(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177561
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光学レンズ、または赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光導波路に用いる顔料組成物、膜、光学レンズ、光導波路。
(51)【国際特許分類】
C08L 101/00 20060101AFI20231207BHJP
G02B 1/04 20060101ALI20231207BHJP
C09B 7/08 20060101ALI20231207BHJP
G02B 5/22 20060101ALN20231207BHJP
【FI】
C08L101/00
G02B1/04
C09B7/08
G02B5/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022090295
(22)【出願日】2022-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】000222118
【氏名又は名称】東洋インキSCホールディングス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】三上 譲司
(72)【発明者】
【氏名】平佐 美幸
(72)【発明者】
【氏名】田川 文菜
【テーマコード(参考)】
2H148
4J002
【Fターム(参考)】
2H148CA04
2H148CA12
2H148CA17
4J002AA06W
4J002BG07W
4J002BP03X
4J002DA076
4J002DA086
4J002DA106
4J002DA116
4J002EN047
4J002EN127
4J002EN137
4J002ER007
4J002ET007
4J002EU026
4J002EU117
4J002EU187
4J002EU197
4J002EW017
4J002EY016
4J002FB086
4J002FD096
4J002FD147
4J002FD200
4J002FD20X
4J002GP00
4J002GP01
4J002HA05
(57)【要約】 (修正有)
【課題】本発明は、900~1600nmの光線を用いた赤外線センサ又は赤外線通信機器用の光学レンズ又は光導波路に用いる高屈折率材料の用途において、高屈折率であり、透明性、耐熱性、及び耐光性に優れた顔料組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光学レンズ、または赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光導波路に用いる顔料組成物であって、顔料および樹脂を含み、顔料が、下記構造の化合物を含む、特定の化合物群から選ばれる少なくとも1種を含む、顔料組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光学レンズ、または赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光導波路に用いる顔料組成物であって、
顔料および樹脂を含み、顔料は、下記一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、顔料組成物。
一般式(1)
【化1】
一般式(4)
【化2】
(**は窒素原子との結合手を表す)
[一般式(1)中、R
1とR
2は、それぞれ独立して、水素原子、一般式(4)で表される基、配位子を持つ金属原子を表す。R
1とR
2が同時に水素であることはない。
X
101~X
112はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシル基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、アミノ基、置換基を有していてもよいアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、または、-SO
3H、-COOH、これら酸性基の1価~3価の金属塩もしくはアルキルアンモニウム塩を表す。X
101~X
112で示される基のうち隣り合う2個の基は、連結してそれぞれが結合する炭素原子と共に5員環又は6員環を形成してもよい。]
【化3】
[一般式(2)および(3)中、X
1~X
40はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシル基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、アミノ基、置換基を有していてもよいアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、または、-SO
3H、-COOH、これら酸性基の1価~3価の金属塩もしくはアルキルアンモニウム塩を表す。X
1~X
40で示される基のうち隣り合う2個の基は、連結してそれぞれが結合する炭素原子と共に5員環又は6員環を形成してもよい。
Mは、金属原子を表す。]
【請求項2】
Mが2価の金属原子であることを特徴とする請求項1に記載の顔料組成物。
【請求項3】
顔料の含有率が、顔料組成物における固形分の全質量を基準として30質量%以上である、請求項1または2に記載の顔料組成物。
【請求項4】
さらに、硬化剤及び溶剤を含む、請求項1または2に記載の顔料組成物。
【請求項5】
請求項1または2に記載の顔料組成物を含む膜。
【請求項6】
請求項1または2に記載の顔料組成物を含む、光学レンズ。
【請求項7】
請求項1または2に記載の顔料組成物を含む、光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光学レンズ、または赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光導波路に用いる顔料組成物、並びにその顔料組成物を含む膜、光学レンズ、及び光導波路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、CCD、CMOS等のセンサー素子や、ディスプレイ等の表示素子に用いられるガラス、フィルム及びシートの表面には、無機物又は有機物からなる表面保護層が設けられている。近年では、前記の表面保護層に、反射防止や光導波等の機能を付与する目的で、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した被覆層等が用いられている。このうち高屈折率層には、チタニア、ジルコニア、アルミナ等のセラミックスを蒸着等により形成した高屈折率無機膜や、芳香族含有樹脂からなる高屈折率有機膜が、目的に応じて用いられている。しかし、高屈折率無機膜を用いた場合、基材密着性の不足や、膜の脆弱性等の課題があった。よって、近年では高屈折率有機膜が広く使用されている。
【0003】
また、次世代ディスプレイとして注目されている有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELという。)パネルは、外部からの水分やガスの浸透による有機EL素子の劣化を防止するために、酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ等からなる無機層と、アクリル樹脂やエポキシ樹脂を主成分とした有機系封止材からなる有機層との積層構造を有する。これらの無機層と有機層とは交互に積層される。ここで、無機層と有機層との屈折率差が小さいほど光の取り出し効率が向上するため、有機層の屈折率は高い方がよい。よって、高屈折率の有機系封止材が求められている。
【0004】
さらに、近年、三次元造形装置を用いた成形体が医療分野、光学分野等で広く使用されている。三次元造形に用いる造形用樹脂としては、光硬化性樹脂が用いられている(特許文献1、2)。特に医療機器、顕微鏡、各種カメラ等に用いられるレンズの成形体においては、レンズの薄型化のために、高屈折率の光造形用樹脂が求められている。
【0005】
上述のような表面保護層用の高屈折率有機材料、有機ELパネルの有機系封止剤、光造形用樹脂としては、硫黄を含有する樹脂や、芳香環が共役した構造を有するフルオレンのような樹脂が知られている(特許文献2、3、4)。
【0006】
昨今では、夜間に被写体を撮影するための固体撮像素子、距離測定に用いるLidarなどの赤外線センサ、光導波路に光を伝搬させて使用する赤外線通信機器など、近赤外線を用いたセンシングや通信が広く普及しつつある。これらの光線を集光するためのレンズ等には、近赤外領域において高屈折率である光学材料を用いることが重要である。
【0007】
特許文献5には、可視光を遮蔽し近赤外線を透過させる、赤外線透過フィルタなどの製造に用いられる組成物と、それを用いて得られる膜が開示されており、その膜が、波長800nm以上の範囲において高屈折率となることが記載されている。しかし、特許文献5に記載された材料は、900nmより短波長の領域で屈折率が極大となっている。そのため、近赤外線を用いたセンシングや通信の中でも近年特に広く利用されている900~1600nmの波長領域における屈折率には、改善の余地がある。また、用いる色素の分散性が十分でないため、組成物により得られる膜の透明性の面で課題が残る。
【0008】
特許文献6には、近赤外領域において高屈折率及び高透過率を示す、有機色素を含む光学部材用膜状物が開示されているが、色素の添加量が非常に少なく、十分に高い屈折率は得られていない。
【0009】
特許文献7には、近赤外領域において高屈折率及び高透過率を示す、熱可塑性樹脂と色材とを含む樹脂組成物が開示されているが、耐光性や耐熱性が十分でなく、実用性の観点で問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2011-157543号公報
【特許文献2】特開2019-019245号公報
【特許文献3】特開2000-281787号公報
【特許文献4】特開2011-168721号公報
【特許文献5】国際公開第2019/065475号
【特許文献6】国際公開第2020/085499号
【特許文献7】国際公開第2020/138050号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
近赤外線を用いたセンシングや通信の中でも、近年特に広く普及しつつある900~1600nmの光線を用いたセンシングや通信において、これらの光線を集光するための光学レンズや、これらの光線を伝搬させる光導波路には、高屈折率で、高い透明性及び耐性を持つ光学材料を用いることが重要である。
しかしながら、現状では十分な耐性を有する高屈折率材料の開発は進んでいなかった。
【0012】
本発明は、以上の課題に鑑み、900~1600nmの光線を用いた赤外線センサ又は赤外線通信機器用の光学レンズ又は光導波路に用いる高屈折率材料の用途において、高屈折率であり、透明性、耐熱性、及び耐光性に優れた顔料組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
すなわち本発明は、赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光学レンズ、または赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光導波路に用いる顔料組成物であって、
顔料および樹脂を含み、顔料は、下記一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、顔料組成物に関する。
【0014】
一般式(1)
【0015】
【0016】
一般式(4)
【0017】
【0018】
(**は窒素原子との結合手を表す)
[一般式(1)中、R1とR2は、それぞれ独立して、水素原子、一般式(4)で表される基、配位子を持つ金属原子を表す。R1とR2が同時に水素であることはない。
X101~X112はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシル基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、アミノ基、置換基を有していてもよいアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、または、-SO3H、-COOH、これら酸性基の1価~3価の金属塩もしくはアルキルアンモニウム塩を表す。X101~X112で示される基のうち隣り合う2個の基は、連結してそれぞれが結合する炭素原子と共に5員環又は6員環を形成してもよい。]
【0019】
【0020】
[一般式(2)および(3)中、X1~X40はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシル基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、アミノ基、置換基を有していてもよいアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、または、-SO3H、-COOH、これら酸性基の1価~3価の金属塩もしくはアルキルアンモニウム塩を表す。X1~X40で示される基のうち隣り合う2個の基は、連結してそれぞれが結合する炭素原子と共に5員環又は6員環を形成してもよい。
Mは、金属原子を表す。]
【0021】
本発明は、Mが2価の金属原子であることを特徴とする上記顔料組成物に関する。
本発明は、顔料の含有率が、顔料組成物における固形分の全質量を基準として30質量%以上である、上記顔料組成物に関する。
【0022】
本発明は、さらに、硬化剤及び溶剤を含む、上記顔料組成物に関する。
【0023】
本発明は、上記顔料組成物を含む膜に関する。
【0024】
本発明は、上記顔料組成物を含む、光学レンズに関する。
【0025】
本発明は、上記顔料組成物を含む、光導波路に関する。
【発明の効果】
【0026】
上記の本発明によれば、赤外線センサ又は赤外線通信機器用の光学レンズ又は光導波路に用いる高屈折率材料の用途において、900~1600nmの波長領域においてとりわけ高屈折率であり、透明性、耐熱性、及び耐光性に優れる高屈折率材料用顔料組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【
図1】
図1は、本発明の一実施形態の赤外吸収スペクトルを示す。
【
図2】
図2は、本発明の一実施形態の赤外吸収スペクトルを示す。
【
図3】
図3は、本発明の一実施形態の赤外吸収スペクトルを示す。
【
図4】
図4は、本発明の一実施形態の赤外吸収スペクトルを示す。
【
図5】
図5は、本発明の一実施形態の赤外吸収スペクトルを示す。
【
図6】
図6は、本発明の一実施形態の赤外吸収スペクトルを示す。
【
図7】
図7は、本発明の一実施形態の赤外吸収スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【0028】
<本発明の顔料組成物について>
本発明の、赤外線センサ又は赤外線通信機器用の光学レンズ又は光導波路に用いる顔料組成物は、顔料として、下記一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、顔料組成物である。
【0029】
<一般式(1)で表される化合物>
一般式(1)で表される化合物について説明する。
【0030】
一般式(1)
【0031】
【0032】
一般式(4)
【0033】
【0034】
(**は窒素原子との結合手を表す)
一般式(1)中、R1とR2は、それぞれ独立して、水素原子、一般式(4)で表される基、配位子を持つ金属原子を表す。R1とR2が同時に水素であることはない。
X101~X112はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシル基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、アミノ基、置換基を有していてもよいアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、または、-SO3H、-COOH、これら酸性基の1価~3価の金属塩もしくはアルキルアンモニウム塩を表す。X101~X112で示される基のうち隣り合う2個の基は、連結してそれぞれが結合する炭素原子と共に5員環又は6員環を形成してもよい。
【0035】
置換基を有してもよいアルキル基の「アルキル基」は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、n-へキシル基、n-オクチル基、ステアリル基、2-エチルへキシル基等の直鎖又は分岐アルキル基が挙げられる。
「置換基を有するアルキル基」は、例えば、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、2,2-ジブロモエチル基、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル基、2-エトキシエチル基、2-ブトキシエチル基、2-ニトロプロピル基、ベンジル基、4-メチルベンジル基、4-tert-プチルベンジル基、4-メトキシベンジル基、4-ニトロベンジル基、2,4-ジクロロベンジル基等が挙げられる。
