JP7359215B2 - 硬化型組成物、2液硬化型組成物セット、及び、接着物の製造方法 - Google Patents
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Description
一方、非特許文献1においては、ジアルキルメチレンマロネート化合物は、シアノアクリレート化合物と異なり、水のような弱塩基ではアニオン重合性を示さないことが予見されており、本発明者らの検討でも、メチレンマロネート化合物は、水のような弱塩基ではアニオン重合性を示さないものであった。
特許文献1及び2においては、1,1-ジアルコキシカルボニルエチレン(メチレンマロネート)類の硬化方法が示されている。
特許文献3においては、2-シアノアクリレート類の表面硬化性、クリアランス硬化性向上のためにルイス酸性金属塩を添加する手法が示されている。
本発明が解決しようとする他の課題は、空気中の水分により硬化可能であり、硬化速度が速い2液硬化型組成物セット、又は、前記2液硬化型組成物セットを用いた接着物の製造方法を提供することである。
<1> メチレンマロネート化合物と、ルイス酸性化合物とを含む、硬化型組成物。
<2> 前記メチレンマロネート化合物が、下記式(1)又は式(2)で表される化合物である<1>に記載の硬化型組成物。
<4> 前記ルイス酸性化合物が、Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Yb3+、及び、Ti4+よりなる群から選択される少なくとも1種の金属カチオンを有するルイス酸性化合物を含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<5> 前記ルイス酸性化合物が、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、tert-ブトキシドアニオン、アセチルアセトナートアニオン、塩化物イオン、及び、臭化物イオンよりなる群から選択される少なくとも1種の対アニオンを有するルイス酸性化合物を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<6> 前記ルイス酸性化合物の含有量が、前記メチレンマロネート化合物の含有量100質量部に対し、0.001質量部~1.0質量部である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<7> 前記X1~X4がそれぞれ独立に、O、又は、NRである、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<8> 前記X1~X4が、Oである、<1>~<7>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<9> 前記R1及びR2がそれぞれ独立に、アルキル基である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<10> 前記R3が、アルキレン基である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<11> 前記式(1)で表される化合物を含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載の硬化型組成物。
<12> <1>~<11>のいずれか1つに記載の硬化型組成物を第1の被接着物の表面に付与する工程、及び、前記硬化性組成物が付与された前記第1の被接着物の表面と、第2の被接着物の表面とを接着する工程を含む接着物の製造方法。
<13> メチレンマロネート化合物を含む組成物Aと、ルイス酸性化合物を含む組成物Bとを含む2液型硬化型組成物セット。
<14> 前記メチレンマロネート化合物が、下記式(1)又は式(2)で表される化合物である<13>に記載の2液型硬化型組成物セット。
<16> 前記メチレンマロネート化合物が、下記式(1)又は式(2)で表される化合物である<15>に記載の接着物の製造方法。
又、本発明によれば、空気中の水分により硬化可能であり、硬化速度が速い2液硬化型組成物セット、及び、前記2液硬化型組成物セットを用いた接着物の製造方法を提供することができる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。又、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本発明において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
本発明において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本発明において、「質量%」と「重量%」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
又、本発明において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
又、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」はアクリロイル及びメタクリロイルの双方、又は、いずれかを表し、「(メタ)アクリロキシ」はアクリロキシ及びメタクリロキシの双方、又は、いずれかを表す。
更に、本明細書における化合物の一部において、炭化水素鎖を炭素(C)及び水素(H)の記号を省略した簡略構造式で記載する場合もある。
本発明において「付与」とは、被接着物の表面に、硬化型組成物の少なくとも一部が接触する様に操作すること、又は、組成物A若しくは/及び組成物Bの少なくとも一部が接触する様に操作することを意味する。
具体的には、塗工、穴埋め及びその他の手段を使用して、被接着物の表面の一部又は全部を、硬化型組成物で覆うこと、又は、組成物A若しくは/及び組成物Bで覆うことが例示できる。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
