技术领域
本发明涉及透明性、耐热性和机械物性优异的新型含有金刚烷基 的环氧改性(甲基)丙烯酸酯以及含有该化合物的树脂组合物。
背景技术
已知金刚烷具有四个环己烷环稠合成笼形的结构,是对称性高、 稳定的化合物,其衍生物显示特异性功能,因此可用作药物原料或高 功能性工业材料的原料等。金刚烷例如具有光学特性或耐热性等,因 此曾尝试用于光盘基板、光纤维或透镜等中(例如参照专利文献1和 2)。还尝试利用其酸感应性、干法刻蚀耐性、紫外线透过性等,将金 刚烷酯类作为光致抗蚀剂用树脂原料使用(例如参照专利文献3)。
近年来,在电子/光学材料领域,使用液晶或有机电致发光(EL) 元件等的平板显示器的高精度化、大视角化、高画质化,使用发光二 极管(LED)等的光半导体的光源的高亮度、短波长化、白色化,以及 电子电路的高频化,或者使用光的电路/通信等的光学/电子部件的高 性能化或改良的研究得到了进一步深入。
另外,半导体的技术领域的进步显著,电子仪器的小型轻量化、 高性能化、多功能化迅速发展,与此相对应,布线基板也要求高密度 化、高布线化。
另一方面,环氧基丙烯酸酯树脂可用于各种涂层剂、结构材料、 布线基板的阻焊剂、液晶显示器或图像传感器的滤色器用保护膜、彩 色光阻等。阻焊剂已经公开有双酚A型环氧基丙烯酸酯树脂(例如参 照专利文献4)。滤色器用感光性组合物公开有甲酚醛清漆型环氧基丙 烯酸酯树脂(例如参照专利文献5)。但是,这些环氧基丙烯酸酯树脂的 透明性、(长期)耐热性、(长期)耐光性有极限,人们需求可以满足这些 要求特性的材料。在阻焊剂或液晶显示器相关材料中使用环氧基丙烯 酸酯树脂时,大多以含有这些树脂的放射线敏感性树脂组合物的形式 使用。这种情况下,如果树脂组合物的透明性不足,则只有曝光表面 固化,出现无法获得具有良好的机械物性的固化物的问题。
另外,对于将半导体等集成得到的电子电路,随着信息化社会的 发展,信息量或通信速度的增加和装置的小型化也进一步发展,电路 的小型化、集成化、高频化成为必须。并且,对于使用可更高速处理 的光导波路等的光电路也进行了研究。以往在这些用途中,作为密封 树脂、粘合用树脂或者薄膜或者透镜用的树脂是使用双酚A型的环氧 树脂等。但是,使用双酚A型的环氧树脂等,则存在电子电路中的介 电常数高,或者耐热性不足等问题,在光导波路或LED密封中出现透 明性降低或发生树脂劣化导致的黄变等问题。
专利文献1:日本特开平6-305044号公报
专利文献2:日本特开平9-302077号公报
专利文献3:日本特开平4-39665号公报
专利文献4:日本特开平8-286371号公报
专利文献4:日本特开2002-341533号公报
发明内容
发明所要解决的课题
针对上述状况,本发明的目的在于提供适合作为布线基板的阻焊 剂、液晶显示器或图像传感器的滤色器用保护膜、彩色光阻、液晶显 示器用的层间绝缘膜、电子电路用密封剂(光半导体用密封剂和有机 EL元件用密封剂)、光学电子部件(光导波路、光通信用透镜和光学薄 膜等)以及其中所使用的粘合剂等的、具有透明性、(长期)耐光性等光 学特性、耐热性以及良好的机械物性的、含有金刚烷基的环氧改性(甲 基)丙烯酸酯以及含有该化合物的树脂组合物。这里,(甲基)丙烯酸酯 是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
解决课题的方法
本发明人等进行了深入的研究,结果发现:通过特定的含有金刚 烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯,可以获得适合作为光学电子部件等 的、可形成固化物的树脂组合物。本发明是基于上述认识而完成的。
即,本发明提供以下的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯 及其制备方法以及含有该化合物的树脂组合物。
1.含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯,该化合物由通式(I) 表示:
[化学式1]
[式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示卤素原子或者可含有杂原子的脂 族烃基,多个R2可以相同或不同,m为0~4的整数,n为0以上的整数]。
2.含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯,该化合物由通式(II) 表示:
[化学式2]
[式中,R3表示氢原子或甲基,R4表示卤素原子或可含有杂原子的脂族 烃基,多个R4可以相同或不同,p为0~3的整数,q为0以上的整数]。
3.含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯,该化合物由通式(III) 表示:
[化学式3]
[式中,R5表示氢原子或甲基,R6表示卤素原子或可含有杂原子的脂族 烃基,多个R6可以相同或不同,r为0~3的整数]。
4.通式(I)所示的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯的制备 方法,其特征在于:使通式(IV)所示的含有金刚烷基的环氧化合物与 (甲基)丙烯酸反应,
[化学式4]
[式中,R1、R2、m和n与上述相同]。
5.通式(II)所示的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯的制 备方法,其特征在于:使通式(V)所示的含有金刚烷基的环氧化合物与 (甲基)丙烯酸反应,
[化学式5]
[式中,R3、R4、p和q与上述相同]。
6.通式(III)所示的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯的制 备方法,其特征在于:使通式(VI)所示的金刚烷基环氧化合物与(甲基) 丙烯酸反应,
