光反应性组合物的制作方法

文档序号:2804483阅读:557来源:国知局
专利名称:光反应性组合物的制作方法
技术领域
本发明涉及光反应性组合物,所述组合物中可水解的金属化合物可在光照射下发生反应。
背景技术
作为制备金属氧化物薄膜的方法,习惯上已知的方法有物理方法如阴极溅镀法、真空蒸发法等,以及化学方法如CVD(化学汽相淀积)法等。然而,所有这些方法均存在的问题是需要如真空设备等昂贵的设备。
相反地,有人提出了所谓的溶胶-凝胶法,该方法以金属醇盐为原料,通过原料的水解和缩合反应来实现聚合或交联。然而,尽管该方法能够采用相对较为便宜的设备制备氧化物薄膜,但问题是必须在高温下焙烤溶胶。
为了解决上述问题,有人研究了采用光反应制备金属氧化物薄膜的方法。
例如,日本特开平7-187669公开了一种组合物,该组合物含有在光照射下产生水或酸的物质。然而,此方法的缺点是,它需要检查被水或酸水解的各组分的溶解性,而且,为了使能够产生水或酸的物质分解,它还需要高能辐射源,如低压汞灯和准分子激光器。
日本特开平6-166501公开了一种提供光反应性的方法,该方法采用β-二酮化合物如乙酰丙酮、苯甲酰丙酮等作为添加剂。在该方法中,据估计由于在紫外线照射下金属化合物的共轭电子体系具有发生π→π*跃迁的特性,于是发生了固化反应。然而,对于没有这种共轭体系的金属化合物而言,不能期望它在紫外线的作用下具有足够的反应性。例如,存在的问题是,可作为导体膜和变阻器的原料的锌化合物和可用于层间绝缘膜的硅化合物不能被固化。
在金属氧化物中,特别是具有可水解的甲硅烷基如具有含金属元素硅的烷氧基的化合物,这种化合物经聚合或交联后,可以得到从硬而脆到软而具有弹性、硬度范围极宽的固化体。此外,可得到的固化体还包括象油脂一样的极粘稠物质及粘性物质。得益于这种性质,具有可水解的甲硅烷基的化合物可广泛用于各种工业用途,例如用作涂敷材料、润滑脂、压敏粘合剂、胶粘剂、密封材料、弹性体和脱模剂等。
然而,如果一种组合物中包含具有上述可水解的甲硅烷基的公知化合物,当将这种组合物特别是用作便于使用的单相液体粘合剂或密封剂时,由于它有可能受空气中的湿气的影响而发生聚合或交联,所以这种组合物在贮存时需要隔离湿气,而且需要保持恒定的较低的空气湿度,或者需要将这种组合物在气密性容器等中保存。
因此,这类粘合剂或类似的组合物主要的使用场合是,在工作现场,一旦打开密封该粘合剂的气密性容器,就必须很快将该粘合剂用尽,当由于在开放的系统中长时间使用而需要贮存稳定性的情况下,例如,在用于生产线等的普通涂敷设备中使用该粘合剂时,这类粘合剂的稳定使用较难。也即,在普通的涂敷设备中,贮存或使用粘合剂时没有采取隔绝湿气的对策,而且从结构上说有些类型的涂敷设备不可能隔绝湿气。
为了在生产线中使用粘合剂,出于流水作业的考虑,优选单相液体粘合剂,在这种粘合剂中,具有可水解的甲硅烷基的化合物和可促进水解和缩合反应的化合物共存,因此,这种粘合剂无须搅拌就可很快表现出粘合力,然而,这种组合物的问题是贮存稳定性不佳。
当为了获得贮存稳定性优异的组合物而选择了可促进水解和缩合反应的化合物时,带来的其他问题是使用时不能很快引发聚合或交联反应。
也即,很难得到一种单相液体形式的组合物,所述组合物包含具有可水解的甲硅烷基的化合物和可促进水解和缩合反应的化合物,同时,这种组合物具有优异的贮存稳定性,而且其聚合或交联反应可迅速进行。
作为解决上述问题的技术,日本特开昭53-97098公开了一种组合物,所述组合物包含具有烷氧基甲硅烷基或烷基烷氧基甲硅烷基的硅烷化合物和一种芳香鎓盐催化剂,这种组合物具有优异的贮存稳定性,而且其聚合或交联反应可迅速进行。
据“Radiation Curing in Polymer Science and Technology”(聚合物科学和技术中的辐射固化)(卷2,Elsevier Applied Science,London,1993)所报道的技术,其中包括用辐射线照射芳香鎓盐催化剂以便活化芳香鎓盐催化剂,从而由芳香鎓盐催化剂产生质子酸,并由所产生的质子酸促进烷氧基甲硅烷基或烷基烷氧基甲硅烷基的水解和缩合反应。日本特表平2001-515533还公开了一种湿气固化组合物,该组合物含有可产生酸的鎓盐,该鎓盐能够促进具有烷氧基甲硅烷基的聚合物的湿气固化,该文献还报道,所述鎓盐显示出光敏性,经光照后能迅速析出酸。
然而,芳香鎓盐催化剂很难溶于具有烷氧基甲硅烷基或烷基烷氧基甲硅烷基的硅烷化合物,而且当硅烷化合物是聚合物时,这种催化剂的溶解性尤其差,从而使组合物变得不透明,这样,辐射线几乎不能透过该组合物,因此,仅在辐射线照射到的且引发了反应的表面部位发生了交联或固化,所以,存在的问题是可水解的硅烷和芳香鎓盐催化剂的合用受到了限制。
此外,有文献(H.Inoue等,J.PhotoPolym.Sci.(光聚合科学杂志),卷12,129-132,1999)公开了一种技术,该技术中通过合用由光线活化的苯偶姻磺酸酯与可水解的具有丙烯酰基的硅烷而进行光交联。
已知苯偶姻磺酸酯是丙烯酰基光聚合的敏化剂,而且是引发可水解的甲硅烷基水解和缩合反应的光引发剂。然而,丙烯酰基的光聚合和可水解的甲硅烷基的水解和缩合反应需要长时间的紫外线照射和辐射能量。
日本特开平6-273936公开了含有聚硅氧烷聚合物和碱生成剂的一种光敏树脂组合物,所述聚硅氧烷聚合物由具有可水解基团的硅烷化合物水解和部分缩合而形成,所述碱生成剂经活性化学射线照射可产生碱。然而,紫外线照射后,通常必须加热到50到150℃,因此室温下很难迅速聚合而达到高分子量。

