JP7764151B2 - Curable resin composition, photosensitive resin composition, cured product, and method for producing curable resin composition - Google Patents
Curable resin composition, photosensitive resin composition, cured product, and method for producing curable resin compositionInfo
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Description
本発明は、硬化性樹脂組成物に関する。より詳しくは、低温硬化条件でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる保存安定性が良好な硬化性樹脂組成物、感光性樹脂組成物、硬化物、及び、硬化性樹脂組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a curable resin composition. More specifically, it relates to a curable resin composition with good storage stability that can produce a cured product with excellent solvent resistance even under low-temperature curing conditions, a photosensitive resin composition, a cured product, and a method for producing the curable resin composition.
硬化性樹脂を含む組成物は、例えば、液晶表示装置や固体撮像素子等に用いられるカラーフィルター、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト、有機絶縁膜、有機保護膜等の、各種の光学部材や電機・電子機器等の各種用途への適用が種々検討され、各用途で要求される特性に優れた樹脂や樹脂組成物の開発がなされている。
近年では、光学部材や電機・電子機器等の小型化・薄型化・省エネルギー化が進みつつあり、それに伴って、使用される各種部材等にはより高品位な性能が要望されている。そのような要望に応えるため、各種部材等の材料となる硬化性樹脂組成物について研究が行われている。
これまでに、様々な要求に応じた硬化性樹脂組成物が開発されている。
例えば、特許文献1には、側鎖にカルボキシル基及び光反応性不飽和基を有し、アルカリ水溶液に可溶性であるオリゴマーと、エポキシ基を有する化合物と、増感剤と、ジシアンジアミド変性物を含む感光性樹脂組成物が記載されている。
また例えば、特許文献2には、エポキシ基またはオキセタニル基を有するラジカル重合性モノマー、カルボキシル基を有するラジカル重合性モノマー等を重合させて得られるアルカリ可溶性重合体を含む感光性組成物が記載されている。
また例えば、特許文献3には、単独重合体としたときにガラス転移温度が10℃以下となる(メタ)アクリレートモノマー、エポキシ基またはカルボキシル基を有する(メタ)アクリレートモノマー等の付加共重合体に、特定の変性反応を行うことによって得られる側鎖に酸基、ヒドロキシ基及び重合性不飽和結合を有する硬化性ポリマー、上記硬化性ポリマーを含む感光性重合体組成物が記載されている。
また例えば、特許文献4には、酸基含有重合体と、酸基と結合しうる基および重合性二重結合を有する化合物を反応させて得られた硬化性樹脂(A)と、リン酸エステル化合物(B)を含む、保存安定性に優れる硬化性樹脂組成物および感光性樹脂組成物が記載されている。
Compositions containing curable resins have been widely studied for their application to various applications, such as various optical components and electric/electronic devices, including color filters, inks, printing plates, printed wiring boards, semiconductor devices, photoresists, organic insulating films, and organic protective films used in liquid crystal displays and solid-state imaging devices, and resins and resin compositions having excellent properties required for each application have been developed.
In recent years, optical components and electrical and electronic devices have become smaller, thinner, and more energy-efficient, and this has led to demands for higher performance from the various components used in them. To meet such demands, research has been conducted on curable resin compositions that can be used as materials for various components.
Up to now, curable resin compositions have been developed to meet various requirements.
For example, Patent Document 1 describes a photosensitive resin composition containing an oligomer having a carboxyl group and a photoreactive unsaturated group in a side chain and being soluble in an alkaline aqueous solution, a compound having an epoxy group, a sensitizer, and a dicyandiamide-modified product.
Furthermore, for example, Patent Document 2 describes a photosensitive composition containing an alkali-soluble polymer obtained by polymerizing a radical polymerizable monomer having an epoxy group or an oxetanyl group, a radical polymerizable monomer having a carboxyl group, or the like.
Furthermore, for example, Patent Document 3 describes a curable polymer having an acid group, a hydroxy group, and a polymerizable unsaturated bond in a side chain, which is obtained by subjecting an addition copolymer of a (meth)acrylate monomer having a glass transition temperature of 10° C. or less when made into a homopolymer, or a (meth)acrylate monomer having an epoxy group or a carboxyl group, to a specific modification reaction, and a photosensitive polymer composition containing the curable polymer.
Furthermore, for example, Patent Document 4 describes a curable resin composition and a photosensitive resin composition having excellent storage stability, which contain a curable resin (A) obtained by reacting an acid group-containing polymer with a compound having a group capable of bonding to an acid group and a polymerizable double bond, and a phosphate ester compound (B).
上述のように、硬化性樹脂組成物について、これまでに色々検討されているが、従来の硬化性樹脂組成物を、例えばカラーフィルター等の原料として色材とともに使用すると、カラーフィルターの製造中に原料から洗浄溶媒中に色材が溶出するという問題があった。そのため、硬化性樹脂組成物の耐溶剤性の更なる向上が求められていた。
また、近年、特にカラーフィルター用途において、カラー液晶表示装置等の高品質化や用途の拡大により、表示パネルの高輝度化、高コントラスト化等、より高度な性能が強く求められている。しかしながら、カラーフィルターの製造では、露光して現像した後の焼成処理工程(後硬化工程)を200℃超の高温で行うと、得られた硬化物に黄変等の変色が生じ、所望の色による高着色化を十分に行うことができないといった問題があった。また、焼成処理工程を高温で行うと、不要な反応が進行して副生物が生じ、基材や硬化膜の特性を低下させるという問題もあった。そのような不要な反応を抑制し、所望の特性を有するカラーフィルターを効率良く得るには、200℃以下の比較的低温な加熱条件下でも硬化反応が十分に進行することが望ましい。また、硬化性樹脂組成物を比較的低温で硬化させることができると、カラーフィルターの製造効率も向上させることができる。
特許文献1~4に記載の組成物では、硬化性および保存安定性において改善の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、低温硬化条件下でも、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができ、且つ保存安定性が良好でカラーフィルター等の各種用途に、好適に使用することができる硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
As described above, various studies have been conducted on curable resin compositions, but when conventional curable resin compositions are used together with color materials as raw materials for color filters, for example, there has been a problem that the color materials are eluted from the raw materials into a cleaning solvent during the production of the color filter. Therefore, there has been a demand for further improvement in the solvent resistance of curable resin compositions.
Furthermore, in recent years, particularly in color filter applications, the improvement in quality and expansion of applications of color liquid crystal display devices and the like have led to a strong demand for higher performance, such as higher brightness and contrast, of display panels. However, in the production of color filters, if the baking process (post-curing process) after exposure and development is performed at a high temperature above 200°C, discoloration such as yellowing occurs in the resulting cured product, preventing sufficient high coloration of the desired color. Furthermore, if the baking process is performed at a high temperature, unwanted reactions occur, producing by-products and degrading the properties of the substrate and the cured film. In order to suppress such unwanted reactions and efficiently obtain color filters with desired properties, it is desirable for the curing reaction to proceed sufficiently even under relatively low heating conditions of 200°C or less. Furthermore, if the curable resin composition can be cured at a relatively low temperature, the production efficiency of color filters can also be improved.
The compositions described in Patent Documents 1 to 4 have room for improvement in terms of curability and storage stability.
The present invention has been made in view of the above-mentioned current situation, and an object of the present invention is to provide a curable resin composition that can give a cured product having excellent solvent resistance even under low-temperature curing conditions, has good storage stability, and can be suitably used in various applications such as color filters.
本発明者は、硬化性樹脂組成物について種々検討したところ、一分子中に、エポキシ基含有基と酸基を有し、特定範囲のエポキシ当量を有する共重合体、および特定の酸解離定数を有する酸化合物を含むことにより、160℃以下の低温硬化条件下でも、架橋反応が良好に進行して、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができ、且つ保存安定性を維持できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第1の形態は、
下記一般式(1)で表されるエポキシ基含有構造単位(A)と酸基含有構造単位とを有しエポキシ当量が10000以下である共重合体、及びpKa4.2以下の酸化合物を必須成分として含む硬化性樹脂組成物である。
The present inventors have conducted extensive research into curable resin compositions and have found that by including a copolymer having an epoxy group-containing group and an acid group in one molecule and having an epoxy equivalent within a specific range, and an acid compound having a specific acid dissociation constant, the crosslinking reaction proceeds well even under low-temperature curing conditions of 160°C or less, a cured product having excellent solvent resistance, and storage stability can be maintained, which has led to the completion of the present invention.
That is, the first aspect of the present invention is
The curable resin composition contains, as essential components, a copolymer having an epoxy group-containing structural unit (A) represented by the following general formula (1) and an acid group-containing structural unit, and having an epoxy equivalent of 10,000 or less, and an acid compound having a pKa of 4.2 or less:
好ましくは、上記酸基含有構造単位は下記一般式(2)で表される酸基含有構造単位(B)である。
Preferably, the acid group-containing structural unit is an acid group-containing structural unit (B) represented by the following general formula (2).
上記構造単位(A)は、下記一般式(1-1)で表される構造単位を含むことが好ましい。
The structural unit (A) preferably contains a structural unit represented by the following general formula (1-1):
上記構造単位(B)は、下記一般式(2-1)で表される構造単位を含むことが好ましい。
The structural unit (B) preferably contains a structural unit represented by the following general formula (2-1):
上記pKa4.2以下の酸化合物の分子量は400以下であることが好ましい。
上記pKa4.2以下の酸化合物はリン酸誘導体であることが好ましい。
すなわち、上記一般式(1)で表されるエポキシ基含有構造単位(A)と酸基含有構造単位とを有しエポキシ当量が10000以下である共重合体、及びリン酸誘導体を必須成分として含む硬化性樹脂組成物も本発明の形態である。
上記硬化性樹脂組成物は、更に、塩基性化合物を含むことが好ましく、その塩基性化合物はアミン系化合物であることが好ましい。
また、上記酸化合物の含有量は、上記塩基性化合物100モル%に対して50~200モル%の範囲であることが好ましい。
上記硬化性樹脂組成物は、更に、プロトン性極性溶媒を含むことが好ましい。
また、上記硬化性樹脂組成物に含まれる共重合体は主鎖に環構造を有する共重合体であることが好ましい。また、上記共重合体は、更に、最も長い側鎖の原子数が5~20である単量体又は側鎖に環構造を有する単量体由来の構造単位を含むことが好ましい。
さらに、本発明の第2の形態は上記硬化性樹脂組成物と、重合性化合物と、光重合開始剤とを含む感光性樹脂組成物である。
上記感光性樹脂組成物は、更に、色材を含むことが好ましい。
上記感光性樹脂組成物は、ネガ型用感光性樹脂組成物であることが好ましい。
また、本発明の第3の形態は上記硬化性樹脂組成物、または上記感光性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物である。
また、本発明の第4の形態は、上記硬化性樹脂組成物を製造する方法であって、
エポキシ基含有単量体、及び、水酸基含有単量体を含む単量体成分を重合する工程と、
該重合工程で得られた重合体と、酸基含有化合物を塩基性化合物存在下に反応させる工程、pKa4.2以下の酸化合物を添加する工程を有する硬化性樹脂組成物の製造方法である。上記硬化性樹脂組成物の製造方法では、更に、プロトン性極性溶媒を添加することが好ましい。
The molecular weight of the acid compound having a pKa of 4.2 or less is preferably 400 or less.
The acid compound having a pKa of 4.2 or less is preferably a phosphoric acid derivative.
That is, the present invention also encompasses a copolymer having an epoxy group-containing structural unit (A) represented by the above general formula (1) and an acid group-containing structural unit, and having an epoxy equivalent of 10,000 or less, and a curable resin composition containing a phosphoric acid derivative as essential components.
The curable resin composition preferably further contains a basic compound, and the basic compound is preferably an amine compound.
The content of the acid compound is preferably in the range of 50 to 200 mol % relative to 100 mol % of the basic compound.
The curable resin composition preferably further contains a protic polar solvent.
The copolymer contained in the curable resin composition is preferably a copolymer having a ring structure in the main chain, and further preferably includes a structural unit derived from a monomer having 5 to 20 atoms in the longest side chain or a monomer having a ring structure in the side chain.
Furthermore, a second aspect of the present invention is a photosensitive resin composition comprising the above-mentioned curable resin composition, a polymerizable compound, and a photopolymerization initiator.
The photosensitive resin composition preferably further contains a colorant.
The photosensitive resin composition is preferably a negative photosensitive resin composition.
A third aspect of the present invention is a cured product obtained by curing the above-mentioned curable resin composition or the above-mentioned photosensitive resin composition.
A fourth aspect of the present invention is a method for producing the curable resin composition, comprising:
A step of polymerizing a monomer component including an epoxy group-containing monomer and a hydroxyl group-containing monomer;
The method for producing a curable resin composition includes a step of reacting the polymer obtained in the polymerization step with an acid group-containing compound in the presence of a basic compound, and a step of adding an acid compound having a pKa of 4.2 or less. In the method for producing a curable resin composition, it is preferable to further add a protic polar solvent.
本発明の硬化性樹脂組成物は、160℃以下の比較的低温な硬化条件であっても耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができ、且つ保存安定性が良好である。本発明の硬化物は、液晶・有機EL・量子ドット・マイクロLED液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等に用いられる各種の光学部材や電機・電子機器等の構成部材等の各種用途に好適に使用される。 The curable resin composition of the present invention can produce a cured product with excellent solvent resistance even when cured at relatively low temperatures of 160°C or less, and also has good storage stability. The cured product of the present invention is suitable for a variety of applications, such as various optical components used in liquid crystal, organic EL, quantum dot, and micro LED liquid crystal displays, solid-state imaging devices, touch panel displays, etc., and components for electrical and electronic devices, etc.
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
また、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」を意味し、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート及び/又はメタクリレート」を意味する。
また、本明細書において、数値範囲「Min~Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。さらに、上限値および下限値について、好適な数値を段階的に記載する場合、各々分けて記載した上限値と下限値を、適宜組み合わせた数値範囲も好適な数値範囲である。
本発明の第1の形態である硬化性樹脂組成物に含まれる各成分について以下に説明する。
[共重合体]
本発明の硬化性樹脂組成物に含まれる共重合体は、下記一般式(1)で表されるエポキシ基含有構造単位(A)と、酸基含有構造単位とを有し、エポキシ当量が10000以下であることを特徴とする。
好ましくは下記一般式(1)で表されるエポキシ基含有構造単位(A)と、下記一般式(2)で表される酸基含有構造単位(B)とを有し、エポキシ当量が10000以下である。
The present invention will be described in detail below.
It should be noted that a combination of two or more of the individual preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.
In this specification, "(meth)acrylic acid" means "acrylic acid and/or methacrylic acid", and "(meth)acrylate" means "acrylate and/or methacrylate".
In this specification, the numerical range "Min to Max" means a range equal to or greater than the minimum value Min and equal to or less than the maximum value Max. Furthermore, when preferred numerical values are given in stages for the upper and lower limit values, a numerical range obtained by appropriately combining the separately given upper and lower limit values is also a preferred numerical range.
Each component contained in the curable resin composition according to the first embodiment of the present invention will be described below.
[Copolymer]
The copolymer contained in the curable resin composition of the present invention is characterized by having an epoxy group-containing structural unit (A) represented by the following general formula (1) and an acid group-containing structural unit, and having an epoxy equivalent of 10,000 or less:
Preferably, the copolymer has an epoxy group-containing structural unit (A) represented by the following general formula (1) and an acid group-containing structural unit (B) represented by the following general formula (2), and has an epoxy equivalent of 10,000 or less.
上記酸基含有構造単位の酸基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、カルボン酸無水物基、リン酸基、スルホン酸基等、アルカリ水と中和反応する官能基が挙げられ、これらの1種のみを有していてもよいし、2種以上有していてもよい。中でもカルボキシル基やカルボン酸無水物基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。
上記酸基含有構造単位は酸基含有単量体由来の構造単位であり、酸基及び重合性二重結合を有する単量体が好ましく、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の不飽和多価カルボン酸類;コハク酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)、コハク酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)等の不飽和基とカルボキシル基との間が鎖延長されている不飽和モノカルボン酸類;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和酸無水物類;ライトエステルP-1M(共栄社化学製)等のリン酸基含有不飽和化合物;等が挙げられる。中でも下記一般式(2)で表される酸基含有構造単位(B)が特に好ましい。
Examples of the acid group of the acid group-containing structural unit include functional groups that undergo a neutralization reaction with alkaline water, such as a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a carboxylic anhydride group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group, and the acid group may have only one of these or two or more of them. Among these, a carboxyl group or a carboxylic anhydride group is preferred, and a carboxyl group is more preferred.
The acid group-containing structural unit is a structural unit derived from an acid group-containing monomer, and a monomer having an acid group and a polymerizable double bond is preferred, for example, unsaturated monocarboxylic acids such as (meth)acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, vinylbenzoic acid, etc.; unsaturated polycarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, etc.; unsaturated monocarboxylic acids in which the unsaturated group and the carboxyl group are chain-extended, such as mono(2-acryloyloxyethyl) succinate and mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate; unsaturated acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride; phosphate group-containing unsaturated compounds such as Light Ester P-1M (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.); etc. Among these, the acid group-containing structural unit (B) represented by the following general formula (2) is particularly preferred.
本発明において、特に好ましく使用される上記一般式(2)で表される酸基含有構造単位(B)を有する共重合体が、160℃以下(好ましくは90℃程度)の比較的低温の硬化条件であっても、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができるのは、エポキシ基と酸基を有すること、また、酸基が主鎖から比較的離れた位置にある長鎖酸であるため、酸基がエポキシ基と非常に反応しやすくなり、比較的低温でも架橋反応が進行して、強固な硬化物を形成することができること、酸基含有構造単位の側鎖が長くなるとアクリル酸やメタクリル酸の構造単位よりもガラス転移温度が低くなり、より高分子側鎖が柔軟になって、上記架橋反応が低温で進行しやすくなるためと推測される。
上記好適に使用される共重合体は、上記のエポキシ基含有構造単位(A)と酸基含有構造単位(B)を有し、エポキシ当量(g/当量)が10000以下である。エポキシ当量が10000を超えると硬化不足になり、耐溶剤性が低下するおそれがある。本発明の共重合体のエポキシ当量は、8000以下であることが好ましく、5000以下であることがより好ましく、4000以下であることが更に好ましく、3000以下であることが更により好ましく、2000以下であることが特に好ましい。また、上記エポキシ当量は、保存安定性の点で、100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、200以上であることが更に好ましい。
上記エポキシ当量は、共重合体固形分量を共重合体中に含まれるエポキシ基のモル数で除すことで求めることができる。また、上記エポキシ当量は、JIS K7236:2001に準拠した方法でも求めることができる。
<構造単位(A)>
上記共重合体は、上記一般式(1)で表されるエポキシ基含有構造単位(A)を有する。
上記一般式(1)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。
R2は、直接結合、又は、2価の有機基を表す。上記有機基としては、鎖状もしくは環状の飽和又は不飽和の炭化水素基、-O-、-CO-、-COO-、-NH-、-S-、-SO-、-SO2-、及び、これらの組み合わせからなる2価の基等が挙げられる。
上記炭化水素基としては、2価の脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状又は分岐状であってもよく、例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基等のアルキレン基や、ビニレン基、プロペニレン基、ビニリデン基等が挙げられる。
上記脂環族炭化水素基としては、例えば1,2-シクロペンチレン基、1,2-シクロへキシレン基、シクロペンチリデン基、シクロヘキシリデン基等のシクロアルキレン基等が挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば1,2-フェニレン基、1,2-ナフチレン基、2,3-ナフチレン基、ベンジリデン基、シンナミリデン基、ビフェニリレン基等が挙げられる。
上記炭化水素基は、炭化水素基を構成する少なくとも1の原子が酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子に置換されていてもよい。また、上記炭化水素基は、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、水酸基、アルコキシ基、アリル基、アリール基、ハロゲン原子等が挙げられる。上記置換基は、更に置換基を有していてもよい。
上記2価の有機基としては、具体的には、例えば、-R-、-CO-、-CO-R-、-R-CO-R’-、-COO-、-COO-R-、-R-COO-R’-、-O-R-、-R-O-R’-(式中、R及びR’は、同一又は異なって、上記の2価の炭化水素基を表す。)等が挙げられる。
上記2価の有機基の原子数は、0~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、2~4であることが更に好ましい。
なかでも、R2は、-R-、-COO-、-COO-R-であることが好ましく、-COO-、-COO-R-(Rは、置換基を有してもよい炭素数1~4の炭化水素基を表し、好ましくは炭素数1~2のアルキレン基を表す。)であることがより好ましい。
Xは、エポキシ基含有基を表す。本明細書において、上記エポキシ基含有基は、オキシラン環(エポキシ基)を含む基であり、グリシジル基のようにオキシラン環が炭素に結合している基や、グリシジルエーテル基及びグリシジルエステル基のようにエーテル結合又はエステル結合を含む基、エポキシシクロヘキサン環等を含む脂環式エポキシ基等が含まれる。
上記エポキシ基含有基としては、例えば、下記式(x1)~(x4)で表される基が好ましく挙げられる。
In the present invention, the copolymer having the acid group-containing structural unit (B) represented by the above general formula (2), which is particularly preferably used, can give a cured product having excellent solvent resistance even under relatively low curing conditions of 160°C or less (preferably about 90°C). This is presumably because the copolymer has an epoxy group and an acid group, and the acid group is a long-chain acid located relatively far from the main chain, so that the acid group reacts very easily with the epoxy group, allowing the crosslinking reaction to proceed even at relatively low temperatures and forming a strong cured product; and because the acid group-containing structural unit has a longer side chain, the glass transition temperature is lower than that of acrylic acid or methacrylic acid structural units, making the polymer side chain more flexible and allowing the crosslinking reaction to proceed easily at low temperatures.
The copolymer preferably used above has the epoxy group-containing structural unit (A) and the acid group-containing structural unit (B) and has an epoxy equivalent (g/equivalent) of 10,000 or less. If the epoxy equivalent exceeds 10,000, the copolymer may be insufficiently cured, resulting in reduced solvent resistance. The epoxy equivalent of the copolymer of the present invention is preferably 8,000 or less, more preferably 5,000 or less, even more preferably 4,000 or less, even more preferably 3,000 or less, and particularly preferably 2,000 or less. In addition, from the viewpoint of storage stability, the epoxy equivalent is preferably 100 or more, more preferably 150 or more, and even more preferably 200 or more.
The epoxy equivalent can be determined by dividing the solid content of the copolymer by the number of moles of epoxy groups contained in the copolymer. Alternatively, the epoxy equivalent can be determined by a method in accordance with JIS K7236:2001.
<Structural Unit (A)>
The copolymer has an epoxy group-containing structural unit (A) represented by the general formula (1).
