WO2020209241A1 - 硬化性組成物およびその硬化物 - Google Patents
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- C08G59/72—Complexes of boron halides
Definitions
- the present invention relates to a curable composition containing an epoxy compound and a cationic polymerization initiator containing a Lewis acid and a Lewis base, and a cured product obtained by curing the curable composition.
- Epoxy compounds are included as materials for surface protective films, interlayer insulators, protective insulating films for printed wiring substrates, fiber-reinforced composite materials, etc. of semiconductor elements and organic thin film elements (for example, organic electroluminescence elements and organic thin film solar cell elements).
- a curable composition is used.
- Patent Document 1 discloses a curable composition containing a diepoxy compound having an alicyclic skeleton and a cationic polymerization initiator (photoacid generator, thermoacid generator) and a cured product thereof.
- the curable composition disclosed in Patent Document 1 has properties of high-speed curability and low viscosity, and the cured product of the curable composition has excellent heat resistance.
- Patent Document 2 discloses a curable composition containing a diepoxy compound having an alicyclic skeleton, a thermal cationic polymerization initiator or a photocationic polymerization initiator, and a cured product thereof.
- the cured product of the curable composition disclosed in Patent Document 2 has excellent heat resistance.
- the present inventors In the process of examining a curable composition that exhibits excellent heat resistance when cured by containing an epoxy compound and a cationic polymerization initiator, the present inventors have formed an onium salt-type cationic polymerization on the curable composition. When the initiator was added and cured, it was noticed that outgas was generated from the cured product. Then, as a result of a diligent search for a cationic polymerization initiator that suppresses the generation of outgas, it was found that a cationic polymerization initiator containing a Lewis acid and a Lewis base can suppress the generation of outgas. The present invention is based on this finding.
- an object of the present invention is to provide a curable composition capable of producing a cured product having excellent heat resistance and low outgassing properties.
- Equation (1) [During the ceremony, R 1 ⁇ R 4, R 7 ⁇ R 12, and R 15 ⁇ R 18 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl and alkoxy groups, R 5 , R 6 , R 13 and R 14 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl and alkoxy groups, or one of R 5 or R 6 and R 13 or R 14 -CH 2 - may form a crosslinked structure represented by, n is 0 or the integer 1. ] A curable composition comprising an epoxy compound represented by (1) and a cationic polymerization initiator containing a Lewis acid and a Lewis base.
- the content of the thermal cationic polymerization initiator is such that the curable composition does not contain any epoxy compound, oxetane compound or vinyl ether compound other than the compound represented by the formula (1), the above.
- the amount is 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy compound represented by the formula (1) contained in the curable composition, and the curable composition is represented by the formula (1).
- the epoxy compound represented by the above formula (1) contained in the curable composition When one or more selected from the group consisting of an epoxy compound, an oxetane compound, and a vinyl ether compound other than the above-mentioned compound is contained, the epoxy compound represented by the above formula (1) contained in the curable composition.
- the content of the photocationic polymerization initiator is such that the curable composition does not contain any of an epoxy compound, an oxetane compound and a vinyl ether compound other than the compound represented by the formula (1), the above.
- the amount is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy compound represented by the formula (1) contained in the curable composition, and the curable composition is represented by the formula (1).
- the epoxy represented by the above formula (1) contained in the curable composition is contained, the epoxy represented by the above formula (1) contained in the curable composition.
- a method for producing a cured product which comprises a step of curing the curable composition according to any one of [1] to [13].
- epoxy equivalent is defined as the mass of an epoxy compound containing one equivalent of an epoxy group.
- m is an integer of 2 or more epoxy compounds
- the epoxy equivalent of the epoxy compound can be measured according to JIS K7236.
- Curable composition The curable composition of the present invention has the following formula (1): [During the ceremony, R 1 ⁇ R 4, R 7 ⁇ R 12, and R 15 ⁇ R 18 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl and alkoxy groups, R 5 , R 6 , R 13 and R 14 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl and alkoxy groups, or one of R 5 or R 6 and R 13 or R 14 -CH 2 - may form a crosslinked structure represented by, n is 0 or the integer 1. ] It is characterized by containing an epoxy compound represented by, and a cationic polymerization initiator containing a Lewis acid and a Lewis base. By incorporating the epoxy compound represented by the formula (1) and a cationic polymerization initiator containing a Lewis acid and a Lewis base into the curable composition, a cured product having excellent heat resistance and low outgassing properties can be produced. it can.
- R 1 to R 4 , R 7 to R 12 , and R 15 to R 18 are independent of each other in the above formula (1). It is selected from the group consisting of hydrogen, alkyl groups and alkoxy groups. Among these, hydrogen is preferable.
- the alkyl group has preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms. Further, it may be a linear alkyl group or a branched alkyl group.
- the alkoxy group has preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms. Particularly preferably, R 1 to R 4 , R 7 to R 12 , and R 15 to R 18 are all hydrogen.
- R 5 , R 6 , R 13 and R 14 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl group and alkoxy group. Among these, hydrogen is preferable.
- the alkyl group has preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms. Further, it may be a linear alkyl group or a branched alkyl group.
- the alkoxy group has preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms. Or, one of R 5 or R 6 and R 13 or R 14, -CH 2 - may form a crosslinked structure represented by.
- R 5 , R 6 , R 13 and R 14 options more preferably one of R 5 or R 6 and R 13 or R 14 has a crosslinked structure represented by -CH 2-. It is formed, and even more preferably, R 5 and R 14 form a crosslinked structure represented by ⁇ CH 2- , and R 6 and R 13 are hydrogen.
- n is an integer of 0 or 1.
- the epoxy compound represented by the formula (1) contained in the curable composition of the present invention has the following formula (2-1): [In the formula, R 1 to R 4 , R 8 to R 11 , and R 15 to R 18 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl groups and alkoxy groups. ] It is a compound represented by.
- R 1 to R 4 , R 8 to R 11 , and R 15 to R 18 in the above formula (2-1) are as described in the above formula (1).
- the epoxy compound represented by the formula (1) contained in the curable composition of the present invention has the following formula (2-2): [In the formula, R 1 to R 4 , R 6 to R 13 , and R 15 to R 18 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl groups and alkoxy groups. ] It is a compound represented by.
- R 1 to R 4 , R 6 to R 13 , and R 15 to R 18 in the above formula (2-2) are as described in the above formula (1).
- the epoxy compound represented by the above formula (1) contained in the curable composition of the present invention has the following formula (3): [During the ceremony, R 1 ⁇ R 4, R 7 ⁇ R 12, and R 15 ⁇ R 18 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl and alkoxy groups, R 5 , R 6 , R 13 and R 14 are independently selected from the group consisting of hydrogen, alkyl and alkoxy groups, or one of R 5 or R 6 and R 13 or R 14 -CH 2 - may form a crosslinked structure represented by, n is 0 or the integer 1.
- R 1 ⁇ R 18 and n are as described in the above formula (1).
- a compound satisfying the above formula (3) can be synthesized by a Diels-Alder reaction between a conjugated diene compound and an alkene compound based on knowledge already known to those skilled in the art.
- the epoxy compound represented by the above formula (1) contained in the curable composition of the present invention preferably has an epoxy equivalent of 60 to 600 g / eq, more preferably 60 to 300 g / eq. It is more preferably 70 to 200 g / eq. Further, the curable composition of the present invention may contain other compounds as described later, but from the viewpoint of excellent heat resistance of the cured product, the curable composition of the present invention contains the curable composition.
- the content of the epoxy compound represented by the above formula (1) is preferably 10 to 99% by mass, more preferably 10 to 80% by mass, and further preferably 20 to 80% by mass.
- the cationic polymerization initiator contained in the curable composition of the present invention contains a Lewis acid and a Lewis base.
- the Lewis acid and the Lewis base may form a salt or a complex.
- the mixing ratio of Lewis acid and Lewis base does not necessarily have to be a stoichiometric ratio. That is, either Lewis acid or Lewis base (converted to the amount of base points) may be contained in excess of the theoretical amount (equivalent amount). That is, the mixing ratio of the Lewis acid and the Lewis base in the cationic curing catalyst is the ratio of the number of atoms n (b) of the atom serving as the Lewis base point to the number n (a) of the atom serving as the Lewis acid point (n (n (). It is represented by b) / n (a)) and acts as a cationic polymerization initiator even if it is not 1 (stoichiometric ratio).
- the cationic polymerization initiator contained in the curable composition of the present invention includes a thermal cationic polymerization initiator (an initiator capable of generating a cationically active species by thermal energy) and a photocationic polymerization initiator (by irradiation with light or an electron beam). Initiators that can generate cationically active species).
- the content of the cationic polymerization initiator in the curable composition of the present invention is such that the curable composition is an epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1) described later, an oxetane compound described later, and a vinyl ether compound described later.
- the amount is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.05 to 18 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy compound represented by the above formula (1) contained in the curable composition. Parts, more preferably 0.1 to 15 parts by mass.
- the curable composition contains one or more selected from the group consisting of an epoxy compound, an oxetane compound, and a vinyl ether compound other than the compound represented by the above formula (1), the present invention is used.
- the content of the cationic polymerization initiator in the curable composition includes an epoxy compound represented by the above formula (1), an epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1), and an oxetane compound contained in the curable composition.
- the amount is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.05 to 18 parts by mass, and further preferably 0.1 to 15 parts by mass.
- the Lewis acid is not particularly limited as long as it is a compound having a property of accepting electron pairs, and for example, boron, aluminum, titanium, zinc, tin, gallium, indium, tarium, scandium, ytterbium. , Vanadium, chromium, manganese, cobalt, nickel, iron, copper and other compounds containing atoms.
- a compound containing boron, aluminum, titanium, zinc and tin is preferable from the viewpoint of availability, and a compound containing boron is more preferable.
- Examples of the boron-containing compound include boron trihalide, boric acid, boric acid ester, and formula (4): [During the ceremony, R represents a hydrocarbon group which may have a substituent independently of each other. h is an integer from 1 to 5, and each independently represents the number of fluorine atoms bonded to the aromatic ring. k is an integer of 1 to 3. ] Examples thereof include compounds represented by. Of these, the compound represented by the formula (4) is preferable.
- the hydrocarbon group in the compound represented by the formula (4) is preferably a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
- the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is not limited as long as it has 1 to 20 carbon atoms as a whole, but is preferably an alkyl group, an aryl group, or an alkenyl group.
- the alkyl group, aryl group and alkenyl group may be an unsubstituted group or a group in which one or two or more hydrogen atoms are substituted with another organic group or a halogen atom.
- Examples of the other organic group in this case include an alkyl group (when the hydrocarbon group represented by R is an alkyl group, the substituted hydrocarbon group as a whole corresponds to an unsubstituted alkyl group).
- Examples thereof include an aryl group, an alkenyl group, an alkoxy group and a hydroxyl group.
- H in the compound represented by the above formula (4) is an integer of 1 to 5, and each independently represents the number of fluorine atoms bonded to the aromatic ring. h is preferably 2 to 5, more preferably 3 to 5, and even more preferably 5.
- k is an integer of 1 to 3. That is, the Lewis acid is one in which at least one aromatic ring to which a fluorine atom is bonded is bonded to a boron atom. k is more preferably 2 or more, and even more preferably 3, that is, a form in which three aromatic rings to which a fluorine atom is bonded are bonded to a boron atom. Among the compounds represented by the formula (4), tris (pentafluorophenyl) borane is more preferable.
