JP6936734B2 - 機械的強度に優れるポリマー微粒子含有ポリウレタン系硬化性組成物 - Google Patents

機械的強度に優れるポリマー微粒子含有ポリウレタン系硬化性組成物 Download PDF

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Description

本発明は、硬化前は低粘度でありながら硬化後には機械的強度に優れるゴム状硬化物となる、ポリウレタンを主成分とする硬化性組成物に関し、特に前記硬化性組成物を用いてなる接着剤に関するものである。
ポリウレタンを主成分とする接着剤は、プラスチックや木材、金属などの多岐にわたる被着体に良好な接着性を示し、原料である種々のイソシアネート基含有化合物と種々の活性水素基含有化合物との組み合わせにより、硬質から軟質までの幅広い機械物性が得られる為、多くの用途で使用されている。
一般に、車両の構造部材には鋼板が使用されているが、近年、車両軽量化のニーズに伴って、アルミニウム板やFRP板などが適用されつつある。そのため、線膨張係数の異なる複数の部材を構造用接着剤で張り合わせて接合するケースがある。ところが、特許文献1〜3で記載されているように、異種部材が車両用外装パネルに使用される場合、パネルは面積が大きく剛性が低い為、高剛性で低伸びの接着剤でパネルを接着させると、温度変化に伴って異種基材間の線膨張係数の違いによる内部応力が発生し、車両用外装パネルに歪が生じたり、接合面の剥がれ等の問題が生じる場合があった。また、特許文献1〜3では、コアシェル構造を有するポリマー微粒子は教示されておらず、ポリマー微粒子とポリウレタンの組み合わせに必要な条件は開示されていない。
特許文献4には、水酸基価が高いポリオールを用いた硬質のポリウレタンにコアシェル構造を有する有機微粒子を添加して靭性を改善する技術が開示されている。
特開2005−272647号公報 特開2009−108278号公報 特開2014−83904号公報 WO2014/196607号パンフレット
しかしながら、特許文献4の技術では、得られる硬化物は室温ではゴム弾性を示さない硬いポリウレタンであり、ゴムグラフト共重合体が本来持つ特性を十分発揮できず高伸び物性を示さない虞があることから、高強度と高伸びを示し得る硬化性組成物が望まれた。
この様に、本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、硬化して得られる硬化物がゴム弾性を示し、機械的強度に優れるウレタン系硬化性組成物を提供することにある。換言すれば、本発明は、高引張強度及び高伸びを示す硬化物となる硬化性組成物を提供することを課題とする。
更に、本発明は、その好ましい態様では、タイプAデュロメータ硬さで中程度の硬さを示す硬化物となる硬化性組成物を提供することを課題とする。
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、ポリオール(A)とポリイソシアネート(B)を必須構成成分として用い、得られる硬化物が最大引張応力時の伸び47%超を示すポリウレタン系硬化性組成物において、コア層のガラス転移点が0℃より大きいコアシェル構造を有するポリマー微粒子(C)を所定量含有することにより前記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の要旨は、以下の通りである。
[1] ポリオール(A)とポリイソシアネート(B)を必須構成成分として用いたポリウレタン系硬化性組成物であって、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、更に、コア層およびシェル層の少なくとも2層を有するコアシェル構造を有するポリマー微粒子(C)1〜150質量部を含有し、下記数式(1)より計算した(C)成分のコア層のガラス転移温度(Tg)が0℃より大きいことを特徴とする硬化性組成物。
1/Tg=Σ(M/Tg) (1)
(式中、Mは(C)成分のコア層を構成する非架橋性単量体i成分の重量分率、Tgは非架橋性単量体iのホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。iは1以上の整数を表す。)
[2] 前記硬化性組成物から形成される硬化物の最大引張応力時の伸びが47%超である[1]に記載の硬化性組成物。
[3] 前記硬化性組成物から形成される硬化物のJIS K6253−3に規定されるタイプAデュロメータ硬さが23℃で5〜95である[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4] (A)成分の平均水酸基価が1〜300mgKOH/gである[1]から[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5] (A)成分が、ポリエーテルポリオール、および/またはアクリルポリオールである[1]から[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6] ポリエーテルポリオールがポリオキシプロピレンポリオールである[5]に記載の硬化性組成物。
[7] (C)成分のコア層が、(メタ)アクリレート系重合体である[1]から[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[8] (C)成分のコア層が、非架橋性単量体由来の構成単位80〜99質量%、および、架橋性単量体由来の構成単位20〜1質量%からなる重合体である[1]から[7]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[9] (C)成分のシェル層が、(メタ)アクリレート系重合体である[1]から[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[10] (C)成分のシェル層が、水酸基を有する[1]から[9]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[11] (C)成分のシェル層中の水酸基の含有量が、0.05〜3.5mmol/gである[1]から[10]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[12] (C)成分が、水酸基を有するモノマー成分を、コア層にグラフト重合してなるシェル層を有する[1]から[11]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[13] ポリオール(A)成分が、平均水酸基価が1〜300mgKOH/gである、(C)成分分散用のポリオール(A−i)成分と、この(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分とは異なる添加用ポリオール(A−ii)成分を含み、
前記硬化性組成物が、シェル層に水酸基を有する前記(C)成分と前記(C)成分分散用のポリオール(A−i)成分の分散液と、前記添加用ポリオール(A−ii)成分と、前記ポリイソシアネート(B)成分を含むものである[10]から[12]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[14] (A−i)成分の平均水酸基価が120mgKOH/g以下である[13]に記載の硬化性組成物。
[15] (A)成分が、(A)成分100質量%中、ポリエステルポリオールを50質量%以下で含む[1]から[14]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[16] (C)成分が、該硬化性組成物中で1次粒子の状態で分散している[1]から[15]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[17] (A)成分が、3官能以上の多官能ポリオールを含有する[1]から[16]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[18] (A)成分と(B)成分との反応物であるウレタンプレポリマーを含有する[1]から[17]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[19] (B)成分のイソシアネート(NCO)基と(A)成分の活性水素含有基との当量比(NCO/活性水素含有基)が、1.05〜5.0の範囲で形成されるイソシアネートを有するウレタンプレポリマーを含有する[18]に記載の硬化性組成物。
[20] [19]に記載の硬化性組成物からなる1液型湿分硬化性組成物。
[21] [1]から[19]のいずれかに記載の硬化性組成物であって、(B)成分を含有する第1液と、(A)成分と(C)成分を含有する第2液からなる2液型硬化性組成物。
[22] 水分が、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、1質量部以下である[1]から[21]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[23] 硬化性組成物から形成される硬化物の重合体の主鎖骨格に、ウレタン結合を有する[1]から[22]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[24] [1]から[23]のいずれかに記載の硬化性組成物から形成される硬化物。
[25] [1]から[23]のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる接着剤。
本発明の硬化性組成物によれば、硬化前の組成物粘度が低く、得られる硬化物が機械的強度に優れる。
すなわち、本発明によれば、高引張強度及び高伸びを示す硬化物を得ることができる。
更に、本発明によれば、タイプAデュロメータ硬さで中程度の硬さを示す硬化物を得ることができる。
以下、本発明の硬化性組成物について詳述する。
本発明の硬化性組成物は、ポリオール(A)とポリイソシアネート(B)を必須構成成分として用いた所謂ポリウレタンを主成分として含有するポリウレタン系硬化性組成物であり、コアシェル構造を有するポリマー微粒子を含有する。
本発明の硬化性組成物は、充填剤および脱水剤を更に含んでいてもよい。
本発明の硬化性組成物から形成される硬化物が25℃でゴム弾性を示すことが必須である。すなわち、該硬化物は、その主成分であるポリウレタンマトリックス樹脂のガラス転移温度が25℃未満であり、三次元網目構造を形成した高分子である。硬化物は、0℃でゴム弾性を示すことが好ましく、−20℃でゴム弾性を示すことがより好ましく、−40℃でゴム弾性を示すことが更に好ましい。得られる硬化物が、25℃でゴム弾性を示さず、固体状の硬化物である場合、後述の(C)成分と組合せても、最大引張応力等の機械的強度の改善効果が出ない。また、得られる硬化物が、−40℃等、より低温でもゴム弾性を示す場合には、環境温度の低下に伴う弾性率の変化が少なく、低弾性率で高伸びの特性が、広い温度範囲で得られる為に好ましい。なお、得られる硬化物のガラス転移温度は、そのDSC測定、または、動的粘弾性測定により評価することができる。
本発明の硬化性組成物から形成される硬化物の最大引張応力は、例えば1.9MPa以上、好ましくは2.1MPa以上、より好ましくは2.7MPa以上、さらに好ましくは5.5MPa以上であり、最大引張応力の上限は特に制限されないが、例えば40MPa以下、好ましくは30MPa以下、より好ましくは20MPa以下、さらに好ましくは11.8MPa以下である。
本発明の硬化性組成物から形成される硬化物の最大引張応力時の伸びは、例えば10%以上、好ましくは47%超、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは61%以上、さらにより好ましくは74%以上であり、例えば400%以下、好ましくは350%以下、より好ましくは308%以下である。
最大引張応力及び最大引張応力時の伸びは、例えば、JIS−K−6251、JIS−C−2151、またはASTM−D−882に準拠して測定することができる。
具体的には、引張試験機を用いて、速度200mm/minで硬化物試料を引張り、硬化物試料が切断(破断)したときの強度(引張荷重値を試験片の断面積で除した値)、および伸びを求めればよい。引張伸びは次の式によって算出する。
引張伸び(%)=100×(L−Lo)/Lo(Lo:試験前の試料長さ L:破断時の試料長さ)
硬化性組成物から形成される硬化物のJIS K6253−3に規定されるタイプAデュロメータ硬さは、23℃で5〜95であることが好ましく、20〜90であることがより好ましく、30〜87であることがさらに好ましく、40〜85であることが特に好ましい。前記硬化物のタイプAデュロメータ硬さが、5未満では硬化物の引張強度が不十分となる場合があり、95を超えるとゴム弾性が不十分となり伸び特性が悪い場合がある。
本発明の硬化性組成物から形成される硬化物が25℃でゴム弾性を示すことが必須であり、硬化物は、熱硬化性エラストマーでもよく、熱可塑性エラストマーでもよいが、耐熱性の観点から、熱硬化性エラストマーであることが好ましい。
<ポリオール(A)>
本発明の硬化性組成物では、ポリオール(A)を使用する。ポリオール(A)は単独で用いてもよく2種以上併用してもよい。本発明のポリウレタン系硬化性組成物を構成する全ポリオール成分の平均水酸基価は、1〜300mgKOH/gである事が好ましく、5〜250mgKOH/gである事がより好ましく、10〜200mgKOH/gである事が更に好ましく、30〜150mgKOH/gである事が特に好ましく、60〜120mgKOH/gである事が最も好ましい。平均水酸基価が、1mgKOH/g未満では、硬化性組成物の硬化速度が遅い場合があり、また、得られる硬化物の強度が低くなる場合がある。300mgKOH/gより大きいと、得られる硬化物の伸びや強度が低くなる場合がある。
(A)成分は、末端に活性水素を2個以上有する化合物であり、分子量50〜20,000程度の2官能以上のポリオールであり、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール等を挙げることができる。
脂肪族アルコールは、二価アルコール、三価以上のアルコール(三価アルコール、四価アルコール等)のいずれであってもよく、二価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等のアルキレングリコール類(特に炭素数が1〜6程度のアルキレングリコール類)、このアルキレングリコール類の2分子以上(例えば、2〜6分子程度)の脱水縮合物(ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等)等が挙げられる。三価アルコールとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、1,2,6−ヘキサントリオール等(特に炭素数が3〜10程度の三価アルコール)が挙げられる。四価アルコールとしては、ペンタエリスリトール、ジグリセリン等が挙げられる。また、単糖、オリゴ糖、多糖等の糖類が挙げられる。
芳香族アルコールとしては、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール類;ジヒドロキシビフェニル等のビフェニル類;ハイドロキノン、フェノールホルムアルデヒド縮合物等の多価フェノール類;ナフタレンジオール等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えばエチレングリコール、ジ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、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールA等のジオール類;トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン等のトリオール類;単糖、オリゴ糖、多糖等の糖類;ソルビトール;アンモニア、エチレンジアミン、尿素、モノメチルジエタノールアミン、モノエチルジエタノールアミン等のアミン類;などの1種又は2種以上の活性水素を含有する開始剤の存在下、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等を開環重合して得られるランダム又はブロック共重合体等、及びこれらの混合物等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えばマレイン酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、ドデカン二酸、イソフタル酸、アゼライン酸等の多塩基酸およびその酸無水物と、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−へキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等の多価アルコールとを、エステル化触媒の存在下、150〜270℃の温度範囲で重縮合させて得られる重合体が挙げられる。更に、ε−カプロラクトン、バレロラクトン等の開環重合物やポリカーボネートジオールやヒマシ油等の活性水素を2個以上有する活性水素化合物等が挙げられる。