发明内容
本发明的一个目的是提供光反应性组合物,其中通过光照射而使可水解的金属化合物发生反应。
本发明提供了一种光反应性组合物,所述光反应性组合物含有可水解的金属化合物(A)和化合物(B),所述金属化合物(A)含有金属原子和与该金属原子结合的可水解的官能团,所述化合物(B)在氧气存在下经光照射可促进化合物(A)的反应、聚合或交联。
本发明提供了一种光反应性组合物,所述光反应性组合物含有可水解的金属化合物(A)和化合物(B),所述金属化合物(A)含有金属原子和与该金属原子结合的可水解的官能团,所述化合物(B)的分子骨架由以下通式(1)表示 式中,n是整数2、3、4或5;k是等于或小于n的整数;Y是属于周期表IVB族、VB族或VIB族的原子;Z是氢或羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基,而且Z可以彼此相同或不同;但是,当Y是碳时,至少有一个Z是具有芳环或不饱和键的基团。
上述可水解的金属化合物(A)是烷氧化物、苯氧化物、苄氧化物、硝酸盐、氯化物或某金属元素的有机酸盐或有机金属络合物,或者,当所述可水解的金属化合物(A)含有多种类型的金属化合物时,其中至少一种金属化合物优选为烷氧化物、苯氧化物、苄氧化物、硝酸盐、氯化物或某金属元素的有机酸盐或有机金属络合物。
本发明还包括以下光反应性组合物,其中,可水解的金属化合物(A)是每分子具有由以下通式(2)表示的多个分子骨架的化合物
式中,X是可水解的基团或配体。
在此情形下,上述可水解的金属化合物(A)可包括例如由以下通式(2-1)表示的化合物(A1)(X)mSi(R)4-m(2-1)式中,m是整数2、3或4;R是烃基;X是可水解的官能团。
此外,上述可水解的金属化合物(A)可包括例如具有至少一个或多个由以下通式(2-2)表示的分子骨架的化合物(A2)(X)mSi(R)3-m- (2-2)式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。在此情形下,上述化合物(A2)可进一步含有可聚合的不饱和基团。另外,该可聚合的不饱和基团优选可自由基聚合的不饱和基团,而且该可自由基聚合的不饱和基团优选甲基丙烯酰基或丙烯酰基。
此外,上述可水解的金属化合物(A)可包括例如化合物(A3),所述化合物(A3)每分子具有至少一个或多个由以下通式(2-2)表示的分子骨架,而且具有至少一种选自由以下通式(2-3)、(2-4)、(2-5)、(2-6)、(2-7)和(2-8)表示的分子骨架式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。
(X)mSi(R)3-m- (2-2)
-O- (2-6) 式中,R’是氢、脂肪烃基、不饱和脂肪烃基、芳香烃基或烷氧基。另外,这些烃基可具有不阻碍氨基、羟基、醚基、环氧基、可聚合的不饱和基团、尿烷键、脲基、酰亚胺基、酯基等的交联反应的官能团或键。
此外,上述可水解的金属化合物(A)可由化合物(A1)、化合物(A2)、化合物(A3)和其他可水解的金属化合物结合而得到。
对于化合物(A1)、化合物(A2)或化合物(A3),X优选为烷氧基。
上述化合物(B)优选是由以下通式(1-2)表示的化合物(B1),而且该化合物(B1)更优选为羧酸酐、羧酸酰亚胺或双酰基膦 式中,n是整数2、3、4或5;Y是属于周期表IVB族、VB族或VIB族的原子;Z是氢或烃基、羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基。
本发明的光反应性组合物可进一步包含光自由基发生剂(C)。
本发明的光反应性组合物可进一步包含氢自由基供给剂(D)。
为了促进化合物(A1)、化合物(A2)和化合物(A3)的水解和缩合反应,本发明的光反应性组合物可进一步含有有机金属化合物(E)。
本发明的光反应性组合物可进一步包含具有可聚合基团的化合物(F)。对于所述具有可聚合基团的化合物(F),所述的可聚合基团优选可自由基聚合的不饱和基团,而且所述可自由基聚合的不饱和基团优选丙烯酰基或甲基丙烯酰基。此外,所述可聚合基团还优选可阳离子聚合的基团。在此情形下,上述化合物(F)更优选具有可阳离子聚合的基团和由以下通式(2-2)表示的官能团(X)mSi(R)3-m- (2-2)式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。上述化合物(F)优选具有乙烯氧基的化合物。此外,在此情形下,可以含有经光照射可使具有可阳离子聚合的基团的化合物(F)聚合或交联的化合物。
此外,当本发明的光反应性组合物包含具有上述可聚合基团的化合物(F)时,所述组合物可进一步含有化合物(F)的聚合引发剂。
本发明的光反应性组合物可进一步包含具有环氧基的化合物(G)。上述化合物(G)可以是具有由以下通式(2-2)表示的官能团的化合物(X)mSi(R)3-m- (2-2)式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。在此情形下,上述化合物(G)可以是每分子具有3个或更多个环氧基的化合物。
本发明的光反应性组合物可含有经水解每分子可产生1个硅醇基的化合物,或可含有每分子具有一个硅醇基的化合物。
本发明的光反应性组合物进一步优选含有氧。
关于本发明的光反应性组合物的固化方法,包括以下步骤的固化光反应性组合物的方法也是本发明的一个方面,所述步骤为在光照射下使含有氧气的气体与上述光反应性组合物接触。
由光照射本发明的光反应性组合物而得到的产物也是本发明的一个方面。
本发明可包括采用由所述光反应性组合物得到的后固化组合物、光反应性粘合剂组合物、光反应性密封剂组合物、光反应性图案形成材料组合物、光反应性涂料组合物以及由光照射该涂料组合物所得到的涂料、导电材料组合物和由光照射该导电材料组合物所得到的导电材料、绝缘材料组合物和由光照射该绝缘材料组合物所得到的绝缘材料、半导体材料组合物和由光照射该半导体材料组合物所得到的半导体材料、高介电常数材料组合物和由光照射该高介电常数组合物所得到的高介电常数材料、低介电常数材料组合物和由光照射该低介电常数组合物所得到的低介电常数材料、透明导电材料组合物和由光照射该透明导电材料组合物所得到的透明导电材料、抗反射层材料和由光照射该抗反射层材料所得到的抗反射层、用于PDP(等离子体显示器)和EL(电致发光)部件的障壁材料组合物和由光照射该障壁材料组合物所得到的障壁、显微镜头组合物和由光照射该显微镜头组合物所得到的显微镜头、抗蚀剂材料组合物和由光照射该抗蚀剂材料组合物所得到的抗蚀剂材料、光纤材料组合物和由光照射该光纤材料组合物所得到的光纤材料、滤色材料组合物和由光照射该滤色材料组合物所得到的滤色材料、密封材料组合物和由光照射该密封材料组合物所得到的密封材料、透气膜组合物和由光照射该透气膜组合物所得到的透气膜以及气密性膜组合物和由光照射该气密性膜组合物所得到的气密性膜。
具体实施例方式
以下详细描述本发明。
本发明的光反应性组合物含有可水解的金属化合物(A)和化合物(B),所述化合物(B)在氧气存在下经光照射可促进化合物(A)的反应、聚合或交联。
所述可水解的金属化合物(A)含有金属原子和与该金属原子结合的可水解的官能团。所述可水解的金属化合物(A)可以单独使用,也可结合多种使用。可以采用无机材料和有机材料的混合物,还可以采用同时具有无机骨架和有机骨架的有机-无机杂化材料。
对上述金属原子没有特别的限制,它们可包括例如Li、Be、B、C、Na、Mg、Al、Si、P、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Hf、Ta、W、Hg、Tl、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th、Pa、U和Pu等。
对于上述可水解官能团没有特别的限制,它们可以优选包括例如烷氧基、苯氧基、苄氧基、硝酸根、氯、有机酸根和形成络合物的配体等。
上述烷氧基可包括例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基和叔丁氧基等。上述形成络合物的配体可包括各种公知的配体,例如乙二胺、8-羟基喹啉、联吡啶基、丁二烯和环戊二烯等。
另外,在这些配体中,可以用氟原子取代氢原子。
上述可水解的金属化合物(A)可包括,例如烷氧化物、苯氧化物、苄氧化物、硝酸盐、氯化物,或金属元素的有机酸盐或有机金属络合物。此外,上述可水解的金属化合物(A)可包含多种金属化合物,在此情形下,其中至少一种金属化合物优选烷氧化物、苯氧化物、苄氧化物、硝酸盐、氯化物,或金属元素的有机酸盐或有机金属络合物。
上述金属元素的有机酸盐可包括,例如上文列举的金属与羧酸形成的盐。所述羧酸可包括例如甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、三甲基乙酸、己酸、庚酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、草酸、琥珀酸、衣康酸、马来酸和戊二酸等。
上述可水解的金属化合物(A)可包括例如丁氧基铝、乙酰丙酮铝、二丁氧基乙基乙酰乙酸铝、丙烯酸铝、苯酚铝、硬脂酸铝、六氟乙酰丙酮铝、二丁氧基铝氧基三乙氧基硅烷、异丙醇铝镁、乙酸锑、丁氧基锑、三(二甲基氨基)锑、三乙氧基砷、三(二甲基氨基)砷、乙酸钡、丙烯酸钡、丙氧基钡、乙酰丙酮钡、乙酰丙酮铍、六氟乙酰丙酮铋、新癸酸铋、五氧化铋、甲氧基硼、乙氧基硼、烯丙氧基硼、乙酸镉、乙酰丙酮镉、乙酸钙、丙烯酸钙、乙氧基钙、葡糖酸钙、六氟乙酰丙酮钙、乙酰丙酮钙、乙酸铯、甲氧基铯、乙酰丙酮铯、乙酸铬、苯甲酰丙酮铬、六氟乙酰丙酮铬、丙氧基铬、乙酰丙酮铬、乙酸钴、乙酰丙酮钴、八羰基二钴、苯甲酰乙酸铜、苯甲酰氟乙酸铜、二甲基氨基乙氧基铜、乙氧基铜、六氟乙酰丙酮铜、六氟乙酰丙酮基-2-丁炔铜、乙酰丙酮铜、二乙基氯化镓、乙酰丙酮镓、乙氧基镓、三[双(三甲基甲硅烷基)酰胺]镓、烯丙基三氯化锗、双[双(三甲基甲硅烷基)氨基]锗、乙基三乙氧基锗、甲基三氯化锗、四丁氧基锗、甲基三乙氧基锗、丁氧基铪、二甲基酰氨铪、乙酰丙酮铪、二氯化二茂铪、乙酰丙酮铟、六氟乙酰丙酮铟、甲氧基乙氧基铟、乙酰丙酮铱、环辛二烯氯化铱、二羰基·乙酰丙酮铱、乙酸铁、乙氧基铁、甲基丙烯酸铁、乙酰丙酮铁、乙酸铅、丙烯酸铅、六氟乙酰丙酮铅、乙酰丙酮铅、丙烯酸锂、乙氧基锂、乙酰丙酮锂、丙烯酸镁、乙氧基镁、乙酰丙酮镁、乙酸锰、乙酰丙酮锰、乙酸汞、乙氧基钼、乙酰丙酮钼、乙酸镍、乙酰丙酮镍、丁氧基铌、乙氧基铌、乙酸钯、乙酰丙酮钯、三氟乙酸钯、磷酸三乙酯、三(三甲氧基甲硅烷基)亚磷酸酯、三(二辛基磷酸基)异丙氧基钛、乙酸钾、苯甲酸钾、丁氧基钾、乙酰丙酮钾、丁氧基铈、草酸铈、乙酰丙酮铈、乙酰丙酮铕、乙酸铕、乙酸钆、乙酰丙酮钆、乙酰丙酮钬、四甲基庚二酸钬、甲氧基乙氧基镧、乙酸镧、乙酰丙酮镧、乙酰丙酮镥、乙酸钕、乙酰丙酮钕、甲氧基乙氧基钕、甲氧基乙氧基镨、乙酰丙酮镨、异丙氧基钐、乙酰丙酮钐、乙酰丙酮钪、乙酰丙酮铽、乙酸铽、乙酰丙酮镱、三氟乙酰丙酮镱、丙氧基钇、乙酰丙酮钇、三氟乙酸钇、乙酰丙酮铷、乙酰丙酮银、丙烯酸银、乙酸钠、丁氧基钠、衣康酸钠、甲基乙酰乙酸钠、乙酰丙酮钠、丁氧基钽、甲氧基钽钠、四甲氧基·乙酰丙酮钽、苯甲酰基乙酸铊、乙氧基铊、乙酰丙酮铊、乙酰丙酮锡、丁基三氯化锡、乙酸锡、乙氧基钠锡、丁氧基锡、丙氧基钛、二氯二乙氧基钛、乙酰丙酮钛、二异丙氧基·乙酰丙酮钛、苯酚钛、甲基苯酚钛、四(二甲基酰胺)钛、三丙氧基甲基钛、三甲氧基·五甲基环戊二烯钛、五甲基环戊二烯三氯化钛、三异丙氧基·三丁基氧化锡钛、二氯化二茂钛、氯化钛、乙氧基钨、苯酚钨、乙酰丙酮氧化钒、三丁氧基氧化钒、乙酸锌、丙烯酸锌、甲氧基乙氧基锌、乙酰丙酮锌、丁氧基锆、甲基二茂锆、双乙酰丙酮氯化锆、甲基丙烯酸锆、乙酰丙酮锆和二氯化二茂锆等。
在这些可水解的金属化合物(A)中,那些含有金属元素硅的化合物经聚合或交联后,可以得到从硬而脆到软而具有弹性、硬度范围很宽的固化体。此外,可得到的固化体还包括象油脂一样的极粘稠物质及粘性物质。得益于这种性质,这些化合物可广泛用于各种工业用途,例如用作涂敷材料、润滑脂、压敏粘合剂、胶粘剂、密封材料、弹性体和脱模剂等。
也即,当上述可水解的金属化合物(A)是每分子具有由以下通式(2)表示的多个分子骨架的化合物时,这种化合物在工业上特别有用 式中,X是可水解的基团或配体(下文中有时称之为可水解基团(X))。
每分子具有多个由上述通式(2)表示的分子骨架的化合物包括具有连接有多个可水解基团(X)的分子骨架的化合物,所述可水解基团(X)经同一个硅原子连接到所述分子骨架上。
上述可水解基团(X)是一个官能团,水解反应切断了硅原子与所述可水解基团(X)之间的键。对上述可水解基团(X)没有特别的限制,它可以是已知的官能团,例如烷氧基、肟、链烯基肟、乙酰氧基、卤素如氯、溴,等等。重要的是,就贮存稳定性和广泛的可获得性而言,优选烷氧基。对于所述烷氧基没有特别的限制,它可以包括例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、苯氧基和苄氧基等。对于二烷氧基甲硅烷基或三烷氧基甲硅烷基,可以采用相同的烷氧基或结合采用不同的烷氧基。化合物(A)的可水解基团(X)可以全部相同或不同。
对于由上述通式(2)表示的化合物没有特别的限制,它可以包括,例如化合物(A1)、化合物(A2)和化合物(A3),所述化合物(A1)由以下通式(2-1)表示,其中具有连接到1个硅原子上的2到4个可水解基团(X),所述化合物(A2)每分子具有至少一个或多个由以下通式(2-2)表示的分子骨架,所述化合物(A3)每分子具有至少一个或多个由以下通式(2-2)表示的分子骨架,并且具有至少一种选自由以下通式(2-3)、(2-4)、(2-5)、(2-6)、(2-7)和(2-8)表示的分子骨架。另外,在以下通式(2-2)中,当m为1时,化合物(A2)每分子具有至少2个由通式(2-2)表示的分子骨架。
此外,可以包括由化合物(A1)、化合物(A2)、化合物(A3)和其他可水解金属化合物相结合而得到的混合物。
(X)mSi(R)4-m(2-1)式中,m是整数2、3或4;R是烃基;X是可水解的官能团。
(X)mSi(R)3-m-式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。
在上述通式(2-1)和(2-2)中,对于R所表示的烃基(下称烃基R)没有特别的限制,它可以包括例如脂肪烃基、不饱和脂肪烃基和芳香烃基等。这些烃基可以被以下基团部分取代,这些取代基有氨基、羟基、醚基、环氧基、可聚合的不饱和基团、尿烷键、脲基、酰亚胺基、酯键、碳酸键、异氰酸酯基、氧杂环丁烷基、亚氨基、卤素如氟、氯、溴和碘等;以及不阻碍硅烷键反应的官能团或键。可以采用多种类型的上述官能团或键进行取代。
-O-(2-6) 式中,R’是氢、脂肪烃基、不饱和脂肪烃基、芳香烃基或烷氧基。另外,这些烃基可具有不阻碍氨基、羟基、醚基、环氧基、可聚合的不饱和基团、尿烷键、脲基、酰亚胺基、酯基等的交联反应的官能团或键。
上述化合物(A1)可包括例如二甲氧基二甲基硅烷、环己基二甲氧基甲基硅烷、二乙氧基二甲基硅烷、二甲氧基甲基辛基硅烷、二乙氧基甲基乙烯基硅烷、氯甲基(二异丙氧基)甲基硅烷、二甲氧基甲基苯基硅烷、二乙氧基二苯基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、三甲氧基丙基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、(3-氯丙基)三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、三(2-甲氧基乙氧基)乙烯基硅烷、3-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、二乙氧基(3-缩水甘油醚基丙基)甲基硅烷、三甲氧基[2-(7-氧杂双环[4.1.0]-庚-3-基)乙基]硅烷、三甲氧基氯硅烷、三乙氧基氯硅烷、三(1,3-二甲基丁氧基)氯硅烷、二氯二乙氧基硅烷、3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙腈、4-(三乙氧基甲硅烷基)-丁腈、3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基异氰酸酯、3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基硫异氰酸酯、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、1,3,5,7-四乙氧基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四丙氧基环四硅氧烷、1,3,5,7-四异丙氧基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、1,3,5,7-四丁氧基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、1,3,5,7,9-五乙氧基-1,3,5,7,9-五甲基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四苯基环四硅氧烷、1,1,3,3,5,5-六甲基环三硅氮烷、1,1,3,3,5,5,7,7-八甲基环四硅氮烷、1,7-二乙酰氧基八甲基四硅氧烷、1,7-二氯八甲基四硅氧烷、1,1,3,3,5,5,-六甲基-1,5-二氯三硅氧烷、1,3-二氯四异丙基二硅氧烷、1,3-二乙氧基四甲基二硅氧烷、1,3-二甲氧基四甲基二硅氧烷、1,1,3,3-四甲基-1,3-二氯二硅氧烷、1,2-双(甲基二氯甲硅烷基)乙烷、二乙酰氧基二苯基硅烷、甲基三(乙基甲基酮肟)硅烷、甲基三(N,N-二乙基氨氧基)硅烷、双(乙基甲基酮肟)甲基异丙氧基硅烷、双(乙基甲基酮肟)乙氧基甲基硅烷、2-(3,4-环氧环己基乙基)三甲基硅烷、三(1-甲基乙烯氧基)乙烯基硅烷、甲基三异丙烯氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、二乙酰氧基二甲基硅烷、三乙酰氧基乙烯基硅烷、四乙酰氧基硅烷、二乙酰氧基甲基苯基硅烷和二甲氧基乙基甲基酮肟甲基硅烷等。
上述化合物(A2)可包括例如具有由通式(2-2)表示的分子骨架的聚合物和以例如丙二醇、乙二醇和丁二醇等亚烷基二醇为单体单元的聚合物;如聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯和聚烯烃等聚合物及前述聚合物的共聚物。
上述化合物(A2)所含有的由通式(2-2)表示的分子骨架可以是例如二甲氧基甲基甲硅烷基、环己基二甲氧基甲硅烷基、二乙氧基甲基甲硅烷基、二甲氧基辛基甲硅烷基、二乙氧基乙烯基甲硅烷基、氯甲基(二异丙氧基)甲硅烷基、二甲氧基苯基甲硅烷基、二乙氧基苯基甲硅烷基、三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、二甲氧基甲硅烷基、异丁基二甲氧基甲硅烷基、辛基二甲氧基甲硅烷基、十八烷基二甲氧基甲硅烷基、甲基二乙氧基甲硅烷基、乙基二乙氧基甲硅烷基、异丁基二乙氧基甲硅烷基、辛基二乙氧基甲硅烷基、乙烯基二甲氧基甲硅烷基、乙烯基二乙氧基甲硅烷基、烯丙基二乙氧基甲硅烷基、(3-氯丙基)二甲氧基甲硅烷基、氯甲基二乙氧基甲硅烷基、双(2-甲氧基乙氧基)乙烯基甲硅烷基、3-缩水甘油醚基丙基二甲氧基甲硅烷基、二乙氧基(3-缩水甘油醚基丙基)甲硅烷基、二甲氧基[2-(7-氧杂双环[4,1,0]-庚-3-基)乙基]甲硅烷基、氯二甲氧基甲硅烷基、氯二乙氧基甲硅烷基、氯双(1,3-二甲基丁氧基)甲硅烷基、氯二乙氧基甲硅烷基、3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙腈、4-(三乙氧基甲硅烷基)-丁腈、3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基异氰酸酯、3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基硫异氰酸酯、苯基二甲氧基甲硅烷基、苯基二乙氧基甲硅烷基、三甲氧基甲硅烷基、三乙氧基甲硅烷基、三丙氧基甲硅烷基、三丁氧基甲硅烷基、1,2-双(甲基二氯甲硅烷基)、二乙酰氧基二苯基甲硅烷基、甲基三(乙基甲基酮肟)甲硅烷基、甲基三(N,N-二乙基氨氧基)甲硅烷基、双(乙基甲基酮肟)甲基异丙氧基甲硅烷基、双(乙基甲基酮肟)乙氧基甲基甲硅烷基、2-(3,4-环氧环己基乙基)三甲基甲硅烷基、三(1-甲基乙烯氧基)乙烯基甲硅烷基、甲基三异丙烯氧基甲硅烷基、乙基三乙酰氧基甲硅烷基、甲基三乙酰氧基甲硅烷基、二乙酰氧基二甲基甲硅烷基、三乙酰氧基乙烯基甲硅烷基、四乙酰氧基甲硅烷基、二乙酰氧基甲基苯基甲硅烷基和二甲氧基乙基甲基酮肟甲基甲硅烷基等。
关于上述化合物(A2),由通式(2-2)表示的分子骨架可位于该聚合物的末端或侧链上。此外,它还可同时位于该聚合物的末端和侧链上。该聚合物的结构可以是直链结构、如星型、梳齿型、树型等多支链结构、接枝结构、环状结构、梯状结构、索烃结构或由这些结构组合形成的结构。该聚合物中包含的结构片段可以是由一个单体单元组成的结构,也可以是由多个单体单元以无规、交替或嵌段等形式组成的结构。
上述化合物(A2)可进一步包含可聚合的不饱和基团。前述可聚合的不饱和基团可以是可阴离子聚合的基团,例如苯乙烯基和(甲基)丙烯酸基等;可阳离子聚合的基团,例如苯乙烯基和乙烯氧基等;和可自由基聚合的不饱和基团。其中更优选可自由基聚合的不饱和基团。
上述可自由基聚合的不饱和基团是具有双键或多键的碳-碳键的官能团,这种官能团进行化学反应的方式是,当它受到自由基进攻时,由受到自由基进攻而产生的自由基在另一个不饱和基团上发生链反应,并且随后产生新的自由基。所述可自由基聚合的不饱和基团优选甲基丙烯酰基或丙烯酰基。
上述化合物(A2)可以是这样的化合物,即它是具有多个和/或多种类型的、由上述通式(2-2)表示的分子骨架和/或自由基聚合基团的组合的化合物。此外,可以合用多种化合物(A2)。具有由上述通式(2-2)表示的分子骨架和自由基聚合基团的化合物(A2)可以包括例如N-(3-丙烯酰氧基-2-羟丙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基双(三甲基硅氧基)硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、3-烯丙基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基二甲基异丙烯氧基硅烷、乙烯基二甲基-2-((2-乙氧基乙氧基)乙氧基)硅烷、乙烯基三(1-甲基乙酰氧基)硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、苯基乙烯基二乙氧基硅烷、二苯基乙烯基乙氧基硅烷、6-三乙氧基甲硅烷基-2-降冰片烯、辛-7-烯基三甲氧基硅烷和苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷等。
上述化合物(A3)可包括,例如低分子量化合物如双(三甲氧基甲硅烷基)苯、双(三乙氧基甲硅烷基)苯、三(三甲氧基甲硅烷基)苯、三(三乙氧基甲硅烷基)苯、双(三甲氧基甲硅烷基)联苯、双(三乙氧基甲硅烷基)联苯、三(三甲氧基甲硅烷基)联苯、三(三乙氧基甲硅烷基)联苯、双(三甲氧基甲硅烷基)萘、双(三乙氧基甲硅烷基)萘、三(三甲氧基甲硅烷基)萘、三(三乙氧基甲硅烷基)萘、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)苯、双(甲基二乙氧基甲硅烷基)苯、三(甲基二甲氧基甲硅烷基)苯、三(甲基二乙氧基甲硅烷基)苯、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)联苯、双(甲基二乙氧基甲硅烷基)联苯、三(甲基二甲氧基甲硅烷基)联苯、三(甲基二乙氧基甲硅烷基)联苯、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)萘、双(甲基二乙氧基甲硅烷基)萘、三(甲基二甲氧基甲硅烷基)萘、三(甲基二乙氧基甲硅烷基)萘、三(二甲基甲氧基甲硅烷基)苯、三(二甲基甲氧基甲硅烷基)联苯、三(二甲基甲氧基甲硅烷基)萘、双(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)苯、双(甲基二乙氧基甲硅烷基乙炔基)苯、三(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)苯、三(甲基二甲氧基甲硅烷基乙炔基)苯、双(三甲氧基甲硅烷基丙基)苯、双(甲基二乙氧基甲硅烷基丙基)苯、三(三甲氧基甲硅烷基丙基)苯、三(甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)苯、双(三甲氧基甲硅烷基)甲烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)甲烷、双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)乙烷、双(三甲氧基甲硅烷基)丙烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙烷、双(三甲氧基甲硅烷基)丁烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)丁烷、双(三甲氧基甲硅烷基)戊烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)戊烷、双(三甲氧基甲硅烷基)己烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)己烷、双(三甲氧基甲硅烷基)庚烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)庚烷、双(三甲氧基甲硅烷基)辛烷、双(甲基二甲氧基甲硅烷基)辛烷、双(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺、双(甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺、三(三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯、六甲氧基二硅烷、甲基二甲氧基二硅烷、六乙氧基二硅烷、甲基二乙氧基二硅烷、二甲氧基四甲基二硅氧烷、三甲氧基三甲基二硅氧烷、四甲氧基二甲基二硅氧烷、五甲氧基甲基二硅氧烷、六甲氧基二硅氧烷、二甲氧基六甲基三硅氧烷、三甲氧基五甲基三硅氧烷、四甲氧基四甲基三硅氧烷、五甲氧基三甲基三硅氧烷、六甲氧基二甲基三硅氧烷、七甲氧基甲基三硅氧烷、八甲氧基三硅氧烷、1,3,5,7-四甲氧基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、八甲氧基环四硅氧烷、1,3,5,7-四乙氧基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、八乙氧基环四硅氧烷、八(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)-T8-倍半硅氧烷、八(甲基二甲氧基甲硅烷基乙炔基)-T8-倍半硅氧烷和八(二甲基甲氧基甲硅烷基乙炔基)-T8-倍半硅氧烷等;聚合物和低聚物如聚硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚烯烃、聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺等;以及其共聚物。
上述由通式(2)表示的化合物已经商品化的有,例如,钟渊化学工业社生产的商品名为MS聚合物的聚合物,如MS聚合物S-203、S-303和Epion等;甲硅烷基聚合物如甲硅烷基SAT-200、MA-903和MA-447等;旭硝子社生产的聚合物如Excestar ESS-2410、ESS-2420、ESS-3630;Chisso Corporation生产的聚合物如乙酰氧基封端的聚二甲基硅氧烷(PS363.5)、二甲基氨基封端的聚二甲基硅氧烷(PS383)、乙氧基封端的聚二甲基硅氧烷(PS393)、硬脂烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷(PS053.5)、三乙氧基甲硅烷基改性的聚(1,2-丁二烯)(PS078.5)、(N-三甲氧基甲硅烷基丙基)聚氮酰胺(PS075)、(N-三甲氧基甲硅烷基丙基)聚乙烯亚胺(PS076)和(N-三甲氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷尿烷(PS077)等。
在存在氧气的条件下,上述化合物(B)具有在光照射下与所述可水解的金属化合物(A)反应、聚合或交联的特性。
采用传统的阳离子型聚合引发剂时,由于反应机理的原因,氧气的存在有时会阻碍反应的进行。然而本发明者经研究发现,由于特定的化合物(B)的使用,氧气不但没有阻碍所述可水解的金属氧化物的聚合或交联反应,反而促进了前述反应。化合物(B)的使用使得有可能在引发可水解的金属化合物的反应、聚合和交联时,无须采用通过氮气等的置换而除去氧气的步骤。这为工业领域带来了巨大的优势。
上述化合物(B)可包括,例如具有由以下通式(1)表示的分子骨架的化合物 式中,n是整数2、3、4或5;k是等于或小于n的整数;Y是属于周期表IVB族、VB族或VIB族的原子;Z是氢或羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基,而且Z可以彼此相同或不同。
但是,当Y是碳时,至少有一个Z是具有芳环或不饱和键的基团。当Y是碳时,含有金属原子硅的可水解的金属化合物有时不能达到所期望的充分的反应性。然而,当Z是具有芳环或不饱和键的基团时,由通式(1)表示的分子骨架被芳环或不饱和键的π电子活化,因而含有金属原子硅的可水解的金属化合物可以具有充分的反应性。
属于IVB族元素的原子可以是例如C、Si、Ge、Sn和Pb;属于周期表VB族的原子可以是例如N、P、As、Sb和Bi;属于VIB族的元素可以是例如O、S、Se、Te和Po。
上述化合物(B)特别优选由以下通式(1-2)表示的化合物(B1) 式中,n是整数2、3、4或5;Y是属于IVB族、VB族或VIB族元素的原子;Z是氢或烃基、羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基。
由上述通式(1-2)表示的分子骨架含有选自周期表IVB族、Vb族或VIB族的原子Y,也即氧、硫、氮、磷和碳,以及含有2个与Y结合的羰基,还含有对应于Y的化合价的Y的取代基Z,所述取代基Z是氢、烃基、羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基。
当上述Z为烃基时可包括,例如脂肪烃基、不饱和烃基和芳烃基等。这些烃基可具有官能团或化学键,这些官能团或化学键不得阻碍氨基、羟基、醚基、环氧基、可聚合的不饱和基团、尿烷基、脲基、酰亚胺基和酯基等的交联反应。
由上述通式(1-2)表示的分子骨架可包括,例如由以下通式(1-2A)、(1-2B)、(1-2C)、(1-2D)和(1-2E)表示的官能团
此外,上述化合物(B1)可包括,例如由以下通式(1-3)表示的环状化合物,以及在由以下通式(1-3)表示的单根环链内具有多个相同或不同类型的由上述通式(1)表示的分子骨架的化合物。此外,上述化合物(B1)的例子还有,含有通过适当的有机基团使多个相同或不同类型的所述环状化合物彼此键合的化合物,以及含有至少一个具有多个相同或不同类型的所述环状化合物的单元的双环化合物。
式中,n是整数2、3、4或5;Y是属于周期表IVB族、VB族或VIB族的原子;Z是氢或烃基、羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基,而且Z可以彼此相同或不同;A是有机基团。
当Y是氧时,上述化合物(B1)可包括,例如乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、异丁酸酐、戊酸酐、2-甲基丁酸酐、三甲基乙酸酐、己酸酐、庚酸酐、癸酸酐、十二烷酸酐、肉豆蔻酸酐、棕榈酸酐、硬脂酸酐、廿二烷酸酐、丁烯酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、油酸酐、亚麻酸酐、氯乙酸酐、碘乙酸酐、二氯乙酸酐、三氟乙酸酐、氯二氟乙酸酐、三氯乙酸酐、五氟丙酸酐、七氟丁酸酐、琥珀酸酐、甲基琥珀酸酐、2,2-二甲基琥珀酸酐、异丁基琥珀酸、1,2-环己二羧酸酐、六氢-4-甲基邻苯二甲酸酐、衣康酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐、2-甲基马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、1-环戊烯-1,2-二羧酸酐、戊二酸酐、1-萘基乙酸酐、苯甲酸酐、苯基琥珀酸酐、苯基马来酸酐、2,3-二苯基马来酸酐、邻苯二甲酸酐、4-甲基邻苯二甲酸酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4’-(六氟亚丙基)二邻苯二甲酸酐、1,2,4,5-苯四羧酸酐、1,8-萘二羧酸酐、1,4,5,8-萘四羧酸酐等;马来酸酐与具有可自由基聚合的双键的化合物的共聚物;马来酸酐与(甲基)丙烯酸酯的共聚物;马来酸酐与苯乙烯的共聚物;马来酸酐与乙烯基醚的共聚物;等等。
上述化合物(B1)中已经商品化的有,例如,旭电化社生产的AdekaHardener EH-700、Adeka Hardener EH-703和Adeka Hardener EH-705A;新日本理化社生产的Rikacid TH、Rikacid HT-1、Rikacid HH、RikacidMH-700、Rikacid MH-700H、Rikacid MH、Rikacid SH和Rikaresin TMEG;日立化成社生产的HN-5000和HN-2000;油化壳牌环氧社生产的Epikure134A、Epikure YH306、Epikure YH307和Epikure YH308H;以及住友化学社生产的Sumicure MS等。
当Y是硫时,上述化合物(B1)可包括,例如,由以下通式(1-4)表示的二乙酰硫、硫代乙酸酐、硫代丙酸酐、硫代丁酸酐、硫代异丁酸酐、硫代戊酸酐、硫代三甲基乙酸酐、硫代己酸酐、硫代庚酸酐、硫代癸酸酐、硫代十二烷酸酐、硫代肉豆蔻酸酐、硫代棕榈酸酐、硫代硬脂酸酐、硫代廿二酸酐、硫代丁烯酸酐、硫代丙烯酸酐、硫代甲基丙烯酸酐、硫代油酸酐、硫代亚麻酸酐、硫代氯乙酸酐、硫代碘乙酸酐、硫代二氯乙酸酐、硫代三氟乙酸酐、硫代氯二氟乙酸酐、硫代三氯乙酸酐、硫代五氟丙酸酐、硫代七氟丁酸酐、硫代琥珀酸酐、硫代甲基琥珀酸酐、硫代异丁基琥珀酸、硫代衣康酸酐、硫代马来酸酐、硫代戊二酸酐、硫代苯基琥珀酸酐、硫代苯基马来酸酐、硫代邻苯二甲酸酐、硫代苯甲酸酐、硫代二乙酸酐和硫代乳酸酐等。
当Y是氮时,上述化合物(B1)可包括,例如,琥珀酰亚胺、N-甲基琥珀酰亚胺、α,α-二甲基-β-甲基琥珀酰亚胺、α-甲基-α-丙基琥珀酰亚胺、马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-丙基马来酰亚胺、N-叔丁基马来酰亚胺、N-月桂基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-(2-氯苯基)马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-(1-芘基)马来酰亚胺、3-甲基-N-苯基马来酰亚胺、N,N’-1,2-亚苯基二马来酰亚胺、N,N’-1,3-亚苯基二马来酰亚胺、N,N’-1,4-亚苯基马来酰亚胺、N,N’-(4-甲基-1,3-亚苯基)二马来酰亚胺、1,1’-(亚甲基-1,4-二亚苯基)二马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、N-甲基邻苯二甲酰亚胺、N-乙基邻苯二甲酰亚胺、N-丙基邻苯二甲酰亚胺、N-苯基邻苯二甲酰亚胺、N-苄基邻苯二甲酰亚胺、1,2,4,5-苯四甲酰二亚胺;N-烷基马来酰亚胺与具有可自由基聚合的双键的化合物的共聚物;N-烷基马来酰亚胺与(甲基)丙烯酸酯的共聚物;N-烷基马来酰亚胺与苯乙烯的共聚物;以及N-烷基马来酰亚胺与乙烯基醚的共聚物。
当Y是磷时,上述化合物(B1)可包括,例如双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基-戊基氧膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧膦等酰基氧膦。
当Y是碳时,上述化合物(B1)可包括例如二酮,如2,4-戊二酮、3-甲基-2,4-戊二酮、3-乙基-2,4-戊二酮、3-氯-2,4-戊二酮、1,1,1-三氟-2,4-戊二酮、1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、1-苯甲酰丙酮、二苯甲酰甲烷等;多羧酸酯,如丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、甲基丙二酸二甲酯、1,1,2,2-乙烷四甲酸四乙酯等;α-羰基-乙酸酯,如甲基乙酰基乙酸酯、乙基乙酰基乙酸酯、甲基丙酰乙酸酯等;3-苯基-2,4-戊二酮、3-苄基-2,4-戊二酮、二乙基苄基丙二酸酯、二乙基烯丙基丙二酸酯、二烯丙基丙二酸二乙酯、亚乙基丙二酸二乙酯、三乙酰基甲烷、甲烷三甲酸三乙酯等。
由于羧酸酐、羧酸酰亚胺或酰氧膦能够促进可水解的金属化合物(A)的光聚合或交联反应迅速进行,而且它们在由所述可水解的金属化合物(A)聚合得到的聚合物中具有极好的溶解性,因此,特别优选羧酸酐、羧酸酰亚胺或酰氧膦作为上述化合物(B1)。
