WO2014034516A1 - 硬化膜形成組成物 - Google Patents

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WO2014034516A1
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forming composition
repeating unit
component
ether
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智久 山田
圭介 首藤
隼人 服部
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日産化学工業株式会社
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    • C08F230/085Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon the monomer being a polymerisable silane, e.g. (meth)acryloyloxy trialkoxy silanes or vinyl trialkoxysilanes

Definitions

  • the present invention relates to a cured film forming composition.
  • the film substrate is stored in the form of a roll or the like at the time of storage. At this time, the substrate is curved, so that the material applied on the film substrate is required to have the same flexibility as the film.
  • the conventional overcoat material is intended for application on a glass substrate and contains inorganic fine particles in order to increase the hardness (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 the conventional method such as the inclusion of inorganic fine particles improves the hardness, but is not flexible, for example, it causes inconveniences such as cracking when bent, so it is applicable to application to a film substrate. The current situation is not possible.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a cured film forming composition useful as an overcoat material having high transmittance, high adhesion to an ITO film, high hardness, high flexibility and long-term reliability.
  • the purpose is to provide.
  • the present inventors have found that a polymer having a specific repeating unit, a polyfunctional acrylate compound, an ion trapping agent as necessary, and a polyfunctionality as necessary. It has been found that a film capable of solving the above problems can be obtained by a composition containing a thiol compound, and the present invention has been completed.
  • (A) (A-1) a polymer having a repeating unit represented by the following formula (1):
  • R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, a chloro group or a phenyl group.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
  • L represents an alkylene group having 1 to 9 carbon atoms.
  • a cured film forming composition containing (A-2) a polymer having a repeating unit represented by the following formula (2) as component (A): (Wherein R 1 is the same as above) 3. 1 or 2 cured film-forming composition, wherein the polymer further has a repeating unit represented by the following formula (3): (Wherein R 3 and R 3 ′ each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 4 , R 4 ′ and R 5 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom or 1 carbon atom) Represents an alkyl group of ⁇ 5.) 4). Furthermore, (E) the cured film forming composition according to any one of 1 to 3, containing an ion trapping agent, 5.
  • a method for producing a cured film comprising applying the cured film forming composition of any one of 6.1 to 5 to a substrate, irradiating with ultraviolet rays, and firing at 80 ° C. to 120 ° C., A cured film produced by the production method of 7.6, A film having a cured film of 8.7 is provided.
  • the composition of the present invention contains a polymer having a trialkoxysilane structure, the cured film obtained therefrom has high hardness and excellent adhesion. Further, the polyfunctional acrylate compound can further improve the hardness. Moreover, it is excellent in a softness
  • the cured film forming composition of the present invention includes the following components (A) to (D), and optionally includes one or more of the following components (E) to (G) and other additives. .
  • the component (A) in the composition of the present invention is (A-1) a polymer having a repeating unit represented by the following formula (1), and if necessary, (A-2) in the following formula (2) You may contain the polymer which has a repeating unit represented. These polymers may further have a repeating unit represented by the following formula (3) as necessary.
  • each R 1 independently represents a hydrogen atom, a methyl group, a chloro group or a phenyl group
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • L represents an alkylene group having 1 to 9 carbon atoms
  • R 3 and R 3 ′ each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 4 , R 4 ′ and R 5 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or a carbon atom having 1 to 5 carbon atoms. Represents an alkyl group.
  • the cured film forming composition of the present invention is further imparted with properties of adhesion and hydrophobicity (low water absorption). preferable.
  • repeating unit represented by the formula (1), the repeating unit represented by the formula (2), and the repeating unit represented by the formula (3) may be simultaneously contained in one polymer.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (1) is preferably 1 to 60 mol% in 100 mol% of all repeating units.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (1) is smaller than the above numerical range, the characteristics of the polymer of the present invention and the cured film characteristics such as hardness may be deteriorated.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (1) is larger than the above numerical range, characteristics such as storage stability and adhesion of the varnish may be deteriorated.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (2) is preferably 1 to 60 mol% in 100 mol% of all repeating units.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (2) is smaller than the above numerical range, the water absorption in the high-temperature and high-humidity test of the properties of the polymer of the present invention and the cured film properties is improved, and long-term reliability adhesion In some cases, characteristics such as property may deteriorate.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (2) is larger than the above numerical range, characteristics such as adhesion may be deteriorated.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (3) is preferably 1 to 60 mol% in 100 mol% of all repeating units.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (3) is smaller than the above numerical range, the characteristics of the polymer of the present invention, the hardness of the cured film characteristics, and the characteristics such as adhesion may be deteriorated.
  • the content of the repeating unit represented by the formula (3) is larger than the above numerical range, characteristics such as adhesion may be deteriorated.
  • the polymer of the component (A-1) is produced by polymerizing a monomer that gives a repeating unit represented by the formula (1) and, if necessary, a monomer that gives a repeating unit represented by the formula (3).
  • the polymer of component (A-2) is obtained by polymerizing a monomer that gives a repeating unit represented by formula (2) and a monomer that gives a repeating unit represented by formula (3), if necessary. Manufactured.
  • the monomer giving the repeating unit represented by the above formula (1) represented by the formula (2) It is produced by copolymerizing a monomer giving a repeating unit, a monomer giving a repeating unit represented by the above formula (3), if necessary.
  • radical polymerization As the polymerization method, radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization and the like can be employed. Of these, radical polymerization is particularly preferred.
  • the polymerizable compound may be heated and polymerized in a solvent in the presence of a polymerization initiator.
  • Examples of the monomer that gives the repeating unit represented by the formula (1) include 3-trimethoxysilylpropyl acrylate, 3-triethoxysilylpropyl acrylate, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate, and the like. Is mentioned. Among these, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate is preferable from the viewpoint of versatility and distribution.
  • Examples of the monomer that gives the repeating unit represented by the formula (2) include acrylic acid and methacrylic acid.
  • Examples of the monomer that gives the repeating unit represented by the formula (3) include styrene compounds such as styrene, methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and 4-tert-butylstyrene.
  • the polymer of the components (A-1) and (A-2) may contain other repeating units other than those described above.
  • Examples of other monomers that give repeating units include acrylic acid ester compounds, methacrylic acid ester compounds, maleimide compounds, acrylonitrile, maleic anhydride, vinyl compounds, and the like. Specific examples thereof will be given below, but the invention is not limited thereto.
  • acrylic ester compound examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, benzyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl acrylate, anthryl methyl acrylate, phenyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, tert-butyl.
  • methacrylic acid ester compound examples include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, benzyl methacrylate, naphthyl methacrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, phenyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, tert-butyl.
  • vinyl compound examples include methyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, vinyl naphthalene, vinyl anthracene, vinyl biphenyl, vinyl carbazole, 2-hydroxyethyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, propyl vinyl ether and the like.
  • maleimide compound examples include maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide and the like.
