JP2012057150A - 硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】シーリング材、接着剤、コーティング材などとして使用可能で、環境負荷が小さく、速硬化性、初期接着性に優れる硬化性組成物を提供する。
【解決手段】活性の高い反応性ケイ素基(例えば、(ClCH)(CHO)Si−、(CHOCH)(CHO)Si−など)を有する有機重合体(A)、および、炭素数5〜20のアルキル基を有するジアルキル錫縮合触媒(B)を含有することを特徴とする硬化性組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ケイ素原子に結合した水酸基または加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成することにより架橋を形成し得るケイ素基(以下、反応性ケイ素基という)を有する有機重合体、およびその有機重合体を含む硬化性組成物に関する。
分子中に少なくとも1個の反応性ケイ素を有する有機重合体は、室温においても湿分等によるシリル基の加水分解反応等を伴うシロキサン結合の形成によって架橋し、ゴム状硬化物が得られるという性質を有することが知られている。
これらの反応性ケイ素基を有する有機重合体として、主鎖骨格がポリオキシアルキレン重合体やポリイソブチレン重合体である有機重合体は、既に工業的に生産され、シーリング材、接着剤、塗料などの用途に広く使用されている(特許文献1)、(特許文献2)。
反応性ケイ素基を有する有機重合体を含む硬化性組成物の縮合触媒として、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)などの有機ブチル錫化合物が使用されている。しかし、これらの有機ブチル錫化合物は、近年、環境負荷が大きいことが問題となっている。
また、有機オクチル錫化合物を縮合触媒として用いることも知られているが、有機オクチル錫化合物は、有機ブチル錫化合物と比較すると環境には優しいものの、硬化速度が遅いという問題がある。
このため、有機錫化合物以外の縮合触媒として、カルボン酸錫塩や錫以外のカルボン酸金属塩、カルボン酸とアミン化合物を併用した触媒系が提案されている(特許文献3)、(特許文献4)、(特許文献5)。
しかしながら、これらの縮合触媒は有機錫触媒に比べて硬化性に劣ることが多い。
一方、特定の末端構造を有する重合体を使用することで、高い硬化速度を有する硬化性組成物が得られることが提案されている(特許文献6)(特許文献7)。
特開昭52−73998号公報 特開昭63−6041号公報 特開昭55−9669号公報 特開2003−206410号公報 特開平5−117519号公報 特表2005−501146号公報 WO2008/053875号公報
本発明は、環境負荷の大きい有機ブチル錫化合物を縮合触媒として使用することなく、硬化速度が速く、かつ、優れた初期接着性を示す硬化性組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討した結果、特定の構造を有する反応性ケイ素基を導入した有機重合体と、炭素数5〜20のアルキル基を有するジアルキル錫化合物を縮合触媒として用いることにより、環境負荷が少なく、速硬化性、接着性に優れる硬化性組成を得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
(1)下記一般式(1)で表わされる反応性ケイ素基を有する有機重合体(A)、および、アルキル基を有する炭素数5〜20のジアルキル錫縮合触媒(B)を含有することを特徴とする硬化性組成物、
−SiR (1)
(式中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基であって、1位から3位の炭素原子上の少なくとも1個の水素原子が、ハロゲン、−OR、−NR、−N=R、−SR(R、R、R、Rはそれぞれ水素原子または炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基、Rは炭素原子数1から20の2価の置換あるいは非置換の炭化水素基である。)、炭素原子数1から20のペルフルオロアルキル基、シアノ基から選択される基である。Rは炭素数1〜20の炭化水素基、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R SiO−で表わされるトリオルガノシロキシ基を示し、3個のRは炭素数1〜20の炭化水素基であり、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示す。aは1または2、bは0または1、cは1または2、a+b+c=3である条件を満たす。R,R,Xのそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
(2)一般式(1)中のRが、下記一般式(2)で表わされる有機基であることを特徴とする(1)に記載の硬化性組成物、
−CR 3−d (2)
(式中、Yは、ハロゲン、−OR、−NR、−N=R、−SR(R、R、R、Rはそれぞれ水素原子または炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基、Rは炭素原子数1から20の2価の置換あるいは非置換の炭化水素基である。)、炭素原子数1から20のペルフルオロアルキル基、シアノ基から選択される基である。Rは水素原子または炭素数1〜19のアルキル基を示す。dは1,2または3を示す。R,Yのそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
(3)一般式(2)で表されるYが塩素であることを特徴とする(2)に記載の硬化性組成物、
(4)一般式(2)が、クロロメチル基であることを特徴とする(2)に記載の硬化性組成物、
(5)一般式(2)で表されるYがアルコキシ基であることを特徴とする(2)に記載の硬化性組成物、
(6)一般式(2)で表されるYが、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの基であることを特徴とする(2)に記載の硬化性組成物、
(7)一般式(2)が、メトキシメチル基であることを特徴とする(2)に記載の硬化性組成物、
(8)有機重合体(A)が、ポリオキシアルキレン系重合体であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1項に記載の硬化性組成物、
(9)有機重合体(A)が、ポリオキシプロピレン系重合体であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項に記載の硬化性組成物、
(10)有機重合体(A)が、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合のいずれをも含まないことを特徴とする(1)〜(9)のいずれか1項に記載の硬化性組成物、
(11)ジアルキル錫縮合触媒(B)が、下記一般式(3)〜(9)からなる群から選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする(1)〜(10)のいずれか1項に記載の硬化性組成物、
SnO (3)
Sn[OSi(OR10 (4)
Sn(OR11 (5)
Sn(OCOR11 (6)
[R Sn(OCOR11)]O (7)
Sn(OCOCH=CHCOOR11 (8)
Sn(SCHCOOR11 (9)
(式中、Rは炭素数5〜20の1価の炭化水素基を示し、R10は炭素数1〜4の1価の炭化水素基を示し、R11は炭素数1〜4の1価の有機基を示す。R,R10,R11のそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
(12)ジアルキル錫縮合触媒(B)が下記一般式(4)であることを特徴とする(1)〜(11)のいずれか1項に記載の硬化性組成物、
Sn[OSi(OR10 (4)
(式中、Rは炭素数5〜20の1価の炭化水素基を示し、R10は炭素数1〜4の1価の炭化水素基を示す。R,R10のそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
(13)有機重合体(A)100重量部に対して、ジアルキル錫縮合触媒(B)が0.001〜20重量部であることを特徴とする(1)〜(12)のいずれか1項に記載の硬化性組成物、
(14)(1)〜(13)のいずれか1項に記載の硬化性組成物を成分として含むシーリング材、
(15)(1)〜(13)のいずれか1項に記載の硬化性組成物を成分として含む接着剤、
(16)(1)〜(13)のいずれか1項に記載の硬化性組成物を成分として含むコーティング材、
(17)(1)〜(13)のいずれか1項に記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物、
に関する。
本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)、および、炭素数5〜20のジアルキル錫縮合触媒(B)を含む硬化性組成物は、有毒なジブチル錫化合物を用いることなく速硬化性と優れた初期接着性を有する。
以下、本発明について詳細に説明する。
(反応性ケイ素基含有有機重合体(A))
本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)は、以下の一般式(1)で表される反応性ケイ素基を有する有機重合体であれば特に限定されることはない。
−SiR (1)
