JP2015078340A - Organic-inorganic composite production method, curable composition, curable composition cured product, hard coat material, hard coat film, and silane coupling agent - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a curable composition that can be used to form a hard coat film having excellent pencil hardness, low curing shrinkage and transparency, as well as also having excellent flexing resistance and scratch resistance.SOLUTION: Provided is an organic-inorganic composite production method by surface treating an inorganic oxide fine particle with a silane coupling agent having at least 2 (meth)acryloyl groups to obtain an organic-inorganic composite to which the silane coupling agent is covalently bonded, and the method has a step of condensation reacting an alkoxy silyl group-and-isocyanato group-containing isocyanato-group compound, and a hydroxyl group-containing compound having at least 2 (meth)acryloyl groups and at least 1 hydroxyl group and having a hydroxyl value of 75 mgKOH/g or more, to obtain the silane coupling agent, and in which setting the hydroxyl value of the hydroxyl group compound as X(mgKOH/g), the mass of the hydroxyl group compound as Y(g), and the mole number of the isocyanato group as Z(mmol), the value of Z/(XY/56.1) is 0.6 or more and 1.2 or less.

Description

本発明は、無機酸化物微粒子にシランカップリング剤を共有結合で結合させた有機無機複合体の製造方法に関する。また、本発明は、硬化可能な硬化性組成物、及び、前記硬化性組成物を硬化させた硬化物に関する。さらに、本発明は、前記硬化性組成物のハードコート材としての適用、及び、前記ハードコート材を用いて形成されるハードコート膜に関する。さらに、本発明はシランカップリング剤に関する。   The present invention relates to a method for producing an organic-inorganic composite in which a silane coupling agent is covalently bonded to inorganic oxide fine particles. The present invention also relates to a curable composition that can be cured and a cured product obtained by curing the curable composition. Furthermore, the present invention relates to the application of the curable composition as a hard coat material and a hard coat film formed using the hard coat material. Furthermore, the present invention relates to a silane coupling agent.

プラスチックシートやプラスチックフィルムなどの表面は比較的柔軟であり、耐擦傷性が乏しく鉛筆硬度が低いことから、これらの物品の表面にハードコート膜を設けて表面硬度を高めることで、前記性能の改善が図られている。また、ポリカーボネートやABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂)等からなる樹脂基材に関しても、表面の傷つき防止を目的として同様の処置が広く行われるようになってきた。   Surfaces such as plastic sheets and plastic films are relatively soft, have poor scratch resistance and low pencil hardness, so improving the performance by providing a hard coat film on the surface of these articles to increase the surface hardness Is planned. Similar treatments have been widely performed for resin base materials made of polycarbonate, ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene resin) or the like for the purpose of preventing scratches on the surface.

従来、このようなハードコート膜を形成するための組成物の主材料として多官能アクリレート等の有機物が使用されていたが、塗膜硬化時の硬化収縮率が大きいため、プラスチックシートやプラスチックフィルムにハードコート膜を設けた場合には、プラスチックシートやプラスチックフィルムの端部に巻き上がり(カール現象)が発生しやすく、また、基材の表面にハードコート膜を設けた場合には、基材上のハードコート膜にクラック等が発生しやすいという問題があった。   Conventionally, organic materials such as polyfunctional acrylates have been used as the main material of the composition for forming such a hard coat film. However, since the curing shrinkage rate at the time of curing the coating film is large, it is suitable for plastic sheets and plastic films. When a hard coat film is provided, the end of the plastic sheet or plastic film tends to roll up (curl phenomenon), and when a hard coat film is provided on the surface of the base material, There was a problem that cracks and the like were likely to occur in the hard coat film.

また、湿度や熱による劣化、変形、収縮が大きいため、精密な塗工性を必要とする用途、あるいは、耐光性や耐湿熱性等の耐環境性を求められる用途には不向きであるという問題があった。
一方で、ハードコート膜の鉛筆硬度を高めるためには、樹脂基材の影響や、ハードコート膜の厚み、硬さ、及び塑性などを考慮しなければならないため、その用途に合わせて、ハードコート膜を形成するための組成物の最適な組成を構築する必要があった。
In addition, the deterioration, deformation, and shrinkage due to humidity and heat are large, making it unsuitable for applications that require precise coating properties, or for applications that require environmental resistance such as light resistance and wet heat resistance. there were.
On the other hand, in order to increase the pencil hardness of the hard coat film, the influence of the resin base material, the thickness, hardness, and plasticity of the hard coat film must be taken into account. It was necessary to construct an optimal composition of the composition for forming the film.

そのような中、ハードコート膜を形成するための組成物として、特許文献1には、(メタ)アクリロイル基を有するウレタンアクリルモノマーと、水酸基及びエーテル結合を有するアクリルモノマーと、コロイダルシリカとを含有する紫外線硬化型樹脂原料組成物が開示されている。
また、特許文献2には、6官能ウレタンアクリレートと、4官能以上の(メタ)アクリルモノマーと、単官能の反応性(メタ)アクリレート基を有するシランカップリング剤によって表面処理されたコロイダルシリカとを含有するハードコート用組成物が開示されている。
Under such circumstances, as a composition for forming a hard coat film, Patent Document 1 contains a urethane acrylic monomer having a (meth) acryloyl group, an acrylic monomer having a hydroxyl group and an ether bond, and colloidal silica. An ultraviolet curable resin raw material composition is disclosed.
Patent Document 2 includes hexafunctional urethane acrylate, tetrafunctional or higher (meth) acrylic monomer, and colloidal silica surface-treated with a silane coupling agent having a monofunctional reactive (meth) acrylate group. A hard coat composition is disclosed.

さらに、特許文献3には、シランカップリング剤を用いた表面処理により多官能(メタ)アクリレートが共有結合で無機酸化物微粒子に結合した有機無機複合体と、1分子内に1〜4個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートとを含む活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が開示されている。
さらに、特許文献4には、アクリル樹脂と、イソシアナト基含有化合物と水酸基及びアクリロイル基を有する水酸基含有多官能アクリレートとを反応して得られるシランカップリング剤と、3個以上のアクリロイル基を有する多官能アクリレートと、シリカゾルとを含有する耐摩耗性紫外線硬化性被覆組成物が開示されている。
Further, Patent Document 3 discloses an organic-inorganic composite in which polyfunctional (meth) acrylate is covalently bonded to inorganic oxide fine particles by surface treatment using a silane coupling agent, and 1-4 molecules in one molecule. An active energy ray-curable resin composition containing (meth) acrylate having a (meth) acryloyl group is disclosed.
Furthermore, Patent Document 4 discloses a silane coupling agent obtained by reacting an acrylic resin, an isocyanato group-containing compound, a hydroxyl group-containing polyfunctional acrylate having a hydroxyl group and an acryloyl group, and a polysilane having three or more acryloyl groups. An abrasion resistant UV curable coating composition containing a functional acrylate and silica sol is disclosed.

特開平9−157315号公報JP-A-9-157315 特開2008−150484号公報JP 2008-150484 A 特開2010−121013号公報JP 2010-121013 A 特開平6−100799号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-100799

しかしながら、特許文献1に開示の紫外線硬化型樹脂原料組成物においては、コロイダルシリカは分散されているものの反応性不飽和基と結合していないため、組成物を硬化させてハードコート膜を形成した際にコロイダルシリカが架橋系に組み込まれることがない。よって、所定の硬度や弾性率を有するハードコート膜が得られないおそれがあった。また、ハードコート膜からコロイダルシリカが脱落するおそれがあった。   However, in the ultraviolet curable resin raw material composition disclosed in Patent Document 1, colloidal silica is dispersed but not bonded to a reactive unsaturated group, so the composition was cured to form a hard coat film. In this case, colloidal silica is not incorporated into the crosslinking system. Therefore, there is a possibility that a hard coat film having a predetermined hardness and elastic modulus cannot be obtained. In addition, colloidal silica may fall off from the hard coat film.

また、特許文献2に開示のハードコート用組成物においては、組成物を硬化させてハードコート膜を形成した際にコロイダルシリカが架橋系に組み込まれるため、高い鉛筆硬度を発揮するとともにコロイダルシリカの脱落を抑制することが可能である。しかしながら、コロイダルシリカに表面処理されたシランカップリング剤が有する(メタ)アクリレート基が単官能であるため、架橋密度が低下し、耐擦傷性が十分に得られない。   In addition, in the hard coat composition disclosed in Patent Document 2, colloidal silica is incorporated into the cross-linking system when the composition is cured to form a hard coat film. It is possible to suppress omission. However, since the (meth) acrylate group of the silane coupling agent surface-treated on colloidal silica is monofunctional, the crosslinking density is lowered and the scratch resistance cannot be sufficiently obtained.

さらに、特許文献3に開示の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物と、特許文献4に開示の耐摩耗性紫外線硬化性被覆組成物は、シランカップリング剤による無機酸化物微粒子の表面修飾量が不十分であるため、組成物を硬化させてハードコート膜を形成した際に高度且つ均一な架橋が得られにくい。そのため、ハードコート膜に反りが生じやすく、また、耐屈曲性、耐擦傷性が不十分であった。   Furthermore, the active energy ray-curable resin composition disclosed in Patent Document 3 and the abrasion-resistant UV-curable coating composition disclosed in Patent Document 4 have a small amount of surface modification of inorganic oxide fine particles by a silane coupling agent. Therefore, when the composition is cured to form a hard coat film, it is difficult to obtain a high degree of uniform crosslinking. Therefore, the hard coat film is likely to warp, and the flex resistance and scratch resistance are insufficient.

そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れるハードコート膜を形成することができる硬化性組成物及びハードコート材を提供することを課題とする。
また、本発明は、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れるハードコート膜及び硬化物を提供することを併せて課題とする。さらに、本発明は、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れるハードコート膜を形成することができる硬化性組成物及びハードコート材を製造可能なシランカップリング剤を提供することを併せて課題とする。さらに、本発明は、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れるハードコート膜を形成することができる硬化性組成物及びハードコート材を製造可能な有機無機複合体の製造方法を提供することを併せて課題とする。
Therefore, the present invention solves the problems of the prior art as described above, and forms a hard coat film having excellent pencil hardness, low curing shrinkage, transparency, and excellent bending resistance and scratch resistance. It is an object to provide a curable composition and a hard coat material that can be used.
Another object of the present invention is to provide a hard coat film and a cured product which are excellent in pencil hardness, low curing shrinkage and transparency, and excellent in flex resistance and scratch resistance. Furthermore, the present invention can produce a curable composition and a hard coat material capable of forming a hard coat film having excellent pencil hardness, low curing shrinkage, transparency, and excellent flex resistance and scratch resistance. Another object is to provide a simple silane coupling agent. Furthermore, the present invention can produce a curable composition and a hard coat material capable of forming a hard coat film having excellent pencil hardness, low curing shrinkage, transparency, and excellent flex resistance and scratch resistance. Another object is to provide a method for producing a simple organic-inorganic composite.

前記課題を解決するため、本発明の態様は以下の[1]〜[9]の通りである。
[1] 少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で無機酸化物微粒子を表面処理して前記無機酸化物微粒子に前記シランカップリング剤を共有結合で結合させた有機無機複合体の製造方法であって、
アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって、前記シランカップリング剤を得る工程を有し、
前記縮合反応は、前記含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応であり、
前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の水酸基価をX(mgKOH/g)、前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の質量をY(g)、前記縮合反応に供する前記含イソシアナト基化合物由来のイソシアナト基のモル数をZ(mmol)としたときに、Z/(XY/56.1)の値は0.6以上1.2以下であることを特徴とする有機無機複合体の製造方法。
In order to solve the above-mentioned problems, aspects of the present invention are as described in [1] to [9] below.
[1] An organic-inorganic composite in which inorganic oxide fine particles are surface-treated with a silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, and the silane coupling agent is covalently bonded to the inorganic oxide fine particles. A manufacturing method comprising:
By a condensation reaction between an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group and a hydroxyl group compound having at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group and having a hydroxyl value of 75 mgKOH / g or more, Having a step of obtaining the silane coupling agent,
The condensation reaction is a condensation reaction in which a urethane bond is formed by a reaction between the isocyanato group of the isocyanato group compound and the hydroxyl group of the hydroxyl group compound,
Derived from the hydroxyl group value of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as X (mg KOH / g), the mass of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as Y (g), from the isocyanato group compound to be subjected to the condensation reaction A method for producing an organic-inorganic composite, wherein the value of Z / (XY / 56.1) is 0.6 or more and 1.2 or less when the number of moles of the isocyanato group is Z (mmol) .

[2] 少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で無機酸化物微粒子を表面処理して前記無機酸化物微粒子に前記シランカップリング剤を共有結合で結合させた有機無機複合体(A)と、
少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)と、
重合開始剤(C)と、
を含有し、
前記少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の含有量を100質量部とした場合の前記有機無機複合体(A)の含有量が10質量部以上2000質量部以下であり、
前記有機無機複合体(A)と前記少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の合計の含有量を100質量部とした場合の前記重合開始剤(C)の含有量が0.1質量部以上10質量部以下であり、
前記シランカップリング剤は、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって得られたものであり、この縮合反応は前記含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応であり、
前記縮合反応に供される前記含ヒドロキシル基化合物の水酸基価をX(mgKOH/g)、前記縮合反応に供される前記含ヒドロキシル基化合物の質量をY(g)、前記縮合反応に供される前記含イソシアナト基化合物由来のイソシアナト基のモル数をZ(mmol)としたときに、Z/(XY/56.1)の値は0.6以上1.2以下であることを特徴とする硬化性組成物。
[2] An organic-inorganic composite in which inorganic oxide fine particles are surface-treated with a silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, and the silane coupling agent is covalently bonded to the inorganic oxide fine particles ( A) and
A polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups;
A polymerization initiator (C);
Containing
When the content of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups is 100 parts by mass, the content of the organic-inorganic composite (A) is 10 parts by mass or more and 2000 parts by mass. Less than or equal to
The polymerization initiator (C) when the total content of the organic-inorganic composite (A) and the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups is 100 parts by mass. The content of is 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less,
The silane coupling agent includes an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, a hydroxyl group having at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group, and a hydroxyl value of 75 mgKOH / g or more. Obtained by a condensation reaction with a compound, and this condensation reaction is a condensation reaction in which the isocyanate group of the isocyanate-containing compound and the hydroxyl group of the hydroxyl-containing compound react to form a urethane bond,
The hydroxyl group compound subjected to the condensation reaction has a hydroxyl value of X (mg KOH / g), the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction has a mass of Y (g), and is subjected to the condensation reaction. Curing characterized in that the value of Z / (XY / 56.1) is 0.6 or more and 1.2 or less when the number of moles of the isocyanate group derived from the isocyanato group compound is Z (mmol). Sex composition.

[3] 前記シランカップリング剤が下記化学式(I)で表される化合物であることを特徴とする[2]に記載の硬化性組成物。
ただし、下記化学式(I)中のMは、前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基残基を示す。また、R1 及びR2 は、炭素数1以上10以下の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキル基、又は、炭素数が1以上3以下のアルキル基を有していてもよいフェニル基を示し、R1 とR2 は同一であってもよいし異なっていてもよい。さらに、R3 は、炭素数1以上10以下の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキレン基、又は、炭素数が1以上3以下のアルキル基を有していてもよいフェニレン基を示し、このアルキレン基は鎖中に酸素原子を含んでいてもよい。さらに、lは0以上2以下の整数を示し、mは1以上3以下の整数を示し、lとmの和は3であり、nは1以上3以下の整数を示す。
[3] The curable composition according to [2], wherein the silane coupling agent is a compound represented by the following chemical formula (I).
However, M in the following chemical formula (I) represents a hydroxyl group residue of the hydroxyl group-containing compound. R 1 and R 2 are each a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group that may have an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 1 and R 2 may be the same or different. R 3 represents a linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenylene group that may have an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. The alkylene group may contain an oxygen atom in the chain. Further, l represents an integer from 0 to 2, m represents an integer from 1 to 3, the sum of l and m is 3, and n represents an integer from 1 to 3.