  • the monomer copolymerized with the monomer that gives the repeating unit represented by the formula (1) among the above compounds, an acrylate compound and a methacrylate compound are preferable, and methyl methacrylate is particularly preferable.
  • the polymerization initiator can be appropriately selected from conventionally known ones.
  • peroxides such as benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide; persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate; azobisisobutyronitrile, azobismethylbutyrate And azo compounds such as nitrile, azobisisovaleronitrile, and 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl.
  • peroxides such as benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide
  • persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate
  • azobisisobutyronitrile such as nitrile, azobisisovaleronitrile, and 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl.
  • the amount of the polymerization initiator used is preferably about 0.005 to 0.05 mol with respect to 1 mol of the monomer.
  • the reaction temperature during the polymerization may be appropriately set from 0 ° C. to the boiling point of the solvent used, but is preferably about 20 to 100 ° C.
  • the reaction time is preferably about 0.1 to 30 hours.
  • the solvent used in the polymerization reaction is not particularly limited, and may be appropriately selected from various solvents generally used in the polymerization reaction. Specifically, water; methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, i-butanol, t-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, alcohols such as i-pentanol, t-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 2-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, benzyl alcohol, cyclohexanol; diethyl ether , Ethers such as diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane; halogenated
  • the polymer used in the present invention preferably has a weight average molecular weight of 1,000 to 80,000, more preferably 2,000 to 60,000, and more preferably 3,000 to 50,000. Is more preferable. If the weight average molecular weight exceeds 80,000, solubility in the solvent may decrease and handling properties may decrease, and if the weight average molecular weight is less than 1,000, curing may be insufficient at the time of thermosetting, resulting in solvent resistance and heat resistance. May decrease.
  • a weight average molecular weight is a polystyrene conversion measured value by gel permeation chromatography (GPC).
  • the polymer used in the present invention may be a random copolymer, an alternating copolymer, or a block copolymer.
  • Component (B) in the composition of the present invention is a polyfunctional acrylate compound.
  • Specific examples of such compounds include dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol pentamethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, pentaerythritol triacrylate, penta Erythritol trimethacrylate, pentaerythritol diacrylate, pentaerythritol dimethacrylate, tetramethylolpropane tetraacrylate, tetramethylolpropane tetramethacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, tetramethylolmethane tetra
  • the above polyfunctional acrylate compounds can be easily obtained as commercial products.
  • Specific examples thereof include KAYARAD T-1420, DPHA, DPHA-2C, D-310, D-330, and DPCA.
  • the content of the component (B) is preferably 10 to 300 parts by weight, more preferably 20 to 250 parts by weight, and particularly preferably 30 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A). is there.
  • this content is too small, the hardness characteristics of the cured film are lowered, and when this ratio is too large, the adhesion and flexibility characteristics are lowered and cracks are likely to occur.
  • the component (C) is a radical polymerization initiator and contributes to the initiation or acceleration of the polymerization of the component (B).
  • the radical polymerization initiator may be any substance that can release a substance that initiates radical polymerization by light irradiation and / or heating.
  • photo radical polymerization initiators include benzophenone derivatives, imidazole derivatives, bisimidazole derivatives, N-aryl glycine derivatives, organic azide compounds, titanocenes, aluminate complexes, organic peroxides, N-alkoxypyridinium salts, thioxanthone derivatives.
  • benzophenone 1,3-di (tert-butyldioxycarbonyl) benzophenone, 3,3 ′, 4,4′-tetrakis (tert-butyldioxycarbonyl) benzophenone, 3 -Phenyl-5-isoxazolone, 2-mercaptobenzimidazole, bis (2,4,5-triphenyl) imidazole, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one (trade name Irgacure 651, BASF 1-hydroxy) Chlohexyl phenyl ketone (trade name Irgacure 184, manufactured by BASF), 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one (trade name Irgacure 369, manufactured by BASF), Bis ( ⁇ 5-2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol
  • a mixture of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and benzophenone (trade name: Irgacure 500, manufactured by BASF) is particularly preferable because of improved adhesion.
  • the content of the radical polymerization initiator of the component (C) is usually 1 to 20 parts by mass, preferably 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
  • the cured film forming composition of the present invention is mainly used in a solution state dissolved in a solvent.
  • the solvent used at that time dissolves the (A) component, the (B) component, the (C) component, and the (E) component, (F) component, (G) component and other additives as described below as required. It is not particularly limited if possible.
  • the solvent include toluene, xylene, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol isopropyl ether, ethylene glycol monoacetate, Diethylene glycol methyl ethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, 1,1,2-trichloroethane, 1,1,1,2-tetrachloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, methylphenyl ether, 1,4-dioxane, diethyl acetal, butanol, 2-butanol, isoamyl alcohol, Rupropyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, ethyl
  • the above solvents are diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monobutyl ether.
  • Particularly preferred are butyl ether, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether and the like.
  • solvents can be used singly or in combination of two or more.
  • the solvent used for the polymerization of the component (A) can be used as it is.
  • the component (E) is an ion trapping agent, and prevents the metal wiring formed on the substrate from causing migration due to contact with water.
  • an ion trapping agent a compound having a chelating ability having an unpaired electron in the structure is preferable.
  • N, N′-bis [3- (3,5-di-t-butyl-4- Hydroxyphenyl) propionyl] hydrazine (Irganox MD1024, manufactured by BASF), oxalic bis (benzylidene hydrazide) (EastmanInhibitor OABH, manufactured by Eastman Chemical), 1,2,3-benzotriazole, 5-methyl-1,2,3-benzo Triazole, Others Adecataps CDA-1 (Asahi Denka Co., Ltd.), Adekapuas CDA-6 (Asahi Denka Co., Ltd.), Qunox (Mitsui Toatsu Fine Co., Ltd.), Naugard XL-1 (Uniroyal Co., Ltd.) ) And the like. In particular, 5-methyl-1,2,3-benzotriazole is preferably used.
  • the content of the ion trapping agent is preferably 0.0001 to 20 parts by mass, particularly preferably 0.001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer of component (A). If the amount is less than 0.0001 part by mass, the effect of protecting the metal wiring may not be obtained. If the amount exceeds 20 parts by mass, characteristics such as hardness and adhesion as a cured film may be deteriorated. Moreover, it may be disadvantageous in terms of cost.
  • the polyfunctional thiol compound which is (F) component can be added to the cured film forming composition of this invention as needed.
  • the polyfunctional thiol compound is preferably a trifunctional or higher functional thiol compound.
  • the polyfunctional thiol compound can be obtained as an addition reaction product of a polyhydric alcohol and a monofunctional and / or polyfunctional thiol compound. Specific compounds include 1,3,5-tris (3-mercaptopropionyloxyethyl) -isocyanurate, 1,3,5-tris (3-mercaptobutyryloxyethyl) -isocyanurate (Showa Denko K.K.
  • the content of the polyfunctional thiol compound in the composition of the present invention is preferably 0.1 to 8% by mass, more preferably 0.8 to 5% by mass in the solid content. If the content is out of the above range, the stability, odor, sensitivity, resolution, developability, adhesion, etc. of the composition will deteriorate.
