JP7153665B2 - (メタ)アクリル系ブロック共重合体およびそれを含有する活性エネルギー線硬化性組成物 - Google Patents

(メタ)アクリル系ブロック共重合体およびそれを含有する活性エネルギー線硬化性組成物 Download PDF

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Description

本発明は、特定の活性エネルギー線硬化基を有する(メタ)アクリル系ブロック共重合体、および該(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物に関する。
従来から、紫外線や電子線などの活性エネルギー線を照射することで硬化する活性エネルギー線硬化性組成物が知られており、接着剤、粘着剤、塗料、インク、コーティング材、光造形材などの用途に用いられている。
一方、メタクリル系重合体ブロックとアクリル系重合体ブロックからなる(メタ)アクリル系ブロック共重合体は粘着性、成形性、耐候性などに優れ、これらの特徴を生かして粘着剤、接着剤、コーティング材、各種成形材料などの用途への展開が期待されている。
さらにこれらの特性を兼ね備えた材料として、メタクリル系重合体ブロックおよびアクリル系重合体ブロックからなり、活性エネルギー線の照射によって、または該照射により活性化された光開始剤によって活性化される活性エネルギー線硬化性官能基(以下、「活性エネルギー線硬化性基」と称する)を有する(メタ)アクリル系ブロック共重合体が知られている(特許文献1参照)。かかる(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、例えばアクリル酸ブチルを重合してアクリル系重合体ブロックを形成した後、メタクリル酸メチルとメタクリル酸アリルを共重合することで、活性エネルギー線硬化性基となるアリル基を導入することで得られる。
特開2011-184678号公報
活性エネルギー線硬化性組成物の課題として、活性エネルギー線を照射した際の硬化速度の向上が挙げられる。硬化速度は活性エネルギー線硬化性基の構造に依存するが、活性エネルギー線硬化性基の中でもアリル基は比較的反応性が低いことが知られている。特に、接着剤、粘着剤、塗料、インク、コーティング材等の多様な用途で汎用されるアクリレートモノマーとの配合物において、硬化速度が著しく低下するという課題があった。
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、活性エネルギー線硬化性に優れた(メタ)アクリル系ブロック共重合体、および該(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、特定の活性エネルギー線硬化性基を有する(メタ)アクリル系ブロック共重合体の硬化性が良好であることを見出し、当該知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。
すなわち本発明は、
[1]下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(A)と、活性エネルギー線硬化性基を有さないアクリル系重合体ブロック(B)とを含有する、(メタ)アクリル系ブロック共重合体;
Figure 0007153665000001
[式中、R1は炭素数1~10の炭化水素基を表し、Wは炭素数1~10の飽和炭化水素基を表す。]
[2]前記メタクリル系重合体ブロック(A)を構成する全単量体単位のモル数に対する前記部分構造(1)のモル数の占める割合が0.1~50モル%である、上記[1]の(メタ)アクリル系ブロック共重合体;
[3]上記[1]または[2]の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物;
に関する。
本発明によれば、活性エネルギー線硬化性に優れた(メタ)アクリル系ブロック共重合体、該(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物、およびこれらの硬化物が提供される。
以下、本発明について、詳細に説明する。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは「メタクリル」と「アクリル」との総称を意味する。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(A)と活性エネルギー線硬化性基を有さないアクリル系重合体ブロック(B)とを含有する。
<メタクリル系重合体ブロック(A)>
メタクリル系重合体ブロック(A)は下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有する。
Figure 0007153665000002
[式中、R1は炭素数1~10の炭化水素基を表し、Wは炭素数1~10の飽和炭化水素基を表す。]
部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基は、活性エネルギー線の照射によって重合性を示す。そのため、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体ないしそれを含有する活性エネルギー線硬化性組成物は、活性エネルギー線の照射によって硬化して硬化物となる。なお、本明細書において活性エネルギー線とは、光線、電磁波、粒子線およびこれらの組み合わせを意味する。光線としては遠紫外線、紫外線(UV)、近紫外線、可視光線、赤外線などが挙げられ、電磁波としてはX線、γ線などが挙げられ、粒子線としては電子線(EB)、プロトン線(α線)、中性子線などが挙げられる。硬化速度、照射装置の入手性、価格等の観点から、これらの活性エネルギー線の中でも紫外線、電子線が好ましく、紫外線がより好ましい。
上記一般式(1)中、R1は炭素数1~10の炭化水素基を表す。ここで、R1となる炭化水素基とは、二重結合や三重結合を有しない一価の炭化水素基を指す。R1が表す炭素数1~10の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、2-エチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、n-デシル基等のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基などが挙げられる。R1は、活性エネルギー線硬化性の観点から炭素数1~6の飽和炭化水素基が好ましく、炭素数1~2の飽和炭化水素基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。R1が水素原子ではなく電子供与性の炭化水素基であることにより、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基の反応性が高まり、活性エネルギー線硬化性が向上すると推測している。
上記一般式(1)中、Wは炭素数1~10の飽和炭化水素基を表す。ここで、Wとなる飽和炭化水素基とは、二重結合や三重結合を有しない二価の炭化水素基を指す。Wは直鎖状、分岐状または環状のいずれであってもよく、直鎖状または分岐状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。Wの例としてはエタン-1,1-ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,1-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ペンタン-1,5-ジイル基、ヘキサン-1,6-ジイル基、シクロヘキサン-1,4-ジイル基などが挙げられる。Wは、活性エネルギー線硬化性の観点から炭素数2~6の飽和炭化水素基が好ましく、炭素数2の飽和炭化水素基がより好ましく、エタン-1,2-ジイル基が特に好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(A)を構成する全単量体単位のモル数に対する部分構造(1)のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、0.1モル%以上50モル%以下の範囲内であることが好ましく、0.5モル%以上40モル%以下の範囲内であることがより好ましく、1.0モル%以上30モル%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基は、メタクリル系重合体ブロック(A)の末端にあっても、側鎖にあってもよいが、好ましい割合の部分構造(1)を導入する観点から、少なくとも側鎖にあることが好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(A)は、下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステルに由来する単量体単位を含むことが好ましい。下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステルを用いると、後述する条件下でリビングアニオン重合することで、メタクリロイル基が選択的に重合して、部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(A)が得られる。
Figure 0007153665000003
[式中、R1は炭素数1~10の炭化水素基を表し、Wは炭素数1~10の飽和炭化水素基を表す。]
上記一般式(2)の具体例としては、メタクリル酸3-メチル-3-ブテニル、メタクリル酸4-メチル-4-ペンテニル、メタクリル酸5-メチル-5-ヘキセニル、メタクリル酸6-メチル-6-ヘプテニル、メタクリル酸7-メチル-7-オクテニル、メタクリル酸3-エチル-3-ブテニル、メタクリル酸4-エチル-4-ペンテニル、メタクリル酸5-エチル-5-ヘキセニル、メタクリル酸6-エチル-6-ヘプテニル、メタクリル酸7-エチル-7-オクテニルなどが挙げられ、その中でも、メタクリル酸3-メチル-3-ブテニル、メタクリル酸4-メチル-4-ペンテニル、メタクリル酸5-メチル-5-ヘキセニル、メタクリル酸6-メチル-6-ヘプテニル、メタクリル酸7-メチル-7-オクテニルが好ましく、メタクリル酸3-メチル-3-ブテニルがより好ましい。なお、これらのメタクリル酸エステルは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
