JP6289445B2 - (メタ)アクリル系ブロック共重合体およびその製造方法 - Google Patents

(メタ)アクリル系ブロック共重合体およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、活性エネルギー線硬化性材料として有用な(メタ)アクリル系ブロック共重合体に関する。詳細には、本発明は活性エネルギー線によって硬化されるとともに、得られた硬化物が湿熱条件下で軟化可能であり、廃棄する際に容易に分別可能な(メタ)アクリル系ブロック共重合体に関する。
紫外線や電子線などの活性エネルギー線を照射することで硬化する活性エネルギー線硬化性材料が知られており、接着剤、粘着剤、塗料、インク、コーティング材、光造形材、動揺歯固定材、義歯床材料、コンポジットレジンなどの用途に用いられている。
一方、メタクリル系重合体ブロックとアクリル系重合体ブロックからなる(メタ)アクリル系ブロック共重合体は粘着性、成形性、耐候性などに優れ、これらの特徴を生かして粘着剤、接着剤、コーティング材、各種成形材料、動揺歯固定材、義歯床材料、コンポジットレジンなどの用途への展開が期待されている。
さらにこれらの特性を兼ね備えた材料として、メタアクリル系重合体ブロックおよびアクリル系重合体ブロックからなり、活性エネルギー線硬化性官能基を有する(メタ)アクリル系ブロック共重合体が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、かかる(メタ)アクリル系ブロック共重合体を活性エネルギー線硬化性材料として用いた場合、硬化物を廃棄する際に分別が困難な場合があった。例えば、接着剤やコーティング材等、基材に塗布したのち活性エネルギー線によって硬化させる用途では、硬化物と基材との剥離が困難なため分別が困難となる。
特開2011−184678号公報
しかして本発明の目的は、活性エネルギー線によって硬化されるとともに、接着剤やコーティング材等、基材に塗布したのち活性エネルギー線によって硬化させて用いた場合に、廃棄時等必要が生じた際に硬化物と基材とを容易に剥離して分別できる(メタ)アクリル系ブロック共重合体およびその製造方法を提供することである。
本発明によれば、上記目的は、
[1]下記一般式(1)
Figure 0006289445

(式中、Rはメチル基を表し、R及びRはそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、nは1〜5の整数を表す)で示される活性エネルギー線硬化性基を少なくとも1つ以上有するメタクリル系重合体ブロック(A)と、活性エネルギー硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)からなる、(メタ)アクリル系ブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(X)」と称する);
[2]下記一般式(2)
Figure 0006289445

(式中、R、R、Rおよびnは前記定義のとおりである)
で示されるジメタクリレート(2)を5〜100モル%を含有するメタクリル酸エステルを、有機リチウム化合物、下記一般式(3)
Al−O−Ar (3)
(式中、Arは芳香族環を表す)
で示される化学構造を分子中に含む第3級有機アルミニウム化合物並びにエーテルおよび第3級ポリアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種のルイス塩基の存在下でアニオン重合する工程(1);と、
前記第一工程の後に、モノ(メタ)アクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2);
とを含む、前記ブロック共重合体(X)の製造方法;
[3]前記工程(2)が、
前記工程(1)の後に、モノメタクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−1);と、
前記工程(2−1)の後に、モノアクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−2);
とを含む、上記[2]のブロック共重合体(X)の製造方法;
[4]前記第工程(2)の後に、前記一般式(2)で示されるジメタクリレート(2)を5〜100モル%含有するメタクリル酸エステルを添加し、アニオン重合する工程(3);
をさらに含む、上記[2]または[3]のブロック共重合体(X)の製造方法;並びに
[5]上記[1]の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有してなる活性エネルギー線硬化性組成物を提供することにより達成される。
ブロック共重合体(X)およびその組成物は、活性エネルギー線によって硬化されるとともに、接着剤やコーティング材等、基材に塗布したのち活性エネルギー線によって硬化させて用いた場合に、廃棄時等必要が生じた際に、湿熱分解法等を用いて硬化物と基材とを容易に剥離して分別できる。
以下、本発明について、詳細に説明する。
ブロック共重合体(X)は、下記一般式(1)
Figure 0006289445

(式中、R、R、Rおよびnは前記定義のとおりである)
で示される活性エネルギー線硬化性基を少なくとも1つ以上有するメタクリル系重合体ブロック(A)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)からなる。
式中、RおよびRがそれぞれ独立して表す炭素数1〜6の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2−エチルブチル基、3−エチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基等のアリール基が挙げられる。中でも、活性エネルギー線硬化性および湿熱分解性の観点から、メチル基およびエチル基が好ましい。
およびRが表す前記炭素数1〜6の炭化水素基は、置換基を有していてもよい。
該置換基としては、該活性エネルギー線硬化性基の活性エネルギー線硬化性および湿熱分解性を阻害しないものであればよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
メタクリル系重合体ブロック(A)は、下記一般式(1)
Figure 0006289445

(式中、R、R、Rおよびnは前記定義のとおりである)
で示される活性エネルギー線硬化性基および他のエチレン性二重結合を含むビニル系化合物(以下、「活性エネルギー線硬化性単量体」と称する)のエチレン性二重結合の付加重合によって形成される構造単位を有することが好ましい。
該活性エネルギー線硬化性単量体としては、例えば、下記一般式(2)
Figure 0006289445

(式中、R、R、Rおよびnは前記定義のとおりである)
で示されるジメタクリレート(2)が挙げられる。
メタクリル系重合体ブロック(A)中の、ジメタクリレート(2)に由来する構造単位の含有量は、メタクリル系重合体ブロック(A)を形成する全構造単位に対して、5〜100モル%の範囲であるのが好ましく、10〜80モル%の範囲であるのがより好ましく、20〜70モル%の範囲であるのがさらに好ましい。なお、これらジメタクリレート(2)は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタクリル系重合体ブロック(A)は、モノメタクリレートに由来する構造単位を有していてもよい。かかるモノメタクリレートとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル、メタクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどが挙げられる。これらの中でも、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等の炭素数5以下のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルが好ましい。なお、これらモノメタクリレートは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタクリル系重合体ブロック(A)中の、上記モノメタクリレートに由来する構造単位の含有量は、メタクリル系重合体ブロック(A)を形成する全構造単位に対して、0〜95モル%の範囲であるのが好ましく、20〜90モル%の範囲であるのがより好ましく、30〜80モル%の範囲であるのがさらに好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(A)は、ジメタクリレート(2)およびモノメタクリレート以外の他の単量体に由来する構造単位を有していてもよい。該他の単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどのアクリル酸エステル;α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチルなどのα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチルなどのクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステルなどの3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミドなどのアクリルアミド;N−イソプロピルメタクリルアミド、N−t−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミドなどのメタクリルアミド;2−フェニルアクリル酸メチル、2−フェニルアクリル酸エチル、2−ブロモアクリル酸n−ブチル、2−ブロモメチルアクリル酸メチル、2−ブロモメチルアクリル酸エチル、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。なお、該他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタクリル系重合体ブロック(A)中の、上記他の単量体に由来する構造単位の含有量は、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(A)の数平均分子量に特に制限はないが、得られるブロック共重合体(X)の取り扱い性、流動性、力学特性等の点から、500〜1,000,000の範囲内であることが好ましく、1,000〜300,000の範囲内であることがより好ましい。
ブロック共重合体(X)は、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)を有する。
