JP2001089535A - 樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Abstract
度、耐擦傷性、耐摩耗性、低カール性、及び密着性に優
れた、特に、硬度、耐擦傷性、耐摩耗性及び低カール性
のバランスに優れた被膜を形成し得る樹脂組成物及びそ
の樹脂組成物の硬化物を提供する。 【解決手段】(A)ケイ素、アルミニウム、ジルコニウ
ム、チタニウム、亜鉛、ゲルマニウム、インジウム、ス
ズ、アンチモン及びセリウムよりなる群から選ばれる少
なくとも一つの元素の酸化物粒子と、重合性不飽和基を
含む有機化合物とを結合させてなる粒子、(B)下記式
(1)に示す重合性酸性リン酸エステル、及び 【化1】 [式(1)中、R1は水素原子又はメチル基、R2は2価
の有機基、nは1又は2の整数を示す。]、(C)
(B)以外の分子内に2以上の重合性不飽和基を有する
化合物を含有することを特徴とする樹脂組成物。
Description
の硬化物に関する。さらに詳しくは、優れた塗工性を有
し、かつ各種基材[例えば、プラスチック(ポリカ−ボ
ネ−ト、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリスチレン、ポ
リエステル、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、メラミン
樹脂、トリアセチルセルロ−ス樹脂、ABS樹脂、AS
樹脂、ノルボルネン系樹脂等)、金属、木材、紙、ガラ
ス、スレ−ト等]の表面に、硬度、耐擦傷性、耐摩耗
性、低カール性、及び密着性に優れた、特に、硬度、耐
擦傷性、耐摩耗性及び低カール性のバランスに優れた塗
膜(被膜)を形成し得る樹脂組成物並びにその硬化物に
関する。本発明の樹脂組成物及びその硬化物は、例え
ば、プラスチック光学部品、タッチパネル、フィルム型
液晶素子、プラスチック容器、建築内装材としての床
材、壁材、人工大理石等の傷付き(擦傷)防止や汚染防
止のための保護コ−ティング材;各種基材の接着剤、シ
−リング材;印刷インクのバインダ−材等として好適に
用いることができる。
止や汚染防止のための保護コ−ティング材;各種基材の
接着剤、シ−リング材;印刷インクのバインダ−材とし
て、優れた塗工性を有し、かつ各種基材の表面に、硬
度、耐擦傷性、耐摩耗性、低カール性、密着性、透明性
及び塗膜面の外観のいずれにも優れた被膜を形成し得る
樹脂組成物が求められている。しかし、塗膜の硬度を向
上させるためには、塗膜の架橋密度を上げる必要がある
が、塗膜の硬度を向上させると、硬化収縮に伴う反り、
カールが大きくなり、硬度と低カール性とのバランスを
取るのが困難であるという問題があり、また、塗膜の耐
擦傷性及び耐摩耗性を向上させるためには、塗膜中の粒
子とマトリックスとの結合を強化する必要があるが、従
来技術では必ずしも十分ではなく、塗膜の硬度、耐擦傷
性、耐摩耗性及び低カール性のバランスに優れたものは
未だ提供されていないのが現状である。
の改善を目指して、それに含有させる粒子として、コロ
イダルシリカを配合した材料が種々提案されている。例
えば、米国特許第3,451,838号明細書及び米国
特許第2,404,357号明細書は、アルコキシシラ
ンの加水分解物とコロイダルシリカを主成分とする組成
物を、熱硬化型のコ−ティング材料として用いることを
開示している。また、特公昭62−21815号公報
は、コロイダルシリカの表面をメタクリロキシシランで
修飾した粒子とアクリレ−トとの組成物を、光硬化型の
コ−ティング材料として用いることを開示している。こ
れらのコ−ティング材料の特徴は、シリカ粒子の表面を
特定の有機シラン、又は特定の条件で処理することによ
りコ−ティング材料の性能を改善する点にあるが、この
ようなコ−ティング材料は、樹脂組成物としての優れた
塗工性、並びに硬化被膜とした場合の優れた硬度、耐擦
傷性、耐摩耗性、低カ−ル性、及び密着性の全てを必ず
しも十分に満足するものではなかった。
特定の重合性化合物と重合性酸性リン酸エステルとコロ
イド状シリカとを含有する表面コート材を開示してい
る。この表面コート材においては、硬度について、鉛筆
硬度として5〜6H程度の硬化膜が得られるが、耐擦傷
性及び耐摩耗性については十分に満足し得るものではな
かった。
に鑑みてなされたものであり、優れた塗工性を有し、か
つ各種基材の表面に硬度、耐擦傷性、耐摩耗性、低カー
ル性、及び密着性に優れた、特に、硬度、耐擦傷性、耐
摩耗性及び低カール性のバランスに優れた被膜を形成し
得る樹脂組成物及びその樹脂組成物の硬化物を提供する
ことを目的とする。
を達成するため、鋭意研究した結果、(A)特定の元素
の酸化物粒子と、重合性不飽和基を含む有機化合物(好
ましくは、前記式(2)に示す基を含む特定有機化合
物)とを結合させてなる粒子、(B)特定の重合性酸性
リン酸エステル、及び(C)(B)以外の分子内に2以
上の重合性不飽和基を有する化合物を含有する樹脂組成
物並びにその硬化物によって、上記諸特性を全て満足
し、特に、硬度、耐擦傷性及び耐摩耗性を低下させるこ
となくカールを小さくすることで、硬度、耐擦傷性、耐
摩耗性及び低カール性のバランスに優れたものが得られ
ることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発
明は、以下の樹脂組成物及びその硬化物を提供するもの
である。
コニウム、チタニウム、亜鉛、ゲルマニウム、インジウ
ム、スズ、アンチモン及びセリウムよりなる群から選ば
れる少なくとも一つの元素の酸化物粒子と、重合性不飽
和基を含む有機化合物とを結合させてなる粒子、(B)
下記式(1)に示す重合性酸性リン酸エステル、及び
基、R2は2価の有機基、nは1又は2の整数を示
す。](C)(B)以外の分子内に2以上の重合性不飽
和基を有する化合物を含有することを特徴とする樹脂組
成物。
に加えて、下記式(2)に示す基を含むものである前記
[1]に記載の樹脂組成物。
子)又はS(イオウ原子)を示し、Yは、O又はSを示
す。]
O)−NH−]基を含み、さらに、[−O−C(=S)