ポリオレフィン型ポリオールとしては、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオールやその水添物等が挙げられる。
アクリルポリオールとしては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートやヒドロキシブチル(メタ)アクリレートやビニルフェノール等の水酸基含有モノマーと、n−ブチル(メタ)アクリレートや2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の汎用モノマーとの共重合体、及びその混合物等が挙げられる。
本願明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートの両方を含む。
これらの中でも、(A)成分は、ポリエーテルポリオール、および/またはアクリルポリオールであることが好ましく、ポリエーテルポリオールであることがより好ましい。ポリエーテルポリオールは、硬化性組成物の粘度が低く作業性に優れ、得られる硬化物の機械強度に優れることから好ましい。ポリエーテルポリオールは、主鎖骨格がポリオキシプロピレンであるポリオキシプロピレンポリオールであることが好ましく、組成物の粘度が低く、硬化物の機械強度に優れる。主鎖骨格がポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレン共重合体は、後述の(C)成分との組合せで組成物の粘度が低く作業性に優れる為、更に好ましい。主鎖骨格の主成分がポリオキシプロピレンでその末端のみエチレンオキシドで変性したEO変性ポリオキシプロピレンポリオールは、水酸基が一級水酸基となり、得られる硬化性組成物の硬化速度が速く、特に好ましい。また、接着性の観点からは、ポリエステルポリオールが好ましい。
これらのポリオールの中でも水酸基を一分子中に3個以上有する3官能以上の多官能ポリオールは、硬化に際し反応性が高く、得られる硬化物が高硬度である点から好ましい。
よって、(A)成分は、3官能以上の多官能ポリオールを含有してもよい。
前記の3官能以上の多官能ポリオールの含有量は、(A)成分の全量に基づいて、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が更に好ましく、10質量%以上が特に好ましい。3官能以上の多官能ポリオールの含有量は、(A)成分の全量に基づいて、例えば80質量%以下である。3官能以上の多官能ポリオールの含有量が1質量%未満では、得られる硬化物の機械強度が低下する場合がある。また、硬化速度が遅い場合がある。3官能以上の多官能ポリオールの含有量が多いと、硬化物が硬くなり、伸び特性を示さない虞がある。
(A)成分は、接着性を付与する点で、ポリエーテルポリオールに加え、ポリエステルポリオールを含んでいてもよい。
(A)成分は、(A)成分100質量%中、ポリエステルポリオールを50質量%以下で含むことが好ましく、より好ましくはポリエステルポリオールを30質量%以下で含み、さらに好ましくはポリエステルポリオールを20質量%以下で含み、さらにより好ましくはポリエステルポリオールを10質量%以下で含み、特に好ましくはポリエステルポリオール0質量%である。ポリエステルポリオール量が多いと、組成物の粘度が高くなり、また、その結晶性により硬化物がゴム弾性を示さない虞がある。
本発明の(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、50〜20000であることが好ましく、100〜10000がより好ましく、300〜5000が更に好ましく、500〜3000が特に好ましい。(A)成分の数平均分子量が50未満では、得られる硬化物の伸びや強度が不十分な場合がある。(A)成分の数平均分子量が20000より大きいと、硬化性組成物の粘度が高くなり、作業性が低下する場合がある。
なお、水酸基価は、JIS K 1557−1の規格に基づいた測定方法により得られる。
本発明の硬化性組成物中の構成成分としての(A)成分の含有量は、該硬化性組成物の全量の10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましく、25質量%以上が特に好ましい。(A)成分の含有量は、該硬化性組成物の全量の90質量%以下が好ましく、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。10質量%未満や90質量%超では、得られる硬化物の伸びや強度が不十分な場合がある。
また、該硬化性組成物から無機成分を除いた全質量に対して、(A)成分の含有量は、25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、35質量%以上が更に好ましく、40質量%以上が特に好ましい。(A)成分の含有量は、該硬化性組成物の全量の95質量%以下が好ましく、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。25質量%未満や95質量%超では、得られる硬化物の伸びや強度が不十分な場合がある。
(A)成分は、1種のみ又は2種以上であってもよい。(A)成分は、最大引張応力とその時の伸びの観点から、平均水酸基価1〜300mgKOH/gである、(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分と、この(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分とは異なる添加用ポリオール(A−ii)成分を含むことが好ましい。
本願明細書において、(C)成分の分散時に使用されるポリオールは(A−i)成分、(C)成分の分散時に使用されないポリオールは(A−ii)成分として分けられる。
(A−i)成分は、平均水酸基価120mgKOH/g以下のポリオールであることがより好ましく、さらに好ましくは平均水酸基価110mgKOH/g以下のポリオール、さらにより好ましくは平均水酸基価100mgKOH/g以下のポリオールである。(A−i)成分の平均水酸基価が高いと、コアシェル構造を有するポリマー微粒子の特性を発現できない虞がある。(A−i)成分は、2官能または3官能以上のポリオールのいずれであってもよく、組成物の粘度の観点から、2官能のポリオールであることが好ましく、2官能のポリエーテルポリオールであることがより好ましい。
(A−ii)成分は、(A−i)成分と同じあってもよく異なっていてもよい。(A−ii)成分は、ポリウレタンの硬さの点から、平均水酸基価1〜2000mgKOH/gのポリオールであることが好ましく、より好ましくは平均水酸基価1〜1700mgKOH/gのポリオール、さらに好ましくは平均水酸基価1〜1500mgKOH/gのポリオール、さらにより好ましくは平均水酸基価1〜1300mgKOH/gのポリオールである。(A−ii)成分が平均水酸基価が高いポリオールを含む場合、硬化物の最大引張応力、最大引張応力時の伸び、デュロメータ硬さを高くすることができる。(A−ii)成分は、2官能または3官能以上のポリオールのいずれであってもよく、その両方を用いてもよい。
(A−i)成分は、硬化性組成物100質量%中、好ましくは5〜80質量%、より好ましくは10〜70質量%、さらに好ましくは20〜60質量%である。
(A−i)成分は、(A−i)成分と(C)成分の分散物100質量%中、好ましくは10〜60質量%、より好ましくは20〜50質量%、さらに好ましくは25〜40質量%である。
(A−ii)成分は、硬化性組成物100質量%中、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは20〜80質量%、さらに好ましくは30〜70質量%である。
(A−ii)成分が2成分以上使用される場合、(A−ii)成分は、平均水酸基価1〜300mgKOH/gのポリオール(A−ii−1)成分と、平均水酸基価300mgKOH/g超2000mgKOH/g以下のポリオール(A−ii−2)成分を含んでいてもよい。
(A−ii−1)成分は、(A−ii)成分100質量%中、好ましくは60〜95質量%、より好ましくは70〜90質量%である。
(A−ii−2)成分は、(A−ii)成分100質量%中、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜30質量%である。
(A−ii−2)成分が2成分以上使用される場合、(A−ii−2)成分は、平均水酸基価300mgKOH/g超1000mgKOH/g以下のポリオール(A−ii−2−1)成分と、平均水酸基価1000mgKOH/g超2000mgKOH/g以下のポリオール(A−ii−2−2)成分を含んでいてもよい。
(A−ii−2−1)成分は、(A−ii−2)成分100質量%中、好ましくは55〜90質量%、より好ましくは60〜85質量%である。
(A−ii−2−2)成分は、(A−ii−2)成分100質量%中、好ましくは10〜45質量%、より好ましくは15〜40質量%である。
上記平均水酸基価は、(A−i)成分、(A−ii)成分、(A−ii−1)成分、(A−ii−2)成分、(A−ii−2−1)成分、(A−ii−2−2)成分単独の水酸基価であってもよい。
<ポリイソシアネート(B)>
本発明の硬化性組成物では、ポリイソシアネート(B)を使用する。ポリイソシアネート(B)は単独で用いてもよく2種以上併用してもよい。本発明の(A)成分と反応し、硬化性組成物中のポリウレタンを形成する必須構成成分である。
ポリイソシアネート(B)としては、従来公知のポリイソシアネート化合物が用いられる。従来公知のポリイソシアネート化合物としては、ジイソシアネート化合物や、これ以外のポリイソシアネート化合物を用いることができる。ジイソシアネート化合物としては、例えば、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物、芳香脂肪族ジイソシアネート化合物、芳香族ジイソシアネート化合物等を用いることができる。以下、それらの具体例を挙げる。
脂肪族ジイソシアネート化合物としては、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、1,2−ブチレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、2,4,4−又は2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプロエート等が挙げられる。
脂環式ジイソシアネート化合物としては、1,3−シクロペンテンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香脂肪族ジイソシアネート化合物としては、1,3−若しくは1,4−キシリレンジイソシアネート又はそれらの混合物、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼン、1,3−若しくは1,4−ビス(1−イソシアネート−1−メチルエチル)ベンゼン又はそれらの混合物等が挙げられる。
芳香族ジイソシアネート化合物としては、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート等が挙げられる。
ジイソシアネート化合物を除くポリイソシアネート化合物としては、例えば脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、芳香族ポリイソシアネート化合物等が挙げられる。以下、それらの具体例を挙げる。
脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、リジンエステルトリイソシアネート、1,4,8−トリイソシアネートオクタン、1,6,11−トリイソシアネートウンデカン、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−トリイソシアネートヘキサン、2,5,7−トリメチル−1,8−ジイソシアネート−5−イソシアネートメチルオクタン等が挙げられる。
脂環式ポリイソシアネート化合物としては、1,3,5−トリイソシアネートシクロヘキサン、1,3,5−トリメチルイソシアネートシクロヘキサン、3−イソシアネートメチル−3,3,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、2−(3−イソシアネートプロピル)−2,5−ジ(イソシアネートメチル)−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、2−(3−イソシアネートプロピル)−2,6−ジ(イソシアネートメチル)−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、3−(3−イソシアネートプロピル)−2,5−ジ(イソシアネートメチル)−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、5−(2−イソシアネートエチル)−2−イソシアネートメチル−3−(3−イソシアネートプロピル)−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、6−(2−イソシアネートエチル)−2−イソシアネートメチル−3−(3−イソシアネートプロピル)−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、5−(2−イソシアネートエチル)−2−イソシアネートメチル−2−(3−イソシアネートプロピル)−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、6−(2−イソシアネートエチル)−2−イソシアネートメチル−2−(3−イソシアネートプロピル)−ビシクロ[2,2,1]ヘプタン等が挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、1,3,5−トリイソシアネートメチルベンゼン等が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネート化合物としては、トリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネート、1,3,5−トリイソシアネートベンゼン、2,4,6−トリイソシアネートトルエン、4,4’−ジフェニルメタン−2,2’,5,5’−テトライソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等が挙げられる。
更に、ポリイソシアネート化合物として、前記の各種のポリイソシアネート化合物を用いて得た、アロファネート変性体、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体を挙げることができる。
これらの中でも、芳香族ジイソシアネート化合物や芳香脂肪族ポリイソシアネート化合物は、硬化性組成物の接着性に優れることから好ましい。特に、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが好ましく、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが最も好ましい。
脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物、脂肪族ポリイソシアネート化合物、脂環式ポリイソシアネート化合物は、得られる硬化物の耐候性に優れることから好ましい。特に、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、および、これらのイソシアヌレート変性体が好ましい。
これらポリイソシアネート化合物の使用に際し、黄変性が問題になる場合には、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族のポリイソシアネートを使用するのが好ましい。
本発明の(B)成分は、イソシアネート基をブロック剤でマスクし、常温で不活性化したブロックイソシアネートとすることも可能である。ブロック剤でマスクしたブロックイソシアネートは、加熱(例えば、130−160℃)や湿気によりブロック剤が解離し、イソシアネート基が再生する。従って、ブロックイソシアネートは、(A)成分と組み合わせて、加熱または湿気硬化型の1液型硬化性組成物として使用できる。
前記ブロック剤としては、例えば、アルコール類、フェノール類、オキシム類、トリアゾール類、カプロラクタム類等が挙げられる。
アルコール類の好ましい例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサノール、ラウリルアルコール、t−ブタノール、シクロヘキサノール等を挙げることができる。フェノール類の好ましい例としては、キシレノール、ナフトール、4−メチル−2,6−ジ−t−ブチルフェノール等を挙げることができる。オキシム類の好ましい例としては、2,6−ジメチル−4−ヘプタノンオキシム、メチルエチルケトオキシム、2−ヘプタノンオキシム等が挙げられる。トリアゾール類として、1,2,4−トリアゾール等を好適に用いることができる。カプロラクタム類として、ε−カプロラクタムなどが挙げられる。その他、3,5−ジメチルピラゾール等が挙げられる。これらのなかでも、メタノール、キシレノール、メチルエチルケトオキシムが好ましい。
本発明の硬化性組成物中の構成成分としての(B)成分の含有量は、該硬化性組成物の全量の2質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、15質量%以上がさらにより好ましく、20質量%以上がさらにより一層好ましく、25質量%以上が特に好ましい。(B)成分の含有量は、該硬化性組成物の全量の50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。2質量%未満や50質量%超では、得られる硬化物の伸びや強度が不十分な場合がある。
また、該硬化性組成物から無機成分を除いた全質量に対して、(B)成分の含有量は、3質量%以上が好ましく、6質量%以上がより好ましく、11質量%以上がさらに好ましく、25質量%以上がさらにより好ましく、30質量%以上がより一層好ましく、35質量%以上がさらにより一層好ましく、40質量%以上が特に好ましい。(B)成分の含有量は、硬化性組成物から無機成分を除いた全質量に対して、55質量%以下が好ましく、45質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましい。3質量%未満や55質量%超では、得られる硬化物の伸びや強度が不十分な場合がある。
<(A)成分と(B)成分の事前反応によるウレタンプレポリマー>
本発明では、硬化性組成物の硬化時に初めて(A)成分と(B)成分を反応させることも可能であるが、(A)成分と(B)成分の一部または全部を事前に反応させた所謂ウレタンプレポリマーとして、硬化性組成物に使用することも可能である。ウレタンプレポリマー化により、ウレタン化反応の反応性制御、2液型硬化性組成物の場合の混合比制御、硬化性組成物の粘度調節、硬化時の発泡抑制などの効果がある。
この様に、硬化性組成物は、(A)成分と(B)成分との反応物であるウレタンプレポリマーを含有してもよい。
ウレタンプレポリマーの合成方法は従来公知の方法でよい。例えば、撹拌機、コンデンサー、減圧脱水装置、窒素気流装置を備えた密閉式反応釜に、ポリオール類等の末端に活性水素を2個以上有する化合物を仕込み減圧脱水後、イソシアネート化合物を配合して窒素気流下で70〜100℃にて3〜8時間反応させて、ウレタンプレポリマーを得る。
(B)成分のイソシアネート(NCO)基と(A)成分の活性水素含有基との当量比(NCO/活性水素含有基)を、1よりも大きくすることで、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーが得られる。硬化性組成物は、当量比が1.05〜5.0の範囲で形成されるイソシアネートを有するウレタンプレポリマーを含有することが好ましい。当量比が1.05未満では、プレポリマーの粘度が高く硬化性組成物の作業性確保が困難になる場合がある。また、当量比が5.0よりも大きいと、硬化途中の発泡が多くなる場合があり、得られる硬化物の強度が小さくなる場合がある。当量比は、1.5〜4.0がより好ましく、2.0〜3.0が更に好ましい。
プレポリマー化により、硬化性組成物中の(A)成分のすべての活性水素含有基を消費した硬化性組成物は、プレポリマー中のイソシアネート基と大気中の湿分との反応で硬化し得る1液型湿分硬化性組成物として使用する事が可能である。
また、当量比を、1未満とすることで、水酸基を有するウレタンプレポリマーが得られる。硬化性組成物は、当量比が0.2〜0.95の範囲で形成されるウレタンプレポリマーを含有することが好ましい。当量比が0.95より大きいと、プレポリマーの粘度が高く硬化性組成物の作業性確保が困難になる場合がある。また、0.2よりも小さいと、得られる硬化物の強度が小さくなる場合がある。当量比は、0.25〜0.7がより好ましく、0.30〜0.5が更に好ましい。
(A)成分と(B)成分の総量は、該硬化性組成物の全量の20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上が更に好ましく、50質量%以上が特に好ましい。(A)成分と(B)成分の総量の上限は、例えば95質量%以下であり、好ましくは90質量%以下である。20質量%未満や95質量%超では、得られる硬化物の強度や接着性が低下する場合がある。
また、該硬化性組成物から無機充填材やガラス繊維・炭素繊維等の無機成分を除いた全質量に対して、(A)成分と(B)成分の総量は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が特に好ましい。硬化性組成物から無機成分を除いた場合の(A)成分と(B)成分の総量は、例えば97質量%以下であり、好ましくは95質量%以下である。50質量%未満や97質量%超では、得られる硬化物の強度や接着性が低下する場合がある。
<ポリマー微粒子(C)>
本発明の硬化性組成物は、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、コア層およびシェル層の少なくとも2層を有するコアシェル構造を有するポリマー微粒子(C)1〜150質量部を使用する。(C)成分の添加により、得られる硬化物は機械強度に優れる。
得られる硬化性組成物の取扱いやすさと、得られる硬化物の機械強度改良効果のバランスから、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、(C)成分は2〜70質量部が好ましく、5〜50質量部がより好ましく、15〜40質量部が特に好ましい。
ポリマー微粒子の粒子径は特に限定されないが、工業的生産性、及び、硬化性組成物の粘度を考慮すると、体積平均粒子径(Mv)は10〜2000nmが好ましく、50〜800nmがより好ましく、100〜600nmが更に好ましく、200〜400nmが特に好ましい。なお、ポリマー微粒子の体積平均粒子径(Mv)は、マイクロトラックUPA150(日機装株式会社製)を用いて測定することができる。
(C)成分は、本発明の組成物中において、その粒子径の個数分布において、前記体積平均粒子径の0.5倍以上、1倍以下の半値幅を有することが、得られる硬化性組成物が低粘度で取扱い易い為に好ましい。
上述の特定の粒子径分布を容易に実現する観点から、(C)成分の粒子径の個数分布において、極大値が2個以上存在することが好ましく、製造時の手間やコストの観点から、極大値が2〜3個存在することがより好ましく、極大値が2個存在することが更に好ましい。特に、体積平均粒子径が10nm以上150nm未満のポリマー微粒子10〜90質量%と、体積平均粒子径が150nm以上2000nm以下のポリマー微粒子90〜10質量%を含むことが好ましい。
(C)成分は硬化性組成物中で1次粒子の状態で分散していることが好ましい。本発明における、「ポリマー微粒子が硬化性組成物中で1次粒子の状態で分散している」(以下、一次分散とも呼ぶ。)とは、ポリマー微粒子同士が実質的に独立して(接触なく)分散していることで、その分散状態は、例えば、硬化性組成物の一部をメチルエチルケトンのような溶剤に溶解し、これをレーザー光散乱による粒子径測定装置等により、その粒子径を測定することにより確認できる。
また、ポリマー微粒子の「安定な分散」とは、ポリマー微粒子が、連続層中で凝集したり、分離したり、沈殿したりすることなく、定常的に通常の条件下にて、長期間に渡って、分散している状態を意味し、また、ポリマー微粒子の連続層中での分布も実質的に変化せず、また、これらの組成物を危険がない範囲で加熱することで粘度を下げて攪拌したりしても、「安定な分散」を保持できることが好ましい。
(C)成分は単独で用いてもよく2種以上併用してもよい。
ポリマー微粒子の構造は、コア層およびシェル層の少なくとも2層を有するコアシェル構造を有することが必須であるが、コア層を被覆する中間層と、この中間層をさらに被覆するシェル層とから構成される3層以上の構造を有することも可能である。
以下、各層について具体的に説明する。
≪コア層≫
本発明のコア層は、非架橋性単量体と必要により架橋性単量体を含有する単量体混合物を、乳化重合、懸濁重合、及び、マイクロサスペンジョン重合よりなる群から選択される1種以上の方法で重合して得られる重合体であることが好ましい。
コア層は、本発明の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の機械強度を高める為に、下記数式(1)よりケルビン温度で算出し、セルシウス温度に換算したガラス転移温度(Tg)が0℃より大きいことが必須である。
1/Tg=Σ(M/Tg) (1)
(式中、Mは(C)成分のコア層を構成する非架橋性単量体i成分の重量分率、Tgは非架橋性単量体iのホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。iは1以上の整数を表す。)
なお、非架橋性単量体のホモポリマーのガラス転移温度は、例えば、J.Brandrup著の「ポリマーハンドブック第4版(POLYMER HANDBOOK Fourth Edition)」等の文献やカタログにより確認することができる。
数式(1)より計算した(C)成分のコア層のガラス転移温度の上限は特に制限されないが、入手性の点から300℃以下であることが好ましい。コア層のガラス転移温度は、15〜200℃がより好ましく、30〜150℃が更に好ましく、50〜110℃が特に好ましい。
コア層は、硬化性組成物の低粘度の点で、(メタ)アクリレート系モノマーを主成分として用いて重合した(メタ)アクリレート系重合体であることが好ましく、メタクリレート系重合体であることがより好ましい。
ポリマー微粒子の硬化性組成物中での分散安定性を保持する観点から、コア層は、架橋構造が導入されていることが好ましい。また、架橋構造を導入すると、本発明の硬化性組成物の粘度が低くなり、硬化して得た硬化物は強度が高くなる傾向があるため好ましい。架橋構造の導入方法としては、一般的に用いられる手法を採用することができる。例えば、非架橋性単量体と、多官能性モノマーやメルカプト基含有化合物等の架橋性単量体とを共重合する方法などが挙げられる。
コア層は、非架橋性単量体のみを重合した架橋構造を有さない重合体でもよいが、非架橋性単量体由来の構成単位80〜99質量%、および、架橋性単量体由来の構成単位20〜1質量%からなる架橋構造を有する重合体であることが好ましく、非架橋性単量体由来の構成単位90〜98質量%、および、架橋性単量体由来の構成単位10〜2質量%からなる架橋構造を有する重合体であることがより好ましく、非架橋性単量体由来の構成単位94〜97質量%、および、架橋性単量体由来の構成単位6〜3質量%からなる架橋構造を有する重合体であることが更に好ましい。
前記非架橋性単量体の具体例としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート類;フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどの芳香環含有(メタ)アクリレート類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルアルキル(メタ)アクリレートなどのグリシジル(メタ)アクリレート類;アルコキシアルキル(メタ)アクリレート類;スチレン、α−メチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、2−ビニルナフタレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、3,5−ジメチルスチレン、2,4,6―トリメチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−エトキシスチレン、4−アセトキシスチレン、4−ヒドロキシスチレンなどのビニルアレーン類;ビニルベンゾエート、ビニルシクロヘキサノエート等のビニルエステル類;アクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、N−ビニルピロリドン等のアクリルアミド類;アクリル酸、メタクリル酸などのビニルカルボン酸類;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのビニルシアン類;塩化ビニル、臭化ビニル、クロロプレンなどのハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのアルケン類;などが挙げられる。これらのモノマーは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、炭素数1〜4のアルキルメタクリレート類、ビニルアレーン類、ビニルシアン類は入手性が高く重合体のTgが高いため好ましい。メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート等の炭素数1〜5のアルキルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン等の炭素数6〜15のビニルアレーン、アクリロニトリルは入手性が高く重合体のTgが高いため特に好ましく、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレートが最も好ましい。
なお、コア層が架橋ポリマーである場合、そのゲル含量は、60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、95質量%以上であることが特に好ましい。なお、本明細書でいうゲル含量とは、凝固、乾燥により得られたポリマー微粒子0.5gをトルエン100gに浸漬し、23℃で24時間静置した後に不溶分と可溶分を分別したときの、不溶分と可溶分の合計量に対する不溶分の比率を意味する。
前記多官能性モノマーとしては、アリル(メタ)アクリレート、アリルアルキル(メタ)アクリレート等のアリルアルキル(メタ)アクリレート類;アリルオキシアルキル(メタ)アクリレート類;(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル基を2個以上有する多官能(メタ)アクリレート類;1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン系モノマー類;ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジビニルベンゼン等が挙げられる。特に好ましくはアリルメタアクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、及びジビニルベンゼンである。多官能性モノマーは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。メルカプト基含有化合物としては、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
