JP2023125582A - Curable composition, self-healing material and cured product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、硬化性組成物、自己修復材料および硬化物に関する。 The present invention relates to a curable composition, a self-healing material, and a cured product.
硬化性材料は、接着剤、シール材、塗料などの用途で活用されている。前記硬化性材料を硬化して得られる硬化物は、傷が生じた場合または破断した場合に目的とする効果を得られなくなるため、より長寿命の材料が求められていた。 Curable materials are used in applications such as adhesives, sealants, and paints. If the cured product obtained by curing the above-mentioned curable material is damaged or broken, it will no longer be possible to obtain the intended effect, so there has been a demand for a material with a longer lifespan.
特許文献1には、硬化性材料として自己修復性を有する組成物が記載されている。これらの材料は、材料が破断した場合でも、自己修復能によって破断箇所を修復することができるため、材料の長寿命化につながる技術として注目されている。 Patent Document 1 describes a composition having self-healing properties as a curable material. Even if these materials break, their self-repairing ability allows them to repair the broken part, so they are attracting attention as a technology that can extend the lifespan of the materials.
しかしながら、上述のような従来技術は、ジスフィルド結合を含んでおり、硫黄原子の性質によって使用が制限される点でさらなる改善の余地があった。 However, the prior art as described above contains a disulfide bond and has room for further improvement in that its use is limited by the properties of the sulfur atom.
本発明の一態様は、硫黄原子を含まない、自己修復性の硬化性材料を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention is to provide a self-healing curable material that does not contain sulfur atoms.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る硬化性組成物は、
(A)単官能性ビニルモノマー、
(B)1分子中に、2つ以上のビニル基と、ボロン酸エステル基またはボリン酸エステル基と、を有する多官能性ビニルモノマー、および、
(C)重合開始剤
を含む。
In order to solve the above problems, a curable composition according to one embodiment of the present invention,
(A) monofunctional vinyl monomer,
(B) a polyfunctional vinyl monomer having two or more vinyl groups and a boronic acid ester group or a boric acid ester group in one molecule, and
(C) Contains a polymerization initiator.
本発明の一態様によれば、硫黄原子を含まない、自己修復性の硬化性材料を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, a self-healing curable material that does not contain sulfur atoms can be provided.
以下、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上、B以下」を意味する。本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」および/または「メタクリル」を意味する。 Unless otherwise specified herein, the numerical range "A to B" means "A or more and B or less". As used herein, "(meth)acrylic" means "acrylic" and/or "methacrylic".
〔1.本発明の概要〕
特許文献1に記載のような従来の硬化性材料として自己修復性を有する組成物は、自己修復機能を駆動するための基として、硫黄原子を含むジスフィルド結合を用いている。硫黄の酸化物等は人体に有害な場合がある他、金属を腐食したり、金属触媒を被毒したりする場合がある。それゆえ、用途によっては硫黄原子による悪影響が懸念されるため、使用が制限される場合もある。そのため、前記のように使用が制限されることなく、広く一般的に使用できる自己修復性の硬化性材料が求められている。
[1. Summary of the invention]
A conventional composition having self-healing properties as a curable material as described in Patent Document 1 uses a disulfide bond containing a sulfur atom as a group for driving the self-healing function. In addition to being harmful to the human body, sulfur oxides may corrode metals or poison metal catalysts. Therefore, depending on the application, the use may be restricted due to concerns about the adverse effects of sulfur atoms. Therefore, there is a need for a self-healing curable material that can be used widely and generally without being restricted in its use as described above.
そこで、本発明者は、上記課題を解決し得る手段について鋭意検討を行った結果、以下の硬化性組成物により、硫黄原子を含まない、自己修復性の硬化性材料が得られることを見出した。 Therefore, the inventors of the present invention have conducted intensive studies on means to solve the above problems, and have discovered that a self-healing curable material that does not contain sulfur atoms can be obtained by using the following curable composition. .
〔2.硬化性組成物〕
具体的には、本発明の一実施形態に係る硬化性組成物は、(A)単官能性ビニルモノマー、(B)1分子中に、2つ以上のビニル基と、ボロン酸エステル基またはボリン酸エステル基と、を有する多官能性ビニルモノマー、および(C)重合開始剤を含む。
[2. Curable composition]
Specifically, the curable composition according to one embodiment of the present invention includes (A) a monofunctional vinyl monomer, (B) two or more vinyl groups and a boronic acid ester group or borin in one molecule. A polyfunctional vinyl monomer having an acid ester group, and (C) a polymerization initiator.
〔2-1.(A)単官能性ビニルモノマー〕
本明細書において、(A)単官能性ビニルモノマーとは、1分子中に1つのビニル基を有するビニル系モノマーである。なお、本明細書において、「ビニル基」は、アルキル基等(例えばメチル基)により置換されている場合も包含する。以下、(A)単官能性ビニルモノマーを「(A)成分」とも称する。
[2-1. (A) Monofunctional vinyl monomer]
In this specification, the monofunctional vinyl monomer (A) is a vinyl monomer having one vinyl group in one molecule. In addition, in this specification, a "vinyl group" also includes the case where it is substituted with an alkyl group or the like (for example, a methyl group). Hereinafter, the monofunctional vinyl monomer (A) will also be referred to as "component (A)."
(A)成分の例としては、鎖状または環状の(メタ)アクリレート系モノマー、(メタ)アクリル酸、スチレン系モノマー、共役ジエン系モノマー、アクリロニトリル、塩化ビニル、N-ビニルピロリドン、アクリルアミド系モノマー、ビニルケトン系モノマー、およびビニルエステル系モノマー等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of component (A) include linear or cyclic (meth)acrylate monomers, (meth)acrylic acid, styrene monomers, conjugated diene monomers, acrylonitrile, vinyl chloride, N-vinylpyrrolidone, acrylamide monomers, Examples include vinyl ketone monomers and vinyl ester monomers. These may be used alone or in combination of two or more.
得られる硬化物の物性が良好であり、硬化性組成物の粘度を調整しやすいという点から好ましい(A)成分の具体例としては、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N-ビニルピロリドン、N-ビニルホルムアミド、アクリロイルモルフォリン等が挙げられる。これらのうち、入手性の観点からは、イソノニル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルフォリンが好ましい。(A)成分のアルキル基または脂環式基において異性体が存在する場合は、いずれの異性体でも同様に使用することができ、それらの混合物を用いてもよい。 Specific examples of component (A) that are preferred from the viewpoint of good physical properties of the obtained cured product and easy adjustment of the viscosity of the curable composition include (meth)acrylic acid, methyl (meth)acrylate, and ethyl (meth)acrylate. ) acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate ) acrylate, decyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, tetradecyl (meth)acrylate, pentadecyl (meth)acrylate, hexadecyl (meth)acrylate, heptadecyl (meth)acrylate , octadecyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, adamantyl (meth)acrylate, 2- Examples include hydroxyethyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, (meth)acrylamide, diethylaminoethyl (meth)acrylate, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, acryloylmorpholine, and the like. Among these, from the viewpoint of availability, isononyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate, dicyclopentenyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, Preferred are acrylate, adamantyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, and acryloylmorpholine. When isomers exist in the alkyl group or alicyclic group of component (A), any of the isomers can be used in the same manner, and a mixture thereof may also be used.
また、(A)成分は、分子量が比較的大きい、例えば、単官能性のオリゴマーも含む。このような単官能性のオリゴマーは、マクロモノマーまたはマクロマーとも称される。前記単官能性のオリゴマーとしては、例えば、(メタ)アクリロイル基含有オリゴマーを使用することができる。(メタ)アクリロイル基含有オリゴマーとしては、単量体の繰り返し構造からなるオリゴマー骨格と、1分子中に平均して0.5~1.0個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物が挙げられる。 Component (A) also includes, for example, monofunctional oligomers having a relatively large molecular weight. Such monofunctional oligomers are also called macromonomers or macromers. As the monofunctional oligomer, for example, a (meth)acryloyl group-containing oligomer can be used. Examples of (meth)acryloyl group-containing oligomers include compounds having an oligomer skeleton consisting of a repeating monomer structure and an average of 0.5 to 1.0 (meth)acryloyl groups in one molecule. .
主鎖を構成するオリゴマー骨格としては、例えば、ポリブタジエン、水添ポリブタジエン、ポリイソプレン、水添ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、エポキシ化合物の重合体、シリコーン系重合体等が挙げられる。 Examples of the oligomer skeleton constituting the main chain include polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polyisoprene, polyisobutylene, polyether, polyester, polycarbonate, polyacrylate, epoxy compound polymer, silicone polymer, etc. can be mentioned.
