JP7630926B2 - CURABLE RESIN COMPOSITION, ITS CURED PRODUCT, AND METHOD FOR PRODUCING THREE-DIMENSIONAL OBJECT - Google Patents
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Description
本発明は、硬化性樹脂組成物とその硬化物、及び立体物の製造方法に関する。 The present invention relates to a curable resin composition, its cured product, and a method for producing a three-dimensional object.
光硬化性樹脂組成物に、三次元モデルの立体形状に基づいて選択的に光照射して硬化樹脂層を形成する工程を繰り返すことにより、当該硬化樹脂層が一体的に積層されてなる造形物を作製する光学的立体造形法(以下、「光造形法」と称する。)が知られている。
具体的には、作製する三次元モデルの立体形状データから生成したスライスデータに従って、容器内に収容された液状の光硬化性樹脂組成物の液面に紫外線レーザー等の光を照射し、所定の厚みで所望のパターンを有する硬化樹脂層を形成する。次いで、この硬化樹脂層の上に、一層分の光硬化性樹脂組成物を供給し、同様に光を照射することにより、先に形成された硬化樹脂層と連続した新しい硬化樹脂層を積層し形成する。このように、スライスデータに基づいたパターンで硬化樹脂層を積層していくことで、所望の立体造形物を得ることができる。このような光造形法によれば、三次元モデルの立体形状データがあれば、複雑な形状の立体物でも容易に作製することが可能となる。
光造形法は、形状確認のための試作品の造形(ラピッドプロトタイピング)や、機能性検証のためのワーキングモデルの造形や型の造形(ラピッドツーリング)への応用が進んでいる。さらに、近年は、光造形法の用途は実製品の造形(ラピッドマニュファクチャリング)にも広がり始めている。
このような背景から、汎用のエンジニアリングプラスチックに匹敵するような高い耐衝撃性と、比較的高温でも変形しないという高い耐熱性とを有する立体造形物の造形が可能な、硬化性樹脂組成物が求められている。
特許文献1には、特定の構造を有するウレタン(メタ)アクリレートと、ラジカル重合性化合物と、エラストマー粒子と、ラジカル重合開始剤と、を含有する硬化性樹脂組成物が開示されている。また、特許文献2には、オキセタン化合物と、オキセタニル基以外のエポキシ基を2個以上有する化合物と、光カチオン性重合開始剤と、ラジカル重合性化合物と、光ラジカル重合開始剤と、を含有する硬化性樹脂組成物が開示されている。
There is known an optical three-dimensional modeling method (hereinafter referred to as "optical modeling") in which a photocurable resin composition is selectively irradiated with light based on the three-dimensional shape of a three-dimensional model to form a cured resin layer, and then the process is repeated to produce a shaped object in which the cured resin layers are integrally laminated.
Specifically, according to slice data generated from the three-dimensional shape data of the three-dimensional model to be produced, the liquid surface of the liquid photocurable resin composition contained in the container is irradiated with light such as an ultraviolet laser, and a cured resin layer having a desired thickness and a desired pattern is formed. Next, a layer of photocurable resin composition is supplied on the cured resin layer, and light is irradiated in the same manner to form a new cured resin layer continuous with the previously formed cured resin layer. In this way, the cured resin layers are laminated in a pattern based on the slice data, thereby obtaining a desired three-dimensional object. According to such a photo-molding method, if there is three-dimensional shape data of the three-dimensional model, it is possible to easily produce a three-dimensional object having a complex shape.
The application of stereolithography is expanding to the creation of prototypes for shape confirmation (rapid prototyping), the creation of working models for functionality verification, and the creation of molds (rapid tooling).Furthermore, in recent years, the use of stereolithography has begun to spread to the creation of actual products (rapid manufacturing).
In light of this background, there is a demand for curable resin compositions that have high impact resistance comparable to that of general-purpose engineering plastics and high heat resistance such that they do not deform even at relatively high temperatures, and that can be used to form three-dimensional objects.
Patent Document 1 discloses a curable resin composition containing a urethane (meth)acrylate having a specific structure, a radical polymerizable compound, elastomer particles, and a radical polymerization initiator. Patent Document 2 discloses a curable resin composition containing an oxetane compound, a compound having two or more epoxy groups other than an oxetanyl group, a photocationic polymerization initiator, a radical polymerizable compound, and a photoradical polymerization initiator.
しかしながら、特許文献1に記載の硬化性樹脂組成物の硬化は、良好な機械的強度が得られるものの、耐熱性及び耐衝撃性の観点では十分ではなかった。また、特許文献2では、高い耐熱性と良好な靱性(スナップフィット性)が得られるものの、耐衝撃性が十分ではなく、高い耐衝撃性と高い耐熱性の両立という点では不十分であった。
本発明は、耐熱性及び耐衝撃性に優れた硬化物を得ることのできる硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
However, the curing of the curable resin composition described in Patent Document 1 was insufficient in terms of heat resistance and impact resistance, although good mechanical strength was obtained. In addition, in Patent Document 2, high heat resistance and good toughness (snap fit property) were obtained, but the impact resistance was insufficient, and it was insufficient in terms of achieving both high impact resistance and high heat resistance.
An object of the present invention is to provide a curable resin composition which can give a cured product having excellent heat resistance and impact resistance.
本発明に係る硬化性樹脂組成物は、
分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基と、少なくとも1個のカーボネート基を有し、下記一般式(1)で表される多官能カーボネート(メタ)アクリレートと、
The curable resin composition according to the present invention comprises:
A polyfunctional carbonate (meth)acrylate having at least two (meth)acryloyl groups and at least one carbonate group in the molecule and represented by the following general formula (1):
分子内に1個以上のラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性化合物と、
平均粒径が0.10μm以上2.0μm以下であるゴム粒子と、
ラジカル重合開始剤と、
を含有する硬化性樹脂組成物であって、
前記多官能カーボネート(メタ)アクリレートと前記ラジカル重合性化合物の合計100質量部に対して、前記多官能カーボネート(メタ)アクリレートの含有量は1質量部以上70質量部以下であり、前記ラジカル重合性化合物の含有量は30質量部以上99質量部以下であり、前記ゴム粒子の含有量は2質量部以上65質量部以下であり、前記ラジカル重合開始剤の含有量は0.1質量部以上15質量部以下であり、
前記硬化性樹脂組成物における前記ラジカル重合性化合物の配合比は質量基準で70/127以上であり、
前記ゴム粒子は、コア構造及びシェル構造を有し、
前記ゴム粒子の前記コア構造は、ブタジエンゴム、架橋ブタジエンゴム、及びスチレン/ブタジエン共重合ゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする。
a radical polymerizable compound having one or more radical polymerizable functional groups in the molecule;
Rubber particles having an average particle size of 0.10 μm or more and 2.0 μm or less;
A radical polymerization initiator;
A curable resin composition comprising:
relative to a total of 100 parts by mass of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound, the content of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is 1 part by mass or more and 70 parts by mass or less, the content of the radical polymerizable compound is 30 parts by mass or more and 99 parts by mass or less, the content of the rubber particles is 2 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, and the content of the radical polymerization initiator is 0.1 parts by mass or more and 15 parts by mass or less,
a blending ratio of the radical polymerizable compound in the curable resin composition is 70/127 or more by mass,
The rubber particles have a core structure and a shell structure,
The core structure of the rubber particle is characterized in that it contains at least one rubber selected from the group consisting of butadiene rubber, crosslinked butadiene rubber, and styrene/butadiene copolymer rubber.
本発明によれば、耐衝撃性及び耐熱性に優れた硬化物を形成可能であり、立体造形に好適な硬化性樹脂組成物を提供することができる。 The present invention provides a curable resin composition that can form a cured product with excellent impact resistance and heat resistance and is suitable for three-dimensional modeling.
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、あくまでも本発明の実施形態の一つであり、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the present invention. Note that the embodiment described below is merely one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments.
<多官能カーボネート(メタ)アクリレート>
本発明に係る硬化性樹脂組成物は、分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基と、少なくとも1個のカーボネート基を有し、下記一般式(1)で表される多官能カーボネート(メタ)アクリレートを含む。
<Polyfunctional carbonate (meth)acrylate>
The curable resin composition according to the present invention contains a polyfunctional carbonate (meth)acrylate having at least two (meth)acryloyl groups and at least one carbonate group in the molecule and represented by the following general formula (1).
式(1)中、nは1以上の数を表す。Rは炭素数4以上18以下のアルキレン基であり、前記アルキレン基を構成する炭素原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子またはケイ素原子に置き換えられていてもよい。これらの原子を含む基として、例えばエーテル結合、エステル結合、ウレア結合、チオウレア結合及びチオール結合を含む基が挙げられる。R同士は同じであっても異なってもよい。Xは、水素原子またはメチル基を表す。
一般式(1)中、nは2以上の数であることが好ましい。すなわち、多官能カーボネート(メタ)アクリレートは分子内に2個以上のカーボネート基を含むことが好ましい。
In formula (1), n represents a number of 1 or more. R represents an alkylene group having 4 to 18 carbon atoms, and the carbon atoms constituting the alkylene group may be replaced with oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, or silicon atoms. Groups containing these atoms include, for example, groups containing ether bonds, ester bonds, urea bonds, thiourea bonds, and thiol bonds. R may be the same or different. X represents a hydrogen atom or a methyl group.
In the general formula (1), n is preferably a number equal to or greater than 2. In other words, the polyfunctional carbonate (meth)acrylate preferably contains two or more carbonate groups in the molecule.
多官能カーボネート(メタ)アクリレートは、ポリカーボネートポリオール等のカーボネートポリオールを用いて得られる。カーボネートポリオールとしては、例えば、下記一般式(2)で表される化合物が挙げられる。 The polyfunctional carbonate (meth)acrylate can be obtained using a carbonate polyol such as polycarbonate polyol. Examples of carbonate polyols include compounds represented by the following general formula (2).
nは1以上の数を表す。Rは炭素数4以上18以下のアルキレン基であり、前記アルキレン基を構成する炭素原子は、酸素原子、硫黄原子、窒素原子またはケイ素原子に置き換えられていてもよい。これらの原子を含む基として、例えばエーテル結合、エステル結合、ウレア結合、チオウレア結合及びチオール結合を含む基が挙げられる。R同士は同じであっても異なってもよい。 n represents a number of 1 or more. R is an alkylene group having 4 to 18 carbon atoms, and the carbon atoms constituting the alkylene group may be replaced with oxygen atoms, sulfur atoms, nitrogen atoms, or silicon atoms. Groups containing these atoms include, for example, groups containing ether bonds, ester bonds, urea bonds, thiourea bonds, and thiol bonds. The Rs may be the same or different.
Rで表されるアルキレン基としては、直鎖状アルキレン基、脂環式アルキレン基、不飽和アルキレン基、不飽和脂環式アルキレン基等が挙げられる。 Examples of the alkylene group represented by R include linear alkylene groups, alicyclic alkylene groups, unsaturated alkylene groups, and unsaturated alicyclic alkylene groups.
