JP2870622B2 - 架橋性エポキシ官能化ポリジエンブロックポリマー、その製造方法、接着剤組成物及び原料ブロックコポリマー - Google Patents

架橋性エポキシ官能化ポリジエンブロックポリマー、その製造方法、接着剤組成物及び原料ブロックコポリマー

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JP2870622B2 JP4108075A JP10807592A JP2870622B2 JP 2870622 B2 JP2870622 B2 JP 2870622B2 JP 4108075 A JP4108075 A JP 4108075A JP 10807592 A JP10807592 A JP 10807592A JP 2870622 B2 JP2870622 B2 JP 2870622B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は架橋性エポキシ官能化ポリジエン
ブロクポリマー、その製造方法、該ブロックポリマーを
含有する接着剤組成物及び該エポキシ官能化ポリジエン
ブロックポリマーを誘導する粘稠なブロックコポリマー
に関する。
【0002】
【従来の技術】共役ジエンを主成分とし、任意にビニル
芳香族化合物が含有されていてよい接着剤を硬化させる
ことは、これらの接着剤の供給を広範囲のものとする。
放射線硬化及び化学的硬化は公知である。該硬化は架橋
性ポリマーの高いゲル含量によって明白な重合性共役ジ
エンの共有結合架橋を引き起す。そのポリマーは架橋以
前に溶融加工し得るが、架橋後、ゲルは溶融物として加
工し得ない。それ故架橋すると耐溶媒性が強化され、高
温剪断性が改良される。従ってそのような組成物を溶媒
状態で基質に適用し、次に架橋して優れた接着剤を生成
する。しかしながら接着剤を少ない照射量の放射線又は
少量の化学硬化剤で硬化する場合には、接着剤の改良が
行なわれると考えられる。
【0003】更に共役ジエンブロック共重合体を主成分
とする公知の硬化性接着剤は、1個の重合単位当り1個
の残留脂肪族二重結合を有する未水素化ポリマーを利用
する必要があるために、特に良好な長期の熱、天候及び
紫外線安定性を有するものではない。硬化性接着剤を主
成分とする公知のビニル芳香族共役ジエンブロックコポ
リマーは、未水素化ポリマーである。水素化は長期の
熱、天候及び紫外線安定性を改良することが知られてい
るが、硬化させるのに必要な二重結合をも除去する。こ
のような硬化法は、ポリマーを水素化する際、有効では
ない。組成物中に典型的な粘着付与剤が存在する場合に
は、この存在が水素化ポリマーの放射線架橋を通常阻害
するので、上記不飽和の必要性は特に明白である。
【0004】本発明の目的は、架橋以前に溶融加工する
ことができ、また、架橋後、高ゲル含量を有する架橋性
ポリマーを提供するものである。別の態様では、該架橋
性ポリマーの製造法を提供することを目的とするもので
ある。更に他の態様では、本発明は架橋以前に溶融加工
することができ、架橋後高ゲル含量を有する接着剤組成
物を提供することを目的とするものである。
【0005】また、本発明は、好ましくは放射線によっ
て架橋し得る変性を行うことができ、架橋以前に容易に
溶融加工し得るが、架橋後高ゲル含量を有するブロック
コポリマーを提供することを目的とするものである。
【0006】
【手段及び作用・効果】本発明は放射線を照射すること
によって少なくとも数個のエポキシ官能基を介して架橋
してなり、温度及び/又は有機溶媒に対して向上した耐
性を与えるのに足るゲル含量を有するエポキシ化ジエン
ブロックポリマーを提供するものである。本発明による
架橋は放射線硬化によって実施され、イオン化線又は非
イオン化線のいずれかによって行い得る。該架橋性ポリ
マーは、それ自体又は他の成分を配合した優れた接着
剤、シーラント又はコーティング剤である。
【0007】本発明の架橋性ブロックポリマーは好まし
くは、ジエンモノマー単位を含有する主成分のポリマー
を用意し、主成分とするポリマーを任意ではあるが好ま
しくは水素化して、ポリマー単位g当り0.1 〜5ミリ当
量(Meq )の残留脂肪族二重結合(ADBと略記する)
を有している部分的水素化ポリマーを生成し、部分的に
水素化したポリマーをペルオキシ酸と接触させてポリマ
ー単位g当り0.1 〜5Meq のエポキシドを有するエポキ
化ポリマーを生成し、次にポリマーを架橋するのに有効
量の放射線エネルギーをエポキシ化ポリマーに照射し
て、温度及び/又は有機溶媒に対して向上した耐性を与
えるのに十分なゲル含量を有する架橋性ポリマーを生成
する工程からなる方法によって製造される。しかしなが
ら、ポリマーは化学的手法で架橋されてよい。
【0008】本発明の架橋以前のエポキシ化ポリマーは
熱可塑性エラストマーとして加工し得る。フィルムとし
て基質に適用し、該ポリマーを架橋して高含量の不活性
ゲル及び低弾性率を有する架橋性接着剤を生成する。
【0009】エチレン性不飽和を含有するブロックポリ
マーは、少なくとも1種のジエン、特に共役ジエンを含
有する1以上のオレフィンをそれ自体又は1以上のアル
ケニル芳香族炭化水素モノマーと共に共重合することに
よって製造し得る。その場合のコポリマーはテーパー状
であってもなくても良く、個々のブロックは、ホモポリ
マーでもランダムコポリマーでも良く、ポリマー分子は
対称性及び非対称性の基を含有する線状又は星型分枝状
ポリマーであり得る。
【0010】エチレン性不飽和を又は芳香族性及びエチ
レン性不飽和の両方を含有するポリマーは陰イオン、陽
イオン開始剤又は重合触媒を用いて製造し得る。このよ
うなポリマーは塊状、溶液又は乳化法を用いて製造し得
る。いずれの場合にも少なくともエチレン性不飽和を含
有するポリマーは、通常クラム、粉末、ペレット等のよ
うな液体又は固体として回収し得る。エチレン性不飽和
を含有するポリマー、並びに芳香族性及びエチレン性不
飽和の両方を含有するポリマーは数社から市販されてい
る。
【0011】通常、エチレン性不飽和を又は芳香族性及
びエチレン性不飽和の両方を含有するポリマーは、例え
ば米国特許第3,251,905;3,390,207;3,265,765;3,639,52
1;3,598,887;4,219,627 及び4,208,356 号に記載されて
いる方法のような当業者に公知のいずれかの方法で製造
し得る。
【0012】重合し得る共役ジエンには、1,3−ブタ
ジエン、イソプレン、ピペリレン、メチルペンタジエ
ン、フエニルブタジエン、3,4−ジメチル−1,3−
ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエ
ン等のような4〜24の炭素原子を含有するものが包含さ
れる。イソプレン及びブタジエンは安価であり、かつ手
に入れやすいので本発明で使用する共役ジエンモノマー
として好ましい。
【0013】共重合し得るアルケニル芳香族炭化水素に
はスチレン、種々のアルキル置換スチレン、アルコキシ
置換スチレン、ビニルナフタレン、アルキル置換ビニル
ナフタレン等のようなビニル芳香族化合物が包含され
る。共役ジエンは米国特許第5,002,676 号に記載されて
いるt−ブチルメタクリレートのようなメタクリレート
とも共重合することができ、このようなコポリマーは本
明細書中に記載したように部分的に水素化し、またエポ
キシ化し得る。
【0014】使用し得る他のオレフィンには、エチレ
ン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキ
サン、1−ドデセン等がある。モノオレフィン及び非共
役ジエンには他に例えば、J. P. Kennedy, E. Marecha
l, Carbocationic Polymerization,(1982)の表3,6に
記載されているものがある。
【0015】通常、この種のポリマーの製造に使用され
る先行技術で公知の任意の溶媒を使用し得る。適切な溶
媒にはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の直
鎖状及び分枝状鎖の炭化水素及びそれらのアルキル置換
誘導体;シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプ
タン等のような脂環式炭化水素及びそのアルキル置換誘
導体;それらの芳香族及びアルキル置換誘導体;ベンゼ
ン、ナフタレン、トルエン、キシレン等のような芳香族
及びアルキル置換芳香族炭化水素;テトラリン、デカリ
ン等のような水素化芳香族炭化水素;メチルエーテル、
メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒド
ロフラン等のような線状及び環状エーテルが包含され
る。
【0016】好ましい具体例において、本発明のポリマ
ーはアルキルリチウム開始剤を用い0〜 100℃の温度で
炭化水素溶媒中共役ジエンモノマー及びアルケニル芳香
族炭化水素モノマーを陰イオン重合することによって製
造し得る。リビングポリマー鎖は、通常ジビニルモノマ
ーを添加することによってカップリングし星型ポリマー
を生成する。付加するモノマーを添加するか又は添加す
ることなくポリマーを更に枝分れさせるか又は末端を官
能化させ、リビング鎖の末端をプロトン源で停止させ
る。
【0017】部分的に水素化し得る本発明のブロックコ
ポリマーは当初、ポリマー中に残留脂肪族二重結合を含
有する。残留脂肪族二重結合は有機過酸と反応させるの
に優れた部位を与え、ポリマー中にエポキシド官能化を
形成する。この型のエポキシドは放射線によって容易に
硬化する。
【0018】制御及び予想し得る量の残留脂肪族二重結
合を有するポリマーの製法は米国特許第4,879,349 号に
記載されている。該特許の方法では、置換及び非置換の
共役ジエンを共重合し、次にコポリマーを、非置換のエ
チレン性不飽和をかなり水素化するのに有効な条件下で
水素化するが、置換エチレン性不飽和をかなり水素化せ
ずに残す。該特許に記載されている方法を利用して部分
的に水素化すると、残留する脂肪族二重結合(ADB)
の量を非常に良く制御し得るので好ましい。
【0019】選択的に水素化したポリマーの好ましい製
造手段によれば、当初製造したリビングポリマーが水素
で停止されている場合水素化は、チタニウム(ジシクロ
ペンタジエニル)水素化触媒を用いて実施される。
【0020】ポリマーは、エポキシ化の前に部分的に水
素化する事が好ましい。高度のエポキシ化は必要ではな
く、また通常所望されず、かつエポキシ化後残っている
残留ADBはポリマー分解の潜在的原因となるので共役
ジエンの部分的な水素化は、好ましくはブロックコポリ
マー1g当り0.1 〜5Meg のADB、更に好ましくは0.
