JP6991236B2 - ラジカル重合性オルガノポリシロキサンの製造方法、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物、及び剥離シート - Google Patents

ラジカル重合性オルガノポリシロキサンの製造方法、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物、及び剥離シート Download PDF

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Description

本発明は、(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンの製造方法に関する。より詳細には、(メタ)アクリル酸を使用せずに、安全性が高く安価な原料により、(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを製造する方法に関する。さらには、剥離シートとして好適な硬化物を与える放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物、並びに剥離シートに関する。
各種紙、ラミネート紙、合成フィルム、透明樹脂、金属箔等の基材表面にオルガノポリシロキサン組成物を塗布し、架橋反応によって硬化皮膜を形成することで、接着性ないし粘着性物質に対して剥離性を持つ剥離紙、剥離フィルム等の剥離シートが製造されている。
ポリオルガノシロキサン組成物を硬化させる方法は様々な手段があり、有機金属化合物による縮合反応、有機過酸化物を用いた加硫、白金族金属触媒によるヒドロシリル化反応等が認知されている。しかし上記の硬化方式では加熱が必要であり、生産性向上や省エネルギー化のためより低温又は、室温での硬化が要求されている。また最近では電子部材や光学材料などへの利用としてポリエチレンテレフタラート(PET)フィルムなどの耐熱性が乏しい基材を使用する用途も増えている。
そこで加熱を行わず、熱以外の硬化エネルギーを与える方法として、放射線による硬化方式が着目されている。
放射線による硬化方式は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサンを用いたラジカル重合、エポキシ変性ポリシロキサンのエポキシ基の開環によるカチオン重合、メルカプト変性ポリオルガノシロキサンとアルケニル変性ポリオルガノシロキサンを用いたエン-チオール反応による硬化等が挙げられる。
その中でも(メタ)アクリル変性ポリシロキサンを用いたラジカル重合は、酸素が存在することにより硬化が阻害されるため、酸素濃度を低くするための装置が必要であるものの、非常に基材への密着性が良いということが最大の利点である。これにより、加熱により基材が収縮するような耐熱性が乏しいフィルムなどを基材とした粘着テープの背面処理剤、粘着ラベル用剥離紙、剥離フィルム及びテープ等の展開も可能であり、今後も市場の拡大が期待できる。
(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを含む剥離剤に関する多くの発明が提案されている(特許文献1、2、3)。また(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンの合成に関する多くの発明も提案されているが、いくつかの問題点がある。
特公平5-83570号(特許文献4)には、エポキシ基含有のポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸無水物と(メタ)アクリル酸の混合物を反応させることで、(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを合成する方法が記載されている。該方法は、エポキシ基に(メタ)アクリル酸を反応させているため、エポキシ基の開環により水酸基が生成するが、水酸基が多量に存在すると目的物が高粘度となってしまう。また有害性が高い(メタ)アクリル酸を使用するため、安全性に問題がある。(メタ)アクリル酸は沸点が高いため、反応後のストリッピングでも(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸由来の副生成物が除去できない可能性が高い。更には(メタ)アクリル酸無水物が非常に高価であることが問題となっている。
特許3780113(特許文献3)は、ポリヒドロキシアルキルエーテル基含有のポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸、重合することができる二重結合がないモノカルボン酸をエステル化反応させることで(メタ)アクリレート基含有のオルガノポリシロキサンを合成する方法を記載している。ポリヒドロキシアルキルエーテル基の末端の水酸基と(メタ)アクリル酸のエステル化反応は、目的物の水酸基の含有量が少ないため高粘度化しにくい。しかし有害性が高い(メタ)アクリル酸を使用するため安全性に問題がある。更に(メタ)アクリル酸の沸点は高いため、反応後のストリッピングでも(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸由来の副生成物が除去できない可能性が高い。
特許3925604(特許文献5)は、α,ω-ジヒドロキシオルガノポリシロキサンと(メタ)アクリロキシ基含有のシランとを酸性または塩基性触媒存在下、減圧条件で反応させることで(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを合成する方法を記載している。本方法では有害性が高い(メタ)アクリル酸を使用していないが、(メタ)アクリロキシ基含有のシランが非常に高価であることが問題点となっている。
特許5433426(特許文献6)は、両末端水酸基含有オルガノポリシロキサンとヒドロキシ基含有の(メタ)アクリロイル化合物の混合物とヒドロシリル基含有のオルガノポリシロキサンを触媒にヒドロキシルアミン化合物を用いて脱水素縮合反応させることで(メタ)アクリロイル基含有のオルガノポリシロキサンを合成する方法を記載している。特許文献6記載の方法では、有害性が高い(メタ)アクリル酸や、高価な(メタ)アクリロキシ基含有のシランを使用していないが、脱水素縮合反応を用いているため反応が進行すると多量の水素ガスが発生して非常に危険である。また脱水素縮合触媒に用いているヒドロキシルアミン化合物は(メタ)アクリロキシ基含有に吸着されやすいため、経時でヒドロキシルアミンによる(メタ)アクリロキシ基の重合により増粘が非常に発生し易い。
特許第2583677号 特許第2669947号 特許第3780113号 特公平5-83570号公報 特許第3925604号 特許第5433426号 特許第4251575号 特許第5882334号 特許第6025476号
本発明は、上記事情に鑑み、低粘度を有する(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを提供すること、及び、該オルガノポリシロキサンを安価に且つ有害な原料を使用せずに製造する方法を提供することを目的とする。更には、軽剥離及び高密着性を有する剥離シートを提供するために有用な(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを提供することを目的とする。
水酸基含有の有機化合物と(メタ)アクリル酸エステルのエステル交換反応により(メタ)アクリロイル基含有化合物を合成する方法として、例えば、特許4251575(特許文献7)は、エステルとアルコールを非晶質ジルコニウム酸化物とアルミニウム、チタン、珪素から選ばれる金属の酸化物を含む触媒に接触させることでエステル交換反応させる方法を記載している。本方法では、気相状態のアルコールを使用する必要があるため低沸点のアルコールに限定される。また、使用しているエステルはトリグリセリド、ジグリセリド、及びモノグリセリドといった油脂由来である。特許5882334(特許文献8)は、N,N-置換アミノアルコールと(メタ)アクリル酸エステルを無機塩存在下でエステル交換させることにより、N,N-置換アミノアクリレートを製造する方法を記載している。特許6025476(特許文献9)は、アミノアルコールから誘導された三置換ヒドロキシ尿素化合物と(メタ)アクリル酸エステルをアセチルアセトン金属錯体存在下、エステル交換反応させ(メタ)アクリロイル基含有尿素化合物として、最後に塩化水素と反応させ(メタ)アクリロイル基含有のイソシアネート化合物の製造方法を記載している。本方法は、副生成物の低沸点のアルコールを除去するため、15~25KPaの減圧条件でエステル交換反応させているが、上記減圧条件では(メタ)アクリル酸エステルが揮発、除去される可能性が高く、ポットイールドが減少してしまう。