本発明の硬化型組成物は、メチレンマロネート化合物と、ルイス酸性化合物とを含む。
本発明者らは、鋭意検討した結果、メチレンマロネート化合物と、ルイス酸性化合物とを含む硬化型組成物とすることにより、重合開始剤や塩基性化合物を使用しなくとも、空気中の水分によりアニオン重合して硬化可能であり、硬化速度が速いことを本発明者らは見出した。
詳細な反応機構は不明であるが、ルイス酸性化合物が、メチレンマロネート化合物における1つ又は2つのカルボニル基の酸素原子に配位することにより、メチレンマロネート化合物のアニオン重合活性を向上させ、空気中の水分によってもアニオン重合可能になったと推定している。
特に、メチレンマロネート化合物を空気中の水分によりアニオン重合することは、何ら知られておらず、今回、初めて見出した。
又、本発明の硬化型組成物を硬化してなる硬化物は、メチレンマロネート化合物を含むため、耐熱性にも優れる。
本発明の硬化型組成物は、メチレンマロネート化合物を含む。
メチレンマロネート化合物は、下記式(1)又は式(2)でも示されているように、-CO-C(=CH2)-CO-構造を有する化合物である。
中でも、メチレンマロネート化合物としては、反応速度、及び、保存安定性の観点から、下記式(1)又は式(2)で表される化合物が好ましく、下記式(1)で表されるメチレンマロネート化合物が好ましい。
式(1)におけるX1及びX2は、耐熱性、反応速度、及び、保存安定性の観点から、同じ基であることが好ましい。
又、式(2)におけるX3及びX4は、耐熱性、反応速度、及び、保存安定性の観点から、同じ基であることが好ましい。
式(1)及び式(2)におけるRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数(「炭素原子数」ともいう。)1~20のアルキル基、又は、炭素数6~20のアリール基であることが好ましく、水素原子、炭素数1~10のアルキル基、又は、フェニル基であることがより好ましく、水素原子、又は、炭素数1~6のアルキル基であることが更に好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
すなわち、NRは、NHであることが特に好ましく、C(R)2は、CH2であることが特に好ましい。
式(1)におけるR1及びR2はそれぞれ独立に、耐熱性、反応速度、及び、保存安定性の観点から、炭素数1~20のアルキル基、又は、炭素数6~20のアリール基であることが好ましく、炭素数1~20のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1~10のアルキル基であることが更に好ましく、炭素数1~3のアルキル基であることが特に好ましく、メチル基又はエチル基であることが最も好ましい。
又、式(1)におけるR1及びR2はそれぞれ独立に、耐熱性、反応速度、及び、保存安定性の観点から、アルキル基であることが好ましい。
又、式(1)におけるR1及びR2はそれぞれ独立に、耐熱性、反応速度、及び、保存安定性の観点から、アルキル基であることが好ましい。
更に、式(1)におけるR1及びR2は、耐熱性、反応速度、及び、保存安定性の観点から、同じ基であることが好ましい。
式(2)におけるR3は、反応速度の観点から、炭素数1~20のアルキレン基、又は、炭素数6~20のアリーレン基、又は、1以上のアルキレン基と1以上のアリーレン基とを組み合わせた炭素数7~20の基であることが好ましく、炭素数1~20のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数1~10のアルキレン基であることが更に好ましく、メチレン基、エチレン基、又は、ジメチルメチレン基であることが特に好ましい。
又、式(2)におけるR3は、反応速度の観点から、アルキレン基であることが好ましい。
前記アルキル基又はアルキレン基が有していてもよい置換基としては、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基等が挙げられる。
式(1)及び式(2)における各基のアリール基又はアリーレン基は、置換基を有していてもよい。
前記アリール基又はアリーレン基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基等が挙げられる。
中でも、2-メチレンマロン酸ジエチルが特に好ましく挙げられる。
本発明の硬化型組成物におけるメチレンマロネート化合物の含有量は、硬化型組成物の全固形分に対し、10質量%~99.999質量%であることが好ましく、30質量%~99.99質量%であることがより好ましく、50質量%~99.95質量%であることが更に好ましく、90質量%~99.95質量%であることが特に好ましい。
なお、本明細書において「全固形分」とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。又、「固形分」とは、上述のように、溶剤を除いた成分であり、例えば、25℃において固体であっても、液体であってもよい。
本発明の硬化型組成物は、ルイス酸性化合物を含む。
本発明に用いられるルイス酸性化合物は、メチレンマロネート化合物に配位等作用可能なルイス酸性化合物であることが好ましい。
前記ルイス酸性化合物としては、硬化速度、及び、保存安定性の観点から、金属カチオンを有するルイス酸性化合物を含むことが好ましく、1価~4価の金属カチオンを有するルイス酸性化合物を含むことがより好ましく、1価~3価の金属カチオンを有するルイス酸性化合物を含むことが特に好ましい。
