JP2020012078A - Silica dispersion and production method of the same, photocurable composition using the same, and cured product - Google Patents

Silica dispersion and production method of the same, photocurable composition using the same, and cured product Download PDF

Info

Publication number
JP2020012078A
JP2020012078A JP2018136529A JP2018136529A JP2020012078A JP 2020012078 A JP2020012078 A JP 2020012078A JP 2018136529 A JP2018136529 A JP 2018136529A JP 2018136529 A JP2018136529 A JP 2018136529A JP 2020012078 A JP2020012078 A JP 2020012078A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
meth
silica
sol
silica particles
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.)
Granted
Application number
JP2018136529A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6969514B2 (en
Inventor
良介 吉井
Ryosuke Yoshii
良介 吉井
松村 和之
Kazuyuki Matsumura
和之 松村
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.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical 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 Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2018136529A priority Critical patent/JP6969514B2/en
Priority to PCT/JP2019/025892 priority patent/WO2020017277A1/en
Publication of JP2020012078A publication Critical patent/JP2020012078A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6969514B2 publication Critical patent/JP6969514B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/145Preparation of hydroorganosols, organosols or dispersions in an organic medium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F290/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
    • C08F290/08Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated side groups
    • C08F290/14Polymers provided for in subclass C08G
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F30/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F30/04Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal
    • C08F30/08Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/12Treatment with organosilicon compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D201/00Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds

Abstract

To provide a silica dispersion that gives a good effect of improving scratch resistance of a cured film of a photocurable coating composition.SOLUTION: The silica dispersion comprises a liquid compound having a radically polymerizable unsaturated bond, in which surface-treated sol-gel silica particles are dispersed. The surface-treated sol-gel silica is a material surface-treated with at least one of a predetermined organic silicon compound having a (meth)acrylic group and a (partially) hydrolyzed condensed product of the compound, and is prepared by adding 10 pts.mass or more of a predetermined organic silicon compound having a (meth)acrylic group to a dispersion containing sol-gel silica particles having a median diameter of 1 to 60 nm in a volume-based particle size distribution, with respect to 100 pts.mass of the sol-gel silica particles.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、光硬化性コーティング組成物に導入可能なシリカ分散液、その製造方法、それを用いた光硬化性組成物及びその硬化物に関する。   The present invention relates to a silica dispersion that can be introduced into a photocurable coating composition, a method for producing the same, a photocurable composition using the same, and a cured product thereof.

光硬化性のコーティング組成物は、硬化時間が短く、低温で硬化可能なことから、透明プラスチック材料のコーティングに広く用いられている。プラスチック材料は、ガラスに比して表面硬度が低く、表面に傷を受けやすい。従って、用いられる光硬化性コーティング膜には高い耐擦傷性・耐摩耗性が求められる。   Photocurable coating compositions are widely used for coating transparent plastic materials because of their short curing times and curability at low temperatures. Plastic materials have a lower surface hardness than glass, and are easily damaged on the surface. Therefore, the photocurable coating film used is required to have high scratch resistance and abrasion resistance.

コーティング膜の耐擦傷性を改善する手法として、光硬化性コーティング組成物へのシリカ粒子の添加が提案されており、特にシリカ表面を有機化合物で処理したシリカでは、塗料への分散性や、硬化膜の耐擦傷性が向上することが知られている(特許文献1〜5)。シリカの添加による耐擦傷性効果は、基本的にシリカ添加量に比例して向上するが、シリカ添加量が20質量%程度で頭打ちとなり、それ以上の添加は耐擦傷性の改善をもたらさない場合が多く、耐擦傷性改善効果は限定的である。従って、より耐擦傷性改善効果の高いシリカ材料が求められている。   As a method of improving the scratch resistance of a coating film, the addition of silica particles to a photocurable coating composition has been proposed. It is known that the abrasion resistance of the film is improved (Patent Documents 1 to 5). The abrasion resistance effect by the addition of silica basically increases in proportion to the amount of silica added. However, when the amount of silica added reaches about 20% by mass, the addition of silica does not improve the abrasion resistance. And the effect of improving the scratch resistance is limited. Therefore, there is a need for a silica material having a higher scratch resistance improving effect.

これまでにシリカ粒子表面を種々の有機化合物で処理することで耐擦傷性の改善が検討されているが、使用するシリカ粒子の種類が耐擦傷性に与える影響については、ほとんどの場合で考慮されておらず、多くの場合は水ガラス法によって作製されたコロイダルシリカの水分散液が原料として用いられている。一方で、例えば特許文献6には、ナトリウム成分の少ない酸性のコロイダルシリカを用いると高い耐擦傷性が発現する傾向があるとの報告があり、用いるシリカの種類は耐擦傷性に大きな影響を与える可能性がある。   Although the improvement of scratch resistance has been studied so far by treating the silica particle surface with various organic compounds, the effect of the type of silica particles used on the scratch resistance has been considered in most cases. In many cases, an aqueous dispersion of colloidal silica prepared by a water glass method is used as a raw material. On the other hand, for example, Patent Document 6 reports that high scratch resistance tends to be exhibited when acidic colloidal silica having a low sodium component is used, and the type of silica used has a large effect on scratch resistance. there is a possibility.

従来使用されているシリカの種類としては、イオン交換法シリカとゾルゲル法シリカがある。イオン交換法シリカは、一般的にケイ酸ナトリウム水溶液を部分的にイオン交換することにより製造されるシリカであり、イオン交換法シリカを原料に用いる場合、有機溶剤系の塗料と複合化する際に、水溶媒を有機溶媒で置換する必要があり、複雑な工程を必要とする。また、その過程で表面処理剤が水によって分解・自己縮合する可能性が高く、粒子の表面処理が妨げられる場合がある。加えて、一定量のアルカリ金属成分を含むことが多く、電子材料用コーティング用途には適さない場合がある。   Conventional types of silica include ion-exchange silica and sol-gel silica. Ion-exchange silica is generally produced by partially ion-exchanging an aqueous solution of sodium silicate.When ion-exchange silica is used as a raw material, it is used when complexing with an organic solvent-based paint. In addition, it is necessary to replace the water solvent with an organic solvent, which requires a complicated process. Further, in the process, there is a high possibility that the surface treating agent is decomposed and self-condensed by water, which may hinder the surface treatment of the particles. In addition, it often contains a certain amount of an alkali metal component, which may not be suitable for use in coatings for electronic materials.

一方で、テトラアルコキシシラン等のアルコキシシランの加水分解によって得られるシリカは、ゾルゲル法(ストーバー法)シリカと呼ばれ、粒径の揃った球状粒子となることが知られている。また、製造法上不純物としてアルカリ金属成分を含まないことから、アルカリ金属による汚染の心配が無く、加えて、粒子の作製から表面処理までの工程をアルコール溶媒中で行うことができるため、表面処理剤と過剰の水との反応による表面処理剤の分解・自己縮合等の副反応が抑制可能である。しかしながら、従来のイオン交換法シリカと比較して、ゾルゲル法シリカを光硬化性コーティング組成物に添加した場合の効果は明らかにされていない部分が多い。   On the other hand, silica obtained by hydrolysis of alkoxysilane such as tetraalkoxysilane is called sol-gel method (Stover method) silica, and is known to be spherical particles having a uniform particle diameter. In addition, since no alkali metal component is contained as an impurity in the production method, there is no risk of contamination by an alkali metal, and in addition, the steps from particle preparation to surface treatment can be performed in an alcohol solvent. Side reactions such as decomposition and self-condensation of the surface treatment agent due to the reaction between the agent and excess water can be suppressed. However, as compared with conventional ion-exchange silica, the effect of adding sol-gel silica to the photocurable coating composition has not been clarified in many parts.

特開2017−132975号公報JP-A-2017-132975 特許第6189547号公報Japanese Patent No. 618947 特許第3999285号公報Japanese Patent No. 3999285 特許第3436492号公報Japanese Patent No. 3436492 国際公開第2017/111094号International Publication No. 2017/111094 特許第4104678号公報Japanese Patent No. 4104678

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光硬化性コーティング組成物の硬化膜に良好な耐擦傷性改善効果を与えるシリカ分散液、その製造方法、それを用いた光硬化性組成物及びその硬化物を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a silica dispersion liquid which gives a cured film of a photocurable coating composition a good scratch resistance improving effect, a method for producing the same, and a photocurable composition using the same It is an object to provide a product and a cured product thereof.

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、シリカ粒子としてゾルゲルシリカを採用し、このゾルゲルシリカ粒子の表面を所定の(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物で処理した場合に、光硬化性組成物に配合することでその光硬化膜に高い耐擦傷性改善効果を与えるシリカ分散液が得られることを見出し、本発明をなすに至った。なお、本発明において、「(メタ)アクリル基」とは、「アクリル基」又は「メタクリル基」を意味する。   The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, adopted sol-gel silica as silica particles, and treated the surface of the sol-gel silica particles with an organosilicon compound having a predetermined (meth) acrylic group. In this case, it has been found that a silica dispersion liquid having a high effect of improving the scratch resistance of the photocurable film can be obtained by adding it to the photocurable composition, and the present invention has been accomplished. In the present invention, “(meth) acryl group” means “acryl group” or “methacryl group”.

従って、本発明は、下記のシリカ分散液、その製造方法、それを用いた光硬化性組成物及びその硬化物を提供する。
〔1〕
ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物中に、表面処理ゾルゲルシリカ粒子が分散したシリカ分散液であって、
前記表面処理ゾルゲルシリカが、下記式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物及びその(部分)加水分解縮合物のうちの少なくとも1種による表面処理物であり、体積基準の粒度分布におけるメジアン径が1〜60nmであるゾルゲルシリカ粒子を含む分散液に、該ゾルゲルシリカ粒子100質量部に対して下記式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物10質量部以上を添加した表面処理物であるシリカ分散液。

Figure 2020012078
(式中、R1は水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R2は炭素原子数1〜20のアルキレン基であり、R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R4はそれぞれ独立に水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、又はハロゲン原子であり、nは1〜3の整数である。)
〔2〕
ゾルゲルシリカ粒子の29Si−NMRスペクトルにおける−80〜−130ppmのピーク面積(Q)に対する−105〜−130ppmのピーク面積(Q4)の割合(Q4/Q)が0.8以下である〔1〕記載のシリカ分散液。
〔3〕
ゾルゲルシリカ粒子の体積基準の粒度分布におけるD90/D10の値が3.2以下である〔1〕又は〔2〕記載のシリカ分散液。
〔4〕
(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(2)で表される化合物を含む〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のシリカ分散液。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
〔5〕
(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(3)で表される化合物を含む〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のシリカ分散液。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
〔6〕
(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(4)で表される化合物を含む〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のシリカ分散液。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
〔7〕
表面処理ゾルゲルシリカ粒子が、更に下記式(5)で表されるシラン化合物の1種以上で表面処理されたものである〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のシリカ分散液。
5 3SiY (5)
(式中、R5は炭素原子数1〜20の1価炭化水素基であり、Yは水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子である。)
〔8〕
ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物が、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのうち少なくとも1種を含む〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載のシリカ分散液。
〔9〕
前記ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物100質量部に対して、前記表面処理ゾルゲルシリカ粒子を5〜250質量部含む〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載のシリカ分散液。
〔10〕
ナトリウム含有量が100ppm以下である〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載のシリカ分散液。
〔11〕
〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載のシリカ分散液を含む光硬化性組成物。
〔12〕
〔11〕に記載の光硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。
〔13〕
(A1)下記式(6)で表されるシラン化合物、その(部分)加水分解縮合物又はこれらの混合物を塩基性物質の存在下で親水性有機溶媒及び水の混合溶媒中で加水分解・縮合することによってゾルゲルシリカ粒子の有機溶媒・水分散液を得る工程と、
Si(OR64 (6)
(但し、R6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜6の1価炭化水素基である。)
(A2)前記ゾルゲルシリカ粒子の分散液に、該ゾルゲルシリカ粒子100質量部に対して下記式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物及びその(部分)加水分解縮合物のうちの少なくとも1種を10質量部以上添加して、前記ゾルゲルシリカ粒子の表面を処理する工程と、
Figure 2020012078
(式中、R1は水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R2は炭素原子数1〜20のアルキレン基であり、R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R4はそれぞれ独立に水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、又はハロゲン原子であり、nは1〜3の整数である。)
(A3)工程(A2)で得られた、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物で表面処理されたゾルゲルシリカ粒子の分散液に、ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物を添加し、前記の親水性有機溶媒、水、及び場合により前記表面処理によって生じたアルコールを留去によって除く工程
とを有するシリカ分散液の製造方法。
〔14〕
工程(A1)で得られたゾルゲルシリカ粒子の29Si−NMRスペクトルにおける−80〜−130ppmのピーク面積(Q)に対する−105〜−130ppmのピーク面積(Q4)の割合(Q4/Q)が0.8以下である〔13〕記載のシリカ分散液の製造方法。
〔15〕
工程(A1)で得られたゾルゲルシリカ粒子の粒度分布におけるD90/D10の値が3.2以下である〔13〕又は〔14〕記載のシリカ分散液の製造方法。
〔16〕
工程(A2)において、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(2)で表される化合物を含む〔13〕〜〔15〕のいずれかに記載のシリカ分散液の製造方法。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
〔17〕
工程(A2)において、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(3)で表される化合物を含む〔13〕〜〔15〕のいずれかに記載のシリカ分散液の製造方法。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
〔18〕
工程(A2)において、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(4)で表される化合物を含む〔13〕〜〔15〕のいずれかに記載のシリカ分散液の製造方法。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
〔19〕
工程(A2)において、更に下記式(5)で表されるシラン化合物の1種以上を添加して、工程(A1)で得られたゾルゲルシリカ粒子の表面を処理する〔13〕〜〔18〕のいずれかに記載のシリカ分散液の製造方法。
5 3SiY (5)
(式中、R5は炭素原子数1〜20の1価炭化水素基であり、Yは水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子である。)
〔20〕
工程(A3)で得られたシリカ分散液のナトリウム含有量が100ppm以下である〔13〕〜〔19〕のいずれかに記載のシリカ分散液の製造方法。 Accordingly, the present invention provides the following silica dispersion, a method for producing the same, a photocurable composition using the same, and a cured product thereof.
[1]
In a liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond, a silica dispersion in which surface-treated sol-gel silica particles are dispersed,
The surface-treated sol-gel silica is a surface-treated product of at least one of an organosilicon compound having a (meth) acrylic group represented by the following formula (1) and a (partly) hydrolyzed condensate thereof, and is based on volume. In a dispersion containing sol-gel silica particles having a median diameter in the particle size distribution of 1 to 60 nm, an organosilicon compound having a (meth) acrylic group represented by the following formula (1) based on 100 parts by mass of the sol-gel silica particles A silica dispersion which is a surface-treated product to which 10 parts by mass or more is added.
Figure 2020012078
(Wherein, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 are each independently a hydrogen atom or 1 carbon atom. And R 4 is each independently a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom, and n is an integer of 1 to 3.)
[2]
The ratio (Q 4 / Q) of the peak area (Q 4 ) at −105 to −130 ppm to the peak area (Q) at −80 to −130 ppm in the 29 Si-NMR spectrum of the sol-gel silica particles is 0.8 or less [ 1] The silica dispersion according to the above.
[3]
The silica dispersion according to [1] or [2], wherein the value of D90 / D10 in the volume-based particle size distribution of the sol-gel silica particles is 3.2 or less.
[4]
The silica dispersion according to any one of [1] to [3], wherein the organosilicon compound having a (meth) acryl group contains a compound represented by the following formula (2).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
[5]
The silica dispersion according to any one of [1] to [3], wherein the organosilicon compound having a (meth) acrylic group contains a compound represented by the following formula (3).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
[6]
The silica dispersion according to any one of [1] to [3], wherein the organosilicon compound having a (meth) acrylic group contains a compound represented by the following formula (4).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
[7]
The silica dispersion according to any one of [1] to [6], wherein the surface-treated sol-gel silica particles are further surface-treated with one or more silane compounds represented by the following formula (5).
R 5 3 SiY (5)
(In the formula, R 5 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and Y is a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, an acyloxy group, or a halogen atom.)
[8]
The liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond includes at least one of 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate [1] to [7]. The silica dispersion according to the above.
[9]
The silica dispersion according to any one of [1] to [8], containing the surface-treated sol-gel silica particles in an amount of 5 to 250 parts by mass based on 100 parts by mass of the liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond.
[10]
The silica dispersion according to any one of [1] to [9], wherein the sodium content is 100 ppm or less.
[11]
A photocurable composition comprising the silica dispersion according to any one of [1] to [10].
[12]
A cured product obtained by curing the photocurable composition according to [11].
[13]
(A1) Hydrolysis / condensation of a silane compound represented by the following formula (6), its (partially) hydrolyzed condensate or a mixture thereof in a mixed solvent of a hydrophilic organic solvent and water in the presence of a basic substance Obtaining an organic solvent / water dispersion of sol-gel silica particles by doing
Si (OR 6 ) 4 (6)
(However, R 6 is each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.)
(A2) In a dispersion of the sol-gel silica particles, an organosilicon compound having a (meth) acrylic group represented by the following formula (1) based on 100 parts by mass of the sol-gel silica particles, and a (partially) hydrolyzed condensate thereof Adding at least one of the above by 10 parts by mass or more, treating the surface of the sol-gel silica particles,
Figure 2020012078
(Wherein, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 are each independently a hydrogen atom or 1 carbon atom. And R 4 is each independently a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom, and n is an integer of 1 to 3.)
(A3) A liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond is added to the dispersion liquid of the sol-gel silica particles surface-treated with the organosilicon compound having a (meth) acrylic group obtained in the step (A2). Removing the hydrophilic organic solvent, water and, in some cases, the alcohol produced by the surface treatment by distillation.
[14]
The ratio (Q 4 / Q) of the peak area (Q 4 ) of −105 to −130 ppm to the peak area (Q) of −80 to −130 ppm in the 29 Si-NMR spectrum of the sol-gel silica particles obtained in the step (A1). [13] The process for producing a silica dispersion according to [13], wherein
[15]
The method for producing a silica dispersion according to [13] or [14], wherein the value of D90 / D10 in the particle size distribution of the sol-gel silica particles obtained in step (A1) is 3.2 or less.
[16]
The process for producing a silica dispersion according to any one of [13] to [15], wherein in the step (A2), the organosilicon compound having a (meth) acrylic group contains a compound represented by the following formula (2).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
[17]
The process for producing a silica dispersion according to any one of [13] to [15], wherein in the step (A2), the organosilicon compound having a (meth) acrylic group contains a compound represented by the following formula (3).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
[18]
The method for producing a silica dispersion according to any one of [13] to [15], wherein in the step (A2), the organosilicon compound having a (meth) acrylic group contains a compound represented by the following formula (4).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
[19]
In step (A2), one or more silane compounds represented by the following formula (5) are further added to treat the surface of the sol-gel silica particles obtained in step (A1) [13] to [18]. The method for producing a silica dispersion according to any one of the above.
R 5 3 SiY (5)
(In the formula, R 5 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and Y is a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, an acyloxy group, or a halogen atom.)
[20]
The method for producing a silica dispersion according to any one of [13] to [19], wherein the silica content of the silica dispersion obtained in the step (A3) is 100 ppm or less.