(式中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基であって、1位から3位の炭素原子上の少なくとも1個の水素原子が、ハロゲン、−OR、−NR、−N=R、−SR(R、R、R、Rはそれぞれ水素原子または炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基、Rは炭素原子数1から20の2価の置換あるいは非置換の炭化水素基である。)、炭素原子数1から20のペルフルオロアルキル基、シアノ基から選択される基である。Rは炭素数1〜20の炭化水素基、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R SiO−で表わされるトリオルガノシロキシ基を示し、3個のRは炭素数1〜20の炭化水素基であり、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示す。aは1または2、bは0または1、cは1または2、a+b+c=3である条件を満たす。R,R,Xのそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)。
(一般式(1)の反応性ケイ素基について)
一般式(1)中のケイ素原子に結合する置換基として、加水分解性基または水酸基とともに、1位から3位までの炭素原子上の少なくとも1個の水素原子が、ハロゲン、−OR、−NR、−N=R、−SR(R、R、R、Rはそれぞれ水素原子または炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基、Rは炭素原子数1から20の2価の置換あるいは非置換の炭化水素基である。)、炭素原子数1から20のペルフルオロアルキル基、シアノ基に置換された炭化水素基を有するケイ素基を必須とする。本発明の有機重合体(A)は、一般式(1)で示される反応性ケイ素基を有することにより、メチル基などの非置換の炭化水素基を有する反応性ケイ素基(例えば、ジメトキシメチルシリル基など)を有する有機重合体と比較して速硬化性を示す。
さらに、一般式(1)中のRが、下記一般式(2)で表わされる置換基であることが、より高い硬化性を発揮するため好ましい。
−CR 3−d (2)
(式中、Yは、ハロゲン、−OR、−NR、−N=R、−SR(R、R、R、Rはそれぞれ水素原子または炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基、Rは炭素原子数1から20の2価の置換あるいは非置換の炭化水素基である。)、炭素原子数1から20のペルフルオロアルキル基、シアノ基から選択される基である。Rは水素原子または炭素数1〜19のアルキル基を示す。dは1,2または3を示す。R,Yのそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)。
なお、一般式(2)で表わされる置換基は、一般式(1)中のRの1種であり、1位の炭素原子にヘテロ原子を有する炭化水素基を示している。Rが2個以上存在する場合は、2個のRの炭素数の合計は0〜19であることが好ましい。
一般式(2)中のYとしては、特に限定されず、例えば、ハロゲン;アルコキシ基、アシロキシ基などの酸素系置換基;アミノ基、アルキルアミノ基、ウレイド基などの窒素系置換基;アシル基;アルコキシカルボニル基;シアノ基;ペルフルオロアルキル基などがあげられる。
より具体的には、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン;メトキシ基、エトキシ基、1−プロポキシ基、2−プロポキシ基、1−ブトキシ基、2−ブトキシ基、tert−ブチルオキシ基、オクトキシ基、ラウリルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアルコキシ基;アセトキシ基、プロパノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシロキシ基;アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの置換アミノ基;ウレイド基、カルバメート基などのウレタン結合やウレア結合で結合した基;アセチル基、プロパノイル基、オクタノイル基、ラウリロイル基、ベンゾイル基などのアシル基;メトキシカルボニル基、tert−ブチルオキシカルボニル基などのアルコキシカルボニル基;シアノ基;イソシアナート基;トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルフルオロオクチル基などのペルフルオロアルキル基などがあげられる。これらの中では、得られる重合体が高い硬化性を示すことからハロゲン、アルコキシ基、置換あるいは非置換のアミノ基、トリフルオロメチル基が好ましく、ハロゲン、アルコキシ基、置換あるいは非置換のアミノ基がより好ましく、ハロゲン、アルコキシ基が特に好ましい。
一般式(1)中のRとしては、具体的には、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、クロロメチル基、ジクロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、3−クロロプロピル基、2−クロロプロピル基、1−クロロプロピル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基、3−ヨードプロピル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、フェノキシメチル基、1−メトキシエチル基、アミノメチル基、N−メチルアミノメチル基、N,N−ジメチルアミノメチル基、N−エチルアミノメチル基、N,N−ジエチルアミノメチル基、アセトキシメチル基、メチルカルバメート基、2−シアノエチル基などがあげられる。これらの中では、硬化性の点から、クロロメチル基、メトキシメチル基がより好ましい。
一般式(1)中のXは水酸基または加水分解性基を示す。加水分解性基としては、公知の加水分解性基があげられ、具体的には、例えば、水素、ハロゲン、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、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あげられる。これらの中では、水素原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、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く、加水分解性が穏やかで取扱いやすいことからメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
また、一般式(1)で示される反応性ケイ素基は、速硬化性が得やすいことから加水分解性基や水酸基を2つ有することが好ましい。
一般式(1)中のRとしては、具体的には、例えば、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などがあげられ、これらの中ではメチル基が特に好ましい。
一般式(1)で表わされる反応性ケイ素基としては、具体的には、例えば、(クロロメチル)メトキシメチルシリル基、ビス(クロロメチル)メトキシシリル基、(クロロメチル)ジメトキシシリル基、(クロロメチル)ジエトキシシリル基、(ジクロロメチル)ジメトキシシリル基、(1−クロロエチル)ジメトキシシリル基、(1−クロロプロピル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジエトキシシリル基、(エトキシメチル)ジメトキシシリル基、(1−メトキシエチル)ジメトキシシリル基、(アミノメチル)ジメトキシシリル基、(N,N−ジメチルアミノメチル)ジメトキシシリル基、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジメトキシシリル基、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジエトキシシリル基、(N−(2−アミノエチル)アミノメチル)ジメトキシシリル基、(3−アミノプロピル)ジメトキシシリル基、(1−(N−メチルアミノ)プロピル)ジメトキシシリル基、(N,N−ジメチルアミノプロピル)ジメトキシシリル基、(3−(2−アミノエチル)アミノプロピル)ジメトキシシリル基、(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメトキシシリル基、(アセトキシメチル)ジメトキシシリル基、(アセトキシメチル)ジエトキシシリル基などがあげられる。これらの中では、(クロロメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジエトキシシリル基、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジメトキシシリル基、(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメトキシシリル基が合成が容易であることから好ましく、(クロロメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジメトキシシリル基が特に好ましい。
(反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の主鎖構造について)
本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の主鎖構造は、特に制限はなく、各種の主鎖構造を持つものを使用することができる。
