JPH0881521A - 多官能ビニルエーテル化合物 - Google Patents

多官能ビニルエーテル化合物

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JPH0881521A
JPH0881521A JP22001794A JP22001794A JPH0881521A JP H0881521 A JPH0881521 A JP H0881521A JP 22001794 A JP22001794 A JP 22001794A JP 22001794 A JP22001794 A JP 22001794A JP H0881521 A JPH0881521 A JP H0881521A
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JP
Japan
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group
formula
vinyl ether
och
hydrogen atom
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JP22001794A
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English (en)
Inventor
Shigeo Hozumi
滋郎 穂積
Hiroya Nakagawa
弘也 中川
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】速硬化性を有し、酸素による重合阻害を回避し
良好な表面硬化特性を有し、さらに、分子中のフェノー
ル性水酸基とビニルオキシアルキル基のバランスを調整
することにより、希アルカリ水への溶解性をも付与し得
る多官能ビニルエーテル化合物。 【構成】(1)一般式(I) 〔式中、Qは、水素原子または式−CH2 CH(OH)
CH2 OCH=CH2 で表される基を示し、Rは、水素
原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基また
はハロゲン原子。nは、1〜50の正数〕で表される多
官能ビニルエーテル化合物、および (2)一般式(II) 〔式中、Qは一般式(I)で示したのと同じであり、A
は、連鎖重合を生じうる不飽和基を有する化合物のから
誘導される単位である。m、nは、それぞれが1以上で
あり、かつm+nが2から50の範囲にある正数〕で表
される多官能ビニルエーテル化合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な多官能ビニルエ
ーテル化合物に関するものである。本化合物は、ルイス
酸、プロトン酸等の光カチオン重合開始剤の添加により
光硬化が可能であり、産業上の利用分野としては、例え
ばネガティブ型フォトレジスト、塗料、インキ等の感光
性樹脂としての利用があげられる。
【0002】
【従来の技術】光硬化性樹脂として、実用化されている
化合物としては、エポキシアクリレート、ウレタンアク
リレート等に代表されるアクリレート樹脂が公知であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
アクリレート樹脂は、硬化時に酸素による重合阻害が避
けられず、硬化膜表面の硬化性が著しく悪いこと、ま
た、酸素による重合阻害の見られないエポキシ基の光カ
チオン重合を硬化反応に利用した感光性樹脂について
は、硬化速度が非常に遅いという別の問題点を有してお
り、いずれも感光性樹脂としての要求特性は十分に満足
されていない。本発明の目的は、従来のアクリレート樹
脂に見られる上記の欠点を改良した、すなわち、速硬化
性を有し、酸素による重合阻害を回避し良好な表面硬化
特性を有し、さらに、分子中のフェノール性水酸基とビ
ニルオキシアルキル基のバランスを調整することによ
り、希アルカリ水への溶解性をも付与し得る(後者は特
にネガティブ型フォトレジストに使用する場合必要であ
る)多官能ビニルエーテル化合物を提供することであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、特定の構造を有す
る化合物が、上記目的を満足することを見い出し、本発
明を完成させるに至った。すなわち、本発明は次のとお
りである。 (1)一般式(I)
【0005】
【化4】 〔式中、Qは、水素原子または式−CH2 CH(OH)
CH2 OCH=CH2 で表される基を示し、Rは、水素