  • solid content means what remove
  • the polymerization inhibitor which is (G) component can be added to the cured film forming composition of this invention as needed.
  • the polymerization inhibitor include 2,6-diisobutylphenol, 3,5-di-t-butylphenol, 3,5-di-t-butylcresol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, t-butylcatechol, 4- And methoxy-1-naphthol.
  • the content of the polymerization inhibitor which is the component (G) in the composition of the present invention is preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less in the solid content. If the content is out of the above range, poor curing may occur and the reaction may become insufficient.
  • composition for forming a cured film of the present invention may include, as necessary, adhesion aids such as surfactants, rheology modifiers, silane coupling agents, pigments, dyes, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • adhesion aids such as surfactants, rheology modifiers, silane coupling agents, pigments, dyes, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Storage stabilizers, antifoaming agents, dissolution accelerators such as polyphenols and polycarboxylic acids can be contained.
  • the surfactant is not particularly limited, and examples thereof include a fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, and a nonionic surfactant.
  • a fluorine-based surfactant for example, commercially available products such as those manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., Dainippon Ink & Chemicals, Inc., or Asahi Glass Co., Ltd. can be used. These commercial products are convenient because they can be easily obtained.
  • F-top EF301, EF303, EF352 manufactured by Gemco
  • MegaFuck F171, F173 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.
  • Florard FC430, FC431 manufactured by Sumitomo 3M Fluorine surfactants such as Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, and SC106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
  • Preferred examples of the cured film forming composition of the present invention are as follows. [1] With respect to 100 parts by mass of component (A), 0.5 to 200 parts by mass of component (B), 1 to 20 parts by mass of component (C), and optionally 0.0001 to 20 parts by mass of ( E) A cured film-forming composition containing components and dissolved in (D) a solvent. [2] A composition for forming a cured film, wherein the composition according to [1] further contains the component (F) in a solid content in the range of 0.1 to 8% by mass. [3] The cured film forming composition further comprising (G) component in a solid content of 1% by mass or less in the composition of [1] or [2].
  • the ratio of the solid content in the cured film forming composition of the present invention is not particularly limited as long as each component is uniformly dissolved in the solvent, but is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 5 to 60% by mass. More preferably, it is 10 to 50% by mass.
  • the method for preparing the cured film forming composition of the present invention is not particularly limited.
  • the (A) component is dissolved in the (D) solvent, and the (B) component, the (C) component, and the (E) component as necessary are mixed in this solution at a predetermined ratio, and uniform.
  • the method include a solution.
  • a preparation method in which the component (F), the component (G) and other components are further added and mixed.
  • the solution of the component (A) obtained by the polymerization reaction in a solvent can be used as it is.
  • the solution of the component (A) is the same as described above.
  • a solvent (D) may be further added for the purpose of adjusting the concentration.
  • the solvent used in the synthesis process of the component (A) and the solvent (D) used for concentration adjustment when preparing the cured film forming composition may be the same or different. Also good.
  • the cured film-forming composition thus prepared is preferably used after being filtered using a filter having a pore size of about 0.2 ⁇ m.
  • the cured film forming composition of the present invention is applied to a substrate (for example, a silicon / silicon dioxide-coated substrate, a silicon nitride substrate, a substrate coated with a metal such as aluminum, molybdenum, chromium, etc., a glass substrate, a quartz substrate, an ITO substrate, etc. ) And film (for example, resin film such as triacetyl cellulose film, polyester film, acrylic film), etc., spin coating, flow coating, roll coating, slit coating, rotary coating following slit, inkjet coating, printing, etc. After that, a coating film can be formed by pre-drying (pre-baking) with a hot plate or an oven.
  • pre-baking pre-drying
  • Photocuring is performed by irradiating the film obtained above with light such as ultraviolet rays.
  • the wavelength of the light is preferably 200 to 500 nm, and the exposure amount is preferably 100 to 5,000 mJ / cm 2 .
  • post-baking for thermosetting is performed. Specifically, heating is performed using a hot plate or an oven. Post bake is generally performed in the oven at a heating temperature selected from the range of 60 ° C. to 150 ° C., more preferably from 80 ° C. to 120 ° C. for 5 to 30 minutes on the hot plate. In some cases, the treatment is performed for 30 to 90 minutes.
  • the step of the substrate can be sufficiently flattened, and a cured film having high transparency can be formed.
  • the cured film forming composition of the present invention has at least the necessary level of flatness, hardness and adhesion, it can be used for protective films and flattening in various displays such as thin film transistor (TFT) type liquid crystal display elements and organic EL elements. It is also useful as a material for forming a cured film such as a film or an insulating film, and is particularly suitable as an overcoat material for an ITO film.
  • TFT thin film transistor
  • the cured film obtained using the cured film forming composition of the present invention contains a polymer having a trialkoxysilane structure, it has high hardness and excellent adhesion. Furthermore, the hardness can be further improved by the polyfunctional acrylate. Moreover, it is excellent in a softness
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polymer obtained in the synthesis example is a GPC apparatus (Shodex GPC-101) manufactured by Showa Denko K.K. (columns: Shodex (registered trademark) KF803L and KF804L (Showa Denko K.K.)). And the elution solvent tetrahydrofuran was allowed to flow through the column (column temperature 40 ° C.) at a flow rate of 1 mL / min for elution. Mw was expressed in terms of polystyrene.
  • reagents and devices used in the following synthesis examples, examples, and comparative examples are as follows.
  • -DEGMEA diethylene glycol monoethyl ether acetate
  • MMA methyl methacrylate
  • MAA methacrylic acid
  • ST styrene
  • tBuST 4-t-butylstyrene
  • KBM-503 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • MAIB 2,2′-azobis (isobutyric acid) dimethyl, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • PET-30 Pentaerythritol (tri / tetra) acrylate, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • DPHA Dipentaerythritol (hexa / penta) acrylate (Kayarad DPHA, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).
  • IRG500 Photopolymerization initiator, Irgacure 500 manufactured by BASF
  • IRG651 photopolymerization initiator
  • Irgacure 651 manufactured by BASF PE1 Chain transfer agent, manufactured by Showa Denko KK, Karenz MT-PE1.
  • MBTA 5-methyl-1,2,3-benzotriazole, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • -4-MNP 4-methoxy-1-naphthol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. -AGITAN 771: Antifoam, manufactured by MUNZING. -Stirrer: Shintaro Awatori ARE-310 manufactured by Shinky Corporation. -Z320: Daicel Cytec Co., Ltd. cyclomer P.
  • the above resin composition is formed on an ITO film (resistance film (high transmittance) ITO film, resistance value: 400 ⁇ 100 ⁇ / sq, total light transmittance:> 90%) manufactured by Sanyo Vacuum Co., Ltd.
  • a bar coater was applied so as to be about 3 to 10 ⁇ m, and prebaked at 110 ° C. for 5 minutes.
