカプト基(チオール基)は、少なくとも1つ結合していればよく、例えば2〜4個等の複数個のメルカプト基(チオール基)がアルキル基に結合していてもよい。
一般式[12]で示されるシランカップリング剤の具体例としては、例えば(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)トリエトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)トリプロポキシシラン、(3-メルカプトプロピル)トリブトキシシラン、1,4-ジメルカプト-2-(トリメトキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(トリエトキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(トリプロポキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(トリブトキシシリル)ブタン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルトリプロポキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルトリブトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルトリメトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルトリエトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルトリプロポキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルトリブトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤のなかでも、(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシランが、加水分解反応の反応性が高く、経済性が良好な点で好ましい。なお、これらのシランカップリング剤は、1種類のシランカップリング剤を単独で用いてもよいし、2種以上のシランカップリング剤を組み合わせて用いてもよい。
ジアルコキシシリル基またはトリアルコキシシリル基と少なくとも1つの(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤の具体例としては、下記一般式[13]で示されるシランカップリング剤が挙げられる。
一般式[13]:
Figure 2017131047
(式中、R66は、炭素数1〜4のアルキル基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表し、R67は、少なくとも1つの(メタ)アクリル基(アクリレート)を有する炭素数1〜8のアルキル基を表し、2つのR64は、上記に同じ。)
一般式[13]におけるR66で示される炭素数1〜4のアルキル基の具体例としては、一般式[12]におけるR64で示される炭素数1〜4のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[13]におけるR66で示される炭素数1〜4のアルコキシ基としては、直鎖状、分枝状もしくは環状のいずれであってもよく、例えばメトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、シクロプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、シクロブトキシ基等が挙げられる。これらのアルコキシ基のなかでも、メトキシ基が好ましい。
一般式[13]におけるR67で示される「少なくとも1つの(メタ)アクリル基(アクリレート)を有する炭素数1〜8のアルキル基」における炭素数1〜8のアルキル基の具体例としては、一般式[12]におけるR65で示される炭素数1〜8のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[13]におけるR67で示される「少なくとも1つの(メタ)アクリル基(アクリレート)を有する炭素数1〜8のアルキル基」における(メタ)アクリル基(アクリレート)は、アルキル基の鎖中または/および末端に結合しており、その結合位置は限定されない。また、該(メタ)アクリル基(アクリレート)は、少なくとも1つ結合していればよく、例えば2〜4個等の複数個の(メタ)アクリル基(アクリレート)がアルキル基に結合していてもよい。
一般式[13]で示される、(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤の具体例としては、例えば3-(アクリロキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルトリメトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルメチルジエトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルトリエトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルトリメトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルメチルジエトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらのシランカップリング剤のなかでも、3-(アクリロキシ)プロピルトリメトキシシランおよび3-(メタクリロキシ)プロピルトリメトキシシランが、加水分解反応の反応性が高く、経済性が良好な点で好ましい。なお、これらのシランカップリング剤は、1種類のシランカップリング剤を単独で用いてもよいし、2種以上のシランカップリング剤を組み合わせて用いてもよい。
本発明の光硬化方法にかかる(C)水とは、工程1において、シランカップリング剤(B)のアルコキシシリル基を加水分解するためのものである。このような(C)水としては、通常この分野において使用される水であれば特に限定されず、具体的には、例えば蒸留水、脱イオン水等の精製水等が挙げられる。
本発明の光硬化方法にかかる、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物とは、工程1において、シランカップリング剤(B)と(C)水との加水分解反応において得られるシラン化合物である。
このようなシラン化合物(D)のうち、メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物、すなわち、メルカプト基を有するシランカップリング剤と水との反応で得られるシラン化合物の具体例としては、下記一般式[14]で示されるシラン化合物が挙げられる。
一般式[14]:
Figure 2017131047
(式中、3つのR68はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、R65は、上記に同じ。ただし、3つのR68のうち、少なくとも1つは水素原子である。)
一般式[14]におけるR68で示される炭素数1〜4のアルキル基の具体例としては、一般式[12]におけるR64で示される炭素数1〜4のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[14]における3つのR68のうち、少なくとも1つは水素原子であるが、なかでも、3つのR68のうち、1つまたは2つが水素原子であることが好ましい。
一般式[14]で示される、メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物の具体例としては、例えば(3-メルカプトプロピル)モノヒドロキシジメトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)ジヒドロキシモノメトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)トリヒドロキシシラン、(3-メルカプトプロピル)モノヒドロキシジエトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)ジヒドロキシモノエトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)モノヒドロキシジプロポキシシラン、(3-メルカプトプロピル)ジヒドロキシモノプロポキシシラン、(3-メルカプトプロピル)モノヒドロキシジブトキシシラン、(3-メルカプトプロピル)ジヒドロキシモノブトキシシラン、1,4-ジメルカプト-2-(モノヒドロキシジメトキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(ジヒドロキシモノメトキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(トリヒドロキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(モノヒドロキシジエトキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(ジヒドロキシモノエトキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(モノヒドロキシジプロポキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(ジヒドロキシモノプロポキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(モノヒドロキシジブトキシシリル)ブタン、1,4-ジメルカプト-2-(ジヒドロキシモノブトキシシリル)ブタン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルモノヒドロキシジメトキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルジヒドロキシモノメトキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルトリヒドロキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルモノヒドロキシジエトキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルジヒドロキシモノエトキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルモノヒドロキシジプロポキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルジヒドロキシモノプロポキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルモノヒドロキシジブトキシシラン、2-メルカプトメチル-3-メルカプトプロピルジヒドロキシモノブトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルモノヒドロキシジメトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルジヒドロキシモノメトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルトリヒドロキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルモノヒドロキシジエトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルジヒドロキシモノエトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルモノヒドロキシジプロポキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルジヒドロキシモノプロポキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルモノヒドロキシジブトキシシラン、1,2-ジメルカプトエチルジヒドロキシモノブトキシシラン等が挙げられる。これらのシラン化合物のなかでも、(3-メルカプトプロピル)モノヒドロキシジメトキシシランおよび(3-メルカプトプロピル)ジヒドロキシモノメトキシシランが、工程1でのシラン化合物(D)同士の重縮合(ゾル−ゲル化)を抑制でき、工程2での重縮合(ゾル−ゲル化)を進行させ易いという点で好ましい。なお、これらのシラン化合物は、工程1において、1種類のシラン化合物が単独で得られる場合もあるし、2種以上のシラン化合物が得られる場合もある。また、これらのシラン化合物は、工程2において、1種類のシラン化合物を単独で用いてもよいし、2種以上のシラン化合物を組み合わせて用いてもよい。
(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物、すなわち、(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤と水との反応で得られるシラン化合物の具体例としては、下記一般式[15]で示されるシラン化合物が挙げられる。
一般式[15]:
Figure 2017131047
(式中、R69は、ヒドロキシル基、炭素数1〜4のアルキル基または炭素数1〜4のアルコキシ基を表し、R67およびR68は、上記に同じ。ただし、2つのR68とR69のうち、R69が炭素数1〜4のアルキル基または炭素数1〜4のアルコキシ基の場合は、2つのR68のうち少なくとも1つは水素原子であり、2つのR68がともに炭素数1〜4のアルキル基の場合は、R69はヒドロキシル基である。)
一般式[15]におけるR69で示される炭素数1〜4のアルキル基の具体例としては、一般式[12]におけるR64で示される炭素数1〜4のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[15]におけるR69で示される炭素数1〜4のアルコキシ基の具体例としては、一般式[13]におけるR66で示される炭素数1〜4のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[15]における2つのR68とR69のうち、R69が炭素数1〜4のアルキル基または炭素数1〜4のアルコキシ基の場合は、2つのR68のうち少なくとも1つは水素原子であり、2つのR68がともに炭素数1〜4のアルキル基の場合は、R69はヒドロキシル基である。すなわち、一般式[15]で示されるシラン化合物は、少なくとも1つのヒドロキシル基が存在することを意味する。そのなかでも、(1)R69がヒドロキシル基の場合は、2つのR68のうちの1つが炭素数1〜4のアルキル基であること、(2)2つのR68がともに水素原子の場合は、R69は、炭素数1〜4のアルキル基または炭素数1〜4のアルコキシ基であることが好ましい。すなわち、2つのR68がともに水素原子であって、且つR69がヒドロキシル基である組み合わせ以外の場合が好ましく、一般式[15]で示されるシラン化合物は、少なくとも1つのヒドロキシル基が存在し、なお且つ3つすべてがヒドロキシル基でない場合が好ましい。
