WO2010116841A1 - 硬化性組成物及びその硬化物 - Google Patents

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WO2010116841A1
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meth
curable composition
acrylate
mass
cured product
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慶史 浦川
山木 繁
英雄 宮田
御手洗 信幸
沙織 山木
石井 伸晃
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昭和電工株式会社
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • G02B1/041Lenses

Definitions

  • the present invention relates to a curable composition having an appropriate viscosity and excellent handling properties. Further, the present invention is a material obtained by curing the curable composition, having excellent transparency, heat resistance, environmental resistance and molding processability, a low Abbe number, and a material having a high Abbe number. The present invention relates to a cured product that can reduce chromatic aberration when combined.
  • optical lenses In recent years, materials with excellent optical performance have been demanded with the development of the optical industry such as optical equipment, optical communication, and displays.
  • the material include optical lenses, optical disk substrates, plastic substrates for liquid crystal display elements, color filter substrates, plastic substrates for organic EL display elements, solar cell substrates, touch panels, optical elements, optical waveguides, and LED sealing materials. It is done. In particular, there is a strong demand for optical performance of optical lenses, optical elements, and optical waveguide materials.
  • inorganic glass is often used as a material for a liquid crystal display element substrate, a color filter substrate, an organic EL display element substrate, a solar cell substrate, a touch panel, and the like.
  • a plastic material instead of a glass plate because of problems such as the glass plate is easily broken, cannot be bent, has a large specific gravity, and is not suitable for weight reduction.
  • plastic materials having excellent heat resistance such as reflow resistance have been recently demanded.
  • optical materials are required to support high image quality and high-definition images as seen in optical lenses.
  • it is basically important to reduce the chromatic aberration of the lens.
  • it is effective to combine a material with a high Abbe number and a material with a low Abbe number.
  • Patent Document 1 JP-A-10-77321 (Patent Document 1), a resin composition comprising an amorphous thermoplastic resin and a bis (meth) acrylate curable with active energy rays is cured with active energy rays.
  • a resin composition comprising an amorphous thermoplastic resin and a bis (meth) acrylate curable with active energy rays is cured with active energy rays.
  • a member can be suitably used for an optical lens, an optical disk substrate, a plastic liquid crystal substrate and the like instead of the glass substrate.
  • the transparency of the member decreases due to the difference between the refractive index of the amorphous thermoplastic resin and the refractive index of the resin obtained by curing bis (meth) acrylate with active energy rays.
  • Patent Document 2 a silica-based polycondensate obtained by hydrolyzing and polycondensing a specific silane compound in a colloidal silica dispersion is used as a radical polymerizable compound such as methyl methacrylate.
  • a curable composition is disclosed which is uniformly dispersed in a vinyl compound or a bisphenol A type ethylene oxide-modified (meth) acrylate and gives a cured product excellent in transparency and rigidity.
  • the literature does not discuss the heat resistance of the cured product.
  • Patent Document 3 an organic solvent of a composition having a specific alicyclic structure and containing bifunctional (meth) acrylate and colloidal silica dispersed in an organic solvent is removed.
  • crosslinking the composite composition obtained by this is disclosed.
  • the cured product has a small amount of change in refractive index due to temperature required when applied to an optical component such as an optical lens, that is, curing. No consideration has been given to the environmental resistance of objects.
  • Patent Document 4 discloses a lens formed from a copolymerized polycarbonate resin or a polycarbonate resin blend obtained from a dihydroxy compound component containing cyclohexanedimethanol and a specific bisphenol at a certain ratio. Is disclosed. The invention according to this patent document solves the problems of achieving high transparency, high impact resistance and low Abbe number in the obtained plastic material, but the effect on heat resistance is insufficient.
  • JP-A-2002-97217 (Patent Document 5) describes the following two matters. (1) By including a specific amount of a polymerization inhibitor together with a polymerization initiator in a sulfur-containing (meth) acrylate compound, a composition excellent in handling properties in terms of the manufacturing method can be obtained from the viewpoint of balance of refractive index, fluidity and the like. (2) From the composition, an optical material having a high refractive index and high transparency can be provided for the molded product after curing.
  • Patent Document 5 shows that the composition is liquid at room temperature, but does not describe a specific viscosity. Further, regarding a cured product obtained by curing the composition, Patent Document 5 does not have a specific description of transparency, and heat resistance is not studied. Since the said hardened
  • the present invention has been made in the background of the above-mentioned circumstances, and the problem to be solved is to provide a curable composition having an appropriate viscosity and excellent handling properties. Furthermore, the present invention is characterized by being cured, excellent in transparency, heat resistance and environmental resistance, and having a low Abbe number, and by combining with a material having a high Abbe number, chromatic aberration can be reduced. Another object of the present invention is to provide a curable composition that gives a cured product.
  • the inventors of the present invention have (a) silica fine particles surface-treated with a specific silane compound, and (b) two or more ethylenically unsaturated groups and a ring structure.
  • (Meth) acrylate compound having no cation (c) a (meth) acrylate compound having two or more ethylenically unsaturated groups and having an aromatic ring structure, and (d) a polymerization initiator It has been found that a product can solve the above problems.
  • (meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate.
  • the present invention relates to the following matters.
  • silica fine particles (b) a (meth) acrylate compound having two or more ethylenically unsaturated groups and having no ring structure, and (c) two or more ethylenically unsaturated groups A (meth) acrylate compound having an aromatic ring structure and (d) a polymerization initiator,
  • the silica fine particles (a) are surface-treated with a silane compound (e) represented by the following general formula (1) and a silane compound (f) represented by the following general formula (2).
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group
  • R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • A is an integer of 1 to 6 and b is an integer of 0 to 2);
  • R 4 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group
  • R 5 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
  • c is an integer of 0 to 6
  • d is an integer from 0 to 2.
  • the curable composition further comprises (g) a (meth) acrylate compound having one ethylenically unsaturated group and having an alicyclic structure and / or an aromatic ring structure. Curable composition as described in said [1].
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group
  • X is an organic group having 6-30 carbon atoms having an aromatic ring
  • e and f is independently an integer of 0 to 3.
  • R 10 and R 11 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and g and h are each independently an integer of 0 to 3).
  • the silica fine particles (a) are 5 to 40 parts by mass of the silane compound (e) with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a), and 5 to The curable composition according to any one of the above [1] to [4], which is surface-treated with 40 parts by mass of the silane compound (f).
  • the glass transition temperature of each homopolymer of the (meth) acrylate compound (b), (meth) acrylate compound (c) and (meth) acrylate compound (g) is 80 ° C. or higher.
  • the present invention it is possible to provide a curable composition having an appropriate viscosity and excellent handling properties. Moreover, by curing the curable composition, it is characterized by excellent transparency, heat resistance and environmental resistance, and a low Abbe number, and it is possible to reduce chromatic aberration by combining with a material with a high Abbe number. A cured product is obtained.
  • the curable composition of the present invention comprises (a) silica fine particles, and (b) a (meth) acrylate compound having two or more ethylenically unsaturated groups and having no ring structure (hereinafter simply referred to as “reactive ( (Meth) acrylate (b) ”) and (c) a (meth) acrylate compound having two or more ethylenically unsaturated groups and an aromatic ring structure (hereinafter simply referred to as" reactive (meth) acrylate ( c) ") and (d) a polymerization initiator, and the silica fine particles (a) are surface-treated with specific silane compounds (e) and (f).
  • a (meth) acrylate compound having two or more ethylenically unsaturated groups and having no ring structure hereinafter simply referred to as “reactive ( (Meth) acrylate (b) ”
  • the curable composition of the present invention has a (meth) acrylate compound (g) having one ethylenically unsaturated group and an alicyclic structure and / or an aromatic ring structure (hereinafter simply referred to as “reactive ( Also referred to as “meth) acrylate (g)”) as well as various additives.
  • a (meth) acrylate compound (g) having one ethylenically unsaturated group and an alicyclic structure and / or an aromatic ring structure (hereinafter simply referred to as “reactive ( Also referred to as “meth) acrylate (g)”) as well as various additives.
  • silica fine particles (a) used in the present invention those having an average particle diameter of 1 to 100 nm can be suitably used.
  • the average particle diameter is less than 1 nm, the viscosity of the prepared curable composition increases, the content of the silica fine particles (a) in the curable composition is limited, and the dispersion in the curable composition is limited.
  • the cured product obtained by curing the curable composition hereinafter, also simply referred to as “cured product”
  • sufficient transparency and heat resistance tend not to be obtained.
  • the average particle diameter exceeds 100 nm, the transparency of the cured product may deteriorate.
  • the average particle diameter of the silica fine particles (a) is more preferably 1 to 50 nm, further preferably 5 to 50 nm, and most preferably 5 to 40 nm from the viewpoint of the balance between the viscosity of the curable composition and the transparency of the cured product. It is.
  • the average particle diameter of the silica fine particles (a) is a value determined as follows: Silica fine particles are observed with a high-resolution transmission electron microscope (H-9000, manufactured by Hitachi, Ltd.). 100 silica particle images are arbitrarily selected from the observed fine particle images, and the average particle size is obtained as their number average particle size by a known image data statistical processing technique.
  • silica fine particles having different average particle diameters may be mixed and used in order to increase the filling amount of the silica fine particles (a) into the cured product.
  • silica fine particles (a) porous silica sol, or a composite metal oxide of aluminum, magnesium, zinc or the like and silicon may be used.
  • the content of the silica fine particles (a) in the curable composition is preferably 20 to 80% by mass as the surface-treated silica fine particles, and the balance between the heat resistance of the cured product and the viscosity of the curable composition. Therefore, the content is more preferably 20 to 60% by mass. Within this range, the fluidity of the curable composition and the dispersibility of the silica fine particles (a) in the curable composition are good. Therefore, if such a curable composition is used, sufficient strength and heat resistance can be obtained. The hardened
  • silica fine particles (a) it is preferable to use silica fine particles dispersed in an organic solvent from the viewpoint of dispersibility in the curable composition.
  • organic solvent organic components contained in the curable composition (reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c) and reactive (meth) acrylate (g), etc., which will be described later) It is preferable to use a material that dissolves.
  • organic solvent examples include alcohols, ketones, esters, and glycol ethers.
  • alcohol organic solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol and n-propyl alcohol, and ketone organic solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone are preferred.
  • isopropyl alcohol is particularly preferable.
  • silica fine particles (a) dispersed in isopropyl alcohol are used, the viscosity of the curable composition after desolvation is lower than when other solvents are used, and the curable composition having a low viscosity is stabilized. Can be produced.
  • Such silica fine particles dispersed in an organic solvent can be produced by a conventionally known method, and are commercially available, for example, under the trade name Snowtech IPA-ST (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.).
  • silica fine particles (a) used in the present invention are surface-treated with a silane compound (e) and a silane compound (f). Each of these silane compounds will be described below.
  • silane compound (e) is a compound represented by the following general formula (1).
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group
  • R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • A is an integer of 1 to 6
  • b is an integer of 0 to 2.
  • two R 2 may be the same or different
  • a plurality of R 3 may be the same or different.
  • a substituent may be bonded to the phenyl group as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • preferred R 2 is a methyl group
  • preferred R 3 is a methyl group
  • preferred a is 3
  • preferred b is 0.
  • the silane compound (e) reduces the viscosity of the curable composition and reacts with the reactive (meth) acrylate (b) described later, thereby improving the dispersion stability of the silica fine particles (a) in the curable composition. It is used for improving and reducing curing shrinkage when curing the curable composition, and imparting moldability to the cured product. That is, when the silica fine particles (a) are not surface-treated with the silane compound (e), the viscosity of the curable composition is increased, the curing shrinkage during curing is increased, the cured product becomes brittle, and the cured product becomes Since cracks are generated, it is not preferable.
  • silane compound (e) examples include ⁇ -acryloxypropyldimethylmethoxysilane, ⁇ -acryloxypropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -acryloxypropyldiethylmethoxysilane, ⁇ -acryloxypropylethyldimethoxysilane, and ⁇ -acryloxy.
  • ⁇ -acryloxypropyldimethylmethoxysilane and ⁇ -acryloxypropylmethyldimethoxysilane are used.
  • ⁇ -methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -acryloxypropyltrimethoxysilane, and ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane are preferable, and ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxy is more preferable.
  • Silane and ⁇ -acryloxypropyltrimethoxysilane may be used alone or in combination of two or more.
  • Such a silane compound (e) can be produced by a known method and is commercially available.
  • the amount of the silane compound (e) used in the surface treatment of the silica fine particles (a) is usually 5 to 40 parts by mass, preferably 10 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a).
  • the amount of the silane compound (e) used is less than 5 parts by mass, the viscosity of the curable composition is increased, and the dispersibility of the silica fine particles (a) in the curable composition is deteriorated to cause gelation. there is a possibility.
  • the usage-amount of a silane compound (e) exceeds 40 mass parts, aggregation of a silica fine particle (a) may be caused.
  • the mass of the silica fine particles (a) refers to the mass of the silica fine particles themselves dispersed in the organic solvent. The same applies thereafter.
  • the surface treatment of the silica fine particles (a) will be described later.
  • the silane compound (e) When the curable composition contains a large amount of acrylate (reactive acrylate (b), reactive acrylate (c) and reactive acrylate (g) described later), an acrylic group is used as the silane compound (e). It is preferable to use a silane compound represented by the general formula (1) in which R 1 is a hydrogen atom. In addition, when the curable composition contains a large amount of methacrylate (reactive methacrylate (b), reactive methacrylate (c) and reactive methacrylate (g), which will be described later), the silane compound (e) has a methacrylic group. It is preferable to use a silane compound represented by the general formula (1) in which R 1 is a methyl group. In these cases, a curing reaction tends to occur when the curable composition of the present invention is cured.
  • silane compound (f) used in the present invention is a compound represented by the following general formula (2).
  • R 4 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group
  • R 5 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
  • c is an integer of 0 to 6
  • D is an integer of 0-2.
  • d 2
  • two R 4 may be the same or different
  • d is 1 or less
  • a plurality of R 5 may be the same or different.
  • a substituent may be bonded to the phenyl group as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • preferred R 4 is a methyl group
  • preferred R 5 is a methyl group
  • preferred c is 0 or 1
  • preferred d is 0. .
  • the silica fine particles (a) react with the silane compound (f), hydrophobicity is imparted to the surface of the silica fine particles (a), the dispersibility of the silica fine particles in the organic solvent is improved, and the silica fine particles (a ) And the later-described reactive (meth) acrylate (c). Thereby, the viscosity of the curable composition is reduced, and the storage stability of the curable composition is further improved.
  • silane compound (f) examples include phenyldimethylmethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenyldiethylmethoxysilane, phenylethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyldimethylethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane, and phenyldiethylethoxysilane.
  • phenyldimethylmethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenyldiethylmethoxysilane, phenylethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and diphenyldimethoxysilane are preferable. Trimethoxysilane and diphenyldimethoxysilane are more preferable. These silane compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • Such a silane compound (f) can be produced by a known method and is commercially available.
  • the amount of the silane compound (f) used in the surface treatment of the silica fine particles (a) is usually 5 to 40 parts by mass, preferably 10 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a).
  • the usage-amount of a silane compound (f) is less than 5 mass parts, the viscosity of a curable composition may become high, gelling may be produced, or the heat resistance of hardened
  • the usage-amount of a silane compound (f) exceeds 40 mass parts, aggregation of a silica fine particle (a) may be caused.
  • the surface treatment of the silica fine particles (a) will be described later.
  • the amount of the treating agent is too large. ) May cause aggregation and gelation due to a reaction between the silica fine particles during the surface treatment.
  • Examples of the (meth) acrylate compound (b) having two or more ethylenically unsaturated groups and having no ring structure used in the present invention include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meta) ) Acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, trimethylolpropane trioxyethyl (meth) acrylate, etc. Can be mentioned.
  • the number of ethylenically unsaturated groups is usually 6 or less.
  • those having three ethylenically unsaturated groups are preferred from the viewpoint of heat resistance of the cured product, and those having a glass transition temperature of a homopolymer of 80 ° C. or more are preferred.
  • trimethylolpropane tri (meth) acrylate having a glass transition temperature of a homopolymer of 200 ° C. or higher and relatively low curing shrinkage among polyfunctional (meth) acrylates is most preferable.
  • the glass transition temperature of the said homopolymer is 300 degrees C or less normally.
  • the glass transition temperature of the homopolymer is measured by the following method.
  • the cured film using DMS6100 (manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.), the peak of the tan ⁇ value measured at a tensile mode, a temperature range of 30 ° C. to 300 ° C., a heating rate of 2 ° C./min, and a frequency of 1 Hz.
  • the glass transition temperature is determined from the temperature.
  • the amount of the reactive (meth) acrylate (b) used in the present invention is preferably 20 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a) before the surface treatment. From the viewpoints of the viscosity, the dispersion stability of the silica fine particles (a) in the curable composition, and the heat resistance of the cured product, it is more preferably 30 to 300 parts by mass, still more preferably 50 to 200 parts by mass. If the blending amount is less than 20 parts by mass, the viscosity of the curable composition is increased, and gelation may occur. When the blending amount exceeds 500 parts by mass, shrinkage at the time of curing of the curable composition is increased, and the cured product may be warped or cracked.
  • the reactive (meth) acrylate (c) used in the present invention is a compound having two or more ethylenically unsaturated groups and an aromatic ring structure, and the reactive (meth) acrylate (c) of the present invention is used. By making it contain in a curable composition, the Abbe number of the hardened
  • the number of ethylenically unsaturated groups is usually 6 or less.
  • the reactive (meth) acrylate (c) is represented by the following general formula (3) from the viewpoint of the heat resistance of a cured product obtained from the curable composition of the present invention and the Abbe number of the cured product.
  • the compound to be used can be preferably used.
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group
  • X is an organic group having 6 to 30 carbon atoms having an aromatic ring
  • e and f Are each independently an integer of 0 to 3.
  • e is 2 or more
  • a plurality of R 8 may be the same or different
  • f is 2 or more
  • a plurality of R 9 may be the same or different.
  • the aromatic ring is an unsaturated cyclic structure in which atoms having ⁇ electrons are arranged in a ring, and the above “carbon number is 6 to 30” means that the number of carbon atoms including the aromatic ring carbon is 6 to 6 30.
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are preferably methyl groups from the viewpoint of improving the heat resistance of the resulting cured product.
  • e and f are each preferably 0 or 1, and preferably 0, from the viewpoint of improving the heat resistance of the resulting cured product and the availability of raw materials. It is more preferable.
  • the carbon number of X is preferably 7 to 24, and preferably 7 to 19 from the viewpoint of lowering the Abbe number and lowering the viscosity of the curable composition of the present invention. More preferably, it is more preferably 7-15.
  • X include the following (i) to (p).
  • a group having (k) a naphthoyl skeleton and a group (m) having a phenylbenzoyl skeleton are particularly preferable.
  • aromatic group-containing (meth) acrylate compound (1) represented by the following general formula (5) (hereinafter also referred to as “aromatic group-containing (meth) acrylate compound (1)”) and a general formula (6) described later.
  • aromatic group-containing (meth) acrylate compounds shown are particularly preferred as reactive (meth) acrylate (c).
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, and e and f are each independently an integer of 0 to 3.
  • e is 2 or more, a plurality of R 8 may be the same or different, and when f is 2 or more, a plurality of R 9 may be the same or different.
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are preferably methyl groups from the viewpoint of improving the heat resistance of the resulting cured product.
  • e and f are each preferably 0 or 1, and preferably 0, from the viewpoint of improving the heat resistance of the resulting cured product and from the viewpoint of availability of raw materials. Is more preferable.
  • the carbonyl group in the naphthoyl group is more preferably bonded to the ⁇ -position of naphthalene.
  • aromatic group-containing (meth) acrylate compound (hereinafter referred to as “aromatic group-containing”) represented by the following general formula (6), wherein X in the general formula (3) is a compound having a phenylbenzoyl skeleton. (Meth) acrylate compound (2) ”) is also particularly preferred.
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, and e and f are each independently an integer of 0 to 3.
  • e is 2 or more, a plurality of R 8 may be the same or different, and when f is 2 or more, a plurality of R 9 may be the same or different.
  • R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are preferably methyl groups from the viewpoint of improving the heat resistance of the resulting cured product.
  • e and f are each independently preferably 0 or 1, and preferably 0, from the viewpoint of improving the heat resistance of the resulting cured product and the availability of raw materials. It is more preferable.
  • the carbonyl group in the phenylbenzoyl group is more preferably bonded to the 4-position carbon of biphenyl.
  • the structure shown below is particularly preferable.
  • the represented compounds can be preferably used.
  • R 10 and R 11 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group
  • g and h are each independently an integer of 0 to 3.
  • R 10 and R 11 are preferably hydrogen atoms from the viewpoint of availability of raw materials.
  • g and h are each preferably 0 or 1 and more preferably 1 from the viewpoint of availability of raw materials.
  • Specific examples of the reactive (meth) acrylate (c) represented by the above general formula (4) include 9,9-bis [4-((meth) acryloyloxy) phenyl] fluorene, 9,9- Bis [4- (2- (meth) acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [4- (2- (meth) acryloyloxyethoxyethoxy) phenyl] fluorene, products manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.
  • the names Ogsol EA-0200, EA-1000, EA-F5003, EA-F5503 and the like can be mentioned.
  • the reactive (meth) acrylate (c) described above may be used alone or in combination of two or more.
  • the reactive (meth) acrylate (c) has a glass transition temperature of a homopolymer of 80 ° C. or higher (meta ) Acrylate compounds are preferred.
  • the method for measuring the glass transition temperature of the homopolymer is the same as described above.
  • the glass transition temperature of the homopolymer is usually 300 ° C. or lower.
  • the (meth) acrylate compound represented by the above general formula (3) and the above general formula (4) from the viewpoint of the low Abbe number of the obtained cured product and heat resistance.
  • the amount of the reactive (meth) acrylate (c) used in the present invention is preferably 5 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a) before the surface treatment. Is more preferably 10 to 200 parts by weight, and still more preferably from the viewpoint of lowering the viscosity of the silica, the dispersion stability of the silica fine particles (a) in the curable composition, the heat resistance of the cured product, and the Abbe number of the cured product Is 20 to 150 parts by mass. If the blending amount is less than 5 parts by mass, the Abbe number may not be sufficiently low. If the amount exceeds 400 parts by mass, the cured product may be colored.
  • Polymerization initiator (d) examples include a photopolymerization initiator that generates radicals and a thermal polymerization initiator.
  • photopolymerization initiator examples include benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin propyl ether, diethoxyacetophenone, 1-hydroxy-phenylphenyl ketone, 2,6-dimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine. Oxides and diphenyl- (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide. These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the photopolymerization initiator in the curable composition may be an amount that allows the curable composition to be appropriately cured, and is 0.01 to 10% by mass relative to 100% by mass of the curable composition. It is preferably 0.02 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 2% by mass.
  • the content of the photopolymerization initiator is too large, the storage stability of the curable composition is lowered, colored, or the crosslinking when obtaining a cured product by crosslinking is rapidly progressed, such as cracks during curing. Problems may occur.
  • a curable composition may not fully be hardened.
  • thermal polymerization initiator examples include benzoyl peroxide, diisopropyl peroxycarbonate, t-butyl peroxy (2-ethylhexanoate), t-butyl peroxyneodecanoate, t-hexyl peroxypivalate, 1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate and the like.
  • the content of the thermal polymerization initiator in the curable composition is preferably 2% by mass or less with respect to 100% by mass of the curable composition.
  • the curable composition of the present invention contains, in addition to the above components, a (meth) acrylate compound (g) having one ethylenically unsaturated group and having an alicyclic structure and / or an aromatic ring structure. Also good.
  • the reactive (meth) acrylate (g) is used to impart heat resistance to the cured product and to reduce shrinkage during curing of the curable composition.
  • the alicyclic structure is a structure in which an aromatic ring structure is excluded from a structure in which carbon atoms are bonded in a ring, and the aromatic ring is as described in the description of the reactive (meth) acrylate (c). .
  • the reactive (meth) acrylate (g) is, for example, cyclohexyl (meth) acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclo Cycloalkyl (meth) acrylates such as pentadienyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, and adamantyl (meth) acrylate Benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, o-tolyl (meth) acrylate, m-tolyl (meth) acrylate, phenethyl (meth) acrylate, phenoxyprop (Meth) acrylate
  • the reactive (meth) acrylate (g) is preferably a (meth) acrylate compound whose homopolymer has a glass transition temperature of 80 ° C. or higher.
  • the method for measuring the glass transition temperature of the homopolymer is the same as described above.
  • the glass transition temperature of the homopolymer is usually 300 ° C. or lower.
  • dicyclopentanyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, and benzyl (meth) acrylate are preferable from the viewpoint of transparency and heat resistance of the cured product.
  • adamantyl (meth) acrylate and benzyl (meth) acrylate which have a high glass transition temperature.
  • the blending amount of the (meth) acrylate (g) used in the present invention is preferably 5 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a) before the surface treatment, and the viscosity of the curable composition From the viewpoint of the dispersion stability of the silica fine particles (a) in the curable composition and the heat resistance of the cured product, the amount is more preferably 10 to 200 parts by mass, still more preferably 10 to 100 parts by mass. When the blending amount is less than 5 parts by mass, the viscosity of the curable composition is increased, and gelation may occur. If the blending amount exceeds 400 parts by mass, the cured product may be cracked or the heat resistance of the cured product may be reduced.
  • the curable composition of the present invention is, as necessary, a polymerization inhibitor, a leveling agent, an antioxidant, an ultraviolet ray, as long as the viscosity of the composition and the properties of the cured product, such as transparency and heat resistance, are not impaired.
  • Absorbers, light stabilizers, solvents, pigments, fillers such as other inorganic fillers, reactive diluents, other modifiers and the like may be included.
  • the polymerization inhibitor is used to prevent the components of the curable composition from causing a polymerization reaction during storage.
  • examples of the polymerization inhibitor include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, benzoquinone, pt-butylcatechol, 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, and the like.
  • the addition amount of the polymerization inhibitor is preferably 0.1 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the curable composition from the viewpoint of the transparency of the curable composition and the heat resistance of the cured product.
  • the polymerization inhibitor may be used alone or in combination of two or more.
  • leveling agent examples include polyether-modified dimethylpolysiloxane copolymer, polyester-modified dimethylpolysiloxane copolymer, polyether-modified methylalkylpolysiloxane copolymer, aralkyl-modified methylalkylpolysiloxane copolymer, and polyether. Examples thereof include a modified methylalkylpolysiloxane copolymer.
  • ⁇ Leveling agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the antioxidant is a compound having a function of capturing an oxidation promoting factor such as a free radical.
  • the antioxidant is not particularly limited as long as it is an antioxidant generally used in industry, and a phenol-based antioxidant, a phosphorus-based antioxidant, a sulfur-based antioxidant, and the like can be used.
  • antioxidants may be used alone or in combination of two or more.
  • phenolic antioxidant examples include Irganox 1010 (Irganox® 1010: pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], manufactured by Ciba Specialty Chemicals ), Irganox 1076 (Irganox® 1076: Octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Irganox 1330 (Irganox® 1330: 3, 3) ', 3 ′′, 5,5 ′, 5 ′′ -hexa-t-butyl-a, a ′, a ′′-(mesitylene-2,4,6-triyl) tri-p-cresol, Ciba Specialty Chemicals), Irganox 3114 (Irganox an 3114: 1) 3,5-tris (3,5-di
  • Examples of the phosphorous antioxidant include Irgafos 168 (Irgafos 168: Tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Irgafos 12 (Irgafos 12: Tris [2 -[[2,4,8,10-tetra-t-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-6-yl] oxy] ethyl] amine, Ciba Specialty Chemicals Irgafos 38 (Irgafos 38: bis (2,4-bis (1,1-dimethylethyl) -6-methylphenyl) ethyl ester phosphorous acid, manufactured by Ciba Specialty Chemicals), ADK STAB 329K (Co., Ltd.) ADEKA), ADK STAB PEP36 (manufactured by ADEKA),
  • sulfur-based antioxidant examples include dialkylthiodipropionate compounds such as dilauryl thiodipropionate, dimyristyl, and distearyl, and ⁇ -alkyl mercaptopropion of polyols such as tetrakis [methylene (3-dodecylthio) propionate] methane.
  • dialkylthiodipropionate compounds such as dilauryl thiodipropionate, dimyristyl, and distearyl
  • ⁇ -alkyl mercaptopropion of polyols such as tetrakis [methylene (3-dodecylthio) propionate] methane.
  • acid ester compounds examples include acid ester compounds.
  • the above-mentioned ultraviolet absorber is a compound that can absorb ultraviolet rays having a wavelength of about 200 to 380 nm, change them into energy such as heat and infrared rays, and release them.
  • the ultraviolet absorber is not particularly limited as long as it is generally used industrially, and is not limited to benzotriazole, triazine, diphenylmethane, 2-cyanopropenoate, salicylate, anthranilate, Acid derivative-based, camphor derivative-based, resorcinol-based, oxalinide-based, coumarin derivative-based ultraviolet absorbers, and the like can be used.
  • ultraviolet absorbers may be used alone or in combination of two or more.
  • benzotriazole ultraviolet absorber examples include 2,2-methylenebis [4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) -6 [(2H-benzotriazol-2-yl) phenol]], 2- (2H-benzotriazol-2-yl) -4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenol, 2- [5-chloro (2H) -benzotriazol-2-yl] -4- And methyl-6- (tert-butyl) phenol.
  • triazine-based ultraviolet absorber examples include 2- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5-[(hexyl) oxy] -phenol, 2,4,6-tris. -(Diisobutyl 4'-amino-benzalmalonate) -s-triazine, 4,6-tris (2-hydroxy-4-octyloxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2-hydroxy- 4-octyloxyphenyl) -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -4,6-bis (2,4- Dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-bis (2-hydroxy-4-propyloxyphenyl) -6- (2,4-dimethylphenyl) -1,3,5-triazine, 2- (2 And -hydroxy-4-
  • diphenylmethane ultraviolet absorber examples include diphenylmethanone, methyldiphenylmethanone, 4-hydroxydiphenylmethanone, 4-methoxydiphenylmethanone, 4-octoxydiphenylmethanone, 4-decyloxydiphenylmethanone, 4-dodecyloxydiphenylmethanone, 4-benzyloxydiphenylmethanone, 4,2 ′, 4′-trihydroxydiphenylmethanone, 2′-hydroxy-4,4′-dimethoxydiphenylmethanone, 4- (2- And ethyl hexyloxy) -2-hydroxy-diphenylmethanone, methyl o-benzoylbenzoate, benzoin ethyl ether, and the like.
  • 2-cyanopropenoic ester ultraviolet absorber examples include ethyl ⁇ -cyano- ⁇ , ⁇ -diphenylpropenoate, isooctyl ⁇ -cyano- ⁇ , ⁇ -diphenylpropenoate, and the like.
  • salicylic acid ester UV absorber examples include isocetyl salicylate, octyl salicylate, glycolic salicylate, and phenyl salicylate.
  • anthranilate-based UV absorber examples include menthyl anthranilate.
  • Examples of the cinnamic acid derivative-based ultraviolet absorber include ethylhexyl methoxycinnamate, isopropyl methoxycinnamate, isoamyl methoxycinnamate, diisopropylmethyl cinnamate, glyceryl-ethylhexanoate dimethoxycinnamate, methyl- ⁇ -carbomethoxycinnamate. And methyl- ⁇ -cyano- ⁇ -methyl-p-methoxycinnamate.
  • camphor derivative UV absorber examples include benzylidene camphor, benzylidene camphor sulfonic acid, camphor benzalkonium methosulfate, terephthalidene dicamphor sulfonic acid, polyacrylamide methyl benzylidene camphor, and the like.
  • resorcinol ultraviolet absorber examples include dibenzoyl resorcinol, bis (4-tert-butylbenzoyl resorcinol), and the like.
  • Examples of the oxalinide ultraviolet absorber include 4,4′-di-octyloxy oxanilide, 2,2′-diethoxyoxy oxanilide, and 2,2′-di-octyloxy-5,5 ′.
  • Examples of the coumarin derivative ultraviolet absorber include 7-hydroxycoumarin.
  • the light stabilizer is a compound having an effect of reducing auto-oxidative decomposition due to radicals generated by light energy and suppressing resin deterioration.
  • the light stabilizer is not particularly limited as long as it is generally used industrially, and a hindered amine compound (abbreviated as “HALS”), a benzophenone compound, a benzotriazole compound, and the like can be used.
  • HALS hindered amine compound
  • benzophenone compound a benzotriazole compound, and the like can be used.
  • These light stabilizers may be used alone or in combination of two or more.
  • HALS examples include N, N ′, N ′ ′, N ′ ′-tetrakis- (4,6-bis- (butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine- 4-yl) amino) -triazin-2-yl) -4,7-diazadecane-1,10-diamine, dibutylamine and 1,3,5-triazine and N, N′-bis (2,2,6,6) Polycondensation product with 6-tetramethyl-4-piperidyl) butylamine, poly [ ⁇ (1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl ⁇ ⁇ ( 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ hexamethylene ⁇ (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino ⁇ ], 1,6-hexanediamine-N, N '-Bis (2,2,6,
  • Molecular weight HALS Polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid and 1,2,2,6,6 A mixed esterified product of pentamethyl-4-piperidinol and 3,9-bis (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane, High molecular weight HALS in which a piperidine ring is bonded via an ester bond, pentamethylpiperidinyl methacrylate and the like can be mentioned.