[化学式6]
[式中,R5、R6和r与上述相同]。
7.树脂组合物,其特征在于:包含上述1~3中任一项的含有金 刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯。
发明效果
本发明的含有金刚烷的环氧改性(甲基)丙烯酸酯和含有该化合物 的树脂组合物适合作为布线基板的阻焊剂、液晶显示器或图像传感器 的滤色器用保护膜、彩色光阻、电子电路用密封剂(光半导体用密封剂 和有机EL元件用密封剂)、光学电子部件(光导波路、光通信用透镜和 光学薄膜等)以及其中所使用的粘合剂等、可形成具有透明性、(长期) 耐光性等光学特性、(长期)耐热性以及机械物性优异的固化物。
实施发明的最佳方式
本发明的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯由下述通式 (I)~(III)表示:
[化学式7]
[式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示卤素原子或可含有杂原子的脂族 烃基,多个R2可以相同或不同,m为0~4的整数,n为0以上的整数];
[化学式8]
[式中,R3表示氢原子或甲基,R4表示卤素原子或可含有杂原子的脂族 烃基,多个R4可以相同或不同,p为0~3的整数,q为0以上的整数];
[化学式9]
[式中,R5表示氢原子或甲基,R6表示卤素原子或可含有杂原子的脂 族烃基,多个R6可以相同或不同,r为0~3的整数]。
上述通式(I)~(III)中,R2、R4或R6所示的卤素原子例如有氟、氯、 溴和碘。可含有杂原子的脂族烃基例如有:甲基、乙基、丁基、叔丁 基、环己基、甲氧基、乙氧基、丁氧基、羟基甲基、羟基乙基、甲硫 基、乙硫基、甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基和二乙基氨基等。
上述通式(I)所示的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯可通 过使下述通式(IV)所示的含有金刚烷基的环氧化合物与(甲基)丙烯酸 反应获得。
[化学式10]
上述通式(IV)中,R2、m和n与上述通式(I)相同。通式(IV)所示 的含有金刚烷基的环氧化合物例如有:1,3-双(4-缩水甘油基氧基苯基) 金刚烷、1,3-双(4-缩水甘油基氧基-3-甲基苯基)金刚烷、1,3-双(4-缩水 甘油基氧基-3,5-二甲基苯基)金刚烷、2,2-双(4-缩水甘油基氧基苯基) 金刚烷、2,2-双(4-缩水甘油基氧基-3-甲基苯基)金刚烷和2,2-双(4-缩水 甘油基氧基-3,5-二甲基苯基)金刚烷等。
上述通式(II)所示的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯可 通过使下述通式(V)所示的含有金刚烷基的环氧化合物与(甲基)丙烯 酸反应获得。
[化学式11]
上述通式(V)中,R4、p和q与通式(II)相同。通式(V)所示的含有 金刚烷的环氧化合物例如有:1-(2,3-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷、 1-(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷、1-(2,5-二缩水甘油基氧基苯基) 金刚烷、1-(2,6-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷和1-(3,4-二缩水甘油基 氧基苯基)金刚烷等。
上述通式(III)所示的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯可 通过使下述通式(VI)所示的含有金刚烷基的环氧化合物与(甲基)丙烯 酸反应获得。
[化学式12]
上述通式(VI)中,R6和r与上述通式(III)相同。通式(VI)所示的含 有金刚烷基的环氧化合物例如有:1,3-双(2,3-二缩水甘油基氧基苯基) 金刚烷、1,3-双(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷、1,3-双(2,5-二缩水 甘油基氧基苯基)金刚烷、1,3-双(2,6-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷、 1,3-双(3,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷、2,2-双(2,3-二缩水甘油基氧 基苯基)金刚烷、2,2-双(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷、2,2-双(2,5- 二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷、2,2-双(2,6-二缩水甘油基氧基苯基) 金刚烷和2,2-双(3,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷等。
上述反应通常在50~200℃左右、优选70~150℃的温度下进行。 反应温度为50℃以上,则反应速度不会降低,较为适当,因此反应时 间可以缩短。反应温度为200℃以下,则不发生副反应,且产物的着 色得到抑制。反应时的压力按照绝对压力为0.01~10MPa左右,优选 常压~1MPa。压力为10MPa以下,则可以确保安全性,因此无需特 别的装置,在工业上有用。反应时间通常为1~50小时左右,优选1~ 30小时。
