JP5184452B2 - 硬化性組成物 - Google Patents
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R1N=C(NR1 2)2 (1)
(式中、5つのR1のうち1つはアリール基であり、残り4つはそれぞれ独立に水素原子、または1位の炭素原子が飽和である炭化水素基)で表されるグアニジン化合物であることが好ましく、1−フェニルグアニジンおよび1−(2−メチルフェニル)グアニジンの少なくとも1つであることがより好ましい。また、上記硬化性組成物において、前記カルボン酸化合物(III)が、炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸、あるいは脂肪族ポリカルボン酸であることが好ましい。
(式中、R2、R3は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、または(R’)3SiO−(R’は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R2またはR3が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする)。
本発明における架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)は、ヒドロシリル化反応可能なアルケニル基を分子中に少なくとも1個含有するビニル系重合体であって、その主鎖を構成するビニル系モノマーとしては特に限定されず、各種のものを用いることができる。具体的には(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸−tert−ブチル、(メタ)アクリル酸−n−ペンチル、(メタ)アクリル酸−n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸−n−オクチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸トルイル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−メトキシブチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2−アミノエチル、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(メタ)アクリル酸のエチレンオキサイド付加物、(メタ)アクリル酸トリフルオロメチルメチル、(メタ)アクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチル、(メタ)アクリル酸パーフルオロメチル、(メタ)アクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチル等の(メタ)アクリル酸系モノマー;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、スチレンスルホン酸及びその塩等の芳香族ビニル系モノマー;パーフルオロエチレン、パーフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン等のフッ素含有ビニル系モノマー;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のケイ素含有ビニル系モノマー;無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルエステル及びジアルキルエステル;フマル酸、フマル酸のモノアルキルエステル及びジアルキルエステル;マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有ビニル系モノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有ビニル系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル等のビニルエステル類;エチレン、プロピレン等のアルケン類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、塩化アリル、アリルアルコール等が挙げられる。これらは、単独で用いても良いし、複数を共重合させても構わない。
本発明で使用する架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)は、種々の重合法により得ることができ、特に限定されないが、モノマーの汎用性、制御の容易性等の点からラジカル重合法が好ましく、ラジカル重合の中でも制御ラジカル重合がより好ましい。この制御ラジカル重合法は「連鎖移動剤法」と「リビングラジカル重合法」とに分類することができる。得られる架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)の分子量、分子量分布の制御が容易であるリビングラジカル重合がさらに好ましく、原料の入手性、重合体末端への官能基導入の容易さから原子移動ラジカル重合が特に好ましい。上記ラジカル重合、制御ラジカル重合、連鎖移動剤法、リビングラジカル重合法、原子移動ラジカル重合は公知の重合法ではあるが、これら各重合法については、たとえば、特開2005−232419公報や、特開2006−291073公報などの記載を参照できる。