なお本明細書において、活性エネルギー線硬化性基とは、活性エネルギー線の照射により重合性を示す官能基であれば特に制限はないが、例えば、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、アリル基、ビニルエーテル基、1,3−ジエニル基、スチリル基等のエチレン性二重結合(特に一般式CH=CHR−(式中、Rはアルキル基または水素原子)で示されるエチレン性二重結合)を有する官能基;エポキシ基、オキセタニル基、チオール基、マレイミド基、加水分解性シリル基等が挙げられる。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)は、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位を有する。該(メタ)アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどのモノアクリレート;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル、メタクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどのモノメタクリレートが挙げられ、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル等の炭素数4以上のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシルなどの炭素数6以上のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルが好ましい。なお、これら(メタ)アクリル酸エステルは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)中の、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位の含有量は、(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)を形成する全構造単位に対して、90モル%以上であるのが好ましく、95モル%以上であるのがより好ましい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)は、(メタ)アクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する構造単位を有していてもよい。該他の単量体としては、α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチル等のα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステル等の3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアクリルアミド;N−イソプロピルメタクリルアミド、N−t−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。なお、該他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)中の、上記他の単量体に由来する構造単位の含有量は、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。
(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)の数平均分子量に特に制限はないが、得られるブロック共重合体(X)の取り扱い性、流動性、力学特性等の点から、3,000〜5,000,000の範囲内であることが好ましく、5,000〜1,000,000の範囲内であることがより好ましい。
ブロック共重合体(X)は、少なくとも1個のメタクリル系重合体ブロック(A)と少なくとも1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)が互いに結合したブロック共重合体であり、各重合体ブロックの数および結合順序に特に制限はないが、ブロック共重合体(X)の製造容易性の観点から、1個のメタクリル系重合体ブロック(A)と1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)が結合したジブロック共重合体および1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)の両端にメタクリル系重合体ブロック(A)各1個がそれぞれ結合したトリブロック共重合体が好ましい。
ブロック共重合体(X)を構成するメタクリル系重合体ブロック(A)と(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)との構成割合に特に制限はないが、メタクリル系重合体ブロック(A)と(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)との含有比率は90:10〜5:95(質量比)であることが好ましい。活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(A)の割合が5質量%以上であると、活性エネルギー線硬化性が良好となり、一方(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)の割合が10質量%以上であると、粘弾性が良好となるので好ましい。
ブロック共重合体(X)全体の数平均分子量に特に制限はないが、ブロック共重合体(X)の取り扱い性、流動性、力学特性等の点から、4,000〜3,000,000であることが好ましく、7,000〜2,000,000であることがより好ましい。
本発明におけるブロック共重合体(X)の製造方法は、ジメタクリレート(2)を5〜100モル%を含有するメタクリル酸エステルを、有機リチウム化合物、下記一般式(3)
Al−O−Ar (3)
(式中、Arは芳香族環を表す)
で示される化学構造を分子中に含む第3級有機アルミニウム化合物並びにエーテルおよび第3級ポリアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種のルイス塩基の存在下でアニオン重合する工程(1)を含む。
ジメタクリレート(2)においては、RおよびRが結合している炭素原子に結合していないメタクリロイル基が選択的に重合され、RおよびRが結合している炭素原子に結合するメタクリロイル基の重合は抑制されて、得られるブロック共重合体(X)の側鎖に残留する。工程(1)において用いるジメタクリレート(2)は1種のみでも、2種以上でもよい。
工程(1)に用いるメタクリル酸エステルはモノメタクリレートを含有してもよい。かかるモノメタクリレートとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル、メタクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどが挙げられる。なお、上記モノメタクリレートは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
工程(1)において、アニオン重合に供するメタクリル酸エステル中のジメタクリレート(2)とモノメタクリレートとのモル比は、重合速度の高さおよび得られるブロック共重合体(X)の活性エネルギー線硬化性および湿熱分解性の観点から、5:95〜100:0の範囲であり、10:90〜80:20の範囲であるのが好ましく、20:80〜70:30の範囲であるのがより好ましい。
工程(1)に用いるメタクリル酸エステルは、ジメタクリレート(2)およびモノメタクリレート以外の他の単量体を含んでもよい。該他の単量体としては、アニオン重合可能な単量体であれば、特に制限はなく、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピル等のアクリル酸エステル;α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチル等のα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステル等の3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアクリルアミド;N−イソプロピルメタクリルアミド、N−t−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド;2−フェニルアクリル酸メチル、2−フェニルアクリル酸エチル、2−ブロモアクリル酸n−ブチル、2−ブロモメチルアクリル酸メチル、2−ブロモメチルアクリル酸エチルメチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。工程(1)に用いるメタクリル酸エステル中の、かかる他の単量体の含有量は、得られるブロック共重合体(X)の活性エネルギー線硬化性および湿熱分解性の観点から、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。なお、該他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
工程(1)で用いる単量体(すなわち、ジメタクリレート(2)並びに任意成分であるモノメタクリレートおよび上記他の単量体)は、重合を円滑に進行させる観点から、不活性ガス雰囲気下であらかじめ乾燥処理しておくことが好ましい。乾燥処理にあたっては、水素化カルシウム、モレキュラーシーブス、活性アルミナ等の脱水剤または乾燥剤が好ましく用いられる。
工程(1)で用いる有機リチウム化合物は、アニオン重合開始剤として作用する。該有機リチウム化合物としては、t−ブチルリチウム、2,2−ジメチルプロピルリチウム、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム、エチルα−リチオイソブチレート、ブチルα−リチオイソブチレート、メチルα−リチオイソブチレート、イソプロピルリチウム、sec−ブチルリチウム、1−メチルブチルリチウム、2−エチルプロピルリチウム、1−メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α−メチルベンジルリチウム、メチルリチウム、n−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、n−ペンチルリチウム、n−ヘキシルリチウム等の、炭素原子を陰イオン中心とする化学構造を有する炭素数3〜30の有機リチウム化合物が挙げられる。中でも、入手容易性およびアニオン重合開始能の観点から、イソプロピルリチウム、sec−ブチルリチウム、1−メチルブチルリチウム、1−メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α−メチルベンジルリチウム等の、第2級炭素原子を陰イオン中心とする化学構造を有する炭素数4〜15の有機リチウム化合物が好ましく、sec−ブチルリチウムが特に好ましい。なお、これらの有機リチウム化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
該有機リチウム化合物の使用量は、使用する混合物中の単量体(すなわち、ジメタクリレート(2)並びに任意成分であるモノメタクリレートおよび上記他の単量体)の合計に対して0.0001〜0.3モル倍の範囲内となる割合で用いることが、ブロック共重合体(X)を円滑に製造できる点から好ましい。
工程(1)で使用する第3級有機アルミニウム化合物は、使用する単量体(すなわち、ジメタクリレート(2)並びに任意成分であるモノメタクリレートおよび上記他の単量体)の種類等に応じて、好適なものを選択できるが、重合速度、重合開始効率、重合末端アニオンの安定性等の観点から、下記一般式(3−1)
AlR(R) (R) (3-1)
(式中、Rは一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはN,N−二置換アミノ基を表し、RおよびRはそれぞれ独立してアリールオキシ基又は互いに結合してアリーレンジオキシ基を表す)で示される第3級有機アルミニウム化合物(以下、アルミニウム化合物(3−1)と称する)または下記一般式(3−2)
AlR(R) (R) (3-2)
(式中、Rはアリールオキシ基を表し、RおよびRはそれぞれ独立して一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基またはN,N−二置換アミノ基を表す)で示される第3級有機アルミニウム化合物(以下、アルミニウム化合物(3−2)と称する)を使用することが好ましく、アルミニウム化合物(3−1) を使用することがより好ましい。
