JP2012233134A - ポリオキシアルキレン系重合体を含有する硬化性組成物 - Google Patents

ポリオキシアルキレン系重合体を含有する硬化性組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】活性エネルギー線に対する速硬化性に優れ、得られた硬化物が良好な機械強度を示す、ポリオキシアルキレン系重合体含有硬化性組成物を提供する。
【解決手段】下記(A)、(B)、(C)成分を含有する硬化性組成物。(A)一般式(1):−[Si(R 2−b)(Y)O]Si(OCH(1)で表される反応性ケイ素基を分子末端に1個以上有するポリオキシアルキレン系重合体(B)一般式(1)で表される反応性ケイ素基を分子内に有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(C)光酸発生剤
【選択図】なし

Description

本発明は、活性エネルギー線により硬化し得るポリオキシアルキレン系重合体を含有する硬化性組成物に関する。
反応性ケイ素基を有する有機重合体は、湿分により、反応性ケイ素基の加水分解反応を伴うシロキサン結合形成により架橋し、ゴム状硬化物を与える(例えば、特許文献1、2)。なかでも、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、伸びや機械強度に優れた硬化物を与えるため、すでに、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。
一方、反応性ケイ素基を有する重合体は、光酸発生剤と併用することで、UVなどの活性エネルギー線照射により生じた酸によってシロキサン結合を形成し架橋することが知られている。たとえば、特許文献3には反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体を光酸発生剤で硬化させた硬化物が記載されている。この系は、活性エネルギー線の照射をきっかけとして所望のタイミングで組成物を硬化させることができる、照射するまでは硬化がおこらず貯蔵安定性に優れるなどのメリットを有している。
しかし、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体のみを硬化させた硬化物は機械強度が不足する場合があった。
機械強度を改良する方法として、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体をブレンドし、湿気硬化触媒により硬化させて高強度化する試みが提案され、一定の効果が得られている。(例えば特許文献4)しかし、この系は湿気により硬化がおこるため、貯蔵安定性に課題があった。
貯蔵安定性を改良可能な方法として、特許文献5には、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体をブレンドし、光酸発生剤により硬化させる試みが記載されている。この系では、貯蔵安定性が改良されるものの、光酸発生剤による硬化性が充分ではなく硬化速度や、機械強度が不足する場合があった。
そのため、活性エネルギー線に対して良好な速硬化性を示し、硬化物が機械強度に優れたポリオキシアルキレン系重合体組成物の開発が望まれていた。
特開昭52−73998号公報 特開昭63−6041号公報 特開2001−172514号公報 特開昭63−112642号公報 特開2003−147145号公報
本発明は、活性エネルギー線に対する速硬化性に優れ、得られた硬化物が良好な機械強度を示す、ポリオキシアルキレン系重合体含有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、前記の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下のことを見出して本発明を完成させた。
すなわち本発明は、
下記(A)、(B)、(C)成分を含有する硬化性組成物に関する。
(A)一般式(1):
−[Si(R 2−b)(Y)O]Si(OCH (1)
(式中、Rは炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基、または、R’SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、Rが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。ここで、R’は炭素数1から20の1価の炭化水素基であり、Yは水酸基または加水分解性基を示す。bは0、1または2を示す。nは0から19の整数を示す。)で表される反応性ケイ素基を分子末端に1個以上有するポリオキシアルキレン系重合体
(B)一般式(1)で表される反応性ケイ素基を分子内に有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体
(C)光酸発生剤
さらにシランカップリング剤(D)を含むことが好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)がポリオキシプロピレンであるあることが好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の数平均分子量が3,000〜100,000であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の分子鎖が実質的に一般式(4):
−CH−C(R)(COOR)− (4)
(式中、Rは水素原子またはメチル基、Rは炭素原子数1から8のアルキル基を示す。)で表される炭素原子数1から8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、一般式(5):
−CH−C(R)(COOR)− (5)
(式中、Rは前記と同じ。Rは炭素原子数10以上のアルキル基を示す。)で表される炭素原子数10以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる(メタ)アクリル酸エステル系重合体であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が500〜15,000であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が一般式(1)で表される反応性ケイ素基を分子内に1個以上有する重合体であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の添加量が、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対し、10重量部から100重量部であることが好ましい。
光酸発生剤(C)の添加量が、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の合計100重量部に対し、0.001重量部から20重量部であることが好ましい。
光酸発生剤(C)がオニウム塩系光酸発生剤であることが好ましい。
光酸発生剤(C)がヘキサフルオロホスフェートのオニウム塩であることが好ましい。
光酸発生剤(C)がトリアリールスルホニウム塩であることが好ましい。
シランカップリング剤(D)がエポキシ基含有シランカップリング剤であることが好ましい。
前記に記載の硬化性組成物を活性エネルギー線照射することにより硬化させることによって得られる硬化物に関する。
本発明の硬化性組成物を使用することにより、活性エネルギー線に対する速硬化性に優れ、得られた硬化物が良好な機械強度を示す、ポリオキシアルキレン系重合体含有硬化性組成物を得ることができる。
以下、本発明について詳しく説明する。
<ポリオキシアルキレン系重合体(A)>
本発明の硬化性組成物は、一般式(1):
−[Si(R 2−b)(Y)O]Si(OCH (1)
(式中、Rは炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基、または、R’SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、Rが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。ここで、R’は炭素数1から20の1価の炭化水素基であり、Yは水酸基または加水分解性基を示す。bは0、1または2を示す。nは0から19の整数を示す。)で表される反応性ケイ素基を分子末端に1個以上有するポリオキシアルキレン系重合体(A)を含有する。
反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体(A)は紫外線などの活性エネルギー線照射によって光酸発生剤(C)から生じた酸によって硬化する。
ポリオキシアルキレン系重合体から得られる硬化物は、その重合体主鎖構造から、ビニル系重合体のみから得られる硬化物に比較して良好な低温特性や柔軟性を示す。
加水分解性基であるメトキシ基は、本発明においては硬化性の観点から3個である。3個である場合、重合体(A)が高い反応性を示すため、速硬化性に優れる。2個以下であると、組成物の硬化性が不足する場合がある。
特に、一般式(2):
−Si(OCH (2)
で表されるトリメトキシシリル基が、導入が容易であるので好ましい。
Yで表される水酸基または加水分解性基は、1個のケイ素原子に0から2個の範囲で結合することができる。加水分解性基や水酸基が反応性ケイ素基中に2個結合する場合には、それらは同じであってもよいし、異なってもよい。
一般式(1)中のYで表される加水分解性基としては、特に限定されず、公知の加水分解性基があげられ、例えば、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。これらのなかでは、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、アルコキシ基が、加水分解性が穏やかで取扱い易いことからより好ましい。
