JP6290785B2 - 湿分硬化性組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、ケイ素原子に結合した水酸基または加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基(以下、「反応性ケイ素基」ともいう。)を有する有機重合体を含有する硬化性組成物に関する。
分子中に少なくとも1個の反応性ケイ素基を含有する有機重合体は、室温においても湿分等による反応性ケイ素基の加水分解反応等を伴うシロキサン結合の形成によって架橋し、ゴム状硬化物が得られるという性質を有することが知られている。
これらの反応性ケイ素基を有する重合体の中でも、主鎖骨格がポリオキシアルキレン系重合体である有機重合体は、特許文献1などに開示されており、既に工業的に生産され、シーリング材、接着剤、塗料などの用途に広く使用されている。
特に、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と反応性ケイ素基を有するポリアクリル酸エステル系重合体を含有する硬化性組成物は、耐候性、耐熱性、接着性などに優れ、これらの技術は特許文献2などに開示されている。
一方、トリアルコキシシリル基などの3つの加水分解性基を含有する反応性ケイ素基を有する有機重合体は、速硬化性に優れることが知られており、特許文献3などに開示されている。
特開昭52−73998号公報 特開平11−130931号公報(US6552118) 特表2005−502737号公報
しかしながら、特許文献2に記載の硬化性組成物を用いても、耐候性は十分ではなく、改善が望まれていた。また、特許文献3に記載の硬化性組成物は、その硬化物物性が、高モジュラスで低伸びとなる傾向があった。本発明は、反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を主成分とする硬化性組成物であって、低粘度で速硬化性を有しながら、硬化物の耐候性に優れ、低モジュラスで高伸び物性を有する硬化性組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、ケイ素原子1つ当たり3つの水酸基または加水分解性基が結合してなる反応性ケイ素基を有する特定の数平均分子量を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)を主成分とし、更に、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体(B)、を含有する硬化性組成物において、(A)成分の1分子当りの反応性ケイ素基の数を特定の量にすることで、耐候性、作業性、速硬化性に優れながら、低モジュラスな硬化物物性を有する硬化性組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本願発明は、
(1).シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基を有する有機重合体(I)を含有する硬化性組成物であって、
(I)成分として、数平均分子量が1,000〜10,000であり、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(1):
−SiX3 (1)
(式中、Xは水酸基または加水分解性基を示し、3個のXは相互に同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)、および、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基を有するポリオキシアルキレン系重合体(B)を含有し、該硬化性組成物中の(I)成分の総重量に対する(A)成分の重量%が、51〜99重量%であることを特徴とする硬化性組成物、
(2).ポリオキシアルキレン系重合体(B)のケイ素含有基が、一般式(2):
−SiR12 (2)
(式中、R1は、炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基または(R’)3SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基のいずれかを示す。ここでR’は炭素数1から20の炭化水素基であり3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい。Xは前記と同じであり、2個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい。)で表される基である(1)に記載の硬化性組成物、
(3).ポリオキシアルキレン系重合体(B)の主鎖骨格が、ポリプロピレンオキサイドである(1)または(2)に記載の硬化性組成物、
(4).(A)成分が、アクリル酸エステル系単量体単位を10重量%以上含有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体である(1)〜(3)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(5).さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、シラノール縮合触媒(C)を0.01〜5重量部含有することを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(6).さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、シランカップリング剤(D)を0.1〜20重量部含有することを特徴とする(1)から(5)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(7).さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、可塑剤(E)を10〜200重量部含有し、かつ、(A)成分、(B)成分および可塑剤(E)の総重量に対する(A)成分の重量%が、51〜99重量%であることを特徴とする(1)から(6)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(8).(A)成分および(B)成分を含み、かつ、可塑剤(E)を含まない硬化性組成物であって、(A)成分と(B)成分の総重量に対する(A)成分の重量%が51〜99重量%であることを特徴とする(1)から(6)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(9).さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、充填材(F)を10〜500重量部含有することを特徴とする(1)から(8)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(10).(1)から(9)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、
(11).(1)から(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる接着剤、
(12).(1)から(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなるコーティング材、
(13).(1)から(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる塗膜防水材、
(14).(1)から(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を防水層の上に塗布することを特徴とする防水工法、
(15).(1)から(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を防水層の上に塗布して得られた積層体、
に関する。
本発明の硬化性組成物は、低粘度で速硬化性を有しながら、硬化物の耐候性に優れ、低モジュラスで高伸び物性を有する。
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明の硬化性組成物は、反応性ケイ素基を有する有機重合体(I)を含有する。
(I)成分の主鎖骨格は特に制限はなく、各種の主鎖骨格を持つものを使用することができる。
具体的には、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体、ポリオキシプロピレン−ポリオキシブチレン共重合体等のポリオキシアルキレン系重合体;エチレン−プロピレン系共重合体、ポリイソブチレン、イソブチレンとイソプレン等との共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、イソプレンあるいはブタジエンとアクリロニトリルおよび/またはスチレン等との共重合体、ポリブタジエン、イソプレンあるいはブタジエンとアクリロニトリル及びスチレン等との共重合体、これらのポリオレフィン系重合体に水素添加して得られる水添ポリオレフィン系重合体等の炭化水素系重合体;アジピン酸等の2塩基酸とグリコールとの縮合、または、ラクトン類の開環重合で得られるポリエステル系重合体;エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等のモノマーをラジカル重合して得られる(メタ)アクリル酸エステル系重合体;(メタ)アクリル酸エステル系モノマー、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン等のモノマーをラジカル重合して得られるビニル系重合体;前記有機重合体中でのビニルモノマーを重合して得られるグラフト重合体;ポリサルファイド系重合体;ε−カプロラクタムの開環重合によるナイロン6、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の縮重合によるナイロン6・6、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の縮重合によるナイロン6・10、ε−アミノウンデカン酸の縮重合によるナイロン11、ε−アミノラウロラクタムの開環重合によるナイロン12、上記のナイロンのうち2成分以上の成分を有する共重合ナイロン等のポリアミド系重合体;たとえばビスフェノールAと塩化カルボニルより縮重合して製造されるポリカーボネート系重合体、ジアリルフタレート系重合体等が例示される。ポリイソブチレン、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン等の飽和炭化水素系重合体や、ポリオキシアルキレン系重合体、(メタ)アクリル酸エステル系重合体は比較的ガラス転移温度が低く、得られる硬化物が耐寒性に優れることからより好ましい。
(I)成分である有機重合体のガラス転移温度は、特に限定は無いが、20℃以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましく、−20℃以下であることが特に好ましい。ガラス転移温度が20℃を上回ると、冬季または寒冷地での粘度が高くなり作業性が悪くなる場合があり、また、硬化物の柔軟性が低下し、伸びが低下する場合がある。前記ガラス転移温度はDSC測定による値を示す。
また、ポリオキシアルキレン系重合体および(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、透湿性が高く1液型組成物にした場合に深部硬化性に優れ、更に接着性にも優れることから特に好ましく、ポリオキシアルキレン系重合体は最も好ましい。
一方、(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、その硬化物が耐候性に優れることから好ましい。
有機重合体の主鎖骨格中には本発明の効果を大きく損なわない範囲でウレタン結合成分等の他の成分を含んでいてもよい。
反応性ケイ素基を有する有機重合体中に含有される反応性ケイ素基は、ケイ素原子に結合した水酸基又は加水分解性基を有し、シラノール縮合触媒によって加速される反応によりシロキサン結合を形成して架橋することが可能な基である。
反応性ケイ素基としては、一般式(3):
−SiR2 3-aa (3)
