JP2002020441A - 光硬化性樹脂組成物 - Google Patents
光硬化性樹脂組成物Info
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 (A)エポキシ樹脂に不飽和−塩基酸及
び必要に応じて更に多塩基酸を反応させて得られる不飽
和エステル、(B)下記式(I) 【化1】 [式中RはH又はCH3 であり、R1 は2〜12個の炭
素原子を有するアルキレン基又は少なくとも2個の炭素
原子を有する2個以上のアルキレン基が酸素原子で結合
された、全体として4〜12個の炭素原子を有するオキ
シアルキレン基である]で表わされる少なくとも1種の
ジシクロペンテニルオキシアルキルアクリレート又はジ
シクロペンテニルオキシアルキルメタクリレート並びに
(C)可視光領域に感光性を有する光重合開始剤を含有
してなる光硬化性樹脂組成物。
Description
組成物に関し、さらに詳細には可視光で迅速に硬化する
光硬化性樹脂組成物に関する。
ニルエステル樹脂などの光硬化法は、コーティング用塗
料、粘着剤、接着剤、繊維強化成形品、防水材などさま
ざまな用途に活用されている。とりわけ、これらの樹脂
の紫外線照射による硬化法は、生産性の高さ、低公害
性、素材に対する熱の影響の低さなどの利点から広く普
及している。一方、紫外線硬化による短所としては、紫
外線照射装置が高価なこと、紫外線の人体への有害性、
厚膜(とくに0.5mm以上)の硬化性に劣ることなど
が挙げられる。
を光源に用いて硬化する樹脂の適用で解消できる。すな
わち、可視光を用いることは、蛍光灯、白熱灯等の汎用
の装置の光源を用いることができること、人体に対して
安全であること、紫外光よりも透過性が高いため、厚膜
の硬化性に優れること、光硬化性を阻害する樹脂組成物
中の染・顔料、充填剤等の影響を受けにくいことなどの
利点を有するためである。本発明は、このような状況に
鑑み、可視光によって迅速に硬化する可視光硬化性樹脂
組成物を提供するものである。
エポキシ樹脂に不飽和−塩基酸及び必要に応じて更に多
塩基酸を反応させて得られる不飽和エステル、(B)下
記式(I)
素原子を有するアルキレン基又は少なくとも2個の炭素
原子を有する2個以上のアルキレン基が酸素原子で結合
された、全体として4〜12個の炭素原子を有するオキ
シアルキレン基である]で表わされる少なくとも1種の
ジシクロペンテニルオキシアルキルアクリレート又はジ
シクロペンテニルオキシアルキルメタクリレート及び
(C)可視光領域に感光性を有する光重合開始剤を含有
してなる光硬化性樹脂組成物並びに(2)(A)不飽和
エステルと(B)ジシクロペンテニルオキシアルキルア
クリレート又はジシクロペンテニルオキシアルキルメタ
クリレートの重量比が、(A)/(B)で5/95〜9
3/7であり、(C)光重合開始剤が(A)及び(B)
の総量に対して0.3〜15重量%である上述の光硬化
性樹脂組成物に関する。
の光硬化性樹脂組成物は上述の(A)、(B)及び
(C)成分で構成されるが、(A)成分の不飽和エステ
ルの原料として用いられるエポキシ樹脂としては、特に
制限はなく、例えば一般式(II)
るものが用いられる。市販されているものとしては、シ
ェル化学社製エピコート828、エピコート1001、
エピコート1004、旭化成工業製AER−664H、
AER−331、AER−337、ダウケミカル社製
D.E.R.330、D.E.R.660、D.E.