本発明の架橋性シリル基としては、一般式(2);
−[Si(R2)2−b(Y)bO]m−Si(R3)3−a(Y)a (2)
(式中、R2、R3は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、または(R’)3SiO−(R’は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R2またはR3が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする)で表される基があげられる。
−Si(R3)3−a(Y)a (3)
(式中、R3、Yは前記と同じ、aは1〜3の整数)で表される架橋性シリル基が、入手が容易であるので好ましい。
得られたビニル系重合体への架橋性シリル基の導入方法としては、公知の方法を利用することができる。例えば、特開2007−302749公報の段落[0083]〜[117]記載の方法が挙げられる。これらの方法の中でも制御がより容易である点から、(A)アルケニル基を少なくとも1個有するビニル系重合体に架橋性シリル基を有するヒドロシラン化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加させる方法が好ましい。
H2C=C(R4)−R5−R6−C(R7)=CH2 (4)
(式中、R4は水素またはメチル基を示し、R5は−C(O)O−、またはo−,m−,p−フェニレン基を示し、R6は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基を示し、1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。R7は水素、または炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示す)。
M+C−(R8)(R9)−R10−C(R7)=CH2 (5)
(式中、R7は上記に同じ、R8、R9はともにカルバニオンC−を安定化する電子吸引基であるか、または一方が前記電子吸引基で他方が水素または炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基を示す。R10は直接結合、または炭素数1〜10の2価の有機基を示し、1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。M+はアルカリ金属イオン、または4級アンモニウムイオンを示す)。
H2C=C(R7)−R11−O−M+ (6)
(式中、R7、M+は上記に同じ。R11は炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい)、
H2C=C(R7)−R12−C(O)O−M+ (7)
(式中、R7、M+は上記に同じ。R12は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい)、
などが挙げられる。
H−[Si(R13)2−b(Y)bO]m−Si(R14)3−a(Y)a (8)
(式中、R13、R14は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、または(R’)3SiO−(R’は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R13またはR14が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする)。
H−Si(R14)3−a(Y)a (9)
(式中、R14、Yは前記に同じ、aは1〜3の整数。)、
で示される架橋性基を有する化合物が入手容易な点から好ましい。
本発明のグアニジン化合物(II)と、カルボン酸(III)とを用い、かつ組成物中に含まれるカルボン酸(III)の含有量が、組成物中に含まれるグアニジン化合物(II)の含有量に対してモル比にて1から10当量である場合に、架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)のシラノール縮合触媒として使用しても、非有機錫系触媒でありながら、初期硬化性および機械物性を損なわず、硬化性および粘度の貯蔵安定性に優れ、また、硬化物の表面着色を抑えることが可能な一液型硬化性組成物を得ることができる。
R1N=C(NR1 2)2 (1)
(式中、5つのR1のうち1つはアリール基であり、残り4つはそれぞれ独立に水素原子、または1位の炭素原子が飽和である炭化水素基である)。
本発明では、カルボン酸(III)を併用する。カルボン酸(III)を含有することにより、初期硬化性および機械物性を損なわず、硬化性および粘度の貯蔵安定性に優れ、また、硬化物の表面着色を抑えることが可能な一液型硬化性組成物を得ることができる。
本発明においては、必要に応じて、ポリエーテル系重合体(IV)を用いることも可能である。