これらの中でも、ゴム物性、粘着性、接着性、ガスバリア性、制振性、耐熱性、耐薬品性などの物性を重視する場合は、ポリブタジエン、水添ポリブタジエン、ポリイソプレン、水添ポリイソプレン、ポリイソブチレンなどのポリオレフィン系のオリゴマー骨格を選択することが好ましい。 Among these, if physical properties such as rubber physical properties, tackiness, adhesion, gas barrier properties, vibration damping properties, heat resistance, and chemical resistance are important, polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polyisoprene, poly Preferably, a polyolefin-based oligomer skeleton such as isobutylene is selected.
一方、粘度、取り扱い性、他成分との相溶性、粘着性、接着性、耐久性、耐熱性などの物性を重視する場合は、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、エポキシ化合物の重合体、シリコーン系重合体から選ばれるオリゴマー骨格を選択することが好ましい。 On the other hand, if physical properties such as viscosity, handleability, compatibility with other components, tackiness, adhesion, durability, and heat resistance are important, polymers of polyether, polyester, polycarbonate, polyacrylate, and epoxy compounds, It is preferable to select an oligomer skeleton selected from silicone polymers.
(メタ)アクリロイル基含有オリゴマーの数平均分子量は、特に制限はないが、入手性、本硬化性組成物の他の成分との相溶性、オリゴマー骨格に由来する特性が発現しやすいこと、および本硬化性組成物の取り扱いやすさに優れることから、200~500000であることが好ましく、1000~100000であることがより好ましい。 There is no particular limit to the number average molecular weight of the (meth)acryloyl group-containing oligomer, but it is determined based on availability, compatibility with other components of the curable composition, ease of developing properties derived from the oligomer skeleton, and the curable composition. Since the curable composition is easy to handle, it is preferably from 200 to 500,000, more preferably from 1,000 to 100,000.
(メタ)アクリロイル基含有オリゴマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。また、他の単官能性ビニルモノマーとも組み合わせて用いてもよい。特に、2種以上の(メタ)アクリロイル基含有オリゴマーを併用する場合は、各成分の相溶性を確保する目的で単官能性ビニルモノマーも併用することが好ましい。 The (meth)acryloyl group-containing oligomers may be used alone or in combination of two or more. It may also be used in combination with other monofunctional vinyl monomers. In particular, when two or more types of (meth)acryloyl group-containing oligomers are used together, it is preferable to also use a monofunctional vinyl monomer in order to ensure compatibility of each component.
これらの中でも、本硬化性組成物の他の成分との相溶性に優れ、工業的な入手性に優れることから、ポリブタジエン、水添ポリブタジエン、ポリイソプレン、水添ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリエーテル、ポリアクリレート、エポキシ化合物の重合体、およびシリコーン系重合体からなる群より選択されるオリゴマー骨格を含む化合物が好ましい。 Among these, polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polyisoprene, polyisobutylene, polyether, Compounds containing an oligomer skeleton selected from the group consisting of polyacrylates, polymers of epoxy compounds, and silicone polymers are preferred.
〔2-2.(B)多官能性ビニルモノマー〕
本明細書において、(B)多官能性ビニルモノマーとは、1分子中に2つ以上のビニル基を有するビニル系モノマーである。以下、(B)多官能性ビニルモノマーを「(B)成分」とも称する。(B)成分の1分子中のビニル基の数の上限値は特に限定されないが、例えば10個であってもよい。(B)成分は架橋点となるため、硬度および強度が高い硬化物を得たい場合は、4~10個のビニル基を有することが好ましい。逆に、柔軟性および伸びに優れる硬化物を得たい場合は、2~3個のビニル基を有することが好ましい。(B)成分の入手性および合成のしやすさの観点からは、(B)成分が有するビニル基の数は2つであることが好ましい。(B)成分は、(メタ)アクリロイル基の一部としてビニル基を有していてもよい。すなわち、(B)成分は、1分子中に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有していてもよい。
[2-2. (B) Polyfunctional vinyl monomer]
In this specification, the polyfunctional vinyl monomer (B) is a vinyl monomer having two or more vinyl groups in one molecule. Hereinafter, the polyfunctional vinyl monomer (B) will also be referred to as "component (B)." The upper limit of the number of vinyl groups in one molecule of component (B) is not particularly limited, but may be, for example, 10. Since component (B) serves as a crosslinking point, it preferably has 4 to 10 vinyl groups if a cured product with high hardness and strength is desired. On the other hand, if it is desired to obtain a cured product with excellent flexibility and elongation, it is preferable to have 2 to 3 vinyl groups. From the viewpoint of availability of component (B) and ease of synthesis, it is preferable that component (B) has two vinyl groups. Component (B) may have a vinyl group as a part of the (meth)acryloyl group. That is, component (B) may have two or more (meth)acryloyl groups in one molecule.
(B)成分は、ボロン酸エステル基またはボリン酸エステル基を有する。本明細書において、ボロン酸エステル基とは「-B(OR)2」で表される基を意味し、ボリン酸エステル基とは「-B(OR)R」で表される基を意味する。ここでRはそれぞれ独立して有機基を表す。有機基はアルキル基またはアリール基等であってもよい。ボロン酸エステル基において2つのORは環構造を形成していてもよい。例えば(B)成分は、そのような環構造としてジオキサボロラン構造を有していてもよい。本明細書において、ジオキサボロラン構造とは、式C-O-B-O-Cで表される5員環(ここで両端のCは互いに結合している)を意味する。 Component (B) has a boronic acid ester group or a boric acid ester group. In this specification, a boronic acid ester group means a group represented by "-B(OR) 2 ", and a boric acid ester group means a group represented by "-B(OR)R". . Here, each R independently represents an organic group. The organic group may be an alkyl group or an aryl group. Two ORs in the boronic acid ester group may form a ring structure. For example, component (B) may have a dioxaborolane structure as such a ring structure. As used herein, the dioxaborolane structure means a 5-membered ring represented by the formula C-O-B-O-C (where the Cs at both ends are bonded to each other).
また、(B)成分は、1分子中に2つ以上のホウ素元素を有することが好ましい。(B)多官能性ビニルモノマーの1分子中のホウ素元素の数の上限値は特に限定されないが、例えば10個であってもよい。ホウ素元素は、ボロン酸エステル基またはボリン酸エステル基の一部として存在していてもよい。(B)成分は、1分子中に、2つ以上のボロン酸エステル基を有していてもよく、2つ以上のボリン酸エステル基を有していてもよく、ボロン酸エステル基とボリン酸エステル基とを有していてもよい。 Moreover, it is preferable that the component (B) has two or more boron elements in one molecule. (B) The upper limit of the number of boron elements in one molecule of the polyfunctional vinyl monomer is not particularly limited, but may be, for example, 10. Elemental boron may be present as part of a boronic acid ester group or a boric acid ester group. Component (B) may have two or more boronic acid ester groups in one molecule, or may have two or more boric acid ester groups, and a boronic acid ester group and a boric acid ester group It may also have an ester group.
(B)成分において、ボリン酸エステル基またはボロン酸エステル基の部分でエステル交換反応が起こり、自己修復性が発現すると考えられる。すなわち、ボリン酸エステル基またはボロン酸エステル基を用いることにより、ホウ素元素が有する3つの結合手の全てが酸素元素と結合している場合の「B(OR)3」とは異なり、エステル交換が発生する位置、および自己修復性を発現する位置を明らかにすることができる。 In component (B), a transesterification reaction occurs at the borinic acid ester group or the boronic acid ester group, and it is thought that self-healing properties are developed. In other words, by using a boric acid ester group or a boronic acid ester group, transesterification is possible, unlike "B(OR) 3 " in which all three bonds of the boron element are bonded to the oxygen element. It is possible to clarify the location where self-healing occurs and the location where self-repairing properties are expressed.
ボロン酸エステル基を有する(B)成分の化合物としては、例えば、下記一般式(1)で示す化合物を挙げることができる。 Examples of the compound of component (B) having a boronic acid ester group include a compound represented by the following general formula (1).
(R1は2価の有機基、R2~R4はそれぞれ独立して水素または1価の炭化水素基、R5は2価の有機基、R6~R8はそれぞれ独立して水素またはメチル基を表す。)
R1は2価の有機基であれば特に限定されず、例えば、炭素数1~20の2価の有機基であってもよく、炭素数1~20の2価の炭化水素基であってもよく、より具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基などのアルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基などの2価の芳香族基等が挙げられる。R2~R4は1価の炭化水素基である場合、炭素数1~10の1価の炭化水素基であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基等が挙げられる。R5は2価の有機基であれば特に限定されず、例えば、炭素数1~10の2価の有機基であってもよく、炭素数1~10の2価の炭化水素基であってもよく、より具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基等のアルキレン基等が挙げられる。R1~R5に異性体が存在する場合は、いずれの異性体も同様に使用できる。
(R 1 is a divalent organic group, R 2 to R 4 are each independently hydrogen or a monovalent hydrocarbon group, R 5 is a divalent organic group, R 6 to R 8 are each independently hydrogen or (Represents a methyl group.)
