WO2013118713A1 - 硬化性組成物およびその用途 - Google Patents

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meth
silica fine
fine particles
silane compound
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高橋 信行
慶史 浦川
秀雄 宮田
山木 繁
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昭和電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a curable composition and its use. More specifically, the present invention relates to a curable composition, a cured product obtained by curing the composition, and an optical material / electronic material comprising the cured product.
  • the material include an optical lens, an optical disk substrate, a liquid crystal display element substrate, a color filter substrate, an organic EL (Electro Luminescence) display element substrate, a solar cell substrate, a touch panel, an optical element, an optical waveguide, and an LED ( Light (Emitting) Diode)
  • optical materials and electronic materials such as sealing materials.
  • inorganic glass is often used as a material for forming a liquid crystal display element substrate, a color filter substrate, an organic EL display element substrate, a solar cell substrate, a touch panel, and the like.
  • a plastic material instead of a glass plate because of problems such as the glass plate is easily broken, cannot be bent, has a large specific gravity, and is not suitable for weight reduction.
  • the optical material for example, a substrate for a liquid crystal display element, is required to have high transparency because it transmits light.
  • a plastic material excellent in heat resistance corresponding to lead-free solder has been demanded.
  • the volume change during heating of the plastic material is small and the linear expansion coefficient is small.
  • it is important that the shrinkage rate during curing is small for precise processing.
  • Patent Document 1 discloses a resin composition comprising an amorphous thermoplastic resin and bis (meth) acrylate that can be cured by active energy rays. A member formed by curing is disclosed. Patent Document 1 describes that the member can be suitably used for an optical lens, an optical disk substrate, a plastic liquid crystal substrate, and the like instead of a glass substrate. However, Patent Document 1 does not discuss the shrinkage rate of the resin composition and the linear expansion coefficient of the member.
  • the transparency of the member may be reduced due to the difference between the refractive index of the amorphous thermoplastic resin and the refractive index of the resin obtained by curing the bis (meth) acrylate with active energy rays. is there.
  • Patent Document 2 discloses a silica-based polycondensate obtained by hydrolyzing and polycondensing a specific silane compound in a colloidal silica dispersion in methyl methacrylate or the like or a bisphenol A type ethylene oxide-modified (meth) acrylate.
  • a curable composition uniformly dispersed in is disclosed.
  • Patent Document 2 describes that the composition can give a cured product excellent in transparency and rigidity, and that the cured product is useful for applications such as optical material applications.
  • Patent Document 2 does not discuss the shrinkage rate of the curable composition and the linear expansion coefficient of the cured product.
  • a method for reducing the shrinkage rate and the linear expansion coefficient there are generally a method of adding an inorganic filler to a resin composition and a method of laminating an inorganic film on a substrate.
  • an inorganic filler is added to the resin composition, the transparency of the cured product (substrate) obtained by curing the resin composition is significantly impaired, the surface smoothness is lost, and the dispersibility of the inorganic filler is poor.
  • the problem of the following (2) arises because the difference in shrinkage at the time of curing between the inorganic film and the resin composition that is cured to be a substrate is large. (1) The adhesion between the inorganic film and the substrate is poor. (2) The inorganic film is peeled off from the substrate or the substrate is cracked.
  • Patent Document 3 a silica-based polycondensate obtained by hydrolyzing and polycondensating a silane compound having a hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms in a colloidal silica dispersion is disclosed in (meth) acrylate.
  • a curable composition is described which provides a uniformly dispersed cured product with excellent transparency and rigidity.
  • the viscosity and shrinkage rate of the cured product obtained from this curable composition have not been studied.
  • Patent Document 4 a silica-based condensation polymer obtained by hydrolyzing and condensation-polymerizing a specific silane compound in a colloidal silica dispersion is uniformly dispersed in a bisphenol A-type ethylene oxide-modified (meth) acrylate.
  • a curable composition that gives a cured product having excellent transparency and rigidity is described.
  • the organic group having an ethylenically unsaturated group of the silane compound is limited to those having a short chain of 10 or less, so that the hydrophobicity of the colloidal silica becomes insufficient, and the amount of the colloidal silica compounded If it exceeds 15 weight percent, it will gel and a sufficient amount of silica cannot be added, so a reduction in linear expansion coefficient cannot be expected.
  • Patent Document 5 discloses a composite composition obtained by removing an organic solvent of a composition having a specific alicyclic structure and containing a bifunctional (meth) acrylate and colloidal silica dispersed in an organic solvent, A cured product obtained by crosslinking is disclosed.
  • the dispersibility of silica in the composite composition and the suppression of curing shrinkage are insufficient.
  • a silane compound having an alicyclic structure is added to the composition in order to supplement the dispersibility of silica and to reduce the viscosity of the composite composition. Very slow. For this reason, there is a problem that it is not economical in terms of manufacturing time and the effect is difficult to be exhibited.
  • patent document 5 has description regarding a linear expansion coefficient, hardening shrinkage
  • the object of the present invention is to solve the problems associated with the prior art. That is, according to the present invention, one or more properties among the transparency and heat resistance of the cured product formed, the storage stability of the composition, the handling property, and the moldability are improved as compared with the conventional curable composition. An object is to provide a curable composition.
  • the present invention relates to the following [1] to [13], for example.
  • A Silica fine particles surface-modified with one or more silane compounds containing at least a polymerizable silane compound (A1) represented by the following general formula (1), (B) (meth) acrylate compound, And (C) a curable composition containing a polymerization initiator:
  • R 1 is a hydrocarbon group having 11 to 20 carbon atoms having an ethylenically unsaturated group, or a carbon group having an ethylenically unsaturated group and having an ether bond and / or an ester bond.
  • R 2 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 3 represents a halogen atom
  • R 4 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms Represents a group.
  • a is an integer of 1 to 3
  • b is an integer of 0 to 2
  • c is an integer of 0 to 3
  • the sum of a and b is 1 to 3
  • the sum of a, b, and c is 1 to 4.
  • a is 2 or more
  • a plurality of R 1 may be the same or different
  • b is 2
  • a plurality of R 2 may be the same or different
  • c is 2
  • a plurality of R 3 may be the same or different from each other
  • a plurality of R 4 may be the same or different when the sum of a, b and c is 1 or 2.
  • the (meth) acrylate compound (B) has one or more (meth) acryloyloxy groups and no (meth) acrylate compound (B1) having a ring structure, and 1 (meth) acryloyloxy group.
  • R 2 to R 4 have the same meanings as in the formula (1), R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, d is an integer of 8 to 16, Is an integer from 0 to 2, f is an integer from 0 to 3, and the sum of e and f is from 0 to 3.
  • e 2
  • f 2 or more
  • a plurality of R 3 may be the same or different from each other
  • e and f When R is 0 or 1, a plurality of R 4 may be the same as or different from each other.
  • the silica fine particles (A) are silica fine particles whose surfaces are modified with a silane compound containing the polymerizable silane compound (A1) and a silane compound (A2) other than the polymerizable silane compound (A1).
  • the curable composition according to any one of [1] to [3].
  • the silane compound used for the surface modification does not include a polymerizable silane compound (A2 ′) represented by the following general formula (2 ′).
  • silica fine particles (A) are silica fine particles whose surface is modified with 5 to 100 parts by mass of the silane compound with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles before surface modification.
  • one or more properties among the transparency and heat resistance of the formed cured product, the storage stability of the composition, the handling property and the moldability are improved as compared with the conventional curable composition.
  • a cured product having a high light transmittance and a low linear expansion coefficient can be provided, and it does not gel during preparation and storage, and has a low viscosity. Further, it is possible to provide a curable composition having a small shrinkage ratio upon curing.
  • a curable composition of the present invention a cured product obtained by curing the composition (hereinafter also simply referred to as “cured product”), a method for producing the same, and an optical material / electronic material comprising the cured product.
  • cured product a cured product obtained by curing the composition
  • an optical material / electronic material comprising the cured product.
  • the curable composition of the present invention comprises (A) silica fine particles surface-modified with one or more silane compounds including at least the polymerizable silane compound (A1) represented by the general formula (1), and (B) ( A (meth) acrylate compound and (C) a polymerization initiator are contained.
  • these components are also referred to as “component (A)”, “component (B)”, and “component (C)”, and the silica fine particles (A) surface-modified with the silane compound are referred to as “surface-modified silica fine particles”.
  • polymerizability” of the polymerizable silane compound indicates polymerization based on a carbon-carbon double bond reaction.
  • silica fine particles dispersed in an organic solvent when silica fine particles dispersed in an organic solvent are used as the silica fine particles to be surface-modified, “100 parts by mass of silica fine particles before surface modification” means “dispersed in an organic solvent” unless otherwise specified. "Mass of silica fine particles only” (that is, does not include the mass of organic solvent).
  • (meth) acrylate compound means an acrylate compound and / or a methacrylate compound.
  • the “(meth) acryloyloxy group” means an acryloyloxy group and / or a methacryloyloxy group.
  • the curable composition of the present invention contains silica fine particles (A) surface-modified with a specific silane compound, the viscosity in the state of the composition is low and the handling property is excellent.
  • the polymerizable silane compound (A1) (chemical structure is changed) bonded to the silica fine particles by surface modification is a (meth) acrylate compound (B) (preferably a (meth) acrylate compound (B1) described later or By reacting with the (meth) acrylate compound (B2)), the dispersion stability of the silica fine particles (A) in the curable composition is improved.
  • the (meth) acrylate compound (B) and the silica fine particles (A) surface-modified with a specific silane compound are used together with the polymerization initiator (C), whereby the curable composition of the present invention is Hardened by the polymerization reaction, resulting in a cured product that has excellent heat resistance (low linear expansion coefficient as an index) and transparency equal to or higher than that of conventional products (high light transmittance as an index) .
  • the presence of the silica fine particles (A) surface-modified with a specific silane compound suppresses the curing shrinkage of the composition, resulting in a cured product (which is formed as a cured film on the substrate). In addition, the warpage of the cured product becomes brittle or cracks can be prevented.
  • the silica fine particles (A) are surface-modified silica fine particles obtained by surface-modifying silica fine particles with at least one silane compound containing at least a polymerizable silane compound (A1).
  • silica fine particles surface-modified with silane compound As silica fine particles whose surface is modified with a silane compound, conventionally known silica fine particles can be used. Alternatively, porous silica sol, or a composite metal oxide of aluminum, magnesium, zinc, or the like and silicon may be used.
  • the silica fine particles are not particularly limited in particle size, but it is preferable to use particles having an average particle size of 1 to 1000 nm. From the viewpoint of the transparency of the cured product, the average particle size is more preferably 1 to 500 nm, and most preferably 1 to 100 nm. Further, in order to increase the filling amount of the silica fine particles into the cured product of the present invention, silica fine particles having different average particle diameters may be mixed and used.
  • the average particle size of the silica fine particles (before surface modification) was determined by observing the silica fine particles with a high-resolution transmission electron microscope (H-9000 type, manufactured by Hitachi, Ltd.) and arbitrarily measuring 100 particles from the observed fine particle image. This is a value obtained by selecting a silica particle image and obtaining the number average particle diameter by a known image data statistical processing technique.
  • the preferred range of the average particle size of the silica fine particles (before surface modification) is usually also the preferred range of the average particle size of the silica fine particles (A) (after surface modification).
  • the silica fine particles (A) are surface-modified silica fine particles obtained by surface-modifying silica fine particles with at least one silane compound containing at least a polymerizable silane compound (A1).
  • the polymerizable silane compound (A1) is used for improving the dispersion stability of the silica fine particles in the curable composition.
  • the dispersion stability of the silica fine particles can be improved.
  • the viscosity of the curable composition is remarkably increased and gelation is not preferable.
  • silane compound at least a polymerizable silane compound (A1) is used, and from the viewpoint of reducing the shrinkage when the curable composition is cured, a silane compound (A2) described later in addition to the polymerizable silane compound (A1). ) Can be used.
  • the polymerizable silane compound (A1) is represented by the general formula (1).
  • R 1 represents a hydrocarbon group having 11 to 20 carbon atoms having an ethylenically unsaturated group or a substituted hydrocarbon group having 11 to 20 carbon atoms.
  • the substituted hydrocarbon group has an ethylenically unsaturated group and has an ether bond and / or an ester bond.
  • the substituted hydrocarbon group include a (meth) acryloyloxyalkyl group.
  • the substituted hydrocarbon group has an ester bond and an ethylenically unsaturated group, it means the total number of carbon atoms including the ester bond and the ethylenically unsaturated group.
  • R 1 is preferably a substituted hydrocarbon group having 11 to 20 carbon atoms having an ethylenically unsaturated group, and more preferably a substituted hydrocarbon group having 11 to 20 carbon atoms having a (meth) acryloyloxy group.
  • the polymerizable silane compound (A1) having a specific long-chain carbon chain (R 1 ) is used for the surface modification of the silica fine particles, so that the viscosity of the curable composition can be reduced.
  • the surface modification of silica fine particles, R 1 is 10 or less carbon atoms (substituted) silane compound hydrocarbon group (e.g., 3-methacryloyloxy propyl trimethoxy silane) is used alone, significantly the viscosity of the curable composition It is not preferable because it increases and gels.
  • R 2 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms (eg, alkyl group).
  • R 3 represents a halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom).
  • R 4 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (eg, alkyl group).
  • a is an integer from 1 to 3, preferably 1; b is an integer from 0 to 2, preferably 0; c is an integer from 0 to 3, preferably 0; The sum of b is 1 to 3; the sum of a, b and c is 1 to 4, preferably an integer of 1 to 3.
  • a plurality of R 1 may be the same or different, and when b is 2, a plurality of R 2 may be the same or different, and c is 2
  • a plurality of R 3 may be the same or different from each other, and a plurality of R 4 may be the same or different when the sum of a, b and c is 1 or 2.
  • polymerizable silane compound (A1) from the viewpoint of transparency of the curable composition of the present invention, a polymerizable silane compound (A1 ′) represented by the general formula (1 ′) ((meth) acryloyloxy group) is used. Having a silane compound).
  • R 2 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms (eg, an alkyl group), and is preferably a methyl group or an ethyl group from the viewpoint of storage stability and handling properties of the silane compound.
  • a methyl group is particularly preferred because of its ease of synthesis.
  • R 3 represents a halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom), and is preferably a chlorine atom from the viewpoint of storage stability and handling properties of the silane compound.
  • a halogen atom eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom
  • R 4 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (eg, alkyl group). From the viewpoint of storage stability and handling properties of the silane compound and ease of synthesis of the silane compound, R 4 represents a methyl group. Or it is preferable that it is an ethyl group.
  • R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • d is an integer of 8 to 16, preferably an integer of 8 to 10; e is an integer of 0 to 2, preferably 0; f is an integer of 0 to 3, preferably 0. Yes; the sum of e and f is 0-3, preferably an integer of 0-2.
  • d is an integer of 8 to 10
  • e is an integer of 0 to 2
  • f is preferably
  • d is an integer of 8 to 10
  • e is 0.
  • f is particularly preferably 0.
  • a plurality of R 2 may be the same or different from each other, and when f is 2 or more, a plurality of R 3 may be the same or different from each other, e and f When R is 0 or 1, a plurality of R 4 may be the same as or different from each other.
  • Examples of the polymerizable silane compounds (A1) and (A1 ′) include 8-acryloyloxyoctyldimethylmethoxysilane, 8-acryloyloxyoctylmethyldimethoxysilane, 8-acryloyloxyoctyldiethylmethoxysilane, and 8-acryloyloxyoctylethyl.
  • Dimethoxysilane 8-acryloyloxyoctyltrimethoxysilane, 8-acryloyloxyoctyldimethylethoxysilane, 8-acryloyloxyoctylmethyldiethoxysilane, 8-acryloyloxyoctyldiethylethoxysilane, 8-acryloyloxyoctylethyldiethoxysilane, 8-acryloyloxyoctyltriethoxysilane, 8-methacryloyloxyoctyldimethylmethoxysilane, 8-methacryloylo Siooctylmethyldimethoxysilane, 8-methacryloyloxyoctyldiethylmethoxysilane, 8-methacryloyloxyoctylethyldimethoxysilane, 8-methacryloyloxyoctylethyldimethoxys
  • 8-methacryloyloxyoctyltrimethoxysilane and 8-methacryloyloxyoctyltriethoxysilane are preferable from the viewpoint of reducing the viscosity and improving the storage stability of the curable composition of the present invention.
  • the polymerizable silane compound (A1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the polymerizable silane compound (A1) can be produced by a known method and is also commercially available.
  • silane compound (A2) In the present invention, if necessary (for example, from the viewpoint of reducing the shrinkage rate when the curable composition is cured), in addition to the polymerizable silane compound (A1) (other than the polymerizable silane compound (A1)) One or more silane compounds (A2) can be used.
  • the silane compound (A2) is not particularly limited.
  • silane compounds having a group or the like include silane compounds having a group or the like.
  • silane compound (A2) examples include tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylchlorosilane, phenyltrimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxy.
