JP2014114333A - Seal composition for porous low refractive index material, low refractive index member, and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】
多孔質低屈折率材料に対するシール性に優れた組成物、前記組成物を用いた屈折率の変動が少ない低屈折率部材及びその製造方法の提供
【解決手段】
3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有し重量平均分子量が2000〜1000000であり分岐度が48%以上である高分子を含有する、多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
【選択図】なし【Task】
Provided are a composition having excellent sealing properties with respect to a porous low-refractive index material, a low-refractive index member having a small refractive index variation using the composition, and a method for producing the same
A porous low-polymer containing a polymer having two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom and having a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 and a degree of branching of 48% or more. Seal composition for refractive index material.
[Selection figure] None
Description
本発明は、多孔質低屈折率材料用のシール組成物、低屈折率部材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a sealing composition for a porous low refractive index material, a low refractive index member, and a method for producing the same.
光学機器や太陽電池パネル等、光線透過率を最大化する必要がある場合において、その最表面に、反射防止コートを施すことが一般的に行われている。また、光学材料が空気と接する場合には、フレネルの公式として一般に知られているように、反射防止コート材料の平均屈折率をコートされる光学材料と空気の屈折率の中間値とすることにより反射率が低減されることが知られている。 When it is necessary to maximize the light transmittance, such as an optical device or a solar battery panel, an antireflection coating is generally applied to the outermost surface. When the optical material is in contact with air, the average refractive index of the antireflection coating material is set to an intermediate value between the refractive index of the coated optical material and air, as is generally known as the Fresnel formula. It is known that the reflectance is reduced.
この目的のための反射防止コート材料として、成膜方法が比較的簡便な、屈折率が1.38のフッ化マグネシウム膜が広く利用されている。しかし、反射防止膜の更なる特性向上のためには、より屈折率の低い膜材料が望まれている。また光導波路のクラッド層や発光素子用窓材などについても、低屈折率材料が求められている(特許文献1〜2など)。 As an antireflection coating material for this purpose, a magnesium fluoride film having a refractive index of 1.38 and having a relatively simple film formation method is widely used. However, in order to further improve the characteristics of the antireflection film, a film material having a lower refractive index is desired. In addition, low refractive index materials are also required for cladding layers of optical waveguides and window materials for light emitting elements (Patent Documents 1 and 2, etc.).
フッ化マグネシウム膜よりも低い屈折率を実現する手段として、膜の中に空孔を導入した多孔質膜の利用が検討されている。特に空孔径が2から50nmの範囲にあるメソポーラスシリカ材料からなるメソポーラスシリカ膜は、可視光域における透過性に優れていることから、反射防止膜の低屈折率層として期待されている。非特許文献1には、各種のメソ多孔質材料について、作製方法及び構造が記載されている。特許文献3では、メソポーラスシリカ材料からなる反射防止膜が記載されている。 As a means for realizing a refractive index lower than that of a magnesium fluoride film, the use of a porous film in which pores are introduced into the film has been studied. In particular, a mesoporous silica film made of a mesoporous silica material having a pore diameter in the range of 2 to 50 nm is expected as a low refractive index layer of an antireflection film because of its excellent transparency in the visible light region. Non-Patent Document 1 describes a production method and a structure for various mesoporous materials. Patent Document 3 describes an antireflection film made of a mesoporous silica material.
メソポーラスシリカ膜の作製方法としては、簡便なプロセスで且つ膜質にも優れることから、ゾルゲル法が主に用いられている。しかし、ゾルゲル法により作製した多孔質シリカ膜は一般的にシラノール基が多数残っているため、大気中の水分の吸湿に伴う屈折率変動や、吸湿によるメソポーラス構造崩壊の恐れがあった。このような問題を解決する手段として、特許文献4にはメソポーラスシリカ材料の細孔表面に残存するシラノール基に対して疎水性を有する有機物で化学修飾することにより、メソポーラスシリカ材料の吸湿を抑制する方法が開示されている。また特許文献5には、多孔質材料の表層近傍にフッ素を導入することで、フッ素導入による屈折率の上昇を抑制しながら、吸湿による屈折率の変動を抑制する方法が開示されている。 As a method for producing a mesoporous silica film, a sol-gel method is mainly used because it is a simple process and excellent in film quality. However, since the porous silica film produced by the sol-gel method generally has a large number of silanol groups remaining, there is a risk of refractive index fluctuations due to moisture absorption in the atmosphere and mesoporous structure collapse due to moisture absorption. As means for solving such a problem, Patent Document 4 discloses that the silanol groups remaining on the pore surfaces of the mesoporous silica material are chemically modified with an organic substance having hydrophobicity, thereby suppressing moisture absorption of the mesoporous silica material. A method is disclosed. Patent Document 5 discloses a method for suppressing fluctuations in the refractive index due to moisture absorption while suppressing an increase in the refractive index due to the introduction of fluorine by introducing fluorine into the vicinity of the surface layer of the porous material.
多孔質低屈折率材料は、吸湿などにより屈折率が変動しやすいという問題があった。このため吸湿性を抑制する方法が上記特許文献4,5で開示されているが、多孔質低屈折率材料の屈折率の変動を十分に抑制することができなかった。 The porous low refractive index material has a problem that the refractive index is likely to fluctuate due to moisture absorption or the like. For this reason, although the method of suppressing a hygroscopic property is disclosed by the said patent document 4, 5, the fluctuation | variation of the refractive index of porous low-refractive-index material was not fully suppressed.
従って、本発明の課題は、多孔質低屈折率材料に対するシール性に優れた多孔質低屈折率材料用の組成物、前記組成物を用いた屈折率の変動が少ない低屈折率部材及びその製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition for a porous low-refractive index material that has excellent sealing properties with respect to a porous low-refractive index material, a low-refractive index member that uses the composition and has a small refractive index variation, and its manufacture Is to provide a method.
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の高分子における分岐度をある値以上となるように調整することで、多孔質低屈折率材料の表面におけるシール性、特に有機物に対するシール性が格段に向上することを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the inventors have adjusted the degree of branching in a specific polymer so as to be a certain value or more, so that the sealing performance on the surface of the porous low refractive index material, particularly the sealing performance with respect to organic matter, is remarkably improved. As a result, the present invention has been completed.
即ち、前記課題を解決するための具体的手段は以下のとおりである。
[1]3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有し重量平均分子量が2000〜1000000であり分岐度が48%以上である高分子を含有する、多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[2]前記高分子は、炭素数2〜8のアルキレンイミンに由来する構造単位であってカチオン性官能基として3級窒素原子を含む構造単位を有する、[1]に記載の多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[3]前記高分子は、更に、炭素数2〜8のアルキレンイミンに由来する構造単位であってカチオン性官能基として2級窒素原子を含む構造単位を有する、[2]に記載の多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[4]前記高分子は1級窒素原子を含み、前記高分子中の全窒素原子に占める1級窒素原子の割合が33モル%以上である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[5]前記高分子の分岐度が55%以上である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[6]前記高分子は、ポリエチレンイミンまたはポリエチレンイミンの誘導体である、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[7]前記高分子は、カチオン性官能基当量が27〜430である、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[8]前記低屈折率多孔質材料の平均細孔径が4nm以上である、多孔質低屈折率材料用のシール組成物。
[9][1]〜[8]のいずれか1項に記載のシール組成物を、平均細孔径が4nm以上の多孔質低屈折率材料に付与するシール組成物付与工程を含む、低屈折率部材の製造方法。
[10]前記多孔質材料は、多孔質シリカを含み、その表面に前記多孔質シリカに由来するシラノール残基を有する、[9]に記載の低屈折率部材の製造方法。
[11]多孔質低屈折率材料と;3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有し重量平均分子量が2000〜1000000であり分岐度が48%以上である高分子を含み、厚さが0.3nm〜20nmであるシール層と;を含む、低屈折率部材。
[12][11]に記載の低屈折率部材を有する、光学部材。
[13][11]に記載の低屈折率部材を有する、光導波路。
[14][11]に記載の低屈折率部材を有する、発光素子用窓材。
[15][11]に記載の低屈折率部材を有する、レンズ。
That is, specific means for solving the above-described problems are as follows.
[1] A polymer having two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom and having a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 and a degree of branching of 48% or more. Seal composition for porous low refractive index material.
[2] The porous low refractive index according to [1], wherein the polymer has a structural unit derived from an alkyleneimine having 2 to 8 carbon atoms and containing a tertiary nitrogen atom as a cationic functional group. Sealing composition for the rate material.
[3] The porous material according to [2], wherein the polymer further includes a structural unit derived from an alkyleneimine having 2 to 8 carbon atoms and containing a secondary nitrogen atom as a cationic functional group. Seal composition for low refractive index material.
[4] Any one of [1] to [3], wherein the polymer contains a primary nitrogen atom, and a ratio of primary nitrogen atoms to all nitrogen atoms in the polymer is 33 mol% or more. The sealing composition for porous low-refractive-index materials as described in 2.
[5] The sealing composition for porous low refractive index materials according to any one of [1] to [4], wherein the degree of branching of the polymer is 55% or more.
[6] The sealing composition for a porous low refractive index material according to any one of [1] to [5], wherein the polymer is polyethyleneimine or a derivative of polyethyleneimine.
[7] The sealing composition for a porous low refractive index material according to any one of [1] to [6], wherein the polymer has a cationic functional group equivalent of 27 to 430.
[8] A sealing composition for a porous low refractive index material, wherein the low refractive index porous material has an average pore diameter of 4 nm or more.
[9] A low refractive index comprising a sealing composition application step of applying the seal composition according to any one of [1] to [8] to a porous low refractive index material having an average pore diameter of 4 nm or more. Manufacturing method of member.
[10] The method for producing a low refractive index member according to [9], wherein the porous material includes porous silica and has a silanol residue derived from the porous silica on a surface thereof.
[11] A porous low refractive index material; having two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom, having a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 and a degree of branching of 48% or more And a sealing layer having a thickness of 0.3 nm to 20 nm.
[12] An optical member having the low refractive index member according to [11].
[13] An optical waveguide having the low refractive index member according to [11].
[14] A window material for a light emitting device, comprising the low refractive index member according to [11].
[15] A lens having the low refractive index member according to [11].
<多孔質低屈折率材料用のシール組成物>
本発明のシール組成物は、例えば、多孔質低屈折率材料の細孔を被覆する高分子層を形成するために用いられ、3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有し重量平均分子量が2000〜1000000であり分岐度が48%以上である高分子を含有する。
<Seal composition for porous low refractive index material>
The seal composition of the present invention is used, for example, to form a polymer layer covering the pores of a porous low refractive index material, and includes two or more containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom. It contains a polymer having a cationic functional group and a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 and a degree of branching of 48% or more.
かかる構成のシール組成物を、多孔質構造を有する多孔質低屈折率材料に付与すると、例えば、前記高分子が有する2以上のカチオン性官能基が前記多孔質低屈折率材料上に多点吸着して、前記多孔質低屈折率材料の表面に存在する細孔(ポア)が高分子層(以下、シール層ともいう)によって被覆される。これにより多孔質低屈折率材料への水分や有機物の進入や拡散を抑制することができる(即ち、多孔質低屈折率材料に対し優れたシール性が発現する)。さらに、前記高分子が形成する高分子層は薄層(例えば、20nm以下)であるため、多孔質低屈折率材料の屈折率を大きく増加させることなく、その屈折率の変化を抑制することができる。 When the sealing composition having such a structure is applied to a porous low refractive index material having a porous structure, for example, two or more cationic functional groups of the polymer are adsorbed on the porous low refractive index material. Then, pores (pores) present on the surface of the porous low refractive index material are covered with a polymer layer (hereinafter also referred to as a seal layer). Thereby, the penetration | invasion and the spreading | diffusion of the water | moisture content and organic substance to a porous low refractive index material can be suppressed (that is, the sealing performance outstanding with respect to the porous low refractive index material is expressed). Furthermore, since the polymer layer formed by the polymer is a thin layer (for example, 20 nm or less), it is possible to suppress a change in the refractive index without greatly increasing the refractive index of the porous low refractive index material. it can.
特に、本発明のシール組成物では、前記2以上のカチオン性官能基が3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含み、前記高分子の分岐度が48%以上であることにより、多孔質低屈折率材料に対し、際立って優れたシール性が得られる。即ち、多孔質低屈折率材料への水分や有機物の進入や拡散を顕著に抑制することができる。この理由は明らかではないが、分岐度が高いと、分岐鎖同士が絡み合って分子鎖間の間隙が小さくなり、分子鎖間を水分や有機物などが透過するのを効率よく防ぐことができると推定される。 In particular, in the sealing composition of the present invention, the two or more cationic functional groups contain at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom, and the degree of branching of the polymer is 48% or more. Excellent sealing properties can be obtained for low-refractive-index materials. That is, it is possible to remarkably suppress the entry and diffusion of moisture and organic substances into the porous low refractive index material. The reason for this is not clear, but it is estimated that if the degree of branching is high, the branched chains will be entangled and the gaps between the molecular chains will be reduced, effectively preventing moisture and organic matter from passing between the molecular chains. Is done.
[高分子]
本発明のシール組成物は、3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有し重量平均分子量が2000〜1000000であり分岐度が48%以上である高分子(以下、「本発明の高分子」ともいう)の少なくとも1種を含む。本発明において、「分岐度」は、下記式1によって求められる値を指す。
分岐度(%) = ((3級窒素原子の個数+4級窒素原子の個数)/(2級窒素原子の個数+3級窒素原子の個数+4級窒素原子の個数))×100 ・・・ 式1
従って、例えば、本発明の高分子がポリアルキレンイミンである場合、直鎖状のポリアルキレンイミンは3級窒素原子や4級窒素原子を有していないので分岐度0%であり、末端を除いた骨格部分に含まれる全ての窒素原子が3級窒素原子である(即ち、最大限に分岐している)ポリアルキレンイミンは分岐度100%である。
[High molecular]
The seal composition of the present invention has two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom, has a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 and a degree of branching of 48% or more. It contains at least one molecule (hereinafter also referred to as “polymer of the present invention”). In the present invention, the “branch degree” refers to a value obtained by the following formula 1.
Degree of branching (%) = ((number of tertiary nitrogen atoms + number of quaternary nitrogen atoms) / (number of secondary nitrogen atoms + number of tertiary nitrogen atoms + number of quaternary nitrogen atoms)) × 100 Formula 1
Therefore, for example, when the polymer of the present invention is a polyalkyleneimine, the linear polyalkyleneimine has no tertiary nitrogen atom or quaternary nitrogen atom, and therefore has a branching degree of 0% and excludes the terminal. The polyalkyleneimine in which all the nitrogen atoms contained in the skeleton are tertiary nitrogen atoms (that is, branched to the maximum) has a degree of branching of 100%.
