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TWI730272B - 聚合物、硬化性樹脂組成物及其用途 - Google Patents

聚合物、硬化性樹脂組成物及其用途 Download PDF

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TWI730272B
TWI730272B TW107145428A TW107145428A TWI730272B TW I730272 B TWI730272 B TW I730272B TW 107145428 A TW107145428 A TW 107145428A TW 107145428 A TW107145428 A TW 107145428A TW I730272 B TWI730272 B TW I730272B
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松田安弘
加藤泰斗
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日商日本觸媒股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可充分抑制加熱時之黃變且可應用於高著色化之聚合物、及含有上述聚合物之硬化性樹脂組成物。本發明之聚合物之特徵在於具有:下述通式(I)所表示之單體單元10〜60質量%、及含有-COO*R4 (R4 為一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元5〜80質量%。

Description

聚合物、硬化性樹脂組成物及其用途
本發明係關於一種新穎聚合物。更詳細而言係關於一種耐熱著色性優異之聚合物、含有上述聚合物之硬化性樹脂組成物、具有上述硬化性樹脂組成物之硬化物的濾色器及顯示裝置。
藉由熱或活性能量線而能夠硬化之聚合物根據其聚合物所具有之特性而應用於各種用途。作為此種用途之例,例如可列舉使用於液晶顯示裝置或固體攝像元件等之濾色器、油墨、印刷版、印刷配線板、半導體元件、光阻劑等各種光學構件或電氣、電子機器等,對適於該等用途之共聚物進一步反覆研究。
上述用途中,濾色器係構成液晶顯示裝置或固體攝像元件等之主要構件,一般而言,係由基板、至少三原色(紅(R)、綠(G)、藍(B))之像素及分隔該等之樹脂黑矩陣(BM)、以及用以被覆、保護像素及樹脂黑矩陣且使該等之凹凸平坦化所設置之保護膜等構成。
通常,於使用硬化性樹脂組成物進行濾色器之像素形成之情形時,採用對像素之一種顏色進行如下步驟,並對每種顏色重複進行與此相同之步驟的方法:(1)塗佈步驟:於整個基板面塗佈硬化性樹脂組成物;(2)曝光步驟:隔著光罩,對藉由塗佈步驟所形成之抗蝕劑膜進行圖案曝光而使曝光部硬化後,使硬化部不溶化;及(3)顯影、煅燒(烘烤)處理步驟:藉由顯 影液去除未曝光部後,藉由煅燒(烘烤)而使曝光部進一步硬化。若考慮到於此種濾色器之用途等中之應用,則對所使用之樹脂或含有該樹脂之硬化性樹脂組成物要求硬化性、硬化後之耐溶劑性、與基材之密接性、耐熱性及透明性等各種物性。
迄今對此種具有各種物性之樹脂提出有各式各樣者。
例如於專利文獻1中,作為耐熱性優異之聚合物,提出有使N-取代順丁烯二醯亞胺及/或特定之醚二聚物、乙烯基甲苯及具有酸基之單體作為單體成分進行共聚而成之聚合物。
然而,於含有源自順丁烯二醯亞胺之聚合物之樹脂組成物中,由於順丁烯二醯亞胺系聚合物含有氮原子,故而存在加熱時聚合物著色成黃色~黃褐色,硬化膜之透明性變得不充分等問題。相對於此,提出有可形成耐熱性且透明性均優異之塗膜之聚合物。
例如於專利文獻2中,作為可形成耐熱性且透明性均優異之塗膜之聚合物,提出有使作為2-(羥基烷基)丙烯酸酯之醚二聚物的特定單體、含有羧基之不飽和單體及含有羥基之不飽和單體作為單體成分進行共聚而成之聚合物。
又,於專利文獻3中,提出有可穩定地發揮硬化性或硬化後之耐溶劑性、與基材之密接性、耐熱性及透明性等各種物性之硬化性樹脂組成物,該硬化性樹脂組成物含有:具有含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體單元與具有羥基之單體單元的(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚合性化合物、及光聚合起始劑。
又,作為適於濾色器用途之硬化性樹脂組成物,例如於專利文獻4中,記載有如下感光性樹脂組成物:含有羧基配置於與主鏈相隔元素數7以上之側鏈並且側鏈具有自由基聚合性雙鍵的含羧基自由基聚合性共聚物。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2009-40999號公報
專利文獻2:日本專利特開2012-82317號公報
專利文獻3:日本專利特開2015-42697號公報
專利文獻4:日本專利特開2012-193219號公報
近年來,光學構件或電氣、電子機器等之小型化、薄型化、節能化不斷發展,伴隨於此,對所使用之濾色器等構件要求高品質之性能。然而,難謂充分滿足此種要求,尚有改善之餘地。尤其於濾色器用途中,隨著彩色液晶顯示裝置等之高品質化或用途之擴大,強烈要求顯示面板之高亮度化、高對比度化,謀求開發與習知相比進一步抑制聚合物於加熱時之黃變且能夠應用於高著色化的聚合物。
本發明係鑒於上述現狀而完成者,目的在於提供一種可充分抑制加熱時之黃變且可應用於高著色化之聚合物、含有上述聚合物之硬化性樹脂組成物。
本發明人為了解決上述課題,對能夠應用於濾色器等之聚合物進行了各種研究,結果發現,藉由以特定範圍量具有至少2個特定之單體單元,可獲得耐熱著色性優異之硬化物。又,本發明人發現,此種聚合物及含有該聚合物之硬化性樹脂組成物尤其適宜作為用以形成濾色器用途等構件之聚合物及樹脂組成物,從而完成了本發明。
於本發明中,「耐熱著色性」意指聚合物於加熱時不易產生黃變等變色之 特性。
即,本發明為如下聚合物,其特徵在於具有:下述通式(I)所表示之單體單元10~60質量%、及含有-COO*R4(R4為一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元5~80質量%。
Figure 107145428-A0305-02-0005-1
(式中,R1表示氫原子或甲基;R2表示碳數1~12之二價之直鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基;R3表示二價之有機基;X表示羧基、磺酸基、酚性羥基、羧酸酐基或磷酸基;m表示通式(I)所表示之單體單元之平均重複單元數,且為1以上之數;n為0或1)
上述聚合物較佳為於主鏈具有環結構之含環結構聚合物。
上述聚合物較佳為進而具有含羥基單體單元之聚合物。
上述聚合物較佳為進而具有芳香族乙烯基系單體單元之聚合物。
上述聚合物較佳為(甲基)丙烯酸單元之含量未達5質量%。
上述聚合物較佳為酸值為40~160mgKOH/g。
又,本發明亦為一種硬化性樹脂組成物,其特徵在於含有上述聚合物及聚合性化合物。
又,本發明亦為一種積層體,其特徵在於:於基板上具有上述聚合物之硬化物或上述硬化性樹脂組成物之硬化物。
又,本發明亦為一種濾色器,其特徵在於:於基板上具有上述硬化性樹脂組成物之硬化物。
又,本發明亦為一種顯示裝置,其特徵在於具備上述濾色器。
本發明之聚合物由於含有上述構成,故而可提供耐熱著色性優異之硬化物。此種本發明之聚合物、及含有上述聚合物之硬化性樹脂組成物可適用於各種光學構件或電氣、電子機器等各種用途,可尤其適用於液晶顯示裝置或固體攝像元件等所使用之濾色器。
以下,對本發明進行詳細說明。
再者,將以下記載之本發明之各較佳形態組合2個以上而成者亦為本發明之較佳形態。
又,於本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」意指「丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯」,「(甲基)丙烯酸」意指「丙烯酸及/或甲基丙烯酸」。
1.聚合物
<形態(1)>
本發明之聚合物之特徵在於具有:下述通式(I)所表示之單體單元10~60質量%、及含有-COO*R4(R4為一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元5~80質量%。
Figure 107145428-A0305-02-0007-2
(式中,R1表示氫原子或甲基;R2表示碳數1~12之二價之直鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基;R3表示二價之有機基;X表示羧基、磺酸基、酚性羥基、羧酸酐基或磷酸基;m表示通式(I)所表示之單體單元之平均重複單元數,且為1以上之數;n為0或1)
本發明之聚合物由於係由上述構成組成,故而可抑制加熱時之黃變,即,可提供耐熱著色性優異之硬化物。
推測上述聚合物可提供耐熱著色性優異之硬化物之原因在於:於對上述聚合物進行加熱之情形時,上述通式(I)所表示之單體單元之一部分脫離而於末端形成羥基,該羥基捕捉存在於反應系統中之自由基,從而減輕自由基之影響;以及於對上述聚合物進行加熱之情形時,上述含有-COO*R4(R4為一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元之三級碳原子脫離,形成酸基,該酸基與上述羥基發生交聯,藉此形成牢固之膜(硬化物)。
又,本發明之聚合物之硬化性、硬化物之硬度、耐溶劑性、耐熱性、透明性、對基材之密接性均優異。進而,於將上述聚合物應用於含有有色材料之樹脂組成物之情形時,可提高所獲得之硬化物中之有色材料濃度,因此可實現更進一步之薄膜化,並且於將上述樹脂組成物應用於濾色器用途之情形時,可進一步實現高色純度化或黑矩陣之高遮光率化。
推測上述聚合物可使硬化性或硬化物之特性提高之原因在於: 如上所述,於對上述聚合物進行熱之情形時,構成上述聚合物之單體單元或自其等產生之羥基與酸基發生交聯;以及上述羥基捕捉存在於反應系統中之自由基。進而,推測可提高硬化物中之有色材料濃度之原因在於:藉由如上所述形成交聯結構,樹脂大幅收縮或脫離之成分揮發而使硬化物中之樹脂量相對減少。
對構成本發明之聚合物之單體單元進行詳細說明。再者,於本發明中,「單體單元」意指源自單體之結構單元。
<通式(I)所表示之單體單元(A)>
本發明之聚合物具有上述通式(I)所表示之單體單元(以下亦稱為「單體單元(A)」)。
上述通式(I)中,R1表示氫原子或甲基。進而就耐熱性或水斑抑制效果良好之方面而言,較佳為甲基。
再者,於本發明中,「水斑」意指於使硬化物與顯影液等水溶性溶液接觸並去除上述水溶性溶液後,與其接觸過之部分產生白濁等變色,於硬化物上形成深淺不均。
R2表示碳數1~12之二價之直鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基。
作為上述二價之直鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基,可列舉伸烷基(alkylene)、伸芳基、具有脂環結構之二價烴基等,其中,較佳為伸烷基。作為上述脂環結構,可列舉環己烷骨架、金剛烷骨架、降莰烯(norbornene)骨架。又,該等亦可具有取代基。
作為R2,較佳為列舉:亞甲基(methylene)、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸庚基、伸辛基、伸十二烷基(dodecylene)等伸烷基;伸苯基、甲伸苯基、伸萘基等伸芳基;該等基經羥基等官能基取代之基等。
其中,作為R2,較佳為碳數1~10之伸烷基,更佳為碳數1~5之伸烷基。
R3表示二價之有機基。作為上述二價之有機基,較佳為列舉碳數1~10之二價之鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基,更佳為列舉碳數1~5之二價之鏈狀或分支狀之飽和烴基或不飽和烴基。上述有機基亦可具有取代基。
作為R3,例如可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、三亞甲基、伸丁基、乙基伸乙基、伸己基、伸辛基、伸十二烷基等伸烷基;伸乙烯基、伸丙烯基、伸異丙烯基、伸丁烯基、伸戊烯基、伸己烯基等伸烯基;伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環己基、伸降莰基、伸金剛烷基等伸環烷基;伸苯基、甲伸苯基、伸萘基、茀基等伸芳基;乙醚基、丙醚基等烷基醚基;含有該等基以及-O-、-S-、-SO-、-SO2-等鍵之基。
其中,就耐熱著色性更進一步優異之方面而言,作為R3,較佳為伸烷基,更佳為碳數1~10之伸烷基,進而較佳為碳數1~5之伸烷基。
X表示羧基、磺酸基、酚性羥基、羧酸酐基或磷酸基。其中,耐熱著色性更進一步優異之方面而言,X較佳為羧基。
m表示通式(I)所表示之單體單元之平均重複單元數,且為1以上之數。
n為0或1,較佳為1。
作為提供上述單體單元(A)之單體,較佳為列舉(甲基)丙烯酸β-羧基乙酯、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯、琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯等不飽和基與羧基之間經鏈延長之不飽和單羧酸類等,更佳為列舉(甲基)丙烯酸β-羧基乙酯、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯、琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯,進而較佳為列舉琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯。藉由使含有此種化合物之單體成分聚合,可獲得具有上述單體單元(A)之聚合物。
上述聚合物可僅具有1種上述單體單元(A),亦可具有2種以上。
上述聚合物中之上述單體單元(A)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,為10~60質量%。上述單體單元(A)之含量就耐熱著色性更進一步優異之方面而言,相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為15質量%以上,更佳為20質量%以上,又,較佳為50質量%以下。
具體而言,上述單體單元(A)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為20~60質量%,更佳為20~50質量%。
又,就水斑抑制效果之觀點而言,上述單體單元(A)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為15質量%以上,更佳為20質量%以上。
<含有-COO*R4基之乙烯基系單體單元(B)>
本發明之聚合物進而具有含有-COO*R4(R4表示一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元(以下亦稱為「乙烯基系單體單元(B)」)。
