JP2008303375A - 硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐候性が良好で優れた表面耐候性を有する硬化物が得られ、建築用シーリング材として好適する硬化性組成物を得る。
【解決手段】本発明の硬化性組成物は、(A)Mnが4,000以上であるウレタン結合を有する反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体を主体とし、(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環を含有し、かつ窒素原子に水素原子が結合されたN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物と、(C)前記(B)成分のトリアジン環に結合された1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基を含有するアルキルアルコキシシランをそれぞれ配合してなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、耐候性に優れシーリング材として好適する硬化性組成物に係り、特に、紫外線吸収性に優れたトリアジン環を有するヒンダードアミン系化合物を含有し、表面耐候性に優れた硬化物を提供する硬化性組成物に関する。
近年、反応性ケイ素基、すなわち水酸基または加水分解性基の結合したケイ素原子を含むケイ素原子含有基であって、シロキサン結合を形成し得る基を含有する有機重合体を、シーリング材のベース成分として使用することが行われている。このような変成シリコーン系シーリング材は、耐候性や耐久性が優れているので、需要が着実に伸長している。
分子中に反応性ケイ素基とともに少なくとも1個のウレタン結合を有する有機重合体は、従来から各種の合成方法が提案されており、機械的特性や耐水性などにおいてシーリング材として優れた特性を有することが知られている。(特許文献1、特許文献2参照)
しかし、このような反応性ケイ素基含有重合体は、分子中に含まれるウレタン結合などに起因し、硬化物表面の耐候性が不良であるという問題があった。そのため、表面の耐候性が重要視される建築用のシーリング材としては、実用化されていないのが現状であった。
特開平5−287186号公報 特開2001−19842報
本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので、反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体を主成分とし、耐候性が良好で特に優れた表面耐候性を有する硬化物が得られ、建築用シーリング材として好適する硬化性組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、特定の化学構造を有する紫外線吸収剤を特定の官能基を有するアルキルアルコキシシランと組合せて配合することで、耐候性が良好で優れた表面耐候性を有するシーリング材が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の硬化性組成物は、(A)数平均分子量(Mn)が4,000以上であるウレタン結合を有する反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体を主体とし、(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環を含有し、かつ環状構造を構成する窒素原子に水素原子が結合されたN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物と、(C)前記(B)成分のトリアジン環に結合された1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基を含有するアルキルアルコキシシランをそれぞれ配合してなることを特徴とする。
本発明によれば、ウレタン結合を有し反応性ケイ素基を含むオキシアルキレン重合体(例えば、オキシプロピレン重合体)を主成分とする組成物に、(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環と窒素原子に水素原子が結合されたN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物と、(C)この(B)ヒンダードアミン系化合物の有する1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基を含有するアルキルアルコキシシランをともに配合することにより、優れた表面耐候性を有し着色や変色が抑えられた硬化物が得られる組成物を得ることができる。
また、この硬化性組成物は、紫外線吸収剤である(B)成分のヒンダードアミン系化合物が、(C)成分であるアルキルアルコキシシランと反応し、反応・混合物が硬化物に取り込まれやすいので、溶出しにくい。したがって、耐候性が長期間継続する。さらに、(B)成分のヒンダードアミン系化合物が硬化物内で移行しにくいので、施工後時間をおいた硬化物上にシーリング材を接着させる(打ち継ぐ)場合の接着性(打ち継ぎ性)も良好である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。実施形態の硬化性組成物は、(A)数平均分子量(Mn)が4,000以上で分子中にウレタン結合を有する反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体を主成分とし、(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環と窒素原子に水素原子が結合されたN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物と、(C)前記(B)成分の1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基を含有するアルキルアルコキシシランを、それぞれ配合して構成されている。
(A)成分であるウレタン結合を有する反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体において、反応性ケイ素基は特に限定されないが、例えば、下記一般式(2)で表される基が挙げられる。
Figure 2008303375