、R、RおよびRが表すアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基、2,6−ジメチルフェノキシ基、2,4−ジ−t−ブチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ基、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノキシ基、2,6−ジフェニルフェノキシ基、1−ナフトキシ基、2−ナフトキシ基、9−フェナントリルオキシ基、1−ピレニルオキシ基、7−メトキシ−2−ナフトキシ基等が挙げられる。
とRが互いに結合して表すアリーレンジオキシ基としては、例えば2,2’−ビフェノール、2,2’−メチレンビスフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、(R)−(+)−1,1’−ビ−2−ナフトール、(S)−(−)−1,1’−ビ−2−ナフトール等から2個のフェノール性水酸基中の水素原子を除いた基が挙げられる。
なお、上記のアリールオキシ基およびアリーレンジオキシ基は、1個以上の置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素、臭素等のハロゲン原子等が挙げられる。
、RおよびRが表す一価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等のアルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基等が挙げられる。R、RおよびRが表す芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基等が挙げられる。R、RおよびRが表すアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられる。R、RおよびRが表すN,N−二置換アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ビス(トリメチルシリル)アミノ基等が挙げられる。上記したR、RおよびRを表す官能基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t−ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素、臭素等のハロゲン原子等の置換基をさらに有していてもよい。
アルミニウム化合物(3−1)としては、例えばメチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、t−ブトキシビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、t−ブトキシビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、t−ブトキシ[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム、トリス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、トリス(2,6−ジフェニルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。中でも、重合開始効率、重合末端アニオンの安定性、入手および取り扱いの容易さ等の観点から、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノキシ)]アルミニウム等が好ましい。
アルミニウム化合物(3−2)としては、例えばジエチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジエチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジn−オクチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、ジn−オクチル(2,6−ジ−t−ブチルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。なお、これら第3級有機アルミニウム化合物は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
該第3級有機アルミニウム化合物の使用量は、溶媒の種類、その他種々の重合条件等に応じて適宜好適な量を選択できるが、重合速度の観点から有機リチウム化合物1モルに対して通常、1.0〜10.0モルの範囲で用いることが好ましく、1.1〜5.0モルの範囲で用いることがより好ましく、1.2〜4.0モルの範囲で用いることがさらに好ましい。該第3級有機アルミニウム化合物の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して10.0モルを超えると、経済性において不利となる傾向となり、1.0モルを下回ると、アニオン重合の開始効率が低下する傾向となる。
工程(1)で用いるルイス塩基は、エーテル及び第3級ポリアミンからなる群から選択される。エーテルとしては、分子内にエーテル結合を有する化合物から適宜選択できるが、重合開始効率、重合末端アニオンの安定性の観点から、2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルおよび1個以上のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましい。2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルとしては、例えば、12−クラウン−4、15−クラウン−5、18−クラウン−6等のクラウンエーテルが挙げられる。1個以上のエーテル結合を分子中に有する非環状エーテルとしては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール等の非環状モノエーテル;1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジイソプロポキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、1,2−ジフェノキシエタン、1,2−ジメトキシプロパン、1,2−ジエトキシプロパン、1,2−ジイソプロポキシプロパン、1,2−ジブトキシプロパン、1,2−ジフェノキシプロパン、1,3−ジメトキシプロパン、1,3−ジエトキシプロパン、1,3−ジイソプロポキシプロパン、1,3−ジブトキシプロパン、1,3−ジフェノキシプロパン、1,4−ジメトキシブタン、1,4−ジエトキシブタン、1,4−ジイソプロポキシブタン、1,4−ジブトキシブタン、1,4−ジフェノキシブタン等の非環状ジエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジブチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリブチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリブチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラブチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラブチレングリコールジエチルエーテル等の非環状ポリエーテルが挙げられる。中でも、副反応の抑制、入手容易性等の観点から、1〜2個のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましく、ジエチルエーテルおよび1,2−ジメトキシエタンがより好ましい。
本発明において、該ルイス塩基として用いることができる第3級ポリアミンとは、第3級アミン構造を分子中に2個以上有する化合物を意味する。該第3級ポリアミンとしては、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン、トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン等の鎖状ポリアミン;1,3,5−トリメチルヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、1,4,7−トリメチル−1,4,7−トリアザシクロノナン、1,4,7,10,13,16−ヘキサメチル−1,4,7,10,13,16−ヘキサアザシクロオクタデカン等の非芳香族性複素環式化合物;2,2’−ビピリジル、2,2’:6’,2”−ターピリジン等の芳香族性複素環式化合物等が挙げられる。
また、分子内に1個以上のエーテル結合と1個以上の第3級アミン構造を有する化合物をルイス塩基として使用してもよい。このような化合物としては、例えば、トリス[2−(2−メトキシエトキシ)エチル]アミン等が挙げられる。なお、これらのルイス塩基は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
該ルイス塩基の使用量は、重合開始効率、重合末端アニオンの安定性等の観点から、有機リチウム化合物1モルに対して0.3〜5.0モルの範囲であることが好ましく、0.5〜3.0モルの範囲であることがより好ましく、1.0〜2.0モルの範囲であることがさらに好ましい。該ルイス塩基の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して、5.0モルを超えると経済性において不利となる傾向となり、0.3モルを下回るとアニオン重合の開始効率が低下する傾向となる。
該ルイス塩基の使用量は、第3級有機アルミニウム化合物1モルに対して、0.2〜1.2モルの範囲であることが好ましく、0.3〜1.0モルの範囲であることがより好ましい。
工程(1)は、アニオン重合の温度制御および系内を均一化してアニオン重合を円滑に進行させる観点から、有機溶媒の存在下に行うことが好ましい。有機溶媒としては、安全性、アニオン重合後の反応混合液の水洗における水との分離性、回収・再使用の容易性等の観点から、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素等が好ましい。これらの有機溶媒は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。なお、有機溶媒は、アニオン重合を円滑に進行させる観点から、乾燥処理を施すとともに、不活性ガス存在下であらかじめ脱気しておくことが好ましい。
有機溶媒の使用量は、用いる単量体(すなわち、ジメタクリレート(2)並びに任意成分であるモノメタクリレートおよび上記他の単量体)、使用する有機リチウム化合物、第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基、有機溶媒等の種類に応じて適宜調整できるが、アニオン重合の円滑な進行、生成するブロック共重合体(X)の分離取得、廃液処理等の観点から、使用する単量体100質量部に対して150〜10000質量部の範囲であるのが好ましく、200〜3000質量部の範囲であるのがより好ましい。
工程(1)において、アニオン重合は−100〜50℃で行うのが好ましく、重合制御および生産性の観点から−30〜25℃で行うのが特に好ましい。−100℃よりも低いと重合速度が低下し、生産性が低下する傾向がある。一方、50℃より高いと、ジメタクリレート(2)のRおよびRが結合している炭素原子に結合する(メタ)アクリロイル基の重合の抑制が困難となり、得られるブロック共重合体(X)の活性エネルギー線硬化性および湿熱分解性が低下する傾向となる。