上述化合物(B)在100重量份的可水解的金属化合物(A)中的混合比例优选为0.01到30重量份。当它小于0.01重量份时,有时难于使所述可水解的金属化合物(A)产生足够的反应性,而当它超过30重量份时,所得光反应性组合物的透光性显著降低,于是聚合或交联仅在受到光照射的表面进行,因此,深层部位的反应性有时会显著降低。上述混合比例更优选0.1到20重量份。
为了提高光反应性,也即,为了缩短光照射时间和降低光的辐射能量,或者为了使所述组合物的聚合和交联更为深入和迅速,可以加入光自由基发生剂(C)。
上述光自由基发生剂(C)包括在例如紫外线、可见光等光线的作用下可分解形成自由基的化合物;可通过脱氢反应产生自由基的化合物;可通过能量传递例如因电子转移导致能量传递而产生自由基的化合物。优选的例子有对于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯具有引发聚合作用的化合物。可以采用多种类型的这类化合物作为所述的光自由基发生剂(C)。
上述光自由基发生剂(C)的例子可包括,例如4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮;苯乙酮衍生物如α-羟基-α,α’-二甲基苯乙酮、甲氧基苯乙酮和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮等;苯偶姻醚类化合物如苯偶姻乙醚和苯偶姻丙醚等;卤代酮;酰基氧膦;酰基膦酸酯;2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、2-苄基-2-N,N-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮;双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧膦;双(η5-环戊二烯基)-双(五氟苯基)钛、双(η5-环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(1H-吡啶-1-基)苯基]钛;蒽、二萘嵌苯、晕苯、并四苯、苯并蒽、酚噻嗪、核黄素、吖啶、酮香豆素;噻吨酮衍生物,二苯甲酮、苯乙酮、2-氯噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、,4-二异丙基噻吨酮和异丙基噻吨酮等。
也可以采用商品化的光自由基引发剂作为光自由基发生剂。此外,由于二酰基膦化合物是受光照射分解产生自由基的光自由基发生剂,它在分解后含有光自由基,而且二酰基膦化合物具有由上述通式(1-2)表示的分子骨架,因此,二酰基膦化合物能够同时作为化合物(B)和光自由基发生剂(C)使用,因而优选采用二酰基膦化合物。
上述光自由基发生剂(C)在总计100重量份的化合物(A)和化合物(B)中的混合量优选为0.001到10重量份。当所述光自由基发生剂(C)小于0.001重量份时,有时难于充分地改善光反应性,而当它超过10重量份时,所得光反应性组合物的透光性显著降低,于是聚合或交联仅在受到光照射的表面进行,因此,在深层部位不能发生显著的聚合或交联。
此外,当光自由基发生剂(C)是二酰基膦化合物时,相对于100重量份的化合物(A),它的用量优选0.001到10重量份,更优选0.01到5重量份。
为了改善光照射后的光反应性或后固化性,可以向本发明的光反应性物质中加入氢自由基供应剂(D)。
上述氢自由基供应剂(D)可以采用任何能够容易地解离出氢自由基的化合物,例如,可以是在自由基聚合中表现出链转移性质的硫醇和烷基苯化合物。可以组合采用多种类型的所述化合物作为上述氢自由基供应剂(D)。
上述氢自由基供应剂(D)可包括,例如硫醇如正丁基硫醇、月桂基硫醇、环己基硫醇、1,6-己二硫醇等;硫化物如二硫化二正丁基、二正丁基硫、四氢噻吩、五亚甲基硫、1,4-二噻烷和二苯硫等;在芳基上有氢的化合物如甲苯、二甲苯、间三甲苯、异丙基苯、乙苯和甲基苄基醚等;胺类,如三乙胺、丁胺、苯胺、甲基苯胺和双(对氨基苯基)甲烷等;卤代烷如碘代正丁基、溴代正丁基、氯代正丁基、2-氯丁烷和氯仿等;醚类,如甲醚、乙醚、异丙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯甲醚和苯醚等;醇类,如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、环己醇、环己烷二甲醇、聚乙二醇、聚丙二醇和丙三醇等;羧酸类,如乙酸、丙酸、丁酸、环己烷-1,4-二羧酸、苯甲酸和邻苯二甲酸等;酮类,如丙酮、甲乙酮、苯乙酮和苯二乙酮等;以及烃类,如己烷、庚烷、环己烷和叔丁基苯等。
上述氢自由基供应剂(D)在总计100重量份的化合物(A)和化合物(B)中的混合量优选为0.1到20重量份。当它少于0.1重量份时,不能得到快速的后固化特性,而当它超过20重量份时,形成固化体时有时不能得到足够的凝结力。
本发明的光反应性组合物还可含有能够促进可水解的金属化合物(A)的水解和缩合反应的有机金属化合物(E)。
在以下情况下,例如,当本发明的光反应组合物被贮存在气密性容器中,或在打开该容器后很快就将该组合物用尽时,或者所用的涂敷装置在贮存或补充粘合剂时已采用隔绝湿气的措施,所述组合物就会偶然或必然地存在未受到光照射的部分。因此,在这些情况下加入有机金属化合物(E)可以促进可水解的金属化合物(A)在光照射后的聚合或交联反应。而且,甚至可以在所述未受到光照射的部分发生固化。
上述有机金属化合物(A)可包括,例如,含有用来置换有机基团的例如锗、锡、铅、硼、铝、镓、铟、钛、锆等金属元素的有机金属化合物,所述化合物的更具体的例子有,锡化合物如二月桂酸二丁锡、氧化二丁锡、二乙酸二丁锡、磷酸二丁锡、氧化双(月桂酸二丁锡)、双乙酰丙酮二丁锡、双(马来酸单酯)二丁锡、四辛氧基锡、辛酸二丁锡和氧化二辛锡等;钛酸酯类化合物如四正丁氧基钛酸酯、四异丁氧基钛酸酯等。它们可以单独使用或结合其中两种或多种一起使用。
上述有机金属化合物(E)在100重量份的化合物(A)中的混合量优选为0.01到10重量份。当它小于0.01重量份时,不能促进光照射后所述化合物(A)的反应,而当它超过10重量份时,尽管可以促进光照射后的反应,但会对反应产物造成严重影响。因此所述混合量更优选0.1到8重量份。
本发明的光反应性组合物还可包含具有可聚合基团的化合物(F)。在上述可水解的金属化合物(A)与上述化合物(B)的特定组合中,有时会在光照射后一定时间内生成聚合物或交联体,而不能在光照射后立即获得所需的凝结力,因此,限制了光照射后的即用性。加入上述化合物(F)可提高光照射后的即时凝结力。
优选可自由基聚合的不饱和基团或可阳离子聚合的基团作为上述化合物(F)的可聚合基团。
上述可自由基聚合的不饱和基团可包括,例如,乙烯基、烯丙基、异丙烯基、苯乙烯基、乙烯氧基、乙烯氧基羰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基羰基、N-乙烯基氨基等。其中,优选甲基丙烯酰基或丙烯酰基。可以结合使用多个可自由基聚合的基团。
上述具有苯乙烯基的化合物可包括,例如,苯乙烯、茚、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对氯苯乙烯、对氯甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对叔丁氧基苯乙烯、二乙烯基苯等。
上述具有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的化合物可包括,例如,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异肉豆蔻酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-丁氧乙基酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯、己二醇二[(甲基)丙烯酸]酯、乙二醇二[(甲基)丙烯酸]酯、聚乙二醇二[(甲基)丙烯酸]酯、丙二醇二[(甲基)丙烯酸]酯、聚丙二醇二[(甲基)丙烯酸]酯、新戊二醇二[(甲基)丙烯酸]酯、三羟甲基丙烷三[(甲基)丙烯酸]酯、季戊四醇二[(甲基)丙烯酸]酯、季戊四醇三[(甲基)丙烯酸]酯、季戊四醇四[(甲基)丙烯酸]酯、二季戊四醇六[(甲基)丙烯酸]酯、环氧丙烯酸酯、丙烯酸聚酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸5-羟戊酯、(甲基)丙烯酸6-羟己酯、3-羟基-3-甲基丁基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三[(甲基)丙烯酸]酯、2-[(甲基)丙烯酰氧基]乙基-2-羟乙基邻苯二甲酸、2-[(甲基)丙烯酰氧基]乙基-2-羟丙基邻苯二甲酸以及由以下通式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)、(19)、(20)、(21)和(22)表示的化合物CH2=CH-C(O)O-CH2CH2O-[C(O)CH2CH2CH2CH2CH2O]n-H (3)(n=1~10)CH2=C(CH3)-C(O)O-CH2CH2O-[C(O)CH2CH2CH2CH2CH2O]n-H (4)(n=1~10)CH2=CH-C(O)O-(CH2CH2O)n-H (5)(n=1~12)CH2=C(CH3)-C(O)O-(CH2CH2O)n-H (6)(n=1~12)CH2=CH-C(O)O-[CH2CH(CH3)O]n-H (7)(n=1~12)CH2=C(CH3)-C(O)O-[CH2CH(CH3)O]n-H (8)(n=1~12)CH2=C(CH3)-C(O)O-(CH2CH2O)n-[CH2CH(CH3)O]m-H(9)(n=1~12)CH2=CH-C(O)O-(CH2CH2O)n-[CH2CH(CH3)O]m-H (10)(n=1~12)CH2=C(CH3)-C(O)O-(CH2CH2O)n-(CH2CH2CH2CH2O)mH(11)(n=1~12)
CH2=CH-C(O)O-(CH2CH2O)n-(CH2CH2CH2CH2O)mH (12)(n=1~12)CH2=CH-C(O)O-(CH2CH2O)n-CH3(13)(n=1~10)CH2=C(CH3)-C(O)O-(CH2CH2O)n-CH3(14)(n=1~30)CH2=CH-C(O)O-[CH2CH(CH3)O]n-CH3(15)(n=1~10)CH2=C(CH3)-C(O)O-[CH2CH(CH3)O]n-CH3(16)(n=1~10)CH2=C(CH3)-C(O)O-(CH2CH2O)n-[CH2CH(CH3)O]m-H (17)(n=1~10)CH2=CH-C(O)O-(CH2CH2O)n-[CH2CH(CH3)O]m-H (18)(n=1~10)CH2=CH-C(O)O-[CH2CH(CH3)O]n-C(O)-CH=CH2(19)(n=1~20)CH2=C(CH3)-C(O)O-[CH2CH(CH3)O]n-C(O)-C(CH3)=CH2(20)(n=1~20)CH2=CH-C(O)O-[CH2CH2O]n-C(O)-CH=CH2(21)(n=1~20)上述具有乙烯酯基的化合物可包括,例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、己酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯等。
上述具有乙烯氧基的化合物可包括,例如,正丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、叔戊基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、乙二醇丁基乙烯基醚、三乙二醇甲基乙烯基醚、(4-乙烯氧基)丁基苯甲酸酯、乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、丁-1,4-二醇二乙烯基醚、己-1,6-二醇二乙烯基醚、环己烷-1,4-二羟甲基二乙烯基醚、二(4-乙烯氧基)丁基间苯二甲酸酯、二(4-乙烯氧基)丁基戊二酸酯、二(4-乙烯氧基)丁基琥珀酸酯、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、2-羟乙基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、6-羟己基乙烯基醚、环己烷-1,4-二甲醇单乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚-3-氨丙基乙烯基醚、2-(N,N-二乙基氨基)乙基乙烯基醚、氨基甲酸乙酯乙烯基醚、聚酯乙烯基醚等。
上述可阳离子聚合的基团是在例如质子酸或路易斯酸存在下能够导致聚合和交联的链反应的官能团。可以举出的作为这类官能团的例子有例如环氧基、氧杂环丁基(oxetanyl)、苯乙烯基、乙烯氧基等。也可以使用每分子内同时含有多个可阳离子聚合的基团的化合物。
上述具有苯乙烯基的化合物可包括,例如苯乙烯、茚、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对氯苯乙烯、对氯甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对叔丁氧基苯乙烯、二乙烯基苯乙烯等。
上述具有环氧基的化合物可包括,例如双酚A类树脂、氢化双酚A类树脂、氢化双酚A类环氧树脂、双酚F类环氧树脂、酚醛清漆类树脂、甲酚类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、溴化环氧树脂、橡胶改性的环氧树脂、氨基甲酸乙酯改性的环氧树脂、缩水甘油酯类化合物、环氧化聚丁二烯、环氧化SBS等。此处的SBS指苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
上述具有氧杂环丁基的化合物可包括,例如,3-乙基-3-羟基甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-苯氧基甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-己氧基甲基氧杂环丁烷、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]苯等。
上述具有乙烯氧基的化合物包括,例如,正丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、叔戊基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、2-氯乙基乙烯基醚、乙二醇丁基乙烯基醚、三乙二醇甲基乙烯基醚、(4-乙烯氧基)丁基苯甲酸酯、乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、丁-1,4-二醇二乙烯基醚、己-1,6-二醇二乙烯基醚、环己烷-1,4-二羟甲基二乙烯基醚、二(4-乙烯氧基)丁基间苯二甲酸酯、二(4-乙烯氧基)丁基戊二酸酯、二(4-乙烯氧基)丁基琥珀酸酯、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、2-羟乙基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、6-羟己基乙烯基醚、环己烷-1,4-二甲醇单乙烯基醚、二乙二醇单乙烯基醚、3-氨丙基乙烯基醚、2-(N,N-二乙氨基)乙基乙烯基醚、氨基甲酸乙酯乙烯基醚、聚酯乙烯基醚等。
在选用具有可阳离子聚合基团的上述化合物作为上述化合物(F)的情况下,上述化合物(F)可具有由上述通式(2-2)表示的官能团。也即,所述化合物可以是具有可阳离子聚合的基团和由上述通式(2-2)表示的官能团的化合物,或者是同时具有多个或多种可阳离子聚合的基团及多个或多种由上述通式(2-2)表示的官能团的化合物。所述化合物(F)的例子有三甲氧基[2-(7-氧杂双环[4,1,0]-庚-3-基)乙基]硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲基乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二异丙基乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二异丙氧基硅烷、苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷、3-(3-四乙氧基甲硅烷基丙氧基)甲基-3-乙基氧杂环丁烷等。可以将它们单独使用或结合使用其中两种或多种。
在选用具有可阳离子聚合基团的上述化合物作为上述化合物(F)的情况下,本发明的光反应性组合物优选含有使上述具有可阳离子聚合基团的化合物(F)聚合或交联的化合物。
这类化合物的例子有铁-丙二烯络合物、芳香重氮盐、芳香碘鎓盐、芳香锍盐、吡啶盐、铝络合物/硅烷醇盐、卤烷基取代的三嗪衍生物、三氟甲磺酸-N-酰亚胺酯衍生物、苯磺酸-N-酰亚胺酯衍生物、甲磺酸-N-酰亚胺酯衍生物、三溴甲基苯磺酸衍生物等。这些化合物中已经商品化的有,例如,Irgacure 261(Ciba-Geigy Corp.生产)、Optomer SP-150(旭电化工业社生产)、Optomer SP-151(旭电化工业社生产)、Optomer SP-170(旭电化工业社生产)、Optomer SP-171(旭电化工业社生产)、UVE-1014(通用电气公司(General Electr.Co.)生产)、CD-1012(Sartomer Company生产)、San-Aid SI-60L(三新化学工业社生产)、San-Aid SI-80L(三新化学工业社生产)、San-Aid SI-100L(三新化学工业社生产)、CI-2064(日本曹达社生产)、CI-2639(日本曹达社生产)、CI-2624(日本曹达社生产)、CI-2481(日本曹达社生产)、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074(Rhone-PoulencLtd.生产)、UVI-6990(联合碳化物公司(Union Carbide Corp.)生产)、BBI-103(Midori Kagaku Co.,Ltd.生产)、MPI-103(Midori Kagaku Co.,Ltd.生产)、TPS-103(Midori Kagaku Co.,Ltd.生产)、MDS-103(MidoriKagaku Co.,Ltd.生产)、DTS-103(Midori Kagaku Co.,Ltd.生产)、NAT-103(Midori Kagaku Co.,Ltd.生产)、NDS-103(Midori Kagaku Co.,Ltd.生产)等。可以将它们单独使用或结合使用其中两种或多种。
相对于100重量份的化合物(F),上述在光照射下可使具有可阳离子聚合基团的化合物(F)聚合或交联的化合物的添加量优选为0.01到30重量份。当它少于0.01重量份时,有时难于获得足够的光反应性,而当它超过30重量份时,所得光反应性组合物的透光性显著降低,于是聚合或交联仅在受到光照射的表面进行,因此,在深层部位的反应性有时会显著降低。该添加量更优选0.1到20重量份。
相对于10到99重量份的可水解的金属化合物,化合物(F)的添加量优选为1到90重量份。当它少于1重量份时,有时难以得到足够的凝结力,而当它超过90重量份时,固化的产物不能得到足够的强度。
当本发明的光反应性组合物含有化合物(F)时,为了避免在使用本发明的光反应性组合物时,由于偶然或必然存在的未受到光照射的部位而留下未反应的化合物(F),优选进一步加入化合物(F)的聚合引发剂。作为上述化合物(F)的聚合引发剂,当化合物(F)具有可自由基聚合的不饱和基团时,可以举出的例子有热自由基发生剂,或能够在无氧条件下受热产生自由基的自由基发生剂。此外,当化合物(F)具有可阳离子聚合的基团时,可以举出的例子有通过热活性使所述可阳离子聚合的基团聚合的化合物,这类化合物的例子有,例如鎓盐,如锍盐、碘鎓盐、铵盐等;以及如三氟化硼-三甲胺络合物、三氟化硼-吡啶络合物等路易斯酸-路易斯碱的络合物。此外,当化合物(F)具有环氧基时,可以举出的例子有,如双氰胺、酮亚胺等可在热或湿气作用下产生胺的化合物。
上述热自由基发生剂可包括,例如有机过氧化物,即氢过氧化物如过氧化氢二异丙基苯、过氧化氢1,1,3,3-四甲丁基、过氧化氢枯烯、过氧化氢叔己基、过氧化氢叔丁基等;过氧化氢二烷基如α,α’-双(叔丁基过氧-间-异丙基)苯、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷、叔丁基过氧化异丙苯、过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烯-3等;酮过氧化物;过氧缩酮;二酰基过氧化物;过氧化二碳酸酯;过氧化酯;以及偶氮化合物如2,2’-偶氮二异丁腈、1,1’-(环己烷-1-腈),2,2’-偶氮双(2-环丙基丙腈),2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等。可以将它们单独使用或结合使用其两种或多种。
上述能够在无氧条件下加热产生自由基的自由基发生剂的例子可以是,如苯醌/过氧化氢枯烯等有机过氧化物/醌的组合物(混合物)。
本发明的光反应组合物还可包含具有环氧基的化合物(G)。加入所述具有环氧基的化合物(G)可进一步提高本发明的光反应性组合物的粘合强度和粘着性。
上述化合物(G)可包括,例如,双酚A类环氧树脂、酚醛清漆类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、多缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂、环氧硅烷化合物等。其中效果尤其显著的是具有由上述通式(2-2)表示的官能团的环氧化合物和每分子具有3个或更多个环氧基的化合物。它们可单独使用或结合其中两种或多种一起使用。
具有由上述通式(2-2)表示的官能团的环氧化合物可包括,例如,γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷等。
每分子具有三个或更多环氧基的化合物已经商品化的有,例如,由日本环氧树脂社(Japan Epoxy Resin)生产的商品名Epikote 152、Epikote154和Epikote 604;由Daicel Chem.Ind.生产的Epoleed GT 301、EpoleedGT 302、Epoleed GT 401和Epoleed GT 403等。
对应于100重量份的本发明的光反应性组合物中的树脂组分,上述化合物(G)的添加量优选0.1到30重量份。当它少于0.1重量份时,化合物(G)不能充分发挥其作用,而当它超过30重量份时,尽管增加了其对金属的粘合强度,但是,有时其总体影响过大。
为了调节聚合度或交联度以及反应产物的物理性质,本发明的光反应性组合物还可含有经水解每分子可形成一个硅醇基的化合物,或可含有每分子具有一个硅醇基的化合物。
上述经水解每分子可形成一个硅醇基的化合物可以是经水解每分子可在硅与羟基之间形成一个化学键的化合物,所述化合物的例子有,三烷基单烷氧基硅烷如甲氧基三甲基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、甲氧基三乙基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、丙氧基三甲基硅烷等;三烷基甲硅烷基酯如三甲基甲硅烷基乙酸酯等;三烷基甲硅烷基胺如N,N-双三甲基甲硅烷基胺、三甲基-N,N-二甲基氨基硅烷等;N,N’-双三甲基甲硅烷基脲;N-三甲基甲硅烷基咪唑等。
上述每分子具有一个硅醇基的化合物可以是每分子具有一个硅-羟基键的化合物,这种化合物的例子有三烷基硅醇如三甲基硅醇、三乙基硅醇、三丙基硅醇、三异丙基硅醇、三正丁基硅醇、三叔丁基硅醇、三仲丁基硅醇等;三苯基硅醇、二苯基甲基硅醇、苯基二甲基硅醇、二苯基乙基硅醇、苯基二乙基硅醇、苄基二乙基硅醇、α-萘基二甲基硅醇、β-萘基二甲基硅醇、由聚硅氧烷或环硅氧烷衍生得到的每个硅上连接有一个羟基的化合物。可以单独使用这些化合物,或结合使用其中一种或两种。
对于经水解每分子可形成一个硅醇基的化合物,或者对于每分子具有一个硅醇基的化合物,它们的添加量没有特别的限制,但是,相对于总计100重量份的上述可水解的金属化合物(A)和化合物(B),所述添加量优选为0.001到500重量份。当它少于0.001重量份时,有时不能起到调节作用,而当它超过500重量份时,则难以促使可水解的金属化合物(A)所含有的Si-X发生交联,于是当它被用作粘合剂时,有时不能得到充分的交联体或聚合物。
本发明的光反应性组合物还优选含有氧。如上所述,氧可以促进上述可水解的金属化合物(A)的聚合或交联反应。
根据需要,本发明的光反应性组合物可包含具有已知功能的添加剂,例如,用来调节上述化合物(B)或光自由基发生剂(C)的感光性敏化剂、增稠剂、用来调节所述组合物粘度的触变剂、用来改善拉伸强度等物理性质的物理性质调节剂、增量剂、补强剂、增塑剂、着色剂、阻燃剂等。
所述增稠剂选自例如对于化合物(A)具有良好的相容性的高分子化合物,并根据需加入所述组合物中的化合物适当地使用所述增稠剂。所述高分子化合物的例子可包括丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸聚合物、聚乙烯醇衍生物、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯衍生物、聚酯、聚醚、聚异丁烯、聚烯烃、聚氧化烯、聚氨酯、聚酰胺、天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、NBR、SBS、SIS、SEBS、氢化NBR、氢化SBS、氢化SIS、氢化SEBS等;前述高分子化合物的共聚物、官能团改性体等。它们可以单独使用,也可结合使用其中两种或多种。
可以适当地选择具有适合于产生触变性的组成的物质作为上述触变剂。例如可以是胶体二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮、疏水碳酸钙、玻璃泡、玻璃珠等。优选其表面与化合物(A)具有高的亲合性的物质。
上述用来改善拉伸强度等物理性质的物理性质调节剂可包括,例如,各种硅烷偶联剂如乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N,N’-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、N,N’-双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、N,N’-双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]六乙二胺、N,N’-双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]六乙二胺等。它们可以单独使用,也可结合使用其中两种或多种。
关于上述增量剂,可以采用那些加入到本发明的光反应性组合物中后不表现出触变性的增量剂,所述增量剂的例子有滑石、粘土、碳酸钙、碳酸镁、脱水二氧化硅、水合二氧化硅、硅酸钙、二氧化钛、碳黑等。它们可以单独使用,或者结合使用其中两种或多种。
关于上述增塑剂,可采用例如磷酸酯,如三丁基磷酸酯和三甲苯磷酸酯等;邻苯二甲酸酯,如邻苯二甲酸二辛酯等;一元脂肪酸的酸酯,如甘油单油酸酯等;二元脂肪酸的酸酯,如己二酸二辛酯等;以及聚丙二醇。它们可以单独使用,或者结合使用其中两种或多种。
此外,根据需要可以加入防滴漏剂、抗氧剂、防老剂、紫外线吸收剂、溶剂、香料、颜料、染料等。
对于用来为本发明的光反应性组合物提供辐射光的光源没有特别的限制,只要该光源所发射的光线能使具有光反应性的本发明的光反应性组合物可通过化合物(A)的光反应生成聚合物或交联体即可。可以根据用途适当地选择光源。
这类光源优选的例子是能够发射包括以下光线的光源,所述光线的波长为因加入上述化合物(B)而使本发明的组合物所具有的吸收波长。此外,关于含有光自由基发生剂(C)的本发明的光反应性组合物,优选能够发射以下光线的光源,所述光线的波长为因加入化合物(B)和化合物(C)而使本发明的组合物所具有的吸收波长。
当组合采用多种光源来作为上述光源时,优选将各光源的光线同时照射所述组合物。此外,来自各个光源的光线可以先后照射,或者交替照射。
已知光源的例子有,例如低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、准分子激光器、化学灯、黑光灯、微波受激汞灯、金属卤化物灯、钠光灯、卤素灯、氙灯、荧光灯、太阳光、电子束发射装置等。此外,可以采用过滤器来减少或除去不需要的波长,或者可以组合使用多种光源。各种光源对本发明的组合物的照射可以是,各种光源同时照射,或以一定时间间隔先后照射,或者结合进行同时照射和先后照射。
在使本发明的光反应性组合物固化时,优选使含有氧气的气体与所述组合物接触。如上所述,氧气的存在促进了采用上述化合物(B)的上述可水解的金属化合物(A)的聚合或交联反应。
本发明的光反应性组合物的固化方法也是本发明的一个实施方式,所述固化方法包括如下步骤,即,使含有氧气的气体与所述光反应性组合物接触,用光照射所述光反应性组合物来使之固化。
本发明的光反应性组合物除了可于光后固化组合物、粘合剂组合物和密封组合物外,还可用于油漆、油墨、涂料、表面保护材料、密封材料、表面处理材料、注封材料、制版材料、抗蚀材料、成型材料、光成型材料、光增粘材料等。
在对例如透光性差的待涂物体施用本发明的光反应性组合物时,在涂敷或装填后即使用光照射所述物体,有时都难以发生光反应,而且甚至在这种情况下,本发明的光反应性组合物具有后固化性,即甚至在光照射之后,都可以持续不断地促进所述组合物的聚合反应或凝胶化反应,于是,可以将本发明的光反应性组合物用作光后固化组合物。因此,基于这种性质,当对透光性差的物体施用本发明的光反应性组合物即光后固化组合物时,可以用光照射所述组合物,然后对待涂物体涂敷或装填所述组合物。
此外,本发明的光反应性组合物可优选用于粘合剂组合物或密封组合物。也即,用作粘合剂组合物时,如果待结合的两部件中某一部件具有优异的透光性,而且本发明的光反应性组合物对于该部件所透过的这种光线具有光敏性,则可以将本发明的光反应性组合物涂敷到该部件上,然后使另一部件与之粘合。随后,从所述透光性好的部件的一边用光线进行照射,以便提高本发明的光反应性组合物的凝结力和粘着力,从而得到结合体,这样,所述组合物可被用作粘合剂。
此外,如果两个待结合的部件均难以透过至少对本发明的光反应性组合物具有光敏性的光线,或者对本发明的光反应性组合物具有光敏性的光线会损坏待结合部件,则应将含有本发明的光反应性组合物的粘合剂组合物涂敷到其中一个待结合部件上,然后用光照射被涂部件上的所述组合物层的上表面,然后使另一待结合部件粘着于其上,或者在光照射之后,将含有本发明的光反应性组合物粘合剂组合物涂敷到各个待结合的部件上,然后使各个待结合部件相互粘合。
在使用含有本发明的光反应性组合物的密封组合物时,将含有本发明的光反应性组合物的密封组合物装填到待密封的位置,然后用光照射。选择性地,也可以首先用光照射含有本发明的光反应性组合物的密封组合物,然后将所述组合物装填到待密封的位置。
本发明光反应性组合物不需要连续的光照来使其完全固化,它一旦被照射,即使光照射已经结束,聚合反应或交联反应也会持续进行,因此,所述光反应性组合物具有后固化性,即在光照射结束之后可以逐渐促进固化。因此,所述密封组合物尤其适合用作以下场合的密封材料、包覆材料等,其所适合的场合有例如狭窄而难于得到光照的场合,或难于连续用光照射直至完全固化的场合。此外,它还尤其适合在易于被光照损坏的材料上使用。
当将本发明的光反应性组合物用作粘合多个待结合的物体的粘合剂时,如果一个待结合物体是透光性的,在粘合了其他待结合物体之后,可以用可透过该透光性物体的光线使所述粘合剂固化,因此,可采用所述方法。此外,本发明的光反应性组合物是后固化性组合物,可以先进行光照再使待结合物体相互粘合,基于这一事实,因此,可采用所述方法。
通过将本发明的光反应性组合物涂敷到基材上并用光照射,可以得到固化产物。根据所用的可水解的金属化合物的类型的不同,可以得到金属氧化物(陶瓷)和有机-无机复合物。此外,通过光掩模使照射光具有一定的图案模式,可以形成所需的图案,从而可以制造出障壁、显微镜头、抗蚀剂材料、滤色材料等。此外,根据不同的目的,通过在含有氧、氮、碳的气氛中进行热处理,可以得到金属氧化物薄膜、金属氮化物薄膜或金属碳化物薄膜,而且可以得到带有图案的薄膜。作为基材的物质可以是金属如铝、铁、不锈钢等;玻璃、硅、树脂等。
所述基材的涂敷方法的例子可以是已知的方法,例如浸涂、旋涂、喷涂以及辊涂等涂敷方法。
关于热处理的温度,当热处理温度太高时,由于基材本身会受到破坏,因此优选该温度不高于所述基材的耐受温度。即使采用了耐高温的基材,过高的热处理温度有时也会导致薄膜与该基材发生反应,这样有时会使薄膜的质量受到损害。
采用本发明的光反应性组合物可以得到金属氧化物薄膜和有机-无机复合物薄膜,此外,根据所述金属和有机组分(的特性),它们可被用于不同用途。例如,它们可被用作涂料、导电材料、绝缘材料、半导体材料、透明导体材料、抗反射层、障壁、显微镜头、抗蚀剂材料、光纤材料、滤色材料、密封材料、透气膜、气密性膜等。
采用本发明的光反应性组合物时,可以不经煅烧就能得到例如二氧化硅膜等无机膜,因此,通过加入可能因煅烧损坏的低介电材料,可以得到优异的低介电材料。也即,由于可在不形成泡沫的情况下降低介电常数,所以可避免由水导致的介电常数升高或强度受损。此外,由于这些材料的制备既不用溶胶-凝胶法,也不经过煅烧,因此,不可能生成增大介电常数的硅醇。此外,通过提高金属组分的比例可以得到高介电材料,于是,可以得到介电常数可选并且范围较宽的材料。
实施例下面将参照实施例对本发明作进一步的详细描述,但本发明并不局限于所描述的实施例。
实施例1-8采用MS聚合物S-303(钟渊化学工业社生产)作为化合物(A),所述聚合物含有在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯烃,采用选自马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)、N-环己基马来酰亚胺(日本油脂社生产)和双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧膦(汽巴特种化学品社生产,Irgacure 819)的一种化合物作为化合物(B),对应于100重量份的化合物(A),按表1所示各混合比例分别加入化合物(B),在适度加热和避光条件下混合并搅拌所得的混合物,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。观察发现该组合物没有变得浑浊,所得的组合物均为透明的光反应性组合物。
用高压汞灯(东芝照明技术社生产(Toshiba Lightech Co.,Ltd.),TOSCURE 401)在365nm下以能量剂量为1,500mJ/cm2的紫外线照射所得的每一光反应性组合物。也即,在365nm下采用照射强度为25mW/cm2的所述高压汞灯用紫外线照射60秒钟,使得照射各组合物的紫外线的能量剂量为1,500mJ/cm2。
为了评估每一光反应性组合物的光反应性,采用以下方法测定光照后的每一光反应性组合物拉丝性出现的时间、凝胶生成和固化后厚度。结果如表1所示。
将所制备的每一光反应性组合物以350μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,按上述条件用紫外线照射,用手指触摸该组合物以便确定拉丝性出现的时间。从紫外线照射后的瞬间到开始出现拉丝性的时间表示用于评估的拉丝性出现时间。
以350μm的厚度将所制备的组合物涂敷到聚乙烯板上之后,按上述条件用紫外线照射。紫外线照射并经过前述固化之后,将一部分固化产物在室温下的四氢呋喃中浸泡1天,然后振荡5小时,随后干燥除去四氢呋喃,定量测定凝胶状的残余物。用凝胶量占该组合物的重量百分数表示所述凝胶率。
将所制备的每一组合物倾倒在带有围堰(高度为2mm)的聚乙烯板上,按上述条件用紫外线照射。照射之后,在20℃、RH(相对湿度)为50%、避光条件下使该组合物固化1周,测定所生成的薄膜的厚度作为固化后厚度。
(比较例1)采用实施例1中所用的高压汞灯,用能量剂量为1,500mJ/cm2的紫外线照射上述各化合物(A)和用于实施例1-8的化合物(B)。紫外线照射之后,在25℃下固化1个月后,化合物(A)和化合物(B)均没有观察到粘性、拉丝性或凝胶的产生。
(比较例2)在100重量份的实施例1所用的化合物(A)中加入3重量份的商品芳香鎓盐催化剂(SP-170,旭电化社生产),混合得到一种组合物。所得组合物呈浑浊状。
将所得的组合物以350μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)在365nm下以1,500mJ/cm2的能量剂量进行紫外线照射。尽管在被紫外线照射的表面形成了薄皮样的薄膜,但在紫外线照射后所形成的薄皮样薄膜下没有观察到粘度增加或拉丝性的出现。对于紫外线照射完一个月以后的状态,从紫外线照射后的时刻起,没有观察到实质性的变化。
(实施例9)分别采用100重量份的MS聚合物S-203(钟渊化学工业社生产)作为化合物(A),所述聚合物具有甲硅烷基,所述的甲硅烷基在其聚丙二醇的末端具有可水解官能团,采用5重量份的马来酸酐(NACALAITESQUE,INC.生产)作为化合物(B),在适度加热和避光条件下混合并搅拌化合物(A)和化合物(B),直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。所得组合物是透明组合物。按照与实施例1-8相同的方法评估所得组合物。结果如表1所示。
表1