カーボネートポリオールの原料となるポリオールとして、例えばエチレングリコール、1,3プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナノジオール、1,10-ドデカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の側鎖を持たないジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオールなどの側鎖を持ったジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)-プロパン、イソソルビドなどの環状ジオール、ヒドロキノン、1,4-ベンゼンジメタノール、3,6-ビス(ヒドロキシメチル)ジュレン、ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールAF、ビスフェノールB、ビスフェノールBP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールG、ビスフェノールM、ビスフェノールS、ビスフェノールP、ビスフェノールPH、ビスフェノールTMC、ビスフェノールZ、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4‘-ビフェニルジメタノールなどの芳香環を有するジオールなどが挙げられる。これらのジオールから一種類または二種類以上のジオールを組み合わせたものを用いることができる。 Examples of polyols that can be used as raw materials for carbonate polyols include diols that do not have side chains, such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanodiol, 1,10-dodecanediol, 1,11-undecanediol, and 1,12-dodecanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 2-ethyl-1,6-hexanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-1,5-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, and 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol. Examples of the diols include diols having a side chain such as propanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, cyclic diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol, 2-bis(4-hydroxycyclohexyl)-propane and isosorbide, and diols having an aromatic ring such as hydroquinone, 1,4-benzenedimethanol, 3,6-bis(hydroxymethyl)durene, bisphenol A, bisphenol AP, bisphenol AF, bisphenol B, bisphenol BP, bisphenol C, bisphenol E, bisphenol F, bisphenol G, bisphenol M, bisphenol S, bisphenol P, bisphenol PH, bisphenol TMC, bisphenol Z, 4,4'-dihydroxybiphenyl, and 4,4'-biphenyldimethanol. One or a combination of two or more of these diols can be used.
さらに、多官能カーボネート(メタ)アクリレートの性能を損なわない範囲で、1分子に3以上のヒドロキシル基を持つ化合物、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、イソシアヌル酸トリス(2-ヒドロキシエチル)、ペンタエリスリトール、ジペンタエリトリトールなどをカーボネートポリオールの原料として用いることができる。 Furthermore, compounds having three or more hydroxyl groups per molecule, such as trimethylolethane, trimethylolpropane, hexanetriol, tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate, pentaerythritol, and dipentaerythritol, can be used as raw materials for carbonate polyols, provided that the performance of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is not impaired.
カーボネートポリオールの原料となるカーボネートとして、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネートなどのジアルキルカーボネート、ジフェニルカーボネートなどのジアリールカーボネート、エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、1,2-プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、1,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネートなどのアルキレンカーボネートが挙げられる。これらのうちから1種または2種以上のカーボネートを原料として用いることができる。ジアルキルカーボネート及び/またはジアリールカーボネートを用いた場合、ジオールとカーボネートとの仕込み比などの条件を調節することにより、末端に1級OH基を特定の比率で有するポリカーボネートジオールを容易に得ることができるので好ましい。また、入手のしやすさや重合反応の条件設定のしやすさの観点より、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、ジブチルカーボネートを用いることがさらに好ましい。 Carbonates that are the raw material for carbonate polyols include dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate, diaryl carbonates such as diphenyl carbonate, and alkylene carbonates such as ethylene carbonate, trimethylene carbonate, 1,2-propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 1,3-butylene carbonate, and 1,2-pentylene carbonate. One or more of these carbonates can be used as raw materials. When dialkyl carbonates and/or diaryl carbonates are used, it is preferable to easily obtain polycarbonate diols having a specific ratio of primary OH groups at the terminals by adjusting conditions such as the feed ratio of diol and carbonate. Furthermore, from the viewpoints of ease of availability and ease of setting polymerization reaction conditions, it is more preferable to use ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, and dibutyl carbonate.
カーボネートポリオールの原料として好適なポリカーボネートジオールとしては、市販品を用いることもできる。ポリカーボネートジオールの市販品としては、デュラノール(商標)(旭化成株式会社製)、ベネビオール(商標)(三菱ケミカル株式会社製)、エターナコール(商標)(宇部興産株式会社製)、ニッポラン(東ソー株式会社製)、クラレポリオール(株式会社クラレ製)等が挙げられる。 As a polycarbonate diol suitable as a raw material for carbonate polyol, a commercially available product can be used. Examples of commercially available polycarbonate diols include Duranol (trademark) (manufactured by Asahi Kasei Corporation), Benebiol (trademark) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Eternacol (trademark) (manufactured by Ube Industries, Ltd.), Nipporan (manufactured by Tosoh Corporation), and Kuraray Polyol (manufactured by Kuraray Co., Ltd.).
多官能カーボネート(メタ)アクリレートは、ポリカーボネートポリオール等のカーボネートポリオールと、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸ハライド等と縮合することにより得られる。また、多官能カーボネート(メタ)アクリレートは、ポリカーボネートポリオール等のカーボネートポリオールと、カーボネートポリオールと反応する基を有する化合物を反応させても得られる。 Polyfunctional carbonate (meth)acrylates can be obtained by condensing a carbonate polyol, such as polycarbonate polyol, with (meth)acrylic acid, a (meth)acrylic acid ester, a (meth)acrylic acid halide, or the like. Polyfunctional carbonate (meth)acrylates can also be obtained by reacting a carbonate polyol, such as polycarbonate polyol, with a compound having a group that reacts with the carbonate polyol.
多官能カーボネート(メタ)アクリレートの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは500以上60,000以下、より好ましくは600以上50,000以下、さらに好ましくは700以上50,000以下である。重量平均分子量が500以上であると、架橋密度の低減に伴い硬化物の耐衝撃性が増大する傾向にあるため好ましい。重量平均分子量が60,000以下であると、硬化性組成物の粘度が適度であり取り扱いが容易になる傾向がある。なお、多官能カーボネート(メタ)アクリレートの重量平均分子量(Mw)は、標準ポリスチレン分子量換算による重量平均分子量であり、高速液体クロマトグラフィー(例えば、東ソー社製の高速GPC装置「HLC-8220GPC」)に、カラム(例えば、昭和電工株式会社製の「Shodex GPCLF-804」(排除限界分子量:2×106、分離範囲:300から2×106)を用いることにより測定される。この場合、カラムは2本以上を直列に用いてもよい。 The weight average molecular weight (Mw) of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is preferably 500 to 60,000, more preferably 600 to 50,000, and even more preferably 700 to 50,000. If the weight average molecular weight is 500 or more, the impact resistance of the cured product tends to increase with a decrease in crosslink density, which is preferable. If the weight average molecular weight is 60,000 or less, the viscosity of the curable composition tends to be appropriate and easy to handle. The weight average molecular weight (Mw) of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is a weight average molecular weight calculated based on the molecular weight of standard polystyrene, and is measured by using a high performance liquid chromatography (for example, a high performance GPC apparatus "HLC-8220GPC" manufactured by Tosoh Corporation) with a column (for example, "Shodex GPCLF-804" manufactured by Showa Denko K.K. (exclusion limit molecular weight: 2 × 10 6 , separation range: 300 to 2 × 10 6 ). In this case, two or more columns may be used in series.
多官能カーボネート(メタ)アクリレートの含有量は、多官能カーボネート(メタ)アクリレートと、後述するラジカル重合性化合物との合計100質量部に対して、好ましくは1質量部以上70質量部以下、より好ましくは2質量部以上60質量部以下である。多官能カーボネート(メタ)アクリレートの含有量がこの範囲内にあることで、高い耐衝撃性と耐熱性を両立することが可能となる。多官能カーボネート(メタ)アクリレートの含有量が1質量部以上であると、耐衝撃性が十分に得られる。また、多官能カーボネート(メタ)アクリレートの含有量が70質量部以下であると、耐熱性が十分に得られ、且つ、樹脂組成物の粘度が適度となる。 The content of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is preferably 1 part by mass or more and 70 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 60 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the total of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound described below. When the content of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is within this range, it is possible to achieve both high impact resistance and heat resistance. When the content of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is 1 part by mass or more, sufficient impact resistance is obtained. Furthermore, when the content of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is 70 parts by mass or less, sufficient heat resistance is obtained and the viscosity of the resin composition is appropriate.
<ラジカル重合性化合物>
本発明に係る硬化性樹脂組成物は、分子内に1個以上のラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性化合物であって、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとは異なる化合物を含む。ラジカル重合性官能基としては、エチレン性不飽和基が挙げられる。具体的に、エチレン性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、などが挙げられる。なお、本明細書において、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基またはメタクリロイル基を意味する。また、(メタ)アクリレート系化合物とは、アクリレート基を有する化合物またはメタクリレート基を有する化合物を意味し、(メタ)アクリルアミド系化合物とは、アクリルアミド基を有する化合物またはメタクリルアミド基を有する化合物である。
<Radical Polymerizable Compound>
The curable resin composition according to the present invention includes a radical polymerizable compound having one or more radical polymerizable functional groups in the molecule, which is different from a polyfunctional carbonate (meth)acrylate. The radical polymerizable functional group includes an ethylenically unsaturated group. Specifically, the ethylenically unsaturated group includes a (meth)acryloyl group, a vinyl group, and the like. In this specification, the (meth)acryloyl group means an acryloyl group or a methacryloyl group. In addition, the (meth)acrylate-based compound means a compound having an acrylate group or a compound having a methacrylate group, and the (meth)acrylamide-based compound means a compound having an acrylamide group or a compound having a methacrylamide group.
(メタ)アクリロイル基を有する単官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、単官能(メタ)アクリルアミド系化合物や単官能(メタ)アクリレート系化合物が挙げられる。 Examples of monofunctional radically polymerizable compounds having a (meth)acryloyl group include monofunctional (meth)acrylamide compounds and monofunctional (meth)acrylate compounds.
単官能(メタ)アクリルアミド系化合物としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-t-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-フェニル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N-ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジブチル(メタ)アクリルアミド、N-(メタ)アクリロイルモルフォリン、N-(メタ)アクリロイルピペリジン、N-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミドなどが挙げられる。 Examples of monofunctional (meth)acrylamide compounds include (meth)acrylamide, N-methyl(meth)acrylamide, N-isopropyl(meth)acrylamide, N-t-butyl(meth)acrylamide, N-phenyl(meth)acrylamide, N-methylol(meth)acrylamide, N,N-diacetone(meth)acrylamide, N,N-dimethyl(meth)acrylamide, N,N-diethyl(meth)acrylamide, N,N-dipropyl(meth)acrylamide, N,N-dibutyl(meth)acrylamide, N-(meth)acryloylmorpholine, N-(meth)acryloylpiperidine, and N-[3-(dimethylamino)propyl]acrylamide.
