JP2008088167A - (メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を含有する化合物、当該化合物を含む重合性組成物、ならびに当該化合物の製造方法に関する。 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を含有する化合物、当該化合物を含む重合性組成物、ならびに当該化合物の製造方法に関する。
エポキシ樹脂や(メタ)アクリレート樹脂は、電気絶縁性が高く良好であり、また接着性や透明性、耐候性、成形性、作業性などの諸特性も優れていることから、電子絶縁材料、封止材料、塗料、サイズ剤、接着剤などをはじめとする重合性組成物の原料として幅広い分野で利用されている(特許文献1、2参照)。
最近の電子・電気機器の目覚しい発展に伴って、各種工業用途の重合性組成物に対しては、即硬化性や低粘度化、あるいは高純度化などの諸特性向上が要求されている。そこで、エポキシ樹脂やアクリル樹脂の諸特性を向上させる検討、あるいはこれらの樹脂と併用することによって各種重合性組成物の諸特性向上に作用する化合物の開発が盛んに行われている。
その中で、エポキシ樹脂や(メタ)アクリレート樹脂を主成分とする重合性組成物の諸特性向上に有用な原料として、(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を併せ持つ化合物が知られている。当該化合物は、同一分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基という重合性が異なる有機基を有している。そのため、エポキシ樹脂およびラジカル重合性を示すアクリル樹脂の双方に対する相溶性が高く、かつ重合反応を段階的に進行させて硬化できるという特徴を有する。
ところで、最近、携帯電話などの小型電子機器や大型液晶テレビの発展に伴って、液晶表示パネルの主要構成部材である液晶シール剤の需要が著しく増大している。液晶シール剤とは、2枚のガラス基板の間に液晶が封入された構造を有する液晶表示パネルにおいて、液晶の封入、また前記2枚のガラス基板を貼り合わせるための接着剤として使用されている重合性組成物である。
液晶表示パネルを製造する方法としては、古くから、2枚の基板の間に液晶シール剤によって形成された空の液晶セル内に液晶を注入することにより液晶表示パネルを製造する液晶注入工法が用いられている。液晶注入工法に用いられる液晶シール剤としては、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性の液晶シール剤(以下、単に熱硬化性シール剤と称する)が提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、液晶注入工法では、液晶の注入に時間がかかること、液晶シール剤を硬化させるために120〜150℃の温度で数時間の高温加熱処理が必要であること、などの理由から生産性の低さが問題視されており、生産性の向上が急務となっている。そこで、最近は、液晶表示パネルの製造方法として液晶滴下工法が注目されている。
液晶滴下工法とは、液晶シール剤によって表示領域を囲むように形成された枠に液晶を滴下した後、2枚のガラス基板を貼り合わせることにより液晶表示パネルを製造する方法である。液晶滴下工法に用いられる液晶シール剤としては、光および熱硬化性の液晶シール剤が提案されている(例えば、特許文献4、5参照)。液晶滴下工法では、液晶の注入時間の短縮などにより液晶注入方式と比較して生産性の向上が見込まれる。
ところで、現在、液晶表示パネルの製造時や使用時において、液晶シール剤の未硬化成分が液晶中に溶出することにより引き起こされる液晶汚染が大きな問題となっている。液晶の汚染は、液晶表示パネルの製造時に液晶シール剤が未硬化状態で存在する時間が長くなるほど、また液晶シール剤の硬化物中に未硬化部分が残るほど生じやすい。さらに、当該硬化物中に未硬化部分が残ると液晶汚染に加えて、前記硬化物と液晶表示パネルを構成する基板との接着強度が低下することがある。液晶表示パネルの高精細化、狭額縁化に伴う配線の複雑化により、配線と液晶シール剤のシールパターンとが重なり合うことが多く、光の照射不足が生じてしまい硬化物中に未硬化部分が残りやすくなっている。したがって、液晶表示パネルにおける液晶の汚染を防止するため、現在、液晶シール剤の硬化性を向上させたり、液晶シール剤の原料として液晶に対する溶解度が低い化合物の開発が盛んに行われている。
そこで、今までに、高品質の液晶表示パネルを得る観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸またはメタクリル酸とを反応させて得られる部分アクリル化またはメタクリル化されたエポキシ樹脂を成分とする液晶シール剤(例えば、特許文献6参照)や、(メタ)アクリル基および水酸基を有するアクリル化エポキシ樹脂を含み、前記(メタ)アクリル基の数が前記水酸基の数よりも多い液晶シール剤が提案されている(例えば、特許文献7参照)。
特開2000−355884号公報
特開平01−234417号公報
国際公開第2004/039885号パンフレット
特開2001−133794号公報
特開2002−214626号公報
特許第3162179号
特開2005−195978号公報
しかし、特許文献6に記載されているような部分アクリル化エポキシ樹脂は、低分子量体であるから液晶に対する溶解度が高く、液晶を汚染しやすい。また、実際に特許文献6の部分アクリル化エポキシ樹脂および特許文献7のアクリル化エポキシ樹脂を用いて液晶シール剤を調製したところ、当該液晶シール剤は硬化性が低いことが確認された。したがって、いずれの樹脂も液晶シール剤の原料として十分でないことが明らかにされた。
また、液晶シール剤に対しては、室温下において粘度が変動せずに安定していること(高粘度安定性)が求められる。室温付近の粘度安定性が高い液晶シール剤は、所望とする線幅のシールパターンを基板上に形成しやすく、また、ディスペンサなどに付け替える回数が少なくて済むから、液晶表示パネルの製造時における歩留まりを向上させることができるためである。しかし、前記部分メタクリル化エポキシ樹脂は、室温下での適正粘度が保たれず、粘度安定性が低いという問題も抱えている。
したがって、本発明は、エポキシ樹脂や(メタ)アクリレート樹脂などを成分とする液晶シール剤や封止材料、接着剤などをはじめとした各種工業材料の原料として有用な(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基含有化合物を提供することを目的とする。また、液晶シール剤のような工業材料に用いた際に高硬化性、高粘度安定性などを実現し得る化合物の提供を目的とする。
本発明者らは、前述のとおり、液晶シール剤のような工業材料ではエポキシ樹脂と(メタ)アクリレート樹脂とが併用されることが多い事情に鑑み、鋭意検討を行った結果、反応性の高さとエポキシ樹脂などに対する相溶性の高さとのバランスに優れた化合物により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、上記課題は、本発明の化合物によって解決される。
[1] 分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を有し、下記の一般式(1)で表される化合物。
前記一般式(1)中の、
R11〜R16はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、ただし、R13とR14の両方がメチル基であることはなく、かつR15とR16の両方がメチル基になることはなく;
X11およびX12はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基または下記の一般式式(2)で表される基を表し;
X13およびX14はいずれか一方が炭素数1〜10のアルキレン基、他方が下記の一般式(3)で表される基を表し;
Aは下記の一般式(4)、(5)または(6)で表される基を表し;
Pはそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、またはニトロ基を表し;
a、bおよびcは0〜3の整数、dは1〜3の整数を表し、ここで、a+b+c+d+m=6であり、かつa、bおよびcが同時に0になることはなく;
mは0〜4の整数、iおよびjはそれぞれ独立して0または1の整数、kおよびlは0〜10の整数を表す。
前記一般式(2)中の、
Y21およびY22はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を表し、
Y21は前記一般式(1)中のアクリロイル基のOと結合し、
nは1〜10の整数を表す。
前記一般式(3)中の、
Y31およびY32はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を表し、
Y32は前記一般式(1)中のアクリロイル基のOと結合する。
前記一般式(4)中の、
R41およびR42はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表し、
Zは単結合、−C−(R43)(R44)−基、−O−基、−S−基、−SO2−基、または下記の一般式(4a)で表される基を表し、ここで、R43およびR44はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはフェニル基を表し、
rおよびsはそれぞれ独立して0〜4の整数を表す。
前記一般式(5)中の、
R51、R52、R53およびR54はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表す。
前記一般式(6)中の、
R61およびR62はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。
[2] 前記一般式(1)で表される化合物が、下記の一般式(7)〜(9)のいずれかで表される化合物である[1]記載の化合物。
[前記一般式(7)中の、
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
[前記一般式(8)中の、
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
[前記一般式(9)中の、
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
[3] 前記一般式(1)中のaとbと0でない[1]または[2]記載の化合物。
[4] 前記一般式(1)中のcが0でなく、かつR11とR12のいずれか一方が水素原子であり、もう一方がメチル基である[1]〜[3]記載の化合物。
[1] 分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を有し、下記の一般式(1)で表される化合物。
R11〜R16はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、ただし、R13とR14の両方がメチル基であることはなく、かつR15とR16の両方がメチル基になることはなく;
X11およびX12はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基または下記の一般式式(2)で表される基を表し;
X13およびX14はいずれか一方が炭素数1〜10のアルキレン基、他方が下記の一般式(3)で表される基を表し;
Aは下記の一般式(4)、(5)または(6)で表される基を表し;
Pはそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、またはニトロ基を表し;
a、bおよびcは0〜3の整数、dは1〜3の整数を表し、ここで、a+b+c+d+m=6であり、かつa、bおよびcが同時に0になることはなく;
mは0〜4の整数、iおよびjはそれぞれ独立して0または1の整数、kおよびlは0〜10の整数を表す。
Y21およびY22はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を表し、
Y21は前記一般式(1)中のアクリロイル基のOと結合し、
nは1〜10の整数を表す。
Y31およびY32はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を表し、
Y32は前記一般式(1)中のアクリロイル基のOと結合する。
R41およびR42はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表し、
Zは単結合、−C−(R43)(R44)−基、−O−基、−S−基、−SO2−基、または下記の一般式(4a)で表される基を表し、ここで、R43およびR44はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはフェニル基を表し、
rおよびsはそれぞれ独立して0〜4の整数を表す。
R51、R52、R53およびR54はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表す。
R61およびR62はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。
[2] 前記一般式(1)で表される化合物が、下記の一般式(7)〜(9)のいずれかで表される化合物である[1]記載の化合物。
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
[3] 前記一般式(1)中のaとbと0でない[1]または[2]記載の化合物。
[4] 前記一般式(1)中のcが0でなく、かつR11とR12のいずれか一方が水素原子であり、もう一方がメチル基である[1]〜[3]記載の化合物。
また、上記課題は、本発明の重合性組成物によって解決される。
[5] [1]〜[4]いずれかに記載の化合物を含む重合性組成物。
[6] 下記の一般式(10)または一般式(11)で表される化合物をさらに含む[5]記載の重合性組成物。
[前記一般式(10)中の、
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
[前記一般式(11)中の、
R13〜R16、A、kおよびlは前記一般式(1)と同様に定義される]
[5] [1]〜[4]いずれかに記載の化合物を含む重合性組成物。
[6] 下記の一般式(10)または一般式(11)で表される化合物をさらに含む[5]記載の重合性組成物。
R11〜R16、X11〜X14、A、P、a、b、c、d、m、i、j、k、およびlは、前記一般式(1)と同様に定義される]
R13〜R16、A、kおよびlは前記一般式(1)と同様に定義される]