本発明において、「1級窒素原子」とは、水素原子2つ及び水素原子以外の原子1つのみに結合している窒素原子(例えば、1級アミノ基(−NH2基)に含まれる窒素原子)、又は、水素原子3つ及び水素原子以外の原子1つのみに結合している窒素原子(カチオン)を指す。
また、「2級窒素原子」とは、水素原子1つ及び水素原子以外の原子2つのみに結合している窒素原子(例えば、下記式(a)で表される官能基に含まれる窒素原子)、又は、水素原子2つ及び水素原子以外の原子2つのみに結合している窒素原子(カチオン)を指す。また、「3級窒素原子」とは、水素原子以外の原子3つのみに結合している窒素原子(即ち、下記式(b)で表される官能基である窒素原子)、又は、水素原子1つ及び水素原子以外の原子3つのみに結合している窒素原子(カチオン)を指す。また、「4級窒素原子」とは、水素原子以外の原子4つのみに結合している窒素原子(カチオン)を指す。
上記において、「水素原子以外の原子」としては特に限定はないが、例えば、炭素原子、ケイ素原子等が挙げられ、炭素原子が好ましい。
式(a)及び式(b)において、*は、水素原子以外の原子との結合位置を示す。
ここで、前記式(a)で表される官能基は、2級アミノ基(−NHRa基;ここで、Raはアルキル基を表す)の一部を構成する官能基であってもよいし、高分子の骨格中に含まれる2価の連結基であってもよい。また、前記式(b)で表される官能基(即ち、3級窒素原子)は、3級アミノ基(−NRbRc基;ここで、Rb及びRcは、それぞれ独立に、アルキル基を表す)の一部を構成する官能基であってもよいし、高分子の骨格中に含まれる3価の連結基であってもよい。
In the present invention, the “primary nitrogen atom” means a nitrogen atom bonded to only two hydrogen atoms and one atom other than a hydrogen atom (for example, nitrogen contained in a primary amino group (—NH 2 group)). Atom) or a nitrogen atom (cation) bonded to only three hydrogen atoms and one atom other than hydrogen atoms.
The “secondary nitrogen atom” means a nitrogen atom bonded to only one hydrogen atom and two atoms other than hydrogen atoms (for example, a nitrogen atom contained in a functional group represented by the following formula (a)) Or a nitrogen atom (cation) bonded to only two hydrogen atoms and two atoms other than hydrogen atoms. The “tertiary nitrogen atom” is a nitrogen atom bonded to only three atoms other than a hydrogen atom (that is, a nitrogen atom which is a functional group represented by the following formula (b)) or a hydrogen atom It refers to a nitrogen atom (cation) bonded to only one atom and three atoms other than hydrogen atoms. Further, the “quaternary nitrogen atom” refers to a nitrogen atom (cation) bonded to only four atoms other than hydrogen atoms.
In the above, the “atom other than a hydrogen atom” is not particularly limited, and examples thereof include a carbon atom and a silicon atom, and a carbon atom is preferable.
In the formula (a) and the formula (b), * indicates a bonding position with an atom other than a hydrogen atom.
Here, the functional group represented by the formula (a) may be a functional group constituting a part of a secondary amino group (—NHR a group; where R a represents an alkyl group). Further, it may be a divalent linking group contained in the polymer skeleton. The functional group represented by the formula (b) (that is, tertiary nitrogen atom) is a tertiary amino group (—NR b R c group; where R b and R c are each independently alkyl May be a functional group constituting a part of the group, or a trivalent linking group contained in the polymer skeleton.
前記高分子の分岐度は48%以上であることが必要であるが、シール性をより向上させる観点からは、前記分岐度は55%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、75%以上であることが特に好ましい。前記高分子の分岐度の上限は特に限定はないが、前記高分子が2級窒素原子を含む場合には、前記分岐度は100%未満となる。合成容易性の観点からは、前記高分子の分岐度は95%以下であることが好ましい。 The degree of branching of the polymer is required to be 48% or more, but from the viewpoint of further improving the sealing performance, the degree of branching is preferably 55% or more, more preferably 70% or more. Preferably, it is particularly preferably 75% or more. The upper limit of the degree of branching of the polymer is not particularly limited, but when the polymer contains a secondary nitrogen atom, the degree of branching is less than 100%. From the viewpoint of ease of synthesis, the degree of branching of the polymer is preferably 95% or less.
前記分岐度を48%以上に調整する方法には特に限定はないが、例えば、高分子を合成する際のモノマーの重合条件自体によって調整する方法や、高分子に含まれる1級窒素原子や2級窒素原子に対し、他の窒素含有化合物や、アルキル化合物を反応させることにより1級窒素原子や2級窒素原子から3級窒素原子や4級窒素原子を生成して分岐度を上昇させる方法が挙げられる。後者の方法の具体例については「高分子の製造方法」として後述する。 The method for adjusting the degree of branching to 48% or more is not particularly limited, but for example, a method for adjusting the polymerization conditions of the monomer itself when synthesizing the polymer, a primary nitrogen atom contained in the polymer or 2 A method of increasing the degree of branching by generating a tertiary nitrogen atom or a quaternary nitrogen atom from a primary nitrogen atom or a secondary nitrogen atom by reacting the secondary nitrogen atom with another nitrogen-containing compound or an alkyl compound. Can be mentioned. A specific example of the latter method will be described later as a “polymer production method”.
また、本発明の高分子は、カチオン性官能基を有する構造単位(カチオン性官能基を有するモノマーに由来する構造単位)を有することが好ましい。この場合、前記高分子の構造は、カチオン性官能基を有するモノマーが鎖状に重合して形成された構造であってもよいし、カチオン性官能基を有するモノマーが分岐状に重合して形成された構造であってもよい。なお本発明における「カチオン性官能基」は、正電荷を帯びることができる官能基であれば特に制限はない。前記カチオン性官能基としては、窒素原子(1級窒素原子、2級窒素原子、3級窒素原子、又は4級窒素原子)を含む官能基が好ましい。ここでいう「窒素原子を含む官能基」には、窒素原子1つのみから構成される官能基も含まれる。本発明の高分子は、カチオン性官能基である3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有する。また本発明の高分子は、カチオン性官能基として、1級窒素原子や2級窒素原子を含んでいてもよい。 The polymer of the present invention preferably has a structural unit having a cationic functional group (a structural unit derived from a monomer having a cationic functional group). In this case, the structure of the polymer may be a structure formed by polymerizing a monomer having a cationic functional group in a chain form, or may be formed by polymerizing a monomer having a cationic functional group in a branched form. It may be a structured. The “cationic functional group” in the present invention is not particularly limited as long as it is a functional group capable of being positively charged. The cationic functional group is preferably a functional group containing a nitrogen atom (a primary nitrogen atom, a secondary nitrogen atom, a tertiary nitrogen atom, or a quaternary nitrogen atom). The “functional group containing a nitrogen atom” herein includes a functional group composed of only one nitrogen atom. The polymer of the present invention has two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom which are cationic functional groups. The polymer of the present invention may contain a primary nitrogen atom or a secondary nitrogen atom as a cationic functional group.
本発明の高分子が1級窒素原子を含む場合には、前記高分子中の全窒素原子中に占める1級窒素原子の割合が33モル%以上であることが好ましい。本発明の高分子が1級窒素原子を含むと(特に、1級窒素原子の比率が33モル%以上であると)、高分子と層間絶縁膜との濡れ性がより向上し、高分子層の厚さの均一性がより向上するので、シール性をより向上させることができる。 When the polymer of the present invention contains a primary nitrogen atom, the proportion of primary nitrogen atoms in all the nitrogen atoms in the polymer is preferably 33 mol% or more. When the polymer of the present invention contains primary nitrogen atoms (particularly, the ratio of primary nitrogen atoms is 33 mol% or more), the wettability between the polymer and the interlayer insulating film is further improved, and the polymer layer Since the uniformity of the thickness is further improved, the sealing property can be further improved.
また、前記高分子が1級窒素原子を含む場合、1級窒素原子以外にも2級窒素原子などの1級以外の窒素原子を共存させることが好ましい。これにより、高分子層の厚さを適切な範囲に調整し易く、シール性をより向上させることができる。 Moreover, when the said polymer contains a primary nitrogen atom, it is preferable that nitrogen atoms other than primary, such as a secondary nitrogen atom, coexist besides a primary nitrogen atom. Thereby, it is easy to adjust the thickness of the polymer layer to an appropriate range, and the sealing property can be further improved.
また、前記高分子は、必要に応じて、アニオン性官能基やノニオン性官能基をさらに有していてもよい。
前記ノニオン性官能基は、水素結合受容基であっても、水素結合供与基であってもよい。前記ノニオン性官能基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボニル基、エーテル基(−O−)、等を挙げることができる。
前記アニオン性官能基は、負電荷を帯びることができる官能基であれば特に制限はない。前記アニオン性官能基としては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸基等を挙げることができる。
Moreover, the polymer may further have an anionic functional group or a nonionic functional group as necessary.
The nonionic functional group may be a hydrogen bond accepting group or a hydrogen bond donating group. Examples of the nonionic functional group include a hydroxy group, a carbonyl group, and an ether group (—O—).
The anionic functional group is not particularly limited as long as it is a functional group that can be negatively charged. Examples of the anionic functional group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a sulfuric acid group.
前記高分子は、1分子中に、3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有するものであればよいが、シール性をより向上させる観点から、カチオン密度が高いポリマーであることが好ましい。具体的には、カチオン性官能基当量が、27〜430であることが好ましく、43〜200であることがより好ましい。
さらに多孔質低屈折率材料の表面を公知の方法、例えば、国際公開第04/026765号パンフレット、国際公開第06/025501号パンフレットなどに記載の方法で疎水化処理した場合は、前記表面の極性基の密度が減少するので、43〜200であることもまた好ましい。
ここでカチオン性官能基当量とは、カチオン性官能基当たりの重量平均分子量を意味し、高分子の重量平均分子量(Mw)を、1分子に相当する高分子が含むカチオン性官能基数(n)で除して得られる値(Mw/n)である。このカチオン性官能基当量が大きいほどカチオン性官能基の密度が低く、一方、カチオン性官能基当量が小さいほどカチオン性官能基の密度が高い。
The polymer may be any polymer as long as it has two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom in one molecule. A polymer having a high density is preferred. Specifically, the cationic functional group equivalent is preferably 27 to 430, more preferably 43 to 200.
Further, when the surface of the porous low refractive index material is hydrophobized by a known method, for example, the method described in International Publication No. 04/026765, International Publication No. 06/025501, etc., the polarity of the surface It is also preferred that it is 43-200 since the density of the group is reduced.
Here, the cationic functional group equivalent means the weight average molecular weight per cationic functional group, and the number of cationic functional groups (n) contained in the polymer corresponding to one molecule is the weight average molecular weight (Mw) of the polymer. (Mw / n) obtained by dividing by. The larger the cationic functional group equivalent, the lower the density of the cationic functional group, while the smaller the cationic functional group equivalent, the higher the density of the cationic functional group.
本発明の高分子が、カチオン性官能基を有する構造単位(以下、「特定構造単位」ということがある)を有するものである場合、前記カチオン性官能基は、特定構造単位において、主鎖の少なくとも一部として含まれていても、側鎖の少なくとも一部として含まれていてもよく、さらに、主鎖の少なくとも一部および側鎖の少なくとも一部として含まれていてもよい。さらに前記特定構造単位がカチオン性官能基を2以上含む場合、2以上のカチオン性官能基は同一であっても異なっていてもよい。 When the polymer of the present invention has a structural unit having a cationic functional group (hereinafter, also referred to as “specific structural unit”), the cationic functional group has a main chain in the specific structural unit. It may be included as at least a part, may be included as at least a part of the side chain, and may further be included as at least a part of the main chain and at least a part of the side chain. Furthermore, when the specific structural unit contains two or more cationic functional groups, the two or more cationic functional groups may be the same or different.
また前記カチオン性官能基は、多孔質低屈折率材料上に存在するカチオン性官能基の吸着点(例えば、シラノール残基)間の平均距離に対する、特定構造単位の主鎖長の比(以下、「カチオン性官能基間の相対距離」ということがある)が、1.6以下となるように含まれていることが好ましく、0.08〜1.0となるように含まれていることがより好ましい。かかる態様であることで高分子が多孔質低屈折率材料上に、より効率的に多点吸着しやすくなる。前記特定構造単位は、多孔質低屈折率材料への吸着性の観点から、分子量が30〜500であることが好ましく、40〜200であることがより好ましい。尚、特定構造単位の分子量とは、特定構造単位を構成するモノマーの分子量を意味する。 The cationic functional group is a ratio of the main chain length of the specific structural unit to the average distance between the adsorption points (for example, silanol residues) of the cationic functional group present on the porous low refractive index material (hereinafter, "Sometimes referred to as" relative distance between cationic functional groups ") is preferably included so as to be 1.6 or less, and included so as to be 0.08 to 1.0. More preferred. With such an embodiment, the polymer can be more efficiently adsorbed on the porous low refractive index material more efficiently. The specific structural unit preferably has a molecular weight of 30 to 500, more preferably 40 to 200, from the viewpoint of adsorptivity to the porous low refractive index material. In addition, the molecular weight of a specific structural unit means the molecular weight of the monomer which comprises a specific structural unit.
本発明における特定構造単位は、多孔質低屈折率材料への吸着性の観点から、カチオン性官能基間の相対距離が1.6以下であって、分子量が30〜500であることが好ましく、カチオン性官能基間の相対距離が0.08〜1.0であって、分子量が40〜200であることがより好ましい。 The specific structural unit in the present invention preferably has a relative distance between the cationic functional groups of 1.6 or less and a molecular weight of 30 to 500 from the viewpoint of adsorptivity to the porous low refractive index material. More preferably, the relative distance between the cationic functional groups is 0.08 to 1.0, and the molecular weight is 40 to 200.
前記特定構造単位(カチオン性官能基を有する構造単位)として、具体的には、以下に例示するカチオン性官能基含有モノマーに由来する単位構造が挙げられる。
前記カチオン性官能基含有モノマーとして、具体的には、アルキレンイミン、アリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム塩、ビニルピリジン、リジン、メチルビニルピリジン、p−ビニルピリジン等が挙げられる。
前記アルキレンイミンとしては、炭素数2〜12のアルキレンイミンが好ましく、炭素数2〜8のアルキレンイミンがより好ましい。また、前記炭素数2〜12のアルキレンイミンとしては、炭素数2〜8の置換又は無置換の環状アミンが好ましい。
前記炭素数2〜12のアルキレンイミンとして、具体的には、エチレンイミン(別名:アジリジン)、プロピレンイミン(別名:2−メチルアジリジン)、ブチレンイミン、ペンチレンイミン、ヘキシレンイミン、ヘプチレンイミン、オクチレンイミン、トリメチレンイミン(別名:アゼチジン)、テトラメチレンイミン(別名:ピロリジン)、ペンタメチレンイミン(別名:ピペリジン)、ヘキサメチレンイミン、オクタメチレンイミン、等が挙げられる。中でも、エチレンイミンが特に好ましい。
前記カチオン性官能基含有モノマーとしては、上記のうち、多孔質低屈折率材料への吸着性の観点やシール性の観点から、アルキレンイミン(好ましくは、炭素数2〜8のアルキレンイミン)およびアリルアミンの少なくとも一方であることが好ましく、アルキレンイミン(好ましくは炭素数2〜4のアルキレンイミン、特に好ましくはエチレンイミン)がより好ましい。
Specific examples of the specific structural unit (structural unit having a cationic functional group) include unit structures derived from a cationic functional group-containing monomer exemplified below.
Specific examples of the cationic functional group-containing monomer include alkyleneimine, allylamine, diallyldimethylammonium salt, vinylpyridine, lysine, methylvinylpyridine, p-vinylpyridine and the like.
As said alkyleneimine, a C2-C12 alkyleneimine is preferable and a C2-C8 alkyleneimine is more preferable. Moreover, as said C2-C12 alkyleneimine, a C2-C8 substituted or unsubstituted cyclic amine is preferable.
Specific examples of the alkyleneimine having 2 to 12 carbon atoms include ethyleneimine (also known as aziridine), propyleneimine (also known as 2-methylaziridine), butyleneimine, pentyleneimine, hexyleneimine, heptyleneimine, octyleneimine, Examples include trimethyleneimine (also known as azetidine), tetramethyleneimine (also known as pyrrolidine), pentamethyleneimine (also known as piperidine), hexamethyleneimine, and octamethyleneimine. Among these, ethyleneimine is particularly preferable.
