JP7375502B2 - (メタ)アクリレート樹脂、硬化性樹脂組成物、硬化物及び物品 - Google Patents

(メタ)アクリレート樹脂、硬化性樹脂組成物、硬化物及び物品 Download PDF

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Description

本発明は、優れた耐熱性及び基材密着性を有し、低弾性に優れた硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂、これを含有する硬化性樹脂組成物、前記硬化性樹脂組成物の硬化物、及び前記硬化物の塗膜を有する物品に関する。
近年、紫外線等の活性エネルギー線により硬化可能な活性エネルギー線硬化性組成物や、熱により硬化可能な熱硬化性組成物などの硬化性組成物は、インキ、塗料、コーティング剤、接着剤、光学部材等の分野において広く用いられている。なかでも、前記コーティング剤用途としては、一般に、各種基材表面へ意匠性を付与できるとともに、優れた硬化性を有しており、また、基材表面の劣化を防止可能な塗膜を形成できることが求められている。さらに、近年は、硬化性のみならず、様々な温度環境下であっても被塗物を保護可能なレベルの耐熱性等の性能を備えた硬化塗膜を形成可能な材料が産業界から求められている。
硬化塗膜における耐熱性を向上させた技術としては、下記一般式(1)で表されるジ(メタ)アクリレートを含有する硬化性組成物等が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
Figure 0007375502000001
〔式(1)において、Rは、水素原子又はメチル基を表す。〕
しかし、該硬化性組成物は、硬化塗膜における耐熱性が不十分であり、基材密着性及び低弾性においても、昨今ますます高まる要求性能を満足するものではなかった。
そこで、優れた耐熱性及び基材密着性を有し、低弾性に優れた硬化物を形成可能な材料が求められていた。
特開2005-314320号公報
本発明が解決しようとする課題は、優れた耐熱性及び基材密着性を有し、低弾性に優れた硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂、これを含有する硬化性樹脂組成物、前記硬化性樹脂組成物の硬化物、及び前記硬化物の塗膜を有する物品を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、特定の(メタ)アクリレート化合物(A)、前記(メタ)アクリレート化合物(A)以外の反応性官能基を有する重合性不飽和結合含有化合物(B)を必須の重合成分として含有する重合物からなる共重合体(I)と、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)が有する反応性官能基と反応し得る官能基を有する、前記(メタ)アクリレート化合物(A)及び前記重合性不飽和結合含有化合物(B)以外の重合性不飽和結合含有化合物(C)とを用いることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、(メタ)アクリレート化合物(A)、及び前記(メタ)アクリレート化合物(A)以外の反応性官能基を有する重合性不飽和結合含有化合物(B)を必須の重合成分として含有する重合物からなる共重合体(I)と、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)が有する反応性官能基と反応し得る官能基を有する、前記(メタ)アクリレート化合物(A)及び前記重合性不飽和結合含有化合物(B)以外の重合性不飽和結合含有化合物(C)とを、必須の反応原料とする(メタ)アクリレート樹脂であって、前記(メタ)アクリレート化合物(A)が、フェノール性水酸基含有化合物(a1)と、環状カーボネート化合物(a2-1)または環状エーテル化合物(a2-2)と、不飽和モノカルボン酸(a3)とを必須の反応原料とするものであり、前記フェノール性水酸基含有化合物(a1)が、芳香環上の置換基として少なくとも水酸基を3つ有するフェノール化合物であることを特徴とする(メタ)アクリレート樹脂、これを含有する硬化性樹脂組成物、前記硬化性樹脂組成物の硬化物、及び前記硬化物の硬化塗膜を有する物品に関するものである。
本発明の(メタ)アクリレート樹脂は、優れた耐熱性及び基材密着性を有し、低弾性に優れた硬化物を形成できることから、前記(メタ)アクリレート化合物と光重合開始剤とを含有した硬化性樹脂組成物は、コーティング剤や接着剤として用いることができ、特にコーティング剤として好適に用いることができる。
本発明の(メタ)アクリレート樹脂は、(メタ)アクリレート化合物(A)、及び前記(メタ)アクリレート化合物(A)以外の反応性官能基を有する重合性不飽和結合含有化合物(B)(以下、「重合性不飽和結合含有化合物(B)」と略記する。)を必須の重合成分として含有する重合物からなる共重合体(I)と、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)が有する反応性官能基と反応し得る官能基を有する、前記(メタ)アクリレート化合物(A)及び前記重合性不飽和結合含有化合物(B)以外の重合性不飽和結合含有化合物(C)(以下、「重合性不飽和結合含有化合物(C)」と略記する。)とを、必須の反応原料とするものであることを特徴とする。
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/またはメタクリレートを意味する。また、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル及び/またはメタクリロイルを意味する。さらに、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/またはメタクリルを意味する。
前記共重合体(I)としては、前記(メタ)アクリレート化合物(A)、及び前記重合性不飽和結合含有化合物(B)を必須の重合成分として含有する重合物からなるものである。
前記(メタ)アクリレート化合物(A)としては、フェノール性水酸基含有化合物(a1)と、環状カーボネート化合物(a2-1)または環状エーテル化合物(a2-2)と、不飽和モノカルボン酸(a3)とを必須の反応原料とするものを用いる。
フェノール性水酸基含有化合物(a1)としては、芳香環上の置換基として少なくとも水酸基を3つ有するフェノール化合物を必須として含有するものである。
前記芳香環上の置換基として少なくとも水酸基を3つ有するフェノール化合物とは、芳香環上の置換基として水酸基を3つ有していれば、特に制限されず、他の置換基を有していてもよい。
前記芳香環上の置換基として少なくとも水酸基を3つ有するフェノール化合物としては、例えば、下記構造式(1-1)~(1-3)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007375502000002
上記構造式(1-1)~(1-3)において、Rは、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数1~20のアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子の何れかである。また、pは、0または1以上の整数であり、好ましくは0または1~3であり、より好ましくは0または1であり、さらに好ましくは0である。qは、3以上の整数である。なお、上記構造式における芳香環上の置換基の位置については、任意であり、例えば、構造式(1-2)のナフタレン環においてはいずれの環上に置換していてもよく、構造式(1-3)では、1分子中に存在するベンゼン環のいずれの環上に置換していてもよいことを示し、1分子中における置換基の個数がp及びqであることを示している。
上記構造式(1-1)~(1-3)で表される化合物の中でも、構造式(1-1)において、pが0であり、qが3であるトリヒドロキシベンゼンが、優れた耐熱性、基材密着性及び低弾性を有する硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂が得られることから好ましく、さらに具体的には、1位と2位と3位とに水酸基を有する1,2,3-トリヒドロキシベンゼン(以下、「ピロガロール」と称することがある。)、または1位と2位と4位とに水酸基を有する1,2,4-トリヒドロキシベンゼンがより好ましい。
前記環状カーボネート化合物(a2-1)としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ペンチレンカーボネート等が挙げられる。これらの環状カーボネート化合物は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。また、これらの中でも、優れた耐熱性、基材密着性及び低弾性を有する硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂が得られることから、エチレンカーボネート、またはプロピレンカーボネートが好ましい。
前記環状エーテル化合物(a2-2)としては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらの環状エーテル化合物は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。また、これらの中でも、優れた耐熱性、基材密着性及び低弾性を有する硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂が得られることから、エチレンオキサイド、またはプロピレンオキサイドが好ましい。
