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JP7752175B2 - 硬化性組成物、硬化物、および2液型硬化性組成物 - Google Patents
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JP7752175B2 - 硬化性組成物、硬化物、および2液型硬化性組成物 - Google Patents

硬化性組成物、硬化物、および2液型硬化性組成物

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JP7752175B2 JP2023527584A JP2023527584A JP7752175B2 JP 7752175 B2 JP7752175 B2 JP 7752175B2 JP 2023527584 A JP2023527584 A JP 2023527584A JP 2023527584 A JP2023527584 A JP 2023527584A JP 7752175 B2 JP7752175 B2 JP 7752175B2
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Description

本発明は、硬化性組成物、硬化物、および2液型硬化性組成物に関する。
分子中に反応性ケイ素基を有する重合体は、大気中または被着体中に存在する水分によるシリル基の加水分解反応等を伴うシロキサン結合の形成によって架橋し、硬化する組成物として知られている。その中でも、アルコキシシリル基等の反応性ケイ素基を有する重合体は、建築・建材関連用途、自動車関連用途等における接着剤、シーリング材、塗料等として広く用いられている。
なかでも、特定構造の反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体ならびに(メタ)アクリレート系重合体またはポリシロキサン化合物を用いることで、速硬化性を有し、接着性や貯蔵安定性に優れた硬化性組成物が得られることが知られている(例えば、特許文献1~4参照)。
特開2014-101499号公報 国際公開第2009/104700号 国際公開第2010/110107号 特開2018-016796号公報
分子中に反応性ケイ素基を有する重合体を含有する硬化性組成物は、通常、硬化反応が促進されることから錫系化合物等の触媒を用いて硬化させることが多い。しかしながら、錫系化合物等は、環境負荷や人体への毒性の観点からその使用は好ましくない。
上記の特許文献1~3に記載の硬化性組成物は、錫系化合物を使用せずとも良好に硬化する特徴がある。しかしながら、特許文献1に開示されている硬化性組成物は、所定の式で表されるシリル基を有する重合体の反応性が高く、空気中の水分でも反応が進行することから、空気を遮断する気密性の高い容器等での保管を要し、また、保管容器等から取り出した後は、硬化性組成物を使い切るもしくは廃棄しなければいけないという問題があった。
上記事情に鑑み、室温環境下では硬化せずに、ある程度の加熱処理によって硬化する硬化性組成物の開発が求められている。特許文献2~4に開示されている硬化性組成物は、室温での硬化が速いという特徴があるが、所望の熱環境下で硬化されることについては言及されていない。
本発明の課題は、錫系硬化触媒を用いなくとも硬化が速く、貯蔵安定性および機械的物性に優れ、所望の熱環境下で硬化される硬化物を形成できる硬化性組成物、接着性に優れた硬化性組成物、および2液型硬化性組成物を提供することにある。
本発明は例えば以下の[1]~[8]に関する。
[1]式(1)で表される基を有し、ケイ素元素を1,500ppm以上含有する(メタ)アクリル重合体(A)と、酸解離定数(pKa)が3.5未満の酸およびpKaが10以上の塩基から構成される塩化合物(B)とを含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。]
[2]前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対し、前記塩化合物(B)を0.01~50質量部含有する前記[1]に記載の硬化性組成物。
[3]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分子鎖末端に有する前記[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4]前記(メタ)アクリル重合体(A)の数平均分子量(Mn)が1,000~100,000である前記[1]~[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5]前記塩化合物(B)が、pKaが1以上3.5未満の有機酸およびpKaが10以上15未満の有機塩基から構成される塩化合物である前記[1]~[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6]前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対し、エポキシ樹脂(C)を1~1,000質量部含有する前記[1]~[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7]前記[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物から得られる硬化物。
[8]前記[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物および重合開始剤を含む第1剤と、還元剤を含む第2剤とからなる2液型硬化性組成物。
本発明によれば、錫系硬化触媒を用いなくとも硬化が速く、貯蔵安定性および機械的物性に優れ、所望の熱環境下で硬化される硬化物を形成できる硬化性組成物、接着性に優れた硬化性組成物、および2液型硬化性組成物を提供することができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
[硬化性組成物]
本発明の一実施態様の硬化性組成物(以下「本発明の組成物」ともいう。)は、以下に説明する、(メタ)アクリル重合体(A)と、塩化合物(B)とを含有する。本発明の組成物は、1液型硬化性組成物として、使用することができる。
本明細書において(メタ)アクリルは、アクリルおよびメタクリルの総称で用い、アクリルでもメタクリルでもよく、(メタ)アクリレートは、アクリレートおよびメタクリレートの総称で用い、アクリレートでもメタクリレートでもよい。(メタ)アクリロイルは、アクリロイルおよびメタクリロイルの総称で用い、アクリロイルでもメタクリロイルでもよい。
<(メタ)アクリル重合体(A)>
(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、ケイ素元素を1,500ppm以上含有する重合体である。
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。]
炭素数1~20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、1-メチルペンチル基、4-メチル-2-ペンチル基、3,3-ジメチルブチル基、2-エチルブチル基、n-ヘプチル基、1-メチルヘキシル基、n-オクチル基、イソオクチル基、1-メチルヘプチル基、2-エチルヘキシル基、2-プロピルペンチル基、n-ノニル基、2,2-ジメチルヘプチル基、2,6-ジメチル-4-ヘプチル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、1-ヘキシルヘプチル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-エイコシル基等の直鎖、分岐アルキル基が挙げられ、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。前記アルキル基は直鎖でも分岐鎖でもよい。
炭素数1~20のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、1-メチルペンチルオキシ基、4-メチル-2-ペンチルオキシ基、3,3-ジメチルブチルオキシ基、2-エチルブチルオキシ基、n-ヘプチルオキシ基、1-メチルヘキシルオキシ基、n-オクチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、1-メチルヘプチルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、2-プロピルペンチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、2,2-ジメチルヘプチルオキシ基、2,6-ジメチル-4-ヘプチルオキシ基、3,5,5-トリメチルヘキシルオキシ基、n-デシルオキシ基、n-ウンデシルオキシ基、1-メチルデシルオキシ基、n-ドデシルオキシ基、n-トリデシルオキシ基、1-ヘキシルヘプチルオキシ基、n-テトラデシルオキシ基、n-ペンタデシルオキシ基、n-ヘキサデシルオキシ基、n-ヘプタデシルオキシ基、n-オクタデシルオキシ基、n-エイコシルオキシ基等の直鎖、分岐アルコキシ基が挙げられ、好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~3のアルコキシ基である。前記アルコキシ基は直鎖でも分岐鎖でもよい。