表1的结果显示,由实施例1到9所得的组合物在光照射之后的瞬间或光照射之后一段时间内显示出拉丝性。根据所选择的化合物(B)的混合量的不同,固化后的厚度为2mm或更厚。此外,为了检测本发明的组合物的稳定性,将实施例1到9的组合物在25℃下避光放置1个月,但没有观察到明显的粘度增加或凝胶形成。
实施例(10到13)采用MS聚合物S-303(钟渊化学工业社生产)作为化合物(A),所述聚合物含有在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯,采用选自马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧膦(汽巴特种化学品社生产,Irgacure 819)的至少一种化合物作为化合物(B),对应于100重量份的化合物(A),按表2所示各混合比例分别加入化合物(B),在适度加热和避光条件下混合并搅拌所得混合物,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
采用能量剂量为实施例1到8所用能量剂量的1/3的紫外线照射所得组合物,按照与实施例1-8相同的方法评估所得组合物。结果如表1所示。
表2

表2的结果显示,由于组合使用了化合物(B),甚至在低的光照射能量下都能观察到拉丝性和凝胶的形成。还观察到了固化后厚度为2mm或更厚的膜的固化。
(实施例14和15)采用100重量份的MS聚合物S-303(钟渊化学工业社生产)作为化合物(A),所述聚合物含有在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯,采用1重量份的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)作为化合物(B),并采用1重量份的Irgacure 651或异丙基噻吨酮作为光自由基发生剂(C),在适度加热和避光条件下混合并搅拌上述化合物(A)、(B)和(C),直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
按照与实施例1-8相同的方法评估所得光反应性组合物。结果如表3所示。
(比较例3-4)按照与实施例14和15相同的方法制备和评估组合物,不同之处在于没有加入马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)。结果如表3所示。
表3

