WO2014208656A1 - 硬化性組成物 - Google Patents

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康佑 並木
岡崎　仁
英二 輿石
佐和子 布施
古川　喜久夫
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02—Polythioethers
    • C08G75/06—Polythioethers from cyclic thioethers
    • C08G75/08—Polythioethers from cyclic thioethers from thiiranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J181/00—Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur, with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on polysulfones; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J181/02—Polythioethers; Polythioether-ethers

Definitions

  • the present invention contains a photobase generator useful for producing optical materials such as optical element adhesives, optical element coating agents, resist materials, prisms, optical fibers, information recording substrates, filters, plastic lenses, light guide plates, etc. It relates to a photocurable composition.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 The main problems of these photobase generators are that the light absorption up to about 300 nm of the episulfide compound almost overlaps with the light absorption region of the photobase generator, and the base generation efficiency by photolysis is low, and The basicity of the base generated by photolysis is weak, and the polymerization and curing of the episulfide compound is slow.
  • Patent Document 9 As a photobase generator for improving the above problems, Patent Document 9 has been proposed.
  • the pot life of a composition obtained by adding the photobase generator to an episulfide compound is short, and it takes several hours to several tens of hours.
  • the pot life (potential time) of the composition is short and the handling becomes difficult, such as the viscosity of the composition remarkably increasing and curing within a few days.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 9-71580 Japanese Patent Laid-Open No. 9-110979 Japanese Patent Laid-Open No. 9-255781 International Publication No. 01/57113 JP 2002-047346 A JP 2002-105110 A US Patent Application Publication No. 2003/0022956 JP 2003-026806 A JP 2011-038050 A
  • the present invention includes a curable composition containing an episulfide compound which contains a photobase generator exhibiting high activity with a sufficient pot life, and is easily cured by ultraviolet irradiation, as well as a cured product obtained by ultraviolet irradiation,
  • the object is to provide an optical material comprising a cured product.
  • the present inventors have used a compound represented by the following general formula (1) as a photobase generator, so that a composition containing an episulfide compound has a sufficient pot life. It has been found that it can be easily cured by irradiation with ultraviolet rays to obtain the desired cured product.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 may be the same or different and each represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms;
  • Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 may be the same or different and each represents a group selected from the group consisting of a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, and a phenanthryl group, and these groups are alkyl groups, aryl groups, alkenyl groups, cycloalkyl groups, And a substituent selected from the group consisting of heterocyclic groups.
  • a curable composition comprising (A) an episulfide compound and (B) a photobase generator containing an organoboron compound represented by the general formula (1).
  • m represents an integer of 0 to 4
  • n represents an integer of 0 to 2.
  • An optical adhesive comprising the curable composition according to any one of [1] to [5].
  • An optical material having a fine structure formed on a substrate surface wherein the curable composition according to any one of [1] to [5] is used for fine structure formation.
  • the present invention includes a curable composition containing an episulfide compound which contains a photobase generator exhibiting high activity with a sufficient pot life, and is easily cured by ultraviolet irradiation, as well as a cured product obtained by ultraviolet irradiation, An optical material containing a cured product can be provided.
  • the present invention is described in detail below.
  • the (A) episulfide compound used in the present invention may be a compound having at least one episulfide group in one molecule that forms a cured product by ring-opening polymerization.
  • a compound having two or more episulfide groups in one molecule is preferable.
  • the compound represented by the general formula (2) is more preferable from the viewpoint of handling property, availability, and physical property balance of the cured product.
  • One or more episulfide compounds selected from the group consisting of thiopropylthio) butane and bis ( ⁇ -epithiopropylthioethyl) sulfide are preferred.
  • preferred specific examples are bis ( ⁇ -epithiopropyl) sulfide (formula (3)) and / or bis ( ⁇ -epithiopropyl) disulfide (formula (4)), and the most preferred specific example is bis ( ⁇ -epithiopropyl) sulfide.
  • bis ( ⁇ -epithiopropyl) sulfide bis ( ⁇ -epithiopropyl) sulfide.
  • the proportion of the (A) episulfide compound in the curable composition of the present invention is usually 10 to 99.99% by mass, preferably 20 to 99.9% by mass, more preferably 30 to 99.9% by mass, The amount is particularly preferably 50 to 99.5% by mass.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 may be the same or different and each has 1 carbon number.
  • Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are groups selected from the group consisting of phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group and phenanthryl group, which may be the same or different, and The group may have a substituent selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, and a heterocyclic group.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same, preferably an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group, and all of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are Most preferred is an n-butyl group.
  • R 5 is preferably an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group, and most preferably an n-butyl group.
  • Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are the same and are a phenyl group or a naphthyl group, and the aromatic ring may have a substituent such as an alkyl group or an aryl group.
  • Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 are the same and are any one of a phenyl group, a 4-tert-butylphenyl group, a 1-naphthyl group and a 4-methyl-1-naphthyl group.
  • Tetrabutylammonium butyltri (1-naphthyl) borate is most preferred from the viewpoints of solubility in episulfide compounds, polymerizability of episulfide compounds, and pot life of the composition.
  • the amount of the compound represented by (B) the general formula (1) is usually 0.01 parts by mass or more, preferably 0.05 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) episulfide compound. More preferably, it is 0.05 to 3 parts by mass, and most preferably 0.1 to 1 part by mass. From the viewpoint of the refractive index of the optical material obtained by curing the curable composition, the amount of the component (B) used is preferably 1 part by mass or less.
