WO2014171431A1 - マイクロ流路形成用硬化性樹脂組成物およびマイクロ流路 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a radiation curable resin composition for forming a microchannel, an anaerobic curable resin composition for forming a microchannel, a microchannel, and a method for manufacturing the microchannel.
- a micro-channel which is a small device with a micro-fluidic channel, valve, fluid inlet, outlet, etc. formed of a liquid or gas in the chip substrate (depending on the application, micro-channel chip, microreactor Etc.) have been developed and applied to various uses such as separation analysis of various substances, sensors, chemical reactions and the like. Recently, micro-channels have been attracting attention for high-throughput screening of pharmaceuticals and agricultural chemicals by performing separation analysis and synthesis of biologically related substances such as proteins, nucleic acids such as DNA and RNA, and sugar chains. ing.
- the microchannel has a structure in which a channel having a width and depth of about 10 to 100 ⁇ m is formed in a substrate made of glass, polysiloxane, synthetic resin, or the like (Non-patent Document 1, Patent Document). 1).
- a channel is a channel whose upper part is closed by forming a groove with an open upper part such as a rectangular or U-shaped cross section on a substrate and providing a lid using another substrate as necessary. It is formed by forming.
- the substrate on which the groove is formed and the substrate serving as a lid are bonded with an adhesive or welded by heat or the like.
- the channel can be formed by a method such as injection molding. Can be formed.
- the substrate on which the groove is formed and the substrate or substrate film to be a lid are bonded by a method such as hot pressing, ultrasonic welding, or adhesive.
- MEMS micro electro mechanical systems
- a flow path is formed on a silicon substrate using a photocurable material such as a photoresist.
- the biological substance when a biological substance is allowed to flow through a microchannel, the biological substance may be adsorbed nonspecifically to an adhesive or the like exposed on the surface of the channel or a part of the channel.
- the detection sensitivity and the reaction yield are lowered when performing separation analysis and synthesis reaction of related substances.
- the present invention has been made paying attention to such problems, and provides a material for forming a microchannel with a small amount of non-specific adsorption of a biological substance.
- ultraviolet curable adhesive when used in the production of the microchannel, in the case of a microchannel having a channel sandwiched between substrates that do not transmit ultraviolet rays, such as a silicon substrate, ultraviolet rays are used as an adhesive. It is difficult to reach the layer, and there are structural limitations such as making at least one substrate a transparent substrate that transmits ultraviolet rays.
- the present invention has been made paying attention to such a problem, and provides a material for forming a microchannel that hardly deteriorates a biological substance such as a protein.
- the inventor of the present application (A) a copolymer having a radiation reactive group and a fluorine atom and having a number average molecular weight of 1,000 to 500,000, It has been found that the above object can be achieved by a radiation curable resin composition containing (B) a compound other than (A) having a radiation reactive group and a fluorine atom, and (C) a radiation polymerization initiator.
- the inventor of the present application contains an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom, a specific molecular weight copolymer, a compound having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom, an organic peroxide, and a polymerization accelerator. It has been found that an anaerobic curable resin composition capable of achieving the above-mentioned purpose.
- the present invention includes (A) a copolymer having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom and a number average molecular weight of 1,000 to 500,000, (B) a compound other than (A) having an ethylenically unsaturated group, (The present invention provides an anaerobic curable resin composition for forming a microchannel containing an organic peroxide and (D) a polymerization accelerator. Further, the present invention is a micro flow path in which a substrate serving as a lid is bonded to a substrate having a flow path pattern, and the substrate having the flow path pattern and the substrate serving as a lid are formed using the composition. In addition, the present invention provides a micro flow channel bonded through an adhesive layer.
- the present invention is a microchannel in which a substrate serving as a lid is integrally formed on a substrate having a channel pattern, and the substrate having the channel pattern and the substrate serving as a lid are formed using the composition.
- the present invention provides a microchannel bonded through an adhesive layer that is formed.
- the present invention also relates to a method of manufacturing a microchannel, in which a substrate serving as a lid is bonded to a substrate having a channel pattern, wherein the composition is disposed between the substrate having the channel pattern and the substrate serving as a lid.
- the present invention provides a method for producing a microchannel having a step of forming an adhesive layer using a material, and a step of bonding a substrate having the channel pattern and a substrate to be the lid.
- the present invention is a method of manufacturing a micro flow path in which a substrate serving as a lid is integrally formed on a substrate having a flow path pattern, wherein the substrate having a flow path pattern and the substrate serving as a lid
- the present invention provides a method for producing a microchannel having a step of forming an adhesive layer using a composition and a step of bonding a substrate having the channel pattern and a substrate to be the lid.
- the radiation curable resin composition of the present invention does not substantially contain an organic solvent, a volatile substance is not generated, the environmental load is small, and the viscosity is easy to handle at room temperature, so that the flow path pattern has a thickness of up to about 200 ⁇ m.
- the micro-channel formed by using the radiation curable resin composition of the present invention as an adhesive has a refractive index of the adhesive layer of glass. Since it is approximate, it has high transparency, and since it has high adhesion to the glass substrate, there can be obtained a microchannel excellent in durability without liquid leakage or the like.
- the channel pattern is a channel groove whose upper surface is open. By providing a lid on the upper surface of the channel pattern, a channel whose upper surface is closed is formed.
- a microchannel means a chip or device having a channel.
- the anaerobic curable resin composition of the present invention does not substantially contain an organic solvent, it does not generate volatile substances, has a low environmental burden, has a viscosity that is easy to handle at room temperature, and does not contain proteins such as antibodies. Curing is possible even at a low temperature of about 40 ° C. or less which is not activated.
- the microchannel formed using the anaerobic curable resin composition of the present invention as an adhesive has a high adhesion to the substrate, so there is no liquid leakage and the like, and a microchannel with excellent durability can be obtained. it can.
- the microsensors are bonded to each other at a low temperature of about 40 ° C. without degrading the protein.
- a flow path can be obtained.
- the channel pattern is a channel groove whose upper surface is open. By providing a lid on the upper surface of the channel pattern, a channel whose upper surface is closed is formed.
- a microchannel means a chip or device having a channel.
- FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of a method for forming a microchannel that can be used as a biosensor using the composition of the present invention.
- FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 5 is a diagram showing a fifth embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 6 is a diagram showing a sixth embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 7 is a diagram showing a seventh embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 8 is a diagram showing an eighth embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 9 is a diagram showing a ninth embodiment of a method for forming a microchannel using the composition of the present invention.
- FIG. 10 is a diagram showing a first embodiment of a method for forming a microchannel that can also be used as a biosensor using the composition of the present invention.
- FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment of a method for forming a microchannel that can also be used as a biosensor using the composition of the present invention.
- the radiation curable resin composition of the present invention comprises (A) a copolymer having a radiation reactive group and a fluorine atom as essential components and a number average molecular weight of 1,000 to 500,000, and (B) a radiation reactive group and fluorine. It contains a compound other than (A) having an atom, and (C) a radiation polymerization initiator.
- a copolymer having a radiation-reactive group and a fluorine atom and having a number average molecular weight of 1,000 to 500,000 (hereinafter referred to as “radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer”) used in the composition of the present invention. It preferably has one or more structures selected from the group consisting of a polyvinyl structure, a poly (meth) acrylic structure, a polyurethane structure, a polyether structure, a polyester structure, a polyepoxy structure, a polyamide structure, and a polyimide structure.
- the radiation-reactive group is not particularly limited as long as it is a functional group that undergoes a polymerization reaction directly by radiation or via an initiator.
- (meth) acryloyl group, N-vinyl group, vinyl ether group, vinyl group , Epoxy group, glycidyl group, oxetanyl group, tetrahydrofuryl group, cyclic thioether group, cyclic siloxane group, and the like and the (meth) acryloyl group can be cured more easily. More preferred are compounds having
- the component (A) used in the composition of the present invention is a copolymer having a radiation-reactive group and a fluorine atom and having a number average molecular weight of 1,000 to 500,000 (hereinafter referred to as “radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer). It is also called “union”.)
- the molecular weight of component (A) is preferably 1,000 to 500,000 as a polystyrene-equivalent number average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as a solvent.
- GPC gel permeation chromatography
- the number average molecular weight of component (A) is more preferably from 5,000 to 200,000, and even more preferably from 10,000 to 100,000.
- the number average molecular weight of the component (A) is a polystyrene equivalent number average molecular weight measured by a gel permeation chromatography method. Specifically, a number average molecular weight in terms of polystyrene measured using a composite column connected to an HPLC system (HLC-8220GPC: manufactured by Tosoh Corporation) in the following order, using tetrahydrofuran (THF) as a developing solvent at a flow rate of 1 ml / min. It is.
- TSKgel G4000H XL TSKgel G3000H XL, TSKgel G2000H XL, TSKgel G2000H XL, TSKgel G4000H XL, TSKgel G3000H XL.
- the (A) radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer having a polyvinyl structure is not particularly limited as long as it is a vinyl polymer having a radiation-reactive group and a fluorine atom.
- the vinyl polymer having a radiation reactive group and a fluorine atom contains, for example, a fluorinated vinyl polymer having an active hydrogen group and a group that forms a covalent bond with the radiation reactive group and the active hydrogen group in one molecule. It is obtained by reacting with the compound to be obtained.
- a hydroxyl group, an amino group, a thiol group, a carboxyl group, etc. are mention
- the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is not particularly limited, and examples thereof include an isocyanate group, a carbonyl halide group, an epoxy group, and a glycidyl group.
- a compound containing a radiation-reactive group and a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group examples include a group that forms a covalent bond with at least one radiation-reactive group and at least one active hydrogen group in the molecule. If it is a compound containing this, it will not restrict
- Such compounds include (meth) acrylic acid, (meth) acryloyl chloride, anhydrous (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl isocyanate, 2- (meth) acryloyloxypropyl isocyanate, 1,1- (Bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate may be used alone or in combination of two or more.
- the Showa Denko Co., Ltd. make, brand name Karenz MOI, AOI, BEI etc. are mentioned, for example.
- Such a compound can also be synthesized by reacting diisocyanate and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate.
- diisocyanates 2,4-tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexyl isocyanate), and 1,3-bis (isocyanate methyl) cyclohexane are preferable.
- hydroxyl group-containing (meth) acrylate 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and pentaerythritol tri (meth) acrylate are preferable.
- examples of commercially available hydroxyl group-containing polyfunctional (meth) acrylates include, for example, Osaka Organic Chemical Co., Ltd., trade name HEA; Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name KAYARAD DPHA, PET-30; Toagosei Co., Ltd., trade name. Available as Aronix M-215, M-233, M-305, M-400, etc.
- Fluorinated vinyl polymer having active hydrogen groups preferably comprises the following structural units (a), (b) and (c ′).
- A A structural unit represented by the following formula (1).
- B A structural unit represented by the following formula (2).
- C ′ A structural unit represented by the following formula (7).
- R 1 represents a fluorine atom, a fluoroalkyl group or a group represented by —OR 2 (R 2 represents an alkyl group or a fluoroalkyl group)]
- R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 4 represents an alkyl group, a group represented by — (CH 2 ) x —OR 5 or —OCOR 5 (R 5 represents an alkyl group, glycidyl A group or an aminoalkyl group, and x represents a number of 0 or 1), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group or a hydroxythioalkoxy group]
- R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 12 represents a hydrogen atom or a hydroxyalkyl group
- v represents a number of 0 or 1
- examples of the fluoroalkyl group represented by R 1 and R 2 include a trifluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorohexyl group, a perfluorocyclohexyl group, and the like. Examples thereof include a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the alkyl group represented by R2 include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl and cyclohexyl groups.
- the structural unit (a) can be introduced by using a fluorine-containing vinyl monomer as a polymerization component.
- a fluorine-containing vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a compound having at least one polymerizable unsaturated double bond and at least one fluorine atom.
- fluoroolefins such as tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and 3,3,3-trifluoropropylene; alkyl perfluorovinyl ethers or alkoxyalkyl perfluorovinyl ethers; perfluoro (methyl vinyl ether), perfluorovinyl ethers; Perfluoro (alkyl vinyl ethers) such as fluoro (ethyl vinyl ether), perfluoro (propyl vinyl ether), perfluoro (butyl vinyl ether), perfluoro (isobutyl vinyl ether); perfluoro (alkoxyalkyl) such as perfluoro (propoxypropyl vinyl ether) Vinyl ethers) may be used singly or in combination of two or more. Among these, hexafluoropropylene and perfluoro (alkyl vinyl ether) or perfluoro (alkoxyalkyl vinyl ether) are more prefer
- the content of the structural unit (a) is 20 to 70 mol% when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer is 100 mol%. More preferably, it is 25 to 65 mol%, more preferably 30 to 60 mol%.
- examples of the alkyl group represented by R4 include alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, hexyl group, cyclohexyl group, and lauryl group. , A methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and the like.
- examples of the hydroxythioalkoxy group include a hydroxythiomethoxy group, a hydroxythioethoxy group, and the like.
- the structural unit (b) can be introduced by using the above-described vinyl monomer having a substituent as a polymerization component.
- vinyl monomers include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, tert-butyl vinyl ether, n-pentyl vinyl ether, n-hexyl vinyl ether, n -Alkyl vinyl ethers or cycloalkyl vinyl ethers such as octyl vinyl ether, n-dodecyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether; allyl ethers such as ethyl allyl ether, butyl allyl ether; vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, pivalin Carboxylic acid vinyl ester such as vinyl acid
- the content of the structural unit (b) is 10 to 70 mol% when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer is 100 mol%. It is more preferably 20 to 60% by mole, and further preferably 30 to 60% by mole.
- the structural unit (c ′) can be introduced by using a hydroxyl group-containing vinyl monomer as a polymerization component.
- hydroxyl group-containing vinyl monomers include 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxypropyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, 3-hydroxybutyl vinyl ether, 5-hydroxypentyl vinyl ether, Examples thereof include hydroxyl group-containing vinyl ethers such as 6-hydroxyhexyl vinyl ether, hydroxyl group-containing allyl ethers such as 2-hydroxyethyl allyl ether, 4-hydroxybutyl allyl ether, and glycerol monoallyl ether, allyl alcohol, and the like.
- hydroxyl group-containing vinyl monomers include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, and polypropylene. Glycol (meth) acrylate or the like can be used.
- the content of the structural unit (c ′) is 5 to 70 mol when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer is 100 mol%. %, More preferably 5 to 40 mol%, still more preferably 5 to 30 mol%.
- the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer may further comprise the following structural unit (d).
- R 9 and R 10 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogenated alkyl group or an aryl group]
- the alkyl group of R 9 and R 10 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group or a propyl group, and the halogenated alkyl group is a trifluoromethyl group or perfluoro group.
- C1-C4 fluoroalkyl groups such as ethyl, perfluoropropyl, and perfluorobutyl groups
- aryl groups include phenyl, benzyl, and naphthyl groups.
- the structural unit (d) can be introduced by using an azo group-containing polysiloxane compound having a polysiloxane segment represented by the formula (6).
- An example of such an azo group-containing polysiloxane compound is a compound represented by the following formula (8).
- R 13 to R 16 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cyano group; R 17 to R 20 may be the same or different; Or an alkyl group, p and q are numbers from 1 to 6, r and s are numbers from 0 to 6, t is a number from 1 to 200, and u is a number from 1 to 20]
- the structural unit (d) is included in the fluorinated vinyl polymer containing an active hydrogen group as a part of the structural unit (e).
- examples of the alkyl group represented by R 13 to R 16 include alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, and a cyclohexyl group.
- examples of the alkyl group of 17 to R 20 include alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
- the azo group-containing polysiloxane compound represented by the above formula (8) is particularly preferably a compound represented by the following formula (10).
- the content of the structural unit (d) is 0 to 10 mol% when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer is 100 mol%.
- the content is 0.1 to 5 mol%, more preferably 0.1 to 3 mol%.
- the content of the structural unit (e) is desirably determined so that the content of the structural unit (d) contained therein is in the above range.
- the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer preferably further comprises the following structural unit (C).
- R 21 represents a group represented by the following formula (12).
- n a number from 1 to 20
- m a number from 0 to 4
- k a number from 3 to 50
- Structural unit (C) can be introduced by using a reactive emulsifier as a polymerization component.
- reactive emulsifiers include compounds represented by the following formula (13).
- the content of the structural unit (C) is from 0.1 to 5 mol when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluoropolymer is 100 mol%. % Is preferable. The reason for this is that when the content is 0.1 mol% or more, the solubility of the active hydrogen group-containing fluoropolymer in the solvent is improved. On the other hand, if the content is within 5 mol%, the curable resin This is because the adhesiveness of the composition does not increase excessively, handling becomes easy, and moisture resistance does not decrease even when used for a coating material or the like. For these reasons, the content of the structural unit (C) is more preferably 0.1 to 3 mol% with respect to the total amount of the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer. More preferably, it is 2 to 3 mol%.
- a radiation-reactive group-containing fluorinated vinyl polymer is a compound containing an active hydrogen group possessed by a fluorinated vinyl polymer having an active hydrogen group, and a group that forms a covalent bond with the radiation-reactive group and the active hydrogen group. It is obtained by a reaction between an active hydrogen possessed by and a group that forms a covalent bond.
- the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is preferably 0.5 to 1.0 equivalent with respect to 1.0 equivalent of the active hydrogen group.
- the compound containing a radiation-reactive group and a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group is a compound containing a radiation-reactive group and a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group used in the production of a polyvinyl compound.
- the (A) radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer having a poly (meth) acrylic structure (hereinafter referred to as “poly (meth) acrylic compound”) has a radiation-reactive group and a fluorine atom (meth). If it is an acrylic polymer, it will not specifically limit.
- the (meth) acrylic polymer having a radiation reactive group and a fluorine atom includes, for example, a fluorinated (meth) acrylic polymer having an active hydrogen group, a group that forms a covalent bond with the radiation reactive group and the active hydrogen group, and It is obtained by reacting with a compound containing Although it does not specifically limit as an active hydrogen group, A hydroxyl group, an amino group, a thiol group, a carboxyl group, etc. are mention
- the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is not particularly limited, and examples thereof include an isocyanate group, a carbonyl halide group, an epoxy group, and a glycidyl group.
- the compound containing a radiation-reactive group and a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group is a compound containing a radiation-reactive group and a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group used in the method for producing a polyvinyl compound. Is the same.
- the active hydrogen group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer is not particularly limited as long as it is a (meth) acrylic polymer containing an active hydrogen group and a fluorine atom.
- the following structural units (a), (b) and A hydroxyl group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer comprising (c ′) is preferred.
- (C ′) A structural unit represented by the following formula (26).
- R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 3 represents a monovalent organic group having no active hydrogen group
- R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group
- v represents a number of 1 to 20
- Structural unit (a) In the above formula (21), m is 1 to 8, preferably 1 to 4, and more preferably 2. n is 1 to 20, preferably 3 to 12, more preferably 4 to 8, and most preferably 6.
- the structural unit (a) can be introduced by using a compound represented by the following formula (27) as a polymerization component.
- a typical example of such a compound is perfluorohexylethyl (meth) acrylate.
- R 1, m and n are each identical to R 1, m and n in formula (21)]
- the content of the structural unit (a) in the hydroxyl group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer is 20 to 70 mol%, where the total amount of the structural units (a), (b) and (c ′) is 100 mol%. Preferably, it is 30 to 60 mol%, and more preferably 35 to 60 mol%.
- R 3 in the above formula (22) is a monovalent organic group having no active hydrogen group.
- R 3 is not particularly limited as long as R 3 is a monovalent organic group having no active hydrogen, but particularly because the balance between Young's modulus and refractive index of a cured product obtained by curing the composition of the present invention is suitable.
- a monovalent organic group having an alicyclic structure is preferred.
- the alicyclic structure includes a heterocyclic structure.
- Structural unit (b) can be introduced by using a compound represented by the following formula (28) as a polymerization component.
- Particularly suitable compounds include cyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate and the like.
- the content of the structural unit (b) in the hydroxyl group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer is 10 to 70 mol%, where the total amount of the structural units (a), (b) and (c ′) is 100 mol%. Preferably, it is 20 to 60 mol%, and more preferably 20 to 55 mol%.
- the content of the structural unit (b) exceeds 70 mol%, there is a side effect of increasing the refractive index of the hydroxyl group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer.
- it is less than 20 mol% there is a side effect of reducing the solubility of the hydroxyl group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer.
- the structural unit (c ′) can be introduced by using a compound represented by the following formula (29) as a polymerization component.
- a compound represented by the following formula (29) include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol ( A (meth) acrylate etc. can be used.
- R 7 and v are each identical to R 7 and v in the formula (26).
- the content of the structural unit (c ′) in the hydroxyl group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer is 5 to 70 mol, where the total amount of the structural units (a), (b) and (c ′) is 100 mol%. %, Preferably 10 to 40 mol%, more preferably 10 to 20 mol%.
- the content of the structural unit (c ′) exceeds 70 mol%, there is a side effect of increasing the refractive index of the fluoropolymer. On the other hand, if it is less than 5 mol%, there is a side effect that the radiation reactive group may not be sufficiently introduced.
- the radiation-reactive group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer is a group that forms a covalent bond with the active hydrogen group in the active hydrogen group-containing fluorinated (meth) acrylic polymer, the radiation-reactive group, and the active hydrogen group. It is obtained by reacting a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group in a compound containing.
- the number of moles of the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group in the compound containing the radiation-reactive group and the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is the active hydrogen group-containing fluorination (metathesis). It is preferably 0.5 to 1.0 times the number of moles of active hydrogen groups in the acrylic polymer.
- the (A) radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer having a polyurethane structure is not particularly limited as long as it is a polyurethane compound having a radiation-reactive group and a fluorine atom.
- a polyurethane compound having a radioactive reactive group and a fluorine atom that is, a radiation reactive group-containing fluorinated polyurethane, reacts, for example, a fluorinated polyol, a diisocyanate, and a compound having a hydroxyl group and a radiation reactive group in one molecule. Is obtained. In particular, those obtained by reacting a fluorinated polyol, a diisocyanate, and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate are preferred.
- the radiation-reactive group-containing fluorinated polyurethane is basically formed by reacting a polyol, a diisocyanate, and a compound having a hydroxyl group and a radiation-reactive group. That is, it is formed by reacting the isocyanate group of diisocyanate with the hydroxyl group of the polyol and the hydroxyl group in the compound having a hydroxyl group and a radiation reactive group.
- reaction for example, a method in which polyol, diisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate are charged together and reacted; a method in which polyol and diisocyanate are reacted, and then a hydroxyl group-containing (meth) acrylate is reacted; A method of reacting acrylate and then reacting polyol; reacting diisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate, then reacting polyol, and finally reacting hydroxyl group-containing (meth) acrylate again.
- fluorine-containing polyol examples include perfluoropolyether represented by the following formula (31).
- Z is the same or different and represents —CH 2 (OCH 2 CH 2 ) n OH (n is 0 to 10, preferably 1 to 7), and p is 1 to 40 A number, q represents a number from 1 to 70)
- the molecular weight of the perfluoropolyether represented by the formula (31) is preferably 1000 to 5000, particularly preferably 1000 to 3000.
- Fluorolink E made by Solvay Solexis
- diisocyanate examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p.
- the compound having a hydroxyl group and a radiation reactive group is not particularly limited as long as it is a compound having at least one hydroxyl group and at least one radioactive reactive group in the molecule, but a hydroxyl group-containing (meth) acrylate is preferable.
- the hydroxyl group-containing (meth) acrylate include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, and 2-hydroxy-3-phenyloxypropyl (meth) acrylate.
- 1,4-butanediol mono (meth) acrylate 2-hydroxyalkyl (meth) acryloyl phosphate, 4-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate, 1,6-hexanediol mono (meth) acrylate, neopentyl glycol mono ( (Meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolethane di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) a Relate the following chemical formula (32) or (33)
- R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and m represents a number of 1 to 15)
- (Meth) acrylate represented by the following.
- the compound obtained by addition reaction with glycidyl group containing compounds such as alkyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, and glycidyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid can also be used.
- glycidyl group containing compounds such as alkyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, and glycidyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid
- hydroxyl group-containing (meth) acrylates 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, and the like are particularly preferable.
- the use ratio of the polyol, diisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate is such that the isocyanate group contained in the diisocyanate is 1 to 3 equivalents and the hydroxyl group of the hydroxyl group-containing (meth) acrylate is 0.2 to 1 equivalent to 1 equivalent of the hydroxyl group contained in the polyol.
- the equivalent of the hydroxyl group in the polyol and acrylate is preferably substantially equal to the equivalent of the isocyanate group in the diisocyanate.
- a urethanization catalyst such as copper naphthenate, cobalt naphthenate, zinc naphthenate, di-n-butyltin laurate, titanium tetraalkoxide, zirconium tetraalkoxide, zirconium acetylacetonate, etc. It is preferable to use 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass in total.
- the reaction temperature is usually 10 to 90 ° C., preferably 30 to 80 ° C.
- the (A) radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer having a polyether structure (hereinafter referred to as “polyether compound”) is not particularly limited as long as it is a polyether compound having a radiation-reactive group and a fluorine atom.
- the radiation-reactive group-containing fluorinated polyether is obtained, for example, by reacting a fluorinated polyether polyol with a compound having a radiation-reactive group and a group that forms an ether bond with a hydroxyl group in one molecule. .
- Examples of the group that forms an ether bond with a hydroxyl group include a halogenated alkyl group, an epoxy group, and a halogenated carbonyl group. That is, by reacting a hydroxyl group in a fluorinated polyether polyol with a group that forms an ether bond with a hydroxyl group in a compound having a radiation-reactive group and a group that forms an ether bond with a hydroxyl group in one molecule, A radiation-reactive group-containing fluorinated polyether can be formed.
- a fluorine-containing polyol used here it is the same as the fluorine-containing polyol used for manufacture of the polyurethane compound which is a component (A).
- the compound having a radiation-reactive group and a group that forms an ether bond with a hydroxyl group is a compound having at least one radioactive-reactive group and at least one group that forms an ether bond with a hydroxyl group in one molecule.
- the acrylic acid chloride, acrylic acid bromide, methacrylic acid chloride, methacrylic acid bromide, and the like are particularly preferable.
- the use ratio of the compound having a fluorinated polyether polyol, a group that forms an ether bond with a hydroxyl group, and a radiation reactive group is such that the radiation reactive group and the hydroxyl group with respect to 1 equivalent of the hydroxyl group in the fluorinated polyether polyol.
- the group that forms an ether bond with the hydroxyl group in the compound having a group that forms an ether bond is adjusted to 0.5 to 1.0 equivalent.
- the radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer as component (A) is usually blended in an amount of 10 to 80% by mass, preferably 20 to 60% by mass, particularly preferably based on the total amount of the composition. 30 to 60% by mass is blended.
- Component (B) used in the composition of the present invention is a compound other than (A) having a radiation-reactive group.
- the radiation-reactive group is not particularly limited as long as it is a functional group that undergoes a polymerization reaction directly by radiation or via an initiator.
- the component (B) preferably has a fluorine atom. When the component (B) has a fluorine atom, the refractive index of the composition of the present invention can be further reduced, and a microchannel excellent in light transmittance can be formed.
- component (B1) having a fluorine atom
- component (B1) include compounds represented by the following formulas (41) to (45).
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 2 represents a hydrogen atom or a fluorine atom
- m represents 1 to 2
- n represents 2 to 8.
- CR 3 2 CR 3- (CF 2 ) p F (42)
- each R 3 independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and p represents 2 to 8.
- CR 4 2 CR 4 —O— (CF 2 ) q F (43)
- R 4 each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and q represents 2 to 8.
- R 5 independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom
- R 6 represents an oxygen atom or a sulfur atom
- r represents 2 to 8.
- R 7 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and s represents 2 to 8.
- a compound having a (meth) acryloyl group represented by the above formula (41) is particularly preferred because the curable resin composition described later can be more easily cured.
- Specific examples of the formula (41) are not particularly limited as long as they are compounds corresponding to the formula (41), but 2-perfluorohexylethyl (meth) acrylate, 2-perfluorooctylethyl (meth) acrylate, Examples include 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth) acrylate, 1H, 1H, 5H-octafluoropentyl (meth) acrylate, and the like.
- Examples of these commercially available products include biscoat 13F, 17F, 4F, 8F and the like (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.).
- 2-perfluorohexylethyl (meth) acrylate is preferable because it is suitable for dissolving the component (A) and is easily available.
- the component (B1) is usually blended in an amount of 15 to 50% by mass with respect to the total amount of the composition, preferably 20 to 45% by mass, particularly preferably 30 to 45% by mass.
- (B) having no fluorine atom (B2) a compound having no aromatic structure and a polar group and having two or more ethylenically unsaturated groups, (B3) having no aromatic structure and a polar group , Compounds having one ethylenically unsaturated group, and compounds having an ethylenically unsaturated group other than the components (B4), (B2) and (B3).
- blended with the composition of this invention is a compound which does not have an aromatic structure and a polar group, and has two or more ethylenically unsaturated groups. Since the component (B2) does not have a polar group, when used in combination with the component (B1), the solubility of the component (A) is increased to give a uniform composition. Moreover, the hardened
- the polar group includes polar groups such as a carbonyl group and an alkylene oxide group having 3 or less carbon atoms in addition to a dissociable group such as a carboxyl group and an amino group, but a hydroxyl group is excluded.
- the component (B2) is not particularly limited as long as it has a structure that satisfies the above requirements.
- component (B2) include, for example, neopentyl glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane trioxyethyl (meta) ) Acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, polyester di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, etc. And (meth) acrylates containing aliphatic structure.
- a component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
- the component (B2) is usually blended in an amount of 0 to 40% by mass with respect to the total amount of the composition, preferably 0 to 35% by mass, particularly preferably 0 to 20% by mass.
- Specific examples of compounds having no aromatic structure and no polar group and having one ethylenically unsaturated group include vinyl group-containing lactams such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam; hydroxybutyl vinyl ether, Vinyl ethers such as lauryl vinyl ether, cetyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether; diacetone (meth) acrylamide, isobutoxymethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide acrylamides such as t-octyl (meth) acrylamide; isobornyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, -Alicyclic structure-containing (meth) acrylates
- the component (B3) is usually added in an amount of 0 to 30% by mass, preferably 0 to 25% by mass, particularly preferably 0 to 20% by mass, based on the total amount of the composition.
- (B4) Specific examples of compounds having an ethylenically unsaturated group other than the components (B2) and (B3) include polar groups such as aromatic structure-containing (meth) acrylates, carboxyl groups and alkylene oxide structures ( And (meth) acrylate.
- the component (B4) tends to increase the refractive index of the cured product like the aromatic structure-containing (meth) acrylate, and reduces the solubility of the component (A) like the polar group-containing (meth) acrylate. Since there exists a tendency, it is preferable that the compounding quantity of (B4) component shall be 5 mass% or less by making the composition whole quantity into 100 mass%.
- components (B) are usually blended in an amount of 20 to 70% by mass with respect to the total amount of the composition, preferably 25 to 65% by mass, particularly preferably 30 to 65% by mass.
- the blending amount of the component (B1) having a fluorine atom is preferably 30 to 100% by mass and more preferably 50 to 100% by mass with respect to the total amount of the component (B).
- ⁇ Ingredient (C)> When the composition of the present invention is cured by irradiation with radiation such as ultraviolet rays, it is desirable to blend (C) a radiation polymerization initiator.
- a radiation polymerization initiator As a radiation polymerization initiator, a radiation radical polymerization initiator and a radiation acid generator are mentioned.
- a radiation radical polymerization initiator When the radiation reactive group which component (A) and component (B) have is a radical polymerizable group such as a (meth) acryloyl group, a radiation radical polymerization initiator is used.
- a radiation reactive group which component (A) and component (B) have is a cationically polymerizable group such as an epoxy group, for example, a radiation acid generator is used as component (C).
- the radiation radical polymerization initiator (C) include, for example, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenylamine, Carbazole, 3-methylacetophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, Michler's ketone, benzoin propyl ether, benzoin ethyl ether, benzyldimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, thioxanthone, diethylthioxanthone, 2-y Propylthioxanthone, 2-chlorothioxan
- a photosensitizer can be used in combination.
- the photosensitizer include triethylamine, diethylamine, N-methyldiethanolamine, ethanolamine, 4-dimethylaminobenzoic acid, methyl 4-dimethylaminobenzoate, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, and 4-dimethylaminobenzoic acid. Isoamyl; Ubekryl P102, 103, 104, 105 (above, manufactured by UCB) and the like.
- the thermal polymerization initiator and the radiation polymerization initiator can be used in combination.
- the radiation radical polymerization initiator is preferably blended in an amount of 0.1 to 10% by mass, particularly 0.3 to 7% by mass, based on the total amount of the composition.