主鎖構造としては、具体的には、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体、ポリオキシプロピレン−ポリオキシブチレン共重合体等のポリオキシアルキレン系重合体;エチレン−プロピレン系共重合体、ポリイソブチレン、イソブチレンとイソプレン等との共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、イソプレンあるいはブタジエンとアクリロニトリルおよび/またはスチレン等との共重合体、ポリブタジエン、イソプレンあるいはブタジエンとアクリロニトリル及びスチレン等との共重合体、これらのポリオレフィン系重合体に水素添加して得られる水添ポリオレフィン系重合体等の炭化水素系重合体;アジピン酸等の2塩基酸とグリコールとの縮合、または、ラクトン類の開環重合で得られるポリエステル系重合体;(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)アクリル酸ステアリルなどの(メタ)アクリル酸エステル系単量体をラジカル重合して得られる(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体;(メタ)アクリル酸エステル系単量体、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレンなどの単量体をラジカル重合して得られるビニル系共重合;前記有機重合体中で、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレンなどの単量体を重合して得られるグラフト重合体;ポリサルファイド系重合体;ε−カプロラクタムの開環重合によるナイロン6、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の縮重合によるナイロン6・6、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の縮重合によるナイロン6・10、ε−アミノウンデカン酸の縮重合によるナイロン11、ε−アミノラウロラクタムの開環重合によるナイロン12、上記のナイロンのうち2成分以上の成分を有する共重合ナイロン等のポリアミド系重合体;ビスフェノールAと塩化カルボニルの縮重合によるポリカーボネート系重合体、ジアリルフタレート系重合体等があげられる。なお、上記記載において、例えば(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルを表す。
これらのうち、ポリイソブチレン、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン等の飽和炭化水素系重合体や、ポリオキシアルキレン系重合体、(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体は、比較的ガラス転移温度が低く、得られる硬化物が耐寒性に優れることからより好ましい。なお、本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)のガラス転移温度は、特に限定は無いが、20℃以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましく、−20℃以下であることが特に好ましい。ガラス転移温度が20℃を上回ると、冬季または寒冷地での粘度が高くなり作業性が悪くなる場合があり、また、硬化物の柔軟性が低下し、伸びが低下する場合がある。前記ガラス転移温度はDSC測定による値を示す。
また、ポリオキシアルキレン系重合体および(メタ)アクリル酸エステル系(共)重合体は、透湿性が高く1液型組成物にした場合に深部硬化性に優れ、更に接着性にも優れることから特に好ましい。
これらのうち、ポリオキシアルキレン系重合体が最も好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体は、−R12−O−(式中、R12は炭素数1〜14の直鎖状もしくは分岐アルキレン基である)で示される繰り返し単位を有する重合体であり、R12は炭素数2〜4の直鎖状もしくは分岐状アルキレン基がより好ましい。−R12−O−で示される繰り返し単位の具体例としては、−CHO−、−CHCHO−、−CHCH(CH)O−、−CHCH(C)O−、−CHC(CH)(CH)O−、−CHCHCHCHO−、などがあげられる。
ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖構造は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。
ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖構造は、特にシーラント、接着剤、コーティング材などに使用される場合には、オキシプロピレンの繰り返し単位を重合体主鎖構造の50重量%以上、好ましくは80重量%以上有するポリオキシプロピレン系重合体から成るものが非晶質であることや比較的低粘度である点から好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖構造は、直鎖状であってもよいし、分岐鎖を有していてもよい。分岐鎖を有する場合、分岐鎖数は1〜6個が好ましく、分岐鎖数が1〜4個がより好ましく、分岐鎖数が1個が最も好ましい。
一方、本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の主鎖構造としては、本発明の効果を大きく損なわない範囲で、主鎖構造中にウレタン結合、ウレア結合などの他の結合成分を含んだポリオキシアルキレン系重合体を用いてもよい。このような重合体の具体例としては、ポリウレタンプレポリマーをあげることができる。
ポリウレタンプレポリマーは、公知の方法により得ることが可能であり、例えば、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させて得ることができる。
ポリオール化合物としては、具体的には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリエステルポリオールなどがあげられる。
ポリイソシアネート化合物としては、具体的には、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレン−ビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどがあげられる。
なお、ポリウレタンプレポリマーは、末端が水酸基、イソシアネート基のいずれのものであってもよい。
本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の主鎖構造中にウレタン結合、ウレア結合、および/または、エステル結合を有する重合体を用いた硬化性組成物から得られる硬化物は、熱などによりウレタン結合、ウレア結合、および/または、エステル結合部分で主鎖が開裂する恐れがあり、硬化物の強度が著しく低下する場合がある。
本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の主鎖骨格中にアミド結合(−NR13−C(=O)−;R13は水素原子または置換あるいは非置換の有機基を示す)が多いと、重合体の粘度が高くなる傾向がある。また、貯蔵後に粘度が上昇する場合もあり、得られる組成物の作業性が低下する可能性がある。さらに、熱などによってアミド結合が開裂する可能性がある。
従って、主鎖構造中にアミド結合を含む場合、アミド結合は1分子あたり平均で、1〜10個であり、1.5〜5個が好ましく、2〜3個がより好ましい。1個よりも少ない場合には、硬化性が十分ではない場合があり、10個よりも大きい場合には、重合体が高粘度となり取り扱い難くなる可能性がある。
これらのことから、本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の主鎖構造としては、貯蔵安定性や作業性に優れた硬化性組成物を得るという点から、主鎖構造中には、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、エステル結合などの結合基を含まない有機重合体が最も好ましい。
(反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の製造方法について)
本発明の反応性ケイ素基含有有機重合体(A)は、下記(a)〜(c)の方法により得ることが好ましい。
(a)アリル基等の不飽和基を末端に有する重合体に、HSiR (eは1または2、fは0または1、gは1または2、e+f+g=3である条件を満たす。R、R、Xはそれぞれ一般式(1)の記載と同じ)で表わされるシラン化合物を反応させて得られる反応性ケイ素基含有有機重合体。
(b)水酸基末端重合体の末端水酸基をアリル基等の不飽和基に変換した後、ジメチルクロロシランを反応させた後、加水分解し、シラノール末端重合体を得る。続いて、SiR で表されるシラン化合物(hは1または2であり、iは0または1であり、jは2または3であり、h+i+j=4である条件を満たす。R、R、Xはそれぞれ一般式(1)の記載と同じ)を反応させて得られる反応性ケイ素基含有有機重合体。
(c)水酸基末端重合体の末端水酸基に、OCN−CH−SiR で表わされるイソシアネートシラン(kは1または2であり、lは0または1であり、mは1または2であり、k+l+m=3である条件を満たす。R、R、Xはそれぞれ一般式(1)の記載と同じ)を反応させて得られる反応性ケイ素基含有有機重合体。
これらの方法の中で、(a)または(b)の方法で得られる重合体は、(c)の方法で得られる反応性ケイ素含有有機重合体よりも低粘度であることから好ましい。また、(c)の方法は比較的短い時間で高いシリル基導入率が達成されることから好ましい。