  • UV irradiation 400 mJ / cm 2
  • post-baking was performed at 110 ° C. for 55 minutes to prepare a cured film.
  • adhesiveness evaluation was performed by the following method.
  • the cured films obtained from the cured film forming compositions of Examples 9 to 14 all have high pencil hardness of F or higher, high adhesion of 4B or higher, and good flexibility. Met.

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Abstract

(A)(A-1)下記式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体、(B)多官能アクリレート化合物、(C)ラジカル重合開始剤、及び(D)溶剤を含有する硬化膜形成組成物を提供する。(式中、R1は水素原子、メチル基、クロロ基又はフェニル基を表す。R2は炭素数1~5のアルキル基を表す。Lは炭素数1~9のアルキレン基を表す。)

Description

硬化膜形成組成物
 本発明は、硬化膜形成組成物に関する。
 現在、運搬や保存上の要請から、ガラス基板に代わってフィルム基板の利用が増えてきている。フィルム基板は、保存時にロール状等にして保存されるが、その際、基板が湾曲するために、フィルム基板上に塗布する材料にもフィルム同様の柔軟性が求められている。
 また、ITOフィルム等のフィルム上に電極を形成した基板において、基板の貼りあわせに接着剤を用いた場合、接着剤の水分によって銀配線が劣化し、ショートする等の問題が生じるため、電極と配線とを保護するオーバーコート材料が求められている。
 一方、従来のオーバーコート材料は、ガラス基板上への塗布を目的とするものであり、硬度を上げるために無機微粒子を含有していた(特許文献1)。しかし、無機微粒子を含有させる等の従来の方法では、硬度は改善されるものの、柔軟性がなく、例えば、折り曲げた場合にクラックが入る等の不都合が生じるため、フィルム基板への塗布には適用できないのが現状である。
特開2012-116975号公報
 本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、高い透過率、ITOフィルムへの高い密着性、高硬度、高い柔軟性及び長期信頼性を有するオーバーコート材料として有用な硬化膜形成組成物を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の繰り返し単位を有する重合体と、多官能アクリレート化合物と、必要に応じてイオントラップ剤と、必要に応じて多官能チオール化合物とを含有する組成物によって、上記課題を解決しうるフィルムが得られることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、
1.(A)(A-1)下記式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、R1は水素原子、メチル基、クロロ基又はフェニル基を表す。R2は炭素数1~5のアルキル基を表す。Lは炭素数1~9のアルキレン基を表す。)
(B)多官能アクリレート化合物、
(C)ラジカル重合開始剤、及び
(D)溶剤
を含有することを特徴とする硬化膜形成組成物、
2.更に、(A)成分として(A-2)下記式(2)で表される繰り返し単位を有する重合体を含有する1の硬化膜形成組成物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、R1は上記と同じ。)
3.上記重合体が、更に下記式(3)で表される繰り返し単位を有する1又は2の硬化膜形成組成物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、R3及びR3’はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表す。R4、R4’及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す。)
4.更に、(E)イオントラップ剤を含有する1~3のいずれかの硬化膜形成組成物、
5.更に、(F)多官能チオール化合物を含有する1~4のいずれかの硬化膜形成組成物、
6.1~5のいずれかの硬化膜形成組成物を基板に塗布し、紫外線を照射した後、80℃~120℃で焼成することを特徴とする硬化膜の製造方法、
7.6の製造方法で製造された硬化膜、
8.7の硬化膜を有するフィルム
を提供する。
 本発明の組成物はトリアルコキシシラン構造を有する重合体を含むため、これから得られる硬化膜は硬度が高く、密着性に優れる。更に、多官能アクリレート化合物により、硬度を更に改善することができる。また、多価チオール化合物を含有させることにより、柔軟性に優れ、なおかつ、密着性も改善することができる。これらにより、多官能アクリレートを過剰に含有させても、剥離及びクラックが発生しない。
 以下、本発明について更に詳しく説明する。
<硬化膜形成組成物>
 本発明の硬化膜形成組成物は、下記(A)~(D)成分を含み、必要に応じて、下記(E)~(G)成分やその他の添加剤のうちの1種以上を含有する。
<(A)成分>
 本発明の組成物における(A)成分は、(A-1)下記式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体であり、必要に応じて(A-2)下記式(2)で表される繰り返し単位を有する重合体を含有してもよい。これらの重合体は、必要に応じて更に下記式(3)で表される繰り返し単位を有してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、R1はそれぞれ独立に水素原子、メチル基、クロロ基又はフェニル基を表し、R2は炭素数1~5のアルキル基を表し、Lは炭素数1~9のアルキレン基を表し、R3及びR3’はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表し、R4、R4’及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す。)
 上記重合体が式(3)で表される繰り返し単位を有している場合は、本発明の硬化膜形成組成物に更に密着性と疎水性(低吸水性)という特性が付与されるため、好ましい。
 また、式(1)で表される繰り返し単位、式(2)で表される繰り返し単位、式(3)で表される繰り返し単位は、一つの重合体に同時に含まれていてもよい。
 本発明の組成物に用いられる重合体において、式(1)で表される繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位100モル%中、1~60モル%が好ましい。式(1)で表される繰り返し単位の含有率が上記数値範囲より小さい場合は、本発明の重合体の特性、硬化膜特性の例えば硬度等の特性が低下する場合がある。式(1)で表される繰り返し単位の含有率が上記数値範囲より大きい場合は、ワニスの保存安定性、密着性等の特性が低下する場合がある。
 本発明の組成物に用いられる重合体において、式(2)で表される繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位100モル%中、1~60モル%が好ましい。式(2)で表される繰り返し単位の含有率が上記数値範囲より小さい場合は、本発明の重合体の特性、硬化膜特性の高温高湿試験での吸水性が上がり、長期信頼性の密着性等の特性が低下する場合がある。式(2)で表される繰り返し単位の含有率が上記数値範囲より大きい場合は、密着性等の特性が低下する場合がある。
 本発明の組成物に用いられる重合体において、式(3)で表される繰り返し単位の含有率は、全繰り返し単位100モル%中、1~60モル%が好ましい。式(3)で表される繰り返し単位の含有率が上記数値範囲より小さい場合は、本発明の重合体の特性、硬化膜特性の硬度、密着性等の特性が低下する場合がある。式(3)で表される繰り返し単位の含有率が上記数値範囲より大きい場合は、密着性等の特性が低下する場合がある。
 (A-1)成分の重合体は、式(1)で表される繰り返し単位を与えるモノマー及び必要に応じて式(3)で表される繰り返し単位を与えるモノマー等を重合することにより製造される。
 また、(A-2)成分の重合体は、式(2)で表される繰り返し単位を与えるモノマー及び必要に応じて式(3)で表される繰り返し単位を与えるモノマー等を重合することにより製造される。
 式(1)~(3)で表される繰り返し単位が一つの重合体に同時に含まれている場合は、上記式(1)で表される繰り返し単位を与えるモノマー、式(2)で表される繰り返し単位を与えるモノマー、必要に応じて上記式(3)で表される繰り返し単位を与えるモノマー等を共重合することにより製造される。
 重合方法としては、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等を採用し得る。これらのうち、特にラジカル重合が好ましく、具体的には、溶媒中、上記重合性化合物を重合開始剤の存在下で加熱し、重合させればよい。
 式(1)で表される繰り返し単位を与えるモノマーとしては、例えば、3-トリメトキシシリルプロピルアクリレート、3-トリエトキシシリルプロピルアクリレート、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレート、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレート等が挙げられる。この中でも、汎用性・流通性の観点から、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートが好ましい。