また、単官能(メタ)アクリレート系化合物としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、i-オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-1-アダマンチル(メタ)アクリレート、3,5-ジヒドロキシー1-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-メチルー2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチルー2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-イソプロピルー2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、3-メチル-3-オキセタニル-メチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェニルグリシジル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、フェニルセロソルブ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ビフェニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルフォスフェート、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ブトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェニルポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H,オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレートエピクロロヒドリン変性ブチル(メタ)アクリレート、エピクロロヒドリン変性フェノキシ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド(EO)変性フタル酸(メタ)アクリレート、EO変性コハク酸(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モルホリノ(メタ)アクリレート、EO変性リン酸(メタ)アクリレート、アリルオキシアクリル酸メチル(製品名:AO-MA、日本触媒社製)、イミド基を有する(メタ)アクリレート類(製品名:M-140、東亞合成社製)、シロキサン構造を有する単官能(メタ)アクリレート類、などが挙げられる。 Examples of monofunctional (meth)acrylate compounds include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, i-octyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, adamantyl (meth)acrylate, 3-hydroxy-1-adamantyl (meth)acrylate, 3,5-dihydroxy-1-adamantyl (meth)acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth)acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth)acrylate, 2-isopropyl 1-2-adamantyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, 3-methyl-3-oxetanyl-methyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, phenylglycidyl (meth)acrylate, dimethylaminomethyl (meth)acrylate, phenyl cellosolve (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth)acrylate, biphenyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acryloyl phosphate, phenyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate , phenoxypropyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, butoxytriethylene glycol (meth)acrylate, 2-ethylhexyl polyethylene glycol (meth)acrylate, nonylphenyl polypropylene glycol (meth)acrylate, methoxydipropylene glycol (meth)acrylate, glycerol (meth)acrylate, trifluoromethyl (meth)acrylate, trifluoroethyl (meth)acrylate, tetrafluoropropyl (meth)acrylate, octafluoropentyl acrylate, polyethylene glycol (meth)acrylate, polypropylene glycol (meth)acrylate, allyl (meth)acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth)acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl (meth)acrylate acrylate, 1H,1H,5H,octafluoropentyl (meth)acrylate, epichlorohydrin modified butyl (meth)acrylate, epichlorohydrin modified phenoxy (meth)acrylate, ethylene oxide (EO) modified phthalic acid (meth)acrylate, EO modified succinic acid (meth)acrylate, caprolactone modified 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate, morpholino (meth)acrylate, EO modified phosphoric acid (meth)acrylate, methyl allyloxyacrylate (product name: AO-MA, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), (meth)acrylates with imide groups (product name: M-140, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), monofunctional (meth)acrylates with siloxane structures, etc.
(メタ)アクリロイル基以外のエチレン性不飽和基を有する単官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、クロロスチレン、スチレンスルホン酸及びその塩、などのスチレン誘導体、マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、などのマレイミド類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニルなどのビニルエステル類、(メタ)アクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルモルフォリン、N-ビニルアセトアミドなどのN-ビニル化合物などが挙げられる。 Examples of monofunctional radically polymerizable compounds having an ethylenically unsaturated group other than a (meth)acryloyl group include styrene derivatives such as styrene, vinyltoluene, α-methylstyrene, chlorostyrene, styrenesulfonic acid and its salts, maleimides such as maleimide, methylmaleimide, ethylmaleimide, propylmaleimide, butylmaleimide, hexylmaleimide, octylmaleimide, dodecylmaleimide, stearylmaleimide, phenylmaleimide, and cyclohexylmaleimide, vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl pivalate, vinyl benzoate, and vinyl cinnamate, vinyl cyanide compounds such as (meth)acrylonitrile, and N-vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, N-vinylimidazole, N-vinylmorpholine, and N-vinylacetamide.
これらの単官能ラジカル重合性化合物は、単独でも、2種以上を組み合せて用いてもよい。 These monofunctional radically polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
多官能(メタ)アクリレート系化合物としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサメチレンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのε-カプロラクトン付加物のジ(メタ)アクリレート(例えば、日本化薬社製、KAYARAD HX-220、HX-620など)、ビスフェノールAのEO付加物のジ(メタ)アクリレート、フッ素原子を有する多官能(メタ)アクリレート、シロキサン構造を有する多官能(メタ)アクリレート、分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基と少なくとも2個のウレタン基とを有するウレタン(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。 Examples of polyfunctional (meth)acrylate compounds include ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, nonaethylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-butylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, dimethylol tricyclodecane di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexyl acrylate, 1,7-hexyl acrylate, 1,8-hexyl acrylate, 1,9-hexyl acrylate, 2,3-hexyl acrylate, 2,4-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,6-hexyl acrylate, 2,7-hexyl acrylate, 2,8-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,6-hexyl acrylate, 2,7 ...5-hexyl acrylate, 2,6-hexyl acrylate, 2,7-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, 2,5-hexyl acrylate, Examples of the di(meth)acrylate include hexamethylene di(meth)acrylate, hydroxypivalic acid ester neopentyl glycol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, di(meth)acrylate of ε-caprolactone adduct of hydroxypivalic acid neopentyl glycol (e.g., KAYARAD HX-220, HX-620, etc., manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), di(meth)acrylate of EO adduct of bisphenol A, polyfunctional (meth)acrylate having a fluorine atom, polyfunctional (meth)acrylate having a siloxane structure, and urethane (meth)acrylate having at least two (meth)acryloyl groups and at least two urethane groups in the molecule.
ビニルエーテル基含有(メタ)アクリレート系化合物としては、例えば、2-ビニロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ビニロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ビニロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-(ビニロキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2-(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 Examples of vinyl ether group-containing (meth)acrylate compounds include 2-vinyloxyethyl (meth)acrylate, 4-vinyloxybutyl (meth)acrylate, 4-vinyloxycyclohexyl (meth)acrylate, 2-(vinyloxyethoxy)ethyl (meth)acrylate, and 2-(vinyloxyethoxyethoxyethoxy)ethyl (meth)acrylate.
多官能(メタ)アクリロイル基含有イソシアヌレート系化合物としては、例えば、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリ(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ε-カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレートなどが挙げられる。 Examples of polyfunctional (meth)acryloyl group-containing isocyanurate compounds include tri(acryloyloxyethyl)isocyanurate, tri(methacryloyloxyethyl)isocyanurate, and ε-caprolactone-modified tris-(2-acryloxyethyl)isocyanurate.
多官能(メタ)アクリルアミド系化合物としては、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、N,N’-エチレンビスアクリルアミド、N,N’-(1,2-ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミド、N,N’-メチレンビスメタクリルアミド、N,N’,N’’-トリアクリロイルジエチレントリアミン、2,2-ビス[(アクリロイルオキシ)メチル]プロパン-1,3-ジイル=ジアクリラート、2-[(アクリロイルオキシ)メチル]-2-(ヒドロキシメチル)プロパン-1,3-ジイル=ジアクリラート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールポリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、N-[トリス(3-アクリルアミドプロポキシメチル)メチル]アクリルアミドなどが挙げられる。 Examples of polyfunctional (meth)acrylamide compounds include N,N'-methylenebisacrylamide, N,N'-ethylenebisacrylamide, N,N'-(1,2-dihydroxyethylene)bisacrylamide, N,N'-methylenebismethacrylamide, N,N',N''-triacryloyldiethylenetriamine, 2,2-bis[(acryloyloxy)methyl]propane-1,3-diyl=diacrylate, 2-[(acryloyloxy)methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diyl=diacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol polyacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, and N-[tris(3-acrylamidopropoxymethyl)methyl]acrylamide.
多官能マレイミド系化合物としては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、m-フェニレンビスマレイミド、ビスフェノールAジフェニルエーテルビスマレイミド、3,3’-ジメチル-5,5’-ジエチル-4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミド、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、1,6-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサンなどが挙げられる。 Examples of polyfunctional maleimide compounds include 4,4'-diphenylmethane bismaleimide, m-phenylene bismaleimide, bisphenol A diphenyl ether bismaleimide, 3,3'-dimethyl-5,5'-diethyl-4,4'-diphenylmethane bismaleimide, 4-methyl-1,3-phenylene bismaleimide, and 1,6-bismaleimide-(2,2,4-trimethyl)hexane.
多官能ビニルエーテル系化合物としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジビニルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキシドジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセリントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテルなどが挙げられる。 Examples of polyfunctional vinyl ether compounds include ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, polyethylene glycol divinyl ether, propylene glycol divinyl ether, butylene glycol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, bisphenol A alkylene oxide divinyl ether, bisphenol F alkylene oxide divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, ditrimethylolpropane tetravinyl ether, glycerin trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, dipentaerythritol pentavinyl ether, and dipentaerythritol hexavinyl ether.
多官能芳香族ビニル系化合物としては、例えば、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。 Examples of polyfunctional aromatic vinyl compounds include divinylbenzene.
なお、これらの多官能ラジカル重合性化合物は、単独でも2種以上を組み合せて用いてもよい。 These polyfunctional radical polymerizable compounds may be used alone or in combination of two or more.
硬化速度を速める観点から、ラジカル重合性化合物は、少なくとも(メタ)アクリルアミド系化合物または(メタ)アクリレート系化合物を含有することが好ましい。また、ラジカル重合性化合物は、少なくとも単官能(メタ)アクリルアミド系化合物または単官能(メタ)アクリレート系化合物を含有することがより好ましい。特に、ラジカル重合性化合物は、(メタ)アクリルアミド系化合物を含有することが好ましい。ラジカル重合性化合物が、(メタ)アクリルアミド系化合物または(メタ)アクリレート系化合物を含有することにより、硬化速度を向上させることができる。さらに、ラジカル重合性化合物が、(メタ)アクリルアミド系化合物または(メタ)アクリレート系化合物を含有することにより、特に優れた耐衝撃性を有する造形物を実現することが可能となる。これは、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物からなる混合樹脂組成物が、後述するゴム粒子の内部に浸透し、ゴム粒子を適度に膨潤させるためと考えられる。その結果、硬化物の耐衝撃性が各段に向上する。 From the viewpoint of increasing the curing speed, it is preferable that the radical polymerizable compound contains at least a (meth)acrylamide-based compound or a (meth)acrylate-based compound. It is more preferable that the radical polymerizable compound contains at least a monofunctional (meth)acrylamide-based compound or a monofunctional (meth)acrylate-based compound. In particular, it is preferable that the radical polymerizable compound contains a (meth)acrylamide-based compound. By containing a (meth)acrylamide-based compound or a (meth)acrylate-based compound in the radical polymerizable compound, the curing speed can be improved. Furthermore, by containing a (meth)acrylamide-based compound or a (meth)acrylate-based compound in the radical polymerizable compound, it is possible to realize a molded object having particularly excellent impact resistance. This is thought to be because the mixed resin composition consisting of a polyfunctional carbonate (meth)acrylate and a radical polymerizable compound penetrates into the rubber particles described later and causes the rubber particles to swell appropriately. As a result, the impact resistance of the cured product is improved significantly.
ラジカル重合性化合物の含有量は、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物との合計100質量部に対して、好ましくは30質量部以上99質量部以下、より好ましくは40質量部以上98質量部以下である。ラジカル重合性化合物の含有量がこの範囲内にあることで、高い耐衝撃性と耐熱性を両立することが可能となる。ラジカル重合性化合物の含有量が99質量部以下であると、耐衝撃性が十分に得られる。また、ラジカル重合性化合物の含有量が30質量部以上であると、耐熱性が十分に得られ、且つ、樹脂組成物の粘度が適度である。 The content of the radical polymerizable compound is preferably 30 parts by mass or more and 99 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or more and 98 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the total of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound. When the content of the radical polymerizable compound is within this range, it is possible to achieve both high impact resistance and heat resistance. When the content of the radical polymerizable compound is 99 parts by mass or less, sufficient impact resistance is obtained. Furthermore, when the content of the radical polymerizable compound is 30 parts by mass or more, sufficient heat resistance is obtained and the viscosity of the resin composition is appropriate.