アルコキシ基の具体例としては、特に限定されず、例えば、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があげられる。これらのなかでは、メトキシ基、エトキシ基が、合成が容易なことから好ましく、メトキシ基が、加水分解反応の反応性が高いことからより好ましい。
一般式(1)中のRは特に限定されず、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の炭化水素基、または、一般式:R’SiO−で記載され、R’がメチル基、フェニル基などであるトリオルガノシロキシ基などがあげられる。これらのなかでは、導入の容易さから、メチル基が好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)に含有される反応性ケイ素基は、高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物を得るためには、重合体1分子中に平均して少なくとも1個以上有することが好ましく、1.1〜5個有することがより好ましく、硬化性、機械物性、入手性のバランスから1.3〜1.9個有することがさらに好ましい。分子中に含まれる反応性ケイ素基の数が平均して1個未満になると、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。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)に含有される反応性ケイ素基は分子末端に存在するのが好ましい。反応性ケイ素基は、重合体分子鎖の主鎖の末端あるいは側鎖の末端にあってもよいし、また、両方にあってもよい。特に、反応性ケイ素基が分子鎖の主鎖の末端にのみあるときは、最終的に形成される硬化物に含まれる重合体成分の有効網目長が長くなるため、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り好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の反応性ケイ素基の導入方法としては公知の方法があげられ、例えば、以下に記載の(ハ)〜(ホ)の方法があげられる。
(ハ)不飽和基を有する重合体に反応性ケイ素基を有するヒドロシランを反応させてヒドロシリル化させる方法。
(ニ)不飽和基を有する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方法。
(ホ)分子中に水酸基、エポキシ基やイソシアネート基などの官能基を有する重合体に、この官能基に対して反応性を示す官能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。
前記(ハ)〜(ホ)の方法のなかでは、末端に水酸基を有する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、または、(ハ)法が比較的短い反応時間で高い転化率が得られることから好ましく、このなかでも、(ハ)法で得られた反応性ケイ素基を有する重合体は、(ホ)法で得られる重合体よりも低粘度で作業性の良い組成物となること、また、(ニ)法で得られる重合体は、メルカプトシランに基づく臭気が強いことから、(ハ)法が特に好ましい。
(ハ)法で用いるヒドロシランとしては、トリメトキシシランがあげられるが、トリエトキシシランなどの比較的安全なトリアルコキシシランを用いてポリオキシアルキレン系重合体(A)に反応性ケイ素基を導入した後、メタノールなどのメトキシ基を有する化合物とのエステル交換反応により末端にトリメトキシシリル基を導入することもできる。
(ニ)の合成法としては、例えば、メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物を、ラジカル開始剤および/またはラジカル発生源存在下でのラジカル付加反応によって、重合体の不飽和結合部位に導入する方法などがあげられるが、特に限定されるものではない。前記メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物としては、特に限定されず、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランがあげられる。また、(ハ)法記載の方法と同様にトリアルコキシシリル基からトリメトキシシリル基に変換することもできる。
(ホ)の合成法のうち末端に水酸基を有する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しては、例えば、特開平3−47825号公報に示される方法などがあげられるが、特に限定されるものではない。前記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としては、特に限定されず、例えば、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、イソシアネートメチルトリメトキシシランなどがあげられる。また、(ハ)法記載の方法と同様にトリアルコキシシリル基からトリメトキシシリル基に変換することもできる。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)は直鎖状、または分岐を有してもよく、その数平均分子量はGPCにおけるポリスチレン換算において3,000〜100,000程度、より好ましくは3,000〜50,000であり、特に好ましくは5,000〜30,000である。数平均分子量が3,000未満では、硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向があり、100,000を越えると、高粘度となる為に作業性の点で不都合な傾向がある。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)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、2.00未満が好ましく、1.60以下がより好ましく、1.40以下が特に好ましい。分子量分布が大きくなると、粘度が高くなり、それゆえ作業性が悪くなる傾向がある。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の主鎖骨格としては、例えば、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などを使用することができるが、ポリオキシプロピレンであることが好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体は、本質的に一般式(3):
−R−O− (3)
(式中、Rは炭素原子数1から14の直鎖状もしくは分岐アルキレン基である。)で表される繰り返し単位を有する重合体であり、一般式(3)中に記載のRは、炭素原子数1から14の直鎖状もしくは分岐状アルキレン基が好まく、2から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。一般式(3)に記載の繰り返し単位としては、特に限定はなく、例えば、
Figure 2012233134
などがあげられる。ポリオキシアルキレン系重合体(A)の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなっても良いし、2種類以上の繰り返し単位からなっても良い。特に、プロピレンオキシド重合体を主成分とする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ことから好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体の合成法としては、特に限定されず、例えば、KOHのようなアルカリ触媒による重合法、特開昭61−215623号公報に示される有機アルミニウム化合物とポルフィリンとを反応させて得られる錯体のような遷移金属化合物−ポルフィリン錯体触媒による重合法、特公昭46−27250号、特公昭59−15336号、米国特許3278457号、米国特許3278458号、米国特許3278459号、米国特許3427256号、米国特許3427334号、米国特許3427335号などの各公報に示される複合金属シアン化物錯体触媒による重合法、特開平10−273512号公報に示されるポリホスファゼン塩からなる触媒を用いる重合法、特開平11060722号公報に示されるホスファゼン化合物からなる触媒を用いる重合法などがあげられる。
<(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)>
本発明の硬化性組成物は一般式(1)で表される反応性ケイ素基を分子内に有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を含有する。(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を有することで、硬化物の機械強度が向上する。また、一般式(1)で表される反応性ケイ素基を分子内に有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は光酸発生剤(C)から発生した酸により硬化する。本発明において(メタ)アクリルとはアクリルおよびメタクリルを意味する。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は一般式(1):
−[Si(R 2−b)(Y)O]Si(OCH (1)
(式中、Rは炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基、または、R’SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、Rが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。ここで、R’は炭素数1から20の1価の炭化水素基であり、Yは水酸基または加水分解性基を示す。bは0、1または2を示す。nは0から19の整数を示す。)で示される反応性ケイ素基を有する。
