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CN117279979A - 含三嗪环的聚合物以及含有其的膜形成用组合物 - Google Patents

含三嗪环的聚合物以及含有其的膜形成用组合物 Download PDF

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CN117279979A
CN117279979A CN202280029861.5A CN202280029861A CN117279979A CN 117279979 A CN117279979 A CN 117279979A CN 202280029861 A CN202280029861 A CN 202280029861A CN 117279979 A CN117279979 A CN 117279979A
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meth
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田中智惠
中家直树
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Abstract

一种含三嗪环的聚合物,其特征在于,所述含三嗪环的聚合物包含由下述式(1)表示的重复单元结构,具有至少一个三嗪环末端,该三嗪环末端的至少一部分被具有交联基团(但是,除了含羟基的基团)的氨基封端,式中,R和R’相互独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、芳基或芳烷基,Q表示具有脂环结构的碳原子数为3~30的亚烷基,*表示化学键,

Description

含三嗪环的聚合物以及含有其的膜形成用组合物
技术领域
本发明涉及含三嗪环的聚合物以及含有其的膜形成用组合物。
背景技术
近年来,在开发液晶显示器、有机电致发光(EL)元件(有机EL显示器、有机EL照明)、触摸面板、光半导体(LED)元件、固体摄像元件、有机薄膜太阳电池、色素敏化太阳电池、以及有机薄膜晶体管(发光二极管(LED)等)等电子设备时,需要高功能的高分子材料。
作为需要的具体特性,可举出1)耐热性、2)透明性、3)高折射率、4)高溶解性、5)低体积收缩率、6)高温高湿耐性、7)高膜硬度等。
鉴于这一点,本申请人已经发现,包含具有三嗪环和芳香环的重复单元的聚合物具有高折射率,聚合物单独就能够达成高耐热性、高透明性、高折射率、高溶解性和低体积收缩,适合作为制作电子设备时的膜形成用组合物(专利文献1)。
另外,本申请人已经发现,包含具有三嗪环和脂环结构的重复单元的聚合物具有高折射率,聚合物单独就能够达成高耐热性、高透明性、高折射率、高溶解性、低体积收缩,适合作为制作电子装置时的膜形成用组合物(专利文献2)。
但是,有关耐溶剂性,还有改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2010/128661号。
专利文献2:国际公开第2012/026452号。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述情况完成的,其目的在于,提供能够形成具有高透明性且具有高耐溶剂性的固化膜的含三嗪环的聚合物。
用于解决课题的手段
本发明人为实现上述目的而反复进行潜心研究,其结果发现,通过使用具有至少一个三嗪环末端且该三嗪环末端的至少一部分被具有交联基团的氨基封端的含三嗪环的聚合物,能够形成具有高透明性且具有高耐溶剂性的固化膜,从而完成了本发明。
即,本发明提供下述含三嗪环的聚合物以及含有其的膜形成用组合物。
[1]一种含三嗪环的聚合物,其特征在于,所述含三嗪环的聚合物包含由下述式(1)表示的重复单元结构,具有至少一个三嗪环末端,该三嗪环末端的至少一部分被具有交联基团(但是,排除含羟基的基团)的氨基封端。
(式(1)中,R和R’相互独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、芳基或芳烷基,Q表示具有脂环结构的碳原子数为3~20的亚烷基。*表示化学键。)
[2]如[1]所述的含三嗪环的聚合物,其中,前述式(1)中的Q表示从由式(2)~式(15)表示的组中选出的至少一种。
(式(2)~式(15)中,R1和R2相互独立地表示具有或不具有分支结构的碳原子数为1~5的亚烷基。*表示化学键。)
[3]如[2]所述的含三嗪环的聚合物,其中,前述式(1)中的Q是由式(4)表示。
[4]如[2]所述的含三嗪环的聚合物,其中,前述R1和R2是亚甲基。
[5]如[1]~[4]中任一项所述的含三嗪环的聚合物,其中,前述交联基团是从由含乙烯基的基团、含环氧基的基团、含氧杂环丁烷的基团、含羧基的基团、含磺基的基团、含硫醇的基团以及含(甲基)丙烯酰基的基团组成的组中选出的任一者。
[6]如[1]~[5]中任一项所述的含三嗪环的聚合物,其中,前述交联基团是含(甲基)丙烯酰基的基团。
[7]如[6]所述的含三嗪环的聚合物,其中,前述交联基团是(甲基)丙烯酰氧基烷基或由下述式(i)表示的基团。
(式(i)中,A1表示碳原子数为1~10的亚烷基,A2表示单键或由下述式(j)表示的基团,A3表示被羟基取代或未被取代的(a+1)价的脂肪族烃基,A4表示氢原子或甲基,a表示1或2,*表示化学键。)
[8]如[7]所述的含三嗪环的聚合物,其中,前述交联基团是从(甲基)丙烯酰氧基甲基、(甲基)丙烯酰氧基乙基以及由下述式(i-2)~式(i-7)表示的基团中选出的任一者。
(式(i-2)~式(i-7)中,*表示化学键。)
[9]一种膜形成用组合物,其中,所述膜形成用组合物含有[1]~[8]中任一项所述的含三嗪环的聚合物。
[10]如[9]所述的膜形成用组合物,其中,所述膜形成用组合物还含有交联剂。
[11]如[10]所述的膜形成用组合物,其中,前述交联剂是多官能(甲基)丙烯酰化合物。
[12]一种膜,其中,所述膜由[9]~[11]中任一项所述的膜形成用组合物得到。
[13]一种电子设备,其中,所述电子设备具有基材以及形成于前述基材上的[12]所述的膜。
[14]一种光学部件,其中,所述光学部件具有基材以及形成于前述基材上的[12]所述的膜。
发明的效果
根据本发明,能够提供能形成具有高透明性且具有高耐溶剂性的固化膜的含三嗪环的聚合物。
由本发明的膜形成用组合物制作的膜由于能发挥耐溶剂性、高耐热性、低体积收缩、耐溶剂性(耐裂纹性)这些特性,因此,能够适合用于制作液晶显示器、有机EL元件(有机EL显示器、有机EL照明)、触摸面板、光半导体元件、固体摄像元件、有机薄膜太阳电池、色素敏化太阳电池、有机薄膜晶体管、透镜、棱镜、相机、双筒望远镜、显微镜、半导体曝光装置等时的一个构件等电子设备、光学材料的领域。
特别地,由本发明的膜形成用组合物制作的膜的透明性高,耐溶剂性(耐裂纹性)也高,因此,通过用作有机EL照明的平坦化层、光散射层、密封材料,能够改善其光提取效率(光扩散效率),并且能够改善其持久性。
附图说明
图1是实施例1-1中得到的化合物P-1(高分子化合物[4])的1H-NMR谱图。
图2是观察实施例2-1中得到的固化膜的表面的光学显微镜照片。
图3是观察比较例2-1中得到的固化膜的表面的光学显微镜照片。
图4是观察实施例3-1中的固化膜的溶剂暴露后的表面的光学显微镜照片。
图5是观察比较例3-1中的固化膜的溶剂暴露后的表面的光学显微镜照片。
图6是观察实施例4-1中得到的固化膜的表面的光学显微镜照片。
图7是观察实施例5-1中的固化膜的溶剂暴露后的表面的光学显微镜照片。
图8是观察实施例5-2中的固化膜的溶剂暴露后的表面的光学显微镜照片。
图9是观察实施例5-3中的固化膜的溶剂暴露后的表面的光学显微镜照片。
具体实施方式
以下,对本发明进行进一步详细说明。
(含三嗪环的聚合物)
本发明的含三嗪环的聚合物含有由下述式(1)表示的重复单元结构。
含三嗪环的聚合物例如是所谓的超支化聚合物。超支化聚合物是指具有不规则分支结构的高度支化聚合物。此处的不规则是指比作为具有规则分支结构的高度支化聚合物的树枝状高分子的分支结构更不规则。
例如,作为超支化聚合物的含三嗪环的聚合物中,作为比由式(1)表示的重复单元结构更大的结构,包含由式(1)表示的重复单元结构的三个化学键分别与由式(1)表示的重复单元结构键合而成的结构(结构X)。在作为超支化聚合物的含三嗪环的聚合物中,结构X分布于含三嗪环的聚合物的除末端以外的全体中。
在作为超支化聚合物的含三嗪环的聚合物中,重复单元结构本质上可以为仅由式(1)表示的重复单元结构构成。
<式(1)>
*表示化学键。
<<R和R’>>
上述式中,R和R’相互独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、芳基或芳烷基,但是,从进一步提高折射率的观点出发,都优选为氢原子。
在本发明中,作为烷基的碳原子数,没有特别限定,优选为1~20,考虑到进一步提高聚合物的耐热性,作为烷基的碳原子数,更优选为1~10,更进一步优选为1~3。另外,烷基的结构没有特别的限定,例如,可任意为直链状、分支状、环状以及这些中两种以上的组合。