−NH−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基の少
なくとも1を含むものである前記[1]又は[2]に記
載の樹脂組成物。
有する化合物又は加水分解によってシラノール基を生成
する化合物である前記[1]〜[3]のいずれかに記載
の樹脂組成物。
ルの含有量が、(A)、(B)及び(C)の配合量の合
計を100重量部として、0.01〜15重量部である
前記[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
ルが、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)フォス
フェート及び/又はビス(2−メタクリロイルオキシエ
チル)フォスフェートである前記[1]〜[5]のいず
れかに記載の樹脂組成物。
載の樹脂組成物を硬化させてなる硬化物。
の硬化物の実施の形態を具体的に説明する。 I.樹脂組成物 本発明の樹脂組成物は、(A)特定の元素の酸化物粒子
と、重合性不飽和基を含む有機化合物(好ましくは、前
記式(2)に示す基を含む特定有機化合物)とを結合さ
せてなる粒子(以下、「架橋性粒子(A)」ということ
がある。)、(B)前記式(1)に示す重合性酸性リン
酸エステル(以下、「リン酸エステルモノマー(B)」
ということがある。)、及び(C)(B)以外の分子内
に2以上の重合性不飽和基を有する化合物(以下、「化
合物(C)」ということがある。)を含有することを特
徴とするものである。
ついて具体的に説明する。 1.架橋性粒子(A) 本発明に用いられる架橋性粒子(A)は、ケイ素、アル
ミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、ゲルマニ
ウム、インジウム、スズ、アンチモン及びセリウムより
なる群から選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物粒子
と、重合性不飽和基を含む有機化合物(好ましくは、前
記式(2)に示す基を含む特定有機化合物)とを結合さ
せてなる架橋性粒子である。
(P)」ということがある)は、得られる樹脂組成物の
硬化被膜の無色性の観点から、ケイ素、アルミニウム、
ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、ゲルマニウム、イン
ジウム、スズ、アンチモン及びセリウムよりなる群から
選ばれる少なくとも一つの元素の酸化物粒子である。
カ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、酸化亜鉛、酸
化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウ
ムスズ酸化物(ITO)、酸化アンチモン及び酸化セリ
ウムを挙げることができる。中でも、高硬度の観点か
ら、シリカ、酸化アルミニウム、ジルコニア及び酸化ア
ンチモンが好ましい。これらは1種単独で又は2種以上
を組合わせて用いることができる。さらには、このよう
な元素の酸化物粒子は、粉体状又は溶剤分散ゾルである
ことが好ましい。溶剤分散ゾルである場合、他の成分と
の相溶性、分散性の観点から、分散媒は、有機溶剤が好
ましい。このような有機溶剤としては、例えば、メタノ
ール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オ
クタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等
のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ
−ブチロラクトン、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
ーテルアセテート等のエステル類;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ブチル
エーテル等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素類;ジメチルフォルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド
類を挙げることができる。中でも、メタノール、イソプ
ロパノール、ブタノール、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエ
ン、キシレンが好ましい。
μm〜2μmが好ましく、0.001μm〜0.2μm
がさらに好ましく、0.001μm〜0.1μmが特に
好ましい。数平均粒子径が2μmを越えると、硬化物と
したときの透明性が低下したり、被膜としたときの表面
状態が悪化する傾向がある。また、粒子の分散性を改良
するために各種の界面活性剤やアミン類を添加してもよ
い。
として市販されている商品としては、例えば、コロイダ
ルシリカとして、日産化学工業(株)製 商品名:メタ
ノ−ルシリカゾル、IPA−ST、MEK−ST、NB
A−ST、XBA−ST、DMAC−ST、ST−U
P、ST−OUP、ST−20、ST−40、ST−
C、ST−N、ST−O、ST−50、ST−OL等を
挙げることができる。また粉体シリカとしては、日本ア
エロジル(株)製 商品名:アエロジル130、アエロ
ジル300、アエロジル380、アエロジルTT60
0、アエロジルOX50、旭硝子(株)製 商品名:シ
ルデックスH31、H32、H51、H52、H12
1、H122、日本シリカ工業(株)製 商品名:E2
20A、E220、富士シリシア(株)製 商品名:S
YLYSIA470、日本板硝子(株)製商品名:SG
フレ−ク等を挙げることができる。
化学工業(株)製 商品名:アルミナゾル−100、−
200、−520;アルミナのイソプロパノール分散品
としては、住友大阪セメント(株)製 商品名:AS−
150I;アルミナのトルエン分散品としては、住友大
阪セメント(株)製 商品名:AS−150T;ジルコ
ニアのトルエン分散品としては、住友大阪セメント
(株)製 商品名:HXU−110JC;アンチモン酸
亜鉛粉末の水分散品としては、日産化学工業(株)製
