≪硬化性樹脂組成物≫
本発明の硬化性樹脂組成物は、下記式(1):
[式中、R1は炭素数2〜8のアルキレン基、R2は水素原子またはメチル基、mおよびnは、互いに独立して、正の整数である]
で示されるビニル系重合体を含む硬化性樹脂組成物(以下、単に「組成物」ということがある。)であって、該ビニル系重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との分子量分布(Mw/Mn)が1.00〜1.80の範囲内であることを特徴とする。
<ビニル系重合体>
本発明の硬化性樹脂組成物において、上記式(1)で示されるビニル系重合体の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは10〜100質量%、より好ましくは20〜100質量%、さらに好ましくは30〜100質量%である。ビニル系重合体の配合量が10質量%未満であると、架橋密度が低下するので硬化速度の低下や硬化物の塗膜強度が不充分になることがある。
上記式(1)で示されるビニル系重合体は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との分子量分布(Mw/Mn)が1.00〜1.80、好ましくは1.00〜1.60、より好ましくは1.00〜1.40、さらに好ましくは1.00〜1.20の範囲内である。分子量分布(Mw/Mn)が1.80を超えると、低分子量成分が増加することがあるので、硬化物の強度が低下することがある。また、ビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は、好ましくは5,000以上、より好ましくは5,000〜200,000、さらに好ましくは10,000〜100,000の範囲内である。ビニル系重合体の数平均分子量(Mn)が5,000未満であると、硬化速度の低下や硬化物の強度低下を生じることがある。ここで、数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)は、THFを移動相とし、温度40℃、流速0.3mL/minの条件下で、東ソー株式会社製のカラム TSK−gel SuperHM−H 2本、TSK−gel SuperH2000 1本を用い、東ソー株式会社製のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置 HLC−8220GPCにより求め、標準ポリスチレン換算した値である。
上記式(1)において、R1で表される炭素数2〜8のアルキレン基としては、例えば、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、シクロヘキシレン基、1,4−ジメチルシクロヘキサン−α,α’−ジイル基、1,3−ジメチルシクロヘキサン−α,α’−ジイル基、1,2−ジメチルシクロヘキサン−α,α’−ジイル基、1,4−ジメチルフェニル−α,α’−ジイル基、1,3−ジメチルフェニル−α,α’−ジイル基、1,2−ジメチルフェニル−α,α’−ジイル基などが挙げられる。R1で表される置換基は、上記式(1)中にm個存在するが、同一であっても異なっていてもよい。
上記式(1)において、mは正の整数、好ましくは1〜20の整数、より好ましくは1〜10の整数、さらに好ましくは1〜5の整数であり、nは正の整数、好ましくは50〜400の整数、より好ましくは100〜300の整数、さらに好ましくは150〜250の整数である。
<ビニル系重合体の調製>
上記式(1)で示されるビニル系重合体は、下記式(2):
[式中、R1、R2およびmは上記式(1)と同意義である]
で示される異種重合性単量体を、特願2005−54878号明細書に記載された方法でリビングカチオン重合することにより、容易に調製することができる。このとき、上記式(2)で示される異種重合性単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。後者の場合、得られる共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、周期的共重合体、ブロック共重合体またはその組合せのいずれであってもよい。また、グラフト共重合体であってもよい。
上記式(2)で示される異種重合性単量体の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1,1−ジメチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸6−ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸、4−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシエトキシ)エトキシ}エチル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)エトキシ}エチル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ}イソプロポキシ}エチル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシエトキシ)エトキシ}プロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシエトキシ}イソプロポキシ}プロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)エトキシ}プロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)イソプロポキシ}プロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシエトキシ)エトキシ}イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシエトキシ)イソプロポキシ}イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)エトキシ}イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)イソプロポキシ}イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−[2−{2−(2−ビニロキシエトキシ)エトキシ}エトキシ]エチル、(メタ)アクリル酸2−[2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)エトキシ}エトキシ]エチル、(メタ)アクリル酸2−(2−[2−{2−(2−ビニロキシエトキシ)エトキシ}エトキシ]エトキシ)エチル;などが挙げられる。これらの異種重合性単量体のうち、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−{2−(2−ビニロキシエトキシ)エトキシ}エチルが好適である。
上記式(2)で示される異種重合性単量体は、従来公知の方法を用いて、製造することができる。例えば、上記式(2)において、R1がエチレン基、mが1である場合、(メタ)アクリル酸の金属塩と、2−ハロゲノエチルビニルエーテルとを縮合させるか、(メタ)アクリル酸メチルと、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルとをエステル交換させるか、あるいは、(メタ)アクリル酸ハライドと、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルとを縮合させることにより、製造することができる。また、上記式(2)において、R1がエチレン基、mが2である場合、(メタ)アクリル酸の金属塩と、2−(2−ハロゲノエトキシ)エチルビニルエーテルとを縮合させるか、(メタ)アクリル酸メチルと、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルビニルエーテルとをエステル交換させるか、あるいは、(メタ)アクリル酸ハライドと、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルビニルエーテルとを縮合させることにより、製造することができる。
上記式(1)で示されるビニル系重合体がカチオン重合可能な単量体に由来する構造単位を有する共重合体である場合、かかる共重合体は、上記式(2)で示される異種重合性単量体と、カチオン重合可能な単量体とを、特願2005−54878号明細書に記載された方法でリビングカチオン重合することにより、容易に調製することができる。このとき、上記式(2)で示される異種重合性単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。得られる共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、周期的共重合体、ブロック共重合体またはその組合せのいずれであってもよい。また、グラフト共重合体であってもよい。
カチオン重合可能な単量体としては、例えば、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどのビニルエーテル化合物;スチレン、4−メチルスチレン、3−メチルスチレン、2−メチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、4−メトキシスチレン、4−クロロメチルスチレンなどのスチレン誘導体;N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル化合物;イソプロペニルスチレン、ケイ皮酸2−ビニロキシエチル、ソルビン酸2−ビニロキシエチルなどのジビニル化合物やトリビニル化合物;などが挙げられる。これらのカチオン重合可能な単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらのカチオン重合可能な単量体のうち、イソブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル化合物が好適である。
上記式(2)で示される異種重合性単量体は、ラジカル重合性またはアニオン重合性の(メタ)アクリロイル基と、カチオン重合性のビニルエーテル基とを同時に有するので、重合方法を選択することにより、(メタ)アクリロイル基またはビニルエーテル基をペンダント基として有する重合体が得られる。本発明では、上記式(2)で示される異種重合性単量体のビニルエーテル基を、単独で、あるいは、カチオン重合可能な単量体と共に、リビングカチオン重合させることにより、(メタ)アクリルロイル基をペンダント基として有する上記式(1)で示されるビニル系重合体が得られる。
上記式(2)で示される異種重合性単量体と、カチオン重合可能な単量体とをリビングカチオン重合する場合、単量体のモル比(カチオン重合可能な単量体/上記式(2)で示される異種重合性単量体)は、好ましくは0.1〜10、より好ましくは0.5〜5、さらに好ましくは0.8〜2の範囲内である。