反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の分子量分布(Mw/Mn)は、1.6以下が好ましく、1.5以下がより好ましく、1.4以下が特に好ましい。
反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の数平均分子量は、GPC測定によるポリスチレン換算で3,000〜100,000が好ましく、5,000〜50,000がより好ましく、8,000〜35,000が特に好ましい。数平均分子量が3,000未満では、得られる反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の硬化物の破断時伸び特性が低下し、100,000を越えると、反応性ケイ素基濃度が低くなりすぎ、硬化速度が遅くなる傾向がある。また、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の粘度が高くなりすぎ、取扱いが困難となる傾向がある。
良好なゴム状硬化物を得るためには、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の反応性ケイ素基数は全分子末端基の50%以上であり、60%以上がより好ましく、60〜85%が特に好ましい。反応性ケイ素基数が全分子末端基の50%未満になると、硬化性が不充分になり、良好なゴム弾性挙動を発現しにくくなる。また、1分子あたりの分子末端基数は2〜8個が好ましく、2〜4個がより好ましく、2または3個が特に好ましい。
反応性ケイ素基は、有機重合体の分子鎖の主鎖の末端、側鎖の末端、その両方のいずれにあってもよい。特に、反応性ケイ素基が分子鎖の主鎖の末端にあるときは、架橋点間分子量が長くなるため、高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物が得られやすくなることから好ましい。
反応性ケイ素基含有有機重合体(A)中の反応性ケイ素基の平均個数は、反応性ケイ素基が直接結合した炭素上のプロトンを高分解能H−NMR測定法により定量する方法により求めた平均個数と定義している。本発明における反応性ケイ素基含有有機重合体(A)中の反応性ケイ素基の平均個数の計算においては、反応性ケイ素基を導入する前の有機重合体前駆体に対し、反応性ケイ素基を導入した際に、反応性ケイ素基が導入されなかった有機重合体前駆体および副生する反応性ケイ素基が導入されていない有機重合体前駆体の変性体についても同一の主鎖構造を有している反応性ケイ素基含有有機重合体(A)の成分の一部として、反応性ケイ素基の一分子中の平均個数を計算する際の母数(分子数)に含めて計算を行う。
本発明のジアルキル錫縮合触媒(B)は、錫原子に炭素数5〜20の1価の炭化水素基が少なくとも2個結合した有機錫化合物であれば特に限定されることはない。該炭化水素基の炭素数は8〜12であることが好ましく、炭素数が8であることが特に好ましい。
ジアルキル錫縮合触媒(B)としては、例えば、下記一般式(3)で示されるジアルキル錫オキシド、下記一般式(4)で示されるジアルキル錫ビス(トリアルコキシシリケート)、下記一般式(5)で示されるジアルキル錫ジアルコキシド、下記一般式(6)で示されるジアルキル錫ジカルボン酸塩、下記一般式(7)で示されるジアルキル錫ジカルボン酸塩オキシド、下記一般式(8)で示されるジアルキル錫ビス(マレイン酸モノエステル)塩、下記一般式(9)で示されるジアルキル錫ビス(チオグリコール酸モノエステル)塩などの4価のジアルキル有機錫化合物が好ましい。
SnO (3)
Sn[OSi(OR10 (4)
Sn(OR11 (5)
Sn(OCOR11 (6)
[R Sn(OCOR11)]O (7)
Sn(OCOCH=CHCOOR11 (8)
Sn(SCHCOOR11 (9)
(式中、Rは炭素数5〜20の1価の炭化水素基を示し、R10は炭素数1〜4の1価の炭化水素基を示し、R11は炭素数1〜4の1価の有機基を示す。R,R10,R11のそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)。
上記一般式(3)〜(9)のジアルキル錫縮合触媒(B)において、Rがオクチル基および/またはドデシル基であることがより好ましい。
ジアルキル錫縮合触媒(B)の具体例として、例えば、一般式(3)の具体例として、ジオクチル錫オキサイドなど;一般式(4)の具体例として、ジオクチル錫ビス(トリエトキシシリケート)など;一般式(5)の具体例として、ジオクチル錫ジメトキシド,ジオクチル錫ジアセチルアセトナートなど;一般式(6)の具体例として、ジオクチル錫ジアセテート,ジオクチル錫ジオクトエート,ジオクチル錫ジバーサテート,ジオクチル錫ジラウレート,ジオクチル錫ジステアレート,ジオクチル錫ジベヘネート,ジオクチル錫ジオレートなど;一般式(7)の具体例として、ビス(ジオクチル錫アセテート)オキシド,ビス(ジオクチル錫オクトエート)オキシド,ビス(ジオクチル錫バーサテート)オキシド,ビス(ジオクチル錫ラウレート)オキシド,ビス(ジオクチル錫ステアレート)オキシド,ビス(ジオクチル錫ベヘネート)オキシドなど;一般式(8)の具体例として、ジオクチル錫ビス(エチルマレート),ジオクチル錫ビス(オクチルマレート)など;一般式(9)の具体例として、ジオクチル錫ビスイソオクチルチオグリコレートなどをあげることができる。
これらのうち、一般式(4)で表わされるジアルキル錫ビス(トリアルコキシシリケート)が硬化性の点から好ましく、ジオクチル錫ビス(トリエトキシシリケート)が入手性の点からより好ましい。この化合物は市販品(商品名:ネオスタン S−1、日東化成(株)製)として入手可能である。
これらジアルキル錫縮合触媒(B)は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
ジアルキル錫縮合触媒(B)の使用量は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して、0.001〜20重量部が好ましく、更には0.01〜10重量部がより好ましく、0.01〜1重量部が特に好ましい。縮合触媒の使用量が0.001重量部を下回ると硬化速度が不十分となる可能性があり、また硬化反応が充分に進行し難くなる可能性がある。一方、縮合触媒の使用量が20重量部を上回ると硬化速度が速すぎるため、硬化性組成物の使用可能な時間が短くなり作業性が悪くなったり、貯蔵安定性が悪くなる傾向がある。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、可塑剤、接着性付与剤、充填剤、物性調整剤、タレ防止剤(チクソ性付与剤)、安定剤などを添加することができる。
本発明の硬化性組成物には、可塑剤を添加することができる。可塑剤の添加により、硬化性組成物の粘度やスランプ性および硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の引張り強度、伸びなどの機械特性が調整できる。可塑剤の具体例としては、ジブチルフタレート、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジヘプチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジイソデシルフタレート(DIDP)、ブチルベンジルフタレートなどのフタル酸エステル化合物;ビス(2−エチルヘキシル)−1,4−ベンゼンジカルボキシレートなどのテレフタル酸エステル化合物(具体的には、商品名:EASTMAN168(EASTMAN CHEMICAL製));1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステルなどの非フタル酸エステル化合物(具体的には、商品名:Hexamoll DINCH(BASF製));アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、コハク酸ジイソデシル、アセチルクエン酸トリブチルなどの脂肪族多価カルボン酸エステル化合物;オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチルなどの不飽和脂肪酸エステル化合物;アルキルスルホン酸フェニルエステル(具体的には、商品名:Mesamoll(LANXESS製));トリクレジルホスフェート、トリブチルホスフェートなどのリン酸エステル化合物;トリメリット酸エステル化合物;塩素化パラフィン;アルキルジフェニル、部分水添ターフェニルなどの炭化水素系油;プロセスオイル;エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ベンジルなどのエポキシ可塑剤、などをあげることができる。
また、高分子可塑剤を使用することができる。高分子可塑剤を使用すると重合体成分を分子中に含まない可塑剤である低分子可塑剤を使用した場合に比較して、初期の物性を長期にわたり維持することができる。更に、該硬化物にアルキド塗料を塗付した場合の乾燥性(塗装性)を改良できる。高分子可塑剤の具体例としては、ビニル系モノマーを種々の方法で重合して得られるビニル系重合体;ジエチレングリコールジベンゾエート、トリ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等のポリアルキレングリコールのエステル類;セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、フタル酸等の2塩基酸とエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の2価アルコールから得られるポリエステル系可塑剤;数平均分子量500以上、更には1,000以上のポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールあるいは
これらポリエーテルポリオールのヒドロキシ基をエステル基、エーテル基などに変換した誘導体等のポリエーテル類;ポリスチレンやポリ−α−メチルスチレン等のポリスチレン類;ポリブタジエン、ポリブテン、ポリイソブチレン、ブタジエン−アクリロニトリル、ポリクロロプレン等があげられるが、これらに限定されるものではない。
これらの高分子可塑剤の中では、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)と相溶するものが好ましい。この点から、ポリエーテル類やビニル系重合体が好ましい。また、ポリエーテル類を可塑剤として使用すると、表面硬化性および深部硬化性が改善され、貯蔵後の硬化遅延も起こらないことから好ましく、中でもポリプロピレングリコールがより好ましい。また、相溶性および耐候性、耐熱性の点からビニル系重合体が好ましい。ビニル系重合体の中でもアクリル系重合体および/またはメタクリル系重合体が好ましく、ポリアクリル酸アルキルエステルなどアクリル系重合体が更に好ましい。この重合体の合成法は、分子量分布が狭く、低粘度化が可能なことからリビングラジカル重合法が好ましく、原子移動ラジカル重合法が更に好ましい。また、特開2001−207157号公報に記載されているアクリル酸アルキルエステル系単量体を高温・高圧で連続塊状重合によって得た、いわゆるSGOプロセスによる重合体を用いるのが好ましい。
高分子可塑剤の数平均分子量は、好ましくは500から15,000であるが、より好ましくは800から10,000であり、更に好ましくは1,000から8,000、特に好ましくは1,000から5,000である。最も好ましい1,000から3,000である。分子量が低すぎると熱や降雨により可塑剤が経時的に流出し、初期の物性を長期にわたり維持できなくなる。また、分子量が高すぎると粘度が高くなり、作業性が悪くなる。
高分子可塑剤の分子量分布は特に限定されないが、狭いことが好ましく、1.80未満が好ましい。1.70以下がより好ましく、1.60以下がなお好ましく、1.50以下が更に好ましく、1.40以下が特に好ましく、1.30以下が最も好ましい。
高分子可塑剤の数平均分子量は、ビニル系重合体の場合はGPC法で、ポリエーテル系重合体の場合は末端基分析法で測定される。また、分子量分布(Mw/Mn)はGPC法(ポリスチレン換算)で測定される。
また、高分子可塑剤は、反応性ケイ素基を有していても、有していなくてもよい。反応性ケイ素基を有する場合、反応性可塑剤として作用し、硬化物からの可塑剤の移行を防止できる。反応性ケイ素基有する場合、1分子に対し平均して1個以下、更には0.8個以下が好ましい。反応性ケイ素基有する可塑剤、特に反応性ケイ素基を有するポリエーテル系重合体を使用する場合、その数平均分子量は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)より低いことが必要である。
可塑剤の使用量は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して5〜150重量部、好ましくは10〜120重量部、更に好ましくは20〜100重量部である。5重量部未満では可塑剤としての効果が発現しなくなり、150重量部を超えると硬化物の機械強度が不足する。可塑剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また低分子可塑剤と高分子可塑剤を併用してもよい。なお、これら可塑剤は重合体製造時に配合することも可能である。
本発明の硬化性組成物は、シランカップリング剤、シランカップリング剤の反応物、またはシランカップリング剤以外の化合物を接着性付与剤として添加することができる。シランカップリング剤の具体例としては、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、α−イソシアネートメチルトリメトキシシラン、α−イソシアネートメチルジメトキシメチルシラン等のイソシアネート基含有シラン類;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−β−アミノエチル−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−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等の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トリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン等の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、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、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、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等のエポキシ基含有シラン類;β−カルボキシエチルトリエトキシシラン、β−カルボキシエチルフェニルビス(β−メトキシエトキシ)シラン、N−β−(カルボキシメチル)アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のカルボキシシラン類;ビニルトリメトキシシラン、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メチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルトリエトキシシラン等のビニル型不飽和基含有シラン類;γ−クロロプロピルトリ
メトキシシラン等のハロゲン含有シラン類;トリス(トリメトキシシリル)イソシアヌレート等のイソシアヌレートシラン類等を挙げることができる。また、これらを変性した誘導体である、アミノ変性シリルポリマー、シリル化アミノポリマー、不飽和アミノシラン錯体、フェニルアミノ長鎖アルキルシラン、アミノシリル化シリコーン、シリル化ポリエステル等もシランカップリング剤として用いることができる。本発明に用いるシランカップリング剤は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲で使用することが好ましく、特に、0.5〜10重量部の範囲で使用するのが好ましい。
本発明の硬化性組成物には、種々の充填剤を配合することができる。充填剤としては、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、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;重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、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、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、PVC粉末、PMMA粉末など樹脂粉末のような充填剤;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等が挙げられる。充填剤を使用する場合、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して1〜300重量部、好ましくは10〜200重量部である。
これら充填剤の使用により強度の高い硬化物を得たい場合には、主にヒュームドシリカ、沈降性シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸およびカーボンブラック、表面処理微細炭酸カルシウム、焼成クレー、クレー、および活性亜鉛華などから選ばれる充填剤が好ましく、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対し、1〜200重量部の範囲で使用すれば好ましい結果が得られる。また、低強度で破断伸びが大である硬化物を得たい場合には、主に酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、酸化第二鉄、酸化亜鉛、およびシラスバルーンなどから選ばれる充填剤を反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して5〜200重量部の範囲で使用すれば好ましい結果が得られる。
なお、一般的に炭酸カルシウムは、比表面積の値が大きいほど硬化物の破断強度、破断伸び、接着性の改善効果は大きくなる。もちろんこれら充填剤は1種類のみで使用してもよいし、2種類以上混合使用してもよい。脂肪酸表面処理膠質炭酸カルシウムと表面処理がされていない重質炭酸カルシウムなど粒径が1μm以上の炭酸カルシウムを併用して用いることができる。
本発明の硬化性組成物には、組成物の軽量化(低比重化)の目的でバルーンのような球状中空体を添加することができる。
バルーンとは、球状体充填剤で内部が中空のものである。バルーンの材料としては、ガラス、シラス、シリカなどの無機系の材料、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリスチレン、サラン、アクリルニトリルなどの有機系の材料があげられるが、これらのみに限定されるものではなく、無機系の材料と有機系の材料とを複合させたり、また、積層して複数層を形成させたりすることもできる。無機系の、あるいは有機系の、またはこれらを複合させるなどしたバルーンを使用することができる。また、使用するバルーンは、同一のバルーンを使用しても、あるいは異種の材料のバルーンを複数種類混合して使用しても差し支えがない。さらに、バルーンは、その表面を加工ないしコーティングしたものを使用することもできるし、またその表面を各種の表面処理剤で処理したものを使用することもできる。たとえば、有機系のバルーンを炭酸カルシウム、タルク、酸化チタンなどでコーティングしたり、無機系のバルーンをシランカップリング剤で表面処理することなどがあげられる。
