JP2012107103A - 硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)反応性ケイ素基を含有するビニル系重合体、(B)反応性ケイ素基を含有するポリオキシアルキレン系重合体、及び(C)硬化触媒を含有する硬化性組成物であって、前記ビニル系重合体(A)が、環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)を含有する環状構造含有ビニル系重合体、及び環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)と(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(a−2)とを含有する環状構造含有ビニル系重合体からなる群から選択される1種以上であり、前記ビニル系重合体(A)中の前記(a−1)の含有量が、前記(a−1)及び前記(a−2)の合計量に対して10質量%以上であるようにした。
【選択図】なし
Description
前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(a−2)としては、公知の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位を使用可能であり、特に制限はないが、炭素数が1〜8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、および2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートがより好ましい。炭素数9以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、また、炭素数12と13との混合物のように、2種以上の混合したものなどが挙げられる。これらの単量体単位は単独で用いてもよく、または2種以上を混合して用いてもよい。
前記反応性ケイ素基の個数に特に制限はないが、硬化性や硬化後の物性等の点から、(A)ビニル系重合体の1分子中に平均して1〜6個含まれるのが好適であり、1.6〜5個がより好適である。分子中の反応性ケイ素基の位置は特に限定されず、(A)ビニル系重合体の分子鎖の末端あるいは内部にあってもよく、両方にあってもよいが、分子鎖末端にあることが好ましい。
適切なアゾ系開始剤としては、2,2’−アゾビス(4−メトキシー2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)、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(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピオニトリル)、および2,2’−アゾビス(メチルイソブチレート)等が挙げられる。
適切な過酸化物開始剤としては、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、ジセチルパーオキシジカーボネート、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、および過酸化ジクミル等が挙げられる。
適切な過硫酸塩開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、および過硫酸アンモニウムが挙げられる。
適切なレドックス開始剤としては、上記過硫酸塩開始剤のメタ亜硫酸水素ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムのような還元剤との組み合わせ;有機過酸化物と第3級アミンに基づく系、例えば過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンに基づく系;並びに有機ヒドロパーオキシドと遷移金属に基づく系、例えばクメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートに基づく系等が挙げられる。
前記反応性ケイ素基の個数に特に制限はないが、硬化性や硬化後の物性等の点から、1分子中に平均して1〜6個含まれるのが好適である。分子中の反応性ケイ素基の位置は特に限定されず、(B)オキシアルキレン系重合体の分子鎖の末端あるいは内部にあってもよく、両方にあってもよいが、分子鎖末端にあることが好ましい。
(C)硬化触媒としては、(A)ビニル系重合体又は(B)オキシアルキレン系重合体に対し硬化触媒の作用を示すものであれば、特に制限されないが、例えば、有機金属化合物やアミン類等が挙げられ、シラノール縮合触媒を用いることが好ましい。
(C)硬化触媒としては、例えば、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、チタンテトラアセチルアセトナート等のチタン酸エステル類;ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセチルアセトナート、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫マレエート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジネオデカネート(ジオクチル錫ジバーサテート)、ジオクチル錫オキサイド、ジブチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物等の4価錫化合物、オクチル酸錫、ナフテン酸錫、ステアリン酸錫、ジネオデカン酸錫(バーサチック酸錫)等の2価錫化合物等の有機錫化合物類;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等の有機アルミニウム化合物類;ビスマス−トリス(2−エチルヘキソエート)、ビスマス−トリス(ネオデカノエート)等のビスマス塩と有機カルボン酸または有機アミンとの反応物等;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等のキレート化合物類;オクチル酸鉛等の有機鉛化合物;ナフテン酸鉄等の有機鉄化合物;有機バナジウム化合物;ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、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)等のアミン系化合物あるいはそれらのカルボン酸等との塩;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等が例示される。
硬化触媒の配合割合は求める硬化速度に応じて適宜設定すればよいが、(A)ビニル系重合体及び(B)オキシアルキレン系重合体の合計100質量部に対して0.1〜30質量部が好ましく、0.5〜20質量部がより好ましい。
これら充填剤は(A)ビニル系重合体及び(B)オキシアルキレン系重合体の合計100質量部に対し5〜500質量部の範囲で使用することが好適であり、より好ましくは5〜100質量部である。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。
可塑剤は、(A)ビニル系重合体及び(B)オキシアルキレン系重合体の合計100質量部に対して1〜300質量部添加することが好ましく、さらには5〜200質量部添加することが好ましい。
溶剤や希釈剤は、(A)ビニル系重合体及び(B)オキシアルキレン系重合体の合計100質量部に対して0〜100質量部配合することが好ましく、1〜100質量部配合することがより好ましく、5〜50質量部配合することがさらに好ましい。また、本発明の硬化性組成物を接着剤として用いる場合、溶剤を含まない無溶剤とすることもできる。
接着性付与剤は、あまりに多く添加すると、硬化物のモジュラスが高くなり、少なすぎると接着性が低下することから、(A)ビニル系重合体及び(B)オキシアルキレン系重合体の合計100質量部に対して0.1〜15質量部添加することが好ましく、さらには0.5〜10質量部添加することが好ましい。
粘着付与剤は、(A)ビニル系重合体及び(B)オキシアルキレン系重合体の合計100質量部に対して1〜100質量部添加することが好ましく、5〜50質量部添加することがより好ましい。
ポリオキシプロピレンジオールにナトリウムメトキシド(NaOMe)のメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。未反応の塩化アリルを減圧脱揮により除去し、さらに生成した金属塩を水により抽出除去して、末端にアリル基を有するポリオキシプロピレンを得た。得られたアリル基末端ポリオキシプロピレンに対し、白金ビニルシロキサン錯体のイソプロパノール溶液を添加し、トリメトキシシランを反応させ、PPG(ポリプロピレングリコール)換算の重量平均分子量が約25000、1分子当たり1.5個の末端トリメトキシシリル基を有するポリオキシプロピレン系重合体B1を得た。
<GPC測定条件>
測定装置:HLC−8120GPC(東ソー社製)
GPCカラム構成:以下の5連カラム(すべて東ソー社製)
サンプル濃度:1.5mg/cm3となるように、テトラヒドロフランで希釈
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流量: 0.85ml/分
カラム温度:40℃
合成例1で用いたポリオキシプロピレンジオールより分子量が小さいポリオキシプロピレンジオールにナトリウムメトキシド(NaOMe)のメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。未反応の塩化アリルを減圧脱揮により除去し、さらに生成した金属塩を水により抽出除去して、末端にアリル基を有するポリオキシプロピレンを得た。得られたアリル基末端ポリオキシプロピレンに対し、白金ビニルシロキサン錯体のイソプロパノール溶液を添加し、トリメトキシシランを反応させ、PPG換算の重量平均分子量が約15000、1分子当たり1.5個の末端トリメトキシシリル基を有するポリオキシプロピレン系重合体B2を得た。
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および環流冷却器を備えたフラスコに、表1に示す組成にて、シクロヘキシルメタクリレート90質量部、シクロヘキシルアクリレート10質量部、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン8.5質量部および金属触媒としてチタノセンジクロライド0.005質量部、更に有機溶媒として酢酸エチル50質量部を仕込みフラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコ内容物を85℃に加熱した。
次いで、充分に窒素ガス置換したγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン11質量部を攪拌中のフラスコ内に一気に添加した後、攪拌中のフラスコ内容物の温度が85℃に維持できるように、加熱および冷却を16時間行った。上記のようにして16時間反応後、反応物の温度を室温に戻し、重合を終了し、反応物A1(反応性ケイ素基含有ビニル系重合体A1)を得た。