ケイ素原子に結合するR,Yはポリオキシアルキレン系重合体(A)の項目に記載したものと同様である。
加水分解性基であるメトキシ基は、本発明の組成物においては硬化性の観点から3個である。2個以下であると、組成物の硬化性が不足する。
反応性ケイ素基の導入個数は、充分な硬化性をうる点から重合体(B)1分子あたり平均1個以上、さらには1.1個以上、とくには1.5個以上が好ましいく、また見掛け上反応性ケイ素基1個当りの数平均分子量が300〜4000になるように存在することが好ましい。
重合体(B)の分子量は特に限定されないが、500〜15000が好ましい。分子量が500より小さいと硬化物の機械強度が不足する場合があり、15000より大きいと組成物の粘度が大きくなりすぎて作業性が低くなる場合がある。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の添加量は特に限定されないが、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対し、10重量部から100重量部であることが好ましい。10重量部より少ないと硬化物の機械強度が不足する場合があり、100重量部より多いと組成物の粘度が大きくなりすぎて作業性が低くなったり、硬化物の柔軟性が低くなる場合がある。
反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体をブレンドしてなる重合体の製造方法は、特開昭59−122541号、特開昭63−112642号、特開平6−172631号、特開平11−116763号公報等に提案されているが、特にこれらに限定されるものではない。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の主鎖を構成するモノマーとしては特に限定がなく、種々の(メタ)アクリル酸エステル系モノマーを使用できるが、重合体(B)は反応性ケイ素基を有し、分子鎖が実質的に一般式(4):
−CH−C(R)(COOR)− (4)
(式中、Rは水素原子またはメチル基、Rは炭素原子数1から8のアルキル基を示す。)で表される炭素原子数1から8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、一般式(5):
−CH−C(R)(COOR)− (5)
(式中、Rは前記と同じ。Rは炭素原子数10以上のアルキル基を示す。)で表される炭素原子数10以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体であることが好ましい。
一般式(4)のRとしては、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基などの炭素原子数1から8、好ましくは1から4、さらに好ましくは1または2のアルキル基があげられる。なお、Rのアルキル基は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。
一般式(5)のRとしては、たとえばラウリル基、トリデシル基、セチル基、ステアリル基、ベヘニル基等の炭素原子数10以上、通常は10から30、好ましくは10から20の長鎖のアルキル基があげられる。なお、Rのアルキル基はRの場合と同様、単独でもよく、2種以上混合したものであってもよい。
該(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の分子鎖は実質的に式(4)及び式(5)の単量体単位からなるが、ここで言う「実質的に」とは該共重合体中に存在する式(4)および式(5)の単量体単位の合計が50重量%をこえることを意味する。式(4)および式(5)の単量体単位の合計は好ましくは70重量%以上である
また、式(4)の単量体単位と式(5)の単量体単位の存在比は、重量比で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40がさらに好ましい。
該共重合体に含有されていても良い式(4)および式(5)以外の単量体単位としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等のアクリル酸;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等のアミド基、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、アミノエチルビニルエーテルなどのアミノ基を含む単量体;その他アクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、アルキルビニルエーテル、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、エチレン等に起因する単量体単位があげられる。
本発明に用いる共重合体(B)は、ビニル重合、たとえばラジカル反応によるビニル重合により、式(4)および式(5)で表わされる単位を与える単量体を通常の溶液重合法や塊重合法などにより重合させることなどにより得られる。反応は前記単量体および要すればラジカル開始剤などを、好ましくは数平均分子量500〜15,000の共重合体(B)を得るために必要に応じてn−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンのごとき連鎖移動剤を加えて50〜150℃で反応させる。溶剤は、使用してもよく、しなくてもよいが、使用する場合はエーテル類、炭化水素類、酢酸エステル類のごとき非反応性の溶剤の使用が好ましい。
共重合体(B)に反応性ケイ素基を導入する方法としては種々のものがあるが、たとえば(ヘ)重合性不飽和結合と反応性ケイ素基を有する化合物を、式(4)および式(5)で表わされる単位を与える単量体に添加して共重合する方法、重合性不飽和結合および反応性官能基Zを有する化合物(たとえばアクリル酸)を式(4)および式(5)で表わされる単位を与える単量体に添加して共重合させ、そののち生成した共重合体を反応性ケイ素基および反応性官能基Zと反応しうる官能基Z’を有する化合物(たとえばイソシアネート基と−Si(OCH基を有する化合物)と反応させる方法などがあげられる。
これらの中でも、導入の容易性から(ヘ)の方法が好ましい。
重合性不飽和結合と反応性ケイ素基を有する化合物としては、3−(メタ)アクリロイルオ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などが例示できる。
さらに、反応性ケイ素官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体をブレンドしてなる重合体の製造方法としては、他にも、反応性ケイ素基を有する重合体の存在下で(メタ)アクリル酸エステル系単量体の重合を行う方法が利用できる。この製造方法は、特開昭59−78223号、特開昭59−168014号、特開昭60−228516号、特開昭60−228517号等の各公報に具体的に開示されているが、これらに限定されるものではない。
<光酸発生剤(C)>
本発明の硬化性組成物は、光酸発生剤(C)を含有する。
光酸発生剤としては特に限定されないが、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩、ホスニウム塩、オキソニウム塩、キノリニウム塩などのオニウム塩系光酸発生剤、スルホン酸誘導体、ジアゾメタン類、カルボン酸エステル類、鉄アレーン錯体などが例示されるがオニウム塩系光酸発生剤であることが好ましい。なお、本発明において、光酸発生剤は光カチオン開始剤と同義である。
オニウム塩系光酸発生剤としては、p−フェニルベンジルメチルスルホニウム塩、p−ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウム塩等のベンジルメチルスルホニウム塩や、トリフェニルスルホニウム塩、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム塩等のトリアリールスルホニウム塩や、4,4−ビス[ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ]フェニスルフィドビスヘキサフルオロアンチモネートなどのビス−[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド骨格を持つジスルホニウム塩、ジフェニルヨードニウム塩、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム塩、(4−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム塩、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウム塩等のヨードニウム塩等があげられる。ただしこれらに限られない。
スルホン酸誘導体としては、アルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネートなどが挙げられる。スルホン酸化合物の具体的な例としてはベンゾイントシレート、ピロガロールトリメシレート、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミドなどを挙げることができる。ただしこれらに限られない。
ジアゾメタン類としては、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−クロロフェニルスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル−p−トルエンスルホニルジアゾメタン、シクロヘキシルスルホニル(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、フェニルスルホニル(ベンゾイル)ジアゾメタン等を挙げることができる。ただしこれらに限られない。