- the component (C) is a radiation cationic polymerization initiator.
- the radiation cationic polymerization initiator is a compound capable of releasing a substance that initiates the cationic polymerization of the components (A) and (B) by receiving energy rays such as light.
- energy rays such as light mean visible light, ultraviolet light, infrared light, X-rays, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, and the like.
- a particularly preferred compound (C) is an onium salt having a structure represented by the following formula (51).
- the onium salt represented by the formula (51) is a compound that releases a Lewis acid by receiving light.
- Specific examples of the anion [MX n + m ] in the formula (51) include tetrafluoroborate (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate (SbF 6 ⁇ ), hexafluoroarsenate ( AsF 6 ⁇ ), hexachloroantimonate (SbCl 6 ⁇ ) and the like.
- An onium salt having an anion represented by the formula [MX n (OH) ⁇ ] can be used. Further, perchlorate ion (ClO 4 ⁇ ), trifluoromethane sulfonate ion (CF 3 SO 3 ⁇ ), fluorosulfonate ion (FSO 3 ⁇ ), toluene sulfonate ion, trinitrobenzene sulfonate anion, trinitrotoluene sulfonate Onium salts having other anions such as anions can also be used.
- aromatic onium salts are particularly effective as the component (C).
- Group VIA aromatic onium salts described in JP-A-55420, JP-A-55-125105, etc. Group VA aromatic onium salts described in JP-A-50-158698, etc.
- JP-A-56-8428 Oxosulfoxonium salts described in JP-A-56-149402 and JP-A-57-192429
- an iron / allene complex, an aluminum complex / photolytic silicon compound-based initiator, and the like can also be mentioned.
- UVI-6950, UVI-6970, UVI-6974, UVI-6990 manufactured by Union Carbide
- Adekaoptomer SP-150, SP-151, SP -170, SP-172 above, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.
- Irgacure 261 above, made by Ciba Specialty Chemicals
- CI-2481, CI-2624, CI-2639, CI-2064 aboveve, made by Nippon Soda Co., Ltd.
- CD-1010, CD-1011, CD-1012 aboveve, manufactured by Sartomer
- UVI-6970, UVI-6974, Adekaoptomer SP-170, SP-172, CD-1012, and MPI-103 exhibit high photocuring sensitivity in the resin composition containing them. It is particularly preferable because Said radiation cationic polymerization initiator can comprise (C) component individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
- component (C) for example, a salt of diphenyl (phenylthiophenyl) sulfonium including a structure represented by the following formula (52) is also preferable.
- component (C) include more specifically salts containing antimony atoms such as diphenyl (phenylthiophenyl) sulfonium hexafluoroantimonate, diphenyl (phenylthiophenyl) sulfonium hexafluorophosphate, diphenyl ( And salts containing no antimony atom, such as phenylthiophenyl) sulfonium tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate.
- a salt containing no antimony atom is preferable from the viewpoint of safety.
- Examples of commercially available products of the component (C) represented by the above formula (52) include CPI-100A, CPI-101A, CPI-110A, CPI-200K (manufactured by San Apro).
- the blending ratio of (C) the radiation cationic polymerization initiator is usually 0.1 to 10% by mass, preferably 0.5 to 100% by mass of the total composition. It is ⁇ 10% by mass, more preferably 1 to 10% by mass.
- (D) (Meth) acrylic acid or a dimer thereof can be further blended in the composition of the present invention.
- adhesion to glass, quartz, and siloxane-based material can be improved.
- the component (D) is usually added in an amount of 0 to 10% by mass, preferably 1 to 7% by mass, based on the total amount of the composition. If it exceeds 10% by mass, the storage stability of the composition may be impaired.
- composition of the present invention various additives, for example, an antioxidant, a colorant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a silane coupling agent, and a thermal polymerization, as long as they do not impair the characteristics of the present invention.
- Inhibitors, leveling agents, surfactants, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, solvents, fillers, anti-aging agents, wettability improvers, coating surface improvers and the like can be blended.
- the viscosity of the composition of the present invention is preferably 0.5 to 10 Pa ⁇ s, particularly preferably 1 to 6 Pa ⁇ s at 25 ° C.
- composition of this invention is hardened
- the radiation refers to infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X-rays, electron beams, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, and the like.
- the microchannel can be formed by using the composition of the present invention, for example, by the following method.
- a microchannel having a function of a biosensor or the like can be formed using the composition of the present invention as an adhesive.
- the composition material [4] of the present invention is thickened by, for example, a coating method on a transparent substrate [3] such as a glass substrate having a through hole that is a liquid inlet [1] and a discharge port [2] having a diameter of 1 mm. It is applied at a thickness of 30 to 100 ⁇ m (step 2).
- ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm, for example, are irradiated through a photomask [5] so as to be about 500 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2, and only a desired area is exposed to be exposed / cured (step 3). ).
- a glass substrate with a flow path pattern [10] is obtained by removing uncured regions by immersing in a desired organic solvent (step 4). In this way, a coating film that has entered each hole of a glass substrate having a plurality of relatively large mm-sized holes can be removed as an uncured region at the time of development, such as an inlet [1] and an outlet [2].
- the flow path pattern can be formed without blocking the through hole.
- the composition of the present invention is applied on the silicon substrate [6] having good flatness by, for example, spin coating or the like so that the thickness becomes, for example, about 5 ⁇ m to 10 ⁇ m, and the coating film [7] of the composition is formed. It forms and obtains base material [11] with an adhesive coating film (process 5).
- the flow path pattern upper plane part of the glass substrate with a flow path pattern obtained in step 4 and the coating film surface of the composition of the substrate with an adhesive coating film obtained in step 5 are brought into close contact (step 7).
- a part of the coating film of the composition is transferred onto the upper plane of the flow path pattern by separating the substrate with the adhesive coating film from the glass substrate with the flow path pattern again (step 8).
- a silicon substrate on which a coating film of the composition formed on the upper plane of the flow path pattern formed on the glass substrate obtained in step 8 and a biosensor region using an antibody or the like is formed [ 12].
- the entire surface of the transparent glass substrate side is irradiated with ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm, for example, at about 1000 mJ / cm 2 from the transparent substrate [3] side, whereby the glass substrate with flow path pattern [10] and silicon
- the substrate [12] is bonded to obtain the microchannel [100] (step 9).
- proteins such as antibodies may be immobilized on the silicon substrate [12].
- an affinity column structure in which the antibody is immobilized on the inner surface of the microchannel can be formed.
- a biosensor using an antibody or the like a biosensor using an electrode or the like can be formed on the silicon substrate.
- Adhesion is performed by photo-curing type adhesion, whereby the micro-channel channel can be adhered without destroying or degrading the antibody formed on the silicon substrate side. Since the material forming the microchannel and the material to be bonded have the same characteristics, there is no difference between the materials and the same properties can be obtained.
- the adhesive can be selectively formed on the tip of the convex portion of the microchannel channel structure, it can be bonded to the silicon substrate at a low temperature without blocking the mm-sized hole formed in the glass substrate.
- the substrate can be bonded and formed at a low temperature.
- a photosensitive resin material for example, an acrylic resin-based photoresist (for example, manufactured by JSR), a thick film resist (SU-8), for example, by a coating method, Polydimethylsiloxane (PDMS) or the like is applied to a thickness of about 30 ⁇ m to 50 ⁇ m to form a resist layer [22] (step 2).
- the coating film formed on the edge of the silicon substrate [21] causes contamination of the exposure stage and particles in the subsequent exposure process, so it is desirable to remove it with an organic solvent such as thinner.
- ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm, for example, are exposed through a mask [5] having a desired pattern so that the exposure amount is, for example, about 1000 mJ / cm 2 to be exposed / cured (step 3).
- PEB Post Exposure Bake
- PEB Post Exposure Bake
- PEB Post Exposure Bake
- TMAH 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide
- a silicon substrate [22] with a flow path pattern is obtained by heat treatment using an oven in a nitrogen atmosphere at 180 ° C. for 2 hours to obtain a flow path pattern silicon substrate [22].
- an appropriate protein such as an antibody labeled with a fluorescent substance or the like [23] is immobilized in a desired region using, for example, a spotter (step 5).
- the composition of the present invention is applied on a silicon substrate by spin coating or the like so as to have a thickness of, for example, about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and a coating film is formed on the surface.
- a silicon substrate [24] is formed (step 6).
- the flow path pattern convex surface of the silicon substrate with flow path pattern [22] obtained in step 5 and the coating film surface of the composition of the silicon substrate with adhesive coating film [24] obtained in step 5 are brought into close contact with each other.
- Step 7 Next, a part of the coating film of the composition is transferred onto the upper plane of the flow path pattern by peeling again the upper surface of the flow path pattern of the substrate with the adhesive coating film and the silicon substrate (step 8).
- the glass substrate [25] has through holes which are a liquid inlet [1] and a outlet [2] for a liquid having a diameter of about 1 mm.
- the entire surface of the transparent glass substrate [25] is irradiated with ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm so as to be 500 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2 (step 9). 22] and the glass substrate [25] are bonded to each other to obtain the microchannel [100] covered with the glass substrate (step 10).
- the sample liquid is injected from the inlet [1] of the obtained microchannel [100]
- the substance that specifically binds to the antibody or the like immobilized on the channel is separated from the sample liquid and binds to the antibody or the like.
- the fluorescence intensity of, for example, a fluorescent label such as an antibody changes, and can be used as a biosensor for detecting the substance in a sample.
- the refractive index of the composition of the present invention used as an adhesive in this embodiment is desirably close to glass.
- a plurality of microchannels can be manufactured continuously.
- the glass substrate with a flow path pattern [10] obtained in step 4 shown in FIG. 1 is placed on, for example, a conveyor so as to move in a certain direction, and at the same time, on the cylindrical surface of the rotating roll [31].
- the composition [32] is formed on the surface of the roll [31] uniformly using a squeegee [33] or the like to a film thickness of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
- the distance between the roll [31] and the glass substrate is adjusted, and the composition of the present invention is selectively transferred to the surface of the channel of the glass substrate with a channel pattern [10] (steps 1 and 2).
- the hardness of the roll [31] is optimized, the state of the roll [31] surface (hydrophilic level, etc.), the pressing strength, the roll [31] and glass with a flow path pattern.
- the distance of the substrate [10] is optimized.
- the flow path pattern surface of the glass substrate with a flow path pattern obtained in step 2 is brought into close contact with a silicon substrate [34] on which proteins such as antibodies are immobilized.
- the entire surface of the glass substrate with a flow path pattern [10] is irradiated with ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm at 500 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2 , so that the glass substrate with a flow path pattern [10] and silicon
- the substrate [34] is bonded to obtain the microchannel [100] (step 3).
- the composition of the present invention can be continuously applied to the convex surface of the glass substrate with a flow path pattern [10] by adjusting the composition to a uniform film thickness. .
- the flow path part formed on the silicon substrate on which the sensor and the filter are formed using the composition of the present invention as an adhesive and the flow path forming material, and bio A microchannel can be obtained in which a silicon substrate on which a sensor, an antibody or the like is formed is bonded at a low temperature.
- a photosensitive resin material for example, an acrylic resin-based photoresist (for example, manufactured by JSR), a thick film resist (SU-8), poly, etc.
- Dimethylsiloxane (PDMS) or the like is applied to a thickness of about 30 to 50 ⁇ m to form a resist layer [42] (step 2).
- PDMS Dimethylsiloxane
- an organic solvent such as thinner.
- ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm, for example, are exposed through a mask [5] having a desired pattern so that the exposure amount is, for example, about 1000 mJ / cm 2 to be exposed / cured (step 3).
- PEB Post Exposure Bake
- a silicon substrate [42] with a flow path pattern having a flow path pattern made of a cured film of the composition of the present application is obtained by heat-treating using an oven at 180 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a flow path pattern-containing silicon substrate [42] ( Step 4).
- the composition of the present invention is applied on the silicon substrate [43] having good flatness, for example, by spin coating or the like so as to have a thickness of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, for example, and the coating film [44] of the composition is formed. It forms and obtains the base material [45] with an adhesive coating film (process 5).
- the flow path pattern convex portion plane of the silicon substrate with flow path pattern [42] obtained in step 4 and the coating film surface of the composition of the substrate with adhesive coating film [45] obtained in step 5 are brought into close contact ( Step 6).
- a part of the coating film [44] of the composition is formed on the upper plane of the flow path pattern by peeling again the base material with adhesive coating film [45] and the silicon substrate with flow path pattern [42]. Is transferred (step 7).
- the film thickness of the transferred composition at this time is about 1 ⁇ m.
- the cured film of the present composition is used as a waveguide, for example, at a wavelength of 365 nm.
- Irradiation with ultraviolet rays such as i-rays is carried out to about 2,000 mJ / cm 2 (step 8). It is preferable to irradiate ultraviolet rays from a plurality of peripheral portions of the silicon substrate. By doing in this way, even the opaque silicon substrates which do not transmit ultraviolet rays can be bonded at a low temperature using the adhesive made of the composition of the present invention.
- the manufacturing method of this embodiment by using such a manufacturing method, it is possible to adhere at a low temperature of about 40 ° C. without destroying proteins such as antibodies immobilized in a desired region of the flow path. You can do it.
- proteins such as antibodies are formed on the silicon substrate [41] side on which the flow path pattern is formed, and then the silicon substrates are cooled to about 40 ° C. using the composition of the present invention. It can also be glued with. By doing in this way, the silicon substrate which has the antibody with the biomarker comprised from protein on the inner surface of a microchannel and incorporates a biosensor can be adhere
- the composition of the present invention is used as an adhesive and a flow path forming material, and a flow path portion formed on a silicon substrate, a biosensor, an antibody, and the like are provided.
- Another embodiment of the micro flow path in which the formed silicon substrate is bonded is obtained.
- Steps 1 to 5 of this embodiment are the same as those of the fourth embodiment shown in FIG.
- the substrate with adhesive coating film [45] obtained in step 5 is cut to take out a plurality of silicon chips with adhesive coating film [51].
- the following steps are the same as those in the fourth embodiment except that the silicon chip with adhesive coating film [51] is used instead of the substrate with adhesive coating film [45].
- ultraviolet curing can be performed more reliably by carrying out in the form of a silicon chip with an adhesive coating film [51] having a short ultraviolet irradiation distance.
- the composition of the present invention is used as an adhesive, a flow path forming material, etc., and a layer having an inlet and an outlet is formed by the composition of the present invention. It is possible to manufacture a microchannel composed of the cured product.
- the flow path pattern and the cover layer serving as the lid can be formed continuously and integrally by a lithography technique.
- a silicon substrate [61] with a release layer is formed by applying a material acting as a release layer on the surface of a silicon substrate or the like with a film thickness of about 20 ⁇ m (the release layer is not shown).
- an easily peelable polyimide material film of Lucera S series (manufactured by JSR) can be used.
- the composition of the present invention is applied to the film thickness of about 100 ⁇ m to 200 ⁇ m by, for example, a slit coater method or a coating method.
- a coating film is formed.
- 3000mJ ultraviolet i-line such as for example a wavelength of 365nm through a mask [62] having a desired pattern for forming a through hole serving as the inlet and outlet diameters 1 ⁇ 2 mm from 1000mJ / cm 2 / cm 2 Only a desired area is exposed / cured so as to obtain a moderate exposure amount (step 2).
- a cover layer cured film [63] made of the composition of the present invention is formed to obtain a silicon substrate [64] with a cured cover layer film (step 3).
- Step 3 development is performed by immersing the silicon substrate [64] with a cover layer cured film in a developing solution to remove the uncured coating film in the unexposed area to form a patterned silicon substrate [65] having a desired pattern.
- the composition of the present invention is applied and formed on the pattern surface of the patterned silicon substrate [65] so as to have a film thickness of, for example, 50 ⁇ m to 100 ⁇ m, and a desired mask for forming a flow path pattern is used.
- Exposed / cured step 4
- immersed in an organic solvent developer to remove the uncured portion to form a silicon substrate [66] in which the cover layer is integrally formed on the flow path pattern (step 5). .
- the composition of the present invention is applied on the surface of the silicon substrate [61] with good flatness by spin coating or the like, for example, to a thickness of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m to form a coating film [67] of the composition on the surface.
- a silicon substrate with an adhesive coating film is formed, and the flow path pattern convex portion plane portion of the silicon substrate with a channel pattern [66] obtained in step 5 and the composition of the substrate with an adhesive coating film are obtained.
- the coating film surface is brought into close contact (step 6).
- a part of the coating film of the composition is selectively transferred onto the upper plane of the flow path pattern by peeling the silicon substrate with the adhesive coating film and the silicon substrate with the flow path pattern [66].
- a silicon substrate [68] formed using a spotter or the like to form a biosensor or the like is bonded (step 8).
- the coating film of the composition is cured by irradiating ultraviolet rays from a side surface or the like between the silicon substrate with a flow path pattern [66] and the silicon substrate [68].
- the release layer-attached silicon substrate [61] can be peeled to form the microchannel [600] (step 9).
- the production method of this embodiment By using the production method of this embodiment, it can be formed at a low temperature of about 40 ° C. without destroying the structure of the antibody or the like.
- a layer having a through hole that serves as an inlet and an outlet can be formed integrally. Since the refractive index of the composition of this example is close to glass and the transmittance is high, the fluorescence intensity of the fluorescent marker attached to the biomarker is measured by making visible light incident from the cover layer side as in the past. This makes it possible to estimate the type and amount of adhered substances.
- a microchannel having a multilayer structure By using the manufacturing method of the seventh embodiment shown in FIG. 7, a microchannel having a multilayer structure can be formed.
- a material having a role as a release layer [72] is applied to the surface of the first support substrate [71] such as a silicon substrate or a glass substrate, for example, to a thickness of about 10 ⁇ m (step 1).
- the release layer [72] for example, it is desirable to use a polyimide film having the easy-release characteristics of Lucera S series made by JSR, for example.
- the composition [73] of the present invention having a thickness of about 50 ⁇ m is applied by, for example, a slit coater method or a coating method (step 2).
- a slit coater method or a coating method step 2
- the film extending to the edge portion of the silicon substrate causes contamination of the exposure stage and particle increase in the next exposure process, it is desirable to remove the film with an organic solvent such as thinner.
- an organic solvent such as thinner.
- ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm are used to expose only a desired region using an exposure amount of, for example, about 1,000 mJ / cm 2 to be exposed and cured.
- the size of this Via pattern is set to be slightly smaller than the channel width because it serves to connect the upper and lower channel channels. For example, it is often about 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the composition [73] of the present invention is applied and formed again on the entire surface so as to have a film thickness of, for example, about 50 ⁇ m, and then exposed and cured using a desired mask so as to form a flow path pattern.
- a first channel layer [75] having a channel pattern step 4
- the release layer [72] is formed on the surface of the second support substrate [76], and then has a desired Via pattern, for example, about 100 ⁇ m to 200 ⁇ m.
- a structure to be a channel separation layer [74] having a thickness of is formed.
- the release layer [72] may be formed using a fluorine-based film.
- An adhesive layer [77] made of the composition of the present invention is selectively applied to the surface of the protrusion (convex portion) of the first flow path pattern formed in step 4 as in steps 5 to 9 in the first embodiment.
- a method is used to form and adhere to the cover layer [74] on the second support substrate [76] (step 5). Then, the support substrate [71] is peeled off to obtain the structure [78] having the first flow path, the Via layer, and the cover layer (Step 6).
- a plurality of Via patterns are formed on the cover layer. Since the cover layer eventually becomes the cover layer of the uppermost layer of the micro flow channel, it is necessary to set the film thickness to have an appropriate strength. A film thickness of about 200 ⁇ m is desirable.
- the via diameter has a plurality of large holes with a diameter of 1-2 mm.
- a flow channel pattern is formed on the third support substrate [79] in the same manner as in Steps 1 to 5 of the second embodiment, and then proteins such as antibodies are immobilized.
- the composition [720] of the present invention is applied on the fourth support substrate [710] having good flatness, for example, by spin coating or the like, for example, to a thickness of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m to form a coating film.
- the second flow path pattern on the support substrate [79] is brought into intimate contact (step 7). Then, by peeling the fourth support substrate [710], a part of the coating film of the composition is transferred onto the upper plane of the second flow path pattern on the third support substrate [79] (step) 8).
- step 8 the coating film of the composition formed on the upper plane of the flow path pattern formed on the silicon substrate obtained in step 8 is bonded to the structure [78] obtained in step 6 (step) 9).
- Ultraviolet rays are irradiated through the second support substrate [76] to cure and bond the composition.
- the second support substrate [76] having the release layer is peeled off to complete the two-layer flow path structure [700] having the first and second flow paths, the Via layer, and the cover layer (Step 10).
- the antibody which is the protein which forms the structure which has a two-layer microchannel structure which has the antibody which consists of a protein in a desired area
- a cover layer having a plurality of holes for injecting liquid from the outside can be integrally formed on the uppermost layer at the same time, and two layers for supplying a biosolution (liquid) to a biosensor formed on a silicon substrate.
- the microchannel structure can be integrally formed continuously. Since the refractive index of the composition of this example is close to that of glass and the transmittance is high, the fluorescence intensity of the fluorescent marker attached to the biomarker is measured by making visible light incident from the cover material side as in the past. This makes it possible to estimate the type and amount of adhered substances.
- the formation of the two-layer microchannel is described, but a multilayer microchannel structure can be obtained by repeating this method.
- the point of the present embodiment is that the flow path pattern and the cover material are continuously formed, the low temperature adhesive is selectively formed only on the upper surface portion of the structure, is cured and bonded, and finally is peeled off from the support material.
- a multilayer microchannel structure is formed.
- an example using a JSR release layer is shown, but the release layer is not limited to this, and other release layers may be used.
- other materials can also be used.
- the composition of the present invention is selectively formed on the upper surface of the protrusion of the flow channel and cured / adhered.
- Steps 1 and 2 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
- a dummy silicon substrate [81] with good flatness is placed on the surface of the composition (step 3).
- the desired transparent glass substrate surface through a mask for example, by ultraviolet irradiation of i-ray having a wavelength of 365nm to consist 500 mJ / cm 2 to about 1000 mJ / cm 2 was exposed only desired regions photosensitive / Curing (step 4).
- Step 5 the dummy silicon substrate [81] is removed to obtain a glass substrate on which a flow path pattern is formed.
- Steps 6 to 9 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. This peeling is performed by utilizing the difference between the adhesive strength with the glass and the adhesive strength with the silicon substrate. A layer for releasing may be formed on the dummy silicon substrate side. In this way, the coating film that has entered the through hole of the glass substrate can be removed during development, a flow path pattern can be formed without blocking the through hole, and a flow path pattern with a uniform film thickness can be formed by the dummy silicon substrate [81]. Is obtained. Moreover, since the composition is shielded from oxygen, it is possible to avoid the influence of oxygen inhibition caused by the type of photoinitiator.
- a microchannel using a PDMS substrate can be manufactured.
- the PDMS substrate with a flow path pattern [91] formed using a mold or the like is adhered to a transparent substrate [92] such as a glass substrate.
- the composition of the present invention is applied, for example, to a thickness of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m by spin coating or the like on a silicon substrate [93] with good flatness to form a coating film [94] of the composition.
- the base material with adhesive coating film [95] is brought into close contact with the flow path pattern surface of the PDMS base material with flow path pattern [91] and the coating film surface of the base material with adhesive coating film [95] (step 2). ). Then, a part of the coating film of the composition is transferred onto the convex surface of the flow path pattern by peeling the substrate with adhesive coating film [95] (step 3). Next, the coating film of the composition formed on the upper plane of the flow path pattern is brought into close contact with a silicon substrate [96] on which a biosensor formed by immobilizing proteins such as antibodies is formed.
- the entire surface of the transparent glass substrate [92] is irradiated with ultraviolet rays such as i-line having a wavelength of 365 nm of about 1000 mJ / cm 2 through the transparent PDMS to thereby provide a PDMS base material with a flow path pattern [91] and a silicon substrate. [96] is adhered (step 4).
- the transparent substrate [92] can be peeled off to form a microchannel. Note that a microchannel channel formed of a thick film resist material such as SU-8 in place of PDMS can be formed in the same manner.
- the anaerobic curable composition is a curable composition mainly composed of a compound having an ethylenically unsaturated group such as (meth) acrylic acid ester, and is in a liquid state for a long time while in contact with oxygen. It has the property of being kept stable and rapidly curing at room temperature when oxygen is blocked or eliminated (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-313206 and 2003-165806).
- the anaerobic curable resin composition of the present invention comprises, as essential components, (A) a copolymer having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom and having a number average molecular weight of 1,000 to 500,000, and (B) an ethylenically unsaturated group. It contains a compound other than (A) having a group, (C) an organic peroxide, and (D) a polymerization accelerator.
- Component (A)> A copolymer having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom and having a number average molecular weight of 1,000 to 500,000 (hereinafter referred to as “ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer”) used in the composition of the present invention. ) May have one or more structures selected from the group consisting of polyvinyl structures, poly (meth) acrylic structures, polyurethane structures, polyether structures, polyester structures, polyepoxy structures, polyamide structures, and polyimide structures. preferable.
- the copolymer as the component (A) includes an oligomer.
- Examples of the ethylenically unsaturated group include a vinyl group, a (meth) acryloyl group, a propenyl group (also referred to as an allyl group), and the like, and the curable resin composition of the present invention can be cured more easily. Therefore, a compound having a (meth) acryloyl group is more preferable.
- the molecular weight of component (A) is preferably 1,000 to 500,000. When the number average molecular weight is less than 1,000, the mechanical strength of the cured product may be reduced and the strength of the microchannel may be reduced. When the number average molecular weight exceeds 500,000, the composition has a high viscosity. It may become difficult to apply.
- the number average molecular weight of component (A) is more preferably from 5,000 to 200,000, and even more preferably from 10,000 to 100,000.
- the number average molecular weight of the component (A) is a polystyrene equivalent number average molecular weight measured by a gel permeation chromatography method. Specifically, the number average in terms of polystyrene measured using a composite column connected to an HPLC system (HLC-8220GPC: manufactured by Tosoh Corporation) in the following order, with tetrahydrofuran (THF) as a developing solvent under a flow rate of 1 ml / min. Molecular weight. TSKgel G4000H XL, TSKgel G3000H XL, TSKgel G2000H XL, TSKgel G2000H XL, TSKgel G4000H XL, TSKgel G3000H XL.
- the (A) ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyvinyl structure is not particularly limited as long as it is a vinyl polymer having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom.
- the vinyl polymer is a polymer of a monomer having a vinyl group.
- the vinyl polymer having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom is, for example, a compound containing a fluorine-containing vinyl polymer having an active hydrogen group and a group that forms a covalent bond with the ethylenically unsaturated group and the active hydrogen group. Obtained by reacting with.
- An active hydrogen group is a group having active hydrogen. Although it does not specifically limit as an active hydrogen group, A hydroxyl group, an amino group, a thiol group, a carboxyl group etc. are mention
- the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is not particularly limited, and examples thereof include an isocyanate group, a carbonyl halide group, an epoxy group, and a glycidyl group.
- a compound containing an ethylenically unsaturated group and a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group forms a covalent bond with at least one ethylenically unsaturated group and at least one active hydrogen group in the molecule.
- the compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a group. Examples of such a compound include one kind or a combination of two or more kinds such as (meth) acrylic acid, (meth) acryloyl chloride, anhydrous (meth) acrylic acid, and (meth) acrylate having an isocyanate group.
- the (meth) acrylate having an isocyanate group examples include 2- (meth) acryloyloxyethyl isocyanate, 2- (meth) acryloyloxypropyl isocyanate, 1,1- (bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate, and the like.
- the Showa Denko Co., Ltd. make, brand name Karenz MOI, AOI, BEI etc. are mentioned, for example.
- the (meth) acrylate having an isocyanate group can also be synthesized by reacting diisocyanate and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate.
- diisocyanates 2,4-tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexyl isocyanate), and 1,3-bis (isocyanate methyl) cyclohexane are preferable.
- hydroxyl group-containing (meth) acrylate 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and pentaerythritol tri (meth) acrylate are preferable.
- examples of commercially available hydroxyl group-containing polyfunctional (meth) acrylates include, for example, Osaka Organic Chemical Co., Ltd., trade name HEA; Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name KAYARAD DPHA, PET-30; Toagosei Co., Ltd., trade name. Available as Aronix M-215, M-233, M-305, M-400, etc.
- Fluorine-containing vinyl polymer having an active hydrogen group preferably comprises the following structural units (a), (b) and (c ′).
- A A structural unit represented by the following formula (1).
- B A structural unit represented by the following formula (2).
- C ′ A structural unit represented by the following formula (7).
- R 1 represents a fluorine atom, a fluoroalkyl group or a group represented by —OR 2 (R 2 represents an alkyl group or a fluoroalkyl group)]
- R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 4 represents an alkyl group
- R 5 represents an alkyl group, glycidyl A group or an aminoalkyl group, and x represents a number of 0 or 1), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group or a hydroxythioalkoxy group
- R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 12 represents a hydrogen atom or a hydroxyalkyl group
- v represents a number of 0 or 1
- examples of the fluoroalkyl group represented by R 1 and R 2 include a trifluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorohexyl group, and a perfluorocyclohexyl group. Examples thereof include a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- alkyl group for R 2 examples include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, and a cyclohexyl group.
- the structural unit (a) can be introduced by using a fluorine-containing vinyl monomer as a polymerization component.
- a fluorine-containing vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a compound having at least one polymerizable unsaturated double bond and at least one fluorine atom.
- fluoroolefins such as tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and 3,3,3-trifluoropropylene; alkyl perfluorovinyl ethers or alkoxyalkyl perfluorovinyl ethers; perfluoro (methyl vinyl ether), perfluorovinyl ethers; Perfluoro (alkyl vinyl ethers) such as fluoro (ethyl vinyl ether), perfluoro (propyl vinyl ether), perfluoro (butyl vinyl ether), perfluoro (isobutyl vinyl ether); perfluoro (alkoxyalkyl) such as perfluoro (propoxypropyl vinyl ether) Vinyl ethers) may be used singly or in combination of two or more. Among these, hexafluoropropylene and perfluoro (alkyl vinyl ether) or perfluoro (alkoxyalkyl vinyl ether) are more prefer
- the content of the structural unit (a) is 20 to 70 mol% when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorine-containing vinyl polymer is 100 mol%. It is preferably 25 to 65 mol%, more preferably 30 to 60 mol%.
- examples of the alkyl group represented by R 4 include alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, and a lauryl group. , A methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and the like.
- examples of the hydroxythioalkoxy group include a hydroxythiomethoxy group, a hydroxythioethoxy group, and the like.
- the structural unit (b) can be introduced by using the above-described vinyl monomer having a substituent as a polymerization component.
- vinyl monomers include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, tert-butyl vinyl ether, n-pentyl vinyl ether, n-hexyl vinyl ether, n -Alkyl vinyl ethers or cycloalkyl vinyl ethers such as octyl vinyl ether, n-dodecyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether; allyl ethers such as ethyl allyl ether, butyl allyl ether; vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, pivalin Carboxylic acid vinyl ester such as vinyl acid
- the content of the structural unit (b) is 10 to 70 mol% when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorine-containing vinyl polymer is 100 mol%. It is preferably 20 to 60 mol%, more preferably 30 to 60 mol%.
- the hydroxyalkyl group of R 12 includes a 2-hydroxyethyl group, a 2-hydroxypropyl group, a 3-hydroxypropyl group, a 4-hydroxybutyl group, a 3-hydroxybutyl group, and a 5-hydroxypentyl group. , 6-hydroxyhexyl group and the like.
- the structural unit (c ′) can be introduced by using a hydroxyl group-containing vinyl monomer as a polymerization component.
- hydroxyl group-containing vinyl monomers include 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxypropyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, 3-hydroxybutyl vinyl ether, 5-hydroxypentyl vinyl ether,
- hydroxyl group-containing vinyl ethers such as 6-hydroxyhexyl vinyl ether
- hydroxyl group-containing allyl ethers such as 2-hydroxyethyl allyl ether, 4-hydroxybutyl allyl ether, and glycerol monoallyl ether; allyl alcohol.
- hydroxyl group-containing vinyl monomers include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, and polypropylene. Glycol (meth) acrylate or the like can be used.
- the content of the structural unit (c ′) is 5 to 70 mol when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorine-containing vinyl polymer is 100 mol%. %, Preferably 5 to 40 mol%, more preferably 5 to 30 mol%.
- the fluorine-containing vinyl polymer having an active hydrogen group can further comprise the following structural unit (d).
- R 9 and R 10 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a halogenated alkyl group or an aryl group]
- the alkyl group of R 9 and R 10 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group or a propyl group, and the halogenated alkyl group is a trifluoromethyl group or perfluoro group.