<ゴム粒子>
本発明に係る硬化性樹脂組成物は、ゴム粒子を含有する。硬化性樹脂組成物がゴム粒子を含有することにより、その硬化物の耐衝撃性を著しく向上させることができる。
<Rubber particles>
The curable resin composition according to the present invention contains rubber particles. By containing the rubber particles in the curable resin composition, the impact resistance of the cured product can be significantly improved.
ゴム粒子の種類は特に限定されるものではない。ゴム粒子を構成する好ましいポリマーとしては、例えば、ブタジエンゴム、スチレン/ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル/ブタジエン共重合ゴム、これらのジエンゴムを水素添加または部分水素添加した飽和ゴム、架橋ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、シリコンゴム、エチレン/プロピレン/ジエンモノマー三元共重合ゴム、アクリルゴム、シリコーン/アクリル複合ゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。これらのポリマーは、単独でも、2種以上を組み合せて用いてもよい。中でも、柔軟性の観点から、ブタジエンゴム、架橋ブタジエンゴム、スチレン/ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、シリコーン/アクリル複合ゴム、及びウレタンゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種が特に好ましい。 The type of rubber particles is not particularly limited. Preferred polymers constituting the rubber particles include, for example, butadiene rubber, styrene/butadiene copolymer rubber, acrylonitrile/butadiene copolymer rubber, saturated rubber obtained by hydrogenating or partially hydrogenating these diene rubbers, crosslinked butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, natural rubber, silicone rubber, ethylene/propylene/diene monomer terpolymer rubber, acrylic rubber, silicone/acrylic composite rubber, and urethane rubber. These polymers may be used alone or in combination of two or more. Among them, from the viewpoint of flexibility, at least one selected from the group consisting of butadiene rubber, crosslinked butadiene rubber, styrene/butadiene copolymer rubber, acrylic rubber, silicone/acrylic composite rubber, and urethane rubber is particularly preferred.
ゴム粒子は、コア構造及びコア構造の外側を覆うシェル構造を有するゴム粒子(以下、「コアシェルゴム粒子」と称することもある。)であることが好ましい。ゴム粒子のコア構造を構成するポリマーとしては、前述のゴム粒子を構成する好ましいポリマーとして例示したポリマーが挙げられるが、ブタジエンゴム、架橋ブタジエンゴム、及びスチレン/ブタジエン共重合ゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種がより好ましい。コア構造として、スチレン/ブタジエン共重合ゴムをコア構造として用い、スチレンとブタジエンの比を変更することにより、コア構造の粒径、共重合ゴムのガラス転移温度、破断応力、破断伸び等の物性値を制御することが可能であり好ましい。スチレン/ブタジエン共重合ゴムの市販品としては、例えばJSR株式会社製のラテックス等が挙げられる。 The rubber particles are preferably rubber particles having a core structure and a shell structure that covers the outside of the core structure (hereinafter, sometimes referred to as "core-shell rubber particles"). The polymer constituting the core structure of the rubber particles may be any of the polymers exemplified as preferred polymers constituting the rubber particles described above, but at least one selected from the group consisting of butadiene rubber, crosslinked butadiene rubber, and styrene/butadiene copolymer rubber is more preferred. It is preferable to use styrene/butadiene copolymer rubber as the core structure and change the ratio of styrene to butadiene, since it is possible to control the particle size of the core structure, the glass transition temperature of the copolymer rubber, the breaking stress, the breaking elongation, and other physical properties. Examples of commercially available styrene/butadiene copolymer rubber include latex manufactured by JSR Corporation.
シェル構造は、ラジカル重合性を有する化合物のポリマーを含み、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、グリシジル(メタ)アクリレート、3-メチル-3-オキセタニル-メチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、等の(メタ)アクリル酸エステル、マレイミド、スチレン、α-アリルオキシメチルアクリル酸エステル等のポリマーを用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、シェル構造は、ジビニルベンゼン、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジアリルマレエート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ブチレングリコールジアクリレート等の分子内に2個以上の反応性官能基を有する反応性架橋モノマーのポリマーを含有していてもよい。なお、コア構造及びシェル構造を構成するポリマーは異なるポリマーであることが好ましい。このようなコア構造及びシェル構造を有するゴム粒子を用いることによって、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物の混合樹脂組成物中におけるゴム粒子の分散性を向上させることが可能になる。その結果、ゴム粒子が分散した硬化物が得られ、硬化物中においてゴム粒子が効果的に機能して耐衝撃性を顕著に向上させることができる。 The shell structure includes a polymer of a compound having radical polymerization properties, and examples of the polymers include (meth)acrylic acid esters such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, 3-methyl-3-oxetanyl-methyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, maleimide, styrene, α-allyloxymethyl acrylic acid ester, etc., but are not limited thereto. The shell structure may also include a polymer of a reactive crosslinking monomer having two or more reactive functional groups in the molecule, such as divinylbenzene, allyl (meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, diallyl maleate, triallyl cyanurate, diallyl phthalate, butylene glycol diacrylate, etc. It is preferable that the polymers constituting the core structure and the shell structure are different polymers. By using rubber particles having such a core structure and shell structure, it is possible to improve the dispersibility of the rubber particles in the mixed resin composition of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound. As a result, a cured product is obtained in which the rubber particles are dispersed, and the rubber particles function effectively in the cured product, significantly improving impact resistance.
シェル構造を形成するラジカル重合性を有する化合物のポリマーは、コア構造の表面に化学結合を介してグラフト重合しており、コア構造の一部または全体を覆っている形態を有することが好ましい。シェル構造がコア構造にグラフト重合されてなるコア構造及びシェル構造を有するゴム粒子は、コア構造となる粒子の存在下において、公知の方法でラジカル重合性を有する化合物をグラフト重合させることで形成することができる。例えば、乳化重合やミニエマルション重合、懸濁重合等で調製され得る、水中に分散されたラテックス粒子に対して、シェル構造の構成成分であるラジカル重合性を有する化合物を加えて重合させることで製造することができる。なお、コア構造の表面に、シェル構造がグラフト重合され得るエチレン性不飽和基等の反応性部位が存在しない、または極めて少ない場合には、反応性部位を含有する中間層をコア構造となる粒子の表面に設けてから、シェル構造をグラフト重合させてもよい。すなわち、コア構造及びシェル構造を有するゴム粒子の形態としては、中間層を介してコア構造にシェル構造が設けられた形態も含まれる。 The polymer of the compound having radical polymerization properties that forms the shell structure is preferably graft-polymerized onto the surface of the core structure via a chemical bond, and has a form that covers a part or the whole of the core structure. The rubber particles having the core structure and the shell structure, in which the shell structure is graft-polymerized onto the core structure, can be formed by graft-polymerizing a compound having radical polymerization properties by a known method in the presence of particles that will become the core structure. For example, the rubber particles can be produced by adding a compound having radical polymerization properties, which is a component of the shell structure, to latex particles dispersed in water, which can be prepared by emulsion polymerization, mini-emulsion polymerization, suspension polymerization, etc., and polymerizing the particles. In addition, when there are no or very few reactive sites such as ethylenically unsaturated groups that can be graft-polymerized onto the surface of the core structure, an intermediate layer containing reactive sites may be provided on the surface of the particles that will become the core structure, and then the shell structure may be graft-polymerized. In other words, the form of the rubber particles having the core structure and the shell structure also includes a form in which the shell structure is provided on the core structure via an intermediate layer.
シェル構造を形成するためのラジカル重合性を有する化合物としては、ラジカル重合性化合物として説明した化合物を好適に用いることができる。この際、組成物中でラジカル重合性化合物として用いられる化合物と、シェル構造に用いられるラジカル重合性を有する化合物は同じである必要はない。シェル構造に用いられるラジカル重合性を有する化合物のポリマーは、コア構造との相性や、組成物中の多官能カーボネート(メタ)アクリレートと、ラジカル重合性化合物との分散性の観点から適宜選択された化合物を1種、或いは2種以上用いることが好ましい。また、シェル構造を形成するためのラジカル重合性を有する化合物として、ラジカル重合性化合物として説明した化合物に加えて、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとして説明した化合物を併用してもよい。この際、組成物中で多官能カーボネート(メタ)アクリレートとして用いられる化合物と、シェル構造中に用いられるラジカル重合性を有する化合物は同じである必要はない。 As the compound having radical polymerizability for forming the shell structure, the compound described as the radical polymerizable compound can be suitably used. In this case, the compound used as the radical polymerizable compound in the composition and the compound having radical polymerizability used in the shell structure do not need to be the same. As the polymer of the compound having radical polymerizability used in the shell structure, it is preferable to use one or more compounds appropriately selected from the viewpoints of compatibility with the core structure and dispersibility of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound in the composition. In addition to the compound described as the radical polymerizable compound, the compound described as the polyfunctional carbonate (meth)acrylate may be used in combination as the compound having radical polymerizability for forming the shell structure. In this case, the compound used as the polyfunctional carbonate (meth)acrylate in the composition and the compound having radical polymerizability used in the shell structure do not need to be the same.
多官能ラジカル重合性化合物を用いてシェル構造を形成すると、硬化性樹脂組成物の粘度が低くなり、取り扱いが容易になる傾向がある。シェル構造の形成に用いる多官能ラジカル重合性化合物は、シェル構造形成用のラジカル重合性を有する化合物100質量部に対して、好ましくは0質量部以上40質量部以下、より好ましくは0質量部以上30質量部以下、さらに好ましくは0質量部以上25質量部以下である。多官能ラジカル重合性化合物の含有量が40質量部以下であれば、コア構造及びシェル構造を有するゴム粒子の添加による、耐衝撃性の向上効果が得られ易くなる。なお、シェル構造の形成に用いる多官能ラジカル重合性化合物は、コア構造との相性や、樹脂組成物中での分散性の観点から適宜選択することができ、例えばラジカル重合性化合物に含まれる多官能ラジカル重合性化合物の中から、1種または2種以上を組み合わせて用いてもよい。 When a shell structure is formed using a polyfunctional radical polymerizable compound, the viscosity of the curable resin composition tends to be low and easy to handle. The polyfunctional radical polymerizable compound used to form the shell structure is preferably 0 parts by mass or more and 40 parts by mass or less, more preferably 0 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, and even more preferably 0 parts by mass or more and 25 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the compound having radical polymerizability for forming the shell structure. If the content of the polyfunctional radical polymerizable compound is 40 parts by mass or less, it becomes easier to obtain the effect of improving impact resistance by adding rubber particles having a core structure and a shell structure. The polyfunctional radical polymerizable compound used to form the shell structure can be appropriately selected from the viewpoint of compatibility with the core structure and dispersibility in the resin composition, and for example, one or more types of polyfunctional radical polymerizable compounds contained in the radical polymerizable compound may be used in combination.