メタクリル系重合体ブロック(A)の全単量体単位のモル数に対する、上記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステルに由来する単量体単位のモル数の占める割合は、活性エネルギー線硬化性の観点から、0.1モル%以上50モル%以下の範囲内であることが好ましく、0.5モル%以上40モル%以下の範囲内であることがより好ましく、1.0モル%以上30モル%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(A)は、上記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル以外に、1個のメタクリロイル基を有する単官能メタクリル酸エステルに由来する単量体単位を含むことが好ましい。
1個のメタクリロイル基を有する単官能メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2-メトキシエチル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸2-ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸2-アミノエチル、メタクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル、メタクリル酸2-(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3-(トリメチルシリルオキシ)プロピル、メタクリル酸グリシジル、γ-(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物、メタクリル酸トリフルオロメチルメチル、メタクリル酸2-トリフルオロメチルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロエチルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロエチル-2-パーフルオロブチルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロエチル、メタクリル酸パーフルオロメチル、メタクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、メタクリル酸2-パーフルオロメチル-2-パーフルオロエチルメチル、メタクリル酸2-パーフルオロヘキシルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロデシルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロヘキサデシルエチルなどが挙げられる。これらの中でも、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸t-ブチル等の、炭素数1~5のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸メチルがより好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(A)の全単量体単位に対する、1個のメタクリロイル基を有する単官能メタクリル酸エステル(例えば、メタクリル酸メチル)に由来する単量体単位の含有量は、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。
また、メタクリル系重合体ブロック(A)の全単量体単位のモル数に対する、1個のメタクリロイル基を有する単官能メタクリル酸エステル(例えば、メタクリル酸メチル)に由来する単量体単位のモル数の占める割合は、50モル%以上99.9モル%以下の範囲内であることが好ましく、60モル%以上99.5モル%以下の範囲内であることがより好ましい。
メタクリル系重合体ブロック(A)は、一般式(2)で示されるメタクリル酸エステルおよび上記1個のメタクリロイル基を有する単官能メタクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する単量体単位を含んでいてもよい。該他の単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2-メトキシエチル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸2-ヒドロキシブチル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸2-アミノエチル、アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2-(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3-(トリメチルシリルオキシ)プロピル、アクリル酸グリシジル、γ-(アクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、アクリル酸のエチレンオキサイド付加物、アクリル酸トリフルオロメチルメチル、アクリル酸2-トリフルオロメチルエチル、アクリル酸2-パーフルオロエチルエチル、アクリル酸2-パーフルオロエチル-2-パーフルオロブチルエチル、アクリル酸2-パーフルオロエチル、アクリル酸パーフルオロメチル、アクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、アクリル酸2-パーフルオロメチル-2-パーフルオロエチルメチル、アクリル酸2-パーフルオロヘキシルエチル、アクリル酸2-パーフルオロデシルエチル、アクリル酸2-パーフルオロヘキサデシルエチルなどのアクリル酸エステル;α-メトキシアクリル酸メチル、α-エトキシアクリル酸メチルなどのα-アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチルなどのクロトン酸エステル;3-メトキシアクリル酸エステルなどの3-アルコキシアクリル酸エステル;N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-t-ブチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド;2-フェニルアクリル酸メチル、2-フェニルアクリル酸エチル、2-ブロモアクリル酸n-ブチル、2-ブロモメチルアクリル酸メチル、2-ブロモメチルアクリル酸エチル、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。これら他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
上記他の単量体に由来する単量体単位の含有量は、メタクリル系重合体ブロック(A)の全単量体単位に対して、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、上記他の単量体に由来する単量体単位の含有量は、メタクリル系重合体ブロック(A)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体に複数含まれる場合には、各重合体ブロックそれぞれにおいて、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下であることが望ましい一態様である。
メタクリル系重合体ブロック(A)の数平均分子量は、特に制限されないが、得られる(メタ)アクリル系ブロック共重合体の取り扱い性、粘度、力学特性等の点から、500以上100,000以下の範囲内であることが好ましく、1,000以上50,000以下の範囲内であることがより好ましい。メタクリル系重合体ブロック(A)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体に複数含まれる場合には、各重合体ブロックの数平均分子量が上記範囲にあることが好ましい。
なお、本明細書において数平均分子量および後述する重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法(標準ポリスチレン換算)により測定される値である。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体におけるメタクリル系重合体ブロック(A)の含有量は、特に制限されないが、1質量%以上70質量%以下であることが好ましく、1質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上50質量%以下であることがさらに好ましい。かかる含有量が70質量%以下であると、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を硬化して得られる硬化物は柔軟性に優れる傾向となり、1質量%以上であると、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体に活性エネルギー線を照射した場合の硬化速度に優れる傾向となる。なお、メタクリル系重合体ブロック(A)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体に複数含まれる場合には、全てのメタクリル系重合体ブロック(A)の合計の含有量が上記値を満たすことが好ましい。
<アクリル系重合体ブロック(B)>
(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、活性エネルギー線硬化性基を有さないアクリル系重合体ブロック(B)を含有する。
なお本明細書において、活性エネルギー線硬化性基とは、前述の活性エネルギー線の照射により重合性を示す官能基を意味する。活性エネルギー線硬化性基としては、例えば、前述の部分構造(1)、メタリル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ビニルオキシ基、1,3-ジエニル基、スチリル基等のエチレン性二重結合(特に一般式CH2=CR-(式中、Rはアルキル基または水素原子)で示されるエチレン性二重結合)を有する官能基;エポキシ基、オキセタニル基、チオール基、マレイミド基などを含むものが挙げられる。
アクリル系重合体ブロック(B)は、アクリル酸エステルに由来する単量体単位を含むことが好ましい。
