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JP7799057B2 - ラジカル重合性組成物及びその重合物 - Google Patents
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JP7799057B2 - ラジカル重合性組成物及びその重合物 - Google Patents

ラジカル重合性組成物及びその重合物

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Description

本発明は、ラジカル重合性組成物及びその重合物に関する。
アイオノマーは基本的に疎水性ホスト高分子がイオンで架橋された樹脂であり、現在まで多数のアイオノマーが開発されている。例えば、典型的なアイオノマーとしてはエチレン系アイオノマー、スチレン系アイオノマー、パーフルオロカーボン系アイオノマー、テレケリックアイオノマー、ポリウレタンアイオノマーなどが挙げられ、イオン化可能な官能基を有するホスト高分子を合成した後にイオン化(中和)することにより合成される(非特許文献1のpp.2~6)。
特にエチレン系アイオノマーは、アイオノマーの中で最も工業的に実用化されている材料で、エチレンと(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸との共重合体の分子間を、ナトリウムや亜鉛などの金属イオンやアミン類でイオン架橋した樹脂である。共有結合性の架橋体と異なり、架橋体でありながら熱可塑性があり、さらには透明性、強靭性、耐摩耗性、耐低温性、耐溶剤性、ヒートシール性、接着性、自己修復性等の種々の優れた特性を示すことが知られている。(例えば非特許文献1のp.171、非特許文献2、特許文献1~3)
特開2016-079408号公報 特開2005-054019号公報 特開平11-029672号公報
「アイオノマー・イオン性高分子材料の開発」、シーエムシー出版、2009年 日本ロボット学会誌、Vol.24、No.4、p.442、2006年
上記の通り、エチレン系アイオノマーについて、エチレン/不飽和カルボン酸を共重合し、その共重合体をイオン化することは知られている。
しかしながら、従来のアイオノマーは、イオン化可能な官能基を有するホスト高分子を合成した後にイオン化(中和)することにより合成されるため、そのような樹脂は通常の有機溶媒に対しては難溶であり、液状組成物とすることは困難である。
また、高いラジカル重合性を有するカルボン酸塩として汎用されるモノマーとして、(メタ)アクリル酸の金属塩が挙げられるが、これは水や高極性の有機物にしか混和しないため、低極性のビニル化合物に均一に溶解させて液状化することは困難である。
また、モノマーとして、多官能型(メタ)アクリル酸エステルなどの非イオン性の多官能型ビニル化合物であれば低極性のビニル化合物に均一溶解でき、その重合物は架橋体となるが、架橋は共有結合性であり、熱可塑性などのアイオノマーに見られるような特性を発現させることは困難である。
よって、本発明は、液状であり、アイオノマー型構造の樹脂を容易に形成することができ、例えば各種のプリンティング用途にも適用することが可能となるラジカル重合性組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために種々検討をおこない、本発明に想到した。すなわち本発明の目的は、下記[1]~[4]により達成される。
[1]水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)、および、下記式(1);
(式中、Rは炭素数が10以下の飽和または不飽和の炭化水素基を表す。)で表される陰イオンを含み、該陰イオンの含有割合が、該水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)100質量部に対し1~120質量部である、ラジカル重合性組成物である。
[2]前記式(1)中のRが、アリル基またはメタリル基である、上記[1]に記載のラジカル重合性組成物。
[3]前記ラジカル重合性組成物は、更に陽イオンを含み、該陽イオンは、金属イオン、金属酸化物イオン、および周期表第15族の非金属元素を含む陽イオンからなる群より選ばれる1種以上の陽イオンである、上記[1]又は[2]に記載のラジカル重合性組成物。
[4]上記[1]~[3]のいずれかに記載のラジカル重合性組成物の重合物。
本開示のラジカル重合性組成物は、液状であり、アイオノマー型構造の樹脂を容易に形成することができ、密着性、引張物性、熱可塑性等の各種特性に優れた硬化物を与えることができる。よって、本開示のラジカル重合性組成物は、例えば、各種のプリンティング、種々のコーティング、接着、シーリングや立体造形等の用途に好適に用いることができる。
以下に本開示の好ましい形態について具体的に説明するが、本開示は以下の記載のみに限定されるものではなく、本開示の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下に記載される本開示の個々の好ましい形態を2又は3以上組み合わせた形態も、本開示の好ましい形態に該当する。また、(メタ)アクリルは、アクリルまたはメタクリルを意味する。(メタ)アリルは、アリルまたはメタリルを意味する。
まず、本開示のラジカル重合性組成物を構成する成分について説明する。
<水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)>
本発明では、アイオノマー型構造を有するイオン架橋体を得るために、水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)を、重合骨格を形成するための主要成分として使用する。ここで「水と非混和性」に関しては、水と等質量で混合した場合に均一化できるか否かで判定する。また、「均一」とは、ラジカル重合性化合物(A)と水とを等量で混合した場合に、沈殿物が目視で観察されず、混合液が透明である状態をいう。
また、重合する温度・圧力において均一かどうかで判定すればよいが、簡易的には常温常圧で均一かどうかを判定すればよく、また混合する時の温度・圧力は常温常圧でなくともよい。ここで、判定する際の温度と圧力は、20℃、101.3kPaとであることが最も好ましい。
水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)(以下、単に「重合性化合物(A)」と称する場合もある)は、水と非混和性で且つラジカル重合性基を有する化合物であり、重合により直鎖状高分子を形成する単官能型と、共有結合性の架橋体を形成する多官能型とに分類できる。ラジカル重合性基としては、ラジカル重合可能な不飽和結合であればよく、好ましくは炭素-炭素二重結合であり、より好ましくは官能基が結合して活性化された炭素-炭素二重結合である。
活性化された炭素-炭素二重結合としては、例えば、カルボニル基が結合している炭素-炭素二重結合、シアノ基が結合している炭素-炭素二重結合、窒素原子が結合している炭素-炭素二重結合、芳香環が結合している炭素-炭素二重結合、酸素原子が結合している炭素-炭素二重結合、炭素-炭素二重結合が結合し共役化している炭素-炭素二重結合、ハロゲン原子が結合している炭素-炭素二重結合などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのなかでも、カルボニル基が結合している炭素-炭素二重結合、シアノ基が結合している炭素-炭素二重結合、窒素原子が結合している炭素-炭素二重結合、芳香環が結合している炭素-炭素二重結合が好ましい。
カルボニル基が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、N置換マレイミド類、マレイン酸エステル類、フマル酸エステル類、イタコン酸エステル類などが挙げられる。
シアノ基が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、(メタ)アクリロニトリル、2-シアノアクリル酸エステル類などが挙げられる。
窒素原子が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、N-ビニルアミド類、ビニルアミン類などが挙げられる。
芳香環が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、芳香族ビニル類などが挙げられる。
酸素原子が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、ビニルエステル類、ビニルエーテル類などが挙げられる。
炭素-炭素二重結合が結合し共役化している炭素-炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、1,3-ジエン類などが挙げられる。
本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
これらのなかでは、重合活性および合成可能な構造の多様性の観点からは、カルボニル基が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物が好ましく、(メタ)アクリル酸エステル類、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル類がより好ましい。また、重合活性および効果的に低極性構造を導入できる観点からは、芳香環が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物が好ましく、芳香族ビニル類がより好ましい。
以下に、重合性化合物(A)としての(メタ)アクリル酸エステル類、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル類、芳香族ビニル類に属する化合物について具体的に例示するが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
単官能型の(メタ)アクリル酸エステル類としては、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n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸n-アミル、(メタ)アクリル酸sec-アミル、(メタ)アクリル酸tert-アミル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリルなどのアルキルエステル;(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸3,5,5-トリメチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニルなどの脂環式エステル;(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニルなどの芳香族エステル;(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-エトキシエチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル、(メタ)アクリル酸(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルなどのエーテル構造含有エステル;(メタ)アクリル酸2,2,2-トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルなどのエステル部位の水素原子の一部あるいは全てがフッ素原子で置換されたエステル;(メタ)アクリル酸トリメチルシリルメチル、(メタ)アクリル酸3-[トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピルなどのエステル部位の水素原子の一部あるいは全てがシリル基またはシリルオキシ基で置換されたエステル;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではなく、(メタ)アクリル酸エステル構造を有し、水と非混和性であればよい。
多官能型の(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(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、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)アクリレートなどの多価アルコールのエステル;(メタ)アクリル酸2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルなどのビニルエーテル基を有するアルコールのエステル;ウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマー/ポリマー、エポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマー/ポリマー、ポリエステル(メタ)アクリレート系オリゴマー/ポリマーなどの(メタ)アクリル酸エステル構造を有するオリゴマー/ポリマー;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではなく、(メタ)アクリル酸エステル構造を有し、水と非混和性であればよい。
