JP4724503B2 - エポキシ(メタ)アクリレート及びその用途 - Google Patents
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Description
(C):下記一般式(2)で表されるモノオキシラン環を有する脂肪族(メタ)アクリレート
請求項2に記載の発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、請求項1に記載のエポキシ(メタ)アクリレートを含有することを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明の塗膜は、請求項1に記載のエポキシ(メタ)アクリレートを基材の表面に塗工して硬化させてなることを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明のエポキシ(メタ)アクリレートは、特定のトリカルボン酸と、特定のモノオキシラン環を有する(メタ)アクリレートとを反応させてなるものである。このエポキシ(メタ)アクリレートは、従来のポリカプロラクトンによるソフトセグメントやウレタン結合に代えて、トリカルボン酸とモノオキシラン環との付加反応体で構成されている。しかも、トリカルボン酸が3官能であることから、2官能や4官能に比べて重合後の架橋密度が適度なものとなる。従って、エポキシ(メタ)アクリレートは、ソフトセグメントとハードセグメントとのバランスが良く、硬化物の自己修復性と耐擦傷性を向上させることができる。
本実施形態のエポキシ(メタ)アクリレートは、下記(A)又は(B)で示されるトリカルボン酸と、下記(C)又は(D)で示されるモノオキシラン環を有する(メタ)アクリレートとを反応させてなるものである。(A)で示されるトリカルボン酸と(B)で示されるトリカルボン酸とは、それぞれ単独で用いることができ、また併用することもできる。(C)で示されるモノオキシラン環を有する(メタ)アクリレートと(D)で示されるモノオキシラン環を有する(メタ)アクリレートとは、それぞれ単独で用いることができ、また併用することもできる。ここで、本明細書では(メタ)アクリレートは、アクリレートとメタクリレートの双方を意味する用語である。
(C):下記一般式(2)で表されるモノオキシラン環を有する脂肪族(メタ)アクリレート
(C)のモノオキシラン環を有する脂肪族(メタ)アクリレートとしては、4-ヒドロキシブチルアクリレートモノグリシジルエーテル〔4-HBAGE、一般式(2)においてn=4、m=1の化合物〕、2-ヒドロキシエチルアクリレートモノグリシジルエーテル〔2-HEAGE、一般式(2)においてn=2、m=1の化合物〕等が挙げられる。
活性エネルギー線硬化性組成物には、更に、長鎖アルキル基含有化合物、シリコーン系化合物及びフッ素系化合物から選択される少なくとも一種の化合物を含有することが望ましい。これらの化合物(スリップ剤)により、活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物は表面滑性を発現することができ、その結果硬化物の表面に加わる力の一部を滑り力に変換して緩和し、自己修復性と耐擦傷性を高める機能を発揮させることができる。これらのスリップ剤が活性エネルギー線硬化性官能基を有することにより、活性エネルギー線硬化性組成物の活性エネルギー線による硬化性を高めることができる。従って、活性エネルギー線硬化性組成物の低粘度化及びハイソリッド化に対応することができると共に、硬化物の密着性及び耐溶剤性を向上させることができる。
反応性希釈剤の例としては、(メタ)アクリロイル基を有する単官能性又は多官能性のモノマー又はオリゴマーが挙げられる。具体的には、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエトキシエチル(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、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、N―ビニルピロリドン、アクリロイルモルホリン、イソボルニル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、スチレン等の単官能性のモノマー;ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、ビスフェノールFエチレンオキサイド変性ジアクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジアクリレート等の二官能性のモノマー;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンの3モルプロピレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンの6モルエチレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加物のヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能性のモノマー;不飽和ポリエステル、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、アクリル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等のオリゴマーが挙げられる。
