JP2019035029A - 活性エネルギー線硬化性組成物 - Google Patents

活性エネルギー線硬化性組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP2019035029A
JP2019035029A JP2017157346A JP2017157346A JP2019035029A JP 2019035029 A JP2019035029 A JP 2019035029A JP 2017157346 A JP2017157346 A JP 2017157346A JP 2017157346 A JP2017157346 A JP 2017157346A JP 2019035029 A JP2019035029 A JP 2019035029A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
meth
active energy
acrylic
acrylate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017157346A
Other languages
English (en)
Inventor
裕史 田邊
Yasushi Tanabe
裕史 田邊
順矢 高井
Junya Takai
順矢 高井
社地 賢治
Kenji Shachi
賢治 社地
中村 英慈
Eiji Nakamura
英慈 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP2017157346A priority Critical patent/JP2019035029A/ja
Publication of JP2019035029A publication Critical patent/JP2019035029A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

【課題】低粘度で、硬化性および柔軟性に優れる硬化物が得られる活性エネルギー線硬化性組成物の提供。【解決手段】下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、重量平均分子量が30,000以上である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)、不飽和結合当量が4,000〜30,000g/molであり、重量平均分子量が3,000よりも大きくアクリル系ブロック共重合体(I)よりも小さい、ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体(II)、および、光重合開始剤(III)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物。[式中、R1は水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表す。]【選択図】なし

Description

本発明は、活性エネルギー線硬化性を有する重合体組成物に関する。
紫外線や電子線などの活性エネルギー線を照射することで硬化する活性エネルギー線硬化性組成物が知られており、接着剤、粘着剤、塗料、インク、コーティング材、光造形材などの用途に用いられている。
一方、メタクリル系重合体ブロックとアクリル系重合体ブロックからなる(メタ)アクリル系ブロック共重合体は粘着性、成形性、耐候性などに優れ、これらの特徴を生かして粘着剤、接着剤、コーティング材、各種成形材料などの用途への展開が期待されている。
さらにこれらの特性を兼ね備えた材料として、メタクリル系重合体ブロックおよびアクリル系重合体ブロックからなり、活性エネルギー線硬化性官能基を有する(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含む活性エネルギー線硬化性組成物が知られている(特許文献1参照)。
かかる活性エネルギー線硬化性組成物の課題として、硬化速度の向上が挙げられる。しかしながら、硬化速度の向上に伴い、硬化物の変形、不透明化、柔軟性の低下などの問題が生じる場合がある。
そこで、この課題を解決するため、活性エネルギー線硬化性基を有する(メタ)アクリル系重合体ブロックおよび活性エネルギー線硬化性基を有さないアクリル系重合体ブロックからなる(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)と、活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体(B)とを含有する活性エネルギー線硬化性組成物とすることで、活性エネルギー線の照射によって速やかに硬化するとともに、変形がなく透明性、柔軟性に優れる硬化物が得られる活性エネルギー線硬化性組成物が知られている(特許文献2参照)
特開2011−184678号公報 特開2016−041794号公報
しかしながら、特許文献2で用いている活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体(B)は、主としてメタクリル酸エステルから形成される単量体単位からなる重合体であるため、組成物の粘度が高くまた柔軟性が不十分であった。
しかして本発明の目的は、活性エネルギー線硬化性組成物を低粘度化出来るとともに、活性エネルギー線の照射によって速やかに硬化し、柔軟性に優れる硬化物が得られる活性エネルギー線硬化性組成物を提供することである。
上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、活性エネルギー線硬化性基を有する特定の(メタ)アクリル系ブロック共重合体に、不飽和結合当量が4,000〜30,000g/molであり、重量平均分子量が3,000よりも大きく前記(メタ)アクリル系ブロック共重合体よりも小さい、ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体を配合すれば、活性エネルギー線硬化性組成物を低粘度化出来るとともに、活性エネルギー線の照射によって速やかに硬化し、柔軟性に優れる硬化物が得られる活性エネルギー線硬化性組成物が得られることを見出し、当該知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。
すなわち本発明は、
[1]下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、重量平均分子量が30,000以上である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)、不飽和結合当量が4,000〜30,000g/molであり、重量平均分子量が3,000よりも大きくアクリル系ブロック共重合体(I)よりも小さい、ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体(II)、および、光重合開始剤(III)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物;
Figure 2019035029
[式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表す。]
[2](メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)が有する上記活性エネルギー線硬化性基が下記一般式(2)で示される部分構造を含む、上記[1]の活性エネルギー線硬化性組成物;
Figure 2019035029
[式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表し、RおよびRはそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、XはO、S、またはN(R)(Rは水素原子または炭素数1〜6の炭化水素基を表す)を表し、nは1〜20の整数を表す。]
[3]前記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)と前記アクリル系共重合体(II)との質量比(I)/(II)が95/5〜5/95である、[1]または[2]の活性エネルギー線硬化性組成物;
に関する。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、低粘度化出来るとともに、活性エネルギー線の照射によって速やかに硬化し、柔軟性に優れる硬化物が得られる。
以下、本発明について、詳細に説明する。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは「メタクリル」と「アクリル」との総称を意味し、「(メタ)アリル」とは「メタリル」と「アリル」との総称を意味し、後述する「(メタ)アクリロイル」は「メタクリロイル」と「アクリロイル」との総称を意味し、後述する「(メタ)アクリレート」は「メタクリレート」と「アクリレート」との総称を意味する。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、重量平均分子量が30,000以上である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)、不飽和結合当量が4,000〜30,000g/molであり、重量平均分子量が3,000よりも大きく前記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)よりも小さい、ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体(II)、および、光重合開始剤(III)を含有する。
<(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)>
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)は、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有する。
(活性エネルギー線硬化性基)
部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基は、活性エネルギー線の照射によって重合性を示す。この結果、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は硬化して硬化物となる。なお、本明細書において活性エネルギー線とは、光線、電磁波、粒子線およびこれらの組み合わせを意味する。光線としては遠紫外線、紫外線(UV)、近紫外線、可視光線、赤外線などが挙げられ、電磁波としてはX線、γ線などが挙げられ、粒子線としては電子線(EB)、プロトン線(α線)、中性子線などが挙げられる。硬化速度、照射装置の入手性、価格等の観点から、これらの活性エネルギー線の中でも紫外線、電子線が好ましく、紫外線がより好ましい。
部分構造(1)は、下記一般式(1)で示される。
Figure 2019035029
上記一般式(1)中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表す。
上記一般式(1)において、Rが表す炭素数1〜20の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−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、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ヘキサデシル基、n−エイコシル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基などが挙げられる。Rが炭化水素基である場合、炭素数の上限としては10が好ましく、4がより好ましい。
また、Rが表す炭素数1〜20の炭化水素基は置換基を有していてもよい。この置換基としては、活性エネルギー線硬化性基の硬化性を阻害しないものであればよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。
上記一般式(1)において、Rは、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の製造の容易さや活性エネルギー線硬化性の観点から、水素原子、メチル基およびエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基は、硬化速度の観点から、下記一般式(2)で示される基であることが好ましい。