ポリエーテル系重合体(IV)中の架橋性官能基としては特に限定されず、好ましいものとして、架橋性シリル基、アルケニル基、水酸基、アミノ基、重合性の炭素−炭素二重結合を有する基、エポキシ基が挙げられる。特に、架橋性シリル基が好ましい。ポリエーテル系重合体(IV)が有する架橋性官能基の個数は、少なくとも1個が好ましいが、1個未満でも構わない。組成物の硬化性の観点から、1個より多く有することが好ましく、より好ましくは平均して1.1〜4.0個、さらに好ましくは平均して1.5〜2.5個である。また、架橋性官能基は、ポリエーテル系重合体(IV)の末端にあることが、硬化物のゴム弾性の観点から好ましい。より好ましくは重合体の両末端に官能基があることである。
この架橋性官能基を少なくとも1個有するポリエーテル系重合体(IV)としては、数平均分子量7500以上のものが好ましいが7500未満でも構わない。特に数平均分子量7500〜25000の有機重合体を使用することがより好ましい。ポリエーテル系重合体(IV)の数平均分子量が7500より小さい場合は硬化物が硬く、かつ伸びが低いものとなる傾向があり、数平均分子量が25000を超えると硬化物の柔軟性および伸びは問題ないが、該重合体自体の接着性が低くなり、実用性が低くなる傾向がある。但し、分子量が低くても、架橋性官能基の個数が少ないと柔軟性および伸びが向上することがあるし、分子量が高くても、架橋性官能基の個数が多いと接着性が向上することがある。数平均分子量は特に8000〜20000が粘度の点から好ましいが、8000以下でも構わないし、20000以上でも構わない。
ポリエーテル系重合体(IV)を添加する場合の使用量は、任意の量で構わないが、架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)に対し、重量比((IV)/(I))で100/1〜1/100の範囲が好ましく、100/5〜5/100の範囲にあることがより好ましく、100/10〜10/100の範囲にあることがさらに好ましい。各用途、目的に応じて添加量を設定できる。ただし、添加量が多すぎると本発明の効果の1つである優れた耐熱性や耐候性が低下することがある。
以下に架橋性シリル基を有するポリエーテル系重合体について説明する。
架橋性シリル基としては、ビニル系重合体と同様に、一般式(2)で表される基を用いることができ、一般式(3)で表される基が好ましい。一般式(2)や一般式(3)で表される基についての説明は、架橋性シリル基を有するポリエーテル系重合体についても同じように適用される。ポリエーテル系重合体中の架橋性シリル基は、架橋性シリル基を有するビニル系重合体中の架橋性シリル基と同じ構造のものでもよいし、異なる構造のものでもよい。
架橋性シリル基の導入は公知の方法で行なえばよい。すなわち、例えば、以下の方法が挙げられる。例えば複合金属シアン化錯体触媒を用いて得られるオキシアルキレン重合体の場合は特開平3−72527号公報に、ポリフォスファゼン塩と活性水素を触媒として得られるオキシアルキレン重合体の場合は特開平11−60723号公報に記載されている。
架橋性シリル基を有するポリエーテル系重合体(IV)を使用する場合の使用量は、任意の量で構わないが、架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体(I)に対し、重量比で100/1〜1/100の範囲が好ましく、100/5〜5/100の範囲にあることがより好ましく、100/10〜10/100の範囲にあることがさらに好ましい。各用途、目的に応じて添加量を設定できる。ただし、添加量が多すぎると本発明の効果の1つである優れた耐熱性や耐候性が低下することがある。平均して1.2個未満の架橋性シリル基を有するポリエーテル系重合体を使用する場合その使用量としては、ビニル系重合体100重量部に対して、1重量部以上200重量部以下が好ましく、3重量部以上100重量部以下がより好ましく、5重量部以上80重量部以下がさらに好ましい。1重量部未満では添加効果が得られにくく、200重量部を超えると硬化物の物性が不安定になる傾向がある。
本発明の硬化性組成物においては、任意成分として各種の架橋性官能基を有する重合体を添加しても構わない。架橋性官能基を有する重合体としては、(i)架橋性官能基を有するポリイソブチレン系重合体、特に架橋性シリル基を有するポリイソブチレン系重合体、(ii)ポリシロキサンを例示することができる。これらの重合体は1種または2種以上を用いて添加することが出来る。これらの重合体任意成分を、本発明の架橋性シリル基を有するビニル系重合体に添加する際に、珪素原子1つあたり2つの加水分解性基が結合してなる加水分解性珪素基を有するビニル系重合体と、架橋性官能基1つあたり3つの加水分解性基が結合してなる重合体任意成分を組合せても良いし、逆に、珪素原子1つあたり3つの加水分解性基が結合してなる加水分解性珪素基を有するビニル系重合体と、架橋性官能基1つあたり2つの加水分解性基が結合してなる重合体任意成分を組合せても良い。また、何れの重合体も3つの加水分解性基が結合してなる架橋性官能基を有する組合せでも構わないし、2つの加水分解性基が結合してなる架橋性官能基を有する組合せでも構わない。さらには、1つから3つのものが混在していても構わない。