  • the polymerizable silane compound (A2 ′) represented by the following general formula (2 ′) may not be used as the silane compound (A2). .
  • R 2 to R 5 and e and f have the same meanings as those in the formula (1 ′), and when R 5 is a hydrogen atom, g is an integer of 1 to 7, When R 5 is a methyl group, g is an integer of 1 to 6.
  • silane compound (A2) among the above-mentioned compounds, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylchlorosilane, phenyltrimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, trifluoropropyltrimethyl from the viewpoint of heat resistance of the cured product.
  • Methoxysilane and trifluoropropyltriethoxysilane are preferred.
  • the silane compound (A2) may be used alone or in combination of two or more, and the number of types is not particularly limited, but from the viewpoint of simplification during synthesis, preferably 1 to 2 types, One type is preferred.
  • silica fine particles (A) surface-modified silica fine particles
  • the silica fine particles are surface-modified with one or more silane compounds including at least a polymerizable silane compound (A1).
  • the detailed conditions of the surface modification are as described in the column of “Step 1” in ⁇ Method for producing curable composition> described later.
  • the total amount of the silane compound used for the surface modification (eg, when the silane compound (A2) is used, in addition to the amount of the polymerizable silane compound (A1), the amount of the silane compound (A2) is included)
  • the amount is usually 5 to 100 parts by weight, preferably 20 to 50 parts by weight, and most preferably 25 to 35 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silica fine particles (this is the amount of silica alone containing no solvent).
  • the amount of the silane compound used is less than the above range, the viscosity of the composition increases, and the dispersibility of the silica fine particles (A) in the composition deteriorates to cause gelation or the cured product obtained from the composition.
  • the heat resistance may decrease. If the amount of the silane compound used exceeds the above range, a reaction between the silica fine particles may occur during surface modification of the silica fine particles, thereby causing aggregation or gelation of the silica fine particles (A) in the composition.
  • the amount of the polymerizable silane compound (A1) is usually 1 to 100% by mass, preferably 10 to 100% by mass, and more preferably 20 to 100% by mass with respect to the total amount of the silane compound used for the surface modification.
  • the amount of the polymerizable silane compound (A2 ′) with respect to the total amount of the silane compound used for the surface modification is preferably 5% by mass or less, more preferably from the viewpoint of preventing increase in viscosity and gelation of the curable composition. Is 0% by mass.
  • Silica fine particles (A) in the curable composition of the present invention are 100 parts by mass of the total amount of silica fine particles (A) in terms of silica fine particles before surface modification and the amount of (meth) acrylate compound (B).
  • the silica fine particle (A) is preferably blended so that the amount of the silica fine particle before surface modification is 1 to 90 parts by mass, more preferably 15 to 65 parts by mass, and 45 to 55 parts by mass. Most preferably.
  • the amount of the silica fine particles (A) in terms of “silica fine particles before surface modification” is, for example, z parts by mass of silica fine particles obtained by surface-modifying x parts by mass of silica fine particles with y parts by mass of a silane compound. In the case of the curable composition containing (A), the amount is calculated based on x parts by mass of silica fine particles.
  • the content of the silica fine particles (A) is within the above range, the fluidity of the composition and the dispersibility of the silica fine particles (A) in the composition are good. Therefore, if the said composition is used, the hardened
  • the (meth) acrylate compound (B) has a (meth) acryloyloxy group.
  • Examples of the (meth) acrylate compound (B) include one or more (meth) acrylate compounds (B1) having one or more (meth) acryloyloxy groups and no ring structure, and one or more (meth) acryloyloxy groups. And a (meth) acrylate compound (B2) having an alicyclic structure.
  • these are also simply referred to as (meth) acrylate (B1) and (meth) acrylate (B2).
  • the curable composition of the present invention preferably contains at least either (meth) acrylate (B1) or (meth) acrylate (B2) as the (meth) acrylate compound (B). More preferably, both (B1) and (meth) acrylate (B2) are included.
  • the (meth) acrylate compound (B) in the curable composition of the present invention is a total amount of the amount of the silica fine particle (A) in terms of silica fine particle before surface modification and the amount of the (meth) acrylate compound (B).
  • the amount of the (meth) acrylate compound (B) is preferably 10 to 99 parts by mass with respect to 100 parts by mass, more preferably 35 to 85 parts by mass, and 45 to 55 parts by mass. Most preferably it is.
  • the (meth) acrylate (B1) is a (meth) acrylate compound having at least one (meth) acryloyloxy group and having no ring structure.
  • the number of (meth) acryloyloxy groups in (B1) is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is preferably 2 or more, more preferably 2 to 6.
  • Examples of (meth) acrylate (B1) include methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl succinate, 2-hydroxy-3- (meth) acryloyloxypropyl methacrylate, polyethylene glycol di ( (Meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, 1,10-decanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, glycerin di (meth) Methacrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) Acrylate, dipentaerythritol pent
  • Method (Meth) acrylate (B1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the (meth) acrylate (B2) is a (meth) acrylate compound having one or more (meth) acryloyloxy groups and having an alicyclic structure.
  • the alicyclic structure is a structure in which an aromatic ring structure is excluded from a structure in which carbon atoms are bonded in a ring shape.
  • the number of (meth) acryloyloxy groups in the above (B2) is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
  • the alicyclic structure of (B2) is not particularly limited, but preferably a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a cyclodecane structure, an isobornyl structure, an adamantane structure, a combination of these structures, or two of these structures as a basic skeleton.
  • One having one or more structures to which a double bond is added more preferably a cyclohexane structure, a cyclopentane structure, a dicyclopentane structure, a cyclodecane structure, a tricyclodecane structure, an adamantane structure, or a double bond added to these structures Those having one or more structures, more preferably those having one or more tricyclodecane structures or adamantane structures.
  • (meth) acrylate (B2) for example, Cyclohexanedimethanol mono (meth) acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentadienyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate Monofunctional (meth) acrylates such as isobornyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, tricyclodecane dimethanol mono (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate; Cyclohexanedimethanol di (meth) acrylate, dicyclopentanyl di (meth) acrylate, dicyclopentenyl di (meth) acrylate, dicyclopentadienyl di (meth) acrylate, bornyl di (meth) acrylate, is
  • monofunctional (meth) acrylate is preferable, and dicyclopentadienyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, and adamantyl (meth) acrylate are more preferable from the viewpoint of transparency and heat resistance of the cured product. preferable.
  • Method (Meth) acrylate (B2) may be used alone or in combination of two or more.
  • the (meth) acrylate compound (B) may contain only one of (B1) and (B2), but preferably contains both (B1) and (B2).
  • Polymerization initiator (C) examples include a photopolymerization initiator that generates radicals and a thermal polymerization initiator. These compounds contribute to the curability of the curable composition of the present invention.
  • photopolymerization initiator examples include benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin propyl ether, diethoxyacetophenone, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2,6-dimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethyl.
  • photoinitiators may be used independently and may use 2 or more types together.
  • the content of the photopolymerization initiator in the curable composition of the present invention may be an amount that allows the composition to be appropriately cured, and is usually 0.1% relative to 100 parts by mass of the composition excluding the photopolymerization initiator.
  • the amount is from 01 to 15 parts by mass, preferably from 0.02 to 10 parts by mass, and more preferably from 0.1 to 5 parts by mass. If the content of the photopolymerization initiator is too large, the storage stability of the composition will be lowered, colored, or problems such as cracking during curing due to rapid progress of crosslinking when obtaining a cured product by crosslinking. May occur. Moreover, when there is too little content of a photoinitiator, a composition may not fully be hardened
  • thermal polymerization initiator examples include benzoyl peroxide, diisopropyl peroxycarbonate, t-butyl peroxy (2-ethylhexanoate), t-butyl peroxyneodecanoate, t-hexyl peroxypivalate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxypivalate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-hexylperoxyisopropylmonocarbo Nate, dilauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, 2,2-di (4,4-di- (t-butylperoxy) cyclohexyl) propane Can be mentioned. These thermal polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the thermal polymerization initiator in the curable composition of the present invention may be an amount that allows the composition to be appropriately cured, and is usually 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composition excluding the thermal polymerization initiator.
  • the amount is from 01 to 15 parts by mass, preferably from 0.02 to 10 parts by mass, and more preferably from 0.1 to 5 parts by mass. If the content of the thermal polymerization initiator is too large, the storage stability of the composition will be reduced, colored, or problems such as cracking during curing due to rapid progress of crosslinking when obtaining a cured product by crosslinking. May occur. Moreover, when there is too little content of a thermal-polymerization initiator, a composition may not fully be hardened
  • the curable composition of the present invention can be used as long as the viscosity of the composition and the properties of the cured product, such as transparency and heat resistance, are not impaired.
  • the curable composition of this invention does not contain an organic solvent and water substantially.
  • substantially means that when a cured product is actually obtained using the curable composition of the present invention, it is not necessary to go through a step of removing the solvent again, specifically, the curable composition. It means that the remaining amount of each of the organic solvent and water in the product is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less.
  • the polymerization inhibitor can be used to prevent components contained in the curable composition from causing a polymerization reaction during storage.
  • examples of the polymerization inhibitor include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, benzoquinone, pt-butylcatechol, and 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol.
  • the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.1 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the curable composition excluding the polymerization inhibitor.
  • a polymerization inhibitor may be used independently and may use 2 or more types together.
  • Leveling agent examples include polyether-modified dimethylpolysiloxane copolymer, polyester-modified dimethylpolysiloxane copolymer, polyether-modified methylalkylpolysiloxane copolymer, aralkyl-modified methylalkylpolysiloxane copolymer, and polyether-modified.
  • a methyl alkyl polysiloxane copolymer is mentioned.
  • a leveling agent may be used independently and may use 2 or more types together.
  • the antioxidant is a compound having a function of capturing an oxidation promoting factor such as a free radical.
  • the antioxidant is not particularly limited as long as it is an antioxidant generally used industrially, and examples thereof include a phenol-based antioxidant, a phosphorus-based antioxidant, and a sulfur-based antioxidant.
  • phenolic antioxidants examples include Irganox 1010 (IRGANOX 1010: pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], manufactured by BASF Japan Ltd.), Irga Knox 1076 (IRGANOX 1076: octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, manufactured by BASF Japan Ltd.), Irganox 1330 (IRGANOX 1330: 3, 3 ′, 3 ′ ', 5,5', 5 ′′ -hexa-t-butyl-a, a ′, a ′′-(mesitylene-2,4,6-triyl) tri-p-cresol, manufactured by BASF Japan Ltd.) Irganox 3114 (IRGANOX 3114: 1,3,5-Tris (3, -Di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)
  • Examples of phosphorus antioxidants include Irgaphos 168 (IRGAFOS 168: Tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, manufactured by BASF Japan Ltd.), Irgaphos 12 (IRGAFOS 12: Tris [2- [[2,4,8,10-tetra-t-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-6-yl] oxy] ethyl] amine, manufactured by BASF Japan Ltd.) Irgaphos 38 (IRGAFOS 38: bis (2,4-bis (1,1-dimethylethyl) -6-methylphenyl) ethyl ester phosphorous acid, manufactured by BASF Japan), Adeka Stub 329K (manufactured by ADEKA) ), ADK STAB PEP36 (manufactured by ADEKA), ADK STAB PEP-8 (manufactured by ADEKA), and
  • sulfur-based antioxidant examples include dialkylthiodipropionate compounds such as dilauryl thiodipropionate, dimyristyl or distearyl, and ⁇ -alkyl mercaptopropionic acids of polyols such as tetrakis [methylene (3-dodecylthio) propionate] methane An ester compound is mentioned.
  • the content of the antioxidant is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the curable composition excluding the antioxidant, since it may be colored or hindered when added in a large amount. It is preferable.
  • An antioxidant may be used independently and may use 2 or more types together.
  • the ultraviolet absorber is a compound that can absorb ultraviolet rays having a wavelength of about 200 to 380 nm and change the energy into energy such as heat and infrared rays to be released.
  • the ultraviolet absorber is not particularly limited as long as it is generally used industrially.
  • benzotriazole type triazine type, diphenylmethane type, 2-cyanopropenoic acid ester type, salicylic acid ester type, anthranilate type Cinnamic acid derivative-based, camphor derivative-based, resorcinol-based, oxalinide-based, coumarin derivative-based UV absorbers, and the like can be used in the present invention.
  • An ultraviolet absorber may be used independently and may use 2 or more types together.
  • benzotriazole-based UV absorber examples include 2,2-methylenebis [4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) -6 [(2H-benzotriazol-2-yl) phenol]], 2 -(2H-benzotriazol-2-yl) -4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenol, 2- [5-chloro (2H) -benzotriazol-2-yl] -4-methyl -6- (t-butyl) phenol is mentioned.
  • triazine ultraviolet absorber examples include 2- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5-[(hexyl) oxy] -phenol, 2,4,6-tris. -(Diisobutyl 4'-amino-benzalmalonate) -s-triazine, 4,6-tris (2-hydroxy-4-octyloxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2-hydroxy- 4-octyloxyphenyl) -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -4,6-bis (2,4- Dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (2-hydroxy-4-propyloxyphenyl) -6- (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2 Hydroxy-4-dodec
  • diphenylmethane ultraviolet absorber examples include diphenylmethanone, methyldiphenylmethanone, 4-hydroxydiphenylmethanone, 4-methoxydiphenylmethanone, 4-octoxydiphenylmethanone, 4-decyloxydiphenylmethanone, 4 -Dodecyloxydiphenylmethanone, 4-benzyloxydiphenylmethanone, 4,2 ', 4'-trihydroxydiphenylmethanone, 2'-hydroxy-4,4'-dimethoxydiphenylmethanone, 4- (2-ethylhexyl) Oxy) -2-hydroxy-diphenylmethanone, methyl o-benzoylbenzoate, benzoin ethyl ether.
  • 2-cyanopropenoic acid ester ultraviolet absorbers examples include ethyl ⁇ -cyano- ⁇ , ⁇ -diphenylpropenoic acid ester and isooctyl ⁇ -cyano- ⁇ , ⁇ -diphenylpropenoic acid ester.
  • Examples of the salicylic acid ester UV absorber include isocetyl salicylate, octyl salicylate, glycol salicylate, and phenyl salicylate.
  • Examples of the anthranilate-based ultraviolet absorber include menthyl anthranilate.
  • Cinnamic acid derivative-based ultraviolet absorbers include, for example, ethylhexylmethoxycinnamate, isopropylmethoxycinnamate, isoamylmethoxycinnamate, diisopropylmethylcinnamate, glyceryl-ethylhexanoate dimethoxycinnamate, methyl- ⁇ -carbomethoxycinnamate Methyl- ⁇ -cyano- ⁇ -methyl-p-methoxycinnamate.
  • camphor derivative-based ultraviolet absorber examples include benzylidene camphor, benzylidene camphor sulfonic acid, camphor benzalkonium methosulfate, terephthalidene dicamphor sulfonic acid, and polyacrylamide methylbenzylidene camphor.
  • resorcinol-based ultraviolet absorber examples include dibenzoyl resorcinol bis (4-t-butylbenzoyl resorcinol).
  • Examples of the oxalinide-based ultraviolet absorber include 4,4′-di-octyloxy oxanilide, 2,2′-diethoxyoxy oxanilide, and 2,2′-di-octyloxy-5,5′-.
  • Examples of the coumarin derivative ultraviolet absorber include 7-hydroxycoumarin.
  • a metal complex compound can be used, and specific examples include a phthalocyanine compound, a naphthalocyanine compound, and a dithiol metal complex compound.
  • the light stabilizer is a compound having an effect of reducing auto-oxidative decomposition due to radicals generated by light energy and suppressing deterioration of a cured product.
  • the light stabilizer is not particularly limited as long as it is generally used industrially, and examples thereof include hindered amine compounds (hereinafter also referred to as “HALS”), benzophenone compounds, and benzotriazole compounds.
  • HALS hindered amine compounds
  • benzophenone compounds benzophenone compounds
  • benzotriazole compounds benzotriazole compounds
  • the compound which has a (meth) acryloyloxy group is also contained in a light stabilizer.
  • Some of the light stabilizers having a (meth) acryloyloxy group correspond to the (meth) acrylate compound (B), and they are (meth) acrylate compounds (B) and at the same time a light stabilizer. I reckon.
  • HALS includes, for example, N, N ′, N ′′, N ′ ′′-tetrakis- (4,6-bis- (butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-4 -Yl) amino) -triazin-2-yl) -4,7-diazadecane-1,10-diamine, dibutylamine and 1,3,5-triazine and N, N'-bis (2,2,6,6) -Polycondensate with tetramethyl-4-piperidyl) butylamine, poly [ ⁇ (1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl ⁇ ⁇ (2 , 2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ hexamethylene ⁇ (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ ], 1,6-hexanediamine-N, N ′ -Bis
  • High molecular weight HALS polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid and 1,2,2 , 6,6-pentamethyl-4-piperidinol and 3,9-bis (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane It includes pentamethyl piperidinylmethyl methacrylate; such ester, piperidine ring linked to a high molecular weight HALS via an ester bond.