上記特許文献には、エステル交換反応においてジルコニウム金属錯体を用いることが記載されている。しかし水酸基含有ポリオルガノシロキサンに関する記載はない。水酸基含有有機基を含むオルガノポリシロキサンと(メタ)アクリル酸エステルのエステル交換反応は、触媒としてジルコニウム金属錯体を使用するだけでは反応が十分に進行しない。本発明者が鋭意検討を重ねた結果、驚くべきことに、添加剤として水酸基含有アミンを用いることにより該エステル交換反応が促進され、水酸基含有ポリオルガノシロキサンへの(メタ)アクリロイル基の導入率が向上した。すなわち本発明者は、水酸基含有有機基を有するポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸エステルを、ジルコニウム金属錯体及び水酸基含有アミンの存在下でエステル交換反応させることで、高い導入率にて(メタ)アクリロイル基をオルガノポリシロキサンに導入する方法を見出し、本発明を成すに至った。
さらに本発明者は、上記製造方法で得られるオルガノポリシロキサンは低粘度を有することを見出した。また、該製造方法によれば、高価な(メタ)アクリロイルシランや、有害性が高い(メタ)アクリル酸を使用しないため、安価且つ安全に、目的とするポリシロキサンを製造することができる。さらには、該ラジカル重合性オルガノポリシロキサンを含む放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物を有する剥離シートは軽剥離を有し、且つ密着性良好であることを見出した。
すなわち、本発明は下記(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンの製造方法を提供する。
(a1)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサンと、
Figure 0006991236000001
(式中、Rは互いに独立に、置換又は非置換の、炭素数1~10の1価炭化水素基、アルコキシ基、又は、末端に水酸基を有する、一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて水酸基含有基という)であり、Rのうち少なくとも1つは水酸基含有基であり、aは2以上の正数であり、bは0以上の正数であり、cは0以上の正数であり、dは0以上の正数であり、及び2≦a+b+c+d≦1,000である)
(a2)下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル (a1)成分の水酸基に対するモル比が1~10となる量とを、
Figure 0006991236000002
(式中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基である)
下記(a3)成分及び(a4)成分の存在下でエステル交換反応させて前記(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得る工程を含むことを特徴とする、前記製造方法
(a3)ジルコニウム金属錯体 前記(a1)成分の水酸基1モルに対するモル比が0.001~0.1となる量
(a4)HON(Rで表される水酸基含有アミン 前記(a3)成分に対するモル比が0.10~1.5となる量(式中Rは、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基である)。
更には、本発明は下記(A)及び(B)成分を含む、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
(A)下記平均組成式(7)で示され、
Figure 0006991236000003
(式中、Rは互いに独立に、置換又は非置換の、炭素数1~10の1価炭化水素基、アルコキシ基、末端に水酸基を有する、一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて水酸基含有基という)、又は末端に(メタ)アクリロイルオキシ基を有する一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて(メタ)アクリロイルオキシ基含有基という)であり、少なくとも1のRは前記(メタ)アクリロイルオキシ基含有基であり、jは2以上の正数であり、kは0以上の正数であり、lは0以上の正数であり、mは0以上の正数であり、及び2≦j+k+l+m≦1,000である)
粘度5~3000mPa・sを有し、かつ上記水酸基含有基が結合するケイ素原子の個数が全ケイ素原子の合計個数に対して0~30%である、ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A) 100質量部、及び
(B)ラジカル重合開始剤 0.1~10質量部。
本発明の製造方法によれば、(メタ)アクリル酸を原料に用いた従来のラジカル重合性オルガノポリシロキサンの製造方法に比べ、より低粘度を有するオルガノポリシロキサンを提供することが可能であり、更に高価な原料や(メタ)アクリル酸のように有害性が高い原料を使用しないため、安価であり且つ安全性にも優れる。また、本発明のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを含む放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物から成る剥離シートは、(メタ)アクリル酸から製造される従来の(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを含む放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物から成る剥離シートに比較して、より軽剥離であり、さらに高密着性を有する。
以下、本発明の製造方法について、より詳細に説明する。
本発明は(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンの製造方法を提供する。該製造方法により得られる(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンは、特には、下記平均組成式(7)で表される。
Figure 0006991236000004
(式中、Rは互いに独立に、置換又は非置換の、炭素数1~10の1価炭化水素基、アルコキシ基、末端に水酸基を有する、一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて水酸基含有基という)、又は末端に(メタ)アクリロイルオキシ基を有する一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて(メタ)アクリロイルオキシ基含有基という)であり、少なくとも1のRは前記(メタ)アクリロイルオキシ基含有基であり、jは2以上の正数であり、kは0以上の正数であり、lは0以上の正数であり、mは0以上の正数であり、及び2≦j+k+l+m≦1,000であり、上記水酸基含有基が結合するケイ素原子の個数が全ケイ素原子の合計個数に対して0~30%である)
該(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンは粘度5~3000mPa・sを有することができる。
本発明の製造方法は(a1)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサンと(a2)下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルとを、(a3)ジルコニウム金属錯体及び(a4)HON(Rで表される水酸基含有アミンの存在下でエステル交換反応させて、(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得る工程を含むことを特徴とする。
Figure 0006991236000005
(式中、Rは互いに独立に、置換又は非置換の、炭素数1~10の1価炭化水素基、アルコキシ基、又は、末端に水酸基を有する、一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて水酸基含有基という)であり、Rのうち少なくとも1つは水酸基含有基であり、aは2以上の正数であり、bは0以上の正数であり、cは0以上の正数であり、dは0以上の正数であり、及び2≦a+b+c+d≦1,000である)