前記金属カチオンとしては、硬化速度、及び、保存安定性の観点から、3族~12族の金属カチオンが好ましく、Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Yb3+、Ti4+、Zr4+、Hf4+、In3+、Au+、Sn4+,Cd2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Cr2+、Ga2+よりなる群から選択される少なくとも1種の金属カチオンであることが更に好ましく、Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Yb3+、及び、Ti4+よりなる群から選択される少なくとも1種の金属カチオンであることが特に好ましく、Cu2+、Zn2+、及び、Ag+よりなる群から選択される少なくとも1種の金属カチオンであることが最も好ましい。
又、前記ルイス酸性化合物は、硬化速度、及び、保存安定性の観点から、スルホン酸イオン、次亜塩素酸イオン、アルコキシドアニオン、1,3-ジケトナートアニオン、及び、ハロゲン化物イオンよりなる群から選択される少なくとも1種の対アニオンを有するルイス酸性化合物を含むことが好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、トシル酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、次亜塩素酸アニオン、tert-ブトキシドアニオン、アセチルアセトナートアニオン、塩化物イオン、及び、臭化物イオンよりなる群から選択される少なくとも1種の対アニオンを有するルイス酸性化合物を含むことがより好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、tert-ブトキシドアニオン、塩化物イオン、アセチルアセトナートアニオン、及び、臭化物イオンよりなる群から選択される少なくとも1種の対アニオンを有するルイス酸性化合物を含むことが更に好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸アニオンを有するルイス酸性化合物を含むことが特に好ましい。
中でも、硬化速度、及び、保存安定性の観点から、トリフルオロメタンスルホン酸銅(II)、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(II)、トリフルオロメタンスルホン酸銀(I)、又は、トリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウム(III)がより好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸銅(II)、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(II)、又は、トリフルオロメタンスルホン酸銀(I)が特に好ましい。
本発明の硬化型組成物におけるルイス酸性化合物の含有量は、メチレンマロネート化合物の含有量100質量部に対し、0.001質量部~1.0質量部であることが好ましく、0.001質量部~0.5質量部であることがより好ましく、0.001質量部~0.1質量部であることが特に好ましい。
本発明の硬化型組成物は、保存安定性の観点から、重合禁止剤を含むことが好ましく、ラジカル重合禁止剤を含むことがより好ましい。
前記重合禁止剤は、保存安定性の観点から、フェノール系ラジカル重合禁止剤を含むことが好ましい。前記フェノール系ラジカル重合禁止剤としては、ハイドロキノン、メキノール、ブチルヒドロキシアニソール、ジ-tert-ブチルヒドロキシトルエン、メチルハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、2,6-ジメチルハイドロキノン、2,6-ジ-tert-ブチルハイドロキノン、4-tert-ブチルカテコール、tert-ブチルヒドロキノン、6-tert-ブチル-4-キシレノール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール及び1,2,4-トリヒドロキシベンゼンよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ハイドロキノン構造を有するラジカル重合禁止剤である、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、2,6-ジメチルハイドロキノン及び2,6-ジ-tert-ブチルハイドロキノンよりなる群から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
又、前記重合禁止剤としては、保存安定性の観点から、ハイドロキノン構造を有するラジカル重合禁止剤とアニオン重合禁止剤とを併用することも好ましい。
又、前記重合禁止剤としては、保存安定性の観点から、ハイドロキノン構造を有するラジカル重合禁止剤とアニオン重合禁止剤とフェノール性ヒドロキシ基を有する重合禁止剤とを併用することが特に好ましい。
式(In1)におけるR1及びR5はそれぞれ独立に、保存安定性の観点から、直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基、フェノール性ヒドロキシ基を有する構造を有するアルキル基、又は、(メタ)アクリロキシフェニル構造を有するアルキル基であることが好ましく、R1は直鎖若しくは分岐アルキル基であり、かつR5はフェノール性ヒドロキシ基を有する構造を有するアルキル基、又は、(メタ)アクリロキシフェニル構造を有するアルキル基であることがより好ましく、R1は直鎖若しくは分岐アルキル基であり、かつR5は(メタ)アクリロキシフェニル構造を有するアルキル基であることが特に好ましい。
式(In1)におけるR3は、保存安定性の観点から、水素原子、アルキル基、又は、アルコキシ基であることが好ましく、直鎖若しくは分岐アルキル基、シクロアルキル基、又は、アルコキシ基であることがより好ましく、直鎖若しくは分岐アルキル基、又は、アルコキシ基であることが更に好ましい。