本発明によれば、耐擦傷性改善効果の高い硬化膜を与えるシリカ分散液を提供することができるため、当該シリカ分散液を様々な光硬化性塗料等の光硬化性組成物に添加することで、優れた耐擦傷性が付与された硬化膜を得ることが可能である。
また、本発明のシリカ分散液は、製造法上、不純物としてアルカリ金属成分を含まないことから、これを配合した組成物の硬化膜は、アルカリ金属による汚染の心配が無く、予期せぬ性能低下等の予防や、更なる耐擦傷性の向上が可能である。
加えて、シリカ粒子の作製からその表面処理までの工程において、水溶媒を有機溶媒で置換する工程が無く、より簡便な工程で製造することが可能である。
更に、表面処理剤である(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物と水との反応による表面処理剤の分解・自己縮合が抑制されるため、より効果的に表面処理の効果を発現することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to provide a silica dispersion liquid that provides a cured film having a high scratch resistance improving effect. Therefore, the silica dispersion liquid is added to various photocurable compositions such as a photocurable paint. Thus, a cured film having excellent scratch resistance can be obtained.
In addition, since the silica dispersion of the present invention does not contain an alkali metal component as an impurity in the production method, a cured film of a composition containing the same has no fear of contamination by an alkali metal and unexpected performance deterioration. And the like, and further improvement in scratch resistance.
In addition, in the steps from the preparation of the silica particles to the surface treatment thereof, there is no step of replacing the aqueous solvent with the organic solvent, and the particles can be produced by simpler steps.
Furthermore, since the decomposition and self-condensation of the surface treatment agent due to the reaction between the organosilicon compound having a (meth) acryl group, which is the surface treatment agent, and water are suppressed, the surface treatment effect can be more effectively exhibited. It becomes possible.

高密度にシリカ表面に(メタ)アクリル基が置換することで、(メタ)アクリル基の運動性が低下し、通常よりも高い反応性を示すことが知られているが、本発明で得られるシリカは、高密度にシリカ粒子表面に(メタ)アクリル基が置換することで非常に高い反応性を示すため、本発明のシリカ分散液を含む光硬化性組成物は、光開始触媒を添加することなく硬化膜を形成することができる。光反応開始剤は、硬化膜の耐候性低下や、耐擦傷性低下、黄変の原因となることがあるため、光反応開始剤を添加することなく耐擦傷性の高い硬化膜が得られる光硬化性組成物を与える本発明のシリカ分散液は、ハードコート塗料等の光硬化性組成物の原料として有用である。   It is known that the substitution of the (meth) acryl group on the silica surface at a high density lowers the mobility of the (meth) acryl group and shows higher reactivity than usual, but is obtained in the present invention. Silica exhibits very high reactivity when the (meth) acryl group is substituted on the surface of silica particles at high density. Therefore, the photocurable composition containing the silica dispersion of the present invention contains a photoinitiating catalyst. A cured film can be formed without any problem. Since a photoreaction initiator may cause a decrease in weather resistance of the cured film, a decrease in abrasion resistance, and yellowing, a photocurable film having a high scratch resistance can be obtained without adding a photoreaction initiator. The silica dispersion of the present invention that gives a curable composition is useful as a raw material of a photocurable composition such as a hard coat paint.

以下、本発明について詳細に説明する。
[シリカ分散液]
本発明のシリカ分散液は、ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物中に、上記式(1)で表される有機ケイ素化合物及びその(部分)加水分解縮合物のうちの少なくとも1種によって表面処理されたゾルゲルシリカ粒子が分散したシリカ分散液である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[Silica dispersion]
The silica dispersion of the present invention is prepared by adding at least one of the organosilicon compound represented by the above formula (1) and a (partially) hydrolyzed condensate to a liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond. It is a silica dispersion in which the treated sol-gel silica particles are dispersed.

本発明中において、分散液とは、特に断りのない限り、粒子が経時で沈降しない安定分散(コロイダル分散)した状態のことを指す。安定分散状態は、粒子のブラウン運動速度が自重による沈降速度以上に速くなった場合に生じることがある。一方で、粘性液体中では粒子の沈降速度が遅いために、凝集・沈降した粒子の有無の判断に長い時間を要する。そのような場合には、遠心分離機を用いて遠心力を加え、粒子の沈降を促進させることで、効率的に沈降粒子の有無を判断することが好ましい。これにより安定分散状態か否かを確認できる。   In the present invention, the term “dispersion liquid” refers to a state of stable dispersion (colloidal dispersion) in which particles do not settle with time, unless otherwise specified. A stable dispersion state may occur when the Brownian velocity of a particle becomes faster than the sedimentation velocity due to its own weight. On the other hand, since the sedimentation speed of the particles is low in the viscous liquid, it takes a long time to determine the presence or absence of the aggregated and sedimented particles. In such a case, it is preferable to efficiently determine the presence or absence of settled particles by applying a centrifugal force using a centrifuge to promote the settling of the particles. This makes it possible to confirm whether or not the state is a stable dispersion state.

<シリカ粒子>
本発明のシリカ粒子は、4官能性シラン化合物及び/又はその(部分)加水分解縮合生成物を加水分解及び縮合することによって得られた実質的にSiO2単位からなるゾルゲルシリカ粒子である。
<Silica particles>
The silica particles of the present invention are sol-gel silica particles substantially composed of SiO 2 units obtained by hydrolyzing and condensing a tetrafunctional silane compound and / or a (partly) hydrolytic condensation product thereof.

本発明において、ゾルゲルシリカ粒子が「実質的にSiO2単位からなる」とは、該粒子は基本的にSiO2単位から構成されているが、この単位のみから構成されているわけではなく、少なくとも表面に通常知られているようにシラノール基を多数有することを意味する。また、場合によっては、原料である4官能性シラン化合物及び/又はその部分加水分解縮合生成物に由来する加水分解性基(ヒドロカルビルオキシ基)が一部シラノール基に転化されずに若干量そのまま粒子表面や内部に残存していてもよいことを意味する。 In the present invention, the sol-gel silica particles “substantially consist of SiO 2 units” means that the particles are basically composed of SiO 2 units, but are not necessarily composed of only these units. It means that the surface has many silanol groups as is generally known. In some cases, the hydrolyzable group (hydrocarbyloxy group) derived from the tetrafunctional silane compound as a raw material and / or a partial hydrolytic condensation product thereof is partially converted to a silanol group without being converted to a small amount. It means that it may remain on the surface or inside.

・粒子径
シリカ粒子の一次粒子径は、電子顕微鏡法を用いて直接粒子の形状を観測するか、ガス吸着法によって求められる粒子の表面積から求めることができる。また、二次粒子径は、レーザー光を用いた動的光散乱法によって求めることができる。粒子の凝集が全くなく、一次粒子径と二次粒子径がほぼ等しい場合を除き、粒子を含む分散液や硬化物の透明性は二次粒子径に大きく影響を受けるため、本発明におけるシリカ粒子の粒子径は、レーザー光を用いた動的光散乱法によって求める二次粒子径を用いる。動的光散乱法を用いた測定装置としては、ナノトラックUPA−EX150(日機装(株)製)等を用いることができる。
Particle Size The primary particle size of the silica particles can be determined by directly observing the shape of the particles using an electron microscope or from the surface area of the particles determined by a gas adsorption method. The secondary particle size can be determined by a dynamic light scattering method using laser light. Except when there is no aggregation of the particles and the primary particle diameter and the secondary particle diameter are almost equal, the transparency of the dispersion liquid containing the particles and the cured product is greatly affected by the secondary particle diameter. The secondary particle diameter determined by a dynamic light scattering method using a laser beam is used as the particle diameter of. As a measuring device using the dynamic light scattering method, Nanotrac UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) or the like can be used.

本発明で用いられるシリカ粒子は、体積基準の粒度分布における累積50体積%となる粒子径であるメジアン径(D50)が1〜60nmであり、好ましくは5〜40nm、特に好ましくは10〜30nmである。D50が1nm以上の場合は耐擦傷性が良好となるため好ましく、D50が60nm以下の場合は、シリカ分散液を光硬化性組成物に添加した場合の硬化膜の透明性が良好となるため好ましい。   The silica particles used in the present invention have a median diameter (D50) of 1 to 60 nm, preferably 5 to 40 nm, particularly preferably 10 to 30 nm, which is a particle diameter at which 50% by volume is cumulative in the volume-based particle size distribution. is there. D50 of 1 nm or more is preferable because the scratch resistance is good, and D50 of 60 nm or less is preferable because the transparency of the cured film when the silica dispersion is added to the photocurable composition becomes good. .

本発明におけるゾルゲルシリカ粒子は、体積基準の粒度分布において、粒子径の小さい側から累積10体積%となる粒子径をD10、累積90体積%となる粒子径をD90としたとき、D90/D10の値は3.2以下が好ましく、3以下がより好ましい。下限値は特に制限されないが、1以上が好ましい。このD90/D10が3.2以下であることは、その粒度分布が狭いことを表す。このような粒度分布であると、分散液の透明性・流動性を制御することが容易になる点で好ましく、またシリカ分散液を光硬化性組成物に添加した場合において、硬化膜中に規則性の高い粒子が組み込まれることで硬化膜の耐擦傷性や耐クラック性が向上する点で好ましい。   In the sol-gel silica particles of the present invention, in the volume-based particle size distribution, when the particle diameter at which the cumulative volume becomes 10% by volume is D10 and the particle size at which the cumulative volume becomes 90% by volume is D90 from the smaller particle diameter side, D90 / D10 is satisfied. The value is preferably 3.2 or less, more preferably 3 or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 1 or more. When D90 / D10 is 3.2 or less, it indicates that the particle size distribution is narrow. Such a particle size distribution is preferable in that it is easy to control the transparency and fluidity of the dispersion, and when a silica dispersion is added to the photocurable composition, it is regularly arranged in the cured film. The incorporation of particles having high properties is preferable in that the scratch resistance and crack resistance of the cured film are improved.

本発明のゾルゲルシリカは、加水分解縮合に用いる原料テトラアルコキシシランのアルコキシ基炭素原子数が小さいシランを用いること、溶媒として炭素原子数の小さいアルコールを用いること、加水分解温度を高めること、テトラアルコキシシランの加水分解時の濃度を低くすること、加水分解触媒の濃度を低くすることなど、反応条件を変更することで適宜粒子径を調整することができる。   The sol-gel silica of the present invention uses a silane having a small number of carbon atoms of an alkoxy group of a raw material tetraalkoxysilane used for hydrolytic condensation, using an alcohol having a small number of carbon atoms as a solvent, increasing the hydrolysis temperature, tetraalkoxy. The particle size can be appropriately adjusted by changing the reaction conditions such as lowering the concentration of the silane at the time of hydrolysis and lowering the concentration of the hydrolysis catalyst.

・NMRピーク面積比Q4/Q
上記のように、本発明のシリカ粒子は、テトラアルコキシシラン等の4官能性シラン化合物の加水分解によって得られる小粒子径のゾルゲル法シリカを用いるものであり、ケイ酸ナトリウム水溶液をイオン交換して得られるイオン交換法シリカを使用したシリカ分散液とは区別される。
-NMR peak area ratio Q 4 / Q
As described above, the silica particles of the present invention use sol-gel method silica having a small particle diameter obtained by hydrolysis of a tetrafunctional silane compound such as tetraalkoxysilane, and ion-exchange an aqueous sodium silicate solution. It is distinguished from the silica dispersion using the obtained ion exchange silica.

分散液中のシリカについて、ゾルゲル法シリカとイオン交換法シリカを区別する方法として、シロキサン単位におけるQ単位(下記式で示されるQ1〜Q4単位を含む4官能性シロキサン単位)全体に占めるQ4単位の割合の比較や、アルカリ金属成分の比較が有効である。 As a method for distinguishing the silica in the dispersion from the sol-gel method silica and the ion-exchange method silica, Q in the siloxane unit (tetrafunctional siloxane unit including Q 1 to Q 4 units represented by the following formulas) It is effective to compare the ratio of 4 units and the alkali metal component.

Figure 2020012078
(Xは、水素原子又は炭素原子数1〜4のアルキル基である。)
Figure 2020012078
(X is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

本発明において、シロキサンのQ単位全体に占めるQ4単位の割合は、29Si−NMR測定により求めることができ、−80〜−130ppmのピーク面積(Q)に対する−105〜−130ppmのピーク面積(Q4)の割合(Q4/Q)として求めることができる。本発明で用いるゾルゲル法シリカは、シリカ内部に未反応のアルコキシ基、シラノール基を多く有しているため、Q4/Qは通常0.8以下の値をとる。(Q4/Q)は0.2〜0.8がより好ましく、0.55〜0.75が更に好ましい。(Q4/Q)が0.2〜0.8であるとき、本発明のシリカ分散液を含む硬化性組成物の耐擦傷性が良好となる。 In the present invention, the ratio of the Q 4 unit to the entire Q unit of the siloxane can be determined by 29 Si-NMR measurement, and the peak area of −105 to −130 ppm relative to the peak area (Q) of −80 to −130 ppm ( Q 4 ) (Q 4 / Q). Since the sol-gel method silica used in the present invention has many unreacted alkoxy groups and silanol groups inside the silica, Q 4 / Q usually takes a value of 0.8 or less. (Q 4 / Q) is more preferably from 0.2 to 0.8, further preferably from 0.55 to 0.75. When (Q 4 / Q) is from 0.2 to 0.8, the curable composition containing the silica dispersion of the present invention has good scratch resistance.

本発明においてピーク面積(積分値)とは、化学シフト値(百万分率(ppm))に対してシグナル強度をプロットした際の面積のことをいう。求積は特定の基準のS/N比によって閾値を設けることが好ましい。S/N比は5以上が好ましく、より好ましくは10以上、更に好ましくは20以上である。5未満である場合はベースラインが太くなり、積分の精度が悪くなるため好ましくないことがある。積分は電子計算機によるシンプソン法などで求めてもよく、またスペクトルを表示した均一な平面密度を有する印刷媒体をスペクトル形状に切断して、質量を計測することによって求めてもよい。   In the present invention, the peak area (integral value) means the area when the signal intensity is plotted against the chemical shift value (parts per million (ppm)). The quadrature is preferably provided with a threshold according to a specific reference S / N ratio. The S / N ratio is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and still more preferably 20 or more. If it is less than 5, the baseline becomes thicker and the accuracy of integration becomes worse, which may not be preferable. The integration may be obtained by a Simpson method using an electronic computer, or may be obtained by cutting a print medium having a uniform planar density displaying a spectrum into a spectral shape and measuring the mass.

29Si核磁気共鳴分光法は、固体及び液体のいずれにおいて実施してもよいが、固体核磁気共鳴分光法では、測定試料の前処理として乾固する必要があり、必ずしも試料中でのケイ素の結合状態を反映したものであるとは限らない。従って、液体状態の核磁気共鳴分光法によって確認することが好ましい。この際に、29Si核は、負の磁気回転比(γB)を有しているために、核オーバーハウザー効果が逆となり、共鳴核の周囲に存在する核磁気緩和を抑制する。従って、負の核オーバーハウザー効果が顕著とならないような測定条件であることが好ましい。 29 Si nuclear magnetic resonance spectroscopy may be performed on either a solid or a liquid.However, in solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy, it is necessary to dry the sample as a pretreatment, and the silicon in the sample is not necessarily dried. It does not necessarily reflect the connection state. Therefore, it is preferable to confirm by nuclear magnetic resonance spectroscopy in a liquid state. At this time, since the 29 Si nucleus has a negative gyromagnetic ratio (γ B ), the nuclear Overhauser effect is reversed, and the nuclear magnetic relaxation existing around the resonance nucleus is suppressed. Therefore, it is preferable that the measurement conditions be such that the negative nuclear Overhauser effect is not remarkable.

パルス−フーリエ変換型核磁気共鳴の場合では、適切なパルスシークエンスを用いることによってこの問題を解決できる。例えば、オフレゾナンス型のパルスシークエンスを用いることが好ましい。液体29Si核磁気共鳴分光法では、試料管及びプローブにケイ素を含有しない素材を用いて測定することが好ましい。ケイ素を含有しない核磁気共鳴分光法に使用可能な素材としてポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))を例示することができる。液体29Si核磁気共鳴分光法では、測定時間の短縮のために適切な緩和剤を用いることができる。緩和剤としては公知の試薬等(例えば、Organometallics誌、2008年、27巻、4号、500−502頁及びreferences therein)が利用できる。特に、クロム(III)アセチルアセトナートは有機溶媒への溶解性にも優れており、酸化チタンの凝集を起こすこともないので優れている。例えば、クロム(III)アセチルアセトナートを重クロロホルム(クロロホルム−d3)に1mol・dm-3程度の濃度で溶解した溶液を緩和剤として数滴使用することによって、緩和効果と重水素ロック効果の双方が得られるため好ましい。 In the case of pulse-Fourier transform nuclear magnetic resonance, this problem can be solved by using an appropriate pulse sequence. For example, it is preferable to use an off-resonance type pulse sequence. In the liquid 29 Si nuclear magnetic resonance spectroscopy, it is preferable that the measurement is performed using a material containing no silicon for the sample tube and the probe. Polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) can be exemplified as a material usable for nuclear magnetic resonance spectroscopy containing no silicon. In liquid 29 Si nuclear magnetic resonance spectroscopy, an appropriate moderating agent can be used to shorten the measurement time. As the moderating agent, known reagents (for example, Organometallics, 2008, Vol. 27, No. 4, pp. 500-502, and references therein) can be used. In particular, chromium (III) acetylacetonate is excellent in solubility in an organic solvent and does not cause aggregation of titanium oxide. For example, by using a few drops of a solution obtained by dissolving chromium (III) acetylacetonate in deuterated chloroform (chloroform-d 3 ) at a concentration of about 1 mol · dm −3 , the relaxation effect and the deuterium lock effect can be reduced. It is preferable because both can be obtained.