Figure 2015078340
Figure 2015078340

[4] 前記化学式(I)中のlは0であり、mは3であり、R2 はメチル基又はエチル基であり、R3 は直鎖状のプロピレン基であることを特徴とする[3]に記載の硬化性組成物。
[5] 前記無機酸化物微粒子が、シリカ、チタニア、ジルコニア、及びアルミナからなる群から選ばれる少なくとも1つの微粒子であることを特徴とする[2]〜[4]のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
[4] In the chemical formula (I), l is 0, m is 3, R 2 is a methyl group or an ethyl group, and R 3 is a linear propylene group. 3].
[5] The inorganic oxide fine particles are at least one fine particle selected from the group consisting of silica, titania, zirconia, and alumina, according to any one of [2] to [4], Curable composition.

[6] [2]〜[5]のいずれか一項に記載の硬化性組成物を硬化させたものである硬化物。
[7] [2]〜[5]のいずれか一項に記載の硬化性組成物からなるハードコート材。
[8] [7]に記載のハードコート材を基材の表面に膜状に配し硬化させて形成されるハードコート膜。
[6] A cured product obtained by curing the curable composition according to any one of [2] to [5].
[7] A hard coat material comprising the curable composition according to any one of [2] to [5].
[8] A hard coat film formed by arranging the hard coat material according to [7] on the surface of a base material in a film shape and curing it.

[9] 少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤であって、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって得られたものであり、この縮合反応は前記含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応であり、
前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の水酸基価をX(mgKOH/g)、前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の質量をY(g)、前記縮合反応に供する前記含イソシアナト基化合物由来のイソシアナト基のモル数をZ(mmol)としたときに、Z/(XY/56.1)の値は0.6以上1.2以下であることを特徴とするシランカップリング剤。
[9] A silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, comprising an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group. And having a hydroxyl value of 75 mgKOH / g or more, obtained by a condensation reaction with a hydroxyl group compound, and this condensation reaction involves the isocyanato group of the isocyanate group compound and the hydroxyl group of the hydroxyl group compound. It is a condensation reaction that causes a urethane bond by reaction,
Derived from the hydroxyl group value of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as X (mg KOH / g), the mass of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as Y (g), from the isocyanato group compound to be subjected to the condensation reaction A silane coupling agent, wherein the value of Z / (XY / 56.1) is 0.6 or more and 1.2 or less when the number of moles of the isocyanato group is Z (mmol).

本発明の硬化性組成物及びハードコート材は、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れるハードコート膜を形成することができる。また、本発明のハードコート膜及び硬化物は、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れる。さらに、本発明のシランカップリング剤は、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れるハードコート膜を形成することができる硬化性組成物及びハードコート材を製造可能である。さらに、本発明の有機無機複合体の製造方法は、前記硬化性組成物及び前記ハードコート材を製造可能な有機無機複合体を製造することができる。   The curable composition and the hard coat material of the present invention can form a hard coat film having excellent pencil hardness, low curing shrinkage, transparency, and excellent flex resistance and scratch resistance. In addition, the hard coat film and the cured product of the present invention are excellent in pencil hardness, low curing shrinkage and transparency, and excellent in flex resistance and scratch resistance. Furthermore, the silane coupling agent of the present invention has a curable composition and a hard composition that can form a hard coat film that is excellent in pencil hardness, low curing shrinkage, transparency, and also excellent in flex resistance and scratch resistance. A coating material can be manufactured. Furthermore, the manufacturing method of the organic inorganic composite of this invention can manufacture the organic inorganic composite which can manufacture the said curable composition and the said hard-coat material.

シランカップリング剤の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a silane coupling agent. 有機無機複合体(A)を製造する反応を説明する図である。It is a figure explaining reaction which manufactures an organic inorganic composite (A). シランカップリング剤を合成する縮合反応を示す図である。It is a figure which shows the condensation reaction which synthesize | combines a silane coupling agent. 含フッ素化合物のパーフルオロポリエーテル構造の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the perfluoropolyether structure of a fluorine-containing compound. 含フッ素化合物の直鎖状ポリシロキサン構造の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the linear polysiloxane structure of a fluorine-containing compound. 含フッ素化合物の環状ポリシロキサン構造の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the cyclic polysiloxane structure of a fluorine-containing compound. パーフルオロポリエーテル構造と環状ポリシロキサン構造が直接結合している含フッ素化合物の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the fluorine-containing compound which the perfluoro polyether structure and the cyclic polysiloxane structure have couple | bonded directly. パーフルオロポリエーテル構造と環状ポリシロキサン構造が直接結合し、且つ、炭素−炭素二重結合を有する含フッ素化合物の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the fluorine-containing compound which has a perfluoro polyether structure and a cyclic polysiloxane structure directly couple | bonded, and has a carbon-carbon double bond.

本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明においては、「(メタ)アクリレート」はメタクリレート及び/又はアクリレートを意味する。
本発明者らは、前述の従来技術が有する種々の問題点を解決するために鋭意検討した結果、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有する高水酸基価の含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって得られたシランカップリング剤を用いることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present invention, “(meth) acrylate” means methacrylate and / or acrylate.
As a result of intensive studies to solve the various problems of the above-described conventional techniques, the present inventors have found that an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, at least two (meth) acryloyl groups, and at least The present inventors have found that the above problems can be solved by using a silane coupling agent obtained by a condensation reaction with a hydroxyl group-containing compound having a high hydroxyl value having one hydroxyl group, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の硬化性組成物は、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で無機酸化物微粒子を表面処理して無機酸化物微粒子にシランカップリング剤を共有結合で結合させた有機無機複合体(A)と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)と、重合開始剤(C)と、を含有し、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の含有量を100質量部とした場合の有機無機複合体(A)の含有量が10質量部以上2000質量部以下であり、有機無機複合体(A)と少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の合計の含有量を100質量部とした場合の重合開始剤(C)の含有量が0.1質量部以上10質量部以下である。   That is, the curable composition of the present invention has a surface treatment of inorganic oxide fine particles with a silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, and binds the silane coupling agent to the inorganic oxide fine particles by a covalent bond. The organic-inorganic composite (A), the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups, and the polymerization initiator (C), and at least two (meth) When the content of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having an acryloyl group is 100 parts by mass, the content of the organic-inorganic composite (A) is 10 parts by mass or more and 2000 parts by mass or less, and the organic-inorganic composite The total content of the body (A) and the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups is 100 parts by mass. The content of the polymerization initiator (C) is not more than 10 parts by mass or more 0.1 part by mass of the case.

そして、このシランカップリング剤は、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって得られたものであり、この縮合反応は含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応である。   The silane coupling agent contains an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, an at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group, and a hydroxyl value of 75 mgKOH / g or more. The condensation reaction is obtained by a condensation reaction with a hydroxyl group compound, and this condensation reaction is a condensation reaction in which the isocyanate group of the isocyanate-containing compound and the hydroxyl group of the hydroxyl-containing compound react to generate a urethane bond.

前記シランカップリング剤を用いた表面処理により、無機酸化物微粒子の表面が多官能のシランカップリング剤で均一に複合化された有機無機複合体(A)を得ることができる。しかも、前記シランカップリング剤が高水酸基価の含ヒドロキシル基化合物を原料として製造されたものであることから、無機酸化物微粒子の表面には多量の前記シランカップリング剤が結合することとなる(表面修飾量が多い)。   By the surface treatment using the silane coupling agent, an organic-inorganic composite (A) in which the surface of the inorganic oxide fine particles is uniformly combined with the polyfunctional silane coupling agent can be obtained. Moreover, since the silane coupling agent is produced from a hydroxyl group compound having a high hydroxyl value, a large amount of the silane coupling agent is bonded to the surface of the inorganic oxide fine particles ( Large amount of surface modification).

よって、このような有機無機複合体(A)と多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)とを共重合して硬化(例えば紫外線硬化)させた硬化物は、有機無機複合体(A)の表面の架橋度が極めて高いことに加えて、非常に均一な架橋系の構築により弾性率が高いので、硬化型有機材料の特徴である耐屈曲性と、硬化型無機材料複合化物の特徴である高硬度、低収縮性との両方を備えている。また、十分な量の有機基によって無機酸化物微粒子が被覆されることと、無機酸化物微粒子の修飾剤が多官能化し架橋度が向上していることによって、表面摩耗により起こる無機酸化物微粒子の脱落が防止され、硬化性組成物の硬化物は高耐擦傷性も備えている。   Therefore, a cured product obtained by copolymerizing such an organic-inorganic composite (A) and a polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) and curing (for example, ultraviolet curing) is a surface of the organic-inorganic composite (A). In addition to the extremely high degree of cross-linking, the elastic modulus is high due to the construction of a very uniform cross-linking system, so the bending resistance characteristic of curable organic materials and the high characteristic characteristic of curable inorganic material composites are high. It has both hardness and low shrinkage. In addition, the inorganic oxide fine particles are coated with a sufficient amount of organic groups, and the modifier of the inorganic oxide fine particles is polyfunctionalized to improve the degree of crosslinking. Dropping is prevented, and the cured product of the curable composition also has high scratch resistance.

含ヒドロキシル基化合物の水酸基価が75mgKOH/g未満であると、硬化性組成物の硬化物の鉛筆硬度、低硬化収縮性、耐屈曲性、及び耐擦傷性が不十分となるおそれがある。
以下に、本実施形態の硬化性組成物の各成分及び該成分を製造するための材料について説明する。
If the hydroxyl value of the hydroxyl-containing compound is less than 75 mgKOH / g, the pencil hardness, low cure shrinkage, flex resistance, and scratch resistance of the cured product of the curable composition may be insufficient.
Below, each component of the curable composition of this embodiment and the material for manufacturing this component are demonstrated.

<(1)有機無機複合体(A)>
本実施形態の硬化性組成物は、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で無機酸化物微粒子を表面処理して無機酸化物微粒子にシランカップリング剤を共有結合で結合させた有機無機複合体(A)を含有する。シランカップリング剤の一例を図1に示す。
<(1) Organic-inorganic composite (A)>
In the curable composition of this embodiment, the inorganic oxide fine particles are surface-treated with a silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, and the silane coupling agent is bonded to the inorganic oxide fine particles by a covalent bond. Contains an organic-inorganic composite (A). An example of the silane coupling agent is shown in FIG.

この有機無機複合体(A)は、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基とアルコキシシリル基とを有する多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)と無機酸化物微粒子(A−2)との脱水縮合反応又は脱アルコール縮合反応によって得ることができる(図2を参照)。
無機酸化物微粒子(A−2)は、その表面に多数のOH基を有しているので、このOH基とシランカップリング剤(A−1)のアルコキシシリル基とが縮合反応することにより、シランカップリング剤(A−1)と無機酸化物微粒子(A−2)とが共有結合で結合することができる。
This organic-inorganic composite (A) is composed of a polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) having at least two (meth) acryloyl groups and an alkoxysilyl group, and inorganic oxide fine particles (A-2). ) With a dehydration condensation reaction or a dealcoholization condensation reaction (see FIG. 2).
Since the inorganic oxide fine particles (A-2) have a large number of OH groups on the surface thereof, this OH group and the alkoxysilyl group of the silane coupling agent (A-1) undergo a condensation reaction. The silane coupling agent (A-1) and the inorganic oxide fine particles (A-2) can be bonded by a covalent bond.

<(1−1)多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)>
多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)の種類は、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基(より好ましくは少なくとも3つの(メタ)アクリロイル基)とアルコキシシリル基とを有していれば特に限定されるものではないが、例えば下記化学式(I)で表される化合物があげられる。
<(1-1) Multifunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1)>
The type of polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) has at least two (meth) acryloyl groups (more preferably at least three (meth) acryloyl groups) and an alkoxysilyl group. For example, the compound represented by the following chemical formula (I) may be used.

Figure 2015078340
ただし、前記化学式(I)中のMは、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基残基を示す。また、R1 及びR2 は炭素数1以上10以下の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキル基又はフェニル基(炭素数が1以上3以下のアルキル基を有していてもよい)を示し、R1 とR2 は同一であってもよいし異なっていてもよい。さらに、R3 は炭素数1以上10以下の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキレン基又はフェニレン基(炭素数が1以上3以下のアルキル基を有していてもよい)を示し、このアルキレン基は鎖中に酸素原子を含んでいてもよい。さらに、lは0以上2以下の整数を示し、mは1以上3以下の整数を示し、lとmの和は3であり、nは1以上3以下の整数を示す。
Figure 2015078340
However, M in the chemical formula (I) represents a hydroxyl group residue of a hydroxyl-containing compound having at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group and having a hydroxyl value of 75 mgKOH / g or more. R 1 and R 2 are each a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group (may have an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms). R 1 and R 2 may be the same or different. R 3 represents a linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a phenylene group (which may have an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms); This alkylene group may contain an oxygen atom in the chain. Further, l represents an integer from 0 to 2, m represents an integer from 1 to 3, the sum of l and m is 3, and n represents an integer from 1 to 3.

そして、前記化学式(I)で表される化合物は、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって得ることができる。この縮合反応は、含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応である。   The compound represented by the chemical formula (I) includes an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group, and a hydroxyl value of 75 mgKOH / It can be obtained by a condensation reaction with a hydroxyl group-containing compound that is g or more. This condensation reaction is a condensation reaction in which a urethane bond is formed by a reaction between the isocyanato group of the isocyanato-containing compound and the hydroxyl group of the hydroxyl-containing compound.

以下に、多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)について、さらに詳細に説明する。
多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)は、例えば図3に示すように、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物(a−1)と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有する含ヒドロキシル基化合物(a−2)との縮合反応によって合成することができる。
Hereinafter, the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) will be described in more detail.
For example, as shown in FIG. 3, the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) includes an isocyanato group compound (a-1) having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, and at least two (meta) ) It can be synthesized by a condensation reaction with a hydroxyl-containing compound (a-2) having an acryloyl group and at least one hydroxyl group.

この縮合反応は、その取扱いの容易さ、反応選択性、反応制御性の観点から、前述した多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)の取得方法として好適であり、特に化合物選択の幅が広く、ハンドリング性も高いことから好適と言える。
含イソシアナト基化合物(a−1)の例としては、例えば、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができるが、これらに限られるものではない。また、これらは1種を単独で使用することもできるし、2種以上を併用することもできる。
This condensation reaction is suitable as a method for obtaining the above-mentioned polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) from the viewpoint of easy handling, reaction selectivity, and reaction controllability. It can be said that it is preferable because the selection range is wide and the handling property is high.
Examples of the isocyanato-containing compound (a-1) include 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, but are not limited thereto. Moreover, these can also be used individually by 1 type and can also use 2 or more types together.

また、含ヒドロキシル基化合物(a−2)の例としては、例えば、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、ビス((メタ)アクリロイルオキシエチル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを挙げることができる。   Examples of the hydroxyl-containing compound (a-2) include glycerin di (meth) acrylate, 2-hydroxy-3- (meth) acryloyloxypropyl (meth) acrylate, and 3-hydroxy-2- ( (Meth) acryloyloxypropyl (meth) acrylate, bis ((meth) acryloyloxyethyl) -2-hydroxyethyl isocyanurate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tri (meth) ) Acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and dipentaerythritol tetra (meth) acrylate.

これらの中では、特に、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが好ましい。
さらに、ヒドロキシル基と(メタ)アクリロイル基とを側鎖に有する(メタ)アクリル共重合体や、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートによって環状酸無水物を開環させてなる化合物等を挙げることができる。
Among these, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and dipentaerythritol tetra (meth) acrylate are particularly preferable.
Furthermore, a (meth) acrylic copolymer having a hydroxyl group and a (meth) acryloyl group in the side chain, a compound obtained by opening a cyclic acid anhydride with a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, and the like can be exemplified. .

ただし、含ヒドロキシル基化合物(a−2)はこれらに限られるものではなく、これらは1種を単独で使用することもできるし、2種以上を併用することもできる。
ここで、含ヒドロキシル基化合物(a−2)の水酸基価は75mgKOH/g以上である必要があり、82mgKOH/g以上であることが好ましく、90mgKOH/g以上であることがより好ましい。
However, the hydroxyl group compound (a-2) is not limited thereto, and these can be used alone or in combination of two or more.
Here, the hydroxyl value of the hydroxyl-containing compound (a-2) needs to be 75 mgKOH / g or more, preferably 82 mgKOH / g or more, more preferably 90 mgKOH / g or more.

水酸基価が75mgKOH/g未満であると、含イソシアナト基化合物(a−1)との反応点の数が少なくなるため、得られる多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)内の有効成分(アルコキシシリル基)が少なくなる。その結果、多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)が、シランカップリング剤としての機能を十分に奏しないおそれがある。   When the hydroxyl value is less than 75 mgKOH / g, the number of reaction points with the isocyanato group compound (a-1) decreases, so that the resulting polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) The active ingredient (alkoxysilyl group) is reduced. As a result, the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) may not sufficiently function as a silane coupling agent.

ただし、含ヒドロキシル基化合物(a−2)の水酸基価が200mgKOH/g以上であると、得られる多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)の不飽和基((メタ)アクリロイル基)の量が減少する場合がある。そのため、硬化性組成物を硬化させた際に十分な架橋密度が得られず、硬化物の性能が不十分となるおそれがある。
含ヒドロキシル基化合物(a−2)の水酸基価は下記式の通り定義され、JIS K0070に規定の水酸基価測定方法にて測定することができる。
However, when the hydroxyl value of the hydroxyl-containing compound (a-2) is 200 mgKOH / g or more, the unsaturated group ((meth) acryloyl) of the resulting polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) Group) may be reduced. Therefore, when the curable composition is cured, a sufficient crosslinking density cannot be obtained, and the performance of the cured product may be insufficient.
The hydroxyl value of the hydroxyl-containing compound (a-2) is defined by the following formula and can be measured by the hydroxyl value measuring method specified in JIS K0070.

HV={(V−V)×C×56.1}/m+TAV
HV:水酸基価
:測定に用いた水酸化カリウムのメタノール溶液の体積量(ml)
:空試験に用いた水酸化カリウムのメタノール溶液の体積量(ml)
C :水酸化カリウムのメタノール溶液の正確な濃度 (mol/ml)
m :試料の質量(g)
TAV:全酸価
HV = {(V 0 −V 1 ) × C × 56.1} / m + TAV
HV: hydroxyl value V 0 : volume of methanol solution of potassium hydroxide used for measurement (ml)
V 1 : Volume of methanol solution of potassium hydroxide used in the blank test (ml)
C: Accurate concentration of methanol solution of potassium hydroxide (mol / ml)
m: Mass of the sample (g)
TAV: Total acid value

多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)を前記縮合反応により合成する際に使用する含ヒドロキシル基化合物(a−2)の水酸基価をX(mgKOH/g)、含ヒドロキシル基化合物(a−2)の使用量をY(g)、使用する含イソシアナト基化合物由来のイソシアナト基のモル数をZ(mmol)としたときに、Z/(XY/56.1)の値は0.6以上1.2以下であり、0.7以上1.15未満であることがより好ましく、0.8以上1.1未満であることがさらに好ましい。   The hydroxyl value of the hydroxyl group compound (a-2) used when synthesizing the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) by the condensation reaction is X (mg KOH / g), hydroxyl group. When the amount of the compound (a-2) used is Y (g) and the number of moles of the isocyanate group derived from the isocyanato group compound used is Z (mmol), the value of Z / (XY / 56.1) is It is 0.6 or more and 1.2 or less, more preferably 0.7 or more and less than 1.15, and further preferably 0.8 or more and less than 1.1.

Z/(XY/56.1)の値が0.6未満であると、硬化性組成物の硬化物の性能が不十分となるおそれがあり、Z/(XY/56.1)の値が1.2超過であると、未反応のイソシアナト基が分子内縮合を起こし、溶剤難溶性のウレア等が生成するおそれがある。
図3の縮合反応において、反応の触媒には以下のものを使用することができる。例えば、スズ系、ジルコニア系、チタニア系、亜鉛系、鉄系、ニッケル系、ビスマス系、クロム系、コバルト系、アミン系、リン系等の触媒が挙げられる。反応温度は20℃以上60℃以下が好ましく、30℃以上55℃以下がより好ましい。
If the value of Z / (XY / 56.1) is less than 0.6, the performance of the cured product of the curable composition may be insufficient, and the value of Z / (XY / 56.1) is If it exceeds 1.2, the unreacted isocyanato group may undergo intramolecular condensation, resulting in the formation of a solvent-insoluble urea or the like.
In the condensation reaction of FIG. 3, the following can be used as a catalyst for the reaction. Examples of the catalyst include tin, zirconia, titania, zinc, iron, nickel, bismuth, chromium, cobalt, amine, and phosphorus. The reaction temperature is preferably 20 ° C or higher and 60 ° C or lower, and more preferably 30 ° C or higher and 55 ° C or lower.

反応溶媒は特に限定されるものではないが、縮合反応を促進させるためには、溶剤和の少ない溶剤を用いることが好ましい。例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン等の非極性溶剤が挙げられ、中でも有機物との相溶性、低吸水性、留去が比較的容易等の観点から、トルエンが最も好ましい。   The reaction solvent is not particularly limited, but in order to promote the condensation reaction, it is preferable to use a solvent having a small solvation. For example, nonpolar solvents such as cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene, xylene, and dichloromethane can be used. Of these, toluene is most preferable from the viewpoints of compatibility with organic substances, low water absorption, and relatively easy distillation.

<(1−2)無機酸化物微粒子(A−2)>
次に、無機酸化物微粒子(A−2)に関しては、以下の物質を用いることができる。例えば、シリカ、中空シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化アンチモン、アンチモンスズ酸化物(ATO)、酸化セリウム、酸化カリウム、これらのうち2種以上を複合化した合金等を挙げることができる。特に高硬度の硬化物を得たい場合には、比重、硬度の観点からシリカが好ましく、高屈折率の硬化物を得たい場合には、粒子屈折率、ハンドリング、透明性の観点からジルコニア、チタニア、アンチモンスズ酸化物が好ましく、低屈折率の硬化物を得たい場合には、同様の観点から中空シリカが好ましい。
<(1-2) Inorganic oxide fine particles (A-2)>
Next, regarding the inorganic oxide fine particles (A-2), the following substances can be used. For example, silica, hollow silica, alumina, zirconia, titania, zinc oxide, germanium oxide, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO), antimony oxide, antimony tin oxide (ATO), cerium oxide, potassium oxide, Among these, an alloy in which two or more kinds are combined can be used. In particular, silica is preferred from the viewpoint of specific gravity and hardness when obtaining a hardened product, and zirconia and titania are preferred from the viewpoint of particle refractive index, handling, and transparency when obtaining a cured product having a high refractive index. Antimony tin oxide is preferable, and hollow silica is preferable from the same viewpoint when it is desired to obtain a cured product having a low refractive index.

また、無機酸化物微粒子(A−2)は、無機酸化物微粒子(A−2)を有機溶剤に分散させた有機溶剤分散ゾルとして用いることが好ましい。分散媒として用いる有機溶剤は特に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類や、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエステル類や、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル類や、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類や、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類を挙げることができる。そして、これらの中でも、メタノール、イソプロパノールが好ましい。   The inorganic oxide fine particles (A-2) are preferably used as an organic solvent-dispersed sol in which the inorganic oxide fine particles (A-2) are dispersed in an organic solvent. The organic solvent used as the dispersion medium is not particularly limited. For example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and octanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; and ethyl acetate , Esters such as butyl acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether, benzene, toluene, xylene, etc. Aromatic hydrocarbons and amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone can be mentioned. Of these, methanol and isopropanol are preferred.

さらに、無機酸化物微粒子(A−2)の平均1次粒子径としては、ハンドリング、透明性の観点から、1nm以上200nm以下が好ましく、5nm以上100nm以下が特に好ましい。平均1次粒子径が1nmより小さくなると、粒子表面の活性のため分散状態を保持することが困難となり、凝集、ゲル化を引き起こすおそれがある。一方、平均1次粒子径が200nm超過となると、レイリー散乱によるヘイズが観測されるようになる。レイリー散乱は粒子体積の2乗、すなわち粒子径の6乗に比例し、可視光の波長の1/4以上の平均1次粒子径を有する粒子においては、急激に散乱が大きくなるため、透明材料に用いるには障壁が高い。   Furthermore, the average primary particle size of the inorganic oxide fine particles (A-2) is preferably 1 nm or more and 200 nm or less, particularly preferably 5 nm or more and 100 nm or less, from the viewpoint of handling and transparency. If the average primary particle diameter is smaller than 1 nm, it is difficult to maintain a dispersed state due to the activity of the particle surface, which may cause aggregation and gelation. On the other hand, when the average primary particle diameter exceeds 200 nm, haze due to Rayleigh scattering is observed. Rayleigh scattering is proportional to the square of the particle volume, that is, the sixth power of the particle diameter, and in a particle having an average primary particle diameter of 1/4 or more of the wavelength of visible light, the scattering rapidly increases. There are high barriers to use.

平均1次粒子径は、例えば高分解能透過型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製H−9000型)で無機酸化物微粒子を観察し、観察される微粒子像より任意に100個の無機酸化物粒子像を選び、公知の画像データ統計処理手法により数平均粒子径として求めることができる。
シリカ微粒子の有機溶剤分散ゾルとして市販されている商品としては、例えばコロイダルシリカとしては、日揮触媒化成株式会社製OSCAL−1132、OSCAL−1432M、OSCAL−1432、OSCAL−1632や、日産化学工業株式会社製メタノールシリカゾル、MA−ST−L、IPA−ST、IPA−ST−L、IPA−ST−ZL、IPA−ST−UP、PGM−ST、MEK−ST、MEK−ST−L、MEK−ST−ZL、MIBK−ST、PMA−ST、EAC−STや、扶桑化学株式会社製PL−1−IPA、PL−2L−PGME、PL−2L−MEK等を挙げることができる。
The average primary particle diameter is, for example, an inorganic oxide fine particle observed with a high-resolution transmission electron microscope (H-9000 type, manufactured by Hitachi, Ltd.), and arbitrarily 100 inorganic oxide particle images from the observed fine particle image. The number average particle diameter can be obtained by a known image data statistical processing method.
As a product marketed as an organic solvent-dispersed sol of silica fine particles, for example, colloidal silica includes OSCAL-1132, OSCAL-1432M, OSCAL-1432, OSCAL-1632 manufactured by JGC Catalysts & Chemicals, and Nissan Chemical Industries, Ltd. Methanol silica sol, MA-ST-L, IPA-ST, IPA-ST-L, IPA-ST-ZL, IPA-ST-UP, PGM-ST, MEK-ST, MEK-ST-L, MEK-ST- ZL, MIBK-ST, PMA-ST, EAC-ST, Fuso Chemical Co., Ltd. PL-1-IPA, PL-2L-PGME, PL-2L-MEK, etc. can be mentioned.

また、ジルコニア微粒子の有機溶媒分散ゾルとして市販されている商品としては、例えば日産化学工業株式会社製ナノユースOZ−30M、ナノユースOZ−S30Kを挙げることができる。さらに、チタニア微粒子の有機溶媒分散ゾルとして市販されている商品としては、例えば日揮触媒化成工業株式会社製OPTOLAKE1130Z、OPTPLAKE6320Z等を挙げることができる。   Moreover, as a product marketed as an organic solvent dispersion sol of zirconia fine particles, for example, Nanouse OZ-30M and Nanouse OZ-S30K manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. can be mentioned. Furthermore, examples of products that are commercially available as organic solvent-dispersed sols of titania fine particles include OPTOLAKE 1130Z and OPTPLAKE 6320Z manufactured by JGC Catalysts & Chemicals.

無機酸化物微粒子(A−2)の形状は球状、中空球状、数珠状、平板状、繊維状等が挙げられるが、ハンドリング性、分散性が良好である点で、球状、中空状、数珠状が好ましく、球状が特に好ましい。数珠状シリカの例としては、日産化学工業株式会社製のIPA−ST−UP(商品名)などが挙げられ、中空状シリカの例としては日揮触媒化成株式会社製のスルーリア(商品名)などが挙げられる。   Examples of the shape of the inorganic oxide fine particles (A-2) include a spherical shape, a hollow spherical shape, a bead shape, a flat plate shape, and a fibrous shape. Is preferable, and a spherical shape is particularly preferable. Examples of beaded silica include IPA-ST-UP (trade name) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., and examples of hollow silica include sulria (trade name) manufactured by JGC Catalysts & Chemicals. Can be mentioned.

<(1−3)有機無機複合体(A)の合成>
<表面修飾(表面処理)>
有機無機複合体(A)の合成には、無機酸化物微粒子(A−2)を分散させた溶媒中に、多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)と少量の水分を加え混合撹拌することで、脱水縮合反応又は脱アルコール縮合反応を進行させる方法を用いることができる。
<(1-3) Synthesis of organic-inorganic composite (A)>
<Surface modification (surface treatment)>
For the synthesis of the organic-inorganic composite (A), a polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) and a small amount of water are added in a solvent in which inorganic oxide fine particles (A-2) are dispersed. In addition, a method of advancing the dehydration condensation reaction or the dealcoholization condensation reaction by mixing and stirring can be used.

さらに、必要に応じて酸又は塩基性化合物を触媒として添加してもよく、例えば、酢酸、塩酸、硝酸、硫酸、アンモニア水などが挙げられる。触媒の添加量は、特に限定されないが、表面処理を施すシリカ微粒子等の無機酸化物微粒子(A−2)100質量部に対して通常0.01〜1質量部、好ましくは0.01〜0.5質量部である。
脱水縮合反応又は脱アルコール縮合反応の温度としては10℃以上80℃以下が好ましく、20℃以上60℃以下がより好ましく、35℃以上55℃以下がさらに好ましい。反応温度が低すぎると、無機酸化物微粒子(A−2)と多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)の縮合反応が進行しにくく、目的の化合物が十分に得られないおそれがある。一方、80℃超過では、熱によって発生したラジカルによって系内の不飽和基が重合し、ゲル化を引き起こすおそれがある。
Furthermore, if necessary, an acid or a basic compound may be added as a catalyst, and examples thereof include acetic acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and aqueous ammonia. The addition amount of the catalyst is not particularly limited, but is usually 0.01 to 1 part by mass, preferably 0.01 to 0 part per 100 parts by mass of inorganic oxide fine particles (A-2) such as silica fine particles to be subjected to surface treatment. .5 parts by mass.
The temperature of the dehydration condensation reaction or dealcoholization condensation reaction is preferably 10 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and further preferably 35 ° C. or higher and 55 ° C. or lower. If the reaction temperature is too low, the condensation reaction between the inorganic oxide fine particles (A-2) and the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) hardly proceeds, and the target compound cannot be obtained sufficiently. There is a fear. On the other hand, when the temperature exceeds 80 ° C., unsaturated groups in the system may be polymerized by radicals generated by heat to cause gelation.

縮合反応溶媒(A−3)としては、前述の無機酸化物微粒子(A−2)の分散媒を利用できるが、無機酸化物微粒子(A−2)の表面との相溶性の観点から、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のプロトン性溶剤が好ましく、さらに溶媒和の強さと無機酸化物微粒子(A−2)の表面の反応性との双方を鑑みると、メタノール、イソプロパノールが最も好ましい。   As the condensation reaction solvent (A-3), the dispersion medium of the above-mentioned inorganic oxide fine particles (A-2) can be used, but from the viewpoint of compatibility with the surface of the inorganic oxide fine particles (A-2), water is used. Protonic solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, octanol, and propylene glycol monomethyl ether are preferable, and in view of both the strength of solvation and the reactivity of the surface of the inorganic oxide fine particles (A-2), Most preferred are methanol and isopropanol.