上記アクリル酸エステルとしては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸n-ヘキシル、アクリル酸n-ヘプチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2-メトキシエチル、アクリル酸2-メトキシプロピル、アクリル酸3-メトキシプロピル、アクリル酸2-メトキシブチル、アクリル酸4-メトキシブチル、アクリル酸2-エトキシエチル、アクリル酸3-エトキシプロピル、アクリル酸4-エトキシブチル、アクリル酸メトキシジエチレングリコール、アクリル酸エトキシジエチレングリコール、アクリル酸メトキシトリエチレングリコール、アクリル酸エトキシトリエチレングリコール、アクリル酸メトキシジプロピレングリコール、アクリル酸エトキシジプロピレングリコール、アクリル酸メトキシトリプロピレングリコール、アクリル酸エトキシトリプロピレングリコール、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、アクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ナフチル、アクリル酸2-(トリメチルシリルオキシ)エチル、アクリル酸3-(トリメチルシリルオキシ)プロピルなどのモノアクリル酸エステルが挙げられる。この中でも、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸n-オクチル等の炭素数4以上のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルおよびアクリル酸2-メトキシエチルが好ましく、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-メトキシエチルがより好ましい。これらアクリル酸エステルは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
アクリル系重合体ブロック(B)の全単量体単位に対する、上記アクリル酸エステルに由来する単量体単位の含有量は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、100質量%であってもよい。
アクリル系重合体ブロック(B)は、上記アクリル酸エステル以外の他の単量体に由来する単量体単位を含んでいてもよい。該他の単量体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ドデシル等のメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸2-メトキシエチル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸2-ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸2-アミノエチル、メタクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、メタクリル酸N,N-ジエチルアミノエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフチル、メタクリル酸2-(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3-(トリメチルシリルオキシ)プロピル、メタクリル酸グリシジル、γ-(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物、メタクリル酸トリフルオロメチルメチル、メタクリル酸2-トリフルオロメチルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロエチルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロエチル-2-パーフルオロブチルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロエチル、メタクリル酸パーフルオロメチル、メタクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、メタクリル酸2-パーフルオロメチル-2-パーフルオロエチルメチル、メタクリル酸2-パーフルオロヘキシルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロデシルエチル、メタクリル酸2-パーフルオロヘキサデシルエチル等のメタクリル酸エステル;α-メトキシアクリル酸メチル、α-エトキシアクリル酸メチル等のα-アルコキシアクリル酸エステル;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸エステル;3-メトキシアクリル酸エステル等の3-アルコキシアクリル酸エステル;N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-t-ブチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン、エチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。これらの他の単量体は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。上記他の単量体に由来する単量体単位の含有量は、アクリル系重合体ブロック(B)の全単量体単位に対して、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
アクリル系重合体ブロック(B)の数平均分子量は、特に制限されないが、得られる(メタ)アクリル系ブロック共重合体の取り扱い性、粘度、力学特性等の点から、3,000~300,000の範囲内であることが好ましく、5,000~200,000の範囲内であることがより好ましい。アクリル系重合体ブロック(B)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体に複数含まれる場合には、各重合体ブロックの数平均分子量が上記範囲にあることが好ましい。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体におけるアクリル系重合体ブロック(B)の含有量は、特に制限されないが、30質量%以上99質量%以下であることが好ましく、40質量%以上99質量%以下であることがより好ましく、50質量%以上98質量%以下であることがさらに好ましい。かかる含有量が30質量%以上であると、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を硬化して得られる硬化物は柔軟性に優れる傾向となり、99質量%以下であると、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体に活性エネルギー線を照射した場合の硬化速度に優れる傾向となる。なお、アクリル系重合体ブロック(B)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体に複数含まれる場合には、全てのアクリル系重合体ブロック(B)の合計の含有量が上記値を満たすことが好ましい。
<(メタ)アクリル系ブロック共重合体>
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)は、特に制限されないが、取り扱い性、粘度、力学特性等の観点から、4,000以上400,000以下であることが好ましく、7,000以上200,000以下であることがより好ましく、10,000以上100,000以下であることがさらに好ましい。本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体の分子量分布(Mw/Mn)、すなわち重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)は2.00以下が好ましく、1.01以上2.00以下の範囲内であることがより好ましく、1.01以上1.80以下の範囲内であることがさらに好ましく、1.01以上1.50以下の範囲内であることが最も好ましい。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、メタクリル系重合体ブロック(A)を少なくとも1個と、アクリル系重合体ブロック(B)を少なくとも1個含有するブロック共重合体である。(メタ)アクリル系ブロック共重合体はメタクリル系重合体ブロック(A)とアクリル系重合体ブロック(B)以外のその他の重合体ブロックを有していてもよい。各重合体ブロックの数および結合順序に特に制限はないが、活性エネルギー線硬化性の観点からメタクリル系重合体ブロック(A)が(メタ)アクリル系ブロック共重合体の少なくとも1個の末端を形成することが好ましく、(メタ)アクリル系ブロック共重合体の製造容易性の観点から、直鎖状の重合体であることがより好ましい。特に、1個のメタクリル系重合体ブロック(A)と1個のアクリル系重合体ブロック(B)が結合したジブロック共重合体、または1個のアクリル系重合体ブロック(B)の両端にメタクリル系重合体ブロック(A)各1個がそれぞれ結合したトリブロック共重合体がさらに好ましい。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体の製造方法は特に限定されないが、アニオン重合法またはラジカル重合法により製造することが好ましく、重合制御の観点からリビングアニオン重合法またはリビングラジカル重合法により製造することがより好ましく、リビングアニオン重合法により製造することがさらに好ましい。
リビングラジカル重合法としては、ポリスルフィドなどの連鎖移動剤を用いる重合法、コバルトポルフィリン錯体を用いる重合法、ニトロキシドを用いる重合法(国際公開第2004/014926号参照)、有機テルル化合物などの高周期ヘテロ元素化合物を用いる重合法(特許第3839829号公報参照)、可逆的付加脱離連鎖移動重合法(RAFT)(特許第3639859号公報参照)、原子移動ラジカル重合法(ATRP)(特許第3040172号公報、国際公開第2004/013192号参照)などが挙げられる。これらのリビングラジカル重合法の中でも、原子移動ラジカル重合法が好ましく、有機ハロゲン化物またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、Fe、Ru、Ni、Cuから選ばれる少なくとも1種を中心金属とする金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法がより好ましい。