In the above general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R2 represents a direct bond or a divalent organic group. Examples of the organic group include linear or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon groups, -O-, -CO-, -COO-, -NH-, -S-, -SO-, -SO 2 -, and divalent groups formed from combinations thereof.
Examples of the hydrocarbon group include divalent aliphatic hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbon groups, and aromatic hydrocarbon groups.
The aliphatic hydrocarbon group may be linear or branched, and examples thereof include alkylene groups such as methylene, ethylene, trimethylene, propylene, ethylidene, propylidene, and isopropylidene groups, as well as vinylene, propenylene, and vinylidene groups.
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include cycloalkylene groups such as 1,2-cyclopentylene, 1,2-cyclohexylene, cyclopentylidene, and cyclohexylidene.
Examples of the aromatic hydrocarbon group include a 1,2-phenylene group, a 1,2-naphthylene group, a 2,3-naphthylene group, a benzylidene group, a cinnamylidene group, and a biphenylylene group.
The hydrocarbon group may have at least one atom constituting the hydrocarbon group substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. The hydrocarbon group may also have a substituent. Examples of the substituent include a hydroxyl group, an alkoxy group, an allyl group, an aryl group, and a halogen atom. The substituent may also have a further substituent.
Specific examples of the divalent organic group include -R-, -CO-, -CO-R-, -R-CO-R'-, -COO-, -COO-R-, -R-COO-R'-, -O-R-, and -R-O-R'- (wherein R and R' are the same or different and represent the divalent hydrocarbon group).
The divalent organic group preferably has 0 to 10 atoms, more preferably 1 to 5 atoms, and even more preferably 2 to 4 atoms.
Among these, R2 is preferably -R-, -COO-, or -COO-R-, and more preferably -COO- or -COO-R- (R represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may have a substituent, and preferably represents an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms).
X represents an epoxy group-containing group. In this specification, the epoxy group-containing group is a group containing an oxirane ring (epoxy group), and includes groups in which an oxirane ring is bonded to a carbon, such as a glycidyl group, groups containing an ether bond or an ester bond, such as a glycidyl ether group and a glycidyl ester group, and alicyclic epoxy groups containing an epoxycyclohexane ring or the like.
Preferred examples of the epoxy group-containing group include groups represented by the following formulae (x1) to (x4).
mは、1~10の整数であり、好ましくは2~8の整数であり、より好ましくは3~6の整数である。
なかでも、Xとしては、反応性の点で、(x1)が好ましく、n=1である(x1)がより好ましい。
上記構造単位(A)は、耐溶剤性をより一層向上させることができる点で、下記一般式(1-1)で表される構造単位(A-1)であることが好ましい。
m is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 2 to 8, and more preferably an integer of 3 to 6.
Among these, (x1) is preferred as X from the viewpoint of reactivity, and (x1) where n=1 is more preferred.
The structural unit (A) is preferably a structural unit (A-1) represented by the following general formula (1-1), in that it can further improve solvent resistance.
上記一般式(1-1)中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。なかでも、R1はメチル基が好ましい。
R6で表される2価の有機基としては、例えば、上述したR2で表される2価の有機基と同様の基を挙げることができる。
R6で表される2価の有機基の炭素数は、0~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1~2であることが更に好ましい。
なかでも、R6で表される2価の有機基としては、2価の脂肪族炭化水素基が好ましく、置換基を有していない2価の脂肪族炭化水素基がより好ましく、メチレン基が好ましい。
上記構造単位(A)を有する共重合体は、上記構造単位(A)を導入しうる単量体を含む単量体成分を重合することにより得ることができる。
上記構造単位(A)を導入しうる単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸β-メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸β-エチルグリシジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル、ビニルシクロヘキセンオキシド等が挙げられる。なかでも、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルが好ましく、(メタ)アクリル酸グリシジルがより好ましく、副反応を抑制でき、保存安定性の向上が期待できる点で、メタクリル酸グリシジルが更に好ましい。
上記共重合体は、1種又は2種以上の上記構造単位(A)を有していてもよい。
また、上記共重合体において、上記構造単位(A)の含有割合は、全構造単位100質量%に対して0.1~50質量%が好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、また、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。
In the general formula (1-1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and among these, R 1 is preferably a methyl group.
Examples of the divalent organic group represented by R6 include the same groups as the divalent organic group represented by R2 described above.
The divalent organic group represented by R6 preferably has 0 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 or 2 carbon atoms.
Among these, the divalent organic group represented by R6 is preferably a divalent aliphatic hydrocarbon group, more preferably a divalent aliphatic hydrocarbon group having no substituent, and most preferably a methylene group.
The copolymer having the structural unit (A) can be obtained by polymerizing a monomer component containing a monomer capable of introducing the structural unit (A).
Examples of monomers that can introduce the structural unit (A) include glycidyl (meth)acrylate, β-methyl glycidyl (meth)acrylate, β-ethyl glycidyl (meth)acrylate, vinylbenzyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, (3,4-epoxycyclohexyl)methyl (meth)acrylate, vinylcyclohexene oxide, etc. Among these, glycidyl (meth)acrylate and (3,4-epoxycyclohexyl)methyl (meth)acrylate are preferred, glycidyl (meth)acrylate is more preferred, and glycidyl methacrylate is even more preferred in that side reactions can be suppressed and improved storage stability can be expected.
The copolymer may have one or more types of the structural unit (A).
In addition, in the copolymer, the content of the structural unit (A) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more, relative to 100% by mass of all structural units, and more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less.
<構造単位(B)>
本発明の硬化性樹脂組成物に含まれる共重合体は、更に、上記一般式(2)で表される酸基含有構造単位(B)を有することが好ましい。
上記一般式(2)中、R3は、水素原子又はメチル基を表す。
R4は、直接結合、又は有機基を表す。R4で表される有機基としては、上述したR2で表される有機基と同様の基等が挙げられる。
R4で表される有機基の原子数は、1~10であることが好ましく、1~8であることがより好ましく、2~5であることが更に好ましい。
R4で表される有機基としては、置換基を有してもよい2価の有機基が好ましく、エステル結合を含む2価の有機基が好ましく、-CO-O-R-(Rは、炭素数1~3の2価の脂肪族炭化水素基を表す。)、-CO-O-R(-O-CO-R’)-(Rは、炭素数1~3の直鎖状又は分岐鎖状の2価の脂肪族炭化水素基を表す。R’は、炭素数1~3の1価の脂肪族炭化水素基を表す。)がより好ましく、-CO-O-R-(Rは、炭素数1~3の2価の脂肪族炭化水素基を表す。)が更に好ましい。
R5は、長さが2原子以上の結合鎖を表す。上記結合鎖の長さとは、結合鎖の主鎖上で連なる原子の数であり、上記結合鎖の側鎖を構成する原子の数は含まれない。具体的には、例えば、長さが2原子の結合鎖としては、-CH2-CH2-、-C(CH3)-CH2-、-C(CH3)-C(CH3)-、-CH2-O-、-O-CH2-、-CO-O-、-CH=CH-等が挙げられ、長さが3原子の結合鎖としては、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CO-O-CH2-、-CH2-O-CO-、-CH=CH-CH2-等が挙げられる。結合鎖の長さが0の場合は、「直接結合」と同義となる。
R5で表される結合鎖の長さは、架橋性がより優れる点で、10以下が好ましく、5以下がより好ましく、2が最も好ましい。
上記結合鎖は、2価の有機基であることが好ましい。上記2価の有機基としては、上述した2価の有機基と同様の基を挙げることができる。
なかでも、上記有機基は、-R-、-O-R-、-O-R-O-、-CO-R-、-O-R-O-CO-R’-(R及びR’は、同一又は異なって、置換基を有してもよい2価の炭化水素基を表す。)であることが好ましく、-R-、-O-R-、-O-R-O-CO-R’-(R及びR’は、同一又は異なって、置換基を有してもよい2価の脂肪族炭化水素基を表す。)であることがより好ましく、エチレン基であることが更に好ましい。
Yは、酸基を表す。上記酸基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、カルボン酸無水物基、リン酸基、スルホン酸基等、アルカリ水と中和反応する官能基が挙げられ、これらの1種のみを有していてもよいし、2種以上有していてもよい。なかでも、カルボキシル基又はカルボン酸無水物基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。
aは、0又は1を表す。耐溶剤性がより一層優れる点で、aは1であることが好ましい。
上記構造単位(B)としては、下記一般式(2-1)で表される構造単位(B-1)が好ましく挙げられる。
<Structural Unit (B)>
The copolymer contained in the curable resin composition of the present invention preferably further has an acid group-containing structural unit (B) represented by the above general formula (2).
In the above general formula (2), R3 represents a hydrogen atom or a methyl group.
R4 represents a direct bond or an organic group. Examples of the organic group represented by R4 include the same groups as the organic group represented by R2 described above.
The organic group represented by R4 preferably has 1 to 10 atoms, more preferably 1 to 8 atoms, and even more preferably 2 to 5 atoms.
The organic group represented by R4 is preferably a divalent organic group which may have a substituent, and is preferably a divalent organic group containing an ester bond; more preferably -CO-O-R- (wherein R represents a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms) or -CO-O-R(-O-CO-R')- (wherein R represents a linear or branched divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms. R' represents a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms), and even more preferably -CO-O-R- (wherein R represents a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms).
R5 represents a bonding chain having a length of 2 or more atoms. The length of the bonding chain refers to the number of atoms connected in the main chain of the bonding chain, and does not include the number of atoms constituting the side chain of the bonding chain. Specific examples of bonding chains having a length of 2 atoms include -CH2 - CH2- , -C( CH3 ) -CH2- , -C(CH3)-C( CH3 )-, -CH2 - O- , -O- CH2- , -CO-O-, and -CH=CH-. Examples of bonding chains having a length of 3 atoms include -CH2 - CH2 - CH2- , -CH2 -O- CH2- , -CO- O - CH2- , -CH2-O-CO-, and -CH=CH- CH2- . A bonding chain length of 0 is synonymous with a "direct bond."
The length of the bonding chain represented by R5 is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and most preferably 2, in terms of superior crosslinkability.
The linking chain is preferably a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include the same groups as the divalent organic groups described above.
Among these, the organic group is preferably -R-, -O-R-, -O-R-O-, -CO-R-, or -O-R-O-CO-R'- (R and R' are the same or different and represent divalent hydrocarbon groups which may have a substituent), more preferably -R-, -O-R-, or -O-R-O-CO-R'- (R and R' are the same or different and represent divalent aliphatic hydrocarbon groups which may have a substituent), and even more preferably an ethylene group.
Y represents an acid group. Examples of the acid group include functional groups that undergo a neutralization reaction with alkaline water, such as a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a carboxylic anhydride group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group. Only one of these may be present, or two or more of these may be present. Among these, a carboxyl group or a carboxylic anhydride group is preferred, and a carboxyl group is more preferred.
a represents 0 or 1. In terms of more excellent solvent resistance, a is preferably 1.
The structural unit (B) is preferably a structural unit (B-1) represented by the following general formula (2-1):
上記一般式(2-1)において、R3は、水素原子又はメチル基を表す。R3は、重合体の耐熱性や現像性が良好になる点で、メチル基であることが好ましい。
R7及びR8で表される有機基としては、上述した2価の有機基等が好ましく挙げられるが、なかでも、R7としては、置換基を有してもよい2価の炭化水素基が好ましく、置換基を有してもよい2価の脂肪族炭化水素基がより好ましく、アルキレン基が更に好ましい。
R8としては、置換基を有してもよい2価の炭化水素基が好ましく、置換基を有してもよい2価の脂肪族炭化水素基がより好ましく、アルキレン基が更に好ましい。
R7及びR8で表される有機基の炭素数は、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く、1~3であることが更に好ましい。
bは、0又は1を表すが、耐溶剤性がより一層向上しうる点で、1であることが好ましい。
上記構造単位(B)を有する共重合体は、上記構造単位(B)を導入しうる単量体を含む単量体成分を重合したり、又は、水酸基含有単量体を含む単量体成分を重合して得られたベースポリマーに、酸基含有化合物を反応させることにより得ることができる。
上記構造単位(B)を導入しうる単量体としては、例えば、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、コハク酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)、コハク酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)等の不飽和基とカルボキシル基との間が鎖延長されている長鎖不飽和モノカルボン酸類等が挙げられる。
上記水酸基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2,3-ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;グリセリンモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールのモノ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート等のポリオールのモノ(メタ)アクリレート;N-ヒドロキシエチルアクリルアミド等のヒドロキシアルキルアクリルアミドが挙げられる。
上記酸基含有化合物としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、トリメリット酸等のカルボン酸類;無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、イタコン酸無水物、トリメリット酸無水物等のカルボン酸無水物類;等が挙げられる。なかでも、付加反応性がより高い点で、カルボン酸無水物類が好ましく、無水コハク酸が更に好ましい。
上記構造単位(B)を有する共重合体を得るための具体的な方法については、後述する重合体の製造方法において詳細に説明する。
本発明に含まれる共重合体は、1種又は2種以上の構造単位(B)を有していてもよい。
上記共重合体において、上記構造単位(B)の含有割合は、全構造単位100質量%に対して0.1~50質量%が好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、また、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。
In the general formula (2-1), R3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a methyl group in that the heat resistance and developability of the polymer are improved.
Preferred examples of the organic group represented by R7 and R8 include the divalent organic groups described above. Among these, R7 is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, more preferably a divalent aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and even more preferably an alkylene group.
R 8 is preferably a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, more preferably a divalent aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and even more preferably an alkylene group.
The organic group represented by R 7 and R 8 preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
b represents 0 or 1, but is preferably 1 in that solvent resistance can be further improved.
The copolymer having the structural unit (B) can be obtained by polymerizing a monomer component containing a monomer capable of introducing the structural unit (B) or by reacting an acid group-containing compound with a base polymer obtained by polymerizing a monomer component containing a hydroxyl group-containing monomer.
Examples of the monomer into which the structural unit (B) can be introduced include long-chain unsaturated monocarboxylic acids in which the unsaturated group and the carboxyl group are chain-extended, such as β-carboxyethyl (meth)acrylate, mono(2-acryloyloxyethyl) succinate, and mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate.
Examples of the hydroxyl group-containing monomer include hydroxyalkyl (meth)acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 3-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, and 2,3-hydroxypropyl (meth)acrylate; polyol mono(meth)acrylates such as glycerin mono(meth)acrylate, trimethylolpropane mono(meth)acrylate, pentaerythritol mono(meth)acrylate, ditrimethylolpropane mono(meth)acrylate, and dipentaerythritol mono(meth)acrylate; and hydroxyalkyl acrylamides such as N-hydroxyethyl acrylamide.
Examples of the acid group-containing compound include carboxylic acids such as succinic acid, maleic acid, phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, and trimellitic acid; and carboxylic acid anhydrides such as succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, itaconic anhydride, and trimellitic anhydride. Among these, carboxylic acid anhydrides are preferred, and succinic anhydride is more preferred, in view of higher addition reactivity.
A specific method for obtaining a copolymer having the structural unit (B) will be described in detail in the section on the method for producing a polymer below.
The copolymer included in the present invention may have one or more types of structural units (B).
In the copolymer, the content of the structural unit (B) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.2% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more, relative to 100% by mass of all structural units, and more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less.
<構造単位(C)>
本発明の硬化性樹脂組成物に含まれる共重合体は、更に、主鎖に環構造を有する共重合体であることが好ましい。すなわち、上記共重合体は、主鎖に環構造を有する構造単位(C)を更に有することが好ましい。上記共重合体が主鎖に環構造を有する重合体であると、耐熱性にも優れた硬化物を与えることができる。
上記環構造としては、イミド環、テトラヒドロピラン環、テトラヒドロフラン環、ラクトン環等が挙げられる。
主鎖に環構造を導入しうる単量体を含む単量体成分を重合することにより、上記構造単位(C)を有する共重合体を得ることができる。
上記主鎖に環構造を導入しうる単量体としては、例えば、分子内に二重結合含有環構造を有する単量体や、環化重合して環構造を主鎖に有する重合体を形成する単量体、重合後に環構造を形成する単量体等が挙げられる。良好な耐熱性や硬度、色材分散性等の観点から、具体的には、N置換マレイミド系単量体、ジアルキル-2,2’-(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体、及び、α-(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体からなる群より選択される少なくとも1種の単量体が好ましく挙げられる。なかでも、耐溶剤性がより一層優れる点で、N置換マレイミド系単量体が好ましい。
上記N置換マレイミド系単量体としては、例えば、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-t-ブチルマレイミド、N-ドデシルマレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-ナフチルマレイミド等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。なかでも、耐熱性の観点から、N-フェニルマレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミドが好ましく、N-ベンジルマレイミドがより好ましい。
上記N-ベンジルマレイミドとしては、例えば、ベンジルマレイミド;p-メチルベンジルマレイミド、p-ブチルベンジルマレイミド等のアルキル置換ベンジルマレイミド;p-ヒドロキシベンジルマレイミド等のフェノール性水酸基置換ベンジルマレイミド;o-クロロベンジルマレイミド、o-ジクロロベンジルマレイミド、p-ジクロロベンジルマレイミド等のハロゲン置換ベンジルマレイミド;等が挙げられる。
上記ジアルキル-2,2’-(オキシジメチレン)ジアクリレート系単量体としては、例えば、ジメチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジエチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(n-プロピル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(イソプロピル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(n-ブチル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(イソブチル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(t-ブチル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(t-アミル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(ステアリル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(ラウリル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(2-エチルヘキシル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート等が挙げられる。これらのなかでも、透明性や分散性、工業的入手の容易さ等の観点から、ジメチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエートがより好ましい。
上記α-(不飽和アルコキシアルキル)アクリレート系単量体としては、例えば、α-(アリルオキシメチル)アクリレート系単量体が挙げられる。
上記α-(アリルオキシメチル)アクリレート系単量体の具体例としては、例えば、α-アリルオキシメチルアクリル酸;α-アリルオキシメチルアクリル酸メチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-プロピル、α-アリルオキシメチルアクリル酸i-プロピル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-ブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-ブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸t-ブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-アミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-アミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸t-アミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-ヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-ヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-ヘプチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸n-オクチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸s-オクチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸t-オクチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸2-エチルヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸カプリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ノニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸デシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ウンデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ラウリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ミリスチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ペンタデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸セチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ヘプタデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ステアリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ノナデシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エイコシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸セリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メリシル等のアルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体;α-アリルオキシメチルアクリル酸メトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メトキシエトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メトキシエトキシエトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸3-メトキシブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸エトキシエトキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フェノキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フェノキシエトキシエチル等のアルコキシアルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体;α-アリルオキシメチルアクリル酸ヒドロキシエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ヒドロキシプロピル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ヒドロキシブチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フルオロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジフルオロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸クロロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジクロロエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ブロモエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジブロモエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ビニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸アリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メタリル、α-アリルオキシメチルアクリル酸クロチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸プロパギル、α-アリルオキシメチルアクリル酸シクロペンチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸シクロヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸4-メチルシクロヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸4-t-ブチルシクロヘキシル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリシクロデカニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸イソボルニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸アダマンチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジシクロペンタジエニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸フェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸メチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジメチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリメチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸4-t-ブチルフェニル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ベンジル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジフェニルメチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ジフェニルエチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸トリフェニルメチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸シンナミル、α-アリルオキシメチルアクリル酸ナフチル、α-アリルオキシメチルアクリル酸アントラニル;等が挙げられる。なかでも、アルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体が好適である。上記アルキル-(α-アリルオキシメチル)アクリレート系単量体としては、透明性や分散性、工業的入手の容易さ等の観点から、α-アリルオキシメチルアクリル酸メチル(メチル-(α-アリルオキシメチル)アクリレートとも称する)が特に好適である。
上記α-(不飽和アルコキシアルキル)アクリレートは、例えば、国際公開第2010/114077号パンフレットに開示されている製造方法により製造することができる。
上記主鎖に環構造を導入しうる単量体としてはまた、2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルが好ましく挙げられる。2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルは、(メタ)アクリル酸と反応して、主鎖にラクトン環構造を形成することができる。
上記2-(ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルとしては、2-(1-ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステル、2-(2-ヒドロキシアルキル)アクリル酸アルキルエステルが挙げられ、具体的には、例えば、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸エチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸イソプロピル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸n-ブチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸t-ブチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸2-エチルヘキシル等が挙げられる。なかでも2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2-(1-ヒドロキシメチル)アクリル酸エチルが好ましい。これらは1種単独で使用されてもよいし、2種以上を組み合わせて使用されてもよい。
上記共重合体は、1種又は2種以上の構造単位(C)を有していてもよい。
上記共重合体において、上記構造単位(C)の含有割合は、全構造単位100質量%に対して0.1~50質量%が好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、また、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。
<Structural Unit (C)>
The copolymer contained in the curable resin composition of the present invention is preferably a copolymer having a ring structure in the main chain. That is, the copolymer preferably further has a structural unit (C) having a ring structure in the main chain. When the copolymer is a polymer having a ring structure in the main chain, a cured product having excellent heat resistance can be obtained.
Examples of the ring structure include an imide ring, a tetrahydropyran ring, a tetrahydrofuran ring, and a lactone ring.
A copolymer having the structural unit (C) can be obtained by polymerizing a monomer component containing a monomer capable of introducing a ring structure into the main chain.
Examples of the monomer capable of introducing a ring structure into the main chain include a monomer having a double bond-containing ring structure in the molecule, a monomer that undergoes cyclopolymerization to form a polymer having a ring structure in the main chain, and a monomer that forms a ring structure after polymerization. From the viewpoint of good heat resistance, hardness, colorant dispersibility, etc., specific examples include at least one monomer selected from the group consisting of N-substituted maleimide monomers, dialkyl-2,2'-(oxydimethylene)diacrylate monomers, and α-(unsaturated alkoxyalkyl)acrylate monomers. Among these, N-substituted maleimide monomers are preferred because of their even more excellent solvent resistance.
Examples of the N-substituted maleimide monomer include N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-isopropylmaleimide, N-t-butylmaleimide, N-dodecylmaleimide, N-benzylmaleimide, and N-naphthylmaleimide, and one or more of these can be used. Among these, from the viewpoint of heat resistance, N-phenylmaleimide, N-benzylmaleimide, and N-cyclohexylmaleimide are preferred, and N-benzylmaleimide is more preferred.
