【文献】
Sibdas singha Mahapatra,Silver nanoparticle in hyperbranched polyamine:Synthesis, characterization and antibacterial activity,Materials Chemistry and Physics,2008年,vol.112,p.1114-1119
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーが、少なくとも1つのトリアジン環末端を有し、このトリアジン環末端が、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルキルアミノ基、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、またはエステル基でキャップされている請求項1〜7のいずれか1項記載の膜形成用組成物。
前記無機微粒子が、Be,Al,Si,Ti,V,Fe,Cu,Zn,Y,Zr,Nb,Mo,In,Sn,Sb,Ta,W,Pb,BiおよびCeからなる群から選ばれる1種または2種以上の金属の酸化物、硫化物または窒化物である請求項1〜8のいずれか1項記載の膜形成用組成物。
前記無機微粒子が、2〜50nmの一次粒子径を有し、Be,Al,Si,Ti,V,Fe,Cu,Zn,Y,Zr,Nb,Mo,In,Sn,Sb,Ta,W,Pb,BiおよびCeからなる群から選ばれる1種または2種以上の金属酸化物粒子のコロイド粒子である請求項9記載の膜形成用組成物。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係る膜形成用組成物は、式(1)で表される繰り返し単位構造を含むハイパーブランチポリマーと、無機微粒子とを含んで構成される。
【0019】
上記式中、RおよびR′は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表す。
本発明において、アルキル基の炭素数としては特に限定されるものではないが、1〜20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数1〜10がより好ましく、1〜3がより一層好ましい。また、その構造は、鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
【0020】
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、シクロブチル基、1−メチル−シクロプロピル基、2−メチル−シクロプロピル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、シクロペンチル基、1−メチル−シクロブチル基、2−メチル−シクロブチル基、3−メチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロプロピル基、2,3−ジメチル−シクロプロピル基、1−エチル−シクロプロピル基、2−エチル−シクロプロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、シクロヘキシル基、1−メチル−シクロペンチル基、2−メチル−シクロペンチル基、3−メチル−シクロペンチル基、1−エチル−シクロブチル基、2−エチル−シクロブチル基、3−エチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロブチル基、1,3−ジメチル−シクロブチル基、2,2−ジメチル−シクロブチル基、2,3−ジメチル−シクロブチル基、2,4−ジメチル−シクロブチル基、3,3−ジメチル−シクロブチル基、1−n−プロピル−シクロプロピル基、2−n−プロピル−シクロプロピル基、1−イソプロピル−シクロプロピル基、2−イソプロピル−シクロプロピル基、1,2,2−トリメチル−シクロプロピル基、1,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、2,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、1−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−1−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−3−メチル−シクロプロピル基等が挙げられる。
【0021】
上記アルコキシ基の炭素数としては特に限定されるものではないが、1〜20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数1〜10がより好ましく、1〜3がより一層好ましい。また、そのアルキル部分の構造は、鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。
アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペントキシ基、1−メチル−n−ブトキシ基、2−メチル−n−ブトキシ基、3−メチル−n−ブトキシ基、1,1−ジメチル−n−プロポキシ基、1,2−ジメチル−n−プロポキシ基、2,2−ジメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−n−プロポキシ基、n−ヘキシルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブトキシ基、1,2−ジメチル−n−ブトキシ基、1,3−ジメチル−n−ブトキシ基、2,2−ジメチル−n−ブトキシ基、2,3−ジメチル−n−ブトキシ基、3,3−ジメチル−n−ブトキシ基、1−エチル−n−ブトキシ基、2−エチル−n−ブトキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1,2,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロポキシ基、1−エチル−2−メチル−n−プロポキシ基等が挙げられる。
【0022】
上記アリール基の炭素数としては特に限定されるものではないが、6〜40が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数6〜16がより好ましく、6〜13がより一層好ましい。
アリール基の具体例としては、フェニル基、o−クロルフェニル基、m−クロルフェニル基、p−クロルフェニル基、o−フルオロフェニル基、p−フルオロフェニル基、o−メトキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−シアノフェニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基、o−ビフェニリル基、m−ビフェニリル基、p−ビフェニリル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基等が挙げられる。
【0023】
アラルキル基の炭素数としては特に限定されるものではないが、炭素数7〜20が好ましく、そのアルキル部分は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。
その具体例としては、ベンジル基、p−メチルフェニルメチル基、m−メチルフェニルメチル基、o−エチルフェニルメチル基、m−エチルフェニルメチル基、p−エチルフェニルメチル基、2−プロピルフェニルメチル基、4−イソプロピルフェニルメチル基、4−イソブチルフェニルメチル基、α−ナフチルメチル基等が挙げられる。
【0024】
上記Arは、芳香環および複素環のいずれか一方または双方を含む2価の有機基であれば特に限定されるものではないが、本発明においては、式(2)〜(18)で示される少なくとも1種が好ましく、特に、式(5)〜(18)で示される少なくとも1種が好ましく、式(5)、(7)、(8)、(11)、(12)、(14)〜(18)で示される少なくとも1種がより好ましい。
【0026】
上記R
1〜R
128は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、W
1およびW
2は、互いに独立して、単結合、CR
129R
130(R
129およびR
130は、互いに独立して、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO
2、またはNR
131(R
131は、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表す。
これらアルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【0027】
また、X
1およびX
2は、互いに独立して、単結合、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(19)で示される基を表す。
【化10】
【0028】
上記R
132〜R
135は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、Y
1およびY
2は、互いに独立して、単結合または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。
これらハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等が挙げられる。
【0029】
本発明における好適なArとしては、フルオレン環を含有する2価の有機基等が挙げられ、例えば、下記式(20)および(21)で示される2価の有機基が好適である。
【0031】
なお、上記R
32〜R
37、R
69〜R
76、R
129、R
130およびR
132〜R
135は、上記と同じ意味を表すが、いずれも水素原子が好ましい。
上記式(2)〜(18)で表されるアリール基の具体例としては、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0033】
これらの中でも、より高い屈折率のポリマーが得られることから、下記式で示されるアリール基がより好ましい。
【0035】
さらに、高屈折率を発現させるという点から、アリール(Ar)部分としては、フルオレン骨格やカルバゾール骨格等の環状骨格を有する剛直な構造が、アリール(Ar)部分が密に集まり易く、電子密度が向上するため好適であり、また、単純なベンゼン環も小さな構造であるため、アリール(Ar)部分が密に集まり易く、電子密度が向上するため好適である。
また、W
1等のベンゼン環の連結基としては、高い水素結合能を有する、カルボニルを含む基やアミン等の官能基が、アミン部位の水素原子(Rおよび/またはR′が水素原子の場合)と水素結合を形成してよりアリール(Ar)部分が密に集まり易く、電子密度が向上するため好適である。
以上のような観点から、下記式で示されるアリール基が好ましい。
【0037】