非架橋性単量体と架橋性単量体の組み合わせとしては、例えばメチルメタクリレート80〜99質量%とアリルメタクリレート1〜20質量%、メチルメタクリレート60〜85質量%とブチルアクリレート5〜20質量%とアリルメタクリレート5〜20質量%、メチルメタクリレート40〜80質量%とブチルメタクリレート10〜40質量%とアリルメタクリレート10〜20質量%、メチルメタクリレート50〜80質量%とスチレン10〜25質量%とアリルメタクリレート10〜25質量%等が挙げられる。
また、コア層の体積平均粒子径は0.03〜2μmが好ましいが、0.05〜1μmがさらに好ましい。体積平均粒子径が0.03μm未満のものを安定的に得ることは難しい場合が多く、2μmを超えると硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の強度が低下する場合がある。なお体積平均粒子径は、マイクロトラックUPA150(日機装株式会社製)を用いて測定することができる。
コア層は、ポリマー微粒子全体を100質量%として40〜97質量%が好ましく、60〜95質量%がより好ましく、70〜93質量%が更に好ましく、80〜90質量%が特に好ましい。コア層が40質量%未満では硬化物の機械強度が低下する場合がある。コア層が97質量%よりも大きいとポリマー微粒子が凝集し易くなり、硬化性組成物が高粘度となり取り扱い難い場合がある。
本発明において、コア層は単層構造であることが多いが、多層構造であってもよい。また、コア層が多層構造の場合は、各層のポリマー組成が各々相違していてもよい。
≪中間層≫
本発明では、必要により、中間層を形成させてもよい。特に、中間層として、以下の表面架橋層を形成させてもよい。
前記表面架橋層は、同一分子内にラジカル性二重結合を2以上有する多官能性モノマー30〜100質量%、及びその他のビニルモノマー0〜70質量%からなる表面架橋層成分を重合してなる中間層重合体からなり、本発明の硬化性組成物の粘度を低下させる効果、ポリマー微粒子(C)の(A)成分あるいは(B)成分への分散性を向上させる効果を有する。また、コア層の架橋密度を上げたりシェル層のグラフト効率を高める効果も有する。
前記多官能性モノマーの具体例としては、上述の多官能性モノマーと同じモノマーが例示されるが、好ましくはアリルメタクリレート、トリアリルイソシアヌレートである。
≪シェル層≫
ポリマー微粒子の最も外側に存在するシェル層は、シェル層形成用単量体を重合したものであるが、本発明に係る、ポリマー微粒子(C)と(A)成分あるいは(B)成分との相溶性を向上させ、本発明の硬化性組成物、又はその硬化物中においてポリマー微粒子が一次粒子の状態で分散することを可能にする役割を担うシェルポリマーからなる。
このようなシェル重合体は、好ましくは前記コア層にグラフトしている。より正確には、シェル層の形成に用いる単量体成分が、コア層を形成するコアポリマーにグラフト重合して、実質的にシェルポリマー層とゴムのコアポリマー層とが化学結合していることが好ましい。即ち、好ましくは、シェルポリマー層は、コアポリマーの存在下に前記シェル層形成用単量体をグラフト重合させることで形成され、このようにすることで、シェルポリマーは、このコアポリマーにグラフト重合されており、コアポリマーの一部又は全体を覆っている。この重合操作は、水性のポリマーラテックス状態で調製され存在するコアポリマーのラテックスに対して、シェル重合体の構成成分であるモノマーを加えて重合させることで実施できる。
シェル層形成用モノマーとしては、(C)成分の硬化性組成物中での相溶性及び分散性の点から、例えば、芳香族ビニルモノマー、ビニルシアンモノマー、(メタ)アクリレートモノマー、水酸基含有モノマーが好ましく、(メタ)アクリレートモノマー、水酸基含有モノマーがより好ましい。シェル層は、硬化性組成物の低粘度の点で、(メタ)アクリレート系モノマーを主成分として用いて重合した(メタ)アクリレート系重合体が好ましく、メタクリレート系重合体がより好ましい。
硬化物や重合体中で(C)成分が凝集せずに良好な分散状態を維持するために、(A)成分あるいは(B)成分と化学結合させる観点から、シェル層形成用モノマーとして、エポキシ基、オキセタン基、水酸基、アミノ基、イミド基、カルボン酸基、カルボン酸無水物基、環状エステル、環状アミド、ベンズオキサジン基、及びシアン酸エステル基からなる群から選ばれる1種以上を含有する反応性基含有モノマーを含有することが好ましい。特に、(C)成分のシェル層が、水酸基を有することが好ましく、(C)成分は、水酸基を有するモノマー成分を、コア層にグラフト重合してなるシェル層を有することが好ましい。
また、シェル層形成用モノマーとして、二重結合を2個以上有する多官能性モノマーを使用すると、硬化性組成物中においてポリマー微粒子の膨潤を防止し、また、硬化性組成物の粘度が低く取扱い性がよくなる傾向がある為好ましい。
多官能性モノマーは、シェル層形成用モノマー100質量%中に、1〜20質量%含まれていることが好ましく、より好ましくは、5〜15質量%である。
前記芳香族ビニルモノマーの具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
前記ビニルシアンモノマーの具体例としては、アクリロニトリル、又はメタクリロニトリル等が挙げられる。
前記(メタ)アクリレートモノマーの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記エポキシ基を有するモノマーの具体例としては、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記水酸基を有するモノマーの具体例としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ直鎖アルキル(メタ)アクリレート(特に、ヒドロキシ直鎖C1−6アルキル(メタ)アクリレート);カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート;α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチル等のヒドロキシ分岐アルキル(メタ)アクリレート、二価カルボン酸(フタル酸等)と二価アルコール(プロピレングリコール等)とから得られるポリエステルジオール(特に飽和ポリエステルジオール)のモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
前記二重結合を2個以上有する多官能性モノマーの具体例としては、上述の多官能性モノマーと同じモノマーが例示されるが、好ましくはアリルメタクリレート、トリアリルイソシアヌレートである。
これらのモノマー成分は、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シェル層は、上記モノマー成分の他に、他のモノマー成分を含んで形成されてもよい。他のモノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリルアミド誘導体、マレイミド誘導体、ビニルエーテル等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミド誘導体は、例えば(メタ)アクリルアミド(N−置換物を含む)等が挙げられる。マレイミド誘導体には、例えばマレイン酸イミド(N−置換物を含む)等が挙げられる。ビニルエーテルとしては、グリシジルビニルエーテル、アリルビニルエーテル等が挙げられる。
シェル層形成用モノマーは、メチルメタクリレートとブチルアクリレートと4−ヒドロキシブチルアクリレートとスチレン、メチルメタクリレートとブチルアクリレートとスチレンの組み合わせであってもよく、ブチルアクリレートを主成分(シェル層形成用モノマー100質量%中50質量%以上)とすればよい。
(C)成分のシェル層中の水酸基の含有量は、0.05〜3.5mmol/gが好ましく、0.1〜2.0mmol/gがより好ましく、0.2〜1.0mmol/gが更に好ましく、0.3〜0.7mmol/gが特に好ましい。シェル層中の水酸基の含有量が、0.05mmol/g未満であると、ポリオールに対する相溶性が不十分で硬化性組成物の粘度が高くなる場合がある。また、硬化性組成物から形成される硬化物の機械強度が低下する場合がある。シェル層中の水酸基の含有量が、3.5mmol/gを超えると、重合系が不安定となり、凝集・凝固が起こる場合がある。
シェル層のグラフト率は、70%以上(より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上)であることが好ましい。グラフト率が70%未満の場合には、硬化性組成物の粘度が上昇する場合がある。なお、本明細書において、グラフト率の算出方法は下記の通りである。
先ず、ポリマー微粒子を含有する水性ラテックスを凝固・脱水し、最後に乾燥してポリマー微粒子のパウダーを得た。次いで、ポリマー微粒子のパウダー2gをメチルエチルケトン(MEK)100gに23℃で24時間浸漬した後にMEK可溶分をMEK不溶分と分離し、さらにMEK可溶分からメタノール不溶分を分離した。そして、MEK不溶分とメタノール不溶分との合計量に対するMEK不溶分の比率を求めることによって算出した。
≪ポリマー微粒子の製造方法≫
(コア層の製造方法)
本発明で用いるポリマー微粒子のコア層は、コア層形成用モノマーを、乳化重合、懸濁重合、マイクロサスペンジョン重合から選択される1種以上の方法で重合することで得られ、例えばWO2005/028546号公報に記載の方法を用いることができる。
(シェル層および中間層の形成方法)
中間層もまた、中間層形成用モノマーを、乳化重合、懸濁重合、マイクロサスペンジョン重合から選択される1種以上の方法で重合することで得られる。コア層をエマルジョンとして得た場合には、中間層用モノマーの重合は乳化重合法により行うことが好ましい。
シェル層もまた、シェル層形成用モノマーを、乳化重合、懸濁重合、マイクロサスペンジョン重合から選択される1種以上の方法で重合することで得られる。コア層、または、コア層を中間層で被覆して構成されるポリマー微粒子前駆体をエマルジョンとして得た場合には、シェル層形成用モノマーの重合は乳化重合法により行うことが好ましく、例えば、WO2005/028546号公報に記載の方法に従って製造することができる。
乳化重合において用いることができる乳化剤(分散剤)としては、ジオクチルスルホコハク酸やドデシルベンゼンスルホン酸などに代表されるアルキルまたはアリールスルホン酸、アルキルまたはアリールエーテルスルホン酸、ドデシル硫酸に代表されるアルキルまたはアリール硫酸、アルキルまたはアリールエーテル硫酸、アルキルまたはアリール置換燐酸、アルキルまたはアリールエーテル置換燐酸、ドデシルザルコシン酸に代表されるN−アルキルまたはアリールザルコシン酸、オレイン酸やステアリン酸などに代表されるアルキルまたはアリールカルボン酸、アルキルまたはアリールエーテルカルボン酸などの各種の酸類、これら酸類のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩などのアニオン性乳化剤(分散剤);アルキルまたはアリール置換ポリエチレングリコールなどの非イオン性乳化剤(分散剤);ポリビニルアルコール、アルキル置換セルロース、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸誘導体などの分散剤が挙げられる。これらの乳化剤(分散剤)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリマー微粒子の水性ラテックスの分散安定性に支障を来さない限り、乳化剤(分散剤)の使用量は少なくすることが好ましい。また、乳化剤(分散剤)は、その水溶性が高いほど好ましい。水溶性が高いと、乳化剤(分散剤)の水洗除去が容易になり、最終的に得られる硬化物への悪影響を容易に防止できる。
乳化重合法を採用する場合には、公知の開始剤、すなわち2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどを熱分解型開始剤として用いることができる。
また、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、パラメンタンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ヘキシルパーオキサイドなどの有機過酸化物;過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの無機過酸化物といった過酸化物と、必要に応じてナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、グルコースなどの還元剤、および必要に応じて硫酸鉄(II)などの遷移金属塩、さらに必要に応じてエチレンジアミン四酢酸二ナトリウムなどのキレート剤、さらに必要に応じてピロリン酸ナトリウムなどのリン含有化合物などを併用したレドックス型開始剤を使用することもできる。
レドックス型開始剤を用いた場合には、前記過酸化物が実質的に熱分解しない低い温度でも重合を行うことができ、重合温度を広い範囲で設定できるようになり好ましい。中でもクメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物をレドックス型開始剤として用いることが好ましい。前記開始剤の使用量、レドックス型開始剤を用いる場合には前記還元剤・遷移金属塩・キレート剤などの使用量は公知の範囲で用いることができる。また二重結合を2以上有するモノマーを重合するに際しては公知の連鎖移動剤を公知の範囲で用いることができる。追加的に界面活性剤を用いることができるが、これも公知の範囲で使用できる。
重合に際しての重合温度、圧力、脱酸素などの条件は、公知の範囲のものが適用できる。また、中間層形成用モノマーの重合は1段で行なっても2段以上で行なってもよい。例えば、弾性コア層を構成するゴム弾性体のエマルジョンに中間層形成用モノマーを一度に添加する方法、連続追加する方法の他、あらかじめ中間層形成用モノマーが仕込まれた反応器に弾性コア層を構成するゴム弾性体のエマルジョンを加えてから重合を実施する方法などを採用することができる。
本発明において、硬化性組成物は、ポリオール(A)とポリイソシアネート(B)を必須構成成分として用いたポリウレタン系硬化性組成物であって、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、更に、コア層およびシェル層の少なくとも2層を有するコアシェル構造を有するポリマー微粒子(C)1〜150質量部を含有し、下記数式(1)より計算した(C)成分のコア層のガラス転移温度(Tg)が0℃より大きくてもよい。
1/Tg=Σ(M/Tg) (1)
(式中、Mは(C)成分のコア層を構成する非架橋性単量体i成分の重量分率、Tgは非架橋性単量体iのホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。iは1以上の整数を表す。)
当該硬化性組成物において、ポリオール(A)成分が、平均水酸基価が1〜300mgKOH/gである、(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分と、この(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分とは異なる添加用ポリオール(A−ii)成分を含み、
前記硬化性組成物は、シェル層に水酸基を有する前記(C)成分と前記(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分の分散液と、前記添加用ポリオール(A−ii)成分と、前記ポリイソシアネート(B)成分を含むことが好ましい。