商品名:セルナックス;アルミナ、酸化チタン、酸化ス
ズ、酸化インジウム、酸化亜鉛等の粉末及び溶剤分散品
としては、シーアイ化成(株)製 商品名:ナノテッ
ク;アンチモンドープ酸化スズの水分散ゾルとしては、
石原産業(株)製 商品名:SN−100D;ITO粉
末としては、三菱マテリアル(株)製の製品;酸化セリ
ウム水分散液としては、多木化学(株)製 商品名:ニ
ードラール等を挙げることができる。
状、棒状、板状、繊維状、又は不定形状であり、好まし
くは、球状である。酸化物粒子の比表面積(窒素を用い
たBET比表面積測定法による)は、好ましくは、10
〜1000m2/gであり、さらに好ましくは、100
〜500m2/gである。これら酸化物粒子の使用形態
は、乾燥状態の粉末、又は水もしくは有機溶剤で分散し
た状態で用いることができる。例えば、上記の酸化物の
溶剤分散ゾルとして当業界に知られている微粒子状の酸
化物粒子の分散液を直接用いることができる。特に、硬
化物に優れた透明性を要求する用途においては酸化物の
溶剤分散ゾルの利用が好ましい。
飽和基を含む化合物であり、さらに、前記式(2)に示
す基[−X−C(=Y)−NH−]を含む特定有機化合
物であることが好ましい。また、[−O−C(=O)−
NH−]基を含み、さらに、[−O−C(=S)−NH
−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基の少なくと
も1を含むものであることが好ましい。また、この有機
化合物は、分子内にシラノ−ル基を有する化合物又は加
水分解によってシラノ−ル基を生成する化合物であるこ
とが好ましい。
はないが、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル
基、ビニル基、プロペニル基、ブタジエニル基、スチリ
ル基、エチニル基、シンナモイル基、マレエ−ト基、ア
クリルアミド基を好適例として挙げることができる。こ
の重合性不飽和基は、活性ラジカル種により付加重合を
する構成単位である。
−C(=Y)−NH−]は、具体的には、[−O−C
(=O)−NH−]、[−O−C(=S)−NH−]、
[−S−C(=O)−NH−]、[−NH−C(=O)
−NH−]、[−NH−C(=S)−NH−]、及び
[−S−C(=S)−NH−]の6種である。これらの
基は、1種単独で又は2種以上を組合わせて用いること
ができる。中でも、熱安定性の観点から、[−O−C
(=O)−NH−]基と、[−O−C(=S)−NH
−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基の少なくと
も1つとを併用することが好ましい。前記式(2)に示
す基[−X−C(=Y)−NH−]は、分子間において
水素結合による適度の凝集力を発生させ、硬化物にした
場合、優れた機械的強度、基材との密着性及び耐熱性等
の特性を付与せしめるものと考えられる。
ノ−ル基を生成する基 有機化合物は、分子内にシラノール基を有する化合物
(以下、「シラノール基含有化合物」ということがあ
る)又は加水分解によってシラノール基を生成する化合
物(以下、「シラノール基生成化合物」ということがあ
る)であることが好ましい。このようなシラノール基生
成化合物としては、ケイ素原子にアルコキシ基、アリー
ルオキシ基、アセトキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等
が結合した化合物を挙げることができるが、ケイ素原子
にアルコキシ基又はアリールオキシ基が結合した化合
物、すなわち、アルコキシシリル基含有化合物又はアリ
ールオキシシリル基含有化合物が好ましい。シラノール
基又はシラノール基生成化合物のシラノール基生成部位
は、縮合反応又は加水分解に続いて生じる縮合反応によ
って、酸化物粒子と結合する構成単位である。
(3)に示す化合物を挙げることができる。
ていてもよいが、水素原子又はC1〜C8のアルキル基若
しくはアリール基であり、例えば、メチル、エチル、プ
ロピル、ブチル、オクチル、フェニル、キシリル基等を
挙げることができる。ここで、mは、1〜3の整数であ
る。
としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキ
シシリル基、トリフェノキシシリル基、メチルジメトキ
シシリル基、ジメチルメトキシシリル基等を挙げること
ができる。このような基のうち、トリメトキシシリル基
又はトリエトキシシリル基等が好ましい。R5は、C1か
らC12の脂肪族又は芳香族構造を有する2価の有機基で
あり、鎖状、分岐状又は環状の構造を含んでいてもよ
い。また、R6は、2価の有機基であり、通常、分子量
14から1万、好ましくは、分子量76から500の2
価の有機基の中から選ばれる。R7は、(n+1)価の
有機基であり、好ましくは、鎖状、分岐状又は環状の飽
和炭化水素基、不飽和炭化水素基の中から選ばれる。Z
は、活性ラジカル種の存在下、分子間架橋反応をする重
合性不飽和基を分子中に有する1価の有機基を示す。ま
た、nは、好ましくは、1〜20の整数であり、さらに
好ましくは、1〜10、特に好ましくは、1〜5であ
る。
例えば、特開平9−100111号公報に記載された方
法を用いることができる。すなわち、(イ)メルカプト
アルコキシシランと、ポリイソシアネート化合物と、活
性水素基含有重合性不飽和化合物との付加反応により行
うことができる。また、(ロ)分子中にアルコキシシリ
ル基及びイソシアネート基を有する化合物と、活性水素
含有重合性不飽和化合物との直接的反応により行うこと
ができる。さらに、(ハ)分子中に重合性不飽和基及び
イソシアネート基を有する化合物と、メルカプトアルコ
キシシラン又はアミノシランとの付加反応により直接合
成することもできる。前記式(3)に示す化合物を合成
するためには、これらの方法のうち、(イ)が好適に用
いられる。
はないが、例えば、前記酸化物粒子及び有機化合物を反
応させることを挙げることができる。酸化物粒子は、通
常の保管状態で粒子表面に吸着水として水分を含むこと
が知られており、また、水酸化物、水和物等のシラノー
