CN105473561B - 含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物及含有该衍生物的贴附性改善剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种材料,该材料添加于涂料等中,即使在寒冷地带,也无需贴附性助剂即可发挥贴附性改善效果,且所得到的涂膜具有柔软性。一种下述式1所表示的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物,式中,a为1~2的整数,b为1~2的整数,a+b=3;R1为下述式2所表示的三价基团,R2为下述式3或下述式4所表示的二价基团;R3为碳原子数1~12的烃基,式中,R4为‑CH2‑、‑CH2CH2‑或‑CH2CH(CH3)‑,式中,R5为氢原子或甲基,式中,R5为氢原子或甲基。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于贴附性改善剂等中的新型的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物。
背景技术
以往,在将各种涂料涂布在玻璃等无机基材上时,为了改善贴附性,向涂料中添加硅烷偶联剂等贴附性改善剂(例如,参照专利文献1)。但是由于硅烷偶联剂加热分解,因此若在生产线上使用,则有因氧化硅在烘箱等加热炉中析出而导致形成污染原因的问题。此外,硅烷偶联剂的贴附性改善效果并不充分,例如,有时通过同时添加钛、锆等盐或咪唑等胺、磷酸酯、聚氨酯树脂等贴附性助剂才能实现初始贴附性。此外,贴附性助剂的添加不仅增加了制备工时和成本,还存在因添加贴附性助剂,出现涂料在室温下的保存稳定性变差或耐热性、硬度下降的问题。
因此,为了改善上述问题,专利文献2中公开了通过将特定结构的含硫醚的脲衍生物用作贴附性改善剂,即使无贴附性助剂,也能够提高贴附性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开平7-300491号公报
专利文献2:特开2013-249282号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而,对在寒冷地带应用于具有柔软性的薄膜基材进行研究后判明,在将上述含硫醚的脲衍生物用作涂料的贴附性改善剂的情况下,存在涂膜缺乏柔软性,弯曲时易产生裂纹的问题。
本发明是鉴于上述实际状况而完成的,其目的在于提供一种材料,该材料添加于涂料等中,即使在寒冷地带,也无需贴附性助剂而发挥贴附性改善效果,且所得到的涂膜具有柔软性。
解决技术问题的技术手段
本发明为以下[1]~[3]。
[1]下述式1所表示的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物,
式中,a为1~2的整数,b为1~2的整数,a+b=3;R1为下述式2所表示的三价基团,R2为下述式3或下述式4所表示的二价基团;R3为碳原子数1~12的烃基,
式中,R4为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH(CH3)-,
式中,R5为氢原子或甲基,
式中,R5为氢原子或甲基。
[2]上述[1]所述的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物,其中,该衍生物由下述式5所表示的丙烯酸化合物与下述式6所表示的多元硫醇化合物反应而成,
式中,R3为碳原子数1~12的烃基;R5为氢原子或甲基,
式中,R4为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH(CH3)-。
[3]以上述[1]或[2]所述的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物为有效成分的贴附性改善剂。
此外,在本发明中,“(甲基)丙烯酸酯”包含“甲基丙烯酸酯”与“丙烯酸酯”两个概念。
发明效果
本发明的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物,具有例如即使在-10℃的寒冷环境下,也无需贴附性助剂即可发挥贴附性改善效果,且所得到的涂膜具有柔软性的效果。因此,例如通过少量添加于涂料中,则无需添加贴附性助剂,即可赋予涂料高的贴附性。所述效果,被认为是在寒冷环境下,具有特定碳链的酯基赋予涂料柔软性,且该酯基不阻碍硫醚基与基材的接近,由此,可确实地发挥基于硫醚基的贴附性改善效果。