前記硬化性組成物は、シェル層に水酸基を有する前記(C)成分と平均水酸基価1〜300mgKOH/gの前記(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分の分散液と、平均水酸基価1〜2000mgKOH/gの前記添加用ポリオール(A−ii)成分と、前記ポリイソシアネート(B)成分を含むことがより好ましく、
前記硬化性組成物は、シェル層に水酸基を有する前記(C)成分と平均水酸基価1〜200mgKOH/gの前記(C)成分分散用のポリオール(A−i)成分の分散液と、平均水酸基価1〜300mgKOH/gの前記添加用ポリオール(A−ii−1)成分と平均水酸基価300mgKOH/g超2000mgKOH/g以下の前記添加用ポリオール(A−ii−2)成分と、前記ポリイソシアネート(B)成分を含むことがさらに好ましく、
前記硬化性組成物は、シェル層に水酸基を有する前記(C)成分と平均水酸基価1〜100mgKOH/gの前記(C)成分分散用のポリオール(A−i)成分の分散液と、平均水酸基価1〜300mgKOH/gの前記添加用ポリオール(A−ii−1)と平均水酸基価300mgKOH/g超1000mgKOH/g以下の前記添加用ポリオール(A−ii−2−1)成分と平均水酸基価1000mgKOH/g超2000mgKOH/g以下の前記添加用ポリオール(A−ii−2−2)成分と、前記ポリイソシアネート(B)成分を含むことがさらにより好ましい。
<硬化触媒(D)>
本発明の硬化性組成物には(D)成分として硬化触媒を使用することができる。硬化触媒としては、特に限定されず、通常使用されるウレタン化反応を促進する触媒が挙げられる。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、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、オクチル酸鉛、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ニッケル、オクチル酸コバルト等のカルボン酸金属塩;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)、ジブチル錫ビスイソオクチルチオグリコレート、ジプチル錫ジクロライド、ジプチル錫オキサイド、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;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、トリアリルアミン、トリフェニルアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N’,N’−トリメチルアミノエチルピペラジン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、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、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N−オクタデシルモルホリン、N−メチルピペラジン、N−メチル−N’−(2−ヒドロキシプロピル)ピペラジン、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)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)などのアミン類等が挙げられる。また、DBUのオクチル酸塩など、前記アミン類とカルボン酸やフェノール類などの有機酸との塩は、潜在硬化性触媒として有効である。
硬化触媒の量は、本発明の硬化性組成物の全量に対して、例えば0.001〜5質量%、好ましくは0.01〜2質量%、より好ましくは0.05〜1質量%、特に好ましくは0.1〜0.5質量%である。0.001質量%未満では硬化が遅くなる場合がある。5質量%を超えると硬化が早すぎて取扱作業が困難になることがある。
<充填材>
本発明の硬化性組成物には、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、炭酸バリウム、硫酸バリウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、バライト、無水石膏、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、マイカ、亜鉛華、鉛白、リトポン、硫化亜鉛、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。
また、上記以外に,例えば、酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄、クロム酸鉛、酸化クロム、ウルトラマリン、コバルトブルー、シアニンブルー、シアニングリーン、レーキレッド、キナクリドンレッドなどの着色顔料も用いることができる。
充填材を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して例えば1〜250質量部、好ましくは10〜200質量部である。
<難燃剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、ポリリン酸アンモニウム、トリクレジルホスフェートなどのリン系可塑剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、および、熱膨張性黒鉛など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。
前記ポリリン酸アンモニウムとしては、従来公知のものを広く使用することができる。これらの中でも、耐水性の観点から、樹脂により被覆し、マイクロカプセル化されたポリリン酸アンモニウムや表面改質されたポリリン酸アンモニウム等の表面処理されたポリリン酸アンモニウムが好ましく、更に好ましくは表面をメラミンホルムアルデヒド樹脂で被覆されたものが好ましい。
難燃剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、例えば5〜200質量部、好ましくは10〜100質量部の範囲で使用される。
<分散剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて分散剤を添加することができる。該分散剤は、顔料とともに公知の方法に従って混合分散して得られる顔料分散ペーストを配合することも可能である。分散剤としては、市販されているものを使用することができる。市販品としては、例えば、ANTI−TERRA(登録商標)−U、ANTI−TERRA(登録商標)−U100、ANTI−TERRA(登録商標)−204、ANTI−TERRA(登録商標)−205、DISPERBYK(登録商標)−101、DISPERBYK(登録商標)−102、DISPERBYK(登録商標)−103、DISPERBYK(登録商標)−106、DISPERBYK(登録商標)−108、DISPERBYK(登録商標)−109、DISPERBYK(登録商標)−110、DISPERBYK(登録商標)−111、DISPERBYK(登録商標)−112、DISPERBYK(登録商標)−116、DISPERBYK(登録商標)−130、DISPERBYK(登録商標)−140、DISPERBYK(登録商標)−142、DISPERBYK(登録商標)−145、DISPERBYK(登録商標)−161、DISPERBYK(登録商標)−162、DISPERBYK(登録商標)−163、DISPERBYK(登録商標)−164、DISPERBYK(登録商標)−166、DISPERBYK(登録商標)−167、DISPERBYK(登録商標)−168、DISPERBYK(登録商標)−170、DISPERBYK(登録商標)−171、DISPERBYK(登録商標)−174、DISPERBYK(登録商標)−180、DISPERBYK(登録商標)−182、DISPERBYK(登録商標)−183、DISPERBYK(登録商標)−184、DISPERBYK(登録商標)−185、DISPERBYK(登録商標)−2000、DISPERBYK(登録商標)−2001、DISPERBYK(登録商標)−2008、DISPERBYK(登録商標)−2009、DISPERBYK(登録商標)−2022、DISPERBYK(登録商標)−2025、DISPERBYK(登録商標)−2050、DISPERBYK(登録商標)−2070、DISPERBYK(登録商標)−2096、DISPERBYK(登録商標)−2150、DISPERBYK(登録商標)−2155、DISPERBYK(登録商標)−2163、DISPERBYK(登録商標)−2164、BYK(登録商標)−P104、BYK(登録商標)−P104S、BYK(登録商標)−P105、BYK(登録商標)−9076、BYK(登録商標)−9077、BYK(登録商標)−220S、ANTI−TERRA(登録商標)−250、DISPERBYK(登録商標)−187、DISPERBYK(登録商標)−190、DISPERBYK(登録商標)−191、DISPERBYK(登録商標)−192、DISPERBYK(登録商標)−193、DISPERBYK(登録商標)−194、DISPERBYK(登録商標)−198、DISPERBYK(登録商標)−2010、DISPERBYK(登録商標)−2012、DISPERBYK(登録商標)−2015、DISPERBYK(登録商標)−2090、DISPERBYK(登録商標)−2091、DISPERBYK(登録商標)−2095(いずれもビックケミー社製)、DISPARLON(登録商標) 2150、DISPARLON(登録商標) KS−860、DISPARLON(登録商標) KS−873N、DISPARLON(登録商標) 7004、DISPARLON(登録商標) 1831、DISPARLON(登録商標) 1850、DISPARLON(登録商標) 1860、DISPARLON(登録商標) DA−1401、DISPARLON(登録商標) PW−36、DISPARLON(登録商標) DA−1200、DISPARLON(登録商標) DA−550、DISPARLON(登録商標) DA−703−50、DISPARLON(登録商標) DA−7301、DISPARLON(登録商標) DN−900、DISPARLON(登録商標) DA−325、DISPARLON(登録商標) DA−375、DISPARLON(登録商標) DA−234(いずれも楠本化成社製)、EFKAPOLYMER4550(EFKA社製)、ソルスパース(登録商標)27000、ソルスパース(登録商標)41000、ソルスパース(登録商標)53095(いずれもアビシア社製)等を挙げることができる。これらの中でも、ANTI−TERRA(登録商標)−U100、DISPERBYK(登録商標)−102、DISPERBYK(登録商標)−106、DISPERBYK(登録商標)−108、DISPERBYK(登録商標)−109、DISPERBYK(登録商標)−111、DISPERBYK(登録商標)−116、DISPERBYK(登録商標)−145、DISPERBYK(登録商標)−180、DISPERBYK(登録商標)−185、DISPERBYK(登録商標)−2008、DISPERBYK(登録商標)−2096、DISPERBYK(登録商標)−2155、BYK(登録商標)−P105、BYK(登録商標)−9076、BYK(登録商標)−9077、DISPERBYK(登録商標)−191、DISPERBYK(登録商標)−192、DISPERBYK(登録商標)−2090、DISPERBYK(登録商標)−2095、DISPARLON(登録商標) DA−550、DISPARLON(登録商標) DA−325、DISPARLON(登録商標) DA−375、DISPARLON(登録商標) DA−234は不揮発分含量が高く好ましい。
分散剤の数平均分子量は、1000〜10万であることが好ましい。1000未満であると十分な分散安定性が得られないおそれがあり、10万を超えると粘度が高すぎて取り扱いが困難となるおそれがある。より好ましくは2000〜5万であり、更に好ましくは、4000〜5万である。
分散剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、例えば0.1〜10質量部、好ましくは0.2〜3質量部、より好ましくは0.3〜1質量部の範囲で使用される。
<消泡剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて消泡剤を添加することができる。消泡剤としては、市販されているものを使用することができる。市販品としては、例えば、BYK(登録商標)−051、BYK(登録商標)−052、BYK(登録商標)−053、BYK(登録商標)−054、BYK(登録商標)−055、BYK(登録商標)−057、BYK(登録商標)−1752、BYK(登録商標)−1790、BYK(登録商標)−060N、BYK(登録商標)−063、BYK(登録商標)−065、BYK(登録商標)−066N、BYK(登録商標)−067A、BYK(登録商標)−077、BYK(登録商標)−088、BYK(登録商標)−141、BYK(登録商標)−354、BYK(登録商標)−392、BYK(登録商標)−011、BYK(登録商標)−012、BYK(登録商標)−017、BYK(登録商標)−018、BYK(登録商標)−019、BYK(登録商標)−020、BYK(登録商標)−021、BYK(登録商標)−022、BYK(登録商標)−023、BYK(登録商標)−024、BYK(登録商標)−025、BYK(登録商標)−028、BYK(登録商標)−038、BYK(登録商標)−044、BYK(登録商標)−093、BYK(登録商標)−094、BYK(登録商標)−1610、BYK(登録商標)−1615、BYK(登録商標)−1650、BYK(登録商標)−1730、BYK(登録商標)−1770などのビックケミー社製消泡剤や、DISPARLON(登録商標) OX−880EF、DISPARLON(登録商標) OX−881、DISPARLON(登録商標) OX−883、DISPARLON(登録商標) OX−883HF、DISPARLON(登録商標) OX−70、DISPARLON(登録商標) OX−77EF、DISPARLON(登録商標) OX−60、DISPARLON(登録商標) OX−710、DISPARLON(登録商標) OX−720、DISPARLON(登録商標) OX−720EF、DISPARLON(登録商標) OX−750HF、DISPARLON(登録商標) LAP−10、DISPARLON(登録商標) LAP−20、DISPARLON(登録商標) LAP−30等のアクリル系消泡剤、DISPARLON(登録商標) OX−66、DISPARLON(登録商標) OX−715等のシリコーン系アクリル系複合型消泡剤、DISPARLON(登録商標) 1950、DISPARLON(登録商標) 1951、DISPARLON(登録商標) 1952、DISPARLON(登録商標) P−410EF、DISPARLON(登録商標) P−420、DISPARLON(登録商標) P−450、DISPARLON(登録商標) P−425、DISPARLON(登録商標) PD−7等のビニル系消泡剤、DISPARLON(登録商標) 1930N、DISPARLON(登録商標) 1934等のシリコーン系消泡剤(いずれも楠本化成社製)等を挙げることができる。
消泡剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、例えば0.05〜10質量部、好ましくは0.2〜5質量部、より好ましくは0.3〜3質量部の範囲で使用される。
<可塑剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて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;ジエチレングリコールペンゾエート、ジペンタエリスリトールへキサエステル等のグリコールエステル類;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。