本発明の硬化性組成物は、上述のように、架橋性シリル基を平均して少なくとも1個有するビニル系重合体(I)、グアニジン化合物(II)、およびカルボン酸(III)を含有する硬化性組成物であって、硬化性組成物中に含有されるカルボン酸(III)の含有量が、グアニジン化合物(II)の含有量に対して、モル比にて1〜10当量である硬化性組成物である。
本発明の硬化性組成物には接着性付与剤を使用することができる。ここで言う接着性付与剤とは、分子中に加水分解性ケイ素基とそれ以外の官能基を有する化合物で、各種被着体、すなわち、ガラス、アルミニウム、ステンレス、亜鉛、銅、モルタルなどの無機基材や、塩ビ、アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどの有機基材に用いた場合、ノンプライマー条件またはプライマー処理条件下で、著しい接着性改善効果を示す。ノンプライマー条件下で使用した場合には、各種被着体に対する接着性を改善する効果が特に顕著である。他にも物性調整剤、無機充填材の分散性改良剤等として機能し得る化合物である。
本発明の組成物には充填剤を添加することができる。充填剤としては、フュームシリカ、沈降性シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸、およびカーボンブラックの如き補強性充填剤;重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、シラスバルーン、ガラスミクロバルーン、フェノール樹脂や塩化ビニリデン樹脂の有機ミクロバルーン、PVC粉末、PMMA粉末など樹脂粉末の如き充填剤;ガラス繊維およびフィラメントの如き繊維状充填剤等が挙げられる。充填剤を使用する場合、その使用量は架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)100重量部に対して1〜250重量部、好ましくは10〜200重量部である。
テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物は、本発明の復元性、耐久性、および耐クリープ性の改善効果がテトラアルコキシシランよりも大きい為により好ましい。
本発明の組成物には可塑剤を添加することができる。可塑剤の添加により、硬化性組成物の粘度やスランプ性および組成物を硬化して得られる硬化物の引張り強度、伸びなどの機械特性が調整できる。可塑剤の例としては、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル類;ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート、ジブチルセバケート、コハク酸ジイソデシル等の非芳香族二塩基酸エステル類;オレイン酸ブチル、アセチルリシリノール酸メチル等の脂肪族エステル類;トリクレジルホスフェート、トリブチルホスフェート等のリン酸エステル類;トリメリット酸エステル類;塩素化パラフィン類;アルキルジフェニル、部分水添ターフェニル、等の炭化水素系油;プロセスオイル類;エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ベンジル等のエポキシ可塑剤類をあげることができる。
可塑剤の使用量は、架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)100重量部に対して5〜150重量部、好ましくは10〜120重量部、さらに好ましくは20〜100重量部である。5重量部未満では可塑剤としての効果が発現しなくなり、150重量部を越えると硬化物の機械強度が不足する。
本発明の組成物には粘着性付与剤を添加することができる。粘着性付与樹脂としては、特に限定されないが、常温で固体、液体を問わず通常使用されるものを使用することができる。具体例としては、スチレン系ブロック共重合体、その水素添加物、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂(例えば、カシューオイル変性フェノール樹脂、トール油変性フェノール樹脂等)、テルペンフェノール樹脂、キシレン−フェノール樹脂、シクロペンタジエン−フェノール樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン系樹脂、ロジンエステル樹脂、水添ロジンエステル樹脂、キシレン樹脂、低分子量ポリスチレン系樹脂、スチレン共重合体樹脂、石油樹脂(例えば、C5炭化水素樹脂、C9炭化水素樹脂、C5C9炭化水素共重合樹脂等)、水添石油樹脂、テルペン系樹脂、DCPD樹脂石油樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。スチレン系ブロック共重合体およびその水素添加物としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン−エチレンブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレンプロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)等が挙げられる。上記粘着性付与樹脂は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて生成する硬化物の引張特性を調整する物性調整剤を添加しても良い。