附图说明
图1为实施例1-1中得到的合成物1的IR谱图。
图2为实施例1-2中得到的合成物2的IR谱图。
图3为实施例1-3中得到的合成物3的IR谱图。
图4为实施例1-4中得到的合成物4的IR谱图。
图5为实施例1-5中得到的合成物5的IR谱图。
图6为实施例1-1中得到的合成物1的1H-NMR谱图。
图7为实施例1-2中得到的合成物2的1H-NMR谱图。
图8为实施例1-3中得到的合成物3的1H-NMR谱图。
图9为实施例1-4中得到的合成物4的1H-NMR谱图。
图10为实施例1-5中得到的合成物5的1H-NMR谱图。
具体实施方式
以下,对将本发明具体化的实施方式进行详细说明。
<含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物>
本实施方式的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物为下述式1所表示的化合物。
式中,a为1~2的整数,b为1~2的整数,a+b=3;R1为下述式2所表示的三价基团,R2为下述式3或下述式4所表示的二价基团;R3为碳原子数1~12的烃基,
式中,R4为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH(CH3)-,
式中,R5为氢原子或甲基,
式中,R5为氢原子或甲基。
作为上述式1中R3的碳原子数为1~12的烃基,可列举出直链的烷基、带侧链的烷基、环状的烷基。
上述式2中的R4为亚甲基、亚乙基、亚异丙基,从提高贴附性改善效果方面考虑,特别优选亚乙基、亚异丙基。
<含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物的制备方法>
上述式1所表示的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物,例如,可以通过使下述式5所表示的具有(甲基)丙烯酸酯基的丙烯酸化合物(以下称为A成分)与下述式6所表示的具有硫醇基(-SH)的多元硫醇化合物(以下称为B成分)进行反应而得到。
式中,R3为碳原子数1~12的烃基;R5为氢原子或甲基;
式中,R4为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH(CH3)-。
作为上述式5所表示的A成分,可列举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯等。
作为上述式6所表示的B成分,为三-[(3-巯基丙酰基氧基)-乙基]-异氰脲酸酯、三-[(3-巯基丁酰基氧基)-乙基]]-异氰脲酸酯,三-[(3-巯基丁酰基氧基)-乙基]]-异氰脲酸酯。
为了制备本实施方式的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物,可以使A成分与B成分在5℃以上的温度下进行反应,优选在60~100℃下进行反应。若在60℃以上进行反应,则可在5小时以内的短时间内进行反应。更进一步,若添加碱性催化剂或自由基引发剂,则可使其在更短时间内以高收率进行反应。
作为碱性催化剂,优选胺类碱性催化剂,可以使用伯胺、仲胺或叔胺的胺类,或是咪唑类化合物。例如,作为伯胺,可列举出甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、乙二胺等。作为仲胺,可列举出二甲胺、二乙胺、二丙胺、甲基乙基胺、二苯胺等。作为叔胺,可列举出三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一-氨甲基)苯酚等。作为咪唑类化合物,可列举出1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1,4-二甲基-2-乙基咪唑、1-苯基咪唑等咪唑同系物,1-甲基-2-氧基甲基咪唑、1-甲基-2-氧基乙基咪唑等烷基衍生物,1-甲基-4(5)-硝基咪唑、1,2-二甲基-5(4)-氨基咪唑等硝基及氨基衍生物,苯并咪唑、1-甲基苯并咪唑、1-甲基-苄基苯并咪唑等。