於上述乙烯基系單體單元(B)中,-COO*R4基之R4表示一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子。三級碳原子意指鍵結於該碳原子上之其他碳原子為3個的碳原子。
作為上述一價之有機基,較佳為列舉碳數1~91之一價之鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基。上述有機基亦可具有取代基。
R4之碳數更佳為碳數1~50,進而較佳為碳數1~35,尤佳為碳數1~20。
R4較佳為與下述式(a)中之A相同之一價之有機基。
作為乙烯基系單體,可列舉分子中具有聚合性碳-碳雙鍵之單體,其中,較佳為(甲基)丙烯酸酯系單體。即,上述乙烯基系單體單元(B)較佳為含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體單元。
具有上述含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體單元之聚合物可藉由使含有含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體之單體成分聚合而獲得。
上述含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體較佳為具有鄰接於(甲基)丙烯醯基之氧原子與三級碳原子鍵結之結構者。
上述含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體較佳為分子中具有1個聚合性碳-碳雙鍵之化合物、即分子中具有1個(甲基)丙烯醯基(CH2=C(R5)-C(=O)-)之化合物,例如較佳為下述通式(a)所表示之化合物;CH2=C(R5)-C(=O)-O-A (a)
(式中,R5表示氫原子或甲基;A表示含有於氧原子側具有三級碳原子之結構的一價有機基)。
上述通式(a)中,A所表示之一價有機基例如可以-C(R6)(R7)(R8)表示。於該情形時,R6、R7及R8相同或不同,較佳為碳數1~30之烴基。上述烴基可為飽和烴基,亦可為不飽和烴基,可具有環狀結構,亦可具有取代基。又,R6、R7、及R8亦可彼此於末端部位連結而形成環狀結構。
關於上述A所表示之有機基之碳數,就鄰接於(甲基)丙烯醯基(CH2=C(R5)-C(=O)-)之氧原子和與其相鄰之A中之三級碳原子之間的O-C鍵被切斷而生成之新化合物容易揮發之方面而言,較佳為12以下,更佳為9以下。又,上述A所表示之有機基亦可具有分支結構。
此處,於上述含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體中,鍵結於與(甲基)丙烯醯基鄰接之氧原子上之三級碳原子較佳為鄰接之碳原子之至少1個與氫原子鍵結。例如於上述含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體為上述通式(a)所表示之化合物且A為-C(R6)(R7)(R8)所表示之基之情形時,適宜為R6、R7及R8中之至少1個含有具有1個以上氫原子之碳原子且該碳原子鍵結於三級碳原子上。於此種形態中,藉由加熱,鄰接於(甲基)丙烯醯基之氧原子和與其相鄰之三級 碳原子之間的O-C鍵被切斷,生成(甲基)丙烯酸,與此同時,該三級碳原子和與其相鄰之碳原子之間形成雙鍵(C=C),從而更穩定地生成新化合物。
如此生成之新化合物較佳為揮發者。於該情形時,該新化合物自硬化物中揮散,因此使硬化物(硬化膜)之膜厚減小之同時,例如於使用含有上述聚合物與有色材料之硬化性樹脂組成物之情形時,有色材料濃度於加熱後提高。因此,可實現更進一步之薄膜化並且可進一步實現高色純度化或黑矩陣之高遮光率化。若考慮到該方面,則上述R6、R7及R8相同或不同,較佳為碳數1~15之飽和烴基,更佳為碳數1~10之飽和烴基,進而較佳為碳數1~5之飽和烴基,尤佳為碳數1~3之飽和烴基。
上述含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體較佳為(甲基)丙烯酸第三丁酯或(甲基)丙烯酸第三戊酯。
就顯影性或水斑抑制效果之觀點而言,上述含三級碳之(甲基)丙烯酸酯系單體較佳為含三級碳之甲基丙烯酸酯系單體,更佳為甲基丙烯酸第三丁酯或甲基丙烯酸第三戊酯。
上述聚合物可僅具有上述者中之1種作為上述乙烯基系單體單元(B),亦可具有2種以上。
上述聚合物中之上述乙烯基系單體單元(B)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,為5~80質量%。上述乙烯基系單體單元(B)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為10質量%以上,更佳為15質量%以上,進而較佳為20質量%以上,又,較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,進而較佳為60質量%以下。
就耐熱著色性更進一步優異之方面而言,上述乙烯基系單體單元(B)之含量相對於全部單體單元100質量%,更佳為10~70質量%,進而較佳為20~60質量%。
又,就顯影性與水斑抑制效果均優異之方面而言,上述乙烯基系單體單元(B)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為5~70質量%,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上,又,更佳為65質量%以下,進而較佳為60質量%以下。
<主鏈具有環結構之單體單元(C)>
本發明之聚合物較佳為於主鏈具有環結構之含環結構聚合物。藉由主鏈進而含有環結構,可使聚合物之耐熱性進一步提高。
作為上述環結構,可列舉醯亞胺環、四氫呋喃環、內酯環等。為了具有該等環結構,上述含環結構聚合物較佳為含有主鏈具有環結構之單體單元(以下亦稱為「單體單元(C)」)。
作為提供上述單體單元(C)之單體,例如可列舉分子內具有含雙鍵環結構之單體或進行環化聚合而形成主鏈具有環結構之聚合物之單體、聚合後形成環結構之單體等。其中,就良好之耐熱性或硬度、有色材料分散性等觀點而言,較佳為選自由N取代順丁烯二醯亞胺系單體、2,2'-(氧基二亞甲基)二丙烯酸二烷基酯系單體、及α-(不飽和烷氧基烷基)丙烯酸酯系單體所組成之群中之至少1種單體,就耐熱著色性更進一步優異之方面而言,更佳為選自由N取代順丁烯二醯亞胺系單體及2,2'-(氧基二亞甲基)二丙烯酸二烷基酯系單體所組成之群中之至少1種單體。又,就提高水斑抑制效果之方面而言,較佳為N取代順丁烯二醯亞胺系單體。
作為上述N取代順丁烯二醯亞胺系單體,例如可列舉:N-環己基順丁烯二醯亞胺、N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-甲基順丁烯二醯亞胺、N-乙基順丁烯二醯亞胺、N-異丙基順丁烯二醯亞胺、N-第三丁基順丁烯二醯亞胺、正十二烷基順丁烯二醯亞胺、N-苄基順丁烯二醯亞胺、N-萘基順丁烯二醯亞胺等,可使用該等之1種或2種以上。其中,就透明性之觀點而言,較 佳為N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-苄基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺,尤佳為N-環己基順丁烯二醯亞胺。又,就提高耐熱著色性及水斑之抑制效果之方面而言,較佳為N-苯基順丁烯二醯亞胺及/或N-環己基順丁烯二醯亞胺,更佳為N-苯基順丁烯二醯亞胺。
作為上述N-苄基順丁烯二醯亞胺,例如可列舉:苄基順丁烯二醯亞胺;對甲基苄基順丁烯二醯亞胺、對丁基苄基順丁烯二醯亞胺等烷基取代苄基順丁烯二醯亞胺;對羥基苄基順丁烯二醯亞胺等酚性羥基取代苄基順丁烯二醯亞胺;鄰氯苄基順丁烯二醯亞胺、鄰二氯苄基順丁烯二醯亞胺、對二氯苄基順丁烯二醯亞胺等鹵素取代苄基順丁烯二醯亞胺等。
作為上述2,2'-(氧基二亞甲基)二丙烯酸二烷基酯系單體,例如可列舉:2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二甲酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二乙酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(正丙基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(異丙基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(正丁基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(異丁基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(第三丁基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(第三戊基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(硬脂基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(月桂基)酯、2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二(2-乙基己基)酯等。該等之中,就透明性或分散性、工業上之易獲取性等觀點而言,更佳為2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二甲酯。
作為上述α-(不飽和烷氧基烷基)丙烯酸酯系單體,例如可列舉α-(烯丙氧基甲基)丙烯酸酯系單體。
作為上述α-(烯丙氧基甲基)丙烯酸酯系單體之具體例,例如可列舉:α-烯丙氧基甲基丙烯酸;α-烯丙氧基甲基丙烯酸甲酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸 乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸正丙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸異丙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸正丁酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸第二丁酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸第三丁酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸正戊酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸第二戊酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸第三戊酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸正己酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸第二己酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸正庚酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸正辛酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸第二辛酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸第三辛酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸2-乙基己酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸庚酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸壬酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸癸酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸十一烷基酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸月桂酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸十三烷基酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸肉豆蔻酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸十五烷基酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸鯨蠟酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸十七烷基酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸硬脂酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸十九烷基酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二十烷基酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸山萮酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸蜜蠟酯等(α-烯丙氧基甲基)丙烯酸烷基酯系單體;α-烯丙氧基甲基丙烯酸甲氧基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸甲氧基乙氧基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸甲氧基乙氧基乙氧基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸3-甲氧基丁酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸乙氧基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸苯氧基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸苯氧基乙氧基乙酯等(α-烯丙氧基甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯系單體;α-烯丙氧基甲基丙烯酸羥基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸羥基丙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸羥基丁酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸氟乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二氟乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸氯乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二氯乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸溴乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二溴乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸乙烯酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸烯丙酯、α- 