JP6577567B2 - フリーラジカル重合法及びそれによる物品 - Google Patents
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Description
本開示は、広くは、フリーラジカル重合及びフリーラジカル重合性硬化性組成物に関する。
多くのビニル化合物は、フリーラジカルによって重合可能である。例としては、アクリレート及びメタクリレート、アクリルアミド及びメタクリルアミド、アリルエーテル、並びにスチレンが挙げられる。
本発明者は、酸素活性化フリーラジカル開始剤系を用いてビニル化合物を重合させる方法であって、硬化を開始させるために金属酸化物ベースの開始剤系を用いる方法を見出した。有用な金属酸化物としては、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される金属酸化物が挙げられる。本方法によれば、可溶性有機金属化合物に関連する望ましくない色をほとんど又は全く伴うことなく、重合を達成することができる。更に、前記方法は、1つ以上の基材(その後、硬化性組成物をこれらの間に配置して、前記組成物を硬化させることによって接着される)の表面上に非常に薄い(典型的には、光学的に透明な)層として1つ以上の金属酸化物を蒸着させるやり方で実行することができる。その結果、非常に良好なポットライフを達成することができ、重合を引き起こすために直前の混合工程を必要としない。
a)
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物
式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、
R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、
R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、
あるいは、R1、R2、又はR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、
四級アンモニウムハライドとを含む硬化性組成物を提供することと、
b)前記硬化性組成物を、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも1つの金属酸化物と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、を備える方法。
表面を有し、前記表面の少なくとも一部が、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物を含む第1の基材を提供することと、
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、
式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、
R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、
R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、
あるいは、R1、R2、又はR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、
四級アンモニウムハライドとを含む硬化性組成物を、前記少なくとも1つの金属酸化物と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、を備える、物品の製造方法。
表面を有し、前記表面の少なくとも一部が、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物を含む第1の基材と、
前記少なくとも1つの金属酸化物、
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、
式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、
R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、
R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、
あるいは、R1、R2、又はR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、
四級アンモニウムハライドとを含む成分の反応生成物と、を備える、物品。
a)
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、及び、
式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、
R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、
R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、
あるいは、R1、R2、又はR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩を含む硬化性組成物を提供することと、
b)前記硬化性組成物を酸化銀と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、を備える方法。
本開示は、金属酸化物ベースの開始剤系を用いてフリーラジカル重合性組成物を硬化する方法に関する。金属酸化物としては、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物が挙げられる。一旦、金属酸化物を硬化性組成物に接触させると、フリーラジカル重合によって硬化が行われる。
及びこれらの組み合わせから選択される2価の基を表してよい(式中、各R4は、独立して、H又は1〜18個の炭素原子を有するアルキル基(好ましくは、1〜12個の炭素原子、より好ましくは1〜8個の炭素原子、より好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基)を表し、yは、1、2、又は3である)。例示的な基R4としては、水素、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、及びオクタデシルが挙げられる。R1、R2、及びR3のうちの2つが一緒になって形成する2価の基の例としては、アルキレン、アルキレンオキシ、オキシカルボニルオキシ、カルボニルアルキレン、アルキレンカルボニルオキシ、アルキレンオキシカルボニル、アルキレン(アルキル)アミノ、及びジアルキレン(アルキル)アミノが挙げられる。R1及びR2が一緒になって5員環を形成する場合、X1又はX2のうちの少なくとも1つは、共有結合である。
(式中、R4=H)であり、R1及びR2が一緒になってカルボニルになる)又はその誘導体(例えば、1,3−ジアルキルバルビツール酸)を含む。好適なバルビツール酸誘導体の例としては、1,3,5−トリメチルバルビツール酸、1,3,5.トリエチルバルビツール酸、1,3−ジメチル−5−エチルバルビツール酸、1,5−ジメチルバルビツール酸、1−メチル−5−エチルバルビツール酸、1−メチル−5−プロピルバルビツール酸、5−エチルバルビツール酸、5−プロピルバルビツール酸、5−ブチルバルビツール酸、1−ベンジル−5−フェニルバルビツール酸、及び1−シクロヘキシル−5−エチルバルビツール酸が挙げられる。
第1の実施形態では、本開示は、以下を含む方法を提供する:
a)
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、あるいは、R1、R2、又はR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、四級アンモニウムハライドとを含む硬化性組成物を提供することと、
b)前記硬化性組成物を、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも1つの金属酸化物と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、を備える方法。
表面を有し、前記表面の少なくとも一部が、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物を含む第1の基材を提供することと、
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、あるいは、R1、R2、及びR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、四級アンモニウムハライドとを含む硬化性組成物を、前記少なくとも1つの金属酸化物と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、を備える、物品の製造方法。