- Examples of the boron trihalogenate include boron trifluoride, boron trichloride, and boron tribromide.
- Examples of the borate ester include trimethyl borate, triethyl borate, triisopropyl borate, tributyl borate, triphenyl borate, phenylboric acid and the like.
- Examples of the aluminum-containing compound include triethylaluminum, triisobutylaluminum, tritersial butylaluminum, triphenylaluminum, trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum, triisopropoxyaluminum, triisobutoxyaluminum, triphenoxyaluminum, and diphenoxy.
- Examples thereof include methylaluminum, aluminum (III) acetylacetonate, aluminum chloride, ethylaluminum dichloride, methylaluminum-bis (2,6-di-tbutyl-4-methylphenoxide) and the like.
- titanium-containing compound examples include tetraisopropoxytitanium, tetraphenoxytitanium, diisopropoxy-bisacetylacetonatotitanium, bis (1,2benzenedioxy) titanium in which two catechol molecules are bonded to titanium, 2,2'.
- examples include bis (2,2'biphenyldioxy) titanium in which two biphenol molecules are bonded to titanium, bis (2-oxybenzoyloxy) titanium in which two salicylic acid molecules are bonded to titanium, and tetratershallive toxi titanium.
- Examples of the zinc-containing compound include zinc chloride (II) and zinc octylate.
- tin-containing compound examples include tin (II) chloride, tin (IV) chloride, tin octylate, dibutyltin dilaurate and the like.
- Preferred Lewis acids include boron trifluoride, boron trichloride, tris (pentafluorophenyl) borane, bis (pentafluorophenyl) phenylborane, pentafluorophenyl-diphenylborane, tris (4-fluorophenyl) borane, aluminum ( III) Acetylacetonate, aluminum chloride, zinc chloride (II), tin (II) chloride, tin (IV) chloride and the like can be mentioned. Among them, tris (pentafluorophenyl) borane is more preferable.
- the Lewis base is not limited as long as it can coordinate with the Lewis acid, for example, and can form a coordinate bond with the boron atom of the Lewis acid.
- a commonly used base can be used, but a compound having an atom having an unshared electron pair is preferable. Specifically, it is preferably a compound having a nitrogen atom, a phosphorus atom or a sulfur atom. In this case, the Lewis base forms a coordination bond by donating the unshared electron pair of the nitrogen atom, the phosphorus atom, and the sulfur atom to the boron atom of the Lewis acid. Further, a compound having a nitrogen atom or a phosphorus atom is more preferable.
- the compound having a nitrogen atom include amine compounds (monoamine, polyamine), ammonia and the like. More preferably, it is an amine compound having a piperidine structure, an amine compound having a hindered amine structure, an amine compound having a low boiling point, and ammonia, and even more preferably, an amine compound having a piperidine structure, a polyamine having a hindered amine structure, and ammonia.
- the compound having a phosphorus atom is preferably phosphine.
- phosphine include triphenylphosphine, trimethylphosphine, tritoluylphosphine, methyldiphenylphosphine, 1,2-bis (diphenylphosphine) ethane, and diphenylphosphine.
- the compounds having a sulfur atom are preferably thiols and sulfides.
- thiols include methyl thiol, ethyl thiol, propyl thiol, hexyl thiol, decane thiol, and phenyl thiol.
- sulfides include diphenyl sulfide, dimethyl sulfide, diethyl sulfide, methyl phenyl sulfide, methoxymethyl phenyl sulfide and the like.
- the compounds having a nitrogen atom as the amine compound having the piperidine structure, the compounds having the piperidine structure described in the following (i) to (vi) are preferably exemplified.
- the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms refers to a linear or branched monovalent aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
- a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group and the like can be mentioned.
- an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms is more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
- R 1N to R 5N have the same meaning as the above equation (5);
- Y N represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent;
- R 6N represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or the piperidine structure described above;
- the substituent which may have 20 alkylene groups is a halogen atom, a hydroxyl group, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a substituent which may have
- the substituent which the aryl group having 6 to 14 carbon atoms may have is one or more selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Is shown. ]
- the amine compound according to (i), wherein the amine compound is a polymer means a compound having two or more repeating units and having three or more piperidine structures. It shall be. Further, in the amine compound which is a polymer, the hydrogen atom of the> NH group of the piperidine structure may be substituted with a cross-linking group between the piperidine structures.
- particularly preferable amine compounds include piperidine and the amine compounds shown in Table 1.
- the nitrogen atom forming a coordinate bond with the boron atom constitutes a secondary or tertiary amine, and more preferably a polyamine of diamine or higher. ..
- Examples of the amine having a hindered amine structure include amine compounds having a piperidine structure, specifically 2,2,6,6-tetramethylpiperidine, N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine; TINUVIN770, Examples thereof include TINUVIN765, TINUVIN144, TINUVIN123, TINUVIN744, CHIMASSORB2020FDL (above, manufactured by BASF); Adecastab LA-52, Adecastab LA-57 (above, manufactured by ADEKA) and the like. Among them, TINUVIN770, TINUVIN765, Adecastab LA-52, and Adecastab LA-57 having two or more hindered amine structures in one molecule are preferable.
- an amine having a boiling point of 120 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, still more preferably 50 ° C. or lower, still more preferably 30 ° C. or lower, and particularly preferably. Is 5 ° C or lower.
- primary amines such as monomethylamine, monoethylamine, monopropylamine, monobutylamine, monopentylamine, and ethylenediamine
- secondary amines such as dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, methylethylamine, and piperidine
- tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine.
- Preferred amine compounds contained in the cationic polymerization initiator include, for example, ethylamine, isopropylamine, aniline, benzylamine, dimethylamine, diethylamine, dibutylamine, dibenzylamine, dimethyloctylamine, piperidine and International Publication No. 036164, 2012.
- the compounds having the piperidine structure described in (i) to (vi) above are preferably exemplified.
- the carbon number 1 to 6 indicates the carbon number 1, 2, 3, 4, 5 or 6, and the carbon number 1 to 20 indicates the carbon number 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11,12,13,14,15,16,17,18,19 or 20 are indicated, and carbon number 3 to 10 indicates carbon number 3,4,5,6,7,8,9 or 10.
- the number of carbon atoms is 6 to 14, and the number of carbon atoms is 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or 14.
- Examples of preferred cationic polymerization initiators include compounds containing aluminum, complexes of boron trifluoride with amine compounds such as piperidine, and complexes of tris (pentafluorophenyl) borane with amine compounds having a piperidine structure. ..
- a preferred embodiment of the cationic polymerization initiator contained in the curable composition of the present invention is a complex of Lewis acid and Lewis base.
- the complex for example, a complex of boron trifluoride and an amine compound such as piperidine and a complex of tris (pentafluorophenyl) borane and an amine compound such as piperidine are preferable.
- the complex of the boron-containing compound and the amine compound described in International Publication No. 036164, 2012 can be preferably used. The contents of the specification and / or drawings of International Publication No. 036164 are incorporated herein by reference.
- a commercially available product can also be used for the complex.
- boron trifluoride piperidine manufactured by Stella Chemifa and FX-TP-BC-PC series manufactured by Nippon Shokubai can be used.
- the amine compound for tris (pentafluorophenyl) borane is used.
- the molar ratio of the piperidine structure is preferably 0.9 or more, more preferably 1.0 or more. It is considered that some or all of the lone electron pairs of the nitrogen atom in the piperidine structure coordinate to the boron atom of tris (pentafluorophenyl) borane to form a complex and control its catalytic activity. Sufficient coordination can increase thermal potential.
- the molar ratio is preferably 20 or less, more preferably 15 or less, further preferably 10 or less, and particularly preferably 5 or less.
- the number of moles of the piperidine structure in the amine compound means the number of moles of the amine compound ⁇ the number of piperidine structures in the amine compound.
- the mixing conditions of the amine compound and tris (pentafluorophenyl) borane are not particularly limited and may be adjusted as appropriate.
- the amine compound or a solution thereof is preferably added dropwise with stirring the tris (pentafluorophenyl) borane solution, but vice versa.
- the reaction temperature can be room temperature, more preferably 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
- the reaction time is not particularly limited, and the complex is formed rapidly by dropping the amine compound or a solution thereof, so that it is not necessary to further proceed with the reaction after the dropping. However, after the dropping, the reaction mixture may be continuously stirred for 30 minutes or more and 5 hours or less.
- the above cationic polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
- thermo cationic polymerization initiator When the above cationic polymerization initiator is used as the thermal cationic polymerization initiator, the content of the thermal cationic polymerization initiator in the curable composition of the present invention is determined by the curable composition.
- the curable composition When none of the epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1) described later, the oxetane compound described later and the vinyl ether compound described later is contained, it is represented by the above formula (1) contained in the curable composition.
- the amount is preferably 0.1 to 15 parts by mass, and more preferably 0.3 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diepoxy compound.
- the present invention is used.
- the content of the thermal cationic polymerization initiator in the curable composition includes a diepoxy compound represented by the above formula (1), an epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1), and oxetane contained in the curable composition.
- the amount is preferably 0.1 to 15 parts by mass, and more preferably 0.3 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the compound and the vinyl ether compound.
- the content of the photocationic polymerization initiator in the curable composition of the present invention is determined by the curable composition.
- the above formula (1) contained in the curable composition is represented. It is preferably 0.1 to 20 parts by mass, and more preferably 0.3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diepoxy compound to be obtained.
- the present invention when the curable composition contains one or more selected from the group consisting of an epoxy compound, an oxetane compound, and a vinyl ether compound other than the compound represented by the above formula (1), the present invention is used.
- the content of the photocationic polymerization initiator in the curable composition includes a diepoxy compound represented by the above formula (1), an epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1), and oxetane contained in the curable composition.
- the amount is preferably 0.1 to 20 parts by mass, and more preferably 0.3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the compound and the vinyl ether compound.
- Epoxy compounds other than the compound represented by the above formula (1) is an epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1) depending on the application (in the present specification). May be referred to as "other epoxy compounds"). Examples thereof include glycidyl ether type epoxides, glycidyl ester type epoxides, glycidyl amine type epoxides and alicyclic epoxides, and oligomers and polymers thereof.
- Examples of the glycidyl ether type epoxide include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, tetramethylbiphenol diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether and the like.
- Glycidyl ether of polyhydric alcohols such as glycerin triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, sorbitol hexaglycidyl ether, polyglycerin polyglycidyl ether, triglycidyl isocyanurate and the like.
- glycidyl ester type epoxide examples include glycidyl esters and glycidyl esters of carboxylic acids such as glycidyl methacrylate, phthalic acid diglycidyl ester, isophthalic acid diglycidyl ester, terephthalic acid diglycidyl ester, cyclohexanedicarboxylic acid diglycidyl ester, and trimet acid triglycidyl ester.
- carboxylic acids such as glycidyl methacrylate, phthalic acid diglycidyl ester, isophthalic acid diglycidyl ester, terephthalic acid diglycidyl ester, cyclohexanedicarboxylic acid diglycidyl ester, and trimet acid triglycidyl ester.
- Examples include type polyesters.
- Examples of the glycidyl amine type epoxide include N, N-diglycidyl aniline, N, N-diglycidyl toluidine, N, N, N', N'-tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, N, N, N', N'-tetraglycidyl.