一般式[15]で示される、(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物の具体例としては、例えば3-(アクリロキシ)プロピルメチルモノヒドロキシモノメトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルメチルジヒドロキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルモノヒドロキシジメトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルジヒドロキシモノメトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルトリヒドロキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルメチルモノヒドロキシモノエトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルモノヒドロキシジエトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルジヒドロキシモノエトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルメチルモノヒドロキシモノメトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルメチルジヒドロキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルモノヒドロキシジメトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルジヒドロキシモノメトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルトリヒドロキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルメチルモノヒドロキシモノエトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルモノヒドロキシジエトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルジヒドロキシモノエトキシシラン等が挙げられる。これらのシラン化合物のなかでも、3-(アクリロキシ)プロピルモノヒドロキシジメトキシシラン、3-(アクリロキシ)プロピルジヒドロキシモノメトキシシラン、3-(メタクリロキシ)プロピルモノヒドロキシジメトキシシランおよび3-(メタクリロキシ)プロピルジヒドロキシモノメトキシシランが、工程1でのシラン化合物(D)同士の重縮合(ゾル−ゲル化)を抑制でき、工程2での重縮合(ゾル−ゲル化)を進行させ易いという点で好ましい。なお、これらのシラン化合物は、工程1において、1種類のシラン化合物が単独で得られる場合もあるし、2種以上のシラン化合物が得られる場合もある。また、これらのシラン化合物は、工程2において、1種類のシラン化合物を単独で用いてもよいし、2種以上のシラン化合物を組み合わせて用いてもよい。
本発明の光硬化方法にかかる、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物とは、工程1で得られた(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物と反応して、該シラン化合物(D)由来の構成単位と該重合性不飽和基を有する化合物(F)由来の構成単位を含む架橋物を得るための原料となるものであり、ラジカル重合反応あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を生じさせる2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物である。
このような化合物(F)としては、通常この分野で一般的に用いられる化合物が挙げられ、例えば特開2007−291313号公報、特開2014−28938号公報等に記載の化合物のほか;例えばジアリルヘキサヒドロフタレート、ジアリルクロレンデート、ジアリルジフェニルシラン等のアリル基を2つ有する化合物、例えば2,4,6-トリス(アリルオキシ)-1,3,5-トリアジン、トリアリルトリメリテート等のアリル基を3つ有する化合物、例えばテトラアリルピロメリテート等のアリル基を4つ以上有する化合物等の多官能アリル化合物;例えば1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル基を2つ有する化合物、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等の(メタ)アクリル基を3〜4つ有する化合物等の多官能(メタ)アクリル化合物;例えば1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、1,4-ペンタジエン、イソプレン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、2,4-ヘキサジエン、2-メチル-1,4-ペンタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,4-ヘプタジエン、1,5-ヘプタジエン、1,6-ヘプタジエン、2-メチル-1,5-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン、2,5-ジメチル-1,5-ヘキサジエン、1,5-シクロオクタジエン、1,8-ノナジエン、1,9-デカジエン、1,10-ウンデカジエン、1,11-ドデカジエン、1,12-トリデカジエン、1,13-テトラデカジエン、テトラアリルオキシエタン、1,3-ジビニルベンゼン、1,4-ジビニルベンゼン、1,3,5-トリビニルベンゼン、1,3-ジイソプロペニルベンゼン、1,4-ジイソプロペニルベンゼン、1,3,5-トリイソプロペニルベンゼン、3,3'-ジビニルビフェニル、3,4'-ジビニルビフェニル、4,4'-ジビニルビフェニル、4,4'-ジイソプロペニルビフェニル、2,6-ジイソプロペニルナフタレン、1,2-ビス(ビニルフェニル)エタン、2,4,6,8-テトラメチル-2,4,6,8-テトラビニルシクロテトラシロキサン等のアリル化合物および(メタ)アクリル化合物以外の多官能オレフィン化合物;例えば1,6-ヘプタジイン、1,7-オクタジイン、1,8-ノナジイン、1,9-デカジイン、ジプロパルギルアミン、ジエチレングリコールビス(2-プロピニル)エーテル、エチレングリコール-1,2-ビス(2-プロピニル)エーテル、1,3-ジエチニルベンゼン、1,4-ジエチニルベンゼン、1,3-ビス(2-プロピニルオキシ)ベンゼン、3,5-ビス(プロパルギルオキシ)ベンジルアルコール、ビスフェノールAジプロパルギルエーテル、ビスフェノールEジプロパルギルエーテル、4,4'-ジエチニルビフェニル、2,6-ジエチニルナフタレン、9,10-ジエチニルアントラセン、3,6-ジエチニルカルバゾール等のアルキニル基を2つ有する化合物、例えばトリプロパルギルアミン、1,3,5-トリアルキニルベンゼン、2,4,6-トリス(プロピニル-2-オキシ)-1,3,5-トリアジン等のアルキニル基を3つ有する化合物、例えばテトラキス(4-エチニルフェニル)メタン等のアルキニル基を4つ以上有する化合物等の多官能アルキニル化合物等が挙げられる。これらの化合物(F)のなかでも、例えばテトラアリルピロメリテート等のアリル基を4つ以上有する化合物が、架橋密度の高い架橋物を得ることができるという点で好ましい。なお、これらの化合物(F)は、1種類の化合物(F)を単独で用いてもよいし、2種以上の化合物(F)を組み合わせて用いてもよい。
本発明の光硬化方法にかかる有機溶剤としては、通常この分野で一般的に用いられる有機溶剤であれば特に制限はない。このような有機溶剤としては、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、テトラヒドロナフタレン、メンタン、スクワラン等の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素系溶剤、例えばベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、スチレン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、例えばジクロロメタン、トリクロロメタン(クロロホルム)、テトラクロロメタン(四塩化炭素)等のハロゲン系溶剤、例えばジエチルエーテル、ジ-n-プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジ-n-ブチルエーテル、ジ-tert-ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル系溶剤、例えばメタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、2-メトキシエタノール等のアルコール系溶剤、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、例えばエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート系溶剤、例えば2-プロパノン(アセトン)、2-ブタノン(エチルメチルケトン)、ジエチルケトン、4-メチル-2-ペンタノン(メチルイソブチルケトン)、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン等のケトン系溶剤、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸-n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸-sec-ブチル、酢酸-tert-ブチル、酪酸エチル、酪酸イソアミル、乳酸エチル(EL)、乳酸-n-プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸イソブチル、乳酸-sec-ブチル、乳酸-tert-ブチル、乳酸イソアミル、γ-ブチロラクトン、ステアリン酸ブチル等のエステル系溶剤、例えばN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1-メチル-2-ピロリジノン(N-メチルピロリドン)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(ジメチルエチレン尿素)等のアミド系溶剤、例えばアセトニトリル等のニトリル系溶剤等が挙げられる。なお、これらの有機溶剤は、1種類の有機溶剤を単独で用いてもよいし、2種以上の有機溶剤を組み合わせて用いてもよい。
工程1または/および工程2において、有機溶剤を含有する場合における該有機溶剤の含有量(使用量)は、例えば(A)〜(F)の相溶性を高めたり、工程1を得た後の生成物の基材への塗布性を向上させる等の目的に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。例えば、該有機溶剤の含有量(使用量)としては、例えばラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物(E)1gに対して、通常1〜10gである。
本発明の光硬化方法にかかる添加剤としては、例えば重合禁止剤、耐候助剤、増感剤、顔料、染料、硬化促進剤・連鎖移動触媒、酸素除去剤・還元剤、酸化防止剤、レベリング剤、表面改質剤、発泡剤、消泡剤、pH調整剤、分散剤、分散助剤、カブリ防止剤、界面活性剤、着色剤、退色防止剤、蛍光増白剤、ハレーション防止剤、充填剤、増量剤、可塑剤、可塑促進剤、難燃剤、紫外線吸収剤、防カビ剤、帯電防止剤、タレ防止剤、磁性体等が挙げられる。また、これらの添加剤は、通常この分野で一般的に用いられるものであれば特に制限なく使用することができる。これらの添加剤のうち、重合禁止剤の好ましい具体例としては、例えばp-メトキシフェノール、ヒドロキノン、アルキル置換ヒドロキノン、カテコール、tert-ブチルカテコール、フェノチアジン、クペロン、アンモニウム N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン等が挙げられる。増感剤の好ましい具体例としては、例えばベンゾフェノン、p,p'-テトラメチルジアミノベンゾフェノン、p,p'-テトラエチルジアミノベンゾフェノン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、アントロン、ベンズアントロン、アントラセン、9-エトキシアントラセン、9,10-ジフェニルアントラセン、アセナフテン、アントラキノン、ベンゾキノン等が挙げられる。分散剤の好ましい具体例としては、例えばポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリスルホン酸ナトリウム、ポリエチレングリコール等のポリエーテル、ポリアルキレンポリアミン、ポリアルキレンスルホン酸等の高分子系分散剤等が挙げられる。充填剤の好ましい具体例としては、例えばシリカ、窒化ケイ素、アルミニウム、酸化アルミニウム(アルミナ)、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、窒化ホウ素、赤リン、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、窒化チタン、チタン酸カリウム、鉄、酸化鉄、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、硫化モリブデン、鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、銀、タルク、クレー、マイカ、ゼオライト、ゾノトライト、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、ウォラストナイト、フェライト磁石、サマコバ(Sm-Co)磁石、ネオジム(Nd-Fe-B)磁石、石膏、活性白土、アラミド、テフロン(登録商標)、ポリオキシベンゾイルウィスカ、炭素、黒鉛、カーボンブラック、木炭、カテキン、銅フタロシアニン等が挙げられ、これらの充填剤は、粉末状、ガラス状、繊維(ファイバー)状、フレーク状、箔状、バルーン状、毬藻状等のいずれの形状であってもよい。シランモノマーの好ましい具体例としては、例えばメチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリブトキシシラン、プロピルトリブトキシシラン、ブチルトリブトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリプロポキシシラン、アリルトリブトキシシラン等が挙げられる。なお、これらの添加剤は、1種類の添加剤を単独で用いてもよいし、2種以上の添加剤を組み合わせて用いてもよい。
添加剤の含有量については、目的とする架橋物(樹脂)が得られるように適宜設定すればよく、特に限定されない。例えば、分散剤の含有量(使用量)としては、例えば充填剤1gに対して、通常0.001〜0.1g、好ましくは0.005〜0.05gである。例えば、充填剤の含有量(使用量)としては、例えばシランカップリング剤(B)と化合物(F)との合計1gに対して、通常1〜20g、好ましくは2〜10gである。
充填剤を添加する場合において、充填剤の粒子径は、通常この分野で一般的に用いられている粒子径であれば特に制限なく使用することができる。具体的には、充填剤が粗粉の場合における充填剤の平均粒子径は、通常5〜50、好ましくは10〜20μmである。粗粉の平均粒子径が5μm未満の場合には、熱伝導性が低下する場合があり、平均粒子径が50μmを超える場合には、絶縁性が低下する場合がある。一方で、充填剤が微粉の場合における充填剤の平均粒子径は、通常0.2〜3μm、好ましくは0.5〜2.5μmである。微粉の平均粒子径が0.2μm未満の場合には、絶縁性が低下する場合があり、平均粒子径が3μmを超える場合には、絶縁性が低下する場合がある。
本発明の光硬化方法にかかる化合物(A)、化合物(E)および化合物(A/E)は、市販のものや、例えばWO2014/208632号公報、Macromolecules 2012, 45, 2219-2224、J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 7996-8002、J. Org. Chem., 2002, 67, 2, 541-555等に記載の公知の方法によって適宜合成したものを用いればよい。これらの化合物の製造方法の具体例としては、例えばチオサリチル酸誘導体とm-フェニレンジ酢酸誘導体を硫酸中で反応させてスルフィドとし、引き続き、加熱条件下で反応させることにより、Friedel-Craftsアシル化型の脱水閉環反応が進行し、チオキサントン環上に酢酸ユニットを2つ有する化合物(A)を合成することができる。また、別法として、ベンゾフェノン環、キサントン環、チオキサントン環またはアントラキノン環上の芳香環を構成する炭素原子上に、1または複数のハライドを有する化合物に対して、α位に活性プロトンを有するマロン酸エステル、パラジウム触媒、ホスフィンリガンドおよび塩基(例えばリン酸三カリウム)を加えて、トルエン中、加熱条件下で反応させることにより、芳香環のハライドの位置にマロン酸ユニットを選択的に導入した化合物を合成する。次いで、得られたマロン酸エステル誘導体に、必要に応じて様々な塩基と求電子剤(例えばアルキルハライド、アルデヒド等)を反応させることにより炭素鎖を導入した後、マロン酸エステルを加水分解することにより、化合物(A)を合成することができる。また、化合物(E)および化合物(A/E)は、得られた化合物(A)に対し、一般式[3]におけるZ の元となる、アミジン、グアニジン、ビグアニドまたはホスファゼンから選ばれる塩基を反応させて塩を形成させることにより合成することができる。