- C1-C4 fluoroalkyl groups such as ethyl, perfluoropropyl, and perfluorobutyl groups
- aryl groups include phenyl, benzyl, and naphthyl groups.
- the structural unit (d) can be introduced by using an azo group-containing polysiloxane compound having a polysiloxane segment represented by the formula (6).
- An example of such an azo group-containing polysiloxane compound is a compound represented by the following formula (8).
- R 13 to R 16 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group or a cyano group; R 17 to R 20 may be the same or different; Or an alkyl group, p and q are numbers from 1 to 6, r and s are numbers from 0 to 6, t is a number from 1 to 200, and u is a number from 1 to 20]
- the structural unit (d) is included in the fluorinated vinyl polymer containing active hydrogen groups as a part of the structural unit (e).
- R 13 to R 16 , R 17 to R 20 , p, q, r, s, and t are the same as those in Formula (8) above]
- examples of the alkyl group represented by R 13 to R 16 include alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, and a cyclohexyl group.
- examples of the alkyl group of 17 to R 20 include an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
- the azo group-containing polysiloxane compound represented by the above formula (8) is particularly preferably a compound represented by the following formula (10).
- the content of the structural unit (d) is 0 to 10 mol% when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluorine-containing vinyl polymer is 100 mol%.
- the content is 0.1 to 5 mol%, more preferably 0.1 to 3 mol%.
- the content of the structural unit (e) is desirably determined so that the content of the structural unit (d) contained therein is in the above range.
- the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer preferably further comprises the following structural unit (C).
- R 21 represents a group represented by the following formula (12).
- n is a number from 1 to 20
- m is a number from 0 to 4
- k is a number from 3 to 50]
- Structural unit (C) can be introduced by using a reactive emulsifier as a polymerization component.
- reactive emulsifiers include compounds represented by the following formula (13).
- the content of the structural unit (C) is from 0.1 to 5 mol when the total amount of the structural units (a) to (c ′) in the active hydrogen group-containing fluoropolymer is 100 mol%. % Is preferable. The reason for this is that when the content is 0.1 mol% or more, the solubility of the active hydrogen group-containing fluoropolymer in the solvent is improved. On the other hand, if the content is within 5 mol%, the curable resin This is because the adhesiveness of the composition does not increase excessively, handling becomes easy, and moisture resistance does not decrease even when used for a coating material or the like. For this reason, the content of the structural unit (C) is more preferably 0.1 to 3 mol% with respect to the total amount of the active hydrogen group-containing fluorinated vinyl polymer, More preferably, it is 2 to 3 mol%.
- Ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing vinyl polymer contains an active hydrogen group possessed by the fluorinated vinyl polymer having an active hydrogen group and a group that forms a covalent bond with the ethylenically unsaturated group and the active hydrogen group. It is obtained by a reaction between an active hydrogen possessed by the compound to be formed and a group that forms a covalent bond.
- the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is preferably 0.5 to 1.0 equivalent with respect to 1.0 equivalent of the active hydrogen group.
- the (A) ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a poly (meth) acrylic structure is not particularly limited as long as it is a (meth) acrylic polymer having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom.
- the (meth) acrylic polymer is a polymer of (meth) acrylic acid ester.
- the (meth) acrylic polymer having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom forms a covalent bond with, for example, a fluorine-containing (meth) acrylic polymer having an active hydrogen group, and the ethylenically unsaturated group and the active hydrogen group. It is obtained by reacting with a compound containing a group.
- a compound containing a group Although it does not specifically limit as an active hydrogen group, A hydroxyl group, an amino group, a thiol group, a carboxyl group etc. are mention
- the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is not particularly limited, and examples thereof include an isocyanate group, a carbonyl halide group, an epoxy group, and a glycidyl group.
- a compound containing an ethylenically unsaturated group and a group that forms a covalent bond with an active hydrogen group is an ethylenically unsaturated group used in a method for producing an ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyvinyl structure. Identical to compounds containing saturated and active hydrogen groups and groups that form covalent bonds.
- Fluorine-containing (meth) acrylic polymer having an active hydrogen group is not particularly limited as long as it is a (meth) acrylic polymer containing an active hydrogen group and a fluorine atom.
- C ′ A structural unit represented by the following formula (26).
- R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 3 represents a monovalent organic group having no active hydrogen group
- R 7 represents a hydrogen atom or a methyl group
- v represents a number of 1 to 20
- Structural unit (a) In the above formula (21), m is 1 to 8, preferably 1 to 4, and more preferably 2. n is 1 to 20, preferably 3 to 12, more preferably 4 to 8, and most preferably 6.
- the structural unit (a) can be introduced by using a compound represented by the following formula (27) as a polymerization component.
- a typical example of such a compound is perfluorohexylethyl (meth) acrylate.
- R 1, m and n are each identical to R 1, m and n in formula (21)]
- the content of the structural unit (a) in the hydroxyl group-containing fluorine-containing (meth) acrylic polymer is 20 to 70 mol%, where the total amount of the structural units (a), (b) and (c ′) is 100 mol%. It is preferably 30 to 60 mol%, more preferably 35 to 60 mol%.
- R 3 in the above formula (22) is a monovalent organic group having no active hydrogen group.
- R 3 is not particularly limited as long as it is a monovalent organic group having no active hydrogen, but particularly because the balance between Young's modulus and refractive index of a cured product obtained by curing the composition of the present invention is suitable.
- a monovalent organic group having an alicyclic structure is preferred.
- the alicyclic structure includes a heterocyclic structure.
- Structural unit (b) can be introduced by using a compound represented by the following formula (28) as a polymerization component.
- Particularly suitable compounds include cyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate and the like.
- the content of the structural unit (b) in the hydroxyl group-containing fluorine-containing (meth) acrylic polymer is 10 to 70 mol%, where the total amount of the structural units (a), (b) and (c ′) is 100 mol%. It is preferably 20 to 60 mol%, more preferably 20 to 55 mol%.
- the content of the structural unit (b) exceeds 70 mol%, there is a side effect of increasing the refractive index of the hydroxyl group-containing fluorine-containing (meth) acrylic polymer.
- it is less than 20 mol% there is a side effect of lowering the solubility of the hydroxyl group-containing fluorine-containing (meth) acrylic polymer.
- the structural unit (c ′) can be introduced by using a compound represented by the following formula (29) as a polymerization component.
- a compound represented by the following formula (29) include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, caprolactone (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol ( A (meth) acrylate etc. can be used.
- R 7 and v are each identical to R 7 and v in the formula (26).
- the content of the structural unit (c ′) in the hydroxyl group-containing fluorine-containing (meth) acrylic polymer is 5 to 70 mol, where the total amount of the structural units (a), (b) and (c ′) is 100 mol%. %, Preferably 10 to 40 mol%, more preferably 10 to 20 mol%.
- the content of the structural unit (c ′) exceeds 70 mol%, there is a side effect of increasing the refractive index of the fluoropolymer.
- it is less than 5 mol% there is a side effect that the ethylenically unsaturated group may not be sufficiently introduced.
- Ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing (meth) acrylic polymer The fluorine-containing (meth) acrylic polymer containing an ethylenically unsaturated group forms a covalent bond with the active hydrogen group in the fluorine-containing (meth) acrylic polymer containing an active hydrogen group and the ethylenically unsaturated group and the active hydrogen group. It can be obtained by reacting an active hydrogen group in a compound containing a group to form a covalent bond.
- the number of moles of the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group in the compound containing the ethylenically unsaturated group and the group that forms a covalent bond with the active hydrogen group is the active hydrogen group-containing fluorine-containing ( It is preferably 0.5 to 1.0 times the number of moles of active hydrogen groups in the (meth) acrylic polymer.
- the (A) ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyurethane structure is not particularly limited as long as it is a polyurethane compound having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom.
- the polyurethane compound is a compound having a plurality of urethane bonds.
- the polyurethane compound having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom can be obtained, for example, by reacting a fluorine-containing polyol, diisocyanate, a compound having a hydroxyl group and an ethylenically unsaturated group.
- a fluorine-containing polyol, diisocyanate, and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate are preferred.
- the ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyurethane structure is basically formed by reacting a fluorine-containing polyol, diisocyanate, and a compound having a hydroxyl group and an ethylenically unsaturated group. That is, it is formed by reacting the isocyanate group of diisocyanate with the hydroxyl group of the polyol and the hydroxyl group in the compound having a hydroxyl group and an ethylenically unsaturated group, respectively.
- reaction for example, a method in which polyol, diisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate are charged together and reacted; a method in which polyol and diisocyanate are reacted, and then a hydroxyl group-containing (meth) acrylate is reacted; A method of reacting acrylate and then reacting polyol; reacting diisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate, then reacting polyol, and finally reacting hydroxyl group-containing (meth) acrylate again.
- fluorine-containing polyol examples include perfluoropolyether represented by the following formula (31).
- Z is the same or different and represents —CH 2 (OCH 2 CH 2 ) n OH (n is 0 to 10, preferably 1 to 7), and p is 1 to 40 A number, q represents a number from 1 to 70)
- the molecular weight of the perfluoropolyether represented by the formula (31) is preferably 1000 to 5000, particularly preferably 1000 to 3000.
- Fluorolink E made by Solvay Solexis
- diisocyanate examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,4-xylylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethylphenylene diisocyanate, 4,4'-biphenylene diisocyanate, 1,6-hexane Diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylenebis (4-cyclohexylisocyanate), 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate 6-isopropyl-1,3-phenyl di
- the compound having a hydroxyl group and an ethylenically unsaturated group is not particularly limited as long as it is a compound having at least one hydroxyl group and at least one ethylenically unsaturated group in the molecule, but a hydroxyl group-containing (meth) acrylate is preferable.
- a hydroxyl group-containing (meth) acrylate examples include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, and 2-hydroxy-3-phenyloxypropyl (meth) acrylate.
- 1,4-butanediol (meth) acrylate 2-hydroxyalkyl (meth) acryloyl phosphate, 4-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate, 1,6-hexanediol (meth) acrylate, neopentyl glycol (meth) acrylate , Trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolethane di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, Serial chemical formulas (32) or (33)
- R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and m represents a number of 1 to 15)
- (Meth) acrylate represented by the following.
- the compound obtained by addition reaction with glycidyl group containing compounds such as alkyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, and glycidyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid can also be used.
- glycidyl group containing compounds such as alkyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, and glycidyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid
- hydroxyl group-containing (meth) acrylates 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, and the like are particularly preferable.
- the use ratio of the polyol, diisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate is such that the isocyanate group contained in the diisocyanate is 1 to 3 equivalents and the hydroxyl group of the hydroxyl group-containing (meth) acrylate is 0.2 to 1 equivalent to 1 equivalent of the hydroxyl group contained in the polyol.
- the equivalent of the hydroxyl group in the polyol and acrylate is preferably substantially equal to the equivalent of the isocyanate group in the diisocyanate.
- a urethanization catalyst such as copper naphthenate, cobalt naphthenate, zinc naphthenate, di-n-butyltin laurate, titanium tetraalkoxide, zirconium tetraalkoxide, zirconium acetylacetonate, etc. It is preferable to use 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass in total.
- the reaction temperature is usually 10 to 90 ° C., preferably 30 to 80 ° C.
- the (A) ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyether structure is not particularly limited as long as it is a polyether compound having an ethylenically unsaturated group and a fluorine atom.
- the polyether compound is a compound having a plurality of ether bonds.
- an ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyurethane structure and a polyether structure synthesized using a fluorine-containing polyether polyol as a raw material is an ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyurethane structure. It shall be classified as a union.
- the (A) ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyether structure reacts, for example, a fluorine-containing polyol with a compound having an ethylenically unsaturated group and a group that forms an ether bond with a hydroxyl group. Can be obtained.
- Examples of the group that forms an ether bond with a hydroxyl group include a halogen element, a halogenated alkyl group, an epoxy group, and a halogenated carbonyl group. That is, an ethylenically unsaturated group is obtained by reacting a hydroxyl group in a fluorine-containing polyether polyol with an ethylenically unsaturated group and a hydroxyl group in a compound having a hydroxyl group and a group forming an ether bond with a group forming an ether bond.
- a saturated group-containing fluorine-containing polyether can be formed.
- the fluorine-containing polyol used here is the same as the fluorine-containing polyol used in the production of the ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer having a polyurethane structure.
- the compound having an ethylenically unsaturated group and a group that forms an ether bond with a hydroxyl group may be a compound having at least one ethylenically unsaturated group and at least one group that forms an ether bond with a hydroxyl group.
- acrylic acid chloride, acrylic acid bromide, methacrylic acid chloride, methacrylic acid bromide and the like are preferable.
- the ratio of the fluorine-containing polyol, the compound having a group forming an ether bond with a hydroxyl group, and the ethylenically unsaturated group is such that the ethylenically unsaturated group and the hydroxyl group with respect to 1 equivalent of the hydroxyl group in the fluorine-containing polyether polyol.
- the group that forms an ether bond with the hydroxyl group in the compound having a group that forms an ether bond is adjusted to 0.5 to 1.0 equivalent.
- component ethylenically unsaturated group-containing fluorine-containing copolymer is usually blended in an amount of 10 to 80% by mass, preferably 20 to 60% by mass, particularly preferably based on the total amount of the composition. Is blended in an amount of 30 to 60% by mass.
- the component (B) used in the composition of the present invention is a compound other than the component (A) having an ethylenically unsaturated group.
- the ethylenically unsaturated group is not particularly limited as long as it is a functional group that undergoes a polymerization reaction directly or via an initiator under anaerobic conditions.
- a vinyl group, a (meth) acryloyl group, a propenyl group also referred to as an allyl group.
- the component (B) preferably has a fluorine atom. When component (B) has a fluorine atom, the refractive index of the composition of the present invention can be further reduced, and a microchannel excellent in light transmittance can be formed.
- component (B1) having a fluorine atom
- component (B1) include, for example, compounds represented by the following formulas (41) to (45).
- R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 2 represents a hydrogen atom or a fluorine atom
- m represents 1 to 2
- n represents 2 to 8.
- CR 3 2 CR 3- (CF 2 ) p F (42)
- each R 3 independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and p represents 2 to 8.
- CR 4 2 CR 4 —O— (CF 2 ) q F (43)
- R 4 each independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and q represents 2 to 8.
- R 5 independently represents a hydrogen atom or a fluorine atom
- R 6 represents an oxygen atom or a sulfur atom
- r represents 2 to 8.
- R 7 represents an oxygen atom or a sulfur atom, and s represents 2 to 8.
- a compound having a (meth) acryloyl group described in the above formula (41) is particularly preferable because of high reactivity.
- these commercially available products include biscoat 13F, 17F, 4F, 8F and the like (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.).
- 2-perfluorohexylethyl (meth) acrylate is preferable because it is suitable for dissolving the component (A) and is easily available.
- Component (B1) is usually blended in an amount of 10 to 70% by mass, preferably 25 to 65% by mass, particularly preferably 30 to 65% by mass, based on the total amount of the composition.
- (B) having no fluorine atom (B2) a compound having no aromatic structure and a polar group and having two or more ethylenically unsaturated groups, (B3) having no aromatic structure and a polar group , Compounds having one ethylenically unsaturated group, and compounds having an ethylenically unsaturated group other than the components (B4), (B2) and (B3).
- component (B2) Compound having no aromatic structure and no polar group, and having two or more ethylenically unsaturated groups: Since component (B2) does not have a polar group, when used in combination with component (B1), the solubility of component (A) is increased to give a uniform composition. Moreover, the hardened
- the polar group includes polar groups such as a carbonyl group and an alkylene oxide group having 3 or less carbon atoms in addition to a dissociable group such as a carboxyl group and an amino group, but a hydroxyl group is excluded.
- the component (B2) is not particularly limited as long as it has a structure that satisfies the above requirements.
- component (B2) include, for example, neopentyl glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol hydroxypivalate ester di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane trioxyethyl (meta) ) Acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, polyester di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, etc. And (meth) acrylates containing aliphatic structure.
- a component (B2) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- Component (B2) is usually blended in an amount of 0 to 40% by mass with respect to the total amount of the composition, preferably 0 to 35% by mass, and particularly preferably 0 to 20% by mass.
- component (B3) Compound having no aromatic structure and polar group and having one ethylenically unsaturated group: Specific examples of component (B3) include: vinyl group-containing lactams such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam; vinyl ethers such as hydroxybutyl vinyl ether, lauryl vinyl ether, cetyl vinyl ether and 2-ethylhexyl vinyl ether; diacetone (meth) acrylamide Acrylamides such as isobutoxymethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide t-octyl (meth) acrylamide; isobornyl (meth) acrylate, bornyl ( Containing alicyclic structures such as (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acryl
- Component (B3) is usually blended in an amount of 0 to 30% by mass, preferably 0 to 25% by mass, particularly preferably 0 to 20% by mass, based on the total amount of the composition.
- component (B4) Compounds having an ethylenically unsaturated group other than components (B2) and (B3): Specific examples of the component (B4) include aromatic structure-containing (meth) acrylates, polar group-containing (meth) acrylates such as carboxyl groups and alkylene oxide structures, and the like. Component (B4) tends to increase the refractive index of the cured product like aromatic structure-containing (meth) acrylate, and reduces solubility of component (A) like polar group-containing (meth) acrylate Therefore, the amount of the component (B4) is preferably 5% by mass or less with the total amount of the composition being 100% by mass.
- ком ⁇ онент (B4) include, for example, Iupimer UV, SA1002 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Aronix M-215, M-315, M-325 (above, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), Sartomer CN4000 (Sartomer) -Company Ink), Aronix TO-1210 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), and the like.
- components (B) are usually preferably blended in an amount of 10 to 70% by weight, more preferably 25 to 65% by weight, particularly preferably 30 to 65% by weight, based on the total amount of the composition.
- the blending amount of the component (B1) having a fluorine atom is preferably 30 to 100% by mass and more preferably 50 to 100% by mass with respect to the total amount of the component (B).
- the (C) organic peroxide used in the composition of the present invention is a polymerization initiator for anaerobic curing reaction.
- Specific examples of the component (C) include hydroperoxides such as cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, dicumyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, di-t Diallyl peroxides such as butyl peroxide, ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexane peroxide, methylcyclohexane peroxide, diacyl peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetyl peroxide, t-butyl Examples thereof include organic peroxides such as peroxyesters such as peroxybenzoate, t-butyl peroxyacetate, and t-butyl
- the organic peroxide is preferably blended in an amount of 0.1 to 10% by weight, particularly 0.3 to 7% by weight, based on the total amount of the composition. If it is less than 0.1% by mass, it may be insufficient to cause a polymerization reaction, and if it is more than 10% by mass, the stability of the anaerobic curable composition may be lowered.
- the component (D) polymerization accelerator used in the composition of the present invention is an anaerobic curing reaction accelerator.
- D As a polymerization accelerator, amines, organic acids, inorganic acids, amides, imides, etc. are mentioned.
- amines as component (D) include aliphatic amines such as monoethylamine, diethylamine, triethylamine, cyclohexylamine, benzylamine, N, N-dimethylbenzylamine; aniline, N-ethyl-p-toluidine, Aromatic amines such as N, N-dimethyl-p-toluidine, N, N-dimethyl-O-toluidine, N, N-dimethyl-m-toluidine, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline; And heterocyclic amines such as 1,2,3,4-tetrahydroquinoline, piperidine, pyridine, N-methylpyrrolidone, piperazine, pyrimidine, pyrroline, pyrrole and pyrrolidine.
- aliphatic amines such as monoethylamine, diethylamine, triethylamine, cyclohex
- Examples of organic acids as component (D) include acetic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, benzoic acid, salicylic acid, orthonitrobenzoic acid, phenol, p-nitrophenol, picric acid, malonic acid, p-toluenesulfonic acid,
- Examples of the inorganic acid as component (D) include phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like.
- Examples of amides as component (D) include benzamide and formamide.
- Examples of the imides as component (D) include phthalimide, succinimide, o-benzoixsulfimide (or 3-oxo-2,3-dihydro-1,2-benzisothiazole 1,1-dioxide, or saccharin. A compound represented by the following formula :) and the like.
- components (D) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Of these, imides are preferred, and o-benzoixsulfimide is particularly preferred.
- the polymerization accelerator is preferably blended in an amount of 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, and particularly preferably 0.2 to 3% by mass with respect to the total amount of the composition. If it is less than 0.1% by mass, it may be insufficient to cause a polymerization reaction, and if it is more than 10% by mass, the stability of the anaerobic curable composition may be lowered.
- (E) (Meth) acrylic acid or a dimer thereof can be further blended in the composition of the present invention.
- adhesion with glass, quartz, and siloxane-based materials can be improved.
- Component (E) is usually blended in an amount of 0 to 10% by mass, preferably 1 to 7% by mass, based on the total amount of the composition. If it exceeds 10% by mass, the storage stability of the composition may be impaired.
- composition of the present invention is cured by irradiation with radiation such as ultraviolet rays in addition to the anaerobic curing reaction, it is desirable to blend (F) a radiation polymerization initiator.
- Radiation refers to infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X-rays, electron beams, ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, and the like.
- the radiation radical polymerization initiator as component (F) include, for example, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenylamine.
- Carbazole 3-methylacetophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, Michler's ketone, benzoin propyl ether, benzoin ethyl ether, benzyldimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) ) -2-Hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, thioxanthone, diethylthioxanthone, 2-y Propylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis- (2 , 6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentyl pho
- the radiation radical polymerization initiator is preferably blended in an amount of 0.1 to 10% by weight, particularly 0.3 to 7% by weight, based on the total amount of the composition.
- composition of the present invention various additives, for example, an antioxidant, a colorant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a silane coupling agent, and a thermal polymerization, as long as they do not impair the characteristics of the present invention.
- Inhibitors, leveling agents, surfactants, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, solvents, fillers, anti-aging agents, wettability improvers, coating surface improvers and the like can be blended.
- the content of fluorine atoms contained in the composition of the present invention is preferably 20 to 50% by mass, more preferably 25 to 40% by mass, based on the total amount of the composition.
- the viscosity of the composition of the present invention is preferably 0.5 to 10 Pa ⁇ s at 25 ° C., particularly preferably 1 to 6 Pa ⁇ s.
- the composition of the present invention is cured under anaerobic conditions.
- the anaerobic condition is preferably a gas atmosphere in which the oxygen concentration in the composition is 1% by volume or less, more preferably 0.1% by volume or less, and particularly preferably 0.01% by volume or less.
- the composition of the present invention is anaerobically cured, for example, it is preferably reacted at 0 to 50 ° C. for 1 minute to 24 hours in a nitrogen gas atmosphere.
- the reaction time is more preferably 5 minutes to 6 hours, particularly preferably 10 minutes to 60 minutes.
- the microchannel can be formed by using the composition of the present invention, for example, by the following method.
- a microchannel sandwiched between a pair of substrates that do not transmit ultraviolet rays can be formed using the composition of the present invention as an adhesive.
- a CMOS sensor and a biosensor can be formed on the first substrate [10] made of, for example, a silicon substrate that does not transmit ultraviolet rays, if necessary (Step 1).
- a photosensitive resin material such as an acrylic resin-based photosensitive resin material (for example, manufactured by JSR), an epoxy-based thick film resist (SU-8; manufactured by Nippon Kayaku),
- a radiation curable resin composition for forming a microchannel (hereinafter referred to as “radiation curable resin composition for forming a specific microchannel”) according to a patent application (Japanese Patent Application No. 2013-88241) by the present applicant.
- a resist layer [20] is formed by applying a thickness of about 30 ⁇ m to 100 ⁇ m (step 2).
- the resist layer [20] wrapping around the edge and the back surface of the substrate [10] causes contamination of the exposure stage, contamination particles, and the like in the next exposure process, and therefore it is preferably removed with an organic solvent such as thinner. .
- a desired region is irradiated from the resist layer [20] side with an ultraviolet ray such as i-line having a wavelength of 365 nm through the mask [5] having a desired pattern so as to have an exposure amount of, for example, about 1,000 mJ / cm 2.
- the resist layer [20] is cured into a desired pattern (step 3).
- PEB Post Exposure Bake
- a desired developer for example, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide. Development is performed with (TMAH) solution. Next, rinse with pure water. After that, as a final curing process, for example, heat treatment is performed in an oven in a nitrogen atmosphere at 200 ° C. for about 60 to 120 minutes to form a flow path pattern, thereby obtaining a substrate with flow path pattern [11].
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- heat treatment is performed in an oven in a nitrogen atmosphere at 200 ° C. for about 60 to 120 minutes to form a flow path pattern, thereby obtaining a substrate with flow path pattern [11].
- the photosensitive resin material is a radiation curable resin composition for forming a specific microchannel
- development is performed by immersing in a desired organic solvent for 60 seconds, followed by rinsing with pure water, followed by a rinsing step To form a flow path pattern to obtain a substrate with flow path pattern [11] (step 4).
- protein or the like [6] such as an antibody can be immobilized on a desired region of the substrate with flow path pattern [11] (step 5).
- the composition of the present invention is applied to a desired surface of a second substrate [20] made of, for example, a silicon substrate that does not transmit ultraviolet rays, thereby forming an adhesive layer [30] (step 6).
- the flow path pattern surface side of the substrate with flow path pattern [11] obtained in step 4 and the adhesive layer [30] formed on the substrate [20] in step 6 are brought into close contact with each other to form a micro flow path laminate [40]. (Step 7).
- the microchannel laminate [40] obtained in step 7 is placed in an atmosphere in which the oxygen concentration is kept at 1% by volume or less, and is allowed to stand at room temperature for about 10 to 60 minutes. 30] is cured to obtain a microchannel [100].
- a flow path pattern can be obtained by a molding method using polydimethylsiloxane (PDMS) or the like instead of the photosensitive resin material.
- PDMS polydimethylsiloxane
- Step 3 and Step 4 can be omitted.
- the radiation curable resin composition for specific microchannel formation is a resin composition which contains (A) component of this invention, (B) component, and a well-known radiation polymerization initiator as an essential component.
- Step 1 to Step 6 are the same as those in the first embodiment, they are not shown in FIG.
- the flow path pattern side of the substrate with flow path pattern [11] obtained in step 4 and the adhesive layer [30] formed on the substrate [20] in step 6 are brought into close contact (step 7), and the flow path pattern is again formed.
- step 7 By peeling the attached substrate [11] and the substrate [20], a part of the adhesive layer [30] is selectively transferred onto the flow path pattern (step 8).
- the film thickness of the transferred adhesive layer [31] is preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
- the transferred adhesive layer [31] and a third substrate [50] made of, for example, a silicon substrate that does not transmit ultraviolet light are brought into close contact with each other to obtain a microchannel laminate [40].
- Step 9 Thereafter, the microchannel laminate [40] obtained in step 9 is placed in an atmosphere in which the oxygen concentration is kept at 1% by volume or less, and the transferred adhesive is left to stand at room temperature for about 10 to 60 minutes.
- the agent layer [31] is cured to obtain the microchannel [100].
- protein or the like [6] such as an antibody may be immobilized on the third substrate [50] side instead of the substrate [11] side with the flow path pattern.
- a silicon substrate is used as each substrate (first substrate, second substrate, third substrate), and the steps shown in the first or second embodiment are performed. After forming two or more microchannels on a single silicon substrate, the silicon substrate is cut and each microchannel is cut into a chip shape, so that a plurality of microchannels can be efficiently formed. Can also be manufactured.
- hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 a hydroxyl group-containing fluoropolymer. This is designated as “hydroxyl group-containing fluoropolymer 1”.
- the obtained hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 was measured for a polystyrene-reduced number average molecular weight by GPC, which was about 70000.
- the ratio of each monomer component constituting the hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 based on the measurement result of fluorine content by the alizarin complexone method, both 1 H-NMR and 13 C-NMR NMR analysis results and elemental analysis results The structural unit derived from hexafluoropropylene, the structural unit derived from perfluoro (propyl vinyl ether), the structural unit derived from ethyl vinyl ether, and the structural unit derived from hydroxyethyl vinyl ether represent the total amount of these four types of structural units. As 100 mol%, they were 25: 25: 25: 25 mol%, respectively.
- Production Example 2 ((A) Synthesis of radiation-reactive group-containing fluorine-containing copolymer 1): In a 1-liter separable flask equipped with a magnetic stirrer, a glass cooling tube and a thermometer, 41.0 g of the hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 obtained in Production Example 1 was used as a polymerization inhibitor and 2,6-di- -0.01 g of t-butylmethylphenol, 41.0 g of 2-perfluorooctylethyl (meth) acrylate as a diluting solvent, and 17.0 g of neopentylglycol di (meth) acrylate were charged, and a hydroxyl group-containing fluorine-containing heavy at 50 ° C Stirring was performed until the coalescence 1 was dissolved and the solution became transparent and uniform.
- Test example 1 The liquid curable resin compositions obtained in the examples and comparative examples were cured by the following method to prepare test pieces, and the following evaluations were performed. The results are also shown in Table 1.
- Young's modulus A liquid curable resin composition was applied onto a glass plate using an applicator bar having a thickness of 250 ⁇ m, and this was cured by irradiation with ultraviolet rays having an energy of 1 J / cm 2 under nitrogen to obtain a film for measuring Young's modulus. .
- a strip-shaped sample was prepared from this film so that the stretched portion had a width of 6 mm and a length of 25 mm, and a tensile test was performed at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%. The Young's modulus was determined from the tensile strength at a tensile rate of 1 mm / min and a strain of 2.5%.
- Breaking strength and breaking elongation Using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, AGS-50G), the breaking strength and breaking elongation of the test piece were measured under the following measurement conditions. Tensile speed: 50 mm / distance between marked lines (measurement distance): 25 mm Measurement temperature: 23 ° C Relative humidity: 50% RH
- Refractive index A resin composition was applied onto a glass plate using an applicator bar so that the film thickness was 200 ⁇ m, and 1.0 J / cm 2 of ultraviolet light was irradiated under nitrogen to prepare a test piece.
- the refractive index at 25 ° C. was measured using an Abbe refractometer manufactured by Atago Co., Ltd.
- Transparency The total light transmittance of the cured film was measured according to JIS K7105 using a color haze meter (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). The measurement was performed on the cured film immediately after production and the cured film after being left at 120 ° C. for 72 hours.
- Adhesion Regarding the compositions obtained in Examples and Comparative Examples, the adhesion strength stability of the cured products was measured. The liquid composition was applied onto a slide glass using an applicator with a thickness of 381 ⁇ m, and irradiated with 0.1 J / cm 2 of ultraviolet light in a nitrogen atmosphere to obtain a cured film having a thickness of about 200 ⁇ m. The cured film on the slide glass was allowed to stand for 24 hours at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%. Thereafter, a strip-shaped sample was prepared from the cured film so that the stretched portion had a width of 10 mm. This sample was subjected to an adhesion test in accordance with JIS Z0237 using a tensile tester. The adhesion force was determined from the tensile strength at a tensile speed of 50 mm / min.
- microchannels were produced by the production methods of the first to ninth embodiments described above. In these cases, the lower limit value of the numerical value or the range of values described in the description of each embodiment was used for the thickness of the coating film and the irradiation amount of ultraviolet rays. In either case, a microchannel having a desired structure could be formed satisfactorily.
- hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 a hydroxyl group-containing fluoropolymer. This is designated as “hydroxyl group-containing fluoropolymer 1”.
- the obtained hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 was measured for a polystyrene-reduced number average molecular weight by GPC, which was about 70000.
- the number average molecular weight was measured under the conditions of a flow rate of 1 ml / min using tetrahydrofuran (THF) as a developing solvent using a composite column connected to an HPLC system (HLC-8220 GPC: manufactured by Tosoh Corporation) in the following order.
- THF tetrahydrofuran
- TSKgel G4000H XL TSKgel G3000H XL, TSKgel G2000H XL, TSKgel G2000H XL, TSKgel G4000H XL, TSKgel G3000H XL.
- the ratio of each monomer component constituting the hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 The structural unit derived from hexafluoropropylene, the structural unit derived from perfluoro (propyl vinyl ether), the structural unit derived from ethyl vinyl ether, and the structural unit derived from hydroxyethyl vinyl ether represent the total amount of these four types of structural units. As 100 mol%, they were 25: 25: 25: 25 mol%, respectively.
- Production Example 4 ((A) Synthesis of fluorine-containing copolymer 1 containing an ethylenically unsaturated group): In a 1-liter separable flask equipped with a magnetic stirrer, a glass cooling tube and a thermometer, 41.0 g of the hydroxyl group-containing fluoropolymer 1 obtained in Production Example 3 was used as a polymerization inhibitor and 2,6-di- -0.01 g of t-butylmethylphenol, 41.0 g of 2-perfluorooctylethyl (meth) acrylate as a diluting solvent, and 17.0 g of neopentylglycol di (meth) acrylate were added, and a hydroxyl group-containing fluorine-containing heavy at 50 ° C.