これらは1種を単独で又は2種以上を併用することができる。
中でも、熱安定性や反応性の点からビス−[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド骨格を持つスルホニウム塩、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム塩等のトリアリールスルホニウム塩が好ましく、トリアリールスルホニウム塩がより好ましく、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム塩が最も好ましい。これらスルホニウム塩の対アニオンとしては、SbF 、AsF 、PF 、BF 、CHSO 、CFSO 、特殊リン系アニオン、B(C 等が挙げられるが、反応性の観点からSbF 、PF 、特殊リン系アニオン、B(C が好ましく、アンチモンを含まない点でPF 、特殊リン系アニオン、B(C がより好ましく、入手性の観点からPF 、特殊リン系アニオンがさらに好ましい。反応性と入手性の観点からはSbF 、特殊リン系アニオンが好ましく、反応性とコスト、入手性のバランスの観点からはPF が好ましい。これら光酸発生剤の具体的製品名としてはアデカオプトマーSP−172(ADEKA製)、アデカオプトマーSP−170(ADEKA製)、アデカオプトマーSP−152(ADEKA製)、アデカオプトマーSP−150(ADEKA製)、サンエイド SI−60L(三新化学工業製)、サンエイド SI−80L(三新化学工業製)、サンエイド SI−100L(三新化学工業製)、サンエイド SI−150L(三新化学工業製)、CPI−100P(サンアプロ製)、CPI−101A(サンアプロ製)、CPI−200K(サンアプロ製)、IRGACURE250(チバジャパン製)、などが挙げられる。
光酸発生剤(C)の含有量は、重合体(A)100重量部に対して、0.001重量部から20重量部が好ましく、0.1〜10重量部であるのがより好ましく、0.5〜5重量部がさらに好ましく、1.5〜3重量部が最も好ましい。0.001重量部よりも少ないと硬化性が不十分になる場合があり、20重量部より多いと硬化物の物性やコストバランスが低下する場合がある。
本発明の硬化性組成物は光酸発生剤(C)と共に、増感剤等の添加剤を含有していてもよい。
増感剤は、光に対する光酸発生剤の感度を増大して、光酸発生剤の活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、光酸発生剤の活性化に適する波長に光の波長を変化させる機能を有するものである。
このような増感剤としては、光酸発生剤の感度や増感剤の吸収のピーク波長に応じて適宜選択され、特に限定されないが、たとえば、9,10−ジブトキシアントラセン(CAS番号第76275−14−4番)のようなアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類、チオキサンテン−9−オン類が挙げられ、これらを単独または混合物として用いられる。
増感剤の具体例としては、2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、4−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、フェノチアジンまたはこれらの混合物が挙げられる。
増感剤の含有量は、重合体(A)100重量部に対して、0.001重量部から20重量部が好ましく、0.1〜10重量部であるのがより好ましく、0.5〜5重量部がさらに好ましい。0.001重量部よりも少ないと増感効果が不十分になる場合があり、20重量部より多いと硬化物の物性が低下する場合がある。
<シランカップリング剤(D)>
本発明の硬化性組成物は、組成物が接している物質との親和性を向上させる目的でシランカップリング剤を含有することができ、含有することが好ましい。シランカップリング剤の反応性ケイ素基以外の官能基としては、アミノ基、(変性)アミノ基、メルカプト基、エポキシ基、カルボキシル基、イソシアネート基、イソシアヌレート、ハロゲンなどが例示される。これらの内、エポキシ基、アミノ基、置換(変性)アミノ基、イソシアネート基、イソシアヌレート等は親和性改善効果がより高い為に好ましく、エポキシ基の場合は硬化性の観点から特に好ましい。ただし、本発明において、アミノ基含有シランカップリング剤を使用すると、ポリオキシアルキレン系重合体(A)の硬化性が低下する場合がある。
シランカップリング剤としては、特に制限されないが、例えば、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、イソシアネートメチルトリメトキシシラン、イソシアネートメチルトリエトキシシラン、イソシアネートメチルジメトキシメチルシラン、イソシアネートメチルジエ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;N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノメチ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、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシメチルシラン、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、N,N’−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミンなどの置換アミノ基含有シラン類;N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミンなどのケチミン型シラン類;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、メルカプトメチルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシランなど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など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(2−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など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トリメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシランなど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などのハロゲン含有シラン類;トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートなどのイソシアヌレートシラン類;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−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、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、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−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−(2−(2−アミノエチル)アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(N−エチルアミノ)−2−メチルプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、(2−アミノエチル)アミノメチルトリメトキシシランなどのアミノ基含有シラン類などを挙げることができる。また、上記シラン類を部分的に縮合した縮合体も使用できる。シランカップリング剤は、1種類のみで使用しても良いし、2種類以上を混合使用しても良い。
シランカップリング剤の使用量としては、特に制限されないが、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対し、0.01重量部から20重量部が好ましく、0.1重量部から10重量部がより好ましい。使用量がこの範囲を下回ると十分に効果を得られない可能性があり、この範囲を上回ると硬化物の機械物性が低下する可能性がある。
<その他の添加剤>
本発明の硬化性組成物は、各種目的に合わせて粘着付与樹脂、シラノール縮合触媒、充填剤、可塑剤、ラジカル捕捉剤、チクソ性付与剤、難燃剤、脱水剤などを含有することができる。ただし、添加剤はこれらに限られない。
本発明の硬化性組成物は、粘着力を向上させる目的で粘着付与樹脂を含有することができる。粘着付与樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、変成フェノール樹脂、シクロペンタジエン−フェノール樹脂、キシレン樹脂、クロマン樹脂、石油樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル樹脂などがあげられる。より具体的には、ヤスハラケミカル(株)製YSレジンPX、YSレジンPXN、YSポリスターU、YSポリスターT、YSポリスターS、YSポリスターS、マイティエースG、マイティエースK、YSレジンTO、YSレジンTR、YSレジンSX、クリアロンP、クリアロンM、クリアロンK;荒川化学工業(株)製アルコン、エステルガム、ペンセル、スーパーエステル、タマノル、ハイペール;ハリマ化成(株)製ハリエスター、ネオトール、ハリマック、ハリタックなどがあげられる。これらの中では、ポリオキシアルキレン系重合体(A)との相溶性の観点から、テルペン樹脂であるYSレジンPX、YSレジンPXN、YSレジンTO、YSレジンTR、クリアロンP、クリアロンM、クリアロンK、テルペンフェノール樹脂であるYSポリスターU、YSポリスターT、YSポリスターS、マイティエースG、マイティエースKが好ましく、なかでも、YSポリスターU、YSポリスターT、YSポリスターS、マイティエースG、マイティエースKなどのテルペンフェノール樹脂がより好ましい。