2およびR3における炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、2-エチルヘキシル基、n-オクチル基、イソオクチル基等の、炭素数1~18、好ましくは炭素数1~3のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の、炭素数3~18、好ましくは炭素数5~8のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、3-ブテニル基、5-ヘキセニル基等の、炭素数2~18、好ましくは炭素数2~5のアルケニル基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基等の、炭素数6~18、好ましくは炭素数6~10のアリール基が挙げられる。
2およびR3におけるハロゲン化炭化水素基は、前述した炭化水素基を構成する水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子によって置換された基である。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
2およびR3としては水素原子または炭化水素基が好ましく、炭化水素基がより好ましい。
-SiR1 3で表される基としては、例えば、ジメチルメトキシシリル基、ジメチルエトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメチルイソプロポキシシリル基、メチルジイソプロポキシシリル基、トリイソプロポキシシリル基が挙げられる。
重合体(A)は、硬化性と機械特性の観点から、式(1)で表される基を有し、かつケイ素元素を1,500ppm以上、好ましくは1,600~20,000ppm、より好ましくは1,700~10,000ppm含有する。なお、「ppm」とは、wtppmを意味する。重合体(A)は、一実施態様において、重合体の分子鎖末端に式(1)で表される基を有することが好ましい。なお、重合体(A)における式(1)で表される基由来のケイ素元素含有量は仕込み比から算出できるが、ICP発光分光分析により測定することができる。詳細については実施例欄に記載する。
≪(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)≫
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。
前記アルキル基は直鎖でも分岐鎖でもよい。
モノマー(a1)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、プロピル(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、tert-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、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、n-デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレートが挙げられる。
モノマー(a1)は1種または2種以上用いることができる。
重合体(A)を構成する重合性単量体成分中のモノマー(a1)の割合は、好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは20~99質量%であり、さらに好ましくは20~97質量%、特に好ましくは22~96質量%である。重合体(A)は、全構造単位中、モノマー(a1)由来の構造単位を同様の範囲で有することができる。アルキル基の炭素数が8~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)を前記範囲で用いると、機械的物性に優れる(メタ)アクリル重合体を得ることができる。
≪加水分解性シリル基含有(メタ)アクリロイル単量体(a2)≫
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。
モノマー(a2)としては、例えば、式(a2-1)で表される化合物が好ましい。
式(a2-1)中、Raは水素原子またはメチル基であり、R1は、式(1)中のR1と同義である。
式(a2-1)で表される化合物としては、例えば、(メタ)アクリロキシメチルジメチルメトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルジメチルエトキシシラン、((メタ)アクリロキシメチル)メチルジメトキシシラン、((メタ)アクリロキシメチル)メチルジエトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロキシメチルトリエトキシシラン等の(メタ)アクリロキシ基含有シランが挙げられる。
モノマー(a2)としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのヒドロキシ基に、または2-アミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレートのアミノ基に、OCN-CH2-SiR1 3で表される化合物(R1は、式(1)中で説明した同一記号と同義である)のイソシアネート基が付加してなる化合物も挙げることができる。OCN-CH2-SiR1 3で表される化合物の具体例は後述する。
モノマー(a2)は1種または2種以上用いることができる。
重合体(A)を構成する重合性単量体成分中のモノマー(a2)の割合は、好ましくは0.01~10質量%であり、より好ましくは0.1~5質量%である。重合体(A)は、全構造単位中、モノマー(a2)由来の構造単位を同様の範囲で有することができる。モノマー(a2)を前記範囲で用いると、重合体(A)中に式(1)で表される基を導入することができ、したがって得られる重合体(A)は適度な架橋性を有し、架橋体を形成する用途に好適である。
≪その他のモノマー(a3)≫
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。
その他のモノマー(a3)としては、例えば、
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。
その他のモノマー(a3)の中でも、モノマー(a1)以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートが好ましく、モノマー(a1)以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステルがより好ましい。
その他のモノマー(a3)は1種または2種以上用いることができる。
重合体(A)を構成する重合性単量体成分中のその他のモノマー(a3)の割合は、好ましくは1~65質量%であり、より好ましくは5~60質量%である。重合体(A)は、全構造単位中、その他のモノマー(a3)由来の構造単位を同様の範囲で有することができる。
≪メルカプト基含有化合物(d)≫
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。
メルカプト基含有化合物(d)は、ラジカル重合において連鎖移動性の高い官能基(-SH)を有することから連鎖移動剤として作用し、メルカプト基含有化合物(d)の存在下で重合性単量体成分の重合を行った場合に、メルカプト基含有化合物(d)由来の構造単位、特に式(1)で表される基を有するメルカプト基含有化合物を用いた場合は、式(1)で表される基を重合体の分子鎖末端に導入することができる。また、重合性不飽和基を有する重合体に、式(1)で表されるメルカプト基含有化合物(d)をエン-チオール反応により導入することで、式(1)で表される基を重合体に導入することもできる。分子鎖末端に式(1)で表される基を有する重合体(A)が使用された硬化性組成物は、硬化速度と機械的物性に優れる。
なお、モノマー(a2)を用いる場合に、モノマー(a2)における式(1)で表される基と、メルカプト基含有化合物(d)における式(1)で表される基とは、同一であっても異なっていてもよい。
メルカプト基含有化合物(d)としては、式(d-1)で表される化合物が好ましい。
式(d-1):HS-CH2-SiR1 3
式(d-1)中、R1は式(1)中のR1と同義である。
メルカプト基含有化合物(d)のうち、式(d-1)で表される化合物としては、例えば、メルカプトメチルジメチルメトキシシラン、メルカプトメチルジメチルエトキシシラン、メルカプトメチルジメチルイソプロポキシシシラン、メルカプトメチルメチルジメトキシシラン、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン、メルカプトメチルメチルジイソプロポキシシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリイソプロポキシシシランが挙げられる。これらの中でも、メルカプトメチルジメチルメトキシシラン、メルカプトメチルメチルジメトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシランが好ましい。式(d-1)で表される化合物を用いれば、重合体(A)の分子鎖末端に式(1)で表される基を導入することができる。
その他のメルカプト基含有化合物(d)としては、例えば、n-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、tert-ドデシルメルカプタン、ラウリルメルカプタン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有化合物が挙げられる。
