以下、本発明の硬化性組成物について詳細に説明する。
本発明において、カチオン重合性成分(A)の構成成分である芳香族多官能エポキシ化合物(A1)及び脂肪族エポキシ化合物(A2)とは、活性エネルギー線の照射、又は、活性エネルギー線の照射及び加熱により活性化された、カチオン重合開始剤(B)との作用により、高分子化または架橋反応を起こす特定のエポキシ化合物である。
本発明において、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)とは、その単位構造中に芳香環を有し、さらに1分子中に2つ以上のエポキシ基を有する化合物で、硬化性組成物の用途に応じて適宜選択可能であり、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
上記芳香族多官能エポキシ化合物(A1)の具体例としては以下に記載するものが挙げられるが、これらに限られるものではなく、例えばビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールAFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAPジグリシジルエーテル、ビスフェノールBジグリシジルエーテル、ビスフェノールBPジグリシジルエーテル、ビスフェノールCジグリシジルエーテル、ビスフェノールEジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールGジグリシジルエーテル、ビスフェノールMジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ビスフェノールPジグリシジルエーテル、ビスフェノールPHジグリシジルエーテル、ビスフェノールTMCジグリシジルエーテル、ビスフェノールZジグリシジルエーテル、4,4’−オキシジフェノールジグリシジルエーテル、4,4’−ビフェノールジグリシジルエーテル等の、ビスフェノール化合物をグリシジルエーテル化してなるエポキシ化合物、ビスフェノール化合物に更にアルキレンオキサイドを付加した化合物の水酸基をグリシジルエーテル化してなるエポキシ化合物、及び、これらのエポキシ化合物とビスフェノールA、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビフェノール等のビスフェノール化合物を共重合させてなるエポキシ化合物(以下併せてビスフェノール型エポキシ化合物という);フェノール類とヒドロキシベンズアルデヒド類を重合し、グリシジルエーテル化してなるノボラック型エポキシ化合物;レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、カテコールジグリシジルエーテル、1,6−ジグリシジルオキシナフタレン、2,2’、7,7’−テトラグリシジルオキシ―1,1’−ビナフタレン、4,4’、4’’−トリスヒドロキシトリフェニルメタントリグリシジルエーテル等の、2個以上のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物の水酸基をグリシジルエーテル化してなるエポキシ化合物;フェニルジメタノールジグリシジルエーテルやフェニルジエタノールジグリシジルエーテル、フェニルジブタノールジグリシジルエーテル等の、アルコール性水酸基を2個以上有する芳香族化合物の水酸基をグリシジルエーテル化してなるエポキシ化合物;フタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル等の、2個以上のカルボン酸を有する多塩基酸芳香族化合物のカルボン酸をグリシジルエステル化してなるグリシジルエステル化合物;1,3−ジビニルベンゼンジオキシド、1,4−ジビニルベンゼンジオキシド等の2個以上のビニル基を有する芳香族化合物のビニル基を酸化してなるエポキシ化合物等が挙げられる。
上記芳香族多官能エポキシ化合物(A1)としては、市販品を用いることができ、例えば、デナコールEX−121、デナコールEX−145、デナコールEX−146、デナコールEX−201、デナコールEX−711、デナコールEX−721、オンコートEX−1020、オンコートEX−1030、オンコートEX−1040、オンコートEX−1050、オンコートEX−1051、オンコートEX−1010、オンコートEX−1011、オンコート1012(ナガセケムテックス社製);オグソールPG−100、オグソールEG−200、オグソールEG−210、オグソールEG−250(大阪ガスケミカル社製);エピクロン830、エピクロン840、エピクロンHP−4032、エピクロンHP−4032D、エピクロンHP−4700、エピクロンN−665、エピクロンN−770、エピクロンHP−7200(DIC社製);エポトートYD−128、エポトートYD−6020、YDF−170、YDPN−638、YDCN−700−5、YH−434、YD−172、YDC−1312、YSLV−80XY、YSLV−120TE、YP−50S、YP−70、FX−316、YPS−007A30、ESN−475V(新日鉄住金化学社製);jER828、jER1001、jER806、jER154、jER157S70、jER1031S、jERYX4000、jERYX8800(三菱化学社製);マープルーフG−0105SA、マープルーフG−0130SP(日油社製);RE−303S−L、RE−310S、EOCN−1020、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S、XD−1000、NC−2000−L、NC−3000、EPPN−201、EPPN−501H、EPPN−501HY、EPPN−502H、NC−7000L(日本化薬社製);アデカレジンEP−4000、アデカレジンEP−4005、アデカレジンEP−4100、アデカレジンEP−4901(ADEKA社製);TECHMORE VG−3101L(プリンテック社製)等が挙げられる。
本発明において、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)としては、接着強度が高い点、耐湿耐久性が高い点で、ビスフェノール型エポキシ化合物が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ化合物がより好ましい。また、硬化物の強靭性が高い点、耐湿耐久性が高い点で、ビスフェノール型エポキシ化合物及びノボラック型エポキシ化合物が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ化合物及びノボラック型エポキシ化合物がより好ましい。
本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A2)とは、下記に説明する脂環式エポキシ(C)及び芳香環を含まない、特定の構造を有する脂肪族エポキシ化合物であり、具体的には、上記一般式(I)で表される脂環式グリシジルエーテル化合物、及び上記ビスフェノール型エポキシ化合物の芳香環を水素添加してなる水添ビスフェノール型エポキシ化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上を含有する脂肪族エポキシ化合物を指し、硬化性組成物の用途に応じて適宜選択可能であり、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
上記一般式(I)で表される脂環式グリシジルエーテル化合物において、Xで表される炭素原子数3〜6の脂環構造を有する炭素原子数3〜14の脂肪族炭化水素基としては、例えばシクロプロパン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカン、メチルシクロプロパン、エチルシクロプロパン、2,2−ジメチルシクロプロパン、1,1,2,2−テトラメチルシクロプロパン、1,3−ジメチルシクロペンタン、エチルシクロペンタン、イソプロピルシクロペンタン、ペンチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、1−エチル−2メチルシクロヘキサン、1−エチル−3メチルシクロヘキサン、1−エチル−4メチルシクロヘキサン、1,3−ジメチルシクロヘキサン、1,2−ジエチルシクロヘキサン、1,3−ジエチルシクロヘキサン、1,4−ジメチルシクロヘキサン、プロピルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、ブチルシクロヘキサン、イソブチルシクロヘキサン、tert−ブチルシクロヘキサン、ヘキシルシクロヘキサン、ヘプチルシクロヘキサン、オクチルシクロヘキサン、1−イソプロピル−4−メチルシクロヘキサン、1,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,2,3−トリメチルシクロヘキサン、1,2,4−トリメチルシクロヘキサン、1,1,3−トリメチルシクロヘキサン、1,1,4−トリメチルシクロヘキサン、1,1,3,5−テトラメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
また、上記一般式(I)で表される脂環式グリシジルエーテル化合物において、Xで表される炭素原子数3〜6の脂環構造が2又は3個縮合した構造を有する炭素原子数3〜14の脂肪族炭化水素基としては、例えばビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[3.2.0]ヘプタン、ビシクロ[4.1.0]ヘプタン、ビシクロ[4.3.0]ノナン、ドデカヒドロフルオレン、テトラヒドロジシクロペンタジエン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[6.2.1.02,7]ウンデカン、テトラシクロ[6.2.1.1.3,6.02,7]ドデカン、ノルアダマンタン、アダマンタン、1,3−ジメチルアダマンタン、1−エチルアダマンタン、2−エチルアダマンタン、1,3,5−トリメチルアダマンタン、デカヒドロナフタレン、ジアマンタン等が挙げられる。
上記脂肪族エポキシ化合物(A2)において、上記一般式(I)で表される脂環式グリシジルエーテル化合物の具体例としては、以下に記載し、これに限られるものではないが、代表的な化合物として、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテル、アダマンタンジメタノールジグリシジルエーテル等の、脂肪族縮合環化合物のグリシジルエーテル化合物;1,2−ビス(グリシジルオキシ)シクロヘキサン、1,3−ビス(グリシジルオキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(グリシジルオキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(グリシジルオキシ)デカリン、1,6−ビス(グリシジルオキシ)デカリン等の、2個以上のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物のグリシジルエーテル化合物を水素添加して得られる構造よりなる脂環式エポキシ化合物;1,4−ビス(グリシジルオキシメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(グリシジルオキシブチル)シクロヘキサン等の、アルコール性水酸基を2個以上有する芳香族化合物のグリシジルエーテル化合物を水素添加して得られる構造よりなるエポキシ化合物;1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸トリグリシジルエステル等の脂環式グリシジルエステル化合物等が挙げられる。