 式(2)で表される繰り返し単位を与えるモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
 式(3)で表される繰り返し単位を与えるモノマーとしては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、4-tert-ブチルスチレン等のスチレン化合物が挙げられる。
 (A-1)及び(A-2)成分の重合体は、上記以外のその他の繰り返し単位を含んでもよい。その他の繰り返し単位を与えるモノマーとしては、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、ビニル化合物等が挙げられる。以下、その具体例を挙げるが、これらに限定されない。
 アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3-メトキシブチルアクリレート、2-メチル-2-アダマンチルアクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルアクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2,3-ジヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、カプロラクトン2-(アクリロイルオキシ)エチルエステル、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルアクリレート、5-アクリロイルオキシ-6-ヒドロキシノルボルネン-2-カルボキシリック-6-ラクトン、8-エチル-8-トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。
 メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2-メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3-メトキシブチルメタクリレート、2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート、γ-ブチロラクトンメタクリレート、2-プロピル-2-アダマンチルメタクリレート、8-メチル-8-トリシクロデシルメタクリレート、8-エチル-8-トリシクロデシルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、カプロラクトン2-(メタクリロイルオキシ)エチルエステル、ポリ(エチレングリコール)エチルエーテルメタクリレート、5-メタクリロイルオキシ-6-ヒドロキシノルボルネン-2-カルボキシリック-6-ラクトン等が挙げられる。
 ビニル化合物としては、例えば、メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルビフェニル、ビニルカルバゾール、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル等が挙げられる。
 マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N-メチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
 式(1)で表される繰り返し単位を与えるモノマーと共重合させるモノマーとしては、上記化合物の中でも、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物が好ましく、特に、メタクリル酸メチルが好ましい。
 上記重合開始剤は、従来公知のものから適宜選択して用いることができる。例えば、過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキシド、t-ブチルハイドロパーオキサイド等の過酸化物;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスメチルブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、2,2'-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル等のアゾ系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
 上記重合開始剤の使用量は、モノマー1モルに対して、0.005~0.05モル程度が好ましい。重合時の反応温度は、0℃から使用する溶媒の沸点までで適宜設定すればよいが、20~100℃程度が好ましい。反応時間は、0.1~30時間程度が好ましい。
 重合反応に用いられる溶媒は、特に限定されるものではなく、上記重合反応で一般的に使用されている各種溶媒から適宜選択して用いればよい。具体的には、水;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、i-ブタノール、t-ブタノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、i-ペンタノール、t-ペンタノール、1-ヘキサノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、2-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル類;クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテルアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル類;n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、n-ノナン、n-デカン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン,アニソール等の脂肪族又は芳香族炭化水素類;メチラール、ジエチルアセタール等のアセタール類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の脂肪酸類;ニトロプロパン、ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド,アセトニトリル等が挙げられる。これらは、1種単独で又は2種以上混合して用いることができる。
 本発明に用いられる重合体は、重量平均分子量が1,000~80,000であることが好ましく、2,000~60,000であることがより好ましく、3,000~50,000であることが更に好ましい。重量平均分子量が80,000を超えると、溶剤に対する溶解性が低下しハンドリング性が低下する場合があり、重量平均分子量が1,000未満であると、熱硬化時に硬化不足になり溶剤耐性及び耐熱性が低下する場合がある。
 なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算測定値である。
 なお、本発明に用いられる重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体のいずれでもよい。
<(B)成分>
 本発明の組成物における(B)成分は、多官能アクリレート化合物である。このような化合物の具体例としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-S-トリアジン、1,3,5-トリメタクリロイルヘキサヒドロ-S-トリアジン、トリス(ヒドロキシエチルアクリロイル)イソシアヌレート、トリス(ヒドロキシエチルメタクリロイル)イソシアヌレート等の多官能アクリレート化合物が挙げられる。
 上記の多官能アクリレート化合物は、市販品として容易に入手が可能であり、その具体例としては、KAYARAD T-1420、同DPHA、同DPHA-2C、同D-310、同D-330、同DPCA-20、同DPCA-30、同DPCA-60、同DPCA-120、同DN-0075、同DN-2475、同R-526、同NPGDA、同PEG400DA、同MANDA、同R-167、同HX-220、同HX620、同R-551、同R-712、同R-604、同R-684、同GPO-303、同TMPTA、同THE-330、同TPA-320、同TPA-330、同PET-30、同RP-1040(以上、日本化薬(株)製)、アロニックスM-210、同M-240、同M-6200、同M-309、同M-400、同M-402、同M-405、同M-450、同M-7100、同M-8030、同M-8060、同M-1310、同M-1600、同M-1960、同M-8100、同M-8530、同M-8560、同M-9050(以上、東亞合成(株)製)、ビスコート295、同300、同360、同GPT、同3PA、同400、同260、同312、同335HP(以上、大阪有機化学工業(株)製)等が挙げられる。また、これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 (B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して10~300質量部であることが好ましく、より好ましくは20~250質量部であり、特に好ましくは30~200質量部である。この含有量が過小である場合には、硬化膜の硬度特性が低下し、この割合が過大である場合には、密着性と柔軟性の特性が低下し、クラックが発生し易くなる。
<(C)成分>
 (C)成分はラジカル重合開始剤であり、(B)成分の重合の開始又は促進に寄与するものである。