- Example 10 and Comparative Example 5 Each component having the composition shown in Table 2 was charged into a reaction vessel equipped with a stirrer and stirred for 1 hour while controlling the liquid temperature at 50 ° C. to obtain a resin composition.
- Test example 2 For the resin compositions obtained in the above examples and comparative examples, the viscosity is measured and cured by the following method to prepare a test piece, and each evaluation of refractive index, copper sandwich test, and glass sandwich test is performed. It was. The results are also shown in Table 2.
- microchannels Using the composition listed in Example 10, a microchannel was manufactured by the manufacturing method of the first and second embodiments described above. In these cases, the thickness of the coating film was the lower limit of the numerical value or value range described in the description of each embodiment, and the curing conditions were 60 minutes at 25 ° C. in a nitrogen atmosphere. In either case, a microchannel having a desired structure could be formed satisfactorily.
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Abstract
マイクロ流路の形成用材料として好適な特性、特に、低い屈折率と安定した透明性、良好な塗布性、ガラス基材等との密着性、強度・柔軟性に優れた放射線硬化性樹脂組成物を提供する。 (A)放射線反応性基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、(B)放射線反応性基を有する(A)以外の化合物、及び(C)放射線重合開始剤を含有するマイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物。
Description
本発明は、マイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物、マイクロ流路形成用嫌気硬化性樹脂組成物、マイクロ流路及びマイクロ流路の製造方法に関する。
チップ基板内に液体や気体等からなる流体の微細な流路、バルブ、流体の導入口、排出口等を形成した小型デバイスであるマイクロ流路(用途等によっては、マイクロ流路チップ、マイクロリアクター等とも呼ばれる。)が開発され、多様な物質の分離分析、センサー、化学反応等の多様な用途への応用が図られつつある。
最近、マイクロ流路を利用して、タンパク質、DNAやRNA等の核酸、糖鎖などの生体関連物質の分離分析や合成を行うことにより、医薬品や農薬等のハイスループットスクリーニングへの応用が注目されている。
最近、マイクロ流路を利用して、タンパク質、DNAやRNA等の核酸、糖鎖などの生体関連物質の分離分析や合成を行うことにより、医薬品や農薬等のハイスループットスクリーニングへの応用が注目されている。
マイクロ流路は、例えば、ガラスやポリシロキサン、合成樹脂等からなる基板内に幅、深さ共に10~100μm程度の流路が形成された構造を有している(非特許文献1、特許文献1)。このような流路は、基板上に断面が矩形またはU字型等の上部が開放された溝を形成し、必要に応じて他の基板を用いて蓋を設けることにより上部が閉じた流路を形成することにより形成される。溝を形成した基板と蓋となる基板は、接着剤により接着され、又は熱等により溶着される場合が多い。
合成樹脂からなる基板(基板フィルムを含む)を用いてマイクロ流路を形成する場合には、例えば、射出成形等の方法により流路を形成することが可能であり、経済的にマイクロ流路を形成することができる。溝を形成した基板と蓋となる基板や基板フィルムは、熱プレス、超音波溶着、接着剤等の方法により接着される。
マイクロ流路が微細化するにつれ、その形成技術としてフォトリソグラフィー技術を応用したMEMS(micro electro mechanical systems)技術が用いられるようになっている。MEMS技術により形成されるマイクロ流路には、シリコン基板の上にフォトレジスト等の光硬化性材料を用いて流路が形成されている。
バイオセンサーなどに使われるマイクロ流路の場合、蓋を接着する前に抗体等のタンパク質等を流路の一部に形成しておくことが多いので、40℃以下の低温で接着できる接着剤が求められている。低温接着のためには一般にUV硬化型の接着剤が提案されている。
マイクロ流路が微細化するにつれ、その形成技術としてフォトリソグラフィー技術を応用したMEMS(micro electro mechanical systems)技術が用いられるようになっている。MEMS技術により形成されるマイクロ流路には、シリコン基板の上にフォトレジスト等の光硬化性材料を用いて流路が形成されている。
バイオセンサーなどに使われるマイクロ流路の場合、蓋を接着する前に抗体等のタンパク質等を流路の一部に形成しておくことが多いので、40℃以下の低温で接着できる接着剤が求められている。低温接着のためには一般にUV硬化型の接着剤が提案されている。
マイクロリアクター技術の最前線 前一廣著、シーエムシー出版(2012年)ISBN:978-4781305875
しかしながら、マイクロ流路に生体関連物質を流す場合には、流路の表面や流路の一部に露出した接着剤等に生体関連物質が非特異的に吸着される場合があり、微量の生体関連物質の分離分析や合成反応等を行う際に検出感度や反応収率が低下する問題があった。
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、生体関連物質の非特異吸着量が少ないマイクロ流路の形成材料を提供するものである。
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、生体関連物質の非特異吸着量が少ないマイクロ流路の形成材料を提供するものである。
また、シリコン基板のような光を透過しない一組の基板で挟持された流路を有するマイクロ流路の場合には、紫外線等の硬化光を到達させることが困難であるため、光硬化性接着材料の適用には困難が伴う。また、マイクロ流路に生体関連物質を形成した構造に、硬化光を照射すると生体関連物質が硬化光により劣化してしまう場合があり、微量の生体関連物質の抗体抗原反応を用いたバイオセンサーの検出感度などが低下する問題があった。
このように、マイクロ流路の製造に紫外線硬化型の接着剤を用いた場合、シリコン基板等の紫外線を透過しない基板で挟持された流路を有するマイクロ流路の場合には、紫外線を接着剤層に到達させることが困難であり、少なくとも一方の基板を紫外線を透過する透明基板とする等の構造上の制限があった。
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、タンパク質などの生体関連物質を劣化させることが少ないマイクロ流路の形成材料を提供するものである。
このように、マイクロ流路の製造に紫外線硬化型の接着剤を用いた場合、シリコン基板等の紫外線を透過しない基板で挟持された流路を有するマイクロ流路の場合には、紫外線を接着剤層に到達させることが困難であり、少なくとも一方の基板を紫外線を透過する透明基板とする等の構造上の制限があった。
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、タンパク質などの生体関連物質を劣化させることが少ないマイクロ流路の形成材料を提供するものである。
そこで、本願発明者は、(A)放射線反応性基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、
(B)放射線反応性基とフッ素原子を有する(A)以外の化合物、及び
(C)放射線重合開始剤を含有する放射線硬化性樹脂組成物により、上記の目的を達成できることを見出した。
(B)放射線反応性基とフッ素原子を有する(A)以外の化合物、及び
(C)放射線重合開始剤を含有する放射線硬化性樹脂組成物により、上記の目的を達成できることを見出した。
また、本願発明者は、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、特定分子量の共重合体と、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有する化合物、有機過酸化物、及び重合促進剤を含有する嫌気硬化性樹脂組成物が、上記の目的を達成できることを見出した。
本発明は、(A)エチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、(B)エチレン性不飽和基を有する(A)以外の化合物、(C)有機過酸化物、及び(D)重合促進剤を含有するマイクロ流路形成用嫌気硬化性樹脂組成物を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、前記組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、前記組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に、前記組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に、前記組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法を提供するものである。
本発明は、(A)エチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、(B)エチレン性不飽和基を有する(A)以外の化合物、(C)有機過酸化物、及び(D)重合促進剤を含有するマイクロ流路形成用嫌気硬化性樹脂組成物を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、前記組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、前記組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に、前記組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に、前記組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法を提供するものである。
本発明の放射線硬化性樹脂組成物は、有機溶剤を実質的に含まないため揮発性物質が発生せず環境負荷が小さく、室温で扱いやすい粘度を有するため200μm程度までの厚さの流路パターンを作成することができ、低温で放射線硬化が可能であり、また、本発明の放射線硬化性樹脂組成物を接着剤として用いて形成されるマイクロ流路は、接着剤層の屈折率がガラスに近似しているため透明性が高く、ガラス基板に対する接着力が高いため液漏れ等がなく耐久性に優れたマイクロ流路を得ることができる。
なお、本願明細書において、流路パターンとは、上面が開放されている流路溝である。流路パターンの上面に蓋を設けることによって、上面が閉じた流路が形成される。また、マイクロ流路とは、流路を有するチップあるいはデバイスをいう。
なお、本願明細書において、流路パターンとは、上面が開放されている流路溝である。流路パターンの上面に蓋を設けることによって、上面が閉じた流路が形成される。また、マイクロ流路とは、流路を有するチップあるいはデバイスをいう。
本発明の嫌気硬化性樹脂組成物は、有機溶剤を実質的に含まないため、揮発性物質が発生せず環境負荷が小さく、室温で扱いやすい粘度を有しており、抗体等のタンパクを不活性化させない40℃以下程度の低温でも硬化が可能である。また、本発明の嫌気硬化性樹脂組成物を接着剤として用いて形成されるマイクロ流路は、基板に対する接着力が高いため液漏れ等がなく、耐久性に優れたマイクロ流路を得ることができる。
このため、流路の内面に抗体等のタンパク質等を固定化した場合であっても、そのタンパク質等を劣化させることなく、バイオセンサーを内蔵する基板同士を40℃程度の低温で接着してマイクロ流路を得ることができる。
なお、本願明細書において、流路パターンとは、上面が開放されている流路溝である。流路パターンの上面に蓋を設けることによって、上面が閉じた流路が形成される。また、マイクロ流路とは、流路を有するチップあるいはデバイスをいう。
このため、流路の内面に抗体等のタンパク質等を固定化した場合であっても、そのタンパク質等を劣化させることなく、バイオセンサーを内蔵する基板同士を40℃程度の低温で接着してマイクロ流路を得ることができる。
なお、本願明細書において、流路パターンとは、上面が開放されている流路溝である。流路パターンの上面に蓋を設けることによって、上面が閉じた流路が形成される。また、マイクロ流路とは、流路を有するチップあるいはデバイスをいう。
本発明の放射線硬化性樹脂組成物は、必須成分として(A)放射線反応性基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、(B)放射線反応性基とフッ素原子を有する(A)以外の化合物、及び(C)放射線重合開始剤を含有する。
<成分(A)>
本発明の組成物に用いられる放射線反応性基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体(以下、「放射線反応性基含有含フッ素共重合体」という。)は、ポリビニル構造、ポリ(メタ)アクリル構造、ポリウレタン構造、ポリエーテル構造、ポリエステル構造、ポリエポキシ構造、ポリアミド構造、ポリイミド構造からなる群から選択される一種または二種以上の構造を有することが好ましい。
本発明の組成物に用いられる放射線反応性基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体(以下、「放射線反応性基含有含フッ素共重合体」という。)は、ポリビニル構造、ポリ(メタ)アクリル構造、ポリウレタン構造、ポリエーテル構造、ポリエステル構造、ポリエポキシ構造、ポリアミド構造、ポリイミド構造からなる群から選択される一種または二種以上の構造を有することが好ましい。
また、放射線反応性基としては、放射線により直接または開始剤を介して重合反応を行う官能基であれば特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリロイル基、N-ビニル基、ビニルエーテル基、ビニル基、エポキシ基、グリシジル基、オキセタニル基、テトラヒドロフリル基、環状チオエーテル基、環状シロキサン基、等があげられ、後述する硬化性樹脂組成物をより容易に硬化させることができることから、(メタ)アクリロイル基を有する化合物がより好ましい。
本発明の組成物に用いられる成分(A)は、放射線反応性基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体(以下、「放射線反応性基含有含フッ素共重合体」とも言う。)である。
成分(A)の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で、テトラヒドロフランを溶剤として測定したポリスチレン換算数平均分子量として1,000~500,000であることが好ましい。数平均分子量が1,000未満になると、硬化物の機械的強度が低下してマイクロ流路の強度が低下する場合があり、数平均分子量が500,000を超えると、組成物の粘度が高くなり、塗布が困難となる場合がある。成分(A)の数平均分子量は、5,000~200,000であることがより好ましく、10,000~100,000であることがさらに好ましい。
成分(A)の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によって測定されるポリスチレン換算数平均分子量である。詳細には、HPLCシステム(HLC-8220GPC:東ソー製)に以下の順番で連結した複合カラムを用い、テトラヒドロフラン(THF)を展開溶媒として流速1ml/minの条件下で測定したポリスチレン換算の数平均分子量である。
TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL。
TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL。
<ポリビニル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体>
ポリビニル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリビニル化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有するビニル重合体であれば、特に限定されない。
放射線反応性基とフッ素原子を有するビニル重合体は、例えば、活性水素基を有するフッ素化ビニル重合体と、1分子中に放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基、等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基等があげられる。
ポリビニル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリビニル化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有するビニル重合体であれば、特に限定されない。
放射線反応性基とフッ素原子を有するビニル重合体は、例えば、活性水素基を有するフッ素化ビニル重合体と、1分子中に放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基、等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基等があげられる。
(1)放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物:
放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物としては、分子内に少なくとも1個の放射線反応性基と少なくとも1個の活性水素基と共有結合を形成する基とを含有している化合物であれば特に制限されるものではない。
このような化合物としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロイルクロライド、無水(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、1,1-(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートの一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
尚、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば昭和電工社製、商品名 カレンズMOI、AOI、BEI等が挙げられる。
放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物としては、分子内に少なくとも1個の放射線反応性基と少なくとも1個の活性水素基と共有結合を形成する基とを含有している化合物であれば特に制限されるものではない。
このような化合物としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロイルクロライド、無水(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、1,1-(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートの一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
尚、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば昭和電工社製、商品名 カレンズMOI、AOI、BEI等が挙げられる。
また、このような化合物は、ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて合成することもできる。
ジイソシアネートの例としては、2,4-トリレンジイソシアネ-ト、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネア-ト)、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンが好ましい。
ジイソシアネートの例としては、2,4-トリレンジイソシアネ-ト、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネア-ト)、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンが好ましい。
水酸基含有(メタ)アクリレートの例としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。
尚、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、大阪有機化学社製、商品名 HEA;日本化薬社製、商品名 KAYARAD DPHA、PET-30;東亞合成社製、商品名 アロニックス M-215、M-233、M-305、M-400等として入手することができる。
尚、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、大阪有機化学社製、商品名 HEA;日本化薬社製、商品名 KAYARAD DPHA、PET-30;東亞合成社製、商品名 アロニックス M-215、M-233、M-305、M-400等として入手することができる。
(2)活性水素基を有するフッ素化ビニル重合体:
活性水素基を有するフッ素化ビニル重合体は、好ましくは、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)を含んでなる。
(a)下記式(1)で表される構造単位。
(b)下記式(2)で表される構造単位。
(c’)下記式(7)で表される構造単位。
活性水素基を有するフッ素化ビニル重合体は、好ましくは、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)を含んでなる。
(a)下記式(1)で表される構造単位。
(b)下記式(2)で表される構造単位。
(c’)下記式(7)で表される構造単位。
[式(1)中、R1はフッ素原子、フルオロアルキル基又は-OR2で表される基(R2はアルキル基又はフルオロアルキル基を示す)を示す]
[式(2)中、R3は水素原子又はメチル基を示し、R4はアルキル基、-(CH2)x-OR5若しくは-OCOR5で表される基(R5はアルキル基、グリシジル基又はアミノアルキル基を示し、xは0又は1の数を示す)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基又はヒドロキシチオアルコキシ基を示す]
[式(7)中、R11は水素原子又はメチル基を示し、R12は水素原子又はヒドロキシアルキル基を示し、vは0又は1の数を示す]
(i)構造単位(a):
上記式(1)において、R1及びR2のフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基等の炭素数1~6のフルオロアルキル基が挙げられる。また、R2のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。
上記式(1)において、R1及びR2のフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基等の炭素数1~6のフルオロアルキル基が挙げられる。また、R2のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。
構造単位(a)は、含フッ素ビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このような含フッ素ビニル単量体としては、少なくとも1個の重合性不飽和二重結合と、少なくとも1個のフッ素原子とを有する化合物であれば特に制限されるものではない。このような例としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、3,3,3-トリフルオロプロピレン等のフルオロレフィン類;アルキルパーフルオロビニルエーテル又はアルコキシアルキルパーフルオロビニルエーテル類;パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビニルエーテル)、パーフルオロ(イソブチルビニルエーテル)等のパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)類;パーフルオロ(プロポキシプロピルビニルエーテル)等のパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)類の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
これらの中でも、ヘキサフルオロプロピレンとパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)又はパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)がより好ましく、これらを組み合わせて用いることがさらに好ましい。
これらの中でも、ヘキサフルオロプロピレンとパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)又はパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)がより好ましく、これらを組み合わせて用いることがさらに好ましい。
尚、構造単位(a)の含有率は、活性水素基含有フッ素化ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、20~70モル%であり、25~65モル%とするのがより好ましく、30~60モル%とするのがさらに好ましい。
(ii)構造単位(b):
式(2)において、R4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ラウリル基等の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、ルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられ、ヒドロキシチオアルコキシ基としては、ヒドロキシチオメトキシ基、ヒドロキシチオエトキシ基等が挙げられる。
式(2)において、R4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ラウリル基等の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、ルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられ、ヒドロキシチオアルコキシ基としては、ヒドロキシチオメトキシ基、ヒドロキシチオエトキシ基等が挙げられる。
構造単位(b)は、上述の置換基を有するビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このようなビニル単量体の例としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert-ブチルビニルエーテル、n-ペンチルビニルエーテル、n-ヘキシルビニルエーテル、n-オクチルビニルエーテル、n-ドデシルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテルもしくはシクロアルキルビニルエーテル類;エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル等のアリルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ステアリン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、2-(n-プロポキシ)エチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸類等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
尚、構造単位(b)の含有率は、活性水素基含有フッ素化ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、10~70モル%であり、20~60モル%とするのがより好ましく、30~60モル%とするのがさらに好ましい。
(iii)構造単位(c’):
式(7)において、R12のヒドロキシアルキル基としては、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基等が挙げられる。
式(7)において、R12のヒドロキシアルキル基としては、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基等が挙げられる。
構造単位(c’)は、水酸基含有ビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このような水酸基含有ビニル単量体の例としては、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、3-ヒドロキシブチルビニルエーテル、5-ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6-ヒドロキシヘキシルビニルエーテル等の水酸基含有ビニルエーテル類、2-ヒドロキシエチルアリルエーテル、4-ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等の水酸基含有アリルエーテル類、アリルアルコール等が挙げられる。
また、水酸基含有ビニル単量体としては、上記以外にも、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
また、水酸基含有ビニル単量体としては、上記以外にも、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
尚、構造単位(c’)の含有率を、活性水素基含有フッ素化ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、5~70モル%であり、5~40モル%とするのがより好ましく、5~30モル%とするのがさらに好ましい。
(iv)構造単位(d)及び構造単位(e):
活性水素基含有フッ素化ビニル重合体は、さらに下記構造単位(d)を含んで構成することもできる。
活性水素基含有フッ素化ビニル重合体は、さらに下記構造単位(d)を含んで構成することもできる。
(d)下記式(6)で表される構造単位。
[式(6)中、R9及びR10は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又はアリール基を示す]
式(6)において、R9及びR10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~3のアルキル基が、ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基等の炭素数1~4のフルオロアルキル基等が、アリール基としてはフェニル基、ベンジル基、ナフチル基等がそれぞれ挙げられる。
構造単位(d)は、前記式(6)で表されるポリシロキサンセグメントを有するアゾ基含有ポリシロキサン化合物を用いることにより導入することができる。このようなアゾ基含有ポリシロキサン化合物の例としては、下記式(8)で表される化合物が挙げられる。
[式(8)中、R13~R16は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基又はシアノ基を示し、R17~R20は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアルキル基を示し、p、qは1~6の数、r、sは0~6の数、tは1~200の数、uは1~20の数を示す]
式(8)で表される化合物を用いた場合には、構造単位(d)は、構造単位(e)の一部として活性水素基含有フッ素化ビニル重合体に含まれる。
(e)下記式(9)で表される構造単位。
[式(9)中、R13~R16、R17~R20、p、q、r、s及びtは、上記式(8)と同じである]
式(8)および(9)において、R13~R16のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、R17~R20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~3のアルキル基が挙げられる。
本発明において、上記式(8)で表されるアゾ基含有ポリシロキサン化合物としては、下記式(10)で表される化合物が特に好ましい。
[式(10)中、t及びuは、上記式(8)と同じである]
尚、構造単位(d)の含有率は、活性水素基含有フッ素化ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、0~10モル%とすることが好ましく、0.1~5モル%とするのがより好ましく、0.1~3モル%とするのがさらに好ましい。同じ理由により、構造単位(e)の含有率は、その中に含まれる構造単位(d)の含有率を上記範囲にするよう決定することが望ましい。
(v)構造単位(C):
活性水素基含有フッ素化ビニル重合体は、さらに下記構造単位(C)を含んで構成することも好ましい。
活性水素基含有フッ素化ビニル重合体は、さらに下記構造単位(C)を含んで構成することも好ましい。
(C)下記式(11)で表される構造単位。
[式(11)中、R21は、下記式(12)で表される基である。
[式(12)中、nは1~20の数、mは0~4の数、kは3~50の数を示す]
構造単位(C)は、反応性乳化剤を重合成分として用いることにより導入することができる。このような反応性乳化剤としては、下記式(13)で表される化合物が挙げられる。
[式(13)中、n、m及びkは、上記式(12)と同じである]
尚、構造単位(C)の含有率は、活性水素基含有含フッ素重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、0.1~5モル%とすることが好ましい。この理由は、含有率が0.1モル%以上になると、活性水素基含有含フッ素重合体の溶剤への溶解性が向上し、一方、含有率が5モル%以内であれば、硬化性樹脂組成物の粘着性が過度に増加せず、取り扱いが容易になり、コート材等に用いても耐湿性が低下しないためである。
また、このような理由により、構造単位(C)の含有率を、活性水素基含有フッ素化ビニル重合体の全体量に対して、0.1~3モル%とするのがより好ましく、0.2~3モル%とするのがさらに好ましい。
また、このような理由により、構造単位(C)の含有率を、活性水素基含有フッ素化ビニル重合体の全体量に対して、0.1~3モル%とするのがより好ましく、0.2~3モル%とするのがさらに好ましい。
(3)放射線反応性基含有フッ素化ビニル重合体:
放射線反応性基含有含フッ素化ビニル重合体は、活性水素基を有するフッ素化ビニル重合体が有する活性水素基と、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物が有する活性水素と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。なお、この場合、活性水素基1.0当量に対して、活性水素基と共有結合を形成する基を0.5~1.0当量とすることが好ましい。
放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物は、ポリビニル化合物の製造に用いられる放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物と同一である。
放射線反応性基含有含フッ素化ビニル重合体は、活性水素基を有するフッ素化ビニル重合体が有する活性水素基と、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物が有する活性水素と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。なお、この場合、活性水素基1.0当量に対して、活性水素基と共有結合を形成する基を0.5~1.0当量とすることが好ましい。
放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物は、ポリビニル化合物の製造に用いられる放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物と同一である。
<ポリ(メタ)アクリル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体>
ポリ(メタ)アクリル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリ(メタ)アクリル化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体であれば、特に限定されない。
放射線反応性基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体は、例えば、活性水素基を有するフッ素化(メタ)アクリル重合体と、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基、等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基、等があげられる。
ポリ(メタ)アクリル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリ(メタ)アクリル化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体であれば、特に限定されない。
放射線反応性基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体は、例えば、活性水素基を有するフッ素化(メタ)アクリル重合体と、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基、等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基、等があげられる。
放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物は、ポリビニル化合物の製造方法に用いられる放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物と同一である。
(2)活性水素基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体:
活性水素基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体は、活性水素基とフッ素原子を含有する(メタ)アクリル重合体であれば特に限定されないが、特に、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)含んでなる、水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体が好ましい。
(a)下記式(21)で表される構造単位。
(b)下記式(22)で表される構造単位。
(c’)下記式(26)で表される構造単位。
活性水素基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体は、活性水素基とフッ素原子を含有する(メタ)アクリル重合体であれば特に限定されないが、特に、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)含んでなる、水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体が好ましい。
(a)下記式(21)で表される構造単位。
(b)下記式(22)で表される構造単位。
(c’)下記式(26)で表される構造単位。
構造単位(a):
[式(21)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、mは1~8を示し、nは1~20を示す]
構造単位(b):
構造単位(b):
[式(22)中、R2は水素原子またはメチル基を示し、R3は活性水素基を有さない1価の有機基を示す]
構造単位(c’)
構造単位(c’)
[式(26)中、R7は水素原子またはメチル基を示し、vは1~20の数を示す]
(i)構造単位(a):
上記式(21)において、mは1~8であり、好ましくは1~4であり、更に好ましくは2である。nは1~20であり、好ましくは3~12であり、更に好ましくは4~8であり、最も好ましくは6である。
構造単位(a)は、下記式(27)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物の典型例としては、パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記式(21)において、mは1~8であり、好ましくは1~4であり、更に好ましくは2である。nは1~20であり、好ましくは3~12であり、更に好ましくは4~8であり、最も好ましくは6である。
構造単位(a)は、下記式(27)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物の典型例としては、パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
[式(27)中、R1、mおよびnは、式(21)中のR1、mおよびnとそれぞれ同一である]
水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の構造単位(a)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、20~70モル%であり、好ましくは、30~60モル%であり、更に好ましくは、35~60モル%である。
水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の構造単位(a)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、20~70モル%であり、好ましくは、30~60モル%であり、更に好ましくは、35~60モル%である。
(ii)構造単位(b):
上記式(22)中のR3は、活性水素基を有さない1価の有機基である。R3は活性水素を有さない1価の有機基であれば特に限定されないが、本発明の組成物を硬化して得られる硬化物のヤング率と屈折率のバランスが好適となるため、特に脂環式構造を有する1価の有機基が好ましい。ここで脂環式構造には、複素環構造を含むものとする。
上記式(22)中のR3は、活性水素基を有さない1価の有機基である。R3は活性水素を有さない1価の有機基であれば特に限定されないが、本発明の組成物を硬化して得られる硬化物のヤング率と屈折率のバランスが好適となるため、特に脂環式構造を有する1価の有機基が好ましい。ここで脂環式構造には、複素環構造を含むものとする。
構造単位(b)は、下記式(28)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。特に好適な化合物としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
[式(28)中、R2およびR3は、式(22)中のR2およびR3とそれぞれ同一である。]
水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の構造単位(b)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、10~70モル%であり、好ましくは、20~60モル%であり、更に好ましくは、20~55モル%である。構造単位(b)の含有量が70モル%を越えると、水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体の屈折率が増大する副作用がある。一方、20モル%未満では、水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体の溶解性低下の副作用がある。
水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の構造単位(b)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、10~70モル%であり、好ましくは、20~60モル%であり、更に好ましくは、20~55モル%である。構造単位(b)の含有量が70モル%を越えると、水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体の屈折率が増大する副作用がある。一方、20モル%未満では、水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体の溶解性低下の副作用がある。
(iii)構造単位(c’):
構造単位(c’)は、下記式(29)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
構造単位(c’)は、下記式(29)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
[式(29)中、R7およびvは、式(26)中のR7およびvとそれぞれ同一である。]