前記フェノール性水酸基含有化合物(a1)と前記環状カーボネート化合物(a2-1)とのモル比[(a2-1)/(a1)]、または、前記フェノール性水酸基含有化合物(A)と前記環状エーテル化合物(a2-2)とのモル比[(a2-2)/(a1)]は、優れた耐熱性、基材密着性及び低弾性を有する硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂が得られることから、3以上であることが好ましい。
前記不飽和モノカルボン酸(a3)とは、一分子中に(メタ)アクリロイル基とカルボキシル基とを有する化合物をいい、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。また、前記不飽和モノカルボン酸(a3)としては、下記構造式(2)で表される化合物を用いることもできる。さらに、前記不飽和モノカルボン酸(a3)のエステル化物、酸ハロゲン化物、酸無水物等も用いることができる。これらの不飽和モノカルボン酸(a3)は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
Figure 0007375502000003
[式中Xは、炭素数1~10のアルキレン鎖、ポリオキシアルキレン鎖、(ポリ)エステル鎖、芳香族炭化水素鎖、または(ポリ)カーボネート鎖を表し、構造中にハロゲン原子やアルコキシ基等を有していても良い。Yは、水素原子またはメチル基である。]
前記ポリオキシアルキレン鎖としては、例えば、ポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖等が挙げられる。
前記(ポリ)エステル鎖としては、例えば、下記構造式(3)で表される(ポリ)エステル鎖が挙げられる。
Figure 0007375502000004
(式中Rは、炭素原子数1~10のアルキレン基であり、nは1~5の整数である。)
前記芳香族炭化水素鎖としては、例えば、フェニレン鎖、ナフチレン鎖、ビフェニレン鎖、フェニルナフチレン鎖、ビナフチレン鎖等が挙げられる。また、部分構造として、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環等の芳香環を有する炭化水素鎖も用いることができる。
前記(ポリ)カーボネート鎖としては、例えば、下記構造式(4)で表される(ポリ)カーボネート鎖が挙げられる。
Figure 0007375502000005
(式中Rは、炭素原子数1~10のアルキレン基であり、nは1~5の整数である。)
前記不飽和モノカルボン酸(a3)のエステル化物としては、例えば、(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)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル化合物;(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等の窒素含有(メタ)アクリル酸エステル化合物;(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸モルホリル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸シクロへキシル等のその他(メタ)アクリル酸エステル化合物などが挙げられる。
前記不飽和モノカルボン酸(a3)の酸ハロゲン化物としては、例えば、(メタ)アクリル酸クロライド等が挙げられる。
前記不飽和モノカルボン酸(a3)の酸無水物としては、例えば、(メタ)アクリル酸無水物等が挙げられる。
前記環状カーボネート化合物(a2-1)と前記不飽和モノカルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-1)]、または、前記環状エーテル化合物(a2-2)と前記不飽和モノカルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-2)]は、優れた耐熱性、基材密着性及び低弾性を有する硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂が得られることから、0.65以上であることが好ましく、0.65~1.05の範囲がより好ましい。
前記(メタ)アクリレート化合物(A)の重量平均分子量は、優れた耐熱性、基材密着性及び低弾性を有する硬化物を形成可能な(メタ)アクリレート樹脂が得られることから、1,000以下であることが好ましい。
なお、本発明において、重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定した値を示す。
前記(メタ)アクリレート化合物(A)の製造方法は、特に制限されず、適宜公知の方法により製造することができる。例えば、反応原料の全てを一括で反応させる方法で製造してもよいし、反応原料を順次反応させる方法で製造してもよい。なかでも、反応の制御が容易であることから、先にフェノール性水酸基含有化合物(a1)と環状カーボネート化合物(a2-1)または環状エーテル化合物(a2-2)を、塩基性触媒の存在下、60~200℃の温度範囲で反応させた後、次いで、不飽和モノカルボン酸(a3)またはそのエステル化物を酸性触媒の存在下で、60~140℃の温度範囲で反応させることにより行うことができる。なお、本反応は減圧下、常圧下、加圧下いずれでも行なうことができる。
前記重合性不飽和結合含有化合物(B)としては、反応性官能基を有するものを用いる。なお、本発明において、「重合性不飽和結合」とは、ラジカル重合し得る不飽和結合を意味する。
前記反応性官能基としては、例えば、水酸基、エポキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、アクリルアミド基等が挙げられる。これらの反応性官能基は、単独で有していてもよいし、2種以上を有していてもよい。
前記重合性不飽和結合含有化合物(B)としては、例えば、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物、エポキシ基含有(メタ)アクリレート化合物、イソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物、カルボキシル基含有化合物、アクリルアミド基を有する化合物等が挙げられる。これらの重合性不飽和結合含有化合物(B)は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記水酸基含有(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、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、トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(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、ジペンタエリスリトール(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、前記各種の水酸基含有(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性体や、前記各種の水酸基含有(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性体等も用いることができる。これらの水酸基含有(メタ)アクリレート化合物は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記エポキシ基含有(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、エポキシシクロへキシルメチル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有(メタ)アクリレートモノマー;ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ビフェノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールジグリシジルエーテル等のジグリシジルエーテル化合物のモノ(メタ)アクリレート化物等が挙げられる。これらのエポキシ基含有(メタ)アクリレート化合物は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記イソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、2-アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2-メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1-ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等が挙げられる。これらのイソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記カルボキシル基含有化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノアクリレート等が挙げられる。これらのカルボキシル基含有化合物は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記アクリルアミド基含有化合物としては、例えば、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシエチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。前記アクリルアミド基含有化合物は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記共重合体(I)としては、必要に応じて、前記(メタ)アクリレート化合物(A)及び前記重合性不飽和結合含有化合物(B)以外のその他の重合成分を含有することもできる。