本発明の光硬化方法にかかるシランカップリング剤(B)、(C)水および化合物(F)、ならびに任意成分である、有機溶剤および添加剤等は、市販のもの、あるいは公知の方法によって適宜合成したものを用いればよい。
−本発明の一般式[16]で示される化合物−
本発明の下記一般式[16]で示される化合物は、本発明の光硬化方法にかかる化合物(A)のうち、一般式[2]で示される基を少なくとも2つ有する化合物である。すなわち、一般式[16]で示される化合物は、光照射により脱炭酸するカルボキシル基を少なくとも2つ有する化合物であるため、少ない添加量で酸触媒としての機能を発揮でき、光照射によりラジカルをも発生できる新規且つ有用な化合物(光ラジカル発生剤)である。
一般式[16]:
Figure 2017131047
(式中、R70〜R77はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、下記一般式[2]で示される基または下記一般式[3]で示される基を表し、R78およびR79はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR78およびR79が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R70〜R77で示される基のうちの少なくとも2つは、下記一般式[2]で示される基である。)
一般式[2]:
Figure 2017131047
(式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[3]:
Figure 2017131047
(式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[16]におけるR70〜R79で示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16]におけるR70〜R79で示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16]におけるR70〜R79で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16]におけるR70〜R79で示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16]におけるR70〜R79で示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16]におけるR78およびR79が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合しているとは、R78およびR79とで、−O−、−S−または−C(=O)−で示される基を形成していることを意味する。
一般式[16]におけるR78およびR79が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基である場合、あるいは、R78およびR79が、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R71、R73、R74およびR76のいずれかに結合していることが望ましい。すなわち、R78およびR79が、カルボニル基を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R70〜R77のいずれかに結合していればよいが、R78およびR79が、それ以外の基の場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R71、R73、R74およびR76のいずれかに結合していることが望ましい。
一般式[16]におけるR70、R71、R73およびR77としては、水素原子および一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[16]におけるR72およびR75としては、水素原子が好ましい。
一般式[16]におけるR74としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子および一般式[2]で示される基がより好ましく、そのなかでも、水素原子がさらに好ましい。
一般式[16]におけるR76としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[16]におけるR78およびR79としては、R78およびR79が酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合していることが好ましい。
一般式[16]で示される化合物の好ましい具体例としては、例えば下記一般式[16-A]〜[16-C]で示される化合物が挙げられる。
一般式[16-A]:
Figure 2017131047
(式中、R71a、R73a、R74aおよびR76aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R70a、R72a、R75a、R77a、R78aおよびR79aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表す。ただし、R71a、R73a、R74aおよびR76aで示される基のうちの少なくとも2つは、上記一般式[2]で示される基である。)
一般式[16-B]:
Figure 2017131047
(式中、R71b、R73b、R74bおよびR76bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R70b、R72b、R75bおよびR77bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表し、Yは、酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、R71b、R73b、R74bおよびR76bで示される基のうちの少なくとも2つは、上記一般式[2]で示される基である。)
一般式[16-C]:
Figure 2017131047
(式中、R70c〜R77cはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表す。ただし、R70c〜R77cで示される基のうちの少なくとも2つは、上記一般式[2]で示される基である。)
一般式[16-A]におけるR70a〜R79a、一般式[16-B]におけるR70b〜R77bおよび一般式[16-C]におけるR70c〜R77cで示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16-A]におけるR70a〜R79a、一般式[16-B]におけるR70b〜R77bおよび一般式[16-C]におけるR70c〜R77cで示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16-A]におけるR70a〜R79a、一般式[16-B]におけるR70b〜R77bおよび一般式[16-C]におけるR70c〜R77cで示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16-A]におけるR70a〜R79a、一般式[16-B]におけるR70b〜R77bおよび一般式[16-C]におけるR70c〜R77cで示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16-A]におけるR70a〜R79a、一般式[16-B]におけるR70b〜R77bおよび一般式[16-C]におけるR70c〜R77cで示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[16-A]におけるR70a、R72a、R75a、R77a、R78aおよびR79aとしては、水素原子が好ましい。
一般式[16-A]におけるR71aおよびR73aとしては、一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[16-A]におけるR74aおよびR76aとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[16-A]におけるR70a〜R79aの好ましい組み合わせとしては、表10の<1>〜<4>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[16-B]におけるR70b、R72b、R75bおよびR77bとしては、水素原子が好ましい。
一般式[16-B]におけるR71bおよびR73bとしては、一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[16-B]におけるR74bおよびR76bとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[16-B]におけるYとしては、硫黄原子が好ましい。
一般式[16-B]におけるYおよびR70b〜R77bの好ましい組み合わせとしては、表11の<1>〜<8>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[16-C]におけるR70c、R71c、R73c、R74cおよびR77cとしては、水素原子および一般式[2]で示される基が好ましい。
一般式[16-C]におけるR72cおよびR75cとしては、水素原子が好ましい。
一般式[16-C]におけるR76cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[16-C]におけるR70c〜R77cの好ましい組み合わせとしては、表12の<1>〜<9>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[16-A]で示される化合物の具体例としては、例えば上記式[1-A6]〜[1-A9]で示される化合物が挙げられる。
一般式[16-B]で示される化合物の具体例としては、例えば上記式[1-B8]〜[1-B11]で示される化合物が挙げられる。
一般式[16-C]で示される化合物の具体例としては、例えば上記式[1-C6]〜[1-C9]および式[1-C12]〜[1-C14]で示される化合物が挙げられる。
−本発明の一般式[17]で示される化合物−
本発明の下記一般式[17]で示される化合物は、(1)一般式[2]で示される基を少なくとも1つと一般式[3]で示される基を少なくとも1つ有する化合物と、(2)一般式[3]で示される基を少なくとも2つ有する化合物とを含む。このうち、(1)一般式[2]で示される基を少なくとも1つと一般式[3]で示される基を少なくとも1つ有する化合物は、光照射により脱炭酸するカルボキシル基と、光照射により脱炭酸して塩基を発生する基とをそれぞれ少なくとも1つずつ有する化合物であるため、本発明の光硬化方法にかかる化合物(A)と化合物(E)の両化合物の機能を兼ねる化合物、すなわち、化合物(A/E)となり得る新規且つ有用な化合物である。一方で、(2)一般式[3]で示される基を少なくとも2つ有する化合物は、光照射により脱炭酸して塩基を発生する基を少なくとも2つ有する化合物であるため、少ない添加量で光塩基発生剤としての機能を発揮できるとともに、光照射によりラジカルをも発生できる新規且つ有用な化合物(光塩基および光ラジカル発生剤)である。
一般式[17]:
Figure 2017131047
(式中、R80〜R87はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、下記一般式[2]で示される基または下記一般式[3]で示される基を表し、R88およびR89はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR88およびR89が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R80〜R87で示される基のうちの少なくとも1つは、下記一般式[3]で示される基であり、残りの7つの基のうちの少なくとも1つは、下記一般式[2]で示される基または下記一般式[3]で示される基である。)
一般式[2]:
Figure 2017131047
(式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[3]:
Figure 2017131047
(式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)
一般式[17]におけるR80〜R89で示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17]におけるR80〜R89で示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17]におけるR80〜R89で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17]におけるR80〜R89で示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17]におけるR80〜R89で示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17]におけるR88およびR89が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合しているとは、R88およびR89とで、−O−、−S−または−C(=O)−で示される基を形成していることを意味する。
一般式[17]におけるR88およびR89が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基である場合、あるいは、R88およびR89が、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R81、R83、R84およびR86のいずれかに結合していることが望ましい。すなわち、R88およびR89が、カルボニル基を介して互いに結合している場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R80〜R87のいずれかに結合していればよいが、R88およびR89が、それ以外の基の場合には、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基は、R81、R83、R84およびR86のいずれかに結合していることが望ましい。
一般式[17]におけるR80およびR81としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子および一般式[3]で示される基がより好ましい。
一般式[17]におけるR82およびR85としては、水素原子が好ましい。
一般式[17]におけるR83としては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[17]におけるR84、R86およびR87としては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[17]におけるR88およびR89としては、R88およびR89が酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合していることが好ましい。
一般式[17]で示される化合物の好ましい具体例としては、例えば下記一般式[17-A]〜[17-C]で示される化合物が挙げられる。
一般式[17-A]:
Figure 2017131047
(式中、R81a、R83a、R84aおよびR86aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R80a、R82a、R85a、R87a、R88aおよびR89aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表す。ただし、R81a、R83a、R84aおよびR86aで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基であり、残りの3つの基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[17-B]:
Figure 2017131047