可塑剤の使用量が多いほど硬化性組成物の硬化物の強度が低下するため、可塑剤の使用量を低減する事が好ましく、可塑剤の使用量は、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して100質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましく、30質量部以下が更に好ましく、10質量部以下が特に好ましく、含有しないことが最も好ましい。
<溶剤>
本発明の硬化性組成物には、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、必要に応じて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、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、外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、環境への影響や人体への毒性が高くなる場合があるため、溶剤の使用量を低減する事が好ましい。その為、溶剤の配合量は、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、50質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがより好ましく、10質量部以下であることが更に好ましく、溶剤を含まないことが特に好ましい。
<粘着性付与剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて粘着性付与剤を添加することができる。粘着性付与剤としては、特に限定されないが、常温で固体、液体を問わず通常使用されるものを使用することができる。具体例としては、スチレン系ブロック共重合体、その水素添加物、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂(例えば、カシューオイル変性フェノール樹脂、トール油変性フェノール樹脂等)、テルペンフェノール樹脂、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、C5〜C9炭化水素共重合樹脂等)、水添石油樹脂、テルペン系樹脂、DCPD樹脂石油樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。スチレン系ブロック共重合体及びその水素添加物としては、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−エチレンプロピレン−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。上記粘着性付与剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
粘着性付与剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、例えば5〜100質量部、好ましくは10〜50質量部の範囲で使用される。
<レベリング剤>
本発明の組成物には、必要に応じてレベリング剤を添加することができる。レベリング剤としては市販されているものを使用することができる。市販品としては、例えば、BYKETOL(登録商標)−OK、BYKETOL(登録商標)−SPECIAL、BYKETOL(登録商標)−AQ、BYKETOL(登録商標)−WS(いずれもビックケミー社製)、DISPARLON(登録商標) 1970、DISPARLON(登録商標) 230、DISPARLON(登録商標) LF−1980、DISPARLON(登録商標) LF−1982、DISPARLON(登録商標) LF−1983、DISPARLON(登録商標) LF−1984、DISPARLON(登録商標) LF−1985(いずれも楠本化成社製)等を挙げることができる。
レベリング剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、例えば0.05〜10質量部、好ましくは0.2〜5質量部、より好ましくは0.3〜3質量部の範囲で使用される。
<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)を添加してもよい。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。充填材として示した前記ヒュームドシリカもまた、チクソ性付与剤として使用できる。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。
チクソ性付与剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、例えば0.1〜20質量部の範囲で使用される。
<エポキシ樹脂>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じてエポキシ樹脂を添加してもよい。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA(又はF)型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、含アミノグリシジルエーテル樹脂やこれらのエポキシ樹脂に、ビスフェノールA(又はF)類、多塩基酸類等を付加反応させて得られるエポキシ化合物等、公知のエポキシ樹脂が挙げられる。
エポキシ樹脂を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、例えば0.1〜30質量部の範囲で使用される。
<酸化防止剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて酸化防止剤(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622LD,チヌビン144,CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製);MARK LA−57,MARK LA−62,MARK LA−67,MARK LA−63,MARK LA−68(以上いずれも旭電化工業株式会社製);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)等のヒンダードアミン系光安定剤を使用することもできる。
酸化防止剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して0.1〜10質量部の範囲で使用するのが好ましく、さらに好ましくは0.2〜5質量部である。
<光安定剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて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、よりヒンダードアミン系が好ましい。特に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,CHIMASSORB119FL(以上いずれもBASF製);MARK LA−57,LA−62,LA−67,LA−63(以上いずれも株式会社アデカ製);サノールLS−765,LS−292,LS−2626,LS−1114,LS−744(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。
光安定剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して0.1〜10質量部の範囲で使用するのが好ましく、さらに好ましくは0.2〜5質量部である。
<紫外線吸収剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて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。
紫外線吸収剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して0.1〜10質量部の範囲で使用するのが好ましく、さらに好ましくは0.2〜5質量部である。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。
<シランカップリング剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じてシランカップリング剤を添加することができる。シランカップリング剤添加により接着性を向上させることができる。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。
シランカップリング剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、0.1〜15質量部程度が好ましく、0.5〜10質量部程度がより好ましく、1〜5質量部程度が特に好ましい。配合量がこの範囲を下回ると、接着性や貯蔵安定性が十分ではない場合がある。一方、配合量がこの範囲を上回ると、硬化物の強度が低下する場合がある。
<脱水剤>
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて脱水剤を添加することができる。脱水剤添加により組成物中に存在する水分を除去でき、保存安定性や硬化時の発泡などが改善される。具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、酸化カルシウム、ゼオライト、p−トルエンスルホニルイソシアネート、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類などが挙げられ、これらは単独あるいは2種以上を組み合わせて使用できる。
脱水剤を使用する場合、その使用量は(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、0.1〜20質量部程度が好ましく、0.5〜10質量部程度がより好ましく、1〜5質量部程度が特に好ましい。
なお、本発明の硬化性組成物は、本質的に非水系であり、水分が存在すると(B)成分との反応により発泡するなどの問題があるため、硬化性組成物中の水分は、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、1質量部以下が好ましく、0.1質量部以下がより好ましく、本質的に含有していないことが特に好ましい。
<その他の配合成分>
本発明では、必要に応じて、その他の配合成分を使用することができる。その他の配合成分としては、加水分解安定剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、離型剤、帯電防止剤、滑剤、低収縮剤、シリコーン界面活性剤等が挙げられる。
<硬化性組成物の製法>
本発明の硬化性組成物は、(A)成分および(B)成分を主成分とする硬化性組成物中に、ポリマー微粒子の(C)成分を含有する組成物であり、好ましくは、ポリマー微粒子(C)が1次粒子の状態で分散した組成物である。
(A)成分あるいは(B)成分中に、ポリマー微粒子(C)を1次粒子の状態で分散させた組成物を得る方法は、種々の方法が利用できるが、例えば水性ラテックス状態で得られたポリマー微粒子を(A)成分と接触させた後、水等の不要な成分を除去する方法、ポリマー微粒子を一旦有機溶剤に抽出後に(A)成分と混合してから有機溶剤を除去する方法等が挙げられるが、国際公開WO2009/14037に記載の方法を利用することが好ましい。その具体的な製造方法は、順に、ポリマー微粒子(C)を含有する水性ラテックス(詳細には、乳化重合によってポリマー微粒子を製造した後の反応混合物)を、20℃における水に対する溶解度が5質量%以上40質量%以下の有機溶媒と混合した後、さらに過剰の水と混合して、ポリマー微粒子を凝集させる第1工程と、凝集したポリマー微粒子(C)を液相から分離・回収した後、再度有機溶媒と混合して、ポリマー微粒子(C)の有機溶媒溶液を得る第2工程と、有機溶媒溶液をさらに(A)成分と混合した後、前記有機溶媒を留去する第3工程とを含んで調製されることが好ましい。
(A)成分は、23℃で液状であると、前記第3工程が容易となる為、好ましい。「23℃で液状」とは、軟化点が23℃以下であることを意味し、23℃で流動性を示すものである。
上記の工程を経て得た、(A)成分にポリマー微粒子の(C)成分が1次粒子の状態で分散した組成物に、更に(A)成分、(B)成分、(D)成分、及び、前記その他配合成分の各成分を、必要により更に追加混合する事により、ポリマー微粒子(C)が1次粒子の状態で分散した本発明の硬化性組成物が得られる。当該硬化性組成物は、1液型湿分硬化性組成物として使用されてもよい。
各成分を混合する際は、通常使用される混合機などを用いて公知の方法で製造される。各種原料をプロペラ型/櫂型などの攪拌羽根の付いた混合槽、プラネタリーミキサー、ニーダー、ホーバルトミキサー、ハイスピードミキサー、ラインミキサー、ロールミル、サンドミル、アトライター、2軸ミキサーなどの混合機を用いて、必要ならば減圧下で均一に分散することにより得ることができる。混合物の粘度は、塗工方法に合わせて設計される。
<2液型硬化性組成物>
本発明の硬化性組成物を2液型または多液型として使用する場合、本発明の各成分は、(B)成分を含有する第1液と、(A)成分と(C)成分を含有する第2液に分けられることが好ましく、イソシアネート基含有成分<(B)成分、および/または、1より大きい当量比(NCO/活性水素含有基)で(A)成分と(B)成分を反応させて得たイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー)>を含有する第1液と、水酸基含有成分<(A)成分、および/または、1未満の当量比(NCO/活性水素含有基)で(A)成分と(B)成分を反応させて得た水酸基を有するウレタンプレポリマー>を含有する第2液として、別々の容器に保管し、使用直前に混合して使用する事が好ましい。
この際、(A)成分、(B)成分、及び、前記ウレタンプレポリマー以外の成分、すなわち、(C)成分、(D)成分、及び、その他の配合成分は、前記の第1液に添加してもよく、前記の第2液に添加してもよい。保存安定性の点から、(B)成分を含有する第1液と、(A)成分と(C)成分と(D)成分を含有する第2液からなる2液型硬化性組成物、とすることがより好ましい。
<硬化物>
本発明には、上記硬化性組成物から形成される硬化物が含まれる。本発明の硬化性組成物は、ポリマー微粒子が一次粒子の状態で分散していることから、これを硬化することによって、ポリマー微粒子が均一に分散した硬化物を容易に得ることができる。また、ポリマー微粒子が膨潤し難く、硬化性組成物の粘性が低いことから、硬化物を作業性よく得ることができる。
本発明の硬化性組成物から形成される硬化物は、所謂ポリウレタンであり、硬化物の重合体の主鎖骨格に、ウレタン結合を有する。側鎖にウレタン結合を有する材料とは、本質的に異なる。
<用途>
本発明の硬化性組成物は、構造接着用、インキバインダー、木材チップバインダー、ゴムチップ用バインダー、フォームチップバインダー、鋳物用バインダー、床材用、セラミック用、岩盤固結材、自動車内装材用、一般木工用、家具用、内装用、壁材用、食品包装用、等の接着剤;コーティング材;繊維強化複合材料;自動車シート、自動車内装部品、吸音材、制振材、ショックアブソーバー、断熱材、工事用床材クッション、等のウレタンフォーム;等の用途に好ましく用いられる。
これらの中でも、本発明の硬化性組成物を硬化して成る硬化物は、高伸びで、機械強度に優れる為、接着剤、コーティング材に用いられることがより好ましく、接着剤に用いられることがさらに好ましい。
<構造接着剤>
本発明の硬化性組成物は、冷間圧延鋼、アルミニウム、ファイバーグラスで強化されたポリエステル(FRP)、炭素繊維で強化されたエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化物のパネル、炭素繊維で強化された熱可塑性樹脂シートのパネル、シートモウルディングコンパウンド(SMC)、ABS、PVC、ポリカーボネート、ポリプロピレン、TPO、木材およびガラス等、種々の被着体へ良好な接着性を示す。
本発明の硬化性組成物は低温(−20℃程度)から常温のみならず、高温(80℃程度)においても接着性能および柔軟性に優れる。よって、本実施形態のポリウレタン樹脂接着剤組成物は構造用接着剤として好ましく用いることができる。