化合物(d)は1種または2種以上用いることができる。
メルカプト基含有化合物(d)は、重合性単量体成分の合計100質量部に対して、好ましくは0.1~5質量部用いられ、より好ましくは0.2~3質量部用いられる。このような態様であると、重合体(A)の数平均分子量を適切な範囲に調整することができる。
≪重合体(A)の製造≫
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。
(i)重合性不飽和基と式(1)で表される基とを有するモノマー(a2)を、上述の(メタ)アクリル構造を有するモノマー(a1)と共重合する方法。
(ii)連鎖移動剤として、式(1)で表される基を有するメルカプト基含有化合物(d)の存在下、(メタ)アクリル構造を有するモノマー(a1)を重合する方法。
(iii)重合性不飽和基と反応性官能基(例えば、ヒドロキシ基、イソシアネート基、またはアミノ基)とを有する化合物、およびモノマー(a1)を含むモノマー成分を共重合して得られる反応性官能基を有する重合体と、前記反応性官能基と付加反応する基を有し、かつ、付加反応により前記式(1)で表される基を重合体に導入できる化合物(e)とを反応させる方法。
前記化合物(e)としては、例えば、式(e-1)、式(e-2)で表される化合物が挙げられる。(以下、それぞれ「化合物(e-1)」、「化合物(e-2)」ともいう。)
式(e-1):OCN-CH2-SiR1 3
[R1は式(1)中の同一記号と同義である。]
化合物(e-1)としては、例えば、1-イソシアネートメチルジメチルメトキシシラン、1-イソシアネートメチルジメチルエトキシシラン、1-イソシアネートメチルジメチルイソプロポキシシラン、(1-イソシアネートメチル)メチルジメトキシシラン、(1-イソシアネートメチル)メチルジエトキシシラン、(1-イソシアネートメチル)メチルジイソプロポキシシラン、1-イソシアネートメチルトリメトキシシラン、1-イソシアネートメチルトリエトキシシラン、1-イソシアネートメチルトリイソプロポキシシランが挙げられる。これらの中でも、1-イソシアネートメチルジメチルメトキシシラン、(1-イソシアネートメチル)メチルジメトキシシラン、1-イソシアネートメチルトリメトキシシラン、1-イソシアネートメチルトリエトキシシランが好ましい。
式(e-2):R4-CH2-SiR1 3
[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。]
化合物(e-2)としては、例えば、アミノメチ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、(アミノエチルアミノ)メチルトリメトキシシラン、(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、グリシジルオキシメチルトリメトキシシランが挙げられる。
化合物(e)は1種または2種以上用いることができる。
化合物(e)は、重合性単量体成分の合計100質量部に対して、好ましくは0.1~5質量部用いられ、より好ましくは0.2~3質量部用いられる。
(iv)モノマー(a1)をリビング重合法により重合し、分子鎖末端にアルケニル基やヒドロキシ基などの官能基を導入した後、得られた重合体と前記化合物(d)または前記化合物(e)などを反応させる方法。
重合体(A)は、上述した方法(i)~(iv)のように、カチオン重合、アニオン重合、ラジカル重合などの公知の重合法を利用することで製造でき、その方法は特に限定されないが、モノマーの汎用性、工業生産性の点からラジカル重合法が好ましい。ラジカル重合法としては、末端等の制御された位置に特定の官能基(例えば、式(1)で表される基)を導入することが可能なリビングラジカル重合法や、重合開始剤を用いて所定の単量体単位を共重合させるフリーラジカル重合法が挙げられる。
リビング重合法としては、リビングカチオン重合法、リビングアニオン重合法、リビングラジカル重合法が適応できるが、工業生産性の観点からリビングラジカル重合法が好ましい。リビングラジカル重合法としては、原子移動ラジカル重合法(ATRP)、可逆的付加-開裂連鎖移動(RAFT)重合法、ニトロキシドを介した重合法(NMP)、有機テルル化合物を介した重合法(TERP)、ヨウ素化合物を介した重合法(IRP)などを用いることができ、反応条件を選択することで末端に官能基を有する重合体が得られる。
フリーラジカル重合法としては、例えば、反応容器内に重合性単量体成分および必要に応じてメルカプト基含有化合物(d)を仕込み、重合開始剤を添加し、反応温度40~90℃程度で2~20時間反応させる。前記反応においては、必要に応じて重合溶媒が仕込まれていてもよい。例えば、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で重合を行う。また、重合反応中に、重合性単量体成分、重合開始剤、連鎖移動剤、重合溶媒を適宜追加添加してもよい。
重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物系重合開始剤、過酸化物系重合開始剤、光ラジカル重合開始剤が挙げられる。なお、金属触媒を用いないことがより好ましい。このような重合開始剤を用いて製造された重合体(A)は、重合体(A)中に触媒に由来する金属成分が含まれないため、架橋反応の阻害や着色などを改善することができる。また、金属成分に起因する解重合反応を抑制できることから、各種用途での使用における耐久性に優れた硬化物を提供できる。
アゾ化合物系重合開始剤としては、例えば、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビス(2-シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1'-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2-(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、2-フェニルアゾ-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、2,2'-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2'-アゾビス(N,N'-ジメチレンイソブチルアミジン)、2,2'-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)-プロピオンアミド]、2,2'-アゾビス(イソブチルアミド)ジヒドレート、4,4'-アゾビス(4-シアノペンタン酸)、2,2'-アゾビス(2-シアノプロパノール)、ジメチル-2,2'-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2'-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]が挙げられる。
過酸化物系重合開始剤としては、例えば、t-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、カプロイルパーオキシド、ジ-イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシビバレート、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-アミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-オクチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-α-クミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)ブタン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-オクチルパーオキシシクロヘキシル)ブタンが挙げられる。
光ラジカル重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤として従来用いられている化合物が好ましく、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン系開始剤;アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、N,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン系開始剤;2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-アミルアントラキノン等のアントラキノン系開始剤;2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系開始剤;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルメチルケタール等のケタール系開始剤;ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系開始剤;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、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4'-トリメチルペンチルホソフィンオキサイド、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等のアシルホスフィンオキサイド系開始剤;1-[4-(フェニルチオ)フェニル]オクタン-1,2-ジオン=2-(O-ベンゾイルオキシム)等のオキシム・エステル系開始剤;カンファーキノン、α-ヒドロキシケトンが挙げられる。