Among the above, the cationic functional group-containing monomer includes alkyleneimine (preferably alkyleneimine having 2 to 8 carbon atoms) and allylamine from the viewpoints of adsorptivity to porous low refractive index materials and sealing properties. And preferably an alkylene imine (preferably an alkylene imine having 2 to 4 carbon atoms, particularly preferably ethylene imine).
また、本発明の高分子は、多孔質低屈折率材料への吸着性の観点やシール性の観点から、前記特定構造単位(カチオン性官能基を有する構造単位)として、炭素数2〜8(より好ましくは炭素数2〜4)のアルキレンイミンに由来する構造単位であって3級窒素原子を含む構造単位を含むことが好ましい。 In addition, the polymer of the present invention has 2 to 8 carbon atoms as the specific structural unit (structural unit having a cationic functional group) from the viewpoint of adsorptivity to a porous low refractive index material and sealing properties. More preferably, it is a structural unit derived from an alkyleneimine having 2 to 4 carbon atoms and containing a tertiary nitrogen atom.
合成容易性の観点からは、本発明の高分子は、前記「炭素数2〜8(より好ましくは炭素数2〜4)のアルキレンイミンに由来する構造単位であって3級窒素原子を含む構造単位」に加え、炭素数2〜8(より好ましくは炭素数2〜4)のアルキレンイミンに由来する構造単位であって2級窒素原子を含む構造単位を含むことがより好ましい。 From the viewpoint of easiness of synthesis, the polymer of the present invention is a structural unit derived from an alkyleneimine having 2 to 8 carbon atoms (more preferably 2 to 4 carbon atoms) and containing a tertiary nitrogen atom. In addition to the “unit”, it is more preferable that the structural unit is derived from an alkyleneimine having 2 to 8 carbon atoms (more preferably 2 to 4 carbon atoms) and includes a secondary nitrogen atom.
また、分岐度を高めるために、高分子中の1級窒素原子及び2級窒素原子の少なくとも一方に窒素含有化合物を反応させてカチオン性官能基を導入する場合、高分子に導入されるカチオン性官能基としては、以下に示すカチオン性官能基(「*」は、高分子骨格中の窒素原子との結合位置を示す)や、アミノプロピル基、ジアミノプロピル基、アミノブチル基、ジアミノブチル基、トリアミノブチル基、等を挙げることができる。 In addition, when a cationic functional group is introduced by reacting a nitrogen-containing compound with at least one of the primary nitrogen atom and the secondary nitrogen atom in the polymer in order to increase the degree of branching, the cationic property introduced into the polymer As the functional group, the following cationic functional group ("*" indicates the position of bonding with the nitrogen atom in the polymer skeleton), aminopropyl group, diaminopropyl group, aminobutyl group, diaminobutyl group, And a triaminobutyl group.
高分子に導入されるカチオン性官能基の中でも、カチオン性官能基当量を小さくしカチオン性官能基密度を大きくする観点から、アミノエチル基が好ましい。 Among the cationic functional groups introduced into the polymer, an aminoethyl group is preferred from the viewpoint of reducing the cationic functional group equivalent and increasing the cationic functional group density.
また前記高分子は、ノニオン性官能基を含む単位構造およびアニオン性官能基を含む単位構造の少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。
前記ノニオン性官能基を含む単位構造として、具体的には、ビニルアルコールに由来する単位構造、アルキレンオキシドに由来する単位構造、ビニルピロリドンに由来する単位構造等を挙げることができる。
The polymer may further include at least one of a unit structure containing a nonionic functional group and a unit structure containing an anionic functional group.
Specific examples of the unit structure containing the nonionic functional group include a unit structure derived from vinyl alcohol, a unit structure derived from alkylene oxide, and a unit structure derived from vinyl pyrrolidone.
さらにアニオン性官能基を含む単位構造として、具体的には、スチレンスルホン酸に由来する単位構造、ビニル硫酸に由来する単位構造、アクリル酸に由来する単位構造、メタクリル酸に由来する単位構造、マレイン酸に由来する単位構造、フマル酸に由来する単位構造等を挙げることができる。 Furthermore, as the unit structure containing an anionic functional group, specifically, a unit structure derived from styrene sulfonic acid, a unit structure derived from vinyl sulfate, a unit structure derived from acrylic acid, a unit structure derived from methacrylic acid, maleic Examples include a unit structure derived from an acid and a unit structure derived from fumaric acid.
本発明において前記高分子が特定構造単位を2種以上含む場合、それぞれの特定構造単位は、含有するカチオン性官能基の種類または数、分子量等のいずれかが異なっていればよい。また前記2種以上の特定構造単位は、ブロックコポリマーとして含まれていても、ランダムコポリマーとして含まれていてもよい。 In the present invention, when the polymer contains two or more kinds of specific structural units, each specific structural unit may be different in any of the kinds or number of cationic functional groups contained, molecular weight, and the like. The two or more specific structural units may be included as a block copolymer or a random copolymer.
また前記高分子は前記特定構造単位以外の構造単位(以下、「第2の構造単位」ということがある)の少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。前記高分子が第2の構造単位を含む場合、特定構造単位と第2の構造単位とは、ブロックコポリマーとして含まれていても、ランダムコポリマーとして含まれていてもよい。 The polymer may further include at least one kind of structural unit other than the specific structural unit (hereinafter sometimes referred to as “second structural unit”). When the polymer includes a second structural unit, the specific structural unit and the second structural unit may be included as a block copolymer or a random copolymer.
前記第2の構造単位としては、前記特定構造単位を構成するモノマーと重合可能なモノマーに由来する構造単位であれば特に制限はない。例えば、オレフィンに由来する構造単位等を挙げることができる。
また本発明の高分子が、特定の構造単位を持たず、高分子を構成するモノマーが分岐的に重合して形成されるランダムな構造を有するものである場合、前記カチオン性官能基は、主鎖の少なくとも一部として含まれていても、側鎖の少なくとも一部として含まれていてもよく、さらに、主鎖の少なくとも一部および側鎖の少なくとも一部として含まれていてもよい。
The second structural unit is not particularly limited as long as it is a structural unit derived from a monomer polymerizable with the monomer constituting the specific structural unit. Examples thereof include structural units derived from olefins.
When the polymer of the present invention does not have a specific structural unit and has a random structure formed by branching polymerization of monomers constituting the polymer, the cationic functional group contains It may be included as at least part of the chain, may be included as at least part of the side chain, and may be included as at least part of the main chain and at least part of the side chain.
本発明の高分子として具体的には、ポリアルキレンイミン(例えばポリエチレンイミン(PEI))、ポリアリルアミン(PAA)、ポリジアリルジメチルアンモニウム(PDDA)、ポリビニルピリジン(PVP)、ポリリジン、ポリメチルピリジルビニル(PMPyV)、プロトン化ポリ(p−ピリジルビニレン)(R-PHPyV)、およびこれらの誘導体を挙げることができる。中でも、ポリアルキレンイミン(例えばポリエチレンイミン(PEI))またはその誘導体、ポリアリルアミン(PAA)などが好ましく、より好ましくはポリアルキレンイミン(例えばポリエチレンイミン(PEI))またはその誘導体である。 Specific examples of the polymer of the present invention include polyalkyleneimines (for example, polyethyleneimine (PEI)), polyallylamine (PAA), polydiallyldimethylammonium (PDDA), polyvinylpyridine (PVP), polylysine, polymethylpyridylvinyl ( PMPyV), protonated poly (p-pyridylvinylene) (R-PHPyV), and derivatives thereof. Among them, polyalkyleneimine (for example, polyethyleneimine (PEI)) or a derivative thereof, polyallylamine (PAA) or the like is preferable, and polyalkyleneimine (for example, polyethyleneimine (PEI)) or a derivative thereof is more preferable.
ポリエチレンイミン(PEI)は、一般にはエチレンイミンを通常用いられる方法で重合することにより製造することができる。重合触媒、重合条件なども、エチレンイミンの重合に一般的に用いられるものから適宜選択することができる。具体的には例えば、有効量の酸触媒、例えば塩酸の存在下に0〜200℃で反応させることができる。さらにポリエチレンイミンをベースにしてエチレンイミンを付加重合させてもよい。また本発明におけるポリエチレンイミンは、エチレンイミンの単独重合体であっても、エチレンイミンと共重合可能な化合物、例えばアミン類とエチレンイミンとの共重合体であってもよい。このようなポリエチレンイミンの製造方法については、例えば、特公昭43−8828号公報、特公昭49−33120号公報等を参照することができる。
また、前記ポリエチレンイミンは、モノエタノールアミンから得られる粗エチレンイミンを用いて得られたものであってもよい。具体的には例えば特開2001−2123958号公報等を参照することができる。
なお、ポリエチレンイミン以外のポリアルキレンイミンについても、ポリエチレンイミンと同様の方法により製造できる。
Polyethyleneimine (PEI) can be generally produced by polymerizing ethyleneimine by a commonly used method. A polymerization catalyst, polymerization conditions, and the like can also be appropriately selected from those generally used for polymerization of ethyleneimine. Specifically, for example, the reaction can be performed at 0 to 200 ° C. in the presence of an effective amount of an acid catalyst such as hydrochloric acid. Further, ethyleneimine may be addition-polymerized based on polyethyleneimine. The polyethyleneimine in the present invention may be a homopolymer of ethyleneimine or a compound copolymerizable with ethyleneimine, for example, a copolymer of amines and ethyleneimine. As for the method for producing such a polyethyleneimine, for example, JP-B 43-8828, JP-B 49-33120 and the like can be referred to.
The polyethyleneimine may be obtained using crude ethyleneimine obtained from monoethanolamine. Specifically, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-2213958 can be referred to.
Polyalkyleneimines other than polyethyleneimine can also be produced by the same method as polyethyleneimine.
上記のようにして製造されるポリエチレンイミンは、エチレンイミンが開環して直鎖状に結合した部分構造のみならず、分岐状に結合した部分構造、直鎖状の部分構造同士が架橋連結された部分構造等を有する複雑な骨格を有している。ポリエチレンイミン以外のポリアルキレンイミンについても、ポリエチレンイミンと同様の構造を有する。
かかる構造のカチオン性官能基を有する高分子を用いることで、高分子がより効率的に多点吸着される。さらに高分子間の相互作用により、より効果的に被覆層が形成される。
Polyethyleneimine produced as described above has not only a partial structure in which ethyleneimine is opened and bonded in a straight chain, but also a branched partial structure and a linear partial structure are linked together. It has a complicated skeleton having a partial structure. Polyalkyleneimines other than polyethyleneimine also have the same structure as polyethyleneimine.
By using a polymer having a cationic functional group having such a structure, the polymer is more efficiently adsorbed at multiple points. Furthermore, the coating layer is more effectively formed by the interaction between the polymers.
本発明の高分子はポリアルキレンイミン誘導体(好ましくはポリエチレンイミン誘導体)であることもまた好ましい。ポリアルキレンイミン誘導体(好ましくはポリエチレンイミン誘導体)としては、上記ポリアルキレンイミン(好ましくはポリエチレンイミン)を用いて製造可能な化合物であれば特に制限はない。具体的には、ポリアルキレンイミンにアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)やアリール基を導入したポリアルキレンイミン誘導体、ポリアルキレンイミンに水酸基等の架橋性基を導入して得られるポリアルキレンイミン誘導体等を挙げることができる。 It is also preferred that the polymer of the present invention is a polyalkyleneimine derivative (preferably a polyethyleneimine derivative). The polyalkyleneimine derivative (preferably polyethyleneimine derivative) is not particularly limited as long as it is a compound that can be produced using the polyalkyleneimine (preferably polyethyleneimine). Specifically, a polyalkyleneimine derivative obtained by introducing an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms) or an aryl group into polyalkyleneimine, or a polyalkyleneimine obtained by introducing a crosslinkable group such as a hydroxyl group into polyalkyleneimine. Derivatives and the like can be mentioned.
これらのポリアルキレンイミン誘導体は、上記ポリアルキレンイミンを用いて通常行われる方法により製造することができる。具体的には例えば、特開平6―016809号公報等に記載の方法に準拠して製造することができる。
また、ポリアルキレンイミン誘導体としては、ポリアルキレンイミンに対してカチオン性官能基含有モノマーを反応させることにより、ポリアルキレンイミンの分岐度を向上させて得られた高分岐型のポリアルキレンイミンも好ましい。
These polyalkyleneimine derivatives can be produced by a method usually performed using the above polyalkyleneimine. Specifically, for example, it can be produced according to the method described in JP-A-6-016809.
As the polyalkyleneimine derivative, a highly branched polyalkyleneimine obtained by improving the degree of branching of the polyalkyleneimine by reacting the polyalkyleneimine with a cationic functional group-containing monomer is also preferable.
高分岐型のポリアルキレンイミンを得る方法としては、例えば、骨格中に複数の2級窒素原子を有するポリアルキレンイミンに対してカチオン性官能基含有モノマーを反応させ、前記複数の2級窒素原子のうちの少なくとも1部をカチオン性官能基含有モノマーによって置換する方法や、末端に複数の1級窒素原子を有するポリアルキレンイミンに対してカチオン性官能基含有モノマーを反応させ、前記複数の1級窒素原子のうちの少なくとも1部をカチオン性官能基含有モノマーによって置換する方法、が挙げられる。 As a method of obtaining a highly branched polyalkyleneimine, for example, a polyalkyleneimine having a plurality of secondary nitrogen atoms in the skeleton is reacted with a cationic functional group-containing monomer, and the plurality of secondary nitrogen atoms A method of substituting at least a part of the monomer with a cationic functional group-containing monomer, or reacting a cationic functional group-containing monomer with a polyalkyleneimine having a plurality of primary nitrogen atoms at its ends, and the plurality of primary nitrogens. And a method of substituting at least one part of the atoms with a cationic functional group-containing monomer.
分岐度を向上するために導入されるカチオン性官能基としては、アミノエチル基、アミノプロピル基、ジアミノプロピル基、アミノブチル基、ジアミノブチル基、トリアミノブチル基等を挙げることができるが、カチオン性官能基当量を小さくしカチオン性官能基密度を大きくする観点から、アミノエチル基が好ましい。
高分岐型のポリアルキレンイミンを得る方法としては、例えば、後述する「高分子の製造方法」の項で説明する方法を用いることができる。
またさらに前記ポリエチレンイミンおよびその誘導体は、市販のものであってもよい。例えば、(株)日本触媒、BASF社等から市販されているポリエチレンイミンおよびその誘導体から、適宜選択して用いることもできる。
Examples of the cationic functional group introduced to improve the degree of branching include aminoethyl group, aminopropyl group, diaminopropyl group, aminobutyl group, diaminobutyl group, and triaminobutyl group. From the viewpoint of reducing the functional functional group equivalent and increasing the cationic functional group density, an aminoethyl group is preferred.
As a method for obtaining a highly branched polyalkyleneimine, for example, the method described in the “Method for producing polymer” described later can be used.
Furthermore, the polyethyleneimine and derivatives thereof may be commercially available. For example, it can be appropriately selected from polyethyleneimine and derivatives thereof commercially available from Nippon Shokubai Co., Ltd., BASF, etc.
本発明における前記高分子の重量平均分子量は、2000〜1000000であるが、2000〜600000であることが好ましく、10000〜200000であることが好ましく、20000〜150000であることがより好ましい。
前記高分子の重量平均分子量が1000000よりも大きいと、本発明のシール組成物を用いて多孔質低屈折率材料をシールした場合、シール層が平滑になりにくくなる。また重量平均分子量が2000未満であると、多孔質低屈折率材料の細孔直径よりも高分子分子の大きさが小さくなり、高分子分子が多孔質低屈折率材料の細孔に入り込んで多孔質低屈折率材料の屈折率が上昇する場合がある。また多点で吸着しない場合がある。尚、重量平均分子量は、高分子の分子量測定に通常用いられるGPC装置を用いて測定される。
The weight average molecular weight of the polymer in the present invention is 2,000 to 1,000,000, preferably 2,000 to 600,000, preferably 10,000 to 200,000, and more preferably 20,000 to 150,000.