水酸基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の構造単位(c’)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、5~70モル%であり、好ましくは、10~40モル%であり、更に好ましくは、10~20モル%である。構造単位(c’)の含有量が70モル%を越えると、フッ素重合体の屈折率が増大する副作用がある。一方、5モル%未満では、放射線反応性基が十分に導入されない可能性が生じるという副作用がある。
(3)放射線反応性基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体:
放射線反応性基含有含フッ素化(メタ)アクリル重合体は、活性水素基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の活性水素基と、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。
なお、この場合、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基のモル数が、活性水素基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の活性水素基のモル数の0.5~1.0倍であることが好ましい。
放射線反応性基含有含フッ素化(メタ)アクリル重合体は、活性水素基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の活性水素基と、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。
なお、この場合、放射線反応性基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基のモル数が、活性水素基含有フッ素化(メタ)アクリル重合体中の活性水素基のモル数の0.5~1.0倍であることが好ましい。
<ポリウレタン構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体>
ポリウレタン構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリウレタン化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物であれば、特に限定されない。
放射性反応性基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物、すなわち放射線反応性基含有フッ素化ポリウレタンは、例えば、フッ素化ポリオールと、ジイソシアネートと、1分子中に水酸基と放射線反応性基とを有する化合物とを反応させることにより得られる。特に、フッ素化ポリオールと、ジイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて得られるものが好ましい。
ポリウレタン構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリウレタン化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物であれば、特に限定されない。
放射性反応性基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物、すなわち放射線反応性基含有フッ素化ポリウレタンは、例えば、フッ素化ポリオールと、ジイソシアネートと、1分子中に水酸基と放射線反応性基とを有する化合物とを反応させることにより得られる。特に、フッ素化ポリオールと、ジイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて得られるものが好ましい。
放射線反応性基含有フッ素化ポリウレタンは、基本的には、ポリオール、ジイソシアネート及び水酸基と放射線反応性基とを有する化合物を反応させることにより形成される。すなわち、ジイソシアネートのイソシアネート基を、ポリオールの水酸基及び水酸基と放射線反応性基とを有する化合物中の水酸基と、それぞれ反応させることにより形成される。
この反応としては、例えばポリオール、ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを一括に仕込んで反応させる方法;ポリオール及びジイソシアネートを反応させ、次いで水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法;ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオールを反応させる方法;ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオールを反応させ、最後にまた水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法などが挙げられる。
ここで用いるフッ素含有ポリオールとしては、下記式(31)で表されるパーフルオロポリエーテルが挙げられる。
Z-CF2-〔(OCF2CF2)p-(OCF2)q〕-O-CF2-Z (31)
(式(31)中、Zは同一又は異なって、-CH2(OCH2CH2)nOH(nは0~10、好ましくは1~7である。)を示し、pは1~40の数を示し、qは1~70の数を示す)
(式(31)中、Zは同一又は異なって、-CH2(OCH2CH2)nOH(nは0~10、好ましくは1~7である。)を示し、pは1~40の数を示し、qは1~70の数を示す)
式(31)で表されるパーフルオロポリエーテルの分子量は、1000~5000、特に1000~3000であるのが好ましい。
また、市販品としては、フルオロリンク E(ソルベイ ソレクシス社製)等を使用することができる。
また、市販品としては、フルオロリンク E(ソルベイ ソレクシス社製)等を使用することができる。
ジイソシアネートとしては、例えば2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、1,3-キシリレンジイソシアネート、1,4-キシリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,6-ヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2-イソシアネートエチル)フマレート、6-イソプロピル-1,3-フェニルジイソシアネート、4-ジフェニルプロパンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,5-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,6-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン等が挙げられる。
これらのうち、脂肪族ジイソシアネートが好ましく、特に、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)等が好ましい。
これらのうち、脂肪族ジイソシアネートが好ましく、特に、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)等が好ましい。
水酸基と放射線反応性基を有する化合物としては、分子中に少なくとも1個の水酸基と少なくとも1個の放射性反応性基を有する化合物であれば特に限定されないが、水酸基含有(メタ)アクリレートが好ましい。水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリロイルフォスフェート、4-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、下記化学式(32)又は式(33)
CH2=C(R2)-COOCH2CH2-(OCOCH2CH2CH2CH2CH2)m-OH (32)
CH2=C(R2)-COOCH2CH(OH)CH2-O-(C6H5) (33)
CH2=C(R2)-COOCH2CH(OH)CH2-O-(C6H5) (33)
(式(32)および式(33)中、R2は水素原子又はメチル基を示し、mは1~15の数を示す)
で表される(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、アルキルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有化合物と、(メタ)アクリル酸との付加反応により得られる化合物も使用することができる。これら水酸基含有(メタ)アクリレートのうち、特に、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が好ましい。
ポリオール、ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートの使用割合は、ポリオールに含まれる水酸基1当量に対してジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が1~3当量、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基が0.2~1.5当量となるようにするが、ポリオール及びアクリレート中の水酸基の当量とジイソシアネート中のイソシアネート基の当量はほぼ等しくするのが好ましい。
これらの化合物の反応においては、通常ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、ラウリル酸ジn-ブチルスズ、チタンテトラアルコキシド、ジルコニウムテトラアルコキシド、ジルコニウムアセチルアセトナート等のウレタン化触媒を、反応物の総量100質量部に対して0.01~1質量部用いるのが好ましい。また、反応温度は、通常10~90℃、特に30~80℃で行うのが好ましい。
<ポリエーテル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体>
ポリエーテル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリエーテル化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有するポリエーテル化合物であれば特に限定されない。
該放射線反応性基含有フッ素化ポリエーテルは、例えば、フッ素化ポリエーテルポリオールと、1分子中に放射線反応性基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物とを反応させることで得られる。水酸基とエーテル結合を形成する基としては、例えば、ハロゲン化アルキル基、エポキシ基、ハロゲン化カルボニル基、等が挙げられる。すなわち、フッ素化ポリエーテルポリオール中の水酸基と、1分子中に放射線反応性基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基とを反応させることにより、放射線反応性基含有フッ素化ポリエーテルを形成することができる。
ここで用いるフッ素含有ポリオールとしては、成分(A)であるポリウレタン化合物の製造に用いられるフッ素含有ポリオールと同一である。
ポリエーテル構造を有する(A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体(以下、「ポリエーテル化合物」という。)としては、放射線反応性基とフッ素原子を有するポリエーテル化合物であれば特に限定されない。
該放射線反応性基含有フッ素化ポリエーテルは、例えば、フッ素化ポリエーテルポリオールと、1分子中に放射線反応性基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物とを反応させることで得られる。水酸基とエーテル結合を形成する基としては、例えば、ハロゲン化アルキル基、エポキシ基、ハロゲン化カルボニル基、等が挙げられる。すなわち、フッ素化ポリエーテルポリオール中の水酸基と、1分子中に放射線反応性基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基とを反応させることにより、放射線反応性基含有フッ素化ポリエーテルを形成することができる。
ここで用いるフッ素含有ポリオールとしては、成分(A)であるポリウレタン化合物の製造に用いられるフッ素含有ポリオールと同一である。
放射線反応性基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物としては、1分子中に少なくとも1個の放射性反応性基と、少なくとも1個の水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物であれば特に限定されないが、アクリル酸クロライド、アクリル酸ブロマイド、メタクリル酸クロライド、メタクリル酸ブロマイド、等が特に好ましい。
フッ素化ポリエーテルポリオールと、水酸基とエーテル結合を形成する基と放射線反応性基とを有する化合物の使用割合は、フッ素化ポリエーテルポリオール中の水酸基1当量に対して、放射線反応性基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基が0.5~1.0当量となるようにする。
フッ素化ポリエーテルポリオールと、水酸基とエーテル結合を形成する基と放射線反応性基とを有する化合物の使用割合は、フッ素化ポリエーテルポリオール中の水酸基1当量に対して、放射線反応性基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基が0.5~1.0当量となるようにする。
これら(A)成分である放射線反応性基含有含フッ素共重合体は、組成物全量に対して、通常10~80質量%配合されるが、好ましくは20~60質量%配合され、特に好ましくは30~60質量%配合される。
<成分(B)>
本発明の組成物に用いられる成分(B)は、放射線反応性基を有する(A)以外の化合物である。また、放射線反応性基としては、放射線により直接または開始剤を介して重合反応を行う官能基であれば特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリロイル基、N-ビニル基、ビニルエーテル基、ビニル基、エポキシ基、グリシジル基、オキセタニル基、テトラヒドロフリル基、環状チオエーテル基、環状シロキサン基、等があげられる。
(B)成分は、フッ素原子を有することが好ましい。(B)成分がフッ素原子を有することによって、本発明の組成物の屈折率をより低減することができ、光透過性に優れるマイクロ流路を形成することができる。
本発明の組成物に用いられる成分(B)は、放射線反応性基を有する(A)以外の化合物である。また、放射線反応性基としては、放射線により直接または開始剤を介して重合反応を行う官能基であれば特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリロイル基、N-ビニル基、ビニルエーテル基、ビニル基、エポキシ基、グリシジル基、オキセタニル基、テトラヒドロフリル基、環状チオエーテル基、環状シロキサン基、等があげられる。
(B)成分は、フッ素原子を有することが好ましい。(B)成分がフッ素原子を有することによって、本発明の組成物の屈折率をより低減することができ、光透過性に優れるマイクロ流路を形成することができる。
フッ素原子を有する成分(B)(以下、「成分(B1)ともいう。)の具体例としては、例えば、下記式(41)~(45)で表される化合物を挙げることができる。
CH2=CR1-COO(CH2)m(CF2)nR2 (41)
[式(41)において、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2は水素原子またはフッ素原子を示し、mは1~2を示し、nは2~8を示す。]
CR3 2=CR3-(CF2)pF (42)
[式(42)において、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、pは2~8を示す。]
CR4 2=CR4-O-(CF2)qF (43)
[式(43)において、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、qは2~8を示す。]
[式(41)において、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2は水素原子またはフッ素原子を示し、mは1~2を示し、nは2~8を示す。]
CR3 2=CR3-(CF2)pF (42)
[式(42)において、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、pは2~8を示す。]
CR4 2=CR4-O-(CF2)qF (43)
[式(43)において、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、qは2~8を示す。]
[式(44)において、R5は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、R6は酸素原子または硫黄原子を示し、rは2~8を示す。]
[式(45)において、R7は酸素原子または硫黄原子を示し、sは2~8を示す。]
また、後述する硬化性樹脂組成物をより容易に硬化させることができることから、上記式(41)に記載の(メタ)アクリロイル基を有する化合物が特に好ましい。上記式(41)の具体例としては、上記式(41)に該当する化合物であれば特に限定されないが、2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート等をあげることができる。これらの市販品としては、ビスコート13F、17F,4F,8F等(大阪有機化学工業社製)等を挙げることができる。これらの中でも、2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレートが、(A)成分を溶解するために好適であり、また入手も容易である点で好ましい。
(B1)成分は、組成物全量に対して、通常15~50質量%配合されるが、好ましくは20~45質量%であり、特に好ましくは30~45質量%である。
フッ素原子を有しない成分(B)としては、(B2)芳香族構造および極性基を有さず、エチレン性不飽和基を2以上有する化合物、(B3)芳香族構造及び極性基を有さず、エチレン性不飽和基を1個有する化合物、(B4)(B2)成分および(B3)成分以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物を挙げることができる。
(B2)芳香族構造および極性基を有さず、エチレン性不飽和基を2以上有する化合物:
本発明の組成物に配合される(B2)成分は、芳香族構造および極性基を有さず、エチレン性不飽和基を2以上有する化合物である。(B2)成分は、極性基を有しないため、(B1)成分と併用することにより、(A)成分の溶解性を高めて均一な組成物を与える。また、(B2)成分が芳香族構造を有さないことにより、低い屈折率を有する硬化物を与える。
ここで、極性基とは、カルボキシル基やアミノ基等の解離性基のほか、カルボニル基や炭素数3以下のアルキレンオキシド基等の分極性基が含まれるが、水酸基は除かれる。(B2)成分は、前記要件を満たす構造であれば特に限定されない。
本発明の組成物に配合される(B2)成分は、芳香族構造および極性基を有さず、エチレン性不飽和基を2以上有する化合物である。(B2)成分は、極性基を有しないため、(B1)成分と併用することにより、(A)成分の溶解性を高めて均一な組成物を与える。また、(B2)成分が芳香族構造を有さないことにより、低い屈折率を有する硬化物を与える。
ここで、極性基とは、カルボキシル基やアミノ基等の解離性基のほか、カルボニル基や炭素数3以下のアルキレンオキシド基等の分極性基が含まれるが、水酸基は除かれる。(B2)成分は、前記要件を満たす構造であれば特に限定されない。
成分(B2)の具体例としては、例えば、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等の脂肪族構造含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
以上に挙げた(B2)成分の中では、単官能又は多官能の脂肪族構造含有(メタ)アクリレートが好ましく、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート又はネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。(B2)成分は、1種類単独で用いてもよく、また、2種類以上を併用してもよい。
(B2)成分は、組成物全量に対して、通常0~40質量%配合されるが、好ましくは0~35質量%であり、特に好ましくは0~20質量%である。
(B3)芳香族構造及び極性基を有さず、エチレン性不飽和基を1個有する化合物の具体例としては、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のビニル基含有ラクタム;ヒドロキシブチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアセトン(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドt-オクチル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類;イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、4-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式構造含有(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等の脂肪族構造含有(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
(B3)成分は、組成物全量に対して、通常0~30質量%配合されるが、好ましくは0~25質量%であり、特に好ましくは0~20質量%である。
(B4)(B2)成分および(B3)成分以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物の具体例としては、芳香族構造含有(メタ)アクリレート、カルボキシル基やアルキレンオキシド構造等の極性基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。(B4)成分は、芳香族構造含有(メタ)アクリレートのように硬化物の屈折率を増大させる傾向がある他、極性基含有(メタ)アクリレートのように(A)成分の溶解性を減少させる傾向があるため、(B4)成分の配合量は、組成物全量を100質量%として、5質量%以下とすることが好ましい。
これら(B4)成分の市販品として、例えば、ユピマーUV、SA1002(以上、三菱化学社製)、アロニックスM-215、M-315、M-325(以上、東亞合成社製)、サートマーCN4000(サートマー・カンパニー・インク製)、アローニックスTO-1210(東亞合成社製)等を挙げることができる。
これら成分(B)は、組成物全量に対して、通常20~70質量%配合されるが、好ましくは25~65質量%であり、特に好ましくは30~65質量%である。フッ素原子を有する成分(B1)の配合量は、成分(B)の全量に対して30~100質量%であることが好ましく、50~100質量%であることがさらに好ましい。
<成分(C)>
本発明の組成物を、紫外線等の放射線の照射により硬化する場合には、(C)放射線重合開始剤を配合することが望ましい。(C)放射線重合開始剤としては、放射線ラジカル重合開始剤と放射線酸発生剤が挙げられる。成分(A)及び成分(B)の有する放射線反応性基が例えば(メタ)アクリロイル基等のラジカル重合性基である場合には、放射線ラジカル重合開始剤が用いられる。成分(A)及び成分(B)の有する放射線反応性基が例えばエポキシ基等のカチオン重合性基である場合には、成分(C)としては、放射線酸発生剤が用いられる。
本発明の組成物を、紫外線等の放射線の照射により硬化する場合には、(C)放射線重合開始剤を配合することが望ましい。(C)放射線重合開始剤としては、放射線ラジカル重合開始剤と放射線酸発生剤が挙げられる。成分(A)及び成分(B)の有する放射線反応性基が例えば(メタ)アクリロイル基等のラジカル重合性基である場合には、放射線ラジカル重合開始剤が用いられる。成分(A)及び成分(B)の有する放射線反応性基が例えばエポキシ基等のカチオン重合性基である場合には、成分(C)としては、放射線酸発生剤が用いられる。
(C)である放射線ラジカル重合開始剤の具体例としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3-メチルアセトフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルホリノ-プロパン-1-オン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルフォフフィンオキシド;IRGACURE184、369、651、500、907、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24-61;Darocure1116、1173(以上、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製);LucirinTPO(BASF社製);ユベクリルP36(UCB社製)等が挙げられる。
(C)放射線ラジカル重合開始剤を用いる場合には、さらに光増感剤を併用することもできる。光増感剤としては、例えば、トリエチルアミン、ジエチルアミン、N-メチルジエタノールアミン、エタノールアミン、4-ジメチルアミノ安息香酸、4-ジメチルアミノ安息香酸メチル、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル;ユベクリルP102、103、104、105(以上、UCB社製)等が挙げられる。また、本発明の液状硬化性樹脂組成物を熱および紫外線を併用して硬化させる場合には、前記熱重合開始剤と放射線重合開始剤を併用することもできる。
(C)放射線ラジカル重合開始剤は、組成物全量に対して、0.1~10質量%、特に0.3~7質量%配合するのが好ましい。
成分(C)である放射線カチオン重合開始剤である。放射線カチオン重合開始剤は、光などのエネルギー線を受けることによって、上記(A)及び(B)成分のカチオン重合を開始させる物質を放出することができる化合物である。ここで、光などのエネルギー線とは、可視光、紫外光、赤外光、X線、α線、β線、γ線などを意味する。特に好ましい(C)成分の化合物として、下記式(51)で表される構造を有するオニウム塩を挙げることができる。
[R2
aR3
bR4
cR5
dW]+m[MXn+m]-m (51)
(式(51)中、カチオンはオニウムイオンであり、WはS、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O、I、Br、Clまたは-N=Nであり、R2、R3、R4およびR5は同一または異なる有機基であり、a、b、cおよびdは各々0~3の整数であって、(a+b+c+d)はWの価数+mに等しい。Mはハロゲン化物錯体[MXn+m]の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばB、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coなどである。Xは、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン原子であり、mはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、nはMの原子価である。)
(式(51)中、カチオンはオニウムイオンであり、WはS、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O、I、Br、Clまたは-N=Nであり、R2、R3、R4およびR5は同一または異なる有機基であり、a、b、cおよびdは各々0~3の整数であって、(a+b+c+d)はWの価数+mに等しい。Mはハロゲン化物錯体[MXn+m]の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばB、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coなどである。Xは、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン原子であり、mはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、nはMの原子価である。)
式(51)で表されるオニウム塩は、光を受けることによりルイス酸を放出する化合物である。式(51)中におけるアニオン[MXn+m]の具体例としては、テトラフルオロボレート(BF4
-)、ヘキサフルオロホスフェート(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
-)などが挙げられる。
また、式[MXn(OH)-]で表されるアニオンを有するオニウム塩を使用することができる。さらに、過塩素酸イオン(ClO4
-)、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン(CF3SO3
-)、フルオロスルフォン酸イオン(FSO3
-)、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオンなどの他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。
このようなオニウム塩のうち、(C)成分として特に有効なオニウム塩は芳香族オニウム塩である。中でも、特開昭50-151996号公報、特開昭50-158680号公報などに記載の芳香族ハロニウム塩、特開昭50-151997号公報、特開昭52-30899号公報、特開昭56-55420号公報、特開昭55-125105号公報などに記載のVIA族芳香族オニウム塩、特開昭50-158698号公報などに記載のVA族芳香族オニウム塩、特開昭56-8428号公報、特開昭56-149402号公報、特開昭57-192429号公報などに記載のオキソスルホキソニウム塩、特開昭49-17040号公報などに記載の芳香族ジアゾニウム塩、米国特許第4,139,655号明細書に記載のチオビリリウム塩などが好ましい。また、鉄/アレン錯体、アルミニウム錯体/光分解ケイ素化合物系開始剤なども挙げることができる。
(C)放射線カチオン重合開始剤の市販品としては、UVI-6950、UVI-6970、UVI-6974、UVI-6990(以上、ユニオンカーバイド社製)、アデカオプトマーSP-150、SP-151、SP-170、SP-172(以上、旭電化工業社製)、Irgacure 261(以上、チバスペシャルティケミカルズ社製)、CI-2481、CI-2624、CI-2639、CI-2064(以上、日本曹達社製)、CD-1010、CD-1011、CD-1012(以上、サートマー社製)、DTS-102、DTS-103、NAT-103、NDS-103、TPS-103、MDS-103、MPI-103、BBI-103(以上、みどり化学社製)、PCI-061T、PCI-062T、PCI-020T、PCI-022T(以上、日本化薬社製)などを挙げることができる。これらのうち、UVI-6970、UVI-6974、アデカオプトマーSP-170、SP-172、CD-1012、MPI-103は、これらを含有してなる樹脂組成物に高い光硬化感度を発現させることができることから特に好ましい。上記の放射線カチオン重合開始剤は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて(C)成分を構成することができる。
また、(C)成分としては、例えば、下記式(52)で表される構造を含むジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムの塩等も好ましい。
(C)成分の具体例としては、より具体的には、ジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のアンチモン原子を含む塩のほか、ジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェートやジフェニル(フェニルチオフェニル)スルホニウムトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート等のアンチモン原子を含まない塩が挙げられる。中でも安全性の観点から、アンチモン原子を含まない塩が好ましい。
上記式(52)で表される(C)成分の市販品としては、例えばCPI-100A、CPI-101A、CPI-110A、CPI-200K(サンアプロ社製)等が挙げられる。
本発明の光硬化性樹脂組成物中、(C)放射線カチオン重合開始剤の配合割合は、組成物全量を100質量%として、通常、0.1~10質量%であり、好ましくは0.5~10質量%、さらに好ましくは1~10質量%である。
本発明の組成物には、更に、(D)(メタ)アクリル酸又はその2量体を配合することができる。(D)成分を配合することにより、ガラス、石英、シロキサン系材料との密着性を改善することができる。
(D)成分は、組成物全量に対して、通常0~10質量%配合されるが、好ましくは1~7質量%である。10質量%を越えると組成物の保存安定性を損なう場合がある。
本発明の組成物には、必要に応じて、本発明の特性を損なわない範囲で各種添加剤、例えば、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤、塗面改良剤等を配合することができる。
本発明の組成物の粘度は、25℃において、0.5~10Pa・sであることが好ましく、1~6Pa・sであることが特に好ましい。
なお、本発明の組成物は、放射線によって硬化されるが、放射線硬化に加えて熱硬化を併用することもできる。ここで放射線とは、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等をいう。
マイクロ流路は、本発明の組成物を用いて、例えば、以下のような方法により形成することができる。
<第1の実施態様>
図1に示す第1の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、バイオセンサー等の機能を有するマイクロ流路を形成することができる。
直径1mm度の液体の注入口[1]及び排出口[2]である貫通穴を有するガラス基板等の透明基板[3]上に、例えば塗布法により本発明の組成物材料[4]を厚さ30μmから100μmで塗布する(工程2)。次にフォトマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を500mJ/cm2から1000mJ/cm2程度になるよう照射して所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程3)。次に、所望の有機溶剤に浸漬することにより未硬化の領域を除去することで流路パターン付ガラス基板[10]を得る(工程4)。このようにすると、複数の比較的大きなmmサイズの穴の開いたガラス基板の各穴に入り込んだ塗布膜を現像時に未硬化領域として除去でき、注入口[1]や排出口[2]等の貫通口をふさぐことなく、流路パターンを形成することができる。
図1に示す第1の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、バイオセンサー等の機能を有するマイクロ流路を形成することができる。
直径1mm度の液体の注入口[1]及び排出口[2]である貫通穴を有するガラス基板等の透明基板[3]上に、例えば塗布法により本発明の組成物材料[4]を厚さ30μmから100μmで塗布する(工程2)。次にフォトマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を500mJ/cm2から1000mJ/cm2程度になるよう照射して所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程3)。次に、所望の有機溶剤に浸漬することにより未硬化の領域を除去することで流路パターン付ガラス基板[10]を得る(工程4)。このようにすると、複数の比較的大きなmmサイズの穴の開いたガラス基板の各穴に入り込んだ塗布膜を現像時に未硬化領域として除去でき、注入口[1]や排出口[2]等の貫通口をふさぐことなく、流路パターンを形成することができる。
一方、平坦性の良い、例えばシリコン基板[6]上にスピン塗布法などにより本発明の組成物を例えば厚さ5μmから10μm程度になるように塗布して当該組成物の塗布膜[7]を形成して、接着剤塗布膜付基材[11]を得る(工程5)。工程4で得られた流路パターン付ガラス基板の流路パターン上部平面部と工程5で得られた接着剤塗布膜付基材の組成物の塗布膜面を密着させる(工程7)。次に再び接着剤塗布膜付基材を流路パターン付ガラス基板から剥離させることにより、前記流路パターンの上部平面上に前記組成物の塗膜の一部を転写する(工程8)。次に、工程8で得られたガラス基板上に形成した前記流路パターンの上部平面上に形成された組成物の塗膜と、抗体などを用いたバイオセンサー領域が形成されているシリコン基板[12]とを密着させる。その後透明基板[3]側から例えば波長365nmのi線等の紫外線を例えば1000mJ/cm2程度になるよう透明なガラス基板側から全面に照射することにより流路パターン付ガラス基板[10]とシリコン基板[12]が接着されてマイクロ流路[100]が得られる(工程9)。
ここで、シリコン基板[12]には、抗体等のタンパク質などを固定化しておくこともできる。抗体等を固定化しておくことにより、マイクロ流路の内面に抗体が固定化されたアフィニティカラム構造を形成することができる。また、シリコン基板には、抗体などを用いたバイオセンサーばかりでなく電極などを用いたバイオセンサーなどを形成しておくことも可能である。
接着が光硬化型の接着で行われることにより、シリコン基板側に形成している抗体を破壊、劣化させることなくマイクロ流路チャネルを接着することができる。マイクロ流路を形成する材料と接着する材料が同じ特性を持った材料なので材料間の差がなく同じような性質を得ることができる。このように、マイクロ流路チャネル構造体の凸部先端に接着剤を選択形成できるのでガラス基板に形成するmmサイズの穴をふさぐことなくシリコン基板と低温で接着することができる。
接着が光硬化型の接着で行われることにより、シリコン基板側に形成している抗体を破壊、劣化させることなくマイクロ流路チャネルを接着することができる。マイクロ流路を形成する材料と接着する材料が同じ特性を持った材料なので材料間の差がなく同じような性質を得ることができる。このように、マイクロ流路チャネル構造体の凸部先端に接着剤を選択形成できるのでガラス基板に形成するmmサイズの穴をふさぐことなくシリコン基板と低温で接着することができる。
<第2の実施態様>
図2に示す第2の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、別の態様のバイオセンサー機能等を有するシリコン基板上に形成したマイクロ流路とガラス基板を低温で接着形成することができる。
例えばCMOSセンサー及びバイオセンサーなどを有するシリコン基板[21]上に、例えば塗布法により感光性樹脂材料、例えば、アクリル樹脂系のフォトレジスト(例えば、JSR製)、厚膜レジスト(SU-8)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等を厚さ30μmから50μm程度になるよう塗布して、レジスト層[22]を形成する(工程2)。なお、シリコン基板[21]の端部に形成された塗布膜は後の露光工程で露光ステージの汚染、パーティクルの原因となるのでシンナーなどの有機溶剤で除去しておくことが望ましい。次に所望パターンを有するマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を、例えば1000mJ/cm2程度の露光量になるよう所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程3)。次に、PEB(Post Exposure Bake)を100℃、10分間行った後、所望の現像液、例えば、2.38wt% テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)液に60秒程度浸漬することにより現像を行い、次に純水で洗浄する。その後、最終のキュア処理として窒素雰囲気で180℃2時間オーブンを用いて熱処理して硬化させることにより流路パターン付シリコン基板[22]を得る(工程4)。次に、例えば蛍光物質等で標識を付けた抗体などの適切なタンパク質等[23]を所望の領域に例えばスポッターなどを利用して固定化する(工程5)。
図2に示す第2の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、別の態様のバイオセンサー機能等を有するシリコン基板上に形成したマイクロ流路とガラス基板を低温で接着形成することができる。
例えばCMOSセンサー及びバイオセンサーなどを有するシリコン基板[21]上に、例えば塗布法により感光性樹脂材料、例えば、アクリル樹脂系のフォトレジスト(例えば、JSR製)、厚膜レジスト(SU-8)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等を厚さ30μmから50μm程度になるよう塗布して、レジスト層[22]を形成する(工程2)。なお、シリコン基板[21]の端部に形成された塗布膜は後の露光工程で露光ステージの汚染、パーティクルの原因となるのでシンナーなどの有機溶剤で除去しておくことが望ましい。次に所望パターンを有するマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を、例えば1000mJ/cm2程度の露光量になるよう所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程3)。次に、PEB(Post Exposure Bake)を100℃、10分間行った後、所望の現像液、例えば、2.38wt% テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)液に60秒程度浸漬することにより現像を行い、次に純水で洗浄する。その後、最終のキュア処理として窒素雰囲気で180℃2時間オーブンを用いて熱処理して硬化させることにより流路パターン付シリコン基板[22]を得る(工程4)。次に、例えば蛍光物質等で標識を付けた抗体などの適切なタンパク質等[23]を所望の領域に例えばスポッターなどを利用して固定化する(工程5)。
一方、平坦性の良い、例えばシリコン基板上にスピン塗布法などにより本発明の組成物を例えば厚さ1μmから10μm程度になるよう塗布して塗布膜を表面に形成して、接着剤塗布膜付シリコン基材[24]を形成する(工程6)。工程5で得られた流路パターン付シリコン基板[22]の流路パターン凸部表面と工程5で得られた接着剤塗布膜付シリコン基材[24]の組成物の塗布膜面を密着させる(工程7)。次に再び接着剤塗布膜付き基材とシリコン基板の流路パターン上面を剥離させることにより、前記流路パターンの上部平面上に前記組成物の塗膜の一部を転写する(工程8)。次に、工程8で得られたシリコン基板上に形成した前記流路パターンの上部平面上の形成された組成物の塗膜と、流路チャネルの蓋となる光透過率の良いガラス基板[25]とを密着させる。ガラス基板[25]は、直径1mm程度の液体の注入口[1]及び排出口[2]である貫通穴を有している。その後透明なガラス基板[25]側から例えば波長365nmのi線等の紫外線を500mJ/cm2から1000mJ/cm2になるよう全面に照射することにより(工程9)、流路パターン付シリコン基板[22]とガラス基板[25]が接着されてガラス基板でカバーされたマイクロ流路[100]が得られる(工程10)。
このような製造方法を用いることにより、流路の所望の領域に固定化された抗体等のタンパク質等を破壊することなく、40℃程度の低温で接着することができる。
得られたマイクロ流路[100]の注入口[1]から試料液を注入すると、流路に固定化された抗体等と特異的に結合する物質が試料液中から分離されて抗体等と結合し、その結果、抗体等の例えば蛍光標識の蛍光強度が変化して、試料中の該物質を検知するバイオセンサーにとして用いることができる。本実施態様において接着剤として用いられる本発明の組成物の屈折率はガラスに近いことが望ましい。このような構成をとることにより、ガラス基板側から可視光を入射することにより蛍光標識の蛍光強度等を測定することにより、付着した物質の種類と付着した物質の量の推定が可能となる。
また、マイクロ流路の内面に標識を付けた抗体などの適切なタンパク質等[23]が固定化されたアフィニティカラムとして用いることもできる。
本実施態様においては、注入口[1]及び排出口[2]である貫通穴を有するガラス基板[25]上には塗布膜を形成する工程がないために、これらの貫通穴をふさぐという問題が起こらないという利点がある。
得られたマイクロ流路[100]の注入口[1]から試料液を注入すると、流路に固定化された抗体等と特異的に結合する物質が試料液中から分離されて抗体等と結合し、その結果、抗体等の例えば蛍光標識の蛍光強度が変化して、試料中の該物質を検知するバイオセンサーにとして用いることができる。本実施態様において接着剤として用いられる本発明の組成物の屈折率はガラスに近いことが望ましい。このような構成をとることにより、ガラス基板側から可視光を入射することにより蛍光標識の蛍光強度等を測定することにより、付着した物質の種類と付着した物質の量の推定が可能となる。
また、マイクロ流路の内面に標識を付けた抗体などの適切なタンパク質等[23]が固定化されたアフィニティカラムとして用いることもできる。
本実施態様においては、注入口[1]及び排出口[2]である貫通穴を有するガラス基板[25]上には塗布膜を形成する工程がないために、これらの貫通穴をふさぐという問題が起こらないという利点がある。
<第3の実施態様>
図3に示した第3の実施態様の製造方法を用いることにより、複数個のマイクロ流路を連続的に製造することができる。
図1に示した工程4で得られた流路パターン付ガラス基板[10]を、例えばコンベア上に載せて一定方向に移動するようにすると同時に、回転するロール[31]の円筒面に本発明の組成物[32]を例えばスキージ[33]などを使用して膜厚1μmから10μm程度に均一にロール[31]の表面に形成する。次にロール[31]とガラス基板との距離を調整して流路パターン付ガラス基板[10]が有する流路の表面に選択的に本発明の組成物を転写する(工程1、2)。この工程を安定して行うためにはロール[31]の硬さの最適化、ロール[31]表面の状態(親水性のレベルなど)、押し付ける強さ、ロール[31]と流路パターン付ガラス基板[10]の距離などを最適化する。次に工程2で得られた流路パターン付ガラス基板の流路パターン表面と、例えば抗体等のタンパク質等が固定化されているシリコン基板[34]とを密着させる。その後、流路パターン付ガラス基板[10]側から例えば波長365nmのi線等の紫外線を500mJ/cm2から1000mJ/cm2で全面に照射することにより流路パターン付ガラス基板[10]とシリコン基板[34]を接着させて、マイクロ流路[100]を得ることができる(工程3)。