光ラジカル重合開始剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
光ラジカル重合開始剤は、増感剤と組み合わせてもよい。増感剤としては、例えば、9,10-ジブトキシアントラセン、9,10-ビス(アシルオキシ)アントラセン等のアントラセン系化合物が好ましい。
重合開始剤は1種または2種以上用いることができる。
重合開始剤は、複数回にわたって逐次添加して用いてもよい。
重合開始剤の使用量は、前記重合性単量体成分100質量部に対して、通常は0.001~2質量部、好ましくは0.002~1質量部である。重合開始剤を前記範囲内で使用することにより、重合体(A)の数平均分子量を適切な範囲内に調整することができる。
重合溶媒としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の脂環式炭化水素;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール、フェニルエチルエーテル、ジフェニルエーテル等のエーテル;クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等のエステル;アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセタミド、N-メチルピロリドン等のアミド;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシドが挙げられる。
重合溶媒は1種または2種以上用いることができる。
≪重合体(A)の物性≫
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30,000以下である。
数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定される。
重合体(A)のガラス転移温度(Tg)は、-80℃~100℃であることが好ましい。Tgは、示差走査熱量測定(DSC)により決定する。
GPCおよびDSCの測定条件の詳細は、後述する実施例欄に記載する。
≪重合体(A)の含有量≫
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)を合計で、5質量%以上含有することが好ましく、8~95質量%含有することがより好ましく、10~90質量%含有することがさらに好ましい。
<塩化合物(B)>
本発明の組成物は、酸解離定数(pKa)が3.5未満の酸およびpKaが10以上の塩基から構成される塩化合物(B)を含有する。
塩化合物(B)は、ある一定以上の温度をかけることで溶融、相溶または活性化して、少なくとも重合体(A)の硬化剤として機能する化合物であり、いわゆる潜在性硬化剤である。本発明の組成物が、所定のpKa値を有する酸および塩基から構成される塩化合物(B)を含むことで、本発明の組成物のポットライフが長くなり、所望熱環境下で硬化される硬化物を形成でき、貯蔵安定性に優れた硬化性組成物が得られる。
pKaが3.5未満の酸としては、例えば、
o-フタル酸(2.9)、アセト酢酸(3.58)、マレイン酸(1.93)等のカルボン酸;クロロエタン酸(2.87)、ジクロロエタン酸(1.35)、トリクロロエタン酸(0.66)、フルオロエタン酸(2.59)、ブロモエタン酸(2.90)、ヨードエタン酸(3.18)等のハロゲン化カルボン酸;
2,4,6-トリニトロフェノール(0.42)等のフェノール類;
パラトルエンスルホン酸(2.4)、トリフルオロメタンスルホン酸(-14)等のスルフィン酸:
塩酸(-8.0)、硝酸(-1.3)、硫酸(-3.0)、リン酸(2.12)、フッ化水素(3.17)、フルオロアンチモン酸(-25)等の無機酸が挙げられる。
これらの中でも硬化性組成物のポットライフと硬化性の点からpKaが-25.0~3.5の酸が好ましく、-5.0~3.5の酸がより好ましく、1以上3.5未満の酸がさらに好ましく、また、硬化性組成物との相溶性が良い点から有機酸が好ましい。
なお、有機酸とは前記無機酸以外のカルボン酸、ハロゲン化カルボン酸、フェノール酸、スルフィン酸を意味する。
pKaが10以上の塩基としては、例えば、
1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)(12.0)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)(12.7)等の含窒素複素環化合物;
水酸化コリン(13.9)、2,2,2-トリフルオロエタノール(11.4)等のアルコール;
ベンゾフェノンオキシム(11.3)、アセトフェノンオキシム(11.48)等のオキシム;
エチルアミン(10.63)、n-ブチルアミン(10.59)、シクロヘキシルアミン(10.64)等のアミン;
トリメチルスルホニウム(27.0)、ジメチルベンジルスルホニウム(22.6)、ジメチルフェニルスルホニウム(25.2)等のスルホニウム;
テトラメチルアンモニウム(35.1)、トリメチルフェニルアンモニウム(33.9)、ベンジルトリメチルアンモニウム(31.8)等のアンモニウム;
3-ベンジル-2-(2,6-ジメチルフェニル)-1,4,5-トリメチル-1H-イミダゾル-3-イウム(28.8)、1,3-ジブチル-2-(2,6-ジメチルフェニル)-4,5-ジメチル-1H-イミダゾル-3-イウム(37.8)、3-ベンジル-2-(2,6-ジメチルフェニル)-1-メチル-4,5-ジフェニル-1H-イミダゾル-3-イウム(29.1)等のイミダゾリウム;
1,2-ジメチルチアゾリウム(16.4)等のチアゾリウム;
1,2,3-トリアゾニウム(24.9)等のアゾリウム;
1,1,2,2,3,3-ヘキサメチルグアニジウム(38.4)等のグアニジウム;
テトラメチルホスホニウム(28.9)、トリメチルフェニルホスホニウム(27.7)、ベンジルトリメチルホスホニウム(23.9)等のホスホニウム;
N-メチルピリジニウム(27.7)、N-ベンジルピリジニウム(24.1)等のピリジニウム;
水酸化ナトリウム(13)等の無機塩基が挙げられる。
これらの中でも硬化性組成物のポットライフと硬化性の点からpKaが10以上15未満の塩基が好ましく、11~14の塩基がより好ましく、また、硬化性組成物との相溶性が良い点から有機塩基が好ましい。
なお、有機塩基とは前記無機塩基以外の含窒素複素環化合物、アルコールオキシム、アミン、スルホニウム、アンモニウム、イミダゾリウム、チアゾリウム、アゾリウム、グアニジウム、ホスホニウムおよびピリジニウムを意味する。
上述した酸と塩基の括弧内の数値はpKa(H2O)である。
塩化合物(B)は市販品から入手可能である。例えば、U-CAT SA810(DBUのo-フタル酸塩)、U-CAT SA506(DBUのパラトルエンスルホン塩)(いずれもサンアプロ製)、SI-60L、SI-80L、SI-100L、SI-110L(いずれもスルホニウムのフルオロアンチモン塩、三新化学工業製)、Optomer
CP-66、Optomer CP-77(いずれもADEKA製)、CXC-1614、CXC-2700、CXC-1612、CXC-1821、CXC-1738(いずれもKing Industries製)が挙げられる。
≪塩化合物(B)の含有量≫
本発明の組成物は1種または2種以上の塩化合物(B)を含有することができる。
本発明の組成物中における塩化合物(B)の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは0.01~100質量部、より好ましくは1~50質量部である。このような態様であると、ポットライフと硬化性に優れた硬化性組成物が得られる観点から好ましい。
<エポキシ樹脂(C)>
本発明の組成物は、重合体(A)および塩化合物(B)の他に、必要に応じて、エポキシ樹脂(C)を含有することができる。
エポキシ樹脂(C)としては、例えば、1分子中のエポキシ基数が2つ以上のエポキシ化合物が挙げられる。
エポキシ樹脂(C)としては、例えば、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールO型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、アルキル置換ビスフェノール型エポキシ樹脂、アルキレンオキサイド変性ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、スルフィド型エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンフェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂;