単官能型の2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル類としては、例えば、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸メチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸n-プロピル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸イソプロピル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸n-ブチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸sec-ブチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸tert-ブチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸n-アミル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸sec-アミル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸tert-アミル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸n-ヘキシル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸2-エチルヘキシル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸イソデシル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸トリデシル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸ラウリル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸ステアリルなどのアルキルエステル類;2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸シクロヘキシル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸シクロヘキシルメチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸3,5,5-トリメチルシクロヘキシル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸イソボルニル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸アダマンチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸トリシクロデカニルなどの脂環式エステル;2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸ベンジル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸フェニルなどの芳香族エステル;2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸2-メトキシエチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸2-エトキシエチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸フェノキシエチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸テトラヒドロフルフリル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸グリシジル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルなどのエーテル構造含有エステル;2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸2,2,2-トリフルオロエチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルなどのエステル部位の水素原子の一部あるいは全てがフッ素原子で置換されたエステル;2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸トリメチルシリルメチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸3-[トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピルなどのエステル部位の水素原子の一部あるいは全てがシリル基またはシリルオキシ基で置換されたエステル;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではなく、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル構造を有し、水と非混和性であればよい。
多官能型の2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル類としては、例えば、エチレングリコールジ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、プロピレングリコールジ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、ブチレングリコールジ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、ヘキサンジオールジ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、シクロヘキサンジメタノールジ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、トリメチロールプロパントリ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、ペンタエリスリトールテトラ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、ジペンタエリスリトールペンタ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)、ジペンタエリスリトールヘキサ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)などの多価アルコールのエステル;2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸2-ビニロキシエチル、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルなどのビニルエーテル基を有するアルコールのエステル;ウレタン(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)系オリゴマー/ポリマー、エポキシ(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)系オリゴマー/ポリマー、ポリエステル(2-(メタ)アリルオキシメチルアクリレート)系オリゴマー/ポリマーなどの2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル構造を有するオリゴマー/ポリマー;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではなく、2-(メタ)アリルオキシメチルアクリル酸エステル構造を有し、水と非混和性であればよい。
単官能型あるいは多官能型の芳香族ビニル類としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、メトキシスチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではなく、芳香環が結合している炭素-炭素二重結合を有し、水と非混和性であればよい。
上記重合性化合物(A)の炭素数は、水と非混和性とし、且つ多官能型であっても低粘度とする観点から、4~90であることが好ましく、5~80であることがより好ましく、6~70であることが更に好ましい。
上記重合性化合物(A)は、目的や用途に応じてそれぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
上記重合性化合物(A)の含有量は、組成物の粘度と強靭性などの重合物の機械特性とのバランスを良好にする観点から、ラジカル重合性組成物100質量%に対して、好ましくは10~97質量%であり、より好ましくは20~94質量%であり、更に好ましくは30~90質量%である。
<式(1)で表される陰イオン>
本開示のラジカル重合性組成物は、下記式(1);
(式中、Rは炭素数が10以下の飽和または不飽和の炭化水素基を表す。)で表される陰イオンを含む。
従来のアイオノマーは、イオン化可能な官能基を有するホスト高分子を合成した後にイオン化(中和)することにより合成され、そのような樹脂は通常の有機溶媒に対しては難溶であり、液状組成物とすることは困難であり、また、液状化できたとしても樹脂濃度をかなり低くする必要がある。一方、ラジカル重合性の塩と低極性のラジカル重合性化合物からなる組成物をラジカル重合すればアイオノマー型構造を有する樹脂を形成できると考えられる。
また、ラジカル重合性の塩として汎用される(メタ)アクリル酸金属塩は、高ラジカル重合性であるが水や高極性の有機物にしか混和しないため、低極性のビニル化合物に均一に溶解し液状化することは困難であった。更に、多価のアクリル酸エステル類は、低極性モノマーと混合でき架橋体を形成できるものの、架橋は共有結合性であり、熱可塑性などのアイオノマーに見られるような特性を発現させることは困難であった。本発明では、上記陰イオンを用いることにより、低極性のビニル化合物とも均一溶解できて、液状の重合性組成物とすることができる。また、コーティングやプリンティングプロセス等の簡易な方法により、アイオノマー型構造の樹脂を良好に形成することができる。
上記式(1)で表される陰イオンを含む本発明のラジカル重合性組成物とするために、上記式(1)で表される陰イオンを含む陰イオン成分と陽イオン成分とから構成されるラジカル重合性カルボン酸塩化合物(B)を、イオン架橋構造を形成するための成分として使用することが好ましい。すなわち、本発明のラジカル重合性組成物は、上記式(1)で表される陰イオンを少なくとも含む陰イオンと陽イオンとから形成されるラジカル重合性カルボン酸塩化合物(B)を含むことが好ましい。
上記重合性化合物(A)や有機溶媒に対する溶解性の観点から、Rは炭素数3以上であることが好ましく、炭素数3~10であることがより好ましい。Rは、環化重合して極性構造を形成する観点から、(メタ)アリル基であることがさらに好ましい。
本発明のラジカル重合性組成物において、上記式(1)で表される陰イオンの含有割合は、上記重合性化合物(A)100質量部に対し1~120質量部であると、組成物の粘度と強靭性などの重合物の機械特性とのバランスを良好にすることができる。
上記式(1)で表される陰イオンの含有割合は、上記重合性化合物(A)100質量部に対し、好ましくは2~115質量部であり、より好ましくは3~110質量部であり、更に好ましくは10~105質量部であり、より更に好ましくは20~100質量部である。
なお、以下、上記式(1)で表される陰イオンを「2-オキシメチルアクリル酸イオン」、上記式(1)で表される陰イオンを含むラジカル重合性カルボン酸塩化合物(B)を「重合性塩化合物(B)」という場合もある。
重合性塩化合物(B)は、重合性塩化合物(B)を構成する陰イオンとして、2-オキシメチルアクリル酸イオンのみを含むものであってもよいし、2-オキシメチルアクリル酸イオンと、2-オキシメチルアクリル酸イオン以外の陰イオンとを含むものであってもよい。
上記2-オキシメチルアクリル酸イオン以外の陰イオンとしては、特に制限はないが、上記重合性化合物(A)や有機溶媒に対する溶解性の観点から、有機のプロトン酸の陰イオンが好ましい。そのような陰イオンをプロトン酸名で具体的に示すと例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのカルボン酸;2-エチルヘキシルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートのような有機リン酸;ドデシルベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、p-スチレンスルホン酸のような有機スルホン酸が挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
重合性塩化合物(B)を構成する陽イオンは、無機の陽イオンでも有機の陽イオンでもよく、目的や用途に応じて適宜選択すればよい。上記重合性塩化合物(B)は、1種または2種以上の陽イオンを含んでいてもよい。
すなわち、本発明のラジカル重合性組成物は、更に陽イオンを含んでいてもよく、上記陽イオンは、上記重合性塩化合物(B)を構成する陽イオンであることが好ましい。
無機の陽イオンとしては金属イオンあるいは金属酸化物イオンが挙げられ、元素名あるいは金属酸化物名で具体的に示すと例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどの周期表第1族元素;マグネシウム、カルシウム、バリウムなどの周期表第2族元素;ランタン、酸化ジルコニウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅などの遷移金属元素あるいは遷移金属の酸化物;亜鉛、アルミニウム、錫、鉛、ビスマスなどの周期表第12~15族の典型金属元素;などが挙げられるが、かかる例示のみに限定されるものではなく、2種以上の金属あるいは金属酸化物のイオンの組み合わせでもよい。本開示の重合性組成物を無色のものにできる観点から、カルボン酸金属塩の金属イオン部分としては、典型金属元素、周期表第3族および周期表第4族に属する金属あるいは金属酸化物のイオンが好ましく、入手性、毒性の観点も加味すると、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウムがさらに好ましい。
有機の陽イオンとしては、周期表第15族の非金属元素を含む陽イオンが挙げられる。周期表第15族の非金属元素として、窒素、リン、ヒ素が挙げられる。好ましくは、窒素原子が陽イオン化されたイオン(アンモニウムイオン、プロトン化されたアミン、4級アンモニウムイオン)、リン原子が陽イオン化されたイオン(ホスホニウムイオン、プロトン化されたホスフィン、4級アンモニウムイオン)が挙げられるが、生体安全性や入手性の観点から窒素原子が陽イオン化されたイオンが好ましい。