式中、RおよびRはいずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または式:(RSiO−で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、RまたはRが2個以上存在するとき、それらは互いに同一であっても異なっていてもよい。また、Rは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、3個のRは同一であっても異なっていてもよい。RおよびRの具体例としては、メチル基、エチル基などのアルキル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェニル基などのアリール基、ベンジル基などのアラルキル基、およびRがメチル基やフェニル基である式:(RSiO−で示されるトリオルガノシロキシ基などが挙げられる。R、RおよびRとしてはいずれもメチル基が特に好ましい。
Xは水酸基または加水分解性基を示し、Xが2個以上存在するとき、それらは同一であっても異なっていてもよい。aは0、1、2または3を示し、bは0、1または2を示す。さらに、下記一般式(3)で示されるm個の基におけるbは異なっていてもよい。mは0〜19の整数を示す。但し、a+Σb≧1を満足するものとする。
Figure 2008303375
Xで示される加水分解性基は特に限定されず、公知の加水分解性基であればよい。具体的には、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシマト基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。なお、水素原子は通常加水分解基に入れないが、アルカリで加水分解することにより水酸基にすることができるので、本発明の実施形態においてはXとして水素原子も含むものとする。これらのうちで、水素原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシマト基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基およびアルケニルオキシ基が好ましい。加水分解性が穏やかで取扱いやすいという観点から、メトキシ基などのアルコキシ基が特に好ましい。
この加水分解性基や水酸基は、1個のケイ素原子に1〜3個結合することができ、(a+Σb)は1〜5であることが好ましい。加水分解性基や水酸基が反応性ケイ素基中に2個以上存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。反応性ケイ素基中にケイ素原子は1個あっても2個以上あってもよい。シロキサン結合などによりケイ素原子の連結された反応性ケイ素基の場合には、20個程度あってもよい。
入手が容易である点から、下記一般式(4)で表される反応性ケイ素基が特に好ましい。
Figure 2008303375
なお、式中、R、Xおよびaは、前記一般式(2)におけるものと同じである。
反応性ケイ素基は、オキシアルキレン重合体の1分子中に少なくとも1個、より好ましくは1.1〜5個存在する。重合体1分子中に含まれる反応性ケイ素基の数が1個未満である場合には、硬化性が不十分になり、良好なゴム弾性を発現することが難しい。反応性ケイ素基は、オキシアルキレン重合体の分子鎖の末端に存在しても中間部に存在してもよいが、末端に存在する場合には、最終的に形成される硬化物に含まれるオキシアルキレン重合体成分の網目構造が多くなるため、高強度で伸びが大きく、低弾性を示すゴム状硬化物が得られやすい。
本発明の実施形態において、(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体は、官能基を有するオキシアルキレン重合体に公知の方法で反応性ケイ素基を導入することにより得ることができる。すなわち、以下に示す方法が挙げられる。
(1)末端に水酸基などの官能基を有するオキシアルキレン重合体に、この官能基に対して反応性を示す活性基および不飽和基を有する有機化合物を反応させ、または不飽和基含有エポキシ化合物との共重合により、不飽和基含有オキシアルキレン重合体を得る。次いで、得られた反応生成物に反応性ケイ素基を有するヒドロシランを作用させてヒドロシリル化する。
(2)(1)の方法と同様にして得られた不飽和基含有オキシアルキレン重合体に、メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる。
(3)末端に水酸基、エポキシ基やイソシアネート基などの官能基(以下、Y1官能基という)を有するオキシアルキレン重合体(例えば、オキシプロピレン重合体)に、Y1官能基に対して反応性を示す官能基(以下、Y2官能基という)および反応性ケイ素基をそれぞれ有するケイ素化合物を反応させる。
ここで、Y2官能基を有するケイ素化合物としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどのようなアミノ基含有シラン類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどのようなメルカプト基含有シラン類;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのようなエポキシシラン類;ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシランなどのようなビニル型不飽和基含有シラン基;γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどのような塩素原子含有シラン類;γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシランのようなイソシアネート含有シラン類;メチルジメトキシシラン、トリメトキシシラン、メチルジエトキシシランのようなハイドロシラン類などが例示される。
このような反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン(オキシアルキレン重合体)としては、特に限定するものではないが、代表的なものを示すと、例えば、特開昭50−156599号、同54−6096号、同57−126823号、同59−78223号、同55−82123号、同55−131022号、同55−137129号、同62−230822号、同63−83131号、特開平3−47825号、同3−72527号、同3−122152号、米国特許第3,632,557号、同4,345,053号、同4,366、307号、同4,960,844号等に開示されているものが例示できる。
本発明の実施形態においては、前記方法の中で、(1)の方法、または(3)の方法を採ることが好ましく、(3)の方法のうちで、末端に水酸基を有するオキシアルキレン重合体(ポリオキシアルキレン)とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物(例えば、イソシアネートアルコキシシラン類)とを反応させる方法を採ることが特に好ましい。
すなわち、(1)および(2)の方法では、水酸基を不飽和基(アリル基)に変換する反応効率などが悪いばかりでなく、その後のヒドロシリル化反応やメルカプト基の付加反応による反応性ケイ素基の導入効率が低いため、(A)成分であるウレタン結合を有する反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体の反応性(硬化性)が低くなるおそれがある。