無機酸化物微粒子(A−2)を表面処理する際の多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)の使用量は、表面処理されていない無機酸化物微粒子(A−2)100質量部に対して、20質量部以上100質量部以下が好ましく、30質量部以上95質量部以下がより好ましく、40質量部以上90質量部以下がさらに好ましい。多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)の使用量が20質量部未満だと、無機酸化物微粒子(A−2)の表面で十分な縮合反応が為されず、無機酸化物微粒子(A−2)の分散性を低下させるおそれある。一方、100質量部を超えて用いると、架橋密度が高くなり過ぎ、ハードコート膜の反りやクラックの原因となるおそれがある。   The amount of the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) used for the surface treatment of the inorganic oxide fine particles (A-2) is the same as that of the inorganic oxide fine particles (A-2) that are not surface-treated. 20 mass parts or more and 100 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts, 30 mass parts or more and 95 mass parts or less are more preferable, and 40 mass parts or more and 90 mass parts or less are more preferable. When the amount of the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1) used is less than 20 parts by mass, sufficient condensation reaction is not performed on the surface of the inorganic oxide fine particles (A-2). The dispersibility of the product fine particles (A-2) may be reduced. On the other hand, if it is used in excess of 100 parts by mass, the crosslink density becomes too high, which may cause warping or cracking of the hard coat film.

また、無機酸化物微粒子(A−2)の表面処理には、多官能(メタ)アクリル型シランカップリング剤(A−1)とともに、これ以外のシランカップリング剤(A−4)を併用することもできる。併用できるシランカップリング剤の例は特に限定されるものではないが、3−(メタ)アクロイルオキシエチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクロイルオキシエチルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクロイルオキシエチルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクロイルオキシエチルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシランなどの不飽和基含有品や、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、トリフルオロトリメトキシシラン、分子内に繰り返し単位を有するパーフルポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物などが挙げられる。   In addition, in addition to the polyfunctional (meth) acrylic silane coupling agent (A-1), other silane coupling agents (A-4) are used in combination for the surface treatment of the inorganic oxide fine particles (A-2). You can also. Although the example of the silane coupling agent which can be used together is not specifically limited, 3- (meth) acryloyloxyethyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloyloxyethylmethyldimethoxysilane, 3- (meth) acryl Unsaturated group-containing products such as yloxyethyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloyloxyethylmethyldiethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, and methyltrimethoxysilane Dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysila , Decyl trimethoxysilane, decyl triethoxysilane, trifluoromethyl trimethoxysilane, alkoxysilane compounds having a par full polyether groups and the like having a repeating unit in the molecule.

<(2)少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)>
少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類(B−1)、エポキシ(メタ)アクリレート類(B−2)、ウレタン(メタ)アクリレート類(B−3)が挙げられる。
<(2) Polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups>
Examples of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups include (meth) acrylic acid esters (B-1), epoxy (meth) acrylates (B-2), Urethane (meth) acrylates (B-3) are mentioned.

<(2−1)(メタ)アクリル酸エステル類(B−1)>
(メタ)アクリル酸エステル類(B−1)としては、具体的には、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、トリ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ジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートなどのジアクリレートや、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレートなどの多官能(メタ)アクリレート類、並びにそれらのエチレンオキサイド変性体及びプロピレンオキサイド変性体が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらの中でも、硬化物の硬度、耐擦傷性が良好となる観点から、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーが好ましい。また、これらの化合物は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を併用することもできる。
<(2-1) (Meth) acrylic acid esters (B-1)>
As (meth) acrylic acid esters (B-1), specifically, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) Acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1 , 6-hexanediol di (meth) acrylate, tricyclodecane di (meth) acrylate, diacrylates such as bisphenol A di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, Intererythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tris (2- (meth) Examples thereof include, but are not limited to, polyfunctional (meth) acrylates such as (acryloyloxyethyl) isocyanurate, and ethylene oxide modified products and propylene oxide modified products thereof. Among these, a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer is preferable from the viewpoint of improving the hardness and scratch resistance of the cured product. Moreover, these compounds can also be used individually by 1 type, and can also use 2 or more types together.

<(2−2)エポキシ(メタ)アクリレート類(B−2)>
エポキシ(メタ)アクリレート類(B−2)は、エポキシ化合物に対して(メタ)アクリロイル基を有するカルボン酸を反応させて得ることができる。エポキシ化合物としては、具体的には、グリシジル(メタ)アクリレート、炭素数1〜12の直鎖アルコールの両末端グリシジルエーテル体、ジエチレングリオールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテルなどが挙げられる。(メタ)アクリロイル基を有するカルボン酸としては、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸などが挙げられる。
<(2-2) Epoxy (meth) acrylates (B-2)>
Epoxy (meth) acrylates (B-2) can be obtained by reacting an epoxy compound with a carboxylic acid having a (meth) acryloyl group. Specific examples of the epoxy compound include glycidyl (meth) acrylate, glycidyl ethers having both ends of a linear alcohol having 1 to 12 carbon atoms, diethylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, and bisphenol A diglycidyl. Examples include ether, ethylene oxide-modified bisphenol A diglycidyl ether, propylene oxide-modified bisphenol A diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, and glycerin diglycidyl ether. Examples of the carboxylic acid having a (meth) acryloyl group include (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl succinic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, and the like.

<(2−3)ウレタン(メタ)アクリレート類(B−3)>
ウレタン(メタ)アクリレート類(B−3)は、アルコール化合物(B−3−1)、多官能チオール化合物(B−3−2)、又は多官能アミン化合物(B−3−3)に対して、(メタ)アクリロイル基含有イソシアネート化合物(B−3−4)を反応させることによって得られる。あるいは、アルコール化合物(B−3−1)とイソシアネート化合物(B−3−5)をイソシアナト基過剰の条件化で縮合反応を行い、末端にイソシアナト基を有するポリウレタン化合物を合成した後、末端イソシアナト基に対して(メタ)アクリロイル基を有するアルコール化合物(B−3−6)を縮合反応させることによっても得られる。
<(2-3) Urethane (meth) acrylates (B-3)>
Urethane (meth) acrylates (B-3) are based on alcohol compound (B-3-1), polyfunctional thiol compound (B-3-2), or polyfunctional amine compound (B-3-3). , (Meth) acryloyl group-containing isocyanate compound (B-3-4). Alternatively, the alcohol compound (B-3-1) and the isocyanate compound (B-3-5) are subjected to a condensation reaction under the condition that the isocyanate group is excessive to synthesize a polyurethane compound having an isocyanate group at the terminal, and then the terminal isocyanate group. It can also be obtained by subjecting an alcohol compound (B-3-6) having a (meth) acryloyl group to a condensation reaction.

アルコール化合物(B−3−1)としては、具体的には、2−ヒドロキシエチルアクリレート等の(メタ)アクリロイルオキシ基含有アルコール、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、ポリグリセリン、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,3,5−トリヒドロキシペンタン、1,4−ジチアン−2,5−ジメタノールトリシクロデカンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、ノルボルナンジメタノール、ポリカーボネートジオール類、ポリシロキサンジオール類、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、パーフルオロアルコール類、パーフルオロポリエーテルアルコール類、及びこれらのEO(エチレンオキシド)変性体、PO(プロピレンオキシド)変性体、カプロラクトン変性体が挙げられる。   Specific examples of the alcohol compound (B-3-1) include (meth) acryloyloxy group-containing alcohols such as 2-hydroxyethyl acrylate, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, glycerin, polyglycerin, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, 1,3,5-trihydroxypentane, 1,4-dithian-2,5-dimethanol tricyclodecanediol, tri Methylolpropane, pentaerythritol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, norbornane dimethanol, polycarbonate diols, polysiloxane diols, bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, perfluoroalcohols, perfluoropolyether Le alcohols, and their EO (ethylene oxide) modified products, PO (propylene oxide) modified products, caprolactone-modified products thereof.

また、多官能チオール化合物(B−3−2)としては、炭素数2〜20の直鎖状、分岐鎖状、又は環状のアルキルチオール類(分子内にチオエーテル構造を有していてもよい)や、該アルキルチオール類のチイラン付加物があげられる。あるいは、前記アルコール化合物(B−3−1)のうち、少なくとも2つのヒドロキシル基を有する化合物と、下記化学式(II)の化合物とを反応させたエステル化合物が挙げられる。   Moreover, as a polyfunctional thiol compound (B-3-2), it is C2-C20 linear, branched, or cyclic alkylthiols (It may have a thioether structure in a molecule | numerator). And thiirane adducts of the alkyl thiols. Or the ester compound which made the compound which has at least 2 hydroxyl group among the said alcohol compounds (B-3-1) and the compound of following Chemical formula (II) react is mentioned.

Figure 2015078340
Figure 2015078340

なお、上記化学式(II)中のR4 及びR5 は各々独立して水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基若しくは芳香環であり、中でもメチル基又はエチル基が好ましい。また、R4 及びR5 の一方が水素原子で、他方が炭素数1〜10のアルキル基(特にメチル基又はエチル基)であることがさらに好ましい。mは0以上2以下の整数であり、好ましくは0又は1である。nは0又は1であり、好ましくは0である。 In addition, R 4 and R 5 in the chemical formula (II) are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic ring, and among them, a methyl group or an ethyl group is preferable. More preferably, one of R 4 and R 5 is a hydrogen atom, and the other is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (particularly a methyl group or an ethyl group). m is an integer of 0 or more and 2 or less, preferably 0 or 1. n is 0 or 1, preferably 0.

化学式(II)の化合物の具体例としては、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、2−メルカプトブタン酸、3−メルカプトブタン酸、4−メルカプトブタン酸、2−メルカプトイソブタン酸、2−メルカプトイソペンタン酸、3−メルカプトイソペンタン酸、3−メルカプトイソヘキサン酸が挙げられ、3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトブタン酸が好ましい。   Specific examples of the compound of the chemical formula (II) include 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, 2-mercaptobutanoic acid, 3-mercaptobutanoic acid, 4-mercaptobutanoic acid, 2-mercaptoisobutanoic acid, 2- Examples include mercaptoisopentanoic acid, 3-mercaptoisopentanoic acid, and 3-mercaptoisohexanoic acid, with 3-mercaptopropionic acid and 3-mercaptobutanoic acid being preferred.

多官能アミン化合物(B−3−3)としては、イソホロンジアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ヘキサメチレンジアミン、メラミン、メラミン誘導体等が挙げられる。硬化物の耐候性、硬度の観点から、イソホロンジアミン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、メラミンが好ましい。   Examples of the polyfunctional amine compound (B-3-3) include isophorone diamine, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, hexamethylene diamine, melamine, and melamine. Derivatives and the like. From the viewpoint of the weather resistance and hardness of the cured product, isophoronediamine, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, and melamine are preferable.

(メタ)アクリロイル基含有イソシアネート化合物(B−3−4)としては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルイソシアネート、4−(メタ)アクリロイルオキシブチルイソシアネート、5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルイソシアネート、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルイソシアネート、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)オキシエチルイソシアネート、3−(メタ)アクリロイルオキシフェニルイソシアネート、4−(メタ)アクリロイルオキシフェニルイソシアネート、1,3−ビス((メタ)アクリロイルオキシ)プロピル−2−メチル−2−イソシアネート、1,3−ビス((メタ)アクリロイルオキシ)プロピル−2−イソシアネート等が挙げられる。   Examples of the (meth) acryloyl group-containing isocyanate compound (B-3-4) include 2- (meth) acryloyloxyethyl isocyanate, 3- (meth) acryloyloxypropyl isocyanate, 4- (meth) acryloyloxybutyl isocyanate, 5- (Meth) acryloyloxypentyl isocyanate, 6- (meth) acryloyloxyhexyl isocyanate, 2- (2- (meth) acryloyloxyethyl) oxyethyl isocyanate, 3- (meth) acryloyloxyphenyl isocyanate, 4- (meth) acryloyl Oxyphenyl isocyanate, 1,3-bis ((meth) acryloyloxy) propyl-2-methyl-2-isocyanate, 1,3-bis ((meth) acryloyloxy) propyl-2-isocyanate Doors and the like.

イソシアネート化合物(B−3−5)としては、前述の(メタ)アクリロイル基含有イソシアネート化合物(B−3−4)のほか、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート及びその水添物、キシリレンジイソシアネート及びその水添物、ノルボルナンジイソシアネート、更にそれらのアロファネート体、2量体(ウレトジオン)、3量体(イソシアヌレート)が挙げられる。   As the isocyanate compound (B-3-5), in addition to the aforementioned (meth) acryloyl group-containing isocyanate compound (B-3-4), hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, tolylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate and its Examples thereof include hydrogenated products, xylylene diisocyanate and hydrogenated products thereof, norbornane diisocyanate, and allophanate, dimer (uretdione) and trimer (isocyanurate).

(メタ)アクリロイル基を有するアルコール化合物(B−3−6)としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−2−(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート、ビス((メタ)アクリロイルオキシエチル)−2−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、前述のエポキシ(メタ)アクリレート類(B−2)等が挙げられる。   As the alcohol compound (B-3-6) having a (meth) acryloyl group, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate, 2-hydroxy-3- (Meth) acryloyloxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxy-2- (meth) acryloyloxypropyl (meth) acrylate, bis ((meth) acryloyloxyethyl) -2-hydroxyethyl isocyanurate, pentaerythritol tri (Meth) acrylate, ditrimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, the aforementioned epoxy (meth) acrylates (B-2), and the like. It is.

<(3)重合開始剤(C)>
本発明で用いられる重合開始剤(C)は、有機無機複合体(A)の(メタ)アクリロイル基と多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の(メタ)アクリロイル基とを反応させ、有機無機複合体(A)と多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)との共重合体を得ることができるものであり、以下の重合開始剤を例示することができる。
<(3) Polymerization initiator (C)>
The polymerization initiator (C) used in the present invention reacts with the (meth) acryloyl group of the organic-inorganic composite (A) and the (meth) acryloyl group of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) to form an organic inorganic A copolymer of the composite (A) and the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) can be obtained, and the following polymerization initiators can be exemplified.

例えば、光(紫外線、可視光等)によりラジカルを発生する光重合開始剤や、熱によりラジカルを発生する熱重合開始剤が挙げられる。また、イオン重合により硬化反応を行う場合には、イオン重合開始剤(例えば、光酸発生剤や光塩基発生剤)を用いることができる。これらの重合開始剤は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を併用することもできる。   Examples thereof include a photopolymerization initiator that generates radicals by light (ultraviolet light, visible light, etc.) and a thermal polymerization initiator that generates radicals by heat. In addition, when the curing reaction is performed by ionic polymerization, an ionic polymerization initiator (for example, a photoacid generator or a photobase generator) can be used. These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシ−フェニルフェニルケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,6−ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド及びジフェニル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキシドが挙げられる。これらの光重合開始剤は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を併用することもできる。   Examples of the photopolymerization initiator include benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin propyl ether, diethoxyacetophenone, 1-hydroxy-phenylphenyl ketone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,6-dimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide, 2,4. , 6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and diphenyl- (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.

本実施形態の硬化性組成物中における光重合開始剤の含有量は、硬化性組成物を適度に硬化させる量であれば特に限定されるものではなく、有機無機複合体(A)と少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)とを合計したもの100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下を配合することが好ましく、1質量部以上8質量部以下を配合することがより好ましい。   The content of the photopolymerization initiator in the curable composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it is an amount capable of appropriately curing the curable composition, and at least 2 with the organic-inorganic composite (A). Preferably, 0.1 part by weight or more and 10 parts by weight or less are blended with respect to 100 parts by weight of the total of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having two (meth) acryloyl groups. More preferably, the content is 8 parts by mass or less.