表3的结果显示,进一步加入光自由基发生剂(C)加速了凝胶形成的速度,而且与实施例2相比,固化膜的厚度变厚了。
(实施例16到24)采用MS聚合物S-303(钟渊化学工业社生产)作为化合物(A),所述聚合物含有在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯烃,在100重量份的化合物(A)中加入5重量份的作为化合物(B)的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和1重量份的作为光自由基发生剂(C)的Irgacure 819,另外还加入作为化合物(F)的选自Aronix M-110、Aronix M-1310、Aronix M-270、丙烯酸环己酯和丙烯酸正丁酯的一种化合物,在适度加热和避光条件下混合并搅拌所得混合物,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
顺便说明一下,Irgacure 819是一种同时具有化合物(B)和化合物(C)的特性的化合物。
按照类似于实施例1到8的评估方法,用剂量为500mJ/cm2的紫外线照射所得的光反应性组合物。此外,按照下述方法测定凝结力。结果如表4所示。
在透明丙烯酸板(被粘物体A,25mm×120mm×2mm)的端部涂敷每种光反应性组合物,得到尺寸为25mm×25mm×0.3mm的涂层A。将另一被粘物体A粘着在所述涂层A上,以便进行拉伸剪切试验,用前述能量剂量(高压汞灯,东芝照明技术社生产的TOSCURE 401)的紫外线进行照射,得到一个用于评估的试样。
根据JIS K 6852,在如表4所示的规定时间后,对制得后的或在20℃、RH 50%的气氛中光照射之后得到的试样,进行拉伸剪切试验(十字头速度为300毫米/分钟),以最大应力作为所述凝结力。
表4