本発明により、重合性の異なるグリシジル基と(メタ)アクリロイル基とを有し、高硬化性を示すと共に、エポキシ樹脂やラジカル重合性を示す(メタ)アクリレート樹脂の双方に対する相溶性が高い化合物を提供することができる。この化合物は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂を主成分とする液晶シール剤や封止材料、接着剤などをはじめとした各種工業用途の重合性組成物の原料として有用である。当該化合物を、例えば、液晶シール剤の原料として用いれば、高硬化性、高粘度安定性、および液晶汚染性が低く抑えられた液晶シール剤を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
[一般式(1)で表される化合物]
下記の一般式(1)で表される化合物は、分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を有する化合物である。
[一般式(1)で表される化合物]
下記の一般式(1)で表される化合物は、分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を有する化合物である。
R11〜R16はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、ただし、R13とR14の両方がメチル基であることはなく、かつR15とR16の両方がメチル基になることはなく;
X11およびX12はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基または下記の一般式(2)で表される基を表し;
X13およびX14はいずれか一方が炭素数1〜10のアルキレン基、他方が下記の一般式(3)で表される基を表し;
Aは下記の一般式(4)、(5)または(6)で表される基を表し;
Pはそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、またはニトロ基を表し;
a、bおよびcは0〜3の整数、dは1〜3の整数を表し、ここで、a+b+c+d+m=6であり、かつa、bおよびcが同時に0になることはなく;
mは0〜4の整数、iおよびjはそれぞれ独立して0または1の整数、kおよびlは0〜10の整数を表す。
前記一般式(1)中のX11およびX12は、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を示すが、好ましいアルキレン基の例には、メチレン基、エチレン基、メチルエチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、シクロペンチレン基、ヘキサメチレン基、シクロヘキシレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基が含まれる。中でも、炭素数2〜6のアルキレン基が好ましい。また、前記X11およびX12は、下記の一般式(2)で表される基がである。
前記一般式(2)中の、Y21およびY22として好ましい炭素数1〜10のアルキレン基の例には、メチレン基、エチレン基、メチルエチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、シクロペンチレン基、ヘキサメチレン基、シクロヘキシレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基が含まれる。中でも、Y21およびY22としては、炭素数2〜6のアルキレン基であることが好ましい。また、前記一般式(2)中のnは1〜10の整数を表すが、1〜6の整数であることがより好ましい。
前記一般式(1)中のX13およびX14は、いずれか一方が下記の一般式(3)で表される化合物を表す。また、一般式(3)中のY31およびY32は、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を表すが、好ましいアルキレン基の例には、メチレン基、エチレン基、メチルエチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、シクロペンチレン基、ヘキサメチレン基、シクロヘキシレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基が含まれる。中でも、Y31およびY32としては、炭素数2〜6のアルキレン基であることが好ましい。
前記一般式(3)中のY32は、前記一般式(1)中のアクリロイル基のOと結合する。
次に、前記一般式(1)で表される化合物中のAについて説明する。当該Aとして好ましい例には、下記の一般式(4)で表される基が含まれる。
R41およびR42はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表し、
Zは単結合、−C−(R43)(R44)−基、−O−基、−S−基、−SO2−基、または下記の一般式(4a)で表される基を表し、ここで、R43およびR44はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはフェニル基を表し、
rおよびsはそれぞれ独立して0〜4の整数を表す。
前記一般式(4)中の、R41およびR42として好ましい炭素数1〜4のアルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基が含まれる。また、炭素数1〜4のアルコキシ基として好ましい例には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基が含まれる。中でも、R41およびR42としては、水素原子、メチル基またはメトキシ基が好ましく、水素原子がより好ましい。
前記一般式(4)で表される化合物中のZは、単結合、−C−(R43)(R44)−基、−O−基、であることが好ましく、−C−(R43)(R44)−基、−O−基がより好ましい。
前記−C−(R43)(R44)−基中の、R43およびR44として好ましい炭素数1〜4のアルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基が含まれる。中でも、R43およびR44としては、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基が好ましく、水素原子、メチル基がより好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物において、Aが式(4)で表される基である場合、2つの芳香環におけるAに結合する酸素原子とZの結合位置として、それぞれ独立してパラ位、メタ位またはオルソ位の位置関係にある3つの態様が存在するが、好ましくは、パラ位またはオルソ位であり、より好ましくは、パラ位の位置関係にある構造が望ましい。
また、前記一般式(1)中のAは、下記の一般式(5)で表される基であってもよい。
前記一般式(5)中の、
R51、R52、R53およびR54はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表す。
R51、R52、R53およびR54はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表す。
前記一般式(5)中のR51〜R54として好ましい炭素数1〜4のアルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基が含まれる。また、炭素数1〜4のアルコキシ基の例には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基が含まれる。これらの有機基の中では、水素原子、メチル基またはメトキシ基であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物中のAが前記一般式(5)で表される基である場合、前記一般式(1)で表される化合物中の2個の酸素原子と当該基とが結合する位置は、互いにパラ、メタまたはオルトの関係にある3つの態様が存在するが、パラまたはメタ位であることが好ましく、メタ位で結合していることがより好ましい。
前記一般式(6)中のR61およびR62として好ましい炭素数1〜4のアルキル基の例には、炭素数1〜4のアルキル基としてメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基が含まれる。好ましくは、水素原子またはメチル基であり、より好ましくは水素原子である。
前記一般式(1)中の、Pはそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、またはニトロ基を表すが、上記炭素数1〜10のアルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、t−ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基が含まれる。また、上記炭素数1〜10のアルコキシ基の例には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基が含まれる。中でも、Pは、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基または炭素数1〜4のアルコキシ基であることが好ましく、水素原子、メチル基、メトキシ基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。
前記一般式(1)中の、a、b、c、dおよびmの組み合わせとしては、(a、b、c、d、m)=(1、0、0、1、4)、(0、1、0、1、4)、(0、0、1、1、4)、(1、1、0、1、3)、(2、0、0、1、3)、(0、2、0、1、3)が好ましく、(a、b、c、d、m)=(1、0、0、1、4)、(0、1、0、1、4)、(0、0、1、1、4)、(1、1、0、1、3)がより好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物中のAが前記一般式(6)で表される基の場合、ナフタレン環に結合する2個の酸素原子の結合位置としては、1,4位、1,5位、1,8位、2,6位または2,7位の態様が存在するが、1,5位、2,6位または2,7位であることが好ましく、2,6位または2,7位がより好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物中のkおよびlは、0〜10の整数を表すが、0または1〜3の整数であることが好ましく、0であることがより好ましい。
また、前記一般式(1)で表される化合物を、液晶シール剤を代表とする重合性組成物の原料として用いる場合、重合性組成物の高硬化性に加えて、耐水性を高くする観点から、前記化合物中のAは前記一般式(4)または式(5)で表される化合物であることが好ましく、前記一般式(4)で表される化合物がより好ましい。重合性組成物とは、少なくとも1種類以上の重合性を示す化合物を含む混合物を意味する。当該混合物を構成する重合性化合物は、単独で、あるいは複数種の化合物を組み合わせて用いることができる。
前記一般式(1)中の、(メタ)アクリロイル基を有する有機基であり、その有機基の数がcで表される有機基c、およびグリシジル基を有する有機基であり、その有機基の数がdで表される有機基dは、ベンゼン環のいずれの位置に導入されていてもよい。その中でも上述した置換基cおよび置換基dが隣接(ビシナル)していることが好ましい。このように(メタ)アクリロイル基を有する置換基とグリシジル基とが互いに隣接している化合物としては、下記の一般式(7)〜(9)で表される化合物が好ましい。
[一般式(1)で表される化合物の製造方法]
本発明の前記一般式(1)で表される分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を含有する化合物(「化合物1」と称することもある)は、次に示す方法で製造することができる。
本発明の前記一般式(1)で表される分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を含有する化合物(「化合物1」と称することもある)は、次に示す方法で製造することができる。
[スキーム1]
前記化合物1の代表的な合成方法としては、下記のスキーム1で示される合成反応が挙げられる。スキーム1は、上記一般式(12)で表される化合物と、一般式(11)で表される化合物との開環エステル化反応である。
前記化合物1の代表的な合成方法としては、下記のスキーム1で示される合成反応が挙げられる。スキーム1は、上記一般式(12)で表される化合物と、一般式(11)で表される化合物との開環エステル化反応である。
スキーム1の反応において、前記化合物1の製造に用いられる原料について説明する。
前記一般式(11)で表されるジグリシジル化合物(「化合物11」と称することもある)は、市販品として容易に入手できる。市販されている当該ジグリシジル化合物は、一般的に、ジヒドロキシ化合物またはジチオール化合物とエピハロヒドリンとを原料とし、これらの原料を公知のエポキシ化反応に従って合成することにより製造されている。当該エポキシ化反応は、工業原料として入手可能な既存のエポキシ化合物を工業的に製造する際に用いられている方法であればよく、特に限定されない。
前記一般式(12)で表されるカルボキシル基含有化合物(「化合物12」と称することもある)は、市販品として入手可能なものも一部あるが、後述するスキーム2〜スキーム4の各合成反応を複数利用することにより製造することもできる。
スキーム1の反応では、前記化合物12中のカルボキシル基1モルに対して、前記ジグリシジル化合物11の使用量を0.1〜10モルとすることが好ましく、0.5〜5モルとすることがより好ましく、0.8〜3モルとすることが特に好ましい。
スキーム1によって前記化合物1を製造する場合、前記化合物1にグリシジル基を残す必要がある観点から、前記化合物11および化合物12の使用量を上記の範囲内で好適に調整することが好ましい。化学量論に従うと、化合物12と化合物11とを等量で反応させればよい。
ただし、前記化合物11が有する2個のグリシジル基はいずれも反応性が同じであるため、スキーム1の反応では、前記化合物11の量が前記化合物12の量よりも少ないと、上記2個のグリシジル基が開環し、下記の一般式(10)で表される化合物(「化合物10」と称することもある)が副生成物として生成しやすくなる。当該化合物10は、前記化合物12の2分子が、化合物11に付加したものである。
スキーム1において、上記副生成物が生成すると、最終的には、化合物1のほかに副生成物および未反応の化合物11が混合した組成物しか得ることができないので、化合物1の収率が低下する可能性が高い。これに対して、上記のようにスキーム1で用いられる各原料の使用量を適宜調整すると、化合物1のみを高い精製率で製造することができる。ただし、副生成物は、化合物1の特性を低下させるおそれがないので、副生成物が化合物1を主成分とする液晶シール剤などの重合性組成物に含まれていても問題とならない。