2 〜2Meg のADBを残して行われる。
【0021】エポキシ化ブロックコポリマーは重量平均
分子量 3,000〜3,000,000 を有し得る。低分子量では過
剰の架橋を必要とし、一方高分子量では溶融又は他の手
段で基質に適用するのが非常に困難となる。本発明の好
ましい具体例の1つにおいては、ポリマーは重量平均分
子量15,000〜2,000,000 、更に好ましくは40,000〜1,00
0,00を有し、この範囲でコスト、穏やかな硬化条件の使
用可能性及び良好な適用性能が一番バランス良く達成さ
れる。大きいブロックからなるポリマーは適用するのが
非常に困難であり、小さいブロックは共有結合又は物質
的架橋を適切に一カ所に集めることができないので、主
として共役ジエンモノマー単位を含有するブロックはエ
ポキシ化以前の分子量300 〜200,000を有し、また、共
存する場合には主としてビニル芳香族モノマー単位を含
有するブロックは分子量約500 〜50,000を有することが
好ましい。線状ポリマー;又はモノー、ジー、トリブロ
ックのような集合していない、ポリマーの線状セグメン
ト;及びその他カップリング前の星型ポリマーのアーム
の分子量はゲルパーミネイションクロマトグラフィー(G
PC) によって測定するのが好都合である。星型ポリマー
をうまく使用するためには、例えば、 1.Modern Size-Exclusion Liquid Chromatography,
W. W Yau, J. J. Kirkland, D. D.Bly, John Wiley & S
ons, NewYork, NY 1979. 2.Light Scattering from Polymer Solutions, M. B.
Huglin, ed., AcademicPress, New York, NY, 1972 3.W. Kaye and A. J. Havlik, Applied Optics, 12,
541 (1973). 4.M. L. Mc Connell, American Laboratory, 63, 5
月, 1978. に記載されているような光散乱法によって重量平均分子
量を測定する。
【0022】本発明の他の好ましい具体例において、架
橋されるエポキシ化ポリマーは、次の一般式(I) (A−B−Ap n −−Yr −(Aq −B)m [式中、Yはカップリング剤又はカップリングモノマー
であり、またA及びBは共役ジエンモノマーのホモポリ
マーブロック;共役ジエンモノマーのコポリマーブロッ
ク;又はジエンモノマーとモノアルケニル芳香族炭化水
素モノマーとのコポリマーブロックであり得るポリマー
ブロックである。AブロックはBブロックよりも、より
多数のブロック塊の1単位当りの第3級不飽和(TU)
部位を有し、TU部位は、第3級炭素原子と第1級もし
くは第2級炭素原子間の脂肪族二重結合(ADB)に限
定される。Aブロックは分子量 100〜3,000 、好ましく
は 300〜2,000 を有し、Bブロックは分子量 1,000〜1
5,000、好ましくは2,000 〜10,000を有し、nは0より
大、rは0又は1、mは0又は0より大であり、n+m
は1〜100 である。pおよびqは0又は1である。p又
はqのいずれか又は両方共に1であり、余分のTU部位
はポリマー鎖の内部において使用し得る。
【0023】一般式(I)を有するブロックコポリマー
は部分的に水素化し得る。これらのポリマーを部分的に
水素化する場合には、ポリマー1g当り脂肪族二重結合
0.1〜5ミリ当量(0.1 〜5Meg ADB/g)だけがポリマ
ー中に残るような範囲で水素化するのが好ましい。ポリ
マー中の脂肪族二重結合の量が0.5Meg/ g又はそれより
少ない量になるまで還元するのが最も好ましい。次にポ
リマーは、少なくともいくつかのエポキシ官能基を介し
好ましくは放射線によって架橋し得る。
【0024】Aブロックの分子量は 100〜3,000 とす
る。この場合には、水素化に影響されず及び/又はエポ
キシ化のような官能化と次の架橋とを容易にさせる適切
な数の炭素−炭素二重結合(TU部位)を提供するから
である。Bブロックの分子量は、最終未硬化ポリマーの
粘度及び特に弾性を制限する、可撓性の短いポリマー鎖
を提供する1,000 〜15,000である。Bブロックは水素化
するのが比較的容易であり及び/又は例えば、エポキシ
化によって官能化するのが、更に困難である。従って架
橋後Aブロックよりも更に可撓性を残す傾向がある。本
発明の好ましい態様のブロックポリマーは分子量が300
〜2,000 、最も好ましくは 600〜1,200 のAブロックを
有する。それより狭い範囲では架橋性部位の適用性と粘
度制御とが最もバランスよくなる傾向があるからであ
る。好ましいBブロックの平均分子量はボリマー粘度を
最小にするために 2,000〜10,000、最も好ましくは 3,0
00〜7,000 である。殆どの場合、好ましい分子量の範囲
内にあるポリマーは、殆どの市販されている共役ジエン
−モノアルケニル芳香族炭化水素ブロックコポリマー又
は比較的高分子量の粘弾性固体である米国特許3,607,98
2 のコポリマーに比較して、室温又は僅かに高温で粘稠
な液体である。
【0025】使用し得るカップリング剤には種々のもの
がある。少なくとも2個の反応部位を含有する任意の多
価カップリング剤を使用し得る。使用可能な化合物の型
には、例えばポリエポキシド、ポリイソシアナート、ポ
リイミン、ポリアルデヒド、ポリケトン、ポリ無水物、
ポリエステル、ポリハロゲン化物がある。これらの化合
物には、エポキシ及びアルデヒド基、イソシアナート
基、ハライド等の組合せのような2種以上の型の官能基
を含有し得る。多くの適切な型のこれらの多官能性化合
物は、本明細書で援用する米国特許Nos. 3,595,941; 3,
468,972; 3,135,716; 3,078,254; 4,096,203及び3,594,
452 に記載されている。カップリング剤がジブロモエタ
ンのように2つの反応部位を有する場合には、ポリマー
は線状のABA構造を有する。カップリング剤が四塩化
ケイ素のように3個以上の反応部位を有する場合にはポ
リマーは(AB)n Yのような分枝状構造を有する。カ
ップリングモノマーはカップリングされるすべての鎖の
末端で、数個のモノマー単位を必要とするカップリング
剤である。ジビニルベンゼンは、最も一般的に使用され
るカップリングモノマーであり、星型ポリマーを生成す
る。
【0026】上述のように、エポキシ化の量はポリマー
1g当りエポキシド0.1 〜5Meg であるのが好ましい。
0.2 〜3.0 が更に好ましく、0.2 〜1.0 が最も好まし
い。最終的な接着剤、シーラント又はコーティングが硬
化後非常に可撓性かつ弾性がある場合には、低い範囲の
ものが最も有用である。低い範囲のものは、またコスト
を最小にするために最良であり、ポリマーの疎水性又は
加工性を実質的に、変えるものではない。低い範囲のも
のは、密な構造及び高分子量を有する星型ブロックコポ
リマーと良く適合する。
【0027】本発明のエポキシ化コポリマーは、Encycl
opediaof Chemical Technology 19, 第3版,251 〜266
(1980), D. N. Schuly. S. R.Turner, 及びM. A. Golu
b,Rubber Chemistry and Technology, 5, 809 (1982),
W-K. Huang, G-H. Hsuie,及びW-H. How, Journal of Po
lymer Science, Part A:Polymer Chemistry, 26,1867
(1988),及びK. A. Jorgensan, Chemical Reviews, 89,
431 (1989) に一般的に記載又は提示されているエポキ
シ化法によって製造し得る。
【0028】例えば主成分ポリマーのエポキシ化は、前
もって生成するか又は、インシトゥで生成し得る有機過
酸との反応によって効果的に実施し得る。前もって生成
した適切な過酸には、過酢酸及び過安息香酸が包含され
る。インシトゥ生成は過酸化水素とギ酸のような低分子
量の脂肪酸とを用いて実施される。また、酢酸又は無水
酢酸の存在下、過酸化水素及び陽イオン交換樹脂で過酸
を生成し得る。陽イオン交換樹脂は任意に硫酸又はp−
トルエンスルホン酸のような強酸で置き換え得る。エポ