Examples of the N-benzylmaleimide include benzylmaleimide; alkyl-substituted benzylmaleimides such as p-methylbenzylmaleimide and p-butylbenzylmaleimide; phenolic hydroxyl group-substituted benzylmaleimides such as p-hydroxybenzylmaleimide; and halogen-substituted benzylmaleimides such as o-chlorobenzylmaleimide, o-dichlorobenzylmaleimide and p-dichlorobenzylmaleimide.
Examples of the dialkyl-2,2'-(oxydimethylene)diacrylate monomer include dimethyl-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, diethyl-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, di(n-propyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, di(isopropyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, di(n-butyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, and di(isobutyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate. Examples of suitable hydroxybis(methylene)-2,2'-diol include di(t-butyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, di(t-amyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, di(stearyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, di(lauryl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate, and di(2-ethylhexyl)-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate. Among these, dimethyl-2,2'-[oxybis(methylene)]bis-2-propenoate is more preferred from the viewpoints of transparency, dispersibility, ease of industrial availability, and the like.
Examples of the α-(unsaturated alkoxyalkyl)acrylate monomer include α-(allyloxymethyl)acrylate monomers.
Specific examples of the α-(allyloxymethyl)acrylate monomer include α-allyloxymethylacrylic acid; methyl α-allyloxymethylacrylate, ethyl α-allyloxymethylacrylate, n-propyl α-allyloxymethylacrylate, i-propyl α-allyloxymethylacrylate, n-butyl α-allyloxymethylacrylate, s-butyl α-allyloxymethylacrylate, t-butyl α-allyloxymethylacrylate, n-amyl α-allyloxymethylacrylate, and α-allyloxymethylacrylate. s-amyl α-allyloxymethyl acrylate, t-amyl α-allyloxymethyl acrylate, n-hexyl α-allyloxymethyl acrylate, s-hexyl α-allyloxymethyl acrylate, n-heptyl α-allyloxymethyl acrylate, n-octyl α-allyloxymethyl acrylate, s-octyl α-allyloxymethyl acrylate, t-octyl α-allyloxymethyl acrylate, 2-ethylhexyl α-allyloxymethyl acrylate, capryl α-allyloxymethyl acrylate, α-allyloxymethyl acrylate Nonyl methylacrylate, decyl α-allyloxymethylacrylate, undecyl α-allyloxymethylacrylate, lauryl α-allyloxymethylacrylate, tridecyl α-allyloxymethylacrylate, myristyl α-allyloxymethylacrylate, pentadecyl α-allyloxymethylacrylate, cetyl α-allyloxymethylacrylate, heptadecyl α-allyloxymethylacrylate, stearyl α-allyloxymethylacrylate, nonadecyl α-allyloxymethylacrylate, α-allyloxymethylacrylate, alkyl-(α-allyloxymethyl)acrylate monomers such as eicosyl α-allyloxymethylacrylate, ceryl α-allyloxymethylacrylate, and melissyl α-allyloxymethylacrylate; methoxyethyl α-allyloxymethylacrylate, methoxyethoxyethyl α-allyloxymethylacrylate, methoxyethoxyethoxyethyl α-allyloxymethylacrylate, 3-methoxybutyl α-allyloxymethylacrylate, ethoxyethyl α-allyloxymethylacrylate, and α-allyloxymethylacrylate; alkoxyalkyl-(α-allyloxymethyl)acrylate monomers such as ethoxyethoxyethyl α-allyloxymethylacrylate, phenoxyethyl α-allyloxymethylacrylate, and phenoxyethoxyethyl α-allyloxymethylacrylate; hydroxyethyl α-allyloxymethylacrylate, hydroxypropyl α-allyloxymethylacrylate, hydroxybutyl α-allyloxymethylacrylate, fluoroethyl α-allyloxymethylacrylate, difluoroethyl α-allyloxymethylacrylate, chloroethyl α-allyloxymethylacrylate, dichloroethyl α-allyloxymethylacrylate, bromoethyl α-allyloxymethylacrylate, dibromoethyl α-allyloxymethylacrylate, vinyl α-allyloxymethylacrylate, allyl α-allyloxymethylacrylate, methallyl α-allyloxymethylacrylate, crotyl α-allyloxymethylacrylate, propargyl α-allyloxymethylacrylate, cyclopentyl α-allyloxymethylacrylate, and α-allyloxymethylacrylate. cyclohexyl acrylate, 4-methylcyclohexyl α-allyloxymethylacrylate, 4-t-butylcyclohexyl α-allyloxymethylacrylate, tricyclodecanyl α-allyloxymethylacrylate, isobornyl α-allyloxymethylacrylate, adamantyl α-allyloxymethylacrylate, dicyclopentadienyl α-allyloxymethylacrylate, phenyl α-allyloxymethylacrylate, methylphenyl α-allyloxymethylacrylate, dimethylphenyl α-allyloxymethylacrylate, trimethylphenyl α-allyloxymethylacrylate, 4-t-butylphenyl α-allyloxymethylacrylate, benzyl α-allyloxymethylacrylate, diphenylmethyl α-allyloxymethylacrylate, diphenylethyl α-allyloxymethylacrylate, triphenylmethyl α-allyloxymethylacrylate, cinnamyl α-allyloxymethylacrylate, naphthyl α-allyloxymethylacrylate, anthranyl α-allyloxymethylacrylate; and the like. Among these, alkyl-(α-allyloxymethyl)acrylate monomers are preferred, and as the alkyl-(α-allyloxymethyl)acrylate monomer, methyl α-allyloxymethylacrylate (also referred to as methyl-(α-allyloxymethyl)acrylate) is particularly preferred from the viewpoints of transparency, dispersibility, ease of industrial availability, etc.
The above-mentioned α-(unsaturated alkoxyalkyl)acrylate can be produced, for example, by the production method disclosed in WO 2010/114077.
Another preferred example of a monomer capable of introducing a ring structure into the main chain is a 2-(hydroxyalkyl)acrylic acid alkyl ester, which can react with (meth)acrylic acid to form a lactone ring structure in the main chain.
Examples of the 2-(hydroxyalkyl)acrylic acid alkyl ester include 2-(1-hydroxyalkyl)acrylic acid alkyl esters and 2-(2-hydroxyalkyl)acrylic acid alkyl esters. Specific examples include methyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate, ethyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate, isopropyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate, n-butyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate, t-butyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate, and 2-ethylhexyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate. Of these, methyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate and ethyl 2-(1-hydroxymethyl)acrylate are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
The copolymer may have one or more types of structural units (C).
In the copolymer, the content of the structural unit (C) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.2% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more, relative to 100% by mass of all structural units, and more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less.
<構造単位(D)>
上記共重合体は、上述した構造単位(A)、(B)及び(C)以外に、他の構造単位(D)を更に有していてもよい。上記構造単位(D)としては、例えば、上述した水酸基含有単量体の他、上述した長鎖不飽和モノカルボン酸類以外の酸基含有単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、酸基を生成する基を有する単量体、他の共重合可能な単量体等に由来する構造単位が挙げられる。
上記酸基含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の不飽和多価カルボン酸類;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和酸無水物類;ライトエステルP-1M(共栄社化学製)等のリン酸基含有不飽和化合物;等が挙げられる。
上記(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸i-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸n-アミル、(メタ)アクリル酸s-アミル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル、1,4-ジオキサスピロ[4,5]デカ-2-イルメタアクリル酸、(メタ)アクリロイルモルホリン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチル-2-イソブチル-1,3-ジオキソラン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2-メチル-2-シクロヘキシル-1,3-ジオキソラン、4-(メタ)アクリロイルオキシメチル-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン等が挙げられる。
上記酸基を生成する基を有する単量体としては、熱もしくは酸により酸基を生成する基と重合性二重結合を有する化合物が挙げられる。上記熱もしくは酸により酸基を生成する基としては、例えば、3級炭素含有基、ビニルエーテル化合物により酸基がブロック化された基、t-ブチル基やアセチル基等の保護基によりフェノール性水酸基が保護された基、等が挙げられる。
上記3級炭素含有基としては、好ましくは、-COO*Ra(Raは、一価の有機基を表し、O*に結合する炭素原子は、第3級炭素原子である。)基で表される基が挙げられる。加熱により、-COO*とRaとの間のO-C結合が切断され、カルボキシル基が生成される。
上記-COO*RaのRaは、一価の有機基を表し、O*に結合する炭素原子は、第3級炭素原子である。第3級炭素原子とは、当該炭素原子に結合している他の炭素原子が3個である、炭素原子を意味する。
上記一価の有機基としては、好ましくは炭素数1~91の一価の鎖状、分岐状若しくは環状の飽和又は不飽和炭化水素基が挙げられる。上記有機基は、置換基を有していてもよい。
Raの炭素数は、より好ましくは炭素数1~50であり、更に好ましくは炭素数1~35であり、更により好ましくは炭素数1~20であり、特に好ましくは炭素数1~12であり、最も好ましくは炭素数1~9である。
Raは、好ましくは、-C(Rb)(Rc)(Rd)で表すことができる。この場合、Rb、Rc、及びRdは、同一又は異なって、炭素数1~30の炭化水素基であることが好ましい。上記炭化水素基は、飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよいし、環状構造を有していてもよいし、置換基を有していてもよい。また、Rb、Rc、及びRdは互いに末端部位で連結して環状構造を形成していてもよい。
ここで、上記3級炭素含有基において、第3級炭素原子は、隣接する炭素原子の少なくとも1つが水素原子と結合していることが好ましい。例えば、Raが、-C(Rb)(Rc)(Rd)で表される基である場合、Rb、Rc及びRdのうち少なくとも1つが、水素原子を1個以上有する炭素原子を含み、かつ当該炭素原子が第3級炭素原子に結合することが好適である。
上記Rb、Rc及びRdは、同一又は異なって、炭素数1~15の飽和炭化水素基であることが好ましく、より好ましくは炭素数1~10の飽和炭化水素基、更に好ましくは炭素数1~5の飽和炭化水素基、特に好ましくは炭素数1~3の飽和炭化水素基である。
上記Raは、好ましくはt-ブチル基、t-アミル基である。
上記第3級炭素含有単量体として、好ましくは、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸t-アミル等が挙げられる。
上記ビニルエーテル化合物により酸基がブロック化された基としては、カルボキシル基等の上述した酸基にビニルエーテル化合物が結合した基が挙げられる。
上記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、i-プロピルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、i-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等の脂肪族ビニルエーテル化合物や、ジヒドロピラン等の、開環してビニルエーテルを生じうる環状エーテル化合物等が挙げられる。
上記ビニルエーテル化合物のなかでも、より低温で保護基が脱離しやすい点で、ジヒドロピランが好ましい。
上記ジヒドロピランにより酸基がブロック化された基としては、好ましくは、下記式で表される基が挙げられる。
<Structural Unit (D)>
The copolymer may further have another structural unit (D) in addition to the structural units (A), (B), and (C) described above. Examples of the structural unit (D) include structural units derived from the hydroxyl group-containing monomers described above, as well as acid group-containing monomers other than the long-chain unsaturated monocarboxylic acids described above, (meth)acrylic acid ester monomers, monomers having a group capable of generating an acid group, other copolymerizable monomers, and the like.
Examples of the acid group-containing monomer include unsaturated monocarboxylic acids such as (meth)acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, and vinylbenzoic acid; unsaturated polycarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, and mesaconic acid; unsaturated acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride; and phosphate group-containing unsaturated compounds such as Light Ester P-1M (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
Examples of the (meth)acrylic acid ester monomers include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, i-propyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, s-butyl (meth)acrylate, n-amyl (meth)acrylate, s-amyl (meth)acrylate, n-hexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, 1-adamantyl (meth)acrylate, (3,4-epoxycyclohexyl)methyl (meth)acrylate, and dicyclopentaerythritol (meth)acrylate. nyl, dicyclopentenyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, 2-methoxyethyl (meth)acrylate, 2-ethoxyethyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, 1,4-dioxaspiro[4,5]dec-2-yl methacrylic acid, (meth)acryloylmorpholine, 4-(meth)acryloyloxymethyl-2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolane, 4-(meth)acryloyloxymethyl-2-methyl-2-isobutyl-1,3-dioxolane, 4-(meth)acryloyloxymethyl-2-methyl-2-cyclohexyl-1,3-dioxolane, 4-(meth)acryloyloxymethyl-2,2-dimethyl-1,3-dioxolane, and the like.
Examples of the monomer having a group that generates an acid group include a compound having a polymerizable double bond and a group that generates an acid group when exposed to heat or an acid. Examples of the group that generates an acid group when exposed to heat or an acid include a tertiary carbon-containing group, a group in which the acid group is blocked with a vinyl ether compound, and a group in which a phenolic hydroxyl group is protected with a protecting group such as a t-butyl group or an acetyl group.
The tertiary carbon-containing group is preferably a group represented by -COO * R a (R a represents a monovalent organic group, and the carbon atom bonded to O * is a tertiary carbon atom). By heating, the O-C bond between -COO * and R a is cleaved, generating a carboxyl group.
R a in the above -COO * R a represents a monovalent organic group, and the carbon atom bonded to O * is a tertiary carbon atom. A tertiary carbon atom means a carbon atom bonded to three other carbon atoms.
The monovalent organic group is preferably a monovalent linear, branched or cyclic saturated or unsaturated hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 91. The organic group may have a substituent.
The number of carbon atoms in R a is more preferably 1 to 50, even more preferably 1 to 35, still more preferably 1 to 20, particularly preferably 1 to 12, and most preferably 1 to 9.
R a can preferably be represented by -C(R b )(R c )(R d ). In this case, R b , R c , and R d are preferably the same or different and are hydrocarbon groups having 1 to 30 carbon atoms. The hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group, may have a cyclic structure, or may have a substituent. Furthermore, R b , R c , and R d may be linked to each other at their terminal positions to form a cyclic structure.
In the tertiary carbon-containing group, it is preferable that at least one of the adjacent carbon atoms of the tertiary carbon atom is bonded to a hydrogen atom. For example, when R a is a group represented by -C(R b )(R c )(R d ), it is preferable that at least one of R b , R c , and R d contains a carbon atom having one or more hydrogen atoms, and that the carbon atom is bonded to the tertiary carbon atom.
The above R b , R c and R d may be the same or different and are preferably saturated hydrocarbon groups having 1 to 15 carbon atoms, more preferably saturated hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, even more preferably saturated hydrocarbon groups having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably saturated hydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms.
The above R a is preferably a t-butyl group or a t-amyl group.
Preferred examples of the tertiary carbon-containing monomer include t-butyl (meth)acrylate and t-amyl (meth)acrylate.
Examples of the group in which the acid group is blocked with a vinyl ether compound include groups in which a vinyl ether compound is bonded to the above-mentioned acid group such as a carboxyl group.
Examples of the vinyl ether compound include aliphatic vinyl ether compounds such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, i-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, and cyclohexyl vinyl ether; and cyclic ether compounds such as dihydropyran that can generate a vinyl ether upon ring-opening.
Among the above vinyl ether compounds, dihydropyran is preferred because the protecting group is easily removed at a lower temperature.
The group in which the acid group is blocked with dihydropyran is preferably a group represented by the following formula:
上記式で表される基は、例えば、溶媒中、塩酸、硫酸等の酸触媒下に温度50~150℃で1~30時間反応を行うことで、保護基が脱離して、酸基が生成される。
上記式で表される基を有する単量体としては、具体的には、例えば、p-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、o-ヒドロキシスチレン、p-イソプロペニルフェノール、m-イソプロペニルフェノール、o-イソプロペニルフェノール等のフェノール性水酸基を有する芳香族ビニル化合物の水酸基が、t-ブチル基、アセチル基によって保護された単量体が挙げられる。
なかでも、より低温で酸基を生成することができる点で、上記酸基を生成する基を有する単量体としては、上記ジヒドロピランにより酸基がブロック化された基を有する単量体が好ましい。
上記他の共重合可能な単量体としては、例えば、下記の化合物等の1種又は2種以上が挙げられる。
N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;ポリスチレン、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム等の重合体分子鎖の片末端に(メタ)アクリロイル基を有するマクロモノマー類;1,3-ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジエン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、キシレン、メトキシスチレン、エトキシスチレン等の芳香族ビニル類;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、2-エチルヘキシルビニルエーテル、n-ノニルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、メトキシエトキシエチルビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルモルフォリン、N-ビニルアセトアミド等のN-ビニル化合物類;(メタ)アクリル酸イソシアナトエチル、アリルイソシアネート等の不飽和イソシアネート類;等が挙げられる。
なかでも、上記構造単位(D)を与える単量体として、例えば、上記(メタ)アクリルアミド類等のアミド基を有するモノマーを共重合することで、アミン等の塩基性触媒を使用することなく付加反応を行うことができ、共重合体の保存安定性を向上させることができる。
また、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル等のアミン基を有するモノマーを使用する場合も、触媒を使用することなく付加反応を行うことができ、共重合体の保存安定性を向上させることができる。
また、上記構造単位(D)を与える単量体として、ゲル化が抑制された保存安定性が良好となる点で、側鎖の長い単量体や、立体障害の大きい単量体を使用することが好ましい。
上記側鎖の長い単量体としては、単量体の最も長い側鎖の原子数が5~20であるものが好ましく、6~20であるものがより好ましく、7~10であるものが更に好ましい。上記側鎖は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。上記側鎖の長い単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルが好ましく挙げられる。
上記立体障害の大きい単量体としては、環構造を有するものが好ましく挙げられ、例えば、シクロヘキシル、ビシクロ、フェニル、ビフェニル、ジシクロペンタニル、フラン、ピラン、ピペリジン等の構造を有するものが挙げられる。上記立体障害の大きい単量体の具体例としては、例えば、ビニルトルエン、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ペンタメチルピペリジニル等が挙げられる。なかでも、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、ビニルトルエン、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルが好ましい。
なかでも、上記共重合体は、保存安定性がより一層向上しうる点で、ビニルトルエン、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、及び、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニルからなる群より選択される少なくとも一種の単量体由来の構造単位を有することが好ましい。また、上記共重合体は、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル由来の構造単位を有すると、共重合体のガラス転移温度が下がり、現像性を向上させることができる。
上記共重合体は、1種又は2種以上の構造単位(D)を有していてもよい。
上記共重合体において、上記構造単位(D)の含有割合は、全構造単位100質量%に対して0.1~50質量%が好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、また、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。
上記共重合体の酸価は、10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上であることがより好ましく、30mgKOH/g以上であることが更に好ましい。また、300mgKOH/g以下であることが好ましく、250mgKOH/g以下であることがより好ましく、200mgKOH/g以下であることが更に好ましく、100mgKOH/g以下であることが更により好ましい。
上記酸価は、水酸化カリウム(KOH)溶液を用いた中和滴定法により測定して得られる値であり、重合体固形分1gあたりの酸価である。
上記共重合体の重量平均分子量は、2000以上であることが好ましく、3000以上であることがより好ましく、4000以上であることが更に好ましい。また、250000以下であることが好ましく、100000以下であることがより好ましく、50000以下であることが更に好ましく、20000以下が更により好ましい。
上記共重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定することができ、具体的には実施例に記載の方法で測定することができる。
上記共重合体は、側鎖に重合性二重結合(炭素-炭素二重結合)を有していてもよい。側鎖に重合性二重結合を有することにより、共重合体の光硬化性を向上させることができる。上記重合性二重結合としては、上述したものが挙げられるが、なかでも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
上記共重合体が側鎖に重合性二重結合を有する場合、上記共重合体の二重結合当量は、200~20000g/当量であることが好ましい。上記二重結合当量は、硬化性が向上しうる点で、250~15000g/当量であることがより好ましく、300~10000g/当量であることが更に好ましく、300~4000g/当量であることが更により好ましい。
上記二重結合当量とは、上記共重合体の二重結合1molあたりの重合体溶液の固形分の質量である。上記重合体溶液の固形分の質量とは、上記共重合体を構成する単量体成分の質量と重合禁止剤の質量とを合計したものである。上記二重結合当量は、重合体溶液の重合体固形分の質量(g)を共重合体の二重結合量(mol)で除することにより、求めることができる。上記共重合体の二重結合量は、重合の際に使用した酸基を含む単量体と、重合性二重結合を有する化合物との量から求めることができる。また、滴定及び元素分析、NMR、IR等の各種分析や示差走査熱量計法を用いて測定することもできる。例えば、JIS K 0070:1992に記載のよう素価の試験方法に準拠して、共重合体1gあたりに含まれるエチレン性二重結合の数を測定することにより算出してもよい。
<共重合体の製造方法>
本発明の硬化性樹脂組成物に含まれる共重合体を製造する方法としては、少なくとも上述の構造単位(A)と酸基含有構造単位(好ましくは構造単位(B))とを有し、所定範囲のエポキシ当量を有する共重合体を得ることができる方法であれば、特に制限されず、例えば、上述した各構造単位を導入しうる単量体を含む単量体成分を重合する方法や、単量体成分を重合してベースポリマーを得て、上記ベースポリマーが有する基に他の化合物を付加反応させ、所定の構造単位を有する重合体を得る方法等が挙げられる。
上記単量体成分を重合する方法は特に制限されず、バルク重合、溶液重合、乳化重合等の通常用いられる手法を用いることができる。なかでも、工業的に有利で、分子量等の構造調整が容易な点で、溶液重合が好ましい。また、上記単量体成分の重合機構は、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位重合等の機構に基づいた重合方法を用いることができるが、工業的に有利な点で、ラジカル重合機構に基づく重合方法が好ましい。
また上記単量体成分を重合して得られる重合体の分子量は、重合開始剤の量や種類、重合温度、連鎖移動剤の種類や量を適宜調整することにより制御することができる。
上記重合開始剤としては、通常重合開始剤として使用される過酸化物やアゾ化合物等が挙げられる。上記連鎖移動剤としては、通常連鎖移動剤として使用されるアルキルメルカプタン類、メルカプトカルボン酸類、メルカプトカルボン酸エステル類等のメルカプト基を有する化合物等が挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの添加量は、公知の方法から適宜設定することができる。
上記重合に使用する溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;クロロホルム;ジメチルスルホキシド;炭酸ジメチル等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で、又は、2種以上組み合わせて用いてもよい。
上記単量体成分を含む単量体組成物(反応液)を重合する際の重合濃度は、好ましくは5~90質量%であり、より好ましくは5~70質量%であり、更に好ましくは10~60質量%である。上記重合濃度とは、反応液100質量%に対する、使用する単量体の質量%である。
上記重合の条件に関し、重合温度としては、使用する単量体の種類や量、重合開始剤の種類や量等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、50~130℃が好ましく、60~120℃がより好ましい。また、重合時間も同様に適宜設定することができ、例えば、1~5時間が好ましく、2~4時間がより好ましい。
上記共重合体を製造する方法としては、エポキシ基含有単量体、及び、酸基含有単量体を含む単量体成分を重合する方法が挙げられる。特に好ましい上記構造単位(B)の酸基を有する共重合体を製造する方法としては、エポキシ基含有単量体、及び、水酸基含有単量体を含む単量体成分を重合する工程(1)と、上記重合工程(1)で得られた重合体と、酸基含有化合物を反応させる工程(2)を含む方法が好ましい。このような方法で上記共重合体を製造することにより、共重合体の製造時にゲル化が生じるのを抑制することができ、上記構造単位(A)と構造単位(B)を有する共重合体を効率良く得ることができる。
各工程について説明する。
工程(1)
上記共重合体の製造方法において、エポキシ基含有単量体、及び、水酸基含有単量体を含む単量体成分を重合する。
上記エポキシ基含有単量体としては、例えば、上述した共重合体の構造単位(A)を導入しうる単量体として記載した単量体等が挙げられる。上記水酸基含有単量体としては、上述したものが挙げられる。
上記エポキシ基含有単量体と水酸基含有単量体の含有割合としては、特に限定されず、得られる共重合体において、上述した構造単位(A)と構造単位(B)の含有割合となるよう適宜設定すればよい。
上記単量体成分は、後述する工程(2)で使用する酸基含有化合物以外の他の単量体成分を含んでいてもよい。上記他の単量体成分としては、上述した単量体成分を挙げることができる。
上記単量体成分を重合する方法は、特に制限されず、上述した公知の方法で重合すればよい。重合温度や時間についても、上述したとおりである。
また、上記重合は、通常使用される重合開始剤、連鎖移動剤、触媒や溶媒等を使用してもよい。
工程(2)
次いで、上記工程(1)で得られた重合体と、酸基含有化合物を反応させる工程を含む。
上記工程(1)で得られた重合体(ベースポリマー)と、酸基含有化合物を反応させることにより、工程(1)で得られた重合体(ベースポリマー)の水酸基に酸基含有化合物が付加されて長鎖の酸基を形成することができる。
反応方法としては、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。
反応温度としては、例えば、25~100℃が好ましく、30~90℃がより好ましい。
反応時間としては、特に限定されないが、例えば、1~20時間が挙げられる。
また、上記酸基含有化合物を反応させる工程は、塩基性化合物の存在下で行うことが好ましい。塩基性化合物の存在下で反応を行うことにより、70℃以下のようなより低い温度条件下で水酸基と酸基との反応を行うことができる。また、上記のような低温条件下で反応を行うため、エポキシ基と酸基との反応を抑制して、水酸基と酸基との反応のみを進行させることができ、上記構造単位(A)と構造単位(B)を有する共重合体をより効率良く製造することができる。
例えば、工程(2)で、工程(1)で得られた重合体(ベースポリマー)と、酸基含有化合物を塩基性化合物の存在下、70℃以下で反応させるとよい。この場合、エポキシ基と酸基の反応をさらに抑制でき、樹脂のゲル化を防止できる。
上記酸基含有化合物としては、上述した酸基含有化合物が挙げられる。
上記塩基性化合物としては、アミン系化合物が好ましい。例えば、アンモニア;メチルアミン等の一級アミン;ジメチルアミン等の二級アミン;トリエチルアミン、ジエチルメチルアミン等の三級アミン;ジメチルエタノールアミン、n-ブチルアミン、ジエチルアミン等の脂肪族アミン;シクロヘキシルアミン等の環状脂肪族アミン;ピペリジン、モルホリン、N-エチルピペリジン、N-エチルモルホリン、ピリジン等のヘテロ環状アミン;ベンジルアミン、N-メチルアニリン、N,N-ジメチルアニリン等の芳香族アミン;テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド等のテトラアルキルアンモニウムハライド;酢酸テトラメチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム有機酸塩;硫酸水素テトラメチルアンモニウム、硫酸水素テトラエチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム無機酸塩;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、モノヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等の(ヒドロキシ)アルキルアンモニウムヒドロキシド;ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;バリウム、ストロンチウム、カルシウム、ランタン等の遷移金属の水酸化物;[Pt(NH3)6](OH)4等の錯塩の遊離塩;トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリメチルホスフィン等のリン化合物等が挙げられる。なかでも、蒸散のしやすさ、取り扱いやすさの点で、二級アミン、三級アミン、ヘテロ環状アミン、リン化合物であることが好ましく、副反応を抑制でき、付加後の重合体の分子量の上昇を抑制することができる点で、三級アミン、トリフェニルホスフィンであることがより好ましい。