- Glycidyl aromatic amines such as diaminodiphenylsulfone, N, N, N', N'-tetraglycidyldiethyldiphenylmethane, bis (N, N-diglycidylaminocyclohexyl) methane (N, N, N', N'-tetraglycidyl Diaminodiphenylmethane hydride), N, N, N', N'-tetraglycidyl-1,3- (bisaminomethyl) cyclohexane (N, N, N', N'-tetraglycidylxylylene diamine hydride) , Triglycidyl melamine, triglycidyl-p-aminophenol, N-glycidyl-4-glycidyloxypyrrolidone and other glycidyl heterocyclic amines.
- diaminodiphenylsulfone N, N, N',
- alicyclic epoxide examples include vinylcyclohexenedioxide, limonendioxide, dicyclopentadienedioxide, bis (2,3-epoxycyclopentyl) ether, ethylene glycol bisepoxydicyclopentyl ether, and 3,4-epoxy-6-methylcyclo.
- the content of the epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1) is preferably 1 to 90% by mass with respect to the curable composition. More preferably, it is 1 to 70% by mass.
- the epoxy compound other than the compound represented by the above formula (1) contained in the curable composition of the present invention comprises a glycidyl ether type epoxide, a glycidyl ester type epoxide and an alicyclic epoxide. It contains one or more selected from the group.
- the curable composition of the present invention may further contain a reactive diluent in order to reduce the viscosity.
- a reactive diluent examples include a monoepoxy compound produced by the method described in International Publication No. 159637, butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, glycidyl ether of C12-13 mixed alcohol, 1, Examples thereof include 2-epoxy-4-vinylcyclohexane.
- the curable composition may contain one or more reactive diluents as described above. The mixing ratio of the reactive diluent may be appropriately adjusted so that the curable composition containing the reactive diluent has a desired viscosity.
- the curable composition of the present invention may contain an oxetane compound.
- the oxetane compound include 1,4-bis [(3-ethyl-3-oxetanylmethoxy) methyl] benzene, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane, and di [(.
- the content of the oxetane compound in the curable composition of the present invention is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 1 to 70% by mass.
- the curable composition of the present invention may contain a vinyl ether compound.
- the vinyl ether compound include monofunctional vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether and butyl vinyl ether, ethylene glycol divinyl ether, butanediol divinyl ether, cyclohexanedimethanol divinyl ether, cyclohexanediol divinyl ether and trimethylpropantrivinyl ether.
- the content of the vinyl ether compound in the curable composition of the present invention is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 1 to 70% by mass.
- the curable composition of the present invention may further contain a compound having a hydroxyl group.
- the curing reaction can be allowed to proceed slowly.
- the compound having a hydroxyl group include ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin and the like.
- the curable composition of the present invention may contain one or more compounds having a hydroxyl group as described above.
- the content of the compound having a hydroxyl group in the curable composition of the present invention is preferably 0.1 to 10% by mass, preferably 0.2 to 8% by mass. Is more preferable.
- the curable composition of the present invention may further contain a solvent.
- the solvent include methyl ethyl ketone, ethyl acetate, toluene, methanol, ethanol and the like.
- the curable composition of the present invention may contain various additives as long as its properties are not impaired.
- additives include fillers, silane coupling agents, mold release agents, flame retardants, antioxidants, defoamers, light stabilizers, colorants such as pigments and dyes, plasticizers, pH adjusters, and coloring agents.
- additives include inhibitor, matting agent, deodorant, weather resistant agent, antistatic agent, thread friction reducing agent, slip agent, ion exchanger and the like.
- the cured product of the present invention can be obtained by curing the curable composition of the present invention described above.
- the curing method of the curable composition is not particularly limited, but it can be appropriately performed by heating or light irradiation.
- the curing reaction can be sufficiently advanced.
- the curing reaction can be carried out by primary heating at 20 to 130 ° C. for 10 to 150 minutes and secondary heating at 130 to 220 ° C. for 30 to 480 minutes. Further, for example, primary heating at 20 to 45 ° C. for 10 to 150 minutes, secondary heating at 45 to 55 ° C. for 10 to 150 minutes, tertiary heating at 55 to 65 ° C. for 10 to 150 minutes, and 65 to 220.
- the curing reaction can be carried out by quaternary heating at ° C. for 30 to 480 minutes.
- primary heating at 20 to 30 ° C. for 10 to 150 minutes for example, primary heating at 20 to 30 ° C. for 10 to 150 minutes, secondary heating at 30 to 35 ° C. for 10 to 150 minutes, tertiary heating at 35 to 45 ° C. for 10 to 150 minutes, and 45 to 65.
- the curing reaction can be carried out by quaternary heating at ° C. and quintic heating at 65 to 220 ° C. for 30 to 480 minutes.
- the present invention is not limited to this, and it is preferable to appropriately change the content in consideration of the content of the epoxy compound and the characteristics of other compounds contained in the curable composition.
- the active energy ray type and conditions to be used depend on the composition of the curable composition. It is preferable to change as appropriate. In one embodiment, it is preferable to irradiate ultraviolet rays so that the integrated light amount represented by the product of the irradiation intensity and the irradiation time is 10 to 5000 mJ / cm 2 .
- curable compositions and cured products of the present invention include paints, semiconductor devices, and paints applied on substrates such as metals, resin films, glass, paper, and wood.
- substrates such as metals, resin films, glass, paper, and wood.
- Example 1 Production and evaluation of a curable composition containing an epoxy compound and a cationic polymerization initiator or an onium salt-type cationic polymerization initiator containing a Lewis acid and a Lewis base.
- a commercially available epoxy compound (A-1) and a cationic polymerization initiator (B-1) containing a Lewis acid and a Lewis base are mixed so as to have the following composition to obtain a curable composition. It was. ⁇ Composition of curable composition> 100 parts by mass of epoxy compound (A-1) 1 part by mass of cationic polymerization initiator (B-1)
- each component of the above composition is as follows.
- A-1 Tetrahydroindene epoxide, manufactured by JXTG Energy, trade name: THI-DE -Cationic polymerization initiator (B-1): manufactured by Nippon Shokubai, trade name: FX-TP-BC-PC-AD-57130
- the cationic polymerization initiator (B-1) is a cationic polymerization initiator containing a Lewis acid and a Lewis base.
- Celoxide 2021P / Cationic Polymerization Initiator (B-1): Made by Nippon Catalyst, Trade Name: FX-TP-BC-PC-AD-57130 -Cationic polymerization initiator (B-2): manufactured by Nippon Shokubai, trade name: FX-TP-BC-PC-AD-57110 -Cationic polymerization initiator (B-3): manufactured by Nippon Shokubai, trade name: FX-TP-BC-PC-AD-57103 -Cationic polymerization initiator (C-1): 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroantimonate, manufactured by Sanshin Kagaku Kogyo, trade name: SI-150L -Cationic polymerization initiator (C-2): 4-hydroxyphenyl ( ⁇ -naphthylmethyl) methylsulfonium hexafluorophosphate 1-naphthylmethylmethyl p-hydroxy
- Example 1-1 The curable composition obtained as described above is heated in a hot air circulation oven at 40 ° C. for 2 hours, 50 ° C. for 1 hour, 60 ° C. for 1 hour, and 180 ° C. for 2 hours to cure. I got something.
- Example 1-2 The curable composition obtained as described above was brought to 180 ° C. by a hot air circulation oven at 25 ° C. for 1 hour, 30 ° C. for 1 hour, 35 ° C. for 1 hour, 50 ° C. for 1 hour. The mixture was heated for 2 hours to obtain a cured product.
- Example 1-3 The curable composition obtained as described above was brought to 180 ° C. by a hot air circulation oven at 25 ° C. for 2 hours, 30 ° C. for 1 hour, 35 ° C. for 1 hour, 50 ° C. for 1 hour. The mixture was heated for 2 hours to obtain a cured product.
- Example 1-4 The curable composition obtained as described above was heated at 100 ° C. for 1 hour and 180 ° C. for 2 hours in a hot air circulation oven to obtain a cured product.
- Example 1-5 The curable composition obtained as described above was heated in a hot air circulation oven at 80 ° C. for 1 hour and 180 ° C. for 2 hours to obtain a cured product.
- Example 1-6 The curable composition obtained as described above was heated in a hot air circulation oven at 80 ° C. for 1 hour and 180 ° C. for 2 hours to obtain a cured product.
- (a') Comparative Example 1-1 The curable composition obtained as described above was brought to 210 ° C. by a hot air circulation oven at 85 ° C. for 3 hours, 90 ° C. for 1 hour, 120 ° C. for 1 hour, 150 ° C. for 1 hour. The mixture was heated for 2 hours to obtain a cured product.
- (b') Comparative Example 1-2 The curable composition obtained as described above was subjected to a hot air circulation oven at 35 ° C. for 2 hours, 40 ° C. for 2 hours, 45 ° C.
- Ethylbenzene was used as a standard substance for the obtained cured product, and the purge condition was 110 ° C. for 30 minutes.
- a gas chromatograph mass spectrometer manufactured by Agilent Technologies, model number: 7697A
- a headspace sampler manufactured by Agilent Technologies, model number: 7890A GC
- the peak area derived from the outgas from the cured product was obtained, and the amount of outgas generated in terms of ethylbenzene was calculated by the following formula.
- Outgas generation amount (ppm) peak area derived from outgas x amount of ethylbenzene ( ⁇ g) / (peak area of ethylbenzene x weight of cured product (g))
- the obtained cured product was cut out to 20 mm ⁇ 10 mm, and the temperature was raised to 30 to 300 ° C. at 10 ° C./min using TMA7000 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. as a thermomechanical analyzer (TMA) to glass. The transition temperature was measured. The glass transition temperature was defined as the heat resistance of the cured product.
- the cationic polymerization initiator contained in the curable composition was changed from the conventional onium salt type cationic polymerization initiator to Lewis acid. It was also found that the low outgassing property of the cured product was improved when the cured product was cured by replacing it with a cationic polymerization initiator containing a Lewis base.