  • the curable composition of the present invention may further contain a solvent.
  • the dispersibility of each component in the curable composition is improved by blending the solvent.
  • the solvent used in the curable composition of the present invention include esters such as ethyl acetate, butyl acetate and isopropyl acetate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; cyclics such as tetrahydrofuran and dioxane.
  • Ethers such as N, N-dimethylformamide
  • aromatic hydrocarbons such as toluene
  • halogenated hydrocarbons such as methylene chloride
  • Ethylene glycol monomethyl ether acetate diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate
  • Ethylene glycols such as propylene glycol; propylene glycol, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, propylene glycol butyl ether, propylene glycol propyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol mono Examples include propylene glycols such as ethyl ether and dipropylene
  • the above solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the solvent used is not particularly limited, but is usually 50 to 200 parts by mass, preferably 50 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the components in the curable composition excluding the solvent.
  • filler or pigment examples include calcium carbonate, talc, mica, clay, Aerosil (registered trademark), barium sulfate, aluminum hydroxide, zinc stearate, zinc white, bengara, azo pigment, and the like.
  • the viscosity at 25 ° C. of the curable composition of the present invention containing such various components, measured with a B-type viscometer DV-III ULTRA (manufactured by BROOKFIELD), is usually 30 to 10,000 mPa ⁇ s, 100 to 8,000 mPa ⁇ s is preferable. Even if the curable composition of the present invention does not contain a solvent, it has an appropriate viscosity and has good handling properties. This is because the reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c) and reactive (meth) acrylate (g) of the silica fine particles (a) by the surface treatment of the silica fine particles (a) described above. ) And high dispersion stability of fine silica particles (a) in reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c) and reactive (meth) acrylate (g) caused by.
  • the curable composition of the present invention includes, for example, a step (step 1) of surface-treating colloidal silica (silica fine particles (a)) dispersed in an organic solvent with silane compounds (e) and (f), and surface-treated silica fine particles.
  • Step of adding (a) reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c), and, if necessary, reactive (meth) acrylate (g) and mixing them uniformly From the homogeneous mixed liquid of the silica fine particles (a) obtained in step 2, reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c) (and reactive (meth) acrylate (g))
  • Each step will be described below.
  • step 1 the silica fine particles (a) are surface-treated with the silane compounds (e) and (f).
  • the silica fine particles (a) are put into a reactor, and while stirring, the silane compounds (e) and (f) are added, mixed with stirring, and water necessary for further hydrolyzing the silane compound.
  • the silane compound is hydrolyzed and subjected to condensation polymerization on the surface of the silica fine particles (a).
  • silica fine particles dispersed in an organic solvent as the silica fine particles (a).
  • the disappearance due to hydrolysis of the silane compound can be confirmed by gas chromatography.
  • a non-polar column DB-1 manufactured by J & W
  • gas chromatography manufactured by Agilent, Model 6850
  • the temperature is 50 to 300 ° C.
  • the heating rate is 10 ° C./min
  • He is used as the carrier gas.
  • the residual amount of the silane compound can be measured by an internal standard method using a hydrogen ionization detector at a flow rate of 1.2 cc / min. By measuring the residual amount, disappearance due to hydrolysis of the silane compound can be confirmed.
  • the amount of the silane compound (e) used in the surface treatment of the silica fine particles (a) is usually 5 to 40 parts by mass, preferably 10 to 30 parts per 100 parts by mass of the silica fine particles (a). Part by mass.
  • the amount of the silane compound (f) used is usually 5 to 40 parts by mass, preferably 10 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a).
  • the lower limit value of the amount of water required for carrying out the hydrolysis reaction is one time the total number of moles of alkoxy groups and hydroxy groups bonded to the silane compounds (e) and (f), and the upper limit value is 10 times. It is. If the amount of water is too small, the hydrolysis rate may become extremely slow, resulting in lack of economic efficiency, or the surface treatment may not proceed sufficiently. Conversely, if the amount of water is excessively large, the silica fine particles (a) may form a gel.
  • a catalyst for the hydrolysis reaction When performing the hydrolysis reaction, a catalyst for the hydrolysis reaction is usually used.
  • a catalyst include, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, acetic acid, sulfuric acid and phosphoric acid; organic acids such as formic acid, propionic acid, oxalic acid, p-toluenesulfonic acid, benzoic acid, phthalic acid and maleic acid
  • Alkaline catalysts such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide and ammonia; organic metals; metal alkoxides; organotin compounds such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin dioctylate and dibutyltin diacetate; aluminum tris (acetylacetonate); Titanium tetrakis (acetylacetonate), titanium bis (butoxy) bis (acetylacetonate), titanium bis (isopropoxy) bis (acetylacetonate),
  • hydrochloric acid, acetic acid, maleic acid, and boron compounds are preferable from the viewpoints of solubility in water and sufficient hydrolysis rate.
  • These catalysts can be used alone or in combination of two or more.
  • a water-insoluble catalyst may be used, but a water-soluble catalyst is preferably used.
  • a water-soluble catalyst for hydrolysis reaction it is preferable to dissolve the water-soluble catalyst in an appropriate amount of water and add it to the reaction system because the catalyst can be uniformly dispersed.
  • the addition amount of the catalyst used for the hydrolysis reaction is not particularly limited, but is usually 0.1 to 10 parts by mass, preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silica fine particles (a).
  • the mass of the silica fine particles (a) refers to the mass of only the silica fine particles themselves dispersed in the organic solvent.
  • the catalyst may be used in the hydrolysis reaction as an aqueous solution dissolved in water. In this case, the addition amount of the catalyst represents the addition amount of the entire aqueous solution.
  • the reaction temperature of the hydrolysis reaction is not particularly limited, but is usually in the range of 10 to 80 ° C, preferably in the range of 20 to 50 ° C. If the reaction temperature is excessively low, the hydrolysis rate becomes extremely slow, so that there is a possibility that the economy is insufficient or the surface treatment does not proceed sufficiently. On the other hand, when the reaction temperature is excessively high, the gelation reaction tends to occur.
  • the reaction time for performing the hydrolysis reaction is not particularly limited, but is usually in the range of 10 minutes to 48 hours, preferably 30 minutes to 24 hours.
  • the surface treatment with the silane compound (e) and the silane compound (f) in step 1 may be performed sequentially, but it is preferable to carry out the surface treatment at the same time in terms of simplification and efficiency of the reaction process.
  • step 2 the surface-treated silica fine particles (a) are mixed with the reactive (meth) acrylate (b), the reactive (meth) acrylate (c), and, if necessary, the reactive (meth) acrylate (g).
  • the mixing method include a method of mixing with a mixer such as a mixer, a ball mill, or a three-roller at room temperature or under heating conditions, or a reactivity (meta) while continuously stirring in the reactor in which Step 1 was performed.
  • Examples include a method of adding and mixing acrylate (b) and reactive (meth) acrylate (c) (and reactive (meth) acrylate (g)).
  • step 3 the organic solvent and the homogeneous mixture of silica fine particles (a), reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c) (and reactive (meth) acrylate (g))
  • solvent reactive (meth) acrylate
  • step 3 the organic solvent and the homogeneous mixture of silica fine particles (a), reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c) (and reactive (meth) acrylate (g)
  • desolvent it is preferable to heat in a reduced pressure state.
  • the temperature is preferably maintained at 20 to 100 ° C., and more preferably 30 to 70 ° C., and further preferably 30 to 50 ° C. in terms of the balance between aggregation gelation prevention and the solvent removal speed. If the temperature is raised too much, the fluidity of the curable composition may be extremely lowered, or the curable composition may be gelled.
  • the degree of vacuum at the time of depressurization is usually 10 to 4,000 kPa, more preferably 10 to 1,000 kPa, and most preferably 10 to 500 kPa, in order to balance the solvent removal speed and prevention of aggregation gelation. is there. If the value of the degree of vacuum is too large, the desolvation speed becomes extremely slow and the economy is lacking.
  • the composition after desolvation contains substantially no solvent.
  • substantially means that when a cured product is actually obtained using the curable composition of the present invention, it is not necessary to go through a step of removing the solvent again.
  • the remaining amount of the organic solvent and water in the curable composition is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and still more preferably 0.1% by mass or less.
  • a polymerization inhibitor may be added to 100 parts by mass of the composition after desolvation before desolvation.
  • the polymerization inhibitor can be used to prevent a component contained in the composition from causing a polymerization reaction during the solvent removal process or during the storage of the composition and the curable composition after the solvent removal.
  • Step 3 is a homogeneous mixture of the silica fine particles (a) that have undergone Step 2 and reactive (meth) acrylate (b), reactive (meth) acrylate (c) (and reactive (meth) acrylate (g)). Can be transferred to a dedicated device.
  • Step 2 is performed using the reactor that has been performed in Step 1
  • Step 3 can be performed in the reactor subsequent to Step 2.
  • step 4 there is no particular limitation on the method of adding the polymerization initiator (d) to the composition desolvated in step 3 and mixing them uniformly.
  • the mixing method include a method of mixing at room temperature using a mixer such as a mixer, a ball mill, or a three roll, or a polymerization initiator (d) with continuous stirring in the reactor in which Steps 1 to 3 are performed. ) Is added and mixed.
  • the curable composition obtained by adding and mixing such a polymerization initiator (d) may be filtered as necessary. This filtration is performed for the purpose of removing foreign substances such as dust in the curable composition.
  • the filtration method is not particularly limited, but a method of pressure filtration using a membrane type or cartridge type filter having a pressure filtration pore size of 1.0 ⁇ m is preferable.
  • the curable composition of the present invention produced as described above is cured to form an optical lens, an optical disk substrate, a liquid crystal display element plastic substrate, a color filter substrate, an organic EL display element plastic substrate, and a sun. It becomes the hardened
  • a cured product is obtained by curing the curable composition of the present invention.
  • the curing method include a method of cross-linking ethylenically unsaturated groups by irradiation with active energy rays, a method of thermally polymerizing ethylenically unsaturated groups by applying heat, and these can be used in combination.
  • a photopolymerization initiator is contained in the curable composition in Step 4 described above.
  • a thermal polymerization initiator is contained in the curable composition.
  • the cured product of the present invention is formed by coating the curable composition of the present invention on a substrate such as a glass plate, a plastic plate, a metal plate, or a silicon wafer to form a coating film. It can be obtained by irradiation with active energy rays or by heating. For curing, both irradiation with active energy rays and heating may be performed.
  • Examples of the method of applying the curable composition include application by a bar coater, applicator, die coater, spin coater, spray coater, curtain coater, roll coater, etc., application by screen printing, and application by dipping.
  • the amount of application of the curable composition of the present invention on the substrate is not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the purpose.
  • the coating amount is preferably such that the film thickness of the coating film obtained after the curing treatment by irradiation with active energy rays and / or heating is from 1 to 1,000 ⁇ m, and more preferably from 10 to 800 ⁇ m.
  • the active energy ray used for curing is preferably an electron beam or light in the ultraviolet to infrared wavelength range.
  • an ultra-high pressure mercury light source or a metal halide light source can be used for ultraviolet rays
  • a metal halide light source or a halogen light source can be used for visible rays
  • a halogen light source can be used for infrared rays.
  • a light source such as a laser or LED can be used.
  • the irradiation amount of the active energy ray is appropriately set according to the type of the light source, the film thickness of the coating film, etc., but preferably the reactive (meth) acrylate (b), the reactive (meth) acrylate (c), and
  • the reaction rate of the ethylenically unsaturated group of the reactive (meth) acrylate (g) can be appropriately set so as to be 80% or more, more preferably 90% or more.
  • the reaction rate is calculated from the change in the absorption peak intensity of the ethylenically unsaturated group before and after the reaction by infrared absorption spectrum.
  • curing may be further advanced by heat treatment (annealing treatment).
  • the heating temperature at that time is preferably in the range of 80 to 220 ° C.
  • the heating time is preferably in the range of 10 minutes to 60 minutes.
  • the heating temperature is preferably in the range of 80 to 200 ° C, more preferably in the range of 100 to 150 ° C.
  • the heating temperature is lower than 80 ° C., it is necessary to lengthen the heating time, and there is a tendency that it is not economical. Therefore, it tends to lack economic efficiency.
  • the heating time is appropriately set according to the heating temperature, the film thickness of the coating film, etc., but preferably the reactive (meth) acrylate (b), the reactive (meth) acrylate (c), and the curable composition.
  • the reaction rate of the ethylenically unsaturated group of the reactive (meth) acrylate (g) can be appropriately set so as to be 80% or more, more preferably 90% or more.
  • the reaction rate is calculated from the change in the absorption peak intensity of the ethylenically unsaturated group before and after the reaction by infrared absorption spectrum.
  • the cured product of the present invention is excellent in transparency, heat resistance and environmental resistance, an optical lens, a plastic substrate for a liquid crystal display element, a substrate for a color filter, a plastic substrate for an organic EL display element, a solar cell substrate, a touch panel, It can be suitably used as an optical material such as an optical element, an optical waveguide, and an LED sealing material.
  • the refractive index of the cured product can be appropriately selected depending on the application. And since the hardened
  • the cured product of the present invention has a low Abbe number, usually an Abbe number of 50 or less, preferably 45 or less. Therefore, an optical material with little chromatic aberration can be obtained by combining the cured product of the present invention with a material having a high Abbe number, such as polymethyl methacrylate resin.
  • the Abbe number is calculated from the refractive indexes of wavelengths 486 nm, 589 nm, and 656 nm measured at 25 ° C.
  • the cured product of the present invention is excellent in heat resistance, so that the change in the refractive index before and after heating is small, so the change in the Abbe number before and after heating is also small.
  • the 5% weight loss temperature when heated in a nitrogen atmosphere is usually 300 ° C. or higher, preferably 320 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher.
  • the 5% weight loss temperature when heated is below 300 ° C., for example, when this cured product is used for an active matrix display element substrate, problems such as warpage and deflection, and in some cases, generation of cracks occur in the manufacturing process. There is a fear.
  • the cured product of the present invention is preferably a reactive (meth) acrylate (b), a reactive (meth) acrylate (c) (and a reactive (meth) acrylate (g)) having a high glass transition temperature of the homopolymer. Since it is obtained by curing a curable composition containing, it has excellent heat resistance.
  • the cured product of the present invention has a high glass transition temperature.
  • the glass transition temperature of the cured product is determined from the peak temperature of the loss tangent tan ⁇ value measured at a frequency of 1 Hz using a dynamic viscoelasticity measurement method, and is usually 150 ° C. or higher, preferably 160 ° C. or higher.
  • cured material is 300 degrees C or less normally.
  • the light transmittance at a wavelength of 400 nm at a cured film thickness of 200 ⁇ m is preferably 80% or more, and the cured product of the present invention is excellent in heat resistance.
  • the amount of change in transmittance at a wavelength of 400 nm before and after performing heat treatment at 270 ° C. for 1 minute three times is usually 5% or less.
  • the efficiency of using light decreases, and such a cured product is not preferable for applications where light efficiency is important.
  • the amount of change in light transmittance at a wavelength of 400 nm before and after performing heat treatment at 270 ° C. for 1 minute three times exceeds 5%, when this cured product is used for an active matrix display element substrate, Coloring problems can occur.
  • the total light transmittance at a cured film thickness of 200 ⁇ m is preferably 85% or more.
  • cured material of this invention is excellent in heat resistance, the variation
  • the absolute value of the refractive index temperature dependency coefficient of the cured product of the present invention is 10.0 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. or less, and preferably 9.0 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. or less.
  • the refractive index temperature dependency coefficient exceeds 10.0 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the refractive index temperature dependency coefficient exceeds 10.0 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the absolute value of the refractive index temperature dependency coefficient is 10.7 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C., and the change with temperature is large.
  • the refractive index temperature dependence coefficient is a value obtained by measuring the refractive index of the cured product of the present invention by changing the temperature in steps of 5 ° C. from 30 to 60 ° C. using MODEL 2010M PRISM COUPLER (manufactured by Metricon). The slope of a straight line obtained by plotting the refractive index at a wavelength of 594 nm against temperature.
  • Curable composition (B-1) In a separable flask, 100 parts by mass of isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica (silica content 30% by mass, average particle size 10-20 nm, trade name Snowtech IPA-ST; manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is placed. 5.4 parts by mass of ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane and 3.6 parts by mass of phenyltrimethoxysilane were mixed with stirring, and 2.9 parts by mass of an HCl solution having a concentration of 0.1825% by mass was further added. The silica fine particles were surface-treated by stirring for 24 hours at ° C.