キシ化反応は重合セメント(ポリマーを重合するポリマ
ー溶液)中で直接実施することができ、又はポリマーを
またトルエン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、
メチレンクロリド等のような不活性溶媒に再溶解され、
該新しい溶液中エポキシ化を実施するか、又は適切にエ
ポキシ化し得る。エポキシ化温度0〜 130℃及び反応時
間 0.1〜72時間を利用し得る。硫酸のような触媒と共に
過酸化水素及び酢酸を使用する場合、生成物はエポキシ
ド及びヒドロキシエステスの混合物であり得る。強酸の
存在下過酸化物及びギ酸を使用すると、エポキシド及び
ヒドロキシエステル基の両方を含有するジオレフィンポ
リマーブロックが得られる。酸の存在によって引き起さ
れるこれらの副反応のために、可能な限り低い温度及び
所望のエポキシ化度に見合った短時間でエポキシ化を実
施するのが好ましい。エポキシ化は、Mo,W,Cr,
V及びAgのような遷移金属の存在下、過酸化水素又は
酸素でポリマーを処理することによって達成することも
できる。
【0029】エポキシ官能基は、テトラシアノエチレン
の存在下、酸素でエチレン性不飽和を直接酸化すること
によって生成し得る。該反応には温度 150℃及び酸素の
分圧58気圧が適切である。
【0030】部分的な水素化は、ジエン選択的である。
通常、いずれの炭素も第3級炭素でない炭素−炭素二重
結合に対しては、炭素の1個が第3級炭素である炭素−
炭素二重結合に対するよりも、水素化の割合はずっと高
い。炭素−炭素二重結合のエポキシ化の割合は丁度反対
である。第3級炭素は第2級炭素よりもペルオキシ酸を
用いるエポキシ化を促進する。第2級炭素はまた第1級
炭素よりも良好である。このように、本発明のポリマー
は特に部分水素化法又はエポキシ化法に適切であり、特
にポリマーに対する2つの方法を引き続き又は同時に使
用するのが適切である。本発明のポリマーを優先的に部
分水素化だけ実施すると、他の炭素に二重結合した第3
級炭素を有するポリマーのブロックに、大部分の残留ジ
エン二重結合はそのままとなり、エポキシ化だけ実施す
ると、これらのブロックにおける大部分のエポキシ化ジ
エンモノマーがそのままになる。通常、部分水素化は、
エポキシ化よりもジエンモノマー型に対して更に選択的
である。この理由で、本発明のポリマーに対して両方の
方法を使用する場合には第1に部分水素化し、最後にエ
ポキシ化するのが良い。このアプローチの有効性は、実
施例で判明する。
【0031】特に好ましい具体例においては、本発明は
ポリマーのエポキシ基の選択的置換が関与する。1個の
炭素原子が第3級であるオレフィン性不飽和は、いずれ
の炭素原子も第3級でないオレフィン性不飽和よりも、
立体障害により、かなりゆっくり水素化される。逆に、
不飽和ポリマーを有機過酸との反応によってエポキシ化
する場合には、1個の炭素原子が第3級で他が第2級で
あるオレフィン性不飽和は、炭素原子1対が第3級−第
2級の対でないオレフィン性不飽和よりも更に容易にエ
ポキシ化される。この現象を利用して、エポキシ基が優
先的に置換されるポリマー鎖中の位置でアルキル置換ジ
エンが重合するのと同様に、アルキル置換共役ジエンを
非置換共役ジエンと共に共重合することにより、ポリマ
ー中の予じめ決定した位置でエポキシ基を置換し得る。
コポリマーを部分的に水素化し、次にエポキシ化する
か、又は非水素化コポリマーを直接エポキシ化し得る。
非水素コポリマーをエポキシ化する場合には、エポキシ
化に続いて水素化されるが、これは好ましい順序の処理
ではない。
【0032】米国特許第3,699,184 号に記載されている
ようなエポキシ化ポリマーは、本発明の組成物中で適用
し得る。該特許には少なくとも1個のモノアルケニルア
レンブロック及び少なくとも1個のエポキシ化共役ジエ
ンブロックを含有するブロックコポリマー及びこれらの
ブロックコポリマーの水素化誘導体が記載されている。
【0033】本発明で使用し得る他のエポキシ化ブロッ
クコポリマーは米国特許第4,135,037 号に記載されてい
るものがある。これらのエポキシ化ブロックコポリマー
は少なくとも1個のエポキシ化共役ジエンブロック及び
少なくとも1個のモノビニルアレンブロックを共役ジエ
ン対モノビニルアレンの重量比45:55〜95:5で含有す
る。当初のオレフィン性二重結合の5〜80%がエポキシ
化される。そのエポキシ化は有機過酸との反応のような
任意の公知方法によるものである。本発明に適用する
際、エポキシ化は約30%迄(ポリマー1g当りエポキシ
ド約5Meq を超えない)であり、本明細書に記載した残
留不飽和の量の少ないものが好ましい。
【0034】本発明のポリマーは好ましくは紫外線又は
電子ビーム線によって硬化されるが、種々の電磁波長を
使用する放射線硬化が実施し得る。α−,β−,δ,X
−線及び高エネルギー電子のようなイオン化線又は、紫
外線、可視光線、赤外線、マイクロ波及び高周波のよう
な非イオン化線のいずれかを使用し得る。
【0035】非イオン化線を使用する場合には、架橋反
応を開始するために光開始剤を使用する必要がある。有
用な光開始剤には、ジアリールヨードニウム、アルコキ
シ置換ジアリールヨードニウム、トリアリールスルホニ
ウム、ジアルキルフェナシルスルホニウム及びジアルキ
ル−4−ヒドロフェニルスルホニウム塩が包含される。
これらの塩における陰イオンは一般に求核性が低く、S
bF6 - ,BF4 - ,PF6 - 及びAsF6 - を包含す
る。具体例としては、(4−オクチルオキシフェニル)
−フェニル−ヨードニウムヘキサフルオロアンチモナー
ト,UVI−6990(Union Carbide 社製品)及びFX−
512(3MCo.)が包含される。ビス(ドデシルフェニル)ヨ
ードニウムヘキサフルオロアンチモナート、UVI−69
74(Union Carbide )は特別有効である。オニウム塩は
単独で又は光増感剤と共に使用し、長波調のUV及び可
視光線に応答し得る。光増感剤の例にはチオキサント
ン、アントラセン、ペリレン、フェノチアジオン、1,
2−ベンズアトラセンコロネン、ピレン及びテトラセン
が包含される。光開始剤及び光増感剤は架橋されるポリ
マーと混和性があり、光源適応性があるものが選択され
る。
【0036】陽イオン硬化及び遊離基硬化と陽イオン硬
化との組合せのためのこれらの及び他の光源、光開始剤
及び光増感剤は、S. P. Pappas,UV Curing : Science a
nd Technology 第1〜3章、Technology Marketing Co
rp.(1978), C. G. Roffey, Photopolymerization of Su
rface Coatings, Wiley-Interscience,第2及び3章(19
82), J. V. Crivello, “陽イオン重合、ヨードニウム
及びスルホニウム塩光開始剤、”Advances in Polymer
Science, 62, 1〜48(1984), S. R. Watt, “UVCuring o
f Epoxides By Cationec Polymerization, Radiation C
uring” Nov.,7〜25(1986), 及びJ. V. Crivello, “Al
koxy-Substituted Diaryliodonium Salt Cationic Phot
oinitiators,”RadTech 1990北アメリカプロシーディン
グ、第1巻 424〜431(1990) 中に記載されている。
【0037】高度のゲル生成に必要な放射線の量は、エ
ポキシ官能基が特定の範囲で凝縮される程度と、エポキ
シ官能性の量と、ポリマーの重量と、光開始剤の型及び
量とに伴って変化する。EB(電子ビーム)のようなイ
オン化線で硬化させる場合には、光開始剤を使用し得る
が必須ではない。EB線を利用する場合、約0.1Mrads〜
約10Mrads の放射線投与量が許容され、約0.1Mrads〜約
5Mrads が好ましく、装置のコストや、基質物質に対す
る損傷の可能性を鑑みると、約 0.1〜2Mradsが最も好
ましい。
【0038】放射線架橋の際、ポリマー組成物中の水の
存在は、水が架橋を終了させる傾向があるために、あま
り望ましくないものである。それ故ポリマー組成物が放
射線硬化の際に水の沸点の近辺又はそれより高い温度に