(式中、3−a個のR2は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20のアルキル基、炭素原子数6から20のアリール基、炭素原子数7から20のアラルキル基または(R’)3SiO−(R’は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基である)で示されるトリオルガノシロキシ基である。また、a個のXは、それぞれ独立に、水酸基または加水分解性基である。さらに、aは1、2、3のいずれかである)で表される基があげられる。
加水分解性基としては、特に限定されず、従来公知の加水分解性基であればよい。具体的には、例えば水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基等が挙げられる。これらの内では、水素原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基およびアルケニルオキシ基が好ましく、加水分解性が穏やかで取扱いやすいという観点からアルコキシ基が特に好ましい。
すなわち、一般式(4):
−SiR2 3-a(OR3a (4)
(式中、3−a個のR2は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20のアルキル基、炭素原子数6から20のアリール基、炭素原子数7から20のアラルキル基または(R’)3SiO−(R’は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基である)で示されるトリオルガノシロキシ基であり、a個のR3は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜2の炭化水素基である。aは、1,2,3のいずれかである。)で表される基は、加水分解性が穏やかで取扱いやすいことから好ましい。
加水分解性基や水酸基は、1個のケイ素原子に1〜3個の範囲で結合することができ、硬化性の点から2個または3個が好ましい。加水分解性基や水酸基がケイ素原子に2個以上結合する場合には、それらは同じであってもよいし、異なってもよい。ケイ素原子上に3つの水酸基又は加水分解性基を有する反応性ケイ素基は、活性が高く良好な硬化性が得られること、また、得られる硬化物の復元性、耐久性、耐クリープ性に優れることから好ましい。つまり、一般式(3)および一般式(4)のaの値は、硬化性および復元性の点から、2または3が好ましく、3がより好ましい。一方、ケイ素原子上に2つの水酸基又は加水分解性基を有する反応性ケイ素基は、貯蔵安定性に優れ、また、得られる硬化物が高伸び、高強度であることから好ましい。つまり、一般式(3)および一般式(4)のaの値は、貯安性および硬化物物性の点から、2が好ましい。
また上記一般式(3)および一般式(4)におけるR2の具体例としては、たとえばメチル基、エチ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、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や、R’がメチル基、フェニル基等である(R’)3SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基等があげられる。これらの中ではメチル基が特に好ましい。
反応性ケイ素基のより具体的な例示としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリイソプロポキシシリル基、ジメトキシメチルシリル基、ジエトキシメチルシリル基、ジイソプロポキシメチルシリル基が挙げられる。活性が高く良好な硬化性が得られることから、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメトキシメチルシリル基がより好ましく、トリメトキシシリル基が特に好ましい。また、貯蔵安定性の点からはジメトキシメチルシリル基が特に好ましい。また、トリエトキシシリル基およびジエトキシメチルシリル基は、反応性ケイ素基の加水分解反応に伴って生成するアルコールが、エタノールであり、より高い安全性を有することから特に好ましい。
反応性ケイ素基の導入は公知の方法で行えばよい。すなわち、例えば以下の方法が挙げられる。
(イ)分子中に水酸基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す活性基および不飽和基を有する有機化合物を反応させ、不飽和基を含有する有機重合体を得る。もしくは、不飽和基含有エポキシ化合物との共重合により不飽和基含有有機重合体を得る。ついで得られた反応生成物に反応性ケイ素基を有するヒドロシランを作用させてヒドロシリル化する。
(ロ)(イ)法と同様にして得られた不飽和基を含有する有機重合体にメルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる。
(ハ)分子中に水酸基、エポキシ基やイソシアネート基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す官能基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる。
以上の方法のなかで、(イ)の方法、または(ハ)のうち末端に水酸基を有する重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる方法は、比較的短い反応時間で高い転化率が得られる為に好ましい。更に、(イ)の方法で得られた反応性ケイ素基を有する有機重合体は、(ハ)の方法で得られる有機重合体よりも低粘度で作業性の良い硬化性組成物となること、また、(ロ)の方法で得られる有機重合体は、メルカプトシランに基づく臭気が強いことから、(イ)の方法が特に好ましい。
(イ)の方法において用いるヒドロシラン化合物の具体例としては、たとえば、トリクロロシラン、メチルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、フェニルジクロロシランのようなハロゲン化シラン類;トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、フェニルジメトキシシラン、1−[2−(トリメトキシシリル)エチル]−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのようなアルコキシシラン類;メチルジアセトキシシラン、フェニルジアセトキシシランのようなアシロキシシラン類;ビス(ジメチルケトキシメート)メチルシラン、ビス(シクロヘキシルケトキシメート)メチルシランのようなケトキシメートシラン類などがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらのうちではとくにハロゲン化シラン類、アルコキシシラン類が好ましく、特にアルコキシシラン類は、得られる硬化性組成物の加水分解性が穏やかで取り扱いやすいために最も好ましい。アルコキシシラン類の中で、メチルジメトキシシランは、入手し易く、得られる有機重合体を含有する硬化性組成物の硬化性、貯蔵安定性、伸び特性、引張強度が高い為に特に好ましい。また、トリメトキシシランは、得られる硬化性組成物の硬化性および復元性の点から特に好ましい。
(ロ)の合成法としては、たとえば、メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物を、ラジカル開始剤および/またはラジカル発生源存在下でのラジカル付加反応によって、有機重合体の不飽和結合部位に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。前記メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物の具体例としては、たとえば、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、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシランなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
(ハ)の合成法のうち末端に水酸基を有する重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる方法としては、たとえば、特開平3−47825号公報に示される方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。前記イソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物の具体例としては、たとえば、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、イソシアネートメチルトリメトキシシラン、イソシアネートメチルトリエトキシシラン、イソシアネートメチルジメトキシメチルシラン、イソシアネートメチルジエトキシメチルシランなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
トリメトキシシラン等の一つのケイ素原子に3個の加水分解性基が結合しているシラン化合物は不均化反応が進行する場合がある。不均化反応が進むと、ジメトキシシランやテトラヒドロシランのようなかなり危険な化合物が生じる。しかし、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランやγ−イソシアネートプロピルトリメトキシシランでは、このような不均化反応は進行しない。このため、ケイ素含有基としてトリメトキシシリル基など3個の加水分解性基が一つのケイ素原子に結合している基を用いる場合には、(ロ)または(ハ)の合成法を用いることが好ましい。
一方、一般式(5):
H−(SiR4 2O)mSiR4 2−R5−SiX3 (5)
(式中、Xは前記に同じ。2×m+2個のR4は、それぞれ独立に、炭化水素基または−OSi(R’’)3(R’’は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基である)で示されるトリオルガノシロキシ基であり、入手性およびコストの点から、炭素原子数1から20の炭化水素基が好ましく、炭素原子数1から8の炭化水素基がより好ましく、炭素原子数1から4の炭化水素基が特に好ましい。R5は2価の有機基であり、入手性およびコストの点から、炭素原子数1から12の2価の炭化水素基が好ましく、炭素原子数2から8の2価の炭化水素基がより好ましく、炭素原子数2の2価の炭化水素基が特に好ましい。また、mは、0から19の整数であり、入手性およびコストの点から、1が好ましい)で表されるシラン化合物は、不均化反応が進まない。このため、(イ)の合成法で、3個の加水分解性基が1つのケイ素原子に結合している基を導入する場合には、一般式(5)で表されるシラン化合物を用いることが好ましい。一般式(5)で示されるシラン化合物の具体例としては、1−[2−(トリメトキシシリル)エチル]−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1−[2−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1−[2−(トリメトキシシリル)ヘキシル]−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが挙げられる。
反応性ケイ素基を有する有機重合体は直鎖状、または分岐を有してもよく、その数平均分子量はGPCにおけるポリスチレン換算において500〜100,000程度、より好ましくは1,000〜50,000であり、特に好ましくは3,000〜30,000である。数平均分子量が500未満では、硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向があり、100,000を越えると、高粘度となる為に作業性の点で不都合な傾向がある。