  • Example 2 Curable composition (B-2)
  • a curable composition (B-2) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the methacrylate compound (A-2) synthesized in Synthesis Example 2 was used instead of the acrylate compound (A-1). )
  • Example 3 Curable composition (B-3)
  • Example 2 in place of diphenyl- (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, t-butylperoxy (2-ethylhexanoate) (trade name perbutyl O;
  • a curable composition (B-3) was obtained in the same manner as in Example 2 except that (Oil Co., Ltd.) was used.
  • Curable composition (B-4) In a separable flask, 100 parts by mass of isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica (silica content 30% by mass, average particle size 10-20 nm, trade name Snowtech IPA-ST; manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is placed. In addition, 9.0 parts by mass of ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane and 6.0 parts by mass of phenyltrimethoxysilane were added, mixed by stirring, and further 2.9 parts by mass of HCl solution having a concentration of 0.1825% by mass was added. The silica fine particles were surface-treated by stirring for 24 hours at ° C.
  • Example 5 Curable composition (B-5)
  • the amount of ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane used was 5.4 parts by mass
  • the amount of phenyltrimethoxysilane used was 3.6 parts by mass
  • the amount of trimethylolpropane triacrylate used was 33.
  • a curable composition (B-5) was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount of adamantyl methacrylate used was changed to 8 parts by mass and 11.3 parts by mass.
  • Example 6 Curable composition (B-6) In Example 5, curing was performed in the same manner as in Example 5 except that the amount of ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane used was changed to 6.0 parts by mass and the amount of phenyltrimethoxysilane used was changed to 9.0 parts by mass. Sex composition (B-6) was obtained.
  • Example 7 Curable composition (B-7)
  • Example 4 curing was carried out in the same manner as in Example 4 except that the amount of ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane used was changed to 5.4 parts by mass and the amount of phenyltrimethoxysilane used was changed to 3.6 parts by mass.
  • Sex composition (B-7) was obtained.
  • Curable composition (B-8) In a separable flask, 100 parts by mass of isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica (silica content 30% by mass, average particle size 10-20 nm, trade name Snowtech IPA-ST; manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is placed. 5.4 parts by mass of ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane and 3.6 parts by mass of phenyltrimethoxysilane were mixed with stirring, and 2.9 parts by mass of an HCl solution having a concentration of 0.1825% by mass was further added. The silica fine particles were surface-treated by stirring for 24 hours at ° C.
  • EA-F5503 manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd., homopolymer Tg: 115 ° C.
  • functional (meth) acrylate (c) pentamethylpiperidinyl methacrylate (trade name FA-711MM; Hitachi) 1 part by mass of Kasei Co., Ltd., 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate (trade name Perocta O; manufactured by NOF Corporation) as a thermal polymerization initiator 7 parts by mass and 0.3 parts by mass of t-butyl peroxyneodecanoate (trade name: Perbutyl ND; manufactured by NOF Corporation) were dissolved.
  • the obtained solution was subjected to pressure filtration (pressure 0.2 MPa) with a membrane filter (pore size 1.0 ⁇ m) to obtain a curable composition (B-8).
  • Curable composition (B-9) In Example 1, a curable composition (B--) was used in the same manner as in Example 1 except that o-phenylphenoxyethyl acrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was used instead of the acrylate compound (A-1). 9) was obtained.
  • Curable composition (B-10) 50 parts by mass of the methacrylate compound (A-2) synthesized in Synthesis Example 2, 50 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate (trade name: Biscote # 295; manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), diphenyl as a photopolymerization initiator 1 part by mass of-(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (trade name Lucirin TPO-L; manufactured by BASF Japan Ltd.) was mixed and dissolved. The obtained solution was subjected to pressure filtration (pressure 0.2 MPa) with a membrane filter (pore diameter 1.0 ⁇ m) to obtain a curable composition (B-10).
  • pressure filtration pressure 0.2 MPa
  • a membrane filter pore diameter 1.0 ⁇ m
  • Curable composition (B-12) 29 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate (trade name: TMPTA; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 29 parts by mass of adamantyl methacrylate (trade name: ADMA; Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), EA-F5503 (Osaka Gas Chemical) Co., Ltd., 42 parts by mass of homopolymer Tg: 115 ° C., 1 part by mass of pentamethylpiperidinyl methacrylate (trade name FA-711MM; manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as HALS, 1 as thermal polymerization initiator , 1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate (trade name Perocta O; manufactured by NOF Corporation) 0.7 parts by mass, t-butylperoxyneodecanoate (trade name) Perbutyl ND (manufactured by NOF Corporation) 0.3
  • Comparative Example 5 As Comparative Example 5, a polycarbonate resin (manufactured by Partec Co., Ltd.) that is generally used as an optical material and is commercially available was used.
  • the curable composition (B-3) prepared in Example 3 was applied onto a glass substrate so that the thickness of the cured film was 200 ⁇ m, and the coating film was cured by heat treatment at 140 ° C. for 25 minutes. I let you. Thereafter, annealing was performed at 180 ° C. for 30 minutes.
  • the curable compositions (B-4) to (B-8), (B-11), and (B-12) prepared in Examples 4 to 8 and Comparative Examples 3 and 4 were each on separate glass substrates.
  • the cured film was applied so that the thickness of the cured film was 200 ⁇ m, and the coating film was cured by heat treatment at 130 ° C. for 30 minutes. Thereafter, annealing was performed at 180 ° C. for 30 minutes.
  • Viscosity The viscosities of the curable compositions (B-1) to (B-12) were measured at 25 ° C. using a B-type viscometer DV-III ULTRA (manufactured by BROOKFIELD). The results are shown in Tables 1 and 2.
  • the curable composition has a reasonably low viscosity (specifically, in the range of about 100 to 8,000 mPa ⁇ s), it can be said that the handling property is good.
  • the handling properties are good.
  • the cured product of the present invention can effectively reduce chromatic aberration by combining with a material having a low Abbe number and a high Abbe number.
  • the cured product of the present invention is excellent in heat resistance, and has a small change in transmittance (400 nm) and total light transmittance before and after performing heat treatment at 270 ° C. for 1 minute three times, and has good transparency.
  • the cured product shown in the examples has an absolute value of a refractive index temperature dependency coefficient of 10.0 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. or less. That is, the change in refractive index with respect to temperature is small, and the environment resistance is excellent.
  • Comparative Examples 1 and 2 have good handling properties and a low Abbe number, but have poor heat resistance and low transparency after heat treatment, and poor transparency.
  • Comparative Examples 3 and 4 also have good handling properties and a low Abbe number, but have a large absolute value of the refractive index temperature dependency coefficient and are inferior in environmental resistance.
  • the polycarbonate resin shown in Comparative Example 5 has been used in conventional optical lenses and has excellent transparency and low Abbe number, but is inferior in heat resistance. Further, the absolute value of the refractive index temperature dependency coefficient is 10.7 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C., which is inferior in environmental resistance.
  • the curable composition of the present invention containing silica fine particles surface-treated with two specific types of silane compounds, two specific types of (meth) acrylates, and a polymerization initiator has an appropriate viscosity. Good handleability.
  • a cured product obtained by curing the curable composition is excellent in transparency and heat resistance, has a low Abbe number, and can effectively reduce chromatic aberration when combined with a material having a high Abbe number.
  • the cured product includes a transparent plate, an optical lens, an optical disk substrate, a plastic substrate for a liquid crystal display element, a substrate for a color filter, a plastic substrate for an organic EL display element, a solar cell substrate, a touch panel, an optical element, an optical waveguide, and an LED sealing material. It can use suitably for etc.
  • the cured product of the present invention has a small change in refractive index with respect to a change in temperature and is excellent in environmental resistance, and can be suitably used for optical lenses, optical waveguides, and the like.

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Abstract

 本発明は、適度な粘度を有しハンドリング性に優れた硬化性組成物を提供すること、ならびに、該硬化性組成物を硬化させて得られる、透明性、耐熱性および耐環境性に優れ、なおかつアッベ数が低いことを特徴とし、またアッベ数が高い材料と組み合わせることで色収差を低減することが可能な硬化物を提供することを目的としている。 本発明は、(a)シリカ微粒子と、(b)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物と、(c)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物と、(d)重合開始剤とを含み、前記シリカ微粒子(a)が、特定のシラン化合物(e)およびシラン化合物(f)で表面処理されていることを特徴とする硬化性組成物である。

Description

硬化性組成物及びその硬化物
 本発明は、適度な粘度を有しハンドリング性に優れた硬化性組成物に関する。また本発明は、該硬化性組成物を硬化させて得られる、透明性、耐熱性、耐環境性および成形加工性に優れ、なおかつアッベ数が低いことを特徴とし、またアッベ数が高い材料と組み合わせることで色収差を低減することが可能な硬化物に関する。
 近年、光学機器や光通信、ディスプレイなどの光産業の進展と共に、光学性能の優れた材料が要望されている。前記材料として例えば、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等が挙げられる。特に光学レンズ、光学素子、光導波路材料の光学性能に関する要望が強い。
 一般に、液晶表示素子用基板、カラーフィルター基板、有機EL表示素子用基板、太陽電池用基板、タッチパネル等の材料としては、無機ガラスが多く用いられている。しかし、ガラス板は割れやすい、曲げられない、比重が大きく軽量化に不向きである等の問題から、近年、ガラス板の代わりにプラスチック材料を用いる試みが数多く行われるようになってきた。
 また、光学レンズ、光学素子、光導波路、LED封止材の材料としては、近年、リフロー耐性を有する等の耐熱性に優れたプラスチック材料が要望されてきている。
 さらに光学材料には、光学レンズなどにみられるように、高画質や高画素による画像の鮮明化に対応することが求められる。そのためには、レンズの色収差を少なくすることが基本的に重要となる。色収差を少なくするためには、アッベ数が高い材料とアッベ数が低い材料を組み合わせることが効果的である。
 例えば、特開平10-77321号公報(特許文献1)には、非晶質熱可塑性樹脂と活性エネルギー線により硬化可能なビス(メタ)アクリレートよりなる樹脂組成物を、活性エネルギー線により硬化させてなる部材が、ガラス基板に代えて光学レンズ、光ディスク基板、プラスチック液晶基板などに好適に利用できることが記載されている。しかし、非晶質熱可塑性樹脂の屈折率とビス(メタ)アクリレートを活性エネルギー線により硬化した樹脂の屈折率との差により、前記部材の透明性が低下する懸念がある。
 特開平10-298252号公報(特許文献2)には、特定のシラン化合物をコロイダルシリカ分散系中で加水分解、縮重合させて得られたシリカ系縮重合体を、メチルメタクリレート等のラジカル重合性ビニル化合物やビスフェノールA型のエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート中に均一分散した、透明性と剛性に優れた硬化物を与える硬化性組成物が記載されている。しかし、前記文献では前記硬化物の耐熱性については検討されていない。