リビングアニオン重合法としては、有機希土類金属錯体を重合開始剤としてリビング重合する方法(特開平06-93060号公報参照)、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩などの鉱酸塩の存在下でリビングアニオン重合する方法(特表平05-507737号公報参照)、有機アルミニウム化合物の存在下で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法(特開平11-335432号公報、国際公開2013/141105号参照)などが挙げられる。これらリビングアニオン重合法の中でも、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を直接、効率よく重合できる点からは、有機アルミニウム化合物の存在下で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法が好ましく、有機アルミニウム化合物およびルイス塩基の存在下で、有機リチウム化合物を重合開始剤としリビングアニオン重合する方法がより好ましい。
上記有機リチウム化合物としては、例えばt-ブチルリチウム、1,1-ジメチルプロピルリチウム、1,1-ジフェニルヘキシルリチウム、1,1-ジフェニル-3-メチルペンチルリチウム、エチルα-リチオイソブチレート、ブチルα-リチオイソブチレート、メチルα-リチオイソブチレート、イソプロピルリチウム、sec-ブチルリチウム、1-メチルブチルリチウム、2-エチルプロピルリチウム、1-メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α-メチルベンジルリチウム、メチルリチウム、n-プロピルリチウム、n-ブチルリチウム、n-ペンチルリチウム等が挙げられる。中でも、入手容易性およびアニオン重合開始能の観点から、イソプロピルリチウム、sec-ブチルリチウム、1-メチルブチルリチウム、1-メチルペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、α-メチルベンジルリチウム等の二級炭素原子を陰イオン中心とする化学構造を有する炭素数3~40の有機リチウム化合物が好ましく、sec-ブチルリチウムが特に好ましい。これらの有機リチウム化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
有機リチウム化合物の使用量は、目的とする(メタ)アクリル系ブロック共重合体の数平均分子量に応じて、用いる単量体の使用量との比率によって決定できる。
上記有機アルミニウム化合物としては、下記一般式(A-1)または(A-2)で示される有機アルミニウム化合物が挙げられる。
AlR2(R3)(R4) (A-1)
上記一般式(A-1)中、R2は一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはN,N-二置換アミノ基を表し、R3およびR4はそれぞれ独立してアリールオキシ基を表すか、あるいはR3およびR4は互いに結合してアリーレンジオキシ基を形成している。
AlR5(R6)(R7) (A-2)
上記一般式(A-2)中、R5はアリールオキシ基を表し、R6およびR7はそれぞれ独立して一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基またはN,N-二置換アミノ基を表す。
上記一般式(A-1)および(A-2)中、R2、R3、R4およびR5がそれぞれ独立して表すアリールオキシ基としては、例えばフェノキシ基、2-メチルフェノキシ基、4-メチルフェノキシ基、2,6-ジメチルフェノキシ基、2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ基、2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ基、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ基、2,6-ジ-t-ブチル-4-エチルフェノキシ基、2,6-ジフェニルフェノキシ基、1-ナフトキシ基、2-ナフトキシ基、9-フェナントリルオキシ基、1-ピレニルオキシ基、7-メトキシ-2-ナフトキシ基等が挙げられる。
上記一般式(A-1)中、R3とR4が互いに結合して形成されるアリーレンジオキシ基としては、例えば2,2’-ビフェノール、2,2’-メチレンビスフェノール、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、(R)-(+)-1,1’-ビ-2-ナフトール、(S)-(-)-1,1’-ビ-2-ナフトール等の2個のフェノール性水酸基を有する化合物中の該2個のフェノール性水酸基の水素原子を除いた官能基等が挙げられる。
なお、上記のアリールオキシ基およびアリーレンジオキシ基において含まれる1個以上の水素原子は、置換基により置換されていてもよく、該置換基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
上記一般式(A-1)および(A-2)中、R2、R6およびR7がそれぞれ独立して表す一価の飽和炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシ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などが挙げられ、一価の芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基などが挙げられ、アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基等が挙げられ、N,N-二置換アミノ基としては、例えばジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ビス(トリメチルシリル)アミノ基などが挙げられる。上述した一価の飽和炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基、アルコキシ基およびN,N-二置換アミノ基において含まれる1個以上の水素原子は、置換基により置換されていてもよく、該置換基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、t-ブトキシ基等のアルコキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子などが挙げられる。
上記一般式(A-1)で示される有機アルミニウム化合物としては、例えばエチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、n-オクチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、n-オクチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、n-オクチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、メトキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、エトキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、t-ブトキシビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、t-ブトキシビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、t-ブトキシ[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム、トリス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、トリス(2,6-ジフェニルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。中でも、重合開始効率、重合末端アニオンのリビング性、入手および取り扱いの容易さ等の観点から、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノキシ)]アルミニウム等が好ましい。
上記一般式(A-2)で示される有機アルミニウム化合物としては、例えばジエチル(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、ジエチル(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、ジイソブチル(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム、ジ-n-オクチル(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウム、ジ-n-オクチル(2,6-ジ-t-ブチルフェノキシ)アルミニウム等が挙げられる。これらの有機アルミニウム化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
有機アルミニウム化合物の使用量は、溶媒の種類、その他種々の重合条件等に応じて適宜好適な量を選択できるが、重合速度の観点から有機リチウム化合物1モルに対して通常、1.0~10.0モルの範囲内で用いることが好ましく、1.1~5.0モルの範囲内で用いることがより好ましく、1.2~4.0モルの範囲内で用いることがさらに好ましい。有機アルミニウム化合物の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して10.0モルを超えると、経済性において不利となる傾向となり、1.0モルを下回ると、重合開始効率が低下する傾向となる。
上記ルイス塩基としては、例えば分子内にエーテル結合および/または第三級アミン構造を有する化合物が挙げられる。
