説明

カチオン重合性組成物

【課題】本発明の目的は、インク組成物、コーティング組成物、接着剤用組成物、ナノインプリント用組成物、光造形材料用組成物等に利用可能なカチオン重合性組成物を提供することである。
【解決手段】塩基性の窒素含有化合物および塩基性を発現する窒素含有化合物からなる群から選択される1種以上の窒素含有化合物と、ビニルエーテルと、酸発生剤とを含有することを特徴とするカチオン重合性組成物が、硬化時の重合熱による着色が抑制され、硬化後の加熱や経時による着色が抑制されることを見出した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カチオン重合性組成物に関するものであり、特にインク組成物、コーティング組成物、接着剤用組成物、ナノインプリント用組成物、光造形材料用組成物等に利用可能なカチオン重合性組成物に関するものである。
【0002】
光硬化性組成物としては、光ラジカル硬化性組成物が良く知られているが、空気中すなわち酸素存在下で光硬化反応を行うと、停止反応いわゆる酸素阻害反応が起こり硬化不良を起こす。これに対し光カチオン硬化性組成物は、酸素阻害反応の懸念が無いため空気中で反応させることが可能である。なかでもカチオン重合性のビニルエーテルは、皮膚刺激性、毒性が低いため盛んに検討が行われている。例えば、ビニルエーテルと、光により酸を発生するいわゆる光酸発生剤(光重合開始剤)とを組み合わせて、各種コーティング剤、フォトレジスト、インクジェット用インク、ナノインプリント用途の光カチオン硬化性組成物が報告されている。
【0003】
しかしながら、ビニルエーテルを用いたカチオン重合性組成物は、エポキシ、オキセタン等を用いた組成物と比較して硬化速度が速いものの、硬化時の重合熱による着色、硬化後の加熱や経時による着色が発生する(本願比較例参照)。このことは、ビニルエーテルを用いたカチオン重合性組成物を様々な用途で使用する際に重大な障害となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平2007−211099
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
これまでビニルエーテルを用いたカチオン重合性組成物において、硬化時の重合熱による着色、硬化後の加熱や経時による着色を改善した報告例は極めて少ない。本発明の目的は、ビニルエーテルを用いたカチオン重合性組成物において、硬化時の重合熱による着色抑制され、硬化後の加熱や経時による着色が抑制されたカチオン重合性組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、塩基性の窒素含有化合物および塩基性を発現する窒素含有化合物からなる群から選択される1種以上の窒素含有化合物と、ビニルエーテルと、酸発生剤とを含有することを特徴とするカチオン重合性組成物が、硬化時の重合熱による着色が抑制され、硬化後の加熱や経時による着色が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明における窒素含有化合物は、下記式(I)で示される窒素含有化合物であることが好ましい。また、本発明のカチオン重合性組成物は、窒素含有化合物がビニルエーテルに対して0.01〜5重量%含まれることが好ましい。
【0007】
【化1】