前記その他の重合成分としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート等の脂肪族モノ(メタ)アクリレート化合物;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチルモノ(メタ)アクリレート等の脂環型モノ(メタ)アクリレート化合物;テトラヒドロフルフリルアクリレート等の複素環型モノ(メタ)アクリレート化合物;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェニルベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香族モノ(メタ)アクリレート化合物等のモノ(メタ)アクリレート化合物:前記各種のモノ(メタ)アクリレートモノマーの分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等のポリオキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性モノ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のモノ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性モノ(メタ)アクリレート化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、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)アクリレート等の脂肪族ジ(メタ)アクリレート化合物;1,4-シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(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)アクリレート等の脂環型ジ(メタ)アクリレート化合物;ビフェノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート等の芳香族ジ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入したポリオキシアルキレン変性ジ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性ジ(メタ)アクリレート化合物;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート等の脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性トリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性トリ(メタ)アクリレート化合物;ペンタエリスリトールテトラ(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ヘキサ(メタ)アクリレート等の4官能以上の脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した4官能以上の(ポリ)オキシアルキレン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入した4官能以上のラクトン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物などが挙げられる。
前記共重合体(I)の製造方法としては、特に制限されず、どのような方法にて製造してもよい。例えば、前記(メタ)アクリレート化合物(A)と、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)とを含有する重合成分の全てを一括で50~200℃で重合させて得られる方法等が挙げられる。
前記重合においては、必要に応じて、重合開始剤を用いることができる。
前記重合開始剤としては、例えば、過硫酸塩、有機過酸化物、過酸化水素等のラジカル重合開始剤や、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩等のアゾ開始剤などが挙げられる。また、前記ラジカル重合開始剤は、例えば、アスコルビン酸等の還元剤と併用しレドックス重合開始剤として使用してもよい。これらの重合開始剤は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記過硫酸塩としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。これらの過硫酸塩は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記有機過酸化物としては、例えば、過酸化ベンゾイル、ラウロイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシベンゾエート等のパーオキシエステル、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイドなどが挙げられる。これらの有機過酸化物は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記重合開始剤の使用量は、重合が円滑に進行する量を使用すれば良いが、前記(メタ)アクリレート化合物(A)と、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)とを含有する重合成分の合計100質量部に対して、0.1~20質量部の範囲が好ましく、0.5~10質量部の範囲がより好ましい。
前記重合性不飽和結合含有化合物(C)としては、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)が有する反応性官能基と反応し得る官能基を有するものである。
前記重合性不飽和結合含有化合物(C)としては、例えば、上述の前記重合性不飽和結合含有化合物(B)として例示したものと同様のものが挙げられるが、重合性不飽和結合含有化合物(B)として水酸基含有(メタ)アクリレート化合物を用いた場合には、重合性不飽和結合含有化合物(C)としてイソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物及び/またはアクリルアミド基含有化合物を用いることが好ましく、重合性不飽和結合含有化合物(B)としてエポキシ基含有(メタ)アクリレート化合物を用いた場合には、重合性不飽和結合含有化合物(C)としてカルボキシル基含有化合物を用いることが好ましく、重合性不飽和結合含有化合物(B)としてイソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物を用いた場合には、重合性不飽和結合含有化合物(C)として水酸基含有(メタ)アクリレートを用いることが好ましく、重合性不飽和結合含有化合物(B)としてカルボキシル基含有化合物を用いた場合には、重合性不飽和結合含有化合物(C)としてエポキシ基含有(メタ)アクリレートを用いることが好ましく、重合性不飽和結合含有化合物(B)としてアクリルアミド基含有化合物を用いた場合には、重合性不飽和結合含有化合物(C)として水酸基含有(メタ)アクリレートを用いることが好まし。これらの重合性不飽和結合含有化合物(C)は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
本発明の(メタ)アクリレート樹脂の製造方法としては、特に制限されず、どのような方法にて製造してもよい。例えば、前記共重合体(I)と、前記重合性不飽和結合含有化合物(C)とを含有する反応原料の全てを一括で反応させる方法等が挙げられる。
前記反応原料の全てを一括で反応させる方法としては、例えば、前記共重合体(I)と、前記重合性不飽和結合含有化合物(C)とを含む反応原料を、塩基性触媒または酸性触媒の存在下、50~150℃で反応させて得られる方法等が挙げられる。