上記ルイス塩基として用いられる、分子内にエーテル結合を有する化合物としてはエーテルが挙げられる。上記エーテルとしては、重合開始効率の高さ、重合末端アニオンのリビング性の観点から、2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルまたは1個以上のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましい。2個以上のエーテル結合を分子内に有する環状エーテルとしては、例えば12-クラウン-4、15-クラウン-5、18-クラウン-6等のクラウンエーテルが挙げられる。1個以上のエーテル結合を分子中に有する非環状エーテルとしては、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール等の非環状モノエーテル;1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、1,2-ジイソプロポキシエタン、1,2-ジブトキシエタン、1,2-ジフェノキシエタン、1,2-ジメトキシプロパン、1,2-ジエトキシプロパン、1,2-ジイソプロポキシプロパン、1,2-ジブトキシプロパン、1,2-ジフェノキシプロパン、1,3-ジメトキシプロパン、1,3-ジエトキシプロパン、1,3-ジイソプロポキシプロパン、1,3-ジブトキシプロパン、1,3-ジフェノキシプロパン、1,4-ジメトキシブタン、1,4-ジエトキシブタン、1,4-ジイソプロポキシブタン、1,4-ジブトキシブタン、1,4-ジフェノキシブタン等の非環状ジエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジブチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリブチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリブチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラブチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラブチレングリコールジエチルエーテル等の非環状ポリエーテルなどが挙げられる。中でも、副反応の抑制、入手容易性等の観点から、1~2個のエーテル結合を分子内に有する非環状エーテルが好ましく、ジエチルエーテルまたは1,2-ジメトキシエタンがより好ましい。
上記ルイス塩基として用いられる、分子内に第三級アミン構造を有する化合物としては、第三級ポリアミンが挙げられる。第三級ポリアミンとは、第三級アミン構造を分子中に2個以上有する化合物を意味する。該第三級ポリアミンとしては、例えばN,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10-ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン、トリス[2-(ジメチルアミノ)エチル]アミン等の鎖状ポリアミン;1,3,5-トリメチルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,4,7-トリメチル-1,4,7-トリアザシクロノナン、1,4,7,10,13,16-ヘキサメチル-1,4,7,10,13,16-ヘキサアザシクロオクタデカン等の非芳香族性複素環式化合物;2,2’-ビピリジル、2,2’:6’,2”-ターピリジン等の芳香族性複素環式化合物などが挙げられる。
また、分子内に1個以上のエーテル結合と1個以上の第三級アミン構造とを有する化合物をルイス塩基として使用してもよい。このような化合物としては、例えばトリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン等が挙げられる。
これらのルイス塩基は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
ルイス塩基の使用量は、重合開始効率、重合末端アニオンのリビング性等の観点から、有機リチウム化合物1モルに対して0.3~5.0モルの範囲内であることが好ましく、0.5~3.0モルの範囲内であることがより好ましく、1.0~2.0モルの範囲内であることがさらに好ましい。ルイス塩基の使用量が有機リチウム化合物1モルに対して、5.0モルを超えると経済性において不利となる傾向となり、0.3モルを下回ると重合開始効率が低下する傾向となる。
また、ルイス塩基の使用量は、有機アルミニウム化合物1モルに対して、0.2~1.2モルの範囲内であることが好ましく、0.3~1.0モルの範囲内であることがより好ましい。
上記リビングアニオン重合は、温度制御および系内を均一化して重合を円滑に進行させる観点から、有機溶媒の存在下に行うことが好ましい。有機溶媒としては、安全性、重合後の反応液の水洗における水との分離性、回収・再使用の容易性等の観点から、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;フタル酸ジメチル等のエステルなどが好ましい。これら有機溶媒は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。なお、有機溶媒は、重合を円滑に進行させる観点から、乾燥処理を施すとともに、不活性ガス存在下であらかじめ脱気しておくことが好ましい。
また、上記リビングアニオン重合では、必要に応じ、反応系に他の添加剤を存在させてもよい。該他の添加剤としては、例えば塩化リチウム等の無機塩類;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt-ブトキシド等の金属アルコキシド;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミドなどが挙げられる。
上記リビングアニオン重合は-30~25℃で行うのが好ましい。-30℃よりも低いと重合速度が低下し、生産性が低下する傾向がある。一方、25℃より高いと、上記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステルを含有する単量体の重合をリビング性よく行うことが困難となる傾向となる。
上記リビングアニオン重合は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの雰囲気下で行うことが好ましい。さらに、反応系が均一になるように十分な撹拌条件下にて行うことが好ましい。
上記リビングアニオン重合において、有機リチウム化合物、有機アルミニウム化合物、ルイス塩基および単量体を反応系に添加する方法としては、ルイス塩基が、有機リチウム化合物との接触前に有機アルミニウム化合物と接触するように添加することが好ましい。また、有機アルミニウム化合物は、単量体より先に反応系に添加しても、同時に添加してもよい。有機アルミニウム化合物を単量体と同時に反応系に添加する場合、有機アルミニウム化合物を単量体と別途混合したのちに添加してもよい。
上記リビングアニオン重合は、メタノール;酢酸または塩酸のメタノール溶液;酢酸、塩酸の水溶液等のプロトン性化合物などの重合停止剤を反応液に添加して停止できる。重合停止剤の使用量は、通常、用いる有機リチウム化合物1モルに対して1~1,000モルの範囲内が好ましい。
リビングアニオン重合停止後の反応液から(メタ)アクリル系ブロック共重合体を分離取得する方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、反応液を(メタ)アクリル系ブロック共重合体の貧溶媒に注いで沈殿させる方法、反応液から有機溶媒を留去して(メタ)アクリル系ブロック共重合体を取得する方法等が挙げられる。
なお、分離取得した(メタ)アクリル系ブロック共重合体中に有機リチウム化合物および有機アルミニウム化合物に由来する金属成分が残存していると、(メタ)アクリル系ブロック共重合体の物性の低下、透明性不良等を生じる場合がある。よって、有機リチウム化合物および有機アルミニウム化合物に由来する金属成分をリビングアニオン重合停止後に除去することが好ましい。該金属成分の除去方法としては、酸性水溶液を用いた洗浄処理、イオン交換樹脂、セライト、活性炭等の吸着剤を用いた吸着処理等が有効である。ここで、酸性水溶液としては、例えば、塩酸、硫酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、クエン酸水溶液等を使用することができる。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体の製造において、上記部分構造(1)を導入する方法としては、上記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステルを含有する単量体を重合してメタクリル系重合体ブロック(A)を形成する方法の他に、部分構造(1)の前駆体となる部分構造(以下、「前駆体構造」と称する)を含む重合体ブロックを形成した後に、該前駆体構造を部分構造(1)に変換する方法も挙げられる。前駆体構造を含む重合体ブロックは重合性官能基と前駆体構造を含む化合物(以下「重合性前駆体」と称する)を含有する単量体を重合することで得られる。該重合性官能基としては、例えばスチリル基、1,3-ジエニル基、ビニルオキシ基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。前駆体構造としては、水酸基および保護基(シリルオキシ基、アシルオキシ基、アルコキシ基など)によって保護された水酸基、アミノ基および保護基によって保護されたアミノ基、チオール基および保護基によって保護されたチオール基、ならびにイソシアネート基などが挙げられる。
前駆体構造として水酸基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)および水酸基と反応しうる部分構造(カルボン酸、エステル、カルボニルハライドなど)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(A)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護された水酸基を含む重合体ブロックは、該保護基を外して水酸基とした後、同様にメタクリル系重合体ブロック(A)を形成できる。
前駆体構造としてアミノ基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびアミノ基と反応しうる部分構造(カルボン酸、カルボン酸無水物、エステル、カルボニルハライド、アルデヒド基、イソシアネート基など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(A)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護されたアミノ基を含む重合体ブロックは、該保護基を外してアミノ基とした後、同様にメタクリル系重合体ブロック(A)を形成できる。
