JP6622200B2 - 硬化性組成物およびその硬化物 - Google Patents

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Description

本発明は1つの末端に平均して1.0個より多い反応性ケイ素基を有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)及び反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を含む硬化性組成物に関する。
反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体、なかでもポリオキシプロピレン系重合体を用いた硬化性組成物は硬化によりゴム弾性体となることから、シーリング材として広く用いられている。さらに分子中に反応性ケイ素基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位および/またはメタクリル酸アルキルエステル単量体単位からなる重合体を含有する硬化性組成物は接着性や耐候性がより向上することから、弾性接着剤や外装用シーリング材などとして用いられている(特許文献1〜4)。シーリング材には、高強度であることと同時に伸びが大きいことが要求されるところ、これら特許文献1〜4に記載されている反応性ケイ素基含有重合体を含む硬化性組成物は必ずしも十分に高い伸びと十分に高い強度を備えた硬化物を与え得るものになっておらず、さらなる改良が望まれている。
一方、特許文献5には、1つの末端に複数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が記載され、かかるポリオキシアルキレン系重合体に反応性ケイ素基含有アクリル系重合体を混合することも記載されている。
特開平07−258535号公報 特開2006−37076号公報 特開2012−107103号公報 特開2013−147575号公報 国際公開第2013/180203号公報
本発明は、硬化後の伸びと強度が向上した硬化性組成物、及び該硬化性組成物から得られる硬化物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
[1] 反応性ケイ素基を1つの末端部位に平均して1.0個より多く有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)、及び
一般式(1):
−SiRX (1)
(式中、Rはヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数が1〜20の炭化水素基を表し、Xは水酸基又は加水分解性基を表す。)
で表される反応性ケイ素基を1分子あたり平均して1.0個以上有する反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)
を含有する硬化性組成物、
[2] ポリオキシアルキレン系重合体(A)の末端部位が一般式(2):
(式中、R,Rはそれぞれ独立に2価の炭素数1〜6の結合基を表し、隣接するそれぞれの炭素原子と結合する原子は、炭素、酸素、窒素のいずれかである。R,Rはそれぞれ独立に水素、または炭素数1から10の炭化水素基を表す。nは1から10の整数を表す。Rはそれぞれ独立に、ヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の炭化水素基を表す。Yは水酸基または加水分解性基を表す。aは1、2、3のいずれかである。)
で表される構造を有する、上記[1]に記載の硬化性組成物、
[3] 反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)が、末端に水酸基を有する重合体に、水酸基に対して0.6当量以上のアルカリ金属塩を作用させた後、炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物と反応させ、さらに、炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を反応させた後、炭素−炭素不飽和基に対し、ヒドロシリル化反応で反応性ケイ素基を導入することによって得られたものである、上記[1]または[2]に記載の硬化性組成物、
[4] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)において、一般式(1)の反応性ケイ素基が、1分子当たり平均して1.2個以上である、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[5] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)において、一般式(1)の反応性ケイ素基が、1分子当たり平均して1.6個以上である、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[6] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が、ホモポリマーのガラス転移点が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない単量体(b1)の単位を50重量%以上含有する、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[7] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が、1,000以上4,000未満である、上記[6]に記載の硬化性組成物、
[8] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が、ホモポリマーのガラス転移点が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない単量体(b2)の単位を40重量%以上含有する、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[9] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が、4,000以上である、上記[8]に記載の硬化性組成物、
[10] 反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)と反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の含有量比((A)/(B))が重量比で90/10〜20/80である、上記[1]〜[9]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、及び
[11] 上記[1]〜[10]のいずれか1つに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物、に関する。
本発明によれば、十分に高い伸びと十分に高い強度を備える硬化物が得られる硬化性組成物、および該硬化性組成物を硬化させた硬化物を得ることができる。
本発明の硬化性組成物は、
反応性ケイ素基を1つの末端に平均して1.0個より多く有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)(以下、「ポリオキシアルキレン系重合体(A)」或いは「重合体(A)」とも略称する)、及び
反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)(以下、「(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)」或いは「重合体(B)」とも略称する)
を含む。
本発明において、「反応性ケイ素基」とは、ケイ素原子に結合した水酸基又は加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成し得るケイ素含有基のことである。また、本明細書中、「(メタ)アクリル」は「アクリル」及び「メタクリル」の両方を意味する。
<<ポリオキシアルキレン系重合体(A)>>
本発明のポリオキシアルキレン系重合体(A)は、反応性ケイ素基を1つの末端に平均して1.0個より多く有する。
本発明における「反応性ケイ素基を1つの末端に平均して1.0個より多く有する」とは、重合体分子鎖(重合体を構成する分子鎖)の1つの末端部位当たりの平均の反応性ケイ素基の数が1.0個より多いことである。ここで「末端部位」とは、重合体分子鎖における鎖末端およびその近傍構造を含む。具体的には、重合体分子鎖を構成する結合原子のうち末端から20%(好ましくは10%)にあたる個数の原子の結合部分と定義することができる。また、結合原子数で表現すると、末端部位とは、重合体分子鎖の末端から30原子、好ましくは20原子までを末端部位と定義することができる。
重合体分子鎖の1つの末端部位当たりの平均の反応性ケイ素基の数が1.0個より多ければ、1つの末端部位に2個以上の反応性ケイ素基を有する分子鎖と、1つの末端部位に1個の反応性ケイ素基を有する分子鎖の両方が含まれても構わないし、1つの分子鎖の複数の末端部位に、2個以上の反応性ケイ素基を有する末端部位と、1個の反応性ケイ素基を有する末端部位とが含まれていても構わない。さらに、1つの末端部位に2個以上の反応性ケイ素基を有する分子鎖と反応性ケイ素基を有さない末端部位を含有する分子鎖が含まれていても構わない。
<反応性ケイ素基>
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の反応性ケイ素基は、1つの末端に平均して1.0個より多く有していれば良いが、1.1個以上であることが好ましく、1.5個以上であることがより好ましく、1.7個以上であることがさらに好ましい。また、上限は5個以下であることが好ましく、3個以下であることがより好ましい。すなわち、ポリオキシアルキレン系重合体(A)は、重合体分子鎖の1つの末端部位当たりの平均の反応性ケイ素基の数が、1.0個より多ければよいが、1.1個以上であることが好ましく、1.5個以上であることがより好ましく、1.7個以上であることがさらに好ましい。また、上限は5個以下であることが好ましく、3個以下であることがより好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の1分子中に含まれる2個以上の反応性ケイ素基を有する末端部位は、平均して0.5個以上であることが好ましく、1.0個以上であることがより好ましく、1.1個以上であることがさらに好ましく、1.5個以上であることが最も好ましい。上限は、4個以下であることが好ましく、3個以下であることがより好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)は、末端部位以外に反応性ケイ素基を有しても構わないが、末端部位にのみに反応性ケイ素基を有することが、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ため好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の2個以上の反応性ケイ素基を有する末端部位は、一般式(2):
で表される構造を有することが好ましい。
式(2)において、Rは2価の炭素原子数が1〜6の結合基を表し、例えば、−CH−、−C−、−C−、−C−、−C10−、−C12−、−C(CH−、−CH−O−CH−、−CH−O−CH−O−CH、−C=C−、−C≡C−、−CO−、−CO−O−、−CO−NH−、−CH=N−、−CH=N−N=CH−等が挙げられる。好ましくは、−CHOCH−、−CHO−、−CH−であり、より好ましくは、―CHOCH−である。
nは1から10の整数を表す。
は2価の炭素原子数が1〜6の結合基を表し、例えば、−CH−、−C−、−C−、−C−、−C10−、−C12−、−C(CH−、−CH−O−CH−、−CH−O−CH−O−CH、−C=C−、−C≡C−、−CO−、−CO−O−、−CO−NH−、−CH=N−、−CH=N−N=CH−等が挙げられる。好ましくは−CH−、−C−であり、より好ましくは、−CH−である。
、Rはそれぞれ独立に水素原子又は炭素原子数1〜10の炭化水素基を表す。炭素原子数1〜10の炭化水素基としては、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜10のアルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等、分岐状のアルキル基としては、イソプロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2−プロピルブチル基、3−メチルブチル基、3−エチルブチル基、3−プロピルブチル基、2−メチルペンチル基、2−エチルペンチル基、2−プロピルペンチル基、3−メチルペンチル基、3−エチルペンチル基、3−プロピルペンチル基、4−メチルペンチル基、4−エチルペンチル基、4−プロピルペンチル基、2−メチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−プロピルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、3−プロピルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、4−エチルヘキシル基、4−プロピルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、5−エチルヘキシル基、5−プロピルヘキシル基等が挙げられる。
、Rは、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基が好ましく、より好ましくは水素原子、メチル基である。
aは1、2、3のいずれかであり、Rはそれぞれ独立にヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の炭化水素基を表す。炭素原子数1〜20の炭化水素基としては、直鎖状もしくは分岐状の炭素原子数1〜12のアルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等、分岐状のアルキル基としては、イソプロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、2−メチルブチル基、2−エチルブチル基、2−プロピルブチル基、3−メチルブチル基、3−エチルブチル基、3−プロピルブチル基、2−メチルペンチル基、2−エチルペンチル基、2−プロピルペンチル基、3−メチルペンチル基、3−エチルペンチル基、3−プロピルペンチル基、4−メチルペンチル基、4−エチルペンチル基、4−プロピルペンチル基、2−メチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−プロピルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、3−プロピルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、4−エチルヘキシル基、4−プロピルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、5−エチルヘキシル基、5−プロピルヘキシル基等が挙げられる。また、ヘテロ原子含有基としては、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、フリル基などの酸素含有基;N,N−ジメチルアミノ基、N−フェニルアミノ基、N,N−ジメチルアミノメチル基、N,N−ジメチルアミノエチル基、N,N−ジエチルアミノメチル基などの窒素含有基;チエニル基などの硫黄含有基などを挙げることができる。また、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
は好ましくは、メチル基、エチル基、クロロメチル基、メトキシメチル基、N,N−ジエチルアミノメチル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、クロロメチル基、メトキシメチル基、であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基である。
Yは水酸基又は加水分解性基を表す。
加水分解性基とは、例えば、触媒、水の共存下、加水分解されてシラノール基を生成し、シロキサン縮合物を形成することができる基を意味し、例えば、水素原子、ハロゲン、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。これらの中では、加水分解性が穏やかで取扱いやすいことからメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の反応性ケイ素基(−SiR 3−a)の好適な具体例としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリス(2−プロペニルオキシ)シリル基、トリアセトキシシリル基、ジメトキシメチルシリル基、ジエトキシメチルシリル基、ジメトキシエチルシリル基、(クロロメチル)ジメトキシシリル基、(クロロメチル)ジエトキシシリル基、(メトキシメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジエトキシシリル基、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジメトキシシリル基、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジエトキシシリル基などが挙げられるが、これらに限定されない。これらの中では、メチルジメトキシシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、(クロロメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジエトキシシリル基、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジメトキシシリル基が高い活性を示し、良好な機械物性を有する硬化物が得られるために好ましく、トリメトキシシリル基、(クロロメチル)ジメトキシシリル基、(メトキシメチル)ジメトキシシリル基が特に好ましい。また、安定性の観点から、メチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基、トリエトキシシリル基が好ましく、メチルジエトキシシリル基、トリエトキシシリル基が特に好ましい。また、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は、製造が容易であるため好ましい。
<主鎖構造>