Figure 2019035029
上記一般式(2)中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表し、RおよびRはそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、XはO、S、またはNRを表し、ここでRは、水素原子または炭素数1〜6の炭化水素基を表し、nは、1〜20の整数を表す。
上記一般式(2)におけるRの定義および説明は、上記一般式(1)のものと同様であり、ここでは重複する説明を省略する。
上記一般式(2)において、RおよびRがそれぞれ独立して表す炭素数1〜6の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−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、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基等のアリール基などが挙げられる。
また、RないしRが表す炭素数1〜6の炭化水素基は置換基を有していてもよい。この置換基としては、活性エネルギー線硬化性基の硬化性を阻害しないものであればよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。
上記一般式(2)において、RおよびRは、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の製造の容易さや活性エネルギー線硬化性の観点から、それぞれアルキル基であることが好ましく、それぞれメチル基およびエチル基であることが好ましく、それぞれメチル基であることが最も好ましい。
上記一般式(2)において、XはO(酸素原子)、S(硫黄原子)またはNR(−NR−)を表し、重合制御のしやすさから酸素原子が好ましい。
上記一般式(2)においてXが−NR−である場合、Rが表す炭素数1〜6の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−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、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基などが挙げられる。
また、Rが表す炭素数1〜6の炭化水素基は置換基を有していてもよい。この置換基としては、活性エネルギー線硬化性基の硬化性を阻害しないものであればよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。
上記一般式(2)においてXが−NR−である場合、Rは、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の製造の容易さや活性エネルギー線硬化性の観点から、メチル基またはエチル基であることが好ましい。
また上記一般式(2)において、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の流動性と硬化速度の観点から、nの下限としては、2が好ましく、一方、nの上限としては、10が好ましく、5がより好ましい。
(メタクリル系重合体ブロック(a))
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)は、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)を含有する。
メタクリル系重合体ブロック(a)を構成する全単量体単位のモル数に対する部分構造(1)のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.3モル%以上であることがさらに好ましく、1モル%以上であることが特に好ましい。また、50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下、20モル%以下、さらには10モル%以下であってもよい。
メタクリル系重合体ブロック(a)に含まれる部分構造(1)は、メタクリル系重合体ブロックの末端にあっても、側鎖にあってもよいが、好ましい含有量の部分構造(1)を導入する観点から、少なくとも側鎖にあることが好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(a)は、メタクリル酸エステルに由来する単量体単位およびメタクリルアミドに由来する単量体単位を含むことが好ましく、メタクリル酸エステルに由来する単量単位を含むことがより好ましい。かかるメタクリル酸エステルは、1個のメタクリロイル基を有する単官能メタクリル酸エステルおよび2個以上のメタクリロイル基を有する多官能メタクリル酸エステルに大別される。
上記単官能メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル等の官能基を有さないメタクリル酸エステル;メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸2−アミノエチル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピル、メタクリル酸グリシジル、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物、メタクリル酸トリフルオロメチルメチル、メタクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロエチル、メタクリル酸パーフルオロメチル、メタクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、メタクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、メタクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、メタクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチル等の官能基を有するメタクリル酸エステルなどが挙げられる。これらの中でも、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等の、炭素数1〜5のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸メチルがより好ましい。
上記メタクリルアミドとしては、例えば、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−t−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド等のメタクリルアミドが挙げられる。
メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位のモル数に対する、上記単官能メタクリル酸エステル(例えば、メタクリル酸メチル)に由来する単位のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、99.99モル%以下であることが好ましく、99.95モル%以下であることがより好ましく、99.7モル%以下であることがさらに好ましく、99モル%以下であることが特に好ましく、また、10モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることがさらに好ましい。また、上記単官能メタクリル酸エステルに由来する単位のモル数の占める割合は、メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、99.99モル%以下であることが好ましく、99.95モル%以下であることがより好ましく、99.7モル%以下であることがさらに好ましく、99モル%以下であることが特に好ましく、また、10モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましく、50モル%以上であることがさらに好ましい。
また、上記多官能メタクリル酸エステルとして、下記一般式(3)で示される2官能メタクリル酸エステル(以下、「ジメタクリレート(3)」と称する)を用いると、後述する条件下でリビングアニオン重合することで、一方のメタクリロイル基(下記一般式(3)中「O(CH」が直結するメタクリロイル基)が選択的に重合して、一般式(2)で示される活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)が得られることから好ましい。
Figure 2019035029
上記一般式(3)中、R、Rおよびnのそれぞれについての定義および説明は、上記一般式(1)および上記一般式(2)のものと同様であり、ここでは重複する説明を省略する。
ジメタクリレート(3)の具体例としては、例えば1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、1,1−ジエチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレートなどが挙げられ、1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート、1,1−ジメチルペンタン−1,5−ジオールジメタクリレート、および1,1−ジメチルヘキサン−1,6−ジオールジメタクリレートが好ましい。
これらの単官能および多官能メタクリル酸エステルは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位のモル数に対する、上記多官能メタクリル酸エステルに由来する単位のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.3モル%以上であることがさらに好ましく、1モル%以上であることが特に好ましい。また、50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下、20モル%以下、さらには10モル%以下であってもよい。また、多官能メタクリル酸エステルがジメタクリレート(3)を含有する場合、メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位のモル数に対する、ジメタクリレート(3)に由来する単位のモル数の占める割合は、0.01モル%以上であることが好ましく、0.05モル%以上であることがより好ましく、0.3モル%以上であることがさらに好ましく、1モル%以上であることが特に好ましい。また、50モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下、20モル%以下、さらには10モル%以下であってもよい。
メタクリル系重合体ブロック(a)が、単官能メタクリル酸エステルと多官能メタクリル酸エステルを含有する単量体から形成されている場合、単官能メタクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量と多官能メタクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量の合計量は、30モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。さらに、メタクリル系重合体ブロック(a)が、メタクリル酸メチルとジメタクリレート(3)を含有する単量体から形成されている場合、メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位に対する、メタクリル酸メチルに由来する単量体単位の含有量とジメタクリレート(3)に由来する単量体単位の含有量の合計量は、メタクリル系重合体ブロック(a)の全単量体単位に対して30モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。また、上記の各含有量は、メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、上記好ましい範囲、望ましくはより好ましい範囲にあることが、好ましい一態様である。
メタクリル系重合体ブロック(a)は、メタクリル系単量体に由来する単位以外の単位として、上記メタクリル酸エステルおよびメタクリルアミド以外の他の単量体に由来する単量体単位を含んでいてもよい。