作为烷基的具体例子,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、1-甲基-环丙基、2-甲基-环丙基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、1,2-二甲基-正丙基、2,2-二甲基-正丙基、1-乙基-正丙基、环戊基、1-甲基-环丁基、2-甲基-环丁基、3-甲基-环丁基、1,2-二甲基-环丙基、2,3-二甲基-环丙基、1-乙基-环丙基、2-乙基-环丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、3-甲基-正戊基、4-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1,2-二甲基-正丁基、1,3-二甲基-正丁基、2,2-二甲基-正丁基、2,3-二甲基-正丁基、3,3-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、2-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、1,2,2-三甲基-正丙基、1-乙基-1-甲基-正丙基、1-乙基-2-甲基-正丙基、环己基、1-甲基-环戊基、2-甲基-环戊基、3-甲基-环戊基、1-乙基-环丁基、2-乙基-环丁基、3-乙基-环丁基、1,2-二甲基-环丁基、1,3-二甲基-环丁基、2,2-二甲基-环丁基、2,3-二甲基-环丁基、2,4-二甲基-环丁基、3,3-二甲基-环丁基、1-正丙基-环丙基、2-正丙基-环丙基、1-异丙基-环丙基、2-异丙基-环丙基、1,2,2-三甲基-环丙基、1,2,3-三甲基-环丙基、2,2,3-三甲基-环丙基、1-乙基-2-甲基-环丙基、2-乙基-1-甲基-环丙基、2-乙基-2-甲基-环丙基、2-乙基-3-甲基-环丙基等。
作为上述烷氧基的碳原子数,没有特别的限定,优选为1~20,考虑到进一步提高聚合物的耐热性,作为烷氧基的碳原子数,更优选为1~10,更进一步优选为1~3。另外,其烷基部分的结构没有特别的限定,例如,可任意为直链状、分支状、环状和这些中两种以上的组合。
作为烷氧基的具体例子,可举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、1-甲基-正丁氧基、2-甲基-正丁氧基、3-甲基-正丁氧基、1,1-二甲基-正丙氧基、1,2-二甲基-正丙氧基、2,2-二甲基-正丙氧基、1-乙基-正丙氧基、正己氧基、1-甲基-正戊氧基、2-甲基-正戊氧基、3-甲基-正戊氧基、4-甲基-正戊氧基、1,1-二甲基-正丁氧基、1,2-二甲基-正丁氧基、1,3-二甲基-正丁氧基、2,2-二甲基-正丁氧基、2,3-二甲基-正丁氧基、3,3-二甲基-正丁氧基、1-乙基-正丁氧基、2-乙基-正丁氧基、1,1,2-三甲基-正丙氧基、1,2,2-三甲基-正丙氧基、1-乙基-1-甲基-正丙氧基、1-乙基-2-甲基-正丙氧基等。
作为上述芳基的碳原子数,没有特别的限定,优选为6~40,考虑到进一步提高聚合物的耐热性,作为芳基的碳原子数,更优选为6~16,更进一步优选为6~13。
在本发明中,上述芳基包含具有取代基的芳基。作为取代基,例如,可举出卤素原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、硝基、氰基等。
作为芳基的具体例子,可举出苯基、邻氯苯基、间氯苯基、对氯苯基、邻氟苯基、对氟苯基、邻甲氧基苯基、对甲氧基苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、α-萘基、β-萘基、邻联苯基、间联苯基、对联苯基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基等。
作为芳烷基的碳原子数,没有特别的限定,碳原子数优选为7~20,其烷基部分的结构没有特别的限定,例如,可任意为直链、分支、环状和这些中两种以上的组合。
在本发明中,芳烷基包含具有取代基的芳烷基。作为取代基,例如,可举出卤素原子、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、硝基、氰基等。
作为其具体例子,可举出苄基、对甲基苯基甲基、间甲基苯基甲基、邻乙基苯基甲基、间乙基苯基甲基、对乙基苯基甲基、2-丙基苯基甲基、4-异丙基苯基甲基、4-异丁基苯基甲基、α-萘基甲基等。
<<Q>>
作为式(1)中的Q,只要是具有脂环结构的碳原子数为3~20的亚烷基,就没有特别限定,例如,可举出由下述式(2)~式(15)表示的基团等,考虑到进一步提高得到的聚合物的耐热性(耐热透明性),特别优选由式(4)表示的基团。
另外,在式(1)中的Q为具有脂环结构的碳原子数为3~20的亚烷基的情况下,期待与Q具有芳香族环的情况相比,能获得具有低介电常数且具有高耐光性的固化物。
*表示化学键。
上述R1和R2相互独立地表示可具有分支结构的碳原子数为1~5的亚烷基。
作为这种亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基等,但是,考虑到进一步提高得到的聚合物的折射率,优选碳原子数为1~3的亚烷基,更优选碳原子数为1~2的亚烷基、具体而言为亚甲基、亚乙基,最合适的是亚甲基。
<具有交联基团的氨基>
另外,本发明的含三嗪环的聚合物具有至少一个三嗪环末端,该三嗪环末端的至少一部分被具有交联基团(但是,排除含羟基的基团)的氨基封端。
需要说明的是,“排除含羟基的基团”不是指具有交联基团的氨基不具有羟基,而是指在具有交联基团的氨基中,排除有助于交联的官能团仅为羟基的情况。因此,具有交联基团的氨基可以具有羟基,但是在该情况下,除羟基以外,还具备有助于交联的官能团。
本发明的含三嗪环的聚合物具有至少一个三嗪环末端,但是该末端的三嗪环通常具有两个能被上述具有交联基团的氨基取代的卤素原子。因此,上述具有交联基团的氨基可以与相同的三嗪环末端键合,另外,在具有复数个三嗪环末端的情况下,可以分别与不同的三嗪环末端键合。
具有交联基团的氨基中的交联基团的数量没有特别限定,能够设为任意的数量,考虑到耐溶剂性与在有机溶剂中的溶解性的平衡,优选为1~4个,更优选为1~2个,更进一步优选为1个。
当具有交联基团的氨基具有复数个交联基团时,复数个交联基团可以为相同的结构,也可以为不同的结构。
从得到低介电常数以及高耐光性的固化膜的观点出发,具有交联基团的氨基优选不具有芳香族环。
具有交联基团的氨基例如由下述式(X)表示。
(式中,Z表示具有交联基团的基团。*表示化学键。)
式(X)中,Z也可以是交联基团自身。
作为交联基团,能够举出含乙烯基的基团、含环氧基的基团、含氧杂环丁烷的基团、含羧基的基团、含磺基的基团、含硫醇的基团、含(甲基)丙烯酰基的基团等,考虑到提高含三嗪环的聚合物的耐热性以及得到的膜的耐溶剂性(耐裂纹性),优选含(甲基)丙烯酰基的基团。
作为含(甲基)丙烯酰基的基团,可举出(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰氧基烷基和由下述式(i)表示的基团等,优选具有碳原子数1~10的亚烷基的(甲基)丙烯酰氧基烷基和由下述式(i)表示的基团,更优选由下述式(i)表示的基团。
(式中,A1表示碳原子数为1~10的亚烷基,A2表示单键或由下述式(j)表示的基团,A3表示可被羟基取代的(a+1)价的脂肪族烃基,A4表示氢原子或甲基,a表示1或2,*表示化学键。)
作为具有碳原子数1~10的亚烷基(烷烃二基)的(甲基)丙烯酰氧基烷基中包含的亚烷基,可举出亚甲基、亚乙基、三亚甲基、丙烷-1,2-二基、四亚甲基、丁烷-1,3-二基、丁烷-1,2-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基、五亚甲基、六亚甲基、七亚甲基、八亚甲基、九亚甲基、十亚甲基等。考虑到提高耐热性和高温高湿耐性,其中,优选具有碳原子数1~5的亚烷基,优选具有碳原子数1~3的亚烷基,更优选具有碳原子数1或2的亚烷基。
作为上述(甲基)丙烯酰氧基烷基的具体例子,例如,可举出(甲基)丙烯酰氧基甲基、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基、4-(甲基)丙烯酰氧基丁基。
在式(i)中,A1为碳原子数1~10的亚烷基,优选碳原子数1~5的亚烷基,更优选亚甲基、亚乙基、亚丙基。作为碳原子数1~10的亚烷基,可举出与上述(甲基)丙烯酰氧基烷基中包含的亚烷基相同的基团。
A2表示单键或由式(j)表示的基团,优选由式(j)表示的基团。
A3是可以被羟基取代的(a+1)价脂肪族烃基,作为其具体例子,例如,可举出碳原子数1~5的亚烷基和由下述式(k-1)~(k-3)表示的基团,优选碳原子数1~5的亚烷基,更优选碳原子数1~3的亚烷基,更进一步优选为亚甲基和亚乙基。作为A3的亚烷基,能够举出A1中列举的亚烷基中碳原子数1~5的亚烷基。
(式中,*同上。)
a表示1或2,优选为1。
作为由式(i)表示的基团的优选方案,可举出由下述式(i-1)表示的方案。
(式中,A1、A3、A4以及*同上。)
作为由式(i)表示的基团的更优选方案,可举出由下述式(i-2)~(i-7)表示的方案。
(式中,*同上。)
作为含乙烯基的基团,可举出末端具有乙烯基的碳原子数2~10的烯基等。作为具体例子,可举出乙烯基、1-丙烯基、烯丙基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、2-戊烯基等。
作为含环氧基的基团,可举出环氧基、缩水甘油基、缩水甘油氧基等。作为具体例子,可举出缩水甘油基甲基、2-缩水甘油基乙基、3-缩水甘油基丙基、4-缩水甘油基丁基等。
作为含氧杂环丁烷的基团,可举出氧杂环丁烷-3-基、(氧杂环丁烷-3-基)甲基、2-(氧杂环丁烷-3-基)乙基、3-(氧杂环丁烷-3-基)丙基、4-(氧杂环丁烷-3-基)丁基等。
作为含羧基的基团,可举出羧基和碳原子数2~10的羧基烷基等。作为碳原子数2~10的羧基烷基,优选羧基所键合的碳原子为伯碳原子,作为具体例子,可举出羧基甲基、2-羧基乙基、3-羧基丙基和4-羧基丁基等。
作为含磺基的基团,可举出磺基和碳原子数1~10的磺烷基等。作为碳原子数1~10的磺烷基,优选磺基所键合的碳原子为伯碳原子,作为具体例子,可举出磺甲基、2-磺乙基、3-磺丙基和4-磺丁基等。
作为含硫醇的基团,可举出硫醇基以及碳原子数为1~10的巯基烷基等。作为碳原子数为1~10的巯基烷基,优选硫醇基所键合的碳原子为仲碳原子,作为具体例子,可举出巯基甲基、2-巯基乙基、3-巯基丙基以及4-巯基丁基等。
具有(甲基)丙烯酰氧基烷基的氨基能够通过下述方法导入:使用对应的(甲基)丙烯酰氧基烷基氨基化合物的方法,或者在向含三嗪环的聚合物中导入具有羟基烷基的氨基后,进一步使(甲基)丙烯酰卤或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯作用于上述羟基烷基所含的羟基的方法。
