JP2016020425A - プライマー組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】接着性に優れるプライマー組成物の提供。【解決手段】重量平均分子量が12,000以上であり、アミン価が5mgKOH/g以上であるアミン変性(メタ)アクリル樹脂と、加水分解性シリル基を有する化合物と、溶剤とを含有するプライマー組成物。【選択図】なし

Description

本発明はプライマー組成物に関する。
従来、ガラスや塗板のような基材を接着剤やシーラントで接着させる際、あらかじめ基材にプライマーが施される場合がある。
本願出願人は以前に、炭素原子数1または2のアルキル基を有するメタクリレート(a)と、炭素原子数4〜10のアルキル基を有するメタクリレート(b)と、ヒドロキシ基と少なくとも一つの芳香環とを有するモノマー(c)との共重合体であり、前記(a)と前記(b)の質量比が9:1〜3:7であり、前記(c)を前記(a)と前記(b)の合計に対して0.1〜30モル%の割合で有する反応性アクリル樹脂(A)100質量部と、
アミノ基および/またはイミノ基を二つ有するアミノシラン1モルに対し、ジアルコキシエポキシシランおよびトリアルコキシエポキシシランを合計で2〜3モル反応させてなるシラン化合物であり、前記ジアルコキシエポキシシランと前記トリアルコキシエポキシシランのモル比が3:7〜9:1であるシラン化合物(B)100〜500質量部と、
エポキシ当量が1000〜2000g/eqであるビスフェノールA型のエポキシ樹脂(C)10〜300質量部と、
カーボンブラック(D)100〜500質量部と、
ヒドロキシ基を有する第三級アミン(E)1〜50質量部と、
有機溶剤(F)とを含有するプライマー組成物を提案した(特許文献1)。
特開2005−154573号公報
しかし、本願発明者は従来のプライマー組成物は接着性について昨今の要求レベルを満たさない場合があることを見出した。
そこで、本発明は接着性に優れるプライマー組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、重量平均分子量が12,000以上であり、アミン価が5mgKOH/gであるアミン変性(メタ)アクリル樹脂と、加水分解性シリル基を有する化合物と、溶剤とを含有するプライマー組成物が、接着性に優れることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
1. 重量平均分子量が12,000以上であり、アミン価が5mgKOH/g以上であるアミン変性(メタ)アクリル樹脂と、
加水分解性シリル基を有する化合物と、
溶剤とを含有するプライマー組成物。
2. 前記アミン変性(メタ)アクリル樹脂が、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物を少なくとも含むモノマーから形成されるポリマーである上記1に記載のプライマー組成物。
3. 前記アミン変性(メタ)アクリル樹脂が、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを少なくとも含むモノマーから形成されるコポリマーである上記1又は2に記載のプライマー組成物。
4. 前記アミンを有する(メタ)アクリレート化合物が、第3級アミンを有する(メタ)アクリレート化合物である、上記2又は3に記載のプライマー組成物。
5. さらに硬化触媒を含有する上記1〜4のいずれか1つに記載のプライマー組成物。
本発明のプライマー組成物は接着性に優れる。
本発明について以下詳細に説明する。
本発明のプライマー組成物(本発明の組成物)は、
重量平均分子量が12,000以上であり、アミン価が5mgKOH/g以上であるアミン変性(メタ)アクリル樹脂と、
加水分解性シリル基を有する化合物と、
溶剤を含有するプライマー組成物である。
本発明の組成物は、重量平均分子量及びアミン価が特定のアミン変性(メタ)アクリル樹脂を含有することによって、接着性(例えば、基材及び/又はシーリング材若しくは接着剤との接着性)に優れると考えられる。
また、本発明の組成物はアミン変性(メタ)アクリル樹脂を含有することによって耐候性に優れる。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂について以下に説明する。
本発明の組成物に含有されるアミン変性(メタ)アクリル樹脂は、その重量平均分子量が12,000以上であり、アミン価が5mgKOH/g以上である。
本発明の組成物はアミン変性(メタ)アクリル樹脂を含有することによって、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル樹脂を含有する組成物よりも耐水性、接着性に優れる。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、接着性により優れ、耐久性に優れるという観点から、5000〜50000であるのが好ましく、10000〜20000であるのがより好ましい。
本発明において、アミン変性(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算値である。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂のアミン価は、1〜50mgKOH/gであるのが好ましく、4〜30mgKOH/gであるのがより好ましい。