前記塩基性触媒としては、例えば、N-メチルモルフォリン、ピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリ-n-ブチルアミンもしくはジメチルベンジルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イミダゾール、1-メチルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、1,4-ジエチルイミダゾール、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(N-フェニル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアミン化合物類;トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等の四級アンモニウム塩類;トリメチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等のホスフィン類;テトラメチルホスホニウムクロライド、テトラエチルホスホニウムクロライド、テトラプロピルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムブロマイド、トリメチル(2-ヒドロキシルプロピル)ホスホニウムクロライド、トリフェニルホスホニウムクロライド、ベンジルホスホニウムクロライド等のホスホニウム塩類;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジネオデカノエート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫、1,1,3,3-テトラブチル-1,3-ドデカノイルジスタノキサン等の有機錫化合物;オクチル酸亜鉛、オクチル酸ビスマス等の有機金属化合物;オクタン酸錫等の無機錫化合物;無機金属化合物などが挙げられる。これらの塩基性触媒は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記酸性触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、シュウ酸等の有機酸、三フッ化ホウ素、無水塩化アルミニウム、塩化亜鉛等のルイス酸などが挙げられる。これらの酸性触媒は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
本発明の(メタ)アクリレート樹脂は、光重合開始剤を添加することにより硬化性樹脂組成物として用いることができる。
前記光重合開始剤としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、チオキサントン及びチオキサントン誘導体、2,2′-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、ジフェニル(2,4,6-トリメトキシベンゾイル)ホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、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ン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-1-ブタノン等が挙げられる。
前記その他の光重合開始剤の市販品としては、例えば、「Omnirad-1173」、「Omnirad-184」、「Omnirad-127」、「Omnirad-2959」、「Omnirad-369」、「Omnirad-379」、「Omnirad-907」、「Omnirad-4265」、「Omnirad-1000」、「Omnirad-651」、「Omnirad-TPO」、「Omnirad-819」、「Omnirad-2022」、「Omnirad-2100」、「Omnirad-754」、「Omnirad-784」、「Omnirad-500」、「Omnirad-81」(IGM社製)、「カヤキュア-DETX」、「カヤキュア-MBP」、「カヤキュア-DMBI」、「カヤキュア-EPA」、「カヤキュア-OA」(日本化薬株式会社製)、「バイキュア-10」、「バイキュア-55」(ストウファ・ケミカル社製)、「トリゴナルP1」(アクゾ社製)、「サンドレイ1000」(サンドズ社製)、「ディープ」(アプジョン社製)、「クオンタキュア-PDO」、「クオンタキュア-ITX」、「クオンタキュア-EPD」(ワードブレンキンソップ社製)、「Runtecure-1104」(Runtec社製)等が挙げられる。
前記光重合開始剤の添加量は、例えば、前記硬化性樹脂組成物中に、1~20質量%の範囲で用いることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲において、前記(メタ)アクリレート化合物(A)、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)、及び重合性不飽和結合含有化合物(C)以外のその他の(メタ)アクリレート化合物(D)を含有していてもよい。
前記その他の(メタ)アクリレート化合物(D)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート等の脂肪族モノ(メタ)アクリレート化合物;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチルモノ(メタ)アクリレート等の脂環型モノ(メタ)アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等の複素環型モノ(メタ)アクリレート化合物;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェニルベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(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、フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香族モノ(メタ)アクリレート化合物等のモノ(メタ)アクリレート化合物:前記各種のモノ(メタ)アクリレートモノマーの分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等のポリオキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性モノ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のモノ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性モノ(メタ)アクリレート化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、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)アクリレート等の脂肪族ジ(メタ)アクリレート化合物;1,4-シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(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)アクリレート等の脂環型ジ(メタ)アクリレート化合物;ビフェノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート等の芳香族ジ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入したポリオキシアルキレン変性ジ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性ジ(メタ)アクリレート化合物;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート等の脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性トリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性トリ(メタ)アクリレート化合物;ペンタエリスリトールテトラ(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ヘキサ(メタ)アクリレート等の4官能以上の脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した4官能以上の(ポリ)オキシアルキレン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入した4官能以上のラクトン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物などが挙げられる。
また、前記その他の(メタ)アクリレート化合物(D)としては、上述したものの他に、前記芳香環上の置換基として少なくとも水酸基を3つ有するフェノール化合物以外のフェノール化合物(以下、「その他のフェノール化合物」と称することがある。)と、環状カーボネート化合物または環状エーテル化合物と、不飽和モノカルボン酸とを必須の反応原料とする(メタ)アクリレート化合物を用いることができる。
前記その他のフェノール化合物としては、例えば、クレゾール、キシレノール、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、3-メチルカテコール、4-メチルカテコール、4-アリルピロカテコール、1-ナフトール、2-ナフトール、1,3-ナフタレンジオール、1,5-ナフタレンジオール、2,6-ナフタレンジオール、2,7-ナフタレンジオール、水添ビスフェノール、水添ビフェノール、ポリフェニレンエーテル型ジオール、ポリナフチレンエーテル型ジオール、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック型樹脂、ナフトールノボラック型樹脂、フェノールアラルキル型樹脂、ナフトールアラルキル型樹脂、シクロ環構造含有フェノール樹脂等が挙げられる。