  • the curable composition of the present invention can contain (C) a sensitizer in addition to components (A) and (B).
  • a sensitizer By adding (C) the sensitizer to the curable composition, the base can be more efficiently liberated from the component (B). As a result, the exposure time can be shortened and the polymerization of the curable composition can be promoted.
  • Preferred (C) sensitizers include substituted or unsubstituted benzophenones, aromatic ketones such as thioxanthone and anthraquinone or dyes such as oxazine, acridine, phenazine and rhodamine, and compounds having a conjugated heterocycle such as fluorene, fluorenone and naphthalene. It is.
  • benzophenone 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, 4,4′-bis- (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (ethylmethylamino) benzophenone, 4,4′-diphenyl Benzophenone, 4,4′-diphenoxybenzophenone, 4,4′-bis (p-isopropylphenoxy) benzophenone, 4-methylbenzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, 4-phenylbenzophenone, 2-methoxycarbonylbenzophenone, 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl sulfide, 4-methoxy-3,3′-methylbenzophenone, isopropylthioxanthone, chlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2- (
  • (C) sensitizers are exemplified, but these may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the (C) sensitizer used is 0.01 parts by mass or more, preferably 0.05 to 10 parts by mass, more preferably 0.05 with respect to 100 parts by mass of the (A) episulfide compound. To 3 parts by mass, most preferably 0.1 to 1 part by mass.
  • a thiol compound can be added to the curable composition of the present invention as necessary. By adding the thiol compound, a cured product with little coloration and excellent transparency can be obtained.
  • the thiol compound here is an organic compound having one or two or more thiol groups in one molecule, but a compound having two or more thiol groups is preferable in order to increase the mechanical strength of the cured product.
  • (D) thiol compounds include methanedithiol, methanetrithiol, 1,2-dimercaptoethane, bis (2-mercaptoethyl) sulfide, bis (2,3-dimercaptopropyl) sulfide, 1, 2,3-trimercaptopropane, 2-mercaptomethyl-1,3-dimercaptopropane, 4-mercaptomethyl-1,8-dimercapto-3,6-dithiaoctane, 2,4-bis (mercaptomethyl) -1, 5-Dimercapto-3-thiapentane, 4,8-bis (mercaptomethyl) -1,11-dimercapto-3,6,9-trithiaundecane, 4,7-bis (mercaptomethyl) -1,11-dimercapto- 3,6,9-trithiaundecane, 5,7-bis (mercaptomethyl) -1,11-dimercapto 3,6,9-trithiaunde
  • the addition amount of the (D) thiol compound is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 3 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the (A) episulfide compound and the (D) thiol compound. More preferably, it is 5 to 30 parts by mass.
  • the curable composition of the present invention contains epoxy compounds, iso (thio (thiophene)) for the purpose of improving various properties such as weather resistance, oxidation resistance, strength, surface hardness, adhesion to a substrate, refractive index, and dyeability.
  • Cyanates, phenols, amines, inorganic compounds having a sulfur atom, inorganic compounds having a selenium atom, and the like may be added.
  • a known polymerization curing catalyst can be added separately as necessary.
  • the curable composition of the present invention is cured by irradiation with ultraviolet rays or visible rays.
  • the light source used in that case is an apparatus which generate
  • Specific examples include a high pressure mercury lamp, an ultra high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high power metal halide lamp, a xenon lamp, and a light emitting diode (ultraviolet LED).
  • the curable composition of the present invention When the curable composition of the present invention is photocured, it may be subject to polymerization inhibition due to the influence of oxygen in the air. Therefore, it is preferable to perform exposure in an atmosphere having a low oxygen concentration in order to shorten the exposure time and to sufficiently polymerize the curable composition.
  • an atmosphere having a low oxygen concentration there is a method of performing exposure by substituting the atmosphere surrounding the curable composition with nitrogen gas or carbon dioxide gas.
  • the oxygen concentration is preferably 10% or less, and more preferably 5% or less.
  • a method of performing exposure by coating the surface of the curable composition with a transparent film such as a polypropylene film and a method of performing exposure by sealingly injecting the curable composition into a transparent mold made of glass or the like. Can be mentioned.
  • Curing can be further accelerated
  • the heating temperature and time can be appropriately selected according to the degree of curing required for the optical material.
  • the heating temperature is preferably room temperature to 150 ° C., and the heating time is preferably 1 minute to 3 days.
  • tetrabutylammonium butyltri (1-naphthyl) borate is PBG1
  • tetrabutylammonium butyltriphenylborate is PBG2
  • tetrabutylammonium butyltri (4-methyl-1-naphthyl) borate is PBG6
  • tetrabutylammonium Butyltri (4-tert-butylphenyl) borate is referred to as PBG7.
  • methyl 4-((hexahydropyrrolo [1,2- ⁇ ] pyrimidin-1 (2H) -yl) methyl) benzoate (hereinafter referred to as PBG3) is produced by the method described in JP 2005-511536 A. Based on this, 1- (4′-phenylthio) phenacyl- (5-azonia-1-azabicyclo [4,3,0] -5-nonene) tetraphenylborate (hereinafter referred to as PBG4) is disclosed in JP-A-2005-264156. On the basis of the method described in Japanese Patent Publication No. JP-A. Phys. Chem. 1996, 100, 12386-12393 and J. Org. Phys. Chem.