プロトン化されたアミンについて、プロトン化される前のアミン名で具体的に示すと例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリス(2-アミノエチル)アミン、ヘキサメチレンジアミン、イミノビスプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、3,6,9,12-テトラオキサ-テトラデカン-1,14ジアミン、N,N’-ビス(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、1,4-ビスアミノメチルシクロヘキサン、3-アミノメチル-3,5,6-トリメチルシクロヘキシルアミン、イソホロンジアミン、2,5(又は2,6)-ビス(アミノメチル)ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、2,6(又は2,7)-ビス(アミノメチル)ビシクロ[3,2,1]オクタン、2,5(又は2,6)-ビス(アミノメチル)-7-ジメチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン、2,6-ビス(アミノメチル)アダマンタン、m-キシリレンジアミン、p-フェニレンジアミン、ビス(4-アミノフェニル)メタン、1,4(又は2,6又は2,7)-ビス(アミノメチル)ナフタレン、ジアリルアミン、ピペラジン、アミノエチルピペラジン、ビスアミノプロピルピペラジン、2,4,6-トリアミノ-1,3,5-トリアジン、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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、ポリエチレンイミン、ジアリルアミン重合体など、窒素原子部分の構造として1~3級、アミンの価数として1価および2価以上の各種アミンを挙げることができるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
4級アンモニウムイオンについては、具体的には例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
上記陽イオンとしては、金属イオン、金属酸化物イオン、および周期表第15族の非金属元素を含む陽イオンからなる群より選ばれる1種以上の陽イオンであることが好ましい。
重合性塩化合物(B)を調製する方法としては、下記式(2);
(式中、Rは炭素数が10以下の飽和または不飽和の炭化水素基を表す。)で表される2-オキシメチルアクリル酸を少なくとも含む1種又は2種以上のプロトン酸と、1種または2種以上の塩基とを中和する方法が好ましく挙げられる。プロトン酸は全てが中和されてもよく、部分的に中和されてもよく、部分的に中和される場合、塩化合物とプロトン酸の混合物が生成される。
上記式(2)中のRは、上記式(1)中のRと同じである。
上記式(2)で表される2-オキシメチルアクリル酸以外に使用できるプロトン酸としては、上述した有機のプロトン酸が挙げられる。
上記塩基としては、例えば、周期表第1~15族に属する金属元素の水酸化物や酸化物等の無機塩基、アンモニア、アミン、アンモニウムヒドロキシド等の周期表第15族の非金属元素を含む有機塩基が挙げられる。
上記中和は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。
本開示のラジカル重合性組成物は、上記重合性塩化合物(B)として、1種のみ含んでいてもよいし、2種以上を含んでいてもよい。
<その他の成分>
本開示の重合性組成物は、その使用目的、用途などに応じて、上記重合性化合物(A)、上記重合性塩化合物(B)以外の他の成分を含むことができる。そのような成分としては、ラジカル重合抑制剤、ラジカル重合開始剤、溶媒、水と混和性のラジカル重合性化合物、活性水素基と熱付加反応または熱縮合反応を起こす化合物、熱可塑樹脂、有機または無機の微粒子、フィラー、染料、顔料、分散剤、紫外線吸収剤、レベリング剤、表面調整剤、帯電防止剤、密着性向上剤、カップリング剤、離型剤、粘度調整剤などが挙げられるが、本開示はこれらに限定されるものではない。
その他の成分のうち主なものを以下に具体的に示すが、本開示はかかる例示に限定されるものではない。
[ラジカル重合抑制剤]
貯蔵、運搬、組成物の調製や処理などの種々の操作における望ましくないラジカル重合を抑制する観点から、本開示のラジカル重合性組成物には、ラジカル連鎖防止性を有する1次酸化防止剤および/または過酸化物分解性を有する2次酸化防止剤を適量で用いてもよい。
1次酸化防止剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ベンゾキノン類、フェノール類、芳香族アミン類、フェノチアジン類、ジチオカルバミン酸金属塩類、ニトロソ化合物などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。2次酸化防止剤としては、例えば、ホスフィン、ホスファイトなどのリン系化合物、チオエーテルやメルカプトベンズイミダゾール、チオウレアなどのイオウ系化合物などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。1次酸化防止剤、2次酸化防止剤は、それぞれ単独で用いてもよいが、併用することがより好ましい。
1次酸化防止剤のなかでは着色抑制の観点からフェノール類が好ましい。2次酸化防止剤のなかでは耐酸・耐加水分解性の観点からチオエーテルが好ましい。
フェノール類としては、例えば、モノエーテル化ヒドロキノン類、ヒンダードフェノール類およびその多量化物(二量化物を含む)または多量化物の誘導体、セミヒンダードフェノール類およびその多量化物(二量化物を含む)または多量化物の誘導体などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのフェノール類は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
モノエーテル化ヒドロキノン類としては、例えば、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ヒドロキノンモノn-ブチルエーテル、ヒドロキノンモノベンジルエーテル、ヒドロキノンモノシクロヘキシルエーテル、4-メトキシ-1-ナフトールなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのモノエーテル化ヒドロキノン類は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ヒンダードフェノール類としては、例えば、2,6-ビス(tert-ブチル)-4-メチルフェノール、オクタデシル-3-(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、イソオクチル-3-(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジtert-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルフォスフォネート-ジエチルエステルなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
ヒンダードフェノール類の多量化物または多量化物の誘導体としては、例えば、ペンタエリスリチル・テトラキス[3-(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリス-(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレート、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼンなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。ヒンダードフェノール類およびその多量化物(二量化物を含む)または多量化物の誘導体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
セミヒンダードフェノール類としては、例えば、6-tert-ブチル-o-クレゾール、6-tert-ブチル-2,4-キシレノール、2,4,8,10-テトラ-tert-ブチル-6-[3-(3-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)プロポキシ]ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、2,4-ジメチル-6-(1-メチルペンタデシル)フェノール、2,4-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、2,4-ビス(ドデシルチオメチル)-o-クレゾール、2-tert-ブチルフェノール、2,4-ジtert-ブチルフェノール、2-tert-アミルフェノール、2,4-ジtert-アミルフェノールなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
セミヒンダードフェノールの多量化物または多量化物の誘導体としては、例えば、メチレンビス(オキシエチレン)ビス[3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート]、トリエチレングリコールビス[β-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、4,4’-チオビス(2-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、ビス(3-メチル-4-ハイドロキシ-5-tertブチルベンジル)スルフィド、テレフタロイル-ジ(2,6-ジメチル-4-tert-ブチル-3-ハイドロキシベンジルスルフィド)、3,9-ビス[2-〔3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオン酸〕-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、4,4’-ブチリデンビス(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)、4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-チオビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジtert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジtert-ペンチルフェニルアクリレート、2-tert-ブチル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレートなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。セミヒンダードフェノール類およびその多量化物(二量化物を含む)または多量化物の誘導体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ホスフィンとしては、例えば、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリス(2-エチルヘキシル)ホスフィン、トリフェニルホスフィンなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのホスフィンは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ホスファイトとしては、例えば、ジエチルハイドロゲンホスファイト、ビス(2-エチルヘキシル)ハイドロゲンホスファイト、ジラウリルハイドロゲンホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、ジフェニルハイドロゲンホスファイト、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス(2-エチルヘキシル)ホスファイト、トリイソデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリス(トリデシルホスファイト)、トリオレイルホスファイト、トリステアリルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、ジフェニルメチルホスファイト、2-エチルヘキシルジフェニルホスファイト、イソデシルジフェニルホスファイト、トリデシルジフェニルホスファイト、ビス(2,4-ジtert-ブチル-6-メチルフェニル)エチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジtert-ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(イソデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(トリデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ステアリル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジtert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジtert-ブチル-6-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェニルジイソトリデシル)ホスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファイト、テトラフェニルテトラ(トリデシル)ペンタエリスリトールテトラホスファイト、テトラ(C12~C15アルキル)-4,4’-イソプロピリデンジフェニルホスファイト、テトラ(トリデシル)-1,1,3-トリス(2-メチル-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)ブタンジホスファイト、2,4,8,10-テトラ-tert-ブチル-6-[3-(3-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)プロポキシ]ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、2,2-メチレンビス(4,6-tert-ブチルフェニル)-2-エチルヘキシルホスファイト、トリラウリルトリチオホスファイトなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのホスファイトは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