スキーム1の反応は、無溶媒中、あるいはかかる反応に対して不活性な溶媒中で行なってもよい。スキーム1で好ましく用いられる溶媒の例には、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンまたはキシレンなどの炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸エチルまたは酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンまたはパークレンなどのハロゲン系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、スルホランなどの極性溶媒などが含まれる。これらの溶媒は、単独で、あるいは2種類以上を併用しても差し支えない。
スキーム1においては、必要に応じて反応の活性化に作用する触媒を使用することもできる。触媒の例には、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン化合物;トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの3級アミン類;トリメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩類;テトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイドなどの有機リン塩類;2-メチルイミダゾールなどのイミダゾール類;オクテン酸コバルトなどの有機金属化合物類などが含まれる。これらの触媒は、単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いてもよい。
前記触媒の使用量は、かかる反応の活性化に作用する十分な量であれば特に限定されないが、反応混合物の全質量に対して0.01〜10.0質量%とすることが好ましく、0.01〜5.0質量%がより好ましい。触媒の使用量を上記範囲内とすると、スキーム1の反応に際して充分な反応速度を得られるため好ましい。
スキーム1の反応条件について、先ず、反応温度は特に限定されないが、当該開環エステル化反応を促進させる観点から、0℃〜200℃の範囲であることが好ましく、0〜150℃がより好ましい。また、反応時間も特に限定されず、反応温度や使用する溶媒の種類やその組み合わせ、さらには原料の使用量などに応じて適宜設定すればよい。かかる反応を促進させる観点から、通常は、数分から数十時間とすることが好ましい。
さらに、スキーム1の反応では、公知の分析手段(例えば、液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、IRなど)によって反応率を確認しながら任意の反応率で反応を停止させることも可能である。また、前記化合物1に対しては、スキーム1の反応が終了した後、公知の操作、処理方法(例えば、中和、溶媒抽出、水洗、分液、溶媒留去など)で後処理してもよい。
上述のように、スキーム1で最終的に得られる前記化合物1を含む反応液は、前記化合物1のほかに、前記化合物10および化合物11が混ざり合った混合物である場合が多い。化合物1は、その用途によって、化合物1の原料として用いられる化合物11および副生成物である化合物10を含む組成物として使用できるが、前記化合物1を液晶シール剤のような電子材料用途の原料として利用する場合には、必要に応じて化合物1以外の化合物を分離し、精製することが好ましい。分離、精製する手段は特に限定されず、公知の方法(例えば、クロマトグラフィ、活性炭や各種吸着剤による処理など)を用いればよい。これにより、電子材料の原料として有用な高純度の化合物1を当該組成物から単離し、製造することができる。
次に、前記一般式(12)で表される化合物の製造方法であるスキーム2〜4について詳細に説明する。以下のスキーム2の反応では、一般式(1)におけるm=0、すなわち置換基Pが存在しない場合を例に説明する。
[スキーム2]
下記に示すとおりスキーム2の反応は、カルボキシル基を2つ以上有する下記の一般式(20)で表される化合物(「化合物20」と称することもある)とヒドロキシ基を有する下記の一般式(22)で表される化合物(「化合物22」で表される化合物)との脱水部分エステル化反応である。ここで、上記化合物22は、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体である。
下記に示すとおりスキーム2の反応は、カルボキシル基を2つ以上有する下記の一般式(20)で表される化合物(「化合物20」と称することもある)とヒドロキシ基を有する下記の一般式(22)で表される化合物(「化合物22」で表される化合物)との脱水部分エステル化反応である。ここで、上記化合物22は、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル酸誘導体である。
fは1〜5の整数を表し、
前記一般式(22)で表される化合物中のAcrはそれぞれ独立して下記の一般式(13)、(14)、または(15)で表される基を表す。
スキーム2の反応では、前記一般式(20)で表されるカルボキシル基含有化合物と前記一般式(22)で表されるヒドロキシ基含有化合物との量比は特に限定されない。ただし、最終目的物である前記一般式(21)で表される化合物(「化合物21」と称することもある)中にカルボキシル基を残す必要があるため、通常は、ヒドロキシ基の量をカルボキシル基の全量よりも少なくすることが好ましい。もし、ヒドロキシ基の量をカルボキシル基の全量よりも多くする場合は、最終目的物として化合物21を得るために、スキーム2における反応を所望の反応率の段階で停止する必要がある。
スキーム2の反応は脱水部分エステル化反応である。そのため、当該脱水部分エステル化反応を促進させる観点から、スキーム2では公知のエステル化触媒を用いることが好ましい。このようなエステル化触媒の例には、鉱酸(例えば、塩酸、硫酸);有機酸(例えば、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸);ルイス酸(例えば、三フッ化ホウ素、三塩化アルミニウム)などが含まれる。前記エステル化触媒の使用量は特に限定されない。ただし、スキーム2での脱水部分エステル化反応を促進させる観点から、通常、エステル化触媒の使用量は、反応前の原料混合物に対して0.001〜50質量%とすることが好ましく、0.01〜30質量%とすることがより好ましい。
また、スキーム2における脱水部分エステル化反応では、反応時に水が生成する。このとき、かかる反応を促進させるためには、反応混合物中から副生成物である水を取り除くことが好ましい。反応混合物中から水を取り除く方法は特に限定されないが、例えば、ベンゼンやトルエンのように水と沸点が略同等の溶媒を用いて、この溶媒と共に水を共沸させる方法や、モレキュラーシーブスなどの公知の脱水剤を用いる方法が挙げられる。
スキーム2の反応は、無溶媒中、あるいはかかる反応に対して不活性な溶媒中で行なってもよい。かかる溶媒の例には、n−ヘキサン、ベンゼンまたはトルエンなどの炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸エチルまたは酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンまたはパークレンなどのハロゲン系溶媒が含まれる。これらの溶媒は、単独で、あるいは2種類以上を併用してもよい。
スキーム2の反応条件について説明する。スキーム2の反応温度は特に限定されないが、短時間で効率よくかつ十分に前記脱水部分エステル化反応を促進させる観点から、50〜150℃の範囲であることが好ましく、70〜120℃がより好ましい。また、スキーム2の反応時間は、反応温度にも依存するが、通常は数分〜100時間であることが好ましく、0.5〜50時間であることがより好ましく、1〜20時間が特に好ましい。さらに、スキーム2では、公知の分析手段(例えば、液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、IRなど)によって反応率を確認しながら任意の反応率で反応を停止させてもよい。
[スキーム3]
下記に示すとおりスキーム3の反応は、酸ハライド基を2つ以上有する下記の一般式(25)で表される化合物(「化合物25」と称することもある)とヒドロキシ基を有する化合物22との部分エステル化反応、および反応混合物中に残存している酸ハライド基を加水分解させて最終目的物である化合物21を生成させる二段階反応である。
下記に示すとおりスキーム3の反応は、酸ハライド基を2つ以上有する下記の一般式(25)で表される化合物(「化合物25」と称することもある)とヒドロキシ基を有する化合物22との部分エステル化反応、および反応混合物中に残存している酸ハライド基を加水分解させて最終目的物である化合物21を生成させる二段階反応である。
前記一般式(25)および(26)で表される化合物中の、Lは塩素原子もしくは臭素原子を表し、
eは2〜6の整数を表し、
fは1〜5の整数を表し、
COLは酸ハライド基を表しており、この中でLはハロゲン(ClまたはBr)を表し、
前記一般式(22)で表される化合物中のAcrはそれぞれ独立して上記の一般式(13)、(14)、または(15)で表される基を表し、
COLはハライド基を示す。
スキーム3では、最終目的物である前記化合物21中にカルボキシル基を残す必要がある。そこで、スキーム3の一段階目の反応である部分エステル化反応では、化合物22中のヒドロキシ基の量を、酸ハライド基の全量よりも少なくすることが好ましい。ヒドロキシ基の量を酸ハライド基の全量よりも多くする場合は、所望とする反応率の段階で反応を停止させる必要がある。ただし、所望とする反応率で精確に反応を停止させることは困難であるから、予め、ヒドロキシ基およびカルボキシル基の量比を調節しておくことが好ましい。
スキーム3の反応は、無溶媒中で、あるいはかかる反応に対して不活性な溶媒中で行なってもよい。かかる溶媒の例には、n−ヘキサン、ベンゼンまたはトルエンなどの炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸エチルまたは酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンまたはパークレンなどのハロゲン系溶媒が含まれる。これらの溶媒は、単独で、あるいは2種類以上を併用してもよい。
スキーム3の反応条件について説明する。スキーム3では、全反応を通じて反応温度は特に限定されないが、反応を促進させる観点から、−78〜150℃の範囲であることが好ましく、−20〜100℃がより好ましく、0〜80℃が特に好ましい。また、反応時間は、反応温度などにも依存するが、通常は数分〜100時間であり、0.5〜50時間とすることが好ましく、1〜20時間がより好ましい。さらに、スキーム3では、公知の分析手段(例えば、液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、IRなど)により反応率を確認しながら、任意の反応率で反応を停止させることも可能である。
スキーム3の反応では、酸ハロゲン基とヒドロキシ基との反応により副生成物としてハロゲン化水素(例えば、塩化水素など)が生成する。ただし、このようなハロゲン化水素は、反応生成物の特性を低下させる必要があるので、反応混合物中からできる限り取り除くことが好ましい。ハロゲン化水素を取り除く方法は特に限定されず、公知の方法を用いればよいが、取り扱いが容易であるなどの観点から、脱ハロゲン化水素剤が有用である。
このような脱ハロゲン化水素剤の好ましい例には、トリエチルアミン、ピリジン、ピコリン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)などの有機塩基化合物;あるいは、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどの無機塩基化合物が含まれる。かかる脱ハロゲン化水素剤の使用量は特に限定されないが、反応混合物中に生成したハロゲン化水素を取り除くのに十分な量であることが好ましい。このような観点から、脱ハロゲン化水素剤の使用量は、ヒドロキシ基1モルに対して0.1〜10モルであることが好ましく、0.5〜5モルがより好ましく、1〜3モルが特に好ましい。
スキーム3において二段階目の反応である加水分解反応は、一段階目の部分エステル化反応終了時に得られる反応混合物中に水を加えることで実施される。当該水を加える方法は特に限定されず、水を一括で加えてもよいし、あるいは滴下してもよい。反応を徐々に進行させる観点からは、後者の滴下法が好ましい。また、前記加水分解反応における水の使用量は、反応混合物中に残存する酸ハライド基の量よりも多くすることが好ましいが、特に限定されない。反応混合物の加水分解反応を促進させる観点から、反応混合物中に残存する酸ハライド基1モルに対して1〜100モルであることが好ましく、5〜50モルがより好ましい。
スキーム3では、全反応を通じて反応温度は特に限定されないが、反応を促進させる観点から、通常、−78〜150℃の範囲であることが好ましく、−20〜100℃がより好ましく、0〜80℃が特に好ましい。これに対して、反応時間は、反応温度にも依存するが、通常、数分〜100時間であることが好ましく、0.5〜50時間がより好ましく、1〜20時間が特に好ましい。また、公知の分析手段(例えば、液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、IRなど)により反応率を確認することも可能である。
前記加水分解反応では、反応混合物中に残存する酸ハロゲン化物と添加する水との反応により副生成物としてハロゲン化水素(例えば、塩化水素など)が生成するが、ハロゲン化水素は反応生成物の特性を低下させるおそれがある。そのために、反応混合物中に生成したハロゲン化水素はできる限り取り除くことが好ましい。ハロゲン化水素を取り除く方法は特に限定されないが、作業性や入手が容易であるなどの観点から、脱ハロゲン化水素剤が好ましく用いられる。
脱ハロゲン化水素剤の好ましい例には、前述したものが含まれる。また、かかる脱ハロゲン化水素剤の使用量は特に限定されないが、反応混合物中に残存する酸ハライド基1モルに対して0.5〜10モルであることが好ましく、1〜5モルがより好ましい。
[スキーム4]
下記に示すとおりスキーム4の反応は、酸無水物基を有する下記の一般式(30)で表される化合物(「化合物30」と称することもある)とヒドロキシ基を有する一般式(22)で表される化合物との開環エステル化反応である。スキーム4の反応では、化合物30においてエステル化反応と共にカルボキシル基が生成するため、上記の一般式(12)で表される化合物の合成方法としては、もっとも好ましい反応形態である。