具有由式(i)表示的基团的氨基能够通过下述方法导入:使用具有目标交联基团的氨基化合物的方法,或者在向含三嗪环的聚合物中导入具有羟基烷基的氨基后,进一步使由下述式(i’)表示的具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯化合物作用于上述羟基烷基所含的羟基的方法。
(式中,A3、A4以及a同上。)
作为(甲基)丙烯酰氧基烷基氨基化合物的具体例子,例如,可举出使(甲基)丙烯酰卤或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯作用于上述羟基烷基氨基化合物的羟基而获得的酯化合物。
作为上述(甲基)丙烯酰卤,能够举出(甲基)丙烯酰氯、(甲基)丙烯酰溴和(甲基)丙烯酰碘。
作为由上述式(i’)表示的具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯化合物的具体例子,例如,能够举出丙烯酸2-异氰酸基乙酯(2-Isocyanatoethylacrylate)、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯和1,1-(双丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯。在本发明中,从简单的合成法的观点出发,优选为丙烯酸2-异氰酸基乙酯。
本发明中的聚合物的重均分子量没有特别的限定,优选为500~500000,更优选为500~100000,从进一步提高耐热性并且降低收缩率的方面出发,优选为2000以上,从进一步提高溶解性并降低获得的组合物的粘度的方面出发,优选为50000以下,更优选为30000以下,更进一步优选为25000以下,最优选为10000以下。
需要说明的是,本发明中的重均分子量,是通过凝胶渗透色谱(以下,称作GPC)分析并按照标准聚苯乙烯换算而获得的平均分子量。
<含三嗪环的聚合物的制造方法>
本发明的含三嗪环的聚合物(超支化聚合物)能够依据国际公开第2010/128661号中公开的方法来制造。
即,例如,通过在使三卤化三嗪化合物与二氨基化合物在有机溶剂中反应后,使其与例如作为封端剂的从具有丙烯酰氧基烷基(含丙烯酰基的基团)的氨基化合物和具有由式(i)表示的基团(含丙烯酰基的基团)的氨基化合物中选出的至少一种氨基化合物进行反应,从而能够得到本发明的含三嗪环的聚合物。
例如,如下述方案1所示,含三嗪环的聚合物(24)能够在使三嗪化合物(21)和二氨基化合物(22)在适当的有机溶剂中反应后,与作为封端剂的有着具有交联基团的基团(Z)的氨基化合物(23)反应而得到。
(式中,X相互独立地表示卤素原子,Q表示具有脂环结构的碳原子数为3~20的亚烷基,Z表示具有交联基团的基团。)
在上述方案1中,只要可获得目标聚合物,二氨基化合物(22)的投料比就可以为任意的,但相对于三嗪化合物(21)1当量,优选为二氨基化合物(22)为0.01~10当量,更优选为0.7~5当量。
二氨基化合物(22)虽然可以以纯物质的状态添加,也可以以溶解于有机溶剂的溶液状态添加,但考虑到操作的容易程度或反应控制的容易程度等,优选后一种方法。
反应温度可以在使用的溶剂的熔点至溶剂的沸点为止的范围内适当设定,优选为-30~150℃左右,更优选为-10~100℃。
作为另一方案,可举出下述方案2所示的方法。在该方法中,能够通过在使三嗪化合物(31)和二氨基化合物(32)在适当的有机溶剂中反应后,与作为封端剂的具有羟基烷基(A1’)的氨基化合物(33)反应,以获得含三嗪环的聚合物(34)(第一阶段),然后进一步使具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯化合物(35)作用于该含三嗪环的聚合物(34)所含的羟基烷基的羟基(第二阶段),来获得含三嗪环的聚合物(36)。
(式中,X相互独立地表示卤素原子,Q表示具有脂环结构的碳原子数为3~20的亚烷基,A1’表示碳原子数1~10的羟基烷基,A3表示可以被羟基取代的(a+1)价脂肪族烃基,A4表示氢原子或甲基,A1表示碳原子数1~10的亚烷基。)
在上述方案2中,第一阶段中的二氨基化合物(32)的投料比以及添加方法、直至获得含三嗪环的聚合物(34)为止的反应中的反应温度,能够与方案1中说明的相同。
另外,在第二阶段中,具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯化合物(35)相对于含三嗪环的聚合物(34)的投料比,能够根据羟基烷基(A1’)与异氰酸酯基的比任意设定,相对于使用的具有羟基烷基的氨基化合物(33)1当量,优选为0.1~10当量,更优选为0.5~5当量,进一步优选为0.7~3当量,更进一步优选为0.9~1.5当量。例如,在含三嗪环的聚合物(34)所含的羟基烷基(A1’)全部为由式(i)表示的基团的情况下,上述投料比为相对于使用的具有羟基烷基的氨基化合物(33)1当量使上述(甲基)丙烯酸酯化合物(35)优选为1.0~10当量,更优选为1.0~5当量,进一步优选为1.0~3当量,更进一步优选为1.0~1.5当量。
该反应中的反应温度与获得含三嗪环的聚合物(34)的反应中的反应温度相同,但考虑到在反应中不使(甲基)丙烯酰基发生聚合,则优选为30~80℃,更优选为40~70℃,更进一步优选为50~60℃。
在方案2的第二阶段中,也可以在阻聚剂存在下进行反应以使反应中不会引起(甲基)丙烯酰基聚合。
作为阻聚剂,例如,可举出N-甲基-N-亚硝基苯胺、N-亚硝基苯基羟胺或其盐类、苯醌类、酚系阻聚剂、吩噻嗪等。其中,从阻聚效果优异的方面考虑,优选N-亚硝基苯基羟胺或其盐类。
作为N-亚硝基苯基羟胺盐类,例如,可举出N-亚硝基苯基羟胺铵盐、N-亚硝基苯基羟胺铝盐等。
作为苯醌类,例如,可举出对苯醌、2-甲基-1,4-苯醌等。
作为酚系阻聚剂,例如,可举出对苯二酚、对甲氧基苯酚、4-叔丁基邻苯二酚、2-叔丁基对苯二酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚等。
作为阻聚剂的使用量没有特别的限制,例如,相对于由式(i’)表示的具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯化合物,以质量比计可以为1~200ppm,也可以为10~100ppm。
通过使用阻聚剂,即使将反应温度提高至60~80℃左右,也能够抑制(甲基)丙烯酰基的聚合来进行第二阶段的反应。
作为有机溶剂,能够使用这种反应中通常使用的各种溶剂,例如,可举出四氢呋喃、二恶烷、二甲基亚砜;N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四甲基脲、六甲基磷酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、N-甲基-2-哌啶酮、N,N’-二甲基亚乙基脲、N,N,N’,N’-四甲基丙二酸酰胺、N-甲基己内酰胺、N-乙酰基吡咯烷、N,N-二乙基乙酰胺、N-乙基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基丙酸酰胺、N,N-二甲基异丁基酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N’-二甲基亚丙基脲等酰胺系溶剂以及这些的混合溶剂。
其中,优选为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺以及这些的混合体系,特别优选N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺。
另外,在上述方案1的反应或方案2的第一阶段的反应中,可以在聚合时或聚合后添加通常使用的各种碱。
作为该碱的具体例子,可举出碳酸钾、氢氧化钾、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、乙氧基钠、乙酸钠、碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂、乙酸钾、氧化镁、氧化钙、氢氧化钡、磷酸三锂、磷酸三钠、磷酸三钾、氟化铯、氧化铝、氨、正丙胺、三甲基胺、三乙胺、二异丙胺、二异丙基乙基胺、N-甲基哌啶、2,2,6,6-四甲基-N-甲基哌啶、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、N-甲基吗啉、2-氨基乙醇、乙基二乙醇胺、二乙基氨基乙醇等。
相对于三嗪化合物1当量,碱的添加量优选为1~100当量,更优选为1~10当量。需要说明的是,这些碱可以以水溶液的状态使用。
优选在获得的聚合物中不残留原料成分,但只要不损害本发明的效果也可以残留一部分原料。
反应结束后,能够通过再沉淀法等容易地纯化生成物。
作为使用具有交联基团的氨基化合物的封端方法,采用公知方法即可。
在这种情况下,相对于来自未使用于聚合反应的剩余三嗪化合物的卤素原子1当量,封端剂的使用量优选为0.05~10当量左右,更优选为0.1~5当量,更进一步优选为0.5~2当量。
作为反应溶剂或反应温度,可举出与上述方案1的反应或方案2的第一阶段的反应中描述的相同的条件,另外,封端剂可以与二氨基化合物(22)或(32)同时添加。
需要说明的是,可以使用不具有交联基团的无取代氨基化合物,并用两种以上基团进行封端。
作为具体的无取代氨基,没有特别限定。
需要说明的是,无取代氨基能够使用对应的无取代氨基化合物来导入。
另外,在导入无取代氨基的情况下,对于具有交联基团的氨基化合物与无取代氨基化合物的比率而言,从使在有机溶剂中的溶解性与耐黄变性平衡良好地发挥的观点出发,相对于具有交联基团的氨基化合物1摩尔,无取代氨基化合物优选为0.1~1.0摩尔,更优选为0.1~0.5摩尔,更进一步优选为0.1~0.3摩尔。