粘着性付与樹脂の使用量としては、特に制限されないが、ポリオキシアルキレン系重合体(A)の合計100重量部に対し、5重量部から100重量部が好ましく、20重量部から80重量部がより好ましい。使用量がこの範囲を下回ると十分に効果を得られない可能性があり、この範囲を上回ると粘度が高くなり過ぎ、作業性が悪くなる懸念がある。これら粘着性付与樹脂は、二種類以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物は、シラノール縮合触媒を含有してもよい。ただし、シラノール縮合触媒は活性エネルギー線の照射なくポリオキシアルキレン系重合体を硬化させるため、好ましくない場合がある。
シラノール縮合触媒としては、特に限定されないが、以下の(i)〜(iii)が例示できる。
(i)アミン化合物
アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、トリアミルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミンなどの脂肪族第三級アミン類;トリアリルアミン、オレイルアミンなどの脂肪族不飽和アミン類;アニリン、ラウリルアニリン、ステアリルアニリン、トリフェニルアミンなどの芳香族アミン類;ピリジン、2−アミノピリジン、2−(ジメチルアミノ)ピリジン、4−(ジメチルアミノピリジン)、2−ヒドロキシピリジン、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、モルホリン、N−メチルモルホリン、ピペリジン、2−ピペリジンメタノール、2−(2−ピペリジノ)エタノール、ピペリドン、1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)、6−(ジブチルアミノ)−1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBA−DBU)、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5(DBN)、1,4−ジアザビシクロ(2,2,2)オクタン(DABCO)、アジリジンなどの含窒素複素環式化合物、および、その他のアミン類として、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、N−メチル−1,3−プロパンジアミン、N,N'−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ベンジルアミン、3−メトキシプロピルアミン、3−ラウリルオキシプロピルアミン、3−ジメチルアミノプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、3−ジブチルアミノプロピルアミン、3−モルホリノプロピルアミン、2−(1−ピペラジニル)エチルアミン、キシリレンジアミンなどのアミン類;グアニジン、フェニルグアニジン、ジフェニルグアニジンなどのグアニジン類;ブチルビグアニド、1−o−トリルビグアニドや1−フェニルビグアニドなどのビグアニド類などがあげられる。
(ii)プロトン酸およびルイス酸、アミン化合物とスルホン酸類の塩、リン化合物とスルホン酸類の塩
このようなシラノール縮合触媒としては、例えば、塩酸、臭酸、ヨウ酸、リン酸などの無機酸類;酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの直鎖飽和脂肪酸類;ウンデシレン酸、リンデル酸、ツズ酸、フィゼテリン酸、ミリストレイン酸、2−ヘキサデセン酸、6−ヘキサデセン酸、7−ヘキサデセン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アスクレピン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、ゴンドイン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、セラコレイン酸、キシメン酸、ルメクエン酸、アクリル酸、メタクリル酸、アンゲリカ酸、クロトン酸、イソクロトン酸、10−ウンデセン酸などのモノエン不飽和脂肪酸類;リノエライジン酸、リノール酸、10,12−オクタデカジエン酸、ヒラゴ酸、α−エレオステアリン酸、β−エレオステアリン酸、プニカ酸、リノレン酸、8,11,14−エイコサトリエン酸、7,10,13−ドコサトリエン酸、4,8,11,14−ヘキサデカテトラエン酸、モロクチ酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、8,12,16,19−ドコサテトラエン酸、4,8,12,15,18−エイコサペンタエン酸、イワシ酸、ニシン酸、ドコサヘキサエン酸などのポリエン不飽和脂肪酸類;2−メチル酪酸、イソ酪酸、2−エチル酪酸、ピバル酸、2,2−ジメチル酪酸、2−エチル−2−メチル酪酸、2,2−ジエチル酪酸、2−フェニル酪酸、イソ吉草酸、2,2−ジメチル吉草酸、2−エチル−2−メチル吉草酸、2,2−ジエチル吉草酸、2−エチルヘキサン酸、2,2−ジメチルヘキサン酸、2,2−ジエチルヘキサン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、2−エチル−2,5−ジメチルヘキサン酸、バーサチック酸、ネオデカン酸、ツベルクロステアリン酸などの枝分れ脂肪酸類;プロピオール酸、タリリン酸、ステアロール酸、クレペニン酸、キシメニン酸、7−ヘキサデシン酸などの三重結合をもつ脂肪酸類;ナフテン酸、マルバリン酸、ステルクリン酸、ヒドノカルプス酸、ショールムーグリン酸、ゴルリン酸、1−メチルシクロペンタンカルボン酸、1−メチルシクロヘキサンカルボン酸、1−アダマンタンカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1−カルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−1−カルボン酸などの脂環式カルボン酸類;アセト酢酸、エトキシ酢酸、グリオキシル酸、グリコール酸、グルコン酸、サビニン酸、2−ヒドロキシテトラデカン酸、イプロール酸、2−ヒドロキシヘキサデカン酸、ヤラピノール酸、ユニペリン酸、アンブレットール酸、アリューリット酸、2−ヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸、18−ヒドロキシオクタデカン酸、9,10−ジヒドロキシオクタデカン酸、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピオン酸リシノール酸、カムロレン酸、リカン酸、フェロン酸、セレブロン酸などの含酸素脂肪酸類;クロロ酢酸、2−クロロアクリル酸、クロロ安息香酸などのモノカルボン酸のハロゲン置換体;アジピン酸、アゼライン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、グルタル酸、シュウ酸、マロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、エチルメチルマロン酸、ジエチルマロン酸、コハク酸、2,2−ジメチルこはく酸、2,2−ジエチルこはく酸、2,2−ジメチルグルタル酸などの鎖状ジカルボン酸;1,2,2−トリメチル−1,3−シクロペンタンジカルボン酸、オキシ二酢酸などの飽和ジカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、アセチレンジカルボン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸;アコニット酸、クエン酸、イソクエン酸、3−メチルイソクエン酸、4,4−ジメチルアコニット酸などの鎖状トリカルボン酸;安息香酸、9−アントラセンカルボン酸、アトロラクチン酸、アニス酸、イソプロピル安息香酸、サリチル酸、トルイル酸などの芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、カルボキシフェニル酢酸、ピロメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸;アラニン、ロイシン、トレオニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、システイン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジンなどのアミノ酸;トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などのスルホン酸類;ジメシチルアミンとペンタフルオロベンゼンスルホン酸との塩、ジフェニルアミンとトリフルオロメタンスルホン酸との塩、トリフェニルホスフィンとトリフルオロメタンスルホン酸との塩などがあげられる。
(iii)チタン化合物、錫化合物、ジルコニウム化合物