チオエーテルとしては、例えば、2,2’-チオジグリコール酸、(エチレンジチオ)二酢酸、2,2’-(エチレンジチオ)ジエタノール、3,3’-チオジプロピオン酸、3,3’-チオジプロピオン酸ジメチル、3-ラウリルチオプロピオン酸、3-ラウリルチオプロピオン酸メチル、(3-オクチルチオプロピオン酸)ペンタエリスリトールテトラエステル、(3-デシルチオプロピオン酸)ペンタエリスリトールテトラエステル、(3-ラウリルチオプロピオン酸)ペンタエリスリトールテトラエステル、(3-オレイルチオプロピオン酸)ペンタエリスリトールテトラエステル、(3-ステアリルチオプロピオン酸)ペンタエリスリトールテトラエステル、(3-ラウリルチオプロピオン酸)-4,4’-チオジ(3-メチル-5-tert-ブチル-4-フェノール)エステル、ジオクチルチオジプロピオネート、ジデシルチオジプロピオネート、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、ジステアリル-β,β’-チオジブチレート、ジメチルスルフィド、メチルドデシルスルフィド、ジラウリルスルフィド、ジステアリルスルフィド、2,4-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、2,4-ビス(ドデシルチオメチル)-o-クレゾールなどが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのチオエーテルは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
ラジカル重合抑制剤の量は、貯蔵、運搬、組成物調製や処理における種々の操作などにおけるラジカル重合を抑制しつつ、用途に応じたラジカル重合性をも確保する観点から、ラジカル重合性成分の合計100質量部に対して、好ましくは0.005~2質量部であり、より好ましくは0.01~1質量部であり、さらに好ましくは0.02~0.5質量部である。
[ラジカル重合開始剤]
ラジカル重合開始剤は、活性エネルギー線の照射によりラジカルを発生する光ラジカル開始剤と、加熱によりラジカルを発生する熱ラジカル開始剤とに分類でき、用途や目的に応じて選択すればよく、光ラジカル開始剤と熱ラジカル開始剤を併用してもよい。
光ラジカル開始剤としては、例えば、アルキルフェノン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ケタール系化合物、アントラキノン系化合物、ホスフィンオキシド系化合物、チオキサントン系化合物、ハロメチル化トリアジン系化合物、ハロメチル化オキサジアゾール系化合物、ビイミダゾール系化合物、オキシムエステル系化合物、チタノセン系化合物、安息香酸エステル系化合物、アクリジン系化合物などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの光ラジカル開始剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
具体的には例えば、アセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、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-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、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、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、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、2-ベンジル-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、2-(ジメチルアミノ)-2-〔(4-メチルフェニル)メチル〕-1-〔4-(4-モルホリニル)フェニル〕-1-ブタノンなどのアルキルフェノン系化合物;ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2-カルボキシベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイドなどのベンゾフェノン系化合物;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾイン系化合物;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール系化合物;2-エチルアントラキノン、2-t-ブチルアントラキノン、2-クロロアントラキノン、2-アミルアントラキノンなどのアントラキノン系化合物;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シド、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スフィンオキシド、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シドなどのホスフィンオキシド系化合物;チオキサントン、2-エチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、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、[3-(3,4-ジメチル-9-オキソチオキサンテン-2-イル)オキシ-2-ヒドロキシプロピル]-トリメチルアザニウムクロリドなどのチオキサントン系化合物;2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-sec-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-sec-トリアジン、2-(4-エトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-sec-トリアジン、2-(4-エトキシカルボキニルナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-sec-トリアジンなどのハロメチル化トリアジン系化合物;2-トリクロロメチル-5-〔β-(2’-ベンゾフリル)ビニル〕-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-〔β-(2’-(6”-ベンゾフリル)ビニル)〕-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-フリル-1,3,4-オキサジアゾールなどのハロメチル化オキサジアゾール系化合物;2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾールなどのビイミダゾール系化合物;1-〔4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)〕-1,2-オクタンジオン、1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-,1-(O-アセチルオキシム)エタノンなどのオキシムエステル系化合物;ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウムなどのチタノセン系化合物;ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイドなどのアシルホスフィンオキシド系化合物;p-ジメチルアミノ安息香酸、p-ジエチルアミノ安息香酸などの安息香酸エステル系化合物;9-フェニルアクリジンなどのアクリジン系化合物;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
上記熱ラジカル開始剤としては、有機過酸化物系開始剤やアゾ系開始剤が好適であり、具体的には、例えば、下記のもの等が挙げられる。
メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセテートパーオキサイド、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-2-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロドデカン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン、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、p-メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチル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、t-ヘキシルハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、イソブチリルパーオキサイド、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、スクシン酸パーオキサイド、m-トルオイルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ-3-メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ-s-ブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3-メチル-3-メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、α,α’-ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3,-テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(2-エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサノエート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシマレート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシ-m-トルイルベンゾエート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、ビス(t-ブチルパーオキシ)イソフタレート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(m-トルイルパーオキシ)ヘキサン、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、t-ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン等の有機過酸化物系開始剤。
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、1-[(1-シアノ-1-メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、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(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス(2-メチル-N-フェニルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(4-クロロフェニル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(4-ヒドロフェニル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(フェニルメチル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-プロペニル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(2-ヒドロキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(4,5,6,7-テトラヒドロ-1H-1,3-ジアゼピン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(5-ヒドロキシ-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス{2-[1-(2-ヒドロキシエチル)-2-イミダゾリン-2-イル]プロパン}ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’-アゾビス{2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド}、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(2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、ジメチル-2,2-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)、2,2’-アゾビス[2-(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]等のアゾ系開始剤。
これらは1種で単独使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合開始剤の含有量としては、特に限定されないが、ラジカル重合性成分の合計100質量部に対して、好ましくは0.05~10.0質量部、より好ましくは0.1~7.0質量部、さらに好ましくは0.2~5.0質量部である。
[溶媒]