これに対して、(3)の方法のうちで、末端に水酸基を有するオキシアルキレン重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる方法においては、得られるウレタン結合を含む重合体により、硬化性向上の優れた効果が得られる。なお、得られる硬化物の耐候性、特に表面耐候性の観点からは、末端に未反応の水酸基のような反応性残基が存在すると、硬化物の劣化を引き起こす要因となる。また、反応性ケイ素基導入の際にジイソシアネート化合物を使用した場合、イソシアネート基の加水分解物であるカルバミン酸、およびそれから生じるウレア基、アロハネート基が発生するおそれがあり、また直鎖状のものが得にくい、反応が制御しにくく増粘を引き起こしやすい、鎖長延長する工程を必要とするなどの煩雑さがある。さらに、含有されるウレタン結合に起因する表面耐候性不良をできるだけ減らすためにも、分子量の大きい(例えば、Mnが4,000以上)ポリオキシアルキレン重合体の末端水酸基を、イソシアネート基を含有するアルキルシラン(例えば、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン)で直接封鎖する方法を採ることが好ましい。このような方法によれば、繁雑な工程を要することなく1段階の工程で、(A)成分であるMnが4,000以上の反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体を得ることができる。
本発明の実施形態において、(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体の数平均分子量(Mn)は、4,000以上であることが好ましく、特に6,000以上である場合に本発明の効果が顕著に達成される。
このような反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン(オキシアルキレン重合体)としては、特に限定するものではないが、代表的なものを示すと、例えば、特開昭50−156599号、同54−6096号、同57−126823号、同59−78223号、同55−82123号、同55−131022号、同55−137129号、同62−230822号、同63−83131号、特開平3−47825号、同3−72527号、同3−122152号、米国特許第3,632,557号、同4,345,053号、同4,366、307号、同4,960,844号等に開示されているものが例示できる。
実施形態の(A)反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体において、分子の主鎖を構成するオキシアルキレン重合体は、一般式:−(R−O)−(Rは炭素数1〜4の2価のアルキレン基を示す。)で表される。入手の容易さなどの点から、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するオキシプロピレン重合体の使用が好ましい。
Figure 2008303375
このオキシプロピレン重合体は、直鎖状であっても分枝状であってもよく、あるいはこれらの混合物であってもよい。また、他の単量体などが含まれていてもよいが、上記式(1)で表される単位が、重合体中に50重量%以上、好ましくは80重量%以上存在するものとする。
オキシプロピレン重合体の数平均分子量(Mn)としては6,000以上のものが有効に使用されうるが、好ましくは6,000〜30,000のMnを有するものがよい。さらに、このオキシプロピレン重合体は、重量平均分子量(Mw)とMnとの比(Mw/Mn)が1.6以下であり、極めて分子量分布が狭い(単分散性が大きい)ものであることが好ましい。Mw/Mnの値はより好ましくは1.5以下であり、さらに好ましくは1.4以下である。分子量分布は、各種の方法で測定可能であるが、通常ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法での測定が一般的である。このようにMnが大きいにもかかわらず分子量分布が狭いので、硬化前においては粘度が低く取扱いが容易であり、かつ硬化後においては良好なゴム状弾性を示す。
前記式(1)で表される繰り返し単位を有する反応性ケイ素基含有のオキシプロピレン重合体は、前記したように、官能基を有するオキシプロプレン重合体に反応性ケイ素基を導入する(1)〜(3)の方法により得ることができる。なお、反応性ケイ素基を導入すると、分子量分布は導入前の重合体に比べて広がる傾向にあるので、導入前の重合体の分子量分布はできるだけ狭いことが好ましい。反応性ケイ素基含有のオキシプロピレン重合体の製造においても、(3)方法のうちで末端に水酸基を有するオキシプロピレン重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる方法と採ることが好ましい。
本発明の実施形態においては、前記した(A)成分に対して、(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環と窒素原子に水素原子が結合されたN−H型のピペリジン環を有するヒンダード(嵩高い)アミン構造を有する化合物と、この(B)成分の1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基を含有するアルキルアルコキシシラン(C成分)が、それぞれ配合される。なお、実施形態において、1級のアミノ基は、化学式:−NHで表される1価の基を示す。さらに、2級のアミノ基は、化学式:−NH−で表される2価の基を示し、イミノ基と称されることもある。1級アミノ基を有する化合物は第1アミン、2級アミノ基を有する化合物は第2アミンともいわれる。
(B)成分において、このような1級あるいは2級のアミノ基は、トリアジン環を構成する炭素原子に直接結合されている。また、(B)成分のヒンダードアミン系化合物は、ピペリジン環(ピペリジル基)を有しかつこのピペリジン環を構成する窒素原子に水素原子が結合されたN−H型の構造を有する。
実施形態において、このような構造を有する(B)ヒンダードアミン系化合物の市販品としては、CHIMASSORB(チマゾール)944FDL(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社の商品名)などが例示される。
CHIMASSORB944FDLは、化学式:
Figure 2008303375
で表されるポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]であり、2級アミノ基が結合されたトリアジン環と、ピペリジン環の窒素原子に水素原子が結合されたN−H型の構造をそれぞれ複数有するヒンダードアミン系化合物である。