上記脂肪族エポキシ化合物(A2)において、水添ビスフェノール型エポキシ化合物の具体例としては、以下に記載し、これに限られるものではないが、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールBジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールCジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールEジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールGジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールMジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールPジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールTMCジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールZジグリシジルエーテル、ビス[4−(グリシジルオキシ)シクロヘキシル]エーテル、4,4’−ビシクロヘキサノールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
上記脂肪族エポキシ化合物(A2)としては、市販品を用いることができ、例えば、デナコールEX−252(ナガセケムテックス社製);エポライト4000(共栄社化学社製);jERYX−8034(三菱化学社製);ST−3000(新日鉄住金化学社製);アデカレジンEP−4080S、アデカレジンEP−4085S、アデカレジンEP−4088S(ADEKA社製)等が挙げられる。
本発明においては、接着強度が高い点で、前記脂肪族エポキシ化合物(A2)が下記化合物(IVa)、(IVb)及び水添ビスフェノール型エポキシ化合物からなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有することが好ましい。
本発明において、脂肪族エポキシ化合物(A2)としては、接着強度が高い点で、脂肪族縮合環化合物のグリシジルエーテル化合物、アルコール性水酸基を2個以上有する芳香族化合物のグリシジルエーテル化合物を水素添加して得られる構造よりなるエポキシ化合物、及び水添ビスフェノール型エポキシ化合物が好ましく、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテル、1,4−ビス(グリシジルオキシメチル)シクロヘキサン、及び、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物がより好ましい。また、耐湿耐久性が高い点で、脂肪族縮合環化合物のグリシジルエーテル化合物、アルコール性水酸基を2個以上有する芳香族化合物のグリシジルエーテル化合物を水素添加して得られる構造よりなるエポキシ化合物、及び、水添ビスフェノール型エポキシ化合物が好ましく、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテル、1,4−ビス(グリシジルオキシメチル)シクロヘキサン、及び、水添ビスフェノールA型エポキシがより好ましく、水添ビスフェノールA型エポキシがさらに好ましい。
本発明において、カチオン重合性成分(A)は、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)と脂肪族エポキシ化合物(A2)との質量比が、強靭性及び接着強度が高く、かつ耐湿耐久性が良好である点で、前者:後者で、10:90〜50:50の範囲であり、10:90〜40:60の範囲であることが好ましい。また、カチオン重合性成分(A)は、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)と脂肪族エポキシ化合物(A2)との質量比が、強靭性及び接着強度が高い点で、前者:後者で、10:90〜40:60の範囲であることが好ましく、20:80〜30:70の範囲であることがより好ましい。また、カチオン重合性成分(A)は、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)と脂肪族エポキシ化合物(A2)との質量比が、接着強度及び耐湿耐久性が高い点で、前者:後者で、10:90〜40:60の範囲であることが好ましく、20:80〜40:60の範囲であることがより好ましい。
また、本発明の硬化性組成物におけるカチオン重合性成分(A)の含有量は、強靭性及び接着強度が高く、かつ耐湿耐久性が良好である点で、硬化性組成物における、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)と脂肪族エポキシ化合物(A2)との合計質量が、10〜99.9質量%となるのが好ましく、30〜99.9質量%となるのがより好ましく50〜99.9質量%となるのが更に好ましい。
本発明において、カチオン重合開始剤(B)とは、活性エネルギー線の照射又は加熱によりカチオン重合を開始させる物質を放出させることができる特定の化合物を指し、より具体的には、活性エネルギー線の照射により、又は活性エネルギー線の照射及び加熱によりルイス酸を放出する、特定のスルホニウムカチオンと特定のボレートアニオンの組み合わせからなるスルホニウムボレート塩であり、硬化性組成物の用途に応じて適宜選択可能であり、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
本発明において、上記スルホニウムカチオンの構造は、下記一般式(IIa)又は一般式(IIb)で表すことができる。
(式中、R1〜R3は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数6〜20のアリールエーテル基、炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基又は炭素原子数6〜20のアリールケトン基を表し、
R1〜R3で表わされる、前記アリール基、前記アリールエーテル基、前記アリールチオエーテル基及び前記アリールケトン基は、その芳香環の水素原子の1つ又は2つ以上が、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数6〜20のアリールエーテル基、炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基又は炭素原子数6〜20のアリールケトン基で置換されている場合があり、
R1〜R3で表わされる、前記アリール基、前記アリールエーテル基、前記アリールチオエーテル基及び前記アリールケトン基を置換する場合があるアルキル基又はアルコキシ基は、置換している該アリール基、該アリールエーテル基、該アリールチオエーテル基及び該アリールケトン基の芳香環と結合し、5又は6員環の縮合環を形成してもよく、
R4〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基を表す。)
また本発明において、ボレートアニオンは下記一般式(III)で表すことができる。
(式中、R8〜R11は、それぞれ独立に、置換されているフェニル基を表し、該フェニル基の芳香環の5つの水素原子のうちの1〜5個はフッ素原子で置換されており、該フェニル基におけるフッ素原子で置換されていない水素原子は、水酸基、フッ素以外のハロゲン基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基で置換されている場合がある。)
R1〜R7で表されるハロゲン基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第二ブチル、第三ブチル、アミル、イソアミル、第三アミル、ヘキシル、ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第三オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、イソノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル等の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられる。
R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、第二ブチルオキシ、第三ブチルオキシ、イソブトキシ、アミルオキシ、第三アミルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、オクチルオキシ、第三オクチルオキシ、ベンジルオキシ、α−メチルベンジルオキシ、α、α−ジメチルベンジルオキシ等が挙げられる。
R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基としては、上記炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基のヒドロキシ基置換体が挙げられる、具体的には、ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピルなど上記アルキル基のヒドロキシ基置換体が挙げられる。
R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基としては、上記炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐状アルキル基のうち、炭素原子数1〜11の直鎖状又は分岐状アルキル基中の何れか一つの水素原子をカルボニル基に置換した構造よりなる基が挙げられ、具体的には、メタノイル基、エタノイル基、プロパノイル基、イソプロパノイル基、ブタノイル基、イソブタノイル基、第2ブタノイル基、第3ブタノイル基、ペンタノイル基、第2ペンタノイル基、第3ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、第2オクタノイル基、第3オクタノイル基、2−エチルヘキサノイル基、ノナノイル基、イソノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基等が挙げられる。
