JP7070552B2 - 硬化性組成物および構造物 - Google Patents
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Description
(1)(メタ)アクリロイル基を有する化合物、
(2)1分子中に2個以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物、
(3)光ラジカル発生剤、および
(4)潜在性硬化剤
を含む硬化性組成物。
[2] 成分(1)が、以下の成分(1-1):
(1-1)(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基を有する化合物
を含む前記[1]に記載の硬化性組成物。
[3] 成分(1)が、以下の成分(1-2):
(1-2)リン酸変性(メタ)アクリレート
を含む前記[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4] 成分(1)が、以下の成分(1-1)~(1-3):
(1-1)(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基を有する化合物、
(1-2)リン酸変性(メタ)アクリレート、および
(1-3)成分(1-1)および成分(1-2)のいずれにも該当しない(メタ)アクリロイル基を有する化合物
を含む前記[1]~[3]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[5] 成分(2)が、1分子中に2~6個のメルカプト基を有するポリチオール化合物を含む前記[1]~[4]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[6] 成分(2)が、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)、ペンタエリスリトール テトラキス(3-メルカプトブチレート)、トリス(3-メルカプトプロピル)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)、ジペンタエリスリトール ヘキサキス(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、エチレングリコール ビス(メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパン トリス(メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトール テトラキス(メルカプトアセテート)、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、トリメチロールプロパン トリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタン トリス(3-メルカプトブチレート)、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリル、および4,4’-イソプロピリデンジフェニル ビス(3-メルカプトプロピル) エーテルからなる群から選ばれる少なくとも一つを含む前記[1]~[5]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[7] 成分(2)が、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)、ペンタエリスリトール テトラキス(3-メルカプトブチレート)、トリス(3-メルカプトプロピル)イソシアヌレート、およびジペンタエリスリトール ヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)からなる群から選ばれる少なくとも一つを含む前記[1]~[5]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[8] 成分(1)中のアクリロイル基、メタクリロイル基およびエポキシ基の合計と成分(2)中のメルカプト基とのモル比(成分(1)中のアクリロイル基、メタクリロイル基およびエポキシ基の合計/成分(2)中のメルカプト基)が、0.5~2.0である前記[1]~[7]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[9] 成分(4)が、アミン-エポキシアダクト系化合物およびアミン-イソシアネートアダクト系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つを含む前記[1]~[8]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[10] 成分(5)として、熱ラジカル発生剤をさらに含む前記[1]~[9]のいずれか一つに記載の硬化性組成物。
[11] 第一の被着体と、第二の被着体と、これらの接着層とを含む構造物であって、
第一の被着体が、ポリカーボネート製の部材であり、
接着層が、前記[1]~[10]のいずれか一つに記載の硬化性組成物の硬化物である構造物。
[12] カメラモジュールである前記[11]に記載の構造物。