烯丙氧基甲基丙烯酸甲基烯丙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸巴豆酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸丙快酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸環戊酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸環己酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸4-甲基環己酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸4-第三丁基環己酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸三環癸酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸異莰酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸金剛烷基酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二環戊二烯酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸苯酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸甲基苯酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二甲基苯酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸三甲基苯酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸4-第三丁基苯酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸苄酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二苯基甲酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸二苯基乙酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸三苯基甲酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸肉桂酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸萘酯、α-烯丙氧基甲基丙烯酸蒽酯等。其中,適宜為(α-烯丙氧基甲基)丙烯酸烷基酯系單體。作為上述(α-烯丙氧基甲基)丙烯酸烷基酯系單體,就透明性或分散性、工業上之易獲取性等觀點而言,尤佳為α-烯丙氧基甲基丙烯酸甲酯(亦稱為(α-烯丙氧基甲基)丙烯酸甲酯)。
上述α-(不飽和烷氧基烷基)丙烯酸酯系單體例如可藉由國際公開第2010/114077號中揭示之製造方法進行製造。
作為提供上述單體單元(C)之單體,另外可較佳地列舉2-(羥基烷基)丙烯酸烷基酯。2-(羥基烷基)丙烯酸烷基酯可與(甲基)丙烯酸反應而於主鏈形成內酯環結構。作為上述內酯環結構,例如可列舉下述通式(II)所表示之環結構。
Figure 107145428-A0305-02-0016-3
上述通式(II)中,R9表示碳數1~20之烷基,R10表示氫原子或碳數1~20之有機殘基,R11表示氫原子或甲基。n為1或2。
R9及R10分別與下述通式(III)中之R9及R10相同。
作為上述2-(羥基烷基)丙烯酸烷基酯,可列舉下述通式(III)所表示之化合物。
Figure 107145428-A0305-02-0017-4
(通式(III)中,R9表示碳數1~20之烷基,R10表示氫原子或碳數1~20之有機殘基;n為1或2)
上述通式(III)中,R9表示碳數1~20之烷基。上述烷基可為直鏈狀,亦可為分支狀。
就單體溶解性之方面而言,R9之碳數較佳為1~10,更佳為1~6。
作為R9,例如可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、己基、辛基或2-乙基己基等。較佳為甲基。
上述通式(III)中,R10為氫原子或碳數1~20之有機殘基。
作為上述碳數1~20之有機殘基,例如可列舉:甲基、乙基、丙基等碳數1~20之烷基;乙烯基、丙烯基等碳數1~20之不飽和脂肪族烴基;苯基、萘基等碳數1~20之芳香族烴基;上述烷基、上述不飽和脂肪族烴基及上述芳香族烴基中,氫原子之一個以上被取代為選自羥基、羧基、醚基及酯基中之至少1種基而得之基等。其中,作為R10,就內酯環之親水性之觀點而言,較佳為氫原子。
作為上述2-(羥基烷基)丙烯酸烷基酯,可列舉2-(1-羥基烷基)丙烯酸烷基酯、2-(2-羥基烷基)丙烯酸烷基酯,具體而言,例如可列舉2 -(1-羥基甲基)丙烯酸甲酯、2-(1-羥基甲基)丙烯酸乙酯、2-(1-羥基甲基)丙烯酸異丙酯、2-(1-羥基甲基)丙烯酸正丁酯、2-(1-羥基甲基)丙烯酸第三丁酯、2-(1-羥基甲基)丙烯酸2-乙基己酯等。其中,較佳為2-(1-羥基甲基)丙烯酸甲酯、2-(1-羥基甲基)丙烯酸乙酯。該等可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
上述聚合物可僅具有1種上述單體單元(C),亦可具有2種以上。
就耐熱著色性更進一步提高之方面而言,上述聚合物中之上述單體單元(C)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為2質量%以上,更佳為5質量%以上,進而較佳為10質量%以上,尤佳為15質量%以上,又,較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為60質量%以下,尤佳為50質量%以下,特佳為40質量%以下。
具體而言,上述單體單元(C)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為2~60質量%,更佳為5~50質量%,進而較佳為5~40質量%。
就可提高上述聚合物之顯影性或水斑抑制效果之方面而言,上述單體單元(C)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為10~70質量%,更佳為15~60質量%。
<含羥基單體單元(D)>
本發明之聚合物亦可進而具有含羥基單體單元(以下亦稱為「單體單元(D)」)。藉由進而含有含羥基單體單元,可進一步提高耐熱著色性。推測其原因在於:該羥基捕捉存在於反應系統中之自由基而減輕自由基之影響;以及與藉由上述乙烯基系單體單元(B)之三級碳原子之脫離所形成之酸基反應而形成交聯結構,從而形成牢固之膜(硬化物)。
作為上述含羥基單體,只要為分子中具有羥基與聚合性雙鍵之化合物,則並無特別限定,例如可較佳地列舉:(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸2,3-羥基丙酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯,更佳為列舉(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯。藉由使此種含有含羥基單體之單體成分進行聚合,可獲得具有上述單體單元(D)之聚合物。
上述聚合物可僅具有1種上述單體單元(D),亦可具有2種以上。
就耐熱著色性更進一步提高之方面而言,上述聚合物中之上述單體單元(D)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為1質量%以上,更佳為5質量%以上,進而較佳為10質量%以上,又,較佳為60質量%以下,更佳為55質量%以下,進而較佳為50質量%以下,尤佳為30質量%以下,最佳為20質量%以下。
具體而言,上述單體單元(D)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為1~30質量%,更佳為5~20質量%。
就可提高上述聚合物之顯影性或水斑抑制效果之方面而言,上述單體單元(D)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為1~60質量%,更佳為5~55質量%,進而較佳為10~50質量%。
<芳香族乙烯基系單體單元(E)>
本發明之聚合物亦可進而具有芳香族乙烯基系單體單元(以下亦稱為「單體單元(E)」)。藉由進而具有芳香族乙烯基系單體單元,除提高耐熱著色性以外,還可提高顯影性或水斑抑制效果。
上述芳香族乙烯基系單體單元係源自芳香族乙烯基系單體之結構單元,較佳為列舉源自具有芳香族基與乙烯基之單體之結構單元。
作為上述芳香族基,可列舉含有苯環、萘環等之基,其中,較佳為含有苯環之基。
上述芳香族基亦可具有取代基。作為上述取代基,例如可列舉碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基等。
作為上述芳香族乙烯基系單體,具體而言,例如可列舉:苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、二甲苯、甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯等,其中,就提高耐熱分解性之方面而言,較佳為列舉苯乙烯、乙烯基甲苯,進而就對有機溶劑或鹼溶液之溶解速度高之方面而言,更佳為列舉乙烯基甲苯。藉由使此種含有芳香族乙烯基系單體之單體成分聚合,可獲得具有上述單體單元(E)之聚合物。
上述聚合物可僅具有1種上述單體單元(E),亦可具有2種以上。
就上述聚合物之耐熱著色性更進一步提高之方面而言,上述聚合物中之上述單體單元(E)之含量相對於全部單體單元100質量%,較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上,進而較佳為3質量%以上,進而更佳為5質量%以上,尤佳為10質量%以上,最佳為15質量%以上,又,較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為60質量%以下,尤佳為50質量%以下,最佳為40質量%以下。
具體而言,上述單體單元(E)之含量相對於全部單體單元100質量%,較佳為1~60質量%,更佳為2~50質量%,進而較佳為3~40質量%。
就可提高上述聚合物之顯影性或水斑抑制效果之方面而言,上述單體單元(E)之含量相對於全部單體單元100質量%,較佳為5~80質量%,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上,又,更佳為70質量%以下,進而較佳為60質量%以下。
<其他單體單元(F)>
本發明之聚合物除上述單體單元以外,亦可視需要含有其他聚合性單體單元(以下亦稱為「單體單元(F)」)。作為上述其他聚合性單體單元,例如可列舉源自含酸基單體、除提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體以外之(甲基)丙烯酸酯系單體、其他可共聚之單體等之單體單元。
作為上述含酸基單體,可列舉上述單體單元(A)以外之分子內具有酸基與聚合性雙鍵之化合物。
作為上述酸基,例如可列舉:羧基、酚性羥基、羧酸酐基、磷酸基、磺酸基等、與鹼進行中和反應之官能基,可僅具有該等之1種,亦可具有2種以上。其中,較佳為羧基或羧酸酐基,更佳為羧基。
作為上述聚合性雙鍵,例如可列舉(甲基)丙烯醯基、乙烯基、烯丙基、甲基烯丙基等。
作為上述含酸基單體,具體而言,例如可列舉:(甲基)丙烯酸、丁烯酸、桂皮酸、乙烯基苯甲酸等不飽和單羧酸類;順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸、檸康酸、中康酸等不飽和多元羧酸類;順丁烯二酸酐、伊康酸酐等不飽和酸酐類;Lightester P-1M(共榮社化學公司製造)等含磷酸基不飽和化合物等。該等之中,就通用性、獲取性等觀點而言,適宜使用羧酸系單體(不飽和單羧酸類、不飽和多元羧酸類、不飽和酸酐類)。就反應性、水斑之抑制、耐熱著色性等方面而言,更佳為不飽和單羧酸類,進而較佳為(甲基)丙烯酸(即,丙烯酸及/或甲基丙烯酸)。
作為除提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體以外之(甲基)丙烯酸酯系單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸第二戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯、(甲 基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸二環戊烷酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸1,4-二氧雜螺[4,5]癸-2-酯、(甲基)丙烯醯基嗎福林、4-(甲基)丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧雜環戊烷(dioxolane)、4-(甲基)丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-異丁基-1,3-二氧雜環戊烷、4-(甲基)丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-環己基-1,3-二氧雜環戊烷、4-(甲基)丙烯醯氧基甲基-2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊烷等。
作為上述其他可共聚之單體,例如可列舉下述化合物等之1種或2種以上。