R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントリル、フルオレニル、インデニル、2−メチルフェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニル、4−ビニルフェニル、3−iso−プロピルフェニル、4−iso−プロピルフェニル、4−ブチルフェニル、4−iso−ブチルフェニル、4−tert−ブチルフェニル、4−ヘキシルフェニル、4−シクロヘキシルフェニル、4−オクチルフェニル、4−(2−エチルヘキシル)フェニル、4−ステアリルフェニル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル、2,5−ジ−tert−ブチルフェニル、2,6−ジ−tert−ブチルフェニル、2,4−ジ−tert−ペンチルフェニル、2,5−ジ−tert−アミルフェニル、2,5−ジ−tert−オクチルフェニル、2,4−ジクミルフェニル、4−シクロヘキシルフェニル、(1,1’−ビフェニル)−4−イル、2,4,5−トリメチルフェニル、フェロセニル等が挙げられる。
R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリールエーテル基としては、上記炭素原子数6〜20のアリール基中の何れか一つの水素原子を酸素原子に置換した構造よりなる基が挙げられ、具体的には、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、1−アントラニルオキシ基、1−フェナントレニルオキシ基、9−フルオレニルオキシ基、1−インデニルオキシ基、2−メチルフェノキシ基、3−メチルフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基、4−ビニルフェノキシ基、3−iso−プロピルフェノキシ基、4−iso−プロピルフェノキシ基、4−ブチルフェノキシ基、4−iso−ブチルフェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、4−ヘキシルフェノキシ基、4−シクロヘキシルフェノキシ基、4−オクチルフェノキシ基、4−(2−エチルヘキシル)フェノキシ基、4−ステアリルフェノキシ基、2,3−ジメチルフェノキシ基、2,4−ジメチルフェノキシ基、2,5−ジメチルフェノキシ基、2,6−ジメチルフェノキシ基、3,4−ジメチルフェノキシ基、3,5−ジメチルフェノキシ基、2,4−ジ−tert−ブチルフェノキシ基、2,5−ジ−tert−ブチルフェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基、2,4−ジ−tert−ペンチルフェノキシ基、2,5−ジ−tert−アミルフェノキシ基、2,5−ジ−tert−オクチルフェノキシ基、2,4−ジクミルフェノキシ基、4−シクロヘキシルフェノキシ基、(1,1’−ビフェニル)−4−イル、2,4,5−トリメチルフェノキシ基、フェロセニロキシ基などが挙げられる。
R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基としては、上記炭素原子数6〜20のアリールエーテル基の酸素原子の硫黄原子置換体が挙げられ、具体的にはフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、1−アントラニルチオ基、1−フェナントレニルチオ基、9−フルオレニルチオ基、1−インデニルチオ基、2−メチルフェニルチオ基、3−メチルフェニルチオ基、4−メチルフェニルチオ基、4−ビニルフェニルチオ基、3−iso−プロピルフェニルチオ基、4−iso−プロピルフェニルチオ基、4−ブチルフェニルチオ基、4−iso−ブチルフェニルチオ基、4−tert−ブチルフェニルチオ基、4−ヘキシルフェニルチオ基、4−シクロヘキシルフェニルチオ基、4−オクチルフェニルチオ基、4−(2−エチルヘキシル)フェニルチオ基、4−ステアリルフェニルチオ基、2,3−ジメチルフェニルチオ基、2,4−ジメチルフェニルチオ基、2,5−ジメチルフェニルチオ基、2,6−ジメチルフェニルチオ基、3,4−ジメチルフェニルチオ基、3,5−ジメチルフェニルチオ基、2,4−ジ−tert−ブチルフェニルチオ基、2,5−ジ−tert−ブチルフェニルチオ基、2,6−ジ−tert−ブチルフェニルチオ基、2,4−ジ−tert−ペンチルフェニルチオ基、2,5−ジ−tert−アミルフェニルチオ基、2,5−ジ−tert−オクチルフェニルチオ基、2,4−ジクミルフェニルチオ基、4−シクロヘキシルフェニルチオ基、(1,1’−ビフェニル)−4−イル、2,4,5−トリメチルフェニルチオ基、フェロセニルチオ基などが挙げられる。
R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリールケトン基としては、上記炭素原子数6〜20のアリールエーテル基のうち炭素原子数6〜19のアリールエーテル基の酸素原子のカルボニル基置換体が挙げられ、具体的には、ベンゾイル基、1−ナフトイル基、2−ナフトイル基、1−アントラニロイル基、1−フェナントレノイル基、9−フルオレノイル基、1−インデノイル基、2−メチルベンゾイル基、3−メチルベンゾイル基、4−メチルベンゾイル基、4−ビニルベンゾイル基、3−iso−プロピルベンゾイル基、4−iso−プロピルベンゾイル基、4−ブチルベンゾイル基、4−iso−ブチルベンゾイル基、4−tert−ブチルベンゾイル基、4−ヘキシルベンゾイル基、4−シクロヘキシルベンゾイル基、4−オクチルベンゾイル基、4−(2−エチルヘキシル)ベンゾイル基、4−ステアリルベンゾイル基、2,3−ジメチルベンゾイル基、2,4−ジメチルベンゾイル基、2,5−ジメチルベンゾイル基、2,6−ジメチルベンゾイル基、3,4−ジメチルベンゾイル基、3,5−ジメチルベンゾイル基、2,4−ジ−tert−ブチルベンゾイル基、2,5−ジ−tert−ブチルベンゾイル基、2,6−ジ−tert−ブチルベンゾイル基、2,4−ジ−tert−ペンチルベンゾイル基、2,5−ジ−tert−アミルベンゾイル基、2,5−ジ−tert−オクチルベンゾイル基、2,4−ジクミルベンゾイル基、4−シクロヘキシルベンゾイル基、(1,1’−ビフェニル)−4−イル、2,4,5−トリメチルベンゾイル基、フェロセノイル基などが挙げられる。
R1〜R3で表されるアリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基及びアリールケトン基を置換する場合がある、ハロゲン基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数6〜20のアリールエーテル基、炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基又は炭素原子数6〜20のアリールケトン基としては、それぞれ上述のものが挙げられる。
R1〜R3で表わされる、アリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基及びアリールケトン基を置換する場合があるアルキル基又はアルコキシ基が、置換している該アリール基、該アリールエーテル基、該アリールチオエーテル基及び該アリールケトン基の芳香環と結合し形成される5又は6員環の縮合環としては、シクロペンタン環、オキサシクロペンタン環、チアシクロペンタン環、シクロペンタノン環、シクロヘキサン環、オキサシクロヘキサン環、チアシクロヘキサン環、シクロヘキサノン環が挙げられる。
R8〜R11で表される、置換されているフェニル基を置換する場合があるハロゲン基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基としては、それぞれ上述のものが挙げられる。
上記一般式(III)のボレートアニオンの具体例としては、以下に記載し、これに限るものではないが、代表的な化合物として、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラ(3,5−ジフルオロ−4−メトキシフェニル)ボレート等を挙げることができる。
本発明において、ボレートアニオンは、硬化物の強靭性が高い点、接着強度が高い点、及び耐湿耐久性が高い点でテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、及びテトラ(3,5−ジフルオロ−4−メトキシフェニル)ボレートが好ましく、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートがより好ましい。
また本発明では、硬化物の強靭性が高い点、接着強度が高い点、及び耐湿耐久性が高い点で、下記一般式(V)で表されるスルホニウムボレート塩の1種類を単独で、又は2種類以上を併用して使用することが硬化物の強靭性が高い点、接着強度が高い点、及び耐湿耐久性が高い点でより有効である。
(式中、R12〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、又は炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基を表し、
R18は、水素原子、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数6〜20のアリールエーテル基、炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基、又は炭素原子数6〜20のアリールケトン基を表し、
R18で表される、前記アリール基、前記アリールエーテル基、前記アリールチオエーテル基、及び前記アリールケトン基は、その芳香環の水素原子の1つ又は2つ以上が、水酸基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数6〜20のアリールエーテル基、炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基、又は炭素原子数6〜20のアリールケトン基で置換されている場合があり、
R18で表される、前記アリール基、前記アリールエーテル基、前記アリールチオエーテル基、及び前記アリールケトン基を置換する場合があるアリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、及びアリールケトン基は、置換されるアリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、及びアリールケトンの芳香環と結合し、5又は6員環の縮合環を形成している場合がある。)
R12〜R18で表されるハロゲン基としては、R1〜R7で表されるハロゲン基として例示したものと同じものが挙げられる。
R12〜R18で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基としては、R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基として例示したものと同じものが挙げられる。
R12〜R18で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基としては、R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基として例示したものと同じものが挙げられる。
R12〜R18で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基としては、R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基とし例示したものと同じものが挙げられる。