ル基生成化合物と反応する成分が少なくとも表面にある
と推定される。従って、架橋性粒子(A)製造時におい
ては、シラノール基生成化合物と酸化物粒子とを混合
し、加熱、攪拌処理することにより製造することも可能
である。なお、有機化合物が有するシラノール基生成部
位と、酸化物粒子とを効率よく結合させるため、反応は
水の存在下で行われることが好ましい。ただし、有機化
合物がシラノール基を有している場合は水はなくてもよ
い。従って、この架橋性粒子(A)は、酸化物粒子及び
有機化合物を少なくとも混合する操作を含む方法により
製造することができる。
橋性粒子(A)(酸化物粒子及び有機化合物の合計)を
100重量%として、好ましくは、0.01重量%以上
であり、さらに好ましくは、0.1重量%以上、特に好
ましくは、1重量%以上である。酸化物粒子に結合した
有機化合物の結合量が0.01重量%未満であると、組
成物中における架橋性粒子(A)の分散性が十分でな
く、得られる硬化物の透明性、耐擦傷性が十分でなくな
る場合がある。また、架橋性粒子(A)製造時の原料中
の酸化物粒子の配合割合は、前述のように、好ましく
は、5〜99重量%であり、さらに好ましくは、10〜
98重量%である。
記式(3)に示すアルコキシシリル基含有化合物(アル
コキシシラン化合物)を例にとり、架橋性粒子(A)の
製造方法をさらに詳細に説明する。架橋性粒子(A)製
造時においてアルコキシシラン化合物の加水分解で消費
される水の量は、1分子中のケイ素上のアルコキシ基の
少なくとも1個が加水分解される量であればよい。好ま
しくは、加水分解の際に添加、又は存在する水の量は、
ケイ素上の全アルコキシ基のモル数に対し3分の1以上
であり、さらに好ましくは、全アルコキシ基のモル数の
2分の1以上3倍未満である。完全に水分の存在しない
条件下でアルコキシシラン化合物と酸化物粒子とを混合
して得られる生成物は、酸化物粒子表面にアルコキシシ
ラン化合物が物理吸着した生成物であり、そのような成
分から構成される架橋性粒子(A)を含有する組成物の
硬化物においては、高硬度及び耐擦傷性の発現の効果は
低い。
アルコキシシラン化合物を別途加水分解操作に付した
後、これと粉体酸化物粒子又は酸化物粒子の溶剤分散ゾ
ルを混合し、加熱、攪拌操作を行う方法;又は、前記ア
ルコキシシラン化合物の加水分解を酸化物粒子の存在下
で行う方法;また、他の成分、例えば、化合物(C)等
の存在下、酸化物粒子の表面処理を行う方法等を選ぶこ
とができる。この中では、前記アルコキシシラン化合物
の加水分解を酸化物粒子の存在下で行う方法が好まし
い。架橋性粒子(A)製造時、その温度は、好ましく
は、0℃以上150℃以下であり、さらに好ましくは、
20℃以上100℃以下である。また、処理時間は通常
5分から24時間の範囲である。
の酸化物粉体を用いる場合、前記アルコキシシラン化合
物との反応を円滑に且つ均一に行わせることを目的とし
て、有機溶剤を添加してもよい。そのような有機溶剤と
しては、前記酸化物粒子の溶剤分散ゾルの分散媒として
用いたものと同じものを用いることができる。これらの
溶剤の添加量は反応を円滑、均一に行わせる目的に合う
限り特に制限はない。
いる場合、溶剤分散ゾルと、有機化合物とを少なくとも
混合することにより、架橋性粒子(A)を製造すること
ができる。ここで、反応初期の均一性を確保し、反応を
円滑に進行させる目的で、水と均一に相溶する有機溶剤
を添加してもよい。
反応を促進するため、触媒として、酸、塩又は塩基を添
加してもよい。酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫
酸、リン酸等の無機酸;メタンスルフォン酸、トルエン
スルフォン酸、フタル酸、マロン酸、蟻酸、酢酸、蓚酸
等の有機酸;メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸等
の不飽和有機酸を、塩としては、例えば、テトラメチル
アンモニウム塩酸塩、テトラブチルアンモニウム塩酸塩
等のアンモニウム塩を、また、塩基としては、例えば、
アンモニア水、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ
ブチルアミン、シクロヘキシルアミン等の1級、2級又
は3級脂肪族アミン、ピリジン等の芳香族アミン、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキ
シド等の4級アンモニウムヒドロキシド類等を挙げるこ
とができる。
有機酸、不飽和有機酸、塩基としては3級アミン又は4
級アンモニウムヒドロキシドである。これらの酸、塩又
は塩基の添加量は、アルコキシシラン化合物100重量
部に対して、好ましくは、0.001重量部から1.0
重量部、さらに好ましくは、0.01重量部から0.1
重量部である。
することも好ましい。脱水剤としては、ゼオライト、無
水シリカ、無水アルミナ等の無機化合物や、オルト蟻酸
メチル、オルト蟻酸エチル、テトラエトキシメタン、テ
トラブトキシメタン等の有機化合物を用いることができ
る。中でも、有機化合物が好ましく、オルト蟻酸メチ
ル、オルト蟻酸エチル等のオルトエステル類がさらに好
ましい。なお、架橋性粒子(A)に結合したアルコキシ
シラン化合物の量は、通常、乾燥粉体を空気中で完全に
燃焼させた場合の重量減少%の恒量値として、空気中で
110℃から800℃までの熱重量分析により求めるこ
とが出来る。
配合量は、組成物[架橋性粒子(A)、リン酸エステル
モノマー(B)及び化合物(C)の合計]を100重量
%として、5〜90重量%配合することが好ましく、1
0〜70重量%がさらに好ましい。5重量%未満である
と、硬化物としたときの硬度が不十分となることがあ
り、90重量%を超えると、硬化しない(膜にならな
い)ことがある。なお、架橋性粒子(A)の量は、固形
分を意味し、架橋性粒子(A)が溶剤分散ゾルの形態で
用いられるときは、その配合量には溶剤の量を含まな
い。
前記式(1)に示す重合性酸性リン酸エステルである。
このリン酸エステルモノマー(B)は、組成物を硬化塗
膜にしたときの、硬度、耐擦傷性及び耐摩耗性と低カー
ル性とのバランスを向上させるために好適に用いられ