下記に示すとおりスキーム4の反応は、酸無水物基を有する下記の一般式(30)で表される化合物(「化合物30」と称することもある)とヒドロキシ基を有する一般式(22)で表される化合物との開環エステル化反応である。スキーム4の反応では、化合物30においてエステル化反応と共にカルボキシル基が生成するため、上記の一般式(12)で表される化合物の合成方法としては、もっとも好ましい反応形態である。
スキーム4の反応では、最終目的物である前記一般式(31)で表される化合物中(「化合物31」と称することもある)にカルボキシル基を残す必要がある。そこで、酸無水物基とヒドロキシ基との量比は特に限定されないが、ヒドロキシ基の量を、酸無水物基1モルに対して0.1〜10モルとすることが好ましく、0.5〜5モルがより好ましく、0.8〜3モルが特に好ましい。
スキーム4の反応は、無溶媒中で、あるいは溶媒中で行なってもよい。かかる溶媒としては反応に不活性な溶媒であれば特に限定されない。このような溶媒の例には、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンまたはキシレンなどの炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸エチルまたは酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンまたはパークレンなどのハロゲン系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、スルホランなどの極性溶媒などが含まれる。これらの溶媒は、単独で、あるいは2種類以上を併用してもよい。
また、スキーム4の反応では、必要に応じてかかる反応を促進させる作用を示す触媒を使用してもよい。このような触媒の例には、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン化合物;トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの3級アミン類化合物;トリメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩類化合物;テトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイドなどの有機リン塩類化合物;2-メチルイミダゾールなどのイミダゾール類化合物;オクテン酸コバルトなどの有機金属化合物が含まれる。当該触媒の使用量は、反応混合物の全質量に対して、通常、0.01〜10.0質量%であることが好ましく、0.01〜5.0質量%がより好ましい。触媒の使用量が上記範囲内であると、反応に際して充分な反応速度を得られるため好ましい。
スキーム4の反応条件について説明する。スキーム4の反応温度は特に限定されないが、かかる反応を促進させる観点から、通常は0〜200℃の範囲であることが好ましく、0〜150℃がより好ましい。また、スキーム4の反応時間は反応温度などの条件により左右されるが、通常は数分から数十時間とすればよい。さらに、スキーム4では、公知の分析手段(例えば、液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、IRなど)によって反応率を確認しながら、任意の反応率で反応を停止させることも可能である。
スキーム2〜4において、原料として用いられ、前記一般式(22)で表されるヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸誘導体は、その多くが工業的に入手可能である。この中で、化合物22として有用である前記一般式(15)で表される化合物、すなわちアクリロイル基および/またはメタクリロイル基含有化合物(「(メタ)アクリロイル誘導体」と称することもある)は、下記のスキーム5で示される合成反応によって容易に製造することができる。
[スキーム5]
下記に示すとおりスキーム5の反応は、グリシジルエーテル基を有する前記一般式(40)で表される化合物と、アルコール基を有する前記一般式(41)で表される化合物との開環エステル化反応により、ヒドロキシ基を有する前記一般式(15a)で表される(メタ)アクリロイル誘導体を合成する反応である。
下記に示すとおりスキーム5の反応は、グリシジルエーテル基を有する前記一般式(40)で表される化合物と、アルコール基を有する前記一般式(41)で表される化合物との開環エステル化反応により、ヒドロキシ基を有する前記一般式(15a)で表される(メタ)アクリロイル誘導体を合成する反応である。
スキーム5の開環エステル化反応は、無溶媒中で、またはかかる反応に対して不活性な溶媒中で行なってもよい。このような溶媒の例には、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンまたはキシレンなどの炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどのエステル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンまたはパークレンなどのハロゲン系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、およびスルホランなどの極性溶媒が含まれる。これらの溶媒は、単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いてもよい。
前記開環エステル化反応では、必要に応じてかかる反応の活性化に作用する触媒を用いてもよい。このような触媒の例には、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン化合物;トリエチルアミントリエタノールアミンなどの3級アミン類化合物;トリメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩類化合物;テトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイドなどの有機リン塩類化合物;2-メチルイミダゾールなどのイミダゾール類化合物;オクテン酸コバルトなどの有機金属化合物が含まれる。これらの触媒は、単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いてもよい。
前記触媒の使用量は、反応に際して十分な反応速度を得る観点から、スキーム5における反応混合物の全質量に対して0.01〜10.0質量%とすることが好ましく、0.01〜5.0質量%とすることがより好ましい。本発明では、複数種の溶媒を用いる場合、それらの総使用量を前記触媒の使用量とみなす。
スキーム5の反応条件について、前記開環エステル化反応にかかる反応温度は特に限定されず、かかる反応を進行させるために十分な温度であればよい。前記反応温度は、0〜200℃の範囲で略一定とすることが好ましく、0〜150℃とすることがより好ましい。また、前記開環エステル化反応にかかる反応時間は、反応温度や原料として用いられる前記化合物40、および化合物41の使用量、あるいは溶媒や触媒などの種類や組み合わせ、使用量などに応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。かかる反応を十分に進行させる観点から、通常は数分〜数10時間とすることが好ましい。
また、スキーム5では、公知の分析手段によって反応率を確認しながら、任意の反応率で反応を進行させ、または停止させてもよい。このような分析手段の例には、液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、およびIR分析装置が含まれる。
次に、前記一般式(12)で表される化合物を製造する際に原料として用いられる化合物が、前記一般式(50)で表されるようにベンゼン環に2つ以上の(酸ハライド基や酸無水物基のように前駆体を含む)カルボキシル基が結合した構造を有する化合物である場合、当該化合物の製造方法について、スキーム6に示し説明する。
[スキーム6]
当該製造方法として下記に示すスキーム6は、下記の一般式(50)で表されるトリメリット酸クロリドの酸クロリド基をエステル化した後、酸無水基を開環エステル化することにより前記一般式(12)で表される化合物を製造する。
当該製造方法として下記に示すスキーム6は、下記の一般式(50)で表されるトリメリット酸クロリドの酸クロリド基をエステル化した後、酸無水基を開環エステル化することにより前記一般式(12)で表される化合物を製造する。
スキーム6に示されるように非対称である化合物を製造する場合には、化合物22とエステル化反応する位置によって異性体が生成することがある。スキーム6における異性体とは、前記一般式(52a)で表される化合物と前記一般式(52b)で表される化合物とを意味する。ただし、最終的に得られる反応混合物中から当該異性体を分離する必要はなく、異性体を含んだままの反応混合物を、化合物12の原料として上述したスキーム1の反応に使用してもよい。無論、反応混合物中から、異性体を分離してもよい。
スキーム6における反応は、グリシジルエーテル基有するスキーム6中の化合物とカルボキシル基を有するスキーム2中の化合物との開環エステル化によるヒドロキシ基を有する(メタ)アクリロイル誘導体の合成反応である。
スキーム6の反応は、無溶媒中で、あるいは溶媒中で行なってもよい。このような溶媒は、かかる反応に対して不活性な溶媒であればよく、特に限定されない。溶媒の例には、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンまたはキシレンなどの炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸エチルまたは酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサンなどのエーテル系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタンまたはパークレンなどのハロゲン系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、スルホランなどの極性溶媒が含まれる。これらの溶媒は、単独で、あるいは2種類以上を併用してもよい。
スキーム6の反応では、必要に応じてかかる反応を促進させる作用を示す触媒を使用することもできる。このような触媒の例には、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン化合物;トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの3級アミン類化合物;トリメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩類化合物;テトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイドなどの有機リン塩類化合物、2-メチルイミダゾールなどのイミダゾール類化合物;オクテン酸コバルトなどの有機金属化合物が含まれる。触媒の使用量は、スキーム6の反応前における反応混合物の全量に対して、通常、0.01〜10.0質量%であることが好ましく、0.01〜5.0質量%がより好ましい。触媒の使用量が上記範囲内であれば、かかる反応に際して充分な反応速度を得られるため好ましい。
スキーム6における反応温度は特に限定されないが、かかる反応を促進させる観点から、通常、0〜200℃の範囲であることが好ましく、0〜150℃がより好ましい。また、反応時間は、反応温度などの条件によって左右されるが、通常は数分から数十時間であればよい。さらに、スキーム6では、公知の分析手段(例えば、液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、IRなど)によって反応率を確認しながら、任意の反応率で反応を停止させることも可能である。
また、上述したスキーム1〜6では、(メタ)アクロイル基の重合反応が過度に進むことを抑制するために、重合禁止剤を使用することが好ましい。このような重合禁止剤の例には、ヒドロキノン、メチルハイドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン、p−t−ブチルカテコール、p−ベンゾキノン、ナフトキノンが含まれるが、特に限定されない。
次に、本発明の前記一般式(1)で表される化合物の具体例を示す。ここで、各式中の、kおよびlは0〜10の整数、nは1〜10の整数を表す。
[重合性組成物]
本発明の前記一般式(1)で表される化合物は、高性能・高機能性樹脂として広汎な用途に利用されているエポキシ樹脂、およびラジカル重合性を示すアクリル樹脂に対する相溶性が高い。そのため、本発明の前記一般式(1)で表される化合物は、接着剤や電気絶縁材料などの様々な工業材料の原料として有用である。このような工業材料として利用される重合性組成物の例には、液晶シール剤、紙に耐水性を付与する目的で使用されるサイズ剤、自動車用や電気・電子機器用途の接着剤、その他シール剤が含まれる。
本発明の前記一般式(1)で表される化合物は、高性能・高機能性樹脂として広汎な用途に利用されているエポキシ樹脂、およびラジカル重合性を示すアクリル樹脂に対する相溶性が高い。そのため、本発明の前記一般式(1)で表される化合物は、接着剤や電気絶縁材料などの様々な工業材料の原料として有用である。このような工業材料として利用される重合性組成物の例には、液晶シール剤、紙に耐水性を付与する目的で使用されるサイズ剤、自動車用や電気・電子機器用途の接着剤、その他シール剤が含まれる。
前記一般式(1)で表される化合物は、単独で、あるいは、前記一般式(1)で表される化合物であるが、互いに組成が異なる2種類以上の化合物を、組み合わせて使用してもよい。このように、当該化合物を適宜選択して使用することにより、必要に応じて様々な特性を有する重合性組成物を設計することができる。
前記一般式(1)で表される化合物を原料として重合性組成物を調製する場合、当該化合物の使用量は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂本来の特性を保持しつつ、当該化合物に起因する新たな特性を樹脂組成物に発現させる観点から、樹脂組成物100質量部に対して、5〜90質量部であることが好ましく、20〜60質量部がより好ましい。ただし、当該化合物の使用量は特に限定されず、併用するエポキシ樹脂のエポキシ当量などに応じて適宜決定すればよい。
本発明の前記一般式(1)で表される化合物は、(メタ)アクリロイル基とグリシジル基という2種類の重合性有機基を有するから、異なる重合反応を起こしうる。そのため、当該化合物をエポキシ樹脂やアクリル樹脂を主成分とする組成物と併用して重合性組成物を調製した場合、当該化合物は前記各樹脂に対して高い相溶性を示すので、均質な液晶シール剤を得ることができる。当該液晶シール剤を液晶表示パネルの製造、特に液晶滴下工法に適用した場合には、短時間のうちに未硬化部分がほとんど存在しない硬化物が得られるから、液晶の汚染が抑制され得ると共に、液晶表示パネルを構成する基板と前記硬化物との接着強度が高く良好となる。また、本発明の液晶シール剤は、室温付近での粘度安定性が高く良好となる。そのため、従来は液晶シール剤の粘度上昇に伴って塗布時に線幅が細くなることやディスペンサに液晶シール剤を入れ替える回数が増加するなどして問題視されていた歩留まりの低下が解消できる。