(式中、R81b、R83b、R84bおよびR86bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表し、R80b、R82b、R85bおよびR87bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表し、Yは、酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、R81b、R83b、R84bおよびR86bで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基であり、残りの3つの基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[17-C]:
Figure 2017131047
(式中、R80c〜R87cはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基を表す。ただし、R80c〜R87cで示される基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[3]で示される基であり、残りの7つの基のうちの少なくとも1つは、上記一般式[2]で示される基または上記一般式[3]で示される基である。)
一般式[17-A]におけるR80a〜R89a、一般式[17-B]におけるR80b〜R87bおよび一般式[17-C]におけるR80c〜R87cで示される炭素数1〜12のアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17-A]におけるR80a〜R89a、一般式[17-B]におけるR80b〜R87bおよび一般式[17-C]におけるR80c〜R87cで示される炭素数6〜14のアリール基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数6〜14のアリール基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17-A]におけるR80a〜R89a、一般式[17-B]におけるR80b〜R87bおよび一般式[17-C]におけるR80c〜R87cで示される炭素数7〜15のアリールアルキル基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数7〜15のアリールアルキル基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17-A]におけるR80a〜R89a、一般式[17-B]におけるR80b〜R87bおよび一般式[17-C]におけるR80c〜R87cで示される炭素数1〜12のアルコキシ基の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示される炭素数1〜12のアルコキシ基と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17-A]におけるR80a〜R89a、一般式[17-B]におけるR80b〜R87bおよび一般式[17-C]におけるR80c〜R87cで示されるハロゲン原子の具体例としては、一般式[1]におけるR〜R10で示されるハロゲン原子と同様のものが挙げられ、好ましい具体例も同様のものが挙げられる。
一般式[17-A]におけるR80a、R82a、R85a、R87a、R88aおよびR89aとしては、水素原子が好ましい。
一般式[17-A]におけるR81aとしては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、一般式[3]で示される基がより好ましい。
一般式[17-A]におけるR83aとしては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[17-A]におけるR84aおよびR86aとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[17-A]におけるR80a〜R89aの好ましい組み合わせとしては、表13の<1>〜<6>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[17-B]におけるR80b、R82b、R85bおよびR87bとしては、水素原子が好ましい。
一般式[17-B]におけるR81bとしては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、一般式[3]で示される基がより好ましい。
一般式[17-B]におけるR83bとしては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[17-B]におけるR84bおよびR86bとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[17-B]におけるYとしては、硫黄原子が好ましい。
一般式[17-B]におけるYおよびR80b〜R87bの好ましい組み合わせとしては、表14の<1>〜<12>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[17-C]におけるR80cおよびR81cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子および一般式[3]で示される基がより好ましい。
一般式[17-C]におけるR82cおよびR85cとしては、水素原子が好ましい。
一般式[17-C]におけるR83cとしては、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましい。
一般式[17-C]におけるR84c、R86cおよびR87cとしては、水素原子、一般式[2]で示される基および一般式[3]で示される基が好ましく、なかでも、水素原子がより好ましい。
一般式[17-C]におけるR80c〜R87cの好ましい組み合わせとしては、表15の<1>〜<13>で示される組み合わせが挙げられる。
Figure 2017131047
一般式[17-A]で示される化合物の具体例としては、例えば上記式[1-A10]および式[4-A6]〜[4-A10]で示される化合物が挙げられる。
一般式[17-B]で示される化合物の具体例としては、例えば上記式[1-B12]および式[4-B8]〜[4-B12]で示される化合物が挙げられる。
一般式[17-C]で示される化合物の具体例としては、例えば上記式[1-C10]、式[4-C6]〜[4-C10]および式[4-C12]〜[4-C14]で示される化合物が挙げられる。
これらの化合物のうち、上記式[1-A10]、式[1-B12]、式[1-C10]、式[4-A10]、式[4-B12]および式[4-C10]で示される化合物は、(1)一般式[2]で示される基を少なくとも1つと一般式[3]で示される基を少なくとも1つ有する一般式[17]で示される化合物に該当する。上記式[4-A6]〜[4-A9]、式[4-B8]〜[4-B11]、式[4-C6]〜[4-C9]および式[4-C12]〜[4-C14]で示される化合物は、(2)一般式[3]で示される基を少なくとも2つ有する一般式[17]で示される化合物に該当する。
−本発明の光硬化性樹脂組成物−
本発明の光硬化性樹脂組成物は、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物を含有し、更に(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物を含有していてもよい、樹脂組成物である。
本発明の光硬化性樹脂組成物において、シラン化合物(D)が、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物である場合には、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物は必須成分である。すなわち、シラン化合物(D)が、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物である場合の本発明の光硬化性樹脂組成物は、少なくとも、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物および(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物を含有する樹脂組成物である。
本発明の光硬化性樹脂組成物において、シラン化合物(D)が、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物である場合には、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物は任意成分である。すなわち、シラン化合物(D)が、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物である場合の本発明の光硬化性樹脂組成物は、少なくとも、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物を含有する樹脂組成物である。
本発明の光硬化性樹脂組成物には、上述した成分以外に、例えば有機溶剤、添加剤、およびシラン化合物(D)または化合物(F)以外の架橋剤等のモノマー成分等を含有していてもよい。
本発明の光硬化性樹脂組成物における化合物(A)、シラン化合物(D)、化合物(E)および化合物(F)の各成分、ならびに有機溶剤、添加剤およびモノマー成分等の具体例は、上述したとおりである。
本発明の光硬化性樹脂組成物における化合物(A)、シラン化合物(D)、化合物(E)および化合物(F)の各成分、ならびに有機溶剤、添加剤およびモノマー成分等の含有量も、上述したとおりである。
本発明の光硬化性樹脂組成物の調製は、化合物(A)、シランカップリング剤(B)および(C)水を含有する組成物に、化合物(E)を添加し、更に必要に応じて化合物(F)を添加することによって行うことができる。すなわち、化合物(A)の存在下、シランカップリング剤(B)と(C)水とを反応させることによって得られるシラン化合物(D)に必要に応じて化合物(A)を添加した組成物に、化合物(E)を添加し、更に必要に応じて化合物(F)を添加することによって、本発明の光硬化性樹脂組成物を調製することができる。
本発明の光硬化性樹脂組成物に光(活性エネルギー線)を照射することにより、化合物(A)のカルボキシル基が脱炭酸することで酸性基(カルボキシル基)が消失していくとともに、化合物(E)から塩基が発生するため、該組成物のpHが酸性からアルカリ性に変化する。この変化とともに、該組成物中でラジカルが発生する。すなわち、光(活性エネルギー線)照射に起因して、本発明の光硬化性樹脂組成物中で、ゾル−ゲル反応とラジカル重合反応あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応とが効率的に進行するため、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物を得ることができる。故に、本発明の光硬化性樹脂組成物は、光(活性エネルギー線)照射によって架橋物(樹脂)を得ることができる有用な組成物である。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、例えば塗料、印刷インキ、歯科材料、レジスト、カラーフィルタ、フレキシブルディスプレー用フィルム、電子部品、半導体装置、層間絶縁膜、配線被覆膜、熱伝導膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、ホログラム等の光学材料または電子材料における樹脂原料として使用することができる。
本発明の光硬化性樹脂組成物を熱伝導膜用途として用いる場合には、本発明の光硬化性樹脂組成物から得られる硬化膜は、電気絶縁性を有することが望ましい。電気絶縁性とは、具体的には、通常電気抵抗率1Ω・cm以上、好ましくは10Ω・cm以上、より好ましくは10Ω・cm以上、さらに好ましくは1010Ω・cm以上、最も好ましくは1013Ω・cm以上である。
以下、実施例および比較例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されない。なお、以下の例中における%は、特記しない限り重量基準である。
合成例1 1-(2-チオキサンテニル)ジエチルマロン酸の合成
2-クロロチオキサントン1.23g(5.0mmol;和光純薬工業(株)製)に、マロン酸ジエチル0.88g(5.5mmol;和光純薬工業(株)製)、リン酸三カリウム3.18g(15.0mmol;和光純薬工業(株)製)およびトルエン15mLを加えた後、Pd(allyl)Cl36.9mg(0.1mmol)およびS-phos(2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',6'-ジメトキシビフェニル)123mg(0.3mmol;和光純薬工業(株)製)を加えて、100℃で4時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、反応液に酢酸エチルおよび1N塩酸を加えて、生じた黒色粉末をセライト濾過によって除去した。次いで、ろ液に水を加えて分液洗浄した後、分液洗浄後の有機層を減圧濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、1-(2-チオキサンテニル)ジエチルマロン酸1.30g(黄色油状物、収率:70%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、1-(2-チオキサンテニル)ジエチルマロン酸の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):1.26(6H,t),4.25(4H,q),4.79(1H,s),7.50-7.65(4H,m),7.81(1H,dd),8.55(1H,dd),8.61(1H,dd).
Figure 2017131047
合成例2 2-チオキサンテニル酢酸(式[1-B3]で示される化合物)の合成
合成例1で得られた1-(2-チオキサンテニル)ジエチルマロン酸1.0g(2.6mmol)に、25%水酸化ナトリウム1.28g(8.0mmol;和光純薬工業(株)製)およびエタノール15mLを加えて、80℃で0.5時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、反応液にジイソプロピルエーテルを加えて水層を分液洗浄した。次いで、水層を1N塩酸で酸性にした後、酢酸エチルで分液抽出し、水で洗浄後、得られた有機層を減圧濃縮することにより、2-チオキサンテニル酢酸0.65g(黄色油状物、収率:92%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、2-チオキサンテニル酢酸(式[1-B3])の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):3.77(2H,s),7.58(1H,t),7.67(1H,dd),7.74-7.84(3H,m),8.35(1H,s),8.47(1H,d).
Figure 2017131047
実施例1 (2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸(式[1-B9]で示される化合物)の合成
チオサリチル酸1.54g(10.0mmol;和光純薬工業(株)製)に、硫酸10mLおよびm-フェニレンジ酢酸2.23g(12.0mmol)を加えて、90℃で2時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を氷水中に投入して、5℃まで冷却した後、析出した結晶をろ取し、次いで、脱液処理した。得られた結晶を一旦水酸化ナトリウム水溶液でアルカリ性にした後、再び塩酸で中和した後、アセトンで洗浄し、得られた有機層を減圧濃縮することにより、(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸0.82g(黄色粉末、収率:25%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸(式[1-B9]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,d-DMSO)δ(ppm):3.77(2H,s),3.94(2H,s),7.60(1H,ddd),7.65(1H,dd),7.78(1H,ddd),7.88(1H,d),8.35(1H,dd),8.45(1H,dd),12.64(2H,brm).