したがって、本発明の硬化性組成物を用いた構造用接着剤は、例えば、自動車や車両(新幹線、電車)、土木、建築、建材、木工、電気、エレクトロニクス、航空機、宇宙産業分野等の構造部材の接着剤として使用することができる。特に、自動車関連の用途としては、天井、ドア、シート等の内装材の接着、ランプなどの自動車照明灯具、サイドモール等の外装材の接着等を挙げることができる。
<コーティング材>
本発明の硬化性組成物をコーティング材として使用する場合、一般にコテやレーキを使用する場合は、混合物の粘度は500〜9,000cps/25℃程度とし、またローラーやスプレーの場合は、100〜3,000cps/25℃程度に調製する。本発明の硬化性組成物を、例えば床や廊下に施工するには、一般に実施されているウレタン塗り床材の施工法が適用できる。たとえば、素地調整した下地にプライマーを塗布後、施工条件に応じて、コテ、ローラー、レーキ、スプレーガンなどを用いて均一に塗工する。塗工後、硬化が進み、性能の良いウレタン舗装膜が得られる。本発明の硬化性組成物から形成される塗膜は、耐荷重性や耐摩耗性に優れる。
本発明の硬化性組成物を塗付する際の下地としては特に限定は無いが、具体的には、コンクリート壁、コンクリート板、コンクリートブロック、CMU(Concrete Masonry Unit)、モルタル板、ALC板、石膏板(Dens Glass Gold:Georgia Pacific社製など)、スレート板などの無機系下地や、木材、合板、OSB(Oriented Strand Board)、などの木質系下地、アスファルト、変性ビチューメン、EPDM、TPOなどの防水シート、プラスチック、FRP、ウレタンフォーム断熱材などの有機系下地、金属パネルなどの金属系下地が挙げられる。
本発明の硬化性組成物を、金属または多孔質下地に塗布した後、該硬化性組成物を硬化して成る積層体は、該下地への防食性に優れながら、耐クラック性や耐荷重性に優れた塗膜となる為、特に好ましい。
本発明の硬化性組成物を用いたコーティング材の塗付方法としては特に限定は無いが、コテ、レーキ、刷毛、ローラー、エアースプレー、エアレススプレーなどの公知の塗布方法により行うことができる。
本発明の硬化性組成物を用いたコーティング材の用途としては、特に限定されないが、自動車、電気機器、事務機、建材、木材、塗り床、重防食、コンクリート防食、屋上・屋根防水や耐食・地下防水用の塗膜防水材、電着塗料、自動車補修、缶塗装、上塗り、中塗り、下塗り、プライマー、高耐候塗料、無黄変塗料、等が挙げられる。塗り床材、舗装材などに使用する場合、工場、実験室、倉庫、クリーンルームなどに使用できる。
本願は、2015年12月11日に出願された日本国特許出願第2015−242463号に基づく優先権の利益を主張するものである。2015年12月11日に出願された日本国特許出願第2015−242463号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
以下、実施例および比較例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更して実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお下記実施例および比較例において「部」および「%」とあるのは、質量部または質量%を意味する。
評価方法
先ず、実施例および比較例によって製造した硬化性組成物の評価方法について、以下説明する。
[1]体積平均粒子径の測定
水性ラテックスに分散しているポリマー微粒子の体積平均粒子径(Mv)は、マイクロトラックUPA150(日機装株式会社製)を用いて測定した。脱イオン水で希釈したものを測定試料として用いた。測定は、水、またはメチルエチルケトンの屈折率、およびそれぞれのポリマー微粒子の屈折率を入力し、計測時間600秒、Signal Levelが0.6〜0.8の範囲内になるように試料濃度を調整して行った。
[2](C)成分のコア層のガラス転移温度の計算
硬化性組成物中の(C)成分のコア層のガラス転移温度は、数式(1)よりケルビン温度(K)で計算し、セルシウス温度(℃)へ換算した。その際に用いた各非架橋性単量体のホモポリマーのTgは次の値を使用した:メチルメタクリレート 378K、アクリル酸ブチル 218K、ブタジエン 188K、ブチルメタクリレート 293K、スチレン 373K。
1/Tg=Σ(M/Tg) (1)
(式中、Mは(C)成分のコア層を構成する非架橋性単量体i成分の重量分率、Tgは非架橋性単量体iのホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。iは1以上の整数を表す。)
[3]粘度の測定
硬化性組成物の粘度は、BROOKFIELD社製デジタル粘度計DV−II+Pro型を用いて測定した。スピンドルCPE−41を使用し、50℃または25℃で、Shear Rate(ずり速度)が5(s−1)における粘度を測定した。
[4]硬化物物性の測定
硬化性組成物を、厚み3mmのスペーサーを挟んだ2枚のテフロン(登録商標)コート鋼板の間に注ぎ込み、80℃で1時間硬化させた後、更に、120℃で12時間硬化させ、厚み3mmの硬化板を得た。この硬化板を3号ダンベル型に打ち抜いて、23℃にて引っ張り速度200mm/分で引張り試験を行い、最大引張応力(MPa)、最大引張応力時の伸び(%)を測定した。
[5]硬化物のデュロメータ硬さの測定
前記[4]で作製した厚み3mmの硬化板を2枚重ね、JIS K−6253に従って、タイプAの試験機を用いてデュロメータ硬さを、23℃にて測定した。
1.ポリマー微粒子の調製
製造例1−1;コアシェルポリマーラテックス(L−1)の調製
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、モノマーと乳化剤の添加装置を有するガラス反応器に、脱イオン水193質量部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)0.006質量部、硫酸第一鉄・7水和塩(FE)0.0015質量部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(SFS)0.6質量部およびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(SDS)0.01質量部を仕込み、窒素気流中で撹拌しながら60℃に昇温した。次にコア層用モノマー(メチルメタクリレート(MMA)87質量部、アリルメタクリレート(ALMA)4質量部)、及び、クメンハイドロパーオキサイド(CHP)0.13質量部の混合物を3時間要して滴下した。また、前記のモノマー混合物の添加とともに、SDSの5質量%水溶液20質量部を3時間にわたり連続的に追加した。モノマー混合物添加終了から1時間撹拌を続けて重合を完結し、アクリルポリマー微粒子を含むラテックスを得た。引き続き、そこに、グラフトモノマー(MMA2質量部、ブチルアクリレート(BA)8質量部、4−ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA)1質量部、スチレン(St)2質量部)、及び、CHP0.07質量部の混合物を120分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.07質量部を添加し、さらに2時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマー微粒子を含むラテックス(L−1)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマー微粒子の体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−2;コアシェルポリマーラテックス(L−2)の調製
製造例1−1において、グラフトモノマーとして<MMA2質量部、BA8質量部、4HBA1質量部、St2質量部>の代わりに<MMA3質量部、BA8質量部、St2質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−2)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−3;コアシェルポリマーラテックス(L−3)の調製
製造例1−1において、グラフトモノマーとして<MMA2質量部、BA8質量部、4HBA1質量部、St2質量部>の代わりに<MMA1質量部、BA8質量部、4HBA2質量部、St2質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−3)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−4;コアシェルポリマーラテックス(L−4)の調製
耐圧重合機中に、脱イオン水200質量部、リン酸三カリウム0.03質量部、EDTA0.002質量部、FE0.001質量部、及び、SDS1.55質量部を投入し、撹拌しつつ十分に窒素置換を行なって酸素を除いた後、ブタジエン(BD)100質量部を系中に投入し、45℃に昇温した。パラメンタンハイドロパーオキサイド(PHP)0.03質量部、続いてSFS0.10質量部を投入し重合を開始した。重合開始から3、5、7時間目それぞれに、PHP0.025質量部を投入した。また、重合開始4、6、8時間目それぞれに、EDTA0.0006質量部、及びFE0.003質量部を投入した。重合15時間目に減圧下残存モノマーを脱揮除去して重合を終了し、ポリブタジエンゴムを主成分とするポリブタジエンゴムラテックス(R−1)を得た。得られたラテックスに含まれるポリブタジエンゴム粒子の体積平均粒子径は0.08μmであった。
次に、耐圧重合機中に、前記ポリブタジエンゴムラテックス(R−1)を21質量部(ポリブタジエンゴム7質量部を含む)、脱イオン水185質量部、リン酸三カリウム0.03質量部、EDTA0.002質量部、及びFE0.001質量部を投入し、撹拌しつつ十分に窒素置換を行なって酸素を除いた後、BD93質量部を系中に投入し、45℃に昇温した。PHP0.02質量部、続いてSFS0.10質量部を投入し重合を開始した。重合開始から24時間目まで3時間おきに、それぞれ、PHP0.025質量部、及びEDTA0.0006質量部、及びFE0.003質量部を投入した。重合30時間目に減圧下残存モノマーを脱揮除去して重合を終了し、ポリブタジエンゴムを主成分とするポリブタジエンゴムラテックス(R−2)を得た。得られたラテックスに含まれるポリブタジエンゴム粒子の体積平均粒子径は0.20μmであった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、前記ポリブタジエンゴムラテックス(R−2)261質量部(ポリブタジエンゴム粒子87質量部を含む)、及び、脱イオン水26質量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004質量部、FE0.001質量部、及びSFS0.2質量部を加えた後、グラフトモノマー(MMA6質量部、BA6質量部、4HBA1質量部)、及び、CHP0.14質量部の混合物を120分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.07質量部を添加し、さらに2時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−4)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.21μmであった。
製造例1−5;コアシェルポリマーラテックス(L−5)の調製
製造例1−1において、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA72質量部、BA15質量部、ALMA4質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−5)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−6;コアシェルポリマーラテックス(L−6)の調製
製造例1−1において、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA57質量部、BA30質量部、ALMA4質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−6)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−7;コアシェルポリマーラテックス(L−7)の調製
製造例1−1において、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA42質量部、BA45質量部、ALMA4質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−7)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−8;コアシェルポリマーラテックス(L−8)の調製
製造例1−1において、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA27質量部、BA60質量部、ALMA4質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−8)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−9;コアシェルポリマーラテックス(L−9)の調製
製造例1−1において、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA57質量部、ブチルメタクリレート(BMA)30質量部、ALMA4質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−9)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.35μmであった。
製造例1−10;コアシェルポリマーラテックス(L−10)の調製
製造例1−1において、最初に仕込むSDSを0.01質量部の代わりに0.4質量部とし、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA52.4質量部、BA27.6質量部、ALMA4質量部>を用い、グラフトモノマーとして<MMA2質量部、BA8質量部、4HBA1質量部、St2質量部>の代わりに<MMA3.1質量部、BA12.3質量部、4HBA1.5質量部、St3.1質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−10)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.10μmであった。
製造例1−11;コアシェルポリマーラテックス(L−11)の調製
製造例1−1において、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA67質量部、St20質量部、ALMA4質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−11)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.25μmであった。
製造例1−12;コアシェルポリマーラテックス(L−12)の調製
製造例1−1において、コア層用モノマーとして<MMA87質量部、ALMA4質量部>の代わりに<MMA77質量部、St10質量部、ALMA4質量部>を用いたこと以外は製造例1−1と同様にして、コアシェルポリマーのラテックス(L−12)を得た。得られたラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.27μmであった。
製造例1−13;コアシェルポリマーラテックス(L−13)の調製
