【文献】
SUMIDA, Yasushi et al.,π-A Isotherms for Triple-Chain Amphiphiles Bearing Two or Three Hydroxyl Groups. Effect of the Back,Langmuir,1998年,14(26),pp. 7450-7455, Supporting Info,ISSN: 0743-7463
【文献】
ZHU, Yun-peng et al.,Preparation and Properties of Glycerol-Based Double- or Triple-Chain Surfactants with Two Hydrophili,Journal of the American Oil Chemists' Society,1992年,69(7),pp. 626-632,ISSN: 0003-021X
【文献】
BREDIKHIN, Alexander A. et al.,Reaction of glycidol with dichloroethers: cyclic and acyclic ortho ester formation,Mendeleev Communications,1998年,8(2),pp. 81-82,ISSN: 0959-9436
【文献】
GADWAL, Ikhlas et al.,Protecting-group-free synthesis of chain-end multifunctional polymers by combining ATRP with thiol-e,Polymer Chemistry,2013年,4(8),pp. 2440-2444,ISSN: 1759-9962
【文献】
LEE, J. R. et al.,Study of new fluorine-containing epoxy resin for low dielectric constant,Surface and Coatings Technology,2004年,180-181,pp. 650-654,ISSN: 0257-8972
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
[(a)エポキシ化合物]
本発明は、上記式[1]で表されるエポキシ化合物である。
上記式[1]中、R
1は炭素原子数2乃至30のアルキル基を表し、R
2乃至R
4はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1乃至10のアルキル基を表し、Lはカルボニル基又はメチレン基を表し、Aは(n+1)価のエーテル結合を含んでいてもよい脂肪族炭化水素基を表し、nは2乃至8の整数を表す。
【0010】
式[1]中のR
1は、炭素原子数2乃至30のアルキル基、好ましくは炭素原子数6乃至26のアルキル基、より好ましくは炭素原子数14乃至20のアルキル基を表す。また、アルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基又は脂環基が挙げられ、好ましくは分岐鎖アルキル基、より好ましくは炭素原子数6乃至26の分岐鎖アルキル基、さらに好ましくは炭素原子数14乃至20の分岐鎖アルキル基が挙げられる。
式[1]で表されるエポキシ化合物は、R
1として炭素原子数2乃至30のアルキル基、例えば高級アルキル基を有するものとすることにより、粘度が低下し、また低極性溶媒への溶解性をより高めることができる。また、高級アルキル基を有するエポキシ化合物は、該化合物を用いて得られる硬化物の誘電率を低下させることができ、またその可撓性を高くすることができる。また、該化合物は、該化合物を用いて得られる硬化物の吸水性を低下させることができ、その表面の撥水性を高めることができる。
【0011】
炭素原子数2乃至30のアルキル基のうち直鎖アルキル基としては、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基(アミル基)、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基(ラウリル基)、トリデシル基、テトラデシル基(ミリスチル基)、ペンタデシル基、ヘキサデシル基(パルミチル基)、ヘプタデシル基(マルガリル基)、オクタデシル基(ステアリル基)、ノナデシル基、イコシル基(アラキル基)、ヘンイコシル基、ドコシル基(ベヘニル基)、トリコシル基、テトラコシル基(リグノセリル基)、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基(モンタニル基)、ノナコシル基、トリアコンチル基(メリッシル基)などが挙げられる。
【0012】
炭素原子数2乃至30のアルキル基のうち分岐鎖アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、sec−イソアミル基、イソヘキシル基、テキシル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、2−エチルペンチル基、ヘプタン−3−イル基、ヘプタン−4−イル基、4−メチルヘキサン−2−イル基、3−メチルヘキサン−3−イル基、2,3−ジメチルペンタン−2−イル基、2,4−ジメチルペンタン−2−イル基、4,4−ジメチルペンタン−2−イル基、6−メチルヘプチル基、2−エチルヘキシル基、オクタン−2−イル基、6−メチルヘプタン−2−イル基、6−メチルオクチル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基、ノナン−4−イル基、2,6−ジメチルヘプタン−3−イル基、3,6−ジメチルヘプタン−3−イル基、3−エチルヘプタン−3−イル基、3,7−ジメチルオクチル基、8−メチルノニル基、3−メチルノナン−3−イル基、4−エチルオクタン−4−イル基、9−メチルデシル基、ウンデカン−5−イル基、3−エチルノナン−3−イル基、5−エチルノナン−5−イル基、2,2,4,5,5−ペンタメチルヘキサン−4−イル基、10−メチルウンデシル基、11−メチルドデシル基、トリデカン−6−イル基、トリデカン−7−イル基、7−エチルウンデカン−2−イル基、3−エチルウンデカン−3−イル基、5−エチルウンデカン−5−イル基、12−メチルトリデシル基、13−メチルテトラデシル基、ペンタデカン−7−イル基、ペンタデカン−8−イル基、14−メチルペンタデシル基、15−メチルヘキサデシル基、ヘプタデカン−8−イル基、ヘプタデカン−9−イル基、3,13−ジメチルペンタデカン−7−イル基、2,2,4,8,10,10−ヘキサメチルウンデカン−5−イル基、16−メチルヘプタデシル基、17−メチルオクタデシル基、ノナデカン−9−イル基、ノナデカン−10−イル基、2,6,10,14−テトラメチルペンタデカン−7−イル基、18−メチルノナデシル基、19−メチルイコシル基、ヘンイコサン−10−イル基、20−メチルヘンイコシル基、21−メチルドコシル基、トリコサン−11−イル基、22−メチルトリコシル基、23−メチルテトラコシル基、ペンタコサン−12−イル基、ペンタコサン−13−イル基、2,22−ジメチルトリコサン−11−イル基、3,21−ジメチルトリコサン−11−イル基、9,15−ジメチルトリコサン−11−イル基、24−メチルペンタコシル基、25−メチルヘキサコシル基、ヘプタコサン−13−イル基、26−メチルヘプタコシル基、27−メチルオクタコシル基、ノナコサン−14−イル基、28−メチルノナコシル基等が挙げられる。
【0013】
炭素原子数2乃至30のアルキル基のうち脂環基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、4−tert−ブチルシクロヘキシル基、1,6−ジメチルシクロヘキシル基、メンチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−イル基、ボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロ[5.2.1.0
2,6]デカン−4−イル基、トリシクロ[5.2.1.0
2,6]デカン−8−イル基、シクロドデシル基等が挙げられる。
【0014】
好ましいR
1としては、ペンタデカン−7−イル基、ヘプタデカン−9−イル基、3,13−ジメチルペンタデカン−7−イル基、2,2,4,8,10,10−ヘキサメチルウンデカン−5−イル基、2,6,10,14−テトラメチルペンタデカン−7−イル基、ペンタコサン−12−イル基が挙げられる。
【0015】
上記式[1]中、R
2乃至R
4は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1乃至10のアルキル基を表す。
炭素原子数1乃至10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基(アミル基)、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、sec−イソアミル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、シクロへキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
好ましいR
2乃至R
4としては、水素原子が挙げられる。
【0016】
上記式[1]中、Aは(n+1)価のエーテル結合を含んでいてもよい基を表す。
Aとしては、例えば、上記の炭素原子数1乃至10のアルキル基あるいは炭素原子数2乃至30のアルキル基から、更に(n)個の水素原子を除いて誘導される(n+1)価の基が挙げられる。またこれらの基は、任意の炭素−炭素結合間にエーテル結合(−O−)を含んでいてもよい。
具体的には、例えば、グリセリン、2−ヒドロキシ−1,4−ブタンジオール、トリメチロールメタン、1,1,1−トリメチロールエタン、1,1,1−トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、及びジペンタエリスリトールからなる群から選ばれるポリオールからヒドロキシ基を除いて誘導される(n+1)価の基が挙げられる。
【0017】
[エポキシ化合物の製造方法]
本発明の式[1](Lがカルボニル基を表す。)で表される化合物は、例えばR
1の構造を有するカルボン酸又はその活性化体(酸ハロゲン化物、酸無水物、酸アジド、活性エステルなど)と、Aの構造を有する2乃至8のアリルエーテル基を有するアルコール、即ち式
【化4】
(式中、A及びR
2乃至R