R.664などがある。また、上述のエポキシ樹脂の水
素原子の一部をハロゲン原子(例えば臭素)で置換した
タイプも使用できる。この種の市販品の例としては、東
都化成社製エポトートYDB−400、YDB−34
0、住友化学製スミエポキシESB−340、ESB−
400、ESB−500、ESB−700、ダウケミカ
ル社製DER−542、DER−511、DER−58
0、油化シェル社製1045、1050、1046、D
X−248などがある。また一般式(III)
又はアルキル基を示し、xは0〜15の範囲の整数であ
る]で示されるものを用いることができる。市販されて
いるものとしては、ダウケミカル社製D.E.N.43
1、D.E.N.438、シェル化学社製エピコート1
52、エピコート154、チバ社製EPN1138など
がある。また、ユニオンカーバイド社製ERL421
1、チバガイギー社製CY208、VY221、CY3
50、XB2615、CY192、CY184なども用
いられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で又は2種類
以上を組み合わせて使用することができる。また、エピ
−ビスタイプのエポキシ樹脂、フェノールノボラックタ
イプのエポキシ樹脂、クレゾールノボラックタイプのエ
ポキシ樹脂等と低粘度エポキシ樹脂とを併用することも
できる。
としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、け
いひ酸、トリシクロ[5.2.1.02,6 ]−4−デセ
ン−8又は9残基と不飽和二塩基酸を構成要素として含
む部分エステル化カルボン酸などを用いることができ
る。部分エステル化カルボン酸の例としては、8又は9
−ヒドロキシトリシクロデセン−4−[5.2.1.0
2,6 ]1.00〜1.20モル及び無水マレイン酸、イ
タコン酸、シトラコン酸などの不飽和二塩基酸1モルを
不活性ガス気流下で70〜150℃で加熱して得られる
不飽和二塩基酸モノエステルがある。トリシクロデカジ
エン−4・8−[5.2.1.02,6 ]にマレイン酸、
フマル酸、イタコン酸などの不飽和二塩基酸を硫酸、ル
イス酸などの触媒の存在下で付加して得られる不飽和二
塩基酸モノエステルを用いることもできる。マレイン酸
を例に採って例示すると、下記式(IV)のようになる。
塩基酸としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、アジ
ピン酸、アゼライン酸、フタル酸、無水フタル酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸、無水トリメリット酸などが挙
げられる。必要に応じ更に用いられる多塩基酸として
は、炭素原子数が12個以上の二塩基酸を用いるのが好
ましい。その具体例としては、ドデカン二酸、市販品と
して岡村製油社製SLB−12、また、炭素原子数が1
6の不飽和二塩基酸の異性体の混合物であるULB−2
0(同じく岡村製油社製)、炭素原子数が20の飽和二
塩基酸主体の混合物であるSL−20(同じく岡村製油
社製)、更に炭素原子数が36の通称ダイマー酸と呼ば
れるトール油脂肪酸を原料とする2量化脂肪酸などがあ
る。このダイマー酸の市販品としては、エメリー社製エ
ンポール1022、エンポール1024、第一ゼネラル
社製バーサダイム216、バーサダイム288、ハリマ
化成社製ハリダイマー#200などがある。
応じて用いられる多塩基酸は、60〜150℃、好まし
くは70〜130℃の温度で反応させて不飽和エステル
とされる。不飽和−塩基酸及び必要に応じて用いる多塩
基酸の割合は、これらの酸成分のカルボキシル基とエポ
キシ樹脂のエポキシ基がほぼ当量となる割合で用いるこ
とが好ましい。不飽和エステルの生成は、不飽和−塩基
酸及び必要に応じて用いる多塩基酸のカルボキシル基を
定量し、酸価により確認することができる。この酸価は
好ましくは50KOHmg/g以下、より好ましくは1
5KOHmg/gである。
めにヒドロキノン、パラベンゾキノン、p−第3級ブチ
ルカテコール、ヒドキノンモノメチルエーテルなどの重
合禁止剤を用いるのが好ましい。また、このエステル化
反応に際しては、トリメチルベンジルアンモニウムクロ
ライド、ピリジニウムクロライドなどの第4級アンモニ
ウム塩、トリエチルアミン、ジメチルアニリンなどの第
3級アミン、塩化リチウム、塩化第二スズなどのエステ
ル化触媒を用いて反応時間を短縮することもできる。
らに(B)成分と(C)成分とを含有する。(B)成分
としては、下記の一般式(I)
素原子を有するアルキレン基又は少なくとも2個の炭素
原子を有する2個以上のアルキレン基が酸素原子で結合
された、全体として4〜12個の炭素原子を有するオキ
シアルキレン基である]で表わされる少なくとも1種の
ジシクロペンテニルオキシアルキルアクリレート又はジ