Figure 2017131047
合成例3 2-(2-チオキサンテニル)プロピオン酸(式[1-B4]で示される化合物)の合成
合成例1で得られた1-(2-チオキサンテニル)ジエチルマロン酸0.38g(1.0mmol)に、カリウムtert-ブトキシド134mg(1.2mmol;和光純薬工業(株)製)、ヨウ化メチル0.17g(1.2mmol;和光純薬工業(株)製)およびDMF20mLを加えて、50℃で1時間加熱攪拌した。薄層クロマトグラフィ(TLC)で反応が完了したことを確認した後、反応液に水を加えて加水分解した。次いで、反応液にジイソプロピルエーテルを加えて水層を分液洗浄し、水層を1N塩酸で酸性にした後、酢酸エチルで分液抽出し、水で洗浄後、得られた有機層を減圧濃縮することにより、2-(2-チオキサンテニル)プロピオン酸0.28g(黄色粉末、収率:100%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、2-(2-チオキサンテニル)プロピオン酸(式[1-B4]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):1.60(3H,t), 3.92(1H,q),7.48-7.64(5H,m),8.56(1H,d),8.63(1H,dd),9.50(1H,brs).
Figure 2017131047
合成例4 2-(2-チオキサンテニル)酪酸(式[1-B5]で示される化合物)の合成
合成例1で得られた1-(2-チオキサンテニル)ジエチルマロン酸0.38g(1.0mmol)に、カリウムtert-ブトキシド134mg(1.2mmol;和光純薬工業(株)製)、ヨウ化エチル0.18g(1.2mmol;和光純薬工業(株)製)およびDMF20mLを加えて、50℃で1時間加熱攪拌した。薄層クロマトグラフィ(TLC)で反応が完了したことを確認した後、反応液に水を加えて加水分解した。次いで、反応液にジイソプロピルエーテルを加えて水層を分液洗浄し、水層を1N塩酸で酸性にした後、酢酸エチルで分液抽出し、水で洗浄後、得られた有機層を減圧濃縮することにより、2-(2-チオキサンテニル)酪酸0.29g(黄色油状物、収率:100%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、2-(2-チオキサンテニル)酪酸(式[1-B5]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):1.60(3H,t),1.91(1H,td),2.17(1H,td),3.64(1H,t),7.26(1H,t),7.55-7.65(4H,m),8.53(1H,d),8.61(1H,dd),9.50(1H,brs).
Figure 2017131047
合成例5 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-チオキサンテニルアセテート(式[4-3]で示される化合物)の合成
1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド0.24g(1.0mmol;和光純薬工業(株)製)と、合成例2で得られた2-チオキサンテニル酢酸0.26g(1.0mmol)を、メタノール20mLに溶解させて、室温で10分間攪拌した。反応終了後、反応液を減圧濃縮し、得られた残渣をジイソプロピルエーテルで洗浄後、減圧乾燥することにより、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-チオキサンテニルアセテート0.51g(微黄色アモルファス、収率:100%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-チオキサンテニルアセテート(式[4-3]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):1.12(12H,d),2.80(12H,s),2.90-3.10(3H,brm),3.75(2H,s),7.56(1H,t),7.66(1H,dd),7.74-7.84(3H,m),8.35(1H,s),8.47(1H,d) 9.50(1H,brs).
Figure 2017131047
合成例6 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(2-チオキサンテニル)プロピオネート(式[4-4]で示される化合物)の合成
1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド0.24g(1.0mmol;和光純薬工業(株)製)と、合成例3で得られた2-(2-チオキサンテニル)プロピオン酸0.28g(1.0mmol)を、メタノール20mLに溶解させて、室温で10分間攪拌した。反応終了後、反応液を減圧濃縮し、得られた残渣をジイソプロピルエーテルで洗浄後、減圧乾燥することにより、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(2-チオキサンテニル)プロピオネート0.51g(微黄色アモルファス、収率:100%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(2-チオキサンテニル)プロピオネート(式[4-4]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):1.13(12H,d),1.56(3H,d),2.80(12H,s),2.90-3.10(1H,brm),3.25(2H,d),3.84(1H,q),7.44-7.58(4H,m),7.80(1H,dd),8.60(1H,s),8.62(1H,d),9.56(1H,brs).
Figure 2017131047
合成例7 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(2-チオキサンテニル)ブチレート(式[4-5]で示される化合物)の合成
1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド0.24g(1.0mmol;和光純薬工業(株)製)と、合成例4で得られた2-(2-チオキサンテニル)酪酸0.29g(1.0mmol)を、メタノール20mLに溶解させて、室温で10分間攪拌した。反応終了後、反応液を減圧濃縮し、得られた残渣をジイソプロピルエーテルで洗浄後、減圧乾燥することにより、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(2-チオキサンテニル)ブチレート0.53g(微黄色アモルファス、収率:100%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(2-チオキサンテニル)ブチレート(式[4-5]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):0.94(3H,t),1.13(12H,d),1.82(1H,td),1.99(1H,brs),2.21(1H,td),2.83(12H,s),3.24(2H,brm),3.55(1H,t),7.41-7.74(4H,m),7.96(1H,d),8.59-8.63(2H,m),9.94(1H,brs).
Figure 2017131047
実施例2 (2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸 ジ(1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド)塩(式[4-6]で示される化合物)の合成
実施例1で得られた(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸0.32g(1.0mmol)と、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド0.49g(2.0mmol;和光純薬工業(株)製)を、メタノール20mLに溶解させて、室温で10分間攪拌した。反応終了後、反応液を減圧濃縮し、得られた残渣をジイソプロピルエーテルで洗浄後、減圧乾燥することにより、(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド塩0.57g(黄色粉末、収率:70%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸 ジ(1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド)塩(式[4-6]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm):1.14(24H,d),2.81(24H,s),3.26-3.30(4H,m),3.71(2H,s),2.87(2H,brs),3.87(2H,s),7.51(1H,ddd),7.64(1H,dd),7.68(1H,dd),7.72(1H,ddd),8.43(1H,d),8.50(1H,dd)、9.86-9.90(2H,brm).
Figure 2017131047
実施例3 (2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド塩(式[4-8]で示される化合物)の合成
実施例1で得られた(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸0.16g(0.5mmol)と、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド0.11g(0.5mmol;和光純薬工業(株)製)を、メタノール20mLに溶解させて、室温で10分間攪拌した。反応終了後、反応液を減圧濃縮し、得られた残渣をジイソプロピルエーテルで洗浄後、減圧乾燥することにより、(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド塩0.28g(黄色粉末、収率:100%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、(2,4-チオキサンテニル)ジ酢酸 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド塩(式[4-8]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,CDOD)δ(ppm):1.21(12H,d),2.86(12H,s),3.30(2H,t),3.70(2H,s),3.80(1H,brs),3.87(2H,s),7.51(1H,ddd),7.64(1H,dd),7.68(1H,dd),7.72(1H,ddd),8.43(1H,d),8.50(1H,dd).
Figure 2017131047
合成例8 1-アントラキノリル酢酸(式[1-C11]で示される化合物)の合成
1-クロロアントラキノン1.21g(5.0mmol;和光純薬工業(株)製)に、マロン酸ジエチル0.88g(5.5mmol;和光純薬工業(株)製)、リン酸三カリウム3.18g(15.0mmol;和光純薬工業(株)製)およびトルエン15mLを加えた後、Pd(allyl)Cl36.9mg(0.1mmol)およびS-phos(2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',6'-ジメトキシビフェニル)123mg(0.3mmol;和光純薬工業(株)製)を加えて、100℃で10時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、反応液に酢酸エチルおよび1N塩酸を加えて、生じた黒色粉末をセライト濾過によって除去した。次いで、ろ液に水を加えて分液洗浄した後、分液洗浄後の有機層を減圧濃縮し、1-(1-アントラキノリル)ジエチルマロン酸の粗体を得た。得られた粗体に、25%水酸化ナトリウム1.6g(10mmol;和光純薬工業(株)製)およびエタノール10mLを加えて、80℃で1時間加熱撹拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、反応液にジクロロメタンを加えて水層を分液洗浄した。次いで、得られた水層を酸性とし、析出した固体をろ取することにより、1-アントラキノリル酢酸0.64g(黄色粉末、収率:47%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、1-アントラキノリル酢酸(式[1-C11]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,d-DMSO)δ(ppm):4.13(2H,s),7.75(1H,d),7.82-7.94(3H,m),8.13-8.22(3H,dd).
Figure 2017131047
合成例9 1-アントラキノリル酢酸 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド塩(式[4-7]で示される化合物)の合成
合成例8で得られた1-アントラキノリル酢酸0.26g(1.0mmol)と、1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド0.24g(1.0mmol;和光純薬工業(株)製)を、メタノール20mLに溶解させて、室温で10分間攪拌した。反応終了後、反応液を減圧濃縮し、得られた残渣をジイソプロピルエーテルで洗浄後、減圧乾燥することにより、1-アントラキノリル酢酸 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド塩0.50g(黄色粉末、収率:100%)を得た。以下に、H-NMRの測定結果と、1-アントラキノリル酢酸 1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニド塩(式[4-7]で示される化合物)の構造式を示す。
H-NMR(400MHz,DO)δ(ppm):1.06(12H,d),2.75(12H,s),3.64(2H,brs),3.76(2H,s),7.36(1H,d),7.51(3H,t),7.59-7.64(2H,m),7.80-7.85(3H,m).