Figure 0006991236000006
(式中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基である)
上記式(1)中、Rは、互いに独立に、置換又は非置換の、炭素数1~10の1価炭化水素基、アルコキシ基、又は水酸基含有基であり、Rのうち少なくとも1つは水酸基含有基である。炭素数1~10の1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基等が挙げられる。これらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部又は全部をフッ素、塩素等のハロゲン原子で置換した3,3,3-トリフルオロプロピル基、パーフルオロブチルエチル基、パーフルオロオクチルエチル基、アルコキシ基で置換されたメトキシプロピル基、エトキシプロピル基等であってもよい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、及びブトキシ基等が挙げられる。好ましくはメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、水酸基含有基であり、但し、少なくとも1のRは水酸基含有基である。
好ましくは、水酸基含有基が結合するケイ素原子の個数が全ケイ素原子の合計個数に対して1~50%であるのがよく、好ましくは2~45%、更に好ましくは3~40%であるのがよい。水酸基含有基が結合するケイ素原子の個数が上記下限値より少ないと、エステル交換反応の反応率が悪くなってしまうため好ましくない。また上記上限値より多いと、本発明の製造方法により得られる(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを含む放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物を剥離シートとして使用する際に、該剥離シートと粘着テープとの剥離性が極端に悪くなってしまうおそれがある。
末端に水酸基を有する一価炭化水素基とは、好ましくは、炭素数2~20、より好ましくは炭素数3~15の、末端に水酸基を一つ有する一価炭化水素基である。より好ましくは、炭素数2~10、好ましくは炭素数3~6の、末端に水酸基を一つ有する一価炭化水素基である。末端に水酸基を有する(ポリ)オキシアルキレンアルキル基とは、末端に水酸基を一つ有する、好ましくは炭素数4~25、より好ましくは炭素数5~16の(ポリ)オキシアルキレンアルキル基である。オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシイソプロピレン基、オキシn-プロピレン基、及びオキシブチレン基等が挙げられるが、オキシエチレン基及びオキシイソプロピレン基が好ましく、2種以上のオキシアルキレン基を有していてもよい。上記水酸基含有基としては、例えば、下記の構造で表される。下記式において、*で示される箇所がポリシロキサンのケイ素原子との結合手である。
Figure 0006991236000007
gは1~10の整数であり、h及びiは互いに独立に1~5の整数であり、好ましくは、gは1~7の整数であり、h及びiは互いに独立に1~3の整数である。更に好ましくは、gは1~4の整数であり、h及びiは互いに独立に1又は2である。上記式において、括弧内に示されるエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの結合順序は制限されるものでなく、ランダムに配列していても、ブロック構造を形成していてもよい。
該水酸基含有基を有するポリオルガノシロキサンは、ヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンと、下記式で示される水酸基及び不飽和結合を有する化合物とをヒドロシリル化反応させることで得られる。
Figure 0006991236000008
g、h、及びiは上記の通りである。上記式において、括弧内に示されるエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの結合順序は制限されるものでなく、ランダムに配列していても、ブロック構造を形成していてもよい。
ヒドロシリル基を有するポリオルガノシロキサンと上記水酸基及び不飽和結合含有化合物とのヒドロシリル化反応は従来公知の方法に従い行えばよい。例えば、特許3780113(特許文献3)に記載されている方法で製造できる。上記オキシアルキレン構造を有する化合物においてgが10より大きい、あるいはh又はiが5より大きい化合物を原料として使用すると、ヒドロシリル化反応後に加熱減圧条件下で低沸点物を留去する際に該原料化合物が留去されずに残存する可能性が高いため好ましくない。
平均組成式(1)において、aは2以上の正数であり、bは0以上の正数であり、cは0以上の正数であり、dは0以上の正数であり、ただし2≦a+b+c+d≦1,000である。好ましくは、水酸基含有基の量が上記した範囲を満たし、且つ、該オルガノポリシロキサンが25℃における粘度5~1万mPa・s、更に好ましくは粘度10~5,000mPa・sを有する値であればよい。粘度は、BM型回転粘度計で測定される値である。
平均組成式(1)で表されるポリオルガノシロキサンとしては、例えば、下記構造で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006991236000009
(式中、pは0~1,000の正数であり、p1は0~800の正数、p2は1~200の正数である)
(メタ)アクリル酸エステル(a2)は下記一般式(2)で表される。
Figure 0006991236000010
式(2)中、Rは水素原子又はメチル基である。Rは、非置換又は置換の、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状の一価炭化水素基である。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、及びフェニル基等が挙げられる。工業的なコストとエステル交換反応の進行しやすさの観点より、Rは炭素数1~3のアルキル基、即ち、メチル基、エチル基、及びプロピル基が好ましい。また、Rの炭素数が6より大きいとエステル交換反応中に生成するアルコールの沸点が高くなり反応系から除外することが困難になり、エステル交換反応が進行しにくくなるため好ましくない。
(メタ)アクリル酸エステルの配合量は、(a1)オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対する(メタ)アクリル酸エステル(a2)のモル比が、1.0~10モル、好ましくは1.5~9モル、更に好ましくは2~8モルとなる量で反応させるのがよい。(メタ)アクリル酸エステル(a2)の量が上記下限値より少ないと、エステル交換反応による(メタ)アクリロイル基の導入率が低下する。(メタ)アクリル酸エステル(a2)の配合量が上記上限値より多いと、エステル交換反応による(メタ)アクリロイル基の導入率は高いが、(メタ)アクリル酸エステル(a2)の添加量が多すぎるため、ポットイールドが低下してしまう。
本発明は、上記式(1)で表される水酸基含有有機基を有するオルガノポリシロキサンと上記式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルとでエステル交換反応させることにより、オルガノポリシロキサンに(メタ)アクリロイル基を導入する。反応機構は以下の通りである。本発明は、該エステル交換反応を、エステル交換反応触媒である(a3)ジルコニウム金属錯体と、(a4)水酸基含有アミンの存在下で行うことを特徴とする。ジルコニウム金属錯体だけでは(メタ)アクリロイル基の導入率が低いが、水酸基含有アミンを併用することにより、(メタ)アクリロイル基の導入率を向上することができる。
Figure 0006991236000011
(a3)ジルコニウム金属錯体
(a3)ジルコニウム金属錯体は好ましくは下記一般式(3)で表される。