シクロペンテニルオキシアルキルメタクリレートを含
む。これらの化合物は、公知の化合物であって、例えば
ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシク
ロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペ
ンテニルオキシプロピルアクリレート、ジシクロペンテ
ニルオキシプロピルメタクリレート等が挙げられる。こ
れらの化合物は、ジシクロペンタジエンにアルキレング
リコール又はオキサアルキレングリコールを付加反応さ
せ、生成したアルキレングリコールモノジシクロペンテ
ニルエーテル又はオキサアルキレングリコールモノジシ
クロペンテニルエーテルをメタクリル酸と縮合反応させ
るか又はメタクリル酸メチルとエステル交換反応させる
ことによっても製造できる。
を有する光重合開始剤が用いられる。本発明に用いられ
る光重合開始剤には、まず可視光領域に感光性を有する
光重合開始剤として、カンファーキノン、ベンジル、ジ
アセチル、アセチルベンゾイル、α−ナフチル、p,
p′−ジメトキシベンジル、2,3−ペンタジオン、
1,2−フェナントレンキノン、3,4−フェナントレ
ンキノン、1,4−フェナントレンキノン、3,4−フ
ェナントレンキノン、9,10−フェナントレンキノ
ン、ナフトキノン、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、メチルオキサントン、10−ブ
チル−2−クロロアクリドン、ジシクロペンタジエニル
チタニウム−ジ(ペンタフルオロフェニル)等の公知の
光重合開始剤が挙げられ、これらは単独で又は2種以上
を組み合わせて使用される。さらに、以下に示す公知の
複合系重合開始剤なども用いられる。複合系重合開始剤
としては、有機過酸化物/色素系、ジフェニルヨードニ
ウム塩/色素、イミダゾール/ケト化合物、ヘキサアリ
ールビイミダゾール化合物/水素供与性化合物、メルカ
プトベンゾチアゾール/チオピリリウム塩、金属アーレ
ン/シアニン色素、ヘキサアリールビイミダゾール/ラ
ジカル発生剤などが挙げられる。
に感光性を有する光重合開始剤として、紫外光領域から
可視光領域までに感光性を有する光重合開始剤も使用で
きる。したがって本発明における可視光領域に感光性を
有する光重合開始剤は紫外光領域から可視光領域までに
感光性を有する光重合開始剤を含む。例えば、公知のビ
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サイド、ビス(2,
4,6−トリメチルベンゾイル)−メチルフォスフィン
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フォスフィ
ンオキサイド系化合物が挙げられる。市販品としては、
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(BASF社製のLucirin T
PO)、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(チバスペシャリティー
ケミカルズ社製のイルガキュア819)、2−ヒドロキ
シ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンとビ
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サイドを重量比(前
者/後者)で75/25で混合したチバスペシャリティ
ーケミカルズ社製のイルガキュア1700、1−ヒドロ
キシ−シクロヘキシル−フェニルケトンとビス(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サイドを重量比(前者/後者)
で75/25で混合したチバスペシャリティーケミカル
ズ社製のイルガキュア1800、1−ヒドロキシ−シク
ロヘキシル−フェニルケトンとビス(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
スフィンオキサイドを重量比(前者/後者)で50/5
0で混合したチバスペシャリティーケミカルズ社製のイ
ルガキュア1850、2−ヒドロキシ−2−メチル−1
−フェニルプロパン−1−オンと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を重
量比(前者/後者)で50/50で混合したダロキュア
4265などが挙げられる。可視光領域に感光性を有す
る光重合開始剤としては、380〜700nmの波長領
域に感光性を有する光重合開始剤が使用でき、これらを
単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
さらに、上述の可視光領域に感光性を有する光重合開始