ビスフェノールA、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールO、ビスフェノールAD等のビスフェノールや4,4-ジヒドロキシビフェニルのジグリシジルエーテル〔ここで、前記ビスフェノールおよび前記ビフェニルは水添されていてもよく(例:水添ビスフェノール)、アルキル置換基を有してもよく(例:アルキル置換ビスフェノール)、エチレンオキサイド変性、プロピレンオキサイド変性等のアルキレンオキサイド変性されていてもよい(例:アルキレンオキサイド変性ビスフェノール)〕、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,8-オクタンジオールジグリシジルエーテル、1,10-デカンジオールジグリシジルエーテル、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオールジグリシジルエーテル等のアルカンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル等のアルカントリオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリエチレングリコールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサエチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル等の脂環含有ジメタノールのジグリシジルエーテルなどのジグリシジルエーテル化合物;
グリセリントリグリシジルエーテル、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N,N'-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、N,N,N',N'-テトラグリシジルアミノフェニルメタン、トリグリシジルイソシアヌレート、m-N,N-ジグリシジルアミノフェニルグリシジルエーテル、N,N-ジグリシジルトルイジン、N,N-ジグリシジルアニリン、3',4'-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ε-カプロラクトン変性3',4'-エポキシシクロヘキシルメチル 3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート;が挙げられる。
エポキシ樹脂(C)は1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
本発明の組成物中におけるエポキシ樹脂(C)の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは1~1,000質量部、より好ましくは10~500質量部である。このような態様であると、強度に優れた硬化物が得られる観点から好ましい。
エポキシ樹脂(C)のエキポシ当量は、特に限定されないが、好ましくは100~3000g/eq.、より好ましくは100~1000g/eq.である。
<重合体(F)>
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(F)を含有することができる。重合体(F)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。
重合体(F)は主鎖骨格としてポリエーテル骨格を有する。ポリエーテル骨格は、好ましくは、ポリオキシアルキレン骨格であり、例えば、ポリオキシエチレン骨格、ポリオキシプロピレン骨格、ポリオキシブチレン骨格、ポリオキシテトラメチレン骨格、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン骨格、ポリオキシプロピレン-ポリオキシブチレン骨格が挙げられ、ポリオキシプロピレン骨格が好ましい。ポリオキシアルキレン骨格は、1種のみの繰返し単位からなっていてもよいし、2種以上の繰返し単位からなっていてもよい。ここでの繰返し単位は、オキシアルキレン単位である。重合体(F)は、ポリエーテル骨格間に、ウレタン骨格を有していてもよい。
重合体(F)の数平均分子量(Mn)は、好ましくは10,000~50,000である。数平均分子量(Mn)がこのような条件を満たすと、重合体(A)との相溶性や硬化性組成物のハンドリング性、機械的物性に優れる点から好ましい。数平均分子量(Mn)は、GPC法により測定される。
GPCの測定条件の詳細は、後述する実施例欄に記載する。
重合体(A)とともに重合体(F)を用いることにより、機械的物性に優れた硬化性組成物が得られる。
なお、重合体(F)を用いる場合に、重合体(A)における式(1)で表される基と、重合体(F)における式(1)で表される基とは、同一であっても異なっていてもよい。
重合体(F)は、一実施態様において、重合体の分子鎖末端に式(1)で表される基を有することが好ましく、ポリエーテル重合体の分子鎖末端に式(1)で表される基を有することがより好ましい。
重合体(F)は、例えば、ポリエーテル重合体の末端水酸基と、OCN-CH2-SiR1 3で表される前記化合物(e-1)(R1は、式(1)中の同一記号と同義である)のイソシアネート基とを反応させることで得ることができる。
重合体(F)は、また、ポリエーテル重合体から、末端にイソシアネート基を有するポリエーテル重合体を得て、当該重合体の末端イソシアネート基と、R4-CH2-SiR1 3(R1は、式(1)中で説明した同一記号と同義)で表される前記化合物(e-2)のうち、R4としてアミノ基、アルキルアミノ基、(アミノアルキル)アミノ基、または(N,N-ジアルキルアミノアルキル)アミノ基のアミノ基とを反応させることで得ることもできる。末端イソシアネート基を有するポリエーテル重合体は、例えば、末端水酸基を有するポリエーテル重合体と、ジイソシアネート化合物とのウレタン反応により得ることができる。このようなポリエーテル重合体は、ポリエーテル骨格間にウレタン骨格を有する。
重合体(F)は、また、ポリエーテル重合体から、末端にアミノ基を有するポリエーテル重合体を得て、当該重合体の末端アミノ基と、前記化合物(e-1)のイソシアネート基とを反応させることで得ることもできる。
前記ジイソシアネート化合物としては、例えば、
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1種または2種以上の重合体(F)を含有することができる。
本発明の組成物中における重合体(F)の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは10~900質量部、より好ましくは20~800質量部である。このような態様であると、機械的物性に優れた硬化物が得られる観点から好ましい。
<他の成分>
本発明の組成物は、重合体(A)の他に、必要に応じて、可塑剤、充填剤、シリカ、顔料、繊維、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。
≪可塑剤≫
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。
可塑剤としては、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソノニル等のフタル酸エステル類;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、トリメリット酸トリオクチル等の非フタル酸エステル類;アジピン酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、セバシン酸ジブチル、オレイン酸ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル;ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル等のアルコールエステル類;リン酸トリオクチル、リン酸トリクレジル等のリン酸エステル類;エポキシ化大豆油、4,5-エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシステアリン酸ベンジル等のエポキシ可塑剤;塩素化パラフィン;ノルマルパラフィン、イソパラフィン等の炭化水素;ポリエチレングリコールやその誘導体、ポリプロピレングリコールやその誘導体、例えばポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールの水酸基をアルキルエーテルで封止したようなポリエーテル類、ポリ-α-メチルスチレン、ポリスチレン等のポリスチレンのオリゴマー類、ポリブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリブテン、水添ポリブテン、エポキシ化ポリブタジエン等のオリゴマー類、重合体(A)以外の(メタ)アクリル重合体等の高分子可塑剤が挙げられる。
可塑剤は1種または2種以上用いることができる。
一実施態様において、本発明の組成物中における可塑剤の含有量は、硬化性組成物の塗工性、硬化物の耐候性の観点から、重合体成分100質量部に対して、好ましくは10~400質量部、より好ましくは50~300質量部である。
≪充填剤≫
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。