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の主鎖骨格には特に制限はなく、例えば、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などが挙げられる。その中でも、ポリオキシプロピレンが好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)におけるポリスチレン換算分子量において3,000〜100,000が好ましく、より好ましくは3,000〜50,000であり、特に好ましくは3,000〜30,000である。数平均分子量が3,000未満では、ポリオキシアルキレン系重合体(A)の重量あたりの反応性ケイ素基の導入量が多くなり、製造コストの点で不都合になる場合があり、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。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の分子量としては、反応性ケイ素基導入前の有機重合体前駆体を、JIS K 1557の水酸基価の測定方法と、JIS K 0070に規定されたよう素価の測定方法の原理に基づいた滴定分析により、直接的に末端基濃度を測定し、有機重合体の構造(使用した重合開始剤によって定まる分岐度)を考慮して求めた末端基換算分子量で示すことも出来る。ポリオキシアルキレン系重合体(A)の末端基換算分子量は、有機重合体前駆体の一般的なGPC測定により求めた数平均分子量と上記末端基換算分子量の検量線を作成し、ポリオキシアルキレン系重合体(A)のGPCにより求めた数平均分子量を末端基換算分子量に換算して求めることも可能である。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の分子量分布(Mw/Mn)は特に限定されないが、2.0未満が好ましく、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。ポリオキシアルキレン系重合体(A)の分子量分布はGPC測定により得られる数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)から求めることが出来る。
また、本発明のポリオキシアルキレン系重合体(A)は末端部位に反応性基を局在化させてあることが特徴であることから、主鎖構造は直鎖状であることが好ましい。
<ポリオキシアルキレン系重合体(A)の合成方法>
ポリオキシアルキレン系重合体(A)は、水酸基末端重合体の1つの末端に2個以上の炭素−炭素不飽和結合を導入した後、炭素−炭素不飽和結合と反応する反応性ケイ素基含有化合物を反応させて得ることが好ましい。
<水酸基末端重合体の重合方法>
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の前駆体である水酸基末端重合体の重合方法としては、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体等の複合金属シアン化物錯体触媒を用い、水酸基を有する開始剤にエポキシ化合物を重合させる方法が好ましい。
水酸基を有する開始剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、低分子量のポリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレントリオール、アリルアルコール、ポリプロピレンモノアリルエーテル、ポリプロピレンモノアルキルエーテル等の水酸基を1個以上有するものが挙げられる。
エポキシ化合物としては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類、メチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル類等が挙げられる。このなかでもプロピレンオキサイドが好ましい。
<重合体末端への炭素−炭素不飽和結合の導入方法>
1つの末端に2個以上の炭素−炭素不飽和結合を導入する方法としては、水酸基末端含有重合体に、アルカリ金属塩を作用させた後、次に先ず炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物を反応させ、次いで炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を反応させる方法を用いるのが好ましい。この方法を用いることで、重合体主鎖の分子量や分子量分布を重合条件によって制御しつつ、さらに反応性基の導入を効率的かつ安定的に行うことが可能となる。
本発明では、水酸基末端含有重合体に、炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物を反応させる際にアルカリ金属塩を用いているが、アルカリ金属塩を用いることによって、全ての重合体の末端部位に均一に炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物を反応させることができる。アルカリ金属塩ではなく、例えば、複合金属シアン化物錯体触媒を用いた場合には、分子量の小さい重合体に選択的に炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物が反応してしまい、一部の重合体の末端部位に局所的に炭素−炭素不飽和結合が導入されてしまうため好ましくない。
本発明で用いるアルカリ金属塩としては、例えば、水酸化ナトリウム、ナトリウムアルコキシド、水酸化カリウム、カリウムアルコキシド、水酸化リチウム、リチウムアルコキシド、水酸化セシウム、およびセシウムアルコキシドなどが挙げられる。取り扱いの容易さと溶媒への溶解性から、水酸化ナトリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、水酸化カリウム、カリウムメトキシド、カリウムエトキシドが好ましく、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシドがより好ましい。入手性の点でナトリウムメトキシドが特に好ましい。アルカリ金属塩は溶剤(例えば、メタノール、エタノール等)に溶解した状態で使用してもよい。
本発明で用いるアルカリ金属塩の添加量は、重合体の水酸基に対するモル比が0.5以上となる量であるのが好ましく、より好ましくは該モル比が0.6以上となる量であり、さらに好ましくは0.7以上となる量であり、特に好ましくは、0.8以上となる量である。また、該モル比が1.2以下となる量が好ましく、1.0以下となる量がより好ましい。アルカリ金属塩の添加量が少なすぎると、反応が十分に進行しないし、添加量が多すぎるとアルカリ金属塩が不純物として残留してしまい、副反応が進行してしまう虞がある。
アルカリ金属塩は、ポリオキシアルキレン系重合体中の水酸基をアルコキシ化させるために使用するが、この反応を効率的に進行させるために、水分や水酸基含有重合体以外のアルコール分を反応系中から除去するのが好ましい。それらを除去するためには、公知の方法を利用すれば良く、例えば加熱蒸発、減圧脱揮、噴霧気化、薄膜蒸発、共沸脱揮等を利用できる。
アルカリ金属塩を作用させる際の温度としては、50℃以上150℃以下が好ましく、110℃以上140℃以下がより好ましい。アルカリ金属塩を作用させる際の時間としては、10分以上5時間以下が好ましく、30分以上3時間以下がより好ましい。
本発明で用いる炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物としては、特に一般式(3):
(式中のR、Rは前記と同義である。)
で表される化合物が好適に使用できる。具体的には、例えば、アリルグリシジルエーテル、メタリルグリシジルエーテル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ブタジエンモノオキシド、1,4−シクロペンタジエンモノエポキシドが反応活性の点から好ましく、アリルグリシジルエーテルが特に好ましい。
本発明で用いる炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物の添加量は、重合体に対する炭素−炭素不飽和結合の導入量や反応性を考慮して任意の量を使用できる。特に、重合体に含有される水酸基に対するモル比が、0.2以上であることが好ましく、0.5以上がより好ましい。また、該モル比が5.0以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましい。
本発明において、水酸基を含有する重合体に対し炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物を反応させる際の反応温度は、60℃以上、150℃以下であることが好ましく、110℃以上、140℃以下であることがより好ましい。低ければ反応が殆ど進行しないし、高すぎるとポリオキシアルキレン系重合体の主鎖が分解してしまう虞がある。反応時間としては、10分以上5時間以下が好ましく、30分以上3時間以下がより好ましい。
本発明で用いる炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物としては、例えば、塩化ビニル、塩化アリル、塩化メタリル、臭化ビニル、臭化アリル、臭化メタリル、ヨウ化ビニル、ヨウ化アリル、ヨウ化メタリル等が挙げられ、取り扱いの容易さから塩化アリル、塩化メタリルを用いることがより好ましい。
上記の炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物の添加量は、特に制限はないが、ポリオキシアルキレン系重合体に含有される水酸基に対するモル比が、下限が0.7以上となることが好ましく、1.0以上がより好ましい。上限は5.0以下となることが好ましく、2.0以下がより好ましい。
炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を反応させる際の温度としては、50℃以上150℃以下が好ましく、110℃以上140℃以下がより好ましい。反応時間としては、10分以上5時間以下が好ましく、30分以上3時間以下がより好ましい。
上記反応後に得られる炭素−炭素不飽和結合を有する重合体の1分子中に含まれる水酸基の数は、長期間貯蔵しても十分な安定性を保つため、0.3個以下が好ましく、0.1個以下がより好ましい。
<重合体末端への反応性ケイ素基の導入方法>
反応性ケイ素基の導入方法は特に限定されず、公知の方法を利用することができる。以下に導入方法を例示する。
(i)炭素−炭素不飽和結合を有する重合体に対してヒドロシラン化合物をヒドロシリル化反応により付加させる方法。
(ii)炭素−炭素不飽和結合を有する重合体と炭素−炭素不飽和結合と反応して結合を形成し得る基および反応性ケイ素基の両方を有する化合物(シランカップリング剤とも呼ばれる)とを反応させる方法。炭素−炭素不飽和結合と反応して結合を形成するシランカップリング剤としてはメルカプト基等が挙げられるがこれに限らない。
(i)の方法は、反応が簡便で、反応性ケイ素基の導入量の調整や、得られる反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)の物性が安定であるため好ましい。(ii)の方法は反応の選択肢が多く、反応性ケイ素基導入率を高めることが容易で好ましい。
(i)の方法で使用されるヒドロシラン化合物の一部を例示する。トリクロロシラン、ジクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、ジクロロフェニルシラン、(クロロメチル)ジクロロシラン、(ジクロロメチル)ジクロロシラン、ビス(クロロメチル)クロロシラン、(メトキシメチル)ジクロロシラン等の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、ジメトキシメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、ジメトキシフェニルシラン、エチルジメトキシシラン、メトキシジメチルシラン、エトキシジメチルシラン、(クロロメチル)メチルメトキシシラン、(クロロメチル)ジメトキシシラン、(クロロメチル)ジエトキシシラン、ビス(クロロメチル)メトキシシラン、(メトキシメチル)メチルメトキシシラン、(メトキシメチル)ジメトキシシラン、(メトキシメチル)ジ゛エトキシシラン、(エトキシメチル)ジエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメトキシシラン、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジメトキシシラン、(N,N−ジエチルアミノメチル)ジエトキシシラン、[(クロロメチル)ジメトキシシリルオキシ]ジメチルシラン、[(クロロメチル)ジエトキシシリルオキシ]ジメチルシラン、[(メトキシメチル)ジメトキシシリルオキシ]ジメチルシラン、[(ジエチルアミノメチル)ジメトキシシリルオキシ]ジメチルシラン、[(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメトキシシリルオキシ]ジメチルシラン等のアルコキシシラン類;ジアセトキシメチルシラン、ジアセトキシフェニルシラン等の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)メチルシラン等のケトキシメートシラン類、トリイソプロペニロキシシラン、(クロロメチル)ジイソプロペニロキシシラン、(メトキシメチル)ジイソプロペニロキシシラン等のイソプロペニロキシシラン類(脱アセトン型)等が挙げられる。
ヒドロシランの使用量としては、前駆体である重合体中の不飽和基に対するモル比(ヒドロシランのモル数/不飽和基のモル数)が、0.05〜10が反応性の点から好ましく、0.3〜2が経済性の点からより好ましい。
ヒドロシリル化反応は、各種触媒によって加速される。ヒドロシリル化触媒としては、コバルト、ニッケル、イリジウム、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等の各種錯体といった公知の触媒を用いればよい。例えば、アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の担体に白金触媒を担持させたものが挙げられる。白金触媒としては、例えば、塩化白金酸;塩化白金酸とアルコールやアルデヒドやケトン等とからなる塩化白金酸錯体;白金−オレフィン錯体[例えばPt(CH=CH(PPh)、Pt(CH=CHCl];白金−ビニルシロキサン錯体[Pt{(vinyl)MeSiOSiMe(vinyl)}、Pt{Me(vinyl)SiO}];白金−ホスフィン錯体[Ph(PPh、Pt(PBu];白金−ホスファイト錯体[Pt{P(OPh)]等を用いることができる。反応効率の点から、塩化白金酸、白金ビニルシロキサン錯体等の白金触媒を使用することが好ましい。また、シリル化反応の温度条件は特に限定されないが、反応系の粘度を下げたり、反応性を向上させる目的で加熱条件下で反応させることが好ましく、反応温度が50℃〜150℃の範囲がより好ましく、70℃〜120℃が特に好ましい。反応時間は製造する重合体の主鎖構造等に影響されるが、製造工程の効率化の点から、30分以上5時間以内に終了させることが好ましく、3時間以内に終了させることがより好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)は、反応性ケイ素基の含有量が多いため、ヒドロシリル化時に同時に反応性ケイ素基の加水分解縮合反応が進行する等して、分子量が増大したり、長期間保存中に粘度が増大する場合がある。
そこで、ポリオキシアルキレン系重合体(A)のヒドロシリル化による製造方法においては、オルトカルボン酸トリアルキルエステルを使用することでシリル化時の増粘や貯蔵安定性を改善することができる。
オルトカルボン酸トリアルキルエステルの具体例としては、例えば、オルトギ酸トリメチル、オルトギ酸トリエチル、オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル等が挙げられる。オルトギ酸トリメチル、オルト酢酸トリメチルがより好ましい。
オルトカルボン酸トリアルキルエステルの使用量は、炭素−炭素二重結合を有する重合体100重量部に対し、0.1から10重量部、好ましくは0.1から3重量部である。使用量が少ないと、効果が十分に得られず、ポリオキシアルキレン系重合体(A)の粘度上昇が起こる可能性がある。また、使用量が多すぎると経済的に不利であり、また、オルトエステルを除去する工程の作業量が増える。
<<(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)>>
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は、後記の一般式(1)で表される特定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(B)は、主鎖を構成する主たる単量体単位が、(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなる。かかる(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては特に限定されず、各種のものを用いることができる。具体的には、例えば、(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3−(ジメトキシメチルシリル)プロピル(別称:γ−(メタ)クリオキシプロピルジメトキシメチルシラン)、(メタ)アクリル酸2−(ジメトキシメチルシリル)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ジメトキシメチルシリル)メチル、(メタ)アクリル酸2−(ジエトキシメチルシリル)メチル、(メタ)アクリル酸3−((メトキシメチル)ジメトキシシリル)プロピル、(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が挙げられ、これらは1種又は2種以上を使用できる。(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)全体当たり、(メタ)アクリル酸エステル系単量体の単位の含有量は50重量%以上が好ましく、70重量%以上がより好ましい。
主鎖を構成する単量体単位は、上記の(メタ)アクリル酸エステル系単量体以外の(メタ)アクリロイル基を含む単量体からなる単位を含んでいてもよく、そのような単量体としては例えば、(メタ)アクリル酸;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含有単量体、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含有単量体、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等の窒素含有基を含む単量体等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を使用できる。