光重合開始剤の配合量が0.1質量部未満であると、硬化が不十分になるおそれがある。一方、10質量部を超えると、硬化性組成物の保存安定性が低下したり、着色したりするおそれがある。また、架橋して硬化物を得る際の架橋が急激に進行し、硬化時の割れ等の問題が発生する場合があるほか、高温処理時のアウトガス成分が増加し、装置を汚染する危険性がある。   When the blending amount of the photopolymerization initiator is less than 0.1 parts by mass, curing may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 10 parts by mass, the storage stability of the curable composition may be lowered or colored. In addition, there is a risk of cross-linking when obtaining a cured product by cross-linking, causing problems such as cracking during curing, and increasing the outgas component during high-temperature processing, which may contaminate the equipment. is there.

また、熱重合開始剤としては、過酸化物系、アゾ系等の熱重合開始剤が挙げられる。例えば、ベンゾイルオキサイド、ターシャリーブチルパーオキシピバレート、ターシャリーブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,2−ビスアゾイソブチロニトリル、ジメチル−2−2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などが挙げられるが、これらに限られるものではない。また、これらの熱重合開始剤は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を併用することもできる。   Examples of the thermal polymerization initiator include peroxide-based and azo-based thermal polymerization initiators. For example, benzoyl oxide, tertiary butyl peroxypivalate, tertiary butyl peroxy-2-ethylhexanoate, 2,2-bisazoisobutyronitrile, dimethyl-2-2′-azobis (2-methylpropyl) (Pionate) etc. are mentioned, but it is not limited to these. Moreover, these thermal polymerization initiators can also be used individually by 1 type, and can also use 2 or more types together.

本実施形態の硬化性組成物中における熱重合開始剤の含有量は、前述の光重合開始剤の場合と同様である。また、光重合開始剤と熱重合開始剤は併用してもよい。
以上のように、本実施形態の硬化性組成物は、有機無機複合体(A)と多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)と重合開始剤(C)とを含有してもよいが、これらの成分の質量比は以下のようにすることが好ましい。すなわち、多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)100質量部に対して、有機無機複合体(A)は10質量部以上2000質量部以下とする必要があり、20質量部以上1500質量部以下とすることが好ましく、20質量部以上1200質量部以下とすることがさらに好ましい。
Content of the thermal polymerization initiator in the curable composition of this embodiment is the same as that of the case of the above-mentioned photoinitiator. Moreover, you may use together a photoinitiator and a thermal-polymerization initiator.
As described above, the curable composition of this embodiment may contain the organic-inorganic composite (A), the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B), and the polymerization initiator (C). The mass ratio of the components is preferably as follows. That is, for 100 parts by mass of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B), the organic-inorganic composite (A) needs to be 10 parts by mass or more and 2000 parts by mass or less, and 20 parts by mass or more and 1500 parts by mass or less. It is preferable to make it 20 parts by mass or more and 1200 parts by mass or less.

また、重合開始剤(C)は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)100質量部に対して、0.1質量部以上200質量部以下とする必要があり、0.3質量部以上150質量部以下とすることが好ましく、0.5質量部以上100質量部以下とすることがさらに好ましい。
これら3成分(有機無機複合体(A)、多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)、重合開始剤(C))の混合物において、有機無機複合体(A)が10質量部よりも少ないと、無機分の含量が低いため所定の鉛筆硬度の硬化物が得られない場合があり、また硬化収縮が大きくなって、膜状の硬化物(以下「硬化膜」又は「ハードコート膜」と記すこともある)の場合には反りが増大する場合がある。一方、2000質量部を超えると、無機酸化物微粒子の性質の影響が強く出過ぎて、膜状の硬化物の耐屈曲性を低下させる場合がある。
Further, the polymerization initiator (C) needs to be 0.1 parts by mass or more and 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B), and 0.3 parts by mass or more and 150 parts by mass. It is preferable to set it as mass parts or less, and it is more preferable to set it as 0.5 mass parts or more and 100 mass parts or less.
In a mixture of these three components (organic-inorganic composite (A), polyfunctional (meth) acrylate monomer (B), polymerization initiator (C)), when the organic-inorganic composite (A) is less than 10 parts by mass, A cured product with a predetermined pencil hardness may not be obtained due to the low content of the inorganic component, and the curing shrinkage increases, so that it is described as a film-like cured product (hereinafter referred to as “cured film” or “hard coat film”). In some cases, warping may increase. On the other hand, when it exceeds 2000 parts by mass, the influence of the properties of the inorganic oxide fine particles is so strong that the flex resistance of the film-like cured product may be lowered.

また、多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の割合が高すぎると、膜状の硬化物の場合には硬化収縮によって膜が大きく反ったりクラックが発生したりするおそれがある。一方、多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の割合が低すぎると、架橋密度の低下によって十分な硬度の硬化物が得られないほか、耐擦傷性の低下を引き起こすおそれがある。   On the other hand, if the ratio of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) is too high, in the case of a film-like cured product, the film may be greatly warped or cracked due to curing shrinkage. On the other hand, if the ratio of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) is too low, a cured product having sufficient hardness cannot be obtained due to a decrease in the crosslinking density, and there is a risk of causing a decrease in scratch resistance.

また、重合開始剤(C)が0.1質量部よりも少ないと、硬化不足により鉛筆硬度、耐擦傷性などの性能が不十分となる場合がある。一方、200質量部よりも多いと、必要以上の架橋の進行によって硬化膜の反りを誘発するおそれや、未反応の重合開始剤(C)が残存成分となり加熱時にアウトガスが生じる、乃至は、ブリードアウトするおそれがある。一方、重合開始剤(C)の割合が低すぎると、架橋密度の低下に伴い、硬化物の十分な硬度が得られないおそれがある。   Moreover, when there are few polymerization initiators (C) than 0.1 mass part, performances, such as pencil hardness and scratch resistance, may become inadequate by insufficient hardening. On the other hand, when the amount is more than 200 parts by mass, the cured film may be warped due to the progress of crosslinking more than necessary, or the unreacted polymerization initiator (C) may remain as a residual component, resulting in outgassing during heating. There is a risk of going out. On the other hand, when the ratio of the polymerization initiator (C) is too low, there is a possibility that sufficient hardness of the cured product cannot be obtained with a decrease in the crosslinking density.

本実施形態の硬化性組成物には、本発明の目的や効果を損なわない範囲において、硬化性組成物の硬化物に優れた防汚性、滑り性を付与する防汚性付与剤(D)や、硬化性組成物や硬化物に所望の特性を付与する添加剤(F)を配合してもよい。
本実施形態の硬化性組成物において用いられる防汚性付与剤(D)は、含フッ素化合物からなり、この含フッ素化合物はパーフルオロポリエーテル構造及び炭素−炭素二重結合を有する化合物である。また、この含フッ素化合物は直鎖状又は環状のポリシロキサン構造をさらに有していてもよい。その分子量は特に限定されるものではないが、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量は1000以上100000以下が好ましい。
In the curable composition of the present embodiment, an antifouling property imparting agent (D) that imparts excellent antifouling property and slipperiness to the cured product of the curable composition within a range that does not impair the purpose and effect of the present invention. Or you may mix | blend the additive (F) which provides a desired characteristic to a curable composition or hardened | cured material.
The antifouling property imparting agent (D) used in the curable composition of this embodiment comprises a fluorine-containing compound, and this fluorine-containing compound is a compound having a perfluoropolyether structure and a carbon-carbon double bond. Moreover, this fluorine-containing compound may further have a linear or cyclic polysiloxane structure. The molecular weight is not particularly limited, but the polystyrene-equivalent weight average molecular weight as measured by GPC (gel permeation chromatography) is preferably 1,000 or more and 100,000 or less.

パーフルオロポリエーテル構造の種類は特に限定されるものではないが、好ましい例として、図4に示す3種のパーフルオロポリエーテル構造があげられる。また、ポリシロキサン構造の種類は特に限定されるものではないが、好ましい例として、図5に示すポリシロキサン構造があげられ、より好ましい例として、図6に示す環状ポリシロキサン構造があげられる。   The type of perfluoropolyether structure is not particularly limited, but preferred examples include the three perfluoropolyether structures shown in FIG. The type of polysiloxane structure is not particularly limited, but a preferred example is the polysiloxane structure shown in FIG. 5, and a more preferred example is the cyclic polysiloxane structure shown in FIG.

含フッ素化合物においてパーフルオロポリエーテル構造とポリシロキサン構造は、直接結合していてもよいし、連結基を介して結合していてもよい。パーフルオロポリエーテル構造とポリシロキサン構造が直接結合している含フッ素化合物としては、例えば図7に示すものがあげられる(パーフルオロポリエーテル構造の種類は、図7に示すものに限定されるものではなく、図4に示す他の2種でもよい)。また、連結基の種類は特に限定されるものではなく、例えば、エステル基、エーテル基、スルフィド基、ウレタン基、スルホン基があげられる。   In the fluorine-containing compound, the perfluoropolyether structure and the polysiloxane structure may be directly bonded or may be bonded via a linking group. Examples of the fluorine-containing compound in which the perfluoropolyether structure and the polysiloxane structure are directly bonded include those shown in FIG. 7 (perfluoropolyether structure types are limited to those shown in FIG. 7). Not the other two types shown in FIG. 4). The type of the linking group is not particularly limited, and examples thereof include an ester group, an ether group, a sulfide group, a urethane group, and a sulfone group.

また、含フッ素化合物は、炭素−炭素二重結合を有する。そうすれば、これにより、硬化性組成物を硬化する際に、含フッ素化合物の炭素−炭素二重結合が有機無機複合体(A)の(メタ)アクリロイル基と多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の(メタ)アクリロイル基と共に共重合するため、硬化性組成物の硬化物に防汚性付与剤(D)が共有結合で結合することとなる。その結果、硬化物の防汚性は特に優れることとなる。   The fluorine-containing compound has a carbon-carbon double bond. Then, when this cures the curable composition, the carbon-carbon double bond of the fluorine-containing compound is converted into the (meth) acryloyl group of the organic-inorganic composite (A) and the polyfunctional (meth) acrylate monomer ( Since it copolymerizes with the (meth) acryloyl group of B), antifouling property imparting agent (D) will couple | bond together by the covalent bond with the hardened | cured material of a curable composition. As a result, the antifouling property of the cured product is particularly excellent.

炭素−炭素二重結合を有する含フッ素化合物としては、例えば、図8に示すものがあげられる。図8に示す含フッ素化合物においては、炭素−炭素二重結合を有する基がウレタン基を介して環状ポリシロキサン構造のケイ素に連結している。この炭素−炭素二重結合を有する基としては、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基等が好ましい。   Examples of the fluorine-containing compound having a carbon-carbon double bond include those shown in FIG. In the fluorine-containing compound shown in FIG. 8, a group having a carbon-carbon double bond is linked to silicon having a cyclic polysiloxane structure via a urethane group. As the group having a carbon-carbon double bond, a (meth) acryloyl group, a (meth) acryloyloxy group and the like are preferable.

さらに、本実施形態の硬化性組成物に防汚性付与剤(D)を添加する場合には、防汚性付与剤(D)は、多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)100質量部に対して、0.1質量部以上50質量部以下とすることが好ましく、0.2質量部以上40質量部以下とすることがより好ましく、0.4質量部以上30質量部以下とすることがさらに好ましい。   Furthermore, when adding an antifouling property imparting agent (D) to the curable composition of this embodiment, the antifouling property imparting agent (D) is added to 100 parts by mass of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B). On the other hand, it is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 0.2 to 40 parts by mass, and 0.4 to 30 parts by mass. Further preferred.

防汚性付与剤(D)が0.1質量部よりも少ないと、防汚性付与剤(D)による効果が十分に得られず、防汚性、動摩擦係数、接触角等の性能が不十分となる場合がある。一方、50質量部を超えると、硬化物の表面の架橋密度が低下することにより、鉛筆硬度、耐擦傷性等が不十分となる場合がある。
さらに、添加剤(F)としては、例えば、光増感剤、重合禁止剤、重合開始助剤、レベリング剤、濡れ性改良剤、消泡剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、顔料、染料、スリップ剤、連鎖移動剤があげられる。
If the antifouling property imparting agent (D) is less than 0.1 parts by mass, the effect of the antifouling property imparting agent (D) cannot be sufficiently obtained, and the performance such as antifouling property, dynamic friction coefficient, contact angle, etc. is not good. May be sufficient. On the other hand, when it exceeds 50 parts by mass, the pencil density, scratch resistance and the like may be insufficient due to a decrease in the crosslink density on the surface of the cured product.
Furthermore, examples of the additive (F) include a photosensitizer, a polymerization inhibitor, a polymerization initiation assistant, a leveling agent, a wettability improver, a defoaming agent, a plasticizer, an ultraviolet absorber, an antioxidant, and a charge. Examples thereof include an inhibitor, a silane coupling agent, a pigment, a dye, a slip agent, and a chain transfer agent.

さらに、本実施形態の硬化性組成物には有機溶剤を配合することができる。
有機溶剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類や、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類や、トルエン、キシレン等の芳香族化合物があげられる。また、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素や、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類や、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類が挙げられる。これらの有機溶剤の中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトンが好ましい。
Furthermore, an organic solvent can be mix | blended with the curable composition of this embodiment.
The type of the organic solvent is not particularly limited. For example, ketones such as methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate; , Aromatic compounds such as toluene and xylene. In addition, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, and propylene glycol monomethyl ether, and alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and butanol can be used. Among these organic solvents, propylene glycol monomethyl ether, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone are preferable.

有機溶剤(E)の割合は特に限定されるものではなく、有機溶剤の種類、硬化性組成物の性状、硬化性組成物を使用する対象の基材の種類、形状などに応じて、適宜設定すればよい。
本発明においては、樹脂やガラス等の種々の材質からなる物品の表面にコーティングして、耐擦傷性や防汚性等の表面性能を向上させる材料をハードコート材という。有機溶剤を配合した本実施形態の硬化性組成物はハードコート材として用いることができる。
The ratio of the organic solvent (E) is not particularly limited, and is appropriately set according to the type of the organic solvent, the property of the curable composition, the type and shape of the target substrate on which the curable composition is used. do it.
In the present invention, a material that improves the surface performance such as scratch resistance and antifouling properties by coating the surface of an article made of various materials such as resin and glass is called a hard coat material. The curable composition of this embodiment containing an organic solvent can be used as a hard coat material.

本発明の液状のハードコート材を塗布、噴霧、浸漬等の慣用の方法によって種々の材質(樹脂、ガラス等)の基材の表面に膜状に配した上、該ハードコート材を熱又は光によって硬化させるとともに有機溶剤を乾燥等により除去すれば、基材の表面にハードコート膜を被覆することができる。
慣用の方法によって、本実施形態の硬化性組成物をフィルム状に加工するとともに硬化性組成物の硬化及び有機溶剤の除去を行えば、硬化性組成物のフィルム状の硬化物を得ることができる。該硬化性組成物がハードコート材である場合は、該フィルム状の硬化物はハードコート膜となる。
The liquid hard coat material of the present invention is arranged in the form of a film on the surface of a base material of various materials (resin, glass, etc.) by a conventional method such as coating, spraying, or dipping, and the hard coat material is heated or lighted. When the organic solvent is removed by drying or the like, the hard coat film can be coated on the surface of the substrate.
If the curable composition of this embodiment is processed into a film by a conventional method and the curable composition is cured and the organic solvent is removed, a film-like cured product of the curable composition can be obtained. . When the curable composition is a hard coat material, the film-like cured product becomes a hard coat film.