上記他の単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシブチル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸2−アミノエチル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピル、アクリル酸グリシジル、γ−(アクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、アクリル酸のエチレンオキサイド付加物、アクリル酸トリフルオロメチルメチル、アクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、アクリル酸2−パーフルオロエチル、アクリル酸パーフルオロメチル、アクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、アクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、アクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、アクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、アクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチル等のアクリル酸エステル;α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチル等のα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステル等の3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアクリルアミド;2−フェニルアクリル酸メチル、2−フェニルアクリル酸エチル、2−ブロモアクリル酸n−ブチル、2−ブロモメチルアクリル酸メチル、2−ブロモメチルアクリル酸エチル、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。
これらの他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタクリル系重合体ブロック(a)を構成する全単量体単位のモル数に対する上記他の単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、硬化性の観点から、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。また、メタクリル系重合体ブロック(a)を構成する全単量体単位のモル数に対する上記他の単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下であることが望ましい一態様である。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)におけるメタクリル系重合体ブロック(a)の含有量は、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、また、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましい。かかる含有量が上記下限以上であると、硬化性、耐熱性に優れる傾向があり、上記上限以下であると、低粘度化に優れる傾向がある。
上記メタクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度(Tg)は、90℃以上であることが好ましく、95℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることがさらに好ましい。また、150℃以下であることが好ましく、130℃以下であることがより好ましい。メタクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度(Tg)は、メタクリル系重合体ブロック(a)を形成する単量体の種類、重合方法などにより制御できる。メタクリル系重合体ブロック(a)のガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、耐熱性と得られる(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の取り扱い性の点から好ましい。なお、本明細書におけるガラス転移温度(Tg)とは、重合体ブロックまたは(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)を、10℃/分の昇温条件でDSC測定して得られた曲線において認められる重合体ブロックの転移領域の外挿開始温度(Tgi)である。
メタクリル系重合体ブロック(a)の重量平均分子量(Mw)は、得られる(メタ)アクリル系ブロックブロック共重合体(I)の取り扱い性、流動性、力学特性等の観点から、500以上30,000以下であることが好ましく、1,000以上20,000以下であることがより好ましい。メタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックの重量平均分子量(Mw)が上記好ましい範囲、望ましくはより好ましい範囲にあることが、好ましい一態様である。なお、本明細書において数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および後述する分子量分布(Mw/Mn)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により求めた標準ポリスチレン換算の値、およびその値から算出される値である。
((メタ)アクリル系重合体ブロック(b))
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)は、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を含有する。
なお本明細書において、活性エネルギー線硬化性基とは、上記活性エネルギー線の照射により重合性を示す官能基を意味する。活性エネルギー線硬化性基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、(メタ)アリル基、ビニルオキシ基、1,3−ジエニル基、スチリル基等のエチレン性二重結合(特に一般式CH=CR−(式中、Rはアルキル基または水素原子)で示されるエチレン性二重結合)を有する官能基;エポキシ基、オキセタニル基、チオール基、マレイミド基等が挙げられる。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を構成する全単量体単位のモル数に対する(メタ)アクリル系単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、30モル%以上であることが好ましく、50モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)は、(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位を含むことができる。
上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ナフチル、(メタ)アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、(メタ)アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどが挙げられる。ガラス転移温度、柔軟性の観点からは、これらの中でも、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−メトキシエチルが好ましく、アクリル酸2−メトキシエチルがより好ましい。これらの(メタ)アクリル酸エステルは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の全単量体単位のモル数に対する、上記(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量は、粘度の観点から、30モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、95モル%以上であることが特に好ましく、100モル%であってもよい。また、上記(メタ)アクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量は、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましく、100モル%であってもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)は、(メタ)アクリル系単量体に由来する単位として、またはそれ以外の単位として、上記の(メタ)アクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する単位を含んでいてもよい。
上記他の単量体としては、例えば、α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチル等のα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステル等の3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアクリルアミド;N−イソプロピルメタクリルアミド、N−t−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド;2−フェニルアクリル酸メチル、2−フェニルアクリル酸エチル、2−ブロモアクリル酸n−ブチル、2−ブロモメチルアクリル酸メチル、2−ブロモメチルアクリル酸エチル、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。
これらの他の単量体は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を構成する全単量体単位のモル数に対する上記他の単量体に由来する単位のモル数の占める割合は、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。また、上記他の単量体により形成される単量体単位の含有量は、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下であることが望ましい一態様である。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)における(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の含有量は、低粘度と柔軟性の観点から、40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、また、99質量%以下であることが好ましく、98質量%以下であることがより好ましい。かかる含有量が上記下限以上であると、低粘度と柔軟性に優れる傾向があり、上記上限以下であると、硬化性に優れる傾向がある。
上記(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度(Tg)は、0℃以下であることが好ましく、−10℃以下であることがより好ましく、−20℃以下であることがさらに好ましい。(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度(Tg)は、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)を形成する単量体の種類、重合方法などにより制御できる。(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)のガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、低温特性の点から好ましい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の重量平均分子量(Mw)は、得られる(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の取り扱い性、流動性、力学特性等の観点から、15,000以上300,000以下であることが好ましく、20,000以上200,000以下であることがより好ましい。