る。
ー(B)としては、例えば、モノ又はビス(2−(メ
タ)アクリロイルオキシエチル)アシッドフォスフェー
ト、モノ又はビス(2−(メタ)アクリロイルオキシプ
ロピル)アシッドフォスフェート、モノ又はビス(3−
(メタ)アクリロイルオキシプロピル)アシッドフォス
フェート、モノ又はビス(6−(メタ)アクリロイルオ
キシヘキシル)アシッドフォスフェート、モノ又はビス
(10−(メタ)アクリロイルオキシデシル)アシッド
フォスフェート、モノ又はビス(1−クロロメチル−2
−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドフォス
フェート、2−メタクリロイルオキシエチルフェニルア
シッドフォスフェート等,及びこれらのラクトン変性
物、ポリオキシアルキレン変性物等を挙げることができ
る。中でも、硬度の高い硬化物を得るという観点から、
モノ又はビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチ
ル)アシッドフォスフェートが好ましい。
ー(B)は、1種単独で又は2種以上を組合わせて用い
ることができる。
ルモノマー(B)は勿論のこと、副生成物を含むことの
ある工業的に生産されたリン酸エステルモノマー(B)
をそのまま用いることもできる。
ー(B)としては、例えば、共栄社化学(株)製 商品
名:ライトエステル P−1M、P−2M、日本化薬
(株)製 商品名:KAYAMER PM−2、PM−
21等を挙げることができる。
ー(B)の配合量は、組成物[架橋性粒子(A)、リン
酸エステルモノマー(B)及び化合物(C)の合計]1
00重量部に対して、0.01〜15重量部配合するこ
とが好ましく、0.1〜10重量部が、さらに好まし
い。0.01重量部未満であると、硬化物としたときに
耐擦傷性及び耐摩耗性が十分でなくなることがあり、1
5重量部を超えると、硬化物としたときに硬度が十分で
なくなることがある。
内に2以上の重合性不飽和基を含む化合物である。この
化合物(C)は組成物の成膜性を高めるために好適に用
いられる。化合物(C)としては重合性不飽和基を2以
上含むものであれば特に制限はないが、例えば、(メ
タ)アクリルエステル類、ビニル化合物類を挙げること
ができる。この中では、(メタ)アクリルエステル類が
好ましい。
具体例を列挙する。(メタ)アクリルエステル類として
は、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレー
ト、ジトリメチロールプロパンテトラ(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、グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリス(2
−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)ア
クリレート、エチレングルコールジ(メタ)アクリレー
ト、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、
1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,
6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペ
ンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレン
グルコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングル
コールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングルコー
ルジ(メタ)アクリレート、ビス(2−ヒドロキシエチ
ル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、及びこ
れらの出発アルコール類へのエチレンオキシド又はプロ
ピレンオキシド付加物のポリ(メタ)アクリレート類、
分子内に2以上の(メタ)アクリロイル基を有するオリ
ゴエステル(メタ)アクリレート類、オリゴエーテル
(メタ)アクリレート類、オリゴウレタン(メタ)アク
リレート類、及びオリゴエポキシ(メタ)アクリレート
類等を挙げることができる。この中では、ジペンタエリ
スリトールヘキサ(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、ペンタエリス
リトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロー
ルプロパンテトラ(メタ)アクリレートが好ましい。
ン、エチレングリコ−ルジビニルエ−テル、ジエチレン
グリコ−ルジビニルエ−テル、トリエチレングリコ−ル
ジビニルエ−テル等を挙げることができる。
は、例えば、東亞合成(株)製 商品名:アロニックス
M−400、M−408、M−450、M−305、
M−309、 M−310、M−315、M−32
0、M−350、M−360、M−208、 M−21
0、 M−215、 M−220、 M−225、 M
−233、 M−240、 M−245、 M−26
0、 M−270、M−1100、M−1200、M−
1210、M−1310、M−1600、M−221、
M−203、TO−924、TO−1270、TO−1
231、TO−595、TO−756、TO−134
3、TO−902、TO−904、TO−905、TO
−1330、日本化薬(株)製 商品名:KAYARA
D D−310、D−330、DPHA、DPCA−2
0、DPCA−30、DPCA−60、DPCA−12
0、DN−0075、DN−2475、SR−295、
SR−355、SR−399E、SR−494、SR−
9041、SR−368、SR−415、SR−44
4、SR−454、SR−492、SR−499、SR
−502、SR−9020、SR−9035、SR−1
11、SR−212、SR−213、SR−230、S
R−259、SR−268、SR−272、SR−34