上記塩基性化合物の使用量は、特に制限されないが、反応効率の観点から、上記酸基含有化合物の使用量100モル%に対して、0~5モル%であることが好ましく、0~4モル%であることがより好ましく、0~3モル%であることが更に好ましい。
上記酸基含有化合物の使用量は、得ようとする共重合体の目的、用途に応じて、上記構成単位(B)の含有割合が所望の範囲となるように、又は、上記共重合体の酸価が所望の範囲となるように適宜設定することが好ましい。
上記酸基含有化合物の付加反応時の重合溶液総量における、総単量体成分濃度は、40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。上記範囲の総単量体成分濃度であると、触媒である上記塩基性化合物を使用せずに、上記ベースポリマーに上記酸基含有化合物を付加させることができ、得られる共重合体の保存安定性を向上させることができる。このように、共重合体の重合溶液総量に対するモノマー濃度が高いと、無触媒で上記酸基含有化合物を付加でき、共重合体の保存安定性を向上させることができる。
上記反応においては、通常使用される触媒、溶媒等を使用してもよい。
また、側鎖に重合性二重結合を有する共重合体を製造するには、上記工程(1)の後、水酸基に、酸基含有単量体やイソシアネート基含有重合性単量体を付加反応させたり、上記工程(1)又は(2)の後に、エポキシ基に、酸基含有単量体を付加反応させることにより、共重合体の側鎖に重合性二重結合を導入することができる。
上記酸基含有単量体としては、上述したものが挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸が挙げられる。
上記イソシアネート基含有重合性単量体としては、上述した不飽和イソシアネート類等が挙げられ、低温で付加反応することができ、共重合体の保存安定性が良好となり得る点で、好ましくは(メタ)アクリル酸イソシアナトエチルが挙げられる。
上記付加反応は、特に制限されず、公知の方法で行うことができる。
また上記付加反応では、通常使用される化合物、触媒、溶媒等を使用してもよい。
なかでも、触媒としては、上述した塩基性化合物が好ましく挙げられ、二級アミン、三級アミン、ヘテロ環状アミン、リン化合物であることが好ましく、三級アミン、トリフェニルホスフィンであることがより好ましい。また、イソシアネートモノマーと水酸基の反応触媒として一般に使用される、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジブロマイド、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫スルファイド、トリブチル錫アセテート、ジオクチル錫オキシド、トリブチル錫クロライド等の錫系化合物等も好適に用いることができる。
上記共重合体の製造方法は、上述した反応工程以外の他の工程を含んでいてもよい。例えば、熟成工程、中和工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。これらの工程は、公知の方法により行うことができる。本発明の硬化性樹脂組成物において、上記共重合体の含有量は、特に限定されず、用途や他成分の配合等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましく、また、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましい。上記範囲にすることで、160℃以下の低温硬化条件下でも、架橋反応が良好に進行して、耐溶剤性により優れた硬化物を与えることができる。
次にpKa4.2以下の酸化合物について説明するが、上述の共重合体の製造方法の工程に加えて、pKa4.2以下の酸化合物を添加する工程を経ることで、本発明の硬化性樹脂組成物を製造することができる。すなわち、上記硬化性樹脂組成物を製造する方法であって、 エポキシ基含有単量体及び水酸基含有単量体を含む単量体成分を重合する工程と、 該重合工程で得られた重合体と、酸基含有化合物を塩基性化合物存在下に反応させる工程、pKa4.2以下の酸化合物を添加する工程を有する硬化性樹脂組成物の製造方法もまた、本発明の好ましい形態の一つである。上記硬化性樹脂組成物の製造方法では、更に、プロトン性極性溶媒を添加する工程を含むことが好ましい。プロトン性極性溶媒については後述する溶媒が好適である。
The group represented by the above formula is reacted, for example, in a solvent in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid or sulfuric acid at a temperature of 50 to 150°C for 1 to 30 hours, whereby the protecting group is eliminated and an acid group is generated.
Specific examples of the monomer having a group represented by the above formula include monomers in which the hydroxyl group of an aromatic vinyl compound having a phenolic hydroxyl group, such as p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, o-hydroxystyrene, p-isopropenylphenol, m-isopropenylphenol, or o-isopropenylphenol, is protected with a t-butyl group or an acetyl group.
Among these, the monomer having a group in which the acid group is blocked with dihydropyran is preferred as the monomer having the group that generates the acid group, since the acid group can be generated at a lower temperature.
Examples of the other copolymerizable monomer include one or more of the following compounds:
(Meth)acrylamides such as N,N-dimethyl(meth)acrylamide, N-methylol(meth)acrylamide, and N-isopropylacrylamide; macromonomers having a (meth)acryloyl group at one end of the polymer molecular chain, such as polystyrene, polymethyl(meth)acrylate, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polysiloxane, polycaprolactone, and polycaprolactam; conjugated dienes such as 1,3-butadiene, isoprene, and chloroprene; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, and vinyl benzoate; aromatic vinyls such as styrene, vinyl toluene, α-methylstyrene, xylene, methoxystyrene, and ethoxystyrene; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, and the like. vinyl ethers such as propyl vinyl ether, butyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, n-nonyl vinyl ether, lauryl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, methoxyethoxyethyl vinyl ether, methoxypolyethylene glycol vinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, and 4-hydroxybutyl vinyl ether; N-vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, N-vinylimidazole, N-vinylmorpholine, and N-vinylacetamide; unsaturated isocyanates such as isocyanatoethyl (meth)acrylate and allyl isocyanate; and the like.
In particular, by copolymerizing a monomer having an amide group, such as the above-mentioned (meth)acrylamides, as a monomer that provides the structural unit (D), an addition reaction can be carried out without using a basic catalyst such as an amine, and the storage stability of the copolymer can be improved.
Furthermore, even when a monomer having an amine group, such as N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate or N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, is used, the addition reaction can be carried out without using a catalyst, and the storage stability of the copolymer can be improved.
In addition, as the monomer that gives the structural unit (D), it is preferable to use a monomer having a long side chain or a monomer having a large steric hindrance, in that gelation is suppressed and storage stability is improved.
The monomer having a long side chain preferably has the longest side chain having 5 to 20 atoms, more preferably 6 to 20 atoms, and even more preferably 7 to 10 atoms. The side chain may be linear or branched. A specific example of the monomer having a long side chain is 2-ethylhexyl (meth)acrylate.
Preferred examples of the monomer with large steric hindrance include those having a ring structure, such as cyclohexyl, bicyclo, phenyl, biphenyl, dicyclopentanyl, furan, pyran, and piperidine. Specific examples of the monomer with large steric hindrance include vinyltoluene, benzyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, 1-adamantyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate (meth)acrylate, (meth)acrylic acid, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, tricyclodecanyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, and pentamethylpiperidinyl (meth)acrylate. Of these, dicyclopentanyl (meth)acrylate, vinyltoluene, benzyl (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate are preferred.
In particular, the copolymer preferably contains structural units derived from at least one monomer selected from the group consisting of vinyltoluene, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and dicyclopentanyl (meth)acrylate, in that this can further improve storage stability. Furthermore, when the copolymer contains structural units derived from 2-ethylhexyl (meth)acrylate, the glass transition temperature of the copolymer decreases, thereby improving developability.
The copolymer may have one or more types of structural units (D).
In the copolymer, the content of the structural unit (D) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.2% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more, relative to 100% by mass of all structural units, and more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less.
The acid value of the copolymer is preferably 10 mgKOH/g or more, more preferably 20 mgKOH/g or more, and even more preferably 30 mgKOH/g or more, and is preferably 300 mgKOH/g or less, more preferably 250 mgKOH/g or less, even more preferably 200 mgKOH/g or less, and even more preferably 100 mgKOH/g or less.
The acid value is a value obtained by measurement by neutralization titration using a potassium hydroxide (KOH) solution, and is an acid value per 1 g of polymer solid content.
The weight average molecular weight of the copolymer is preferably 2,000 or more, more preferably 3,000 or more, and even more preferably 4,000 or more, and is preferably 250,000 or less, more preferably 100,000 or less, even more preferably 50,000 or less, and even more preferably 20,000 or less.
The weight average molecular weight of the copolymer can be measured by gel permeation chromatography (GPC), specifically by the method described in the examples.
The copolymer may have a polymerizable double bond (carbon-carbon double bond) in the side chain. By having a polymerizable double bond in the side chain, the photocurability of the copolymer can be improved. Examples of the polymerizable double bond include those mentioned above, and among them, a (meth)acryloyl group is preferred.
When the copolymer has a polymerizable double bond in a side chain, the double bond equivalent of the copolymer is preferably 200 to 20,000 g/equivalent, more preferably 250 to 15,000 g/equivalent, even more preferably 300 to 10,000 g/equivalent, and even more preferably 300 to 4,000 g/equivalent, in terms of improving curability.
The double bond equivalent is the mass of the solid content of the polymer solution per 1 mol of double bonds in the copolymer. The mass of the solid content of the polymer solution is the sum of the mass of the monomer components constituting the copolymer and the mass of the polymerization inhibitor. The double bond equivalent can be determined by dividing the mass (g) of the polymer solid content of the polymer solution by the amount of double bonds (mol) in the copolymer. The amount of double bonds in the copolymer can be determined from the amounts of the acid group-containing monomer and the compound having a polymerizable double bond used in the polymerization. It can also be measured using various analyses such as titration, elemental analysis, NMR, and IR, or differential scanning calorimetry. For example, it can be calculated by measuring the number of ethylenic double bonds contained per 1 g of copolymer in accordance with the iodine value test method described in JIS K 0070:1992.
<Method of producing copolymer>
The method for producing the copolymer contained in the curable resin composition of the present invention is not particularly limited as long as it is a method that can obtain a copolymer having at least the above-mentioned structural unit (A) and an acid group-containing structural unit (preferably the structural unit (B)) and having an epoxy equivalent within a predetermined range. Examples of the method include a method of polymerizing a monomer component that includes a monomer that can introduce each of the above-mentioned structural units, and a method of polymerizing a monomer component to obtain a base polymer, and then subjecting another compound to an addition reaction with a group that the base polymer has, to obtain a polymer having a predetermined structural unit.
The method for polymerizing the monomer components is not particularly limited, and commonly used techniques such as bulk polymerization, solution polymerization, and emulsion polymerization can be used. Among these, solution polymerization is preferred because it is industrially advantageous and allows for easy structural adjustment such as molecular weight. Furthermore, the polymerization mechanism of the monomer components can be based on a polymerization method based on a mechanism such as radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, and coordination polymerization, but a polymerization method based on a radical polymerization mechanism is preferred because of its industrial advantages.
The molecular weight of the polymer obtained by polymerizing the above-mentioned monomer components can be controlled by appropriately adjusting the amount and type of polymerization initiator, the polymerization temperature, and the type and amount of chain transfer agent.
Examples of the polymerization initiator include peroxides and azo compounds that are commonly used as polymerization initiators. Examples of the chain transfer agent include compounds having a mercapto group, such as alkyl mercaptans, mercaptocarboxylic acids, and mercaptocarboxylic acid esters, that are commonly used as chain transfer agents. These may be used alone or in combination of two or more. The amounts of these agents added can be appropriately determined using known methods.
Examples of solvents used in the polymerization include ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and 3-methoxybutyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; chloroform; dimethyl sulfoxide; and dimethyl carbonate. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
The polymerization concentration when polymerizing the monomer composition (reaction liquid) containing the above-mentioned monomer components is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 5 to 70% by mass, and even more preferably 10 to 60% by mass. The polymerization concentration is the mass % of the monomers used relative to 100% by mass of the reaction liquid.
Regarding the polymerization conditions, the polymerization temperature may be appropriately set depending on the type and amount of the monomer used, the type and amount of the polymerization initiator, etc., and is, for example, preferably 50 to 130° C., more preferably 60 to 120° C. Similarly, the polymerization time can also be appropriately set and is, for example, preferably 1 to 5 hours, more preferably 2 to 4 hours.
The method for producing the copolymer includes a method of polymerizing a monomer component containing an epoxy group-containing monomer and an acid group-containing monomer. A particularly preferred method for producing a copolymer having an acid group of the structural unit (B) is a method including step (1) of polymerizing a monomer component containing an epoxy group-containing monomer and a hydroxyl group-containing monomer, and step (2) of reacting the polymer obtained in the polymerization step (1) with an acid group-containing compound. By producing the copolymer by such a method, gelation can be suppressed during the production of the copolymer, and a copolymer having the structural unit (A) and the structural unit (B) can be efficiently obtained.
Each step will be explained.
Process (1)
In the method for producing the copolymer, a monomer component containing an epoxy group-containing monomer and a hydroxyl group-containing monomer is polymerized.
Examples of the epoxy group-containing monomer include the monomers described above as the monomers capable of introducing the structural unit (A) of the copolymer. Examples of the hydroxyl group-containing monomer include those described above.
The content ratio of the epoxy group-containing monomer and the hydroxyl group-containing monomer is not particularly limited, and may be appropriately set so that the content ratio of the structural unit (A) and the structural unit (B) described above is achieved in the resulting copolymer.
The monomer component may contain other monomer components in addition to the acid group-containing compound used in step (2) described below. Examples of the other monomer components include the above-mentioned monomer components.
The method for polymerizing the monomer components is not particularly limited, and the polymerization may be carried out by the above-mentioned known methods. The polymerization temperature and time are also as described above.
In addition, the polymerization may be carried out using a polymerization initiator, a chain transfer agent, a catalyst, a solvent, and the like that are commonly used.
Process (2)
Next, the method includes a step of reacting the polymer obtained in the above step (1) with an acid group-containing compound.
By reacting the polymer (base polymer) obtained in the above step (1) with an acid group-containing compound, the acid group-containing compound is added to the hydroxyl groups of the polymer (base polymer) obtained in step (1), thereby forming long-chain acid groups.
The reaction method is not particularly limited, and can be carried out by a known method.
The reaction temperature is, for example, preferably 25 to 100°C, more preferably 30 to 90°C.
The reaction time is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 20 hours.
The step of reacting the acid group-containing compound is preferably carried out in the presence of a basic compound. By carrying out the reaction in the presence of a basic compound, the reaction between the hydroxyl group and the acid group can be carried out under lower temperature conditions such as 70° C. Furthermore, since the reaction is carried out under such low temperature conditions, the reaction between the epoxy group and the acid group can be suppressed, and only the reaction between the hydroxyl group and the acid group can proceed, thereby more efficiently producing a copolymer having the structural unit (A) and the structural unit (B).
For example, in step (2), the polymer (base polymer) obtained in step (1) may be reacted with an acid group-containing compound in the presence of a basic compound at 70° C. or less. In this case, the reaction between the epoxy group and the acid group can be further suppressed, and gelation of the resin can be prevented.
Examples of the acid group-containing compound include the acid group-containing compounds described above.
The basic compound is preferably an amine compound. For example, ammonia; primary amines such as methylamine; secondary amines such as dimethylamine; tertiary amines such as triethylamine and diethylmethylamine; aliphatic amines such as dimethylethanolamine, n-butylamine and diethylamine; cycloaliphatic amines such as cyclohexylamine; heterocyclic amines such as piperidine, morpholine, N-ethylpiperidine, N-ethylmorpholine and pyridine; aromatic amines such as benzylamine, N-methylaniline and N,N-dimethylaniline; tetraalkylammonium halides such as tetramethylammonium chloride and tetraethylammonium chloride; organic acid salts of tetraalkylammonium such as tetramethylammonium acetate; inorganic acid salts of tetraalkylammonium such as tetramethylammonium hydrogen sulfate and tetraethylammonium hydrogen sulfate; (hydroxy)alkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and monohydroxyethyltrimethylammonium hydroxide; hydroxides of alkali metals such as sodium and potassium; hydroxides of transition metals such as barium, strontium, calcium and lanthanum; [Pt(NH 3 ) 6 ](OH) and phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, trimethylphosphine, etc. Among these , secondary amines, tertiary amines, heterocyclic amines, and phosphorus compounds are preferred in terms of ease of evaporation and ease of handling, and tertiary amines and triphenylphosphine are more preferred in terms of being able to suppress side reactions and to suppress an increase in the molecular weight of the polymer after addition.
The amount of the basic compound used is not particularly limited, but from the viewpoint of reaction efficiency, it is preferably 0 to 5 mol %, more preferably 0 to 4 mol %, and even more preferably 0 to 3 mol %, relative to 100 mol % of the amount of the acid group-containing compound used.
The amount of the acid group-containing compound used is preferably set appropriately depending on the purpose and application of the copolymer to be obtained so that the content of the structural unit (B) falls within a desired range or so that the acid value of the copolymer falls within a desired range.
The total monomer component concentration in the total amount of polymerization solution during the addition reaction of the acid group-containing compound is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more. When the total monomer component concentration is within the above range, the acid group-containing compound can be added to the base polymer without using the basic compound as a catalyst, thereby improving the storage stability of the resulting copolymer. Thus, when the monomer concentration relative to the total amount of polymerization solution of the copolymer is high, the acid group-containing compound can be added without a catalyst, thereby improving the storage stability of the copolymer.
In the above reaction, a catalyst, a solvent, etc. that are commonly used may be used.
Furthermore, to produce a copolymer having a polymerizable double bond in the side chain, after the above step (1), an acid group-containing monomer or an isocyanate group-containing polymerizable monomer can be subjected to an addition reaction with the hydroxyl group, or after the above step (1) or (2), an acid group-containing monomer can be subjected to an addition reaction with the epoxy group, thereby introducing a polymerizable double bond into the side chain of the copolymer.
Examples of the acid group-containing monomer include those mentioned above, and (meth)acrylic acid is preferred.
Examples of the isocyanate group-containing polymerizable monomer include the unsaturated isocyanates described above, and isocyanatoethyl (meth)acrylate is preferred because it can undergo an addition reaction at low temperatures and can provide a copolymer with good storage stability.
The addition reaction is not particularly limited and can be carried out by a known method.
In the above addition reaction, compounds, catalysts, solvents, etc. that are usually used may be used.
Among them, the catalyst preferably includes the above-mentioned basic compounds, preferably a secondary amine, a tertiary amine, a heterocyclic amine, or a phosphorus compound, more preferably a tertiary amine or triphenylphosphine.Furthermore, tin compounds such as dibutyltin dichloride, dibutyltin oxide, dibutyltin dibromide, dibutyltin dimaleate, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin sulfide, tributyltin acetate, dioctyltin oxide, or tributyltin chloride, which are generally used as a catalyst for the reaction of an isocyanate monomer with a hydroxyl group, can also be suitably used.