ある場合には、放射線硬化が一般に更に有効である。
【0039】放射線誘導した陽イオン硬化も遊離基硬化
と組合わせて実施し得る。遊離基硬化は、別の遊離基光
開始剤及びその為の光増感剤を添加することによって更
に促進し得る。
【0040】ポリマーに添加し得る反応性(放射線硬化
の可能な)希釈剤にはアルコール、ビニルエーテル、エ
ポキシド、アクリレート及びメタクリレートモノマー、
オリゴマー及びポリマーが包含される。これらはまた他
のジエンを主としたポリマーと混合し得る。エポキシド
の例にはビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エー
テル(Union Carbide EP-205) 、ビニルシクロヘキセン
ジオキシド、リモネンジオキシド、エポキシ化大豆油及
び亜麻仁油並びに脂肪酸が包含される。
【0041】ポリマーは、また陽イオン開始剤が添加に
よって放射線を使用することなく硬化し得る。適切な開
始剤には錫、アルミニウム、亜鉛、硼素、ケイ素、鉄、
チタン、マグネシウム及びアンチモンのハロゲン化物並
びにこれら多くの金属のフッ化硼素酸塩が包含される。
BF3 −エーテル及びBF3 −アミンのようなBF3
化が包含される。また、トリフルオロメタンスルホン酸
(トリフリック酸)及びFC−520 (3MCo.)のようなト
リフリック酸の塩のような強Bronsted酸も有用である。
陽イオン開始剤は架橋されるポリマー、適用される方法
及び硬化温度と両立するものが選択される。エポキシ含
有ポリマーは、多官能性のカルボン酸、酸無水物及びア
ルコールを添加することにより、また米国第3,970,608
号に記載された通常の硬化法によっても架橋し得る。放
射線架橋は反応性成分が温接着剤と接触しないので好ま
しい。
【0042】本発明の架橋性物質は、接着剤(感圧接着
剤、触圧接着剤、積層接着剤及び組立接着剤を含む)、
シーラント、コーティング剤、フィルム(耐熱性及び溶
媒性を必要とするもののような)、等に有用である。官
能化したポリマー及び任意の硬化助剤又は硬化剤に加え
て、個々の用途に必要な性質に合うように作られた製品
は、粘着性付与樹脂、可塑剤、充填剤、溶媒及び安定剤
のような他の成分を種々組み合わせて含有し得る。
【0043】多くの用途、特に接着剤及びシーラントに
おいては、ポリマーのゴム状の中央ブロックと混和し得
る接着性促進剤又は粘着性付与樹脂を加えることを必要
とすることがある。通常の粘着付与樹脂は、軟化点約95
℃を有するピペリレン及び2−メチル−2−ブテンのジ
エン−オレフィンコポリマーである。該樹脂は商標名Wi
ngtack 95(Wingtackは商標)で市販され、米国特許第3,
577,398 号に記載されているように60%ピペリレン、10
%イソプレン、5%シクロペンタジエン、15%2−メチ
ル−2−ブテン及び約10%ダイマーの陽イオン重合によ
って製造し得る。他の粘着付与樹脂は、その樹脂系コポ
リマーがピペリレン20〜80重量%及び2−メチル−2−
ブテン80〜20重量%を含有するものを使用し得る。樹脂
は、通常軟化点(環球式)約80℃〜約115 ℃を有する。
【0044】本発明の組成物においても有用な他の粘着
性促進樹脂には水素化ロジン、ロジンのエステル、ポリ
テルペン、テルペンフェノール樹脂、重合した混合オレ
フィン、低軟化点樹脂及び液体樹脂が包含される。低軟
化点又は液体樹脂には、例えば Hercules 社製品のAdta
c LV, Piccolastic A5, Piccovar AP10 及びPiccolyte
S25 樹脂(Adtac, Piccolastic, Piccovar 及びPiccolyt
e は商標)が包含される。良好な熱酸化性及び着色安定
性を得るためには、粘着付与樹脂が飽和樹脂、例えばEx
xon 社によって製造されたEscorez 5000系(Escorezは商
標)のような水素化ジシクロペンタジエン樹脂、Hercul
es社によって製造されたRegqlrez樹脂(Regqlrex は商
標)のような水素化ポリスチレン又はポリα−メチルス
チレン樹脂であることが好ましい。使用する粘着性促進
樹脂の量は 100部のゴムに対して10〜400 重量部(Phr)
、好ましくは20〜350phrとする。個々の粘着付与樹脂
を選択するには、大部分それぞれ粘着組成物中で使用す
る特定のポリマーによる。
【0045】任意に、アレン−ブロック−混和性樹脂を
使用し得る。混和性は米国特許第3,917,607 号に記載さ
れている方法によって判断される。通常、樹脂は環球装
置を用いASTM法E28で測定した軟化点 100℃以上を
有するものがよい。高及び低軟化点を有するアレンブロ
ック−混合性樹脂の混合物も使用し得る。有用な樹脂に
はクマロンインデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ビニルト
ルエン−α−メチルスチレンコポリマー及びポリインデ
ン樹脂が包含される。更に好ましいのはクマロン−イン
デン樹脂である。アレン−ブロック混和性樹脂の量は0
〜200phrである。
【0046】本発明の接着剤組成物は、またゴムの造量
可塑剤のような可塑剤又は配合油も含有し得る。ゴム配
合油は当業者に周知であり、高飽和化合物含有油、高芳
香族化合物含有油の両者等である。好ましい可塑剤は、
例えばLyondell社製のTufflo6056 及び6204油のよ
うな高飽和油や、例えばShell 社製のShellflex 371油
のようなプロセス油(Tufflo 及びShellflex は商標)で
ある。高芳香族化合物含有油にはTufflo 11 、Shellfle
x212 等がある。本発明組成物で使用されるゴム配合油
の量は0〜500phr、好ましくは0〜100phr、更に好まし
くは0〜60phrであり得る。
【0047】種々の型の充填剤及び顔料を塗料組成物に
含有させ得る。このことは所望の興味を起させるだけで
なく、風雨に対する耐性のような塗料の性質も改良する
ために充填剤を加える外部用塗料において特に言えるこ
とである。広範囲の充填剤が使用し得る。適切な充填剤
には炭酸カルシウム、粘度、タルク、酸化亜鉛、二酸化
チタン等が包含される。充填剤の量は、通常使用する充
填剤の型及び塗装しようとする用途により、塗料の任意
の割合の溶媒に対して0〜70重量%である。特に二酸化
チタン充填剤が好ましい。
【0048】塗料を溶媒溶液により適用する場合には、
塗料の有機の部分は溶媒又は溶媒の混合物に溶解する。
トルエン、キシレン又はSell CycloSol 53 のような芳
香族炭化水素溶媒が適切である。所望ならば通常芳香族
炭化水素溶媒と極性溶媒とを含有する溶媒混合物を用い
て低粘度のものを得ることができる。適切な極性溶媒に
は酢酸イソプロピルのようなエステル、メチルイソブチ
ルケトンのようなケトン、及びイソプロピルアルコール
のようなアルコールが包含される。極性溶媒の量は選択
する個々の極性溶媒と、官能化した水素化ブロツクコポ
リマーの官能基の量とによって決まる。通常、使用する
極性溶媒の量は溶媒混合物中0〜50重量%である。
【0049】組成物を調製したり使用したり際の酸化又
は日光にさらすことによる分解に対して製品を保護する
ために、組成物に抗酸化剤及びUV防止剤を添加し得
る。種々のポリマーが受ける異なるメカニズムの分解に
よりしばしば安定剤との組合せが更に有効である。
【0050】安定剤パッケージの第1成分の抗酸化剤部
分はヒンダードフェノール型抗酸化剤であり得る。市販
されているこの型の抗酸化剤には例えばEthanox 330(Et
hylCorp. 製),Cyanox 2246(American Cyanamid 製)
及びIrganox 1010(Ciba Geigy 製)(Ethanox, Cyanox及
びIrganox は商標)がある。種々の第2級抗酸化剤及び
相乗剤も組成物に含有させ得る。例えばButyl Zimate(V
anderbilt製品)のようなジアルキルジチオカルバミン
酸亜鉛、Westin 618(General Electrce 製品)のような
亜リン酸エステル及びジラウリルチオジプロピオネー
ト、Cyanox LTDP(American Cyanamid 製品)のような硫
黄発生化合物(Butyl Zimate 及びWestinは商標)が包含
される。抗酸化剤は、通常組成物中0.05〜5重量%の濃