ゴム粒子としては、市販されているゴム粒子を用いることができる。例えば、メタブレン(商標)(三菱ケミカル株式会社製)、カネエース(商標)(株式会社カネカ製)等を用いることができる。 As the rubber particles, commercially available rubber particles can be used. For example, Metablen (trademark) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Kane Ace (trademark) (manufactured by Kaneka Corporation), etc. can be used.
コア構造及びシェル構造を有するゴム粒子におけるコア構造とシェル構造の質量比率としては、コア構造100質量部に対して、シェル構造が、好ましくは1質量部以上200質量部以下、より好ましくは2質量部以上180質量部以下である。コア構造とシェル構造の質量比率がこの範囲内であれば、ゴム粒子を含有させることによる耐衝撃性の向上効果が大きい。シェル構造が1質量部以上である場合、硬化性樹脂組成物中における分散性が十分で、耐衝撃性の向上効果を得られ易い。また、シェル構造が200質量部以下である場合は、多量のゴム粒子を添加しなくても、十分な耐衝撃性の向上効果を得られるため、硬化性樹脂組成物の粘度が適度であり取り扱いが容易になる。 The mass ratio of the core structure to the shell structure in rubber particles having a core structure and a shell structure is preferably 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 180 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the core structure. If the mass ratio of the core structure to the shell structure is within this range, the impact resistance is greatly improved by including the rubber particles. When the shell structure is 1 part by mass or more, it is sufficiently dispersible in the curable resin composition, and the impact resistance improvement effect is easily obtained. Also, when the shell structure is 200 parts by mass or less, a sufficient impact resistance improvement effect can be obtained without adding a large amount of rubber particles, and the viscosity of the curable resin composition is moderate, making it easy to handle.
ゴム粒子は、平均粒径が好ましくは0.10μm以上2.0μm以下、より好ましくは0.15μm以上1.0μm以下である。平均粒径が0.10μm以上の場合、添加に伴う粘度上昇や、ゴム粒子の比表面積の増加に伴うゴム粒子間の相互作用が起こりにくく、硬化物の耐熱性や耐衝撃性を十分に得られる。また、平均粒径が2.0μm以下の場合には、硬化性樹脂組成物中におけるゴム粒子の分散性が十分に得られ、ゴム粒子の添加による耐衝撃性の向上効果が十分に得られる。ゴム粒子の平均粒径には、算術(個数)平均粒径を用い、動的光散乱法により測定した値を用いる。例えば、適当な有機溶剤にゴム粒子を分散させ、粒度分布計を用いて測定することができる。ゴム粒子の平均粒径が0.15μm以上1.0μm以下の範囲にあると、硬化性樹脂組成物中におけるゴム粒子の分散性がより安定すると共に、硬化物の高い耐衝撃性が得られる。 The average particle size of the rubber particles is preferably 0.10 μm or more and 2.0 μm or less, more preferably 0.15 μm or more and 1.0 μm or less. When the average particle size is 0.10 μm or more, the increase in viscosity due to addition and the interaction between rubber particles due to the increase in the specific surface area of the rubber particles are unlikely to occur, and the heat resistance and impact resistance of the cured product can be sufficiently obtained. Also, when the average particle size is 2.0 μm or less, the dispersibility of the rubber particles in the curable resin composition is sufficiently obtained, and the effect of improving the impact resistance by adding the rubber particles is sufficiently obtained. For the average particle size of the rubber particles, the arithmetic (number) average particle size is used, and the value measured by the dynamic light scattering method is used. For example, the rubber particles can be dispersed in an appropriate organic solvent and measured using a particle size distribution meter. When the average particle size of the rubber particles is in the range of 0.15 μm or more and 1.0 μm or less, the dispersibility of the rubber particles in the curable resin composition is more stable, and high impact resistance of the cured product is obtained.
ゴム粒子の含有量は、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物との合計100質量部に対して、好ましくは2質量部以上65質量部以下、より好ましくは5質量部以上60質量部以下である。ゴム粒子の含有量がこの範囲内であれば、高い耐衝撃性と耐熱性とを両立した硬化物を得ることができる。ゴム粒子の含有量が2質量部以上であると、ゴム粒子の添加による耐衝撃性の向上効果を十分に得ることができる。また、ゴム粒子の含有量が65質量以下であると、得られる硬化物の耐熱性が十分であるのに加えて、硬化性樹脂組成物の粘度が適度であり、取り扱いが容易である。 The content of the rubber particles is preferably 2 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and 60 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound. If the content of the rubber particles is within this range, a cured product that has both high impact resistance and heat resistance can be obtained. If the content of the rubber particles is 2 parts by mass or more, the effect of improving impact resistance by adding the rubber particles can be sufficiently obtained. Furthermore, if the content of the rubber particles is 65 parts by mass or less, in addition to the heat resistance of the obtained cured product being sufficient, the viscosity of the curable resin composition is moderate and it is easy to handle.
<ラジカル重合開始剤>
本発明に係る硬化性樹脂組成物はラジカル重合開始剤を含む。ラジカル重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤や熱ラジカル重合開始剤を用いることができる。
<Radical Polymerization Initiator>
The curable resin composition according to the present invention contains a radical polymerization initiator. As the radical polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator or a thermal radical polymerization initiator can be used.
[光ラジカル重合開始剤]
光ラジカル重合開始剤は、主に分子内開裂型と水素引抜き型に分類される。分子内開裂型の光ラジカル重合開始剤では、特定波長の光を吸収することで、特定の部位の結合が切断され、その切断された部位にラジカルが発生し、それが重合開始剤となり多官能カーボネート(メタ)アクリレート、ラジカル重合性化合物の重合が始まる。一方、水素引き抜き型の場合は、特定波長の光を吸収し励起状態になり、その励起種が周囲にある水素供与体から水素引き抜き反応を起こし、ラジカルが発生し、それが重合開始剤となり多官能カーボネート(メタ)アクリレート、ラジカル重合性化合物の重合が始まる。
[Photoradical polymerization initiator]
Photoradical polymerization initiators are mainly classified into intramolecular cleavage type and hydrogen abstraction type. In intramolecular cleavage type photoradical polymerization initiators, the bond at a specific site is cut by absorbing light of a specific wavelength, and radicals are generated at the cut site, which become polymerization initiators and start polymerization of polyfunctional carbonate (meth)acrylate and radical polymerizable compounds. On the other hand, in the case of hydrogen abstraction type, the light of a specific wavelength is absorbed and becomes excited, and the excited species causes hydrogen abstraction reaction from surrounding hydrogen donors, generating radicals, which become polymerization initiators and start polymerization of polyfunctional carbonate (meth)acrylate and radical polymerizable compounds.
分子内開裂型光ラジカル重合開始剤としては、アルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤、オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤が知られている。これらはカルボニル基に隣接した結合がα開裂して、ラジカル種を生成するタイプのものである。アルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤としては、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤、α-ヒドロキシアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤、アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤等がある。具体的な化合物としては、例えば、ベンジルメチルケタール系光ラジカル重合開始剤としては、2,2’-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(イルガキュア(商標)651、BASF社製)等があり、α-ヒドロキシアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤としては2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン(ダロキュア1173、BASF社製)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(イルガキュア184、BASF社製)、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(イルガキュア2959、BASF社製)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン(イルガキュア127、BASF社製)等があり、アミノアルキルフェノン系光ラジカル重合開始剤としては、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン(イルガキュア907、BASF社製)あるいは2-ベンジルメチル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-1-ブタノン(イルガキュア369、BASF社製)等があるが、これに限定されることはない。アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤としては、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド(ルシリンTPO、BASF社製)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド(イルガキュア819、BASF社製)等があるが、これに限定されることはない。オキシムエステル系光ラジカル重合開始剤としては、(2E)-2-(ベンゾイルオキシイミノ)-1-[4-(フェニルチオ)フェニル]オクタン-1-オン(イルガキュアOXE-01、BASF社製)等が挙げられるが、これに限定されることはない。括弧内に商品名の一例を併記しておく。 Known intramolecular cleavage type photoradical polymerization initiators include alkylphenone-based photoradical polymerization initiators, acylphosphine oxide-based photoradical polymerization initiators, and oxime ester-based photoradical polymerization initiators. These are types in which the bond adjacent to the carbonyl group undergoes α-cleavage to generate radical species. Examples of alkylphenone-based photoradical polymerization initiators include benzyl methyl ketal-based photoradical polymerization initiators, α-hydroxyalkylphenone-based photoradical polymerization initiators, and aminoalkylphenone-based photoradical polymerization initiators. Specific examples of the compounds include benzyl methyl ketal-based photoradical polymerization initiators such as 2,2'-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one (Irgacure (trademark) 651, manufactured by BASF Corporation), and α-hydroxyalkylphenone-based photoradical polymerization initiators such as 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (Darocure 1173, manufactured by BASF Corporation), 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (Irgacure 184, manufactured by BASF Corporation), 1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (Irgacure 185, manufactured by BASF Corporation), and α-hydroxyalkylphenone-based photoradical polymerization initiators such as 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (Irgacure 186, manufactured by BASF Corporation). Examples of the aminoalkylphenone-based photoradical polymerization initiator include, but are not limited to, 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, BASF Corporation) and 2-benzylmethyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanone (Irgacure 369, BASF Corporation). Examples of acylphosphine oxide-based photoradical polymerization initiators include, but are not limited to, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Lucirin TPO, manufactured by BASF) and bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide (Irgacure 819, manufactured by BASF). Examples of oxime ester-based photoradical polymerization initiators include, but are not limited to, (2E)-2-(benzoyloxyimino)-1-[4-(phenylthio)phenyl]octan-1-one (Irgacure OXE-01, manufactured by BASF). An example of a product name is given in parentheses.
水素引き抜き型ラジカル重合開始剤としては、2-エチル-9,10-アントラキノン、2-t-ブチル-9,10-アントラキノン等のアントラキノン誘導体、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン誘導体が挙げられるが、これに限定されることはない。 Examples of hydrogen abstraction type radical polymerization initiators include anthraquinone derivatives such as 2-ethyl-9,10-anthraquinone and 2-t-butyl-9,10-anthraquinone, and thioxanthone derivatives such as isopropylthioxanthone and 2,4-diethylthioxanthone, but are not limited to these.
これらの光ラジカル重合開始剤は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、後述する熱ラジカル重合開始剤と併用していてもよい。 These photoradical polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more. They may also be used in combination with a thermal radical polymerization initiator, which will be described later.
光ラジカル重合開始剤の添加量としては、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物との合計100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上15質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上10質量部以下である。光ラジカル重合開始剤が0.1質量部以上であると、重合が十分である。光ラジカル重合開始剤が15質量部以下であると、分子量が十分に増大し、耐熱性あるいは耐衝撃性が十分に得られる。 The amount of photoradical polymerization initiator added is preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound. When the amount of photoradical polymerization initiator is 0.1 parts by mass or more, polymerization is sufficient. When the amount of photoradical polymerization initiator is 15 parts by mass or less, the molecular weight is sufficiently increased, and sufficient heat resistance or impact resistance is obtained.