高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物を得るためには、有機重合体に含有される反応性ケイ素基は重合体1分子中に平均して少なくとも0.5個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1.3〜4個、更に好ましくは1.5〜3個存在するのがよい。分子中に含まれる反応性ケイ素基の数が平均して0.5個未満になると、硬化性が不充分になり、良好なゴム弾性挙動を発現しにくくなる。反応性ケイ素基は、有機重合体分子鎖の主鎖の末端あるいは側鎖の末端にあってもよいし、また、両方にあってもよい。特に、反応性ケイ素基が分子鎖の主鎖の末端にあるときは、最終的に形成される硬化物に含まれる有機重合体成分の有効網目鎖長が長くなるため、高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物が得られやすくなる。
これらの反応性ケイ素基を有する有機重合体は、単独で使用してもよいし2種以上併用してもよい。
<<(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)について>>
本発明では、(I)成分として、数平均分子量が1,000〜10,000であり、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(1):
−SiX3 (1)
(式中、Xは水酸基または加水分解性基を示し、3個のXは相互に同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)を必須成分として使用する。
硬化性組成物中の(I)成分の総重量に対する(A)成分の重量%は、51〜99重量%であり、53〜95重量%が好ましく、55〜90重量%がより好ましく、57〜80重量%が更に好ましく、60〜70重量%が特に好ましい。(A)成分の重量%が51重量%未満では速硬化性と耐候性が不十分になることがある。一方、(A)成分の重量%が99重量%を超えると高粘度で作業性が悪くなったり、硬化物の伸び物性が低下したりすることがある。
硬化性組成物中の(A)成分、(B)成分、および後述する可塑剤(E)成分の総重量に対する(A)成分の重量%が、51〜99重量%であることが、硬化物の経時での黄変が起こり難いため好ましく、60〜80重量%であることがより好ましい。
一般式(1)の反応性ケイ素基のより具体的な例示としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリイソプロポキシシリル基、エトキシジメトキシシリル基、ジエトキシメトキシシリル基、ジイソプロポキシメトキシシリル基が挙げられる。活性が高く良好な硬化性が得られることから、トリメトキシシリル基が特に好ましい。また、トリエトキシシリル基は、反応性ケイ素基の加水分解反応に伴って生成するアルコールが、エタノールであり、より高い安全性を有することから特に好ましい。
(A)成分の数平均分子量はGPCにおけるポリスチレン換算において1,000〜10,000であることが必須であり、より好ましくは2,000〜8,000であり、更に好ましくは3,000〜7,000であり、特に好ましくは4,000〜6,000である。(A)成分の数平均分子量が1,000未満では硬化物の伸び物性が低下することがある。一方、(A)成分の数平均分子量が10,000を超えると高粘度で作業性が悪くなることがある。
(A)成分に含有される反応性ケイ素基は重合体1分子中に平均して、0.5〜1.5個であることが必須であり、好ましくは0.6〜1.4個、より好ましくは0.7〜1.3個、更に好ましくは0.8〜1.2個、特に好ましくは0.9〜1.1個である。0.5個未満では硬化性が低下し、良好なゴム弾性挙動を発現しにくくなることがある。一方、1.5個を越えると硬化物が硬くなり、伸び物性が低下することがある。
(A)成分に含有される反応性ケイ素基は、重合体の主鎖の末端よりも側鎖の末端に存在することが、速硬化性の点から好ましい。重合体の側鎖の末端に容易に反応性ケイ素基を導入できることから、(A)成分は、一般式(1)のケイ素含有基を有するアクリル酸エステル系単量体を含有する単量体混合物の重合により得られる重合体であることが好ましい。
前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体の主鎖を構成する(メタ)アクリル酸エステ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。例示するならば、(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、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)ジメトキシメチルシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルジメトキシメチルシラン、メタクリロイルオキシメチルジエトキシメチルシラン、(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)アクリル酸パーフルオロエチル、(メタ)アクリル酸トリフルオロメチル、(メタ)アクリル酸ビス(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−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が挙げられる。
前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体では、(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとともに、以下のビニル系モノマーを共重合することもできる。該ビニル系モノマーを例示すると、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スチレン系モノマー;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。なかでも、生成物の物性等から、スチレン系モノマー及び(メタ)アクリル酸系モノマーからなる重合体が好ましい。より好ましくは、アクリル酸エステルモノマー及びメタクリル酸エステルモノマーからなる(メタ)アクリル系重合体であり、特に好ましくはアクリル酸エステルモノマーからなるアクリル系重合体である。現場施工型の用途においては、低粘度で作業性に優れることが要求される為、アクリル酸エステル系モノマーを使用することが好ましい。全単量体単位の中のアクリル酸エステル系単量体単位の割合は、10重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましく、50重量%以上が更に好ましく、70重量%以上が特に好ましい。アクリル酸エステル系モノマーの中でも、アクリル酸ブチルは低粘度で作業性に優れることから特に好ましい。全単量体単位の中のアクリル酸ブチル単量体単位の割合は、10重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましく、50重量%以上が更に好ましく、70重量%以上が特に好ましい。
一方、自動車用途等の耐油性等が要求される用途においては、アクリル酸エチルを主とした共重合体が更に好ましい。このアクリル酸エチルを主とした重合体は耐油性に優れるが低温特性(耐寒性)にやや劣る傾向があるため、その低温特性を向上させるために、アクリル酸エチルの一部をアクリル酸ブチルに置き換えることも可能である。ただし、アクリル酸ブチルの比率を増やすに伴いその良好な耐油性が損なわれていくので、耐油性を要求される用途にはその比率は40%以下にするのが好ましく、更には30%以下にするのがより好ましい。また、耐油性を損なわずに低温特性等を改善するために側鎖のアルキル基に酸素が導入されたアクリル酸2−メトキシエチルやアクリル酸−2−エトキシエチル等を用いるのも好ましい。ただし、側鎖にエーテル結合を持つアルコキシ基の導入により耐熱性が劣る傾向にあるので、耐熱性が要求されるときには、その比率は40%以下にするのが好ましい。各種用途や要求される目的に応じて、必要とされる耐油性や耐熱性、低温特性等の物性を考慮し、その比率を変化させ、適した重合体を得ることが可能である。例えば、限定はされないが耐油性や耐熱性、低温特性等の物性バランスに優れている例としては、アクリル酸エチル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−メトキシエチル(重量比で40〜50/20〜30/30〜20)の共重合体が挙げられる。本発明においては、これらの好ましいモノマーを他のモノマーと共重合、更にはブロック共重合させても構わなく、その際は、これらの好ましいモノマーが重量比で40重量%以上含まれていることが好ましい。なお上記表現形式で例えば(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/あるいはメタクリル酸を表す。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の合成法としては、特に限定されず、公知の方法で行えばよい。但し、重合開始剤としてアゾ系化合物、過酸化物などを用いる通常のフリーラジカル重合法で得られる重合体は、分子量分布の値が一般に2以上と大きく、粘度が高くなるという問題を有している。従って、分子量分布が狭く、粘度の低い(メタ)アクリル酸エステル系重合体であって、高い割合で分子鎖末端に架橋性官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を得るためには、リビングラジカル重合法を用いることが好ましい。
「リビングラジカル重合法」の中でも、有機ハロゲン化物あるいはハロゲン化スルホニル化合物等を開始剤、遷移金属錯体を触媒として(メタ)アクリル酸エステル系モノマーを重合する「原子移動ラジカル重合法」は、上記の「リビングラジカル重合法」の特徴に加えて、官能基変換反応に比較的有利なハロゲン等を末端に有し、開始剤や触媒の設計の自由度が大きいことから、特定の官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法としてはさらに好ましい。この原子移動ラジカル重合法としては例えば、Matyjaszewskiら、ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカルソサエティー(J.Am.Chem.Soc.)1995年、117巻、5614頁などが挙げられる。
反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製法としては、たとえば、特公平3−14068号公報、特公平4−55444号公報、特開平6−211922号公報等に、連鎖移動剤を用いたフリーラジカル重合法を用いた製法が開示されている。また、特開平9−272714号公報等に、原子移動ラジカル重合法を用いた製法が開示されているが、特にこれらに限定されるものではない。
反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)の製法としては、重合時の反応性ケイ素基の反応によるゲル化が、比較的起こり難いことから、溶液重合法が好ましい。
上記の反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、単独で使用してもよいし2種以上併用してもよい。
反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体と後述の(B)成分である反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体をブレンドしてなる有機重合体の製造方法は、特開昭59−122541号、特開昭63−112642号、特開平6−172631号、特開平11−116763号公報等に提案されているが、特にこれらに限定されるものではない。好ましい具体例は、反応性ケイ素基を有し分子鎖が実質的に、下記一般式(6):
−CH2−C(R6)(COOR7)− (6)
(式中、R6は水素原子またはメチル基、R7は炭素原子数1から7のアルキル基を示す)で表される炭素原子数1から7のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、下記一般式(7):
−CH2−C(R6)(COOR8)− (7)