4は前記と同じ意味を表す。)で表されるアルコールなどのアルコール誘導体とを反応させ、そして得られた不飽和結合を有する化合物(中間体)と過酸化物を反応させて、上記式[1]で表されるエポキシ化合物を製造することができる。
即ち、本発明の式[1]で表される化合物の製造は、以下の反応式[3]によって表される。
【化5】
【0018】
また、本発明の式[1](Lがメチレン基を表す。)で表される化合物は、例えばR
1の構造及び脱離基Xを有する化合物などの誘導体と、上記2乃至8のアリルエーテル基を有するアルコールとを反応させ、そして得られた不飽和結合を有する化合物(中間体)と過酸化物を反応させて、上記式[1]で表されるエポキシ化合物を製造することができる。
即ち、本発明の式[1]で表される化合物の製造は、以下の反応式[4]によって表される。
【化6】
(式中、R
2乃至R
4は前記と同じ意味を表し、Xはヒドロキシ基、メタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トルエンスルホニルオキシ基、ニトロベンゼンスルホニルオキシ基、アセトキシ基、トリフルオロアセトキシ基、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を表す。)
【0019】
R
1の構造を有するカルボン酸としては、市販のカルボン酸又はその活性化体を使用できる。例えば、日産化学工業(株)製 ファインオキソコール(登録商標)イソパルミチン酸、同イソステアリン酸、同イソステアリン酸N、同イソステアリン酸T、及び同イソアラキン酸等のカルボン酸、又は該カルボン酸の誘導体が挙げられる。
【0020】
R
1の構造及び脱離基Xを有する化合物などの誘導体としては、市販のアルコール化合物、あるいは該アルコール化合物のヒドロキシ基にメタンスルホニルハライド、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、トルエンスルホニルハライド、ニトロベンゼンスルホニルハライド、アセチルハライド、無水酢酸、トリフルオロ無水酢酸、オキシ塩化リン、オキシ臭化リン、チオニルハライド、スルフリルハライド、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素等を反応させて得られるアルコール誘導体が挙げられる。例えば、日産化学工業(株)製 ファインオキソコール(登録商標)1600、同180、同180N、同180T、及び同2000等のアルコール、又は該アルコールの誘導体が挙げられる。
【0021】
Aの構造を有する2乃至8のアリルエーテル基を有するアルコールとしては、市販のものを使用できる。例えば、2,3−ジアリルオキシプロパノール、1,3−ジアリルオキシ−2−プロパノール、3,4−ジアリルオキシブタノール、トリメチロールメタンジアリルエーテル、1,1,1−トリメチロールエタンジアリルエーテル、1,1,1−トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ジトリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタアリルエーテル等が挙げられる。
【0022】
上記カルボン酸誘導体と2以上のアリルエーテル基を有するアルコール誘導体とを反応させて、中間体(エン化合物)を合成する。この方法は、既存の縮合反応を用いることができる。例えば、ジクロロメタン等の溶媒中で、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩及び4−ジメチルアミノピリジン等の触媒を用い、室温(およそ23℃)〜110℃の温度、0〜200時間で行われる。また、上記反応は酸無水物の代わりにジカルボン酸化合物を原料に用いても行うことができる。また、ジクロロメタン等の溶媒に溶解しづらいカルボン酸の場合は、メタノール等のアルコールでエステル化し、続いてアルコール化合物とのエステル交換反応を行う方法、又はカルボン酸とアルコール化合物とをカルボジイミド等の縮合剤を使用して反応させる方法、又はカルボン酸を塩化チオニル等で酸クロリドに変換しアルコール化合物と反応させる方法によっても上記の中間体(エン化合物)を合成できる。
次に、このエン化合物を過酸化物で酸化してエポキシ化合物を得ることができる。ここで過酸化物としては、例えば、メタクロロ過安息香酸、過酢酸、過酸化水素−タングステン酸等を用いることができる。この反応はクロロホルム等の溶媒中で、0〜60℃、1〜200時間で行うことができる。また、特開2012−25688号公報等に記載の方法によって酸化することもできる。
【0023】
上記反応により得られる中間体(エン化合物)は、式[2]に例示することができる。
【化7】
式[2]中、R
1乃至R
4、L、A及びnは前記と同じ意味を表す。
【0024】
[硬化性組成物]
また、本発明は上記式[1]で表される(a)エポキシ化合物、及び(b)硬化剤を含む硬化性組成物である。
さらに、本発明は上記式[1]で表される(a)エポキシ化合物、及び(c)硬化触媒を含む硬化性組成物である。
また、本発明のエポキシ化合物は、汎用の硬化剤又は硬化触媒から生じる酸又は塩基と反応することができるので、汎用のエポキシ樹脂組成物に配合することもできる。
本発明の硬化性組成物は、硬化剤と硬化触媒とを含むことができ、また必要により更に溶剤、他のエポキシ化合物、界面活性剤、及び密着促進剤等を含有することができる。
【0025】
本発明の硬化性組成物における固形分の割合は、1〜100質量%、又は5〜100質量%、又は50〜100質量%、又は80〜100質量%とすることができる。
固形分とは、硬化性組成物より溶剤を除去した残りの成分の割合である。
本発明では液状エポキシ化合物を用い、それに硬化剤又は硬化触媒を混合するため、基本的に溶剤を用いる必要はないが、必要により溶剤を添加することは可能である。例えば、硬化触媒が固体であり、硬化触媒を炭酸プロピレン等の溶剤に溶解し液状エポキシ化合物と混合して硬化性化合物を製造することができる。また、液状エポキシ化合物に硬化触媒を溶解させる場合でも、得られる硬化性組成物の粘度調整のために一般的な溶剤を添加することはできる。
【0026】
[(a)エポキシ化合物]
本発明では、上記式[1]で表されるエポキシ化合物と、それ以外のエポキシ化合物を併用することができる。上記式[1]で表されるエポキシ化合物と、それ以外のエポキシ化合物は、エポキシ基のモル比で1:0〜1:20の範囲で用いることが可能である。
上記式[1]で表されるエポキシ化合物以外のエポキシ化合物としては、特に限定されることなく市販されている種々の多官能のエポキシ化合物を使用することができる。
【0027】
本発明で使用可能なエポキシ化合物としては、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−へキサンジオールジグリシジルエーテル、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノ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、ジグリセロールポリ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(4−グリシジルオキシフェニル)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サンカルボン酸3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル、トリグリシジル−p−アミノフェノール、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラ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、レゾルシノールジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフルオロアセトンジグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、トリス−(3,4−エポキシブチル)イソシアヌレート、トリス−(4,5−エポキシペンチル)イソシアヌレート、トリス−(5,6−エポキシヘキシル)イソシアヌレート、トリス−(7,8−エポキシオクチル)イソシアヌレート、トリス(2−グリシジルオキシエチル)イソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、N,N’−ジグリシジルN’’−(2,3−ジプロピオニルオキシプロピル)イソシアヌレート、N,N’−ビス(2,3−ジプロピオニルオキシプロピル)N’’−グリシジルイソシアヌレート、トリス(2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル)3,3’,3’’−(2,4,6−トリオキソ−1,3,5−トリアジン−1,3,5−トリイル)トリプロパノエート、ソルビトールポリグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジル、o−フタル酸ジグリシジル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,6−ジメチロールパーフルオロヘキサンジグリシジルエーテル、4−(スピロ[3,4−エポキシシクロヘキサン−1,5’−[1,3]ジオキサン]−2’−イル)−1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメトキシ)エタン、4,5−エポキシ−2−メチルシクロヘキサンカルボン酸4’,5’−エポキシ−2’−メチルシクロヘキシルメチル、エチレングリコールビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらのエポキシ化合物は単独で又は二種以上の混合物として使用することが出来る。
【0028】
なお上記エポキシ化合物の一例として、以下の市販品を挙げることができる。
固体エポキシ化合物としては、TEPIC(登録商標)−G、同S、同L、同HP[何れも日産化学工業(株)製]等が挙げられる。
また、液状エポキシ化合物としては、TEPIC(登録商標)−PAS B22、同PAS B26、同PAS B26L、同VL、同UC、同FL[何れも日産化学工業(株)製]、jER(登録商標)828、同YX8000[何れも三菱化学(株)製]、リカレジン(登録商標)DME100[新日本理化(株)製]、セロキサイド2021P[(株)ダイセル製]等が挙げられる。
【0029】
[(b)硬化剤]
本発明では、上記式[1]で表される(a)エポキシ化合物と(b)硬化剤とを含む硬化性組成物を得ることができる。
【0030】