図3に示した第3の実施態様の製造方法を用いることにより、複数個のマイクロ流路を連続的に製造することができる。
図1に示した工程4で得られた流路パターン付ガラス基板[10]を、例えばコンベア上に載せて一定方向に移動するようにすると同時に、回転するロール[31]の円筒面に本発明の組成物[32]を例えばスキージ[33]などを使用して膜厚1μmから10μm程度に均一にロール[31]の表面に形成する。次にロール[31]とガラス基板との距離を調整して流路パターン付ガラス基板[10]が有する流路の表面に選択的に本発明の組成物を転写する(工程1、2)。この工程を安定して行うためにはロール[31]の硬さの最適化、ロール[31]表面の状態(親水性のレベルなど)、押し付ける強さ、ロール[31]と流路パターン付ガラス基板[10]の距離などを最適化する。次に工程2で得られた流路パターン付ガラス基板の流路パターン表面と、例えば抗体等のタンパク質等が固定化されているシリコン基板[34]とを密着させる。その後、流路パターン付ガラス基板[10]側から例えば波長365nmのi線等の紫外線を500mJ/cm2から1000mJ/cm2で全面に照射することにより流路パターン付ガラス基板[10]とシリコン基板[34]を接着させて、マイクロ流路[100]を得ることができる(工程3)。
このような製造方法を用いることにより、流路パターン付ガラス基板[10]の凸部表面に選択的に、本発明の組成物を均一な膜厚に調整して塗布することが連続してできる。
<第4の実施態様>
図4に示した第4の実施態様の製造方法により、本発明の組成物を接着剤及び流路形成材料として用いて、センサーやフィルターを形成してあるシリコン基板に形成した流路部とバイオセンサーや抗体などを形成したシリコン基板が低温で接着されたマイクロ流路が得られる。
CMOSセンサー及びバイオセンサーなどを有するシリコン基板[41]上に、例えば塗布法により感光性樹脂材料、例えば、アクリル樹脂系のフォトレジスト(例えば、JSR製)、厚膜レジスト(SU-8)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等を厚さ30μmから50μm程度になるよう塗布して、レジスト層[42]を形成する(工程2)。この時、シリコン基板[41]の端部に形成された塗布膜は次の露光工程で露光ステージの汚染、パーティクルの原因となるのでシンナーなどの有機溶剤で除去しておくことが望ましい。次に所望パターンを有するマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を、例えば1000mJ/cm2程度の露光量になるよう所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程3)。次に、PEB(Post Exposure Bake)を100℃、10分間行った後、所望の現像液、例えば、2.38wt% テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)液に60秒程度浸漬することにより現像を行い、次に純水で洗浄する。その後、最終のキュア処理として窒素雰囲気で180℃2時間オーブンを用いて熱処理して硬化させることにより本願組成物の硬化膜からなる流路パターンを有する流路パターン付シリコン基板[42]を得る(工程4)。
図4に示した第4の実施態様の製造方法により、本発明の組成物を接着剤及び流路形成材料として用いて、センサーやフィルターを形成してあるシリコン基板に形成した流路部とバイオセンサーや抗体などを形成したシリコン基板が低温で接着されたマイクロ流路が得られる。
CMOSセンサー及びバイオセンサーなどを有するシリコン基板[41]上に、例えば塗布法により感光性樹脂材料、例えば、アクリル樹脂系のフォトレジスト(例えば、JSR製)、厚膜レジスト(SU-8)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等を厚さ30μmから50μm程度になるよう塗布して、レジスト層[42]を形成する(工程2)。この時、シリコン基板[41]の端部に形成された塗布膜は次の露光工程で露光ステージの汚染、パーティクルの原因となるのでシンナーなどの有機溶剤で除去しておくことが望ましい。次に所望パターンを有するマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を、例えば1000mJ/cm2程度の露光量になるよう所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程3)。次に、PEB(Post Exposure Bake)を100℃、10分間行った後、所望の現像液、例えば、2.38wt% テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)液に60秒程度浸漬することにより現像を行い、次に純水で洗浄する。その後、最終のキュア処理として窒素雰囲気で180℃2時間オーブンを用いて熱処理して硬化させることにより本願組成物の硬化膜からなる流路パターンを有する流路パターン付シリコン基板[42]を得る(工程4)。
一方、平坦性の良い、例えばシリコン基板[43]上にスピン塗布法などにより本発明の組成物を例えば厚さ1μmから10μm程度になるように塗布して当該組成物の塗布膜[44]を形成して、接着剤塗布膜付基材[45]を得る(工程5)。
工程4で得られた流路パターン付シリコン基板[42]の流路パターン凸部平面と工程5で得られた接着剤塗布膜付基材[45]の組成物の塗布膜面を密着させる(工程6)。次に再び接着剤塗布膜付基材[45]と流路パターン付シリコン基板[42]を剥離させることにより、前記流路パターンの上部平面上に前記組成物の塗膜[44]の一部を転写する(工程7)。この時の転写された組成物の膜厚はおおよそ1μm程度になっている。工程7で得られた流路パターン付シリコン基板[42]の流路パターン面上に形成された組成物の塗膜と、必要に応じて、例えば抗体となるバイオマーカーを付けた適切なタンパク質を所望の領域に例えばスポッターなどを利用して形成したシリコン基板[46]とを密着させる。その後、二つの相対するシリコン基板([41]及び[46])の間に位置する本願組成物の硬化膜の側面から、本発明組成物の硬化膜を導波路に用いて、例えば波長365nmのi線等の紫外線を2,000mJ/cm2程度になるよう照射する(工程8)。紫外線は、シリコン基板の複数の周辺部から照射することが好ましい。このようにすることにより、紫外線を透過しない不透明なシリコン基板同士でも本願発明の組成物からなる接着剤を用いて低温で接着することができる。
工程4で得られた流路パターン付シリコン基板[42]の流路パターン凸部平面と工程5で得られた接着剤塗布膜付基材[45]の組成物の塗布膜面を密着させる(工程6)。次に再び接着剤塗布膜付基材[45]と流路パターン付シリコン基板[42]を剥離させることにより、前記流路パターンの上部平面上に前記組成物の塗膜[44]の一部を転写する(工程7)。この時の転写された組成物の膜厚はおおよそ1μm程度になっている。工程7で得られた流路パターン付シリコン基板[42]の流路パターン面上に形成された組成物の塗膜と、必要に応じて、例えば抗体となるバイオマーカーを付けた適切なタンパク質を所望の領域に例えばスポッターなどを利用して形成したシリコン基板[46]とを密着させる。その後、二つの相対するシリコン基板([41]及び[46])の間に位置する本願組成物の硬化膜の側面から、本発明組成物の硬化膜を導波路に用いて、例えば波長365nmのi線等の紫外線を2,000mJ/cm2程度になるよう照射する(工程8)。紫外線は、シリコン基板の複数の周辺部から照射することが好ましい。このようにすることにより、紫外線を透過しない不透明なシリコン基板同士でも本願発明の組成物からなる接着剤を用いて低温で接着することができる。
本実施態様の製造方法を用いることにより、このような製造方法を用いることにより、流路の所望の領域に固定化された抗体等のタンパク質等を破壊することなく、40℃程度の低温で接着することがでる。
また、本実施態様の変形として、流路パターンを形成したシリコン基板[41]側に抗体等のタンパク質等を形成し、その後、本発明の組成物を用いてシリコン基板同士を40℃程度の低温で接着することもできる。このようにすることにより、マイクロ流路の内面にタンパク質から構成されるバイオマーカー付の抗体を持ちバイオセンサーを内蔵するシリコン基板同士を接着することができる。
また、本実施態様の変形として、流路パターンを形成したシリコン基板[41]側に抗体等のタンパク質等を形成し、その後、本発明の組成物を用いてシリコン基板同士を40℃程度の低温で接着することもできる。このようにすることにより、マイクロ流路の内面にタンパク質から構成されるバイオマーカー付の抗体を持ちバイオセンサーを内蔵するシリコン基板同士を接着することができる。
<第5の実施態様>
図5に示した第5の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤及び流路形成材料として用いて、シリコン基板に形成した流路部とバイオセンサーや抗体などを形成したシリコン基板が接着された別の態様のマイクロ流路が得られる。
本実施態様の工程1から工程5までは、図4に示した第4の実施態様と同一である。工程5で得られた接着剤塗布膜付基材[45]を切断して複数の接着剤塗布膜付シリコンチップ[51]を取り出す。以下の工程は、接着剤塗布膜付基材[45]に替えて接着剤塗布膜付シリコンチップ[51]を用いる他は、第4の実施態様と同一である。
本実施態様の製造方法を用いることにより、紫外線照射距離の短い接着剤塗布膜付シリコンチップ[51]の形で行うことにより、紫外線硬化をより確実に行うようにできる。
図5に示した第5の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤及び流路形成材料として用いて、シリコン基板に形成した流路部とバイオセンサーや抗体などを形成したシリコン基板が接着された別の態様のマイクロ流路が得られる。
本実施態様の工程1から工程5までは、図4に示した第4の実施態様と同一である。工程5で得られた接着剤塗布膜付基材[45]を切断して複数の接着剤塗布膜付シリコンチップ[51]を取り出す。以下の工程は、接着剤塗布膜付基材[45]に替えて接着剤塗布膜付シリコンチップ[51]を用いる他は、第4の実施態様と同一である。
本実施態様の製造方法を用いることにより、紫外線照射距離の短い接着剤塗布膜付シリコンチップ[51]の形で行うことにより、紫外線硬化をより確実に行うようにできる。
<第6の実施態様>
図6に示した第6の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤、流路形成材料等として用いて、注入口及び排出口を有する層を本発明の組成物の硬化物で構成したマイクロ流路を製造することができる。
第6の実施態様の製造方法を用いることにより、流路パターンと蓋となるカバー層をリソグラフィー技術により連続して一体形成することができる。まず、例えばシリコン基板などの表面に離形層として働く材料を20μm程度の膜厚で塗布して離型層付シリコン基板[61]を形成しておく(離型層は図示されていない)。離形層には、例えばLucera Sシリーズ(JSR製)の易剥離性ポリイミド材料膜を用いることができる。離型層付シリコン基板[61]上に、例えばスリットコーター法や塗布法などにより膜厚100μmから200μm程度の膜厚となるように本発明の組成物を塗工して本発明の組成物からなる塗膜を形成する。直径1~2mmの注入口及び排出口となる貫通穴を形成するための所望のパターンを有するマスク[62]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を1000mJ/cm2から3000mJ/cm2程度の露光量になるよう所望の領域のみ露光/硬化する(工程2)。本発明の組成物からなるカバー層硬化膜[63]を形成し、カバー層硬化膜付シリコン基板[64]を得る(工程3)。
図6に示した第6の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤、流路形成材料等として用いて、注入口及び排出口を有する層を本発明の組成物の硬化物で構成したマイクロ流路を製造することができる。
第6の実施態様の製造方法を用いることにより、流路パターンと蓋となるカバー層をリソグラフィー技術により連続して一体形成することができる。まず、例えばシリコン基板などの表面に離形層として働く材料を20μm程度の膜厚で塗布して離型層付シリコン基板[61]を形成しておく(離型層は図示されていない)。離形層には、例えばLucera Sシリーズ(JSR製)の易剥離性ポリイミド材料膜を用いることができる。離型層付シリコン基板[61]上に、例えばスリットコーター法や塗布法などにより膜厚100μmから200μm程度の膜厚となるように本発明の組成物を塗工して本発明の組成物からなる塗膜を形成する。直径1~2mmの注入口及び排出口となる貫通穴を形成するための所望のパターンを有するマスク[62]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を1000mJ/cm2から3000mJ/cm2程度の露光量になるよう所望の領域のみ露光/硬化する(工程2)。本発明の組成物からなるカバー層硬化膜[63]を形成し、カバー層硬化膜付シリコン基板[64]を得る(工程3)。
次に、カバー層硬化膜付シリコン基板[64]を現像液に浸漬することにより現像を行い未露光部の未硬化塗膜を除去して所望のパターンを有するパターン付シリコン基板[65]を形成する(工程3)。さらに、パターン付シリコン基板[65]のパターン面上に本発明の組成物を例えば50μmから100μmの膜厚になるように塗布形成して、流路パターンを形成するための所望のマスクを用いて露光/硬化し(工程4)、有機溶剤の現像液に浸漬することにより未硬化部分を除去してカバー層が流路パターン上に一体形成されたシリコン基板[66]を形成する(工程5)。
次に、平坦性の良い、例えばシリコン基板[61]上にスピン塗布法などにより本発明の組成物を例えば厚さ1μmから10μm程度塗布して当該組成物の塗布膜[67]を表面に形成して、接着剤塗布膜付きシリコン基材を形成し、工程5で得られた流路パターン付シリコン基板[66]の流路パターン凸部平面部と接着剤塗布膜付き基材の組成物の塗布膜面を密着させる(工程6)。そして、接着剤塗布膜付きシリコン基材と流路パターン付シリコン基板[66]を剥離させることにより、前記流路パターンの上部平面上に前記組成物の塗膜の一部を選択的に転写する(工程7)。工程7で得られたシリコン基板上に形成した前記流路パターンの上部平面上の形成された組成物の塗膜と、必要に応じて、例えばバイオマーカーとなる抗体等のタンパク質等を所望の領域に例えばスポッターなどを利用して形成してバイオセンサーなどを形成したシリコン基板[68]を接着する(工程8)。流路パターン付シリコン基板[66]とシリコン基板[68]との間の側面等から紫外線を照射して、組成物の塗膜を硬化させる。次に離型層付シリコン基板[61]を剥離してマイクロ流路[600]を形成することができる(工程9)。
本実施態様の製造方法を用いることにより、抗体等の構造を破壊することなく40℃程度の低温で形成することができる。また、注入口及び排出口となる貫通穴を有する層も一体的に形成することが可能となる。
本実施例の組成物の屈折率はガラスに近く、透過率も高いので、従来と同じようにカバー層側から可視光を入射することによりバイオマーカーにつけた蛍光マーカーの蛍光強度を測定することにより、付着した物質の種類と付着した量の推定が可能となる。
本実施例の組成物の屈折率はガラスに近く、透過率も高いので、従来と同じようにカバー層側から可視光を入射することによりバイオマーカーにつけた蛍光マーカーの蛍光強度を測定することにより、付着した物質の種類と付着した量の推定が可能となる。
<第7の実施態様>
図7に示した第7の実施態様の製造方法を用いることにより、多層構造を有するマイクロ流路を形成することができる。
シリコン基板またはガラス基板等の第1のサポート基板[71]などの表面に離形層[72]としての役割を持つ材料を例えば10μm程度の膜厚塗布する(工程1)。この離形層[72]には、例えばJSR製のLucera Sシリーズの易剥離性の特徴を持つポリイミド膜を用いるのが望ましい。
図7に示した第7の実施態様の製造方法を用いることにより、多層構造を有するマイクロ流路を形成することができる。
シリコン基板またはガラス基板等の第1のサポート基板[71]などの表面に離形層[72]としての役割を持つ材料を例えば10μm程度の膜厚塗布する(工程1)。この離形層[72]には、例えばJSR製のLucera Sシリーズの易剥離性の特徴を持つポリイミド膜を用いるのが望ましい。
サポート基板[71]上に、例えばスリットコーター法や塗布法などにより膜厚50μm程度の膜厚の本発明の組成物[73]を塗工する(工程2)。この時、シリコン基板のエッジ部に延在している膜は次の露光工程で、露光ステージの汚染やパーティクル増加の原因となるのでシンナーなどの有機溶剤で除去しておくことが望ましい。そして、所望のパターンを有するマスクを介して、例えば波長365nmのi線等の紫外線を用いて、例えば1,000mJ/cm2程度の露光量を用いて所望の領域のみ露光して感光、硬化させた後、有機溶剤液に浸漬することにより現像を行い未露光部の未硬化領域を除去して上下のチャネル層をつなぐ所望のVia(貫通穴)パターンを複数有するチャネル分離カバー層[74]を形成する(工程3)。通常このViaパターンのサイズは上下の流路チャネルをつなぐ役目なので流路チャネル幅よりも少し小さい程度に設定する。例えば50μmから100μm程度であることが多い。
本発明の組成物[73]を再度全面に例えば50μm程度の膜厚になるように塗布形成して、今度は流路パターンを形成するように所望のマスクを用いて露光し、硬化させたシリコン基板を有機溶剤に浸漬することにより未硬化部分を除去し流路パターンを有する第一の流路層[75]を形成する(工程4)。
第2のサポート基板[76]の表面にも、第1のサポート基板[71]の場合と同様にして、剥離層[72]を形成した後、所望のViaパターンを持った例えば100μmから200μm程度の膜厚のチャネル分離層[74]となる構造体を形成する。剥離層[72]は、フッ素系のフィルムを用いて形成してもよい。工程4で形成した第一の流路パターンの突起部(凸部)表面に選択的に本発明の組成物からなる接着層[77]を第1の実施態様における工程5~工程9と同様の方法を用いて形成して、第2のサポート基板[76]上のカバー層[74]と接着させる(工程5)。そしてサポート基板[71]を剥離して第一の流路とVia層、カバー層を有する構造体[78]を得る(工程6)。このカバー層には複数のViaパターンが形成されている。カバー層は最終的にはマイクロ流路チャネルの最上部層のカバー層となるので適切な強度を持つような膜厚に設定する必要がある。200μm程度の膜厚が望ましい。このVia径は1-2mm径の大きな穴が複数個形成されている。
第2のサポート基板[76]の表面にも、第1のサポート基板[71]の場合と同様にして、剥離層[72]を形成した後、所望のViaパターンを持った例えば100μmから200μm程度の膜厚のチャネル分離層[74]となる構造体を形成する。剥離層[72]は、フッ素系のフィルムを用いて形成してもよい。工程4で形成した第一の流路パターンの突起部(凸部)表面に選択的に本発明の組成物からなる接着層[77]を第1の実施態様における工程5~工程9と同様の方法を用いて形成して、第2のサポート基板[76]上のカバー層[74]と接着させる(工程5)。そしてサポート基板[71]を剥離して第一の流路とVia層、カバー層を有する構造体[78]を得る(工程6)。このカバー層には複数のViaパターンが形成されている。カバー層は最終的にはマイクロ流路チャネルの最上部層のカバー層となるので適切な強度を持つような膜厚に設定する必要がある。200μm程度の膜厚が望ましい。このVia径は1-2mm径の大きな穴が複数個形成されている。
次いで、第3のサポート基板[79]の上に第2の実施態様の工程1~工程5と同様にして流路チャネルパターンを形成したのち、抗体等のタンパク質等を固定化する。一方、平坦性の良い、例えば第4のサポート基板[710]上にスピン塗布法などにより本発明の組成物[720]を例えば厚さ1μmから10μm程度塗布して塗布膜を形成し、第3のサポート基板[79]上の第二の流路パターンと密着させる(工程7)。そして第4のサポート基板[710]を剥離させることにより、第3のサポート基板[79]上の第二の流路パターンの上部平面上に前記組成物の塗膜の一部を転写する(工程8)。次に、工程8で得られたシリコン基板上に形成した前記流路パターンの上部平面上の形成された組成物の塗膜と、工程6で得られた構造体[78]を接着する(工程9)。第2のサポート基板[76]を通して紫外線を照射し、組成物を硬化させて接着する。
次に剥離層を有する第2のサポート基板[76]を剥離して第一と第二の流路及びVia層とカバー層をもつ2層流路構造体[700]が完成する(工程10)。
このようにすることにより、所望の領域にタンパク質からなる抗体を持つ2層のマイクロ流路構造体とカバー層(従来はガラス基板)を持つ構造体を、基板に形成しているタンパク質である抗体の構造を破壊することなく、40℃程度の低温で形成できる。また、外部から液体を注入するための複数の穴を持つカバー層も最上層に同時に一体形成することが可能となり、シリコン基板に形成したバイオセンサーにバイオ溶液(液体)を供給するための2層のマイクロ流路構造体を一体的に連続的に形成することができる。
本実施例の組成物の屈折率はガラスに近く、透過率も高いので、従来と同じようにカバー材料側から可視光を入射することによりバイオマーカーにつけた蛍光マーカーの蛍光強度を測定することにより、付着した物質の種類と付着した量の推定が可能となる。ここでは2層のマイクロ流路形成について説明したが、この方法を繰り返すことにより多層のマイクロチャネル構造体を得ることができる。
このようにすることにより、所望の領域にタンパク質からなる抗体を持つ2層のマイクロ流路構造体とカバー層(従来はガラス基板)を持つ構造体を、基板に形成しているタンパク質である抗体の構造を破壊することなく、40℃程度の低温で形成できる。また、外部から液体を注入するための複数の穴を持つカバー層も最上層に同時に一体形成することが可能となり、シリコン基板に形成したバイオセンサーにバイオ溶液(液体)を供給するための2層のマイクロ流路構造体を一体的に連続的に形成することができる。
本実施例の組成物の屈折率はガラスに近く、透過率も高いので、従来と同じようにカバー材料側から可視光を入射することによりバイオマーカーにつけた蛍光マーカーの蛍光強度を測定することにより、付着した物質の種類と付着した量の推定が可能となる。ここでは2層のマイクロ流路形成について説明したが、この方法を繰り返すことにより多層のマイクロチャネル構造体を得ることができる。
本実施例のポイントは、流路パターンとカバー材を連続形成して、構造体の上面部のみに低温接着剤を選択形成し、硬化、接着させる、最後にサポート材から剥離することを繰り返すことにより多層のマイクロ流路構造体を形成することにある。この実施例の場合にJSR製の剥離層を用いた例を示したが、剥離層はこれに限定されないで他の剥離層を使用することも可能である。マイクロ流路のチャネル材、カバー層の材料の本実施例のように本発明の組成物を使う場合だけでなく、他の材料を使うことも可能である。流路チャネルの突起部上部面に選択的に本発明の組成物を形成して、硬化/接着させることがポイントである。
<第8の実施態様>
図8に示した第8の実施態様の製造方法を用いることにより、流路上面の平面性に優れたマイクロ流路を製造することができる。
工程1~工程2は、図1に示す第1の実施態様と同一である。次に、平坦性の良いダミーシリコン基板[81]を前記組成物の表面に設置する(工程3)。次に所望のマスクを介して透明なガラス基板面から、例えば波長365nmのi線等の紫外線を500mJ/cm2から1000mJ/cm2程度になるように照射して所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程4)。次に、ダミーシリコン基板[81]を取り除き、流路パターンを形成したガラス基板を得る(工程5)。工程6~工程9は、図1に示した第1の実施態様と同一である。
この剥離にはガラスとの接着力とシリコン基板との接着力の差があることを利用して行う。ダミーシリコン基板側に離形のための層を形成しても良い。
このようにすると、ガラス基板の貫通穴に入り込んだ塗布膜を現像時に除去でき、貫通穴をふさぐことなく流路パターンを形成できると共に、ダミーシリコン基板[81]により均一な膜厚の流路パターンが得られる。また、組成物が酸素から遮断されるために光開始剤の種類によって発生する酸素阻害の影響を回避することができる。
図8に示した第8の実施態様の製造方法を用いることにより、流路上面の平面性に優れたマイクロ流路を製造することができる。
工程1~工程2は、図1に示す第1の実施態様と同一である。次に、平坦性の良いダミーシリコン基板[81]を前記組成物の表面に設置する(工程3)。次に所望のマスクを介して透明なガラス基板面から、例えば波長365nmのi線等の紫外線を500mJ/cm2から1000mJ/cm2程度になるように照射して所望の領域のみ露光して感光/硬化させる(工程4)。次に、ダミーシリコン基板[81]を取り除き、流路パターンを形成したガラス基板を得る(工程5)。工程6~工程9は、図1に示した第1の実施態様と同一である。
この剥離にはガラスとの接着力とシリコン基板との接着力の差があることを利用して行う。ダミーシリコン基板側に離形のための層を形成しても良い。
このようにすると、ガラス基板の貫通穴に入り込んだ塗布膜を現像時に除去でき、貫通穴をふさぐことなく流路パターンを形成できると共に、ダミーシリコン基板[81]により均一な膜厚の流路パターンが得られる。また、組成物が酸素から遮断されるために光開始剤の種類によって発生する酸素阻害の影響を回避することができる。
<第9の実施態様>
図9に示した第9の実施態様の製造方法を用いることにより、PDMS基材を用いたマイクロ流路を製造することができる。
金型等を用いて形成した流路パターン付PDMS基材[91]をガラス基板等の透明基板[92]に密着させることにより粘着させる。(工程1)。次に、平坦性の良い例えばシリコン基板上[93]にスピン塗布法などにより本発明の組成物を例えば厚さ1μmから10μm程度になるよう塗布して当該組成物の塗布膜[94]を形成して、接着剤塗布膜付き基材[95]を流路パターン付PDMS基材[91]の流路パターン表面と接着剤塗布膜付き基材[95]の塗布膜面を密着させる(工程2)。そして接着剤塗布膜付き基材[95]を剥離させることにより、流路パターンの凸部平面上に前記組成物の塗膜の一部を転写する(工程3)。次に、当該流路パターンの上部平面上の形成された組成物の塗膜と、抗体等のタンパク質等を固定化してなるバイオセンサーなどが形成されているシリコン基板[96]とを密着させる。その後透明なガラス基板[92]側から透明なPDMSを通して、例えば波長365nmのi線等の紫外線を1000mJ/cm2程度、全面に照射することにより流路パターン付PDMS基材[91]とシリコン基板[96]を接着する(工程4)。最後に、透明基板[92]を剥離してマイクロ流路を形成することができる。
なお、PDMSに替えてSU-8などの厚膜レジスト材料などで形成したマイクロ流路チャネルの場合にも同様に形成することができる。
図9に示した第9の実施態様の製造方法を用いることにより、PDMS基材を用いたマイクロ流路を製造することができる。
金型等を用いて形成した流路パターン付PDMS基材[91]をガラス基板等の透明基板[92]に密着させることにより粘着させる。(工程1)。次に、平坦性の良い例えばシリコン基板上[93]にスピン塗布法などにより本発明の組成物を例えば厚さ1μmから10μm程度になるよう塗布して当該組成物の塗布膜[94]を形成して、接着剤塗布膜付き基材[95]を流路パターン付PDMS基材[91]の流路パターン表面と接着剤塗布膜付き基材[95]の塗布膜面を密着させる(工程2)。そして接着剤塗布膜付き基材[95]を剥離させることにより、流路パターンの凸部平面上に前記組成物の塗膜の一部を転写する(工程3)。次に、当該流路パターンの上部平面上の形成された組成物の塗膜と、抗体等のタンパク質等を固定化してなるバイオセンサーなどが形成されているシリコン基板[96]とを密着させる。その後透明なガラス基板[92]側から透明なPDMSを通して、例えば波長365nmのi線等の紫外線を1000mJ/cm2程度、全面に照射することにより流路パターン付PDMS基材[91]とシリコン基板[96]を接着する(工程4)。最後に、透明基板[92]を剥離してマイクロ流路を形成することができる。
なお、PDMSに替えてSU-8などの厚膜レジスト材料などで形成したマイクロ流路チャネルの場合にも同様に形成することができる。
また、嫌気硬化性組成物は、(メタ)アクリル酸エステル等のエチレン性不飽和基を有する化合物を主成分とする硬化性組成物であり、酸素と接触している間は長期間液状状態で安定に保たれ、酸素が遮断もしくは排除されると常温で急速に硬化する性質を有する(特開2003-313206号公報、特開2003-165806号公報)。
本発明の嫌気硬化性樹脂組成物は、必須成分として、(A)エチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、(B)エチレン性不飽和基を有する(A)以外の化合物、(C)有機過酸化物、及び(D)重合促進剤を含有する。
本発明の嫌気硬化性樹脂組成物は、必須成分として、(A)エチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、(B)エチレン性不飽和基を有する(A)以外の化合物、(C)有機過酸化物、及び(D)重合促進剤を含有する。
<成分(A)>
本発明の組成物に用いられるエチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体(以下、「エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体」という。)は、ポリビニル構造、ポリ(メタ)アクリル構造、ポリウレタン構造、ポリエーテル構造、ポリエステル構造、ポリエポキシ構造、ポリアミド構造、ポリイミド構造からなる群から選択される一種または二種以上の構造を有することが好ましい。成分(A)である共重合体には、オリゴマーを含むものとする。
本発明の組成物に用いられるエチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体(以下、「エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体」という。)は、ポリビニル構造、ポリ(メタ)アクリル構造、ポリウレタン構造、ポリエーテル構造、ポリエステル構造、ポリエポキシ構造、ポリアミド構造、ポリイミド構造からなる群から選択される一種または二種以上の構造を有することが好ましい。成分(A)である共重合体には、オリゴマーを含むものとする。
また、エチレン性不飽和基としては、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、プロペニル基(アリル基ともいう。)等があげられ、本発明の硬化性樹脂組成物をより容易に硬化させることができることから、(メタ)アクリロイル基を有する化合物がより好ましい。
成分(A)の分子量は、1,000~500,000であることが好ましい。数平均分子量が1,000未満になると、硬化物の機械的強度が低下してマイクロ流路の強度が低下する場合があり、数平均分子量が500,000を超えると、組成物の粘度が高くなり、塗布が困難となる場合がある。成分(A)の数平均分子量は、5,000~200,000であることがより好ましく、10,000~100,000であることがさらに好ましい。
成分(A)の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によって測定されるポリスチレン換算数平均分子量である。詳細には、HPLCシステム(HLC-8220GPC:東ソー製)に以下の順番で連結した複合カラムを用い、テトラヒドロフラン(THF)を展開溶媒として、流速1ml/minの条件下で測定したポリスチレン換算の数平均分子量である。
TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL。
TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL。
<ポリビニル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体>
ポリビニル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するビニル重合体であれば、特に限定されない。ここで、ビニル重合体とは、ビニル基を有するモノマーの重合体である。
エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するビニル重合体は、例えば、活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基とは、活性水素を有する基である。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基等があげられる。
ポリビニル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するビニル重合体であれば、特に限定されない。ここで、ビニル重合体とは、ビニル基を有するモノマーの重合体である。
エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するビニル重合体は、例えば、活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基とは、活性水素を有する基である。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基等があげられる。
(1)エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物:
エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物としては、分子内に少なくとも1個のエチレン性不飽和基と少なくとも1個の活性水素基と共有結合を形成する基とを含有している化合物であれば特に制限されるものではない。
このような化合物としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロイルクロライド、無水(メタ)アクリル酸、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、1,1-(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等が挙げられる。
尚、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば昭和電工社製、商品名 カレンズMOI、AOI、BEI等が挙げられる。
エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物としては、分子内に少なくとも1個のエチレン性不飽和基と少なくとも1個の活性水素基と共有結合を形成する基とを含有している化合物であれば特に制限されるものではない。
このような化合物としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロイルクロライド、無水(メタ)アクリル酸、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、1,1-(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等が挙げられる。
尚、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば昭和電工社製、商品名 カレンズMOI、AOI、BEI等が挙げられる。
また、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートは、ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて合成することもできる。
ジイソシアネートの例としては、2,4-トリレンジイソシアネ-ト、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネア-ト)、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンが好ましい。
ジイソシアネートの例としては、2,4-トリレンジイソシアネ-ト、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネア-ト)、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンが好ましい。
水酸基含有(メタ)アクリレートの例としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。
尚、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、大阪有機化学社製、商品名 HEA;日本化薬社製、商品名 KAYARAD DPHA、PET-30;東亞合成社製、商品名 アロニックス M-215、M-233、M-305、M-400等として入手することができる。
尚、水酸基含有多官能(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、大阪有機化学社製、商品名 HEA;日本化薬社製、商品名 KAYARAD DPHA、PET-30;東亞合成社製、商品名 アロニックス M-215、M-233、M-305、M-400等として入手することができる。
(2)活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体:
活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体は、好ましくは、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)を含んでなる。
(a)下記式(1)で表される構造単位。
(b)下記式(2)で表される構造単位。
(c’)下記式(7)で表される構造単位。
活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体は、好ましくは、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)を含んでなる。
(a)下記式(1)で表される構造単位。
(b)下記式(2)で表される構造単位。
(c’)下記式(7)で表される構造単位。
[式(1)中、R1はフッ素原子、フルオロアルキル基又は-OR2で表される基(R2はアルキル基又はフルオロアルキル基を示す)を示す]
[式(2)中、R3は水素原子又はメチル基を示し、R4はアルキル基、-(CH2)x-OR5若しくは-OCOR5で表される基(R5はアルキル基、グリシジル基又はアミノアルキル基を示し、xは0又は1の数を示す)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基又はヒドロキシチオアルコキシ基を示す]
[式(7)中、R11は水素原子又はメチル基を示し、R12は水素原子又はヒドロキシアルキル基を示し、vは0又は1の数を示す]
(i)構造単位(a):
上記式(1)において、R1及びR2のフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基等の炭素数1~6のフルオロアルキル基が挙げられる。また、R2のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。
上記式(1)において、R1及びR2のフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロシクロヘキシル基等の炭素数1~6のフルオロアルキル基が挙げられる。また、R2のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。
構造単位(a)は、含フッ素ビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このような含フッ素ビニル単量体としては、少なくとも1個の重合性不飽和二重結合と、少なくとも1個のフッ素原子とを有する化合物であれば特に制限されるものではない。このような例としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、3,3,3-トリフルオロプロピレン等のフルオロオレフィン類;アルキルパーフルオロビニルエーテル又はアルコキシアルキルパーフルオロビニルエーテル類;パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビニルエーテル)、パーフルオロ(イソブチルビニルエーテル)等のパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)類;パーフルオロ(プロポキシプロピルビニルエーテル)等のパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)類の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
これらの中でも、ヘキサフルオロプロピレンとパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)又はパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)がより好ましく、これらを組み合わせて用いることがさらに好ましい。
これらの中でも、ヘキサフルオロプロピレンとパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)又はパーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)がより好ましく、これらを組み合わせて用いることがさらに好ましい。
尚、構造単位(a)の含有率は、活性水素基含有含フッ素ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、20~70モル%であるのが好ましく、25~65モル%とするのがより好ましく、30~60モル%とするのがさらに好ましい。
(ii)構造単位(b):
式(2)において、R4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ラウリル基等の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられ、ヒドロキシチオアルコキシ基としては、ヒドロキシチオメトキシ基、ヒドロキシチオエトキシ基等が挙げられる。
式(2)において、R4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ラウリル基等の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられ、ヒドロキシチオアルコキシ基としては、ヒドロキシチオメトキシ基、ヒドロキシチオエトキシ基等が挙げられる。
構造単位(b)は、上述の置換基を有するビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このようなビニル単量体の例としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert-ブチルビニルエーテル、n-ペンチルビニルエーテル、n-ヘキシルビニルエーテル、n-オクチルビニルエーテル、n-ドデシルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテルもしくはシクロアルキルビニルエーテル類;エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル等のアリルエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ステアリン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、2-(n-プロポキシ)エチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸類等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
尚、構造単位(b)の含有率は、活性水素基含有含フッ素ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、10~70モル%であるのが好ましく、20~60モル%とするのがより好ましく、30~60モル%とするのがさらに好ましい。
(iii)構造単位(c’):
式(7)において、R12のヒドロキシアルキル基としては、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基等が挙げられる。
式(7)において、R12のヒドロキシアルキル基としては、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基等が挙げられる。
構造単位(c’)は、水酸基含有ビニル単量体を重合成分として用いることにより導入することができる。このような水酸基含有ビニル単量体の例としては、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、3-ヒドロキシブチルビニルエーテル、5-ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6-ヒドロキシヘキシルビニルエーテル等の水酸基含有ビニルエーテル類;2-ヒドロキシエチルアリルエーテル、4-ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等の水酸基含有アリルエーテル類;アリルアルコール等が挙げられる。
また、水酸基含有ビニル単量体としては、上記以外にも、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
また、水酸基含有ビニル単量体としては、上記以外にも、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
尚、構造単位(c’)の含有率は、活性水素基含有含フッ素ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、5~70モル%であるのが好ましく、5~40モル%とするのがより好ましく、5~30モル%とするのがさらに好ましい。
(iv)構造単位(d)及び構造単位(e):
活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体は、さらに下記構造単位(d)を含んで構成することもできる。