[液晶シール剤]
前記重合性組成物の一例として、本発明の前記一般式(1)で表される化合物を原料として用いた液晶シール剤について具体的に説明する。当該液晶シール剤の原料として(a)本発明の前記一般式(1)で表される化合物と併用され得る成分の例には、(b)熱潜在性エポキシ硬化剤、(c)エポキシ樹脂、(d)アクリル酸エステルモノマー及び/又はメタクリル酸エステルモノマー及びそれらのオリゴマー、(e)光ラジカル重合開始剤、(f)フィラが含まれる。また、必要に応じて、これらの成分とともに、シランカップリング剤などの添加剤を含ませてもよい。以下、各成分の詳細を説明する。
前記重合性組成物の一例として、本発明の前記一般式(1)で表される化合物を原料として用いた液晶シール剤について具体的に説明する。当該液晶シール剤の原料として(a)本発明の前記一般式(1)で表される化合物と併用され得る成分の例には、(b)熱潜在性エポキシ硬化剤、(c)エポキシ樹脂、(d)アクリル酸エステルモノマー及び/又はメタクリル酸エステルモノマー及びそれらのオリゴマー、(e)光ラジカル重合開始剤、(f)フィラが含まれる。また、必要に応じて、これらの成分とともに、シランカップリング剤などの添加剤を含ませてもよい。以下、各成分の詳細を説明する。
(b)熱潜在性エポキシ硬化剤
本発明の熱潜在性エポキシ硬化剤とは、エポキシ樹脂などの主剤と混合されていても、かかる樹脂を通常保存する状態(室温、可視光線下など)ではエポキシ基などの官能基と反応しないが、熱や光によって官能基に対して反応活性を呈する硬化剤を意味する。
本発明の熱潜在性エポキシ硬化剤とは、エポキシ樹脂などの主剤と混合されていても、かかる樹脂を通常保存する状態(室温、可視光線下など)ではエポキシ基などの官能基と反応しないが、熱や光によって官能基に対して反応活性を呈する硬化剤を意味する。
このような熱潜在性エポキシ硬化剤を液晶シール剤の原料として用いると、室温下での液晶シール剤の適正粘度が保たれる。そのため、かかる液晶シール剤は、室温下での粘度安定性が高く良好に保たれるから、液晶シール剤をスクリーン印刷機やディスペンサに充填し、基板上にシールパターンを形成する場合、長時間にわたって安定して液晶シール剤を用いることができる。このように液晶シール剤の可使時間が長くなると、液晶表示パネルの製造時における生産性が向上するので好ましい。
また、上記のような熱潜在性硬化剤を含む本発明の液晶シール剤は、一液タイプとして有用である。一液タイプの液晶シール剤とは、エポキシ樹脂などの主成分と熱潜在性硬化剤のような硬化促進成分とが使用する前の段階であらかじめ均一に混合されており、保存安定性に優れる液晶シール剤をいう。保存安定性に優れるとは、液晶シール剤を室温以下で保存しても硬化反応がほとんど進行しないことを意味する。具体的には、液晶シール剤を25℃で5日間保存したときの粘度の増加率が、保存前の液晶シール剤の粘度の2倍以下であることが好ましい。
本発明では、熱潜在性エポキシ硬化剤として公知の化合物が使用できるが、室温下での液晶シール剤の適正粘度を保ち、一液タイプの液晶シール剤を提供し得る観点から、アミン系熱潜在性エポキシ硬化剤が好ましく用いられる。アミン系熱潜在性エポキシ硬化剤の例には、有機酸ジヒドラジド化合物、イミダゾールおよびその誘導体、ジシアンジアミド、芳香族アミンが含まれる。これらは、単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いても良い。
液晶シール剤の粘度安定性および、官能基に対する反応性の高さを発現させる観点から、熱潜在性エポキシ硬化剤の使用量は、液晶シール剤100質量部に対して、1〜25質量部であることが好ましく、5〜15質量部がより好ましい。このような液晶シール剤は、粘度安定性や反応性が高いので、かかる液晶シール剤の硬化物中には未硬化部分が極めて少ない。そのために、液晶の汚染が抑制されるとともに、液晶表示パネルを構成する基板と前記硬化物との接着強度が高くなるので、液晶表示パネルの表示性も高く良好である。
(c)エポキシ樹脂
本発明のエポキシ樹脂とは、分子内にエポキシ基を1つ以上有する化合物を意味する。本発明で用いられるエポキシ樹脂の好ましい例には、芳香族多価グリシジルエーテル化合物、ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物、グリシジルエーテル化合物が含まれる。
本発明のエポキシ樹脂とは、分子内にエポキシ基を1つ以上有する化合物を意味する。本発明で用いられるエポキシ樹脂の好ましい例には、芳香族多価グリシジルエーテル化合物、ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物、グリシジルエーテル化合物が含まれる。
前記芳香族多価グリシジルエーテル化合物の好ましい例には、芳香族ジオール化合物およびそれらを各種グリコールで変性したジオール化合物とエピクロルヒドリンとの反応で得られる化合物が含まれる。前記芳香族ジオール化合物の例には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂が含まれる。また、前記グリコールの例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、アルキレングリコールが含まれる。
前記ノボラック樹脂の好ましい例には、フェノールまたはクレゾールとホルムアルデヒドとから誘導された化合物が含まれる。前記ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物の例には、ポリアルケニルフェノールやそのコポリマーなどで代表されるポリフェノール類化合物とエピクロルヒドリンとの反応で得られた化合物が含まれる。また、前記グリシジルエーテル化合物の例には、キシリレンフェノール樹脂が含まれる。
エポキシ樹脂の使用量は、液晶シール剤100質量部に対して1〜40質量部とすることが好ましく、5〜30質量部とすることがより好ましい。このような液晶シール剤は、耐熱性が良好である。ただし、かかる配合量が5質量部未満であると硬化速度が遅くなり、50質量部を超えると液晶シール剤の耐熱性が低下する場合がある。
(d)アクリル化合物
本発明のアクリル化合物とは、分子内に1個以上のアクリル基を有する化合物を意味し、メタクリル樹脂のような(メタ)アクリル樹脂も含まれる。このようなアクリル化合物である(d)成分として好ましい例には、アクリル酸エステルモノマーおよび/またはメタクリル酸エステルモノマー、またはこれらのオリゴマーが含まれるが特に限定されず、公知の化合物が含まれる。このようなアクリル化合物を含ませた液晶シール剤は耐水性が極めて良好となるから、液晶表示パネルに適用させると、かかる液晶シール剤の硬化物と液晶表示パネルを構成する基板との接着強度が極めて高く、かつ耐湿信頼性に優れた高品質の液晶表示パネルが得られる。
本発明のアクリル化合物とは、分子内に1個以上のアクリル基を有する化合物を意味し、メタクリル樹脂のような(メタ)アクリル樹脂も含まれる。このようなアクリル化合物である(d)成分として好ましい例には、アクリル酸エステルモノマーおよび/またはメタクリル酸エステルモノマー、またはこれらのオリゴマーが含まれるが特に限定されず、公知の化合物が含まれる。このようなアクリル化合物を含ませた液晶シール剤は耐水性が極めて良好となるから、液晶表示パネルに適用させると、かかる液晶シール剤の硬化物と液晶表示パネルを構成する基板との接着強度が極めて高く、かつ耐湿信頼性に優れた高品質の液晶表示パネルが得られる。
本発明の(d)成分であるアクリル化合物の好ましい例には、ポリエチレングリコールなどのジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジアクリレートおよび/またはジメタクリレート;ジオールのジアクリレートおよび/またはジメタクリレートが含まれる。
また、アクリル化合物(d)成分の好ましい例には、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールエタン型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂中に含まれるエポキシ基を(メタ)アクリレル化させた(メタ)アクリレート変性エポキシ樹脂も含まれる。ここで、(メタ)アクリレート変性エポキシ樹脂とは、分子内に(メタ)アクリル基とエポキシ基とを併せ持つ化合物を意味する。
(e)光ラジカル重合開始剤
本発明の光ラジカル重合開始剤とは、光によるエネルギーを吸収してラジカルを発生させる化合物を意味する。光ラジカル重合開始剤の例には、ベンゾイン類化合物、アセトフェノン類化合物、ベンゾフェノン類化合物、チオキサトン類化合物、α−アシロキシムエステル類化合物、フェニルグリオキシレート類化合物、ベンジル類化合物、アゾ類化合物、ジフェニルスルフィド類化合物、アシルホスフィンオキシド類化合物、有機色素類化合物、鉄−フタロシアニン類化合物、ベンゾインエーテル類化合物、アントラキノン類化合物が含まれるが特に限定されない。
本発明の光ラジカル重合開始剤とは、光によるエネルギーを吸収してラジカルを発生させる化合物を意味する。光ラジカル重合開始剤の例には、ベンゾイン類化合物、アセトフェノン類化合物、ベンゾフェノン類化合物、チオキサトン類化合物、α−アシロキシムエステル類化合物、フェニルグリオキシレート類化合物、ベンジル類化合物、アゾ類化合物、ジフェニルスルフィド類化合物、アシルホスフィンオキシド類化合物、有機色素類化合物、鉄−フタロシアニン類化合物、ベンゾインエーテル類化合物、アントラキノン類化合物が含まれるが特に限定されない。
このような光ラジカル重合開始剤を原料として調製された液晶シール剤は、光照射による硬化が可能となるので、液晶滴下方式に用いた場合、アフターキュアなどの硬化処理が不要であり、かつ液層シール剤の硬化時間が短縮されるから生産性の向上が実現されうる。
液晶シール剤の光硬化性を高める観点から、光ラジカル重合開始剤の使用量は、液晶シール剤100質量部に対して、0.01〜5質量部であることが好ましい。光によって液晶シール剤を硬化させない場合には、前記光ラジカル重合開始剤を用いなくてもよい。
(f)フィラ
本発明のフィラとは、液晶シール剤の粘度制御や液晶シール剤を硬化させた硬化物の強度向上、または線膨張性を抑えることによって液晶シール剤の接着信頼性を向上させるなどの目的で用いられる充填剤をいう。
本発明のフィラとは、液晶シール剤の粘度制御や液晶シール剤を硬化させた硬化物の強度向上、または線膨張性を抑えることによって液晶シール剤の接着信頼性を向上させるなどの目的で用いられる充填剤をいう。
本発明で好ましく用いることができるフィラは、特に限定されず、電子材料分野で通常的に使用され得る公知のものが含まれる。フィラの例には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛、二酸化珪素、チタン酸カリウム、カオリン、タルク、アスベスト粉、石英粉、雲母、ガラス繊維、タルク、ガラスビーズ、セリサイト活性白土、ベントナイト、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの無機フィラが含まれる。
本発明のフィラとしては、液晶シール剤の特性を損なわない範囲であれば、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、これらを構成するモノマと他のモノマとを共重合させて得た共重合体、ポリエステル微粒子、ポリウレタン微粒子、ゴム微粒子などの公知の有機フィラを用いてもよい。
中でも、線膨張率、形状保持性を向上させるという観点からは無機フィラが好ましい。このような無機フィラの中では、UV透過性が高いことなどの理由から、二酸化ケイ素、タルクがより好ましい。また、無機または有機に係らず、本発明の液晶シール剤に用いられるフィラは、エポキシ樹脂やシランカップリング剤などでグラフト変性されたものでもよい。
フィラの形状は、特に限定されず、球状、板状、針状などの定形物、または非定形物のいずれでもよい。また、フィラの最大粒径は、好ましくは6μm以下であり、さらに好ましくは2μm以下である。フィラの粒径は、レーザ回折法によって測定され得る。このような粒径のフィラを含む液晶シール剤を液晶表示パネルの製造方法に用いれば、セルギャップの寸法安定性が非常に良好な液晶セルが形成され得る。
フィラの配合量は、フィラを除く液晶シール剤100質量部に対して2〜40質量部とすることが好ましく、5〜30質量部とすることがより好ましい。このようにフィラの配合量が調整された液晶シール剤は、基板に対する塗布性が良好である。
(g)その他の添加剤
本発明の液晶シール剤には、必要に応じて添加剤を含ませてもよい。本発明で好ましく用いられる添加剤の例には、熱ラジカル重合開始剤、シランカップリング剤などのカップリング剤、イオントラップ剤、イオン交換剤、レベリング剤、顔料、染料、可塑剤、消泡剤が含まれる。これらの添加剤は、用途に応じて単独で、または複数種を組み合わせて用いてもよい。また、液晶セルのギャップを確保するために、スペーサーなどを含ませてもよい。スペーサーは、液晶シール剤に含ませてもよいし、予め液晶表示パネルを構成する基板に塗布して用いてもよい。
本発明の液晶シール剤には、必要に応じて添加剤を含ませてもよい。本発明で好ましく用いられる添加剤の例には、熱ラジカル重合開始剤、シランカップリング剤などのカップリング剤、イオントラップ剤、イオン交換剤、レベリング剤、顔料、染料、可塑剤、消泡剤が含まれる。これらの添加剤は、用途に応じて単独で、または複数種を組み合わせて用いてもよい。また、液晶セルのギャップを確保するために、スペーサーなどを含ませてもよい。スペーサーは、液晶シール剤に含ませてもよいし、予め液晶表示パネルを構成する基板に塗布して用いてもよい。
本発明の液晶シール剤を調製する方法は特に限定されず、公知の技術を用いることができる。また、液晶シール剤の各成分を混合する手段の例には、双腕式攪拌機、ロール混練機、2軸押出機、ボールミル混練機、遊星式撹拌機が含まれるが、特に限定されず、公知の混錬機械を用いればよい。いずれかの方法により好適に混合された液晶シール剤は、フィルタでろ過され、不純物が取り除かれる。そして、真空脱泡処理が施されてからガラス瓶やポリ容器に密封充填され、必要に応じて貯蔵、輸送される。
[液晶表示パネルの製造方法]
本発明の液晶シール剤は、液晶注入工法および液晶滴下工法のいずれにも適用可能である。中でも、液晶表示パネルの製造時における生産性の向上を実現しうる観点から、本発明の液晶シール剤は液晶滴下工法に適用することが好ましい。液晶注入工法あるいは液晶滴下工法に関わらず、本発明の液晶シール剤を用いて液晶表示パネルを製造する方法は特に限定されない。