側鎖シリル基数={(重合性不飽和結合と反応性ケイ素基とを有する化合物の質量部÷重合性不飽和結合と反応性ケイ素基とを有する化合物の分子量)}÷{(前記(a−1)、(a−2)、(a−3)、重合性不飽和結合と反応性ケイ素基とを有する化合物、および反応性ケイ素基含有チオール化合物の合計質量部)÷ビニル系重合体の数平均分子量)}
末端シリル基数=連鎖移動剤の数
表1に示す組成および配合比に変更した以外は製造例3と同様の方法で合成し、ビニル系重合体A2〜A8を得た。得られたビニル系重合体A2〜A8について、製造例3と同様の方法にて物性を測定し、測定結果を表2に示した。
表3に示す組成および配合比に変更した以外は製造例3と同様の方法で合成し、ビニル系重合体A9〜A14を得た。得られたビニル系重合体A9〜A14について、製造例3と同様の方法にて物性を測定し、測定結果を表4に示した。
表5に示す組成および配合比に変更した以外は製造例3と同様の方法で合成し、ビニル系重合体A15〜A19を得た。得られたビニル系重合体A15〜A19について、製造例3と同様の方法にて物性を測定し、測定結果を表6に示した。
表7に示した如く、配合物質の配合量を変更した以外は製造例3と同様に合成し、ビニル系重合体X1〜X8を得た。得られたビニル系重合体X1〜X8について製造例3と同様の測定を行った。結果を表8に示した。
表9に示した如く、110℃に加熱したトルエン43g中に、ブチルアクリレート6.0g、メチルメタクリレート66g、ステアリルメタクリレート13g、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン5.4g、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン7.0gおよびトルエン23g混合物、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル2.6gを溶かした溶液を4時間かけて滴下した後、2時間後重合を行った。
上記のようにして2時間反応後、反応物の温度を室温に戻し、重合を終了し、ビニル系重合体X9を得た。得られたビニル系重合体X9は、1分子中に1.75個のシリル基数を有し、(メタ)アクリル酸メチル単量体単位と、アルキル基の炭素数が4である(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位と、アルキル基の炭素数が18である(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位と、を含む共重合体である。
得られたビニル系重合体X9について製造例3と同様の測定を行い結果を表10に示した。
フラスコ内に製造例1で製造した重合体B1、製造例2で製造した重合体B2、製造例3で製造したビニル系重合体A1を表11に示した如く配合した後、加熱減圧装置を用い120℃まで徐々に加熱しながら酢酸エチル及び残存モノマーを除去し、ビニル系重合体(A)とオキシアルキレン系重合体(B)との硬化性樹脂D1を得た。
硬化性樹脂をビンに入れ濁りの確認を目視にて行った。その評価基準は、○:透明、△:室温で白濁しているが、50℃では透明、×:常温及び50℃において白濁もしくは二層分離、とした。
表11に示した如く、配合物質の配合量を変更した以外は合成例1と同様に合成し、硬化性樹脂D2〜D10を得た。得られた硬化性樹脂D2〜D10に対して合成例1と同様に相溶性の測定を行った。結果を表11に示した。
表12に示した如く、配合物質の配合量を変更した以外は合成例1と同様に合成し、硬化性樹脂D11〜D19を得た。得られた硬化性樹脂D11〜D19に対して合成例1と同様に相溶性の測定を行った。結果を表12に示した。
表13に示した如く、配合物質及び配合割合を変更した以外は、合成例1と同様にして実験を行い、硬化性樹脂Y1〜Y9を得た。得られた硬化性樹脂Y1〜Y9に対して合成例1と同様に相溶性の測定を行った。結果を表13に示した。
一方、表13に示した如く、環状構造を有するビニル系単量体の含有量が本発明の規定未満であるビニル系重合体X1〜X3を用いた比較合成例1〜3、メチルメタクリレートのみからなるビニル系重合体X6を用いた比較合成例6、2−エチルヘキシルメタクリレートのみからなるビニル系重合体X7を用いた比較合成例7では、得られた硬化性樹脂は白濁ないし二相分離し、(A)オキシアルキレン系重合体との相溶性が悪かった。
表14に示した如く、合成例1で得た(A)反応性ケイ素基含有ビニル系重合体と(B)反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体を含む硬化性樹脂D1を100質量部、テトラエトキシシランを1質量部、希釈剤としてノルマルパラフィンN−11を1質量部、各アミノシラン化合物を3質量部及び(C)硬化触媒としてジオクチル錫ジバーサテートを1質量部ずつ仕込んだ後、23℃で攪拌・脱泡し本発明の硬化性組成物を調製した。
1)硬化性試験
JIS A 1439 5.19に基づき、硬化性組成物をガラス板に3mm厚で塗布し、指触乾燥時間(TFT)を5分間隔で測定した。
23℃50%相対湿度にて50ccのPP製プリンカップに、上記得られた硬化性組成物をそれぞれ山盛りになるように配合した後、パテナイフで表面を掻き取り、試験体とした。この試験体を24時間後に表層の硬化部を皮を剥ぐようにめくり取り未硬化の付着部分をよくふき取ったものの厚みをノギスで5点測定し、その平均値を深部硬化性(mm)とした。
ショアA硬度を測定した。
JIS K 6850 剛性被着材の引張りせん断接着強さ試験方法に準拠し、表15に示した各被着材について測定した。