前記R1、R3及びR5におけるアルキル基としては、炭素数1~8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~6のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1~6の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数1~6のシクロアルキル基、t-ブチル基、又は、2-メチル-2-ブチル基であることが更に好ましく、メチル基、t-ブチル基、又は、2-メチル-2-ブチル基であることが特に好ましい。
前記アルキル基は、直鎖状であっても、分岐を有していても、環構造を有していてもよく、又、置換基を有していてもよい。
置換基としては、重合禁止能の失われない基であればよく、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリール基等が挙げられる。又、前記置換基が、更に前記置換基及びアルキル基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基により置換されていてもよい。
式(In1)において、R2及びR4はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(In2)におけるR7及びR10は、保存安定性の観点から、第3級アルキル基であることが好ましく、炭素数4~8の第3級アルキル基であることがより好ましく、t-ブチル基、又は、2-メチル-2-ブチル基であることが特に好ましい。
式(In2)におけるR8及びR9は、保存安定性の観点から、炭素数1~8のアルキル基であることが好ましく、メチル基、t-ブチル基、2-メチル-2-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、又は、ブトキシ基であることがより好ましい。
式(In2)におけるR11は、保存安定性の観点から、水素原子、又は、(メタ)アクリロイル基であることが好ましい。
本発明の硬化型組成物における前記重合禁止剤の含有量は、保存安定性の観点から、メチレンマロネート化合物の含有量100質量部に対し、0.01質量部~20質量部であることが好ましく、0.05質量部~10質量部であることがより好ましく、0.1質量部~5質量部であることが特に好ましい。
本発明の硬化型組成物には、その用途に応じて、更に他の成分を含んでいてもよい。例えば、メチレンマロネート化合物以外の他のアニオン重合性化合物、ラジカル重合性化合物、光重合開始剤、溶媒、アニオン重合促進剤、可塑剤、増粘剤、増感剤、密着性付与剤(シランカップリング剤等)等を含有することができる。
更に、その他の添加剤としては、例えば、充填剤、顔料、染料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、pH調整剤、分散剤、分散助剤、表面改質剤、可塑促進剤、タレ防止剤、硬化促進剤、粘弾性調整剤、抗菌剤、蛍光増白剤、酸化防止剤等が挙げられる。これらのうち、1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ラジカル重合性化合物としては、本発明の効果を発揮できる範囲であれば特に限定はない。例えば、(メタ)アクリレート化合物、(メタ)アクリルアミド化合物等が挙げられる。
前記光ラジカル発生剤としては、ラジカル重合性化合物を光重合させる際に使用される公知の光ラジカル発生剤が使用できる。
光ラジカル発生剤としては、アシルゲルマン系化合物、アシルホスフィンオキサイド系化合物、ヒドロキシ基、窒素原子及びチオエーテル結合を有しないアセトフェノン系化合物、ヒドロキシ基、窒素原子及びチオエーテル結合を有しないベンゾイン系化合物等が挙げられる。
中でも、光ラジカル発生剤としては、光硬化性、接着速度、及び、保存安定性の観点から、アシルゲルマン系化合物が好ましい。
アシルゲルマン化合物としては、モノアシルゲルマン系化合物、ビスアシルゲルマン系化合物が好ましく挙げられ、ビスアシルゲルマン系化合物がより好ましく挙げられる。
アシルゲルマン系化合物としては、例えば、Ivocerin(Ivoclar Vivadent社製)が好ましく挙げられる。
アシルホスフィンオキサイド系化合物としては、モノアシルホスフィンオキサイド系化合物、ビスアシルホスフィンオキサイド系化合物が好ましく挙げられ、ビスアシルホスフィンオキサイド系化合物がより好ましく挙げられる。
本発明の硬化型組成物における重合開始剤の含有量は、光硬化性、及び、保存安定性の観点から、硬化型組成物の全固形分に対し、0.01質量%~5質量%であることが好ましく、0.05質量%~2質量%であることがより好ましく、0.05質量%~1質量%であることが特に好ましい。
硬化型組成物中に溶媒を含む場合、溶媒の含有量は、メチレンマロネート化合物の含有量100質量部に対し、1質量部~1,000質量部であることが好ましく、1質量部~500質量部であることがより好ましく、1質量部~300質量部であることが特に好ましい。
この可塑剤としては、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、セバシン酸ジメチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ビス(2-エチルヘキシル)、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソトリデシル、フタル酸ジペンタデシル、テレフタル酸ジオクチル、イソフタル酸ジイソノニル、トルイル酸デシル、ショウノウ酸ビス(2-エチルヘキシル)、2-エチルヘキシルシクロヘキシルカルボキシレート、フマル酸ジイソブチル、マレイン酸ジイソブチル、カプロン酸トリグリセライド、安息香酸2-エチルヘキシル、ジプロピレングリコールジベンゾエート等が挙げられる。これらの中では、2-シアノアクリル酸エステルとの相溶性が良く、かつ可塑化効率が高いという点から、アセチルクエン酸トリブチル、アジピン酸ジメチル、フタル酸ジメチル、安息香酸2-エチルヘキシル、ジプロピレングリコールジベンゾエートが好ましい。これらの可塑剤は1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。又、可塑剤の含有量は特に限定されないが、メチレンマロネート化合物の含有量を100質量部とした場合に、好ましくは3質量部~50質量部、より好ましくは10質量部~45質量部、更に好ましくは20質量部~40質量部である。可塑剤の含有量が3質量部~50質量部であれば、耐冷熱サイクル試験後の接着強さの保持率を向上させることができる。