Zr(L(L (3)

(Lはβ-ジカルボニラートアニオン及びβ-ジカルボニル含有化合物のエノラートアニオンから選ばれるリガンドであり、LはLとは異なるアニオン性リガンドであり、eは2~4の整数であり、f=4-eである)。
上記式(3)中、Lとしては、例えば、2,4-ペンタンジオン(acac)、2,4-ヘキサンジオン、2,4-ヘプタンジオン、3,5-ヘプタンジオン、3-エチル- 2,4-ペンタンジオン、5-メチル-2,4-ヘキサンジオン、2,4-オクタンジオン、3,5-オクタンジオン、5,5-ジメチル-2,4-ヘキサンジオン、6-メチル-2,4-ヘプタンジオン、2,2-ジメチル-3,5-ノナンジオン、2,6-ジメチル-3,5-ヘプタンジオン、2-アセチルシクロヘキサノン(Cy-acac)、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン(t-Bu-acac)、1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオン(F-acac)、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタン、3-メチル-2,4-ペンタンジオン、3-アセチル-2-ペンタノン、3-アセチル-2-ヘキサノン、3-アセチル-2-ヘプタノン、3-アセチル-5-メチル-2-ヘキサノン、4-t-ブチル-4’-メトキシジベンゾイルメタン、4,4’-ジメトキシジベンゾイルメタン及び4,4’-ジ-t-ブチルジベンゾイルメタン等のβ-ジケトンから誘導されるβ-ジカルボニル含有化合物のエノラートアニオン、及び、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n-プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸n-ブチル、アセト酢酸sec-ブチル、アセト酢酸i-ブチル、アセト酢酸t-ブチル、アセト酢酸イソペンチル、アセト酢酸n-ヘキシル、アセト酢酸n-オクチル、アセト酢酸1-メチルヘプチル、アセト酢酸n-ノニル、アセト酢酸n-デシル、アセト酢酸n-ドデシルエステルから誘導されるβ-ケトエステラートアニオンが挙げられる。好ましくは、2,4-ペンタンジオン(acac)、2,4-ヘキサンジオン、3,5-ヘプタンジオン、3-エチル-2,4-ペンタンジオン、2,6-ジメチル-3,5-ヘプタンジオン、2-アセチルシクロヘキサノン(Cy-acac)、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン(t-Bu-acac)、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタン、3-メチル-2,4-ペンタンジオン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n-プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸n-ブチル、アセト酢酸sec-ブチル、アセト酢酸i-ブチル、アセト酢酸t-ブチルである。更に好ましくは、2,4-ペンタンジオン(acac)、2,4-ヘキサンジオン、3,5-ヘプタンジオン、3-エチル- 2,4-ペンタンジオン、2,6-ジメチル-3,5-ヘプタンジオン、2-アセチルシクロヘキサノン(Cy-acac)、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン(t-Bu-acac)、3-メチル-2,4-ペンタンジオン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n-プロピル、アセト酢酸イソプロピルである。
は、Lとは異なるアニオン性リガンドであり、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボレート、ヒドロキシ、メルカプト、ヒドロジスルフィド、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、メチルチオ、エチルチオ、フェノキシ、フェニルチオ、4-ニトロフェノキシ、アセテート、プロピオナート、ニトリド、シアノ、シアナト、チオシアナト、アミノ、ホスフィノが挙げられる。好ましくはフルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、テトラフルオロボレート、ヒドロキシ、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、フェノキシ、アセテート、プロピオナートであり、更に好ましくはクロロ、ブロモ、ヨード、ヒドロキシ、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、フェノキシ、アセテートが挙げられる。
eは2~4の整数であり、f=4-eである。好ましくは、eは3または4であり、更に好ましくはeは4である。eの値が大きいほど、エステル交換反応の触媒活性が向上する。
(a3)ジルコニウム金属錯体の量は、オルガノポリシロキサン(a1)の水酸基1モルに対するモル比が0.001~0.1となる量であり、好ましくは0.002~0.08となる量、更に好ましくは0.003~0.06となる量がよい。ジルコニウム金属錯体の量が上記下限値より少ないと(メタ)アクリロイル基の導入率が低下する。またジルコニウム金属錯体の量が上記上限値より多くてもエステル交換反応の加速はあまり期待できず、不経済である。
(a4)水酸基含有アミン
(a4)成分はHON(Rで表される水酸基含有アミンである。式中、Rは、互いに独立に、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基である。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基等のアルキル基等が挙げられる。入手のしやすさ、及び、エステル交換反応後に除去しやいという観点から、メチル基、エチル基、及びプロピル基が好ましい。更に好ましくはメチル基、及びエチル基である。該水酸基含有アミンとしては、N,N-ジメチルヒドロキシルアミン、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン、及びN,N-ジブチルヒドロキシルアミン等が挙げられる。
(a4)水酸基含有アミンの量は、ジルコニウム金属錯体(a3)1モルに対して、モル比で0.10~1.5モルとなる量、好ましくは0.25~1.5モルとなる量、より好ましくは0.35~1.2モル、更に好ましくは0.45~1.0モルで反応させると良い。水酸基含有アミンの量が上記下限値より少ないと(メタ)アクリロイル基の導入率が低下する。また、水酸基含有アミンの量が上記上限値より多くても(メタ)アクリロイル基の導入率は向上せず、却って(メタ)アクリロイル基のラジカル重合による増粘が発生してしまう。
(a5)ラジカル重合禁止剤
本発明の製造方法は、上記(a3)及び(a4)成分に加えて、ラジカル重合禁止剤をさらに使用してもよい。(a5)成分は、ラジカル重合禁止剤として従来公知の化合物であればよい。好ましくはヒンダードフェノール系化合物であり、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(BHT)、トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレ-ト(BASF製IRGANOX3114、ADEKA製アデカスタブAO-20)、トリス-(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)-ブタン(ADEKA製アデカスタブAO-30)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)(ADEKA製アデカスタブAO-40)、n-オクタデシル-β-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(BASF製IRGANOX1076、ADEKA製アデカスタブAO-50)、テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシメチル]メタン (BASF製IRGANOX1010、ADEKA製アデカスタブAO-60)、2,4,6-トリス[3,5-ジ(tert-ブチル)-4-ヒドロキシベンジル]-1,3,5-トリメチルベンゼン(BASF製IRGANOX1330、ADEKA製アデカスタブAO-330)、エチレレビス(オキシエチレン)ビス[3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート] (BASF製IRGANOX245)、1,6-ヘキサンジオールビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート](BASF製IRGANOX259)、オクチル-3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロ肉桂酸 (BASF製IRGANOX1135)、アクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニル(住友化学製SUMILIZER GM)、アクリル酸2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニル(住友化学製SUMILIZER GS)が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
ラジカル重合禁止剤としてヒンダードフェノール系化合物を用いる場合、下記に示す任意成分の有機溶媒を用いずにエステル交換反応させることも可能となる。ラジカル重合禁止剤の量は、オルガノポリシロキサン(a1)と(メタ)アクリル酸エステル(a2)の合計100重量部に対して0~1重量部であり、含む場合の量としては0.001~1重量部がよく、好ましくは0.01~1重量部、より好ましくは0.01~0.5重量部、更に好ましくは0.05~0.3重量部であるのがよい。ラジカル重合禁止剤の量が上記上限より多いと、得られるラジカル重合性オルガノポリシロキサンを含む放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性が低下する恐れがある。
(a6)有機溶剤
本発明のエステル交換反応は無溶剤で行うこともできるし、有機溶剤中で行ってもよい。有機溶剤としては、トルエン、及びキシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、及びイソパラフィン等の脂肪族炭化水素系溶剤、工業用ガソリン、石油ベンジン、及びソルベントナフサ等の炭化水素系溶剤、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、及び1,4-ジオキサン等のエーテル系溶剤、又はこれらの混合溶剤等が挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
有機溶剤の量は、(a1)~(a4)成分の合計100質量部に対して、又は、(a5)成分を含む場合は(a1)~(a5)成分の合計100質量部に対して0~200重量部、または1~200重量部、好ましくは1~150重量部、更に好ましくは5~100重量部である。
エステル交換反応は、上記(a1)~(a4)成分及び任意で(a5)及び(a6)成分を上述した範囲の量にて混合し加熱撹拌することで行えばよい。エステル交換反応の反応温度及び反応時間は特に制限されるものでないが、通常、40~150℃の範囲にある温度にて、3~96時間の範囲にある時間で行えばよい。
エステル交換反応液中は副生物のアルコールの除去と重合を防止するため、更に空気などの酸素含有ガスをバブリングまたはフローすることが好ましいが、酸素を含まない窒素ガスでバブリングまたはフローすることでも防止できる。従来の製造方法である(メタ)アクリル酸エステルを用いたエステル交換反応では、酸素含有ガスをバブリングまたはフローして(メタ)アクリロイル基の重合を防止していた。本発明の製造方法においては、酸素を含まない窒素ガスでバブリングまたはフローしても(メタ)アクリロイル基の重合を防止することができる。
本発明のエステル交換反応による(メタ)アクリロイル基の導入率は1H-NMRを用いて、算出できる。原料である水酸基を含有するオルガノポリシロキサン(a1)のSi原子に結合したメチレン基のプロトン(δ=0.42)は反応前後で不変であるため、このプロトンのピークを基準とした。
本発明のラジカル重合性オルガノポリシロキサンのメタクリロイル基のプロトンはδ=6.03、5.47の位置に現れ、アクリロイル基のプロトンはδ=6.35、6.08、5.74の位置に現れる。
基準となるメチレンのプロトンのピークの積分値を1.00とした場合、エステル交換反応による(メタ)アクリロイル基の導入率が100%ならば、(メタ)アクリロイル基のプロトンのピーク積分値は0.50となる。これより、下記式(5)、(6)を(メタ)アクリロイル基の導入率とした。