実施形態において(C)成分としては、前記(B)成分のトリアジン環に結合された1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基、例えばハロゲン基、エポキシ基、イソシアネート基が、アルキル基を構成する炭素原子に結合されたアルキルアルコキシシランが使用される。より具体的には、γ−クロロプロピルトリメトキシシランのようなハロゲン置換のアルキルアルコキシシランや、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシシランのようなγ−イソシアネートプロピルアルコキシシラン、γ−グリシドキシプロピルアルコキシシランのようなエポキシ基含有アルキルアルコキシシラン等が例示される。
このような(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環とN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物と、(C)ハロゲン基、エポキシ基等の官能基を有するアルキルアルコキシシランとは、前記(A)成分に対して同時に配合して混合することができる。また、前記(B)成分であるヒンダードアミン系化合物と、前記(C)成分である官能基を含有するアルキルアルコキシシランを予め加熱・混合し、得られた混合物あるいは反応生成物を前記(A)成分に配合することもできる。さらに、(C)成分としてクロロアルキル基を有するアルコキシシランを使用し、この(C)成分を予め(B)成分であるヒンダードアミン系化合物と反応させ、得られたトリアジン環と加水分解性ケイ素基をそれぞれ有するヒンダードアミン系化合物を、前記(A)成分に配合するように構成することもできる。
表面耐候性を向上させる効果の点からは、(B)成分と(C)成分を予め加熱・混合し、あるいは反応させ、得られた混合物あるいは反応生成物であるトリアジン環と加水分解性ケイ素基をそれぞれ有するヒンダードアミン系化合物を、(A)成分に配合することが望ましい。
(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環とN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物を、(C)前記1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基を有するアルキルアルコキシシランとともに(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体に配合するか、あるいは予め(B)成分を(C)成分と加熱・混合したものを(A)成分に配合すると、(B)成分のトリアジン環に結合された1級あるいは2級のアミノ基が(C)成分の反応性官能基と反応し、分子中にトリアジン環とケイ素原子に結合した加水分解性基(アルコキシ基)を含有するヒンダードアミン系化合物を得ることができる。
そして、このヒンダードアミン系化合物は、分子中に含有されるケイ素原子に結合した加水分解性基により、前記(A)成分と反応してポリマー中に取り込まれるため、揮発しにくく耐溶出性に優れている。したがって、長期に亘り表面耐候性の向上が得られる。さらに、他のシーリング材との接着界面で、(B)成分であるトリアジン環を有するヒンダードアミン系化合物が他のシーリング材に移行しにくく、打ち継ぎ性が良好である。
実施形態において、(B)成分である1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環とN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物は、(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体100重量部に対して、0.05〜15重量部、好ましくは0.3〜5重量部の割合で配合される。また、(C)成分である反応性官能基を含有するアルキルアルコキシシランの配合量は、その反応性基のモル数が(B)成分の反応性基のモル数に対して0.5倍以上、好ましくは0.9倍以上となる量とすることが好ましい。
本発明の実施形態においては、(B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環とN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物とともに、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を併用することも可能である。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を併用した場合には、短波長側の紫外線の吸収だけでなく長波長の紫外線の吸収も高まるので、長波長側の紫外線による劣化も防止されるという効果がある。
使用されるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の市販品としては、TINUVIN P、TINUVIN213、TINUVIN234、TINUVIN320、TINUVIN326、TINUVIN327、TINUVIN328、TINUVIN329、TINUVIN360、TINUVIN571、TINUVIN99−2、TINUVIN109、TINUVIN384−2、TINUVIN1130(いずれも、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社の商品名)が例示される。特に、TINUVIN213、TINUVIN234、TINUVIN571、TINUVIN99−2、TINUVIN109、TINUVIN384−2、TINUVIN1130のように、比較的分子量の大きい化合物の使用が好ましい。
また、公知のヒンダードフェノール系酸化防止剤を含有することもできる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤の市販品としては、ノクラック200(BHT)、ノクラックM−17、ノクラックSP、ノクラックSP−N、ノクラックNS−5、ノクラックNS−6、ノクラックNS−30、ノクラックPBK、ノクラックNS−7,ノクラックDAH(いずれも、大内新興化学工業株式会社の商品名)、アデカスタブAO−20、AO−30、AO−40、AO−50(イルガノックス−1076と同じ。)、AO−60(イルガノックス1010と同じ。)、AO−70(イルガノックス245と同じ。)、AO−80、AO−330(イルガノックス1330と同じ。)、AO−611、AO−612、AO−613、AO−616、AO−635、AO−658、A−15、AO−15、AO−18、AO−328、AO−37、AO−51(いずれも、株式会社アデカの商品名)、イルガノックス245、イルガノックス259、イルガノックス1010、イルガノックス1076、イルガノックス1081、イルガノックス1135、イルガノックス1222、イルガノックス1330、イルガノックス3114、イルガノックス3790(いずれもチバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社製)が例示できる。