  • the content of the light stabilizer is preferably 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the curable composition excluding the light stabilizer from the viewpoint of colorability.
  • a light stabilizer may be used independently and may use 2 or more types together.
  • Filler, Pigment examples include calcium carbonate, talc, mica, clay, aluminosilicate, Aerosil (registered trademark), graphite, carbon nanotube, barium sulfate, aluminum hydroxide, zirconium oxide, zinc stearate, zinc white, Examples include Bengala and azo pigments.
  • the viscosity of the curable composition of the present invention at 25 ° C. measured with a B-type viscometer DV-III ULTRA is usually 50 to 20,000 mPa ⁇ s, preferably 100 to 8,000 mPa ⁇ s. It is.
  • the curable composition of the present invention has an appropriate viscosity even when it does not contain a solvent, and has good handling properties. This is because the silica fine particles (A) based on the surface modification of the silica fine particles described above have high reactivity and compatibility with the (meth) acrylate compound (B), and high dispersion stability in the (meth) acrylate compound (B). caused by.
  • the curable composition of the present invention includes, for example, a step of obtaining silica fine particles (A) by surface-modifying silica fine particles with the above silane compound (step 1); silica fine particles (A) obtained in step 1; A step of mixing the (meth) acrylate compound (B) and other components as necessary to obtain a mixed solution (step 2); volatile components are distilled off from the mixed solution obtained in step 2 (hereinafter referred to as “ (Also referred to as “desolvation”) to obtain a mixture (step 3); add and mix the polymerization initiator (C) and, if necessary, other components to the mixture obtained in step 3, It can manufacture by performing the process (process 4) of obtaining a curable composition one by one.
  • step 1 the surface of the silica fine particles is modified with one or more silane compounds including at least a polymerizable silane compound (A1).
  • A1 a polymerizable silane compound
  • hydrolysis / condensation polymerization of the silane compound proceeds on the surface of the silica fine particles.
  • silica fine particles it is preferable to use a dispersion (colloidal silica) in which silica fine particles are dispersed in an organic solvent from the viewpoint of dispersibility in the curable composition.
  • organic solvent it is preferable to use what melt
  • the content of the silica fine particles in the dispersion is usually 1 to 60% by mass, preferably 10 to 50% by mass, and more preferably 20 to 40% by mass from the viewpoint of dispersibility in the curable composition.
  • organic solvent examples include alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, and glycol ether solvents.
  • organic solvents such as alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and n-propyl alcohol; ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone;
  • the dispersion can be produced by a conventionally known method and is commercially available.
  • Other silica fine particles described above can also be produced by a conventionally known method, and are also commercially available.
  • silica fine particles preferably colloidal silica
  • one or more silane compounds including at least the polymerizable silane compound (A1) are added while stirring, and the mixture is stirred and mixed.
  • Water and a catalyst necessary for hydrolyzing the compound are added, and the silane compound is hydrolyzed while being stirred and subjected to condensation polymerization on the surface of the silica fine particles.
  • the amount of the silane compound used to modify the surface of the silica fine particles (for example, when using the silane compound (A2), the amount of the polymerizable silane compound (A1)
  • the amount of the silane compound (A2) is usually 5 to 100 parts by weight, preferably 20 to 50 parts by weight, most preferably 25 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica fine particles before surface modification. Part.
  • the amount of water required for the hydrolysis is usually 0.1 to 10 mole equivalent, preferably 1 to 10 mole equivalent, more preferably 1 to 5 mole relative to 1 mole equivalent of the silane compound. Is equal. If the amount of water is too small, the hydrolysis rate may become extremely slow, resulting in poor economic efficiency, and insufficient surface modification. If the amount of water is excessively large, the silica fine particles (A) may form a gel.
  • a catalyst for the hydrolysis reaction is usually used.
  • Examples of the catalyst for the hydrolysis reaction include inorganic acids such as hydrochloric acid (aqueous hydrogen chloride), acetic acid, sulfuric acid and phosphoric acid; formic acid, propionic acid, oxalic acid, paratoluenesulfonic acid, benzoic acid, phthalic acid and maleic acid
  • Organic acids such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide and ammonia; organic metals; metal alkoxides; organotin compounds such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin dioctylate and dibutyltin diacetate; aluminum tris (acetyl) Acetonate), titanium tetrakis (acetylacetonate), titanium bis (butoxy) bis (acetylacetonate), titanium bis (isopropoxy) bis (acetylacetonate), zirconium bis (butoxy) bis (acetylacetate) Sulfonate) and zirconium
  • the catalyst for the hydrolysis reaction may be used alone or in combination of two or more.
  • a water-insoluble catalyst when one or more silane compounds are hydrolyzed, a water-insoluble catalyst may be used, but a water-soluble catalyst is preferably used.
  • a water-soluble catalyst for hydrolysis reaction it is preferable to dissolve the water-soluble catalyst in an appropriate amount of water and add it to the reaction system because the catalyst can be uniformly dispersed.
  • the amount of the catalyst used for hydrolysis is not particularly limited.
  • the catalyst may be used in the hydrolysis reaction as an aqueous solution dissolved in water. In that case, the amount of the catalyst added is only the catalyst (for example, acid or base) contained in the aqueous solution. Represents an amount.
  • the reaction temperature of the hydrolysis reaction is not particularly limited, but is usually in the range of 10 to 80 ° C, preferably in the range of 20 to 50 ° C. If the reaction temperature is excessively low, the hydrolysis rate may be extremely slow, resulting in lack of economic efficiency and insufficient surface modification. When the reaction temperature is excessively high, the gelation reaction tends to occur.
  • the reaction time for conducting the hydrolysis reaction is not particularly limited, but is usually in the range of 10 minutes to 48 hours, preferably 30 minutes to 24 hours.
  • the surface modification with two or more silane compounds in Step 1 may be performed sequentially for each silane compound, but it is preferable to perform the surface modification at the same time in terms of simplification and efficiency of the reaction process.
  • Step 2 there is no particular limitation on the method of mixing the silica fine particles (A) obtained in the step 1, the (meth) acrylate compound (B), and other components as necessary.
  • a mixer such as a mixer, a ball mill, or a three-roller at room temperature or under heating conditions
  • step 3 in order to distill off (desolvent) volatile components such as organic solvent and water from a mixed solution of silica fine particles (A) and (meth) acrylate compound (B), the mixed solution is used in a reduced pressure state. Is preferably heated.
  • the temperature is preferably maintained at 20 to 100 ° C., more preferably 30 to 70 ° C., and further preferably 30 to 50 ° C. in terms of the balance between aggregation gelation prevention and desolvation speed. If the temperature is raised too much, the fluidity of the curable composition may be extremely lowered or become a gel.
  • the degree of vacuum at the time of depressurization is usually 10 to 4,000 kPa, more preferably 10 to 1,000 kPa, and most preferably 10 to 500 kPa, in order to balance the solvent removal speed and prevention of aggregation gelation. . If the value of the degree of vacuum is too large, the solvent removal speed becomes extremely slow and the economy may be lacking.
  • the mixture after desolvation contains substantially no organic solvent and water.
  • substantially means that when a cured product is actually obtained using the curable composition of the present invention, it is not necessary to go through a step of removing the solvent again, specifically, the curable composition. It means that the remaining amount of each of the organic solvent and water in the product is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less.
  • a polymerization inhibitor may be added so that the addition amount is 0.1 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the mixture after the solvent removal.
  • the polymerization inhibitor can be used to prevent the contained component from causing a polymerization reaction during the solvent removal process or during storage of the curable composition after the solvent removal.
  • step 3 the mixed liquid of silica fine particles (A) and (meth) acrylate compound (B) obtained in step 2 can be transferred to a dedicated apparatus, and step 2 is performed in step 1. If it was performed using the reactor which was made, it can also carry out in the said reactor following the process 2.
  • FIG. 1 the mixed liquid of silica fine particles (A) and (meth) acrylate compound (B) obtained in step 2 can be transferred to a dedicated apparatus, and step 2 is performed in step 1. If it was performed using the reactor which was made, it can also carry out in the said reactor following the process 2.
  • step 4 there is no particular limitation on the method of adding and mixing the polymerization initiator (C) and other components as necessary to the mixture after removing the solvent in step 3, for example, a mixer at room temperature, A method of mixing each of the above components by a mixer such as a ball mill or a three roll, the polymerization initiator (C) with continuous stirring in the reactor in which Steps 1 to 3 were performed, and other components as necessary And a method of adding and mixing them.
  • the curable composition obtained by adding and mixing such a polymerization initiator (C) may be filtered as necessary. This filtration is performed for the purpose of removing foreign substances such as dust in the curable composition.
  • the filtration method is not particularly limited, but a method of pressure filtration using a membrane type or cartridge type filter having a pressure filtration pore size of 1.0 ⁇ m is preferable.
  • the curable composition of the present invention is obtained.
  • a cured product is obtained by curing the curable composition of the present invention.
  • the silica fine particles (A) and (meth) acrylate compounds (B) whose surfaces are modified with at least one silane compound containing the polymerizable silane compound (A1) are hardened. It has excellent heat resistance (low linear expansion coefficient as an index), and transparency equal to or higher than that of conventional products (high light transmittance as an index). Therefore, the cured product can be suitably used as an optical material / electronic material as described later.
  • the cured product of the present invention comprising a curable composition containing silica fine particles (A) surface-modified with a silane compound and containing a (meth) acrylate compound (B) is in the range of 35 ° C. to 250 ° C.
  • the average linear expansion coefficient is preferably 10 ppm or more, more preferably 20 ppm or more. The details of the method of measuring the average linear expansion coefficient are as described in the examples.
  • the shrinkage ratio during curing of the curable composition of the present invention is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and still more preferably 8% or less.
  • the details of the definition / measurement method of the shrinkage rate are as described in the examples.
  • cured material of this invention has the process of hardening the curable composition of this invention.
  • Examples of the curing method include a method of crosslinking ethylenically unsaturated groups by irradiation with active energy rays, and a method of thermally polymerizing ethylenically unsaturated groups by applying heat, and these may be used in combination.
  • a photopolymerization initiator is contained in the curable composition in Step 4 described above.
  • a thermal polymerization initiator is contained in the curable composition.
  • the cured product of the present invention is formed by applying the curable composition of the present invention on a substrate such as a glass plate, a plastic plate, a metal plate, or a silicon wafer to form a coating film, and then applying active energy rays to the coating film.
  • a substrate such as a glass plate, a plastic plate, a metal plate, or a silicon wafer
  • active energy rays can be obtained by irradiating or heating the coating film.
  • both irradiation with active energy rays and heating may be performed.
  • Examples of the application method of the curable composition include application by a bar coater, applicator, die coater, spin coater, spray coater, curtain coater, or roll coater, application by screen printing, and application by dipping. .
  • the coating amount of the curable composition of the present invention on the substrate is not particularly limited and can be appropriately adjusted according to the purpose, and is a film of a coating film obtained after the curing treatment by irradiation with active energy rays and / or heating.
  • the thickness is preferably 1 ⁇ m to 10 mm, more preferably 10 to 1000 ⁇ m.
  • the active energy ray used for curing is preferably an electron beam or light in the ultraviolet to infrared wavelength range.
  • the light source for example, an ultra-high pressure mercury light source or a metal halide light source can be used for ultraviolet rays, a metal halide light source or a halogen light source can be used for visible rays, and a halogen light source can be used for infrared rays. Can be used.
  • the irradiation amount of the active energy ray is appropriately set according to the type of the light source, the film thickness of the coating film, etc., but the reaction rate of the (meth) acryloyloxy group of the (meth) acrylate compound (B) is preferably 80%. As mentioned above, it can set suitably so that it may become 90% or more more preferably.
  • the reaction rate is calculated from the change in the absorption peak intensity of the (meth) acryloyloxy group before and after the reaction by infrared absorption spectrum.
  • curing may be further advanced by heat treatment (annealing treatment).
  • the heating temperature at that time is preferably in the range of 80 to 220 ° C., and the heating time is preferably in the range of 10 to 60 minutes.
  • the heating temperature is preferably in the range of 80 to 200 ° C, more preferably in the range of 100 to 160 ° C. If the heating temperature is lower than the above range, it is necessary to lengthen the heating time, which tends to be less economical. If the heating temperature exceeds the above range, it takes energy costs and also takes heating and cooling time. Therefore, it tends to lack economic efficiency.
  • the heating time is appropriately set according to the heating temperature, the film thickness of the coating film, etc., but the reaction rate of the (meth) acryloyloxy group of the (meth) acrylate compound (B) is preferably 80% or more, more preferably It can set suitably so that it may become 90% or more.
  • the reaction rate is calculated from the change in the absorption peak intensity of the (meth) acryloyloxy group before and after the reaction by the infrared absorption spectrum.
  • the cured product of the present invention includes a transparent plate, an optical lens, an optical disk substrate, a plastic substrate for a liquid crystal display element, a substrate for a color filter, a plastic substrate for an organic EL display element, a substrate for a solar cell, a touch panel, an optical element, an optical waveguide, and an LED. It can be suitably used as an optical material / electronic material such as a sealing material.
  • silica fine particles to be surface-modified isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica (silica fine particle content 30 mass%, average particle size 10 to 20 nm, trade name: Snowtech IPA-ST; manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used.
  • isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica (amount including solvent) is placed in a separable flask, and 9 g of 8-methacryloyloxyoctyltrimethoxysilane (MOS) as a silane compound (A1) (surface in colloidal silica).
  • MOS 8-methacryloyloxyoctyltrimethoxysilane
  • A1 silane compound
  • hydrochloric acid having a concentration of 0.1825% by mass is added and stirred at 25 ° C. for 24 hours. Modification was performed to obtain a dispersion containing surface-modified silica fine particles.
  • the disappearance of the silane compound (here, MOS) due to hydrolysis was confirmed by gas chromatography (model 6850; manufactured by Agilent). Using nonpolar column DB-1 (manufactured by J & W), temperature 50-300 ° C, heating rate 10 ° C / min, using He as carrier gas, flow rate 1.2cc / min, for flame ionization detector The internal standard method was used. The MOS disappeared 24 hours after the addition of the hydrochloric acid.
  • TMPTA trimethylolpropane triacrylate
  • ADMA adamantyl methacrylate
  • B2 an antioxidant Irganox 1135
  • IRGANOX 1135 benzenepropanoic acid, 3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxy, C7-C9 side chain alkyl ester; manufactured by BASF Japan Ltd.
  • Example 2 Example except that the silane compound was changed to a mixture of 18 parts of 8-methacryloyloxyoctyltrimethoxysilane (MOS) and 12 parts of phenyltrimethoxysilane (PhS) with respect to 100 parts of silica fine particles before surface modification.
  • MOS 8-methacryloyloxyoctyltrimethoxysilane
  • PhS phenyltrimethoxysilane
  • Example 1 A curable composition (Example 1) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of (meth) acrylate compound (B) was changed as shown in Table 2 without using silica fine particles and a silane compound. Y-1) was obtained. In addition, since this comparative example was different from Example 1 and the solvent derived from the colloidal silica dispersion was not added to the composition, the step of distilling off the solvent was omitted.
  • Example 2 silica fine particles surface-modified with a silane compound were not used, unmodified isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica was used as it was, and the amount of each component used was changed as shown in Table 2. Was obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a curable composition (Y-2).
  • Examples 8 to 16, Comparative Examples 3 to 32 In the same manner as in Example 1 except that the types and addition amounts of the silica fine particles, the silane compound and the (meth) acrylate compound (B) were changed as shown in Tables 2 to 8, the curability was the same as in Example 1. Compositions (X-8) to (X-16) and (Y-3) to (Y-32) were obtained.
  • the example in which the addition amount of the silica fine particles is zero indicates a composition in which the silica fine particles are not added as in Comparative Example 1, and thus the solvent evaporation step is omitted as in Comparative Example 1. .
  • the example in which the addition amount of the silane compound is zero indicates a composition in which unmodified colloidal silica is added as it is as in Comparative Example 2.
  • Curable composition (thermosetting system; not gelled) (X-1) to (X-7), (X-10) to (X-12), (Y-1), (Y-3) , (Y-4), (Y-7), (Y-14), (Y-16), (Y-17), (Y-19), (Y-20) on different glass substrates, respectively.
  • a coating film was formed by coating so that the thickness of the cured film was about 500 to 550 ⁇ m or about 200 ⁇ m, and the coating film was cured by heat treatment at 130 ° C. for 30 minutes.
  • Curable composition (photocuring system; not gelled) (X-8), (X-9), (X-13) to (X-16), (Y-8), (Y-12) , (Y-13), (Y-23), (Y-26), (Y-30) to (Y-32) on a separate glass substrate, the thickness of the cured film is about 500 to 550 ⁇ m.
  • a coating film was formed by coating to a thickness of about 200 ⁇ m, and the coating film was cured by exposing the coating film at an intensity of 5 J / cm 2 using an exposure apparatus incorporating an ultrahigh pressure mercury lamp.