上述反应通常在催化剂的存在下进行。催化剂例如有:三乙胺、 三丁胺、吡啶、二甲基氨基吡啶等有机胺,四甲基氯化铵、四甲基溴 化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵等季铵盐以及三苯膦等。催化剂 的使用量是相对于上述通式(IV)~(VI)分别表示的含有金刚烷基的环 氧化合物和(甲基)丙烯酸的合计量,通常为0.01~20%(质量)左右,优 选0.05~15%(质量)。
反应在无溶剂或溶剂的存在下进行。溶剂使用使上述通式(IV)~ (VI)分别表示的含有金刚烷基的环氧化合物的溶解度为0.5%(质量)以 上、优选5%(质量)以上的溶剂较为有利。溶剂的使用量是使上述含有 金刚烷基的环氧化合物的浓度为0.5%(质量)以上、优选5%(质量)以上 的量。此时,上述含有金刚烷基的环氧化合物可以是悬浮状态,但优 选溶解状态。溶剂具体例子有:环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、 甲苯、二甲苯、MEK(甲基乙基酮)、MIBK(甲基异丁基酮)、DMF(二 甲基甲酰胺)、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、DMAc(N,N-二甲基乙酰胺)、 DMSO(二甲基亚砜)和丙二醇一甲醚乙酸酯等。它们可以单独或将两 种以上组合使用。
反应时,可根据需要添加氢醌、梅托醌(metoquinone)、吩噻嗪和 甲氧基吩噻嗪等阻聚剂。阻聚剂的使用比例相对于(甲基)丙烯酸通常 为10~10000ppm(质量)左右,优选50~5000ppm(质量)。
反应产物可通过蒸馏、晶析、柱分离等纯化,纯化方法可根据反 应产物的性状和杂质的种类选择。
本发明的树脂组合物含有上述通式(I)~(III)所分别表示的含有金 刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯。本发明的树脂组合物中,只要不 对透明性或耐热性等产生不良影响,可以使用上述含有金刚烷基的环 氧改性(甲基)丙烯酸酯与其它聚合性单体的混合树脂。其它聚合性单 体例如有:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、 (甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、 (甲基)丙烯酸1-金刚烷基酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯 酸1,3-丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、三(甲基)丙烯酸季戊 四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、 六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和二 (三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯等。它们可以单独或将两种以上组合 使用。
此外,本发明的树脂组合物中,也可以使用上述含有金刚烷基的 环氧改性(甲基)丙烯酸酯、和以下的环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应得到 的环氧树脂改性(甲基)丙烯酸酯的混合树脂。环氧树脂例如有:双酚 A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚AD型 环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚G型环氧树脂、四甲基双酚 A型环氧树脂、双酚AF型环氧树脂等含氟环氧树脂以及双酚C型环 氧树脂等的缩水甘油基醚型环氧树脂,酚醛清漆型环氧树脂或甲酚醛 清漆型环氧树脂等清漆型环氧树脂,脂环式环氧树脂、三缩水甘油基 异氰脲酸酯、乙内酰脲类环氧树脂等含氮环环氧树脂,脂族系环氧树 脂、以低吸水率固化物型为主流的联苯型环氧树脂以及双环型环氧树 脂、萘型环氧树脂,三羟甲基丙烷多缩水甘油基醚、甘油多缩水甘油 基醚、季戊四醇多缩水甘油基醚等多官能环氧树脂等。它们可以单独 或将两种或以上组合使用。
上述通式(I)~(III)分别表示的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙 烯酸酯与上述其它聚合性单体和/或环氧树脂改性(甲基)丙烯酸酯的混 合树脂中,优选上述含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯的含量 为5%(质量)以上,更优选为10%(质量)以上。该含有金刚烷基的环氧 改性(甲基)丙烯酸酯的含量为5%(质量)以上,则本发明的树脂组合物 的光学特性、长期耐热性和电特性充分。
本发明的树脂组合物可通过使用热聚合引发剂和/或光聚合引发 剂的聚合来固化。热聚合引发剂只要是通过热使具有不饱和键的基 团、丙烯酰基或甲基丙烯酰基反应即可,例如有:过氧化苯甲酰、过 氧化甲基乙基酮、过氧化甲基异丁基酮、氢过氧化枯烯和氢过氧化叔 丁基等有机过氧化物以及偶氮二异丁腈等偶氮系引发剂等。它们可以 单独或将两种以上组合使用。
光聚合引发剂只要是通过光使具有不饱和键的基团、丙烯酰基或 甲基丙烯酰基反应即可,例如有:苯乙酮类、二苯甲酮类、苄基类、 苯偶姻醚类、苄基二缩酮类、噻吨酮类、酰基氧化膦和酰基膦酸酯类 等。它们可以单独或将两种以上混合使用。