  • DMDS bis (2-mercaptoethyl) sulfide
  • PETP pentaerythritol tetrakisthiopropionate
  • PE1 Pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutyrate)
  • 1,2-bis [(2-mercaptoethyl) thio] -3-mercaptopropane (hereinafter referred to as GST) was synthesized based on the method described in WO2007 / 129450.
  • the metal halide lamp (30 mW / cm ⁇ 2 >, with a heat ray cut filter, the eye graphics company make) was used for the light source at the time of exposing a curable composition.
  • the photocurability of the curable composition is evaluated based on the exposure time required for curing in a state in which no tack (stickiness) remains on the surface. When curing in less than 20 seconds, “A”, 20 seconds to 40 seconds.
  • the case was evaluated as “B” when cured at less than “B”, “C” when cured at 40 seconds or more and less than 60 seconds, and “D” when the curing required 1 minute or longer or uncured. Further, the refractive index (nD) of the obtained cured product was measured on the D-line using an Abbe refractometer (“NAR-4T” manufactured by Atago Co., Ltd.). The measurement temperature was 20 ° C.
  • the pot life of the curable composition is “good” when the viscosity of the curable composition when stored at 30 ° C. for 7 days is 20% or less from the initial viscosity, and 20% or more from the initial viscosity. When it was noticeably thickened or solidified, it was evaluated as “bad”. In the manufacturing process of optical materials using photo-curable compositions, since the continuous production usually takes several days to a week, the viscosity stability of the curable composition under light shielding at around room temperature (in terms of productivity) ( Polymerization inhibition is very important.
  • Example 1 (A) Bis ( ⁇ -epithiopropyl) sulfide (100 parts by mass) was mixed with (B) PBG1 (0.5 parts by mass) and stirred until uniform to prepare a curable composition liquid. .
  • the viscosity (initial viscosity) at 20 ° C. of the curable composition liquid was 12 mPa ⁇ s.
  • An appropriate amount of this curable composition liquid was dropped on a slide glass, and a PET film (“Lumirror T60” manufactured by Toray Industries, Inc., thickness: 250 ⁇ m) was placed thereon so that the thickness of the curable composition liquid was about 10 ⁇ m.
  • Examples 2 to 22 A curing test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the components (B), (C), and (D) were changed to the compounds shown in Table 1 and the amounts added. In addition, predetermined amount of component (B) and (C) was added with respect to a total of 100 mass parts of component (A) and (D). The exposure time required for curing, the refractive index of the cured film, and the color of the cured film were as shown in Table 1. Further, when the pot life was confirmed by the same method as in Example 1, the curable composition liquid was “good” with no noticeable viscosity change even after standing at 30 ° C. for 7 days.
  • Comparative Examples 1 to 4 A curing test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the components (B), (C), and (D) were changed to the compounds shown in Table 1 and the amounts added. In addition, predetermined amount of component (B) and (C) was added with respect to a total of 100 mass parts of component (A) and (D). Table 1 shows the exposure time required for curing, the refractive index of the cured film, and the color of the cured film. When the pot life was confirmed by the same method as in Example 1, the curable composition liquid was solid after standing at 30 ° C. for 7 days and was “bad”.
  • Examples 23-28 (A) Except that the episulfide compound was changed to bis ( ⁇ -epithiopropyl) disulfide, and the addition amounts of BMS (component (C)) and DMDS (component (D)) were changed as shown in Table 2, A curing experiment was conducted in the same manner as in No. 10. Table 2 shows the exposure time required for curing, the refractive index of the cured film, the color of the cured film, and the pot life.
  • Examples 29-33 A curing test was conducted in the same manner as in Example 8 except that the sensitizer was changed to the compounds and addition amounts shown in Table 3. The exposure time required for curing, the color of the cured film, and the pot life were as shown in Table 3.
  • Examples 34-39 (D) A curing test was conducted in the same manner as in Example 10 except that the thiol compound was changed to the compounds and addition amounts shown in Table 4. Table 4 shows the exposure time required for curing, the refractive index of the cured film, the color of the cured film, and the pot life.
  • Example 40 (A) Bis ( ⁇ -epithiopropyl) sulfide (100 parts by mass) was mixed with (B) PBG1 (0.5 parts by mass) and stirred until uniform to prepare a curable composition liquid. .
  • This curable composition solution was applied to a 1 mm thick quartz glass to prepare a sample (with a spacer so that the thickness after curing was 40 ⁇ m ⁇ 2 ⁇ m) sandwiched between 1 mm thick quartz glass. Subsequently, the metal halide lamp was irradiated for 1 minute. The sample sandwiched between 1 mm thick quartz glass was firmly bonded, and the adhesive hardened layer had no cloudiness and was colorless and showed good transparency.
  • Example 41 (B) PBG1 (1 part by mass) and (C) BMS (1 part by mass) with respect to (A) bis ( ⁇ -epithiopropyl) sulfide (90 parts by mass) and (D) DMDS (10 parts by mass) Were mixed and stirred until uniform to prepare a curable composition liquid.
  • This curable composition liquid was filtered with a 0.45 ⁇ m diameter PTFE filter, and an appropriate amount was dropped on an easy-adhesion PET film (Cosmo Shine A4100, thickness 100 ⁇ m, manufactured by Toyobo Co., Ltd.).