  • Viscosity The viscosity of each curable composition was measured at 25 ° C. using a B-type viscometer DV-III ULTRA (manufactured by BROOKFIELD). The curable composition has better handling properties as the viscosity is moderately low.
  • the shrinkage ratio of the curable composition to which a photopolymerization initiator is added is the same as that of the curable composition.
  • the film was coated (conditions for the thickness of the cured film to be about 500 ⁇ m), and cured in a nitrogen atmosphere under the same exposure conditions as in the above ⁇ Production of cured film>.
  • the film thickness before and after curing was measured with a film thickness meter (F20-NIR, manufactured by Film Metrics Co., Ltd.), and the shrinkage was determined by the following formula. The lower the shrinkage rate, the better the moldability of the curable composition.
  • the shrinkage ratio of the curable composition to which the thermal polymerization initiator is added is the density specific gravity meter (DA-650; Kyoto) Measured by Electronic Industries Co., Ltd., and the specific gravity after curing under the conditions described in the column of ⁇ Production of cured film> was measured by an automatic hydrometer (DMA-220H; manufactured by Shinko Denshi Co., Ltd.). Obtained by the formula.
  • the unit of numerical values of the composition of the silica fine particles and the silane compounds (A1), (A2) and (meth) acrylates (B1), (B2) is parts by mass.
  • the amount of the silane compounds (A1) and (A2) is the amount of the silane compound used for the surface modification with respect to 100 parts of the silica fine particles before the surface modification.
  • the total amount with the amount of acrylate (B2) is set to 100 parts.
  • the silica fine particles have a particle size of 10 nm because of isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica (silica fine particle content of 30 mass%, average particle size of 10 to 20 nm, trade name: Snowtech IPA-ST; Nissan Chemical Industries, Ltd.
  • the particle size is 200 nm because of methyl ethyl ketone-dispersed colloidal silica (silica fine particle content 40 mass%, average particle size 200 nm, trade name: Snowtech MEK-ST-2040; Nissan Chemical Industries, Ltd.)
  • the particle diameter of 500 nm is isopropyl alcohol-dispersed spherical silica (silica fine particle content 60 mass%, average particle diameter 500 nm, trade name: Admafine SC-2050; manufactured by Admatechs Co., Ltd.) is there.
  • TMPTA Trimethylolpropane triacrylate (Trifunctional monomer: Nippon Kayaku Co., Ltd.)
  • APG700 Polypropylene glycol (# 700) diacrylate (bifunctional monomer; trade name: NK ester APG-700; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
  • ADMA adamantyl methacrylate (monofunctional monomer; manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
  • IRR214K dimethylol tricyclodecane diacrylate (bifunctional monomer; trade name: IRR214-K; manufactured by Daicel Cytec Co., Ltd.))
  • X-1 to (X-7) have an appropriate viscosity, excellent handling properties, and small curing shrinkage.
  • the cured products obtained by thermal polymerization of the curable compositions (X-1) to (X-7) have a small average linear expansion coefficient and a high light transmittance.
  • the cured product obtained from the curable composition (Y-1) containing no silica fine particles generally has a mean line more than the cured product obtained from the curable compositions (X-1) to (X-7). High expansion coefficient and high shrinkage.
  • the curable composition (Y-3) obtained by surface modification of silica fine particles with only PhS has a significantly higher viscosity than the curable composition (X-1) using only MOS. Further, the transmittance of the cured product obtained from the curable composition (Y-3) is also lower than the transmittance of the cured product obtained from the curable composition (X-1). Further, the curable composition (Y-4) obtained by modifying the surface of silica fine particles with only MPS has a higher viscosity and a linear expansion coefficient than the curable composition (X-1) using only MOS. The shrinkage rate was also inferior.
  • the curable composition (X-2) in which the silica fine particles were surface-modified with MOS and PhS and the curable composition (Y-5) in which the silica fine particles were surface-modified with MPS and PhS the curable composition (Y-5) gelled.
  • the curable composition (Y-6) with increased silica fine particles was also gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • the cured product of the curable composition (X-7) is more curable composition ( The shrinkage is lower than that of the cured product of Y-7). Therefore, a curable composition having high moldability can be obtained by surface-modifying silica fine particles with the silane compound (A1).
  • the curable compositions (X-8) and (X-9) have an appropriate viscosity, excellent handling properties, and small curing shrinkage. Furthermore, the cured product obtained by photopolymerizing the curable compositions (X-8) and (X-9) has a small average linear expansion coefficient and a high light transmittance. On the other hand, the cured product obtained from the curable composition (Y-8) that does not contain silica fine particles has an average linear expansion higher than the cured products obtained from the curable compositions (X-8) and (X-9). High coefficient and high shrinkage. Therefore, the heat resistance of the cured product is improved by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1).
  • the curable composition (Y-9) in which the silica fine particles were not surface-modified was gelled. Accordingly, the surface stability of the silica fine particles with the silane compound (A1) improves the dispersion stability of the silica fine particles.
  • the curable compositions (Y-10) and (Y-11) obtained by surface-modifying silica fine particles only with MPS or VTS alone gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • a curable composition Comparing the curable composition (X-9) in which silica fine particles were surface-modified with MOS and PhS and the curable composition (Y-12) in which silica fine particles were surface-modified with VTS and PhS, a curable composition ( The transmittance of the cured product obtained from X-9) is higher than the transmittance of the curable composition (Y-12). Comparing the curable composition (X-9) in which silica fine particles were surface-modified with MOS and PhS and the curable composition (Y-13) in which silica fine particles were surface-modified with MPS and PhS, a curable composition ( The average linear expansion coefficient of the cured product of X-9) is lower than the average linear expansion coefficient of the cured product of the curable composition (Y-13). Therefore, the surface modification of the silica fine particles with the silane compound (A1) improves the heat resistance and transparency of the cured product.
  • the curable composition (X-10) has an appropriate viscosity, is excellent in handling properties, and has a small curing shrinkage. Furthermore, a cured product obtained by thermal polymerization of the curable composition (X-10) has a high light transmittance. On the other hand, the curable composition (Y-14) containing no silica fine particles has a higher shrinkage than the cured product of the curable composition (X-10). Therefore, a curable composition having a low shrinkage ratio and excellent moldability can be obtained by blending silica fine particles surface-modified with the silane compound (A1).
  • the curable composition (Y-15) that did not modify the surface of the silica fine particles was gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • a curable composition (X-10) Comparing the curable composition (X-10) in which silica fine particles were surface-modified with MOS and PhS and the curable composition (Y-16) in which silica fine particles were surface-modified with MPS and PhS, a curable composition ( X-10) has lower viscosity and lower shrinkage. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained, the shrinkage rate can be reduced, and the molding can be performed. Increases nature.
  • a cured product obtained by thermal polymerization of the curable composition (X-11) has a low average linear expansion coefficient and a high light transmittance.
  • the curable composition (Y-17) containing no silica fine particles has a higher shrinkage than the curable composition (X-11).
  • the average linear expansion coefficient of the cured product is high. Therefore, a curable composition having a low shrinkage ratio and excellent moldability can be obtained by blending silica fine particles surface-modified with the silane compound (A1).
  • the curable composition (Y-18) that did not modify the surface of the silica fine particles was gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • a curable composition Comparing the curable composition (X-11) in which silica fine particles were surface-modified with MOS and PhS and the curable composition (Y-19) in which silica fine particles were surface-modified with MPS and PhS, a curable composition ( The cured product of X-11) has a lower average linear expansion coefficient than the cured product of the curable composition (Y-19). Therefore, the heat resistance is improved by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1).
  • the curable composition (X-12) has an appropriate viscosity and is excellent in handling properties.
  • a cured product obtained by thermal polymerization of the curable composition (X-12) has a low average linear expansion coefficient and a high light transmittance.
  • the curable composition (Y-20) containing no silica fine particles has a higher shrinkage than the curable composition (X-11).
  • the average linear expansion coefficient of the cured product is high. Therefore, by blending silica fine particles surface-modified with the silane compound (A1), a curable composition having a low shrinkage and excellent moldability is obtained, and the heat resistance of the cured product is further improved.
  • the curable composition (Y-21) which does not modify the surface of the silica fine particles was gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • the curable composition (Y-22) in which silica fine particles were surface-modified with MPS and PhS was gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • the curable composition (X-13) has an appropriate viscosity, excellent handling properties, and small curing shrinkage.
  • a cured product obtained by photopolymerizing the curable composition (X-13) has a high light transmittance.
  • a cured product of the curable composition (Y-23) not containing silica fine particles was brittle and easily cracked, and thus was not suitable for measuring the average linear expansion coefficient. Therefore, a curable composition having excellent moldability can be obtained by blending silica fine particles surface-modified with the silane compound (A1).
  • the curable composition (Y-24) which does not modify the surface of the silica fine particles was gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • the curable composition (Y-25) in which silica fine particles were surface-modified with MPS and PhS was gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • the curable compositions (X-14) to (X-16) have an appropriate viscosity, are excellent in handling properties, and have small curing shrinkage.
  • the curable composition (Y-26) containing no silica fine particles has a higher shrinkage than the curable composition (X-14).