 ラジカル重合開始剤は、光照射及び/又は加熱によりラジカル重合を開始させる物質を放出することが可能であればよい。例えば、光ラジカル重合開始剤としては、ベンゾフェノン誘導体、イミダゾール誘導体、ビスイミダゾール誘導体、N-アリールグリシン誘導体、有機アジド化合物、チタノセン類、アルミナート錯体、有機過酸化物、N-アルコキシピリジニウム塩、チオキサントン誘導体等が挙げられ、更に具体的には、ベンゾフェノン、1,3-ジ(tert-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'-テトラキス(tert-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3-フェニル-5-イソオキサゾロン、2-メルカプトベンズイミダゾール、ビス(2,4,5-トリフェニル)イミダゾール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名イルガキュア651、BASF社製)、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社製)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン(商品名イルガキュア369、BASF社製)、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム(商品名イルガキュア784、BASF社製)等が挙げられるが、これらに限定されない。
 上記以外にも市販品が使用でき、具体的には、BASF社製のイルガキュア907、イルガキュア379、イルガキュア819、イルガキュア127、イルガキュア500、イルガキュア754、イルガキュア250、イルガキュア1800、イルガキュア1870、イルガキュアOXE01、DAROCURTPO、DAROCUR1173、Lambson社製のSpeedcureMBB、SpeedcurePBZ、SpeedcureITX、SpeedcureCTX、SpeedcureEDB、EsacureONE、Esacure KIP150、Esacure KTO46、日本化薬(株)製のKAYACURE DETX-S、KAYACURECTX、KAYACURE BMS、KAYACURE DMBI等が挙げられる。
 これらのうち、密着性が向上するという理由から、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンとベンゾフェノンとの混合物(商品名イルガキュア500、BASF社製)が特に好ましい。
 (C)成分のラジカル重合開始剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して通常1~20質量部であり、好ましくは1~15質量部である。
<(D)溶剤>
 本発明の硬化膜形成組成物は、主として溶剤に溶解した溶液状態で用いられる。その際に使用する溶剤は、(A)成分、(B)成分、(C)成分、並びに必要に応じて後述の(E)成分、(F)成分、(G)成分及びその他添加剤を溶解できれば特に限定されない。
 溶剤の具体例としては、トルエン、キシレン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、1,1,2-トリクロロエタン、1,1,1,2-テトラクロロエタン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、メチルフェニルエーテル、1,4-ジオキサン、ジエチルアセタール、ブタノール、2-ブタノール、イソアミルアルコール、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、ジ-n-プロピルケトン、酢酸イソブチル、プロピオン酸-n-ブチル、デカン、ドデカン、p-メンタン、ジペンテン、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、メトキシメトキシエタノール、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリグリコールジクロリド、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、1-ブトキシエトキシプロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリメチレングリコール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタジオール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコール、グリセリン、ヘキサクロロエタン、o-ジクロロベンゼン、m-ジクロロベンゼン、p-ジクロロベンゼン、1,2,4-トリクロロベンゼン、o-ジブロモベンゼン、ジクロロエチルエーテル、ジイソアミルエーテル、n-ヘキシルエーテル、エチルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル、シオネール、1-オクタノール、2-オクタノール、2-エチルヘキサノール、3,5,5-トリメチルヘキサノール、ノナノール、n-デカノール、トリメチルノニルアルコール、2-メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、α-テルピネオール、アビエチノール、アセトニルアセトン、ホロン、イソホロン、アセトフェノン、酢酸メトキシブチル、酢酸-2-エチルへキシル酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸イソアミル、ステアリン酸ブチル、アセト酪酸エチル、イソ吉草酸イソアミル、乳酸(n-,iso-)ブチル、乳酸-n-アミル、乳酸-iso-アミル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、サリチル酸メチル、シュウ酸ジブチル、マロン酸ジエチル、無水酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、2-エチル酸、カプリル酸、2-エチルへキサン酸、トリクロロ酢酸、乳酸、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、α-トリニトリル、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、2-ピロリドン等が挙げられる。
 上記溶媒は、印刷性の観点から、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングルコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等が特に好ましい。
 これらの溶剤は、1種単独で又は2種以上混合して使用することができる。また、(A)成分の重合に用いた溶剤をそのまま用いることもできる。
<(E)成分>
 (E)成分はイオントラップ剤であり、基板上に形成された金属配線が水と接触することでマイグレーションを起こすのを防止するものである。このようなイオントラップ剤としては、構造中に不対電子を持つキレート形成能を有する化合物が好ましく、例えば、N,N'-ビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン(IrganoxMD1024、BASF社製)、オキサリックビス(ベンジリデンヒドラジド)(EastmanInhibitorOABH、イーストマンケミカル製)、1,2,3-ベンゾトリアゾール、5-メチル-1,2,3-ベンゾトリアゾール、その他アデカタプスCDA-1(旭電化(株)製)、アデカタプアスCDA-6(旭電化(株)製)、Qunox(三井東圧ファイン(株)製)、NaugardXL-1(ユニロイアル(株)製)等が挙げられる。特に、5-メチル-1,2,3-ベンゾトリアゾールが好ましく用いられる。
 上記イオントラップ剤の含有量は、(A)成分の重合体100質量部に対して0.0001~20質量部、特に0.001~10質量部が好ましい。0.0001質量部未満であると金属配線保護の効果が得られないことがあり、20質量部を超えると硬化膜としての硬度、密着性等の特性を低下させることがある。また、コスト的にも不利となることがある。
<(F)成分>
 本発明の硬化膜形成組成物には、必要に応じて、(F)成分である多官能チオール化合物を添加することができる。上記多官能チオール化合物としては、3官能以上のチオール化合物が好ましい。多官能チオール化合物は、多価アルコールと単官能及び/又は多官能チオール化合物との付加反応物として得ることができる。具体的な化合物としては、1,3,5-トリス(3-メルカプトプロピオニルオキシエチル)-イソシアヌレート、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-イソシアヌレート(昭和電工(株)製、カレンズMT(登録商標)NR1)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)等の3官能チオール化合物;ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)(昭和電工(株)製、カレンズMT(登録商標)PEI)等の4官能チオール化合物;ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-プロピオネート)等の6官能チオール化合物等が挙げられる。
 本発明の組成物中の多官能チオール化合物の含有率は、固形分中0.1~8質量%が好ましく、0.8~5質量%がより好ましい。含有率が上記範囲から外れると組成物の安定性、臭気、感度、解像性、現像性、密着性等が悪化するようになる。なお、固形分とは、硬化膜形成組成物の全成分から(D)溶剤を除いたものをいう。
<(G)成分>
 本発明の硬化膜形成組成物には、必要に応じて、(G)成分である重合禁止剤を添加することができる。上記重合禁止剤としては、2,6-ジイソブチルフェノール、3,5-ジ-t-ブチルフェノール、3,5-ジ-t-ブチルクレゾール、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、t-ブチルカテコール、4-メトキシ-1-ナフトール等が挙げられる。
 本発明の組成物中の(G)成分である重合禁止剤の含有率は、固形分中1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい。含有率が上記範囲からはずれると硬化不良を起こし、反応が不十分となることがある。