  • a nickel mold on which a prism array (vertical angle 90 °, pitch 50 ⁇ m) was formed was placed thereon, and light from a metal halide lamp was irradiated from the PET film side for 1 minute. After the light irradiation, the PET film on which the structure was transferred was peeled off from the mold. By the above procedure, an optical film to which the prism row was transferred was produced. When the surface structure was observed with an SEM (scanning electron microscope), the prism structure of the mold was accurately transferred, and the transferability was good.
  • SEM scanning electron microscope

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Abstract

　本発明によれば、（Ａ）エピスルフィド化合物と、（Ｂ）下記一般式（１）で表される有機ホウ素化合物を含有する光塩基発生剤とを含むことを特徴とする硬化性組成物を提供することができる。 （一般式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、同一または異なっていてもよく、炭素数１～８のアルキル基を表し、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、同一または異なっていてもよく、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基およびフェナンスリル基からなる群から選択される基を表し、これらの基はアルキル基、アリール基、アルケニル基、シクロアルキル基、及び複素環式基からなる群より選択される置換基を有していても良い。）

Description

硬化性組成物
　本発明は、光学素子接着剤、光学素子用コーティング剤、レジスト材料、プリズム、光ファイバー、情報記録基盤、フィルター、プラスチックレンズ、導光板等の光学材料を製造するのに有用な光塩基発生剤を含有する光硬化性組成物に関するものである。
　プラスチック材料は軽量かつ靭性に富み、また染色が容易であることから、各種光学材料に近年多用されている。光学材料の多くに要求される性能の一つとして、高屈折率があげられる。高屈折率な光学材料については、屈折率１．７以上の光学材料を可能とするエピスルフィド化合物が多数見いだされている（特許文献１，２，３参照。）。これら化合物を使用した組成物の硬化方法のほとんどは熱硬化であるため用途に大きな制約があり、光硬化ができる組成物が強く望まれていた。
　エピスルフィド化合物の光硬化に関しては、特許文献４，５，６，７，８に記載がある。これらの文献においては開始剤としてラジカル発生剤、酸発生剤、塩基発生剤等が開示されているが、エピスルフィド化合物の重合に対しては塩基触媒が最も活性が高いことから、塩基発生剤の使用が最も望ましいと考えられている。しかしながら、光塩基発生剤に関する研究の歴史は浅く、実用に耐えうる重合活性を示す光塩基発生剤はこれまで見出されていない。光塩基発生剤に関する研究については、非特許文献１，２に記載がある。
　これらの光塩基発生剤の主な問題点は、エピスルフィド化合物の３００ｎｍ付近までの光吸収が、光塩基発生剤の光吸収領域とほぼ重なっており、光分解による塩基の発生効率が低いこと、および、光分解により発生する塩基の塩基性が弱く、エピスルフィド化合物の重合硬化が遅いことであった。
　上記の問題点を改良する光塩基発生剤として、特許文献９が提案されているが、エピスルフィド化合物に当該の光塩基発生剤を添加した組成物のポットライフが短く、数時間～十数時間で組成物の粘度が顕著に増加し、数日間以内に硬化するなど、組成物のポットライフ（可使時間）が短く取り扱いが困難となる問題があった。
特開平９－７１５８０号公報 特開平９－１１０９７９号公報 特開平９－２５５７８１号公報 国際公開０１／５７１１３号 特開２００２－０４７３４６号公報 特開２００２－１０５１１０号公報 米国特許出願公開第２００３／００２２９５６号明細書 特開２００３－０２６８０６号公報 特開２０１１－０３８０５０号公報
化学工業、５０巻、ｐ５９２－６００（１９９９） J.Polym.Sci.PartA, vol39, p1329-1341(2001)
　本発明は、十分なポットライフで高活性を示す光塩基発生剤を含有し、更に紫外線照射により容易に硬化するエピスルフィド化合物を含む硬化性組成物、ならびに紫外線照射により得られる硬化物、さらには当該硬化物からなる光学材料を提供することにある。
　本発明者らは上記問題を解決すべく検討を行った結果、下記一般式（１）で表される化合物を光塩基発生剤として用いることで、エピスルフィド化合物を含む組成物が十分なポットライフを有し、紫外線照射により容易に硬化し、目的の硬化物が得られることを見出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 （一般式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、同一または異なっていてもよく、炭素数１～８のアルキル基を表し、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、同一または異なっていてもよく、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基およびフェナンスリル基からなる群から選択される基を表し、これらの基はアルキル基、アリール基、アルケニル基、シクロアルキル基、及び複素環式基からなる群より選択される置換基を有していても良い。）
　すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］（Ａ）エピスルフィド化合物と、（Ｂ）前記一般式（１）で表される有機ホウ素化合物を含有する光塩基発生剤を含むことを特徴とする硬化性組成物。
［２］（Ａ）エピスルフィド化合物が下記一般式（２）で表わされる化合物である［１］に記載の硬化性組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （一般式（２）中、ｍは０～４の整数、ｎは０～２の整数を表す。）
［３］一般式（２）で表わされる化合物がビス（β－エピチオプロピル）スルフィドである［２］に記載の硬化性組成物。
［４］さらに、（Ｃ）増感剤を含むことを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載の硬化性組成物。
［５］ さらに、（Ｄ）チオール化合物を含むことを特徴とする［１］から［４］のいずれかに記載の硬化性組成物。
［６］［１］から［５］のいずれかに記載の硬化性組成物を、紫外線もしくは可視光の照射により硬化させることを特徴とする硬化物の製造方法。
［７］［６］記載の製造方法により得られた硬化物。
［８］［７］に記載の硬化物を含む光学材料。
［９］［１］から［５］のいずれかに記載の硬化性組成物を含む光学接着剤。
［１０］基板表面に微細構造が形成された光学材料であって、［１］から［５］のいずれかに記載の硬化性組成物を微細構造形成に用いることを特徴とする光学材料。
　本発明は、十分なポットライフで高活性を示す光塩基発生剤を含有し、更に紫外線照射により容易に硬化するエピスルフィド化合物を含む硬化性組成物、ならびに紫外線照射により得られる硬化物、さらには当該硬化物を含む光学材料を提供することが可能となった。
　以下に本発明を詳細に説明する。
　本発明で使用する（Ａ）エピスルフィド化合物は、開環重合することにより硬化物を生成するエピスルフィド基を１分子中に１個以上有する化合物であれば良い。硬化性組成物の架橋性および得られる硬化物の高屈折率を追求する場合、１分子内に２個以上のエピスルフィド基を有する化合物が好ましい。ハンドリング性、入手容易性、硬化物の物性バランスから前記一般式（２）で表される化合物がより好ましい。
　具体的にはビス(β－エピチオプロピル)スルフィド、ビス(β－エピチオプロピル)ジスルフィド、ビス(β－エピチオプロピル)トリスルフィド、ビス(β－エピチオプロピルチオ)メタン、１，２－ビス(β－エピチオプロピルチオ)エタン、１，３－ビス(β－エピチオプロピルチオ)プロパン、 １，２－ビス(β－エピチオプロピルチオ)プロパン、１，４－ビス(β－エピチオプロピルチオ)ブタン、およびビス(β－エピチオプロピルチオエチル)スルフィドからなる群から選択される1種以上のエピスルフィド化合物が好ましく挙げられる。
　中でも好ましい具体例は、ビス（β－エピチオプロピル）スルフィド(式（３）)および／またはビス（β－エピチオプロピル）ジスルフィド(式（４）)であり、最も好ましい具体例は、ビス（β－エピチオプロピル）スルフィドである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ビス（β－エピチオプロピル）スルフィド
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 ビス（β－エピチオプロピル）ジスルフィド
　本発明の硬化性組成物中の（Ａ）エピスルフィド化合物の割合は、通常１０～９９．９９質量％であり、好ましくは２０～９９．９質量％、より好ましくは３０～９９．９質量％、特に好ましくは５０～９９.５質量％である。
　本発明で使用する、（Ｂ）前記一般式（１）で表される有機ホウ素化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、同一または異なっていてもよい炭素数１～８のアルキル基であり、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、同一または異なっていてもよいフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基およびフェナンスリル基からなる群から選択される基であって、これらの基はアルキル基、アリール基、アルケニル基、シクロアルキル基、及び複素環式基からなる群より選択される置換基を有していても良い。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は同一であって、炭素数２～５のアルキル基が好ましく、さらに直鎖アルキル基がより好ましく、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は全てｎ－ブチル基が最も好ましい。Ｒ５は、炭素数２～５のアルキル基が好ましく、さらに直鎖アルキル基がより好ましく、ｎ－ブチル基が最も好ましい。好ましくは、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は同一でありさらにフェニル基またはナフチル基であって、芳香環にアルキル基、アリール基等の置換基を有していても良い。さらに好ましくは、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は同一であり、フェニル基、４－tert－ブチルフェニル基、１－ナフチル基、及び４－メチル－１－ナフチル基のいずれかである。
　好ましい（Ｂ）前記一般式（１）で表される有機ホウ素化合物は、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリフェニルボラート、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリ（４－tert－ブチルフェニル）ボラート、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリ（１－ナフチル）ボラート、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリ（４－メチル－１－ナフチル）ボラートである。なお、化合物名における「＝」は、イオン結合を意味する。エピスルフィド化合物への溶解性、エピスルフィド化合物の重合性、及び組成物のポットライフのバランスの点で、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリ（１－ナフチル）ボラートが最も好ましい。