共鳴磁場の表記は、テトラメチルシランの29Si核の共鳴を基準とした際の共鳴磁場との差異を百万分率(ppm)で表したものとして表現することができる。この表記に従った場合、Q単位は−80〜−130ppm、T単位(XSiO3/2(Xは上記と同様である。以下、同様。))は−30〜−80ppm、D単位(X2SiO2/2)は−10〜−30ppm、M単位(X3SiO1/2)は−10〜15ppmの範囲に検出できることが多い。表記上の負の値は、共鳴磁場が基準線よりも高磁場側に差異があることを示している。共鳴線の幅は測定に用いる核磁気共鳴装置の磁場の強さに依存しており、上記の好ましい共鳴線の範囲は一例として11.75T(テスラ)の磁場を印加した場合の値である。核磁気共鳴装置に用いることのできる磁場は5T以上20T以下が好ましく、より好ましくは8T以上15T以下、更に好ましくは10T以上13T以下である。磁場が5T未満である場合は、S/N比が小さくなることによって測定が難しくなる場合があり、磁場が20Tを超える場合は共鳴装置が大掛かりなものとなって測定が難しくなる場合がある。 The notation of the resonance magnetic field can be expressed as a difference from the resonance magnetic field based on the resonance of the 29 Si nucleus of tetramethylsilane in parts per million (ppm). If according to this notation, Q units -80 to-130 ppm, T unit (XSiO 3/2 (X is as defined above. Hereinafter, the same.)) Is -30 to-80 ppm, D units (X 2 SiO 2/2 ) can be detected in the range of -10 to -30 ppm, and the M unit (X 3 SiO 1/2 ) can be detected in the range of -10 to 15 ppm. A notational negative value indicates that the resonance magnetic field has a difference on the higher magnetic field side than the reference line. The width of the resonance line depends on the strength of the magnetic field of the nuclear magnetic resonance apparatus used for the measurement, and the preferable range of the resonance line is a value when a magnetic field of 11.75 T (tesla) is applied as an example. The magnetic field that can be used in the nuclear magnetic resonance apparatus is preferably 5T or more and 20T or less, more preferably 8T or more and 15T or less, and still more preferably 10T or more and 13T or less. When the magnetic field is less than 5T, the measurement may be difficult due to a small S / N ratio, and when the magnetic field exceeds 20T, the size of the resonance device may be large and the measurement may be difficult.

本発明におけるNMRの測定条件は、後述する通りである。   The NMR measurement conditions in the present invention are as described below.

<シリカ分散液中のアルカリ金属成分>
本発明のシリカ分散液は耐擦傷性改善の観点から、ナトリウム等のアルカリ金属含量が小さいものであることが好ましく、特に100ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、20ppm以下が更に好ましく、10ppm以下が最も好ましい。アルカリ金属成分の含有量の測定方法も、後述する通りである。
<Alkali metal component in silica dispersion>
From the viewpoint of improving the scratch resistance, the silica dispersion of the present invention preferably has a small alkali metal content such as sodium, particularly preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, still more preferably 20 ppm or less, and still more preferably 10 ppm or less. Is most preferred. The method for measuring the content of the alkali metal component is also as described later.

<(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物>
本発明で用いられるシリカ粒子は、下記式(1)で示される有機ケイ素化合物によって表面被覆される。すなわち、この(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物を、(部分)加水分解してシラノール化合物とし、これを用いてシリカ粒子を処理してシリカ粒子表面のシラノール基と脱水縮合反応させることにより、あるいは上記化合物を加水分解せずに用いて、上記化合物のアルコキシ基とシリカ表面のシラノール基とを脱アルコール縮合反応させることにより、後述する液状のアクリル化合物へのシリカ粒子の分散性を向上させることができる。
<Organosilicon compound having (meth) acrylic group>
The surface of the silica particles used in the present invention is coated with an organosilicon compound represented by the following formula (1). That is, the organosilicon compound having the (meth) acrylic group is (partially) hydrolyzed into a silanol compound, and the silica particles are treated with the silanol compound and subjected to a dehydration condensation reaction with the silanol group on the silica particle surface, Alternatively, the dispersibility of silica particles in a liquid acrylic compound described below is improved by subjecting the alkoxy group of the compound and a silanol group on the silica surface to a dealcoholation condensation reaction using the compound without hydrolysis. Can be.

Figure 2020012078
Figure 2020012078

式(1)中、R1は水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基である。アルキル基としては、直鎖、分岐鎖、環状のいずれでもよく、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられるが、炭素原子数1〜3のものが好ましく、保存安定性や光重合性のバランスを考慮した場合、R1は水素原子又はメチル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。 In the formula (1), R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. The alkyl group may be linear, branched, or cyclic, and includes, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and a pentyl group. , A hexyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like, but those having 1 to 3 carbon atoms are preferable, and in consideration of the balance between storage stability and photopolymerizability, R 1 is more preferably a hydrogen atom or a methyl group. Preferably, a methyl group is more preferable.

2は炭素原子数1〜20のアルキレン基である。アルキレン基としては、直鎖、分岐鎖、環状のいずれでもよく、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、シクロへキシレン基等が挙げられるが、炭素原子数が多い場合(炭素原子数8以上)ではシリカ分散液の流動性・保存安定性が特に良好となり、炭素原子数が少ない場合(炭素原子数3以下)では硬化膜に導入した際の耐擦傷性の向上に特に効果的である。 R 2 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms. The alkylene group may be linear, branched or cyclic, and includes, for example, a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a propylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, a heptamethylene group, and an octamethylene group. , A nonamethylene group, a cyclohexylene group, and the like. When the number of carbon atoms is large (8 or more carbon atoms), the fluidity and storage stability of the silica dispersion become particularly good, and when the number of carbon atoms is small ( When the number of carbon atoms is 3 or less, it is particularly effective in improving the scratch resistance when introduced into the cured film.

3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基である。アルキル基としては、R1について例示したものと同様のものが挙げられるが、炭素原子数1〜3のものが好ましく、これらの中でも、立体障害の小さいメチル基がシリカ表面との反応を阻害しないために特に好ましい。 R 3 is each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Examples of the alkyl group include the same as those exemplified for R 1 , but those having 1 to 3 carbon atoms are preferred, and among these, a methyl group having small steric hindrance does not inhibit the reaction with the silica surface. Especially preferred for.

4はそれぞれ独立に水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、又はハロゲン原子であり、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子等が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基等が挙げられる。これらの中でも、アルコキシ基が好ましく、シリカ表面への反応性を考慮すると、特にメトキシ基であることが好ましい。 R 4 is each independently a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom. Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and an n-propoxy group. Among these, an alkoxy group is preferable, and a methoxy group is particularly preferable in consideration of reactivity with the silica surface.

nは1〜3の整数であるが、シリカ表面との反応性を考慮すると、2又は3が好ましく、3が最も好ましい。なお、式(1)においてnが2又は3である場合、R4は互いに同じ基であってもよく、異なる基であってもよい。 n is an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, and most preferably 3, in consideration of reactivity with the silica surface. When n is 2 or 3 in the formula (1), R 4 may be the same group or different groups.

上記の(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物としては、下記式(2)〜(4)で表される化合物が好ましい。

Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。) As the organosilicon compound having a (meth) acryl group, compounds represented by the following formulas (2) to (4) are preferable.
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)

(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物の具体例としては、例えば、
1−(メタ)アクリロイルオキシメチルメチルジメトキシシラン、
1−(メタ)アクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、
1−(メタ)アクリロイルオキシメチルメチルジエトキシシラン、
1−(メタ)アクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、
1−(メタ)アクリロイルオキシメチルトリヒドロキシシラン、
1−(メタ)アクリロイルオキシメチルジメトキシシラン、
1−(メタ)アクリロイルオキシメチルチルプロピルジメトキシシラン、
2−(メタ)アクリロイルオキシエチルメチルジメトキシシラン、
2−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、
2−(メタ)アクリロイルオキシエチルメチルジエトキシシラン、
2−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、
2−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリヒドロキシシラン、
2−(メタ)アクリロイルオキシエチルエチルジメトキシシラン、
2−(メタ)アクリロイルオキシエチルプロピルジメトキシシラン、
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリヒドロキシシラン、
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルエチルジメトキシシラン、
3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルプロピルジメトキシシラン、
4−(メタ)アクリロイルオキシブチルメチルジメトキシシラン、
4−(メタ)アクリロイルオキシブチルトリメトキシシラン、
4−(メタ)アクリロイルオキシブチルメチルジエトキシシラン、
4−(メタ)アクリロイルオキシブチルトリエトキシシラン、
4−(メタ)アクリロイルオキシブチルトリヒドロキシシラン、
4−(メタ)アクリロイルオキシブチルエチルジメトキシシラン、
4−(メタ)アクリロイルオキシブチルプロピルジメトキシシラン、
5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルメチルジメトキシシラン、
5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルトリメトキシシラン、
5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルメチルジエトキシシラン、
5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルトリエトキシシラン、
5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルトリヒドロキシシラン、
5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルエチルジメトキシシラン、
5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルプロピルジメトキシシラン、
6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルメチルジメトキシシラン、
6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルトリメトキシシラン、
6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルメチルジエトキシシラン、
6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルトリエトキシシラン、
6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルトリヒドロキシシラン、
6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルエチルジメトキシシラン、
6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルプロピルジメトキシシラン、
7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルメチルジメトキシシラン、
7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルトリメトキシシラン、
7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルメチルジエトキシシラン、
7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルトリエトキシシラン、
7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルトリヒドロキシシラン、
7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルエチルジメトキシシラン、
7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルプロピルジメトキシシラン、
8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルメチルジメトキシシラン、
8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、
8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルメチルジエトキシシラン、
8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン、
8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリヒドロキシシラン、
8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルエチルジメトキシシラン、
8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルプロピルジメトキシシラン、
9−(メタ)アクリロイルオキシノニルメチルジメトキシシラン、
9−(メタ)アクリロイルオキシノニルトリメトキシシラン、
9−(メタ)アクリロイルオキシノニルメチルジエトキシシラン、
9−(メタ)アクリロイルオキシノニルトリエトキシシラン、
9−(メタ)アクリロイルオキシノニルトリヒドロキシシラン、
9−(メタ)アクリロイルオキシノニルエチルジメトキシシラン、
9−(メタ)アクリロイルオキシノニルプロピルジメトキシシラン、
10−(メタ)アクリロイルオキシデシルメチルジメトキシシラン、
10−(メタ)アクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン、
10−(メタ)アクリロイルオキシデシルメチルジエトキシシラン、
10−(メタ)アクリロイルオキシデシルトリエトキシシラン、
10−(メタ)アクリロイルオキシデシルトリヒドロキシシラン、
10−(メタ)アクリロイルオキシデシルエチルジメトキシシラン、
10−(メタ)アクリロイルオキシデシルプロピルジメトキシシラン、
11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルメチルジメトキシシラン、
11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルトリメトキシシラン、
11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルメチルジエトキシシラン、
11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルトリエトキシシラン、
11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルトリヒドロキシシラン、
11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルエチルジメトキシシラン、
11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルプロピルジメトキシシラン、
12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルメチルジメトキシシラン、
12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルトリメトキシシラン、
12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルメチルジエトキシシラン、
12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルトリエトキシシラン、
12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルトリヒドロキシシラン、
12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルエチルジメトキシシラン、
12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルプロピルジメトキシシラン、
13−(メタ)アクリロイルオキシトリデシルメチルジメトキシシラン、
13−(メタ)アクリロイルオキシトリデシルトリメトキシシラン、
13−(メタ)アクリロイルオキシトリデシルメチルジエトキシシラン、
13−(メタ)アクリロイルオキシトリデシルトリエトキシシラン、
13−(メタ)アクリロイルオキシトリデシルトリヒドロキシシラン、
13−(メタ)アクリロイルオキシトリデシルエチルジメトキシシラン、
13−(メタ)アクリロイルオキシトリデシルプロピルジメトキシシラン、
14−(メタ)アクリロイルオキシテトラデシルメチルジメトキシシラン、
14−(メタ)アクリロイルオキシテトラデシルトリメトキシシラン、
14−(メタ)アクリロイルオキシテトラデシルメチルジエトキシシラン、
14−(メタ)アクリロイルオキシテトラデシルトリエトキシシラン、
14−(メタ)アクリロイルオキシテトラデシルトリヒドロキシシラン、
14−(メタ)アクリロイルオキシテトラデシルエチルジメトキシシラン、
14−(メタ)アクリロイルオキシテトラデシルプロピルジメトキシシラン
等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the organosilicon compound having a (meth) acryl group include, for example,
1- (meth) acryloyloxymethylmethyldimethoxysilane,
1- (meth) acryloyloxymethyltrimethoxysilane,
1- (meth) acryloyloxymethylmethyldiethoxysilane,
1- (meth) acryloyloxymethyltriethoxysilane,
1- (meth) acryloyloxymethyltrihydroxysilane,
1- (meth) acryloyloxymethyldimethoxysilane,
1- (meth) acryloyloxymethyltylpropyldimethoxysilane,
2- (meth) acryloyloxyethylmethyldimethoxysilane,
2- (meth) acryloyloxyethyltrimethoxysilane,
2- (meth) acryloyloxyethylmethyldiethoxysilane,
2- (meth) acryloyloxyethyltriethoxysilane,
2- (meth) acryloyloxyethyltrihydroxysilane,
2- (meth) acryloyloxyethylethyldimethoxysilane,
2- (meth) acryloyloxyethylpropyldimethoxysilane,
3- (meth) acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane,
3- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane,
3- (meth) acryloyloxypropylmethyldiethoxysilane,
3- (meth) acryloyloxypropyltriethoxysilane,
3- (meth) acryloyloxypropyltrihydroxysilane,
3- (meth) acryloyloxypropylethyldimethoxysilane,
3- (meth) acryloyloxypropylpropyldimethoxysilane,
4- (meth) acryloyloxybutylmethyldimethoxysilane,
4- (meth) acryloyloxybutyltrimethoxysilane,
4- (meth) acryloyloxybutylmethyldiethoxysilane,
4- (meth) acryloyloxybutyltriethoxysilane,
4- (meth) acryloyloxybutyltrihydroxysilane,
4- (meth) acryloyloxybutylethyldimethoxysilane,
4- (meth) acryloyloxybutylpropyldimethoxysilane,
5- (meth) acryloyloxypentylmethyldimethoxysilane,
5- (meth) acryloyloxypentyltrimethoxysilane,
5- (meth) acryloyloxypentylmethyldiethoxysilane,
5- (meth) acryloyloxypentyltriethoxysilane,
5- (meth) acryloyloxypentyltrihydroxysilane,
5- (meth) acryloyloxypentylethyldimethoxysilane,
5- (meth) acryloyloxypentylpropyldimethoxysilane,
6- (meth) acryloyloxyhexylmethyldimethoxysilane,
6- (meth) acryloyloxyhexyltrimethoxysilane,
6- (meth) acryloyloxyhexylmethyldiethoxysilane,
6- (meth) acryloyloxyhexyltriethoxysilane,
6- (meth) acryloyloxyhexyltrihydroxysilane,
6- (meth) acryloyloxyhexylethyldimethoxysilane,
6- (meth) acryloyloxyhexylpropyldimethoxysilane,
7- (meth) acryloyloxyheptylmethyldimethoxysilane,
7- (meth) acryloyloxyheptyltrimethoxysilane,
7- (meth) acryloyloxyheptylmethyldiethoxysilane,
7- (meth) acryloyloxyheptyltriethoxysilane,
7- (meth) acryloyloxyheptyltrihydroxysilane,
7- (meth) acryloyloxyheptylethyldimethoxysilane,
7- (meth) acryloyloxyheptylpropyldimethoxysilane,
8- (meth) acryloyloxyoctylmethyldimethoxysilane,
8- (meth) acryloyloxyoctyltrimethoxysilane,
8- (meth) acryloyloxyoctylmethyldiethoxysilane,
8- (meth) acryloyloxyoctyltriethoxysilane,
8- (meth) acryloyloxyoctyltrihydroxysilane,
8- (meth) acryloyloxyoctylethyldimethoxysilane,
8- (meth) acryloyloxyoctylpropyldimethoxysilane,
9- (meth) acryloyloxynonylmethyldimethoxysilane,
9- (meth) acryloyloxynonyltrimethoxysilane,
9- (meth) acryloyloxynonylmethyldiethoxysilane,
9- (meth) acryloyloxynonyltriethoxysilane,
9- (meth) acryloyloxynonyltrihydroxysilane,
9- (meth) acryloyloxynonylethyldimethoxysilane,
9- (meth) acryloyloxynonylpropyldimethoxysilane,
10- (meth) acryloyloxydecylmethyldimethoxysilane,
10- (meth) acryloyloxydecyltrimethoxysilane,
10- (meth) acryloyloxydecylmethyldiethoxysilane,
10- (meth) acryloyloxydecyltriethoxysilane,
10- (meth) acryloyloxydecyltrihydroxysilane,
10- (meth) acryloyloxydecylethyldimethoxysilane,
10- (meth) acryloyloxydecylpropyldimethoxysilane,
11- (meth) acryloyloxyundecylmethyldimethoxysilane,
11- (meth) acryloyloxyundecyltrimethoxysilane,
11- (meth) acryloyloxyundecylmethyldiethoxysilane,
11- (meth) acryloyloxyundecyltriethoxysilane,
11- (meth) acryloyloxyundecyltrihydroxysilane,
11- (meth) acryloyloxyundecylethyldimethoxysilane,
11- (meth) acryloyloxyundecylpropyldimethoxysilane,
12- (meth) acryloyloxidedecylmethyldimethoxysilane,
12- (meth) acryloyloxidedecyltrimethoxysilane,
12- (meth) acryloyloxidedecylmethyldiethoxysilane,
12- (meth) acryloyloxidedecyltriethoxysilane,
12- (meth) acryloyloxidedecyltrihydroxysilane,
12- (meth) acryloyloxidedecylethyldimethoxysilane,
12- (meth) acryloyloxidedecylpropyldimethoxysilane,
13- (meth) acryloyloxytridecylmethyldimethoxysilane,
13- (meth) acryloyloxytridecyltrimethoxysilane,
13- (meth) acryloyloxytridecylmethyldiethoxysilane,
13- (meth) acryloyloxytridecyltriethoxysilane,
13- (meth) acryloyloxytridecyltrihydroxysilane,
13- (meth) acryloyloxytridecylethyldimethoxysilane,
13- (meth) acryloyloxytridecylpropyldimethoxysilane,
14- (meth) acryloyloxytetradecylmethyldimethoxysilane,
14- (meth) acryloyloxytetradecyltrimethoxysilane,
14- (meth) acryloyloxytetradecylmethyldiethoxysilane,
14- (meth) acryloyloxytetradecyltriethoxysilane,
14- (meth) acryloyloxytetradecyltrihydroxysilane,
14- (meth) acryloyloxytetradecylethyldimethoxysilane,
14- (meth) acryloyloxytetradecylpropyldimethoxysilane and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

これらのなかでも特に、塗膜の耐擦傷性向上、入手容易性の点から、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、1−(メタ)アクリロイルオキシメチルトリメトキシシランが好ましい。   Among these, 3- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, 8- (meth) acryloyloxyoctyltrimethoxysilane, 1- (meta) are particularly preferred from the viewpoints of improving the scratch resistance of the coating film and availability. Acryloyloxymethyltrimethoxysilane is preferred.