聚合引发剂和/或光聚合引发剂的使用量相对于100质量份上述 含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯或上述混合树脂(以下称为 “树脂成分”),优选为0.01~10质量份,更优选0.05~5质量份。聚合 引发剂的含有率在上述范围,可以表达良好的聚合和光学特性等物 性。
本发明的树脂组合物中可以根据需要适当配合以往所使用的例 如防劣化剂、改性剂、硅烷偶联剂、消泡剂、无机粉末、溶剂、流平 剂、脱模剂、染料、颜料等公知的各种添加剂。
防劣化剂例如有酚系化合物、胺系化合物、有机硫系化合物、磷 系化合物等以往公知的防劣化剂。
酚系化合物可以是Irganox1010(Ciba Specialty Chemicals公司制 备,商标)、Irganox1076(Ciba Specialty Chemicals公司制备,商标)、 Irganox1330(Ciba Specialty Chemicals公司制备,商标)、Irganox3114 (Ciba Specialty Chemicals公司制备,商标)、Irganox3125(Ciba Specialty Chemicals公司制备,商标)、Irganox3790(Ciba Specialty Chemicals公 司制备,商标)、BHT、Cyanox1790(Cyanamid公司制备,商标)、 SumilizerGA-80(住友化学制备、商标)等市售商品。
胺系化合物可例举Irgastab FS042(Ciba Specialty Chemicals公司 制备,商标)、GENOX EP(Crompton公司制备,商标,化合物名:二 烷基-N-甲基氧化胺)等,还可以使用受阻胺系的旭电化制备的ADK STAB LA-52、LA-57、LA-62、LA-63、LA-67、LA-68、LA-77、LA-82、 LA-87、LA-94,CSC公司制备的Tinuvin123、144、440、662、 Chimassorb2020、119、944,Hoechst公司制备的Hostavin N30,Cytec 公司制备的Cyasorb UV-3346、UV-3526,GLC公司制备的Uval 299, Clariant公司制备的SanduvorPR-31等。
有机硫系化合物可以是DSTP(Yoshitomi)(吉富公司制备、商标)、 DLTP(Yoshitomi)(吉富公司制备,商标)、DLTOIB(吉富公司制备、 商标)、DMTP(Yoshitomi)(吉富公司制备、商标)、Seenox 412S (SHIPRO化成公司制备,商标)、Cyanox 1212(Cyanamid公司制备, 商标)等市售商品。
改性剂例如有二醇类、有机硅类、醇类等以往公知的改性剂。硅 烷偶联剂例如有硅烷系、钛酸酯系等以往公知的硅烷偶联剂。消泡剂 例如有有机硅系等以往公知的消泡剂。无机粉末根据用途可使用粒径 数nm~10μm的粉末,例如有:玻璃粉末、氧化硅粉末、氧化钛、氧 化锌和氧化铝等公知的无机粉末。作为溶剂,当树脂成分为粉末时, 作为涂层的稀释溶剂可以使用甲苯或二甲苯等芳族系溶剂或甲基乙 基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂等。
本发明的树脂组合物的固化方法可以采用以下方法:将上述树脂 成分、热聚合引发剂和/或光聚合引发剂、各种添加剂混合,通过向成 型模具(树脂模具)中注入,或者通过涂布制成所需要的形状,然后加 热固化或通过紫外线等的照射进行光固化。热固化时,固化温度通常 为30~200℃左右,优选50~150℃。为30℃以上则不会发生固化不 良,为200℃以下则不会发生着色等。固化时间根据所使用的树脂成 分或聚合引发剂等而不同,优选0.5~6小时。
通过紫外线的照射进行光固化时,紫外线的照射强度由树脂成分 或聚合引发剂的种类、固化物的膜厚等决定,通常为100~5000mJ/cm2左右,优选500~4000mJ/cm2。紫外线照射后可以进行后加热,优选 在70~200℃下进行0.5~12小时。
成型方法有注射成型、吹塑成型、压机成型等,没有特别限定, 优选将颗粒状的树脂组合物用于注射成型机,通过注射成型来制备。
将本发明的树脂组合物固化得到固化物,其透明性、耐热性、硬 度等机械物性优异,适合用作布线基板的阻焊剂、液晶显示器或图像 传感器的滤色器用保护膜、彩色光阻、电子电路用密封剂(光半导体用 密封剂和有机EL元件用密封剂)、光学电子部件(光导波路、光通信用 透镜和光学薄膜等)以及其中所使用的粘合剂等。
本发明的树脂组合物可作为半导体元件/集成电路(IC等)、单个的 半导体(二极管、晶体管、热敏电阻等),在LED(LED灯、片状(chip) LED、受光元件、光学半导体用透镜)、传感器(温度传感器、光传感 器、磁传感器)、无源部件(高频装置、电阻器、电容等)、机构部件(连 接器、开关、继电器等)、汽车部件(电路系统、控制系统、传感器类、 灯密封等)、粘合剂(光学部件、光盘、拾取透镜)等中使用,作为表面 涂层用,也可用于光学用薄膜等。
实施例
下面,通过实施例进一步详细说明本发明,但本发明并不受这些 例子的任何限定。
合成例1(1,3-双(4-缩水甘油基氧基苯基)金刚烷的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机和温度计的内容积300mL的可分离 式烧瓶中加入20.0g(0.06mol)1,3-双(4-羟基苯基)金刚烷、46g(0.50 mol)表氯醇、30mL MIBK和60mL DMSO,加热至45℃。用1.5小 时少量多次向该溶液中添加5.5g(0.14mol)氢氧化钠。添加结束后将 反应温度升温至75℃,反应4小时。反应结束后冷却至室温,加入 25mL MIBK,水洗至水层为中性,然后浓缩有机层,得到淡黄色的 固体。使该淡黄色的固体溶解于285g MEK,加入3.4g25%(质量)氢 氧化钠水溶液,搅拌2小时,加热回流。然后冷却至室温,水洗至水 层由碱性变为中性,再水洗两次。浓缩有机层,将所得淡黄色的固体 用THF(四氢呋喃)和异丙基醚的混合溶剂重结晶,得到24.1g下式所 示的1,3-双(4-缩水甘油基氧基苯基)金刚烷(LC(液相色谱)纯度为 94%,环氧当量为224)。