より高い屈折率を発現するという点から、下記式で示されるアリール基がより好ましい。
【0039】
好適な繰り返し単位構造としては、下記式(23)で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0041】
また、レジスト溶剤等の安全性の高い溶剤に対する上記ハイパーブランチポリマーの溶解性をより高めることを考慮すると、Ar基としては、式(22)で示されるm−フェニレンジアミン誘導体基が好ましい。
【0043】
上記R
77〜R
80は、上記と同じ意味を表すが、いずれも水素原子が好適である。
したがって、溶解性を良好にする好適な繰り返し単位構造としては、下記式(24)で示されるものが挙げられ、特にRおよびR′が共に水素原子である下記式(25)で示される繰り返し単位構造を有するハイパーブランチポリマーが最適である。
【0044】
【化18】
(式中、RおよびR′は、上記と同じ意味を表す。)
【0046】
本発明で用いるハイパーブランチポリマーの重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、500〜500,000が好ましく、500〜100,000がより好ましく、より耐熱性を向上させるとともに、収縮率を低くするという点から、2,000以上が好ましく、より溶解性を高め、得られた溶液の粘度を低下させるという点から、50,000以下が好ましく、30,000以下がより好ましく、10,000以下がさらに好ましい。
なお、本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCという)分析による標準ポリスチレン換算で得られる平均分子量である。
【0047】
本発明で用いるトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの製造法について一例を挙げて説明する。なお、製造方法は、スキーム1、2および3に分類し、各スキームをさらに分類する場合は、aおよびb等で示した。
例えば、下記スキーム1−aに示されるように、繰り返し構造(23’)を有するハイパーブランチポリマーは、ハロゲン化シアヌル(26)およびアミノ基を有するビスアミノフェニルフルオレン化合物(27)を適当な有機溶媒中で反応させて得ることができる。
下記スキーム1−bに示されるように、繰り返し構造(24’)を有するハイパーブランチポリマーは、ハロゲン化シアヌル(26)およびm−フェニレンジアミン化合物(28)を適当な有機溶媒中で反応させて得ることができる。
【0048】
【化20】
(式中、Xは、互いに独立してハロゲン原子を表す。Rは上記と同じ意味を表す。)
【0049】
また、下記スキーム2−aに示されるように、繰り返し構造(23’)を有するハイパーブランチポリマーは、ハロゲン化シアヌル(26)およびアミノ基を有するビスアミノフェニルフルオレン化合物(27)を適当な有機溶媒中で等量用いて反応させて得られる化合物(29)から合成することもできる。
下記スキーム2−bに示されるように、繰り返し構造(24’)を有するハイパーブランチポリマーは、ハロゲン化シアヌル(26)およびm−フェニレンジアミン化合物(28)を適当な有機溶媒中で等量用いて反応させて得られる化合物(30)から合成することもできる。
【0050】
【化21】
(式中、Xは、互いに独立してハロゲン原子を表す。Rは上記と同じ意味を表す。)
【0051】
以上の方法を用いることで、本発明のハイパーブランチポリマーを、安価に、しかも簡便かつ安全に製造することができる。この製造方法は、一般的なポリマーを合成する際の反応時間よりも著しく短いことから、近年の環境への配慮に適合した製造方法であり、CO
2排出量を低減できる。また、製造スケールを大幅に増加させても安定製造することが可能であり、工業化レベルでの安定供給体制を損なわない。
特に、原料である塩化シアヌルの安定性および工業的観点を考慮すると、スキーム2による製法がより好ましい。
【0052】
スキーム1および2の方法の場合、各原料の仕込み量としては、目的とするハイパーブランチポリマーが得られる限りにおいて任意であるが、ハロゲン化シアヌル(26)1当量に対し、ジアミノ化合物(27),(28)0.01〜10当量が好ましい。
特に、スキーム1の方法の場合、ハロゲン化シアヌル(26)2当量に対して、ジアミノ化合物(27),(28)を3当量用いることを避けることが好ましい。官能基の当量をずらすことで、ゲル化物の生成を防ぐことができる。
種々の分子量のトリアジン環末端を多く有するハイパーブランチポリマーを得るために、ハロゲン化シアヌル(26)2当量に対して、ジアミノ化合物(27),(28)を3当量未満の量で用いることが好ましい。
一方、種々の分子量のアミン末端を多く有するハイパーブランチポリマーを得るために、ジアミノ化合物(27),(28)3当量に対して、ハロゲン化シアヌル(26)を2当量未満の量で用いることが好ましい。
例えば、薄膜を作製した場合に、優れた透明性や耐光性を有するという点では、トリアジン環末端を多く有するハイパーブランチポリマーが好ましい。
このように、ジアミノ化合物(27),(28)やハロゲン化シアヌル(26)の量を適宜調節することで、得られるハイパーブランチポリマーの分子量を容易に調節することができる。
【0053】
上記有機溶媒としては、この種の反応において通常用いられる種々の溶媒を用いることができ、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピペリドン、N,N−ジメチルエチレン尿素、N,N,N’,N’−テトラメチルマロン酸アミド、N−メチルカプロラクタム、N−アセチルピロリジン、N,N−ジエチルアセトアミド、N−エチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルプロピオン酸アミド、N,N−ジメチルイソブチルアミド、N−メチルホルムアミド、N,N’−ジメチルプロピレン尿素等のアミド系溶媒、およびそれらの混合溶媒が挙げられる。
中でもN,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、およびそれらの混合溶媒が好ましく、特に、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが好適である。
【0054】
スキーム1の反応およびスキーム2の第2段階の反応において、反応温度は、用いる溶媒の融点から溶媒の沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、0〜150℃程度が好ましく、60〜100℃がより好ましい。
特にスキーム1の反応では、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、反応温度は60〜150℃が好ましく、80〜150℃が好ましく、80〜120℃が好ましい。
スキーム2の第1段階の方法において、反応温度は、用いる溶媒の融点から溶媒の沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、−50〜50℃程度が好ましく、−20〜50℃程度がより好ましく、−10〜50℃程度がより一層好ましく、−10〜10℃がさらに好ましい。
特にスキーム2の方法では、−50〜50℃で反応させる第1工程と、この工程に続いて60〜150℃で反応させる第2工程とからなる2段階工程を採用することが好ましい。
【0055】
上記各反応において、各成分の配合順序は任意であるが、スキーム1の反応においては、ハロゲン化シアヌル(26)またはジアミノ化合物(27),(28)および有機溶媒を含む溶液を60〜150℃、好ましくは80〜150℃に加熱し、この温度で、当該溶液中に、ジアミノ化合物(27),(28)またはハロゲン化シアヌル(26)を加える方法が最適である。
この場合、予め溶媒に溶かしておく成分および後から加える成分はどちらでもよいが、ジアミノ化合物(27),(28)の加熱溶液中に、ハロゲン化シアヌル(26)を添加する手法が好ましい。
また、スキーム2の反応において、予め溶媒に溶かしておく成分および後から加える成分はどちらでもよいが、ハロゲン化シアヌル(26)の冷却溶液中に、ジアミノ化合物(27),(28)を添加する手法が好ましい。
後から加える成分は、ニートで加えても、上述したような有機溶媒に溶かした溶液で加えてもよいが、操作の容易さや反応のコントロールのし易さなどを考慮すると、後者の手法が好適である。
また、添加は、滴下等によって徐々に加えても、全量一括して加えてもよい。
スキーム1において、加熱した状態で、両化合物を混合した後は、(段階的に温度を上げることなく)一段階で反応させた場合でも、ゲル化することなく、目的とするトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを得ることができる。
【0056】
また、上記スキーム1の反応およびスキーム2の第2段階の反応では、重合時または重合後に通常用いられる種々の塩基を添加してもよい。
この塩基の具体例としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ナトリウムエトキシド、酢酸ナトリウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウム、酢酸カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、フッ化セシウム、酸化アルミニウム、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N−メチルピペリジン、2,2,6,6−テトラメチル−N−メチルピペリジン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、N−メチルモルホリン等が挙げられる。
塩基の添加量は、ハロゲン化シアヌル(26)1当量に対して1〜100当量が好ましく、1〜10当量がより好ましい。なお、これらの塩基は水溶液にして用いてもよい。
得られるポリマーには、原料成分が残存していないことが好ましいが、本発明の効果を損なわなければ一部の原料が残存していてもよい。
いずれのスキームの方法においても、反応終了後、生成物は再沈法等によって容易に精製できる。
【0057】
なお、本発明においては、少なくとも1つの末端トリアジン環のハロゲン原子の一部を、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルキルアミノ基、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、エステル基等でキャップしてもよい。
これらの中でも、アルキルアミノ基、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、アリールアミノ基が好ましく、アルキルアミノ基、アリールアミノ基がより好ましく、アリールアミノ基がさらに好ましい。
エステル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられる。