【0036】
置換基を有してもよいアリール基の「アリール基」は、例えば、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基(アントラセニル基)等が挙げられる。
「置換基を有するアリール基」は、例えば、p-メチルフェニル基、p-ブロモフェニル基、p-ニトロフェニル基、p-メトキシフェニル基、2,4-ジクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2-アミノフェニル基、2-メチル-4-クロロフェニル基、4-ヒドロキシ-1-ナフチル基、6-メチル-2-ナフチル基、4,5,8-トリクロロ-2-ナフチル基、アントラキノニル基、2-アミノアントラキノニル基等が挙げられる。
【0037】
置換基を有してもよいアルコキシル基の「アルコキシル基」は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、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、tert-ブトキシ基、ネオペンチルオキシ基、2,3-ジメチル-3-ペンチルオキシ、n-へキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、ステアリルオキシ基、2-エチルへキシルオキシ基等の直鎖又は分岐アルコキシル基が挙げられる。
「置換基を有するアルコキシル基」は、例えば、トリクロロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、2,2,2-トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3-テトラフルオロプロポキシ基、2,2-ジトリフルオロメチルプロポキシ基、2-エトキシエトキシ基、2-ブトキシエトキシ基、2-ニトロプロポキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。
【0038】
置換基を有してもよいアリールオキシ基の「アリールオキシ基」は、例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基、アンスリルオキシ基等が挙げられ、「置換基を有するアリールオキシ基」は、例えば、p-メチルフェノキシ基、p-ニトロフェノキシ基、p-メトキシフェノキシ基、2,4-ジクロロフェノキシ基、ペンタフルオロフェノキシ基、2-メチル-4-クロロフェノキシ基等が挙げられる。
「置換基を有してもよいアリールアルキル基」は、例えば、ベンジル基、2―フェニルプロパン―イル基、スチリル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基等が挙げられる。
【0039】
置換基を有してもよいシクロアルキル基の「シクロアルキル基」は、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、アダマンチル基等が挙げられる。
「置換基を有するシクロアルキル基」は、例えば、2,5-ジメチルシクロペンチル基、4-tert-ブチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
【0040】
置換基を有してもよいアルキルチオ基の「アルキルチオ基」は、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、デシルチオ基、ドデシルチオ基、オクタデシルチオ基等が挙げられる。
「置換基を有するアルキルチオ基」は、例えば、メトキシエチルチオ基、アミノエチルチオ基、ベンジルアミノエチルチオ基、メチルカルボニルアミノエチルチオ基、フェニルカルボニルアミノエチルチオ基等が挙げられる。
【0041】
置換基を有してもよいアリールチオ基の「アリールチオ基」は、例えば、フェニルチオ基、1-ナフチルチオ基、2-ナフチルチオ基、9-アンスリルチオ基等が挙げられる。
「置換基を有するアリールチオ基」は、例えば、クロロフェニルチオ基、トリフルオロメチルフェニルチオ基、シアノフェニルチオ基、ニトロフェニルチオ基、2-アミノフェニルチオ基、2-ヒドロキシフェニルチオ基等が挙げられる。
【0042】
置換基を有していてもよいアルキルアミノ基の「アルキルアミノ基」は、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、ドデシルアミノ基、オクタデシルアミノ基、イソプロピルアミノ基、イソブチルアミノ基、イソペンチルアミノ基、sec-ブチルアミノ基、tert-ブチルアミノ基、sec-ペンチルアミノ基、tert-ペンチルアミノ基、tert-オクチルアミノ基、ネオペンチルアミノ基、シクロプロピルアミノ基、シクロブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、シクロヘプチルアミノ基、シクロオクチルアミノ基、シクロドデシルアミノ基、1-アダマンタミノ基、2-アダマンタミノ基等が挙げられる。
【0043】
置換基を有していてもよいアリールアミノ基の「アリールアミノ基」は、例えば、アニリノ基、1-ナフチルアミノ基、2-ナフチルアミノ基、o-トルイジノ基、m-トルイジノ基、p-トルイジノ基、2-ビフェニルアミノ基、3-ビフェニルアミノ基、4-ビフェニルアミノ基、1-フルオレンアミノ基、2-フルオレンアミノ基、2-チアゾールアミノ基、p-ターフェニルアミノ基等が挙げられる
【0044】
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
【0045】
酸性基としては、-SO3H、-COOHが挙げられ、これら酸性基の1価~3価の金属塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、アルミニウム塩等が挙げられる。また、酸性基のアルキルアンモニウム塩としては、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン等の長鎖モノアルキルアミンのアンモニウム塩、パルミチルトリメチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、ジラウリルジメチルアンモニウム、ジステアリルジメチルアンモニウム塩等の4級アルキルアンモニウム塩が挙げられる。
【0046】
上記の置換基の内、X101~X112として好ましい置換基としては、水素原子、メトキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
X101~X112で示される基のうち隣り合う2個の基は連結してそれぞれが結合する炭素原子とともに5員環又は6員環を形成してもよい。該5員環又は6員環は置換基を有していてもよい。このような5員環としては、シクロペンテン環、シクロペンタジエン環、イミダゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、イソキサゾール環、チオフェン環、フラン環、ピロール環等が挙げられ、また6員環としては、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、ベンゼン環、ピリジン環、ピペラジン環、ピペリジン環、モルフォリン環、ピラジン環、ピロン環、ピロリジン環等が挙げられる。
【0047】
<一般式(2)または一般式(3)で表される化合物>
本発明の一般式(2)または一般式(3)で表される化合物について説明する。
【0048】
【0049】
[式中、X1~X40はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルコキシル基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、アミノ基、置換基を有していてもよいアルキルアミノ基、置換基を有していてもよいアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、または、-SO3H、-COOH、これら酸性基の1価~3価の金属塩もしくはアルキルアンモニウム塩を表す。X1~X40で示される基のうち隣り合う2個の基は、連結してそれぞれが結合する炭素原子と共に5員環又は6員環を形成してもよい。
Mは、金属原子を表す。]
【0050】
置換基を有してもよいアルキル基の「アルキル基」は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、n-へキシル基、n-オクチル基、ステアリル基、2-エチルへキシル基等の直鎖又は分岐アルキル基が挙げられる。「置換基を有するアルキル基」は、例えば、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、2,2-ジブロモエチル基、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル基、2-エトキシエチル基、2-ブトキシエチル基、2-ニトロプロピル基、ベンジル基、4-メチルベンジル基、4-tert-プチルベンジル基、4-メトキシベンジル基、4-ニトロベンジル基、2,4-ジクロロベンジル基等が挙げられる。
【0051】
置換基を有してもよいアリール基の「アリール基」は、例えば、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基等が挙げられる。
「置換基を有するアリール基」は、例えば、p-メチルフェニル基、p-ブロモフェニル基、p-ニトロフェニル基、p-メトキシフェニル基、2,4-ジクロロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2-アミノフェニル基、2-メチル-4-クロロフェニル基、4-ヒドロキシ-1-ナフチル基、6-メチル-2-ナフチル基、4,5,8-トリクロロ-2-ナフチル基、アントラキノニル基、2-アミノアントラキノニル基等が挙げられる。
【0052】
置換基を有してもよいアルコキシル基の「アルコキシル基」は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、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、tert-ブトキシ基、ネオペンチルオキシ基、2,3-ジメチル-3-ペンチルオキシ、n-へキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、ステアリルオキシ基、2-エチルへキシルオキシ基等の直鎖又は分岐アルコキシル基が挙げられる。
「置換基を有するアルコキシル基」は、例えば、トリクロロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、2,2,2-トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3-テトラフルオロプロポキシ基、2,2-ジトリフルオロメチルプロポキシ基、2-エトキシエトキシ基、2-ブトキシエトキシ基、2-ニトロプロポキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられる。
【0053】
置換基を有してもよいアリールオキシ基の「アリールオキシ基」は、例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基、アンスリルオキシ基等が挙げられ、「置換基を有するアリールオキシ基」は、例えば、p-メチルフェノキシ基、p-ニトロフェノキシ基、p-メトキシフェノキシ基、2,4-ジクロロフェノキシ基、ペンタフルオロフェノキシ基、2-メチル-4-クロロフェノキシ基等が挙げられる。
「置換基を有してもよいアリールアルキル基」は、例えば、ベンジル基、2―フェニルプロパン―イル基、スチリル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基等が挙げられる。
【0054】
置換基を有してもよいシクロアルキル基の「シクロアルキル基」は、例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基、アダマンチル基等が挙げられる。「置換基を有するシクロアルキル基」は、例えば、2,5-ジメチルシクロペンチル基、4-tert-ブチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
【0055】
置換基を有してもよいアルキルチオ基の「アルキルチオ基」は、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、デシルチオ基、ドデシルチオ基、オクタデシルチオ基等が挙げられる。
「置換基を有するアルキルチオ基」は、例えば、メトキシエチルチオ基、アミノエチルチオ基、ベンジルアミノエチルチオ基、メチルカルボニルアミノエチルチオ基、フェニルカルボニルアミノエチルチオ基等が挙げられる。
【0056】
置換基を有してもよいアリールチオ基の「アリールチオ基」は、例えば、フェニルチオ基、1-ナフチルチオ基、2-ナフチルチオ基、9-アンスリルチオ基等が挙げられる。
「置換基を有するアリールチオ基」は、例えば、クロロフェニルチオ基、トリフルオロメチルフェニルチオ基、シアノフェニルチオ基、ニトロフェニルチオ基、2-アミノフェニルチオ基、2-ヒドロキシフェニルチオ基等が挙げられる。
【0057】
置換基を有していてもよいアルキルアミノ基の「アルキルアミノ基」は、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、ドデシルアミノ基、オクタデシルアミノ基、イソプロピルアミノ基、イソブチルアミノ基、イソペンチルアミノ基、sec-ブチルアミノ基、tert-ブチルアミノ基、sec-ペンチルアミノ基、tert-ペンチルアミノ基、tert-オクチルアミノ基、ネオペンチルアミノ基、シクロプロピルアミノ基、シクロブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、シクロヘプチルアミノ基、シクロオクチルアミノ基、シクロドデシルアミノ基、1-アダマンタミノ基、2-アダマンタミノ基等が挙げられる。
【0058】
置換基を有していてもよいアリールアミノ基の「アリールアミノ基」は、例えば、アニリノ基、1-ナフチルアミノ基、2-ナフチルアミノ基、o-トルイジノ基、m-トルイジノ基、p-トルイジノ基、2-ビフェニルアミノ基、3-ビフェニルアミノ基、4-ビフェニルアミノ基、1-フルオレンアミノ基、2-フルオレンアミノ基、2-チアゾールアミノ基、p-ターフェニルアミノ基等が挙げられる
【0059】
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
【0060】
酸性基としては、-SO3H、-COOHが挙げられ、これら酸性基の1価~3価の金属塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、鉄塩、アルミニウム塩等が挙げられる。また、酸性基のアルキルアンモニウム塩としては、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン等の長鎖モノアルキルアミンのアンモニウム塩、パルミチルトリメチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、ジラウリルジメチルアンモニウム、ジステアリルジメチルアンモニウム塩等の4級アルキルアンモニウム塩が挙げられる。
【0061】
X1~X40で示される基のうち隣り合う2個の基は連結してそれぞれが結合する炭素原子とともに5員環又は6員環を形成してもよい。該5員環又は6員環は置換基を有していてもよい。このような5員環としては、シクロペンテン環、シクロペンタジエン環、イミダゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、イソキサゾール環、チオフェン環、フラン環、ピロール環等が挙げられ、また6員環としては、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、ベンゼン環、ピリジン環、ピペラジン環、ピペリジン環、モルフォリン環、ピラジン環、ピロン環、ピロリジン環等が挙げられる。
【0062】
上記の置換基の内、X1~X40として好ましい置換基としては、水素原子、メチル基、メトキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、-SO3Hが挙げられる。
【0063】
Mは、金属原子を表す。金属原子としてはZn、Co、Ni、Ru、Pt、Mn、Sn、Ti、Ba等が挙げられる。中でも2価の金属原子が好ましく、Zn、Co、Niがより好ましい。一般式(2)で表される二量体、または一般式(3)で表される三量体となることで、耐熱性が良好な化合物となる。
【0064】
(一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物の合成法)
一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物の合成法を以下に記載する。