[化学式13]
将该1,3-双(4-缩水甘油基氧基苯基)金刚烷通过核磁共振谱 (1H-NMR、13C-NMR)进行鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用 氯仿-d作为溶剂,通过日本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定的。 1H-NMR(500MHz):1.75(s,2H),1.90(s,8H),1.96(s,2H),2.28(s,2H),2.72(dd,2H),2 .87(dd,2H),3.32(m,2H),3.94(dd,2H),4.17(dd,2H),6.87(d,4H),7.29(d,4H)
13C-NMR(125MHz):29.6,35.8,36.7,42.4,44.7,49.3,50.2,68.8,114.2,125.9, 143.5,156.4
合成例2(1-(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和氮导入管的内容积300mL 的可分离式烧瓶中加入30mL MIBK、60mL DMSO和65g(0.70mol) 表氯醇,进行氮置换。向其中加入20.6g(0.09mol)1-(2,4-二羟基苯基) 金刚烷,边搅拌边加热至45℃。用0.5小时少量多次向该溶液中添加 7.6g(0.19mol)氢氧化钠,再搅拌2小时。然后将反应液冷却至室温, 加入25mL MIBK,水洗至水层为中性,然后浓缩有机层,得到淡黄 色粘性液体。使该淡黄色粘性液体溶解于285g MEK,加入3.4g 25%(质量)氢氧化钠水溶液,搅拌2小时,加热回流。然后冷却至室 温,水洗至水层由碱性变为中性,再水洗两次。浓缩有机层,得到28.3 g下式所示的1-(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷(LC纯度为93%, 环氧当量为185)。
[化学式14]
将该1-(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷通过核磁共振谱 (1H-NMR、13C-NMR)进行鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用 DMSO-d6作为溶剂,通过日本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定 的。
1H-NMR(500MHz):1.72(s,6H),2.02(s,9H),2.69(dd,1H),2.76(dd,1H),2.83(dd,1H) ,2.87(dd,1H),3.30(m,1H),3.37(m,1H),3.80(dd,1H),3.87(dd,1H),4.26(dd,1H),4. 32(dd,1H),6.48(dd,1H),6.56(d,1H),7.02(d,1H)
13C-NMR(125MHz):28.4,35.8,36.6,40.4,43.6,43.7,49.7,49.8,68.7,68.9,10 0.8,105.3,126.5,130.5,157.3,158.0
合成例3(1,3-双(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和氮导入管的内容积300mL 的可分离式烧瓶中加入30mL MIBK、60mL DMSO和80g(0.86mol) 表氯醇,进行氮置换。向其中加入20.5g(0.06mol)1,3-双(2,4-二羟基 苯基)金刚烷,边搅拌边加热至45℃。用0.5小时少量多次向该溶液中 添加12.2g(0.30mol)氢氧化钠,再搅拌2小时。然后将反应液冷却至 室温,加入25mL MIBK,水洗至水层为中性,然后浓缩有机层,得 到淡黄色粘性液体。使该淡黄色粘性液体溶解于285g MEK,加入3.4 g25%(质量)氢氧化钠水溶液,搅拌2小时,加热回流。然后冷却至室 温,水洗至水层由碱性变为中性,再水洗两次。浓缩有机层,得到24.1 g下式所示的1,3-双(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷(LC纯度为 84%,环氧当量为164)。
[化学式15]
将该1,3-双(2,4-二缩水甘油基氧基苯基)金刚烷通过核磁共振谱 (1H-NMR、13C-NMR)进行鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用 DMSO-d6作为溶剂,通过日本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定 的。
1H-NMR(500MHz):1.73(s,2H),1.98(br,4H),2.11(br,6H),2.30(s,2H),2.70(m,4H), 2.82(m,4H),3.31(m,4H),3.84(m,4H),4.29(m,4H),6.49(dd,2H),6.60(d,2H),7.08(d, 2H)
13C-NMR(125MHz):29.7,36.5,37.4,40.4,44.2,44.3,44.7,50.3,50.4,69.3,69. 5,101.5,106.0,127.2,131.1,157.9,158.7