またアニオン重合は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。さらに、アニオン重合の反応系が均一になるように十分な攪拌条件下にて行うことが好ましい。
工程(1)において、有機リチウム化合物、第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基およびメタクリル酸エステルをアニオン重合の反応系に添加する方法は特に制限されない。ただし、ルイス塩基は、有機リチウム化合物との接触前に第3級有機アルミニウム化合物と接触するように添加することが好ましい。また、第3級有機アルミニウム化合物は、メタクリル酸エステルより先にアニオン重合の反応系に添加しても、同時に添加してもよい。第3級有機アルミニウム化合物をメタクリル酸エステルと同時にアニオン重合の反応系に添加する場合、該第3級有機アルミニウム化合物を該メタクリル酸エステルと別途混合したのちに添加してもよい。また、必要に応じ、アニオン重合の反応系に他の添加剤を存在させてもよい。該他の添加剤としては、例えば、塩化リチウム等の無機塩類;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミド等が挙げられる。
本発明におけるブロック共重合体(X)の製造方法は、前記工程(1)の後に、モノ(メタ)アクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2)をさらに含む。
工程(2)で用いるモノ(メタ)アクリレートとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどのモノアクリレート;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル、メタクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3−(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどのモノメタクリレートが挙げられ、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル等の炭素数4以上のアルキル基を有するアルキルモノアクリレートおよびメタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシルなどの炭素数6以上のアルキル基を有するアルキルモノメタクリレートが好ましい。なお、これらモノ(メタ)アクリレートは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
工程(2)におけるアニオン重合を阻害しない範囲で、モノ(メタ)アクリレート以外の他の単量体をさらに用いてもよい。該他の単量体としては、アニオン重合可能な単量体であれば、特に制限はなく、例えば、α−メトキシアクリル酸メチル、α−エトキシアクリル酸メチル等のα−アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3−メトキシアクリル酸エステル等の3−アルコキシアクリル酸エステル;N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアクリルアミド化合物;N−イソプロピルメタクリルアミド、N−t−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド化合物;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。かかる他の単量体の使用量に特に制限はないが、工程(2)で用いる全単量体の10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。なお、該他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
工程(2)で用いる単量体(すなわち、モノ(メタ)アクリレートおよび任意成分である上記他の単量体)は、重合を円滑に進行させる観点から、不活性ガス雰囲気下であらかじめ乾燥処理しておくことが好ましい。乾燥処理にあたっては、水素化カルシウム、モレキュラーシーブス、活性アルミナ等の脱水剤または乾燥剤が好ましく用いられる。
工程(2)で用いる単量体(すなわち、モノ(メタ)アクリレートおよび任意成分である他の単量体)以外に、第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒をアニオン重合の反応系に添加してもよい。該第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒としては、上記した工程(1)で用いることのできる第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒が挙げられる。これらの第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒の使用量は、溶媒の種類、その他種々の重合条件等に応じて適宜好適な量を選択できる。
工程(2)において、工程(2)で用いてもよい単量体(すなわち、モノ(メタ)アクリレートおよび任意成分である他の単量体)、第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒をアニオン重合の反応系に添加する方法は特に制限されない。また、必要に応じ、アニオン重合の反応系に他の添加剤を存在させてもよい。該他の添加剤としては、例えば、塩化リチウム等の無機塩類;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミド等が挙げられる。
工程(2)において、アニオン重合は−100〜50℃で行うのが好ましく、重合制御および生産性の観点から−30〜25℃で行うのが特に好ましい。
工程(2)は、重合末端アニオンの安定性向上の観点から、前記工程(1)の後に、モノメタクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−1);と、
前記工程(2−1)の後に、モノアクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−2);
とを含むことが好ましい。
工程(2−1)で用いるモノメタクリレートとしては、上記したモノメタクリレートを用いることができる。なお、工程(2−1)で用いるモノメタクリレートは1種のみでも、2種以上でもよい。
工程(2−2)で用いるモノアクリレートとしては、上記したモノアクリレートが挙げられる。なお、工程(2−2)で用いるモノアクリレートは1種のみでも、2種以上でもよい。
本発明におけるブロック共重合体(X)の製造方法は、前記工程(2)または前記工程(2−2)の後に、ジメタクリレート(2)を含有するメタクリル酸エステルを添加し、アニオン重合する工程(3)をさらに含んでもよい。
工程(3)ではジメタクリレート(2)は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。また、工程(3)で用いてもよいジメタクリレート(2)は、工程(1)と同種でも、異なってもよい。
工程(3)で用いるメタクリル酸エステルは、ジメタクリレート(2)と共にモノメタクリレートを含有してもよい。モノメタクリレートとしては、上記した工程(1)で用いてもよいモノメタクリレートが挙げられる。なお、工程(3)で用いるモノメタクリレートは1種のみでも、2種以上でもよい。また、工程(1)または工程(2)と同種のモノメタクリレートを使用しても、他種のモノメタクリレートを使用してもよい。
工程(3)で用いるメタクリル酸エステル中のジメタクリレート(2)とモノメタクリレートとのモル比は、5:95〜100:0の範囲であるのが好ましく、10:90〜80:20の範囲であるのがより好ましく、20:80〜70:30の範囲であるのがさらに好ましい。
工程(3)で用いるメタクリル酸エステルは、ジメタクリレート(2)およびモノメタクリレート以外の他の単量体をさらに用いてもよい。該他の単量体としては、工程(1)で例示したものと同様のものが挙げられる。工程(3)で用いるメタクリル酸エステルにおけるかかる他の単量体の含有量は、得られるブロック共重合体(X)の活性エネルギー線硬化性および湿熱分解性の観点から、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。
工程(3)で用いるジメタクリレート(2)並びに任意成分であるモノメタクリレートおよび上記他の単量体は、重合を円滑に進行させる観点から、不活性ガス雰囲気下であらかじめ乾燥処理しておくことが好ましい。
工程(3)では、第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒をアニオン重合の反応系に添加してもよい。該第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒としては、上記した工程(1)で用いることのできる第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒が挙げられる。これらの第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒の使用量は、溶媒の種類、その他種々の重合条件等に応じて適宜好適な量を選択できる。
工程(3)において、工程(3)で用いてもよい単量体(すなわち、ジメタクリレート(2)並びに任意成分であるモノメタクリレートおよび上記他の単量体)、第3級有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および有機溶媒をアニオン重合の反応系に添加する方法は特に制限されない。また、必要に応じ、アニオン重合の反応系に他の添加剤を存在させてもよい。該他の添加剤としては、例えば、塩化リチウム等の無機塩類;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミド等が挙げられる。
工程(3)において、アニオン重合は−100〜50℃で行うのが好ましく、重合制御および生産性の観点から−30〜25℃で行うのが特に好ましい。
ブロック共重合体(X)の製造においては、メタノール;酢酸または塩酸のメタノール溶液;酢酸、塩酸の水溶液等のプロトン性化合物などの重合停止剤を反応混合物に添加してアニオン重合を停止できる。重合停止剤の使用量は、通常、用いる有機リチウム化合物1モルに対して1〜100モルの範囲が好ましい。
アニオン重合停止後の反応混合液からブロック共重合体(X)を分離取得する方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、反応混合液をブロック共重合体(X)の貧溶媒に注いでブロック共重合体(X)を沈殿させる方法、反応混合液から有機溶媒を留去してブロック共重合体(X)を取得する方法等が挙げられる。
なお、分離取得したブロック共重合体(X)中に有機リチウム化合物および第3級有機アルミニウム化合物に由来する金属成分が残存していると、ブロック共重合体(X)の物性の低下、透明性不良等を生じる場合がある。よって、有機リチウム化合物および第3級有機アルミニウム化合物に由来する金属成分をアニオン重合停止後に除去することが好ましい。該金属成分の除去方法としては、ブロック共重合体(X)を、酸性水溶液を用いた洗浄処理、イオン交換樹脂、セライト、活性炭等の吸着剤を用いた吸着処理等に付することが有効である。ここで、酸性水溶液としては、例えば、塩酸、硫酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、クエン酸水溶液等を使用することができる。