物性調整剤としては特に限定されないが、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン類;ジメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン等のアルキルイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等の官能基を有するアルコキシシラン類;シリコーンワニス類;ポリシロキサン類等が挙げられる。前記物性調整剤を用いることにより、本発明の組成物を硬化させた時の硬度を上げたり、逆に硬度を下げ、破断伸びを出したりし得る。上記物性調整剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の組成物には光硬化性物質を使用できる。光硬化性物資を使用すると硬化物表面に光硬化性物質の皮膜が形成され、硬化物のべたつきや耐候性を改善できる。光硬化性物質とは、光の作用によってかなり短時間に分子構造が化学変化をおこし、硬化などの物性的変化を生ずるものである。この種の化合物には有機単量体、オリゴマー、樹脂或いはそれらを含む組成物等多くのものが知られており、市販の任意のものを採用し得る。代表的なものとしては、不飽和アクリル系化合物、ポリケイ皮酸ビニル類あるいはアジド化樹脂等が使用できる。不飽和アクリル系化合物としては、アクリル系またはメタクリル系不飽和基を1ないし数個有するモノマー、オリゴマー或いはそれ等の混合物であって、プロピレン(またはブチレン、エチレン)グリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の単量体または分子量10,000以下のオリゴエステルが例示される。具体的には、例えば特殊アクリレート(2官能)のアロニックスM−210,アロニックスM−215,アロニックスM−220,アロニックスM−233,アロニックスM−240,アロニックスM−245;(3官能)のアロニックスM−305,アロニックスM−309,アロニックスM−310,アロニックスM−315,アロニックスM−320,アロニックスM−325,および(多官能)のアロニックスM−400などが例示できるが、特にアクリル官能基を含有する化合物が好ましく、また1分子中に平均して3個以上の同官能基を含有する化合物が好ましい。(以上アロニックスはいずれも東亜合成化学工業株式会社の製品である。)
本発明の組成物には酸素硬化性物質を使用することができる。酸素硬化性物質には空気中の酸素と反応し得る不飽和化合物を例示でき、空気中の酸素と反応して硬化物の表面付近に硬化皮膜を形成し表面のべたつきや硬化物表面へのゴミやホコリの付着を防止するなどの作用をする。酸素硬化性物質の具体例には、キリ油、アマニ油などで代表される乾性油や、該化合物を変性してえられる各種アルキッド樹脂;乾性油により変性されたアクリル系重合体、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂;ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、1,3−ペンタジエンなどのジエン系化合物を重合または共重合させてえられる1,2−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエン、C5〜C8ジエンの重合体などの液状重合体や、これらジエン系化合物と共重合性を有するアクリロニトリル、スチレンなどの単量体とをジエン系化合物が主体となるように共重合させてえられるNBR、SBRなどの液状共重合体や、さらにはそれらの各種変性物(マレイン化変性物、ボイル油変性物など)などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。これらのうちではキリ油や液状ジエン系重合体がとくに好ましい。又、酸化硬化反応を促進する触媒や金属ドライヤーを併用すると効果が高められる場合がある。これらの触媒や金属ドライヤーとしては、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ジルコニウム、オクチル酸コバルト、オクチル酸ジルコニウム等の金属塩や、アミン化合物等が例示される。酸素硬化性物質の使用量は、架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)100重量部に対して0.1〜20重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.5〜10重量部である。前記使用量が0.1重量部未満になると汚染性の改善が充分でなくなり、20重量部をこえると硬化物の引張り特性などが損なわれる傾向が生ずる。特開平3−160053号公報に記載されているように酸素硬化性物質は光硬化性物質と併用して使用するのがよい。