合成例4(2,2-双(4-缩水甘油基氧基苯基)金刚烷的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机和温度计的内容积300mL的可分离 式烧瓶中加入20.0g(0.06mol)2,2-双(4-羟基苯基)金刚烷、46g(0.50 mol)表氯醇、30mL MIBK和60mL DMSO,加热至45℃。用1.5小 时少量多次向该溶液中添加5.5g(0.14mol)氢氧化钠。添加结束后将 反应温度升温至75℃,反应4小时。反应结束后冷却至室温,加入 25mL MIBK,水洗至水层为中性,然后浓缩有机层,得到淡黄色的 固体。使该淡黄色的固体溶解于285g MEK,加入3.4g25%(质量)氢 氧化钠水溶液,搅拌2小时,加热回流。然后冷却至室温,水洗至水 层由碱性变为中性,再水洗两次。浓缩有机层,将所得淡黄色固体用 THF和异丙基醚的混合溶剂重结晶,得到23.2g下式所示的2,2-双(4- 缩水甘油基氧基苯基)金刚烷(LC纯度为96%,环氧当量为224)。
[化学式16]
将该2,2-双(4-缩水甘油基氧基苯基)金刚烷通过核磁共振谱 (1H-NMR、13C-NMR)进行鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用 氯仿-d作为溶剂,通过日本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定的。
1H-NMR(500MHz):1.70(s,6H),1.79(s,2H),2.00(d,2H),2.67(dd,2H),2.83(dd,2H), 3.16(s,2H),3.27(m,2H),3.86(dd,2H),4.07(dd,2H),6.77(d,4H),7.27(d,4H)
13C-NMR(125MHz):27.5,32.1,33.3,38.0,44.8,49.4,50.1,68.6,114.5,126.7, 141.5、155.5
合成例5(2,2-双(4-缩水甘油基氧基-3,5-二甲基苯基)金刚烷的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机和温度计的内容积500mL的可分离 式烧瓶中加入50.2g(0.13mol)2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)金刚烷、 99.6g(1.06mol)表氯醇、75mL MIBK和150mL DMSO,加热至45℃。 用1.0小时少量多次向该溶液中添加13.2g(0.33mol)氢氧化钠。然后 升温至65℃,反应2小时。反应结束后冷却至室温,加入250mL MIBK,水洗至水层为中性,然后浓缩有机层,得到黄色粘性液体的 粗产物。使该粗产物溶解于70ml THF,然后向350ml甲醇中滴加该 溶液,使固体析出。过滤固体,收集并干燥,得到60.5g下式所示的 2,2-双(4-缩水甘油基氧基-3,5-二甲基苯基)金刚烷(LC纯度为94%,环 氧当量为259)。
[化学式17]
将该2,2-双(4-缩水甘油基氧基-3,5-二甲基苯基)金刚烷通过核磁 共振谱(1H-NMR、13C-NMR)进行鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱 是使用氯仿-d作为溶剂,通过日本电子株式会社制造的JNM-ECA500 测定的。
1H-NMR(500MHz):1.64-1.69(m,6H),1.76(s,2H),1.99(d,4H),2.21(s,12H),2.66(dd, 2H),2.84(t,2H),3.11(s,2H),3.29-3.32(m,2H),3.69(dd,2H),3.95(dd,2H),7.00(s,4H )
13C-NMR(127MHz):16.8,27.6,32.1,33.5,38.2,44.7,49.4,50.8,72.9,126.4,130. 1,144.0,152.6
实施例1(含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和空气导入管的内容积300 mL的可分离式烧瓶中加入22.4g合成例1所得的1,3-双(4-缩水甘油 基氧基苯基)金刚烷、7.6g丙烯酸、20mL MIBK、0.76g四乙基溴化 铵和7.6mg对甲氧基苯酚,一边通入少量的空气一边加热至120℃, 搅拌20小时。然后加入80mL MIBK,将反应液冷却至室温。将该 MIBK溶液用5%(质量)氯化钠水溶液洗涤两次,用纯水洗涤一次,然 后浓缩有机层,得到26.8g下式所表示的含有金刚烷基的环氧改性丙 烯酸酯(LC纯度91%)。
[化学式18]
将该环氧改性丙烯酸酯通过核磁共振谱(1H-NMR、13C-NMR)进行 鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用氯仿-d作为溶剂,通过日 本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定的。
1H-NMR(500MHz):1.75(s、2H),1.89(s,8H),1.95(s,2H),4.0-4.44(10H),5.85(d,2H ),6.16(dd,2H),6.42(d,2H),6.86(d,4H),7.29(d,4H)
13C-NMR(125MHz):29.5,35.8,36.7,42.4,49.3,65.5,68.5,68.7,114.2,125.9, 127.9,131.5,143.6,156.3,166.3