The method for producing the copolymer may include other steps in addition to the reaction step described above. Examples include an aging step, a neutralization step, a deactivation step of the polymerization initiator or chain transfer agent, a dilution step, a drying step, a concentration step, and a purification step. These steps can be performed by known methods. In the curable resin composition of the present invention, the content of the copolymer is not particularly limited and may be appropriately set depending on the application and the blending of other components. For example, the content of the copolymer is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 15% by mass or more, relative to 100% by mass of the total solids content of the curable resin composition. Furthermore, the content is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less. By setting the content within the above range, the crosslinking reaction proceeds well even under low-temperature curing conditions of 160°C or less, and a cured product with excellent solvent resistance can be obtained.
Next, the acid compound having a pKa of 4.2 or less will be described. The curable resin composition of the present invention can be produced by adding a step of adding an acid compound having a pKa of 4.2 or less in addition to the steps of the method for producing the copolymer described above. That is, a method for producing the curable resin composition, which includes the steps of polymerizing a monomer component containing an epoxy group-containing monomer and a hydroxyl group-containing monomer, reacting the polymer obtained in the polymerization step with an acid group-containing compound in the presence of a basic compound, and adding an acid compound having a pKa of 4.2 or less, is also a preferred embodiment of the present invention. The method for producing the curable resin composition preferably further includes the step of adding a protic polar solvent. The protic polar solvent is preferably the solvent described below.
[pKa4.2以下の酸化合物]
本発明の硬化性樹脂組成物はpKa4.2以下の酸化合物を含むことを特徴とする。pKa4.2以下に設定した根拠は、構造単位(B)を形成する酸基含有化合物のpKa値を閾値としたからである。具体的には、アクリル酸(pKa4.35)やメタクリル酸(pKa4.26)、コハク酸モノ(2-アクロイルオキシエチル)(pKa4.35)やコハク酸モノ(2-メタクロイロキシエチル)(pKa4.35)などの化合物が挙げられる。共重合体を構成する酸化合物よりも酸強度の強い酸性化合物が樹脂組成物中に存在することで、後述する2点の効果が発現すると考察できる。1つ目は、共重合体中のカルボキシル基のアニオン性が低下することによる当該酸基とエポキシ基の反応性が抑制できること。2つ目は、樹脂中に塩基性化合物が存在する場合は、カルボキシル基と塩を形成していた塩基性化合物をpKa4.2以下の化合物が補足し、共重合体中のカルボキシル基の求核力が低下することによって当該酸基とエポキシ基の反応性を抑制できることが挙げられる。ただし、本発明はこれらの効果が必須として発現されるものに限定されない。また、pKa3以下の酸化合物が好ましく、pKa2以下の酸化合物が特に好ましい。下限は特に限定されないが、-3以上が好ましく、0以上が特に好ましい。このような酸化合物を含むことで共重合体に含まれる酸基とエポキシ基の反応を制御することができる。なお、酸解離定数(pKa)とは、酸から水素イオンが放出される解離反応における平衡定数Kaの負の常用対数(逆数の対数)を意味し、特に水中25℃で測定されるものをいう。pKaの値は、例えば、化学便覧、基礎編II(改訂5版、丸善株式会社)を参照することができ、当該文献に掲載されてない数値は、当該文献に記載の方法で算出することができる。pKa4.2以下の酸化合物の具体的な化合物は、例えば、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、硫酸、亜硫酸、チオ硫酸、ジメチル亜硫酸、ジエチル亜硫酸、ジプロピル亜硫酸、ジブチル亜硫酸、ジフェニル亜硫酸、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、ジプロピル硫酸、ジブチル硫酸、ジフェニル硫酸、ベンゼンスルフィン酸、トルエンスルフィン酸、ナフタレンスルフィン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ジイソプロピルナフタレンスルホン酸、ジイソブチルナフタレンスルホン酸などの芳香族スルホン酸類、メチルスルホン酸、エチルスルホン酸、プロピルスルホン酸などのアルキルスルホン酸類、α-オレフィンスルホン酸類、スルホン化ポリスチレン類、アクリル酸メチル-スルホン化スチレン共重合体およびこれらの誘導体が挙げられる。上記酸化合物の分子量は400以下であることが好ましく、350以下がさらに好ましい。下限値としては150以上であることが好ましく、250以上がさらに好ましい。またリン酸誘導体であることが特に好ましい。リン酸誘導体としてはリン酸エステルまたは亜リン酸エステルが好ましい。分子量400以下であると添加した際の樹脂固形分を低くでき、保存安定性がより向上する。また、上述の共重合体に含まれる酸基のアニオン性向上や求核力低下の効果がより大きくなる。そして、分子量150以上であると、樹脂組成物との相溶性がより向上する。
上記リン酸エステルのエステル基としては、メチル、エチル、オクチル、2エチルヘキシル等のアルキルエステル、フェニル、トリル、ナフチル等のアリールエステル、ベンジル等のアラルキルエステル、2-アクリロイロキシエチルエステル、2-メタクリロイロキシエチルエステル等の重合性2重結合を有するエステル等が好ましく用いられる。これらリン酸エステル化合物は1種類を使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
このようなリン酸エステルとしては、具体的に、たとえば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリデシルホスフェート、トリオクタデシルホスフェート、ジステアリルペンタエリスリチルジホスフェート、トリス(2-クロロエチル)ホスフェート、トリス(2,3-ジクロロプロピル)ホスフェートなどのトリアルキルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェートなどのトリシクロアルキルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリス(ノニルフェニル)ホスフェート、2-エチルフェニルジフェニルホスフェートなどのトリアリールホスフェートなどを挙げることができる。
これらの中で、重合性2重結合を有するリン酸エステルを使用した場合、共重合体とともに架橋構造を形成するため、揮発、溶出することがなく、加熱炉の汚染や液晶などの電気絶縁性の低下などの不具合を起こす恐れが格段に小さい。そのため、リン酸エステルとしては、重合性2重結合を有するリン酸エステル化合物が好ましい。
[Acid compounds with pKa of 4.2 or less]
The curable resin composition of the present invention is characterized by containing an acid compound with a pKa of 4.2 or less. The pKa of 4.2 or less is set as a threshold value because the pKa value of the acid group-containing compound that forms the structural unit (B) is used as a threshold value. Specific examples include compounds such as acrylic acid (pKa 4.35), methacrylic acid (pKa 4.26), mono(2-acroyloxyethyl) succinate (pKa 4.35), and mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate (pKa 4.35). The presence of an acid compound with stronger acid strength than the acid compounds that form the copolymer in the resin composition is thought to produce two effects, described below. The first is that the anionicity of the carboxyl groups in the copolymer is reduced, thereby suppressing the reactivity of the acid groups with epoxy groups. The second is that, when a basic compound is present in the resin, the compound with a pKa of 4.2 or less captures the basic compound that formed a salt with the carboxyl groups, thereby reducing the nucleophilic force of the carboxyl groups in the copolymer and suppressing the reactivity of the acid groups with epoxy groups. However, the present invention is not limited to compounds that essentially exhibit these effects. Acid compounds with a pKa of 3 or less are preferred, with those with a pKa of 2 or less being particularly preferred. The lower limit is not particularly limited, but a value of -3 or more is preferred, with a value of 0 or more being particularly preferred. The inclusion of such an acid compound can control the reaction between the acid groups and epoxy groups contained in the copolymer. The acid dissociation constant (pKa) refers to the negative common logarithm (the reciprocal logarithm) of the equilibrium constant Ka in the dissociation reaction in which hydrogen ions are released from an acid, particularly as measured in water at 25°C. For pKa values, see, for example, Chemistry Handbook, Basics II (Revised 5th Edition, Maruzen Co., Ltd.). Values not listed in the literature can be calculated using the method described in the literature. Specific examples of acid compounds having a pKa of 4.2 or less include hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, thiosulfuric acid, dimethyl sulfite, diethyl sulfite, dipropyl sulfite, dibutyl sulfite, diphenyl sulfite, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, dipropyl sulfate, dibutyl sulfite, diphenyl sulfate, aromatic sulfonic acids such as benzenesulfinic acid, toluenesulfinic acid, naphthalenesulfinic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, diisopropylnaphthalenesulfonic acid, and diisobutylnaphthalenesulfonic acid; alkyl sulfonic acids such as methylsulfonic acid, ethylsulfonic acid, and propylsulfonic acid; α-olefin sulfonic acids; sulfonated polystyrenes; methyl acrylate-sulfonated styrene copolymers; and derivatives thereof. The molecular weight of the acid compound is preferably 400 or less, more preferably 350 or less. The lower limit is preferably 150 or more, more preferably 250 or more. Phosphoric acid derivatives are particularly preferred. Phosphoric acid derivatives are preferably phosphate esters or phosphites. When the molecular weight is 400 or less, the resin solid content can be reduced when added, further improving storage stability. Furthermore, the effects of improving the anionicity and reducing the nucleophilic force of the acid groups contained in the copolymer are greater. Furthermore, when the molecular weight is 150 or more, compatibility with the resin composition is further improved.
Preferred examples of the ester group of the phosphate ester include alkyl esters such as methyl, ethyl, octyl, and 2-ethylhexyl, aryl esters such as phenyl, tolyl, and naphthyl, aralkyl esters such as benzyl, and esters having a polymerizable double bond such as 2-acryloyloxyethyl ester and 2-methacryloyloxyethyl ester. These phosphate ester compounds may be used alone or in combination of two or more.
Specific examples of such phosphate esters include trialkyl phosphates such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, trioctyl phosphate, tridecyl phosphate, trioctadecyl phosphate, distearyl pentaerythrityl diphosphate, tris(2-chloroethyl)phosphate, and tris(2,3-dichloropropyl)phosphate; tricycloalkyl phosphates such as tricyclohexyl phosphate; and triaryl phosphates such as triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, tris(nonylphenyl)phosphate, and 2-ethylphenyldiphenyl phosphate.
Among these, when a phosphate ester having a polymerizable double bond is used, it forms a crosslinked structure together with the copolymer, and therefore does not volatilize or elute, and there is a significantly reduced risk of problems such as contamination of a heating furnace or a decrease in the electrical insulation properties of liquid crystals, etc. Therefore, a phosphate ester compound having a polymerizable double bond is preferred as the phosphate ester.
上述したように、上記酸化合物として、分子内にラジカル重合性不飽和結合とリン酸エステル基を有するもの(リン酸エステル基を有するラジカル重合性不飽和単量体)が特に好ましく、上記単量体に含まれる重合性不飽和結合は2個または3個以上有することが最も好ましい。分子内にリン酸エステル基を有するラジカル重合性不飽和単量体としては、例えば2-メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート等が挙げられる。
また、例えば2-アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、3-メタクロイロキシプロピルアシッドホスフェート、メタクリロイロキシポリオキシエチレングリコールアシッドホスフェート、メタクリロイロキシポリオキシプロピレングリコールアシッドホスフェート等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上述した酸化合物は、次のような商品名で市販されている。例えばライトエステルP-1M、ライトエステルP-2M(以上、共栄社化学社製)、ホスマーM(以上、ユニケミカル社製)が挙げられる。その中でもP-2Mが最も好ましい。
上記pKa4.2以下の酸化合物(好ましくはリン酸エステル化合物)の含有量は、特に限定されず、用途や他成分の配合等に応じて適宜設定すればよいが、硬化性樹脂組成物の溶剤を除く固形分総量100質量%に対して、通常0.01質量%~5質量%が好ましく、0.01質量%~3質量%が更に好ましく、0.02質量%~2質量%が最も好ましい。また、上述の共重合体の含有量100質量部に対して、上記pKa4.2以下の酸化合物の含有量は、0.01~10質量部が好ましく、0.05~5質量部が更に好ましく、0.1~3質量部が最も好ましい。更に、後述する塩基性化合物を含む場合は、上記酸化合物の含有量は、塩基性化合物の使用量100モル%に対して、50モル%以上200モル%以下が好ましく、70モル%以上150モル%以下がさらに好ましく、80モル%以上120モル%以下が特に好ましい。すなわち、上記酸化合物の含有量は、上記塩基性化合物に対して0.5~2.0モル当量の範囲にすることで、保存安定性の向上効果が大きく発現し、着色が一層抑制される。
As described above, the acid compound is particularly preferably one having a radically polymerizable unsaturated bond and a phosphate ester group in the molecule (a radically polymerizable unsaturated monomer having a phosphate ester group), and most preferably the monomer has two or more polymerizable unsaturated bonds. Examples of radically polymerizable unsaturated monomers having a phosphate ester group in the molecule include 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate.
Other examples include 2-acryloyloxyethyl acid phosphate, 3-methacryloyloxypropyl acid phosphate, methacryloxypolyoxyethylene glycol acid phosphate, methacryloxypolyoxypropylene glycol acid phosphate, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
The above-mentioned acid compounds are commercially available under the following trade names. For example, Light Ester P-1M and Light Ester P-2M (both manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and Hosmer M (both manufactured by Unichemical Co., Ltd.) are listed. Among them, P-2M is the most preferable.
The content of the acid compound (preferably a phosphate ester compound) having a pKa of 4.2 or less is not particularly limited and may be appropriately set depending on the application, the blending of other components, etc., but is typically preferably 0.01% to 5% by mass, more preferably 0.01% to 3% by mass, and most preferably 0.02% to 2% by mass, relative to 100% by mass of the total solids content excluding the solvent of the curable resin composition. Furthermore, relative to 100 parts by mass of the copolymer, the content of the acid compound having a pKa of 4.2 or less is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.05 to 5 parts by mass, and most preferably 0.1 to 3 parts by mass. Furthermore, when a basic compound, as described below, is contained, the content of the acid compound is preferably 50 mol% to 200 mol%, more preferably 70 mol% to 150 mol%, and particularly preferably 80 mol% to 120 mol%, relative to 100 mol% of the basic compound used. That is, by setting the content of the acid compound in the range of 0.5 to 2.0 molar equivalents relative to the basic compound, the effect of improving storage stability is greatly exhibited and coloration is further suppressed.
[塩基性化合物]
本発明の硬化性樹脂組成物は、更に塩基性化合物を含むことが好ましい。塩基性化合物は上記一般式(1)で表されるエポキシ基含有構造単位(A)と、酸基含有構造単位とを有し、エポキシ当量が10000以下である共重合体におけるエポキシ基と酸基の反応をより一層促進することができるので、160℃以下の低温硬化条件下でも、架橋反応が良好に進行して、耐溶剤性により優れた硬化物を与えることができる。
上記塩基性化合物としては、アミン系化合物が好ましい。例えば、アンモニア;メチルアミン等の一級アミン;ジメチルアミン等の二級アミン;トリエチルアミン、ジエチルメチルアミン等の三級アミン;ジメチルエタノールアミン、n-ブチルアミン、ジエチルアミン等の脂肪族アミン;シクロヘキシルアミン等の環状脂肪族アミン;ピペリジン、モルホリン、N-エチルピペリジン、N-エチルモルホリン、ピリジン等のヘテロ環状アミン;ベンジルアミン、N-メチルアニリン、N,N-ジメチルアニリン等の芳香族アミン;テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド等のテトラアルキルアンモニウムハライド;酢酸テトラメチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム有機酸塩;硫酸水素テトラメチルアンモニウム、硫酸水素テトラエチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム無機酸塩;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、モノヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等の(ヒドロキシ)アルキルアンモニウムヒドロキシド;ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;バリウム、ストロンチウム、カルシウム、ランタン等の遷移金属の水酸化物;[Pt(NH3)6](OH)4等の錯塩の遊離塩;トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリメチルホスフィン等のリン化合物等が挙げられる。なかでも、蒸散のしやすさ、取り扱いやすさの点で、二級アミン、三級アミン、ヘテロ環状アミン、リン化合物であることが好ましく、副反応を抑制でき、付加後の重合体の分子量の上昇を抑制することができる点で、三級アミン、トリフェニルホスフィンであることがより好ましい。
上記塩基性化合物(好ましくはアミン系化合物)の含有量は、特に限定されず、用途や他成分の配合等に応じて適宜設定すればよいが、硬化性樹脂組成物の溶剤を除く固形分総量100質量%に対して、通常0.01質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~6質量%が更に好ましく、0.02質量%~4質量%が最も好ましい。また、上述の共重合体の含有量100質量部に対して、上記塩基性化合物の含有量は、0.01~20質量部が好ましく、0.1~10質量部が更に好ましく、0.1~6質量部が最も好ましい。
なお、上述の共重合体の合成時(付加反応時)に触媒として用いた上述の塩基性化合物が共重合体の合成後の共重合体溶液に残存している場合は、その残存量に応じて塩基性化合物を添加することで硬化性樹脂組成物中の含有量を調整すれば良い。
[Basic Compounds]
The curable resin composition of the present invention preferably further contains a basic compound. The basic compound can further promote the reaction between the epoxy group and the acid group in the copolymer having the epoxy group-containing structural unit (A) represented by the above general formula (1) and the acid group-containing structural unit and having an epoxy equivalent of 10,000 or less. Therefore, even under low-temperature curing conditions of 160°C or less, the crosslinking reaction can proceed well, and a cured product with excellent solvent resistance can be obtained.
The basic compound is preferably an amine compound. For example, ammonia; primary amines such as methylamine; secondary amines such as dimethylamine; tertiary amines such as triethylamine and diethylmethylamine; aliphatic amines such as dimethylethanolamine, n-butylamine and diethylamine; cycloaliphatic amines such as cyclohexylamine; heterocyclic amines such as piperidine, morpholine, N-ethylpiperidine, N-ethylmorpholine and pyridine; aromatic amines such as benzylamine, N-methylaniline and N,N-dimethylaniline; tetraalkylammonium halides such as tetramethylammonium chloride and tetraethylammonium chloride; organic acid salts of tetraalkylammonium such as tetramethylammonium acetate; inorganic acid salts of tetraalkylammonium such as tetramethylammonium hydrogen sulfate and tetraethylammonium hydrogen sulfate; (hydroxy)alkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and monohydroxyethyltrimethylammonium hydroxide; hydroxides of alkali metals such as sodium and potassium; hydroxides of transition metals such as barium, strontium, calcium and lanthanum; [Pt(NH 3 ) 6 ](OH) and phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, trimethylphosphine, etc. Among these , secondary amines, tertiary amines, heterocyclic amines, and phosphorus compounds are preferred in terms of ease of evaporation and ease of handling, and tertiary amines and triphenylphosphine are more preferred in terms of being able to suppress side reactions and to suppress an increase in the molecular weight of the polymer after addition.
The content of the basic compound (preferably an amine compound) is not particularly limited and may be appropriately set depending on the application, the blending of other components, etc., but is usually preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 6% by mass, and most preferably 0.02% by mass to 4% by mass, relative to 100 parts by mass of the total solids content excluding the solvent of the curable resin composition. Furthermore, the content of the basic compound is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and most preferably 0.1 to 6 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the copolymer.
In addition, when the above-mentioned basic compound used as a catalyst during the synthesis of the above-mentioned copolymer (during the addition reaction) remains in the copolymer solution after the synthesis of the copolymer, the content in the curable resin composition may be adjusted by adding the basic compound according to the remaining amount.
[プロトン性極性溶媒]
本発明の硬化性樹脂組成物は、更にプロトン性極性溶媒を含むことが好ましい。すなわち、本発明はまた、上述した共重合体、pKa4.2以下の酸化合物、塩基性化合物及び/又はプロトン性極性溶媒を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物(共重合体溶液とも称する)でもある。プロトン性極性溶媒を含むことで保存安定性により優れる共重合体溶液となる。
上記共重合体は、上述のとおり、酸基とエポキシ基を有し、これらの基は反応性が高いため、低温での上記共重合体の硬化が容易となる一方、保存安定性を担保することは難しかった。本発明者は、プロトン性極性溶媒を添加することにより、上記共重合体の保存安定性を向上でき、高い耐溶剤性と保存安定性を両立し得ることを見いだした。
プロトン性極性溶媒の添加により上記共重合体の保存安定性が向上する理由については定かではないが、特に長鎖酸を有する共重合体においては、カルボキシル基等の酸基が主鎖から離間した位置に存在することで、プロトン性極性溶媒が上記酸基と比較的容易に水素結合して、酸基のアニオン性が低下し、当該酸基とエポキシ基との反応性が抑制されるためと推測される。
上記プロトン性極性溶媒としては、例えば、水、アルコール系溶媒、アミン系溶媒、及び、フェノール系溶媒が挙げられる。なかでも、上記プロトン性極性溶媒は、アルコール系溶媒であることが好ましい。
上記アルコール系溶媒としては、飽和アルコールが好ましく挙げられ、1官能のアルコール(モノアルコール)類、多価アルコール類、グリコールモノエーテル類等が挙げられる。
上記アルコール系溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、エチレングリコール、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エチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル等の第一級アルコール;
イソプロパノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-ヘキサノール、シクロヘキサノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、プロピレングリコール、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エチルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、又は、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等の第二級アルコール;
tert-ブタノール、tert-ペンタノール、tert-ヘキサノール等の第三級アルコール等が挙げられる。
なかでも、上記アルコール系溶媒は、エポキシ基との反応性抑制と、共重合体溶液(硬化性樹脂組成物)を低粘度化できる点で、第二級アルコール、又は、第三級アルコールであることが好ましい。
上記アルコール系溶媒の炭素数は、沸点が比較的低く、加熱による除去が容易である点で、1~10であることが好ましく、2~8であることがより好ましく、3~6であることが更に好ましい。
上記アルコール系溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルが特に好ましい。
上記アミン系溶媒としては、例えば、ジエチレンアミン、ジメチルアミン、オレイルアミン等が挙げられる。
上記フェノール系溶媒としては、例えば、フェノール、クレゾール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、キシレノール等が挙げられる。
上記プロトン性極性溶媒は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記プロトン性極性溶媒の沸点は、加熱による除去が容易であり、かつ、ある程度の沸点を有し、平坦膜を形成しやすい点で、70~170℃であることが好ましく、100~160℃であることがより好ましく、120~150℃であることが更に好ましい。
上記共重合体溶液(硬化性樹脂組成物)における上記プロトン性極性溶媒の含有量は、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、10質量%以上であることが好ましく、30質量%であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましい。また、上記プロトン性極性溶媒の含有量は、硬化性樹脂組成物における濃度調整を容易にする点で、硬化性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、1000質量%以下であることが好ましく、300質量%以下であることがより好ましく、200質量%以下であることが更に好ましい。
上記共重合体溶液は、上記プロトン性極性溶媒以外に、水素結合可能な他の溶媒を更に含むことが安定性の点で好ましい。上記他の溶媒としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
また、濃度調製する溶媒として、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;クロロホルム;ジメチルスルホキシド;等を含んでいてもよい。
上記共重合体溶液が、上記プロトン性極性溶媒以外の他の溶媒を含む場合、上記プロトン性極性溶媒の含有量は、上記プロトン性極性溶媒と上記他の溶媒の合計量100質量%に対し、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、99質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることが更に好ましい。
上記共重合体溶液は、重合時に得られる、上記共重合体を含む重合溶液から精製した共重合体と、上記プロトン性極性溶媒とを混合して調製してもよいし、上記共重合体を含む重合溶液に、上記プロトン性極性溶媒を添加して調製してもよい。上記共重合体を含む重合溶液に上記プロトン性極性溶媒を添加して調製する場合、上記共重合体溶液は、重合溶媒を含んでいてもよい。
[Protic polar solvents]
The curable resin composition of the present invention preferably further contains a protic polar solvent. That is, the present invention also relates to a curable resin composition (also referred to as a copolymer solution) characterized by containing the above-mentioned copolymer, an acid compound having a pKa of 4.2 or less, a basic compound, and/or a protic polar solvent. The inclusion of a protic polar solvent results in a copolymer solution with superior storage stability.