另外,除了使用具有交联基团的氨基化合物的封端以外,还可以使用具有特定的含杂原子的取代基的芳氨基化合物进行封端。通过用具有特定的含杂原子的取代基的芳氨基封端,能够提高得到的膜的折射率。
作为特定的含杂原子的取代基,可举出氰基、烷基氨基、芳氨基、硝基、烷基硫醇基、芳基硫醇基、烷氧基羰基、烷氧基羰氧基。
作为具有特定的含杂原子的取代基的芳氨基,可举出由下述式(41)表示的基团。
式中,Y为“特定的含杂原子的取代基”,表示氰基、烷基氨基、芳氨基、硝基、烷基硫醇基、芳基硫醇基、烷氧基羰基或烷氧基羰基氧基。m表示1~5的整数。当m为2以上时,Y可以相同,也可以不同。*表示化学键。
其中,Y优选为氰基、硝基。m优选为1。当m为1时,Y优选在对位或间位取代。
另外,当导入具有特定的含杂原子的取代基的芳氨基时,从平衡良好地发挥耐溶剂性和高折射率化的观点出发,对于具有交联基团的氨基化合物与具有特定的含杂原子的取代基的芳氨基化合物的比率而言,相对于具有交联基团的氨基化合物1摩尔,具有特定的含杂原子的取代基的芳氨基化合物优选为0.1~1.0摩尔,更优选为0.1~0.5摩尔,更进一步优选为0.1~0.3摩尔。
(膜形成用组合物)
本发明的膜形成用组合物至少含有本发明的含三嗪环的聚合物,进一步,根据需要包含交联剂等。
本发明的膜形成用组合物的一实施方式为无溶剂型组合物。无溶剂型组合物不包含有机溶剂。
在此,“不包含有机溶剂”是指实质上不包含有机溶剂,具体表示有机溶剂的含量为10质量%以下。
作为膜形成用组合物中的含三嗪环的聚合物的含量,没有特别限定,相对于膜构成成分,优选为0.1~50质量%,更优选为1~30质量%。需要说明的是,在本发明中,膜构成成分是指组合物所含的除溶剂以外的成分。
<交联剂>
作为交联剂,只要是具有两个以上能与上述含三嗪环的聚合物的交联基团反应的取代基的化合物,就没有特别限定。
作为这样的化合物,可举出具有羟基甲基或甲氧基甲基等形成交联的取代基的三聚氰胺系化合物(例如,酚醛塑料化合物、氨基塑料化合物等)、取代脲系化合物、含有环氧基或氧杂环丁烷基等形成交联的取代基的化合物(例如,多官能环氧化合物、多官能氧杂环丁烷化合物等)、含有封端异氰酸酯基的化合物、具有酸酐基的化合物、具有(甲基)丙烯酰基的化合物等,从耐热性或保存稳定性的观点出发,优选含有环氧基、封端异氰酸酯基、(甲基)丙烯酰基的化合物,特别优选具有封端异氰酸酯基的化合物、或可提供不使用引发剂就能光固化的组合物的多官能环氧化合物和/或多官能(甲基)丙烯酰化合物。
作为多官能环氧化合物,只要一分子中具有两个以上环氧基就没有特别的限定。
作为其具体例子,可举出三(2,3-环氧基丙基)异氰脲酸酯、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,2-环氧基-4-(环氧基乙基)环己烷、丙三醇三缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、2,6-二缩水甘油基苯基缩水甘油醚、1,1,3-三[对(2,3-环氧基丙氧基)苯基]丙烷、1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯、4,4’-亚甲基双(N,N-二缩水甘油基苯胺)、3,4-环氧基环己基甲基-3,4-环氧基环己烷羧酸酯、三羟基甲基乙烷三缩水甘油醚、双酚-A-二缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚等。
另外,作为市售品,能够使用作为具有至少两个环氧基的环氧树脂的YH-434、YH434L(日铁化学材料株式会社制);作为具有氧化环己烯结构的环氧树脂的EPOLEAD GT-401、EPOLEAD GT-403、EPOLEAD GT-301、EPOLEAD GT-302、CELLOXIDE 2021、CELLOXIDE3000(大赛璐株式会社制);作为双酚A型环氧树脂的jER1001、jER1002、jER1003、jER1004、jER1007、jER1009、jER1010、jER828(以上,三菱化学株式会社制);作为双酚F型环氧树脂的jER807(三菱化学株式会社制);作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂的jER152、jER154(以上,三菱化学株式会社制)、EPPN 201、EPPN 202(以上,日本化药株式会社制);作为甲酚酚醛清漆型环氧树脂的EOCN-102、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025、EOCN-1027(以上,日本化药株式会社制)、jER180S75(三菱化学株式会社制);作为脂环式环氧树脂的DENACOLEX-252(长濑化学科技株式会社(Nagase ChemteX Corporation)制)、CY175、CY177、CY179(以上,西巴盖吉公司(CIBA-GEIGY A.G)制)、Araldite CY-182、Araldite CY-192、Araldite CY-184(以上,西巴盖吉公司(CIBA-GEIGY A.G)制)、EPICLON 200、EPICLON 400(以上,迪爱生株式会社(DIC Corporation)制)、jER871、jER872(以上,三菱化学株式会社制)、ED-5661、ED-5662(以上,塞拉尼斯涂料株式会社(Celanese Corporation)制);作为脂肪族聚缩水甘油醚的DENACOL EX-611、DENACOL EX-612、DENACOL EX-614、DENACOL EX-622、DENACOL EX-411、DENACOL EX-512、DENACOL EX-522、DENACOL EX-421、DENACOL EX-313、DENACOL EX-314、DENACOL EX-321(长濑化学科技株式会社(Nagase ChemteXCorporation)制)等。
作为多官能(甲基)丙烯酰化合物,只要一分子中具有两个以上(甲基)丙烯酰基,就没有特别的限定。
作为其具体例子,可举出乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化甘油三甲基丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四甲基丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯、聚甘油单环氧乙烷聚丙烯酸酯、聚甘油聚乙二醇聚丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、三羟基甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、多元酸改性丙烯酸低聚物等。
另外,多官能(甲基)丙烯酰化合物能以市售品获得,作为其具体例子,可举出NK酯A-200、NK酯A-400、NK酯A-600、NK酯A-1000、NK酯A-9300(三(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯)、NK酯A-9300-1CL、NK酯A-TMPT、NK酯UA-53H、NK酯1G、NK酯2G、NK酯3G、NK酯4G、NK酯9G、NK酯14G、NK酯23G、NK酯ABE-300、NK酯A-BPE-4、NK酯A-BPE-6、NK酯A-BPE-10、NK酯A-BPE-20、NK酯A-BPE-30、NK酯BPE-80N、NK酯BPE-100N、NK酯BPE-200、NK酯BPE-500、NK酯BPE-900、NK酯BPE-1300N、NK酯A-GLY-3E、NK酯A-GLY-9E、NK酯A-GLY-20E、NK酯A-TMPT-3EO、NK酯A-TMPT-9EO、NK酯AT-20E、NK酯ATM-4E、NK酯ATM-35E、APG-100、APG-200(以上,新中村化学工业株式会社制)、KAYARAD(注册商标)DPEA-12、KAYARAD PEG400DA、KAYARAD THE-330、KAYARAD RP-1040(以上,日本化药株式会社制)、Aronix M-210、M-350(以上,东亚合成株式会社制)、KAYARAD(注册商标)DPHA、KAYARAD NPGDA、KAYARAD PET30(以上,日本化药株式会社制)、NK酯A-DPH、NK酯A-TMPT、NK酯A-DCP、NK酯A-HD-N、NK酯TMPT、NK酯DCP、NK酯NPG、NK酯HD-N(以上,新中村化学工业株式会社制)、NK OLIGO U-15HA(新中村化学工业株式会社制)、NK聚合物Vanaresin GH-1203(新中村化学工业株式会社制)、DN-0075(日本化药株式会社制)等。
上述多元酸改性丙烯酸低聚物也能以市售品获得,作为其具体例子,可举出Aronix M-510、520(以上,东亚合成株式会社制)等。
作为具有酸酐基的化合物,只要是使两分子的羧酸脱水缩合而成的羧酸酐,就没有特别的限定,作为其具体例子,可举出邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、甲基纳迪克酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐、辛基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐等分子内具有一个酸酐基的化合物;1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、均苯四甲酸酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐、双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸二酐、5-(2,5-二氧四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐等分子内具有两个酸酐基的化合物等。
