JP2006274194A - 活性エネルギー線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 15〜50重量%のベンゼン骨格含量を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)と、ベンゼン骨格を有する(メタ)アクリレート(B)からなり、(A)が分子中に2〜6個またはそれ以上の水酸基および2〜10個またはそれ以上の(メタ)アクリロイル基を有する水酸基含有(メタ)アクリレート(a)とポリイソシアネート(b)から形成されることを特徴とする活性エネルギー線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート組成物。
【選択図】 なし
Description
からなり、(A)が分子中に2〜6個またはそれ以上の水酸基および2〜10個またはそれ以上の(メタ)アクリロイル基を有する水酸基含有(メタ)アクリレート(a)とポリイソシアネート(b)から形成されることを特徴とする活性エネルギー線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート組成物;該組成物からなるコーティング剤、接着剤またはシーリング材;該組成物を硬化させてなる硬化物;該硬化物からなる光学部材または電気・電子部材;並びに、該組成物を基材の少なくとも片面の少なくとも一部に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させることを特徴とする被覆物の製造方法である。
(1)樹脂密着性に優れる。
(2)該組成物を硬化させてなる硬化物は、金型からの離型性に優れる。
(3)該組成物を硬化させてなる硬化物は、高屈折率を有する。
(a1)には、多価(2価〜6価またはそれ以上)フェノールもしくはそのアルキレンオキシド(以下、AOと略記)付加物のポリグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物が含まれる。
多価(2価〜6価またはそれ以上)フェノールもしくはそのAO付加物のポリグリシジルエーテルには、以下のものが含まれる。
炭素数(以下、Cと略記)6〜30の2価フェノール、例えば単環フェノール(カテコール、レゾルシノール等)および多環フェノール[縮合多環フェノール(ジヒドロキシナフタレン等)、ビスフェノール(ビスフェノールA、−F等)、ハロゲン化ビスフェノール(ジクロロビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA等)、ビフェニル(テトラメチルビフェニル等)等]のジグリシジルエーテル、ビスフェノールA2モルとエピクロルヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル等
(2)3価〜6価またはそれ以上の多価フェノールのポリグリシジルエーテル
C6〜Mn5,000の3価〜6価またはそれ以上の多価フェノールのポリグリシジルエーテル、例えば3価フェノール[ピロガロール、ジヒドロキシナフチルクレゾール、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン等]のトリグリシジルエーテル、4価フェノール[テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン等]のテトラグリシジルエーテル、6価またはそれ以上の多価フェノール[フェノールもしくはクレゾールノボラック樹脂(Mn200〜5,000)、レゾルシンとアセトンの縮合反応で得られる多価フェノール(Mn400〜5,000)等]のポリグリシジルエーテル等
(3)多価(2価〜6価またはそれ以上)フェノールのAO付加物のポリグリシジルエーテル
上記(1)、(2)で例示した多価フェノールおよびこれらの混合物にC2〜4のAOを付加した化合物のポリグリシジルエーテル等。
該C2〜4のAOとしては、エチレンオキシド(以下、EOと略記)、1,2−プロピレンオキシド(以下、POと略記)、1,3−プロピレンオキシド、1,2−、2,3−、1,3−およびイソブチレンオキシド、テトラヒドロフラン、およびこれらの混合物等が挙げられ、これらのうち硬化物の樹脂密着性の観点から好ましいのはEOである。
多価フェノールに対するAOの付加モル数は、後述する硬化物の樹脂密着性の観点から好ましくは1〜20モル、さらに好ましくは2〜15モル、とくに好ましくは2〜10モルである。
上記(a)のうち、後述する本発明の硬化物の高屈折率の観点から好ましいのは(a1)である。
(a)中の(メタ)アクリロイル基の数は、2〜10個またはそれ以上、好ましくは2〜10個、さらに好ましくは2〜8個、とくに好ましくは2〜6個である。(メタ)アクリロイル基の数が2個未満では樹脂硬化性が悪くなる。
(b1)C(NCO基中のCを除く、以下同じ)6〜20の芳香族PI