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Abstract
[課題]耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造できる硬化性組成物の提供。 [解決手段]式(1):[式中、 R1~R4、R7~R12、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、 R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよく、nは、0か1の整数である。] で表されるエポキシ化合物、並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を含んでなる、硬化性組成物。
Description
本発明は、エポキシ化合物並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を含む硬化性組成物、および硬化性組成物を硬化させた硬化物に関する。
半導体素子や有機薄膜素子(例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子や有機薄膜太陽電池素子)の表面保護膜、層間絶縁体、プリント配線基板用保護絶縁膜および繊維強化複合材料等の材料として、エポキシ化合物を含む硬化性組成物が用いられている。例えば、特許文献1には、脂環骨格を有するジエポキシ化合物とカチオン重合開始剤(光酸発生剤、熱酸発生剤)とを含む硬化性組成物およびその硬化物が開示されている。特許文献1に開示された硬化性組成物は、高速硬化性および低粘度の性質を有しており、当該硬化性組成物の硬化物は優れた耐熱性を有している。特許文献2には、脂環骨格を有するジエポキシ化合物と、熱カチオン重合開始剤または光カチオン重合開始剤を含む硬化性組成物およびその硬化物が開示されている。特許文献2に開示された硬化性組成物の硬化物は優れた耐熱性を有している。
本発明者らは、エポキシ化合物とカチオン重合開始剤を含有させて硬化させた際に優れた耐熱性を発揮する硬化性組成物を検討する過程で、硬化性組成物にオニウム塩型のカチオン重合開始剤を含有させて硬化させると、硬化物からアウトガスが発生していることに気付いた。そして、アウトガスの発生を抑制するカチオン重合開始剤を鋭意探索したところ、ルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤が、アウトガス発生を抑制できることを見出した。本発明はこの知見に基づくものである。
従って、本発明の目的は、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造できる硬化性組成物を提供することにある。
本発明は以下の発明を包含する。
[1]式(1):
[式中、
R1~R4、R7~R12、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、
R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよく、nは、0か1の整数である。]
で表されるエポキシ化合物、並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を含んでなる、硬化性組成物。
[2]前記ルイス酸がホウ素を含む化合物である、[1]に記載の硬化性組成物。
[3]前記ルイス酸が、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである、[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4]前記ルイス塩基がアミン化合物である、[1]~[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5]前記ルイス塩基が、ピペリジン構造を有するアミン化合物である、[1]~[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6]前記カチオン重合開始剤が、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとピペリジン構造を有するアミン化合物との錯体である、[1]~[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7]前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上をさらに含む、[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[8]前記式(1)で表されるエポキシ化合物の含有量が、10~99質量%である、[1]~[7]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[9]前記カチオン重合開始剤が、熱カチオン重合開始剤である、[1]~[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[10]前記熱カチオン重合開始剤の含有量が、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物の100質量部に対し、0.1~15質量部であり、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~15質量部である、[9]に記載の硬化性組成物。
[11]前記カチオン重合開始剤が、光カチオン重合開始剤である、[1]~[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[12]前記光カチオン重合開始剤の含有量が、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物の100質量部に対して、0.1~20質量部であり、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~20質量部である、[11]に記載の硬化性組成物。
[13]前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物が、グリシジルエーテル型エポキシド、グリシジルエステル型エポキシド、および脂環式エポキシドからなる群から選択される1種または2種以上のエポキシ化合物である、[7]~[12]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[14][1]~[13]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させる工程を含む、硬化物の製造方法。
[15][1]~[13]のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物。
[1]式(1):
R1~R4、R7~R12、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、
R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよく、nは、0か1の整数である。]
で表されるエポキシ化合物、並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を含んでなる、硬化性組成物。
[2]前記ルイス酸がホウ素を含む化合物である、[1]に記載の硬化性組成物。
[3]前記ルイス酸が、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである、[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4]前記ルイス塩基がアミン化合物である、[1]~[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5]前記ルイス塩基が、ピペリジン構造を有するアミン化合物である、[1]~[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6]前記カチオン重合開始剤が、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとピペリジン構造を有するアミン化合物との錯体である、[1]~[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7]前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上をさらに含む、[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[8]前記式(1)で表されるエポキシ化合物の含有量が、10~99質量%である、[1]~[7]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[9]前記カチオン重合開始剤が、熱カチオン重合開始剤である、[1]~[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[10]前記熱カチオン重合開始剤の含有量が、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物の100質量部に対し、0.1~15質量部であり、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~15質量部である、[9]に記載の硬化性組成物。
[11]前記カチオン重合開始剤が、光カチオン重合開始剤である、[1]~[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[12]前記光カチオン重合開始剤の含有量が、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物の100質量部に対して、0.1~20質量部であり、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~20質量部である、[11]に記載の硬化性組成物。
[13]前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物が、グリシジルエーテル型エポキシド、グリシジルエステル型エポキシド、および脂環式エポキシドからなる群から選択される1種または2種以上のエポキシ化合物である、[7]~[12]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[14][1]~[13]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させる工程を含む、硬化物の製造方法。
[15][1]~[13]のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物。
本発明によれば、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造できるエポキシ化合物を提供することができる点で有利である。
1.定義
本明細書において、配合を示す「部」、「%」等は特に断らない限り質量基準である。 本明細書において、エポキシ当量とは、1当量のエポキシ基を含むエポキシ化合物の質量で定義される。ここで、m種(mは2以上の整数である)のエポキシ化合物からなる混合物の場合、その混合物のエポキシ当量は、
で表される。エポキシ化合物のエポキシ当量は、JIS K7236に準じて測定することができる。
本明細書において、配合を示す「部」、「%」等は特に断らない限り質量基準である。 本明細書において、エポキシ当量とは、1当量のエポキシ基を含むエポキシ化合物の質量で定義される。ここで、m種(mは2以上の整数である)のエポキシ化合物からなる混合物の場合、その混合物のエポキシ当量は、
2.硬化性組成物
本発明の硬化性組成物は、下記式(1):
[式中、
R1~R4、R7~R12、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、
R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよく、nは、0か1の整数である。]
で表されるエポキシ化合物、並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を含んでなることを特徴とする。式(1)で表されるエポキシ化合物並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を硬化性組成物に含有させることにより、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造することができる。
本発明の硬化性組成物は、下記式(1):
R1~R4、R7~R12、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、
R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよく、nは、0か1の整数である。]
で表されるエポキシ化合物、並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を含んでなることを特徴とする。式(1)で表されるエポキシ化合物並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤を硬化性組成物に含有させることにより、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造することができる。
(1)エポキシ化合物
本発明の硬化性組成物に含まれるエポキシ化合物は、上記式(1)において、R1~R4、R7~R12、およびR15~R18はそれぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択される。これらの中でも、水素であることが好ましい。前記アルキル基が有する炭素数は、1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。また、直鎖状のアルキル基であっても、分岐鎖状のアルキル基であってもよい。前記アルコキシ基が有する炭素数は、1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。特に好ましくはR1~R4、R7~R12、およびR15~R18は全て水素である。
本発明の硬化性組成物に含まれるエポキシ化合物は、上記式(1)において、R1~R4、R7~R12、およびR15~R18はそれぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択される。これらの中でも、水素であることが好ましい。前記アルキル基が有する炭素数は、1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。また、直鎖状のアルキル基であっても、分岐鎖状のアルキル基であってもよい。前記アルコキシ基が有する炭素数は、1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。特に好ましくはR1~R4、R7~R12、およびR15~R18は全て水素である。
上記式(1)において、R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択される。これらの中でも、水素であることが好ましい。前記アルキル基が有する炭素数は、1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。また、直鎖状のアルキル基であっても、分岐鎖状のアルキル基であってもよい。前記アルコキシ基が有する炭素数は、1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよい。
これらのR5、R6、R13、およびR14の選択肢の中で、さらに好ましくは、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成するものであり、さらにより好ましくは、R5およびR14が-CH2-で表される架橋構造を形成し、かつ、R6およびR13が水素であるものとされる。
上記式(1)において、nは0か1の整数である。
本発明の好ましい実施態様として、本発明の硬化性組成物に含まれる式(1)で表されるエポキシ化合物は、下記式(2-1):
[式中、R1~R4、R8~R11、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択される。]
で表される化合物である。
で表される化合物である。
なお、上記式(2-1)中におけるR1~R4、R8~R11、およびR15~R18は、上記式(1)において記載した通りである。
本発明の好ましい別の実施態様として、本発明の硬化性組成物に含まれる式(1)で表されるエポキシ化合物は、下記式(2-2):
[式中、R1~R4、R6~R13、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択される。]
で表される化合物である。
で表される化合物である。
なお、上記式(2-2)中におけるR1~R4、R6~R13、およびR15~R18は、上記式(1)において記載した通りである。
本発明の一つの実施態様において、本発明の硬化性組成物に含まれる、上記式(1)で表されるエポキシ化合物は、下記式(3):
[式中、
R1~R4、R7~R12、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、
R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよく、nは、0か1の整数である。]
で表されるオレフィン化合物と、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸等の過酸とを反応させることにより、合成することができる。また、国際公開第2014年175129号および、国際公開第2017年164238号に記載された方法によっても合成することができる。
R1~R4、R7~R12、およびR15~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、
R5、R6、R13、およびR14は、それぞれ独立して、水素、アルキル基およびアルコキシ基からなる群より選択され、または、R5若しくはR6およびR13若しくはR14の1つが、-CH2-で表される架橋構造を形成してもよく、nは、0か1の整数である。]