R 1 is not particularly limited as long as it is a divalent organic group, for example, it may be a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, or a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. More specifically, examples thereof include alkylene groups such as methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, and hexylene group, and divalent aromatic groups such as phenylene group and naphthylene group. When R 2 to R 4 are monovalent hydrocarbon groups, they are preferably monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group. , an alkyl group such as a hexyl group, and the like. R 5 is not particularly limited as long as it is a divalent organic group, for example, it may be a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, or a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. More specifically, alkylene groups such as methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, and hexylene group can be mentioned. When isomers exist in R 1 to R 5 , any of the isomers can be used in the same manner.
上記一般式(1)の具体例としては、以下の式で示す化合物(2,2’-(1,4-フェニレン)-ビス[4-(アクリロイルオキシメチル)-1,3,2-ジオキサボロラン])が挙げられる。 As a specific example of the above general formula (1), a compound represented by the following formula (2,2'-(1,4-phenylene)-bis[4-(acryloyloxymethyl)-1,3,2-dioxaborolane] ).
(B)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して、0.1~100重量部であることが好ましく、1~60重量部であることがより好ましく、3~20重量部であることがさらに好ましい。 The blending amount of component (B) is preferably 0.1 to 100 parts by weight, more preferably 1 to 60 parts by weight, and 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of component (A). It is more preferable that
〔2-3.(C)重合開始剤〕
本明細書において、(C)重合開始剤とは、光または熱などの外部刺激によって、単量体の重合を開始し得る活性種(例えばラジカル種)を生じる化合物である。これらの化合物としては、特に制限はないが、公知の光ラジカル重合開始剤、および熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。以下、(C)重合開始剤を「(C)成分」とも称する。(C)成分としては、国際公開第2013/047314号、および特開2013-216782号公報に記載の化合物が挙げられる。これらの中でも、光ラジカル重合開始剤としては、(a)ヒドロキシル基およびフェニルケトン構造を有する化合物、(b)ベンゾフェノン構造を有する化合物、および(c)アシルホスフィンオキシド構造を有する化合物等を好ましく用いることができる。熱ラジカル重合開始剤としては、(d)アゾ系開始剤、(e)過酸化物、(f)過硫酸塩、および(g)レドックス開始剤等を好ましく用いることができる。
[2-3. (C) Polymerization initiator]
As used herein, (C) a polymerization initiator is a compound that generates active species (for example, radical species) that can initiate polymerization of monomers upon external stimulation such as light or heat. These compounds are not particularly limited, but include known photo radical polymerization initiators and thermal radical polymerization initiators. Hereinafter, the polymerization initiator (C) is also referred to as "component (C)." Examples of the component (C) include compounds described in International Publication No. 2013/047314 and JP2013-216782. Among these, as the photoradical polymerization initiator, (a) a compound having a hydroxyl group and a phenyl ketone structure, (b) a compound having a benzophenone structure, and (c) a compound having an acylphosphine oxide structure, etc. are preferably used. I can do it. As the thermal radical polymerization initiator, (d) an azo initiator, (e) a peroxide, (f) a persulfate, and (g) a redox initiator can be preferably used.
(a)ヒドロキシル基およびフェニルケトン構造を有する化合物としては、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、および、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1-オン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン等が挙げられる。 (a) Compounds having a hydroxyl group and a phenyl ketone structure include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1 -Phenyl-propan-1-one, and 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanon-1-one, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]- Examples include 2-morpholinopropan-1-one.
(b)ベンゾフェノン構造を有する化合物としては、ベンゾフェノン、3-メトキシベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、および、4-クロロ-4’-ベンジルベンゾフェノン等が挙げられる。 (b) Compounds having a benzophenone structure include benzophenone, 3-methoxybenzophenone, 4-methylbenzophenone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, and -chloro-4'-benzylbenzophenone and the like.
(c)アシルホスフィンオキシド構造を有する化合物としては、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド、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ホスフィンオキシド、および、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキシド等が挙げられる。 (c) Compounds having an acylphosphine oxide structure include bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, and 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide.
(d)アゾ系開始剤としては、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(VAZO 33)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩(VAZO 50)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(VAZO 52)、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(VAZO 64)、2,2’-アゾビス-2-メチルブチロニトリル(VAZO 67)、1,1-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)(VAZO 88)、2,2’-アゾビス(2-シクロプロピルプロピオニトリル)、および2,2’-アゾビス(メチルイソブチレ-ト)(V-601)等が挙げられる。 (d) As the azo initiator, 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (VAZO 33), 2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride ( VAZO 50), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (VAZO 52), 2,2'-azobis(isobutyronitrile) (VAZO 64), 2,2'-azobis-2- Methylbutyronitrile (VAZO 67), 1,1-azobis(1-cyclohexanecarbonitrile) (VAZO 88), 2,2'-azobis(2-cyclopropylpropionitrile), and 2,2'-azobis( Methyl isobutyrate) (V-601) and the like.
(e)過酸化物としては、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、過酸化ジクミル、ジセチルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシピバレート、およびt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等が挙げられる。 (e) Peroxides include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, decanoyl peroxide, dicumyl peroxide, dicetyl peroxydicarbonate, t-butylperoxyisopropyl monocarbonate, di(4-t -butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, di(2-ethylhexyl)peroxydicarbonate, t-butylperoxypivalate, and t-butylperoxy-2-ethylhexanoate.
(f)過硫酸塩としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、メタ亜硫酸水素ナトリウム、および亜硫酸水素ナトリウム等が挙げられる。 (f) Examples of persulfates include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, sodium metabisulfite, and sodium bisulfite.
(g)レドックス開始剤としては、上記過硫酸塩として列挙したメタ亜硫酸水素ナトリウムおよび亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤の組み合わせ;有機過酸化物と第3級アミンに基づく系、例えば過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンとに基づく系;ならびに有機ヒドロパーオキシドと遷移金属とに基づく系、例えばクメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートとに基づく系等が挙げられる。 (g) Redox initiators include combinations of reducing agents such as sodium metabisulfite and sodium bisulfite listed as persulfates above; systems based on organic peroxides and tertiary amines, such as benzoyl peroxide; and systems based on organic hydroperoxides and transition metals, such as systems based on cumene hydroperoxide and cobalt naphthate.
これらの中でも、硬化性と貯蔵安定性が良好であるという点で、光ラジカル重合開始剤が好ましく、具体的には、ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド、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ホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキシド、が特に好ましい。 Among these, photoradical polymerization initiators are preferred in terms of good curability and storage stability, and specific examples include benzophenone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, and 2,2-dimethoxy- 1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenylketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, 2-methyl-1-[4-(methylthio) phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide, bis(2,6-dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide, 2 , 4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide is particularly preferred.
また、光照射が困難であったり、加熱硬化の方が好ましい場合は、アゾ系開始剤または過酸化物が好ましく、具体的には、2,2’-アゾビス(メチルイソブチレ-ト)、t-ブチルパーオキシピバレート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、過酸化ジクミル、過酸化ベンゾイル、およびこれらの混合物である。 In addition, when light irradiation is difficult or heat curing is preferable, azo initiators or peroxides are preferable, and specifically, 2,2'-azobis(methylisobutyrate), t-butyl peroxypivalate, di(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate, t-butylperoxyisopropyl monocarbonate, dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, and mixtures thereof.
(C)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。また、(C)成分の1種以上を、他の化合物と組み合わせて用いてもよい。(C)成分と他の化合物とを組み合わせて用いる場合、他の化合物としては、ジエタノールメチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンが好適に挙げられる。(C)成分と上述したアミンと、さらにフェニルヨードニウムクロリド等のヨードニウム塩とを組み合わせて使用してもよい。また、(C)成分と上述したアミンと、さらにメチレンブルー等の色素とを組み合わせて使用してもよい。 Component (C) may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, one or more of the components (C) may be used in combination with other compounds. When component (C) and other compounds are used in combination, suitable examples of the other compounds include amines such as diethanolmethylamine, dimethylethanolamine, and triethanolamine. Component (C), the above-mentioned amine, and further an iodonium salt such as phenyl iodonium chloride may be used in combination. Further, component (C), the above-mentioned amine, and a dye such as methylene blue may be used in combination.
(C)成分を使用する際、必要に応じて、重合禁止剤を添加することもできる。本硬化性組成物において(C)成分と重合禁止剤とを共存させることにより、硬化性組成物の意図しない硬化を防ぎ、取り扱いやすくする、という利点が得られる。重合禁止剤としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン、およびp-tert-ブチルカテコール等が挙げられる。 When using component (C), a polymerization inhibitor can also be added if necessary. The coexistence of component (C) and a polymerization inhibitor in the present curable composition provides the advantage of preventing unintended curing of the curable composition and making it easier to handle. Examples of the polymerization inhibitor include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, benzoquinone, and p-tert-butylcatechol.