また、主鎖を構成する単量体単位は、(メタ)アクリロイル基を含まない単量体(すなわち、メタクリロイル基およびメタクリロイル基のいずれも含まない単量体)からなる単位を含んでいてもよく、そのような単量体としては、上記の(メタ)アクリル酸エステル系単量体と共重合可能なビニル系単量体を挙げることができる。かかるビニル系単量体は、特に限定されず、例えば、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単量体;パーフルオロエチレン、パーフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン等のフッ素含有ビニル系単量体;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単量体;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単量体;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単量体;(メタ)アクリルアミド;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系単量体;エチレン、プロピレン等のアルケニル系単量体;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン系単量体;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1種又は2種以上を使用できる。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は、(i)主鎖を構成する単量体単位がスチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなる重合体、(ii)主鎖を構成する単量体単位がアクリル酸エステル系単量体及びメタクリル酸エステル系単量体からなる重合体、(iii)主鎖を構成する単量体単位がアクリル酸エステル単量体からなる重合体が好ましく、より好ましくは(ii)、(iii)であり、特に好ましくは、(iii)である。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は、下記一般式(1)で表される反応性ケイ素基(以下、「式(1)の反応性ケイ素基」ともいう)を有する。
−SiRX (1)
式(1)中、Rは前記式(2)中のRと同義であり、ヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数が1〜20の炭化水素基を表し、好ましくは、メチル基、エチル基、クロロメチル基、メトキシメチル基、N,N−ジエチルアミノメチル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、クロロメチル基、メトキシメチル基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基である。
Xは、前記式(2)中のYと同義であり、水酸基又は加水分解性基を表し、加水分解性基としては、例えば、水素原子、ハロゲン、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。加水分解性基は、加水分解性が穏やかで取扱いやすいことからメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は、ケイ素原子に結合する水酸基又は加水分解性基が2個の反応性ケイ素基である式(1)の反応性ケイ素基を有する。このため、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を使用することで、ケイ素原子に結合するX(水酸基又は加水分解性基)が3個の反応性ケイ素基を有する反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体を使用した硬化性組成物に比べて、硬化して得られる硬化物の伸びと強度が向上し得る硬化性組成物を実現できる。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の式(1)の反応性ケイ素基の数は1分子当たり、平均して1.0個以上である(すなわち、反応性ケイ素基の1分子当たりの平均個数が1.0個以上である)。硬化後の強度の観点から1.2個以上が好ましく、1.6個以上がより好ましく、2.0個以上が更に好ましい。また、重合体の安定性の観点から、反応性ケイ素基の数は、1分子当たり平均して、5.0個以下が好ましく、3.0個以下がより好ましい(すなわち、反応性ケイ素基の1分子当たりの平均個数が5.0個以下が好ましく、3.0個以下がより好ましい)。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の製造方法は特に限定されない。(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を製造するための、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を生成させる方法(重合方法)は公知の方法を使用でき、例えば、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が挙げられる。フリーラジカル重合法は、具体的には、重合開始剤、連鎖移動剤、溶媒などを加えて、重合反応を行う。
重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ− 2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)などのアゾ系化合物;ベンゾイルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、イソノナノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキシドなどのジアシルパーオキサイド;ジイソプロピルパージカーボネート、ジ−sec−ブチルパージカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパージカーボネート、ジ−1−メチルヘプチルパージカーボネート、ジ−3−メトキシブチルパージカーボネート、ジシクロヘキシルパージカーボネートなどのパーオキシジカーボネート;tert−ブチルパーベンゾエート、tert−ブチルパーアセテート、tert−ブチルパー2−エチルへキサノエート、tert−ブチルパーイソブチレート、tert−ブチルパーピバレート、tert−ブチルジパーアジペート、キュミルパーネオデカノエートなどのパーオキシエステル;メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド;ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ジキュミルパーオキサイド、tert−ブチルキュミルパーオキサイド、1,1−ジ(tert−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどのジアルキルパーオキサイド;キュメンヒドロキシパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド;1,1−ジ(tert−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどの過酸化物などが挙げられる。これら重合開始剤は1種または2種以上を使用できる。
連鎖移動剤としては、例えば、n−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、ラウリルメルカプタンなどのメルカプト基含有化合物が挙げられる。これらは1種または2種以上を使用できる。
溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、スチレン、エチルベンゼン、パラジクロルベンゼン、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジ−n−ブチルなどの芳香族化合物;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの炭化水素化合物;酢酸ブチル、酢酸n−プロプル、酢酸イソプロピルなどのカルボン酸エステル化合物;メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどのケトン化合物;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどのジアルキルカーボネート化合物;1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、アミルアルコールなどのアルコール化合物などをあげることができる。これらの中では、臭気、環境負荷などの点から、ジアルキルカーボネート化合物、および、アルコール化合物から選択される1種以上が好ましい。さらに、沸点、GEV(ゲマインシャフト・エミッションコントリールテ・フェリーゲヴェルクシュトッフェ・エー・ヴェー)の定めるGEVスペシフィケーション・アンド・クラシフィケーション・クライテリア2001年2月14日版に記載の測定法による組成物からの全揮発性有機化合物の放散性を抑制できる点から、ジメチルカーボネート、1−プロパノ−ル、2−プロパノール、1−ブタノ−ル、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコールがより好ましく、特に、2−プロパノ−ル、イソブチルアルコールが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体への式(1)の反応性ケイ素基の導入方法は特に限定されず、例えば、以下の方法を用いることができる。
方法(I):式(1)の反応性ケイ素基を有する単量体と、反応性ケイ素基を有さない単量体とを共重合する方法。この方法を用いると式(1)の反応性ケイ素基は重合体の主鎖中にランダムに導入される傾向がある。式(1)の反応性ケイ素基を有する単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸3−(ジメトキシメチルシリル)プロピル、(メタ)アクリル酸(ジメトキシメチルシリル)メチル、(メタ)アクリル酸(ジエトキシメチルシリル)メチル、(メタ)アクリル酸3−((メトキシメチル)ジメトキシシリル)プロピル等の反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体が挙げられる。これらの中でも、入手性の観点から、(メタ)アクリル酸3−(ジメトキシメチルシリル)プロピルが好ましく、メタクリル酸3−(ジメトキシメチルシリル)プロピルがより好ましい。また、式(1)の反応性ケイ素基を有する単量体は、(メタ)アクリル酸エステル系単量体でなくてもよく、例えば、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
方法(II):連鎖移動剤として、式(1)の反応性ケイ素基を有するメルカプトシラン化合物を使用して、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を生成させる重合反応を行う。この方法を用いると、式(1)の反応性ケイ素基を重合体末端に導入することができる。式(1)の反応性ケイ素基を有するメルカプトシラン化合物としては、例えば、3−メルカプトプロピル(ジメトキシ)メチルシラン(別称:γ-メルカプトプロピルジメトキシ(メチル)シラン)、3−メルカプトメチル(ジメトキシ)メチルシラン等が挙げられる。
方法(III):反応性官能基(以下、「V基」ともいう)を有する単量体の単位を含む(メタ)アクリル酸エステル系重合体を得た後、V基に反応する官能基と反応性ケイ素基とを有する化合物を反応させる方法。具体的には、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルの単位を含む(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成した後、該単位のヒドロキシ基(水酸基)に、式(1)の反応性ケイ素基を有するイソシアネートシランを反応させる方法や、アクリル酸グリシジルの単位を含む(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成した後、該単位のエポキシ基に、式(1)の反応性ケイ素基を有するアミノシラン化合物を反応させる方法等が例示できる。
V基に反応する官能基と反応性ケイ素基とを有する化合物としては、例えば、3−イソシアネートプロピルジメトキシメチルシラン、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等のイソシアネートシラン化合物;3−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、グリシドキシメチルジメトキシメチルシラン、グリシドキシメチルジエトキシメチルシラン等のエポキシシラン化合物;3−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、アミノメチルジメトキシメチルシラン、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等のアミノシラン化合物等が挙げられる。
方法(IV):リビングラジカル重合法によって合成した(メタ)アクリル酸エステル系重合体の末端官能基を変性して、反応性ケイ素基を導入する方法。リビングラジカル重合法によって得られる(メタ)アクリル酸エステル系重合体は重合体末端に官能性基を導入しやすく、これを変性することで重合体末端に反応性ケイ素基を導入することができる。該方法では、任意の変性反応を利用できるが、例えば、重合によって得られた末端反応性基と反応し得る官能基とケイ素基を有する化合物を用いる方法や、末端反応性基と反応し得る官能基と二重結合を有する化合物を用いて重合体末端に二重結合を導入し、これにヒドロシリル化等で反応性ケイ素基を導入する方法等が使用できる。
リビングラジカル重合法は、例えば、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.)、1994年、116巻、7943頁に示されているようなコバルトポルフィリン錯体を用いるもの、特表2003−500378号公報に示されているようなニトロオキサイドラジカルを用いるもの、特開平11−130931号公報に示されているような有機ハロゲン化物やハロゲン化スルホニル化合物などを開始剤とし、遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合(Atom Transfer Radical Polymerization:ATRP法)などが挙げられる。
なお、上記の方法は任意に組合せて用いてもよい。例えば、方法(I)と方法(II)を組合わせると、分子鎖の末端部位および/又は側鎖(すなわち、分子鎖の末端部位を除く部分)の両方に式(1)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(B)を得ることができる。
本発明の硬化性組成物において、引張り強度の高い硬化物が得られる硬化性組成物を得たい場合、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない単量体(b1)の単位を全構成単位中50重量%以上で含有することが好ましく、60重量%以上含有することがより好ましい。ここで、「ホモポリマーのガラス転移点(Tg)」とは、単量体(b1)のホモポリマーのガラス転移点を意味し、その数値は、POLYMER HANDBOOK -FOURTH EDITION- (J.Brandrupら) に記載のホモポリマーのガラス転移点を使用する。このような単量体(b1)は1種のみでもよく、2種以上でもよい。
なお、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)のうち、かかるホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない単量体(b1)の単位を全構成単位中50重量%以上で含有する重合体を「重合体(B1)」と呼ぶこととする。
重合体(B1)において、単量体(b1)の単位の全構成単位(重合体(B1)を構成する全単量体単位)中の量の上限は特に限定されないが、好ましくは90重量%以下、より好ましくは80重量%以下である。
単量体(b1)としては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等が挙げられ、これらは1種または2種以上を使用できる。
単量体(b1)のホモポリマーのガラス転移点(Tg)は、好ましくは80℃超、250℃以下、より好ましくは90℃〜200℃、さらに好ましくは100℃〜200℃、特に好ましくは105℃〜150℃である。
なお、重合体(B1)は、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない単量体の単位を含むことができる。かかるホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない単量体は、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が50℃以下であるものが好ましく、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が0℃以下であるものがより好ましく、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が−100〜−55℃の範囲にあるものが特に好ましい。また、重合体(B1)中、かかるホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない単量体の単位は、全構成単位中10〜30重量%の割合で含有されるのが好ましい。
また、本発明の硬化性組成物において、硬化性組成物の粘度が低く、引張り強度の高い硬化物を得たい場合には、重合体(B)は、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない単量体(b2)の単位を、全構成単位中40重量%以上含有することが好ましく、50重量%以上含有することがより好ましく、60重量%以上含有することがさらに好ましい。ここで、「ホモポリマーのガラス転移点(Tg)」とは、単量体(b2)のホモポリマーのガラス転移点を意味し、その数値は、POLYMER HANDBOOK -FOURTH EDITION- (J.Brandrupら) に記載のホモポリマーのガラス転移点を使用する。このような単量体(b2)は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。
なお、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)のうち、かかるホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃以下である、反応性ケイ素基を有さない単量体(b2)の単位を全構成単位中40重量%以上含有する重合体を、「重合体(B2)」と呼ぶこととする。
重合体(B2)において、単量体(b2)の単位の全構成単位(重合体(B2)を構成する全単量体単位)中の量の上限は特に限定されないが、好ましくは90重量%以下、より好ましくは80重量%以下である。