(上記式(I)中、RおよびRは、互いに独立して水素原子、または炭素数1〜20の有機基であって、RおよびRが縮合して環を形成しても良い。またRは炭素数1〜20の有機基を示す。)
【発明の効果】
【0008】
本発明のカチオン重合性組成物は、硬化時の重合熱による着色が抑制され、硬化後の加熱や経時による着色が抑制されるため、インク組成物、コーティング組成物、接着剤用組成物、ナノインプリント用組成物、光造形材料用組成物等の用途に好適である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明における塩基性の窒素含有化合物または塩基性を発現する窒素含有化合物としては、アンモニアやアンモニウム化合物、置換または非置換のアルキルアミン、置換または非置換の芳香族アミン、ヘテロ環骨格を有する有機アミン等が挙げられる。本発明における窒素含有化合物は、所望により2種以上を併用することができる。本発明における窒素含有化合物の具体例としては、n−ヘキシルアミン、ドデシルアミン、アニリン、ジメチルアニリン、ジフェニルアミン、n−トリオクチルアミン、トリフェニルアミン、ピペリジン、1−メチルピペリジン、1−エチルピペリジン、2,2’,6,6’,−テトラメチルピペリジン、ピロリジン、1−メチルピロリジン、ピペラジン、1−メチルピペラジン、1−エチルピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、4−エチルモルホリン、4−フェニルモルホリン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロウンデカン、3−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、ルチジン、2,6−ジ−tert−ブチルピリジン、4−メチルベンゼンスルホニルヒドラジド、4,4’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、1,3−ベンゼンジスルホニルヒドラジド、2−フルオロピリジン、3−フルオロピリジン、2−クロロピリジン、3−クロロピリジン、3−フェニルピリジン、2−ベンジルピリジン、2−ホルミルピリジン、2−(2′−ピリジル)ピリジン、3−アセチルピリジン、2−ブロモピリジン、3−ブロモピリジン、2−ヨードピリジン、3−ヨードピリジン、4−(p−アミノベンゾイル)アニリン、4−ベンジルアニリン、4−クロロ−N,N−ジメチルアニリン、3−5−ジブロモアニリン、2,4−ジクロロアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−3−ニトロアニリン、N−エチルアニリン、2−フルオロアニリン、3−フルオロアニリン、4−フルオロアニリン、2−ヨードアニリン、N−メチルアニリン、4−メチルチオアニリン、2−ブロモアニリン、3−ブロモアニリン、4−ブロモアニリン、4−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン、2−クロロアニリン、3−クロロアニリン、4−クロロアニリン、3−クロロ−N,N−ジメチルアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2−メトキシアニリン、3−メトキシアニリン、ジフェニルアミン、2−ビフェニルアミン、o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジン、3,3′−ジアミノジフェニルスルホン、4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、4,4′−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、1−アミノ−6−ヒドロキシナフタレン、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、ジエチルアミノナフタレン、N−メチル−1−ナフチルアミン、シノリン、3−アセチルピペリジン、ピラジン、2−メチルピラジン、メチルアミノピラジン、ピリダジン、2−アミノピリミジン、2−アミノ−4,6−ジメチルピリミジン、2−アミノ−5−ニトロピリミジン、2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン、ピロール、ピラゾール、1−メチルピラゾール、1,2,4−トリアゾール、インダゾール、ベンゾトリアゾール、キナゾリン、キノリン、3−アミノキノリン、3−ブロモキノリン、8−カルボキシキノリン、3−ヒドロキシキノリン、6−メトキシキノリン、5−メチルキノリン、キノキサリン、チアゾール、2−アミノチアゾール、3,4−ジアザインドール、プリン、8−アザプリン、インドール、およびインドリジン等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0010】
本発明における窒素含有化合物としては、下記式(I)に示されるようなカルバメート構造を有するものが好ましい。
【化2】