When the weight average molecular weight of the polymer is larger than 1,000,000, when the porous low refractive index material is sealed using the sealing composition of the present invention, the sealing layer becomes difficult to be smooth. If the weight average molecular weight is less than 2,000, the polymer molecule size is smaller than the pore diameter of the porous low refractive index material, and the polymer molecule enters the pores of the porous low refractive index material and becomes porous. The refractive index of a low-refractive index material may increase. Also, there are cases where adsorption does not occur at multiple points. In addition, a weight average molecular weight is measured using the GPC apparatus normally used for the molecular weight measurement of a polymer | macromolecule.
また前記高分子は、水溶媒中における臨界ミセル濃度が1重量%以上であるか、実質的にミセル構造を形成しない高分子であることもまた好ましい。ここで実質的にミセル構造を形成しないとは、常温の水溶媒中等の通常の条件下ではミセルを形成しない、すなわち臨界ミセル濃度が測定できないことをいう。かかる高分子であることにより、厚さが分子レベルの薄い高分子層(例えば、20nm以下)を形成しやすくなり、多孔質低屈折率材料の屈折率の上昇を効果的に抑制することができる。 Further, the polymer is preferably a polymer having a critical micelle concentration in an aqueous solvent of 1% by weight or more or substantially not forming a micelle structure. Here, substantially not forming a micelle structure means that micelles are not formed under normal conditions such as in an aqueous solvent at room temperature, that is, the critical micelle concentration cannot be measured. By using such a polymer, it is easy to form a polymer layer (for example, 20 nm or less) having a thin molecular level, and an increase in the refractive index of the porous low refractive index material can be effectively suppressed. .
さらに本発明の高分子は、重量平均分子量が2000〜1000000であって、カチオン性官能基当量が27〜430のポリエチレンイミンであることが好ましく、重量平均分子量が2000〜600000であって、カチオン性官能基当量が27〜430のポリエチレンイミンであることがより好ましく、重量平均分子量が10000〜150000であって、カチオン性官能基当量が27〜400のポリエチレンイミンであることが特に好ましい。かかる態様であることにより、多孔質低屈折率材料への水分や有機物の進入や拡散がより効果的に抑制される。 Furthermore, the polymer of the present invention is preferably polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 2000 to 1000000 and a cationic functional group equivalent of 27 to 430, and having a weight average molecular weight of 2000 to 600000, It is more preferable that the functional group equivalent is a polyethyleneimine having a functional group equivalent of 27 to 430, and a polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10,000 to 150,000 and a cationic functional group equivalent of 27 to 400 is particularly preferable. By being this aspect, the penetration | invasion and the spreading | diffusion of the water | moisture content and organic substance to a porous low refractive index material are suppressed more effectively.
本発明の多孔質低屈折率材料用のシール組成物における前記高分子の含有量には、特に制限はなく、例えば0.01〜5.0重量%とすることができ、0.02〜0.3重量%であることが好ましい。また本発明のシール組成物を用いて高分子層を形成する面の面積および細孔密度に基づいて、前記組成物における前記高分子の含有量を調整することもできる。 There is no restriction | limiting in particular in content of the said polymer in the sealing composition for porous low-refractive-index materials of this invention, For example, it can be 0.01-5.0 weight%, 0.02-0 .3% by weight is preferred. The content of the polymer in the composition can also be adjusted based on the area and pore density of the surface on which the polymer layer is formed using the seal composition of the present invention.
[高分子の製造方法]
本発明の高分子を製造する方法としては、例えば、1級窒素原子及び2級窒素原子の少なくとも一方を含む原料高分子に、カチオン性官能基を有するモノマーを反応させる工程を有する製造方法が好適である。上記反応により、原料高分子に含まれる1級窒素原子及び2級窒素原子の少なくとも一方から3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を生成することができるので、分岐度48%以上の本発明の高分子を好適に得ることができる。 上記反応は、水やアルコール等の溶剤中で、原料高分子とカチオン性官能基を有するモノマーとを合わせ、加熱還流することにより行うことができる。反応時間は適宜調整できるが、例えば、1〜24時間が好ましく、2〜12時間がより好ましい。上記方法における原料高分子としては、1級窒素原子及び2級窒素原子の少なくとも一方を含んでいれば特に限定はないが、2級窒素原子を含む原料高分子が好ましい。
[Polymer production method]
As a method for producing the polymer of the present invention, for example, a production method having a step of reacting a monomer having a cationic functional group with a raw material polymer containing at least one of a primary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom is suitable. It is. By the above reaction, at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom can be generated from at least one of a primary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom contained in the raw material polymer. The polymer of the invention can be suitably obtained. The above reaction can be performed by combining a raw material polymer and a monomer having a cationic functional group in a solvent such as water or alcohol and heating to reflux. Although reaction time can be adjusted suitably, for example, 1 to 24 hours are preferable and 2 to 12 hours are more preferable. The raw material polymer in the above method is not particularly limited as long as it contains at least one of a primary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom, but a raw material polymer containing a secondary nitrogen atom is preferable.
2級窒素原子を含む原料高分子としては、例えば、炭素数2〜12(好ましくは炭素数2〜8)のアルキレンイミンの重合体であるポリアルキレンイミン、ポリN−アルキルアミド、又はこれらの誘導体等が挙げられる。ここで、炭素数2〜12のアルキレンイミンの具体例については前述のとおりである。また、前記誘導体としては、例えば、アニオン性官能基が導入されたポリアルキレンイミン等が挙げられる。 Examples of the raw material polymer containing a secondary nitrogen atom include polyalkyleneimine, polyN-alkylamide, which is a polymer of alkyleneimine having 2 to 12 carbon atoms (preferably 2 to 8 carbon atoms), or derivatives thereof. Etc. Here, specific examples of the alkyleneimine having 2 to 12 carbon atoms are as described above. Moreover, as said derivative | guide_body, the polyalkylenimine etc. into which the anionic functional group was introduce | transduced are mentioned, for example.
前記原料高分子の重量平均分子量としては、カチオン性官能基を有するモノマーとの反応により、重量平均分子量が2000〜1000000である本発明の高分子を製造し得る重量平均分子量であれば特に限定はない。 例えば、前記原料高分子の重量平均分子量は、1000〜500000が好ましく、2000〜200000がより好ましく、5000〜150000が特に好ましい。 The weight average molecular weight of the raw material polymer is not particularly limited as long as it can produce the polymer of the present invention having a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 by reaction with a monomer having a cationic functional group. Absent. For example, the weight average molecular weight of the raw material polymer is preferably 1000 to 500000, more preferably 2000 to 200000, and particularly preferably 5000 to 150,000.
なお本発明でいう重量平均分子量と分子量分布は、展開溶媒として酢酸濃度0.5mol/L、硝酸ナトリウム濃度0.1mol/Lの水溶液を用い、分析装置Shodex GPC−101、カラムAsahipak GF−7M HQを用い測定し、ポリエチレングリコールを標準品として算出したものをいう。Mark-Houwink-Sakurada式で知られているように、分岐度が大きくなるとGPCの検量線も変わることから、表1の重量平均分子量と分子量分布はあくまでポリエチレングリコール換算の数値である。 The weight average molecular weight and molecular weight distribution referred to in the present invention are as follows: an aqueous solution having an acetic acid concentration of 0.5 mol / L and a sodium nitrate concentration of 0.1 mol / L is used as a developing solvent, and an analytical apparatus Shodex GPC-101, column Asahipak GF-7M HQ. Measured using a polyethylene glycol as a standard product. As is known from the Mark-Houwink-Sakurada equation, the GPC calibration curve changes as the degree of branching increases, so the weight average molecular weight and molecular weight distribution in Table 1 are numerical values in terms of polyethylene glycol.
また、上記の製造方法に用いるカチオン性官能基を有するモノマーとしては、例えば、窒素含有化合物が挙げられる。 Moreover, as a monomer which has a cationic functional group used for said manufacturing method, a nitrogen containing compound is mentioned, for example.
また、上記の製造方法に用いるカチオン性官能基を有するモノマーにおけるカチオン性官能基は、反応条件下で安定な保護基と結合していることが好ましい。これにより、カチオン性官能基モノマー同士が反応することを抑制できるため、より分岐度の高い高分子を製造することができる。
前記保護基としては、一般的に用いられる保護基を用いることができる。前記保護基としては、例えば、t−ブトキシカルボニル基(Boc基)、ベンジルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、フルオレニルカルボニル基、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基、フタロイル基、アリル基、ベンジル基等が挙げられる。
保護基と結合しているカチオン性官能基を有するモノマーとしては、保護基と結合している窒素原子を有する窒素含有化合物がより好ましい。
保護基と結合している窒素原子を有する窒素含有化合物として、具体的には、下記一般式(m−1)〜(m−3)のいずれか1つで表される化合物が挙げられる。
上記式(m−1)〜(m−3)中、Rは保護基を表し、nは1〜4の整数を表す。
Rで表される保護基としては、一般的に窒素原子の保護基に用いられる官能基であれば何れでも良いが、例えば、t−ブトキシカルボニル基(Boc基)、ベンジルオキシカルボニル基、メトキシカルボニル基、フルオレニルカルボニル基、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基、フタロイル基、アリル基、ベンジル基が好ましい。
保護基と結合している窒素原子を有する窒素含有化合物(モノマー)としては、上記一般式(m−1)で表される化合物が特に好ましく、上記一般式(m−1)で表される化合物であってnが1である化合物(保護化アジリジン)が特に好ましい。
Moreover, it is preferable that the cationic functional group in the monomer having a cationic functional group used in the above production method is bonded to a protective group that is stable under the reaction conditions. Thereby, since it can suppress that a cationic functional group monomer reacts, a polymer with a higher branching degree can be manufactured.
As the protecting group, a commonly used protecting group can be used. Examples of the protecting group include t-butoxycarbonyl group (Boc group), benzyloxycarbonyl group, methoxycarbonyl group, fluorenylcarbonyl group, formyl group, acetyl group, benzoyl group, phthaloyl group, allyl group, and benzyl group. Etc.
As the monomer having a cationic functional group bonded to a protective group, a nitrogen-containing compound having a nitrogen atom bonded to the protective group is more preferable.
Specific examples of the nitrogen-containing compound having a nitrogen atom bonded to a protecting group include compounds represented by any one of the following general formulas (m-1) to (m-3).
In said formula (m-1)-(m-3), R represents a protecting group and n represents the integer of 1-4.
The protecting group represented by R may be any functional group that is generally used as a protecting group for a nitrogen atom. For example, t-butoxycarbonyl group (Boc group), benzyloxycarbonyl group, methoxycarbonyl Group, fluorenylcarbonyl group, formyl group, acetyl group, benzoyl group, phthaloyl group, allyl group and benzyl group are preferred.
As the nitrogen-containing compound (monomer) having a nitrogen atom bonded to a protecting group, a compound represented by the above general formula (m-1) is particularly preferred, and a compound represented by the above general formula (m-1) And a compound in which n is 1 (protected aziridine) is particularly preferred.
また、本発明の高分子を製造する方法としては、2級窒素原子を含む原料高分子(例えば、炭素数2〜12のアルキレンイミンの重合体であるポリアルキレンイミン)に、上記一般式(m−1)で表される化合物を反応させる工程を有する製造方法が特に好ましい。 In addition, as a method for producing the polymer of the present invention, a raw material polymer containing a secondary nitrogen atom (for example, a polyalkyleneimine that is a polymer of an alkyleneimine having 2 to 12 carbon atoms) is added to the above general formula (m A production method having a step of reacting the compound represented by -1) is particularly preferred.
また、前記高分子の製造方法は、必要に応じ、高分子に導入された、保護基を有するカチオン性官能基を脱保護する工程など、その他の工程を有していてもよい。 Moreover, the manufacturing method of the said polymer | macromolecule may have other processes, such as the process of deprotecting the cationic functional group which has the protective group introduce | transduced into the polymer | macromolecule as needed.
また本発明の高分子は有機物などに対するシール性の観点(疎水性向上などの観点)から、さらに芳香環等の疎水基を導入してもよい。具体的にはベンジルクロライドを用いて、NH基に芳香環を導入してもよい。 Further, the polymer of the present invention may further introduce a hydrophobic group such as an aromatic ring from the viewpoint of sealing properties against organic substances (from the viewpoint of improving hydrophobicity). Specifically, an aromatic ring may be introduced into the NH group using benzyl chloride.
[その他の成分]
本発明のシール組成物は、前記高分子に加えて必要に応じて溶媒を含むことができる。本発明における溶媒としては、前記高分子が均一に溶解する溶媒であればよい。例えば、水(好ましくは、超純水)、水溶性有機溶剤(例えば、アルコール類等)等を挙げることができる。本発明においては、ミセル形成性の観点から、水、または水と水溶性有機溶剤の混合物を溶媒として用いることが好ましい。
[Other ingredients]
The sealing composition of the present invention can contain a solvent as required in addition to the polymer. The solvent in the present invention may be any solvent that can uniformly dissolve the polymer. For example, water (preferably ultrapure water), a water-soluble organic solvent (for example, alcohol etc.), etc. can be mentioned. In the present invention, from the viewpoint of micelle formation, it is preferable to use water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent as a solvent.
また前記溶媒の沸点は特に制限されないが、210℃以下であることが好ましく、160℃以下がさらに好ましい。溶媒の沸点が前記範囲であることで、例えば、後述する本願発明のシール組成物を多孔質低屈折率材料に接触させる工程の後、洗浄工程や乾燥工程を設けた場合、多孔質低屈折率材料の屈折率を大きく損なうことなく、また前記シール組成物を前記多孔質低屈折率材料から剥離させることがない低い温度で、前記溶媒を除去することができる。 The boiling point of the solvent is not particularly limited, but is preferably 210 ° C. or lower, and more preferably 160 ° C. or lower. When the boiling point of the solvent is within the above range, for example, when a cleaning step or a drying step is provided after the step of bringing the sealing composition of the present invention described later into contact with the porous low refractive index material, the porous low refractive index is provided. The solvent can be removed without significantly impairing the refractive index of the material and at a low temperature that does not cause the sealing composition to peel from the porous low refractive index material.
さらに本発明のシール組成物は、多孔質低屈折率材料を腐食や溶解させる化合物を含有しないことが好ましい。具体的には例えば、特に多孔質低屈折率材料の主材がシリカなどの無機化合物である場合、フッ素化合物等が本発明の組成物中に含まれると、前記多孔質低屈折率材料が溶解して絶縁性が損なわれ、屈折率が増加する場合がある。 Furthermore, it is preferable that the sealing composition of the present invention does not contain a compound that corrodes or dissolves the porous low refractive index material. Specifically, for example, when the main material of the porous low refractive index material is an inorganic compound such as silica, when the fluorine compound or the like is included in the composition of the present invention, the porous low refractive index material is dissolved. As a result, the insulating property is impaired, and the refractive index may increase.
本発明のシール組成物は、210℃以下、好ましくは160℃以下の沸点を有する化合物か、250℃まで加熱しても分解性を有さない化合物のみを含むことが好ましい。
なお前記「250℃まで加熱しても分解性を有さない化合物」とは、25℃で測定した重量に対する、250℃、窒素下で1時間保持した後の重量の変化が50%未満の化合物のことをいう。
The seal composition of the present invention preferably contains only a compound having a boiling point of 210 ° C. or lower, preferably 160 ° C. or lower, or a compound that does not have decomposability even when heated to 250 ° C.