As described above, the copolymer has an acid group and an epoxy group, and since these groups are highly reactive, the copolymer can be easily cured at low temperatures, but it is difficult to ensure storage stability. The present inventors have found that the storage stability of the copolymer can be improved by adding a protic polar solvent, and that both high solvent resistance and storage stability can be achieved.
The reason why the addition of a protic polar solvent improves the storage stability of the copolymer is not clear, but it is speculated that, particularly in copolymers having long-chain acids, the presence of acid groups such as carboxyl groups at positions distant from the main chain allows the protic polar solvent to relatively easily form hydrogen bonds with the acid groups, reducing the anionic nature of the acid groups and suppressing the reactivity of the acid groups with epoxy groups.
Examples of the protic polar solvent include water, alcohol-based solvents, amine-based solvents, and phenol-based solvents. Of these, the protic polar solvent is preferably an alcohol-based solvent.
The alcohol solvent is preferably a saturated alcohol, and examples thereof include monofunctional alcohols (monoalcohols), polyhydric alcohols, and glycol monoethers.
Specific examples of the alcohol solvent include primary alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-propyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, triethylene glycol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol mono-n-butyl ether, tripropylene glycol, and tripropylene glycol mono-n-butyl ether;
secondary alcohols such as isopropanol, 2-butanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, cyclohexanol, 2-heptanol, 3-heptanol, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monophenyl ether, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, dipropylene glycol mono-n-butyl ether, or tripropylene glycol monomethyl ether;
Examples include tertiary alcohols such as tert-butanol, tert-pentanol, and tert-hexanol.
Among these, the alcohol-based solvent is preferably a secondary alcohol or a tertiary alcohol, in that it can suppress reactivity with epoxy groups and reduce the viscosity of the copolymer solution (curable resin composition).
The number of carbon atoms in the alcohol solvent is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 8, and even more preferably 3 to 6, in that the boiling point is relatively low and the solvent can be easily removed by heating.
As the alcohol solvent, propylene glycol monomethyl ether is particularly preferred.
Examples of the amine solvent include diethyleneamine, dimethylamine, and oleylamine.
Examples of the phenolic solvent include phenol, cresol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, and xylenol.
The protic polar solvents may be used alone or in combination of two or more.
The boiling point of the protic polar solvent is preferably 70 to 170°C, more preferably 100 to 160°C, and even more preferably 120 to 150°C, in that it is easy to remove by heating, has a certain boiling point, and is easy to form a flat film.
The content of the protic polar solvent in the copolymer solution (curable resin composition) is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass, and even more preferably 40% by mass or more, relative to 100% by mass of the total solid content of the curable resin composition. In order to facilitate concentration adjustment in the curable resin composition, the content of the protic polar solvent is preferably 1000% by mass or less, more preferably 300% by mass or less, and even more preferably 200% by mass or less, relative to 100% by mass of the total solid content of the curable resin composition.
From the viewpoint of stability, the copolymer solution preferably contains, in addition to the protic polar solvent, another solvent capable of forming hydrogen bonds, such as N,N-dimethylformamide.
In addition, the solvent for adjusting the concentration may include, for example, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and 3-methoxybutyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; chloroform; and dimethyl sulfoxide.
When the copolymer solution contains a solvent other than the protic polar solvent, the content of the protic polar solvent is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more, relative to 100% by mass of the total amount of the protic polar solvent and the other solvent, and is preferably 99% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less.
The copolymer solution may be prepared by mixing the copolymer purified from a polymerization solution containing the copolymer obtained during polymerization with the protic polar solvent, or by adding the protic polar solvent to a polymerization solution containing the copolymer. When the copolymer solution is prepared by adding the protic polar solvent to a polymerization solution containing the copolymer, the copolymer solution may contain the polymerization solvent.
[感光性樹脂組成物]
上述の硬化性樹脂組成物と、重合性化合物と、光重合開始剤とを組み合わせて感光性樹脂組成物とすることができる。ネガ型用の感光性樹脂組成物であることが好ましい。
上記感光性樹脂組成物は、本発明の硬化性樹脂組成物を含むので、保存安定性が良好で、且つ低温硬化条件でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。また、上記感光性樹脂組成物が、上記プロトン性極性溶媒を含む場合は、更に保存安定性にも優れるものとなる。このような、感光性樹脂組成物もまた、本発明の好ましい形態の一つである。
上記感光性樹脂組成物において、上記共重合体の含有量は、特に限定されず、用途や他成分の配合等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが更に好ましく、また、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましい。
なお、本明細書において、「固形分総量」とは、硬化物を形成する成分(硬化物の形成時に揮発する溶媒等を除く)の総量を意味する。
上記感光性樹脂組成物は、組成物としての安定性が良好となる点で、上述したプロトン性極性溶媒を含むことが好ましい。
上記感光性樹脂組成物における上記プロトン性極性溶媒の含有量は、感光性樹脂組成物の安定性を担保する点で、上記共重合体の固形分100質量%に対して、10質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、また3000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以下であることがより好ましい。
上記感光性樹脂組成物における上記プロトン性極性溶媒の含有量は、感光性樹脂組成物の安定性を担保する点で、感光性樹脂組成物の固形分100質量%に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、また400質量%以下であることが好ましく、300質量%以下であることがより好ましく、200質量%以下であることが更に好ましい。
上記感光性樹脂組成物は、上述した硬化性樹脂組成物を含むので、保存安定性が良好であり、且つ160℃以下、例えば90℃程度の低温硬化条件下でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。また、重合性化合物を更に含むので、硬化性や、基材への密着性、表面硬度、耐熱性等の各種物性にも優れた硬化物を与えることができる。以下に他の成分について説明する。
[Photosensitive resin composition]
The above-mentioned curable resin composition, a polymerizable compound, and a photopolymerization initiator can be combined to form a photosensitive resin composition, preferably a negative-tone photosensitive resin composition.
Since the photosensitive resin composition contains the curable resin composition of the present invention, it has good storage stability and can provide a cured product with excellent solvent resistance even under low-temperature curing conditions. Furthermore, when the photosensitive resin composition contains the protic polar solvent, it also has excellent storage stability. Such a photosensitive resin composition is also one of the preferred embodiments of the present invention.
In the photosensitive resin composition, the content of the copolymer is not particularly limited and may be set appropriately depending on the application, the blending of other components, and the like. For example, the content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 15% by mass or more, relative to 100% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition, and is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less.
In this specification, the term "total amount of solids" refers to the total amount of components that form the cured product (excluding solvents and the like that volatilize during the formation of the cured product).
The photosensitive resin composition preferably contains the above-mentioned protic polar solvent in order to improve the stability of the composition.
In order to ensure the stability of the photosensitive resin composition, the content of the protic polar solvent in the photosensitive resin composition is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 40% by mass or more, relative to 100% by mass of the solid content of the copolymer, and is preferably 3000% by mass or less, and more preferably 1000% by mass or less.
In order to ensure the stability of the photosensitive resin composition, the content of the protic polar solvent in the photosensitive resin composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more, relative to 100% by mass of the solid content of the photosensitive resin composition, and is preferably 400% by mass or less, more preferably 300% by mass or less, and even more preferably 200% by mass or less.
Since the photosensitive resin composition contains the curable resin composition described above, it has good storage stability and can provide a cured product with excellent solvent resistance even under low-temperature curing conditions of 160° C. or less, for example, about 90° C. Furthermore, since it further contains a polymerizable compound, it can provide a cured product with excellent physical properties such as curability, adhesion to substrates, surface hardness, and heat resistance. Other components are described below.
<重合性化合物>
上記重合性化合物は、フリーラジカル、電磁波(例えば赤外線、紫外線、X線等)、電子線等の活性エネルギー線の照射等により重合し得る、重合性不飽和結合(重合性不飽和基とも称す)を有する低分子化合物であり、例えば、重合性不飽和基を分子中に1つ有する単官能の化合物と、2個以上有する多官能の化合物が挙げられる。
上記単官能の化合物としては、例えば、N置換マレイミド系単量体;(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルアミド類;不飽和モノカルボン酸類;不飽和多価カルボン酸類;不飽和基とカルボキシル基の間が鎖延長されている不飽和モノカルボン酸類;不飽和酸無水物類;芳香族ビニル類;共役ジエン類;ビニルエステル類;ビニルエーテル類;N-ビニル化合物類;不飽和イソシアネート類;等が挙げられる。これらとしては、例えば、上記共重合体の単量体成分として挙げた化合物と同様のものが挙げられる。また、活性メチレン基や活性メチン基を有する単量体等を用いることもできる。
上記多官能の化合物としては、例えば、下記の化合物等が挙げられる。
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート等の2官能(メタ)アクリレート化合物;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン付加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アクリレートコハク酸変性物、ペンタエリスリトールトリアクリレートコハク酸変性物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートフタル酸変性物、ペンタエリスリトールトリアクリレートフタル酸変性物、下記式:
<Polymerizable compound>
The polymerizable compound is a low molecular weight compound having a polymerizable unsaturated bond (also referred to as a polymerizable unsaturated group) that can be polymerized by irradiation with active energy rays such as free radicals, electromagnetic waves (e.g., infrared rays, ultraviolet rays, X-rays, etc.), and electron beams. Examples of the polymerizable compound include monofunctional compounds having one polymerizable unsaturated group in the molecule and polyfunctional compounds having two or more polymerizable unsaturated groups.
Examples of the monofunctional compound include N-substituted maleimide monomers; (meth)acrylic acid esters; (meth)acrylamides; unsaturated monocarboxylic acids; unsaturated polycarboxylic acids; unsaturated monocarboxylic acids in which the unsaturated group and the carboxyl group are chain-extended; unsaturated acid anhydrides; aromatic vinyls; conjugated dienes; vinyl esters; vinyl ethers; N-vinyl compounds; unsaturated isocyanates; and the like. Examples of these include the same compounds as those listed as the monomer components of the copolymer. Furthermore, monomers having an active methylene group or an active methine group can also be used.
Examples of the polyfunctional compound include the following compounds.
bifunctional (meth)acrylate compounds such as ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, butylene glycol di(meth)acrylate, hexanediol di(meth)acrylate, cyclohexanedimethanol di(meth)acrylate, bisphenol A alkylene oxide di(meth)acrylate, and bisphenol F alkylene oxide di(meth)acrylate;
Trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, glycerin tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tripentaerythritol hepta(meth)acrylate, tripentaerythritol octa(meth)acrylate, ethylene oxide-added trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethylene oxide-added ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, ethylene oxide-added pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ethylene oxide-added dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, propylene oxide-added trimethylolpropane tri(meth)acrylate, propylene oxide-added ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, propylene oxide-added pentaerythritol tetra(meth)acrylate, propylene oxide-added dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, ε-caprolactone-added trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ε-caprolactone-added ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, ε-caprolactone-added pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ε-caprolactone-added dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate succinic acid-modified product, pentaerythritol triacrylate succinic acid-modified product, dipentaerythritol pentaacrylate phthalic acid-modified product, pentaerythritol triacrylate phthalic acid-modified product,
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、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジビニルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキシドジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセリ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、ジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル等の多官能ビニルエーテル類;
(メタ)アクリル酸2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1-メチル-2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸5-ビニロキシペンチル、(メタ)アクリル酸6-ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸p-ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル等のビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
エチレングリコールジアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、プロピレングリコールジアリルエーテル、ブチレングリコールジアリルエーテル、ヘキサンジオールジアリルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジアリルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキシドジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラアリルエーテル、グリセリントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタアリルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサアリルエーテル、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリアリルエーテル、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラアリルエーテル、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサアリルエーテル等の多官能アリルエーテル類;
(メタ)アクリル酸アリル等のアリル基含有(メタ)アクリル酸エステル類;トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリ(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、アルキレンオキシド付加トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、アルキレンオキシド付加トリ(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等の多官能(メタ)アクリロイル基含有イソシアヌレート類;トリアリルイソシアヌレート等の多官能アリル基含有イソシアヌレート類;トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の多官能イソシアネートと(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類との反応で得られる多官能ウレタン(メタ)アクリレート類;ジビニルベンゼン等の多官能芳香族ビニル類;等。これらの重合性化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ただし、ビニルエーテル基を側鎖に有する重合体は、樹脂組成物の硬化性を向上させるが、保存安定性を低下させることがあるので、保存安定性の点では、上記感光性樹脂組成物は、ビニルエーテル基を側鎖に有する重合体を含まないことが好ましい。
上記重合性化合物のなかでも、感光性樹脂組成物の硬化性をより高める観点から、多官能の重合性化合物を用いることが好ましい。上記多官能の重合性化合物の官能数としては、3以上が好ましく、4以上がより好ましい。また、上記官能数は10以下が好ましく、8以下がより好ましい。
また上記重合性化合物の分子量としては特に限定されないが、取り扱いの観点から、例えば、2000以下が好ましい。
上記多官能の重合性化合物としては、なかでも、反応性、経済性、入手性等の観点から、好ましくは多官能(メタ)アクリレート化合物、多官能ウレタン(メタ)アクリレート化合物、(メタ)アクリロイル基含有イソシアヌレート化合物等の、(メタ)アクリロイル基を有する化合物が挙げられ、より好ましくは多官能(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。(メタ)アクリロイル基を有する化合物を含むことにより、感光性樹脂組成物が感光性及び硬化性により優れたものとなり、より一層高硬度で高透明性の硬化物を得ることができる。上記多官能の重合性化合物としては、3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物を用いることが更に好ましい。
上記重合性化合物は、1種のみ使用してもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。
本発明の感光性樹脂組成物において、上記重合性化合物の含有量は、本発明の効果が発揮される範囲であれば特に制限されず適宜設定すればよいが、感光性樹脂組成物を適切な粘度にできる点から、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対して、好ましくは5~60質量%であり、より好ましくは10~50質量%である。
polyfunctional vinyl ethers such as ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, polyethylene glycol divinyl ether, propylene glycol divinyl ether, butylene glycol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, bisphenol A alkylene oxide divinyl ether, bisphenol F alkylene oxide divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, ditrimethylolpropane tetravinyl ether, glycerin trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, dipentaerythritol pentavinyl ether, dipentaerythritol hexavinyl ether, ethylene oxide-added trimethylolpropane trivinyl ether, ethylene oxide-added ditrimethylolpropane tetravinyl ether, ethylene oxide-added pentaerythritol tetravinyl ether, and ethylene oxide-added dipentaerythritol hexavinyl ether;
vinyl ether group-containing (meth)acrylic acid esters such as 2-vinyloxyethyl (meth)acrylate, 3-vinyloxypropyl (meth)acrylate, 1-methyl-2-vinyloxyethyl (meth)acrylate, 2-vinyloxypropyl (meth)acrylate, 4-vinyloxybutyl (meth)acrylate, 4-vinyloxycyclohexyl (meth)acrylate, 5-vinyloxypentyl (meth)acrylate, 6-vinyloxyhexyl (meth)acrylate, 4-vinyloxymethylcyclohexylmethyl (meth)acrylate, p-vinyloxymethylphenylmethyl (meth)acrylate, 2-(vinyloxyethoxy)ethyl (meth)acrylate, and 2-(vinyloxyethoxyethoxyethoxy)ethyl (meth)acrylate;
polyfunctional allyl ethers such as ethylene glycol diallyl ether, diethylene glycol diallyl ether, polyethylene glycol diallyl ether, propylene glycol diallyl ether, butylene glycol diallyl ether, hexanediol diallyl ether, bisphenol A alkylene oxide diallyl ether, bisphenol F alkylene oxide diallyl ether, trimethylolpropane triallyl ether, ditrimethylolpropane tetraallyl ether, glycerin triallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether, dipentaerythritol pentaallyl ether, dipentaerythritol hexaallyl ether, ethylene oxide-added trimethylolpropane triallyl ether, ethylene oxide-added ditrimethylolpropane tetraallyl ether, ethylene oxide-added pentaerythritol tetraallyl ether, and ethylene oxide-added dipentaerythritol hexaallyl ether;
Allyl group-containing (meth)acrylic acid esters such as allyl (meth)acrylate; polyfunctional (meth)acryloyl group-containing isocyanurates such as tri(acryloyloxyethyl)isocyanurate, tri(methacryloyloxyethyl)isocyanurate, alkylene oxide-added tri(acryloyloxyethyl)isocyanurate, and alkylene oxide-added tri(methacryloyloxyethyl)isocyanurate; polyfunctional allyl group-containing isocyanurates such as triallyl isocyanurate; polyfunctional urethane (meth)acrylates obtained by reacting polyfunctional isocyanates such as tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and xylylene diisocyanate with hydroxyl group-containing (meth)acrylic acid esters such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 2-hydroxypropyl (meth)acrylate; polyfunctional aromatic vinyls such as divinylbenzene; etc. These polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
However, although a polymer having a vinyl ether group on the side chain improves the curability of the resin composition, it may reduce the storage stability. Therefore, from the viewpoint of storage stability, it is preferable that the photosensitive resin composition does not contain a polymer having a vinyl ether group on the side chain.
Among the above polymerizable compounds, it is preferable to use a polyfunctional polymerizable compound from the viewpoint of further enhancing the curability of the photosensitive resin composition. The number of functionalities of the above polyfunctional polymerizable compound is preferably 3 or more, more preferably 4 or more. Moreover, the number of functionalities is preferably 10 or less, more preferably 8 or less.
The molecular weight of the polymerizable compound is not particularly limited, but is preferably 2,000 or less from the viewpoint of handling.
As the polyfunctional polymerizable compound, from the viewpoints of reactivity, economy, availability, etc., preferred are compounds having a (meth)acryloyl group, such as polyfunctional (meth)acrylate compounds, polyfunctional urethane (meth)acrylate compounds, and (meth)acryloyl group-containing isocyanurate compounds, and more preferred are polyfunctional (meth)acrylate compounds. By including a compound having a (meth)acryloyl group, the photosensitive resin composition has better photosensitivity and curability, and a cured product with even higher hardness and transparency can be obtained. It is even more preferred to use a trifunctional or higher polyfunctional (meth)acrylate compound as the polyfunctional polymerizable compound.
The polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
In the photosensitive resin composition of the present invention, the content of the polymerizable compound is not particularly limited and may be appropriately set as long as it is within a range in which the effects of the present invention are exhibited. However, in order to allow the photosensitive resin composition to have an appropriate viscosity, the content is preferably 5 to 60 mass %, and more preferably 10 to 50 mass %, relative to 100 mass % of the total solid content of the photosensitive resin composition.
<光重合開始剤>
光重合開始剤としては、好ましくはラジカル重合性の光重合開始剤が挙げられる。ラジカル重合性の光重合開始剤とは、電磁波や電子線等の活性エネルギー線の照射により重合開始ラジカルを発生させるものである。
上記光重合開始剤の具体例としては、例えば、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(「IRGACURE907」、BASF社製)、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)-ブタノン-1(「IRGACURE369」、BASF社製)、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン(「IRGACURE379」、BASF社製)等のアミノケトン系化合物;2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(「IRGACURE651」、BASF社製)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル(「DAROCUR MBF」、BASF社製)等のベンジルケタール系化合物;1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(「IRGACURE184」、BASF社製)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(「DAROCUR1173」、BASF社製)、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(「IRGACURE2959」、BASF社製)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン(「IRGACURE127」、BASF社製)、[1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン+ベンゾフェノン](「IRGACURE500」、BASF社製)等のハイドロケトン系化合物;等の他、特開2013-227485号公報段落[0084]~[0086]に例示された、他のアルキルフェノン系化合物;1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)](「OXE01」、BASF社製)、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(0-アセチルオキシム)(「OXE02」、BASF社製)、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)]、エタノン(「OXE03」、BASF社製)、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)(「OXE04」、BASF社製))等のオキシムエステル系化合物;ベンゾフェノン系化合物;ベンゾイン系化合物;チオキサントン系化合物;ハロメチル化トリアジン系化合物;ハロメチル化オキサジアゾール系化合物;ビイミダゾール系化合物;チタノセン系化合物;安息香酸エステル系化合物;アクリジン系化合物等;ホスフィンオキシド系化合物;等が挙げられる。なかでも、アミノケトン系化合物、オキシムエステル系化合物が好ましい。
上記光重合開始剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記光重合開始剤の含有量は、本発明の効果が発揮される範囲であれば、特に制限されず、適宜設定すればよいが、例えば、本発明の感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、0.3~20質量%であることが好ましく、0.5~10質量%であることがより好ましく、1~8質量%であることが更に好ましい。
<Photopolymerization initiator>
The photopolymerization initiator is preferably a radically polymerizable photopolymerization initiator, which generates polymerization-initiating radicals when irradiated with active energy rays such as electromagnetic waves or electron beams.