(C)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して、0.01~20重量部であることが好ましく、0.05~20重量部であることがより好ましく、0.1~20重量部であることが更に好ましく、0.1~10重量部であることがより更に好ましく、0.1~5重量部であることが特に好ましい。(C)成分の含有量が、(A)成分100重量部に対して、0.01重量部以上であることにより、(C)成分の作用が発揮され、良好な硬化性が得られる。また、(C)成分の含有量が、(A)成分100重量部に対して、20重量部以下であることにより、硬化に際して意図しない発熱、副反応、発泡といった不具合を回避できるという利点を有する。 The blending amount of component (C) is preferably 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.05 to 20 parts by weight, and 0.1 to 100 parts by weight of component (A). The amount is more preferably 20 parts by weight, even more preferably 0.1 to 10 parts by weight, and particularly preferably 0.1 to 5 parts by weight. When the content of component (C) is 0.01 part by weight or more based on 100 parts by weight of component (A), the effect of component (C) is exhibited and good curability is obtained. In addition, since the content of component (C) is 20 parts by weight or less per 100 parts by weight of component (A), it has the advantage that problems such as unintended heat generation, side reactions, and foaming can be avoided during curing. .
〔2-4.その他の成分〕
本硬化性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、その他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、添加剤(例えば、充填剤、可塑剤、保存安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、および顔料)、硬化物のゴム物性等を調整するエラストマー(例えば、スチレン系ブロック共重合体等)、チオール系化合物、3級アミン化合物、並びに、接着性付与剤等が挙げられる。
[2-4. Other ingredients]
The present curable composition may contain other components as necessary within a range that does not impair the effects of the present invention. Other components include additives (for example, fillers, plasticizers, storage stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, flame retardants, antistatic agents, and pigments), and elastomers that adjust the physical properties of the rubber of the cured product. (for example, styrenic block copolymers, etc.), thiol compounds, tertiary amine compounds, and adhesion imparting agents.
(添加剤)
本硬化性組成物における充填剤および可塑剤の含有量は、特に制限はないが、添加により得られる効果と経済性との兼ね合いの観点から、(A)成分100重量部に対して、0.1~500重量部であることが好ましく、1.0~300重量部であることがより好ましい。
(Additive)
The content of the filler and plasticizer in the present curable composition is not particularly limited, but from the viewpoint of the balance between the effect obtained by addition and economical efficiency, the content of the filler and plasticizer is 0.000 parts per 100 parts by weight of component (A). It is preferably 1 to 500 parts by weight, more preferably 1.0 to 300 parts by weight.
本硬化性組成物における保存安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、および顔料の含有量は、特に制限はないが、添加により得られる効果と経済性との兼ね合いの観点から、(A)成分100重量部に対して、0.01~20重量部であることが好ましく、0.01~10重量部であることがより好ましい。 The contents of storage stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, flame retardants, antistatic agents, and pigments in this curable composition are not particularly limited, but are determined based on the balance between the effects obtained by adding them and economic efficiency. From this point of view, the amount is preferably 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.01 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of component (A).
これらの添加剤としては、国際公開第2013/047314号、および特開2013-216782号公報等に記載の各種添加剤が挙げられる。 Examples of these additives include various additives described in International Publication No. 2013/047314, JP 2013-216782, and the like.
(スチレン系ブロック共重合体)
スチレン系ブロック共重合体としては、スチレン-ブタジエン共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン共重合体(SIS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン共重合体(SEBS)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン共重合体(SEPS)、スチレン-イソブチレン-スチレン共重合体(SIBS)、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS)、および、スチレン-ブタジエン-アクリロニトリル共重合体(ABS)等が挙げられる。これらのスチレン系ブロック共重合体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。
(Styrenic block copolymer)
Styrene block copolymers include styrene-butadiene copolymer (SBS), styrene-isoprene copolymer (SIS), styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS), and styrene-ethylene-propylene-styrene. Examples include copolymer (SEPS), styrene-isobutylene-styrene copolymer (SIBS), acrylonitrile-styrene copolymer (AS), and styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer (ABS). These styrenic block copolymers may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、本硬化性組成物の他の成分との相溶性に優れ、また、好ましいゴム物性が得られることから、スチレン-ブタジエン共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン共重合体(SIS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン共重合体(SEBS)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン共重合体(SEPS)、および、スチレン-イソブチレン-スチレン共重合体(SIBS)等が好ましい。 Among these, styrene-butadiene copolymer (SBS) and styrene-isoprene copolymer (SIS) have excellent compatibility with other components of the curable composition and provide preferable rubber physical properties. , styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS), styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer (SEPS), and styrene-isobutylene-styrene copolymer (SIBS).
スチレン系ブロック共重合体の数平均分子量は、特に制限はないが、(i)本硬化性組成物の粘度が好適な範囲となること、および/または、(ii)本硬化性組成物の他の成分との相溶性に優れることからは、10000~500000であることが好ましく、50000~300000であることがより好ましい。 The number average molecular weight of the styrenic block copolymer is not particularly limited, but (i) the viscosity of the present curable composition is within a suitable range, and/or (ii) other than the present curable composition. From the viewpoint of excellent compatibility with the component, the molecular weight is preferably 10,000 to 500,000, more preferably 50,000 to 300,000.
本硬化性組成物におけるスチレン系ブロック共重合体の含有量は、特に制限はないが、粘着性と耐久性とのバランスの観点から、(A)成分100重量部に対して、0.1~1000重量部であることが好ましく、1.0~300重量部であることがより好ましい。 The content of the styrenic block copolymer in the present curable composition is not particularly limited, but from the viewpoint of the balance between tackiness and durability, the content of the styrenic block copolymer is from 0.1 to 100 parts by weight of component (A). It is preferably 1000 parts by weight, more preferably 1.0 to 300 parts by weight.
(チオール系化合物)
本硬化性組成物は、その他の成分としてチオール系化合物を含むことにより、(a)架橋点を増大させることにより、硬化性を向上させて、硬度および強度の高い硬化物を提供することができる、または、(b)連鎖移動作用によって架橋点を減少させることにより、柔軟性および粘着性に優れる硬化物を提供することができる、という利点を適宜に有する。
(thiol compound)
By including a thiol-based compound as another component, the present curable composition can (a) increase crosslinking points, improve curability, and provide a cured product with high hardness and strength. or (b) has the advantage that a cured product with excellent flexibility and adhesiveness can be provided by reducing the number of crosslinking points by chain transfer action.
チオール系化合物としては、デカンチオール、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)、エチレングリコールビス(3-メルカプトグリコレート)、ブタンジオール ビス(3-メルカプトグリコレート)、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトグリコレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトグリコレート)、トリス-[(3-メルカプトプロピオニルオキシ)-エチル]-イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、テトラエチレングリコール ビス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトール ヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5-トリス(3-メルカブトブチルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン等が挙げられる。これらのチオール系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of thiol compounds include decanethiol, trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), trimethylolpropane tris (3-mercaptobutyrate), and trimethylolethane tris. (3-mercaptobutyrate), trimethylolethane tris (3-mercaptobutyrate), ethylene glycol bis(3-mercaptoglycolate), butanediol bis(3-mercaptoglycolate), trimethylolpropane tris(3-mercaptoglycolate), glycolate), pentaerythritol tetrakis (3-mercaptoglycolate), tris-[(3-mercaptopropionyloxy)-ethyl]-isocyanurate, pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), tetraethylene glycol bis(3 -mercaptopropionate), dipentaerythritol hexakis (3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutyrate), 1,4-bis(3-mercaptobutyryloxy)butane, 1,3, Examples include 5-tris(3-mercabutyloxyethyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione. These thiol compounds may be used alone or in combination of two or more.
本硬化性組成物におけるチオール系化合物の含有量は、特に制限はないが、本硬化性組成物の硬化性および取扱いやすさに優れることから、(A)成分100重量部に対して、0.1~100重量部であることが好ましく、0.5~30重量部であることがより好ましい。 The content of the thiol-based compound in the present curable composition is not particularly limited, but since the present curable composition has excellent curability and ease of handling, the content of the thiol compound is 0.0000% based on 100 parts by weight of component (A). It is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 0.5 to 30 parts by weight.
(3級アミン化合物)
本硬化性組成物が、その他の配合成分として3級アミン化合物を含むことにより、光硬化性が向上し得るという利点を有する。
(Tertiary amine compound)
This curable composition has the advantage that photocurability can be improved by including a tertiary amine compound as another component.
3級アミン化合物としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N’-ジエタノールアミン、N,N’-ジメチル-P-トルイジン、N,N’-ジメチル-アニリン、N-メチル-ジエタノールアミン、N-メチル-ジメタノールアミン、N,N’-ジメチルアミノ-アセトフェノン、N,N’-ジメチルアミノベンゾフェノン、N,N’-ジエチルアミノ-ベンゾフェノン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。これらの3級アミン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。 Examples of tertiary amine compounds include trimethylamine, triethylamine, tributylamine, N,N'-diethanolamine, N,N'-dimethyl-P-toluidine, N,N'-dimethyl-aniline, N-methyl-diethanolamine, N-methyl -dimethanolamine, N,N'-dimethylamino-acetophenone, N,N'-dimethylaminobenzophenone, N,N'-diethylamino-benzophenone, triisopropanolamine and the like. These tertiary amine compounds may be used alone or in combination of two or more.