本発明の組成物には酸化防止剤(老化防止剤)を使用することができる。酸化防止剤を使用すると硬化物の耐熱性を高めることができる。酸化防止剤としてはヒンダードフェノール系、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系が例示できるが、特にヒンダードフェノール系が好ましい。同様に、チヌビン622LD,チヌビン144;CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上いずれも日本チバガイギー株式会社製);MARK LA−57,MARK LA−62,MARK LA−67,MARK LA−63,MARK LA−68(以上いずれもアデカアーガス化学株式会社製);サノールLS−770,サノールLS−765,サノールLS−292,サノールLS−2626,サノールLS−1114,サノールLS−744(以上いずれも三共株式会社製)に示されたヒンダードアミン系光安定剤を使用することもできる。酸化防止剤の具体例は特開平4−283259号公報や特開平9−194731号公報にも記載されている。酸化防止剤の使用量は、反応性ケイ素基を有する架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。
本発明の組成物には光安定剤を使用することができる。光安定剤を使用すると硬化物の光酸化劣化を防止できる。光安定剤としてベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系、ベンゾエート系化合物等が例示できるが、特にヒンダードアミン系が好ましい。光安定剤の使用量は、架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。光安定剤の具体例は特開平9−194731号公報にも記載されている。
本発明の組成物に光硬化性物質を併用する場合、特に不飽和アクリル系化合物を用いる場合、特開平5−70531号公報に記載されているようにヒンダードアミン系光安定剤として3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤を用いるのが組成物の保存安定性改良のために好ましい。3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤としてはチヌビン622LD,チヌビン144,CHIMASSORB119FL(以上いずれも日本チバガイギー株式会社製);MARK LA−57,LA−62,LA−67,LA−63(以上いずれもアデカアーガス化学株式会社製);サノールLS−765,LS−292,LS−2626,LS−1114,LS−744(以上いずれも三共株式会社製)などの光安定剤が例示できる。
本発明の組成物には紫外線吸収剤を使用することができる。紫外線吸収剤を使用すると硬化物の表面耐候性を高めることができる。紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリシレート系、置換トリル系および金属キレート系化合物等が例示できるが、特にベンゾトリアゾール系が好ましい。紫外線吸収剤の使用量は、架橋性シリル基を有するビニル系重合体(I)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。フェノール系やヒンダードフェノール系酸化防止剤とヒンダードアミン系光安定剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を併用して使用するのが好ましい。
本発明の組成物には水性分散体を使用することができる。水性分散体を使用すると硬化物の接着改善効果をもたらす。このような水性分散体の例としては、0.001〜5μm程度の油脂または合成樹脂を強制的に分散させたサスペンジョン、強制乳化により得られた熱可塑性樹脂例えばスチレンブタジエンスチレンブロック共重合体などが挙げられるが、乳化重合または乳化分散工程により得られた合成樹脂エマルジョンからなる粒子が安定性、経済性の上で有利である。
イ:水性分散体(合成樹脂エマルジョン)が可塑剤を介して架橋性シリル基を平均して少なくとも1個有するビニル系重合体(I)に相溶し、接着性付与効果が得られない、
ロ:架橋性シリル基を平均して少なくとも1個有するビニル系重合体(I)が低粘度化し、合成樹脂エマルジョン粒子の微細な分散状態を作れなくなり、接着力が低下する、等々の不都合が生じる。
ハ:合成樹脂エマルジョンの水分が充填材へ吸収され、加熱脱水効率が著しく低下する一方、
ニ:充填材が凝集し塊状となって均一な混練状態を得ることが出来ない、等々の不都合が生じる。
本発明の硬化性組成物には、硬化性組成物または硬化物の諸物性の調整を目的として、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。このような添加物の例としては、たとえば、硬化性調整剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、オゾン劣化防止剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、発泡剤、防蟻剤、防かび剤などがあげられる。これらの各種添加剤は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。本明細書にあげた添加物の具体例以外の具体例は、たとえば、特公平4−69659号、特公平7−108928号、特開昭63−254149号、特開昭64−22904号、特開2001−72854号の各公報などに記載されている。