N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺等(甲基)丙烯醯胺類;聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、聚矽氧烷、聚己內酯、聚己內醯胺等於聚合物分子鏈之單末端具有(甲基)丙烯醯基之巨單體類;1,3-丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯等共軛二烯類;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯酯類;甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、丙基乙烯醚、丁基乙烯醚、2-乙基己基乙烯醚、正壬基乙烯醚、月桂基乙烯醚、環己基乙烯醚、甲氧基乙基乙烯醚、乙氧基乙基乙烯醚、甲氧基乙氧基乙基乙烯醚、甲氧基聚乙二醇乙烯醚、2-羥基乙基乙烯醚、4-羥基丁基乙烯醚等乙烯醚類;N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基嗎福林、N-乙烯基乙醯胺等N-乙烯基化合物類;(甲基)丙烯酸異氰酸基乙酯、異氰酸烯丙酯等不飽和異氰酸酯類等。
上述聚合物可僅具有1種上述單體單元(F),亦可具有2種以上。
於上述聚合物具有上述單體單元(F)之情形時,上述單體單元(F)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為1質量%以 上,更佳為2質量%以上,進而較佳為3質量%以上,尤佳為5質量%以上,最佳為10質量%以上,又,較佳為60質量%以下,更佳為55質量%以下,進而較佳為50質量%以下,尤佳為40質量%以下。
就更進一步提高上述聚合物之耐熱著色性之方面而言,上述單體單元(F)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為1~60質量%,更佳為2~50質量%,進而較佳為3~40質量%。
就亦可提高上述聚合物之顯影性或水斑抑制效果之方面而言,上述單體單元(F)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為1~60質量%,更佳為5~55質量%,進而較佳為10~50質量%。
關於上述聚合物,上述含酸基單體單元(較佳為(甲基)丙烯酸單元)之含量相對於上述聚合物之全部單體單元100質量%,較佳為未達5質量%,更佳為未達3質量%,進而較佳為未達1質量%。若含酸基單體單元之含量未達5質量%,則可獲得耐熱著色性更進一步優異之硬化物。
本發明之聚合物之酸值較佳為40mgKOH/g以上,更佳為50mgKOH/g以上,進而較佳為60mgKOH/g以上,又,較佳為180mgKOH/g以下,更佳為170mgKOH/g以下,進而較佳為160mgKOH/g以下,尤佳為150mgKOH/g以下。
就耐熱著色性之觀點而言,上述聚合物之酸值較佳為40~180mgKOH/g,更佳為40~160mgKOH/g,進而較佳為50~150mgKOH/g,尤佳為60~140mgKOH/g。
就顯影性、水斑抑制之觀點而言,上述聚合物之酸值較佳為40~180mgKOH/g,更佳為50~170mgKOH/g,進而較佳為60~160mgKOH/g。上述酸值係藉由使用氫氧化鉀(KOH)溶液之中和滴定法所測得之值。
本發明之聚合物之重量平均分子量並無特別限定,較佳為2000 以上,更佳為3000以上,進而較佳為4000以上,進而更佳為5000以上,尤佳為6000以上,最佳為7000以上,又,較佳為1000000以下,更佳為80000以下,進而較佳為50000以下,尤佳為40000以下,最佳為35000以下。
就耐熱著色性之觀點而言,上述聚合物之重量平均分子量較佳為2000~1000000,更佳為3000~80000,進而較佳為4000~50000。
就顯影性、水斑抑制之觀點而言,上述聚合物之重量平均分子量較佳為5000~50000,更佳為6000~40000,進而較佳為7000~35000。
上述聚合物之重量平均分子量係藉由凝膠滲透層析法(GPC),利用實施例中記載之方法所測得之值。
上述聚合物較佳為於製備玻璃基板上塗佈含有上述聚合物之樹脂組成物而形成有塗膜之積層體並將上述積層體於100℃乾燥3分鐘,繼而於250℃加熱處理3小時之情形時,上述積層體之塗膜側表面之依據JIS Z 8729求出之b*值為6以下。上述b*值由CIE標準化,在日本係基於JIS Z 8729所採用之L*a*b*表色系統,以表示彩度之色度所表示之值。
上述b*值更佳為5以下,進而較佳為4以下,進而更佳為1.5以下,尤佳為1.0以下,最佳為0.5以下。
上述b*值之測定係使用玻璃基板上塗佈含有上述聚合物之樹脂組成物而形成有塗膜之積層體進行。
具體而言,於玻璃基板上以塗佈量(固體成分換算)0.4~1.2mg/cm2之範圍塗佈上述樹脂組成物,將其於100℃乾燥3分鐘,藉此獲得於玻璃基板上形成有上述樹脂組成物之塗膜的積層體。然後,將所獲得之積層體進而於250℃加熱處理3小時後,冷卻至常溫,使用色差儀測定塗膜側表面之b*值。使用至少2個積層體對上述樹脂組成物進行測定,根據該等結果製作塗佈量(x)與b*值(y)之近似直線作為校準曲線。使用上述校準曲線,求出塗佈量0.6mg/ cm2之情形時之b*值,將其設為本發明中之上述b*值。
作為上述玻璃基板,例如宜使用鈉鈣玻璃AS-2K(東新理興公司製造)。
上述樹脂組成物係藉由向利用上述聚合物之製造所獲得之聚合物溶液中以相對於樹脂固體成分100質量%成為0.5質量%之方式添加抗氧化劑Irganox 1010(BASF公司製造)而製備。
作為上述色差儀,例如宜使用ZE6000(日本電色工業公司製造)。
<形態(2)及(3)>
又,作為耐熱著色性優異之較佳之聚合物的其他形態,可列舉下述形態(2)及(3)。尤其是形態(3)可提供除耐熱著色性優異以外顯影性亦優異且水斑得到抑制之硬化物。又,該等形態(2)及(3)之聚合物亦為本發明之一。
形態(2):
一種含環結構聚合物,其係主鏈具有環結構者,且上述含環結構聚合物具有下述通式(I)所表示之單體單元、含有-COO*R4(R4表示一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元及含羥基單體單元。
Figure 107145428-A0305-02-0025-5
(式中,R1表示氫原子或甲基;R2表示碳數1~12之二價之直鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基;R3表示二價之有機基;X表示羧 基、磺酸基、酚性羥基、羧酸酐基或磷酸基;m表示通式(I)所表示之單體單元之平均重複單元數,且為1以上之數;n為0或1)
形態(3):
一種聚合物,其具有芳香族乙烯基系單體單元、及側鏈部分具有酸基且上述酸基位於與主鏈相隔5個原子以上之位置之乙烯基系單體單元(X)。
較佳為形態(2)中之「主鏈具有環結構之含環結構聚合物」具有與上述形態(1)之單體單元(C)相同之單體單元,「通式(I)所表示之單體單元」係與上述形態(1)之單體單元(A)相同者,「含有-COO*R4(R4表示一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元」係與上述形態(1)之乙烯基系單體單元(B)相同者,「含羥基單體單元」係與上述形態(1)之單體單元(D)相同者。
推測形態(2)中可提供耐熱著色性優異之硬化物之原因在於:於對上述含環結構聚合物進行加熱時,上述通式(I)所表示之單體單元之一部分脫離而形成羥基,該羥基與上述含羥基單體單元之羥基捕捉存在於反應系統中之自由基而減輕自由基之影響;以及於對上述含環結構聚合物進行加熱時,上述含有-COO*R4(R4表示一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元之三級碳原子脫離而形成酸基,該酸基與上述羥基發生交聯,藉此形成牢固之膜(硬化物)。
形態(2)之聚合物亦可進而具有任意之單體單元,作為上述任意之單體單元,可列舉形態(1)中記載之單體單元。各單體單元之含量較佳為與形態(1)相同。
又,形態(2)之聚合物之酸值、重量平均分子量、b*值較佳為與上述形態(1)之聚合物之其等相同。
形態(3)中之「芳香族乙烯基系單體單元」較佳為與上述形態 (1)之單體單元(E)相同。
推測形態(3)中可提供水斑得到抑制之硬化物之原因在於:藉由上述聚合物具有芳香族乙烯基系單體單元,所獲得之硬化物之疏水性提高。又,推測顯影性優異之原因在於:藉由上述聚合物具有上述乙烯基系單體單元(X),可將表現鹼顯影性之羧基配置於距疏水性高之聚合物之主鏈較遠的位置,藉此提高與顯影液之接觸機率。
對形態(3)之聚合物中之「側鏈部分具有酸基且上述酸基位於與主鏈相隔5個原子以上之位置之乙烯基系單體單元(X)」進行說明。
作為上述酸基,例如可列舉:羧基、酚性羥基、羧酸酐基、磷酸基、磺酸基等與鹼性水進行中和反應之官能基,可僅具有該等之1種,亦可具有2種以上。其中,作為上述酸基,較佳為羧基或羧酸酐基,更佳為羧基。
上述酸基位於與主鏈相隔5個原子以上之位置。於本發明中,所謂酸基位於與主鏈相隔5個原子以上之位置係指如下狀態:將側鏈所鍵結之聚合物主鏈上之碳原子之位置設為0(zero),自該位置起,於側鏈之第5位原子以後之位置具有酸基。側鏈上之原子亦可為碳以外之原子或取代基。具體而言,可認為例如於下述式(b)之情形時,式中之酸基X位於與主鏈相隔5個原子之位置,於式(c)之情形時,酸基X位於與主鏈相隔7個原子之位置。
Figure 107145428-A0305-02-0028-6
於形態(3)之聚合物中之上述乙烯基系單體單元(X)中,就顯影性更進一步優異之方面而言,上述酸基較佳為位於與主鏈相隔5個原子以上之位置。又,上述酸基就適度地保持於顯影液中之溶解性之方面而言,較佳為位於相隔18個原子以下之位置,更佳為位於相隔16個原子以下之位置,進而較佳為位於相隔14個原子以下之位置。
作為上述乙烯基系單體單元(X),較佳為列舉與上述形態(1)之單體單元(A)相同者。
形態(3)中,上述單體單元(A)之含量相對於全部單體單元100質量%,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上,尤佳為20質量%以上,又,更佳為65質量%以下,進而較佳為60質量%以下。
形態(3)之聚合物較佳為進而含有N取代順丁烯二醯亞胺系單體單元(Y)。藉由上述聚合物具有N取代順丁烯二醯亞胺系單體單元,可提供水斑抑制效果更進一步優異之硬化物,又,可提供耐熱著色性亦優異之硬化物。
關於藉由形態(3)之聚合物進而具有N取代順丁烯二醯亞胺系單體單元(Y)而使水斑之抑制效果更進一步提高,推測其原因如下。即,於上述聚合物具有N取代順丁烯二醯亞胺系單體單元(Y)之情形時,上述聚合 物可使提供上述單體單元(E)及上述乙烯基系單體單元(X)之單體與N取代順丁烯二醯亞胺系單體一起進行聚合而獲得。於該聚合時,提供上述單體單元(E)之芳香族乙烯基系單體與N取代順丁烯二醯亞胺系單體由於交替共聚性良好,故而容易於聚合物中相互鄰接而導入。因此,推測於聚合物中,形成疏水性之上述單體單元(E)及N取代順丁烯二醯亞胺系單體單元(Y)之比率多之部分、以及親水性之上述乙烯基系單體單元(X)之比率多之部分,藉此,可更進一步發揮水斑之抑制效果並且顯影性亦更進一步提高。
作為上述形態(3)中之N取代順丁烯二醯亞胺系單體單元(Y),較佳為列舉源自與形態(1)中提供上述單體單元(C)之單體之N取代順丁烯二醯亞胺系單體相同之單體的單體單元,更佳為選自由N-苯基順丁烯二醯亞胺單體單元及N-環己基順丁烯二醯亞胺單體單元所組成之群中之至少1種。
形態(3)之聚合物亦可進而具有任意之單體單元。作為上述任意之單體單元,可列舉形態(1)中記載之單體單元。各單體單元之含量除特別記載者以外,較佳為與形態(1)相同。
於形態(3)之聚合物中,上述單體單元(E)與上述乙烯基系單體單元(X)之含有比率(E)/(X)以莫耳比計較佳為10/60~60/10。若上述含有比率為上述範圍,則水斑之抑制效果及顯影性更進一步優異。上述含有比率(E)/(X)更佳為13/55~55/13,進而較佳為15/50~50/15。
於形態(3)之聚合物中,於具有上述單體單元(E)、上述乙烯基系單體單元(X)、及上述N取代順丁烯二醯亞胺系單體單元(Y)之情形時,就不論其他成分如何均可充分地發揮水斑之抑制效果之方面而言,上述聚合物中之該等之含有比率[(E)+(Y)]/(X)以莫耳比計較佳為15/60~70/10,更佳為20/55~65/13,進而較佳為25/50~60/15。
於形態(3)之聚合物中,於具有上述單體單元(E)、上述N 取代順丁烯二醯亞胺系單體單元(Y)、上述乙烯基系單體單元(X)、及上述單體單元(B)之情形時,上述聚合物中之該等單體單元之含有比率[(E)+(Y)]/[(X)+(B)]以莫耳比計較佳為20/80~70/30,更佳為25/75~65/35,進而較佳為30/70~60/40。
又,於形態(3)之聚合物中,上述單體單元(A)與上述乙烯基系單體單元(X)之合計量較佳為相對於聚合物之全部單體成分100莫耳%,為80莫耳%以下。若上述合計量為上述範圍,則水斑之抑制效果更進一步優異。上述合計量更佳為相對於全部單體成分100莫耳%,為70莫耳%以下。又,就顯影性之觀點而言,上述合計量較佳為相對於全部單體成分100莫耳%,為20莫耳%以上,更佳為25莫耳%以上。
形態(3)之聚合物之酸值、重量平均分子量、b*值較佳為與上述形態(1)之聚合物之其等相同。
<聚合物之製造方法>
作為本發明之聚合物之製造方法,例如只要為於形態(1)之聚合物之情形時可獲得至少具有上述單體單元(A)及乙烯基系單體單元(B)之聚合物之方法,則並無特別限定,可列舉如下方法:使含有提供上述單體單元(A)及(B)之單體、以及視需要之提供上述單體單元(C)~(F)之單體的單體成分利用公知之方法進行聚合。於形態(2)及形態(3)中,亦同樣地宜使至少含有提供必需單體單元之單體之單體成分利用公知之方法進行聚合。
使上述單體成分聚合之方法並無特別限定,可使用塊狀聚合、溶液聚合、乳化聚合等通常使用之方法。其中,就工業上有利且容易實現分子量等之結構調整之方面而言,較佳為溶液聚合。又,上述單體成分之聚合機制可使用基於自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合等機制之聚合方法,就工業上有利之方面而言,較佳為基於自由基聚合機制之聚合方法。
聚合時之上述單體成分之摻合量只要可獲得提供耐熱著色性優異、進而顯影性優異且水斑得到抑制之硬化物的聚合物,則並無特別限定,只要以聚合物中之各單體單元之含量成為上述範圍之方式適當設計即可。
例如於形態(1)之聚合物之情形時,作為單體成分,較佳為提供上述單體單元(A)之單體(10~60質量%)、及提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體(5~80質量%),更佳為包含提供上述單體單元(A)之單體(20~60質量%)、提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體(5~80質量%)、及提供上述單體單元(C)之單體(2~60質量%),進而較佳為提供上述單體單元(A)之單體(20~50質量%)、提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體(10~70質量%)、提供上述單體單元(C)之單體(5~50質量%)、及(甲基)丙烯酸(未達5質量%)。