表4的结果显示,与实施例12的不含化合物(F)的组合物比较,由实施例16到24制备的光反应性组合物表现出较高的凝结力。
(实施例25和26)采用MS聚合物S-303(钟渊化学工业社生产)作为化合物(A),所述聚合物含有在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯,在100重量份的化合物(A)中加入作为化合物(B)的5重量份的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和1重量份的Irgacure819,并且加入作为有机金属化合物(E)的1或2重量份的1,1,3,3-四丁基-1,3-二月桂烷氧羰基二锡氧烷(日东化成社生产,U-130),在适度加热和避光条件下混合并搅拌所得混合物,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
按照类似于实施例1到8的评估方法,用剂量为500mJ/cm2的紫外线照射所得的光反应性组合物。此外,按照下述方法测定凝结力。结果如表5所示。
进而,采用由实施例26所得的光反应性组合物在聚乙烯板上形成厚度为350μm的涂层,用铝片遮蔽部分涂层,用剂量为500mJ/cm2(365nm)的光线照射,以便观察固化性。光照射部分的组合物显示出上述凝胶行为。而用铝片遮蔽光线的部分则在涂层后的瞬间没有显示出拉丝性,但在24小时后出现凝胶(凝胶率为62wt.%)。经过7天固化后凝胶率最终达到了85wt.%。
(比较例5和6)按照与实施例25和26相同的方法制备组合物并进行类似的评估,不同之处在于没有加入化合物(B)。结果如表5所示。
表5

表5的结果显示,由实施例25和26所得的光反应性组合物的凝胶速度大约是不含化合物(E)的实施例12的组合物的4倍。
(实施例27到30)按照表6所示的混合比例制备光反应性组合物,并将所得光反应性组合物用作粘合剂。
按照以下方法评估拉伸剪切强度和剥离蠕变强度。结果如表6所示。
在石板(被粘物体B,25mm×120mm×1mm)上涂敷所得的每种光反应性组合物,得到尺寸为25mm×25mm×0.3mm的涂层B。在用能量剂量(高压汞灯,东芝照明技术社生产的TOSCURE 401)为500mJ/cm2的紫外线照射涂层B之后,粘合另一个被粘物体C(热浸镀锌的铁皮板JIS G 3302,25mm×120mm×0.3mm),以便进行拉伸剪切试验并得到一个评估试样。
在20℃、RH 50%的气氛中固化预定的时间,将所得的每一个试样根据JIS K 6852进行拉伸剪切试验(十字头速度为500毫米/分),以最大应力作为拉伸剪切强度。
在石板(被粘物体D,50mm×120mm×1mm)上涂敷所得的每种光反应性组合物,得到尺寸为宽25mm×厚度0.3mm的涂层D。在用能量剂量(高压汞灯,东芝照明技术社生产的TOSCURE 401)为500mJ/cm2的紫外线照射涂层D之后,粘合另一个被粘物体C(热浸镀锌的铁皮板JIS G 3302,25mm×120mm×0.3mm),以便进行拉伸剪切试验并得到一个评估试样,所述粘着涂层C的物体被事先沿纵向弯曲成直角。
将所得的试样在20℃、RH 50%的气氛中固化预定的时间后,将被粘物体D固定,使得置于同一气氛中被粘物体C处于较低的一侧,然后在没有粘合被粘物体C的部分悬挂400g的载荷。根据到所述载荷跌落时所持续的时间或1小时后的剥离长度来评估剥离蠕变强度。
表6

(实施例31)用实施例27制备的光反应性组合物作为密封材料,将该组合物填充在一结合部位,以500mJ/cm2(365nm)的剂量进行光照射。
光照射10分钟后,该组合物开始失去粘性,并在室温下24小时后变成了橡胶状。
(实施例32到40)按表7所示的混合比例制备光反应性组合物,并将所得组合物用作粘合剂。
用上述方法评估拉伸剪切强度和剥离卷曲强度,并进一步用以下方法测定T剥离强度。结果如表7所示。
在被粘物体C即热浸镀锌钢板(JIS G 3302,25mm×120mm×0.3mm)上涂敷所得的每种光反应性组合物,得到尺寸为25mm×25mm×0.3mm的涂层C,所述被粘物体C被事先沿纵向弯曲成直角。在用能量剂量(高压汞灯,东芝照明技术社生产的TOSCURE 401)为500mJ/cm2的紫外线照射涂层C之后,粘合另一个被事先沿纵向弯曲成直角的被粘物体C,以便得到一个评估试样。
将所得的试样在20℃、RH 50%的气氛中固化预定的时间后,进行拉伸强度试验(十字头速度为500mm/min),将最大应力作为T剥离强度。
表7