一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物は、原料として一般式(5)で表される化合物を使用する。一般式(5)で表される化合物は、特開2012-224593号公報に記載の合成法に従い得ることができる。
一般式(5)
【0065】
【0066】
[式中、X201~X208は、X1~X40、X101~X112と同義である。]
一般式(1)で表される化合物は、一般式(5)で表される化合物とホウ素化合物、または金属錯体とを反応させることで得ることができる。必要に応じ四塩化チタンや塩化アルミニウム等のルイス酸を添加する。
【0067】
反応温度は特に限定されないが、40~170℃の範囲が好ましく、より好ましくは50~130℃である。
【0068】
反応溶媒は特に限定されないが、中間体及びホウ素化合物または金属錯体が溶解するものが好ましい。具体例としては、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、ブロモベンゼン等が挙げられる。
ホウ素化合物を使用する場合、ボリン酸エステルが好ましく、ジフェニルボリン酸2-アミノエチルが特に好ましい。
反応時間は特に限定されないが、反応の進行をMALDI TOF-MSスペクトルや分光光度計で確認して、原料の消失を確認すればよい。
一般式(2)または一般式(3)で表される化合物は、一般式(5)で表される化合物を、溶媒中、金属塩と反応させることで得ることができる。
原料の金属塩の例としては、酢酸塩、アセチルアセトン錯体、金属ハロゲン化物等が挙げられる。
【0069】
反応温度は特に限定されないが、20~120℃の範囲が好ましく、より好ましくは20~50℃である。
【0070】
反応溶媒は特に限定されないが、中間体及び金属塩が溶解するものが好ましい。具体例としては、テトラヒドロフラン、トルエン、N - メチルピロリドンが挙げられる。
使用する金属塩の使用量は、一般式(5)で表される化合物1モルに対して、0.5モル以上であり、好ましくは1.0~3.0モルである。
反応時間は特に限定されないが、反応の進行をMALDI TOF-MSスペクトルや分光光度計で確認して、原料の消失を確認すればよい。
一般式(2)または一般式(3)で表される化合物の製造においては、一般式(2)(以下、二量体と表記)および一般式(3)(以下、三量体と表記)で表される化合物が混合物として生成し、一般式(6)で表される化合物(以下、四量体と表記)が副成分として生成されていることが、TOF-MSスペクトルによって確認できる。二量体と、三量体、四量体の生成比は、TOF-MSスペクトルの、全分子イオンピーク強度の総和に対する各分子イオンピーク強度(相対強度)を算出し、それらの相対強度比をモル比とみなした。
【0071】
一般式(6)
【0072】
【0073】
[式中、X49~X80は、X1~X40と同義である。]
合成時に、一般式(6)で表される化合物に対して金属塩のモル比が多いと、三量体の生成比が多くなる。四量体のモル比は、生成した化合物全分子に対し、30.0質量%以下が好ましい。
一般式(2)または一般式(3)で表される化合物は、特定の近赤外領域(700nm~800nm)に吸収を有し、可視光領域(480nm~650nm)の吸収が少ないため、近赤外線吸収性色素として用いた際に、近赤外線吸収剤としての機能に優れる。
本発明における、一般式(1)で表される化合物は、例えば、以下の化合物が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【0074】
【0075】
【0076】
本発明における、一般式(2)で表される化合物は、例えば、以下の化合物が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【0077】
【0078】
【0079】
本発明における、一般式(3)で表される化合物は、例えば、以下の化合物が挙げられるが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【0080】
【0081】
【0082】
<顔料組成物の光学特性について>
以下、本発明の顔料組成物の光学特性を説明する。
本発明の顔料組成物は、一般式(1)、(2)または(3)で表される顔料を含有する。
一般式(1)、(2)または(3)で表される顔料は、ともに近赤外領域に高い吸収を持つ近赤外線吸収顔料である。
本発明者らは、顔料組成物が形成する膜が、ある波長領域で高い吸収を持つ場合、その長波長側のボトム付近の波長で特に高屈折率になることを見出した。
一般式(2)で表される顔料は、顔料組成物として塗膜を形成した場合、700~870nmで高い吸収を持ち、900~1000nmでボトムを迎える。そのため、その塗膜は900~1000nmにおいて特に高屈折率となる。さらに、1000~1600nmにおいても高屈折率となる。
一般式(1)、(3)で表される顔料は、顔料組成物として塗膜を形成した場合、800~1000nmで高い吸収を持ち、1000~1200nmでボトムを迎える。そのため、その塗膜は1000~1200nmにおいて特に高屈折率となる。さらに、1200~1600nmにおいても高屈折率となる。
【0083】
本発明の顔料組成物においては、顔料の含有率が、顔料組成物における固形分の全質量を基準として30質量%以上であることが好ましい。より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは60%以上である。
顔料の含有率が、顔料組成物における固形分の全質量を基準として30質量%以上であることにより、一般式(2)で表される顔料は、700~870nmにおいて高い吸収を持ち、900~1600nmの波長領域で高屈折率である膜を得ることができ、一般式(1)、(3)で表される顔料は、800~1000nmにおいて高い吸収を持ち、1000~1600nmの波長領域で高屈折率である膜を得ることができる。
顔料の含有量の上限は特に限定されないが、95質量%未満であると、顔料の分散性に優れ、透明性の高い膜が得られる点、及び顔料組成物としての安定性に優れる点から好ましい。
【0084】
なお、本明細書において、固形分とは、顔料組成物から有機溶媒等の揮発性成分を除いた全ての成分を意味する。
【0085】
本発明の顔料組成物は、膜厚1μmの膜を形成した際に、その吸収スペクトルにおいて、700~1200nmにおける吸光度の最大値が1.0以上であることが好ましく、2.0以上がより好ましく、3.0以上がさらに好ましい。特に、一般式(2)で表される顔料を含む場合は、700~870nmにおける吸光度の最大値が1.0以上であることが好ましく、2.0以上がより好ましく、3.0以上がさらに好ましい。また、一般式(1)、(3)で表される顔料を含む場合は、800~1000nmにおける吸光度の最大値が1.0以上であることが好ましく、2.0以上がより好ましく、3.0以上がさらに好ましい。
また、本発明の顔料組成物は、膜厚1μmの膜を形成した際に、その吸収スペクトルにおいて、高屈折率材料として用いる光線の波長帯域での吸光度が低いことが好ましい。これは、光線を集光または伝搬させる際に、光の損失を少なくするため、高い割合で光線を透過させる、すなわち吸収が少ないことが好ましいためである。本発明の顔料組成物の一実施形態としては、膜厚1μmの膜を形成した際に、その吸収スペクトルにおいて、940nmにおける吸光度が0.3未満であることが好ましい。
【0086】
<その他の有機顔料>
本発明の顔料組成物は、一般式(1)、(2)または(3)で表される顔料以外の有機顔料を含有してもよい。
【0087】
他の近赤外線吸収性色素としては、例えば、シアニン化合物、スクアリリウム化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、アントラキノン化合物、アミニウム化合物、ジインモニウム化合物、インディゴ化合物(一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物を除く)、クロコニウム化合物、アゾ化合物、キノイド型錯体化合物、ジチオール金属錯体化合物等が挙げられる。
黄色顔料としては、例えば、ピグメント イエロー1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、214、218、219、220、221、231、233、234が挙げられる。
【0088】
赤色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド7、9、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、57:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、97、122、123、146、149、150、168、169、170、176、177、178、180、184、185、187、192、200、202、208、209、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、268、270、272、273、274、276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、287、291、295、296が挙げられる。
橙色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ36、38、43、51、55、59、61、71、73が挙げられる。
【0089】
青色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー1、1:2、1:3、2、2:1、2:2、3、8、9、10、10:1、11、12、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、18、19、22、24、24:1、53、56、56:1、57、58、59、60、61、62、64が挙げられる。
【0090】
緑色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン7、10、36、37、58、62、63が挙げられる。
また、アルミフタロシアニン顔料を用いることも好ましく、特開2004-333817号公報、特許第4893859号公報等に記載のアルミニウムフタロシアニン顔料等を用いることもできる。
紫色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50が挙げられる。
【0091】
(無機顔料)
本発明の顔料組成物は、無機顔料を含有してもよい。無機顔料としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、合成鉄黒が挙げられる。無機顔料は、彩度と明度のバランスを取りつつ良好な塗布性、感度、現像性等を確保するために、有機顔料と組合せて用いられる。
【0092】
(染料)
その他、染料を併用することもできる。染料としては、例えば、油溶性染料、酸性染料、塩基性染料等いずれも併用することができ、アントラキノン系染料、モノアゾ系染料、ジスアゾ系染料、オキサジン系染料、アミノケトン系染料、キサンテン系染料、キノリン系性染料、トリフェニルメタン系性染料、シアニン系染料、スクアリリウム系染料が挙げられ、いずれも併用することができる。
【0093】
以下、上記の顔料及び染料を総称して、着色剤ということがある。
さらに、紫外線吸収剤を併用することもできる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤が挙げられ、いずれも併用することができる。
【0094】
高屈折率材料としての性能だけでなく、特定の波長領域の透過、吸収を制御したい場合は、上記の染料や紫外線吸収剤が好適に用いられる。
【0095】
たとえば、近赤外線をセンシングする際に、その光線よりも短波長の領域をカットしたい場合は、例えば、青色顔料、赤色顔料や紫色顔料に黄色顔料や紫外線吸収剤を加え、IRパス材料としての機能を持たせることができる。
【0096】
<樹脂>
本発明の顔料組成物は、樹脂を含有する。樹脂としては、例えば、バインダー樹脂としてのはたらきをするもの、分散剤としてのはたらきをするものが挙げられる。バインダー樹脂は、顔料をその樹脂中に分散するものであって、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。分散剤としてのはたらきをする樹脂型分散剤については、後述する。
【0097】
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、スチレン-マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン(HDPE、LDPE)、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂が挙げられる。
【0098】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。
【0099】
バインダー樹脂としては、可視光領域の400~700nmの全波長領域において分光透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂であることが好ましい。また、本発明のカラーフィルタ用着色組成物はアルカリ現像型着色レジスト材の形態であるため、酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性ビニル系樹脂を用いることが好ましい。
【0100】
酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、カルボキシ基、スルホン基等の酸性基を有する樹脂が挙げられる。アルカリ可溶性樹脂として具体的には、酸性基を有するアクリル樹脂、α-オレフィン/(無水)マレイン酸共重合体、スチレン/スチレンスルホン酸共重合体、エチレン/(メタ)アクリル酸共重合体、又はイソブチレン/(無水)マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、酸性基を有するアクリル樹脂、及びスチレン/スチレンスルホン酸共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂、特に酸性基を有するアクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いため、好適に用いられる。
【0101】
酸性基含有エチレン性不単量体を共重合したアルカリ可溶性樹脂の光感度を向上させるために、エチレン性不飽和活性二重結合を有するエネルギー線硬化性樹脂を用いることもできる。また、側鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂を用いると、諸耐性の観点から好ましい。
【0102】
エチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂としては、例えば以下に示す(a)や(b)の方法により不飽和エチレン性二重結合を導入した樹脂が挙げられる。
【0103】
[方法(a)]
方法(a)として、エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖エポキシ基に、不飽和エチレン性二重結合を有する不飽和一塩基酸のカルボキシ基を付加反応させ、更に、生成したヒドロキシ基に、多塩基酸無水物を反応させ、不飽和エチレン性二重結合及びカルボキシ基を導入する方法がある。
【0104】
エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、2-グリシドキシエチル(メタ)アクリレート、3,4エポキシブチル(メタ)アクリレート、及び3,4エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。次工程の不飽和一塩基酸との反応性の観点で、グリシジル(メタ)アクリレートが好ましい。
【0105】
不飽和一塩基酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、o-、m-、p-ビニル安息香酸、(メタ)アクリル酸のα位ハロアルキル、アルコキシル、ハロゲン、ニトロ、シアノ置換体等のモノカルボン酸等が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
【0106】
多塩基酸無水物としては、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。カルボキシ基の数を増やすため、必要に応じて、トリメリット酸無水物等のトリカルボン酸無水物を用いたり、ピロメリット酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物を用いて、残った無水物基を加水分解したりすることもできる。また、多塩基酸無水物として、不飽和エチレン性二重結合を有する、エトラヒドロ無水フタル酸、又は無水マレイン酸を用いると、更に不飽和エチレン性二重結合を増やすことができる。
【0107】
方法(a)の類似の方法として、例えば、カルボキシ基を有する不飽和エチレン性単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖カルボキシ基の一部に、エポキシ基を有する不飽和エチレン性単量体を付加反応させ、不飽和エチレン性二重結合及びカルボキシ基を導入する方法がある。