作为含有封端异氰酸酯基的化合物,只要是在一分子中具有两个以上的异氰酸酯基(-NCO)被适当的保护基封端的封端化异氰酸酯基,且暴露于热固化时的高温时,保护基(封端部分)热解离而除去,生成的异氰酸酯基与本发明的含三嗪环的聚合物的交联基团(例如,含羟基的基团)之间发生交联反应,就没有特别的限定,例如,可举出一分子中具有两个以上由下述式表示的基团(需要说明的是,这些基团既可以相同,也可以各自不同)的化合物。
(式中,Rb表示封端部分的有机基团。)
这样的化合物例如能够通过使一分子中具有两个以上异氰酸酯基的化合物与适当的封端剂反应来获得。
作为一分子中具有两个以上异氰酸酯基的化合物,例如,可举出异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、亚甲基双(4-环己基异氰酸酯)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯的聚异氰酸酯、这些的二聚体、三聚体以及这些与二醇类、三醇类、二胺类或三胺类的反应物等。
作为封端剂,例如,可举出甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、2-乙氧基己醇、2-N,N-二甲基氨基乙醇、2-乙氧基乙醇、环己醇等醇类;苯酚、邻硝基苯酚、对氯苯酚、邻甲酚、间甲酚或对甲酚等酚类;ε-己内酰胺等内酰胺类、丙酮肟、甲基乙基酮肟、甲基异丁基酮肟、环己酮肟、苯乙酮肟、二苯甲酮肟等肟类;吡唑、3,5-二甲基吡唑、3-甲基吡唑等吡唑类;十二烷基硫醇、苯硫醇等硫醇类等。
含有封端异氰酸酯基的化合物也能以市售品获得,作为其具体例子,可举出TAKENATE(注册商标)B-830、B-815N、B-842N、B-870N、B-874N、B-882N、B-7005、B-7030、B-7075、B-5010(以上,三井化学株式会社制)、Duranate(注册商标)17B-60PX、Duranate TPA-B80E、Duranate MF-B60X、Duranate MF-K60X、Duranate E402-B80T(以上,旭化成株式会社制)、Karenz MOI-BM(注册商标)(以上,昭和电工株式会社制)、TRIXENE(注册商标)BI-7950、BI-7951、BI-7960、BI-7961、BI-7963、BI-7982、BI-7991、BI-7992(以上,巴辛顿化学有限公司(Baxenden Chemical LTD)制)等。
作为氨基塑料化合物,只要一分子中具有两个以上甲氧基亚甲基,就没有特别的限定,例如,可举出六甲氧基甲基三聚氰胺CYMEL(注册商标)303、四丁氧基甲基甘脲CYMEL1170、四甲氧基甲基苯并胍胺CYMEL1123(以上,日本氰特工业株式会社(Cytecindustries Japan Ltd)制)等CYMEL系列;作为甲基化三聚氰胺树脂的NIKALAC(注册商标)MW-30HM、NIKALAC MW-390、NIKALAC MW-100LM、NIKALAC MX-750LM;作为甲基化脲树脂的NIKALAC MX-270、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-290(以上,三和化学株式会社制)等NIKALAC系列等的三聚氰胺系化合物。
作为氧杂环丁烷化合物,只要一分子中具有两个以上氧杂环丁基,就没有特别的限定,例如,可举出含有氧杂环丁基的OXT-221、OX-SQ-H、OX-SC(以上,东亚合成株式会社制)等。
酚醛塑料化合物在一分子中具有两个以上羟基亚甲基,且暴露于热固化时的高温时,与本发明的含三嗪环的聚合物的交联基团之间通过脱水缩合反应进行交联反应。
作为酚醛塑料化合物,例如,可举出2,6-二羟基甲基-4-甲基苯酚、2,4-二羟基甲基-6-甲基苯酚、双(2-羟基-3-羟基甲基-5-甲基苯基)甲烷、双(4-羟基-3-羟基甲基-5-甲基苯基)甲烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二羟基甲基苯基)丙烷、双(3-甲酰基-4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)甲酰基甲烷、α,α-双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-4-甲酰基甲苯等。
酚醛塑料化合物也能以市售品获得,作为其具体例子,可举出26DMPC、46DMOC、DM-BIPC-F、DM-BIOC-F、TM-BIP-A、BISA-F、BI25X-DF、BI25X-TPA(以上,旭有机材工业株式会社制)等。
在它们当中,从能够抑制因配合交联剂而导致的折射率下降并且迅速进行固化反应的方面,优选多官能(甲基)丙烯酰化合物,其中,由于与含三嗪环的聚合物的相容性优异,更优选下述具有异氰脲酸骨架的多官能(甲基)丙烯酰化合物。
作为具有这种骨架的多官能(甲基)丙烯酰化合物,例如,可举出NK酯A-9300、NK酯A-9300-1CL(均为新中村化学工业株式会社制)。
(式中,R111~R113相互独立地为末端具有至少一个(甲基)丙烯酰基的一价有机基团。)
另外,从使固化速度进一步提高,并且提高得到的固化膜的耐溶剂性以及耐酸性、耐碱性的观点出发,优选单独使用在25℃条件下为液体且其粘度为5000mPa·s以下、优选为1~3000mPa·s、更优选为1~1000mPa·s、更进一步优选为1~500mPa·s的多官能(甲基)丙烯酰化合物(以下,称为低粘度交联剂),或组合其中两种以上来使用,或者与上述具有异氰脲酸骨架的多官能(甲基)丙烯酰化合物组合来使用。
作为这种低粘度交联剂,能以市售品获得,例如,可举出上述多官能(甲基)丙烯酰化合物中的NK酯A-GLY-3E(85mPa·s,25℃)、NK酯A-GLY-9E(95mPa·s,25℃)、NK酯A-GLY-20E(200mPa·s,25℃)、NK酯A-TMPT-3EO(60mPa·s,25℃)、NK酯A-TMPT-9EO、NK酯ATM-4E(150mPa·s,25℃)、NK酯ATM-35E(350mPa·s,25℃)(以上,新中村化学工业株式会社制)等(甲基)丙烯酰基间的链长相对较长的交联剂。
进一步,考虑到使得到的固化膜的耐碱性也提高,优选将NK酯A-GLY-20E(新中村化学工业株式会社制)及NK酯ATM-35E(新中村化学工业株式会社制)中的至少一者与上述具有异氰脲酸骨架的多官能(甲基)丙烯酰化合物组合使用。
另外,在将由本发明的含三嗪环的聚合物构成的膜层叠于PET、聚烯烃膜等保护膜,隔着保护膜照射光的情况下,在膜层叠膜中能够不受到氧阻碍地得到良好的固化性。在此情况下,保护膜需要在固化后剥离,因此,优选使用提供剥离性良好的膜的多元酸改性丙烯酸低聚物。
上述交联剂可单独使用,也可组合两种以上使用。
相对于含三嗪环的聚合物100质量份,膜形成用组合物中的交联剂的含量优选为1~500质量份,但是考虑到对折射率进行控制,优选为10~300质量份,更优选为30~200质量份。
<反应性稀释剂>
本发明的膜形成用组合物可含有反应性稀释剂。
特别是在本发明的膜形成用组合物为无溶剂型组合物的情况下,优选含有反应性稀释剂。
反应性稀释剂是具有一个与含三嗪环的聚合物的交联基团以及交联剂中的至少任一者进行反应的反应性基团的低分子化合物,特别是在常温为液态、低粘度的反应性稀释剂具有粘度调节功能,因此能够替代有机溶剂来使用。
作为这种反应性稀释剂,通常使用具有一个自由基聚合性基团的化合物、或具有一个如环氧基、氧杂环丁基、乙烯基醚基这样的阳离子聚合性基团的化合物。
作为反应性稀释剂的分子量,没有特别限定,例如可举出200以下等。
作为反应性稀释剂,优选为具有一个自由基聚合性基团的化合物,在含三嗪环的聚合物的溶解性优异方面,更优选为下述式(A)和(B)中的至少任一种化合物。
式(A)中,R201和R203相互独立地表示氢原子、碳原子数1~10的烷基或含聚合性碳-碳双键的基团,R202表示氢原子或碳原子数1~10的烷基。但是,R201和R203中的任一者为含聚合性碳-碳双键的基团,并且R201和R203这两者不能同时为含聚合性碳-碳双键的基团。另外,当R201为含聚合性碳-碳双键的基团时,R202和R203可与N一起形成环结构。
上述烷基的结构没有特别的限定,例如,可任意为直链状、分支状、环状以及这些中两种以上的组合。
式(B)中,R204表示氢原子或甲基。n表示1~2的整数。
作为碳原子数1~10的烷基的具体例子,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、1,2-二甲基-正丙基、2,2-二甲基-正丙基、1-乙基-正丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、3-甲基-正戊基、4-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1,2-二甲基-正丁基、1,3-二甲基-正丁基、2,2-二甲基-正丁基、2,3-二甲基-正丁基、3,3-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、2-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、1,2,2-三甲基-正丙基、1-乙基-1-甲基-正丙基、1-乙基-2-甲基-正丙基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基等。
优选为碳原子数1~5的烷基。