 特許第4008246号公報(特許文献3)には、特定の脂環式構造を有し、2官能の(メタ)アクリレートと有機溶媒に分散されたコロイダルシリカとを含む組成物の有機溶媒を除去して得られる複合体組成物を架橋してなる硬化物が開示されている。この特許文献には、透明性、耐熱性に関する記載はあるが、前記硬化物について、光学レンズ等の光学部品へ適用する際に要求される屈折率の温度による変化量が小さいこと、すなわち、硬化物の耐環境性に関して検討されていない。
 また、レンズ用として従来用いられているプラスチック材料としてはポリカーボネートが挙げられる。特開2003-90901号公報(特許文献4)には、シクロヘキサンジメタノールと特定のビスフェノールとを一定の割合で含むジヒドロキシ化合物成分より得られた共重合ポリカーボネート樹脂またはポリカーボネート樹脂ブレンド物から形成されたレンズが開示されている。この特許文献による発明は、得られるプラスチック材料において高い透明性、高い耐衝撃性および低いアッベ数を達成するという課題を解決しているが、耐熱性に関しては効果が不十分である。
 ガラス板の代わりにプラスチック材料を光学レンズ、光導波路等の光学部品へ適用するには、前記プラスチック材料に、吸水率が少ないことや、仮に吸水した場合にも屈折率が変化しないことが望まれる。さらには、屈折率の温度による変化量が小さいことが望まれる。上記の特許文献1~4には、プラスチック材料の屈折率の耐環境変化に関する記載は無い。
 さらに、特開2002-97217号公報(特許文献5)には、以下の二つの事項が記載されている。
(1)硫黄含有(メタ)アクリレート化合物に特定量の重合禁止剤を重合開始剤とともに含有させることにより、屈折率、流動性などのバランスの観点から製法上ハンドリング性に優れた組成物が得られること
(2)該組成物から、硬化後の成型品の物性が高屈折率で透明性の高い光学材料を提供しうること。
 しかし、特許文献5には、前記組成物が常温で液体であることは示されているが、具体的な粘度については記載されていない。また、該組成物を硬化させて得られる硬化物に関しても、特許文献5には透明性について具体的な記載がなく、耐熱性についても検討されていない。前記硬化物は硫黄を含有するため、熱による着色や劣化が起こりやすく透明性が損なわれる懸念がある。
特開平10-77321号公報 特開平10-298252号公報 特許第4008246号公報 特開2003-90901号公報 特開2002-97217号公報
 本発明は、上記の事情を背景にしてなされたものであって、その解決課題とするところは、適度な粘度を有しハンドリング性に優れた硬化性組成物を提供することである。さらに本発明は、硬化させることにより、透明性、耐熱性、および耐環境性に優れ、なおかつアッベ数が低いことを特徴とし、またアッベ数が高い材料と組み合わせることで色収差を低減することが可能な硬化物を与える硬化性組成物を提供することをも目的としている。
 本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、特定のシラン化合物で表面処理した(a)シリカ微粒子と、(b)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物と、(c)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物と、(d)重合開始剤とを含む硬化性組成物が、上記課題を解決できることを見出した。ここで、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及び/またはメタクリレートを意味する。以降、その他の(メタ)アクリレート化合物においても同様の意味である。
 すなわち、本発明は以下の事項に関する。
 [1](a)シリカ微粒子と、(b)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物と、(c)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物と、(d)重合開始剤とを含み、
 前記シリカ微粒子(a)が、下記一般式(1)で表されるシラン化合物(e)および下記一般式(2)で表されるシラン化合物(f)で表面処理されていることを特徴とする硬化性組成物:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基を表し、R3は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表し、aは1~6の整数であり、bは0~2の整数である。);
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式(2)中、R4は炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基を表し、R5は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表し、cは0~6の整数であり、dは0~2の整数である。)。
 [2]前記硬化性組成物が、さらに(g)1つのエチレン性不飽和基を有し且つ脂環式構造および/または芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有することを特徴とする上記[1]に記載の硬化性組成物。
 [3]前記(メタ)アクリレート化合物(b)が、3つのエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
 [4]前記(メタ)アクリレート化合物(c)が、下記一般式(3)で表わされる化合物および/または下記一般式(4)で表される化合物であることを特徴とする上記[1]~[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式(3)中、R6、R7、R8およびR9はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、Xは芳香環を有する炭素数が6~30の有機基であり、eおよびfはそれぞれ独立に0~3の整数である。)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式(4)中、R10およびR11はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、gおよびhはそれぞれ独立に0~3の整数である。)。
 [5]前記シリカ微粒子(a)が、該シリカ微粒子(a)100質量部に対して5~40質量部の前記シラン化合物(e)と、シリカ微粒子(a)100質量部に対して5~40質量部の前記シラン化合物(f)とで表面処理されていることを特徴とする上記[1]~[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
 [6]前記(メタ)アクリレート化合物(b)、(メタ)アクリレート化合物(c)および(メタ)アクリレート化合物(g)の各単独重合体のガラス転移温度が、いずれも80℃以上であることを特徴とする上記[2]~[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
 [7]前記硬化性組成物の25℃における粘度が、30~10,000mPa・sであることを特徴とする上記[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
 [8]上記[1]~[7]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
 [9]前記硬化物のアッベ数が50以下であることを特徴とする上記[8]に記載の硬化物。
 [10]上記[8]または[9]に記載の硬化物を含む光学材料。
 [11]上記[8]または[9]に記載の硬化物を含む光学レンズ。
 本発明によれば、適度な粘度を有しハンドリング性に優れた硬化性組成物を提供することができる。また該硬化性組成物を硬化させることにより、透明性、耐熱性および耐環境性に優れ、なおかつアッベ数が低いことを特徴とし、アッベ数が高い材料と組み合わせることで色収差を低減することが可能である硬化物が得られる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 [硬化性組成物]
 本発明の硬化性組成物は、(a)シリカ微粒子と、(b)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物(以下、単に「反応性(メタ)アクリレート(b)」とも言う)と、(c)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(以下、単に「反応性(メタ)アクリレート(c)」とも言う)と、(d)重合開始剤とを含み、前記シリカ微粒子(a)が、特定のシラン化合物(e)および(f)で表面処理されていることを特徴している。その他、本発明の硬化性組成物は、1つのエチレン性不飽和基を有し且つ脂環式構造および/または芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(g)(以下、単に「反応性(メタ)アクリレート(g)とも言う」)ならびに種々の添加剤を含有してもよい。以下これら各構成要素について説明する。
 <シリカ微粒子(a)>
 本発明で用いられるシリカ微粒子(a)としては、平均粒子径が1~100nmのものを好適に用いることができる。平均粒子径が1nm未満であると、作製した硬化性組成物の粘度が増大し、シリカ微粒子(a)の硬化性組成物中での含有量が制限されるとともに硬化性組成物中での分散性が悪化し、硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物(以下、単に「硬化物」とも言う)において十分な透明性および耐熱性を得ることができない傾向がある。また、平均粒子径が100nmを越えると、硬化物の透明性が悪化する場合がある。
 シリカ微粒子(a)の平均粒子径は、硬化性組成物の粘度と硬化物の透明性とのバランスの点から、より好ましくは1~50nm、さらに好ましくは5~50nm、最も好ましくは5~40nmである。なお、シリカ微粒子(a)の平均粒子径は、以下のようにして求められた値である:
高分解能透過型電子顕微鏡((株)日立製作所製H-9000型)でシリカ微粒子を観察する。観察される微粒子像より任意に100個のシリカ粒子像を選び、公知の画像データ統計処理手法により、それらの数平均粒子径として平均粒子径を求める。
 本発明においては、シリカ微粒子(a)の硬化物への充填量を上げるために、平均粒子径が異なるシリカ微粒子を混合して用いてもよい。また、シリカ微粒子(a)として、多孔質シリカゾルや、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛等とケイ素との複合金属酸化物を用いてもよい。
 硬化性組成物中のシリカ微粒子(a)の含有量は、表面処理されたシリカ微粒子として20~80質量%であることが好ましく、硬化物の耐熱性と硬化性組成物の粘度のバランスの点から、より好ましくは20~60質量%である。この範囲であれば、硬化性組成物の流動性および硬化性組成物中のシリカ微粒子(a)の分散性が良好であるため、そのような硬化性組成物を用いれば、十分な強度および耐熱性を持つ硬化物を容易に製造することができる。
 また、シリカ微粒子(a)としては、硬化性組成物中での分散性の点から、有機溶媒に分散したシリカ微粒子を用いることが好ましい。有機溶媒としては、硬化性組成物中に含有される有機成分(後述する反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)および反応性(メタ)アクリレート(g)など)が溶解するものを用いることが好ましい。
 前記有機溶媒としては、例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類が挙げられる。後述するシリカ微粒子(a)、反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)および反応性(メタ)アクリレート(g)の混合液から有機溶媒を除去する脱溶媒工程における脱溶媒のしやすさから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、n-プロピルアルコール等のアルコール系有機溶媒、およびメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系有機溶媒が好ましい。
 これらの中でも、イソプロピルアルコールが特に好ましい。イソプロピルアルコールに分散したシリカ微粒子(a)を用いた場合には、脱溶媒後の硬化性組成物の粘度が他の溶媒を使用した場合に比べて低く、粘度が低い硬化性組成物を安定して作製することができる。
 このような有機溶媒に分散したシリカ微粒子は従来公知の方法で製造することができ、またたとえば商品名スノーテックIPA-ST(日産化学(株)製)などとして市販されている。
 また、本発明に使用されるシリカ微粒子(a)は、シラン化合物(e)およびシラン化合物(f)で表面処理されている。以下これら各シラン化合物について説明する。
 <シラン化合物(e)>
 前記シラン化合物(e)は、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基を表し、R3は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表し、aは1~6の整数であり、bは0~2の整数である。なお、bが2である場合には、2つのR2は同一でも異なっていてもよく、bが1以下の場合には、複数存在するR3は同一でも異なっていてもよい。
 前記フェニル基には、本発明の効果を損なわない範囲で置換基が結合していてもよい。
 硬化性組成物の粘度の低減、保存安定性の点からは、好ましいR2はメチル基であり、好ましいR3はメチル基であり、好ましいaは3であり、好ましいbは0である。
 シラン化合物(e)は硬化性組成物の粘度を低減させ、かつ後述する反応性(メタ)アクリレート(b)と反応することによって、シリカ微粒子(a)の硬化性組成物中における分散安定性を向上させるため、および硬化性組成物を硬化させる際の硬化収縮を低減し、硬化物に成形加工性を付与するために用いられるものである。つまり、シラン化合物(e)でシリカ微粒子(a)を表面処理しない場合には、硬化性組成物の粘度が高くなるとともに、硬化時の硬化収縮が大きくなり、硬化物が脆くなり、硬化物にクラックが発生したりするので好ましくない。
 シラン化合物(e)としては、例えば、γ-アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルジエチルメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルジエチルエトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジエチルメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジエチルエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
 シリカ微粒子(a)の硬化性組成物中における凝集防止、硬化性組成物の粘度の低減および保存安定性向上の点からは、γ-アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましく、より好ましくは、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランおよびγ-アクリロキシプロピルトリメトキシシランである。また、これらは、単独でも2種以上を併用して用いてもよい。
 このようなシラン化合物(e)は公知の方法で製造することができ、また、市販されている。
 シリカ微粒子(a)を表面処理する際のシラン化合物(e)の使用量は、シリカ微粒子(a)100質量部に対して通常5~40質量部、好ましくは10~30質量部である。シラン化合物(e)の使用量が5質量部未満であると、硬化性組成物の粘度が高くなり、シリカ微粒子(a)の硬化性組成物中への分散性が悪化してゲル化を生じる可能性がある。また、シラン化合物(e)の使用量が40質量部を超えると、シリカ微粒子(a)の凝集を引き起こすことがある。なお、シリカ微粒子(a)として有機溶媒に分散したシリカ微粒子を使用する場合は、前記シリカ微粒子(a)の質量は、有機溶媒に分散したシリカ微粒子そのもののみの質量を指す。以後同様である。また、シリカ微粒子(a)の表面処理については後述する。
 硬化性組成物中にアクリレート(後述する反応性アクリレート(b)、反応性アクリレート(c)および反応性アクリレート(g))が多く含まれる場合には、前記シラン化合物(e)として、アクリル基を有するシラン化合物、つまりR1が水素原子である一般式(1)で表されるシラン化合物を用いることが好ましい。また、硬化性組成物中にメタクリレート(後述する反応性メタクリレート(b)、反応性メタクリレート(c)および反応性メタクリレート(g))が多く含まれる場合は、前記シラン化合物(e)として、メタクリル基を有するシラン化合物、つまりR1がメチル基である一般式(1)で表されるシラン化合物を用いることが好ましい。これらの場合には、本発明の硬化性組成物を硬化させる際に硬化反応が起こりやすい。
 <シラン化合物(f)>
 本発明で用いられるシラン化合物(f)は、下記一般式(2)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
式(2)中、R4は炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基を表し、R5は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表し、cは0~6の整数であり、dは0~2の整数である。なお、dが2の場合には、2つのR4は同一でも異なっていてもよく、dが1以下の場合には、複数存在するR5は同一でも異なっていてもよい。
 前記フェニル基には、本発明の効果を損なわない範囲で置換基が結合していてもよい。
 硬化性組成物の粘度の低減、保存安定性の点からは、好ましいR4はメチル基であり、好ましいR5はメチル基であり、好ましいcは0または1であり、好ましいdは0である。
 シリカ微粒子(a)とシラン化合物(f)とが反応すると、シリカ微粒子(a)の表面に疎水性が付与され、前記有機溶媒中でのシリカ微粒子の分散性が向上するとともに、シリカ微粒子(a)と後述する反応性(メタ)アクリレート(c)との相溶性が良好となる。それにより、硬化性組成物の粘度が低減し、さらに硬化性組成物の保存安定性が向上する。
 シラン化合物(f)としては、例えば、フェニルジメチルメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルジエチルメトキシシラン、フェニルエチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルジメチルエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、フェニルジエチルエトキシシラン、フェニルエチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルジメチルメトキシシラン、ベンジルメチルジメトキシシラン、ベンジルジエチルメトキシシラン、ベンジルエチルジメトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルジメチルエトキシシラン、ベンジルメチルジエトキシシラン、ベンジルジエチルエトキシシラン、ベンジルエチルジエトキシシラン、およびベンジルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等が挙げられる。
 硬化性組成物の粘度の低減、保存安定性向上の観点からは、フェニルジメチルメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルジエチルメトキシシラン、フェニルエチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシランが好ましく、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシランがより好ましい。また、これらのシラン化合物は、単独でも2種以上を併用して用いてもよい。
 このようなシラン化合物(f)は公知の方法で製造することができ、また、市販されている。
 シリカ微粒子(a)を表面処理する際のシラン化合物(f)の使用量は、シリカ微粒子(a)100質量部に対して通常5~40質量部、好ましくは10~30質量部である。シラン化合物(f)の使用量が5質量部未満であると、硬化性組成物の粘度が高くなり、ゲル化を生じたり、硬化物の耐熱性が低下したりすることがある。また、シラン化合物(f)の使用量が40質量部を超えると、シリカ微粒子(a)の凝集を引き起こすことがある。また、シリカ微粒子(a)の表面処理については後述する。
 さらに、シラン化合物(e)およびシラン化合物(f)の使用量の合計が、シリカ微粒子(a)100質量部に対して80質量部をこえると、処理剤量が多すぎるため、シリカ微粒子(a)の表面処理時にシリカ微粒子間での反応がおこることにより、凝集、ゲル化を生じることがある。
 <反応性(メタ)アクリレート(b)>
 本発明で用いられる2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物(b)としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(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、ジペンタエリスリトールテトラ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(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)アクリレート等が挙げられる。なお、本発明で用いられる反応性(メタ)アクリレート(b)において、エチレン性不飽和基の数は通常6個以下である。
 これらを含有する本発明の硬化性組成物を硬化させると、耐熱性に優れた硬化物が形成される。
 これらの中でも硬化物の耐熱性の観点から、3つのエチレン性不飽和基を有するものが好ましく、さらに単独重合体のガラス転移温度が80℃以上であるものが好ましい。特に、単独重合体のガラス転移温度が200℃以上であり、且つ多官能(メタ)アクリレートの中では硬化収縮が比較的少ない、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが最も好ましい。なお、前記単独重合体のガラス転移温度は通常300℃以下である。
 単独重合体のガラス転移温度は、以下の方法で測定する。
 反応性(メタ)アクリレート(b)100質量部に光重合開始剤としてジフェニル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシド(BASFジャパン(株)製、商品名Lucirin TPO-L)1質量部を溶解させる。得られた溶液をガラス基板(50mm×50mm)上に、硬化膜の厚みが200μmになるように塗布し、超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置で塗膜を4J/cm2露光し、硬化膜を作製する。その硬化膜を用いて、DMS6100(セイコー電子工業(株)製)を使用して、引張モード、温度範囲30℃~300℃、昇温速度2℃/分、周波数1Hzで測定したtanδ値のピーク温度よりガラス転移温度を求める。
 本発明で用いられる反応性(メタ)アクリレート(b)の配合量は、表面処理前のシリカ微粒子(a)100質量部に対して、20~500質量部であることが好ましく、硬化性組成物の粘度、硬化性組成物中のシリカ微粒子(a)の分散安定性、硬化物の耐熱性の点から、より好ましくは30~300質量部であり、さらに好ましくは50~200質量部である。配合量が20質量部未満では、硬化性組成物の粘度が高くなり、ゲル化を生じることがある。配合量が500質量部を超えると、硬化性組成物の硬化時の収縮が大きくなり、硬化物の反りやクラックを生じることがある。
 <反応性(メタ)アクリレート(c)>
 本発明で用いられる反応性(メタ)アクリレート(c)は2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ芳香環構造を有する化合物であり、反応性(メタ)アクリレート(c)を本発明の硬化性組成物に含有させることにより、得られる硬化物のアッベ数を低くすることができる。なお、本発明に用いられる反応性(メタ)アクリレート(c)において、エチレン性不飽和基の数は通常6個以下である。