本発明で用いられる(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の重量平均分子量(Mw)は、力学特性の観点から、30,000以上であり、50,000以上であることが好ましい。また、400,000以下であることが好ましく、300,000以下であることがより好ましい。(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の重量平均分子量(Mw)が上記上限以下であることにより、取り扱い性、流動性に優れる。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の分子量分布、すなわち重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は2.00以下が好ましく、1.02〜1.80の範囲がより好ましく、1.05〜1.50の範囲がさらに好ましい。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)は、メタクリル系重合体ブロック(a)少なくとも1個と、(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)少なくとも1個とを有するブロック共重合体であり、各重合体ブロックの数および結合順序に特に制限はないが、活性エネルギー線硬化性の観点からメタクリル系重合体ブロック(a)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の少なくとも1個の末端を形成することが好ましく、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の製造容易性の観点から、直鎖状の重合体であることがより好ましく、1個のメタクリル系重合体ブロック(a)と1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)が結合したジブロック共重合体、または1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)の両端にメタクリル系重合体ブロック(a)各1個がそれぞれ結合したトリブロック共重合体がさらに好ましい。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の製造方法に特に制限はないが、例えば、アニオン重合法またはラジカル重合法が好ましい。重合制御の観点からは、リビングアニオン重合法、リビングラジカル重合法等のリビング重合法がより好ましく、リビングアニオン重合法がさらに好ましい。
リビングラジカル重合法としては、ポリスルフィド等の連鎖移動剤を用いる重合法、コバルトポルフィリン錯体を用いる重合法、ニトロキシドを用いる重合法(国際公開第2004/014926号等を参照)、有機テルル化合物等の高周期ヘテロ元素化合物を用いる重合法(特許第3839829号明細書等を参照)、可逆的付加脱離連鎖移動重合法(RAFT)(特許第3639859号明細書等を参照)、原子移動ラジカル重合法(ATRP)(特許第3040172号明細書や国際公開第2004/013192号等を参照)などが挙げられる。これらのリビングラジカル重合法の中でも、原子移動ラジカル重合法が好ましく、有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、Fe、Ru、NiおよびCuからなる群より選ばれる少なくとも1種を中心金属とする金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法がより好ましい。
リビングアニオン重合法としては、有機希土類金属錯体を重合開始剤としてリビング重合する方法(特開平6−93060号公報等を参照)、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩などの鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合する方法(特表平5−507737号公報等を参照)、有機アルミニウム化合物の存在下で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法(特開平11−335432号公報や国際公開第2013/141105号等を参照)などが挙げられる。これらのリビングアニオン重合法の中でも、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)を直接、効率よく重合できる点からは、有機アルミニウム化合物の存在下で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法が好ましく、有機アルミニウム化合物およびルイス塩基の存在下で、有機リチウム化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法がより好ましい。
上記有機リチウム化合物としては、例えばt−ブチルリチウム、1,1−ジメチルプロピルリチウム、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム、エチルα−リチオイソブチレート、ブチルα−リチオイソブチレート、メチルα−リチオイソブチレート、イソプロピルリチウム、sec−ブチルリチウム、1−メチルブチルリチウム、2−エチルプロピルリチウム、1−メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α−メチルベンジルリチウム、メチルリチウム、n−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、n−ペンチルリチウム等が挙げられる。中でも、入手容易性およびアニオン重合開始能の観点から、イソプロピルリチウム、sec−ブチルリチウム、1−メチルブチルリチウム、1−メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α−メチルベンジルリチウム等の二級炭素原子を陰イオン中心とする化学構造を有する炭素数3〜40の有機リチウム化合物が好ましく、sec−ブチルリチウムが特に好ましい。これらの有機リチウム化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
有機リチウム化合物の使用量は、目的とする(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の数平均分子量に応じて、用いる単量体の使用量との比率によって決定できる。
上記有機アルミニウム化合物としては、下記一般式(A−1)または(A−2)で示される有機アルミニウム化合物が挙げられる。
AlR(R)(R) (A−1)
(式中、Rは一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはN,N−二置換アミノ基を表し、RおよびRはそれぞれ独立してアリールオキシ基を表すか、あるいはRおよびRは互いに結合してアリーレンジオキシ基を形成している。)
AlR(R)(R10) (A−2)
(式中、Rはアリールオキシ基を表し、RおよびR10はそれぞれ独立して一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基またはN,N−二置換アミノ基を表す。)
上記一般式(A−1)および(A−2)中、R、R、RおよびRがそれぞれ独立して表すアリールオキシ基としては、例えばフェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基、2,6−ジメチルフェノキシ基、2,4−ジ−t−ブチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノキシ基、2,6−ジフェニルフェノキシ基、1−ナフトキシ基、2−ナフトキシ基、9−フェナントリルオキシ基、1−ピレニルオキシ基、7−メトキシ−2−ナフトキシ基等が挙げられる。
上記一般式(A−1)中、RとRが互いに結合して形成されるアリーレンジオキシ基としては、例えば2,2’−ビフェノール、2,2’−メチレンビスフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、(R)−(+)−1,1’−ビ−2−ナフトール、(S)−(−)−1,1’−ビ−2−ナフトール等の2個のフェノール性水酸基を有する化合物中の該2個のフェノール性水酸基の水素原子を除いた官能基が挙げられる。
なお、上記のアリールオキシ基およびアリーレンジオキシ基において含まれる1個以上の水素原子が、置換基により置換されていてもよく、該置換基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
上記一般式(A−1)および(A−2)中、R、RおよびR10がそれぞれ独立して表す一価の飽和炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n−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、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等のアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基等が挙げられ、一価の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられ、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられ、N,N−二置換アミノ基としては、例えばジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ビス(トリメチルシリル)アミノ基等が挙げられる。上述した一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基およびN,N−二置換アミノ基において含まれる1個以上の水素原子は、置換基により置換されていてもよく、該置換基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
上記有機アルミニウム化合物(A−1)としては、例えばエチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、t−ブトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、t−ブトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、t−ブトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、トリス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、トリス(2,6−ジフェニルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。中でも、重合開始効率、重合末端アニオンのリビング性、入手および取り扱いの容易さ等の観点から、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム等が好ましい。
上記有機アルミニウム化合物(A−2)としては、例えばジエチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジエチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジ−n−オクチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジ−n−オクチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。これらの有機アルミニウム化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