前記環状カーボネート化合物及び前記環状エーテル化合物としては、上述の環状カーボネート化合物(a2-1)及び上述の環状エーテル化合物(a2-2)と同様のものを用いることができる。
前記不飽和モノカルボン酸としては、上述の不飽和モノカルボン酸(a3)と同様のものを用いることができる。
さらに、前記その他の(メタ)アクリレート化合物(D)としては、例えば、(メタ)アクリロイル基を有するエポキシ樹脂、(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂、(メタ)アクリロイル基を有するアクリル樹脂、(メタ)アクリロイル基を有するアミドイミド樹脂、(メタ)アクリロイル基を有するアクリルアミド樹脂等が挙げられる。
前記その他の(メタ)アクリレート化合物(D)の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物中に90質量%以下が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、塗工粘度調節等の目的で有機溶剤を含有してもよく、その種類や添加量は、所望の性能に応じて適宜選択及び調整される。
前記有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、イソブチルケトン等のケトン溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキソラン等の環状エーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル溶剤;トルエン、キシレン、ソルベントナフサ等の芳香族溶剤;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族溶剤;カルビトール、セロソルブ、メタノール、イソプロパノール、ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶剤;アルキレングリコールモノアルキルエーテル、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテル、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等のグリコールエーテル溶剤などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
また、本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、エポキシ樹脂、無機微粒子やポリマー微粒子、顔料、消泡剤、粘度調整剤、レベリング剤、難燃剤、保存安定化剤等の各種添加剤を含有することもできる。
前記エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェニレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール-フェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール-クレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン-フェノール付加反応型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、キサンテン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂、トリヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂、オキサゾリドン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
前記ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAP型エポキシ樹脂、ビスフェノールB型エポキシ樹脂、ビスフェノールBP型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等が挙げられる。
前記水添ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールB型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールE型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールS型エポキシ樹脂等が挙げられる。
前記ビフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、4,4’-ビフェノール型エポキシ樹脂、2,2’-ビフェノール型エポキシ樹脂、テトラメチル-4,4’-ビフェノール型エポキシ樹脂、テトラメチル-2,2’-ビフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。
前記水添ビフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、水添4,4’-ビフェノール型エポキシ樹脂、水添2,2’-ビフェノール型エポキシ樹脂、水添テトラメチル-4,4’-ビフェノール型エポキシ樹脂、水添テトラメチル-2,2’-ビフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、優れた耐熱性、基材密着性及び低弾性を有する硬化物を形成できることから、コーティング剤や接着剤として用いることができ、特にコーティング剤として好適に用いることができる。
本発明の硬化物は、前記硬化性樹脂組成物に、活性エネルギー線を照射することで得ることができる。前記活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線が挙げられる。また、前記活性エネルギー線として、紫外線を用いる場合、紫外線による硬化反応を効率よく行う上で、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で照射してもよく、空気雰囲気下で照射してもよい。
紫外線発生源としては、実用性、経済性の面から紫外線ランプが一般的に用いられている。具体的には、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ガリウムランプ、メタルハライドランプ、太陽光、LED等が挙げられる。
前記活性エネルギー線の積算光量は、特に制限されないが、50~5000mJ/cmであることが好ましく、100~1000mJ/cmであることがより好ましい。積算光量が上記範囲であると、未硬化部分の発生の防止または抑制ができることから好ましい。
なお、前記活性エネルギー線の照射は、一段階で行ってもよいし、二段階以上に分けて行ってもよい。
本発明の物品は、前記硬化物からなる塗膜を有するものである。前記物品としては、例えば、携帯電話、家電製品、自動車内外装材、OA機器等のプラスチック成形品や、半導体デバイス、表示デバイス、撮像デバイスなどが挙げられる。
以下、実施例と比較例とにより、本発明を具体的に説明する。
なお、本実施例において、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミッションクロマトグラフ(GPC)を用い、下記の条件により測定した値である。
測定装置 ; 東ソー株式会社製 HLC-8220
カラム ; 東ソー株式会社製ガードカラムHXL-H
+東ソー株式会社製 TSKgel G5000HXL
+東ソー株式会社製 TSKgel G4000HXL
+東ソー株式会社製 TSKgel G3000HXL
+東ソー株式会社製 TSKgel G2000HXL
検出器 ; RI(示差屈折計)
データ処理:東ソー株式会社製 SC-8010
測定条件: カラム温度 40℃
溶媒 テトラヒドロフラン
流速 1.0ml/分
標準 ;ポリスチレン
試料 ;樹脂固形分換算で0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
(合成例1:(メタ)アクリレート化合物(A-1)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ピロガロール126質量部とエチレンカーボネート277質量部と50%水酸化カリウム水溶液0.7質量部を添加し、窒素雰囲気下において170℃で20時間反応させた。次いで、得られた反応物をトルエン333質量部に溶解させた後、アクリル酸228質量部、パラトルエンスルホン酸5.0質量部、メチルハイドロキノン0.2質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、100℃で10時間反応させた。その後、50℃まで冷却し、得られた反応溶液を水洗し、トルエンを脱溶剤して、(メタ)アクリレート化合物(A-1)を得た。この(メタ)アクリレート化合物(A-1)の重量平均分子量(Mw)は、620であり、25℃での粘度は330mPa・sであった。なお、粘度は、E型回転粘度計(東機産業株式会社製「RE80U」)を用いて、25℃条件下で測定した値である。また、フェノール性水酸基含有化合物(a1)と前記環状カーボネート化合物(a2-1)とのモル比[(a2-1)/(a1)]に相当するピロガロールとエチレンカーボネートとのモル比[(エチレンカーボネートのモル数)/(ピロガロールのモル数)]は、3.15であり、環状カーボネート化合物(a2-1)と不飽和カルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-1)]に相当するエチレンカーボネートとアクリル酸のモル比[(アクリル酸のモル数)/(エチレンカーボネートのモル数)]は、1.004であった。