 反応性(メタ)アクリレート(c)としては、本発明の硬化性組成物から得られる硬化物の耐熱性の観点および該硬化物のアッベ数を低くする観点から、下記一般式(3)で表される化合物を好ましく用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(3)中、R6、R7、R8およびR9はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、Xは芳香環を有する炭素数が6~30の有機基であり、eおよびfはそれぞれ独立に0~3の整数である。eが2以上の場合には、複数存在するR8は同一でも異なってもよく、fが2以上の場合には、複数存在するR9は同一でも異なってもよい。
 なお、芳香環とはπ電子を持つ原子が環状に並んだ不飽和環状構造のことであり、前記の「炭素数が6~30」とは、芳香環の炭素を含めて炭素数が6~30ということである。
 上記一般式(3)中、R6、R7、R8およびR9は、得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点からメチル基であることが好ましい。
 上記一般式(3)中、eおよびfは、得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点および原料の入手容易性の観点から、それぞれ独立に、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
 上記一般式(3)中、Xの炭素数は、アッベ数を低くする観点および本発明の硬化性組成物の粘度を低くする観点から、7~24であることが好ましく、7~19であることがより好ましく、7~15であることがさらに好ましい。
 Xの具体例としては、以下の(i)~(p)で示すものを挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
尚、上記構造式中、波線を付した箇所が、一般式(3)で表される化合物におけるXの結合手を表す。
 上記具体例の中では、屈折率、粘度、原料入手容易性の観点から、特に(k)のナフトイル骨格を有する基、(m)のフェニルベンゾイル骨格を有する基が好ましい。
 すなわち、下記一般式(5)で示される芳香族基含有(メタ)アクリレート化合物(以下、「芳香族基含有(メタ)アクリレート化合物(1)」とも言う。)および後述する一般式(6)で示される芳香族基含有(メタ)アクリレート化合物が、反応性(メタ)アクリレート(c)として特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
上記一般式(5)中、R6、R7、R8およびR9はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、eおよびfはそれぞれ独立に0~3の整数である。eが2以上の場合には、複数存在するR8は同一でも異なってもよく、fが2以上の場合には、複数存在するR9は同一でも異なってもよい。
 上記一般式(5)中、R6、R7、R8およびR9は、得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点からメチル基であることが好ましい。
 上記一般式(5)中、eおよびfは、得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点および原料の入手容易性の観点から、それぞれ独立に0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
 さらに上記一般式(5)において、原料のハンドリング性の観点から、ナフトイル基中のカルボニル基は、ナフタレンのα位に結合していることがより好ましい。
 すなわち、下記に示す構造の化合物が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 また、上記したように、一般式(3)におけるXがフェニルベンゾイル骨格を有する化合物である、下記一般式(6)で示される芳香族基含有(メタ)アクリレート化合物(以下、「芳香族基含有(メタ)アクリレート化合物(2)」とも言う。)もまた特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
上記一般式(6)中、R6、R7、R8およびR9はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、eおよびfはそれぞれ独立に0~3の整数である。eが2以上の場合には、複数存在するR8は同一でも異なってもよく、fが2以上の場合には、複数存在するR9は同一でも異なってもよい。
 上記一般式(6)中、R6、R7、R8およびR9は、得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点からメチル基であることが好ましい。
 上記一般式(6)中、eおよびfは、得られる硬化物の耐熱性を向上させる観点および原料の入手容易性の観点から、それぞれ独立に、0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
 さらに、上記一般式(6)中、原料の入手容易性の観点から、フェニルベンゾイル基中のカルボニル基は、ビフェニルの4位の炭素に結合していることがより好ましい。
 すなわち、下記に示す構造が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 また、反応性(メタ)アクリレート(c)として、本発明の硬化性組成物から得られる硬化物の耐熱性の観点および該組成物のアッベ数を低くする観点から、下記一般式(4)で表される化合物を好ましく用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 上記一般式(4)中、R10およびR11はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、gおよびhはそれぞれ独立に0~3の整数である。
 上記一般式(4)中、R10およびR11は原料の入手容易性の観点から水素原子であることが好ましい。
 上記一般式(4)中、gおよびhは、原料の入手容易性の観点から、それぞれ独立に0または1であることが好ましく、1であることがより好ましい。
 反応性(メタ)アクリレート(c)のうち上記一般式(4)で表されるものの具体例としては、9,9-ビス[4-((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製の商品名オグソールEA-0200、EA-1000、EA-F5003、EA-F5503などが挙げられる。
 反応性(メタ)アクリレート(c)としては、上記一般式(3)および上記一般式(4)で示されるもの以外にも種々の化合物を用いることができる。例えば、2,2-ビス((メタ)アクリロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス〔4-(3-(メタ)アクリロキシ)-2-ヒドロキシプロポキシフェニル〕プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシトリエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシテトラエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシペンタエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシジプロポキシフェニル)プロパン、2(4-(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)-2(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)-2(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2(4-(メタ)アクリロキシジプロポキシフェニル)-2(4-(メタ)アクリロキシトリエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシプロポキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(3-(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(4-(メタ)アクリロイルオキシブトキシ)フェニル]フルオレンなどが挙げられる。
 以上説明した反応性(メタ)アクリレート(c)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物の耐熱性の観点からは、反応性(メタ)アクリレート(c)としては、単独重合体のガラス転移温度が80℃以上である(メタ)アクリレート化合物が好ましい。単独重合体のガラス転移温度の測定方法は、前述と同様である。なお、単独重合体のガラス転移温度は通常300℃以下である。
 上記の例示した(メタ)アクリレート化合物の中でも、得られる硬化物のアッベ数が低いことおよび耐熱性の観点から、上記一般式(3)で表される(メタ)アクリレート化合物、上記一般式(4)で表される(メタ)アクリレート化合物、2,2-ビス((メタ)アクリロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、9,9-ビス[4-((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製のオグソールEA-F5003、EA-F5503が好ましく、上記一般式(5)で表される(メタ)アクリレート化合物、上記一般式(6)で表される(メタ)アクリレート化合物、9,9-ビス[4-((メタ)アクリロイルオキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製のオグソールEA-F5503がより好ましい。
 本発明で用いられる反応性(メタ)アクリレート(c)の配合量は、表面処理前のシリカ微粒子(a)100質量部に対して、5~400質量部であることが好ましく、硬化性組成物の粘度、硬化性組成物中のシリカ微粒子(a)の分散安定性、硬化物の耐熱性、および硬化物のアッベ数を低くする点から、より好ましくは10~200質量部であり、さらに好ましくは20~150質量部である。配合量が5質量部未満では、アッベ数が十分に低くならないことがある。配合量が400質量部を超えると、硬化物に着色が生じることがある。
 <重合開始剤(d)>
 本発明で用いられる重合開始剤(d)としては、ラジカルを発生する光重合開始剤及び熱重合開始剤が挙げられる。
 光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1-ヒドロキシ-フェニルフェニルケトン、2,6-ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドおよびジフェニル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシドが挙げられる。これらの光重合開始剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
 光重合開始剤の硬化性組成物中における含有量は、硬化性組成物を適度に硬化させる量であればよく、硬化性組成物100質量%に対して、0.01~10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.02~5質量%であり、さらに好ましくは0.1~2質量%である。光重合開始剤の含有量が多すぎると、硬化性組成物の保存安定性が低下したり、着色したり、架橋して硬化物を得る際の架橋が急激に進行し硬化時の割れ等の問題が発生する場合がある。また、光重合開始剤の含有量が少なすぎると硬化性組成物を十分に硬化させることができないことがある。
 前記熱重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、t-ブチルパーオキシ(2-エチルヘキサノエート)、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等が挙げられる。
 熱重合開始剤の硬化性組成物中における含有量は、硬化性組成物100質量%に対して、2質量%以下であることが好ましい。
 <反応性(メタ)アクリレート(g)>
 本発明の硬化性組成物は、上記成分に加えて、1つのエチレン性不飽和基を有し且つ脂環式構造および/または芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物(g)を含有してもよい。反応性(メタ)アクリレート(g)は、硬化物に耐熱性を付与することと、硬化性組成物の硬化時の収縮を低減するために用いられる。
 前記脂環式構造とは、炭素原子が環状に結合した構造のうち、芳香環構造を除くものであり、芳香環は、反応性(メタ)アクリレート(c)の説明にて記述したとおりである。
 反応性(メタ)アクリレート(g)として好ましいのは、たとえば、シクロヘキシル(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、ジシクロペンタニル(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、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレート類;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、o-トリル(メタ)アクリレート、m-トリル(メタ)アクリレート、フェネチル(メタ)アクリレート、フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、o-トリルオキシエチル(メタ)アクリレート、m-トリルオキシエチル(メタ)アクリレート、o-ビフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、o-ビフェニルオキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、m-ビフェニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ナフトキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート類;である。
 硬化物の耐熱性の観点からは、反応性(メタ)アクリレート(g)としては、その単独重合体のガラス転移温度が80℃以上である(メタ)アクリレート化合物が好ましい。単独重合体のガラス転移温度の測定方法は、前述と同様である。また前記単独重合体のガラス転移温度は、通常300℃以下である。
 上記の例示した(メタ)アクリレートの中でも、硬化物の透明性および耐熱性の観点から、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、単独重合体のガラス転移温度が高いアダマンチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが最も好ましい。
 本発明で用いられる(メタ)アクリレート(g)の配合量は、表面処理前のシリカ微粒子(a)100質量部に対して、5~400質量部であることが好ましく、硬化性組成物の粘度、硬化性組成物中のシリカ微粒子(a)の分散安定性、硬化物の耐熱性の点から、より好ましくは10~200質量部であり、さらに好ましくは10~100質量部である。配合量が5質量部未満では、硬化性組成物の粘度が高くなり、ゲル化を生じることがある。配合量が400質量部を超えると、硬化物にクラックを生じたり、硬化物の耐熱性が低下したりすることがある。
 また、本発明の硬化性組成物は、必要に応じて、組成物の粘度及び硬化物の透明性、耐熱性等の特性を損なわない範囲で、重合禁止剤、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、溶剤、顔料、他の無機フィラー等の充填剤、反応性希釈剤、その他改質剤等を含んでいてもよい。
 前記重合禁止剤は、保存中に硬化性組成物の含有成分が重合反応を起こすのを防止するために用いられる。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン、p-t-ブチルカテコール、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノールなどが挙げられる。
 重合禁止剤の添加量は、硬化性組成物の透明性、硬化物の耐熱性の観点から、硬化性組成物100質量部に対して0.1質量部以下であることが好ましい。
 重合禁止剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 前記レベリング剤としては、例えば、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエステル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物、アラルキル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物、ポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物等が挙げられる。
 レベリング剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 前記酸化防止剤とは、フリーラジカルなど酸化促進因子を捕捉する機能を有する化合物である。
 酸化防止剤としては、工業的に一般に使用される酸化防止剤であれば特に限定はなく、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤などを用いることができる。
 これら酸化防止剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 前記フェノール系酸化防止剤としては、例えば、イルガノックス1010(Irganox 1010:ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス1076(Irganox 1076:オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス1330(Irganox 1330:3,3',3'',5,5',5''-ヘキサ-t-ブチル-a,a',a''-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス3114(Irganox 3114:1,3,5-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス3790(Irganox 3790:1,3,5-トリス((4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-キシリル)メチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス1035(Irganox1035:チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ- tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス1135(Irganox1135:ベンゼンプロパン酸、3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ、C7-C9側鎖アルキルエステル、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス1520L(Irganox1520L:4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、イルガノックス3125(Irganox 3125、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、アデカスタブAO-80(アデカスタブAO-80:3,9-ビス(2-(3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ)-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、(株)ADEKA製)、スミライザーBHT(Sumilizer BHT、住友化学(株)製)、スミライザーGA-80(Sumilizer GA-80、住友化学(株)製)、シアノックス1790(Cyanox 1790、(株)サイテック製)、ビタミンE(エーザイ(株)製)などが挙げられる。
 前記リン系酸化防止剤としては、例えば、イルガフォス168(Irgafos 168:トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガフォス12(Irgafos 12:トリス[2-[[2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンゾ[d、f][1,3,2]ジオキサフォスフェフィン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、イルガフォス38(Irgafos 38:ビス(2,4-ビス(1,1-ジメチルエチル)-6-メチルフェニル)エチルエステル亜りん酸、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)、アデカスタブ329K((株)ADEKA製)、アデカスタブPEP36((株)ADEKA製)、アデカスタブPEP-8((株)ADEKA製)、Sandstab P-EPQ(クラリアント社製)、ウェストン618(Weston 618、GE社製)、ウェストン619G(Weston 619G、GE社製)、ウルトラノックス626(Ultranox 626、GE社製)、スミライザーGP(Sumilizer GP:6-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-tert-ブチルジベンズ[d,f][1.3.2]ジオキサホスフェピン)、住友化学(株)製)などが挙げられる。
 前記硫黄系酸化防止剤としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル、ジミリスチル、ジステアリル等のジアルキルチオジプロピオネート化合物、テトラキス[メチレン(3-ドデシルチオ)プロピオネート]メタン等のポリオールのβ-アルキルメルカプトプロピオン酸エステル化合物などが挙げられる。
 上記紫外線吸収剤とは、一般的に波長約200~380nmの紫外線を吸収して熱や赤外線などのエネルギーに変化させて放出させることができる化合物である。
 紫外線吸収剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば特に限定はなく、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ジフェニルメタン系、2-シアノプロペン酸エステル系、サリチル酸エステル系、アントラニレート系、ケイヒ酸誘導体系、カンファー誘導体系、レゾルシノール系、オキザリニド系、クマリン誘導体系の紫外線吸収剤等が使用できる。
 これら紫外線吸収剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2,2-メチレンビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6[(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]]、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2-[5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル]-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノール等を挙げることができる。
 前記トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-[(ヘキシル)オキシ]-フェノール、2,4,6-トリス-(ジイソブチル4'-アミノ-ベンザルマロネート)-s-トリアジン、4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-プロピルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン等を挙げることができる。