バルーンの粒径は、3〜200μmであることが好ましく、特に10〜110μmであることが好ましい。3μm未満では、軽量化への寄与が小さいため大量の添加が必要となり、200μm以上では、硬化したシーリング材の表面が凹凸になったり、伸びが低下する傾向がある。
球状中空体の使用量は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して、0.01〜30重量部が好ましい。下限は0.1重量部がより好ましく、上限は20重量部がより好ましい。0.01重量部未満では作業性の改善効果がなく、30重量部を超えると硬化物の伸びと破断強度が低くなる傾向がある。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて生成する硬化物の引張特性を調整する物性調整剤を添加しても良い。物性調整剤としては特に限定されないが、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン類;ジメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン等のアルキルイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、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−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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等の官能基を有するアルコキシシラン類;シリコーンワニス類;ポリシロキサン類等が挙げられる。前記物性調整剤を用いることにより、本発明に用いる組成物を硬化させた時の硬度を上げたり、逆に硬度を下げ、破断伸びを出したりし得る。上記物性調整剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
物性調整剤は反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜10重量部の範囲で使用される。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じてタレを防止し、作業性を良くするためにタレ防止剤を添加しても良い。また、タレ防止剤としては特に限定されないが、例えば、ポリアミドワックス類;水添ヒマシ油誘導体類;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム等の金属石鹸類等が挙げられる。これらタレ防止剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
タレ防止剤は反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲で使用される。
本発明の硬化性組成物には、酸化防止剤(老化防止剤)を使用することができる。酸化防止剤を使用すると硬化物の耐候性を高めることができる。酸化防止剤としてはヒンダードフェノール系、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系が例示できるが、特にヒンダードフェノール系が好ましい。同様に、チヌビン622LD,チヌビン144; CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・ジャパン株式会社製);アデカスタブLA−57,アデカスタブLA−62, アデカスタブLA−67,アデカスタブLA−63,アデカスタブLA−68(以上いずれも株式会社ADEKA製); サノールLS−770, サノールLS−765,サノールLS−292, サノールLS−2626,サノールLS−1114,サノールLS−744(以上いずれも三共ライフテック株式会社製)に示されたヒンダードアミン系光安定剤を使用することもできる。酸化防止剤の具体例は特開平4−283259号公報や特開平9−194731号公報にも記載されている。
酸化防止剤の使用量は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。
本発明の硬化性組成物には、光安定剤を使用することができる。光安定剤を使用すると硬化物の光酸化劣化を防止できる。光安定剤としてベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系、ベンゾエート系化合物等が例示できるが、特にヒンダードアミン系が好ましい。
光安定剤の使用量は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。光安定剤の具体例は特開平9−194731号公報にも記載されている。
本発明の硬化性組成物に光硬化性物質を配合する場合、特に不飽和アクリル系化合物を用いる場合、特開平5−70531号公報に記載されているようにヒンダードアミン系光安定剤として3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤を用いるのが組成物の保存安定性改良のために好ましい。3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤としてはチヌビン622LD,チヌビン144;CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・ジャパン株式会社製);アデカスタブLA−57,LA−62,LA−67,LA−63(以上いずれも株式会社ADEKA製);サノールLS−765,LS−292,LS−2626,LS−1114,LS−744(以上いずれも三共ライフテック株式会社製)などの光安定剤が例示できる。
本発明の硬化性組成物には、紫外線吸収剤を使用することができる。紫外線吸収剤を使用すると硬化物の表面耐候性を高めることができる。紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチレート系、置換トリル系及び金属キレート系化合物等が例示できるが、特にベンゾトリアゾール系が好ましい。
紫外線吸収剤の使用量は、反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。フェノール系やヒンダードフェノール系酸化防止剤とヒンダードアミン系光安定剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を併用して使用するのが好ましい。
本発明の硬化性組成物には、硬化性組成物又は硬化物の諸物性の調整を目的として、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。このような添加物の例としては、たとえば、難燃剤、硬化性調整剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、オゾン劣化防止剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、発泡剤、溶剤、防かび剤などがあげられる。これらの各種添加剤は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物は、すべての配合成分を予め配合密封保存し、施工後空気中の湿気により硬化する1成分型として調製することも可能であり、硬化剤として別途硬化触媒、充填材、可塑剤、水等の成分を配合しておき、該配合材と重合体組成物を使用前に混合する2成分型として調製することもできる。
硬化性組成物が1成分型の場合、すべての配合成分が予め配合されるため、水分を含有する配合成分は予め脱水乾燥してから使用するか、また配合混練中に減圧などにより脱水するのが好ましい。前記硬化性組成物が2成分型の場合、反応性ケイ素基を有する重合体を含有する主剤に硬化触媒を配合する必要がないので配合剤中には若干の水分が含有されていてもゲル化の心配は少ないが、長期間の貯蔵安定性を必要とする場合には脱水乾燥するのが好ましい。脱水、乾燥方法としては粉状などの固状物の場合は加熱乾燥法、液状物の場合は減圧脱水法または合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲルなどを使用した脱水法が好適である。また、イソシアネート化合物を少量配合してイソシアネート基と水とを反応させて脱水してもよい。かかる脱水乾燥法に加えてメタノール、エタノールなどの低級アルコール;n−プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシラン化合物を添加することにより、さらに貯蔵安定性は向上する。
脱水剤、特にビニルトリメトキシシランなどの水と反応し得るケイ素化合物の使用量は反応性ケイ素基含有有機重合体(A)100重量部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜10重量部の範囲が好ましい。
