JP7752174B2 - 硬化性組成物および硬化物 - Google Patents
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Description
式(2)で表される、分子量が1,000未満のシランカップリング剤(B)とを含有する硬化性組成物。
[式(1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R1のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基であり;Xは、-O-、-COO-、-S-、-N(R2)-、-CH(OH)-CH2-O-、-O-CO-NH-または-N(R2)-CO-N(R3)-で表される2価の基であり、R2およびR3は、水素原子、炭化水素基、またはハロゲン化炭化水素基であり、R2およびR3は、同一であっても異なっていてもよい。]
式(2):Y-CH2-SiR1 3
[式(2)中、R1は式(1)と同義であり;Yは、(メタ)アクリロイル基、炭素数1~20のアルコキシ基、メルカプト基、またはイソシアネート基である。]
[2]前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対し、前記(B)を0.1~20質量部含む[1]に記載の硬化性組成物。
[式(3)中、nは1~6の整数であり;R1は式(1)と同義であり;R4は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、または前記炭化水素基の少なくとも一つの水素原子が、無置換アミノ基、置換アミノ基およびアルコキシシリル基からなる群より選ばれる基で置換された基である。]
[7][1]~[6]のいずれか1項に記載の硬化性組成物から得られる硬化物。
(メタ)アクリル重合体(A)(以下「重合体(A)」ともいう。)は、式(1)で表される基を有し、数平均分子量(Mn)が1,000以上であり、かつケイ素元素を500ppm以上含有する重合体である。
式(1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R1のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基であり;Xは、-O-、-COO-、-S-、-N(R2)-、-CH(OH)-CH2-O-、-O-CO-NH-または-N(R2)-CO-N(R3)-で表される2価の基であり、R2およびR3は、水素原子、炭化水素基、またはハロゲン化炭化水素基であり、R2およびR3は、同一であっても異なっていてもよい。
重合体(A)は、アルキル基の炭素数が1~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)(以下「モノマー(a1)」ともいう。)を含む重合性単量体成分の重合体であることが好ましい。すなわち重合体(A)は、モノマー(a1)由来の構造単位を有することが好ましい。
重合体(A)は、モノマー(a1)と共重合可能であって、式(1)で表される基を有する加水分解性シリル基含有(メタ)アクリロイル単量体(a2)(以下「モノマー(a2)」ともいう。)由来の構造単位をさらに有することが好ましい。
重合体(A)は、本発明の目的を損なわない範囲で、モノマー(a1)およびモノマー(a2)以外のその他のモノマー(a3)由来の構造単位をさらに有してもよい。
n-トリデシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n-ミリスチル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、n-ペンタデシル(メタ)アクリレート、イソペンタデシル(メタ)アクリレート、n-セチル(メタ)アクリレート、イソセチル(メタ)アクリレート、n-ヘプタデシル(メタ)アクリレート、イソヘプタデシル(メタ)アクリレート、n-ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、n-ノナデシル(メタ)アクリレート、イソノナデシル(メタ)アクリレート、n-エイコシル(メタ)アクリレート、イソエイコシル(メタ)アクリレート等のアルキル基の炭素数が13以上、好ましくはアルキル基の炭素数の上限が22の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;
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、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等の脂環式炭化水素基または芳香族炭化水素基含有(メタ)アクリレート;
メトキシメチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシプロピル(メタ)アクリレート、3-エトキシプロピル(メタ)アクリレート、4-メトキシブチル(メタ)アクリレート、4-エトキシブチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;
メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(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-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸;(メタ)アクリル酸β-カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸5-カルボキシペンチル、コハク酸モノ(メタ)アクリロイルオキシエチルエステル、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等のカルボキシ基含有(メタ)アクリレート等のカルボキシ基含有モノマー;
無水フタル酸、無水マレイン酸等の酸無水物基含有モノマー;
2-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリルアミド;N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-ヘキシル(メタ)アクリルアミド等のN-アルキル(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)アクリルアミド等のN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー;