単量体(b2)としては、例えば、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s−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸n−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n−ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキル;(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸3−メトキシブチル等が挙げられる。これらは1種または2種以上を使用できる。
硬化性組成物の粘度を低くするためには、単量体(b2)のホモポリマーのガラス転移点は、好ましくは−100℃〜80℃、より好ましくは−100℃〜70℃、さらに好ましくは−100℃〜60℃、特に好ましくは−100℃〜20℃である。また、単量体(b2)として、アルキルの炭素原子数が2〜6である(メタ)アクリル酸アルキルエステルを用いることがさらに好ましい。ここで、(メタ)アクリル酸アルキルエステルにおけるアルキルの炭素原子数とは、アルコキシカルボニル基(RO−CO−)のアルキル基(R)の炭素原子数を意味する。
なお、重合体(B2)は、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない単量体の単位を含むことができる。かかるホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない単量体は、ホモポリマーのガラス転移点(Tg)が105℃以上であるものが好ましい。また、重合体(B2)中、かかるホモポリマーのガラス転移点(Tg)が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない単量体の単位は、全構成単位中30〜5重量%の割合で含有されるのが好ましい。
重合体(B)の分子量は特に限定されない。重合体(B)が重合体(B1)である場合、その数平均分子量は、GPCによるポリスチレン換算で、好ましくは1,000以上、より好ましくは1,500以上であり、好ましくは4,000未満である。
重合体(B)が重合体(B2)である場合、その数平均分子量は、GPCによるポリスチレン換算で、好ましくは4,000以上、より好ましくは5,000以上であり、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下であり、さらに好ましくは30,000以下であり、特に好ましくは20,000未満である。
<<硬化性組成物>>
本発明の硬化性組成物は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を含む。(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)とポリオキシアルキレン系重合体(A)をブレンドする方法は、例えば、特開昭59−122541号公報、特開昭63−112642号公報、特開平6−172631号公報、特開平11−116763号公報等に開示されている方法を使用する。他にも、反応性ケイ素基を有するポリオキシプロピレン系重合体の存在下で(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。この方法は、特開昭59−78223号公報、特開昭60−228516号公報、特開昭60−228517号公報等の各公報に具体的に開示されている。
硬化性組成物における、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の含有量比((A)/(B))は特に限定はないが、重量比で、90/10〜20/80が好ましく、90/10〜30/70がより好ましく、70/30〜50/50が特に好ましい。(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の重量比が10%未満の場合には、強度、伸びの向上の効果が発現しにくくなるため好ましくなく、80%より多くなると伸びが低下するため好ましくない。
<<その他の重合体>>
本発明の組成物には、本発明の効果が損なわれない範囲内で、ポリオキシアルキレン系重合体(A)および(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の他に、反応性ケイ素基を1つの末端に平均して0.1個以上1.0個以下有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(C)(以下、「ポリオキシアルキレン系重合体(C)」ともいう)を含有してもよい。
ポリオキシアルキレン系重合体(C)の反応性ケイ素基としては、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と同じケイ素基が使用できる。
ポリオキシアルキレン系重合体(C)の主鎖構造としては、直鎖状であってもよいし、分岐鎖を有していてもよい。
ポリオキシアルキレン系重合体(C)の好ましい合成方法としては、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体等の複合金属シアン化物錯体触媒を用いた、水酸基を有する開始剤にエポキシ化合物を重合させる方法によって水酸基末端ポリオキシアルキレン系重合体を得た後、得られた水酸基末端ポリオキシアルキレン系重合体の水酸基を、炭素−炭素不飽和基に変換し、シラン化合物をヒドロシリル化反応により付加させる方法が挙げられる。
本発明の組成物には、本発明の効果が損なわれない範囲内で、ポリオキシアルキレン系重合体(A)、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の他に、トリアルコキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含有してもよい。トリアルコキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体が有するトリアルコキシシリル基としては、トリメトキシシリル基やトリエトキシシリル基、トリイソプロポキシシリル基を挙げることができる。しかし、トリアルコキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の含有量が多くなると硬化物の強度が低下する可能性があるため、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)とトリアルコキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の合計を100重量%とした場合のトリアルコキシシリル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の含有量は20重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましく、含有しない方がさらに好ましい。
<<その他の添加剤>>
本発明の組成物には、ポリオキシアルキレン系重合体(A)、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の他に、添加剤として、シラノール縮合触媒、充填剤、接着性付与剤、可塑剤、溶剤、希釈剤、シリケート、タレ防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、物性調整剤、粘着付与樹脂、エポキシ基を含有する化合物、光硬化性物質、酸素硬化性物質、表面性改良剤、エポキシ樹脂、その他の樹脂、難燃剤、発泡剤を添加しても良い。また、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、例えば、硬化性調整剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、オゾン劣化防止剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、防かび剤等が挙げられる。
<シラノール縮合触媒>
本発明では、ポリオキシアルキレン系重合体(A)、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の反応性ケイ素基を加水分解・縮合させる反応を促進し、重合体を鎖延長又は架橋させる目的で、シラノール縮合触媒を使用しても良い。
シラノール縮合触媒としては、多数の触媒が使用できることがすでに公知となっており、例えば有機錫化合物、カルボン酸金属塩、アミン化合物、カルボン酸、アルコキシ金属、無機酸等が挙げられる。
有機錫化合物の具体例としては、ジオクチル錫ジラウレート、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、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジオクチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジブチル錫ビス(エチルアセトアセトナート)、ジブチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジオクチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジブチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物等が挙げられる。近年の環境への関心の高まりから、ジブチル錫化合物よりジオクチル錫化合物を使用する方が好ましい。
カルボン酸金属塩の具体例としては、カルボン酸錫、カルボン酸鉛、カルボン酸ビスマス、カルボン酸カリウム、カルボン酸カルシウム、カルボン酸バリウム、カルボン酸チタン、カルボン酸ジルコニウム、カルボン酸ハフニウム、カルボン酸バナジウム、カルボン酸マンガン、カルボン酸鉄、カルボン酸コバルト、カルボン酸ニッケル、カルボン酸セリウム等が挙げられる。カルボン酸基としては下記のカルボン酸と各種金属を組み合わせることができる。金属種としては二価の錫、ビスマス、二価の鉄、三価の鉄、ジルコニウム、チタンが活性が高く好ましく、二価の錫が最も好ましい。
アミン化合物の具体例としては、例えば、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、ジ(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、オレイルアミン等の脂肪族不飽和アミン類;アニリン、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;ピリジン、2−アミノピリジン、2−(ジメチルアミノ)ピリジン、4−(ジメチルアミノピリジン)、2−ヒドロキシピリジン、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、モルホリン、N−メチルモルホリン、ピペリジン、2−ピペリジンメタノール、2−(2−ピペリジノ)エタノール、ピペリドン、1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)、6−(ジブチルアミノ)−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBA−DBU)、6−(2−ヒドロキシプロピル)−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン(OH−DBU)、OH−DBUの水酸基をウレタン化等で変性した化合物、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノネン−5(DBN)、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(DABCO)、アジリジン等の含窒素複素環式化合物;DBUのフェノール塩(例えば、商品名:U−CAT SA1(サンアプロ(株)))、DBUのオクチル酸塩(例えば、商品名:U−CAT SA102(サンアプロ(株)))、DBUのp−トルエンスルホン酸塩(例えば、商品名:U−CAT SA506(サンアプロ(株)))、DBNのオクチル酸塩(例えば、商品名:U−CAT 1102(サンアプロ(株))等の含窒素複素環式化合物から誘導される塩、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、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、N−メチル−1,3−プロパンジアミン、N,N'−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、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、3−ジブチルアミノプロピルアミン、3−モルホリノプロピルアミン、2−(1−ピペラジニル)エチルアミン、キシリレンジアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等のアミン類;グアニジン、フェニルグアニジン、ジフェニルグアニジン等のグアニジン類;ブチルビグアニド、1−o−トリルビグアニドや1−フェニルビグアニド等のビグアニド類等が挙げられる。
これらのなかでも、1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、DBU、DBA−DBU、DBN等のアミジン類;グアニジン、フェニルグアニジン、ジフェニルグアニジン等のグアニジン類;ブチルビグアニド、1−o−トリルビグアニドや1−フェニルビグアニド等のビグアニド類は高い活性を示すことから好ましく、1−o−トリルビグアニドや1−フェニルビグアニド等のアリール基置換ビグアニド類は、高い接着性が期待できることから好ましい。
また、アミン化合物は塩基性を示すが、共役酸のpKa値が11以上の値を示すアミン系化合物は触媒活性も高く好ましく、1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、DBU、DBN等は共役酸のpKa値が12以上であり、高い触媒活性を示すため特に好ましい。
本発明ではシラノール縮合触媒に使用されるアミン化合物として、アミノ基含有シランカップリング剤(「アミノシラン」とも呼ばれることがある。)、加水分解によって前記アミン系化合物を生成するようなケチミン化合物も使用できる。
カルボン酸の具体例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、2−エチルヘキサン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ピバル酸、2,2−ジメチル酪酸、2,2−ジエチル酪酸、2,2−ジメチルヘキサン酸、2,2−ジエチルヘキサン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、2−エチル−2,5−ジメチルヘキサン酸、ネオデカン酸、バーサチック酸等が挙げられる。2−エチルヘキサン酸、ネオデカン酸、バーサチック酸は活性が高く、入手性の点からも好ましい。また、カルボン酸無水物、カルボン酸アルキル、アミド、ニトリル、ハロゲン化アシル等の上記カルボン酸の誘導体も使用できる。
アルコキシ金属の具体例としては、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、チタンテトラキス(アセチルアセトナート)、ビス(アセチルアセトナート)ジイソプロポキシチタン、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトセテート)等のチタン化合物や、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等の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)等のジルコニウム化合物類、テトラブトキシハフニウム等のハフニウム化合物類が挙げられる。
その他のシラノール縮合触媒として、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機スルホン酸類;塩酸、リン酸、ボロン酸等の無機酸類;三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素エチルアミン錯体等の三フッ化ホウ素錯体;フッ化アンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、フッ化水素アンモニウム、1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−ジエチルアミノプロパン(MEC81、通称石川試薬)、ヘキサフルオロリン酸カリウム、Na2SiF6、K2SiF6、(NH42SiF6等のフッ素アニオン含有化合物が挙げられる。
光によって酸や塩基を発生させる光酸発生剤や光塩基発生剤もシラノール縮合触媒として使用できる。光酸発生剤としては、p−フェニルベンジルメチルスルホニウム塩、p−ヒドロキシフェニルベンジルメチルスルホニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム塩等のトリアリールスルホニウム塩、4,4−ビス[ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ]フェニスルフィドビスヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウム塩、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウム塩、(4−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム塩、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウム塩等のヨードニウム塩等のオニウム塩系光酸発生剤や、ベンゾイントシレート、ピロガロールトリメシレート、ニトロベンジル−9,10−ジエトキシアントラセン−2−スルホネート、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド等のスルホン酸誘導体、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−クロロフェニルスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル−p−トルエンスルホニルジアゾメタン、シクロヘキシルスルホニル(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、フェニルスルホニル(ベンゾイル)ジアゾメタン等のジアゾメタン類、カルボン酸エステル類、鉄アレーン錯体等が挙げられる。
シラノール縮合触媒は、異なる2種類以上の触媒を併用して使用してもよく、例えば、前記のアミン系化合物とカルボン酸を併用することで、反応性が向上する効果が得られる可能性がある。カルボン酸等の酸類とテトラブチルホスホニウムヒドロキシド等のホスホニウム塩化合物を併用することでも触媒活性を高められる。また、ペンタフルオロフェノール、ペンタフルオロベンズアルデヒド等のハロゲン置換芳香族化合物等とアミン系化合物との併用で反応性が向上する可能性がある。