有機アルミニウム化合物の使用量は、溶媒の種類、その他種々の重合条件等に応じて適宜好適な量を選択できるが、重合速度の観点から有機リチウム化合物1モルに対して通常、1.0〜10.0モルの範囲で用いることが好ましく、1.1〜5.0モルの範囲で用いることがより好ましく、1.2〜4.0モルの範囲で用いることがさらに好ましい。有機アルミニウム化合物の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して10.0モルを超えると、経済性において不利となる傾向となり、1.0モルを下回ると、重合開始効率が低下する傾向となる。
上記ルイス塩基としては、分子内にエーテル結合および/または三級アミン構造を有する化合物が挙げられる。
上記ルイス塩基として用いられる、分子内にエーテル結合を有する化合物としてはエーテルが挙げられる。上記エーテルとしては、重合開始効率の高さ、重合末端アニオンのリビング性の観点から、2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルまたは1個以上のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましい。2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルとしては、例えば12−クラウン−4、15−クラウン−5、18−クラウン−6等のクラウンエーテルが挙げられる。1個以上のエーテル結合を分子中に有する非環状エーテルとしては、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール等の非環状モノエーテル;1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジイソプロポキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、1,2−ジフェノキシエタン、1,2−ジメトキシプロパン、1,2−ジエトキシプロパン、1,2−ジイソプロポキシプロパン、1,2−ジブトキシプロパン、1,2−ジフェノキシプロパン、1,3−ジメトキシプロパン、1,3−ジエトキシプロパン、1,3−ジイソプロポキシプロパン、1,3−ジブトキシプロパン、1,3−ジフェノキシプロパン、1,4−ジメトキシブタン、1,4−ジエトキシブタン、1,4−ジイソプロポキシブタン、1,4−ジブトキシブタン、1,4−ジフェノキシブタン等の非環状ジエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジブチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリブチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリブチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラブチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラブチレングリコールジエチルエーテル等の非環状ポリエーテルが挙げられる。中でも、副反応の抑制、入手容易性等の観点から、1〜2個のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましく、ジエチルエーテルまたは1,2−ジメトキシエタンがより好ましい。
上記ルイス塩基として用いられる、分子内に三級アミン構造を有する化合物としては、三級ポリアミンが挙げられる。三級ポリアミンとは、三級アミン構造を分子中に2個以上有する化合物を意味する。該三級ポリアミンとしては、例えばN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン、トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン等の鎖状ポリアミン;1,3,5−トリメチルヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、1,4,7−トリメチル−1,4,7−トリアザシクロノナン、1,4,7,10,13,16−ヘキサメチル−1,4,7,10,13,16−ヘキサアザシクロオクタデカン等の非芳香族性複素環式化合物;2,2’−ビピリジル、2,2’:6’,2”−ターピリジン等の芳香族性複素環式化合物等が挙げられる。
また、分子内に1個以上のエーテル結合と1個以上の三級アミン構造を有する化合物をルイス塩基として使用してもよい。このような化合物としては、例えばトリス[2−(2−メトキシエトキシ)エチル]アミン等が挙げられる。
これらのルイス塩基は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
ルイス塩基の使用量は、重合開始効率、重合末端アニオンの安定性等の観点から、有機リチウム化合物1モルに対して0.3〜5.0モルの範囲であることが好ましく、0.5〜3.0モルの範囲であることがより好ましく、1.0〜2.0モルの範囲であることがさらに好ましい。ルイス塩基の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して、5.0モルを超えると経済性において不利となる傾向となり、0.3モルを下回ると重合開始効率が低下する傾向となる。
また、ルイス塩基の使用量は、有機アルミニウム化合物1モルに対して、0.2〜1.2モルの範囲であることが好ましく、0.3〜1.0モルの範囲であることがより好ましい。
上記リビングアニオン重合は、温度制御および系内を均一化して重合を円滑に進行させる観点から、有機溶媒の存在下に行うことが好ましい。有機溶媒としては、安全性、重合後の反応液の水洗における水との分離性、回収・再使用の容易性等の観点から、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;フタル酸ジメチル等のエステル等が好ましい。これらの有機溶媒は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。なお、有機溶媒は、重合を円滑に進行させる観点から、乾燥処理を施すとともに、不活性ガス存在下であらかじめ脱気しておくことが好ましい。
また、上記リビングアニオン重合では、必要に応じ、反応系に他の添加剤を存在させてもよい。該他の添加剤としては、例えば塩化リチウム等の無機塩類;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミド等が挙げられる。
上記リビングアニオン重合は−30〜25℃で行うのが好ましい。−30℃よりも低いと重合速度が低下し、生産性が低下する傾向がある。一方、25℃より高いと、上記ジメタクリレート(3)を含有する単量体の重合をリビング性よく行うことが困難となる傾向となる。
上記リビングアニオン重合は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。さらに、反応系が均一になるように十分な撹拌条件下にて行うことが好ましい。
上記リビングアニオン重合において、有機リチウム化合物、有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および単量体を反応系に添加する方法としては、ルイス塩基が、有機リチウム化合物との接触前に有機アルミニウム化合物と接触するように添加することが好ましい。また、有機アルミニウム化合物は、単量体より先に反応系に添加しても、同時に添加してもよい。有機アルミニウム化合物を単量体と同時に反応系に添加する場合、有機アルミニウム化合物を単量体と別途混合したのちに添加してもよい。
上記リビングアニオン重合は、メタノール;酢酸または塩酸のメタノール溶液;酢酸、塩酸の水溶液等のプロトン性化合物などの重合停止剤を反応液に添加して停止できる。重合停止剤の使用量は、通常、用いる有機リチウム化合物1モルに対して1〜1,000モルの範囲が好ましい。
リビングアニオン重合停止後の反応液から(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)を分離取得する方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、反応液を(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の貧溶媒に注いで沈殿させる方法、反応液から有機溶媒を留去して(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)を取得する方法等が挙げられる。
なお、分離取得した(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)中に有機リチウム化合物および有機アルミニウム化合物に由来する金属成分が残存していると、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の物性の低下、透明性不良等を生じる場合がある。よって、有機リチウム化合物および有機アルミニウム化合物に由来する金属成分をアニオン重合停止後に除去することが好ましい。該金属成分の除去方法としては、酸性水溶液を用いた洗浄処理、イオン交換樹脂、セライト、活性炭等の吸着剤を用いた吸着処理等が有効である。ここで、酸性水溶液としては、例えば、塩酸、硫酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、クエン酸水溶液等を使用することができる。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の製造において、上記部分構造(1)を導入する方法としては、上記したジメタクリレート(3)を含有する単量体を重合してメタクリル系重合体ブロック(a)を形成する方法の他に、部分構造(1)の前駆体となる部分構造(以下、「前駆体構造」と称する)を含む重合体ブロックを形成した後に、該前駆体構造を部分構造(1)に変換する方法も挙げられる。前駆体構造を含む重合体ブロックは重合性官能基と前駆体構造を含む化合物(以下「重合性前駆体」と称する)を含有する単量体を重合することで得られる。該重合性官能基としては、スチリル基、1,3−ジエニル基、ビニルオキシ基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。前駆体構造としては、水酸基および保護基(シリルオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシ基など)によって保護された水酸基、アミノ基および保護基によって保護されたアミノ基、チオール基および保護基によって保護されたチオール基、ならびにイソシアネート基などが挙げられる。
前駆体構造として水酸基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)および水酸基と反応しうる部分構造(カルボン酸、エステル、カルボニルハライドなど)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護された水酸基を含む重合体ブロックは、該保護基を外して水酸基とした後で同様にメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
前駆体構造としてアミノ基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびアミノ基と反応しうる部分構造(カルボン酸、カルボン酸無水物、エステル、カルボニルハライド、アルデヒド基、イソシアネート基など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護されたアミノ基を含む重合体ブロックは、該保護基を外してアミノ基とした後で同様にメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
前駆体構造としてチオール基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびチオール基と反応しうる部分構造(カルボン酸、カルボン酸無水物、エステル、カルボニルハライド、イソシアネート基、炭素−炭素二重結合など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護されたチオール基を含む重合体ブロックは、該保護基を外してチオール基とした後で同様にメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