(1)(メタ)アクリロイル基を有する化合物、
(2)1分子中にメルカプト基(-SH)を2個以上有するポリチオール化合物(以下「ポリチオール化合物」と略称することがある。)、
(3)光ラジカル発生剤、および
(4)潜在性硬化剤
を含むことを特徴とする。以下、各成分を順に説明する。
本発明において、成分(1)の「(メタ)アクリロイル基を有する化合物」は、主に接着強度を高める役割を担う成分である。本発明において「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基および/またはメタクリロイル基」を意味する。成分(1)は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。
β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート
イソボルニル(メタ)アクリレート
オクチル/デシル(メタ)アクリレート
エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート
エポキシ基を有する(メタ)アクリレート
リン酸変性(メタ)アクリレート
EO変性フェノール (メタ)アクリレート
EO変性o-フェニルフェノール (メタ)アクリレート
EO変性パラクミルフェノール (メタ)アクリレート
EO変性ノニルフェノール (メタ)アクリレート
PO変性ノニルフェノール (メタ)アクリレート
N-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド
ω-カルボキシ-ポリカプロラクトン モノ(メタ)アクリレート
フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート
2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート
ジプロピレングリコール ジ(メタ)アクリレート
1,6-ヘキサンジオール ジ(メタ)アクリレート
トリプロピレングリコール ジ(メタ)アクリレート
PO変性ネオペンチルグリコール ジ(メタ)アクリレート
トリシクロデカンジメタノール ジ(メタ)アクリレート
EO変性ビスフェノールF ジ(メタ)アクリレート
EO変性ビスフェノールA ジ(メタ)アクリレート
EO変性イソシアヌル酸 ジ(メタ)アクリレート
ポリプロピレングリコール ジ(メタ)アクリレート
ポリ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 ヒドロキシピバリン酸エステル ジ(メタ)アクリレート
1分子中に2個の(メタ)アクリロイル基を有するポリウレタン
1分子中に2個の(メタ)アクリロイル基を有するポリエステル
トリメチロールプロパン トリ(メタ)アクリレート
PO変性トリメチロールプロパン トリ(メタ)アクリレート
EO変性トリメチロールプロパン トリ(メタ)アクリレート
EO変性イソシアヌル酸 (トリ)(メタ)アクリレート
ペンタエリスリトール (トリ/テトラ)(メタ)アクリレート
グリセリン プロポキシトリ(メタ)アクリレート
ペンタエリスリトール エトキシ テトラ(メタ)アクリレート
ジトリメチロールプロパン テトラ(メタ)アクリレート
ジペンタエリスリトール (ペンタ/ヘキサ)(メタ)アクリレート
ジペンタエリスリトール ヘキサ(メタ)アクリレート
EO変性ジグリセリン テトラ(メタ)アクリレート
1分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を有するポリウレタン
1分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を有するポリエステル
(i)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と、(メタ)アクリル酸とを、前記エポキシ化合物のエポキシ基が残るような量比で反応させる方法。
なお、本発明において「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸および/またはメタクリル酸」を意味する。
(ii)(メタ)アクリロイル基およびヒドロキシ基を有する化合物とリン酸とを反応させる方法。
(iii)(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリレートと、多価アルコール(例えば、アルキレングリコール、グリセリン等)とを、前記多価アルコールのヒドロキシ基が残るような量比で反応させる方法。
(iv)(メタ)アクリル酸にアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等)を付加させる方法。
本発明の硬化性組成物において、成分(2)の「1分子中に2個以上のメルカプト基を有するポリチオール化合物」は、主として、紫外線等の光照射により成分(1)を硬化させる硬化剤の役割を担う。成分(2)は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。ポリチオール化合物の1分子中のメルカプト基の数は、好ましくは2~6、より好ましくは3~6、さらに好ましくは3~5、特に好ましくは3または4である。