活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体は、さらに下記構造単位(d)を含んで構成することもできる。
(d)下記式(6)で表される構造単位。
[式(6)中、R9及びR10は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又はアリール基を示す]
式(6)において、R9及びR10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~3のアルキル基が、ハロゲン化アルキル基としてはトリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基等の炭素数1~4のフルオロアルキル基等が、アリール基としてはフェニル基、ベンジル基、ナフチル基等がそれぞれ挙げられる。
構造単位(d)は、前記式(6)で表されるポリシロキサンセグメントを有するアゾ基含有ポリシロキサン化合物を用いることにより導入することができる。このようなアゾ基含有ポリシロキサン化合物の例としては、下記式(8)で表される化合物が挙げられる。
[式(8)中、R13~R16は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基又はシアノ基を示し、R17~R20は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアルキル基を示し、p、qは1~6の数、r、sは0~6の数、tは1~200の数、uは1~20の数を示す]
式(8)で表される化合物を用いた場合には、構造単位(d)は、構造単位(e)の一部として活性水素基含有含フッ素ビニル重合体に含まれる。
(e)下記式(9)で表される構造単位。
[式(9)中、R13~R16、R17~R20、p、q、r、s及びtは、上記式(8)と同じである]
式(8)および(9)において、R13~R16のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1~12のアルキル基が挙げられ、R17~R20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~3のアルキル基が挙げられる。
本発明において、上記式(8)で表されるアゾ基含有ポリシロキサン化合物としては、下記式(10)で表される化合物が特に好ましい。
[式(10)中、t及びuは、上記式(8)と同じである]
尚、構造単位(d)の含有率は、活性水素基含有含フッ素ビニル重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、0~10モル%とすることが好ましく、0.1~5モル%とするのがより好ましく、0.1~3モル%とするのがさらに好ましい。同じ理由により、構造単位(e)の含有率は、その中に含まれる構造単位(d)の含有率を上記範囲にするよう決定することが望ましい。
(v)構造単位(C):
活性水素基含有含フッ素ビニル重合体は、さらに下記構造単位(C)を含んで構成することも好ましい。
活性水素基含有含フッ素ビニル重合体は、さらに下記構造単位(C)を含んで構成することも好ましい。
(C)下記式(11)で表される構造単位。
[式(11)中、R21は、下記式(12)で表される基である。
[式(12)中、nは1~20の数、mは0~4の数、kは3~50の数を示す]]
構造単位(C)は、反応性乳化剤を重合成分として用いることにより導入することができる。このような反応性乳化剤としては、下記式(13)で表される化合物が挙げられる。
[式(13)中、n、m及びkは、上記式(12)と同じである]
尚、構造単位(C)の含有率は、活性水素基含有含フッ素重合体中の構造単位(a)~(c’)の合計量を100モル%としたときに、0.1~5モル%とすることが好ましい。この理由は、含有率が0.1モル%以上になると、活性水素基含有含フッ素重合体の溶剤への溶解性が向上し、一方、含有率が5モル%以内であれば、硬化性樹脂組成物の粘着性が過度に増加せず、取り扱いが容易になり、コート材等に用いても耐湿性が低下しないためである。
また、このような理由により、構造単位(C)の含有率を、活性水素基含有含フッ素ビニル重合体の全体量に対して、0.1~3モル%とするのがより好ましく、0.2~3モル%とするのがさらに好ましい。
また、このような理由により、構造単位(C)の含有率を、活性水素基含有含フッ素ビニル重合体の全体量に対して、0.1~3モル%とするのがより好ましく、0.2~3モル%とするのがさらに好ましい。
(3)エチレン性不飽和基含有含フッ素ビニル重合体:
エチレン性不飽和基含有含含フッ素ビニル重合体は、活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体が有する活性水素基と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物が有する活性水素と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。なお、この場合、活性水素基1.0当量に対して、活性水素基と共有結合を形成する基を0.5~1.0当量とすることが好ましい。
エチレン性不飽和基含有含含フッ素ビニル重合体は、活性水素基を有する含フッ素ビニル重合体が有する活性水素基と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物が有する活性水素と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。なお、この場合、活性水素基1.0当量に対して、活性水素基と共有結合を形成する基を0.5~1.0当量とすることが好ましい。
<ポリ(メタ)アクリル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体>
ポリ(メタ)アクリル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体であれば、特に限定されない。ここで、(メタ)アクリル重合体とは、(メタ)アクリル酸エステルの重合体である。
エチレン性不飽和基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体は、例えば、活性水素基を有する含フッ素(メタ)アクリル重合体と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基等があげられる。
ポリ(メタ)アクリル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体であれば、特に限定されない。ここで、(メタ)アクリル重合体とは、(メタ)アクリル酸エステルの重合体である。
エチレン性不飽和基とフッ素原子を有する(メタ)アクリル重合体は、例えば、活性水素基を有する含フッ素(メタ)アクリル重合体と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物とを反応させて得られる。活性水素基としては、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基等があげられる。また、活性水素基と共有結合を形成する基としては、特に限定されないが、例えば、イソシアネート基、ハロゲン化カルボニル基、エポキシ基、グリシジル基等があげられる。
(1)エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物は、ポリビニル構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体の製造方法に用いられるエチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物と同一である。
(2)活性水素基を有する含フッ素(メタ)アクリル重合体:
活性水素基を有する含フッ素(メタ)アクリル重合体は、活性水素基とフッ素原子を含有する(メタ)アクリル重合体であれば特に限定されないが、特に、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)を含んでなる、水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体が好ましい。
(a)下記式(21)で表される構造単位。
(b)下記式(22)で表される構造単位。
(c’)下記式(26)で表される構造単位。
活性水素基を有する含フッ素(メタ)アクリル重合体は、活性水素基とフッ素原子を含有する(メタ)アクリル重合体であれば特に限定されないが、特に、下記構造単位(a)、(b)及び(c’)を含んでなる、水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体が好ましい。
(a)下記式(21)で表される構造単位。
(b)下記式(22)で表される構造単位。
(c’)下記式(26)で表される構造単位。
構造単位(a):
[式(21)中、R1は水素原子またはメチル基を示し、mは1~8を示し、nは1~20を示す]
構造単位(b):
構造単位(b):
[式(22)中、R2は水素原子またはメチル基を示し、R3は活性水素基を有さない1価の有機基を示す]
構造単位(c’)
構造単位(c’)
[式(26)中、R7は水素原子またはメチル基を示し、vは1~20の数を示す]
(i)構造単位(a):
上記式(21)において、mは1~8であり、好ましくは1~4であり、更に好ましくは2である。nは1~20であり、好ましくは3~12であり、更に好ましくは4~8であり、最も好ましくは6である。
構造単位(a)は、下記式(27)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物の典型例としては、パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記式(21)において、mは1~8であり、好ましくは1~4であり、更に好ましくは2である。nは1~20であり、好ましくは3~12であり、更に好ましくは4~8であり、最も好ましくは6である。
構造単位(a)は、下記式(27)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物の典型例としては、パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
[式(27)中、R1、mおよびnは、式(21)中のR1、mおよびnとそれぞれ同一である]
水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の構造単位(a)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、20~70モル%であるのが好ましく、30~60モル%であるのがより好ましく、35~60モル%であるのがさらに好ましい。
水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の構造単位(a)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、20~70モル%であるのが好ましく、30~60モル%であるのがより好ましく、35~60モル%であるのがさらに好ましい。
(ii)構造単位(b):
上記式(22)中のR3は、活性水素基を有さない1価の有機基である。R3は活性水素を有さない1価の有機基であれば特に限定されないが、本発明の組成物を硬化して得られる硬化物のヤング率と屈折率のバランスが好適となるため、特に脂環式構造を有する1価の有機基が好ましい。ここで脂環式構造には、複素環構造を含むものとする。
上記式(22)中のR3は、活性水素基を有さない1価の有機基である。R3は活性水素を有さない1価の有機基であれば特に限定されないが、本発明の組成物を硬化して得られる硬化物のヤング率と屈折率のバランスが好適となるため、特に脂環式構造を有する1価の有機基が好ましい。ここで脂環式構造には、複素環構造を含むものとする。
構造単位(b)は、下記式(28)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。特に好適な化合物としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
[式(28)中、R2およびR3は、式(22)中のR2およびR3とそれぞれ同一である。]
水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の構造単位(b)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、10~70モル%であるのが好ましく、20~60モル%であるのがより好ましく、20~55モル%であるのがさらに好ましい。構造単位(b)の含有量が70モル%を越えると、水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体の屈折率が増大する副作用がある。一方、20モル%未満では、水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体の溶解性低下の副作用がある。
水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の構造単位(b)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、10~70モル%であるのが好ましく、20~60モル%であるのがより好ましく、20~55モル%であるのがさらに好ましい。構造単位(b)の含有量が70モル%を越えると、水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体の屈折率が増大する副作用がある。一方、20モル%未満では、水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体の溶解性低下の副作用がある。
(iii)構造単位(c’):
構造単位(c’)は、下記式(29)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
構造単位(c’)は、下記式(29)で表される化合物を重合成分として用いることにより導入することができる。このような化合物としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等を用いることができる。
[式(29)中、R7およびvは、式(26)中のR7およびvとそれぞれ同一である。]
水酸基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の構造単位(c’)の含有量は、構造単位(a)、(b)及び(c’)の合計量を100モル%として、5~70モル%であるのが好ましく、10~40モル%であるのがより好ましく、10~20モル%であるのがさらに好ましい。構造単位(c’)の含有量が70モル%を越えると、フッ素重合体の屈折率が増大する副作用がある。一方、5モル%未満では、エチレン性不飽和基が十分に導入されない可能性が生じるという副作用がある。
(3)エチレン性不飽和基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体:
エチレン性不飽和基含有含含フッ素(メタ)アクリル重合体は、活性水素基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の活性水素基と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。
なお、この場合、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基のモル数が、活性水素基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の活性水素基のモル数の0.5~1.0倍であることが好ましい。
エチレン性不飽和基含有含含フッ素(メタ)アクリル重合体は、活性水素基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の活性水素基と、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基とが反応することにより得られる。
なお、この場合、エチレン性不飽和基および活性水素基と共有結合を形成する基とを含有する化合物中の活性水素基と共有結合を形成する基のモル数が、活性水素基含有含フッ素(メタ)アクリル重合体中の活性水素基のモル数の0.5~1.0倍であることが好ましい。
<ポリウレタン構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体>
ポリウレタン構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物であれば、特に限定されない。ここで、ポリウレタン化合物とは、複数のウレタン結合を有する化合物である。
エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物は、例えば、含フッ素ポリオールと、ジイソシアネートと、水酸基とエチレン性不飽和基とを有する化合物とを反応させることにより得られる。特に、含フッ素ポリオールと、ジイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて得られるものが好ましい。
ポリウレタン構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物であれば、特に限定されない。ここで、ポリウレタン化合物とは、複数のウレタン結合を有する化合物である。
エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するポリウレタン化合物は、例えば、含フッ素ポリオールと、ジイソシアネートと、水酸基とエチレン性不飽和基とを有する化合物とを反応させることにより得られる。特に、含フッ素ポリオールと、ジイソシアネートと、水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて得られるものが好ましい。
ポリウレタン構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体は、基本的には、含フッ素ポリオール、ジイソシアネート及び水酸基とエチレン性不飽和基とを有する化合物を反応させることにより形成される。すなわち、ジイソシアネートのイソシアネート基を、ポリオールの水酸基及び水酸基とエチレン性不飽和基とを有する化合物中の水酸基と、それぞれ反応させることにより形成される。
この反応としては、例えばポリオール、ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを一括に仕込んで反応させる方法;ポリオール及びジイソシアネートを反応させ、次いで水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法;ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオールを反応させる方法;ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオールを反応させ、最後にまた水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法などが挙げられる。
ここで用いるフッ素含有ポリオールとしては、下記式(31)で表されるパーフルオロポリエーテルが挙げられる。
Z-CF2-〔(OCF2CF2)p-(OCF2)q〕-O-CF2-Z (31)
(式(31)中、Zは同一又は異なって、-CH2(OCH2CH2)nOH(nは0~10、好ましくは1~7である。)を示し、pは1~40の数を示し、qは1~70の数を示す)
(式(31)中、Zは同一又は異なって、-CH2(OCH2CH2)nOH(nは0~10、好ましくは1~7である。)を示し、pは1~40の数を示し、qは1~70の数を示す)
式(31)で表されるパーフルオロポリエーテルの分子量は、1000~5000、特に1000~3000であるのが好ましい。
また、市販品としては、フルオロリンク E(ソルベイ ソレクシス社製)等を使用することができる。
また、市販品としては、フルオロリンク E(ソルベイ ソレクシス社製)等を使用することができる。
ジイソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、1,3-キシリレンジイソシアネート、1,4-キシリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’-ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,6-ヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2-イソシアネートエチル)フマレート、6-イソプロピル-1,3-フェニルジイソシアネート、4-ジフェニルプロパンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,5-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,6-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン等が挙げられる。
これらのうち、脂肪族ジイソシアネートが好ましく、特に、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)等が好ましい。
これらのうち、脂肪族ジイソシアネートが好ましく、特に、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)等が好ましい。
水酸基とエチレン性不飽和基を有する化合物としては、分子中に少なくとも1個の水酸基と少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有する化合物であれば特に限定されないが、水酸基含有(メタ)アクリレートが好ましい。水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリロイルフォスフェート、4-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、下記化学式(32)又は式(33)
CH2=C(R2)-COOCH2CH2-(OCOCH2CH2CH2CH2CH2)m-OH (32)
CH2=C(R2)-COOCH2CH(OH)CH2-O-(C6H5) (33)
CH2=C(R2)-COOCH2CH(OH)CH2-O-(C6H5) (33)
(式(32)および式(33)中、R2は水素原子又はメチル基を示し、mは1~15の数を示す)
で表される(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、アルキルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有化合物と、(メタ)アクリル酸との付加反応により得られる化合物も使用することができる。これら水酸基含有(メタ)アクリレートのうち、特に、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が好ましい。
ポリオール、ジイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートの使用割合は、ポリオールに含まれる水酸基1当量に対してジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が1~3当量、水酸基含有(メタ)アクリレートの水酸基が0.2~1.5当量となるようにするが、ポリオール及びアクリレート中の水酸基の当量とジイソシアネート中のイソシアネート基の当量はほぼ等しくするのが好ましい。
これらの化合物の反応においては、通常ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、ラウリル酸ジn-ブチルスズ、チタンテトラアルコキシド、ジルコニウムテトラアルコキシド、ジルコニウムアセチルアセトナート等のウレタン化触媒を、反応物の総量100質量部に対して0.01~1質量部用いるのが好ましい。また、反応温度は、通常10~90℃、特に30~80℃で行うのが好ましい。
<ポリエーテル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体>
ポリエーテル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するポリエーテル化合物であれば特に限定されない。ここで、ポリエーテル化合物とは、複数個のエーテル結合を有する化合物である。但し、含フッ素ポリエーテルポリオールを原料に用いて合成されたポリウレタン構造及びポリエーテル構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体は、ポリウレタン構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体に分類するものとする。
ポリエーテル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体は、例えば、含フッ素ポリオールと、エチレン性不飽和基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物とを反応させることで得られる。水酸基とエーテル結合を形成する基としては、例えば、ハロゲン元素、ハロゲン化アルキル基、エポキシ基、ハロゲン化カルボニル基等が挙げられる。すなわち、含フッ素ポリエーテルポリオール中の水酸基と、エチレン性不飽和基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基とを反応させることにより、エチレン性不飽和基含有含フッ素ポリエーテルを形成することができる。
ここで用いるフッ素含有ポリオールとしては、ポリウレタン構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体の製造に用いられる含フッ素ポリオールと同一である。
ポリエーテル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体としては、エチレン性不飽和基とフッ素原子を有するポリエーテル化合物であれば特に限定されない。ここで、ポリエーテル化合物とは、複数個のエーテル結合を有する化合物である。但し、含フッ素ポリエーテルポリオールを原料に用いて合成されたポリウレタン構造及びポリエーテル構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体は、ポリウレタン構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体に分類するものとする。
ポリエーテル構造を有する(A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体は、例えば、含フッ素ポリオールと、エチレン性不飽和基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物とを反応させることで得られる。水酸基とエーテル結合を形成する基としては、例えば、ハロゲン元素、ハロゲン化アルキル基、エポキシ基、ハロゲン化カルボニル基等が挙げられる。すなわち、含フッ素ポリエーテルポリオール中の水酸基と、エチレン性不飽和基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基とを反応させることにより、エチレン性不飽和基含有含フッ素ポリエーテルを形成することができる。
ここで用いるフッ素含有ポリオールとしては、ポリウレタン構造を有するエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体の製造に用いられる含フッ素ポリオールと同一である。
エチレン性不飽和基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物としては、少なくとも1個のエチレン性不飽和基と、少なくとも1個の水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物であれば特に限定されないが、アクリル酸クロライド、アクリル酸ブロマイド、メタクリル酸クロライド、メタクリル酸ブロマイド等が好ましい。
含フッ素ポリオールと、水酸基とエーテル結合を形成する基とエチレン性不飽和基とを有する化合物の使用割合は、含フッ素ポリエーテルポリオール中の水酸基1当量に対して、エチレン性不飽和基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基が0.5~1.0当量となるようにする。
含フッ素ポリオールと、水酸基とエーテル結合を形成する基とエチレン性不飽和基とを有する化合物の使用割合は、含フッ素ポリエーテルポリオール中の水酸基1当量に対して、エチレン性不飽和基および水酸基とエーテル結合を形成する基とを有する化合物中の水酸基とエーテル結合を形成する基が0.5~1.0当量となるようにする。
これら(A)成分であるエチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体は、組成物全量に対して、通常10~80質量%配合されるが、好ましくは20~60質量%配合され、特に好ましくは30~60質量%配合される。
<成分(B)>
本発明の組成物に用いられる成分(B)は、エチレン性不飽和基を有する成分(A)以外の化合物である。また、エチレン性不飽和基としては、嫌気性条件下において直接または開始剤を介して重合反応を行う官能基であれば特に制限されないが、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、プロペニル基(アリル基ともいう。)等があげられる。
成分(B)は、フッ素原子を有することが好ましい。成分(B)がフッ素原子を有することによって、本発明の組成物の屈折率をより低減することができ、光透過性に優れるマイクロ流路を形成することができる。
本発明の組成物に用いられる成分(B)は、エチレン性不飽和基を有する成分(A)以外の化合物である。また、エチレン性不飽和基としては、嫌気性条件下において直接または開始剤を介して重合反応を行う官能基であれば特に制限されないが、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、プロペニル基(アリル基ともいう。)等があげられる。
成分(B)は、フッ素原子を有することが好ましい。成分(B)がフッ素原子を有することによって、本発明の組成物の屈折率をより低減することができ、光透過性に優れるマイクロ流路を形成することができる。
フッ素原子を有する成分(B)(以下、「成分(B1)」ともいう。)の具体例としては、例えば、下記式(41)~(45)で表される化合物を挙げることができる。
CH2=CR1-COO(CH2)m(CF2)nR2 (41)
[式(41)において、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2は水素原子またはフッ素原子を示し、mは1~2を示し、nは2~8を示す。]
CR3 2=CR3-(CF2)pF (42)
[式(42)において、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、pは2~8を示す。]
CR4 2=CR4-O-(CF2)qF (43)
[式(43)において、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、qは2~8を示す。]
[式(41)において、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2は水素原子またはフッ素原子を示し、mは1~2を示し、nは2~8を示す。]
CR3 2=CR3-(CF2)pF (42)
[式(42)において、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、pは2~8を示す。]
CR4 2=CR4-O-(CF2)qF (43)
[式(43)において、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、qは2~8を示す。]
[式(44)において、R5は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、R6は酸素原子または硫黄原子を示し、rは2~8を示す。]
[式(45)において、R7は酸素原子または硫黄原子を示し、sは2~8を示す。]
これらの中で、反応性が高い点で、上記式(41)に記載の(メタ)アクリロイル基を有する化合物が特に好ましい。2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、2-パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート等をあげることができる。これらの市販品としては、ビスコート13F、17F,4F,8F等(大阪有機化学工業社製)等を挙げることができる。これらの中でも、2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレートが、成分(A)を溶解するために好適であり、また入手も容易である点で好ましい。
成分(B1)は、組成物全量に対して、通常10~70質量%配合されるが、好ましくは25~65質量%であり、特に好ましくは30~65質量%である。
フッ素原子を有しない成分(B)としては、(B2)芳香族構造および極性基を有さず、エチレン性不飽和基を2以上有する化合物、(B3)芳香族構造及び極性基を有さず、エチレン性不飽和基を1個有する化合物、(B4)(B2)成分および(B3)成分以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物を挙げることができる。
(B2)芳香族構造および極性基を有さず、エチレン性不飽和基を2以上有する化合物:
成分(B2)は、極性基を有しないため、成分(B1)と併用することにより、成分(A)の溶解性を高めて均一な組成物を与える。また、成分(B2)が芳香族構造を有さないことにより、低い屈折率を有する硬化物を与える。
ここで、極性基とは、カルボキシル基やアミノ基等の解離性基のほか、カルボニル基や炭素数3以下のアルキレンオキシド基等の分極性基が含まれるが、水酸基は除かれる。成分(B2)は、前記要件を満たす構造であれば特に限定されない。
成分(B2)は、極性基を有しないため、成分(B1)と併用することにより、成分(A)の溶解性を高めて均一な組成物を与える。また、成分(B2)が芳香族構造を有さないことにより、低い屈折率を有する硬化物を与える。
ここで、極性基とは、カルボキシル基やアミノ基等の解離性基のほか、カルボニル基や炭素数3以下のアルキレンオキシド基等の分極性基が含まれるが、水酸基は除かれる。成分(B2)は、前記要件を満たす構造であれば特に限定されない。
成分(B2)の具体例としては、例えば、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等の脂肪族構造含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
以上に挙げた成分(B2)の中では、単官能又は多官能の脂肪族構造含有(メタ)アクリレートが好ましく、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート又はネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレートが特に好ましい。成分(B2)は、1種類単独で用いてもよく、また、2種類以上を併用してもよい。
成分(B2)は、組成物全量に対して、通常0~40質量%配合されるが、好ましくは0~35質量%であり、特に好ましくは0~20質量%である。
(B3)芳香族構造及び極性基を有さず、エチレン性不飽和基を1個有する化合物:
成分(B3)の具体例としては、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のビニル基含有ラクタム;ヒドロキシブチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアセトン(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドt-オクチル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類;イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、4-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式構造含有(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等の脂肪族構造含有(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
成分(B3)の具体例としては、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のビニル基含有ラクタム;ヒドロキシブチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ジアセトン(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドt-オクチル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類;イソボルニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、4-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式構造含有(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等の脂肪族構造含有(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
成分(B3)は、組成物全量に対して、通常0~30質量%配合されるが、好ましくは0~25質量%であり、特に好ましくは0~20質量%である。
(B4)(B2)成分および(B3)成分以外の、エチレン性不飽和基を有する化合物:
成分(B4)の具体例としては、芳香族構造含有(メタ)アクリレート、カルボキシル基やアルキレンオキシド構造等の極性基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。成分(B4)は、芳香族構造含有(メタ)アクリレートのように硬化物の屈折率を増大させる傾向がある他、極性基含有(メタ)アクリレートのように、成分(A)の溶解性を減少させる傾向があるため、成分(B4)の配合量は、組成物全量を100質量%として、5質量%以下とすることが好ましい。
成分(B4)の具体例としては、芳香族構造含有(メタ)アクリレート、カルボキシル基やアルキレンオキシド構造等の極性基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。成分(B4)は、芳香族構造含有(メタ)アクリレートのように硬化物の屈折率を増大させる傾向がある他、極性基含有(メタ)アクリレートのように、成分(A)の溶解性を減少させる傾向があるため、成分(B4)の配合量は、組成物全量を100質量%として、5質量%以下とすることが好ましい。
これら成分(B4)の市販品として、例えば、ユピマーUV、SA1002(以上、三菱化学社製)、アロニックスM-215、M-315、M-325(以上、東亞合成社製)、サートマーCN4000(サートマー・カンパニー・インク製)、アローニックスTO-1210(東亞合成社製)等を挙げることができる。
これら成分(B)は、組成物全量に対して、通常10~70質量%配合されるのが好ましく、より好ましくは25~65質量%であり、特に好ましくは30~65質量%である。フッ素原子を有する成分(B1)の配合量は、成分(B)の全量に対して30~100質量%であることが好ましく、50~100質量%であることがさらに好ましい。
<成分(C)>
本発明の組成物に用いられる(C)有機過酸化物は、嫌気硬化反応の重合開始剤である。成分(C)の具体例としては、クメンハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類、ジクミルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド等のジアリルパーオキサイド類、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサンパーオキサイド、メチルシクロヘキサンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、アセチルパーオキシド等のジアシルパーオキシド、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシベンゾエート等のパーオキシエステル類等の有機過酸化物等が挙げられる。これらの有機過酸化物は単独で或いは二種以上の混合物として用いることができる。
本発明の組成物に用いられる(C)有機過酸化物は、嫌気硬化反応の重合開始剤である。成分(C)の具体例としては、クメンハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、p-メンタンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類、ジクミルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド等のジアリルパーオキサイド類、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサンパーオキサイド、メチルシクロヘキサンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、アセチルパーオキシド等のジアシルパーオキシド、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシベンゾエート等のパーオキシエステル類等の有機過酸化物等が挙げられる。これらの有機過酸化物は単独で或いは二種以上の混合物として用いることができる。
(C)有機過酸化物は、組成物全量に対して、0.1~10質量%配合するのが好ましく、特に0.3~7質量%配合するのが好ましい。0.1質量%よりも少ないと重合反応を生じさせるのに不十分である場合があり、10質量%よりも多いと、嫌気硬化性組成物の安定性が低下する場合がある。
本発明の組成物に用いられる成分(D)重合促進剤は、嫌気硬化反応の促進剤である。(D)重合促進剤としては、アミン類、有機酸類、無機酸類、アミド類、イミド類等が挙げられる。
成分(D)であるアミン類としては、例えば、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン等の脂肪族アミン類;アニリン、N-エチル-p-トルイジン、N,N-ジメチル-p-トルイジン、N,N-ジメチル-O-トルイジン、N,N-ジメチル-m-トルイジン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン等の芳香族アミン類;1,2,3,4-テトラヒドロキノリン、ピペリジン、ピリジン、N-メチルピロリドン、ピペラジン、ピリミジン、ピロリン、ピロール、ピロリジン等の複素環式アミン類等が挙げられる。
成分(D)であるアミン類としては、例えば、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン等の脂肪族アミン類;アニリン、N-エチル-p-トルイジン、N,N-ジメチル-p-トルイジン、N,N-ジメチル-O-トルイジン、N,N-ジメチル-m-トルイジン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン等の芳香族アミン類;1,2,3,4-テトラヒドロキノリン、ピペリジン、ピリジン、N-メチルピロリドン、ピペラジン、ピリミジン、ピロリン、ピロール、ピロリジン等の複素環式アミン類等が挙げられる。
成分(D)である有機酸類としては、酢酸、モノクロル酢酸、ジクロル酢酸、トリクロル酢酸、安息香酸、サリチル酸、オルトニトロ安息香酸、フエノール、p-ニトロフエノール、ピクリン酸、マロン酸、p-トルエンスルホン酸、酒石酸、シユウ酸、スルホサリチル酸、2-メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、アスコルピン酸、スルフアミン酸、クエン酸、没食子酸等の成分(E)以外の有機酸が挙げられる。
成分(D)である無機酸類としては、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸等が挙げられる。
成分(D)であるアミド類としては、ベンズアミド、ホルムアミド等が挙げられる。
成分(D)であるイミド類としては、フタルイミド、サクシンイミド、o-ベンゾイックスルフイミド(又は、3-オキソ-2,3-ジヒドロ-1,2-ベンゾイソチアゾール1,1-ジオキシド、又はサッカリンとも言い、下記式で表される化合物である。)等が挙げられる。
成分(D)である無機酸類としては、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸等が挙げられる。
成分(D)であるアミド類としては、ベンズアミド、ホルムアミド等が挙げられる。
成分(D)であるイミド類としては、フタルイミド、サクシンイミド、o-ベンゾイックスルフイミド(又は、3-オキソ-2,3-ジヒドロ-1,2-ベンゾイソチアゾール1,1-ジオキシド、又はサッカリンとも言い、下記式で表される化合物である。)等が挙げられる。
これらの成分(D)は一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中では、イミド類が好ましく、o-ベンゾイックスルフイミドが特に好ましい。
これらの中では、イミド類が好ましく、o-ベンゾイックスルフイミドが特に好ましい。
(D)重合促進剤は、組成物全量に対して、0.01~10質量%、さらに0.1~5質量%、特に0.2~3質量%配合するのが好ましい。0.1質量%よりも少ないと重合反応を生じさせるのに不十分である場合があり、10質量%よりも多いと、嫌気硬化性組成物の安定性が低下する場合がある。
本発明の組成物には、更に、(E)(メタ)アクリル酸又はその2量体を配合することができる。成分(E)を配合することにより、ガラス、石英、シロキサン系材料との密着性を改善することができる。
成分(E)は、組成物全量に対して、通常0~10質量%配合されるが、好ましくは1~7質量%である。10質量%を越えると組成物の保存安定性を損なう場合がある。
本発明の組成物を、嫌気硬化反応に加えて、紫外線等の放射線の照射により硬化する場合には、(F)放射線重合開始剤を配合することが望ましい。放射線とは、赤外線、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、γ線等をいう。