【0058】
アルキルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、n−プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、n−ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、1−メチル−n−ブチルアミノ基、2−メチル−n−ブチルアミノ基、3−メチル−n−ブチルアミノ基、1,1−ジメチル−n−プロピルアミノ基、1,2−ジメチル−n−プロピルアミノ基、2,2−ジメチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−n−プロピルアミノ基、n−ヘキシルアミノ基、1−メチル−n−ペンチルアミノ基、2−メチル−n−ペンチルアミノ基、3−メチル−n−ペンチルアミノ基、4−メチル−n−ペンチルアミノ基、1,1−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1,2−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、2,2−ジメチル−n−ブチルアミノ基、2,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、3,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1−エチル−n−ブチルアミノ基、2−エチル−n−ブチルアミノ基、1,1,2−トリメチル−n−プロピルアミノ基、1,2,2−トリメチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−1−メチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−2−メチル−n−プロピルアミノ基等が挙げられる。
【0059】
アラルキルアミノ基の具体例としては、ベンジルアミノ基、メトキシカルボニルフェニルメチルアミノ基、エトキシカルボニルフェニルメチルアミノ基、p−メチルフェニルメチルアミノ基、m−メチルフェニルメチルアミノ基、o−エチルフェニルメチルアミノ基、m−エチルフェニルメチルアミノ基、p−エチルフェニルメチルアミノ基、2−プロピルフェニルメチルアミノ基、4−イソプロピルフェニルメチルアミノ基、4−イソブチルフェニルメチルアミノ基、ナフチルメチルアミノ基、メトキシカルボニルナフチルメチルアミノ基、エトキシカルボニルナフチルメチルアミノ基等が挙げられる。
アリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、メトキシカルボニルフェニルアミノ基、エトキシカルボニルフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、メトキシカルボニルナフチルアミノ基、エトキシカルボニルナフチルアミノ基、アントラニルアミノ基、ピレニルアミノ基、ビフェニルアミノ基、ターフェニルアミノ基、フルオレニルアミノ基等が挙げられる。
【0060】
アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基としては、モノアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、ジアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、トリアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基のいずれでもよく、その具体例としては、3−トリメトキシシリルプロピルアミノ基、3−トリエトキシシリルプロピルアミノ基、3−ジメチルエトキシシリルプロピルアミノ基、3−メチルジエトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−ジメチルメトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−メチルジメトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−トリメトキシシリルプロピルアミノ基等が挙げられる。
【0061】
アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、ナフトキシ基、アントラニルオキシ基、ピレニルオキシ基、ビフェニルオキシ基、ターフェニルオキシ基、フルオレニルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基の具体例としては、ベンジルオキシ基、p−メチルフェニルメチルオキシ基、m−メチルフェニルメチルオキシ基、o−エチルフェニルメチルオキシ基、m−エチルフェニルメチルオキシ基、p−エチルフェニルメチルオキシ基、2−プロピルフェニルメチルオキシ基、4−イソプロピルフェニルメチルオキシ基、4−イソブチルフェニルメチルオキシ基、α−ナフチルメチルオキシ基等が挙げられる。
なお、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、としては上述した基と同様のものが挙げられる。
【0062】
これらの基は、トリアジン環上のハロゲン原子を対応する置換基を与える化合物で置換することで容易に導入することができ、例えば、下記式スキーム3−a,bに示されるように、アニリン誘導体を加えて反応させることで、少なくとも1つの末端にフェニルアミノ基を有するハイパーブランチポリマー(31),(32)が得られる。
【0063】
【化22】
(式中、XおよびRは上記と同じ意味を表す。)
【0064】
この際、有機モノアミンの同時仕込みを行う、すなわち、有機モノアミンの存在下で、ハロゲン化シアヌル化合物と、ジアミノアリール化合物とを反応させることで、ハイパーブランチポリマーの剛直性が緩和された、分岐度の低い柔らかいハイパーブランチポリマーを得ることができる。
この手法によって得られたハイパーブランチポリマーは、溶剤への溶解性(凝集抑制)や、架橋剤との架橋性に優れたものとなるため、後述する架橋剤と組み合わせた組成物として用いる場合に特に有利である。
ここで、有機モノアミンとしては、アルキルモノアミン、アラルキルモノアミン、アリールモノアミンのいずれを用いることもできる。
【0065】
アルキルモノアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、s−ブチルアミン、t−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、1−メチル−n−ブチルアミン、2−メチル−n−ブチルアミン、3−メチル−n−ブチルアミン、1,1−ジメチル−n−プロピルアミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミン、2,2−ジメチル−n−プロピルアミン、1−エチル−n−プロピルアミン、n−ヘキシルアミン、1−メチル−n−ペンチルアミン、2−メチル−n−ペンチルアミン、3−メチル−n−ペンチルアミン、4−メチル−n−ペンチルアミン、1,1−ジメチル−n−ブチルアミン、1,2−ジメチル−n−ブチルアミン、1,3−ジメチル−n−ブチルアミン、2,2−ジメチル−n−ブチルアミン、2,3−ジメチル−n−ブチルアミン、3,3−ジメチル−n−ブチルアミン、1−エチル−n−ブチルアミン、2−エチル−n−ブチルアミン、1,1,2−トリメチル−n−プロピルアミン、1,2,2−トリメチル−n−プロピルアミン、1−エチル−1−メチル−n−プロピルアミン、1−エチル−2−メチル−n−プロピルアミン、2−エチルヘキシルアミン等が挙げられる。
【0066】
アラルキルモノアミンの具体例としては、ベンジルアミン、p−メトキシカルボニルベンジルアミン、p−エトキシカルボニルベンジルアミン、p−メチルベンジルアミン、m−メチルベンジルアミン、o−メトキシベンジルアミン等が挙げられる。
アリールモノアミンの具体例としては、アニリン、p−メトキシカルボニルアニリン、p−エトキシカルボニルアニリン、p−メトキシアニリン、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、アントラニルアミン、1−アミノピレン、4−ビフェニリルアミン、o−フェニルアニリン、4−アミノ−p−ターフェニル、2−アミノフルオレン等が挙げられる。
【0067】
この場合、有機モノアミンの使用量は、ハロゲン化シアヌル化合物1当量に対して、0.05〜500当量とすることが好ましく、0.05〜120当量がより好ましく、0.05〜50当量がより一層好ましい。
この場合の反応温度も、リニア性を抑え、分岐度を高めるという点から、60〜150℃が好ましく、80〜150℃が好ましく、80〜120℃が好ましい。
ただし、有機モノアミン、ハロゲン化シアヌル化合物、ジアミノアリール化合物の3成分の混合は、低温下で行ってもよく、その場合の温度としては、−50〜50℃程度が好ましく、−20〜50℃程度がより好ましく、−20〜10℃がさらに好ましい。低温仕込み後は、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。
また、ハロゲン化シアヌル化合物とジアミノアリール化合物の2成分の混合を低温下で行ってもよく、その場合の温度としては、−50〜50℃程度が好ましく、−20〜50℃程度がより好ましく、−20〜10℃がさらに好ましい。低温仕込み後、有機モノアミンを加え、重合させる温度まで一気に(一段階で)昇温して反応を行うことが好ましい。
また、このような有機モノアミンの存在下で、ハロゲン化シアヌル化合物と、ジアミノアリール化合物とを反応させる反応は、上述と同様の有機溶媒を用いて行ってもよい。
【0068】
上述したハイパーブランチポリマーと共に本発明の組成物を構成する無機微粒子としては、特に限定されるものではないが、本発明においては、Be,Al,Si,Ti,V,Fe,Cu,Zn,Y,Zr,Nb,Mo,In,Sn,Sb,Ta,W,Pb,BiおよびCeからなる群から選ばれる1種または2種以上の金属の酸化物、硫化物または窒化物が好適であり、特に、これらの金属酸化物が好適である。
なお、無機微粒子は単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
【0069】
金属酸化物の具体例としては、Al
2O
3、ZnO、TiO
2、ZrO
2、Fe
2O
3、Sb
2O
5、BeO、ZnO、SnO
2、CeO
2、SiO
2、WO
3などが挙げられる。
また、複数の金属酸化物を複合酸化物として用いることも有効である。複合酸化物とは、微粒子の製造段階で2種以上の無機酸化物を混合させたものである。例えば、TiO
2とZrO
2、TiO
2とZrO
2とSnO
2、ZrO
2とSnO
2との複合酸化物などが挙げられる。
さらに、上記金属の化合物であってもよい。例えば、ZnSb