本硬化性組成物における3級アミン化合物の含有量は、特に制限はないが、本硬化性組成物の硬化性に優れることから、(A)成分100重量部に対して、0.1~100重量部であることが好ましく、0.5~30重量部であることがより好ましい。 The content of the tertiary amine compound in the present curable composition is not particularly limited, but since the present curable composition has excellent curability, the content of the tertiary amine compound is 0.1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of component (A). It is preferably 0.5 to 30 parts by weight, more preferably 0.5 to 30 parts by weight.
(接着性付与剤)
本硬化性組成物が、その他の配合成分として接着性付与剤(「密着性付与剤」とも称される)を含むことにより、硬化物の粘着性が向上し得るという利点を有する。
(Adhesive agent)
This curable composition has the advantage that the tackiness of the cured product can be improved by including an adhesion imparting agent (also referred to as an "adhesion imparting agent") as another component.
接着性付与剤としては、3-(メタ)アクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、(メタ)アクリルオキシオクチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、3-グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルメチルジメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルメチルジエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートリン酸エステル、メタクリロキシオキシエチルアシッドホスフェートモノエチルアミンハーフソルト、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、および、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの接着性付与剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。 As the adhesion agent, 3-(meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-(meth)acrylic Oxypropyltriethoxysilane, (meth)acryloxyoctyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, 3-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3- Glycidyloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, vinyltris(2-methoxyethoxy)silane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propylmethyldimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propylmethyldiethoxysilane, 3-(2-aminoethyl Amino)propyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate phosphate, methacryloxyoxyethyl acid phosphate monoethylamine Examples include half salt, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate. These adhesion imparting agents may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、接着性に優れることから、3-(メタ)アクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルメチルジメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルメチルジエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートリン酸エステル、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、および、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。 Among these, 3-(meth)acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-(meth)acryloxypropylmethyldiethoxysilane are used because of their excellent adhesive properties. (meth)acryloxypropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-amino Propylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propylmethyldimethoxysilane, 3-(2-amino ethylamino)propyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propylmethyldiethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltriethoxysilane, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate phosphate, 2 Particularly preferred are -hydroxyethyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate.
本硬化性組成物における接着性付与剤の含有量は、特に制限はないが、硬化性と接着性とのバランスの観点から、(A)成分100重量部に対して、0.01~20重量部であることが好ましく、0.1~10重量部であることがより好ましい。 The content of the adhesion-imparting agent in the present curable composition is not particularly limited, but from the viewpoint of the balance between curability and adhesiveness, the content of the adhesion-imparting agent is 0.01 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of component (A). parts by weight, and more preferably 0.1 to 10 parts by weight.
〔3.自己修復材料〕
本発明の一実施形態に係る自己修復材料は、〔2.硬化性組成物〕の項で説明した硬化性組成物を含み、自己修復性を有する。本明細書において、「自己修復性を有する」とは、(i)当該自己修復材料を硬化させて得られる硬化物に擦過および/または傷が生じた場合、前記硬化物を加熱し、ある一定期間静置すると、傷の幅および/または長さが加熱前よりも小さくなること、あるいは(ii)当該自己修復材料を硬化させて得られる硬化物を切断し、生じた各硬化物の切断面を対向させて配置し、次いで加熱して、ある一定期間静置すると、切断部が接着して硬化物が一体化すること、を意味する。
[3. Self-healing material]
The self-healing material according to one embodiment of the present invention includes [2. Curable composition] and has self-healing properties. In this specification, "having self-healing properties" means (i) when abrasion and/or scratches occur on the cured product obtained by curing the self-healing material, the cured product is heated to a certain level. When left standing for a period of time, the width and/or length of the scratch becomes smaller than before heating, or (ii) the cut surface of each cured product obtained by cutting the cured product obtained by curing the self-healing material. This means that if they are placed facing each other, then heated and left to stand for a certain period of time, the cut portions will adhere and the cured product will be integrated.
ここで、加熱操作は必ずしも必要ではなく、例えば、室温で自己修復を行ってもよい。自己修復能を高めることができる観点から、硬化物を加熱することが好ましい。加熱操作は、200℃以下で行うことが好ましく、100℃以下で行うことがより好ましい。また、自己修復能を高める操作として、加熱以外にも、光照射、加圧等が挙げられる。加熱操作に加えて、光照射、加圧等を行ってもよく、2種以上の操作を行う場合、これらの操作は同時に行ってもよく、順に行ってもよい。順に行う場合、操作の順は特に限定されない。 Here, the heating operation is not necessarily necessary; for example, self-repair may be performed at room temperature. It is preferable to heat the cured product from the viewpoint of improving self-repairing ability. The heating operation is preferably performed at 200°C or lower, more preferably 100°C or lower. In addition to heating, light irradiation, pressurization, and the like can be cited as operations for increasing self-repairing ability. In addition to the heating operation, light irradiation, pressurization, etc. may be performed, and when two or more types of operations are performed, these operations may be performed simultaneously or sequentially. When performing the operations in sequence, the order of the operations is not particularly limited.
上記のように硬化物に擦過および/または傷を生じさせること、または硬化物を切断すること、そして、擦過および/または傷が生じた硬化物、または切断されて生じた各硬化物を加熱、光照射、および/または加圧することを、以下では「自己修復に係る操作」とも称する。また、自己修復に係る操作に供する硬化物のことを、以下では「試験片」とも称する。 Creating scratches and/or scratches on the cured product as described above, or cutting the cured product, heating the cured product with the scratches and/or scratches, or each cured product resulting from cutting, Light irradiation and/or pressurization will hereinafter also be referred to as "operation related to self-repair." Moreover, the cured material subjected to the operation related to self-repair is also referred to as a "test piece" below.
本明細書における自己修復性は、上記の擦過、傷、切断といった材料に生じた不具合が解消する等の外観上の変化を観察することにより確認できる。また、当該自己修復性は、自己修復に係る操作の前後で試験片の力学物性を測定し、力学物性を操作の前後で比較することにより、定量的に評価することもできる。特定の力学物性を自己修復に係る操作の前後で比較した場合、操作後の力学物性が操作前の力学物性の50%以上まで回復していることが好ましく、80%以上まで回復していることがより好ましく、98%以上まで回復していることがさらに好ましい。 Self-healing properties in this specification can be confirmed by observing changes in appearance, such as resolution of defects caused to the material such as scratches, scratches, and cuts. Further, the self-healing property can also be quantitatively evaluated by measuring the mechanical properties of the test piece before and after the operation related to self-healing and comparing the mechanical properties before and after the operation. When comparing specific mechanical properties before and after the self-repairing operation, it is preferable that the mechanical properties after the operation have recovered to 50% or more of the mechanical properties before the operation, preferably 80% or more. is more preferable, and it is even more preferable that the recovery rate is 98% or more.
〔4.硬化物〕
本発明の一実施形態に係る硬化物は、〔2.硬化性組成物〕の項で説明した硬化性組成物、または〔3.自己修復材料〕の項で説明した自己修復材料を硬化させてなる。当該硬化物は上述のように加熱により自己修復性を示すため、いわゆる「ビトリマー」であるとも言える。
[4. Cured product]
The cured product according to one embodiment of the present invention includes [2. Curable composition], or the curable composition described in [3. It is made by curing the self-healing material described in the section ``Self-healing material''. Since the cured product exhibits self-healing properties when heated as described above, it can be said to be a so-called "vitrimer".
(硬化方法)
本発明の一実施形態に係る硬化物は、前記硬化性組成物に外部刺激として活性エネルギー線および/または熱を与えて硬化させることによって得られる。
(Curing method)
The cured product according to one embodiment of the present invention is obtained by applying active energy rays and/or heat as an external stimulus to the curable composition and curing it.
(C)成分が光ラジカル重合開始剤である場合、外部刺激は、光(活性エネルギー線)の照射である。活性エネルギー線の光源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、LED、蛍光灯、太陽光、電子線照射装置、UV照射装置、レーザー等が挙げられる。 When component (C) is a photoradical polymerization initiator, the external stimulus is irradiation with light (active energy rays). Light sources for active energy rays include low-pressure mercury lamps, medium-pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, black light lamps, microwave-excited mercury lamps, metal halide lamps, sodium lamps, halogen lamps, xenon lamps, LEDs, fluorescent lamps, and sunlight. , an electron beam irradiation device, a UV irradiation device, a laser, etc.