このようなシラノール縮合触媒のうちチタン化合物としては、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、チタンテトラキス(アセチルアセトナート)、チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトナト)、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセテート)などをあげることができ、錫化合物としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫フタレート、ジブチル錫ジオクタノエート、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキサノエート)、ジブチル錫ビス(メチルマレエート)、ジブチル錫ビス(エチルマレエート)、ジブチル錫ビス(ブチルマレエート)、ジブチル錫ビス(オクチルマレエート)、ジブチル錫ビス(トリデシルマレエート)、ジブチル錫ビス(ベンジルマレエート)、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ビス(エチルマレエート)、ジオクチル錫ビス(オクチルマレエート)、ジブチル錫ジメトキサイド、ジブチル錫ビス(ノニルフェノキサイド)、ジブテニル錫オキサイド、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジブチル錫ビス(エチルアセトアセトナート)、ジブチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジブチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物などを挙げることがき、ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトナート)などをあげることができる。
シラノール縮合触媒の使用量としては、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対し、0.001から20重量部が好ましく、0.1から10重量部がより好ましい。シラノール縮合触媒の配合量がこの範囲を下回ると反応速度が遅くなることがあり、また、貯蔵後に触媒活性が低下することがある。一方、シラノール縮合触媒の配合量がこの範囲を上回ると可使時間が短くなり過ぎ作業性が悪くなることがある。なお、シラノール縮合触媒は、2種類以上を併用しても良い。
本発明の硬化性組成物は、充填剤を含有していても良い。充填剤は、硬化性組成物の粘度やチクソ性の調整による作業性の確保、硬化物の強度の調整、耐薬品性の付与など各種物性の改善、着色や意匠性など硬化物表面の改質、重量あたりのコスト低減などに用いることができる。
充填剤としては、特に限定はなく、例えば、フュームシリカ、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如き補強性充填剤;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、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、シラスバルーン、ガラスミクロバルーン、フェノール樹脂や塩化ビニリデン樹脂の有機ミクロバルーン、PVC粉末、PMMA粉末など樹脂粉末などの充填剤;ガラス繊維およびフィラメントなどの繊維状充填剤などがあげられる。充填剤を使用する場合、その使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対し、1から250重量部が好ましく、10から200重量部がより好ましい。
本発明の硬化性組成物には必要に応じて可塑剤を添加することができる。可塑剤の添加により、組成物の粘度やスランプ性および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。可塑剤としては、特に限定されず、例えば、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ビス(2−エチルヘキシル)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;ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート、ジブチルセバケート、コハク酸イソデシルなどの非芳香族二塩基酸エステル類;オレイン酸ブチル、アセチルリシリノール酸メチルなどの脂肪族エステル類;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類;トリメリット酸エステル類;塩素化パラフィン類;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;プロセスオイル類;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類などがあげられる。
また、前記可塑剤に加えて高分子可塑剤を添加して使用することも可能である。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。更に、該硬化物にアルキド塗料を塗布した場合の乾燥性(塗装性ともいう)を改良できる。高分子可塑剤としては、特に限定されず、例えば、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など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、フタル酸などの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などの2価アルコールから得られるポリエステル系可塑剤;分子量500以上、さらには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など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水酸基をエステル基、エーテル基などに変換した誘導体などのポリエーテル類;ポリスチレンやポリ−α−メチルスチレンなどのポリスチレン類;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、ポリクロロプレンなどがあげられる。
これらの高分子可塑剤のうちで、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り難いことから好ましく、なか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。ビニル系重合体のなかでもアクリル系重合体および/又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さらに好ましい。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さらに好ましい。また、特開2001−207157号公報に示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500〜15,000であるが、より好ましくは800〜10,000であり、さらに好ましくは1,000〜8,000、特に好ましくは1,000〜5,000である。最も好ましくは1,000〜3,000である。分子量が低すぎると熱など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い。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以下がさらに好ましく、1.40以下が特に好ましく、1.30以下が最も好ましい。
数平均分子量はポリエーテル系重合体の場合は末端基分析法で、その他の重合体の場合はGPC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する化合物、有しない化合物のいずれの使用も可能である。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。反応性ケイ素基を有する場合、1分子あたり平均して1個以下、さらには0.8個以下が好ましい。反応性ケイ素基を有する可塑剤、特に反応性ケイ素基を有するオキシアルキレン重合体を使用する場合、その数平均分子量は重合体(A)より低いことが好ましく、オキシアルキレン重合体の数平均分子量が重合体(A)より高い場合、可塑化効果が得られない可能性がある。
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。
可塑剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対し、5〜150重量部、好ましくは10〜120重量部、さらに好ましくは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重量部を越えると硬化物の機械強度が不足する。
本発明の硬化性組成物は、ラジカル捕捉剤を含有していても良い。ここで言うラジカル捕捉剤とは、一般に、酸化防止剤、光安定剤と呼ばれるものなどを含む。
酸化防止剤としては、特に限定されず、例えば、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、ポリフェノール系の酸化防止剤があげられ、これらの中でも、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましい。同様に、チヌビン622LD,チヌビン144,CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上、いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製);MARK LA−57,MARK LA−62,MARK LA−67,MARK LA−63,MARK LA−68(以上、いずれも旭電化工業株式会社製);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、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対して、0.1重量部から10重量部の範囲で使用するのが良く、さらに好ましくは、0.2重量部から5重量部である。使用量がこれよりも少ない場合は、十分な効果が得られない可能性が有り、使用量がこれよりも多い場合は、経済的に不利になるだけでなく、光酸発生剤(C)より発生したラジカルを酸化防止剤が補足し、硬化物の硬化不良が発生し、硬化物が良好な物性を発現しない可能性がある。