2O
6、BaTiO
3、SrTiO
3、SrSnO
3などが挙げられる。これらの化合物は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができ、さらに上記の酸化物と混合して用いてもよい。
【0070】
上記無機微粒子の粒子径としては、特に限定されるものではないが、分散液中での分散性をより高めることを考慮すると、一次粒子径2〜50nm、好ましくは5〜15nmが好適である。なお一次粒子径は、透過型電子顕微鏡により観察した値である。
また、上記無機微粒子を用いる際には、微粒子をそのまま用いてもよく、微粒子を水または有機溶媒に予め分散させたコロイド状態のもの(コロイド粒子)を用いてもよい。
さらに、無機微粒子を、酸化ケイ素、有機ケイ素化合物、有機金属化合物などにより処理した微粒子を用いてもよい。
なお、酸化ケイ素による処理とは、無機微粒子を含む分散体中で微粒子表面に、酸化ケイ素微粒子を公知の方法で成長させるものである。有機ケイ素化合物、有機金属化合物による処理とは、無機微粒子を含む分散体中に、これらの化合物を添加し、加熱撹拌するものである。
【0071】
上記有機ケイ素化合物としては、シランカップリング剤やシランが挙げられ、シランカップリング剤の具体例としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(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トリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−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メチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
また、シランの具体例としては、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランフェニルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシ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、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
【0072】
上記有機金属化合物としては、チタネート系カップリング剤やアルミニウム系カップリング剤が挙げられ、チタネート系カップリング剤の具体例としては、プレンアクト KR TTS、KR 46B、KR 38B、KR 138S、KR238S、KR338X、KR 44、KR 9SA、KR ET5、KR ET(味の素ファインテクノ(株)製)、アルミニウム系カップリング剤の具体例としては、プレンアクトAL−M(味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
これら有機ケイ素化合物、有機金属化合物の使用量は、上記無機微粒子100質量部に対して2〜100質量部が好ましい。
【0073】
金属酸化物コロイド粒子は、公知の方法、例えば、イオン交換法、解こう法、加水分解法、反応法により製造することができる。
イオン交換法としては、例えば、上記金属の酸性塩を水素型イオン交換樹脂で処理する方法や、上記金属の塩基性塩を水酸基型陰イオン交換樹脂で処理する方法などが挙げられる。
解こう法としては、上記金属の酸性塩を塩基で中和する方法、上記金属のアルコキシドを加水分解する方法、または上記金属の塩基性塩を加熱下で加水分解した後、不要の酸を除去する方法などが挙げられる。
反応法の例としては、上記金属の粉末と酸とを反応させる方法等が挙げられる。
【0074】
本発明のトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーと無機微粒子とを含む膜形成用組成物は、これら各成分をハイブリッド化してなるワニスが均一分散液となっていることが好ましい。
ここで、ハイブリッド化とは、広義では異なった性質の溶質を混合し、溶液の状態で混和することを意味し、異なる溶質同士が化学的または物理的に相互作用を有していても、有していなくてもよく、分散性が保持されていればよい。
ハイブリッド化は、最終的なワニスの安定性が得られる限りにおいて、その調製方法は特に限定されない。
例えば、(1)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを固体状態で無機微粒子の分散液に混合させる、(2)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを溶液の状態で無機微粒子の分散液に混合させる、(3)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを固体の状態で、無機微粒子を分散させる工程で同時に加えて分散液とする、など種々の方法が挙げられるが、ハンドリング性の観点から、トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを溶液の状態で無機微粒子の分散液に混合させる方法が好ましい。
ハイブリッド化した最終的なワニスの安定性は、分散性の低下による析出、1次粒子径または2次粒子径の大幅な変化、塗布性の悪化、着色(白化、黄変)、膜質の悪化を引き起こさなければよい。
【0075】
また、トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーと無機微粒子とをハイブリッド化させる際に用いられる溶媒は最終的なワニスの安定性を損なわなければ限定されず、組成物の調製にハイパーブランチポリマー溶液および無微微粒子分散液を用いる場合では、双方に用いられる溶媒は同一でも、異なっていてもよいが、安定性を損なわないためには溶媒の極性は近い方が好ましく、無機微粒子分散液の分散性を明らかに低下させる溶媒を用いることは好ましくない。
【0076】
使用可能な溶媒の具体例としては、トルエン、p−キシレン、o−キシレン、m−キシレン、エチルベンゼン、スチレン、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール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、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエ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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコ−ルモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリ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モノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、1−オクタノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、1−メトキシ−2−ブタノール、シクロヘキサノール、ジアセトンアルコール、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、プロピレングリコール、ベンジルアルコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、γ−ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノーマルブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ノーマルプロピル、酢酸イソブチル、酢酸ノーマルブチル、乳酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、tert−ブタノール、アリルアルコール、ノーマルプロパノール、2−メチル−2−ブタノール、イソブタノール、ノーマルブタノール、2−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−エチルヘキサノール、1−メトキシ−2−プロパノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、N−シクロヘキシル−2−ピロリジノン等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。
【0077】
組成物中における無機微粒子の含有量は、得られる最終的なワニスの分散性が損なわれない範囲であればよく、作製する被膜の目的とする屈折率、透過率、耐熱性に合わせてコントロールすることが可能である。
例えば、固形分換算でトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを100質量部としたときに、無機微粒子を0.1〜1000質量部の範囲で加えることができ、好ましくは1〜500質量部であり、膜質を保持し、安定した屈折率を得るために、より好ましくは10〜300質量部である。
なお、トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーと無機微粒子の分散液とをハイブリッド化させる際に、分散性を向上させたり、相溶性を向上させたりする目的で、後述する界面活性剤や、沈降防止剤、乳化剤などの成分を添加してもよい。
【0078】
本発明の膜形成用組成物では、本発明の効果を損なわない限りにおいて、トリアジン環含有ハイパーブランチポリマー、無機微粒子および溶媒以外のその他の成分、例えば、レベリング剤、界面活性剤、架橋剤等が含まれていてもよい。
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、商品名エフトップEF301、EF303、EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製(旧(株)ジェムコ製)、商品名メガファックF171、F173、R−08、R−30(DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、商品名アサヒガード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、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、BYK−302、BYK−307、BYK−322、BYK−323、BYK−330、BYK−333、BYK−370、BYK−375、BYK−378(ビックケミー・ジャパン(株)製)等が挙げられる。
【0079】