Figure 2017131047
実施例4〜14および比較例1〜2 光(活性エネルギー線)の照射によるゾル−ゲル反応とエン−チオール反応とによる光硬化方法
(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、または(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、ならびに(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(和光純薬工業(株)製)を含有する溶液に、イオン交換水と必要に応じてメタノールを加えて、該溶液が均一澄明になるまで室温で任意の時間撹拌した。水による濁りがなくなり澄明になった後、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物と必要に応じて各種添加剤(重合禁止剤または/および耐候助剤)を加えて再び混和し、加水分解で副生したアルコールを室温で減圧濃縮した(別途、混合した組成物が、密閉・遮光下で室温保管した際、容器から取り出し不可能なゲル状態に至るまでの日数を測定した。)。次いで、濃縮物(組成物)をガラス板上にバーコートして塗膜を作製し、この塗膜に対し特定の露光強度を有する紫外線照射光源装置、すなわち、REX-250(朝日分光(株)製)を用い、フィルターを用いずに365nmの波長の光(活性エネルギー線)で積算露光量が1.0Jとなるように光照射し塗膜を硬化させた。硬化させた塗膜(硬化膜)をアセトンに30秒間浸漬して溶解および剥がれを確認し、アセトンに浸漬しても硬化膜が溶解しなかったおよび剥がれなかった場合を「耐溶剤性:○」、硬化が不十分でアセトンに溶解してしまったまたは剥がれてしまった場合を「耐溶剤性:×」と評価した。また、硬化膜に対し、鉛筆硬度試験(JIS K5600-5-4)と耐摩耗試験(ボンスター社製スチールウール♯0000で10回往復後、目視で擦傷を確認した。)を行い、鉛筆硬度および耐摩耗性を評価した。評価結果を表16〜18に示す。なお、表16〜18で使用した化合物(A)および化合物(E)のうち、合成例または実施例で合成法を示さなかったものの構造式および入手先、ならびに化合物(F)および各種添加剤の名称ならびに入手先を以下に示す。
化合物(A);式[1-A2]および式[1-B2]:
Figure 2017131047
化合物(E);式[4-1]および式[4-2]:
Figure 2017131047
化合物(A);
[1-A2]:ケトプロフェン(浜理薬品(株)製)
[1-B2]:2-(9-オキソキサンテン-2-イル)プロピオン酸(東京化成工業(株)製)
化合物(E);
[4-1]:1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(3-ベンゾイルフェニル)プロピオネート(WO2014/208632号公報に従って合成したものを使用した。)
[4-2]:1,2-ジイソプロピル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウム 2-(2-オキソキサンテニル)プロピオネート(WO2014/208632号公報に従って合成したものを使用した。)
化合物(F);
TAOT:2,4,6-トリス(アリルオキシ)-1,3,5-トリアジン(和光純薬工業(株)製)
TRIAM-805:ピロメリット酸テトラアリル(和光純薬工業(株)製)
TAIC:トリアリルイソシアヌレート(東京化成工業(株)製)
TPOT:2,4,6-トリス(プロパルギルオキシ)-1,3,5-トリアジン(Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 3928-3932に従って合成したものを使用した。)
添加剤;
Q-1301(重合禁止剤):アンモニウム N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン(和光純薬工業(株)製)
TINUVIN-900(耐候助剤):2-[2-ヒドロキシ-3,5-ビス(α,α-ジメチルベンジル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール(BASF(株)製)
Figure 2017131047
表16の実施例4〜6の結果から明らかなように、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物と、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物を併用して、光(活性エネルギー線)を照射することにより、強塩基とラジカルを同時に発生でき、ゾル−ゲル反応とエン−チオール反応とが共存する硬化系を構築でき、迅速且つ効率的にシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られることがわかった。また、得られた架橋物(樹脂)は、耐溶剤性に優れ、高い硬度を有するものであることがわかった。その一方で、比較例1〜2の結果から明らかなように、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物と、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物を併用しない系では、架橋物(樹脂)が得られないことがわかった。
Figure 2017131047
表17の実施例7〜11の結果から明らかなように、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物の使用量や、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の使用量を変えても、耐溶剤性に優れ、高い硬度を有する架橋物(樹脂)が、迅速且つ効率的に得られることがわかった。また、実施例11の組成物は、高い保存安定性を有することがわかった。
Figure 2017131047
表18の実施例12〜14の結果から明らかなように、本発明の光硬化方法における硬化系に、紫外線(UV)吸収を妨げるような耐候助剤が含まれている場合であっても、チオキサントン骨格を有する化合物(A)および化合物(E)、あるいは化合物(A/E)を使用し、波長365nmまたは405nmの光(活性エネルギー線)の照射によって、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られることがわかった。また、本発明の光硬化方法において、化合物(A)および化合物(E)を併用する代わりに、化合物(A/E)を用いれば、少ない添加量で架橋物(樹脂)が得られることがわかった。
実施例15〜18 光(活性エネルギー線)の照射によるゾル−ゲル反応とイン−チオール反応とによる光硬化方法
(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、または(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、ならびに(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(和光純薬工業(株)製)を含有する溶液に、イオン交換水と必要に応じてメタノールを加えて、該溶液が均一澄明になるまで室温で任意の時間撹拌した。水による濁りがなくなり澄明になった後、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物と各種添加剤(重合禁止剤)を加えて再び混和し、加水分解で副生したアルコールを室温で減圧濃縮した(別途、混合した組成物が、密閉・遮光下で室温保管した際、容器から取り出し不可能なゲル状態に至るまでの日数を測定した。)。次いで、濃縮物(組成物)をガラス板上にバーコートして塗膜を作製し、この塗膜に対し特定の露光強度を有する紫外線照射光源装置、すなわち、REX-250(朝日分光(株)製)を用い、フィルターを用いずに365nmの波長の光(活性エネルギー線)で積算露光量が1.0Jとなるように光照射し塗膜を硬化させた。硬化させた塗膜(硬化膜)をアセトンに30秒間浸漬して溶解および剥がれを確認し、アセトンに浸漬しても硬化膜が溶解しなかったおよび剥がれなかった場合を「耐溶剤性:○」、硬化が不十分でアセトンに溶解してしまったまたは剥がれてしまった場合を「耐溶剤性:×」と評価した。評価結果を表19に示す。
Figure 2017131047
表19の実施例15〜18の結果から明らかなように、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物として三重結合を有する化合物を用いても、迅速且つ効率的にシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られたことから、本発明の光硬化方法は、ゾル−ゲル反応とイン−チオール反応とを組み合わせた硬化系にも適用できることがわかった。
実施例19〜20および比較例3〜4 光(活性エネルギー線)の照射によるゾル−ゲル反応とラジカル重合反応とによる光硬化方法
(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物または下記式[101]もしくは[102]で示されるカルボン酸、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物または下記式[103]もしくは[104]で示される光塩基発生剤、あるいは(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、ならびに3-(アクリルオキシ)プロピルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製)を含有する溶液に、イオン交換水を加えて、該溶液が均一澄明になるまで室温で任意の時間撹拌した。水による濁りがなくなり澄明になった後、加水分解で副生したアルコールを室温で減圧濃縮した(別途、混合した組成物が、密閉・遮光下で室温保管した際、容器から取り出し不可能なゲル状態に至るまでの日数を測定した。)。次いで、濃縮物(組成物)をガラス板上にバーコートして塗膜を作製し、この塗膜に対し特定の露光強度を有する紫外線照射光源装置、すなわち、REX-250(朝日分光(株)製)を用い、窒素気流化、フィルターを用いずに365nmの波長の光(活性エネルギー線)で積算露光量が1.0Jとなるように光照射し塗膜を硬化させた。硬化させた塗膜(硬化膜)をアセトンに30秒間浸漬して溶解および剥がれを確認し、アセトンに浸漬しても硬化膜が溶解しなかったおよび剥がれなかった場合を「耐溶剤性:○」、硬化が不十分でアセトンに溶解してしまったまたは剥がれてしまった場合を「耐溶剤性:×」と評価した。また、硬化膜に対し、鉛筆硬度試験(JIS K5600-5-4)と耐摩耗試験(ボンスター社製スチールウール♯0000で10回往復後、目視で擦傷を確認した。)を行い、鉛筆硬度および耐摩耗性を評価した。評価結果を表20に示す。なお、式[101]および[102]で示されるカルボン酸、ならびに式[103]および[104]で示される光塩基発生剤の構造式を以下に示す。
カルボン酸;式[101]および式[102]:
Figure 2017131047
光塩基発生剤;式[103]および式[104]:
Figure 2017131047
Figure 2017131047
表20の実施例19〜20の結果から明らかなように、シランカップリング剤(D)として(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤を用いても、迅速且つ効率的にシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られたことから、本発明の光硬化方法は、ゾル−ゲル反応とラジカル重合反応とを組み合わせた硬化系にも適用できることがわかった。その一方で、比較例3〜4の結果から明らかなように、カルボン酸であっても、光(活性エネルギー線)照射によりラジカルを発生できる官能基を有さないもの、あるいは光塩基発生剤であっても、光(活性エネルギー線)照射によりラジカルを発生できる官能基を有さないものを使用した場合には、架橋物(樹脂)が得られないことがわかった。すなわち、(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤を用いて架橋物(樹脂)を得ようとする場合には、ゾル−ゲル反応とラジカル重合反応とが共存する硬化系が重要であることがわかった。
実施例21〜22 充填剤としてコロイダルシリカを用いた光(活性エネルギー線)の照射によるゾル−ゲル反応とエン−チオール反応とによる光硬化方法
(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物および(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(東京化成工業(株)製)を含有する溶液に、スノーテックスO(登録商標)(日産化学工業(株)製、アモルファスシリカ:含量20%、水:含量80%、粒子径:10〜15nm)を加えて、室温で1時間撹拌した後、更に80℃で1時間撹拌した。濁りがなくなった後、(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物を加えて再び混和し、加水分解で副生したアルコールを室温で減圧濃縮した。次いで、濃縮物(組成物)をガラス板上にバーコートして塗膜を作製し、この塗膜に対し特定の露光強度を有する紫外線照射光源装置、すなわち、REX-250(朝日分光(株)製)を用い、窒素気流化、フィルターを用いずに365nmの波長の光(活性エネルギー線)で積算露光量が1.0Jとなるように光照射し塗膜を硬化させた。硬化させた塗膜(硬化膜)をアセトンに30秒間浸漬して溶解および剥がれを確認し、アセトンに浸漬しても硬化膜が溶解しなかったおよび剥がれなかった場合を「耐溶剤性:○」、硬化が不十分でアセトンに溶解してしまったまたは剥がれてしまった場合を「耐溶剤性:×」と評価した。また、硬化膜に対し、鉛筆硬度試験(JIS K5600-5-4)と耐摩耗試験(ボンスター社製スチールウール♯0000で10回往復後、目視で擦傷を確認した。)を行い、鉛筆硬度および耐摩耗性を評価した。評価結果を表21に示す。
Figure 2017131047