作为含聚合性碳-碳双键的基团,没有特别限定,优选的是,碳原子数2~10、优选为碳原子数2~5的含碳-碳双键的烃基(烯基),例如,乙烯基(乙基烯基)、正-1-丙烯基、正-2-丙烯基(烯丙基)、1-甲基乙烯基、正-1-丁烯基、正-2-丁烯基、正-3-丁烯基、2-甲基-1-丙烯基、2-甲基-2-丙烯基、1-乙基乙烯基、1-甲基-1-丙烯基、1-甲基-2-丙烯基、正-1-戊烯基、正-2-戊烯基、正-3-戊烯基、正-4-戊烯基、1-正丙基乙烯基、1-甲基-1-丁烯基、1-甲基-2-丁烯基、1-甲基-3-丁烯基、2-乙基-2-丙烯基、2-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、2-甲基-3-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、3-甲基-2-丁烯基、3-甲基-3-丁烯基、1,1-二甲基-2-丙烯基、1-异丙基乙烯基、1,2-二甲基-1-丙烯基、1,2-二甲基-2-丙烯基、正-1-己烯基、正-2-己烯基、正-3-己烯基、正-4-己烯基、正-5-己烯基、正庚烯基、正辛烯基、正壬烯基、正癸烯基等。
作为由式(A)表示的化合物的具体例子,可举出N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-芳基甲酰胺、N-芳基乙酰胺、4-丙烯酰基吗啉、(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二异丙基(甲基)丙烯酰胺等,优选N-乙烯基甲酰胺、4-丙烯酰基吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺。
作为由式(B)表示的化合物的具体例子,可举出四氢呋喃-2-基丙烯酸甲酯、四氢呋喃-2-基甲基丙烯酸甲酯、四氢呋喃-2-基丙烯酸乙酯、四氢呋喃-2-基甲基丙烯酸乙酯。
需要说明的是,上述反应性稀释剂可单独使用,也可组合两种以上使用。
膜形成用组合物中的反应性稀释剂的含量没有特别限定,相对于含三嗪环的聚合物100质量份,优选为1~2000质量份,但考虑到得到的膜的折射率提高的程度、溶剂耐性以及粘度,优选为100~1500质量份,更优选为200~1000质量份。
<有机溶剂>
本发明的膜形成用组合物也可以包含有机溶剂。
作为有机溶剂,例如,可举出甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯、苯乙烯、乙二醇二甲醚、丙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚、丙二醇、丙二醇单乙醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单异丙醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、丙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇、1-辛醇、乙二醇、己二醇、三亚甲基二醇、1-甲氧基-2-丁醇、环己醇、二丙酮醇、糠基醇、四氢糠基醇、丙二醇、苄基醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、γ-丁内酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丙基酮、二乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正丁基酮、环戊酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丁酯、乙酸正丁酯、乳酸乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、烯丙醇、正丙醇、2-甲基-2-丁醇、异丁醇、正丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、2-甲基-1-戊醇、2-乙基己醇、1-甲氧基-2-丙醇、四氢呋喃、1,4-二恶烷、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、二甲基亚砜、N-环己基-2-吡咯烷酮等,这些可以单独使用,也可以混合使用2种以上。
本发明的含三嗪环的聚合物在有机溶剂中的溶解性优异,因此也良好地溶解于乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯等二醇酯系溶剂;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮、二丙酮醇等酮系溶剂;乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸溶纤剂、乙酸戊酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等酯系溶剂,因此,特别适于在需要这些溶剂的部位形成膜的情况。
此时,组合物中的固体成分浓度只要在不对保存稳定性造成影响的范围内就没有特别的限定,根据目标膜的厚度来适当设定即可。具体而言,从溶解性和保存稳定性的观点出发,固体成分浓度优选为0.1~50质量%,更优选为0.1~40质量%。
本发明的膜形成用组合物中能够配合对应于各交联剂以及反应性稀释剂的引发剂。需要说明的是,如上所述,在作为交联剂使用多官能环氧化合物和/或多官能(甲基)丙烯酰化合物的情况下,不使用引发剂也进行光固化以获得固化膜,但这种情况下使用引发剂也无妨。
在作为交联剂使用多官能环氧化合物的情况下,能够使用光致酸产生剂或光致碱产生剂。
作为光致酸产生剂,从公知的物质中适当选择并使用即可,例如,能够使用重氮鎓盐、锍盐或碘鎓盐等鎓盐衍生物。
作为其具体例子,可举出苯基重氮鎓六氟磷酸盐、4-甲氧基苯基重氮鎓六氟锑酸盐、4-甲基苯基重氮鎓六氟磷酸盐等芳基重氮鎓盐;二苯基碘鎓六氟锑酸盐、双(4-甲基苯基)碘鎓六氟磷酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟磷酸盐等二芳基碘鎓盐;三苯基锍六氟锑酸盐、三(4-甲氧基苯基)锍六氟磷酸盐、二苯基-4-硫代苯氧基苯基锍六氟锑酸盐、二苯基-4-硫代苯氧基苯基锍六氟磷酸盐、4,4’-双(二苯基锍基)苯硫醚-双六氟锑酸盐、4,4’-双(二苯基锍基)苯硫醚-双六氟磷酸盐、4,4’-双[二(β-羟基乙氧基)苯基锍基]苯硫醚-双六氟锑酸盐、4,4’-双[二(β-羟基乙氧基)苯基锍基]苯硫醚-双-六氟磷酸盐、4-[4’-(苯甲酰基)苯硫基]苯基-二(4-氟苯基)锍六氟锑酸盐、4-[4’-(苯甲酰基)苯硫基]苯基-双(4-氟苯基)锍六氟磷酸盐等三芳基锍盐等。
这些鎓盐可以使用市售品,作为其具体例子,可举出SAN-AID SI-60、SI-80、SI-100、SI-60L、SI-80L、SI-100L、SI-L145、SI-L150、SI-L160、SI-L110、SI-L147(以上,三新化学工业株式会社制)、UVI-6950、UVI-6970、UVI-6974、UVI-6990、UVI-6992(以上,联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)制)、CPI-100P、CPI-100A、CPI-200K、CPI-200S(以上,三洋化成株式会社(San-Apro Ltd.)制)、Adeka Optomer SP-150、SP-151、SP-170、SP-171(以上,旭电化工业株式会社制)、Irgacure 261(巴斯夫(BASF)公司制)、CI-2481、CI-2624、CI-2639、CI-2064(以上,日本曹达株式会社制)、CD-1010、CD-1011、CD-1012(以上,沙多玛公司(Sartomer corporate)制)、DS-100、DS-101、DAM-101、DAM-102、DAM-105、DAM-201、DSM-301、NAI-100、NAI-101、NAI-105、NAI-106、SI-100、SI-101、SI-105、SI-106、PI-105、NDI-105、BENZOIN TOSYLATE(甲苯磺酸安息香)、MBZ-101、MBZ-301、PYR-100、PYR-200、DNB-101、NB-101、NB-201、BBI-101、BBI-102、BBI-103、BBI-109(以上,绿化学株式会社(Midori Kagaku Co.,Ltd.)制)、PCI-061T、PCI-062T、PCI-020T、PCI-022T(以上,日本化药株式会社制)、IBPF、IBCF(三和化学株式会社制)等。
另一方面,作为光致碱产生剂,从公知的物质中适当选择并使用即可,例如,能够使用钴胺络合物系、肟羧酸酯系、氨基甲酸酯系、季铵盐系光致碱产生剂等。
作为其具体例子,可举出2-硝基苄基环己基氨基甲酸酯、三苯基甲醇、O-氨基甲酰基羟基酰胺、O-氨基甲酰基肟、[[(2,6-二硝基苄基)氧基]羰基]环己胺、双[[(2-硝基苄基)氧基]羰基]己烷1,6-二胺、4-(甲基硫代苯甲酰基)-1-甲基-1-吗啉基乙烷、(4-吗啉基苯甲酰基)-1-苄基-1-二甲基氨基丙烷、N-(2-硝基苄氧基羰基)吡咯烷、六氨合钴(III)三(三苯基甲基硼酸盐)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮、2,6-二甲基-3,5-二乙酰基-4-(2’-硝基苯基)-1,4-二氢吡啶、2,6-二甲基-3,5-二乙酰基-4-(2’,4’-二硝基苯基)-1,4-二氢吡啶等。
另外,光致碱产生剂可以使用市售品,作为其具体例子,可举出TPS-OH、NBC-101、ANC-101(均为产品名,绿化学株式会社制)等。
在使用光致酸或光致碱产生剂的情况下,相对于多官能环氧化合物100质量份,优选在0.1~15质量份的范围内使用,更优选为1~10质量份的范围。
需要说明的是,根据需要,相对于多官能环氧化合物100质量份,可以以1~100质量份的量配合环氧树脂固化剂。
另一方面,在使用多官能(甲基)丙烯酰化合物的情况下,能够使用光自由基聚合引发剂。
作为光自由基聚合引发剂,从公知的物质中适当选择并使用即可,例如,可举出苯乙酮类、二苯甲酮类、米勒苯甲酰基苯甲酸酯(Michler’s benzoyl benzoate)、戊基肟酯、肟酯类、一硫化四甲基秋兰姆和噻吨酮类等。