上記リビングカチオン重合は、i)Al以外の元素のハロゲン化物またはAl以外の元素の有機金属化合物(以下「化合物A」ということがある。)と非イオン性の含酸素または含窒素有機化合物(以下「化合物B」ということがある。)との存在下で行うか、あるいは、ii)2種類のルイス酸と含酸素化合物または含窒素化合物(以下「化合物C」ということがある。)との存在下で、カチオン源を用いて行うが、この際、2種類のルイス酸のうち一方のルイス酸(以下「ルイス酸A」ということがある。)を系中に導入し、同時もしくはその後に他方のルイス酸(以下「ルイス酸B」ということがある。)を系中に導入する。ここで、「カチオン源」とは、開始カチオンを生成することができる化合物を意味する。
上記i)において、化合物Aとしては、例えば、B、Mg、Si、Pまたは第3周期以降の元素のハロゲン化物、あるいは、これらの元素の有機金属化合物が挙げられる。ここで、第3周期以降の元素とは、周期律表の第3周期以降の元素を意味し、例えば、Sc、Y、Yb、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Cu、Ag、Au、Zn、Hg、Ga、In、Tl、Sn、Sb、Biが好適である。化合物Aは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、化合物Aは、Al化合物と併用することができる。
化合物Aの具体例としては、例えば、TiCl3、TiCl4、TiBr3、TiBr4、ZrCl4、ZrBr4、HfCl4、HfBr4、VCl4、VCl5、VBr4、VBr5、NbCl5、NbBr5、TaCl5、TaBr5、CrCl2、CrCl3、MoCl3、MoCl5、WCl5、WCl6、FeCl2、FeCl3、CoCl2、CoCl3、CoBr2、CoBr3、NiCl2、NiBr2、PdCl2、CuCl2、CuBr2、AgCl、AuCl2、SnCl4、SnBr4などが挙げられる。
化合物Aの使用量は、特に限定されるものではないが、例えば、化合物Aに対する上記(2)で示される異種重合性単量体のモル比(すなわち、単量体/化合物A)で、好ましくは2〜10,000、より好ましくは10〜1,000の範囲内である。
化合物Bとしては、特に限定されるものではないが、例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸フェニル、酪酸エチル、クロロ酢酸エチル、ステアリン酸エチル、安息香酸エチル、安息香酸フェニル、フタル酸ジエチル、イソフタル酸ジエチルなどのエステル類;無水酢酸などの酸無水物類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;エチルフタルイミドなどのイミド類;2,6−ジメチルピリジンなどのピリジン誘導体;N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;トリエチルアミンなどのアミン類;などが挙げられる。化合物Bは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
化合物Bの使用量は、特に限定されるものではないが、例えば、化合物Bに対する上記式(2)で示される異種重合性単量体のモル比(すなわち、単量体/化合物B)で、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、さらに好ましくは0.4以上である。このモル比が0.1未満であると、リビングカチオン重合を効率的に行うことができないことがある。
化合物Bを使用しない場合には、通常の移動、停止を伴うカチオン重合になる可能性があるが、上記式(2)で示される異種重合性単量体は、エーテル構造を有するので、この単量体を充分な量で使用すれば、化合物Bとして作用させることができる。
化合物Aと化合物Bとの組合せとしては、化合物Aがルイス酸として作用し、化合物Bがルイス塩基として作用することから、両者の酸性と塩基性とのバランスを取って使用することが好ましい。典型的な組合せとしては、例えば、化合物AのSnCl4に対して化合物Bの酢酸エチルを使用する場合;化合物AのFeCl3に対して化合物Bのテトラヒドロフランを使用する場合;などがある。なお、ルイス酸の強弱、ハード・ソフトに関しては、有機化学や無機化学の分野で一定の概念を形成しており、詳しくは、例えば、P.Laszlo,et.al.,“J.Am.Chem.Soc.”,1990,112,8750またはHo,T.L.,et.al.“Chem.Rev.”,1975,75,1−20に記載されている。
上記i)において、重合開始剤としては、代表的には、上記ルイス酸とカチオン源との組合せを使用するか、あるいは、プロトン酸を単独で使用する。前者の場合、上記ルイス酸と、例えば、塩化水素、酢酸などのプロトン酸、水、アルコール、ハロゲン化物、ハロゲン化水素またはカルボン酸とビニルエーテルの付加化合物などのカチオン源との組合せが挙げられる。後者の場合、例えば、塩化水素、硫酸、アルキルスルホン酸、ハロゲン置換のカルボン酸、ハロゲン置換のアルキルスルホン酸、ハロゲノスルホン酸、過塩素酸などのプロトン酸が挙げられる。これらの重合開始剤のうち、前者の組合せが好適であり、その代表例としては、上記ルイス酸と、酢酸とビニルエーテルの付加化合物、塩化水素とビニルエーテルの付加化合物などのカチオン源との組合せが挙げられる。
上記i)において、リビングカチオン重合は、溶媒を用いて行ってもよいし、溶媒を用いずに行ってもよい。溶媒を用いる場合、溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族または脂環式炭化水素;四塩化炭素、クロロホルム、二塩化エチレンなどのハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼンなどのニトロ化合物のほか、ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミルなどのエステル類;N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類;などの化合物Bを溶媒として用いてもよい。
上記i)において、リビングカチオン重合の反応条件は、単量体の種類や使用量などに応じて変化するので、特に限定されるものではないが、例えば、重合温度が好ましくは−30〜60℃、より好ましくは0〜40℃の範囲内であり、重合時間が好ましくは0.01〜10時間であり、より好ましくは0.1〜5時間の範囲内である。また、反応は、加圧下、常圧下または減圧下のいずれの圧力下で行ってもよいが、好ましくは常圧下で行われる。また、リビングカチオン重合は、乾燥した不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。この際の反応雰囲気における相対湿度は、好ましくは10RH%以下、より好ましくは1RH%以下である。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが挙げられる。
上記i)の好ましい実施形態としては、反応装置中のトルエン溶媒に、乾燥した窒素雰囲気下、上記(2)で示される異種重合性単量体と、化合物Bとして酢酸エチル、および、カチオン源として酢酸または塩化水素とイソブチルビニルエーテルの付加化合物を導入する。次いで、これに化合物Aおよびルイス酸として四塩化スズを導入して重合反応を開始し、一定時間後、アンモニアのメタノール溶液などの重合停止剤を添加して重合反応を停止する。得られた反応液を分液処理して触媒などを除去することにより、上記式(1)で示されるビニル系重合体を単離することができる。
上記ii)において、2種類のルイス酸としては、例えば、B、Mg、Al、Si、Pまたは第3周期以降の元素のハロゲン化物、あるいは、これらの元素の有機金属化合物が挙げられる。ここで、第3周期以降の元素とは、周期律表の第3周期以降の元素を意味し、例えば、Sc、Y、Yb、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Cu、Ag、Au、Zn、Hg、Ga、In、Tl、Sn、Sb、Biが好適である。これら2種類のルイス酸のうち、ルイス酸Aとしては、B、Mg、Al、Si、Pのハロゲン化物、あるいは、これらの元素の有機金属化合物が好適であり、ルイス酸Bとしては、第3周期以降の元素のハロゲン化物、あるいは、これらの元素の有機金属化合物が好適である。
上記ii)において、ルイス酸Aとしては、下記式(3):
[式中、R3は1価の有機基、Xは水素原子またはハロゲン原子、pおよびqはp+q=3であり、かつ≦p<3、0<q≦3を満足する数である]
で示される有機アルミニウム化合物が特に好適である。
上記式(3)において、R4で表される1価の有機基としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルコキシ基などが挙げられる。Xで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
上記式(3)で示される有機アルミニウム化合物の具体例としては、例えば、ジエチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムヒドリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミド、イソブチルアルミニウムセスキクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミド、エチルアルミニウムジヨージド、エチルアルミニウムジフルオリド、イソブチルアルミニウムジクロリド、オクチルアルミニウムジクロリド、エトキシアルミニウムジクロリド、ビニルアルミニウムジクロリド、フェニルアルミニウムジクロリド、アルミニウムトリクロリド、アルミニウムトリブロミドなどが挙げられる。
ルイス酸Aとして、上記式(3)で示される有機アルミニウム化合物を使用する場合、単独で用いても2種以上を併用してもよい。ただし、後者の場合、2種以上のルイス酸の混合物であっても、1種類のルイス酸とみなす。代表的な例としては、例えば、ジエチルアルミニウムクロリドとエチルアルミニウムジクロリドとの等モル混合物は、エチルアルミニウムセスキクロリドであり、これは1種類とみなす。
ルイス酸Bの具体例としては、例えば、TiCl3、TiCl4、TiBr3、TiBr4、ZrCl4、ZrBr4、HfCl4、HfBr4、VCl4、VCl5、VBr4、VBr5、NbCl5、NbBr5、TaCl5、TaBr5、CrCl2、CrCl3、MoCl3、MoCl5、WCl5、WCl6、FeCl2、FeCl3、CoCl2、CoCl3、CoBr2、CoBr3、NiCl2、NiBr2、PdCl2、CuCl2、CuBr2、AgCl、AuCl2、SnCl4、SnBr4などが挙げられる。