本発明において、アミン価は、アミン変性(メタ)アクリル樹脂1gが有するアミンとモル当量となる水酸化カリウムの量をミリグラム数で表したものである。
本発明において、アミン変性(メタ)アクリル樹脂のアミノ基は、アミン価測定法によって測定された。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂は、主鎖が(メタ)アクリル樹脂であり、末端及び/又は側鎖にアミンを有することができる。
本発明において、(メタ)アクリルはアクリル又はメタクリルを意味する。
主鎖としての(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリレート系モノマーによって形成される骨格であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂が末端及び/又は側鎖に有するアミンとしては、第1級アミノ基(−NH2)、第2級アミノ基(−NH−)、第3級アミンが挙げられる。
アミンは、(メタ)アクリレート系モノマーに由来することができる。アミンは、(メタ)アクリレート系モノマーが有するエステル残基に結合する、又は、エステル残基中の炭素原子と炭素原子との間に存在することができる。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂はホモポリマー、コポリマーのいずれであってもよい。
当該エステル残基が有する炭化水素基は特に制限されない。例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組合せが挙げられる。炭化水素基は直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、不飽和結合を有してもよい。なかでも炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基が好ましい。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂は、接着性により優れ、長期耐久性に優れるという観点から、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物を少なくとも含むモノマーから形成されるポリマーであるのが好ましい。
また、アミン変性(メタ)アクリル樹脂は、接着性により優れ、長期耐久性に優れるという観点から、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを少なくとも含むモノマーから形成されるコポリマーであるのが好ましい。
アミンを有する(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、第1級アミノ基を有する(メタ)アクリレート化合物、第2級アミノ基を有する(メタ)アクリレート化合物、第3級アミンを有する(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。
なかでも、接着性により優れ、長期耐久性に優れるという観点から、第3級アミンを有する(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
第3級アミンを有する(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルが挙げられる。
アミンを有する(メタ)アクリレート化合物と併用することができる(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシルが挙げられる。なお、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルには、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物は含まれない。
アミンを有する(メタ)アクリレート化合物と(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを併用する場合、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物と(メタ)アクリル酸アルキルエステルの質量比は1:99〜30:70が好ましく、5:95〜20:80がより好ましい。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂の製造は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。アミン変性(メタ)アクリル樹脂はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
加水分解性シリル基を有する化合物(加水分解性シリル基化合物)について以下に説明する。
加水分解性シリル基は、ケイ素原子と当該ケイ素原子に結合する加水分解性基とを有する。
加水分解性基は特に制限されない。加水分解性基としては例えば、R−O−で表される基(Rはヘテロ原子を有してもよい炭化水素基である。)が挙げられる。Rで表される炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基(例えば炭素数6〜10のアリール基)、これらの組合せが挙げられる。炭化水素基は例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい。
Rはアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましい。
1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数は1〜4個とすることができる。接着性により優れるという観点から、1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数は3個であるのが好ましい。
加水分解性シリル基はアルコキシシリル基が好ましい。
1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数が1〜3個である場合、当該加水分解性シリル基のケイ素原子に結合することができる基は特に制限されない。例えば、官能基を有してもよい炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜20のアルキル基)、シクロアルキル基、アリール基(例えば炭素数6〜10のアリール基)、アラルキル基(例えば炭素数7〜10のアラルキル基)、アルケニル基(炭素数2〜10のアルケニル基)、これらの組合せが挙げられる。
官能基としては、例えば、ビニル基、イソシアネート基、アミノ基、イミノ基、エポキシ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、カルボキシ基、アクリル基、メタクリル基、ウレイド基、スルフィド基が挙げられる。
加水分解性シリル基化合物としては、例えば、テトラアルコキシシラン、イソシアネートシラン(イソシアヌレート変性体を含む。)、アミノシラン(アミノ基、イミノ基、第3級アミンを有するものを含む。)、エポキシシラン、ヒドロキシシラン、メルカプトシラン、カルボキシシラン、メタクリルシラン、アクリルシランが挙げられる。
加水分解性シリル基化合物が官能基を有する場合、官能基は保護されていてもよく、このような態様としては例えば、ケチミンシラン、メルカプト基が加水分解性シリル基で保護されたメルカプトシランが挙げられる。
メルカプト基が加水分解性シリル基で保護されたメルカプトシランとしては、例えば、下記式(1)で表される化合物が挙げられる。

(式中、R1、R2は各々独立にアルキル基であり、nは各々独立に1〜3の整数であり、R3は炭化水素基である。)
1、R2としてのアルキル基は、炭素原子数1〜10であるのが好ましく、具体的には例えば、メチル基、エチル基が挙げられる。
nは各々独立に3であるのが好ましい。
3としての炭化水素基としては、例えば、−Cm2m−が挙げられる。mは1〜5の整数であるのが好ましい。
なかでも、加水分解性シリル基化合物は、接着性により優れ、長期耐久性に優れるという観点から、ケチミンシランが好ましい。
ケチミンシランは、ケチミン基(ケチミン結合)と上記したシリル基を有すれば特に限定されないが、例えば、下記式(4)で表されるケチミンシラン化合物が挙げられる。
式(4)中、R4およびR5はそれぞれ炭素数1〜8の分岐していてもよいアルキル基であり同一でも異なっていてもよく、R8およびR9は、それぞれ炭素数1〜12の分岐していてもよい一価の有機基であり同一でも異なっていてもよく、R10は炭素数1〜18の分岐していてもよい二価の有機基であり、nは1〜3の整数である。
4およびR5としては例えば、メチル基、エチル基が挙げられる。
nは2又は3であるのが好ましい。
8およびR9としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
10としては例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基、ドデカメチレン基、3,3−ジメチルブチレン基等が挙げられる。
式(4)で表される化合物として、具体的には、例えば、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(メチルジメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(メチルジエトキシシリル)−1−プロパンアミン等が挙げられる。
なかでも、接着性により優れるという観点から、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリメトキシシリル)−1−プロパンアミンが好ましい。
加水分解性シリル基化合物の量は、接着性により優れ、長期耐久性に優れるという観点から、アミン変性(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、1〜20質量部であるのが好ましく、5〜15質量部であるのがより好ましい。
加水分解性シリル基化合物はその製造について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
加水分解性シリル基化合物はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
溶剤について以下に説明する。
本発明の組成物に含有される溶剤はプライマー組成物に使用されうるものであれが特に制限されない。例えば、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ミネラルスピリット、トルエン、キシレン、ジメチルアセトアミド、アセトン、n−ヘキサン、メチレンクロリド、テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン、メチルシクロヘキサンが挙げられる。