これらの界面活性剤は、単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の使用量は、ハイパーブランチポリマー100質量部に対して0.0001〜5質量部が好ましく、0.001〜1質量部がより好ましく、0.01〜0.5質量部がより一層好ましい。
【0080】
架橋剤としては、本発明のハイパーブランチポリマーと反応し得る置換基を有する化合物であれば特に限定されるものではない。
そのような化合物としては、メチロール基、メトキシメチル基などの架橋形成置換基を有するメラミン系化合物、置換尿素系化合物、エポキシ基またはオキセタン基などの架橋形成置換基を含有する化合物、ブロック化イソシアナートを含有する化合物、酸無水物を有する化合物、(メタ)アクリル基を有する化合物、フェノプラスト化合物等が挙げられるが、耐熱性や保存安定性の観点からエポキシ基、ブロックイソシアネート基、(メタ)アクリル基を含有する化合物が好ましい。
また、ブロックイソシアネート基は、尿素結合で架橋し、カルボニル基を有するため屈折率が低下しないという点からも好ましい。
なお、これらの化合物は、ポリマーの末端処理に用いる場合は少なくとも1個の架橋形成置換基を有していればよく、ポリマー同士の架橋処理に用いる場合は少なくとも2個の架橋形成置換基を有する必要がある。
【0081】
エポキシ化合物としては、エポキシ基を一分子中2個以上有し、熱硬化時の高温に曝されると、エポキシが開環し、本発明で用いるハイパーブランチポリマーとの間で付加反応により架橋反応が進行するものである。
架橋剤の具体例としては、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2−エポキシ−4−(エポキシエチル)シクロヘキサン、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、2,6−ジグリシジルフェニルグリシジルエーテル、1,1,3−トリス[p−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、4,4’−メチレンビス(N,N−ジグリシジルアニリン)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
【0082】
また、市販品として、少なくとも2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂である、YH−434、YH434L(東都化成(株)製)、シクロヘキセンオキサイド構造を有するエポキシ樹脂である、エポリードGT−401、同GT−403、同GT−301、同GT−302、セロキサイド2021、セロキサイド3000(ダイセル化学工業(株)製)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂である、エピコート(現、jER)1001、同1002、同1003、同1004、同1007、同1009、同1010、同828(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂である、エピコート(現、jER)807(ジャパンエポキシレジン(株)製)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂である、エピコート(現、jER)152、同154(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、EPPN201、同202(以上、日本化薬(株)製)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂である、EOCN−102、EOCN−103S、EOCN−104S、EOCN−1020、EOCN−1025、EOCN−1027(以上、日本化薬(株)製)、エピコート(現、jER)180S75(ジャパンエポキシレジン(株)製)、脂環式エポキシ樹脂である、デナコールEX−252(ナガセケムテックス(株)製)、CY175、CY177、CY179(以上、CIBA−GEIGY A.G製)、アラルダイトCY−182、同CY−192、同CY−184(以上、CIBA−GEIGY A.G製)、エピクロン200、同400(以上、DIC(株)製)、エピコート(現、jER)871、同872(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、ED−5661、ED−5662(以上、セラニーズコーティング(株)製)、脂肪族ポリグリシジルエーテルである、デナコールEX−611、同EX−612、同EX−614、同EX−622、同EX−411、同EX−512、同EX−522、同EX−421、同EX−313、同EX−314、同EX−321(ナガセケムテックス(株)製)等を用いることもできる。
【0083】
酸無水物化合物としては、2分子のカルボン酸を脱水縮合させたカルボン酸無水物であり、熱硬化の際の高温に曝されると、無水物環が開環し、本発明で用いるハイパーブランチポリマーとの間で付加反応により架橋反応が進行するものである。
また、酸無水物化合物の具体例としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、オクチル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸等の分子内に1個の酸無水物基を有するもの;1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン−2,4,6,8−テトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物等の分子内に2個の酸無水物基を有するもの等が挙げられる。
【0084】
(メタ)アクリル化合物としては、(メタ)アクリル基を一分子中2個以上有し、そして熱硬化時の高温に曝されると、本発明で用いるハイパーブランチポリマーとの間で付加反応により架橋反応が進行するものである。
(メタ)アクリル基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化グリセリントリメタクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ポリグリセリンモノエチレンオキサイドポリアクリレート、ポリグリセリンポリエチレングリコールポリアクリレート、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、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、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、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、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート等が挙げられる。
【0085】
上記(メタ)アクリル基を有する化合物は、市販品として入手が可能であり、その具体例としては、NKエステルA−200、A−400、A−600、A−1000、A−TMPT、UA−53H、1G、2G、3G、4G、9G、14G、23G、ABE−300、A−BPE−4、A−BPE−6、A−BPE−10、A−BPE−20、A−BPE−30、BPE−80N、BPE−100N、BPE−200、BPE−500、BPE−900、BPE−1300N、A−GLY−3E、AGLY−9E、A−GLY−20E、A−TMPT−3EO、A−TMPT−9EO、ATM−4E、ATM−35E(以上、新中村化学工業(株)製)、KAYARAD(登録商標)DPEA−12、同PEG400DA、同THE−330、同RP−1040(以上、日本化薬(株)製)、M−210、M−350(以上、東亞合成(株)製)、KAYARAD(登録商標)DPHA、同NPGDA、同PET30(以上、日本化薬(株)製)、NKエステル A−DPH、同A−TMPT、同A−DCP、同A−HD−N、同TMPT、同DCP、同NPG、同HD−N(以上、新中村化学工業(株)製)等が挙げられる。
【0086】
ブロック化イソシアネートを含有する化合物としては、イソシアネート基(−NCO)が適当な保護基によりブロックされたブロック化イソシアネート基を一分子中2個以上有し、熱硬化時の高温に曝されると、保護基(ブロック部分)が熱解離して外れ、生じたイソシアネート基が樹脂との間で架橋反応を起こすものであり、例えば、下記式で示される基を一分子中2個以上(なお、これらの基は同一のものでも、また各々異なっているものでもよい)有する化合物が挙げられる。
【0087】
【化23】
(式中、R
bはブロック部の有機基を表す。)
【0088】
このような化合物は、例えば、一分子中2個以上のイソシアネート基を有する化合物に対して適当なブロック剤を反応させて得ることができる。
一分子中2個以上のイソシアネート基を有する化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのポリイソシアネートや、これらの二量体、三量体、および、これらとジオール類、トリオール類、ジアミン類、またはトリアミン類との反応物などが挙げられる。
ブロック剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−エトキシヘキサノール、2−N,N−ジメチルアミノエタノール、2−エトキシエタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類;フェノール、o−ニトロフェノール、p−クロロフェノール、o−、m−またはp−クレゾール等のフェノール類;ε−カプロラクタム等のラクタム類、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム類;ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチルピラゾール等のピラゾール類;ドデカンチオール、ベンゼンチオール等のチオール類などが挙げられる。
【0089】
ブロック化イソシアネートを含有する化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、B−830、B−815N、B−842N、B−870N、B−874N、B−882N、B−7005、B−7030、B−7075、B−5010(以上、三井化学ポリウレタン(株)製)、デュラネート(登録商標)17B−60PX、同TPA−B80E、同MF−B60X、同MF−K60X、同E402−B80T(以上、旭化成ケミカルズ(株)製)、カレンズMOI−BM(登録商標)(以上、昭和電工(株)製)等が挙げられる。
【0090】
アミノプラスト化合物としては、メトキシメチレン基を一分子中2個以上有し、そして熱硬化時の高温に曝されると、本発明で用いるハイパーブランチポリマーとの間で脱メタノール縮合反応により架橋反応が進行するものである。