2種類のルイス酸のうち、ルイス酸Aの使用量は、特に限定されるものではないが、例えば、ルイス酸Aに対する上記(2)で示される異種重合性単量体のモル比(すなわち、単量体/ルイス酸A)で、好ましくは2〜10,000、より好ましくは10〜1,000の範囲内である。また、ルイス酸Bの使用量も、特に限定されるものではないが、例えば、ルイス酸Bに対する上記(2)で示される異種重合性単量体のモル比(すなわち、単量体/ルイス酸B)で、好ましくは2〜10,000、より好ましくは10〜1,000の範囲内である。
化合物Cとしては、特に限定されるものではないが、例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸フェニル、酪酸エチル、クロロ酢酸エチル、ステアリン酸エチル、安息香酸エチル、安息香酸フェニル、フタル酸ジエチル、イソフタル酸ジエチルなどのエステル類;無水酢酸などの酸無水物類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類;エチルフタルイミドなどのイミド類;2,6−ジメチルピリジンなどのピリジン誘導体;N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;トリエチルアミンなどのアミン類;などが挙げられる。化合物Cは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
化合物Cの使用量は、特に限定されるものではないが、例えば、化合物Cに対する上記式(2)で示される異種重合性単量体のモル比(すなわち、単量体/化合物C)で、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、さらに好ましくは0.4以上である。このモル比が0.1未満であると、リビングカチオン重合を効率的に行うことができないことがある。
化合物Cを使用しない場合には、通常の移動、停止を伴うカチオン重合になる可能性があるが、上記式(2)で示される異種重合性単量体は、エーテル構造を有するので、この単量体を充分な量で使用すれば、化合物Cとして作用させることができる。
ルイス酸Bと化合物Cとの組合せとしては、化合物Cがルイス塩基として作用することから、両者の酸性と塩基性とのバランスを取って使用することが好ましい。典型的な組合せとしては、例えば、ルイス酸BのSnCl4に対して化合物Cの酢酸エチルを使用する場合;ルイス酸BのFeCl3に対して化合物Cのテトラヒドロフランを使用する場合;などがある。
上記ii)において、カチオン源としては、例えば、塩酸、酢酸などのプロトン酸、水、アルコール、ハロゲン化物、ハロゲン化水素またはカルボン酸とビニルエーテルの付加化合物などが挙げられる。これらのカチオン源は、通常、ルイス酸Aと組み合わせて用いられる。ルイス酸Aとしては、カチオン源からカチオンを発生させやすいルイス酸を用いることが好ましい。
上記ii)において、リビングカチオン重合は、溶媒を用いて行ってもよいし、溶媒を用いずに行ってもよい。溶媒を用いる場合、溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族または脂環式炭化水素;四塩化炭素、クロロホルム、二塩化エチレンなどのハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼンなどのニトロ化合物;ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミルなどのエステル類;ジメチルホルムアミド;などが挙げられる。なお、化合物Cを溶媒として用いてもよい。
上記ii)において、リビングカチオン重合の反応条件は、単量体の種類や使用量などに応じて変化するので、特に限定されるものではないが、例えば、重合温度が好ましくは−30〜60℃、より好ましくは0〜40℃の範囲内であり、重合時間が好ましくは0.01〜10時間であり、より好ましくは0.1〜5時間の範囲内である。また、反応は、加圧下、常圧下または減圧下のいずれの圧力下で行ってもよいが、好ましくは常圧下で行われる。また、リビングカチオン重合は、乾燥した不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。この際の反応雰囲気における相対湿度は、好ましくは10%RH以下、より好ましくは1%RH以下である。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが挙げられる。
上記ii)の好ましい実施形態としては、反応装置中のトルエン溶媒に、乾燥した窒素雰囲気下、化合物Cとして酢酸エチルおよびカチオン源として酢酸とイソブチルビニルエーテルの付加化合物を導入する。次いで、これにルイス酸Aとしてエチルアルミニウムセスキクロリドを導入して開始反応が始まり、同時または一定時間後に、上記式(2)で示される異種重合性単量体とルイス酸Bとして四塩化スズを添加すると、反応速度が大きい重合が開始する。さらに、一定時間後、アンモニアのメタノール溶液などの重合停止剤を添加して重合反応を停止する。得られた反応液を分液処理して触媒などを除去することにより、上記式(1)で示されるビニル系重合体を単離することができる。
上記i)およびii)による重合手法は、従来の方法と比較し、高度に制御されたリビングカチオン重合性を保持しながら、重合反応の速度を大きく加速することができる。それゆえ、上記式(2)で示される異種重合性単量体が従来の方法では比較的小さい反応速度を示す単量体、すなわち重合反応が遅い単量体であっても、極めて大きい反応速度で制御性よく重合反応を行うことができ、分子量分布が極めて良好な上記式(1)で示されるビニル系重合体を合成することができる。
<ビニル系重合体以外の成分>
本発明の硬化性樹脂組成物は、好ましくは、前記ビニル系重合体に加えて、重合性単量体および/または重合開始剤を含む。重合性単量体を含む場合には、組成物を硬化させて得られるコーティングや硬化物の物性を調節することができるという効果を奏する。また、重合開始剤を含む場合には、組成物を熱や紫外線で硬化させることができるという効果を奏する。
重合性単量体としては、上記式(1)で示されるビニル系重合体と共硬化可能なものである限り、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、スチレン、ビニルトルエン、4−t−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、4−クロロスチレン、4−メチルスチレン、4−クロロメチルスチレン、ジビニルベンゼンなどのスチレン系単量体;フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリルなどのアリルエステル系単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸グリシジル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのジ(メタ)アクリル酸付加物、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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ヘキサ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸系誘導体;トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテルなどのビニルエーテル系単量体;トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル、メチロールメラミンのアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテルのアジピン酸エステル、アリルアセタール、メチロールグリオキザールウレインのアリルエーテルなどのアリルエーテル系単量体;マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチルなどのマレイン酸エステル系単量体;フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチルなどのフマル酸エステル系単量体;4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソランなどの1,3−ジオキソラン系単量体;(メタ)アクリロイルモルホリン;N−ビニルホルムアミド;N−ビニルピロリドン;などが挙げられる。これらの重合性単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの重合性単量体のうち、(メタ)アクリル系エステル化合物が好適である。
重合性単量体の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0〜50質量%、より好ましくは0〜20質量%である。重合性単量体の配合量が50質量%を超えると、硬化収縮が大きくなり、内部歪や硬化物の反りが大きくなることがある。
重合開始剤としては、上記式(1)で示されるビニル系重合体がラジカル重合性の(メタ)アクリロイル基を有するので、例えば、加熱により重合開始ラジカルを発生する熱重合開始剤;紫外線の照射により重合開始ラジカルを発生する光重合開始剤;などが挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、熱重合促進剤、光増感剤、光重合促進剤などをさらに添加することも好ましい。