<その他の添加剤>
 更に、本発明の硬化膜形成用組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、界面活性剤、レオロジー調整剤、シランカップリング剤等の接着補助剤、顔料、染料、保存安定剤、消泡剤、多価フェノールや多価カルボン酸等の溶解促進剤等を含有することができる。
 界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。この種の界面活性剤としては、例えば、住友スリーエム(株)製、大日本インキ化学工業(株)製あるいは旭硝子(株)製等の市販品を用いることができる。これら市販品は、容易に入手することができるので、好都合である。その具体例としては、エフトップEF301、EF303、EF352((株)ジェムコ製)、メガファックF171、F173(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤が挙げられる。
 本発明の硬化膜形成組成物の好ましい例は、以下の通りである。
[1](A)成分100質量部に対し、0.5~200質量部の(B)成分、1~20質量部の(C)成分、必要に応じて0.0001~20質量部の(E)成分を含有し、これらが(D)溶剤に溶解した硬化膜形成組成物。
[2]上記[1]の組成物において、更に(F)成分を固形分中0.1~8質量%の範囲で含有する硬化膜形成組成物。
[3]上記[1]又は[2]の組成物において、更に(G)成分を固形分中1質量%以下で含有する硬化膜形成組成物。
 本発明の硬化膜形成組成物における固形分の割合は、各成分が均一に溶剤に溶解している限り特に限定されないが、好ましくは1~80質量%であり、より好ましくは5~60質量%であり、更に好ましくは10~50質量%である。
 本発明の硬化膜形成組成物の調製方法は、特に限定されない。一例としては、(A)成分を(D)溶剤に溶解し、この溶液に(B)成分、(C)成分、更に必要に応じて(E)成分等を所定の割合で混合し、均一な溶液とする方法が挙げられる。また、この調製方法の適当な段階において、(F)成分、(G)成分及びその他の成分を更に添加して混合する調製方法が挙げられる。
 本発明の硬化膜形成組成物の調製にあたっては、溶剤中における重合反応によって得られた(A)成分の溶液をそのまま使用することができ、この場合、この(A)成分の溶液に上述と同様に(B)成分、(C)成分、更に必要に応じて(E)成分等を入れて均一な溶液とする際に、濃度調整を目的として更に(D)溶剤を追加投入してもよい。このとき、(A)成分の合成過程で用いられる溶剤と、硬化膜形成組成物の調製時に濃度調整のために用いられる(D)溶剤とは同一であってもよいし、異なるものであってもよい。
 こうして調製された溶液状態の硬化膜形成組成物は、孔径が0.2μm程度のフィルタ等を用いて濾過した後に使用することが好ましい。
<塗膜及び硬化膜>
 本発明の硬化膜形成組成物を基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、金属、例えば、アルミニウム、モリブデン、クロム等が被覆された基板、ガラス基板、石英基板、ITO基板等)やフィルム(例えば、トリアセチルセルロースフィルム、ポリエステルフィルム、アクリルフィルム等の樹脂フィルム)等の上に、回転塗布、流し塗布、ロール塗布、スリット塗布、スリットに続いた回転塗布、インクジェット塗布、印刷等によって塗布し、その後、ホットプレート又はオーブン等で予備乾燥(プリベーク)することにより、塗膜を形成することができる。
 上記で得られた膜に紫外線等の光を照射することにより、光硬化を行う。上記光の波長は200~500nmが好ましく、その露光量は100~5,000mJ/cm2が好ましい。
 次いで、熱硬化のためのポストベークを行う。具体的には、ホットプレート又はオーブン等を用いて加熱する。ポストベークとしては、一般に、温度60℃~150℃、より好ましくは80℃~120℃の範囲の中から選択された加熱温度にて、ホットプレート上の場合には5~30分間、オーブン中の場合には30~90分間処理するという方法が採られる。
 上記のような条件のもとで、本発明の硬化膜形成組成物を硬化させることにより、基板の段差を充分に平坦化でき、高透明性を有する硬化膜を形成することができる。
 また、本発明の硬化膜形成組成物は少なくとも必要な水準の平坦化性、硬度及び密着性を有するため、薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示素子、有機EL素子等の各種ディスプレイにおける保護膜、平坦化膜、絶縁膜等の硬化膜を形成する材料としても有用であり、特に、ITOフィルム用のオーバーコート材として好適である。
 本発明の硬化膜形成組成物を用いて得られる硬化膜は、トリアルコキシシラン構造を有する重合体を含むため、硬度が高く、密着性に優れる。更に、多官能アクリレートにより、硬度を更に改善することができる。また、多価チオール化合物を含有させることにより、柔軟性に優れ、更に密着性も改善することができる。これらにより、多官能アクリレートを過剰に含有させても、剥離及びクラックが発生しない。しかも、このフィルムは、透明性が良好なため、フレキシブルディスプレイやタッチパネルにも好適に利用できる。
 以下、合成例、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものでない。
 なお、合成例において得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は、昭和電工(株)製GPC装置(Shodex GPC-101)(カラム:Shodex(登録商標)KF803L及びKF804L(昭和電工(株)製))を用い、溶出溶媒テトラヒドロフランを流量1mL/分でカラム中に(カラム温度40℃)流して溶離させるという条件で測定した。Mwは、ポリスチレン換算値にて表した。
 また、下記合成例、実施例、比較例で用いた試薬及び装置は次のとおりである。
・DEGMEA(ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート)、MMA(メタクリル酸メチル)、MAA(メタクリル酸)、ST(スチレン)、tBuST(4-t-ブチルスチレン):東京化成工業(株)製。
・KBM-503:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業(株)製。
・MAIB:2,2'-アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、東京化成工業(株)製。
・PET-30:ペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレート、日本化薬(株)製。
・DPHA:ジペンタエリスリトール(ヘキサ/ペンタ)アクリレート(カヤラドDPHA、日本化薬(株)製)。
・IRG500:光重合開始剤、BASF社製イルガキュア500。
・IRG651:光重合開始剤、BASF社製イルガキュア651。
・PE1:連鎖移動剤、昭和電工(株)製、カレンズMT-PE1。
・MBTA:5-メチル-1,2,3-ベンゾトリアゾール、東京化成工業(株)製。
・4-MNP:4-メトキシ-1-ナフトール、東京化成工業(株)製。
・AGITAN771:消泡剤、MUNZING社製。
・攪拌装置:(株)シンキー製あわとり錬太郎ARE-310。
・Z320:ダイセル・サイテック(株)製サイクロマーP。
[合成例1-7]樹脂の合成
[合成例1]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA375.8gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌した。そこにMMA300g及びMAIB7.5gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後20時間反応させ、樹脂溶液P1を得た。Mw=約3万。
[合成例2]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA436.1gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌した。そこにMMA270g、KBM-503 78.1g及びMAIB8.7gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後20時間反応させ、樹脂溶液P2を得た。Mw=約2万5千。
[合成例3]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA476.3gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌した。そこにMMA280g、MAA29.8g及びMAIB7.7gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後20時間反応させ、樹脂溶液P3を得た。Mw=約3万。
[合成例4]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA424.5gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌した。そこにMMA190g、KBM-503 63.5g、tBuST86.9g及びMAIB6.9gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後20時間反応させ、樹脂溶液P4を得た。Mw=約2万。
[合成例5]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA460.7gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌した。そこにMMA230g、MAA24.7g、tBuST46g及びMAIB6.4gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後20時間反応させ、樹脂溶液P5を得た。Mw=約2万。