特に、ノクラックNS−5、ノクラックNS−6、ノクラックNS−30、ノクラックPBK、ノクラックSP−N、アデカスタブAO−20、AO−30、AO−50、AO−60、AO−70、AO−80、AO−330、イルガノックス245、イルガノックス259、イルガノックス1010、イルガノックス1330、イルガノックス3114、イルガノックス3790の使用が好ましい。
これらのヒンダードフェノール系酸化防止剤は、分子構造中に1級あるいは2級のアミノ基を含まないものであり、このような構造を有するヒンダードフェノール系酸化防止剤の使用が好ましい。さらに、雨水などにより抽出されにくく、酸化防止効果が長く持続するように、分子量が比較的大きいものが好ましい。そのような観点から、ノクラックNS−5、ノクラックNS−6、ノクラックNS−30、ノクラックPBK、ノクラックSP−N、アデカスタブAO−20、AO−30、AO−50、AO−60、AO−70、AO−80、AO−330、イルガノックス245、イルガノックス259、イルガノックス1010、イルガノックス1330、イルガノックス3114、イルガノックス3790の使用が好ましい。
また、本発明の(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体との相溶性の観点から、イルガノックス245、イルガノックス259、イルガノックス1010、イルガノックス3114、イルガノックス3790、ノクラックNS−30、ノクラックPBK、アデカスタブA−60、AO−70、AO−80、AO−330の使用が好ましい。さらに、低い蒸気圧を有するイルガノックス245、イルガノックス259、イルガノックス1010、イルガノックス1330、イルガノックス3114の使用が特に好ましい。
実施形態においては、これらのヒンダードフェノール系酸化防止剤を(B)成分である1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環とN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物と併用することにより、(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体に対して、硬化物の表面耐候性を改善する特異的な効果をもたらす。ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、(A)反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体100重量部に対して、0.01〜10重量部、好ましくは0.3〜5重量部の割合で配合される。
さらに、本発明の実施形態においては、(A)反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体に、必要に応じて、硬化触媒、充填剤、可塑剤、およびその他各種の添加剤を配合することができる。
硬化触媒の具体例としては、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネートなどのチタン酸エステル類;ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレエート、ジブチルスズアセテート、オクチル酸スズ、ナフテン酸スズなどのスズカルボン酸塩類;ジブチルスズオキサイドとフタル酸エステルとの反応物、ジブチルスズアセチルアセトナート;アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテートなどの有機アルミニウム化合物類;ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナートなどのキレート化合物類;オクチル酸鉛、ナフテン酸鉛;オクチル酸亜鉛、ナフテン酸鉛;ビスマス化合物;ブチルアミン、オクチルアミン、ジブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、オレイルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、キシリレンジアミン、トリエチレンジアミン、グアニジン、ジフェニルグアニジン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)などのアミン系化合物、あるいはこれらのアミン系化合物のカルボン酸などとの塩;過剰のポリアミンと多塩基酸とから得られる低分子量ポリアミド樹脂;過剰のポリアミンとエポキシ化合物との反応生成物;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤;などのシラノール縮合触媒、さらには他の酸性触媒、塩基性触媒などの公知のシラノール縮合触媒などが挙げられる。実施形態においては、少量で効果があり、アミン系化合物のように着色、黄変などの影響が少ない有機金属塩触媒が好ましい。これらの触媒は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
充填剤としては、フュームシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、含水ケイ酸およびカーボンブラックのような補強性充填剤;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、酸化亜鉛、活性亜鉛華、水添ヒマシ油およびシラスバルーンなどの充填剤;石綿、ガラス繊維およびフィラメントのような繊維状充填剤が例示される。これらの充填剤は1種類のみで使用してもよいし、2種類以上混合して使用してもよい。
可塑剤としては、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ブチルベンジルフタレートなどのフタル酸エステル類;アジピン酸ジオクチル、コハク酸イソデシル、セバシン酸ジブチルなどの脂肪族二塩基酸エステル類;ジエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステルなどのグリコールエステル類;オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチルなどの脂肪族エステル類;リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクチルジフェニルなどのリン酸エステル類;エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシステアリン酸ベンジルなどのエポキシ可塑剤類;2塩基酸と2価アルコールとのポリエステル類などのポリエステル系可塑剤;ポリプロピレングリコールやその誘導体などのポリエーテル類;ポリ−α−メチルスチレン、ポリスチレンなどのポリスチレン類;ポリブタジエン、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリブテン、塩素化パラフィン類などが例示される。これらの可塑剤は単独でまたは2種類以上の混合物の形で任意に使用することができる。