(上記式(I)中、RおよびRは、互いに独立して水素原子、または炭素数1〜20の有機基であって、RおよびRが縮合して環を形成しても良い。またRは炭素数1〜20の有機基を示す。)
【0011】
本発明における窒素含有化合物としては、分子内に、tert−ブトキシカルボニル基(以下Boc基と表記)またはtert−ペントキシカルボニル基(以下Poc基と表記)を有するものがより好ましい。すなわち、上記式(I)においてRが、tert−ブチルまたはtert−ペンチルである窒素含有化合物がより好ましい。
【0012】
例えば、分子内にBoc基を有する窒素含有化合物としては、N−Boc−L−アラニン、N−Boc−L−アラニンメチルエステル、(S)−(−)−2−(Boc−アミノ)−3−シクロヘキシル−1−プロパノール、(R)−(+)−2−(Boc−アミノ)−3−メチル−1−ブタノール、(R)−(+)−2−(Boc−アミノ)−3−フェニルプロパノール、(S)−(−)−2−(Boc−アミノ)−3−フェニルプロパノール、(R)−(+)−2−(Boc−アミノ)−3−フェニル−1−プロパノール、(S)−(−)−2−(Boc−アミノ)−3−フェニル−1−プロパノール、(R)−(+)−2−(Boc−アミノ)−1−プロパノール、(S)−(−)−2−(Boc−アミノ)−1−プロパノール、N−Boc−L−アスパラチック酸4−ベンジルエステル、N−Boc−O−ベンジル−L−スレオニン、(R)−(+)−1−Boc−2−tert−ブチル−3−メチル−4−イミダゾリジノン、(S)−(−)−1−Boc−2−tert−ブチル−3−メチル−4−イミダゾリジノン、N−Boc−3−シクロヘキシル−L−アラニンメチルエステル、N−Boc−L−システインメチルエステル、N−Boc−エタノールアミン、N−Boc−エチレンジアミン、N−Boc−D−グルコースアミン、Nα−Boc−L−グルタミン、1−Boc−イミダゾール、N−Boc−L−イソロイシン、N−Boc−L−イソロイシンメチルエステル、N−Boc−L−ロイシノール、Nα−Boc−L−リシン、N−Boc−L−メチノニン、N−Boc−3−(2−ナフチル)−L−アラニン、N−Boc−L−フェニルアラニン、N−Boc−L−フェニルアラニンメチルエステル、N−Boc−D−プロリナル、N−Boc−L−プロリン、N−Boc−L−プロリンN’−メトキシ−N’−メチルアミド、N−Boc−1H−ピラゾール−1−カルボキシアミヂン、(S)−(−)−1−Boc−2−ピロリジンメタノール、(R)−(+)−1−Boc−2−ピロリジンメタノール、1−Boc−3−[4−1−ピロリル)フェニル]−L−アラニン、N−Boc−L−セリン、N−Boc−L−セリンメチルエステル、N−Boc−L−スレオニン、N−Boc−p−トルエンスルホンアミド、N−Boc−S−トリチル−L−システイン、Nα−Boc−L−トリプトファン、N−Boc−L−チロシン、N−Boc−L−チロシンメチルエステル、N−Boc−L−バリン、N−Boc−L−バリンメチルエステル、N−Boc−L−バリノール、tert−ブチル−N−(3−ヒドロキシプロピル)カルバメート、tert−ブチル−N−(6−アミノヘキシル)カルバメート、tert−ブチルカルバメート、tert−ブチルカルバゼート、tert−ブチル−N−(ベンジロキシ)カルバメート、tert−ブチル4−ベンジル−1−ピペラジンカルボキシレート、tert−ブチル(1S,4S)−(−)−2,5−ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−カルボキシレート、tert−ブチル−N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)カルバメート、tert−ブチル(S)−(−)−4−ホルミル−2,2−ジメチル−3−オキサゾリジンカルボキシレート、tert−ブチル[R−(R*,S*)]−N−[2−ヒドロキシ−2−(3−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]カルバメート、tert−ブチル−4−オキソ−1−ピペリジンカルボキシレート、tert−ブチル−1−ピロールカルボキシレート、tert−ブチル−1−ピロリジンカルボキシレート、tert−ブチル(テトラヒドロ−2−オキソ−3−フラニル)カルバメート、N,N−ジ−Boc−アミン、N−Boc−アミノメチル−N−Boc−カルボヒドラジド、N−Boc−1−アダマンタンアミン、N,O−ジ−Boc−ヒドロキシアミン、1,1’,2,2’−テトラ−Boc−ヒドラジン、N,N,N−トリ−Boc−アミン、N,N−ジ−Boc−ヒドラジン、N−Boc−カルバゾール、N−Boc−モルホリン、N−Boc−ピペラジン、N,N−ジ−Boc−アミノシクロヘキサン、2,2’,6,6’−テトラメチル−N−Boc−ピペリジン、1,4−ビス(N,N−ジ−Boc−アミノ)シクロヘキサン、2,2’,6,6’−テトラメチル−N−Boc−ピペリドン、N,N−ジ−Boc−アミノメチルシクロヘキサン、1,4−ビス(N,N−ジ−Boc−アミノメチル)シクロヘキサン、N−Boc−2−アダマンタンアミン、1,4−ビス(N,N−ジ−Boc−アミノメチル)ベンゼン、N,N,O−トリ−Boc−ヒドロキシアミン、N−Boc−ピロリジンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0013】
また、分子内にPoc基を有する窒素含有化合物の例としては、N,N−ジ−Poc−アミン、N,N−ジ−Poc−ヒドラジン、N−Poc−1−アダマンタンアミン、N−Poc−2−アダマンタンアミン、1,4−ビス(N,N−ジ−Poc−アミノメチル)ベンゼン、N,N,O−トリ−Poc−ヒドロキシアミン、1,1’,2,2’−テトラ−Poc−ヒドラジン、N−Poc−カルバゾール、N−Poc−ヒドロキシアミン、N−Poc−アミノメチル−N−Poc−カルボヒドラジド、N,O−ジ−Poc−ヒドロキシアミン、1,4−ビス(N,N−ジ−Poc−アミノ)シクロヘキサン、1,4−ビス(N,N−ジ−Poc−アミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N−トリ−Poc−アミン、N−Poc−モルホリン、N−Poc−ピペラジン、2,2’,6,6’−テトラメチル−N−Poc−ピペリジン、2,2’,6,6’−テトラメチル−N−Poc−ピペリドン、N,N−ジ−Poc−アミノシクロヘキサン、N−Poc−ピロリジンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0014】