本願発明に係る硬化性組成物は、全ての配合成分を予め配合密封保存し、施工後空気中の湿気により硬化する一液型として調製することができる。本発明の一液型硬化性組成物は、従来の一液型硬化性組成物で問題となっていた硬化性および粘度の貯蔵安定性に優れ、また、初期硬化性および機械物性を損なわないで表面着色を抑える硬化物を与えうる。また、施工の際に混合・混練する手間が不要となり、同時にその際に生じる計量ミス(混合比の間違い)もなくなるため、硬化不良等のミスを防ぐことができる。
本願発明に係る硬化性組成物として、特に有用である一液型硬化性組成物は、粘着剤、建造物・船舶・自動車・道路などのシーリング材、接着剤、型取剤、防振材、制振材、防音材、発泡材料、塗料、吹付材などに使用できる。本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は、柔軟性および接着性に優れることから、これらの中でも、シーリング材または接着剤として用いることがより好ましい。
(合成例1)
窒素気流下でアクリル酸n−ブチル20部、臭化銅(I)0.88部、アセトニトリル8.7部、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル1.8部を仕込み、80℃で攪拌した。これにペンタメチルジエチレントリアミン(以後トリアミンと称す)0.018部を加えて反応を開始した。途中、アクリル酸n−ブチル80部を断続的に追加し、さらにトリアミンを適宜追加しながら反応溶液の温度が80℃〜90℃となるように加熱攪拌を続けた。アクリル酸ブチルの反応率が95%に達した後、反応容器内を減圧にし、揮発分を除去した。
合成例1で得られた重合体[P1]、表面処理膠質炭酸カルシウム(白石工業(株)製、商品名:白艶華CCR)、重質炭酸カルシウム(白石工業(株)製、商品名:ナノックス25A)、酸化チタン(石原産業(株)製、商品名:タイペークR−820)、可塑剤(協和発酵(株)製、商品名:DIDP)、チキソ性付与剤(楠本化成(株)製、商品名:ディスパロン#6500)、紫外線吸収剤(チバガイギー(株)製、商品名:チヌビン213)、光安定剤(三共(株)製、商品名:サノールLS765)、接着付与剤としてγ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製、商品名:A−1120)、脱水剤としてビニルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製、商品名:A−171)、グアニジン化合物として1−フェニルグアニジン(日本カーバイト(株)製)、カルボン酸としてネオデカン酸(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名:バーサチック10)、またはエチレンジアミン四酢酸(EDTA:和光純薬(株)製)を表1、2の配合表に従い、脱水剤、接着付与剤、硬化触媒以外を充分撹拌混合した後に3本ペイントロールに3回通して分散させた。この後、120℃で2時間減圧脱水を行い、50℃以下に冷却後、表1、2に記載された脱水剤、接着付与剤、硬化触媒を添加して混練し、実質的に水分の存在しない状態で混練した後、防湿性の容器に密閉し、一液型硬化性組成物を得た。グアニジン化合物(II)に対する添加したカルボン酸(III)のモル比を表1、2に示す。
23℃50%の恒温恒湿条件下にて、上記一液型硬化性組成物を厚みが約3mmになるよう伸ばし、ミクロスパテュラを用いてときどき硬化性組成物の表面に軽く触れ、組成物がミクロスパテュラについてこなくなるまでの時間を測定した。結果を表3、4に示す。
防湿性の容器に密閉した一液型硬化性組成物を50℃のオーブン中で4週間養生した後に表面硬化性および粘度測定を行った。硬化遅延率は、50℃、4週間養生後の表面硬化性/作成直後の表面硬化性より算出した。増粘率は50℃、4週間後の粘度/作成直後の粘度より算出した。結果を表3、4に示す。
上記一液型硬化性組成物を約2mm厚のシート状に塗工し、このシート状施工物を室温(23℃×55%R.H.)にて3日間静置し、さらに50℃にて4日間硬化養生させた。硬化養生後の硬化物から、JIS K 7113に示された2(1/3)号形ダンベル型試験片を打抜き、引張試験(島津製オートグラフ使用、測定温度:23℃、引張速度:200mm/min)にて機械物性を測定した。また、試験片を23℃×55%R.H.条件下で1ヶ月放置後の硬化物表面の着色を目視で評価した。結果を表3、4に示す。
着色 ;○良好、×黄色に着色
合成例1で得られた重合体[P1]、市販の架橋性シリル基を有するポリエーテル系重合体(鐘淵化学工業(株)製:SAX220)、表面処理膠質炭酸カルシウム(白艶華CCR)、重質炭酸カルシウム(白石工業(株)製、商品名:ナノックス25A)、酸化チタン(タイペークR−820)、可塑剤(DIDP)、チキソ性付与剤(ディスパロン#6500)、紫外線吸収剤(チヌビン213)、光安定剤(サノールLS765)を表3の配合表にしたがって混合して充分混練りし、3本ペイントロールに通して分散させた後、120℃で2時間減圧脱水を行い主剤とした。23℃50%の恒温恒湿条件下で、主剤に対し、脱水剤(A−171)、接着付与剤(A−1120)、グアニジン化合物(1−フェニルグアニジン)、カルボン酸(バーサチック10)を表5の配合表にしたがって添加した後に実施例1に従い表面硬化性を測定した。結果を表6に示す。