Specific examples of the photopolymerization initiator include aminoketone compounds such as 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one ("IRGACURE907", manufactured by BASF), 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1-one ("IRGACURE369", manufactured by BASF), and 2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one ("IRGACURE379", manufactured by BASF); 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one ("IRGACURE651", manufactured by BASF), and phenylglyoxylic acid methyl ester ("DAROCURE benzyl ketal compounds such as 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone ("IRGACURE184", manufactured by BASF), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one ("DAROCUR1173", manufactured by BASF), 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one ("IRGACURE2959", manufactured by BASF), 2-hydroxy-1-{ Hydroketone compounds such as 4-[4-(2-hydroxy-2-methyl-propionyl)-benzyl]-phenyl}-2-methyl-propan-1-one ("IRGACURE 127", manufactured by BASF), [1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone + benzophenone] ("IRGACURE 500", manufactured by BASF), and the like; as well as other alkylphenone compounds exemplified in paragraphs [0084] to [0086] of JP 2013-227485 A; 1,2-octabenzophenone; 1,2-Octanedione, 1-[4-(phenylthio)phenyl]-, 2-(O-benzoyloxime)] ("OXE01", manufactured by BASF), ethanone, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-, 1-(O-acetyloxime) ("OXE02", manufactured by BASF), 1,2-octanedione, 1-[4-(phenylthio)-, 2-, (O-benzoyloxime)], ethanone ("OXE03", manufactured by BASF), 1-[9-ethyl-6- Examples of such compounds include oxime ester compounds such as [(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-,1-(O-acetyloxime) ("OXE04", manufactured by BASF), benzophenone compounds, benzoin compounds, thioxanthone compounds, halomethylated triazine compounds, halomethylated oxadiazole compounds, biimidazole compounds, titanocene compounds, benzoic acid ester compounds, acridine compounds, and phosphine oxide compounds. Of these, aminoketone compounds and oxime ester compounds are preferred.
The photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
The content of the photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is within a range in which the effects of the present invention are exhibited, and may be set as appropriate. For example, the content is preferably 0.3 to 20 mass%, more preferably 0.5 to 10 mass%, and even more preferably 1 to 8 mass%, relative to 100 mass% of the total solid content of the photosensitive resin composition of the present invention.
<光酸発生剤>
本発明の感光性樹脂組成物は、更に、光酸発生剤を含むことが好ましい。光酸発生剤を更に含むことにより、感光性樹脂組成物の硬化性がより一層向上しうる。
上記光酸発生剤は、放射線等の活性エネルギー線に暴露されることにより酸を発生する化合物であり、例えば、トルエンスルホン酸または四フッ化ホウ素などの強酸、スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩またはセレニウム塩などのオニウム塩類;鉄-アレン錯体類;シラノール-金属キレート錯体類;ジスルホン類、ジスルホニルジアゾメタン類、ジスルホニルメタン類、スルホニルベンゾイルメタン類、イミドスルホネート類、ベンゾインスルホネート類などのスルホン酸誘導体;有機ハロゲン化合物類;等が挙げられる。
上記光酸発生剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分総量100質量%に対し、0.3~20質量%であることが好ましく、0.5~10質量%であることがより好ましく、1~8質量%であることが更に好ましい。
<Photoacid generator>
The photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a photoacid generator. By further containing a photoacid generator, the curability of the photosensitive resin composition can be further improved.
The photoacid generator is a compound that generates an acid when exposed to active energy rays such as radiation, and examples thereof include strong acids such as toluenesulfonic acid or boron tetrafluoride; onium salts such as sulfonium salts, ammonium salts, phosphonium salts, iodonium salts, and selenium salts; iron-allene complexes; silanol-metal chelate complexes; sulfonic acid derivatives such as disulfones, disulfonyldiazomethanes, disulfonylmethanes, sulfonylbenzoylmethanes, imidosulfonates, and benzoinsulfonates; and organic halogen compounds.
The content of the photoacid generator is preferably 0.3 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and even more preferably 1 to 8% by mass, relative to 100% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition.
<その他の成分>
本発明の感光性樹脂組成物は、上述した成分以外に、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。上記他の成分としては、例えば、溶剤;色材(顔料、染料);分散剤;耐熱向上剤;レベリング剤;現像助剤;シリカ微粒子等の無機微粒子;シラン系、アルミニウム系、チタン系等のカップリング剤;フィラー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール等の熱硬化性樹脂;多官能チオール化合物等の硬化助剤;可塑剤;重合禁止剤;紫外線吸収剤;酸化防止剤;艶消し剤;消泡剤;帯電防止剤;スリップ剤;表面改質剤;揺変化剤;揺変助剤;キノンジアジド化合物;多価フェノール化合物;カチオン重合性化合物;酸発生剤;等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの他の成分は、公知のものから適宜選択して使用するとよく、その使用量も適宜設定することができる。
例えば、上記感光性樹脂組成物をカラーフィルター用途に使用する場合には、上記感光性樹脂組成物は色材を含むことが好ましい。
上記色材としては、顔料や染料が好適に使用される。色材の好ましい形態及び含有割合等は、特開2013-61599号公報〔0077〕~〔0087〕に記載のとおりである。
具体的には、色材の好ましい含有量は、本発明の感光性樹脂組成物の全固形分100質量%に対し、3~70質量%である。より好ましくは5~60質量%であり、更に好ましくは10~50質量%である。
分散剤、耐熱向上剤、レベリング剤、現像助剤の好ましい形態及び含有割合等も、同公報〔0088〕~〔0097〕に記載のとおりである。
<Other ingredients>
In addition to the above-mentioned components, the photosensitive resin composition of the present invention may contain other components as needed. Examples of such other components include solvents; colorants (pigments, dyes); dispersants; heat resistance improvers; leveling agents; development aids; inorganic fine particles such as silica fine particles; silane-based, aluminum-based, and titanium-based coupling agents; fillers; thermosetting resins such as epoxy resins, phenolic resins, and polyvinylphenols; curing aids such as polyfunctional thiol compounds; plasticizers; polymerization inhibitors; UV absorbers; antioxidants; matting agents; defoaming agents; antistatic agents; slip agents; surface modifiers; thixotropic agents; thixotropic aids; quinone diazide compounds; polyhydric phenol compounds; cationically polymerizable compounds; and acid generators. These may be used alone or in combination of two or more. These other components may be appropriately selected from known compounds, and the amounts used may be appropriately determined.
For example, when the photosensitive resin composition is used for a color filter, the photosensitive resin composition preferably contains a coloring material.
As the coloring material, a pigment or a dye is preferably used. The preferred form and content of the coloring material are as described in [0077] to [0087] of JP-A-2013-61599.
Specifically, the content of the colorant is preferably 3 to 70% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and even more preferably 10 to 50% by mass, relative to 100% by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition of the present invention.
The preferred forms and content ratios of the dispersant, heat resistance improver, leveling agent, and development aid are also as described in [0088] to [0097] of the same publication.
<感光性樹脂組成物の調製>
本発明の感光性樹脂組成物を調製する方法としては、特に制限されず公知の方法を用いればよく、例えば、上述した各含有成分を、各種の混合機や分散機を用いて混合・分散する方法が挙げられる。混合・分散工程は特に制限されず、公知の方法により行えばよい。また、通常行われる他の工程を更に含んでいてもよい。上記感光性樹脂組成物が色材を含む場合は、色材の分散処理工程等の公知の工程を経て調製することが好ましい。
[硬化物]
本発明の硬化性樹脂組成物、又は、感光性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物は、優れた耐溶剤性を有する。そのような硬化物も本発明の一つである。
上記硬化物が硬化膜である場合、その膜厚は0.1μm以上であることが好ましい。上記膜厚が0.1μm以上であると、より一層優れた耐溶剤性を発揮することができる。上記膜厚は、0.5μm以上であることがより好ましく、1μm以上であることが更に好ましい。上記膜厚の上限値は、特に限定されず、硬化膜の目的、用途に応じて適宜設定すればよいが、例えば20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。
上記硬化物を得る方法としては、特に制限されず、公知の方法を用いればよく、例えば、上述した硬化性樹脂組成物、又は感光性樹脂組成物を、基材上に塗布、又は、成形したものを、乾燥、加熱、又は紫外線等のエネルギー線の照射、あるいはこれらの組み合わせにより硬化させて硬化物を得る方法が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物、又は感光性樹脂組成物を用いると、低温硬化条件でも耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。そのような硬化物の製造方法としては、例えば、基材上に、上記感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する工程、形成された塗布膜に光照射する工程、及び、光照射された塗布膜を160℃以下で加熱する工程を含む方法が好ましく挙げられる。
上記基材としては、特に制限されず、目的や用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、ガラス板、プラスチック板等、種々の材料からなる基材が挙げられる。
上記感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を形成する方法としては、特に制限されず、スピン塗布、スリット塗布、ロール塗布、流延塗布等の公知の方法で行うことができる。
上記製造方法においては、上記感光性樹脂組成物を基材上に塗布した後、塗布物を乾燥させて塗布膜を形成することが好ましい。上記乾燥は、公知の方法で行うことができ、具体的には、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「配置工程」に記載の乾燥方法と同様の方法で行うことができる。
上記製造方法は、塗布膜を形成した後、上記塗布膜に光照射する工程を含む。
上記形成された塗布膜に光照射する方法としては、特に制限されず、公知の方法で行うことができ、具体的には、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「光照射工程」に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
上記塗布膜に光照射する場合、フォトマスクを介して光照射を行ってもよい。フォトマスクとして、目的とするパターンに応じて遮光部が形成されたマスクを用いるとよい。フォトマスクを介して光照射を行った場合、その後に現像工程を行うことが好ましい。現像工程を行うことで、塗布膜に目的とするパターンを形成することができる。現像方法としては、特に制限されず、公知の方法で行うことができ、具体的には、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「現像工程」に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
上記製造方法はまた、光照射された塗布膜を160℃以下で加熱する工程を含む。上記製造方法は、上述した感光性樹脂組成物を用いるので、光照射後の加熱工程(後硬化工程)を160℃以下のような比較的低温条件下で行うことができる。
加熱温度は、155℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましい。加熱温度の下限としては、硬化性が維持できる点で、70℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましい。
温度以外の上記加熱方法については、特に制限されず、公知の方法で行うことができ、例えば、後述する「<カラーフィルターの製造方法>」の「加熱工程」に記載の方法と同様の方法で行うことができる。
<Preparation of Photosensitive Resin Composition>
The method for preparing the photosensitive resin composition of the present invention is not particularly limited and may be a known method, for example, a method in which the above-mentioned components are mixed and dispersed using various mixers or dispersers. The mixing and dispersion step is not particularly limited and may be performed by a known method. In addition, other commonly performed steps may be further included. When the photosensitive resin composition contains a colorant, it is preferable to prepare it through a known step such as a colorant dispersion step.
[Cured product]
The cured product obtained by curing the curable resin composition or the photosensitive resin composition of the present invention has excellent solvent resistance. Such a cured product also constitutes the present invention.
When the cured product is a cured film, its film thickness is preferably 0.1 μm or more. When the film thickness is 0.1 μm or more, even better solvent resistance can be exhibited. The film thickness is more preferably 0.5 μm or more, and even more preferably 1 μm or more. The upper limit of the film thickness is not particularly limited and may be set appropriately depending on the purpose and use of the cured film, but is, for example, preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and even more preferably 10 μm or less.
The method for obtaining the cured product is not particularly limited, and any known method may be used. For example, the cured product may be obtained by applying or molding the curable resin composition or photosensitive resin composition described above onto a substrate, and then curing the resulting composition by drying, heating, or irradiating it with energy rays such as ultraviolet rays, or by a combination of these.
The curable resin composition or photosensitive resin composition of the present invention can provide a cured product having excellent solvent resistance even under low-temperature curing conditions. A preferred method for producing such a cured product includes, for example, a step of applying the photosensitive resin composition to a substrate to form a coating film, a step of irradiating the formed coating film with light, and a step of heating the irradiated coating film at 160°C or less.
The substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose and application. Examples include substrates made of various materials such as glass plates and plastic plates.
The method for forming a coating film by applying the photosensitive resin composition is not particularly limited, and can be any known method such as spin coating, slit coating, roll coating, or cast coating.
In the above-mentioned production method, it is preferable to coat the photosensitive resin composition on a substrate and then dry the coated product to form a coating film. The drying can be carried out by a known method, and specifically, it can be carried out by a method similar to the drying method described in the "Arrangement step" in "<Color filter production method>" described later.
The manufacturing method includes a step of forming a coating film and then irradiating the coating film with light.
The method for irradiating the formed coating film with light is not particularly limited and can be performed by a known method. Specifically, it can be performed by a method similar to the method described in the "Light irradiation step" in "<Method for producing a color filter>" described below.
When the coating film is irradiated with light, the light irradiation may be carried out through a photomask. As the photomask, a mask having a light-shielding portion formed thereon according to the desired pattern may be used. When the light irradiation is carried out through a photomask, it is preferable to carry out a development step thereafter. By carrying out the development step, the desired pattern can be formed in the coating film. The development method is not particularly limited and can be carried out by a known method, and specifically, can be carried out by a method similar to the method described in the "Development step" section of "<Color filter manufacturing method>" below.
The above-mentioned production method also includes a step of heating the light-irradiated coating film at 160° C. or less. Since the above-mentioned production method uses the above-mentioned photosensitive resin composition, the heating step (post-curing step) after light irradiation can be carried out under relatively low temperature conditions of 160° C. or less.
The heating temperature is preferably 155° C. or lower, more preferably 150° C. or lower. The lower limit of the heating temperature is preferably 70° C. or higher, more preferably 90° C. or higher, in order to maintain curability.
The heating method other than the temperature is not particularly limited and can be performed by a known method, for example, a method similar to the method described in the "Heating step" section of "<Color filter manufacturing method>" below.
<用途>
本発明の硬化性樹脂組成物、または感光性樹脂組成物は、160℃以下、例えば90℃程度の低温硬化条件でも、硬化反応が十分に進行し、耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。そのため、低温条件で充分に硬化させる必要がある用途や、耐溶剤性が必要とされる用途に好適に使用することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物、又は感光性樹脂組成物、及びこれらから得られる硬化物は、具体的には、例えば、液晶・有機EL・量子ドット・マイクロLED液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等に用いられるカラーフィルター、ブラックマトリクス、フォトスペーサー、ブラックカラムスペーサー、インキ、印刷版、プリント配線板、半導体素子、フォトレジスト、絶縁膜、フィルム、有機保護膜等の、各種の光学部材や電機・電子機器等の構成部材の用途に好適に使用することができる。なかでも、カラーフィルター用途に好ましく使用される。
本発明の硬化性樹脂組成物、又は感光性樹脂組成物は、光学材料用として好適に使用され、また、ネガ型用として好適に使用される。
[カラーフィルター]
基板上に、上述の感光性樹脂組成物の硬化物を有するカラーフィルターも、本発明の好ましい形態の一つである。
上記カラーフィルターにおいて、上述の感光性樹脂組成物により形成される硬化物は、例えば、ブラックマトリクスや、赤色、緑色、青色、黄色等の各画素のような着色が必要なセグメントとして特に好適であるが、フォトスペーサー、保護層、配向制御用リブ等の着色が必ずしも必要としないセグメントとしても好適である。
上記カラーフィルターに使用される基板としては、例えば、白板ガラス、青板ガラス、アルカリ強化ガラス、シリカコート青板ガラス等のガラス基板;ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスルホン、環状オレフィンの開環重合体やその水素添加物等の熱可塑性樹脂からなるシート、フィルム又は基板;エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂からなるシート、フィルム又は基板;アルミニウム板、銅板、ニッケル板、ステンレス板等の金属基板;セラミック基板;光電変換素子を有する半導体基板;表面に色材層を備えるガラス基板(例えばLCD用カラーフィルター)等の各種材料から構成される部材;等が挙げられる。なかでも、耐熱性の点から、ガラス基板や、耐熱性樹脂からなるシート、フィルム又は基板が好ましい。また、上記基板は透明基板であることが好適である。
また上記基板には、必要に応じて、コロナ放電処理、オゾン処理、シランカップリング剤等による薬品処理等を行ってもよい。
<Application>
The curable resin composition or photosensitive resin composition of the present invention can provide a cured product with excellent solvent resistance by undergoing a curing reaction sufficiently even under low-temperature curing conditions of 160° C. or less, for example, about 90° C. Therefore, the composition can be suitably used in applications requiring sufficient curing under low-temperature conditions or applications requiring solvent resistance.
The curable resin composition or photosensitive resin composition of the present invention, and cured products obtained therefrom, can be suitably used for, for example, color filters used in liquid crystal, organic EL, quantum dot, and micro LED liquid crystal displays, solid-state imaging devices, touch panel display devices, etc., black matrices, photospacers, black column spacers, inks, printing plates, printed wiring boards, semiconductor elements, photoresists, insulating films, films, organic protective films, and other components of various optical members and electrical and electronic devices, etc. Among these, they are preferably used for color filters.
The curable resin composition or photosensitive resin composition of the present invention is suitably used as an optical material, and is also suitably used as a negative type.
[Color filter]
A color filter having a cured product of the above-mentioned photosensitive resin composition on a substrate is also one of the preferred embodiments of the present invention.
In the color filter, the cured product formed from the photosensitive resin composition is particularly suitable as a segment that requires coloring, such as a black matrix or each pixel of red, green, blue, yellow, etc., but is also suitable as a segment that does not necessarily require coloring, such as a photospacer, a protective layer, or an alignment control rib.
Substrates used in the color filters include, for example, glass substrates such as white plate glass, blue plate glass, alkali-strengthened glass, and silica-coated blue plate glass; sheets, films, or substrates made of thermoplastic resins such as polyester, polycarbonate, polyolefin, polysulfone, ring-opening polymers of cyclic olefins, and hydrogenated products thereof; sheets, films, or substrates made of thermosetting resins such as epoxy resins and unsaturated polyester resins; metal substrates such as aluminum plates, copper plates, nickel plates, and stainless steel plates; ceramic substrates; semiconductor substrates having photoelectric conversion elements; and components made of various materials such as glass substrates having a colorant layer on the surface (e.g., color filters for LCDs). Among these, glass substrates and sheets, films, or substrates made of heat-resistant resins are preferred from the standpoint of heat resistance. It is also preferred that the substrates be transparent.
If necessary, the substrate may be subjected to corona discharge treatment, ozone treatment, or chemical treatment using a silane coupling agent or the like.
<カラーフィルターの製造方法>
上記カラーフィルターを得るには、例えば、画素一色につき(すなわち、一色の画素ごとに)、基板上に、上述の感光性樹脂組成物を配置する工程(配置工程とも称す)と、当該基板上に配置された感光性樹脂組成物に光を照射する工程(光照射工程とも称す)と、現像液により現像処理する工程(現像工程とも称す)と、加熱処理する工程(加熱工程とも称す)とを含む手法を採用し、これと同じ手法を各色で繰り返す製造方法を採用することが好適である。なお、各色の画素の形成順序は、特に限定されるものではない。
(1)配置工程(好ましくは塗布工程)
上記配置工程は、塗布により行うことが好適である。基板上に上記感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、例えば、スピン塗布、スリット塗布、ロール塗布、流延塗布等が挙げられ、いずれの方法も好ましく用いることができる。
上記配置工程ではまた、上記感光性樹脂組成物を基板上に塗布した後、塗膜を乾燥することが好適である。塗膜の乾燥は、例えば、ホットプレート、IRオーブン、コンベクションオーブン等を用いて行うことができる。乾燥条件は、含まれる溶媒成分の沸点、硬化成分の種類、膜厚、乾燥機の性能等に応じて適宜選択されるが、通常、50~160℃の温度で10秒~300秒間行うことが好適である。
(2)光照射工程
上記光照射工程において、使用される活性光線の光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、タングステンランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、中圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、蛍光ランプ等のランプ光源、アルゴンイオンレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー、窒素レーザー、ヘリウムカドミニウムレーザー、半導体レーザー等のレーザー光源等が使用される。また、露光機の方式としては、プロキシミティー方式、ミラープロジェクション方式、ステッパー方式が挙げられるが、プロキシミティー方式が好ましく用いられる。
なお、活性エネルギー光線の照射工程では、用途によっては、所定のマスクパターンを介して活性エネルギー光線を照射することとしてもよい。この場合、露光部が硬化し、硬化部が現像液に対して不溶化又は難溶化されることになる。
(3)現像工程
上記現像工程は、上述した光照射工程の後、現像液によって現像処理し、未露光部を除去しパターンを形成する工程である。これにより、パターン化された硬化膜を得ることができる。現像処理は、通常、10~50℃の現像温度で、浸漬現像、スプレー現像、ブラシ現像、超音波現像等の方法で行うことができる。
上記現像工程で使用される現像液は、上記感光性樹脂組成物を溶解するものであれば特に限定されないが、通常、有機溶媒やアルカリ性水溶液が用いられ、これらの混合物を用いてもよい。なお、現像液としてアルカリ性水溶液を用いる場合には、現像後、水で洗浄することが好ましい。有機溶媒やアルカリ性水溶液としては、特開2015-157909号公報に記載のものと同様のものが挙げられる。
(4)加熱工程
上記加熱工程は、上述した現像工程の後、焼成によって露光部(硬化部)を更に硬化させる工程(「後硬化工程」とも称す)である。例えば、高圧水銀灯等の光源を使用して、0.5~5J/cm2の光量で後露光する工程や、例えば60~200℃の温度で10秒~120分間にわたって後加熱する工程等が挙げられる。このような後硬化工程を行うことにより、パターン化された硬化膜の硬度及び密着性を更に強固なものとすることが可能になる。
上記加熱工程は、一般的には、200~260℃程度の温度で行われるが、上記感光性樹脂組成物を使用すれば、200℃以下、好ましくは160℃以下の比較的低温な条件下で十分な硬化を行うことができる。そのため、基板や硬化物が保持する特性を損なうことなく、耐溶剤性に優れたものを得ることができる。
上記加熱工程において、加熱温度は、160℃以下が好ましく、155℃以下がより好ましく、150℃以下が更に好ましい。また、加熱温度は、80℃以上がより好ましく、90℃以上が更に好ましい。上記加熱工程における加熱時間は特に限定されないが、例えば、5~60分間とすることが好適である。また、加熱方法も特に限定されないが、例えば、ホットプレート、コンベクションオーブン、高周波加熱機等の加熱機器を用いて行うことができる。
上記加熱工程によって得られる硬化膜(すなわち、上記感光性樹脂組成物を熱硬化して得られる硬化塗膜)の膜厚は、0.1~20μmであることが好適である。上記膜厚は、より好ましくは0.5~15μm、更に好ましくは1~10μmである。
<Color filter manufacturing method>
To obtain the color filter, it is preferable to employ a manufacturing method that includes, for each pixel color (i.e., for each pixel color), a step of disposing the photosensitive resin composition on a substrate (also referred to as a disposing step), a step of irradiating the photosensitive resin composition disposed on the substrate with light (also referred to as a light irradiation step), a step of developing with a developer (also referred to as a developing step), and a step of heat treatment (also referred to as a heating step), and that repeats this same procedure for each color. Note that the order in which the pixels of each color are formed is not particularly limited.
(1) Arrangement step (preferably application step)
The disposing step is preferably carried out by coating. Examples of a method for coating the photosensitive resin composition on a substrate include spin coating, slit coating, roll coating, and cast coating, and any of these methods can be preferably used.