 前記ジフェニルメタン系紫外線吸収剤としては、例えば、ジフェニルメタノン、メチルジフェニルメタノン、4-ヒドロキシジフェニルメタノン、4-メトキシジフェニルメタノン、4-オクトキシジフェニルメタノン、4-デシルオキシジフェニルメタノン、4-ドデシルオキシジフェニルメタノン、4-ベンジルオキシジフェニルメタノン、4,2',4'-トリヒドロキシジフェニルメタノン、2'-ヒドロキシ-4,4'-ジメトキシジフェニルメタノン、4-(2-エチルヘキシルオキシ)-2-ヒドロキシ-ジフェニルメタノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、ベンゾインエチルエーテルなどが挙げられる。
 前記2-シアノプロペン酸エステル系紫外線吸収剤としては、例えば、エチルα-シアノ-β,β-ジフェニルプロペン酸エステル、イソオクチル α-シアノ-β,β-ジフェニルプロペン酸エステル等が挙げられる。
 前記サリチル酸エステル系紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸イソセチル、サリチル酸オクチル、サリチル酸グリコール、サリチル酸フェニルなどが挙げられる。
 前記アントラニレート系紫外線吸収剤としては、例えば、メンチルアントラニレート等が挙げられる。
 前記ケイヒ酸誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、エチルヘキシルメトキシシンナメート、イソプロピルメトキシシンナメート、イソアミルメトキシシンナメート、ジイソプロピルメチルシンナメート、グリセリル-エチルヘキサノエートジメトキシシンナメート、メチル-α-カルボメトキシシンナメート、メチル-α-シアノ-β-メチル-p-メトキシシンナメート等が挙げられる。
 前記カンファー誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、ベンジリデンカンファー、ベンジリデンカンファースルホン酸、カンファーベンザルコニウムメトスルフェート、テレフタリリデンジカンファースルホン酸、ポリアクリルアミドメチルベンジリデンカンファー等が挙げられる。
 前記レゾルシノール系紫外線吸収剤としては、例えば、ジベンゾイルレゾルシノール、ビス(4-tert-ブチルベンゾイルレゾルシノール)等が挙げられる。
 前記オキザリニド系紫外線吸収剤としては、例えば、4,4'-ジ-オクチルオキシオキザニリド、2,2'-ジエトキシオキシオキザニリド、2,2'-ジ-オクチルオキシ-5,5'-ジ-tert-ブチルオキザニリド、2,2'-ジ-ドデシルオキシ-5,5'-ジ-tert-ブチルオキザニリド、2-エトキシ-2'-エチルオキザニリド、N,N'-ビス(3-ジメチルアミノプロピル)オキザニリド、2-エトキシ-5-tert-ブチル-2'-エトキシオキザニリド等が挙げられる。
 前記クマリン誘導体系紫外線吸収剤としては、例えば、7-ヒドロキシクマリン等が挙げられる。
 上記光安定剤とは、光エネルギーによって発生したラジカルによる自動酸化分解を低減させ、樹脂劣化を抑制する効能を有する化合物である。
 光安定剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば特に限定はなく、ヒンダードアミン系化合物(「HALS」と略記する。)、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物等が使用できる。
 これら光安定剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 前記HALSとしては、例えば、N,N',N' ',N' ' '-テトラキス-(4,6-ビス-(ブチル-(N-メチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ)-トリアジン-2-イル)-4,7-ジアザデカン-1,10-ジアミン、ジブチルアミンと1,3,5-トリアジンとN,N'-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)ブチルアミンとの重縮合物、ポリ[{(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}]、1,6-ヘキサンジアミン-N,N'-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)とモルフォリン-2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジンとの重縮合物、ポリ(6-モルフォリノ-s-トリアジン-2,4-ジイル)[(2,2,6,6,-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ]-ヘキサメチレン[(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ]などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量HALS;
コハク酸ジメチルと4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジンエタノールとの重合物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールと3,9-ビス(2-ヒドロキシ-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量HALS、ペンタメチルピペリジニルメタクリレートなどが挙げられる。
 その他の成分としては、本発明の硬化性組成物はさらに溶剤を含んでいてもよい。溶剤の配合によって、硬化性組成物中の各成分の分散性が向上する。
 本発明の硬化性組成物において用いられる溶剤の具体例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類;N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド類;トルエンなどの芳香族炭化水素類;塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類;エチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコール類;プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のプロピレングリコール類;アセトニトリル等が挙げられるが、好ましくは酢酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、ジクロロメタン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等を挙げることができる。
 上記溶剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 溶剤の使用量は特に限定されないが、溶剤を除く硬化性組成物中の成分の合計100質量部に対して通常50~200質量部、好ましくは50~100質量部である。
 上記充填剤または顔料としては、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、クレー、アエロジル(登録商標)等、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、亜鉛華、ベンガラ、アゾ顔料等が挙げられる。
 このような各種成分を含有する本発明の硬化性組成物の、B型粘度計DV-III  ULTRA(BROOKFIELD社製)で測定した25℃における粘度は、通常30~10,000mPa・sであり、好ましくは100~8,000mPa・sである。本発明の硬化性組成物は溶剤を含有していなくとも適度な粘度を有しており、良好なハンドリング性を有する。このことは、上述のシリカ微粒子(a)の表面処理による、シリカ微粒子(a)の反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)および反応性(メタ)アクリレート(g)との高い相溶性、ならびに、反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)および反応性(メタ)アクリレート(g)中におけるシリカ微粒子(a)の高い分散安定性に起因する。
 <硬化性組成物の製造方法>
 本発明の硬化性組成物は、例えば、有機溶媒に分散したコロイダルシリカ(シリカ微粒子(a))をシラン化合物(e)および(f)で表面処理する工程(工程1)、表面処理したシリカ微粒子(a)に反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)、および必要に応じて反応性(メタ)アクリレート(g)を添加し、均一混合する工程(工程2)、工程2で得られたシリカ微粒子(a)と反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)(および反応性(メタ)アクリレート(g))との均一混合液から有機溶媒及び水を留去・脱溶媒する工程(工程3)、工程3で脱溶媒された組成物に重合開始剤(d)を添加、均一混合して硬化性組成物とする工程(工程4)を順次行うことにより製造することができる。以下各工程について説明する。
 (工程1)
 工程1では、シリカ微粒子(a)をシラン化合物(e)および(f)で表面処理する。表面処理は、シリカ微粒子(a)を反応器に入れ、攪拌しながら、シラン化合物(e)および(f)を添加、攪拌混合し、さらに該シラン化合物の加水分解を行うのに必要な水と触媒を添加、攪拌しながら、該シラン化合物を加水分解し、シリカ微粒子(a)表面にて縮重合させることにより行う。なお、前記シリカ微粒子(a)としては、有機溶媒に分散したシリカ微粒子を用いることが好ましいことは、前述のとおりである。
 なお、前記シラン化合物の加水分解による消失を、ガスクロマトグラフィーにより確認することができる。ガスクロマトグラフィー(アジレント(株)製、型式6850)にて、無極性カラムDB-1(J&W社製)を使用し、温度50~300℃、昇温速度10℃/分、キャリアガスとしてHeを使用し、流量1.2cc/分、水素炎イオン化検出器を使用して内部標準法でシラン化合物の残存量を測定することができる。前記残存量を測定することで、シラン化合物の加水分解による消失を確認することができる。
 なお、前述のようにシリカ微粒子(a)を表面処理する際のシラン化合物(e)の使用量は、シリカ微粒子(a)100質量部に対して通常5~40質量部、好ましくは10~30質量部である。また、シラン化合物(f)の使用量は、シリカ微粒子(a)100質量部に対して通常5~40質量部、好ましくは10~30質量部である。
 加水分解反応を行うのに必要な水の量の下限値は、シラン化合物(e)および(f)に結合したアルコキシ基およびヒドロキシ基のモル数の合計の1倍であり、上限値は10倍である。水の量が過度に少ないと、加水分解速度が極端に遅くなり経済性に欠けたり、表面処理が充分進行しなかったりする恐れがある。逆に水の量が過度に多いと、シリカ微粒子(a)がゲルを形成するおそれがある。
 加水分解反応を行う際には、通常、加水分解反応用の触媒が使用される。このような触媒の具体例としては、例えば、塩酸、酢酸、硫酸、リン酸等の無機酸;蟻酸、プロピオン酸、シュウ酸、パラトルエンスルホン酸、安息香酸、フタル酸、マレイン酸等の有機酸;水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、アンモニア等のアルカリ触媒;有機金属;金属アルコキシド;ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチレート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物;アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)等の金属キレート化合物;ホウ素ブトキシド、ホウ酸等のホウ素化合物等が挙げられる。
 これらの中でも、水への溶解性、充分な加水分解速度が得られる点から、塩酸、酢酸、マレイン酸、ホウ素化合物が好ましい。これらの触媒は、単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 工程1においてシラン化合物(e)および(f)の加水分解反応を行う際には、非水溶性触媒を用いてもよいが、水溶性触媒を使用することが好ましい。加水分解反応用の水溶性触媒を使用する場合は、水溶性触媒を適当量の水に溶解し、反応系に添加すると、触媒を均一に分散させることができるので好ましい。
 加水分解反応に使用する触媒の添加量は、特に限定されないが、通常シリカ微粒子(a)100質量部に対して0.1~10質量部、好ましくは0.5~5質量部である。なお、前述のようにシリカ微粒子(a)として有機溶媒に分散したシリカ微粒子を使用する場合は、前記シリカ微粒子(a)の質量は、有機溶媒に分散したシリカ微粒子そのもののみの質量を指す。また本発明において、前記触媒は水に溶解した水溶液として加水分解反応に使用されることがあるが、その場合には、前記触媒の添加量は、水溶液全体としての添加量を表す。
 加水分解反応の反応温度は特に限定されないが、通常、10~80℃の範囲であり、好ましくは20~50℃の範囲である。反応温度が過度に低いと、加水分解速度が極端に遅くなり経済性に欠けたり、表面処理が充分進行しなかったりする恐れがある。一方、反応温度が過度に高いと、ゲル化反応が起こりやすくなる傾向がある。
 また、加水分解反応を行うための反応時間は特に限定されないが、通常10分間~48時間、好ましくは30分間~24時間の範囲である。
 尚、工程1におけるシラン化合物(e)およびシラン化合物(f)による表面処理は、両者を逐次に行ってもよいが、同時に一段で行う方が反応プロセスの単純化や効率化の点で好ましい。
 (工程2)
 工程2において、表面処理したシリカ微粒子(a)と反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)、および必要に応じて反応性(メタ)アクリレート(g)とを混合する方法には、特に制限は無い。前記混合方法としてたとえば、室温または加熱条件下でミキサー、ボールミル、3本ロールなどの混合機により混合する方法や、工程1を行った反応器の中で連続的に攪拌しながら反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)(および反応性(メタ)アクリレート(g))を添加、混合する方法が挙げられる。
 (工程3)
 工程3において、シリカ微粒子(a)と反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)(および反応性(メタ)アクリレート(g))との均一混合液から有機溶媒及び水を留去・脱溶媒(以下、これらをまとめて脱溶媒という)するには、減圧状態で加熱することが好ましい。
 温度は、20~100℃に保つことが好ましく、凝集ゲル化防止と脱溶媒スピードとのバランスで、より好ましくは30~70℃、さらに好ましくは30~50℃である。温度を上げすぎると、硬化性組成物の流動性が極端に低下したり、硬化性組成物がゲル状になってしまったりすることがある。
 減圧する際の真空度は、通常10~4,000kPaであり、脱溶媒スピードと凝集ゲル化防止とのバランスを図る上で、さらに好ましくは10~1,000kPa、最も好ましくは、10~500kPaである。真空度の値が大きすぎると、脱溶媒スピードが極端に遅くなり経済性に欠ける。
 脱溶媒後の組成物は、実質的に溶媒を含まないことが好ましい。ここでいう実質的とは、本発明の硬化性組成物を用いて実際に硬化物を得る際に、再度、脱溶媒する工程を経る必要がないことを意味しており、具体的には、硬化性組成物中の有機溶媒及び水の残存量として、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下であることを意味する。
 工程3においては、脱溶媒する前に、脱溶媒後の組成物100質量部に対して0.1質量部以下の重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤は脱溶媒過程中や脱溶媒後の組成物及び硬化性組成物の保存中に組成物の含有成分が重合反応を起こすのを防止するために用いることができる。
 工程3は、工程2を経たシリカ微粒子(a)と反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)(および反応性(メタ)アクリレート(g))との均一混合液を専用の装置に移して行うことができる。また、工程2を工程1で実施した反応器を用いて行ったのであれば、工程3は、工程2に引き続いて該反応器中で行うことができる。
 (工程4)
 工程4において、工程3で脱溶媒された組成物に重合開始剤(d)を添加、均一混合する方法には、特に制限は無い。前記混合方法としては、たとえば、室温でミキサー、ボールミル、3本ロールなどの混合機により混合する方法や、工程1~3を行った反応器の中で連続的に攪拌しながら重合開始剤(d)を添加、混合する方法が挙げられる。
 さらに、このような重合開始剤(d)の添加、混合を行って得られた硬化性組成物に対して、必要に応じて濾過を行ってもよい。この濾過は、硬化性組成物中のゴミ等の外来の異物除去を目的として行う。濾過方法には、特に制限は無いが、加圧濾過孔径1.0μmのメンブレンタイプ、カートリッジタイプ等のフィルターを使用し、加圧濾過する方法が好ましい。
 例えば上記のようにして製造される本発明の硬化性組成物は、硬化することにより、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等の光学材料として用いることができる硬化物となる。
 <硬化物の製造方法>
 本発明の硬化性組成物を硬化させることにより、硬化物が得られる。硬化の方法としては、活性エネルギー線の照射によりエチレン性不飽和基を架橋させる方法、熱をかけてエチレン性不飽和基を熱重合させる方法等があり、これらを併用することもできる。
 硬化性組成物を紫外線等の活性エネルギー線により硬化させる場合は、上記の工程4において、硬化性組成物中に光重合開始剤を含有させる。
 硬化性組成物に熱をかけて硬化させる場合は、上記の工程4において、硬化性組成物中に熱重合開始剤を含有させる。
 本発明の硬化物は、例えば、本発明の硬化性組成物をガラス板、プラスチック板、金属板、シリコンウエハ等の基材上に塗布して塗膜を形成した後、その硬化性組成物に活性エネルギー線を照射することによって、あるいは加熱することによって、得ることができる。硬化のために、活性エネルギー線の照射と加熱との両方を行ってもよい。
 前記硬化性組成物の塗布方法としては、例えば、バーコーター、アプリケーター、ダイコーター、スピンコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、ロールコーターなどによる塗布、スクリーン印刷などによる塗布、ディッピングなどによる塗布が挙げられる。
 本発明の硬化性組成物の基材上への塗布量は特に限定されず、目的に応じて適宜調整することができる。前記塗布量は、活性エネルギー線照射および/または加熱での硬化処理後に得られる塗膜の膜厚が、1~1,000μmとなる量が好ましく、10~800μmとなる量がより好ましい。
 硬化のために使用される活性エネルギー線としては、電子線、または紫外から赤外の波長範囲の光が好ましい。
 光源としては、例えば、紫外線であれば超高圧水銀光源またはメタルハライド光源、可視光線であればメタルハライド光源またはハロゲン光源、赤外線であればハロゲン光源が使用できる。この他にもレーザー、LEDなどの光源が使用できる。
 活性エネルギー線の照射量は、光源の種類、塗膜の膜厚などに応じて適宜設定されるが、好ましくは反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)、および硬化性組成物に含有される場合には、反応性(メタ)アクリレート(g)のエチレン性不飽和基の反応率が80%以上、より好ましくは90%以上になるように適宜設定できる。反応率は、赤外吸収スペクトルにより、反応前後のエチレン性不飽和基の吸収ピーク強度の変化から算出される。
 また、活性エネルギー線を照射して硬化させた後、必要に応じて、加熱処理(アニール処理)をして硬化をさらに進行させてもよい。その際の加熱温度は、80~220℃の範囲にあることが好ましい。加熱時間は、10分~60分の範囲にあることが好ましい。
 本発明の硬化性組成物の硬化のために加熱処理により熱重合させる場合は、加熱温度は、80~200℃の範囲にあることが好ましく、より好ましくは100~150℃の範囲である。加熱温度が80℃より低いと、加熱時間を長くする必要があり経済性に欠ける傾向にあり、加熱温度が200℃より高いと、エネルギーコストがかかるうえに、加熱昇温時間及び降温時間がかかるため、経済性に欠ける傾向にある。
 加熱時間は、加熱温度、塗膜の膜厚などに応じて適宜設定されるが、好ましくは反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)、および硬化性組成物に含有される場合には、反応性(メタ)アクリレート(g)のエチレン性不飽和基の反応率が80%以上、より好ましくは90%以上になるように適宜設定できる。反応率は、赤外吸収スペクトルにより、反応前後のエチレン性不飽和基の吸収ピーク強度の変化から算出される。
 <硬化物>
 本発明の硬化物は、透明性、耐熱性および耐環境性に優れることから、光学レンズ、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等の光学材料として好適に用いることができる。
 硬化物の屈折率は、用途に応じて適宜選択することができる。そして本発明の硬化物は耐熱性に優れているため、270℃、1分間の加熱処理を3回行う前後における屈折率の変化量が、好ましくは0.007以下であり、より好ましくは0.005以下、さらに好ましくは0.003以下である。270℃、1分間の加熱処理を3回行う前後における屈折率の変化量が0.007を越えると、光を利用する効率が加熱によって変化するので、そのような硬化物は、光効率が重要な用途には好ましくない。
 本発明の硬化物はアッベ数が低く、通常アッベ数が50以下であり、好ましくは45以下である。そのため、本発明の硬化物と、アッベ数の高い材料、たとえばポリメタクリル酸メチル樹脂とを組み合わせることにより、色収差の少ない光学材料が得られる。なお、アッベ数は、25℃で測定した、波長486nm、589nm、656nmの屈折率より算出する。また本発明の硬化物は耐熱性に優れ、そのため加熱を行う前後における屈折率の変化が小さいので、加熱を行う前後におけるアッベ数の変化も小さい。
 本発明の硬化物は耐熱性に優れているため、窒素雰囲気で加熱した際の5%重量減少温度が通常300℃以上であり、好ましくは320℃以上、より好ましくは350℃以上である。加熱した際の5%重量減少温度が300℃を下回ると、例えば、この硬化物をアクティブマトリックス表示素子基板に用いた場合、その製造工程において反りやたわみ、場合によってはクラック発生などの問題が生じる恐れがある。
 本発明の硬化物は、好ましくはその単独重合体のガラス転移温度が高い反応性(メタ)アクリレート(b)、反応性(メタ)アクリレート(c)(および反応性(メタ)アクリレート(g))を含有する硬化性組成物を硬化させて得られるものなので、耐熱性に優れている。
 また本発明の硬化物は、高いガラス転移温度を有する。硬化物のガラス転移温度は、動的粘弾性測定法を用いて周波数1Hzにて測定した際の損失正接tanδ値のピーク温度から求められ、通常150℃以上、好ましくは160℃以上である。ガラス転移温度が150℃未満の場合、この硬化物をアクティブマトリックス表示素子基板に用いると、その製造工程において反りやたわみ、場合によってはクラック発生などの問題が生じる恐れがある。また硬化物のガラス転移温度は、通常300℃以下である。
 本発明の硬化物は透明性に優れているため、硬化膜200μm厚みでの波長400nmの光線透過率が好ましくは80%以上であり、且つ本発明の硬化物は耐熱性に優れているため、270℃、1分間の加熱処理を3回行う前後における波長400nm透過率の変化量が通常5%以下である。波長400nmの光線透過率が80%以下の場合は、光を利用する効率が低下するので、そのような硬化物は、光効率が重要な用途には好ましくない。また、270℃、1分間の加熱処理を3回行う前後における波長400nmの光線透過率の変化量が5%を越える場合、この硬化物をアクティブマトリックス表示素子基板に用いた場合、その製造工程において着色の問題が生じる恐れがある。
 更に、本発明の硬化物は透明性に優れているため、硬化膜200μm厚みでの全光線透過率が好ましくは85%以上である。しかも、本発明の硬化物は耐熱性に優れているため、270℃、1分間の加熱処理を3回行う前後における全光線透過率の変化量が通常5%以下である。