ジイソシアネート(以下、DIと略記)、例えば1,3−および/または1,4−フェニレンDI、2,4−および/または2,6−トリレンDI(TDI)、4, 4’−および/または2,4’−ジフェニルメタンDI(MDI)、m−およびp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニ ル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンDI、およびm−およびp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート;および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えば粗製TDI、粗製MDI(ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート)および4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート
DI、例えばエチレンDI、テトラメチレンDI、ヘキサメチレンDI(HDI)、ヘプタメチレンDI、オクタメチレンDI、ノナメチレンDI、デカメチレンDI、ドデカメチレンDI、2,2,4−および/または2,4,4 −トリメチルヘキサメチレンDI、リジンDI、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、2,6−ジイソシアナトエチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネートおよびトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI);および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えば1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネートおよびリジンエステルトリイソシアネート(リジンとアルカノールアミンの反応生成物のホスゲン化物、例えば2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート、2−および/または3−イソシアナトプロピル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート)
DI、例えばイソホロンDI(IPDI)、2,4−および/または2,6−メチルシクロヘキサンDI(水添TDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−DI(水添MDI)、シクロヘキシレンDI、メチルシクロヘキシレンDI、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキシレン−1,2−ジカルボキシレートおよび2,5−および/または2,6−ノルボルナンDI、ダイマー酸DI(DDI);および3官能以上のPI(トリイソシアネート等)、例えばビシクロヘプタントリイソシアネート
(b4)C8〜15の芳香脂肪族PI
m−および/またはp−キシリレンDI(XDI)、ジエチルベンゼンDIおよびα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンDI(TMXDI)
(b5)上記(b1)〜(b4)のヌレート化物
これらのうち後述する本発明の硬化物の高屈折率の観点から好ましいのは(b1)、(b3)および(b5)、および経時的な変色が少ないとの観点からさらに好ましいのは(b3)である。
例えば、1H−NMRで、ベンゼン骨格含量を求める場合には、内部標準物質を添加し、内部標準物質由来の1Hのピークの積分値と、(A)中のベンゼン環上の1Hのピーク(7ppm〜8ppm付近)の積分値との比率から(A)中のベンゼン骨格のモル数が求められ、分子量を乗じることでベンゼン骨格含量を求めることができる。
有機ビスマスカルボキシレートは、一般式Bi(OCOR)3 で表され、Rとしては1価の、脂肪族基[C1〜20、例えばアルキル(メチル、エチル、n−およびi−プロピル、n−、i−、sec−およびt−ブチル、オクチル、2−エチルヘキシル、デシルおよびドデシル)基およびアルケニル(1−、2−およびi−プロペニル、1−、2−および3−ブテニル)基]、芳香(脂肪)族(C6〜20、例えばフェニル、トルイル、キシレニル、ベンジル、フェネチルおよびヘキシルフェニル)基および脂環式(C3〜10、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロオクチル)炭化水素基等が挙げられる。これらのRのうち耐加水分解性の観点から好ましいのはC2〜12の脂肪族基、およびC5〜10の脂環基である。
有機ビスマスカルボキシレートの具体例としては、ビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)、ビスマストリ(デカノエート)等が挙げられる。
有機ビスマスアルコキシドの具体例としては、トリ−2−エチルへキシロキシビスマス等が挙げられる。
3級アミンには、トリエチレンジアミン、テトラアルキル(C1〜3)アルキレン(C2〜6)ジアミン(テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキシレンジアミン等)およびジアザビシクロアルケン化合物{例えば1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7〔DBU[登録商標、サンアプロ(株)製]〕}が含まれる。