【0108】
[方法(b)]
方法(b)として、ヒドロキシ基を有する不飽和エチレン性単量体を使用し、他のカルボキシ基を有する不飽和一塩基酸の単量体や、他の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖ヒドロキシ基に、イソシアネート基を有する不飽和エチレン性単量体のイソシアネート基を反応させる方法がある。
【0109】
ヒドロキシ基を有する不飽和エチレン性単量体としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-若しくは3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-若しくは3-若しくは4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、又はシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。また、上記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び/又はブチレンオキシド等を付加重合させたポリエーテルモノ(メタ)アクリレートや、(ポリ)γ-バレロラクトン、(ポリ)ε-カプロラクトン、及び/又は(ポリ)12-ヒドロキシステアリン酸等を付加した(ポリ)エステルモノ(メタ)アクリレートも使用できる。塗膜異物抑制の観点から、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、又はグリセロール(メタ)アクリレートが好ましい。
【0110】
イソシアネート基を有する不飽和エチレン性単量体としては、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、又は1,1-ビス〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エチルイソシアネート等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用することもできる。
【0111】
バインダー樹脂の質量平均分子量(Mw)は、着色剤を好ましく分散させるためには、10,000~100,000の範囲が好ましく、より好ましくは10,000~80,000の範囲である。また数平均分子量(Mn)は5,000~50,000の範囲が好ましく、Mw/Mnの値は10以下であることが好ましい。
バインダー樹脂は、顔料の分散性、浸透性、及び耐熱性の観点から、着色剤吸着基及び現像時のアルカリ可溶基としてはたらくカルボキシ基、バインダー樹脂以外の着色剤担体及び溶剤に対する親和性基としてはたらく脂肪族基及び芳香族基のバランスが、顔料及び造塩化合物の分散性、浸透性、耐久性にとって重要であり、酸価20~300mgKOH/gの樹脂を用いることが好ましい。酸価が、20mgKOH/g未満では、現像液に対する溶解性が悪く、微細パターンを形成するのが困難である。300mgKOH/gを超えると、微細パターンが残らなくなる。
【0112】
ここで、着色剤担体とは、着色剤を親和、吸着等により担持させる樹脂やその他の低分子成分のことである。
【0113】
バインダー樹脂は、成膜性及び諸耐性の観点から、着色剤の全質量を基準(100質量%)として、30質量%以上の量で用いることが好ましく、着色剤濃度を高くし、良好な色特性を発現させる観点から、500質量%以下の量で用いることが好ましい。
【0114】
<有機溶剤>
本発明の着色組成物には、着色剤を充分に着色剤担体中に分散、浸透させ、高屈折率材料の成形を容易にするために有機溶剤を含有させることができる。
【0115】
有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、ベンジルアルコール、1,2,3-トリクロロプロパン、1,3-ブタンジオール、1,3-ブチレングリコール、1,3-ブチレングリコールジアセテート、1,4-ジオキサン、2-ヘプタノン、2-メチル-1,3-プロパンジオール、3,5,5-トリメチル-2-シクロヘキセン-1-オン、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノン、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メチル-1,3-ブタンジオール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブチルアセテート、3-メトキシブタノール、3-メトキシブチルアセテート、4-ヘプタノン、m-キシレン、m-ジエチルベンゼン、m-ジクロロベンゼン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、n-ブチルアルコール、n-ブチルベンゼン、n-プロピルアセテート、o-キシレン、o-クロロトルエン、o-ジエチルベンゼン、o-ジクロロベンゼン、p-クロロトルエン、p-ジエチルベンゼン、sec-ブチルベンゼン、tert-ブチルベンゼン、γ-ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、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アセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、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エチ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、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、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、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n-アミル、酢酸n-ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステルが挙げられる。
【0116】
中でも、顔料の分散性、溶解性が良好なことから、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、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールアセテート類、ベンジルアルコール等の芳香族アルコール類やシクロヘキサノン等のケトン類を用いることが好ましい。特に、安全衛生面と低粘度化の観点から、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。
【0117】
これらの有機溶剤は、1種を単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。2種以上の混合溶剤とする場合、上記の好ましい有機溶剤が65~95質量%含有されていることが好ましい。
【0118】
また有機溶剤は、顔料組成物を適正な粘度に調節し、高屈折率材料の形成性を向上させる観点から、着色剤の全質量を基準(100質量%)として、800~4000質量%の量で用いることが好ましい。
【0119】
<分散>
本発明の顔料組成物は、顔料、及び必要に応じて含有する樹脂、溶剤からなる着色剤担体中に、好ましくは色素誘導体などの分散助剤と一緒に、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して製造することができる。また、本発明の着色組成物は、顔料、染料、その他の着色剤等を別々に着色剤担体に分散したものを混合して製造することもできる。
【0120】
(分散助剤)
着色剤を着色剤担体中に分散する際には、適宜、色素誘導体、樹脂型分散剤、界面活性剤等の分散助剤を用いることができる。分散助剤は、着色剤の分散に優れ、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて着色剤を着色剤担体中に分散してなる着色組成物を用いた場合には、分光透過率の高い膜が得られる。
【0121】
《色素誘導体》
色素誘導体としては、有機顔料、アントラキノン、アクリドン又はトリアジンに、塩基性置換基、酸性置換基、又は置換基を有していてもよいフタルイミドメチル基を導入した化合物が挙げられ、例えば、特開昭63-305173号公報、特公昭57-15620号公報、特公昭59-40172号公報、特公昭63-17102号公報、特公平5-9469号公報等に記載されているものを使用でき、これらは単独又は2種類以上を混合して用いることができる。
【0122】
色素誘導体の配合量は、顔料の分散性向上の観点から、顔料の全量を基準(100質量%)として、好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1質量%以上、最も好ましくは3質量%以上である。また、耐熱性、耐光性の観点から、添加顔料の全量を基準(100質量%)として、好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である。
【0123】
《樹脂型分散剤》
樹脂型分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、添加顔料に吸着して着色剤担体への分散を安定化するはたらきをするものである。樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシ基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系等が用いられ、これらは単独又は2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【0124】
市販の樹脂型分散剤としては、ビックケミー・ジャパン社製のDisperbyk-101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155又はAnti-Terra-U、203、204、又はBYK-P104、P104S、220S、6919、又はLactimon、Lactimon-WS又はBykumen等、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE-3000、9000、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、33500、32600、34750、35100、36600、38500、41000、41090、53095、55000、76500等、BASFジャパン社製のEFKA-46、47、48、452、4008、4009、4010、4015、4020、4047、4050、4055、4060、4080、4400、4
401、4402、4403、4406、4408、4300、4310、4320、4330、4340、450、451、453、4540、4550、4560、4800、5010、5065、5066、5070、7500、7554、1101、120、150、1501、1502、1503、等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPA111、PB711、PB821、PB822、PB824等が挙げられる。
【0125】
《ブロックアクリル型塩基性分散剤》
本発明の顔料組成物においては、樹脂型分散剤として、ブロックアクリル型塩基性分散剤を用いることが好ましい。ブロックアクリル型塩基性分散剤とは、塩基性基を有するブロックタイプのアクリル重合体である。中でも、一方のブロックが塩基性基を有するエチレン性不飽和単量体の重合体であり、他方のブロックが塩基性基を有しないエチレン性不飽和単量体の重合体であるものがより好ましい。
【0126】
ブロックアクリル型塩基性分散剤がAB型ブロックの場合、より好ましい様態は上記の通りであるが、BAB型ブロックの場合、Aブロックが塩基性基を有するエチレン性不飽和単量体の重合体であり、Bブロックが塩基性基を有しないエチレン性不飽和単量体の重合体であるものがより好ましい。
【0127】
樹脂型分散剤としてブロックアクリル型塩基性分散剤を用いることにより、塩基性基を有するブロックが顔料の表面に吸着し、塩基性基を有しないもう一方のブロックが溶媒との親和性を保ちつつ立体障害のはたらきをすることで、良好な分散性を発現すると考えられる。
【0128】
一般的に、樹脂型分散剤は色素誘導体を併用することで良好な分散性を得られる傾向にあるが、ブロックアクリル型塩基性分散剤を用いた場合、上記のメカニズムにより色素誘導体がなくても良好な分散性が得られることが多い。そして、色素誘導体は、本発明で使用する顔料とは異なる分光を有することが多いため、色素誘導体を用いないほうが、顔料組成物としてより高い屈折率を発現させることができる。
【0129】
塩基性基を有するエチレン性不飽和単量体としては、3級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体、4級アンモニウム塩を有するエチレン性不飽和単量体が好ましく、これらを併用することが特に好ましい。
【0130】
3級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体としては、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジプロピルアミノエチルメタクリレートが挙げられ、4級アンモニウム塩基を有するエチレン性不飽和単量体としては、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルプロピルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルブチルクロライド塩、メタクリル酸ジエチルアミノエチルメチルクロライド塩、メタクリル酸ジエチルアミノエチルベンジルクロライド塩、メタクリル酸ジエメチルアミノエチルプロピルクロライド塩、メタクリル酸ジエチルアミノエチルブチルクロライド塩、アクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、アクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩、アクリル酸ジメチルアミノエチルプロピルクロライド塩、アクリル酸ジメチルアミノエチルブチルクロライド塩等が挙げられる。
【0131】
塩基性基を有するエチレン性不飽和単量体として、3級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体と4級アンモニウム塩を有するエチレン性不飽和単量体を併用する場合、ブロックアクリル型塩基性分散剤の代表的な合成方法は2つ挙げられる。
1つ目の方法は、これらのエチレン性不飽和単量体を別々に合成して、塩基性基を有するブロックを重合する際に、これらを混合して使用する方法である。
2つ目の方法は、3級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体を用いて塩基性基を有するブロックを重合し、塩基性基を有しないもう一方のブロックも重合させて、ブロック重合を終えた後、塩化ベンジルのような4級化剤と反応させて、3級アミノ基の一部を4級アンモニウム塩にする方法である。4級化剤としては、例えば、塩化ベンジル、ヨードブタン、ヨードプロパン、ヨードエタン、ブロモブタン、ブロモプロパン、ブロモエタン、クロロブタンのようなハロゲン化アルキルが挙げられる。
3級アミノ基を有するエチレン性不飽和単量体、4級アンモニウム塩を有するエチレン性不飽和単量体は、分子内にアミド結合を有するものであると、有機顔料の表面に吸着しやすく、より高い分散性が得られるため好ましい。
【0132】
ブロックポリマーの合成は、例えば、先にAブロックを合成し、その後にBブロックを合成することで、A-Bブロックポリマーを製造できる。また、まず、Bブロックを合成し、次いでAブロックを合成し、さらにBブロックを合成することでB-A-Bブロックポリマーを製造できる。なお、Aブロック及びBブロックの合成順は任意である。
リビングラジカル重合に使用するラジカル重合開始剤は、アゾ系化合物、過酸化物が好ましい。
【0133】
アゾ系化合物としては、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2、2’-アゾビス(イソ酪酸メチル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、又は2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]が挙げられる。
過酸化物としては、例えば、過酸化ベンゾイル、t-ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、又はジアセチルパーオキシドが挙げられる。重合開始剤は、単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