(メタ)アクリロニトリル等のシアノ基含有モノマー;
N-ビニルピロリドン、N-ビニルモルフォリン、N-ビニルカプロラクタム、(メタ)アクリロイルモルホリン、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-ラウリルマレイミド、N-ベンジルマレイミド等の窒素系複素環含有モノマー;
スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-クロロスチレン、p-クロロメチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブトキシスチレン、ジビニルベンゼン、インデン等のスチレン誘導体;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、安息香酸ビニル、珪皮酸ビニル等のビニルエステル化合物;が挙げられる。
重合体(A)の製造時に、連鎖移動剤としてメルカプト基含有化合物(d)を用いてもよい。
式(d-1)中、R1は式(1)中のR1と同義である。
重合体(A)は、種々の重合法により得ることができ、その方法は特に限定されないが、例えば以下の方法により得ることが好ましい。なお、(i)~(iv)の方法は任意に組み合わせて用いてもよい。
R1は式(1)中の同一記号と同義である。
R1は式(1)中の同一記号と同義であり、R4は、グリシジルオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、(アミノアルキル)アミノ基、(N,N-ジアルキルアミノアルキル)アミノ基またはハロゲン化炭化水素基である。
重合体(A)の数平均分子量(Mn)は、重合体の粘度と得られる硬化物の機械的物性の観点から好ましくは1,000以上、より好ましくは3,000以上、さらに好ましくは5,000以上であり、重合体の粘度の観点から好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、さらに好ましくは40,000以下である。
本発明の組成物は1種または2種以上の重合体(A)を含有することができる。
本発明の組成物は重合体(A)とともにシランカップリング剤(B)を含有する。
式(2)中、R1は式(1)と同義であり;Yは、(メタ)アクリロイル基、炭素数1~20のアルコキシ基、メルカプト基、またはイソシアネート基である。
シランカップリング剤(B)の分子量としては、下限値が、好ましくは80以上、より好ましくは100以上、さらに好ましくは120以上であり、上限値が、1,000未満、好ましくは750以下、より好ましくは500以下である。
本発明の組成物は1種または2種以上のシランカップリング剤(B)を含有することができる。
本発明の組成物は、重合体(A)とシランカップリング剤(B)とともに、アミノシラン化合物(C)を含有することが好ましい。
[式(3)中、nは1~6の整数であり;R1は式(1)と同義であり;R4はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、または前記炭化水素基の少なくとも一つの水素原子が、無置換アミノ基、置換アミノ基およびアルコキシシリル基からなる群より選ばれる基で置換された基である。]
式(3)で表されるアミノシラン化合物(C)としては、例えば、N-(2-アミノエチル)アミノメチルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-2-アミノエチルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノメチルトリメトキシシラン、2-アミノエチルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノメチルトリエトキシシラン、2-アミノエチルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-[2-(N,N-ジメチルアミノ)エチル]アミノメチルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-シクロヘキシル-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-[2-(N-ビニルベンジルアミノ)エチル]-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アミン、3-[2-(2-アミノエチルアミノ)エチルアミノ]プロピルトリメトキシシラン、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]-1-ブタンアミンが挙げられる。
式(3-1)中、n'は1~3の整数であり;R1'は炭素数1~6のアルコキシ基であり;R4は水素原子、炭素数1~10の炭化水素基、または前記炭化水素基の少なくとも一つの水素原子が、無置換アミノ基、置換アミノ基およびアルコキシシリル基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基で置換された基である。
本発明の組成物は、重合体(A)の他に、必要に応じて、ポリエーテル骨格を有する重合体(D)、可塑剤、充填剤、シリカ、顔料、老化防止剤、脱水剤、アミノ基を有するシランカップリング剤、硬化触媒、粘着付与樹脂、分散剤、レオロジーコントロール剤、消泡剤、密着性付与剤等の他の成分を1種または2種以上含有することができる。
本発明の組成物は、重合体(A)の他に、必要に応じて、ポリエーテル骨格を有する重合体を含有することができる。重合体(D)は、反応性ケイ素基を有していることが好ましく、特に前記式(1)で表される基を有していることが好ましい。
エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2-メチル-1,5-ペンタンジイソシアネート、3-メチル-1,5-ペンタンジイソシアネート、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート等の炭素数4~30の脂肪族ジイソシアネート;