[合成例6]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA424.5gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌した。そこにMMA190g、KBM-503 63.5g、ST56.5g及びMAIB6.9gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後20時間反応させ、樹脂溶液P6を得た。Mw=約2万。
[合成例7]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA460.7gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌した。そこにMMA230g、MAA24.7g、ST30g及びMAIB6.4gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後20時間反応させ、樹脂溶液P7を得た。Mw=約2万。
[実施例1-8、比較例1]硬化膜形成組成物の作製、硬化膜の作製及びその評価
 200mLのプラスチック容器に、合成例2で得られた樹脂溶液P2を20g、DHPAを5.4g、PE1を0.54g、IRG500を0.54g入れ、これを攪拌装置に入れ、10分間、2,000rpmで攪拌し、ワニスを作製した(実施例1)。
 同様に、表1に示す組成にて、ワニスを作製した(実施例2-8、比較例1)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
[硬化膜形成組成物の評価]
 上記の樹脂組成物を、三容真空(株)製のITOフィルム(抵抗膜(高透過)ITOフィルム、抵抗値:400±100Ω/sq、全光透過率:>90%)上に、厚さが約3~10μmになるようにバーコーター塗布し、まず110℃で5分間プリベークを行った。次いでUV照射(400mJ/cm2)を行い、その後110℃で55分間ポストベークを行い、硬化膜を作製した。
 得られた硬化膜について、下記方法によって密着性の評価を行った。
[ITOとの密着性の評価]
 クロスカット試験方法により評価した。まず、カッターガイドを用いて、塗布膜に100個の碁盤目を作製した。次に、当該碁盤目上にニチバン(株)製のセロハンテープ(登録商標)を接着し、上から消しゴムで強く擦り、充分に密着させた。そして、次にセロハンテープ(登録商標)をはがし、その際に、100個の碁盤目のうち、何個が剥離したかで評価を行った。
0B:66個以上が剥離
1B:36個~65個が剥離
2B:16個~35個が剥離
3B:6個~15個が剥離
4B:1個~5個が剥離
5B:剥離なし
 以上の評価結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表2に示す結果から分かるように、実施例1~8の硬化膜形成組成物から得られる硬化膜は、密着性が比較例に比べて高かった。
[合成例8-11]樹脂の合成
[合成例8]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA454.9gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌しながら、そこにMMA250.0g、tBuST91.5g、KBM-503 70.9g及びMAIB9.9gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後、更に80℃で20時間反応させ、樹脂溶液P8を得た。Mw=約3万。
[合成例9]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA506.5gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌しながら、そこにMMA250.0g、tBuST50.0g、MAA26.9g及びMAIB10.8gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後、更に80℃で20時間反応させ、樹脂溶液P9を得た。Mw=約3万。
[合成例10]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA520.0gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌しながら、そこにMMA250.0g、ST74.6g、KBM-503 88.6g及びMAIB12.3gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後、更に80℃で20時間反応させ、樹脂溶液P10を得た。Mw=約3万。
[合成例11]
 1,000mLの四つ口フラスコに、DEGMEA480.4gを入れ、窒素雰囲気下、80℃(内温)で攪拌しながら、そこにMMA250.0g、ST32.6g、MAA26.9g及びMAIB10.8gの混合液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後、更に80℃で20時間反応させ、樹脂溶液P11を得た。Mw=約3万。
[実施例9-14、比較例2-4]硬化膜形成組成物の作製、硬化膜の作製及びその評価
 200mLのプラスチック容器に、合成例8で得られた樹脂溶液P8を11.3g、合成例9で得られた樹脂溶液P9を50.9g、PET-30を17.8g、IRG500を3.1gPE1を3.1g、MBTAを0.02g、AGITAN771を0.03g、DEGMEAを14.7g入れ、これを攪拌装置に入れ、10分間、2,000rpmで攪拌し、ワニスを作製した(実施例9)。
 同様に、表3に示す組成にて、ワニスを作製した(実施例10-14、比較例2-4)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
[硬化膜の作製]
 上記のワニスを、三容真空(株)製のITOフィルム(抵抗膜(高透過)ITOフィルム、抵抗値:400±100Ω/sq、全光透過率:>90%)上に、厚さが約3~10μmになるようにバーコーター塗布し、まず110℃で10分間プリベークを行った。次いでUV照射(400mJ/cm2)を行い、その後110℃で50分間ポストベークを行い、硬化膜を作製した。
 得られた硬化膜について、下記方法によって鉛筆硬度、密着性、柔軟性の評価を行った。
[鉛筆硬度の評価]
 JIS K 5400に準拠し、1,000g荷重で測定した。結果を表4に示す。
[ITOとの密着性の評価]
 クロスカット試験方法により評価した。まず、カッターガイドを用いて、塗布膜に100個の碁盤目を作成した。次に、当該碁盤目上にニチバン(株)製のセロハンテープ(登録商標)を接着し、上から消しゴムで強く擦り、充分に密着させた。そして、次にセロハンテープ(登録商標)をはがし、その際に、100個の碁盤目のうち、何個が剥離したかで評価を行った。結果を表4に示す。
  0B:66個以上が剥離
  1B:36個~65個が剥離
  2B:16個~35個が剥離
  3B:6個~15個が剥離
  4B:1個~5個が剥離
  5B:剥離なし
[柔軟性の評価]
 フィルムをコート側を外側にして直径4cmの円柱に沿わせ、15秒間固定した。塗膜の外観の変化を観察し、変化の無いものを○、割れが発生したものを×とした。結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表4に示す結果から分かるように、実施例9~14の硬化膜形成組成物から得られる硬化膜は、いずれも鉛筆硬度がF以上と高く、密着性も4B以上と高く、柔軟性も良好であった。
 一方、比較例2~4については、密着性が2B以下と低く、鉛筆硬度、密着性、柔軟性の全てを満たすことができなかった。

Claims (8)

  1.  (A)(A-1)下記式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、R1は水素原子、メチル基、クロロ基又はフェニル基を表す。R2は炭素数1~5のアルキル基を表す。Lは炭素数1~9のアルキレン基を表す。)
    (B)多官能アクリレート化合物、
    (C)ラジカル重合開始剤、及び
    (D)溶剤
    を含有することを特徴とする硬化膜形成組成物。
  2.  更に、(A)成分として(A-2)下記式(2)で表される繰り返し単位を有する重合体を含有する請求項1記載の硬化膜形成組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、R1は上記と同じ。)
  3.  上記重合体が、更に下記式(3)で表される繰り返し単位を有する請求項1又は2記載の硬化膜形成組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、R3及びR3’はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表す。R4、R4’及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す。)
  4.  更に、(E)イオントラップ剤を含有する請求項1~3のいずれか1項記載の硬化膜形成組成物。
  5.  更に、(F)多官能チオール化合物を含有する請求項1~4のいずれか1項記載の硬化膜形成組成物。
  6.  請求項1~5のいずれか1項記載の硬化膜形成組成物を基板に塗布し、紫外線を照射した後、80℃~120℃で焼成することを特徴とする硬化膜の製造方法。
  7.  請求項6記載の製造方法で製造された硬化膜。
  8.  請求項7記載の硬化膜を有するフィルム。
PCT/JP2013/072397 2012-08-28 2013-08-22 硬化膜形成組成物 WO2014034516A1 (ja)

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