充填剤としては、例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、半膠質炭酸カルシウム、軽微性炭酸カルシウム、およびこれらの炭酸カルシウムの表面を脂肪酸や樹脂酸系有機物で表面処理したもの等の炭酸カルシウム;カーボンブラック;炭酸マグネシウム;ケイソウ土;焼成クレー;クレー;タルク;酸化チタン;ベントナイト;酸化第二鉄;酸化亜鉛;活性亜鉛華;水酸化アルミニウム;シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、カーボンバルーン等の無機中空体;フェノール樹脂バルーン、エポキシ樹脂バルーン、尿素樹脂バルーン、ポリ塩化ビニリデン樹脂バルーン、ポリ塩化ビニリデン-(メタ)アクリル樹脂バルーン、ポリスチレンバルーン、ポリメタクリレートバルーン、ポリビニルアルコールバルーン、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂バルーン、ポリアクリロニトリルバルーン等の有機樹脂中空体(プラスチックバルーン);樹脂ビーズ、木粉、パルプ、木綿チップ、マイカ、くるみ穀粉、もみ穀粉、グラファイト、アルミニウム微粉末、フリント粉末等の粉体状充填剤;ガラス繊維、ガラスフィラメント、炭素繊維、ケブラー繊維、ポリエチレンファイバー等の繊維状充填剤が挙げられる。これらの中でも、分散性の観点から脂肪酸などで表面処理された炭酸カルシウムが好ましく、比重低減や断熱性付与の観点からポリスチレンバルーン等のプラスチックバルーンが好ましい。
充填剤は1種または2種以上用いることができる。
本発明の組成物中における充填剤の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは0.1~1,000質量部、より好ましくは1~500質量部である。
≪シリカ≫
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。
シリカとしては、例えば、フュームドシリカが挙げられる。また、シリカとしては、疎水性シリカおよび親水性シリカが挙げられ、疎水性シリカが好ましい。
シリカは1種または2種以上用いることができる。
一実施態様において、本発明の組成物中におけるシリカの含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは1~1,000質量部、より好ましくは5~500質量部である。
≪顔料≫
本発明の組成物は、顔料をさらに含有することができる。
顔料としては、例えば、酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン、アルミン酸コバルト等の無機顔料;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の有機顔料が挙げられる。顔料の使用は、調色および耐候性の向上という観点から好ましい。
顔料は1種または2種以上用いることができる。
一実施態様において、本発明の組成物中における顔料の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは1~200質量部、より好ましくは3~100質量部である。
≪繊維≫
本発明の組成物は、繊維をさらに含有することができる。
繊維としては、ガラス繊維、ボロン繊維等の無機繊維;カーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン繊維などの有機繊維が挙げられる。繊維の使用は、硬化物の強度の向上という観点から好ましい。
繊維は1種または2種以上用いることができる。
一実施態様において、本発明の組成物中における顔料の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは1~1,000質量部、より好ましくは10~500質量部である。
≪老化防止剤≫
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。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤が挙げられ、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が好ましい。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2-(2-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、メチル3-(3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートとポリエチレングリコールとの反応生成物、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-p-クレゾールが挙げられる。
光安定化剤としては、例えば、ヒンダードアミン系光安定化剤が挙げられる。ヒンダードアミン系光安定化剤としては、例えば、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、メチル(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート、デカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステル、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバケート、2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン)が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、モノフェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が挙げられる。
老化防止剤は1種または2種以上用いることができる。
一実施態様において、本発明の組成物中における老化防止剤の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは0.05~20質量部、より好ましくは0.1~10質量部である。
≪脱水剤≫
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少量の脱水剤を含有することができる。
脱水剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等の加水分解性有機ケイ素化合物;オルトギ酸メチル、オルトギ酸エチル等のオルトギ酸アルキル;オルト酢酸メチル、オルト酢酸エチル等のオルト酢酸アルキル;イソシアン酸p-トルエンスルホニル等のイソシアネート化合物が挙げられる。
一実施態様において、本発明の組成物中における脱水剤の含有量は、硬化性組成物の貯蔵安定性および硬化性の観点から、重合体成分100質量部に対して、好ましくは0.1~20質量部、より好ましくは1~10質量部である。なお、重合体成分には重合体(A)の他に、重合体(F)が含まれてもよい。
≪粘着付与樹脂≫
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。
粘着付与樹脂を含有した硬化物は、適度なタック性を有し、せん断接着力に優れた粘着剤層を得ることができる。
粘着付与樹脂としては、例えば、ロジンエステル系樹脂等のロジン系粘着付与樹脂、テルペンフェノール系樹脂等のテルペン系粘着付与樹脂、スチレン系粘着付与樹脂、脂環族飽和炭化水素樹脂が挙げられる。
ロジンエステル系樹脂とは、ロジン系樹脂をアルコールによってエステル化させて得られた樹脂である。ロジン系樹脂としては、例えば、アビエチン酸等の樹脂酸を主成分とする、ロジン樹脂、不均化ロジン樹脂および水添ロジン樹脂や、アビエチン酸等の樹脂酸の二量体(重合ロジン樹脂)が挙げられる。アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールが挙げられる。
ロジン樹脂をエステル化した樹脂がロジンエステル樹脂であり、不均化ロジン樹脂をエステル化した樹脂が不均化ロジンエステル樹脂であり、水添ロジン樹脂をエステル化した樹脂が水添ロジンエステル樹脂であり、重合ロジン樹脂をエステル化した樹脂が重合ロジンエステル樹脂である。
テルペンフェノール系樹脂とは、フェノールの存在下においてテルペンを重合させて得られた樹脂である。
不均化ロジンエステル樹脂としては、例えば、スーパーエステルA75(10以下)、スーパーエステルA100(10以下)、スーパーエステルA115(20以下)、スーパーエステルA125(20以下)が挙げられる。重合ロジンエステル樹脂としては、例えば、ペンセルD-125(10~16)、ペンセルD-135(10~16)、ペンセルD-160(10~16)が挙げられる。以上の製品は、荒川化学工業製であり、括弧内の数値は酸価(mgKOH/g)である。
テルペン系粘着付与樹脂としては、例えば、YSポリスターT30(1以下)、YSポリスターT80(1以下)、YSポリスターT130(1以下)、クリアロン100(1以下)、クリアロン110(1以下)が挙げられる。以上の製品は、ヤスハラケミカル製であり、括弧内の数値は酸価(mgKOH/g)である。
スチレン系粘着付与樹脂としては、例えば、FMR-0150(0.1以下)、FTR-6100(0.1以下)、FTR-6110(0.1以下)、FTR-6125(0.1以下)、FTR-7100(0.1以下)、FTR-8120(0.1以下)、FTR-0100(0.1以下)、FTR-2120(0.1以下)、FTR-2140(0.1以下)が挙げられる。以上の製品は、三井化学製であり、括弧内の数値は酸価(mgKOH/g)である。また、SX-100(1以下)ヤスハラケミカル製も挙げられる。
脂環族飽和炭化水素樹脂としては、例えば、アルコンP-90、アルコンP-100、アルコンP-115、アルコンP-125、アルコンM-90、アルコンM-100、アルコンM-115、アルコンM-135が挙げられる。以上の製品は、荒川化学工業製である。
粘着付与樹脂は1種単独で又は2種以上を用いることができる。