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、製造例1−1で得たポリブタジエンゴムラテックス(R−1)246質量部(ポリブタジエンゴム粒子83質量部を含む)、及び、脱イオン水37質量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004質量部、FE0.001質量部、及びSFS0.2質量部を加えた後、グラフトモノマー(MMA10.5質量部、BA6質量部、4HBA0.5質量部)、及び、CHP0.11質量部の混合物を120分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.07質量部を添加し、さらに2時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−13)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.10μmであった。
2.ポリオール(A)中にポリマー微粒子(C)が分散した分散物の調製
製造例2−1;分散物(M−1)の調製
25℃の1L混合槽にメチルエチルケトン(MEK)132gを導入し、撹拌しながら、それぞれ前記製造例1−1で得られたコアシェルポリマーラテックス(L−1)を132g(ポリマー微粒子40g相当)投入した。均一に混合後、水200gを80g/分の供給速度で投入した。供給終了後、速やかに撹拌を停止したところ、浮上性の凝集体および有機溶媒を一部含む水相からなるスラリー液を得た。次に、一部の水相を含む凝集体を残し、水相360gを槽下部の払い出し口より排出させた。得られた凝集体にMEK150gを追加して均一に混合し、コアシェルポリマーを均一に分散した分散体を得た。この分散体に、(A)成分(2官能ポリエーテルポリオール(A−1:三井化学製、アクトコール D−2000、水酸基価:55mgKOH/g、(A−i)成分))60gを混合した。この混合物から、回転式の蒸発装置で、MEKを除去した。このようにして、(A)成分にポリマー微粒子が分散した分散物(M−1)を得た。
製造例2−2〜10;分散物(M−2〜10)の調製
製造例2−1において、コアシェルポリマーラテックスとして(L−1)の代わりに、それぞれ前記製造例1−2〜10で得られた(L−2〜10)を用いたこと以外は製造例2−1と同様にして、(A)成分にポリマー微粒子が分散した分散物(M−2〜10)を得た。
製造例2−11;分散物(M−11)の調製
製造例2−1において、(A)成分(2官能ポリエーテルポリオール(A−1)60gの代わりに3官能ポリエーテルポリオール(A−4:三洋化成製、サンニックス FA−703、水酸基価:33mgKOH/g)60gを混合したこと以外は製造例2−1と同様にして、(A)成分にポリマー微粒子が分散した分散物(M−11)を得た。
製造例2−12〜20;分散物(M−12〜20)の調製
製造例2−11において、コアシェルポリマーラテックスとして(L−1)の代わりに、それぞれ前記製造例1−2,3,5,6,7,8,11,12,13で得られた(L−2,3,5,6,7,8,11,12,13)を用いたこと以外は製造例2−11と同様にして、(A)成分にポリマー微粒子が分散した分散物(M−12〜20)を得た。
製造例2−21〜24;分散物(M−21〜24)の調製
製造例2−1において、コアシェルポリマーラテックスとして(L−1)の代わりに、それぞれ前記製造例1−5〜8で得られた(L−5〜8)を用い、更に(A)成分であるPPG主鎖を有する2官能ポリエーテルポリオール(A−1)60gの代わりにポリテトラメチレンエーテルグリコール(A−5:三菱化学製、PTMG2000、水酸基価:56mgKOH/g)120gを混合したこと以外は製造例2−1と同様にして、(A)成分にポリマー微粒子が分散した分散物(M−21〜24)を得た。
製造例2−25;分散物(M−25)の調製
製造例2−1において、(A)成分である2官能ポリエーテルポリオール(A−1)60gの代わりに3官能ポリエーテルポリオール(A−2:三井化学製、アクトコール T−300、水酸基価:530mgKOH/g)80gを混合したこと以外は製造例2−1と同様にして、(A)成分にポリマー微粒子が分散した分散物(M−25)を得た。
(実施例1〜3、比較例1〜2)
表1に示す処方にしたがって、(A)成分(2官能ポリエーテルポリオール(A−1)(A−ii−1)成分)または3官能ポリエーテルポリオール(A−2)(A−ii−2)成分)、(B)成分であるポリメリックMDI(B−1:三井化学製、コスモネートM−200)、前記製造例2−1〜4で得られた分散物(M−1〜4)、CAB−O−SIL TS−720(CABOT製、ポリジメチルシロキサンで表面処理されたヒュームドシリカ)、粉末状の合成ゼオライトA−3(200mesh通過分:和光純薬工業製)をそれぞれ計量し、よく混合して脱泡し硬化性組成物を得た。この組成物を用いて前記の試験方法に従って、硬化物物性(最大引張応力、最大引張応力時の伸び、タイプAデュロメータ硬さ)を測定した。試験結果を表1に示す。
また、分散物(M−1〜4)に関し、前記の方法に従って得られた、(C)成分のコア層のガラス転移温度(数式(1)より求めた計算値)、(C)成分のシェル層中の水酸基の含有量、および、分散物の50℃での粘度を表1に示す。
Figure 0006936734
表1から、本発明の硬化性組成物は、硬化物の強度(最大引張応力)が高く、伸びも高いことが判る。
(実施例4〜8、比較例3〜4)
表2に示す処方にしたがって、(A)成分(2官能ポリエーテルポリオール(A−1)(A−ii)成分)、(B)成分であるポリメリックMDI(B−1)、前記製造例2−1,4〜8で得られた分散物(M−1,4〜8)、CAB−O−SIL TS−720、粉末状の合成ゼオライトA−3をそれぞれ計量し、よく混合して脱泡し硬化性組成物を得た。この組成物を用いて前記の試験方法に従って、硬化物物性(最大引張応力、最大引張応力時の伸び、タイプAデュロメータ硬さ)を測定した。試験結果を表2に示す。
また、分散物(M−1,4〜8)に関し、前記の方法に従って得られた、(C)成分のコア層のガラス転移温度(数式(1)より求めた計算値)、(C)成分のシェル層中の水酸基の含有量、および、分散物の25℃での粘度を表2に示す。
Figure 0006936734
表2から、本発明の硬化性組成物は、硬化物の強度(最大引張応力)が高く、伸びも高く、デュロメータ硬さも中程度であることが判る。
(実施例9〜15、比較例5〜9)
表3に示す処方にしたがって、(A)成分(2官能ポリエーテルポリオール(A−1)(A−ii−1)成分)、3官能ポリエーテルポリオール(A−2)(A−ii−2−1)成分)、または、1,4−ブタンジオール(A−3:和光純薬工業製、水酸基価:1245mgKOH/g、(A−ii−2−2)成分))、(B)成分であるモノメリックMDI(B−2:和光純薬工業製)、前記製造例2−4〜10で得られた分散物(M−4〜10)、CAB−O−SIL TS−720、粉末状の合成ゼオライトA−3をそれぞれ計量し、よく混合して脱泡し硬化性組成物を得た。この組成物を用いて前記の試験方法に従って、硬化物物性(最大引張応力、最大引張応力時の伸び、タイプAデュロメータ硬さ)を測定した。試験結果を表3に示す。
また、分散物(M−4〜10)に関し、前記の方法に従って得られた、(C)成分のコア層のガラス転移温度(数式(1)より求めた計算値)、(C)成分のシェル層中の水酸基の含有量、および、分散物の25℃での粘度を表3に示す。
Figure 0006936734
表3から、本発明の硬化性組成物は、硬化物の強度(最大引張応力)が高く、伸びも高く、デュロメータ硬さも中程度であることが判る。
(実施例16〜24、比較例10〜12)
表4に示す処方にしたがって、(A)成分(3官能ポリエーテルポリオール(A−4)、(A−ii)成分)、(B)成分であるモノメリックMDI(B−2)、前記製造例2−11〜20で得られた分散物(M−11〜20)、CAB−O−SIL TS−720、粉末状の合成ゼオライトA−3をそれぞれ計量し、よく混合して脱泡し硬化性組成物を得た。この組成物を用いて前記の試験方法に従って、硬化物物性(最大引張応力、最大引張応力時の伸び、タイプAデュロメータ硬さ)を測定した。試験結果を表4に示す。
また、分散物(M−11〜20)に関し、前記の方法に従って得られた、(C)成分のコア層のガラス転移温度(数式(1)より求めた計算値)、(C)成分のシェル層中の水酸基の含有量、および、分散物の25℃での粘度を表4に示す。
Figure 0006936734
表4から、本発明の硬化性組成物は、硬化物の強度(最大引張応力)が高く、伸びも高く、デュロメータ硬さも中程度であることが判る。
(実施例25〜27、比較例13〜14)
表5に示す処方にしたがって、(A)成分(ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A−5)(A−ii−1)成分)、3官能ポリエーテルポリオール(A−2)(A−ii−2−1)成分)、または、1,4−ブタンジオール(A−3)(A−ii−2−2)成分)、(B)成分であるモノメリックMDI(B−2)、前記製造例2−21〜24で得られた分散物(M−21〜24)、CAB−O−SIL TS−720、粉末状の合成ゼオライトA−3をそれぞれ計量し、よく混合して脱泡し硬化性組成物を得た。この組成物を用いて前記の試験方法に従って、硬化物物性(最大引張応力、最大引張応力時の伸び、タイプAデュロメータ硬さ)を測定した。試験結果を表5に示す。
また、分散物(M−21〜24)に関し、前記の方法に従って得られた、(C)成分のコア層のガラス転移温度(数式(1)より求めた計算値)、(C)成分のシェル層中の水酸基の含有量、および、分散物の50℃での粘度を表5に示す。
Figure 0006936734
表5から、本発明の硬化性組成物は、硬化物の強度(最大引張応力)が高く、伸びも高く、デュロメータ硬さも中程度であることが判る。
(実施例28、比較例15〜17)
表6に示す処方にしたがって、(A)成分(2官能ポリエーテルポリオール(A−1)(A−ii−1)成分)、または、3官能ポリエーテルポリオール(A−2)(A−ii−2)成分)、(B)成分であるポリメリックMDI(B−1)、前記製造例2−1または製造例2−25で得られた分散物(M−1、M−25)、CAB−O−SIL TS−720、粉末状の合成ゼオライトA−3をそれぞれ計量し、よく混合して脱泡し硬化性組成物を得た。この組成物を用いて前記の試験方法に従って、硬化物物性(最大引張応力、最大引張応力時の伸び、タイプAデュロメータ硬さ)を測定した。試験結果を表6に示す。
なお、表6の比較例16〜17の硬化物は、高弾性率で低伸びであった為、表7の硬化物の引張物性は全て、JIS K−7113に従った1号ダンベル型に打ち抜いて、23℃にて引っ張り速度10mm/分で引張り試験を行った。
また、分散物(M−1、M−25)に関し、前記の方法に従って得られた、(C)成分のコア層のガラス転移温度(数式(1)より求めた計算値)、(C)成分のシェル層中の水酸基の含有量、および、分散物の50℃での粘度を表6に示す。
Figure 0006936734
表6の比較例16と17から、平均水酸基価の高い(A)成分を用いた場合、低伸びでゴム弾性を示さず、タイプAデュロメータ硬さは95よりも大きい。更に、ポリマー微粒子の添加により、硬化物の強度(最大引張応力)は低下することが判る。
一方、実施例28と比較例15から、比較的平均水酸基価の低い(A)成分を用いた場合、タイプAデュロメータ硬さは95以下を示し、ポリマー微粒子の添加により、硬化物の強度(最大引張応力)が顕著に向上することが判る。

Claims (22)

  1. ポリオール(A)とポリイソシアネート(B)を必須構成成分として用いたポリウレタン系硬化性組成物であって、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、更に、コア層およびシェル層の少なくとも2層を有するコアシェル構造を有するポリマー微粒子(C)1〜40質量部を含有し、
    下記数式(1)より計算した(C)成分のコア層のガラス転移温度(Tg)が0℃より大きく、(C)成分のコア層が、非架橋性単量体由来の構成単位80〜99質量%、および、架橋性単量体由来の構成単位20〜1質量%からなる重合体であり、
    (A)成分の平均水酸基価が1〜150mgKOH/gであり、かつ、前記硬化性組成物から形成される硬化物の最大引張応力時の伸びが47%超であることを特徴とする硬化性組成物。
    1/Tg=Σ(M/Tg) (1)
    (式中、Mは(C)成分のコア層を構成する非架橋性単量体i成分の重量分率、Tgは非架橋性単量体iのホモポリマーのガラス転移温度(K)を表す。iは1以上の整数を表す。)
  2. 前記硬化性組成物から形成される硬化物のJIS K6253−3に規定されるタイプAデュロメータ硬さが23℃で5〜95である請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. (A)成分が、ポリエーテルポリオール、および/または、アクリルポリオールである請求項1または2に記載の硬化性組成物。
  4. ポリエーテルポリオールがポリオキシプロピレンポリオールである請求項3に記載の硬化性組成物。
  5. (C)成分のコア層が、(メタ)アクリレート系重合体である請求項1から4のいずれかに記載の硬化性組成物。
  6. (C)成分のシェル層が、(メタ)アクリレート系重合体である請求項1からのいずれかに記載の硬化性組成物。
  7. (C)成分のシェル層が、水酸基を有する請求項1からのいずれかに記載の硬化性組成物。
  8. (C)成分のシェル層中の水酸基の含有量が、0.05〜3.5mmol/gである請求項に記載の硬化性組成物。
  9. (C)成分が、水酸基を有するモノマー成分を、コア層にグラフト重合してなるシェル層を有する請求項7または8に記載の硬化性組成物。
  10. ポリオール(A)成分が、平均水酸基価が1〜300mgKOH/gである、(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分と、この(C)成分分散用ポリオール(A−i)成分とは異なる添加用ポリオール(A−ii)成分を含み、
    前記硬化性組成物が、シェル層に水酸基を有する前記(C)成分と前記(C)成分分散用のポリオール(A−i)成分とを含む分散液と、前記添加用ポリオール(A−ii)成分と、前記ポリイソシアネート(B)成分とを含むものである請求項7から9のいずれかに記載の硬化性組成物。
  11. (A−i)成分の平均水酸基価が120mgKOH/g以下である請求項10に記載の硬化性組成物。
  12. (A)成分が、(A)成分100質量%中、ポリエステルポリオールを50質量%以下で含む請求項1から11のいずれかに記載の硬化性組成物。
  13. (C)成分が、該硬化性組成物中で1次粒子の状態で分散している請求項1から12のいずれかに記載の硬化性組成物。
  14. (A)成分が、3官能以上の多官能ポリオールを含有する請求項1から13のいずれかに記載の硬化性組成物。
  15. (A)成分と(B)成分との反応物であるウレタンプレポリマーを含有する請求項1から14のいずれかに記載の硬化性組成物。
  16. (B)成分のイソシアネート(NCO)基と(A)成分の活性水素含有基との当量比(NCO/活性水素含有基)が、1.05〜5.0の範囲で形成されるイソシアネートを有するウレタンプレポリマーを含有する請求項15に記載の硬化性組成物。
  17. 請求項16に記載の硬化性組成物からなる1液型湿分硬化性組成物。
  18. 請求項1から16のいずれかに記載の硬化性組成物であって、(B)成分を含有する第1液と、(A)成分と(C)成分を含有する第2液からなる2液型硬化性組成物。
  19. 水分が、(A)成分と(B)成分の総量100質量部に対して、1質量部以下である請求項1から16のいずれかに記載の硬化性組成物。
  20. 硬化性組成物から形成される硬化物の重合体の主鎖骨格に、ウレタン結合を有する請求項1から19のいずれかに記載の硬化性組成物。
  21. 請求項1から20のいずれかに記載の硬化性組成物から形成される硬化物。
  22. 請求項1から20のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる接着剤。
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