なかでも、トルエン、酢酸エチルが好ましい。
溶剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
溶剤の量は、接着性により優れ、長期耐久性に優れるという観点から、プライマー組成物中の60〜80質量%であるのが好ましい。
本発明の組成物は、接着性により優れ、長期耐久性に優れるという観点から、さらに硬化触媒を含有するのが好ましい。
硬化触媒としては、例えば、ジオクチル酸スズ、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズビスアセチルアセテート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジエチルヘキサノエート、ジブチルスズジオクテート、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジイソノニルフタレート(DINP)変性スズ等のスズ系触媒;テトライソプロピルチタネート、テトラn−ブチルチタネート(テトラ−n−ブトキシチタン)およびこれらの部分加水分解縮合物、チタンジイソプロピルビスアセチルアセテート、チタンジイソプロピルビスエチルエチルアセトアセテート等のチタン系触媒などが挙げられる。
硬化触媒は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
硬化触媒の量は、アミン変性(メタ)アクリル樹脂100質量部に対して、0.001〜1質量部であるのが好ましく、0.01〜0.1質量部であるのがより好ましい。
本発明の組成物は、さらに必要に応じて、アミン変性(メタ)アクリル樹脂以外の(メタ)アクリル樹脂、カーボンブラック、無機充填材(例えばシリカ)、顔料、紫外線吸収剤、増粘剤、可塑剤のような添加剤をさらに含有することができる。添加剤の量は適宜決定することができる。
本発明の組成物はその製造について特に制限されない。例えば、上記必須成分、必要に応じて使用することができる、硬化触媒、添加剤を、ボールミル等の混合装置を用いて十分に混練し、均一に分散させることによって、本発明の組成物を製造することができる。
本発明の組成物を適用することができる基材としては、例えば、ガラス、塗板(例えば、電着アルミニウム)、モルタル、プラスチック、ゴムが挙げられる。
本発明の組成物は、例えば、建築用シーリング材などの各種シーリング材用、接着剤用のプライマー組成物として使用することができる。
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれらに限定されない。
<組成物の製造>
下記第1表の各成分を第1表に示す組成(質量部)で用いて、これらを撹拌機で混合し、組成物を製造した。
<評価>
上記のとおり製造された組成物を用いて接着性について以下の評価を行った。結果を第1表に示す。
まず、上記のとおり製造された組成物を、第1表に示す基材(縦横5cm)に塗布し、20℃の条件下で乾燥させた。乾燥後、組成物の上にポリイソブチレン系シーリング材(商品名 MILEX−Z、横浜ゴム社製)を幅10mm、長さ50mm、厚さ5mmで塗布し、23℃、50%RHの条件下で7日間養生させた。養生後、90°剥離試験を行い、剥離面を目視で観察し、接着性を評価した。
シーラント層が凝集破壊した面積が剥離面の全面積中の90%以上であった場合を接着性に非常に優れると評価して「A」とした。
シーラント層が凝集破壊した面積が剥離面の全面積中の25%以上90%未満であった場合を接着性に優れると評価して「B」とした。
シーラント層が凝集破壊した面積が剥離面の全面積中の10%以上25%未満であった場合を接着性にやや劣ると評価して「C」とした。
シーラント層が凝集破壊した面積が剥離面の全面積中の10%未満であった場合を接着性が低いと評価して「D」とした。
第1表に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
・溶剤:トルエン
・比較(メタ)アクリル樹脂1:溶媒としての酢酸ブチル200mL中で、メタクリル酸t−ブチル200質量部とメタクリル酸ジメチルアミノエチル10質量部とを、重合触媒としてのAIBN(アゾビスイソブチロニトリル、東京化成工業社製、以下同様。0.2質量部)の存在下に、80℃で6時間反応させ、反応後100℃まで加温することにより重合を停止して、比較(メタ)アクリル樹脂1を製造した。
・比較(メタ)アクリル樹脂2:溶媒としての酢酸ブチル200mL中で、メタクリル酸t−ブチル200質量部とメタクリル酸ジメチルアミノエチル5質量部とを、重合触媒としてのAIBN(0.2質量部)の存在下に、80℃で8時間反応させ、反応後
100℃まで加温することにより重合を停止して、比較(メタ)アクリル樹脂2を製造した。
・アミン変性(メタ)アクリル樹脂1:溶媒としての酢酸ブチル200mL中で、メタクリル酸t−ブチル200質量部とメタクリル酸ジメチルアミノエチル10質量部とを、重合触媒としてのAIBN(0.2質量部)の存在下に、80℃で8時間反応させ、反応後100℃まで加温することにより重合を停止して、アミン変性(メタ)アクリル樹脂1を製造した。
・アミン変性(メタ)アクリル樹脂2:溶媒としての酢酸ブチル200mL中で、メタクリル酸t−ブチル200質量部とメタクリル酸ジメチルアミノエチル15質量部とを、重合触媒としてのAIBN(0.2質量部)の存在下に、80℃で8時間反応させ、反応後100℃まで加温することにより重合を停止して、アミン変性(メタ)アクリル樹脂2を製造した。