前駆体構造としてイソシアネート基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびイソシアネート基と反応しうる部分構造(水酸基など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(a)を形成できる。
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)の製造において、メタクリル系重合体ブロック(a)を形成する方法としては、一般式(2)で示される活性エネルギー線硬化性基を容易に直接導入できる観点から、ジメタクリレート(3)を含有する単量体を重合する方法、典型的にはリビングアニオン重合する方法が好ましい。
<アクリル系共重合体(II)>
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、不飽和結合当量が4,000〜30,000g/molであり、重量平均分子量が3,000以上である、アクリル系共重合体(II)が含まれる。該アクリル系共重合体(II)は、主としてアクリル酸エステルから形成される単量体単位からなる重合体であり、単独重合体であっても複数の単量体単位からなる共重合体であってもよい。なお、ここで言う「主として」とは、アクリル系共重合体(II)におけるアクリル酸エステルから形成される単量体単位の含有量が50モル%以上であることをいう。
アクリル系共重合体(II)におけるアクリル酸エステルから形成される単量体単位の含有量は80モル%以上が好ましく、90モル%以上がより好ましく、100モル%であってもよい。
ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体(II)は、例えばアクリル酸エステルをモノマー単位として含む共重合体からなる主鎖と、主鎖に結合し、ラジカル重合性不飽和結合を含む側鎖を有する。ラジカル重合性不飽和結合は、典型的には(メタ)アクリロイル基を含むが、これに限られない。
ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体(II)は、例えば1種または2種以上のアクリル酸エステル(c)と反応性官能基を有する1種または2種以上の重合性化合物(d)との共重合により、反応性官能基を有するアクリル系共重合体を得ることと、このアクリル系共重合体の反応性官能基と反応する官能基およびラジカル重合性不飽和結合を有する1種または2種以上の化合物(e)をアクリル系共重合体と反応させて、アクリル系共重合体の側鎖にラジカル重合性不飽和結合を導入することとを含む方法により、得ることができる。また、これに限らず例えば(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)と同様な製造方法を用いて得ることもできる。
アクリル酸エステル(c)としては、例えば、直鎖または分岐アルキルアクリレート、脂環式アクリレート、芳香族アクリレート、アルコキシアルキルアクリレート、アルコキシ(ポリ)アルキレングリコールアクリレート、アルコキシアルコキシアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキルアクリレートからなる群が挙げられる。これらのアクリル酸エステルは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
直鎖または分岐アルキルアクリレートとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸トリデシルが挙げられる。
脂環式アクリレートとしては、例えば、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ジシクロペンタニルが挙げられる。
芳香族アクリレートとしては、例えば、アクリル酸フェノキシエチルが挙げられる。
アルコキシアルキルアクリレートとしては、例えば、アクリル酸エトキシエチル、およびアクリル酸ブトキシエチルが挙げられる。
アルコキシ(ポリ)アルキレングリコールアクリレートとしては、例えばアクリル酸メトキシジエチレングリコール、アクリル酸エトキシジエチレングリコール、アクリル酸メトキシトリエチレングリコール、アクリル酸ブトキシトリエチレングリコール、およびアクリル酸メトキシジブロピレングリコールが挙げられる。
アルコキシアルコキシアルキルアクリレートとしては、例えば、アクリル酸2−メトキシエトキシエチル、およびアクリル酸2−エトキシエトキシエチルが挙げられる。
ジアルキルアミノアルキルアクリレートとしては、例えばアクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、およびアクリル酸N,N−ジエチルアミノエチルが挙げられる。
重合性化合物(d)は、エポキシ基およびヒドロキシ基からなる群より選ばれる1種以上の反応性官能基を有することが好ましい。エポキシ基およびヒドロキシ基は、ラジカル重合性不飽和結合を有する化合物(e)との反応性が良好であるため、好適である。
反応性官能基としてエポキシ基を有する重合性化合物(d)としては、例えば、アクリル酸グリシジル、およびアクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシル等のエポキシ基を有するアクリレートが挙げられる。
反応性官能基としてヒドロキシル基を有する重合性化合物(d)としては、例えば、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシブチル、およびアクリル酸2−ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキルアクリレートが挙げられる。
アクリル系共重合体(II)は、アクリル酸エステル(c)および重合性化合物(d)に加えて、他の重合性化合物をモノマー単位として含んでいてもよい。他の重合性化合物としては、例えば、スチレンおよびビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物が挙げられる。
ラジカル重合性不飽和結合を有する化合物(e)は、重合性化合物(d)の反応性官能基(エポキシ基、ヒドロキシ基等)と反応する、カルボキシル基およびイソシアネート基等からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する。
カルボキシル基を有する化合物(e)の具体例としては(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸の2量体(たとえば東亜合成株式会社製「アロニックスM5600」)、カプロラクトン変性(メタ)アクリル酸(例えば、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート、東亜合成株式会社製「アロニックスM5300」)、水酸基を有する(メタ)アクリレートと無水カルボン酸との開環反応により得られる化合物(例えば、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、東亜合成株式会社製「アロニックスM5400」)、およびβ―アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート(例えば、新中村化学株式会社製「NKエステル A−SA」)が挙げられる。
イソシアネート基を有する化合物(e)の具体例としては、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(例えば、昭和電工株式会社製「カレンズMOI」)が挙げられる。
アクリル系共重合体(II)が有する不飽和結合当量は、4,000g/mol以上であり、30,000g/mol以下であり、20,000g/mol以下が好ましく、10,000g/mol以下がより好ましい。4,000g/mol未満であると、硬化速度は向上するものの硬化物の柔軟性が低下し、30,000g/molより大きいと、硬化速度が著しく低下する。
ここで、「不飽和結合当量」は、ラジカル重合性不飽和結合1モルあたりのアクリル系共重合体(II)の質量により定義されるものである。
ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体(II)の重量平均分子量(Mw)としては、取扱い性、流動性、力学特性の観点から、3,000以上であり、6,000以上が好ましい。また、アクリル系ブロック共重合体(I)の重量平均分子量より小さく、アクリル系ブロック共重合体(I)の重量平均分子量の80%より小さいことが好ましい。重量平均分子量が3,000以上であるとより優れた柔軟性が得られ、アクリル系共重合体(I)の重量平均分子量よりも小さいとより優れた低粘度化が達成出来る。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物における、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)とアクリル系共重合体(II)との質量比(I)/(II)としては、95/5〜5/95であることが好ましく、90/10〜10/90であることがより好ましい。アクリル系共重合体が5質量部以上含有することで低粘度となり、95質量部以下とすることで硬化速度に優れる組成物となる。
<光重合開始剤(III)>
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、光重合開始剤(III)が含まれる。光重合開始剤(III)としては、例えば、アセトフェノン類(例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1−ブタノン等)、ベンゾフェノン類(例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ヒドロキシベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン等)、ミヒラーケトン類(例えば、ミヒラーケトン等)およびベンゾイン類(例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等)等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、チオキサンソン類(例えば、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン等)等の硫黄化合物;アシルフォスフィンオキサイド類(例えば2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド等)等のリン化合物;チタノセン類(例えばビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム等)等のチタン化合物;アゾ化合物(例えば、アゾビスイソブチルニトリル等)等が挙げられる。これらの中でも、アセトフェノン類およびベンゾフェノン類が好ましい。これらの光重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光重合開始剤の含有量は、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)およびアクリル系共重合体(II)の合計量100質量部に対して、0.01〜10質量部が好ましく、0.05〜8質量部がより好ましい。0.01質量部以上であると活性エネルギー線硬化性組成物の硬化性が良好となり、また10質量部以下であると得られる硬化物の耐熱性が良好となる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、上記光重合開始剤に加えて、増感剤が含まれていてもよい。増感剤としては、例えばn−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、アリルチオ尿酸、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート等が挙げられる。これらの中でも、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチルアミンが好ましい。