で表されるオレフィン化合物と、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸等の過酸とを反応させることにより、合成することができる。また、国際公開第2014年175129号および、国際公開第2017年164238号に記載された方法によっても合成することができる。
上記式(3)中における、R1~R18およびnは、上記式(1)において記載した通りである。
一つの実施態様において、上記式(3)を満たす化合物は、当業者に既に知られた知識に基づいて、共役ジエン類化合物とアルケン類化合物とのディールズ・アルダー反応により合成することができる。
本発明の硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるエポキシ化合物は、エポキシ当量が、60~600g/eqであることが好ましく、60~300g/eqであることがより好ましく、70~200g/eqであることがさらに好ましい。また、本発明の硬化性組成物中に、後述するような他の化合物が含まれてもよいが、硬化物の優れた耐熱性の観点からは、本発明の硬化性組成物中に含まれる上記式(1)で表されるエポキシ化合物の含有量は、好ましくは10~99質量%、より好ましくは10~80質量%、さらに好ましくは20~80質量%である。
(2)カチオン重合開始剤
本発明の硬化性組成物に含まれるカチオン重合開始剤は、ルイス酸とルイス塩基を含有するものである。かかるルイス酸とルイス塩基は塩または錯体を形成しているものであってもよい。式(1)で表されるエポキシ化合物と、ルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤とを組み合わせることにより、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造することができる。
本発明の硬化性組成物に含まれるカチオン重合開始剤は、ルイス酸とルイス塩基を含有するものである。かかるルイス酸とルイス塩基は塩または錯体を形成しているものであってもよい。式(1)で表されるエポキシ化合物と、ルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤とを組み合わせることにより、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造することができる。
本発明の硬化性組成物におけるカチオン重合開始剤において、ルイス酸とルイス塩基との混合比は、必ずしも量論比でなくてもよい。すなわち、ルイス酸及びルイス塩基(塩基点量に換算)のいずれか一方が理論量(当量)より過剰に含まれていてもよい。すなわち、カチオン硬化触媒におけるルイス酸とルイス塩基との混合比が、ルイス酸点となる原子の原子数n(a)に対する、ルイス塩基点となる原子の原子数n(b)の比(n(b)/n(a))で表して、1(量論比)でなくても、カチオン重合開始剤として作用する。
本発明の硬化性組成物に含まれるカチオン重合開始剤としては、熱カチオン重合開始剤(熱エネルギーによりカチオン活性種を発生させうる開始剤)および光カチオン重合開始剤(光や電子線の照射によりカチオン活性種を発生させうる開始剤)が挙げられる。
本発明の硬化性組成物におけるカチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物が、後述する上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、後述するオキセタン化合物および後述するビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されエポキシ化合物の100質量部に対し、好ましくは0.01~20質量部、より好ましくは0.05~18質量部、さらに好ましくは0.1~15質量部とされる。また、硬化性組成物が、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、本発明の硬化性組成物におけるカチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるエポキシ化合物、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、好ましくは0.01~20質量部、より好ましくは0.05~18質量部、さらに好ましくは0.1~15質量部とされる。
(2-1)ルイス酸
前記ルイス酸としては電子対を受容する性質を有する化合物であれば特に制限されないが、例えば、ホウ素、アルミニウム、チタン、亜鉛、スズ、ガリウム、インジウム、タリウム、スカンジウム、イッテルビウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、銅等の原子を含む化合物が挙げられる。なかでも入手性の観点からホウ素、アルミニウム、チタン、亜鉛、スズを含む化合物が好ましく、ホウ素を含む化合物であることがより好ましい。
前記ルイス酸としては電子対を受容する性質を有する化合物であれば特に制限されないが、例えば、ホウ素、アルミニウム、チタン、亜鉛、スズ、ガリウム、インジウム、タリウム、スカンジウム、イッテルビウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、銅等の原子を含む化合物が挙げられる。なかでも入手性の観点からホウ素、アルミニウム、チタン、亜鉛、スズを含む化合物が好ましく、ホウ素を含む化合物であることがより好ましい。
ホウ素を含む化合物としては例えば、3ハロゲン化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸エステル及び式(4):
[式中、
Rは、それぞれ独立して、置換基を有してもよい炭化水素基を表し、
hは、1~5の整数であり、それぞれ独立して、芳香環に結合しているフッ素原子の数を表し、
kは、1~3の整数である。]
で表される化合物等が挙げられる。なかでも、式(4)で表される化合物が好ましい。
Rは、それぞれ独立して、置換基を有してもよい炭化水素基を表し、
hは、1~5の整数であり、それぞれ独立して、芳香環に結合しているフッ素原子の数を表し、
kは、1~3の整数である。]
で表される化合物等が挙げられる。なかでも、式(4)で表される化合物が好ましい。
式(4)で表される化合物における炭化水素基は、炭素数1~20の炭化水素基であることが好ましい。炭子数1~20の炭化水素基は、全体として炭素原子が1~20であれば限定されないが、アルキル基、アリール基、アルケニル基であることが好ましい。当該アルキル基、アリール基、アルケニル基は、無置換の基であっても、水素原子の1または2以上が他の有機基又はハロゲン原子によって置換された基であっても良い。この場合の他の有機基としては、アルキル基(Rで表される炭化水素基がアルキル基である場合には、置換後の炭化水素基は全体として無置換のアルキル基に該当する。)、アリール基、アルケニル基、アルコキシ基、水酸基等が挙げられる。
上記式(4)で表される化合物におけるhは、1~5の整数であり、それぞれ独立して、芳香環に結合しているフッ素原子の数を表す。hは、好ましくは2~5であり、より好ましくは3~5であり、さらに好ましくは5である。
また、kは1~3の整数である。すなわち、上記ルイス酸は、フッ素原子が結合した芳香環が少なくとも1つ、ホウ素原子に結合したものである。kはより好ましくは2以上であり、さらに好ましくは3、すなわち、フッ素原子が結合した芳香環がホウ素原子に3つ結合している形態である。式(4)で表される化合物の中で、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランがより好ましい。
前記3ハロゲン化ホウ素としては、例えば、3フッ化ホウ素、3塩化ホウ素、3臭化ホウ素等が挙げられる。ホウ酸エステルとしてはホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリイソプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリフェニル、フェニルホウ酸等が挙げられる。
アルミニウムを含む化合物としては、例えば、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリターシャリーブチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリイソブトキシアルミニウム、トリフェノキシアルミニウム、ジフェノキシメチルアルミニウム、アルミニウム(III)アセチルアセトナート、塩化アルミニウム、エチルアルミニウムジクロライド、メチルアルミニウム-ビス(2,6-ジ-tブチル-4-メチルフェノキシド)等が挙げられる。
チタンを含む化合物としては例えば、テトライソプロポキシチタン、テトラフェノキシチタン、ジイソプロポキシ・ビスアセチルアセトナトチタン、カテコール2分子がチタンに結合したビス(1,2ベンゼンジオキシ)チタン、2,2’-ビフェノール2分子がチタンに結合したビス(2,2’ビフェニルジオキシ)チタン、サリチル酸2分子がチタンに結合したビス(2-オキシベンゾイロキシ)チタン、テトラターシャリーブトキシチタン等が挙げられる。
亜鉛を含む化合物としては、例えば、塩化亜鉛(II)、オクチル酸亜鉛等が挙げられる。
スズを含む化合物としては、例えば、塩化スズ(II)、塩化スズ(IV)、オクチル酸スズ、ジラウリン酸ジブチルスズ等が挙げられる。
好ましいルイス酸としては、3フッ化ホウ素、3塩化ホウ素、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、ビス(ペンタフルオロフェニル)フェニルボラン、ペンタフルオロフェニル-ジフェニルボラン、トリス(4-フルオロフェニル)ボラン、アルミニウム(III)アセチルアセトナート、塩化アルミニウム、塩化亜鉛(II)、塩化スズ(II)、塩化スズ(IV)等が挙げられる。その中で、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランがより好ましい。
(2-2)ルイス塩基
上記ルイス塩基は、上記ルイス酸に配位することができるもの、例えば、上記ルイス酸が有するホウ素原子等と配位結合を形成できるものであれば限定されず、ルイス塩基として通常用いられるものを用いることができるが、非共有電子対を有する原子を有する化合物が好適である。具体的には、窒素原子、リン原子又は硫黄原子を有する化合物であることが好適である。この場合、ルイス塩基は、窒素原子、リン原子、硫黄原子が有する非共有電子対を上記ルイス酸のホウ素原子等に供与することにより、配位結合を形成することとなる。また、窒素原子又はリン原子を有する化合物がより好ましい。
上記ルイス塩基は、上記ルイス酸に配位することができるもの、例えば、上記ルイス酸が有するホウ素原子等と配位結合を形成できるものであれば限定されず、ルイス塩基として通常用いられるものを用いることができるが、非共有電子対を有する原子を有する化合物が好適である。具体的には、窒素原子、リン原子又は硫黄原子を有する化合物であることが好適である。この場合、ルイス塩基は、窒素原子、リン原子、硫黄原子が有する非共有電子対を上記ルイス酸のホウ素原子等に供与することにより、配位結合を形成することとなる。また、窒素原子又はリン原子を有する化合物がより好ましい。
上記窒素原子を有する化合物として、好ましくは、アミン化合物(モノアミン、ポリアミン)、アンモニア等が挙げられる。より好ましくは、ピペリジン構造を有するアミン化合物、ヒンダードアミン構造を有するアミン化合物、低沸点のアミン化合物、アンモニアであり、さらに好ましくは、ピペリジン構造を有するアミン化合物、ヒンダードアミン構造を有するポリアミン、アンモニアである。
上記リン原子を有する化合物として好ましくは、ホスフィン類である。具体的には、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリトルイルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、ジフェニルホスフィン等が挙げられる。
上記硫黄原子を有する化合物として好ましくは、チオール類及びスルフィド類である。チオール類としては、具体的には、メチルチオール、エチルチオール、プロピルチオール、ヘキシルチオール、デカンチオール、フェニルチオール等が挙げられる。スルフィド類の具体例としては、ジフェニルスルフィド、ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィド、メチルフェニルスルフィド、メトキシメチルフェニルスルフィド等が挙げられる。
上記窒素原子を有する化合物における、上記ピペリジン構造を有するアミン化合物としては、以下の(i)~(vi)に記載されるピペリジン構造を有する化合物等が好ましく例示される。
ここで、炭素数1~6のアルキル基とは、炭素数1~6の直鎖状または分枝鎖状の一価脂肪族飽和炭化水素基をいう。例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基等を挙げることができる。これらのうち、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、炭素数1または2のアルキル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
(ii)上記アミン化合物が下記式(6)で表されるピペリジン構造を有する(i)に記載のアミン化合物
[式中、
R1N~R5Nは上記式(5)と同義を示し;
XNは、-O-基、-(C=O)-基、-NR7N-基(R7Nは水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す)、-O(C=O)-基、-(C=O)O-基、-NH(C=O)-基、または-(C=O)NH-基を示す。]
R1N~R5Nは上記式(5)と同義を示し;
XNは、-O-基、-(C=O)-基、-NR7N-基(R7Nは水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す)、-O(C=O)-基、-(C=O)O-基、-NH(C=O)-基、または-(C=O)NH-基を示す。]
[式中、
R1N~R5Nは、上記式(5)と同義を示し;
XNとZNは、それぞれ独立して、-O-基、-(C=O)-基、-NR7N-基(R7Nは水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す)、-O(C=O)-基、-(C=O)O-基、-NH(C=O)-基または-(C=O)NH-基を示し;
YNは、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキレン基を示し;R6Nは、水素原子、炭素数1~6のアルキル基または上記ピペリジン構造を示し;炭素数1~20のアルキレン基が有していてもよい置換基は、ハロゲン原子、水酸基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基および置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基からなる群より選択される1以上を示し;
炭素数6~14のアリール基が有していてもよい置換基は、ハロゲン原子、水酸基、炭素数1~6のアルキル基および炭素数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される1以上を示す。]
R1N~R5Nは、上記式(5)と同義を示し;
XNとZNは、それぞれ独立して、-O-基、-(C=O)-基、-NR7N-基(R7Nは水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す)、-O(C=O)-基、-(C=O)O-基、-NH(C=O)-基または-(C=O)NH-基を示し;
YNは、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキレン基を示し;R6Nは、水素原子、炭素数1~6のアルキル基または上記ピペリジン構造を示し;炭素数1~20のアルキレン基が有していてもよい置換基は、ハロゲン原子、水酸基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基および置換基を有していてもよい炭素数6~14のアリール基からなる群より選択される1以上を示し;
炭素数6~14のアリール基が有していてもよい置換基は、ハロゲン原子、水酸基、炭素数1~6のアルキル基および炭素数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される1以上を示す。]
(iv)上記アミン化合物が、下記式(8)で表されるものである(i)に記載のアミン化合物
[式中、R8N~R11Nのうち少なくとも1(すなわち1、2、3または4)は上記ピペリジン構造を示し、残りは炭素数1~20のアルキル基を示す。]
(v)上記アミン化合物がポリマーである(i)に記載のアミン化合物
なお、本発明においてポリマーであるアミン化合物とは、2以上の繰り返し単位を有し、上記ピペリジン構造を3以上有する化合物をいうものとする。また、ポリマーであるアミン化合物においては、上記ピペリジン構造の>N-H基の水素原子がピペリジン構造同士の架橋基に置換されていてもよいものとする。
なお、本発明においてポリマーであるアミン化合物とは、2以上の繰り返し単位を有し、上記ピペリジン構造を3以上有する化合物をいうものとする。また、ポリマーであるアミン化合物においては、上記ピペリジン構造の>N-H基の水素原子がピペリジン構造同士の架橋基に置換されていてもよいものとする。
上記ヒンダードアミン構造を有するアミン化合物としては、ホウ素原子と配位結合を形成する窒素原子が第2級又は第3級アミンを構成するものであることが好ましく、ジアミン以上のポリアミンであることがより好ましい。ヒンダードアミン構造を有するアミンとしては、ピペリジン構造を有するアミン化合物、具体的には、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン;TINUVIN770、TINUVIN765、TINUVIN144、TINUVIN123、TINUVIN744、CHIMASSORB2020FDL(以上、BASF社製);アデカスタブLA-52、アデカスタブLA-57(以上、ADEKA社製)等が挙げられる。中でも、1分子に2個以上のヒンダードアミン構造をもつTINUVIN770、TINUVIN765、アデカスタブLA-52、アデカスタブLA-57が好適である。