熱重合開始剤としては、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、メチルシクロヘキサノンペルオキシド、メチルアセトアセテートペルオキシド、アセチルアセテートペルオキシド、1,1−ビス(t−ヘキシルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルペルオキシ)−シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロドデカン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)ブタン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、p−メンタンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、t−ヘキシルヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、イソブチリルペルオキシド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルペルオキシド、オクタノイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ステアロイルペルオキシド、スクシン酸ペルオキシド、m−トルオイルベンゾイルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、ジ−n−プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルペルオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシヘキシルペルオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルペルオキシジカーボネート、ジ−s−ブチルペルオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)ペルオキシジカーボネート、α,α’−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルペルオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシネオデカノエート、t−ヘキシルペルオキシネオデカノエート、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、t−ヘキシルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシソプロピルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシソブチレート、t−ブチルペルオキシマレート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシラウレート、t−ブチルペルオキシソプロピルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシアセテート、t−ブチルペルオキシ−m−トルイルベンゾエート、t−ブチルペルオキシベンゾエート、ビス(t−ブチルペルオキシ)イソフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(m−トルイルペルオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルペルオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、t−ブチルペルオキシアリルモノカーボネート、t−ブチルトリメチルシリルペルオキシド、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンなどの有機過酸化物系開始剤;2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−フェニルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(4−クロロフェニル)−2−メチルプロピオンアミジン)]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(4−ヒドロフェニル)−2−メチルプロピオンアミジン)]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(フェニルメチル)プロピオンアミジン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−プロペニル)プロピオンアミジン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン)]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(4,5、6,7−テトラヒドロ−1H−1,3−ジアゼピン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(5−ヒドロキシ−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2’−アゾビス[2−(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]などのアゾ系開始剤;などが挙げられる。これらの熱重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの熱重合開始剤のうち、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルペルオキシベンゾエート、ベンゾイルペルオキシドなどの金属石鹸および/またはアミン化合物などの触媒作用により効率的にラジカルを発生させることができる化合物や2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)が好適である。
光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、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、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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−モルホリノフェニル)ブタノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノンオリゴマーなどのアセトフェノン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾイン類;ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−N,N−ジメチル−N−[2−(1−オキソ−2−プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4−ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリドなどのベンゾフェノン類;2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2−(3−ジメチルアミノ−2−ヒドロキシ)−3,4−ジメチル−9H−チオキサントン−9−オンメソクロリドなどのチオキサントン類;などが挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの光重合開始剤のうち、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アシルホスフィンオキシド類が好適であり、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オンが特に好適である。
重合開始剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量%である。重合開始剤の配合量が0.05質量%未満であると、組成物が充分に硬化しないことがある。逆に、重合開始剤の配合量が20質量%を超えると、硬化物の物性がさらに向上することはなく、むしろ悪影響を及ぼすうえ、経済性を損なうことがある。
重合開始剤として、熱重合開始剤を用いる場合には、熱重合開始剤の分解温度を低下させるために、熱重合開始剤の分解を促進して有効にラジカルを発生させることができる熱重合促進剤を用いることができる。熱重合促進剤としては、例えば、コバルト、銅、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ジルコニウム、クロム、バナジウム、カルシウム、カリウムなどの金属石鹸、1級、2級、3級のアミン化合物、4級アンモニウム塩、チオ尿素化合物、ケトン化合物などが挙げられる。これらの熱重合促進剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの熱重合促進剤のうち、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト、オクチル酸銅、ナフテン酸銅、オクチル酸マンガン、ナフテン酸マンガン、ジメチルアニリン、トリエタールアミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、ジ(2−ヒドロキシエチル)p−トルイジン、エチレンチオ尿素、アセチルアセトン、アセト酢酸メチルが好適である。
熱重合促進剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0.001〜20質量%、より好ましくは0.01〜10質量%以上、さらに好ましくは0.05〜5質量%の範囲内である。熱重合促進剤の配合量がこのような範囲内であれば、組成物の硬化性、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
重合開始剤として、光重合開始剤を用いる場合には、光励起により生じた励起状態から光重合開始剤に励起エネルギーを移し、光重合開始剤の分解を促進して有効にラジカルを発生させることができる光増感剤を用いることができる。光増感剤としては、例えば、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなどを挙げることができる。これらの光増感剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
光増感剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量%の範囲内である。光増感剤の配合量がこのような範囲内であれば、組成物の硬化性、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
重合開始剤として、光重合開始剤を用いる場合には、光重合開始剤の分解を促進して有効にラジカルを発生させることができる光重合促進剤を用いることができる。光重合促進剤としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4−ジメチルアミノ安息香酸−2−n−ブトキシエチル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどを挙げることができる。これらの光重合促進剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの光重合促進剤のうち、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンが好適である。
光重合促進剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量%の範囲内である。光重合促進剤の配合量がこのような範囲内であれば、組成物の硬化性、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