シラノール縮合触媒の使用量としては、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.001〜20重量部が好ましく、更には0.01〜15重量部がより好ましく、0.01〜10重量部が特に好ましい。シラノール縮合触媒の配合量が0.001重量部を下回ると反応速度が不十分となる可能性がある。一方、シラノール縮合触媒の配合量が20重量部を上回ると反応速度が速すぎるため組成物の使用可能な時間が短くなることにより作業性が悪くなったり、貯蔵安定性が悪くなる傾向がある。
<充填剤>
本発明の組成物には、種々の充填剤を配合することができる。充填剤としては、ヒュームドシリカ、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ような補強性充填剤;重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、PVC粉末、PMMA粉末等樹脂粉末のような充填剤;ガラス繊維およびフィラメントのような繊維状充填剤等が挙げられる。
充填剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と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(B)との合計100重量部に対して、1〜300重量部が好ましく、特に10〜200重量部が好ましい。
組成物の作業性(キレ等)向上のために、有機バルーン、無機バルーンを添加してもよい。これらの充填剤は表面処理することもでき、1種類のみで使用しても良いし、2種類以上混合使用することもできる。組成物の塗布作業での作業性(キレ等)の向上には、バルーンの粒径は0.1mm以下が好ましい。また、バルーンの表面処理により、硬化物表面を艶消し状にするためには、バルーンの粒径は5〜300μmが好ましい。なお、上記の「キレ」とは特にカートリッジやチューブ等に詰めた組成物を塗布する作業性において糸引きが起こらず、カートリッジやチューブ等からの組成物の糸切れ性が良い状態のことである。
バルーンは、球状体充填剤で内部が中空のものである。バルーンは、組成物の比重を低下させることにより軽量化する目的で添加することができる。このバルーンの材料としては、ガラス、シラス、シリカ等の無機系の材料、および、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリスチレン、サラン等の有機系の材料が挙げられるが、これらのみに限定されるものではなく、複数種類混合させたり、無機系の材料と有機系の材料とを複合させたり、また、積層して複数層を形成させたりすることもできる。
また、特開2004−51701号公報又は特開2004−66749号公報等に記載の熱膨張性微粒中空体を使用することができる。熱膨張性微粒中空体とは、炭素原子数1〜5の炭化水素等の低沸点化合物を高分子外殻材(例えば、塩化ビニリデン系共重合体、アクリロニトリル系共重合体、又は塩化ビニリンデン−アクリロニトリル共重合体)で球状に包み込んだプラスチック球体である。熱膨張性微粒中空体を含む接着剤の接着部分を加熱することによって、熱膨張性微粒中空体の殻内のガス圧が増し、高分子外殻材が軟化することで体積が劇的に膨張し、接着界面を剥離させる役割を果たす。熱膨張性微粒中空体の添加により、不要時には加熱するだけで簡単に材料の破壊を伴わずに剥離でき、且つ有機溶剤を一切用いないで加熱剥離可能な接着性組成物が得られる。
本発明の組成物には、接着性付与剤を添加することができる。接着性付与剤としては、シランカップリング剤、シランカップリング剤の反応物、又はシランカップリング剤以外の化合物を添加することができる。
シランカップリング剤の具体例としては、例えば、N−(2−アミノエチル)−3−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ス(2−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、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、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、N−β−(β−アミノエチル)アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−6−アミノヘキシル−γ−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、(アミノメチル)ジメトキシメチルシラン、(アミノメチル)トリメトキシシラン、(フェニルアミノメチル)ジメトキシメチルシラン、(フェニルアミノメチル)トリメトキシシラン、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、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;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、α−イソシアネートメチルトリメトキシシラン、α−イソシアネートメチルジメ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−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(β−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メチルトリエ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(トリメトキシシリル)イソシアヌレート等のイソシアヌレートシラン類;メチル(N−ジメトキシメチルシリルメチル)カルバメート、メチル(N−トリメトキシシリルメチル)カルバメート、メチル(N−ジメトキシメチルシリルプロピル)カルバメート、メチル(N−トリメトキシシリルプロピル)カルバメート等のカルバメートシラン類;(メトキシメチル)ジメトキシメチルシラン、(メトキシメチル)トリメトキシシラン、(エトキシメチル)トリメトキシシラン、(フェノキシメチル)トリメトキシシラン等のアルコキシ基含有シラン類;3−(トリメトキシシリル)プロピル無水コハク酸、3−(トリエトキシシリル)プロピル無水コハク酸等の酸無水物含有シラン類等を挙げることができる。また、これらの部分縮合物や、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は1種または2種以上を使用できる。
また、各種シランカップリング剤の反応物も使用できる。該反応物としては、イソシアネートシランと水酸基含有化合物との反応物、イソシアネートシランとアミノ基含有化合物との反応物、アミノシランと(メタ)アクリル基含有化合物との反応物(マイケル付加反応物)、アミノシランとエポキシ基含有化合物との反応物、エポキシシランとカルボン酸基含有化合物との反応物、エポキシシランとアミノ基含有化合物との反応物等が挙げられる。イソシアネートシランとアミノシランとの反応物、アミノシランと(メタ)アクリル基含有シランとの反応物、アミノシランとエポキシシランとの反応物、アミノシランと酸無水物含有シランとの反応物等のシランカップリング剤同士の反応物も使用できる。これらの反応物は1種または2種以上を使用できる。
シランカップリング剤以外の接着性付与剤の具体例としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硫黄、アルキルチタネート類、芳香族ポリイソシアネート等が挙げられる。
接着性付与剤は1種類のみで使用しても良いし、2種類以上を混合使用しても良い。接着性付与剤の添加により被着体に対する接着性を改善することができる。
接着性付与剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、特に0.5〜10重量部が好ましい。
<可塑剤>
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、組成物の粘度やスランプ性および硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の硬度、引張り強度、伸び等の機械特性が調整できる。可塑剤の具体例としては、ジブチルフタレート、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジヘプチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジイソデシルフタレート(DIDP)、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル化合物;ビス(2−エチルヘキシル)−1,4−ベンゼンジカルボキシレート等のテレフタル酸エステル化合物(具体的には、商品名:EASTMAN168(EASTMAN CHEMICAL製));1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル等の非フタル酸エステル化合物(具体的には、商品名:Hexamoll DINCH(BASF製));アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、コハク酸ジイソデシル、アセチルクエン酸トリブチル等の脂肪族多価カルボン酸エステル化合物;オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル等の不飽和脂肪酸エステル化合物;アルキルスルホン酸フェニルエステル(具体的には、商品名:Mesamoll(LANXESS製));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化合物;トリメリット酸エステル化合物;塩素化パラフィン;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;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等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ことができる。更に、該硬化物にアルキド塗料を塗付した場合の乾燥性(塗装性)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;数平均分子量500以上、更には1,000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ヒドロキシ基をエステル基、エーテル基等に変換した誘導体等のポリエーテル類;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。また、各種重合体には反応性基含有モノマーを共重合して物性を付与させることもできる。例えば、マレイン酸をグラフトさせたポリブタジエンを使用することで接着性向上効果や弾性回復率が向上することが知られている。
可塑剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、5〜150重量部が好ましく、10〜120重量部がより好ましく、特に20〜100重量部が好ましい。5重量部未満では可塑剤としての効果が発現しなくなり、150重量部を超えると硬化物の機械強度が不足する。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。
<溶剤、希釈剤>
本発明の組成物には溶剤又は希釈剤を添加することができる。溶剤及び希釈剤としては、特に限定されないが、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エステル、ケトン、エーテル等を使用することができる。溶剤又は希釈剤を使用する場合、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。上記溶剤又は希釈剤はいずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
<シリケート>
本発明の硬化性組成物には、シリケートを添加することができる。シリケートは、架橋剤として作用し、本発明の硬化性組成物から得られる硬化物の復元性、耐久性および耐クリープ性を改善する機能を有する。また更に、接着性および耐水接着性、高温高湿条件での接着耐久性を改善する効果も有する。シリケートの具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、エトキシトリメトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、メトキシトリエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−i−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン(テトラアルキルシリケート)およびそれらの部分加水分解縮合物が挙げられる。テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物は、本発明の復元性、耐久性および耐クリープ性の改善効果がテトラアルコキシシランよりも大きい為により好ましい。
シリケートの具体例としては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、エトキシトリメトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、メトキシトリエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−i−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン(テトラアルキルシリケート)、および、それらの部分加水分解縮合物が挙げられる。
テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物は、本発明の復元性、耐久性、および、耐クリープ性の改善効果がテトラアルコキシシランよりも大きい為により好ましい。
前記テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物としては、例えば通常の方法でテトラアルコキシシランに水を添加し、部分加水分解させて縮合させたものが挙げられる。また、オルガノシリケート化合物の部分加水分解縮合物は、市販のものを用いることができる。このような縮合物としては、例えば、メチルシリケート51、エチルシリケート40(いずれもコルコート(株)製)等が挙げられる。
シリケートを使用する場合、その使用量はリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
<タレ防止剤>
本発明の組成物には、必要に応じてタレを防止し、作業性を良くするためにタレ防止剤を添加しても良い。また、タレ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;脂肪酸アミドワックス類;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。これらタレ防止剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
タレ防止剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して0.1〜20重量部が好ましい。
<酸化防止剤>
本発明の硬化性組成物には、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候性を高めることができる。具体的には、例えば、ヒンダードフェノール系、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系が例示できるが、特にヒンダードフェノール系が好ましい。同様に、チヌビン622LD,チヌビン144;CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・ジャパン(株));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)ADEKA);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(以上いずれも三共ライフテック(株))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、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、0.2〜5重量部がより好ましい。
<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、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、特に0.2〜5重量部が好ましい。
本発明の組成物に光硬化性物質を配合する場合、特に不飽和アクリル系化合物を用いる場合、特開平5−70531号公報に記載されているようにヒンダードアミン系光安定剤として3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤を用いるのが組成物の保存安定性改良のために好ましい。3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤としてはチヌビン622LD,チヌビン144,チヌビン770、CHIMASSORB119FL(以上いずれもBASF製);アデカスタブLA−57,LA−62,LA−67,LA−63(以上いずれも(株)ADEKA製);サノールLS−770、サノールLS−765,LS−292,LS−2626,LS−1114,LS−744(以上いずれも三共ライフテック(株)製)等の光安定剤が例示できる。
<紫外線吸収剤>
本発明の硬化性組成物には、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、サリチレート系、置換トリル系および金属キレート系化合物等が例示できるが、特にベンゾトリアゾール系が好ましく、市販名チヌビンP、チヌビン213、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328、チヌビン329、チヌビン571(以上、BASF製)が挙げられる。2−(2H−1,2,3−ベンゾトリアゾール−2−イル)−フェノール系化合物が特に好ましい。さらに、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。
紫外線吸収剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、0.2〜5重量部がより好ましい。