さらにその他の添加剤として、接着性改良剤、物性調整剤、保存安定性改良剤、金属不活性化剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、アミン系ラジカル連鎖禁止剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、発泡剤などを配合することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、実施例中、「部」とあるのは「重量部」を、「%」とあるのは「重量%」をそれぞれ表す。粘度などの物性値は、全て23℃、相対湿度(RH)50%での測定値を示したものである。
合成例1(反応性ケイ素基含有オキシプロピレンポリマーの調製)
撹拌機、滴下ロート、還流管、温度計、窒素気流装置および減圧装置を備えた3リットルの四ツ口セパラブルフラスコに、Mnが16,000のポリオキシプロピレンジオール(商品名プレミノール4016:旭硝子社製)を2000部仕込み、100℃で10〜20mmHgにおいて1時間減圧蒸留を行うことにより脱水した。次いで、これを50℃以下に冷却し、反応触媒としてジブチルスズジラウレート0.05部を添加するとともに、NCO/OH比が0.98になるようにγ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン(商品名Silquest Y−5187:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)を50.2部投入し、窒素気流下で昇温させ、83〜87℃の温度で撹拌を8時間続けた。NCO含有率を測定したところ、0.05%(理論値0%)まで減少したので、冷却後取り出した。こうして反応性ケイ素基含有オキシプロピレンポリマーを得た。このポリマーの粘度は21,000mPa・sであった。また、Mnは18,500、Mw/Mnは1.31であった。
合成例2(トリアジン環と加水分解性ケイ素基を有するヒンダードアミン系化合物の調製)
撹拌機、滴下ロート、還流管、温度計、窒素気流装置および減圧装置を備えた1リットルの四ツ口セパラブルフラスコ内の空気を窒素に置換した後、このフラスコ内に、N,N’−エタン−1,2−ジイルビス(1,3−プロパンジアミン)17.4部、4−ブチルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン98.0部、N,N−ジメチルアニリン133.0部、およびシクロヘキサン600部を入れ、撹拌しかつ氷水浴により冷却しながら、滴下ロートから2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン55.3部を徐々に加えた。発熱反応が生起するので、冷却しながらフラスコ内容物の温度を50℃以下に保つように調節した。
次いで、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン20.0部を、滴下ロートから徐々にフラスコ内に加えた。その後、生成した塩酸塩を窒素雰囲気中でろ別した後、得られた溶液からシクロヘキサンを留去した。こうして得られた生成物が、同一分子中にトリアジン環と加水分解性ケイ素基をそれぞれ有するヒンダードアミン系化合物であることが、以下に示す赤外分光分析および分子量の測定結果により確かめられた。
すなわち合成例2で得られた生成物の赤外分光分析を行ったところ、1520cm−1と1780cm−1付近にトリアジン環のC=C結合とC=N結合に対応する吸収、1450cm−1付近に−O−CH(メトキシ基)に対応する吸収、ならびに2850cm−1付近にC−H結合に対応する吸収がそれぞれ見られた。また、1420cm−1付近に−CH−N基に対応する吸収が見られた。さらに、1080cm−1付近にSi−O−Cの特性吸収が見られるとともに、3450cm−1付近の−NH基に対応する吸収が減少していることが確認された。
さらに、生成物の分子量をJASCO(日本分光)社製のGPC分子量測定装置により測定したところ、重量平均分子量が約4800であることがわかった。これらの測定結果から、トリアジン環と加水分解性ケイ素基をそれぞれ有するヒンダードアミン系化合物が得られたことが確かめられた。
実施例1
合成例1で得られた反応性ケイ素基含有オキシプロピレンポリマー100部に、ビニルトリメトキシシラン(商品名Silquest A−171:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)1.0部を加え、室温で20分間均一に混合した後、脂肪酸(ステアリン酸)により表面処理された炭酸カルシウム100部と重質炭酸カルシウム50部および酸化チタン1部をそれぞれ加え、均一に混合した。
次いで、これに以下の混合物を加えた。すなわち、CHIMASSORB944FDLを1.5部にγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)0.12部を加え、100℃で30分間加熱しながら撹拌・混合して得られた混合物を加え、撹拌・混合した。その後、アミノプロピルメチルジメトキシシランの加水分解物2.0部、ビニルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−171)2.0部、硬化触媒としてジブチルスズジラウレート0.5部をそれぞれ加えて均一に混練し、硬化性組成物を得た。
実施例2
合成例1で得られた反応性ケイ素基含有オキシプロピレンポリマー100部に、ビニルトリメトキシシラン(商品名Silquest A−171)1.0部を加え、室温で20分間均一に混合した後、CHIMASSORB944FDLを1.5部とγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)0.12部をそれぞれ加え、110℃で1時間加熱しながら撹拌し均一に混合した。次いで、40℃以下になるまで冷却した後、脂肪酸(ステアリン酸)により表面処理された炭酸カルシウム100部と重質炭酸カルシウム50部と酸化チタン1部をそれぞれ加え、均一に混合した。その後、アミノプロピルメチルジメトキシシランの加水分解物2.0部、ビニルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−171)2.0部、硬化触媒としてジブチルスズジラウレート0.5部をそれぞれ加えて均一に混練し、硬化性組成物を得た。