本発明において光ラジカル発生剤に特に限定はないが、例えば、アルキルフェノン系光ラジカル発生剤、アシルホスフィンオキサイド系光ラジカル発生剤、オキシムエステル系光ラジカル発生剤、α-ケトン系光ラジカル発生剤等が挙げられる。成分(3)は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。光ラジカル発生剤は、好ましくはアルキルフェノン系光ラジカル発生剤である。
成分(4)の潜在性硬化剤とは、エポキシ樹脂等の分野で周知の添加剤であって、常温(25℃)ではエポキシ樹脂等を硬化させないが、加熱することによってエポキシ樹脂等を硬化させ得る硬化剤を意味する。成分(4)は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。
本発明の硬化性組成物は、成分(5)として、熱ラジカル発生剤をさらに含有していてもよい。成分(5)は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。熱ラジカル発生剤としては、例えば、アゾ化合物、有機過酸化物等が挙げられる。
本発明の効果を損なわない範囲で、本発明の硬化性組成物は、上記成分(1)~(5)とは異なる他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、重合禁止剤(例えば、ジブチルヒドロキシトルエン、バルビツール酸);酸化防止剤;無機フィラー(例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛、二酸化珪素、チタン酸カリウム、カオリン、タルク、石英粉等);ポリメタクリル酸メチルおよび/またはポリスチレンにこれらを構成するモノマーと共重合可能なモノマーとを共重合させた共重合体等からなる有機フィラー;チキソ剤;消泡剤;レベリング剤;カップリング剤;難燃剤;顔料;染料;蛍光剤等が挙げられる。他の成分は、いずれも、1種でもよく、2種以上でもよい。
本発明の硬化性組成物を製造することには特別の困難はない。例えば、ニーダー、攪拌混合機、三本ロールミル等を用いて、各成分を均一に混合することによって、一液型の硬化性組成物として調製することができる。混合の際の硬化性組成物の温度は、通常10~40℃、好ましくは20~30℃である。
本発明の硬化性組成物は、優れた光硬化性と優れた熱硬化性を併せ持ち、高い接着強度を有する硬化物を形成し得る。従って、本発明の硬化性組成物の用途としては、接着剤、封止剤、コーティング剤等を挙げることができる。これらの用途の中でも、接着剤が好ましい。
本発明は、第一の被着体と、第二の被着体と、これらの接着層とを含む構造物であって、第一の被着体が、ポリカーボネート製の部材であり、接着層が、上述した本発明の硬化性組成物の硬化物である構造物を提供する。なお、本発明の構造物では、第一の被着体と第二の被着体とが、接着層を介して接合される。第一の被着体であるポリカーボネート製の部材としては、例えばレンズ、レンズホルダー、ハウジング等が挙げられる。本発明の構造物は、好ましくはスマートフォンなどの携帯機器に搭載されるカメラモジュールである。
(I)本発明の硬化性組成物を、センサーケースに塗布し、この硬化性組成物が塗布されたセンサーケースと、ハウジングとを位置決めする工程。
(II)光照射により硬化性組成物を硬化(予備硬化)させて第一の被着体および第二の被着体を仮固定する工程。
(III)加熱により硬化性組成物を硬化(本硬化)させて、接着層(即ち、硬化性組成物の硬化物)を形成し、第一の被着体および第二の被着体を本固定する工程。
<(1)(メタ)アクリロイル基を有する化合物>
(1A)UVACURE 1561:ダイセル・オルネクス株式会社製、エポキシ樹脂ハーフアクリレート(アクリロイル基およびエポキシ基を有する化合物)、エポキシ当量:450g/eq、分子量:450、1分子中のアクリロイル基の数:1、1分子中のエポキシ基の数:1
(1B)IRR-214K:ダイセル・オルネクス株式会社製、トリシクロデカンジメタノール ジアクリレート、分子量:300、1分子中のアクリロイル基の数:2
(1C)EBECRYL150:ダイセル・オルネクス株式会社製、EO変性ビスフェノールA ジアクリレート、分子量:512、1分子中のアクリロイル基の数:2
(1D)DPHA:ダイセル・オルネクス株式会社製、ジペンタエリスリトール ヘキサアクリレート、分子量:524、1分子中のアクリロイル基の数:6
(1E)EBECRYL810:ダイセル・オルネクス株式会社製、ポリエステルアクリレート(アクリロイル基を有するポリエステル)、分子量:1,000、1分子中のアクリロイル基の数:4
(1F)EBECRYL168:ダイセル・オルネクス株式会社製、リン酸変性メタクリレート、1分子中のメタクリロイル基の数:1.5
(1G)KAYAMER PM-2:日本化薬株式会社製、リン酸変性メタクリレート、分子量:259、1分子中のメタクリロイル基の数:1.5
(1H)KAYAMER PM-21:日本化薬株式会社製、リン酸変性メタクリレート、分子量:437、1分子中のメタクリロイル基の数:1.5
(2A)PEMP:SC有機化学株式会社製、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)、分子量:489、1分子中のメルカプト基の数:4