例えば、基材の表面にハードコート膜を形成する場合であれば、基材の表面にハードコート材を塗布し、10℃以上150℃以下で有機溶剤(E)等の揮発成分を乾燥させた後、光、放射線、熱等によりハードコート材を硬化させれば、ハードコート膜を被覆した成形体を得ることができる。
熱による重合を行う場合には、その熱源としては、例えば、電気ヒーター、赤外線ランプ、熱風等を用いることができる。熱により重合を行う場合の好ましい硬化条件は、温度が40℃以上150℃以下、時間が10秒以上24時間以下である。
For example, in the case of forming a hard coat film on the surface of the substrate, a hard coat material was applied to the surface of the substrate, and volatile components such as an organic solvent (E) were dried at 10 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Thereafter, if the hard coat material is cured by light, radiation, heat or the like, a molded body coated with the hard coat film can be obtained.
In the case of performing polymerization by heat, for example, an electric heater, an infrared lamp, hot air, or the like can be used as the heat source. The preferable curing conditions when the polymerization is performed by heat are a temperature of 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower and a time of 10 seconds or longer and 24 hours or shorter.

放射線(光)による重合を行う場合には、ハードコート材をコーティングした後に短時間でハードコート材を硬化させることができるものであるならば、その放射線(光)の種類は特に限定されるものではないが、例えば、可視光線、紫外線、電子線等をあげることができる。
可視光線の線源としては、日光、可視光ランプ、蛍光灯、レーザー等をあげることができる。さらに、紫外線の線源としては、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、レーザー等をあげることができる。さらに、電子線の線源としては、市販されているタングステンフィラメントから発生する熱電子を利用する方式、金属に高電圧パルスを通じて発生させる冷陰極方式、及びイオン化したガス状分子と金属電極との衝突により発生する2次電子を利用する2次電子方式を挙げることができる。
When performing polymerization by radiation (light), the type of radiation (light) is particularly limited as long as the hard coat material can be cured in a short time after coating the hard coat material. However, for example, visible light, ultraviolet light, electron beam, and the like can be given.
Examples of the visible light source include sunlight, a visible light lamp, a fluorescent lamp, and a laser. Furthermore, examples of the ultraviolet ray source include a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and a laser. Furthermore, as a source of electron beam, a method using thermoelectrons generated from a commercially available tungsten filament, a cold cathode method in which metal is generated through a high voltage pulse, and collision between ionized gaseous molecules and metal electrode The secondary electron system using the secondary electrons generated by the above can be mentioned.

次に、本実施形態の硬化性組成物、ハードコート材、及びハードコート膜の用途について説明する。
本実施形態の硬化性組成物は、ハードコート材として、表面保護のための被覆材(ハードコート、クリアハードコート)や反射防止膜などのハードコート膜の用途に好適であり、反射防止や被覆の対象となる基材としては、例えば、プラスチック(ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、エポキシ、メラミン、トリアセチルセルロース、ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂)、AS樹脂(アクリロニトリル−スチレン樹脂)、ノルボルネン系樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP樹脂)等)、金属、木材、紙、ガラス、スレート等を挙げることができる。
Next, uses of the curable composition, the hard coat material, and the hard coat film of the present embodiment will be described.
The curable composition of the present embodiment is suitable as a hard coat material for use in hard coat films such as coating materials for surface protection (hard coat, clear hard coat) and antireflection films. Examples of the base material to be applied include plastics (polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyacrylate, polymethacrylate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyester, polyolefin, epoxy, melamine, triacetyl cellulose, ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene). Resin), AS resin (acrylonitrile-styrene resin), norbornene resin, cycloolefin polymer (COP resin, etc.), metal, wood, paper, glass, slate, and the like.

これら基材の形状は特に限定されるものではなく、例えば板状、フィルム状、3次元成形体があげられる。ハードコート材のコーティング方法としては、通常のコーティング方法、例えばグラビア印刷、マイクログラビア印刷、インクジェットコート、ディッピングコート、スプレーコ−ト、フローコ−ト、シャワーコート、ロールコート、スピンコート、刷毛塗り等を挙げることができる。これらコーティングにおける塗膜の厚さは、乾燥及び硬化の後の厚さで、通常は0.03μm以上400μm以下であり、好ましくは1μm以上200μm以下である。   The shape of these base materials is not particularly limited, and examples thereof include a plate shape, a film shape, and a three-dimensional molded body. Examples of the hard coating material coating method include ordinary coating methods such as gravure printing, micro gravure printing, inkjet coating, dipping coating, spray coating, flow coating, shower coating, roll coating, spin coating, and brush coating. be able to. The thickness of the coating film in these coatings is the thickness after drying and curing, and is usually from 0.03 μm to 400 μm, preferably from 1 μm to 200 μm.

本実施形態のハードコート膜を基材表面に形成して得られたハードコート基材(例えば加飾成形用ハードコートフィルム)は、鉛筆硬度、低硬化収縮性、透明性に優れ、且つ耐屈曲性、耐擦傷性にも優れているので、光ディスク、自動車ヘッドランプ、自動車等の車体、携帯電話端末本体、太陽電池、タッチパネル、ディスプレイパネル、テレビ受像機、フレキシブルディスプレイ装置、パーソナルコンピュータ等の表面被覆に適用することができる。   The hard coat substrate (for example, a hard coat film for decorative molding) obtained by forming the hard coat film of the present embodiment on the substrate surface is excellent in pencil hardness, low curing shrinkage, transparency, and is flex-resistant. Excellent surface properties and scratch resistance, surface coverings for optical disks, automobile headlamps, automobile bodies, mobile phone terminals, solar cells, touch panels, display panels, television receivers, flexible display devices, personal computers, etc. Can be applied to.

本実施形態のハードコート膜は、鉛筆硬度が高く、耐擦傷性、加工性、低反り性にも優れ、特に低反り性に優れているので、プラスチック光学部品、タッチパネル、ディスプレイパネル、フィルム型液晶素子、プラスチック容器の他、建築内装材としての床材、壁材、人工大理石等の傷付き(擦傷)防止や汚染防止のための保護コーティング材として特に好適である。   The hard coat film of this embodiment has high pencil hardness, excellent scratch resistance, workability, and low warpage, and particularly excellent low warpage, so that it is a plastic optical component, touch panel, display panel, film type liquid crystal In addition to elements and plastic containers, it is particularly suitable as a protective coating material for preventing damage (scratching) and contamination of floor materials, wall materials, artificial marble and the like as building interior materials.

また、本実施形態のハードコート膜は、CD(コンパクトディスク)、DVD(デジタル多用途ディスク)、MO(光磁気ディスク)、BD(ブルーレイディスク)等の記録用ディスクや、フィルム型液晶素子、タッチパネル、ディスプレイパネル、プラスチック光学部品等の反射防止膜等として特に好適である。   In addition, the hard coat film of the present embodiment is a recording disk such as a CD (compact disk), DVD (digital versatile disk), MO (magneto-optical disk), BD (Blu-ray disk), a film type liquid crystal element, a touch panel. It is particularly suitable as an antireflection film for display panels and plastic optical parts.

以下に実施例及び比較例を示して、本発明をより詳細に説明する。
(1) 少なくとも2つのアクリロイル基を有するシランカップリング剤(無機酸化物微粒子修飾剤)の合成
[合成例1]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)の合成
セパラブルフラスコに、反応溶剤であるトルエン129.2gと、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレート(含ヒドロキシル基化合物)であるジペンタエリスリトールとアクリル酸の反応物(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート46.7質量%、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート23.1質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート27.9質量%、その他不明物2.3質量%の混合物;DPPA混合物a、水酸基価101)100gとを投入し、撹拌しながらセパラブルフラスコの内温が50℃となるように加熱し、均一溶液とした。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
(1) Synthesis of silane coupling agent (inorganic oxide fine particle modifier) having at least two acryloyl groups [Synthesis Example 1]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) In a separable flask, a reaction solvent 129.2 g of toluene, and a reaction product of dipentaerythritol and acrylic acid, which is a polyfunctional acrylate (hydroxyl group-containing compound) having a hydroxyl group (46.7% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate 23) A mixture of 1 mass%, dipentaerythritol hexaacrylate 27.9 mass%, and other unknown substances 2.3 mass%; DPPA mixture a, hydroxyl value 101) 100 g was added, and the internal temperature of the separable flask was stirred. Was heated to 50 ° C. to obtain a uniform solution.

次に、アルコキシシリル基を有するイソシアネート化合物(含イソシアナト基化合物)として3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン(商品名KBE−9007;信越化学工業株式会社製)29.2gと、反応触媒としてジルコニウムテトラアセチルアセトナート(商品名ZC−700:マツモトファインケミカル株式会社製、不揮発分20質量%トルエン溶液)0.58gとを投入し、6時間の加熱撹拌を行った後、さらに室温で10時間撹拌を行った。   Next, 29.2 g of 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (trade name KBE-9007; manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as an isocyanate compound having an alkoxysilyl group (containing isocyanato group compound) and zirconium tetraacetyl as a reaction catalyst 0.58 g of acetonate (trade name ZC-700: manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., non-volatile content 20% by mass toluene solution) was added, and after 6 hours of heating and stirring, stirring was further performed at room temperature for 10 hours. .

得られた反応液について、FT−IR(Thermo−Nicolet社製Avatar 360)にて2250cm-1のイソシアナト基由来のピークを分析した結果、該ピークは消失しており、反応の進行が確認され、無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)の不揮発分49.7質量%トルエン溶液256gが得られた。 As a result of analyzing the peak derived from the isocyanate group of 2250 cm −1 with FT-IR (Avatar 360 manufactured by Thermo-Nicolet) for the obtained reaction solution, the peak disappeared, and the progress of the reaction was confirmed. As a result, 256 g of a 49.7 mass% toluene solution of the inorganic oxide fine particle modifier (D-1) was obtained.

[合成例2]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−2)の合成
各化合物の使用量を表1に示すように変更する以外は合成例1と同様の操作を行って、無機酸化物微粒子修飾剤(D−2)の不揮発分50.6質量%トルエン溶液571gを得た。
[Synthesis Example 2]: Synthesis of Inorganic Oxide Fine Particle Modifier (D-2) Inorganic oxide microparticles were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of each compound used was changed as shown in Table 1. 571 g of a toluene solution with a nonvolatile content of 50.6% by mass of the modifier (D-2) was obtained.

Figure 2015078340
Figure 2015078340

[合成例3]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−2)の合成
ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるDPPA混合物aを、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートである、ジペンタエリスリトールとアクリル酸の反応物(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート43.6質量%、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート19.2質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート33.1質量%、その他不明物4.1質量%の混合物;DPPA混合物a−2、水酸基価90)に置き換えた以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−2)の不揮発分50.1質量%トルエン溶液551gを得た。
[Synthesis Example 3]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-2-2) DPPA mixture a which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group is converted to dipentaerythritol and acrylic which are polyfunctional acrylates having a hydroxyl group. Reaction product of acid (mixture of 43.6% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate, 19.2% by mass of dipentaerythritol tetraacrylate, 33.1% by mass of dipentaerythritol hexaacrylate, 4.1% by mass of other unknowns; DPPA The same procedure as in Synthesis Example 1 was performed except that the mixture was replaced with the mixture a-2 (hydroxyl value 90) (see Table 1 for the amount of each compound used), and the inorganic oxide fine particle modifier (D-2- As a result, 551 g of a toluene solution having a nonvolatile content of 50.1% by mass of 2) was obtained.

[合成例4]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−3)の合成
ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるDPPA混合物aを、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートである、ジペンタエリスリトールとアクリル酸の反応物(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート41.5質量%、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート16.5質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート36.8質量%、その他不明物5.3質量%の混合物;DPPA混合物a−3、水酸基価82)に置き換えた以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−3)の不揮発分50.0質量%トルエン溶液538gを得た。
[Synthesis Example 4]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-2-3) DPPA mixture a, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, is converted to dipentaerythritol, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, and acrylic. Reaction product of acid (mixture of 41.5% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate, 16.5% by mass of dipentaerythritol tetraacrylate, 36.8% by mass of dipentaerythritol hexaacrylate, 5.3% by mass of other unknowns; DPPA The same procedure as in Synthesis Example 1 was performed except that the mixture was replaced with the mixture a-3 (hydroxyl value 82) (see Table 1 for the amount of each compound used), and the inorganic oxide fine particle modifier (D-2- 3) Non-volatile content 50.0 mass% toluene solution 538g was obtained.

[合成例5]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−4)の合成
ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるDPPA混合物aを、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートである、ジペンタエリスリトールとアクリル酸の反応物(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート39.6質量%、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート14.1質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート39.9質量%、その他不明物6.4質量%の混合物;DPPA混合物a−4、水酸基価75)に置き換えた以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−4)の不揮発分50.1質量%トルエン溶液541gを得た。
[Synthesis Example 5]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-2-4) DPPA mixture a which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group is converted to dipentaerythritol and acrylic which are polyfunctional acrylates having a hydroxyl group. Reaction product of acid (mixture of 39.6% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate, 14.1% by mass of dipentaerythritol tetraacrylate, 39.9% by mass of dipentaerythritol hexaacrylate, 6.4% by mass of other unknowns; DPPA The same procedure as in Synthesis Example 1 was performed except that the mixture was replaced with the mixture a-4 (hydroxyl value 75) (see Table 1 for the amount of each compound used), and the inorganic oxide fine particle modifier (D-2- As a result, 541 g of a toluene solution having a nonvolatile content of 50.1% by mass of 4) was obtained.

[合成例6]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−5)の合成
ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるDPPA混合物aを、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートである、ペンタエリスリトールとアクリル酸の反応物(ペンタエリスリトールトリアクリレート59.7質量%、ペンタエリスリトールジアクリレート9.6質量%、ペンタエリスリトールテトラアクリレート21.8質量%、その他不明物8.9質量%の混合物;PETA混合物、水酸基価159)に置き換えた点と、ジルコニウムテトラアセチルアセトナートをジブチルスズジラウリレートに置き換えた点以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−5)の不揮発分48.4質量%トルエン溶液324gを得た。
[Synthesis Example 6]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-2-5) DPPA mixture a, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, is converted to pentaerythritol, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, and acrylic acid. Reaction product (pentaerythritol triacrylate 59.7% by mass, pentaerythritol diacrylate 9.6% by mass, pentaerythritol tetraacrylate 21.8% by mass, other unknown 8.9% by mass; PETA mixture, hydroxyl value 159) and the point that zirconium tetraacetylacetonate was replaced with dibutyltin dilaurate was the same as in Synthesis Example 1 (see Table 1 for the amount of each compound used), and inorganic Non-volatile content of oxide fine particle modifier (D-2-5) 48.4 mass 324 g of a% toluene solution was obtained.

[合成例7]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−6)の合成
3−イソシアナトプロピルトリエトキシシランを3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン(商品名シルクエストA−Link35;モメンティブ・ パフォーマンス・ マテリアルズ社製)に置き換えた以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−6)の不揮発分49.9質量%トルエン溶液543gを得た。
[Synthesis Example 7]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-2-6) 3-isocyanatopropyltriethoxysilane was changed to 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane (trade name Sylquest A-Link35; Momentive Performance) -The same operation as in Synthesis Example 1 was performed (see Table 1 for the amount of each compound used) except that the material was replaced with (Materials), and the inorganic oxide fine particle modifier (D-2-6) As a result, 543 g of a toluene solution having a nonvolatile content of 49.9 mass% was obtained.

[合成例8]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−3)の合成
ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるDPPA混合物aを、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートである、ジペンタエリスリトールとアクリル酸の反応物(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート35.8質量%、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート9.3質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート46.4質量%、その他不明物8.6質量%の混合物;DPPA混合物b、水酸基価61)に置き換えた以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−3)の不揮発分50.1質量%トルエン溶液514gを得た。
[Synthesis Example 8]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-3) DPPA mixture a, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, is mixed with dipentaerythritol, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, and acrylic acid. Reaction product (mixture of 35.8% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate, 9.3% by mass of dipentaerythritol tetraacrylate, 46.4% by mass of dipentaerythritol hexaacrylate, 8.6% by mass of other unknowns; DPPA mixture b Except for the hydroxyl value 61), the same operation as in Synthesis Example 1 was performed (see Table 1 for the amount of each compound used), and the nonvolatile content of the inorganic oxide fine particle modifier (D-3) was 50. 514 g of a 1% by weight toluene solution was obtained.