本発明の硬化性組成物は、床用接着剤、コーティング剤、粘着剤、型取剤、防振材、制振材、防音材、発泡材料、塗料、吹付材、太陽電池裏面封止材などの電気・電子部品材料、電線・ケーブル用絶縁被覆材などの電気絶縁材料、弾性接着剤、コンタクト型接着剤、スプレー型シール材、クラック補修材、タイル張り用接着剤、粉体塗料、注型材料、医療用ゴム材料、医療用粘着剤、医療機器シール材、食品包装材、サイジングボード等の外装材の目地用シーリング材、プライマー、電磁波遮蔽用導電性材料、熱伝導性材料、ホットメルト材料、電気電子用ポッティング剤、フィルム、ガスケット、各種成形材料、および、網入りガラスや合わせガラス端面(切断部)の防錆・防水用封止材、自動車部品、電機部品、各種機械部品などにおいて使用される液状シール剤等の様々な用途に利用可能である。更に、単独あるいはプライマーの助けをかりてガラス、磁器、木材、金属、樹脂成形物などの如き広範囲の基質に密着しうるので、種々のタイプの密封組成物および接着組成物としても使用可能である。また、本発明の硬化性組成物は、内装パネル用接着剤、外装パネル用接着剤、石材張り用接着剤、天井仕上げ用接着剤、床仕上げ用接着剤、壁仕上げ用接着剤、車両パネル用接着剤、電気・電子・精密機器組立用接着剤としても使用可能である。
以下に、具体的な実施例をあげて本発明をより詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
なお、以下の合成例で用いたクロロメチルジメトキシシランは、WO2010/004948の実施例41に記載の方法でクロロメチルジクロロシランを合成し、実施例55に記載の方法にてメトキシ化を行い、合成した。
(合成例1)
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量が21,100(送液システムとして東ソー製HLC−8120GPCを用い、カラムは東ソー製TSK−GEL Hタイプを用い、溶媒はTHFを用いて測定したポリスチレン換算分子量)のポリオキシプロピレンジオールを得た。得られたポリオキシプロピレンジオールの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−1−プロペンを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。次に得られたアリル基末端ポリオキシプロピレン100重量部に対して白金ジビニルジシロキサン錯体(白金換算で3重量%のイソプロパノール溶液)72ppm、オルトギ酸トリメチル1.29重量部を加え撹拌しながら、クロロメチルジメトキシシラン1.51重量部をゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させることにより、末端がクロロメチルジメトキシシリル基であり、1分子あたりのケイ素基が平均1.5個、数平均分子量21,100である、直鎖状の反応性ケイ素基含有ポリオキシプロピレン重合体(A−1)を得た。
(合成例2)
分子量が約3,000のポリオキシプロピレントリオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキサイドの重合を行い、数平均分子量26,200(合成例1と同様に算出した)のポリオキシプロピレントリオールを得た。得られたポリオキシプロピレントリオールの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−1−プロペンを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。次に得られたアリル基末端ポリオキシプロピレン100重量部に対して白金ジビニルジシロキサン錯体(白金換算で3重量%のイソプロパノール溶液)72ppm、オルトギ酸トリメチル1.54重量部を加え撹拌しながら、クロロメチルジメトキシシラン1.80重量部をゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させることにより、末端がクロロメチルジメトキシシリル基であり、1分子あたりのケイ素基が平均2.3個、数平均分子量が26,200である、分岐状の反応性ケイ素基含有ポリオキシプロピレン重合体(A−2)を得た。
(合成例3)
数平均分子量が約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキサイドの重合を行い、数平均分子量14,600(合成例1と同様の方法で算出した)のポリオキシプロピレンジオールを得た。得られたポリオキシプロピレンジオールの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−1−プロペンを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。次に得られたアリル基末端ポリオキシプロピレン重合体100重量部に対して白金ジビニルジシロキサン錯体(白金換算で3重量%のイソプロパノール溶液)72ppm、オルトギ酸トリメチル2.01重量部を加え撹拌しながら、(クロロメチル)ジメトキシシラン2.35重量部をゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させることにより、末端が(クロロメチル)ジメトキシシリル基であり、1分子あたりのケイ素基が平均1.5個、数平均分子量が14,600である直鎖状の反応性ケイ素基含有ポリオキシプロピレン重合体(A−3)を得た。
(合成例4)
特表2007−513203号公報の例2に記載の方法を参考に製造した(メトキシメチル)トリメトキシシランに対し、触媒として0.02モル当量の塩化亜鉛を用い、4モル当量の塩化アセチルを作用させた。加熱還流条件で36時間反応させ、(メトキシメチル)トリクロロシランを合成した。
蒸留精製した(メトキシメチル)トリクロロシランと1モル当量のメチルジクロロシラン(信越化学製:LS−50)を混合し、塩化メチルトリブチルアンモニウム0.05モル当量を加えて、加熱還流条件で3時間反応させた。約50%の転換率でメトキシメチルジクロロシランを得た。
蒸留精製した(メトキシメチル)ジクロロシランに対して2.5モル当量のオルト酢酸トリメチルを反応容器に仕込み、よく攪拌しながら、(メトキシメチル)ジクロロシランをゆっくりと添加した。反応液の温度が50℃を超えないように、添加速度を調整した。添加終了後、(メトキシメチル)ジクロロシランがほぼ定量的に(メトキシメチル)ジメトキシシランに変換されたことをHNMRスペクトル(JEOL製JNM−LA400を用いて、CDCL溶媒中で測定。CHCLのピークを7.26ppmとして解析した。)にて確認した。減圧蒸留によって精製し、(メトキシメチル)ジメトキシシランを得た。
HNMRスペクトル帰属:δ4.52(t,1H)、3.60(s,6H),3.35(s,3H),3.19(d,2H)。
(合成例5)
数平均分子量が約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキサイドの重合を行い、数平均分子量14,600(合成例1と同様の方法で算出した)のポリオキシプロピレンジオールを得た。得られたポリオキシプロピレンジオールの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−1−プロペンを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。次に得られたアリル基末端ポリオキシプロピレン重合体100重量部に対して白金ジビニルジシロキサン錯体(白金換算で3重量%のイソプロパノール溶液)72ppm、オルトギ酸トリメチル2.01重量部を加え撹拌しながら、合成例4で合成した(メトキシメチル)ジメトキシシラン2.28重量部をゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させることにより、末端が(メトキシメチル)ジメトキシシリル基であり、1分子あたりのケイ素基が平均1.5個、数平均分子量が14,600である直鎖状の反応性ケイ素基含有ポリオキシプロピレン重合体(A−4)を得た。
(合成例6)
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量が21,100(合成例1と同様の方法で算出した)のポリオキシプロピレンジオールを得た。得られたポリオキシプロピレンジオールの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−1−プロペンを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。次に得られたアリル基末端ポリオキシプロピレン100重量部に対して白金ジビニルジシロキサン錯体(白金換算で3重量%のイソプロパノール溶液)36ppmを加え撹拌しながら、ジメトキシメチルシラン1.15重量部をゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させる事により、末端がジメトキシメチルシリル基であり、1分子あたりのケイ素基が平均1.5個、数平均分子量が21,100である、直鎖状の反応性ケイ素基含有ポリオキシプロピレン重合体(C−1)を得た。
(合成例7)
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量が25,500(合成例1と同様の方法で算出した)のポリオキシプロピレンジオールを得た。得られたポリオキシプロピレンジオールの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−1−プロペンを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。次に得られたアリル基末端ポリオキシプロピレン100重量部に対して白金ジビニルジシロキサン錯体(白金換算で3重量%のイソプロパノール溶液)36ppmを加え撹拌しながら、ジメトキシメチルシラン0.96重量部をゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させる事により、末端がジメトキシメチルシリル基であり、1分子あたりのケイ素基が平均1.5個、数平均分子量が25,500である、直鎖状の反応性ケイ素基含有ポリオキシプロピレン重合体(C−2)を得た。