<物性調整剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて生成する硬化物の引張特性を調整する物性調整剤を添加しても良い。物性調整剤としては特に限定されないが、例えば、フェノキシトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン類;ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン等のアリールアルコキシシラン類;ジメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン等のアルキルイソプロペノキシシラン;トリス(トリメチルシリル)ボレート、トリス(トリエチルシリル)ボレート等のトリアルキルシリルボレート類;シリコーンワニス類;ポリシロキサン類等が挙げられる。前記物性調整剤を用いることにより、本発明の組成物を硬化させた時の硬度を上げたり、逆に硬度を下げ、破断伸びを大きくしたりし得る。上記物性調整剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
特に、加水分解により分子内に1価のシラノール基を有する化合物を生成する化合物は硬化物の表面のべたつきを悪化させずに硬化物のモジュラスを低下させる作用を有する。特にトリメチルシラノールを生成する化合物が好ましい。加水分解により分子内に1価のシラノール基を有する化合物を生成する化合物としては、特開平5−117521号公報に記載されている化合物をあげることができる。また、ヘキサノール、オクタノール、デカノール等のアルキルアルコールの誘導体であって加水分解によりトリメチルシラノール等のシランモノオールを生成するシリコーン化合物を生成する化合物、特開平11−241029号公報に記載されているトリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトールあるいはソルビトール等の水酸基数が3以上の多価アルコールの誘導体であって加水分解によりシランモノオールを生成するシリコーン化合物を生成する化合物を挙げることができる。
物性調整剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、特に0.5〜5重量部が好ましい。
<粘着付与樹脂>
本発明には、基材への接着性や密着性を高める目的、あるいはその他必要に応じて粘着付与樹脂を添加できる。粘着付与樹脂としては、特に制限はなく通常使用されているものを使うことができる。具体例としては、テルペン系樹脂、芳香族変性テルペン樹脂およびこれを水素添加した水素添加テルペン樹脂、テルペン類をフェノール類と共重合させたテルペン−フェノール樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、キシレン−フェノール樹脂、シクロペンタジエン−フェノール樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン系樹脂、ロジンエステル樹脂、水添ロジンエステル樹脂、キシレン樹脂、低分子量ポリスチレン系樹脂、スチレン共重合体樹脂、石油樹脂(例えば、C5炭化水素樹脂、C9炭化水素樹脂、C5C9炭化水素共重合樹脂等)、水添石油樹脂、DCPD樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
スチレン共重合体樹脂としては、特に限定されず、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン−エチレンブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレンプロピレ−スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)等が挙げられる。このなかでも、反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)との相溶性が高く、高い密着効果が得られることからテルペン−フェノール樹脂が好ましい。一方、色調が重要とされる場合は、炭化水素樹脂が好ましい。
粘着付与樹脂の使用量はポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して2〜100重量部が好ましく、5〜50重量部がより好ましく、5〜30部がさらに好ましい。2重量部より少ないと基材への接着、密着効果が得られにくく、また100重量部を超えると組成物の粘度が高くなりすぎ取扱いが困難となる場合がある。
<エポキシ基を含有する化合物>
本発明の組成物においては、エポキシ基を含有する化合物を使用できる。エポキシ基を有する化合物を使用すると硬化物の復元性を高めることができる。エポキシ基を有する化合物としてはエポキシ化不飽和油脂類、エポキシ化不飽和脂肪酸エステル類、脂環族エポキシ化合物類、エピクロルヒドリン誘導体に示す化合物及びそれらの混合物等を例示できる。具体的には、エポキシ化大豆油、エポキシ化あまに油、ビス(2−エチルヘキシル)−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカーボキシレート(E−PS)、エポキシオクチルステアレ−ト、エポキシブチルステアレ−ト等が挙げられる。これらのなかではE−PSが特に好ましい。エポキシ化合物はポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して0.5〜50重量部の範囲で使用するのがよい。
<光硬化性物質>
本発明の組成物には光硬化性物質を使用できる。光硬化性物資を使用すると硬化物表面に光硬化性物質の皮膜が形成され、硬化物のべたつきや硬化物の耐候性を改善できる。光硬化性物質とは、光の作用によってかなり短時間に分子構造が化学変化をおこし硬化等の物性的変化を生ずるものである。この種の化合物には有機単量体、オリゴマー、樹脂或いはそれらを含む組成物等多くのものが知られており、市販の任意のものを採用し得る。代表的なものとしては、不飽和アクリル系化合物、ポリケイ皮酸ビニル類あるいはアジド化樹脂等が使用できる。
不飽和アクリル系化合物としては、アクリル系又はメタクリル系不飽和基を1ないし数個有するモノマー、オリゴマー或いはそれ等の混合物であって、プロピレン(又はブチレン、エチレン)グリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の単量体又は分子量10,000以下のオリゴエステルが例示される。具体的には、例えば特殊アクリレート(2官能)のアロニックスM−210,アロニックスM−215,アロニックスM−220,アロニックスM−233,アロニックスM−240,アロニックスM−245;(3官能)のアロニックスM−305,アロニックスM−309,アロニックスM−310,アロニックスM−315,アロニックスM−320,アロニックスM−325,及び(多官能)のアロニックスM−400などが例示できるが、特にアクリル官能基を含有する化合物が好ましく、また1分子中に平均して3個以上の同官能基を含有する化合物が好ましい(以上アロニックスはいずれも東亜合成化学工業株式会社の製品である。)。
ポリケイ皮酸ビニル類としては、シンナモイル基を感光基とする感光性樹脂でありポリビニルアルコールをケイ皮酸でエステル化したものの他、多くのポリケイ皮酸ビニル誘導体が例示される。アジド化樹脂は、アジド基を感光基とする感光性樹脂として知られており、通常はジアジド化合物を感光剤として加えたゴム感光液の他、「感光性樹脂」(昭和47年3月17日出版、印刷学会出版部発行、第93頁〜、第106頁〜、第117頁〜)に詳細な例示があり、これらを単独又は混合し、必要に応じて増感剤を加えて使用することができる。なお、ケトン類、ニトロ化合物等の増感剤やアミン類等の促進剤を添加すると、効果が高められる場合がある。
光硬化性物質はポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜10重量部の範囲で使用するのがよく、0.1重量部以下では耐候性を高める効果はなく、20重量部以上では硬化物が硬くなりすぎて、ヒビ割れを生じる傾向がある。
<酸素硬化性物質>
本発明の組成物には酸素硬化性物質を使用することができる。酸素硬化性物質には空気中の酸素と反応し得る不飽和化合物を例示でき、空気中の酸素と反応して硬化物の表面付近に硬化皮膜を形成し表面のべたつきや硬化物表面へのゴミやホコリの付着を防止する等の作用をする。酸素硬化性物質の具体例には、キリ油、アマニ油等で代表される乾性油や、該化合物を変性してえられる各種アルキッド樹脂;乾性油により変性されたアクリル系重合体、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂;ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、1,3−ペンタジエン等のジエン系化合物を重合又は共重合させてえられる1,2−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエン、C5〜C8ジエンの重合体等の液状重合体や、これらジエン系化合物と共重合性を有するアクリロニトリル、スチレン等の単量体とをジエン系化合物が主体となるように共重合させてえられるNBR、SBR等の液状共重合体や、さらにはそれらの各種変性物(マレイン化変性物、ボイル油変性物等)等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。これらのうちではキリ油や液状ジエン系重合体がとくに好ましい。又、酸化硬化反応を促進する触媒や金属ドライヤーを併用すると効果が高められる場合がある。これらの触媒や金属ドライヤーとしては、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ジルコニウム、オクチル酸コバルト、オクチル酸ジルコニウム等の金属塩や、アミン化合物等が例示される。
酸素硬化性物質の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して0.1〜20重量部の範囲で使用するのがよく、さらに好ましくは0.5〜10重量部である。前記使用量が0.1重量部未満になると汚染性の改善が充分でなくなり、20重量部をこえると硬化物の引張り特性等が損なわれる傾向が生ずる。特開平3−160053号公報に記載されているように酸素硬化性物質は光硬化性物質と併用して使用するのがよい。
<表面性改良剤>
本発明の組成物には、表面性改良剤を添加することができる。表面性改良材としては、ラウリルアミン等の長鎖アルキルアミン、リン酸2,2‘−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ナトリウム、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等のリン化合物、オキサゾリジン化合物等が挙げられる。
表面性改良剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して0.3〜10重量部の範囲で使用するのが好ましい。
<エポキシ樹脂>
本発明の組成物にはエポキシ樹脂を併用することができる。エポキシ樹脂を添加した組成物は特に接着剤、殊に外壁タイル用接着剤として好ましい。エポキシ樹脂としてはエピクロルヒドリン−ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリン−ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールAのグリシジルエーテル等の難燃型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、p−オキシ安息香酸グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、m−アミノフェノール系エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン系エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、各種脂環式エポキシ樹脂、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジル−o−トルイジン、トリグリシジルイソシアヌレート、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリン等のごとき多価アルコールのグリシジルエーテル、ヒダントイン型エポキシ樹脂、石油樹脂等のごとき不飽和重合体のエポキシ化物等が例示されるが、これらに限定されるものではなく、一般に使用されているエポキシ樹脂が使用されうる。エポキシ基を少なくとも分子中に2個含有するものが、硬化に際し反応性が高く、また硬化物が3次元的網目をつくりやすい等の点から好ましい。さらに好ましいものとしてはビスフェノールA型エポキシ樹脂類又はノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらのエポキシ樹脂と、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計の使用割合は、重量比で(A)+(B)/エポキシ樹脂=100/1〜1/100の範囲である。(A)+(B)/エポキシ樹脂の割合が1/100未満になると、エポキシ樹脂硬化物の衝撃強度や強靱性の改良効果が得られがたくなり、(A)+(B)/エポキシ樹脂の割合が100/1をこえると、重合体硬化物の強度が不十分となる。好ましい使用割合は、硬化性樹脂組成物の用途等により異なるため一概には決められないが、例えばエポキシ樹脂硬化物の耐衝撃性、可撓性、強靱性、剥離強度等を改善する場合には、エポキシ樹脂100重量部に対してポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計を1〜100重量部、さらに好ましくは5〜100重量部使用するのがよい。一方、硬化物の強度を改善する場合には、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対してエポキシ樹脂を1〜200重量部、さらに好ましくは5〜100重量部使用するのがよい。
エポキシ樹脂を添加する場合、本発明の組成物には、エポキシ樹脂を硬化させる硬化剤を併用できることは当然である。使用し得るエポキシ樹脂硬化剤としては、特に制限はなく、一般に使用されているエポキシ樹脂硬化剤を使用できる。具体的には、例えば、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N−アミノエチルピペリジン、m−キシリレンジアミン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、アミン末端ポリエーテル等の一級、二級アミン類;2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリプロピルアミンのような三級アミン類、及び、これら三級アミン類の塩類;ポリアミド樹脂類;イミダゾール類;ジシアンジアミド類;三弗化硼素錯化合物類、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ドデシニル無水琥珀酸、無水ピロメリット酸、無水クロレン酸等のような無水カルボン酸類;アルコール類;フェノール類;カルボン酸類;アルミニウム又はジルコニウムのジケトン錯化合物等の化合物を例示することができるが、これらに限定されるものではない。また、硬化剤も単独でも2種以上併用してもよい。エポキシ樹脂の硬化剤を使用する場合、その使用量はエポキシ樹脂100重量部に対し、0.1〜300重量部の範囲である。
エポキシ樹脂の硬化剤としてケチミンを用いることができる。ケチミンは、水分のない状態では安定に存在し、水分によって一級アミンとケトンに分解され、生じた一級アミンがエポキシ樹脂の室温硬化性の硬化剤となる。ケチミンを用いると1液型の組成物を得ることができる。このようなケチミンとしては、アミン化合物とカルボニル化合物との縮合反応により得ることができる。
ケチミンの合成には公知のアミン化合物、カルボニル化合物を用いればよいが、例えばアミン化合物としてはエチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、1,3−ジアミノブタン、2,3−ジアミノブタン、ペンタメチレンジアミン、2,4−ジアミノペンタン、ヘキサメチレンジアミン、p−フェニレンジアミン、p,p’−ビフェニレンジアミン等のジアミン;1,2,3−トリアミノプロパン、トリアミノベンゼン、トリス(2−アミノエチル)アミン、テトラ(アミノメチル)メタン等の多価アミン;ジエチレントリアミン、トリエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン等のポリアルキレンポリアミン;ポリオキシアルキレン系ポリアミン;γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、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、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノシラン;等が使用されうる。また、カルボニル化合物としてはアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ジエチルアセトアルデヒド、グリオキサール、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類;シクロペンタノン、トリメチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、トリメチルシクロヘキサノン等の環状ケトン類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジブチルケトン、ジイソブチルケトン等の脂肪族ケトン類;アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸メチルエチル、ジベンゾイルメタン等のβ−ジカルボニル化合物;等が使用できる。
ケチミン中にイミノ基が存在する場合には、イミノ基をスチレンオキサイド;ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル;グリシジルエステル等と反応させてもよい。
これらのケチミンは、単独で用いてもよく、二種類以上を併用して用いてもよく、エポキシ樹脂100重量部に対し、1〜100重量部使用され、その使用量はエポキシ樹脂およびケチミンの種類によって異なる。
<難燃剤>
本発明の組成物には、ポリリン酸アンモニウム、トリクレジルホスフェート等のリン系可塑剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、および、熱膨張性黒鉛等の難燃剤を添加することができる。上記難燃剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
難燃剤はポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、5〜200質量部、好ましくは10〜100質量部の範囲で使用される。
<発泡剤>