実施例3
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシランとを加熱しながら撹拌・混合して得られた混合物の代わりに、合成例2で得られたトリアジン環と加水分解性ケイ素基を有するヒンダードアミン系化合物1.5部を用いた。それ以外は実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
比較例1
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)とを加熱しながら撹拌・混合して得られた混合物を加える代わりに、CHIMASSORB944FDL(1.5部)のみを加えた。すなわち、合成例1で得られた反応性ケイ素基含有オキシプロピレンポリマー100部に、ビニルトリメトキシシラン(商品名Silquest A−171)1.0部を加え、室温で20分間均一に混合した後、CHIMASSORB944FDLを1.5部加え、100℃で30分間加熱しながら撹拌・混合を行った。その後実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
比較例2
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)との加熱・混合物を加える代わりに、紫外線吸収剤であるTINUVIN770(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社製)を用いた。TINUVIN770は、トリアジン環とN−H型のピペリジン環をそれぞれ含有するが、トリアジン環に結合された2級アミノ基を持たないヒンダードアミン系化合物である。それ以外は実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
比較例3
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)との加熱・混合物を加える代わりに、紫外線吸収剤であるTINUVIN765(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社製)を用いた。TINUVIN765は、トリアジン環を含有しかつピペリジン環の窒素原子に炭化水素基(R)が結合されたN−R型の構造を有するヒンダードアミン系化合物である。それ以外は実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
比較例4
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)との加熱・混合物を加える代わりに、紫外線吸収剤であるTINUVIN123S(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社製)を用いた。TINUVIN123Sは、トリアジン環を含有せずかつピペリジン環の窒素原子に酸素を介して炭化水素基(R)が結合されたN−O−R型の構造を有するヒンダードアミン系化合物である。それ以外は実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
比較例5
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)との加熱・混合物を加える代わりに、CHIMASSORB119(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社製)を用いた。CHIMASSORB119は、トリアジン環を含有しかつピペリジン環の窒素原子に炭化水素基(R)が結合されたN−R型の構造を有するヒンダードアミン系化合物である。それ以外は実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
比較例6
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)との加熱・混合物を加える代わりに、CHIMASSORB2020(チバ・スペシャルティー・ケミカルズ株式会社製)を用いた。CHIMASSORB2020は、トリアジン環とN−H型のピペリジン環をそれぞれ含有するが、トリアジン環に結合された2級アミノ基を持たないヒンダードアミン系化合物である。それ以外は実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
比較例7
CHIMASSORB944FDLとγ−クロロプロピルトリメトキシシシラン(商品名Silquest A−143)との加熱・混合物を加えることなく、実施例1と同様な配合成分で同様な操作を行い、硬化性組成物を得た。
次に、実施例1〜3および比較例1〜7でそれぞれ得られた硬化性組成物について、以下に示す方法にしたがって硬化物表面の耐候性を測定し評価した。また、これらの組成物の硬化物に対して打ち継ぎを行う場合の接着性(打ち継ぎ性)を、以下に示す方法にしたがって測定し評価した。
[表面クラックの入りやすさ]
組成物を厚さ2mmのシート状に成形し、23℃、50%RHの条件下で7日間硬化させた後、さらに50℃で3日間養生した。このシートを、サンシャインウェザオメター(WOM)により1000時間、2000時間および3000時間それぞれ照射し、照射後のシート表面の状態を観察した。そして、表面の劣化状態を、ISO TC35DSに拠り以下に示す基準に従って判定した。
(表面状態)
○:異常なし
○−△:若干ベタツキあり
△:ベタツキあり
△−×:照射側表面から溶解
×:形状なし
(クラックの量)
0:無し(検出無し)
1:極くわずか
2:少ない(いくつか重要なクラックあり)
3:中程度
4:多量
5:密に存在する
(クラックのサイズ)
0:10倍拡大で目に見えない
1:僅かに見える(10倍拡大)
2:目視で確認可能
3:目視ではっきり見える
4:1mmまでのクラック
5:1mmを超える大きなクラック
[H型引張り接着性]
JIS A5758に準拠し、硫酸アルミニウムを被着体としてH型試験体を作成した。この試験体を、サンシャインWOMにより、1000時間、2000時間および3000時間それぞれ照射した。照射後の接着状態(凝集破壊率CF)を調べた。また、硬化物の特性である最大引張強度(Tmax)および最大荷重時の伸び(Emax)をそれぞれ測定した。
[打ち継ぎ性]
硫酸アルマイト板上にプライマーであるトスプライムニューF(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)を塗布し乾燥させた後、その上に幅10mm、厚さ5mmのバックアップ材により溝部を形成し、この溝部に、実施例1〜3および比較例1〜7で得られた組成物を、長さ30mmに亘り厚さが5mmで表面が平滑になるように均一に塗布した。そして、23℃、50%RHの条件で7日間放置して硬化させ、その後50℃で7日間養生することにより、図1(a)に示すように、硫酸アルマイト板1上に実施例1〜3および比較例1〜7で得られた組成物の硬化物層2が接着された被着体3を作製し、表面にトスプライムニューFを塗布し乾燥させた。また、フロートガラス板4を別に用意し、表面にトスプライムニューFを塗布し乾燥させた。