硬化剤としては、酸無水物、アミン、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、イミダゾール類、又はポリメルカプタンを用いることができる。これらの中でも、特に酸無水物及びアミンが好ましい。これら硬化剤は、固体であっても溶剤に溶解することによって使用することができる。しかし、溶剤の蒸発により硬化物の密度低下や細孔の生成により強度低下、耐水性の低下を生ずるため、硬化剤自体が常温、常圧下で液状のものが好ましい。
硬化剤は、エポキシ化合物のエポキシ基1当量に対して0.5〜1.5当量、好ましくは0.8〜1.2当量の割合で含有することができる。エポキシ化合物に対する硬化剤の当量は、エポキシ基に対する硬化剤の硬化性基の当量比で示される。なお、上記式[1]で表されるエポキシ化合物と、それ以外のエポキシ化合物を併用する場合には、それら全エポキシ化合物のエポキシ基に対する当量が前記範囲となる。
【0031】
酸無水物としては一分子中に複数のカルボキシル基を有する化合物の無水物が好ましい。これらの酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、クロレンド酸無水物等が挙げられる。
これらの中でも常温、常圧で液状であるメチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(メチルナジック酸無水物、無水メチルハイミック酸)、水素化メチルナジック酸無水物、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸とヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物が好ましい。これら液状の酸無水物は粘度が25℃での測定で10〜1,000mPa・s程度である。酸無水物基において、1つの酸無水物基は1当量として計算される。
【0032】
アミンとしては、例えば、ピペリジン、N,N−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N−アミノエチルピペラジン、ジ(1−メチル−2−アミノシクロヘキシル)メタン、メンタンジアミン、イソホロンジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。これらの中でも、液状であるジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N−アミノエチルピペラジン、ビス(1−メチル−2−アミノシクロヘキシル)メタン、メンタンジアミン、イソホロンジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン等を好ましく用いることができる。
【0033】
フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられる。
【0034】
ポリアミド樹脂は、ダイマー酸とポリアミンの縮合により生成するもので、分子中に一級アミンと二級アミンを有するポリアミドアミンである。
【0035】
イミダゾール類としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、エポキシイミダゾールアダクト等が挙げられる。
【0036】
ポリメルカプタンは、例えば、ポリプロピレングリコール鎖の末端にメルカプタン基が存在するものや、ポリエチレングリコール鎖の末端にメルカプタン基が存在するものであり、液状のものが好ましい。
【0037】
また、本発明の硬化性組成物から硬化物を得る際、適宜、硬化促進剤(硬化助剤ともいう)が併用されてもよい。
硬化促進剤としては、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン等の有機リン化合物;エチルトリフェニルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムO,O−ジエチルホスホロジチオエート等の第4級ホスホニウム塩;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンとオクチル酸との塩、オクチル酸亜鉛、テトラブチルアンモニウムブロミド等の第4級アンモニウム塩などが挙げられる。また前述の硬化剤として挙げた2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類や、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベンジルジメチルアミン等のアミン類も他の種類の硬化剤に対する硬化促進剤として用いることができる。
これらの硬化促進剤は、硬化剤1質量部に対して、0.001〜0.1質量部の割合で用いることができる。
【0038】
本発明では、上記式[1]で表されるエポキシ化合物と上記硬化剤と所望により硬化促進剤とを混合することにより、硬化性組成物が得られる。これら混合は、均一に混合できれば特に限定されるものではないが、例えば反応フラスコと撹拌羽根若しくはミキサー等を用いて行うことができる。
混合は粘度を考慮して必要に応じて加熱下で行われ、10〜100℃の温度で0.5〜1時間行われる。
得られた硬化性組成物は、液状封止材として用いるための適切な粘度を有する。本発明の硬化性組成物は、任意の粘度に調整が可能であり、キャスティング法、ポッティング法、ディスペンサー法、印刷法等によりLED等の透明封止材として用いるために、その任意箇所に部分的封止ができる。硬化性組成物を上述の方法で液状のまま直接、LED等に実装した後、乾燥し、硬化することによりエポキシ樹脂硬化物が得られる。
硬化性組成物から得られる硬化物は、該硬化性組成物を基材に塗布、もしくは離型剤を塗布した注型板に注ぎ込んで、100〜120℃の温度で予備硬化し、そして120〜200℃の温度で本硬化(後硬化)することにより得られる。
加熱時間は、1〜12時間、例えば予備硬化及び本硬化ともにそれぞれ2〜5時間程度である。
本発明の硬化性組成物から得られる塗膜の厚みは、硬化物の用途に応じて、0.01μm〜10mm程度の範囲から選択できる。
【0039】
[(c)硬化触媒]
本発明では、上記式[1]で表される(a)エポキシ化合物と(c)硬化触媒とを含む硬化性組成物を得ることができる。硬化触媒は、(c1)酸発生剤及び/又は(c2)塩基発生剤からなる。これにより、本発明のエポキシ化合物と硬化触媒とを混合しても直ちに硬化が生じないため、保存安定性に優れ、また十分な作業時間が得られる。
【0040】
<(c1)酸発生剤>
(c1)酸発生剤としては、光酸発生剤又は熱酸発生剤を用いることができる。光酸発生剤又は熱酸発生剤は、光照射又は加熱により直接又は間接的に酸(ルイス酸あるいはブレンステッド酸)を発生するものであれば特に限定されない。熱酸発生剤を配合した硬化性組成物は、加熱により短時間で硬化させることができる。また、光酸発生剤を配合した硬化性組成物は、加熱によらず、光照射で硬化するので、耐熱性の低い基板及び部位に使用することができる。
【0041】
光酸発生剤の具体例としては、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩等のオニウム塩、メタロセン錯体化合物、鉄アレーン錯体化合物、ジスルホン系化合物、スルホン酸誘導体化合物、トリアジン系化合物、アセトフェノン誘導体化合物、ジアゾメタン系化合物などを挙げることができる。
【0042】
上記ヨードニウム塩としては、例えば、ジフェニルヨードニウム、4,4’−ジクロロジフェニルヨードニウム、4,4’−ジメトキシジフェニルヨードニウム、4,4’−ジ−tert−ブチルジフェニルヨードニウム、4−メチルフェニル(4−(2−メチルプロピル)フェニル)ヨードニウム、3,3’−ジニトロフェニルヨードニウム、4−(1−エトキシカルボニルエトキシ)フェニル(2,4,6−トリメチルフェニル)ヨードニウム、4−メトキシフェニル(フェニル)ヨードニウム等のヨードニウムの、クロリド、ブロミド、メシレート、トシレート、トリフルオロメタンスルホネート、テトラフルオロボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフルオロアンチモネートなどのジアリールヨードニウム塩等が挙げられる。
【0043】
上記スルホニウム塩としては、例えば、トリフェニルスルホニウム、ジフェニル(4−tert−ブチルフェニル)スルホニウム、トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルホニウム、ジフェニル(4−メトキシフェニル)スルホニウム、トリス(4−メチルフェニル)スルホニウム、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウム、トリス(4−エトキシフェニル)スルホニウム、ジフェニル(4−(フェニルチオ)フェニル)スルホニウム、トリス(4−(フェニルチオ)フェニル)スルホニウム等のスルホニウムの、クロリド、ブロミド、トリフルオロメタンスルホネート、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフルオロアンチモネートなどのトリアリールスルホニウム塩等が挙げられる。
【0044】
上記ホスホニウム塩としては、例えば、テトラフェニルホスホニウム、エチルトリフェニルホスホニウム、テトラ(p−メトキシフェニル)ホスホニウム、エチルトリ(p−メトキシフェニル)ホスホニウム、ベンジルトリフェニルホスホニウム等のホスホニウムの、クロリド、ブロミド、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアンチモネートなどのアリールホスホニウム塩等が挙げられる。
【0045】
上記セレニウム塩としては、例えば、トリフェニルセレニウムヘキサフルオロホスフェートなどのトリアリールセレニウム塩等が挙げられる。
【0046】
上記鉄アレーン錯体化合物としては、例えば、ビス(η
5−シクロペンタジエニル)(η
6−イソプロピルベンゼン)鉄(II)ヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。
【0047】
これらの光酸発生剤は単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0048】
熱酸発生剤としては、スルホニウム塩及びホスホニウム塩が挙げられ、スルホニウム塩が好ましく用いられる。
これらの例示化合物としては、上述の光酸発生剤において各種オニウム塩の例示として挙げた化合物を挙げることができる。