(合成例2:(メタ)アクリレート化合物(A-2)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ピロガロール126質量部とプロピレンカーボネート337質量部と50%水酸化カリウム水溶液0.7質量部を添加し、窒素雰囲気下において170℃で30時間反応させた。次いで、得られた反応物をトルエン379質量部に溶解させた後、アクリル酸237質量部、パラトルエンスルホン酸5.7質量部、メチルハイドロキノン0.2質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、100℃で20時間反応させた。その後、50℃まで冷却し、得られた反応溶液を水洗し、トルエンを脱溶剤して、(メタ)アクリレート化合物(A-2)を得た。この(メタ)アクリレート化合物(A-2)の重量平均分子量(Mw)は、780であり、25℃での粘度は500mPa・sであった。また、フェノール性水酸基含有化合物(a1)と前記環状カーボネート化合物(a2-1)とのモル比[(a2-1)/(a1)]に相当するピロガロールとプロピレンカーボネートとのモル比[(プロピレンカーボネートのモル数)/(ピロガロールのモル数)]は、3.30であり、環状カーボネート化合物(a2-1)と不飽和カルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-1)]に相当するプロピレンカーボネートとアクリル酸のモル比[(アクリル酸のモル数)/(プロピレンカーボネートのモル数)]は、0.994であった。
(合成例3:(メタ)アクリレート化合物(A-3)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ピロガロール126質量部とエチレンカーボネート277質量部と50%水酸化カリウム水溶液0.7質量部を添加し、窒素雰囲気下において170℃で20時間反応させた。次いで、得られた反応物をトルエン282質量部に溶解させた後、アクリル酸152質量部、パラトルエンスルホン酸4.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、100℃で10時間反応させた。その後、50℃まで冷却し、得られた反応溶液を水洗し、トルエンを脱溶剤して、(メタ)アクリレート化合物(A-3)を得た。この(メタ)アクリレート化合物(A-3)の重量平均分子量(Mw)は、580であり、25℃での粘度は520mPa・sであった。また、フェノール性水酸基含有化合物(a1)と前記環状カーボネート化合物(a2-1)とのモル比[(a2-1)/(a1)]に相当するピロガロールとエチレンカーボネートとのモル比[(エチレンカーボネートのモル数)/(ピロガロールのモル数)]は、3.15であり、環状カーボネート化合物(a2-1)と不飽和カルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-1)]に相当するエチレンカーボネートとアクリル酸のモル比[(アクリル酸のモル数)/(エチレンカーボネートのモル数)]は、0.669であった。
(合成例4:(メタ)アクリレート化合物(A-4)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ピロガロール126質量部とエチレンカーボネート277質量部と50%水酸化カリウム水溶液0.7質量部を添加し、窒素雰囲気下において170℃で20時間反応させた。次いで、得られた反応物をトルエン277質量部に溶解させた後、アクリル酸144質量部、パラトルエンスルホン酸4.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、100℃で10時間反応させた。その後、50℃まで冷却し、得られた反応溶液を水洗し、トルエンを脱溶剤して、(メタ)アクリレート化合物(A-4)を得た。この(メタ)アクリレート化合物(A-4)の重量平均分子量(Mw)は、560であり、25℃での粘度は600mPa・sであった。また、フェノール性水酸基含有化合物(a1)と前記環状カーボネート化合物(a2-1)とのモル比[(a2-1)/(a1)]に相当するピロガロールとエチレンカーボネートとのモル比[(エチレンカーボネートのモル数)/(ピロガロールのモル数)]は、3.15であり、環状カーボネート化合物(a2-1)と不飽和カルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-1)]に相当するエチレンカーボネートとアクリル酸のモル比[(アクリル酸のモル数)/(エチレンカーボネートのモル数)]は、0.636であった。
(実施例1:(メタ)アクリレート樹脂(1)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、酢酸ブチル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、グリシジルメタクリレート72質量部、メタクリル酸メチル23質量部、合成例1で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-1)5質量部、酢酸ブチル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、アクリル酸37質量部、トリフェニルホスフィン0.7質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、120℃で10時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(1)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(1)の固形分酸価は、2mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、14300であった。
(実施例2:(メタ)アクリレート樹脂(2)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、酢酸ブチル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、グリシジルメタクリレート72質量部、メタクリル酸メチル23質量部、合成例2で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-2)5質量部、酢酸ブチル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、アクリル酸37質量部、トリフェニルホスフィン0.7質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、120℃で10時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(2)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(2)の固形分酸価は、2mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、15050であった。
(実施例3:(メタ)アクリレート樹脂(3)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、酢酸ブチル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、グリシジルメタクリレート72質量部、メタクリル酸メチル23質量部、合成例3で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-3)5質量部、酢酸ブチル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、アクリル酸37質量部、トリフェニルホスフィン0.7質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、120℃で10時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(3)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(3)の固形分酸価は、2mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、13890であった。