4、SR−349、SR−601、SR−602、SR
−610、SR−9003、PET−30、T−142
0、GPO−303、TC−120S、HDDA、NP
GDA、TPGDA、PEG400DA、MANDA、
HX−220、HX−620、R−551、R−71
2、R−167、R−526、R−551、R−71
2、R−604、R−684、TMPTA、THE−3
30、TPA−320、TPA−330、KS−HDD
A、KS−TPGDA、KS−TMPTA、共栄社化学
(株)製 商品名:ライトアクリレート PE−4A、
DPE−6A、DTMP−4A等を挙げることができ
る。
量は、組成物[架橋性粒子(A)、リン酸エステルモノ
マー(B)及び化合物(C)の合計]を100重量%と
して、10〜90重量%配合することが好ましく、20
〜85重量%がさらに好ましい。10重量%未満である
と、硬化物としたときに硬度が不十分となることがあ
り、90重量%を超えると、硬化物としたときに低カー
ル性が不十分となることがある。なお、本発明の組成物
中には、化合物(C)の外に、必要に応じて、分子内に
重合性不飽和基を1つ有する化合物を含有させてもよ
い。
粒子(A)、リン酸エステルモノマー(B)及び化合物
(C)以外の配合成分として、(D)重合開始剤(以
下、「重合開始剤(D)」ということがある)を配合す
ることができる。このような重合開始剤(D)として
は、例えば、熱的に活性ラジカル種を発生させる化合物
等(熱重合開始剤)、及び放射線(光)照射により活性
ラジカル種を発生させる化合物等(放射線(光)重合開
始剤)の、汎用されているものを挙げることができる。
により分解してラジカルを発生して重合を開始せしめる
ものであれば特に制限はなく、例えば、アセトフェノ
ン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシ
シクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−
1,2−ジフェニルエタン−1−オン、キサントン、フ
ルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラ
キノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチ
ルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4
〓−ジメトキシベンゾフェノン、4,4〓−ジアミノベ
ンゾフェノン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾイ
ンエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−
(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−
メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチ
ル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサント
ン、ジ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−メチル−1
−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−
プロパン−1−オン、2−ベンジルー2−ジメチルアミ
ノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−
1,4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−
ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、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、
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フォスフィンオキシド、オリゴ
(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−(1−メチ
ルビニル)フェニル)プロパノン)等を挙げることがで
きる。
は、例えば、チバスペシャルティケミカルズ(株)製
商品名:イルガキュア184、369、651、50
0、819、907、784、2959、CGI170
0、CGI1750、CGI1850、CG24−6
1、ダロキュア1116、1173、BASF社製 商
品名:ルシリンLR8953、LR8893、UCB社
製 商品名:ユベクリルP36、フラテツリ・ランベル
ティ社製 商品名:エザキュアー KIP150、KI
P65LT、KIP100F、KT37、KT55、K
TO46、KIP75/B等を挙げることができる。
合開始剤(D)の配合量は、組成物[架橋性粒子
(A)、リン酸エステルモノマー(B)及び化合物
(C)の合計]100重量部に対して、0.01〜20
重量部配合することが好ましく、0.1〜10重量部
が、さらに好ましい。0.01重量部未満であると、硬
化物としたときの硬度が不十分となることがあり、20
重量部を超えると、硬化物としたときに内部(下層)ま
で硬化しないことがある。
要に応じて熱重合開始剤も併用することができる。好ま
しい熱重合開始剤としては、例えば、過酸化物、アゾ化
合物を挙げることができる。具体例としては、ベンゾイ
ルパーオキサイド、t−ブチル−パーオキシベンゾエー
ト、アゾビスイソブチロニトリル等を挙げることができ
る。
となる基材としては、例えば、プラスチック(ポリカ−
ボネ−ト、ポリメタクリレ−ト、ポリスチレン、ポリエ
ステル、ポリオレフィン、エポキシ、メラミン、トリア
セチルセルロース、ABS、AS、ノルボルネン系樹脂
等)、金属、木材、紙、ガラス、スレ−ト等を挙げるこ
とができる。これら基材の形状は板状、フィルム状又は
3次元成形体でもよく、コーティング方法は、通常のコ
ーティング方法、例えばディッピングコ−ト、スプレ−