このヒュームドシリカは、超微粉(好ましくは一次粒子径が500nm以下、特に好ましくは1nm~200nm)の無水シリカであり、この無水シリカは、例えば、四塩化ケイ素を原料とし、高温の炎中において気相状態での酸化に起因して生成する超微粉(好ましくは一次粒子径が500nm以下、特に好ましくは1nm~200nm)の無水シリカであって、親水性の高い親水性シリカと、疎水性の高い疎水性シリカとがある。このヒュームドシリカとしては、いずれも用いることができるが、メチレンマロネート化合物への分散性がよいという点から、疎水性シリカが好ましい。
本発明の硬化型組成物の製造方法は、特に制限はなく、前記各成分を混合し製造すればよいが、湿気及び酸素のない又は少ない(例えば、0.01体積%以下)雰囲気下で混合することが好ましく、不活性ガス雰囲気下で混合することがより好ましい。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が挙げられる。
又、本発明の硬化型組成物の製造方法は、遮光下で行われることが好ましい。
前記混合方法としては、特に制限はなく、公知の混合方法を用いることができる。
本発明の硬化型組成物の保管方法は、公知の保管方法により保管されればよいが、例えば、湿気及び酸素のない又は少ない(例えば、0.01体積%以下)雰囲気下で保管するか、又は、密閉容器に保管することが好ましく、不活性ガス雰囲気下で保管するか、又は、密閉容器に保管することがより好ましい。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が挙げられる。
又、本発明の硬化型組成物は、遮光下で保管されることが好ましい。
本発明の硬化型組成物の硬化方法は、メチレンマロネート化合物による重合硬化が可能であれば、特に制限はなく、湿気等の水分により硬化させても、光により硬化させてもよいが、湿気等の水分により硬化させることが好ましい。
本発明の硬化型組成物を光により硬化させる場合は、高圧水銀灯、ハロゲンランプ、キセノンランプ、LED(発光ダイオード)ランプ、太陽光等を利用して、紫外線や可視光線を照射することにより硬化させることができる。
本発明の硬化型組成物は、公知の硬化型組成物の用途に使用することができる。
例えば、いわゆる、瞬間接着剤として好適に用いることができる。
本発明の硬化型組成物は、湿気硬化性を有し、かつ保存安定性に優れるため、一般用、工業用及び医療用など広範囲の分野において利用することができる。
例えば、接着剤、コーティング剤(保護コート剤等)、印刷インキ(インクジェットインキ等)、フォトレジスト、封止剤等が挙げられ、これらに限定されない。
具体的には、例えば、電子部品の封止、つり竿におけるリールシートや糸通しガイド等の取付け、コイル等の線材の固定、磁気ヘッドの台座への固定、歯の治療に使用されている充填剤、人工爪の接着や装飾等のような、同種又は異種の物品間の接着や固定、又は、コーティングに好適に用いることができる。
本発明の硬化型組成物は、下記に示す本発明の接着物の製造方法の第1の実施態様に好ましく使用することができる。
本発明の接着物の製造方法の第1の実施態様は、本発明の硬化型組成物を第1の被接着物の表面に付与する工程(以下、「硬化型組成物付与工程」ともいう。)、前記硬化型組成物が付与された前記第1の被接着物の表面と、第2の被接着物の表面とを接着し接着物を得る工程(以下、「第1の接着工程」ともいう。)を含む。
更に、前記第1の被接着物の表面と前記第2の被接着物の表面とは、それぞれ異なる被接着物の一部の面であっても、1つの被接着物における接着可能な2箇所の面であってもよい。
前記第1の被接着物の表面及び前記第2の被接着物の表面の形状は、特に制限はなく、平面、凹凸面、不定形状の面等の任意の形状であればよい。
プラスチックの具体例として、例えば、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース及びジアセチルセルロース等のセルロースアセテート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルホン、ノルボルネン等の環状オレフィンをモノマーとする環状ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
ゴムの具体例としては、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。
木材の具体例としては、例えば、自然の木材及び合成木材等が挙げられる。
金属の具体例としては、例えば、鋼板、アルミ、クロム等の金属、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムスズ(ITO)等の金属酸化物等が挙げられる。
無機材料の具体例としては、例えば、ガラス、モルタル、コンクリート、石材等が挙げられる。
紙の具体例としては、例えば、上質紙、コート紙、アート紙、模造紙、薄紙、厚紙等の紙、各種合成紙等が挙げられる。
付与の方法としては、例えば、はけ、へら、綿棒、ローラー、及びスプレー等の付与具を使用する方法、並びにバーコーター、アプリケーター、ドクターブレード、ディップコーター、ロールコーター、スピンコーター、フローコーター、ナイフコーター、コンマコーター、リバースロールコーター、ダイコーター、リップコーター、スプレーコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター及びディスペンサー等の塗工機で塗工する方法が挙げられる。