(式中、R6は前記に同じ、R8は炭素原子数8以上のアルキル基を示す)で表される炭素原子数8以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体に、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体をブレンドして製造する方法である。
前記一般式(6)のR7としては、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等の炭素原子数1から7、好ましくは1から4、さらに好ましくは1から2のアルキル基があげられる。なお、R7のアルキル基は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。
前記一般式(7)のR8としては、たとえば2−エチルヘキシル基、ラウリル基、トリデシル基、セチル基、ステアリル基、ベヘニル基等の炭素原子数8以上、通常は8から30、好ましくは8から20の長鎖のアルキル基があげられる。なお、R8のアルキル基はR7の場合と同様、単独でもよく、2種以上混合したものであってもよい。
該(メタ)アクリル酸エステル系重合体の分子鎖は実質的に式(6)及び式(7)の単量体単位からなるが、ここでいう「実質的に」とは該共重合体中に存在する式(6)及び式(7)の単量体単位の合計が50重量%をこえることを意味する。式(6)及び式(7)の単量体単位の合計は好ましくは70重量%以上である。
また式(6)の単量体単位と式(7)の単量体単位の存在比は、重量比で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40がさらに好ましい。
該共重合体に含有されていてもよい式(6)及び式(7)以外の単量体単位としては、たとえばアクリル酸、メタクリル酸等のアクリル酸;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等のアミド基、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、アミノエチルビニルエーテル等のアミノ基を含む単量体;その他アクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、アルキルビニルエーテル、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、エチレン等に起因する単量体単位があげられる。
さらに、反応性ケイ素官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体をブレンドしてなる有機重合体の製造方法としては、他にも、反応性ケイ素基を有する有機重合体の存在下で(メタ)アクリル酸エステル系単量体の重合を行う方法が利用できる。この製造方法は、特開昭59−78223号、特開昭59−168014号、特開昭60−228516号、特開昭60−228517号等の各公報に具体的に開示されているが、これらに限定されるものではない。
<<ポリオキシアルキレン系重合体(B)について>>
本発明では、(I)成分として、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基を有するポリオキシアルキレン系重合体(B)を必須成分として使用する。
硬化性組成物中の(I)成分の総重量に対する(B)成分の重量%は、1〜49重量%であり、5〜47重量%が好ましく、10〜45重量%がより好ましく、20〜43重量%が更に好ましく、30〜40重量%が特に好ましい。(B)成分の重量%が1重量%未満では高粘度で作業性が悪くなったり、硬化物の伸び物性が低下したりすることがある。一方、(B)成分の重量%が49重量%を超えると速硬化性と耐候性が不十分になることがある。
(B)成分の反応性ケイ素基としては、一般式(2):
−SiR12 (2)
(式中、R1は、炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基または(R’)3SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基のいずれかを示す。ここでR’は炭素数1から20の炭化水素基であり3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい。Xは前記と同じであり、2個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい。)で表される基であることが、貯蔵安定性や硬化物の伸び物性の点から好ましい。
一般式(2)の反応性ケイ素基のより具体的な例示としては、ジメトキシメチルシリル基、ジメトキシエチルシリル基、ジエトキシメチルシリル基、ジイソプロポキシメチルシリル基が挙げられる。活性が高く良好な硬化性が得られることから、ジメトキシメチルシリル基が特に好ましい。また、ジエトキシメチルシリル基は、反応性ケイ素基の加水分解反応に伴って生成するアルコールが、エタノールであり、より高い安全性を有することから特に好ましい。
前記ポリオキシアルキレン系重合体は、本質的に一般式(8):
−R9−O− (8)
(式中、R9は、炭素原子数1から14の直鎖状もしくは分岐アルキレン基である。)で示される繰り返し単位を有する重合体であり、一般式(8)におけるR9は、炭素原子数1から14の、さらには2から4の、直鎖状もしくは分岐状アルキレン基が好ましい。一般式(8)で示される繰り返し単位の具体例としては、
−CH2O−、−CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−、−CH2CH(C25)O−、−CH2C(CH32O−、−CH2CH2CH2CH2O−
等が挙げられる。ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。特にシーラント等に使用される場合には、プロピレンオキシドの繰り返し単位を50重量%以上有するプロピレンオキシド重合体を主成分とする重合体から成るものが非晶質であることや比較的低粘度である点から好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体の合成法としては、例えば、KOHのようなアルカリ触媒による重合法、特開昭61−215623号に示される有機アルミニウム化合物とポルフィリンとを反応させて得られる錯体のような遷移金属化合物−ポルフィリン錯体触媒による重合法、特公昭46−27250号、特公昭59−15336号、米国特許3278457号、米国特許3278458号、米国特許3278459号、米国特許3427256号、米国特許3427334号、米国特許3427335号等に示される複合金属シアン化物錯体触媒による重合法、特開平10−273512号に例示されるポリホスファゼン塩からなる触媒を用いる重合法、特開平11−060722号に例示されるホスファゼン化合物からなる触媒を用いる重合法等、があげられるが、特に限定されるものではない。
反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体の製造方法は、特公昭45−36319号、同46−12154号、特開昭50−156599号、同54−6096号、同55−13767号、同55−13468号、同57−164123号、特公平3−2450号、米国特許3632557、米国特許4345053、米国特許4366307、米国特許4960844等の各公報に提案されているもの、また特開昭61−197631号、同61−215622号、同61−215623号、同61−218632号、特開平3−72527号、特開平3−47825号、特開平8−231707号の各公報に提案されている数平均分子量6,000以上、Mw/Mnが1.6以下の高分子量で分子量分布が狭いポリオキシアルキレン系重合体が例示できるが、特にこれらに限定されるものではない。
上記の反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、単独で使用してもよいし2種以上併用してもよい。
(B)成分の重合体は直鎖状、または分岐を有してもよく、その数平均分子量はGPCにおけるポリスチレン換算において500〜100,000程度、より好ましくは1,000〜50,000であり、特に好ましくは3,000〜30,000であり、最も好ましくは10,000〜30,000である。数平均分子量が500未満では、硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向があり、100,000を越えると、高粘度となる為に作業性の点で不都合な傾向がある。(B)成分の分子量分布(Mw/Mn)は、1.6以下であることが組成物の粘度が低く作業性が良いため好ましい。分子量分布はより好ましくは1.4以下であり、さらにより好ましくは1.3以下である。
高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物を得るためには、(B)成分の重合体に含有される反応性ケイ素基は重合体1分子中に平均して少なくとも1個、好ましくは1.1〜5個、より好ましくは1.2〜3個、更に好ましくは1.3〜2.5個、特に好ましくは1.4〜2個存在するのがよい。分子中に含まれる反応性ケイ素基の数が平均して1個未満になると、硬化性が不充分になり、良好なゴム弾性挙動を発現しにくくなる。反応性ケイ素基は、有機重合体分子鎖の主鎖の末端あるいは側鎖の末端にあってもよいし、また、両方にあってもよい。特に、反応性ケイ素基が分子鎖の主鎖の末端にあるときは、最終的に形成される硬化物に含まれる有機重合体成分の有効網目鎖長が長くなるため、高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物が得られやすくなる。
<<硬化性組成物>>
本発明の硬化性組成物においては、目的とする物性に応じて、各種の配合剤を添加することができる。
<<シラノール縮合触媒(C)>>
本発明の硬化性組成物には(C)成分としてシラノール縮合触媒を使用することができる。シラノール縮合触媒としては、特に限定されず、通常使用される加水分解性ケイ素基の反応を促進するシラノール縮合触媒をあげることができる。具体例としては、2−エチルヘキサン酸錫、バーサチック酸錫、2−エチルヘキサン酸ビスマス等のカルボン酸金属塩;2−エチルヘキサン酸、バーサチック酸等のカルボン酸;ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫フタレート、ジブチル錫ジオクタノエート、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキサノエート)、ジブチル錫ビス(メチルマレエート)、ジブチル錫ビス(エチルマレエート)、ジブチル錫ビス(ブチルマレエート)、ジブチル錫ビス(オクチルマレエート)、ジブチル錫ビス(トリデシルマレエート)、ジブチル錫ビス(ベンジルマレエート)、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ビス(エチルマレエート)、ジオクチル錫ビス(オクチルマレエート)、ジブチル錫ジメトキサイド、ジブチル錫ビス(ノニルフェノキサイド)、ジブテニル錫オキサイド、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジブチル錫ビス(エチルアセトアセテート)、ジブチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジブチル錫ジラウレート等のジアルキル錫ジカルボキシレートとシリケート化合物との反応物、ジブチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物等の4価の有機錫化合物;テトライソプロポキシチタニウム、テトラn−ブトキシチタニウム、ジイソプロポキシチタンビス(アセチルアセトナート)、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)などの有機チタネート類;アルミニウムトリス(アセチルアセトナート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテートなどの有機アルミニウム化合物類;ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトナート)などのジルコニウム化合物類;メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、ペンタデシルアミン、セチルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン等の脂肪族第一級アミン類;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジアミルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ビス(2−エチルヘキシル)アミン、ジデシルアミン、ジラウリルアミン、ジセチルアミン、ジステアリルアミン、メチルステアリルアミン、エチルステアリルアミン、ブチルステアリルアミン等の脂肪族第二級アミン類;トリアミルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン等の脂肪族第三級アミン類;トリアリルアミン、オレイルアミン、などの脂肪族不飽和アミン類;ラウリルアニリン、ステアリルアニリン、トリフェニルアミン等の芳香族アミン類;および、その他のアミン類として、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、3−ヒドロキシプロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ベンジルアミン、3−メトキシプロピルアミン、3−ラウリルオキシプロピルアミン、3−ジメチルアミノプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、キシリレンジアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンジアミン、グアニジン、ジフェニルグアニジン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5(DBN)等が挙げられる。
(C)成分のシラノール縮合触媒は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、0.01〜5重量部、好ましくは0.1〜4重量部、より好ましくは0.5〜3重量部の範囲で使用される。配合量が0.01重量部未満では、硬化性が十分ではない場合がある。一方、配合量が5重量部を超えると、貯蔵安定性が低下する場合がある。
<<シランカップリング剤(D)>>
本発明の硬化性組成物には(D)成分として、シランカップリング剤を添加することができる。具体例としては、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、(イソシアネートメチル)トリメトキシシラン、(イソシアネートメチル)ジメトキシメチルシラン、(イソシアネートメチル)トリエトキシシラン、(イソシアネートメチル)ジエトキシメチルシラン等のイソシアネート基含有シラン類;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(N−エチルアミノ)−2−メチルプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシメチルシラン、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、(2−アミノエチル)アミノメチルトリメトキシシラン、N,N‘−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン等のアミノ基含有シラン類;N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン等のケチミン型シラン類;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トリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン等のメルカプト基含有シラン類;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等のエポキシ基含有シラン類;β−カルボキシエチルトリエトキシシラン、β−カルボキシエチルフェニルビス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−β−(カルボキシメチル)アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のカルボキシシラン類;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン等のビニル型不飽和基含有シラン類;γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のハロゲン含有シラン類;トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等のイソシアヌレートシラン類等を挙げることができる。また、これらを変性した誘導体である、アミノ変性シリルポリマー、シリル化アミノポリマー、不飽和アミノシラン錯体、フェニルアミノ長鎖アルキルシラン、アミノシリル化シリコーン、シリル化ポリエステル等もシランカップリング剤として用いることができる。シランカップリング剤の反応物としては、上記アミノシランとエポキシシランの反応物、アミノシランとイソシアネートシランの反応物、各種シランカップリング剤の部分縮合体等を挙げる事ができる。
(D)成分のシランカップリング剤は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは1〜10重量部、より好ましくは3〜7重量部の範囲で使用される。配合量が0.1重量部未満では、接着性や貯蔵安定性が十分ではない場合がある。一方、配合量が20重量部を超えると、硬化物の伸びが低下したり、深部硬化性が十分ではなくなったりする場合がある。
<<可塑剤(E)>>
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。
また、高分子可塑剤を使用することができる。高分子可塑剤を使用すると重合体成分を分子中に含まない可塑剤である低分子可塑剤を使用した場合に比較して、初期の物性を長期にわたり維持する。更に、該硬化物にアルキド塗料を塗布した場合の乾燥性(塗装性ともいう)を改良できる。高分子可塑剤の具体例としては、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;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;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;分子量500以上、さらには1000以上の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あるいはこれらポリエーテルポリオールの水酸基をエステル基、エーテル基などに変換した誘導体等のポリエーテル類;ポリスチレンやポリ−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、ポリクロロプレン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの高分子可塑剤のうちで、(A)成分の重合体と相溶するものが好ましい。この点から、ポリエーテル類やビニル系重合体が好ましい。また、ポリエーテル類を可塑剤として使用すると、表面硬化性および深部硬化性が改善され、貯蔵後の硬化遅延も起こらないことから好ましく、中でもポリプロピレングリコールがより好ましい。また、相溶性および耐候性、耐熱性の点からビニル系重合体が好ましい。ビニル系重合体の中でもアクリル系重合体および/又はメタクリル系重合体が好ましく、ポリアクリル酸アルキルエステルなどアクリル系重合体がさらに好ましい。この重合体の合成法は、分子量分布が狭く、低粘度化が可能なことからリビングラジカル重合法が好ましく、原子移動ラジカル重合法がさらに好ましい。また、特開2001−207157号公報に記載されているアクリル酸アルキルエステル系単量体を高温、高圧で連続塊状重合によって得た、いわゆるSGOプロセスによる重合体を用いるのが好ましい。
高分子可塑剤の数平均分子量は、好ましくは500〜15,000であるが、より好ましくは800〜10,000であり、さらに好ましくは1,000〜8,000、特に好ましくは1,000〜5,000である。最も好ましくは1,000〜3,000である。分子量が500未満では熱や降雨により可塑剤が経時的に流出し、初期の物性を長期にわたり維持できず、アルキド塗装性が改善できない。また、分子量が15,000を超えると粘度が高くなり、作業性が悪くなる。高分子可塑剤の分子量分布は特に限定されないが、狭いことが好ましく、1.80未満が好ましい。1.70以下がより好ましく、1.60以下がなお好ましく、1.50以下がさらに好ましく、1.40以下が特に好ましく、1.30以下が最も好ましい。
数平均分子量はビニル系重合体の場合はGPC法で、ポリエーテル系重合体の場合は末端基分析法で測定される。また、分子量分布(Mw/Mn)はGPC法(ポリスチレン換算)で測定される。
また、高分子可塑剤は、反応性ケイ素基を有しないものでよいが、反応性ケイ素基を有してもよい。反応性ケイ素基を有する場合、反応性可塑剤として作用し、硬化物からの可塑剤の移行を防止できる。反応性ケイ素基を有する場合、1分子あたり平均して1個以下、さらには0.8個以下が好ましい。反応性ケイ素基を有する可塑剤、特に反応性ケイ素基を有するオキシアルキレン重合体を使用する場合、その数平均分子量は(B)成分の重合体より低いことが必要である。
可塑剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また低分子可塑剤と高分子可塑剤を併用してもよい。なおこれら可塑剤は、重合体製造時に配合することも可能である。
(E)成分の可塑剤は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、10〜200重量部、好ましくは20〜120重量部、より好ましくは30〜80重量部の範囲で使用される。配合量が10重量部未満では、可塑化効果が十分ではない場合がある。一方、配合量が200重量部を超えると、硬化物物性が低下する場合がある。
また一方で、可塑剤を配合すると、硬化性組成物をアスファルト防水層上に塗布した場合にアスファルト中の成分が組成物中に移行し易くなり、または、組成物中の相対的な(A)成分の重量%が減少し、塗膜の黄変が起こる可能性があるため好ましくない。そのため、可塑剤(E)をあまり配合しない、つまり(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して1重量部未満しか配合しない、さらには、0.5重量部未満しか配合しない、またさらには実質的に配合しない方が好ましい場合がある。
<<充填材(F)>>
本発明の組成物には充填材を添加することができる。充填材としては、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材;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材;石綿、ガラス繊維およびフィラメントの如き繊維状充填材等が挙げられる。
(F)成分の充填材は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、10〜500重量部、好ましくは50〜300重量部、より好ましくは100〜200重量部の範囲で使用される。配合量が10重量部未満では、硬化物の強度が十分ではない場合がある。一方、配合量が500重量部を超えると、硬化物の伸び特性が低下する場合がある。
<<溶剤>>
本発明の組成物には、組成物の粘度を低減し、チクソ性を高め、作業性を改善する目的で、溶剤を使用することができる。溶剤としては、特に限定は無く、各種の化合物を使用することができる。具体例としては、トルエン、キシレン、ヘプタン、ヘキサン、石油系溶媒等の炭化水素系溶剤、トリクロロエチレン等のハロゲン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、エーテル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等のシリコーン系溶剤が例示される。溶剤を使用する場合、組成物を屋内で使用した時の空気への汚染の問題から、溶剤の沸点は、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、250℃以上が特に好ましい。これらの溶剤は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