(実施例1)
合成例1で得られた重合体(A−1)100重量部に対して、表1に示す量の脂肪酸処理炭酸カルシウム(白石工業(株)製、商品名:白艶華CCR)50重量部、重質炭酸カルシウム(白石カルシウム(株)製、商品名:ホワイトンSB赤)50重量部を添加し、充分混合した後、3本ペイントロールに1回通して分散させた。ついでプラネタリーミキサーで120℃、0.2mmHgの減圧条件下で脱水させながら2時間混練して配合物を得た。冷却後、配合物を防湿性のカートリッジ型容器に充填した。
カートリッジから配合物を押し出し、重合体(A−1)100重量部に対して、ビニルトリメトキシシラン(Momentive(株)製、商品名:A−171)4重量部、接着性付与剤として3−アミノプロピルトリメトキシシラン(Momentive(株)製、商品名:A−1110)3重量部、および、縮合触媒としてジオクチル錫ビス(トリエトキシシリケート)(日東化成(株)製、商品名:ネオスタン S−1)0.2重量部を添加した後、充分混合して、評価用混合物を得た。
(皮張り時間)
23℃、相対湿度50%の雰囲気下にて、評価用混合物を厚さ約5mmの型枠にスパチュラを用いて充填し、表面を平面状に整えた時間を硬化開始時間とした。表面をスパチュラで触り、スパチュラに配合物が付着しなくなった時間を皮張り時間として硬化時間の測定を行った。結果を表1に示した。
(引張剪断強度)
23℃、相対湿度50%の雰囲気下にて、被着体としてアルミニウム(接着面積25mm×25mm)を使用し、接着強度の時間変化の測定を行った。評価時間は、被着体に評価用混合物を塗布後、オープンタイムを2分取った後、被着体同士を張り合わせた時間を開始時間として、1時間後、24時間後の引張剪断接着強度と破壊状態を測定した。試験速度は50mm/minで行った。破壊状態は、凝集破壊(接着剤部分で破壊)をCF、界面破壊(接着剤と被着体との界面で剥離)をAFとし、目視で確認した。結果を表1に示した。
(実施例2、比較例1)
表1の実施例2、比較例1に示す配合割合で重合体(A)(C)、充填剤、脱水剤、接着性付与剤、ジアルキル錫縮合触媒(B)を配合した以外は、実施例1と同様にして配合物を作製し、評価を行った。それぞれの結果を表1に示した。
Figure 2012057150
(実施例3〜4、比較例2〜3)
表2の実施例3〜4、比較例2〜3に示す割合で、重合体(A)(C)、可塑剤、充填剤、チクソ性付与剤、紫外線吸収剤、光安定剤、脱水剤、接着性付与剤、ジアルキル錫縮合触媒(B)を配合した以外は、実施例1と同様にして配合物を作製した。評価は実施例1と同様の方法で皮張り時間の測定を行い、下記に示す方法で引張り試験を行った。それぞれの結果を表2に示した。
(引張り試験)
23℃、相対湿度50%の雰囲気下にて、カートリッジから配合物を押出し、混合物を厚み3mmのポリエチレン製の型枠に気泡が入らないよう充填し、23℃、相対湿度50%で3日間、さらに50℃で4日間養生することにより硬化物を得た。得られた硬化物から、JIS K 6251に準拠して3号ダンベルを打ち抜き、引張り試験(引張り速度200mm/分、23℃、相対湿度50%)を行い、破断強度(TB)と破断時伸び率(EB)を測定した。その結果を表2に示した。
Figure 2012057150
表1〜2の結果において、実施例と比較例との比較から、特定構造の反応性ケイ素基を有する重合体(A)は、比較例の重合体(C)と比べて皮張り時間が短いことがわかる。
また重合体(A−1)及び(A−2)は、重合体(C−1)と比べて、接着強度が養生初期より強いことがわかった。

Claims (17)

  1. 下記一般式(1)で表わされる反応性ケイ素基を有する有機重合体(A)、および、炭素数5〜20のアルキル基を有するジアルキル錫縮合触媒(B)を含有することを特徴とする硬化性組成物。
    −SiR (1)
    (式中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基であって、1位から3位の炭素原子上の少なくとも1個の水素原子が、ハロゲン、−OR、−NR、−N=R、−SR(R、R、R、Rはそれぞれ水素原子または炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基、Rは炭素原子数1から20の2価の置換あるいは非置換の炭化水素基である。)、炭素原子数1から20のペルフルオロアルキル基、シアノ基から選択される基である。Rは炭素数1〜20の炭化水素基、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R SiO−で表わされるトリオルガノシロキシ基を示し、3個のRは炭素数1〜20の炭化水素基であり、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示す。aは1または2、bは0または1、cは1または2、a+b+c=3である条件を満たす。R,R,Xのそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
  2. 一般式(1)中のRが、下記一般式(2)で表わされる有機基であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
    −CR 3−d (2)
    (式中、Yは、ハロゲン、−OR、−NR、−N=R、−SR(R、R、R、Rはそれぞれ水素原子または炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基、Rは炭素原子数1から20の2価の置換あるいは非置換の炭化水素基である。)、炭素原子数1から20のペルフルオロアルキル基、シアノ基から選択される基である。Rは水素原子または炭素数1〜19のアルキル基を示す。dは1,2または3を示す。R,Yのそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
  3. 一般式(2)で表されるYが塩素であることを特徴とする請求項2に記載の硬化性組成物。
  4. 一般式(2)が、クロロメチル基であることを特徴とする請求項2に記載の硬化性組成物。
  5. 一般式(2)で表されるYがアルコキシ基であることを特徴とする請求項2に記載の硬化性組成物。
  6. 一般式(2)で表されるYが、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの基であることを特徴とする請求項2に記載の硬化性組成物。
  7. 一般式(2)が、メトキシメチル基であることを特徴とする請求項2に記載の硬化性組成物。
  8. 有機重合体(A)が、ポリオキシアルキレン系重合体であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  9. 有機重合体(A)が、ポリオキシプロピレン系重合体であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  10. 有機重合体(A)が、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合のいずれをも含まないことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  11. ジアルキル錫縮合触媒(B)が、下記一般式(3)〜(9)からなる群から選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
    SnO (3)
    Sn[OSi(OR10 (4)
    Sn(OR11 (5)
    Sn(OCOR11 (6)
    [R Sn(OCOR11)]O (7)
    Sn(OCOCH=CHCOOR11 (8)
    Sn(SCHCOOR11 (9)
    (式中、Rは炭素数5〜20の1価の炭化水素基を示し、R10は炭素数1〜4の1価の炭化水素基を示し、R11は炭素数1〜4の1価の有機基を示す。R,R10,R11のそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
  12. ジアルキル錫縮合触媒(B)が下記一般式(4)であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
    Sn[OSi(OR10 (4)
    (式中、Rは炭素数5〜20の1価の炭化水素基を示し、R10は炭素数1〜4の1価の炭化水素基を示す。R,R10のそれぞれについて、それらが複数存在するとき、それらは同じでもよく、異なっていてもよい。)
  13. 有機重合体(A)100重量部に対して、ジアルキル錫縮合触媒(B)が0.001〜20重量部であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化性組成物を成分として含むシーリング材。
  15. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化性組成物を成分として含む接着剤。
  16. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化性組成物を成分として含むコーティング材。
  17. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
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