[熱ラジカル重合開始剤]
また、熱ラジカル重合開始剤としては、加熱によりラジカルを発生するものであれば特に制限されず従来既知の化合物を用いることが可能であり、例えば、アゾ系化合物、過酸化物及び過硫酸塩等を好ましいものとして例示することができる。アゾ系化合物としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(メチルイソブチレ-ト)、2,2’-アゾビス-2,4-ジメチルバレロニトリル、1,1’-アゾビス(1-アセトキシ-1-フェニルエタン)等が挙げられる。過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、ジ-t-ブチルベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシピバレート及びジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等が挙げられる。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウム等の過硫酸塩等が挙げられる。
[Thermal radical polymerization initiator]
The thermal radical polymerization initiator is not particularly limited as long as it generates radicals by heating, and conventionally known compounds can be used. For example, preferred examples include azo compounds, peroxides, and persulfates. Examples of azo compounds include 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis(methyl isobutyrate), 2,2'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, and 1,1'-azobis(1-acetoxy-1-phenylethane). Examples of peroxides include benzoyl peroxide, di-t-butylbenzoyl peroxide, t-butyl peroxypivalate, and di(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate. Examples of persulfates include persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate.
熱ラジカル重合開始剤の添加量としては、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物との合計100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上15質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上10質量部以下である。熱ラジカル重合開始剤が0.1質量部以上であると、重合が十分である。熱ラジカル重合開始剤が15質量部以下であると、分子量が十分に増大し、耐熱性あるいは耐衝撃性が十分に得られる。 The amount of thermal radical polymerization initiator added is preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the total of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radically polymerizable compound. When the amount of thermal radical polymerization initiator is 0.1 parts by mass or more, polymerization is sufficient. When the amount of thermal radical polymerization initiator is 15 parts by mass or less, the molecular weight increases sufficiently, and sufficient heat resistance or impact resistance is obtained.
<その他の成分(添加剤)>
本発明の硬化性樹脂組成物には、本発明の目的、効果を損なわない範囲において、その他の任意成分として各種の添加剤が含有されていてもよい。添加剤の添加量としては、多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物との合計100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上25質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上20質量部以下である。
<Other ingredients (additives)>
The curable resin composition of the present invention may contain various additives as other optional components within a range that does not impair the object and effect of the present invention. The amount of the additives added is preferably 0.05 parts by mass or more and 25 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound.
例えば、硬化物に所望の物性を付与するための物性改質剤として、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリクロロプレン、ポリエステル、ポリシロキサン、石油樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、セルロース樹脂などの樹脂、あるいはポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、超高分子量ポリエチレン、ポリフェニルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、ポリトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのエンジニアリングプラスチック、フッ素系オリゴマー、シリコーン系オリゴマー、ポリスルフィド系オリゴマー、金、銀、鉛などの軟質金属、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム、窒化ケイ素、セレン化モリブデンなどの層状結晶構造物質を添加しても良い。 For example, physical property modifiers for imparting desired physical properties to the cured product include resins such as epoxy resins, polyurethanes, polychloroprene, polyesters, polysiloxanes, petroleum resins, xylene resins, ketone resins, and cellulose resins, as well as polycarbonates, modified polyphenylene ethers, polyamides, polyacetals, polyethylene terephthalates, polybutylene terephthalates, ultra-high molecular weight polyethylenes, polyphenylsulfones, polysulfones, polyarylates, polyetherimides, polyetheretherketones, and polyphenylenes. Other examples of the additives that may be added include engineering plastics such as polystyrene sulfide, polyethersulfone, polyamideimide, liquid crystal polymers, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, and polyvinylidene fluoride, fluorine-based oligomers, silicone-based oligomers, and polysulfide-based oligomers, soft metals such as gold, silver, and lead, and layered crystal structure materials such as graphite, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, boron nitride, graphite fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, lithium fluoride, silicon nitride, and molybdenum selenide.
また、光増感剤として、フェノチアジン、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール等の重合禁止剤、ベンゾイン化合物、アセトフェノン化合物、アントラキノン化合物、チオキサントン化合物、ケタール化合物、ベンゾフェノン化合物、3級アミン化合物、及びキサントン化合物などを添加しても良い。 In addition, photosensitizers such as polymerization inhibitors such as phenothiazine and 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, benzoin compounds, acetophenone compounds, anthraquinone compounds, thioxanthone compounds, ketal compounds, benzophenone compounds, tertiary amine compounds, and xanthone compounds may be added.
他の添加剤としては、重合開始助剤、レベリング剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、シランカップリング剤、無機充填剤、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤、増粘剤、消泡剤等を挙げることができる。 Other additives include polymerization initiators, leveling agents, wettability improvers, surfactants, plasticizers, UV absorbers, silane coupling agents, inorganic fillers, pigments, dyes, antioxidants, flame retardants, thickeners, and defoamers.
<硬化性樹脂組成物>
本発明の組成物は、多官能カーボネート(メタ)アクリレート、ラジカル重合性化合物、ゴム粒子、及びラジカル重合開始剤、並びに、必要に応じてその他の任意成分の適量を攪拌容器に仕込んで、通常、0℃以上120℃以下、好ましくは20℃以上100℃以下で攪拌する。そして、必要に応じて揮発性の溶剤等を除去することにより製造することができる。
<Curable resin composition>
The composition of the present invention can be produced by charging appropriate amounts of a polyfunctional carbonate (meth)acrylate, a radically polymerizable compound, rubber particles, and a radical polymerization initiator, as well as other optional components as necessary, into a stirring vessel and stirring the mixture usually at a temperature of 0° C. or higher and 120° C. or lower, preferably 20° C. or higher and 100° C. or lower, and then removing volatile solvents and the like as necessary.
本発明にかかる硬化性樹脂組成物は、光造形法に用いる造形材料として好適に用いることができる。すなわち、本発明の硬化性樹脂組成物に対して、紫外・可視光線、電子線、X線、放射線などの活性エネルギー線を選択的に照射して硬化に必要なエネルギーを供給することにより、所望の形状の造形物を製造することができる。本発明の硬化性樹脂組成物を光造形法の造形材料として用いる場合、25℃における粘度が10mPa・s以上10,000mPa・s以下であるのが好ましく、より好ましくは10mPa・s以上5,000mPa・s以下である。 The curable resin composition of the present invention can be suitably used as a modeling material for use in stereolithography. That is, a modeled object of a desired shape can be produced by selectively irradiating the curable resin composition of the present invention with active energy rays such as ultraviolet or visible light, electron beams, X-rays, or radiation to supply the energy required for curing. When the curable resin composition of the present invention is used as a modeling material for stereolithography, the viscosity at 25°C is preferably 10 mPa·s or more and 10,000 mPa·s or less, and more preferably 10 mPa·s or more and 5,000 mPa·s or less.
<硬化物>
本発明の樹脂硬化物は、前述の硬化性樹脂組成物を、活性エネルギー線照射や熱照射といった公知の方法を用いて硬化せしめることで得ることができる。活性エネルギー線としては、紫外・可視光線、電子線、X線、放射線などを挙げることができる。なかでも、入手が容易な点と、光ラジカル重合開始剤との相性の点で、300nm以上450nm以下の波長を有する紫外・可視光線を好ましく用いることができる。紫外・可視光線の光源としては、紫外・可視光線レーザー(例えばArレーザー、He-Cdレーザーなど)、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯などを使用することができる。なかでも、レーザー光源が、エネルギーレベルを高めて造形時間を短縮でき、しかも集光性に優れていて高い造形精度を得ることができる点から、好ましく採用される。硬化方法は、硬化性樹脂組成物が含有するラジカル重合開始剤の種類に合わせて適宜選択することができる。また、硬化方法は単独でも、複数組み合わせて用いてもよい。
<Cured Product>
The resin cured product of the present invention can be obtained by curing the above-mentioned curable resin composition using a known method such as active energy ray irradiation or heat irradiation. Examples of active energy rays include ultraviolet and visible light rays, electron beams, X-rays, and radiation. Among them, ultraviolet and visible light rays having a wavelength of 300 nm or more and 450 nm or less can be preferably used in terms of easy availability and compatibility with the photoradical polymerization initiator. As a light source of ultraviolet and visible light rays, ultraviolet and visible light lasers (for example, Ar lasers, He-Cd lasers, etc.), mercury lamps, xenon lamps, halogen lamps, fluorescent lamps, etc. can be used. Among them, laser light sources are preferably used because they can increase the energy level to shorten the modeling time, and have excellent light collecting properties to obtain high modeling accuracy. The curing method can be appropriately selected according to the type of radical polymerization initiator contained in the curable resin composition. In addition, the curing methods may be used alone or in combination.
<立体造形物の製造方法>
本発明の硬化性樹脂組成物は、光造形法の造形材料として好適に用いることができる。本発明の硬化性樹脂組成物を硬化せしめてなる立体造形物は、公知の光造形法及び装置を用いて作製することができる。好ましい光造形法の代表例としては、三次元モデルの三次元形状データから生成したスライスデータに基づいて、硬化性樹脂組成物を層毎に光硬化させて造形物を造形する工程を有する方法である。具体的には、液状の硬化性樹脂組成物に所望のパターンを有する硬化層が得られるように、スライスデータに基づいて活性エネルギー線を選択的に照射して硬化層を形成する。次いで、この硬化層に接して、液状の硬化性樹脂組成物からなる未硬化層を供給し、同様にスライスデータに基づいて活性エネルギー光線を照射して前記の硬化層と連続した硬化層を新たに形成する。この積層工程を繰り返すことによって最終的に三次元モデルに対応した目的とする立体的造形物を得る方法を挙げることができる。
<Method of manufacturing a three-dimensional object>
The curable resin composition of the present invention can be suitably used as a modeling material for photo-molding. A three-dimensional object obtained by curing the curable resin composition of the present invention can be produced using a known photo-molding method and device. A representative example of a preferred photo-molding method is a method having a step of photo-curing the curable resin composition layer by layer to form a molded object based on slice data generated from three-dimensional shape data of a three-dimensional model. Specifically, a cured layer is formed by selectively irradiating active energy rays based on slice data so that a cured layer having a desired pattern is obtained from the liquid curable resin composition. Next, an uncured layer made of a liquid curable resin composition is supplied in contact with this cured layer, and similarly irradiated with active energy rays based on the slice data to newly form a cured layer continuous with the cured layer. A method of finally obtaining a desired three-dimensional object corresponding to a three-dimensional model by repeating this lamination step can be mentioned.
硬化性樹脂組成物よりなる未硬化層に活性エネルギー線を照射して、所望の形状パターンを有する各硬化樹脂層を形成するに当たっては、レーザー光のように点状に絞られた活性エネルギー線を、点描方式または線描方式で照射してもよい。また、液晶シャッターまたはデジタルマイクロミラーシャッターなどのような微小光シャッターを複数配列して形成した面状描画マスクを通して未硬化層に活性エネルギー線を面状に照射する方式を採用してもよい。 When irradiating an uncured layer made of a curable resin composition with active energy rays to form each cured resin layer having a desired shape pattern, active energy rays focused in a dot pattern, such as laser light, may be irradiated in a pointillist or line drawing manner. Alternatively, a method may be adopted in which the uncured layer is irradiated with active energy rays in a planar manner through a planar drawing mask formed by arranging multiple microscopic optical shutters, such as liquid crystal shutters or digital micromirror shutters.