(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物の添加量としては、架橋密度を高めることによる耐摩耗性の向上、シリカ粒子のラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物への分散性、流動性向上の観点から、シリカ粒子100質量部に対して10質量部以上添加することが必要であり、15質量部以上添加することが好ましい。また、未反応の有機ケイ素化合物の残存による硬化膜硬度の低下を抑制するために、添加量は30質量部以下であることが好ましく、20質量部以下であることがより好ましい。   The addition amount of the organosilicon compound having a (meth) acrylic group is to improve the abrasion resistance by increasing the crosslink density, to improve the dispersibility of silica particles in a liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond, and to improve the flowability. From the viewpoint, it is necessary to add 10 parts by mass or more to 100 parts by mass of the silica particles, and it is preferable to add 15 parts by mass or more. In addition, in order to suppress a decrease in the hardness of the cured film due to the remaining unreacted organosilicon compound, the addition amount is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less.

<その他の表面処理用シラン化合物>
本発明で用いられるシリカ粒子は、更に、下記式(5)で表されるシラン化合物の1種以上によって表面被覆されていても良い。
5 3SiY (5)
<Other silane compounds for surface treatment>
The silica particles used in the present invention may be further coated with one or more silane compounds represented by the following formula (5).
R 5 3 SiY (5)

上記式(5)中、R5は炭素原子数1〜20の1価炭化水素基であり、好ましくは炭素原子数1〜4、特に好ましくは1〜2の1価炭化水素基である。R5で表される1価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−ブチル基等のアルキル基等が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基である。また、これらの1価炭化水素基の水素原子の一部又は全部が、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、好ましくはフッ素原子で置換されていてもよい。 In the above formula (5), R 5 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably 1 to 2 carbon atoms. Examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R 5 include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group. And an n-propyl group, particularly preferably a methyl group and an ethyl group. Further, some or all of the hydrogen atoms of these monovalent hydrocarbon groups may be substituted with halogen atoms such as fluorine, chlorine and bromine, preferably with fluorine atoms.

Yは水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子である。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基等が挙げられ、アミノ基としては、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基等が挙げられ、アシルオキシ基としてはアセトキシ基等が挙げられ、ハロゲン原子としては上記と同様のものが挙げられる。これらの中でも、水酸基、メトキシ基が好ましい。   Y is a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, an acyloxy group or a halogen atom. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, and an n-propoxy group. Examples of the amino group include an N, N-dimethylamino group and a group of an N, N-diethylamino group. And the same as the halogen atom. Among these, a hydroxyl group and a methoxy group are preferable.

式(5)で示される化合物の具体例としては、トリメチルシラノール、トリエチルシラノール等のモノシラノール化合物、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン等のモノクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のモノアルコキシシラン、トリメチルシリルジメチルアミン、トリメチルシリルジエチルアミン等のモノアミノシラン、トリメチルアセトキシシラン等のモノアシルオキシシラン、好ましくは、トリメチルシラノール、トリメチルメトキシシラン、トリメチルシリルジエチルアミンであり、特に好ましくは、トリメチルシラノール、トリメチルメトキシシランが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of the compound represented by the formula (5) include monosilanol compounds such as trimethylsilanol and triethylsilanol, monochlorosilanes such as trimethylchlorosilane and triethylchlorosilane, monoalkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane and trimethylethoxysilane, and trimethylsilyldimethyl. Monoamine silanes such as amine and trimethylsilyldiethylamine, and monoacyloxysilanes such as trimethylacetoxysilane, preferably trimethylsilanol, trimethylmethoxysilane and trimethylsilyldiethylamine, particularly preferably trimethylsilanol and trimethylmethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more.

上記式(5)で表される化合物の使用量は、未処理のゾルゲルシリカ粒子100質量部に対して1〜20質量部が好ましく、より好ましくは5〜15質量部、特に好ましくは8〜12質量部である。添加量を20質量部以下とした場合は、未反応のシラン化合物の残存が抑制でき、シリカ分散液を光硬化性組成物として硬化させた場合の耐擦傷性が良好となるため好ましく、添加量を1質量部以上にした場合は、シリカ分散液の保存安定性が良好となるため好ましい。   The amount of the compound represented by the above formula (5) is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 5 to 15 parts by mass, particularly preferably 8 to 12 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the untreated sol-gel silica particles. Parts by weight. When the addition amount is 20 parts by mass or less, the remaining of the unreacted silane compound can be suppressed, and the scratch resistance when the silica dispersion is cured as a photocurable composition becomes favorable, which is preferable. Is preferably 1 part by mass or more, because the storage stability of the silica dispersion is improved.

<ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物>
本発明のシリカ分散液における分散媒であるラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物は、1個以上のラジカル重合性不飽和結合を有する硬化反応可能なモノマーやオリゴマーであれば特に限定されない。例えば(メタ)アクリレート化合物、スチレン化合物、マレイミド化合物、フマル酸エステル化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、重合性に優れ、室温付近でも硬化させやすい観点から、(メタ)アクリレート化合物が好ましい。揮発性副生成物の留去容易性から、大気圧下における沸点が90℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましい。
<Liquid compound having radical polymerizable unsaturated bond>
The liquid compound having a radically polymerizable unsaturated bond, which is a dispersion medium in the silica dispersion of the present invention, is not particularly limited as long as it is a monomer or oligomer having one or more radically polymerizable unsaturated bonds and capable of undergoing a curing reaction. For example, (meth) acrylate compounds, styrene compounds, maleimide compounds, fumaric acid ester compounds and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, (meth) acrylate compounds are preferred from the viewpoint of excellent polymerizability and easy curing even at around room temperature. The boiling point at atmospheric pressure is preferably 90 ° C. or more, more preferably 120 ° C. or more, from the viewpoint of easy removal of volatile by-products.

(メタ)アクリレート化合物は、単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレートのいずれであってもよい。
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等が挙げられる。
The (meth) acrylate compound may be either a monofunctional (meth) acrylate or a polyfunctional (meth) acrylate.
Examples of the monofunctional (meth) acrylate include ethyl acrylate, butyl acrylate, ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, and tetrahydrofurfuryl acrylate.

多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、テトラエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール(n=2〜15)ジアクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2〜15)ジアクリレート、ポリブチレングリコール(n=2〜15)ジアクリレート、2,2−ビス(4−アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、トリメチロールプロパンジアクリレート、ビス(2−アクリロキシエチル)−ヒドロキシエチル−イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリス(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(ジペンタエリスリトールとε−カプロラクトンとの付加物のアクリレート化物)、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、N−ビニルピロリドン、脂肪族ウレタンアクリレートオリゴマー、脂肪族ポリエステルアクリレートオリゴマー等が挙げられる。これらのなかでも特に、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA)、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが好ましい。   Examples of the polyfunctional (meth) acrylate include 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), tetraethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, ethylene glycol diacrylate, and polyethylene. Glycol (n = 2-15) diacrylate, polypropylene glycol (n = 2-15) diacrylate, polybutylene glycol (n = 2-15) diacrylate, 2,2-bis (4-acryloxyethoxyphenyl) propane 2,2-bis (4-acryloxydiethoxyphenyl) propane, trimethylolpropane diacrylate, bis (2-acryloxyethyl) -hydroxyethyl-isocyanurate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), tris (2-acryloxyethyl) isocyanurate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), modified with caprolactone Dipentaerythritol hexaacrylate (acrylated product of an adduct of dipentaerythritol and ε-caprolactone), caprolactone-modified dipentaerythritol hydroxypentaacrylate, ditrimethylolpropanetetraacrylate, N-vinylpyrrolidone, aliphatic urethane acrylate oligomer, aliphatic And polyester acrylate oligomers. Among these, 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA), trimethylolpropane triacrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate are particularly preferred.

本発明のシリカ分散液では、上記ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物100質量部に対して、上記表面処理シリカ粒子が5〜250質量部分散していることが好ましく、10〜200質量部がより好ましく、25〜150質量部が更に好ましく、50〜125質量部が最も好ましい。シリカが5質量部以上分散していることで、光硬化性組成物に添加した際の耐擦傷性改善効果が良好となり、250質量部以下分散していることで分散液の流動性が良好となる。   In the silica dispersion of the present invention, the surface-treated silica particles are preferably dispersed in 5 to 250 parts by mass, preferably 10 to 200 parts by mass, based on 100 parts by mass of the liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond. Is more preferably 25 to 150 parts by mass, and most preferably 50 to 125 parts by mass. When the silica is dispersed in an amount of 5 parts by mass or more, the effect of improving the scratch resistance when added to the photocurable composition becomes good, and when the silica is dispersed in an amount of 250 parts by mass or less, the fluidity of the dispersion is good. Become.

本発明のシリカ分散液は、本発明の効果を損なわない範囲で、塩基中和剤、酸中和剤、塩基吸着材、酸吸着材、重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等の添加剤を配合して、保存安定性を高めることができる。   The silica dispersion of the present invention may contain a base neutralizer, an acid neutralizer, a base adsorbent, an acid adsorbent, a polymerization inhibitor, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a light stabilizer as long as the effects of the present invention are not impaired. Additives such as an agent may be added to enhance storage stability.

<シリカ分散液の製造方法>
次に、本発明のシリカ分散液の製造方法の一例について詳細に説明する。
本発明で用いられる表面処理シリカ粒子は、親水性のゾルゲルシリカ粒子を表面処理して得られる疎水性球状シリカ粒子であり、これを含むシリカ分散液は、下記工程(A1)〜(A3):
工程(A1):ゾルゲルシリカ粒子の合成工程、
工程(A2):(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物によるゾルゲルシリカ表面処理工程、
工程(A3):分散媒置換工程、
によって得られる。以下各工程を説明する。
<Method for producing silica dispersion>
Next, an example of the method for producing the silica dispersion of the present invention will be described in detail.
The surface-treated silica particles used in the present invention are hydrophobic spherical silica particles obtained by subjecting hydrophilic sol-gel silica particles to surface treatment, and the silica dispersion containing the same is subjected to the following steps (A1) to (A3):
Step (A1): synthesis step of sol-gel silica particles,
Step (A2): a sol-gel silica surface treatment step using an organosilicon compound having a (meth) acrylic group,
Step (A3): Dispersing medium replacement step,
Obtained by Hereinafter, each step will be described.

・工程(A1):ゾルゲルシリカ粒子の合成工程
工程(A1)は、下記式(6)で表されるシラン化合物、その(部分)加水分解縮合物又はこれらの混合物を、塩基性物質の存在下で、親水性有機溶媒及び水の混合溶媒中で加水分解・縮合することによって親水性のゾルゲルシリカ粒子の有機溶媒・水分散液を得る工程である。
Si(OR64 (6)
Step (A1): Step of synthesizing sol-gel silica particles In the step (A1), a silane compound represented by the following formula (6), a (partially) hydrolyzed condensate thereof, or a mixture thereof is prepared in the presence of a basic substance. This is a step of obtaining an organic solvent / water dispersion of hydrophilic sol-gel silica particles by hydrolysis and condensation in a mixed solvent of a hydrophilic organic solvent and water.
Si (OR 6 ) 4 (6)

上記式(6)中、R6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜6の1価炭化水素基である。一価炭化水素基としては、好ましくは炭素原子数1〜4、特に好ましくは1〜2のものであり、具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等のアルキル基;フェニル基等のアリール基などが挙げられる。好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等のアルキル基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基である。 In the above formula (6), R 6 is each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. The monovalent hydrocarbon group preferably has 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably has 1 to 2 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group. An alkyl group; an aryl group such as a phenyl group; Preferred are alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and an n-butyl group, and particularly preferred are a methyl group and an ethyl group.

上記式(6)で表されるシラン化合物の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン;テトラフェノキシシラン等のテトラアリールシラン等挙げられる。これらのなかでも好ましくは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトラn−ブトキシシランであり、特に好ましくは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランである。また、これらの加水分解縮合物としては、例えば、メチルシリケート、エチルシリケート等が挙げられる。   Specific examples of the silane compound represented by the above formula (6) include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane and tetra-n-butoxysilane; tetraarylsilanes such as tetraphenoxysilane And the like. Of these, preferred are tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane and tetra-n-butoxysilane, and particularly preferred are tetramethoxysilane and tetraethoxysilane. In addition, examples of these hydrolysis condensates include methyl silicate, ethyl silicate and the like.

上記シラン化合物を加水分解・縮合するのに用いられる親水性有機溶媒としては、上記式(6)で表されるシラン化合物又はその(部分)加水分解縮合物と、水とを溶解するものであれば特に制限されず、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等のセロソルブ類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類などが挙げられる。これらのなかでも好ましくは、アルコール類、セロソルブ類であり、より好ましくはアルコール類であり、特に好ましくはメタノール、エタノールである。アルコールの炭素原子数が増えると、生成する球状シリカ粒子の粒子径が大きくなる。従って、目的とする小粒子径シリカ粒子を得るためにはメタノールが好ましい。   The hydrophilic organic solvent used for hydrolyzing and condensing the silane compound may be any solvent that dissolves the silane compound represented by the formula (6) or a (partial) hydrolyzed condensate thereof and water. There is no particular limitation, for example, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, cellosolve acetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; dioxane And ethers such as tetrahydrofuran. Of these, alcohols and cellosolves are preferred, alcohols are more preferred, and methanol and ethanol are particularly preferred. As the number of carbon atoms in the alcohol increases, the particle diameter of the resulting spherical silica particles increases. Therefore, methanol is preferred to obtain the desired silica particles having a small particle diameter.

また、上記塩基性物質としてはアンモニア、ジメチルアミン、ジエチルアミン等が挙げられ、好ましくはアンモニア、ジエチルアミンであり、特に好ましくはアンモニアである。これらの塩基性物質は、所要量を水に溶解した後、得られた水溶液(塩基性)を前記親水性有機溶媒と混合すればよい。
このとき使用される水の量は、上記式(6)で示されるシラン化合物及び/又はその(部分)加水分解縮合物のヒドロカルビルオキシ基の合計1モルに対して0.5〜5モルが好ましく、0.6〜3モルがより好ましく、0.7〜2モルが特に好ましい。
Examples of the basic substance include ammonia, dimethylamine, diethylamine, and the like, preferably ammonia and diethylamine, and particularly preferably ammonia. After dissolving a required amount of these basic substances in water, the resulting aqueous solution (basic) may be mixed with the hydrophilic organic solvent.
The amount of water used at this time is preferably 0.5 to 5 mol per 1 mol of the total of the hydrocarbyloxy groups of the silane compound represented by the above formula (6) and / or its (partially) hydrolyzed condensate. , 0.6 to 3 mol, more preferably 0.7 to 2 mol.

水に対する親水性有機溶媒の比率は、質量比で0.5〜10が好ましく、2〜9がより好ましく、3〜8が特に好ましい。このとき、親水性有機溶媒の量が多いほど小粒子径のシリカ粒子となる。   The ratio of the hydrophilic organic solvent to water is preferably 0.5 to 10, more preferably 2 to 9, and particularly preferably 3 to 8 by mass ratio. At this time, the larger the amount of the hydrophilic organic solvent, the smaller the particle size of the silica particles.

塩基性物質の量は、一般式(6)で示される4官能性シラン化合物及び/又はその(部分)加水分解縮合生成物のヒドロカルビルオキシ基の合計1モルに対して0.01〜2モルが好ましく、0.02〜0.5モルがより好ましく、0.04〜0.12モルが特に好ましい。このとき、塩基性物質の量が少ないほど小粒子径のシリカ粒子となる。   The amount of the basic substance is 0.01 to 2 mol based on 1 mol of the total of the hydrocarbyloxy groups of the tetrafunctional silane compound represented by the general formula (6) and / or the (partly) hydrolyzed condensation product thereof. Preferably, it is 0.02 to 0.5 mol, more preferably 0.04 to 0.12 mol. At this time, the smaller the amount of the basic substance, the smaller the particle size of the silica particles.

上記式(6)で示されるシラン化合物の加水分解及び縮合は、周知の方法で行うことができ、例えば、塩基性物質を含む親水性有機溶媒と水との混合物中に、上記シラン化合物を添加することにより行うことができる。   The hydrolysis and condensation of the silane compound represented by the formula (6) can be performed by a known method. For example, the silane compound is added to a mixture of a hydrophilic organic solvent containing a basic substance and water. Can be performed.