剤と紫外光領域から可視光領域までに感光性を有する光
重合開始剤を2種類以上組み合わせて用いることもでき
る。
硬化性、光硬化物の特性から(A)不飽和エステルと
(B)一般式(I)で示される化合物の重量比が(A)
/(B)で5/95〜93/7の範囲が好ましい。本発
明の光硬化性樹脂組成物において、(C)の可視光領域
に感光性を有する光重合開始剤の量は、(A)及び
(B)の総量に対して0.3〜15重量%の範囲が好ま
しい。光重合開始剤の量が、0.3重量%未満の場合、
光硬化性が低下する傾向があり、また、15重量%を超
える量では、経済的に不利になるばかりでなく、樹脂硬
化物の強度低下や硬化物の着色による外観の低下の傾向
がある。
mの波長領域の光線を示す。本発明の樹脂組成物の光硬
化に用いられる光源としては、光重合開始剤の感光波長
領域に分光分布を有する光源が使用可能で、例えば蛍光
灯、白熱灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、
ナトリウムランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、近赤
外ランプ太陽光などを使用できる。
応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、搖変
剤、難燃剤、低収縮剤、ワックス、無機・有機充填剤、
無機・有機繊維強化材などを含有させても良い。また、
用途に応じた適正な粘度に調整するための希釈溶剤を含
有させてもよい。
するが、本発明はこれらによって制限されるものではな
い。なお、以下の各例中の「部」あるいは「%」は、と
くにことわりのない限り重量基準である。
ルオキシエチルメタクリレートの合成) ジシクロペンタジエン660部、エチレングリコール1
60部及びパラトルエンスルホン酸4部を120℃で4
時間反応させた後、80℃まで温度を下げ、更にメタク
リル酸430部とパラトルエンスルホン酸4部を添加
し、100℃で水を留出させつつ5時間反応させ、得ら
れた反応物を酸化マグネシウムで中和した。反応物を水
洗した後、減圧蒸留により精製した。
Iの合成) メタクリル酸411部、シェル社製のエピ−ビス型エポ
キシ樹脂Ep−828を453部、Ep−1001を1
136部、ヒドロキノン0.4部及びトリメチルベンジ
ルアンモニウムクロライド4部を100℃で10時間加
熱して酸価15の不飽和エステル−Iを得た。
IIの合成) エピ−ビス型エポキシ樹脂Ep−828を1017部、
ハリマ化成社製のハリダイマー#200(ダイマー酸)
752部及びトリメチルベンジルアンモニウムクロライ
ド4部を110℃で2時間加熱して酸価が4になったと
ころで、更にメタクリル酸203部及びヒドロキノン
0.4部を加え、更に110℃で6時間加熱して酸価が
10の不飽和エステル−IIを得た。
タクリレート35部と製造例2で合成した不飽和エステ
ル−I65部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、チバスペシャリティーケミカル
ズ社製の光重合開始剤イルガキュア784(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)0.3部を添加、混合して
光硬化性樹脂組成物を作製した。
タクリレート60部と製造例3で合成した不飽和エステ
ル−II40部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、黒金化成社製の光重合開始剤N
BCA(10−ブチル−2−クロロアクリドン)0.4
部を添加、混合して光硬化性樹脂組成物を作製した。
タクリレート25部と製造例2で合成した不飽和エステ
ル−I75部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、BASF社製の光重合開始剤L
ucirinTPO(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)2.0部を添
加、混合して光硬化性樹脂組成物を作製した。
タクリレート50部と製造例3で合成した不飽和エステ
ル−II50部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、チバスペシャリティーケミカル
ズ社製の光重合開始剤イルガキュア819(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)1.5部を添加、混合して光硬化性樹脂組
成物を作製した。
タクリレート80部と製造例3で合成した不飽和エステ
ル−II20部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、チバスペシャリティーケミカル
ズ社製のイルガキュア850(1−ヒドロキシ−シクロ