表21の実施例21〜22の結果から明らかなように、充填剤として、粒子径が10〜15nmのコロイダルシリカを添加しても、迅速且つ効率的にシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られることがわかった。また、得られた架橋物(樹脂)は、実施例4〜20の架橋物(樹脂)よりも、更に高い硬度を有するものであることがわかった。一般的に、粒子径が50nmを超える充填剤を用いると、濁りを生じて光透過性を失うが、本発明の光硬化方法における硬化系では、樹脂組成物中に充填剤を含む場合であっても、透明性のある架橋物(樹脂)が得られることがわかった。
実施例23〜27 充填剤として窒化アルミニウムを用いた光(活性エネルギー線)の照射によるゾル−ゲル反応とエン−チオール反応とによる光硬化方法
(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物および(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(東京化成工業(株)製)を含有する溶液に、イオン交換水を加えて30分間撹拌し、ゾルを調製した。次に、分散剤としてPVP-K25を含有する乳酸エチル溶液に2,4,6-トリス(アリルオキシ)-1,3,5-トリアジンおよび窒化アルミニウムを添加した組成物に、上記で調製したゾルを添加し、遊星型ボールミルP-6(フリッチュジャパン(株)製)、回転数300rpmにて120分間混練し、樹脂組成物を作製した。次いで、上記で作製した組成物を、アルミ板上にバーコートして塗膜を作製した後、150℃でプレベークし、この塗膜に対し特定の露光強度を有する紫外線照射光源装置、すなわち、HLR-100-2(セン特殊光源(株)製)を用い、フィルターを用いずに、面照度:254nm=9mW/cmおよび365nm=11mW/cmで1分間光照射し塗膜を硬化させ、更に該塗膜を150℃で5分間加熱して、膜厚10〜40μmの硬化膜を得た。得られた硬化膜の諸物性を以下の評価方法で評価した。評価結果を表22に示す。なお、表22で使用した窒化アルミニウムおよび分散剤の名称および入手先を以下に示す。
窒化アルミニウム(AlN);
Toyalnite JC(登録商標):平均粒子径1.2μm(東洋アルミニウム(株)製)
AlN020SF:平均粒子径2.1μm(THRUTEK APPLIED MATERIALS(株)製)
TFZ-A02P:平均粒子径1.5μm(東洋アルミニウム(株)製)
TFZ-A15P:平均粒子径15.0μm(東洋アルミニウム(株)製)
分散剤;
PVP-K25:ポリビニルピロリドン(和光純薬工業(株)製)
硬化膜の諸物性の評価方法
[耐溶剤性]
硬化膜をアセトン、メタノールおよびメチルエチルケトンの3種類の溶剤にそれぞれ30秒間浸漬して溶解および剥がれを確認した。アセトン、メタノールおよびメチルエチルケトンの3種類の溶剤にそれぞれ浸漬した場合において、いずれも硬化膜が溶解しなかったおよび剥がれなかった場合を「耐溶剤性:○」、硬化が不十分でいずれかの溶剤に溶解してしまったまたは剥がれてしまった場合を「耐溶剤性:×」と評価した。
[鉛筆硬度]
B〜9Hの鉛筆の芯を先が平らになるように研ぎ、それぞれの鉛筆をひっかき硬度試器(KT-VF2380)に装填し、鉛筆の芯を硬化膜に対して約45°の角度で押しつけ、硬化膜が剥がれなかった時の鉛筆の硬さを記録した(JIS K5600-5-4、荷重0.75kg)。
[碁盤目試験]
硬化膜に対して、カッターナイフで素地まで到達するように、碁盤目状に1mm間隔で切込みを入れた(100マス)。次いで、碁盤目状にカットした硬化膜に約50mm付着するように粘着テープを貼り付け、粘着テープの上から、消しゴムでこすって硬化膜にテープを付着させた。1〜2分経過後に、テープの端を持って硬化膜面に直角に保ちながら、瞬間的にひきはがして、硬化膜の剥がれについて評価した。硬化膜が全く剥がれなかった場合を「密着性:○」、硬化膜が一部剥がれてしまった場合を「密着性:×」と評価した。
[体積抵抗率(電気絶縁性)]
幅5×5cm、厚さ1.0mmのアルミニウム板上に作製した硬化膜を、JIS K6911に準拠した測定計である多用途型高抵抗率計、すなわち、ハイレスタ−UX MCP-HT800(三菱化学(株)製)を用いて、体積抵抗率(電気絶縁性)を測定した(測定幅:9.99×10〜1.0×1014Ω、印加電圧:500V)。
[熱伝導率]
円柱状のシリコン型を用い、実施例と同一条件で、樹脂組成物から、幅5mmφ×厚み1mmの円形硬化膜を作製し、表面を黒鉛処理後、厚さ(小数点第3位)、直径(小数点第3位)、重さ(小数点第4位)を正確に計測して比重を算出した。キセノンレーザーフラッシュ法熱物性測定装置、すなわわち、LFA-502(京都電子工業社(株)製)を用い、熱拡散率と比熱を求めた(JIS R1611-2010「ファインセラミックスのフラッシュ法による熱拡散率・比熱容量、熱伝導率の測定方法」の熱拡散率・比熱容量試験方法、JIS 7810-2005「金属レーザーフラッシュ法による熱拡散率測定」に準拠した。)。熱伝導率は、得られた熱拡散率、比重、比熱を全て乗じることで算出した。
Figure 2017131047
表22の実施例23〜27の結果から明らかなように、充填剤として、窒化アルミニウムのような紫外線(UV)を透過しにくい充填剤を大量に添加しても、迅速且つ効率的にシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られることがわかった。エン−チオール反応は、光(活性エネルギー線)照射で発生したラジカルが失活しにくいため、粒子径が大きく、光を透過じづらい充填剤を大量に含んでいても、有効に機能し得ることが示唆される。また、得られた架橋物(樹脂)は、原料として、メルカプト基を有するシランカップリング剤を使用しているため、充填剤同士の密着性や、アルミニウム等の金属基板への密着性が高いことがわかった。更に、窒化アルミニウムを添加すると、架橋物(樹脂)の熱伝導率が向上することがわかった。更にまた、実施例27の結果から明らかなように、充填剤として、粒子径の大きなものと粒子径の小さなものを任意の割合で混合したものを添加すると、熱伝導率が大きく向上することがわかった。
実施例28〜29 充填剤として窒化アルミニウムを用いた、長波長領域の光(活性エネルギー線)の照射によるゾル−ゲル反応とエン−チオール反応とによる光硬化方法
(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、または(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、ならびに(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(東京化成工業(株)製)を含有する溶液に、イオン交換水を加えて30分間撹拌し、ゾルを調製した。次に、分散剤としてPVP-K25を含有する乳酸エチル溶液に2,4,6-トリス(アリルオキシ)-1,3,5-トリアジンおよび窒化アルミニウムを添加した組成物に、上記で調製したゾルを添加し、遊星型ボールミルP-6(フリッチュジャパン(株)製)、回転数300rpmにて120分間混練し、樹脂組成物を作製した。次いで、上記で作製した組成物を、アルミ板上にバーコートして塗膜を作製した後、150℃でプレベークし、この塗膜に対し特定の露光強度を有する紫外線照射光源装置、すなわち、「UV-LEDランプ卓上バッチ式UV硬化装置MUVBA-0.3x0.3x0.5」((株)アイテックシステム製)を用い、面照度:365nm=180mW/cm、または405nm=110mW/cmでそれぞれ30秒間光照射し塗膜をそれぞれ硬化させ、更に該塗膜を150℃で5分間加熱して、膜厚10〜20μmの硬化膜を得た。得られた硬化膜のうち、面照度:365nm=180mW/cmの条件で光照射して得られた硬化膜の諸物性を、実施例23〜27の評価方法に準じて、「耐溶剤性」、「鉛筆硬度」および「密着性」の3つの項目について評価した。評価結果を表23に示す。
Figure 2017131047
表23の実施例28〜29の結果から明らかなように、本発明の光硬化方法は、光(活性エネルギー線)の光源として、365nmまたは405nmに単一の輝線を有するUV-LEDを用いても、充填剤を大量に含む樹脂組成物の硬化系に適用できることがわかった。
実施例30〜33 シランカップリング剤を併用した光(活性エネルギー線)の照射によるゾル−ゲル反応とエン−チオール反応とによる光硬化方法
(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、または(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物、ならびに(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(東京化成工業(株)製)および表27に示すシランカップリング剤を含有する溶液に、イオン交換水を加えて30分間撹拌し、ゾルを調製した。次に、分散剤としてPVP-K25を含有する乳酸エチル溶液に2,4,6-トリス(アリルオキシ)-1,3,5-トリアジンおよび窒化アルミニウムを添加した組成物に、上記で調製したゾルを添加し、遊星型ボールミルP-6(フリッチュジャパン(株)製)、回転数300rpmにて120分間混練し、樹脂組成物を作製した。次いで、上記で作製した組成物を、アルミ板上にバーコートして塗膜を作製した後、150℃でプレベークし、この塗膜に対し特定の露光強度を有する紫外線照射光源装置、すなわち、HLR-100-2(セン特殊光源(株)製)を用い、フィルターを用いずに、面照度:254nm=9mW/cmおよび365nm=11mW/cmで1分間光照射し塗膜を硬化させ、更に該塗膜を150℃で5分間加熱して、膜厚10〜20μmの硬化膜を得た。得られた硬化膜の諸物性を、実施例23〜27の評価方法に準じて、「耐溶剤性」、「鉛筆硬度」、「密着性」および「熱伝導率」の4つの項目について評価した。評価結果を表24に示す。
Figure 2017131047
表24の実施例30〜33の結果から明らかなように、(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシランの一部を、実施例30〜33に記載の種々のケイ素アルコキシドに代えても、迅速且つ効率的にシラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られることがわかった。また、得られた架橋物(樹脂)は、高い熱伝導率を有するものであることがわかった。更に、テトラエトキシシランのような架橋密度の高い金属アルコキシドを用いた場合には、熱伝導率が上昇する傾向が見られた。
以上の結果から明らかなように、(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物と、(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物とを併用して、ゾル−ゲル反応と、ラジカル重合反応あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を並行して進行させることにより、シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物が迅速且つ効率的に得られることがわかった。
また、上述した本発明の光硬化方法は、アルカリ金属塩を必要としない硬化系であるため、使用する有機成分の割合が増大することによるアルカリ金属塩の析出や白化等の問題が生じない。故に、本発明の光硬化方法は、有機成分の使用量を増減させることにより、任意の膜厚を有する架橋物(樹脂)を作製できるばかりでなく、有機成分の使用量を増減させることで相対的に架橋物(樹脂)中の無機成分の含有量を増減でき、架橋物(樹脂)に種々の機能を持たせることができる。また、本発明の光硬化方法により得られる架橋物(樹脂)を電子材料用途に供しても、アルカリ金属塩によって金属配線が短絡してしまう等の問題が生じない。故に、本発明の光硬化方法により得られる架橋物(樹脂)を電子材料用途に供することができる。
本発明の光硬化方法は、光(活性エネルギー線)の照射前後において、シランカップリング剤(シラン化合物)を含む組成物のpHを酸性からアルカリ性に変化させることができ、なお且つ光(活性エネルギー線)の照射によってラジカルを発生させることができるため、ゾル−ゲル反応と、ラジカル重合反応あるいはエン−チオール反応またはイン−チオール反応を並行して進行させ、迅速且つ効率的にシラン化合物由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得ることができる方法である。このため、本発明の光硬化方法は、迅速且つ効率的に、シラン化合物由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)が得られる方法として有用なものである。
本発明の一般式[16]で示される化合物は、少ない添加量で酸触媒としての機能を発揮できるとともに、光照射によりラジカルをも発生できる有用な化合物(光ラジカル発生剤)である。また、本発明の一般式[17]で示される化合物は、本発明の光硬化方法にかかる「(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物」となり得る有用な化合物であり、なお且つ少ない添加量で光塩基発生剤としての機能を発揮できるとともに、光照射によりラジカルをも発生できる有用な化合物(光塩基および光ラジカル発生剤)でもある。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、光(活性エネルギー線)照射に起因して、該組成物中でゾル−ゲル反応とエン−チオール反応またはイン−チオール反応あるいはラジカル重合とを効率的に進行させることができ、シラン化合物由来の構成単位を含む架橋物(樹脂)を得ることができるものである。また、本発明の光硬化性樹脂組成物は、保存安定性が高く安定に取り扱うことができ、膜厚や周囲の湿度に左右されることなく、架橋物(樹脂)が得られるという点においても有用なものである。このため、本発明の光硬化性樹脂組成物は、例えば塗料、印刷インキ、歯科材料、レジスト、熱伝導膜等の光学材料または電子材料における樹脂原料として有用なものである。

Claims (17)

  1. 工程1を行った後に工程2を行う、光硬化方法;
    工程1:(A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物の存在下、(B)メルカプト基または(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤と(C)水とを酸性条件下で反応させて、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物を得る工程;