又,例如於上述形態(2)之聚合物之情形時,作為單體成分,較佳為包含提供上述單體單元(A)之單體(10~60質量%)、提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體(5~80質量%)、提供上述單體單元(D)之單體(1~30質量%)、及提供上述單體單元(C)之單體(2~60質量%),更佳為包含提供上述單體單元(A)之單體(20~50質量%)、提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體(10~70質量%)、提供上述單體單元(D)之單體(5~20質量%)、提供上述單體單元(C)之單體(5~50質量%)、及其他聚合性單體(2~50質量%),進而較佳為包含提供上述單體單元(A)之單體(20~50質量%)、提供上述乙烯基系單體單元(B)之單體(20~60質量%)、提供上述單體單元(D)之單體(5~20質量%)、提供上述單體單元(C)之單體(5~40質量%)、及(甲基)丙烯酸(未達5質量%)。
上述聚合反應之聚合開始方法只要為可自熱或電磁波(例如紅外線、紫外線、X射線等)、電子射線等活性能量源對單體成分供給使聚合開 始所需之能量之方法即可,進而若併用聚合起始劑,則可大幅降低聚合開始所需之能量,另外容易控制反應,故而較佳。使上述單體成分聚合而獲得之聚合物之分子量可藉由調整聚合起始劑之量或種類、聚合溫度、鏈轉移劑之種類或量等進行控制。
於使上述單體成分藉由溶液聚合法進行聚合之情形時,作為用於聚合之溶劑,只要為對聚合反應不具活性者,則並無特別限定,根據聚合機制、所使用之單體之種類或量、聚合溫度、聚合濃度等聚合條件適當設定即可。於其後製成硬化性樹脂組成物時使用溶劑作為稀釋劑等之情形時,就效率方面而言,較佳為將包含該溶劑之溶劑用於單體成分之溶液聚合。
作為上述溶劑,可列舉與日本專利特開2015-157909號公報中記載之溶劑相同者,可使用其等之1種或2種以上。該等溶劑中,就所獲得之聚合物之溶解性、形成塗膜時之表面平滑性、對人體及環境之影響小、工業上之易獲取性之方面而言,更佳為使用丙二醇單甲醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲醚、乳酸乙酯。
作為上述溶劑之使用量,可列舉相對於上述單體成分100質量份,較佳為50~1000質量份,更佳為100~500質量份。
於藉由自由基聚合機制使上述單體成分進行聚合之情形時,使用藉由熱而產生自由基之聚合起始劑於工業上較為有利,故而較佳。作為此種聚合起始劑,只要為藉由供給熱能而產生自由基者,則並無特別限定,只要根據聚合溫度或溶劑、所聚合之單體之種類等聚合條件適當選擇即可。又,亦可將聚合起始劑與過渡金屬鹽或胺類等還原劑併用。
作為上述聚合起始劑,例如可列舉:氫過氧化異丙苯、氫過氧化二異丙基苯、過氧化二第三丁基(di-tert-butyl peroxide)、過氧化月桂醯、過氧化苯甲醯、過氧化異丙基碳酸第三丁酯、過氧化2-乙基己酸第三丁酯、 偶氮雙異丁腈、1,1'-偶氮雙(環己腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸)二甲酯、過氧化氫、過硫酸鹽等通常用作聚合起始劑之過氧化物或偶氮化合物等。該等可單獨使用亦可組合使用2種以上。
上述聚合起始劑之使用量並無特別限定,只要根據所使用之單體之種類或量、聚合溫度、聚合濃度等聚合條件、目標聚合物之分子量等適當設定即可,例如可列舉相對於上述單體成分100質量份,較佳為0.1~20質量份,更佳為0.5~15質量份。
又,上述聚合中,亦可視需要使用鏈轉移劑。較佳為併用聚合起始劑與鏈轉移劑。若聚合時使用鏈轉移劑,則有可抑制分子量分佈之增大或凝膠化之傾向。
作為上述鏈轉移劑,可列舉與日本專利特開2015-157909號公報中記載之溶劑相同者,可使用其等之1種或2種以上。該等之中,就獲取性、抗交聯能力、聚合速度降低程度小等方面而言,較佳為列舉巰基羧酸類、巰基羧酸酯類、烷基硫醇類、巰基醇類、芳香族硫醇類、巰基三聚異氰酸酯(mercapto isocyanurate)類等具有巰基之化合物,更佳為列舉烷基硫醇類、巰基羧酸類、巰基羧酸酯類,進而較佳為列舉正十二烷基硫醇、巰基丙酸。
上述鏈轉移劑之使用量並無特別限定,只要根據所使用之單體之種類或量、聚合溫度、聚合濃度等聚合條件、目標聚合物之分子量等適當設定即可。例如為了獲得重量平均分子量為數千~數萬之聚合物,相對於上述單體成分100質量份,較佳為0.1~20質量份,更佳為0.5~15質量份。
關於上述聚合之條件,作為聚合溫度,只要根據所使用之單體之種類或量、聚合起始劑之種類或量等適當設定即可,例如較佳為50~150℃,更佳為70~120℃。又,聚合時間亦可同樣地進行適當設定,例如較佳為1~5小時,更佳為2~4小時。
2.硬化性樹脂組成物
上述聚合物藉由進而與聚合性化合物加以組合,可製成硬化性樹脂組成物。上述硬化性樹脂組成物由於含有上述聚合物,故而可提供耐熱著色性優異之硬化物。又,可提供水斑之抑制效果及顯影性優異、硬化性或對基材之密接性、表面硬度、耐熱性、耐溶劑性等亦優異之硬化物。
如此,上述聚合物、及含有聚合性化合物之硬化性樹脂組成物亦為本發明之一。
於本發明之硬化性樹脂組成物中,上述聚合物之含量並無特別限定,只要根據用途或其他成分之摻合等適當設計即可,例如相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為5質量%以上,更佳為7質量%以上,進而較佳為10質量%以上,尤佳為15質量%以上,最佳為20質量%以上,又,較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為60質量%以下,尤佳為55質量%以下,最佳為50質量%以下。
於包含上述形態(1)或(2)之聚合物之情形時,上述聚合物之含量相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為5~80質量%,更佳為7~70質量%,進而較佳為10~60質量%。於包含上述形態(3)之聚合物之情形時,上述聚合物之含量相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為10~60質量%,更佳為15~55質量%,進而較佳為20~50質量%。
再者,所謂「固體成分總量」意指形成硬化物之成分(硬化物之形成時會揮發之溶劑等除外)之總量。
<聚合性化合物>
上述聚合性化合物係能夠藉由自由基、電磁波(例如紅外線、紫外線、X射線等)、電子射線等活性能量線之照射等而聚合之具有聚合性不飽和鍵(亦稱為聚合性不飽和基)的低分子化合物。例如可列舉分子中具有1個聚合性不 飽和基之單官能化合物、及具有2個以上之多官能化合物。
作為上述單官能化合物,例如可列舉:N取代順丁烯二醯亞胺系單體;(甲基)丙烯酸酯類;(甲基)丙烯醯胺類;不飽和單羧酸類;不飽和多元羧酸類;不飽和基與羧基之間經鏈延長之不飽和單羧酸類;不飽和酸酐類;芳香族乙烯基類;共軛二烯類;乙烯酯類;乙烯醚類;N-乙烯基化合物類;不飽和異氰酸酯類等。又,亦可使用具有活性亞甲基或活性次甲基之單體等。
作為上述多官能化合物,例如可列舉下述化合物等。
乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、環己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A環氧烷二(甲基)丙烯酸酯、雙酚F環氧烷二(甲基)丙烯酸酯等二官能(甲基)丙烯酸酯化合物;三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三新戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三新戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷加成三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷加成二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷加成新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷加成二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷加成三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷加成二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷加成新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、環氧丙烷加成二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯加成三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯加成二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯加成新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯加成二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五丙烯酸酯琥珀酸改質物、新戊四醇三丙烯酸酯琥珀酸改質物、二新戊四醇五丙烯酸酯鄰苯二甲酸改質物、新戊四醇三丙烯酸酯鄰苯二甲 酸改質物、下述式:
Figure 107145428-A0305-02-0036-7
所表示之二新戊四醇六丙烯酸酯之改質物等三官能以上之多官能(甲基)丙烯酸酯化合物;乙二醇二乙烯醚、二乙二醇二乙烯醚、聚乙二醇二乙烯醚、丙二醇二乙烯醚、丁二醇二乙烯醚、己二醇二乙烯醚、雙酚A環氧烷二乙烯醚、雙酚F環氧烷二乙烯醚、三羥甲基丙烷三乙烯醚、二-三羥甲基丙烷四乙烯醚、甘油三乙烯醚、新戊四醇四乙烯醚、二新戊四醇五乙烯醚、二新戊四醇六乙烯醚、環氧乙烷加成三羥甲基丙烷三乙烯醚、環氧乙烷加成二-三羥甲基丙烷四乙烯醚、環氧乙烷加成新戊四醇四乙烯醚、環氧乙烷加成二新戊四醇六乙烯醚等多官能乙烯醚類;(甲基)丙烯酸2-乙烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-乙烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸1-甲基-2-乙烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸4-乙烯氧基丁酯、(甲基)丙烯酸4-乙烯氧基環己酯、(甲基)丙烯酸5-乙烯氧基戊酯、(甲基)丙烯酸6-乙烯氧基己酯、(甲基)丙烯酸4-乙烯氧基甲基環己基甲酯、(甲基)丙烯酸對乙烯氧基甲基苯基甲酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-(乙烯氧基乙氧基乙氧基乙氧基)乙 酯等含乙烯醚基之(甲基)丙烯酸酯類;乙二醇二烯丙醚、二乙二醇二烯丙醚、聚乙二醇二烯丙醚、丙二醇二烯丙醚、丁二醇二烯丙醚、己二醇二烯丙醚、雙酚A環氧烷二烯丙醚、雙酚F環氧烷二烯丙醚、三羥甲基丙烷三烯丙醚、二-三羥甲基丙烷四烯丙醚、甘油三烯丙醚、新戊四醇四烯丙醚、二新戊四醇五烯丙醚、二新戊四醇六烯丙醚、環氧乙烷加成三羥甲基丙烷三烯丙醚、環氧乙烷加成二-三羥甲基丙烷四烯丙醚、環氧乙烷加成新戊四醇四烯丙醚、環氧乙烷加成二新戊四醇六烯丙醚等多官能烯丙醚類;(甲基)丙烯酸烯丙酯等含烯丙基之(甲基)丙烯酸酯類;三聚異氰酸三(丙烯醯氧基乙基)酯、三聚異氰酸三(甲基丙烯醯氧基乙基)酯、環氧烷加成三聚異氰酸三(丙烯醯氧基乙基)酯、環氧烷加成三聚異氰酸三(甲基丙烯醯氧基乙基)酯等多官能含(甲基)丙烯醯基之三聚異氰酸酯類;三聚異氰酸三烯丙酯等含多官能烯丙基之三聚異氰酸酯類;藉由甲伸苯基二異氰酸酯(tolylene diisocyanate)、異佛爾酮二異氰酸酯、伸茬基二異氰酸酯等多官能異氰酸酯與(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等含羥基(甲基)丙烯酸酯類之反應所獲得之多官能胺酯(甲基)丙烯酸酯(urethane(meth)acrylate)類;二乙烯基苯等多官能芳香族乙烯基類等。該等聚合性化合物可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
上述聚合性化合物中,就進一步提高硬化性樹脂組成物之硬化性之觀點而言,較佳為使用多官能聚合性化合物。作為上述多官能聚合性化合物之官能數,較佳為3以上,更佳為4以上。又,上述官能數較佳為10以下,更佳為8以下。
又,上述聚合性化合物之分子量並無特別限定,就操作之觀點而言,例如較佳為2000以下。
作為上述多官能聚合性化合物,其中,就反應性、經濟性、獲取性等觀點而言,較佳為多官能(甲基)丙烯酸酯化合物、多官能胺酯(甲基)丙烯酸酯化合物、含(甲基)丙烯醯基之三聚異氰酸酯化合物等具有(甲基)丙烯醯基之化合物,更佳為列舉多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。藉由含有具有(甲基)丙烯醯基之化合物,樹脂組成物成為感光性及硬化性更優異者,可獲得更高硬度且高透明性之硬化物。作為上述多官能聚合性化合物,進而較佳為使用三官能以上之多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
上述聚合性化合物可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
於本發明之硬化性樹脂組成物中,上述聚合性化合物之含量只要為發揮本發明之效果之範圍,則並無特別限制進行適當設定即可,就可使硬化性樹脂組成物成為適當之黏度之方面而言,相對於本發明之硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為2質量%以上,更佳為5質量%以上,進而較佳為10質量%以上,又,較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為60質量%以下,尤佳為55質量%以下,最佳為50質量%以下。就耐熱著色性之觀點而言,上述聚合性化合物之含量相對於上述硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為2~80質量%,更佳為5~70質量%,進而較佳為10~60質量%。
又,就顯影性、水斑抑制效果之觀點而言,上述聚合性化合物之含量相對於上述硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為2~60質量%,更佳為5~55質量%,進而較佳為10~50質量%。
<光聚合起始劑>
上述硬化性樹脂組成物較佳為進而含有光聚合起始劑。藉由含有光聚合起始劑,可使硬化性樹脂組成物之硬化性提高,使所獲得之硬化物之性能提高。