4級アンモニウム塩には、テトラアルキル(C1〜4)アンモニウムブロマイド、テトラアルキル(C1〜4)アンモニウムパークロレートが挙げられる。
フェノールのPO3モル付加物の(メタ)アクリレート、ノニルフェノールのEO1モル付加物の(メタ)アクリレート等
(B2)ビスフェノール(C13〜Mn1,000)のAO2〜30モル付加物のジ(メタ)アクリレート
ビスフェノールA、−Fおよび−Sの、EO2モルおよびPO4モル付加物の各ジ(メタ)アクリレート等
(B3)ポリエステル(メタ)アクリレート(分子量150〜Mn4,000)
多価(2価〜4価)カルボン酸、多価(2価〜8価またはそれ以上)アルコールおよび(メタ)アクリロイル基含有化合物のエステル化により得られる複数のエステル結合と複数の(メタ)アクリロイル基を有する分子量150〜Mn4,000のポリエステル(メタ)アクリレート等
上記多価(2価〜8価またはそれ以上)アルコールとしては、以下のものが挙げられる。
(1)2価アルコール(C2〜20またはそれ以上)、例えばC2〜12の脂肪族2価アルコール[アルキレングリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−、2,3−、1,3−および1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび3−メチルペンタンジオール(以下それぞれEG、PG、BD、HD、NPGおよびMPDと略記)、ドデカンジオール等)等]、C6〜10の脂環式骨格を有する2価アルコール[1,3−および1,4−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等]、C8〜20の芳香脂肪族2価アルコール[キシリレングリコール、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン等]
(2)3価〜8価またはそれ以上の多価アルコール、例えば(シクロ)アルカンポリオールおよびそれらの分子内もしくは分子間脱水物[グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールおよびジペンタエリスリトール(以下それぞれGR、TMP、PE、SOおよびDPEと略記)、1,2 ,6−ヘキサントリオール、エリスリトール、シクロヘキサントリオール、マンニトール、キシリトール、ソルビタン、ジグリセリンその他のポリグリセリン等]、糖類およびその誘導体[ショ糖、グルコース、フラクトース、マンノース、ラクトース、グルコシド(メチルグルコシド等)等]
(3)その他の多価アルコール、例えばポリエーテルポリオール[上記多価(2価〜8価またはそれ以上)アルコールまたは前記多価(2価〜6価またはそれ以上)フェノールのAO付加物(分子量106〜Mn20,000)、ポリテトラメチレングリコール(Mn400〜10,000)等]、ポリエステルポリオール(Mn200〜20,000)、Mn200〜10,000の、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリブタジエン、水添ポリブタジエン、ポリイソプレンポリオールおよび水添ポリイソプレンポリオール、並びにこれらのポリエステルポリオール、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリブタジエン、水添ポリブタジエン、ポリイソプレンポリオールおよび水添ポリイソプレンポリオールのAO1〜300モル付加物が含まれる。
(B)の使用量は、(A)の重量に基づいて硬化物の最適な弾性の観点から好ましくは2,000%以下、さらに好ましくは10〜1,000%、とくに好ましくは20〜300%である。
(B)のうち、活性水素原子を有するものはウレタン化反応終了後に加え、活性水素原子を有しないものはウレタン化反応時および/または反応終了後のいずれの段階で加えてもよい。
(D)の合計の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常60%以下、好ましくは0.005〜50%である。
(D1)は、2種以上併用してもよく、また2種以上が複合化(例えばシリカに酸化チタンが融着)されたものでもよい。(D1)の形状は、特に限定されず、例えば不定形状、球状、中空状、多孔質状、花弁状、凝集状および粒状のいずれでもよい。(D1)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常50%以下、硬化物の可撓性の観点から好ましくは30%以下、さらに好ましくは3〜25%である。
(1)アゾ系顔料
不溶性モノアゾ顔料(トルイジンレッド、パーマネントカーミンFB、ファストエローG等)、不溶性ジスアゾ顔料(ジスアゾイエローAAA、ジスアゾオレンジPMP等)、アゾレーキ(溶性アゾ顔料)(レーキレッドC、ブリリアントカーミン6B等)、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等