　（Ｂ）一般式（１）で表わされる化合物の使用量は、（Ａ）エピスルフィド化合物１００質量部に対して、通常０．０１質量部以上であり、好ましくは０．０５～１０質量部であり、より好ましくは０．０５～３質量部であり、最も好ましくは０．１～１質量部である。硬化性組成物を硬化した光学材料の屈折率の観点から、特に成分（Ｂ）の使用量は１質量部以下が好ましい。
　本発明の硬化性組成物は、成分（Ａ）および（Ｂ）に加えて（Ｃ）増感剤を含むことができる。硬化性組成物に（Ｃ）増感剤を配合することによって、成分（Ｂ）からより効率的に塩基が遊離することが可能になる。その結果、露光時間の短縮化や硬化性組成物の重合促進が図れる。
　好ましい（Ｃ）増感剤は、置換または非置換のベンゾフェノン、チオキサントン、アントラキノンなどの芳香族ケトンまたはオキサジン、アクリジン、フェナジンおよびローダミンなどの染料、およびフルオレン、フルオレノン、ナフタレンなどの共役複素環をもつ化合物である。特に好ましくは、置換または非置換のベンゾフェノン、チオキサントン、およびフルオレンである。具体的には、ベンゾフェノン、４，４’－ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’－ビス－（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’－ビス（エチルメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’－ジフェニルベンゾフェノン、４，４’－ジフェノキシベンゾフェノン、４，４’－ビス（ｐ－イソプロピルフェノキシ）ベンゾフェノン、４－メチルベンゾフェノン、２，４，６－トリメチルベンゾフェノン、４－フェニルベンゾフェノン、２－メトキシカルボニルベンゾフェノン、４－ベンゾイル－４’－メチルジフェニルスルフィド、４－メトキシ－３，３’－メチルベンゾフェノン、イソプロピルチオキサントン、クロロチオキサントン、１－クロロ－４－プロポキシチオキサントン、２－（トリフルオロメチル） チオキサントン、２，４－ジメチルチオキサントン、２，４－ジエチルチオキサントン、１，３－ジメチル－２－（２－エチルヘキシルオキシ）チオキサントン、フルオレン、９，９－ジメチルフルオレン、９，９－ビス[４－（２－ヒドロキシエトキシ）フェニル]フルオレン等が挙げられる。
　以上、好ましい（Ｃ）増感剤を例示したが、これらは単独でも２種類以上を混合して使用してもかまわない。（Ｃ）増感剤の使用量は、（Ａ）エピスルフィド化合物１００質量部に対して、０．０１質量部以上であり、好ましくは０．０５～１０質量部であり、より好ましくは０．０５～３質量部であり、最も好ましくは０．１～１質量部である。
　本発明の硬化性組成物には、必要に応じて（Ｄ）チオール化合物を添加することが可能である。チオール化合物の添加によって、着色が少なく透明性に優れる硬化物を得ることができる。ここでいうチオール化合物とは、１分子内に１個または２個以上のチオール基を有する有機化合物であるが、硬化物の機械強度を高める上で２個以上のチオール基を有する化合物が好ましい。
　（Ｄ）チオール化合物の好ましい具体例としては、メタンジチオール、メタントリチオール、１，２－ジメルカプトエタン、ビス（２－メルカプトエチル）スルフィド、ビス（２，３－ジメルカプトプロピル）スルフィド、１，２，３－トリメルカプトプロパン、２－メルカプトメチル－１，３－ジメルカプトプロパン、４－メルカプトメチル－１，８－ジメルカプト－３，６－ジチアオクタン、２，４－ビス（メルカプトメチル）－１，５－ジメルカプト－３－チアペンタン、４，８－ビス（メルカプトメチル）－１，１１－ジメルカプト－３，６，９－トリチアウンデカン、４，７－ビス（メルカプトメチル）－１，１１－ジメルカプト－３，６，９－トリチアウンデカン、５，７－ビス（メルカプトメチル）－１，１１－ジメルカプト－３，６，９－トリチアウンデカン、１，２，７－トリメルカプト－４，６－ジチアヘプタン、１，２，９－トリメルカプト－４，６，８－トリチアノナン、１，２，８，９－テトラメルカプト－４，６－ジチアノナン、１，２，１０，１１－テトラメルカプト－４，６，８－トリチアウンデカン、１，２，１２，１３－テトラメルカプト－４，６，８，１０－テトラチアトリデカン、テトラキス（メルカプトメチル）メタン、テトラキス（４－メルカプト－２－チアブチル）メタン、テトラキス（７－メルカプト－２，５－ジチアヘプチル）メタン、トリメチロールプロパントリス（２－メルカプトアセテート）、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）、ペンタエリスリトールテトラキス（２－メルカプトアセテート）、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）、２，５－ビス（メルカプトメチル）－１，４－ジチアン、ビス（４－メルカプトフェニル）スルフィド、ビス（４－メルカプトメチルフェニル）メタン、２，２－ビス（４－メルカプトメチルフェニル）プロパン、ビス（４－メルカプトメチルフェニル）エーテル、ビス（４－メルカプトメチルフェニル）スルフィド等が挙げられる。
　以上、好ましい（Ｄ）チオール化合物を例示したが、これらは単独でも２種類以上を混合して使用してもかまわない。（Ｄ）チオール化合物の添加量は、（Ａ）エピスルフィド化合物および（Ｄ）チオール化合物の合計１００質量部に対して、好ましくは１～５０質量部であり、より好ましくは３～４０質量部であり、更に好ましくは５～３０質量部である。
  本発明の硬化性組成物には、耐候性、耐酸化性、強度、表面硬度、基材との密着性、屈折率、染色性等の各種性能改良を目的として、エポキシ化合物類、イソ（チオ）シアネート類、フェノール類、アミン類、硫黄原子を有する無機化合物、セレン原子を有する無機化合物等を添加しても構わない。この場合は、必要に応じて公知の重合硬化触媒を別途加えることが出来る。
  本発明の硬化性組成物は、紫外線や可視光線を照射することにより硬化される。その際に使用する光源は、紫外線や可視光線を発生させる装置であれば特に制限はない。具体的には、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ）等を挙げることができる。