前駆体構造としてチオール基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびチオール基と反応しうる部分構造(カルボン酸、カルボン酸無水物、エステル、カルボニルハライド、イソシアネート基、炭素-炭素二重結合など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(A)を形成できる。また、前駆体構造として保護基によって保護されたチオール基を含む重合体ブロックは、該保護基を外してチオール基とした後、同様にメタクリル系重合体ブロック(A)を形成できる。
前駆体構造としてイソシアネート基を含む重合体ブロックは、部分構造(1)およびイソシアネート基と反応しうる部分構造(水酸基など)を有する化合物と反応させることでメタクリル系重合体ブロック(A)を形成できる。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体の製造において、メタクリル系重合体ブロック(A)を形成する方法としては、部分構造(1)を容易に直接導入できる観点から、上記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステルを含有する単量体を重合する方法、典型的にはリビングアニオン重合する方法が好ましい。
<活性エネルギー線硬化性組成物>
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、活性エネルギー線硬化性組成物の材料として好ましく用いることができる。
上記活性エネルギー線硬化性組成物には、光重合開始剤が含まれていてもよい。光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類(例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、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)-1-ブタノン等)、ベンゾフェノン類(例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ヒドロキシベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン等)、ミヒラーケトン類(例えば、ミヒラーケトン等)およびベンゾイン類(例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等)等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、チオキサンソン類(例えば、チオキサンソン、2-クロルチオキサンソン等)等の硫黄化合物;アシルフォスフィンオキサイド類(例えば2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド等)等のリン化合物;チタノセン類(例えばビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム等)等のチタン化合物;アゾ化合物(例えば、アゾビスイソブチルニトリル等)などが挙げられる。また、光重合開始剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アセトフェノン類およびベンゾフェノン類が好ましい。
光重合開始剤を含有する場合、その含有量は、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下が好ましく、0.05質量部以上8質量部以下がより好ましい。0.01質量部以上であると活性エネルギー線硬化性組成物の硬化性が良好となり、また10質量部以下であると得られる硬化物の耐熱性が良好となる傾向がある。
また、上記活性エネルギー線硬化性組成物には、必要に応じて増感剤が含まれていてもよい。増感剤としては、例えば、n-ブチルアミン、ジ-n-ブチルアミン、トリ-n-ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、トリエチルアミン、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等が挙げられる。これらの中でも、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、トリエチルアミンが好ましい。
光重合開始剤と増感剤とを併用する場合には、光重合開始剤と増感剤の質量比率は、10:90~90:10の範囲内であることが好ましく、20:80~80:20の範囲内であることがより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物における、(メタ)アクリル系ブロック共重合体の含有率は、目的とする用途などに応じて適宜調整することができるが、力学特性の観点から、1質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましく、また、99質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることがさらに好ましい。なお、上記含有率は100質量%であってもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、さらに溶剤が含まれていてもよい。溶剤を含ませることにより、粘度を調節することができ、塗工性を高めることができる。また、溶剤を含ませることで、活性エネルギー線硬化性組成物中における各種成分を溶解させたり分散させたりしやすくなる。
溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等の脂肪族または脂環式炭化水素;四塩化炭素、クロロホルム、二塩化エチレン等のハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;ジエチルエーテル、メチルt-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエーテル;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル;ジメチルホルムアミド等のアミド;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトンなどが挙げられる。
溶剤を含有する場合、その含有量は、本発明で使用する(メタ)アクリル系ブロック共重合体100質量部に対して、1質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、30質量部以上がさらに好ましい。また、500質量部以下が好ましく、300質量部以下がより好ましく、200質量部以下がさらに好ましい。
また、上記活性エネルギー線硬化性組成物には、本発明の効果を損なわない限り、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体以外に、活性エネルギー線の照射によって重合性を示す反応性希釈剤が含まれていてもよい。反応性希釈剤としては、活性エネルギー線の照射によって重合性を示す化合物であれば特に制限はないが、例えば、スチレン、インデン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-t-ブトキシスチレン、p-クロロメチルスチレン、p-アセトキシスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、安息香酸ビニル、珪皮酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ボルニル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸4-ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ブトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノエステル、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸7-アミノ-3,7-ジメチルオクチル、4-(メタ)アクリロイルモルホリン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(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、トリシクロデカンジイルジメタノールジ(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、1,4-ブタンジオールジ(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、ネオペンチルグリコールジ(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、ビスフェノールAジグリシジルエーテルの両末端(メタ)アクリル酸付加体、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、2,4,6-トリオキソヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン-1,3,5-トリスエタノールトリ(メタ)アクリレート、N,N’-ビス[2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチル]-N”-(2-ヒドロキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加体であるジオールのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルに(メタ)アクリレートを付加させたエポキシ(メタ)アクリレート、およびシクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体;ビスフェノールA型エポキシアクリレート樹脂、フェノールノボラック型エポキシアクリレート樹脂、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート樹脂等のエポキシアクリレート系樹脂;カルボキシル基変性エポキシアクリレート系樹脂;ポリオール(ポリテトラメチレングリコール、エチレングリコールとアジピン酸のポリエステルジオール、ε-カプロラクトン変性ポリエステルジオール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリカーボネートジオール、水酸基末端水添ポリイソプレン、水酸基末端ポリブタジエン、水酸基末端ポリイソブチレン等)と有機イソシアネート(トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等)から得られたウレタン樹脂を水酸基含有(メタ)アクリレート(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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等)と反応させて得られたウレタンアクリレート系樹脂;上記ポリオールにエステル結合を介して(メタ)アクリル基を導入した樹脂;ポリエステルアクリレート系樹脂;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化合物などが挙げられる。その中でも、硬化性の観点から、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸2-エチルヘキシルなどのアクリレートモノマーを用いることが好ましい。これらの反応性希釈剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