但し、溶剤の配合量が多い場合には、人体への毒性が高くなる場合があり、また、硬化物の体積収縮などが見られる場合がある。従って、溶剤の配合量は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、1重量部未満であることが好ましく、0.1重量部未満であることがより好ましく、溶剤を実質的に含まないことが最も好ましい。
<<チクソ性付与剤>>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて垂れを防止し、作業性を良くするためにチクソ性付与剤(垂れ防止剤)を添加しても良い。垂れ防止剤としては特に限定されないが、例えば、ポリアミドワックス類;水添ヒマシ油誘導体類;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム等の金属石鹸類等が挙げられる。また、特開平11−349916号公報に記載されているような粒子径10〜500μmのゴム粉末や、特開2003−155389号公報に記載されているような有機質繊維を用いると、チクソ性が高く作業性の良好な組成物が得られる。これらチクソ性付与剤(垂れ防止剤)は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。チクソ性付与剤は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲で使用される。
<<酸化防止剤>>
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144,チヌビン292,チヌビン622LD,チヌビン744,チヌビン765,チヌビン770,CHIMASSORB944LD(以上いずれもBASF製);SABOSTAB UV 119(SABO製);アデカスタブLA−52,アデカスタブLA−57,アデカスタブLA−62,アデカスタブLA−67,アデカスタブLA−63,アデカスタブLA−68(以上いずれも株式会社ADEKA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)など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、(A)成分と(B)成分の総量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>>
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、(A)成分と(B)成分の総量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144,チヌビン292,チヌビン622LD,チヌビン765,CHIMASSORB944LD(以上いずれもBASF製);SABOSTAB UV 119(SABO製);アデカスタブLA―52,アデカスタブLA−62,アデカスタブLA−63(以上いずれも株式会社ADEKA製);サノールLS−765,サノールLS−292,サノールLS−2626,サノールLS−1114,(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。
<<紫外線吸収剤>>
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、置換トリル系及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、(A)成分と(B)成分の総量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。
<<その他各種添加剤>>
本発明の硬化性組成物には、硬化性組成物又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、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤、光硬化性物質、酸素硬化性物質、シラノール含有化合物、粘着性付与剤、熱可塑性エラストマー、難燃剤、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。
<<硬化性組成物の調整方法>>
本発明の硬化性組成物は、すべ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1成分型として調製することも可能であり、硬化剤として別途硬化触媒、充填材、可塑剤、水等の成分を配合しておき、該配合材と重合体組成物を使用前に混合する2成分型として調製することもできる。作業性の点からは、1成分型が好ましい。
前記硬化性組成物が1成分型の場合、すべての配合成分が予め配合されるため、水分を含有する配合成分は予め脱水乾燥してから使用するか、また配合混練中に減圧などにより脱水するのが好ましい。前記硬化性組成物が2成分型の場合、反応性ケイ素基を有する重合体を含有する主剤に硬化触媒を配合する必要がないので配合剤中には若干の水分が含有されていてもゲル化の心配は少ないが、長期間の貯蔵安定性を必要とする場合には脱水乾燥するのが好ましい。脱水、乾燥方法としては粉状などの固状物の場合は加熱乾燥法、液状物の場合は減圧脱水法または合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、生石灰、酸化マグネシウムなどを使用した脱水法が好適である。また、イソシアネート化合物を少量配合してイソシアネート基と水とを反応させて脱水してもよい。また、3−エチル−2−メチル−2−(3−メチルブチル)−1,3−オキサゾリジンなどのオキサゾリジン化合物を配合して水と反応させて脱水してもよい。かかる脱水乾燥法に加えてメタノール、エタノールなどの低級アルコール;n−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、ビニルメチルジメトキシシラン、メチルシリケート、エチルシリケート、γ−メルカプト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メチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシラン化合物を添加することにより、さらに貯蔵安定性は向上する。
脱水剤、特にビニルトリメトキシシランなどの水と反応し得るケイ素化合物の使用量は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜10重量部の範囲が好ましい。
本発明の硬化性組成物の調製法には特に限定はなく、例えば上記した成分を配合し、ミキサーやロールやニーダーなどを用いて常温または加熱下で混練したり、適した溶剤を少量使用して成分を溶解させ、混合したりするなどの通常の方法が採用されうる。
本発明の硬化性組成物は、大気中に暴露されると水分の作用により、三次元的に網状組織を形成し、ゴム状弾性を有する固体へと硬化する。
<<用途>>
本発明の硬化性組成物は、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、コーティング材、塗膜防水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、および耐候性に優れることから、これらの中でも、シーリング材、接着剤、コーティング材、塗膜防水材、として用いることがより好ましい。
また、太陽電池裏面封止材などの電気・電子部品材料、電線・ケーブル用絶縁被覆材などの電気絶縁材料、弾性接着剤、コンタクト型接着剤、スプレー型シール材、クラック補修材、タイル張り用接着剤、粉体塗料、注型材料、医療用ゴム材料、医療用粘着剤、医療機器シール材、食品包装材、サイディングボード等の外装材の目地用シーリング材、プライマー、電磁波遮蔽用導電性材料、熱伝導性材料、ホットメルト材料、電気電子用ポッティング剤、フィルム、ガスケット、各種成形材料、および、網入りガラスや合わせガラス端面(切断部)の防錆・防水用封止材、自動車部品、電機部品、各種機械部品などにおいて使用される液状シール剤等の様々な用途に利用可能である。
更に、単独あるいはプライマーの助けをかりてガラス、磁器、木材、金属、樹脂成形物などの如き広範囲の基質に密着しうるので、種々のタイプの密封組成物および接着組成物としても使用可能である。
また、本発明の硬化性組成物は、内装パネル用接着剤、外装パネル用接着剤、タイル張り用接着剤、石材張り用接着剤、天井仕上げ用接着剤、床仕上げ用接着剤、壁仕上げ用接着剤、車両パネル用接着剤、電気・電子・精密機器組立用接着剤、ダイレクトグレージング用シーリング材、複層ガラス用シーリング材、SSG工法用シーリング材、または、建築物のワーキングジョイント用シーリング材、としても使用可能である。
<防水工法および積層体>
本発明では、以下の防水工法と、該工法により積層された積層体を開示する。
本発明の防水工法は、(A)成分と(B)成分を必須成分とする硬化性組成物を防水層の上に塗布する防水工法である。
前記防水層は、特に限定はなく、アスファルト防水層、シート防水層、塗膜防水層等が挙げられる。
特に、(A)成分と(B)成分を(A)/(B)=51/49〜99/1の重量比で含有する本発明の硬化性組成物は、アスファルト防水層の上に塗布しても、その塗膜は経時での黄変が少なく、安価で信頼性の高い防水層が得られる為に好ましい。
(A)成分と(B)成分の重量比は、(A)/(B)=53/47〜95/5が好ましく、(A)/(B)=55/45〜90/10がより好ましく、(A)/(B)=57/43〜80/20が更に好ましく、(A)/(B)=60/40〜70/30が特に好ましい。
(B)成分の重量%が1重量%未満では高粘度で作業性が悪くなったり、硬化物の伸び物性が低下したりすることがある。一方、(B)成分の重量%が49重量%を超えると速硬化性と耐候性が不十分になったり、アスファルト防水層上に塗布した場合の塗膜の黄変が顕著になったりする場合がある。
また、本発明の組成物が可塑剤を含む場合、塗膜が黄変し易くなる場合がある。塗膜の黄変を抑えるためには、本発明の組成物中の可塑剤量は少ないことが好ましく、可塑剤を含まないことがより好ましい。
この場合、(A)成分と(B)成分の重量比が51/49〜99/1であって、かつ、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、可塑剤(E)が0〜200重量部であることが好ましく、可塑剤(E)が0〜120重量部であることがより好ましく、可塑剤(E)が0〜80重量部であることがさらに好ましく、可塑剤(E)を含まないことが特に好ましい。
前記アスファルト防水層としては、各種の市販アスファルトルーフィングを使用することができる。具体的には、熱工法で施工されたアスファルトルーフィング類(アスファルトルーフィング、ストレッチルーフィング、改質アスファルトルーフィング)、トーチ工法で施工された改質アスファルトルーフィング、改質アスファルトルーフィングを常温型アスファルト塗材で貼り付けた冷工法アスファルトルーフィング、液状のアスファルトを補強材などにより補強された塗膜工法アスファルトルーフィングなどが挙げられる。
前記シート防水層は、特に限定はなく、各種の市販シート防水層を使用することができる。具体的には、加硫ゴム系シート、塩化ビニル樹脂系シート、エチレン酢酸ビニル系シート、ポリオレフィン系シートなどが挙げられる。
前記塗膜防水層は、特に限定はなく、各種の市販塗膜防水材を使用することができる。具体的には、ウレタンゴム系塗膜防水材、ゴムアスファルト系塗膜防水材、アクリルゴム系塗膜防水材、FRP系塗膜防水材、ポリマーセメント系塗膜防水材などが挙げられる。