原子、炭素数10以下のアルキル基もしくはシクロアル
キル基、炭素数15以下のアリール基またはハロゲン原
子を示し、かつRは、同一環内で、互いに同一であって
も異なっていてもよい。またQにおいて、−H/−CH
2 CH(OH)CH2 OCH=CH2 の比は、平均値と
して0/100〜90/10(モル比)の範囲の値であ
る。nは、平均繰返し単位数であり、1〜50の正数を
示す。〕で表される多官能ビニルエーテル化合物。
【0006】(2)一般式(II)
【化5】 〔式中、Qは、水素原子または式−CH2 CH(OH)
CH2 OCH=CH2 で表される基を示し、Rは、水素
原子、炭素数10以下のアルキル基もしくはシクロアル
キル基、炭素数15以下のアリール基またはハロゲン原
子を示し、かつRは、同一環内で、互いに同一であって
も異なっていてもよい。またQにおいて、−H/−CH
2 CH(OH)CH2 OCH=CH2 の比は、平均値と
して0/100〜90/10(モル比)の範囲の値であ
る。Aは、連鎖重合を生じうる不飽和基を有する化合物
のから誘導される単位である。m、nは、平均繰返し単
位数であり、それぞれが1以上であり、かつm+nが2
から50の範囲にある正数を示す。この式はランダム型
の共重合体も表しているものとする。〕で表される多官
能ビニルエーテル化合物。
【0007】(3)一般式(III)
【化6】 〔式中、Qは、水素原子または式−CH2 CH(OH)
CH2 OCH=CH2 で表される基を示す。またQにお
いて、−H/−CH2 CH(OH)CH2 OCH=CH
2 の比は、平均値として0/100〜90/10(モル
比)の範囲の値である。m、nは、平均繰返し単位数で
あり、それぞれが1以上であり、かつm+nが2から5
0の範囲にある正数を示す。この式はランダム型の共重
合体も表しているものとする。〕で表される多官能ビニ
ルエーテル化合物。
【0008】以下に本発明を詳細に説明する。一般式
(I)において、置換基Rとしては、水素原子;フッ
素、塩素及び臭素等のハロゲン原子;メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、アミル基、ヘキシル基、ヘ
プチル基、ノニル基及びデシル基等の炭素数10以下の
直鎖または分岐鎖のアルキル基;フェニル基、トリル基
及びナフチル基等の炭素数15以下のアリール基;シク
ロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数10以下の
シクロアルキル基等が例示される。また、Rは 、同一
環内で、互いに同一であっても異なっていてもよい。n
は、1〜50の整数を示す。
【0009】Qは、それぞれ独立に、水素原子または式
−CH2 CH(OH)CH2 OCH=CH2 で表される
基であり、−H/−CH2 CH(OH)CH2 OCH=
CH 2 の比は、平均値として0/100〜90/10
(モル比)の範囲で任意に設定できる。
【0010】一般式(II)において、置換基Rとして
は、水素原子;フッ素、塩素及び臭素等のハロゲン原
子;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミ
ル基、ヘキシル基、ヘプチル基、ノニル基及びデシル基
等の炭素数10以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基;
フェニル基、トリル基及びナフチル基等の炭素数15以
下のアリール基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基
等の炭素数10以下のシクロアルキル基等が例示され
る。また、Rは 、同一環内で、互いに同一であっても
異なっていてもよい。m、nは、平均繰返し単位数であ
り、それぞれが1以上であり、かつm+nが2から50
の範囲にある正数を示す。
【0011】Qは、それぞれ独立に、水素原子または式
(−CH2 CH(OH)CH2 OCH=CH2 )で表さ
れる基であり、−H/−CH2 CH(OH)CH2 OC
H=CH2 の比は、平均値として0/100〜90/1
0(モル比)の範囲で任意に設定できる。
【0012】Aは、連鎖重合を生じうる不飽和基を有す
る化合物から誘導される単位である。Aを与える化合物
として、以下のような化合物が例示される。アクリル
酸、メタクリル酸、アクリル(またはメタクリル)酸エ
ステル類、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニ
ル、イソプレン、ブタジエン、イソブテン、プロピレ