これらの中でも、硬化性組成物の貯蔵安定性の観点から、酸価が1mgKOH/g以下の粘着付与樹脂が好ましく、酸価が0.1mgKOH/g以下であることが特に好ましい。酸価が0.1mgKOH/g以下である粘着付与樹脂を用いることで、特に貯蔵安定性に優れる硬化性組成物を得ることができる。酸価とは、粘着付与樹脂1gを中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数をいい、JIS K0070に基づき測定することができる。
本発明の組成物は、粘着付与樹脂を、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは1~900質量部、より好ましくは5~500質量部の範囲で含有する。このような態様であれば、粘着剤層が適度なタック性を有し、各種被着体に対する接着力に優れる。
≪レオロジーコントロール剤≫
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、レオロジーコントロール剤を、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは0.1~10質量部、より好ましくは0.2~5質量部の範囲で含有する。このような態様であれば、チキソトロピー性や疑塑性に優れる硬化性組成物が得られる。
[2液型硬化性組成物]
本発明の別の実施形態である2液型硬化性組成物は、(メタ)アクリル重合体(A)と、塩化合物(B)と、重合開始剤とを含む第1剤、および還元剤を含む第2剤からなる。本発明において、2液型硬化性組成物とは、第1剤と第2剤との組み合わせ、すなわち、第1剤と第2剤とを混合する前のものを指す。
<第1剤>
本発明の2液型硬化性組成物は、第1剤に、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。第1剤に重合体(A)を含むことにより、接着性に優れた2液型硬化性組成物を得ることができる。
本発明の2液型硬化性組成物は、第1剤に、1種または2種以上の塩化合物(B)を含有することができる。第1剤に塩化合物(B)を含むことにより、貯蔵安定性に優れた2液型硬化性組成物を得ることができる。
一実施態様において、本発明の2液型硬化性組成物中における塩化合物(B)の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましく0.1~100質量部、より好ましくは1~50質量部である。
≪重合開始剤≫
本発明の2液型硬化性組成物は、第1剤に、1種または2種以上の重合開始剤を含有することができる。
重合開始剤としては、過酸化物系開始剤が好ましい。過酸化物系開始剤としては、前述の重合体(A)の製造の欄に記載した過酸化物系開始剤が挙げられる。
一実施態様において、本発明の2液化型硬化性組成物における重合開始剤の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは0.01~2,000質量部、より好ましくは0.1~1,000質量部である。
<第2剤>
本発明の2液型硬化性組成物は、第2剤に、1種または2種以上の還元剤を含有することができる。
≪還元剤≫
還元剤としては、前記重合開始剤と反応し、ラジカルを発生する公知の還元剤であれば使用でき、例えば、第3級アミン、チオ尿素誘導体および遷移金属塩等が挙げられる。
第3級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン及びN,N-ジメチルパラトルイジン等が挙げられる。
チオ尿素誘導体としては例えば、2-メルカプトベンズイミダゾール、メチルチオ尿素、ジブチルチオ尿素、テトラメチルチオ尿素及びエチレンチオ尿素等が挙げられる。
遷移金属塩としては、例えば、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸銅、オクテン酸コバルト、銅アセチルアセトネート、バナジルアセチルアセトネート、バナジウムアセチルアセトネート等が挙げられる。これらの中では、反応性の点で、遷移金属塩が好ましく、バナジルアセチルアセトネートがより好ましい。
一実施態様において、本発明の2液型硬化性組成物における還元剤の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは0.001~500質量部、より好ましくは0.01~100質量部である。
本発明の2液型硬化性組成物は、エポキシ樹脂(C)および/または(メタ)アクリルモノマーをさらに含有することができる。エポキシ樹脂(C)および/または(メタ)アクリルモノマーは、第1剤および第2剤の両方に含まれていてもよく、それぞれ独立していずれか一方に含まれてもよい。エポキシ樹脂(C)および(メタ)アクリルモノマーは1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
≪(メタ)アクリルモノマー≫
(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、
テトラヒドロフルフリル(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、グリシジル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル(メタ)アクリレート等の酸素含有(メタ)アクリルモノマー;
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン等の窒素含有(メタ)アクリルモノマー;
2-メチルチオエチル(メタ)アクリレート等の硫黄含有(メタ)アクリルモノマー;
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルへキシル(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、シクロへキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレートおよびイソボルニル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールジ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,2-エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,12-ドデカンジオールジ(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、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ブチルジ(メタ)アクリレートおよびヘキシルジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
一実施態様において、本発明の2液型硬化性組成物における(メタ)アクリルモノマーの含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは1~100,000質量部、より好ましくは10~10,000質量部である。
2液型硬化性組成物については、貯蔵時には第1剤と第2剤とを分けて、第1剤に少なくとも重合開始剤を、第2剤に少なくとも還元剤を含有させて保存する。この場合、両剤を同時にまたは別々に塗布して接触、硬化することによって、2液型硬化性組成物として使用できる。
[硬化性組成物の用途、硬化物]
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。
また、本発明の組成物は、良好な架橋性を有することから、架橋により硬化させて用いる用途、または、硬化体の弾性を利用した用途等に使用することができる。前記組成物において、大気中または硬化性組成物が適用される被着体中に存在する水分により、例えば重合体(A)が有する式(1)で表される基、および重合体(F)を用いる場合は重合体(F)が有する式(1)で表される基が加水分解してシラノール基を形成した後、シラノール基同士が脱水縮合してシロキサン結合を形成することによって硬化し、硬化物が形成されると考えられる。
本発明の組成物または混合・撹拌した2液型硬化性組成物は、例えば、建築・建材用途、自動車用途などにおける、シーリング材、接着剤、ホットメルト接着剤、または塗料等として好適に用いられる。その他、無機材料(例:セメントやモルタル、金属、ガラス)表面を被覆するコーティング剤、シート形成用組成物(シートの例:通気性シート、保護シート、遮水シート、制振シート、転写シート、調光シート、帯電防止シート、導電シート、養生シート、遮音シート、遮光シート、化粧シート、マーキングシート、難燃シート)、フィルム形成用組成物(フィルムの例:マーキングフィルム、保護フィルム、インキ定着フィルム、ラミネートフィルム)、発泡体形成用組成物(発泡体の例:硬質発泡体、軟質発泡体、半硬質発泡体、難燃発泡体)、制振材、遮音材、防音材、吸音材、人工皮革、人工皮膚、合成皮革、各種工業用部品、日用品、トイレタリー用成型品等の形成用組成物、塗料用ビヒクル、プライマー用樹脂、各種バインダー(例:インキ用バインダー、磁気記録媒体用バインダー、鋳造用バインダー、焼成体用バインダー、グラスファイバーサイジング材用バインダー)が挙げられる。
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物または2液型硬化性組成物から得られる。硬化条件は特に限定されないが、硬化性組成物(例えば1液型硬化性組成物)の場合、本発明の組成物を支持体上に塗布し、例えば100~200℃の環境下に、好ましくは120~180℃環境下に所定の時間おくことで、硬化を良好に進めることができる。2液型硬化性組成物の場合、本発明の組成物を支持体上に、2液を任意の割合で塗布することで硬化物が得られる。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例および比較例等の記載において、特に言及しない限り、「部」は「質量部」を示す。