重合の反応温度は、40~150℃が好ましく、50~110℃がより好ましい。反応時間は、3~30時間が好ましく、5~20時間がより好ましい。
【0134】
リビングラジカル重合は、公知の重合法で行うことができるところ、RAFT重合(可逆的付加開裂連鎖移動重合)が好ましい。RAFT重合は、RAFT剤の存在下、モノマーをラジカル重合する方法であり、ポリマーの分子量及び分子量分布を制御しやすい。
RAFT剤は、連鎖移動効果、及び重合開始効果を有する化合物であり、例えば、ジチオベンゾエート型、トリチオカーボネート型、ジチオカルバメート型、キサンテト型、これらの前駆体であるジスルフィド型が挙げられる。
【0135】
ジチオベンゾエート型としては、例えば、ジチオ安息香酸2-シアノ-2-プロピル、4-シアノ-4-(チオベンゾイルチオ)ペンタン酸、ベンゾジチオ酸2-フェニル-2-プロピルが挙げられる。
トリチオカーボネート型としては、例えば、4-[(2-カルボキシエチルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]-4-シアノペンタン酸、2-{[(2-カルボキシエチル)スルファニルチオカルボニル]スルファニル}プロパン酸、4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸、2-シアノ-2-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]プロパン、2-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]プロパン酸、4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸メチル、2-メチル-2-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]プロパン酸、S,S-ジベンジルトリチオ炭酸、トリチオ炭酸=ビス[4-(アリルオキシカルボニル)ベンジル]、トリチオ炭酸=ビス[4-(2,3-ジヒドロキシプロポキシカルボニル)ベンジル]、トリチオ炭酸=ビス{4-[エチル-(2-アセチルオキシエチル)カルバモイル]ベンジル}、トリチオ炭酸ビス{4-[エチル-(2-ヒドロキシエチル)カルバモイル]ベンジル}、トリチオ炭酸=ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンジル]が挙げられる。
ジチオカルバメート型としては、例えば、4-クロロ-3,5-ジメチルピラゾ-ル-1-カルボジチオ酸2'-シアノブタン-2'-イル、3,5-ジメチルピラゾ-ル-1-カルボジチオ酸2'-シアノブタン-2'-イル、3,5-ジメチルピラゾ-ル-1-カルボジチオ酸シアノメチル、N-メチル-N-フェニルジチオカルバミン酸シアノメチルが挙げられる。
ジスルフィド型としては、例えば、ビス(ドデシルスルファニルチオカルボニル)ジスルフィド、ビス(チオベンゾイル)ジスルフィドが挙げられる。これらはA-Bブロックポリマーの製造に好ましい。
これらの中でも、合成時の反応制御が容易なトリチオカーボネート型化合物が好ましく、4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸、2-シアノ-2-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]プロパン、4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸メチル、トリチオ炭酸ビス{4-[エチル-(2-ヒドロキシエチル)カルバモイル]ベンジル}、ビス(ドデシルスルファニルチオカルボニル)ジスルフィドがより好ましい。
RAFT剤の使用量は、モノマー100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましい。
【0136】
ブロックアクリル型塩基性分散剤の合成においては、有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、トルエン、キシレン、アセトン、ヘキサン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジ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モノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、又はジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートが挙げられる。有機溶剤は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0137】
(カルボキシ基を有する樹脂型分散剤)
また、本発明で使用する樹脂型分散剤は、例えば、カルボキシ基を有する樹脂型分散剤として、下記(S1)又は(S2)を含有することも好ましい。
(S1)水酸基を有する重合体の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物である樹脂型分散剤。
(S2)水酸基を有する化合物の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、エチレン性不飽和単量体を重合した重合体である樹脂型分散剤。
【0138】
[樹脂型分散剤(S1)]
樹脂型分散剤(S1)は、WO2008/007776号公報、特開2008-029901号公報、特開2009-155406号公報等の公知の方法で製造することができる。水酸基を有する重合体(p)は、末端に水酸基を有する重合体であることが好ましく、例えば、水酸基を有する化合物(q)の存在下に、エチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体として得ることができる。水酸基を有する化合物(q)としては、分子内に水酸基とチオール基を有する化合物であることが好ましい。末端の水酸基は複数であることが好ましいため、中でも、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基とを有する化合物(q1)が好適に用いられる。
すなわち、より好ましい一例である、片末端に2つの水酸基を有する重合体は、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基とを有する化合物(q1)の存在下に、単量体(r1)を含むエチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体(p1)として得ることができる。水酸基を有する重合体(p)の水酸基は、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基と反応してエステル結合を形成する一方、無水環は開環し、カルボン酸を生じる。
【0139】
[樹脂型分散剤(S2)]
樹脂型分散剤(S2)は、特開2009-155406号公報、特開2010-185934号公報、特開2011-157416号公報等の公知の方法で製造することができ、例えば、水酸基を有する化合物(q)の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、エチレン性不飽和単量体(r)を重合することで得られる。中でも、分子内に2つの水酸基と1つのチオール基とを有する化合物(q1)の水酸基と、トリカルボン酸無水物及び/又はテトラカルボン酸二無水物の酸無水物基との反応生成物の存在下に、単量体(r1)を含むエチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体であることが好ましい。
(S1)と(S2)は、エチレン性不飽和単量体(r)を重合した重合体部位の導入を先に行うか後で行うかの違いである。諸条件により分子量等が若干異なることがあるが、原料と反応条件が同じであれば、理論上は同じものができる。
樹脂型分散剤は、単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
【0140】
《界面活性剤》
界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイルエーテル、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ノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等のノニオン性界面活性剤;アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等のカオチン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
【0141】
樹脂型分散剤、界面活性剤を添加する場合の配合量は、着色剤の全量を基準(100質量%)として、好ましくは0.1~200質量%、さらに好ましくは0.1~150質量%である。樹脂型分散剤、界面活性剤の配合量が上記範囲であることにより、好ましい分散性を発現させることができる。
【0142】
<光重合性単量体>
本発明の着色組成物は、さらに光重合性単量体及び/又は光重合開始剤を添加し、感光性着色組成物として使用することができる。本発明の光重合性単量体には、紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーが含まれ、これらを単独で、又は2種以上混合して用いることができる。モノマーの配合量は、着色剤の全質量を基準(100質量%)として、5~50質量%であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から10~30質量%であることがより好ましい。
【0143】
紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマー、オリゴマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(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、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ビニルホルムアミド、アクリロニトリルが挙げられる。
【0144】
<光重合開始剤>
本発明の顔料組成物は、該組成物を紫外線照射により硬化させることができる。光重合開始剤を使用する際の配合量は、着色剤の全量を基準として、5~200質量%であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から10~150質量%であることがより好ましい。
【0145】
光重合開始剤としては、例えば、4-フェノキシジクロロアセトフェノン、4-t-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン、又は2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、又はベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物;ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、又は3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;チオキサントン、2-クロルチオキサントン、2-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、又は2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;2,4,6-トリクロロ-s-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-トリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-ピペロニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-スチリル-s-トリアジン、2-(ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-メトキシ-ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(ピペロニル)-6-トリアジン、又は2,4-トリクロロメチル-(4’-メトキシスチリル)-6-トリアジン等のトリアジン系化合物;1,2-オクタンジオン,1-〔4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)〕、又はO-(アセチル)-N-(1-フェニル-2-オキソ-2-(4’-メトキシ-ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物;ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、又は2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物;9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物;ボレート系化合物;カルバゾール系化合物;イミダゾール系化合物;あるいは、チタノセン系化合物が用いられる。
【0146】
これらの光重合開始剤は、1種又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。これらの光重合開始剤は、着色組成物中の着色剤の全量を基準(100質量%)として、5~200質量%であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から10~150質量%であることがより好ましい。
【0147】
<増感剤>
さらに、本発明の顔料組成物には、増感剤を含有させることができる。増感剤としては、例えば、カルコン誘導体、ジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2-ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ-ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、又はミヒラーケトン誘導体、α-アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’-ジエチルイソフタロフェノン、3,3'又は4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’-ジエチルアミノベンゾフェノンが挙げられる。
【0148】
さらに具体的には、大河原信ら編、「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編、「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、及び「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の増感剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、その他、紫外から近赤外域にかけての光に対して吸収を示す増感剤を含有させることもできる。
【0149】
増感剤は、必要に応じて任意の比率で2種以上用いても構わない。増感剤を使用する際の配合量は、顔料組成物中に含まれる光重合開始剤の全質量を基準(100質量%)として、3~60質量%であることが好ましく、光硬化性、現像性の観点から5~50質量%であることがより好ましい。
【0150】
<アミン系化合物>
また、本発明の顔料組成物には、溶存している酸素を還元する働きのあるアミン系化合物を含有させることができる。このようなアミン系化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2-ジメチルアミノエチル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル、及びN,N-ジメチルパラトルイジン等が挙げられる。
【0151】
<レベリング剤>
本発明の顔料組成物には、組成物のレベリング性を良くするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ-2122、ビックケミー社製BYK-333などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK-310、BYK-370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は通常、顔料組成物の全質量を基準(100質量%)として、0.003~0.5質量%用いることが好ましい。
【0152】