前記硬化性組成物が前記第1の基材と第2の基材との間に少なくとも部分的に配置されるように、前記硬化性組成物を前記第2の基材と接触させることを更に含む方法を提供する。
表面を有し、前記表面の少なくとも一部が、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物を含む第1の基材と、
前記少なくとも1つの金属酸化物、
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、あるいは、R1、R2、及びR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、四級アンモニウムハライドとを含む成分の反応生成物と、を備える、物品。
a)
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物及び、式
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)を表し、R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、あるいは、R1、R2、及びR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩を含む硬化性組成物を提供することと、
b)前記硬化性組成物を酸化銀と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、を備える方法。
ベース樹脂組成物A〜Jは、それぞれ、重合性メタクリレートモノマー、アンモニウムハライド塩、及び任意に金属酸化物粒子を含有していた。表2(以下)に記載の量を使用して組成物を調製した。
各開始剤組成物は、希釈剤、チキソトロープ剤、開始剤分子、及び任意に有機過酸化物で構成されていた。組成物の成分を、FlackTek Inc.(Landrum,South Carolina)製のMAX 100 DAC SPEEDMIXERを使用して、カップ内で、2,000回転/分(rpm)にて30秒間及び2,500rpmにて30秒間混合した。開始剤分子及びチキソトロープを確実に完全に溶解/分散させるために、カップを検査した。組成物J及びKの配合を表3(以下)に報告する。
実施例1〜8については、指定のベース樹脂組成物(4mL)及び開始剤組成物(0.4mL)を小型バイアル瓶内で混合した。開始剤組成物が完全に混合され、成分が溶解又は十分に分散するまで、バイアル瓶を振盪した。比較例A〜Bについては、金属酸化物を省略した。材料が完全に固化し、流動できなくなったとき、樹脂の完全硬化が確立された。
参考例9、11、13、15、17、19、21及び23、並びに、実施例10、12、14、16、18、20、22及び24については、指定のベース樹脂組成物(4mL)及び開始剤組成物(0.4mL)を小型バイアル瓶内で混合した。参考例9及び11並びに実施例10及び12については、3滴の硬化性混合物を、0.063インチ(0.15cm)の厚さの矩形ステンレス鋼棒上に配置し、次いで、ガラスカバースリップで被覆した。
Claims (13)
- a)
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、
式
[式中、
X1及びX2は、独立して、共有結合、O、S、
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)
を表し、
R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、
R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、
あるいは、R1、R2、又はR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]
によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、
四級アンモニウムハライドを含む硬化性組成物を提供することと、
b)
前記硬化性組成物を、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも1つの金属酸化物と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、
を備える方法。 - 前記β−ジカルボニル化合物が、1,3−ジアルキルバルビツール酸又は1−ベンジル−5−フェニルバルビツール酸を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物が、フリーラジカル重合性多官能(メタ)アクリレートを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの金属酸化物が、微粒子として存在する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 表面を有し、前記表面の少なくとも一部が、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物を含む第1の基材を提供することと、
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、
式
[式中、
X1及びX2は、独立して、共有結合、O、S、
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)
を表し、
R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、
R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、
あるいは、R1、R2、及びR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]
によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、
第四級アンモニウムハライドを含む硬化性組成物を、前記少なくとも1つの金属酸化物と接触させて、前記硬化性組成物を少なくとも部分的に硬化させることと、
を備える、物品の製造方法。 - 前記硬化性組成物が、前記第1の基材と第2の基材との間に少なくとも部分的に配置されるように、前記硬化性組成物を前記第2の基材と接触させる工程を更に含む、請求項5に記載の方法。
- 前記β−ジカルボニル化合物が、1,3−ジアルキルバルビツール酸又は1−ベンジル−5−フェニルバルビツール酸を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物が、フリーラジカル重合性多官能(メタ)アクリレートを含む、請求項5〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 表面を有し、前記表面の少なくとも一部が、酸化マグネシウム、鉄金属酸化物、酸化ニッケル、酸化銀、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物を含む第1の基材と、
前記少なくとも1つの金属酸化物、
少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物、
式
[式中、
X1及びX2は、独立して、共有結合、O、S、
(式中、各R4は、独立して、H、又は1〜18個の炭素原子を有するアルキルを表す。)
を表し、
R1及びR2は、独立して、1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル又は置換ヒドロカルビル基を表し、
R3は、水素、又は1〜18個の炭素原子を有する、ヒドロカルビル若しくは置換ヒドロカルビル基を表すか、
あるいは、R1、R2、及びR3のうちの任意の2つが一緒になって、5員又は6員環を形成する。]
によって表されるβ−ジカルボニル化合物又はその塩、
有機過酸化物、及び、
四級アンモニウムハライドを含む成分の反応生成物と、
を備える、物品。 - 前記反応生成物が第2の基材と接触し、前記反応生成物が、前記第1の基材と前記第2の基材との間に少なくとも部分的に配置されている、請求項9に記載の物品。
- 前記少なくとも1つの金属酸化物が、実質的に光学的に透明である、請求項9に記載の物品。
- 前記β−ジカルボニル化合物が、1,3−ジアルキルバルビツール酸又は1−ベンジル−5−フェニルバルビツール酸を含む、請求項9に記載の物品。
- 前記少なくとも1つのフリーラジカル重合性化合物が、フリーラジカル重合性多官能(メタ)アクリレートを含む、請求項9〜12のいずれか一項に記載の物品。
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