实施例2(含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和空气导入管的内容积300 mL的可分离式烧瓶中加入18.5g合成例2所得的1-(2,4-二缩水甘油 基氧基苯基)金刚烷、7.9g丙烯酸、50mL甲苯、0.79g四乙基溴化铵 和7.9mg对甲氧基苯酚,一边通入少量的空气一边加热至120℃,搅 拌10小时。然后加入80mL甲苯,将反应液冷却至室温。将该甲苯 溶液用5%(质量)氯化钠水溶液洗涤两次,用纯水洗涤一次,然后浓缩 有机层,得到24.1g下式所表示的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯 (LC纯度87%)。
[化学式19]
将该环氧改性丙烯酸酯通过核磁共振谱(1H-NMR、13C-NMR)进行 鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用氯仿-d作为溶剂,通过日 本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定的。
1H-NMR(500MHz):1.74(s,6H),2.05(s,9H),3.97-4.48(10H),5.85(d,H),5.87(d,1H) ,6.14(dd,1H),6.18(dd,1H),6.43-6.50(m,4H),7.16(d,1H)
13C-NMR(125MHz):29.0,36.5,37.1,40.8,41.1,65.5,65.8,68.3,68.5,68.7,68. 8,100.9,105.0,127.3,127.8,127.9,131.7,131.8,131.9,157.4,158.2,166.0,16 6.3
实施例3(含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和空气导入管的内容积300 mL的可分离式烧瓶中加入16.4g合成例3所得的1,3-双(2,4-二缩水甘 油基氧基苯基)金刚烷、7.9g丙烯酸、50mL甲苯、0.79g四乙基溴化 铵和7.9mg对甲氧基苯酚,一边通入少量的空气一边加热至120℃, 搅拌12小时。然后加入80mL甲苯,将反应液冷却至室温。将该甲 苯溶液用5%(质量)氯化钠水溶液洗涤两次,用纯水洗涤一次,然后浓 缩有机层,得到14.8g下式所表示的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸 酯(LC纯度87%)。
[化学式20]
将该环氧改性丙烯酸酯通过核磁共振谱(1H-NMR、13C-NMR)进行 鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用氯仿-d作为溶剂,通过日 本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定的。
1H-NMR(500MHz):1.75(s,2H),2.00-2.22(m,10H),2.33(s,2H),3.90-4.45(20H),5. 86(d,4H),6.15(dd,4H),6.41-6.53(m,8H),7.15(d,2H)
13C-NMR(125MHz):29.6,36.4,40.5,44.9,65.5,65.8,68.5,68.7,68.8,68.9,10 1.1,105.1,127.2,127.8,127.9,131.7,131.8,131.9,157.5,158.2,166.2,166.3
实施例4(含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和空气导入管的内容积300 mL的可分离式烧瓶中加入22.4g合成例4所得的2,2-双(4-缩水甘油 基氧基苯基)金刚烷、7.9g丙烯酸、50mL甲苯、0.79g四乙基溴化铵 和7.9mg对甲氧基苯酚,一边通入少量的空气一边加热至120℃,搅 拌20小时。然后加入80mL甲苯,将反应液冷却至室温。将该甲苯 溶液用5%(质量)氯化钠水溶液洗涤两次,用纯水洗涤一次,然后浓缩 有机层,得到26.3g下式所表示的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯 (LC纯度93%)。
[化学式21]
将该环氧改性丙烯酸酯通过核磁共振谱(1H-NMR、13C-NMR)进行 鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用氯仿-d作为溶剂,通过日 本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定的。
1H-NMR(500MHz):1.71(s,6H),1.80(s,2H),2.01(d,2H),3.16(s,2H),3.86-4.41(10H ),5.82(d,2H),6.12(dd,2H),6.41(d,2H),6.76(d,4H),7.28(d,4H)
13C-NMR(125MHz):27.5,32.0,33.3,38.0,49.4,65.4,68.4,68.5,114.5,126.7, 127.9,131.6,141.7,155.3,166.2
实施例5(含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯的合成)
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和空气导入管的内容积300 mL的可分离式烧瓶中加入25.9g合成例5所得的2,2-双(4-缩水甘油 基氧基-3,5-二甲基苯基)金刚烷、7.9g丙烯酸、50mL甲苯、0.79g四 乙基溴化铵和7.9mg对甲氧基苯酚,一边通入少量的空气一边加热至 120℃,搅拌20小时。然后加入80mL甲苯,将反应液冷却至室温。 将该甲苯溶液用5%(质量)氯化钠水溶液洗涤两次,用纯水洗涤一次, 然后浓缩有机层,得到30.3g下式所表示的含有金刚烷基的环氧改性 丙烯酸酯(LC纯度93%)。