作为自由基引发剂,优选过氧化物或偶氮化合物。作为过氧化物,可列举出过氧化二苯甲酰、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯(tert-Butylperoxy 2-ethyl hexanoate)、二月桂酰过氧化物。作为偶氮化合物,可列举出偶氮双(异-丁腈)或2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)等。
在该含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物的制备方法中,即使在无溶剂下也能够进行反应,但在低温下反应等、或是想要降低粘度的情况下,也可以添加溶剂进行反应。此时,优选不与(甲基)丙烯酸酯基的碳-碳双键或硫醇基发生反应的溶剂,例如醇类、酮类、酯类等。
作为溶剂所使用的醇类,不能含有与碳-碳双键或硫醇基反应的碳-碳双键、硫醇基、环氧基、异氰酸酯基、羧基、磺酰基、腈基、卤素原子等的官能基团。作为不含有上述官能基团的醇类,可列举出甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、己醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇的烷基醚或酯等。其中,沸点为80℃以上的醇类可较高的维持反应温度,故而优选。
作为溶剂所使用的酮类,不能含有与碳-碳双键或硫醇基反应的碳-碳双键、硫醇基、环氧基、异氰酸酯基、羧基、磺酰基、腈基、卤素原子等的官能基团。作为不含有上述官能基团的酮类,可列举出丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁酮、甲基异丙酮等。其中,沸点为80℃以上的酮类可较高的维持反应温度,故而优选。
作为溶剂所使用的酯类,不能含有与碳-碳双键或硫醇基反应的碳-碳双键、硫醇基、环氧基、异氰酸酯基、羧基、磺酰基、腈基、卤素原子等的官能基团。作为不含有上述官能基团的酯类,可列举出醋酸乙酯、醋酸丁酯、安息香酸乙酯、丙二醇乙酸酯等。其中,沸点为80℃以上的酯类可较高的维持反应温度,故而优选。
A成分与B成分两种成分,A成分的(甲基)丙烯酸酯基与B成分的硫醇基通过下述式7所表示的反应式进行反应。此外,X为氢原子或甲基,Y表示A成分的与(甲基)丙烯酰基的双键键合的X以外的残基,Z表示B成分的与硫醇基键合的残基。
如式7所示,A成分的形成(甲基)丙烯酸酯基的双键的两个碳均与硫醇基的S键合。两种生成物的生成比例因反应条件而异,例如,在本反应的催化剂中,向反应体系中添加胺等碱性催化剂的情况下,倾向多生成生成物(1),在向反应体系中添加自由基引发剂的情况下,则倾向多生成生成物(2)。多数情况下,制备后的含硫醚的丙烯酸衍生物为生成物(1)与(2)的混合物。
<贴附性改善剂>
本实施方式的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物通过加入到涂料或粘接剂等树脂组合物中,可改善相对于无机材料和有机材料两者的贴附性。因此,可直接或者与溶剂等混合而用作贴附性改善剂。尤其是,能够通过加入到环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙炔等具有双键的化合物等中,可发挥高的贴附性改善效果。该贴附性改善剂的贴附性改善效果源自于含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物的硫醚基。因此,相对于与硫醚基形成化学键的基材(化学亲和力高),例如过渡金属或其合金、硅化合物、磷化合物、硫化合物或硼化合物等无机基材、具有不饱和键(含芳香环)的有机物、具有羟基或羧基的有机物或经等离子体或UV臭氧处理的有机物等的贴附性改善效果优异。具体而言,作为无机基材,可列举出玻璃、硅、各种金属等。作为有机基材,可优选列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、ABS树脂、聚乙烯醇、氯乙烯、聚缩醛等。
以该含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物为有效成分的贴附性改善剂,以有效成分计并相对于涂料或粘接剂等树脂组合物中的树脂成分为0.1~80质量%进行添加,则能够发挥高的贴附性。该贴附性改善剂还具有通过酯基提高树脂柔软性的效果,所得到的涂膜具有优异的柔软性。
实施例
以下,列举实施例及比较例,进一步对本发明进行具体说明。