(実施例4:(メタ)アクリレート樹脂(4)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、酢酸ブチル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、グリシジルメタクリレート72質量部、メタクリル酸メチル23質量部、合成例4で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-4)5質量部、酢酸ブチル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、アクリル酸37質量部、トリフェニルホスフィン0.7質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、120℃で10時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(4)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(4)の固形分酸価は、2mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、13340であった。
(実施例5:(メタ)アクリレート樹脂(5)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、酢酸ブチル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、グリシジルメタクリレート72質量部、メタクリル酸メチル18質量部、合成例1で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-1)10質量部、酢酸ブチル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、アクリル酸37質量部、トリフェニルホスフィン0.7質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、120℃で10時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(5)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(5)の固形分酸価は、2mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、16340であった。
(実施例6:(メタ)アクリレート樹脂(6)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、メタクリル酸69質量部、メタクリル酸メチル26質量部、合成例1で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-1)5質量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル66質量部、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、グリシジルメタクリレート112質量部、トリフェニルホスフィン0.8質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、110℃で20時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(6)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(6)の固形分酸価は、3mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、18760であった。
(実施例7:(メタ)アクリレート樹脂(7)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、メタクリル酸84質量部、メタクリル酸メチル11質量部、合成例1で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-1)5質量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル46質量部、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、グリシジルメタクリレート90質量部、トリフェニルホスフィン0.8質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、110℃で15時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(7)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(7)の固形分酸価は、102mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、15840であった。
(実施例8:(メタ)アクリレート樹脂(8)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、メタクリル酸78質量部、メタクリル酸メチル17質量部、合成例1で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-1)5質量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル46質量部、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、グリシジルメタクリレート90質量部、トリフェニルホスフィン0.8質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、110℃で15時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(8)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(8)の固形分酸価は、82mgKOH/gであった。であり、重量平均分子量(Mw)は、14730であった。
(実施例9:(メタ)アクリレート樹脂(9)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、メタクリル酸72質量部、メタクリル酸メチル23質量部、合成例1で得られた(メタ)アクリレート化合物(A-1)5質量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル47質量部、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、グリシジルメタクリレート90質量部、トリフェニルホスフィン0.8質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、110℃で15時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(9)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(9)の固形分酸価は、61mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)は、13640であった。
(比較例1:(メタ)アクリレート樹脂(10)の製造)
温度計、攪拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、酢酸ブチル54質量部を添加し、窒素雰囲気下で120℃に昇温した。次いで、グリシジルメタクリレート30質量部、メタクリル酸メチル70質量部、酢酸ブチル68質量部、パーブチルO5質量部を予め混合させ、3時間かけて滴下した。120℃で4時間ホールドした後、ジブチルヒドロキシトルエン0.2質量部、メチルハイドロキノン0.1質量部、アクリル酸37質量部、トリフェニルホスフィン0.7質量部を仕込み、空気を吹き込み、撹拌しながら、120℃で10時間反応させ、目的の(メタ)アクリレート樹脂(10)を得た。得られた(メタ)アクリレート樹脂(10)の固形分酸価は、2mgKOH/gであった。
(実施例10:硬化性樹脂組成物(1)の調製)
実施例1で得た不揮発分53質量%の(メタ)アクリレート樹脂(1)100質量部と、光重合性開始剤(IGM社製「Omnirad907」)2.7質量部とを混合し、硬化性樹脂組成物(1)を得た。
(実施例11~16:硬化性樹脂組成物(2)~(7)の調製)
実施例10で用いた(メタ)アクリレート樹脂(1)の代わりに、実施例2~6で得た(メタ)アクリレート樹脂(2)~(6)を表1に示した配合量で用いた以外は、実施例10と同様にして、硬化性樹脂組成物(2)~(7)を得た。
(実施例17:硬化性樹脂組成物(8)の調製)
実施例7で得た不揮発分53質量%の(メタ)アクリレート樹脂(7)100質量部と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC株式会社製「EPICLON 850S」、エポキシ当量:188g/当量)21.7質量部と、光重合性開始剤(IGM社製「Omnirad907」)2.7質量部とを混合し、硬化性樹脂組成物(8)を得た。
(実施例18及び19:硬化性樹脂組成物(9)及び(10)の調製)
実施例17で用いた(メタ)アクリレート樹脂(7)の代わりに、実施例8及び9で得た(メタ)アクリレート樹脂(8)及び(9)を表1に示した配合量で用いた以外は、実施例17と同様にして、硬化性樹脂組成物(9)及び(10)を得た。
(比較例2:硬化性樹脂組成物(C1)の調製)