活性エネルギー線の照射量は、積算光量1kJ/m2以上であることが好ましく、10kJ/m2以上であることがより好ましい。積算光量が1kJ/m2以上であれば、本硬化性組成物を十分に硬化させることができる。 The irradiation amount of active energy rays is preferably an integrated light amount of 1 kJ/m 2 or more, more preferably 10 kJ/m 2 or more. If the cumulative amount of light is 1 kJ/m 2 or more, the curable composition can be sufficiently cured.
光源から放たれる活性エネルギー線の波長と、(C)成分の吸収波長(および/または最大吸収波長)とをできる限り一致させることにより、効率の良い硬化が達成できる。 Efficient curing can be achieved by matching the wavelength of active energy rays emitted from the light source and the absorption wavelength (and/or maximum absorption wavelength) of component (C) as much as possible.
(C)成分が熱ラジカル重合開始剤である場合、外部刺激は、熱(加熱)である。加熱温度および加熱時間は特に限定されず、使用する熱ラジカル重合開始剤の種類により異なるが、通常50~250℃が好ましく、70~200℃がより好ましい。加熱時間(硬化時間)は、使用する熱ラジカル重合開始剤の種類、添加剤、加熱温度(反応温度)等により異なるが、通常1分~5時間の範囲である。 When component (C) is a thermal radical polymerization initiator, the external stimulus is heat (heating). The heating temperature and heating time are not particularly limited and vary depending on the type of thermal radical polymerization initiator used, but are usually preferably 50 to 250°C, more preferably 70 to 200°C. The heating time (curing time) varies depending on the type of thermal radical polymerization initiator used, additives, heating temperature (reaction temperature), etc., but is usually in the range of 1 minute to 5 hours.
本硬化性組成物の硬化は、大気、窒素、およびアルゴン等の種々の雰囲気下で行うことができる。特別な設備を必要とせず、簡便に実施できるという点で、本硬化性組成物を大気下で硬化させることが好ましい。また、大気中の酸素による硬化阻害が懸念される場合は、窒素およびアルゴン等の不活性ガス下で硬化させることが好ましい。 Curing of the present curable composition can be performed under various atmospheres such as air, nitrogen, and argon. It is preferable to cure the present curable composition in the atmosphere because it can be easily carried out without requiring special equipment. Furthermore, if there is a concern that curing may be inhibited by oxygen in the atmosphere, it is preferable to cure under an inert gas such as nitrogen or argon.
〔5.用途〕
本発明の一実施形態に係る硬化性組成物は、例えば、自己修復材料、シール材、コーティング材、表面コート剤、接着剤用添加剤、塗料、接着剤、粘着剤、ガスケット材、被覆材、レジスト材、防振材、制振材、衝撃吸収材、緩衝材、電気絶縁材料、発泡体、インク、注型剤、ポッティング剤、モールド材、アンダーフィル材、ダイボンド材、充填材、光学材料、電気・電子部品、医療機器・医療用部品、電池用材料、自動車部品、船舶部品、航空機部品、建築部品、音響用部品等の各種形態で使用することができる。また、これらの用途に適用される本硬化物は、シート状(フィルム状)、テープ状、成形体状(パッキン、Oリング、ベルト、チューブ、弁、ホース等)等の各種形態で使用することが好ましい。
[5. Use]
The curable composition according to an embodiment of the present invention is, for example, a self-healing material, a sealing material, a coating material, a surface coating agent, an adhesive additive, a paint, an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, a gasket material, a coating material, Resist materials, vibration isolating materials, damping materials, shock absorbing materials, cushioning materials, electrical insulation materials, foams, inks, casting agents, potting agents, molding materials, underfill materials, die bonding materials, fillers, optical materials, It can be used in various forms such as electrical/electronic parts, medical equipment/medical parts, battery materials, automobile parts, ship parts, aircraft parts, architectural parts, and audio parts. In addition, this cured product applied to these applications can be used in various forms such as sheet (film), tape, and molded bodies (packing, O-rings, belts, tubes, valves, hoses, etc.). is preferred.
〔6.まとめ〕
本発明には、以下の態様が含まれる。
<1>
(A)単官能性ビニルモノマー、
(B)1分子中に、2つ以上のビニル基と、ボロン酸エステル基またはボリン酸エステル基と、を有する多官能性ビニルモノマー、および、
(C)重合開始剤
を含む、硬化性組成物。
<2>
前記(B)成分が、1分子中に2つのビニル基を有する、<1>に記載の硬化性組成物。
<3>
前記(B)成分が、1分子中に2つ以上のホウ素元素を有する、<1>または<2>に記載の硬化性組成物。
<4>
前記(B)成分が、一般式(1)で示す化合物である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の硬化性組成物。
[6. summary〕
The present invention includes the following aspects.
<1>
(A) monofunctional vinyl monomer,
(B) a polyfunctional vinyl monomer having two or more vinyl groups and a boronic acid ester group or a boric acid ester group in one molecule, and
(C) A curable composition containing a polymerization initiator.
<2>
The curable composition according to <1>, wherein the component (B) has two vinyl groups in one molecule.
<3>
The curable composition according to <1> or <2>, wherein the component (B) has two or more boron elements in one molecule.
<4>
The curable composition according to any one of <1> to <3>, wherein the component (B) is a compound represented by general formula (1).
(R1は2価の有機基、R2~R4はそれぞれ独立して水素または1価の炭化水素基、R5は2価の有機基、R6~R8はそれぞれ独立して水素またはメチル基を表す。)
<5>
<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性組成物を含む、自己修復材料。
<6>
<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性組成物を硬化させてなる、硬化物。
(R 1 is a divalent organic group, R 2 to R 4 are each independently hydrogen or a monovalent hydrocarbon group, R 5 is a divalent organic group, R 6 to R 8 are each independently hydrogen or (Represents a methyl group.)
<5>
A self-healing material comprising the curable composition according to any one of <1> to <4>.
<6>
A cured product obtained by curing the curable composition according to any one of <1> to <4>.
本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be explained in detail based on Examples, but the present invention is not limited thereto.
〔評価方法〕
実施例および比較例における測定および評価は、以下の方法で行った。
〔Evaluation methods〕
Measurements and evaluations in Examples and Comparative Examples were performed by the following methods.
<引張物性>
硬化性組成物を0.5mm厚になるように、PETフィルム上に塗布した。その後、UV照射装置(フュージョンUVシステムズジャパン(株)製、型式:LH6)を用いて、UV光を照射(照射条件:照度500mW/cm2、光量3000mJ/cm2)することにより硬化性組成物を硬化させて、シート状の硬化物を得た。得られた硬化物から、7号ダンベル形状の試験片を作製した。
<Tensile properties>
The curable composition was applied onto a PET film to a thickness of 0.5 mm. Thereafter, the curable composition is cured by irradiating UV light (irradiation conditions: illuminance 500 mW/cm2, light amount 3000 mJ/cm2) using a UV irradiation device (manufactured by Fusion UV Systems Japan Co., Ltd., model: LH6). A sheet-like cured product was obtained. A No. 7 dumbbell-shaped test piece was prepared from the obtained cured product.
得られた試験片を用いて、JIS K 6251:2017に準拠して、室温(23℃)で、引張速度200mm/分の条件下で引張試験を行い、30%モジュラス(M30)を測定した。30%モジュラス(M30)は、試験片を30%伸長したときの引張強度(MPa)である。 Using the obtained test piece, a tensile test was conducted at room temperature (23° C.) at a tensile speed of 200 mm/min in accordance with JIS K 6251:2017, and the 30% modulus (M30) was measured. The 30% modulus (M30) is the tensile strength (MPa) when the test piece is stretched 30%.
<自己修復性>
上記のようにして得られたダンベル形状の試験片の中央をカッターで切断した。その後、切断面を接合し、粘着テープを用いて切断面が離れないように試験片を固定した。次いで、80℃のオーブン中で3日間静置し、静置後、試験片の接合部が一体化しているかどうかを確認した。
<Self-repairability>
The dumbbell-shaped test piece obtained as described above was cut in the center with a cutter. Thereafter, the cut surfaces were joined and the test piece was fixed using adhesive tape so that the cut surfaces would not separate. Next, the test pieces were allowed to stand for 3 days in an oven at 80° C. After being left still, it was confirmed whether the joints of the test pieces were integrated.
一体化していない場合は自己修復性「無し」、一体化している場合は自己修復性「有り」とした。また、自己修復性を定量的に評価するために、自己修復性試験の前後で引張物性を測定し、両者の引張物性を比較した。 If they were not integrated, the self-repairing property was "absent", and if they were integrated, the self-repairing property was "yes". In addition, in order to quantitatively evaluate the self-healing property, the tensile properties were measured before and after the self-healing property test, and the tensile properties of the two were compared.