The “compound that is not decomposable even when heated to 250 ° C.” is a compound whose weight change after holding at 250 ° C. under nitrogen for 1 hour with respect to the weight measured at 25 ° C. is less than 50%. I mean.
本発明のシール組成物は、動的光散乱法で測定された平均粒子径が800nm以下であることが好ましい。平均粒子径を800nm以下に調整すると、シール層表面で光が散乱しにくく、光学材料として使用しやすくなる。 The seal composition of the present invention preferably has an average particle diameter measured by a dynamic light scattering method of 800 nm or less. When the average particle diameter is adjusted to 800 nm or less, light is not easily scattered on the surface of the seal layer, and it becomes easy to use as an optical material.
本発明のシール組成物のpHには特に制限はないが、高分子の多孔質低屈折率材料への吸着性の観点から、pHが多孔質低屈折率材料の等電点以上であることが好ましい。また、本発明のシール組成物のpHは、前記カチオン性官能基がカチオンの状態であるpHの範囲であることが好ましい。前記シール組成物がかかるpHであることにより、多孔質低屈折率材料と高分子との静電相互作用により、前記高分子が多孔質低屈折率材料上により効率的に吸着する。
前記多孔質低屈折率材料の等電点は、多孔質低屈折率材料を構成する化合物が示す等電点であり、例えば、多孔質低屈折率材料を構成する化合物が多孔質シリカの場合、等電点は、pH2付近(25℃)となる。
また、前記カチオン性官能基がカチオンの状態であるpHの範囲とは、シール組成物のpHが、カチオン性官能基を含む高分子のpKb以下であることをいう。例えば、カチオン性官能基を含む高分子がポリアリルアミンである場合、pKbは8〜9であり、ポリエチレンイミンである場合、pKbは7〜12である。
The pH of the sealing composition of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of the adsorptivity of the polymer to the porous low-refractive index material, the pH may be higher than the isoelectric point of the porous low-refractive index material. preferable. The pH of the sealing composition of the present invention is preferably in the pH range where the cationic functional group is in a cation state. When the sealing composition has such a pH, the polymer is more efficiently adsorbed on the porous low-refractive index material due to electrostatic interaction between the porous low-refractive index material and the polymer.
The isoelectric point of the porous low refractive index material is the isoelectric point indicated by the compound constituting the porous low refractive index material.For example, when the compound constituting the porous low refractive index material is porous silica, The isoelectric point is around pH 2 (25 ° C.).
In addition, the pH range where the cationic functional group is in a cationic state means that the pH of the sealing composition is equal to or lower than the pK b of the polymer containing the cationic functional group. For example, if a polymer containing cationic functional groups is polyallylamine, pK b is 8-9, when polyethyleneimine, pK b is 7-12.
すなわち、本発明においてシール組成物のpHは、多孔質低屈折率材料を構成する化合物種類と、高分子の種類とに応じて適宜選択することができ、例えば、pH2〜12であることが好ましく、pH7〜11であることがより好ましい。尚、pH(25℃)は通常用いられるpH測定装置を用いて測定される。 That is, the pH of the sealing composition in the present invention can be appropriately selected according to the type of compound constituting the porous low refractive index material and the type of polymer, and is preferably pH 2 to 12, for example. More preferably, the pH is 7-11. In addition, pH (25 degreeC) is measured using the pH measuring apparatus used normally.
<多孔質低屈折率材料用のシール補強組成物>
本発明のシール組成物を用いてシール層を形成した後に、シール層にシール補強組成物を添加してもよい。シール補強組成物を添加(塗布)し、シール層の電荷のバランスやpHを調整することで、シール層の厚さや密度を調整してシール層のシール性を向上させることができる。
<Seal reinforcement composition for porous low refractive index material>
After forming the seal layer using the seal composition of the present invention, a seal reinforcing composition may be added to the seal layer. By adding (applying) the seal reinforcing composition and adjusting the charge balance and pH of the seal layer, the seal layer can be improved in sealability by adjusting the thickness and density of the seal layer.
シール補強組成物のpHは、適宜調整することができ特に限定されないが、シール組成物のシール性向上という観点より、1〜6が好ましく、2〜5がより好ましく、2〜4が特に好ましい。シール補強組成物としては、具体的には酸を含む化合物や、有機酸を含む酸を含むものが挙げられ、より具体的には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸等のジカルボン酸、トリメリット酸、トリカルバリリル酸等のトリカルボン酸、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸等のテトラカルボン酸、ヒドロキシ酪酸、乳酸、サリチル酸等のオキシモノカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸等のオキシジカルボン酸、クエン酸等のオキシトリカルボン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸等のアミノカルボン酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸などの有機酸を挙げることができる。 The pH of the seal reinforcing composition can be appropriately adjusted and is not particularly limited, but is preferably 1 to 6, more preferably 2 to 5, and particularly preferably 2 to 4 from the viewpoint of improving the sealing property of the seal composition. Specific examples of the seal reinforcing composition include compounds containing an acid and those containing an acid containing an organic acid. More specifically, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, Dicarboxylic acids such as pimelic acid, maleic acid, fumaric acid, and phthalic acid, tricarboxylic acids such as trimellitic acid and tricarbarylic acid, tetracarboxylic acids such as pyromellitic acid and biphenyltetracarboxylic acid, hydroxybutyric acid, lactic acid, salicylic acid, etc. Oxymonocarboxylic acids such as malic acid and tartaric acid, oxytricarboxylic acids such as citric acid, aminocarboxylic acids such as aspartic acid and glutamic acid, and organic acids such as paratoluenesulfonic acid and methanesulfonic acid. it can.
<低屈折率部材の製造方法>
本発明の低屈折率部材の製造方法は、前記本発明のシール組成物を、多孔質低屈折率材料に付与するシール組成物付与工程を含み、必要に応じて、その他の工程をさらに含んで構成される。なお本発明でいう低屈折率部材とは、後述する多孔質低屈折率材料と前述の本発明の高分子を少なくとも有する部材を意味する。
<Method for producing low refractive index member>
The method for producing a low refractive index member of the present invention includes a sealing composition application step of applying the sealing composition of the present invention to a porous low refractive index material, and further includes other steps as necessary. Composed. The low refractive index member in the present invention means a member having at least a porous low refractive index material described later and the above-described polymer of the present invention.
本発明における多孔質低屈折率材料は、多孔質性であれば特に制限はない。多孔質低屈折率材料における細孔半径(ポア半径)には特に限定はないが、本製造方法におけるシール性の効果をより効果的に奏する観点および低屈折率化の観点から、前記細孔半径は、0.5〜4.0nmが好ましく、1.0〜3.0nmがより好ましい。 The porous low refractive index material in the present invention is not particularly limited as long as it is porous. The pore radius (pore radius) in the porous low-refractive index material is not particularly limited, but from the viewpoint of more effectively achieving the sealing effect in the present production method and from the viewpoint of lowering the refractive index, the pore radius. Is preferably 0.5 to 4.0 nm, and more preferably 1.0 to 3.0 nm.
本発明の多孔質低屈折率材料が、その表面にシール組成物に含まれる前述のカチオン性官能基を有する高分子が付着しやすくなる官能基を有しているのも好ましい態様である。具体的には、多孔質低屈折率材料が多孔質シリカを含む場合、シラノール基(以下、シラノール残基ともいう)を有しているのが好ましい。前記シラノール残基が、前記高分子に含まれるカチオン性官能基と相互作用することにより、前記高分子が多孔質低屈折率材料上の細孔を被覆するように前記高分子からなる薄層が形成される。 It is also a preferable aspect that the porous low refractive index material of the present invention has a functional group on the surface of which the polymer having the cationic functional group contained in the sealing composition is easily attached. Specifically, when the porous low refractive index material contains porous silica, it preferably has a silanol group (hereinafter also referred to as silanol residue). When the silanol residue interacts with a cationic functional group contained in the polymer, a thin layer made of the polymer is coated so that the polymer covers pores on the porous low refractive index material. It is formed.
前記多孔質シリカとしては、多孔質低屈折率材料に通常用いられる多孔質シリカを特に制限なく用いることができる。例えば、WO91/11390パンフレットに記載されたシリカゲルと界面活性剤等とを用いて、密封した耐熱性容器内で水熱合成する有機化合物と無機化合物との自己組織化を利用した均一なメソ細孔を持つ酸化物や、Nature誌、1996年、379巻(703頁)またはSupramolecular Science誌、1998年、5巻(247頁等)に記載されたアルコキシシラン類の縮合物と界面活性剤とから製造される多孔質シリカ等を挙げることができる。
また、前記多孔質シリカとしては、国際公開第2009/123104号パンフレット(段落0009〜0187)や国際公開第2010/137711号パンフレット(段落0043〜0088)に記載された、多孔質シリカ(例えば、特定のシロキサン化合物を含む組成物を用いて形成された多孔質シリカ)を用いることも好ましい。
As said porous silica, the porous silica normally used for a porous low-refractive-index material can be especially used without a restriction | limiting. For example, uniform mesopores utilizing the self-organization of an organic compound and an inorganic compound that are hydrothermally synthesized in a sealed heat-resistant container using silica gel and a surfactant described in the WO 91/11390 pamphlet. And oxides having the above-mentioned properties, and the condensates of alkoxysilanes and surfactants described in Nature, 1996, 379 (page 703) or Supramolecular Science, 1998, 5 (page 247). The porous silica etc. which are made can be mentioned.
Further, as the porous silica, porous silica described in International Publication No. 2009/123104 (paragraphs 0009 to 0187) and International Publication No. 2010/137711 (paragraphs 0043 to 0088) (for example, specific silica) It is also preferable to use porous silica formed using a composition containing a siloxane compound.
本発明の低屈折率部材の製造方法は、本発明のシール組成物を、多孔質低屈折率材料に付与するシール組成物付与工程を含む。
前記多孔質低屈折率材料に、本発明のシール組成物を付与する方法としては特に制限はなく、通常用いられる方法を用いることができる。例えば、ディッピング法(例えば、米国特許第5208111号明細書参照)、スプレー法(例えば、Schlenoffら、Langmuir, 16(26), 9968, 2000や、Izquierdoら、Langmuir, 21(16), 7558, 2005参照)、および、スピンコート法(例えば、Leeら、Langmuir, 19(18), 7592, 2003や、J. Polymer Science, part B, polymer physics, 42, 3654, 2004参照)などを用いることができる。
The manufacturing method of the low-refractive-index member of this invention includes the sealing composition provision process which provides the sealing composition of this invention to a porous low-refractive-index material.
There is no restriction | limiting in particular as a method to provide the sealing composition of this invention to the said porous low refractive index material, The method used normally can be used. For example, dipping (see, for example, US Pat. No. 5,208,111), spraying (eg, Schlenoff et al., Langmuir, 16 (26), 9968, 2000, Izquierdo et al., Langmuir, 21 (16), 7558, 2005). And a spin coating method (see, for example, Lee et al., Langmuir, 19 (18), 7592, 2003, J. Polymer Science, part B, polymer physics, 42, 3654, 2004) and the like. .
前記スピンコート法によるシール組成物の付与方法としては特に限定はなく、例えば、多孔質低屈折率材料が形成された基板をスピンコーターで回転させながら、該多孔質低屈折率材料上にシール組成物を滴下し、次いで基板の回転数を上げて乾燥させる方法を用いることができる。またさらに、シール組成物の滴下及び水の滴下を複数回繰り返した後、乾燥させてもよい。また、シール組成物を滴下後、回転数を上げて乾燥させ、乾燥後に一旦ホットプレート等の加熱処理器に移して加熱処理を行い、加熱処理後に再びスピンコーターに戻し、リンス処理及び乾燥を行ってもよい(以上の操作を複数回繰り返してもよい)。 The method for applying the seal composition by the spin coating method is not particularly limited. For example, the seal composition is formed on the porous low refractive index material while rotating the substrate on which the porous low refractive index material is formed with a spin coater. A method in which an object is dropped and then dried by increasing the number of rotations of the substrate can be used. Furthermore, after repeating the dripping of the sealing composition and the dripping of water a plurality of times, the sealing composition may be dried. Also, after dripping the sealing composition, dry it by increasing the number of rotations, and after drying, transfer it to a heat treatment device such as a hot plate and perform heat treatment again. After the heat treatment, return to the spin coater again to perform rinsing treatment and drying. (The above operation may be repeated a plurality of times).
前記スピンコート法によるシール組成物の付与方法において、基板の回転数、シール組成物の滴下量及び滴下時間、乾燥時の基板の回転数、リンス液の滴下量及び滴下時間、などの諸条件については特に制限はなく、形成する高分子層(シール層)の厚みなどを考慮しながら適宜調整できる。 In the application method of the sealing composition by the spin coating method, various conditions such as the rotation speed of the substrate, the dropping amount and dropping time of the sealing composition, the rotating speed of the substrate during drying, the dropping amount and dropping time of the rinse liquid, etc. Is not particularly limited, and can be appropriately adjusted in consideration of the thickness of the polymer layer (seal layer) to be formed.
本発明の低屈折率部材の製造方法においては、前記高分子を含むシール組成物を用いることで、前記高分子を含む高分子層を多孔質低屈折率材料上に薄層状に形成することができる。前記高分子層の厚さには特に制限はないが、例えば、0.3nm〜30nmであり、好ましくは0.3nm〜20nmであり、より好ましくは0.3nm〜5nmであり、特に好ましくは0.5nm〜3nmである。 In the method for producing a low refractive index member of the present invention, the polymer layer containing the polymer can be formed into a thin layer on the porous low refractive index material by using the sealing composition containing the polymer. it can. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the said polymer layer, For example, it is 0.3 nm-30 nm, Preferably it is 0.3 nm-20 nm, More preferably, it is 0.3 nm-5 nm, Most preferably, it is 0. .5 nm to 3 nm.
なお、ここでいう高分子層は、高分子のみからなる層の形態だけでなく、多孔質低屈折率材料の孔に高分子が染み込んだ構成となっている層(いわゆる染み込み層)の形態も含む。 The polymer layer referred to here is not only in the form of a layer composed of only a polymer, but also in the form of a layer in which the polymer is soaked into the pores of the porous low refractive index material (so-called soaking layer). Including.
本発明の低屈折率部材の製造方法において、前記シール組成物は、カチオン性官能基等量が27〜430である高分子を含み、前記シール組成物のpHが、前記多孔質低屈折率材料の等電点以上であり、かつ前記カチオン性官能基がカチオンの状態であるpHの範囲であることが好ましく、pHが2〜12であることがより好ましく、pHが7〜11であることがさらに好ましい。かかるシール組成物を前記多孔質低屈折率材料に接触させることで、前記高分子が多孔質低屈折率材料上により効率的に吸着する。 In the method for producing a low refractive index member of the present invention, the seal composition contains a polymer having a cationic functional group equivalent of 27 to 430, and the pH of the seal composition is the porous low refractive index material. It is preferable that it is in the pH range where the cationic functional group is in a cationic state, more preferably 2 to 12, and more preferably 7 to 11. Further preferred. By bringing the sealing composition into contact with the porous low refractive index material, the polymer is more efficiently adsorbed on the porous low refractive index material.
前記多孔質低屈折率材料の等電点、および前記カチオン性官能基がカチオンの状態であるpHの範囲については、既述の通りである。 The isoelectric point of the porous low refractive index material and the pH range in which the cationic functional group is in a cation state are as described above.
本発明においては、前記シール組成物を多孔質低屈折率材料に接触させた後、必要に応じて洗浄工程や乾燥工程、電子線、紫外線を照射することやプラズマ処理等をさらに設けてもよい。また前述のシール補強組成物をシール層上に塗布する工程を追加してもよい。なおシール補強組成物の塗布方法は、特に限定されないが、前述のシール層を形成する方法と同様の方法を用いることができる。 In the present invention, after the sealing composition is brought into contact with the porous low refractive index material, a cleaning step, a drying step, irradiation with an electron beam, ultraviolet rays, plasma treatment, or the like may be further provided as necessary. . Moreover, you may add the process of apply | coating the above-mentioned seal reinforcement composition on a seal layer. The method for applying the seal reinforcing composition is not particularly limited, and a method similar to the method for forming the seal layer described above can be used.