表7的结果显示,与实施例32的不含化合物(G)的光反应性组合物相比,由实施例33到40所得的光反应性组合物的T剥离强度得到了提高。此外,在实施例36、37和40中,化合物(G)采用了具有由通式(2-2)表示的可水解的甲硅烷基的化合物,在实施例34、35、38和39中,化合物(G)是具有三个或更多个环氧基的化合物,在这些实施例中均证实了T剥离强度得到了进一步的提高。
(实施例41到46)采用聚合物(A1、A2和A3)作为聚合物(A),所述聚合物(A1、A2和A3)由丙烯酸丁酯和具有包含可水解的官能团的甲硅烷基的3-丙烯氧丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业社生产,KBM-5103)按表8所示的混合比例共聚而成。对应于100重量份的聚合物(A),按照表9所示的混合比例加入作为化合物(B)的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧膦(汽巴特种化学品社生产,Irgacure 819),在适度加热和避光条件下混合并搅拌聚合物(A)和化合物(B),直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。没有观察到组合物变浑浊,所得到的所有组合物均是透明的组合物。
用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为500mJ/cm2(365nm)的紫外线照射由实施例41到46所得的光反应性组合物,采用上述方法测定拉丝性出现时间、凝胶率和固化后厚度。结果如表9所示。
此外,为了研究所得光反应性组合物的稳定性,在25℃、避光条件下将所得光反应性组合物放置1个月,但没有观察到明显的粘度增加或凝胶生成。
(比较例7)以能量剂量为500mJ/cm2的紫外线照射由实施例41到46所制备的聚合物(A1、A2和A3)。紫外线照射之后,在25℃下固化1个月没有观察到粘度、拉丝性或凝胶生成。
(实施例47到49)按照与实施例41到46相同的方法得到光反应性组合物,不同之处在于作为聚合物(A)的是聚合物(A4、A5和A6),所述聚合物(A4、A5和A6)由多种丙烯酸酯如丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸环己酯按照表8所示的混合比例与具有包含可水解的官能团的甲硅烷基的3-丙烯氧丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业社生产,KBM-5103)共聚而成,然后对所得光反应性组合物进行评估。结果如表9所示。所得的光反应性组合物为透明的组合物。
表8

表9

表9的结果显示,由上述实施例所得的光反应性组合物在光照射后的瞬间或过一段时间后表现出了拉丝性。通过选择化合物(B)的混合比例,固化后厚度为2mm或更厚。
(实施例50到58)将组合物的组分按照表10和表11所示的混合比例进行混合,并在适当加热的条件下搅拌,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。没有观察到组合物变浑浊,所得的所有组合物均为透明的光反应性组合物。
对约100g所得的每种光反应性组合物用氮气鼓泡5分钟以便除去其中溶解的氧气,然后进行光反应。
用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为500mJ/cm2(365nm)的紫外线照射所得的每一光反应性组合物,采用上述方法测定凝胶率和固化后厚度,采用如下方法测定所得凝胶的溶胀比。结果如表10和表11所示。
对于在测定凝胶率时得到的未经干燥除去四氢呋喃的凝胶,称量由四氢呋喃浸渍的凝胶的重量,用经干燥除去凝胶中的四氢呋喃之前和之后的重量比表示溶胀比。也即,根据以下方程计算溶胀比。
(溶胀比)=(由四氢呋喃浸渍的凝胶重量)/(干燥凝胶的重量)表10

表11

表10和表11的结果显示,由实施例50到58所得的光反应性组合物在光照射后的瞬间就形成了固化涂层,而且其厚度达2mm或更厚。随着时间的推移,组合物的凝胶率逐渐增加,同时随着时间的推移溶胀比逐渐下降,这表明随着时间的推移凝胶的形成和致密的交联得到了促进。
此外,为了研究稳定性,将组合物在25℃下的避光条件下放置1个月,然而没有观察到明显的粘度增加或凝胶形成。
(实施例59到62)将组合物的组分按照表12所示的混合比例进行混合,并在适当加热的条件下搅拌,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。没有观察到组合物变浑浊,所得的所有组合物均为透明的光反应性组合物。
对约100g所得的每种光反应性组合物用氮气鼓泡5分钟以便除去其中溶解的氧气,然后进行光反应。
用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为1,000mJ/cm2(365nm)的紫外线照射所得的每一光反应性组合物,采用上述方法测定拉丝性出现时间、凝胶率和固化后厚度。结果如表12所示。
表12

表12的结果显示,尽管拉丝性出现时间因各个组合物而异,但随着时间的推移凝胶率逐渐增加,而且厚度达到了2mm或更厚。此外,为了研究稳定性,将组合物在25℃下的避光条件下放置1个月,然而没有观察到明显的粘度增加或凝胶形成。
(实施例63到77)采用化合物Epion EP-103S(钟渊化学工业社生产)作为聚合物(A),所述化合物含有在其聚异丁烯的末端具有可水解的官能团的甲硅烷基,采用表13和表14所示的化合物作为化合物(B)和化合物(C),按照表13和表14所示的的混合比例,在适度加热和避光条件下混合并搅拌组合物组分,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。没有观察到组合物变浑浊,所得的所有组合物均为透明的光反应性组合物。
用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以表13和表14所示的能量剂量(365nm)的紫外线照射所得的每一光反应性组合物,采用上述方法测定拉丝性出现时间和凝胶率。结果如表13和表14所示。
(比较例8)在100重量份的作为聚合物(A)的化合物Epion EP-103S(钟渊化学工业社生产)中,加入2重量份的湿气固化催化剂,在适度加热和避光条件下进行混合和搅拌,直到混合物变得均匀,从而得到一种组合物。按照与实施例63到67相同的方法评估该组合物。结果如表13和表14所示 。
(比较例9)在实施例63到77中所用的100重量份的聚合物(A)中混合2重量份的光酸发生剂锑酸鏻盐(旭电化社生产,Adeka Optomer SP-170),从而得到一种组合物。
所得的组合物是浑浊的而不是透明的组合物。用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以1,000到2,500mJ/cm2(365nm)的能量剂量的紫外线进行照射,但是几乎没有生成固化涂层。甚至在23℃下固化7天也没有生成固化涂层。
表13

表14

表13和表14的结果显示,对于由实施例63到77所得的光反应性组合物,有些组合物在从光照射后的瞬间起的几个小时内就很快表现出了拉丝性。此外,为了研究稳定性,将组合物在25℃下的避光条件下放置1个月,然而没有观察到明显的粘度增加或凝胶形成。
相比之下,在如比较例8那样采用了常规的湿气固化催化剂的情况下,尽管组合物被固化了,但是经过了大约5天的时间才显示出了拉丝性,而且甚至在14天之后,凝胶率也仅为20%或更低。
(实施例78)采用100重量份的MS聚合物S-303(钟渊化学工业社生产)作为化合物(A),所述聚合物含有在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯,采用5重量份的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和1重量份的双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧膦(汽巴特种化学品社生产,Irgacure 819)作为化合物(B),在适度加热和避光条件下混合并搅拌上述化合物(A)和(B),直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
将所得的光反应性组合物以50μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为1,000mJ/cm2(16.6mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线进行照射。在光照射后的瞬间就观察到了拉丝性,此时的凝胶率是8%。从光照射后开始,随着时间的推移,凝胶率逐渐增加,30分钟后增至48%,7小时后增至83%。
(实施例79)按照与实施例78相同的方法制备光反应性组合物,不同之处在于加入了1重量份的质子促集剂(酸促集剂)2,6-二叔丁基吡啶(AldrichChemical Co.,Inc.生产)。
将所得的光反应性组合物以50μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为1,000mJ/cm2(16.6mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线进行照射。尽管没有观察到凝胶的形成,但在光照射后的瞬间就观察到了拉丝性。从光照射后开始,随着时间的推移,凝胶率逐渐增加,30分钟后增至37%,7小时后增至80%。
(比较例10)
在100重量份作为化合物(A)的MS聚合物S-303(钟渊化学工业社生产)中,加入3重量份作为化合物(B)的商品芳香鎓盐催化剂(SP-170,旭电化社生产),所述聚合物含有在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯,将其混合后得到一种组合物。所得组合物的外观呈浑浊状。
将所得的光反应性组合物以50μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为1,000mJ/cm2(16.6mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线进行照射。尽管在光照射后的瞬间就观察到了涂层的形成,但没有观察到凝胶的形成。
(比较例11)按照与比较例10相同的方法制备光反应性组合物,不同之处在于加入了1重量份的质子促集剂(酸促集剂)2,6-二叔丁基吡啶(AldrichChemical Co.,Inc.生产)。
将所得的光反应性组合物以50μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为1,000mJ/cm2(16.6mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线进行照射。在光照射后的瞬间没有观察到涂层的形成,所得组合物看上去是类似于光照射前的粘性液体。最终在光照射后7小时观察到了涂层的形成,但没有观察到凝胶的形成。
将实施例78和实施例79进行相互比较,即使加入了少量的作为质子促集剂(酸促集剂)的2,6-二叔丁基吡啶,在涂层和凝胶形成方面也没有观察到明显的差异。
另一方面,将比较例10和比较例11进行相互比较,由于少量质子促集剂(酸促集剂)2,6-二叔丁基吡啶的加入,观察到了形成涂层所需时间的显著不同。
(实施例80)采用Excestar ESS-3630(旭硝子社生产)作为化合物(A),ExcestarESS-3630是在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯烃聚合物,在100重量份的化合物(A)中加入作为化合物(B)的5重量份的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和1重量份的Irgacure 819(汽巴特种化学品社生产,),将其混合并搅拌,并在避光条件下加热至约80℃,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
将所得的光反应性组合物以350μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为500mJ/cm2(8.3mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线进行照射。其凝胶率随时间的变动如表15所示。
(实施例81)在80℃、避光的条件下,用氮气以1.0mL/分钟的流速对由实施例80制备的光反应性组合物鼓泡10分钟,以便得到已除去溶解氧的光反应性组合物。
将所得的光反应性组合物以350μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为500mJ/cm2(8.3mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线透过厚度为5mm的玻璃板进行照射。其凝胶率随时间的变动如表15所示。
(实施例82)将由实施例81制备的已除去溶解氧的光反应性组合物以350μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,将一个层压了聚乙烯板的玻璃板置于所形成的涂层上,使得聚乙烯板一侧与该涂层接触,然后用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为500mJ/cm2(8.3mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线透过所述的厚度为5mm的玻璃板进行照射。表15显示了在所得的层压板保持原样的情况下进行固化时,自光照射后起,其凝胶率随时间的变动。
表15

表15的结果显示,将实施例80和81中制备的光反应性组合物进行相互比较,可以看出,实施例80的具有较高的含氧量的光反应性组合物具有较高的凝胶形成速度。在实施例82中,减少了光反应性组合物中的溶解氧,而且阻止其在光照射的固化过程中进一步从空气中吸收氧气。由此可知,由于以上原因,其凝胶形成速度发生显著下降。因此,可以清楚地看出,光照射后在氧气存在下(在有氧条件下),所述光反应性组合物的反应得到了促进。
(实施例83)采用Excestar ESS-3630(旭硝子社生产)作为化合物(A),ExcestarESS-3630是在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯聚合物,在100重量份的化合物(A)中加入作为化合物(B)的5重量份的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和1重量份的Irgacure819(汽巴特种化学品社生产,),将其混合并搅拌,并在避光条件下加热至约80℃,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
将所得的光反应性组合物冷却到室温,加入3重量份的作为乙烯基醚的三羟甲基丙烷三乙烯基醚(BASF公司生产),从而得到一种光反应性组合物。
将所得的光反应性组合物以350μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为500mJ/cm2(8.3mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线透过5mm厚的玻璃板进行照射。
关于光照射后凝胶形成随时间的变化,在光照射后的瞬间形成了40%的凝胶,14小时后其凝胶率增至50%,24小时后增至85%。
由此可清楚地发现,与实施例80中制备的光反应性组合物相比较,由于少量乙烯基醚的加入,甚至在光照射后的瞬间就形成了高比率的凝胶。
(实施例84)采用Excestar ESS-3630(旭硝子社生产)作为化合物(A),ExcestarESS-3630是在其聚丙二醇的末端具有由通式(2-2)表示的官能团的聚氧化烯聚合物,在100重量份的化合物(A)中加入作为化合物(B)的5重量份的马来酸酐(NACALAI TESQUE,INC.生产)和1重量份的Irgacure819(汽巴特种化学品社生产),将其混合并搅拌,并在避光条件下加热至约80℃,直到混合物变得均匀,从而得到光反应性组合物。
将所得的光反应性组合物冷却到室温,加入1重量份的三甲氧基硅烷(信越化学社生产)作为通过水解每分子可产生一个硅醇基团的化合物或每分子具有一个硅醇基团的化合物,从而得到一种光反应性组合物,而加入的。
将所得的光反应性组合物以350μm的厚度涂敷到聚乙烯板上,用高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以能量剂量为500mJ/cm2(8.3mW/cm2×60秒,365nm)的紫外线透过5mm厚的玻璃板进行照射,光照射后48小时得到了交联的涂层。
在评估所得涂层的伸长率时,在断裂点的伸长率是450%。
(实施例85)按照与实施例84相同的方法制备光反应性组合物,不同之处在于将三甲氧基硅烷的添加量改为5重量份,然后通过紫外线照射得到交联的涂层。
在评估所得涂层的伸长率时,在断裂点的伸长率是550%。
(比较例12)按照与实施例84相同的方法制备光反应性组合物,不同之处在于没有加入三甲氧基硅烷,然后通过紫外线照射得到交联的涂层。
在评估所得涂层的伸长率时,在断裂点的伸长率是300%。
(实施例86到88)采用四乙氧基硅烷(下文也称TEOS)、具有可水解的官能团的硅低聚体(MKC硅酸盐MS 57,下文也称MS 57,三菱化学社生产)或双(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)苯(下文也称BSEB)作为化合物(A);采用双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧膦(汽巴特种化学品社生产,Irgacure 819,下文也称Irg)作为化合物(B);采用四氢呋喃(下文也称THF)作为溶剂;在避光条件下,按照表16所示的混合比例将前述物质混合并进行搅拌,直到化合物(A)和化合物(B)在混合溶液中变得均匀,从而得到光反应性组合物。所得的任何组合物均非浑浊的,而是透明的。
顺便说明一下,四乙氧基硅烷是由以下通式(A-3)表示的化合物;具有可水解的官能团的硅低聚体是由以下通式(A-4)表示的化合物;双(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)苯是由以下通式(A-5)表示的化合物;双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧膦是由以下通式(B-1)表示的化合物。