本発明の製造方法によれば、通常、分子量分布の狭いブロック共重合体(X)が得られ、分子量分布(Mw/Mn)が1.5以下のブロック共重合体(X)を製造することができる。
本発明のブロック共重合体(X)は、光重合開始剤、活性エネルギー線の照射により重合性を示すブロック共重合体(X)以外の化合物(以下、反応性希釈剤と称する)、活性エネルギー線に対して安定な有機化合物(以下、不活性希釈剤と称する)等と配合させることで、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を得ることができる。
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類(例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン等)、ベンゾフェノン類(例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ヒドロキシベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン等)、ミヒラケトン類(例えば、ミヒラケトン等)およびベンゾイン類(例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等)等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、チオキサンソン類(例えば、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン等)等の硫黄化合物、およびアゾ化合物(例えば、アゾビスイソブチルニトリル等)等が挙げられる。また、光重合開始剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アセトフェノン類およびベンゾフェノン類が好ましい。
また、必要に応じて増感剤を使用してもよく、増感剤としては、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、アリルチオ尿酸、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート等が挙げられ、トリエチルアミンおよびジエチルアミノエチルメタクリレートが好ましい。
光重合開始剤と増感剤との混合物において、光重合開始剤と増感剤の質量比率は、10:90〜90:10が好ましく、20:80〜80:20がより好ましい。
光重合開始剤の量は、ブロック共重合体(X)100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部であり、より好ましくは0.05〜8質量部である。0.01質量部未満の少量では活性エネルギー線硬化性組成物の硬化性が不足する傾向となり、また10質量部を超える多量では活性エネルギー線硬化性組成物の硬化速度が速過ぎるため、得られる硬化物が低分子量となり、耐熱性が不足する傾向がある。
反応性希釈剤としては、活性エネルギー線の照射によって硬化が可能な化合物が挙げられ、具体的にはスチレン、インデン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−tert−ブトキシスチレン、p−クロロメチルスチレン、p−アセトキシスチレン、ジビニルベンゼンなどのスチレン誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、安息香酸ビニル、珪皮酸ビニルなどの脂肪酸ビニルエステル;(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t− ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(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)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ボルニル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ブチルシクロヘキシル、(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2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル、4−アクリロイルモルホリン;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(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、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、トリシクロデカンジイルジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(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、1,6−ヘキサンジオールジ(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、トリプロピレングリコールジ(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、ビスフェノールAジグリシジルエーテルの両末端(メタ)アクリル酸付加体、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルに(メタ)アクリレートを付加させたエポキシ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、及びシクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体;ビスフェノールA型エポキシアクリレート樹脂、フェノールノボラック型エポキシアクリレート樹脂、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート樹脂等のエポキシアクリレート系樹脂、COOH基変性エポキシアクリレート系樹脂、ポリオール(ポリテトラメチレングリコール、エチレングリコールとアジピン酸のポリエステルジオール、ε−カプロラクトン変性ポリエステルジオール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリカーボネートジオール、水酸基末端水添ポリイソプレン、水酸基末端ポリブタジエン、水酸基末端ポリイソブチレン等)と有機イソシアネート(トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等)から得られたウレタン樹脂を水酸基含有(メタ)アクリレート(ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等)を反応させて得られたウレタンアクリレート系樹脂、上記ポリオールにエステル結合を介して(メタ)アクリル基を導入した樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂等が挙げられる。これら反応性希釈剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
ブロック共重合体(X)と反応性希釈剤との質量比は、得られる活性エネルギー線硬化性組成物の粘度、および硬化物の機械的特性の観点から、10:90〜90:10の範囲にあることが好ましく、20:80〜80:20の範囲にあることがより好ましい。
不活性希釈剤を含有させる目的としては、活性エネルギー線硬化性組成物の粘度や、該活性エネルギー線硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の機械的強度の調整が挙げられる。かかる目的に好適な不活性希釈剤としては、活性エネルギー線硬化性基を有さない化合物が挙げられ、具体的に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;ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル等のポリアルキレングリコールのエステル類;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;ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン等のポリスチレン類;ポリブタジエン;ポリブテン;ポリイソブチレン;ブタジエン−アクリロニトリル共重合体;ポリクロロプレン;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;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールとこれらポリエーテルポリオールの水酸基をエステル基、エーテル基等に変換した誘導体等のポリエーテル類;セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、フタル酸等の2塩基酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の2価アルコールから得られるポリエステル系可塑剤類;ビニル系モノマーを種々の方法で重合して得られるビニル系重合体(アクリル系重合体、スチレン系重合体、ジエン系重合体、ビニルエーテル系重合体やそれらの共重合体など)等が挙げられる。これら不活性希釈剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これら不活性希釈剤の使用量は、ブロック共重合体(X)100質量部に対して、好ましくは5〜150質量部であり、より好ましくは10〜120質量部であり、さらに好ましくは20〜100質量部である。5質量部以上とすることで物性の調整、性状の調節等の効果が顕著となり、150質量部以下とすることで活性エネルギー線硬化性組成物を硬化した硬化物は機械強度に優れる傾向がある。
なかでも数平均分子量400〜15,000(好ましくは800〜10,000であり、より好ましくは1,000〜8,000)の重合体である不活性希釈剤(以下、不活性重合体と称する)が好ましい。なお、かかる不活性重合体は、活性エネルギー線硬化性基以外の官能基(水酸基、カルボキシル基、ハロゲン基など)を有しても有さなくても構わない。
不活性重合体の分子量が400以上であることで、活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物から該不活性重合体が経時的に流出せず、初期の物性を長期にわたり維持できる。また、不活性重合体の分子量が15,000以下であることで、活性エネルギー線硬化性組成物の取り扱い性がよくなる傾向がある。
不活性重合体の分子量分布は特に限定されないが、通常1.8未満であり、1.7以下が好ましく、1.6以下がより好ましく、1.5以下がさらに好ましく、1.4以下が特に好ましく、1.3以下が最も好ましい。
上記した不活性重合体のうち、ブロック共重合体(X)と相溶するものが好ましく、中でも相溶性、耐候性および耐熱性の点からビニル系重合体がより好ましく、(メタ)アクリル系重合体がさらに好ましく、アクリル系重合体が特に好ましい。かかるアクリル系重合体としては、例えばポリアクリル酸n−ブチル、ポリアクリル酸2−エチルヘキシルなどが挙げられる。このアクリル系重合体の合成法は、従来からの溶液重合で得られるものや、無溶剤型アクリルポリマー等を挙げることができる。後者のアクリル系可塑剤は溶剤や連鎖移動剤を使用せず高温連続重合法(USP4414370、特開昭59−6207号公報、特公平5−58005号公報、特開平1−313522号公報、USP5010166)にて作製されるため、本発明の目的にはより好ましい。その例としては特に限定されないが、東亞合成品UPシリーズ等が挙げられる(工業材料1999年10月号参照)。他の合成法としてリビングラジカル重合法も挙げることができる。この方法によれば、その重合体の分子量分布が狭く、低粘度化が可能なことから好ましく、原子移動ラジカル重合法がより好ましいが、これに限定されるものではない。
また不活性希釈剤の別の目的として、活性エネルギー線硬化性組成物を硬化した硬化物に粘着性を付与することが挙げられる。かかる目的に好適な不活性希釈剤としては、例えば、クロマン・インデン樹脂、フェノール樹脂、p−t−ブチルフェノール・アセチレン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、ポリテルペン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、合成ポリテルペン樹脂、芳香族炭化水素樹脂、脂肪族環状炭化水素樹脂、モノオレフィンやジオレフィンのオリゴマー、炭化水素系樹脂、水素添加炭化水素系樹脂、ポリブテン、ロジンの多価アルコールエステル、水素添加ロジン、水素添加ウッドロジン、水素添加ロジンとモノアルコール或いは多価アルコールとのエステル、テレピン系粘着付与樹脂等が挙げられる。特に好適な粘着付与樹脂は、テルペン系樹脂、合成テルペン樹脂、芳香族変性ポリテルペン樹脂、脂肪族系飽和石油樹脂、ロジンエステル、不均化ロジンエステル、水素添加ロジンエステル、脂肪族系石油樹脂(C5系脂肪族系石油樹脂、C5・C9系脂肪族系石油樹脂等)、変性脂肪族系石油樹脂等が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、任意成分として、軟化剤、充填剤、安定剤、顔料、染料などの従来公知の各種の添加剤を、その硬化性を著しく阻害しない範囲内で含んでもよい。これら添加剤は有機化合物(不活性希釈剤)であっても無機化合物であってもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させる際に使用する活性エネルギー線としては、遠紫外線、紫外線、近紫外線、赤外線等の光線、X線、γ線等の電磁波の他、電子線、プロトン線、中性子線等が利用できるが、硬化速度、照射装置の入手性、価格等の観点から紫外線または電子線照射による硬化が好ましく、紫外線照射による硬化がより好ましい。
これらの活性エネルギー線は、公知の装置を用いて照射することができる。電子線(EB)の場合の加速電圧としては0.1〜10MeV、照射線量としては1〜500kGyの範囲が適当である。
紫外線照射には、150〜450nm波長域の光を発する高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、LED等を用いることができる。活性エネルギー線の積算光量は、通常10〜20000mJ/cmの範囲であり、30〜5000mJ/cmの範囲が好ましい。10mJ/cmより少ないと活性エネルギー線硬化性組成物の硬化性が不十分となり、20000mJ/cmより多いと活性エネルギー線硬化性組成物が劣化するおそれがある。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物に対して活性エネルギー線を照射する場合の相対湿度は、活性エネルギー線硬化性組成物の分解を抑制する観点から、30%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物に対して活性エネルギー線照射中または照射後に、さらに必要に応じて加熱を行って硬化を促進させることもできる。かかる加熱温度は40〜130℃の範囲が好ましく、50〜100℃の範囲がより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、接着剤やコーティング材等、基材に塗布して硬化させた後、廃棄時等の必要が生じた際に、硬化物と基材とを容易に剥離して分別できる。剥離方法としては、作業性、経済的な観点から湿熱分解法が好ましい。
上記湿熱分解法を行う温度(湿熱分解温度)は、100〜250℃が好ましく、130〜220℃がより好ましい。
上記湿熱分解法を行う相対湿度(湿熱分解相対湿度)は10〜100%が好ましく、30〜100%がより好ましい。
上記湿熱分解法に要する時間(湿熱分解時間)は、1分間〜24時間が好ましく、1分間〜5時間がより好ましく、1分間〜2時間がさらに好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の用途としては、自動車、家電、建築、土木、スポーツ、ディスプレイ、光記録機器、光学機器、半導体、電池、印刷等の分野で用いられる硬化性樹脂、粘接着剤、テープ、フィルム、シート、マット、シーリング材、封止材、コーティング材、ポッティング材、インク、刷版材、防振材、発泡体、放熱材、プリプレグ、ガスケット、パッキン等が挙げられ、
具体的には、
ポリプロピレン用、金属用、木材用等の粘接着剤(ホットメルト接着剤、光硬化性接着剤);
ハードディスクドライブ(HDD)用、建築用、自動車用、フレキシブルプリンテッドエレクトロニクス用電気・電子部品(太陽電池裏面等)用等のシーリング材;
HDD用、建築用、自動車用、フレキシブルプリンテッドエレクトロニクス用、電気・電子部品(太陽電池裏面等)用などの防錆・防湿・防水用等の封止材;
電線・ケーブル用絶縁被覆材等の電気絶縁材料;
金属蒸着膜アンダーコート、ハードコート、光ファイバコート等のコーティング材;
LED硬化性インク、UV硬化性インク、電子線硬化性インク、インクジェット機器用等のインク;
自動車用、鉄道車両、航空機、工業用のガスケット、パッキン類、防振ゴム、防舷材、ガラスの振動防止材、網入りガラスや合わせガラス端面(切断部)の封止材、ウインドシールガスケット、ドアガラス用ガスケットなどの気密保持用シール材;
エンジンルーム、計測ルーム用制振材等の船舶用途;
エンジン(オイルパン、フロントカバー、ロッカーカバー)、車体(ダッシュ、フロア、ドア、ルーフ、パネル、ホイルハウス)、タランスミッション、パーキングブレーキカバー、シートバック用制振材等の自動車用途;
防振、防音用のエンジン及びサスペンジョンゴム(特にエンジンマウントラバー)等のシャーシ部品;
冷却用、燃料供給用、排気制御用等のホース類、エンジンオイル用シール材等のエンジン部品;
排ガス清浄装置部品;
ブレーキ部品;
家電用のパッキン、Oリング、ベルト等(照明器具用の飾り類、防水パッキン類、防振ゴム類、防虫パッキン類、クリーナ用の防振・吸音と空気シール材、電気温水器用の防滴カバー、防水パッキン、ヒータ部パッキン、電極部パッキン、安全弁ダイアフラム、酒かん器用のホース類、防水パッキン、電磁弁、スチームオーブンレンジ及びジャー炊飯器用の防水パッキン、給水タンクパッキン、吸水バルブ、水受けパッキン、接続ホース、ベルト、保温ヒータ部パッキン、蒸気吹き出し口シール等、燃焼機器用のオイルパッキン、Oリング、ドレインパッキン、加圧チューブ、送風チューブ、送・吸気パッキン、防振ゴム、給油口パッキン、油量計パッキン、送油管、ダイアフラム弁、送気管等、音響機器用のスピーカーガスケット、スピーカーエッジ、ターンテーブルシート、ベルト、プーリー等);
建築分野用の、構造用ガスケット(ジッパーガスケット)、空気膜構造屋根材、防水材、定形シーリング材、防振材、防音材、セッティングブロック、摺動材等;
スポ―ツ用の、スポーツ床(全天候型舗装材、体育館床等)、スポーツシューズ部材(靴底材、中底材等)、球技用ボール(ゴルフボール等);
ルーフ、フロア、シャッタ、カーテンレール、床、配管ダクト、デッキプレート、カーテンウォール、階段、ドア、免振アイソレーター、構造材用制振材等の建築用途;
土木分野用の、構造用材料(ゴム伸縮継手、支承、止水板、防水シート、ラバーダム、弾性舗装、防振パット、防護体等)、工事副材料(ゴム型枠、ゴムパッカー、ゴムスカート、スポンジマット、モルタルホース、モルタルストレーナ等)、工事補助材料(ゴムシート類、エアホース等)、安全対策商品(ゴムブイ、消波材等)、環境保全商品(オイルフェンス、シルトフェンス、防汚材、マリンホース、ドレッジングホース、オイルスキマー等)等;
液晶ディスプレイ、カラーPDP(プラズマディスプレイ)、プラズマアドレス液晶(PALC)ディスプレイ、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、有機TFT(有機薄膜トランジスタ)ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、電子ペーパー、タッチパネル、携帯電話のディスプレイ、カーナビのディスプレイなどのディスプレイ用の封止材、光学弾性樹脂(OCR)、充填材;
ビデオディスク(VD)、CD、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD、DVD−ROM、DVD−R、DVD−RW、BD、BD−ROM、BD−R、BD−RE、MO、MD、相変化ディスク(PD)、ホログラム、光カード用のディスク基板材料、ピックアップレンズ、保護フィルム、封止材、接着剤;
光学機器(スチルカメラ、ビデオカメラ、プロジェクター、光センサ)のレンズ、ファインダプリズム、光ファイバ、ターゲットプリズム、ファインダーカバー、受光センサー部、保護フィルム、フェルール、封止材、接着剤;
素子の封止材、前面ガラスの保護フィルム、接着剤などの太陽電池部材;
ステッピングモーター、磁気ディスク、ハードディスク、食器洗浄機、乾燥機、洗濯機、ファンヒーター、ミシン、自動販売機、スピーカフレーム、BSアンテナ、VTRカバー用制振材等の電気・電子機器用途;
テレビカメラ、複写機、電算機、プリンタ、レジスタ、キャビネット用制振材等のカメラ・事務機器用途;
光電子集積回路(OEIC)周辺の基板材料;
ヒートスプレッダー;
発熱材料とヒートスプレッダー、ヒートスプレッダーと冷却部材、との間にある熱を伝えるサーマルインターフェイス;
ヒーター、温度センサ、CPU、トランジスタなどの電子部品等の高温部品;
放熱フィン等のヒートシンク等、グラファイトシート(グラファイトフィルム)、液体セラミックスやペルチェ素子等の冷却部材;
熱伝導性材料;
家電、自動車周辺のエレクトロニクス分野(回路のパターン形成、プリント基板上の半田付け時の耐熱被覆等用等)等で用いる半導体回路用の半導体レジスト(UVレジスト、DeepUVレジスト、EBレジスト、電着レジスト、ドライフィルムレジスト);
プリント配線基板用の液状ソルダーレジスト;
プリント基板、ビルドアップ基板、立体回路基板用の電着レジスト;
片面・両面・多層基板の回路形成用のドライフィルムレジスト;
TFT配線用、カラーフィルター用等の液晶用フォトレジスト等;
絶縁コーティングの様な永久レジスト用途;等のレジスト用途;
半導体向けダイシングテープ用、ダイボンディングテープ用の粘接着剤;
LSI、超LSI材料用のマイクロリソグラフィー用のレジスト材料;
LEDの封止材、ダイボンド材、リフレクターや放熱性能を備えた基板上にLEDを配置した基板の封止材;
装飾ディスプレイ用照明;
標識類;
シュータ、エレベータ、エスカレータ、コンベア、トラクタ、ブルドーザ、発電機、コンプレッサ、コンテナ、ホッパ、防音ボックス、草刈り機のモータカバー用制振材等の産業機械関係用途;鉄道車両ルーフ、側板、ドア、アンダーフロア、各種補機カバー、橋梁用制振材等の鉄道用途;半導体用途の精密除振装置用制振材等の防振・制振・防音・免震材料;
断熱材、クッション材、吸音材、防振材、人工皮革、注型材料、成形材料、ポッティング材等の発泡剤;
ゴルフシャフト釣り竿およびボート等のレジャー用途、繊維強化プラスチック(FRP)用途、自動車、航空機、宇宙用途等、回転機・変圧器・制御器の層間材絶縁用途、工業製品及び電子部品接着用等に用いるプリプレグ;