・ 本実施形態のエポキシ(メタ)アクリレートは、前記(A)又は(B)の特定のトリカルボン酸と、前記(C)又は(D)の特定のモノオキシラン環を有する(メタ)アクリレートとを反応させてなるものである。このエポキシ(メタ)アクリレートは、従来のポリカプロラクトンによるソフトセグメントやウレタン結合に代えて、トリカルボン酸とモノオキシラン環との付加反応体で構成されている。従って、エポキシ(メタ)アクリレートは、その硬化物が適度な硬さと弾力性とを発揮することができ、硬化物の自己修復性と耐擦傷性を向上させることができる。
(合成例1)
攪拌機、温度計及びコンデンサーを備えた四ツ口フラスコにトルエン415.8部、1,2,4-ブタントリカルボン酸(酸価:886)100部、4-ヒドロキシブチルアクリレートモノグリシジルエーテル〔日本化成(株)製、4-HBAGE〕315.8部、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.1部を仕込み100℃まで昇温した。その後、1,2,4-トリカルボン酸が完全に溶解したことを確認し、TPP(トリフェニルホスフィン)2部を仕込み、同温度で24時間保持して反応を終了した。その結果、固形分50質量%、酸価4.2mgKOH/g(固形分換算)のエポキシアクリレートが得られた。収率は96.1%であった。
(合成例2)
攪拌機、温度計及びコンデンサーを備えた四ツ口フラスコにトルエン310.5部、1,2,4-ブタントリカルボン酸(酸価:886)100部、4-ヒドロキシブチルアクリレートモノグリシジルエーテル210.5部、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.1部を仕込み100℃まで昇温した。その後、1,2,4-トリカルボン酸が完全に溶解したことを確認し、TPP(トリフェニルホスフィン)2部を仕込み、同温度で24時間保持して反応を終了した。その結果、固形分50質量%、酸価95.1mgKOH/g(固形分換算)のエポキシアクリレートが得られた。
(合成例3)
エポキシ化合物として2-ヒドロキシエチルアクリレートモノグリシジルエーテル(2-HEAGE)354.4部及び溶媒としてトルエン454.4部を用いるほかは、合成例1と同様にして反応を行った。その結果、固形分50質量%、酸価5mgKOH/g(固形分換算)以下のエポキシアクリレートが得られた。
(合成例4)
トリカルボン酸として1,3,6-ヘキサントリカルボン酸100部、エポキシ化合物として4-ヒドロキシブチルアクリレートモノグリシジルエーテル265.6部及び溶媒としてトルエン365.6部を用いるほかは、合成例1と同様にして反応を行った。その結果、固形分50質量%、酸価5mgKOH/g(固形分換算)以下のエポキシアクリレートが得られた。
(合成例5)
トリカルボン酸として1,3,5-ペンタントリカルボン酸100部、エポキシ化合物として4-ヒドロキシブチルアクリレートモノグリシジルエーテル294.1部及び溶媒としてトルエン394.1部を用いるほかは、合成例1と同様にして反応を行った。その結果、固形分50質量%、酸価5mgKOH/g(固形分換算)以下のエポキシアクリレートが得られた。
(合成例6)
トリカルボン酸として1,3,6-ヘキサントリカルボン酸100部、エポキシ化合物として2-ヒドロキシエチルアクリレートモノグリシジルエーテル271.6部及び溶媒としてトルエン371.6部を用いるほかは、合成例1と同様にして反応を行った。その結果、固形分50質量%、酸価5mgKOH/g(固形分換算)以下のエポキシアクリレートが得られた。
(合成例7)
トリカルボン酸として1,3,6-ヘキサントリカルボン酸100部、エポキシ化合物として脂環式エポキシ基含有アクリレート〔ダイセル化学工業(株)製、A-200、前記一般式(3)においてs=6の化合物〕265.6部及び溶媒としてトルエン365.6部を用いるほかは、合成例1と同様にして反応を行った。その結果、固形分50質量%、酸価5mgKOH/g(固形分換算)以下のエポキシアクリレートが得られた。
(合成例8)
トリカルボン酸として1,2,4-トリメリット酸100部、エポキシ化合物として脂環式エポキシ基含有アクリレート〔ダイセル化学工業(株)製、A-200〕279.7部及び溶媒としてトルエン379.7部を用いるほかは、合成例1と同様にして反応を行った。その結果、固形分50質量%、酸価5mgKOH/g(固形分換算)以下のエポキシアクリレートが得られた。
(実施例1)
表1に示したように、合成例1で得られたエポキシアクリレート831.6部に対し、活性エネルギー線硬化性シリコーン化合物〔ビック・ケミー(株)製、BYK-3500〕 3部、光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)17部を混合し、活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例2)
表1に示したように、活性エネルギー線硬化性シリコーン化合物〔ビック・ケミー(株)製、BYK-3500〕を用いなかったほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例3)