熱重合開始剤、光重合開始剤、熱重合促進剤、光増感剤、光重合促進剤などを組み合わせて配合する場合、その配合量の合計量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量の範囲内である。重合開始剤などの組合せの配合量の合計量がこのような範囲内であれば、組成物の硬化性、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、好ましくは、該組成物の製造時に使用した溶媒以外の溶媒を含有するか、あるいは、該組成物の製造時に使用した溶媒以外の溶媒を含有しない。該組成物の製造時に使用した溶媒以外の溶媒を含有する場合、後述する金属酸化物や添加剤などを溶解したり、分散したりしやすくできることが可能になる。
組成物の製造時に使用した溶媒以外の溶媒としては、例えば、上記リビングカチオン重合に使用可能な溶媒として列挙した上記のような溶媒が挙げられる。それ以外にも、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;などを使用することができる。なお、組成物の製造時に使用した溶媒以外の溶媒は、組成物の製造時に使用した溶媒と同一であっても異なっていてもよい。
該組成物の製造時に使用した溶媒以外の溶媒を含有する場合、溶媒の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0〜80質量%、より好ましくは0〜50質量%である。溶媒の配合量が80質量%を超えると、組成物中から溶媒を留去させたい場合に時間を要したり、硬化物に残存したりすることがある。
本発明の硬化性樹脂組成物は、好ましくは、前記ビニル系重合体に加えて、金属酸化物からなる微粒子を含有する。金属酸化物からなる微粒子を含有する場合には、硬化後の塗膜の硬度が向上し、より傷つきにくく、低反射性のコーティングが得られるという効果を奏する。
微粒子を構成する金属酸化物は、より好ましくは、Si、Ti、Zr、Zn、Sn、In、LaおよびYよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含む。微粒子を構成する金属酸化物は、これらの元素を含む単独の酸化物であってもよいし、これらの元素を含む複合酸化物であってもよい。微粒子を構成する金属酸化物の具体例としては、例えば、SiO、SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO、SnO2、In2O3、La2O3、Y2O3、SiO2−Al2O3、SiO2−Zr2O3、SiO2−Ti2O3、Al2O3−ZrO2、TiO2−ZrO2などが挙げられる。これらの金属酸化物からなる微粒子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの金属酸化物からなる微粒子のうち、SiO2、TiO2、ZrO2、ZnO2が好適である。
金属酸化物からなる微粒子の平均粒子径は、好ましくは1〜300nm、より好ましくは1〜50nmである。微粒子の平均粒子径が300nmを超えると、硬化物の透明性が損なわれることがある。なお、微粒子の平均粒子径とは、動的光散乱式粒径分布測定装置を用いて測定することにより求められる体積平均粒子径を意味する。
金属酸化物からなる微粒子の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0〜80質量%、より好ましくは0〜50質量%である。微粒子の配合量が80質量%を超えると、硬化物が脆くなることがある。
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに必要に応じて、添加物として、無機充填剤、非反応性樹脂(例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂など)、着色顔料、可塑剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、艶消し剤、染料、消泡剤、レベリング剤、帯電防止剤、分散剤、スリップ剤、表面改質剤、揺変化剤、揺変助剤などを添加することができる。これらの添加物の存在は、特に本発明の効果に影響を及ぼすものではない。これらの添加物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
添加物の配合量は、添加物の種類や使用目的、組成物の用途や使用方法などに応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。例えば、無機充填剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは1〜80質量%、より好ましくは10〜60質量%、さらに好ましくは20〜50質量%の範囲内である。非反応性樹脂、着色顔料、可塑剤または援変化剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは5〜30質量%、さらに好ましくは10〜25質量%の範囲内である。重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、艶消し剤、染料、消泡剤、レベリング剤、帯電防止剤、分散剤、スリップ剤、表面改質剤または援変助剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0.0001〜5質量%、より好ましくは0.001〜3質量%、さらに好ましくは0.01〜1質量%の範囲内である。
≪硬化性樹脂組成物の製造および用途≫
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記式(1)で示されるビニル系重合体と、必要に応じて、重合性単量体および/または重合開始剤と、熱重合促進剤、光増感剤、光重合促進剤など、組成物の製造時に使用した溶媒以外の溶媒、金属酸化物からなる微粒子、各種の添加物などとを配合し、混合・攪拌することにより得ることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合開始剤を配合しない場合には、電子線を照射することにより、熱重合開始剤を配合した場合には、加熱により、また、光重合開始剤を配合した場合には、紫外線を照射することにより、硬化させることができる。
例えば、加熱による硬化の場合、赤外線、遠赤外線、熱風、高周波加熱などを用いればよい。加熱温度は、基材の種類などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは80〜200℃、より好ましくは90〜180℃、さらに好ましくは100〜170℃の範囲内である。加熱時間は、塗布面積などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは1分間〜24時間、より好ましくは10分間〜12時間、さらに好ましくは30分間〜6時間の範囲内である。
例えば、紫外線による硬化の場合、波長150〜450nmの範囲内の光を含む光源を用いればよい。このような光源としては、例えば、太陽光線、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド灯、ガリウム灯、キセノン灯、カーボンアーク灯などが挙げられる。これらの光源と共に、赤外線、遠赤外線、熱風、高周波加熱などによる熱の併用も可能である。照射積算光量は、好ましくは0.1〜10J/cm2、より好ましくは0.15〜8J/cm2、さらに好ましくは0.2〜5J/cm2の範囲内である。
例えば、電子線による硬化の場合、加速電圧が好ましくは10〜500kV、より好ましくは20〜300kV、さらに好ましくは30〜200kVの範囲内である電子線を用いればよい。また、照射量は、好ましくは2〜500kGy、より好ましくは3〜300kGy、さらに好ましくは4〜200kGyの範囲内である。電子線と共に、赤外線、遠赤外線、熱風、高周波加熱などによる熱の併用も可能である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、基材塗布用として用いる場合、使用目的に応じて、刷毛塗りなどの手塗りや、ロールコート、グラビアコート、グラビアオフセットコート、カーテンフローコート、リバースコート、スクリーン印刷、スプレー塗装、浸漬法などの従来公知の方法で基材に塗布される。塗布量としては、好ましくは0.2〜100g/m2、より好ましくは0.5〜70g/m2の範囲内である。また、塗布厚みとしては、好ましくは1〜500μm、より好ましくは2〜200μmの範囲内である。
基材としては、例えば、鉄、アルミニウム、鋼板、ティンフリースチール板、ブリキ板、ポリエチレンテレフタレートフィルムラミネート鋼板などの金属;コンクリート;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、トリアセチルセルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの樹脂成形物およびフィルム;ポリエチレンコート紙、ポリエチレンテレフタレートコート紙などのコート紙、非コート紙などの紙類;木材;などが挙げられる。なお、フィルム厚みとしては、好ましくは50〜300μmの範囲内である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、接着剤、粘着剤、生体材料、歯科材料、光学部材、情報記録材料、光ファイバー用材料、レジスト材料、プラズマディスプレイパネル隔壁、液晶表示パネルのハードコート、絶縁体、封止材、インク、インクジェット用インク、印刷インク、スクリーン印刷インク、塗料、硬化性粘接着シート、合せガラスバインダー、紙処理剤、繊維表面改質剤、注型材料、化粧板、WPC、被覆材、感光性樹脂版、ドライフィルム、ライニング材、土木建築材料、パテ、補修材、床材、舗装材ゲルコート、オーバーコート、ハンドレイアップ・スプレーアップ・引抜成形・フィラメントワインディング・SMC・BMCなどの成形材料、シートなどの用途に広範囲に利用できる。
これらの用途のうち、特に、インク、印刷インク、スクリーン印刷インク、塗料、接着剤、硬化性粘接着シート、合せガラスバインダー、紙処理剤、繊維表面改質剤、封止材、感光性樹脂版、プラズマディスプレイパネル隔壁、液晶表示パネルのハードコート、ドライフィルム、成形材料、土木建築材料、自動車などの車両用などの用途分野に好適に使用される。