度で使用される。
【0051】通常、安定剤パッケージのUV防止剤部分
はUV光吸収型化合物及びヒンダードアミン光安定剤の
組合せからなっている。代表的な吸収型UV抑制剤に
は、Cyasorb UV 531(American Cyanamid製)のようなベ
ンゾフェノン型及びTinuvin P及びTinuvin 328 (共にC
iba Geigy製)のようなベンゾトリアゾール型(Cyasorb
及びTinuvin は商標)が包含される。代表的なヒンダー
ドアミン光安定剤にはTinuvin 770(Ciba Geigy製)及び
Sanduvor 3056(American Cyanamia 製)(Sanduvor は商
標)が包含される。ニッケル含有UV抑制剤のような金
属を含有するUV抑制剤、Cyasorb UV 1084(American C
yanamid 製)も使用し得る。これらのUV抑制剤は、組
成物中、通常0.05〜10重量%で含有される。
【0052】保護顔料及び充填剤は日光にさらすことに
よる耐分解性を改良し得る。例えばカーボンブラック、
酸化亜鉛及び二酸化チタンが挙げられる。
【0053】本発明の組成物は、代表的には高温好まし
くは50℃〜200 ℃で均一な混合物が得られるまで、通常
3時間以下、成分を混合することによって調製される。
種々の混合方法が当業者に公知であり、均一な混合物を
製造する任意の方法が満足し得るものである。その後、
得られた組成物は広範囲の用途に好ましく使用し得る。
また、成分は溶媒中で混合し得る。
【0054】本発明の接着剤組成物は多くの異なった種
類の接着剤として、例えば積層接着剤、感圧接着剤、結
束層、熱溶融接着剤、溶媒に分散した接着剤、硬化前に
除去される水に分散した接着剤を使用し得る。接着剤は
簡単なものはエポキシ化ポリマーからなり、更に一般的
には他の公知の接着剤組成物成分と共に多量のエポキシ
化ポリマーを含有する配合組成物からなっている。好ま
しい適用法には 100℃付近又は 100℃以上の温度で熱溶
融して適用する方法がある。 100℃以上の熱溶融適用法
は水と陽イオン重合の他の低分子量抑制剤との存在量を
最小にする。接着剤は硬化の前後で加熱し、さらに硬化
又は後硬化を促進し得る。熱接着剤の放射線硬化は、室
温での放射線硬化よりもより速い硬化を促進すると思わ
れる。
【0055】本発明組成物の好ましい使用法に感圧接着
剤テープの調製及びラベルの製造への利用がある。感圧
接着剤テープは可撓性の裏打ちシートと、裏打ちシート
の一方の主要面に塗布された本発明の接着剤組成物の層
とからなっている。裏打ちシートはプラスチックフィル
ム、紙又はいかなる他の適切な物質でも良く、テープは
下塗剤、剥離塗料等の感圧接着剤テープの製造に用いら
れる種々の他の層又は塗料を含有し得る。また、粘着付
加樹脂の量がゼロの場合には本発明の組成物は、紙が引
き裂かれたり成型品等が破壊しないための接着剤として
使用し得る。
【0056】
【実施例】次のブロック重合体を以下の実施例で使用す
るために調製した。
【0057】ポリマー1 2個のポリスチレン末端ブロ
ック及びランダムポリイソプレン/ポリブタジエンの中
央ブロックを有する線状のトリブロックポリマーをシク
ロヘキサン及びジエチルエーテルの混合物の陰イオン重
合によって調製した。すべての活性開始剤(sec−ブチル
リチウム)1モルごとに、スチレン71モル、1,3−イ
ソプレン78モル/1,3−ブタジエン575モル及びスチ
レン72モルを加え、連続的に重合し、ポリマーの重合を
メタノールで終了させた。モル比は得られた組成物の重
量%に相当する。GPCで測定したポリマーのピークの
分子量は52,000であった。ポリマーは、ポリマ−1g辺
り脂肪族二重結合12.7Meq を含有し、その1.5Meq/gは
重合イソプレン単位に由来するものであった。
【0058】 次に重合体を、芳香族二重結合を水素化しないが、重合
したブタジエン単位に由来する残留脂肪族二重結合は優
先的に水素化する条件下、ニッケル−アルミニウム触媒
を用いて部分的に水素化し、次いで触媒及び残留リチウ
ムを、洗浄除去した。水素化触媒はオクタン酸ニッケル
及びトリエチルアルミニウムの反応によって製造し、溶
液に対してニッケル15ppm 、圧力47.6atm(700psi) で使
用した。ポリマーは温水凝固によって回収し、乾燥し
た。NMR分析で残留脂肪族二重結合の次の評価を得
た。表から、ブタジエン単位が優先的に水素化されてい
ることは明らかである。
【0059】 NMRの結果 重量% Meq ADB/g ポリマー スチレン 28.7 0.08 1,4−イソプレン(完全なもの) 3.3 0.48 3,4−イソプレン(完全なもの) 3.2 0.47 1,4−ブタジエン(完全なもの) 1.4 0.26 1,2−ブタジエン(完全なもの) 0.0 0.00 飽和化合物 63.4 0.00 合計 100.0 1.21ポリマー2 撹拌反応フラスコを利用し、上記部分的に
水素化したポリマーの1部をシクロヘキサンに溶解し、
30分過酢酸を添加し、6時間保持する製法によってFMC
Corp. 製の過酢酸溶液を用い45℃でエポキシ化した。炭
酸ナトリウムを2段階で加え、最初の半分を過酢酸添加
前に加え、他の半分を過酢酸添加の中途で加えた。ポリ
マーを繰り返し水洗して僅かの酸をすべて除去し、少量
の抗酸化剤(BHT)を加えた。ポリマーをイソプロパ
ノールで凝固し、真空オーブン中40℃で乾燥した。GP
Cによって測定した分子量ピークは53,000であった。
【0060】ポリマーg 311.60 ジクロヘキサンg 3116.00 炭酸ナトリウムg 5.32 過酢酸溶液g 232.71 エポキシの量は、試料を塩化メチレンに溶解し、過塩素
酸(0.1N)及びハロゲン化第4級アンモニウム(テトラ
エチルアンモニウムブロミド)を用いて直接滴定法によ
って測定した。エポキシ滴定は、Clayton A.May によっ
て編集され、1988年に発行された(p1065)Epoxy Resi
ns Chemistny and Technology に記載されている。ポリ
マー単位g辺り0.82Meq のエポキシドが見られた。残留
脂肪族二重量結合はNMRによって測定した。
【0061】 NMRの結果 重量% Meq ADB/g ポリマー スチレン 28.7 0.00 1,4−イソプレン(完全なもの) 0.3 0.04 3,4−イソプレン(完全なもの) 0.8 0.12 1,4−ブタジエン(完全なもの) 0.1 0.02 1,2−ブタジエン(完全なもの) 0.1 0.02 飽和化合物 70.0 0.00 合計 100.0 0.20ポリマー3 はポリスチレン末端ブロック及びポリブタジ
エン中央ブロックを有する三ブロックポリマーであり、
中央ブロックだけは完全に水素化されている。ポリスチ
レン含量は29重量%であった。GPCによって測定した
最高の分子量ピークは53,000であった。残留ブタジエン
の二重結合含量は、NMRで測定してポリマー単位g当
り0.06Meq であった。
【0062】ポリマー4はポリマー混合物の一定の特性
を有するエポキシ化不斉アーム保持星型ポリマーであっ
た。具体的には、分析では、部分的に水素化及びエポキ
シ化した純粋な不斉星型成分と、実質的に完全に水素化
し、従って殆ど又は全くエポキシ化を受けていない純粋
な線状(アームの付いていない)成分との混合物であっ
た。ポリマー4のGPC分析を用いて測定した純粋な星
型成分は77重量%であり、付着していない純粋な線状ア
ーム成分は23重量%であった。全体として、ポリマー4
はエポキシ滴定により測定したところポリマー単位g当
りエポキシ0.40Meq を含有し、またNMRによって測定
したところ残留脂肪族二重結合を含有しなかった。ポリ
マー4の重量平均分子量は 1.3〜1.8 百万であった。ポ
リマーは、2つの型のリビング線状ポリマー、即ち、分
子量38,000を有するリビングポリイソプレンアーム及び
分子量52,000を有するリビングポリスチレン−ポリイソ
プレン二ブロックアームの陰イオン合成によって調製す
る。なおポリスチレンブロックの分子量は11,000であっ
た。ポリマー中のポリスチレンの合計量は 5.7重量%で
あった。不斉ポリマーは、ジビニルベンゼンの市販され
ている混合物(DowのDVB−55)とカップリングするこ
とによって生成した。ポリマーは部分的に水素化してN
MRで測定したところ、1,4−イソプレン単位に由来