[重合体の評価方法]
重合体の各物性の評価方法を以下に記載する。
<数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)>
各重合体の数平均分子量(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。
・装置:GPC-8220(東ソー製)
・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。
・装置:DSC7000X(日立ハイテクサイエンス製)
・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。
・装置:ICPE-9000 (島津製作所製)
・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70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5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4.5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8,850ppm、Mnは8,000、Mwは13,000、Tgは-67℃であった。
[製造例2~4]
使用した原料成分を、表1に示した通りに変更したこと以外は製造例1と同様に行い、(メタ)アクリル重合体(A-2)、(A-3)、(cA-1)を得た。
[実施例1:1液型硬化性組成物の作製]
(メタ)アクリル重合体(A-1)100部と、塩化合物(B)としてDBU-o-フタル酸塩[pKa(H2O):DBU=12、o-フタル酸=2.9]「U-CAT SA 810」(サンアプロ製)10部と、エポキシ樹脂(C)としてビスフェノールA型エポキシ樹脂「jER828」200部および「jER1001」200部(いずれも三菱ケミカル製)と、フェノール系酸化防止剤「アデカスタブ AO-80」(ADEKA製)0.5部とを、ステンレス製フラスコに投入し90℃環境下で10分間攪拌した。室温まで冷却後、脱水剤としてビニルトリメトキシシラン「KBM-1003」(信越化学工業製)10部を加え10分間混合することにより硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物について、各種評価を行った。
[実施例2~5、比較例1~5]
配合組成を表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。
[実施例6:2液型硬化性組成物の作製]
(メタ)アクリル重合体(A-1)100部と、「U-CAT SA 506」20部と、テトラヒドロフルフリルアクリレート400部と、熱重合開始剤「パークミルH-80」(日油製)20部とをステンレス製フラスコに投入し、10分間攪拌してI剤を作製した。次いで、別のステンレス製フラスコに、テトラヒドロフルフリルアクリレート500部と、還元剤「バナジールアセチルアセテート50D」(新興化学工業製)2.5部とを投入し、10分間攪拌してII剤を作製した。得られたI剤について、また、I剤とII剤とを混合した混合物について、各種評価を行った。
[実施例7および8、比較例6~9]
配合組成を表3に記載したとおりに変更したこと以外は実施例6と同様にして、I剤およびII剤を作製した。得られたI剤について、また、I剤とII剤とを混合した混合物について、各種評価を行った。
表2および表3中、「-」は、硬化性組成物調製中に硬化したため、または硬化しなかったため評価不可だったことを示す。
表2および表3中の各成分の表記の意味は以下のとおりである。
・U-CAT SA 810:DBU-o-フタル酸塩[pKa(H2O):DBU=12(以下同様)、o-フタル酸=2.9](サンアプロ製)
・U-CAT SA 506:DBU-パラトルエンスルホン酸塩[pKa(H2O)=パラトルエンスルホン酸=2.4](サンアプロ製)
・U-CAT SA 603:DBU-ギ酸塩[pKa(H2O):ギ酸=3.8](サンアプロ製)
・U-CAT SA 102:DBU-オクチル酸塩[pKa(H2O):オクチル酸=4.8](サンアプロ製)
・jER828:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル製、エポキシ当量:184~194)
・jER1001:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル製、エポキシ当量:450~500)
・KBM-1003:ビニルトリメトキシシラン(信越化学工業製)
・アデカスタブ AO-80:フェノール系酸化防止剤(ADEKA製)
・THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート
・パークミルH-80:クメンハイドロパーオキサイド(日油製)
・バナジールアセチルアセテート50D:バナジルアセチルアセテート(新興化学工業製)
[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。
<1液型硬化性組成物のポットライフ>
実施例1~5および比較例1~5で得られた硬化性組成物を、23℃環境下に放置し、皮膜が形成されるまでの日数を測定した。
<2液型硬化性組成物におけるI剤のポットライフ>
実施例6~8および比較例6~9で作製したI剤を、23℃環境下に放置し、皮膜が形成されるまでの時間を測定した。
<硬化時間>
実施例1~5および比較例1~5で得られた硬化性組成物5gを、金属製容器(33mmφ、高さ13mm)へ移した。その後、硬化性組成物が入った金属製容器を140℃環境下に放置し、皮膜が形成されるまでの時間を測定した。
<せん断接着力、凝集破壊率、せん断接着力変化率>
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、ステンレス304(厚さ1mm)製の試験片2枚に対して塗布し、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。表2に示す1液型組成物では140℃で1時間加熱し、表3に示す2液型硬化性組成物では加熱しなかった。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。
また、凝集破壊率(接着面積全体に占める凝集破壊面積の割合)も測定した。
せん断接着力変化率は、表3に示す2液型硬化性組成物について、加熱なしで得られた試験片のせん断接着力(加熱前せん断接着力)と、120℃で1時間加熱した後のせん断接着力(加熱後せん断接着力)を、下記式により求めた。
[(加熱後せん断接着力)―(加熱前せん断接着力)]÷(加熱前せん断接着力)×100
なお、せん断接着力変化率は、I剤とII剤とを接触した際の重合熱で、アルコキシシリル基の硬化がどの程度完結しているかを表わす指標であり、変化率が小さいほど、未硬化成分が少ないことを意味する。

Claims (7)

  1. 式(1)で表される基を有し、ケイ素元素を1,500ppm以上含有する(メタ)アクリル重合体(A)と、
    酸解離定数(pKa)が3.5未満の酸およびpKaが10以上の塩基から構成される塩化合物(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し、
    前記塩化合物(B)が、pKaが1以上3.5未満の有機酸およびpKaが10以上15未満の有機塩基から構成される塩化合物であり、
    前記有機塩基が、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)である、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(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。]
  2. 前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対し、前記塩化合物(B)を0.01~50質量部含有する請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 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分子鎖末端に有する請求項1に記載の硬化性組成物。
  4. 前記(メタ)アクリル重合体(A)の数平均分子量(Mn)が1,000~100,000である請求項1に記載の硬化性組成物。
  5. 前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対し、エポキシ樹脂(C)を1~1,000質量部含有する請求項1に記載の硬化性組成物。
  6. 請求項1~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。
  7. 請求項1~のいずれか1項に記載の硬化性組成物および重合開始剤を含む第1剤と、還元剤を含む第2剤とからなる2液型硬化性組成物。
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