〔合成例1〕2,3-ジヒドロキシプロピルアクリレートの合成
アクリル酸36g(0.50mol)、4-メトキシフェノール(MEHQ)0.64g(0.0052mol)、テトラメチルアンモニウムクロリド(TMAC)0.45g(0.0041mol)を混合し、90℃に昇温して撹拌した。次いで、攪拌しているところに、グリシドール37g(0.50mol)を3時間かけて滴下した。その後、90℃で9時間撹拌を続けた後に、温度を室温に戻した。得られた反応混合物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、溶媒:アセトン)によって精製し、無色透明液体の2,3-ジヒドロキシプロピルアクリレートを44g(収率60%)得た。
[Synthesis Example 1] Synthesis of 2,3-dihydroxypropyl acrylate Acrylic acid 36g (0.50mol), 4-methoxyphenol (MEHQ) 0.64g (0.0052mol), tetramethylammonium chloride (TMAC) 0.45g ( 0.0041 mol) were mixed, heated to 90°C, and stirred. Then, while stirring, 37 g (0.50 mol) of glycidol was added dropwise over 3 hours. After that, stirring was continued at 90°C for 9 hours, and then the temperature was returned to room temperature. The resulting reaction mixture was purified by column chromatography (silica gel, solvent: acetone) to obtain 44 g (yield: 60%) of 2,3-dihydroxypropyl acrylate as a colorless transparent liquid.
得られた化合物の1H-NMRの結果は次の通りであった。1H-NMR(400MHz、CDCl3):δ=2.8-3.0(bs、2H)、3.5-4.1(m、3H)、4.3(d、2H)、5.9(d、1H)、6.2(dd、1H)、6.5(d、1H)。 The results of 1 H-NMR of the obtained compound were as follows. 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ=2.8-3.0 (bs, 2H), 3.5-4.1 (m, 3H), 4.3 (d, 2H), 5. 9 (d, 1H), 6.2 (dd, 1H), 6.5 (d, 1H).
〔合成例2〕2,2’-(1,4-フェニレン)-ビス[4-(アクリロイルオキシメチル)-1,3,2-ジオキサボロラン]の合成
2,3-ジヒドロキシプロピルアクリレート10g(0.068mol)、1,4-フェニレンジボロン酸5.7g(0.034mol)、テトラヒドロフラン(THF)60ml、硫酸マグネシウム(MgSO4)10gを室温で混合し、24時間攪拌して反応させた。反応後、得られた反応混合物をろ過し、反応溶液を得た。次いで、得られた反応溶液を減圧下に留去して、粘ちょうな淡黄色透明液体の2,2’-(1,4-フェニレン)-ビス[4-(アクリロイルオキシメチル)-1,3,2-ジオキサボロラン]を13g(収率83%)得た。
[Synthesis Example 2] Synthesis of 2,2'-(1,4-phenylene)-bis[4-(acryloyloxymethyl)-1,3,2-dioxaborolane] 10 g (0.068 mol) of 2,3-dihydroxypropyl acrylate ), 5.7 g (0.034 mol) of 1,4-phenylene diboronic acid, 60 ml of tetrahydrofuran (THF), and 10 g of magnesium sulfate (MgSO 4 ) were mixed at room temperature and stirred for 24 hours to react. After the reaction, the resulting reaction mixture was filtered to obtain a reaction solution. Next, the obtained reaction solution was distilled off under reduced pressure to obtain a viscous pale yellow transparent liquid of 2,2'-(1,4-phenylene)-bis[4-(acryloyloxymethyl)-1,3 , 2-dioxaborolane] was obtained (13 g (yield: 83%)).
得られた化合物の1H-NMRの結果は次の通りであった。1H-NMR(400MHz、CDCl3):δ=3.8(m、2H)、4.1-4.5(m、8H)、5.9(d、2H)、6.1(dd、2H)、6.4(d、2H)、7.8(s、4H)。 The results of 1 H-NMR of the obtained compound were as follows. 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 3.8 (m, 2H), 4.1-4.5 (m, 8H), 5.9 (d, 2H), 6.1 (dd, 2H), 6.4 (d, 2H), 7.8 (s, 4H).
なお、当該合成例2で得られた化合物は、以下において「ボロン酸エステル基含有多官能アクリレート」とも称する。 Note that the compound obtained in Synthesis Example 2 is also referred to below as a "boronic acid ester group-containing polyfunctional acrylate."
〔合成例3〕2,2’-(1,4-フェニレン)-ビス[4-(メタクリロイルオキシメチル)-1,3,2-ジオキサボロラン]の合成
2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリレート0.552g(0.00345mol)、1,4-フェニレンジボロン酸0.285g(0.00172mol)、テトラヒドロフラン(THF)7ml、硫酸マグネシウム(MgSO4)0.860gを室温で混合し、24時間攪拌して反応させた。反応後、得られた反応混合物をろ過し、反応溶液を得た。次いで、得られた反応溶液を減圧下に留去して、無色透明液体の2,2’-(1,4-フェニレン)-ビス[4-(メタクリロイルオキシメチル)-1,3,2-ジオキサボロラン]を0.544g(収率65%)得た。
[Synthesis Example 3] Synthesis of 2,2'-(1,4-phenylene)-bis[4-(methacryloyloxymethyl)-1,3,2-dioxaborolane] 2,3-dihydroxypropyl methacrylate 0.552 g (0 0.00345 mol), 0.285 g (0.00172 mol) of 1,4-phenylene diboronic acid, 7 ml of tetrahydrofuran (THF), and 0.860 g of magnesium sulfate (MgSO 4 ) were mixed at room temperature and stirred for 24 hours to react. . After the reaction, the resulting reaction mixture was filtered to obtain a reaction solution. The resulting reaction solution was then distilled off under reduced pressure to obtain 2,2'-(1,4-phenylene)-bis[4-(methacryloyloxymethyl)-1,3,2-dioxaborolane], a colorless transparent liquid. ] 0.544g (yield 65%) was obtained.
得られた化合物の1H-NMRの結果は次の通りであった。1H-NMR(400MHz、CDCl3):δ=3.8(m、2H)、4.2-4.5(m、8H)、5.6(s、2H)、6.1(s、2H)、7.8(s、4H)。 The results of 1 H-NMR of the obtained compound were as follows. 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 3.8 (m, 2H), 4.2-4.5 (m, 8H), 5.6 (s, 2H), 6.1 (s, 2H), 7.8 (s, 4H).
なお、当該合成例3で得られた化合物は、以下において「ボロン酸エステル基含有多官能メタクリレート」とも称する。 Note that the compound obtained in Synthesis Example 3 is also referred to below as "boronic acid ester group-containing polyfunctional methacrylate."
〔実施例および比較例で使用した材料〕
以下の実施例および比較例で使用した材料は、以下の通りである。
<(A)成分>
・イソノニルアクリレート(東京化成工業社製)
<(B)成分>
・合成例2で合成したボロン酸エステル基含有多官能アクリレート
<(B)成分の比較成分>
・1,9-ノナンジオールジアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレート1,9ND-A)
<(C)成分>
・2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、商品名:Darocure1173)
・ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド(BASFジャパン製、商品名:Irgacure819)
・1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(IGM Resins社製、商品名:Omnirad184)
<その他の成分>
・酸化防止剤:アデカスタブAO-50(株式会社アデカ製)
〔実施例1〕
以下の表1に示す重量比で、イソノニルアクリレート、合成例2で得られたボロン酸エステル基含有多官能アクリレート、Darocure1173、Irgacure819、アデカスタブAO-50を混合し、均一になるまで混合することで淡黄色透明の硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物について、上記の<引張物性>および<自己修復性>に記載の方法にしたがって、UV光を照射して硬化物を得、得られた硬化物の引張物性の測定および自己修復性の評価を行った。
[Materials used in Examples and Comparative Examples]
The materials used in the following Examples and Comparative Examples are as follows.
<(A) component>
・Isononyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
<(B) component>
- Boronic acid ester group-containing polyfunctional acrylate synthesized in Synthesis Example 2 <Comparative component of component (B)>
・1,9-nonanediol diacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., light acrylate 1,9ND-A)
<(C) component>
・2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, trade name: Darocure 1173)
・Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide (manufactured by BASF Japan, product name: Irgacure 819)
・1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone (manufactured by IGM Resins, product name: Omnirad184)
<Other ingredients>
・Antioxidant: Adekastab AO-50 (manufactured by Adeka Co., Ltd.)
[Example 1]
By mixing isononyl acrylate, the polyfunctional acrylate containing a boronic acid ester group obtained in Synthesis Example 2, Darocure 1173, Irgacure 819, and Adekastab AO-50 in the weight ratio shown in Table 1 below, and mixing until uniform. A pale yellow transparent curable composition was obtained. The obtained curable composition was irradiated with UV light to obtain a cured product according to the methods described in <Tensile properties> and <Self-healing properties> above, and the tensile properties of the obtained cured product were measured and Self-repairability was evaluated.