する残留脂肪族二重結合 0.59Meq/g及び3,4−イソ
プレン単位に由来する 0.03Meq/gだけを含有するポリ
マーを得た。部分的に水素化した後、GPC分析したと
ころ、付着していない線状アーム成分が水素化ポリイソ
プレンアーム12重量%及びポリスチレン−(水素化)ポ
リイソプレンアーム11重量%からなっている事を示し
た。ポリマーは過酢酸でエポキシ化し、洗浄し及び凝固
及び乾燥によって回収した。
【0063】ポリマー5は分子量89,000を有し、ポリス
チレン含量13%の完全に水素化したスチレン−ブタジエ
ン−スチレン三ブロックコポリマーであつた。水素化は
エチレン性不飽和を0.2Meq/gのエチレン性不飽和未満
に減少させた。
【0064】実施例1 ポリマー2の試料及びポリマー3の試料をそれぞれトル
エンに溶解し、1milマイラー(Mylar) シート上に注入
成形し、3mil 層の乾燥ポリマーを得た。これらの試料
は 149℃(300°F)で5分間オーブン中で予備乾燥して
水分全てを除去し、次に3,5及び7Mradsの電子ビー
ム線で処理した。次にそれらのポリマーフィルムをトル
エンに24時間浸漬し、不溶のポリマーを測定してゲル含
量を測定して、硬化度及びその固有の耐溶媒性を決定し
た。このテストは、Hot Melt Symposium of TAPPI 1985
年5次発行の「Experimental Thermoplastic Rubbers f
orEnhanced Radiation Cross-linking of Hot Melt PSA
′s 」の記事に記載されている。表1に、各量を照射
した後の、組成物のゲル含量(耐溶媒性の測定)を掲載
する。どのポリマーも電子ビーム線にさらす前に耐溶媒
性を有していない。
【0065】 この実施例は、本発明により光でエポキシ化した水素化
ブロックコポリマーに照射することによって達成し得る
高ゲル含量を証明するものである。ポリマー2は5 Mra
d の照射だけで、有用な量のゲル含量に架橋し得る。エ
ポキシ化していない被照射ポリマー3のゲル含量の不足
は、ポリマーをエポキシ化せずに放射線にさらしても水
素化したポリマーを架橋することができないことを証明
した。
【0066】実施例2 第2表に掲げた組成を有する感圧接着剤組成物2A及び
2Bにポリマー2及びポリマー3を配合した。
【0067】 接着剤組成物2A及び2Bをトルエンに溶解し、1mmマ
イラーシートに注入成形し、1.6mm の乾燥接着剤を得
た。それらの接着剤フィルムを7 Mrad の電子ビーム線
を照射し、次に 6.5cm2 (1平方インチ)のオーバーラ
ップと1kgの荷重を利用し、95℃で、ゲル含量及び耐剪
断性(定着力)を決定した。ゲル含量及び定着力を第3
表に掲示する。
【0068】 第3表 %ゲル 95℃定着力接着剤 0 Mrad 7 Mrad 0 Mrad 7 Mrad 2A 0 67% 13 min 571 min 2B 0 0 22 min 30 min エポキシ化ブロックコポリマーを含有している接着剤組
成物は7 Mrads で、照射した後、耐溶媒性及び良好な高
温定着力を示した。水素化及び非エポキシ化ポリマーを
含有する組成物は、照射後ゲルを生成せず、照射の前後
で容認できない高温耐剪断性を呈する。
【0069】実施例3 ポリマー4をトルエンに溶解し、1mmマイラーシート上
に注入成形して約3mmの乾燥ポリマーを得た。3A〜3
Fのテストシートを、該ポリマーで被覆されたマイラー
シートから注入成形した。次にこれらのテストシートを
149℃(300°F)で5分間焼成して任意のたまたま生じ
た水を除去し、種々の放射線量で電子ビーム硬化した。
ゲル含量%を測定し、第4表に示す。
【0070】 第4表から、0.5Mradsの電子ビーム線と同じくらいの少
ない量で高ゲル含量が得られることが判明し、ポリマー
4のエポキシ化星型分子の92%は架橋した網状構造に結
合した。
【0071】実施例4 ポリマー4は、スチレン−ジオレフィンブロックコポリ
マーで接着剤を生成する際に使用する一般的な成分系を
用いて調製し、接着剤組成物の3つの試料を作成した。
ポリマー5は比較を目的として、同じ成分で調製した。
第5表にそれぞれの系の組成物の組成を掲示する。配合
物4Dと4Hは、溶媒に溶けた全く純粋なポリマーであ
る。これらはゲル生成を比較するためにだけ使用した。
次にゲル含量及び95℃で剪断性保持能力を測定し、その
結果を以下の第6表に示す。
【0072】
【表1】
【0073】Shellflex 371 は可塑化オイルであり、試
料4Cは、接着剤中に少量添加使用されたが、その定着
力を損なう作用が原因で、マイラー基質に対する接着性
欠損により95℃定着力が不足する。該試料は組成物の硬
化の際に可塑化オイル効果を示すが、4Cは存在する多
量の可塑剤のために満足し得る接着剤組成物ではない。
【0074】電子ビーム線を使用して改良される簡単な
接着剤組成物中の一般的な水素化ブロックコポリマー以
上に、水素化したエポキシ化ブロックコポリマーが優れ
ていることをこの実施例は明示するものである。また、
データは粘着付与樹脂及び可塑剤の存在が僅かな程度で
硬化要件に影響を及ぼすことも示している。
【0075】一般的な水素化ブロックコポリマーである
ポリマー5を使用する場合には、粘着付与樹脂及び可塑
化オイルは硬化をひどく妨げる。可塑剤も粘着付与樹脂
もなしに、組成物は照射によっていくらかゲルを生成す
るが、ゲルの量は、満足し得る接着剤組成物を得るには
不十分であった。
【0076】電子ビーム線がゲルの生成を誘発しない場
合、電子ビーム線が組成物の高温定着力を増加させるこ
とがない事は表6からも明白である。この結論は組成物
4E、4F及び4Gの定着力を、照射した組成物のそれ
と比較することによって得られる。照射が組成物の定着
力を著るしく増加させることはなかった。逆に、電子ビ
ーム線が共有結合硬化を誘発する場合、高温定着力は、
照射した組成物4A及び4Bの定着力と照射していない
同一組成物の定着力とを比較することによって決定し得
るように劇的に増加する。
【0077】ポリマー6はポリイソプレンを有する星型
ポリマーであって、ポリブタジエンブロックはシクロヘ
キサン中陰イオン重合によって製造した。活性開始剤(s
ec−ブチルリチウム)各1モルに対して1,3−イソプ
レン75モル、1,3−ブタジエン 519モル、1,3−イ
ソプレン10モル及びジビニルベンゼン混合物6モルを連
続的に重合した。ブタジエンを重合して高度に1,2配
置にするためにブタジエンモノマーを添加する直前に、
ポリマー溶液に少量の1,2−ジエトキシエタンを加え
た。ポリマーの重合はメタノールで停止させた。モル比
はポリマーにとっての所定重量%組成に相当する。組成
物を基にして、ポリマーは、ポリマー単位gに対して約
17.4Meqの脂肪族二重結合を含有した。GPCによって
測定した、DVBとのカップリング以前のポリイソプレ
ン−ポリブタジエン−ポリイソプレンアームの分子量ピ
ークは33,000であった。DVBカップリング以前のアー
ムのNMR分析では、初めのポリイソプレンブロック
は、そのイソプレンモノマーを3,4配置10%、1,4
配置90%含有し、ポリブタジエンブックはそのブタジエ
ンマーを1,2配置81%、及び1,4配置19%含有し、
最後のイソプレンブロックは、そのモノマーを3,4配
置36%及び1,4配置64%を有していた。
【0078】 ポリマー7 芳香族二重結合を水素化せずブタジエンマ
ーの脂肪族二重結合を優先的に水素化する条件下でニツ
ケル−アルミニウム触媒を用いて少量のポリマー6を部
分的に水素化し、その後、触媒及び残留リチウムを洗浄
除去した。水素化触媒はオクタン酸ニッケルとトリエチ
ルアルミニウムとの反応によって生成し、溶液を基にし
て13ppm のニッケル、34atm(500psi) の圧力で使用し
た。
【0079】NMR分析の結果、残留脂肪族二重結合の
次のおよその組成を得た。
【0080】 NMRの結果 Meq/g 1,4イソプレン(完全なADB) 0.63 3,4イソプレン(完全なADB) 0.08 1,4ブタジエン(完全なADB) 0.62 1,2ブタジエン(完全なADB) 0.06 合計 1.39ポリマー8 上記部分的に水素化したポリマー溶液の一
部を以下の製法により、撹拌式反応フラスコを利用し、
過酢酸添加時間60分、保持時間6時間とし、FMCCorp.