<光学部材>
本発明の光学部材は、多孔質低屈折率材料と、3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有する重量平均分子量が2000〜1000000の高分子を含み、厚さが0.3nm〜20nmである高分子層とを有する前述の低屈折率部材を少なくとも一部に有する光学用の部材である。 尚、本発明の光学部材は、前記低屈折率部材の製造方法によって製造することができる。
<Optical member>
The optical member of the present invention includes a porous low refractive index material and a polymer having a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 having two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom. An optical member having at least a part of the low refractive index member having a polymer layer having a thickness of 0.3 nm to 20 nm. In addition, the optical member of this invention can be manufactured with the manufacturing method of the said low refractive index member.
本発明でいう光学部材は、光学用に用いることができればよく、特に限定されないが、具体的には光導波路や発光素子用窓材、レンズなどが挙げられる。
本発明の低屈折率部材は、屈折率が低くかつ本発明のシール組成物によって、水分や有機物、特に大気中に含まれる有機物の多孔質材料中への拡散や進入による屈折率の変動が少ない。このため、液晶ディスプレイやLDEディスプレイなどに用いられる発光素子用窓材やレンズでも表面における外光の反射を低減するため反射防止膜として好適に用いることができる。また本発明の低屈折率部材は、低屈折率でかつ屈折率の変動が小さいという特性から、光導波路のクラッド層としても好適に用いることが出来る。また本発明のシール組成物によって形成されるシール層が前述のように薄いため、光導波路のコア層とクラッド層との密着性を著しく低下させることがない。
The optical member used in the present invention is not particularly limited as long as it can be used for optics, and specific examples include an optical waveguide, a window material for a light emitting element, and a lens.
The low refractive index member of the present invention has a low refractive index, and due to the sealing composition of the present invention, there is little fluctuation in the refractive index due to diffusion or penetration of moisture and organic matter, particularly organic matter contained in the atmosphere, into the porous material. . For this reason, window materials and lenses for light emitting elements used in liquid crystal displays, LDE displays, and the like can be suitably used as antireflection films in order to reduce reflection of external light on the surface. Further, the low refractive index member of the present invention can be suitably used as a cladding layer of an optical waveguide because of its low refractive index and small refractive index variation. Further, since the seal layer formed by the seal composition of the present invention is thin as described above, the adhesion between the core layer and the clad layer of the optical waveguide is not significantly reduced.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば、多孔質低屈折率材料が多孔質低シリカに限定されない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. For example, the porous low refractive index material is not limited to porous low silica.
〔合成例1〕
高分岐ポリエチレンイミンの合成
1)<分岐ポリエチレンイミン1の合成>
(変性ポリエチレンイミン1の合成)
下記反応スキーム1に従い、ポリエチレンイミンを出発物質とし、変性ポリエチレンイミン1を合成した。なお、下記反応スキーム1及び反応スキーム2におけるポリマー構造は模式的に表した構造であり、3級窒素原子及び2級窒素原子の配置や、後述するBoc化アミノエチル基により置換される2級窒素原子の割合については、合成条件により種々変化するものである。
上記反応スキーム1中、*は結合位置を表す。
[Synthesis Example 1]
Synthesis of highly branched polyethyleneimine 1) <Synthesis of branched polyethyleneimine 1>
(Synthesis of modified polyethyleneimine 1)
According to the following reaction scheme 1, modified polyethyleneimine 1 was synthesized using polyethyleneimine as a starting material. In addition, the polymer structure in the following reaction scheme 1 and reaction scheme 2 is a structure schematically represented, and the arrangement of a tertiary nitrogen atom and a secondary nitrogen atom, or secondary nitrogen substituted by a Boc aminoethyl group described later The ratio of atoms varies depending on the synthesis conditions.
In the above reaction scheme 1, * represents a bonding position.
本合成例1では、上記反応スキーム1の詳細の操作を以下の通りとした。
MP−Biomedicals社製ポリエチレンイミン(50%水溶液)8.0gをイソプロパノール53mL中に溶解し、N−t−ブトキシカルボニル(本実施例において、「Boc」ともいう)アジリジン13.3g(93mmol)を加え、8時間加熱還流を行い、ポリエチレンイミンにBoc化アミノエチル基が導入された構造の変性ポリエチレンイミン1を得た。薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料のアジリジン誘導体がなくなったことを確認し、少量サンプリングして1H−NMRで構造を確認した。1H−NMRより、ポリエチレンイミンに対するBoc化アミノエチル基の導入率は95%と算出された。1H−NMR(CD3OD);δ3.3−3.0(br.s,2),2.8−2.5(Br.s,6.2),1.45(s,9)
In this synthesis example 1, the detailed operation of the above reaction scheme 1 was as follows.
8.0 g of polyethyleneimine (50% aqueous solution) manufactured by MP-Biomedicals was dissolved in 53 mL of isopropanol, and 13.3 g (93 mmol) of N-t-butoxycarbonyl (also referred to as “Boc” in this example) was added. The mixture was heated under reflux for 8 hours to obtain a modified polyethyleneimine 1 having a structure in which a Boc-aminoethyl group was introduced into polyethyleneimine. It was confirmed by thin layer chromatography (TLC) that the starting aziridine derivative disappeared, a small amount was sampled, and the structure was confirmed by 1 H-NMR. From 1 H-NMR, it was calculated that the introduction ratio of the Boc aminoethyl group to the polyethyleneimine was 95%. 1 H-NMR (CD 3 OD); δ 3.3-3.0 (br.s, 2), 2.8-2.5 (Br. S, 6.2), 1.45 (s, 9)
(分岐ポリエチレンイミン1の合成)
上記変性ポリエチレンイミン1を出発物質とし、下記反応スキーム2に従って分岐ポリエチレンイミン1を合成した。
Using the modified polyethyleneimine 1 as a starting material, a branched polyethyleneimine 1 was synthesized according to the following reaction scheme 2.
本合成例1では、上記反応スキーム2の詳細な操作は以下の通りとした。
上記変性ポリエチレンイミン1のイソプロパノール溶液に12N塩酸18mLをゆっくり加えた。得られた溶液を、ガスの発生に注意しながら50℃で3時間加熱撹拌した。ガスの発生と共に、反応系内にガム状の反応物が生成した。ガスの発生が終了したら、冷却後、このガム状の反応物から分離した溶媒を除き、メタノール15mLで4回洗浄した。残った反応物を水に溶解し、陰イオン交換高分子で塩素イオンを取り除き、分岐ポリエチレンイミン1を26g(純度約30%)得た。1H−NMR(D2O);δ2.8−2.4(br.m)
In this synthesis example 1, the detailed operation of the above reaction scheme 2 was as follows.
18 mL of 12N hydrochloric acid was slowly added to the isopropanol solution of the modified polyethyleneimine 1 described above. The resulting solution was heated and stirred at 50 ° C. for 3 hours while paying attention to gas generation. With the generation of gas, a gum-like reaction product was generated in the reaction system. When the generation of gas was completed, after cooling, the solvent separated from the gum-like reactant was removed, and the mixture was washed 4 times with 15 mL of methanol. The remaining reaction product was dissolved in water, and chloride ions were removed with an anion exchange polymer to obtain 26 g (purity: about 30%) of branched polyethyleneimine 1. 1 H-NMR (D 2 O); δ 2.8-2.4 (br.m)
2)<分岐ポリエチレンイミン2の合成>
(変性ポリエチレンイミン2の合成)
上記分岐ポリエチレンイミン1、9.1g(純度約30%)をイソプロパノール31mL中に溶解し、N−t−ブトキシカルボニル(本実施例において、「Boc」ともいう)アジリジン7.8g(54.4mmol)を加え、8時間加熱還流を行い、ポリエチレンイミンにBoc化アミノエチル基が導入された構造の変性ポリエチレンイミン2を得た。薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料のアジリジン誘導体がなくなったことを確認し、少量サンプリングして1H−NMRで構造を確認した。1H−NMRより、ポリエチレンイミンに対するBoc化アミノエチル基の導入率は90%と算出された。1H−NMR(CD3OD);δ3.3−3.0(br.s,2),2.8−2.5(Br.s,6.2),1.45(s,9)
2) <Synthesis of branched polyethyleneimine 2>
(Synthesis of modified polyethyleneimine 2)
The above branched polyethyleneimine 1, 9.1 g (purity about 30%) was dissolved in 31 mL of isopropanol, and Nt-butoxycarbonyl (also referred to as “Boc” in this example) aziridin 7.8 g (54.4 mmol) And heated under reflux for 8 hours to obtain a modified polyethyleneimine 2 having a structure in which a Bocated aminoethyl group was introduced into polyethyleneimine. It was confirmed by thin layer chromatography (TLC) that the starting aziridine derivative disappeared, a small amount was sampled, and the structure was confirmed by 1 H-NMR. From 1 H-NMR, it was calculated that the introduction ratio of the Boc aminoethyl group with respect to polyethyleneimine was 90%. 1 H-NMR (CD 3 OD); δ 3.3-3.0 (br.s, 2), 2.8-2.5 (Br. S, 6.2), 1.45 (s, 9)
(分岐ポリエチレンイミン2の合成)
上記変性ポリエチレンイミン2を出発物質とし、上記反応スキーム2に従って分岐ポリエチレンイミン2を合成した。
(Synthesis of branched polyethyleneimine 2)
Using the modified polyethyleneimine 2 as a starting material, a branched polyethyleneimine 2 was synthesized according to the above reaction scheme 2.
本合成例1では、上記反応スキーム2の詳細な操作は以下の通りとした。
上記変性ポリエチレンイミン2のイソプロパノール溶液に12N塩酸13mLをゆっくり加えた。得られた溶液を、ガスの発生に注意しながら50℃で4時間加熱撹拌した。ガスの発生と共に、反応系内にガム状の反応物が生成した。ガスの発生が終了したら、冷却後、このガム状の反応物から分離した溶媒を除き、メタノール10mLで3回洗浄した。残った反応物を水に溶解し、陰イオン交換高分子で塩素イオンを取り除き、分岐ポリエチレンイミン2を11.29g(純度約40%)得た。1H−NMR(D2O);δ2.8−2.4(br.m)
In this synthesis example 1, the detailed operation of the above reaction scheme 2 was as follows.
To the isopropanol solution of the modified polyethyleneimine 2 was slowly added 13 mL of 12N hydrochloric acid. The resulting solution was heated and stirred at 50 ° C. for 4 hours while paying attention to gas generation. With the generation of gas, a gum-like reaction product was generated in the reaction system. When the generation of gas was completed, after cooling, the solvent separated from the gum-like reaction product was removed, and the mixture was washed 3 times with 10 mL of methanol. The remaining reaction product was dissolved in water, chlorine ions were removed with an anion exchange polymer, and 11.29 g (purity: about 40%) of branched polyethyleneimine 2 was obtained. 1 H-NMR (D 2 O); δ 2.8-2.4 (br.m)
3)<高分岐ポリエチレンイミンの合成>
(変性ポリエチレンイミン3の合成)
上記分岐ポリエチレンイミン2、4.7g(純度約40%)をイソプロパノール22.5mL中に溶解し、N−t−ブトキシカルボニル(本実施例において、「Boc」ともいう)アジリジン5.6g(39.4mmol)を加え、8時間加熱還流を行い、ポリエチレンイミンにBoc化アミノエチル基が導入された構造の変性ポリエチレンイミン3を得た。薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料のアジリジン誘導体がなくなったことを確認し、少量サンプリングして1H−NMRで構造を確認した。1H−NMRより、ポリエチレンイミンに対するBoc化アミノエチル基の導入率は90%と算出された。1H−NMR(CD3OD);δ3.3−3.0(br.s,2),2.8−2.5(Br.s,6.2),1.45(s,9)
3) <Synthesis of hyperbranched polyethyleneimine>
(Synthesis of modified polyethyleneimine 3)
The above branched polyethyleneimine 2, 4.7 g (purity of about 40%) was dissolved in 22.5 mL of isopropanol, and Nt-butoxycarbonyl (also referred to as “Boc” in the present example) 5.6 g (39. 4 mmol) was added and heated under reflux for 8 hours to obtain a modified polyethyleneimine 3 having a structure in which a Bocated aminoethyl group was introduced into polyethyleneimine. It was confirmed by thin layer chromatography (TLC) that the starting aziridine derivative disappeared, a small amount was sampled, and the structure was confirmed by 1 H-NMR. From 1 H-NMR, it was calculated that the introduction ratio of the Boc aminoethyl group with respect to polyethyleneimine was 90%. 1 H-NMR (CD 3 OD); δ 3.3-3.0 (br.s, 2), 2.8-2.5 (Br. S, 6.2), 1.45 (s, 9)
(高分岐ポリエチレンイミンの合成)
上記変性ポリエチレンイミン3を出発物質とし、上記反応スキーム2に従って高分岐ポリエチレンイミン1を合成した。
(Synthesis of hyperbranched polyethyleneimine)
Using the modified polyethyleneimine 3 as a starting material, hyperbranched polyethyleneimine 1 was synthesized according to the above reaction scheme 2.
本合成例1では、上記反応スキーム2の詳細な操作は以下の通りとした。
上記変性ポリエチレンイミン3のイソプロパノール溶液に12N塩酸9mLをゆっくり加えた。得られた溶液を、ガスの発生に注意しながら50℃で4時間加熱撹拌した。ガスの発生と共に、反応系内にガム状の反応物が生成した。ガスの発生が終了したら、冷却後、このガム状の反応物から分離した溶媒を除き、メタノール10mLで3回洗浄した。残った反応物を水に溶解し、陰イオン交換高分子で塩素イオンを取り除き、超高分岐ポリエチレンイミンを8.4g(純度約40%)得た。1H−NMR(D2O);δ2.8−2.4(br.m)
In this synthesis example 1, the detailed operation of the above reaction scheme 2 was as follows.
9N of 12N hydrochloric acid was slowly added to the isopropanol solution of the modified polyethyleneimine 3 described above. The resulting solution was heated and stirred at 50 ° C. for 4 hours while paying attention to gas generation. With the generation of gas, a gum-like reaction product was generated in the reaction system. When the generation of gas was completed, after cooling, the solvent separated from the gum-like reaction product was removed, and the mixture was washed 3 times with 10 mL of methanol. The remaining reaction product was dissolved in water, and chlorine ions were removed with an anion exchange polymer to obtain 8.4 g of ultra-highly branched polyethyleneimine (purity of about 40%). 1 H-NMR (D 2 O); δ 2.8-2.4 (br.m)
上記高分岐ポリエチレンイミン1について、重量平均分子量、分子量分布、カチオン性官能基(1級窒素原子、2級窒素原子、3級窒素原子、及び4級窒素原子)当量、1級窒素原子の量(mol%)、2級窒素原子の量(mol%)、3級窒素原子の量(mol%)、4級窒素原子の量(mol%)、分岐度(%)をそれぞれ測定した。測定結果を後述の表1に示す。
ここで、カチオン性官能基当量は、カチオン性官能基1つに対する分子量の値であり、ポリマー構造より算出することができる。
また、1級窒素原子の量(mol%)、2級窒素原子の量(mol%)、3級窒素原子の量(mol%)、4級窒素原子の量(mol%)、及び分岐度(%)は、ポリマーサンプルを重水に溶解し、ブルカー製AVANCE500型核磁気共鳴装置でシングルパルス逆ゲート付デカップリング法により、80℃で13C−NMRを測定した結果より、それぞれの炭素原子が何級のアミン(窒素原子)に結合しているかを解析し、その積分値を元に算出した。帰属については、European Polymer Journal, 1973, Vol. 9, pp. 559などに記載がある。
About the highly branched polyethyleneimine 1, the weight average molecular weight, molecular weight distribution, cationic functional group (primary nitrogen atom, secondary nitrogen atom, tertiary nitrogen atom, and quaternary nitrogen atom) equivalent, the amount of primary nitrogen atom ( mol%), the amount of secondary nitrogen atoms (mol%), the amount of tertiary nitrogen atoms (mol%), the amount of quaternary nitrogen atoms (mol%), and the degree of branching (%) were measured. The measurement results are shown in Table 1 described later.