R12〜R18で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基としては、R1〜R7で表される炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ケトン基として例示したものと同じものが挙げられる。
R18で表される炭素原子数6〜20のアリール基としては、R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリール基として例示したものと同じものが挙げられる。
R18で表される炭素原子数6〜20のアリールエーテル基としては、R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリールエーテル基として例示したものと同じものが挙げられる。
R18で表される炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基としては、R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基として例示したものと同じものが挙げられる。
R18で表される炭素原子数6〜20のアリールケトン基としては、R1〜R3で表される炭素原子数6〜20のアリールケトン基として例示したものと同じものが挙げられる。
R18で表される、アリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、及びアリールケトン基を置換する場合があるアリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、及びアリールケトン基が、置換されるアリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、及びアリールケトンの芳香環と結合し形成する5又は6員環の縮合環としては、シクロペンタン環、オキサシクロペンタン環、チアシクロペンタン環、シクロペンタノン環、シクロヘキサン環、オキサシクロヘキサン環、チアシクロヘキサン環、シクロヘキサノン環が挙げられる。
R18で表されるアリール基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基及びアリールケトン基を置換する場合がある、ハロゲン基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基、炭素原子数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状ヒドロキシアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数6〜20のアリールエーテル基、炭素原子数6〜20のアリールチオエーテル基又は炭素原子数6〜20のアリールケトン基としては、それぞれR1〜R3で表されるものと同じものが挙げられる。
また本発明では、上記カチオン重合開始剤(B)として、下記群I又は群IIから選ばれるスルホニウムカチオンと、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートアニオンの組み合わせからなるスルホニウムボレート塩の1種類を単独で、又は2種類以上を併用して使用することが硬化物の強靭性が高い点、接着強度が高い点、及び耐湿耐久性が高い点でより有効である。
本発明において、カチオン重合開始剤(B)の含有量は、硬化物の強靭性が高い点、接着強度が高い点、及び耐湿耐久性が高い点で、カチオン重合性成分(A)100質量部に対して、カチオン重合開始剤(B)を0.001〜15質量部含有することが好ましく、0.1〜10質量部含有することがより好ましい。少なすぎると硬化が不十分となりやすく、多すぎると硬化物の吸水率や硬化物強度などの諸物性に悪影響を与える場合がある。
また、本発明は、カチオン重合性成分(A)は、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)及び脂肪族エポキシ化合物(A2)に加えて、更に脂環式エポキシ化合物(C)を含有していてもよい。
本発明において、脂環式エポキシ化合物(C)とは、芳香環を含まず、シクロへキセンオキサイド基及びシクロペンテンオキサイド基の一方又は両方を分子内に合計1つ又は2つ以上有し、かつエチレンオキサイド構造を分子内に合計2つ以上有する化合物から選ばれる1種又は2種以上からなり、活性エネルギー線の照射、又は、活性エネルギー線の照射及び加熱により活性化された、カチオン重合開始剤(B)との作用により、高分子化または架橋反応を起こす化合物である。
前記シクロへキセンオキサイド基及び前記シクロペンテンオキサイド基とはそれぞれ下記化学式(Va)及び(Vb)で表されるエポキシ基を指す。
前記脂環式エポキシ化合物(C)は、硬化性組成物の用途に応じて適宜選択可能であり、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
上記脂環式エポキシ化合物(C)の具体例としては、以下に記載し、これに限るものではないが、たとえば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキシル−3,4−エポキシ−1−メチルヘキサンカルボキシレート、6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、プロパン−2,2−ジイル−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシル、1−エポキシエチル−3,4−エポキシシクロヘキサン、1,2−エポキシ−2−エポキシエチルシクロヘキサン、α−ピネンオキシド、リモネンジオキサイド等が挙げられる。
上記脂環式エポキシ化合物(C)としては、市販品のものを用いることができ、以下に記載し、これに限るものではないが、例えば、セロキサイド2021P、セロキサイド2081、セロキサイド2000、セロキサイド3000(ダイセル社製);リモネンジオキサイド(巴工業社製)等が挙げられる。
本発明において、脂環式エポキシ化合物(C)としては、強靭性が高い点及び耐湿耐久性が高い点で3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキシル−3,4−エポキシ−1−メチルヘキサンカルボキシレート又は2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパンが好ましく、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート又は2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパンがより好ましい。
本発明において、脂環式エポキシ化合物(C)の含有量は、強靭性が高く、かつ耐湿耐久性に優れる点で、カチオン重合性成分(A)において、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)及び脂肪族エポキシ化合物(A2)の合計100質量部に対して、該脂環式エポキシ化合物(C)0.5〜35質量部含有することが好ましく、3〜30質量部含有することがより好ましく、5〜20質量部含有することがさらに好ましい。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)、脂肪族エポキシ化合物(A2)及び脂環式エポキシ化合物(C)以外のカチオン重合性のエポキシ化合物(以下その他のエポキシ化合物という。)(D)を添加することができる。
本発明において、その他のエポキシ化合物(D)とは、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)、脂肪族エポキシ化合物(A2)及び脂環式エポキシ化合物(C)に該当しないエポキシ化合物から選ばれる1種又は2種以上からなり、活性エネルギー線の照射、又は、活性エネルギー線の照射及び加熱により活性化された、カチオン重合開始剤(B)との作用により、高分子化または架橋反応を起こす化合物である。
該その他のエポキシ化応物は、硬化性組成物の用途に応じて適宜選択可能であり、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
上記その他のエポキシ化合物(D)としては、以下に記載し、これに限るものではないが、代表的な化合物として、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシジルエーテル、ソルビトールのテトラグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールのヘキサグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールのジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールのジグリシジルエーテルなどの多価アルコールのグリシジルエーテル;プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の脂肪族多価アルコールに1種または2種以上のアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル;脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステル;脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル;フェノール、クレゾール、ブチルフェノール、また、これらにアルキレンオキサイドを付加することによって得られる芳香族ポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル;高級脂肪酸のグリシジルエステル;エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ブチル;エポキシ化大豆油;エポキシ化ポリブタジエン等が挙げられる。
上記その他のエポキシ化合物(D)としては、市販品のものを用いることができ、以下に記載し、これに限るものではないが、例えば、デナコールEX−121、デナコールEX−171、デナコールEX−192、デナコールEX−211、デナコールEX−212、デナコールEX−313、デナコールEX−314、デナコールEX−321、デナコールEX−411、デナコールEX−421、デナコールEX−512、デナコールEX−521、デナコールEX−612、デナコールEX−614、デナコールEX−622、デナコールEX−810、デナコールEX−811、デナコールEX−850、デナコールEX−851、デナコールEX−821、デナコールEX−830、デナコールEX−832、デナコールEX−841、デナコールEX−861、デナコールEX−911、デナコールEX−941、デナコールEX−920、デナコールEX−931(ナガセケムテックス社製);エポライトM−1230、エポライト40E、エポライト100E、エポライト200E、エポライト400E、エポライト70P、エポライト200P、エポライト400P、エポライト1500NP、エポライト1600、エポライト80MF、エポライト100MF(共栄社化学社製)、アデカグリシロールED−503、アデカグリシロールED−503G、アデカグリシロールED−506、アデカグリシロールED−523T、BF−1000、FC−3000(ADEKA社製);エポリードPB3600、エポリードPB4700(ダイセル社製);ボンドファースト2C、ボンドファーストE、ボンドファーストCG5001、ボンドファーストCG5004、ボンドファースト2B、ボンドファースト7B、ボンドファースト7L、ボンドファースト7M、ボンドファーストVC40(住友化学社製);JP−100、JP−200(日本曹達社製);Poly bd R−45HT、Poly bd R−15HT(出光興産社製);Ricon657(アルケマ社製)等が挙げられる。