上記式(6)で示されるシラン化合物を添加後、反応温度20〜120℃、反応時間1〜8時間で反応させるのが好ましく、反応温度20〜100℃、反応時間1〜6時間がより好ましい。   After the addition of the silane compound represented by the formula (6), the reaction is preferably performed at a reaction temperature of 20 to 120 ° C. for a reaction time of 1 to 8 hours, more preferably at a reaction temperature of 20 to 100 ° C. and a reaction time of 1 to 6 hours. .

工程(A1)で得られるゾルゲルシリカ粒子のメジアン径(D50)、D90/D10及びNMRピーク面積比Q4/Qの値は上記説明の通りである。 The values of the median diameter (D50), D90 / D10, and NMR peak area ratio Q 4 / Q of the sol-gel silica particles obtained in the step (A1) are as described above.

工程(A1)におけるゾルゲルシリカ粒子の有機溶媒・水分散液中の濃度は、5〜30質量%が好ましく、10〜25質量%がより好ましい。   The concentration of the sol-gel silica particles in the organic solvent / water dispersion in the step (A1) is preferably 5 to 30% by mass, and more preferably 10 to 25% by mass.

・工程(A2):シリカ表面処理工程
本工程は、工程(A1)で得られた親水性のゾルゲルシリカ粒子の分散液に、下記式(1)で表される有機ケイ素化合物及びその(部分)加水分解縮合物のうちの少なくとも1種を添加して、前記親水性球状シリカ粒子の表面を処理する工程である。

Figure 2020012078
(式中、R1、R2、R3、R4、nは前記と同様である。) Step (A2): silica surface treatment step In this step, the dispersion of the hydrophilic sol-gel silica particles obtained in step (A1) is treated with an organosilicon compound represented by the following formula (1) and its (part) In this step, the surface of the hydrophilic spherical silica particles is treated by adding at least one kind of hydrolytic condensate.
Figure 2020012078
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)

上記式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物又はその(部分)加水分解縮合物としては、上記において挙げたものと同様のものが好ましく使用できる。
また、使用量も上述した通りである。
As the organosilicon compound having a (meth) acryl group represented by the above formula (1) or a (partially) hydrolyzed condensate thereof, the same compounds as those described above can be preferably used.
The amount of use is also as described above.

本発明で用いられるシリカ粒子は、更に、下記式(5)で表される化合物の1種以上によって表面被覆されていても良い。
5 3SiY (5)
(式中、R5、Yは前記と同様である。)
The silica particles used in the present invention may be further coated with one or more compounds represented by the following formula (5).
R 5 3 SiY (5)
(In the formula, R 5 and Y are the same as described above.)

上記式(5)で表される化合物としては、上記において挙げたものと同様のものが好ましく使用できる。
また、使用量も上述した通りである。
As the compound represented by the above formula (5), the same compounds as those described above can be preferably used.
The amount of use is also as described above.

また、表面処理剤とシリカ表面との反応を促進するために、工程(A2)で使用する親水性球状シリカ粒子分散液は、塩基性物質を含んでいることが好ましい。塩基性物質としては、例えばアンモニア、ジメチルアミン、ジエチルアミン等、好ましくは、アンモニア、ジエチルアミン、特に好ましくはアンモニアが挙げられる。アンモニアを用いた場合は表面処理効率が向上すると共に、留去により除去可能であるために精製工程の簡略化に有効である。塩基性物質の含量は、上記式(1)及び(5)で示される化合物の加水分解性基1モルに対して1〜5モルが好ましく、より好ましくは2〜3モルである。   Further, in order to promote the reaction between the surface treatment agent and the silica surface, the hydrophilic spherical silica particle dispersion used in the step (A2) preferably contains a basic substance. Examples of the basic substance include ammonia, dimethylamine, diethylamine and the like, preferably ammonia, diethylamine, and particularly preferably ammonia. When ammonia is used, the surface treatment efficiency is improved, and it can be removed by distillation, which is effective for simplifying the purification process. The content of the basic substance is preferably 1 to 5 mol, more preferably 2 to 3 mol, per 1 mol of the hydrolyzable group of the compound represented by the above formulas (1) and (5).

工程(A2)における加水分解縮合反応(表面処理)の条件は、工程(A1)と同様の条件で行うことができ、反応温度20〜120℃、反応時間1〜8時間で反応させるのが好ましく、反応温度20〜100℃、反応時間1〜6時間がより好ましい。   The hydrolysis-condensation reaction (surface treatment) in the step (A2) can be performed under the same conditions as in the step (A1), and the reaction is preferably performed at a reaction temperature of 20 to 120 ° C. and a reaction time of 1 to 8 hours. The reaction temperature is more preferably 20 to 100 ° C. and the reaction time is 1 to 6 hours.

・工程(A3):分散媒置換工程
本工程は、前記工程(A2)で得られた、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物で表面処理されたシリカ粒子の分散液に、好ましくは沸点90℃以上のラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物を添加し、前記の親水性有機溶媒、水、及び場合により縮合によって生じたアルコールを留去によって除く工程である。
この際、ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物は、予め分散液に加えても、或いはアルコール等を留去し始めた後に分散液に加えてもよいが、予め分散液に加えてから、留去を行うことが好ましい。
本工程により、ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物中に有機ケイ素化合物で表面処理されたシリカ粒子が分散したシリカ分散液が得られる。
Step (A3): Dispersion Medium Substitution Step In this step, the dispersion of the silica particles surface-treated with the organosilicon compound having a (meth) acrylic group, obtained in the step (A2), preferably has a boiling point of 90. This is a step of adding a liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond at a temperature of not less than ° C., and removing the hydrophilic organic solvent, water, and, in some cases, alcohol generated by condensation by distillation.
At this time, the liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond may be added to the dispersion in advance, or may be added to the dispersion after the alcohol or the like has been distilled off. Preferably, distillation is performed.
By this step, a silica dispersion in which silica particles surface-treated with an organosilicon compound are dispersed in a liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond is obtained.

ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物としては、上述したものと同じものが挙げられ、その好適例も上述の通りである。   Examples of the liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond include the same compounds as described above, and preferred examples thereof are also as described above.

親水性有機溶媒、水、及び縮合によって生じたアルコール等の揮発性副生成物を留去する方法としては、大気圧での留去及び減圧留去が挙げられるが、減圧留去が好ましい。減圧留去において加熱を行う場合には、その温度は30〜100℃が好ましく、40〜80℃が更に好ましく、50〜70℃が最も好ましい。30℃以上に加熱することで、溶媒留去にかかる時間を短縮することができるために好ましく、100℃以下にすることで熱によるアクリル化合物の重合、溶媒とアクリル部位のエステル交換等の副反応が抑制でき、光硬化性組成物に添加した際の耐擦傷性が良好になる場合があるため好ましい。   Examples of the method for distilling off the volatile organic products such as the hydrophilic organic solvent, water, and alcohol generated by the condensation include distillation at atmospheric pressure and distillation under reduced pressure, but distillation under reduced pressure is preferred. When heating is performed in vacuum distillation, the temperature is preferably from 30 to 100C, more preferably from 40 to 80C, most preferably from 50 to 70C. Heating to 30 ° C. or higher is preferable because the time required for distilling off the solvent can be shortened. Heating to 100 ° C. or lower is preferable because polymerization of the acrylic compound by heat and transesterification between the solvent and the acrylic moiety are performed. Can be suppressed, and the abrasion resistance when added to the photocurable composition may be improved.

液状化合物の添加量は、最終的に得られる分散液中でのシリカ濃度が上述した範囲となれば特に限定されない。工程(A3)により得られるシリカ分散液のラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物に対するシリカ粒子の割合は上述した通りである。   The amount of the liquid compound to be added is not particularly limited as long as the silica concentration in the finally obtained dispersion falls within the above-mentioned range. The ratio of the silica particles to the liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond in the silica dispersion obtained in the step (A3) is as described above.

〔光硬化性組成物〕
本発明においては、上記シリカ分散液をそのまま光硬化性組成物として用いることができる。また、シリカ分散液に、必要に応じて、光反応開始剤、重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等の添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で配合することにより耐擦傷性に優れた光硬化性組成物とすることが可能である。
(Photocurable composition)
In the present invention, the above silica dispersion can be used as it is as a photocurable composition. Further, if necessary, additives such as a photoreaction initiator, a polymerization inhibitor, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a light stabilizer may be added to the silica dispersion within a range that does not impair the effects of the present invention. Thus, a photocurable composition having excellent scratch resistance can be obtained.

<光反応開始剤>
光反応開始剤は、光を受けて励起し、(メタ)アクリロキシ基を含有するシロキサンに励起エネルギーを与えて紫外線照射による硬化反応を開始させるものである。
光反応開始剤は、反応性の観点から、アセトフェノン及びその誘導体、ベンゾフェノン及びその誘導体、o−ベンゾイル安息香酸エステル、ベンゾイン及びベンゾインエーテル並びにその誘導体、キサントン及びその誘導体、ジスフィルド化合物、キノン化合物、ハロゲン化炭化水素及びアミン類、有機過酸化物等が挙げられる。相溶性、安定性の観点から、アセトフェノン及びその誘導体、ベンゾフェノン及びその誘導体、o−ベンゾイル安息香酸エステル、ベンゾイン及びベンゾインエーテル並びにその誘導体、キサントン及びその誘導体等の置換又は非置換のベンゾイル基を含有する化合物又は有機過酸化物がより好ましい。
<Photoinitiator>
The photoreaction initiator excites by receiving light, applies excitation energy to the siloxane containing a (meth) acryloxy group, and starts a curing reaction by irradiation with ultraviolet rays.
From the viewpoint of reactivity, photoreaction initiators are acetophenone and its derivatives, benzophenone and its derivatives, o-benzoyl benzoate, benzoin and benzoin ether and its derivatives, xanthone and its derivatives, disulfide compounds, quinone compounds, and halogenated compounds. Examples include hydrocarbons, amines, and organic peroxides. From the viewpoint of compatibility and stability, it contains a substituted or unsubstituted benzoyl group such as acetophenone and its derivatives, benzophenone and its derivatives, o-benzoyl benzoate, benzoin and benzoin ether and its derivatives, xanthones and its derivatives. Compounds or organic peroxides are more preferred.

光反応開始剤の具体例としては、アセトフェノン、プロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(IRGACURE 651:BASF社製)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(DAROCUR 1173:BASF社製)、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(IRGACURE 184:BASF社製)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(IRGACURE 2959:BASF社製)、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン(IRGACURE 127:BASF社製)、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(IRGACURE 907:BASF社製)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(IRGACURE 369:BASF社製)、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン(IRGACURE 379:BASF社製);2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキシド(LUCIRIN TPO:BASF社製)、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シド(IRGACURE 819:BASF社製);1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)](IRGACURE OXE 01:BASF社製)、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)(IRGACURE OXE 02:BASF社製);オキシフェニル酢酸、2−[2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物(IRGACURE 754:BASF社製)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル(DAROCUR MBF:BASF社製)、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート(DAROCUR EDB:BASF社製)、2−エチルヘキシル−4−ジメチルアミノベンゾエート(DAROCUR EHA:BASF社製)、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキシド(CGI 403:BASF社製)、ベンゾイルペルオキシド、クメンペルオキシド等が挙げられる。   Specific examples of the photoreaction initiator include acetophenone, propiophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one (IRGACURE 651: manufactured by BASF) ), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (DAROCUR 1173: manufactured by BASF), 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (IRGACURE 184: manufactured by BASF), 1- [4 -(2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one (IRGACURE 2959: BASF), 2-hydroxy-1- {4- [4- (2- (Hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl} -2-methyl-propane 1-one (IRGACURE 127: BASF), 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one (IRGACURE 907: BASF), 2-benzyl-2-dimethyl Amino- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (IRGACURE 369: BASF), 2- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) ) Phenyl] -1-butanone (IRGACURE 379: BASF); 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide (LUCIRIN TPO: BASF), bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -Phenylphosphine oxide (IRGACURE 819: BASF) 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)] (IRGACURE OX01: manufactured by BASF), ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-Methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime) (IRGACURE OXE 02: manufactured by BASF); oxyphenylacetic acid, 2- [2-oxo-2-phenylacetoxy Ethoxy] ethyl ester and oxyphenylacetic acid, mixture of 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl ester (IRGACURE 754: BASF), phenylglyoxylic acid methyl ester (DAROCUR MBF: BASF), ethyl-4- Dimethylaminobenzoate (DAROCUR EDB: BA F), 2-ethylhexyl-4-dimethylaminobenzoate (DAROCUR EHA: manufactured by BASF), bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylphosphine oxide (CGI 403: BASF) Co., Ltd.), benzoyl peroxide, cumene peroxide and the like.

これらの光反応開始剤の中でも、相溶性、光反応性の点から、アセトフェノン、プロピオフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、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、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン;2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキシド、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シド;1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム);オキシフェニル酢酸、2−[2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物が好ましく、これらは1種単独でも、2種以上を併用してもよい。
光反応開始剤を使用する場合の配合量は、光硬化性組成物中の固形分100質量部に対して0.5〜10質量部であることが好ましい。
Among these photoreaction initiators, acetophenone, propiophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1 from the viewpoint of compatibility and photoreactivity. -One, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy- 2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl} -2-methyl-propan-1-one 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino- (4-morpholin Phenyl) -butanone-1,2- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone; 2,4,6-trimethyl Benzoyl-diphenyl-phosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide; 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime) ], Ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (O-acetyloxime); oxyphenylacetic acid, 2- [2-oxo- Preferred is a mixture of 2-phenylacetoxyethoxy] ethyl ester and oxyphenylacetic acid, 2- (2-hydroxyethoxy) ethyl ester, These can be either alone or in combination of two or more.
When the photoreaction initiator is used, the compounding amount is preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content in the photocurable composition.

<重合禁止剤>
重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、t−ブチルカテコール、フェノチアジン、ベンゾフロキサン、ニトロソベンゼン、2−メチル−2−ニトロソプロパンダイマー、N−t−ブチル−α−フェニルニトロン等が挙げられる。
重合禁止剤を使用する場合の添加量は、組成物中に使用する(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物の質量を基準にして100〜10,000ppm程度である。
<Polymerization inhibitor>
Examples of the polymerization inhibitor include hydroquinone, p-methoxyphenol, t-butylcatechol, phenothiazine, benzofuroxan, nitrosobenzene, 2-methyl-2-nitrosopropane dimer, Nt-butyl-α-phenylnitrone and the like. Can be
When the polymerization inhibitor is used, the amount added is about 100 to 10,000 ppm based on the mass of the organosilicon compound having a (meth) acryl group used in the composition.

<酸化防止剤>
酸化防止剤は、組成物の硬化物の酸化を防止して、耐候性を改善するために使用することができ、例えば、ヒンダードアミン系、ヒンダードフェノール系等の酸化防止剤が挙げられる。
ヒンダードアミン系酸化防止剤としては、例えば、N,N',N'',N'''−テトラキス−(4,6−ビス(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N'−ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミン・N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合体、[デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1(オクチルオキシ)−4−ピペリジル)エステル、1,1−ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンの反応生成物(70質量%)]−ポリプロピレン(30質量%)、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、メチル1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケ−ト、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケ−ト、1−[2−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]−4−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、8−アセチル−3−ドデシル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ[4.5]デカン−2,4−ジオン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
<Antioxidant>
The antioxidant can be used to prevent oxidation of the cured product of the composition and improve weather resistance, and examples thereof include hindered amine-based and hindered phenol-based antioxidants.
Examples of the hindered amine antioxidant include, for example, N, N ′, N ″, N ′ ″-tetrakis- (4,6-bis (butyl- (N-methyl-2,2,6,6-tetramethyl) Piperidin-4-yl) amino) -triazin-2-yl) -4,7-diazadecane-1,10-diamine, dibutylamine-1,3,5-triazine.N, N'-bis- (2,2 , 6,6-Tetramethyl-4-piperidyl-1,6-hexamethylenediamine.N- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) butylamine polycondensate, poly [{6- ( 1,1,3,3-tetramethylbutyl) amino-1,3,5-triazine-2,4-diyl {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperi A polymer of dimethyl succinate and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidineethanol, [bis (2,2,6,6-tetramethyl-decandioate) 1 (octyloxy) -4-piperidyl) ester, reaction product of octane with 1,1-dimethylethylhydroperoxide (70% by mass)]-polypropylene (30% by mass), bis (1,2,2,6) 6-pentamethyl-4-piperidyl) [[3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl] methyl] butylmalonate, methyl 1,2,2,6,6-pentamethyl-4- Piperidyl sebacate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate , 1- [2- [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] ethyl] -4- [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy Phenyl) propionyloxy] -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 8-acetyl-3-dodecyl-7,7,9,9 -Tetramethyl-1,3,8-triazaspiro [4.5] decane-2,4-dione; and the like, but is not limited thereto.

ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、ペンタエリストール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チオジエチレン−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N'−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオアミド)]、ベンゼンプロパン酸3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシC7−C9側鎖アルキルエステル、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、ジエチル[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスホネート、3,3',3'',5,5',5''−ヘキサン−tert−ブチル−4−a,a',a''−(メシチレン−2,4,6−トリル)トリ−p−クレゾール、カルシウムジエチルビス[[[3,5−ビス−(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスホネート]、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン、N−フェニルベンゼンアミンと2,4,4−トリメチルペンテンとの反応生成物、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
上記酸化防止剤は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
Examples of the hindered phenolic antioxidant include, for example, pentaeristol-tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] and thiodiethylene-bis [3- (3,5 -Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, N, N'-hexane-1,6-diylbis [ 3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropioamide)], 3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxy C7-C9 side chain alkyl ester of benzenepropanoic acid, 2,4-dimethyl-6- (1-methylpentadecyl) phenol, diethyl [[3,5-bis (1,1-di Methylethyl) -4-hydroxyphenyl] methyl] phosphonate, 3,3 ′, 3 ″, 5,5 ′, 5 ″ -hexane-tert-butyl-4-a, a ′, a ″-(mesitylene -2,4,6-tolyl) tri-p-cresol, calcium diethylbis [[[3,5-bis- (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl] methyl] phosphonate], 4,6- Bis (octylthiomethyl) -o-cresol, ethylenebis (oxyethylene) bis [3- (5-tert-butyl-4-hydroxy-m-tolyl) propionate], hexamethylenebis [3- (3,5- Di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 1,3,5-tris (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -1,3,5-triadiate -2,4,6- (1H, 3H, 5H) -trione, the reaction product of N-phenylbenzeneamine with 2,4,4-trimethylpentene, 2,6-di-tert-butyl-4- ( 4,6-bis (octylthio) -1,3,5-triazin-2-ylamino) phenol and the like, but are not limited thereto.
The above antioxidants may be used alone or in combination of two or more.