Here, the cationic functional group equivalent is a molecular weight value for one cationic functional group, and can be calculated from the polymer structure.
The amount of primary nitrogen atoms (mol%), the amount of secondary nitrogen atoms (mol%), the amount of tertiary nitrogen atoms (mol%), the amount of quaternary nitrogen atoms (mol%), and the degree of branching ( %) Was obtained by dissolving a polymer sample in heavy water and measuring 13 C-NMR at 80 ° C. by a decoupling method with a single pulse reverse gate using a Bruker AVANCE 500 nuclear magnetic resonance apparatus. It was analyzed whether it was bonded to a secondary amine (nitrogen atom) and calculated based on the integral value. The attribution is described in European Polymer Journal, 1973, Vol. 9, pp. 559.
重量平均分子量と分子量分布は、分析装置Shodex GPC−101を使用しカラムAsahipak GF−7M HQを用い測定し、ポリエチレングリコールを標準品として算出した。また展開溶媒は酢酸濃度0.5mol/L、硝酸ナトリウム濃度0.1mol/Lの水溶液を用いた。ただし、Mark-Houwink-Sakurada式で知られているように、分岐度が大きくなるとGPCの検量線も変わることから、表1の重量平均分子量と分子量分布はあくまでポリエチレングリコール換算の数値である。 The weight average molecular weight and molecular weight distribution were measured using a column Asahipak GF-7M HQ using an analyzer Shodex GPC-101, and were calculated using polyethylene glycol as a standard product. The developing solvent was an aqueous solution having an acetic acid concentration of 0.5 mol / L and a sodium nitrate concentration of 0.1 mol / L. However, as known from the Mark-Houwink-Sakurada equation, the GPC calibration curve changes as the degree of branching increases, so the weight average molecular weight and molecular weight distribution in Table 1 are numerical values in terms of polyethylene glycol.
ここで、1級窒素原子の量(mol%)、2級窒素原子の量(mol%)、3級窒素原子の量(mol%)、及び4級窒素原子の量(mol%)は、それぞれ、下記式A〜Dで表される量である。
1級窒素原子の量(mol%) = (1級窒素原子のmol数/(1級窒素原子のmol数+2級窒素原子のmol数+3級窒素原子のmol数+4級窒素原子のmol数))×100 ・・・ 式A
2級窒素原子の量(mol%) = (2級窒素原子のmol数/(1級窒素原子のmol数+2級窒素原子のmol数+3級窒素原子のmol数+4級窒素原子のmol数))×100 ・・・ 式B
3級窒素原子の量(mol%) = (3級窒素原子のmol数/(1級窒素原子のmol数+2級窒素原子のmol数+3級窒素原子のmol数+4級窒素原子のmol数))×100 ・・・ 式C
4級窒素原子の量(mol%) = (4級窒素原子のmol数/(1級窒素原子のmol数+2級窒素原子のmol数+3級窒素原子のmol数+4級窒素原子のmol数))×100 ・・・ 式D
また、分岐度は、下記式Eにより求めた。
分岐度(%) = ((3級窒素原子の量(mol%)+4級窒素原子の量(mol%))/(2級窒素原子の量(mol%)+3級窒素原子の量(mol%)+4級窒素原子の量(mol%))×100 ・・・ 式E
Here, the amount of primary nitrogen atoms (mol%), the amount of secondary nitrogen atoms (mol%), the amount of tertiary nitrogen atoms (mol%), and the amount of quaternary nitrogen atoms (mol%) are respectively The amount is represented by the following formulas A to D.
Amount of primary nitrogen atom (mol%) = (mol number of primary nitrogen atom / (mol number of primary nitrogen atom + mol number of secondary nitrogen atom + mol number of tertiary nitrogen atom + mol number of quaternary nitrogen atom)) ) × 100 Formula A
Amount of secondary nitrogen atom (mol%) = (mol number of secondary nitrogen atom / (mol number of primary nitrogen atom + mol number of secondary nitrogen atom + mol number of tertiary nitrogen atom + mol number of quaternary nitrogen atom)) ) × 100 Formula B
Amount of tertiary nitrogen atom (mol%) = (number of moles of tertiary nitrogen atom / (number of moles of primary nitrogen atom + number of moles of secondary nitrogen atom + number of moles of tertiary nitrogen atom + number of moles of quaternary nitrogen atom)) ) × 100 ・ ・ ・ Formula C
Amount of quaternary nitrogen atom (mol%) = (mol number of quaternary nitrogen atom / (mol number of primary nitrogen atom + mol number of secondary nitrogen atom + mol number of tertiary nitrogen atom + mol number of quaternary nitrogen atom)) ) × 100 Formula D
The degree of branching was determined by the following formula E.
Branch degree (%) = ((Amount of tertiary nitrogen atom (mol%) + Amount of quaternary nitrogen atom (mol%)) / (Amount of secondary nitrogen atom (mol%) + Amount of tertiary nitrogen atom (mol%) ) + Amount of quaternary nitrogen atom (mol%)) × 100 Formula E
〔合成例2〕
<高分岐ポリエチレンイミン2の合成>
(変性ポリエチレンイミン4の合成)
上記反応スキーム1に従い、ポリエチレンイミンを出発物質とし、変性ポリエチレンイミン4を合成した。本合成例2では、上記反応スキーム1の詳細の操作を以下の通りとした。
[Synthesis Example 2]
<Synthesis of hyperbranched polyethyleneimine 2>
(Synthesis of modified polyethyleneimine 4)
According to the above reaction scheme 1, modified polyethyleneimine 4 was synthesized using polyethyleneimine as a starting material. In this synthesis example 2, the detailed operation of the above reaction scheme 1 was as follows.
MP−Biomedicals社製ポリエチレンイミン(50%水溶液)61.06gをイソプロパノール319mL中に溶解し、N−t−ブトキシカルボニル(本実施例において、「Boc」ともいう)アジリジン102g(710mmol)を加え、3時間加熱還流を行い、ポリエチレンイミンにBoc化アミノエチル基が導入された構造の変性ポリエチレンイミン2を得た。薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料のアジリジン誘導体がなくなったことを確認し、少量サンプリングして1H−NMRで構造を確認した。1H−NMRより、ポリエチレンイミンに対するBoc化アミノエチル基の導入率は95%と算出された。 61.06 g of polyethyleneimine (50% aqueous solution) manufactured by MP-Biomedicals was dissolved in 319 mL of isopropanol, and 102 g (710 mmol) of Nt-butoxycarbonyl (also referred to as “Boc” in the present example) aziridine was added. The mixture was heated under reflux for a period of time to obtain a modified polyethyleneimine 2 having a structure in which a Bocated aminoethyl group was introduced into polyethyleneimine. It was confirmed by thin layer chromatography (TLC) that the starting aziridine derivative disappeared, a small amount was sampled, and the structure was confirmed by 1 H-NMR. From 1 H-NMR, it was calculated that the introduction ratio of the Boc aminoethyl group to the polyethyleneimine was 95%.
1H−NMR(CD3OD);δ3.3−3.0(br.s,2),2.8−2.5(Br.s,6.2),1.45(s,9)
(高分岐ポリエチレンイミン2の合成)
上記変性ポリエチレンイミン4を出発物質とし、上記反応スキーム2に従って高分岐ポリエチレンイミン2を合成した。
1 H-NMR (CD 3 OD); δ 3.3-3.0 (br.s, 2), 2.8-2.5 (Br. S, 6.2), 1.45 (s, 9)
(Synthesis of hyperbranched polyethyleneimine 2)
Using the modified polyethyleneimine 4 as a starting material, hyperbranched polyethyleneimine 2 was synthesized according to the above reaction scheme 2.
本合成例2では、上記反応スキーム2の詳細な操作は以下の通りとした。
上記変性ポリエチレンイミン4のイソプロパノール溶液に12N塩酸124mLをゆっくり加えた。得られた溶液を、ガスの発生に注意しながら50℃で4時間加熱撹拌した。ガスの発生と共に、反応系内にガム状の反応物が生成した。ガスの発生が終了したら、冷却後、このガム状の反応物から分離した溶媒を除き、メタノール184mLで3回洗浄した。残った反応物を水に溶解し、陰イオン交換高分子で塩素イオンを取り除き、高分岐ポリエチレンイミン2を58g含有する水溶液を得た。
1H−NMR(D2O);δ2.8−2.4(br.m)
13C−NMR(D2O);δ(積分比) 57.2(1.0),54.1(0.38),52.2(2.26),51.6(0.27),48.5(0.07),46.7(0.37),40.8(0.19),38.8(1.06)
In this synthesis example 2, the detailed operation of the above reaction scheme 2 was as follows.
124N of 12N hydrochloric acid was slowly added to the isopropanol solution of the modified polyethyleneimine 4 described above. The resulting solution was heated and stirred at 50 ° C. for 4 hours while paying attention to gas generation. With the generation of gas, a gum-like reaction product was generated in the reaction system. When the generation of gas was completed, after cooling, the solvent separated from the gum-like reactant was removed, and the mixture was washed with 184 mL of methanol three times. The remaining reactant was dissolved in water, chlorine ions were removed with an anion exchange polymer, and an aqueous solution containing 58 g of hyperbranched polyethyleneimine 2 was obtained.
1 H-NMR (D 2 O); δ 2.8-2.4 (br.m)
13 C-NMR (D 2 O); δ (integral ratio) 57.2 (1.0), 54.1 (0.38), 52.2 (2.26), 51.6 (0.27) , 48.5 (0.07), 46.7 (0.37), 40.8 (0.19), 38.8 (1.06)
上記高分岐ポリエチレンイミン2について、重量平均分子量、分子量分布、カチオン性官能基(1級窒素原子、2級窒素原子、3級窒素原子、及び4級窒素原子)当量、1級窒素原子の量(mol%)、2級窒素原子の量(mol%)、3級窒素原子の量(mol%)、4級窒素原子の量(mol%)、分岐度(%)をそれぞれ測定した。測定結果を後述の表1に示す。 About the highly branched polyethyleneimine 2, the weight average molecular weight, molecular weight distribution, cationic functional group (primary nitrogen atom, secondary nitrogen atom, tertiary nitrogen atom, and quaternary nitrogen atom) equivalent, the amount of primary nitrogen atom ( mol%), the amount of secondary nitrogen atoms (mol%), the amount of tertiary nitrogen atoms (mol%), the amount of quaternary nitrogen atoms (mol%), and the degree of branching (%) were measured. The measurement results are shown in Table 1 described later.
<多孔質低屈折率材料の形成>
[合成例1]
下記の各成分を用いて多孔質シリカ形成用組成物を調製し、得られた多孔質シリカ形成用組成物を用いて多孔質低屈折率材料Low−n1を形成した。
<Formation of porous low refractive index material>
[Synthesis Example 1]
A porous silica forming composition was prepared using the following components, and a porous low refractive index material Low-n1 was formed using the obtained porous silica forming composition.
(多孔質シリカ形成用組成物の成分)
−アルコキシシラン化合物−
ビストリエトキシシリルエタン(Gelest製、(C2H5O)3SiCH2CH2Si(OC2H5)3)を蒸留精製したものである。
(Components of porous silica forming composition)
-Alkoxysilane compounds-
Bistriethoxysilylethane (manufactured by Gelest, (C2H5O) 3SiCH2CH2Si (OC2H5) 3) is purified by distillation.
ジメチルジエトキシシラン(山中セミコンダクター社製、電子工業グレード、((CH3)2Si(OC2H5)2))。
−界面活性剤−
ポリオキシエチレン(20)ステアリルエーテル(シグマケミカル社製、商品名:Brij78、C18H37(CH2CH2O)2OH)を、電子工業用エタノールに溶解したものである。
−ジシリル化合物−
ヘキサメチルジシロキサン(アルドリッチ製、((CH3)3Si)2O)を蒸留精製したものである。
−水−
脱金属処理された抵抗値18MΩ以上の純水。
−有機溶媒−
エタノール(和光純薬製、電子工業グレード、C2H5OH)
1−プロピルアルコール(関東化学製、電子工業グレード、CH3CH2CH2OH)
2−ブチルアルコール(関東化学製、電子工業グレード、CH3(C2H5)CHOH)。
Dimethyldiethoxysilane (manufactured by Yamanaka Semiconductor, electronic industry grade, ((CH3) 2Si (OC2H5) 2)).
-Surfactant-
Polyoxyethylene (20) stearyl ether (manufactured by Sigma Chemical Co., Ltd., trade name: Brij78, C18H37 (CH2CH2O) 2OH) is dissolved in ethanol for electronics industry.
-Disilyl compound-
Hexamethyldisiloxane (manufactured by Aldrich, ((CH3) 3Si) 2O) is purified by distillation.
-Water-
Pure water with a resistance value of 18 MΩ or more that has been demetalized.
-Organic solvent-
Ethanol (Wako Pure Chemical Industries, Electronics Industrial Grade, C2H5OH)
1-propyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical, electronics industry grade, CH3CH2CH2OH)
2-butyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., electronics grade, CH3 (C2H5) CHOH).
(前駆体溶液の調製)
77.4gのビストリエトキシシリルエタンと70.9gのエタノールを室温下で混合攪拌した後、0.1mol/Lの硝酸水溶液80mLを添加し、50℃で1.5時間撹拌した。次に、反応温度を30℃に下げ、31.3gのポリオキシエチレン(20)ステアリルエーテルを280gのエタノールで溶解した溶液を滴下混合した。混合後、3時間撹拌した。さらにセチルトリメチルアンモニウムクロライド(CTAC)0.5gを2−ブチルアルコール72gに溶解した溶液を滴下混合し、1時間撹拌した。得られた溶液を25℃、30hPaの減圧下、123gになるまで濃縮した。濃縮後、1−プロピルアルコールと2−ブチルアルコールを体積で2:1に混合した溶液にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート(PGMEA)を体積比で5%添加した溶媒を添加し、前駆体溶液1810gを得た。
(Preparation of precursor solution)
After 77.4 g of bistriethoxysilylethane and 70.9 g of ethanol were mixed and stirred at room temperature, 80 mL of a 0.1 mol / L nitric acid aqueous solution was added and stirred at 50 ° C. for 1.5 hours. Next, the reaction temperature was lowered to 30 ° C., and a solution in which 31.3 g of polyoxyethylene (20) stearyl ether was dissolved in 280 g of ethanol was added dropwise. After mixing, the mixture was stirred for 3 hours. Further, a solution in which 0.5 g of cetyltrimethylammonium chloride (CTAC) was dissolved in 72 g of 2-butyl alcohol was added dropwise and stirred for 1 hour. The resulting solution was concentrated to 123 g under reduced pressure at 25 ° C. and 30 hPa. After concentration, a solvent in which 5% by volume of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was added to a solution in which 1-propyl alcohol and 2-butyl alcohol were mixed at a volume ratio of 2: 1 was added, and 1810 g of a precursor solution was added. Obtained.