本発明において、その他のエポキシ化合物(D)の含有量は、接着性が高い点から、カチオン重合性成分(A)のうち、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)及び脂肪族エポキシ化合物(A2)の合計100質量部に対して、その他のエポキシ化合物(D)を0.5〜39.5質量部含有することが好ましく、0.5〜35質量部含有することがより好ましく、0.5〜20質量部含有することがさらに好ましい。多すぎると硬化物の強靭性が低下し、また耐湿耐久性に悪影響を与える場合がある。
また本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、オキセタン化合物を添加することができる。
本発明において、オキセタン化合物とは、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)、脂肪族エポキシ化合物(A2)、脂環式エポキシ化合物(C)、及びその他のエポキシ化合物(D)に含まれない、分子内に1つ又は2つ以上のオキセタン基を有する化合物から選ばれる1種又は2種以上からなり、活性エネルギー線の照射、又は、活性エネルギー線の照射及び加熱により活性化された、カチオン重合開始剤(B)との作用により、高分子化または架橋反応を起こす化合物である。
前記オキセタン化合物は、硬化性組成物の用途に応じて適宜選択可能であり、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
上記オキセタン化合物としては、以下に記載し、これに限るものではないが、代表的な化合物として、3,7−ビス(3−オキセタニル)−5−オキサ−ノナン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、1,2−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エタン、1,3−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]プロパン、エチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、1,4−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ブタン、1,6−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ヘキサン、3―エチル―3−[(フェノキシ)メチル]オキセタン、3―エチル―3−(ヘキシロキシメチル)オキセタン、3―エチル―3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、3―エチル―3−(ヒドロキシメチル)オキセタン、3―エチル―3−(クロロメチル)オキセタン等が挙げられる。
上記オキセタン化合物としては、市販品のものを用いることができ、以下に記載し、これに限るものではないが、例えば、アロンオキセタンEXOH、POX、OXA、OXT−101、OXT−211、OXT−212、OXT−221(東亞合成社製)等が挙げられる。
本発明において、オキセタン化合物の含有量は、接着強度が高い点で、カチオン重合性成分(A)のうち芳香族多官能エポキシ化合物(A1)及び脂肪族エポキシ化合物(A2)の合計100質量部に対して、その他の脂肪族化合物(A4)0.5〜39.5質量部含有することが好ましく、0.5〜35質量部含有することがより好ましく、0.5〜20質量部含有することがさらに好ましい。多すぎると硬化物の強靭性が低下し、また耐湿性に悪影響を与える場合がある。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じてカチオン系熱重合開始剤(E)を添加することができる。カチオン系熱重合開始剤(E)とは、熱によりカチオンを発生させることが可能な化合物であればどのようなものでもよく、1種又は2種以上を同時に使用してもよく、特に限定されるものではないが、好ましくは、熱によってルイス酸を放出するオニウム塩である複塩、又はその誘導体が、硬化性組成物を硬化してなる硬化物の耐熱性が良く、好適である。かかる化合物の代表的なものとしては、下記一般式、
[X]t+[Y]t-
で表される陽イオンと陰イオンの塩を挙げることができる。
ここで陽イオン[X]t+は特に限定されるものではないが、熱によってルイス酸を放出するオニウムであることが好ましく、その構造は、例えば、下記一般式
[(R18)aQ]t+
で表すことができる。
更にここで、R18は炭素原子数が1〜60であり、炭素原子以外の原子を含む場合があ
る有機の基である。aは1〜5のいずれかの整数である。a個のR12は各々独立で、同一でも異なっていてもよい。また、a個のR12の少なくとも1つは、芳香環を有する上記の如き有機の基であることが樹脂の硬化性が良く、好ましい。QはS,N,Se,Te,P,As,Sb,Bi,O,I,Br,Cl,F,N=Nからなる群から選ばれる原子あるいは原子団である。また、陽イオン[X]t+中のQの原子価をqとしたとき、t=a−qなる関係が成り立つことが必要である(但し、N=Nは原子価0として扱う)。
また、陰イオン[Y]t-は、特に限定されるものではないが、ハロゲン化物錯体であることが樹脂の硬化性が良い点で好ましく、その構造は、例えば、下記一般式
[LZb]t-
で表すことができる。
更にここで、Lはハロゲン化物錯体の中心原子である金属又は半金属(Metalloid)であり、B,P,As,Sb,Fe,Sn,Bi,Al,Ca,In,Ti,Zn,Sc,V,Cr,Mn,Co等である。Zはハロゲン原子である。bは3〜7のいずれかの整数である。また、陰イオン[Y]t-中のLの原子価をpとしたとき、t=b−pなる関係が成り立つことが必要である。
上記一般式の陰イオン[LZb]t-の具体例としては、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[(C6F5)4B]-、テトラフルオロボレート(BF4)-、ヘキサフルオロフォスフェート(PF6)-、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF6)-、ヘキサフルオロアルセネート(AsF6)-、ヘキサクロロアンチモネート(SbCl6)-等を挙げることができる。
また、陰イオン[Y]t-は、下記一般式
[LZb-1(OH)]t-
で表される構造のものも好ましく用いることができる。L、Z、b、tは上記と同様である。また、その他用いることのできる陰イオンとしては、過塩素酸イオン(ClO4)-、トリフルオロメチル亜硫酸イオン(CF3SO3)-、フルオロスルホン酸イオン(FSO3)-、トルエンスルホン酸陰イオン、トリニトロベンゼンスルホン酸陰イオン、カンファースルフォネート、ノナフロロブタンスルフォネート、ヘキサデカフロロオクタンスルフォネート、テトラアリールボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等を挙げることができる。
上記熱重合開始剤としては市販品を用いることもでき、例えば、下記に表す化学式で表される化合物、具体名としてはサンエイドSI−B2A(化学式1)、サンエイドSI−B3A(化学式2)、サンエイドSI−B3(化学式3)、サンエイドSI−B4(化学式4)、サンエイドSI−60(化学式5)、サンエイドSI−80(化学式6)、サンエイドSI−100(化学式7)、サンエイドSI−110(化学式8)、サンエイドSI−150(化学式9)(以上三新化学工業社製)、アデカオプトンCP−66(化学式10)、アデカオプトンCP−77(化学式11)(以上ADEKA社製)等が挙げられる。これらは1種単独あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明において、熱重合開始剤(E)の使用割合は、硬化物の強靭性及び接着強度が高く、耐湿耐久性が良好な点で、カチオン重合性成分(A)100質量部に対して、熱重合開始剤(E)0.001〜15質量部であるのが好ましく、0.1〜10質量部であるのがより好ましい。少なすぎると硬化が不十分となりやすく、多すぎると硬化物の吸水率や強度などの諸物性に悪影響を与える場合がある。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて紫外線吸収剤を添加することによって硬化物の特性を改善することもできる。
上記紫外線吸収剤としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、5,5’−メチレンビス(2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン)等の2−ヒドロキシベンゾフェノン類;2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−tert−オクチル−6−ベンゾトリアゾリルフェノール)、2−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−カルボキシフェニル)ベンゾトリアゾールのポリエチレングリコールエステル、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−アクリロイルオキシエチル)−5−メチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−tert−ブチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−tert−オクチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−tert−ブチルフェニル〕−5−クロロベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−tert−アミル−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−(3−メタクリロイルオキシプロピル)フェニル〕−5−クロロベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシメチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシプロピル)フェニル〕ベンゾトリアゾール等の2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール類;2−(2−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−ヘキシロキシフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−オクトキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−〔2−ヒドロキシ−4−(3−C12〜13混合アルコキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−〔2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル〕−4,6−ビス(4−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジヒドロキシ−3−アリルフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−ヘキシロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン等の2−(2−ヒドロキシフェニル)−4,6−ジアリール−1,3,5−トリアジン類;フェニルサリシレート、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、オクチル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ドデシル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、テトラデシル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ヘキサデシル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、オクタデシル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ベヘニル(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート等のベンゾエート類;2−エチル−2’−エトキシオキザニリド、2−エトキシ−4’−ドデシルオキザニリド等の置換オキザニリド類;エチル−α−シアノ−β,β−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート等のシアノアクリレート類;各種の金属塩、又は金属キレート、特にニッケル、クロムの塩、又はキレート類等が挙げられる。
上記紫外線吸収剤としては、市販品を用いることもでき、例えば、TINUVIN PS、TINUVIN99−2、TINUVIN234、TINUVIN384−2、TINUVIN571、TINUVIN900、TINUVIN928、TINUVIN1130、TINUVIN400、TINUVIN405、TINUVIN460、TINUVIN477、TINUVIN479(BASF社製);アデカスタブLA29、アデカスタブLA31、アデカスタブLA36、アデカスタブLA46、アデカスタブLA−F70、アデカスタブ1413(ADEKA社製、登録商標)等が挙げられる。
本発明において、紫外線吸収剤の使用割合はカチオン重合性成分(A)100質量部に対して、紫外線吸収剤0.001〜20質量部であるのが好ましく、0.1〜10質量部であるのがより好ましい。少なすぎると紫外線吸収能が低く、多すぎると硬化物の透明性などの諸物性に悪影響を与える場合がある。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて常温では不活性であり所定の温度への加熱・光照射・酸等により保護基が脱離し、活性化されて紫外線吸収能が発現する化合物を用いることも出来る。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて酸化防止剤の1種又は2種以上を添加することによって硬化物の特性を改善することもできる。
上記酸化防止剤としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、下記に表す具体的な製品としては、アデカスタブAO−20(化学式No.24)、アデカスタブAO−30(化学式No.25)、アデカスタブAO−40(化学式No.26)、アデカスタブAO−50(化学式No.27)、アデカスタブAO−60(化学式No.28)、アデカスタブAO−80(化学式No.29)、アデカスタブAO−330(化学式No.30)(以上ADEKA社製、登録商標)等が好適に使用できる。
なお、下記に表す化学式No.24〜30において、tBuとは第3ブチル基を表す。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、さらに、増感剤、及び増感助剤の1種又は2種以上を用いることができる。増感剤とは、カチオン重合開始剤(B)が示す極大吸収波長よりも長い波長に極大吸収を示し、カチオン重合開始剤(B)による重合開始反応を促進させる化合物である。また増感助剤は、増感剤の作用を一層促進させる化合物である。
増感剤及び増感助剤としては、アントラセン系化合物、ナフタレン系化合物等が挙げられる。
上記アントラセン系化合物としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、下記一般式式(VIa)で表されるものが挙げられる。
(式中、R24及びR25は、各々独立に水素原子、炭素原子数1〜6のアルキル基又は炭素原子数2〜12のアルコキシアルキル基を表し、R26は水素原子又は炭素原子数1〜6のアルキル基を表す。)
上記一般式(VIa)で表されるアントラセン系化合物の具体例を挙げると、次のような化合物がある。
9,10−ジメトキシアントラセン、
9,10−ジエトキシアントラセン、
9,10−ジプロポキシアントラセン、
9,10−ジイソプロポキシアントラセン、
9,10−ジブトキシアントラセン、
9,10−ジペンチルオキシアントラセン、
9,10−ジヘキシルオキシアントラセン、
9,10−ビス(2−メトキシエトキシ)アントラセン、
9,10−ビス(2−エトキシエトキシ)アントラセン、
9,10−ビス(2−ブトキシエトキシ)アントラセン、
9,10−ビス(3−ブトキシプロポキシ)アントラセン、
2−メチル−または2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、
2−メチル−または2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセン、
2−メチル−または2−エチル−9,10−ジプロポキシアントラセン、
2−メチル−または2−エチル−9,10−ジイソプロポキシアントラセン、
2−メチル−または2−エチル−9,10−ジブトキシアントラセン、
2−メチル−または2−エチル−9,10−ジペンチルオキシアントラセン、
2−メチル−または2−エチル−9,10−ジヘキシルオキシアントラセンなど。
ナフタレン系化合物としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、下記一般式(VIb)で表されるものが挙げられる。
(式中、R27及びR28は各々独立に炭素原子数1〜6のアルキル基を表す)
上記一般式(VIb)で表されるナフタレン系化合物の具体例を挙げると、次のような化合物がある。
4−メトキシ−1−ナフトール、
4−エトキシ−1−ナフトール、
4−プロポキシ−1−ナフトール、
4−ブトキシ−1−ナフトール、
4−ヘキシルオキシ−1−ナフトール、
1,4−ジメトキシナフタレン、
1−エトキシ−4−メトキシナフタレン、
1,4−ジエトキシナフタレン、
1,4−ジプロポキシナフタレン、
1,4−ジブトキシナフタレンなど。
本発明において、増感剤及び増感助剤の使用割合は特に限定されず、本発明の目的を阻害しない範囲内で概ね通常の使用割合で使用すればよいが、例えば、上記カチオン重合性成分(A)の100重量部に対して、増感剤及び増感助剤それぞれ0.1〜3質量部であるのが、硬化性向上の観点から好ましい。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、アクリルモノマー及びラジカル重合開始剤1種又は2種以上を用いることができる。
上記アクリルモノマーとしては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソノニル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸亜鉛、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ターシャリーブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ビスフェノールZジグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記ラジカル重合開始剤としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、アセトフェノン系化合物、ベンジル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物等のケトン系化合物、オキシム系化合物などを用いることができる。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じてシランカップリング剤を1種又は2種以上用いることができる。
上記シランカップリング剤としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシランなどのアルキル官能性アルコキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシランなどのアルケニル官能性アルコキシシラン、3−メタクリロキシブロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシブロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ官能性アルコキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ官能性アルコキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト官能性アルコキシシラン、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシドなどのチタンアルコキシド類、チタンジオクチロキシビス(オクチレングリコレート)、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)などのチタンキレート類、ジルコウニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネートなどのジルコニウムキレート類、ジルコニウムトリブトキシモノステアレートなどのジルコニウムアシレート類、メチルトリイソシアネートシランなどのイソシアネートシラン類等を用いることができる。
本発明において、上記シランカップリング剤の使用量は、特に限定されないが、通常、硬化性組成物中の溶媒を除く全量100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲である。