本発明におけるビニルエーテルとしては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、2−クロロビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、アリルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、イソペンチルビニルエーテル、tert−ペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、イソヘキシルビニルエーテル、2−エチ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−ヘプチルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、ノニルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ヘキサンデシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、エトキシメチルビニルエーテル、2−メトキシエチルビニルエーテル、2−エトキシエチルビニルエーテル、2−ブトキシエチルビニルエーテル、アセトキシメチルビニルエーテル、2−アセトキシエチルビニルエーテル、3−アセトキシプロピルビニルエーテル、4−アセトキシブチルビニルエーテル、4−エトキシブチルビニルエーテル、2−(2−メトキシエトキシ)エチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールメチルビニルエーテル、ジエチレングリコールエチルビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、プロピレングリコールモノビニルエーテル、ジプロピレングリコールモノビニルエーテル、トリプロピレングリコールモノビニルエーテル、ポリプロピレングリコールモノビニルエーテル、4−ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルジメタノールモノビニルエーテル、トリメチロールプロパンモノビニルエーテル、エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパンモノビニルエーテル、ペンタエリスリトールモノビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ペンタエリスリトールモノビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、シクロキシルメチルビニルエーテル、シクロヘキシルエチルビニルエーテル、メンチルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル、ノルボルネニルビニルエーテル、1−アダマンチルビニルエーテル、2−アダマンチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、1−ナフチルビニルエーテル、2−ナフチルビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル、ジエチレングリコールエチルビニルエーテル、トリエチレングリコールメチルビニルエーテル、ジビニルエーテル、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(DEGVE)、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラ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、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、トリプロピレングリコールジビニルエーテル、ポリプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ネオペンチル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、ノナンジオールジビニルエーテル、ハイドロキノンジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル(CHODVE)、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル(CHDVE)、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパンジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ペンタエリスリトールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エチレンオキサイド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル(TMPEOTVE)、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、エチレンオキサイド付加ペンタエリスリトール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、エチレンオキサイド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0015】
本発明における酸発生剤としては、光酸発生剤、熱酸発生剤の何れも用いることが可能である。前記光酸発生剤の具体例としては、商品名CI−1370、CI−2064、CI−2397、CI−2624、CI−2639、CI−2734、CI−2758、CI−2823、CI−2855及びCI−5102の下に入手可能な市販品(いずれも日本曹達株式会社製)、商品名PHOTOINITIATOR2074及びPHOTOINITIATOR2076の下に入手可能な市販品(ローディア社製)、商品名UVI−6974、UVI−6976、UVI−6990及びUVI−6992の下に入手可能な市販品(いずれもダウ・ケミカル社製)、アデカオプトマーSP−150、アデカオプトマーSP−152、アデカオプトマーSP−170、アデカオプトマーSP−172及びアデカオプトマーSP−300の下に入手可能な市販品(アデカ製)、商品名IRGACURE250の下に入手可能な市販品(チバ・ジャパン製)、商品名WPI−113、WPI−116、WPAG−281、WPAG−336及びWPAG−367の下に入手可能な市販品(和光純薬製)、商品名CPI−100P、CPI−110P、CPI−101A、CPI−200K及びCPI−210Sの下に入手可能な市販品(サンアプロ製)、商品名TPS−102、TPS−105、MDS−105、DTS−102、DTS−103、DTS−105及びNDS−105の下に入手可能な市販品(みどり化学製)等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、上記熱酸発生剤の具体例としては、商品名サンエイドSI−60L、サンエイドSI−80L、サンエイドSI−100L及びサンエイドSI−150Lの下に入手可能な市販品(三新化学社製)、商品名アデカオプトンCP−66及びアデカオプトンCP−77の下に入手可能な市販品(アデカ製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【0016】
以下、実施例により本発明を具体的に示すが、本発明はこれら実施例によってなんら限定されるものではない。尚、本文中、並びに実施例中に使用した化合物の略称および構造は、以下の通りである。
【0017】
1.ビニルエーテル
【0018】
【化3】