  • the cured product of the curable composition (Y-26) has a higher average linear expansion coefficient than the cured product of the curable composition (X-14). Therefore, a curable composition having excellent moldability is obtained by blending silica fine particles surface-modified with the silane compound (A1), and the heat resistance of the cured product is improved.
  • the curable compositions (Y-27) to (Y-29) in which the silica fine particles were not surface-modified were gelled. Therefore, by modifying the surface of the silica fine particles with the silane compound (A1), the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition excellent in handling properties can be obtained.
  • the viscosity of the curable composition (Y-30) obtained by surface-modifying silica fine particles with MPS and PhS is significantly higher than that of the curable composition (X-14).
  • the cured product of the curable composition (Y-31) obtained by surface-modifying silica fine particles having an average particle diameter of about 200 nm with MPS and PhS has a higher average linear expansion coefficient than the cured product of the curable composition (X-15).
  • the curable composition (Y-32) obtained by surface-modifying silica fine particles having an average particle diameter of about 500 nm with MPS and PhS has a higher shrinkage than the curable composition (X-16).
  • the dispersion stability can be improved, the viscosity can be reduced, and a curable composition having excellent handling properties can be obtained, and the shrinkage rate can be reduced and molded. Improves the heat resistance of the cured product.
  • a cured product obtained by curing the curable composition of the present invention is excellent in transparency, heat resistance, and low linear expansion.
  • This cured product is a transparent plate, optical lens, optical disk substrate, plastic substrate for liquid crystal display element, substrate for color filter, plastic substrate for organic EL display element, substrate for solar cell, touch panel, optical element, optical waveguide, LED sealing It can be suitably used for optical materials such as materials and electronic materials.

Abstract

[課題]従来の硬化性組成物と比べて、形成される硬化物の透明性および耐熱性、組成物の保存安定性、ハンドリング性および成形性のうち1または2以上の性質が向上した硬化性組成物を提供することを目的とする。 [解決手段]一般式(1)で表される重合性シラン化合物(A1)を少なくとも含む1種以上のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子(A)と、(メタ)アクリレート化合物(B)と、重合開始剤(C)とを含有する硬化性組成物。 [式(1)中、R1はエチレン性不飽和基を有する炭素数11~20の炭化水素基、または、エチレン性不飽和基を有しかつエーテル結合および/またはエステル結合を有する炭素数11~20の置換炭化水素基を表し、R2は水素原子または炭素数1~4の炭化水素基を表し、R3はハロゲン原子を表し、R4は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表す。aは1~3の整数であり、bは0~2の整数であり、cは0~3の整数であり、aとbの和は1~3であり、aとbとcの和は1~4である。]

Description

硬化性組成物およびその用途
 本発明は、硬化性組成物およびその用途に関する。更に詳しくは、本発明は、硬化性組成物、前記組成物を硬化させて得られる硬化物、および前記硬化物からなる光学材料・電子材料に関する。
 近年、光学機器や光通信、ディスプレイなどの光産業の技術の進展と共に、光学性能の優れた材料が要望されている。前記材料としては、例えば、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用基板、カラーフィルター用基板、有機EL(Electro Luminescence)表示素子用基板、太陽電池用基板、タッチパネル、光学素子、光導波路およびLED(Light Emitting Diode)封止材等の光学材料・電子材料が挙げられる。
 一般に、液晶表示素子用基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用基板、太陽電池用基板およびタッチパネル等の形成材料としては、無機ガラスが多く用いられている。しかしながら、ガラス板は割れやすい、曲げられない、比重が大きく軽量化に不向きである等の問題から、近年、ガラス板の代わりにプラスチック材料を用いる試みが数多く行われている。また、上記の光学材料、例えば液晶表示素子用基板は、光を通すことから高い透明性が求められる。
 また、光学レンズ、光学素子、光導波路およびLED封止材の形成材料としては、近年、鉛フリーはんだに対応した耐熱性に優れたプラスチック材料が要望されてきている。例えば、プラスチック材料の加熱時の体積変化が小さく、線膨張係数が小さいことも望まれる。また、ガラス板の代わりにプラスチック材料を光学レンズ、光導波路等の光学部品・電子部品へ適用するには、精密な加工のために硬化の際の収縮率が小さいことが重要である。
 従来使用されている光学材料の形成材料として、例えば、特許文献1には、非晶質熱可塑性樹脂と活性エネルギー線により硬化可能なビス(メタ)アクリレートとよりなる樹脂組成物を、活性エネルギー線により硬化させてなる部材が開示されている。特許文献1に、前記部材が、ガラス基板に代えて光学レンズ、光ディスク基板およびプラスチック液晶基板などに好適に利用できることが記載されている。しかしながら、特許文献1では、前記樹脂組成物の収縮率および前記部材の線膨張係数については検討がなされていない。また、前記非晶質熱可塑性樹脂の屈折率と、前記ビス(メタ)アクリレートを活性エネルギー線により硬化して得られた樹脂の屈折率との差により、前記部材の透明性が低下する懸念がある。
 特許文献2には、特定のシラン化合物をコロイダルシリカ分散系中で加水分解、縮重合させて得られたシリカ系縮重合体を、メチルメタクリレート等やビスフェノールA型のエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート中に均一分散した硬化性組成物が開示されている。特許文献2には、前記組成物は、透明性および剛性に優れた硬化物を与えることができ、当該硬化物は光学材料用途等の用途に有用である旨が記載されている。しかしながら、特許文献2では、前記硬化性組成物の収縮率および前記硬化物の線膨張係数については検討がなされていない。
 収縮率や線膨張係数を低減させる方法としては、一般に、樹脂組成物に無機フィラーを添加する方法や基板に無機膜を積層する等の方法がある。しかしながら、樹脂組成物に無機フィラーを添加した場合、樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物(基板)の透明性が著しく損なわれる、表面平滑性が失われる、無機フィラーの分散性が悪いために基板内に不均一性が生じ、基板が割れやすくなる等の問題がある。
 また、基板に無機膜を積層した場合、以下の問題などがある。下記(2)の問題は、無機膜と、硬化して基板となる樹脂組成物との硬化時の収縮の差が大きい等の理由から生じる。
(1)無機膜と基板との密着性が悪い。
(2)基板から無機膜が剥離したり、基板に割れが発生したりする。
 特許文献3には、炭素数1~10の炭化水素残基を有するシラン化合物をコロイダルシリカ分散系中で加水分解、縮重合させて得られたシリカ系縮重合体を、(メタ)アクレート中に均一分散した、透明性および剛性に優れた硬化物を与える硬化性組成物が記載されている。しかしながら、この硬化性組成物から得られる硬化物の粘度および収縮率は検討されていない。
 特許文献4には、特定のシラン化合物をコロイダルシリカ分散系中で加水分解、縮重合させて得られたシリカ系縮重合体を、ビスフェノールA型のエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート中に均一分散した、透明性および剛性に優れた硬化物を与える硬化性組成物が記載されている。特許文献4では、シラン化合物のエチレン性不飽和基を有する有機基の炭素数は10以下の短鎖のものに限られているのでコロイダルシリカの疎水性が不充分になり、コロイダルシリカの配合量が15重量パーセントを超えるとゲル化してしまい、充分なシリカ量を添加できないので線膨張係数の低減が見込めない。
 特許文献5には、特定の脂環式構造を有し、二官能(メタ)アクリレートと有機溶媒に分散したコロイダルシリカとを含む組成物の有機溶媒を除去して得られる複合体組成物を、架橋してなる硬化物が開示されている。しかしながら、特許文献5に記載の発明では、前記複合体組成物中のシリカの分散性や硬化収縮抑制が不充分である。また、シリカの分散性を補うこと、および複合体組成物の粘度低減のために脂環構造を有するシラン化合物を前記組成物に添加することも記載されているが、そのシラン化合物の加水分解が極めて遅い。このために、製造時間の点で経済的でない上、その効果が発現しにくいという問題がある。また、特許文献5には、線膨張係数に関する記載はあるが、硬化収縮が大きい。
特開平10-077321号公報 特開平10-298252号公報 特許第2902525号公報 特開平10-231339号公報 特許第4008246号公報
 本発明は、上記の従来技術に伴う問題点を解決することを目的とする。すなわち本発明は、従来の硬化性組成物と比べて、形成される硬化物の透明性および耐熱性、組成物の保存安定性、ハンドリング性および成形性のうち1または2以上の性質が向上した硬化性組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した。その結果、以下の構成を有する硬化性組成物により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち本発明は、例えば以下の[1]~[13]に関する。
 [1](A)下記一般式(1)で表される重合性シラン化合物(A1)を少なくとも含む1種以上のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子と、(B)(メタ)アクリレート化合物と、(C)重合開始剤とを含有する硬化性組成物:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
[式(1)中、R1はエチレン性不飽和基を有する炭素数11~20の炭化水素基、または、エチレン性不飽和基を有しかつエーテル結合および/またはエステル結合を有する炭素数11~20の置換炭化水素基を表し、R2は水素原子または炭素数1~4の炭化水素基を表し、R3はハロゲン原子を表し、R4は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表す。aは1~3の整数であり、bは0~2の整数であり、cは0~3の整数であり、aとbの和は1~3であり、aとbとcの和は1~4である。なお、aが2以上である場合に複数存在するR1は互いに同一でも異なっていてもよく、bが2である場合に複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、cが2以上である場合に複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、aとbとcの和が1または2の場合に複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。]
 [2]前記(メタ)アクリレート化合物(B)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有しかつ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物(B1)と、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有しかつ脂環式構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B2)とから選択される少なくとも1種を含む、前記[1]に記載の硬化性組成物。
 [3]前記重合性シラン化合物(A1)が、下記一般式(1’)で表される重合性シラン化合物(A1’)である、前記[1]または[2]に記載の硬化性組成物:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
[式(1’)中、R2~R4はそれぞれ式(1)中の同記号と同義であり、R5は水素原子またはメチル基を表し、dは8~16の整数であり、eは0~2の整数であり、fは0~3の整数であり、eとfの和は0~3である。なお、eが2である場合に複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、fが2以上である場合に複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、eとfの和が0または1である場合に複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。]
 [4]前記シリカ微粒子(A)が、前記重合性シラン化合物(A1)と前記重合性シラン化合物(A1)以外のシラン化合物(A2)とを含むシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子である、前記[1]~[3]のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
 [5]前記表面修飾に用いられるシラン化合物が、下記一般式(2’)で表される重合性シラン化合物(A2’)を含まない、前記[1]~[4]のいずれか1項に記載の硬化性組成物:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
[式(2’)中、R2~R5およびe、fはそれぞれ式(1')中の同記号と同義であり、R5が水素原子の場合はgは1~7の整数であり、R5がメチル基の場合はgは1~6の整数である。]
 [6]シリカ微粒子(A)における表面修飾前のシリカ微粒子換算の量と、(メタ)アクリレート化合物(B)の量との合計量100質量部に対し、シリカ微粒子(A)における表面修飾前のシリカ微粒子換算の量が1~90質量部である、前記[1]~[5]のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
 [7]前記シリカ微粒子(A)が、表面修飾前のシリカ微粒子100質量部に対して、前記シラン化合物5~100質量部で表面修飾されたシリカ微粒子である、前記[1]~[6]のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
 [8]前記シリカ微粒子(A)の表面修飾に用いられる前記シラン化合物の全量に対して、前記重合性シラン化合物(A1)の量が1~100質量%である、前記[1]~[7]のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
 [9]前記(メタ)アクリレート化合物(B1)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有する、前記[2]に記載の硬化性組成物。
 [10]前記(メタ)アクリレート化合物(B2)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を1~3つ有する、前記[2]に記載の硬化性組成物。
 [11]前記[1]~[10]のいずれか1項に記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
 [12]前記[11]に記載の硬化物からなる光学材料。
 [13]前記[11]に記載の硬化物からなる電子材料。
 本発明によれば、従来の硬化性組成物と比べて、形成される硬化物の透明性および耐熱性、組成物の保存安定性、ハンドリング性および成形性のうち1または2以上の性質が向上した硬化性組成物を提供することができる。例えば、本発明によれば、従来の硬化性組成物と比べて、光線透過率が大きく、線膨張係数が小さい硬化物を与えることができ、かつ調製・保存時にゲル化せず、粘度が小さく、硬化時の収縮率が小さい硬化性組成物を提供することができる。
 以下、本発明の硬化性組成物、前記組成物を硬化させて得られる硬化物(以下、単に「硬化物」ともいう。)およびその製造方法、ならびに前記硬化物からなる光学材料・電子材料の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、以下に説明する具体的な実施形態に何ら限定されない。
 〔硬化性組成物〕
 本発明の硬化性組成物は、(A)一般式(1)で表される重合性シラン化合物(A1)を少なくとも含む1種以上のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子と、(B)(メタ)アクリレート化合物と、(C)重合開始剤とを含有する。以下、これらの各成分を「成分(A)」、「成分(B)」、「成分(C)」ともいい、上記シラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子(A)を「表面修飾シリカ微粒子」ともいう。なお、重合性シラン化合物のここでいう「重合性」とは、炭素-炭素二重結合の反応に基づく重合を示す。
 本明細書において、表面修飾されるシリカ微粒子として、有機溶媒に分散したシリカ微粒子を用いる場合、「表面修飾前のシリカ微粒子100質量部」とは、特に言及のない限り、「有機溶媒に分散したシリカ微粒子のみの質量」(すなわち、有機溶媒の質量は含まない。)を指す。
 本明細書において、「(メタ)アクリレート化合物」とは、アクリレート化合物および/またはメタクリレート化合物を意味する。以降、その他の(メタ)アクリレート化合物においても同様の意味である。同様に「(メタ)アクリロイルオキシ基」とは、アクリロイルオキシ基および/またはメタクリロイルオキシ基を意味する。
 本発明の硬化性組成物は、特定のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子(A)を含有しているために、組成物の状態での粘度が低く、ハンドリング性に優れる。また、表面修飾によりシリカ微粒子に結合した重合性シラン化合物(A1)(化学構造は変化している)が、(メタ)アクリレート化合物(B)(好ましくは後述する(メタ)アクリレート化合物(B1)または(メタ)アクリレート化合物(B2))と反応することにより、硬化性組成物中のシリカ微粒子(A)の分散安定性が向上する。
 本発明では、(メタ)アクリレート化合物(B)と特定のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子(A)とが重合開始剤(C)とともに使用されることで、本発明の硬化性組成物は重合反応により強固に硬化するため、耐熱性に優れ(指標として、線膨張係数が小さい)、かつ従来品と同等以上の透明性を有する(指標として、光線透過率が大きい)硬化物が得られる。この硬化の際には、特定のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子(A)の存在により、組成物の硬化収縮が抑制され、結果として硬化物(これは、基板上に硬化膜として形成されることが多い。)の反りも抑制され、硬化物が脆くなる、あるいはクラックが発生することを防止することもできる。
 以下、本発明の硬化性組成物の各含有成分について説明する。
 〈シリカ微粒子(A)〉
 シリカ微粒子(A)は、少なくとも重合性シラン化合物(A1)を含む1種以上のシラン化合物で、シリカ微粒子を表面修飾することにより得られた表面修飾シリカ微粒子である。
 《シラン化合物で表面修飾されるシリカ微粒子》
 シラン化合物で表面修飾されるシリカ微粒子としては、従来公知のシリカ微粒子を用いることができる。また、多孔質シリカゾルや、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等とケイ素との複合金属酸化物を用いてもよい。
 上記シリカ微粒子としては、粒径に特に制限はないが、平均粒子径が1~1000nmの粒子を用いることが好ましい。前記硬化物の透明性の観点から、平均粒子径は1~500nmがさらに好ましく、1~100nmが最も好ましい。また、シリカ微粒子の本発明の硬化物への充填量を上げるために、平均粒子径が異なるシリカ微粒子を混合して用いてもよい。
 上記シリカ微粒子(表面修飾前)の平均粒子径は、高分解能透過型電子顕微鏡((株)日立製作所製H-9000型)でシリカ微粒子を観察し、観察される微粒子像から任意に100個のシリカ粒子像を選び、公知の画像データ統計処理手法により数平均粒子径として求められた値である。なお、上記シリカ微粒子(表面修飾前)の平均粒子径の好適範囲は、通常、シリカ微粒子(A)(表面修飾後)の平均粒子径の好適範囲でもある。
 《シリカ微粒子の表面修飾に用いられるシラン化合物》
 シリカ微粒子(A)は、少なくとも重合性シラン化合物(A1)を含む1種以上のシラン化合物で、シリカ微粒子を表面修飾することにより得られた表面修飾シリカ微粒子である。重合性シラン化合物(A1)は、硬化性組成物中でのシリカ微粒子の分散安定性を向上させるために用いられる。
 すなわち、シリカ微粒子を重合性シラン化合物(A1)で表面修飾すると、シリカ微粒子の分散安定性を向上させることができる。一方、表面修飾されていないシリカ微粒子のみを用いた場合、硬化性組成物の粘度が著しく増加し、ゲル化するので好ましくない。
 シラン化合物としては、少なくとも重合性シラン化合物(A1)が用いられ、硬化性組成物を硬化させる際の収縮率を低減させる観点から、重合性シラン化合物(A1)に加えて後述するシラン化合物(A2)を用いることができる。
 <シラン化合物(A1)>
 重合性シラン化合物(A1)は、一般式(1)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式(1)中、各記号の意味は以下のとおりである:
 R1はエチレン性不飽和基を有する炭素数11~20の炭化水素基、または、炭素数11~20の置換炭化水素基を表す。ここで置換炭化水素基は、エチレン性不飽和基を有し、かつエーテル結合および/またはエステル結合を有する。置換炭化水素基としては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基が挙げられる。
 なお、置換炭化水素基の炭素数は、これがエステル結合およびエチレン性不飽和基を有する場合、エステル結合およびエチレン性不飽和基の炭素数も含めた合計の炭素数を意味する。
 R1は好ましくはエチレン性不飽和基を有する炭素数11~20の置換炭化水素基であり、より好ましくは(メタ)アクリロイルオキシ基を有する炭素数11~20の置換炭化水素基である。
 本発明では、シリカ微粒子の表面修飾に、特定の長鎖の炭素系鎖(R1)を有する重合性シラン化合物(A1)を用いるので、硬化性組成物の粘度を低下させることができる。シリカ微粒子の表面修飾に、R1が炭素数10以下の(置換)炭化水素基のシラン化合物(例:3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン)のみを用いた場合、硬化性組成物の粘度が著しく増加し、ゲル化するので好ましくない。
 R2は水素原子または炭素数1~4の炭化水素基(例:アルキル基)を表す。
 R3はハロゲン原子(例:フッ素原子、塩素原子、臭素原子)を表す。
 R4は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基(例:アルキル基)を表す。
 aは1~3の整数であり、好ましくは1であり;bは0~2の整数であり、好ましくは0であり;cは0~3の整数であり、好ましくは0であり;aとbの和は1~3であり;aとbとcの和は1~4であり、好ましくは1~3の整数である。