本発明の組成物は、発泡剤を使用して、発泡材料として使用することができる。例えばエアゾール用の噴射剤として、ブタン、プロパン、エタン、メタンやジメチルエーテル等の液化ガスを使用できる。また空気や酸素、窒素、二酸化炭素等の圧縮ガスを使用してもよい。沸点範囲が10〜100℃の炭化水素系溶剤としてペンタン、ヘキサン、へプタンを含有する噴射剤を使用することもできる。また、整泡剤としてシロキサン・オキシアルキレン・コポリマーを使用できる。発泡剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100gに対して、5〜100ml、好ましくは5〜50ml、更に好ましくは5〜20mlの範囲で使用できる。
<<硬化性組成物の調製>>
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、該配合材と有機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等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有機重合体を含有する主剤にシラノール縮合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配合物の粘度上昇や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等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又は合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、生石灰、酸化マグネシウム等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−オキサゾリジン等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、エタノール等の低級アルコール;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、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等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等の水と反応し得るケイ素化合物の使用量はポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計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等を用いて常温又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、混合したりする等の通常の方法が採用されうる。
本発明の硬化性組成物は、水分によって反応が進行する湿気反応型組成物であるが、熱硬化型樹脂や光硬化型樹脂、放射線硬化性樹脂と併用して用いる、いわゆるデュアル硬化型組成物として使用することもできる。具体的には、エン−チオール付加反応、(メタ)アクリル基のラジカル重合反応、エポキシ基の開環重合反応、ヒドロシリル化による付加反応、ウレタン化反応等を利用した硬化性樹脂を併用することができる。
本発明の組成物は、硬化性組成物や粘着剤組成物としての使用に適しており、粘着剤、建造物・船舶・自動車・道路等のシーリング材、接着剤、防水材、塗膜防水材、型取剤、防振材、制振材、防音材、発泡材料、塗料、吹付材等に使用できる。本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は、柔軟性および接着性に優れることから、これらのなかでも、シーリング材又は接着剤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等の電気・電子部品材料、電線・ケーブル用絶縁被覆材等の電気・電子部品、装置の電気絶縁材料、音響学的絶縁材料、弾性接着剤、バインダー、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、アスファルト防水材用接着剤、粉体塗料、注型材料、医療用ゴム材料、医療用粘着剤、医療用粘着シート、医療機器シール材、歯科印象材料、食品包装材、サイジングボード等の外装材の目地用シーリング材、コーティング材、防滑被覆材、緩衝材、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、コンクリート補強材、仮止め用接着剤、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、トラック、バス等大型車両部品、列車車両用部品、航空機部品、船舶用部品、電機部品、各種機械部品等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。自動車を例にすると、プラスチックカバー、トリム、フランジ、バンパー、ウインドウ取付、内装部材、外装部品等の接着取付等多種多様に使用可能である。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、樹脂成形物等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、皮革、繊維製品、布地、紙、板およびゴムを結合するための接着剤、反応性後架橋感圧性接着剤、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、又は、建築物のワーキングジョイント用シーリング材、土木用、橋梁用材料としても使用可能である。さらに、粘着テープや粘着シート等の粘着材料としても使用可能である。
以下に、実施例、比較例及び合成例を示して、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
なお、以下の記載中の数平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)(東ソー株式会社、HLC−8120GPC)を用いて測定した。カラムは、TSKgelHタイプ(東ソー(株))を使用した。ポリマーを溶解したテトラヒドロフラン(THF)溶液を調製し、40℃で測定を行った。標準ポリスチレン換算にて質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、質量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)を算出した。
また、末端基換算分子量は、水酸基価をJIS K 1557の測定方法により、ヨウ素価をJIS K 0070の測定方法により求め、有機重合体の構造(使用した重合開始剤によって定まる分岐度)を考慮して求めた分子量である。
また、重合体(Q)の末端1個あたりへの炭素−炭素不飽和結合の平均導入数は、以下の計算式により算出した。
(平均導入数)=[ヨウ素価から求めた重合体(Q)の不飽和基濃度(mol/g)−ヨウ素価から求めた前駆重合体(P)の不飽和基濃度(mol/g)]/[水酸基価から求めた前駆重合体(P)の水酸基濃度(mol/g)]。
また、重合体(A)の末端部位1個あたりの反応性ケイ素基の平均個数、及び、重合体(A)の1分子当たりの反応性ケイ素基の平均個数は、反応性ケイ素基が直接結合した炭素上のプロトンを高分解能HNMR測定法により定量する方法により求めた。
すなわち、重合体(A)中の反応性ケイ素基の平均個数の計算においては、前駆重合体に対し、反応性ケイ素基を導入した際に、反応性ケイ素基が導入されなかった前駆重合体および副反応によって得られる、反応性ケイ素基が導入されていない重合体についても、同一の主鎖構造を有する重合体(A)の成分の一部とみなして、反応性ケイ素基の一分子中の平均個数を計算する際の母数(分子数)に含めて計算を行った。
また、重合体(B)の1分子あたりの反応性ケイ素基の平均個数は、使用した反応性ケイ素基含有単量体のモル数をGPCにより求めた数平均分子量(Mn)で割ることにより求めた。
(合成例1)
数平均分子量が約2,000のポリプロピレングリコールを開始剤として使用し、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体を触媒として使用してプロピレンオキサイドの重合を行い、ポリオキシプロピレン(P−1)を得た。ポリオキシプロピレン(P−1)は、両末端に水酸基を有しており、数平均分子量(Mn)は27,900(末端基換算分子量17,700)、分子量分布Mw/Mn=1.21であった。得られた水酸基末端ポリオキシプロピレン(P−1)の水酸基に対して1.0モル当量のナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液を添加した。真空脱揮によりメタノールを留去した後、重合体(P−1)の水酸基に対して、1.0モル当量のアリルグリシジルエーテルを添加して130℃で2時間反応を行った。その後、0.28モル当量のナトリウムメトキシドのメタノール溶液を添加してメタノールを除去し、さらに1.79モル当量の塩化アリルを添加して130℃で2時間反応を行い、末端の水酸基をアリル基に変換した。得られた未精製のアリル基末端ポリオキシプロピレン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た後、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た。以上により、炭素−炭素不飽和結合を1個より多く有する末端構造を有するポリオキシプロピレン(Q−1)を得た。重合体(Q−1)は1つの末端部位に炭素−炭素不飽和結合が平均2.0個導入されていることがわかった。
ポリオキシプロピレン(Q−1)500gに対し白金ジビニルジシロキサン錯体溶液(1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金(0)のイソプロパノール溶液)50μlを加え、撹拌しながらジメトキシメチルシラン9.6gをゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させた後、未反応のジメトキシメチルシランを減圧下留去することにより、数平均分子量約28,500のポリオキシプロピレン(A−1)を得た。重合体(A−1)はジメトキシメチルシリル基を1つの末端部位に平均1.7個、一分子中に平均3.4個有することがわかった。
(合成例2)
合成例1で得られた水酸基末端ポリオキシプロピレン(P−1)の水酸基に対して1.0モル当量のナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液を添加した。真空脱揮によりメタノールを留去した後、重合体(P−1)の水酸基に対して、1.0モル当量のアリルグリシジルエーテルを添加して130℃で2時間反応を行った。その後、0.28モル当量のナトリウムメトキシドのメタノール溶液を添加してメタノールを除去し、さらに1.79モル当量の3−クロロ−1−プロペンを添加して130℃で2時間反応を行い、末端の水酸基をアリル基に変換した。得られた未精製のアリル基末端ポリオキシプロピレン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た後、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た。以上により、炭素−炭素不飽和結合を1個より多く有する末端構造を有するポリオキシプロピレン(Q−2)を得た。重合体(Q−2)は1つの末端部位に炭素−炭素不飽和結合が平均2.0個導入されていることがわかった。
得られた1つの末端部位に炭素−炭素不飽和結合を平均2.0個有するポリオキシプロピレン(Q−2)500gに対し白金ジビニルジシロキサン錯体溶液(1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金(0)のイソプロパノール溶液)50μlを加え、撹拌しながらトリメトキシシラン10.5gをゆっくりと滴下した。その混合溶液を90℃で2時間反応させた後、未反応のトリメトキシシランを減圧下留去することにより、数平均分子量約28,500のポリオキシプロピレン(A−2)を得た。重合体(A−2)はトリメトキシシリル基を1つの末端に平均1.7個、一分子中に平均3.4個有することが分かった。
(合成例3)
合成例1で得られた水酸基末端ポリオキシプロピレン(P−1)の水酸基に対して1.2モル当量のナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液を添加した。真空脱揮によりメタノールを留去した後、重合体(P−1)の水酸基に対して、1.5モル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。未反応の塩化アリルを減圧脱揮により除去した。得られた未精製のアリル基末端ポリオキシプロピレン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た。以上により、末端部位にアリル基を有するポリオキシプロピレン(Q−3)を得た。ポリオキシプロピレン(Q−3)500gに対して白金ジビニルジシロキサン錯体溶液150μlを加え、撹拌しながら、ジメトキシメチルシラン4.8gをゆっくりと滴下した。90℃で2時間反応させた後、未反応のジメトキシメチルシランを減圧下留去することにより、数平均分子量28,500のポリオキシプロピレン(C−1)を得た。重合体(C−1)はジメトキシメチルシリル基を1つの末端に平均0.8個、1分子中に平均1.6個有することが分かった。
(合成例4)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(以下、「IBA」ともいう)412g中に、メチルメタクリレート670g、ブチルアクリレート60g、ステアリルメタクリレート134g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン55gγ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン73g、IBA223gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)24.8gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した、さらにIBA45gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.8gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.34個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−1)を得た。
(合成例5)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)450g中に、メチルメタクリレート576g、ブチルアクリレート51g、ステアリルメタクリレート115g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン182g、n−ドデシルメルカプタン70g、およびIBA192gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)21.3gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA21gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.4gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2300、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.75個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−2)を得た。
(合成例6)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)432g中に、メチルメタクリレート620g、ブチルアクリレート55g、ステアリルメタクリレート124g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン128g、γ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン67g、およびIBA207gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)23gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA23gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.6gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した。その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.98個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−3)を得た。
(合成例7)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)206g中に、メチルメタクリレート335g、ブチルアクリレート30g、ステアリルメタクリレート67g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン28g、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン36g、およびIBA112gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)12.4gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA22gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.4gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、トリメチルシリル基を一分子中に平均1.23個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−1)を得た。
(合成例8)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)198g中に、メチルメタクリレート354g、ブチルアクリレート32g、ステアリルメタクリレート71g、γ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン38g、およびIBA118gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)13.1gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA24gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.4gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2000、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均0.82個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−2)を得た。