本発明の各防水工法が適用される建物の部位は、特に限定されることはなく、防水が必要な場所に施工できる。具体的には、屋根、屋上、バルコニー、ベランダ、開放廊下、人口地盤、外壁など、降雨水に対する防水が必要な場所;地下部分(地下街習癖、地下底盤) など、地下水に対する防水が必要な場所;浴室、厨房、便所、受水槽、汚水槽、消防水槽など、生活用水に対する防水が必要な場所;蓄熱層、雑排水槽、人工池、プール、廃液処理槽など産業用水に対する防水が必要な場所などが挙げられる。本発明の各防水工法により防水信頼性の高い防水層が得られるため、これらのなかでも、屋根または屋上に使用した場合に特に有用である。
本発明の各防水工法が適用される下地層は特に限定されることはなく、新規な防水層の形成、既存防水層の改修、室内の防水など種々のケースに施工することができる。具体的には、現場打ちコンクリート、鉄筋コンクリート、プレキャストコンクリート、ALC、モルタル、石膏、サイディングボード、スレートなどの無機系下地や、無垢材、合板、パーティクルボード、配向性ストランドボード、ファイバーボード、ランバーコアボード、単板積層材、野地板などの木質系下地、鉄骨母屋、金属パネル、デッキプレートなどの金属系下地などが挙げられる。
本発明の各防水工法において、下地への施工方法は特に限定されることはなく、公知の方法により施工可能である。例えば、通気緩衝シート工法、繊維補強密着工法、一般密着工法などが本発明の工法にも適用可能である。
本発明の各防水工法は、新築および改修において有効であるが、本発明の防水工法は、既存の露出仕上げアスファルト防水層への改修の場合に特に有効である。
本発明の各防水工法で適用できる施工面としては、例えば、既存または新築のコンクリートスラブ面、既存のコンクリート押さえ防水層面、既存の砂つき仕上げ防水層面や断熱押さえ防水層面などが挙げられる。
硬化性組成物中の溶剤や可塑剤の移行による、アスファルト系防水層への汚染性を抑制するためには、溶剤や可塑剤の使用量を低減する事が必要であり、硬化性組成物に低粘度と高強度を両立させることが必要である。
また、本発明の工法により施工される防水積層構造は特に限定されることはなく、公知の防水構造から適宜選択して施工される。例えば、露出防水工法、コンクリート押さえ防水工法、断熱露出防水工法、コンクリート押さえ断熱防水工法と同様な積層構造が本発明の工法にも適用可能である。
以下に、本発明の具体的な実施例を説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
下記合成例中、「数平均分子量」および「分子量分布(重量平均分子量と数平均分子量の比)」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた標準ポリスチレン換算法により算出した。送液システムとして東ソー製HLC−8120GPCを用い、カラムは東ソー製TSK−GEL Hタイプを用い、溶媒はTHFを用いて測定した。
(合成例1)
反応容器中で105℃に加熱したイソブタノールに、下記に示す(メタ)アクリル酸エステル系単量体混合物および重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かしたイソブタノール溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体<A−1>を得た。
n−ブチルアクリレート:65.5重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン:4.5重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.5重量部。
GPC測定による数平均分子量は、5,700であった。重合体1分子当たりに導入されたトリメトキシシリル基の数は、平均して1.0個であった。
(合成例2)
反応容器中で105℃に加熱したイソブタノールに、下記に示す(メタ)アクリル酸エステル系単量体混合物および重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かしたイソブタノール溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体<A−2>を得た。
n−ブチルアクリレート:95.5重量部、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン:4.5重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.5重量部。
GPC測定による数平均分子量は、5,900であった。重合体1分子当たりに導入されたトリメトキシシリル基の数は、平均して1.0個であった。
(比較合成例1)
反応容器中で105℃に加熱したイソブタノールに、下記に示す(メタ)アクリル酸エステル系単量体混合物および重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かしたイソブタノール溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体<X−1>を得た。
n−ブチルアクリレート:68.3重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン:1.7重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):0.3重量部。
GPC測定による数平均分子量は、15,000であった。重合体1分子当たりに導入されたトリメトキシシリル基の数は、平均して1.0個であった。
(比較合成例2)
反応容器中で105℃に加熱したイソブタノールに、下記に示す(メタ)アクリル酸エステル系単量体混合物および重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かしたイソブタノール溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体<X−2>を得た。
n−ブチルアクリレート:65.7重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン:4.3重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.5重量部。
GPC測定による数平均分子量は、5,700であった。重合体1分子当たりに導入されたメチルジメトキシシリル基の数は、平均して1.0個であった。
(比較合成例3)
反応容器中で105℃に加熱したイソブタノールに、下記に示す(メタ)アクリル酸エステル系単量体混合物および重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かしたイソブタノール溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体<X−3>を得た。
n−ブチルアクリレート:61.5重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン:8.5重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.5重量部。
GPC測定による数平均分子量は、5,600であった。重合体1分子当たりに導入されたトリメトキシシリル基の数は、平均して1.8個であった。
(比較合成例4)
反応容器中で105℃に加熱したイソブタノールに、下記に示す(メタ)アクリル酸エステル系単量体混合物および重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かしたイソブタノール溶液を5時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体<X−4>を得た。
n−ブチルアクリレート:68.7重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン:1.3重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.5重量部。
GPC測定による数平均分子量は、5,800であった。重合体1分子当たりに導入されたトリメトキシシリル基の数は、平均して0.3個であった。
(合成例3)
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量16,000のポリプロピレンオキシドを得た。続いて、この水酸基末端ポリプロピレンオキシドの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に1.2倍当量の塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量16,000のポリプロピレンオキシドを得た。
得られた未精製のアリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去し、精製されたアリル基末端ポリプロピレンオキシドを得た。この重合体100重量部に対し、白金ビニルシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液150ppmを触媒として、メチルジメトキシシラン1.3重量部と90℃で5時間反応させ、メチルジメトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド(B−1)を得た。1H−NMR(日本電子製JNM−LA400を用いて、CDCl3溶媒中で測定)による測定により、末端のメチルジメトキシシリル基は1分子あたり平均して1.2個であった。
(合成例4)
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドを重合させて得られた数平均分子量28,000の水酸基末端ポリプロピレンオキシドを用い、合成例3と同様の手順でアリル末端ポリプロピレンオキシドを得た。このアリル末端ポリプロピレンオキシドに対し、合成例3と同様の手順で、メチルジメトキシシラン1.0重量部と反応させ、末端に平均1.5個のメチルジメトキシシリル基を有するポリオキシプロピレン系重合体(B−2)を得た。
(実施例1〜4、比較例1〜6)
表1に示す処方にしたがって、反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A−1〜A−2、X−1〜X−4)、反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(B−1〜B−2)、可塑剤としてアクトコール21−56(三井化学製、数平均分子量2,000のポリプロピレングリコール)をそれぞれ計量しよく混合した後、各組成物の粘度を、BM型粘度計(東京計器製、ローターはNo.4)を用いて、回転速度:12rpmで、23℃の条件下で測定した。粘度の値が、5Pa・s未満の場合○、5Pa・s以上の場合×、と表示した。
Figure 0006290785
(実施例5〜8、比較例7〜10)
前記の粘度測定にて、5Pa・s未満の低粘度な組成物について、以下の表2に示す処方にしたがって、更に、充填材、チキソ性付与剤、紫外線吸収剤、光安定剤、接着付与剤、脱水剤および硬化触媒などをそれぞれ計量し、ミキサーを用いて、脱水条件下にて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、1液型硬化性組成物を得た。表2の1液型組成物は、使用時に各容器から各1液型組成物を吐出し、後述の評価を行った。
なお、各種配合剤は、以下に示すものを使用した。
<充填材>白艶華CCR(白石工業製、膠質炭酸カルシウム)、タイペークR−820(石原産業製、酸化チタン)
<チクソ性付与剤>ディスパロン6500(楠本化成製、アマイドワックス系チクソ性付与剤)
<紫外線吸収剤>チヌビン326(BASF製)
<光安定剤>チヌビン770(BASF製)
<接着性付与剤>A−1120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)
<脱水剤>A-171(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製、ビニルトリメトキシシラン)
<硬化触媒>ネオスタンU−220H(日東化成製、ジブチルスズビスアセチルアセトナート)。
(硬化性試験)
表2の各組成物の硬化性(皮張り時間)は以下の要領で評価した。各組成物を、厚さ約5mmの型枠にスパチュラを用いて充填し、表面を平面状に整えた。この時間を硬化開始時間とし、表面をスパチュラで触り、スパチュラに配合物が付着しなくなった時間を皮張り時間として測定を行った。皮張り時間は、23℃/50%RHの条件下で測定した。結果を表2に示す。