等が挙げられる。
以下、本発明を実施例および比較例によって具体的に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されない。
以下の実施例および比較例において、原料は常法により乾燥精製し、窒素にて脱気したものを使用し、移送および供給は窒素雰囲気下にて行った。
[モノマー消費率]
重合後の各モノマーの消費率は、重合反応液0.5mlを採取してメタノール0.5ml中に入れて混合後、該混合液からから0.1mlを採取して、重クロロホルム0.5mlに溶解させてH−NMR(JEOL製ECX400、測定温度=25℃)を測定した結果から算出した。
[数平均分子量、分子量分布]
得られた重合体のGPC(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー、HLC−8220GPC(東ソー製)、カラム:TSK−gel SuperMultiporeHZ−M(東ソー製)(カラム径=4.6mm、カラム長=15cm)、測定条件:流速=0.35ml/分、温度=40℃、溶離液=テトラヒドロフラン)を測定し、標準ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
[開始剤効率]
実際に工程(1)で得られた重合体の数平均分子量をMn(R1)とし、理論的に工程(1)で得られる重合体の数平均分子量をMn(I1)とすると、工程(1)における開始剤効率(F1)は以下の式から算出される。
F1(%)=100×Mn(R1)/Mn(I1)
[ブロック効率]
実際に工程(2)で得られたブロック共重合体(X)の数平均分子量をMn(R2)とし、理論的に工程(2)で得られるブロック共重合体(X)の数平均分子量をMn(I2)とすると、工程(1)から工程(2)にかけてのブロック効率(F2)は以下の式から算出される。
F2(%)=10000・{Mn(R2)−Mn(R1)}/[F1・{Mn(I2)−Mn(I1)}]
[実施例1]
内部を乾燥し、窒素置換した300mlのフラスコに、トルエン100mlを添加したのち、フラスコ内の溶液を攪拌しながら、ルイス塩基として1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン0.78ml(2.86mmol)、第3級有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムの0.450mol/Lトルエン溶液を12.7ml順次添加したのち、−20℃に冷却した。これに有機リチウム化合物としてsec−ブチルリチウムの1.30mol/Lシクロヘキサン溶液2.00mlを加え、ジメタクリレート(2)として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート2.47ml(10.4mmol)と、モノメタクリレートとしてメタクリル酸メチル1.11ml(10.4mmol)との混合物3.58mlを一括で添加し、アニオン重合を開始した。混合物の添加終了後、10分後に、重合反応液は当初の黄色から無色に変わった。さらに10分撹拌後に、得られた工程(1)の反応液をサンプリングした。
引き続き、得られた前記工程(1)の反応液を−20℃で撹拌しつつ、工程(1)の重合開始から20分後に、モノメタクリレートとしてメタクリル酸メチル2.22ml(20.8mmol)を一括で添加し、100分後にモノアクリレートとしてアクリル酸n−ブチル37.4ml(260mmol)を1ml/分の速度で添加した。アクリル酸n−ブチルを添加終了直後に、工程(2)の反応液をサンプリングした。
引き続き、得られた工程(2)の反応液を撹拌しつつ、−20℃でメタノールを10.0ml添加することにより、アニオン重合を停止させた。得られた溶液を1リットルのメタノール中に注ぎ、生成したブロック共重合体(X)を沈殿させ、回収した。
工程(1)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、工程(1)で得られた重合体のMnは1,500、Mw/Mnは1.13であった。さらに、工程(1)における開始剤効率(F1)は91%であった。
工程(2)におけるメタクリル酸メチルおよびアクリル酸n−ブチルの消費率は100%であった。また、得られたブロック共重合体(X)のMnは24,700、Mw/Mnは1.21であった。さらに、工程(1)から工程(2)にかけてのブロック効率(F2)は65%であった。結果を表1に示す。
[実施例2]
実施例1と同様にして工程(1)の反応液を得た後、引き続き、工程(1)の重合開始から120分後に、モノアクリレートとしてアクリル酸n−ブチル37.4ml(260mmol)を−20℃で1ml/分の速度で反応液中に添加した。アクリル酸n−ブチルの添加終了直後に、工程(2)の反応液をサンプリングした。
引き続き、得られた工程(2)の反応液を撹拌しつつ、−20℃でメタノールを10.0ml添加することにより、アニオン重合を停止させた。得られた溶液を1リットルのメタノール中に注ぎ、生成したブロック共重合体(X)を沈殿させ、回収した。
工程(1)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、工程(1)で得られた重合体のMnは1,520、Mw/Mnは1.15であった。さらに、工程(1)における開始剤効率(F1)は90%であった。
工程(2)におけるアクリル酸n−ブチルの消費率は100%であった。また、得られたブロック共重合体(X)のMnは41,700、Mw/Mnは1.20であった。さらに、工程(1)から工程(2)にかけてのブロック効率(F2)は34%であった。結果を表1に示す。
[実施例3]
工程(1)において、ジメタクリレート(2)として1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート2.61ml(10.4mmol)と、モノメタクリレートとしてメタクリル酸メチル1.11ml(10.4mmol)との混合物3.72mlを添加する以外は、実施例1と同様の操作で重合を行った。
工程(1)における1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、工程(1)で得られた重合体のMnは1,420、Mw/Mnは1.14であった。さらに、工程(1)における開始剤効率(F1)は99%であった。
工程(2)におけるメタクリル酸メチルおよびアクリル酸n−ブチルの消費率は100%であった。また、得られたブロック共重合体(X)のMnは16,900、Mw/Mnは1.15であった。さらに、工程(1)から工程(2)にかけてのブロック効率(F2)は85%であった。結果を表1に示す。
[実施例4]
工程(1)において、ジメタクリレート(2)として1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート2.61ml(10.4mmol)と、モノメタクリレートとしてメタクリル酸メチル1.11ml(10.4mmol)との混合物3.72mlを添加する以外は、実施例2と同様の操作で重合を行った。
工程(1)における1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、工程(1)で得られた重合体のMnは1,580、Mw/Mnは1.16であった。さらに、工程(1)における開始剤効率(F1)は90%であった。
工程(2)におけるn−ブチルアクリレートの消費率は100%であった。また、得られたブロック共重合体(X)のMnは29,200、Mw/Mnは1.27であった。さらに、工程(1)から工程(2)にかけてのブロック効率(F2)は50%であった。結果を表1に示す。
Figure 0006289445
表1中の略号は以下の通りである。
DMA−G1:1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート
DMA−G2:1,1−ジメチルブタン−1,4−ジオールジメタクリレート
MMA:メタクリル酸メチル
nBA:アクリル酸n−ブチル
実施例1および実施例3は、工程(1)の後にモノメタクリレートを添加しアニオン重合する工程(2−1);と、工程(2−1)の後にモノアクリレートを添加しアニオン重合する工程(2−2);とを含む。これらを工程(2−1)および工程(2−2)とを含まない実施例2および実施例4と比較すると、工程(1)から工程(2)にかけてのブロック効率(F2)が高い。これは重合中の重合末端アニオンの安定性が向上していることがわかる。
以上のことから、本発明の製造方法において、工程(2)が、工程(1)の後に、モノメタクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−1)と、工程(2−1)の後に、モノアクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−2)とを含むことが好ましいことが示された。
[実施例5]
実施例1と同様にして工程(2)の反応液を得た後、引き続き、工程(2)の反応液を撹拌しつつ、n−ブチルアクリレート添加直後に、−20℃でジメタクリレート(2)として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート2.47ml(10.4mmol)と、モノメタクリレートとしてメタクリル酸メチル1.11ml(10.4mmol)との混合物3.58mlを一括で添加したのち、5℃/分の速度で0℃に昇温した。混合物の添加から120分後に工程(3)の反応液をサンプリングした。
引き続き、得られた工程(3)の反応液を撹拌しつつ、メタノールを10.0ml添加することにより、アニオン重合を停止させた。得られた溶液を1リットルのメタノール中に注ぎ、生成したブロック共重合体(X)を沈殿させ、回収した。
工程(3)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、得られたブロック共重合体(X)のMnは26,300、Mw/Mnは1.22であった。
得られたブロック共重合体(X)を反応性希釈剤(光重合性単量体)としてメタクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル(FA−512M、日立化成製)に溶解し、70質量%溶液とした。得られた溶液に光重合開始剤である1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを溶液状態で5質量部配合し、活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
得られた活性エネルギー線硬化性組成物を用いて、以下のとおり、UV硬化性試験、粘着力試験、保持力試験をそれぞれ実施した。試験結果を表2に示す。
(UV硬化性試験)
離型PETフィルム(K1504、東洋紡製)の離型面上に厚さ130μmの粘着テープ(ASF−110、チューコーフロー製)を、幅24mm×長さ300mmのスペースができるように貼り付けた。このスペースに、活性エネルギー線硬化性組成物を塗布し、さらにその上に別の離型PETフィルム(K1504、東洋紡製)を置いたのち、ラミネートローラーを用いて該活性エネルギー線硬化性組成物を延伸した。次いで、紫外線照射装置HTE−3000B INTEGRATOR814M(HI−TECH社製)を用いて、離型PETフィルム上に紫外線を3000mJ/cm照射することで活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させたのち、離型PETフィルムを剥がして、塗膜を得た。塗膜の厚みを厚みゲージを用いて測定したところ132μmであった。得られた塗膜の質量(M1)を秤量した後、トルエンに浸漬し、24時間経過後、膜を取り出し、さらにトルエンで洗浄後、真空乾燥機にてトルエンを除去した。トルエンを除去した後の塗膜の質量(M2)を秤量し、(M2/M1)×100の値をゲル分率(%)とした。