メタクリロイル基導入率=[(2つのメタクリロイル基のプロトンピークの積分値の平均)/0.50]×100 (%)・・・式(5)

アクリロイル基導入率=[(3つのアクリロイル基のプロトンピークの積分値の平均)/0.50]×100 (%)・・・式(6)

エステル交換反応による(メタ)アクリロイル基の導入率は70%以上~100%、好ましくは75%以上~100%、更に好ましくは80%以上~100%である。
式(5)、(6)の(メタ)アクリロイル基導入率は70%以上~100%であり、好ましくは75%以上~100%、更に好ましくは80%以上~100%である。式(5)、(6)が70%より小さくなると、(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A)中の(メタ)アクリロイル基の割合が少なくなり、硬化性が低下してしまう。
本発明の製造方法により得られる(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンは、上述した通り、特には下記平均組成式(7)で表される。
Figure 0006991236000012

式中Rは、上記平均組成式(1)においてRで規定した基、又は末端に(メタ)アクリロイルオキシ基を有する一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて(メタ)アクリロイルオキシ基含有基という)である。Rのうち少なくとも1つは(メタ)アクリロイルオキシ基含有基である。好ましくは(メタ)アクリロイルオキシ基含有基が結合するケイ素原子の個数が全ケイ素原子の合計個数に対して1~50%、より好ましくは2~45%、更に好ましくは3~40%であるのがよい。(メタ)アクリロイルオキシ基含有基の量が上記下限値より少ないと硬化性が低下する恐れがある。また、上記上限値より多いと得られる剥離シートの粘着テープとの剥離性が悪くなる恐れがある。
(メタ)アクリロイルオキシ基含有基とは、上記した水酸基含有基の末端水酸基が(メタ)アクリロイルオキシ基に置換された基である。従って、エポキシ基の開環により(メタ)アクリロイルオキシ基が導入された基とは異なり水酸基は有さない。好ましくは、末端に(メタ)アクリロイルオキシ基を一つ有する、炭素数2~10、好ましくは炭素数3~6の一価炭化水素基、又は、末端に(メタ)アクリロイルオキシ基を一つ有する、炭素数4~25、好ましくは炭素数5~16の(ポリ)オキシアルキレンアルキル基である。オキシアルキレン基の例は上述した通りであり、オキシエチレン基及びオキシイソプロピレン基が好ましく、2種以上のオキシアルキレン基を有していてもよい。例えば、下記の構造で表される。下記式において、*で示される箇所がポリシロキサンのケイ素原子との結合手である。
Figure 0006991236000013
Aは(メタ)アクリロイル基であり、gは1~10の整数であり、h及びiは互いに独立に1~5の整数であり、好ましくは、gは1~7の整数であり、h及びiは互いに独立に1~3の整数である。更に好ましくは、gは1~4の整数であり、h及びiは互いに独立に1又は2である。上記式において、括弧内に示されるエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの結合順序は制限されるものでなく、ランダムに配列していても、ブロック構造を形成していてもよい。
平均組成式(7)において、jは2以上の正数であり、kは0以上の正数であり、lは0以上の正数であり、mは0以上の正数であり、2≦j+k+l+m≦1,000である。好ましくは、(メタ)アクリロイルオキシ基含有有機基の量が上記範囲を満たし、且つ、上記オルガノポリシロキサンが25℃における粘度5~1万mPa・s、更に好ましくは粘度10~5,000mPa・sを有するような値であるのがよい。本発明の上記製造方法により得られる(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンは低粘度を有することができる。好ましくは5~3000mPa・s、更に好ましくは5~2000mPa・s、更に好ましくは8~1500mPa・s、更には10~1000mPa・s、特には15~700mPa・sを有することができる。該粘度は、BM型回転粘度計により測定される値である。
本発明はさらに(A)上記平均組成式(7)で表される(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンと(B)ラジカル重合開始剤を含む、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
(B)ラジカル重合開始剤
ラジカル重合開始剤は、放射線照射によってラジカルを発生させる能力があるならば、特に使用は限定されない。例えば、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、4’-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-ヒドロキシメチル-2-メチルプロピオフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、p-ターシャリブチルジクロロアセトフェノン、p-ターシャリブチルトリクロロアセトフェノン、p-アジドベンザルアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパノン-1、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン-n-ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、アニシル、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、ミヒラーケトン、4,4’ -ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’ -ジクロロベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’ -メチルジフェニルスルフィド、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-エチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、ビス(シクロペンタジエニル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(ピル-1-イル)チタニウム、1-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシジ-2-メチル-1-プロパン-1-オン等が挙げられる。これらラジカル重合開始剤は1種単独であっても、2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合開始剤の配合量は、(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン(A)100質量部に対して0.1~10質量部、好ましくは0.5~8質量部、さらに好ましくは1~5質量部であるのがよい。(B)成分の量が上記下限値より少ないと組成物の硬化性が低下する。また、上記上限値より多くても硬化性が向上することはなく、却って得られる硬化物の剥離性が低下してしまう。
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物は上記(A)成分及び(B)成分を混合することによって得られる。上記成分以外に、必要に応じて、シリコーンレジン、ポリジメチルシロキサン、充填剤、帯電防止剤、難燃剤、消泡剤、流動調整剤、光安定剤、溶剤、非反応性の樹脂およびラジカル重合性化合物などの添加剤を含有してもよい。添加剤の量は、本発明の効果を妨げない範囲で、従来技術に従い適宜調整されればよい。また、本発明のオルガノポリシロキサン組成物は有機溶剤に希釈して使用することも可能である。
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を各種基材に塗布し、放射線照射により硬化させることで、剥離シートを得ることができる。基材は特に制限されず、従来より剥離シートに使用されている基材であればよい。例えば、グラシン紙、クレーコート紙、上質紙、ポリエチレンラミネート紙、ポリエステルフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のプラスチックフィルム、ポリカーボネート等の透明樹脂、アルミ箔等の金属箔が挙げられる。オルガノポリシロキサン組成物の塗工量も特に制限されず、従来の剥離シートに従えばよい。通常、0.05~3.0g/m程度であればよい。
硬化は放射線照射により行うことができる。使用する放射線エネルギー線としては、好ましくは、高圧または超高圧の水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、蛍光灯、半導体固体レーザ、アルゴンレーザ、He-Cdレーザ、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2レーザなどから得られる紫外~可視光領域(約100~約800nm)のエネルギー線が用いられる。好ましくは、200~400nmに光硬度が強い放射線光源が好ましい。更に電子線、X線などの高エネルギーを有する放射線を用いることもできる。放射線エネルギーの照射時間は、通常は常温で0.1秒~10秒程度で十分であるが、エネルギー線の透過性が低い場合や硬化性組成物の膜厚が厚い場合には、それ以上の時間をかけるのが好ましいことがある。必要であればエネルギー線の照射後、室温~150℃で数秒~数時間加熱し、アフターキュアーすることも可能である。
放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物は空気中でも放射線照射により硬化可能だが、硬化性を向上させるために酸素濃度を下げて硬化させるのが好ましい。酸素濃度は下げるほど硬化性が向上するため、酸素濃度が低いほど好ましい。酸素濃度は1体積%、好ましくは0.1体積%、さらに好ましくは0.01体積%である。
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化して成る硬化物と基材から成る剥離シートは、粘着テープとの剥離性が良好である。従って、小さい力で粘着テープと剥離することができ(軽剥離)、且つ、剥離後の粘着テープが有する残留接着率が高い。従って、本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化して成る硬化物は剥離層として好適に利用することができる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
以下において、表中の物性は、下記の試験法により測定されたものである。粘度は、BM型回転粘度計で測定した25℃における値である。
実施例または比較例中のエステル交換反応の(メタ)アクリロイル基導入率は次のように計算した。