これらの熱酸発生剤は単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0049】
これらの中でも、(c1)酸発生剤として、スルホニウム塩化合物又はヨードニウム塩化合物が好ましく、例えば強酸性を示すヘキサフルオロホスフェートやヘキサフルオロアンチモネート等のアニオン種を有する化合物が好ましい。
本発明の硬化性組成物における(c1)酸発生剤の含有量は、(a)エポキシ化合物100質量部に対して、0.1〜20質量部、又は0.1〜10質量部、さらに好ましくは0.5〜10質量部とすることができる。なお、上記式[1]で表されるエポキシ化合物と、それ以外のエポキシ化合物を併用する場合には、それら全エポキシ化合物100質量部に対する含有量が前記範囲となる。
【0050】
<(c2)塩基発生剤>
(c2)塩基発生剤としては、光塩基発生剤又は熱塩基発生剤を用いることができる。光塩基酸発生剤又は熱塩基発生剤は、光照射又は加熱により直接又は間接的に塩基(ルイス塩基あるいはブレンステッド塩基)を発生するものであれば特に限定されない。熱塩基発生剤を配合した硬化性組成物は、加熱により短時間で硬化させることができる。また、光塩基発生剤を配合した硬化性組成物は、加熱によらず、光照射で硬化するので、耐熱性の低い基板及び部位に使用することができる。
【0051】
光塩基発生剤としては、例えば、9−アントリルメチル=N,N−ジエチルカルバメート等のアルキルアミン系光塩基発生剤;9−アントリル=N,N−ジシクロヘキシルカルバメート、1−(9,10−アントラキノン−2−イル)エチル=N,N−ジシクロヘキシルカルバメート、ジシクロヘキシルアンモニウム=2−(3−ベンゾイルフェニル)プロピオネート、9−アントリル=N−シクロヘキシルカルバメート、1−(9,10−アントラキノン−2−イル)エチル=N−シクロヘキシルカルバメート、シクロヘキシルアンモニウム=2−(3−ベンゾイルフェニル)プロピオネート、(E)−N−シクロヘキシル−3−(2−ヒドロキシフェニル)アクリルアミド等のシクロアルキルアミン系光塩基発生剤;9−アントリルメチル=ピペリジン−1−カルボキシレート、(E)−1−ピペリジノ−3−(2−ヒドロキシフェニル)−2−プロペン−1−オン、(2−ニトロフェニル)メチル=4−ヒドロキシピペリジン−1−カルボキシレート、(2−ニトロフェニル)メチル=4−(メタクリロイルオキシ)ピペリジン−1−カルボキシレート等のピペリジン系光塩基発生剤;グアニジニウム=2−(3−ベンゾイルフェニル)プロピオネート、1,2−ジイソプロピル−3−(ビス(ジメチルアミノ)メチレン)グアニジニウム=2−(3−ベンゾイルフェニル)プロピオネート、1,2−ジシクロヘキシル−4,4,5,5−テトラメチルビグアニジウム=n−ブチルトリフェニルボラート、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エニウム=2−(9−オキソキサンテン−2−イル)プロピオネート等のグアニジン系光塩基発生剤;1−(9,10−アントラキノン−2−イル)エチル=イミダゾール−1−カルボキシレート等のイミダゾール系光塩基発生剤等が挙げられる。
これら光塩基発生剤は、一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
また、光塩基発生剤は市販品として入手可能であり、例えば、和光純薬工業(株)製の光塩基発生剤WPBGシリーズ(WPBG−018、同027、同082、同140、同266、同300など)等を好適に用いることができる。
【0052】
熱塩基発生剤としては、例えば、1−メチル−1−(4−ビフェニリル)エチルカルバメート、2−シアノ−1,1−ジメチルエチルカルバメート等のカルバメート類;尿素、N,N−ジメチル−N’−メチル尿素等の尿素類;トリクロロ酢酸グアニジン、フェニルスルホニル酢酸グアニジン、フェニルプロピオール酸グアニジン等のグアニジン類;1,4−ジヒドロニコチンアミド等のジヒドロピリジン類;N−(イソプロポキシカルボニル)−2,6−ジメチルピペリジン、N−(tert−ブトキシカルボニル)−2,6−ジメチルピペリジン、N−(ベンジルオキシカルボニル)−2,6−ジメチルピペリジン等のジメチルピペリジン類;フェニルスルホニル酢酸テトラメチルアンモニウム、フェニルプロピオール酸テトラメチルアンモニウム等の四級化アンモニウム塩;ジシアンジアミドなどが挙げられる。また、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)の塩である、U−CAT(登録商標)SA810、同SA831、同SA841、同SA851[以上、サンアプロ(株)製]等が挙げられる。
これら熱塩基発生剤は、一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0053】
本発明の硬化性組成物における(c2)塩基発生剤の含有量は、(a)エポキシ化合物100質量部に対して、0.1〜20質量部、又は0.1〜10質量部、さらに好ましくは0.5〜10質量部とすることができる。なお、上記式[1]で表されるエポキシ化合物と、それ以外のエポキシ化合物を併用する場合には、それら全エポキシ化合物100質量部に対する含有量が前記範囲となる。
【0054】
本発明では、上記式[1]で表されるエポキシ化合物と上記硬化触媒とを混合することにより、硬化性組成物が得られる。該硬化性組成物を得るための混合の操作条件は前述したとおりである。
【0055】
本発明では、上記式[1]で表されるエポキシ化合物及び光酸発生剤又は光塩基発生剤を含む硬化性組成物を基板上に塗布し光照射により硬化することができる。また光照射の前後に加熱することもできる。
また、本発明では、上記式[1]で表されるエポキシ化合物及び熱酸発生剤又は熱塩基発生剤を含む硬化性組成物を基板上に塗布し加熱により硬化することができる。
さらに、上記式[1]で表されるエポキシ化合物及び熱酸発生剤と光酸発生剤もしくは熱塩基発生剤と光塩基発生剤を含む硬化性組成物を基板上に塗布し、加熱後に光照射により硬化することができる。
上記の硬化性組成物は溶剤を含むことができる。溶剤は後述の溶剤を用いることができる。
【0056】
本発明の硬化性組成物を基板上に塗布する方法としては、例えば、フローコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、キャスト法、バーコーティング法、カーテンコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、ディッピング法、スリット法などを挙げることができる。
【0057】
本発明の硬化性組成物から形成される塗膜の厚みは、硬化物の用途に応じて、0.01μm〜10mm程度の範囲から選択でき、例えば、フォトレジストに用いる場合は0.05〜10μm(特に0.1〜5μm)程度とすることができ、プリント配線基板に用いる場合は10μm〜5mm(特に100μm〜1mm)程度とすることができ、光学薄膜に用いる場合は0.1〜100μm(特に0.3〜50μm)程度とすることができる。
【0058】
光酸発生剤又は光塩基発生剤を用いる場合の照射又は露光する光としては、例えば、ガンマー線、X線、紫外線、可視光線などが挙げられ、通常、可視光線又は紫外線、特に紫外線が用いられる場合が多い。
光の波長は、例えば、150〜800nm、好ましくは150〜600nm、さらに好ましくは200〜400nm、特に300〜400nm程度である。
照射光量は、塗膜の厚みにより異なるが、例えば、2〜20,000mJ/cm
2、好ましくは5〜5,000mJ/cm
2程度とすることができる。
光源としては、露光する光線の種類に応じて選択でき、例えば、紫外線の場合は低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、重水素ランプ、ハロゲンランプ、レーザー光(ヘリウム−カドミウムレーザー、エキシマレーザーなど)、UV−LEDなどを用いることができる。このような光照射により、前記組成物の硬化反応が進行する。
【0059】
熱酸発生剤又は熱塩基発生剤を用いる場合や、光酸発生剤又は光塩基発生剤を用い光照射後に必要により行われる塗膜の加熱は、例えば、室温(およそ23℃)〜250℃程度で行われる。加熱時間は、3秒以上(例えば、3秒〜5時間程度)の範囲から選択でき、例えば、5秒〜2時間程度である。
【0060】
さらに、パターンや画像を形成する場合(例えば、プリント配線基板などを製造する場合)、基材上に形成した塗膜をパターン露光してもよい。このパターン露光は、レーザー光の走査により行ってもよく、フォトマスクを介して光照射することにより行ってもよい。このようなパターン露光により生成した非照射領域(未露光部)を現像液で現像(又は溶解)することによりパターン又は画像を形成できる。
【0061】
現像液としては、アルカリ水溶液や有機溶剤を用いることができる。
アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液;水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリン等の水酸化四級アンモニウムの水溶液;エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミン等のアミン水溶液などを挙げることができる。
【0062】
前記アルカリ現像液は、10質量%以下の水溶液であることが一般的で、好ましくは0.1〜3質量%の水溶液などが用いられる。さらに上記現像液にアルコール類や界面活性剤を添加して使用することもでき、これらの添加量はそれぞれ、現像液100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。具体的には、0.1〜2.38質量%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等を用いることができる。
【0063】
また、現像液としての有機溶剤は、一般的な有機溶剤を用いることが可能であり、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素類;乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエステル類;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)等のアミド類;アセトニトリル等のニトリル類;アセトン、シクロヘキサノン等のケトン類;メタノール、エタノール、2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のアルコール類などが挙げられる。これらは、単独で又は二種以上の混合物として用いることができる。