レベリング剤として特に好ましいものとしては、分子内に疎水基と親水基を有するいわゆる界面活性剤の一種で、親水基を有しながらも水に対する溶解性が小さく、顔料組成物に添加した場合、その表面張力低下能が低いという特徴を有し、さらに表面張力低下能が低いにも拘らずガラス板への濡れ性が良好なものが有用であり、泡立ちによる膜の欠陥が出現しない添加量において十分に帯電性を抑止できるものが好ましく使用できる。このような好ましい特性を有するレベリング剤として、ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンが好ましく使用できる。ポリアルキレンオキサイド単位としては、ポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位があり、ジメチルポリシロキサンは、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位とを共に有していてもよい。
【0153】
また、ポリアルキレンオキサイド単位のジメチルポリシロキサンとの結合形態は、ポリアルキレンオキサイド単位がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位中に結合したペンダント型、ジメチルポリシロキサンの末端に結合した末端変性型、ジメチルポリシロキサンと交互に繰り返し結合した直鎖状のブロックコポリマー型のいずれであってもよい。ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンは、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されており、例えば、FZ-2110、FZ-2122、FZ-2130、FZ-2166、FZ-2191、FZ-2203、FZ-2207が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0154】
レベリング剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、又は両性の界面活性剤を補助的に加えることも可能である。界面活性剤は、2種以上混合して使用しても構わない。
【0155】
レベリング剤に補助的に加えるアニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン-アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルが挙げられる。
【0156】
レベリング剤に補助的に加えるカオチン性界面活性剤としては、例えば、アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物が挙げられる。レベリング剤に補助的に加えるノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、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ノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤、また、フッ素系やシリコーン系の界面活性剤が挙げられる。
【0157】
<硬化剤、硬化促進剤>
また本発明の顔料組成物には、熱硬化性樹脂の硬化を補助するため、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤などを含んでいてもよい。硬化剤としては、フェノール系樹脂、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物などが有効であるが、特にこれらに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂と反応し得るものであれば、いずれの硬化剤を使用してもよい。また、これらの中でも、1分子内に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物、アミン系硬化剤が好ましく挙げられる。前記硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物(例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4-(ジメチルアミノ)-N,N-ジメチルベンジルアミン、4-メトキシ-N,N-ジメチルベンジルアミン、4-メチル-N,N-ジメチルベンジルアミン等)、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等)、ブロックイソシアネート化合物(例えば、ジメチルアミン等)、イミダゾール誘導体二環式アミジン化合物及びその塩(例えば、イミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、4-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-(2-シアノエチル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール等)、リン化合物(例えば、トリフェニルホスフィン等)、グアナミン化合物(例えば、メラミン、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等)、S-トリアジン誘導体(例えば、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-S-トリアジン、2-ビニル-2,4-ジアミノ-S-トリアジン、2-ビニル-4,6-ジアミノ-S-トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4-ジアミノ-6-メタクリロイルオキシエチル-S-トリアジン・イソシアヌル酸付加物等)を用いることができる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記硬化促進剤の含有量としては、熱硬化性樹脂全量に対し、0.01~15質量%が好ましい。
【0158】
<その他の添加剤成分>
本発明の顔料組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。また、基材との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。
【0159】
貯蔵安定剤としては、例えば、ベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸及びそのメチルエーテル、t-ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩が挙げられる。貯蔵安定剤は、着色剤の全量を基準(100質量%)として、0.1~10質量%の量で用いることができる。
【0160】
密着向上剤としては、例えば、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等のシランカップリング剤が挙げられる。密着向上剤は、顔料組成物中の着色剤の全量を基準(100質量%)として、0.01~10質量%、好ましくは0.05~5質量%の量で用いることができる。
【0161】
<粗大粒子の除去>
本発明の顔料組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子及び混入した塵の除去を行うことが好ましい。このように顔料組成物は、実質的に0.5μm以上の粒子を含まないことが好ましい。より好ましくは0.3μm以下であることが好ましい。
【0162】
<膜>
本発明の顔料組成物を、溶剤揮発、露光(光硬化)又は加熱(熱硬化)によって硬化して得られる膜もまた本発明の対象である。
【0163】
露光する光線としては、紫外線、電子線、X線等が挙げられる。紫外線照射に用いる光源としては、太陽光線、ケミカルランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、UV-LED等が使用できる。また、露光後、硬化物の物性を安定化させるためにポストベークを施してもよい。ポストベークの方法としては、特に限定されないが、通常、ホットプレート、オーブン等を使用して、50~260℃、1~120分間の範囲で行われる。
【0164】
熱硬化における加熱条件としては、特に限定されないが、通常、50~300℃、1~120分間の範囲から適宜選択される。また、加熱手段としては、特に限定されないが、例えばホットプレート、オーブン等が挙げられる。
【0165】
上記本発明の顔料組成物により形成した膜は、900~1600nmの波長領域において高屈折率となり、赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光学レンズ、又は、赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光導波路の形成材料として好適である。
【0166】
なお、本発明の顔料組成物は、ドーム状、シート状等、任意の形状に成形することができる。
例えば、次のようにして成形することができる。ガラス等の透明基板上に、光重合開始剤および光重合性単量体を含有する本発明の顔料組成物をポッティングし、その上から所望の成形加工型を押し当てることにより、上記成形加工型内へ顔料組成物を充填させ、そこへ光照射を行うことにより硬化させることができる。そして、その後、上記成形加工型を取り外すことにより、透明基板上で一体化された顔料組成物の硬化物を得ることができる。あるいは、光を透過する透明型内へ顔料組成物を充填し光硬化させることも可能である。このような製法により、例えばハイブリッドレンズを作製することができる。また、本発明の顔料組成物は、成形加工型内でそれ自身単独で硬化させて光学レンズ等の光学部品とすることもできる。
【0167】
また、マイクロレンズとして成形することもできる。マイクロレンズの製造方法の1つとして、エッチバック法が知られている。本発明の顔料組成物の塗膜上にレジストパターンを形成し、熱処理によってこのレジストパターンをリフローしてレンズパターンを形成する。このレジストパターンをリフローして形成したレンズパターンをエッチングマスクとして、下層の本発明の顔料組成物の塗膜をエッチバックし、レンズパターン形状を本発明の顔料組成物の塗膜に転写することによってマイクロレンズを作製する。また、マイクロレンズの別の製造方法として、光重合開始剤及びアルカリ可溶性樹脂を含む本発明の顔料組成物を露光・現像することによりレジストパターンを形成し、熱処理によりリフローすることにより、マイクロレンズを作製する方法もある。
【0168】
また、光導波路として成形する場合は、光重合開始剤およびアルカリ可溶性樹脂を含む本発明の顔料組成物を露光・現像することによりレジストパターンを形成し、さらに光重合開始剤およびアルカリ可溶性樹脂を含み、屈折率の異なる別の樹脂組成物もしくは顔料組成物を露光・現像することにより隣接するレジストパターンを形成することにより、コアおよびクラッドが形成し、光導波路を作製できる。
【0169】
本明細書において、赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光学レンズとは、赤外線を集光するためのレンズを指し、例えば、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、オプトエレクトロニクス用レンズ、レーザー用レンズ、ピックアップ用レンズ、車載カメラ用レンズ、携帯カメラ用レンズ、デジタルカメラ用レンズ、OHP用レンズ、マイクロレンズが挙げられる。
【0170】
本明細書において、赤外線センサもしくは赤外線通信機器用の光導波路とは、赤外線を伝搬させるための導波路を指し、シート状、板状等、その形状は限定されない。用途としては、例えば、コンピューターやセンサーデバイスの光通信等に使用するケーブルのほか、デバイス内部の光通信に用いる光インターコネクション等が挙げられ、また赤外線センサ等が赤外線をセンシングする際の光路上に使用される材料等も挙げられる。
【実施例0171】
以下に、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下「質量部」は単に「部」、「質量%」は単に「%」と記載する。
【0172】
(顔料(a)の製造)
反応容器中で、アニリン10.7部、ブロモベンゼン120部、およびジアザビシクロオクタン25.7部を加え、攪拌した。その後、四塩化チタンの1mol/lトルエン溶液95.2部を滴下した。滴下後、インディゴ10.0部を加え、10時間還流した。反応終了後、メタノールを加え、濾過し、緑色粉末を得た。これをジクロロメタンと水で分液を行い、有機層を濃縮することで、化合物(1)を14.6部得た。
[化合物(1)]
【0173】
【0174】
反応容器中で、化合物(1)13.5部、ビス(2、4-ペンタンジオナト)亜鉛(II)9.0部、とテトラヒドロフラン120部を混合攪拌し、昇温後40℃で5時間攪拌した。攪拌したまま30℃まで冷却した反応溶液を、メタノール500部へ攪拌しながら注入し、青色のスラリーを得た。このスラリーを濾過し、メタノール500部で洗浄後、水500部で洗浄し、乾燥して、12.2部の顔料(a)を得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(a)の主成分は化合物(a-1)であり、化合物(a-2)(以下、三量体と表記)、化合物(a-3)(以下、四量体と表記)についてもTOF-MSで生成が確認された。顔料(a)の赤外吸収スペクトルを
図1に示す。
化合物(a-1)
【0175】
【0176】
化合物(a-2) 化合物(a-3)
【0177】
【0178】
(顔料(b)の製造)
顔料(a)の合成で使用したビス(2、4-ペンタンジオナト)亜鉛(II)9.0部を、25.0部に変更した以外は、顔料(a)の合成と同様の操作を行い、顔料(b)を11.7部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(b)の主成分は化合物(a-2)であった。顔料(b)の赤外吸収スペクトルを
図2に示す。
【0179】
(顔料(c)の製造)
顔料(a)の合成で使用したビス(2、4-ペンタンジオナト)亜鉛(II)9.0部を、酢酸亜鉛2水和物15.0部に変更した以外は、顔料(a)の合成と同様の操作を行い、顔料(c)を12.3部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(c)の主成分は化合物(a-1)であった。顔料(c)の赤外吸収スペクトルを
図3に示す。
【0180】
(顔料(d)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、2,3-ジクロロアニリン18.5部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(2)を17.8部得た。
[化合物(2)]
【0181】
【0182】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(2)15.8部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(d)を14.6部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(d)の主成分は化合物(d-1)であった。顔料(d)の赤外吸収スペクトルを
図4に示す。
化合物(d-1)
【0183】
【0184】
(顔料(e)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、3,4-ジフルオロアニリン14.6部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(3)を16.2部得た。
[化合物(3)]
【0185】
【0186】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(3)14.7部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(e)を13.4部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(e)主成分は化合物(e-1)であった。顔料(e)の赤外吸収スペクトルを
図5に示す。
化合物(e-1)
【0187】
【0188】
(顔料(f)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、4-ブロモアニリン19.8部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(4)を20.0部得た。
[化合物(4)]
【0189】
【0190】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(4)19.7部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(f)を15.0部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(f)主成分は化合物(f-1)であった。
化合物(f-1)
【0191】
【0192】
(顔料(g)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、p-トルイジン12.3部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(5)を14.9部得た。