上記低沸点のアミンとしては、沸点が120℃以下のアミンを用いることが好ましく、より好ましくは80℃以下であり、更に好ましくは50℃以下であり、一層好ましくは30℃以下であり、特に好ましくは5℃以下である。具体的には、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン、モノペンチルアミン、エチレンジアミン等の第1級アミン;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミン、ピペリジン等の第2級アミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン等の第3級アミン等が挙げられる。
カチオン重合開始剤に含まれる好ましいアミン化合物としては例えば、エチルアミン、イソプロピルアミン、アニリン、ベンジルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジベンジルアミン、ジメチルオクチルアミン、ピペリジン及び国際公開2012年036164号に記載される、上述の(i)~(vi)に記載されるピペリジン構造を有する化合物等が好ましく例示される。なお、炭素数1~6は炭素数1、2、3、4、5又は6を示し、炭素数1~20は炭素数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19又は20を示し、炭素数3~10は炭素数3、4、5、6、7、8、9又は10を示し、炭素数6~14は炭素数6、7、8、9、10、11、12、13又は14を示す。
好ましいカチオン重合開始剤の例としては、アルミニウムを含む化合物、3フッ化ホウ素とピペリジン等のアミン化合物との錯体、及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとピペリジン構造を有するアミン化合物との錯体が挙げられる。
(2-3)ルイス酸とルイス塩基の錯体
本発明の硬化性組成物に含まれるカチオン重合開始剤の好ましい実施態様としては、ルイス酸とルイス塩基の錯体が挙げられる。当該錯体としては例えば、3フッ化ホウ素とピペリジン等のアミン化合物との錯体及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとピペリジン等のアミン化合物との錯体が好ましい。また、国際公開2012年036164号に記載のホウ素を含む化合物とアミン化合物の錯体を好ましく用いることができる。国際公開2012年036164号の明細書および/または図面に記載される内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の硬化性組成物に含まれるカチオン重合開始剤の好ましい実施態様としては、ルイス酸とルイス塩基の錯体が挙げられる。当該錯体としては例えば、3フッ化ホウ素とピペリジン等のアミン化合物との錯体及びトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとピペリジン等のアミン化合物との錯体が好ましい。また、国際公開2012年036164号に記載のホウ素を含む化合物とアミン化合物の錯体を好ましく用いることができる。国際公開2012年036164号の明細書および/または図面に記載される内容は参照により本明細書に組み込まれる。
当該錯体は市販品を用いることもできる。例えば、ステラケミファ社製の3フッ化ホウ素ピペリジン、日本触媒社製のFX-TP-BC-PCシリーズを用いることができる。
本発明の硬化性組成物に含まれるカチオン重合開始剤として、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとピペリジン構造を有するアミン化合物との錯体を使用する場合、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランに対するアミン化合物中のピペリジン構造のモル比を0.9以上とすることが好ましく、1.0以上がより好ましい。ピペリジン構造中の窒素原子の孤立電子対の一部または全部がトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのホウ素原子に配位して錯体を形成し、その触媒活性を制御していると考えられるので、かかる配位を十分にすることによって、熱潜在性が高められる可能性がある。一方、当該モル比が大き過ぎると、組成物中におけるアミン化合物に対するトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの量が少なくなり過ぎ、重合阻害により重合触媒能が十分に発揮されなくなるおそれがあり得るので、当該モル比は20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下がさらに好ましく、5以下が特に好ましい。なお、アミン化合物中のピペリジン構造のモル数は、アミン化合物のモル数×アミン化合物中のピペリジン構造の数をいうものとする。
アミン化合物とトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの混合条件は特に制限されず、適宜調整すればよい。例えば、アミン化合物またはその溶液は、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン溶液を攪拌しつつ滴下することが好ましいが、その逆でも構わない。反応温度は常温とすることができ、より好適には20℃以上、40℃以下とすることができる。反応時間も特に制限されず、アミン化合物またはその溶液の滴下により速やかに錯体が形成されるため、滴下後、さらに反応を進める必要もない。但し、滴下後、そのまま30分間以上、5時間以下程度、反応混合物の攪拌を継続してもよい。
以上のカチオン重合開始剤は単独で使用してもよく、また2種以上を混合して用いてもよい。
(2-4)熱カチオン重合開始剤
上記カチオン重合開始剤を熱カチオン重合開始剤として使用する場合において、本発明の硬化性組成物における熱カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物が、後述する上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、後述するオキセタン化合物および後述するビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物の100質量部に対し、0.1~15質量部であることが好ましく、0.3~7質量部であることがより好ましい。また、硬化性組成物が、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、本発明の硬化性組成物における熱カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~15質量部であることが好ましく、0.3~7質量部であることがより好ましい。熱カチオン重合開始剤の含有量を上記数値範囲とすることにより、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造できる。
上記カチオン重合開始剤を熱カチオン重合開始剤として使用する場合において、本発明の硬化性組成物における熱カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物が、後述する上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、後述するオキセタン化合物および後述するビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物の100質量部に対し、0.1~15質量部であることが好ましく、0.3~7質量部であることがより好ましい。また、硬化性組成物が、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、本発明の硬化性組成物における熱カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~15質量部であることが好ましく、0.3~7質量部であることがより好ましい。熱カチオン重合開始剤の含有量を上記数値範囲とすることにより、耐熱性および低アウトガス性に優れた硬化物を製造できる。
(2-5)光カチオン重合開始剤
上記カチオン重合開始剤を光カチオン重合開始剤として使用する場合において、本発明の硬化性組成物における光カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物が、後述する上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、後述するオキセタン化合物、および後述するビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物の100質量部に対し、0.1~20質量部であることが好ましく、0.3~15質量部であることがより好ましい。また、硬化性組成物が、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、本発明の硬化性組成物における光カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対し、0.1~20質量部であることが好ましく、0.3~15質量部であることがより好ましい。光カチオン重合開始剤の含有量を上記数値範囲とすることにより、耐熱性および低アウトガスに優れた硬化物を製造できる。
上記カチオン重合開始剤を光カチオン重合開始剤として使用する場合において、本発明の硬化性組成物における光カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物が、後述する上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、後述するオキセタン化合物、および後述するビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物の100質量部に対し、0.1~20質量部であることが好ましく、0.3~15質量部であることがより好ましい。また、硬化性組成物が、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、本発明の硬化性組成物における光カチオン重合開始剤の含有量は、硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表されるジエポキシ化合物、上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対し、0.1~20質量部であることが好ましく、0.3~15質量部であることがより好ましい。光カチオン重合開始剤の含有量を上記数値範囲とすることにより、耐熱性および低アウトガスに優れた硬化物を製造できる。
(3)上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物
本発明の硬化性組成物は、用途に応じて上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物(本明細書において、「その他のエポキシ化合物」と呼称することがある)を含んでいてもよい。例えば、グリシジルエーテル型エポキシド、グリシジルエステル型エポキシド、グリシジルアミン型エポキシドおよび脂環式エポキシド等、並びにそれらのオリゴマーおよびポリマーが挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、用途に応じて上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物(本明細書において、「その他のエポキシ化合物」と呼称することがある)を含んでいてもよい。例えば、グリシジルエーテル型エポキシド、グリシジルエステル型エポキシド、グリシジルアミン型エポキシドおよび脂環式エポキシド等、並びにそれらのオリゴマーおよびポリマーが挙げられる。
グリシジルエーテル型エポキシドとしては、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F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、テトラメチルビフェノール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、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル等の二価フェノールのグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフチルクレゾールトリグリシジルエーテル、トリス(ヒドロキシフェニル)メタントリグリシジルエーテル、テトラキス(ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、ジナフチルトリオールトリグリシジルエーテル、フェノールノボラックグリシジルエーテル、クレゾールノボラックグリシジルエーテル、キシリレン骨格含有フェノールノボラックグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノールノボラックグリシジルエーテル、ビフェニル骨格含有フェノールノボラックグリシジルエーテル、テルペン骨格含有フェノールノボラックグリシジルエーテル、ビスフェノールAノボラックグリシジルエーテル、ビスフェノールFノボラックグリシジルエーテル、ビスフェノールSノボラックグリシジルエーテル、ビスフェノールAPノボラックグリシジルエーテル、ビスフェノールCノボラックグリシジルエーテル、ビスフェノールEノボラックグリシジルエーテル、ビスフェノールZノボラックグリシジルエーテル、ビフェノールノボラックグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールAノボラックグリシジルエーテル、ジメチルビスフェノールAノボラックグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールFノボラックグリシジルエーテル、ジメチルビスフェノールFノボラックグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールSノボラックグリシジルエーテル、ジメチルビスフェノールSノボラックグリシジルエーテル、テトラメチル-4,4’-ビフェノールノボラックグリシジルエーテル、トリスヒドロキシフェニルメタンノボラックグリシジルエーテル、レゾルシノールノボラックグリシジルエーテル、ハイドロキノンノボラックグリシジルエーテル、ピロガロールノボラックグリシジルエーテル、ジイソプロピリデンノボラックグリシジルエーテル、1,1-ジ-4-ヒドロキシフェニルフルオレンノボラックグリシジルエーテル、フェノール化ポリブタジエンノボラックグリシジルエーテル、エチルフェノールノボラックグリシジルエーテル、ブチルフェノールノボラックグリシジルエーテル、オクチルフェノールノボラックグリシジルエーテル、ナフトールノボラックグリシジルエーテル、水素化フェノールノボラックグリシジルエーテル等の多価フェノールのグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメチロ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等の二価アルコールの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、グリセリントリ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、ソルビトールヘキサグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテル等の多価アルコールのグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。
グリシジルエステル型エポキシドとしては、グリシジルメタクリレート、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、トリメット酸トリグリシジルエステル等のカルボン酸のグリシジルエステルやグリシジルエステル型のポリエポキシド等が挙げられる。
グリシジルアミン型エポキシドとしては、N,N-ジグリシジルアニリン、N,N-ジグリシジルトルイジン、N,N,N’,N’-テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン、N,N,N’,N’-テトラグリシジルジエチルジフェニルメタン等のグリシジル芳香族アミン、ビス(N,N-ジグリシジルアミノシクロヘキシル)メタン(N,N,N’,N’-テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンの水素化物)、N,N,N’,N’-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(N,N,N’,N’-テトラグリシジルキシリレンジアミンの水素化物)、トリスグリシジルメラミン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、N-グリシジル-4-グリシジルオキシピロリドン等のグリシジル複素環式アミン等が挙げられる。
脂環式エポキシドとしては、ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3-エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエーテル、3,4-エポキシ-6-メチルシクロへキシルメチル 3’,4’-エポキシ-6’-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシシクロへキシルメチル 3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-1-メチルシクロへキシル 3,4-エポキシ-1-メチルヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-3-メチルシクロへキシルメチル 3,4-エポキシ-3-メチルヘキサンカルボキシレート、3,4-エポキシ-5-メチルシクロへキシルメチル 3,4-エポキシ-5-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシシクロへキシル-5,5-スピロ-3,4-エポキシ)シクロヘキサン-メタジオキサン、メチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)、(3,3’,4,4’-ジエポキシ)ビシクロヘキシル、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物、テトラヒドロインデンジエポキシド等が挙げられる。本発明の硬化性組成物は、上記したような上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物を1または2種以上含んでいてもよい。
