JP6459204B2 - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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すなわち、本発明者は、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
上記ウレタンプレポリマー(A)が、水酸基を有する水酸基含有ポリサルファイドポリマー(a1)と、ポリオキシアルキレンポリオール(a2)との混合物に、ポリイソシアネート化合物(a3)を反応させることによって得られるウレタンプレポリマーであり、
上記炭化水素系化合物(B)が、鎖状飽和炭化水素、ポリオレフィン系化合物、および、芳香環を含まないエステル系化合物からなる群から選択される少なくとも1種であって、融点が40〜160℃であり、かつ、ヨウ素価が14以下である化合物であり、
上記炭化水素系化合物(B)の含有量が、上記ウレタンプレポリマー(A)100質量部に対して0.1〜10質量部である、硬化性樹脂組成物。
[2] 上記ポリオレフィン系化合物が、粘度平均分子量が800〜8000であり、融点が90〜120℃であるワックスである、[1]に記載の硬化性樹脂組成物。
[3] 上記鎖状飽和炭化水素が、炭素数が20〜40であり、かつ、融点が42〜70℃である、[1]に記載の硬化性樹脂組成物。
[4] 上記エステル系化合物が、下記式(I)で表され、かつ、融点が75〜100℃である、[1]に記載の硬化性樹脂組成物。
R1−COO−R2 (I)
(R1は炭素数25〜35の1価の炭化水素基を表し、R2は炭素数25〜35の1価の炭化水素基を表す。)
[5] 上記エステル系化合物が、カルナバワックスである、[1]または[4]に記載の硬化性樹脂組成物。
[6] 上記ポリオレフィン系化合物が、ポリエチレンである、[1]または[2]に記載の硬化性樹脂組成物。
[7] 更に、オキサゾリジン化合物(C)を含有する、[1]〜[6]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、後述する比較例2に示すように、上記炭化水素系化合物(B)に代えて乾性油(桐油)を配合した場合には、耐候性が劣ることが分かる。これは、ヨウ素価が高いため、乾性油がブリードアウトして形成される皮膜に残存する不飽和結合が耐候性に悪影響を与えていると考えられる。
そのため、上記炭化水素系化合物(B)を配合することにより、ブリードアウトして形成される皮膜により表面タックが軽減されるとともに、この皮膜がウレタン樹脂の優れた耐候性に悪影響を与えないためであると考えられる。
以下に、ウレタンプレポリマー(A)、炭化水素系化合物(B)および任意のオキサゾリジン化合物(C)などについて詳述する。
本発明の硬化性樹脂組成物に含有するウレタンプレポリマー(A)は、水酸基を有する水酸基含有ポリサルファイドポリマー(a1)と、ポリオキシアルキレンポリオール(a2)との混合物に、ポリイソシアネート化合物(a3)を反応させることによって得られる、一部にポリサルファイド骨格を有するウレタンプレポリマーである。
また、上記ウレタンプレポリマー(A)は、0.5〜5質量%のNCO基を分子末端に含有することができる。
上記水酸基含有ポリサルファイドポリマー(a1)は、特許文献1(特開2011−127027号公報)と同様、チオール基を有するポリサルファイドポリマーと水酸基末端ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応物であってもよいが、下記反応式(1)に示すように、チオール基を有するポリサルファイドポリマー(下記式(I))とエポキシ化合物(下記式(II))との反応物であってもよい。
上記チオール基を有するポリサルファイドポリマーとしては、例えば、特許文献1(特開2011−127027号公報)の[0009]〜[0015]段落に記載されたポリサルファイドポリマーが挙げられる。
上記エポキシ化合物としては、グリシジル基を1つ有する化合物(単官能グリシジル基含有化合物)であれば特に限定されず、その具体例としては、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、tert−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシジルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、エトキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、ブトキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、フェノキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、p−ターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテル、sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、n−ブチルフェニルグリシジルエーテル、フェニルフェノールグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテル等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