活性エネルギー線硬化性組成物が反応性希釈剤を含有する場合、その含有量は、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体100質量部に対して、5質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましい。また、900質量部以下が好ましく、400質量部以下がより好ましく、150質量部以下がさらに好ましい。5質量部以上であると該活性エネルギー線硬化性組成物はより低粘度となり、また900質量部以下であると該活性エネルギー線硬化性組成物は硬化速度及び硬化物の柔軟性により優れる傾向がある。
上記活性エネルギー線硬化性組成物には、その硬化性を著しく阻害しない範囲内で、可塑剤、粘着付与剤、軟化剤、充填剤、安定剤、顔料、染料などの活性エネルギー線硬化性基を有さない各種添加剤が含まれていてもよい。
上記可塑剤を活性エネルギー線硬化性組成物に含有させる目的は、例えば活性エネルギー線硬化性組成物の粘度の調整、該活性エネルギー線硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の機械的強度の調整である。上記可塑剤としては、例えば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;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;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;ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル等のポリアルキレングリコールのエステル;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;トリメリット酸エステル;ポリブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン等のジエン系(共)重合体;ポリブテン;ポリイソブチレン;塩素化パラフィン;アルキルジフェニル、部分水添ターフェニル等の炭化水素系油;プロセスオイル;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールとこれらのポリエーテルポリオールの水酸基をエステル基、エーテル基等に変換した誘導体等のポリエーテル;セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、フタル酸等の2塩基酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の2価アルコールから得られるポリエステルなどが挙げられる。なお、(共)重合体は、単独重合体と共重合体の総称である。これらの可塑剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
これらの可塑剤の分子量または数平均分子量としては、400~15,000であることが好ましく、800~10,000であることがより好ましく、1,000~8,000であることがより好ましい。なお、かかる可塑剤は活性エネルギー線硬化性基以外の官能基(例えば水酸基、カルボキシル基、ハロゲン基など)を有していても、有していなくてもよい。可塑剤の分子量または数平均分子量が400以上であることで、活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物から可塑剤が経時的に流出せず、初期の物性を長期にわたり維持できる。また、可塑剤の分子量または数平均分子量が15,000以下であることで、活性エネルギー線硬化性組成物の取り扱い性がよくなる傾向がある。
上記活性エネルギー線硬化性組成物において可塑剤を含有させる場合、その含有量は、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体100質量部に対して5~150質量部が好ましく、10~120質量部がより好ましく、20~100質量部がさらに好ましい。5質量部以上とすることで物性の調整、性状の調節等の効果が顕著となり、150質量部以下とすることで活性エネルギー線硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は機械強度に優れる傾向がある。
上記粘着付与剤を活性エネルギー線硬化性組成物に含有させる目的は、例えば該活性エネルギー線硬化性組成物から得られる硬化物に粘着性を付与することである。粘着付与剤としては、例えばクマロン・インデン樹脂、フェノール樹脂、p-t-ブチルフェノール・アセチレン樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、芳香族炭化水素樹脂、脂肪族炭化水素樹脂(テルペン樹脂等)、スチレン系樹脂(ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン等)、ロジンの多価アルコールエステル、水素添加ロジン、水素添加ウッドロジン、水素添加ロジンとモノアルコール或いは多価アルコールとのエステル、テレビン系粘着付与樹脂等の粘着付与樹脂が挙げられる。中でも、脂肪族炭化水素樹脂、ロジンの多価アルコールエステル、水素添加ロジン、水素添加ウッドロジン、水素添加ロジンとモノアルコール或いは多価アルコールとのエステルが好ましい。
上記活性エネルギー線硬化性組成物において粘着付与剤を含有させる場合、その含有量は、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体100質量部に対して5~150質量部が好ましく、10~120質量部がより好ましく、20~100質量部がさらに好ましい。5質量部以上とすることで硬化物の粘着性が顕著となり、150質量部以下とすることで硬化物の柔軟性がより優れる傾向となる。
なお、活性エネルギー線硬化性基を有さない添加剤は有機化合物であっても無機化合物であってもよい。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体、または該(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させる際に使用する活性エネルギー線は、公知の装置を用いて照射することができる。電子線(EB)の場合の加速電圧としては0.1~10MeV、照射線量としては1~500kGyの範囲内が適当である。
紫外線照射には、150~450nm波長域の光を発する高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、LED等を用いることができる。活性エネルギー線の積算光量は、通常10~20,000mJ/cm2の範囲内であり、30~10,000mJ/cm2の範囲内が好ましい。10mJ/cm2より少ないと(メタ)アクリル系ブロック共重合体の硬化性が不十分となる傾向があり、20,000mJ/cm2より多いと(メタ)アクリル系ブロック共重合体が劣化するおそれがある。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体、または該(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物に対して活性エネルギー線を照射する場合の相対湿度は、(メタ)アクリル系ブロック共重合体の分解を抑制する観点から、30%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。
本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体、または該(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物に対して、活性エネルギー線照射中または照射後に、さらに必要に応じて加熱を行って硬化を促進させることもできる。かかる加熱温度は40~130℃の範囲内が好ましく、50~100℃の範囲内がより好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の用途としては、自動車、家電、建築、土木、スポーツ、ディスプレイ、光記録機器、光学機器、半導体、電池、印刷等の分野で用いられる硬化性樹脂、粘接着剤、テープ、フィルム、シート、マット、シーリング材、封止材、コーティング材、ポッティング材、インク、刷版材、防振材、発泡体、放熱材、プリプレグ、ガスケット、パッキン等が挙げられる。
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
なお、実施例におけるBMA、AMA、MMA、2-EHA、BAは、それぞれメタクリル酸3-メチル-3-ブテニル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸メチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ブチルを表す。