本発明の液晶シール剤は、液晶注入工法および液晶滴下工法のいずれにも適用可能である。中でも、液晶表示パネルの製造時における生産性の向上を実現しうる観点から、本発明の液晶シール剤は液晶滴下工法に適用することが好ましい。液晶注入工法あるいは液晶滴下工法に関わらず、本発明の液晶シール剤を用いて液晶表示パネルを製造する方法は特に限定されない。
上記のうち、液晶表示パネルの製造方法として公知である主な液晶注入工法は、先ず、液晶表示パネルを構成するガラス基板上に液晶シール剤を塗布した後、プレキュア処理を行うことにより液晶シール剤を仮硬化させ;前記ガラス基板と対向するようにもう一方のガラス基板を貼り合わせてから、ガラス基板同士を加熱圧締し;2枚のガラス基板の間に形成された注入口を有する空の液晶セル内に真空中で液晶を注入し;前記注入口を封止シール剤などにより封孔することによって液晶表示パネルを製造する方法である。
また、液晶滴下工法としては下記の方法が挙げられる。液晶滴下工法は、先ず、液晶シール剤によって画素配列領域が包囲されるように形成された枠状の表示領域を有する1枚以上の基板を準備し;未硬化状態の前記表示領域内、またはもう一方の基板の上に液晶を滴下そ;前記液晶が滴下された基板と、もう一方の基板とを重ね合わせた後;前記2枚の基板に挟まれた液晶シール剤に光および熱、あるいは光または熱のいずれか一方を与えることにより液晶シール剤を硬化させて液晶表示パネルを製造する方法である。
液晶表示パネルの製造方法に関わらず、前記一般式(1)で表される化合物を含む本発明の液晶シール剤は、潜在硬化性を有し、かつ室温下で適正粘度が保たれるから、一液タイプとして有用である。また、光を与えて液晶シール剤を硬化させる場合でも、遮光エリアでの反応性が高く、短時間のうちに隅々まで硬化が進行するという特徴を有する。そのため、当該液晶シール剤の硬化物中に残る未硬化部分は極めて少ないので、液晶の汚染が抑制されるとともに、液晶表示パネルを構成する基板と前記硬化物との接着強度が高く保たれた液晶表示パネルを得ることができる。
以下に、本発明の実施例および比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明はここに示す形態に限定されない。また、各実施例および比較例中の「%」、「部」は、それぞれ「質量%」、「質量部」を意味する。
各実施例および比較例では、下記の方法で合成した前記一般式(1)で表される化合物および、その他の原料を用いて液晶シール剤を調製し、調製した液晶シール剤の特性、および当該液晶シール剤を用いて製造した液晶表示パネルの接着強度、表示性を評価した。次に、液晶シール剤の調製に用いた原料について説明する。
(a)一般式(1)で表される化合物
下記の実施例1〜18の方法により前記一般式(1)で表される化合物を製造した。
下記の実施例1〜18の方法により前記一般式(1)で表される化合物を製造した。
[実施例1:前記式(1−225)で表される化合物]
先ず、攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた1000mlの四つ口フラスコに、無水フタル酸74g(0.5mol)、グリセロールアクリレートメタクリレート107g(0.5mol)、触媒としてトリエチルアミン0.5g、重合禁止剤としてフェノチアジン0.5gを混合し、80℃に加温して1時間反応させてから、さらに130℃に加温して2時間反応させた。反応後、反応液を酢酸エチル1000gで希釈し、超純水による水洗を5回繰り返した後に濃縮し、グリセロールアクリレートメタクリレート変性フタル酸158gを得た。
先ず、攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた1000mlの四つ口フラスコに、無水フタル酸74g(0.5mol)、グリセロールアクリレートメタクリレート107g(0.5mol)、触媒としてトリエチルアミン0.5g、重合禁止剤としてフェノチアジン0.5gを混合し、80℃に加温して1時間反応させてから、さらに130℃に加温して2時間反応させた。反応後、反応液を酢酸エチル1000gで希釈し、超純水による水洗を5回繰り返した後に濃縮し、グリセロールアクリレートメタクリレート変性フタル酸158gを得た。
次に、攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた500mlの四つ口フラスコに、得られたグリセロールアクリレートメタクリレート変性フタル酸158gと、4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルを156g(0.5mol)と、触媒としてトリエタノールアミン5gと、重合を停止させる重合調整剤としてヒドロキノン1gとを入れて混合した後、80℃に加温して2時間反応させた。反応液の酸価が2mgKOH/g以下になったことを確認した後、反応液を酢酸エチル1000gで希釈し、超純水による水洗を5回繰り返してから濃縮することにより反応生成物320gを得た。得られた反応生成物をシリカゲルでカラム分離し、前記式(1−225)で表される化合物A150gを得た。化合物A1をHPLC、NMR分析した結果、純度が80%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA1という。化合物A1の1H−NMRチャートを図1に示す。
上記のHPLC分析による化合物の純度は、純度測定の対象となる化合物をHPLC分析した際に得られるピーク面積から算出される。すなわち、測定対象物をHPLC分析し、対象成分のピーク面積をa1、副生物のピーク面積をa2、その他の溶媒以外の不純物ピークをa3としたときに、{a1/(a1+a2+a3)}×100で算出される値をいう。算出された値が100%に近づいて大きいほど、化合物の純度は高いとみなすことができる。
[実施例2:前記式(1−393)で表される化合物と前記式(1−409)で表される化合物との混合物]
先ず、攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた1000mlの四つ口フラスコに、4−{2-(メタクリロイルオキシ)エトキシカルボニル}−無水フタル酸152g(0.5mol)と、2−ヒドロキシブチルアクリレート72g(0.5mol)と、触媒としてトリエチルアミン0.5gと、重合を抑制させる重合調整剤としてフェノチアジン0.5gとを入れて混合し、80℃に加温して1時間反応させてから、さらに130℃に加温して2時間反応させた。反応後、反応液を酢酸エチル1000gで希釈し、超純水による水洗を5回繰り返して、濃縮することにより反応生成物190gを得た。
先ず、攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた1000mlの四つ口フラスコに、4−{2-(メタクリロイルオキシ)エトキシカルボニル}−無水フタル酸152g(0.5mol)と、2−ヒドロキシブチルアクリレート72g(0.5mol)と、触媒としてトリエチルアミン0.5gと、重合を抑制させる重合調整剤としてフェノチアジン0.5gとを入れて混合し、80℃に加温して1時間反応させてから、さらに130℃に加温して2時間反応させた。反応後、反応液を酢酸エチル1000gで希釈し、超純水による水洗を5回繰り返して、濃縮することにより反応生成物190gを得た。
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた500mlの四つ口フラスコに、得られた反応生成物190gと、4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルを156g(0.5mol)と、触媒としてトリエタノールアミン5gと、重合を停止させる重合調整剤としてヒドロキノン1gとを入れて混合した後、80℃に加温して2時間反応させた。反応液の酸価が2mgKOH/g以下になったことを確認した後、反応液を酢酸エチル1000gで希釈し、超純水による水洗を5回繰り返してから濃縮することにより反応生成物361gを得た。得られた反応生成物をシリカゲルでカラム分離し、前記一般式(1−393)で表される化合物と前記式(1−409)で表される化合物との混合物である組成物A2を118g得た。得られた組成物A2をHPLC、NMR分析した結果、純度が95%であり、目的の構造を有する化合物で構成されていることを確認した。本例で合成した化合物をA2という。組成物A2の1H−NMRチャートを図2に示す。
[実施例3:前記式(1−83)で表される化合物]
実施例3では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−83)で表される化合物A3を75g合成した。得られた化合物A3をHPLC、NMR分析した結果、純度が98%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA3という。化合物A3の1H−NMRチャートを図3に示す。
実施例3では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−83)で表される化合物A3を75g合成した。得られた化合物A3をHPLC、NMR分析した結果、純度が98%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA3という。化合物A3の1H−NMRチャートを図3に示す。
[実施例4:前記式(1−3)で表される化合物]
実施例4では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、4−ヒドロキシブチルアクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−3)で表される化合物A4を40g合成した。得られた化合物A4をHPLC、NMR分析した結果、純度が93%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA4という。化合物A4の1H−NMRチャートを図4に示す。
実施例4では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、4−ヒドロキシブチルアクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−3)で表される化合物A4を40g合成した。得られた化合物A4をHPLC、NMR分析した結果、純度が93%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA4という。化合物A4の1H−NMRチャートを図4に示す。
[実施例5:前記式(1−87(n=1))で表される化合物]
実施例5では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−87)(n=1(平均))で表される組成物A5を327g合成した。本例で合成した化合物をA5という。得られた化合物A5をHPLC、FD−MS分析した結果、組成物A5は、カプロラクトン付加数の異なる複数の化合物が混合したものであることが確認された。m/z=590(n=0)、704(n=1)、818(n=2)、932(n=3)、1046(n=4)
実施例5では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチルメタクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−87)(n=1(平均))で表される組成物A5を327g合成した。本例で合成した化合物をA5という。得られた化合物A5をHPLC、FD−MS分析した結果、組成物A5は、カプロラクトン付加数の異なる複数の化合物が混合したものであることが確認された。m/z=590(n=0)、704(n=1)、818(n=2)、932(n=3)、1046(n=4)
[実施例6:前記式(1−46)で表される化合物]
実施例6では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、4−ヒドロキシブチルアクリレートを用いるとともに、4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりにレゾルシンジグリシジルエーテルを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−46)で表される化合物A6を64g合成した。得られた化合物A6をHPLC、NMR分析した結果、純度が97%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA6という。化合物A6の1H−NMRチャートを図5に示す。
実施例6では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、4−ヒドロキシブチルアクリレートを用いるとともに、4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりにレゾルシンジグリシジルエーテルを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−46)で表される化合物A6を64g合成した。得られた化合物A6をHPLC、NMR分析した結果、純度が97%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA6という。化合物A6の1H−NMRチャートを図5に示す。
[実施例7:前記式(1−1)で表される化合物]
実施例7では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、2−ヒドロキシエチルアクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−1)で表される化合物A7を74g合成した。得られた化合物A7をHPLC、NMR分析した結果、純度が99%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA7という。化合物A7の1H−NMRチャートを図6に示す。
実施例7では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、2−ヒドロキシエチルアクリレートを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−1)で表される化合物A7を74g合成した。得られた化合物A7をHPLC、NMR分析した結果、純度が99%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA7という。化合物A7の1H−NMRチャートを図6に示す。
[実施例8:前記式(1−126)で表される化合物]