中でも、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等を好ましく使用することができる。
【0064】
[溶剤]
上記の硬化性組成物は、必要により溶剤を含むことができる。
溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類;ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル等のヒドロキシエステル類;メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート等のエーテルエステル類;メチルエチルケトン(MEK)、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;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エチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のアルコール類;テトラヒドロフラン(THF)、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エチルメチルエーテル等のエーテル類などが挙げられる。
【0065】
[その他硬化性モノマー]
本発明では、硬化性組成物の粘度調整や硬化性の向上を目的として、カチオン硬化性モノマーとして、ビニル基含有化合物、オキセタニル基含有化合物等を用いることができる。
【0066】
ビニル基含有化合物としては、ビニル基を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル(HEVE)、ジエチレングリコールモノビニルエーテル(DEGV)、2−ヒドロキシブチルビニルエーテル(HBVE)、トリエチレングリコールジビニルエーテル等のビニルエーテル化合物などが挙げられる。また、α位及び/又はβ位にアルキル基、アリル基等の置換基を有するビニル化合物も使用することができる。また、エポキシ基及び/又はオキセタニル基等の環状エーテル基を含むビニルエーテル化合物を使用することができ、例えば、オキシノルボルネンジビニルエーテル、3、3−ジメタノールオキセタンジビニルエーテル等が挙げられる。
また、ビニル基と(メタ)アクリル基を有する化合物を使用することができ、例えば、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチル等が挙げられる。
これらビニル基含有化合物は、単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【0067】
オキセタニル基含有化合物としては、オキセタニル基を有する化合物であれば特に限定されず、3−エチル−3−(ヒドロキシメチル)オキセタン(OXA)、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン(POX)、ビス((3−エチル−3−オキセタニル)メチル)エーテル(DOX)、1,4−ビス(((3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ)メチル)ベンゼン(XDO)、3−エチル−3−(2−エチルヘキシルオキシメチル)オキセタン(EHOX)、3−エチル−3−((3−トリエトキシシリルプロポキシ)メチル)オキセタン(TESOX)、オキセタニルシルセスキオキサン(OX−SQ)、フェノールノボラックオキセタン(PNOX−1009)等のオキセタン化合物などが挙げられる。
また、オキセタニル基と(メタ)アクリル基を有する化合物を使用することができ、例えば、(3−エチル−3−オキセタニル)メチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらのオキセタニル基含有化合物は、単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【0068】
[その他成分]
上記の組成物は、必要に応じて慣用の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、顔料、着色剤、増粘剤、増感剤、消泡剤、レベリング剤、塗布性改良剤、潤滑剤、安定剤(酸化防止剤、熱安定剤、耐光安定剤など)、可塑剤、界面活性剤、溶解促進剤、充填剤、帯電防止剤、硬化剤などが挙げられる。これらの添加剤は単独で又は二種以上組み合わせてもよい。
【0069】
本発明の硬化性組成物には、塗布性を向上させる目的で界面活性剤を添加してもよい。このような界面活性剤は、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。前記界面活性剤は、単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。
これらの界面活性剤の中で、塗布性改善効果の高さからフッ素系界面活性剤が好ましい。フッ素系界面活性剤の具体例としては、例えば、エフトップ(登録商標)EF−301、同EF−303、同EF−352[何れも三菱マテリアル電子化成(株)製]、メガファック(登録商標)F−171、同F−173、同F−482、同R−08、同R−30、同R−90、同BL−20[何れもDIC(株)製]、フロラードFC−430、同FC−431[何れもスリーエムジャパン(株)製]、アサヒガード(登録商標)AG−710[旭硝子(株)製]、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106[何れもAGCセイミケミカル(株)製]等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の硬化性組成物における界面活性剤の添加量は、該硬化性組成物の固形分の含有量に基づいて、0.01〜5質量%、好ましくは0.01〜3質量%、より好ましくは0.01〜2質量%である。
【0070】
本発明の硬化性組成物には、現像後の基板との密着性を向上させる目的で、密着促進剤を添加することができる。これらの密着促進剤としては、例えば、クロロトリメチルシラン、トリクロロ(ビニル)シラン、クロロ(ジメチル)(ビニル)シラン、クロロ(メチル)(ジフェニル)シラン、クロロ(クロロメチル)(ジメチル)シラン等のクロロシラン類;メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、エトキシ(ジメチル)(ビニル)シラン、ジメトキシジフェニルシラン、トリエトキシ(フェニル)シラン、3−クロロ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−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシ(3−(N−ピペリジニル)プロピル)シラン等のアルコキシシラン類;ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチル(トリメチルシリル)アミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類;イミダゾール、インダゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、ウラゾール、チオウラシル等の含窒素ヘテロ環化合物;1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア等の尿素類又はチオ尿素類などを挙げることができる。これら密着促進剤は、単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の硬化性組成物における密着促進剤の添加量は、該硬化性組成物の固形分の含有量に基づいて、通常20質量%以下、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.05〜5質量%である。
【0071】
本発明の硬化性組成物は、増感剤を含んでいてもよい。使用できる増感剤としては、アントラセン、フェノチアゼン、ぺリレン、チオキサントン、ベンゾフェノンチオキサントン等が挙げられる。更に、増感色素としては、チオピリリウム塩系色素、メロシアニン系色素、キノリン系色素、スチリルキノリン系色素、ケトクマリン系色素、チオキサンテン系色素、キサンテン系色素、オキソノール系色素、シアニン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム塩系色素等が例示される。特に好ましいのは、アントラセン系の増感剤であり、カチオン硬化触媒(感放射性カチオン重合開始剤)と併用する事により、感度が飛躍的に向上すると共に、ラジカル重合開始機能も有しており、例えば、カチオン硬化システムとラジカル硬化システムを併用するハイブリッドタイプを採用する場合には、触媒種をシンプルにできる。具体的なアントラセンの化合物としては、ジブトキシアントラセン、ジプロポキシアントラキノン等が有効である。
また、硬化触媒として塩基発生剤を用いる場合の増感剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、アントラキノン類、キサントン類、チオキサントン類、ケタール類、3級アミン類等を挙げることができる。
本発明の硬化性組成物における増感剤の添加量は、該硬化性組成物の固形分の含有量に基づいて、0.01〜20質量%、好ましくは0.01〜10質量%である。
【実施例】
【0074】
以下、実施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、実施例において、試料の調製及び物性の分析に用いた装置及び条件は、以下のとおりである。
【0075】
(1)
1H NMRスペクトル
装置:(株)JEOL RESONANCE製 JNM−ECX300
基準:テトラメチルシラン(0.00ppm)
(2)GC−MS(ガスクロマトグラフ質量分析)
装置:(株)島津製作所製 GCMS−QP2010 Ultra
カラム:アジレント・テクノロジー(株)製 Agilent J&W GCカラム HP−5(長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)
注入量:2.0μL
注入口温度:250℃
カラム温度:40℃(5分間)、20℃/分で300℃まで昇温、300℃(12分間)
(3)粘度
装置:東機産業(株)製 TVE−22L、TVE−25H
(4)融点
装置:(株)リガク製 Thermo plus EVO/TG−DTA TG8120
(5)エポキシ当量