ン、イソブチルビニルエーテル、メチルビニルスルフィ
ド、エチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、メチルビ
ニルケトン、アクリロニトリル、アクリルアミド、無水
マレイン酸、ビニリデンシアニド等。一般式(II)で
表される化合物には、ランダム型、あるいはブロック型
等の共重合体が含まれる。
【0013】一般式(III)で表される化合物は、一
般式(II)で表される化合物の例の一つである。一般
式(III)において、Qは、それぞれ独立に、水素原
子または式−CH 2 CH(OH)CH2 OCH=CH2
で表される基であり、−H/−CH2 CH(OH)CH
2 OCH=CH2 の比は、平均値として0/100〜9
0/10(モル比)の範囲で任意に設定できる。m、n
は、平均繰返し単位数であり、それぞれが1以上であ
り、かつm+nが2から50の範囲にある正数を示す。
一般式(I)、(II)または(III)で表される化
合物の一般的な合成方法としては、一般式(IV)、
(V)または(VI)
【0014】
【化7】
【0015】
【化8】
【0016】
【化9】 (式中、R、A、mおよびnの定義は、一般式(I)、
(II)または(III)のそれと同じである。)で表
される多価フェノール化合物(S1 )、(S2 )または
(S3 )と、グリシジルビニルエーテル(T)を接触さ
せて得ることができる。
【0017】多価フェノール化合物(S1 )、(S2 )
または(S3 )とグリシジルビニルエーテル(T)との
付加反応に際しては、適当な触媒、例えば、トリフェニ
ルホスフィン等の有機ホスフィン類;4−メチルイミダ
ゾール、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;
1、8−ジアザビシクロ(5、4、0)ウンデセン−
7、トリエチルアミン等の3級アミン類等を添加して反
応を促進させることができる。
【0018】これらの触媒を使用する場合、触媒の仕込
量としては、グリシジルビニルエーテル(T)100重
量部に対して、触媒を0.1〜10.0重量部の範囲、
好ましくは0.2〜3.0重量部の範囲にすることで高
い反応促進効果が得られる。
【0019】反応は、不活性溶媒、例えばエチルセロソ
ルブ、ジメチルスルホキシド、エチレングリコールモノ
メチルエーテル、ジメチルアセトアミドの様な溶媒中で
行なうことができる。また、反応温度に制限はないが、
室温から120℃の範囲が好ましい。前記反応終了後の
目的物の単離精製法は、公知の方法を採用できる。例え
ば、反応液を室温まで冷却後、トルエン或いはメチルイ
ソブチルケトンで有機層を抽出し数回水洗することで、
未反応化合物(S)、無機塩を除き、有機層を無水硫酸
ナトリウム等の乾燥剤で乾燥した後、減圧濃縮すること
により目的物を取得する方法等があげられるが、この方
法に限定されるものではない。本発明により得られた多
官能ビニルエーテル化合物は、感光性樹脂として種々の
用途がある。
【0020】
【発明の効果】本発明の多官能ビニルエーテル化合物
は、それを感光性樹脂組成物として使用する場合、従来
のアクリレート樹脂を使用した感光性樹脂と同等以上の
硬化速度、硬化物物性、さらに、酸素による重合阻害の
全く無い良好な表面硬化性、更に、化合物中のフェノー
ル性水酸基とビニルオキシアルキル基のバランスの最適
化により、それをネガティブ型フォトレジストとして使
用する場合に必要な性質である希アルカリ水への溶解性
(現象特性)を付与できるといった非常に優れた感光性
樹脂特性を発現できる。
【0021】
【実施例】以下に本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
【0022】実施例1 商品名マルカリンカーM(一般式(IV)型の多価フェ
ノ─ル化合物、丸善石油化学社製)12.0g、ジメチ
ルスルホキシド3.2g、メチルイソブチルケトン1
7.5g、4−メチルイミダゾール0.08g、及びグ
リシジルビニルエーテル3.0gを還流冷却器、温度
計、撹拌器、及び窒素導入装置を付した反応器に仕込み
反応器内温度を100℃に昇温し溶解せしめた後、更
に、100℃で20時間保温することにより反応を進行
させた。
【0023】メチルイソブチルケトン30.0g、20
%NaCl水溶液50.0gを加え、有機層への目的物
の抽出を行なった。この後、20%塩化ナトリウム水溶
液30.0gによる塩水洗を3回繰り返し、無水硫酸ナ
トリウムにより有機層を乾燥、濾過、更に、メチルイソ
ブチルケトンを減圧留去することにより目的物を11.