<紫外線吸収剤>
耐光性安定剤である紫外線吸収剤は、光劣化を防止して、耐候性を改善するために使用することができ、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系等の紫外線吸収剤が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、2,4−ジ−tert−ブチル−6−(5−クロロベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−tert−ペンチルフェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、メチル3−(3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート/ポリエチレングリコール300の反応生成物、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール等のトリアジン系紫外線吸収剤、オクタベンゾン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられ、また上記成分がシリル基及び/又はアクリル基で変性された有機化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
上記紫外線吸収剤は1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
<Ultraviolet absorber>
UV absorbers, which are light fastness stabilizers, can be used to prevent light degradation and improve weatherability, for example, benzotriazole-based, triazine-based, benzophenone-based, benzoate-based UV absorbers Is mentioned.
Examples of the ultraviolet absorber include 2,4-di-tert-butyl-6- (5-chlorobenzotriazol-2-yl) phenol and 2- (2H-benzotriazol-2-yl) -4,6- Di-tert-pentylphenol, 2- (2H-benzotriazol-2-yl) -4- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenol, methyl 3- (3- (2H-benzotriazole-2) -Yl) -5-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate / polyethylene glycol 300 reaction product, 2- (2H-benzotriazol-2-yl) -6- (linear and branched dodecyl) -4 A benzotriazole-based ultraviolet absorber such as -methylphenol, 2- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5-[(f Triazine-based ultraviolet absorbers such as (sil) oxy] -phenol, benzophenone-based ultraviolet absorbers such as octabenzone, and 2,4-di-tert-butylphenyl-3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoate; Examples include a benzoate-based ultraviolet absorber, and an organic compound in which the above components are modified with a silyl group and / or an acryl group. However, the present invention is not limited thereto.
The UV absorbers may be used alone or in combination of two or more.

<光安定化剤>
光安定化剤は、硬化物の光酸化劣化を防止するために使用することができ、例えば、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系、ベンゾエート系化合物等が挙げられる。
光安定化剤としては、ヒンダードアミン系が好ましい。中でも、第3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤を用いることが、組成物の保存安定性改良のために好ましい。第3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤としては、チヌビン622LD,チヌビン144,チヌビン123、CHIMASSORB119FL(いずれもBASF社製);MARKLA−57,LA−62,LA−67,LA−63(いずれも旭電化(株)製);サノールLS−765,LS−292,LS−2626,LS−1114,LS−744(いずれも三共(株)製)等の光安定剤が挙げられる。
<Light stabilizer>
The light stabilizer can be used to prevent photo-oxidative deterioration of the cured product, and examples thereof include benzotriazole-based, hindered amine-based, and benzoate-based compounds.
As the light stabilizer, a hindered amine is preferable. Above all, it is preferable to use a tertiary amine-containing hindered amine-based light stabilizer for improving the storage stability of the composition. As tertiary amine-containing hindered amine light stabilizers, Tinuvin 622LD, Tinuvin 144, Tinuvin 123, CHIMASSORB 119FL (all manufactured by BASF); MARKLA-57, LA-62, LA-67, LA-63 (all asahi) And light stabilizers such as SANOL LS-765, LS-292, LS-2626, LS-1114, and LS-744 (all manufactured by Sankyo Co., Ltd.).

<その他の添加剤>
本発明の組成物は、上記添加物以外にも、必要に応じて、シリコーンレジン、レベリング剤、増粘剤、顔料、染料、金属粉、熱線反射・吸収性付与剤、可撓性付与剤、帯電防止剤、防汚性付与剤、撥水性付与剤等のその他の添加剤を本発明の目的や効果に悪影響を与えない範囲内で添加することができる。例えば、レベリング剤として、信越化学工業(株)製「KP−341」、BYKChemie製「BYK−180」、「BYK−190」、共栄社化学(株)製「LE−604」等を使用することができる。
<Other additives>
The composition of the present invention, in addition to the above additives, if necessary, a silicone resin, a leveling agent, a thickener, a pigment, a dye, a metal powder, a heat ray reflection / absorption imparting agent, a flexibility imparting agent, Other additives such as an antistatic agent, an antifouling agent, and a water repellency agent can be added within a range that does not adversely affect the object and effects of the present invention. For example, as a leveling agent, "KP-341" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., "BYK-180" and "BYK-190" manufactured by BYK Chemie, "LE-604" manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., and the like can be used. it can.

〔硬化物〕
本発明の組成物は、大気、窒素等の雰囲気下で紫外線を照射することによって、硬化させることができる。反応可能な範囲の波長領域のランプとしては、例えば、ウシオ電機(株)製の高圧水銀ランプ(UV−7000)、メタルハライドランプ(MHL−250、MHL−450、MHL−150、MHL−70)、JMtech社製のメタルハライドランプ(JM−MTL2KW)、三菱電機(株)製の紫外線照射灯(OSBL360)、日本電池(株)製の紫外線照射機(UD−20−2)、(株)東芝製の蛍光ランプ(FL−20BLB)、Fusion社製のHバルブ、Hプラスバルブ、Dバルブ、Qバルブ、Mバルブ等が挙げられる。照射量は、100〜12,000mJ/cm2が好ましく、より好ましくは300〜8,000mJ/cm2であり、更に好ましくは500〜6,000mJ/cm2である。
(Cured product)
The composition of the present invention can be cured by irradiating it with ultraviolet light in an atmosphere such as air or nitrogen. Examples of lamps in a wavelength range within which the reaction can be performed include high-pressure mercury lamps (UV-7000) and metal halide lamps (MHL-250, MHL-450, MHL-150, MHL-70) manufactured by Ushio Inc. Metal halide lamp (JM-MTL2KW) manufactured by JMtech, ultraviolet irradiation lamp (OSBL360) manufactured by Mitsubishi Electric Corporation, ultraviolet irradiation machine (UD-20-2) manufactured by Nippon Battery Co., Ltd., manufactured by Toshiba Corporation Examples include a fluorescent lamp (FL-20BLB), an H bulb, an H plus bulb, a D bulb, a Q bulb, and an M bulb manufactured by Fusion. The irradiation amount is preferably from 100 to 12,000 mJ / cm 2 , more preferably from 300 to 8,000 mJ / cm 2 , and still more preferably from 500 to 6,000 mJ / cm 2 .

〔被覆物品〕
本発明の組成物を、基材の少なくとも一方の面に、直接又は少なくとも1種の他の層を介して塗布し、それを上記の光照射によって硬化させることにより被膜を形成した被覆物品を得ることができる。
(Coated articles)
The composition of the present invention is applied to at least one surface of a substrate, directly or via at least one other layer, and cured by the above-described light irradiation to obtain a coated article having a coating formed thereon. be able to.

上記基材としては、特に限定されることはないが、プラスチック成形体、木材系製品、セラミックス、ガラス、金属、及びそれらの複合物等が挙げられる。
更に、これらの基材の表面が処理されたもの、具体的には、化成処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、酸やアルカリ液等で処理されている基材や、基材本体と表層が異なる種類の塗料で被覆されている化粧合板等も用いることもできる。特に、ポリカーボネート基材上に上記コーティング組成物からなる硬化膜を形成させた場合、ポリカーボネートの耐擦傷性や耐候性を改善することが可能となる場合がある。
Examples of the substrate include, but are not particularly limited to, plastic moldings, wood products, ceramics, glass, metals, and composites thereof.
Furthermore, the surface of these substrates is treated, specifically, a chemical conversion treatment, a corona discharge treatment, a plasma treatment, a substrate treated with an acid or an alkali solution, or a surface layer different from the substrate body. It is also possible to use decorative plywood or the like which is coated with a type of paint. In particular, when a cured film comprising the above coating composition is formed on a polycarbonate substrate, it may be possible to improve the scratch resistance and weather resistance of the polycarbonate.

また、予めその他の機能層が形成された基材表面に、本発明の組成物による被覆を施してもよい。その他の機能層としては、プライマー層、防錆層、ガスバリア層、防水層、熱線遮蔽層等が挙げられ、これらのいずれか一層又は複数層が基材上に予め形成されていてもよい。なお、被覆物品は、上記組成物からなる硬化膜が形成された面に、更に、化学気相成長(CVD)法による蒸着層、ハードコート層、防錆層、ガスバリア層、防水層、熱線遮蔽層、防汚層、光触媒層、帯電防止層等の一層又は複数層によって被覆されていてもよい。更に、被覆物品は、上記組成物からなる硬化膜が形成された面とは反対側の面が、ハードコート層、防錆層、ガスバリア層、防水層、熱線遮蔽層、防汚層、光触媒層、帯電防止層等の一層又は複数層によって被覆されていてもよい。   Further, the surface of the substrate on which other functional layers have been formed in advance may be coated with the composition of the present invention. Other functional layers include a primer layer, a rust-proof layer, a gas barrier layer, a waterproof layer, a heat ray shielding layer, and the like, and any one or a plurality of these layers may be formed in advance on the substrate. The coated article further includes a vapor-deposited layer formed by a chemical vapor deposition (CVD) method, a hard coat layer, a rust prevention layer, a gas barrier layer, a waterproof layer, and a heat ray shield on the surface on which the cured film made of the above composition is formed. It may be covered with one or more layers such as a layer, an antifouling layer, a photocatalyst layer and an antistatic layer. Further, the coated article has a hard coat layer, a rustproof layer, a gas barrier layer, a waterproof layer, a heat ray shielding layer, an antifouling layer, and a photocatalyst layer on the side opposite to the side on which the cured film made of the composition is formed. Or a single layer or a plurality of layers such as an antistatic layer.

組成物の塗布方法としては、公知の手法から適宜選択すればよく、例えば、刷毛塗り、スプレー、浸漬、フローコート、ロールコート、カーテンコート、スピンコート、ナイフコート等の各種塗布方法を用いることができる。   The method for applying the composition may be appropriately selected from known methods, for example, using various application methods such as brush coating, spraying, dipping, flow coating, roll coating, curtain coating, spin coating, and knife coating. it can.

本発明の被覆物品における、硬化膜の厚みには特に制限はなく、使用用途により適宜選択すればよいが、0.1〜50μmが好ましく、硬化膜の硬さ、耐擦傷性、長期的に安定な密着性、及びクラックが発生しないことを満たすためには、特に1〜20μmが好ましい。膜厚は、塗工方法上の工夫によって適宜調整することができる。   In the coated article of the present invention, the thickness of the cured film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended use, but is preferably from 0.1 to 50 μm, and the hardness, the scratch resistance, and the long-term stability of the cured film In order to satisfy good adhesion and no cracks, the thickness is particularly preferably 1 to 20 μm. The film thickness can be appropriately adjusted by means of a coating method.

本発明の被覆物品は、硬化膜の可視光透過性が特徴の一つである。可視光透過性は一般的に硬化膜の曇価(ヘイズ(Haze))で評価され、ヘイズが小さいほど可視光透過性が良好とされている。ヘイズは濁度計NDH2000(日本電色工業(株)製)で測定した値を用いることができる。硬化膜のヘイズは、一般に膜厚が大きいほど大きくなる。本発明の被覆物品においては、硬化膜の膜厚が5μm以下の状態においてヘイズが好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.0以下である。   One of the features of the coated article of the present invention is the visible light transmittance of the cured film. The visible light transmittance is generally evaluated by the haze (haze) of the cured film, and it is considered that the smaller the haze, the better the visible light transmittance. As the haze, a value measured by a turbidity meter NDH2000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) can be used. The haze of a cured film generally increases as the film thickness increases. In the coated article of the present invention, the haze is preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less, and still more preferably 1.0 or less when the thickness of the cured film is 5 μm or less.

本発明の被覆物品は、硬化膜の優れた耐擦傷性が特徴の一つである。その評価として、硬化膜の耐擦傷性試験で比較することができる。耐擦傷性試験はASTM1044に準じ、テーバー摩耗試験にて摩耗輪SC−10Fを装着し、荷重500gfの下での500回転後のヘイズを測定して、試験前後のヘイズ差(ΔHz)を比較し、ΔHzが小さいほど耐擦傷性が良好となる。本発明の被覆物品においては、ΔHzが好ましくは10以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは4以下、最も好ましくは3以下である。   One of the features of the coated article of the present invention is the excellent scratch resistance of the cured film. As the evaluation, comparison can be made by a scratch resistance test of the cured film. The abrasion resistance test was carried out according to ASTM 1044, and the haze after 500 rotations under a load of 500 gf was measured by mounting a worn wheel SC-10F in a Taber abrasion test, and the haze difference (ΔHz) before and after the test was compared. , ΔHz is smaller, the scratch resistance is better. In the coated article of the present invention, ΔHz is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, still more preferably 4 or less, and most preferably 3 or less.

以下、合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。なお、下記の実施例は、本発明を何ら制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Synthesis Examples, Examples, and Comparative Examples. The following examples do not limit the present invention at all.

〔シリカ分散液の合成〕
[実施例1−1]
・工程(A1):
攪拌機、滴下ロート、温度計を備えた1リットルのガラス製反応器にメタノール396g、水16g、28質量%アンモニア水20gを添加して混合した。この溶液を50℃に調整し、攪拌しながらテトラメトキシシラン323g、及び5.5質量%アンモニア水81gを同時に滴下開始した。滴下終了後、50℃で1時間攪拌を続けて加水分解を行い、ゾルゲルシリカ粒子の分散液を得た。得られた分散液の不揮発成分含有率(105℃、3時間)は18質量%であった。
(Synthesis of silica dispersion)
[Example 1-1]
Step (A1):
To a 1-liter glass reactor equipped with a stirrer, a dropping funnel and a thermometer, 396 g of methanol, 16 g of water, and 20 g of 28% by mass aqueous ammonia were added and mixed. This solution was adjusted to 50 ° C., and 323 g of tetramethoxysilane and 81 g of 5.5% by mass ammonia water were simultaneously dropped while stirring. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 50 ° C. for 1 hour to carry out hydrolysis to obtain a dispersion of sol-gel silica particles. The nonvolatile component content (105 ° C., 3 hours) of the obtained dispersion was 18% by mass.

・工程(A2):
上記工程(A1)で得られた分散液837gに、25℃で、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−503:信越化学工業(株)製)22.6gを添加し、2時間攪拌を継続し、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物で表面処理されたシリカ粒子分散液を得た。
Step (A2):
To 837 g of the dispersion obtained in the above step (A1), 22.6 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added at 25 ° C., and the mixture was stirred for 2 hours. Continuously, a silica particle dispersion liquid surface-treated with an organosilicon compound having a methacryl group was obtained.

・工程(A3):
上記工程(A2)で得られた分散液に、25℃において、シリカ粒子の質量と等量の1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(HDDA、沸点259℃)を添加した後、この分散液中の低沸点成分を50℃、減圧下(6,650Pa)で留去することにより、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物で被覆されたシリカを50質量%含有したHDDA分散液を得た。
-Step (A3):
To the dispersion obtained in the above step (A2), at 25 ° C., 1,6-hexanediol diacrylate (HDDA, boiling point: 259 ° C.) equivalent to the mass of the silica particles was added. The HDDA dispersion containing 50% by mass of silica coated with a methacrylic group-containing organosilicon compound was obtained by distilling off the low boiling components at 50 ° C. under reduced pressure (6,650 Pa).

[実施例1−2]
実施例1−1の工程(A2)において、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの添加量を30.1gに変更した以外は実施例1−1と同様の手順で、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物で表面処理されたシリカを50質量%含有したHDDA分散液を得た。
[Example 1-2]
In the step (A2) of Example 1-1, an organosilicon compound having a methacrylic group was obtained in the same procedure as in Example 1-1, except that the amount of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was changed to 30.1 g. To obtain an HDDA dispersion containing 50% by mass of silica surface-treated.

[実施例1−3]
実施例1−1の工程(A2)において、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン22.6gを添加し、2時間攪拌を継続した後、トリメチルシラノール(LS−310:信越化学工業(株)製)を15.1g添加し、1時間攪拌を継続した以外は実施例1−1と同様の手順で、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物及びシラン化合物で表面処理されたシリカを50質量%含有したHDDA分散液を得た。
[Example 1-3]
In the step (A2) of Example 1-1, after adding 22.6 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and continuing stirring for 2 hours, trimethylsilanol (LS-310: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) HDDA dispersion containing 50% by mass of silica surface-treated with an organosilicon compound having a methacrylic group and a silane compound in the same procedure as in Example 1-1, except that 15.1 g of was added and stirring was continued for 1 hour. A liquid was obtained.

[実施例1−4]
実施例1−3の工程(A2)において、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを8−メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン(KBM−5803:信越化学工業(株)製)27.5gに変更した以外は実施例1−3と同様の手順で、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物及びシラン化合物で表面処理されたシリカを50質量%含有したHDDA分散液を得た。
[Example 1-4]
In the step (A2) of Example 1-3, except that 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was changed to 27.5 g of 8-methacryloxyoctyltrimethoxysilane (KBM-5803: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). By the same procedure as in Example 1-3, an HDDA dispersion containing 50% by mass of silica surface-treated with an organosilicon compound having a methacryl group and a silane compound was obtained.

[実施例1−5]
実施例1−3の工程(A2)において、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをメタクリロキシメチルトリメトキシシラン(Gelest社製)20.0gに変更した以外は実施例1−3と同様の手順で、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物及びシラン化合物で表面処理されたシリカを50質量%含有したHDDA分散液を得た。
[Example 1-5]
In the step (A2) of Example 1-3, the procedure was the same as that of Example 1-3 except that 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was changed to 20.0 g of methacryloxymethyltrimethoxysilane (manufactured by Gelest). Then, an HDDA dispersion liquid containing 50% by mass of silica surface-treated with an organosilicon compound having a methacryl group and a silane compound was obtained.

