JP2007500767A - 自己光開始性多官能アクリレートのチオール類との二元硬化生成物及び合成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の開示されたポリアクリレート樹脂への適切なチオール類の付加が、高い接着性、高い耐損傷性、及び速い硬化速度をもつ、より良い表面硬化を有するコーティングをもたらすことをわれわれは開示する。
本発明のある側面は、多官能メルカプタンと、有機可溶性の、ゲル化していない、非架橋のマイケル付加ポリアクリレート反応生成物との制御された割合の混合物を含む液状オリゴマー組成物を提供する。マイケル付加ポリアクリレート生成物は、多官能アクリレートマイケル受容体とβ−ジカルボニルマイケル供与体から形成される。β−ジカルボニルマイケル供与体は、β−ケトエステル、β−ジケトン、β−ケトアミド、及びβ−ケトアニリドの中から適切に選択される。多官能アクリレートマイケル受容体は、ジアクリレート、トリアクリレート、及びテトラアクリレートの中から適切に選択される。このβ−ジカルボニル供与体及び多官能アクリレート受容体の幅は、組成物の設計者に、最終生成物の特性における大きな幅の選択性を用いる機会を提供する。
マイケル供与体エチルアセトアセテート(EAA)、2,4−ペンタンジオン(2,4−PD)、及びアリルアセトアセテート(ALAA)に基づく新規なマイケル付加ポリアクリレート樹脂を、米国特許第5,945,489号明細書及び同6,025,410号明細書にしたがって合成した。本マイケルポリアクリレート樹脂を、様々な水準で様々なメルカプタンと混合した。この樹脂/チオール混合物を次にアルミニウム及びステンレススチール基材に適用し、所定照射量で「タックフリー」となるよう硬化した。当技術分野で公知のように、タックフリー硬化はフィルム表面硬化の定性的評価であって、それは手袋をしていない指又は手のひらにべたつき又は「脂っぽさ」がなく、ゴム手袋の指にいかなる粘着性もないことを必要とする。結果は表Iにまとめて報告する。
比85:15のHDDA及びTMPTAと、エチルアセトアセテートとに基づく新規なマイケル付加ポリアクリレート樹脂を、米国特許第5,945,489号明細書及び同6,025,410号明細書にしたがって合成した。この樹脂をトリメチロールプロパン(トリス−メルカプトプロピオネート)(TMPTMP)又はγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)のいずれか10%と混合した。この混合物を次にアルミニウム基材に適用し、様々な照射量で硬化させて表面硬化の測定をした。タックフリー(TF)及びタックフリー/汚れ(tack-free/smudge:TFS)硬化応答の両方を記録した。TFグレードを与えられたコーティングはタックフリーであり、綿棒で複数回擦ってもいかなる損傷も生じない。TFSグレードを与えられたコーティングは、タックフリー状態まで硬化するが、乾燥綿棒で複数回擦ることによって傷がつく。硬化速度は、タックフリーコーティングを達成するために必要とされるUV光照射量と関連しており、International Light 393A「Light Bug」放射計によって定められたとおりに以下に示した。
種々のアクリレートとマイケル供与体に基づく新規なマイケル付加ポリアクリレート樹脂を、米国特許第5,945,489号明細書及び同6,025,410号明細書にしたがって合成した。選択した樹脂を示したとおりの様々なメルカプタンと混合した。樹脂生成物を次に光熱量計(Photo DSC)によって特性を明らかにした。光熱量計は、中圧水銀灯からの正確な量のUV照射後の熱発生の測定を提供する。それは実質的に全体としての特性測定であるけれども、相対的な熱放出の観点から、互いに樹脂を比較するために用いることができる。通常は、標準的なUV曝露又は「パルス」でのより大きな熱放出から、所定の樹脂システムのより迅速且つより完全な硬化が予想される。例のために、表III中に、各UVパルスに対して放出された熱を記録している。非常に小さな熱放出が大きな熱放出に続いて起こる場合、より多くの二重結合は最初のパルスで反応される。従来の光開始剤を伴うポリアクリレートモノマー及びオリゴマー「標準品」は、典型的には50%、30%、20%パターンで熱を放出する(例えば、表III、「標準(Stnd.)」サンプル)。
Claims (58)
- 多官能メルカプタン;及び
有機可溶性の、ゲル化していない、非架橋のマイケル付加ポリアクリレート反応生成物、を含む液状オリゴマー組成物。 - 前記マイケル付加ポリアクリレート生成物が、多官能アクリレートマイケル受容体及びβ−ジカルボニルマイケル供与体から形成される、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記β−ジカルボニルマイケル供与体が、β−ケトエステル、β−ジケトン、β−ケトアミド、β−ケトアニリド、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記多官能アクリレートマイケル受容体が、ジアクリレート、トリアクリレート、及びテトラアクリレートからなる群から選択される、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記β−ジカルボニルマイケル供与体が、β−ジケトン又はβ−ケトエステルである、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記β−ジカルボニルが当量官能性(N)(N=2、4、6又は8)を有する、請求項3に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記ジアクリレートマイケル受容体のアクリル官能基と前記β−ジカルボニル供与体とのモル比が:
前記β−ジカルボニル官能性=2である場合は、≧1:1、
前記β−ジカルボニル官能性=4である場合は、≧4.5:1、
前記β−ジカルボニル官能性=6である場合は、≧4.5:1、及び
前記β−ジカルボニル官能性=8である場合は、≧3.5:1
である、請求項4に記載の液状オリゴマー組成物。 - 前記トリアクリレートマイケル受容体のアクリル官能基と前記β−ジカルボニル供与体とのモル比が:
前記β−ジカルボニル官能性=2である場合は、≧2.1、
前記β−ジカルボニル官能性=4である場合は、≧6.4:1、
前記β−ジカルボニル官能性=6である場合は、≧7.8:1、及び
前記β−ジカルボニル官能性=8である場合は、≧7.4:1
である、請求項4に記載の液状オリゴマー組成物。 - 前記テトラアクリレートマイケル受容体のアクリル官能基と前記β−ジカルボニル供与体とのモル比が:
前記アセトアセテート官能性=2である場合は、≧3.3、
前記β−ジカルボニル官能性=4である場合は、≧12.3:1、
前記β−ジカルボニル官能性=6である場合は、≧13.2:1、及び
前記β−ジカルボニル官能性=8である場合は、≧12.7:1
である、請求項4に記載の液状オリゴマー組成物。 - 前記メルカプタンが少なくとも2つのチオール基を有する、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記メルカプタンがジメルカプタンである、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記ジメルカプタンが、
エチレングリコールジメルカプトプロピオネート、
ジエチレングリコールジメルカプトプロピオネート、
4−t−ブチル−1,2−ベンゼンジチオール、
ビス−(2−メルカプトエチル)スルフィド、
4,4’−チオジベンゼンチオール、
ベンゼンジチオール、
グリコールジメルカプトアセテート、
グリコールジメルカプトプロピオネートエチレンビス(3−メルカプトプロピオネート)、
ポリエチレングリコールジメルカプトアセテート、
ポリエチレングリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)、
2,2−ビス(メルカプトメチル)−1,3−プロパンジチオール、
2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン、
ビスフェノフルオレンビス(エトキシ−3−メルカプトプロピオネート)、
4,8−ビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチア−1,11−ウンデカンジチオール、
2−メルカプトメチル−2−メチル−1,3−プロパンジチオール、
1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン、及び
チオグリセロールビスメルカプト−アセテート
からなる群から選択される、請求項11に記載の液状オリゴマー組成物。 - 好ましい二官能メルカプタンがエチレングリコールジメルカプトプロピオネートである、請求項11に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記メルカプタンがトリメルカプタンである、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記トリメルカプタンが、
トリメチロールプロパン(トリス−メルカプトプロピオネート)(TMPTMP)、
トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、
トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトアセテート)、
トリス−(3−メルカプトプロピル)イソシアヌレート、
1,2,3−トリメルカプトプロパン、
ジペンタエリスリチオール、
1,2,4−トリメルカプトメチルベンゼン、及び
トリス(3−メルカプトプロピオネート)トリエチル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン
からなる群から選択される、請求項14に記載の液状オリゴマー組成物。 - 好ましい三官能メルカプタンがトリメチロールプロパン(トリス−メルカプトプロピオネート)(TMPTMP)である、請求項14に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記メルカプタンが多官能メルカプタンである、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記多官能メルカプタンが、
ポリ(メルカプトプロピルメチル)シロキサン(PMPMS)、
4−メルカプトメチル−3,6−ジチア−1,8−オクタンジチオールペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトアセテート)、及び
ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプト−プロピオネート)