本発明の硬化性樹脂組成物を塗料用途に用いる場合は、必要に応じて、タルク、雲母、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウムなどの各種フィラーを添加することができる。着色塗料の場合は、フィラーに加え、顔料、染料、分散剤などを添加することができる。こうして得られた塗料は、本発明の好ましい実施形態の1つである。このような塗料は、上記の各種基材などに塗布され、必要に応じて、加熱することにより、あるいは、紫外線や電子線を照射することにより硬化させることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物をインク用途に用いる場合は、必要に応じて、樹脂などのバインダー、各種フィラー、顔料、染料、分散剤などを添加することができる。こうして得られたインクは、本発明の好ましい実施形態の1つである。このようなインクは、金属、紙、樹脂、その他の基材上に塗布され、必要に応じて、加熱することにより、あるいは、紫外線や電子線を照射することにより硬化させることができる。特に、紫外線により硬化させることが好ましい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物を接着剤または粘着剤(以下「粘接着剤」ということがある。)用途に用いる場合は、必要に応じて、タッキファイヤーなどの粘接着性付与剤、各種フィラー、顔料、染料、分散剤などを添加することができる。こうして得られた粘接着剤は、本発明の好ましい実施形態の1つである。このような粘接着剤は、金属、紙、樹脂、その他の基材上に塗布され、必要に応じて、加熱することにより、あるいは、紫外線や電子線を照射することにより硬化させることができる。特に、紫外線により硬化させることが好ましい。
なお、近年、各種の重合性樹脂組成物をシート状またはフィルム状に加工した硬化性粘接着シートまたはフィルムが注目されている。従来の非硬化性粘接着シートまたはフィルムとは異なり粘接着性や耐熱性に優れており、また、液状接着剤と異なり作業性が簡便、容易なことから、広範囲な種類の基材の接着に用いられる。具体的には、シート状またはフィルム状に加工した未硬化の硬化性樹脂組成物(プリプレグ)を基材に貼付し、加熱することにより、あるいは、紫外線や電子線を照射することにより硬化させて接着層を形成するものである。この硬化性粘接着シートまたはフィルムは、本発明の硬化性樹脂組成物の好ましい実施態様の1つである。
また、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化性成形材料用途に用いる場合は、必要に応じて、各種フィラー、顔料、染料、分散剤などを添加することができる。こうして得られた硬化性成形材料は、本発明の好ましい実施形態の1つである。このような硬化性成形材料は、そのままでも使用できるが、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの強化繊維に含浸しても使用することができ、必要に応じて、加熱することにより、あるいは、紫外線や電子線を照射することにより硬化・賦形させることができる。特に、加熱や、透過性が高い電子線により硬化・賦形させることが好ましい。
≪硬化物≫
本発明の硬化物は、上記いずれかの硬化性樹脂組成物または該組成物を含む材料を硬化させて得られる。ここで、「硬化物」とは、流動性の無い物質を意味する。
本発明の硬化物は、上記いずれかの硬化性樹脂組成物または該組成物を含む材料、例えば、接着剤、粘着剤、生体材料、歯科材料、光学部材、情報記録材料、光ファイバー用材料、レジスト材料、プラズマディスプレイパネル隔壁、液晶表示パネルのハードコート、絶縁体、封止材、インク、インクジェット用インク、印刷インク、スクリーン印刷インク、塗料、硬化性粘接着シート、合せガラスバインダー、紙処理剤、繊維表面改質剤、注型材料、化粧板、WPC、被覆材、感光性樹脂版、ドライフィルム、ライニング材、土木建築材料、パテ、補修材、床材、舗装材ゲルコート、オーバーコート、ハンドレイアップ・スプレーアップ・引抜成形・フィラメントワインディング・SMC・BMCなどの成形材料、シートなどを、加熱することにより、あるいは、紫外線や電子線を照射することにより硬化させて得られる接着剤硬化物、粘着剤硬化物、生体材料硬化物、歯科材料硬化物、光学部材硬化物、情報記録材料硬化物、光ファイバー用材料硬化物、レジスト材料硬化物、プラズマディスプレイパネル隔壁硬化物、液晶表示パネルのハードコート硬化物、絶縁体硬化物、封止材硬化物、インク硬化物、インクジェット用インク硬化物、印刷インク硬化物、スクリーン印刷インク硬化物、塗料硬化物、硬化性粘接着シート硬化物、合せガラスバインダー硬化物、紙処理剤硬化物、繊維表面改質剤硬化物、注型材料硬化物、化粧板硬化物、WPC硬化物、被覆材硬化物、感光性樹脂版硬化物、ドライフィルム硬化物、ライニング材硬化物、土木建築材料硬化物、パテ硬化物、補修材硬化物、床材硬化物、舗装材ゲルコート硬化物、オーバーコート硬化物、ハンドレイアップ・スプレーアップ・引抜成形・フィラメントワインディング・SMC・BMCなどの成形材料硬化物、シート硬化物などである。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
まず、ビニル系重合体の数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)の測定について説明する。
<数平均分子量および分子量分布>
ビニル系重合体の数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により、標準ポリスチレン換算で求めた。測定条件は、以下の通りであった。
移動相:THF、温度:40℃、流速:0.3mL/min;
カラム:TSK−gel SuperHM−H 2本
TSK−gel SuperH2000 1本(いずれも東ソー株式会社製);
計測機器:HLC−8220GPC(東ソー株式会社製)。
次に、実施例で用いるビニル系重合体の製造例1〜5について説明する。
≪製造例1≫
重合反応は、充分に乾燥した三方コック付きガラス容器を用いて、乾燥した窒素雰囲気下で行った。まず、室温で、このガラス容器に、充分に乾燥および精製したトルエン159mLおよび酢酸エチル25mL、1−イソブトキシエチルアセテート0.2モル/Lのトルエン溶液5mLを加えた。さらに、エチルアルミニウムジクロリド0.1モル/Lのトルエン溶液25mLを加えて混合した後、30分間放置して反応開始種を生成させた。次いで、系内を0℃に冷却した後、0℃に予冷したアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)0.2モルを加え、さらに、0℃に予冷した四塩化スズ0.05モル/Lのトルエン溶液25mLを加えて反応を開始した。14分間重合を行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体を得た。単量体の反応率は、反応停止後の混合液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析することにより、98%であることが判明した。また、得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は12,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.18であった。さらに、得られたビニル系重合体の1H−NMR測定(測定溶媒:重水素化クロロホルム、測定機器:Varian社製の400MHz 1H−NMR UNITYplus400)を行ったところ、アクリロイル基が残存し、選択的にビニルエーテル基が重合しており、側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するアクリロイル基ペンダント型重合体であることが確認された。
≪製造例2≫
重合反応は、充分に乾燥した三方コック付きガラス容器を用いて、乾燥した窒素雰囲気下で行った。まず、室温で、このガラス容器に、充分に乾燥および精製したトルエン29.4mLおよび酢酸エチル5mL、1−イソブトキシエチルアセテート0.04モル/Lのトルエン溶液5mLを加えた。さらに、エチルアルミニウムジクロリド0.1モル/Lのトルエン溶液5mLを加えて混合した後、30分間放置して反応開始種を生成させた。次いで、系内を0℃に冷却した後、0℃に予冷したアクリル酸2−ビニロキシエチル(VEA)0.04モルを加え、さらに、0℃に予冷した四塩化スズ0.05モル/Lのトルエン溶液5mLを加えて反応を開始した。1時間重合を行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体を得た。単量体の反応率は、反応停止後の混合液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析することにより、93%であることが判明した。また、得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は14,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.07であった。さらに、得られたビニル系重合体の1H−NMR測定(測定溶媒:重水素化クロロホルム、測定機器:Varian社製の400MHz 1H−NMR UNITYplus400)を行ったところ、アクリロイル基が残存し、選択的にビニルエーテル基が重合しており、側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するアクリロイル基ペンダント型重合体であることが確認された。
≪製造例3≫
重合反応は、充分に乾燥した三方コック付きガラス容器を用いて、乾燥した窒素雰囲気下で行った。まず、室温で、このガラス容器に、充分に乾燥および精製したトルエン28.8mLおよび酢酸エチル5mL、1−イソブトキシエチルアセテート0.04モル/Lのトルエン溶液5mLを加えた。さらに、エチルアルミニウムジクロリド0.1モル/Lのトルエン溶液5mLを加えて混合した後、30分間放置して反応開始種を生成させた。次いで、系内を0℃に冷却した後、0℃に予冷したメタクリル酸2−ビニロキシエチル(VEM)0.04モルを加え、さらに、0℃に予冷した四塩化スズ0.05モル/Lのトルエン溶液5mLを加えて反応を開始した。1時間重合を行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体を得た。単量体の反応率は、反応停止後の混合液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析することにより、92%であることが判明した。また、得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は12,400、分子量分布(Mw/Mn)は1.04であった。さらに、得られたビニル系重合体の1H−NMR測定(測定溶媒:重水素化クロロホルム、測定機器:Varian社製の400MHz 1H−NMR UNITYplus400)を行ったところ、メタクリロイル基が残存し、選択的にビニルエーテル基が重合しており、側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するメタクリロイル基ペンダント型重合体であることが確認された。
≪製造例4≫