メラミン系化合物としては、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン CYMEL(登録商標)303、テトラブトキシメチルグリコールウリル 同1170、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン 同1123(以上、日本サイテックインダストリーズ(株)製)等のサイメルシリーズ、メチル化メラミン樹脂であるニカラック(登録商標)MW−30HM、同MW−390、同MW−100LM、同MX−750LM、メチル化尿素樹脂である同MX−270、同MX−280、同MX−290(以上、(株)三和ケミカル製)等のニカラックシリーズ等が挙げられる。
オキセタン化合物としては、オキセタニル基を一分子中2個以上有し、そして熱硬化時の高温に曝されると、本発明で用いるハイパーブランチポリマーとの間で付加反応により架橋反応が進行するものである。
オキセタン基を有する化合物としては、例えば、オキセタン基を含有するOXT−221、OX−SQ−H、OX−SC(以上、東亜合成(株)製)等が挙げられる。
【0091】
フェノプラスト化合物としては、ヒドロキシメチレン基を一分子中2個以上有し、そして熱硬化時の高温に曝されると、本発明で用いるハイパーブランチポリマーとの間で脱水縮合反応により架橋反応が進行するものである。
フェノプラスト化合物としては、例えば、2,6−ジヒドロキシメチル−4−メチルフェノール、2,4−ジヒドロキシメチル−6−メチルフェノール、ビス(2−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−ヒドロキシメチル−5−メチルフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、ビス(3−ホルミル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)ホルミルメタン、α,α−ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−4−ホルミルトルエン等が挙げられる。
フェノプラスト化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、26DMPC、46DMOC、DM−BIPC−F、DM−BIOC−F、TM−BIP−A、BISA−F、BI25X−DF、BI25X−TPA(以上、旭有機材工業(株)製)等が挙げられる。
【0092】
これらの架橋剤は単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。架橋剤の使用量は、ハイパーブランチポリマー100質量部に対して、1〜100質量部が好ましいが、溶剤耐性を考慮すると、その下限は、好ましくは10質量部、より好ましくは20質量部であり、さらには、屈折率をコントロールすることを考慮すると、その上限は好ましくは50質量部、より好ましくは30質量部である。
架橋剤を用いることで、架橋剤とハイパーブランチポリマーが有する反応性の末端置換基とが反応し、膜密度の向上、耐熱性の向上、熱緩和能力の向上などの効果を発現できる場合がある。
なお、上記その他の成分は、本発明の組成物を調製する際の任意の工程で添加することができる。
【0093】
本発明の膜形成用組成物は、基材に塗布し、その後、必要に応じて加熱することで所望の膜を形成することができる。
組成物の塗布方法は任意であり、例えば、スピンコート法、ディップ法、フローコート法、インクジェット法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法、転写印刷法、刷毛塗り、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法を採用できる。
【0094】
また、基材としては、シリコン、インジウム錫酸化物(ITO)が成膜されたガラス、インジウム亜鉛酸化物(IZO)が成膜されたガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、プラスチック、ガラス、石英、セラミックス等からなる基材等が挙げられ、可撓性を有するフレキシブル基材を用いることもできる。
焼成温度は、溶媒を蒸発させる目的では特に限定されず、例えば40〜400℃で行うことができる。これらの場合、より高い均一製膜性を発現させたり、基材上で反応を進行させたりする目的で2段階以上の温度変化をつけてもよい。
焼成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレートやオーブンを用いて、大気、窒素等の不活性ガス、真空中等の適切な雰囲気下で蒸発させればよい。
焼成温度および焼成時間は、目的とする電子デバイスのプロセス工程に適合した条件を選択すればよく、得られる膜の物性値が電子デバイスの要求特性に適合するような焼成条件を選択すればよい。
【0095】
このようにして得られた本発明の組成物からなる膜は、高耐熱性、高透明性、高屈折率、高溶解性、および低体積収縮率を達成できるため、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、光半導体(LED)素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜トランジスタ(TFT)などの電子デバイスを作製する際の一部材として好適に利用できる。
【0096】
なお、本発明の組成物には、必要に応じてその他の樹脂(熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂)を配合してもよい。
樹脂の具体例としては、特に限定されるものではない。熱可塑性樹脂としては、例えば、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)、EEA(エチレン−アクリル酸エチル共重合体)等のポリオレフィン系樹脂;PS(ポリスチレン)、HIPS(ハイインパクトポリスチレン)、AS(アクリロニトリル−スチレン共重合体)、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)、MS(メタクリル酸メチル−スチレン共重合体)等のポリスチレン系樹脂;ポリカーボネート樹脂;塩化ビニル樹脂;ポリアミド樹脂;ポリイミド樹脂;PMMA(ポリメチルメタクリレート)等の(メタ)アクリル樹脂;PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、PLA(ポリ乳酸)、ポリ−3−ヒドロキシ酪酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート/アジペート等のポリエステル樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;変性ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリアセタール樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリビニルアルコール樹脂;ポリグルコール酸;変性でんぷん;酢酸セルロース、三酢酸セルロース;キチン、キトサン;リグニンなどが挙げられ、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂は、単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよく、その使用量は、上記ハイパーブランチポリマー100質量部に対して、1〜10,000質量部が好ましく、より好ましくは1〜1,000質量部である。
【0097】
例えば、(メタ)アクリル樹脂との組成物は、(メタ)アクリレート化合物を組成物に配合し、(メタ)アクリレート化合物を重合させて得ることができる。
(メタ)アクリレート化合物の例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(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、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、トリシクロデカンジメタノールジ(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、トリメチロールプロパントリオキシプロピル(メタ)アクリレート、トリス−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸ビニル、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0098】
これらの(メタ)アクリレート化合物の重合は、光ラジカル重合開始剤や熱ラジカル重合開始剤の存在下、光照射または加熱して行うことができる。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのベンゾイルベンゾエート、アミロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイドおよびチオキサントン類等が挙げられる。
特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。光開裂型の光ラジカル重合開始剤については、最新UV硬化技術(159頁、発行人:高薄一弘、発行所:(株)技術情報協会、1991年発行)に記載されている。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、BASF社製 商品名: イルガキュア 184、369、651、500、819、907、784、2959、商品名:CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24−61、商品名:ダロキュア 1116、1173、商品名:ルシリン TPO、UCB社製 商品名:ユベクリル P36、フラテツリ・ランベルティ社製 商品名:エザキュアー KIP150、KIP65LT、KIP100F、KT37、KT55、KTO46、KIP75/B等が挙げられる。
【0099】
光ラジカル重合開始剤は、(メタ)アクリレート化合物100質量部に対して、0.1〜15質部の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは1〜10質量部の範囲である。
重合に用いる溶剤は、上記膜形成用組成物で例示した溶剤と同様のものが挙げられる。
【実施例】
【0100】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた各測定装置は以下のとおりである。
[
1H−NMR]
装置:Varian NMR System 400NB(400MHz)
JEOL−ECA700(700MHz)
測定溶媒:DMSO−d6
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)(δ0.0ppm)
[GPC]
装置:東ソー(株)製 HLC−8200 GPC