[化学式22]
将该环氧改性丙烯酸酯通过核磁共振谱(1H-NMR、13C-NMR)进行 鉴定。谱数据如下所示。核磁共振谱是使用氯仿-d作为溶剂,通过日 本电子株式会社制造的JNM-ECA500测定的。
1H-NMR(500MHz):1.64-1.68(m,6H),1.77(s,2H),2.00(d,4H),2.19(s,12H),3.11(s,2 H),3.73-4.42(m,10H),5.80(d,2H),6.12(dd,2H),6.39(d,2H),6.98(s,4H)
13C-NMR(127MHz):16.6,27.5,32.0,33.4,38.1,49.4,65.3,69.1,72.0,126.4,127. 9,129.9,131.4,144.1,151.9,166.2
实施例6
将30质量份实施例1所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯、 0.03质量份苯偶姻异丁基醚、70质量份作为溶剂的丙二醇一甲醚乙酸 酯混合,制备树脂组合物,将该树脂组合物涂布在玻璃基板上,使溶 剂干燥后的膜厚为100μm,使溶剂干燥。用汞灯以1000mJ/cm2的强 度照射紫外线,得到固化物。按照以下方法评价所得固化物。评价结 果如表1所示。
(1)玻璃化转变温度
使用差示扫描量热仪(Parkin Elmer公司制造,DSC-7),在氮气氛 下、在50℃下将10mg试样保持5分钟,然后以10℃/分钟升温,得 到热流束曲线,将在热流束曲线中观测到的不连续点作为玻璃化转变 温度Tg。
(2)透光率
使用与玻璃基板紧密贴合的试样,按照JIS K7105、以测定波长 400nm进行测定。测定装置使用株式会社岛津制作所制备的分光光度 计UV-3100S。
(3)耐光性实验
使用株式会社东洋精机制作所制造的Sun Test CPS+,将紧密贴合 于玻璃基板上的试样在60℃下光照射500小时,使用耐候仪测定照射 前后的400nm的透光率的变化,透光率的降低率低于20%时评价为 “○”,为20%以上时评价为“×”。
(4)长期耐热性试验
使用与玻璃基板紧密贴合的试样,使用耐候仪,对在140℃的恒 温箱中放置100小时后的试样和放置在恒温箱中之前的试样测定400 nm透光率的变化,放置在恒温箱中后试样的透光率降低率低于20% 时评价为“○”,为20%以上时评价为“×”。
实施例7
实施例6中,使用实施例2所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯 酸酯代替实施例1所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯,除此之 外与实施例6同样地制备固化物,进行同样的评价。评价结果如表1 所示。
实施例8
实施例6中,使用实施例3所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯 酸酯代替实施例1所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯,除此之 外与实施例6同样地制备固化物,进行同样的评价。评价结果如表1 所示。
实施例9
实施例6中,使用实施例4所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯 酸酯代替实施例1所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯,除此之 外与实施例6同样地制备固化物,进行同样的评价。评价结果如表1 所示。
实施例10
实施例6中,使用实施例5所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯 酸酯代替实施例1所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯,除此之 外与实施例6同样地制备固化物,进行同样的评价。评价结果如表1 所示。
比较例1
向具备回流冷凝管、搅拌机、温度计和空气导入管的内容积300 mL的可分离式烧瓶中加入18.6g双酚A型环氧树脂(Japan Epoxide Resin株式会社,Epikote 828)、7.9g丙烯酸、50mL甲苯、0.79g四 乙基溴化铵和7.9mg对甲氧基苯酚,一边通入少量的空气一边加热至 120℃,搅拌20小时。然后加入80mL甲苯,将反应液冷却至室温。 将该甲苯溶液用5%(质量)氯化钠水溶液洗涤两次,用纯水洗涤一次, 然后浓缩有机层,得到24.5g双酚A型环氧改性丙烯酸酯(LC纯度 93%)。
实施例6中,使用上述所得的双酚A型环氧改性丙烯酸酯代替实 施例1所得的含有金刚烷基的环氧改性丙烯酸酯,除此之外与实施例 6同样地制备固化物,进行同样的评价。评价结果如表1所示。
[表1]
实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10比较例1玻璃化转变温度(℃)143151186165161128透光率(%)919390919187耐光试验○○○○○×耐热试验○○○○○○
产业实用性
本发明的含有金刚烷基的环氧改性(甲基)丙烯酸酯和含有该化合 物的树脂组合物可以提供透明性、(长期)耐光性等光学特性、(长期) 耐热性和机械物性优异的固化物,适合作为布线基板的阻焊剂、液晶 显示器或图像传感器的滤色器用保护膜、彩色光阻、电子电路用密封 剂(光半导体用密封剂和有机EL元件用密封剂)、光学电子部件(光导 波路、光通信用透镜和光学薄膜等)以及其中所使用的粘合剂等。