 本発明の硬化物は、屈折率温度依存係数の絶対値が10.0×10-5/℃以下であり、好ましくは、9.0×10-5/℃以下である。屈折率温度依存係数が10.0×10-5/℃を超えると、そのような硬化物を例えば光学レンズや光導波路に適用した場合には、使用環境のもとで温度が変化した際に、光の焦点距離がずれて画像精度が低下したり、光の伝播効率が低下したりするため好ましくない。光学レンズ等に従来使用されている材料としては、ポリカーボネートがあるが、その屈折率温度依存係数の絶対値は、10.7×10-5/℃であり、温度に対する変化が大きいものである。
 なお、屈折率温度依存係数とは、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて、測定温度を30~60℃まで5℃刻みで温度を変えて本発明の硬化物の屈折率を測定し、温度に対する波長594nmの屈折率をプロットして得られる直線の傾きをいう。
 以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載により何らの限定を受けるものではない。
 <反応性(メタ)アクリレート(C)の合成>
 (合成例1)アクリレート化合物(A-1)
 反応容器中にトルエン(純正化学(株)製)450質量部、グリセロールアクリレートメタクリレート(グリセロールの1,3-置換体、新中村化学工業(株)製)90質量部を加え、その後、冷却下にて1-ナフトイルクロリド(東京化成工業(株)製)80質量部を徐々に滴下した。さらに、得られた反応溶液にトリエチルアミン(東京化成工業(株)製)43質量部を徐々に滴下し、室温にて撹拌を行った。
 約15時間経過後、高速液体クロマトグラフィーで原料のグリセロールアクリレートメタクリレートがほぼ消失したことを確認し、純水を加えて反応を終了した。続いて、得られた反応溶液を酢酸エチルで抽出し、飽和食塩水を用いて2回洗浄した。さらに、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮してアクリレート化合物(A-1)を得た。
 (合成例2)メタクリレート化合物(A-2)
 反応容器中にトルエン(純正化学(株)製)450質量部、グリセロールジメタクリレート(グリセロールの1,3-置換体、新中村化学工業(株)製)90質量部を加え、その後、冷却下にて4-フェニルベンゾイルクロリド(東京化成工業(株)製)85質量部を徐々に添加した。さらに、得られた反応溶液にトリエチルアミン(東京化成工業(株)製)40質量部を徐々に滴下し室温にて撹拌を行った。
 約15時間経過後、高速液体クロマトグラフィーで原料のグリセロールジメタクリレートがほぼ消失したことを確認し、純水を加えて反応を終了した。続いて、得られた反応溶液を酢酸エチルで抽出し、飽和食塩水を用いて2回洗浄した。さらに、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮してメタクリレート化合物(A-2)を得た。
 <硬化性組成物の調製>
 (実施例1)硬化性組成物(B-1)
 セパラブルフラスコに、イソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、平均粒子径10~20nm、商品名スノーテックIPA-ST;日産化学(株)製)100質量部を入れ、該セパラブルフラスコにγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5.4質量部とフェニルトリメトキシシラン3.6質量部を加え、攪拌混合し、さらに濃度0.1825質量%のHCl溶液2.9質量部を加え、20℃で24時間撹拌することにより、シリカ微粒子の表面処理を行った。
 なお、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン及びフェニルトリメトキシシランの加水分解による消失を、ガスクロマトグラフィー(アジレント(株)製 型式6850)により確認した。無極性カラムDB-1(J&W社製)を使用し、温度50~300℃、昇温速度10℃/分、キャリアガスとしてHeを使用し、流量1.2cc/分、水素炎イオン化検出器を使用して内部標準法で測定した。フェニルトリメトキシシラン及びγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランは、上記HCl溶液を添加後8時間で消失した。
 次に、表面処理を行ったシリカ微粒子にトリメチロールプロパントリアクリレート(商品名:ビスコート#295;大阪有機化学(株)製、単独重合体のTg>250℃)30質量部と合成例1で合成したアクリレート化合物(A-1)(単独重合体のTg:109℃)25.7質量部を加えて均一に混合した。その後、攪拌しながら40℃、100kPaにて混合液を減圧加熱して、揮発分を除去した。
 この得られた母液100質量部に、光重合開始剤としてジフェニル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシド(商品名Lucirin TPO-L;BASFジャパン(株)製)1質量部を溶解した。得られた溶液をメンブレンフィルター(孔径1.0μm)で加圧ろ過(圧力0.2MPa)して硬化性組成物(B-1)を得た。
 (実施例2)硬化性組成物(B-2)
 実施例1において、アクリレート化合物(A-1)に代えて、合成例2で合成したメタクリレート化合物(A-2)を使用する以外は、実施例1と同様にして硬化性組成物(B-2)を得た。
 (実施例3)硬化性組成物(B-3)
 実施例2において、ジフェニル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシドに代えて、熱重合開始剤として、t-ブチルパーオキシ(2-エチルヘキサノエート)(商品名パーブチルO;日油(株)製)を使用する以外は、実施例2と同様にして硬化性組成物(B-3)を得た。
 (実施例4)硬化性組成物(B-4)
 セパラブルフラスコに、イソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、平均粒子径10~20nm、商品名スノーテックIPA-ST;日産化学(株)製)100質量部を入れ、該セパラブルフラスコにγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン9.0質量部とフェニルトリメトキシシラン6.0質量部を加え、攪拌混合し、さらに濃度0.1825質量%のHCl溶液2.9質量部を加え、20℃で24時間撹拌することにより、シリカ微粒子の表面処理を行った。
 なお、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランおよびフェニルトリメトキシシランの加水分解による消失を、ガスクロマトグラフィー(アジレント(株)製 型式6850)により確認した。無極性カラムDB-1(J&W社製)を使用し、温度50~300℃、昇温速度10℃/分、キャリアガスとしてHeを使用し、流量1.2cc/分、水素炎イオン化検出器を使用して内部標準法で測定した。フェニルトリメトキシシランおよびγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランは、上記HCl溶液を添加後8時間で消失した。
 次に、表面処理したシリカ微粒子45質量部に対してトリメチロールプロパントリアクリレート(商品名:TMPTA;日本化薬(株)製、単独重合体のTg>250℃)22.5質量部とアダマンチルメタクリレート(商品名:ADMA;大阪有機化学(株)、単独重合体のTg:180℃)22.5質量部を加えて均一に混合した。その後、攪拌しながら40℃、100kPaにて減圧加熱して、揮発分を除去した。
 この得られた母液に、反応性(メタ)アクリレート(c)としてEA-F5503(大阪ガスケミカル(株)製、単独重合体のTg:115℃)32.1質量部、HALSとしてペンタメチルピペリジニルメタクリレート(商品名FA-711MM;日立化成(株)製)1.07質量部、熱重合開始剤として1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(商品名パーオクタO;日油(株)製)0.75質量部、t-ブチルパーオキシネオデカノエート(商品名パーブチルND;日油(株)製)0.32質量部を溶解した。得られた溶液をメンブレンフィルター(孔径1.0μm)で加圧ろ過(圧力0.2MPa)して硬化性組成物(B-4)を得た。
 (実施例5)硬化性組成物(B-5)
 実施例4において、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの使用量を5.4質量部に、フェニルトリメトキシシランの使用量を3.6質量部に、トリメチロールプロパントリアクリレートの使用量を33.8質量部に、アダマンチルメタクリレートの使用量を11.3質量部に替える以外は、実施例4と同様にして硬化性組成物(B-5)を得た。
 (実施例6)硬化性組成物(B-6)
 実施例5において、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの使用量を6.0質量部に、フェニルトリメトキシシランの使用量を9.0質量部に替える以外は、実施例5と同様にして硬化性組成物(B-6)を得た。
 (実施例7)硬化性組成物(B-7)
 実施例4において、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの使用量を5.4質量部に、フェニルトリメトキシシランの使用量を3.6質量部に替える以外は、実施例4と同様にして硬化性組成物(B-7)を得た。
 (実施例8)硬化性組成物(B-8)
 セパラブルフラスコに、イソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、平均粒子径10~20nm、商品名スノーテックIPA-ST;日産化学(株)製)100質量部を入れ、該セパラブルフラスコにγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5.4質量部とフェニルトリメトキシシラン3.6質量部を加え、攪拌混合し、さらに濃度0.1825質量%のHCl溶液2.9質量部を加え、20℃で24時間撹拌することにより、シリカ微粒子の表面処理を行った。
 なお、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランおよびフェニルトリメトキシシランの加水分解による消失を、ガスクロマトグラフィー(アジレント(株)製 型式6850)により確認した。無極性カラムDB-1(J&W社製)を使用し、温度50~300℃、昇温速度10℃/分、キャリアガスとしてHeを使用し、流量1.2cc/分、水素炎イオン化検出器を使用して内部標準法で測定した。フェニルトリメトキシシランおよびγ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランは、上記HCl溶液を添加後8時間で消失した。
 次に、表面処理したシリカ微粒子39質量部に対してトリメチロールプロパントリアクリレート(商品名:TMPTA;日本化薬(株)製、単独重合体のTg>250℃)30質量部を加えて均一に混合した。その後、得られた混合液を攪拌しながら40℃、100kPaにて減圧加熱して、揮発分を除去した。
 この得られた母液に、反応性(メタ)アクリレート(b)としてトリメチロールプロパントリアクリレート(商品名:TMPTA;日本化薬(株)製、単独重合体のTg>250℃)15質量部、反応性(メタ)アクリレート(c)としてEA-F5503(大阪ガスケミカル(株)製、単独重合体のTg:115℃)25質量部、HALSとしてペンタメチルピペリジニルメタクリレート(商品名FA-711MM;日立化成(株)製)1質量部、熱重合開始剤として1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(商品名パーオクタO;日油(株)製)0.7質量部、t-ブチルパーオキシネオデカノエート(商品名パーブチルND;日油(株)製)0.3質量部を溶解した。得られた溶液をメンブレンフィルター(孔径1.0μm)で加圧ろ過(圧力0.2MPa)して硬化性組成物(B-8)を得た。
 (比較例1)硬化性組成物(B-9)
 実施例1において、アクリレート化合物(A-1)に代えて、o-フェニルフェノキシエチルアクリレート(東亞合成(株)製)を使用する以外は、実施例1と同様にして硬化性組成物(B-9)を得た。
 (比較例2)硬化性組成物(B-10)
 合成例2で合成したメタクリレート化合物(A-2)を50質量部、トリメチロールプロパントリアクリレート(商品名:ビスコート#295;大阪有機化学(株)製)を50質量部、光重合開始剤としてジフェニル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシド(商品名Lucirin TPO-L;BASFジャパン(株)製)1質量部を混合溶解した。得られた溶液をメンブレンフィルター(孔径1.0μm)で加圧ろ過(圧力0.2MPa)して硬化性組成物(B-10)を得た。
 (比較例3)硬化性組成物(B-11)
 実施例4において、EA-F5503(大阪ガスケミカル(株)製、単独重合体のTg:115℃)に代えて、o-フェニルフェノキシエチルアクリレート(東亞合成(株)製)を使用する以外は、実施例4と同様にして硬化性組成物(B-11)を得た。
 (比較例4)硬化性組成物(B-12)
 トリメチロールプロパントリアクリレート(商品名:TMPTA;日本化薬(株)製)を29質量部、アダマンチルメタクリレート(商品名:ADMA;大阪有機化学(株))29質量部、EA-F5503(大阪ガスケミカル(株)製、単独重合体のTg:115℃)42質量部、HALSとしてペンタメチルピペリジニルメタクリレート(商品名FA-711MM;日立化成(株)製)1質量部、熱重合開始剤として1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(商品名パーオクタO;日油(株)製)0.7質量部、t-ブチルパーオキシネオデカノエート(商品名パーブチルND;日油(株)製)0.3質量部を混合溶解した。得られた溶液をメンブレンフィルター(孔径1.0μm)で加圧ろ過(圧力0.2MPa)して硬化性組成物(B-12)を得た。
 (比較例5)
 比較例5として、光学材料として一般に用いられ市販されているポリカーボネート樹脂((株)パルテック製)を使用した。
 <硬化膜の製造>
 上記の実施例1、2および比較例1、2で調製した硬化性組成物(B-1)、(B-2)、(B-4)、(B-5)をそれぞれ別々のガラス基板上に、硬化膜の厚みが200μmになるように塗布した。引き続き、超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置で4J/cm2露光し塗膜を硬化させた。その後、180℃で30分間アニール処理を行った。
 上記の実施例3で調製した硬化性組成物(B-3)をガラス基板上に、硬化膜の厚みが200μmになるように塗布し、140℃で25分間、加熱処理して塗膜を硬化させた。その後、180℃で30分間アニール処理を行った。
 上記の実施例4~8および比較例3、4で調製した硬化性組成物(B-4)~(B-8)、(B-11)および(B-12)をそれぞれ別々のガラス基板上に、硬化膜の厚みが200μmになるように塗布し、130℃で30分間加熱処理して塗膜を硬化させた。その後、180℃で30分間アニール処理を行った。
 <性能評価方法>
 (1)粘度
 硬化性組成物(B-1)~(B-12)の粘度は、B型粘度計DV-III  ULTRA(BROOKFIELD社製)を用いて、25℃で測定した。結果を表1および2に示した。
 硬化性組成物は、粘度が適度に低いと(具体的には、100~8,000mPa・s程度の範囲)、ハンドリング性が良好であると言える。
 (2)屈折率
 上記<硬化膜の製造>で得られた硬化膜に対して、270℃、1分間の加熱処理を3回行い、加熱処理前後の波長594nmの屈折率を、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて30℃において測定した。結果を表1および2に示した。加熱処理前後の屈折率変化が少ないほど良好な硬化膜である。
 (3)アッベ数
 上記<硬化膜の製造>で得られた硬化膜に対して、270℃、1分間の加熱処理を3回行い、加熱処理前後のアッベ数を、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて30℃で測定した、波長486nm、589nm、656nmの屈折率より算出した。結果を表1および2に示した。アッベ数が低いほど良好な硬化膜であり、また、加熱処理前後のアッベ数の変化が少ないほど、良好な硬化膜である。
 (4)可視紫外光線透過率
 上記<硬化膜の製造>で得られた硬化膜に対して、270℃、1分間の加熱処理を3回行い、加熱処理前後の波長400nmの光線透過率(T%)を、JIS-K7105に準拠し分光光度計(日本分光(株)製、UV3100)を用いて測定した。結果を表1および2に示した。その透過率の値が大きいほど、また、加熱処理前後の透過率変化が少ないほど良好な硬化膜である。
 (5)全光線透過率
 上記<硬化膜の製造>で得られた硬化膜に対して、270℃、1分間の加熱処理を3回行い、加熱処理前後の全光線透過率を、ヘイズメーターCOH400(日本電色工業(株)製)を用いて測定した。結果を表1および2に示した。その透過率の値が大きいほど、また、加熱処理前後の透過率変化が少ないほど良好な硬化膜である。
 (6)ガラス転移温度
 上記<硬化膜の製造>で得られた硬化膜について、DMS6100(セイコー電子工業(株)製)を用いて、引張モード、温度範囲30~300℃、昇温速度2℃/分、周波数1Hzにてtanδ値を測定し、tanδ値のピークの温度をガラス転移温度とした。結果を表1および2に示した。そのガラス転移点が高いほど、耐熱性が良好な硬化膜である。
 (7)5%重量減少温度
 上記<硬化膜の製造>で得られた硬化膜について、TG-DTA(セイコー電子工業(株)製)を用いて、窒素雰囲気下、温度範囲20~500℃、昇温速度10℃/分で処理した際の、5%重量減少温度を求めた。結果を表1および2に示した。その5%重量減少温度の値が高いほど、耐熱性が良好な硬化膜である。
 (8)屈折率温度依存係数
 上記<硬化膜の製造>で得られた硬化膜について、MODEL 2010M PRISM COUPLER(Metricon社製)を用いて、測定温度を30~60℃まで5℃刻みで温度を変えて屈折率を測定した。温度に対する波長594nmの屈折率をプロットして得られた直線の傾きを屈折率温度依存係数として、その絶対値を求めた。結果を表1および2に示した。その値が小さいほど、屈折率の温度依存性が小さく耐環境性に優れている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表1より、実施例1~8に示す硬化性組成物は適度な粘度であるためハンドリング性が良好である。また、本発明の硬化物はアッベ数が低く、アッベ数が高い材料と組み合わせることで効果的に色収差を低減することができる。さらに、本発明の硬化物は耐熱性に優れ、270℃、1分間の加熱処理を3回行う前後の透過率(400nm)、全光線透過率の変化が小さく、透明性が良好である。
 実施例に示した硬化物は、その屈折率温度依存係数の絶対値が10.0×10-5/℃以下である。すなわち、温度に対する屈折率の変化が小さく、耐環境性に優れている。
 比較例1および2は、ハンドリング性は良好でありアッベ数も低いが、耐熱性に劣るため加熱処理後の透過率が低く透明性に劣る。
 比較例3および4も、ハンドリング性は良好でありアッベ数も低いが、屈折率温度依存係数の絶対値が大きく、耐環境性に劣る。
 比較例5に示したポリカーボネート樹脂は、従来光学レンズに使用されているものであり、透明性に優れアッベ数は低いが、耐熱性が劣る。また、屈折率温度依存係数の絶対値は10.7×10-5/℃であり、耐環境性にも劣る。
 特定の2種類のシラン化合物で表面処理したシリカ微粒子と、特定の2種類の(メタ)アクリレートと、重合開始剤とを含有する本発明の硬化性組成物は、適度な粘度を有しており、ハンドリング性が良好である。
 該硬化性組成物を硬化することにより得られる硬化物は、透明性、耐熱性に優れ、アッベ数も低く、またアッベ数が高い材料と組み合わせることで効果的に色収差を低減することができる。
 該硬化物は、透明板、光学レンズ、光ディスク基板、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等に好適に用いることができる。
 さらに、本発明の硬化物は温度変化に対する屈折率変化が小さく耐環境性に優れ、光学レンズや光導波路等に好適に用いることができる。

Claims (11)

  1.  (a)シリカ微粒子と、
     (b)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物と、
     (c)2つ以上のエチレン性不飽和基を有し且つ芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物と、
     (d)重合開始剤とを含み、
     前記シリカ微粒子(a)が、下記一般式(1)で表されるシラン化合物(e)および下記一般式(2)で表されるシラン化合物(f)で表面処理されていることを特徴とする硬化性組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基を表し、R3は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表し、aは1~6の整数であり、bは0~2の整数である。);
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、R4は炭素数1~3のアルキル基またはフェニル基を表し、R5は水素原子または炭素数1~10の炭化水素基を表し、cは0~6の整数であり、dは0~2の整数である。)。
  2.  前記硬化性組成物が、さらに(g)1つのエチレン性不飽和基を有し且つ脂環式構造および/または芳香環構造を有する(メタ)アクリレート化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  3.  前記(メタ)アクリレート化合物(b)が、3つのエチレン性不飽和基を有し且つ環構造を有しない(メタ)アクリレート化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  4.  前記(メタ)アクリレート化合物(c)が、下記一般式(3)で表わされる化合物および/または下記一般式(4)で表される化合物であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の硬化性組成物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(3)中、R6、R7、R8およびR9はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、Xは芳香環を有する炭素数が6~30の有機基であり、eおよびfはそれぞれ独立に0~3の整数である。)。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式(4)中、R10およびR11はそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、gおよびhはそれぞれ独立に0~3の整数である。)。
  5.  前記シリカ微粒子(a)が、該シリカ微粒子(a)100質量部に対して5~40質量部の前記シラン化合物(e)と、シリカ微粒子(a)100質量部に対して5~40質量部の前記シラン化合物(f)とで表面処理されていることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の硬化性組成物。
  6.  前記(メタ)アクリレート化合物(b)、(メタ)アクリレート化合物(c)および(メタ)アクリレート化合物(g)の各単独重合体のガラス転移温度が、いずれも80℃以上であることを特徴とする請求項2~5のいずれかに記載の硬化性組成物。
  7.  前記硬化性組成物の25℃における粘度が、30~10,000mPa・sであることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の硬化性組成物。
  8.  請求項1~7のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
  9.  前記硬化物のアッベ数が50以下であることを特徴とする請求項8に記載の硬化物。
  10.  請求項8または9に記載の硬化物を含む光学材料。
  11.  請求項8または9に記載の硬化物を含む光学レンズ。
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