 なお、aが2以上である場合に複数存在するR1は互いに同一でも異なっていてもよく、bが2である場合に複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、cが2以上である場合に複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、aとbとcの和が1または2の場合に複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。
 重合性シラン化合物(A1)としては、本発明の硬化性組成物の透明性の観点から、一般式(1’)で表される重合性シラン化合物(A1’)((メタ)アクリロイルオキシ基を有するシラン化合物)が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 式(1’)中、各記号の意味は以下のとおりである:
 R2は水素原子または炭素数1~4の炭化水素基(例:アルキル基)を表し、シラン化合物の保存安定性やハンドリング性の観点からメチル基またはエチル基であることが好ましく、シラン化合物の合成の容易さからメチル基であることが特に好ましい。
 R3はハロゲン原子(例:フッ素原子、塩素原子、臭素原子)を表し、シラン化合物の保存安定性やハンドリング性の観点から、塩素原子であることが好ましい。
 R4は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基(例:アルキル基)を表し、シラン化合物の保存安定性やハンドリング性の観点、シラン化合物の合成の容易さから、R4がメチル基またはエチル基であることが好ましい。
 R5は水素原子またはメチル基を表す。
 dは8~16の整数であり、好ましくは8~10の整数であり;eは0~2の整数であり、好ましくは0であり;fは0~3の整数であり、好ましくは0であり;eとfの和は0~3であり、好ましくは0~2の整数である。シラン化合物の合成の容易さからdが8~10の整数であり、eが0~2の整数であり、fが0であることが好ましく、dが8~10の整数であり、eが0であり、fが0であることが特に好ましい。
 なお、eが2である場合に複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、fが2以上である場合に複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、eとfの和が0または1である場合に複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。
 重合性シラン化合物(A1)、(A1’)としては、例えば、8-アクリロイルオキシオクチルジメチルメトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルメチルジメトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルジエチルメトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルエチルジメトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルジメチルエトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルメチルジエトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルジエチルエトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルエチルジエトキシシラン、8-アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルジメチルメトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルメチルジメトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルジエチルメトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルエチルジメトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルジメチルエトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルメチルジエトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルジエチルエトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルエチルジエトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン、10-アクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン、10-メタクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン、10-アクリロイルオキシデシルトリエトキシシラン、10-メタクリロイルオキシデシルトリエトキシシラン、12-アクリロイルオキシドデシルトリメトキシシラン、12-メタクリロイルオキシドデシルトリメトキシシラン、12-アクリロイルオキシドデシルトリエトキシシラン、12-メタクリロイルオキシドデシルトリエトキシシランが挙げられる。
 これらの中でも、本発明の硬化性組成物の粘度の低減および保存安定性の向上の観点から、8-メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、8-メタクリロイルオキシオクチルトリエトキシシランが好ましい。
 重合性シラン化合物(A1)は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 重合性シラン化合物(A1)は公知の方法で製造することができ、市販もされている。
 <シラン化合物(A2)>
 本発明では、必要ならば(例えば、硬化性組成物を硬化させる際の収縮率を低減させる観点から)、重合性シラン化合物(A1)に加えて、(重合性シラン化合物(A1)以外の)1種以上のシラン化合物(A2)を用いることができる。
 シラン化合物(A2)は特に限定されないが、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、フェニル基、ビニル基、スチリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、チオール基、アミノ基などを有するシラン化合物が挙げられる。
 シラン化合物(A2)として、例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、スチリ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トリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチルトリエトキシシラン、1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチルトリメトキシシランが挙げられる。
 ただし、硬化性組成物の粘度上昇やゲル化を防止する観点から、シラン化合物(A2)としては、下記一般式(2’)で表される重合性シラン化合物(A2’)を用いなくともよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(2’)中、R2~R5およびe、fはそれぞれ式(1')中の同記号と同義であり、R5が水素原子の場合はgは1~7の整数であり、R5がメチル基の場合はgは1~6の整数である。
 シラン化合物(A2)として、前記の化合物のなかでも硬化物の耐熱性の観点からジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシランが好ましい。
 シラン化合物(A2)は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよく、その種類の数は特に限定されないが、合成時の簡便化の観点から、好ましくは1~2種、より好ましくは1種である。
 《シリカ微粒子の表面修飾に用いられるシラン化合物の使用量》
 シリカ微粒子(A)(表面修飾シリカ微粒子)において、少なくとも重合性シラン化合物(A1)を含む1種以上のシラン化合物で、シリカ微粒子が表面修飾されている。表面修飾の詳細な条件は、後述する〈硬化性組成物の製造方法〉の《工程1》の欄に記載したとおりである。
 表面修飾に用いられるシラン化合物の全量(例:シラン化合物(A2)を用いる場合、重合性シラン化合物(A1)の量に加えて、シラン化合物(A2)の量を含む)は、表面修飾前のシリカ微粒子100質量部(これは溶媒を含まないシリカのみの量である。)に対して、通常5~100質量部、好ましくは20~50質量部、最も好ましくは25~35質量部である。
 シラン化合物の使用量が上記範囲を下回ると、組成物の粘度が高くなり、組成物中でのシリカ微粒子(A)の分散性が悪化してゲル化したり、前記組成物から得られる硬化物の耐熱性が低下したりする場合がある。シラン化合物の使用量が上記範囲を上回ると、シリカ微粒子の表面修飾時にシリカ微粒子間での反応が起こることにより、組成物中でのシリカ微粒子(A)の凝集またはゲル化を引き起こす場合がある。
 表面修飾に用いられるシラン化合物の全量に対して、重合性シラン化合物(A1)の量は、通常1~100質量%、好ましくは10~100質量%、更に好ましくは20~100質量%である。
 表面修飾に用いられるシラン化合物の全量に対して、重合性シラン化合物(A2’)の量は、硬化性組成物の粘度上昇やゲル化を防止する観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは0質量%である。
 《シリカ微粒子(A)の含有量》
 本発明の硬化性組成物中のシリカ微粒子(A)は、シリカ微粒子(A)における表面修飾前のシリカ微粒子換算の量と、(メタ)アクリレート化合物(B)の量との合計量100質量部に対し、シリカ微粒子(A)における表面修飾前のシリカ微粒子換算の量が1~90質量部となるように配合することが好ましく、15~65質量部であることがより好ましく、45~55質量部であることが最も好ましい。
 シリカ微粒子(A)の「表面修飾前のシリカ微粒子換算」の量とは、例えば、x質量部のシリカ微粒子をy質量部のシラン化合物にて表面修飾して得られたz質量部のシリカ微粒子(A)を含有する硬化性組成物の場合、x質量部のシリカ微粒子に基づいて算出される量を指す。
 シリカ微粒子(A)の含有量が上記範囲であれば、組成物の流動性および組成物中のシリカ微粒子(A)の分散性が良好である。よって、当該組成物を用いれば、充分な強度および耐熱性を有する硬化物を製造することができる。
 〈(メタ)アクリレート化合物(B)〉
 (メタ)アクリレート化合物(B)は、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する。
 (メタ)アクリレート化合物(B)としては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有しかつ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物(B1)、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有しかつ脂環式構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B2)が挙げられる。以下、これらを単に(メタ)アクリレート(B1)、(メタ)アクリレート(B2)ともいう。
 本発明の硬化性組成物は、(メタ)アクリレート化合物(B)として、少なくとも(メタ)アクリレート(B1)または(メタ)アクリレート(B2)のいずれか一方を含むことが好ましく、(メタ)アクリレート(B1)と(メタ)アクリレート(B2)とを共に含むことがより好ましい。
 本発明の硬化性組成物中の(メタ)アクリレート化合物(B)は、シリカ微粒子(A)における表面修飾前のシリカ微粒子換算の量と、(メタ)アクリレート化合物(B)の量との合計量100質量部に対し、(メタ)アクリレート化合物(B)の量が10~99質量部となるように配合することが好ましく、35~85質量部であることがより好ましく、45~55質量部であることが最も好ましい。
 《(メタ)アクリレート(B1)》
 (メタ)アクリレート(B1)は、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有し、かつ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物である。上記(B1)の(メタ)アクリロイルオキシ基の数は1以上であるかぎり特に限定されないが、好ましくは2以上、より好ましくは2~6である。
 (メタ)アクリレート(B1)としては、例えば、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(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、1,6-ヘキサンジオールジ(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、グリセリンジ(メタ)メタクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
 (メタ)アクリレート(B1)は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 《(メタ)アクリレート(B2)》
 (メタ)アクリレート(B2)は、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有し、かつ脂環式構造を有する(メタ)アクリレート化合物である。なお、脂環式構造とは、炭素原子が環状に結合した構造のうち、芳香環構造を除外した構造である。上記(B2)の(メタ)アクリロイルオキシ基の数は1以上であるかぎり特に限定されないが、好ましくは1~5、より好ましくは1~3である。
 上記(B2)の脂環式構造は特に限定されないが、好ましくは基本骨格としてシクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロデカン構造、イソボルニル構造、アダマンタン構造、これらの構造が連なったもの、またはこれらの構造に二重結合を加えた構造を1つ以上有するもの、より好ましくはシクロヘキサン構造、シクロペンタン構造、ジシクロペンタン構造、シクロデカン構造、トリシクロデカン構造、アダマンタン構造、またはこれらの構造に二重結合を加えた構造を1つ以上有するもの、さらに好ましくはトリシクロデカン構造またはアダマンタン構造を1つ以上有するものである。
 (メタ)アクリレート(B2)としては、例えば、
 シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、4-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート;
 シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、ボルニルジ(メタ)アクリレート、イソボルニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、アダマンチルジ(メタ)アクリレート、アダマンタンジメタノールジ(メタ)アクリレート、アダマンタンジエタノールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメチロールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサントリメタノールトリ(メタ)アクリレート、アダマンチルトリ(メタ)アクリレート、アダマンタントリメタノールトリ(メタ)アクリレート、ノルボルナントリメチロールトリ(メタ)アクリレート、トリシクロデカントリメタノールトリ(メタ)アクリレート、パーヒドロ-1,4,5,8-ジメタノナフタレン-2,3,7-(オキシメチル)トリ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート;が挙げられる。
 これらの中でも、単官能(メタ)アクリレートが好ましく、硬化物の透明性および耐熱性の観点から、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートがより好ましい。
 (メタ)アクリレート(B2)は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 (メタ)アクリレート化合物(B)は、(B1)および(B2)のいずれか一方を含むのみでもよいが、(B1)および(B2)の両方を含むことが好ましい。
 (メタ)アクリレート化合物(B)が(B1)および(B2)の両方を含む場合は、その質量比が(B1):(B2)=1:99~99:1であることが好ましく、40:60~90:10であることがより好ましく、40:60~60:40であることが最も好ましい。
 〈重合開始剤(C)〉
 重合開始剤(C)としては、例えば、ラジカルを発生する光重合開始剤および熱重合開始剤が挙げられる。これらの化合物は、本発明の硬化性組成物の硬化性に寄与する。
 光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン、2,6-ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキシドが挙げられる。これらの光重合開始剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本発明の硬化性組成物中の光重合開始剤の含有量は、組成物を適度に硬化させる量であればよく、光重合開始剤を除いた組成物100質量部に対して、通常0.01~15質量部、好ましくは0.02~10質量部、更に好ましくは0.1~5質量部である。光重合開始剤の含有量が多すぎると、組成物の保存安定性が低下したり、着色したり、架橋して硬化物を得る際の架橋が急激に進行して硬化時の割れ等の問題が発生することがある。また、光重合開始剤の含有量が少なすぎると、組成物を充分に硬化させることができないことがある。
 熱重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、t-ブチルパーオキシ(2-エチルヘキサノエート)、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカルボネート、ジラウロイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカルボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカルボネート、2,2-ジ(4,4-ジ-(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパンが挙げられる。これらの熱重合開始剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本発明の硬化性組成物中の熱重合開始剤の含有量は、組成物を適度に硬化させる量であればよく、熱重合開始剤を除いた組成物100質量部に対して、通常0.01~15質量部、好ましくは0.02~10質量部、更に好ましくは0.1~5質量部である。熱重合開始剤の含有量が多すぎると、組成物の保存安定性が低下したり、着色したり、架橋して硬化物を得る際の架橋が急激に進行して硬化時の割れ等の問題が発生することがある。また、熱重合開始剤の含有量が少なすぎると、組成物を充分に硬化させることができないことがある。
 〈その他の成分〉
 本発明の硬化性組成物は、上記必須成分(A)~(C)の他に、必要に応じて、組成物の粘度、ならびに硬化物の透明性および耐熱性等の特性を損なわない範囲で、重合禁止剤、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、光安定剤、顔料、他の無機フィラー等の充填剤、反応性希釈剤、その他改質剤等を含有してもよい。
 なお、本発明の硬化性組成物は、実質的に有機溶媒および水を含有しないことが好ましい。ここでいう実質的とは、本発明の硬化性組成物を用いて実際に硬化物を得る際に、脱溶媒する工程を再度経る必要がないことを意味し、具体的には、硬化性組成物中の有機溶媒および水のそれぞれの残存量が、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下であることを意味する。
 《重合禁止剤》
 重合禁止剤は、保存中に硬化性組成物の含有成分が重合反応を起こすことを防止するために用いることができる。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン、p-t-ブチルカテコール、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノールが挙げられる。
 重合禁止剤の含有量は、組成物の透明性、硬化物の耐熱性の観点から、重合禁止剤を除いた硬化性組成物100質量部に対して0.1質量部以下であることが好ましい。重合禁止剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 《レベリング剤》
 レベリング剤としては、例えば、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエステル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物、アラルキル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物およびポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物が挙げられる。レベリング剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 《酸化防止剤》
 酸化防止剤とは、フリーラジカルなどの酸化促進因子を捕捉する機能を有する化合物である。酸化防止剤としては、工業的に一般に使用される酸化防止剤であれば特に限定はなく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤が挙げられる。
 フェノール系酸化防止剤としては、例えば、イルガノックス1010(IRGANOX1010:ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1076(IRGANOX 1076:オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1330(IRGANOX 1330:3,3’,3’’,5,5’,5’’-ヘキサ-t-ブチル-a,a’,a’’-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス3114(IRGANOX 3114:1,3,5-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス3790(IRGANOX 3790:1,3,5-トリス((4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-キシリル)メチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1035(IRGANOX 1035:チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ- t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1135(IRGANOX 1135:ベンゼンプロパン酸、3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ、C7-C9側鎖アルキルエステル、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス1520L(IRGANOX 1520L:4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス3125(IRGANOX 3125、BASFジャパン(株)製)、イルガノックス565(IRGANOX 565:2,4-ビス(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ3’,5’-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、BASFジャパン(株)製)、アデカスタブAO-80(アデカスタブAO-80:3,9-ビス(2-(3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ)-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、(株)ADEKA製)、スミライザーBHT(Sumilizer BHT、住友化学(株)製)、スミライザーGA-80(Sumilizer GA-80、住友化学(株)製)、スミライザーGS(Sumilizer GS、住友化学(株)製)、シアノックス1790(Cyanox 1790、(株)サイテック製)、ビタミンE(エーザイ(株)製)が挙げられる。
 リン系酸化防止剤としては、例えば、イルガフォス168(IRGAFOS 168:トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト、BASFジャパン(株)製)、イルガフォス12(IRGAFOS 12:トリス[2-[[2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンゾ[d、f][1,3,2]ジオキサフォスフィン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、BASFジャパン(株)製)、イルガフォス38(IRGAFOS 38:ビス(2,4-ビス(1,1-ジメチルエチル)-6-メチルフェニル)エチルエステル亜りん酸、BASFジャパン(株)製)、アデカスタブ329K((株)ADEKA製)、アデカスタブPEP36((株)ADEKA製)、アデカスタブPEP-8((株)ADEKA製)、Sandstab P-EPQ(クラリアント社製)、ウェストン618(Weston 618、GE社製)、ウェストン619G(Weston 619G、GE社製)、ウルトラノックス626(Ultranox 626、GE社製)、スミライザーGP(Sumilizer GP:6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンズ[d,f][1.3.2]ジオキサホスフェピン)、住友化学(株)製)が挙げられる。