また、本発明の硬化性組成物には、必要に応じて熱可塑性有機重合体を1種又は2種以上用いることによって、硬化物の特性を改善することもできる。
上記熱可塑性有機重合体としては、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート−エチルアクリレート共重合体、メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸−メチルメタクリレート共重合体、グリシジル(メタ)アクリレート−ポリメチル(メタ)アクリレート共重合体、ポリビニルブチラール、セルロースエステル、ポリアクリルアミド、飽和ポリエステル等が挙げられる。
また、本発明の硬化性組成物には、通常用いられる上記(A)、(B)及び(C)並びに、(D)、(E)、オキセタン化合物、紫外線吸収剤、酸化防止剤、増感剤、増感助剤、シランカップリング剤、及び熱可塑性有機重合体等の必要に応じて用いることができる成分の各成分を溶解または分散しえる溶媒を用いることができ、特に制限されず公知のものを用いることができ、例えば、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、ジエチルケトン、アセトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン等のケトン類;エチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、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ジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸シクロヘキシル、乳酸エチル、コハク酸ジメチル、テキサノール等のエステル系溶媒;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等のセロソルブ系溶媒;メタノール、エタノール、イソ−又はn−プロパノール、イソ−又はn−ブタノール、アミルアルコール等のアルコール系溶媒;エチレングリコールモノメチルアセテート、エチレングリコールモノエチルアセテート、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(PGMEA)、ジ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、エトキシエチルプロピオネート等のエーテルエステル系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等のBTX系溶媒;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;テレピン油、D−リモネン、ピネン等のテルペン系炭化水素油;ミネラルスピリット、スワゾール#310(コスモ松山石油(株))、ソルベッソ#100(エクソン化学(株))等のパラフィン系溶媒;四塩化炭素、クロロホルム、トリクロロエチレン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素系溶媒;クロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒;プロピレンカーボネート、カルビトール系溶媒、アニリン、トリエチルアミン、ピリジン、酢酸、アセトニトリル、二硫化炭素、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−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、水等が挙げられ、これらの溶媒は1種又は2種以上の混合溶媒として使用することができる。
本発明の硬化性組成物は、硬化性、接着強度、液保存安定性が向上するため、水分量が5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがさらに好ましい。水分が多すぎると、白濁したり成分が析出したりする恐れがあるので好ましくない。
また、本発明の硬化性組成物は、接着強度が高い点で、E型粘度計による粘度が、1〜5,000mmPa・secであることが好ましく、10〜3,000mmPa・secであることがより好ましく、100〜1,000mmPa・secであることがさらに好ましい。粘度が低すぎると塗りムラが発生し、強靭性、接着強度及び、耐湿耐久性が低下する恐れがあり、粘度が高すぎるとハンドリング性が悪く、均一な塗布が困難であったり、硬化が不完全になり、強靭性、接着強度及び、耐湿耐久性が低下する恐れがある。なお、硬化性組成物の粘度は、25℃で測定する。
また本発明の硬化性組成物は、ロールコーター、カーテンコーター、各種の印刷、浸漬等の公知の手段で、支持基体上に塗布されることもできる。また、一旦フィルム等の支持基体上に塗布した後、他の支持基体上に転写することもでき、その適用方法に制限はない。
上記支持基体の材料としては、特に制限されず通常用いられるものを使用することができ、例えば、ガラス等の無機材料;ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース(TAC)、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等のセルロースエステル;ポリアミド;ポリイミド;ポリウレタン;エポキシ樹脂;ポリカーボネート;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4'−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリスチレン;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン;ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル等のビニル化合物;ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸エステル等のアクリル系樹脂;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリエーテルイミド;ポリオキシエチレン、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)等の高分子材料が挙げられる。
なお、上記支持基体に、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザ処理等の表面活性化処理を行ってもよい。
また、本発明における硬化性組成物には、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて、ポリオール、無機フィラー、有機フィラー、顔料及び染料などの着色剤、消泡剤、増粘剤、界面活性剤、レベリング剤、難燃剤、チクソ化剤、希釈剤、可塑剤、安定剤、重合禁止剤、静電防止剤、流動調整剤、接着促進剤等の各種樹脂添加物等を添加することができる。
本発明の硬化性組成物又は後述する本発明の接着剤は、活性エネルギー線の照射により硬化させることができる。
また本発明の硬化性組成物又は後述する本発明の接着剤は、活性エネルギー線の照射及び加熱により硬化させることができる。
本発明において、硬化性組成物又は接着剤を活性エネルギー線の照射により硬化させる方法において、又は、該照射及び加熱により硬化させる方法において、該活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、X線、放射線、高周波などを挙げることができ、紫外線が経済的に最も好ましい。紫外線の光源としては、紫外線レーザ、高圧水銀ランプ、キセノンレーザ、メタルハライドランプなどが挙げられる。
本発明において、活性エネルギー線の照射により硬化させる方法、及び、該照射及び加熱により硬化させる方法において、活性エネルギー線の照射量としては、50〜1000mJ/minである。照射量が50mJ/minを下回ると硬化が不十分となり、1000mJ/minを超えると、活性エネルギー線の過剰な照射により、硬化物が劣化し、強靭性や接着強度が低下する恐れがある。
照射条件は各成分の種類及び配合割合によって異なるが、好ましくは100〜500mJ/minで、より好ましくは150〜300mJ/minである。
本発明において、硬化性組成物を活性エネルギー線の照射及び加熱により硬化させる方法において、加熱方法としては、以下に記載し、これに限定されるものではないが、例えば、大気圧オーブン、真空オーブン、ホットプレート、熱風、赤外線照射などを挙げることができ、本発明の硬化性組成物の用途に応じて適切な加熱方法を適宜選択して使用することができる。
本発明において、硬化性組成物を活性エネルギー線の照射及び加熱により硬化させる方法において、適切な加熱条件は、60〜200℃で10〜180分である。温度が60℃を下回ると硬化が不十分になり、180℃を超えると熱劣化による物性の低下がみられる恐れがある。また、硬化時間が10分を下回ると硬化が不十分になり、180分を超えると熱劣化により物性の低下がみられる恐れがある。
加熱条件は各成分の種類及び配合割合によって異なるが、好ましくは70〜180℃ で20〜150分、より好ましくは80〜150℃で30〜120分である。
本発明の硬化性組成物及びその硬化物の具体的な用途としては、接着剤、メガネ、撮像用レンズに代表される光学材料、塗料、コーティング剤、ライニング剤、インキ、レジスト、液状レジスト、印刷版、カラーテレビ、PCモニタ、携帯情報端末、デジタルカメラ、有機EL、タッチパネル等の表示素子、絶縁ワニス、絶縁シート、積層板、プリント基盤、半導体装置用・LEDパッケージ用・液晶注入口用・有機EL用・光素子用・電気絶縁用・電子部品用・分離膜用等の封止剤、成形材料、パテ、ガラス繊維含浸剤、目止め剤、半導体用・太陽電池用等のパッシベーション膜、層間絶縁膜、保護膜、液晶表示装置のバックライトに使用されるプリズムレンズシート、プロジェクションテレビ等のスクリーンに使用されるフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート等のレンズシートのレンズ部、またはこのようなシートを用いたバックライト等、マイクロレンズ等の光学レンズ、光学素子、光コネクター、光導波路、光学的造形用注型剤等を挙げることができる。