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などがあげられ、これらの中でも、ヒンダードアミン系化合物が好ましい。光安定剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対して、0.1重量部から10重量部の範囲で使用するのが好ましく、0.2重量部から5重量部がより好ましい。使用量がこれよりも少ない場合は、十分な効果が得られない可能性が有り、使用量がこれよりも多い場合は、経済的に不利になる可能性があるだけでなく、光酸発生剤(C)より発生したラジカルを光安定剤が補足し、硬化物の硬化不良が発生し、硬化物が良好な物性を発現しない可能性がある。光安定剤の具体例は特開平9−194731号公報にも示されている。
本発明の硬化性組成物は、活性エネルギー線によって硬化する。
活性エネルギー線を照射する場合、活性エネルギー線としては、紫外線、可視光線、赤外線等の光線、X線、γ線等の電磁波の他、電子線、プロトン線、中性子線等が利用できるが、硬化速度、照射装置の入手のし易さおよび価格、太陽光や一般照明下での取り扱いの容易性等から紫外線または電子線照射による硬化が好ましく、紫外線照射による硬化がより好ましい。活性エネルギー線源としては、特に限定されないが、使用する光酸発生剤(C)の性質に応じて、例えば、高圧水銀灯、低圧水銀灯、電子線照射装置、ハロゲンランプ、発光ダイオード、半導体レーザー、メタルハライドランプなどがあげられる。
その硬化温度は、0℃〜150℃が好ましく、5℃〜120℃がより好ましい。また、照射エネルギーとしては例えば紫外線の場合10〜10000mJ/cmが好ましく、50〜3000mJ/cmがより好ましい。10mJ/cm未満では硬化性が不十分となる場合があり、10000mJ/cmより大きいと硬化に要する時間がかかりすぎ生産性が低くなる場合がある。一般に、生産性の観点や、エネルギー消費の観点から低照射エネルギーで硬化する組成物が好ましい。
以下に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら制限を受けるものではない。
(合成例1)
ポリプロピレングリコ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を重合し、数平均分子量約28,500(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)のポリプロピレンオキシド(P−1)を得た。このヒドロキシ基末端ポリプロピレンオキシド(P−1)のヒドロキシ基に対して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、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。得られた未精製のアリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量約28,500の2官能ポリプロピレンオキシド(P−2)を得た。得られたアリル基末端ポリプロピレンオキシド(P−2)100重量部に対し、触媒として白金含量3wt%の白金ビニルシロキサン錯体イソプロパノール溶液とトリエトキシシラン1.2重量部を添加し、90℃で2時間反応させ、トリエトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド(P−3)を得た。1H−NMR(日本電子製JNM−LA400を用いて、CDCl3溶媒中で測定)の結果、末端のトリエトキシシリル基は1分子あたり平均して約1.4個であった。次いで、メタノール15部と0.5wt%の塩化水素−メタノール溶液を添加し、70℃で2時間反応させた後、エポキシ化大豆油を添加して70℃で2時間中和処理を行った。その後、90℃で1時間減圧脱気を行い、メトキシ交換率約95%のトリメトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド(TM−1)を得た。重合体(TM−1)の23℃における粘度は、46Pa・sであった。
(合成例2)
ポリプロピレングリコ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20,000の水酸基末端ポリエーテルオリゴマーを得た。続いてこの水酸基末端ポリエーテルオリゴマーの水酸基に対して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。次に得られたオリゴマー500gに対し、酸化防止剤として2,6ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、共沸溶媒としてヘキサンを加えて90℃で共沸脱水を行い、ヘキサンを減圧下留去した後、窒素置換した。これに対して塩化白金酸触媒(5重量%のイソプロパノール溶液)40μlを加え、撹拌しながら、DMS(ジメトキシメチルシラン)4.7gをゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させた後、未反応のDMSを減圧下留去しジメトキシメチルシリル基末端ポリプロピレンオキシド(DM−1)を得た。得られた重合体(DM−1)の1H−NMR分析より、末端への架橋性シリル基導入率は78%であることを確認した。
(合成例3)
105℃に加熱した下記単量体混合物の2−ブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行って(メタ)アクリル酸エステル系重合体(KT−1)を得た。
メチルメタクリレート・72.9重量部、ブチルアクリレート・6.5重量部、ステアリルメタクリレート・14.6重量部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン・6重量部、メルカプトプロピルトリメトキシシラン・7.9重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)・3重量部。
(合成例4)
105℃に加熱した下記単量体混合物の2−ブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行って(メタ)アクリル酸エステル系重合体(KD−1)を得た。
メチルメタクリレート・72.9重量部、ブチルアクリレート・6.5重量部、ステアリルメタクリレート・14.6重量部、γ−メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン・6重量部、メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン・7.9重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)・3重量部。
(配合1)(トリメトキシシリル基含有ポリオキシアルキレン系重合体/トリメトキシシリル基含有(メタ)アクリル系重合体)
合成例1で得られたトリメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体(TM−1)と合成例3で得られたトリメトキシシリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(KT−1)を固形分重量比70/30でブレンドした後、溶剤を留去して無溶剤ポリマー(P−1)を得た。
また、合成例1で得られたトリメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体(TM−1)と合成例3で得られたトリメトキシシリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(KT−1)を固形分重量比60/40でブレンドした後、溶剤を留去して無溶剤ポリマー(P−2)を得た。
(配合2)(トリメトキシシリル基含有ポリオキシアルキレン系重合体/ジメトキシメチルシリル基含有(メタ)アクリル系重合体)
合成例1で得られたトリメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体(TM−1)と合成例4で得られたジメトキシメチルシリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(KD−1)を固形分重量比70/30でブレンドした後、溶剤を留去して無溶剤ポリマー(P−3)を得た。
(配合3)(ジメトキシメチルシリル基含有ポリオキシアルキレン系重合体/トリメトキシシリル基含有(メタ)アクリル系重合体)
合成例2で得られたジメトキシメチルシリル基含有末端ポリオキシプロピレン系重合体(DM−1)と合成例3で得られたトリメトキシシリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(KT−1)を固形分重量比70/30でブレンドした後、溶剤を留去して無溶剤ポリマー(P−4)を得た。
(配合4)(ジメトキシメチルシリル基含有ポリオキシアルキレン系重合体/ジメトキシメチルシリル基含有(メタ)アクリル系重合体)
合成例2で得られたジメトキシメチルシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体(DM−1)と合成例4で得られたジメトキシメチルシリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(KD−1)を固形分重量比70/30でブレンドした後、溶剤を留去して無溶剤ポリマー(P−5)を得た。
以下にポリオキシアルキレン系重合体以外の使用した化合物を記す。
(光酸発生剤)
・CPI−200K(サンアプロ製):トリアリールスルホニウム特殊リン塩 50%プロピレンカーボネート溶液
・CPI−100P(サンアプロ製):トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート塩 50%プロピレンカーボネート溶液