光重合開始剤と増感剤とを合して使用する場合には、光重合開始剤と増感剤の質量比率は、10:90〜90:10の範囲が好ましく、20:80〜80:20の範囲がより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物における、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)およびアクリル系共重合体(II)の合計の含有率は、目的とする用途などに応じて適宜調整することができるが、力学特性の観点から、1質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましく、また、99質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、さらに溶剤が含まれていてもよい。溶剤を含ませることにより、粘度を調節することができ、塗工性を高めることができる。また、溶剤を含ませることで、活性エネルギー線硬化性組成物中における各種成分を溶解させたり分散させたりしやすくなる。
溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等の脂肪族または脂環式炭化水素;四塩化炭素、クロロホルム、二塩化エチレン等のハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル;ジメチルホルムアミド等のアミド;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトンなどが挙げられる。
溶剤を含有する場合、その含有量は、本発明で使用する(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)およびアクリル系共重合体(II)との合計量100質量部に対して、1〜500質量部が好ましく、10〜200質量部がより好ましく、50〜150質量部がさらに好ましい。
また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、本発明の効果を損なわない限り、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)以外の、重合性を示す反応性希釈剤が含まれていてもよい。反応性希釈剤としては、重合性を示す化合物であれば特に制限はないが、例えば、スチレン、インデン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−t−ブトキシスチレン、p−クロロメチルスチレン、p−アセトキシスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、安息香酸ビニル、珪皮酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ボルニル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル、4−(メタ)アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。これらの反応性希釈剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、本発明の効果を損なわず、また、その硬化性を著しく阻害しない範囲内で、可塑剤、粘着付与剤、軟化剤、充填剤、安定剤、顔料、染料などの活性エネルギー線硬化性基を有さない各種添加剤が含まれていてもよい。これらの各種添加剤は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
なお、活性エネルギー線硬化性基を有さない上記添加剤は有機化合物であっても無機化合物であってもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の製造方法は特に制限されず、例えば、各成分を、ニーダールーダー、押出機、ミキシングロール、バンバリーミキサー等の既知の混合または混練装置を使用して、例えば100〜250℃の範囲内の温度で混合することにより製造できる。また、各成分を有機溶媒に溶解して混合した後、該有機溶媒を留去することによって製造してもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させる際に使用する活性エネルギー線は、公知の装置を用いて照射することができる。電子線(EB)の場合の加速電圧としては0.1〜10MeV、照射線量としては1〜500kGyの範囲が適当である。
紫外線照射には、150〜450nm波長域の光を発する高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、LED等を用いることができる。活性エネルギー線の積算光量は、通常10〜20000mJ/cmの範囲であり、30〜5000mJ/cmの範囲が好ましい。10mJ/cmより少ないと活性エネルギー線硬化性組成物の硬化性が不十分となる傾向があり、20000mJ/cmより多いと活性エネルギー線硬化性組成物が劣化するおそれがある。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物に対して活性エネルギー線を照射する場合の相対湿度は、活性エネルギー線硬化性組成物の分解を抑制する観点から、30%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物に対して活性エネルギー線照射中または照射後に、さらに必要に応じて加熱を行って硬化を促進させることもできる。かかる加熱温度は40〜130℃の範囲が好ましく、50〜100℃の範囲がより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の用途としては、自動車、家電、建築、土木、スポーツ、ディスプレイ、光記録機器、光学機器、半導体、電池、印刷等の分野で用いられる硬化性樹脂、粘接着剤、テープ、フィルム、シート、マット、シーリング材、封止材、コーティング材、ポッティング材、インク、刷版材、防振材、発泡体、放熱材、プリプレグ、ガスケット、パッキン等が挙げられる。
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。以下の実施例および比較例において、原料は常法により乾燥精製し、窒素により脱気したものを使用し、移送および供給は窒素雰囲気下で行った。
なお、以下の実施例および比較例において採用された、各評価方法を以下に示す。
[単量体消費率]
下記の実施例および比較例における重合後の各単量体の消費率は、反応液0.5mLを採取してメタノール0.5mL中に入れて混合後、該混合液から0.1mLを採取して、重クロロホルム0.5mLに溶解させてH−NMR測定を下記の測定条件にて行い、単量体として用いた(メタ)アクリル酸エステルの炭素−炭素二重結合に直結するプロトンに由来するピーク(化学シフト値5.79〜6.37ppm)および溶媒として用いたトルエンの芳香環に直結するプロトンに由来するピーク(化学シフト値7.00〜7.38ppm)の積分値の比率の変化から算出した。
H−NMR測定条件)
装置:日本電子株式会社製核磁気共鳴装置 「JNM−ECX400」
温度:25℃
[重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)]
下記の実施例および比較例において、得られた重合体のGPC測定を下記の測定条件にて行い、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)の値を求めた。
(GPC測定条件)
装置:東ソー株式会社製 GPC装置「HLC−8220GPC」
分離カラム:東ソー株式会社製 「TSKgel SuperMultiporeHZ−M(カラム径=4.6mm、カラム長=15cm)」(2本を直列に繋いで使用)
溶離液:テトラヒドロフラン
溶離液流量:0.35mL/分
カラム温度:40℃
検出方法:示差屈折率(RI)
[不飽和結合当量]
アクリル系共重合体(II)の不飽和結合当量は、テレフタル酸ジメチル(DMT)を内標、重クロロホルムを溶媒として、下記の条件でH−NMR測定を行い、下式より算出した。
H−NMR測定条件)
装置:日本電子株式会社製核磁気共鳴装置 「JNM−ECX400」
温度:55℃
不飽和結合当量(g/mol)=((アクリル系共重合体(II)の仕込み量(g)×DMTの芳香環に直結するプロトンに由来するピーク(化学シフト値8.0〜8.2ppm))の積分値×DMTの分子量(g/mol))/((DMTの仕込み量(g)×アクリル系共重合体(II)のメタクリロイル基に由来するピーク(化学シフト値5.4〜5.6ppm))の積分値×4)
[粘度]
下記の実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物の粘度は、粘度・粘弾性測定装置(HAAKE製、MARS III)を用いて次の方法で評価した。
下記の実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物をφ35mm、1°傾斜コーンプレート上に1g滴下し、塗膜を形成した。測定モードとして定常流粘度測定モードを使用し、測定温度40℃、測定ギャップ0.05mm、せん断速度1(1/s)の条件で粘度(Pa・s)を測定した。
[貯蔵弾性率]
下記の実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物の柔軟性の指標となる貯蔵弾性率は、次の方法で粘度・粘弾性測定装置(HAAKE製、MARS III)を用いて評価した。
φ20mmのパラレルプレート上に、下記実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物を1g滴下し、塗膜を形成した。測定モードとして高速OSC時間依存性測定モードを使用し、測定温度25℃、測定ギャップ0.15mm、測定周波数5Hzの条件で、UVランプ(Lumen Dynamics製、Omni Cure series2000、照射強度50mW/cm)を用いて紫外光を照射しながら粘弾性測定を実施した。
紫外光照射開始から180秒後(9000mJ/cm照射後)に飽和値に達した貯蔵せん断弾性率(Pa)を柔軟性の指標とした。
[硬化速度]
下記の実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物の硬化速度は、粘度・粘弾性測定装置(HAAKE製、MARS III)を用いて評価した。
φ20mmのパラレルプレート上に、下記実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物を1g滴下し、塗膜を形成した。測定モードとして高速OSC時間依存性測定モードを使用し、測定温度25℃、測定ギャップ0.15mm、測定周波数5Hzの条件で、UVランプ(Lumen Dynamics製、Omni Cure series2000、照射強度50mW/cm)を用いて紫外光を照射しながら粘弾性測定を実施した。
紫外光照射開始時の貯蔵せん断弾性率(Pa)をG’(0)、紫外光照射開始からt秒後(1000mJ/cm照射後)の貯蔵せん断弾性率(Pa)をG’(t)、紫外光照射開始から180秒後(9000mJ/cm照射後)に飽和値に達した貯蔵せん断弾性率(Pa)をG’(180)とし、以下の式にしたがって得られる反応率(%)が50%を超えるまでの紫外線照射時間tを硬化速度の指標とした。
反応率(%)={G’(t)−G’(0)}/{G’(180)−G’(0)}×100
[合成例1:(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I−1)の合成]
(工程(1))
内部を乾燥し窒素置換した3Lのフラスコにトルエン1.30kgを添加したのち、フラスコ内の溶液を撹拌しながら、さらに、ルイス塩基としてN,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン1.5gおよび有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを26質量%含むトルエン溶液20gを順次添加したのち、−30℃に冷却した。これに有機リチウム化合物としてsec−ブチルリチウムを10質量%含むシクロヘキサン溶液3.9gを加え、その後、単量体として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート(以下、DMAと略称する)4.6gとメタクリル酸メチル(以下、MMAと略称する)3.8gとの混合物8.4gを一括で添加し、アニオン重合を開始した。引き続き、反応液を−30℃で12時間撹拌して反応液をサンプリングした。