特别优选光裂解型光自由基聚合引发剂。光裂解型光自由基聚合引发剂记载于最新UV固化技术(第159页,发行人:高薄一弘,出版商:株式会社技术情报协会,1991年发行)。
作为市售的光自由基聚合引发剂,例如,可举出巴斯夫公司制的商品名:Irgacure127、184、369、379、379EG、651、500、754、819、903、907、784、2959、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24-61、OXE01、OXE02、Darocur 1116、1173、MBF、巴斯夫公司制的商品名:Lucirin TPO、优时比公司(UCB)制的商品名:EBECRYL P36、弗拉泰利朗博特公司(FratelliLamberti)制的商品名:Esacure KIP150、KIP65LT、KIP100F、KT37、KT55、KTO46、KIP75/B等。
在使用光自由基聚合引发剂的情况下,相对于多官能(甲基)丙烯酸酯化合物100质量份,优选在0.1~200质量份的范围内使用,更优选在1~150质量份的范围内使用。
进一步,在本发明的膜形成用组合物中,出于促进含三嗪环的聚合物与交联剂的反应等目的,可以添加分子内具有两个以上巯基的多官能硫醇化合物。
具体而言,优选由下述式表示的多官能硫醇化合物。
上述L表示2~4价有机基团,优选为2~4价的碳原子数2~12的脂肪族基团或2~4价的含杂环的基团,更优选2~4价的碳原子数2~8的脂肪族基团、或具有由下述式表示的异氰脲酸骨架(1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮环)的3价基团。
上述n与L的价数对应,表示2~4的整数。
(式中,“·”表示与氧原子的键合部位。)
作为具体的化合物,可举出1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷、1,3,5-三(3-巯基丁酰氧基乙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)等。
这些多官能硫醇化合物能够以市售品的形式获得,例如,可举出Karenz MT-BD1、Karenz MT NR1、Karenz MT PE1、TPMB、TEMB(以上,昭和电工株式会社制)等。
这些多官能硫醇化合物可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
在使用多官能硫醇化合物的情况下,作为其添加量,只要不对得到的膜产生不良影响,就没有特别限定,但是,在本发明中,在固体成分100质量%中,优选为0.01~10质量%,更优选为0.03~6质量%。
在本发明的膜形成用组合物中,只要不损害本发明效果,就可以含有除含三嗪环的聚合物以及交联剂以外的其他成分,例如,流平剂、表面活性剂、硅烷偶联剂等添加剂。
作为表面活性剂,例如,可举出聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯鲸蜡基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧乙烯烷基醚类;聚氧乙烯辛基酚醚、聚氧乙烯壬基酚醚等聚氧乙烯烷基芳基醚类;聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物类;脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯等脱水山梨糖醇脂肪酸酯类;聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三硬脂酸酯等聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯类等非离子系表面活性剂、商品名EFtop EF301、EF303、EF352(三菱材料电子化成株式会社制(原株式会社盖姆科制))、商品名MEGAFACE F171、F173、R-08、R-30、R-40、F-553、F-554、RS-75、RS-72-K(迪爱生株式会社(DIC Corporation)制)、FLUORAD FC430、FC431(住友3M株式会社制)、商品名AsahiGuard AG710、Surflon S-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGC株式会社制)等氟系表面活性剂、有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业株式会社制)、BYK-302、BYK-307、BYK-322、BYK-323、BYK-330、BYK-333、BYK-370、BYK-375、BYK-378(毕克化学(日本)株式会社制)等。
这些表面活性剂既可以单独使用,也可以组合两种以上使用。相对于含三嗪环的聚合物100质量份,表面活性剂的使用量优选为0.0001~5质量份,更优选为0.001~1质量份,更进一步优选为0.01~0.5质量份。
本发明的膜形成用组合物能够涂布于基材,然后视需要进行加热使溶剂蒸发后,进行加热或光照射来制成所希望的固化膜。
膜形成用组合物的涂布方法是任意的,例如,能够采用旋涂法、浸涂法、流涂法、喷墨法、喷射分配器法、喷涂法、棒涂法、凹版涂布法、狭缝涂布法、辊涂法、转印印刷法、刷毛涂布法、刮刀涂布法、气刀涂布法等方法。
另外,作为基材,可举出由硅、形成铟锡氧化物(ITO)膜的玻璃、形成铟锌氧化物(IZO)膜的玻璃、金属纳米线、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、塑料、玻璃、石英、陶瓷等构成的基材等,也能够使用具有挠性的柔性基材。
对烧成温度而言,出于使溶剂蒸发的目的,没有特别的限定,例如能够在110~400℃的条件下进行。
作为烧成方法,没有特别的限定,例如,可以使用热板或烘箱,在大气、氮等非活性气体、真空中等适当的环境下蒸发。
烧成温度和烧成时间选择适合目标电子设备的工艺工序的条件即可,选择使得获得的膜的物性值适合电子设备的要求特性的烧成条件即可。
光照射的情况下的条件也没有特别的限定,根据使用的含三嗪环的聚合物和交联剂,采用适当的照射能和时间即可。
以上述方式得到的本发明的膜、固化膜能够实现高耐热性及低体积收缩,因此能够适合用于制作液晶显示器、有机EL元件(有机EL显示器、有机EL照明)、触摸面板、光半导体(LED)元件、固体摄像元件、有机薄膜太阳电池、色素敏化太阳电池、有机薄膜晶体管(TFT)、透镜、棱镜相机、双筒望远镜、显微镜、半导体曝光装置等时的一个构件等电子设备、光学材料的领域。
特别地,由本发明的膜形成用组合物制作的膜、固化膜的透明性高,因此,在用作有机EL照明的平坦化膜、光散射层、密封材料时,能够改善其光提取效率(光扩散效率),并且能够改善其持久性。
需要说明的是,在将本发明的膜形成用组合物用于有机EL照明的光散射层的情况下,作为光扩散剂,能够使用公知的光扩散剂,没有特别限定。这些光扩散剂可分别单独使用,也可以组合相同种类中的两种以上来使用,也可以组合不同种类中的两种以上来使用。
作为光扩散剂,例如可举出有机扩散剂。
作为有机光扩散剂,可举出交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子、交联聚丙烯酸甲酯粒子、交联聚苯乙烯粒子、交联苯乙烯丙烯酸共聚粒子、三聚氰胺-甲醛粒子、硅酮树脂粒子、二氧化硅-丙烯酸复合粒子、尼龙粒子、苯并胍胺-甲醛粒子、苯并胍胺-三聚氰胺-甲醛粒子、氟树脂粒子、环氧树脂粒子、聚亚苯基硫醚树脂粒子、聚醚砜树脂粒子、聚丙烯腈粒子、聚氨基甲酸酯粒子等。
这些光扩散剂也可以使用通过适当的表面修饰剂进行了表面处理的光扩散剂。
实施例
以下,举出实施例更具体地说明本发明,但本发明不限定于下述实施例。需要说明的是,实施例中使用的各测定装置如下。
[1H-NMR]
装置:布鲁克NMR系统(Bruker NMR System)AVANCE III HD 500(500MHz)。
测定溶剂:氘化二甲基亚砜(DMSO-d6)。
基准物质:四甲基硅烷(TMS)(δ0.0ppm)。
[GPC]
装置:东曹株式会社制的HLC-8200GPC。
柱:东曹TSKgelα-3000+东曹TSKgelα-4000。
柱温:40℃。
溶剂:二甲基甲酰胺(DMF)。
检测器:示差折光检测器(RI)。
校正曲线:标准聚苯乙烯。
[椭圆偏振仪]
装置:JA乌拉木日本公司(J.A.Woollam(Japan))制的多入射角分光椭圆偏振仪VASE。
[分光测色计]
装置:柯尼卡美能达株式会社制的CM-3700A。
[光学显微镜]
装置:奥林巴斯光学工业株式会社制的OLYMPUSBX51。
[曝光]
装置:眼图像公司(EYE GRAPHICS CO.,LTD.)制UV照射装置。
装置:氮化物半导体株式会社(Nitride Semiconductors Co,.Ltd.)制的小型紫外线LED照射器NS395-CLT-100W3020。
[1]含三嗪环的聚合物的合成
[合成例1]高分子化合物[4]的合成
在3000mL四口烧瓶中加入4,4’-亚甲基双-2-甲基环己胺[2](51.72g,0.217mol,东京化成工业株式会社制)以及N,N-二甲基乙酰胺513.61g(DMAc,关东化学株式会社制),进行氮置换后,搅拌,使4,4’-亚甲基双-2-甲基环己胺[2]溶解于DMAc。其后,通过乙醇-干冰浴冷却至-5℃,一边确认以使内温不成为5℃以上,一边投入2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪[1](40.00g,0.217mol,东京化成工业株式会社制),最后用DMAc 32.10g冲洗。搅拌30分钟后,使反应溶液升温至内温为85℃±5℃。搅拌1小时后,滴加3-氨基-1-丙醇[3](19.55g,0.260mol,东京化成工业株式会社制),用DMAc96.30g冲洗,搅拌3小时。其后,滴加3-氨基-1-丙醇[3](48.88g,0.651mol,东京化成工业株式会社制),搅拌30分钟后,停止搅拌。在反应溶液中加入四氢呋喃(THF,481g,纯正化学株式会社制)、醋酸铵(280.8g)以及离子交换水(280.8g),搅拌30分钟。搅拌停止后,将溶液移至分液漏斗,分离成有机层与水层,回收有机层。将回收的有机层送回至3000mL四口烧瓶中,再次加入醋酸铵(280.8g)以及离子交换水(280.8g),搅拌30分钟,搅拌停止后,将溶液移至分液漏斗,分离成有机层与水层,再次回收有机层。将回收的有机层用减压干燥机以50℃干燥8小时,得到目标高分子化合物[4](以下,称作P-1)45.2g。