粘度調整、塗膜の厚さの調整、樹脂を溶解する、親水成分を複合する、などの観点から、有機溶媒あるいは水が適量で含まれていてもよい。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノールなどのモノアルコール;エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、3-メトキシブタノールなどのグリコールモノエーテル;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテルなどのグリコールエーテル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテートなどのグリコールモノエーテルのエステル;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチルなどのアルキルエステル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素化合物;ヘキサン、シクロヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素化合物;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなどのアミド;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
[水と混和性のラジカル重合性化合物]
本発明のラジカル重合性組成物には、目的や用途に応じて、水と混和性のラジカル重合性化合物が適量で含まれていてもよい。上記水と混和性のラジカル重合性化合物としては、具体的には例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸の塩、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の塩、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、モノ(メタ)アクリル酸グリセロール、(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N-ビニルアセトアミド、N-ビニルピロリドン、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられるが、水と混和性で且つラジカル重合性基を有する化合物であればよい。
[活性水素基と熱付加反応または熱縮合反応を起こす化合物]
本発明のラジカル重合性組成物には、硬化物の耐熱性や硬度を向上させる観点から、活性水素基と熱付加反応または熱縮合反応を起こす化合物の1種または2種以上が適量で含まれていてもよい。
そのような化合物が有する官能基は、活性水素基と熱付加反応または熱縮合反応を起こす官能基であればよく、同一分子内に1種だけ有していてもよく、2種以上有していてもよい。また同一分子内に1つだけ有していてもよく、2つ以上有していてもよい。
活性水素基と熱付加反応または熱縮合反応を起こす官能基としては、例えば、エポキシ基、オキセタニル基、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、窒素原子に結合しているヒドロキシメチル基あるいはアルコキシメチル基などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
エポキシ基を有する化合物としては例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、p-tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、N-グリシジルフタルイミド、エチレングリコ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、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、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、フェノールノボラック型ポリグリシジルエーテル、o-クレゾールノボラック型ポリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、4,4’-メチレンビス(N,N-ジグリシジルアニリン)などのグリシジル基を有する化合物;(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート、(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、1,2-エポキシ-4-ビニル-1-シクロヘキセン、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、4-ビニルシクロヘキセンジオキサイドなどの脂環式エポキシ基を有する化合物;グリシジル(メタ)アクリレートや(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートなどのラジカル重合性基とエポキシ基とを有する化合物のラジカル(共)重合体;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
オキセタニル基を有する化合物としては例えば、(3-エチル-3-オキセタニル)メチル(メタ)アクリレート、3-アリルオキシメチル-3-エチルオキセタン、2-エチルヘキシルメチル-3-エチルオキセタン、ビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル、ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]イソフタレート、4,4’-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニルなどの低分子化合物;(3-エチル-3-オキセタニル)メチル(メタ)アクリレートなどのラジカル重合性基とオキセタニル基とを有する化合物のラジカル(共)重合体;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
カルボジイミド基を有する化合物としては例えば、N,N’-ジイソプロピルカルボジイミド、N,N’-ジ-tert-ブチルカルボジイミド、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド、ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、カルボジスタ(製品名、帝人(株))などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
オキサゾリン基を有する化合物としては例えば、エポクロスWS-300(製品名、(株)日本触媒)、エポクロスWS-500(製品名、(株)日本触媒)、エポクロスWS-700(製品名、(株)日本触媒)、エポクロスRPS-1005(製品名、(株)日本触媒)などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
アジリジン基を有する化合物としては例えば、ケミタイトPZ-33(製品名、(株)日本触媒)、ケミタイトDZ-22E(製品名、(株)日本触媒)などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
イソシアネート基を有する化合物としては例えば、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、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、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(モノメリックMDI)などの低分子化合物;ポリメリックMDI、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレートなどのラジカル重合性基とイソシアネート基とを有する化合物のラジカル(共)重合体、ポリオールと過剰のポリイソシアネートを反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーなどの高分子化合物;が挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。なおイソシアネート基は、フェノール、ε-カプロラクタム、メチルエチルケトンオキシム、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチル、ジメチルピラゾールなどのブロック剤でマスクされたイソシアネート基であってもよい。
アルコキシシリル基を有する化合物としては例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランの加水分解・重縮合オリゴマー、テトラエトキシシランの加水分解・重縮合オリゴマー、3-(トリメトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレート、3-[ジメトキシ(メチル)シリル]プロピル(メタ)アクリレート、3-(トリエトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレート、3-[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル(メタ)アクリレート、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)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、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、イソシアヌル酸トリス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]、ビス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アミン、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンなどの低分子化合物;末端アルコキシシリル型ポリジメチルシロキサン、3-(トリメトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレートや3-(トリエトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレートなどのラジカル重合性基とアルコキシシリル基とを有する化合物のラジカル(共)重合体などの高分子化合物;が挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
窒素原子に結合しているヒドロキシメチル基あるいはアルコキシメチル基を有する化合物としては例えば、N-(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N-(メトキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N-(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミドやN-(メトキシメチル)(メタ)アクリルアミドのラジカル(共)重合体などのヒドロキシメチル化(メタ)アクリルアミド系化合物;ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミンの部分あるいは完全メチルエーテル化物、部分メチロール化メラミン、部分メチロール化メラミンのメチルエーテル化物などのメラミン樹脂類;テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラメチロールベンゾグアナミンのメチルエーテル化物などのベンゾグアナミン樹脂類;1,3,4,6-テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素、ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素のメチルエーテル化物などの尿素樹脂類;などが挙げられるが、本開示は、かかる例示のみに限定されるものではない。
これらの活性水素基と熱付加反応あるいは熱縮合反応を起こす化合物の含有量は、用途や目的に応じて調整すればよく、含まなくともよいが、使用する場合には本開示の重合性組成物100質量部に対し、1質量部以上、90質量部以下であることが好ましく、2質量部以上、85質量部以下であることがより好ましく、3質量部以上、80質量部以下であることがさらに好ましい。
<本開示の重合物>
本開示の重合物は、本開示のラジカル重合性組成物を反応させることにより得られ、反応させる方法として少なくとも本開示のラジカル重合性組成物中にラジカルを発生させラジカル重合させることを含む。このような本開示のラジカル重合性組成物をラジカル発生条件下で重合させた重合物である、本開示のラジカル重合性組成物のラジカル重合物もまた本開示の一つである。
ラジカル発生方法としては、本開示のラジカル重合性組成物を加熱する方法、および/または本開示のラジカル重合性組成物に活性エネルギー線を照射する方法が挙げられる。加熱あるいは活性エネルギー線の照射は、1段階で行ってもよく、2段階以上に分けて行ってもよい。加熱と活性エネルギー線の照射を組合せてもよく、同時に組合せてもよく、別々でもよい。加熱あるいは活性エネルギー線の照射を行うにあたり、本開示のラジカル重合性組成物は、上述のラジカル重合開始剤を含んだ状態であることがより好ましい。
加熱を行う場合、温度はラジカル重合開始剤の有無や種類、含有量、用途に応じて適宜選択すればよいが、熱ラジカル開始剤を用いる場合は、40℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。
上記活性エネルギー線としては、通常用いられるものを使用することができ、ガンマ線、X線、紫外線、可視光線、赤外線等の電磁波や、電子線、中性子線、陽子線等の粒子線等が挙げられる。これらの中では、エネルギーの強さ、エネルギー線の発生装置等の点から、ガンマ線、X線、紫外線、可視光線、電子線が好ましく、紫外線、可視光線、電子線がより好ましく、紫外線が最も好ましい。光ラジカル開始剤を用いない場合は、ガンマ線、X線、電子線等のエネルギーの強い活性エネルギー線を用いるのが好ましく、光ラジカル開始剤を用いる場合には、紫外線、可視光線等の、エネルギーは比較的弱いが発生が容易で経済的な活性エネルギー線を好ましく用いることができる。