実施例8では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、2−ヒドロキエチルメタクリレートを用いるとともに、4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりにレゾルシンジグリシジルエーテルを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−126)で表される化合物A8を67g合成した。化合物A8をHPLC、NMR分析した結果、純度が95%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA8という。化合物A8の1H−NMRチャートを図7に示す。
実施例8では、化合物A1の原料として用いたグリセロールアクリレートメタクリレートの代わりに、2−ヒドロキエチルメタクリレートを用いるとともに、4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりにレゾルシンジグリシジルエーテルを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行い、前記式(1−126)で表される化合物A8を67g合成した。化合物A8をHPLC、NMR分析した結果、純度が95%であり、目的の構造を有する化合物であることを確認した。本例で合成した化合物をA8という。化合物A8の1H−NMRチャートを図7に示す。
[実施例9:前記式(1−425)と式(1−437)で表される化合物との混合物]
実施例9では、化合物A2の原料として用いた4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりに、ビスフェノールAジグリシジルエーテルを用いた以外は、すべて実施例2と同様の操作を行い、前記式(1−393)で表される化合物および前記式(1−409)で表される化合物が混合した組成物A9を136g合成した。得られた組成物A9をHPLC、NMR分析した結果、純度が97%であり、目的の構造を有する化合物が混合したものであることを確認した。本例で合成した化合物をA9という。組成物A9の1H−NMRチャートを図8に示す。
実施例9では、化合物A2の原料として用いた4,4’−ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりに、ビスフェノールAジグリシジルエーテルを用いた以外は、すべて実施例2と同様の操作を行い、前記式(1−393)で表される化合物および前記式(1−409)で表される化合物が混合した組成物A9を136g合成した。得られた組成物A9をHPLC、NMR分析した結果、純度が97%であり、目的の構造を有する化合物が混合したものであることを確認した。本例で合成した化合物をA9という。組成物A9の1H−NMRチャートを図8に示す。
(b)熱潜在性エポキシ硬化剤
熱潜在性エポキシ硬化剤としては、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントイン(アミキュアVDH−J 味の素社製)を用いた。
熱潜在性エポキシ硬化剤としては、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントイン(アミキュアVDH−J 味の素社製)を用いた。
(c)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、o−クレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−75 日本化薬社製)を、高純度化処理したエポキシエステル3000Mに加熱溶解させた均一溶液を用いた。
エポキシ樹脂としては、o−クレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−75 日本化薬社製)を、高純度化処理したエポキシエステル3000Mに加熱溶解させた均一溶液を用いた。
(e)光ラジカル重合開始剤
光ラジカル重合開始剤としては、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(イルガキュア184 チバスペシャティケミカル製)を用いた。
光ラジカル重合開始剤としては、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(イルガキュア184 チバスペシャティケミカル製)を用いた。
(f)フィラ
フィラとしては、球状シリカ(アドマファインA−802、アドマテックス社製)を用いた。
フィラとしては、球状シリカ(アドマファインA−802、アドマテックス社製)を用いた。
[実施例10]
(c)成分として、o−クレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−75 日本化薬社製)5部を、高純度化処理したエポキシエステル3000Mを10部に加熱溶解させて均一溶液を調製した。冷却されたこの溶液に、(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1を52部、(e)成分として、光ラジカル開始剤である1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(イルガキュア184 チバスペシャティケミカル製)2部、(b)成分として、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントイン(アミキュアVDH−J 味の素社製)10部、(f)成分として、球状シリカ(アドマファインA−802、アドマテックス社製)20部、及び、添加剤としてγ−グリドキシプロピルトリメトキシシラン1部を加え、ミキサーで予備混合した。さらに、3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練し、目開き10μmのフィルタ(ADVANTEC社製、MSP−10−E10S)でろ過した。得られたろ液を真空脱泡処理することによって液晶シール剤(P1)を調製した。
(c)成分として、o−クレゾールノボラックエポキシ樹脂(EOCN−1020−75 日本化薬社製)5部を、高純度化処理したエポキシエステル3000Mを10部に加熱溶解させて均一溶液を調製した。冷却されたこの溶液に、(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1を52部、(e)成分として、光ラジカル開始剤である1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(イルガキュア184 チバスペシャティケミカル製)2部、(b)成分として、1,3−ビス(ヒドラジノカルボエチル)−5−イソプロピルヒダントイン(アミキュアVDH−J 味の素社製)10部、(f)成分として、球状シリカ(アドマファインA−802、アドマテックス社製)20部、及び、添加剤としてγ−グリドキシプロピルトリメトキシシラン1部を加え、ミキサーで予備混合した。さらに、3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練し、目開き10μmのフィルタ(ADVANTEC社製、MSP−10−E10S)でろ過した。得られたろ液を真空脱泡処理することによって液晶シール剤(P1)を調製した。
[実施例11]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例2で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P2)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例2で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P2)を調製した。
[実施例12]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例3で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P3)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例3で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P3)を調製した。
[実施例13]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例4で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P4)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例4で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P4)を調製した。
[実施例14]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例5で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P5)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例5で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P5)を調製した。
[実施例15]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例6で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P6)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例6で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P6)を調製した。
[実施例16]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例7で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P7)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例7で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P7)を調製した。
[実施例17]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例8で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P8)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例8で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P8)を調製した。
[実施例18]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例9で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P9)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、実施例9で合成した化合物を52部使用した以外は実施例1と同様にして液晶シール剤(P9)を調製した。
[比較例1]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、下記の合成例1によって合成した化合物B1を52部使用した以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C1)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、下記の合成例1によって合成した化合物B1を52部使用した以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C1)を調製した。
[合成例1]
メタアクリル変性エポキシ樹脂の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた1000mlの四つ口フラスコにビスフェノールF型エポキシ樹脂:「大日本インキ化学工業社製・商品名エピクロン850CRP」を175g、メタクリル酸:43g、反応促進剤としてトリエタノールアミン:0.2g、重合抑制剤としてヒドロキノン:0.2gを混合し、乾燥エア気流下、110℃、5時間加熱攪拌してメタクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(化合物B1)を得た。得られた化合物B1は、超純水で12回洗浄処理を繰り返して高純度化した。
メタアクリル変性エポキシ樹脂の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた1000mlの四つ口フラスコにビスフェノールF型エポキシ樹脂:「大日本インキ化学工業社製・商品名エピクロン850CRP」を175g、メタクリル酸:43g、反応促進剤としてトリエタノールアミン:0.2g、重合抑制剤としてヒドロキノン:0.2gを混合し、乾燥エア気流下、110℃、5時間加熱攪拌してメタクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(化合物B1)を得た。得られた化合物B1は、超純水で12回洗浄処理を繰り返して高純度化した。
[比較例2]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、下記の合成例2によって合成した化合物B2を52部使用した以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C2)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、下記の合成例2によって合成した化合物B2を52部使用した以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C2)を調製した。
[合成例2]
アクリル変性エポキシ樹脂の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた500mlの四つ口フラスコにビスフェノールF型エポキシ樹脂:「大日本インキ化学工業社製・商品名エピクロン850CRP」を175g、アクリル酸:37g、反応促進剤としてトリエタノールアミン:0.2g、重合抑制剤としてヒドロキノン:0.2gを混合し、乾燥エア気流下、110℃、12時間加熱攪拌してアクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(化合物B2)を得た。得られた化合物B2は、超純水で12回洗浄処理を繰り返して高純度化した。