[化合物(5)]
【0193】
【0194】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(5)14.0部に変更した以外は、化合物(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(g)を13.2部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(g)主成分は化合物(g-1)であった。
化合物(g-1)
【0195】
【0196】
(顔料(h)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、4-(メチルチオ)アニリン16.0部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(6)を16.4部得た。
[化合物(6)]
【0197】
【0198】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(6)15.0部に変更した以外は、化合物(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(h)を14.2部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(h)主成分は化合物(h-1)であった。
化合物(h-1)
【0199】
【0200】
(顔料(i)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部をスルファニル酸20.0部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(7)を17.5部得た。
[化合物(7)]
【0201】
【0202】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(6)16.0部に変更した以外は、化合物(b)の合成と同様の操作を行い、化合物(i)を15.2部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。化合物(i)の主成分は化合物(i-1)であった。
化合物(i-1)
【0203】
【0204】
(顔料(j)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、4-アミノ-2-メチルフェノール14.2部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(8)を17.5部得た。
[化合物(8)]
【0205】
【0206】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(8)14.5部に変更した以外は、化合物(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(j)を13.1部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(j)の主成分は化合物(j-1)であった。
化合物(j-1)
【0207】
【0208】
(顔料(k)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、3-メトキシアニリン14.2部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(9)を17.3部得た。
[化合物(9)]
【0209】
【0210】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(9)14.5部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(k)を12.8部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(k)の主成分は化合物(k-1)であった。
化合物(k-1)
【0211】
【0212】
(顔料(l)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、4-フェノキシアニリン21.3部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(10)を18.8部得た。
[化合物(10)]
【0213】
【0214】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(10)16.5部に変更した以外は、化合物(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(l)を15.3部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(l)の主成分は化合物(l-1)であった。
化合物(l-1)
【0215】
【0216】
(顔料(m)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、N,N-ジエチル-1,4-フェニレンジアミン18.8部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(11)を18.8部得た。
[化合物(11)]
【0217】
【0218】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(11)15.7部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(m)を14.2部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(m)の主成分は化合物(m-1)であった。
化合物(m-1)
【0219】
【0220】
(化合物(n)の製造)
化合物(1)の合成で使用したアニリン10.7部を、4-シアノアニリン13.7部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(12)を16.0部得た。
[化合物(12)]
【0221】
【0222】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(12)15.2部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(n)を14.6部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(n)の主成分は化合物(n-1)であった。
化合物(n-1)
【0223】
【0224】
(化合物(o)の製造)
化合物(1)の合成で使用したインディゴ10.0部を、バットブルー35 16.0部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(13)を19.5部得た。
[化合物(13)]
【0225】
【0226】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(13)18.7部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(o)を17.5部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(o)の主成分は化合物(o-1)であった。
化合物(o-1)
【0227】
【0228】
(顔料(p)の製造)
化合物(1)の合成で使用したインディゴ10.0部を、バットブルー5 22.0部に変更した以外は、化合物(1)の合成と同様の操作を行い、化合物(14)を24.4部得た。
[化合物(14)]
【0229】
【0230】
顔料(b)の合成で使用した化合物(1)13.5部を、化合物(14)23.9部に変更した以外は、顔料(b)の合成と同様の操作を行い、顔料(p)を21.5部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(p)の主成分は化合物(p-1)であった。
化合物(p-1)
【0231】
【0232】
(顔料(q)の製造)
顔料(a)の合成で使用したビス(2、4-ペンタンジオナト)亜鉛(II)9.0部を、ビス(2、4-ペンタンジオナト)ニッケル(II)水和物8.8部に変更した以外は、顔料(a)の合成と同様の操作を行い、顔料(q)を11.5部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(q)の主成分は化合物(q-1)であった。顔料(q)の赤外吸収スペクトルを
図6に示す。
【0233】
化合物(q-1)
【0234】
【0235】
(顔料(r)の製造)
顔料(c)の合成で使用した酢酸亜鉛2水和物15.0部を、酢酸ニッケル(II)4水和物17.0部に変更した以外は、顔料(c)の合成と同様の操作を行い、顔料(r)を10.1部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(r)の主成分は化合物(q-2)であった。
化合物(q-2)
【0236】
【0237】
(顔料(s)の製造)
顔料(a)の合成で使用したビス(2、4-ペンタンジオナト)亜鉛(II)9.0部を、ビス(2、4-ペンタンジオナト)コバルト(II) 12.6部に変更した以外は、顔料(a)の合成と同様の操作を行い、顔料(s)を12.7部得た。TOF-MSによる質量分析の結果、得られたマススペクトラムの分子イオンピークと、計算によって得られる質量数との一致をもって、得られた化合物を同定した。顔料(s)の主成分は化合物(s-1)であった。顔料(s)の赤外吸収スペクトルを
図7に示す。
化合物(s-1)
【0238】
【0239】
(顔料(t)の合成)
特開2012-224593公報に従い、下記構造の顔料(t)を得た。
顔料(t)
【0240】
【0241】
得られた化合物の組成を表1に示す。
【0242】
【0243】
<微細化顔料の製造>
(黄色微細化顔料(PY-1)の製造)
イソインドリン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー 139(BASF社製「Paliotol Yellow L 2146HD」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360部を、ステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、80℃で6時間混練した。次に、この混練物を8リットルの温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによって塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、85℃で一昼夜乾燥し、黄色微細化顔料(PY-1)を得た。
【0244】
(青色微細化顔料(PB-1)の製造)
フタロシアニン系青色顔料C.I.ピグメントブルー15:6(トーヨーカラー社製「リオノールブルーES」)100部、粉砕した食塩800部、及びジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、70℃で12時間混練した。この混合物を温水3000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩及び溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、98部の青色微細化顔料(PB-1)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は28nmであった。
【0245】
(紫色微細化顔料(PV-1)の製造)
ジオキサジン系紫色顔料C.I.ピグメントバイオレット23(Clariant社製「FastVioletRL」)120部、粉砕した食塩1600部、及びジエチレングリコール100部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、90℃で18時間混練した。この混合物を温水5000部に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして食塩及び溶剤を除いた後、80℃で24時間乾燥し、118部の紫色微細化顔料(PV-1)を得た。得られた顔料の平均一次粒子径は26nmであった。
【0246】
<バインダー樹脂溶液の調製方法>
(バインダー樹脂溶液1)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器にシクロヘキサノン70.0部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管よりn-ブチルメタクリレート13.3部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート4.6部、メタクリル酸4.3部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成株式会社製「アロニックスM110」)7.4部、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル0.4部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、質量平均分子量26000のアクリル樹脂の溶液を得た。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20質量%になるようにメトキシプロピルアセテートを添加してバインダー樹脂溶液1を調製した。ここで、バインダー樹脂の質量平均分子量(Mw)は、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
【0247】
(バインダー樹脂溶液2)
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管及び撹拌装置を備えたセパラブル4口フラスコにシクロヘキサノン370部を仕込み、80℃ に昇温し、フラスコ内を窒素置換した後、滴下管より、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亜合成社製アロニックスM110)18部、ベンジルメタクリレート10部、グリシジルメタクリレート18.2部、メタクリル酸メチル25部、及び2,2'-アゾビスイソブチロニトリル2.0部の混合物を2 時間かけて滴下した。滴下後、更に100℃ で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル1.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、更に100℃ で1時間反応を続けた。次に、容器内を空気置換に替え、アクリル酸9.3部(グリシジル基の100%)にトリスジメチルアミノフェノール0. 5部及びハイドロキノン0.1部を上記容器内に投入し、120℃ で6時間反応を続け固形分酸価0.5となったところで反応を終了し、共重合体溶液を得た。更に、引き続きテトラヒドロ無水フタル酸19.5部(生成した水酸基の100%)、トリエチルアミン0.5部を加え120℃ で3.5時間反応させカルボキシ基と、共重合体溶液を得た。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20質量%になるようにシクロヘキサノンを添加してバインダー樹脂溶液2を調製した。質量平均分子量(Mw)は19000であった。
【0248】
<樹脂型分散剤溶液の調製方法>
(樹脂型分散剤溶液1):ブロックアクリル型塩基性分散剤
[モノマー(bb-1)の合成]
攪拌機、温度計を備えた反応容器に、メタクリル酸2-イソシアナトエチル60部、3-(ジメチルアミノ)プロピルアミン29部、THF120部を仕込み、室温で5時間撹拌した。FT-IRで反応が完結していることを確認したのち、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、淡黄色透明の液体として、下記のモノマー(bb-1)を73部得た(収率82%)。得られた化合物の同定は、1H-NMRで実施した。
【0249】
モノマー(bb-1)
【0250】
【0251】
[モノマー(bb-2)の合成]
攪拌機、温度計を備えた反応容器に、モノマー(bb-1)の合成で得られた、モノマー(bb-1)6.6部、イオン交換水5部を仕込み、室温で撹拌したのち、35%塩酸水溶液8部を滴下した。アミン価測定で反応が完結していることを確認し、淡黄色透明液体として、モノマー(bb-2)水溶液を20部得た。得られた化合物の同定は、1H-NMRで実施した。
【0252】
モノマー(bb-2)
【0253】
【0254】
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、メチルメタクリレート17.7部、n-ブチルメタクリレート53.2部、テトラメチルエチレンジアミン13.2部を仕込み、窒素を流しながら50℃で1時間撹拌し、系内を窒素置換した。次に、ブロモイソ酪酸エチル2.6部、塩化第一銅5.6部、PGMAc100部を仕込み、窒素気流下で、110℃まで昇温して第一ブロックの重合を開始した。4時間重合後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して重合転化率が98%以上であることを確認した。