作為上述光聚合起始劑,較佳為列舉自由基聚合性之光聚合起始劑。自由 基聚合性之光聚合起始劑係藉由電磁波或電子射線等活性能量線之照射而產生聚合起始自由基者。
作為上述光聚合起始劑,例如可列舉:2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-N-
Figure 107145428-A0305-02-0039-15
啉基丙烷-1-酮(「IRGACURE 907」,BASF公司製造)、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-N-
Figure 107145428-A0305-02-0039-16
啉基苯基)-丁酮-1(「IRGACURE 369」,BASF公司製造)、2-二甲胺基-2-(4-甲基-苄基)-1-(4-嗎福林-4-基-苯基)-丁烷-1-酮(「IRGACURE 379」,BASF公司製造)等烷基苯酮(alkylphenone)系化合物;2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(「IRGACURE 651」,BASF公司製造)、苯基乙醛酸甲酯(「DAROCUR MBF」,BASF公司製造)等二苯乙二酮縮酮(benzil ketal)系化合物;1-羥基環己基苯基酮(「IRGACURE 184」,BASF公司製造)、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(「DAROCUR 1173」,BASF公司製造)、1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮(「IRGACURE 2959」,BASF公司製造)、2-羥基-1-{4-[4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)苄基]-苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮(「IRGACURE 127」,BASF公司製造)、[1-羥基環己基苯基酮+二苯甲酮](「IRGACURE 500」,BASF公司製造)等羥基酮系化合物等;此外可列舉:日本專利特開2013-227485號公報段落[0084]~[0086]中例示之烷基苯酮系化合物;1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)苯基]-,2-(O-苯甲醯基肟)](「OXE01」,BASF公司製造)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)(「OXE02」,BASF公司製造)、1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-,(O-苯甲醯基肟)],乙酮(「OXE03」,BASF公司製造)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)(「OXE04」,BASF公司製造))等肟酯系化合物;二苯甲酮系化合物;安 息香系化合物;9-氧硫
Figure 107145428-A0305-02-0040-17
系化合物;鹵甲基化三
Figure 107145428-A0305-02-0040-20
系化合物;鹵甲基化
Figure 107145428-A0305-02-0040-18
二唑系化合物;聯咪唑系化合物;二茂鈦系化合物;苯甲酸酯系化合物;吖啶系化合物等;氧化膦系化合物等。其中,較佳為烷基苯酮系化合物。
上述光聚合起始劑可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
上述光聚合起始劑之含量只要為發揮本發明之效果之範圍,則並無特別限制,進行適當設計即可,例如相對於本發明之硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為0.1質量%以上,更佳為0.5質量%以上,進而較佳為1質量%以上,進而更佳為2質量%以上,尤佳為3質量%以上,最佳為5質量%以上,又,較佳為35質量%以下,更佳為30質量%以下,進而較佳為25質量%以下,尤佳為20質量%以下。
就更良好之耐熱著色性之觀點而言,上述光聚合起始劑之含量相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為0.1~30質量%,更佳為0.5~25質量%,進而較佳為1~20質量%。
就顯影性、水斑抑制效果之觀點而言,上述光聚合起始劑之含量相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為2~35質量%,更佳為3~30質量%,進而較佳為5~25質量%。
又,亦可視需要將光增感劑或光自由基聚合促進劑等併用1種或2種以上。藉由將光聚合起始劑與光增感劑及/或光自由基聚合促進劑併用,感度或硬化性進一步提昇。作為光增感劑、光自由基聚合促進劑,並無特別限制,自硬化性樹脂組成物中所通常使用之公知者中適當選擇即可。
作為可與上述光聚合起始劑併用之光增感劑或光自由基聚合促進劑,例如可列舉:
Figure 107145428-A0305-02-0040-21
色素、香豆素色素、3-酮基香豆素系化合物、吡咯亞甲基(pyrromethene)色素等色素系化合物;4-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸2-乙基己酯等二烷基胺基苯系化合物;2-巰基苯并噻唑、2 -巰基苯并
Figure 107145428-A0305-02-0041-22
唑、2-巰基苯并咪唑等硫醇系供氫體等。
於使用上述光增感劑及光自由基聚合促進劑之情形時,其含量就硬化性、分解物所造成之影響及經濟性之平衡性之觀點而言,相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為0.001~20質量%,更佳為0.01~15質量%,進而較佳為0.05~10質量%。
<其他成分>
本發明之硬化性樹脂組成物除含有上述聚合物、聚合性化合物、光聚合起始劑以外,亦可視需要含有其他成分。作為其他成分,例如可列舉:溶劑;有色材料(亦稱為著色劑);分散劑;耐熱提高劑;調平劑;顯影助劑;二氧化矽微粒子等無機微粒子;矽烷系、鋁系、鈦系等偶合劑;填料、環氧樹脂、酚樹脂、聚乙烯基苯酚等熱硬化性樹脂;多官能硫醇化合物等硬化助劑;塑化劑;聚合抑制劑;紫外線吸收劑;抗氧化劑;消光劑;消泡劑;抗靜電劑;滑澤劑;表面改質劑;觸變劑;觸變助劑;醌二疊氮化合物;多酚化合物;陽離子聚合性化合物;酸產生劑等。該等可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。該等其他成分宜適當選擇公知者而使用,其使用量亦可適當設計。
例如於將上述硬化性樹脂組成物使用於濾色器用途之情形時,上述硬化性樹脂組成物較佳為含有有色材料。
(溶劑)
作為上述溶劑,可使用硬化性樹脂組成物中所通常使用者,只要根據目的、用途適當選擇即可,並無特別限定,例如可使用與日本專利特開2015-157909號公報中記載之溶劑相同者。該等可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
作為上述溶劑之使用量,只要根據目的、用途適當設定即可,並無特別限定,較佳為於上述硬化性樹脂組成物之總量100質量%中含有10~00 質量%。更佳為20~80質量%。
(有色材料)
作為上述有色材料,例如可列舉顏料或染料等。作為上述有色材料,可使用顏料或染料之一者,亦可將顏料與染料組合使用。例如於形成濾色器之紅色、藍色、綠色像素之情形時,宜使用如將藍與紫、綠與黃等有色材料適當組合而發揮所要求之顏色特性之公知方法。又,於形成黑矩陣之情形時,宜使用黑色之有色材料。
有色材料中,就耐久性之方面而言,較佳為顏料,就面板等亮度提高之方面而言,較佳為染料。該等可根據所要求之特性適當選擇。於本發明之硬化性樹脂組成物中,就硬化物之耐溶劑性及耐熱著色性更進一步提昇之方面而言,較佳為顏料。作為顏料,可使用與日本專利特開2015-157909號公報中記載之顏料相同者。
作為上述染料,例如可使用日本專利特開2010-9033號公報、日本專利特開2010-211198號公報、日本專利特開2009-51896號公報、日本專利特開2008-50599號公報中記載之有機染料。其中,較佳為偶氮系染料、蒽醌系染料、酞青素系染料、醌亞胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。
該等有色材料可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
上述有色材料之含量並無特別限定,可根據目的、用途適當設定,可列舉相對於上述硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為0.1質量%以上,更佳為1質量%以上,進而較佳為2質量%以上,尤佳為5質量%以上,最佳為10質量%以上,又,較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為60質量%以下,進而更佳為20質量%以下,尤佳為15質量%以下,最佳為12質量%以下。
就更良好之耐熱著色性之觀點而言,上述有色材料之含量相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%為2~80質量%,更佳為5~70質量%,進而較佳為10~60質量%。
就顯影性、水斑抑制效果之觀點而言,上述有色材料之含量相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為0.1~20質量%,更佳為1~15質量%,進而較佳為2~12質量%。
(分散劑)
於本發明之硬化性樹脂組成物含有上述有色材料之情形時,較佳為進而含有分散劑。藉由含有分散劑,可使有色材料對分散介質之分散穩定化。作為上述分散劑,並無特別限制,可列舉公知者,例如可列舉樹脂型分散劑、界面活性劑、色素衍生物等。該等可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
作為上述樹脂型分散劑,例如可列舉:聚胺酯(polyurethane)、聚丙烯酸酯等聚羧酸酯、不飽和聚醯胺、聚羧酸、聚羧酸胺鹽、聚羧酸銨鹽、聚羧酸烷基胺鹽、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯胺磷酸鹽、含氫基之聚羧酸酯、藉由聚(低級伸烷基亞胺)與具有游離羧基之聚酯之反應而形成之醯胺或其鹽、(甲基)丙烯酸-苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚酯系、改質聚丙烯酸酯、環氧乙烷/聚環氧丙烷加成物等。作為上述樹脂型分散劑之市售品,可列舉與日本專利特開2015-157909號公報中記載之樹脂型分散劑相同者。
作為上述界面活性劑,例如可列舉:聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、月桂基硫酸單乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸鈉、月桂基硫酸鈉等陰離子性界面活性劑;聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚氧乙 烯山梨醇酐單硬脂酸酯、聚乙二醇單月桂酸酯等非離子性界面活性劑;烷基四級銨鹽或其等之環氧乙烷加成物等陽離子性界面活性劑;烷基二甲基胺基乙酸甜菜鹼等烷基甜菜鹼、烷基咪唑啉等兩性界面活性劑等。
所謂上述色素衍生物係色素中導入有官能基之結構之化合物,作為官能基,例如可列舉:磺酸基、磺醯胺基及其四級鹽、二烷基胺基、羥基、羧基、醯胺基、鄰苯二甲醯亞胺基等。作為成為母體之色素之結構,例如可列舉:偶氮系、蒽醌系、喹啉黃(quinophthalone)系、酞青素系、喹吖酮系、苯并咪唑酮系、異吲哚啉系、二
Figure 107145428-A0305-02-0044-23
系、陰丹士林系、苝系、二酮基吡咯并吡咯系等。
上述分散劑之含量只要根據目的或用途適當設定即可,就分散穩定性、耐久性(耐熱性、耐光性、耐候性等)及透明性之平衡性之觀點而言,例如相對於硬化性樹脂組成物之固體成分總量100質量%,較佳為0.01~60質量%。更佳為0.1~50質量%,進而較佳為0.3~40質量%。
(抗氧化劑)
本發明之硬化性樹脂組成物藉由含有抗氧化劑,可進一步提高硬化物之耐熱著色性。
作為本發明中能夠使用之抗氧化劑,並無特別限定,只要適當選擇公知之抗氧化劑使用即可,其中,較佳為受阻酚(hindered phenol)系抗氧化劑、亞磷酸酯系抗氧化劑。該等可單獨使用1種,亦可組合使用2種以上。
作為上述抗氧化劑之含量,相對於上述聚合物之固體成分100質量%,較佳為0.01~5質量%,更佳為0.05~3質量%。
<硬化性樹脂組成物之製備>
作為製備上述硬化性樹脂組成物之方法,並無特別限制,使用公知之方法即可,例如可列舉將上述各含有成分使用各種混合機或分散機進行混合分散之 方法。混合、分散步驟並無特別限制,只要藉由公知之方法進行即可。又,亦可進而包含通常進行之其他步驟。再者,於上述硬化性樹脂組成物含有有色材料之情形時,較佳為經由有色材料之分散處理步驟而製備。
作為上述有色材料之分散處理步驟,例如可列舉如下方法:首先稱量各特定量之有色材料(較佳為有機顏料)、分散劑及溶劑,使用分散機,使有色材料進行微粒子分散而獲得液狀之有色材料分散液(亦稱為研磨漿)。作為上述分散機,可列舉:塗料調節器、珠磨機、輥磨機、球磨機、噴射磨機、均質機、捏合機、混碎機等。作為上述分散處理步驟,較佳為列舉如下方法:利用輥磨機、捏合機、混碎機等進行混練分散處理後,再利用填充有0.01~1mm之珠粒之珠磨機等介質研磨機進行微分散處理。向所獲得之研磨漿中添加另外預先攪拌混合之含有上述聚合物、聚合性化合物、及光聚合起始劑、以及視需要之溶劑或調平劑等之組成物(較佳為透明液)並進行混合,製成均勻之分散溶液,從而可獲得硬化性樹脂組成物。
再者,所獲得之硬化性樹脂組成物較佳為藉由過濾器等進行過濾處理而去除微細之污物。
3.積層體
如上所述,本發明之聚合物及硬化性樹脂組成物係提供耐熱著色性優異之硬化物或進而顯影性優異且水斑得到抑制之硬化物者。又,上述硬化物之表面硬度、與基材之密接性、耐熱性及透明性等性能均優異。又,於基材(基板)上具有此種上述聚合物之硬化物或上述硬化性樹脂組成物之硬化物之積層體亦為本發明之一。
於上述硬化物為硬化膜之情形時,作為其膜厚,較佳為列舉0.1~20μm。若膜厚為上述範圍,則可發揮優異之耐熱著色性。又,亦可充分發揮表面硬度、與基材之密接性、耐熱性及透明性等各種性能。上述膜厚更佳為 0.5~10μm,進而較佳為0.5~8μm。
又,就良好之顯影性或水斑之抑制效果之觀點而言,上述膜厚更佳為1~15μm,進而較佳為1~10μm。
獲得積層體之方法並無特別限定,使用公知之方法即可,例如可列舉如下方法:將上述聚合物或上述硬化性樹脂組成物塗佈於基材上,將所塗佈者進行乾燥、加熱或照射紫外線等能量線,藉此使之硬化而獲得硬化物。