[合成例9]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−4)の合成
ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるDPPA混合物aを、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートである、ジペンタエリスリトールとアクリル酸の反応物(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート38.2質量%、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート12.3質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート42.3質量%、その他不明物7.2質量%の混合物;DPHA混合物a、水酸基価70)に置き換えた以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−4)の不揮発分50.1質量%トルエン溶液531gを得た。
[Synthesis Example 9]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-4) DPPA mixture a, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, is mixed with dipentaerythritol, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, and acrylic acid. Reaction product (mixture of 38.2% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate, 12.3% by mass of dipentaerythritol tetraacrylate, 42.3% by mass of dipentaerythritol hexaacrylate, and 7.2% by mass of other unknowns; DPHA mixture a Except that the hydroxyl value is 70), the same operation as in Synthesis Example 1 is performed (see Table 1 for the amount of each compound used), and the inorganic oxide fine particle modifier (D-4) has a nonvolatile content of 50. 531 g of a 1% by weight toluene solution was obtained.

[合成例10]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−5)の合成
ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるDPPA混合物aを、ヒドロキシル基を有する多官能アクリレートであるジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート64.8質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート35.2質量%の混合物;DPHA混合物a−2、水酸基価70)に置き換えた以外は、合成例1と同様の操作を行って(各化合物の使用量については表1を参照)、無機酸化物微粒子修飾剤(D−5)の不揮発分50.1質量%トルエン溶液531gを得た。
[Synthesis Example 10]: Synthesis of inorganic oxide fine particle modifier (D-5) DPPA mixture a, which is a polyfunctional acrylate having a hydroxyl group, was converted into dipentaerythritol pentaacrylate and dipenta, which are polyfunctional acrylates having a hydroxyl group. Synthesis Example 1 except that the mixture was replaced with a mixture of erythritol hexaacrylate (a mixture of 64.8% by mass of dipentaerythritol pentaacrylate, 35.2% by mass of dipentaerythritol hexaacrylate; DPHA mixture a-2, hydroxyl value 70). The same operation was performed (see Table 1 for the amount of each compound used) to obtain 531 g of a 50.1 mass% toluene solution of the inorganic oxide fine particle modifier (D-5) in a nonvolatile content.

[合成例11]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−6)の合成
各化合物の使用量を表1に示すように変更する以外は合成例1と同様の操作を行って、無機酸化物微粒子修飾剤(D−6)の不揮発分50.0質量%トルエン溶液490gを得た。
[合成例12]:無機酸化物微粒子修飾剤(D−7)の合成
各化合物の使用量を表1に示すように変更する以外は合成例1と同様の操作を行って、無機酸化物微粒子修飾剤(D−7)の不揮発分50.0質量%トルエン溶液635gを得た。
[Synthesis Example 11]: Synthesis of Inorganic Oxide Fine Particle Modifier (D-6) Inorganic oxide microparticles were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of each compound used was changed as shown in Table 1. 490 g of a toluene solution with a nonvolatile content of 50.0% by mass of the modifier (D-6) was obtained.
[Synthesis Example 12]: Synthesis of Inorganic Oxide Fine Particle Modifier (D-7) Inorganic oxide microparticles were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount of each compound used was changed as shown in Table 1. 635 g of a toluene solution with a nonvolatile content of 50.0% by mass of the modifier (D-7) was obtained.

(2)有機無機複合体分散液の合成
[製造例1]:有機無機複合体分散液(C−1)の合成
イソプロピルアルコール分散型コロイダルシリカ(シリカ含量30質量%、シリカの平均粒子径10〜20nm、商品名スノーテックIPA−ST;日産化学株式会社製)200gをセパラブルフラスコに入れ、さらに、前記合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)のトルエン溶液107.0g(不揮発分49.7質量%)を加え、攪拌混合して均一溶液とした。
(2) Synthesis of organic-inorganic composite dispersion [Production Example 1]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion (C-1) Isopropyl alcohol-dispersed colloidal silica (silica content of 30% by mass, silica average particle size of 10 to 10%) 200 nm of 20 nm, trade name Snowtech IPA-ST; manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) was put in a separable flask, and further a toluene solution of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 107. 0 g (non-volatile content: 49.7% by mass) was added and mixed by stirring to obtain a uniform solution.

さらに、この混合液に、反応触媒として0.18質量%のHCl水溶液4.4gを加え、内温40℃の条件で6時間加熱撹拌することにより、シリカ微粒子の表面処理を行い、中間反応液(C’−1)304.3gを得た。
次に、得られた中間反応液(C’−1)150.0gを、ガス吹き込み口が具備されたフラスコに入れ、さらに、メチルイソブチルケトン481.5g、重合禁止剤として2,6−ジターシャリーブチル−パラ−クレゾール0.027gを投入して均一な溶液とした。
Furthermore, 4.4 g of 0.18% by mass HCl aqueous solution as a reaction catalyst was added to this mixed solution, and the silica fine particles were surface-treated by heating and stirring for 6 hours at an internal temperature of 40 ° C. 304.3 g of (C′-1) was obtained.
Next, 150.0 g of the obtained intermediate reaction liquid (C′-1) was put into a flask equipped with a gas blowing port, and further 481.5 g of methyl isobutyl ketone and 2,6-ditertiary as a polymerization inhibitor were used. 0.027 g of butyl-para-cresol was added to make a uniform solution.

次に、フラスコ内温を40℃に加熱し、酸素が5%含まれた窒素ガスを100mL/minの速度で溶液内にバブリングしながら系内を減圧し、溶媒の留去操作を行った。不揮発分が45質量%となるように溶媒を留去することで、有機無機複合体分散液(C−1)119gを得た。   Next, the temperature inside the flask was heated to 40 ° C., and the system was depressurized while bubbling nitrogen gas containing 5% oxygen into the solution at a rate of 100 mL / min, and the solvent was distilled off. 119 g of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-1) was obtained by distilling off the solvent so that the nonvolatile content was 45% by mass.

[製造例2]:有機無機複合体分散液(C−2)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例2にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−2)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−2)159gを得た。
[Production Example 2]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-2) Synthesis example in place of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as an inorganic oxide fine particle modifier The same procedure as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-2) synthesized in Step 2 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). 159 g of body dispersion liquid (C-2) was obtained.

Figure 2015078340
Figure 2015078340

[製造例3]:有機無機複合体分散液(C−2−2)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−2)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−2−2)160gを得た。
[Production Example 3]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-2-2) Instead of the inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as the inorganic oxide fine particle modifier The same operation as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-2-2) synthesized in Synthesis Example 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). Then, 160 g of an organic-inorganic composite dispersion (C-2-2) was obtained.

[製造例4]:有機無機複合体分散液(C−2−3)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例4にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−3)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−2−3)161gを得た。
[Production Example 4]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-2-3) Instead of the inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as the inorganic oxide fine particle modifier The same operation as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-2-3) synthesized in Synthesis Example 4 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). Then, 161 g of an organic-inorganic composite dispersion (C-2-3) was obtained.

[製造例5]:有機無機複合体分散液(C−2−4)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−4)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−2−4)161gを得た。
[Production Example 5]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-2-4) Inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 was used as the inorganic oxide fine particle modifier. The same operation as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-2-4) synthesized in Synthesis Example 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). Then, 161 g of an organic-inorganic composite dispersion (C-2-4) was obtained.

[製造例6]:有機無機複合体分散液(C−2−5)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−5)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−2−5)117gを得た。
[Production Example 6]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-2-5) As the inorganic oxide fine particle modifier, the inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 was used instead. The same operation as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-2-5) synthesized in Synthesis Example 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). Then, 117 g of an organic-inorganic composite dispersion (C-2-5) was obtained.

[製造例7]:有機無機複合体分散液(C−2−6)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−2−6)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−2−6)162gを得た。
[Production Example 7]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-2-6) In place of the inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as the inorganic oxide fine particle modifier. The same operation as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-2-6) synthesized in Synthesis Example 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). , 162 g of an organic-inorganic composite dispersion (C-2-6) was obtained.

[製造例8]:有機無機複合体分散液(C−3)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−3)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−3)163gを得た。
[Production Example 8]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-3) Synthesis example in place of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as an inorganic oxide fine particle modifier The same procedure as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-3) synthesized in 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used, etc.). 163 g of body dispersion liquid (C-3) was obtained.

[製造例9]:有機無機複合体分散液(C−4)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例4にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−4)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−4)163gを得た。
[Production Example 9]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion (C-4) Synthesis example in place of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as an inorganic oxide fine particle modifier The same procedure as in Production Example 1 was carried out except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-4) synthesized in Step 4 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). 163 g of body dispersion liquid (C-4) was obtained.

[製造例10]:有機無機複合体分散液(C−5)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−5)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−5)162gを得た。
[Production Example 10]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-5) Synthesis example in place of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as an inorganic oxide fine particle modifier The same procedure as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-5) synthesized in 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used, etc.). 162 g of body dispersion liquid (C-5) was obtained.

[製造例11]:有機無機複合体分散液(C−6)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−6)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−6)161gを得た。
[Production Example 11]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-6) Synthesis example in place of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as an inorganic oxide fine particle modifier The same procedure as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-6) synthesized in 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used, etc.). 161 g of body dispersion liquid (C-6) was obtained.

[製造例12]:有機無機複合体分散液(C−7)の合成
無機酸化物微粒子修飾剤として、合成例1にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−1)に換えて合成例3にて合成した無機酸化物微粒子修飾剤(D−7)を使用する以外は、製造例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表2を参照)、有機無機複合体分散液(C−7)162gを得た。
[Production Example 12]: Synthesis of organic-inorganic composite dispersion liquid (C-7) Synthesis example in place of inorganic oxide fine particle modifier (D-1) synthesized in Synthesis Example 1 as an inorganic oxide fine particle modifier The same procedure as in Production Example 1 was performed except that the inorganic oxide fine particle modifier (D-7) synthesized in Step 3 was used (see Table 2 for the amount of each compound used). 162 g of body dispersion liquid (C-7) was obtained.

(3)硬化性組成物の調製
[調製例1]:硬化性組成物(M−1)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)209.6質量部、多官能アクリレートとしてトリスアクリロイルオキシエチルイソシアヌレート(商品名アロニックスM−315;東亞合成株式会社製)14.7質量部、重合開始剤として2−ヒドロキシシクロヘキシルアセトフェノン(商品名IRG184;BASF社製)4.4質量部を混合し、不揮発分すなわち溶剤以外の成分が38質量%となるようにメチルイソブチルケトン69.8質量部を加えることで、硬化性組成物(M−1)を得た。
(3) Preparation of curable composition [Preparation Example 1]: Preparation of curable composition (M-1) 209.6 parts by mass of the organic-inorganic composite dispersion liquid (C-1) obtained in Production Example 1. 3. 14.7 parts by mass of trisacryloyloxyethyl isocyanurate (trade name Aronix M-315; manufactured by Toagosei Co., Ltd.) as a polyfunctional acrylate, 2-hydroxycyclohexylacetophenone (trade name: IRG184; manufactured by BASF) as a polymerization initiator 4 mass parts was mixed and the curable composition (M-1) was obtained by adding 69.8 mass parts of methyl isobutyl ketone so that components other than a non-volatile content, ie, a solvent, may be 38 mass%.

[調製例2]:硬化性組成物(M−2)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例2で得られた有機無機複合体分散液(C−2)を使用する以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−2)を得た。
[Preparation Example 2]: Preparation of Curable Composition (M-2) Organic-inorganic composite dispersion obtained in Production Example 2 instead of Organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except using liquid (C-2), operation similar to the preparation example 1 was performed (refer Table 3 about the usage-amounts of each compound etc.), and the curable composition (M-2) was obtained.

Figure 2015078340
Figure 2015078340

[調製例3]:硬化性組成物(M−2−2)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−2−2)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−2−2)を得た。
[調製例4]:硬化性組成物(M−2−3)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−2−3)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−2−3)を得た。
[Preparation Example 3]: Preparation of Curable Composition (M-2-2) Organic-inorganic composite obtained in Production Example 3 in place of the organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except for using the body dispersion liquid (C-2-2), the same operation as in Preparation Example 1 was carried out (see Table 3 for the amount of each compound used), and the curable composition (M-2 -2) was obtained.
[Preparation Example 4]: Preparation of Curable Composition (M-2-3) Organic-inorganic composite obtained in Production Example 3 in place of the organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except for using the body dispersion liquid (C-2-3), the same operation as in Preparation Example 1 was carried out (see Table 3 for the amount of each compound used), and the curable composition (M-2 -3) was obtained.

[調製例5]:硬化性組成物(M−2−4)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−2−4)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−2−4)を得た。
[調製例6]:硬化性組成物(M−2−5)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−2−5)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−2−5)を得た。
[Preparation Example 5]: Preparation of Curable Composition (M-2-4) Organic-inorganic composite obtained in Production Example 3 in place of the organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except for using the body dispersion liquid (C-2-4), the same operation as in Preparation Example 1 was carried out (see Table 3 for the amount of each compound used), and the curable composition (M-2 -4) was obtained.
[Preparation Example 6]: Preparation of Curable Composition (M-2-5) Organic-inorganic composite obtained in Production Example 3 instead of the organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except for using the body dispersion liquid (C-2-5), the same operation as in Preparation Example 1 was performed (see Table 3 for the amount of each compound used), and the curable composition (M-2 -5) was obtained.

[調製例7]:硬化性組成物(M−2−6)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−2−6)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−2−6)を得た。
[調製例8]:硬化性組成物(M−3)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−3)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−3)を得た。
[Preparation Example 7]: Preparation of Curable Composition (M-2-6) Organic-inorganic composite obtained in Production Example 3 in place of the organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except for using the body dispersion liquid (C-2-6), the same operation as in Preparation Example 1 was carried out (see Table 3 for the amount of each compound used), and the curable composition (M-2 -6) was obtained.
[Preparation Example 8]: Preparation of Curable Composition (M-3) Organic-inorganic composite dispersion obtained in Production Example 3 in place of Organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except the point which uses liquid (C-3), operation similar to preparation example 1 was performed (refer Table 3 about the usage-amounts of each compound etc.), and the curable composition (M-3) was obtained. .

[調製例9]:硬化性組成物(M−4)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例4で得られた有機無機複合体分散液(C−4)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−4)を得た。
[調製例10]:硬化性組成物(M−5)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−5)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−5)を得た。
[Preparation Example 9]: Preparation of Curable Composition (M-4) Organic-inorganic composite dispersion obtained in Production Example 4 instead of Organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except the point which uses liquid (C-4), operation similar to preparation example 1 was performed (refer Table 3 about the usage-amounts of each compound etc.), and the curable composition (M-4) was obtained. .
[Preparation Example 10]: Preparation of Curable Composition (M-5) Organic-inorganic composite dispersion obtained in Production Example 3 instead of Organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except the point which uses liquid (C-5), operation similar to preparation example 1 was performed (refer Table 3 about the usage-amounts of each compound etc.), and the curable composition (M-5) was obtained. .

[調製例11]:硬化性組成物(M−6)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−6)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−6)を得た。
[調製例12]:硬化性組成物(M−7)の調製
製造例1で得られた有機無機複合体分散液(C−1)に換えて製造例3で得られた有機無機複合体分散液(C−7)を使用する点以外は、調製例1と同様の操作を行って(各化合物等の使用量については表3を参照)、硬化性組成物(M−7)を得た。
[Preparation Example 11]: Preparation of Curable Composition (M-6) Organic-inorganic composite dispersion obtained in Production Example 3 instead of Organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except the point which uses liquid (C-6), operation similar to preparation example 1 was performed (refer Table 3 about the usage-amounts of each compound etc.), and the curable composition (M-6) was obtained. .
[Preparation Example 12]: Preparation of Curable Composition (M-7) Organic-inorganic composite dispersion obtained in Production Example 3 in place of Organic-inorganic composite dispersion (C-1) obtained in Production Example 1 Except for using the liquid (C-7), the same operation as in Preparation Example 1 was performed (see Table 3 for the amount of each compound used) to obtain a curable composition (M-7). .