更に、前記第1の接着工程においては、必要に応じて、接着が完了するまで、前記第1の被接着物の表面と前記第2の被接着物の表面とが重なる方向に、それぞれ圧力をかけてもよい。
本発明の2液型硬化型組成物セットは、メチレンマロネート化合物を含む組成物Aと、ルイス酸性化合物を含む組成物Bとを含む。
例えば、前記組成物Aと前記組成物Bとを被接着物の表面に付与、好ましくは、接着する一方の被接着物の表面に前記組成物A及び前記組成物Bを付与、又は、接着する1方の被接着物の表面に前記組成物Aを付与し、他方の被接着物の表面に前記組成物Bを付与し、必要に応じて、溶媒を除去し、2つの被接着物の表面を重ね合わせて硬化接着させることができる。
又、本発明の2液型硬化型組成物セットにおける前記組成物A、及び、前記組成物Bはそれぞれ独立に、前記重合禁止剤、及び/又は、前記他の成分を含んでいてもよい。
本発明の2液型硬化型組成物セットにおける前記重合禁止剤、及び、前記他の成分の好ましい態様は、前述した本発明の硬化型組成物における前記重合禁止剤、及び、前記他の成分の好ましい態様と同様である。
前記組成物Bは、溶媒を含むことが好ましい。溶媒としては、本発明の硬化型組成物において前述したものが好適に挙げられる。
前記組成物Bにおける溶媒の含有量は、組成物Bの全質量に対し、10質量%~99.99質量%であることが好ましく、50質量%~99.9質量%であることがより好ましく、80質量%~99質量%であることが特に好ましい。
前記組成物A及び前記組成物B以外の組成物としては、特に制限はないが、例えば、前記組成物A及び/又は前記組成物Bを付与する被接着物の表面の洗浄液、前記組成物A及び前記組成物Bの硬化物の除去液等が挙げられる。
又、前記物品としては、特に制限はないが、例えば、前記組成物A又は前記組成物Bを付与するはけ、へら、綿棒、ローラー、スプレー等の付与具、余分な前記組成物A及び前記組成物Bを除去する紙、布等の除去具等が挙げられる。
本発明の2液硬化型組成物セットを使用した接着物の製造方法である本発明の接着物の製造方法の第2の実施態様は、ルイス酸性化合物を含む組成物Bを第1の被接着物の表面に付与する工程、メチレンマロネート化合物を含む組成物Aを前記第1の被接着物の表面又は第2の被接着物の表面に付与する工程、及び、
前記組成物Bを付与した前記第1の被接着物の表面と、前記組成物Aを付与した前記第2の被接着物の表面とを接着するか、又は、前記組成物A及び組成物Bを付与した前記第1の被接着物の表面と、第2の被接着物の表面とを接着する工程を含む。
本発明の接着物の製造方法は、ルイス酸性化合物を含む組成物Bを第1の被接着物の表面に付与する工程(「組成物B付与工程」ともいう。)、及び、メチレンマロネート化合物を含む組成物Aを前記第1の被接着物の表面又は第2の被接着物の表面に付与する工程(「組成物A付与工程」ともいう。)を含む。
前記組成物B付与工程、及び、前記組成物A付与工程は、どちらを先に行っても、同時に行ってもよい。
又、本発明の接着物の製造方法においては、1方の被接着物の表面(第1の被接着物の表面)に前記組成物A及び前記組成物Bの両方を付与し、他方の被接着物の表面(第2の被接着物の表面)には、前記組成物A及び/又は前記組成物Bを付与してもよいし、又、1方の被接着物の表面(第1の被接着物の表面)に前記組成物Aに付与し、他方の被接着物の表面(第2の被接着物の表面)に前記組成物Bを付与してもよい。
更に、前記第1の被接着物の表面と前記第2の被接着物の表面とは、それぞれ異なる被接着物の一部の面であっても、1つの被接着物における接着可能な2箇所の面であってもよい。
前記第1の被接着物の表面及び前記第2の被接着物の表面の形状は、特に制限はなく、平面、凹凸面、不定形状の面等の任意の形状であればよい。
又、前記組成物Aの付与後、必要に応じて、溶媒を風乾、加熱乾燥等により除去してもよい。
又、前記組成物Bの付与後、必要に応じて、溶媒を風乾、加熱乾燥等により除去してもよい。
本発明の接着物の製造方法は、前記組成物Bを付与した前記第1の被接着物の表面と、前記組成物Aを付与した前記第2の被接着物の表面とを接着するか、又は、前記組成物A及び組成物Bを付与した前記第1の被接着物の表面と、第2の被接着物の表面とを接着する工程(「第2の接着工程」ともいう。)を含む。
前記第2の接着工程においては、前記第1の被接着物の表面と前記第2の被接着物の表面とを重ね合わせ接着すればよい。
前記第2の接着工程においては、前記組成物Bに含まれるルイス酸性化合物が、前記組成物Aに含まれる前記メチレンマロネート化合物に作用して、空気中の水分等により、前記メチレンマロネート化合物が硬化し、前記第1の被接着物の表面と前記第2の被接着物の表面とを接着する。
前記第1の被接着物の表面と前記第2の被接着物の表面とを重ね合わせる際、必要に応じて、前記第1の被接着物の表面及び/又は前記第2の被接着物の表面を動かして、前記組成物A及び前記組成物Bの混合を促進させてもよい。
又、前記第2の接着工程においては、室温(例えば、10℃~35℃)にても硬化可能であるが、硬化を促進させるため、前記第1の被接着物の表面、前記第2の被接着物の表面、及び/又は、被接着物を加熱してもよい。加熱温度としては、被接着物に影響がない範囲、例えば35℃から100℃程度に加熱して硬化を行ってもよい。
更に、前記第2の接着工程においては、必要に応じて、接着が完了するまで、前記第1の被接着物の表面と前記第2の被接着物の表面とが重なる方向に、それぞれ圧力をかけてもよい。
被接着物の材質としては、例えば、プラスチック、ゴム、木材、金属、無機材料、紙等が挙げられる。
プラスチックの具体例として、例えば、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース及びジアセチルセルロース等のセルロースアセテート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルホン、ノルボルネン等の環状オレフィンをモノマーとする環状ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