装置:京都電子工業(株)製 電位差自動滴定装置AT−510
(6)曲げ弾性率、撓み
装置:(株)島津製作所製 卓上形精密万能試験機オートグラフAGS−5kNX
(7)比誘電率
装置:キーサイト・テクノロジーズ社製 E4980A プレシジョンLCRメータ
サンプルホルダー:(株)東陽テクニカ製 12962型室温サンプルホルダー
(8)接触角
装置:協和界面科学(株)製 自動接触角計DM−301
測定温度:23℃
(9)オーブン
装置:ヤマト科学(株)製 送風低温恒温器DNF400
(10)撹拌脱泡
装置:(株)シンキー製 自転・公転ミキサー あわとり練太郎(登録商標)ARE−310
(11)スピンコート
装置:ミカサ(株)製 スピンコーター1H−D7
(12)UV硬化
装置:アイグラフィックス(株)製 US5−0201
ランプ:アイグラフィックス(株)製 H02−L41
【0076】
また、略記号は以下の意味を表す。
EHA:2−エチルヘキサン酸[東京化成工業(株)製]
IAA:5,9−ジメチル−2−(1,5−ジメチルヘキシル)デカン酸[日産化学工業(株)製 ファインオキソコール(登録商標)イソアラキン酸]
IPA:2−ヘキシルデカン酸[日産化学工業(株)製 ファインオキソコール(登録商標)イソパルミチン酸]
ISA:2−(4,4−ジメチルペンタン−2−イル)−5,7,7−トリメチルオクタン酸[日産化学工業(株)製 ファインオキソコール(登録商標)イソステアリン酸]
ISAN:8−メチル−2−(4−メチルヘキシル)デカン酸[日産化学工業(株)製 ファインオキソコール(登録商標)イソステアリン酸N]
STA:ステアリン酸[花王(株)製 ルナック(登録商標)S−98]
TMPDA:トリメチロールプロパンジアリルエーテル[Aldrich社製、純度90%]
PETTA:ペンタエリスリトールトリアリルエーテル[Aldrich社製、純度70%]
DMAP:4−ジメチルアミノピリジン[和光純薬工業(株)製]
EDC:1−エチル−3−(3−(ジメチルアミノ)プロピル)カルボジイミド塩酸塩[和光純薬工業(株)製]
mCPBA:m−クロロ過安息香酸[和光純薬工業(株)製、純度70%]
BPA:ビスフェノールA型エポキシ樹脂[三菱化学(株)製 jER(登録商標)828]
HBPA:水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂[三菱化学(株)製 jER(登録商標)YX8000]
CEL:3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル[(株)ダイセル製 セロキサイド2021P]
TMPTG:トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル[ナガセケムテックス(株)製 デナコールEX−321]
TEPIC:トリグリシジルイソシアヌレート[日産化学工業(株)製 TEPIC(登録商標)−S]
DOX:ビス((3−エチル−3−オキセタニル)メチル)エーテル[東亞合成(株)製 アロンオキセタン(登録商標)OXT−221]
MH700:4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸/ヘキサヒドロ無水フタル酸混合物(モル比70:30)[新日本理化(株)製 リカシッド(登録商標)MH−700]
PX4ET:テトラブチルホスホニウムO,O−ジエチルホスホロジチオエート[日本化学工業(株)製 ヒシコーリン(登録商標)PX−4ET]
C101A:ジフェニル(4−(フェニルチオ)フェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート(V)/プロピレンカーボネート溶液[サンアプロ(株)製 CPI(登録商標)−101A]
CDMS:環状ジメチルシリコーンオイル[信越化学工業(株)製 信越シリコーン(登録商標)KF−995]
DMS:ジメチルシリコーンオイル[信越化学工業(株)製 信越シリコーン(登録商標)KF−968]
MPS:メチルフェニルシリコーンオイル[信越化学工業(株)製 信越シリコーン(登録商標)KF−50]
【0077】
[実施例1]2−(4,4−ジメチルペンタン−2−イル)−5,7,7−トリメチルオクタン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(ISA2G)の製造
反応フラスコに、ISA 30.0g(105mmol)、TMPDA 27.6g(正味116mmol)及びジクロロメタン400gを仕込んだ。この溶液へ、DMAP 16.1g(132mmol)及びEDC 25.3g(132mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で2日間撹拌した。この反応液を、1N塩酸及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=95:5(体積比))で精製することで、2−(4,4−ジメチルペンタン−2−イル)−5,7,7−トリメチルオクタン酸2,2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル(ISA2A)34.1gを無色透明液体として得た。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=6.0〜5.8(m,2H),5.3〜5.1(m,4H),4.1〜3.9(m,6H),3.4〜3.2(s,4H),2.2〜0.8(m、40H)
GC−MS(CI):m/z=481(M+1)
【0078】
反応フラスコに、上記ISA2A 33.8g(70mmol)及びクロロホルム740gを仕込んだ。この溶液へ、mCPBA 45.1g(正味183mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で5日間撹拌した。この反応液に、10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液300mLを加えてmCPBAを分解した。この有機層を、5質量%重曹水溶液及び水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶媒グラジエント、ヘキサン:酢酸エチル=90:10から80:20(体積比))で精製することで、目的物である2−(4,4−ジメチルペンタン−2−イル)−5,7,7−トリメチルオクタン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(ISA2G)12.8gを無色透明液体として得た。得られたISA2Gの、粘度は345mPa・s(25℃)、JIS K7236:2009に準じて測定したエポキシ当量は259であった。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=4.0(m,2H),3.7(m,2H),3.5〜3.3(m,6H),3.1(m,2H),2.8(m,2H),2.6(m,2H),1.8〜0.8(m,40H)
GC−MS(CI):m/z=513(M+1)
【0079】
[実施例2]2−(4,4−ジメチルペンタン−2−イル)−5,7,7−トリメチルオクタン酸3−グリシジルオキシ−2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)プロピル(ISA3G)の製造
反応フラスコに、PETTA 50.0g(正味137mmol)及びジクロロメタン660gを仕込んだ。この溶液へ、ISA 41.5g(146mmol)、DMAP 21.4g(175mmol)及びEDC 33.5g(175mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で一晩(およそ16時間)撹拌した。この反応液を、5質量%重曹水溶液で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶媒グラジエント、ヘキサン:酢酸エチル=99:1から95:5(体積比))で精製することで、2−(4,4−ジメチルペンタン−2−イル)−5,7,7−トリメチルオクタン酸3−アリルオキシ−2,2−ビス(アリルオキシメチル)プロピル(ISA3A)40.0gを無色透明液体として得た。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=6.0〜5.8(m,3H),5.3〜5.1(m,6H),4.2〜4.0(m,2H),4.0〜3.9(m,6H),3.5〜3.4(s,6H),2.3〜0.7(m,35H)
GC−MS(CI):m/z=523(M+1)
【0080】
反応フラスコに、上記ISA3A 39.5g(76mmol)及びクロロホルム400gを仕込んだ。この溶液へ、mCPBA 67.0g(正味272mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で5日間撹拌した。この反応液に、10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液500mLを加えてmCPBAを分解した。この有機層を、5質量%重曹水溶液及び水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=90:10(体積比))で精製することで、目的物である2−(4,4−ジメチルペンタン−2−イル)−5,7,7−トリメチルオクタン酸3−グリシジルオキシ−2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)プロピル(ISA3G)31.9gを無色透明液体として得た。得られたISA3Gの、粘度は625mPa・s(25℃)、エポキシ当量は189であった。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=4.2〜4.0(m,2H),3.8〜3.6(m,3H),3.6〜3.4(m,6H),3.4〜3.3(m,3H),3.2〜3.0(m,3H),2.8〜2.7(m,3H),2.6〜2.5(m,3H),2.2〜0.7(m,35H)
GC−MS(CI):m/z=571(M+1)
【0081】
[実施例3]ステアリン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(STA2G)の製造