表16

用旋涂法以1,000rpm(转/分)的速度经10秒将由实施例86到88制备的每种组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上,采用365nm下照射强度为40mW/cm2的高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以剂量为4,800mJ/cm2的紫外线照射120秒。
紫外线照射后所有组合物均变成了无色透明的薄膜。
此外,所得的任何薄膜均不溶于如2-丙醇或四氢呋喃等溶剂。因此,确认由实施例86到88制备的组合物具有光固化性。
(实施例89到91)采用四乙氧基硅烷(TEOS)、硅低聚体(MS 57)或双(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)苯(BSEB)作为化合物(A),按照表17所示的比例将化合物(A)、2-丙醇(下文也称IPA)和0.1N的盐酸混合并进行搅拌。
将所得的混合溶液充分搅拌后,对应于100重量份的每一混合溶液,加入3重量份的作为化合物(B)的苯甲酸酐(下文也称BA)并进行搅拌,从而得到光反应性组合物。所得的任何光反应性组合物均非浑浊的,而是透明的。
顺便说明一下,苯甲酸酐是由下式(B-2)表示的化合物。

表17

用旋涂法将由实施例89到91制备的每一组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上,采用由高压汞灯发射的紫外线照射每一光反应性组合物,但用一掩模将部分紫外线遮蔽。
随后,用2-丙醇洗涤涂敷有所得光反应性组合物的涂层表面1到2分钟,观察发现在紫外线照射的部分有残存的薄膜,但在被遮蔽而没有受到紫外线照射的部分,由于2-丙醇的溶解而没有发现残存的薄膜。
由该结果可见,由实施例89到91所得的光反应性组合物可被用作图案形成材料。
(比较例13到18)按照与实施例86到91相同的方法制备组合物,不同之处在于没有加入化合物(B)。用旋涂法将所制备的每一组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上,采用由高压汞灯发射的紫外线进行照射,但组合物没有发生固化,而且发现组合物被2-丙醇或四氢呋喃溶解了。
因此,由比较例13到18制备的组合物不具有光反应性,而且甚至在光照射下也不能固化。
(比较例19)用旋涂法将由实施例86制备的组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上。然后,不经紫外线照射,用2-丙醇洗涤涂敷有该组合物的涂层表面1到2分钟,观察发现该组合物被溶解掉了,没有观察到残存的组合物。
(比较例20到25)按照与实施例86到91相同的方法制备组合物,不同之处在于用乙酰丙酮代替实施例86到91中的作为化合物(B)的化合物。用旋涂法将所制备的每一组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上,采用由高压汞灯发射的紫外线进行照射,但组合物没有发生固化,而且发现组合物被2-丙醇或四氢呋喃溶解了。
因此,由比较例20到25制备的组合物不具有光反应性,甚至在光照射下也不发生固化。
此外,在采用TEOS作为化合物(A)的情况下,甚至在用光照射了所得组合物之后,该组合物也会从涂层表面蒸发。
(实施例92到98)按照表18所示的混合比例添加并混合化合物(A)、化合物(B)和溶剂,在避光条件下搅拌得到组合物。顺便说明一下,表18中所示的“Irgacure 819”是由汽巴特种化学品社生产的双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧膦的商品名。
所得的任何组合物均不浑浊,而是透明的。
用旋涂法将由实施例92到98制备的每一组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上,采用紫外线进行照射,发现所有的组合物在紫外线照射后均形成了薄膜,而且这些薄膜根本不溶于如2-丙醇或四氢呋喃等溶剂。这些结果证实了由实施例92到98制备的组合物具有光固化性。
此外,用旋涂法将由实施例95制备的组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上后,采用由高压汞灯发射的紫外线进行照射,但用一线宽为30μm、线距为40μm的掩模将部分紫外线遮蔽,当采用2-丙醇将暴露的表面显影时,未被照射的部分则被除去从而形成了图案。
(比较例26、27)按照表18所示的混合比例混合化合物(A)、乙酰丙酮和溶剂,在避光条件下搅拌得到溶液。将所得的溶液涂敷到硅晶片或玻璃基材上,用紫外线照射,但这些组合物没有固化。
表18

(实施例99)
将100重量份的作为化合物(A)的双(三甲氧基甲硅烷基乙炔基)苯、25重量份的作为化合物(B)的由下式(B-3)表示的N-甲基马来酰亚胺和1.25重量份的作为有机溶剂的四氢呋喃混合,在避光条件下搅拌均匀,从而得到组合物。所得组合物不是浑浊的,而是透明的。
用旋涂法以1,000rpm的速度经10秒将所制备的组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上,采用365nm下照射强度为40mW/cm2的高压汞灯(东芝照明技术社生产,TOSCURE 401)以剂量为4,800mJ/cm2的紫外线照射120秒,该组合物变成了无色透明的薄膜。在200℃下将所得薄膜加热1小时后,将其在2-丙醇中浸泡1到2分钟,但该薄膜不溶解。因此确认该组合物具有光固化性。
此外,用旋涂法将所得组合物涂敷到硅晶片或玻璃基材上,采用剂量为4,800mJ/cm2的紫外线照射该组合物,但同时用一掩模将部分紫外线遮蔽。在200℃下将所得薄膜加热1小时后,用2-丙醇洗涤涂敷有所得组合物的涂层表面1到2分钟,发现被紫外线照射的部分薄膜保留下来,但因被遮蔽而没有受到紫外线照射的部分则溶解于2-丙醇而没有保留下来。由此结果发现,所得的组合物可用作图案形成材料。
工业实用性根据本发明可以得到光反应性组合物,该组合物的可水解的金属化合物在光照射下能够发生反应。
权利要求
1.一种光反应性组合物,其含有可水解的金属化合物(A)和化合物(B),所述化合物(A)具有金属原子和与所述金属原子键合的可水解的官能团,所述化合物(B)在氧气存在下经光照射可促进所述化合物(A)的反应、聚合或交联。
2.一种光反应性组合物,其含有可水解的金属化合物(A)和化合物(B),所述化合物(A)具有金属原子和与所述金属原子键合的可水解的官能团,所述化合物(B)具有由以下通式(1)表示的分子骨架 式中,n是整数2、3、4或5;k是等于或小于n的整数;Y是属于周期表IVB族、VB族或VIB族的原子;Z是氢或羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基,而且Z可以彼此相同或不同;但是,当Y是碳时,至少有一个Z是具有芳环或不饱和键的基团。
3.根据权利要求1或2所述的光反应性组合物,其中,所述可水解的金属化合物(A)是烷氧化物、苯氧化物、苄氧化物、硝酸盐、氯化物或金属元素的有机酸盐或有机金属络合物,或者,当所述可水解的金属化合物(A)含有多种类型的金属化合物时,其中至少一种金属化合物为烷氧化物、苯氧化物、苄氧化物、硝酸盐、氯化物或金属元素的有机酸盐或有机金属络合物。
4.根据权利要求1、2或3所述的光反应性组合物,其中,所述可水解的金属化合物(A)是每分子具有多个由以下通式(2)表示的分子骨架的化合物 式中,X是可水解的官能团或配体。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的光反应性组合物,其中所述可水解的金属化合物(A)是由以下通式(2-1)表示的化合物(A1)(X)mSi(R)4-m(2-1)式中,m是整数2、3或4;R是烃基;X是可水解的官能团。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的光反应性组合物,其中,所述可水解的金属化合物(A)是每分子具有至少一个或多个由以下通式(2-2)表示的分子骨架的化合物(A2) 式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的光反应性组合物,其中,所述可水解的金属化合物(A)是每分子具有至少一个或多个由以下通式(2-2)表示的分子骨架的化合物(A3),而且具有至少一种选自由以下通式(2-3)、(2-4)、(2-5)、(2-6)、(2-7)和(2-8)表示的分子骨架 式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团; 式中,R’是氢原子、脂肪烃基、不饱和脂肪烃基、芳香烃基或烷氧基;另外,这些烃基可具有不阻碍氨基、羟基、醚基、环氧基、可聚合的不饱和基团、尿烷键、脲基、酰亚胺基、酯键的交联反应的官能团或键。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的光反应性组合物,其中X是化合物(A1)、化合物(A2)或化合物(A3)的烷氧基。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的光反应性组合物,其中所述可水解的金属化合物(A)是由化合物(A1)、化合物(A2)、化合物(A3)和其他可水解的金属化合物结合而得到。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的光反应性组合物,其中所述化合物(B)是具有由以下通式(1-2)表示的分子骨架的化合物(B1) 式中,n是整数2、3、4或5;Y是属于周期表IVB族、VB族或VIB族的原子;Z是氢或烃基、羟基、巯基、氨基、卤素、烷氧基、烷硫基、羧基或氧基。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的光反应性组合物,其中所述化合物(B1)是羧酸酐、羧酸酰胺或双酰基膦。
12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还含有光自由基发生剂(C)。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还含有氢自由基供给剂(D)。
14.根据权利要求6、7、8、9、10、11、12或13所述的光反应性组合物,其中所述化合物(A2)还具有可聚合的不饱和基团。
15.根据权利要求14所述的光反应性组合物,其中所述可聚合的不饱和基团是可自由基聚合的不饱和基团。
16.根据权利要求15所述的光反应性组合物,其中所述可自由基聚合的不饱和基团是甲基丙烯酰基或丙烯酰基。
17.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还含有用来促进化合物(A1)、化合物(A2)和化合物(A3)的水解和缩合反应的有机金属化合物(E)。
18.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还包含具有可聚合基团的化合物(F)。
19.根据权利要求18所述的光反应性组合物,其中所述可聚合基团是可自由基聚合的不饱和基团。
20.根据权利要求19所述的光反应性组合物,其中所述可自由基聚合的不饱和基团是丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
21.根据权利要求18所述的光反应性组合物,其中所述可聚合基团是可阳离子聚合的基团。
22.根据权利要求21所述的光反应性组合物,其中所述化合物(F)具有可阳离子聚合的基团和由以下通式(2-2)表示的分子骨架 式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。
23.根据权利要求21或22所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还含有通过光照射能使具有可阳离子聚合的基团的所述化合物(F)发生聚合或交联的化合物。
24.根据权利要求18所述的光反应性组合物,其中所述化合物(F)是具有乙烯氧基的化合物。
25.根据权利要求18、19、20、21、22、23或24所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还含有所述化合物(F)的聚合引发剂。
26.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还包含具有环氧基的化合物(G)。
27.根据权利要求26所述的光反应性组合物,其中所述化合物(G)是具有由以下通式(2-2)表示的分子骨架的化合物 式中,m是整数1、2或3;R是烃基;X是可水解的官能团。
28.根据权利要求26或27所述的光反应性组合物,其中所述化合物(G)是每分子具有3个或更多个环氧基的化合物。
29.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27或28所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还含有经水解每分子产生一个硅醇基的化合物或每分子具有一个硅醇基的化合物。
30.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28或29所述的光反应性组合物,所述光反应性组合物还含有氧。
31.使根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物固化的方法,所述方法包括使至少含有氧气的气体与受光照射的所述光反应性组合物接触的步骤。
32.一种产物,所述产物是通过用光照射根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到的。
33.光反应性后固化组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
34.光反应性粘合剂组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
35.光反应性密封剂组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
36.光反应性图案形成材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
37.光反应性涂层剂组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
38.涂层剂,其通过光照射使根据权利要求37所述的光反应性涂层剂组合物固化而得到。
39.导电材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
40.导电材料,其通过光照射使根据权利要求39所述的导电材料组合物固化而得到。
41.绝缘材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
42.绝缘材料,其通过光照射使根据权利要求41所述的绝缘材料组合物固化而得到。
43.半导体材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
44.半导体材料,其通过光照射使根据权利要求43所述的半导体材料组合物固化而得到。
45.介电材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
46.介电材料,其通过光照射使根据权利要求45所述的介电材料组合物固化而得到。
47.透明的导电材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
48.透明的导电材料,其通过光照射使根据权利要求47所述的透明的导电材料组合物固化而得到。
49.抗反射层材料,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
50.抗反射层,其通过光照射使根据权利要求49所述的抗反射层材料固化而得到。
51.用于PDP或EL元件的障壁材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
52.用于PDP或EL元件的障壁材料,其通过光照射使根据权利要求51所述的用于PDP或EL元件的障壁材料组合物固化而得到。
53.显微镜头组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
54.显微镜头,其通过光照射使根据权利要求53所述的显微镜头组合物固化而得到。
55.抗蚀材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
56.抗蚀材料,其通过光照射使根据权利要求55所述的阻抗材料组合物固化而得到。
57.光纤材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
58.光纤材料,其通过光照射使根据权利要求57所述的光纤材料组合物固化而得到。
59.滤色材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
60.滤色材料,其通过光照射使根据权利要求59所述的滤色材料组合物固化而得到。
61.密封材料组合物,其由根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
62.密封材料,其通过光照射使根据权利要求61所述的密封材料组合物固化而得到。
63.透气膜组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
64.透气膜,其通过光照射使根据权利要求63所述的透气膜材料固化而得到。
65.气密性膜材料组合物,其通过使用根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30所述的光反应性组合物而得到。
66.气密性膜,其通过光照射使根据权利要求65所述的气密性膜材料组合物固化而得到。
全文摘要
本发明提供了光反应性组合物,通过光照射可使该组合物中可水解的金属化合物发生反应。所述光反应性组合物含有可水解的金属化合物(A)和化合物(B),所述化合物(A)具有金属原子和与所述金属原子键合的可水解的官能团,所述化合物(B)在氧气存在下经光照射促进所述化合物(A)的反应、聚合或交联。
文档编号G03F7/075GK1524104SQ0280795
公开日2004年8月25日 申请日期2002年4月9日 优先权日2001年4月9日
发明者高桥克典, 司, 福井弘司, 川端和裕, 裕, 夫, 黑田健夫, 一谷基邦, 邦, 中谷康弘, 弘 申请人:积水化学工业株式会社
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