本開示の重合物を得るための反応は、少なくとも本開示の重合性組成物中にラジカルを発生させラジカル重合させることを含むが、それ以外の反応を含んでいてもよく、そのような反応としては活性水素基との熱付加反応、活性水素基との熱縮合反応が好ましく挙げられる。これらの反応はラジカル重合の前に行ってもよく、同時でもよく、後で行ってもよい。活性水素基との熱付加反応あるいは活性水素基との熱縮合反応を行うにあたっては、本開示の重合性組成物は、前述の活性水素基と熱付加反応あるいは熱縮合反応を起こす化合物を含んだ状態であることがより好ましい。
加熱温度は活性水素基と熱付加反応あるいは熱縮合反応を起こす化合物の種類、含有量、用途に応じて適宜選択すればよいが、40℃以上、より好ましくは70℃以上、さらに好ましくは90℃以上である。
本開示の重合物は、上記重合性化合物(A)に由来する構造単位(a)と、上記2-オキシメチルアクリル酸イオンに由来する構造単位(b)とを含み、さらにその他の重合性化合物に由来する構造単位(c)を含んでいてもよい。
上記重合体は、上記構造単位(a)、構造単位(b)、構造単位(c)として、それぞれ、1種のみ有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
上記重合体における上記構造単位(a)の好ましい含有割合は、本開示の重合性組成物における上記重合性化合物(A)の含有割合と同様であり、上記構造単位(b)の好ましい含有割合は、本開示の重合性組成物における上記2-オキシメチルアクリル酸イオンの含有割合と同様である。
ここで、上記「重合性化合物(A)に由来する構造単位(a)」、上記「2-オキシメチルアクリル酸イオンに由来する構造単位(b)」とは、それぞれ、上記「重合性化合物(A)」、上記「2-オキシメチルアクリル酸イオン」をラジカル重合して得られた重合体に含まれる構造単位と同じ構造を有する構造単位である。
なお、上記構造単位(a)、上記構造単位(b)は、それぞれ上記重合性化合物(A)、上記2-オキシメチルアクリル酸イオンが実際にラジカル重合して形成された構造単位である必要は無く、ラジカル重合して得られた構造単位と同じ構造であれば、別の方法、例えば合成的な手法等で形成された構造単位であっても良い。
上記重合性化合物(A)、上記2-オキシメチルアクリル酸イオンを含む重合性組成物をラジカル重合して得られた重合物が有する構造単位としては、例えば、それぞれ(i)上記重合性化合物(A)、上記2-オキシメチルアクリル酸イオンの炭素-炭素二重結合の少なくとも一つが炭素-炭素単結合に置き換わった構造単位や、(ii)上記重合性化合物(A)、2-オキシメチルアクリル酸イオンが環化重合性の化合物であれば、上記重合性化合物(A)、上記2-オキシメチルアクリル酸イオンが環化重合して形成された構造単位等が例示されるが、これらに限定されない。
上記2-オキシメチルアクリル酸イオンを含む化合物としては、例えば、上記重合性塩化合物(B)が挙げられる。
<本開示のラジカル重合性組成物の用途>
本開示のラジカル重合性組成物は、上述した重合性化合物(A)、重合性塩化合物(B)、および、その他の成分の種類や量を調整することにより、各種のプリンティング用途にも適用できるような液状にすることが可能であり、その重合物は従来のアイオノマーが有する各種の優れた特性を発揮し得ることから、例えば、各種のコーティング(脆いフィルムの割れ防止コーティング、加飾フィルムの保護コーティング、位相差調整コーティングなど)、プライマー、シーリング、接着剤、封止材、粘着剤、各種方式の立体造形(インクジェット、SLA、DLP)、熱可塑成形、熱硬化成形、ホットメルト接着、光学フィルム、レンズ、電子部品、プリプレグ、歯科材料、塗料、印刷インク、繊維処理剤、微細加工用レジスト材料など、様々な用途に適用することができる。
以下に実施例を掲げて本開示を更に詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
<2-アリルオキシメチルアクリル酸>
ラジカル重合抑制剤としてヒドロキノンモノメチルエーテルを0.04%(液全量に対して)および2,2’-(エチレンジチオ)ジエタノールを0.06%(液全量に対して)含む、純度が96.5%の2-アリルオキシメチルアクリル酸を用意した。なお、純度は下記キャピラリー電気泳動システムで測定した。
○測定装置
キャピラリー電気泳動システム Agilent 7100 (アジレント・テクノロジー(株))
○測定条件
バックグランド吸収剤によるインダイレクト吸収法で測定した。
キャピラリー:バブルセルフューズドシリカキャピラリー(内径75μm×全長80.5cm)
泳動液:陰イオン分析用泳動液(pH=8.2)
印加電圧:-20kV
○定量方法
面積比を元にした内部標準法(内部標準物質:プロピオン酸ナトリウム)で定量した。標準試料の作成:プロピオン酸ナトリウムおよび定量対象物質(カルボン酸イオンのナトリウム塩)を重水に溶解してH-NMRでモル比を定量した後、さらに超純水で希釈したものを検量線作成用の標準試料とした。
測定用試料の作成:プロピオン酸ナトリウム水溶液および被験試料を秤量し、0.1規定の水酸化ナトリウム水溶液および超純水で希釈したものを、測定用試料とした。
<水と非混和性のラジカル重合性化合物への重合性塩の溶解>
[実施例1-1]
攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.26g、メタノール2.8g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.04gをこの順に添加し、50℃で4時間攪拌し均一なメタノール溶液を得た(2-アリルオキシメチルアクリル酸の90モル%を亜鉛で中和)。室温に戻しアクリル酸2-エチルヘキシル2.8gを添加した後、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去した。メタノールを除去しても内容物は均一透明な液体であった(亜鉛濃度5.2%)。結果を表1に示す。
[実施例1-2]
アクリル酸2-エチルヘキシルをアクリル酸シクロヘキシルに変更したこと以外は、実施例1-1と同様にして操作し、亜鉛濃度が5.2%の均一透明な液体組成物を得た。結果を表1に示す。
[比較例1-1]
攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.22g、メタノール2.8g、アクリル酸0.43gをこの順に添加し、50℃で4時間攪拌し均一なメタノール溶液を得た(アクリル酸の90モル%を亜鉛で中和)。室温に戻しアクリル酸2-エチルヘキシル2.8g(メタノールを除去した場合、亜鉛濃度が5.2%となる量)を添加した後、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去すると、メタノールの除去中に白色沈殿が生じ均一な溶液とならなかった。結果を表1に示す。
[比較例1-2]
アクリル酸2-エチルヘキシルをアクリル酸シクロヘキシルに変更したこと以外は、比較例1-1と同様にして操作したところ、メタノールの除去中に白色沈殿が生じ均一な溶液とならなかった。結果を表1に示す。
EHA アクリル酸2-エチルヘキシル
CHA アクリル酸シクロヘキシル
AIO-A 2-アリルオキシメチルアクリル酸
AIO-Zn 2-アリルオキシメチルアクリル酸亜鉛
AA アクリル酸
AA-Zn アクリル酸亜鉛
AIO- 2-アリルオキシメチルアクリル酸イオン
<重合物の特性:密着性>
[実施例2-1]
攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.29g、エタノール2.4g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.05gをこの順に添加し、50℃で4時間攪拌し均一なエタノール溶液を得た(2-アリルオキシメチルアクリル酸の100モル%を亜鉛で中和)。室温に戻し、アクリル酸2-エチルヘキシル1.24g、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.07gを添加して攪拌混合し、重合成分が50%のエタノール溶液の組成物を得た。
バーコーターNo.4を用いて、得られた組成物を耐熱アクリルフィルム(特開2019-179124号公報の製造例7に記載の方法で得られたペレットを溶融押出機により140μm厚のフィルムにしたもの)に塗布した後、80℃のホットプレート上に5分間置いて乾燥した。乾燥塗膜をベルトコンベア式UV照射装置(高圧水銀ランプ、照度200mW/cm)で重合させたところ、積算光量0.6J/cmでタックレスとなった。
重合層の密着性を、JIS K 5600-5-6(クロスカット法)に準拠し評価した。すなわち、全てのマス目(10×10マス=100マス)のうち、剥がれや破損が生じずに残存したマス目の数で評価したところ、100であった。結果を表2に示す。
[実施例2-2]
アクリル酸2-エチルヘキシルをアクリル酸イソボルニルに変更したこと以外は、実施例2-1と同様にしてエタノール溶液の組成物を調製し、それを耐熱アクリルフィルム上に塗布、乾燥した。乾燥塗膜をベルトコンベア式UV照射装置で重合させたところ、積算光量0.6J/cmでタックレスとなり、密着性を評価したところ剥がれや破損が生じずに残存したマス目の数は100であった。結果を表2にまとめる。
[実施例2-3]
攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.19g、エタノール2.4g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.14gをこの順に添加し、50℃で3時間攪拌して均一なエタノール溶液を得た(2-アリルオキシメチルアクリル酸の60モル%を亜鉛で中和)。室温に戻し、アクリル酸シクロヘキシル0.75g、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート0.5g、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.07gを添加してから攪拌し、重合成分が50%のエタノール溶液の組成物を得た。
これを用いて実施例2-1と同様にして耐熱アクリルフィルム上に乾燥塗膜を形成し、乾燥塗膜をベルトコンベア式UV照射装置を用いて積算光量5J/cmで重合させた。重合層の密着性を評価したところ、剥がれや破損が生じずに残存したマス目の数は100であった。結果を表2に示す。
[比較例2-1]
工業的に入手が容易な2価のアクリル酸エステルであり、水と非混和性のラジカル重合性化合物と混和し且つラジカル重合性基間の長さが短い化合物である、1,4-ブタンジオールジアクリレート(ラジカル重合性基間の長さ=炭素数4)を、2-アリルオキシメチルアクリル酸亜鉛の代わりに用いた。
すなわち、1,4-ブタンジオールジアクリレート1.2g、アクリル酸2-エチルヘキシル1.2g、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.07gを攪拌混合し、得られた均一透明な液状組成物を、バーコーターNo.2を用いて耐熱アクリルフィルム上に塗布した。それを実施例2-1と同様にしてベルトコンベア式UV照射装置で重合させたところ、積算光量5J/cmでタックレスとなった。
重合層の密着性を評価したところ、剥がれや破損が生じずに残存したマス目の数は0であった。結果を表2に示す。
[比較例2-2]
アクリル酸2-エチルヘキシルをアクリル酸イソボルニルに変更したこと以外は、比較例2-1と同様にして液状組成物を調製し、耐熱アクリルフィルム上に塗布した。それをベルトコンベア式UV照射装置で重合させたところ、積算光量5J/cmでタックレスとなり、密着性を評価したところ剥がれや破損が生じずに残存したマス目の数は0であった。結果を表2に示す。
[比較例2-3]
アクリル酸2-エチルヘキシル1.2gの代わりに、アクリル酸シクロヘキシル0.72gおよびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート0.48gを用いたこと以外は、比較例2-1と同様にして液状組成物を調製し、耐熱アクリルフィルム上に塗布した。それをベルトコンベア式UV照射装置を用い積算光量5J/cmで重合させた。重合層の密着性を評価したところ、剥がれや破損が生じずに残存したマス目の数は22であった。結果を表2に示す。
EHA アクリル酸2-エチルヘキシル
IBOA アクリル酸イソボルニル
CHA アクリル酸シクロヘキシル
DPHA ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
BDDA 1,4-ブタンジオールジアクリレート
AIO-A 2-アリルオキシメチルアクリル酸
AIO-Zn 2-アリルオキシメチルアクリル酸亜鉛
AIO- 2-アリルオキシメチルアクリル酸イオン
<重合物の特性:引張物性>
[実施例3-1]
攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.12g、メタノール3.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.49gをこの順に添加し、50℃で4時間攪拌し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の29モル%を亜鉛で中和)。室温に戻し、アクリル酸2-エチルヘキシル3.57gを添加して、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去した後、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
2mm厚のポリプロピレン板を貼りつけたガラス板(15cm×7cm)と、2mm厚のポリプロピレン板を貼りつけた鉄板(15cm×7cm)とを、ポリプロピレン板が内側になるよう対向させ、コの字型に切った0.5mm厚のシリコンシートをスペーサーとして間に挟み、クリップで止めたものを注型とした。注型に重合性組成物を注入し、ベルトコンベア式UV照射装置(高圧水銀ランプ、照度200mW/cm)を用いてガラス板側から積算光量2J/cmとなるようUVを照射した。クリップをはずして片側の板を取りはずしてから、さらに積算光量1J/cmとなるようUVを照射した。板とシリコンシートを取りはずして得られた約13cm×5cm×0.5mm厚のシートを、試験片打抜機でダンベル状3号形(JIS K 6251に準拠)に打抜いた。