上述基材並無特別限定,只要根據目的或用途適當選擇即可,例如可列舉玻璃板、塑膠板等由各種材料構成之基材。
上述積層體較佳地用於例如液晶、有機EL、量子點/微LED液晶顯示裝置或固體攝像元件、觸控面板式顯示裝置等所使用之濾色器、黑矩陣、感光性間隔件、黑間隔柱、油墨、印刷版、印刷配線板、半導體元件、光阻劑、絕緣膜等各種光學構件或電氣、電子機器等用途。其中,較佳為用於濾色器。
如此,具有上述硬化性樹脂組成物之硬化物之濾色器亦為本發明之一。以下,對濾色器進行說明。
3-1.濾色器
本發明之濾色器由在基板上具有上述硬化性樹脂組成物之硬化物的形態構成。
於上述濾色器中,由上述硬化性樹脂組成物所形成之硬化物例如尤其適宜作為黑矩陣或如紅色、綠色、藍色、黃色等各像素般需要著色之節(segment),亦適宜作為感光性間隔件、保護層、配向控制用肋部(rib)等未必需要著色之節。
作為使用於上述濾色器之基板,例如可列舉:白板玻璃、藍板玻璃、鹼強化玻璃、經二氧化矽塗佈之藍板玻璃等玻璃基板;由聚酯、聚碳酸 酯、聚烯烴、聚碸、環狀烯烴之開環聚合物或其氫化物等熱塑性樹脂所構成之片、膜或基板;由環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱硬化性樹脂所構成之片、膜或基板;鋁板、銅板、鎳板、不鏽鋼板等金屬基板;陶瓷基板;具有光電轉換元件之半導體基板;表面具備有色材料層之玻璃基板(例如LCD用濾色器)等由各種材料構成之構件等。其中,就耐熱性之方面而言,較佳為玻璃基板或由耐熱性樹脂構成之片、膜或基板。又,上述基板適宜為透明基板。
又,亦可視需要對上述基板進行電暈放電處理、臭氧處理、利用矽烷偶合劑等之化學品處理等。
<濾色器之製造方法>
為了獲得上述濾色器,例如適宜為採用如下製造方法,即,對像素每一種顏色(即,每一種顏色之像素)採用包括如下步驟之方法,並對各種顏色重複進行與此相同之方法:於基板上配置上述硬化性樹脂組成物之步驟(亦稱為配置步驟)、對配置於該基板上之硬化性樹脂組成物照射光之步驟(亦稱為光照射步驟)、藉由顯影液進行顯影處理之步驟(亦稱為顯影步驟)、及進行加熱處理之步驟(亦稱為加熱步驟)。再者,各種顏色之像素之形成順序並無特別限定。
(配置步驟(較佳為塗佈步驟))
上述配置步驟適宜藉由塗佈而進行。作為於基板上塗佈上述硬化性樹脂組成物之方法,例如可列舉:旋轉塗佈、狹縫塗佈、輥式塗佈、流延塗佈等,任一方法均可較佳地使用。
又,於上述配置步驟中,適宜為於基板上塗佈上述硬化性樹脂組成物後對塗膜進行乾燥。塗膜之乾燥例如可使用加熱板、IR烘箱、對流烘箱等進行。乾燥條件可根據所含有之溶劑成分之沸點、硬化成分之種類、膜厚、乾燥機之性能等適當選擇,通常適宜於50~160℃之溫度進行10秒~300秒。
(光照射步驟)
於上述光照射步驟中,作為所使用之活性光線之光源,例如使用氙氣燈、鹵素燈、鎢絲燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、中壓水銀燈、低壓水銀燈、碳弧燈、螢光燈等燈光源;氬離子雷射、YAG雷射、準分子雷射、氮氣雷射、氦鎘雷射、半導體雷射等雷射光源等。又,作為曝光機之方式,可列舉接近式、鏡面投影式、步進式,可較佳地使用接近式。
再者,於活性能量光線之照射步驟中,亦可根據用途隔著特定之遮罩圖案照射活性能量光線。於該情形時,曝光部會硬化,而硬化部不溶或難溶於顯影液。
(顯影步驟)
上述顯影步驟係於上述光照射步驟之後藉由顯影液進行顯影處理,去除未曝光部而形成圖案之步驟。藉此,可獲得經圖案化之硬化膜。顯影處理通常可於10~50℃之顯影溫度利用浸漬顯影、噴霧顯影、毛刷顯影、超音波顯影等方法進行。
上述顯影步驟中使用之顯影液只要為溶解本發明之硬化性樹脂組成物者,則並無特別限定,通常可使用有機溶劑或鹼性水溶液,亦可使用該等之混合物。再者,於使用鹼性水溶液作為顯影液之情形時,較佳為顯影後利用水洗淨。
作為上述顯影液之適宜之有機溶劑,例如可列舉醚系溶劑或醇系溶劑等。具體而言,例如可列舉:二烷基醚類、乙二醇單烷基醚類、乙二醇二烷基醚類、二乙二醇二烷基醚類、三乙二醇二烷基醚類、烷基苯醚類、芳烷基苯醚類、二芳香族醚類、異丙醇、苄醇等。
於上述鹼溶液性水溶液中,除含有鹼劑以外,亦可視需要含有界面活性劑、有機溶劑、緩衝劑、染料、顏料等。作為該情形之有機溶劑,可 列舉上述作為顯影液之適宜之有機溶劑等。
作為上述鹼劑,例如可列舉:矽酸鈉、矽酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉等無機鹼劑;三甲基胺、二乙基胺、異丙基胺、正丁基胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨等胺類,該等可單獨使用亦可組合使用2種以上。
作為上述界面活性劑,例如可列舉:聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯烷基酯類、山梨醇酸烷基酯類、單甘油酯烷基酯類等非離子系界面活性劑;烷基苯磺酸鹽類、烷基萘磺酸鹽類、烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽類、磺基琥珀酸酯鹽類等陰離子性界面活性劑;烷基甜菜鹼類、胺基酸類等兩性界面活性劑等,該等可單獨使用,亦可組合使用2種以上。
(加熱步驟)
上述加熱步驟係於上述顯影步驟後藉由煅燒而使曝光部(硬化部)進一步硬化之步驟(亦稱為後硬化步驟)。例如可列舉:使用高壓水銀燈等光源,例如以0.5~5J/cm2之光量進行後曝光之步驟;或例如於60~260℃之溫度歷時10秒~120分鐘進行後續加熱之步驟等。藉由進行此種後硬化步驟,可使經圖案化之硬化膜之硬度及密接性更牢固。又,藉由該加熱步驟,於本發明之聚合物中,上述單體單元(A)之一部分脫離而於末端形成羥基,上述羥基與未脫離之上述單體單元(A)之酸基或其他任意之單體單元之酸基等進行反應而形成交聯結構,使本發明之硬化性樹脂組成物之硬化性或所獲得之硬化物之耐溶劑性、耐熱著色性等變得更優異。又,於上述聚合物之上述乙烯基系單體單元(B)中,含三級碳之部位脫離而生成羧基,上述羧基與上述羥基反應而形成交聯結構,使硬化物之耐溶劑性或硬化性變得更優異。
藉由上述加熱步驟所獲得之硬化膜(即,將上述硬化性樹脂組 成物熱硬化而獲得之硬化膜)之膜厚適宜為0.1~20μm。藉由使用本發明之硬化性樹脂組成物,可提供膜厚經充分降低之硬化膜。又,由於膜厚降低,故而硬化膜之每單位體積之有色材料之濃度增大,可提高濾色器之亮度。上述膜厚更佳為0.5~10μm,進而較佳為0.5~8μm。
再者,關於藉由上述加熱步驟所獲得之塗膜(即,硬化膜)之膜厚,若將加熱前之塗膜之膜厚設為100%,則其適宜為90%以下。更佳為80%以下,進而較佳為70%以下。
於上述加熱步驟中,加熱溫度適宜為150℃以上。藉此,源自上述乙烯基系單體單元(B)之一部分之部分被更有效地分解,可進一步提昇硬化性、耐溶劑性。加熱溫度更佳為160℃以上,進而較佳為170℃以上,尤佳為180℃以上。又,較佳為設為270℃以下,更佳為260℃以下,進而較佳為250℃以下。
上述加熱步驟中之加熱時間並無特別限定,例如適宜為設為5~60分鐘。又,加熱方法亦無特別限定,例如可使用加熱板、對流烘箱、高頻加熱機等加熱機器進行。
4.顯示裝置
又,本發明亦為一種顯示裝置,其特徵在於具備上述濾色器。
再者,具有由上述硬化性樹脂組成物所形成之硬化物之顯示裝置用構件及顯示裝置亦包含於本發明之較佳實施形態。由上述硬化性樹脂組成物所形成之硬化物(硬化膜)穩定,對基材等之密接性優異且為高硬度,並且顯示出高平滑性、具有高透過率者,故而尤其適宜作為透明構件,又,亦可用作各種顯示裝置中之保護膜或絕緣膜
作為上述顯示裝置,例如適宜為液晶顯示裝置、固體攝像元件、觸控面板式顯示裝置等。
再者,於使用上述硬化物(硬化膜)作為顯示裝置用構件之情形時,該構件可為由上述硬化膜所構成之膜狀之單層或多層之構件,亦可為在該單層或多層之構件進而組合有其他層之構件,又,亦可為構成中包含上述硬化膜之構件。
如上所述,本發明之聚合物及含有上述聚合物之硬化性樹脂組成物可提供耐熱著色性優異之硬化物。又,關於使用本發明之聚合物及硬化性樹脂組成物所獲得之硬化物,其與基板之密接性、透明性、耐熱性等亦優異。此種本發明之聚合物及硬化性樹脂組成物於液晶、有機EL、量子點、微LED液晶顯示裝置或固體攝像元件、觸控面板式顯示裝置等所使用之濾色器、黑矩陣、感光性間隔件、黑間隔柱、油墨、印刷版、印刷配線板、半導體元件、光阻劑、絕緣膜等之光學領域或電氣、電子領域中之各種用途中非常有用。
實施例
以下揭示實施例更詳細地說明本發明,但本發明並不僅限定於該等實施例。再者,只要無特別規定,則「份」意指「質量份」,「%」意指「質量%」。
於本實施例中,各種物性等之測定條件如下所述。
<重量平均分子量>
利用HLC-8220GPC(東曹公司製造),使用四氫呋喃作為溶離液,使用TSK-gel Super HZM-M(東曹公司製造)作為管柱,藉由凝膠滲透層析法進行測定,以標準聚苯乙烯換算來算出。
<固體成分>
準確稱量約1g之共聚物溶液置於鋁杯中,添加丙酮約2g進行溶解後,於常溫下靜置約2小時進行自然乾燥。其後,利用真空乾燥機(EYELA公司製造),於真空、140℃乾燥1.5小時後,於乾燥器內放置冷卻,測定鋁杯之質 量。根據其質量減少量算出共聚物溶液之固體成分(質量%)。
<酸值>
準確稱量共聚物溶液1.5~3g,使之溶解於丙酮90g與水10g之混合溶劑中,使用0.1當量濃度之氫氧化鉀水溶液作為滴定液,藉由自動滴定裝置(平沼產業公司製造,商品:COM-1700)測定共聚物溶液之酸值,根據溶液之酸值與固體成分,求出聚合物每1g之酸值。
<耐熱著色性(方法A)>
於共聚物溶液中以濃度成為0.5質量%之方式添加抗氧化劑Irganox 1010(BASF公司製造),製備樹脂組成物溶液。使用旋轉塗佈機(Mikasa股份有限公司製造,1H-D7),將該樹脂組成物溶液以塗佈量按固體成分換算計成為0.4~1.2mg/cm2之方式均勻地塗佈於5cm見方之玻璃基板(鈉鈣玻璃AS-2K,東新理興公司製造)上。此時,針對於各樹脂組成物,使旋轉塗佈機之轉數變化而改變塗佈量(固體成分換算),製作塗佈量不同之2片塗佈板。使2片中之1片之塗佈量成為必定大於0.6mg/cm2之值,使另一片之塗佈量成為必定小於0.6mg/cm2之值。
藉由將該等塗佈板於100℃乾燥3分鐘,而獲得於玻璃基板上形成有塗膜之積層體。將附著於玻璃基板之端部之樹脂去除後,使用Perfect Oven恆溫器(愛斯佩克公司製造),將所獲得之積層體於250℃進行3小時加熱處理,並冷卻至室溫。冷卻後,使用測色色差儀ZE6000(日本電色工業公司製造)對積層體之塗膜表面進行測定,獲得加熱試驗後之b*值。對各塗膜根據以如上方式所準備之2片塗膜之測定值,求出塗佈量(x)與b*值(y)之近似直線(校準曲線),採用塗佈量為0.6mg/cm2之情形時之b*值作為各塗膜之耐熱著色性之結果。
<耐熱著色性(方法B)>
向共聚物溶液中以成為表4所示之摻合之方式添加溶劑(丙二醇單甲醚乙酸酯)而製備樹脂組成物溶液(固體成分35質量%)。使用旋轉塗佈機(Mikasa股份有限公司製造,1H-D7)以塗佈量按固體成分換算計成為1.0~3.0mg/cm2之方式將該樹脂組成物溶液均勻地塗佈於5cm見方之玻璃基板(鈉鈣玻璃AS-2K,東新理興公司製造)上。此時,針對於各樹脂組成物溶液,使旋轉塗佈機之轉數變化而改變塗佈量(固體成分換算),製作塗佈量不同之2片塗佈板。使2片中之1片之塗佈量成為必定大於1.6mg/cm2之值,使另一片之塗佈量成為必定小於1.6mg/cm2之值。
藉由將該等塗佈板於140℃乾燥1小時後,進而於180C℃乾燥1小時,從而獲得於玻璃基板上形成有塗膜之積層體。將附著於玻璃基板之端部之樹脂去除後,使用Perfect Oven恆溫器(愛斯佩克公司製造),將所獲得之積層體於250℃進行2小時加熱處理,其後冷卻至室溫。冷卻後,使用測色色差儀ZE6000(日本電色工業公司製造)對積層體之塗膜表面進行測定,獲得加熱試驗後之b*值。對各塗膜根據以如上方式所準備之2片塗膜之測定值,求出塗佈量(x)與b*值(y)之近似直線(校準曲線),採用塗佈量為1.6mg/cm2之情形時之b*值作為各塗膜之耐熱著色性之結果。
<水斑之評價>
使用旋轉塗佈機,將所獲得之硬化性樹脂組成物以乾燥後之塗膜厚度成為3μm之方式塗佈於無鹼玻璃板(10cm×10cm,Geomatec公司製造)上,利用加熱板於100℃乾燥3分鐘後,使用超高壓水銀燈以照射量成為100mJ/cm2之方式照射紫外線。曝光後,將0.04質量%氫氧化鉀水溶液利用旋轉顯影機對塗膜噴灑60秒,進行噴淋顯影。繼而,將曝光部利用純水進行10秒水洗後,藉由鼓風去除玻璃板表面上之水分。使用光學顯微鏡(倍率100倍)觀察塗膜之水斑(深淺不均),基於下述基準進行評價。下述基準中,將○、○△及△設為 實用上無問題之水準。
○:利用光學顯微鏡未能確認到水斑。
○△:利用光學顯微鏡能夠確認到水斑。
△:用肉眼能夠確認到水斑。
×:顯影時塗膜有一部分剝離。
××:顯影時塗膜全部剝離。
<顯影性(顯影時間)>
將所獲得之硬化性樹脂組成物利用旋轉塗佈法塗佈於玻璃基板,進行加熱處理(100℃、3分鐘)後,自與塗佈膜間隔100μm之距離,隔著設置有線寬6~100μm之線與間隙之開口部的光罩,藉由安裝有2.0kW之超高壓水銀燈的UV對準曝光機(拓普康公司製造,商品名「TME-150RNS」)以60mJ/cm2(365nm照度換算)之曝光量進行曝光。曝光後,利用旋轉顯影機噴灑(噴壓0.15MPa)0.05%之氫氧化鉀水溶液,將未曝光部溶解、去除並且利用純水將曝光部水洗10秒,其後藉由鼓風去除玻璃板表面上之水分。藉由調整氫氧化鉀水溶液之噴灑時間,對直至顯影結束之最短時間(顯像時間(Break Time))(秒)進行評價。
(合成例1)
共聚物溶液1之製備
作為反應槽,準備具備溫度計、攪拌機、氣體導入管、冷凝管及滴加槽導入口之可分離式燒瓶,另一方面,作為單體滴加槽,準備2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二甲酯(以下稱為「MD」)10.0份、甲基丙烯酸第三丁酯(以下稱為「t-BMA」)29.5份、甲基丙烯酸2-羥基乙酯(以下稱為「HEMA」)15.0份、甲基丙烯酸甲酯(以下稱為「MMA」)1.0份、琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯(以下稱為「HOA-MS」)44.5份、過氧化2-乙基 己酸第三丁酯(日油公司製造「Perbutyl(註冊商標)O」;以下稱為「PBO」)2份、丙二醇單甲醚乙酸酯(以下稱為「PGMEA」)33份進行了充分攪拌混合者,作為鏈轉移劑滴加槽,準備對正十二烷基硫醇(n-DM)1.6份、PGMEA 7.7份進行了充分攪拌混合者。
於反應槽中添加PGMEA 141份,經氮氣置換後,一面攪拌一面利用油浴進行加熱而使反應槽之溫度升溫至90℃。待反應槽之溫度穩定至90℃後,自單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽開始滴加。滴加係一面將溫度保持為90℃一面分別花2.5小時進行。滴加結束後經過60分鐘後開始升溫,使反應槽成為110℃。於110℃維持3小時後,冷卻至室溫,藉此獲得共聚物溶液1。將各種物性示於表1。
(合成例2)