反応フラスコに、STA 30.0g(105mmol)、TMPDA 27.1g(正味114mmol)及びジクロロメタン400gを仕込んだ。この溶液へ、DMAP 15.5g(127mmol)及びEDC 24.3g(127mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で3日間撹拌した。この反応液を、1N塩酸及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶媒グラジエント、ヘキサン:酢酸エチル=99:1から95:5(体積比))で精製することで、ステアリン酸2,2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル(STA2A)44.6gを白色粉体として得た。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=6.0〜5.8(m,2H),5.3〜5.1(m,4H),4.1〜3.9(m,6H),3.4〜3.3(s,4H),2.4〜2.2(m,2H),1.8〜0.8(m,38H)
GC−MS(CI):m/z=481(M+1)
【0082】
反応フラスコに、上記STA2A 44.6g(93mmol)及びクロロホルム740gを仕込んだ。この溶液へ、mCPBA 59.5g(正味241mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で3日間撹拌した。この反応液に、10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液300mLを加えてmCPBAを分解した。この有機層を、5質量%重曹水溶液で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=85:15(体積比))で精製することで、目的物であるステアリン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(STA2G)33.4gを白色粉体として得た。得られたSTA2Gの、融点は34℃、エポキシ当量は257であった。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=4.1〜4.0(m,2H),3.8〜3.6(m,2H),3.5〜3.3(m,6H),3.2〜3.0(m,2H),2.8〜2.7(m,2H),2.7〜2.5(m,2H),2.4〜2.2(m,2H),1.9〜0.8(m,38H)
GC−MS(CI):m/z=513(M+1)
【0083】
[実施例4]8−メチル−2−(4−メチルヘキシル)デカン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(ISAN2G)の製造
反応フラスコに、ISAN 30.0g(105mmol)、TMPDA 27.6g(正味116mmol)及びジクロロメタン400gを仕込んだ。この溶液へ、DMAP 15.5g(127mmol)及びEDC 24.3g(127mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で30時間撹拌した。この反応液を、1N塩酸及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶媒グラジエント、ヘキサン:酢酸エチル=99:1から95:5(体積比))で精製することで、8−メチル−2−(4−メチルヘキシル)デカン酸2,2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル(ISAN2A)29.0gを無色透明液体として得た。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=6.0〜5.8(m,2H),5.3〜5.1(m,4H),4.1〜3.9(m,6H),3.4〜3.2(s,4H),2.5〜2.3(m,1H),1.7〜0.7(m,39H)
GC−MS(CI):m/z=481(M+1)
【0084】
反応フラスコに、上記ISAN2A 28.9g(60mmol)及びクロロホルム740gを仕込んだ。この溶液へ、mCPBA 38.5g(正味156mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で5日間撹拌した。この反応液に、10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液300mLを加えてmCPBAを分解した。この有機層を、5質量%重曹水溶液及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=95:5(体積比))で精製することで、目的物である8−メチル−2−(4−メチルヘキシル)デカン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(ISAN2G)7.7gを無色透明液体として得た。得られたISAN2Gの、粘度は114mPa・s(25℃)、エポキシ当量は265であった。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=4.1〜3.9(m,2H),3.8〜3.6(m,2H),3.4〜3.2(m,6H),3.2〜3.0(m,2H),2.8〜2.7(m,2H),2.6〜2.5(m,2H),2.5〜0.6(m,40H)
GC−MS(CI):m/z=513(M+1)
【0085】
[実施例5]2−ヘキシルデカン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(IPA2G)の製造
反応フラスコに、IPA 50.0g(195mmol)、TMPDA 50.1g(正味210mmol)及びジクロロメタン660gを仕込んだ。この溶液へ、DMAP 28.5g(233mmol)及びEDC 44.9g(234mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で2日間撹拌した。この反応液を、1N塩酸及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=95:5(体積比))で精製することで、2−ヘキシルデカン酸2,2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル(IPA2A)56.0gを無色透明液体として得た。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=6.0〜5.8(m,2H),5.3〜5.2(m,2H),5.2〜5.1(m,2H),4.1〜4.0(s,2H),4.0〜3.9(m,4H),3.4〜3.3(s,4H),2.4〜2.2(m,1H),1.7〜1.5(m、2H),1.5〜1.3(4H),1.3〜1.2(m,20H),1.0〜0.8(m,9H)
GC−MS(CI):m/z=453(M+1)
【0086】
反応フラスコに、上記IPA2A 56.0g(124mmol)及びクロロホルム740gを仕込んだ。この溶液へ、mCPBA 79.2g(正味321mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で5日間撹拌した。この反応液に、10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液300mLを加えてmCPBAを分解した。この有機層を、5質量%重曹水溶液及び水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=75:25(体積比))で精製することで、目的物である2−ヘキシルデカン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(IPA2G)45.7gを無色透明液体として得た。得られたIPA2Gの、粘度は61mPa・s(25℃)、エポキシ当量は228であった。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=4.1〜3.9(m,2H),3.8〜3.6(m,2H),3.5〜3.2(m,6H),3.2〜3.0(m,2H),2.8〜2.7(m,2H),2.6〜2.5(m,2H),2.5〜0.7(m,36H)
GC−MS(CI):m/z=541(M+1)
【0087】
[実施例6]5,9−ジメチル−2−(1,5−ジメチルヘキシル)デカン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(IAA2G)の製造
反応フラスコに、ISA 30.0g(96mmol)、TMPDA 25.1g(正味105mmol)及びジクロロメタン400gを仕込んだ。この溶液へ、DMAP 14.1g(115mmol)及びEDC 22.1g(115mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で2日間撹拌した。この反応液を、1N塩酸及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶媒グラジエント、ヘキサン:酢酸エチル=100:0から95:5(体積比))で精製することで、5,9−ジメチル−2−(1,5−ジメチルヘキシル)デカン酸2,2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル(IAA2A)24.3gを無色透明液体として得た。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=6.0〜5.8(m,2H),5.3〜5.1(m,4H),4.1〜3.9(m,6H),3.4〜3.3(s,4H),2.5〜0.7(m,44H)
GC−MS(CI):m/z=509(M+1)
【0088】
反応フラスコに、上記IAA2A 24.2g(48mmol)及びクロロホルム740gを仕込んだ。この溶液へ、mCPBA 30.5g(正味124mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で5日間撹拌した。この反応液に、10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液300mLを加えてmCPBAを分解した。この有機層を、5質量%重曹水溶液及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶媒グラジエント、ヘキサン:酢酸エチル=99:1から95:5(体積比))で精製することで、目的物である5,9−ジメチル−2−(1,5−ジメチルヘキシル)デカン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(IAA2G)18.7gを無色透明液体として得た。得られたIAA2Gの、粘度は217mPa・s(25℃)、エポキシ当量は295であった。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=4.1〜3.9(m,2H),3.8〜3.6(m,2H),3.5〜3.2(m,6H),3.2〜3.0(m,2H),2.9〜2.7(m,2H),2.6〜2.4(m,2H),2.4〜0.5(m,44H)