コ−ト、フロ−コ−ト、シャワ−コ−ト、ロ−ルコ−
ト、スピンコート、刷毛塗り等を挙げることができる。
これらコーティングにおける塗膜の厚さは、乾燥、硬化
後、通常0.1〜400μmであり、好ましくは、1〜
200μmである。
ために、溶剤で希釈して用いることができる。例えば、
被覆材として用いる場合の粘度は、通常0.1〜50,
000mPa・秒/25℃であり、好ましくは、0.5
〜10,000mPa・秒/25℃である。
(前述のように、必要に応じ、熱重合開始剤及び/又は
放射線(光)重合開始剤を用いて)硬化させることがで
きる。熱による場合、その熱源としては、例えば、電気
ヒーター、赤外線ランプ、熱風等を用いることができ
る。放射線(光)による場合、その線源としては、組成
物をコーティング後短時間で硬化させることができるも
のである限り特に制限はないが、例えば、赤外線の線源
として、ランプ、抵抗加熱板、レーザー等を、また可視
光線の線源として、日光、ランプ、蛍光灯、レーザー等
を、また紫外線の線源として、水銀ランプ、ハライドラ
ンプ、レーザー等を、また電子線の線源として、市販さ
れているタングステンフィラメントから発生する熱電子
を利用する方式、金属に高電圧パルスを通じて発生させ
る冷陰極方式及びイオン化したガス状分子と金属電極と
の衝突により発生する2次電子を利用する2次電子方式
を挙げることができる。また、アルファ線、ベ−タ線及
びガンマ線の線源として、例えば、Co60等の核分裂物
質を挙げることができ、ガンマ線については加速電子を
陽極へ衝突させる真空管等を利用することができる。こ
れら放射線は1種単独で又は2種以上を同時に又は一定
期間をおいて照射することができる。
ば、プラスチック基材にコーティングして硬化させるこ
とにより得ることができる。具体的には、組成物をコー
ティングし、好ましくは、0〜200℃で揮発成分を乾
燥させた後、上述の、熱及び/又は放射線で硬化処理を
行うことにより被覆成形体として得ることができる。熱
による場合の好ましい硬化条件は20〜150℃であ
り、10秒〜24時間の範囲内で行われる。放射線によ
る場合、紫外線又は電子線を用いることが好ましい。そ
のような場合、好ましい紫外線の照射光量は0.01〜
10J/cm2であり、より好ましくは、0.1〜2J
/cm2である。また、好ましい電子線の照射条件は、
加圧電圧は10〜300KV、電子密度は0.02〜
0.30mA/cm2であり、電子線照射量は1〜10
Mradである。
耗性、低カ−ル性、及び密着性に優れた、特に、硬度、
耐擦傷性、耐摩耗性及び低カール性のバランスに優れた
特徴を有しているので、プラスチック光学部品、タッチ
パネル、フィルム型液晶素子、プラスチック容器、建築
内装材としての床材、壁材、人工大理石等の傷付き(擦
傷)防止や汚染防止のための保護コーティング材;各種
基材の接着剤、シ−リング材;印刷インクのバインダ−
材等として好適に用いられる。
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 なお、以下において、部、%は特に記載しない限
り、それぞれ重量部、重量%を示す。また、本発明にお
いて「固形分」とは、組成物から溶剤等の揮発成分を除
いた部分を意味し、具体的には、組成物を120℃のホ
ットプレート上で1時間乾燥して得られる残渣物(不揮
発成分)を意味する。
7.8部、ジブチルスズジラウレート0.2部からなる
溶液に対し、イソフォロンジイソシアネート20.6部
を攪拌しながら50℃で1時間かけて滴下後、60℃で
3時間攪拌した。これにペンタエリスリトールトリアク
リレート71.4部を30℃で1時間かけて滴下後、6
0℃で3時間加熱攪拌することで有機化合物(S1)を
得た。生成物中の残存イソシアネート量を分析したとこ
ろ、0.1%以下であり、反応がほぼ定量的に終了した
ことを示した。
8.4部、ジブチルスズジラウレ−ト0.2部からなる
溶液に対し、1,3−ビス(イソシアナ−トメチル)シ
クロヘキサン38.7部を攪拌しながら50℃で1時間
かけて滴下後、70℃で3時間加熱攪拌した。これに2
−ヒドロキシエチルアクリレ−ト22.7部を30℃で
1時間かけて滴下後、60℃で10時間加熱攪拌するこ
とで有機化合物(S2)を得た。生成物中の残存イソシ
アネ−ト量を分析したところ、0.1%以下であり、反
応がほぼ定量的に終了したことを示した。
4に示し、その結果を表1にまとめて示す。
8.7部、メチルエチルケトンシリカゾル(P1)(日
産化学工業(株)製、商品名:MEK−ST、数平均粒
子径0.022μm、シリカ濃度30%)91.3部、
イソプロパノール0.2部及びイオン交換水0.1部の
混合液を、80℃、3時間攪拌後、オルト蟻酸メチルエ
ステル1.4部を添加し、さらに1時間同一温度で加熱
攪拌することで無色透明の架橋性粒子(A)分散液(分
散液a)を得た。分散液aをアルミ皿に2g秤量後、1
20℃のホットプレート上で1時間乾燥、秤量して固形
分含量を求めたところ、35%であった。
8.3部、前記メチルエチルケトンシリカゾル(P1)
(MEK−ST)91.7部及びイオン交換水0.8部
の混合液を、80℃、3時間で攪拌後、オルト蟻酸メチ
ルエステル4.9部を添加し、さらに1時間同一温度
(80℃)で加熱攪拌することで半透明の架橋性粒子
(A)分散液(分散液b)を得た。この分散液bの固形
分含量を製造例1と同様に求めたところ34%であっ
た。
プロパノールアルミナゾル(P2)(住友大阪セメント
(株)製、商品名:AS−150I、数平均粒子径0.
013μm、アルミナ濃度15%)95.2部、p−メ
トキシフェノール0.01部、及びイオン交換水0.1
部の混合液を60℃で3時間攪拌後、オルト蟻酸メチル
エステル1.0部を添加し、さらに1時間同温度で加熱
攪拌することで架橋性粒子(A)分散液(分散液c)を
得た。この分散液cの固形分含量を製造例1と同様に求
めたところ19%であった。
エンジルコニアゾル(P3)(数平均粒子径0.01μ
m、ジルコニア濃度30%)91.8部、イオン交換水
0.1部の混合液を、60℃、3時間攪拌後、オルト蟻
酸メチルエステル1.3部とメチルエチルケトン41.