  本発明の硬化性組成物は光硬化させる際に、空気中の酸素の影響で重合阻害を受ける場合がある。従って、露光時間を短縮するためや硬化性組成物を十分に重合させるために低酸素濃度の雰囲気にて露光を行うことが好ましい。具体的には、硬化性組成物を取り巻く雰囲気を窒素ガスや炭酸ガスで置換して露光を行う方法が挙げられる。その際の酸素濃度としては１０％以下が好ましく、５％以下が更に好ましい。また、硬化性組成物の表面をポリプロピレンフィルム等の透明なフィルムで被覆して露光を行う方法や硬化性組成物をガラス等で構成される透明なモールド内に密封注入して露光を行う方法も挙げられる。
  硬化性組成物に紫外線や可視光を照射した後、加熱処理を行うことにより、硬化を更に促進することができる。紫外線照射後に、光学材料に求められる硬化度に応じて加熱温度並びに時間を適宜選択できるが、加熱温度は室温～１５０℃、加熱時間は１分～３日が好ましい。
  以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　なお、実施例中において、（Ａ）エピスルフィド化合物は、特開平９－１１０９７９号公報および特開２００１－１６３８７４号公報に記載の方法に基づいて合成した。また、（Ｂ）一般式（１）で表わされる化合物は、いずれも昭和電工株式会社より入手し、そのまま実験に用いた。
　以下、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリ（１－ナフチル）ボラートをＰＢＧ１、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリフェニルボラートをＰＢＧ２、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリ（４－メチル－１－ナフチル）ボラートをＰＢＧ６、テトラブチルアンモニウム＝ブチルトリ（４－tert－ブチルフェニル）ボラートをＰＢＧ７と呼称する。また、メチル４－（（ヘキサヒドロピロロ［１，２－α］ピリミジン－１（２Ｈ）－イル）メチル）ベンゾエート（以下ＰＢＧ３と呼称する）は、特表２００５－５１１５３６号公報に記載の方法に基づいて、１－（４’－フェニルチオ）フェナシル－（５－アゾニア－１－アザビシクロ［４，３，０］－５－ノネン）テトラフェニルボレート（以下ＰＢＧ４と呼称する）は、特開２００５-２６４１５６号公報に記載の方法に基づいて、トリブチルナフトイルメチルアンモニウムブチルトリフェニルボーレート（以下ＰＢＧ５と呼称する）は、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．１９９６，１００，１２３８６－１２３９３およびＪ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ａ　１９９８，１０２，５３７５－５３８２の記載の方法に基づいてそれぞれ合成した。また、（Ｃ）増感剤である４－ベンゾイル－４’－メチルジフェニルスルフィドは、ＤＫＳＨジャパン社より製品名Ｌｕｎａｃｕｒｅ ＢＭＳ（以下ＢＭＳと呼称する）を入手し、そのまま用いた。その他の増感剤は、いずれも東京化成工業株式会社より入手し、そのまま用いた。また、（Ｄ）チオール化合物であるビス（２－メルカプトエチル）スルフィド（以下ＤＭＤＳと呼称する）は東京化成工業株式会社より、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート（以下ＰＥＴＰと呼称する）は淀化学株式会社より、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）（以下ＰＥ１と呼称する）は昭和電工株式会社より入手し、そのまま用いた。１，２－ビス［（２－メルカプトエチル）チオ］－３－メルカプトプロパン（以下ＧＳＴと呼称する）はＷＯ２００７／１２９４５０号公報に記載の方法に基づいて合成した。
　また、硬化性組成物に露光を行う際の光源にはメタルハライドランプ（３０ｍＷ/ｃｍ２、熱線カットフィルター付き、アイグラフィックス社製）を使用した。
　硬化性組成物の光硬化性は、表面にタック（べた付き）が残らない状態で硬化するまでに要する露光時間により評価し、２０秒未満で硬化する場合に「Ａ」、２０秒以上４０秒未満で硬化する場合に「Ｂ」、４０秒以上６０秒未満で硬化する場合に「Ｃ」、硬化に１分以上を要する場合あるいは未硬化の場合を「Ｄ」と評価した。
　また、得られた硬化物の屈折率（ｎＤ）は、アッベ屈折計（アタゴ社製「ＮＡＲ－４Ｔ」）を用いて、Ｄ線での値を測定した。測定温度は２０℃とした。
　また、硬化性組成物のポットライフは、３０℃で７日間保存した際の硬化性組成物の粘度が初期粘度から２割以下の粘度上昇の場合に「良好」、初期粘度から２割以上の顕著な増粘あるいは固化した場合に「不良」と評価した。光硬化性組成物を使用する光学材料の製造プロセスでは通常数日から1週間程度の連続した製造が行われるため、生産性の面から室温付近遮光下での硬化性組成物の粘度安定性（重合抑制）は非常に重要である。
実施例１
　（Ａ）ビス(β－エピチオプロピル)スルフィド（１００質量部）に対して、（Ｂ）ＰＢＧ１（０．５質量部）を混合し、均一になるまで撹拌して硬化性組成液を調製した。硬化性組成液の２０℃での粘度（初期粘度）は、１２ｍＰａ・ｓであった。この硬化性組成液をスライドグラス上に適量垂らし、その上にＰＥＴフィルム（東レ社製「ルミラーＴ６０」、厚み２５０μｍ）を被せ、硬化性組成液の厚みが約1０μｍになるようにした。続いてＰＥＴフィルム側からメタルハライドランプの光を照射し、硬化性組成物が表面にタック（べた付き）が残らない状態で硬化するまでに要する時間を確認したところ、４０秒以上６０秒未満であった。
　1分間露光した後にＰＥＴフィルムを剥がし、硬化膜の屈折率を測定したところ、ｎＤ＝１．７1であった。硬化膜は無色であった。
　さらに、未露光の硬化性組成液を遮光瓶に入れ、３０℃の恒温試験機中で７日間静置してポットライフを確認したところ、硬化性組成液は静置後も液状であり、２０℃での粘度は、１３ｍＰａ・ｓであり顕著な粘度変化は見られず「良好」であった。
実施例２～２２
　成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、成分（Ｄ）を表１に示す化合物および添加量に変えた以外は、実施例１と同様の方法で硬化試験を行った。なお、成分（Ａ）および（Ｄ）の合計１００質量部に対し、成分（Ｂ）および（Ｃ）を所定量添加した。