表1に示したように、活性エネルギー線硬化性シリコーン化合物〔ビック・ケミー(株)製、BYK-3500〕に代えて、ポリオキシエチレンモノステアレート〔日本油脂(株)製、ノニオンS−4〕3部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例4)
表1に示したように、活性エネルギー線硬化性シリコーン化合物〔ビック・ケミー(株)製、BYK-3500〕に代えて、フッ素系化合物〔ダイキン工業(株)製、NS-2103〕3部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例5)
表1に示したように、合成例1のエポキシアクリレート831.6部に代えて、合成例2のエポキシアクリレート621.0部を用い、光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)12部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例6)
表1に示したように、合成例1のエポキシアクリレート831.6部に代えて、合成例3のエポキシアクリレート908.8部を用い、光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)18部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例7)
表1に示したように、合成例1のエポキシアクリレート831.6部に代えて、合成例4のエポキシアクリレート731.2部を用い、光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)15部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例8)
表1に示したように、合成例1のエポキシアクリレート831.6部に代え合成例5のエポキシアクリレート788.2部を用い、活性エネルギー線硬化性シリコーン化合物〔ビック・ケミー(株)製、BYK-3500〕に代えフッ素系化合物〔ダイキン工業(株)製、NS-2103〕3部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例9)
表1に示したように、合成例1のエポキシアクリレート831.6部に代えて、合成例6のエポキシアクリレート743.2部を用い、光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)15部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例10)
表1に示したように、合成例1のエポキシアクリレート831.6部に代えて、合成例7のエポキシアクリレート731.2部を用い、光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)15部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例11)
表1に示したように、合成例1のエポキシアクリレート831.6部に代えて、合成例8のエポキシアクリレート759.4部を用い、光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)15部を用いたほかは、実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(実施例12)
攪拌機、温度計及びコンデンサーを備えた四ツ口フラスコにトルエン385.6部、クエン酸・1水和物(酸価:267)100部、4−ヒドロキシエチルアクリレートモノグリシジルエーテル(4-HEAGE)285.6部、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.1部を仕込み、100℃まで昇温した。その後、クエン酸・1水和物が完全に溶解したことを確認し、TPP(トリフェニルホスフィン)2部を仕込み、同温度で24時間保持して反応を終了し、固形分50質量%の活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
なお、クエン酸は、前記一般式(1)において、Rが水酸基(OH)、a=b=c=d=0である。
表2に示したように、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート〔東亞合成(株)製、M-402〕84部、N-ビニルピロリドン〔東亞合成(株)製、M-150〕14部、トルエン100部及び光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)4部を混合して活性エネルギー線硬化性組成物を調製した。
(比較例2)
攪拌機、温度計及びコンデンサーを備えた四ツ口フラスコに、トルエン120部、キシリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト変性タイプ(三井タケダケミカル社製、D-110N)100部、ポリカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート〔ダイセル化学工業(株)製、プラクセルFA-1〕70部、ジブチル錫ジラウレート0.02部及びハイドロキノンモノメチルエーテル0.2部を仕込んだ。そして、70℃まで昇温して3時間保持することで、固形分50質量%の変性ウレタンアクリレート(UA1)を得た。
(比較例3)