2部を添加し、さらに1時間同一温度で加熱攪拌するこ
とで架橋性粒子(A)分散液(分散液d)を得た。この
分散液dの固形分含量を製造例1と同様に求めたところ
25%であった。
較例1〜2に示す。また、各成分の配合重量比を表2に
示す。
部、分散媒メチルエチルケトン(MEK))、ジペンタ
エリスリト−ルヘキサアクリレ−ト22.5部、ペンタ
エリスリトールトリアクリレート22.5部を添加、混
合した後、ロータリーエバポレーターを用いて液量が1
29部になるまで減圧濃縮した後、メチルイソブチルケ
トン(MIBK)122部、モノ(2−(メタ)アクリ
ロイルオキシエチル)アシッドフォスフェート及びビス
(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドフ
ォスフェート混合物(共栄社化学(株)製 商品名:ラ
イトエステルP−2M)(以下、「リン酸エステルモノ
マーP−2M」ということがある)2.0部、1−ヒド
ロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.9部、及び2
−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル−2−モ
ルフォリノプロパノン−1 0.9部を50℃で2時間
攪拌することで均一な溶液の組成物を得た。この調製作
業は紫外線を遮蔽した部屋内で行った。この組成物の固
形分含量を製造例1と同様に求めたところ、40%であ
った。
作により、実施例2、3の各組成物を得た。
造例3で製造した分散液c279部(架橋性粒子53
部、分散媒トルエン)、シクロヘキサノン62部、ジペ
ンタエリスリト−ルヘキサアクリレ−ト23.3部、ペ
ンタエリスリトールトリアクリレート23.3部、リン
酸エステルP−2M 0.4部、1−ヒドロキシシクロ
ヘキシルフェニルケトン0.9部、及び2−メチル−1
−(4−(メチルチオ)フェニル−2−モルフォリノプ
ロパノン−1 0.9部を50℃で2時間攪拌すること
で均一な溶液の組成物を得た。この組成物の固形分含量
を製造例1と同様に求めたところ、25%であった。
作により、実施例5の組成物を得た。
作により、比較例1の各組成物を得た。
1)177部(酸化物粒子(P)53部、分散媒メチル
エチルケトン(MEK))、ジペンタエリスリト−ルヘ
キサアクリレ−ト22.5部、ペンタエリスリトールト
リアクリレート22.5部を添加、混合した後、ロータ
リーエバポレーターを用いて液量が129部になるまで
減圧濃縮した後、メチルイソブチルケトン(MIBK)
122部、リン酸エステルモノマーP−2M 2.0
部、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.
9部、及び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ノン−1 0.9部を5
0℃で2時間攪拌することで均一な溶液の組成物を得
た。この組成物の固形分含量を製造例1と同様に求めた
ところ、40%であった。
を用いて塗布、乾燥、光照射して得られた硬化物の評価
を行った。以下にその評価方法を示す。また、評価結果
を表2に示す。
上にバーコーターを用いて、乾燥膜厚10μmになるよ
うに塗布した後、80℃の熱風式乾燥機中で3分間乾燥
後、コンベア式水銀ランプを用いて1J/cm2の光量
で照射後、25℃で、24時間保管後評価した。
ウール擦傷性、密着性評価の評価においては、厚さが1
88μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィ
ルムを、カール試験では100μmのPETフィルム
を、耐摩耗性試験では厚さ2mmのアクリル板をそれぞ
れ用いた。
上で硬化させた被膜を評価した。 ・密着性:JIS K5400における碁盤目セロハン
テ−プ剥離試験に準拠し、1mm角、計100個の碁盤
目における残膜率(%)で評価した。 ・耐スチールウール(SW)擦傷性:テスター産業
(株)製 学振型耐磨耗試験機を、500g荷重をかけ
た#0000スチールウールにて30往復し、試験した
塗膜面の傷つき状態を目視にて評価した。傷なしの場合
を0、1〜10本の傷がある場合を△、10本を超える
傷がある場合を×とした。 ・ 耐摩耗性:JIS K5400における耐摩耗性試
験に準拠し、(株)安田精機製作所製テーパー試験機、
及び摩耗輪CS−10Fを用い、500g荷重下にて5
00回転させ、試験前後の試験片の重量変化(mg)を
評価した。 ・カール試験:本発明の組成物を100μm厚さのPE
T上に前述の塗布、硬化条件で製膜直後、カッターナイ
フで10cm×10cm片に切り出し、25℃相対湿度
50%にて24時間放置後、4つの角の基準面からのそ
り量(単位mm)の平均値を求めた。
優れた塗工性を有し、かつ各種基材の表面に、硬度、耐
擦傷性、耐摩耗性、低カール性、及び密着性に優れた、
特に、硬度、耐擦傷性、耐摩耗性及び低カール性のバラ
ンスに優れた被膜を形成し得る樹脂組成物及びその樹脂
組成物の硬化物を提供することができる。
Claims (7)
- 【請求項1】(A)ケイ素、アルミニウム、ジルコニウ
ム、チタニウム、亜鉛、ゲルマニウム、インジウム、ス
ズ、アンチモン及びセリウムよりなる群から選ばれる少
なくとも一つの元素の酸化物粒子と、重合性不飽和基を
含む有機化合物とを結合させてなる粒子、(B)下記式
(1)に示す重合性酸性リン酸エステル、及び 【化1】 [式(1)中、R1は水素原子又はメチル基、R2は2価
の有機基、nは1又は2の整数を示す。]、(C)
(B)以外の分子内に2以上の重合性不飽和基を有する
化合物を含有することを特徴とする樹脂組成物。 - 【請求項2】前記有機化合物が、重合性不飽和基に加え
て、下記式(2)に示す基を含むものである請求項1に
記載の樹脂組成物。 【化2】 [式(2)中、Xは、NH、O(酸素原子)又はS(イ
オウ原子)を示し、Yは、O又はSを示す。] - 【請求項3】前記有機化合物が、[−O−C(=O)−
NH−]基を含み、さらに、[−O−C(=S)−NH
−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基の少なくと
も1を含むものである請求項1又は2に記載の樹脂組成
物。 - 【請求項4】前記有機化合物が、シラノール基を有する
化合物又は加水分解によってシラノール基を生成する化
合物である請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成
物。 - 【請求項5】前記(B)重合性酸性リン酸エステルの含
有量が、(A)、(B)及び(C)の配合量の合計を1
00重量部として、0.01〜15重量部である請求項
1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物。 - 【請求項6】前記(B)重合性酸性リン酸エステルが、
モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)フォスフェー
ト及び/又はビス(2−メタクリロイルオキシエチル)
フォスフェートである請求項1〜5のいずれかに記載の
樹脂組成物。 - 【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂組成
物を硬化させてなる硬化物。
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