チオール基を有するポリサルファイドポリマーとエポキシ化合物との反応は特に限定されず、例えば、これらの成分を無溶剤または溶剤下で、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、第3級アミン等の塩基性触媒を用い、0〜100℃で1〜12時間撹拌させる方法等が挙げられる。
上記ポリオキシアルキレンポリオール(a2)としては、例えば、特許文献1(特開2011−127027号公報)の[0032]〜[0035]段落に記載されたポリオキシアルキレンポリオール(B)が挙げられ、具体的には、ポリオキシエチレンジオール、ポリオキシエチレントリオール、ポリオキシプロピレンジオール、ポリオキシプロピレントリオール等が挙げられる。
上記ポリイソシアネート化合物(a3)としては、分子内にイソシアネート基を2個以上有するものであれば特に限定されない。
上記ポリイソシアネート化合物(a3)としては、具体的には、例えば、TDI(例えば、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI))、MDI(例えば、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4′−MDI)、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4′−MDI))、1,4−フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネートのような芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)のような脂肪族ポリイソシアネート;トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)のような脂環式ポリイソシアネート;これらのカルボジイミド変性ポリイソシアネート;これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネート;等が挙げられる。
これらのうち、得られるウレタンプレポリマー(A)を含有する本発明の硬化性樹脂組成物の硬化後のせん断弾性率が高くなり、高温高湿下での接着性が良好となる理由から、芳香族ポリイソシアネートであるのが好ましく、TDI、MDIであるのがより好ましく、MDIであるのが更に好ましい。
上記水酸基含有ポリサルファイドポリマー(a1)および上記ポリオキシアルキレンポリオール(a2)の混合物に、上記ポリイソシアネート化合物(a3)を反応させる方法は特に限定されず、湿気のある条件下であれば特に制限されない。
また、上記反応は、無溶剤または溶剤下で行うことができ、また、無触媒または有機錫化合物、有機ビスマス、アミンのようなウレタン化触媒を用いることによって行うことができる。
本発明の硬化性樹脂組成物に含有する炭化水素系化合物(B)は、鎖状飽和炭化水素、ポリオレフィン系化合物、および、芳香環を含まないエステル系化合物からなる群から選択される少なくとも1種であって、融点が40〜160℃であり、かつ、ヨウ素価が14以下である化合物である。
また、融点とは、示差走査熱量計(DSC)を用いて−30℃〜200℃の温度範囲を昇温速度10℃/分の条件で測定して得られるDSC曲線の融解ピークの温度をいう。
更に、ヨウ素価とは、試料100gにハロゲンを反応させたとき、結合するハロゲンの量をヨウ素のグラム数に換算したものであり、電位差滴定法(JIS K 0070:1992)により測定した値をいう。
上記鎖状飽和炭化水素は、炭素原子および水素原子からなり、炭素−炭素結合に二重結合を有さない鎖状の化合物(いわゆるパラフィン)である。
本発明においては、上記鎖状飽和炭化水素は、硬化後の表面タックがより軽減され、表面の耐候性もより良好となる理由から、炭素数が20〜40であり、かつ、融点が42〜70℃であるアルカンであるのが好ましい。
上記ポリオレフィン系化合物は、炭素−炭素結合の少なくとも1つに二重結合を有するアルケン(オレフィン類)をモノマーとして合成されるポリマーである。
本発明においては、上記ポリオレフィン系化合物は、硬化後の表面タックがより軽減され、表面の耐候性もより良好となる理由から、粘度平均分子量が800〜8000であり、融点が90〜120℃であるワックスであるのが好ましい。
ここで、粘度平均分子量とは、粘度法(ASTM D2857)による平均分子量をいう。
上記エステル系化合物は、有機酸(例えば、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、スルホン酸などのカルボン酸)とアルコールとを脱水縮合して得られる化合物をいい、本発明においては、芳香環を含まない化合物をいう。