イソホロンジイソシアネート、シクロペンチルジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の炭素数7~30の脂環族ジイソシアネート;
フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルプロパンジイソシアネート等の炭素数8~30の芳香族ジイソシアネート;が挙げられる。
本発明の組成物は、可塑剤をさらに含有することができる。可塑剤を用いることにより、硬化性組成物から形成された硬化物の柔軟性および伸び性を向上させることができる。
本発明の組成物は、充填剤をさらに含有することができる。
本発明の組成物は、シリカをさらに含有することができる。シリカを用いることによって、硬化性組成物の塗工性が向上し、優れた耐候性および伸び性を有する硬化物を得ることができる。
本発明の組成物は、顔料をさらに含有することができる。
本発明の組成物は、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤等の老化防止剤をさらに含有することができる。
本発明の組成物は、貯蔵安定性をさらに改良するために、硬化性や柔軟性に悪影響を及ぼさない範囲で脱水剤を含有することができる。
本発明の組成物は、粘着付与樹脂をさらに含有することができる。
本発明の組成物は、レオロジーコントロール剤をさらに含有することができる。レオロジーコントロール剤は、膜面の平滑性を向上させることができる。レオロジーコントロール剤としては、アクリル系、ウレア系、ウレタン系、アマイド系、ポリエステル系、層状無機化合物系のレオロジーコントロール剤等を用いることができる。これらの中で、ビックケミー・ジャパン製「BYK R606(ポリヒドロキシカルボン酸エステル)」に代表されるポリエステル系が好ましく挙げられる。
本発明の組成物は、重合体(A)と、所定のpKaを満たす酸および塩基からなる塩化合物(B)とを含むため所望熱環境下で硬化することができ、貯蔵安定性および機械的物性に優れる。
重合体等の各物性の評価方法を以下に記載する。
重合体等の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による分析を行い、下記条件でポリスチレン換算により算出した。
・カラム:G7000HXL/7.8mmID×1本 +
GMHXL/7.8mmID×2本 +
G2500HXL/7.8mmID×1本
・媒体:テトラヒドロフラン
・流速:1.0mL/min
・濃度:1.5mg/ml
・注入量:300μL
・カラム温度:40℃
<ガラス転移温度(Tg)>
各重合体のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)で測定した。
・温度条件:-100℃から30℃まで10℃/minで昇温
・試料容器:アルミ製オープンセル
・試料量:5mg
<ケイ素元素含有量>
各重合体のケイ素元素含有量は、重合体0.2gにフッ化水素を含む混酸7mLを加え、マイクロウェーブ分解装置(アントールジャパン製)で湿式灰化し、灰化したサンプルに超純水を加え50mLに定容した後、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)で測定した。
・高周波パワー:1.20kW
・プラズマガス:10.00L/min
・補助ガス:0.60L/min
・キャリアガス:0.70L/min
・観測方向:軸方向
[製造例1]
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたステンレス製フラスコに、n-ブチルアクリレート74部、2-エチルヘキシルアクリレート25部、アクリロキシメチルトリメトキシシラン1部を仕込み、窒素置換を行った後に70℃まで昇温した。次いで、フラスコ内の内容物を75℃に維持しながら、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン0.9部を添加し、次いで、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.05部を添加して反応を開始させた。反応開始から3時間後にAIBN0.05部を追加した。反応開始から6時間後、揮発成分を110℃で3時間減圧留去して、(メタ)アクリル重合体(A-1)を得た。重合体(A-1)のケイ素元素含有量は1,820ppm、Mnは21,000、Mwは54,000、Tgは-64℃であった。
(メタ)アクリル重合体(A-1)100部と、可塑剤として1,2-シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル「Hexamoll DINCH」(BASF製)170部と、チキソトロピー剤としてポリヒドロキシカルボン酸エステル「BYK R606」(BYK製)3部と、フュームドシリカ「HDK H18」(旭化成ワッカー製)10部と、重質炭酸カルシウム「ホワイトン305」(東洋ファインケミカル製)350部とを、自転・公転ミキサー(ARE-310、シンキー製)で2,000rpmの回転速度で3分間混合した。次いで、シランカップリング剤(B)としてアクリロキシメチルトリメトキシシラン「X-12-1169MS」(信越化学工業製、分子量206)4部と、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン「KBM-603」(信越化学工業製、分子量222)1部とを、ARE-310にて2,000rpmの回転速度で1分間混合することにより硬化性組成物を得た。
配合組成を表1-1、表1-2に記載したとおりに変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得て、各種評価を行った。評価方法については後述する。
・X-12-1303MS:メタクリロキシメチルトリメトキシシラン(信越化学工業製、分子量:220)
・X-12-1312MS:メトキシメチルトリメトキシシラン(信越化学工業製、分子量:166)
・X-12-1307:メルカプトメチルトリメトキシシラン(信越化学工業製、分子量:168)
・KBM-1003:ビニルトリメトキシシラン(信越化学工業製、分子量:148)
・KBM-5013:アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製、分子量:234)
・KBM-6103:N-2-(アミノエチル)-3-アミノメチルトリメトキシシラン(信越化学工業製、分子量:194)