【0019】
2.光酸発生剤
【0020】
【化4】

【0021】
3.窒素含有化合物
【0022】
【化5】

【0023】
硬化性試験(実施例1−12、比較例1−3)
表1に示す各成分を混合しカチオン性重合組成物を調製した。その後50μmのアプリケーターを用いてPETフィルム上に塗膜を形成させ、照射強度120Wの高圧水銀ランプにて118mJ/cm照射を行った。得られた硬化物の加熱は、塗膜が形成されたPETフィルムをそのままホットプレートに乗せて120度で2分間加熱した。着色試験は、硬化後と加熱後に評価を行い、それぞれ無着色のものを○、薄く着色したものを△、着色のものを×とした。この結果を表1に記載した。
【0024】
【表1】

【0025】
実施例1−16から明らかなように、窒素含有化合物を含むカチオン重合性組成物は、硬化後、加熱後での着色が抑制されていることが確認された。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
塩基性の窒素含有化合物および塩基性を発現する窒素含有化合物からなる群から選択される1種以上の窒素含有化合物と、ビニルエーテルと、酸発生剤とを含有することを特徴とするカチオン重合性組成物。
【請求項2】
窒素含有化合物が下記式(I)で示される化合物であることを特徴とする、請求項1に記載のカチオン重合性化合物。
【化1】

(上記式(I)中、RおよびRは、互いに独立して水素原子、または炭素数1〜20の有機基であって、RおよびRが縮合して環を形成しても良い。またRは炭素数1〜20の有機基を示す。)
【請求項3】
窒素含有化合物がビニルエーテルに対して0.01〜5重量%含まれることを特徴とする、請求項1または2に記載のカチオン重合性化合物。
【請求項4】
酸発生剤が光酸発生剤であることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のカチオン重合性組成物。
【請求項5】
酸発生剤が熱酸発生剤であることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のカチオン重合性組成物。

【公開番号】特開2011−32353(P2011−32353A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−179258(P2009−179258)
【出願日】平成21年7月31日(2009.7.31)
【出願人】(000004592)日本カーバイド工業株式会社 (165)
【Fターム(参考)】