(粘着力試験)
ステンレス板上に厚さ130μmの粘着テープ(ASF−110、チューコーフロー製)を、幅24mm×長さ300mmのスペースができるように貼り付けた。このスペースに活性エネルギー線硬化性液状組成物を塗布し、さらにその上に厚さ50μmのPETフィルム(E5000、東洋紡製)を置いたのち、ラミネートローラーを用いて該活性エネルギー線硬化性組成物を延伸した。次いで、紫外線照射装置HTE−3000B INTEGRATOR814M(HI−TECH社製)を用いて、PETフィルム上に紫外線を3000mJ/cm照射することで活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させて塗膜を得た。カッターナイフで粘着テープに沿って塗膜およびPETフィルムを切り取り、幅24mm×長さ300mmの試験片を作成した。
JISZ−0237に準じて、卓上形精密万能試験機AGS−X(島津製作所製)を用いて、得られた試験片を雰囲気温度23℃、相対湿度30%で、剥離角度180°、引張速度300mm/分の条件で引張り、ステンレス板から剥離するのに要する力を測定し、粘着力とした(湿熱処理前の粘着力)。
同様に作成した試験片を、雰囲気温度160℃、相対湿度90%の条件で30分間保持したのち、同様に粘着力を測定した(湿熱処理後の粘着力)。
(保持力試験)
離型PETフィルム(K1504、東洋紡製)の離型面上に厚さ130μmの粘着テープ(ASF−110、チューコーフロー製)を、幅12mm×長さ150mmのスペースができるように貼り付けた。このスペースに、活性エネルギー線硬化性組成物を塗布し、さらにその上に厚さ50μmのPETフィルム(E5000、東洋紡製)を置いたのち、ラミネートローラーを用いて該活性エネルギー線硬化性組成物を延伸した。次いで、紫外線照射装置HTE−3000B INTEGRATOR814M(HI−TECH社製)を用いて、PETフィルム上に紫外線を3000mJ/cm照射することで活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させた。紫外線照射後に、カッターナイフで粘着テープに沿って塗膜およびPETフィルムを切り取り、離型PETフィルムを剥がすことで、幅12mm×長さ150mmの試験片を作成した。
JISZ−0237に準じて、保持力試験機145−D(安田精機製作所製)を用いて、雰囲気温度60℃、相対湿度30%で、1kgf(9.8N)荷重で引張り、試験片がステンレス板から剥離するまでの時間を測定した(湿熱処理前の保持力)。
同様に作成した試験片を、雰囲気温度160℃、相対湿度90%の条件で30分間保持したのち、同様に保持力を測定した(湿熱処理後の保持力)。
[実施例6]
工程(1)において、ジメタクリレート(2)として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート2.61ml(10.4mmol)と、モノメタクリレートとしてメタクリル酸メチル14.4ml(135.2mmol)との混合物17.0mlを添加し、工程(3)において、ジメタクリレート(2)として1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレート2.61ml(10.4mmol)と、モノメタクリレートとしてメタクリル酸メチル14.4ml(135.2mmol)との混合物17.0mlを添加する以外は、実施例5と同様の操作で重合を行った。
工程(1)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、工程(1)で得られた重合体のMnは6,480、Mw/Mnは1.12であった。さらに、工程(1)における開始剤効率(F1)は95%であった。
工程(2)におけるメタクリル酸メチルおよびアクリル酸n−ブチルの消費率は100%であった。また、工程(2)で得られたブロック共重合体のMnは26,900、Mw/Mnは1.19であった。さらに、工程(1)から工程(2)にかけてのブロック効率(F2)は70%であった。
工程(3)における1,1−ジメチルプロパン−1,3−ジオールジメタクリレートおよびメタクリル酸メチルの消費率は100%であった。また、得られたブロック共重合体(X)のMnは36,200、Mw/Mnは1.24であった。
得られたブロック共重合体(X)を用いて、実施例5と同様に、活性エネルギー線硬化性組成物を調製し、UV硬化性試験、粘着力試験、保持力試験をそれぞれ実施した。試験結果を表2に示す。
[比較例1]
内部を乾燥し、窒素置換した300ml耐圧反応器に、臭化銅0.676g、アクリル酸n−ブチル48.3g、アセトニトリル8.47g、2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル0.339gを加えて攪拌し、75℃に昇温させた。その後、ペンタメチルジエチレントリアミン( 以下トリアミンと称する) 0.0816gを添加して重合を開始させた。アクリル酸n−ブチルの消費率が95%の時点で、トルエン57.0g、塩化銅0.466g、メタクリル酸メチル19.7g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル1.35gを追加した。トリアミンを適宜追加し、反応速度を調整した。メタクリル酸メチルの消費率が82% 、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルの消費率が100%の時点で、トルエン71.4gを追加するとともに冷却して反応を停止させた。
重合反応液に、p−トルエンスルホン酸一水和物1.07gを加えて室温で3時間撹拌した。析出した不溶部を濾過により除いた後、吸着剤キョーワード500SH(協和化学製)2.76gを加えて室温で更に3時間撹拌した。吸着剤を濾過により除き、無色透明の溶液を得た。この溶液を乾燥させて溶剤および残存モノマーを除き、目的のブロック共重合体を得た。得られたブロック共重合体のMnは109,000、Mw/Mnは1.37であった。
ブロック共重合体をトルエンに溶解させ30%溶液とした。300mlセパラブルフラスコに、ブロック共重合体溶液100g、トリエチルアミン1.41gを加え、氷水バスで冷却した。ここに塩化アクリロイル1.25gを滴下し、2時間攪拌した。サンプリングし、H−NMR測定を行うと、反応率は70%であった。
反応後の溶液から析出したアミン塩を除去するため、吸引ろ過を2回行った。次に、ろ液からトルエンを除去するため、室温で脱揮した。残存するアミン塩を除去するため、クロロホルムと炭酸水素ナトリウム水溶液で分液を行い、水層は廃棄、クロロホルム層は吸引ろ過といった精製を2回繰り返した。次いで、クロロホルムと食塩水で分液を3回行い、精製した。分液による精製後、有機層に硫酸マグネシウムを加え、水分を除去した。最後に、クロロホルムと残存するトリエチルアミン、アクリル酸を除去するために、70℃に加熱を行いながら脱揮を行ってアクリロイル基を有する目的の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を得た。得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体のMnは111,000、Mw/Mnは1.37であった。
得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体を用いて、実施例5と同様に、活性エネルギー線硬化性組成物を調製し、UV硬化性試験、粘着力試験、保持力試験をそれぞれ実施した。試験結果を表2に示す。
Figure 0006289445
表2からわかるように、実施例5および実施例6の試験片は湿熱条件におくことで、その粘着力、保持力が大きく減少し、湿熱分解性に優れていることがわかる。一方、比較例1の試験片の粘着力、保持力は湿熱条件においてもほとんど変化せず、湿熱分解性が著しく低いことがわかる。
以上のことから、本発明のブロック共重合体(X)は、湿熱分解性に優れていることが示された。

Claims (5)

  1. 下記一般式(1)
    Figure 0006289445
    (式中、R1はメチル基を表し、R2及びR3はそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、nは1〜5の整数を表す)で示される活性エネルギー線硬化性基を少なくとも1つ以上有するメタクリル系重合体ブロック(A)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)からなる、(メタ)アクリル系ブロック共重合体であり
    1個のメタクリル系重合体ブロック(A)と1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)が結合したジブロック共重合体および1個の(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)の両端にメタクリル系重合体ブロック(A)各1個がそれぞれ結合したトリブロック共重合体から選ばれる少なくとも1種の(メタ)アクリル系ブロック共重合体
  2. 下記一般式(2)
    Figure 0006289445
    (式中、R1はメチル基を表し、R2及びR3はそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、nは1〜5の整数を表す)で示されるジメタクリレート(2)を5〜100モル%を含有するメタクリル酸エステルを、有機リチウム化合物、下記一般式(3)
    Al−O−Ar (3)
    (式中、Arは芳香族環を表す)
    で示される化学構造を分子中に含む第3級有機アルミニウム化合物並びにエーテルおよび第3級ポリアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種のルイス塩基の存在下でアニオン重合する工程(1);と、
    前記工程(1)の後に、モノ(メタ)アクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2);
    とを含む、
    下記一般式(1)
    Figure 0006289445
    (式中、R 1 はメチル基を表し、R 2 及びR 3 はそれぞれ独立して炭素数1〜6の炭化水素基を表し、nは1〜5の整数を表す)で示される活性エネルギー線硬化性基を少なくとも1つ以上有するメタクリル系重合体ブロック(A)と、活性エネルギー線硬化性基を有さない(メタ)アクリル系重合体ブロック(B)からなる、(メタ)アクリル系ブロック共重合体の製造方法。
  3. 前記工程(2)が、
    前記工程(1)の後に、モノメタクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−1);と、
    前記工程(2−1)の後に、モノアクリレートを添加し、アニオン重合する工程(2−2);
    とを含む、請求項2に記載の(メタ)アクリル系ブロック共重合体の製造方法。
  4. 前記工程(2)の後に、前記一般式(2)で示されるジメタクリレート(2)を5〜100モル%含有するメタクリル酸エステルを添加し、アニオン重合する工程(3);
    をさらに含む、請求項2または3に記載の(メタ)アクリル系ブロック共重合体の製造方法。
  5. 請求項1に記載の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有してなる活性エネルギー線硬化性組成物。
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