 硫黄系酸化防止剤としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル、ジミリスチルまたはジステアリル等のジアルキルチオジプロピオネート化合物、テトラキス[メチレン(3-ドデシルチオ)プロピオネート]メタン等のポリオールのβ-アルキルメルカプトプロピオン酸エステル化合物が挙げられる。
 酸化防止剤の含有量は、多量に加えると着色したり、硬化を妨げることがあることから、酸化防止剤を除いた硬化性組成物100質量部に対して0.1~10質量部であることが好ましい。酸化防止剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 《紫外線吸収剤》
 紫外線吸収剤とは、一般的に波長約200~380nmの紫外線を吸収して、熱や赤外線などのエネルギーに変化させて放出させることができる化合物である。
 紫外線吸収剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば特に限定はなく、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ジフェニルメタン系、2-シアノプロペン酸エステル系、サリチル酸エステル系、アントラニレート系、ケイヒ酸誘導体系、カンファー誘導体系、レゾルシノール系、オキザリニド系、クマリン誘導体系の紫外線吸収剤等を本発明に使用することができる。紫外線吸収剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2,2-メチレンビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6[(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]]、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2-[5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル]-4-メチル-6-(t-ブチル)フェノールが挙げられる。
 トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-[(ヘキシル)オキシ]-フェノール、2,4,6-トリス-(ジイソブチル4’-アミノ-ベンザルマロネート)-s-トリアジン、4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-プロピルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンが挙げられる。
 ジフェニルメタン系紫外線吸収剤としては、例えば、ジフェニルメタノン、メチルジフェニルメタノン、4-ヒドロキシジフェニルメタノン、4-メトキシジフェニルメタノン、4-オクトキシジフェニルメタノン、4-デシルオキシジフェニルメタノン、4-ドデシルオキシジフェニルメタノン、4-ベンジルオキシジフェニルメタノン、4,2’,4’-トリヒドロキシジフェニルメタノン、2’-ヒドロキシ-4,4’-ジメトキシジフェニルメタノン、4-(2-エチルヘキシルオキシ)-2-ヒドロキシ-ジフェニルメタノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、ベンゾインエチルエーテルが挙げられる。
 2-シアノプロペン酸エステル系紫外線吸収剤としては、例えば、エチルα-シアノ-β,β-ジフェニルプロペン酸エステルおよびイソオクチルα-シアノ-β,β-ジフェニルプロペン酸エステルが挙げられる。
 サリチル酸エステル系紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸イソセチル、サリチル酸オクチル、サリチル酸グリコール、サリチル酸フェニルが挙げられる。アントラニレート系紫外線吸収剤としては、例えば、メンチルアントラニレートが挙げられる。
 ケイヒ酸誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、エチルヘキシルメトキシシンナメート、イソプロピルメトキシシンナメート、イソアミルメトキシシンナメート、ジイソプロピルメチルシンナメート、グリセリル-エチルヘキサノエートジメトキシシンナメート、メチル-α-カルボメトキシシンナメート、メチル-α-シアノ-β-メチル-p-メトキシシンナメートが挙げられる。
 カンファー誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、ベンジリデンカンファー、ベンジリデンカンファースルホン酸、カンファーベンザルコニウムメトスルフェート、テレフタリリデンジカンファースルホン酸、ポリアクリルアミドメチルベンジリデンカンファーが挙げられる。レゾルシノール系紫外線吸収剤としては、例えば、ジベンゾイルレゾルシノールビス(4-t-ブチルベンゾイルレゾルシノール)が挙げられる。
 オキザリニド系紫外線吸収剤としては、例えば、4,4’-ジ-オクチルオキシオキザニリド、2,2’-ジエトキシオキシオキザニリド、2,2’-ジ-オクチルオキシ-5,5’-ジ-t-ブチルオキザニリド、2,2’-ジ-ドデシルオキシ-5,5’-ジ-t-ブチルオキザニリド、2-エトキシ-2’-エチルオキザニリド、N,N’-ビス(3-ジメチルアミノプロピル)オキザニリド、2-エトキシ-5-t-ブチル-2’-エトキシオキザニリドが挙げられる。クマリン誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、7-ヒドロキシクマリンが挙げられる。
 《赤外線吸収剤》
 赤外線吸収剤としては、例えば、金属錯体系化合物を用いることができ、具体的にはフタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、ジチオール金属錯体系化合物が挙げられる。
 《光安定剤》
 光安定剤とは、光エネルギーによって発生したラジカルによる自動酸化分解を低減させ、硬化物の劣化を抑制する効能を有する化合物である。
 光安定剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば特に限定はなく、例えば、ヒンダードアミン系化合物(以下「HALS」ともいう。)、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物が挙げられる。なお、光安定剤のなかには(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物も含まれる。(メタ)アクリロイルオキシ基を有する光安定剤のなかには前記(メタ)アクリレート化合物(B)に該当するものもあるが、それらは(メタ)アクリレート化合物(B)であると同時に光安定剤であるとみなす。
 HALSとしては、例えば、N,N’,N’’,N’’’-テトラキス-(4,6-ビス-(ブチル-(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ)-トリアジン-2-イル)-4,7-ジアザデカン-1,10-ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5-トリアジンとN,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ[{(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}]、1,6-ヘキサンジアミン-N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)とモルフォリン-2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンとの重縮合物、ポリ[(6-モルフォリノ-s-トリアジン-2,4-ジイル)[(2,2,6,6,-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ]-ヘキサメチレン[(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ]などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量HALS;コハク酸ジメチルと4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールと3,9-ビス(2-ヒドロキシ-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量HALS;ペンタメチルピペリジニルメタクリレートが挙げられる。
 光安定剤の含有量は、着色性の観点から、光安定剤を除いた硬化性組成物100質量部に対して0.1~10質量部であることが好ましい。光安定剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 《充填剤、顔料》
 充填剤または顔料としては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、クレー、アルミノケイ酸塩、アエロジル(登録商標)、黒鉛、カーボンナノチューブ、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ステアリン酸亜鉛、亜鉛華、ベンガラ、アゾ顔料が挙げられる。
 〈硬化性組成物の粘度〉
 本発明の硬化性組成物の、B型粘度計DV-III ULTRA(BROOKFIELD社製)で測定される25℃における粘度は、通常50~20,000mPa・s、好ましくは100~8,000mPa・sである。
 本発明の硬化性組成物は、溶媒を含有していなくとも適度な粘度を有しており、良好なハンドリング性を有する。これは、上述のシリカ微粒子の表面修飾に基づくシリカ微粒子(A)の、(メタ)アクリレート化合物(B)との高い反応性および相溶性、(メタ)アクリレート化合物(B)中における高い分散安定性に起因する。
 〈硬化性組成物の製造方法〉
 本発明の硬化性組成物は、例えば、シリカ微粒子を上述のシラン化合物で表面修飾して、シリカ微粒子(A)を得る工程(工程1);工程1で得られたシリカ微粒子(A)と、(メタ)アクリレート化合物(B)と、必要に応じてその他の成分とを混合して、混合液を得る工程(工程2);工程2で得られた混合液から揮発分を留去(以下「脱溶媒」ともいう。)して、混合物を得る工程(工程3);工程3で得られた混合物に重合開始剤(C)と、必要に応じてその他の成分とを添加・混合して、硬化性組成物を得る工程(工程4)を順次行うことにより、製造することができる。
 《工程1》
 工程1では、シリカ微粒子を、少なくとも重合性シラン化合物(A1)を含む1種以上のシラン化合物で表面修飾する。表面修飾では、シリカ微粒子の表面において、シラン化合物の加水分解・縮重合が進行する。
 シリカ微粒子としては、硬化性組成物におけるその分散性の点から、有機溶媒にシリカ微粒子が分散してなる分散体(コロイダルシリカ)を用いることが好ましい。前記有機溶媒としては、硬化性組成物中に含有される有機成分(例:(メタ)アクリレート化合物(B))が溶解するものを用いることが好ましい。
 上記分散体中のシリカ微粒子の含有量は、硬化性組成物におけるその分散性の点から、通常1~60質量%、好ましくは10~50質量%、更に好ましくは20~40質量%である。
 上記有機溶媒としては、例えば、アルコール溶媒、ケトン溶媒、エステル溶媒およびグリコールエーテル溶媒が挙げられる。工程3における揮発分の留去のしやすさから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、n-プロピルアルコール等のアルコール溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;などの有機溶媒が好ましい。
 上記分散体は従来公知の方法で製造することができ、市販されている。その他の上記で説明したシリカ微粒子も、従来公知の方法で製造することができ、また市販もされている。
 表面修飾は、シリカ微粒子(好ましくはコロイダルシリカ)を反応器に入れ、攪拌しながら、少なくとも重合性シラン化合物(A1)を含む1種以上のシラン化合物を添加して、攪拌混合し、さらに当該シラン化合物の加水分解を行うのに必要な水および触媒を添加して、攪拌しながら、当該シラン化合物を加水分解し、シリカ微粒子表面にて縮重合させることにより行う。
 加水分解の過程において、シラン化合物の加水分解による消失は、ガスクロマトグラフィーにより確認することができる。その測定条件は、実施例に記載したとおりである。
 〈シリカ微粒子(A)〉の欄で上述したように、シリカ微粒子を表面修飾する際のシラン化合物の使用量(例:シラン化合物(A2)を用いる場合、重合性シラン化合物(A1)の量に加えて、シラン化合物(A2)の量を含む)は、表面修飾前のシリカ微粒子100質量部に対して、通常5~100質量部、好ましくは20~50質量部、最も好ましくは25~35質量部である。
 加水分解を行うのに必要な水の量は、シラン化合物1モル等量に対して通常0.1~10モル等量であり、好ましくは1~10モル等量、より好ましくは1~5モル等量である。水の量が過度に少ないと、加水分解速度が極端に遅くなり経済性に欠ける、表面修飾が充分進行しない、などの恐れがある。水の量が過度に多いと、シリカ微粒子(A)がゲルを形成する恐れがある。
 加水分解を行う際には、通常、加水分解反応用の触媒が使用される。
 加水分解反応用の触媒としては、例えば、塩酸(塩化水素水溶液)、酢酸、硫酸およびリン酸等の無機酸;蟻酸、プロピオン酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸、安息香酸、フタル酸およびマレイン酸等の有機酸;水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムおよびアンモニア等のアルカリ触媒;有機金属;金属アルコキシド;ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチレートおよびジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物;アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)およびジルコニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)等の金属キレート化合物;ホウ素ブトキシドおよびホウ酸等のホウ素化合物が挙げられる。これらの中でも、水への溶解性や、充分な加水分解速度が得られることから、塩酸、酢酸、マレイン酸およびホウ素化合物が好ましい。
 加水分解反応用の触媒は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 工程1において1種または複数種のシラン化合物の加水分解を行う際には、非水溶性触媒を使用してもよいが、水溶性触媒を使用することが好ましい。加水分解反応用の水溶性触媒を使用する場合は、水溶性触媒を適当量の水に溶解し、反応系に添加すると、触媒を均一に分散させることができるので好ましい。
 加水分解に使用される触媒の添加量は、特に限定されない。なお、上記触媒は水に溶解した水溶液として加水分解反応に使用されることがあるが、その場合には、上記触媒の添加量は、水溶液中に含まれる触媒(例えば、酸や塩基)のみの量を表す。
 加水分解反応の反応温度は特に限定されないが、通常10~80℃の範囲であり、好ましくは20~50℃の範囲である。反応温度が過度に低いと、加水分解速度が極端に遅くなり経済性に欠ける、表面修飾が充分進行しない、などの恐れがある。反応温度が過度に高いと、ゲル化反応が起こりやすくなる傾向がある。
 加水分解反応を行うための反応時間は特に限定されないが、通常10分間~48時間、好ましくは30分間~24時間の範囲である。
 なお、工程1における2種以上のシラン化合物による表面修飾は、シラン化合物ごとに逐次に行ってもよいが、同時に一段で行う方が反応プロセスの単純化や効率化の点で好ましい。
 《工程2》
 工程2において、工程1で得られたシリカ微粒子(A)と、(メタ)アクリレート化合物(B)と、必要に応じてその他の成分とを混合する方法としては、特に制限は無いが、例えば、室温または加熱条件下でミキサー、ボールミルまたは3本ロールなどの混合機により前記各成分を混合する方法、工程1を行った反応器中で連続的に攪拌しながら(メタ)アクリレート化合物(B)と、必要に応じてその他の成分とを添加・混合する方法が挙げられる。
 《工程3》
 工程3において、シリカ微粒子(A)と(メタ)アクリレート化合物(B)等との混合液から有機溶媒および水等の揮発分の留去(脱溶媒)を行うには、減圧状態で当該混合液を加熱することが好ましい。
 温度は、20~100℃に保つことが好ましく、凝集ゲル化防止と脱溶媒スピードとのバランスで、より好ましくは30~70℃、更に好ましくは30~50℃である。温度を上げすぎると、硬化性組成物の流動性が極端に低下したり、ゲル状になってしまったりすることがある。
 減圧する際の真空度は、通常10~4,000kPaであり、脱溶媒スピードと凝集ゲル化防止とのバランスを図る上で、更に好ましくは10~1,000kPa、最も好ましくは10~500kPaである。真空度の値が大きすぎると、脱溶媒スピードが極端に遅くなり経済性に欠けることがある。
 脱溶媒後の混合物は、実質的に有機溶媒および水を含有しないことが好ましい。ここでいう実質的とは、本発明の硬化性組成物を用いて実際に硬化物を得る際に、脱溶媒する工程を再度経る必要がないことを意味し、具体的には、硬化性組成物中の有機溶媒および水のそれぞれの残存量が、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下であることを意味する。
 工程3においては、脱溶媒する前に、脱溶媒後の混合物100質量部に対して0.1質量部以下の添加量となるように、重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤は、脱溶媒過程中や脱溶媒後の硬化性組成物の保存中にその含有成分が重合反応を起こすことを防止するために用いることができる。
 工程3は、工程2で得られた、シリカ微粒子(A)と(メタ)アクリレート化合物(B)等との混合液を専用の装置に移して行うこともできるし、工程2を工程1で実施した反応器を用いて行ったのであれば、工程2に引き続いて当該反応器中で行うこともできる。
 《工程4》
 工程4において、工程3で脱溶媒後の混合物に重合開始剤(C)と、必要に応じてその他の成分とを添加・混合する方法としては、特に制限は無いが、例えば、室温でミキサー、ボールミルまたは3本ロールなどの混合機により前記各成分を混合する方法、工程1~3を行った反応器中で連続的に攪拌しながら重合開始剤(C)と、必要に応じてその他の成分とを添加・混合する方法が挙げられる。
 さらに、このような重合開始剤(C)等の添加・混合を行って得られた硬化性組成物に対して、必要に応じて濾過を行ってもよい。この濾過は、硬化性組成物中のゴミ等の外来の異物除去を目的として行う。濾過方法には、特に制限は無いが、加圧濾過孔径1.0μmのメンブレンタイプ、カートリッジタイプ等のフィルターを使用し、加圧濾過する方法が好ましい。
 以上のようにして、本発明の硬化性組成物が得られる。
 〔硬化物〕
 本発明の硬化性組成物を硬化させることにより、硬化物が得られる。
 本発明の硬化物は、重合性シラン化合物(A1)を含む少なくとも1種以上のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子(A)および(メタ)アクリレート化合物(B)等が強固に硬化したことにより、耐熱性に優れ(指標として、線膨張係数が小さい)、しかも従来品と同等以上の透明性を有する(指標として、光線透過率が大きい)。したがって、前記硬化物は、後述するように光学材料・電子材料として好適に用いることができる。
 表面修飾されたシリカ微粒子(A)を含有せず、(メタ)アクリレート化合物(B)を含有する硬化性組成物からなる硬化物に対して、重合性シラン化合物(A1)を含む少なくとも1種以上のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子(A)を含有し、(メタ)アクリレート化合物(B)を含有する硬化性組成物からなる本発明の硬化物は、35℃から250℃までの範囲における平均線膨張係数が、好ましくは10ppm以上、より好ましくは20ppm以上小さくなる。平均線膨脹係数の測定方法の詳細は、実施例に記載したとおりである。
 本発明の硬化性組成物の硬化時の収縮率は、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは8%以下である。収縮率の定義・測定方法の詳細は、実施例に記載したとおりである。
 〔硬化物の製造方法〕
 本発明の硬化物の製造方法は、本発明の硬化性組成物を硬化させる工程を有する。
 硬化の方法としては、例えば、活性エネルギー線の照射によりエチレン性不飽和基を架橋させる方法、熱をかけてエチレン性不飽和基を熱重合させる方法があり、これらを併用することもできる。
 硬化性組成物に紫外線等の活性エネルギー線を照射して硬化させる場合は、上記の工程4において、硬化性組成物中に光重合開始剤を含有させる。硬化性組成物に熱をかけて硬化させる場合は、上記の工程4において、硬化性組成物中に熱重合開始剤を含有させる。
 本発明の硬化物は、例えば、本発明の硬化性組成物をガラス板、プラスチック板、金属板またはシリコンウエハ等の基板上に塗布して塗膜を形成した後、当該塗膜に活性エネルギー線を照射することによって、あるいは当該塗膜を加熱することによって、得ることができる。硬化のために、活性エネルギー線の照射と加熱との両方を行ってもよい。
 前記硬化性組成物の塗布方法としては、例えば、バーコーター、アプリケーター、ダイコーター、スピンコーター、スプレーコーター、カーテンコーターまたはロールコーターなどによる塗布、スクリーン印刷などによる塗布、ならびにディッピングなどによる塗布が挙げられる。
 本発明の硬化性組成物の基板上への塗布量は特に限定されず、目的に応じて適宜調整することができ、活性エネルギー線照射および/または加熱での硬化処理後に得られる塗膜の膜厚が、1μm~10mmとなる量が好ましく、10~1000μmとなる量がより好ましい。
 硬化のために使用される活性エネルギー線としては、電子線、または紫外から赤外の波長範囲の光が好ましい。光源としては、例えば、紫外線であれば超高圧水銀光源またはメタルハライド光源、可視光線であればメタルハライド光源またはハロゲン光源、赤外線であればハロゲン光源が使用できるが、この他にもレーザー、LEDなどの光源が使用できる。
 活性エネルギー線の照射量は、光源の種類、塗膜の膜厚などに応じて適宜設定されるが、好ましくは(メタ)アクリレート化合物(B)の(メタ)アクリロイルオキシ基の反応率が80%以上、より好ましくは90%以上になるように適宜設定できる。反応率は、赤外吸収スペクトルにより、反応前後の(メタ)アクリロイルオキシ基の吸収ピーク強度の変化から算出される。
 また、活性エネルギー線を照射して硬化させた後、必要に応じて、加熱処理(アニール処理)をして硬化を更に進行させてもよい。その際の加熱温度は80~220℃の範囲にあることが好ましく、加熱時間は10分~60分の範囲にあることが好ましい。
 本発明の硬化性組成物の硬化のために加熱処理により熱重合させる場合は、加熱温度は、好ましくは80~200℃の範囲であり、より好ましくは100~160℃の範囲である。加熱温度が前記範囲を下回ると、加熱時間を長くする必要があり経済性に欠ける傾向にあり、加熱温度が前記範囲を上回ると、エネルギーコストがかかるうえに、加熱昇温時間および降温時間がかかるため経済性に欠ける傾向にある。
 加熱時間は、加熱温度、塗膜の膜厚などに応じて適宜設定されるが、好ましくは(メタ)アクリレート化合物(B)の(メタ)アクリロイルオキシ基の反応率が80%以上、より好ましくは90%以上になるように適宜設定できる。反応率は、上述したように、赤外吸収スペクトルにより、反応前後の(メタ)アクリロイルオキシ基の吸収ピーク強度の変化から算出される。
 〔光学材料・電子材料〕
 本発明の硬化物は、透明板、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池用基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等の光学材料・電子材料として、好適に用いることができる。
 以下、本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。以下の実施例等の記載において、特に言及しない限り、「部」は「質量部」を示す。
 〈硬化性組成物の調製〉
 [実施例1]
 表面修飾されるシリカ微粒子として、イソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ(シリカ微粒子含量30質量%、平均粒子径10~20nm、商品名:スノーテックIPA-ST;日産化学工業(株)製)を用いた。
 セパラブルフラスコにイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ100g(溶媒を含む量)を入れ、当該セパラブルフラスコにシラン化合物(A1)として8-メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン(MOS)を9g(コロイダルシリカ中の表面修飾前のシリカ微粒子量100部に対して30部となる量)加え、攪拌混合し、さらに濃度0.1825質量%の塩酸を2g加え、25℃で24時間撹拌することにより、シリカ微粒子の表面修飾を行い、表面修飾シリカ微粒子を含む分散液を得た。
 シラン化合物(ここではMOS)の加水分解による消失は、ガスクロマトグラフィー(型式6850;アジレント(株)製)により確認した。無極性カラムDB-1(J&W社製)を使用し、温度50~300℃、昇温速度10℃/分、キャリアガスとしてHeを使用し、流量1.2cc/分、水素炎イオン化検出器にて内部標準法で測定した。MOSは、上記塩酸を添加後24時間で消失した。