カラム:Shodex KF−804L+KF−805L
カラム温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン(以下、THF)
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
[紫外線可視分光光度計]
装置:(株)島津製作所製 SHIMADSU UV−3600
[エリプソメーター]
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製 多入射角分光エリプソメーターVASE
[透過型電子顕微鏡]
装置:日本電子(株)製 JEM−1010
【0101】
[1]ハイパーブランチポリマーの合成
[合成例1]トリアジン環含有ハイパーブランチポリマー[3]の合成
【化24】
【0102】
空気下、1,000mL四口フラスコにm−フェニレンジアミン[2](28.94g、0.27mol、Aldrich社製)を加え、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)121mLに溶解し、オイルバスで100℃に加熱した。その後、DMAc261.5mLに溶解した2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン[1](36.91g、0.20mol、東京化成工業(株)製)を加えて重合を開始した。
50分後、アニリン(56.53g、0.6mol、純正化学(株)製)を加え、1時間撹拌して重合を停止した。室温まで放冷後、28%アンモニア水溶液(30.4g)を水1,600mLおよびメタノール520mLに溶解した混合溶液中に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、THF400mL、N,N−ジメチルホルムアミド15mLに再溶解させ、イオン交換水2,100mLに再沈殿した。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、6時間乾燥し、目的とする高分子化合物[3](以下、HB−TmDA45と略す)49.78gを得た。HB−TmDA45の
1H−NMRスペクトルの測定結果を
図1に示す。得られたHB−TmDA45は式(24)で表される構造単位を有する化合物である。HB−TmDA45のGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは4,600、多分散度Mw/Mnは2.37であった。
【0103】
得られたHB−TmDA45 1.0gをシクロヘキサノン(以下、CHN)9.0gに溶解し、薄黄色透明溶液を得た。得られたポリマーワニスをガラス基板上にスピンコーターを用いて200rpmで5秒間、2,000rpmで30秒間スピンコートし、150℃で2分間、250℃で5分間焼成して溶媒を除去し、被膜を得た。得られた被膜の屈折率を測定したところ、550nmにおける屈折率は、1.8030であった。
【0104】
なお、実施例で用いたチタニア分散液(1)〜(3)には、以下のものを使用した。
チタニア分散液(1);アナターゼ型チタニアのコロイド粒子(1次粒子径6〜10nm)を10.5質量%含む1−メトキシ−2−プロパノール分散液。
チタニア分散液(2);ルチル型チタニアのコロイド粒子(1次粒子径6〜10nm)を10.5質量%含む1−メトキシ−2−プロパノール分散液。
チタニア分散液(3);酸化チタニウム、酸化ジルコニウム、酸化スズからなる複合酸化物(TiO
2:ZrO
2:SnO
2=1:0.2:0.1(質量比))のコロイド粒子(1次粒子径6〜10nm)を20.5質量%含む1−メトキシ−2−プロパノール分散液。
【0105】
[2]膜形成用組成物および被膜の作製
[実施例1]
20mLナス型フラスコに合成例1で得られたHB−TmDA45 2.0000gを秤量し、次いで、CHN10.0000gを加え、室温で完全に溶解させ、HB−TmDA45の20%CHN溶液を調製した。
20mLナス型フラスコに、調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液2.0000gを秤量し、チタニア分散液(1)3.8095g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が100質量部)加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307を1−メトキシ−2−プロパノール(以下、PGME)で希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0400gを加え、次いで、PGME4.1555gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB1−100と略す)を得た。
得られたワニスHB1−100はシリコン基板または石英基板上にスピンコーターを用いて、3000rpmで30秒スピンコートし、ホットプレートを用いて、それぞれ独立して、A)100℃1分間、B)100℃1分間、次いで200℃5分間、C)100℃1分間、次いで250℃5分間、D)100℃1分間、次いで300℃5分間の焼成を行い、被膜を得た。
【0106】
[実施例2]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液1.5000gを秤量し、チタニア分散液(1)5.7143g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が200質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0300gを加え、次いで、PGME4.0095gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB1−200と略す)を得た。
得られたワニスHB1−200を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0107】
[実施例3]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液1.0000gを秤量し、チタニア分散液(1)5.7143g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が300質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0200gを加え、次いで、PGME3.2682gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB1−300と略す)を得た。
得られたワニスHB1−300を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0108】
[実施例4]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液2.0000gを秤量し、チタニア分散液(2)3.8095g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が100質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0400gを加え、次いで、PGME4.1555gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB2−100と略す)を得た。
得られたワニスHB2−100を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0109】
[実施例5]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液1.5000gを秤量し、チタニア分散液(2)5.7143g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が200質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0300gを加え、次いで、PGME4.0095gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB2−200と略す)を得た。
得られたワニスHB2−200を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0110】
[実施例6]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液1.0000gを秤量し、チタニア分散液(2)5.7143g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が300質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0200gを加え、次いで、PGME3.2682gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB2−300と略す)を得た。
得られたワニスHB2−300を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0111】
[実施例7]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液2.0000gを秤量し、チタニア分散液(3)1.9512g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が100質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0400gを加え、次いで、PGME6.0138gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB3−100と略す)を得た。
得られたワニスHB3−100を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0112】
[実施例8]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液1.5000gを秤量し、チタニア分散液(3)2.9268g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が200質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0300gを加え、次いで、PGME6.7969gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB3−200と略す)を得た。
得られたワニスHB3−200を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0113】