3gを得た。
【0024】その赤外吸収スペクトルから、1610c
-1と975cm-1にビニル基による吸収、1200c
-1にエーテル結合に基づく吸収が認められた。ヨウ素
−メタノール法によりビニルエーテル当量を求め、ビニ
ルエーテル導入率を算出した結果、導入率は28%であ
った。得られた化合物は、次式で表される多官能ビニル
エーテル化合物〔以下、化合物(1)という〕である。
【0025】
【化10】 (式中、Qは−Hまたは−CH2 CH(OH)CH2
CH=CH2 であり、両者の比は72/28である。ま
た、nの値は平均13である。)
【0026】実施例2 商品名マルカリンカーCST50(一般式(V)型の多
価フェノ─ル化合物、丸善石油化学社製)26.0g、
ジメチルスルホキシド3.2g、メチルイソブチルケト
ン35.0g、4−メチルイミダゾール0.08g、及
びグリシジルビニルエーテル4.0gを還流冷却器、温
度計、撹拌器、及び窒素導入装置を付した反応器に仕込
み反応器内温度を100℃に昇温し溶解せしめた後、更
に、100℃で20時間保温することにより反応を進行
させた。
【0027】メチルイソブチルケトン30.0g、20
%NaCl水溶液50.0gを加え、有機層への目的物
の抽出を行なった。この後、20%塩化ナトリウム水溶
液30.0gによる塩水洗を3回繰り返し、無水硫酸ナ
トリウムにより有機層を乾燥、濾過、更に、メチルイソ
ブチルケトンを減圧留去することにより目的物を21.
7gを得た。
【0028】その赤外吸収スペクトルから、1610c
-1と975cm-1にビニル基による吸収、1200c
-1にエーテル結合に基づく吸収が認められた。ヨウ素
−メタノール法によりビニルエーテル当量を求め、ビニ
ルエーテル導入率を算出した結果、導入率は30%であ
った。得られた化合物は、次式で表される多官能ビニル
エーテル化合物〔以下、化合物(2)という〕である。
【0029】
【化11】 (式中、Qは−Hまたは−CH2 CH(OH)CH2
CH=CH2 であり、両者の比は70/30である。ま
た、m、nの値はそれぞれ平均10である。この化合物
は、ランダム型の共重合体である。)
【0030】実施例3 商品名マルカリンカーCMM(一般式(VI)型の多価
フェノ─ル化合物、丸善石油化学社製)22.0g、ジ
メチルスルホキシド3.2g、メチルイソブチルケトン
32.0g、4−メチルイミダゾール0.08g、及び
グリシジルビニルエーテル5.0gを還流冷却器、温度
計、撹拌器、及び窒素導入装置を付した反応器に仕込み
反応器内温度を100℃に昇温し溶解せしめた後、更
に、100℃で24時間保温することにより反応を進行
させた。
【0031】メチルイソブチルケトン30.0g、20
%NaCl水溶液50.0gを加え、有機層への目的物
の抽出を行なった。この後、20%塩化ナトリウム水溶
液30.0gによる塩水洗を3回繰り返し、無水硫酸ナ
トリウムにより有機層を乾燥、濾過、更に、メチルイソ
ブチルケトンを減圧留去することにより目的物を20.