硬化性組成物を、23℃50%RH環境下で24時間放置した後、B型粘度計(東機産業(株)製、BSローター7番 10rpm)を使用し測定した結果を初期とし、その後、50℃乾燥機中に3週間放置した後、23℃50%RH環境下で24時間放置し、液温が23℃になるように調整し、同様に粘度測定を行った結果を貯蔵後とした。貯蔵後/初期の値が1.3未満を○、1.3以上を×と評価した。
*1:コルコート(株)製、商品名:エチルシリケート28
*2:ジャパンエナジー製、商品名:N−11(ノルマルパラフィン)
*3: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
*4:γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
*5:日東化成株式会社製、商品名:U−830(ジオクチル錫ジバーサテート)
表14に示した如く、配合物質及び配合割合を変更した以外は、実施例1と同様にして実験を行い、本発明の硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物に対して実施例1と同様に測定を行った。結果を表15に示した。
表16に示した如く、配合物質及び配合割合を変更した以外は、実施例1と同様にして実験を行い、硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物に対して実施例1と同様に測定を行った。結果を表17に示した。
製造例3で製造されたビニル系重合体A1を、加熱減圧装置を用い120℃まで徐々に加熱しながら酢酸エチル及び残存モノマーを除去し、ビニル系重合体(A)単体のみを取り出そうとしたが、成分が樹脂化しており接着剤組成物として試験することが出来なかった。
Claims (9)
- (A)反応性ケイ素基を含有するビニル系重合体、
(B)反応性ケイ素基を含有するポリオキシアルキレン系重合体、及び
(C)硬化触媒
を含有する硬化性組成物であって、
前記ビニル系重合体(A)が、環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)を含有する環状構造含有ビニル系重合体、及び環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)と(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(a−2)とを含有する環状構造含有ビニル系重合体からなる群から選択される1種以上であり、
前記ビニル系重合体(A)中の前記環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)の含有量が、前記環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)及び前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(a−2)の合計量に対して10質量%以上であることを特徴とする硬化性組成物。 - 前記(A)ビニル系重合体の重量平均分子量が、1,000以上50,000以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の硬化性組成物。
- 前記(A)ビニル系重合体が、前記反応性ケイ素基を分子末端に有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 前記環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)が、スチレン、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル化o−フェニルフェノール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(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、フェニルチオエチル(メタ)アクリレート、テトラメチルピペリジニル(メタ)アクリレートおよびペンタメチルピペリジニル(メタ)アクリレートからなる群から選択される1種以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(a−2)が、炭素数が1〜8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位(a−2)が、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、および2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートからなる群から選択される1種以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(A)が、メタロセン化合物及び反応性ケイ素基含有チオール化合物の存在下に、前記環状構造含有ビニル系単量体単位(a−1)を10質量%以上100質量%以下含有する1種以上の単量体を重合し、反応性ケイ素基含有チオール化合物から水素原子が離脱した残基−S−R(但し、Rは反応性ケイ素基を有する基である)が末端に結合しているビニル系重合体を得る工程を含む方法により製造されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の硬化性組成物を用いることを特徴とする接着剤組成物。
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