本発明のエステル交換反応による(メタ)アクリロイル基の導入率は1H-NMRを用いて、原料である水酸基を含有するオルガノポリシロキサン(a1)のSi原子に結合したメチレン基のプロトン(δ=0.42)は反応前後で不変であるため、このプロトンのピークを基準とした。
基準となるメチレンのプロトンのピークの積分値を1.00とした場合、エステル交換反応による(メタ)アクリロイル基の導入率が100%ならば、(メタ)アクリロイル基のプロトンのピーク積分値は0.50となる。これより、下記式(6)により、(メタ)アクリロイル基の導入率とした。

アクリロイル基導入率=[(3つのメタクリル基のプロトンピークの積分値の平均)/0.50]×100 (%)・・・式(6)
[実施例1]
撹拌装置、温度計、ディーンスターク装置を備えた300mLの3つ口フラスコに、(a1)25℃粘度が35mPa・sである下記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン69.82g、(a2)アクリル酸エチル(a2-1)45.10g(オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対するモル比が3.0となる量)、(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)3.661g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.05となる量)、(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.51g(ジルコニウム触媒1モルに対するモル比が0.76となる量)、(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.059g((a1)と(a2)の合計100重量部に対し0.05重量部となる量)、及び(a6)トルエン93.54g((a1)~(a6)の合計重量に対し81.4重量%)を投入し、副生するエタノールを除去しながら85℃で24時間加熱攪拌した。反応溶液をろ過後、85℃、20mmHgにて2時間減圧留去して、25℃における粘度17mPa・sを有する、下記平均組成式(8)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-1)を得た。エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は>99%であった。
Figure 0006991236000014
Figure 0006991236000015
上記中、Meはメチル基、AOはアクリロイルオキシ基である。
[実施例2]
上記実施例1で使用したジルコニウム金属錯体をジルコニウムテトラキス(エチルアセトアセテート)(a3-2)に替え、(a1)~(a6)成分の配合量を以下の通りに替えた他は実施例1の工程を繰り返して、25℃における粘度18mPa・sを有する、平均組成式(8)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-2)を得た。エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は>99%であった。
各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン68.97g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)44.55g(オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対するモル比が3.0となる量)、
(a3)ジルコニウムテトラキス(エチルアセトアセテート) (a3-2)4.51g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.05となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.51g(ジルコニウム触媒1モルに対するモル比が0.76となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.059g、
(a6)トルエン 92.40g
[実施例3]
実施例1において(a1)~(a6)成分の配合量を以下の通りに替えた他は実施例1の工程を繰り返して25℃における粘度18mPa・sを有する、平均組成式(8)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-3)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-3)は、上記平均組成式(8)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は95%であった。
各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン79.70g
(a2)アクリル酸エチル(a2-1) 34.32g(オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対するモル比が2.0となる量)、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1) 4.179g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.05となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1) 0.58g(ジルコニウム触媒1モルに対するモル比が0.76となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1) 0.059g、
(a6)トルエン 92.81g
[実施例4]
実施例1において(a1)~(a6)成分の配合量を以下の通りに替えた他は実施例1の工程を繰り返して、25℃における粘度18mPa・sを有する、平均組成式(8)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-4)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-4)は、上記平均組成式(8)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は95%であった。
各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン82.65g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)35.59g(オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対するモル比が2.0となる量)、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)1.734g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.02となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.242g(ジルコニウム触媒1モルに対するモル比が0.76となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.060g、
(a6)トルエン 96.25g
[実施例5]
実施例1において(a1)~(a6)成分の配合量を以下の通りに替えた他は実施例1の工程を繰り返して、25℃における粘度18mPa・sを有する、平均組成式(8)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-5)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-5)は、上記平均組成式(8)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は90%であった。
各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン71.36g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)46.09g(オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対するモル比が3.0となる量)、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)2.25g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.02となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.16g(ジルコニウム触媒1モルに対するモル比が0.38となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.060g、
(a6)トルエン 95.60g
[実施例6]
実施例1において(a1)~(a6)成分の配合量を以下の通りに替えた他は実施例1の工程を繰り返して、25℃における粘度18mPa・sを有する、平均組成式(8)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-6)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-6)は、上記平均組成式(8)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は90%であった。
各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン71.27g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)46.09g(オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対するモル比が2.0となる量)、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)2.24g(ジルコニウム触媒の量をオルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.02となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.41g(ジルコニウム触媒1モルに対するモル比が1.00となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.060g、
(a6)トルエン95.49g
[実施例7]
実施例1において、(a1)オルガノポリシロキサンを、25℃における粘度500mPa・sを有する下記平均組成式(a1-2)で表されるオルガノポリシロキサンに替え、(a1)~(a6)成分の配合量を以下の通りに替えた他は実施例1の工程を繰り返して、25℃における粘度200mPa・sを有する、下記平均組成式(9)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-7)を得た。エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は>99%であった。
Figure 0006991236000016