光造形法の代表的な例として自由液面方式を説明すると、次のとおりである。まず、液状の硬化性樹脂組成物を収容した容器内において、昇降自在に設けられた支持ステージを、樹脂組成物の液面から所定量だけ降下(沈降)させることにより、支持ステージ上に硬化性樹脂組成物を供給する。次いで、この支持ステージ上の硬化性樹脂組成物に対してスライスデータに基づいて選択的に光を照射することにより、固体状に硬化した硬化層(1)を形成する。次いで、支持ステージを所定量だけ降下させ、この硬化層(1)上に硬化性樹脂組成物を供給し、この硬化性樹脂組成物に対してスライスデータに基づいて選択的に光を照射することにより、硬化層(1)上にこれと連続して一体的に積層されるように新しい硬化層(2)を形成する。このように、スライスデータに基づいて硬化性樹脂組成物を層毎に光照射されるパターンを変化させ、或いは変化させずに、この工程を所定回数繰り返すことにより、複数の硬化層(1,2,・・・n)が一体的に積層されてなる立体造形物が造形される。この他に、既成液面方式やインクジェット方式によっても造形される。 The free liquid surface method is a typical example of the photo-lithography method. First, in a container containing a liquid curable resin composition, a support stage that can be freely raised and lowered is lowered (sunk) a predetermined amount from the liquid surface of the resin composition to supply the curable resin composition onto the support stage. Next, the curable resin composition on the support stage is selectively irradiated with light based on slice data to form a cured layer (1) that has been hardened into a solid state. Next, the support stage is lowered a predetermined amount, a curable resin composition is supplied onto the cured layer (1), and the curable resin composition is selectively irradiated with light based on slice data to form a new cured layer (2) on the cured layer (1) so that it is continuously and integrally laminated therewith. In this way, by repeating this process a predetermined number of times, with or without changing the pattern of light irradiation of the curable resin composition for each layer based on slice data, a three-dimensional object is formed in which multiple cured layers (1, 2, ... n) are laminated integrally. In addition, it can also be modeled by a pre-formed liquid surface method or an inkjet method.
このようにして得られる造形物を容器から取り出し、必要に応じて洗浄するなどして、その表面に残存する未反応の硬化性樹脂組成物を除去する。洗浄剤としては、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類に代表されるアルコール系有機溶剤;アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン等に代表されるケトン系有機溶剤;テルペン類に代表される脂肪族系有機溶剤を用いることができる。なお、未反応の硬化性樹脂組成物を除去した後には必要に応じて、活性エネルギー線または熱によるポストキュアーを行っても良い。ポストキュアーを施すことによって、造形物の表面及び内部に残存する未反応の硬化性樹脂組成物を硬化させることができ、造形物の表面のべたつきを抑えることができる他、造形物の初期強度を向上させることができる。 The object thus obtained is removed from the container and washed as necessary to remove the unreacted curable resin composition remaining on the surface. As a cleaning agent, an alcohol-based organic solvent such as isopropyl alcohol or ethyl alcohol; a ketone-based organic solvent such as acetone, ethyl acetate, or methyl ethyl ketone; or an aliphatic organic solvent such as terpenes can be used. After removing the unreacted curable resin composition, post-curing with active energy rays or heat may be performed as necessary. By performing post-curing, the unreacted curable resin composition remaining on the surface and inside of the object can be cured, which can suppress stickiness of the surface of the object and improve the initial strength of the object.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<材料>
以下、実施例及び比較例にて使用した材料を列記する。
<Ingredients>
The materials used in the examples and comparative examples are listed below.
[多官能カーボネート(メタ)アクリレート]
A-1:一般式(1)で示されるポリカーボネートジアクリレート(R=(CH2)6または1,4-ジメチレンシクロヘキサン、X=H、Mw=900)(製品名:UM-90(1/3)DA、宇部興産株式会社製)
A-2:一般式(1)で示されるポリカーボネートジアクリレート(R=(CH2)6、X=H、Mw=1,000)(製品名:UH-100DA、宇部興産株式会社製)
[Polyfunctional carbonate (meth)acrylate]
A-1: Polycarbonate diacrylate represented by the general formula ( 1 ) (R=( CH2 ) 6 or 1,4-dimethylenecyclohexane, X=H, Mw=900) (product name: UM-90(1/3)DA, manufactured by Ube Industries, Ltd.)
A-2: Polycarbonate diacrylate represented by the general formula ( 1 ) (R=(CH 2 ) 6 , X=H, Mw=1,000) (product name: UH-100DA, manufactured by Ube Industries, Ltd.)
[ラジカル重合性化合物]
B-1:アクリロイルモルフォリン(製品名:ACMO、(KJケミカルズ株式会社製)
B-2:二官能アクリルモノマー(製品名:KAYARAD HX-220、(日本化薬株式会社製)
B-3:N-フェニルマレイミド(製品名:imilex(商標)-P、(株式会社日本触媒製)
[Radical polymerizable compound]
B-1: Acryloylmorpholine (product name: ACMO, manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.)
B-2: Bifunctional acrylic monomer (product name: KAYARAD HX-220, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
B-3: N-phenylmaleimide (product name: imilex (trademark)-P, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
[ラジカル重合開始剤]
D-1:光ラジカル重合開始剤(製品名:Irgacure819、(BASF社製)
[Radical Polymerization Initiator]
D-1: Photoradical polymerization initiator (product name: Irgacure 819, manufactured by BASF)
<コア構造及びシェル構造を有するゴム粒子>
[平均粒径0.28μmのコアシェルゴム粒子(C-1)のアセトン分散液の製造]
1Lガラス容器に、ポリブタジエンラテックス(製品名:Nipol LX111A2、日本ゼオン株式会社製)185質量部(ポリブタジエンゴム粒子100質量部相当)及び脱イオン水315質量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)0.005質量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001質量部、及びナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.2質量部を加えた後、シェル構造を形成するラジカル重合性化合物として、メチルメタクリレート(MMA)17.5質量部及び3-メチル-3-オキセタニル-メチルメタクリレート(製品名:ETERNACOLL(商標)、OXMA、宇部興産株式会社製)17.5質量部)、並びにクメンヒドロパーオキサイド0.1質量部の混合物を2時間かけて連続的に添加することにより、ポリブタジエンゴムの粒子の表面にラジカル重合性化合物をグラフト重合した。添加終了後、さらに2時間撹拌して反応を終了させ、ポリブタジエンゴムをコア構造、ラジカル重合性化合物のポリマーをシェル構造として有するコア構造及びシェル構造を有するゴム粒子の水分散液を得た。
<Rubber particles having a core structure and a shell structure>
[Preparation of acetone dispersion of core-shell rubber particles (C-1) having an average particle size of 0.28 μm]
A 1 L glass container was charged with 185 parts by mass of polybutadiene latex (product name: Nipol LX111A2, manufactured by Zeon Corporation) (corresponding to 100 parts by mass of polybutadiene rubber particles) and 315 parts by mass of deionized water, and the mixture was stirred at 60° C. while being purged with nitrogen. After adding 0.005 parts by mass of disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA), 0.001 parts by mass of ferrous sulfate heptahydrate, and 0.2 parts by mass of sodium formaldehyde sulfoxylate, a mixture of 17.5 parts by mass of methyl methacrylate (MMA) and 17.5 parts by mass of 3-methyl-3-oxetanyl-methyl methacrylate (product name: ETERNACOLL (trademark), OXMA, manufactured by Ube Industries, Ltd.) as a radical polymerizable compound for forming a shell structure, and 0.1 parts by mass of cumene hydroperoxide was continuously added over 2 hours to graft polymerize the radical polymerizable compound onto the surface of the polybutadiene rubber particles. After the addition was completed, the mixture was stirred for another 2 hours to terminate the reaction, and an aqueous dispersion of rubber particles having a core structure and a shell structure, in which polybutadiene rubber was the core structure and a polymer of the radical polymerizable compound was the shell structure, was obtained.
上記のようにして得られたコア構造及びシェル構造を有するゴム粒子の水分散液をアセトン450質量部中に投入し、均一に混合した。遠心分離機を用い、回転数12,000rpm、温度10℃にて30分間遠心した後、上澄み液を除去した。沈降したコア構造及びシェル構造のゴム粒子にアセトンを加えて再分散し、上記と同条件で遠心分離、上澄み液の除去を2回繰り返し行うことにより、コアシェルゴム粒子(C-1)のアセトン分散液を得た。以下に示す方法で測定したコアシェルゴム粒子(C-1)の平均粒径は0.28μmであった。 The aqueous dispersion of rubber particles having a core structure and a shell structure obtained as described above was added to 450 parts by mass of acetone and mixed uniformly. After centrifugation for 30 minutes at 12,000 rpm and 10°C, the supernatant was removed. Acetone was added to the settled core and shell structure rubber particles to redisperse them, and the centrifugation and removal of the supernatant were repeated twice under the same conditions as above to obtain an acetone dispersion of core-shell rubber particles (C-1). The average particle size of the core-shell rubber particles (C-1) measured by the method described below was 0.28 μm.
[平均粒径0.066μmのコアシェルゴム粒子(C-2)のアセトン分散液の製造]
ポリブタジエンラテックスをスチレンブタジエンラテックス(商品名:SBLTX、JSR株式会社性、グレード2108)に変更した以外はC-1と同様の方法で、コアシェルゴム粒子(C-2)のアセトン分散液を得た。コアシェルゴム粒子(C-2)の平均粒径は0.066μmであった。
[Preparation of acetone dispersion of core-shell rubber particles (C-2) having an average particle size of 0.066 μm]
An acetone dispersion of core-shell rubber particles (C-2) was obtained in the same manner as in C-1, except that the polybutadiene latex was changed to a styrene-butadiene latex (product name: SBLTX, manufactured by JSR Corporation, grade 2108). The average particle size of the core-shell rubber particles (C-2) was 0.066 μm.
[平均粒径0.81μmのコアシェルゴム粒子(C-3)のアセトン分散液の製造]
ポリブタジエンラテックスをスチレンブタジエンラテックス(商品名:SBLTX、JSR株式会社性、グレード0561)に変更した以外はC-1と同様の方法で、コアシェルゴム粒子(C-3)のアセトン分散液を得た。コアシェルゴム粒子(C-3)の平均粒径は0.81μmであった。
[Preparation of acetone dispersion of core-shell rubber particles (C-3) having an average particle size of 0.81 μm]
An acetone dispersion of core-shell rubber particles (C-3) was obtained in the same manner as in C-1, except that the polybutadiene latex was changed to a styrene-butadiene latex (product name: SBLTX, manufactured by JSR Corporation, grade 0561). The average particle size of the core-shell rubber particles (C-3) was 0.81 μm.