アクリル変性エポキシ樹脂の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた500mlの四つ口フラスコにビスフェノールF型エポキシ樹脂:「大日本インキ化学工業社製・商品名エピクロン850CRP」を175g、アクリル酸:37g、反応促進剤としてトリエタノールアミン:0.2g、重合抑制剤としてヒドロキノン:0.2gを混合し、乾燥エア気流下、110℃、12時間加熱攪拌してアクリル変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(化合物B2)を得た。得られた化合物B2は、超純水で12回洗浄処理を繰り返して高純度化した。
[比較例3]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、前記合成例1で得られた化合物B1を26部および合成例2で得られた化合物B2を26部、を混合した組成物B3を用いた以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C3)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、前記合成例1で得られた化合物B1を26部および合成例2で得られた化合物B2を26部、を混合した組成物B3を用いた以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C3)を調製した。
[比較例4]
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、エポキシエステル3000Mを52部用いた以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C4)を調製した。
(a)成分として、前記実施例1で合成した化合物A1の代わりに、エポキシエステル3000Mを52部用いた以外は、すべて実施例1と同様に液晶シール剤(C4)を調製した。
[試験方法]
また、各実施例および比較例では、液晶シール剤の粘度安定性、液晶シール剤の接着強度、液晶表示パネルの表示性をそれぞれ測定、評価し、液晶シール剤の特性を評価した。各測定の詳細を以下に示す。ここで、上記液晶表示パネルの表示性は、サンプルとして(1)光および熱硬化させて作製した液晶表示パネル、および(2)遮光エリアを付した液晶表示パネルの2種類の液晶表示パネルを表示性評価の対象とした。
また、各実施例および比較例では、液晶シール剤の粘度安定性、液晶シール剤の接着強度、液晶表示パネルの表示性をそれぞれ測定、評価し、液晶シール剤の特性を評価した。各測定の詳細を以下に示す。ここで、上記液晶表示パネルの表示性は、サンプルとして(1)光および熱硬化させて作製した液晶表示パネル、および(2)遮光エリアを付した液晶表示パネルの2種類の液晶表示パネルを表示性評価の対象とした。
[液晶シール剤の粘度安定性]
E型粘度計を用いて液晶シール剤の25℃における粘度値を測定した。粘度測定時には、液晶シール剤100質量部をポリエチレン製の容器に入れて密封した後、25℃の雰囲気下で5日間保管した。続いて、所定期間経過後に、E型粘度計にて25℃の粘度値を測定した。そして、測定された値を用いて、密封前の粘度値を100とした場合の25℃/5日経過後における粘度値の変化率を算出した。このとき、かかる変化率が20%以下の場合を、粘度安定性が高く良好である(○)とし、20%を超える変化があった場合を、粘度安定性が低く不良である(×)として、液晶シール剤の粘度安定性を2段階で評価した。
E型粘度計を用いて液晶シール剤の25℃における粘度値を測定した。粘度測定時には、液晶シール剤100質量部をポリエチレン製の容器に入れて密封した後、25℃の雰囲気下で5日間保管した。続いて、所定期間経過後に、E型粘度計にて25℃の粘度値を測定した。そして、測定された値を用いて、密封前の粘度値を100とした場合の25℃/5日経過後における粘度値の変化率を算出した。このとき、かかる変化率が20%以下の場合を、粘度安定性が高く良好である(○)とし、20%を超える変化があった場合を、粘度安定性が低く不良である(×)として、液晶シール剤の粘度安定性を2段階で評価した。
[液晶シール剤の接着強度]
先ず、5μmのガラスファイバを1質量%添加した液晶シール剤を、25mm×45mm×厚さ5mmの無アルカリガラス上に直径1mmの円状にスクリーン印刷した。次に、この基板と対となる同様のガラスを十字に貼り合わせてから冶具で固定したところに、紫外線照射装置(ウシオ電機(株)製)を用いて、100mW/cm2の紫外線を照射し、液晶シール剤を硬化させた。このとき、紫外線の照度エネルギーを2000mJとした。
先ず、5μmのガラスファイバを1質量%添加した液晶シール剤を、25mm×45mm×厚さ5mmの無アルカリガラス上に直径1mmの円状にスクリーン印刷した。次に、この基板と対となる同様のガラスを十字に貼り合わせてから冶具で固定したところに、紫外線照射装置(ウシオ電機(株)製)を用いて、100mW/cm2の紫外線を照射し、液晶シール剤を硬化させた。このとき、紫外線の照度エネルギーを2000mJとした。
光によって液晶シール剤を硬化させた試験片を、オーブンを用いて120℃、60分加熱処理することにより試験片を作製した。完成した試験片の平面引張強度を、引張試験機(モデル210 インテスコ(株)製)を用いて、引張速度を2mm/分とし、ガラス底面に対して平行な方向に引き剥がすことにより平面引張強度を測定した。ここで、かかる接着強度は、平面引張強度の大きさに応じて2段階で評価した。すなわち、引張強度が10MPa以上となる場合を接着強度が良好である(○)とし、引張強度が10MPa未満となる場合を接着強度が低く劣る(×)とした。
[液晶表示パネルの表示性]
1.光および熱硬化させて作製した液晶表示パネルの表示性
透明電極および配向膜を付した40mm×45mmガラス基板(RT−DM88PIN EHC(株)製)上に、5μmのガラスファイバを1質量%添加した液晶シール剤を用いて、0.5mmの線幅、50μmの厚みで35mm×40mmの枠型を描画した。描画には、ディスペンサ(ショットマスター 武蔵エンジニアリング(株)製)を用いた。
1.光および熱硬化させて作製した液晶表示パネルの表示性
透明電極および配向膜を付した40mm×45mmガラス基板(RT−DM88PIN EHC(株)製)上に、5μmのガラスファイバを1質量%添加した液晶シール剤を用いて、0.5mmの線幅、50μmの厚みで35mm×40mmの枠型を描画した。描画には、ディスペンサ(ショットマスター 武蔵エンジニアリング(株)製)を用いた。
次に、基板同士を貼り合わせ後のパネル内容量に相当する液晶材料(MLC−11900−000 メルク(株)製)を、シールパターンを形成した基板と対となるガラス基板にディスペンサにて精密に滴下した。続いて、90Paの減圧下で、2枚のガラス基板を液晶が封止されるように重ね合わせてから、紫外線照射装置(ウシオ電機(株)製)を用いて、100mW/cm2の紫外線を照射し、液晶シール剤を硬化させた。このとき、紫外線の照射エネルギーを2000mJとした。光源には、メタルハライドランプを使用した。積算光量の測定には、300〜390nmの測定波長範囲を有し、ピーク感度波長が365nmの紫外線積算光量計(UVR−T35 トプコン(株)製)を用いた。また、光によって液晶シール剤を硬化させた後には、さらに、120℃、60分、加熱処理することにより液晶シール剤を硬化させた。
貼り合わされた2枚の基板の両面に、それぞれ偏向フィルムを貼り付けて液晶表示パネルとした。この液晶表示パネルに対して、直流電源装置にて5Vの電圧を駆けることにより、液晶表示パネルを駆動させた。このとき、液晶シール剤によって形成されたシール近傍の液晶表示機能が駆動初期から正常に機能するか否かを目視によって観察し、所定の基準によって液晶表示パネルの表示性を2段階で評価した。ここで、シールの際まで液晶表示機能が発揮されている場合を表示性が良好である(○)とし、シールの際付近から枠の内側に向かって0.3mm以上離れたところまで表示機能が発揮されていない場合を表示性が著しく悪い(×)とした。
2.遮光エリアを付した液晶表示パネルの表示性
透明電極および配向膜を付した40mm×45mmガラス基板(RT−DM88PIN ECH(株)製)上に、5μmのガラスファイバを1質量%添加した液晶シール剤を用いて、0.5mmの線幅、50μmの厚みで35mm×40mmの枠型を描画した。描画には、ディスペンサ(ショットマスター 武蔵エンジニアリング(株)製)を用いた。
透明電極および配向膜を付した40mm×45mmガラス基板(RT−DM88PIN ECH(株)製)上に、5μmのガラスファイバを1質量%添加した液晶シール剤を用いて、0.5mmの線幅、50μmの厚みで35mm×40mmの枠型を描画した。描画には、ディスペンサ(ショットマスター 武蔵エンジニアリング(株)製)を用いた。
次に、貼り合わせ後のパネル内容量に相当する液晶材料(MLC−11900−000 メルク(株)製)を、ディスペンサにて精密に滴下した。続いて、90Paの減圧下で2枚のガラス基板を重ね合わせてから、荷重をかけて固定し、さらに、前面となる基板のシール部分を、アルミテープを用いて紫外線が直接に照射されないように被覆した。そして、前記液晶表示パネルの測定方法と同じ方法により、液晶シール剤を光および熱によって硬化させることにより遮光エリアを付した液晶表示パネルを作製した。
完成した液晶表示パネルの表示機能を、前述した「1.光および熱硬化させて作製した液晶表示パネルの表示性の評価方法」と同じ方法で測定、評価した。ここで、液晶表示パネルの表示性を評価する基準は、前述と同じであるので詳細な説明は省略する。
実施例10〜18、比較例1〜4で得られた液晶シール剤による各評価結果を、表1にまとめて示す。
表1に示されたように、本発明の前記一般式(1)で表される化合物を原料として用いた各液晶シール剤は、粘度安定性が高く良好であり、また、当該液晶シール剤を用いて製造された液晶表示パネルは、遮光エリアの有無に関わらず液晶表示パネルの表示性、および接着強度のいずれも高く良好であることが確認された。
これに対して、比較例1〜4のうち比較例1、2のように、前記一般式(1)で表される化合物とは構造が異なる(メタ)アクリル基およびエポキシ基を併せ持った化合物を原料とした液晶シール剤は、粘度安定性が低く、また当該液晶シール剤を用いて製造された各液晶表示パネルは、シール近傍に液晶の表示ムラが発生して表示性が低下した。比較例3は、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基を併せ持った化合物を2種類併用して液晶シール剤を調製した例であるが、液晶シール剤の粘度安定性は低く、かつ当該液晶シール剤を用いて製造された液晶表示パネルは、シール近傍に液晶の表示ムラが発生して表示性が低下した。また、比較例4は、分子内にエポキシ基を有さないメタアクリル化エポキシ樹脂を使用した例であるが、液晶シール剤の粘度安定性および当該液晶シール剤を用いて製造された液晶表示パネルの接着強度が著しく低いことが確認された。
本発明の一般式(1)で表される化合物は、エポキシ樹脂およびラジカル重合性を有するアクリル樹脂の双方に対する相溶性が高いため、エポキシ樹脂が有する高接着性やアクリル樹脂の有する高反応性など、各樹脂本来の特性を保ちつつ、さらに高反応性などの新たな特性を付与することができる。そのため、当該化合物は、液晶シール剤や、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などのサイズ剤、あるいは自動車用や電気・電子機器用の接着剤、シール剤など各種工業材料の原料として有用である。
Claims (7)
- 分子内に(メタ)アクリロイル基およびグリシジル基を有し、下記の一般式(1)で表される化合物。
[前記一般式(1)中の、
R11〜R16はそれぞれ独立して水素原子またはメチル基を表し、ただし、R13とR14の両方がメチル基であることはなく、かつR15とR16の両方がメチル基になることはなく;
X11およびX12はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基または下記の一般式式(2)で表される基を表し;
X13およびX14はいずれか一方が炭素数1〜10のアルキレン基、他方が下記の一般式(3)で表される基を表し;
Aは下記の一般式(4)、(5)または(6)で表される基を表し;
Pはそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、またはニトロ基を表し;
a、bおよびcは0〜3の整数、dは1〜3の整数を表し、ここで、a+b+c+d+m=6であり、かつa、bおよびcが同時に0になることはなく;
mは0〜4の整数、iおよびjはそれぞれ独立して0または1の整数、kおよびlは0〜10の整数を表す]
[前記一般式(2)中の、
Y21およびY22はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を表し、
Y21は前記一般式(1)中のアクリロイル基のOと結合し、
nは1〜10の整数を表す]
[前記一般式(3)中の、
Y31およびY32はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキレン基を表し、
Y32は前記一般式(1)中のアクリロイル基のOと結合する]
[前記一般式(4)中の、
R41およびR42はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表し、
Zは単結合、−C−(R43)(R44)−基、−O−基、−S−基、−SO2−基、または下記の一般式(4a)で表される基を表し、ここで、R43およびR44はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはフェニル基を表し、
rおよびsはそれぞれ独立して0〜4の整数を表す]
[前記一般式(5)中の、
R51、R52、R53およびR54はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基またはニトロ基を表す]
[前記一般式(6)中の、
R61およびR62はそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す] - 前記一般式(1)中のaとbとが0ではない請求項1記載の化合物。
- 前記一般式(1)中のcが0でなく、かつR11とR12のいずれか一方が水素原子であり、もう一方がメチル基である請求項1記載の化合物。
- 請求項1〜4いずれかに記載の化合物を含む重合性組成物。
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