(实施例1-1~1-5)
首先,通过实施例1-1~1-5,使用下述A成分与B成分合成含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物(合成物1~5)。所使用的A成分与B成分如下所示。
<丙烯酸化合物:A成分>
A-1:丙烯酸丁酯
A-2:丙烯酸异丁酯
A-3:丙烯酸十二烷基酯
A-4:丙烯酸-2-乙基己酯
<多元硫醇化合物:B成分>
B-1:三-[(3-巯基丙酰基氧基)-乙基]-异氰脲酸酯(下述式8)。
[含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物的合成]
在具有温度计、搅拌机、滴定泵的三口烧瓶中,按照下述表1加入B成分,升温至60℃后,以1小时滴定A成分。滴定结束后,在60℃下搅拌2小时,使其反应。
[表1]
[红外线吸收谱图分析(IR)]
对于所得到的合成物1~5,通过下述条件进行红外线吸收谱图分析(IR)。该IR谱图如图1~5所示,同时,代表性的IR峰如下所示。
机种:(株)ST Japan制Travel IR
分解:8cm-1,累计(積算)次数:32次
实施例1-1(合成物1):图1
2960cm-1:99%T,1733cm-1:84%T,1690cm-1:73%T,1459cm-1:81%T,1351cm-1:95%T,1243cm-1:91%T,1158cm-1:87%T,1007cm-1:96%T,764cm-1:91%T
实施例1-2(合成物2):图2
2960cm-1:98%T,1732cm-1:84%T,1690cm-1:78%T,1459cm-1:84%T,1351cm-1:95%T,1243cm-1:91%T,1158cm-1:88%T,764cm-1:93%T
实施例1-3(合成物3):图3
2964cm-1:99%T,1733cm-1:84%T,1690cm-1:73%T,1459cm-1:81%T,1351cm-1:95%T,1243cm-1:91%T,1158cm-1:87%T,1003cm-1:96%T,818cm-1:97%T,764cm-1:91%T
实施例1-4(合成物4):图4
2925cm-1:97%T,1737cm-1:87%T,1690cm-1:78%T,1459cm-1:84%T,1351cm-1:96%T,1243cm-1:93%T,1158cm-1:90%T,1003cm-1:97%T,837cm-1:96%T,764cm-1:92%T
实施例1-5(合成物5):图5
2956cm-1:99%T,1733cm-1:86%T,1690cm-1:76%T,1459cm-1:83%T,1351cm-1:95%T,1243cm-1:92%T,1158cm-1:88%T,1007cm-1:97%T,764cm-1:92%T
由上述红外线吸收谱图分析的结果明确可知,观测不到来自C=C的1600~1680cm-1的峰,因此A成分与B成分进行了反应。
[核磁共振谱图分析(1H-NMR)]
此外,对于实施例1-1~1-5中得到的合成物1~5,在下述条件下进行核磁共振谱图分析。其结果如图6~10所示,同时,各谱图中峰的归属及通过其解析的各合成物的结构如下述所示。
机种:日本Bruker(株)制,400MHz-Advance400
累计次数:32次
溶剂:氘代氯仿
基准:TMS
实施例1-1(合成物1):图6
a:0.9~1.0ppm,b:1.3~1.5ppm,c、o:1.5~1.7ppm,e、f、g、h、m、n:2.5~2.9ppm,d、i、j、k、l:4.0~4.5ppm
实施例1-2(合成物2):图7
a:0.9~1.0ppm,b:1.3~1.6ppm,c、o:1.5~1.7ppm,e、f、g、h、m、n:2.5~2.9ppm,d、i、j、k、l:4.0~4.5ppm
实施例1-3(合成物3):图8
a、b:0.8~1.1ppm,c、o:1.6~2.1ppm,e、f、g、h、m、n:2.5~3.0ppm,d、i、j、k、l:3.8~4.6ppm
实施例1-4(合成物4):图9
a:0.8~0.9ppm,b、c、d、e、f、g、h、i、j:1.1~1.4ppm,k、w:1.5~1.7ppm,n、m、p、o、u、v:2.5~2.9ppm,l、q、r、s、t:4.0~4.5ppm
实施例1-5(合成物5):图10