In the disposing step, it is also preferable to dry the coating film after applying the photosensitive resin composition to the substrate. The coating film can be dried using, for example, a hot plate, an IR oven, a convection oven, etc. The drying conditions are appropriately selected depending on the boiling point of the solvent components contained, the type of curable component, the film thickness, the performance of the dryer, etc., but it is usually preferable to dry at a temperature of 50 to 160°C for 10 to 300 seconds.
(2) Light Irradiation Step In the light irradiation step, examples of the light source for the actinic ray used include lamp light sources such as xenon lamps, halogen lamps, tungsten lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, medium-pressure mercury lamps, low-pressure mercury lamps, carbon arcs, and fluorescent lamps, and laser light sources such as argon ion lasers, YAG lasers, excimer lasers, nitrogen lasers, helium cadmium lasers, and semiconductor lasers. Examples of the exposure system include the proximity system, mirror projection system, and stepper system, with the proximity system being preferred.
In the step of irradiating with active energy rays, depending on the application, the active energy rays may be irradiated through a predetermined mask pattern. In this case, the exposed area is cured, and the cured area is made insoluble or hardly soluble in a developer.
(3) Development Step: The development step is a step in which, after the light irradiation step described above, development is performed using a developer to remove unexposed areas and form a pattern. This allows a patterned cured film to be obtained. The development step can usually be performed at a development temperature of 10 to 50°C by a method such as immersion development, spray development, brush development, or ultrasonic development.
The developer used in the developing step is not particularly limited as long as it dissolves the photosensitive resin composition, but typically an organic solvent or an alkaline aqueous solution is used, or a mixture thereof may also be used. When an alkaline aqueous solution is used as the developer, it is preferable to wash with water after development. Examples of organic solvents and alkaline aqueous solutions include those similar to those described in JP 2015-157909 A.
(4) Heating Step The heating step is a step (also referred to as a "post-curing step") in which the exposed portion (cured portion) is further cured by baking after the above-mentioned development step. Examples include a step of post-exposing the film using a light source such as a high-pressure mercury lamp at a light intensity of 0.5 to 5 J/ cm2 , and a step of post-heating the film at a temperature of 60 to 200°C for 10 seconds to 120 minutes. By performing such a post-curing step, it is possible to further increase the hardness and adhesion of the patterned cured film.
The heating step is generally carried out at a temperature of about 200 to 260° C., but if the photosensitive resin composition is used, sufficient curing can be achieved under relatively low temperatures of 200° C. or less, preferably 160° C. or less. Therefore, it is possible to obtain a product with excellent solvent resistance without impairing the properties retained by the substrate or the cured product.
In the heating step, the heating temperature is preferably 160°C or lower, more preferably 155°C or lower, and even more preferably 150°C or lower. The heating temperature is more preferably 80°C or higher, and even more preferably 90°C or higher. The heating time in the heating step is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 to 60 minutes. The heating method is also not particularly limited, but can be performed using a heating device such as a hot plate, a convection oven, or a high-frequency heater.
The thickness of the cured film obtained by the heating step (i.e., the cured coating film obtained by thermally curing the photosensitive resin composition) is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.5 to 15 μm, and even more preferably 1 to 10 μm.
[表示装置]
上述したカラーフィルターを備える表示装置も本発明における好ましい形態の一つである。
上記感光性樹脂組成物の硬化物を有する表示装置用部材及び表示装置もまた、本発明の好適な実施形態に含まれる。上記感光性樹脂組成物により形成される硬化物(硬化膜)は、安定して、基材等に対する密着性に優れ、かつ高硬度であるうえ、高平滑性を示し、高い透過率を有するものであるから、透明部材として特に好適であり、また、各種表示装置における保護膜や絶縁膜としても有用である。
上記表示装置としては、例えば、液晶表示装置、固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等が好適である。
なお、上記硬化物(硬化膜)を表示装置用部材として用いる場合、当該部材は、上記硬化膜から構成されるフィルム状の単層又は多層の部材であってもよいし、上記単層又は多層の部材に更に他の層が組み合わされた部材であってもよいし、また、上記硬化膜を構成中に含む部材であってもよい。
以上のとおり、本発明の硬化性樹脂組成物、及び感光性樹脂組成物は、保存安定性が良好で、低温硬化条件下であっても耐溶剤性に優れた硬化物を与えることができる。本発明の硬化性樹脂組成物、及び感光性樹脂組成物は、液晶・有機EL・量子ドット・マイクロLED液晶表示装置や固体撮像素子、タッチパネル式表示装置等に用いられる各種の光学部材や構成部材として、電機・電子機器等の各種用途に好適に使用することができる。
[Display device]
A display device including the above-described color filter is also one of the preferred embodiments of the present invention.
A display device member and a display device having a cured product of the photosensitive resin composition are also included in preferred embodiments of the present invention. The cured product (cured film) formed from the photosensitive resin composition is stable, has excellent adhesion to substrates, etc., has high hardness, exhibits high smoothness, and has high transmittance, so is particularly suitable as a transparent member and is also useful as a protective film or insulating film in various display devices.
As the display device, for example, a liquid crystal display device, a solid-state image pickup device, a touch panel display device, etc. are suitable.
When the cured product (cured film) is used as a member for a display device, the member may be a film-like single-layer or multi-layer member constituted by the cured film, or may be a member in which another layer is further combined with the single-layer or multi-layer member, or may be a member containing the cured film in its configuration.
As described above, the curable resin composition and photosensitive resin composition of the present invention have good storage stability and can provide a cured product with excellent solvent resistance even under low-temperature curing conditions. The curable resin composition and photosensitive resin composition of the present invention can be suitably used in various applications such as electrical and electronic devices, as various optical members and components used in liquid crystal, organic EL, quantum dot, and micro LED liquid crystal displays, solid-state imaging devices, touch panel display devices, etc.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
[評価方法]
本実施例において、各種物性等の測定は下記の方法で行った。
(1)重量平均分子量(Mw)
ポリスチレンを標準物質とし、テトラヒドロフランを溶離液として、HLC-8220GPC(東ソー社製)、カラム:TSKgel SuperHZM-M(東ソー社製)によるGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法にて重量平均分子量を測定した。
(2)固形分
共重合体溶液をアルミカップに約1gはかり取り、アセトン約3gを加えて溶解させた後、常温で自然乾燥させた。そして、熱風乾燥機(商品名:PHH-101、エスペック社製)を用い、真空下140℃で1.5時間乾燥した後、デシケータ内で放冷し、質量を測定した。その質量減少量から、重合体溶液の固形分(質量%)を計算した。
(3)酸価
共重合体溶液を3g精秤し、アセトン90gと水10gの混合溶媒に溶解させ、0.1NのKOH水溶液を滴定液として用いて滴定した。滴定は、自動滴定装置(商品名:COM-555、平沼産業社製)を用いて行い、溶液の酸価と溶液の固形分から固形分1g当たりの酸価(mgKOH/g)を求めた。
(4)エポキシ当量(g/当量)
共重合体固形分の質量(g)を共重合体中に含まれるエポキシ基のモル数(mol)で除することにより求めた。
(5)二重結合当量(g/当量)
共重合体固形分の質量(g)を共重合体の二重結合量(mol)で除することにより求めた。
(6)耐溶剤性
感光性樹脂組成物を5cm角のガラス基板上にスピンコートし、90℃で2分間乾燥後、高圧水銀灯を用いて100mJで露光を行い、90℃で30分間熱処理(後硬化)を行い、膜厚2μmの硬化膜を得た。そして、その硬化膜を表5に記載の浸漬溶剤20gに30℃で5分間浸漬した後取り出し、硬化膜を取り出した後の浸漬溶剤について、分光光度計UV3100(島津製作所社製)で吸光度を測定し、下記の基準にて評価した。吸光度の値が大きいほど、浸漬液中に色材が多く溶出したことを示し、感光性樹脂組成物の耐溶剤性が低いと評価する。
(7)残膜率
上記(6)耐溶剤性の評価前後の膜の重量を測定することで残膜率を計算した。具体的には、ガラス基板を風袋重量とすることで、耐溶剤性評価前の膜重量を算出した。その後に、耐溶剤性評価後の膜重量を、評価前の膜重量で除することで、残膜率を算出した。
(8)粘度
共重合体溶液の粘度を、粘度計(VISCOMETER TV-22、東機産業社製)を用いて、25℃で測定した。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass."
[Evaluation method]
In the examples, various physical properties were measured by the following methods.
(1) Weight average molecular weight (Mw)
The weight average molecular weight was measured by GPC (gel permeation chromatography) using polystyrene as a standard substance and tetrahydrofuran as an eluent, with an HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation) and a column: TSKgel Super HZM-M (manufactured by Tosoh Corporation).
(2) Approximately 1 g of the solid copolymer solution was weighed into an aluminum cup, dissolved in approximately 3 g of acetone, and then air-dried at room temperature. The solution was then dried under vacuum at 140°C for 1.5 hours using a hot air dryer (product name: PHH-101, manufactured by Espec Corporation), cooled in a desiccator, and its mass was measured. The solid content (% by mass) of the polymer solution was calculated from the mass loss.
(3) Acid Value: 3 g of the copolymer solution was precisely weighed and dissolved in a mixed solvent of 90 g of acetone and 10 g of water, and titrated using a 0.1 N aqueous solution of KOH as a titrant. The titration was carried out using an automatic titrator (product name: COM-555, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.), and the acid value per 1 g of solid content (mg KOH/g) was calculated from the acid value of the solution and the solid content of the solution.
(4) Epoxy equivalent (g/equivalent)
It was determined by dividing the mass (g) of the copolymer solid content by the number of moles (mol) of epoxy groups contained in the copolymer.
(5) Double bond equivalent (g/equivalent)
It was determined by dividing the mass (g) of the copolymer solid content by the amount of double bonds (mol) of the copolymer.
(6) Solvent Resistance The photosensitive resin composition was spin-coated onto a 5 cm square glass substrate, dried at 90°C for 2 minutes, exposed to 100 mJ using a high-pressure mercury lamp, and heat-treated (post-cured) at 90°C for 30 minutes to obtain a cured film with a thickness of 2 μm. The cured film was then immersed in 20 g of the immersion solvent listed in Table 5 at 30°C for 5 minutes and then removed. The absorbance of the immersion solvent after removal of the cured film was measured using a UV3100 spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation) and evaluated according to the following criteria. A higher absorbance value indicates that more colorant was eluted into the immersion liquid, and the solvent resistance of the photosensitive resin composition is evaluated as being lower.
(7) Film Remaining Rate The film remaining rate was calculated by measuring the weight of the film before and after the evaluation of the solvent resistance (6). Specifically, the glass substrate was used as the tare weight to calculate the film weight before the solvent resistance evaluation. Then, the film remaining rate was calculated by dividing the film weight after the solvent resistance evaluation by the film weight before the evaluation.
(8) Viscosity The viscosity of the copolymer solution was measured at 25° C. using a viscometer (VISCOMETER TV-22, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
以下の共重合体を製造した。
(製造例1)
共重合体溶液A-1
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えた反応槽に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート105.3部仕込み、窒素置換した後、加熱して90℃まで昇温した。他方、滴下槽(A)として、ビーカーにN-ベンジルマレイミド10.0部、メタクリル酸シクロヘキシル27.5部、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル30.0部、メタクリル酸グリシジル32.5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30部、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(日本油脂社製「パーブチル(登録商標)O」)2.0部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-ドデシルメルカプタン2.0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98.0部を攪拌混合したものを準備した。反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下終了後30分間90℃を保った後、115℃まで昇温し、90分間熟成を行った。その後、室温まで冷却した後、無水コハク酸11.5部、触媒としてトリエチルアミンを0.33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29.0部を加えて60℃で7時間反応させた。その後、固形分が27%になるように、プロピレングリコールモノメチルエーテル42.0部を添加し共重合体溶液A-1を得た。得られた共重合体の各種物性を表1に示す。
(製造例2)
共重合体溶液A-2
温度計、攪拌機、ガス導入管、冷却管及び滴下槽導入口を備えた反応槽に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート105.3部仕込み、窒素置換した後、加熱して90℃まで昇温した。他方、滴下槽(A)として、ビーカーにN-ベンジルマレイミド10.0部、メタクリル酸シクロヘキシル27.5部、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル30.0部、メタクリル酸グリシジル32.5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30部、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(日本油脂社製「パーブチル(登録商標)O」)2.0部を攪拌混合したものを準備し、滴下槽(B)に、n-ドデシルメルカプタン2.0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98.0部を攪拌混合したものを準備した。反応槽の温度が90℃になった後、同温度を保持しながら、滴下槽から3時間かけて滴下を開始し、重合を行った。滴下終了後30分間90℃を保った後、115℃まで昇温し、90分間熟成を行った。その後、室温まで冷却した後、無水コハク酸11.5部、触媒としてトリエチルアミンを0.33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29.0部を加えて60℃で7時間反応させた。その後、固形分が27%になるように、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート42.0部を添加し共重合体溶液A-2を得た。得られた共重合体の各種物性を表1に示す。
The following copolymers were prepared:
(Production Example 1)
Copolymer solution A-1
A reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a gas inlet, a cooling tube, and a dropping vessel inlet was charged with 105.3 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate, and after replacing with nitrogen, it was heated to 90 ° C. On the other hand, as the dropping vessel (A), a beaker was prepared in which 10.0 parts of N-benzylmaleimide, 27.5 parts of cyclohexyl methacrylate, 30.0 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 32.5 parts of glycidyl methacrylate, 30 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 2.0 parts of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate (manufactured by NOF Corporation, "Perbutyl (registered trademark) O") were stirred and mixed, and a dropping vessel (B) was prepared in which 2.0 parts of n-dodecyl mercaptan and 98.0 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate were stirred and mixed. After the temperature of the reaction vessel reached 90°C, dropwise addition from the dropping vessel was initiated over 3 hours while maintaining the same temperature, and polymerization was carried out. After the dropwise addition was completed, the mixture was maintained at 90°C for 30 minutes, then heated to 115°C and aged for 90 minutes. After cooling to room temperature, 11.5 parts of succinic anhydride, 0.33 parts of triethylamine as a catalyst, and 29.0 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate were added and reacted at 60°C for 7 hours. Thereafter, 42.0 parts of propylene glycol monomethyl ether was added so that the solids content became 27%, and copolymer solution A-1 was obtained. The physical properties of the obtained copolymer are shown in Table 1.
(Production Example 2)
Copolymer solution A-2
A reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a gas inlet, a cooling tube, and a dropping vessel inlet was charged with 105.3 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate, and after replacing with nitrogen, it was heated to 90 ° C. On the other hand, as the dropping vessel (A), a beaker was prepared in which 10.0 parts of N-benzylmaleimide, 27.5 parts of cyclohexyl methacrylate, 30.0 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 32.5 parts of glycidyl methacrylate, 30 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate, and 2.0 parts of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate (manufactured by NOF Corporation, "Perbutyl (registered trademark) O") were stirred and mixed, and a dropping vessel (B) was prepared in which 2.0 parts of n-dodecyl mercaptan and 98.0 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate were stirred and mixed. After the temperature of the reaction vessel reached 90°C, dropwise addition from the dropping vessel was initiated over 3 hours while maintaining the same temperature, and polymerization was carried out. After the dropwise addition was completed, the mixture was maintained at 90°C for 30 minutes, then heated to 115°C and aged for 90 minutes. After cooling to room temperature, 11.5 parts of succinic anhydride, 0.33 parts of triethylamine as a catalyst, and 29.0 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate were added and reacted at 60°C for 7 hours. Thereafter, 42.0 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate was added so that the solids content became 27%, and copolymer solution A-2 was obtained. The physical properties of the obtained copolymer are shown in Table 1.
BzMI:N-ベンジルマレイミド
CHMA:メタクリル酸シクロヘキシル
HEMA:メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル
GMA:メタクリル酸グリシジル
SAH:無水コハク酸
TEA:トリエチルアミン
得られた共重合体溶液について、表2に記載の配合となるように、下記の方法で各成分を混合して感光性樹脂組成物を調製し、上述した方法にて耐溶剤性を評価した。結果を表2に示す。
(顔料分散体1の調製)
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを12.9部、分散剤としてディスパロンDA-7301を0.4部、色材としてC.I.ピグメントグリーン58を2.25部、及び、C.I.ピグメントイエロー138を1.5部混合し、ペイントシェーカーにて3時間分散することで顔料分散体1(固形分22質量%)を得た。
(実施例1)
共重合体溶液A-1を35.0部、ラジカル重合性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを30.0部、ラジカル重合性光重合開始剤としてイルガキュアOXE-02(BASFジャパン社製)を5.0部、顔料分散体1を30.0部、P-2Mを1.0部、更に希釈溶媒(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)を、固形分濃度20%となるように加え、攪拌することで感光性樹脂組成物1を得た。
(実施例2、比較例1~2)
表2に示す配合としたこと以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物2~4を得た。
得られた感光性樹脂組成物1~4の耐溶剤性について評価した。結果を表2に示す。
BzMI: N-benzylmaleimide CHMA: cyclohexyl methacrylate HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate GMA: glycidyl methacrylate SAH: succinic anhydride TEA: triethylamine
The components of the obtained copolymer solution were mixed by the following method to prepare a photosensitive resin composition having the composition shown in Table 2, and the solvent resistance was evaluated by the method described above. The results are shown in Table 2.
(Preparation of Pigment Dispersion 1)
12.9 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate, 0.4 parts of Disparlon DA-7301 as a dispersant, 2.25 parts of C.I. Pigment Green 58 as a colorant, and 1.5 parts of C.I. Pigment Yellow 138 were mixed and dispersed for 3 hours using a paint shaker to obtain pigment dispersion 1 (solid content 22% by mass).
Example 1
35.0 parts of copolymer solution A-1, 30.0 parts of dipentaerythritol hexaacrylate as a radical polymerizable compound, 5.0 parts of Irgacure OXE-02 (manufactured by BASF Japan) as a radical polymerizable photopolymerization initiator, 30.0 parts of pigment dispersion 1, 1.0 part of P-2M, and further a dilution solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate) were added to a solids concentration of 20%, and the mixture was stirred to obtain photosensitive resin composition 1.
(Example 2, Comparative Examples 1 and 2)
Photosensitive resin compositions 2 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulations shown in Table 2 were used.
The solvent resistance of the obtained photosensitive resin compositions 1 to 4 was evaluated, and the results are shown in Table 2.
実施例3~13、比較例3~8
(保存安定性確認)
酸化合物や希釈溶剤による保存安定性の効果を調べるために下記操作を行った。共重合体溶液A100部(有姿)に対し、希釈溶剤を35部(共重合体固形分100質量%に対して、129.6質量%に相当)添加した共重合体溶液に、更にP-1M、P-2M、MSA、ACAを表3、表4に記載した量添加した共重合体溶液を用いて、40℃で1~2週間の保存前後における、共重合体溶液(硬化性樹脂組成物1~17)の物性変化(粘度)の確認を行った。得られた共重合体溶液の物性の変化を表3及び表4に示す。
粘度の変化量(増粘率)として、保存前の粘度に対する保存前後の粘度の差の割合(%)を表した。
Examples 3 to 13, Comparative Examples 3 to 8
(Storage stability confirmation)
The following procedure was performed to investigate the effects of acid compounds and diluent solvents on storage stability. A copolymer solution was prepared by adding 35 parts of diluent solvent (corresponding to 129.6% by mass relative to 100% by mass of copolymer solids) to 100 parts of copolymer solution A (as is). Further copolymer solutions were prepared by adding P-1M, P-2M, MSA, and ACA in the amounts shown in Tables 3 and 4. The changes in physical properties (viscosity) of the copolymer solutions (Curable Resin Compositions 1 to 17) before and after storage at 40°C for 1 to 2 weeks were examined. The changes in the physical properties of the resulting copolymer solutions are shown in Tables 3 and 4.
The change in viscosity (thickening rate) was expressed as the ratio (%) of the difference in viscosity before and after storage to the viscosity before storage.
P-2M:ライトエステルP-2M(共栄社化学社製)2-メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート、pKa1.29 Fw322.25
MSA:メタンスルホン酸、pKa-2.6 Fw96.1
ACA:酢酸、pKa 4.76 Fw 60.05
表3及び表4より、pKa4.2以下の酸化合物を添加した場合は、未添加の場合と比べて、保存後の粘度の変化量が小さく、硬化性樹脂組成物の保存安定性が優れることがわかった。なお、アルコール(プロトン性極性溶媒)を添加している共重合体溶液の方が優れた効果を発現した。また、酸性化合物の好適な添加量として、塩基性化合物量100モル%に対して、50~200モル%の酸性化合物を添加した際に、粘度の変化量が小さく、保存安定性により優れることを確認できた。一方で、pKa4.2以上の化合物(ACA)を添加しても、保存後の粘度の変化量は未添加のものと比較して少なくならなかった。このことから、pKa4.2以下の酸性化合物を添加することが保存安定性向上に有効であることがわかる。
P-2M: Light Ester P-2M (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate, pKa 1.29, Fw 322.25
MSA: methanesulfonic acid, pKa -2.6 Fw 96.1
ACA: Acetic acid, pKa 4.76 Fw 60.05
Tables 3 and 4 show that when an acid compound with a pKa of 4.2 or less was added, the viscosity change after storage was smaller than when no acid compound was added, and the storage stability of the curable resin composition was superior. Furthermore, copolymer solutions containing added alcohol (protic polar solvents) exhibited superior effects. Furthermore, it was confirmed that when 50 to 200 mol% of the acid compound was added relative to 100 mol% of the basic compound, which is the preferred amount of acid compound, the viscosity change was smaller and the storage stability was superior. On the other hand, even when a compound with a pKa of 4.2 or more (ACA) was added, the viscosity change after storage did not decrease compared to when no acid compound was added. This demonstrates that adding an acid compound with a pKa of 4.2 or less is effective in improving storage stability.
Claims (18)
エポキシ基含有単量体、及び、水酸基含有単量体を含む単量体成分を重合する工程と、
該重合工程で得られた重合体と、酸基含有化合物を塩基性化合物存在下に反応させる工程と、pKa4.2以下の酸化合物を添加する工程とを有する硬化性樹脂組成物の製造方法。 A method for producing the curable resin composition according to any one of claims 1 to 12 , comprising:
A step of polymerizing a monomer component including an epoxy group-containing monomer and a hydroxyl group-containing monomer;
A method for producing a curable resin composition, comprising the steps of: reacting the polymer obtained in the polymerization step with an acid group-containing compound in the presence of a basic compound; and adding an acid compound having a pKa of 4.2 or less.
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| JP2012083735A (en) | 2010-09-13 | 2012-04-26 | Mitsubishi Chemicals Corp | Colored resin composition, color filter, liquid crystal display device and organic el display device |
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