硬化物の優れた耐熱性の観点からは、上記した上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物の含有量は、硬化性組成物に対して1~90質量%であることが好ましく、1~70質量%であることがより好ましい。
一つの好ましい実施態様においては、本発明の硬化性組成物に含まれる上記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物は、グリシジルエーテル型エポキシド、グリシジルエステル型エポキシドおよび脂環式エポキシドからなる群から選択される1種または2種以上を含むものである。
(4)反応性希釈剤
本発明の硬化性組成物は、低粘度化のために、反応性希釈剤をさらに含んでいてもよい。反応性希釈剤としては、例えば、国際公開第2017年159637号に記載された方法により製造されたモノエポキシ化合物、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、C12-13混合アルコールのグリシジルエーテル、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン等が挙げられる。硬化性組成物は、上記したような反応性希釈剤を1種または2種以上含んでいてもよい。反応性希釈剤の混合比率は、反応性希釈剤を含む硬化性組成物が所望の粘度となるように、適宜調整すればよい。
本発明の硬化性組成物は、低粘度化のために、反応性希釈剤をさらに含んでいてもよい。反応性希釈剤としては、例えば、国際公開第2017年159637号に記載された方法により製造されたモノエポキシ化合物、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、C12-13混合アルコールのグリシジルエーテル、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン等が挙げられる。硬化性組成物は、上記したような反応性希釈剤を1種または2種以上含んでいてもよい。反応性希釈剤の混合比率は、反応性希釈剤を含む硬化性組成物が所望の粘度となるように、適宜調整すればよい。
(5)オキセタン化合物
本発明の硬化性組成物は、オキセタン化合物を含んでいてもよい。オキセタン化合物としては、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、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、3-エチル-3-(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]エーテル、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルオキシメチル)オキセタン、3-エチル-3-(シクロヘキシルオキシメチル)オキセタン、フェノールノボラックオキセタン、1,3-ビス[(3-エチルオキセタン-3-イル)]メトキシベンゼン、オキセタニルシルセスキオキサン、オキセタニルシリケート、ビス[1-エチル(3-オキセタニル)]メチルエーテル、4,4’-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル、4,4’-ビス(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)ビフェニル、エチレングリコール(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)ジフェノエート、トリメチロールプロパンプロパントリス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、フェノールノボラック型オキセタン等が挙げられる。本発明の硬化性組成物は、上記したようなオキセタン化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の硬化性組成物は、オキセタン化合物を含んでいてもよい。オキセタン化合物としては、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、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、3-エチル-3-(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]エーテル、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルオキシメチル)オキセタン、3-エチル-3-(シクロヘキシルオキシメチル)オキセタン、フェノールノボラックオキセタン、1,3-ビス[(3-エチルオキセタン-3-イル)]メトキシベンゼン、オキセタニルシルセスキオキサン、オキセタニルシリケート、ビス[1-エチル(3-オキセタニル)]メチルエーテル、4,4’-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル、4,4’-ビス(3-エチル-3-オキセタニルメトキシ)ビフェニル、エチレングリコール(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)ジフェノエート、トリメチロールプロパンプロパントリス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、フェノールノボラック型オキセタン等が挙げられる。本発明の硬化性組成物は、上記したようなオキセタン化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
硬化物の優れた耐熱性の観点からは、本発明の硬化性組成物におけるオキセタン化合物の含有量は、1~90質量%であることが好ましく、1~70質量%であることがより好ましい。
(6)ビニルエーテル化合物
本発明の硬化性組成物は、ビニルエーテル化合物を含んでいてもよい。ビニルエーテル化合物としては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどの単官能ビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、グリセロールトリビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル等の多官能ビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジオールモノビニルエーテル、9-ヒドロキシノニルビニルエーテル、プロピレングリコールモノビニルエーテル、ネオペンチルグリコールモノビニルエーテル、グリセロールジビニルエーテル、グリセロールモノビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、トリメチロールプロパンモノビニルエーテル、ペンタエリスリトールモノビニルエーテル、ペンタエリスリト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、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル、トリシクロデカンジオールモノビニルエーテル、トリシクロデカンジメタノールモノビニルエーテル等の水酸基を有するビニルエーテル化合物およびアクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル、メタクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル等の異種の官能基を有するビニルエーテル等が挙げられる。本発明の硬化性組成物は、上記したようなビニルエーテル化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の硬化性組成物は、ビニルエーテル化合物を含んでいてもよい。ビニルエーテル化合物としては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどの単官能ビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、グリセロールトリビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル等の多官能ビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジオールモノビニルエーテル、9-ヒドロキシノニルビニルエーテル、プロピレングリコールモノビニルエーテル、ネオペンチルグリコールモノビニルエーテル、グリセロールジビニルエーテル、グリセロールモノビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、トリメチロールプロパンモノビニルエーテル、ペンタエリスリトールモノビニルエーテル、ペンタエリスリト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、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル、トリシクロデカンジオールモノビニルエーテル、トリシクロデカンジメタノールモノビニルエーテル等の水酸基を有するビニルエーテル化合物およびアクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル、メタクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル等の異種の官能基を有するビニルエーテル等が挙げられる。本発明の硬化性組成物は、上記したようなビニルエーテル化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
硬化物の優れた耐熱性の観点からは、本発明の硬化性組成物におけるビニルエーテル化合物の含有量は、1~90質量%であることが好ましく、1~70質量%であることがより好ましい。
(7)水酸基を有する化合物
本発明の硬化性組成物は、水酸基を有する化合物をさらに含んでいてもよい。硬化性組成物が、水酸基を有する化合物を含むことにより、硬化反応を緩やかに進行させることができる。水酸基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。本発明の硬化性組成物は、上記したような水酸基を有する化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の硬化性組成物は、水酸基を有する化合物をさらに含んでいてもよい。硬化性組成物が、水酸基を有する化合物を含むことにより、硬化反応を緩やかに進行させることができる。水酸基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。本発明の硬化性組成物は、上記したような水酸基を有する化合物を1種または2種以上含んでいてもよい。
硬化物の優れた耐熱性の観点から、本発明の硬化性組成物における水酸基を有する化合物の含有量は、0.1~10質量%であることが好ましく、0.2~8質量%であることがより好ましい。
(8)その他の構成成分
本発明の硬化性組成物は、溶剤をさらに含んでいてもよい。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、メタノールおよびエタノール等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、溶剤をさらに含んでいてもよい。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、メタノールおよびエタノール等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、その特性を損なわない範囲において、各種添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、充填剤、シランカップリング剤、離型剤、難燃剤、酸化防止剤、消泡剤、光安定剤、顔料や染料等の着色剤、可塑剤、pH調整剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、耐候剤、帯電防止剤、糸摩擦低減剤、スリップ剤、イオン交換剤等が挙げられる。
(9)硬化性組成物の製造
本発明の硬化性組成物の製造においては、当業者に広く知られた技術常識に従い、硬化性組成物にさらに含有させる成分、および硬化性組成物の調製方法を適宜選択することができる。
本発明の硬化性組成物の製造においては、当業者に広く知られた技術常識に従い、硬化性組成物にさらに含有させる成分、および硬化性組成物の調製方法を適宜選択することができる。
3.硬化物
(1)硬化の条件
本発明の硬化物は、上述した本発明の硬化性組成物を硬化させることにより得られる。硬化性組成物の硬化方法は特に限定されるものではないが、加熱または光照射により適宜行うことができる。
(1)硬化の条件
本発明の硬化物は、上述した本発明の硬化性組成物を硬化させることにより得られる。硬化性組成物の硬化方法は特に限定されるものではないが、加熱または光照射により適宜行うことができる。
加熱により、硬化性組成物を硬化させる場合、エポキシ化合物の反応性の高さを考慮し、多段階的に硬化性組成物を加熱することが好ましい。これにより、硬化反応を十分に進めることができる。例えば、20~130℃で10~150分の一次加熱と、130~220℃で30~480分の二次加熱とにより硬化反応を行うことができる。また、例えば、20~45℃で10~150分の一次加熱と、45~55℃で10~150分の二次加熱と、55~65℃で10~150分の三次加熱と、65~220℃で30~480分の四次加熱とにより硬化反応を行うことができる。また、例えば、20~30℃で10~150分の一次加熱と、30~35℃で10~150分の二次加熱と、35~45℃で10~150分の三次加熱と、45~65℃の四次加熱と、65~220℃で30~480分の五次加熱により硬化反応を行うことができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、エポキシ化合物の含有量、硬化性組成物に含まれるその他の化合物などの特性を考慮し、適宜変更して行うことが好ましい。
また、可視光線、紫外線、X線、電子線のような活性エネルギー線を照射することにより、硬化性組成物を硬化させる場合、硬化性組成物の組成に応じ、使用する活性エネルギー線種や条件を適宜変更することが好ましい。一つの実施態様において、照射強度と照射時間の積で表される積算光量が、10~5000mJ/cm2となるように、紫外線を照射することが好ましい。硬化性組成物への積算光量を上記数値範囲とすることにより、光カチオン重合開始剤由来の活性種を十分に発生させることができる。また、生産性を向上させることもできる。
(2)硬化物の用途
本発明の硬化性組成物および硬化物の用途としては、具体的には、金属、樹脂フィルム、ガラス、紙、木材等の基材上に塗布する塗料、半導体素子や有機薄膜素子(例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子や有機薄膜太陽電池素子)の表面保護膜、ハードコート剤、防汚膜および反射防止膜等のコーティング剤、接着剤、粘着剤、レンズ、プリズム、フィルター、画像表示材料、レンズアレイ、光半導体素子の封止材やリフレクター材料、半導体素子の封止材、光導波路、導光板、光拡散板、回折素子および光学用接着剤等の各種光学部材、注型材料、層間絶縁体、プリント配線基板用保護絶縁膜および繊維強化複合材料等の材料等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物および硬化物の用途としては、具体的には、金属、樹脂フィルム、ガラス、紙、木材等の基材上に塗布する塗料、半導体素子や有機薄膜素子(例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子や有機薄膜太陽電池素子)の表面保護膜、ハードコート剤、防汚膜および反射防止膜等のコーティング剤、接着剤、粘着剤、レンズ、プリズム、フィルター、画像表示材料、レンズアレイ、光半導体素子の封止材やリフレクター材料、半導体素子の封止材、光導波路、導光板、光拡散板、回折素子および光学用接着剤等の各種光学部材、注型材料、層間絶縁体、プリント配線基板用保護絶縁膜および繊維強化複合材料等の材料等が挙げられる。
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。
1.調製例1:上記式(1)を満たすエポキシ化合物(A-2)の製造
温度計、攪拌機、還流管、滴下装置を備えた反応容器に、クロロホルム23.5kg、上記式(3)を満たす、下記式(10)で表される化合物1.6kgを投入し、0℃で攪拌しながらメタクロロ過安息香酸4.5kgを滴下した。室温まで昇温し、12時間反応を行った。次いで、ろ過により副生したメタクロロ安息香酸を除去した後、ろ液を1N水酸化ナトリウム水溶液で3回洗浄後、飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ過により硫酸マグネシウムを除去してろ液を濃縮し、粗体を得た。粗体にトルエン2kgを加え、室温で溶解した。これにヘプタン6kgを滴下し、晶析した。5℃で1時間熟成した。晶析物をろ取し、ヘキサンにより洗浄した。24時間減圧乾燥し、1.4kgの白色固体として、下記式(11)で表され、上記式(1)を満たすエポキシ化合物(A-2)を得た。このようにして得られたエポキシ化合物(A-2)のエポキシ当量をJIS K7236に準じて測定したところ、122g/eqであった。得られたエポキシ化合物(A-2)の構造を13C-NMR測定し、目的とするエポキシ化合物(A-2)が得られていることを確認した。
温度計、攪拌機、還流管、滴下装置を備えた反応容器に、クロロホルム23.5kg、上記式(3)を満たす、下記式(10)で表される化合物1.6kgを投入し、0℃で攪拌しながらメタクロロ過安息香酸4.5kgを滴下した。室温まで昇温し、12時間反応を行った。次いで、ろ過により副生したメタクロロ安息香酸を除去した後、ろ液を1N水酸化ナトリウム水溶液で3回洗浄後、飽和食塩水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ過により硫酸マグネシウムを除去してろ液を濃縮し、粗体を得た。粗体にトルエン2kgを加え、室温で溶解した。これにヘプタン6kgを滴下し、晶析した。5℃で1時間熟成した。晶析物をろ取し、ヘキサンにより洗浄した。24時間減圧乾燥し、1.4kgの白色固体として、下記式(11)で表され、上記式(1)を満たすエポキシ化合物(A-2)を得た。このようにして得られたエポキシ化合物(A-2)のエポキシ当量をJIS K7236に準じて測定したところ、122g/eqであった。得られたエポキシ化合物(A-2)の構造を13C-NMR測定し、目的とするエポキシ化合物(A-2)が得られていることを確認した。