a、e:0.7~1.0ppm,b、c、d、f:1.1~1.4ppm,q、s:1.5~1.8ppm,i、j、k、l、q、r:2.5~2.9ppm,h、m、n、o、p:3.8~4.4ppm
由图6~10及所述归属可知,由于未观测到位于5.0~5.8ppm附近的来自CH=C(CH3)-的峰,因此A-1~A-4与B-1发生了反应。
(实施例2-1~2-5、比较例2-1~2-5)
接着,通过实施例2-1~2-5,将上述合成物1~5作为贴附性改善剂,添加到树脂组合物中,评价其性能。更进一步,在比较例中,对于作为贴附性改善剂而仅使用反应前的A成分的情况、仅使用反应前的B成分的情况、使用反应前的A成分和B成分的情况以及未使用贴附性改善剂的情况,进行其性能评价。
作为树脂组合物,使用苯酚酚醛清漆型环氧树脂[东都化成(株)制,YDPN638]。向98质量%该环氧树脂中混合2质量%的催化剂[咪唑型催化剂:(株)ADEKA制,EH-4344S]而形成的混合物(作为C-1)中,按照表2的配比表进行添加。用刮棒涂布机将该组合物以100微米的厚度涂布于25mm宽的PET薄膜[TORAY(株)制,lumirror U46-100]上。在对向基材上重叠上述PET薄膜后,以150℃、1小时的条件使其固化,得到评价用试验片。
[贴附性1]
将上述评价用试验片在25℃下静置24小时后,在5分钟内用JIS K6854-3所规定的T型剥离法进行测定,进行如下评价。
○:拉伸强度为5N/mm以上(包括PET断裂)
×:拉伸强度不足5N/mm
[贴附性2]
将上述评价用试验片在-10℃下静置24小时后,在5分钟内用JIS K6854-3所规定的T型剥离法进行测定,进行如下评价。
○:拉伸强度为5N/mm以上(包括PET断裂)
×:拉伸强度不足5N/mm
[柔软性]
将上述评价用试验片在-10℃下静置24小时后,在5分钟内将其卷在直径8mm的棒上1分钟,进行如下评价。
○:0条裂纹
×:1条以上裂纹
[保存稳定性]
将C-1与贴附性改善剂进行混合,紧接着测定其在25℃的粘度(混合后的粘度),同时在40℃下加热12小时后再次测定粘度(加热后的粘度),用加热后的粘度除以混合后的粘度算出增粘率,进行如下评价。
此外,粘度通过使用东机产业株式会社制的R型粘度计,根据下述条件进行测定。
使用转子:1°34′×R24
测定范围:0.5183~103.7PA·s
○:增粘率1.0~5.0
×:增粘率1.0~5.0以外
[表2]
根据实施例2-1~2-5的结果明确可知,若将A成分与B成分反应得到的合成物作为贴附性改善剂使用,则涂膜不仅在常温条件(贴附性1),即使在寒冷条件(贴附性2)下,其贴附性、柔软性也优异,更进一步,能够实现混合有贴附性改善剂的树脂组合物的优异的保存稳定性。
另一方面,在比较例2-2、2-3、2-5中,虽然使用A成分改善了柔软性,但并未观察到贴附性改善效果。此外,从比较例2-4、2-5的结果来看,单独使用B成分或不与A成分反应地使用,在寒冷条件下无法获得贴附性改善效果。并且,在B成分不与A成分进行反应而使用的比较例2-5中,保存稳定性下降。通过以上结果明显可知,只有通过使A成分与B成分反应,才能获得在寒冷条件下有效用作贴附性改善剂的材料。
Claims (3)
1.下述式1所表示的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物,
式中,a为1~2的整数,b为1~2的整数,a+b=3;R1为下述式2所表示的三价基团,R2为下述式3或下述式4所表示的二价基团;R3为碳原子数1~12的烃基,
式中,R4为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH(CH3)-,
式中,R5为氢原子或甲基,
式中,R5为氢原子或甲基。
2.制备权利要求1所述的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物的方法,其中,该衍生物由下述式5所表示的丙烯酸化合物与下述式6所表示的多元硫醇化合物反应而成,
式中,R3为碳原子数1~12的烃基;R5为氢原子或甲基,
式中,R4为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2CH(CH3)-。
3.以权利要求1或权利要求2所述的含硫醚的(甲基)丙烯酸酯衍生物为有效成分的贴附性改善剂。
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