(合成例9)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)440g中に、メチルメタクリレート600g、ブチルアクリレート54g、ステアリルメタクリレート120g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン148g、n−ドデシルメルカプタン73g、およびIBA200gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)22gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA22gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.5gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、トリメチルシリル基を一分子中に平均1.23個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−3)を得た。
(実施例1)
合成例4で得られたメタクリル酸エステル共重合体(B−1)の溶液を重合体(B−1)が固形分で40重量部になるように、反応性シリル基含有ポリオキシプロピレン(A−1)60重量部と均一に混合し、ロータリーエバポレーターでイソブチルアルコールを留去し重合体混合物を得た。
得られた重合体混合物100重量部に対してオクチル酸錫3.0重量部、ラウリルアミン0.5重量部、水0.6重量部を均一に撹拌混合し、遠心脱泡した混合物をポリエチレン製の型枠に気泡が入らないように充填し、23℃50%RHで1時間、さらに70℃で20時間養生させて厚さ約3mmのシートを作製した。シートを3号ダンベル型に打ち抜き、23℃50%RHで引っ張り強度試験を行い50%伸長時応力(M50)、100%伸長時応力(M100)、破断時の強度(TB)、破断時伸び(EB)を測定した。引張り強度はオートグラフ((株)島津製作所、AGS−J)を用い200mm/minの引張り速度で測定を行った。結果を表2に示す。
(実施例2−4、比較例1−5)
表2に示す重合体を使用した以外は実施例1と同様の硬化性組成物を調製し、それからシート状硬化物を作製し、その評価を行った。結果を表2に示す。
(A)成分としてA−1を、(B)成分としてB−1を用いた実施例1は、A−1の代わりにC−1を用いた場合(比較例1)、B−1の代わりにシリル基がトリメトキシシリル基であるD−1、シリル基の数が1分子あたり1.0個未満であるD−2を用いた場合(比較例3、4)と比較して、破断時の強度(TB)、伸び(EB)が共に向上していることが分かる。また、(A)成分としてA−1を、(B)成分としてB−2を用いた実施例3も、B−2の代わりにシリル基がトリメトキシシリル基であるD−3を用いた場合(比較例5)と比較して、破断時の強度(TB)、破断時伸び(EB)が共に向上していることが分かる。
さらに、(B)成分の1分子あたりのシリル基を増やすと、強度が向上していることが分かる(実施例3および4)。
(実施例5)
合成例4で得られたメタクリル酸エステル共重合体(B−1)の溶液を重合体(B−1)が固形分で40重量部になるように、反応性シリル基含有ポリオキシプロピレン(A−1)60重量部と均一に混合し、ロータリーエバポレーターでイソブチルアルコールを留去し重合体混合物を得た。
得られた重合体混合物100重量部に対して、白艶華CCR(白石カルシウム(株):沈降炭酸カルシウム)50重量部、ホワイトンSB((株)白石工業:重質炭酸カルシウム)50重量部、ディスパロン6500(楠本化学(株):脂肪酸アマイドワックス)2重量部を混合して、3本ロールミルで均一に分散した。その後、A−171(Momentive Performance Materials Holdings Inc.:ビニルトリメトキシシラン)を2重量部、A−1110(Momentive Performance Materials Holdings Inc.:γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)を3重量部、U−220H(日東化成(株):ジブチル錫ビスアセチルアセトナート)を1重量部添加し、スパチュラでよく混合した後、得られた組成物を型枠に充填し、23℃50%RHで3日間、さらに50℃で4日間養生させて厚さ約3mmのシート状硬化物を作製した。シートを3号ダンベル型に打ち抜き、23℃50%RHで引っ張り強度試験を行い50%伸長時応力(M50)、100%伸長時応力(M100)、破断時の強度(TB)、破断時伸び(EB)を測定した。引張り強度はオートグラフ((株)島津製作所、AGS−J)を用い200mm/minの引張り速度で測定を行った。結果を表3に示す。
(実施例6〜7および比較例6〜9)
表3に示す重合体を使用した以外は実施例5と同様の硬化性組成物を調製し、それからシート状硬化物を作製し、その評価を行った。結果を表3に示す。
(A)成分としてA−1を、(B)成分としてB−1を用いた実施例5は、A−1の代わりにC−1を用いた場合(比較例6)、B−1の代わりにシリル基がトリメトキシシリル基であるD−1、シリル基の数が1分子あたり1.0個未満であるD−2を用いた場合(比較例8および9)と比較して、破断時の強度(TB)、破断時伸び(EB)が共に向上している。また、(A)成分としてA−1を、(B)成分としてB−3を用いた実施例6も、A−1の代わりにC−1を用いた場合(比較例7)と比較して、破断時の強度(TB)および破断時伸び(EB)が共に向上していることが分かる。
(合成例10)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)212g中に、メチルメタクリレート59g、ブチルアクリレート422g、ステアリルメタクリレート89g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン21g、およびIBA27gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)3.0gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA8.4gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)0.9gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が9100、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.43個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−4)を得た。
(合成例11)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)156g中に、メチルメタクリレート48g、ブチルアクリレート344g、ステアリルメタクリレート73g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン19g、およびIBA34gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)3.8gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA15gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.7gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が9200、トリメトキシシリル基を一分子中に平均1.40個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−4)を得た。
(合成例12)
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)558g中に、2−エチルヘキシルアクリレート66g、ブチルアクリレート144g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン10g、およびIBA54gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)6.1gを溶かした溶液を4時間かけて滴下した後、さらにIBA5gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)0.6gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2400、トリメトキシシリル基を一分子中に平均0.43個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(E−1)を得た。
(実施例8)
合成例11で得られたメタクリル酸エステル共重合体(B−4)の溶液を重合体(B−4)が固形分で62重量部になるように、反応性シリル基含有ポリオキシプロピレン(A−1)38重量部と均一に混合し、ロータリーエバポレーターでイソブチルアルコールを留去し重合体混合物を得た。
得られた重合体混合物100重量部に対して、ロータリーエバポレーターでイソブチルアルコールを留去した(メタ)アクリル酸エステル共重合体(E−1)33重量部、白艶華CCR(白石カルシウム(株):沈降炭酸カルシウム)48重量部、ホワイトンSB(白石工業(株):重質炭酸カルシウム)48重量部、ディスパロン6500(楠本化学(株):脂肪酸アマイドワックス)2重量部を混合して、3本ロールミルで均一に分散した。その後、A−171(Momentive Performance Materials Holdings Inc.:ビニルトリメトキシシラン)を2重量部、A−1110(Momentive Performance Materials Holdings Inc.:γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)を3重量、U−220H(日東化成(株):ジブチル錫ビスアセチルアセトナート)を1重量部添加し、スパチュラでよく混合した後、自転・公転ミキサー(製品名:あわとり練太郎)を用いて攪拌、脱泡を行った。得られた組成物を型枠に充填し、23℃50%RHで3日間、さらに50℃で4日間養生させて厚さ約3mmのシート状硬化物を作製した。シートを3号ダンベル型に打ち抜き、23℃50%RHで引っ張り強度試験を行い50%伸長時応力(M50)、100%伸長時応力(M100)、破断時の強度(TB)、破断時伸び(EB)を測定した。引張り強度はオートグラフ((株)島津製作所、AGS−J)を用い200mm/minの引張り速度で測定を行った。結果を表5に示す。
(比較例10および11)
表5に示す重合体を使用した以外は実施例5と同様の硬化性組成物を調製し、それからシート状硬化物を作製し、その評価を行った。結果を表5に示す。
(A)成分としてA−1を、(B)成分としてB−4を用いた実施例8は、A−1の代わりにC−1を用いた場合(比較例10)、B−4の代わりにシリル基がトリメトキシシリル基であるD−4を用いた場合(比較例11)と比較して、破断時の強度(TB)、破断時伸び(EB)が共に向上している。
(合成例13)
攪拌機を備えた四口フラスコにイソブタノール26.7重量部を入れ、窒素雰囲気下、105℃まで昇温した。そこに、メチルメタクリレート20.0重量部、ブチルメタクリレート36.0重量部、ステアリルメタクリレート32.0重量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12.0重量部、および2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)4.5重量部をイソブタノール40.6重量部に溶解した混合溶液を5時間かけて滴下した。さらに105℃で2時間重合を行い、1分子中に平均して2.9個のジメトキシメチルシリル基(反応性ケイ素基)を有し、数平均分子量が6,000であるポリ(メタ)アクリル酸エステル(重合体(B−5))のイソブタノール溶液(固形分60重量%)を得た。
(合成例14)
攪拌機を備えた四口フラスコにイソブタノール26.7重量部を入れ、窒素雰囲気下、105℃まで昇温した。そこに、メチルメタクリレート20.0重量部、ブチルメタクリレート43.0重量部、ステアリルメタクリレート32.0重量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5.0重量部および2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)4.5重量部をイソブタノール40.6重量部に溶解した混合溶液を5時間かけて滴下した。さらに105℃で2時間重合を行い、1分子中に平均して1.2個のジメトキシメチルシリル基(反応性ケイ素基)を有し、数平均分子量が5,900であるポリ(メタ)アクリル酸エステル(重合体(B−6))のイソブタノール溶液(固形分60重量%)を得た。
(合成例15)
攪拌機を備えた四口フラスコにイソブタノール48.6重量部を入れ、窒素雰囲気下、105℃まで昇温した。そこに、メチルメタクリレート20.0重量部、ブチルメタクリレート36.0重量部、ステアリルメタクリレート32.0重量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12.0重量部n−ドデシルメルカプタン8.0重量部、および2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.8重量部をイソブタノール25.2重量部に溶解した混合溶液を5時間かけて滴下した。さらに105℃で2時間重合を行い、1分子中に平均して1.2個のジメトキシメチルシリル基(反応性ケイ素基)を有し、数平均分子量が2,500であるポリ(メタ)アクリル酸エステル(重合体(B−7))のイソブタノール溶液(固形分60重量%)を得た。
(実施例9)
合成例1で得られた重合体(A−1)60.0重量部と合成例13で得られた重合体(B−5)のイソブタノール溶液66.7重量部を混合して、イソブタノールを減圧留去し、重合体(A−1)/重合体(B−5)の重量比が60/40である重合体混合物を得た。
23℃、相対湿度50%で、硬化性組成物(表7に示す脱水剤、接着性付与剤および触媒は含まない)の粘度をE型粘度計(東京計器、測定コーン:3°C×R14)で測定した。その結果を下記表7に示す。
重合体(A−1)および重合体(B−5)の合計含有量100重量部に対して、ビニルトリメトキシシラン(Momentive Performance Materials Holdings Inc.、商品名:A−171)1重量部、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)、商品名:KBM−603)2重量部、ジオクチル錫ジラウレート(日東化成(株)、商品名:ネオスタンU−810)0.5重量部を添加した後、十分混合した。得られた組成物を厚み3mmのポリエチレン製の型枠に気泡が入らないよう充填し、23℃、相対湿度50%で3日間、さらに50℃で4日間養生することによりシート状硬化物を作製した。得られた硬化物から、JIS K 6251に準拠して7号ダンベルを打ち抜き、引張り試験(引張り速度200mm/分、23℃、相対湿度50%)を行い、50%伸張時のモジュラス(M50)、破断時強度(TB)、破断時の伸び(EB)を測定した。その結果を下記表7に示す。
(実施例10、11)
下記表に示す種類および量の重合体(A)、重合体(B)、脱水剤、接着性付与剤および触媒を使用し、実施例9と同様にして、硬化性組成物を調製し、それからシート状硬化物を作製し、その評価を行った。なお、粘度は、下記表7に示す脱水剤、接着性付与剤および触媒を含まない硬化性組成物の粘度を測定した。その結果を下記表7に示す。
表7に示す通りホモポリマーのガラス転移点が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない単量体(b2)を全構成単位中40重量%以上含有し、反応性ケイ素基数が1.6個以上であり、数平均分子量が4,000以上である重合体B−5を含有する実施例9は引張り強度と伸び率の高い硬化物が得られる。
本出願は日本で出願された特願2014−137086号を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含される。

Claims (4)

  1. 反応性ケイ素基を1つの末端部位に平均して1.0個より多く有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)、及び
    一般式(1):
    −SiRX (1)
    (式中、Rはヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数が1〜20の炭化水素基を表し、Xは水酸基又は加水分解性基を表す。)
    で表される反応性ケイ素基を1分子あたり平均して1.6個以上有する反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)
    を含有し、
    反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が、ホモポリマーのガラス転移点が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない単量体(b2)の単位を40重量%以上含有し、並びに
    反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が、4,000以上である硬化性組成物。
  2. ポリオキシアルキレン系重合体(A)の末端部位が一般式(2):

    (式中、R,Rはそれぞれ独立に2価の炭素数1〜6の結合基を表し、隣接するそれぞれの炭素原子と結合する原子は、炭素、酸素、窒素のいずれかである。R,Rはそれぞれ独立に水素、または炭素数1から10の炭化水素基を表す。nは1から10の整数を表す。Rはそれぞれ独立に、ヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の炭化水素基を表す。Yは水酸基または加水分解性基を表す。aは1、2、3のいずれかである。)
    で表される構造を有する、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)と反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の含有量比((A)/(B))が重量比で90/10〜20/80である、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  4. 請求項1〜のいずれか1項に記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
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