[比較例1−1]
実施例1−1の工程(A2)において、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物(KBM−503:信越化学工業(株)製)の添加量を7.5gに変更した以外は実施例1−1と同様の手順で、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物で表面処理されたシリカを50質量%含有したHDDA分散液を得た。
[Comparative Example 1-1]
Example 1 Example 1 was repeated except that the addition amount of the organosilicon compound having a (meth) acrylic group (KBM-503: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was changed to 7.5 g in the step (A2) of Example 1-1. In the same manner as in Example 1, an HDDA dispersion containing 50% by mass of silica surface-treated with an organosilicon compound having a methacryl group was obtained.

[比較例1−2]
(メタ)アクリル基を有しない疎水性球状ゾルゲルシリカ粉末(QSG−10(トリメチルシロキシ基で表面疎水化処理されたシリカ粒子)、信越化学工業(株)製)100質量部に対してHDDAを100質量部になるように添加し、混合することでシリカのHDDA分散液を得た。
[Comparative Example 1-2]
100 parts by mass of a hydrophobic spherical sol-gel silica powder having no (meth) acrylic group (QSG-10 (silica particles surface-hydrophobized with a trimethylsiloxy group), manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 100 parts by mass of HDDA It was added so as to be in parts by mass and mixed to obtain a HDDA dispersion of silica.

[比較例1−3]
(メタ)アクリル基を有しない疎水性球状ゾルゲルシリカ粉末(QSG−100(トリメチルシロキシ基で表面疎水化処理されたシリカ粒子)、信越化学工業(株)製)100質量部に対してHDDAを100質量部になるように添加し、混合することでシリカのHDDA分散液を得た。
[Comparative Example 1-3]
HDDA is added to 100 parts by mass of hydrophobic spherical sol-gel silica powder having no (meth) acrylic group (QSG-100 (silica particles subjected to surface hydrophobization treatment with trimethylsiloxy group), manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). It was added so as to be in parts by mass and mixed to obtain a HDDA dispersion of silica.

[比較例1−4]
イオン交換法シリカの30質量%IPA分散液(IPA−ST、日産化学工業(株)製)100gに3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−503:信越化学工業(株)製)4.5g及びイオン交換水1.3gを添加し、還流状態で2時間攪拌を継続した。得られたシリカ粒子分散液に、25℃において、シリカ粒子の質量と等量のHDDAを添加した後、この分散液中の低沸点成分を50℃、減圧下(6,650Pa)で留去することにより、メタクリル基を有する有機ケイ素化合物で被覆されたシリカを50質量%含有したHDDA分散液を得た。
[Comparative Example 1-4]
4.5 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) per 100 g of a 30% by mass IPA dispersion of ion-exchanged silica (IPA-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) And 1.3 g of ion-exchanged water, and stirring was continued for 2 hours under reflux. After adding an equal amount of HDDA to the mass of the silica particles at 25 ° C. to the obtained silica particle dispersion, the low boiling components in the dispersion are distilled off at 50 ° C. under reduced pressure (6,650 Pa). Thereby, an HDDA dispersion liquid containing 50% by mass of silica coated with an organosilicon compound having a methacryl group was obtained.

上記実施例及び比較例で得られたシリカ分散液について、下記の評価を行った。結果を表1及び表2に示す。なお、表中に記載の(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物含有率は、[(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物の添加量]/[表面処理前のゾルゲルシリカの質量]×100(質量%)として算出した。   The following evaluation was performed about the silica dispersion liquid obtained by the said Example and the comparative example. The results are shown in Tables 1 and 2. The content of the organosilicon compound having a (meth) acryl group in the table is [the amount of the organosilicon compound having a (meth) acryl group] / [mass of sol-gel silica before surface treatment] × 100 ( % By mass).

[粒子径]
シリカ粒子分散液をシリカ粒子が1質量%となるようにメタノールで希釈し、10分間超音波を照射することにより該粒子を分散させたときの粒度分布を、動的光散乱法/レーザードップラー法ナノトラック粒度分布測定装置(UPA−EX150:日機装(株)製)により測定し、その体積基準のメジアン径(D50)及びD90/D10値を算出した。
[Particle size]
The silica particle dispersion was diluted with methanol so that the silica particles became 1% by mass, and the particle size distribution when the particles were dispersed by irradiating ultrasonic waves for 10 minutes was determined by the dynamic light scattering method / laser Doppler method. It was measured with a Nanotrac particle size distribution analyzer (UPA-EX150: manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), and the volume-based median diameter (D50) and D90 / D10 value were calculated.

[Q4/Q]
下記条件で29Si−NMR測定を行った。
装置:パルス−フーリエ変換型核磁気共鳴装置(JNM−ECX500II:日本電子(株)製)
磁場強度:11.75T
積算回数:10640
S/N比:>5
試料管素材:ポリテトラフルオロエチレン
溶媒:重クロロホルム
基準物質:テトラメチルシラン
緩和剤:クロム(III)アセチルアセトナート
[Q 4 / Q]
29 Si-NMR measurement was performed under the following conditions.
Apparatus: Pulse-Fourier transform nuclear magnetic resonance apparatus (JNM-ECX500II: manufactured by JEOL Ltd.)
Magnetic field strength: 11.75T
Number of integration: 10640
S / N ratio:> 5
Sample tube material: Polytetrafluoroethylene Solvent: Deuterated chloroform Reference material: Tetramethylsilane Relaxant: Chromium (III) acetylacetonate

得られたスペクトルにおいて、−80〜−130ppmのピーク面積(Q)に対する−105〜−130ppmのピーク面積(Q4)の割合(Q4/Q)を算出した。 In the obtained spectrum, the ratio (Q 4 / Q) of the peak area (Q 4 ) of −105 to −130 ppm to the peak area (Q) of −80 to −130 ppm was calculated.

[流動性]
目視にて流動性が見られる場合を「○」、流動性が殆ど無い場合を「×」として評価した。
[Liquidity]
The case where fluidity was visually observed was evaluated as “「 ”, and the case where there was almost no fluidity was evaluated as“ X ”.

[ナトリウム含有量]
シリカ分散液を灰化処理した後、誘導結合プラズマ発光分光分析(IPC−OES)装置(Agilent−730:アジレント・テクノロジー(株)製)を用いてシリカ分散液中に含まれるナトリウムの量を定量した。
[Sodium content]
After the silica dispersion is incinerated, the amount of sodium contained in the silica dispersion is determined using an inductively coupled plasma emission spectroscopy (IPC-OES) apparatus (Agilent-730, manufactured by Agilent Technologies). did.

Figure 2020012078
Figure 2020012078

Figure 2020012078
*粒子の沈降により検出不可
Figure 2020012078
* Not detectable due to settling of particles

表1に示した通り、実施例1−1〜1−5において、HAAD中にシリカが高濃度分散された流動性液体が得られた。
一方、表2に示した通り、比較例1−1ではシリカの凝集が生じ、流動性を示さなかった。この結果は、添加した(メタ)アクリル基含有有機ケイ素化合物による被覆が不十分であり、シリカとHDDAとの相溶性が不足したためにシリカ間で凝集が生じ、流動性が損なわれたことを示している。
比較例1−2と比較例1−3の場合ではシリカの凝集は生じなかったが、強い増粘が生じ、流動性を示さなかった。この結果は、シリカ表面の疎水化が十分に行われている場合であっても、シリカ表面に(メタ)アクリル基を有しないためにHDDAとの親和性不足が要因で増粘が生じることを示している。
また、比較例1−3では粒子径が70nm以上の粒子を使用したことで、光の散乱が大きく、分散液の白濁が見られた。
比較例1−4の場合ではイオン交換法シリカを使用したことにより、得られた流動性液体はナトリウム含有量が非常に多いものとなった。一方、本発明で得られたシリカ分散液は、ナトリウム原子がほとんど含まれておらず、従ってアルカリ金属による汚染が問題となる用途にも問題なく使用することができる。
As shown in Table 1, in Examples 1-1 to 1-5, a fluid liquid in which silica was dispersed at a high concentration in HAAD was obtained.
On the other hand, as shown in Table 2, in Comparative Example 1-1, silica aggregated, and did not show fluidity. This result indicates that the coating with the added (meth) acrylic group-containing organosilicon compound was insufficient, and the compatibility between silica and HDDA was insufficient, so that aggregation occurred between the silicas and the fluidity was impaired. ing.
In the case of Comparative Example 1-2 and Comparative Example 1-3, aggregation of silica did not occur, but strong thickening occurred and did not show fluidity. This result indicates that, even when the silica surface is sufficiently hydrophobized, the silica surface does not have a (meth) acrylic group, so that the viscosity increases due to insufficient affinity with HDDA. Is shown.
In Comparative Example 1-3, particles having a particle diameter of 70 nm or more were used, so that light scattering was large and cloudiness of the dispersion was observed.
In the case of Comparative Examples 1-4, the use of ion-exchanged silica resulted in an extremely high sodium content in the obtained fluid liquid. On the other hand, the silica dispersion obtained in the present invention contains almost no sodium atom, and thus can be used without problems in applications where contamination with alkali metals is a problem.

[実施例2−1]
実施例1−1にて得られたシリカ/HDDA分散液100質量部に対して、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(BASF社製、商品名:DAROCUR 1173)4質量部を添加し、光硬化性組成物を調製した。
[Example 2-1]
Based on 100 parts by mass of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-1, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (trade name: DAROCUR 1173, manufactured by BASF). 4 parts by mass were added to prepare a photocurable composition.

得られた組成物をバーコータ#8を用いてポリカーボネート板(厚さ5mm、製品名タキロンPCクリア−1600型:タキロンシーアイ社製)上に塗工した後、高圧水銀灯を用い、窒素雰囲気で600mJ/cm2(波長300〜390nmの紫外線積算エネルギー、アイ紫外線積算照度計UVPF−A1(PD−365):岩崎電気(株)製にて測定)の紫外線を照射することにより膜厚15.1μmの硬化膜を調製した。 The obtained composition was coated on a polycarbonate plate (thickness: 5 mm, product name: Takiron PC Clear-1600 type, manufactured by Takiron C.I.) using a bar coater # 8, and then 600 mJ / N 2 in a nitrogen atmosphere using a high-pressure mercury lamp. Irradiation with ultraviolet light of cm 2 (integrated ultraviolet energy at a wavelength of 300 to 390 nm, eye ultraviolet integrated illuminometer UVPF-A1 (PD-365): manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.) to cure the film to a thickness of 15.1 μm. A membrane was prepared.

[実施例2−2]
実施例1−1にて得られたシリカ/HDDA分散液に代えて、実施例1−2にて得られたシリカ/HDDA分散液を用いた以外は実施例2−1と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Example 2-2]
Curing is performed in the same manner as in Example 2-1 except that the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-2 is used instead of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-1. A membrane was prepared.

[実施例2−3]
実施例1−1にて得られたシリカ/HDDA分散液に代えて、実施例1−3にて得られたシリカ/HDDA分散液を用いた以外は実施例2−1と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Example 2-3]
Curing is performed in the same procedure as in Example 2-1 except that the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-3 is used instead of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-1. A membrane was prepared.

[実施例2−4]
実施例1−1にて得られたシリカ/HDDA分散液に代えて、実施例1−4にて得られたシリカ/HDDA分散液を用いた以外は実施例2−1と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Example 2-4]
Cured in the same procedure as in Example 2-1 except that the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-4 was used instead of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-1. A membrane was prepared.

[実施例2−5]
実施例1−1にて得られたシリカ/HDDA分散液に代えて、実施例1−5にて得られたシリカ/HDDA分散液を用いた以外は実施例2−1と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Example 2-5]
Cured in the same procedure as in Example 2-1 except that the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-5 was used instead of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-1. A membrane was prepared.

[実施例2−6]
実施例1−3にて得られたシリカ/HDDA分散液100質量部に対して、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)10質量部、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(DAROCUR 1173:BASF社製)4質量部を添加し、光硬化性組成物を調製した。得られた組成物から実施例2−1と同様の条件で硬化膜を調製した。
[Example 2-6]
For 100 parts by mass of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-3, 10 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1- 4 parts by mass of ON (DAROCUR 1173: manufactured by BASF) was added to prepare a photocurable composition. A cured film was prepared from the obtained composition under the same conditions as in Example 2-1.

[実施例2−7]
TMPTAに代えて、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)10質量部を用いた以外は実施例2−6と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Example 2-7]
A cured film was prepared in the same procedure as in Example 2-6 except that 10 parts by mass of dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA) was used instead of TMPTA.

[実施例2−8]
実施例1−3によって得られたシリカ/HDDA分散液を直接、バーコータ#8を用いてポリカーボネート板(厚さ5mm、製品名タキロンPCクリア−1600型:タキロンシーアイ社製)上に塗工した後、高圧水銀灯を用い、窒素雰囲気で2,400mJ/cm2の紫外線を照射することにより膜厚14.8μmの硬化膜を調製した。
[Example 2-8]
The silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-3 was directly coated on a polycarbonate plate (thickness: 5 mm, product name: Takiron PC Clear-1600, manufactured by Takiron C.I.) using a bar coater # 8. By using a high-pressure mercury lamp and irradiating ultraviolet rays of 2,400 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere, a cured film having a thickness of 14.8 μm was prepared.

[比較例2−1]
HDDA 100質量部に対して、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(DAROCUR 1173:BASF社製)4質量部を添加し、光硬化性組成物を調製した。得られた組成物から実施例2−1と同様の条件で硬化膜を調製した。
[Comparative Example 2-1]
4 parts by mass of 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (DAROCUR 1173: BASF) was added to 100 parts by mass of HDDA to prepare a photocurable composition. A cured film was prepared from the obtained composition under the same conditions as in Example 2-1.

[比較例2−2]
実施例1−1にて得られたシリカ/HDDA分散液に代えて、比較例1−4にて得られたシリカ/HDDA分散液を用いた以外は実施例2−1と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Comparative Example 2-2]
Cured in the same procedure as in Example 2-1 except that the silica / HDDA dispersion obtained in Comparative Example 1-4 was used instead of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-1. A membrane was prepared.

[比較例2−3]
実施例1−3にて得られたシリカ/HDDA分散液に代えて、比較例1−4にて得られたシリカ/HDDA分散液を用いた以外は実施例2−6と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Comparative Example 2-3]
Cured in the same manner as in Example 2-6, except that the silica / HDDA dispersion obtained in Comparative Example 1-4 was used instead of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-3. A membrane was prepared.

[比較例2−4]
実施例1−3にて得られたシリカ/HDDA分散液に代えて、比較例1−4にて得られたシリカ/HDDA分散液を用いた以外は実施例2−7と同様の手順で硬化膜を調製した。
[Comparative Example 2-4]
Cured in the same manner as in Example 2-7, except that the silica / HDDA dispersion obtained in Comparative Example 1-4 was used instead of the silica / HDDA dispersion obtained in Example 1-3. A membrane was prepared.

上記実施例2−1〜2−8及び比較例2−1〜2−4で得られた硬化膜が形成されたポリカーボネート板について、下記の評価を行った。結果を表3に示す。   The following evaluations were performed on the polycarbonate plates on which the cured films obtained in Examples 2-1 to 2-8 and Comparative Examples 2-1 to 2-4 were formed. Table 3 shows the results.

[透明性]
濁度計(NDH2000:日本電色工業(株)製)を用いてヘイズを測定した。ヘイズの値が2以下のものを「○」、2より大きいものを「×」として評価した。
[transparency]
The haze was measured using a turbidimeter (NDH2000: manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). Those having a haze value of 2 or less were evaluated as “○”, and those having a haze value larger than 2 were evaluated as “x”.

[耐擦傷性]
ASTM1044に準じ、テーバー摩耗試験にて摩耗輪SC−10Fを装着し、荷重500gfでの500回転後のヘイズをヘイズメーター(NDH5000SP:日本電色工業(株)製)を用いて測定し、摩耗試験前の値との差(ΔHz)を算出した。
[Scratch resistance]
According to ASTM 1044, a worn wheel SC-10F was mounted in a Taber abrasion test, and the haze after 500 rotations with a load of 500 gf was measured using a haze meter (NDH5000SP: manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), and the abrasion test was performed. The difference (ΔHz) from the previous value was calculated.

[密着性]
JISK5400に準じ、カミソリ刃を用いて、硬化膜に2mm間隔で縦、横6本ずつ切れ目を入れて25個の碁盤目を作製し、セロテープ(登録商標、ニチバン(株)製)をよく付着させた後、90°手前方向に急激に剥がしたとき、硬化膜が剥離せずに残存するマス目数(X)を、X/25で評価した。X=25のものを「○」、X<25のものを「×」として評価した。
[Adhesion]
According to JIS K5400, using a razor blade, the cured film was cut into 6 pieces vertically and horizontally at intervals of 2 mm to make 25 grids, and cellophane tape (registered trademark, manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was adhered well. After that, when the film was rapidly peeled in the forward direction by 90 °, the number of squares (X) in which the cured film remained without peeling was evaluated by X / 25. X = 25 was evaluated as “○”, and X <25 was evaluated as “×”.