ゴムの具体例としては、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。
木材の具体例としては、例えば、自然の木材及び合成木材等が挙げられる。
金属の具体例としては、例えば、鋼板、アルミ、クロム等の金属、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウムスズ(ITO)等の金属酸化物等が挙げられる。
無機材料の具体例としては、例えば、ガラス、モルタル、コンクリート、石材等が挙げられる。
紙の具体例としては、例えば、上質紙、コート紙、アート紙、模造紙、薄紙、厚紙等の紙、各種合成紙等が挙げられる。
下記文献に従い製造したメチレンマロン酸ジエチル(以下、「DEMM」ともいう)を使用した。純度:99質量%以上(1H-NMRより)。
日本化学会誌、1972、No.3、596頁-598頁
ルイス酸性化合物として、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(II)を濃度が0.15mmol/Lとなるようにアセトンに加え、完全溶解させ、組成物B1を作製した。
ルイス酸性化合物として、トリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウム(III)(組成物B2)、トリフルオロメタンスルホン酸銀(I)(組成物B3)、又は、トリフルオロメタンスルホン酸銅(II)(組成物B4)を濃度が0.15mmol/Lとなるようにアセトンに加え、完全溶解させ、組成物B2~B4をそれぞれ作製した。
メチレンマロン酸ジエチル1mLに対し、組成物B1を10μL混合し、真空乾燥により溶媒を除去し、実施例1の硬化型組成物を作製した。
得られた実施例1の硬化型組成物10μLを表1に記載の材質の試験片(底面12.7cm×12.7cmの角柱)に滴下し、もう1つの同じ形状及び同じ材質の試験片を貼り合わせた。貼り合わせ後、接着試験片で2.586kgの質量の物体を持ち上げることができるまでの時間をセットタイムとして記録した。評価結果を表1に示す。なお、セットタイムが短いほど、硬化速度に優れる。
組成物B1の代わりに、組成物B2又はB3をそれぞれ使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例2又は3の硬化型組成物をそれぞれ作製し、セットタイムをそれぞれ測定した。評価結果をまとめて表1に示す。
組成物B1を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして、セットタイムを測定した。しかしながら、1時間経過後であっても、何ら硬化せず、2.586kgの質量の物体を持ち上げることができなかった。
組成物B1を試験片(底面12.7cm×12.7cmの角柱)の被接着面に10μL塗布し、もう1つの試験片の被接着面にメチレンマロン酸ジエチル1mLを滴下後、両面を貼り合わせ硬化させた。貼り合わせ後、接着試験片で2.586kgの重量を持ち上げることができるまでの時間をセットタイムとして記録した。評価結果を表2に示す。
組成物B1の代わりに、組成物B2~B4をそれぞれ使用した以外は、実施例4と同様にして、実施例5~7の硬化型組成物をそれぞれ作製し、セットタイムをそれぞれ測定した。評価結果をまとめて表2に示す。
組成物B1を使用しなかった以外は、実施例4と同様にして、セットタイムを測定した。しかしながら、1時間経過後であっても、何ら硬化せず、2.586kgの質量の物体を持ち上げることができなかった。
<組成物B5の調製>
表3に記載のルイス酸性化合物をアセトンに加え、完全溶解させ、実施例8~11、並びに、比較例3及び4の組成物B5をそれぞれ作製した。なお、ルイス酸性化合物がトリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(II)である場合は、濃度が0.15mmol/Lとなるように調製し、それ以外の場合は0.75mmol/Lとなるように調製した。
表3に記載のメチレンマロネート化合物1mLに対し、組成物B5を、硬化型組成物において表3に記載のルイス酸性化合物の濃度(質量%)となるように混合し、真空乾燥により溶媒を除去し、実施例8~11、並びに、比較例3及び4の硬化型組成物をそれぞれ作製した。
得られた各硬化型組成物10μLを表3に記載の材質の試験片(底面12.7cm×12.7cmの角柱)に滴下し、もう1つの同じ形状及び同じ材質の試験片を貼り合わせた。貼り合わせ後、接着試験片で2.586kgの質量の物体を持ち上げることができるまでの時間をセットタイムとして記録した。評価結果を表3に示す。なお、セットタイムが短いほど、硬化速度に優れる。
また、比較例3では、真空乾燥後に不溶物が析出し、試験不可であった。比較例4では、ルイス酸性化合物の添加効果が見られなかった。
DEMM:メチレンマロン酸ジエチル
DtBMM:メチレンマロン酸ジ-t-ブチル
Zn(OTf)2:トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(II)
Zn(acac)2:亜鉛(II)アセチルアセトナート
Fe(OTf)2:トリフルオロメタンスルホン酸鉄(II)
<組成物B6の調製>
表4に記載のルイス酸性化合物をアセトンに加え、完全溶解させ、実施例12~16、及び、比較例5の組成物B6をそれぞれ作製した。なお、ルイス酸性化合物がトリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(II)である場合は、濃度が0.15mmol/Lとなるように調製し、それ以外の場合は0.75mmol/Lとなるように調製した。