(硬化物の伸び物性)
表2の各組成物を、厚さ3mmの型枠内にスパチュラを用いて充填し、表面を平面状に整えた。これを23℃/50%RH×3日+50℃×4日の養生を行い、厚さ約3mmの硬化物を得た。この硬化物を3号ダンベル型に打ち抜いて、引っ張り速度200mm/分で引張試験を行い、破断時伸び(%)、を測定した。結果を表2に示す。
(耐候性試験)
表2の各組成物を、厚さ3mmの型枠内にスパチュラを用いて充填し、表面を平面状に整えた。これを23℃/50%RHで7日養生して厚さ約3mmの硬化物シートを作成し、耐候性試験を行った。耐候性試験は、光源にサンシャインカーボンを用い、ブラックパネル温度を63℃に設定したスガ試験機株式会社製サンシャイン・スーパーロングライフ・ウェザーメーターWEL−SUN−HC中にサンプルを入れて行なった。3000時間後取り出し、硬化物の表面を目視で観察し、クラックの有無を確認した。クラックが無い場合○とし、クラックが存在した場合×とした。
Figure 0006290785
表1と表2の試験結果から、反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)と反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体(B)を(A)/(B)=51/49〜99/1の重量比で含有する実施例1〜8の各組成物は、低粘度でありながら、高耐候性、速硬化性、高伸び物性を示すことがわかる。
(実施例9、比較例11〜13)
以下の表3に示す処方にしたがって、反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A−1)、反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(B−1)、充填材および硬化触媒などをそれぞれ計量し、ミキサーを用いて、脱水条件下にて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、1液型硬化性組成物を得た。表3の1液型組成物は、使用時に各容器から各1液型組成物を吐出し、後述の評価を行った。
なお、各種配合剤は、以下に示すものを使用した。
<充填材>Q3T(Hubercarb製、表面処理重質炭酸カルシウム)、タイペークR−820(石原産業製、酸化チタン)
<硬化触媒>バーサティック10(ジャパンエポキシレジン製、ネオデカン酸)、ジエチルアミノプロピルアミン(和光純薬工業製)。
(作業性)
表3の各組成物を、刷毛を用いて塗装し、その塗り易さにより作業性を評価した。擦れが少なく塗装し易い場合○、高粘度で塗装し難い場合×、と表示した。結果を表3に示す。
(アスファルトシート上での黄変)
表3の各組成物を、アスファルト防水シート上に厚み0.5mmとなるように塗布した。23℃/50%RHにてこの塗膜を養生し、1日後と28日後に、色差計を用いてb値を測定した。28日後のb値の増加(28日後のb値−1日後のb値)を表3に示す。
Figure 0006290785
表3の試験結果から、反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)と反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体(B)を(A)/(B)=51/49〜99/1の重量比で含有する実施例9の組成物は、塗装し易い良好な作業性を有しながら、アスファルト防水層上でも塗膜の黄変が少ないことがわかる。
本発明の硬化性組成物は、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、コーティング材、塗膜防水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、および耐候性に優れることから、これらの中でも、シーリング材、接着剤、コーティング材、塗膜防水材、として用いることがより好ましい。
また、太陽電池裏面封止材などの電気・電子部品材料、電線・ケーブル用絶縁被覆材などの電気絶縁材料、弾性接着剤、コンタクト型接着剤、スプレー型シール材、クラック補修材、タイル張り用接着剤、粉体塗料、注型材料、医療用ゴム材料、医療用粘着剤、医療機器シール材、食品包装材、サイディングボード等の外装材の目地用シーリング材、プライマー、電磁波遮蔽用導電性材料、熱伝導性材料、ホットメルト材料、電気電子用ポッティング剤、フィルム、ガスケット、各種成形材料、および、網入りガラスや合わせガラス端面(切断部)の防錆・防水用封止材、自動車部品、電機部品、各種機械部品などにおいて使用される液状シール剤等の様々な用途に利用可能である。
更に、単独あるいはプライマーの助けをかりてガラス、磁器、木材、金属、樹脂成形物などの如き広範囲の基質に密着しうるので、種々のタイプの密封組成物および接着組成物としても使用可能である。
また、本発明の硬化性組成物は、内装パネル用接着剤、外装パネル用接着剤、タイル張り用接着剤、石材張り用接着剤、天井仕上げ用接着剤、床仕上げ用接着剤、壁仕上げ用接着剤、車両パネル用接着剤、電気・電子・精密機器組立用接着剤、ダイレクトグレージング用シーリング材、複層ガラス用シーリング材、SSG工法用シーリング材、または、建築物のワーキングジョイント用シーリング材、としても使用可能である。

Claims (17)

  1. シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基を有する有機重合体(I)を含有する硬化性組成物であって、
    (I)成分として、数平均分子量が1,000〜10,000であり、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(1):
    −SiX (1)
    (式中、Xは水酸基または加水分解性基を示し、3個のXは相互に同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基のみを1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)、および、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基を有するポリオキシアルキレン系重合体(B)を含有し、該硬化性組成物中の(I)成分の総重量に対する(A)成分の重量%が、51〜99重量%であることを特徴とする硬化性組成物。
  2. ポリオキシアルキレン系重合体(B)のケイ素含有基が、一般式(2):
    −SiR (2)
    (式中、Rは、炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基または(R’)SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基のいずれかを示す。ここでR’は炭素数1から20の炭化水素基であり3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい。Xは前記と同じであり、2個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい。)で表される基である請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. ポリオキシアルキレン系重合体(B)の主鎖骨格が、ポリプロピレンオキサイドである請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  4. (A)成分が、アクリル酸エステル系単量体単位を10重量%以上含有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体である請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性組成物。
  5. さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、シラノール縮合触媒(C)を0.01〜5重量部含有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の硬化性組成物。
  6. さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、シランカップリング剤(D)を0.1〜20重量部含有することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の硬化性組成物。
  7. さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、可塑剤(E)を10〜200重量部含有し、かつ、(A)成分、(B)成分および可塑剤(E)の総重量に対する(A)成分の重量%が、51〜99重量%であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の硬化性組成物。
  8. 前記(E)成分が、ポリエーテルポリオールである、請求項7に記載の硬化性組成物。
  9. (A)成分および(B)成分を含み、かつ、可塑剤(E)を含まない硬化性組成物であって、(A)成分と(B)成分の総重量に対する(A)成分の重量%が51〜99重量%であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の硬化性組成物。
  10. さらに(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、充填材(F)を10〜500重量部含有することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の硬化性組成物。
  11. 前記(A)成分が、(メタ)アクリル酸n−ブチル単量体単位と、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン単量体単位、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン単量体単位、及びメタクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン単量体単位からなる群より選択される1種以上の単量体単位とからなる共重合体、又は
    (メタ)アクリル酸n−ブチル単量体単位と、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル単量体単位と、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン単量体単位、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン単量体単位、及びメタクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン単量体単位からなる群より選択される1種以上の単量体単位とからなる共重合体、である、請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物。
  12. 請求項1から11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。
  13. 請求項1から11のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる接着剤。
  14. 請求項1から11のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなるコーティング材。
  15. 請求項1から11のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる塗膜防水材。
  16. 請求項1から11のいずれかに記載の硬化性組成物を防水層の上に塗布することを特徴とする防水工法。
  17. 請求項1から11のいずれかに記載の硬化性組成物を防水層の上に塗布して得られた積層体。
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