　硬化に要する露光時間、硬化膜の屈折率、硬化膜の色は表１に示すとおりであった。また、実施例１と同様の方法でポットライフを確認したところ、硬化性組成液は３０℃７日間静置後も顕著な粘度変化は見られず「良好」であった。
比較例１～４
　成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、成分（Ｄ）を表１に示す化合物および添加量に変えた以外は、実施例１と同様の方法で硬化試験を行った。なお、成分（Ａ）および（Ｄ）の合計１００質量部に対し、成分（Ｂ）および（Ｃ）を所定量添加した。
　硬化に要する露光時間、硬化膜の屈折率および硬化膜の色は表１に示す通りであった。実施例１と同様の方法でポットライフを確認したところ、硬化性組成液は３０℃７日間静置後にはいずれも固化しており「不良」であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
実施例２３～２８
　（Ａ）エピスルフィド化合物をビス（β－エピチオプロピル）ジスルフィドに変え、ＢＭＳ（成分（Ｃ））およびＤＭＤＳ（成分（Ｄ））の添加量を表２に示すように変更した以外は、実施例１０と同様の方法で硬化実験を行った。
　硬化に要する露光時間、硬化膜の屈折率、硬化膜の色、ポットライフは表２に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
実施例２９～３３
　（Ｃ）増感剤を表３に示す化合物および添加量に変えた以外は、実施例８と同様の方法で硬化試験を行った。
　硬化に要する露光時間、硬化膜の色、ポットライフは表３に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
実施例３４～３９
　（Ｄ）チオール化合物を表４に示す化合物および添加量に変えた以外は、実施例１０と同様の方法で硬化試験を行った。
　硬化に要する露光時間、硬化膜の屈折率、硬化膜の色およびポットライフは表４に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
実施例４０
　（Ａ）ビス(β－エピチオプロピル)スルフィド（１００質量部）に対して、（Ｂ）ＰＢＧ１（０．５質量部）を混合し、均一になるまで撹拌して硬化性組成液を調製した。この硬化性組成液を１ｍｍ厚の石英ガラスに塗布し、同じく１ｍｍ厚の石英ガラスではさんだサンプル（硬化後の厚さが４０μｍ±２μｍとなるようにスペーサーを入れたもの）を作製した。続いてメタルハライドランプの光を１分間照射した。１ｍｍ厚の石英ガラスではさんだサンプルは、強固に接着しており、接着硬化層は、白濁がなく、無色で良好な透明性を示した。
実施例４１
　（Ａ）ビス(β－エピチオプロピル)スルフィド（９０質量部）および（Ｄ）ＤＭＤＳ（１０質量部）に対して、（Ｂ）ＰＢＧ１（１質量部）および（Ｃ）ＢＭＳ（１質量部）を混合し、均一になるまで撹拌して硬化性組成液を調製した。この硬化性組成液を０．４５μｍ径のＰＴＦＥフィルターでろ過し、易接着ＰＥＴフィルム（コスモシャインＡ４１００、厚み１００μｍ、東洋紡績社製）の上に適量垂らした。その上にプリズム列（頂角９０°、ピッチ５０μｍ）が形成されたニッケルの型を被せ、ＰＥＴフィルム側からメタルハライドランプの光を１分間照射した。光照射後、構造が転写されたＰＥＴフィルムを型から剥離したところ、硬化物が型に残ることはなく離型性は良好であった。以上の手順により、プリズム列が転写された光学フィルムを作製した。その表面構造をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察したところ、型のプリズム構造が正確に転写されており、転写性は良好であった。

Claims (10)

  1. 　（Ａ）エピスルフィド化合物と、（Ｂ）下記一般式（１）で表される有機ホウ素化合物を含有する光塩基発生剤とを含むことを特徴とする硬化性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （一般式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、同一または異なっていてもよく、炭素数１～８のアルキル基を表し、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、同一または異なっていてもよく、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基およびフェナンスリル基からなる群から選択される基を表し、これらの基はアルキル基、アリール基、アルケニル基、シクロアルキル基、及び複素環式基からなる群より選択される置換基を有していても良い。）
  2. 　（Ａ）エピスルフィド化合物が下記一般式（２）で表わされる化合物である請求項１に記載の硬化性組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （一般式（２）中、ｍは０～４の整数、ｎは０～２の整数を表す。）
  3. 　一般式（２）で表わされる化合物がビス（β－エピチオプロピル）スルフィドである請求項２に記載の硬化性組成物。
  4. 　さらに、（Ｃ）増感剤を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の硬化性組成物。
  5.   さらに、（Ｄ）チオール化合物を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の硬化性組成物。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の硬化性組成物を、紫外線もしくは可視光の照射により硬化させることを特徴とする硬化物の製造方法。
  7. 　請求項６に記載の製造方法により得られた硬化物。
  8. 　請求項７に記載の硬化物を含む光学材料。
  9. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の硬化性組成物を含む光学接着剤。
  10. 　基板表面に微細構造が形成された光学材料であって、請求項１から５のいずれか１項に記載の硬化性組成物を微細構造形成に用いることを特徴とする光学材料。
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