共聚物溶液2之製備
將單體之添加量設為MD 10.0份、t-BMA 32.5份、HEMA 15.0份、MMA 24.3份、HOA-MS 18.2份,除此以外,與合成例1同樣地準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液2。將各種物性示於表1。
(合成例3)
共聚物溶液3之製備
將單體之添加量設為MD 10.0份、t-BMA 26.5份、HEMA 15.0份、MMA 1.0份、琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯(以下稱為「HO-MS」)47.5份,除此以外,與合成例1同樣地準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液3。將各種物性示於表1。
(合成例4)
共聚物溶液4之製備
於具備溫度計、攪拌機、氣體導入管、冷凝管及滴加槽導入口之可分離式 燒瓶中添加PGMEA 164份,經氮氣置換後,進行加熱而升溫至90℃。另一方面,作為單體滴加槽,準備對N-苄基順丁烯二醯亞胺(以下稱為「BzMI」)10.0份、t-BMA 28.0份、HEMA 15.0份、MMA 1.0份、HOA-MS 46.0份及PBO 2.2份進行了充分攪拌混合者,作為鏈轉移劑滴加槽,準備對n-DM 2.6份、PGMEA 17.4份進行了充分攪拌混合者。待反應槽之溫度穩定至90℃後,開始自單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽進行滴加。滴加係一面將溫度保持為90℃一面分別花3小時進行。滴加結束後,於90℃保持30分鐘,其後升溫至115℃,進行90分鐘熟化,獲得共聚物溶液4。將各種物性示於表1。
(合成例5)
共聚物溶液5之製備
使用N-環己基順丁烯二醯亞胺(以下稱為「CHMI」)代替BzMI,除此以外,以與合成例4相同之單體添加量準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液5。將各種物性示於表1。
(合成例6)
共聚物溶液6之製備
作為反應槽,準備具備溫度計、攪拌機、氣體導入管、冷凝管及滴加槽導入口之可分離式燒瓶,另一方面,作為單體滴加槽,準備對MD 10.0份、t-BMA 38.8份、MMA 2.0份、HO-MS 49.2份、PBO 2.0份、PGMEA 33.0份進行了充分攪拌混合者,作為鏈轉移劑滴加槽,準備對正十二烷基硫醇(n-DM)1.4份、PGMEA 7.9份進行了充分攪拌混合者。
於反應槽中添加PGMEA 141份,經氮氣置換後,一面攪拌一面利用油浴進行加熱而使反應槽之溫度升溫至90℃。待反應槽之溫度穩定至90℃後,開始自單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽進行滴加。滴加係一面將溫度保持為90℃一面分別花2.5小時進行。滴加結束後經過60分鐘後開始升溫,使反應槽成 為110℃。於110℃維持3小時後,冷卻至室溫,藉此獲得共聚物溶液6。將各種物性示於表2。
(合成例7)
共聚物溶液7之製備
將單體之添加量設為MD 10.0份、t-BMA 41.8份、MMA 2.0份、HOA-MS 46.2份,除此以外,與合成例6同樣地準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液7。將各種物性示於表2。
(合成例8)
共聚物溶液8之製備
將單體之添加量設為MD 10.0份、t-BMA 41.8份、MMA 32.2份、HOA-MS 16.0份,除此以外,與合成例6同樣地準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液8。將各種物性示於表2。
(合成例9)
共聚物溶液9之製備
於具備溫度計、攪拌機、氣體導入管、冷凝管及滴加槽導入口之可分離式燒瓶中添加PGMEA 164份,經氮氣置換後,進行加熱而升溫至90℃。另一方面,作為單體滴加槽,準備對BzMI 10.0份、t-BMA 41.8份、MMA 2.0份、HOA-MS 46.2份及PBO 2.2份進行了充分攪拌混合者,作為鏈轉移劑滴加槽,準備對n-DM 2.2份、PGMEA 17.8份進行了充分攪拌混合者。待反應槽之溫度穩定至90℃後,開始自單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽進行滴加。滴加係一面將溫度保持為90℃一面分別花3小時進行。滴加結束後在90℃保持30分鐘後,升溫至115℃,進行90分鐘熟化,獲得共聚物溶液9。將各種物性示於表2。
(合成例10)
共聚物溶液10之製備
使用CHMI代替BzMI,除此以外,以與合成例9相同之單體添加量準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液10。將各種物性示於表2。
(合成例11)
共聚物溶液11之製備
使用N-苯基順丁烯二醯亞胺(以下稱為「PhMI」)代替BzMI,除此以外,以與合成例9相同之單體添加量準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液11。將各種物性示於表2。
(合成例12)
共聚物溶液12之製備
將單體之添加量設為MD 10.0份、t-BMA 41.8份、MMA 32.8份、AA 15.4份,除此以外,與合成例6同樣地準備單體滴加槽及鏈轉移劑滴加槽,進行相同之操作,獲得共聚物溶液12。將各種物性示於表2。
(實施例1~11、比較例1)
使用所獲得之共聚物溶液1~12,藉由上述方法A評價耐熱著色性。將結果示於表1及表2。
再者,表1及表2中之記載表示下述。
MD:2,2'-[氧基雙(亞甲基)]雙-2-丙烯酸二甲酯
BzMI:N-苄基順丁烯二醯亞胺
CHMI:環己基順丁烯二醯亞胺
PhMI:苯基順丁烯二醯亞胺
t-BMA:甲基丙烯酸第三丁酯
HEMA:甲基丙烯酸2-羥基乙酯
MMA:甲基丙烯酸甲酯
HOA-MS:琥珀酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯
HO-MS:琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯
AA:丙烯酸
MAA:甲基丙烯酸
Figure 107145428-A0305-02-0059-8
Figure 107145428-A0305-02-0059-9
根據表1及表2,確認到具有HOA-MS或HO-MS單體單元、及 t-BMA單體單元之聚合物(實施例1~11)與不具有HOA-MS或HO-MS單體單元之聚合物(比較例1)相比,b*值成為非常小之值,耐熱著色性優異。
(合成例13)
共聚物溶液13之製備
於具備溫度計、攪拌機、氣體導入管、冷凝管及滴加槽導入口之反應槽中添加丙二醇單甲醚乙酸酯70份,經氮氣置換後,進行加熱而升溫至90℃。另一方面,作為滴加槽(A),準備於燒杯中將BzMI 20份、PGMEA 80份及PBO 2份攪拌混合所得者,作為滴加槽(B),準備將乙烯基甲苯(以下稱為「VT」)20份、t-BMA 20份、HO-MS 40份、及正十二烷基硫醇4份攪拌混合所得者。反應槽之溫度成為90℃後,一面保持該溫度一面自滴加槽開始歷時3小時之滴加,進行聚合。滴加結束後於90℃保持30分鐘後、升溫至115℃,進行90分鐘熟化,獲得共聚物溶液13。將各種物性示於表3。又,所獲得之共聚物之單體組成為BzMI/VT/t-BMA/HO-MS(莫耳比)=18/29/24/29。
(合成例14)
共聚物溶液14之製備
將單體之添加量設為CHMI 20份、VT 20份、t-BMA 20份、及HO-MS 40份,除此以外,進行與合成例13相同之操作,獲得共聚物溶液14。將各種物性示於表3。又,所獲得之共聚物之單體組成為CHMI/VT/t-BMA/HO-MS(莫耳比)=19/28/24/29。
(合成例15)
共聚物溶液15之製備
將單體之添加量設為PhMI 20份、VT 20份、t-BMA 20份、及HO-MS 40份,除此以外,進行與合成例13相同之操作,獲得共聚物溶液15。將各種物性 示於表3。又,所獲得之共聚物之單體組成為PhMI/VT/t-BMA/HO-MS(莫耳比)=19/29/23/29。
(合成例16)
共聚物溶液16之製備
將單體之添加量設為PhMI 10份、VT 10份、t-BMA 40份、及HO-MS 40份,除此以外,進行與合成例13相同之操作,獲得共聚物溶液16。將各種物性示於表3。又,所獲得之共聚物之單體組成為PhMI/VT/t-BMA/HO-MS(莫耳比)=10/14/47/29。
(合成例17)
共聚物溶液17之製備
將單體之添加量設為PhMI 20份、VT 20份、t-BMA 30份、及HO-MS 30份,除此以外,進行與合成例13相同之操作,獲得共聚物溶液17。將各種物性示於表3。又,所獲得之共聚物之單體組成為PhMI/VT/t-BMA/HO-MS(莫耳比)=18/27/34/21。
(合成例18)
共聚物溶液18之製備
將單體之添加量設為BzMI 10份、t-BMA 35份、MMA 19.5份、HEMA 20份、及AA 15.5份,除此以外,進行與合成例13相同之操作,獲得共聚物溶液18。將各種物性示於表3。又,所獲得之聚合物之單體組成為BzMI/t-BMA/MMA/HEMA/AA(莫耳比)=6/29/23/18/24。
(合成例19)
共聚物溶液19之製備
將單體之添加量設為CHMI 10份、t-BMA 35份、甲基丙烯酸二環戊烷酯(以下稱為「DCPMA」)19.5份、HEMA 20份、及AA 15.5份,除此以外,進 行與合成例13相同之操作,獲得共聚物溶液19。將各種物性示於表3。又,所獲得之聚合物之單體組成為CHMI/t-BMA/DCPMA/HEMA/AA(莫耳比)=7/32/12/20/29。
(實施例12~16、比較例2)
使用所獲得之共聚物溶液13~18,藉由方法B評價耐熱著色性。將結果示於表4。
(實施例17)
以固體成分換算計,將20份之共聚物溶液13、有色材料組成物(Blue)50份、作為聚合性化合物之二新戊四醇六丙烯酸酯20份、作為光聚合起始劑之Irgacure 907(BASF公司製造)10份進行混合,進而以固體成分濃度成為20質量%之方式添加作為稀釋溶劑之丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)並進行攪拌,藉此獲得硬化性樹脂組成物(1-1)。對所獲得之硬化性樹脂組成物(1-1)之顯影性進行評價。將結果示於表5。
再者,上述有色材料組成物(Blue)係利用以下之方法製備。
*有色材料組成物(Blue)之製備
稱量分散用樹脂溶液(樹脂之單體組成:BzMI/甲基丙烯酸環己酯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸=30/30/30/10(質量比)、Mw:10000、酸值:65mgKOH/g、樹脂溶液中之固體成分:42%)8.3質量份、分散劑(BYK-Chemie Japan公司製造,商品名「DISPERBYK-2001」,不揮發分1.3g)2.9質量份、顏料(C.I.顏料藍15:6)8.0質量份置於225ml容器中,以不揮發分濃度(固體成分濃度)成為20質量%之方式利用PGMEA稀釋。向其中添加直徑1.0mm之氧化鋯珠64g,利用塗料振盪機振盪3小時進行分散處理後,藉由傾析去除氧化鋯珠,獲得有色材料組成物(Blue)。
(實施例18~21、比較例3~4)
以成為表5所示之摻合之方式使用共聚物溶液14~19,利用與實施例17相同之操作獲得硬化性樹脂組成物(2-1)~(7-1)。對所獲得之硬化性樹脂組成物之顯影性進行評價。將結果示於表5。
(實施例22)
以固體成分換算計,將45份之共聚物溶液13、上述有色材料組成物(Blue)20份、作為聚合性化合物之二新戊四醇六丙烯酸酯25份、作為光聚合起始劑之Irgacure 907(BASF公司製造)10份進行混合,進而以固體成分濃度成為20質量%之方式添加稀釋溶劑(PGMEA)並進行攪拌,藉此獲得硬化性樹脂組成物(1-2)。對所獲得之硬化性樹脂組成物(1-2)之水斑進行評價。將結果示於表6。
(實施例23~26、比較例5~6)
以成為表6所示之摻合之方式使用聚合物溶液14~19,利用與實施例22相同之操作獲得硬化性樹脂組成物(2-2)~(7-2)。對所獲得之硬化性樹脂組成物之水斑進行評價。將結果示於表6。
Figure 107145428-A0305-02-0064-10
再者,表3中之記載表示下述。
BzMI:N-苄基順丁烯二醯亞胺
CHMI:環己基順丁烯二醯亞胺
PhMI:苯基順丁烯二醯亞胺
VT:乙烯基甲苯
CHMA:甲基丙烯酸環己酯
t-BMA:甲基丙烯酸第三丁酯
MMA:甲基丙烯酸甲酯
DCPMA:甲基丙烯酸二環戊烷酯
HEMA:甲基丙烯酸2-羥基乙酯
AA:丙烯酸
HO-MS:琥珀酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯
Figure 107145428-A0305-02-0065-11
Figure 107145428-A0305-02-0065-12
Figure 107145428-A0305-02-0066-13
根據表4,確認到具有HO-MS單體單元、及t-BMA單體單元之聚合物(實施例12~16)與不具有HO-MS單體單元之聚合物(比較例2)相比,b*值成為較小之值,耐熱著色性優異。
根據表5及6,確認到具有HO-MS單體單元、及t-BMA單體單元之聚合物(實施例17~26)與不具有HO-MS單體單元之聚合物(比較例3~6)相比,顯影性且水斑抑制效果均優異。

Claims (9)

  1. 一種聚合物,具有:下述通式(I)所表示之單體單元10~60質量%、及含有-COO*R4(R4為一價之有機基,鍵結於O*之碳原子為三級碳原子)基之乙烯基系單體單元5~80質量%;該聚合物為於主鏈具有環結構之含環結構聚合物,
    Figure 107145428-A0305-02-0067-14
    (式中,R1表示氫原子或甲基;R2表示碳數1~12之二價之直鏈狀、分支狀或環狀的飽和烴基或不飽和烴基;R3表示二價之有機基;X表示羧基、磺酸基、酚性羥基、羧酸酐基或磷酸基;m表示通式(I)所表示之單體單元之平均重複單元數,且為1以上之數;n為0或1)。
  2. 如請求項1所述之聚合物,其中,該聚合物為進而具有含羥基單體單元之聚合物。
  3. 如請求項1或2所述之聚合物,其中,該聚合物為進而具有芳香族乙烯基系單體單元之聚合物。
  4. 如請求項1或2所述之聚合物,其中,(甲基)丙烯酸單元之含量未達5質量%。
  5. 如請求項1或2所述之聚合物,其酸值為40~160mgKOH/g。
  6. 一種硬化性樹脂組成物,含有請求項1至5中任一項所述之聚合物及聚合性化合物。
  7. 一種積層體,於基板上具有請求項1至5中任一項所述之聚合物 的硬化物或請求項6所述之硬化性樹脂組成物的硬化物。
  8. 一種濾色器,於基板上具有請求項6所述之硬化性樹脂組成物的硬化物。
  9. 一種顯示裝置,具備請求項8所述之濾色器。
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