化合物P-1的由GPC按照聚苯乙烯换算测定的重均分子量Mw为3191,多分散度Mw/Mn为5.3。将化合物P-1的1H-NMR光谱的测定结果示于图1。
[实施例1-1]高分子化合物[5]的合成
在100mL四口烧瓶中加入合成例1中得到的P-1[4](12.70g)以及环戊酮42.55g(CPN,日本瑞翁株式会社(Zeon)制),进行氮置换后,进行搅拌,使其溶解。其后,使溶液升温至内温为65℃,滴加N-亚硝基苯基羟胺铝盐0.0045g(Q-1301,富士膜和光纯药株式会社制)以及丙烯酸2-异氰酸基乙酯(2-Isocyanatoethylacrylate)19.69g(AOI-VM,昭和电工株式会社制),保持内温65℃搅拌3小时,得到30质量%的CPN溶液(以下,称作P-1-1溶液)。
[实施例1-2]高分子化合物[5]的合成以及含高分子化合物[5]的溶液的制备
在500mL四口烧瓶中加入合成例1中得到的P-1[4](45.20g)以及四氢呋喃151.41g(THF,纯正化学株式会社制),进行氮置换后,进行搅拌,使其溶解。其后,使溶液升温至内温为65℃,滴加N-亚硝基苯基羟胺铝盐0.0045g(Q-1301,富士膜和光纯药株式会社制)以及丙烯酸2-异氰酸基乙酯(2-Isocyanatoethylacrylate)19.69g(AOI-VM,昭和电工株式会社制),保持内温65℃搅拌1小时。搅拌1小时后,添加丙烯酸四氢糠酯(THFA,东京化成工业株式会社制)151.41g,用蒸发器完全馏去THF,得到30质量%的THFA溶液(以下,称作P-1-2溶液)。
[2]膜形成用组合物的制备以及固化膜的制作
[实施例2-1]
在实施例1-1中合成的P-1-1溶液(6.337g)中,添加作为UV自由基引发剂的Irgacure 2959(巴斯夫公司制)0.095g、作为表面活性剂的10质量%CPN溶液的MEGAFACEF-477(迪爱生株式会社(DIC Corporation)制)0.038g、以及作为追加溶剂的CPN(13.530g),通过目视确认溶解,制备溶液(以下,称作SP-1溶液)。
用旋涂器将该SP-1溶液以200rpm 5秒、500rpm 30秒旋涂于50mm×50mm×0.7mm的无碱玻璃基板上,用100℃的热板进行2分钟预烧成后,用UV照射装置照射200mJ/cm2的曝光量,得到固化膜(以下,称作SP-1膜)。
[比较例2-1]
加入合成例1中合成的P-1[4](8.0g)以及CPN(18.67g),使其溶解,得到30质量%的CPN溶液(以下,称作P-1-3溶液)。
除了将聚合物溶液变更为P-1-3溶液以外,与实施例2-1同样地制作SP-2溶液,得到了SP-2膜。
对于上述得到的固化膜,测定折射率、膜厚、b*、400~800nm的透过率、雾度。将结果示于表1、图2以及图3。对于透过率,算出400~800nm的平均透过率,示于表1中。
[溶剂耐性(耐裂纹性)]
[实施例3-1]
将实施例2-1中得到的SP-1膜设置于旋涂器,涂布丙二醇单甲醚(PGME)1mL。接着,以使液体不从基板飞散的方式,以50rpm旋转60秒,使固化膜暴露于溶剂。其后,以1000rpm旋转30秒,使溶剂从基板上去除,测定折射率以及膜厚,计算残膜率,并用光学显微镜对膜表面进行观察。
残膜率通过下述式计算。
残膜率(%)=[(溶剂暴露后的膜厚)÷(溶剂暴露前的膜厚)]×100
[实施例3-2]
除了将所涂布的溶剂变更为环戊酮(CPN)以外,与实施例2-1同样地进行固化膜制作以及溶剂耐性试验。
[比较例3-1]
使用比较例2-1中得到的SP-2膜,将所涂布的溶剂变更为PGME,除此以外,与实施例2-1同样地进行固化膜制作以及溶剂耐性试验。
[比较例3-2]
使用比较例2-1中得到的SP-2膜,将所涂布的溶剂变更为CPN,除此以外,与实施例2-1同样地进行固化膜制作以及溶剂耐性试验。
将实施例3-1~3-2、比较例3-1~3-2的膜厚测定、残膜率的结果示于表1,将固化膜表面的显微镜照片分别示于图4~5。
表1
根据这些结果可知,在实施例2-1中得到的固化膜,保持高折射率、高透过率,并且具有保持高溶剂耐性、低b*、雾度的优异效果。
[4]膜形成用组合物的制备以及固化膜的制作
[实施例4-1]
在实施例1-2中合成的P-1溶液(19.977g)中,添加作为交联剂的DN-0075(日本化药株式会社制)3.596g、作为UV自由基固化助剂的四(3-巯基丁酸)季戊四醇酯(Karenz MTPE1,昭和电工株式会社制)0.599g、作为UV自由基引发剂的OXE-02(巴斯夫公司制)0.300g、作为表面活性剂的10质量%THFA溶液的MEGAFACE F-477(迪爱生株式会社(DICCorporation)制)0.120g、以及作为追加的稀释单体的4-丙烯酰吗啉(KJ化学公司制)5.408g,通过目视确认溶解,制备无溶剂的溶液(以下,称作NP-1溶液)。
使用旋涂器,将该NP-1溶液以200rpm 5秒、770rpm 30秒旋涂于50mm×50mm×0.7mm的无碱玻璃基板上,用UV-LED照射装置以395nm波长的光在氮条件下照射900mJ/cm2的曝光量,得到固化膜(以下,称作NP-1膜)。
对于上述得到的固化膜,测定折射率、膜厚、b*、400~800nm的透过率、雾度。将结果示于表2、图6。对于透过率,算出400~800nm的平均透过率,示于表2中。
表2
实施例4-1
折射率(@550nm) 1.53
膜厚(nm) 7800
b* 0.23
透过率(%) 99.5
雾度 0.00
[溶剂耐性(耐裂纹性)]
[实施例5-1]
将实施例4-1中得到的NP-1膜(固化膜)设置于旋涂器,涂布丙二醇单甲醚(PGME)1mL。接着,以使液体不从基板飞散的方式,以50rpm旋转60秒,使固化膜暴露于溶剂。其后,以1000rpm旋转30秒,使溶剂从基板上去除,测定折射率以及膜厚,计算残膜率,并通过光学显微镜对膜表面进行观察。
残膜率通过下述式算出。
残膜率(%)=[(溶剂暴露后的膜厚)÷(溶剂暴露前的膜厚)]×100
[实施例5-2]
除了将所涂布的溶剂变更为丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)以外,与实施例5-1同样地进行溶剂耐性试验。
[实施例5-3]
除了将所涂布的溶剂变更为环戊酮(CPN)以外,与实施例5-1同样地进行溶剂耐性试验。
将实施例5-1~5-3的膜厚测定、残膜率的结果示于表3,将溶剂耐性试验后的固化膜表面的显微镜照片分别示于图7~9。
表3
根据这些结果可知,由NP-1溶液得到的固化膜即使膜厚较厚,也会保持高溶剂耐性,并且具有保持高透过率和低雾度的优异效果。

Claims (14)

1.一种含三嗪环的聚合物,其特征在于,
所述含三嗪环的聚合物包含由下述式(1)表示的重复单元结构,具有至少一个三嗪环末端,该三嗪环末端的至少一部分被具有交联基团的氨基封端,所述交联基团中排除含羟基的基团,
式(1)中,R和R’相互独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、芳基或芳烷基,Q表示具有脂环结构的碳原子数为3~30的亚烷基,*表示化学键。
2.如权利要求1所述的含三嗪环的聚合物,其中,
所述式(1)中的Q表示从由式(2)~式(15)表示的组中选出的至少一种,
式(2)~式(15)中,R1和R2相互独立地表示具有或不具有分支结构的碳原子数为1~5的亚烷基,*表示化学键。
3.如权利要求2所述的含三嗪环的聚合物,其中,
所述式(1)中的Q是由式(4)表示。
4.如权利要求2所述的含三嗪环的聚合物,其中,
所述R1和R2是亚甲基。
5.如权利要求1所述的含三嗪环的聚合物,其中,
所述交联基团是从由含乙烯基的基团、含环氧基的基团、含氧杂环丁烷的基团、含羧基的基团、含磺基的基团、含硫醇的基团以及含(甲基)丙烯酰基的基团组成的组中选出的任一者。
6.如权利要求1所述的含三嗪环的聚合物,其中,
所述交联基团是含(甲基)丙烯酰基的基团。
7.如权利要求6所述的含三嗪环的聚合物,其中,
所述交联基团是(甲基)丙烯酰氧基烷基或由下述式(i)表示的基团,
式(i)中,A1表示碳原子数为1~10的亚烷基,A2表示单键或由下述式(j)表示的基团,A3表示被羟基取代或不被取代的(a+1)价的脂肪族烃基,A4表示氢原子或甲基,a表示1或2,*表示化学键,
8.如权利要求7所述的含三嗪环的聚合物,其中,
所述交联基团是从(甲基)丙烯酰氧基甲基、(甲基)丙烯酰氧基乙基以及由下述式(i-2)~式(i-7)表示的基团中选出的任一者,
式(i-2)~式(i-7)中,*表示化学键。
9.一种膜形成用组合物,其中,
所述膜形成用组合物含有权利要求1~8中任一项所述的含三嗪环的聚合物。
10.如权利要求9所述的膜形成用组合物,其中,
所述膜形成用组合物还含有交联剂。
11.如权利要求10所述的膜形成用组合物,其中,
所述交联剂是多官能(甲基)丙烯酰化合物。
12.一种膜,其中,
所述膜由权利要求9所述的膜形成用组合物得到。
13.一种电子设备,其中,
所述电子设备具有基材以及形成于所述基材上的权利要求12所述的膜。
14.一种光学部件,其中,
所述光学部件具有基材以及形成于所述基材上的权利要求12所述的膜。
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