の過酢酸溶液を用いて45℃でエポキシ化した。炭酸ナト
リウムは2段階で加えた。6時間保持後、十分な量の炭
酸ナトリウムを加えて、すべての酢酸及びフラスコ中の
すべての残留過酢酸を中和し、ポリマー溶液を水で完全
に洗浄し、乾燥して溶媒をポリマーから分離した。
【0081】エポキシ化 ポリマー,g 275 溶媒(殆どシクロヘキサン),g 1762 炭酸ナトリウム,g 4.07 過酢酸溶液,g 188 ポリマーのNMR分析の結果、次のほぼ分解した残留脂
肪族二重結合がなくなり、ほぼ等しい量のエポキシドが
生成した。
【0082】 NMRの結果 Meq/g 1,4−イソプレン(完全なADB) 0.03 3,4−イソプレン(完全なADB) 0.01 1,4−ブタジエン(完全なADB) 0.02 1,2−ブタジエン(完全なADB) 0.04 ADBの合計 0.10 エポキシ基 1.23 ADB+エポキシドの合計 1.33 ポリマー8のエポキシドの量に対して判明した滴定値は
1.01Meq/gであった。ポリマー8の分子量は600,000
であった。
【0083】実施例5 ポリマー8は配合物5A,5B,5C及び5Dを生成す
るに使用した。配合物5Aは添加した少量の抗酸化剤を
有する、ほぼ純粋なポリマーであり、一方配合物5B
は、粘着化樹脂Escorey 5380(Exxon社製)を25%含有す
る。これらの配合物はEB硬化向きであった。配合物5
C及び5Dは、UV硬化を促進するためにUVI−6974
光開始剤(Union Corbide社製)1%を加える以外はそれ
ぞれ5A及び5Bと同様である。
【0084】 配合物 5A 5B 5C 5D ポリマー20023-5A 99.7 74.8 98.7 74.0 Escorez 5380 0.0 24.9 0.0 24.7 Uvi-6974 0.0 0.0 1.0 1.0 Irganox 1010 0.3 0.3 0.3 0.3 配合物5A及び5Bをトルエンに溶解し、1mmマイラー
シート上に注入成形し、溶媒を蒸発後乾燥配合物の3mm
層を得た。配合物5C及び5Dをトルエン/n−ブタノ
ルの75/25重量%混合物に溶解し、同様に注入成形し
た。フィルム試料を照射直前に試料を 149℃でオーブン
中2分間予じめ加熱して水分全てを除去し、熱溶融コー
ティングしたように見せかける。EB照射を165Kev電子
を用いてESI CB-150プロセツサーで実施した。 188〜36
5nm のUV照射を発する単一の中圧Hgバルブ、アルミニ
ウム反射器及び種々のスピード般送ベルトを有するLind
e PS-2000 実験室光硬化装置(Laboratory Photocure un
it) でUV照射を行った。UV照射量は、最大60フィー
ト/分を有するコンベヤーのスピードを変えることによ
り、またフィルターを挿入することによって制御した。
フィルターは約300nm以下のUV照射がテスト生成物に
到達するのを防止する。これはUVI−6974光開始剤の
吸収スペクトルと重なるUVエネルギーの入射を大幅に
減少させる。EB及びUB硬化の両者に対して、オゾン
生成及び仕事環境への結果的排出を抑制するために窒素
のブランケットを使用した。硬化は酸素によって阻害さ
れないことが知られている陽イオンメカニズムが関与す
る。配合物をポリマーゲル含量(耐溶媒性)及び高性能
PSA接着剤の他の性質についてテストした。その結果
を表7に示す。
【0085】
【0086】
【表2】
【0087】第7表の結果はポリマー8が少量のEB又
はUV照射で高ゲル含量になるまで硬化し得ることを示
している。配合物5A及び5Bにおいてポリマーは、ち
ょうど1MradのEB照射で80%以上のゲルに硬化した。
配合物5C及び5Dにおいて、ポリマーは、UVプロセ
ス装置で適用し得る最大スピードである10.2,20.3及び
30.5cm/min (20,40及び60フィート/分)でフィルタ
ーのないUVバルブ下を一回通過させて完全に硬化し
た。約300nm より小さい波長のUV光線が試験片に到達
するのを予防するためにフィルターを使用する場合でさ
え、配合物5Cは20fpm で完全に硬化し、配合物五Dは
20.3cm/min(40fpm)で完全に硬化した。配合物5C及び
5DのPSAテストでは、配合物が硬化することなく感
圧接着剤に有用な十分な凝集強さが不足していることを
示している。しかしながら、UV硬化した試料のPSA
テストでは、配合物5C(ポリマー)又は、それにもま
して配合物5D(粘着化樹脂含有ポリマー)は、良好な
粘着性(ローリングボール粘着性及びPolykenプローブ
粘着性)を呈し、剥離(スチールからの 180°剥離)を
きれいにし、耐高温剪断性(マイラーに対し95℃定着
力)を付与するような十分な凝集強さを有する優れた接
着剤である。
【0088】ポリマー9 少量のジエチルエーテル共溶
媒を含有するシクロヘキサン中、周知の陰イオン重合法
によって(ポリイソプレン−ポリブタジエン)n ジビニ
ルベンゼン星型ポリマーを調製した。活性開始剤(sec−
ブチルリチウム)のほぼ各1モルに対して、1,3−イ
ソプレン 4.5モル、1,3−ブタジエン65モル及び工業
用ジビニルベンゼン 3.8モルを加えて、連続的に重合
し、ポリマーの重合をメタノールで停止させた。工業用
ジビニルベンゼンは、ジビニルベンゼン及びエチルビニ
ルベンゼンの混合異性体から主になるDow 社のDVB−
55であった。
【0089】モル比は、ポリマーにとっての所定重量%
組成に相当するものである。
【0090】 従って、式中のAがポリイソプレン、Bがポリブタジエ
ンで、YがDVBである(A−B)n Yポリマーを製造
した。GPCによって測定したジブロックアーム分子量
ピークは3900であった。このようにポリイソプレンブロ
ックは、分子量370 を有し、一個の末端ブチル基及び4
〜5のイソプレンマーからなっている。ポリブタジエン
ブロックは分子量3500を有し、65のブタジエンマーから
なっている。
【0091】このようにブロックAは、約 12Meq/gの
TU部位を含有し、一方ブロックBにはTU部位はな
い。
【0092】ポリマー10 ポリマー9の上記ポリマー溶
液を、ニッケル−アルミニウム触媒を用い、芳香族二重
結合は水素化されないが、ブタジエンマーの脂肪族二重
結合が優先的に水素化される条件下で部分的に水素化
し、次いで触媒及び残留リチウムを洗浄除去した。水素
化触媒をオクタン酸ニッケルとトリエチルアルミニウム
の反応で製造し、溶液に対しニッケル15ppm 、圧力47.6
atm(700psi) で使用した。少量のポリマーを乾燥した。
NMR分析で残留二重結合を有する次の組成を得た。
【0093】 NMRの結果 重量% Meq.ADB/g ポリマー 1,4イソプレン(完全なADB) 3.5 0.51 3,4イソプレン(完全なADB) 1.2 0.18 1,4ブタジエン(完全なADB) 1.2 0.22 1,2ブタジエン(完全なADB) 0.1 0.02 その他(水素化マーDVB) 94.0 100.0 0.93 このように部分的に水素化したポリマーは、それぞれ、
1ブチル基と、完全な残留ADBを持った平均して3イ
ソプレンマーと、 1.5水素化イソプレンマーとからなる
Aブロックを有する。Bブロックは平均してそれぞれ完
全なADBを持った1ブタジエンマーと64水素化ブタジ
エンマーを含有している。一部水素化したポリマーの重
量平均分子量、Mwは静電光散乱法で測定した。乾燥ポ
リマーをテトラヒドロフラン中に溶解し、 0.5及び 0.2
ミクロンのフィルターを介して濾過した。分析した波長
は632.8nm 、温度25.0℃及びDRI0.0884であった。測
定したMwは85,000であった。DVB寄与分を引いた該
Mwを、ジブロックの分子量ピーク3900プラス水素化に
よる少量の寄与分で割った値は星型が19のジブロックア
ームを有すること、即ちn=19であることを指示した。
【0094】ポリマーの水素化はその粘度を増加させる
が、部分的水素化ポリマーの粘度は、そのままでもまた
トルエンに溶解したものも、まだ低かった。
【0095】そのままでの粘度 温度,℃ 60 80 100 粘度,cps 37,000 14,000 5,700トルエン溶液の粘度 固体,重量% 40 50 60 粘度,cps(25℃) 115 290 810 比較のため、以下に示した周知の市販水素化ポリマー
は、室温〜100 ℃ですべて粘弾性の固体であり、固体25
%、25℃で、次に示す代表的なトルエン溶液の粘度を有
するものであった。
【0096】KRATON* G1650 8000 cps KRATON G1652 1350 cps KRATON G1657 4200 cps * (KRATONは商標である)ポリマー11 上記の部分的水素化ポリマー溶液をFMC
社の過酢酸溶液でエポキシ化した。塩基で中和後水洗
し、ポリマー溶液を浅皿に注入し、乾燥し、そのままの
ポリマーを回収した。ポリマーは、エポキシ化前よりも
エポキシ化後が僅かにより粘稠であることが判明した。
ポリマーをNMRで分析して残留二重結合の数及び型を
決定した。
【0097】 NMRの結果 重量% Meq.ADB/g ポリマー 1,4イソプレン(完全なもの) 0.3 0.04 3,4イソプレン(完全なもの) 0.6 0.09 1,4ブタジエン(完全なもの) 0.1 0.02 1,2ブタジエン(完全なもの) 0.0 0.00 その他(脂肪族,DVB) 99.0 100.0 0.15 Meq/g エポキシドにとって 0.70 (エポキシド滴定による) このようにAブロックはそれぞれ平均して、完全な残留
ADBを有する 0.6イソプレンマーを含有し、各Bブロ
ックは完全な残留ADBを有するマーを僅かに有するか
又は有さない。従って、平均のAブロックはブチル基、
2 2.4 エポキシ化イソプレンマー及び 1.4水素化イソプ
レンマーを含有し、一方平均のBブロックは 1.0エポキ
シ化ブタジエンマー及び64水素化ブタジエンマーを含有
する。全部の各ポリマー分子は66エポキシ基および13残
留脂肪族二重結合を含有していた。エポキシの量はま
た、試料を塩化メチレンに溶解し過塩素酸(0.1N)及び
ハロゲン化第4級アンモニウム(臭化テトラエチルアン
モニウム)で直接滴定する事によって測定した。エポキ
シ滴定は、Clayton A.May 編、1988年(p.1065)発行の