Figure 2020012078
Figure 2020012078

表3に示す光硬化組成物の硬化膜物性について、本発明の要件を満たす実施例2−1〜2−8ではΔHzが3.6以下であり、優れた耐擦傷性を示した。
一方で、比較例2−1のようにシリカ粒子を含まない場合は、ΔHzが10以上であり耐擦傷性が著しく低下した。
また、比較例2−2〜2−4ではシリカ粒子は上記実施例2−1〜2−8と同程度含んでいるにもかかわらず、ΔHzは5以上であり、耐擦傷性の改善効果は限定的であった。
比較例2−2〜2−4で使用されているシリカ粒子の原料は、シロキサンの縮合がより進行したイオン交換法シリカであり、29Si−NMRのピーク比:Q4/Qが0.80より大きいことがそれを支持している。
一方で、実施例2−1〜2−8で使用されているシリカ原料はゾルゲル法シリカであり、イオン交換法シリカと比較すると29Si−NMRのピーク比:Q4/Qは0.70〜0.75、ナトリウム含有量は100ppm以下であることを満たす。
従って、上記の結果は、ゾルゲル法シリカを用いることに起因して、より優れた耐擦傷性が発現したことを示唆している。加えて、実施例2−8においては光反応開始剤を添加しない状態においても高い耐擦傷性を有する硬化膜が得られている。
以上のことから、本発明で得られるシリカ分散液は、光反応開始剤に起因する黄変性や耐候性悪化の影響が少ない、優れたハードコート塗料の原料として有用である。
Regarding the physical properties of the cured film of the photocurable composition shown in Table 3, in Examples 2-1 to 2-8 satisfying the requirements of the present invention, ΔHz was 3.6 or less, indicating excellent scratch resistance.
On the other hand, when no silica particles were contained as in Comparative Example 2-1, ΔHz was 10 or more, and the scratch resistance was significantly reduced.
Further, in Comparative Examples 2-2 to 2-4, despite the fact that the silica particles contained the same degree as in Examples 2-1 to 2-8, ΔHz was 5 or more, and the effect of improving the scratch resistance was poor. It was limited.
The raw material of the silica particles used in Comparative Examples 2-2 to 2-4 is ion-exchange silica in which siloxane condensation has progressed further, and the peak ratio of 29 Si-NMR: Q 4 / Q is 0.80. The bigger favors it.
On the other hand, the silica raw material used in Examples 2-1 to 2-8 is a sol-gel method silica, and when compared with ion exchange method silica, the peak ratio of 29 Si-NMR: Q 4 / Q is 0.70 to 0.70. 0.75, satisfying that the sodium content is 100 ppm or less.
Therefore, the above results suggest that more excellent scratch resistance was developed due to the use of the sol-gel method silica. In addition, in Example 2-8, a cured film having high abrasion resistance was obtained even without adding a photoreaction initiator.
From the above, the silica dispersion obtained in the present invention is useful as a raw material for an excellent hard coat paint, which is less affected by yellowing and deterioration of weather resistance due to a photoreaction initiator.

Claims (20)

ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物中に、表面処理ゾルゲルシリカ粒子が分散したシリカ分散液であって、
前記表面処理ゾルゲルシリカが、下記式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物及びその(部分)加水分解縮合物のうちの少なくとも1種による表面処理物であり、体積基準の粒度分布におけるメジアン径が1〜60nmであるゾルゲルシリカ粒子を含む分散液に、該ゾルゲルシリカ粒子100質量部に対して下記式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物10質量部以上を添加した表面処理物であるシリカ分散液。
Figure 2020012078
(式中、R1は水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R2は炭素原子数1〜20のアルキレン基であり、R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R4はそれぞれ独立に水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、又はハロゲン原子であり、nは1〜3の整数である。)
In a liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond, a silica dispersion in which surface-treated sol-gel silica particles are dispersed,
The surface-treated sol-gel silica is a surface-treated product of at least one of an organosilicon compound having a (meth) acrylic group represented by the following formula (1) and a (partly) hydrolyzed condensate thereof, and is based on volume. In a dispersion containing sol-gel silica particles having a median diameter in the particle size distribution of 1 to 60 nm, an organosilicon compound having a (meth) acrylic group represented by the following formula (1) based on 100 parts by mass of the sol-gel silica particles A silica dispersion which is a surface-treated product to which 10 parts by mass or more is added.
Figure 2020012078
(Wherein, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 are each independently a hydrogen atom or 1 carbon atom. And R 4 is each independently a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom, and n is an integer of 1 to 3.)
ゾルゲルシリカ粒子の29Si−NMRスペクトルにおける−80〜−130ppmのピーク面積(Q)に対する−105〜−130ppmのピーク面積(Q4)の割合(Q4/Q)が0.8以下である請求項1記載のシリカ分散液。 The ratio (Q 4 / Q) of the peak area (Q 4 ) of −105 to −130 ppm to the peak area (Q) of −80 to −130 ppm in the 29 Si-NMR spectrum of the sol-gel silica particles is 0.8 or less. Item 6. The silica dispersion according to Item 1. ゾルゲルシリカ粒子の体積基準の粒度分布におけるD90/D10の値が3.2以下である請求項1又は2記載のシリカ分散液。   The silica dispersion according to claim 1 or 2, wherein the value of D90 / D10 in the volume-based particle size distribution of the sol-gel silica particles is 3.2 or less. (メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(2)で表される化合物を含む請求項1〜3のいずれか1項記載のシリカ分散液。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
The silica dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the organosilicon compound having a (meth) acryl group includes a compound represented by the following formula (2).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(3)で表される化合物を含む請求項1〜3のいずれか1項記載のシリカ分散液。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
The silica dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the organosilicon compound having a (meth) acryl group includes a compound represented by the following formula (3).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(4)で表される化合物を含む請求項1〜3のいずれか1項記載のシリカ分散液。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
The silica dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the organosilicon compound having a (meth) acryl group includes a compound represented by the following formula (4).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
表面処理ゾルゲルシリカ粒子が、更に下記式(5)で表されるシラン化合物の1種以上で表面処理されたものである請求項1〜6のいずれか1項記載のシリカ分散液。
5 3SiY (5)
(式中、R5は炭素原子数1〜20の1価炭化水素基であり、Yは水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子である。)
The silica dispersion according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface-treated sol-gel silica particles are further surface-treated with one or more silane compounds represented by the following formula (5).
R 5 3 SiY (5)
(In the formula, R 5 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and Y is a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, an acyloxy group, or a halogen atom.)
ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物が、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのうち少なくとも1種を含む請求項1〜7のいずれか1項記載のシリカ分散液。   The liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond contains at least one of 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate. Silica dispersion. 前記ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物100質量部に対して、前記表面処理ゾルゲルシリカ粒子を5〜250質量部含む請求項1〜8のいずれか1項記載のシリカ分散液。   The silica dispersion according to any one of claims 1 to 8, comprising 5 to 250 parts by mass of the surface-treated sol-gel silica particles with respect to 100 parts by mass of the liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond. ナトリウム含有量が100ppm以下である請求項1〜9のいずれか1項記載のシリカ分散液。   The silica dispersion according to any one of claims 1 to 9, having a sodium content of 100 ppm or less. 請求項1〜10のいずれか1項記載のシリカ分散液を含む光硬化性組成物。   A photocurable composition comprising the silica dispersion according to claim 1. 請求項11記載の光硬化性組成物を硬化させてなる硬化物。   A cured product obtained by curing the photocurable composition according to claim 11. (A1)下記式(6)で表されるシラン化合物、その(部分)加水分解縮合物又はこれらの混合物を塩基性物質の存在下で親水性有機溶媒及び水の混合溶媒中で加水分解・縮合することによってゾルゲルシリカ粒子の有機溶媒・水分散液を得る工程と、
Si(OR64 (6)
(但し、R6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜6の1価炭化水素基である。)
(A2)前記ゾルゲルシリカ粒子の分散液に、該ゾルゲルシリカ粒子100質量部に対して下記式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物及びその(部分)加水分解縮合物のうちの少なくとも1種を10質量部以上添加して、前記ゾルゲルシリカ粒子の表面を処理する工程と、
Figure 2020012078
(式中、R1は水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R2は炭素原子数1〜20のアルキレン基であり、R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、R4はそれぞれ独立に水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、又はハロゲン原子であり、nは1〜3の整数である。)
(A3)工程(A2)で得られた、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物で表面処理されたゾルゲルシリカ粒子の分散液に、ラジカル重合性不飽和結合を有する液状化合物を添加し、前記の親水性有機溶媒、水、及び場合により前記表面処理によって生じたアルコールを留去によって除く工程
とを有するシリカ分散液の製造方法。
(A1) Hydrolysis / condensation of a silane compound represented by the following formula (6), its (partially) hydrolyzed condensate or a mixture thereof in a mixed solvent of a hydrophilic organic solvent and water in the presence of a basic substance Obtaining an organic solvent / water dispersion of sol-gel silica particles by doing
Si (OR 6 ) 4 (6)
(However, R 6 is each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.)
(A2) In a dispersion of the sol-gel silica particles, an organosilicon compound having a (meth) acrylic group represented by the following formula (1) based on 100 parts by mass of the sol-gel silica particles, and a (partially) hydrolyzed condensate thereof Adding at least one of the above by 10 parts by mass or more, treating the surface of the sol-gel silica particles,
Figure 2020012078
(Wherein, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 2 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, and R 3 are each independently a hydrogen atom or 1 carbon atom. And R 4 is each independently a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom, and n is an integer of 1 to 3.)
(A3) A liquid compound having a radical polymerizable unsaturated bond is added to the dispersion liquid of the sol-gel silica particles surface-treated with the organosilicon compound having a (meth) acrylic group obtained in the step (A2). Removing the hydrophilic organic solvent, water and, in some cases, the alcohol produced by the surface treatment by distillation.
工程(A1)で得られたゾルゲルシリカ粒子の29Si−NMRスペクトルにおける−80〜−130ppmのピーク面積(Q)に対する−105〜−130ppmのピーク面積(Q4)の割合(Q4/Q)が0.8以下である請求項13記載のシリカ分散液の製造方法。 The ratio (Q 4 / Q) of the peak area (Q 4 ) of −105 to −130 ppm to the peak area (Q) of −80 to −130 ppm in the 29 Si-NMR spectrum of the sol-gel silica particles obtained in the step (A1). 14. The method for producing a silica dispersion according to claim 13, wherein is 0.8 or less. 工程(A1)で得られたゾルゲルシリカ粒子の粒度分布におけるD90/D10の値が3.2以下である請求項13又は14記載のシリカ分散液の製造方法。   The method for producing a silica dispersion according to claim 13 or 14, wherein the value of D90 / D10 in the particle size distribution of the sol-gel silica particles obtained in step (A1) is 3.2 or less. 工程(A2)において、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(2)で表される化合物を含む請求項13〜15のいずれか1項記載のシリカ分散液の製造方法。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
The method for producing a silica dispersion according to any one of claims 13 to 15, wherein in the step (A2), the organosilicon compound having a (meth) acryl group includes a compound represented by the following formula (2).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
工程(A2)において、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(3)で表される化合物を含む請求項13〜15のいずれか1項記載のシリカ分散液の製造方法。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
The method for producing a silica dispersion according to any one of claims 13 to 15, wherein in the step (A2), the organosilicon compound having a (meth) acrylic group contains a compound represented by the following formula (3).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
工程(A2)において、(メタ)アクリル基を有する有機ケイ素化合物が、下記式(4)で表される化合物を含む請求項13〜15のいずれか1項記載のシリカ分散液の製造方法。
Figure 2020012078
(式中、R3、R4、nは前記と同様である。)
The method for producing a silica dispersion according to any one of claims 13 to 15, wherein in the step (A2), the organosilicon compound having a (meth) acrylic group contains a compound represented by the following formula (4).
Figure 2020012078
(In the formula, R 3 , R 4 , and n are the same as described above.)
工程(A2)において、更に下記式(5)で表されるシラン化合物の1種以上を添加して、工程(A1)で得られたゾルゲルシリカ粒子の表面を処理する請求項13〜18のいずれか1項記載のシリカ分散液の製造方法。
5 3SiY (5)
(式中、R5は炭素原子数1〜20の1価炭化水素基であり、Yは水酸基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、アシルオキシ基又はハロゲン原子である。)
The process of any one of claims 13 to 18, wherein in the step (A2), the surface of the sol-gel silica particles obtained in the step (A1) is treated by further adding one or more silane compounds represented by the following formula (5). 3. The method for producing a silica dispersion according to claim 1.
R 5 3 SiY (5)
(In the formula, R 5 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and Y is a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, an acyloxy group, or a halogen atom.)
工程(A3)で得られたシリカ分散液のナトリウム含有量が100ppm以下である請求項13〜19のいずれか1項記載のシリカ分散液の製造方法。   The method for producing a silica dispersion according to any one of claims 13 to 19, wherein the sodium content of the silica dispersion obtained in the step (A3) is 100 ppm or less.
JP2018136529A 2018-07-20 2018-07-20 Silica dispersion, its production method, photocurable composition using it, and its cured product Active JP6969514B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018136529A JP6969514B2 (en) 2018-07-20 2018-07-20 Silica dispersion, its production method, photocurable composition using it, and its cured product
PCT/JP2019/025892 WO2020017277A1 (en) 2018-07-20 2019-06-28 Silica dispersion, method for producing same, photocurable composition in which same is used, and cured product thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018136529A JP6969514B2 (en) 2018-07-20 2018-07-20 Silica dispersion, its production method, photocurable composition using it, and its cured product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020012078A true JP2020012078A (en) 2020-01-23
JP6969514B2 JP6969514B2 (en) 2021-11-24

Family

ID=69164691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018136529A Active JP6969514B2 (en) 2018-07-20 2018-07-20 Silica dispersion, its production method, photocurable composition using it, and its cured product

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6969514B2 (en)
WO (1) WO2020017277A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021080387A (en) * 2019-11-20 2021-05-27 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Laminate having inorganic nanoparticle-containing wear-resistant layer and inorganic nanoparticle-containing radiation-curable ink having low viscosity
JP7034508B1 (en) 2020-10-08 2022-03-14 大成ファインケミカル株式会社 Method for Producing Photocurable Silica Fine Particles, Photocurable Silica Fine Particles and Composition for Photocurable Coating

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11124467A (en) * 1997-10-23 1999-05-11 Nippon Shokubai Co Ltd Complex fine particle, its production and use
JP2004307659A (en) * 2003-04-08 2004-11-04 Olympus Corp Optical element and organic/inorganic composite material for forming the optical element
JP2005272792A (en) * 2004-02-27 2005-10-06 Nippon Shokubai Co Ltd Curing composition for optical part
JP2011162765A (en) * 2010-01-14 2011-08-25 Canon Inc Organic-inorganic composition material and production process thereof, and optical element
JP2013241515A (en) * 2012-05-21 2013-12-05 Showa Denko Kk Curable composition and cured material thereof
WO2014171485A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-23 日産化学工業株式会社 Curable composition comprising siloxane oligomer and inorganic microparticles
WO2015087965A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 日産化学工業株式会社 Silica particles, manufacturing method for same, and silica sol
CN105693927A (en) * 2015-12-31 2016-06-22 江苏苏博特新材料股份有限公司 Organic-inorganic hybridized particles and preparation method and application thereof
JP2016132713A (en) * 2015-01-19 2016-07-25 信越化学工業株式会社 Active energy ray-curable acrylic silicone resin composition and coated article
WO2018003880A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 三菱ケミカル株式会社 Active energy ray-curable resin composition, resin molded article and method for producing resin molded article

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11124467A (en) * 1997-10-23 1999-05-11 Nippon Shokubai Co Ltd Complex fine particle, its production and use
JP2004307659A (en) * 2003-04-08 2004-11-04 Olympus Corp Optical element and organic/inorganic composite material for forming the optical element
JP2005272792A (en) * 2004-02-27 2005-10-06 Nippon Shokubai Co Ltd Curing composition for optical part
JP2011162765A (en) * 2010-01-14 2011-08-25 Canon Inc Organic-inorganic composition material and production process thereof, and optical element
JP2013241515A (en) * 2012-05-21 2013-12-05 Showa Denko Kk Curable composition and cured material thereof
WO2014171485A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-23 日産化学工業株式会社 Curable composition comprising siloxane oligomer and inorganic microparticles
WO2015087965A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 日産化学工業株式会社 Silica particles, manufacturing method for same, and silica sol
JP2016132713A (en) * 2015-01-19 2016-07-25 信越化学工業株式会社 Active energy ray-curable acrylic silicone resin composition and coated article
CN105693927A (en) * 2015-12-31 2016-06-22 江苏苏博特新材料股份有限公司 Organic-inorganic hybridized particles and preparation method and application thereof
WO2018003880A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 三菱ケミカル株式会社 Active energy ray-curable resin composition, resin molded article and method for producing resin molded article

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021080387A (en) * 2019-11-20 2021-05-27 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Laminate having inorganic nanoparticle-containing wear-resistant layer and inorganic nanoparticle-containing radiation-curable ink having low viscosity
JP7034508B1 (en) 2020-10-08 2022-03-14 大成ファインケミカル株式会社 Method for Producing Photocurable Silica Fine Particles, Photocurable Silica Fine Particles and Composition for Photocurable Coating
JP2022062640A (en) * 2020-10-08 2022-04-20 大成ファインケミカル株式会社 Method for producing photocurable silica fine particles, photocurable silica fine particles and photocurable coating composition

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020017277A1 (en) 2020-01-23
JP6969514B2 (en) 2021-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2360194B1 (en) Siloxane resin composition and protective film for touch panel using same
TWI388629B (en) Silica-containing polysiloxane resin composition and molded body
US20130158148A1 (en) Photosensitive silicone resin composition
US8530546B2 (en) Curable composition comprising inorganic oxide microparticles that are surface-modified with maleimide groups
US20100003493A1 (en) Radiation curable coating compositions, related coatings and methods
JP2008106103A (en) Photocurable and thermosetting coating composition, and article having cured film thereof
JP2007016191A (en) Coating composition, method for forming protective film, and laminated material
JP4239030B2 (en) Photo-curable resin composition and article having cured film thereof
JP2021109934A (en) Surface-modified inorganic particle, surface-modified inorganic particle liquid dispersion, production method of the same, and photocurable composition
WO2020017277A1 (en) Silica dispersion, method for producing same, photocurable composition in which same is used, and cured product thereof
CN100347210C (en) Curable composition, cured product, and laminate
JP7180583B2 (en) Surface-treated silica particles, dispersion thereof, and method for producing surface-treated silica particle powder
WO2020005340A1 (en) Tintable abrasion resistant compositions
JP2008038086A (en) Active energy ray-curable composition and laminate
WO2024024370A1 (en) Photocurable composition, cured product of same, and coated article
JP3928708B2 (en) Photocurable coating agent for forming hard protective film and article formed with the film
JP2011001456A (en) Method for producing polyorganosiloxane, method for producing composition, method for curing composition and method for producing laminate
JP5882079B2 (en) Resin stamper
KR20180096901A (en) Photocurable resin composition containing surface-modified Inorganic Particles
CN111741999A (en) Method for producing substrate with hard coat layer containing functional fine particles
CN116323012B (en) Coating agent for plexiglass and plexiglass
JP6958988B2 (en) Curable compositions, laminates and automotive headlamp lenses
WO2023203869A1 (en) Photoreactive organopolysiloxane, method for producing same, and photocurable composition
JP2012223910A (en) Laminate and method for manufacturing the same
JP7428668B2 (en) Coating agent for resin glass and resin glass

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210615

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210928

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211011

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6969514

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150