Figure 0006991236000017

上記中、Meはメチル基、AOはアクリロイルオキシ基である。

各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-2)で表されるオルガノポリシロキサン88.61g
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)57.93g(オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対するモル比が3.0となる量)、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)4.70g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.05となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.66g(ジルコニウム触媒1モルに対するモル比が0.76となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.077g((a1)と(a2)の合計100重量部に対し0.05重量部となる量)、
(a6)トルエン 58.62g((a1)~(a6)の合計重量に対し40重量%)
[実施例8]
実施例7においてトルエンの量を(a1)~(a6)の合計重量に対し10重量%とし、(a1)~(a5)成分の配合量を以下の通りにした他は実施例7の工程を繰り返して、25℃における粘度210mPa・sを有する、平均組成式(9)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-8)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-8)は、上記平均組成式(9)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は90%であった。
各成分の配合量は以下の通りである((a2)~(a4)成分の配合比は実施例7と同じ)。
(a1)上記平均組成式(a1-2)で表されるオルガノポリシロキサン110.74g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)72.40g、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)5.88g、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.82g、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.097g((a1)と(a2)の合計100重量部に対し0.05重量部となる量)、
(a6)トルエン 18.31g((a1)~(a6)の合計重量に対し10重量%)
[実施例9]
実施例7において(a5)ラジカル重合禁止剤をアクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニルに替え、(a1)~(a5)成分の配合量を以下の通りにし、(a6)トルエンを配合しなかった他は実施例7の工程を繰り返して、25℃粘度が215mPa・sを有する、平均組成式(9)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-9)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-9)は、上記平均組成式(9)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は87%であった。
各成分の配合量は以下の通りである((a2)~(a4)成分の配合比は実施例7と同じ)。
(a1)上記平均組成式(a1-2)で表されるオルガノポリシロキサン120.69g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)78.91g、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)6.41g、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.89g、
(a5)アクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニル(a5-2) 0.318g((a1)と(a2)の合計100重量部に対し0.15重量部となる量)、
(a6)トルエン 0g
[実施例10]
実施例7において(a5)ラジカル重合禁止剤をアクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニルに替え、(a1)~(a5)成分の配合量を以下の通りにし、(a6)トルエンを配合しなかった他は実施例7の工程を繰り返して、25℃粘度が213mPa・sを有する、平均組成式(9)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-10)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-10)は、上記平均組成式(9)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は89%であった。
各成分の配合量は以下の通りである((a2)及び(a4)成分の配合比は実施例7と同じ)。
(a1)上記平均組成式(a1-2)で表されるオルガノポリシロキサン128.94g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)84.30g、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)2.05g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.015となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.29g、
(a5)アクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニル(a5-2) 0.326g((a1)と(a2)の合計100重量部に対し0.15重量部となる量)、
(a6)トルエン 0g
[実施例11]
実施例7において(a5)ラジカル重合禁止剤をアクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニルに替え、(a1)~(a5)成分の配合量を以下の通りにし、(a6)トルエンを配合しなかった他は実施例7の工程を繰り返して、25℃粘度が210mPa・sを有する、平均組成式(9)で表されるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-11)を得た。該ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-11)は、上記平均組成式(9)において-OAの一部が水酸基であり、エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は89%であった。
各成分の配合量は以下の通りである((a2)及び(a4)成分の配合比は実施例7と同じ)。
(a1)上記平均組成式(a1-2)で表されるオルガノポリシロキサン132.34g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)86.53g、
(a3)ジルコニウムアセチルアセトナート(a3-1)702g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.005となる量)、
(a4)ジエチルヒドロキシアミン(a4-1)0.10g、
(a5)アクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニル(a5-2)0.328g((a1)と(a2)の合計100重量部に対し0.15重量部となる量)、
(a6)トルエン 0g
[比較例1]
実施例1において(a4)ジエチルヒドロキシアミンを配合しなかった他は実施例1の工程を繰り返して、25℃における粘度25mPa・sを有する、平均組成式(8)で表され、但し-OAの一部が水酸基であるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-12)を得た。エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は65%であった。
[比較例2]
実施例1において、(a3)ジルコニウム触媒及び(a4)アミンに替えて水酸化カリウムを使用し、各成分の配合量を以下の通りにした他は実施例1の工程を繰り返して、25℃粘度が38mPa・sを有する、平均組成式(8)で表され、但し-OAの一部が水酸基であるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-13)を得た。エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は15%であった。
各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン72.51g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)46.84g、
(エステル交換反応触媒)水酸化カリウム 0.31g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.05となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.061g、
(a6)トルエン 97.15g
[比較例3]
実施例1において、(a3)ジルコニウム触媒及び(a4)アミンに替えてパラトルエンスルホン酸・1水和物を使用し、各成分の配合量を以下の通りにした他は実施例1の工程を繰り返して、25℃における粘度26mPa・sを有する、平均組成式(8)で表され、但し-OAの一部が水酸基であるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-14)を得た。エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は55%であった。
各成分の配合量は以下の通りである。
(a1)上記平均組成式(a1-1)で表されるオルガノポリシロキサン70.76g、
(a2)アクリル酸エチル(a2-1)45.70g、
(エステル交換反応触媒)パラトルエンスルホン酸・1水和物 1.45g(オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対するモル比が0.05となる量)、
(a5)2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール(a5-1)0.060g、
(a6)トルエン 94.80g
[比較例4]
実施例7において(a4)ジエチルヒドロキシアミンを配合しなかった他は実施例7の工程を繰り返して、25℃における粘度300mPa・sを有する、平均組成式(9)で表され、但し-OAの一部が水酸基であるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-15)を得た。エステル交換反応によるアクリロイル基の導入率は58%であった。
下記比較例5及び6では、特公平5-83570号公報に記載の方法に従い、アクリル変性オルガノポリシロキサンを合成した。
[比較例5]
撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却管を取り付けた300mLのセパラブルフラスコへ平均組成式(15)で表されるエポキシ変性オルガノポリシロキサン80.86g、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン0.95g、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール0.059、トルエン95.40を投入し、50℃まで加熱した。50℃に達した時点で、滴下ロートよりアクリル酸36.55gとアクリル酸無水物6.40gの混合物を滴下し、滴下終了後より昇温して90~100℃にて40時間加熱攪拌した。その後、120℃、20mmHg、3時間減圧留去後にろ過により25℃粘度が粘度600mPa・sを有する、下記平均組成式(16)のラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-16)を得た。
Figure 0006991236000018
Figure 0006991236000019