表2に示したように、ジカルボン酸としてアジピン酸100部、エポキシ化合物として脂環式エポキシ基含有アクリレート〔ダイセル化学工業(株)製、A-200〕264.4部及び溶媒としてトルエン364.4部、更に光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)15部を混合し、活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
(比較例4)
表2に示したように、テトラカルボン酸としてブタンテトラカルボン酸100部、エポキシ化合物として4-ヒドロキシブチルアクリレートモノグリシジルエーテル〔日本化成(株)製、4-HBAGE〕341.9部及び溶媒としてトルエン441.9部、更に光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカル社製、イルガキュア184)18部を混合し、活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
<全光線透過率>
東京電色社製TC-H3DPKを使って全光線透過率(%)を測定した。
<ヘイズ値>
東京電色社製TC-H3DPKを使ってヘイズ(Haze)値を測定した。
<密着性>
JIS K5400に準拠して碁盤目剥離試験を行なったとき、残存率が100%のものを◎、96〜100%のものを○、91〜95%のものを□、81〜90%のものを△、80%以下のものを×と評価した。
<耐溶剤性>
トルエンを20℃、4hrのスポット試験を行い、試験後変化の見られないものを○、白化・膨潤が少し見られるものを△、白化・膨潤が著しく見られるものを×と評価した。
<耐擦傷性>
#0000のスチールウールを使って、500g荷重下で50往復のラビング試験を行なった。試験前後のHaze値を測定した時に、試験後のHaze値から試験前のHaze値を減じた値が0のものを◎、0.1〜0.5のものを○、0.5〜1.0のものを□、1.0〜2.0のものを△、2.1以上のものを×と評価した。
<自己修復性>
塗膜に爪で傷をつけてから20℃で1分以内に傷が回復しているものを◎、2から10分以内に傷が回復しているものを○、11から60分以内に傷が残存しているものを□、1日以内に傷が回復しているものを△、傷が回復しないものを×、と評価した。
<加工性>
裁断した時に、裁断面にバリが発生しないものを○、バリの発生が認められるものを×と評価した。
<カール性>
試験板を10cm角にカットし、その中央部に2cm幅のクロスカットをいれたときのカール深さが0mmのものを◎、0〜0.5mmのものを○、0.5〜1.0mmのものを△、1.0mm以上のものを×と評価した。
<耐酸性>
0.1規定の硫酸を20℃、24時間のスポット試験を行い、試験後変化の見られないものを○、白化・膨潤が少し見られるものを△、白化・膨潤が著しく見られるものを×と評価した。
<耐アルカリ性>
0.1規定の水酸化ナトリウムを20℃、24時間のスポット試験を行い、試験後変化の見られないものを○、白化・膨潤が少し見られるものを△、白化・膨潤が著しく見られるものを×と評価した。
・ 前記(A)又は(B)で示されるトリカルボン酸以外のトリカルボン酸を併用することができる。
・ エポキシ(メタ)アクリレートを硬化させて得られるエポキシ(メタ)アクリレートの硬化物をフィルム、シート等の成形品のほか、充填剤等として使用することもできる。
・ 請求項1に記載のエポキシ(メタ)アクリレートをフィルム状又はシート状に硬化させてなることを特徴とする光学機能部材。このように構成した場合、光学機能部材の表面に傷が付くことを抑制することができる。
Claims (7)
- 下記(A)又は(B)で示されるトリカルボン酸と、下記(C)又は(D)で示されるモノオキシラン環を有する(メタ)アクリレートとを反応させてなることを特徴とするエポキシ(メタ)アクリレート。
(A):下記一般式(1)で表される脂肪族トリカルボン酸
(B):トリメリット酸
(C):下記一般式(2)で表されるモノオキシラン環を有する脂肪族(メタ)アクリレート
(D):下記一般式(3)で表されるモノオキシラン環を有する脂環族(メタ)アクリレート
- 請求項1に記載のエポキシ(メタ)アクリレートを含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化性組成物。
- 更に、長鎖アルキル基の炭素数が13〜25の長鎖アルキル基含有化合物、シリコーン系化合物及びフッ素系化合物から選択される少なくとも一種の化合物を含有する請求項2に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 長鎖アルキル基の炭素数が13〜25の長鎖アルキル基含有化合物、シリコーン系化合物及びフッ素系化合物が活性エネルギー線硬化性官能基を有する請求項3に記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 請求項1に記載のエポキシ(メタ)アクリレートを硬化させてなることを特徴とするエポキシ(メタ)アクリレートの硬化物。
- 請求項1に記載のエポキシ(メタ)アクリレートを基材の表面に塗工して硬化させてなることを特徴とする塗膜。
- 基材と、その表面に請求項1に記載のエポキシ(メタ)アクリレートを塗工して硬化させてなる塗膜とよりなることを特徴とする塗装物品。
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