2.実施例1:エポキシ化合物並びにルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤またはオニウム塩型カチオン重合開始剤を含む硬化性組成物の製造とその評価
(1)実施例1-1
硬化性組成物の製造
市販のエポキシ化合物(A-1)およびルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤(B-1)を下記の組成となるように混合し、硬化性組成物を得た。
<硬化性組成物の組成>
・エポキシ化合物(A-1) 100質量部
・カチオン重合開始剤(B-1) 1質量部
ここで、上記組成の各成分は、以下の通りである。
・エポキシ化合物(A-1):テトラヒドロインデンジエポキシド、JXTGエネルギー製、商品名:THI-DE
・カチオン重合開始剤(B-1):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57130
なお、カチオン重合開始剤(B-1)は、ルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤である。
(1)実施例1-1
硬化性組成物の製造
市販のエポキシ化合物(A-1)およびルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤(B-1)を下記の組成となるように混合し、硬化性組成物を得た。
<硬化性組成物の組成>
・エポキシ化合物(A-1) 100質量部
・カチオン重合開始剤(B-1) 1質量部
ここで、上記組成の各成分は、以下の通りである。
・エポキシ化合物(A-1):テトラヒドロインデンジエポキシド、JXTGエネルギー製、商品名:THI-DE
・カチオン重合開始剤(B-1):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57130
なお、カチオン重合開始剤(B-1)は、ルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤である。
(2)実施例1-2~1-6および比較例1-1~1-4
硬化性組成物の組成を、以下の成分を用いて表2に示されるように変更した以外は、実施例1-1と同様にして、硬化性組成物を得た。
ここで、比較例1-1の組成の各成分は、以下の通りである。
・エポキシ化合物(A-1):テトラヒドロインデンジエポキシド、JXTGエネルギー製、商品名:THI-DE
・エポキシ化合物(A-2):調製例1に記載された方法により得られた
・その他のエポキシ化合物:3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル 3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ダイセル社製、商品名:セロキサイド2021P・カチオン重合開始剤(B-1):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57130
・カチオン重合開始剤(B-2):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57110
・カチオン重合開始剤(B-3):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57103
・カチオン重合開始剤(C-1):4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、三新化学工業製、商品名:SI-150L
・カチオン重合開始剤(C-2):4-ヒドロキシフェニル(α-ナフチルメチル)メチルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート 1-ナフチルメチルメチルp-ヒドロキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロホスファート、三新化学工業製、商品名:SI-360
・カチオン重合開始剤(C-3):4-ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、三新化学工業製、商品名:SI-B3
なお、カチオン重合開始剤(B-1)~(B-3)は、ルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤である。また、カチオン重合開始剤(C-1)~(C-3)は、オニウム塩型のカチオン重合開始剤である。
硬化性組成物の組成を、以下の成分を用いて表2に示されるように変更した以外は、実施例1-1と同様にして、硬化性組成物を得た。
ここで、比較例1-1の組成の各成分は、以下の通りである。
・エポキシ化合物(A-1):テトラヒドロインデンジエポキシド、JXTGエネルギー製、商品名:THI-DE
・エポキシ化合物(A-2):調製例1に記載された方法により得られた
・その他のエポキシ化合物:3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル 3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ダイセル社製、商品名:セロキサイド2021P・カチオン重合開始剤(B-1):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57130
・カチオン重合開始剤(B-2):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57110
・カチオン重合開始剤(B-3):日本触媒製、商品名:FX-TP-BC-PC-AD-57103
・カチオン重合開始剤(C-1):4-アセトキシフェニルジメチルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、三新化学工業製、商品名:SI-150L
・カチオン重合開始剤(C-2):4-ヒドロキシフェニル(α-ナフチルメチル)メチルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート 1-ナフチルメチルメチルp-ヒドロキシフェニルスルホニウム ヘキサフルオロホスファート、三新化学工業製、商品名:SI-360
・カチオン重合開始剤(C-3):4-ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、三新化学工業製、商品名:SI-B3
なお、カチオン重合開始剤(B-1)~(B-3)は、ルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤である。また、カチオン重合開始剤(C-1)~(C-3)は、オニウム塩型のカチオン重合開始剤である。
物性評価
実施例1-1~1-6および比較例1-1~1-4で得られた硬化性組成物を、以下の硬化条件で加熱し、硬化物を得た。
(a)実施例1-1
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、40℃にて2時間、50℃にて1時間、60℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(b)実施例1-2
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、25℃にて1時間、30℃にて1時間、35℃にて1時間、50℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(c)実施例1-3
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、25℃にて2時間、30℃にて1時間、35℃にて1時間、50℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(d)実施例1-4
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、100℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(e)実施例1-5
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、80℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(f)実施例1-6
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、80℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(a')比較例1-1
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、85℃にて3時間、90℃にて1時間、120℃にて1時間、150℃にて1時間、210℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(b')比較例1-2
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、35℃にて2時間、40℃にて2時間、45℃にて1時間、80℃にて1時間、180℃にて6時間加熱し、硬化物を得た。
(c')比較例1-3
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、60℃にて2時間、70℃にて1時間、90℃にて1時間、160℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(d')比較例1-4
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、100℃にて1時間、110℃にて1時間、120℃にて1時間、140℃にて1時間、220℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
実施例1-1~1-6および比較例1-1~1-4で得られた硬化性組成物を、以下の硬化条件で加熱し、硬化物を得た。
(a)実施例1-1
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、40℃にて2時間、50℃にて1時間、60℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(b)実施例1-2
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、25℃にて1時間、30℃にて1時間、35℃にて1時間、50℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(c)実施例1-3
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、25℃にて2時間、30℃にて1時間、35℃にて1時間、50℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(d)実施例1-4
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、100℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(e)実施例1-5
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、80℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(f)実施例1-6
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、80℃にて1時間、180℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(a')比較例1-1
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、85℃にて3時間、90℃にて1時間、120℃にて1時間、150℃にて1時間、210℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(b')比較例1-2
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、35℃にて2時間、40℃にて2時間、45℃にて1時間、80℃にて1時間、180℃にて6時間加熱し、硬化物を得た。
(c')比較例1-3
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、60℃にて2時間、70℃にて1時間、90℃にて1時間、160℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
(d')比較例1-4
上記のようにして得られた硬化性組成物を、熱風循環オーブンにより、100℃にて1時間、110℃にて1時間、120℃にて1時間、140℃にて1時間、220℃にて2時間加熱し、硬化物を得た。
得られた硬化物について、標準物質としてエチルベンゼンを用い、パージ条件を110℃30分として、ヘッドスペースサンプラー(アジレントテクノロジー製、型番:7697A)付きガスクロマトグラフ質量分析計(アジレントテクノロジー製、型番:7890A GC & 5975C GC/MSD)で測定した。硬化物からのアウトガスに由来するピーク面積を求め、下記計算式により、エチルベンゼン換算によるアウトガス発生量を算出した。
エチルベンゼン換算によるアウトガス発生量の計算式
アウトガス発生量(ppm)=アウトガスに由来するピーク面積×エチルベンゼンの量(μg)/(エチルベンゼンのピーク面積×硬化物の重量(g))
エチルベンゼン換算によるアウトガス発生量の計算式
アウトガス発生量(ppm)=アウトガスに由来するピーク面積×エチルベンゼンの量(μg)/(エチルベンゼンのピーク面積×硬化物の重量(g))
得られた硬化物を20mm×10mmに切り出して、熱機械分析装置(TMA)として、日立ハイテクサイエンス(株)製TMA7000を用いて、30~300℃まで10℃/minで昇温して、ガラス転移温度を測定した。当該ガラス転移温度を硬化物の耐熱性とした。
実施例1-1~1-6と比較例1-1~1-4との比較から、硬化性組成物に含有させるカチオン重合開始剤を、従来のオニウム塩型のカチオン重合開始剤からルイス酸およびルイス塩基を含有するカチオン重合開始剤に置き換えて硬化させた場合に、硬化物の低アウトガス性が向上することが分かった。
Claims (15)
- 前記ルイス酸がホウ素を含む化合物である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記ルイス酸が、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 前記ルイス塩基がアミン化合物である、請求項1~3のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記ルイス塩基が、ピペリジン構造を有するアミン化合物である、請求項1~4のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記カチオン重合開始剤が、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとピペリジン構造を有するアミン化合物との錯体である、請求項1~5のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上をさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記式(1)で表されるエポキシ化合物の含有量が、10~99質量%である、請求項1~7のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記カチオン重合開始剤が、熱カチオン重合開始剤である、請求項1~8のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記熱カチオン重合開始剤の含有量が、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物の100質量部に対し、0.1~15質量部であり、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~15質量部である、請求項9に記載の硬化性組成物。
- 前記カチオン重合開始剤が、光カチオン重合開始剤である、請求項1~8のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記光カチオン重合開始剤の含有量が、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物のいずれも含まない場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物の100質量部に対して、0.1~20質量部であり、前記硬化性組成物が、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物、およびビニルエーテル化合物からなる群より選択される1種または2種以上を含む場合は、前記硬化性組成物に含まれる前記式(1)で表されるエポキシ化合物、前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物、オキセタン化合物およびビニルエーテル化合物の総量100質量部に対して、0.1~20質量部である、請求項11に記載の硬化性組成物。
- 前記式(1)で表される化合物以外のエポキシ化合物が、グリシジルエーテル型エポキシド、グリシジルエステル型エポキシド、および脂環式エポキシドからなる群から選択される1種または2種以上のエポキシ化合物である、請求項7~12のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1~13のいずれか一項に記載の硬化性組成物を硬化させる工程を含む、硬化物の製造方法。
- 請求項1~13のいずれか一項に記載の硬化性組成物の硬化物。
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