組成物B6を試験片(底面12.7cm×12.7cmの角柱)の被接着面に、使用するメチレンマロネート化合物及びルイス酸性化合物の全質量(アセトンを除くものとする。)に対するルイス酸性化合物の濃度が表4に記載の濃度(質量%)となる量を塗布し、もう1つの試験片の被接着面に表4に記載のメチレンマロネート化合物1mLを滴下後、両面を貼り合わせ硬化させた。貼り合わせ後、接着試験片で2.586kgの重量を持ち上げることができるまでの時間をセットタイムとして記録した。評価結果を表4に示す。
また、比較例5では、ルイス酸性化合物の添加効果が見られなかった。
Ti(OBu)4:テトラブトキシチタン(IV)
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び、技術規格は、個々の文献、特許出願、及び、技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (12)
- メチレンマロネート化合物と、
ルイス酸性化合物と
を含み、
前記ルイス酸性化合物が、金属カチオンと、対アニオンとを有し、
前記金属カチオンが、Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Yb3+、及び、Ti4+よりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記対アニオンが、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、tert-ブトキシドアニオン、又はアセチルアセトナートアニオンであり、
前記メチレンマロネート化合物の含有量が、硬化型組成物の全固形分に対し、50質量%~99.99質量%であり、
前記ルイス酸性化合物の含有量が、前記メチレンマロネート化合物の含有量100質量部に対し、0.001質量部~1.0質量部である、硬化型組成物。 - 前記メチレンマロネート化合物が、下記式(1)又は式(2)で表される化合物である請求項1に記載の硬化型組成物。
式(1)及び式(2)中、X1~X4はそれぞれ独立に、O、NR、又は、C(R)2を表し、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又は、アリール基を表し、R1及びR2はそれぞれ独立に、アルキル基、又は、アリール基を表し、R3は、アルキレン基、アリーレン基、又は、これらを2以上組み合わせた基を表す。 - 前記X1~X4がそれぞれ独立に、O、又は、NRである、請求項2に記載の硬化型組成物。
- 前記X1~X4が、Oである、請求項2又は請求項3に記載の硬化型組成物。
- 前記R1及びR2がそれぞれ独立に、アルキル基である、請求項2~請求項4のいずれか1項に記載の硬化型組成物。
- 前記R3が、アルキレン基である、請求項2~請求項5のいずれか1項に記載の硬化型組成物。
- 前記式(1)で表される化合物を含む、請求項2~請求項6のいずれか1項に記載の硬化型組成物。
- 硬化型組成物を第1の被接着物の表面に付与する工程、及び、
前記硬化型組成物が付与された前記第1の被接着物の表面と、第2の被接着物の表面とを接着する工程を含み、
硬化型組成物が、
メチレンマロネート化合物と、
ルイス酸性化合物と
を含み、
前記ルイス酸性化合物が、金属カチオンを有するルイス酸性化合物を含み、
前記メチレンマロネート化合物の含有量が、硬化型組成物の全固形分に対し、50質量%~99.99質量%であり、
前記ルイス酸性化合物の含有量が、前記メチレンマロネート化合物の含有量100質量部に対し、0.001質量部~1.0質量部である、接着物の製造方法。 - メチレンマロネート化合物を含む組成物Aと、
ルイス酸性化合物を含む組成物Bと
を含み、
前記ルイス酸性化合物が、金属カチオンを有するルイス酸性化合物を含み、
前記メチレンマロネート化合物の含有量が、前記組成物Aの全固形分に対し、50質量%~100質量%であり、
前記ルイス酸性化合物の含有量が、前記メチレンマロネート化合物の含有量100質量部に対し、0.001質量部~1.0質量部である、2液型硬化型組成物セット。 - 前記メチレンマロネート化合物が、下記式(1)又は式(2)で表される化合物である請求項9に記載の2液型硬化型組成物セット。
式(1)及び式(2)中、X1~X4はそれぞれ独立に、O、NR、又は、C(R)2を表し、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又は、アリール基を表し、R1及びR2はそれぞれ独立に、アルキル基、又は、アリール基を表し、R3は、アルキレン基、アリーレン基、又は、これらを2以上組み合わせた基を表す。 - ルイス酸性化合物を含む組成物Bを第1の被接着物の表面に付与する工程、
メチレンマロネート化合物を含む組成物Aを前記第1の被接着物の表面又は第2の被接着物の表面に付与する工程、及び、
前記組成物Bを付与した前記第1の被接着物の表面と、前記組成物Aを付与した前記第2の被接着物の表面とを接着するか、又は、前記組成物A及び組成物Bを付与した前記第1の被接着物の表面と、第2の被接着物の表面とを接着する工程を含み、
前記ルイス酸性化合物が、金属カチオンを有するルイス酸性化合物を含み、
前記メチレンマロネート化合物の含有量が、前記組成物Aの全固形分に対し、50質量%~100質量%であり、
前記ルイス酸性化合物の付与量が、前記メチレンマロネート化合物の付与量100質量部に対し、0.001質量部~1.0質量部である、接着物の製造方法。 - 前記メチレンマロネート化合物が、下記式(1)又は式(2)で表される化合物である請求項11に記載の接着物の製造方法。
式(1)及び式(2)中、X1~X4はそれぞれ独立に、O、NR、又は、C(R)2を表し、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又は、アリール基を表し、R1及びR2はそれぞれ独立に、アルキル基、又は、アリール基を表し、R3は、アルキレン基、アリーレン基、又は、これらを2以上組み合わせた基を表す。
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