[C-4]
コアシェルゴム粒子(商品名:カネエース(商標)、株式会社カネカ製、グレードB-564、平均粒径0.17μm)
[C-4]
Core-shell rubber particles (product name: Kane Ace (trademark), manufactured by Kaneka Corporation, grade B-564, average particle size 0.17 μm)
<硬化性樹脂組成物の製造>
表1に示す配合比にて多官能カーボネート(メタ)アクリレートとラジカル重合性化合物とラジカル重合開始剤とを配合し、均一に混合した。この配合物中に、ゴム粒子のアセトン分散液を混合し、回転式の蒸発装置を用いて揮発分であるアセトンを除去することによって硬化性樹脂組成物を得た。
<Production of Curable Resin Composition>
A polyfunctional carbonate (meth)acrylate, a radical polymerizable compound, and a radical polymerization initiator were blended and mixed uniformly in the blending ratio shown in Table 1. An acetone dispersion of rubber particles was mixed into this blend, and the volatile acetone was removed using a rotary evaporator to obtain a curable resin composition.
<試験片の作成>
調製した硬化性樹脂組成物から、下記の方法で硬化物を作成した。まず、二枚の石英ガラスの間に長さ80mm、幅10mm、厚さ4mmの金型を挟み、ここに硬化性樹脂組成物を流し込んだ。流し込んだ硬化性樹脂組成物に対して紫外線照射機(商品名:LIGHT SOURCE EXECURE3000、HOYA CANDEO OPTRONICS株式会社製)で5mW/cm2の紫外線を金型の両面から交互に180秒間ずつ4回照射した。得られた硬化物を50℃の加熱オーブン内に入れて1時間、100℃の加熱オーブン内に入れて2時間熱処理を行うことで、長さ80mm、幅10mm、厚さ4mmの試験片を得た。
<Creating test pieces>
A cured product was prepared from the prepared curable resin composition by the following method. First, a mold having a length of 80 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 4 mm was sandwiched between two pieces of quartz glass, and the curable resin composition was poured into the mold. The poured curable resin composition was irradiated with 5 mW/ cm2 ultraviolet light from both sides of the mold alternately for 180 seconds each four times using an ultraviolet irradiator (product name: LIGHT SOURCE EXECURE 3000, manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS Co., Ltd.). The obtained cured product was placed in a heating oven at 50 ° C. for 1 hour and in a heating oven at 100 ° C. for 2 hours to perform heat treatment, thereby obtaining a test piece having a length of 80 mm, a width of 10 mm, and a thickness of 4 mm.
<評価・測定方法>
[重量平均分子量]
ゲルパーミエションクロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography;GPC)装置(製品名:HLC-8220GPC、東ソー株式会社製)に、カラム(製品名:Shodex GPC LF-804、昭和電工株式会社製、排除限界分子量:2×106、分離範囲:300から2×106)を2本直列に配置し、40℃、展開溶媒としてTHFを用い、Refractive Index(RI、示差屈折率)検出器により測定した。得られた重量平均分子量は標準ポリスチレン換算値である。
<Evaluation and measurement methods>
[Weight average molecular weight]
Two columns (product name: Shodex GPC LF-804, product of Showa Denko K.K., exclusion limit molecular weight: 2×10 6 , separation range: 300 to 2×10 6 ) were arranged in series in a gel permeation chromatography (GPC) apparatus (product name: HLC-8220GPC, product of Tosoh Corporation), and measurements were performed at 40° C. using THF as a developing solvent with a refractive index (RI, differential refractive index) detector. The weight average molecular weight obtained is a value calculated in terms of standard polystyrene.
[ゴム粒子の平均粒径]
粒度分布計(製品名:ゼータサイザーナノZS、マルバーン社製)を用い、ガラス製セルにゴム粒子のアセトン分散液を約1ml入れて25℃で測定した。粒度分布曲線(粒子径-散乱強度)の極大値から平均粒径を求めた。
[Average particle size of rubber particles]
Using a particle size distribution meter (product name: Zetasizer Nano ZS, manufactured by Malvern Instruments), about 1 ml of the acetone dispersion of rubber particles was placed in a glass cell and measured at 25° C. The average particle size was determined from the maximum value of the particle size distribution curve (particle size - scattering intensity).
[荷重たわみ温度]
試験片について、JIS K 7191-2に準じて、荷重たわみ温度試験機(商品名:No.533 HDT 試験装置 3M-2、株式会社東洋精機製作所製)を用い、曲げ応力1.80MPaで、室温から2℃毎分で昇温した。試験片のたわみ量が0.34mmに達した温度を荷重たわみ温度とし、耐熱性の指標とした。得られた結果を表1に示す。耐熱性の評価は、荷重撓み温度が70℃以上のものをA(非常に良好)、60℃以上70℃未満のものをB(良好)、60℃未満のものをC(不良)とした。
[Deflection temperature under load]
The test pieces were subjected to a bending stress of 1.80 MPa using a deflection temperature under load tester (product name: No. 533 HDT Testing Machine 3M-2, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), and the temperature was raised from room temperature at 2°C per minute. The temperature at which the deflection of the test piece reached 0.34 mm was taken as the deflection temperature under load, and was used as an index of heat resistance. The results are shown in Table 1. Heat resistance was evaluated as follows: A (very good) for a deflection temperature under load of 70°C or more, B (good) for a temperature of 60°C or more and less than 70°C, and C (poor) for a temperature of less than 60°C.
[シャルピー衝撃強さ]
JIS K 7111に準じて、切欠き形成機(商品名:ノッチングツール A-4、株式会社東洋精機製作所製)にて試験片中央部に深さ2mm、45°の切欠き(ノッチ)を入れた。衝撃試験機(商品名:IMPACT TESTER IT、株式会社東洋精機製作所製)を用い、試験片の切欠きの背面から2Jのエネルギーで破壊する。150°まで振り上げたハンマーが試験片破壊後に振りあがる角度から破壊に要したエネルギーを算出し、それをシャルピー衝撃強さとし、耐衝撃性の指標とした。得られた結果を表1に示す。耐衝撃性の評価は、シャルピー衝撃強さが10kJ/m2以上のものをA(非常に良好)、8kJ/m2以上10kJ/m2未満のものをB(良好)、8kJ/m2未満のものをC(不良)とした。
[Charpy impact strength]
According to JIS K 7111, a notch of 2 mm depth and 45° was made in the center of the test piece using a notch forming machine (product name: Notching Tool A-4, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.). Using an impact tester (product name: IMPACT TESTER IT, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), the test piece was broken with an energy of 2 J from the back of the notch. The energy required for breaking was calculated from the angle at which the hammer, which had been swung up to 150°, swung up after the test piece was broken, and this was taken as the Charpy impact strength, which was used as an index of impact resistance. The results obtained are shown in Table 1. The impact resistance was evaluated as follows: A (very good) for a Charpy impact strength of 10 kJ/m 2 or more, B (good) for 8 kJ/m 2 or more and less than 10 kJ/m 2 , and C (poor) for less than 8 kJ/m 2 .
表1に示す結果において、比較例1では多官能カーボネート(メタ)アクリレートを含まない系である。比較例1では荷重撓み温度は90℃であるが、シャルピー衝撃強さが3.4kJ/m2であり、耐熱性と靭性のバランスが取れているとは言い難い。一方、実施例1乃至7では、靭性に優れ、且つ耐熱性にも優れており、通常予想しうる範囲を超えた物性が与えられている。結果として、本発明の硬化性樹脂組成物は、予想に反し、高い靭性と、耐熱性を両立させうる効果を有することが明らかとなった。 In the results shown in Table 1, Comparative Example 1 is a system that does not contain a polyfunctional carbonate (meth)acrylate. In Comparative Example 1, the load deflection temperature is 90°C, but the Charpy impact strength is 3.4 kJ/ m2 , and it is difficult to say that the heat resistance and toughness are well balanced. On the other hand, Examples 1 to 7 are excellent in toughness and heat resistance, and are given physical properties that exceed the range that can be normally expected. As a result, it has become clear that the curable resin composition of the present invention has an effect of achieving both high toughness and heat resistance, contrary to expectations.
以上の結果から、本発明の硬化性樹脂組成物は、耐衝撃性と耐熱性を両立する優れた効果を有し、光学的立体造形に好適に使用できることが明らかとなった。 The above results demonstrate that the curable resin composition of the present invention has excellent effects of achieving both impact resistance and heat resistance, and can be suitably used for optical three-dimensional modeling.
Claims (15)
分子内に1個以上のラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性化合物と、
平均粒径が0.10μm以上2.0μm以下であるゴム粒子と、
ラジカル重合開始剤と、
を含有する硬化性樹脂組成物であって、
前記多官能カーボネート(メタ)アクリレートと前記ラジカル重合性化合物の合計100質量部に対して、前記多官能カーボネート(メタ)アクリレートの含有量は1質量部以上70質量部以下であり、前記ラジカル重合性化合物の含有量は30質量部以上99質量部以下であり、前記ゴム粒子の含有量は2質量部以上65質量部以下であり、前記ラジカル重合開始剤の含有量は0.1質量部以上15質量部以下であり、
前記硬化性樹脂組成物における前記ラジカル重合性化合物の配合比は質量基準で70/127以上であり、
前記ゴム粒子は、コア構造及びシェル構造を有し、
前記ゴム粒子の前記コア構造は、ブタジエンゴム、架橋ブタジエンゴム、及びスチレン/ブタジエン共重合ゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする硬化性樹脂組成物。 A polyfunctional carbonate (meth)acrylate having at least two (meth)acryloyl groups and at least one carbonate group in the molecule and represented by the following general formula (1):
a radical polymerizable compound having one or more radical polymerizable functional groups in the molecule;
Rubber particles having an average particle size of 0.10 μm or more and 2.0 μm or less;
A radical polymerization initiator;
A curable resin composition comprising:
relative to a total of 100 parts by mass of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound, the content of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate is 1 part by mass or more and 70 parts by mass or less, the content of the radical polymerizable compound is 30 parts by mass or more and 99 parts by mass or less, the content of the rubber particles is 2 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, and the content of the radical polymerization initiator is 0.1 parts by mass or more and 15 parts by mass or less,
a blending ratio of the radical polymerizable compound in the curable resin composition is 70/127 or more by mass,
The rubber particles have a core structure and a shell structure,
A curable resin composition, wherein the core structure of the rubber particles contains at least one rubber selected from the group consisting of butadiene rubber, crosslinked butadiene rubber, and styrene/butadiene copolymer rubber.
および/または、and/or
前記ラジカル重合性化合物の含有量は、前記多官能カーボネート(メタ)アクリレートと前記ラジカル重合性化合物の合計100質量部に対して70質量部以上であること、the content of the radical polymerizable compound is 70 parts by mass or more relative to 100 parts by mass in total of the polyfunctional carbonate (meth)acrylate and the radical polymerizable compound;
を特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。The curable resin composition according to claim 1 ,
前記硬化性樹脂組成物が、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物であることを特徴とする立体造形物の製造方法。 A method for manufacturing a three-dimensional object, comprising a step of photo-curing a curable resin composition layer by layer based on slice data to form a model, comprising:
A method for producing a three-dimensional object, comprising the curable resin composition according to claim 1 .
Priority Applications (1)
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