成分(F)である放射線ラジカル重合開始剤の具体例としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3-メチルアセトフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルホリノ-プロパン-1-オン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルフォフフィンオキシド;IRGACURE184、369、651、500、907、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24-61;Darocure1116、1173(以上、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製);LucirinTPO(BASF社製);ユベクリルP36(UCB社製)等が挙げられる。
成分(F)である放射線ラジカル重合開始剤の具体例としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3-メチルアセトフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルホリノ-プロパン-1-オン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルフォフフィンオキシド;IRGACURE184、369、651、500、907、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24-61;Darocure1116、1173(以上、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製);LucirinTPO(BASF社製);ユベクリルP36(UCB社製)等が挙げられる。
(F)放射線ラジカル重合開始剤は、組成物全量に対して、0.1~10質量%、特に0.3~7質量%配合するのが好ましい。
本発明の組成物には、必要に応じて、本発明の特性を損なわない範囲で各種添加剤、例えば、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤、塗面改良剤等を配合することができる。
本発明の組成物に含まれるフッ素原子の含有量は、組成物全量に対して、20~50質量%が好ましく、25~40質量%がさらに好ましい。
本発明の組成物の粘度は、25℃において、0.5~10Pa・sであることが好ましく、1~6Pa・sであることが特に好ましい。
本発明の組成物の粘度は、25℃において、0.5~10Pa・sであることが好ましく、1~6Pa・sであることが特に好ましい。
なお、本発明の組成物は、嫌気性条件下において硬化される。ここで嫌気性条件とは、組成物中の酸素濃度が1容積%以下のガス雰囲気が好ましく、0.1容積%以下がさらに好ましく、0.01容積%以下が特に好ましい。本発明の組成物を嫌気硬化させる場合には、例えば、窒素ガス雰囲気下で0~50℃で1分~24時間反応させることが好ましい。反応時間としては、5分~6時間がさらに好ましく、10分~60分が特に好ましい。
マイクロ流路は、本発明の組成物を用いて、例えば、以下のような方法により形成することができる。
<第1の実施態様>
図1に示す第1の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、紫外線を透過しない一組の基板に挟持されたマイクロ流路を形成することができる。
紫外線を透過しない例えばシリコン基板などからなる第1の基板[10]の上に、必要に応じて、例えばCMOSセンサー及びバイオセンサー等を形成しておくことができる(工程1)。
基板[10]の上に、例えば塗布法により感光性樹脂材料、例えば、アクリル樹脂系の感光性樹脂材料(例えば、JSR製)、エポキシ系厚膜レジスト(SU-8;日本化薬製)、又は、本出願人による特許出願(特願2013-88241)に係るマイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物(以下、「特定マイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物」という。)等を厚さ30μmから100μm程度塗布してレジスト層[20]を形成する(工程2)。基板[10]の端部及び裏面に回り込んだレジスト層[20]は次の露光工程で露光ステージの汚染、汚染粒子等の原因となるのでシンナーなどの有機溶剤で除去しておくことが好ましい。
所望のパターンを有するマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を、例えば1,000mJ/cm2程度の露光量になるようレジスト層[20]側から所望の領域に照射することによりレジスト層[20]を所望のパターンに硬化させる(工程3)。
感光性樹脂材料がアクリル樹脂系のフォトレジストである場合には、PEB(Post Exposure Bake)を100℃、10分間行った後、所望の現像液、例えば、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)液により現像を行う。次に純水でリンスを行う。その後、最終のキュア処理として、例えば200℃で窒素雰囲気のオーブン中で60分から120分程度熱処理して熱硬化させることにより流路パターンを形成して、流路パターン付基板[11]を得る。感光性樹脂材料が特定マイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物である場合には、所望の有機溶剤に60秒浸漬することにより現像を行い、次に純水でリンスを行い、その後リンス工程を行うことで流路パターンを形成して、流路パターン付基板[11]を得る(工程4)。
必要に応じて、流路パターン付基板[11]の所望の領域に抗体等のタンパク質等[6]を固定化することもできる(工程5)。
次に、紫外線を透過しない例えばシリコン基板などからなる第2の基板[20]の所望の表面に本発明の組成物を塗布し、接着剤層[30]を形成する(工程6)。
工程4で得られた流路パターン付基板[11]の流路パターン面側と工程6で基板[20]上に形成した接着剤層[30]を密着させてマイクロ流路積層体[40]を得る(工程7)。
その後、酸素濃度を1容積%以下に保った雰囲気中に工程7で得られたマイクロ流路積層体[40]を設置し、常温で10分~60分程度静置することにより接着剤層[30]を硬化させてマイクロ流路[100]が得られる。
工程2において、感光性樹脂材料に替えてポリジメチルシロキサン(PDMS)等を用いて成型法により流路パターンを得ることもできる。その場合には、工程3及び工程4を省略することができる。
なお、特定マイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物は、本発明の(A)成分、(B)成分及び公知の放射線重合開始剤を必須成分として含む樹脂組成物である。
図1に示す第1の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、紫外線を透過しない一組の基板に挟持されたマイクロ流路を形成することができる。
紫外線を透過しない例えばシリコン基板などからなる第1の基板[10]の上に、必要に応じて、例えばCMOSセンサー及びバイオセンサー等を形成しておくことができる(工程1)。
基板[10]の上に、例えば塗布法により感光性樹脂材料、例えば、アクリル樹脂系の感光性樹脂材料(例えば、JSR製)、エポキシ系厚膜レジスト(SU-8;日本化薬製)、又は、本出願人による特許出願(特願2013-88241)に係るマイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物(以下、「特定マイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物」という。)等を厚さ30μmから100μm程度塗布してレジスト層[20]を形成する(工程2)。基板[10]の端部及び裏面に回り込んだレジスト層[20]は次の露光工程で露光ステージの汚染、汚染粒子等の原因となるのでシンナーなどの有機溶剤で除去しておくことが好ましい。
所望のパターンを有するマスク[5]を介して例えば波長365nmのi線等の紫外線を、例えば1,000mJ/cm2程度の露光量になるようレジスト層[20]側から所望の領域に照射することによりレジスト層[20]を所望のパターンに硬化させる(工程3)。
感光性樹脂材料がアクリル樹脂系のフォトレジストである場合には、PEB(Post Exposure Bake)を100℃、10分間行った後、所望の現像液、例えば、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)液により現像を行う。次に純水でリンスを行う。その後、最終のキュア処理として、例えば200℃で窒素雰囲気のオーブン中で60分から120分程度熱処理して熱硬化させることにより流路パターンを形成して、流路パターン付基板[11]を得る。感光性樹脂材料が特定マイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物である場合には、所望の有機溶剤に60秒浸漬することにより現像を行い、次に純水でリンスを行い、その後リンス工程を行うことで流路パターンを形成して、流路パターン付基板[11]を得る(工程4)。
必要に応じて、流路パターン付基板[11]の所望の領域に抗体等のタンパク質等[6]を固定化することもできる(工程5)。
次に、紫外線を透過しない例えばシリコン基板などからなる第2の基板[20]の所望の表面に本発明の組成物を塗布し、接着剤層[30]を形成する(工程6)。
工程4で得られた流路パターン付基板[11]の流路パターン面側と工程6で基板[20]上に形成した接着剤層[30]を密着させてマイクロ流路積層体[40]を得る(工程7)。
その後、酸素濃度を1容積%以下に保った雰囲気中に工程7で得られたマイクロ流路積層体[40]を設置し、常温で10分~60分程度静置することにより接着剤層[30]を硬化させてマイクロ流路[100]が得られる。
工程2において、感光性樹脂材料に替えてポリジメチルシロキサン(PDMS)等を用いて成型法により流路パターンを得ることもできる。その場合には、工程3及び工程4を省略することができる。
なお、特定マイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物は、本発明の(A)成分、(B)成分及び公知の放射線重合開始剤を必須成分として含む樹脂組成物である。
<第2の実施態様>
図2に示す第2の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、紫外線を透過しない一組の基板に挟持されたマイクロ流路を形成することができる。
工程1から工程6は、第1の実施態様と同様であるので、図2中には図示しない。
工程4で得られた流路パターン付基板[11]の流路パターン面側と工程6で基板[20]上に形成した接着剤層[30]を密着させ(工程7)、再び流路パターン付基板[11]と基板[20]を剥離させることにより、前記流路パターンの上部に、選択的に接着剤層[30]の一部を転写する(工程8)。転写された接着剤層[31]の膜厚は1μmから5μmが好ましい。
前記転写された接着剤層[31]と紫外線を透過しない例えばシリコン基板などからなる第3の基板[50]とを密着させてマイクロ流路積層体[40]を得る。(工程9)。
その後、酸素濃度を1容積%以下に保った雰囲気中に工程9で得られたマイクロ流路積層体[40]を設置し、常温で10分~60分程度静置することにより転写された接着剤層[31]を硬化させてマイクロ流路[100]が得られる。
なお、工程5において、抗体等のタンパク質等[6]を流路パターン付き基板[11]側に替えて第3の基板[50]側に固定化しても良い。第3の基板[50]側に固定化した場合は、流路パターン付き基板[11]と第3の基板[50]のアライメントを行って工程7を行うことが好ましい。
図2に示す第2の実施態様の製造方法を用いることにより、本発明の組成物を接着剤として用いて、紫外線を透過しない一組の基板に挟持されたマイクロ流路を形成することができる。
工程1から工程6は、第1の実施態様と同様であるので、図2中には図示しない。
工程4で得られた流路パターン付基板[11]の流路パターン面側と工程6で基板[20]上に形成した接着剤層[30]を密着させ(工程7)、再び流路パターン付基板[11]と基板[20]を剥離させることにより、前記流路パターンの上部に、選択的に接着剤層[30]の一部を転写する(工程8)。転写された接着剤層[31]の膜厚は1μmから5μmが好ましい。
前記転写された接着剤層[31]と紫外線を透過しない例えばシリコン基板などからなる第3の基板[50]とを密着させてマイクロ流路積層体[40]を得る。(工程9)。
その後、酸素濃度を1容積%以下に保った雰囲気中に工程9で得られたマイクロ流路積層体[40]を設置し、常温で10分~60分程度静置することにより転写された接着剤層[31]を硬化させてマイクロ流路[100]が得られる。
なお、工程5において、抗体等のタンパク質等[6]を流路パターン付き基板[11]側に替えて第3の基板[50]側に固定化しても良い。第3の基板[50]側に固定化した場合は、流路パターン付き基板[11]と第3の基板[50]のアライメントを行って工程7を行うことが好ましい。
<第3の実施態様>
第1の実施態様又は第2の実施態様において、各基板(第1の基板、第2の基板、第3の基板)としてシリコン基板を用い、第1又は第2の実施態様に示した工程を用いて、一枚のシリコン基板の上に2個以上のマイクロ流路を形成した後に、シリコン基板を切断して各マイクロ流路をチップ状に切り出すことにより、複数個のマイクロ流路を効率的に製造することもできる。
第1の実施態様又は第2の実施態様において、各基板(第1の基板、第2の基板、第3の基板)としてシリコン基板を用い、第1又は第2の実施態様に示した工程を用いて、一枚のシリコン基板の上に2個以上のマイクロ流路を形成した後に、シリコン基板を切断して各マイクロ流路をチップ状に切り出すことにより、複数個のマイクロ流路を効率的に製造することもできる。
次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は何らこれら実施例に限定されるものではない。
[組成物の調製および物性評価]
製造例1(水酸基含有含フッ素共重合体の合成):
内容積2.0Lの電磁攪拌機付きステンレス製オートクレーブを窒素ガスで十分置換した後、酢酸エチル400g、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(FPVE)53.2g、エチルビニルエーテル(EVE)36.1g、ヒドロキシエチルビニルエーテル(HEVE)44.0g、過酸化ラウロイル1.00g、上記式(10)で表されるアゾ基含有ポリジメチルシロキサン(VPS1001、和光純薬工業社製)6.0g及びノニオン性反応性乳化剤(NE-30、旭電化工業社製)20.0gを仕込み、ドライアイス-メタノールで-50℃まで冷却した後、再度窒素ガスで系内の酸素を除去した。
次いで、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)120.0gを仕込み、昇温を開始した。オートクレーブ内の温度が60℃に達した時点での圧力は5.3×105Paを示した。その後、70℃で20時間攪拌下に反応を継続し、圧力が1.7×105Paに低下した時点でオートクレーブを水冷し、反応を停止させた。室温に達した後、未反応モノマーを放出してオートクレーブを開放し、固形分濃度26.4%のポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液をメタノールに投入しポリマーを析出させた後、メタノールにて洗浄し、50℃にて真空乾燥を行い220gの水酸基含有含フッ素重合体を得た。これを「水酸基含有含フッ素重合体1」とする。
得られた水酸基含有含フッ素重合体1について、GPCによるポリスチレン換算数平均分子量を測定したところ、約70000であった。また、アリザリンコンプレクソン法によるフッ素含量の測定結果、1H-NMR、13C-NMRの両NMR分析結果および元素分析結果から、水酸基含有含フッ素重合体1を構成する各単量体成分の割合を決定したところ、ヘキサフルオロプロピレン由来の構造単位、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)由来の構造単位、エチルビニルエーテル由来の構造単位、ヒドロキシエチルビニルエーテル由来の構造単位が、これら4種類の構造単位の合計量を100モル%として、それぞれ、25:25:25:25モル%であった。
製造例1(水酸基含有含フッ素共重合体の合成):
内容積2.0Lの電磁攪拌機付きステンレス製オートクレーブを窒素ガスで十分置換した後、酢酸エチル400g、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(FPVE)53.2g、エチルビニルエーテル(EVE)36.1g、ヒドロキシエチルビニルエーテル(HEVE)44.0g、過酸化ラウロイル1.00g、上記式(10)で表されるアゾ基含有ポリジメチルシロキサン(VPS1001、和光純薬工業社製)6.0g及びノニオン性反応性乳化剤(NE-30、旭電化工業社製)20.0gを仕込み、ドライアイス-メタノールで-50℃まで冷却した後、再度窒素ガスで系内の酸素を除去した。
次いで、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)120.0gを仕込み、昇温を開始した。オートクレーブ内の温度が60℃に達した時点での圧力は5.3×105Paを示した。その後、70℃で20時間攪拌下に反応を継続し、圧力が1.7×105Paに低下した時点でオートクレーブを水冷し、反応を停止させた。室温に達した後、未反応モノマーを放出してオートクレーブを開放し、固形分濃度26.4%のポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液をメタノールに投入しポリマーを析出させた後、メタノールにて洗浄し、50℃にて真空乾燥を行い220gの水酸基含有含フッ素重合体を得た。これを「水酸基含有含フッ素重合体1」とする。
得られた水酸基含有含フッ素重合体1について、GPCによるポリスチレン換算数平均分子量を測定したところ、約70000であった。また、アリザリンコンプレクソン法によるフッ素含量の測定結果、1H-NMR、13C-NMRの両NMR分析結果および元素分析結果から、水酸基含有含フッ素重合体1を構成する各単量体成分の割合を決定したところ、ヘキサフルオロプロピレン由来の構造単位、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)由来の構造単位、エチルビニルエーテル由来の構造単位、ヒドロキシエチルビニルエーテル由来の構造単位が、これら4種類の構造単位の合計量を100モル%として、それぞれ、25:25:25:25モル%であった。
製造例2((A)放射線反応性基含有含フッ素共重合体1の合成):
電磁攪拌機、ガラス製冷却管及び温度計を備えた容量1リットルのセパラブルフラスコに、製造例1で得られた水酸基含有含フッ素重合体1を41.0g、重合禁止剤として2,6-ジ-t-ブチルメチルフェノール0.01g、希釈溶剤として2-パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート41.0g、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート17.0gを仕込み、50℃で水酸基含有含フッ素重合体1が溶解して、溶液が透明、均一になるまで攪拌を行った。
次いで、この系に、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート0.90gを添加し、溶液が均一になるまで攪拌した後、ジブチルチンジラウレート0.015gを添加して反応を開始し、系の温度を55~65℃に保持し5時間攪拌を継続することにより、放射線反応性基含有含フッ素重合体を得た。得られた放射線反応性基含有含フッ素重合体を「放射線反応性基含有含フッ素重合体1」とする。
電磁攪拌機、ガラス製冷却管及び温度計を備えた容量1リットルのセパラブルフラスコに、製造例1で得られた水酸基含有含フッ素重合体1を41.0g、重合禁止剤として2,6-ジ-t-ブチルメチルフェノール0.01g、希釈溶剤として2-パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート41.0g、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート17.0gを仕込み、50℃で水酸基含有含フッ素重合体1が溶解して、溶液が透明、均一になるまで攪拌を行った。
次いで、この系に、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート0.90gを添加し、溶液が均一になるまで攪拌した後、ジブチルチンジラウレート0.015gを添加して反応を開始し、系の温度を55~65℃に保持し5時間攪拌を継続することにより、放射線反応性基含有含フッ素重合体を得た。得られた放射線反応性基含有含フッ素重合体を「放射線反応性基含有含フッ素重合体1」とする。
[組成物および硬化物の評価]
実施例1~9、比較例1~4
表1に示す組成の各成分を、攪拌機を備えた反応容器に仕込み、液温度を50℃に制御しながら1時間攪拌し、液状硬化性樹脂組成物を得た。
実施例1~9、比較例1~4
表1に示す組成の各成分を、攪拌機を備えた反応容器に仕込み、液温度を50℃に制御しながら1時間攪拌し、液状硬化性樹脂組成物を得た。
表1において、
ビスコート13F;2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート(大阪有機化学工業社製)。
Irgacure184;1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)。
Lucirin TPO;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(BASFジャパン社製)。
カイナーADS;VDF/TFE/HFPフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社製)。
ビスコート13F;2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート(大阪有機化学工業社製)。
Irgacure184;1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)。
Lucirin TPO;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(BASFジャパン社製)。
カイナーADS;VDF/TFE/HFPフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社製)。
試験例1
前記実施例及び比較例で得た液状硬化性樹脂組成物を、以下のような方法で硬化させて試験片を作製し、下記の各評価を行った。結果を表1に併せて示す。
前記実施例及び比較例で得た液状硬化性樹脂組成物を、以下のような方法で硬化させて試験片を作製し、下記の各評価を行った。結果を表1に併せて示す。
1.粘度:
実施例および比較例で得られた組成物の25℃における粘度を、B型粘度計を用いて測定した。
実施例および比較例で得られた組成物の25℃における粘度を、B型粘度計を用いて測定した。
2.ヤング率:
250μm厚のアプリケーターバーを用いてガラス板上に液状硬化性樹脂組成物を塗布し、これを窒素下で1J/cm2のエネルギーの紫外線で照射して硬化させ、ヤング率測定用フィルムを得た。このフィルムから、延伸部が幅6mm、長さ25mmとなるよう短冊状サンプルを作成し、温度23℃、湿度50%で引っ張り試験を行った。引っ張り速度は1mm/minで2.5%歪みでの抗張力からヤング率を求めた。
250μm厚のアプリケーターバーを用いてガラス板上に液状硬化性樹脂組成物を塗布し、これを窒素下で1J/cm2のエネルギーの紫外線で照射して硬化させ、ヤング率測定用フィルムを得た。このフィルムから、延伸部が幅6mm、長さ25mmとなるよう短冊状サンプルを作成し、温度23℃、湿度50%で引っ張り試験を行った。引っ張り速度は1mm/minで2.5%歪みでの抗張力からヤング率を求めた。
3.破断強度および破断伸び:
引張試験器(島津製作所社製、AGS-50G)を用い、試験片の破断強度および破断伸びを下記測定条件にて測定した。
引張速度 :50mm/分
標線間距離(測定距離):25mm
測定温度 :23℃
相対湿度 :50%RH
引張試験器(島津製作所社製、AGS-50G)を用い、試験片の破断強度および破断伸びを下記測定条件にて測定した。
引張速度 :50mm/分
標線間距離(測定距離):25mm
測定温度 :23℃
相対湿度 :50%RH
4.屈折率:
ガラス板上に膜厚が200μmとなるようにアプリケーターバーを用いて樹脂組成物を塗布し、1.0J/cm2の紫外線を窒素下で照射し、試験片を作製した。JIS K7105に従い、アタゴ社製アッベ屈折計を用いて、25℃における屈折率を測定した。
ガラス板上に膜厚が200μmとなるようにアプリケーターバーを用いて樹脂組成物を塗布し、1.0J/cm2の紫外線を窒素下で照射し、試験片を作製した。JIS K7105に従い、アタゴ社製アッベ屈折計を用いて、25℃における屈折率を測定した。
5.透明性(ヘイズ):
硬化膜の全光線透過率を、カラーヘイズメーター(スガ試験機社製)を用い、JIS K7105に準拠して測定した。測定は、製造直後の硬化膜および120℃72時間放置後の硬化膜について、それぞれ行った。
硬化膜の全光線透過率を、カラーヘイズメーター(スガ試験機社製)を用い、JIS K7105に準拠して測定した。測定は、製造直後の硬化膜および120℃72時間放置後の硬化膜について、それぞれ行った。
6.密着力:
実施例および比較例で得られた組成物に関し、その硬化物の密着力安定性を測定した。液状組成物を381μm厚のアプリケーターを用いてスライドガラス上に塗布し、窒素雰囲気下で0.1J/cm2の紫外線を照射し、厚さ約200μmの硬化フィルムを得た。このスライドガラス上の硬化フィルムを、温度23℃、湿度50%下に24時間静置した。その後、この硬化フィルムから延伸部が幅10mmとなるように短冊状サンプルを作成した。このサンプルを引っ張り試験器を用いてJIS Z0237に準拠して密着力試験を行った。引張速度は50mm/minでの抗張力から密着力を求めた。
実施例および比較例で得られた組成物に関し、その硬化物の密着力安定性を測定した。液状組成物を381μm厚のアプリケーターを用いてスライドガラス上に塗布し、窒素雰囲気下で0.1J/cm2の紫外線を照射し、厚さ約200μmの硬化フィルムを得た。このスライドガラス上の硬化フィルムを、温度23℃、湿度50%下に24時間静置した。その後、この硬化フィルムから延伸部が幅10mmとなるように短冊状サンプルを作成した。このサンプルを引っ張り試験器を用いてJIS Z0237に準拠して密着力試験を行った。引張速度は50mm/minでの抗張力から密着力を求めた。
[マイクロ流路の製造]
実施例1~9に挙げた各組成物を用いて、前述の第1~第9の実施態様の製造方法によりマイクロ流路を製造した。これらの場合において、塗膜の厚み、紫外線の照射量は、各実施態様の説明に記載した数値または値の範囲の下限値を用いた。いずれも場合も、所望の構造を有するマイクロ流路を良好に形成することができた。
実施例1~9に挙げた各組成物を用いて、前述の第1~第9の実施態様の製造方法によりマイクロ流路を製造した。これらの場合において、塗膜の厚み、紫外線の照射量は、各実施態様の説明に記載した数値または値の範囲の下限値を用いた。いずれも場合も、所望の構造を有するマイクロ流路を良好に形成することができた。
[組成物の調製]
製造例3(水酸基含有含フッ素共重合体の合成):
内容積2.0Lの電磁攪拌機付きステンレス製オートクレーブを窒素ガスで十分置換した後、酢酸エチル400g、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(FPVE)53.2g、エチルビニルエーテル(EVE)36.1g、ヒドロキシエチルビニルエーテル(HEVE)44.0g、過酸化ラウロイル1.00g、上記式(10)で表されるアゾ基含有ポリジメチルシロキサン(VPS1001、和光純薬工業社製)6.0g及びノニオン性反応性乳化剤(NE-30、旭電化工業社製)20.0gを仕込み、ドライアイス-メタノールで-50℃まで冷却した後、再度窒素ガスで系内の酸素を除去した。
次いで、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)120.0gを仕込み、昇温を開始した。オートクレーブ内の温度が60℃に達した時点での圧力は5.3×105Paを示した。その後、70℃で20時間攪拌下に反応を継続し、圧力が1.7×105Paに低下した時点でオートクレーブを水冷し、反応を停止させた。室温に達した後、未反応モノマーを放出してオートクレーブを開放し、固形分濃度26.4%のポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液をメタノールに投入しポリマーを析出させた後、メタノールにて洗浄し、50℃にて真空乾燥を行い220gの水酸基含有含フッ素重合体を得た。これを「水酸基含有含フッ素重合体1」とする。
得られた水酸基含有含フッ素重合体1について、GPCによるポリスチレン換算数平均分子量を測定したところ、約70000であった。数平均分子量は、HPLCシステム(HLC-8220GPC:東ソー製)に以下の順番で連結した複合カラムを用い、テトラヒドロフラン(THF)を展開溶媒として流速1ml/minの条件下で測定した。
TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL。
また、アリザリンコンプレクソン法によるフッ素含量の測定結果、1H-NMR、13C-NMRの両NMR分析結果および元素分析結果から、水酸基含有含フッ素重合体1を構成する各単量体成分の割合を決定したところ、ヘキサフルオロプロピレン由来の構造単位、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)由来の構造単位、エチルビニルエーテル由来の構造単位、ヒドロキシエチルビニルエーテル由来の構造単位が、これら4種類の構造単位の合計量を100モル%として、それぞれ、25:25:25:25モル%であった。
製造例3(水酸基含有含フッ素共重合体の合成):
内容積2.0Lの電磁攪拌機付きステンレス製オートクレーブを窒素ガスで十分置換した後、酢酸エチル400g、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(FPVE)53.2g、エチルビニルエーテル(EVE)36.1g、ヒドロキシエチルビニルエーテル(HEVE)44.0g、過酸化ラウロイル1.00g、上記式(10)で表されるアゾ基含有ポリジメチルシロキサン(VPS1001、和光純薬工業社製)6.0g及びノニオン性反応性乳化剤(NE-30、旭電化工業社製)20.0gを仕込み、ドライアイス-メタノールで-50℃まで冷却した後、再度窒素ガスで系内の酸素を除去した。
次いで、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)120.0gを仕込み、昇温を開始した。オートクレーブ内の温度が60℃に達した時点での圧力は5.3×105Paを示した。その後、70℃で20時間攪拌下に反応を継続し、圧力が1.7×105Paに低下した時点でオートクレーブを水冷し、反応を停止させた。室温に達した後、未反応モノマーを放出してオートクレーブを開放し、固形分濃度26.4%のポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液をメタノールに投入しポリマーを析出させた後、メタノールにて洗浄し、50℃にて真空乾燥を行い220gの水酸基含有含フッ素重合体を得た。これを「水酸基含有含フッ素重合体1」とする。
得られた水酸基含有含フッ素重合体1について、GPCによるポリスチレン換算数平均分子量を測定したところ、約70000であった。数平均分子量は、HPLCシステム(HLC-8220GPC:東ソー製)に以下の順番で連結した複合カラムを用い、テトラヒドロフラン(THF)を展開溶媒として流速1ml/minの条件下で測定した。
TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G2000H XL、TSKgel G4000H XL、TSKgel G3000H XL。
また、アリザリンコンプレクソン法によるフッ素含量の測定結果、1H-NMR、13C-NMRの両NMR分析結果および元素分析結果から、水酸基含有含フッ素重合体1を構成する各単量体成分の割合を決定したところ、ヘキサフルオロプロピレン由来の構造単位、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)由来の構造単位、エチルビニルエーテル由来の構造単位、ヒドロキシエチルビニルエーテル由来の構造単位が、これら4種類の構造単位の合計量を100モル%として、それぞれ、25:25:25:25モル%であった。
製造例4((A)エチレン性不飽和基含有含フッ素共重合体1の合成):
電磁攪拌機、ガラス製冷却管及び温度計を備えた容量1リットルのセパラブルフラスコに、製造例3で得られた水酸基含有含フッ素重合体1を41.0g、重合禁止剤として2,6-ジ-t-ブチルメチルフェノール0.01g、希釈溶剤として2-パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート41.0g、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート17.0gを仕込み、50℃で水酸基含有含フッ素重合体1が溶解して、溶液が透明、均一になるまで攪拌を行った。
次いで、この系に、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート0.90gを添加し、溶液が均一になるまで攪拌した後、ジブチルチンジラウレート0.015gを添加して反応を開始し、系の温度を55~65℃に保持し5時間攪拌を継続することにより、エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体を得た。得られたエチレン性不飽和基含有含フッ素重合体を「エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体1」とする。
電磁攪拌機、ガラス製冷却管及び温度計を備えた容量1リットルのセパラブルフラスコに、製造例3で得られた水酸基含有含フッ素重合体1を41.0g、重合禁止剤として2,6-ジ-t-ブチルメチルフェノール0.01g、希釈溶剤として2-パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート41.0g、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート17.0gを仕込み、50℃で水酸基含有含フッ素重合体1が溶解して、溶液が透明、均一になるまで攪拌を行った。
次いで、この系に、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート0.90gを添加し、溶液が均一になるまで攪拌した後、ジブチルチンジラウレート0.015gを添加して反応を開始し、系の温度を55~65℃に保持し5時間攪拌を継続することにより、エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体を得た。得られたエチレン性不飽和基含有含フッ素重合体を「エチレン性不飽和基含有含フッ素重合体1」とする。
[組成物および硬化物の調製および評価]
実施例10、比較例5
表2に示す組成の各成分を、攪拌機を備えた反応容器に仕込み、液温度を50℃に制御しながら1時間攪拌し、樹脂組成物を得た。
実施例10、比較例5
表2に示す組成の各成分を、攪拌機を備えた反応容器に仕込み、液温度を50℃に制御しながら1時間攪拌し、樹脂組成物を得た。
表2において、
ビスコート13F;2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート;大阪有機化学工業社製。
クメンハイドロパーオキサイド;日油社製。
o-ベンゾイックスルフイミド;東京化成社製。
Lucirin TPO;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド;BASFジャパン社製。
ビスコート13F;2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート;大阪有機化学工業社製。
クメンハイドロパーオキサイド;日油社製。
o-ベンゾイックスルフイミド;東京化成社製。
Lucirin TPO;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド;BASFジャパン社製。
試験例2
前記実施例及び比較例で得た樹脂組成物について、粘度を測定するとともに、以下のような方法で硬化させて試験片を作製し、屈折率、銅サンドウィッチ試験、ガラスサンドウィッチ試験の各評価を行った。結果を表2に併せて示す。
前記実施例及び比較例で得た樹脂組成物について、粘度を測定するとともに、以下のような方法で硬化させて試験片を作製し、屈折率、銅サンドウィッチ試験、ガラスサンドウィッチ試験の各評価を行った。結果を表2に併せて示す。
1.粘度:
実施例および比較例で得られた組成物の25℃における粘度を、B型粘度計を用いて測定した。
実施例および比較例で得られた組成物の25℃における粘度を、B型粘度計を用いて測定した。
[マイクロ流路の製造]
実施例10に挙げた組成物を用いて、前述の第1及び第2の実施態様の製造方法によりマイクロ流路を製造した。これらの場合において、塗膜の厚みは、各実施態様の説明に記載した数値または値の範囲の下限値を用いたほか、硬化条件は、窒素雰囲気下、25℃で60分とした。いずれも場合も、所望の構造を有するマイクロ流路を良好に形成することができた。
実施例10に挙げた組成物を用いて、前述の第1及び第2の実施態様の製造方法によりマイクロ流路を製造した。これらの場合において、塗膜の厚みは、各実施態様の説明に記載した数値または値の範囲の下限値を用いたほか、硬化条件は、窒素雰囲気下、25℃で60分とした。いずれも場合も、所望の構造を有するマイクロ流路を良好に形成することができた。
Claims (27)
- (A)放射線反応性基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、
(B)放射線反応性基を有する(A)以外の化合物、及び
(C)放射線重合開始剤を含有するマイクロ流路形成用放射線硬化性樹脂組成物。 - 組成物中の固形分全量に対するフッ素原子含有量が、25質量%以上である、請求項1に記載の組成物。
- 成分(A)が、ポリビニル構造、ポリ(メタ)アクリル構造、ポリウレタン構造、ポリエーテル構造、ポリエステル構造、ポリエポキシ構造、ポリアミド構造、ポリイミド構造からなる群から選択される一種または二種以上の構造を有する、請求項1に記載の組成物。
- 成分(B)が、下記式(41)~(45)のいずれかで表される化合物から選択される1種または2種以上を含有する、請求項1に記載の組成物。
CH2=CR1-COO(CH2)m(CF2)nR2 (41)
[式(41)において、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2は水素原子またはフッ素原子を示し、mは1~2を示し、nは2~8を示す。]
CR3 2=CR3-(CF2)pF (42)
[式(42)において、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、pは2~8を示す。]
CR4 2=CR4-O-(CF2)qF (43)
[式(43)において、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、qは2~8を示す。]
[式(44)において、R5は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、R6は酸素原子または硫黄原子を示し、rは2~8を示す。]
[式(45)において、R7は酸素原子または硫黄原子を示し、sは2~8を示す。] - 流路の内面の少なくとも一部が、請求項1に記載された組成物を用いて形成されたマイクロ流路。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、請求項1に記載された組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、請求項1に記載された組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路。
- 被接着基板と対向するマイクロ流路の面に請求項1に記載された組成物からなる塗布膜が形成されていることを特徴とするマイクロ流路。
- 流路パターンの蓋となる基板が、請求項1に記載された組成物を用いて形成されたマイクロ流路。
- 請求項1に記載された組成物を用いて形成された多層の流路構造を有するマイクロ流路。
- 流路の内面の少なくとも一部を請求項1に記載された組成物を用いて形成する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に請求項1に記載された組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に請求項1に記載された組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- 請求項1に記載された組成物からなる接着層を被接着基板と対向する流路の表面に選択的に形成する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- ロールを使って前記接着層を形成することを特徴とする、請求項14に記載のマイクロ流路の製造方法。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路の製造方法であって、本願組成物の硬化膜からなる流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に請求項1に記載された組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および本願組成物の硬化膜を導波路に用いて放射線を照射することにより当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するウェーハレベル及びチップレベルのマイクロ流路の製造方法。
- 流路パターンの蓋となる基板を請求項1に記載された組成物を用いて形成する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- 請求項1に記載された組成物を用いて多層の流路構造を形成する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- 少なくとも一方が透明である一対の平坦な基板により挟持された請求項1に記載された組成物からなる塗布層に、一方の透明な基板側から放射線を照射して硬化させる工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- (A)エチレン性不飽和基とフッ素原子を有し、数平均分子量が1000~500000である共重合体、(B)エチレン性不飽和基を有する(A)以外の化合物、(C)有機過酸化物、及び(D)重合促進剤を含有するマイクロ流路形成用嫌気硬化性樹脂組成物。
- 成分(A)が、ポリビニル構造、ポリ(メタ)アクリル構造、ポリウレタン構造、ポリエーテル構造、ポリエステル構造、ポリエポキシ構造、ポリアミド構造、ポリイミド構造からなる群から選択される一種または二種以上の構造を有する、請求項20に記載の組成物。
- 成分(B)が、下記式(41)~(45)のいずれかで表される化合物から選択される1種または2種以上を含有する、請求項20又は21に記載の組成物。
CH2=CR1-COO(CH2)m(CF2)nR2 (41)
[式(41)において、R1は水素原子またはメチル基を示し、R2は水素原子またはフッ素原子を示し、mは1~2を示し、nは2~8を示す。]
CR3 2=CR3-(CF2)pF (42)
[式(42)において、R3は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、pは2~8を示す。]
CR4 2=CR4-O-(CF2)qF (43)
[式(43)において、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、qは2~8を示す。]
[式(44)において、R5は、それぞれ独立に、水素原子またはフッ素原子を示し、R6は酸素原子または硫黄原子を示し、rは2~8を示す。]
[式(45)において、R7は酸素原子または硫黄原子を示し、sは2~8を示す。] - (D)重合促進剤が、アミン類、有機酸類、無機酸類、アミド類及びイミド類から選択される一種又は二種以上である、請求項20~22のいずれか1項に記載の組成物。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、請求項20~23のいずれか1項に記載された組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板が、請求項20~23のいずれか1項に記載された組成物を用いて形成された接着剤層を介して接着されてなるマイクロ流路。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が接着されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に請求項20~23のいずれか1項に記載された組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
- 流路パターンを有する基板に蓋となる基板が一体形成されてなるマイクロ流路の製造方法であって、流路パターンを有する基板と蓋となる基板との間に請求項20~23のいずれか1項に記載された組成物を用いて接着剤層を形成する工程、および当該流路パターンを有する基板と当該蓋となる基板とを接着する工程を有するマイクロ流路の製造方法。
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Ref document number: 14785354 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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