試験片の中央の厚さを測定した後、引張試験機(掴み具間距離:60mm、引張速度:10mm/min)で、引張強度(試験片が切断するまでの最大引張力)、ヤング率、破断伸びを測定した。結果を表3に示す。
さらに、ダンベル状試験片の作製の際に出た余剰片をX線回折で分析したところ、アイオノマーに特有のイオン凝集ドメインに由来するピークを低角側(2θ=2~4°)に観測した。
[実施例3-2]
攪拌子を入れたスクリュー管に、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.42g、アクリル酸2-エチルヘキシル3.43g、トリス(2-アミノエチル)アミン0.10gをこの順に添加し攪拌混合し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の29モル%をアミンで中和)。さらに1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
この重合性組成物を用い、実施例3-1と同様にしてダンベル状3号形の試験片を作製し、引張強度、ヤング率、破断伸びを測定した。結果を表3に示す。
[比較例3-1]
工業的に入手が容易な2価のアクリル酸エステルであり、水と非混和性のラジカル重合性化合物と混和し且つラジカル重合性基(=アクリロイルオキシ基)間の長さが短い化合物である、1,4-ブタンジオールジアクリレート(アクリロイルオキシ基間の長さ=炭素原子4個分)を、2-アリルオキシメチルアクリル酸亜鉛の代わりに用いた。
すなわち、1,4-ブタンジオールジアクリレート0.5g、アクリル酸2-エチルヘキシル4.5g、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを攪拌混合し、重合性組成物を得た。この重合性組成物を用い、実施例3-1と同様にしてダンベル状3号形の試験片を作製した。引張試験を行おうとしたが、試験片の強度が非常に脆弱なため掴み具にセットした際に掴み具で挟んだ部分が破断し、試験できなかった。結果を表3に示す。
[比較例3-2]
1,4-ブタンジオールジアクリレート0.5gおよびアクリル酸2-エチルヘキシル4.5gの代わりに、1,4-ブタンジオールジアクリレート1.5gおよびアクリル酸2-エチルヘキシル3.5gを用いたこと以外は比較例3-1と同様にして、重合性組成物を得た。この重合性組成物を用い、実施例3-1と同様にしてダンベル状3号形の試験片を作製し、引張強度、ヤング率、破断伸びを測定した。結果を表3に示す。
[実施例3-3]
攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.79g、メタノール9.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸4.77gをこの順に添加し、50℃で4時間攪拌し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の60モル%を亜鉛で中和)。室温に戻し、アクリル酸2-エチルヘキシル10.44gを添加して、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去し、開始剤を添加していない重合性組成物を約16g得た。
5.0gを採取し、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合した後、実施例3-1と同様にしてダンベル状3号形の試験片を作製し、引張強度、ヤング率、破断伸びを測定した。結果を表3に示す。
[実施例3-4]
実施例3-3で得た開始剤を添加していない重合性組成物に、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gおよびt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.05gを添加、攪拌混合したものを、実施例3-1と同様にして注型に注入し、ベルトコンベア式UV照射装置を用いてガラス板側から積算光量1J/cmとなるようUVを照射した。そのまま注型ごと110℃のオーブンに入れ1時間加熱した後、注型をはずし約13cm×5cm×0.5mm厚のシートを得た。あとは実施例3-1と同様にしてダンベル状3号形の試験片を作製し、引張強度、ヤング率、破断伸びを測定した。結果を表3に示す。
[実施例3-5]
実施例3-3で得た開始剤を添加していない重合性組成物に、t-ブチルパーオキシピバレート0.10gおよび1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン0.05gを添加、攪拌混合し重合性組成物を調製した。
2mm厚のポリプロピレン板を貼りつけた2枚の鉄板(15cm×7cm)を、ポリプロピレン板が内側になるよう対向させ、コの字型に切った0.5mm厚のシリコンシートをスペーサーとして間に挟み、クリップで止めたものを注型とした。注型に重合性組成物を注入し、さらに注型をポリプロピレン製の袋に入れ、60℃の温水に吊り下げた状態で2時間浸した。さらに注型ごと110℃のオーブンに入れ1時間加熱した後、注型をはずし約13cm×5cm×0.5mm厚のシートを得た。あとは実施例3-1と同様にしてダンベル状3号形の試験片を作製し、引張強度、ヤング率、破断伸びを測定した。結果を表3に示す。
[実施例3-6]
トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト1.53gをさらに含む以外は実施例3-1と同様にして重合性組成物を得た。すなわち、攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.12g、メタノール3.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.49gをこの順に添加し、50℃で4時間攪拌し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の29モル%を亜鉛で中和)。室温に戻し、アクリル酸2-エチルヘキシル3.57gを添加して、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去してから、トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクトの75%酢酸エチル溶液2.04gを加え、再び室温のまま真空ポンプで減圧し酢酸エチルを除去した。最後に1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
この重合性組成物を用い、実施例3-1と同様にして約13cm×5cm×0.5mm厚のシートを得た。シートをカッターで半分に切り(約6.5cm×5cmのシート2枚)、片方を150℃のオーブンに30分間置いてカルボキシル基とイソシアネート基を反応させた後、室温に戻した。未加熱の方のシートをメタノールを含ませた紙ワイパーで表面を拭いたところ白化しべたついた。一方、加熱した方のシートはメタノールを含ませた紙ワイパーで表面を拭いても白化せずべたつかなかった。
EHA アクリル酸2-エチルヘキシル
BDDA 1,4-ブタンジオールジアクリレート
AIO-A 2-アリルオキシメチルアクリル酸
AIO-Zn 2-アリルオキシメチルアクリル酸亜鉛
AIO-TAEA 2-アリルオキシメチルアクリル酸のトリス(2-アミノエチル)アミン塩
AIO- 2-アリルオキシメチルアクリル酸イオン
実施例3-1~3-5および比較例3-1~3-2の引張試験結果から明らかなように、本発明の重合物は機械的強度に優れており、実施例3-1のX線回折の結果から本発明の重合物はアイオノマー型構造を有していることが分かる。また実施例3-6は、カルボキシル基と反応する架橋剤を予め添加しておきUV硬化後に熱硬化する、すなわちデュアルキュア型のシステムとすることで耐溶剤性を向上できることが分かる。
<重合物の特性:熱可塑性>
[実施例4-1]
攪拌子を入れたナスフラスコに、酸化亜鉛0.12g、メタノール3.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.49gをこの順に添加し、50℃で4時間攪拌し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の29モル%を亜鉛で中和)。室温に戻し、アクリル酸シクロヘキシル3.57gを添加して、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去した後、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
2mm厚のポリプロピレン板を貼りつけたガラス板(15cm×7cm)と、2mm厚のポリプロピレン板を貼りつけた鉄板(15cm×7cm)とを、ポリプロピレン板が内側になるよう対向させ、コの字型に切った0.5mm厚のシリコンシートをスペーサーとして間に挟み、クリップで止めたものを注型とした。注型に重合性組成物を注入し、ベルトコンベア式UV照射装置(高圧水銀ランプ、照度200mW/cm)を用いてガラス板側から積算光量2J/cmとなるようUVを照射した。クリップをはずして片側の板を取りはずしてから、さらに積算光量1J/cmとなるようUVを照射した。板とシリコンシートを取りはずして得られた約13cm×5cm×0.5mm厚のシートを、10cm×4cmの短冊状となるようにカッターで切り出し、切り出した端面を研磨した。切り出す際に出た余剰片について、電動式鉛筆硬度試験機を用い荷重750gで鉛筆硬度を測定したところ、Hであった。
オーブン付き引張試験機を用い、10cm×4cmの短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:120℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明であった。
2倍延伸後の試験片についても鉛筆硬度を測定したところ(引っかき走査方向は延伸方向と直角方向とした)、2Hに向上していた。
重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
[比較例4-1]
工業的に入手が容易な2価のアクリル酸エステルであり、水と非混和性のラジカル重合性化合物と混和し且つラジカル重合性基(=アクリロイルオキシ基)間の長さが短い化合物である、1,4-ブタンジオールジアクリレート(アクリロイルオキシ基間の長さ=炭素原子4個分)を、2-アリルオキシメチルアクリル酸亜鉛の代わりに用いた。
すなわち、1,4-ブタンジオールジアクリレート1.5g、アクリル酸シクロヘキシル3.5g、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを攪拌混合し、重合性組成物を得た。この重合性組成物を用い、実施例4-1と同様にして10cm×4cmの短冊状試験片を作製した。短冊状試験片を作製する際に出た余剰片について、電動式鉛筆硬度試験機を用い荷重750gで鉛筆硬度を測定したところ、Hであった。
オーブン付き引張試験機を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:120℃で引っ張ったところ、伸びが5%となった時点で破断した。
重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
[実施例4-2]
アクリル酸シクロヘキシルの代わりにアクリル酸ベンジルを用いたこと以外は実施例4-1と同様にして10cm×4cmの短冊状試験片を作製した。
オーブン付き引張試験機を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:80℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明であった。
2倍延伸後の試験片について、大塚電子社製RETS-100を用いて測定波長550nmの位相差を測定したところ、厚さ100μmあたり210nmの正の位相差であった。重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
[比較例4-2]
アクリル酸シクロヘキシルの代わりにアクリル酸ベンジルを用いたこと以外は比較例4-1と同様にして10cm×4cmの短冊状試験片を作製した。
オーブン付き引張試験機を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:120℃で引っ張ったところ、伸びが5%となった時点で破断した。
重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
[実施例4-3]
攪拌子を入れたナスフラスコに、水酸化カルシウム0.11g、メタノール3.0g、超純水1.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.51gをこの順に添加し、50℃で1時間攪拌し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の29モル%をカルシウムで中和)。室温に戻し、アクリル酸シクロヘキシル3.53gを添加して、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去した後、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
この重合性組成物を用い、実施例4-1と同様にして10cm×4cmの短冊状試験片を作製した。オーブン付き引張試験機を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:120℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明であった。
重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
[実施例4-4]