    工程2:前記化合物(A)および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物の存在下、前記化合物(A)および前記化合物(E)に光を照射することにより、前記化合物(A)のカルボキシル基を脱炭酸させるとともに前記化合物(E)から塩基を発生させて、反応系内をアルカリ条件とし、且つ前記化合物(A)と前記化合物(E)からラジカルを発生させることによって、前記シラン化合物(D)と、要すれば(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物から、前記シラン化合物(D)由来の構成単位を含む架橋物を生じさせる工程。
  2. 前記工程1をpH3〜5の範囲で行う、請求項1に記載の光硬化方法。
  3. 前記工程2をpH8〜14の範囲で行う、請求項1に記載の光硬化方法。
  4. 前記シランカップリング剤(B)が、(B')メルカプト基を有するシランカップリング剤であり、前記シラン化合物(D)が、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物であって、前記化合物(F)を用いて得られる前記架橋物が、更に前記化合物(F)由来の構成単位を含むものである、請求項1に記載の光硬化方法。
  5. 前記シランカップリング剤(B)が、(B'')(メタ)アクリル基を有するシランカップリング剤であり、前記シラン化合物(D)が、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物であって、前記架橋物が、前記シラン化合物(D'')同士を反応させて得られるものである、請求項1に記載の光硬化方法。
  6. 前記化合物(A)および前記化合物(E)が、(A/E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物である、請求項1に記載の光硬化方法。
  7. 前記化合物(A)および前記化合物(E)が、同一の波長の光で分解するものである、請求項1に記載の光硬化方法。
  8. 前記化合物(A)が、一般式[1]で示される化合物である、請求項1に記載の光硬化方法;
    一般式[1]:
    Figure 2017131047
    (式中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、RおよびR10はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはRおよびR10が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R〜Rで示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[2]で示される基である。);
    一般式[2]:
    Figure 2017131047
    (式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[3]:
    Figure 2017131047
    (式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
  9. 前記化合物(A)が、一般式[1-A]〜[1-C]で示される化合物である、請求項1に記載の光硬化方法;
    一般式[1-A]:
    Figure 2017131047
    (式中、R2a、R4a、R5aおよびR7aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R1a、R3a、R6a、R8a、R9aおよびR10aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表す。ただし、R2a、R4a、R5aおよびR7aで示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[2]で示される基である。);
    一般式[2]:
    Figure 2017131047
    (式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[3]:
    Figure 2017131047
    (式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[1-B]:
    Figure 2017131047
    (式中、R2b、R4b、R5bおよびR7bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、前記一般式[2]で示される基または前記一般式[3]で示される基を表し、R1b、R3b、R6bおよびR8bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表し、Yは、酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、R2b、R4b、R5bおよびR7bで示される基のうちの少なくとも1つは、前記一般式[2]で示される基である。);
    一般式[1-C]:
    Figure 2017131047
    (式中、R1c〜R8cはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、前記一般式[2]で示される基または前記一般式[3]で示される基を表す。ただし、R1c〜R8cで示される基のうちの少なくとも1つは、前記一般式[2]で示される基である。)。
  10. 前記化合物(E)が、一般式[4]で示される化合物である、請求項1に記載の光硬化方法;
    一般式[4]:
    Figure 2017131047
    (式中、R15〜R22はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R23およびR24はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR23およびR24が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R15〜R22で示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[3]で示される基である。);
    一般式[2]:
    Figure 2017131047
    (式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[3]:
    Figure 2017131047
    (式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
  11. 前記化合物(E)が、一般式[4-A]〜[4-C]で示される化合物である、請求項1に記載の光硬化方法;
    一般式[4-A]:
    Figure 2017131047
    (式中、R16a、R18a、R19aおよびR21aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R15a、R17a、R20a、R22a、R23aおよびR24aはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表す。ただし、R16a、R18a、R19aおよびR21aで示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[3]で示される基である。);
    一般式[2]:
    Figure 2017131047
    (式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[3]:
    Figure 2017131047
    (式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[4-B]:
    Figure 2017131047
    (式中、R16b、R18b、R19bおよびR21bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、前記一般式[2]で示される基または前記一般式[3]で示される基を表し、R15b、R17b、R20bおよびR22bはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表し、Yは、酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、R16b、R18b、R19bおよびR21bで示される基のうちの少なくとも1つは、前記一般式[3]で示される基である。);
    一般式[4-C]:
    Figure 2017131047
    (式中、R15c〜R22cはそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、前記一般式[2]で示される基または前記一般式[3]で示される基を表す。ただし、R15c〜R22cで示される基のうちの少なくとも1つは、前記一般式[3]で示される基である。)。
  12. 前記化合物(A/E)が、一般式[5]で示される化合物である、請求項6に記載の光硬化方法;
    一般式[5]:
    Figure 2017131047
    (式中、R25〜R32はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R33およびR34はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR33およびR34が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R25〜R32で示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[2]で示される基であって、且つR25〜R32で示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[3]で示される基である。);
    一般式[2]:
    Figure 2017131047
    (式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[3]:
    Figure 2017131047
    (式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
  13. 一般式[16]で示される化合物;
    一般式[16]:
    Figure 2017131047
    (式中、R70〜R77はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R78およびR79はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR78およびR79が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R70〜R77で示される基のうちの少なくとも2つは、一般式[2]で示される基である。);
    一般式[2]:
    Figure 2017131047
    (式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[3]:
    Figure 2017131047
    (式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
  14. 一般式[17]で示される化合物;
    一般式[17]:
    Figure 2017131047
    (式中、R80〜R87はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基を表し、R88およびR89はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子またはニトロ基を表すか、あるいはR88およびR89が、酸素原子、硫黄原子またはカルボニル基を介して互いに結合していることを表す。ただし、R80〜R87で示される基のうちの少なくとも1つは、一般式[3]で示される基であり、残りの7つの基のうちの少なくとも1つは、一般式[2]で示される基または一般式[3]で示される基である。);
    一般式[2]:
    Figure 2017131047
    (式中、R11およびR12はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。);
    一般式[3]:
    Figure 2017131047
    (式中、Z は、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン、ビグアニジニウムカチオンまたはホスファゼニウムカチオンを表し、R13およびR14はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のヒドロキシアルキル基を表す。)。
  15. (A)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸するカルボキシル基とを有する化合物、(D)メルカプト基または(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物、および(E)光照射により、ラジカルを発生するカルボニル基と脱炭酸して塩基を発生する基とを有する化合物を含有し、更に(F)2つ以上の重合性不飽和基を有する化合物を含有していてもよい、光硬化性樹脂組成物。
  16. 前記シラン化合物(D)が、(D')メルカプト基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物であって、前記化合物(F)を含有する、請求項15に記載の組成物。
  17. 前記シラン化合物(D)が、(D'')(メタ)アクリル基と少なくとも1つのシラノール基を有するシラン化合物である、請求項15に記載の組成物。
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