上記中、Meはメチル基、AOはアクリロイルオキシ基である。
[比較例6]
撹拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却管を取り付けた300mLのセパラブルフラスコへ平均組成式(17)で表されるエポキシ変性オルガノポリシロキサン80.29g、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン0.96g、アクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニル0.176g、トルエン95.32gを投入し、50℃まで加熱した。50℃に達した時点で、滴下ロートよりアクリル酸36.82gと無水アクリル酸6.44gの混合物を滴下し、滴下終了後より昇温して90~100℃にて40時間加熱攪拌した。その後、120℃、20mmHg、3時間減圧留去したが、目的物は得られずゲル化した。
Figure 0006991236000020
実施例1~11及び比較例1~6の製造方法における各成分の配合量、アクリロイル導入率、及び得られたラジカル重合性ポリオルガノシロキサンの粘度を下記表1にまとめる。下記表1において(V)は(a1)オルガノポリシロキサンの官能基1モルに対する(a2)(メタ)アクリル化合物の添加量のモル比である。(W)は(a1)オルガノポリシロキサンの水酸基1モルに対する(a3)ジルコニウム金属錯体の添加量のモル比である。(X)は、(a3)ジルコニウム金属錯体1モルに対する(a4)アミンの添加量のモル比である。(Y)は、(a1)成分と(a2)成分の合計100重量部に対する(a5)ラジカル重合禁止剤の重量部である。(Z)は、(a1)~(a5)成分の合計100重量部に対する(a6)有機溶剤の重量部である。
Figure 0006991236000021
Figure 0006991236000022
上記表1に記載の通り、本発明の製造方法に従えば、水酸基含有有機基を有するオルガノポリシロキサンと(メタ)アクリル酸エステルのエステル交換反応は良好に進行し、アクリロイル基の導入率が極めて高い。
一方、比較例1、4は、水酸基含有アミンを使用しておらず、本発明の製造方法と比較してアクリロイル基の導入率が低い。また、比較例2、3はエステル交換反応触媒として酸または塩基化合物を使用しており、本発明の製造方法と比較してアクリロイル基の導入率は悪い。比較例5、6は、アクリル酸及びアクリル酸無水物を使用した特公平5-83570号公報に記載の製造方法に従うものであり、安全性に問題がある。また得られるオルガノポリシロキサンの粘度は、実施例で得られたオルガノポリシロキサンよりも高く、特に比較例6ではゲル化して目的物が得られなかった。
放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の製造
「実施例12」
上記実施例1で得た(A)ラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-1) 100重量部、及び(B)ラジカル重合開始剤である2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(B-1)5.0重量部を均一に混合することで、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物1を得た。
[実施例13~22及び比較例7~11]
実施例12におけるラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-1)を、上記実施例2~11及び比較例1~5で得たラジカル重合性オルガノポリシロキサン(A-2)~(A-16)の各々に替えた他は実施例12を繰り返して、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物2~16を製造した。オルガノポリシロキサン組成物2~16の各々に含まれる(A)ラジカル重合性オルガノポリシロキサンの種類は表2に記載の通りである。
下記の方法に従い、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物1~16の硬化性試験、及び該組成物の硬化物から成る剥離シートの剥離特性評価(剥離力試験、及び残留接着率)を行った。結果を表2に示す。
[オルガノポリシロキサン組成物の硬化性試験]
放射線硬化型オルガノポリシロキサン組成物1~16各々を調製後、厚みが38μmのPETフィルムに約1.0g/mの塗布量となるようにロール塗布し、酸素濃度を150ppmに設定した80W/cmの高圧水銀灯を2灯用いて100mJ/cmの照射量の紫外線を照射し、シート状硬化皮膜を作成した。該皮膜の表面を指で10回擦り、硬化性を確認した。くもり及び脱落は見られない場合を○とし、わずかにくもり及び脱落が見られた場合を△とし、未硬化の場合を×と示した。
[硬化物の剥離力試験]
上記硬化試験と同じ方法によりシート状硬化皮膜(剥離シート)を形成した。該硬化被膜を25℃、20時間保管した後、硬化皮膜表面に幅25mmのアクリル粘着テープTESA7475(商品名)を貼り付け、2Kgのローラーを一往復させて圧着し、剥離力測定用のサンプルを作製した。該サンプルに70g/cmの荷重をかけながら、70℃で20~24時間エージングさせた。その後、引張試験機を用いて180°の角度で剥離速度0.3m/分にて、貼り合わせたテープを引張、剥離するのに要する力(N/25mm)を測定した。
[硬化物の残留接着率測定試験]
上記硬化試験及と同じ方法によりシート状硬化皮膜(剥離シート)を形成し、上記剥離力試験と同じ方法により剥離力測定用のサンプルを作製した。このサンプルに70g/cmの荷重をかけながら、70℃で20~24時間エージングさせた。その後、引張試験機を用いて180°の角度で剥離速度0.3m/分にて、貼り合わせたテープを剥離した後、該テープをSUS板に貼り付けた。2Kgのローラーを一往復させて圧着し、25℃、30分放置後に、該テープを剥離するのに要する力(P)を測定した。同じく、上記硬化皮膜と貼り合わせていないアクリル粘着テープTESA7475をSUS板に貼り付け、SUS板から該テープを剥離するために要する力(P)を測定した。(P)に対する(P)の割合を残留接着率とした。
Figure 0006991236000023
比較例7~10の組成物は十分に硬化せず、硬化性に劣った。また、比較例11の組成物は、得られる硬化物からなる剥離シートは粘着テープと剥離するのに要する力(剥離力)が大きい。これに対し、本発明のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを含む組成物は硬化性に優れ、且つ、得られる剥離シートは粘着テープとの剥離に要する力が小さく、軽剥離であった。
本発明の製造方法によれば、(メタ)アクリル酸を原料に用いた従来のラジカル重合性オルガノポリシロキサンの製造方法に比べ、より低粘度を有するオルガノポリシロキサンを提供することが可能であり、更に高価な原料や(メタ)アクリル酸のように有害性が高い原料を使用しないため、安価であり且つ安全性にも優れる。また、本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物から成る剥離シートは軽剥離であり、且つ、粘着層に対する高密着性を有する為、剥離紙及び剥離フィルム等、剥離シートとして好適に使用できる。

Claims (7)

  1. (メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンの製造方法であって、
    (a1)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサンと、
    Figure 0006991236000024
    (式中、Rは互いに独立に、置換又は非置換の、炭素数1~10の1価炭化水素基、アルコキシ基、又は、末端に水酸基を有する、一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて水酸基含有基という)であり、Rのうち少なくとも1つは水酸基含有基であり、aは2以上の正数であり、bは0以上の正数であり、cは0以上の正数であり、dは0以上の正数であり、及び2≦a+b+c+d≦1,000である)
    (a2)下記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル (a1)成分の水酸基に対するモル比が1~10となる量とを、
    Figure 0006991236000025
    (式中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rは炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基である)
    下記(a3)成分及び(a4)成分の存在下でエステル交換反応させて前記(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得る工程を含むことを特徴とする、前記製造方法
    (a3)ジルコニウム金属錯体 前記(a1)成分の水酸基1モルに対するモル比が0.001~0.1となる量
    (a4)HON(Rで表される水酸基含有アミン 前記(a3)成分に対するモル比が0.10~1.5となる量(式中Rは、互いに独立に、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基である)。
  2. 上記エステル交換反応の工程において、(a5)ラジカル重合禁止剤が更に存在し、該(a5)成分の量が(a1)成分及び(a2)成分の合計100質量部に対して0.001~1質量部である、請求項1記載の製造方法。
  3. 上記エステル交換反応の工程において、(a6)有機溶剤が更に存在し、該(a6)成分の量が(a1)~(a4)成分の合計100質量部に対して、又は(a5)成分を含む場合には(a1)~(a5)成分の合計100質量部に対して、1~200質量部である、請求項1又は2記載の製造方法。
  4. (a3)ジルコニウム金属錯体が下記一般式(3)で表される、請求項1~3のいずれか1項記載の製造方法。
    Zr(L(L (3)
    (Lはβ-ジカルボニラートアニオン及びβ-ジカルボニル含有化合物のエノラートアニオンから選ばれるリガンドであり、LはLとは異なるアニオン性リガンドであり、eは2~4の整数であり、f=4-eである)。
  5. (a5)ラジカル重合禁止剤がヒンダードフェノール系化合物である、請求項2及び請求項2に従属する請求項3及び4のいずれか1項記載の製造方法。
  6. (a1)オルガノポリシロキサンにおいて、水酸基含有基が結合しているケイ素原子の個数が全ケイ素原子の合計個数に対して1~50%である、請求項1~5のいずれか1項記載の製造方法。
  7. (メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンが下記平均組成式(7)で表される、請求項1記載の製造方法
    Figure 0006991236000026
    (式中、Rは互いに独立に、置換又は非置換の、炭素数1~10の1価炭化水素基、アルコキシ基、前記水酸基含有基、又は、末端に(メタ)アクリロイルオキシ基を有する一価炭化水素基又は(ポリ)オキシアルキレンアルキル基(以下、まとめて(メタ)アクリロイルオキシ基含有基という)であり、少なくとも1のRは前記(メタ)アクリロイルオキシ基含有基であり、jは2以上の正数であり、kは0以上の正数であり、lは0以上の正数であり、mは0以上の正数であり、及び2≦j+k+l+m≦1,000であり、水酸基含有基が結合するケイ素原子の個数が全ケイ素原子の合計個数に対して0~30%である)。
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