本発明においては、上記エステル系化合物は、硬化後の表面タックがより軽減される理由から、下記式(I)で表され、かつ、融点が75〜100℃であるのが好ましい。
R1−COO−R2 (I)
(R1は炭素数25〜35の1価の炭化水素基を表し、R2は炭素数25〜35の1価の炭化水素基を表す。)
同様の理由から、上記炭化水素系化合物(B)のヨウ素価は、10以下であるのが好ましく、0であるのがより好ましい。
特に、上記炭化水素系化合物(B)は、パラフィンワックスであるのがより好ましい。
上記炭化水素系化合物(B)の含有量が上記範囲であると、上述したように、得られる本発明の硬化性樹脂組成物の硬化後の表面タックが軽減され、表面の耐候性も良好となる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、硬化時の発泡を抑制することができる理由から、オキサゾリジン化合物(C)を含有していることが好ましい。
上記オキサゾリジン化合物(C)は、分子内に活性水素基とオキサゾリジン環とをそれぞれ1個以上有する化合物であれば特に限定されない。
このようなN−ヒドロキシアルキルオキサゾリジンとしては、具体的には、例えば、2−イソプロピル−3−(2−ヒドロキシエチル)オキサゾリジン、3−(2−ヒドロキシエチル)−2−(1−メチルブチル)オキサゾリジン、2−フェニル−3−(2−ヒドロキシエチル)オキサゾリジン(以下、「PHO」ともいう。)、2−(p−メトキシフェニル)−3−(2−ヒドロキシエチル)オキサゾリジン、2−(1−メチルブチル)−3−(2−ヒドロキシプロピル)−5−メチルオキサゾリジン等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で、充填剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、溶剤、顔料(染料)、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散剤、脱水剤、接着付与剤、帯電防止剤などの各種添加剤等を含有することができる。
酸化防止剤としては、具体的には、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)等が挙げられる。
溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチケトン(MIBK)、シクロヘキサノンのようなケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、イソプロピルアルコール(IPA)のようなアルコール;シクロヘキサンのようなシクロアルカン;トルエン、キシレン、ベンジルアルコールのような芳香族炭化水素化合物が挙げられる。
接着付与剤としては、具体的には、例えば、テルペン樹脂、フェノール樹脂、テルペン−フェノール樹脂、ロジン樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。
帯電防止剤としては、具体的には、例えば、第四級アンモニウム塩;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体等の親水性化合物等が挙げられる。
1Lのガラス容器に、チオール基を有するポリサルファイドポリマー(G44、Tioplast社製)500gと、ブチルグリシジルエーテル130.1gと、アミン触媒としてのトリエチルアミン0.5gとを添加し、100℃で4時間反応させることにより、水酸基含有ポリサルファイドポリマー(a1−1)を調製した。
調製した混合物2500gに、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)500gを添加して混練し、95℃で反応させることにより、ウレタンプレポリマー(A1)を合成した。
ポリオキシプロピレンジオール(EXCENOL2020、水酸基価:56.1、数平均分子量:2000、旭硝子社製)1000gと、ポリオキシプロピレントリオール(EXCENOL5030、水酸基価:33.7、数平均分子量:5000、旭硝子社製)1000gとの混合物であるポリエーテルポリオール(平均水素基価44.9)に、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)500gを添加して混練し、95℃で反応させることにより、ウレタンプレポリマー(X1)を合成した。
上述したウレタンプレポリマー(A1)またはウレタンプレポリマー(X1)とともに、下記第1表の各成分を、同表に示す組成(質量部)で、撹拌機を用いて混合し、組成物を調製した。
調製した各組成物について、以下に示す評価を以下に示す方法で行った。これらの結果を下記第1表に示す。
調製した各組成物を40℃の条件下で3日間養生し、硬化させた。