重合反応は、充分に乾燥した三方コック付きガラス容器を用いて、乾燥した窒素雰囲気下で行った。まず、室温で、このガラス容器に、充分に乾燥および精製したトルエン117.6mLおよび酢酸エチル20mL、1−イソブトキシエチルアセテート0.04モル/Lのトルエン溶液20mLを加えた。さらに、エチルアルミニウムジクロリド0.1モル/Lのトルエン溶液20mLを加えて混合した後、30分間放置して反応開始種を生成させた。次いで、系内を0℃に冷却した後、0℃に予冷したアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)0.032モルとイソブチルビニルエーテル(IBVE)0.128モルとの混合物を加え、さらに、0℃に予冷した四塩化スズ0.05モル/Lのトルエン溶液20mLを加えて反応を開始した。10分間重合を行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体を得た。単量体の反応率は、反応停止後の混合液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析することにより、100%であることが判明した。また、得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は19,900、分子量分布(Mw/Mn)は1.18であった。さらに、得られたビニル系重合体の1H−NMR測定(測定溶媒:重水素化クロロホルム、測定機器:Varian社製の400MHz 1H−NMR UNITYplus400)を行ったところ、アクリロイル基が残存し、選択的にビニルエーテル基が重合しており、側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するアクリロイル基ペンダント型重合体であることが確認された。
≪製造例5≫
重合反応は、充分に乾燥した三方コック付きガラス容器を用いて、乾燥した窒素雰囲気下で行った。まず、室温で、このガラス容器に、充分に乾燥および精製したトルエン35.5mLおよび酢酸エチル5mL、1−イソブトキシエチルアセテート0.04モル/Lのトルエン溶液1.25mLを加えた。さらに、エチルアルミニウムジクロリド0.1モル/Lのトルエン溶液1.25mLを加えて混合した後、30分間放置して反応開始種を生成させた。次いで、系内を0℃に冷却した後、0℃に予冷したアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)0.04モルを加え、さらに、0℃に予冷した四塩化スズ0.05モル/Lのトルエン溶液1.25mLを加えて反応を開始した。15分間重合を行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体を得た。単量体の反応率は、反応停止後の混合液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析することにより、98%であることが判明した。また、得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は29,700、分子量分布(Mw/Mn)は1.12であった。さらに、得られたビニル系重合体の1H−NMR測定(測定溶媒:重水素化クロロホルム、測定機器:Varian社製の400MHz 1H−NMR UNITYplus400)を行ったところ、アクリロイル基が残存し、選択的にビニルエーテル基が重合しており、側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するアクリロイル基ペンダント型重合体であることが確認された。
次に、比較例で用いるビニル系重合体の製造例6および7について説明する。
≪製造例6≫
この製造例では、特公昭49−13212号公報の実施例1を参考にして重合反応を行った。
まず、室温で、反応容器に、トルエン(和光純薬工業株式会社製、特級試薬)297mLおよびアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)0.211モルを加えた後、反応容器をドライアイス/メタノール浴に浸漬して重合系内を−40℃に冷却した。次いで、0℃に予冷した三フッ化ホウ素・エーテル錯体1.0モル/Lのトルエン溶液3.1mLを加えて反応を開始した。内温を−40〜−30℃に調節して重合反応を3時間行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体を得た。得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は37,000、分子量分布(Mw/Mn)は1.81であった。
≪製造例7≫
まず、室温で、反応容器に、トルエン(和光純薬工業株式会社製、特級試薬)42.8mLおよびアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)0.04モルを加えた後、反応容器を氷浴に浸漬して重合系内を0℃に冷却した。次いで、0℃に予冷した三フッ化ホウ素・エーテル錯体0.05モル/Lのトルエン溶液5mLを加えて反応を開始した。重合反応を2分間行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体を得た。得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は7,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.97であった。
次に、実施例で用いる金属酸化物微粒子分散液の製造例8について説明する。
≪製造例8≫
シリカゾル(商品名「オルガノシリカゾルMEK−ST」、日産化学工業株式会社製;固形分30%、シリカ粒子径10〜15nm)100質量部、(3−アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(商品名「KBM−5103」、信越化学工業株式会社製)7質量部、0.002N塩酸水溶液2質量部を混合・攪拌して、シリカ分散液を調製した。
次に、硬化性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化樹脂層の鉛筆硬度および耐スクラッチ性の評価方法について説明する。
<鉛筆硬度>
鉛筆硬度は、鉛筆引っかき硬度試験機(株式会社安田精機製作所製)を用いて、JIS−K5400に準拠して測定した。なお、荷重は1,000gであった。
<耐スクラッチ性>
樹脂層の表面に対して、荷重条件200g/cm2の下、スチールウール0000番を10回往復させた後、傷つき度合いを目視により観察し、以下の基準で評価した。
A:変化なし(傷が認められない);
B:数本の傷が認められる;
C:十数本の傷が認められる;
D:数十本の傷が認められる;
E:無数の傷が認められる。
次に、基材上に硬化樹脂層(コーティング)を形成した積層体に関する実施例1〜8および比較例1〜3について説明する。
≪実施例1≫
製造例1で得られたビニル系重合体100質量部、トルエン100質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、7μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、反りが見られなかった。PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はAであった。結果を表1に示す。
≪実施例2≫
製造例2で得られたビニル系重合体100質量部、トルエン100質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのPETフィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、7μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、反りが見られなかった。PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はAであった。結果を表1に示す。
≪実施例3≫
製造例1で得られたビニル系重合体100質量部、製造例8で得られたシリカ分散液300質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのPETフィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してシリカ分散液に含まれる溶剤を蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、高さ2mmの小さい反りが見られたが、PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はBであった。結果を表1に示す。
≪実施例4≫
製造例1で得られたビニル系重合体90質量部、5−エチル−2−(ヒドロキシ−1,1−ジメチルエステル)−5−(ヒドロキシメチル)−1,3−ジオキサンのジアクリル酸エステル(商品名「カヤラッドR−604」、日本化薬株式会社製)10質量部、製造例8で得られたシリカ分散液300質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのPETフィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してシリカ分散液に含まれる溶剤を蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、反りが見られなかった。PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はBであった。結果を表1に示す。
≪実施例5≫
製造例1で得られたビニル系重合体100質量部、トルエン100質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのPETフィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、電子線照射機(商品名「EBC300−60」、株式会社NHVコーポレーション製)を用いて、加速電圧150kV、照射線量40kGyで3パスさせて電子線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、反りが見られなかった。PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はAであった。結果を表1に示す。
≪実施例6≫
製造例4で得られたビニル系重合体100質量部、2−ブタノン(MEK)100質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのPETフィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、電子線照射機(商品名「EBC300−60」、株式会社NHVコーポレーション製)を用いて、加速電圧150kV、照射線量120kGyで電子線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、反りが見られなかった。積層体を折り曲げたところ、樹脂層がPETフィルムから剥離することなく良好に密着していた。PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところHであり、耐スクラッチ性の評価はBであった。結果を表1に示す。