比較例1で得た不揮発分53質量%の(メタ)アクリレート樹脂(10)100質量部と、光重合性開始剤(IGM社製「Omnirad907」)2.7質量部とを混合し、硬化性樹脂組成物(C1)を得た。
上記の実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物を用いて、下記の評価を行った。
[耐熱性の評価方法]
耐熱性の評価は、ガラス転移温度の測定により行った。
<試験片1の作製>
実施例で得られた硬化性樹脂組成物(1)~(10)、及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物(C1)を、アプリケーターを用いて銅箔(古河産業株式会社製、電解銅箔「F2-WS」18μm)上に膜厚50μmとなるように塗布し、80℃で30分乾燥させた。次いで、メタルハライドランプを用いて1000mJ/cmの紫外線を照射した後、160℃で1時間加熱し、硬化物を銅箔から剥離し、前記硬化物を試験片1とした。
<ガラス転移温度の測定>
前記試験片1を6mm×35mmの大きさに切り出し、粘弾性測定装置(DMA:レオメトリック社製固体粘弾性測定装置「RSAII」、引張り法:周波数1Hz、昇温速度3℃/分)を用いて、弾性率変化が最大となる温度をガラス転移温度(以下、「Tg」と略記する。)として評価した。なお、Tgが高いほど耐熱性に優れていることを示す。
[基材密着性の評価方法]
基材密着性の評価は、ピール強度の測定により行った。
<試験片2の作製>
銅箔(古河産業株式会社製、電解銅箔「F2-WS」18μm)上に実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物を50μmのアプリケーターで塗布し、メタルハライドランプを用いて1000mJ/cmの紫外線を照射した後、160℃で1時間加熱し、試験片2を得た。
<ピール強度の測定方法>
前記試験片2を幅1cm、長さ12cmの大きさに切り出し、剥離試験機(株式会社A&D製「A&Dテンシロン」、剥離速度50mm/分)を用いて90°ピール強度を測定した。
[弾性の評価方法]
弾性の評価は、引張試験による弾性率の測定により行った。
<引張試験>
前記試験片1を10mm×80mmの大きさに切り出し、株式会社島津製作所製精密万能試験機オートグラフ「AG-IS」を用いて、下記の測定条件で試験片の引張試験を行った。試験片が破断するまでの弾性率(MPa)を測定し、以下の基準に従い評価した。
測定条件:温度23℃、湿度50%、標線間距離20mm、支点間距離20mm、引張速度10mm/分
実施例10~19で得られた硬化性樹脂組成物(1)~(10)、及び比較例2で得られた硬化性樹脂組成物(C1)の組成及び評価結果を表1に示す。
Figure 0007375502000006
なお、表1における(メタ)アクリレート樹脂の質量部の記載は、固形分値である。
表1に示した実施例10~19は、本発明の(メタ)アクリレート樹脂を用いた例である。本発明の(メタ)アクリレート樹脂を含有した硬化性樹脂組成物の硬化物は、耐熱性及び基材密着性に優れ、低い弾性率を有することが確認できた。
一方、比較例2は、本発明にて規定する(メタ)アクリレート化合物(A)を用いない例である。この硬化性樹脂組成物は、Tgが低く、ピール強度が小さく、弾性率が高いことから、耐熱性、基材密着性及び低弾性において不十分であることが確認できた。

Claims (8)

  1. (メタ)アクリレート化合物(A)、及び前記(メタ)アクリレート化合物(A)以外の反応性官能基を有する重合性不飽和結合含有化合物(B)を必須の重合成分として含有する重合物からなる共重合体(I)と、
    前記重合性不飽和結合含有化合物(B)が有する反応性官能基と反応し得る官能基を有する、前記(メタ)アクリレート化合物(A)及び前記重合性不飽和結合含有化合物(B)以外の重合性不飽和結合含有化合物(C)とを、
    必須の反応原料とする(メタ)アクリレート樹脂であって、
    前記(メタ)アクリレート化合物(A)が、フェノール性水酸基含有化合物(a1)と、環状カーボネート化合物(a2-1)または環状エーテル化合物(a2-2)と、不飽和モノカルボン酸(a3)とを必須の反応原料とするものであり、
    前記フェノール性水酸基含有化合物(a1)と前記環状カーボネート化合物(a2-1)とのモル比[(a2-1)/(a1)]、または、前記フェノール性水酸基含有化合物(a1)と前記環状エーテル化合物(a2-2)とのモル比[(a2-2)/(a1)]が、3以上であり、
    前記環状カーボネート化合物(a2-1)と前記不飽和モノカルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-1)]、または、前記環状エーテル化合物(a2-2)と前記不飽和モノカルボン酸(a3)とのモル比[(a3)/(a2-2)]が、0.65以上であり、
    前記フェノール性水酸基含有化合物(a1)が、芳香環上の置換基として少なくとも水酸基を3つ有するフェノール化合物であり、
    前記芳香環上の置換基として少なくとも水酸基を3つ有するフェノール化合物が、1,2,3-トリヒドロキシベンゼンまたは1,2,4-トリヒドロキシベンゼンであり、
    前記不飽和モノカルボン酸(a3)が、アクリル酸、メタクリル酸、下記構造式(2)で表される化合物、またはこれらのエステル化物、酸ハロゲン化物、もしくは酸無水物であり、
    Figure 0007375502000007
    [式中Xは、炭素数1~10のアルキレン鎖、ポリオキシアルキレン鎖、(ポリ)エステル鎖、芳香族炭化水素鎖、または(ポリ)カーボネート鎖を表し、構造中にハロゲン原子やアルコキシ基等を有していても良い。Yは、水素原子またはメチル基である。]
    前記重合性不飽和結合含有化合物(B)が、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物、エポキシ基含有(メタ)アクリレート化合物、イソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物、カルボキシル基含有化合物、及びアクリルアミド基を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上であり、
    前記重合性不飽和結合含有化合物(C)が、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物、エポキシ基含有(メタ)アクリレート化合物、イソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物、カルボキシル基含有化合物、及びアクリルアミド基を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上である(メタ)アクリレート樹脂。
  2. 前記重合性不飽和結合含有化合物(B)が水酸基含有(メタ)アクリレート化合物である場合、前記重合性不飽和結合含有化合物(C)がイソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物及び/またはアクリルアミド基含有化合物であり、
    前記重合性不飽和結合含有化合物(B)がエポキシ基含有(メタ)アクリレート化合物である場合、前記重合性不飽和結合含有化合物(C)がカルボキシル基含有化合物であり、
    前記重合性不飽和結合含有化合物(B)がイソシアネート基含有(メタ)アクリレート化合物である場合、前記重合性不飽和結合含有化合物(C)が水酸基含有(メタ)アクリレートであり、
    前記重合性不飽和結合含有化合物(B)がカルボキシル基含有化合物である場合、前記重合性不飽和結合含有化合物(C)がエポキシ基含有(メタ)アクリレートであり、
    前記重合性不飽和結合含有化合物(B)がアクリルアミド基含有化合物である場合、前記重合性不飽和結合含有化合物(C)が水酸基含有(メタ)アクリレートである請求項1記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  3. 前記環状カーボネート化合物(a2-1)が、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、またはペンチレンカーボネートである請求項1記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  4. 前記環状エーテル化合物(a2-2)が、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、またはテトラヒドロフランである請求項1記載の(メタ)アクリレート樹脂。
  5. 請求項1~4のいずれか1項記載の(メタ)アクリレート樹脂と、光重合開始剤とを含有することを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  6. 前記硬化性樹脂組成物が、さらに、前記(メタ)アクリレート化合物(A)、前記重合性不飽和結合含有化合物(B)、及び重合性不飽和結合含有化合物(C)以外のその他の(メタ)アクリレート化合物(D)を含有するものである請求項5記載の硬化性樹脂組成物。
  7. 請求項5又は6記載の硬化性樹脂組成物の硬化反応物であることを特徴とする硬化物。
  8. 請求項記載の硬化物からなる塗膜を有することを特徴とする物品。
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