(4)コーティングフィルムの作製と評価
[実施例1]
硬化性組成物(M−1)を、乾燥塗膜の厚さが5μmとなるように、厚さ125μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(商品名コスモシャイン(商標)A−4100;東洋紡株式会社製)上に塗布し、100℃で1分間乾燥させた。次に、コンベア露光機を用いて、窒素雰囲気下、UVランプ(高圧水銀)により積算露光量で200mJ/cm2 の紫外線を照射し、硬化性組成物(M−1)を硬化させ、硬化性組成物(M−1)の硬化物(ハードコート膜)がコーティング処理されたPETフィルム(以下「コーティングフィルム」と記す)を得た。得られたコーティングフィルムは、後述の評価方法に則った各種試験へ供した。
(4) Production and evaluation of coating film [Example 1]
The curable composition (M-1) is made of a polyethylene terephthalate (PET) film (trade name: Cosmo Shine (trademark) A-4100; trade name: Toyobo Co., Ltd.) having a thickness of 125 μm so that the thickness of the dried coating film becomes 5 μm ) And dried at 100 ° C. for 1 minute. Next, using a conveyor exposure machine, UV light (200 mJ / cm 2 ) is irradiated with a UV lamp (high pressure mercury) with a UV lamp (high pressure mercury) under a nitrogen atmosphere to cure the curable composition (M-1), and curable. A PET film (hereinafter referred to as “coating film”) coated with a cured product (hard coat film) of the composition (M-1) was obtained. The obtained coating film was subjected to various tests according to the evaluation method described later.

[実施例2、実施例2−2〜2−6、比較例1〜5]
実施例1の硬化性組成物(M−1)をそれぞれ硬化性組成物(M−2)、(M−2−2)〜(M−2−6)、(M−3)〜(M−7)に変更した以外は、実施例1と同様の方法にてコーティングフィルムを取得し、実施例1と同様に各種試験へ供した。
[Example 2, Examples 2-2 to 2-6, Comparative Examples 1 to 5]
The curable composition (M-1) of Example 1 was changed to curable compositions (M-2), (M-2-2) to (M-2-6), and (M-3) to (M-), respectively. A coating film was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was changed to 7), and subjected to various tests in the same manner as in Example 1.

(5)コーティングフィルムの評価方法
[鉛筆硬度の評価]
表面性測定器(新東科学株式会社製のトライボギア14FW)及び鉛筆硬度測定用鉛筆(三菱鉛筆株式会社製の三菱UNI)を用いて、JIS K5600−5−4に規定の方法に基づき、鉛筆硬度を測定した。測定荷重は750g、測定の速度は30mm/min、測定距離は5mmとした。測定は5回行い、合格数が4/5を超えた鉛筆の硬度を評価結果とした。
(5) Coating film evaluation method [Evaluation of pencil hardness]
Using a surface property measuring instrument (Tribogear 14FW manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.) and a pencil hardness measuring pencil (Mitsubishi UNI manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd.), the pencil hardness based on the method specified in JIS K5600-5-4 Was measured. The measurement load was 750 g, the measurement speed was 30 mm / min, and the measurement distance was 5 mm. The measurement was performed 5 times, and the hardness of the pencil having a pass number exceeding 4/5 was used as the evaluation result.

[光学特性の評価]
光学特性については、全光線透過率、Haze、b*の3項目について評価を行った。全光線透過率とHazeは、ヘーズメーター・曇り度計(日本電色工業株式会社製のNDH−5000)を用いて測定した。全光線透過率はJIS K7361、HazeはJIS K7136に規定の方法に基づき、それぞれ評価した。b*は、色差計(日本電色工業株式会社製のSD−6000)を用いて、JIS K8729に規定の方法に基づき評価した。
[Evaluation of optical properties]
Regarding optical characteristics, three items of total light transmittance, haze, and b * were evaluated. The total light transmittance and Haze were measured using a haze meter / haze meter (NDH-5000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The total light transmittance was evaluated based on the method defined in JIS K7361, and Haze was defined in JIS K7136. b * was evaluated based on the method specified in JIS K8729 using a color difference meter (SD-6000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).

[反りの評価]
コーティングフィルムを切断して、10cm角の正方形の試験片を作製した。この試験片を温度23℃、相対湿度50%の条件下で静置した。その後、試験片を机上に配置し、反り返りによって机上面から離れている試験片四隅の高さを測定し、四隅の高さの平均値を評価結果とした。
[Evaluation of warpage]
The coating film was cut to prepare a 10 cm square test piece. This test piece was allowed to stand under conditions of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. Then, the test piece was arrange | positioned on a desk, the height of the test piece four corners which are separated from the desk upper surface by curvature was measured, and the average value of the height of four corners was made into the evaluation result.

[マンドレル屈曲性]
円筒型マンドレル屈曲試験機(コーテック株式会社製のTQCBD−2000)を用いて、JIS K5600−5−1に規定の方法に基づいて評価を行った。測定は3回行い、得られた結果の平均値を評価結果とした。
[Mandrel flexibility]
Evaluation was performed based on the method specified in JIS K5600-5-1 using a cylindrical mandrel bending tester (TQCBD-2000 manufactured by Cortec Co., Ltd.). The measurement was performed three times, and the average value of the obtained results was used as the evaluation result.

[耐擦傷性の評価]
表面性測定器(新東科学株式会社製のトライボギア14FW)及びスチールウール(ボンスター販売株式会社製のスチールウール等級(番手)#0000)を用いて耐擦傷性を測定した。傷の有無については、目視により観察し、下記の基準で評価を行った。
A:傷無し
B:部分的に傷有り
C:全面に傷有り
[Evaluation of scratch resistance]
Scratch resistance was measured using a surface property measuring instrument (Tribogear 14FW manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.) and steel wool (Steel Wool Grade (count) # 0000 manufactured by Bonstar Sales Co., Ltd.). The presence or absence of scratches was visually observed and evaluated according to the following criteria.
A: No scratch B: Partially scratched C: Full scratched

すなわち、コーティングフィルム上にスチールウールを載置し、荷重175g/cm2 を付与しつつ直線移動させ、これを100回往復させることにより、コーティングフィルムの表面をスチールウールで擦った。そして、傷の有無(目視観察による)、擦りの前後でのHaze変化(ΔHaze)について評価した。なお、Hazeについては、前述の方法により評価を行った。結果を表4に示す。 That is, steel wool was placed on the coating film, moved linearly while applying a load of 175 g / cm 2, and reciprocated 100 times to rub the surface of the coating film with steel wool. And the presence or absence of a damage | wound (by visual observation) and Haze change ((DELTA) Haze) before and behind rubbing were evaluated. In addition, about Haze, it evaluated by the above-mentioned method. The results are shown in Table 4.

Figure 2015078340
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実施例1,2及び実施例2−2〜2−6は、比較例1〜5に比べて反りが優れていることから、硬化性組成物の硬化収縮性が低いことが分かる。また、比較例1〜5に比べてマンドレル屈曲性が優れていることから、硬化物の耐屈曲性に優れていることが分かる。さらに、比較例1〜5に比べて擦りによる傷が少ないことに加えて擦りの前後でのHaze変化が小さいことから、硬化物の耐擦傷性に優れていることが分かる。   Since Examples 1, 2 and Examples 2-2 to 2-6 are superior in warpage as compared with Comparative Examples 1 to 5, it can be seen that the curing shrinkage of the curable composition is low. Moreover, since the mandrel flexibility is excellent compared with Comparative Examples 1-5, it turns out that it is excellent in the bending resistance of hardened | cured material. Furthermore, since the change in Haze before and after rubbing is small in addition to the few scratches due to rubbing compared to Comparative Examples 1 to 5, it can be seen that the cured product is excellent in scratch resistance.

Claims (9)

少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で無機酸化物微粒子を表面処理して前記無機酸化物微粒子に前記シランカップリング剤を共有結合で結合させた有機無機複合体の製造方法であって、
アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって、前記シランカップリング剤を得る工程を有し、
前記縮合反応は、前記含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応であり、
前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の水酸基価をX(mgKOH/g)、前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の質量をY(g)、前記縮合反応に供する前記含イソシアナト基化合物由来のイソシアナト基のモル数をZ(mmol)としたときに、Z/(XY/56.1)の値は0.6以上1.2以下であることを特徴とする有機無機複合体の製造方法。
A method for producing an organic-inorganic composite in which inorganic oxide fine particles are surface-treated with a silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, and the silane coupling agent is covalently bonded to the inorganic oxide fine particles. There,
By a condensation reaction between an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group and a hydroxyl group compound having at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group and having a hydroxyl value of 75 mgKOH / g or more, Having a step of obtaining the silane coupling agent,
The condensation reaction is a condensation reaction in which a urethane bond is formed by a reaction between the isocyanato group of the isocyanato group compound and the hydroxyl group of the hydroxyl group compound,
Derived from the hydroxyl group value of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as X (mg KOH / g), the mass of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as Y (g), from the isocyanato group compound to be subjected to the condensation reaction A method for producing an organic-inorganic composite, wherein the value of Z / (XY / 56.1) is 0.6 or more and 1.2 or less when the number of moles of the isocyanato group is Z (mmol) .
少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で無機酸化物微粒子を表面処理して前記無機酸化物微粒子に前記シランカップリング剤を共有結合で結合させた有機無機複合体(A)と、
少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)と、
重合開始剤(C)と、
を含有し、
前記少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の含有量を100質量部とした場合の前記有機無機複合体(A)の含有量が10質量部以上2000質量部以下であり、
前記有機無機複合体(A)と前記少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマー(B)の合計の含有量を100質量部とした場合の前記重合開始剤(C)の含有量が0.1質量部以上10質量部以下であり、
前記シランカップリング剤は、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって得られたものであり、この縮合反応は前記含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応であり、
前記縮合反応に供される前記含ヒドロキシル基化合物の水酸基価をX(mgKOH/g)、前記縮合反応に供される前記含ヒドロキシル基化合物の質量をY(g)、前記縮合反応に供される前記含イソシアナト基化合物由来のイソシアナト基のモル数をZ(mmol)としたときに、Z/(XY/56.1)の値は0.6以上1.2以下であることを特徴とする硬化性組成物。
An organic-inorganic composite (A) in which inorganic oxide fine particles are surface-treated with a silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, and the silane coupling agent is covalently bonded to the inorganic oxide fine particles; ,
A polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups;
A polymerization initiator (C);
Containing
When the content of the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups is 100 parts by mass, the content of the organic-inorganic composite (A) is 10 parts by mass or more and 2000 parts by mass. Less than or equal to
The polymerization initiator (C) when the total content of the organic-inorganic composite (A) and the polyfunctional (meth) acrylate monomer (B) having at least two (meth) acryloyl groups is 100 parts by mass. The content of is 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less,
The silane coupling agent includes an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, a hydroxyl group having at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group, and a hydroxyl value of 75 mgKOH / g or more. Obtained by a condensation reaction with a compound, and this condensation reaction is a condensation reaction in which the isocyanate group of the isocyanate-containing compound and the hydroxyl group of the hydroxyl-containing compound react to form a urethane bond,
The hydroxyl group compound subjected to the condensation reaction has a hydroxyl value of X (mg KOH / g), the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction has a mass of Y (g), and is subjected to the condensation reaction. Curing characterized in that the value of Z / (XY / 56.1) is 0.6 or more and 1.2 or less when the number of moles of the isocyanate group derived from the isocyanato group compound is Z (mmol). Sex composition.
前記シランカップリング剤が下記化学式(I)で表される化合物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。
ただし、下記化学式(I)中のMは、前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基残基を示す。また、R1 及びR2 は、炭素数1以上10以下の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキル基、又は、炭素数が1以上3以下のアルキル基を有していてもよいフェニル基を示し、R1 とR2 は同一であってもよいし異なっていてもよい。さらに、R3 は、炭素数1以上10以下の直鎖状、分岐鎖状、若しくは環状のアルキレン基、又は、炭素数が1以上3以下のアルキル基を有していてもよいフェニレン基を示し、このアルキレン基は鎖中に酸素原子を含んでいてもよい。さらに、lは0以上2以下の整数を示し、mは1以上3以下の整数を示し、lとmの和は3であり、nは1以上3以下の整数を示す。
Figure 2015078340
The curable composition according to claim 2, wherein the silane coupling agent is a compound represented by the following chemical formula (I).
However, M in the following chemical formula (I) represents a hydroxyl group residue of the hydroxyl group-containing compound. R 1 and R 2 are each a linear, branched, or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group that may have an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 1 and R 2 may be the same or different. R 3 represents a linear, branched, or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenylene group that may have an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. The alkylene group may contain an oxygen atom in the chain. Further, l represents an integer from 0 to 2, m represents an integer from 1 to 3, the sum of l and m is 3, and n represents an integer from 1 to 3.
Figure 2015078340
前記化学式(I)中のlは0であり、mは3であり、R2 はメチル基又はエチル基であり、R3 は直鎖状のプロピレン基であることを特徴とする請求項3に記載の硬化性組成物。 4 in the chemical formula (I), wherein l is 0, m is 3, R 2 is a methyl group or an ethyl group, and R 3 is a linear propylene group. The curable composition as described. 前記無機酸化物微粒子が、シリカ、チタニア、ジルコニア、及びアルミナからなる群から選ばれる少なくとも1つの微粒子であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の硬化性組成物。   The curable composition according to any one of claims 2 to 4, wherein the inorganic oxide fine particles are at least one fine particle selected from the group consisting of silica, titania, zirconia, and alumina. 請求項2〜5のいずれか一項に記載の硬化性組成物を硬化させたものである硬化物。   Hardened | cured material which hardened the curable composition as described in any one of Claims 2-5. 請求項2〜5のいずれか一項に記載の硬化性組成物からなるハードコート材。   The hard-coat material which consists of a curable composition as described in any one of Claims 2-5. 請求項7に記載のハードコート材を基材の表面に膜状に配し硬化させて形成されるハードコート膜。   A hard coat film formed by arranging and curing the hard coat material according to claim 7 on the surface of a substrate. 少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤であって、アルコキシシリル基及びイソシアナト基を有する含イソシアナト基化合物と、少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基及び少なくとも1つのヒドロキシル基を有し水酸基価が75mgKOH/g以上である含ヒドロキシル基化合物との縮合反応によって得られたものであり、この縮合反応は前記含イソシアナト基化合物のイソシアナト基と前記含ヒドロキシル基化合物のヒドロキシル基とが反応してウレタン結合が生じる縮合反応であり、
前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の水酸基価をX(mgKOH/g)、前記縮合反応に供する前記含ヒドロキシル基化合物の質量をY(g)、前記縮合反応に供する前記含イソシアナト基化合物由来のイソシアナト基のモル数をZ(mmol)としたときに、Z/(XY/56.1)の値は0.6以上1.2以下であることを特徴とするシランカップリング剤。
A silane coupling agent having at least two (meth) acryloyl groups, an isocyanato group compound having an alkoxysilyl group and an isocyanato group, a hydroxyl group having at least two (meth) acryloyl groups and at least one hydroxyl group It was obtained by a condensation reaction with a hydroxyl-containing compound having a valency of 75 mgKOH / g or more, and this condensation reaction was caused by the reaction of the isocyanate group of the isocyanate-containing compound with the hydroxyl group of the hydroxyl-containing compound. A condensation reaction in which a urethane bond occurs,
Derived from the hydroxyl group value of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as X (mg KOH / g), the mass of the hydroxyl group compound to be subjected to the condensation reaction as Y (g), from the isocyanato group compound to be subjected to the condensation reaction A silane coupling agent, wherein the value of Z / (XY / 56.1) is 0.6 or more and 1.2 or less when the number of moles of the isocyanato group is Z (mmol).
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