得られた硬化物の状態を目視で確認し、硬化物表面に発泡の跡がないものを「○」と評価し、硬化物表面に発泡の跡があるものを「×」と評価した。
被着体として、アクリル樹脂が電着塗装されたアルミニウム基板(H型)を用いた。
調製した各組成物を被着体に施工し、23℃、相対湿度50%の条件下で7日間養生し、硬化させた。
硬化後、各硬化物の90°剥離試験(ピール試験)を行い、破壊状態を評価した。下記第1表中、凝集破壊したものを接着性に優れるものとして「CF」と評価し、界面剥離したものを接着性に劣るものとして「AF」と評価し、発泡痕で剥離したものを接着性に劣るものとして「AF(発泡)」と評価した。
調製した各組成物を23℃、相対湿度50%の条件下で7日間硬化させた後の表面タックを調べた。
表面タックの有無は、表面を指で触ることにより確認し、表面タックがなかったものを「○」と評価し、表面タックがあったものを「×」と評価した。なお、下記第1表中、「−」は、硬化物表面にワックス状物が析出し、実用上使用することができないため評価を行っていないことを示す。表面汚染性および表面耐候性も同様である。
調製した各組成物を23℃、相対湿度50%の条件下で7日間養生し、硬化させた。
得られた硬化物を屋外にて1ヵ月放置し、1ヵ月後の表面状態を目視で確認した。
硬化物表面に目立った汚れがなかったものを「○」と評価し、硬化物表面に目立った汚れが確認できたものを「×」と評価した。
調製した各組成物を、3mm厚のシート状にし、23℃、相対湿度50%の条件下で7日間硬化させ、試験片を作製した。
この試験片を、メタルハライドウェザーメータ(条件:63℃、50%RH、光エネルギー75mW/cm2、シャワー120秒/2時間後)による処理を行い、200時間経過後に硬化物表面の状態を目視で観察し、表面クラックや変色などの異常の有無によって耐候性を評価した。
硬化物表面に異常がなかったものを「○」と評価し、硬化物表面に異常があったものを「×」と評価した。
・ウレタンプレポリマー(A1):上述した合成品
・ウレタンプレポリマー(X1):上述した合成品
・炭化水素系化合物(B1):パラフィンワックス(BYK−S780、融点:46〜68℃、ヨウ素価:0、ビックケミー社製)
・炭化水素系化合物(B2):オレフィンワックス(110P、粘度平均分子量:1000、融点:109℃、ヨウ素価:10以下、三井化学社製)
・炭化水素系化合物(B3):カルナバワックス(CERACOL79、融点:90℃、ヨウ素価:9、ビックケミー社製)
乾性油:桐油(融点:−17〜21℃、ヨウ素価:160、Cosmo社製)
・炭酸カルシウム:シーレッツ200(丸尾カルシウム社製)
・溶剤:Aソルベント(JX日鉱日石エネルギー社製)
・老化防止剤:ヒンダードアミン系光安定剤(HALS、アデカ社製)
・可塑剤:フタル酸ジイソノニル(DINP、新日本理化社製)
また、炭化水素系化合物に代えて乾性油(桐油)を配合した場合には、表面タックは改善されるが、耐候性に劣ることが分かった(比較例2)。
また、炭化水素系化合物を多量に配合した場合には、ワックスが硬化物表面に析出し、実用上使用することができないことが分かった(比較例4)。
また、ポリサルファイド骨格を有さないウレタンプレポリマーを配合した場合には、表面タックが劣り、また、接着性も低下することが分かった(比較例5)。
これに対し、炭化水素系化合物(B)を特定量配合して調製した硬化性樹脂組成物は、いずれも、硬化後の表面タックがなく、表面の耐候性にも優れることが分かった(実施例1〜10)。
更に、実施例1と実施例10との対比から、オキサゾリジン化合物(C)を配合することにより、発泡が抑制され、接着性が良好となることが分かった。
Claims (3)
- 分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A)と、化合物(B)とを含有する硬化性樹脂組成物であって、
前記ウレタンプレポリマー(A)が、水酸基を有する水酸基含有ポリサルファイドポリマー(a1)と、ポリオキシアルキレンポリオール(a2)との混合物に、ポリイソシアネート化合物(a3)を反応させることによって得られるウレタンプレポリマーであり、
前記化合物(B)が、芳香環を含まないエステル系化合物であって、融点が40〜160℃であり、かつ、ヨウ素価が14以下である化合物であり、
前記化合物(B)の含有量が、前記ウレタンプレポリマー(A)100質量部に対して0.1〜10質量部であり、
前記エステル系化合物が、下記式(I)で表され、かつ、融点が75〜100℃である、硬化性樹脂組成物。
R 1 −COO−R 2 (I)
(R 1 は炭素数25〜35の1価の炭化水素基を表し、R 2 は炭素数25〜35の1価の炭化水素基を表す。) - 前記エステル系化合物が、カルナバワックスである、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
- 更に、オキサゾリジン化合物(C)を含有する、請求項1または2に記載の硬化性樹脂組成物。
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