(シランカップリング剤)
・2−(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(東京化成製;脂環式エポキシ基含有化合物)
以下に、評価方法を記載する。
(硬化性評価・皮張り時間測定)
組成物に所定条件で紫外線を照射し、スパチュラで組成物に触れた際に、スパチュラ側に組成物が付着しなくなるまでの時間を測定した。組成物が硬化すると、組成物の凝集力が大きくなりスパチュラに付着しなくなる。
(硬化性評価・ゲル分率測定)
硬化物を200メッシュの金網に入れてアセトンに浸漬したものを1日に1度撹拌し、1週間後に金網ごと取り出して70℃で真空乾燥させ、金網内にある硬化物の重量を測定した。
試験前の硬化物の重量に対する、試験後の硬化物重量を百分率で表した。
(機械強度評価)
硬化物に触れた際の硬さを以下の基準に従って評価した。
○:組成物全体が固まっており、ゴム弾性があって硬化物が比較的硬い
△:組成物全体が固まっており、ゴム弾性があって硬化物が比較的やわらかい
×:組成物の全体又は一部が未硬化である。
硬化物が硬いと、破断強度などの機械強度に優れる。一方で、やわらかいと機械強度に劣るため、ゴム弾性を有しながらも硬化物が硬いことが好ましい。評価結果が○であることが良好と認められる。
(実施例1)
表1に記載のように、トリメトキシシリル基含有重合体のみからなるP−1(100重量部)に、光酸発生剤CPI−100P(3重量部)を添加し、スパチュラにてよく攪拌し、硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物を約1mm厚に塗布し、フュージョンUVシステム製UV照射装置(機種:LIGHT HAMMER 6、光源:水銀灯ランプ)にて積算光量が表1記載の所定の値になるように紫外線を照射した。
照射したサンプルに対して硬化性評価を実施した。
サンプルを23℃,50%RH条件下で1週間養生したのち、ゲル分率評価、機械強度評価を行った。
表1に結果を示す。
(実施例2)
表1に記載のようにトリメトキシシリル基含有重合体のみからなるP−1(100重量部)に、光酸発生剤CPI−100P(3重量部)、エポキシ基含有シランカップリング剤である2−(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(2重量部)を加え、スパチュラにてよく攪拌し、硬化性組成物を得た。以降は同様に評価を行った。
表1に結果を示す。
(実施例3〜9)
表1に記載の配合をスパチュラにてよく攪拌し、硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物を約1mm厚に塗布し、実施例1と同様の操作で、表1に記載の積算光量の紫外線を照射した。
照射したサンプルに対して硬化性評価を実施した。
サンプルを23℃,50%RH条件下で1週間養生したのち、ゲル分率評価、機械強度評価を行った。
表1に結果を示す。
(比較例1)
P−3(100重量部)に、光酸発生剤CPI−100P(3重量部)を添加し、スパチュラにてよく攪拌し、硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物を約1mm厚に塗布し、フュージョンUVシステム製UV照射装置(機種:LIGHT HAMMER 6、光源:水銀灯ランプ)にて積算光量が表1記載の所定の値になるように紫外線を照射した。
照射したサンプルに対して硬化性評価を実施した。
サンプルを23℃,50%RH条件下で1週間養生したのち、ゲル分率評価、機械強度評価を行った。
表2に結果を示す。
(比較例2〜20)
表1に記載の配合をスパチュラにてよく攪拌し、硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物を約1mm厚に塗布し、比較例1と同様の操作で、表2,3に記載の積算光量の紫外線を照射した。
照射したサンプルに対して硬化性評価を実施した。
サンプルを23℃,50%RH条件下で1週間養生したのち、ゲル分率評価、機械強度評価を行った。
表2,3に結果を示す。
Figure 2012233134
Figure 2012233134
Figure 2012233134
実施例の硬化性組成物は皮張り時間が150秒以下で硬化速度が速く、かつゲル分率が75%以上と高く硬化性に優れている上、機械強度にも優れていた。一方で、比較例の組成物は皮張り時間が150秒より長く硬化速度が遅い、および/またはゲル分率が75%未満と低く硬化性が低い、および/または機械強度に劣っていた。
この結果から、本発明の硬化性組成物は、活性エネルギー線に対する速硬化性に優れ、得られた硬化物が良好な機械強度を示す、ポリオキシアルキレン系重合体含有硬化性組成物であることが明らかとなった。

Claims (14)

  1. 下記(A)、(B)、(C)成分を含有する硬化性組成物。
    (A)一般式(1):
    −[Si(R 2−b)(Y)O]Si(OCH) (1)
    (式中、Rは炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基、または、R’SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、Rが2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。ここで、R’は炭素数1から20の1価の炭化水素基であり、Yは水酸基または加水分解性基を示す。bは0、1または2を示す。nは0から19の整数を示す。)で表される反応性ケイ素基を分子末端に1個以上有するポリオキシアルキレン系重合体
    (B)一般式(1)で表される反応性ケイ素基を分子内に有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体
    (C)光酸発生剤
  2. さらにシランカップリング剤(D)を含む請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. ポリオキシアルキレン系重合体(A)がポリオキシプロピレンである請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  4. ポリオキシアルキレン系重合体(A)の数平均分子量が3,000〜100,000である請求項1から3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  5. (メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の分子鎖が実質的に一般式(4):
    −CH−C(R)(COOR)− (4)
    (式中、Rは水素原子またはメチル基、Rは炭素原子数1から8のアルキル基を示す。)で表される炭素原子数1から8のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、一般式(5):
    −CH−C(R)(COOR)− (5)
    (式中、Rは前記と同じ。Rは炭素原子数10以上のアルキル基を示す。)で表される炭素原子数10以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる(メタ)アクリル酸エステル系重合体である請求項1から4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6. (メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が500〜15,000である請求項1から5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7. (メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が一般式(1)で表される反応性ケイ素基を分子内に1個以上有する重合体である請求項1から6のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  8. (メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の添加量が、ポリオキシアルキレン系重合体(A)100重量部に対し、10重量部から100重量部である請求項1から7のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  9. 光酸発生剤(C)の添加量が、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の合計100重量部に対し、0.001重量部から20重量部である請求項1から8のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  10. 光酸発生剤(C)がオニウム塩系光酸発生剤である請求項1から9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  11. 光酸発生剤(C)がヘキサフルオロホスフェートのオニウム塩である請求項1から10のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  12. 光酸発生剤(C)がトリアリールスルホニウム塩である請求項1から11のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  13. シランカップリング剤(D)がエポキシ基含有シランカップリング剤である請求項2から12のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  14. 請求項1から13のいずれか1項に記載の硬化性組成物を活性エネルギー線照射することにより硬化させることによって得られる硬化物。
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