(2)多環式顔料
フタロシアニンブルー、インダントロンブルー、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等
(3)染つけレーキ
塩基性染料(ビクトリアピュアブルーBOレーキ等)、酸性染料(アルカリブルートーナー等)等
(4)その他
アジン系顔料(アニリンブラック等)、昼光けい光顔料、ニトロソ顔料、ニトロ顔料、天然顔料等
(D2)の使用量は、組成物の全重量に基づいて、通常50%以下、硬化物の可撓性の観点から好ましくは40%以下、さらに好ましく30%以下である。
(1)ポリオキシアルキレン型
脂肪族アルコール(C4〜30)、[アルキル(C1〜30)]フェノール、脂肪族(C4〜30)アミンおよび脂肪族(C4〜30)アミドのAO(C2〜4)1〜30モル付加物
脂肪族アルコールとしては、n−、i−、sec−およびt−ブタノール、オクタノール、ドデカノール等;(アルキル)フェノールとしては、フェノール、メチルフェノールおよびノニルフェノール等;脂肪族アミンとしては、ラウリルアミンおよびメチルステアリルアミン等;および脂肪族アミドとしては、ステアリン酸アミド等が挙げられる。
(2)多価アルコール型
C4〜30の脂肪酸(ラウリン酸、ステアリン酸等)と多価(2〜6またはそれ以上)アルコール(例えばGR、PE、SOおよびソルビタン)のモノエステル化合物
(3)カルボン酸塩型
C4〜30の脂肪酸(前記に同じ)のアルカリ金属(上記に同じ)塩
(4)硫酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(前記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物の硫酸エステルアルカリ金属(前記に同じ)塩等
[アルキル(C1〜30)]フェノール(前記に同じ)のスルホン酸アルカリ金属(前記に同じ)塩
(6)リン酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(前記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物のモノまたはジリン酸エステルの塩[アルカリ金属(前記に同じ)塩、4級アンモニウム塩等]
(7)1〜3級アミン塩型
C4〜30の脂肪族アミン[1級(ラウリルアミン等)、2級(ジブチルアミン等)および3級アミン(ジメチルステアリルアミン等)]塩酸塩、トリエタノールアミンとC4〜30の脂肪酸(前記に同じ)のモノエステルの無機酸(塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸等)塩
(8)4級アンモニウム塩型
C4〜30の4級アンモニウム(ブチルトリメチルアンモニウム、ジエチルラウリルメチルアンモニウム、ジメチルジステアリルアンモニウム等)の無機酸(上記に同じ)塩等
が挙げられる。
(D3)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常10%以下、好ましくは0.05〜5%である。
(D4)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.01〜2%である。
(D5)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.1〜2%である。
(D6)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常10%以下、好ましくは0.5〜7%である。
(D7)の使用量は本発明の組成物の全重量に基づいて、通常20%以下、好ましくは0.5〜10%である。
(D8)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常5%以下、好ましくは0.01〜2%である。
(D9)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.005〜2%である。
(D10)の使用量は、本発明の組成物の全重量に基づいて、通常3%以下、好ましくは0.005〜2%である。
これらの溶剤のうち好ましいのは沸点が70〜100℃のエステル、ケトンおよびアルコール、さらに好ましいのは酢酸エチル、メチルエチルケトン、i−プロパノールおよびこれらの混合物である。
該塗工に際しては、通常用いられる装置、例えば塗工機[バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター(サイズプレスロールコーター、ゲートロールコーター等)、エアナイフコーター、スピンコーター、ブレードコーター等]が使用できる。塗工膜厚は、硬化乾燥後の膜厚として、通常0.5〜300μm、乾燥性、硬化性の観点から好ましい上限は250μm、耐擦傷性、耐溶剤性、耐汚染性の観点から好ましい下限は1μmである。
製造例1