・アミン変性(メタ)アクリル樹脂3:溶媒としての酢酸ブチル200mL中で、メタクリル酸t−ブチル200質量部とメタクリル酸ジメチルアミノエチル10質量部とを、重合触媒としてのAIBN(0.2質量部)の存在下に、80℃で10時間反応させ、反応後100℃まで加温することにより重合を停止して、アミン変性(メタ)アクリル樹脂3を製造した。
・比較(メタ)アクリル樹脂3:ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル樹脂、商品名UH-2170、東亜合成社製、重量平均分子量14,000
・比較(メタ)アクリル樹脂4:溶媒としての酢酸ブチル200mL中で、メタクリル酸t−ブチル200質量部とメタクリル酸ジメチルアミノエチル15質量部とを、重合触媒としてのAIBN(0.2質量部)の存在下に、80℃で6時間反応させ、反応後100℃まで加温することにより重合を停止して、アミン変性(メタ)アクリル樹脂4を製造した。アミン変性(メタ)アクリル樹脂4は、その重量平均分子量が10,000であり、アミン価が24mgKOH/gであった。
・塩素化重合体1:塩素化ポリプロピレン、商品名390S、日本製紙社製
・塩素化重合体2:塩素化ゴム、商品名S170、バイエル社製
・加水分解性シリル基化合物1:N−(1,3-ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、商品名S340、チッソ社製
・加水分解性シリル基化合物2:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、商品名KBM−803、信越化学工業社製
・加水分解性シリル基化合物3:ビニルトリメトキシシラン、商品名KBM-1003、信越化学工業社製
・加水分解性シリル基化合物4:N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、商品名KBM-602、信越化学工業社製
・加水分解性シリル基化合物5:トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、商品名KBM-9659、信越化学工業社製
・加水分解性シリル基化合物6:3-アミノプロピルトリエトキシシラン、商品名KBE-903、信越化学工業社製
・加水分解性シリル基化合物7:下記式(2)で表される化合物、商品名x−12−1056ES、信越化学工業社製

・硬化触媒1:テトラ−n−ブトキシチタン重合体、商品名B−10、日本曹達社製
・硬化触媒2:DINP変性錫系触媒、商品名MSCAT−02、日本化学産業社製
・陽極酸化アルミニウム:商品名 陽極酸化アルミニウム、TP技研社製
第1表に示す結果から明らかなように、アミン変性(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量が12,000未満である比較例1、6は、接着性がやや劣るか悪かった。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂のアミン価が5mgKOH/g未満である比較例2は、接着性がやや劣るか悪かった。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂を含有せず代わりに塩素化重合体を含有する比較例3、4は、接着性がやや劣るか悪かった。
アミン変性(メタ)アクリル樹脂を含有せず代わりにヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル樹脂を含有する比較例5は、接着性がやや劣るか悪かった。
これに対して、実施例1〜11はいずれの基材に対しても優れた接着性を示した。
実施例1〜5と実施例6〜11とを比較すると、実施例1〜5は実施例6〜11より接着性により優れた。これは、加水分解性シリル基化合物1(ケチミンシラン)が有するケチミン基が水と反応してアミノ基を生成し、このアミノ基の活性が高いことと、ケチミンシランを使用することによって組成物の貯蔵安定性が優れるためであると推測される。

Claims (5)

  1. 重量平均分子量が12,000以上であり、アミン価が5mgKOH/g以上であるアミン変性(メタ)アクリル樹脂と、
    加水分解性シリル基を有する化合物と、
    溶剤とを含有するプライマー組成物。
  2. 前記アミン変性(メタ)アクリル樹脂が、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物を少なくとも含むモノマーから形成されるポリマーである請求項1に記載のプライマー組成物。
  3. 前記アミン変性(メタ)アクリル樹脂が、アミンを有する(メタ)アクリレート化合物と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを少なくとも含むモノマーから形成されるコポリマーである請求項1又は2に記載のプライマー組成物。
  4. 前記アミンを有する(メタ)アクリレート化合物が、第3級アミンを有する(メタ)アクリレート化合物である、請求項2又は3に記載のプライマー組成物。
  5. さらに硬化触媒を含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のプライマー組成物。
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