3gを得た。
【0032】その赤外吸収スペクトルから、1610c
-1と975cm-1にビニル基による吸収、1200c
-1にエーテル結合に基づく吸収が認められた。ヨウ素
−メタノール法によりビニルエーテル当量を求め、ビニ
ルエーテル導入率を算出した結果、導入率は45%であ
った。得られた化合物は、次式で表される多官能ビニル
エーテル化合物〔以下、化合物(3)という〕である。
【0033】
【化12】 (式中、Qは−Hまたは−CH2 CH(OH)CH2
CH=CH2 であり、両者の比は55/45である。ま
た、m、nの値はそれぞれ平均で27である。) この化合物はランダム型の共重合体である。
【0034】参考例1 実施例1によって得た、化合物(1)を下記のような配
合により、感光性樹脂組成物とした。
【0035】
【表1】 Irgacure 261:商品名、チバガイギー社製、カチオン性光重合開始 剤 この感光性樹脂組成物を、ガラス基盤上に1.2μm厚
でスピンコートし、60℃、30分プリベーク後、KA
SPER 2001C露光機(KASPER社製)を用
い大気中でパターニング露光を実施した結果、光量30
mJ/cm2 、ポストエクスポージャベーク120℃×
2分でタック(ベタつき)の無い硬化フィルムを得た。
これは酸素による重合阻害が無いことを示している。更
に、2.3%水酸化ナトリウム水溶液にて現象したとこ
ろ、解像度10μmの良好なパターンを得た。「解像
度」は数本の線が線幅に等しい間隔で並んでいる図形
(line & space )を用い測定する。線幅を少しずつ
変えたline & space の組をマスクとし、その解像限
界を示したものである。
【0036】参考例2 実施例2によって得た、化合物(2)を下記のような配
合により、感光性樹脂組成物とした。
【0037】
【表2】 Irgacure 261:商品名、チバガイギー社製、カチオン性光重合開始 剤 この感光性樹脂組成物を、ガラス基盤上に1.2μm厚
でスピンコートし、60℃、30分プリベーク後、KA
SPER 2001C露光機(KASPER社製)を用
い大気中でパターニング露光を実施した結果、光量20
mJ/cm2 、ポストエクスポージャベーク120℃×
5分でタック(ベタつき)の無い硬化フィルムを得た。
これは酸素による重合阻害が無いことを示している。更
に、50%アセトン水溶液にて現象したところ、解像度
10μmの良好なパターンを得た。
【0038】参考例3 実施例3によって得た、化合物(3)を下記のような配
合により、感光性樹脂組成物とした。
【0039】
【表3】 この感光性樹脂組成物を、ガラス基盤上に1.2μm厚
でスピンコートし、60℃、5分プリべーク後、KAS
PER 2001C露光機(KASPER社製)を用い
大気中でパターニング露光を実施した結果、光量15m
J/cm2 、ポストエクスポージャベーク120℃×2
分 でタックの無い硬化フィルムを得た。更に、アセト
ンにて現象したところ、解像度10μmの良好なパター
ンを得た。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) 【化1】 〔式中、Qは、水素原子または式−CH2 CH(OH)
    CH2 OCH=CH2 で表される基を示し、Rは、水素
    原子、炭素数10以下のアルキル基もしくはシクロアル
    キル基、炭素数15以下のアリール基またはハロゲン原
    子を示し、かつRは、同一環内で、互いに同一であって
    も異なっていてもよい。またQにおいて、−H/−CH
    2 CH(OH)CH2 OCH=CH2 の比は、平均値と
    して0/100〜90/10(モル比)の範囲の値であ
    る。nは、平均繰返し単位数であり、1〜50の正数を
    示す。〕で表される多官能ビニルエーテル化合物。
  2. 【請求項2】一般式(II) 【化2】 〔式中、Qは、水素原子または式−CH2 CH(OH)
    CH2 OCH=CH2 で表される基を示し、Rは、水素
    原子、炭素数10以下のアルキル基もしくはシクロアル
    キル基、炭素数15以下のアリール基またはハロゲン原
    子を示し、かつRは、同一環内で、互いに同一であって
    も異なっていてもよい。またQにおいて、−H/−CH
    2 CH(OH)CH2 OCH=CH2 の比は、平均値と
    して0/100〜90/10(モル比)の範囲の値であ
    る。Aは、連鎖重合を生じうる不飽和基を有する化合物
    から誘導される単位である。m、nは、平均繰返し単位
    数であり、それぞれが1以上であり、かつm+nが2か
    ら50の範囲にある正数を示す。この式はランダム型の
    共重合体も表しているものとする。〕で表される多官能
    ビニルエーテル化合物。
  3. 【請求項3】一般式(III) 【化3】 〔式中、Qは、水素原子または式−CH2 CH(OH)
    CH2 OCH=CH2 で表される基を示す。またQにお
    いて、−H/−CH2 CH(OH)CH2 OCH=CH
    2 の比は、平均値として0/100〜90/10(モル
    比)の範囲の値である。m、nは、平均繰返し単位数で
    あり、それぞれが1以上であり、かつm+nが2から5
    0の範囲にある正数を示す。この式はランダム型の共重
    合体も表しているものとする。〕で表される多官能ビニ
    ルエーテル化合物。
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