撹拌機、冷却管および温度計を備えた反応容器に、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル酸2モル付加物[商品名:リポキシVR−77、昭和高分子(株)製、以下同じ。]100部、IPDI 35部を仕込み(ベンゼン骨格含量23%、NCO/OH当量比0.76)、さらにフェノキシエチルアクリレート128部を仕込んで85℃で2時間反応させ、触媒としてビスマストリ(2−エチルヘキサノエート)(2−エチルヘキサン酸50%溶液)0.05部を仕込み、85℃で2時間反応させて組成物(S1)を得た。
製造例1において、リポキシVR−77 100部およびIPDI 35部に代えて、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物[商品名:リポキシSP−1529X、昭和高分子(株)製、以下同じ。]100部およびIPDI28部を用いた(ベンゼン骨格含量25%、NCO/OH当量比0.61)こと以外は製造例1と同様に行い、組成物(S2)を得た。
製造例1において、リポキシVR−77 100部およびIPDI 35部に代えて、リポキシSP−1529X 100部およびIPDI 21部を用いた(ベンゼン骨格含量26%、NCO/OH当量比0.46)こと以外は製造例1と同様に行い、組成物(S3)を得た。
製造例1において、リポキシVR−77 100部に代えて、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルのアクリル酸2モル付加物100部を用いた(ベンゼン骨格含量0%、NCO/OH当量比0.76)こと以外は製造例1と同様に行い、組成物(S’1)を得た。
製造例1において、リポキシVR−77 100部およびIPDI 35部に代えて、リポキシSP−1529X 100部およびIPDI 7部を用いた(ベンゼン骨格含量29%、NCO/OH当量比0.15)こと以外は製造例1と同様に行い、組成物(S’2)を得た。
上記(S1)〜(S3)および(S’1)、(S’2)を表1に示す配合比(重量比)に従って配合し、ウレタンアクリレート組成物(実施例1〜3、比較例1、2)を得た。
アクリレート(B2):ビスフェノールAのEO4モル付加物のジアクリレート
光重合開始剤(F1):イルガ184[商品名、チバ・スペシャリティケミカルズ(株)
製]
消泡剤(D4−1) :テトラデカノールEO2モル付加物リン酸エステル
1.粘度
該組成物を、高さ7cm、口径30mmのガラス容器(50ml)に入れ、25℃での粘度をBL型粘度計[東京計器(株)製]を用いて測定した。
2.屈折率
厚さ50μのスペーサーを用いて設けた2枚のガラス板の隙間に該組成物の膜を形成させた後、ガラスの片面からUV照射機(メタルハライドランプ、以下同じ。)を用い1,000mJ/cm2 の紫外線を照射して硬化物(膜)を得た。アッベ屈折率計4T[商品名、(株)アタゴ製]を用いて該膜の25℃での屈折率を測定した。
該組成物を35℃に温度調節し、予めクロムメッキを内面に施した金型(タテ50cm、ヨコ50cm、金型温度35℃)にディスペンサーを用いて厚さ50〜150μmとなるように塗工した。次にメチルメタクリレート系共重合物からなる厚さ2mm(タテ50cm×ヨコ50cm)の透明基板[商品名:スミペックスHT、住友化学(株)製]を、上記金型に塗工した樹脂の上から空気が入らないように加圧積層した。さらに、該基板上の方向からUV照射機を用いて1,000mJ/cm2の 紫外線を照射して該組成物を硬化させた。基板付き硬化物(膜)の金型からの離型性と、樹脂密着性を次の方法で評価した。
基板つき硬化物(膜)を、金型からゆっくり引き剥がした際の離型性を下記の観点で評価した。
評価基準
○ 離型が容易
× 離型が困難で、離型時にシートが変形
(2)樹脂密着性(硬化物と基板樹脂との密着性)
硬化物(膜)側の面にナイフで1mm幅に切れ目を入れて碁盤目(10×10個)をつくった。該碁盤目上にセロハン粘着テープを貼り付け90度剥離を行い、基板からの硬化物(膜)の剥離状態を観察し評価した。
評価基準
○ すべての碁盤目が剥離しない
× 碁盤目1個以上が剥離する
Claims (6)
- 15〜50重量%のベンゼン骨格含量を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)と、ベンゼン骨格を有する(メタ)アクリレート(B)からなり、(A)が分子中に2〜6個またはそれ以上の水酸基および2〜10個またはそれ以上の(メタ)アクリロイル基を有する水酸基含有(メタ)アクリレート(a)とポリイソシアネート(b)から形成されることを特徴とする活性エネルギー線硬化型ウレタン(メタ)アクリレート組成物。
- さらに、熱硬化触媒および/または光重合開始剤を含有させてなる請求項1記載の組成物。
- 請求項1または2記載の組成物からなるコーティング剤、接着剤またはシーリング材。
- 請求項1または2記載の組成物を硬化させてなる硬化物。
- 請求項4記載の硬化物からなる光学部材または電気・電子部材。
- 請求項1または2記載の組成物を基材の少なくとも片面の少なくとも一部に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させることを特徴とする被覆物の製造方法。
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