[実施例9]
20mLナス型フラスコに、実施例1と同様に調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液1.0000gを秤量し、チタニア分散液(3)2.9268g(HB−TmDA45の固形分に対して、無機微粒子の固形分が300質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0200gを加え、次いで、PGME6.0557gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(HB3−300と略す)を得た。
得られたワニスHB3−300を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0114】
[比較例1]
20mLナス型フラスコにGelest社製のフェニルシルセスキオキサン(PSQと略す)をPGMEで希釈し、60質量%とした溶液0.5000gを秤量し、チタニア分散液(1)8.5714g(PSQの固形分に対して、無機微粒子の固形分が300質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0300gを加え、次いで、PGME5.9023gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(PSQ1−300と略す)を得た。
得られたワニスPSQ1−300を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0115】
[比較例2]
20mLナス型フラスコにGelest社製のPSQをPGMEで希釈し、60質量%とした溶液0.5000gを秤量し、チタニア分散液(2)8.5714g(PSQの固形分に対して、無機微粒子の固形分が300質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0300gを加え、次いで、PGME5.9023gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(PSQ2−300と略す)を得た。
得られたワニスPSQ2−300を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0116】
[比較例3]
20mLナス型フラスコにGelest社製のPSQをPGMEで希釈し、60質量%とした溶液0.5000gを秤量し、チタニア分散液(3)4.3902g(PSQの固形分に対して、無機微粒子の固形分が300質量部)を加え、界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−307をPGMEで希釈し、質量%で0.1%とした溶液0.0300gを加え、次いで、PGME10.0835gを加え、室温で完全に均一になるまで混合し、固形分の総質量が8.0質量%のワニス(PSQ3−300と略す)を得た。
得られたワニスPSQ3−300を用いた以外は、実施例1と同様にシリコン基板または石英基板上にスピンコートし、実施例1と同様のA)、B)、C)、D)の各条件で焼成を行い、被膜を得た。
【0117】
<屈折率の測定>
上記各実施例および比較例の各焼成条件でシリコン基板上に作製した被膜について、633nmの屈折率をエリプソメーターにて測定し、屈折率の熱時安定性を評価した。結果を表1に示す。
なお、屈折率の熱時安定性は、焼成条件B)およびD)の屈折率を比較したときに、屈折率の差(Δ)を算出することで評価した。屈折率の差が小さければ小さいほど、熱時の屈折率の安定性が良好なことを示し、正の値であれば、焼成条件B)よりも焼成条件D)の方が屈折率は増加し、負の値であれば、焼成条件B)よりも焼成条件D)の方が屈折率は減少することを示す。熱時の屈折率の安定性は、この屈折率の差が負の値であり、値が大きいと焼成温度の上昇とともに屈折率が低下していくことから好ましくない。
【0118】
【表1】
【0119】
表1に示されるように、実施例1〜9で作製した被膜は、633nmで1.8程度という非常に高い屈折率を示し、その熱時安定性も高いことがわかる。
一方、比較例1〜3では、焼成温度を上昇させていくと、得られた被膜の屈折率が低下していることから、屈折率の熱時安定性に劣ることがわかる。
【0120】
<透過率の測定>
上記各実施例および比較例の各焼成条件でシリコン基板上に作製した被膜について、紫外線可視分光光度計にて透過率を測定した。透過率を測定する際のバックグラウンドは膜を塗布していない石英基板とした。透過率の測定波長は200〜800nmとした。実施例1〜9,比較例1〜3で作製した被膜の透過率測定結果を
図2〜13にそれぞれ示す。
図2〜13に示されるように、透過率は400〜800nmの可視光領域において、90%以上の良好な値となった。
また、焼成条件を変化させても透過率が著しく低下しないことから、耐熱透過率は良好であり、電子デバイスを作製する際の温度マージンが広く、安定した被膜を得られることがわかった。
【0121】
<溶剤耐性>
溶剤耐性試験とは、本焼成後の被膜が溶剤への接触に対して不溶化していることを示す試験である。溶剤耐性は被膜の上にレジストなどをリコートし、パターニングする後工程が加わった際に必要になる特性であり、溶剤耐性がない場合、リコートする際のレジスト溶剤に被膜が溶解してしまい、被膜とレジストとがミキシングされてしまって、本来の特性が発現しないことがある。
【0122】
[実施例10]
実施例3において、シリコン基板上に条件B)で作製した被膜の溶剤耐性試験を行った。
焼成後の膜厚は198.4nmであり、これを初期膜厚とした。被膜をそれぞれ独立して、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メチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、アセトン、乳酸エチルに完全に浸漬させ、5分間放置した。次いで、エアーで乾燥後、200℃のホットプレートで1分間焼成し、残留溶剤を完全に蒸発させた後、膜厚を測定し、初期膜厚と比較した。
その結果、初期膜厚を100%としたとき、プロピレングリコールモノメチルエーテルでは100.0%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートでは100.0%、シクロヘキサノンでは100.0%、アセトンでは100.0%、乳酸エチルでは100.0%となり、各種有機溶剤に対して溶剤耐性が良好であることがわかった。
【0123】
[実施例11]
実施例6において、シリコン基板上に条件B)で作製した被膜を用いた以外は、実施例10と同様にして溶剤耐性試験を行った。焼成後の膜厚は195.5nmであり、これを初期膜厚とした。
初期膜厚を100%としたとき、プロピレングリコールモノメチルエーテルでは100.0%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートでは100.0%、シクロヘキサノンでは100.0%、アセトンでは100.0%、乳酸エチルでは100.0%となり、各種有機溶剤に対して溶剤耐性が良好であることがわかった。
【0124】
[実施例12]
実施例9でシリコン基板上に条件B)で作製した被膜を用いた以外は、実施例10と同様にして溶剤耐性試験を行った。焼成後の膜厚は194.9nmであり、これを初期膜厚とした。
初期膜厚を100%としたとき、プロピレングリコールモノメチルエーテルでは100.0%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートでは100.0%、シクロヘキサノンでは100.0%、アセトンでは100.0%、乳酸エチルでは100.0%となり、各種有機溶剤に対して溶剤耐性が良好であることがわかった。
【0125】
[比較例4]
実施例1で調製したHB−TmDA45の20%CHN溶液に無機微粒子を加えずに、シリコン基板上に製膜した膜の溶剤耐性試験を行った。
すなわち、HB−TmDA45の20%CHN溶液をシリコン基板上にスピンコートし、100℃1分、次いで200℃5分間焼成して被膜を得た。焼成後の膜厚は500.4nmであり、これを初期膜厚とした。この被膜を用いた以外は、実施例10と同様にして溶剤耐性試験を行った。
初期膜厚を100%としたとき、プロピレングリコールモノメチルエーテルでは0.0%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートでは0.0%、シクロヘキサノンでは0.0%、アセトンでは0.0%、乳酸エチルでは0.0%となり、各種有機溶剤に対して溶剤耐性が不良であることがわかった。
実施例10〜12と比較例4とを比較すると、無機微粒子を加えて焼成したハイブリッド被膜では溶剤耐性が発現することがわかった。
【0126】
<耐光性試験>
耐光性試験における、光照射は財団法人日本ウエザリングテストセンターにて行い、照度が38.7W/m
2のキセノンアークランプを光源とした。
[実施例13]
実施例2において、石英基板上に条件D)で作製した被膜の耐光性試験を行った。耐光性試験は上記の光源を用い、12.5時間光照射した。この光照射は100万Lux相当の光照射量に換算される。100万Luxとは、屋外暴露1年間に相当することが一般的に知られている。
【0127】
[実施例14]
実施例5において、石英基板上に条件D)で作製した被膜について、実施例13と同様の耐光性試験を行った。
【0128】
[実施例15]
実施例8において、石英基板上に条件D)で作製した被膜について、実施例13と同様の耐光性試験を行った。
上記実施例13〜15において、100万Lux照射後の被膜の屈折率を測定した結果を表2に示す。
【0129】
【表2】
【0130】
表2に示されるように、実施例13〜15のハイブリッド材料の耐光性は非常に良好であり、100万Luxの光照射においても屈折率の著しい低下は殆ど見られていないことがわかる。特に、実施例14で作製した被膜は、耐光性が良好であり、無機微粒子のチタニアの中ではルチル型のチタニアの耐光性が優位であることが示唆された。
【0131】
以上示したように、本発明のトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーおよび無機微粒子を含む膜形成用組成物を用いることで、屈折率が633nmで1.8程度であり、300℃までの焼成温度で屈折率が変化しにくい、耐光性が良好な高透明性被膜を得ることができることがわかる。
また、本発明の被膜は溶剤耐性があることから、レジスト等をリコートした際のミキシングがなく、安定して半導体プロセスを用いることができる。
さらに、ハイブリッド材料は無機微粒子の分散安定性を損なうことなく、安定してワニス化できることから保存安定性に優れるとともに、保存安定性が良好であることから、目的とする電子デバイスを作製する際の安定製造、安定供給につながり、コストの削減、デバイス製造のスループットの向上が達成され、結果として歩留まりが向上する。