下記の実施例および比較例において、原料は常法により乾燥精製し、窒素にて脱気したものを使用し、移送および供給は窒素雰囲気下にて行った。
[単量体消費率]
下記の実施例および比較例における重合後の各単量体の消費率は、反応液0.5mLを採取してメタノール0.5mL中に入れて混合後、該混合液から0.1mLを採取して、重クロロホルム0.5mLに溶解させて1H-NMR測定を下記の測定条件にて行い、単量体として用いた(メタ)アクリル酸エステルの炭素-炭素二重結合に直結するプロトンに由来するピーク(化学シフト値5.79~6.37ppm)および溶媒として用いたトルエンの芳香環に直結するプロトンに由来するピーク(化学シフト値7.00~7.38ppm)の積分値の比率の変化から算出した。
1H-NMR測定条件)
装置:日本電子株式会社製核磁気共鳴装置 「JNM-ECX400」
温度:25℃
[数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)]
下記の実施例および比較例において、得られた重合体のGPC測定を下記の測定条件にて行い、標準ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)の値を求め、これらの値から分子量分布(Mw/Mn)の値を算出した。
(GPC測定条件)
装置:東ソー株式会社製 GPC装置「HLC-8220GPC」
分離カラム:東ソー株式会社製 「TSKgel SuperMultiporeHZ-M(カラム径=4.6mm、カラム長=15cm)」(2本を直列に繋いで使用)
溶離液:テトラヒドロフラン
溶離液流量:0.35mL/分
カラム温度:40℃
検出方法:示差屈折率(RI)
[硬化速度(反応率)]
下記の実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物の硬化速度は、粘度・粘弾性測定装置(HAAKE製、MARS III)を用いて評価した。
φ20mmのパラレルプレート上に、上記実施例および比較例で得られた活性エネルギー線硬化性組成物を1g滴下し、塗膜を形成した。測定モードとして高速OSC時間依存性測定モードを使用し、測定温度25℃、測定ギャップ0.30mm、測定周波数1Hzの条件で、UVランプ(Lumen Dynamics製、Omni Cure series2000、照射強度50mW/cm2)を用いて紫外光を照射しながら粘弾性測定を実施した。
紫外光照射開始時の貯蔵せん断弾性率(Pa)をG’(0)、紫外光照射開始から20秒後(1000mJ/cm2照射後)の貯蔵せん断弾性率(Pa)をG’(20)、紫外光照射開始から120秒後(6000mJ/cm2照射後)に飽和値に達した貯蔵せん断弾性率(Pa)をG’(120)とし、以下の式にしたがって得られる反応率(%)を硬化速度の指標とした。
反応率(%)={G’(20)-G’(0)}/{G’(120)-G’(0)}×100
[実施例1]
(工程(1))
内部を乾燥し窒素置換した3Lのフラスコにトルエン1.30kgを添加したのち、フラスコ内の溶液を撹拌しながら、さらに、ルイス塩基としてN,N,N',N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン1.5gおよび有機アルミニウム化合物としてイソブチルビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシ)アルミニウムを26質量%含むトルエン溶液20gを順次添加したのち、-30℃に冷却した。これに有機リチウム化合物としてsec-ブチルリチウムを10質量%含むシクロヘキサン溶液3.7gを加え、その後、単量体としてBMA3.0gとMMA3.9gとの混合物6.9gを一括で添加し、アニオン重合を開始した。引き続き、反応液を-30℃で12時間撹拌して反応液をサンプリングした。
工程(1)におけるBMA、およびMMAの消費率は100%であった。
(工程(2))
引き続き反応液を-30℃で撹拌しつつ、単量体として2-EHA445gを5g/分の速度で添加した。単量体の添加終了直後に反応液をサンプリングした。
工程(2)における2-EHAの消費率は100%であった。
(工程(3))
引き続き反応液を-30℃で撹拌しつつ、単量体としてBMA2.6gとMMA3.4gとの混合物6.0gを一括で添加した後、25℃に昇温した。上記混合物の添加から300分後に反応液をサンプリングした。
工程(3)におけるBMA、およびMMAの消費率は100%であった。
(工程(4))
引き続き反応液を25℃で撹拌しつつ、メタノールを40g加えることによりアニオン重合を停止させて、メタクリル系重合体ブロック(A)-アクリル系重合体ブロック(B)-メタクリル系重合体ブロック(A)の(A-B-A)の順に結合したトリブロック共重合体である(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する溶液を得た。かかる溶液からサンプリングした(メタ)アクリル系ブロック共重合体のMnは71,000、Mw/Mnは1.03であった。
(工程(5))
次いで得られた溶液を5,000gのメタノール中に注ぎ、油状沈殿物を析出させた。油状沈殿物を回収後、乾燥させることにより、420gの(メタ)アクリル系ブロック共重合体(以下、「(メタ)アクリル系ブロック共重合体<1>」と称する)を得た。
(工程(6))
次いで、(メタ)アクリル系ブロック共重合体<1>80gに対して、反応性希釈剤としてアクリル酸n-オクチルを20gと光重合開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、イルガキュア(登録商標)184)を5g添加し、撹拌、溶解させて、105gの活性エネルギー線硬化性組成物を得た。得られた活性エネルギー線硬化性組成物の硬化速度を前述する方法で測定したところ、反応率は94.0%であった。結果を表2に示す。
[実施例2]
工程(1)~(3)でのBMA、MMA、2-EHA、BAの使用量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同じ方法によって、(メタ)アクリル系ブロック共重合体を得た。なお、得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、(メタ)アクリル系ブロック共重合体<2>と称する。
さらに、工程(6)でのアクリル酸n-オクチル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの使用量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によって、(メタ)アクリル系ブロック共重合体<2>を含有する各活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
[比較例1および2]
工程(1)~(3)でのBMA、AMA、MMA、2-EHA、BAの使用量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同じ方法によって、(メタ)アクリル系ブロック共重合体を得た。なお、比較例1および2で得られた(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、それぞれ(メタ)アクリル系ブロック共重合体<3>または<4>と称する。
さらに、工程(6)でのアクリル酸n-オクチル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの使用量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によって、(メタ)アクリル系ブロック共重合体<3>または<4>を含有する各活性エネルギー線硬化性組成物を得た。
Figure 0007153665000004
※)表1中、BMA、AMA、MMA、2-EHA、BAは、それぞれメタクリル酸3-メチル-3-ブテニル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸メチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ブチルを表す。
Figure 0007153665000005
表2から分かるように、メタクリル系重合体ブロック(A)に部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を持つ単量体単位としてBMAを含有する実施例1および2の活性エネルギー線硬化性組成物は硬化速度が速い。これは、一般式(1)中R1が示す炭化水素基(α-メチル基)が電子供与性を示すことで活性エネルギー線硬化性基の反応性が高まるためと推察される。
一方、メタクリル系重合体ブロック(A)に部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を持つ単量体単位を含有しない比較例1および2の活性エネルギー線硬化性組成物は硬化速度が遅い。これは、活性エネルギー線硬化性基であるアリル基がα位に電子供与性を示す炭化水素基を持たず、活性エネルギー線硬化性基の反応性が低いためと推察される。
以上のことから、本発明の(メタ)アクリル系ブロック共重合体は、活性エネルギー線硬化性、特にアクリレートモノマーとの配合物の硬化性に優れることが分かる。
本発明のブロック共重合体は、紫外線や電子線などの活性エネルギー線を照射することで硬化する活性エネルギー線硬化性組成物として有用である。

Claims (3)

  1. 下記一般式(1)で示される部分構造(1)を含む活性エネルギー線硬化性基を有するメタクリル系重合体ブロック(A)と、活性エネルギー線硬化性基を有さないアクリル系重合体ブロック(B)(ただし、3級アミノ基を有する繰り返し単位を含む重合体ブロックは除く)とを含有する、(メタ)アクリル系ブロック共重合体。
    Figure 0007153665000006
    [式中、R1は炭素数1~10の炭化水素基を表し、Wは炭素数1~10の飽和炭化水素基を表す。]
  2. 前記メタクリル系重合体ブロック(A)を構成する全単量体単位のモル数に対する前記部分構造(1)のモル数の占める割合が0.1~50モル%である、請求項1に記載の(メタ)アクリル系ブロック共重合体。
  3. 請求項1または2に記載の(メタ)アクリル系ブロック共重合体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物。
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