工程(1)におけるDMA、およびMMAの消費率は100%であった。
(工程(2))
引き続き反応液を−30℃で撹拌しつつ、単量体としてアクリル酸2−エチルヘキシル(以下、2−EHAと略称する)440gを5g/分の速度で添加した。単量体の添加終了直後に反応液をサンプリングした。
工程(2)における2−EHAの消費率は100%であった。
(工程(3))
引き続き反応液を−30℃で撹拌しつつ、単量体としてDMA4.0gとMMA3.3gとの混合物7.3gを一括で添加した後、25℃に昇温した。上記混合物の添加から300分後に反応液をサンプリングした。
工程(3)におけるDMA、およびMMAの消費率は100%であった。
(工程(4))
引き続き反応液を25℃で撹拌しつつ、メタノールを40g加えることによりアニオン重合を停止させて、メタクリル系重合体ブロック(a)−アクリル系重合体ブロック(b)−メタクリル系重合体ブロック(a)の(a−b−a)の順に結合したトリブロック共重合体である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(以下、「(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I−1)」と称する)を含有する溶液を得た。かかる溶液からサンプリングした(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I−1)のMnは88,000、Mwは101,200、Mw/Mnは1.15であった。
(工程(5))
次いで得られた溶液を5,000gのメタノール中に注ぎ、油状沈殿物を析出させた。油状沈殿物を回収後、乾燥させることにより、420gの(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I−1)を得た。
[合成例2:アクリル系共重合体(II−1)の合成]
グリシジルアクリレート(GA)10.2質量部、2−エチルヘキシルアクリレート(2−EHA)490質量部をメチルイソブチルケトン(MIBK)中で常法に従って溶液重合させて、グリシジルアクリレートに由来するエポキシ基を有するアクリル系共重合体を合成した。得られたアクリル系共重合体のエポキシ基とメタクリル酸との反応により、メタクリロイル基を有するアクリル系共重合体(II−1)を得た。重合反応に用いたGA1当量に対して、1当量のメタクリル酸を反応に用いた。得られたアクリル系共重合体(II−1)の重量平均分子量は11900であり、算出した不飽和結合当量は6,290g/molであった。
[合成例3:アクリル系共重合体(II−2)の合成]
各重合性化合物の量を以下のように変更したこと以外は合成例2と同様にしてアクリル系共重合体(II−2)(重量平均分子量:14,000、不飽和結合当量:4,640g/mol)を合成した。
GA:13.8質量部/2−EHA:486質量部
[合成例4:アクリル系共重合体(II−3)の合成]
各重合性化合物の量を以下のように変更したこと以外は合成例2と同様にしてアクリル系共重合体(II−3)(重量平均分子量:14,200、不飽和結合当量:2,400g/mol)を合成した。
GA:26.7質量部/2−EHA:473質量部
[実施例1]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I−1)75gと、アクリル系共重合体(II−1)25gに対して、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、イルガキュア(登録商標)184)を3g添加し、撹拌、溶解させて、103gの活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
得られた活性エネルギー線硬化性組成物の物性を上述した方法で測定した。結果を表1に示す。
[実施例2〜4、比較例1〜3]
(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I−1)、アクリル系共重合体(II−1)、(II−2)、(II−3)、および1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの使用量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同じ方法によって、活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
得られた各活性エネルギー線硬化性組成物の物性を上述した方法で測定した。結果を表1に示す。
Figure 2019035029
表1から分かるように、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I−1)と、不飽和結合当量がそれぞれ6,300g/mol、4,600g/molであるアクリル系共重合体(II−1)、(II−2)を含有する実施例1〜4の活性エネルギー線硬化性組成物は、活性エネルギー線の照射によって速やかに硬化するとともに、粘度が低く、また柔軟性に優れる。
一方で、アクリル系共重合体(II)を含有しない比較例1の活性エネルギー線硬化性組成物は、粘度が高い。また、不飽和結合当量が2,400g/molであるアクリル系共重合体(II−3)を含有する比較例2および比較例3の活性エネルギー線硬化性組成物は、柔軟性に劣る。
以上のことから、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、低粘度であるとともに、活性エネルギー線の照射によって速やかに硬化し、柔軟性に優れる硬化物が得られることがわかる。
本発明によれば、低粘度であるとともに、活性エネルギー線の照射によって速やかに硬化し、柔軟性に優れる活性エネルギー線硬化性組成物が得られる。

Claims (3)

  1. 下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(a)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(b)とを含有し、重量平均分子量が30,000以上である(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)、不飽和結合当量が4,000〜30,000g/molであり、重量平均分子量が3,000以上でありアクリル系ブロック共重合体(I)の重量平均分子量よりも小さい、ラジカル重合性不飽和結合を有するアクリル系共重合体(II)、および、光重合開始剤(III)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物。
    Figure 2019035029

    [式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表す。]
  2. (メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)が有する上記活性エネルギー線硬化性基が下記一般式(2)で示される部分構造を含む、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
    Figure 2019035029

    [式中、Rは水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を表し、RおよびRはそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、XはO、S、またはN(R)(Rは水素原子または炭素数1〜6の炭化水素基を表す)を表し、nは1〜20の整数を表す。]
  3. 前記(メタ)アクリル系ブロック共重合体(I)と前記アクリル系共重合体(II)との質量比(I)/(II)が95/5〜5/95である請求項1または2に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
JP2017157346A 2017-08-17 2017-08-17 活性エネルギー線硬化性組成物 Pending JP2019035029A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017157346A JP2019035029A (ja) 2017-08-17 2017-08-17 活性エネルギー線硬化性組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017157346A JP2019035029A (ja) 2017-08-17 2017-08-17 活性エネルギー線硬化性組成物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019035029A true JP2019035029A (ja) 2019-03-07

Family

ID=65636747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017157346A Pending JP2019035029A (ja) 2017-08-17 2017-08-17 活性エネルギー線硬化性組成物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019035029A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7153665B2 (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体およびそれを含有する活性エネルギー線硬化性組成物
JP6842416B2 (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体
JP6305882B2 (ja) メタクリル樹脂成形体およびその製造方法
JP6309402B2 (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体および活性エネルギー線硬化性組成物
JP2018039941A (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体組成物
JP2020007503A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JP2019035029A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JP2018188501A (ja) 活性エネルギー線硬化性ハードコート剤およびハードコートフィルム
JP2019052248A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JP2016041794A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JP6289306B2 (ja) 硬化型接着剤
WO2017110439A1 (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体および該(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物
JP6289320B2 (ja) 硬化型インク用バインダーおよび硬化型インク
JP6346528B2 (ja) ブロック共重合体および活性エネルギー線硬化性組成物
WO2017110802A1 (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体
JP2020007502A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JP2020084085A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JP6329028B2 (ja) 硬化型シーリング剤
JP2019108444A (ja) 活性エネルギー線硬化性組成物
JP2018145276A (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体およびそれを含有する活性エネルギー線硬化性組成物。
JP2016210926A (ja) ブロック共重合体ならびにその製造方法および用途
JP2018039940A (ja) (メタ)アクリル系ブロック共重合体組成物