 前記表面修飾シリカ微粒子を含む分散液に、(メタ)アクリレート(B1)としてトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)を15g(分散液中の表面修飾前換算のシリカ微粒子量50部に対して、25部となる量)と、(メタ)アクリレート(B2)としてアダマンチルメタクリレート(ADMA)15g(分散液中の表面修飾前換算のシリカ微粒子量50部に対して、25部となる量)と、酸化防止剤としてイルガノックス1135(IRGANOX1135:ベンゼンプロパン酸、3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ、C7-C9側鎖アルキルエステル;BASFジャパン(株)製)0.09g(分散液中の表面修飾前換算のシリカ微粒子量と、TMPTAとADMAの合計質量100部に対して0.15部となる量)と、HALSとしてペンタメチルピペリジニルメタクリレート(商品名:FA-711MM;日立化成(株)製)0.09g(分散液中の表面修飾前換算のシリカ微粒子量と、TMPTAとADMAの合計質量100部に対して0.15部となる量)を加え、均一に混合した。その後、攪拌しながら40℃、100kPaにて減圧加熱して、揮発分を除去して母液を得た。
 得られた母液100部に、熱重合開始剤としてパーブチルO(日油(株)製)1.0部を添加して、硬化性組成物(X-1)を得た。結果を表1に示す。
 [実施例2]
 シラン化合物を、表面修飾前のシリカ微粒子100部に対して、8-メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン(MOS)18部とフェニルトリメトキシシラン(PhS)12部との混合物に替えたこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物(X-2)を得た。
 [実施例3]~[実施例7]
 実施例2において、各成分の使用量を表1に記載のとおりに変更したこと以外は実施例2と同様にして、硬化性組成物(X-3)~(X-7)を得た。
 [比較例1]
 実施例1において、シリカ微粒子およびシラン化合物を用いず、(メタ)アクリレート化合物(B)の使用量を表2に記載のとおりに変更した以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物(Y-1)を得た。なお、本比較例は、実施例1と異なり、組成物中にコロイダルシリカ分散液由来の溶媒は添加されていないため、溶媒留去の工程は省略した。
 [比較例2]
 実施例1において、シラン化合物により表面修飾されたシリカ微粒子を使用せず、未修飾のイソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカをそのまま使用し、各成分の使用量を表2に示したように変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物(Y-2)を得た。
 [実施例8~16、比較例3~32]
 実施例1において、シリカ微粒子、シラン化合物および(メタ)アクリレート化合物(B)の、種類・添加量を表2~8に示したように変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物(X-8)~(X-16)、(Y-3)~(Y-32)を得た。
 ただし、表中の「重合系」の欄に「光重合」と記載のある例については、実施例1における熱重合開始剤の代わりに、光重合開始剤として1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(商品名:イルガキュア184、BASFジャパン(株)製)を母液100部に対して0.5部加えた。
 なお、シリカ微粒子の添加量がゼロである例は、比較例1のようにシリカ微粒子を添加しない組成物を示すものであり、よって比較例1と同様に溶媒留去の工程は省略している。また、シラン化合物の添加量がゼロである例は、比較例2のように未修飾のコロイダルシリカをそのまま添加した組成物を示す。
 また、表中「重合系」の欄が空欄の例は、重合開始剤を添加するより前の時点で組成物がゲル化し、その後の操作(重合開始剤の添加・硬化・物性評価)が不可能であったことを示す。
 〈硬化膜の製造〉
 硬化性組成物(熱硬化系;ゲル化していないもの)(X-1)~(X-7)、(X-10)~(X-12)、(Y-1)、(Y-3)、(Y-4)、(Y-7)、(Y-14)、(Y-16)、(Y-17)、(Y-19)、(Y-20)を、それぞれ別々のガラス基板上に、硬化膜の厚さが約500~550μmまたは約200μmになるように塗布して塗膜を形成し、130℃で30分間加熱処理して塗膜を硬化させた。
 硬化性組成物(光硬化系;ゲル化していないもの)(X-8)、(X-9)、(X-13)~(X-16)、(Y-8)、(Y-12)、(Y-13)、(Y-23)、(Y-26)、(Y-30)~(Y-32)を、それぞれ別々のガラス基板上に、硬化膜の厚さが約500~550μmまたは約200μmになるように塗布して塗膜を形成し、超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置を用いて5J/cm2の強度で塗膜を露光することにより、塗膜を硬化させた。
 〈性能評価方法〉
 (1)粘度
 各硬化性組成物の粘度は、B型粘度計DV-III ULTRA(BROOKFIELD社製)を用いて、25℃で測定した。粘度が適度に低いほど、ハンドリング性が良好な硬化性組成物である。
 (2)収縮率
 上記硬化性組成物(ゲル化していないもの)のうち、光重合開始剤を加えた硬化性組成物の収縮率は、それぞれ別々のシリコン基板上に当該硬化性組成物をスピンコートし(硬化膜の厚さが約500μmとなる条件)、上記〈硬化膜の製造〉と同様の露光条件にて窒素雰囲気中で硬化させた。硬化前後の膜厚を膜厚計(フィルムメトリクス(株)製、F20-NIR)で測定し、下記式により収縮率を求めた。収縮率が低いほど、成形性に優れた硬化性組成物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 上記硬化性組成物(ゲル化していないもの)のうち、熱重合開始剤を加えた硬化性組成物の収縮率は、硬化性組成物の硬化前の比重を密度比重計(DA-650;京都電子工業(株)製)で測定し、〈硬化膜の製造〉の欄で記載した条件で硬化した後の比重を自動比重計(DMA-220H;新光電子(株)製)により測定し、下記式により求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 (3)線膨張係数
 上記〈硬化膜の製造〉で得られた厚さ約200μmの硬化膜の線膨張係数を、熱機械分析装置(TMA/SS6100、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製)を用いて、窒素雰囲気下で、20mNの加重をかけて、30℃から300℃まで、またはガラス転移点まで5℃/分で昇温して測定した。35℃から250℃までの範囲または30℃からガラス転移点以下の温度までの範囲での平均線膨張係数を算出した。平均線膨張係数が小さいほど、耐熱性に優れた硬化膜である。
 (4)光線透過率
 上記〈硬化膜の製造〉で得られた厚さ約500~550μmの硬化膜の波長400nmでの光線透過率(T%)を、分光光度計(日本分光(株)製、UV3600)を用いて測定した。光線透過率が大きいほど、透明性に優れた硬化膜である。
 以上の評価結果を表1~8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表中、シリカ微粒子およびシラン化合物(A1),(A2)および(メタ)アクリレート(B1),(B2)の組成の数値の単位は質量部である。ただし、シラン化合物(A1)および(A2)の量は、表面修飾前のシリカ微粒子100部に対する、その表面修飾に用いたシラン化合物の量である。また、シリカ微粒子量(表面修飾されたシリカ微粒子(A)においては表面修飾前のシリカ微粒子換算の質量、未修飾のシリカ微粒子においてはそのままの質量)と(メタ)アクリレート(B1)および(メタ)アクリレート(B2)の量との合計が100部となるように設定される。
 表中、シリカ微粒子の粒径が10nmとあるのは、イソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ(シリカ微粒子含量30質量%、平均粒子径10~20nm、商品名:スノーテックIPA-ST;日産化学工業(株)製)であり、粒径が200nmとあるのは、メチルエチルケトン分散型コロイダルシリカ(シリカ微粒子含量40質量%、平均粒子径200nm、商品名:スノーテックMEK-ST-2040;日産化学工業(株)製)であり、粒径が500nmとあるのは、イソプロピルアルコール分散型球状シリカ(シリカ微粒子含量60質量%、平均粒子径500nm、商品名:アドマファインSC-2050;(株)アドマテックス製)である。
 表中のシラン化合物の記号の意味は以下のとおりである。
・MOS:8-メタクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン
・PhS:フェニルトリメトキシシラン
・MPS:3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン
・VTS:ビニルトリメトキシシラン
 表中の(メタ)アクリレート化合物(B)の記号の意味は以下のとおりである。
・TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
       (3官能モノマー:日本化薬(株)製)
・APG700:ポリプロピレングリコール(#700)ジアクリレート(2官能モノマー;商品名:NKエステル APG-700;新中村化学工業(株)製)
・ADMA:アダマンチルメタクリレート
     (単官能モノマー;大阪有機化学工業(株)製)
・IRR214K:ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート(2官能モノマー;商品名:IRR214-K;ダイセル・サイテック(株)製))
 《表1~2について》
 硬化性組成物(X-1)~(X-7)は、適度な粘度を有しており、ハンドリング性に優れ、硬化収縮が小さい。さらに、硬化性組成物(X-1)~(X-7)を熱重合して得られる硬化物は、平均線膨張係数が小さく、光線透過率が高い。一方、シリカ微粒子を含有していない硬化性組成物(Y-1)から得られる硬化物は、硬化性組成物(X-1)~(X-7)から得られる硬化物よりも概して平均線膨張係数が高く、収縮率も高い。シリカ微粒子を表面修飾しない硬化性組成物(Y-2)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、シリカ微粒子の分散安定性が向上する。
 シリカ微粒子をPhSのみで表面修飾して得られた硬化性組成物(Y-3)は、MOSのみを用いた硬化性組成物(X-1)よりも粘度が著しく高い。また、硬化性組成物(Y-3)から得られる硬化物の透過率も、硬化性組成物(X-1)から得られる硬化物の透過率よりも低い。また、シリカ微粒子をMPSのみで表面修飾して得られた硬化性組成物(Y-4)は、MOSのみを用いた硬化性組成物(X-1)に比べ、粘度が高く、線膨張係数および収縮率の値も劣っているものであった。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。また、硬化物の耐熱性が向上する。
 シリカ微粒子をMOSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(X-2)と、シリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-5)とを比較すると、硬化性組成物(Y-5)はゲル化した。また、シリカ微粒子を増やした硬化性組成物(Y-6)についてもゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 また、シリカ微粒子を減らした硬化性組成物(X-7)と硬化性組成物(Y-7)とを比較すると、硬化性組成物(X-7)の硬化物のほうが硬化性組成物(Y-7)の硬化物よりも収縮率が低い。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、成形性が高い硬化性組成物が得られる。
 《表3について》
 硬化性組成物(X-8)、(X-9)は、適度な粘度を有しており、ハンドリング性に優れ、硬化収縮が小さい。さらに、硬化性組成物(X-8)、(X-9)を光重合して得られる硬化物は、平均線膨張係数が小さく、光線透過率が高い。一方、シリカ微粒子を含有していない硬化性組成物(Y-8)から得られる硬化物は、硬化性組成物(X-8)、(X-9)から得られる硬化物よりも平均線膨張係数が高く、収縮率も高い。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、硬化物の耐熱性が向上する。
 シリカ微粒子を表面修飾しない硬化性組成物(Y-9)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、シリカ微粒子の分散安定性が向上する。
 シリカ微粒子をMPSのみまたはVTSのみで表面修飾して得られた硬化性組成物(Y-10)および(Y-11)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 シリカ微粒子をMOSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(X-9)と、シリカ微粒子をVTSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-12)とを比較すると、硬化性組成物(X-9)から得られる硬化物の透過率は、硬化性組成物(Y-12)の透過率よりも高い。シリカ微粒子をMOSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(X-9)と、シリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-13)とを比較すると、硬化性組成物(X-9)の硬化物の平均線膨張係数は、硬化性組成物(Y-13)の硬化物の平均線膨張係数よりも低い。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、硬化物の耐熱性および透明性が向上する。
 《表4について》
 硬化性組成物(X-10)は、適度な粘度を有しており、ハンドリング性に優れ、硬化収縮が小さい。さらに、硬化性組成物(X-10)を熱重合して得られる硬化物は、光線透過率が高い。一方、シリカ微粒子を含有していない硬化性組成物(Y-14)は、硬化性組成物(X-10)の硬化物よりも収縮率が高い。したがって、前記シラン化合物(A1)で表面修飾したシリカ微粒子を配合することにより、収縮率が低く成形性に優れる硬化性組成物が得られる。
 また、シリカ微粒子を表面修飾しない硬化性組成物(Y-15)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 シリカ微粒子をMOSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(X-10)と、シリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-16)とを比較すると、硬化性組成物(X-10)のほうが粘度が低く、収縮率も低い。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られ、収縮率が低減し、成形性が高くなる。
 《表5について》
 硬化性組成物(X-11)を熱重合して得られる硬化物は、平均線膨張係数が低く、光線透過率が高い。一方、シリカ微粒子を含有していない硬化性組成物(Y-17)は、硬化性組成物(X-11)よりも収縮率が高い。さらに硬化物の平均線膨張係数が高い。したがって、前記シラン化合物(A1)で表面修飾したシリカ微粒子を配合することにより、収縮率が低く成形性に優れる硬化性組成物が得られる。
 また、シリカ微粒子を表面修飾しない硬化性組成物(Y-18)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 シリカ微粒子をMOSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(X-11)と、シリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-19)とを比較すると、硬化性組成物(X-11)の硬化物のほうが硬化性組成物(Y-19)の硬化物よりも平均線膨張係数が低い。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、耐熱性が向上する。
 《表6について》
 硬化性組成物(X-12)は、適度な粘度を有しており、ハンドリング性に優れる。また、硬化性組成物(X-12)を熱重合して得られる硬化物は、平均線膨張係数が低く、光線透過率が高い。一方、シリカ微粒子を含有していない硬化性組成物(Y-20)は、硬化性組成物(X-11)よりも収縮率が高い。さらに硬化物の平均線膨張係数が高い。したがって、前記シラン化合物(A1)で表面修飾したシリカ微粒子を配合することにより、収縮率が低く成形性に優れる硬化性組成物が得られ、さらに硬化物の耐熱性が向上する。
 また、シリカ微粒子を表面修飾しない硬化性組成物(Y-21)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 シリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-22)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 《表7について》
 硬化性組成物(X-13)は、適度な粘度を有しており、ハンドリング性に優れ、硬化収縮が小さい。また、硬化性組成物(X-13)を光重合して得られる硬化物は、光線透過率が高い。一方、シリカ微粒子を含有していない硬化性組成物(Y-23)の硬化物は脆く割れやすいため、平均線膨張係数を測定するのに適していなかった。したがって、前記シラン化合物(A1)で表面修飾したシリカ微粒子を配合することにより、成形性に優れる硬化性組成物が得られる。
 また、シリカ微粒子を表面修飾しない硬化性組成物(Y-24)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 シリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-25)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 《表8について》
 硬化性組成物(X-14)~(X-16)は、適度な粘度を有しており、ハンドリング性に優れ、硬化収縮が小さい。一方、シリカ微粒子を含有していない硬化性組成物(Y-26)は、硬化性組成物(X-14)よりも収縮率が高い。また、硬化性組成物(Y-26)の硬化物は、硬化性組成物(X-14)の硬化物よりも平均線膨張係数が高い。したがって、前記シラン化合物(A1)で表面修飾したシリカ微粒子を配合することにより、成形性に優れる硬化性組成物が得られ、硬化物の耐熱性も向上する。
 また、シリカ微粒子を表面修飾しない硬化性組成物(Y-27)~(Y-29)はゲル化した。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られる。
 シリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-30)の粘度は、硬化性組成物(X-14)よりも著しく高い。平均粒子径約200nmのシリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-31)の硬化物は、硬化性組成物(X-15)の硬化物よりも平均線膨張係数が高い。また、平均粒子径約500nmのシリカ微粒子をMPSとPhSで表面修飾した硬化性組成物(Y-32)は、硬化性組成物(X-16)よりも収縮率が高い。したがって、前記シラン化合物(A1)でシリカ微粒子を表面修飾することにより、分散安定性が向上し、粘度を低減でき、ハンドリング性に優れた硬化性組成物が得られ、収縮率が低減して成形性が向上し、硬化物の耐熱性が向上する。
 また、本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物は、透明性、耐熱性、低線膨張性に優れる。この硬化物は、透明板、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池用基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等の光学材料・電子材料に好適に用いることができる。

Claims (13)

  1. (A)下記一般式(1)で表される重合性シラン化合物(A1)を少なくとも含む1種以上のシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子と、
    (B)(メタ)アクリレート化合物と、
    (C)重合開始剤と
    を含有する硬化性組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(1)中、R1はエチレン性不飽和基を有する炭素数11~20の炭化水素基、または、エチレン性不飽和基を有しかつエーテル結合および/またはエステル結合を有する炭素数11~20の置換炭化水素基を表し、R2は水素原子または炭素数1~4の炭化水素基を表し、R3はハロゲン原子を表し、R4は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表す。
     aは1~3の整数であり、bは0~2の整数であり、cは0~3の整数であり、aとbの和は1~3であり、aとbとcの和は1~4である。なお、aが2以上である場合に複数存在するR1は互いに同一でも異なっていてもよく、bが2である場合に複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、cが2以上である場合に複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、aとbとcの和が1または2の場合に複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。]
  2.  前記(メタ)アクリレート化合物(B)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有しかつ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物(B1)と、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ以上有しかつ脂環式構造を有する(メタ)アクリレート化合物(B2)とから選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3.  前記重合性シラン化合物(A1)が、下記一般式(1’)で表される重合性シラン化合物(A1’)である、請求項1または2に記載の硬化性組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    [式(1’)中、R2~R4はそれぞれ式(1)中の同記号と同義であり、R5は水素原子またはメチル基を表し、dは8~16の整数であり、eは0~2の整数であり、fは0~3の整数であり、eとfの和は0~3である。なお、eが2である場合に複数存在するR2は互いに同一でも異なっていてもよく、fが2以上である場合に複数存在するR3は互いに同一でも異なっていてもよく、eとfの和が0または1である場合に複数存在するR4は互いに同一でも異なっていてもよい。]
  4.  前記シリカ微粒子(A)が、前記重合性シラン化合物(A1)と前記重合性シラン化合物(A1)以外のシラン化合物(A2)とを含むシラン化合物で表面修飾されたシリカ微粒子である、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  5.  前記表面修飾に用いられるシラン化合物が、下記一般式(2’)で表される重合性シラン化合物(A2’)を含まない、請求項1または2に記載の硬化性組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    [式(2’)中、R2~R5およびe、fはそれぞれ式(1')中の同記号と同義であり、R5が水素原子の場合はgは1~7の整数であり、R5がメチル基の場合はgは1~6の整数である。]
  6.  シリカ微粒子(A)における表面修飾前のシリカ微粒子換算の量と、(メタ)アクリレート化合物(B)の量との合計量100質量部に対し、シリカ微粒子(A)における表面修飾前のシリカ微粒子換算の量が1~90質量部である、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  7.  前記シリカ微粒子(A)が、表面修飾前のシリカ微粒子100質量部に対して、前記シラン化合物5~100質量部で表面修飾されたシリカ微粒子である、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  8.  前記シリカ微粒子(A)の表面修飾に用いられる前記シラン化合物の全量に対して、前記重合性シラン化合物(A1)の量が1~100質量%である、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  9.  前記(メタ)アクリレート化合物(B1)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有する、請求項2に記載の硬化性組成物。
  10.  前記(メタ)アクリレート化合物(B2)が、(メタ)アクリロイルオキシ基を1~3つ有する、請求項2に記載の硬化性組成物。
  11.  請求項1または2に記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
  12.  請求項11に記載の硬化物からなる光学材料。
  13.  請求項11に記載の硬化物からなる電子材料。
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