次に、この反応槽に、PGMAc20部、第二ブロックモノマーとしてモノマー(bb-1)21.2部、モノマー(bb-2)水溶液27部(不揮発分38%)を投入し、110℃・窒素雰囲気下を保持したまま撹拌し、反応を継続した。2時間後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して第二ブロックの重合転化率が98%以上であることを確認し、反応溶液を室温まで冷却して重合を停止した。
先に合成したブロック共重合体溶液に不揮発分が40質量%になるようにPGMAcを添加した。このようにして、不揮発分当たりのアミン価が50mgKOH/g、4級アンモニウム塩価が20mgKOH/g、質量平均分子量(Mw)9,800の樹脂型分散剤溶液1を得た。
【0255】
(樹脂型分散剤溶液2):ブロックアクリル型塩基性分散剤
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応装置に、メチルメタクリレート60部、nーブチルメタクリレート20部、テトラメチルエチレンジアミン13.2部を仕込み、窒素を流しながら50℃で1時間撹拌し、系内を窒素置換した。次に、ブロモイソ酪酸エチル9.3部、塩化第一銅5.6部、PGMAc133部を仕込み、窒素気流下で、110℃まで昇温して第一ブロックの重合を開始した。4時間重合後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して重合転化率が98%以上であることを確認した。
次に、この反応装置に、PGMAc61部、第二ブロックモノマーとしてジメチルアミノエチルメタクリレート20部(以下、DMという)を投入し、110℃・窒素雰囲気下を保持したまま撹拌し、反応を継続した。ジメチルアミノエチルメタクリレート投入から2時間後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して第二ブロックの重合転化率が98%以上であることを確認し、反応溶液を室温まで冷却して重合を停止した。
【0256】
先に合成したブロック共重合体溶液に不揮発分が40質量%になるようにPGMAcを添加した。このようにして、不揮発分当たりのアミン価が71.4mgKOH/g、質量平均分子量9900(Mw)の、ポリ(メタ)アクリレート骨格と3級アミノ基を有する樹脂型分散剤溶2を得た。
【0257】
(樹脂型分散剤溶液3):ブロックアクリル型塩基性分散剤
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応装置に、メチルメタクリレート60部、nーブチルメタクリレート20部、テトラメチルエチレンジアミン13.2部を仕込み、窒素を流しながら50℃で1時間撹拌し、系内を窒素置換した。次に、ブロモイソ酪酸エチル9.3部、塩化第一銅5.6部、PGMAc133部を仕込み、窒素気流下で、110℃まで昇温して第一ブロックの重合を開始した。4時間重合後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して重合転化率が98%以上であることを確認した。
【0258】
次に、この反応装置に、PGMAc61部、第二ブロックモノマーとしてメタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液25.6部(三菱レイヨン社製「アクリエステルDMC78」)を投入し、110℃・窒素雰囲気下を保持したまま撹拌し、反応を継続した。メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド投入から2時間後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して第二ブロックの重合転化率が98%以上であることを確認し、反応溶液を室温まで冷却して重合を停止した。
【0259】
先に合成したブロック共重合体溶液に不揮発分が40質量%になるようにPGMAcを添加した。このようにして、不揮発分当たりのアミン価が29.4mgKOH/g、質量平均分子量9800(Mw)の、ポリ(メタ)アクリレート骨格と4級アンモニウム塩基を有する樹脂型分散剤溶液3を得た。
【0260】
(樹脂型分散剤溶液4):ブロックアクリル型塩基性分散剤
攪拌機、温度計を備えた反応容器に、4-ジメチルアミノ-1,2-エポキシブタン55部、テトラヒドロフラン(THF)120部を仕込み、70℃で加熱撹拌し、メタクリル酸35部を60分かけて滴下した。滴下完了後、70℃でさらに2時間加熱撹拌し1H-NMRで反応が完結していることを確認したのち、室温に放冷した。反応溶液を、イオン交換水300部、飽和炭酸水素ナトリウム200部、飽和食塩水200部で順次洗浄後、有機層に硫酸マグネシウム20gを加え、撹拌後、ろ過を行った。得られた溶液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去し、淡黄色透明の液体として、下記のモノマー(bb-3)を31部得た(収率42%)。得られた化合物の同定は、1H-NMRで実施した。
モノマー(bb-3)
【0261】
【0262】
ガス導入管、コンデンサー、攪拌翼、及び温度計を備え付けた反応槽に、メチルメタクリレート17.6部、n-ブチルメタクリレート52.8部、テトラメチルエチレンジアミン13.2部を仕込み、窒素を流しながら50℃で1時間撹拌し、系内を窒素置換した。次に、ブロモイソ酪酸エチル2.6部、塩化第一銅5.6部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部を仕込み、窒素気流下で、110℃まで昇温して第一ブロックの重合を開始した。4時間重合後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して重合転化率が98%以上であることを確認した。
【0263】
次に、この反応槽に、PGMAc25部、第二ブロックモノマーとして、エチレン性不飽和単量体(bb-3)25.1部を投入し、110℃・窒素雰囲気下を保持したまま撹拌し、反応を継続した。エチレン性不飽和単量体(bb-3)投入から2時間後、重合溶液をサンプリングして不揮発分測定を行い、不揮発分から換算して第二ブロックの重合転化率が98%以上であることを確認した。
【0264】
さらに、この反応装置に、ベンジルクロライド4.5部を投入し、110℃・窒素雰囲気下を保持したまま3時間撹拌し、その後冷却した。
先に合成したブロック共重合体溶液に不揮発分が40質量%になるようにPGMAcを添加した。このようにして、不揮発分当たりのアミン価が50mgKOH/g、4級アンモニウム塩価が20mgKOH/g、質量平均分子量(Mw)9,800、不揮発分が40質量%の樹脂型分散剤溶液4を得た。
【0265】
(樹脂型分散剤溶液5)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メチルメタクリレート50部、n-ブチルメタクリレート50部、PGMAc45.4部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を70℃に加熱して、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール6部を添加して、さらにAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)0.12部を加え、12時間反応した。不揮発分測定により95%が反応したことを確認した。次に、ピロメリット酸無水物9.7部、PGMAc70.3部、触媒としてDBU(1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]-7-ウンデセン)0.20部を追加し、120℃で7時間反応させた。酸価の測定で98%以上の酸無水物がハーフエステル化していることを確認し反応を終了した。PGMAcを加えて不揮発分40%に調整した。このようにして、酸価43、質量平均分子量9000、ポリ(メタ)アクリレート骨格であり、芳香族カルボキシ基を有する樹脂型分散剤溶液5を得た。
【0266】
<顔料組成物の製造>
[実施例1]
(顔料組成物(X-1)の製造)
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで3時間分散した後、0.5μmのフィルタで濾過し、顔料組成物(X-1)を作製した。
顔料(a) :10.0部
樹脂型分散剤溶液1: 10.0部
バインダー樹脂溶液1:30.0部
PGMAc(メトキシプロピルアセテート):50.0部
【0267】
[実施例2~25、製造例1~3、比較例1~4]
(顔料組成物(X-2)~(X-28)、(XX-1)~(XX-4)の製造)
組成を表4~7に示す通りに変更した以外は(X-1)と同様にして、顔料組成物(X-2)~(X-28)、(XX-1)~(XX-4)を作製した。
(XX-1)の作製には、顔料(a)に代えて無金属ナフタロシアニンを用いた。無金属ナフタロシアニンの平均一次粒子径は、50nmであった。
(XX-2)の作製には下記染料(H-1)、(XX-3)の作製には下記染料(H-2)、(XX-4)の作製には下記染料(H-3)を、それぞれ顔料(a)に代えて用いた。
【0268】
【0269】
【0270】
【0271】
[実施例26]
(顔料組成物(Y-1)の製造)
顔料組成物(X-26)30部、(X-27)20部、(X-28)20部、(X-1)30部を混合し、顔料組成物(Y-1)を作製した。
【0272】
(比較例5)
(樹脂組成物(Z-1)の製造)
フルオレン系2官能アクリレート( 大阪ガスケミカル(株)製オグソールEA-0200)85部、トリメチロールプロパントリアクリレート( 新中村化学工業(株)製NKエステルA-TMPT)10部、イルガキュア184(BASF社製)5部を混合し、樹脂組成物(Z-1)を作製した。
イルガキュア184は、光重合開始剤であり、また、この樹脂組成物は溶剤を含まない。
なお、フルオレン系2官能アクリレート( 大阪ガスケミカル(株)製オグソールEA-0200)は、可視域で屈折率が1.6以上の高屈折率アクリレートモノマーである。
【0273】
【0274】
<顔料組成物の評価>
実施例1の顔料組成物(X-1)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて回転数を調整して塗布し、100℃10分間乾燥後、膜厚1.0μmの膜が形成された基板を得た。
この基板に対し、吸光光度計を用いて、膜の吸収スペクトルを測定し、以下の項目について判定した。
【0275】
(700~1200nmにおける吸光度の最大値)
〇++:3.0以上
〇+:2.0以上3.0未満
〇:1.0以上2.0未満
×:1.0未満
【0276】
(940nmの吸光度)
A:0.3未満
B:0.3以上
【0277】
(屈折率)
次に、この基板に対し、分光エリプソメーター(日本分光社製「M-220」)を用いて分光エリプソメトリー測定を行い、940nm、1310nm及び1550nmにおける屈折率を求めた。
なお、940nmにおける吸光度が0.3以上ある場合、屈折率の測定値の精度が低くなる場合があり、実用上のセンシング波長としても適当でないため、屈折率は測定していない。その場合、「-」と表記した。
【0278】
(耐光性)
先述の膜厚1.0μmの膜が形成された基板に対し、キセノンウェザーメーターで、300~400nmが60W/m2の照度で20時間暴露し、耐光性試験を行った。
【0279】
試験前後における700~1200nmにおける極大吸収波長の吸光度の変化について、判定を行った。
〇:極大吸収波長の吸光度の減少率が5%未満
△:極大吸収波長の吸光度の減少率が5%以上、30%未満
×:極大吸収波長の吸光度の減少率が30%以上
【0280】
(耐熱性)
先述の膜厚1.0μmの膜が形成された基板に対し、230℃20分間加熱処理を行い、耐熱性試験を行った。
700~1200nmにおける極大吸収波長の吸光度の変化について、判定を行った。
〇:極大吸収波長の吸光度の減少率が5%未満
△:極大吸収波長の吸光度の減少率が5%以上、30%未満
×:極大吸収波長の吸光度の減少率が30%以上
【0281】
(透明性)
先述の膜厚1.0μmの膜が形成された基板に対し、ヘイズメーターでヘイズを測定し、透明性を判定した。
〇:ヘイズが0.5未満
△:ヘイズが0.5以上1.0未満
×:ヘイズが1.0以上
【0282】
実施例2~26、比較例1~5についても、実施例1と同様に上記の評価を行った。
【0283】
比較例5の樹脂組成物(Z-1)については、実施例1と同様に塗布後100℃10分乾燥した後、UV露光( 露光量800mJ/cm2)し、膜厚1.0μmの膜が形成された基板を得た。
【0284】
また、樹脂組成物(Z-1)は、700~1200nmに吸収がないため、上記の耐光性及び耐熱性試験は実施しなかった。
【0285】
これらの結果を表5に示す。
【0286】
【0287】
[実施例27]
(硬化性組成物(XC-1)の製造)
下記組成の混合物を均一になるように撹拌混合し、硬化性組成物(XC-1)を作製した。
顔料組成物(X-1): 100部
EHPE3150(エポキシ硬化剤、ダイセル化学工業社製): 5.0部
PGMAc: 20.0部
【0288】
実施例27で得られた樹脂組成物(XC-1)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて回転数を調整して塗布し、100℃10分間乾燥後、膜厚1.0μmの膜が形成された基板を得た。
この基板に対し、吸光光度計を用いて、膜の吸収スペクトルを測定し、以下の項目について判定した。
【0289】
(700~1200nmの吸光度の最大値)
〇++:3.0以上
〇+:2.0以上3.0未満
〇:1.0以上2.0未満
×:1.0未満
【0290】
(940nmの吸光度)
A:0.3未満
B:0.3以上
【0291】
(屈折率)
次に、この基板に対し、分光エリプソメーター(日本分光社製「M-220」)を用いて分光エリプソメトリー測定を行い、940nm、1310nm及び1550nmにおける屈折率を求めた。
【0292】
(硬化性)
先述の膜厚1.0μmの膜が形成された基板に対し、200℃、5分間の加熱処理を行った後、メチルエチルケトンで膨潤させたガーゼを巻いたハンマーで50回擦り、膜を観察した。判定の基準を以下に示す。
〇:膜は無傷。
△:膜の一部に剥がれが生じる。
×:膜が完全に溶解する。
【0293】
実施例27の組成および評価結果を表6、7に示す。
【0294】
【0295】
【0296】
[実施例28]
(感光性組成物(XR-1)の製造)
下記組成の混合物を均一になるように撹拌混合し、感光性組成物(XR-1)を作製した。
【0297】
顔料組成物(X-1):100.0部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM-402」): 4.0部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアー907」): 1.0部
PGMAc: 20.0部
【0298】
実施例28で得られた感光性組成物(XR-1)を、スピンコート法によりガラス基板に塗工した後、70℃で20分間乾燥した。次いで、この基板を室温に冷却した後、超高圧水銀ランプを用いて、300mJ/cm2で紫外線露光を行った。
【0299】
その後、この基板を23℃の0.2質量%の炭酸ナトリウム水溶液にて30秒間スプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、乾燥した。さらに、クリーンオーブン中で、230℃で30分間加熱処理を行った。
【0300】
上記方法においてスピンコートの際の回転数を調整することにより、膜厚1.0μmの膜が形成されたガラス基板を得た。
この基板に対し、吸光光度計を用いて、膜の吸収スペクトルを測定し、以下の項目について判定した。
【0301】
(700~1200nmの吸光度の最大値)
〇++:3.0以上
〇+:2.0以上3.0未満
〇:1.0以上2.0未満
×:1.0未満
【0302】
(940nmの吸光度)
A:0.3未満
B:0.3以上
【0303】
(屈折率)
次に、この基板に対し、分光エリプソメーター(日本分光社製「M-220」)を用いて分光エリプソメトリー測定を行い、940nm、1310nm及び1550nmにおける屈折率を求めた。
【0304】
(硬化性)
先述の膜厚1.0μmの膜が形成された基板に対し、200℃、5分間の加熱処理を行った後、メチルエチルケトンで膨潤させたガーゼを巻いたハンマーで50回擦り、膜を観察した。判定の基準を以下に示す。
〇:膜は無傷。
△:膜の一部に剥がれが生じる。
×:膜が完全に溶解する。
実施例28の組成および評価結果を表8、9に示す。
【0305】
【0306】
【0307】
以上より、 本発明の顔料組成物は、900~1600nmの波長領域においてとりわけ高屈折率であり、透明性、耐熱性、及び耐光性に優れる硬化物となり得るため、光学レンズや光導波路の用途として有用である。