攪拌子を入れたナスフラスコに、水酸化マグネシウム0.34g、メタノール2.0g、超純水1.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.91gをこの順に添加し、50℃で1時間攪拌し均一溶液とした後、真空ポンプにつないでメタノールを除去した。フラスコにアセトンを加えて生じた粉末をアセトン洗浄し、減圧濾過により粉末を取得した。さらに室温で真空乾燥し、2-アリルオキシメチルアクリル酸マグネシウムの粉末を得た。
攪拌子を入れたスクリュー管に、2-アリルオキシメチルアクリル酸マグネシウムの粉末0.46g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.08g、超純水0.19gを入れ、50℃に加温しながら撹拌して均一透明とした後、室温に戻してからアクリル酸シクロヘキシル3.50g、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを入れ攪拌混合し、均一透明な液体として重合性組成物を得た。
この重合性組成物を用い、実施例4-1と同様にして10cm×4cmの短冊状試験片を作製した。オーブン付き引張試験機を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:120℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明であった。
重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
[実施例4-5]
攪拌子を入れたナスフラスコに、炭酸ナトリウム0.31g、メタノール3.0g、超純水1.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.49gをこの順に添加し、50℃で1時間攪拌し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の29モル%をナトリウムで中和)。室温に戻し、アクリル酸シクロヘキシル3.51gを添加して、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去した後、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
この重合性組成物を用い、実施例4-1と同様にして10cm×4cmの短冊状試験片を作製した。オーブン付き引張試験機を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:120℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明であった。
重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
[実施例4-6]
攪拌子を入れたナスフラスコに、水酸化カルシウム0.11g、メタノール3.0g、超純水1.0g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.51gをこの順に添加し、50℃で1時間攪拌し均一溶液とした(2-アリルオキシメチルアクリル酸の29モル%をカルシウムで中和)。室温に戻し、アクリル酸シクロヘキシル2.52gを添加して、室温のまま真空ポンプで減圧しメタノールを除去した後、アクリル酸(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル1.01g、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.15gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
この重合性組成物を用い、実施例4-1と同様にして10cm×4cmの短冊状試験片を作製した。オーブン付き引張試験機を用い、10cm×4cmの短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:30mm/min、オーブン温度:120℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明であった。
また短冊状試験片を切り出す際に出た余剰片について、電動式鉛筆硬度試験機を用い荷重750gで鉛筆硬度を測定したところHであり、アセトンを含ませた紙ワイパーで表面を拭いたところやや白化した。一方、別の余剰片を200℃のホットプレートで5分間加熱した後に鉛筆硬度を測定したところ3Hであり、アセトンを含ませた紙ワイパーで表面を拭いても白化しなかった。
重合成分の重量比と、熱可塑性の結果(2倍延伸可能:○、延伸できず:×)を表4にまとめる。
CHA アクリル酸シクロヘキシル
BZA アクリル酸ベンジル
OXEA アクリル酸(3-エチルオキセタンー3-イル)メチル
BDDA 1,4-ブタンジオールジアクリレート
AIO-A 2-アリルオキシメチルアクリル酸
AIO-Zn 2-アリルオキシメチルアクリル酸亜鉛
AIO-Ca 2-アリルオキシメチルアクリル酸カルシウム
AIO-Mg 2-アリルオキシメチルアクリル酸マグネシウム
AIO-Na 2-アリルオキシメチルアクリル酸ナトリウム
AIO- 2-アリルオキシメチルアクリル酸イオン
実施例4-1~4-6および比較例4-1~4-2の加熱引張試験結果から明らかなように、本発明の重合物は架橋体でありながら熱可塑性を有しており、実施例4-1の鉛筆硬度試験結果からは加熱延伸により引っかき硬度が向上することが、実施例4-2の位相差測定結果からは加熱延伸により位相差が発現することが分かる。また実施例4-6からは、120℃での加熱延伸が可能である一方で、200℃での加熱によりオキセタニル基とカルボキシル基が反応し、より強固な架橋体となり引っかき硬度および耐溶剤性が加熱前よりも向上することが分かる。
<重合物の特性:延伸追随性>
[実施例5-1]
片面保護フィルム付き耐熱アクリルフィルム(特開2019-179124号公報の製造例7に記載の方法で得られたペレットを溶融押出機により140μm厚のフィルムにしたものの片面にポリエチレン製保護フィルムを貼ったもの)を15cm×7cmにカットし、弱粘着性スプレーのりで保護フィルム側を鉄板(15cm×7cm)に貼りつけてから、耐熱アクリルフィルム上にセロハンテープ(厚さ50μm)をコの字型に貼った。実施例4-1と同様に調製した重合性組成物をセロハンテープを貼っていない部分に載せ、2mm厚のポリプロピレン板を貼りつけたガラス板(15cm×7cm)でポリプロピレン板が内側になるように挟み、気泡を抜きながらクリップで止めた。ベルトコンベア式UV照射装置(高圧水銀ランプ、照度200mW/cm)を用いてガラス板側から積算光量2J/cmとなるようUVを照射した後、ガラス板および鉄板をはずし、セロハンテープ部分を耐熱アクリルフィルムごとカットすることにより、片面を本発明の重合物でコーティングした短冊状耐熱アクリルフィルムを得た。オーブン付き引張試験機を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:300mm/min、オーブン温度:130℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明で、重合層と基材の耐熱アクリルフィルムとの間に剥がれは見られなかった。
なお、重合性組成物の組成比を表5にまとめた。
[実施例5-2]
攪拌子を入れたスクリュー管に、フッ素系界面活性剤(フタージェント215M、(株)ネオス)0.007g、酸化亜鉛0.14g、フェノキシエチルアクリレート1.99g、2-アリルオキシメチルアクリル酸1.00gを添加し、50℃で30分攪拌し均一溶液とした。N,N’-ビス(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミン0.25gを加え攪拌し、均一溶液としてから室温に戻した。最後に1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.10gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
片面保護フィルム付き耐熱アクリルフィルム(特開2019-179124号公報の製造例7に記載の方法で得られたペレットを溶融押出機により140μm厚のフィルムにしたものの片面にポリエチレン製保護フィルムを貼ったもの)を15cm×7cmにカットし、弱粘着性スプレーのりで保護フィルム側をガラス板(15cm×7cm)に貼りつけてから、耐熱アクリルフィルム上にバーコーターNo.4を用いて、重合性組成物を塗布した後、ベルトコンベア式UV照射装置(高圧水銀ランプ、照度150mW/cm)を用い窒素雰囲気下で積算光量1J/cmとなるようUVを照射した。表面はタックレスで硬かった。
塗工フィルムをガラス板からはずして両端をカットし、片面を本発明の重合物でコーティングした短冊状耐熱アクリルフィルム(10cm×5cm)を得た。オーブン付き引張試験機(同上)を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:300mm/min、オーブン温度:130℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明で、重合層と基材の耐熱アクリルフィルムとの間に剥がれは見られなかった。
なお、重合性組成物の組成比を表5にまとめた。
[実施例5-3]
攪拌子を入れたスクリュー管に、フッ素系界面活性剤(フタージェント215M、(株)ネオス)0.009g、酸化亜鉛0.22g、フェノキシエチルアクリレート2.80g、2-アリルオキシメチルアクリル酸0.80g、アクリル酸0.39gを添加し、50℃で30分攪拌し均一溶液とした。室温に戻した後、ジアリルアミン0.53gを加え攪拌し、最後に1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.14gを添加、攪拌混合し均一透明な液体として重合性組成物を得た。
片面保護フィルム付き耐熱アクリルフィルム(特開2019-179124号公報の製造例7に記載の方法で得られたペレットを溶融押出機により140μm厚のフィルムにしたものの片面にポリエチレン製保護フィルムを貼ったもの)を15cm×7cmにカットし、弱粘着性スプレーのりで保護フィルム側をガラス板(15cm×7cm)に貼りつけてから、耐熱アクリルフィルム上にバーコーターNo.4を用いて、重合性組成物を塗布した後、ベルトコンベア式UV照射装置(高圧水銀ランプ、照度150mW/cm)を用い窒素雰囲気下で積算光量1J/cmとなるようUVを照射した。表面はタックレスで硬かった。
塗工フィルムをガラス板からはずして両端をカットし、片面を本発明の重合物でコーティングした短冊状耐熱アクリルフィルム(10cm×5cm)を得た。オーブン付き引張試験機(同上)を用い、短冊状試験片を掴み具間距離:60mm、引張速度:300mm/min、オーブン温度:130℃で引っ張った。伸びが100%(すなわち2倍延伸)となった段階で引っ張りを停止し、オーブンをはずし試験片を室温に戻した後、掴み具から試験片をはずした。得られた試験片は透明で、重合層と基材の耐熱アクリルフィルムとの間に剥がれは見られなかった。
なお、重合性組成物の組成比を表5にまとめた。
実施例5-1~5-3の延伸追随性は、実施例2-1~2-3より明らかである本発明の重合物の密着性、および実施例4-1~4-6より明らかである本発明の重合物の熱可塑性を利用したものである。すなわち基材に積層したコーティング層が、架橋体でありながら基材と一体的に熱成形できることを示すものであり、したがって、本発明の重合性組成物は例えば、脆い原反フィルムの割れ防止コーティング、加飾フィルムの保護コーティング、位相差調整コーティングなどに利用できる。

Claims (4)

  1. 水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)、下記式(1);
    (式中、Rは炭素数が3~10である飽和または不飽和の炭化水素基を表す。)
    で表される陰イオン、および、陽イオンを含むラジカル重合性組成物であって、
    該水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)は、カルボニル基が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物、シアノ基が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物、窒素原子が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物、芳香環が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物、酸素原子が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物、炭素-炭素二重結合が結合し共役化している炭素-炭素二重結合を有する化合物、及び、ハロゲン原子が結合している炭素-炭素二重結合を有する化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含み、
    該水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)の炭素数は、4~90であり、
    該陽イオンは、典型金属元素、周期表第3族もしくは周期表第4族に属する金属又は金属酸化物イオン、プロトン化されたアミン、4級アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、およびプロトン化されたホスフィンからなる群より選択される少なくとも一種を含み、
    該陰イオンの含有割合が、該水と非混和性のラジカル重合性化合物(A)100質量部に対し1~120質量部である、ラジカル重合性組成物。
  2. 前記式(1)中のRが、アリル基またはメタリル基である、請求項1に記載のラジカル重合性組成物。
  3. 前記陽イオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、もしくはアルミニウムの金属又は金属酸化物イオン、プロトン化されたアミン、及び4級アンモニウムイオンからなる群より選ばれる1種以上の陽イオンを含む、請求項1又は2に記載のラジカル重合性組成物。
  4. 請求項1又は2に記載のラジカル重合性組成物の重合物。
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