上記で説明するように実施例1に係るダンベル形状の試験片を中央で切断し、切断によって生じた各切断面を重ね合わせて、80℃で3日間静置させたところ、当該試験片は一体化しており、自己修復性が認められた。また、自己修復性を定量的に評価したところ、自己修復性試験前(切断前)の30%モジュラスは0.077MPaであり、自己修復性試験後(切断し、80℃で3日間静置後)の30%モジュラスは0.090MPaであった。この結果から、当該試験片が自己修復性試験の前後で同等の水準のモジュラスを示しており、自己修復性を有することを定量的にも確認できた。さらに、引張試験において、試験片は予め切断した部位とは別の部位で破断しており、このことからも自己修復性が確認された。 As explained above, the dumbbell-shaped test piece according to Example 1 was cut at the center, the cut surfaces produced by cutting were overlapped, and the test piece was left to stand at 80°C for 3 days. , and self-healing properties were observed. In addition, when the self-healing property was quantitatively evaluated, the 30% modulus before the self-healing property test (before cutting) was 0.077 MPa, and after the self-healing property test (after cutting and standing at 80°C for 3 days), the 30% modulus was 0.077 MPa. ) had a 30% modulus of 0.090 MPa. From this result, the test piece showed the same level of modulus before and after the self-healing property test, and it was also quantitatively confirmed that it had self-healing property. Furthermore, in the tensile test, the test piece broke at a site other than the pre-cut site, which also confirmed self-healing properties.
〔実施例2〕
合成例2で得られたボロン酸エステル基含有多官能アクリレートの添加量を10重量部に変更したこと以外は、実施例1と同様の配合で硬化性組成物および硬化物を得、得られた硬化物の引張物性の測定および自己修復性の評価を行った。
[Example 2]
A curable composition and a cured product were obtained using the same formulation as in Example 1, except that the amount of the polyfunctional acrylate containing a boronic acid ester group obtained in Synthesis Example 2 was changed to 10 parts by weight. The tensile properties of the cured product were measured and the self-healing property was evaluated.
上記で説明するように実施例2に係るダンベル形状の試験片を中央で切断し、切断によって生じた各切断面を重ね合わせて、80℃で3日間静置させたところ、当該試験片は一体化しており、自己修復性が認められた。また、自己修復性を定量的に評価したところ、自己修復性試験前(切断前)の30%モジュラスは0.15MPaであり、自己修復性試験後(切断し、80℃で3日間静置後)の30%モジュラスは0.20MPaであった。この結果から、当該試験片が自己修復性試験の前後で同等の水準のモジュラスを示しており、自己修復性を有することを定量的にも確認できた。さらに、引張試験において、試験片は予め切断した部位とは別の部位で破断しており、このことからも自己修復性が確認された。 As explained above, the dumbbell-shaped test piece according to Example 2 was cut at the center, the cut surfaces produced by the cutting were overlapped, and the test piece was left to stand at 80°C for 3 days. , and self-healing properties were observed. In addition, when the self-healing property was quantitatively evaluated, the 30% modulus before the self-healing property test (before cutting) was 0.15 MPa, and after the self-healing property test (after cutting and standing at 80°C for 3 days), the 30% modulus was 0.15 MPa. ) had a 30% modulus of 0.20 MPa. From this result, the test piece showed the same level of modulus before and after the self-healing property test, and it was also quantitatively confirmed that it had self-healing property. Furthermore, in the tensile test, the test piece broke at a site other than the pre-cut site, which also confirmed self-healing properties.
〔実施例3〕
合成例3で得られたボロン酸エステル基含有多官能メタクリレートを10重量部用い、(C)成分としてOmnirad184を0.5重量部用いたこと以外は、実施例2と同様の配合で硬化性組成物および硬化物を得、得られた硬化物の自己修復性の評価を行った。
[Example 3]
A curable composition was prepared using the same formulation as in Example 2, except that 10 parts by weight of the polyfunctional methacrylate containing boronic acid ester groups obtained in Synthesis Example 3 and 0.5 parts by weight of Omnirad 184 as component (C) were used. A cured product and a cured product were obtained, and the self-healing properties of the obtained cured product were evaluated.
上記で説明するように実施例3に係るダンベル形状の試験片を中央で切断し、切断によって生じた各切断面を重ね合わせて、80℃で3日間静置させたところ、当該試験片は一体化しており、自己修復性が認められた。 As explained above, the dumbbell-shaped test piece according to Example 3 was cut at the center, the cut surfaces produced by the cutting were overlapped, and the test piece was left to stand at 80°C for 3 days. , and self-healing properties were observed.
〔比較例1〕
(B)成分を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の配合で硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物にUV光を照射したところ、硬化せず、硬化物を得ることができなかった。
[Comparative example 1]
A curable composition was obtained using the same formulation as in Example 1, except that component (B) was not added. When the obtained curable composition was irradiated with UV light, it did not harden and a cured product could not be obtained.
〔比較例2〕
(B)成分の比較成分として、ライトアクリレート1,9ND-Aを添加したこと以外は、実施例1と同様の配合で硬化性組成物および硬化物を得、得られた硬化物の自己修復性を評価した。
[Comparative example 2]
A curable composition and a cured product were obtained using the same formulation as in Example 1, except that light acrylate 1,9ND-A was added as a comparative component of component (B), and self-healing properties of the obtained cured product was evaluated.
上記で説明するように比較例2に係るダンベル形状の試験片を中央で切断し、切断によって生じた各切断面を重ね合わせて、80℃で3日間静置させたところ、当該試験片は一体化しておらず、自己修復性は認められなかった。 As explained above, the dumbbell-shaped test piece according to Comparative Example 2 was cut at the center, the cut surfaces produced by cutting were overlapped, and the test piece was left to stand at 80°C for 3 days. No self-healing property was observed.
〔比較例3〕
ライトアクリレート1,9ND-Aの添加量を10重量部に変更したこと以外は、比較例2と同様の配合で硬化性組成物および硬化物を得、得られた硬化物の自己修復性の評価を行った。
[Comparative example 3]
A curable composition and a cured product were obtained using the same formulation as in Comparative Example 2, except that the amount of light acrylate 1,9ND-A added was changed to 10 parts by weight, and evaluation of self-healing properties of the obtained cured product. I did it.
上記で説明するように比較例3に係るダンベル形状の試験片を中央で切断し、80℃で3日間静置させたところ、当該試験片は一体化しておらず、自己修復性は認められなかった。 As explained above, when the dumbbell-shaped test piece according to Comparative Example 3 was cut at the center and left to stand at 80°C for 3 days, the test piece was not integrated and no self-healing property was observed. Ta.
各実施例および比較例の要約について、表1に示す。表1中、各成分の配合量は(A)成分100重量部に対する重量部で示す。 A summary of each example and comparative example is shown in Table 1. In Table 1, the amount of each component is shown in parts by weight based on 100 parts by weight of component (A).
実施例1~3に係る硬化性組成物と比較例1に係る硬化性組成物との差は、(B)成分を添加したか否かである。上述したように、実施例1~3に係る硬化性組成物については、得られた硬化物が自己修復性を有することが確認できた。一方で、比較例1に係る硬化性組成物は、UV光を照射したところ、硬化せず、硬化物が得られないことが明らかとなった。 The difference between the curable compositions according to Examples 1 to 3 and the curable composition according to Comparative Example 1 is whether or not component (B) was added. As mentioned above, it was confirmed that the obtained cured products of the curable compositions according to Examples 1 to 3 had self-healing properties. On the other hand, when the curable composition according to Comparative Example 1 was irradiated with UV light, it became clear that it did not cure and a cured product could not be obtained.
また、実施例1と比較例2との差、および実施例2と比較例3との差は共に、(B)成分を添加したか、または(B)成分の比較成分を添加したかである。実施例1と比較例2との比較、および実施例2と比較例3との比較から、(B)成分を含むことにより、得られる硬化物が自己修復性を有することが確認できた。 Also, the difference between Example 1 and Comparative Example 2 and the difference between Example 2 and Comparative Example 3 are whether the (B) component was added or the comparative component of the (B) component was added. . From the comparison between Example 1 and Comparative Example 2 and the comparison between Example 2 and Comparative Example 3, it was confirmed that the resulting cured product had self-healing properties due to the inclusion of component (B).
すなわち、本発明の一実施形態に係る硬化性組成物を用いることにより、自己修復性を有する硬化性材料が得られることが確認できた。 That is, it was confirmed that by using the curable composition according to one embodiment of the present invention, a curable material having self-healing properties could be obtained.
本発明の一態様は、硬化性組成物の分野で利用できる。 One embodiment of the present invention can be utilized in the field of curable compositions.
Claims (6)
(B)1分子中に、2つ以上のビニル基と、ボロン酸エステル基またはボリン酸エステル基と、を有する多官能性ビニルモノマー、および、
(C)重合開始剤
を含む、硬化性組成物。 (A) monofunctional vinyl monomer,
(B) a polyfunctional vinyl monomer having two or more vinyl groups and a boronic acid ester group or a boric acid ester group in one molecule, and
(C) A curable composition containing a polymerization initiator.
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