(多孔質シリカ形成用組成物の調製)
前駆体溶液218gにジメチルジエトキシシラン1.6g、ヘキサメチルジシロキサン0.9gを添加し、25℃で30分撹拌し、多孔質シリカ形成用組成物を得た。この時のジメチルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサンの添加量は、ビストリエトキシシリルエタンに対してそれぞれ40モル%、20モル%であった。
(Preparation of composition for forming porous silica)
1.6 g of dimethyldiethoxysilane and 0.9 g of hexamethyldisiloxane were added to 218 g of the precursor solution and stirred at 25 ° C. for 30 minutes to obtain a composition for forming porous silica. At this time, the addition amounts of dimethyldiethoxysilane and hexamethyldisiloxane were 40 mol% and 20 mol%, respectively, with respect to bistriethoxysilylethane.
(多孔質低屈折率材料の形成)
多孔質シリカ形成用組成物2.5mLをφ300mmシリコンウエハ表面上に滴下し、1750rpmで1秒間回転させ、さらに600rpmで60秒回転して乾燥させた後、窒素雰囲気下150℃で1分間、次いで、350℃で2分間加熱処理した。その後、172nmエキシマランプを装備したチャンバー内で350℃まで加熱し、圧力1Paで出力14mW/cm2により、紫外線を10分間照射することにより、Low−n材1(多孔質シリカ膜)を得た。得られた多孔質材料のポア半径は、2.6nmであった。
(Formation of porous low refractive index material)
A porous silica-forming composition (2.5 mL) was dropped on the surface of a φ300 mm silicon wafer, rotated at 1750 rpm for 1 second, further rotated at 600 rpm for 60 seconds, dried, then at 150 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere, and then And heat treatment at 350 ° C. for 2 minutes. Then, the low-n material 1 (porous silica film) was obtained by heating to 350 ° C. in a chamber equipped with a 172 nm excimer lamp, and irradiating with ultraviolet rays at a pressure of 1 Pa and an output of 14 mW / cm 2 for 10 minutes. The pore radius of the obtained porous material was 2.6 nm.
(多孔質低屈折率材料の評価)
多孔質低屈折率材料の屈折率とポア半径は、トルエンの脱離等温線から計算により求めた。ここで、トルエン脱離等温線測定は、前述の手法 後述するシール性評価と同様の手法により、SEMILAB社製光学式ポロシメータ(PS−1200)を用いて行った。ポア半径の計算は、 M. 尚、密度は、XRD装置(リガク社、TPR−In−Plane)を用い、X線電源50kV、300mA、波長1.5418Åの条件で、0〜1.5°の走査範囲で、常法にて測定した。
(Evaluation of porous low refractive index materials)
The refractive index and pore radius of the porous low-refractive index material were obtained by calculation from the desorption isotherm of toluene. Here, the toluene desorption isotherm measurement was performed using an optical porosimeter (PS-1200) manufactured by SEMILAB by the same method as the above-described method and sealability evaluation described later. The calculation of the pore radius is M. The density is 0 to 1.5 ° under the conditions of X-ray power supply 50 kV, 300 mA, wavelength 1.5418 mm using an XRD apparatus (Rigaku Corporation, TPR-In-Plane). Measurement was carried out in the usual manner within the scanning range.
多孔質低屈折率材料のポア半径は、トルエンの脱離等温線から計算により求めた。
ここで、トルエン脱離等温線測定は、前述の手法および SEMILAB社製光学式ポロシメータ(PS-1200) を用いて行った。ポア半径の計算方法は、
Here, the toluene desorption isotherm was measured using the method described above and an optical porosimeter (PS-1200) manufactured by SEMILAB. The calculation method of the pore radius is
[合成例2]
のポリオキシエチレン(20)ステアリルエーテルを20.9g用いたこと以外は、多孔質低屈折率材料の合成例1と同様にして多孔質低屈折率材料Low−n2を形成した。
[Synthesis Example 2]
Porous low refractive index material Low-n2 was formed in the same manner as in Synthesis Example 1 of porous low refractive index material except that 20.9 g of polyoxyethylene (20) stearyl ether was used.
〔実施例1〕
<シール組成物の調製>
上記高分岐ポリエチレンイミン1(250mg)を100mLの水に溶解させ多孔質低屈折率材料用のシール組成物(以下、「シール組成物1」ともいう)を得た。次にPMDA(無水ピロメリット酸、三菱化学株式会社製)4mgを100mLの水に溶解させ、シール補強組成物1を得た。
[Example 1]
<Preparation of sealing composition>
The highly branched polyethyleneimine 1 (250 mg) was dissolved in 100 mL of water to obtain a sealing composition for a porous low refractive index material (hereinafter also referred to as “sealing composition 1”). Next, 4 mg of PMDA (pyromellitic anhydride, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was dissolved in 100 mL of water to obtain a seal reinforcing composition 1.
<シール組成物の付与>
low−n材1上にシール組成物1を1mL滴下した後23秒間保持し、次いで、このlow−n材1付きシリコンウエハをスピンコーターで4000rpm、1秒間回転させ、さらに600rpm、30秒間回転させた後、さらに2000rpm、10秒間回転させて乾燥させた。
さらにホットプレート上に移し、大気中、125℃で1min.加熱処理した。次いで、シリコンウエハをスピンコーターに戻し、シリコンウエハのシール組成物1が滴下された側の面に、上記のようにしてシール層が形成された基板をスピンコーターで600rpmで回転させながら、シール層上に、シール補強組成物1を0.1mL/秒の滴下速度で30秒間滴下してシール層を補強し、次いで、2000rpmで60秒間回転させ乾燥させた。さらに600rpmで回転させながら、超純水3.0mLを30秒間一定速度で滴下し、次いで、2000rpmで60秒間回転させ乾燥させた。
<Applying seal composition>
1 mL of the sealing composition 1 was dropped on the low-n material 1 and held for 23 seconds. Then, the silicon wafer with the low-n material 1 was rotated at 4000 rpm for 1 second by a spin coater, and further rotated at 600 rpm for 30 seconds. After that, it was further dried by rotating at 2000 rpm for 10 seconds.
Further, it was transferred onto a hot plate and in the atmosphere at 125 ° C. for 1 min. Heat-treated. Next, the silicon wafer is returned to the spin coater, and the substrate on which the seal layer is formed on the surface of the silicon wafer on which the sealing composition 1 is dropped is rotated at 600 rpm with the spin coater while the seal layer is rotated. The seal reinforcing composition 1 was dropped on the top at a dropping rate of 0.1 mL / second for 30 seconds to reinforce the sealing layer, and then rotated and dried at 2000 rpm for 60 seconds. Further, while rotating at 600 rpm, 3.0 mL of ultrapure water was dropped at a constant speed for 30 seconds, and then rotated and dried at 2000 rpm for 60 seconds.
以上により、材料上に、前記シール組成物1に含まれる樹脂の層(シール層)を形成し、シリコンウエハと材料とシール層(以下、PSやPS層ともいう)とが順次積層された構造の積層体(以下、「試料(Si/多孔質材料/PS)」ともいう)を得た。
尚、「水」としては、超純水(Millipore社製Milli−Q水、抵抗18MΩ・cm(25℃)以下)を使用した。
As described above, the resin layer (seal layer) included in the seal composition 1 is formed on the material, and the silicon wafer, the material, and the seal layer (hereinafter also referred to as PS or PS layer) are sequentially laminated. (Hereinafter also referred to as “sample (Si / porous material / PS)”).
As the “water”, ultrapure water (Milli-Q water manufactured by Millipore, resistance of 18 MΩ · cm (25 ° C.) or less) was used.
なお、シール組成物1を直接シリコンウエハに付与して上述のように乾燥させた後のシール層の厚さをエリプソ法で測定したところ4.5nmであった(以下では、同様の方法で測定したシール層の厚さを「Si基板上のシール層の厚さ」ともいう)。 The thickness of the sealing layer after applying the sealing composition 1 directly to the silicon wafer and drying as described above was measured by an ellipso method to be 4.5 nm (hereinafter, measured by the same method) The thickness of the sealing layer is also referred to as “the thickness of the sealing layer on the Si substrate”).
<屈折率評価>
試料(Si/多孔質材料/PS)を用い、屈折率測定を行った。
測定は、2cm角にカットした後、SEMILAB社製光学式ポロシメータ(PS−1200)の試料室にセットして測定を行った。解析モデルとしては多孔質材料/PSの積層体を1層として、吸収がないとしてコーシーモデルを用いて屈折率を求めた。また、PS層単独の厚みを推測するときは、表面シール層(PS)と低屈折率層(LK)を別々の層として、2層解析により求めた。このときPSのフィッティング精度を向上するため、PS層はコーシーの式に+ローレンツ項を付加して解析を行った。次に、シール性を評価するために、前記試料を23℃、湿度40〜60%の大気中に放置し、1〜34日間放置した後に上述のような方法で屈折率を測定し、放置前の屈折率からの変化率で評価を行った。具体的には、1から放置前の多孔質材料/PSの屈折率で所定の日数放置した後の多孔質材料/PSの屈折率を除したものを引き、100倍したものを屈折率の変化率とした。前記変化率が小さいほど、シール性が高いと評価した。
<Refractive index evaluation>
Refractive index measurement was performed using a sample (Si / porous material / PS).
The measurement was carried out after cutting into 2 cm squares and setting in a sample chamber of an optical porosimeter (PS-1200) manufactured by SEMILAB. As an analytical model, a porous material / PS laminate was taken as one layer, and a refractive index was obtained using a Cauchy model assuming no absorption. Further, when estimating the thickness of the PS layer alone, the thickness was determined by two-layer analysis with the surface seal layer (PS) and the low refractive index layer (LK) as separate layers. At this time, in order to improve the fitting accuracy of PS, the PS layer was analyzed by adding a + Lorentz term to the Cauchy equation. Next, in order to evaluate the sealing property, the sample is left in the atmosphere of 23 ° C. and humidity of 40 to 60%, left to stand for 1 to 34 days, and then the refractive index is measured by the method as described above. Evaluation was performed based on the rate of change from the refractive index. Specifically, the refractive index of the porous material / PS after being left for a predetermined number of days is subtracted from 1 and the refractive index of the porous material / PS after being left for a predetermined number of days is subtracted and the result obtained by multiplying by 100 is the change in refractive index. Rate. The smaller the rate of change, the higher the sealing performance.
〔実施例2〕
高分岐ポリエチレンイミン1を同質量の高分岐ポリエチレンイミン2に変更し、多孔質低屈折率材料をLow−n2にし、かつシール補強組成物を用いてシール層を補強しなかった以外は実施例1と同様にしてシール組成物を調製し(以下、「シール組成物2」とする)、シール層を形成し測定及び評価を行った。なおSi基板上のシール層の厚さは4.4nmであった。
[Example 2]
Example 1 except that the hyperbranched polyethyleneimine 1 was changed to a hyperbranched polyethyleneimine 2 of the same mass, the porous low refractive index material was Low-n2, and the seal layer was not reinforced using the seal reinforcing composition In the same manner as above, a seal composition was prepared (hereinafter referred to as “seal composition 2”), a seal layer was formed, and measurement and evaluation were performed. Note that the thickness of the seal layer on the Si substrate was 4.4 nm.
〔実施例3〕
シール補強組成物1を用いてシール層を実施例1と同様に補強した以外は実施例2と同様にしてシール層を形成し、測定及び評価を行った。なおSi基板上のシール層の厚さは2.8nmであった。
Example 3
A seal layer was formed in the same manner as in Example 2 except that the seal layer was reinforced in the same manner as in Example 1 using the seal reinforcing composition 1, and measurement and evaluation were performed. The thickness of the seal layer on the Si substrate was 2.8 nm.
〔実施例4〕
BPDA(3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物、三菱化学株式会社製)4mgを100mLの水に溶解させシール補強組成物2を得た。前記シール補強組成物2を用いて実施例1と同様にシール層を補強した以外は実施例2と同様にして測定及び評価を行った。なおSi基板上のシール層の厚さは5.4nmであった。
Example 4
4 mg of BPDA (3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was dissolved in 100 mL of water to obtain a seal reinforcing composition 2. Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 2 except that the seal reinforcing composition 2 was used to reinforce the seal layer in the same manner as in Example 1. The thickness of the seal layer on the Si substrate was 5.4 nm.
〔比較例1〕
シール組成物を用いないこと以外は、実施例1と同様にして測定、及び評価を行った。
〔比較例2〕
シール組成物を用いないこと以外は、実施例2と同様にして測定、及び評価を行った。
[Comparative Example 1]
Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that the seal composition was not used.
[Comparative Example 2]
Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 2 except that the seal composition was not used.
比較例1、2から、多孔質低屈折率材料Low−n材1、2には、その前駆体に疎水化剤であるヘキサメチルジシロキサンが十分添加されているにもかかわらず、屈折率の変化率が最大5%程度まで変動していることがわかる。 From Comparative Examples 1 and 2, the low-refractive-index materials Low-n materials 1 and 2 have a refractive index of 1 even though hexamethyldisiloxane as a hydrophobizing agent is sufficiently added to the precursor. It can be seen that the rate of change fluctuates up to about 5%.
一方、実施例1〜4と比較例1,2を比較すると、本発明のシール組成物を用いてシール層を形成することで、屈折率の変化率が0.6%以下まで抑制できていることがわかる。また実施例1〜4のシール後の屈折率は1.35以下となっており、シール層を付与しても低い屈折率を維持できていることがわかる。 On the other hand, when Examples 1-4 and Comparative Examples 1 and 2 are compared, the refractive index change rate can be suppressed to 0.6% or less by forming the seal layer using the seal composition of the present invention. I understand that. Moreover, the refractive index after sealing of Examples 1-4 is 1.35 or less, and it can be seen that a low refractive index can be maintained even when a sealing layer is provided.
Claims (15)
3級窒素原子及び4級窒素原子の少なくとも一方を含む2以上のカチオン性官能基を有し重量平均分子量が2000〜1000000であり分岐度が48%以上である高分子を含み、厚さが0.3nm〜20nmであるシール層と;
を含む、低屈折率部材。 A porous low refractive index material;
A polymer having two or more cationic functional groups containing at least one of a tertiary nitrogen atom and a quaternary nitrogen atom, a polymer having a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 and a degree of branching of 48% or more, and having a thickness of 0 A sealing layer that is 3 nm to 20 nm;
A low refractive index member.
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---|---|---|---|---|
CN117070147A (en) * | 2015-11-16 | 2023-11-17 | 三井化学株式会社 | Composition for producing film for semiconductor device and respective manufacturing methods |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004002111A (en) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Ulvac Japan Ltd | Method of forming optical thin film for display window material and optical thin film structure |
JP2005126497A (en) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Jsr Corp | Photosensitive resin composition for optical waveguide and optical waveguide |
JP2008202025A (en) * | 2007-01-22 | 2008-09-04 | Honda Motor Co Ltd | Proton conducting polymer |
JP2009210739A (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Keio Gijuku | Antireflection film, forming method therefor, and optical element |
WO2010137711A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | 三井化学株式会社 | Composition for sealing semiconductor, semiconductor device, and process for manufacturing semiconductor device |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004002111A (en) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Ulvac Japan Ltd | Method of forming optical thin film for display window material and optical thin film structure |
JP2005126497A (en) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Jsr Corp | Photosensitive resin composition for optical waveguide and optical waveguide |
JP2008202025A (en) * | 2007-01-22 | 2008-09-04 | Honda Motor Co Ltd | Proton conducting polymer |
JP2009210739A (en) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Keio Gijuku | Antireflection film, forming method therefor, and optical element |
WO2010137711A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | 三井化学株式会社 | Composition for sealing semiconductor, semiconductor device, and process for manufacturing semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117070147A (en) * | 2015-11-16 | 2023-11-17 | 三井化学株式会社 | Composition for producing film for semiconductor device and respective manufacturing methods |
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