≪実施例7≫
製造例5で得られたビニル系重合体を100質量部、トルエン100質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、5μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、ほとんど反りが見られなかった。PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はAであった。結果を表1に示す。
≪実施例8≫
製造例1で得られたビニル系重合体100質量部、熱重合開始剤t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート(商品名「カヤエステルO」、化薬アクゾ株式会社製)1質量部を混合・攪拌した後、減圧下で残存する気泡を除去して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に塗工液を塗布し、ガラス板でカバーし、塗工液を押し広げて、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、60℃に温度調節した加熱炉内に15時間静置して、加熱硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、高さ1mmの小さい反りが見られたが、PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はBであった。結果を表1に示す。
≪比較例1≫
製造例7で得られたビニル系重合体100質量部、トルエン100質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのPETフィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、高さ1mmの小さい反りが見られtたが、PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験を行ったところHであり、耐スクラッチ性の評価はBであった。結果を表1に示す。
≪比較例2≫
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名「ライトアクリレートDPE−6A」、共栄社化学株式会社製)100質量部、イソプロパノール100質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのPETフィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、高さ40mmの大きい反りが見られた。PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験を行ったところ2Hであり、耐スクラッチ性の評価はAであった。結果を表1に示す。
≪比較例3≫
製造例6で得られたビニル系重合体100質量部、トルエン100質量部、光重合開始剤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(商品名「イルガキュア907」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部を混合・攪拌して、塗工液を調製した。
両面に易接着処理が施された厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、バーコーター#14を用いて、塗工液を塗布した。その後、80℃で2分間加熱乾燥してトルエンを蒸発させ、基材塗布用樹脂層を形成した。このPETフィルムに塗布した基材塗布用樹脂層を、超高圧水銀ランプを有するUV照射機(アイグラフィックス株式会社製)を用いて、照射積算光量250mJ/cm2で紫外線硬化させた。
硬化樹脂層の厚さを測定したところ、10μmであった。硬化後の硬化樹脂層/PETフィルムの積層体(寸法15cm×25cm)には、高さ1mmの小さい反りが見られたが、PET基材上の硬化樹脂層の鉛筆硬度試験をおこなったところHであり、耐スクラッチ性の評価はBであった。結果を表1に示す。
次に、樹脂硬化物に関する実施例9〜13および比較例4について説明する。
≪実施例9≫
製造例1で得られたビニル系重合体をガラス基材上に載置し、その上から厚さ25μmのPETフィルムをカバーし、ビニル系重合体を押し広げた。このPETフィルムに塗布した樹脂層を、電子線照射機(商品名「EBC300−60」、株式会社NHVコーポレーション製)を用いて、加速電圧300kV、照射線量150kGyで電子線硬化させた。厚さ200μmの樹脂硬化物を得ることができた。
≪実施例10≫
製造例3で得られたビニル系重合体をガラス基材上に載置し、その上から厚さ25μmのPETフィルムをカバーし、ビニル系重合体を押し広げた。このPETフィルムに塗布した樹脂層を、電子線照射機(商品名「EBC300−60」、株式会社NHVコーポレーション製)を用いて、加速電圧300kV、照射線量150kGyで電子線硬化させた。厚さ200μmの樹脂硬化物を得ることができた。
≪実施例11≫
製造例4で得られたビニル系重合体をガラス基材上に載置し、その上から厚さ25μmのPETフィルムをカバーし、ビニル系重合体を押し広げた。このPETフィルムに塗布した樹脂層を、電子線照射機(商品名「EBC300−60」、株式会社NHVコーポレーション製)を用いて、加速電圧300kV、照射線量150kGyで電子線硬化させた。厚さ200μmの樹脂硬化物を得ることができた。
≪実施例12≫
製造例1で得られたビニル系重合体100質量部、光重合開始剤2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(商品名「ダロキュア1173」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部の混合物をガラス基材の上に載置し、ガラス基材の両端に厚さ40μmのガイドを置き、ガラス棒で押し広げた。このガラス基材に塗布した樹脂層を、250W超高圧水銀ランプを有するUV照射機(商品名「PM25C−100」、ウシオ電機株式会社製)を用いて、照射積算光量1J/cm2で紫外線硬化させた。樹脂表面は、べたつきがなく、硬化していることが確認された。
≪実施例13≫
製造例4で得られたビニル系重合体100質量部、光重合開始剤2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(商品名「ダロキュア1173」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部の混合物をガラス基材の上に載置し、ガラス基材の両端に厚さ40μmのガイドを置き、ガラス棒で押し広げた。このガラス基材に塗布した樹脂層を、250W超高圧水銀ランプを有するUV照射機(商品名「PM25C−100」、ウシオ電機株式会社製)を用いて、照射積算光量2.5J/cm2で紫外線硬化させた。樹脂表面は、べたつきがなく、硬化していることが確認された。
≪比較例4≫
トリメチロールプロパン−6EO付加物−トリアクリレート91質量部、トリメチロールプロパン−9EO付加物−トリアクリレート9質量部、光重合開始剤2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(商品名「ダロキュア1173」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部の混合物をガラス基材上に載置し、ガラス基材の両端に厚さ40μmのガイドを置き、ガラス棒で押し広げた。このガラス基材に塗布した樹脂層を、250W超高圧水銀ランプを有するUV照射機(商品名「PM25C−100」、ウシオ電機株式会社製)を用いて、照射積算光量4J/cm2で紫外線硬化させたが、樹脂表面は硬化が不充分であった。
表1から明らかなように、上記式(1)で示されるビニル系重合体であって、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との分子量分布(Mw/Mn)が所定の範囲内にあるビニル系重合体を含む硬化性樹脂組成物をPETフィルム上に塗布して、熱、紫外線または電子線硬化させて得られた実施例1〜8の積層体(硬化樹脂層/PET)は、実施例3の積層体以外は硬化後の反りが見られず、硬化樹脂層の鉛筆硬度や耐スクラッチ性に優れている。また、上記式(1)で示されるビニル系重合体であって、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との分子量分布(Mw/Mn)が所定の範囲内にあるビニル系重合体を含む硬化性樹脂組成物をガラス基材上に塗布した樹脂層を紫外線または電子線硬化させて得られた実施例9〜13の樹脂硬化物は、樹脂表面にべたつきがなく、充分に硬化している。
これに対し、上記式(1)で示されるビニル系重合体であって、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との分子量分布(Mw/Mn)が所定の範囲外にあるビニル系重合体を含む硬化性樹脂組成物をPETフィルム上に塗布して紫外線硬化させて得られた比較例1の積層体(硬化樹脂層/PET)は、実施例1〜8の積層体に比べて、硬化樹脂層の鉛筆硬度や耐スクラッチ性に劣っていた。また、上記式(1)で示されるビニル系重合体に代えて、多官能性アクリレート系マクロマーを含む硬化性樹脂組成物をPETフィルム上に塗布して紫外線硬化させて得られた比較例2の積層体(硬化樹脂層/PET)は、実施例1〜8の積層体と同様に、鉛筆硬度や耐スクラッチ性に優れているが、大きな反りが発生した。さらに、上記式(1)で示されるビニル系重合体であって、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との分子量分布(Mw/Mn)が所定の範囲外にあるビニル系重合体を含む硬化性樹脂組成物をPETフィルム上に塗布して紫外線硬化させて得られた比較例3の積層体(硬化樹脂層/PET)は、実施例1〜8の積層体に比べて、硬化樹脂層の鉛筆硬度や耐スクラッチ性に劣っていた。さらに、上記式(1)で示されるビニル系重合体に代えて、多官能性アクリレート系マクロマーを含む硬化性樹脂組成物をガラス基材上に塗布して紫外線硬化させて得られる比較例4の樹脂硬化物は、樹脂表面の硬化が不充分であった。
かくして、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との分子量分布(Mw/Mn)が所定の範囲内にあるビニル系重合体を含む硬化性樹脂組成物は、硬化後の塗膜の硬度が高く、傷つきにくいコーティングや、硬化後の反りが小さい硬化物などを与えることがわかる。