本発明の硬化性組成物は、強靭性及び接着強度が高く、かつ耐湿耐久性に優れることから、接着剤に好適に使用することができる。本発明の硬化性組成物を接着剤として用いる場合、該接着剤は、本発明の硬化性組成物のみからなっている場合あるか、又は、本発明の硬化性組成物に加えて、本発明の技術分野で通常用いられる公知の成分を含有する場合がある。本発明の接着剤が本発明の硬化性組成物に加えて他の成分を含有する場合、本発明の接着剤における本発明の硬化性組成物含有量は、好ましくは、10〜99.9質量%、より好ましくは30〜99.9質量%、さらに好ましくは50〜99.9質量%である。本発明の接着剤の用途は特に限定されるものではなく、様々な用途に用いることができる。また被着体としては、以下に例を挙げ、これに限定されるものではないが、石英ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、サファイアガラス、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛、ジルコニア、その他のセラミクス、セメント、石膏、石英、ダイアモンド、その他の鉱物等の無機物;木材、繊維、紙、皮膚、毛髪、細胞等の動植物由来のもの;鉄、アルミニウム、白金、金、銀、銅、ニッケル、チタン、亜鉛、シリコン、ステンレス、鋼、真鍮、ジュラルミン、ハステロイ、ニクロム、インバー、はんだ等の金属;エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアリレート、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、シクロオレフィンポリマー等の樹脂;等が挙げられ、上記に挙げた被着体の同種のもの同士の接着に用いても良いし異種間の接着に用いても良いが、接着性が高いことから、ガラス、無機物、金属及び樹脂の中から選ばれる1種同士または2種間の接着に好適に使用することができ、ガラス及び樹脂の中から選ばれる1種同士または2種間の接着により好適に使用することができる。また、耐湿耐久性に優れる点から、電子材料用途に好適に使用することができる。
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下、本発明の硬化性組成物及び該硬化性組成物を硬化してなる硬化物に関し、実施例及び比較例、並びに実施評価例及び比較評価例により具体的に説明する。なお、下記の[表1]〜[表3]の表中に記載する数値は、いずれも質量部をあらわす。
[実施例1〜15]
下記の[表1]〜[表2]に示す配合で各成分を十分に混合して、各々実施例1〜15の硬化性組成物を得た。実施例1〜15の硬化性組成物について各々E型粘度計にて粘度を測定したところ、いずれも100〜1000mmPa・secの範囲内であった。各硬化性組成物の粘度の測定は25℃で行った。
[比較例1〜5]
下記の[表3]に示す配合で各成分を十分に混合して、各々比較例1〜5の硬化性組成物を得た。
カチオン重合性成分(A)としては下記の芳香族多官能エポキシ化合物(A1−1)〜(A1−4)及び脂肪族エポキシ化合物(A2−1)〜(A2−4)を用いた。
化合物A1−1:EPPN−201(フェノールノボラック型エポキシ:日本化薬社製)
化合物A1−2:アデカレジンEP−4100(ビスフェノールA型エポキシ化合物:ADEKA社製)
化合物A1−3:アデカレジンEP−4000(ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル:ADEKA社製)
化合物A1−4:エピクロンHP−7200(ジシクロペンタジエン型ノボラックエポキシ:DIC社製)
化合物A2−1:jERYX−8034(水添ビスフェノールA型エポキシ化合物:三菱化学社製)
化合物A2−2:アデカレジンEP−4085(1,4−ビス(グリシジルオキシメチル)シクロヘキサン:ADEKA社製)
化合物A2−3:アデカレジンEP−4088(ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテル:ADEKA社製)
化合物A2−4:アデカレジンEP−4080(水添ビスフェノールA型エポキシ化合物:ADEKA社製)
カチオン重合開始剤(B)としては下記の化合物(B−1)〜(B−2)及び比較化合物として(B’−1)を用いた。
化合物B−1:[化15]で表される化合物
化合物B−2:[化16]で表される化合物
化合物B’−1:([化17])で表される化合物
脂環式エポキシ化合物(C)としては下記の化合物(C−1)〜(C−2)を用いた。
化合物C−1:3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
化合物C−2:2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロパン
その他の脂肪族エポキシ化合物(D)としては下記の化合物(D−1)を用いた。
化合物D−1:ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル
熱重合開始剤(E)としては下記の化合物(E−1)を用いた。
化合物E−1:サンエイドSI−B3(三新化学工業社製)
添加剤(F)としては下記のシランカップリング剤(F−1)を用いた。
化合物F−1:SILQUEST A186 SILANE(β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製)
[硬化物の評価]
上記実施例1〜15及び比較例1〜5について、以下に記載の方法に従って評価用の硬化物を作成し、強靭性、接着強度、及び耐湿耐久性の評価を行った。評価方法は、強靭性については弾性率測定試験、接着強度については3点曲げ試験、耐湿耐久性についてはPCT試験後の3点曲げ試験をそれぞれ行った。評価結果を下記[表4]及び[表5]に示す。
[強靭性評価]
実施例1〜15及び比較例1〜5について、以下の方法で弾性率測定用サンプルを作成し、弾性率測定試験を実施した。
(弾性率測定用サンプルの作成)
上記実施例1〜15及び比較例1〜5を、それぞれPETフィルム上に、スペーサーを使用して100μmの厚さに塗布した後、塗布面にPETフィルムを合わせ、さらにガラス基材でPETフィルムの両側から挟み込み、高圧水銀ランプにて200mJ/cm2に相当する光をガラス基材の外側から、片面ずつ両面に照射し、その後大気圧オーブンにて100℃×30分加熱して硬化させ、得られた硬化物を取り出して幅5mm×長さ20mm×厚さ100μmにカットし、弾性率測定用サンプルとして、それぞれ対応する実施例硬化物1a〜15a及び比較例硬化物1a〜5aを得た。
(弾性率測定試験)
上記により得られた弾性率測定用サンプルについて、それぞれSII社製動的粘弾性測定装置DMS6100にて弾性率を測定した。測定は、引張測定、昇温速度5℃/minで行い、周波数10Hz、25℃における貯蔵弾性率を弾性率の計測値とした。
[接着強度評価、及び耐湿耐久性評価]
上記実施例1〜15及び比較例1〜5について、以下の方法で3点曲げ試験用サンプル(ガラス/PPS接合サンプル及びPPS/PPS接合サンプル)を作成し、得られたサンプルについて、接着強度評価についてはそのまま3点曲げ試験を実施し、耐湿耐久性評価については、PCT試験を行い、PCT試験前後の該サンプルについて3点曲げ試験を実施した。
(ガラス/PPS接合サンプルの作成)
上記実施例1〜15及び比較例1〜5を、それぞれ縦50mm×横25mm×厚さ1mmの無アルカリガラス基材(EagleXG:コーニング社製)にバーコーターにて20〜30μmの厚さに塗布し、同じサイズのポリフェニレンサルファイド基材(サスティールPPS:東ソー社製)を基材同士が6mm重なるように長手方向に貼り合わせ、ガラス基材側から高圧水銀ランプを用いて200mJ/cm2に相当する光を照射し、その後大気圧オーブンにて100℃×30分間加熱して硬化させ、ガラス/PPS接合サンプルとしてそれぞれ対応する実施例硬化物1b〜15b及び比較例硬化物1b〜5bを得た。なお、比較例5については上記硬化工程において硬化せず、該サンプルを作成できなかった。
(PPS/PPS接合サンプルの作成)
上記実施例1〜15及び比較例1〜5を、上記ポリフェニレンサルファイド基材を2枚用意し、一方の該基材にバーコーターにて20〜30μmの厚さに塗布し、高圧水銀ランプを用いて200mJ/cm2に相当する光を塗布面に照射した後、他方のポリフェニレンサルファイド基材を基材同士が6mm重なるように長手方向に貼り合わせ、その後大気圧オーブンにて100℃×30分間加熱して硬化させ、PPS/PPS接合サンプルとしてそれぞれ対応する実施例硬化物1c〜15c及び比較例硬化物1c〜5cを得た。なお、比較例5については上記硬化工程において硬化せず、該サンプルを作成できなかった。
(PCT試験)
上記で作成したそれぞれの3点曲げ試験用サンプル及び蒸留水を耐圧容器に入れて密封し、121℃にて10時間加熱し、PCT試験後の3点曲げ試験用サンプルとして、実施例硬化物1b〜15b、比較例硬化物1b〜5b、実施例硬化物1c〜15c及び比較例硬化物1c〜5cにそれぞれ対応する、実施例硬化物1b’〜15b’、比較例硬化物1b’〜5b’、実施例硬化物1c’〜15c’及び比較例硬化物1c’〜5c’を得た。
(3点曲げ試験)
上記PCT試験前及び試験後の3点曲げ試験用サンプルについて、それぞれ島津製作所社製オートグラフAGS−10kNXにて3点曲げ試験を行い、接合面の破壊強度を測定した。測定は、支点間距離20mm、治具移動速度50mm/minの条件にて実施した。なお、比較例1について、PCT試験後のサンプルである比較硬化物1b’及び1c’は、接合面の破壊強度が著しく低下しており、3点曲げ試験を実施できなかった。また、比較例3について、PCT試験後のサンプルである比較硬化物3b’及び3c’は、接合面が完全にはがれ、3点曲げ試験を実施できなかった。また、比較例4について、ガラス/PPS接合サンプルのPCT試験後サンプルである比較硬化物4b’は、接合面の破壊強度が著しく低下しており、3点曲げ試験を実施できなかった。また、PPS/PPS接合サンプルは、PCT試験前のサンプルである比較硬化物4c、及び同試験後のサンプルである比較硬化物4c’とも接着強度が著しく低下しており、3点曲げ試験を実施できなかった。
上記[表4]及び下記[表5]において、弾性率の評価は次のとおりとした。
− 2.5GPa以下
+ 2.6〜3.0GPa
++ 3.1〜3.5GPa
+++ 3.6GPa以上
上記[表4]及び下記[表5]において、破壊強度の評価は次のとおりとした。
− 1.5MPa以下
+ 1.6〜2.5MPa
++ 2.6〜3.5MPa
+++ 3.6MPa以上
上記[表4]より、本発明の硬化性組成物は、該硬化物を硬化してなる硬化物は、強靭性に優れ、かつ、接着強度、及び耐湿耐久性に優れるものであった。一方で、比較例1は、実施例5との比較より、本発明の硬化性組成物と比べて芳香族多官能エポキシ化合物(A1)を多く配合すると、ガラス/PPS接合、PPS/PPS接合のいずれにおいても破壊強度が著しく低下し、接着強度の低いものであった。また、比較例2は、実施例5との比較より、芳香族多官能エポキシ化合物(A1)を配合しないと、弾性率は著しく低下し、強靭性の低いものであった。また、比較例3より、本発明について脂肪族エポキシ化合物(A2)を使用せず、脂環式エポキシ化合物(C)に置き換えると、PCT試験後の破壊強度が著しく低下し、耐湿耐久性が低いものであった。また、比較例4より、本発明について脂肪族エポキシ化合物(A2)を使用せず、その他の脂肪族エポキシ化合物(D)に置き換えると、強靭性、接着強度とも低いものであった。また、比較例5より、本発明についてカチオン重合開始剤(B)を使用せず、本発明に該当しないカチオン重合開始剤に置き換えると、硬化が不十分で、硬化物が得られなかった。以上の結果から、本発明の硬化性組成物は、その硬化物について、強靭性に優れ、かつ接着強度及び耐湿耐久性に優れることが明らかである。
また、上記[表5]より、本発明の硬化性組成物は、さらに脂環式エポキシ化合物(C)を含有する場合、破壊強度及び耐湿耐久性が高く、強靭性がさらに優れる組成物となることが明らかである。