・イソシアネートメチルトリメトキシシラン(分子量:177)
・KBM-603:N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製、分子量:222)
[硬化性組成物の評価方法]
硬化性組成物の各物性の評価方法を以下に記載する。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を、硬化物層の厚さが2mmとなるようにテフロン(登録商標)シート上にドクターブレードにて塗工し、23℃/50%RHの条件下で養生を開始してから、組成物(硬化物)に対してSUS製ヘラを接触させた際に付着が確認されなくなるまでの時間を測定した。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を、硬化物層の厚さが2mmとなるようにテフロン(登録商標)シート上にドクターブレードにて塗工し、23℃/50%RHの条件下で7日間養生した。その後、得られた硬化物をJIS3号ダンベル状に打ち抜きサンプルを作製した。得られたサンプルについてJIS K6251:2010(加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム-引張特性の求め方)に準じて、引張り速度200mm/分、23℃の条件下で引張り試験を行い、破断点応力、および伸び率を測定した。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を、JIS-K6850:1999(接着剤-剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法)に準拠し、アルミニウム(A1050、厚さ1mm)製の試験片2枚に対して塗布し、2分間静置した後、硬化性組成物層の厚さが0.2mmになるように張り合わせた。23℃/50%RHの条件下で7日間養生後のせん断接着力を、JIS K6850:1999に準じて、引張り速度50mm/分、23℃の条件下で万能型引張り試験機AG-X(島津製作所製)で測定した。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を、硬化物層の厚さが2mmとなるようにテフロン(登録商標)シート上にドクターブレードにて塗工し、23℃/50%RHの条件下で7日間養生した。その後、得られた硬化物を乾燥質量で0.2gサンプル瓶に計量し、サンプル瓶に酢酸エチルを40g追加して23℃の環境下で1日静置した。SUS製200メッシュのステンレス製金網でろ過をした後、金網上の残渣物を90℃で2時間乾燥させて得られる残渣物の質量を秤量し、ゲル分率を次式により求めた。
<貯蔵安定性試験後のせん断接着力>
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を紙カートリッジ(容量330mL)へ充填し、貯蔵安定性試験として60℃の環境下、1ヶ月間静置した。その後、上記と同様の方法によりせん断接着力を測定した。60℃環境下で1か月間静置した貯蔵安定性試験後の硬化物のせん断接着力を、23℃/50%RH条件下で7日間養生した貯蔵安定性試験前の硬化物のせん断接着力で割ることによって、せん断接着力の変化率[%]を算出した。
Claims (7)
- 式(1)で表される基を有し、数平均分子量(Mn)が1,000以上であり、ケイ素元素を500ppm以上含有する(メタ)アクリル重合体(A)と、
式(2)で表される、分子量が1,000未満のシランカップリング剤(B)とを含有する硬化性組成物であって、
前記(メタ)アクリル重合体(A)が、式(a2-1)で表されるモノマー(a2)由来の構造単位を有する、硬化性組成物。
式(1):-X-CH2-SiR1 3
[式(1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R1のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基であり;Xは、-O-、-COO-、-S-、-N(R2)-、-CH(OH)-CH2-O-、-O-CO-NH-または-N(R2)-CO-N(R3)-で表される2価の基であり、R2およびR3は、水素原子、炭化水素基、またはハロゲン化炭化水素基であり、R2およびR3は、同一であっても異なっていてもよい。]
式(2):Y-CH2-SiR1 3
[式(2)中、R1は式(1)と同義であり;Yは、(メタ)アクリロイル基、炭素数1~20のアルコキシ基、メルカプト基、またはイソシアネート基である。]
[式(a2-1)中、R a は水素原子またはメチル基であり、R 1 は、式(1)中のR 1 と同義である。] - 前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対し、前記(B)を0.1~20質量部含む請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(A)が、前記式(1)で表される基を少なくとも末端に有する請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(A)のガラス転移温度(Tg)が、-20℃以下である請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(A)の数平均分子量が1,000~100,000である請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対し、下記式(3)で表されるアミノシラン化合物(C)を0.05~10質量部含有する請求項1に記載の硬化性組成物。
式(3):R4 2-N-(CH2)n-SiR1 3
[式(3)中、nは1~6の整数であり;R1は式(1)と同義であり;R4は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~20の炭化水素基、または前記炭化水素基の少なくとも一つの水素原子が、無置換アミノ基、置換アミノ基およびアルコキシシリル基からなる群より選ばれる基で置換された基である。] - 請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性組成物から得られる硬化物。
Applications Claiming Priority (3)
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