(2B)PE-1:昭和電工株式会社製「カレンズMT PE-1」、ペンタエリスリトール テトラキス(3-メルカプトブチレート)、分子量:544、1分子中のメルカプト基の数:4
(2C)TMPIC:トリス(3-メルカプトプロピル)イソシアヌレート、分子量:351、1分子中のメルカプト基の数:3
(2D)DPMP:淀化学工業株式会社製、ジペンタエリスリトール ヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、分子量:783、1分子中のメルカプト基の数:6
(3A)IRGACURE 1173:BASF社製、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン
(3B)ESACURE KIP 150:Lamberti SPA社製、2-ヒドロキシ-1-(4-イソプロペニルフェニル)-2-メチルプロパン-1-オンのオリゴマー
(4A)PN-23:味の素ファインテクノ株式会社製、アミン-エポキシアダクト系化合物
(4B)FXR1081:株式会社T&K TOKA製、アミン-イソシアネートアダクト系化合物
(5A)V-601:和光純薬工業株式会社製、ジメチル 2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、10時間半減期温度:66℃
(5B)パーオクタO:日油株式会社製、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、10時間半減期温度;65.3℃
(6A)Q-1301:和光純薬工業株式会社製、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩
(6B)トリエチルボレート:純正化学工業株式会社製
(6C)バルビツール酸:東京化成株式会社製
[熱硬化性の評価]
幅2.5mm×長さ8.0mm×厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂積層板(利昌工業社製、FR-4.0)に厚さ:約50μmのスペーサーを使って、硬化性組成物をバーコーターによって塗布して、硬化性組成物の塗膜を形成し、これを熱風循環オーブンにて80℃で60分間加熱して硬化させ、以下の基準の指触による塗膜外観観察にて、熱硬化性を評価した。
<評価基準>
○:未硬化成分なし
△:多少ベタつきあり
×:未硬化
(1)光硬化後の接着強度1の測定
幅25mm×長さ100mm×厚さ2.0mmのポリカーボネート板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、ユーピロンNF-2000)を80℃で20分プレ乾燥し、室温まで冷却した後、ポリカーボネート上に硬化性組成物を1~3mgの量で塗布し、その上にコンデンサーチップ(JIS呼称:2012サイズ)を乗せ、下記の条件にて光硬化を行い、硬化物の接着強度1を測定し、下記基準で評価した。
(2)光および熱硬化後の接着強度2の測定
上記と同様に、プレ乾燥を行ったポリカーボネート板への硬化性組成物の塗布、コンデンサーチップの載置を行ったものに対し、下記の条件にて光および熱硬化を行い、硬化物の接着強度2を測定し、下記基準で評価した。
(3)熱硬化後の接着強度3の測定
上記と同様に、プレ乾燥を行ったポリカーボネート板へ硬化性組成物の塗布、コンデンサーチップの載置を行ったものに対し、下記の条件にて熱硬化を行い、硬化物の接着強度3を測定し、下記基準で評価した。
(1)光硬化
パナソニック社製UV―LED照射装置UJ35により、照度2,500mW/cm2の紫外線(ピーク波長:365nm)を、二方向から角度45°(コンデンサーチップ表面への光の入射角度が45°)で、硬化性組成物に1.2秒間照射した(露光量3,000mJ/cm2)。
(2)光および熱硬化
パナソニック社製UV―LED照射装置UJ35により、照度2,500mW/cm2の紫外線(ピーク波長:365nm)を、二方向から角度45°(コンデンサーチップ表面への光の入射角度が45°)で、硬化性組成物に1.2秒間照射した(露光量3,000mJ/cm2)。次いで、光照射した硬化性組成物を熱循環式オーブンにて80℃で60分間加熱した。
(3)熱硬化
硬化性組成物を、熱循環式オーブンにて80℃で60分加熱した。
(1)光硬化後の接着強度1の評価基準
○:5N/mm2以上
△:2~5N/mm2未満
×:2N/mm2未満
(2)光および熱硬化後の接着強度2の評価基準
○:10N/mm2以上
△:5~10N/mm2未満
×:5N/mm2未満
(3)熱硬化後の接着強度3の評価基準
○:10N/mm2以上
△:5~10N/mm2未満
×:5N/mm2未満
上述の熱硬化後の接着強度3を測定した後の接着箇所のポリカーボネートの状態をデジタルマイクロスコープ(キーエンス社製、VHX-2000、倍率:250倍)にて観察した。接着箇所全体に対するボイドの割合(面積%)を測定し、下記基準により評価した。
<評価基準>
○:ボイドの量が5面積%未満
△:ボイドの量が5~10面積%未満
×:ボイドの量が10面積%以上
硬化性組成物をプラスティック製密閉容器に25℃にて保管し、ゲル化するまでの日数を確認し、下記基準により評価した。