からなる群から選択される、請求項17に記載の液状オリゴマー組成物。 - 好ましい多官能メルカプタンがポリ(メルカプトプロピルメチル)シロキサン(PMPMS)である、請求項17に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記マイケル付加反応が強塩基の存在下で行われる、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記塩基が、環状アミジン類、グアニジン類、I族アルコキシド、四級水酸化物、四級アルコキシド、及びハロゲンアニオンとエポキシ基との間の反応によってin situで生成されたアルコキシド塩基からなる群から選択される、請求項20に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記塩基が、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジアザビシクロノネン(DBN)、及び1,1,3,3−テトラメチルグアニジンからなる群から選択される、請求項20に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記アルコキシドが、四級ハライドとエポキシド基との間の反応によってin situで生成される、請求項21に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記ジアクリレートが、
エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジアクリレート、レゾルシノールジグリシジルエーテルジアクリレート、1,3−プロパンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、エトキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、プロポキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アクリル化エポキシジアクリレート、アリールウレタンジアクリレート、脂肪族ウレタンジアクリレート、ポリエステルジアクリレート、及びそれらの混合物、からなる群から選択される、請求項4に記載の液状オリゴマー組成物。 - 前記トリアクリレートが、
トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、エトキシル化グリセロールトリアクリレート、プロポキシル化グリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、アリールウレタントリアクリレート、脂肪族ウレタントリアクリレート、メラミントリアクリレート類、脂肪族エポキシトリアクリレート、エポキシノボラックトリアクリレート、ポリエステルトリアクリレート、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項4に記載の液状オリゴマー組成物。 - 前記テトラアクリレートが、
ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシル化ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロポキシル化ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アリールウレタンテトラアクリレート、脂肪族ウレタンテトラアクリレート、メラミンテトラアクリレート類、エポキシノボラックテトラアクリレート、及びそれらの混合物。 - 官能性=2を有する前記β−ジカルボニル供与体化合物が、
エチルアセトアセテート、メチルアセトアセテート、2−エチルへキシルアセトアセテート、ラウリルアセトアセテート、t−ブチルアセトアセテート、アセトアセトアニリド、N−アルキルアセトアセトアニリド、アセトアセトアミド、2−アセトアセトキシルエチルメタクリレート、アリルアセトアセテート、ベンジルアセトアセテート、2,4−ペンタンジオン、2,4−ヘキサンジオン、3,5−ヘプタンジオン、イソブチルアセトアセテート、及び2−メトキシエチルアセトアセテート、
からなる群から選択される、請求項6に記載の液状オリゴマー組成物。 - 官能性=4を有する前記β−ジカルボニル供与体化合物が、
1,4−ブタンジオールジアセトアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセトアセテート、ネオペンチルグリコールジアセトアセテート、シクロヘキサンジメタノールジアセトアセテート、及びアルコキシル化ビスフェノールAジアセトアセテート
からなる群から選択される、請求項6に記載の液状オリゴマー組成物。 - 官能性=6を有する前記β−ジカルボニル供与体化合物が、
トリメチロールプロパントリアセトアセテート、グリセリントリアセトアセテート、及びポリカプロラクトントリアセトアセテート、及びこれらのアルコキシル化誘導体
からなる群から選択される、請求項6に記載の液状オリゴマー組成物。 - 官能性=8を有する前記β−ジカルボニル供与体化合物が、ペンタエリスリトールテトラアセトアセテート及びそのアルコキシル化誘導体である、請求項6に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記マイケル付加反応が、少なくとも1種の非反応性溶媒の存在下で起こる、請求項2に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記非反応性溶媒が、スチレン、t−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、酢酸アリル、メタクリル酸アリル、フタル酸ジアリル、C1〜C18−メタクリル酸エステル、ジメタクリレート、及びトリメタクリレートからなる群から選択される、請求項15に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記組成物が、1ヶ月よりも長く貯蔵安定であり、かつ、残存するペンダント不飽和アクリレート基を有する、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- さらに安定化剤を含む、請求項1に記載の液状オリゴマー組成物。