ヘキシル−フェニルケトンとビス(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ン
フィンオキサイドの重量比(前者/後者)で50/50
の混合物)0.5部及びペンジル1.0部を添加、混合
して光硬化性樹脂組成物を作製した。
タクリレート35部と製造例2で合成した不飽和エステ
ル−I65部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、チバスペシャリティーケミカル
ズ社製の光重合開始剤イルガキュア784(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)0.1部を添加、混合して
光硬化性樹脂組成物を作製した。
タクリレート60部と製造例3で合成した不飽和エステ
ル−II40部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、黒金化成社製の光重合開始剤N
BCA(10−ブチル−2−クロロアクリドン)0.2
部を添加、混合して光硬化性樹脂組成物を作製した。
タクリレート5部と製造例2で合成した不飽和エステル
−I95部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂組
成物100部に対し、BASF社製の光重合開始剤Lu
cirin TPO(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)2.0部を添
加、混合して光硬化性樹脂組成物を作製した。
タクリレート97部と製造例3で合成した不飽和エステ
ル−II3部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂組
成物100部に対し、チバスペシャリティーケミカルズ
社製の光重合開始剤イルガキュア819(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)1.5部を添加、混合して光硬化性樹脂組
成物を作製した。
タクリレート50部と製造例2で合成した不飽和エステ
ル−I50部を混合して、樹脂組成物を得た。この樹脂
組成物100部に対し、チバスペシャリティーケミカル
ズ社製の光重合開始剤イルガキュア819(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)0.1部を添加、混合して光硬化性樹脂組
成物を作製した。
を、ガラス板上に塗布し、硬化性樹脂組成物の表面を透
明なPETフィルムで被覆した。塗布膜厚はスペーサー
を用いて1mmに設定し、塗布面積は3cm四方とし
た。光源には15形昼白色蛍光ランプ(日立GEライテ
ィング社製、FL−15NB)を用いた。光源からガラ
ス板上の光硬化性樹脂組成物との間隔は約13cmとし
た。所定の時間、光照射することで、光硬化性を評価し
た。硬化性は組成物の表面被覆用のPETフィルム上か
ら指触で確認した。結果を表1に示す。
を光源に利用でき、かつ迅速な硬化性を有する、優れた
可視光硬化性樹脂組成物である。蛍光灯や白熱灯などの
汎用の装置を光源に利用できるため、本発明の光硬化性
樹脂組成物を用いれば、例えばタンクや配管などの損傷
箇所を現地・現物で補修することが可能である。本発明
の光硬化性樹脂組成物により、従来の紫外線硬化性樹脂
組成物の用途に加え、更に光硬化技術の用途展開が広が
ることが十分期待できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)エポキシ樹脂に不飽和−塩基酸及
び必要に応じて更に多塩基酸を反応させて得られる不飽
和エステル、(B)下記式(I) 【化1】 [式中RはH又はCH3 であり、R1 は2〜12個の炭
素原子を有するアルキレン基又は少なくとも2個の炭素
原子を有する2個以上のアルキレン基が酸素原子で結合
された、全体として4〜12個の炭素原子を有するオキ
シアルキレン基である]で表わされる少なくとも1種の
ジシクロペンテニルオキシアルキルアクリレート又はジ
シクロペンテニルオキシアルキルメタクリレート並びに
(C)可視光領域に感光性を有する光重合開始剤を含有
してなる光硬化性樹脂組成物。 - 【請求項2】 必要に応じて更に用いられる多塩基酸が
炭素原子数が12個以上の二塩基酸である請求項1記載
の光硬化性樹脂組成物。 - 【請求項3】 (A)不飽和エステルと(B)ジシクロ
ペンテニルオキシアルキルアクリレート又はジシクロペ
ンテニルオキシアルキルメタクリレートの重量比が
(A)/(B)で5/95〜93/7であり、(C)光
重合開始剤が(A)及び(B)の総量に対して0.3〜
15重量%である請求項1又は請求項2に記載の光硬化
性樹脂組成物。
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