Claims (18)
- 架橋性シリル基を平均して少なくとも1個有するビニル系重合体(I)、グアニジン化合物(II)、およびカルボン酸(III)を含有する硬化性組成物であって、
前記硬化性組成物中に含有される前記グアニジン化合物(II)の含有量が、前記ビニル系重合体(I)100重量部に対して、0.1から10重量部であり、前記カルボン酸(III)の含有量が、前記グアニジン化合物(II)の含有量に対して、モル比にて1〜8当量であり、
前記カルボン酸が、炭素数5〜20の脂肪族モノカルボン酸またはカルボキシル基数が2〜6である脂肪族ポリカルボン酸であることを特徴とする硬化性組成物。 - 前記グアニジン化合物(II)が、一般式(1):
R1N=C(NR1 2)2(1)
(式中、5つのR1のうち1つはアリール基であり、残り4つはそれぞれ独立に水素原子、または1位の炭素原子が飽和である炭化水素基)で表されるグアニジン化合物である請求項1に記載の硬化性組成物。 - 前記グアニジン化合物(II)が、1−フェニルグアニジンおよび1−(2−メチルフェニル)グアニジンの少なくとも1つである請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 前記カルボン酸化合物(III)が、炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸である請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記カルボン酸化合物(III)が、脂肪族ポリカルボン酸である請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(I)の分子量分布が、1.8未満である請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記架橋性シリル基が、一般式(2):
−[Si(R2)2−b(Y)bO]m−Si(R3)3−a(Y)a(2)
(式中、R2、R3は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、または(R’)3SiO−(R’は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R2またはR3が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基または加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,または3を、また、bは0,1,または2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする)で表されるものである請求項1〜6のいずれかに記載の硬化性組成物。 - 前記ビニル系重合体(I)の主鎖が、(メタ)アクリル系モノマー、アクリロニトリル系モノマー、芳香族ビニル系モノマー、フッ素含有ビニル系モノマー、およびケイ素含有ビニル系モノマーからなる群より選択される少なくとも1つのモノマーを主として重合して製造されるものである請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(I)の主鎖が、(メタ)アクリル系モノマーからなる重合体である請求項8に記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(I)の主鎖が、アクリル系モノマーからなる重合体である請求項9に記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(I)の主鎖が、アクリル酸エステル系モノマーからなる重合体である請求項10に記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(I)の主鎖が、リビングラジカル重合法により製造されたものである請求項1〜11のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(I)の主鎖が、原子移動ラジカル重合法により製造されたものである請求項12に記載の硬化性組成物。
- 前記ビニル系重合体(I)が、分子鎖末端に前記架橋性シリル基を有するものである請求項1〜13のいずれかに記載の硬化性組成物。
- さらに、ポリエーテル系重合体(IV)を含有する請求項1〜14のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記ポリエーテル系重合体(IV)の主鎖が、本質的にポリプロピレンオキサイドである請求項15に記載の硬化性組成物。
- 前記ポリエーテル系重合体(IV)が、前記架橋性シリル基を平均して少なくとも1個有する重合体である請求項15または16に記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなるシーリング材。
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