Epoxy Resins Chemistry and Techologyに記載されてい
る。該方法によると、各ポリマー分子は60エポキシ基を
含有していた。
【0098】実施例6 ポリマー11は内部(凝集)強さが僅かなであって室温で
べたべたした粘稠な液体である。しかしながら、非常に
容易に熱溶融するか又は溶液になり、その純粋ポリマー
又は配合ポリマーを、薄いフィルムとして基質に適用す
る。エポキシ基を介して架橋することによってポリマー
は、もろくも剛直にもなることなしにかなりの凝集強さ
をもたらし、下記に示すように高温適用性及び耐溶媒性
を有する有用な感圧接着剤を生成するために使用し得
る。
【0099】 エポキシ化ポリマー11の組成 PSA配合物 6A 6B 6C 6D 6E 6F ポリマー 99.2 74.4 49.6 99.7 74.8 49.9 Regalrez 1094 0.0 24.8 49.6 0.0 24.9 49.8 Irganox 1010 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 FC-520 0.5 0.5 0.5 0.0 0.0 0.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 Regalrey 1094 樹脂はHercules社製水素化高軟化点の粘
着付与樹脂であり、Irganox 1010抗酸化剤は、Ciba-Gei
gy社のフェノール性抗酸化剤であり、FC−520 は、3
M社のトリフルオロメタンスルホン酸の塩の溶液であ
る。
【0100】配合物6A〜6Cをトルエンに溶解し、マ
イラーフィルムに注入成形し、溶媒を蒸発させた。べた
べたした材質の約1.5mm の乾燥フィルムを得た。フィル
ムをオーブンに入れ、 149℃で20分間焼成してべたべた
したフィルムを、良好な凝集強さを有する有用な感圧接
着剤に転化した。それぞれのフィルムのポリマーゲル含
量は、Hot Melt Symposium of TAPPI で1985年5月に発
行した「ExperimentalThermoplastic Rubbers for Enha
nced Radiation Cross-linking of Hot MeltPSA 」の記
事に記載されている参照テストに従って測定した。以下
の結果はポリマーが良好に架橋していることを示してい
る。
【0101】 配合物 ポリマーゲル含量,% 6A 86 6B 100 6C 65 FC−520 触媒を含有していない配合物6D〜6Fを同
様に溶解し、マイラーに注入成形し乾燥した。これらを
熱溶融押出し成形するように短時間焼成し、次に窒素ブ
ランケット下、165keV電子を用いる電子ビーム線で処理
した。EB処理しないフィルムはゲル含有物も、また他
の所望の性質も有さないべたべたした液体のままであ
る。しかしながらEB処理により、フィルムは、良好な
凝集強さを有する有用な感圧接着剤(PSA)を生成し
た。下記に示すポリマーのゲル含量の結果を得た。
【0102】 配合物 ポリマーゲル含量% 照射量,Mrad 0 3 5 7 6D 0 57 95 100 6E 0 53 69 78 6F 0 48 67 73 配合物6Bを 149℃で20分間焼成し、配合物6Eを5 M
radsでEB硬化したPSAテストによって次の結果を得
た。市販の高温、高性能オートクレーブのグレードのマ
スキングテープを比較として記載した。
【0103】
【表3】
【0104】この表は、本発明の配合物が高性能の市販
製品と同等又はそれ以上に良好な性質を有することを示
している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09J 163/08 C09J 163/08 // C08L 63:08 (56)参考文献 特開 昭53−88853(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08J 3/28 C08F 8/00,8/08 C08G 59/18,59/34 C09J 163/08 C09L 63/08

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射線を照射することによって、少なく
    ともいくつかのエポキシ官能基を介して架橋してなり、
    温度及び/又は有機溶媒に対して向上した耐性を与える
    のに十分なゲル含量を有するエポキシ化ジエンブロック
    ポリマー。
  2. 【請求項2】 ポリマーの単位g当り0.1 〜5ミリ当量
    だけの脂肪族二重結合がポリマー中に残存するように、
    ポリマーを部分的に水素化してなる請求項1記載のポリ
    マー。
  3. 【請求項3】 架橋する以前に、ポリマーの単位g当り
    0.1 〜5ミリ当量のエポキシドを含有するようにポリマ
    ーをエポキシ化してある請求項1又は2に記載のポリマ
    ー。
  4. 【請求項4】 原料ポリマーが、一般式 (A−B−Ap )n−Yr −(Aq −B)m (I) [式中、Yはカップリング剤又はカップリングモノマー
    であり、A及びBが共役ジエンモノマーのホモポリマー
    ブロック、共役ジエンモノマーのコポリマーブロック、
    又は共役ジエンモノマーとモノアルケニル芳香族炭化水
    素モノマーとのコポリマーブロックであり、Aブロック
    が単位ブロック塊当りの第3級不飽和部分をBブロック
    が有するものより多数有し、またAブロックが分子量10
    0 〜3,000を有し、Bブロックが分子量1,000 〜15,000
    を有し、更にp及びqが0又は1であり、n>0、rが
    0又は1、m≧0、更にn+mは1〜100 である]を有
    する請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリマー。
  5. 【請求項5】 Aブロックの分子量が300 〜2,000 であ
    り、Bブロックの分子量が2,000 〜10,000である請求項
    4に記載のブロックコポリマー。
  6. 【請求項6】 主に共役ジエンモノマーからなる少なく
    とも1個のブロックと、主にモノビニル芳香族モノマー
    単位からなる少なくとも1個のブロックとを含有するブ
    ロックコポリマーである請求項1〜3のいずれか1項に
    記載のポリマー。
  7. 【請求項7】 ブロックが主として分子量300 〜200,00
    0 の共役ジエンモノマー単位を含有し、またブロックが
    主として分子量500 〜50,000を有するモノビニル芳香族
    モノマー単位を含有する請求項6に記載のポリマー。
  8. 【請求項8】 共役ジエンをブタジエン及びイソプレン
    からなる群から選択し、モノビニル芳香族モノマーがス
    チレンである請求項6又は7に記載のポリマー。
  9. 【請求項9】 架橋以前のエポキシド含量がポリマー単
    位g当り0.2 〜3.0ミリ当量である請求項3〜8のいず
    れか1項に記載のポリマー。
  10. 【請求項10】 ポリマー単位g当り0.5 ミリ当量又は
    それより少量の脂肪族二重結合がポリマー中に残存する
    請求項9に記載のポリマー。
  11. 【請求項11】 少なくとも数個のエポキシ官能基を介
    して化学的に架橋してなり、温度及び/又は有機溶媒に
    対して向上した耐性を与えるのに十分なゲル含量を有す
    るエポキシ化ジエンブロックポリマー。
  12. 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項に記載の
    ポリマーを含有する接着剤組成物。
  13. 【請求項13】 請求項1〜11のいずれか1項に記載の
    ポリマーを含有するシーラント組成物。
  14. 【請求項14】 請求項1〜11のいずれか1項に記載の
    ポリマーを含有するコーティング組成物。
  15. 【請求項15】 (a) 少なくとも1個の共役ジエンのモ
    ノマー単位を含有するポリマーを用意し、(b) そのポリ
    マーをエポキシ化し、及び(c) エポキシ化ポリマーに、
    少なくとも数個のエポキシ官能基を介して架橋した架橋
    性ポリマーを得るのに十分な強度及び時間、放射線エネ
    ルギーを照射する工程からなる請求項1〜10のいずれか
    1項に記載のエポキシ化放射線架橋性ジエンブロックポ
    リマーの製造方法。
  16. 【請求項16】 不活性溶媒含有溶液中、ポリマーを過
    酸と接触させてエポキシ化を実施する請求項15に記載の
    方法。
  17. 【請求項17】 ポリマーの溶融物中、ポリマーと過酸
    とを接触させてエポキシ化を実施する請求項15に記載の
    方法。
  18. 【請求項18】 放射線エネルギーがイオン化線であ
    り、光重合開始剤を使用しない請求項15に記載の方法。
  19. 【請求項19】 イオン化線が電子ビーム線である請求
    項18に記載の方法。
  20. 【請求項20】 式 (A−B−Ap n −Yr −(Aq −B)m [式中、Yはカップリング剤又はカップリングモノマー
    であり、A及びBは共役ジエンモノマーのホモポリマー
    ブロック、共役ジエンモノマーのコポリマーブロック、
    又は共役ジエンモノマーとモノアルケニル芳香族炭化水
    素モノマーとのコポリマーブロックであり得、Aブロッ
    クは、ブロック塊の単位当り、Bブロックが有するもの
    より多数の第3級不飽和部分を有し、Aブロックが分子
    量100 〜3,000 、Bブロックが分子量1,000 〜15,000を
    有し、p及びqが0又は1、n>0、rは0又は1、m
    ≧0、更にn+mは1〜100 である]で表わされる粘稠
    なブロックコポリマー。
  21. 【請求項21】 Aブロックの分子量が300 〜2,000 で
    あり、Bブロックの分子量が2,000 〜10,000である請求
    項20に記載のブロックコポリマー。
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