- 好ましい安定化剤が(N−ニトロソ−N−フェニルヒドロキシルアミン)3Alを含む、請求項34に記載の液状オリゴマー組成物。
- さらに酸性化剤を含む、請求項2に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記酸性化剤が、リン酸、カルボン酸、酸ハーフエステル、及び無機酸エステルからなる群から選択される、請求項36に記載の液状オリゴマー組成物。
- 好ましい酸性化剤が、2−ヒドロキシルエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、及び4−ヒドロキシブチルメタクリレートのリン酸エステルからなる群から選択される、請求項36に記載の液状オリゴマー組成物。
- さらにモノアクリレートを含む、請求項2に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記モノアクリレートが、単純なC1〜C18アクリレートエステル、イソボルニルアクリレート(IBOA)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(THFFA)、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート(EOEOEA)、フェノキシエチルアクリレート(PEA)、ヒドロキシアルキルアクリレート、モノアルキルポリアルキレングリコールアクリレート、シロキサン、シランもしくはシリコーンのアクリレート、パーフルオロアルキルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項39に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記モノアクリレートが約0〜約50モル%存在する、請求項39に記載の液状オリゴマー組成物。
- さらにフリーラジカル発生剤を含む、請求項2に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記フリーラジカル発生剤がパーオキシドを含む、請求項42に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記パーオキシドが、メチルエチルケトンパーオキシド(MEKP)、tert−ブチルパーベンゾエート(TBPB)、クミルパーオキシド、及びt−ブチルパーオキシドからなる群から選択される、請求項42に記載の液状オリゴマー組成物。
- さらに光開始剤を含む、請求項2に記載の液状オリゴマー組成物。
- 多官能メルカプタン;及び
有機可溶性の、ゲル化していない、非架橋のマイケル付加ポリアクリレート反応生成物であって、さらにフリーラジカル発生剤の存在下で架橋されたもの、を含む液状オリゴマー組成物を含有する重合生成物。 - 前記フリーラジカル発生剤が化学線作用をもつ光である、請求項46に記載の重合生成物。
- 前記フリーラジカル発生剤がパーオキシドである、請求項46に記載の重合生成物。
- さらに光開始剤を含有する、請求項46に記載の重合生成物。
- 液状オリゴマー組成物の製造方法であって、前記オリゴマー組成物がペンダント不飽和アクリレート基を有し、
多官能アクリレートマイケル受容体とβ−ジカルボニルマイケル供与体とを強塩基存在下で反応させて、マイケル付加体を生成させること;
前記塩基について少なくとも化学量論量で、前記付加体に酸性化剤を添加すること;及び
多官能メルカプタンを混合すること、
を含む液状オリゴマー組成物の製造方法。 - 液状オリゴマー組成物の使用方法であって、以下のステップ:
多官能メルカプタン、及び
有機可溶性の、ゲル化していない、非架橋のマイケル付加ポリアクリレート反応生成物を用意すること;
前記オリゴマー組成物を表面に適用すること;並びに
前記組成物を硬化させること、
を含む液状オリゴマー組成物の使用方法。 - 硬化が、フリーラジカル発生剤を備えることを含む、請求項51に記載の液状オリゴマー組成物の使用方法。
- 前記フリーラジカル発生剤が化学線作用をもつ光である、請求項52に記載の液状オリゴマー組成物の使用方法。
- 硬化が、塩基で触媒される条件下で前記組成物を反応させることを含む、請求項52に記載の液状オリゴマー組成物の使用方法。
- 前記組成物が少なくとも1の添加剤をさらに含む、請求項52に記載の液状オリゴマー組成物の使用方法。
- 前記添加剤が、顔料、光沢調整剤、流動化剤及びレベリング剤、並びに、コーティング、塗料、ラミネート材、シーラント、接着剤、及びインクを配合するために適切なその他の添加剤、からなる群から選択される、請求項55に記載の液状オリゴマー組成物の使用方法。
- 前記モノアクリレートが約0〜約25モル%存在する、請求項39に記載の液状オリゴマー組成物。
- 前記モノアクリレートが約0〜約12.5モル%存在する、請求項39に記載の液状オリゴマー組成物。
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