GC−MS(CI):m/z=541(M+1)
【0089】
[実施例7]2−エチルヘキサン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(EHA2G)の製造
反応フラスコに、EHA 30.0g(210mmol)、TMPDA 53.5g(正味250mmol)及びジクロロメタン300gを仕込んだ。この溶液へ、DMAP 30.5g(250mmol)及びEDC 47.9g(250mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で2日間撹拌した。この反応液を、1N塩酸及び5質量%食塩水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(溶媒グラジエント、ヘキサン:酢酸エチル=99:1から95:5(体積比))で精製することで、2−エチルヘキサン酸2,2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル(EHA2A)58.9gを無色透明液体として得た。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=6.0〜5.8(m,2H),5.4〜5.1(m,4H),4.1〜3.9(m,6H),3.4〜3.2(s,4H),2.4〜2.2(m,1H),1.8〜1.2(m,10H),1.0〜0.8(m,9H)
GC−MS(CI):m/z=341(M+1)
【0090】
反応フラスコに、上記EHA2A 58.8g(170mmol)及びクロロホルム500gを仕込んだ。この溶液へ、mCPBA 110.8g(正味642mmol)を撹拌しながら加え、室温(およそ23℃)で5日間撹拌した。この反応液に、10質量%チオ硫酸ナトリウム水溶液300mLを加えてmCPBAを分解した。この有機層を、5質量%重曹水溶液及び水で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=99:1(体積比))で精製することで、目的物である2−エチルヘキサン酸2,2−ビス(グリシジルオキシメチル)ブチル(EHA2G)21.6gを無色透明液体として得た。得られたEHA2Gの、粘度は170mPa・s(25℃)、エポキシ当量は210であった。
1H NMR(300MHz,CDCl
3):δ=4.0(m,2H),3.7(m,2H),3.5〜3.3(m,6H),3.1(m,2H),2.8〜2.7(m,2H),2.6〜2.5(m,2H),2.4〜2.2(m,1H),1.7〜1.4(m,6H),1.4〜1.2(m,4H),1.0〜0.8(m,9H)
GC−MS(CI):m/z=373(M+1)
【0091】
[実施例8〜10、比較例1〜3]シリコーンへの溶解性
実施例1乃至3で得られたISA2G、ISA3G及びSTA2G、並びに汎用のエポキシ化合物であるBPA、HBPA及びCELについて、各種シリコーンへの溶解性を評価した。
各エポキシ化合物を、その濃度が10質量%、20質量%及び50質量%となるように表1に記載の各種シリコーンと混合した。これを室温(およそ23℃)で5分間撹拌した後、目視で溶解状態を確認し、以下の基準に従って評価した。結果を表1に併せて示す。
[溶解性評価基準]
A:全ての濃度において溶解した
B:50質量%では溶解しなかったが、10質量%及び20質量%では溶解した
C:20質量%及び50質量%では溶解しなかったが、10質量%では溶解した
D:全ての濃度において溶解しなかった
【0092】
【表1】
【0093】
表1に示すように、本発明のエポキシ化合物は、CDMSに対し50質量%(すなわちCDMSに対し同質量)で溶解した(実施例8〜10)。中でも、ISA2Gは、各種シリコーンに対し10質量%以上の溶解性を示した(実施例8)。
一方、汎用のエポキシ化合物であるBPA、HBPA及びCELは、何れのシリコーンに対しても10質量%でも溶解しなかった(比較例1〜3)。
以上のように、本発明のエポキシ化合物は、シリコーンに対し良好な溶解性を有することが確認された。
【0094】
[実施例11〜16、比較例4〜6]硬化物の作製
表2に記載のエポキシ化合物100質量部に、硬化剤としてMH700をエポキシ化合物のエポキシ基と等モル量、及び硬化促進剤としてPX4ET 1質量部を加えた。この混合物を、減圧下、室温(およそ23℃)で30分間撹拌することで脱泡し、硬化性組成物1乃至9を調製した。
各硬化性組成物を、厚さ3mmのコの字型のシリコーンゴム製スペーサーとともに、予めオプツール(登録商標)DSX[ダイキン工業(株)製]で離型処理したガラス基板2枚で挟み込んだ。これを、100℃のオーブンで2時間加熱(予備硬化)し、その後150℃まで昇温して5時間加熱(本硬化)した。徐冷した後、ガラス基板を取り去り、厚さ3mmの各硬化物を得た。
得られた硬化物について、吸水率、曲げ弾性率及び撓みを評価した。なお、各物性値は以下の手順で測定した。結果を表2に併せて示す。
【0095】
[吸水率]
JIS K−6911:2006に準じて測定した。具体的には、まず、前処理として、オイルバスで50℃に保ったガラス容器中で試験片(30×30×3mm)を24時間乾燥した。この試験片をデシケーター内で20℃まで冷却し、その質量(W
1[g])を量った。次に、この試験片を沸騰した蒸留水中に100時間浸漬してから取り出し、20℃の流水中で30分間冷却して水分を拭き取った後、直ちに吸水後の質量(W
2[g])を量った。これらの値から、以下の式によって吸水率を算出した。
吸水率[%]=(W
2−W
1)÷W
1×100
【0096】
[曲げ弾性率]
JIS K−6911:2006に準じて測定した。具体的には、支点間距離64mmで支えた試験片(80×10×3mm)の中央に加圧くさびで荷重を加え、荷重−撓み曲線の直線部分の勾配F/Y[N/mm]を求めた。これと、支点間距離L[mm]、試験片の幅W[mm]及び厚さh[mm]の値から、以下の式によって曲げ弾性率を算出した。
曲げ弾性率[MPa]=(L
3÷4Wh
3)×(F/Y)
【0097】
[撓み]破断点の撓み(押し込み距離)。>30は破断前に落下。
【0098】
【表2】
【0099】
表2に示すように、本発明のエポキシ化合物を用いて得られる硬化物は、吸水率が0.5〜1.8%と低く、また撓みが30mm超であり可撓性が高いことが確認された(実施例11〜16)。特に、分岐アルキル鎖を有するエポキシ化合物は、1%以下の吸水率を示した(実施例11、12、14〜16)。
一方、汎用のエポキシ化合物であるBPA、CEL及びTMPTGは、何れも撓みが小さく可撓性が低かった(比較例4〜6)。さらに、CEL及びTMPTGでは、吸水率が3%近くと高く、吸水し易いとする結果が得られた(比較例5、6)。
【0100】
[実施例17〜21、比較例7、8]硬化物の比誘電率
実施例11乃至13、15及び16、並びに比較例5及び6で得られた硬化性組成物1乃至3、5、6、8及び9について、シリコーンゴム製スペーサーの厚さを0.5mmに変更した以外は実施例11と同様にして、厚さ0.5mmの各硬化物を得た。
得られた硬化物について、比誘電率を評価した。比誘電率は、ホルダーの電極間に挟み込んだ試験片に、1V、1MHzの電圧を印加した際の静電容量Cpを測定し、同条件で測定した空気の静電容量C
0で除して算出した。結果を表3に併せて示す。
【0101】
【表3】
【0102】
表3に示すように、本発明のエポキシ化合物を用いて得られる硬化物は、汎用のエポキシ化合物であるCEL及びTMPTGを用いて得られる硬化物と比較して、低い比誘電率を示した(実施例17〜21及び比較例7、8)。中でも、ISA2Gは2.69と極めて低い誘電率を示した(実施例17)。
【0103】
[実施例22〜27、比較例9、10]硬化物の作製2
表4に記載の種類、量のエポキシ化合物を使用した以外は実施例11と同様にして、厚さ3mmの各硬化物を得た。
得られた硬化物について、比誘電率及び吸水率を実施例17及び実施例11に記載の方法により評価した。結果を表4に併せて示す。
【0104】
【表4】
【0105】
表4に示すように、本発明のエポキシ化合物を汎用のエポキシ化合物に添加することで、添加量に応じてその硬化物の比誘電率を低減できることが確認された(比較例9及び実施例22〜24、比較例10及び実施例25〜27)。また、吸水率の比較的高い汎用のエポキシ化合物に添加した場合には、添加量に応じてその硬化物の吸水率を低減できることが確認された(比較例10及び実施例25〜27)。
【0106】
[実施例28〜32、比較例11〜14]硬化物の接触角
表5に記載の種類、量のエポキシ化合物又はカチオン硬化性モノマーに、光酸発生剤としてC101A 2質量部を加えた。この混合物を、撹拌脱泡(2,000rpm、10分間、さらに1,000rpm、10分間)し、硬化性組成物17乃至23を調製した。
各硬化性組成物を、予めUVオゾン処理したガラス基板上にスピンコート(1,500rpm、30秒間)した。得られた塗布膜を、空気雰囲気下、照度20mW/cm
2(波長365nm)のUV光を50秒間露光し、さらに100℃のオーブンで1時間加熱(ポストキュア)することで、各硬化膜を得た。
得られた硬化膜について、水接触角を評価した。水接触角は、23℃に保たれた室内において、各硬化膜の表面にイオン交換水1μLを付着させ、その5秒後の接触角をθ/2法により5回測定し、その平均値を接触角値とした。結果を表5に併せて示す。
【0107】
【表5】
【0108】
表5に示すように、本発明のエポキシ化合物を用いて得られる硬化物は、汎用のエポキシ化合物であるHBPA、CEL及びTMPTGを用いて得られる硬化物と比較して、高い水接触角を示した(実施例28及び比較例11〜13)。また、本発明のエポキシ化合物を汎用のエポキシ化合物に添加した場合においても、その硬化物は未添加のものと比較して高い水接触角を示した(実施例29〜31及び比較例11〜13)。
さらに、本発明のエポキシ化合物を用いて得られる硬化物は、汎用のオキセタン化合物であるDOXを用いて得られる硬化物と比較して、高い水接触角を示した(実施例28及び比較例14)。また、本発明のエポキシ化合物を汎用のオキセタン化合物に添加した場合においても、その硬化物は未添加のものと比較して高い水接触角を示した(実施例32及び比較例14)。