次いで、図1(b)に示すように、前記被着体3をフロートガラス板4およびスペーサー5とともに組み立て、JIS A5758に規定された引張接着性試験の型枠を作成した。そして、この型枠に2成分系アミノキシシーリング材6(商品名トスシール361:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアル・ジャパン合同会社製)を注入し、23℃、50%RHの条件で7日間放置して硬化させ、その後50℃で7日間養生することにより、図1(c)に示す試験体7を作製した。
次いで、この試験体を、サンシャインWOMにより300時間および500時間それぞれ照射し、照射後の接着状態(凝集破壊率CF)を調べた。また、硬化物の特性である最大引張強度(Tmax)および最大荷重時の伸び(Emax)をそれぞれ測定した。また、この試験体を、実際に屋外に2週間暴露して後同様に評価に行った。
表面クラックの入りやすさについての測定結果を表1に、H型引張り接着性についての測定結果を表2にそれぞれ示す。また、打ち継ぎ性についての測定結果を表3に示す。なお、表3において、組成物の凝集破壊率CF(%)は、シーリング材6の硬化層と実施例および比較例で得られた組成物の硬化物層2との界面の接着性を表したものである。また、フロートガラスの凝集破壊率CF(%)は、シーリング材6の硬化層とフロートガラス板4との界面の接着性を表したものである。
Figure 2008303375
Figure 2008303375
Figure 2008303375
表1〜3からわかるように、実施例1〜3で得られた硬化性組成物は、トリアジン環とN−H型のピペリジン環をそれぞれ含有し、かつトリアジン環に結合された2級アミノ基を有するヒンダードアミン系化合物と、このヒンダードアミン系化合物の2級アミノ基に対して反応性を有するクロロプロピル基を含有するトリメトキシラン(γ−クロロプロピルトリメトキシシシラン)がそれぞれ配合されているので、比較例1〜7で得られた硬化性組成物に比べて、表面耐候性が向上している。また、紫外線吸収剤であるヒンダードアミン系化合物が硬化物から溶出しにくく、長期に亘り良好な耐候性が継続している。
さらに、実施例1〜3では、ヒンダードアミン系化合物が硬化物に留まり、他のシーリング材との接着界面へ移行しにくいので、良好な打ち継ぎ性が示されている。この打ち継ぎ性に関して、比較例3,5では、トリアジン環とN−R型のピペリジン環をそれぞれ有するヒンダードアミン系化合物が、γ−クロロプロピルトリメトキシシシランと組合せられることなく単独で配合されているので、このヒンダードアミン系化合物が硬化物から他のシーリング材との接着界面へと移行し、このような移行によりシーリング材6の硬化層とフロートガラス板4との界面の接着性が著しく低下している。また、比較例1,2,6では、トリアジン環とN−H型のピペリジン環をそれぞれ有するヒンダードアミン系化合物が、γ−クロロプロピルトリメトキシシシランと組合せられることなく単独で配合されている。そして、このN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物も、硬化物から他のシーリング材との接着界面へと移行するが、この移行したヒンダードアミン系化合物は2成分系アミノキシシーリング材の硬化を阻害する働きをするので、シーリング材の硬化層と比較例3,5で得られた組成物の硬化物層2との界面の接着性が著しく低下している。
本発明の硬化性組成物によれば、優れた表面耐候性を有する硬化物を得ることができる。したがって、このケイ素基含有ポリマー組成物は、特に建築用のシーリング材として好適する。
本発明の実施例において、打ち継ぎ性を評価するための試験体の作成方法を示す工程図である。
符号の説明
1…硫酸アルマイト板、2…実施例1〜3および比較例1〜4で得られた組成物の硬化物層、4…フロートガラス板、6…アミノキシシーリング材。

Claims (8)

  1. (A)数平均分子量(Mn)が4,000以上であるウレタン結合を有する反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体を主体とし、
    (B)1級あるいは2級のアミノ基が結合されたトリアジン環を含有し、かつ環状構造を構成する窒素原子に水素原子が結合されたN−H型のピペリジン環を有するヒンダードアミン系化合物と、
    (C)前記(B)成分のトリアジン環に結合された1級あるいは2級のアミノ基に対して反応性を有する官能基を含有するアルキルアルコキシシラン
    をそれぞれ配合してなることを特徴とする硬化性組成物。
  2. 前記(C)成分は、ハロゲン置換アルキル基を有するアルコキシシランであることを特徴とする請求項1記載の硬化性組成物。
  3. 前記(B)成分であるヒンダードアミン系化合物と、前記(C)成分である官能基を含有するアルキルアルコキシシランを加熱・混合してなる混合物が、前記(A)成分に配合されることを特徴とする請求項1記載の硬化性組成物。
  4. 前記(B)成分であるヒンダードアミン系化合物と、前記(C)成分であるクロロアルキル基を有するアルコキシシランを反応させて得られたトリアジン環と加水分解性ケイ素基をそれぞれ有するヒンダードアミン系化合物が、前記(A)成分に配合されることを特徴とする請求項1記載の硬化性組成物。
  5. 前記(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体は、重合体主鎖が、
    Figure 2008303375
    で示される繰返し単位からなり、水酸基また加水分解性基の結合したケイ素原子を含む反応性ケイ素基を少なくとも1個有するオキシプロピレン重合体であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の硬化性組成物。
  6. 前記オキシプロピレン重合体の重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)の値が、1.6以下であることを特徴とする請求項5記載の硬化性組成物。
  7. 前記オキシプロピレン重合体の数平均分子量(Mn)が6,000〜30,000であることを特徴とする請求項5または6記載の硬化性組成物。
  8. 前記(A)成分である反応性ケイ素基含有オキシアルキレン重合体において、前記反応性ケイ素基が分子鎖末端に存在することを特徴とする請求項5記載の硬化性組成物。
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