<評価基準>
○:7日以上
△:3~6日
×:3日未満
下記表1~3に示す量で各成分を混合して、実施例1~15および比較例1~4の硬化性組成物を調製した。表中の各成分の数字は配合量(重量部)を示す。また、下記表1~3には、「成分(1)中のアクリロイル基、メタクリロイル基およびエポキシ基の合計と成分(2)中のメルカプト基とのモル比」を「((メタ)アクリロイル基+エポキシ基)/メルカプト基」の欄に記載する。
Claims (8)
- 以下の成分(1)~(4):
(1)(メタ)アクリロイル基を有する化合物、
(2)1分子中に2~6個のメルカプト基を有するポリチオール化合物、
(3)光ラジカル発生剤、および
(4)潜在性硬化剤
を含む硬化性組成物であって、
成分(1)が、以下の成分(1-1)~(1-3):
(1-1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂の骨格を有し、且つ(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基を有する化合物、
(1-2)リン酸変性(メタ)アクリレート、および
(1-3)成分(1-1)および成分(1-2)のいずれにも該当しない(メタ)アクリロイル基を有する化合物
を含み、
成分(1-1)の1分子中の(メタ)アクリロイル基の数およびエポキシ基の数は、共に1であり、
成分(1-1)の分子量は、300~500であり、
成分(1)の合計100重量部あたり、成分(1-1)の量は30~70重量部であり、成分(1-2)の量は0.05~2重量部であり、および成分(1-3)の量は残部であり、
成分(1)の量は、硬化性組成物全体あたり、20重量%以上、85重量%以下であり、並びに
成分(1)中のアクリロイル基、メタクリロイル基およびエポキシ基の合計と成分(2)中のメルカプト基とのモル比(成分(1)中のアクリロイル基、メタクリロイル基およびエポキシ基の合計/成分(2)中のメルカプト基)が、0.5~2.0である硬化性組成物。 - 成分(2)が、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)、ペンタエリスリトール テトラキス(3-メルカプトブチレート)、トリス(3-メルカプトプロピル)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)、ジペンタエリスリトール ヘキサキス(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、エチレングリコール ビス(メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパン トリス(メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトール テトラキス(メルカプトアセテート)、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、トリメチロールプロパン トリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタン トリス(3-メルカプトブチレート)、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリル、および4,4’-イソプロピリデンジフェニル ビス(3-メルカプトプロピル) エーテルからなる群から選ばれる少なくとも一つを含む請求項1に記載の硬化性組成物。
- 成分(2)が、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)、ペンタエリスリトール テトラキス(3-メルカプトブチレート)、トリス(3-メルカプトプロピル)イソシアヌレート、およびジペンタエリスリトール ヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)からなる群から選ばれる少なくとも一つを含む請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 成分(4)が、アミン-エポキシアダクト系化合物およびアミン-イソシアネートアダクト系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つを含む請求項1~3のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 成分(5)として、熱ラジカル発生剤をさらに含む請求項1~4のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- ポリカーボネート製の部材を接着するために用いられる請求項1~5のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 第一の被着体と、第二の被着体と、これらの接着層とを含む構造物であって、
第一の被着体が、ポリカーボネート製の部材であり、
接着層が、請求項1~6のいずれか一項に記載の硬化性組成物の硬化物である構造物。 - カメラモジュールである請求項7に記載の構造物。
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