JPH09278938A - Production of composite material of active energy ray-curable resin with metal oxide - Google Patents

Production of composite material of active energy ray-curable resin with metal oxide

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JPH09278938A
JPH09278938A JP8646296A JP8646296A JPH09278938A JP H09278938 A JPH09278938 A JP H09278938A JP 8646296 A JP8646296 A JP 8646296A JP 8646296 A JP8646296 A JP 8646296A JP H09278938 A JPH09278938 A JP H09278938A
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active energy
energy ray
metal oxide
curable resin
composite
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和敏 原口
Kazutaka Murata
一高 村田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject composite material excellent in transparency, surface hardness, heat resistance, etc., by finely dispersing a metal oxide into a resin by a specific method using a reactive monomer of an active energy ray-curable resin and a metal alkoxide. SOLUTION: A homogeneous solution containing (A) a reactive monomer of an active energy ray-curable resin (preferably an acrylic monomer or oligomer such as polyester acrylate) and (B) a metal alkoxide (preferably a silicon alkoxide and/or titanium alkoxide) is applied to a substrate or cast into the substrate and the component A is polymerized by irradiation with active energy ray and the component B is polymerized by heating. A photoreaction initiator having absorption band of 200-500nm is preferably used as a photoreaction initiator usually combinedly in order to polymerize the component A. A concentration of a metal oxide in the objective composite material is preferably 2-40wt.% and particle diameter of the metal oxide is preferably <=5μm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物が活性
エネルギー線硬化型樹脂内でナノオーダーからミクロン
オーダーで微細分散した、優れた透明性、表面硬度、耐
熱性、機械的強度を有し、フィルム、塗膜、封止剤等に
有用な、活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との
複合体の製造法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention has excellent transparency, surface hardness, heat resistance and mechanical strength in which a metal oxide is finely dispersed in an active energy ray-curable resin in a nano-order to a micron-order. The present invention relates to a method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide, which is useful as a film, a coating film, a sealant and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】活性エネルギー線硬化型樹脂は、硬化時
間が極めて短く、作業効率が良いことから、コーテング
剤、塗料、封止剤などに広く利用されている。しかしな
がら、該樹脂は軟質系のものが多く、表面硬度や耐熱性
が不十分であるという問題や、また、十分な硬度を有す
る樹脂系においては、堅くて脆い為、機械的強度が乏し
かったり、クラックが発生するなどの問題があり、その
用途や使用条件が限定されている。
2. Description of the Related Art Active energy ray curable resins are widely used as coating agents, paints, sealants, etc. because of their extremely short curing time and good work efficiency. However, the resin is often a soft resin, the problem that the surface hardness and heat resistance is insufficient, and, in a resin system having sufficient hardness, it is hard and brittle, and thus has poor mechanical strength, There are problems such as cracks, and their applications and usage conditions are limited.

【0003】一方、活性エネルギー線硬化型樹脂に、シ
リカやチタニアなどの金属酸化物粒子を分散混合させる
ことによって、硬度や耐熱性を向上させる方法は既に知
られている。これら金属酸化物粒子によって樹脂を強化
する場合、出来るだけ粒径の小さな粒子を出来るだけ均
質に分散させることが改良のポイントとなる。
On the other hand, a method for improving hardness and heat resistance by dispersing and mixing metal oxide particles such as silica and titania into an active energy ray-curable resin has already been known. When the resin is reinforced with these metal oxide particles, the point of improvement is to disperse the particles having the smallest particle size as uniformly as possible.

【0004】しかしながら、粒径が小さくなるほど、凝
集し二次的な粒子を形成し易くなる為、粒径が逆に大き
くなり、分散性や密着性が低下するといった問題があ
り、力学的特性をも効率的に向上させることは実現され
ていない。また、二次粒子の影響で透明性が著しく低下
するために、塗料やコーティング剤等の用途に必要な特
性が損なわれる問題があり、且つ金属酸化物は粒径が小
さくなるほど、コストが指数的に増大する問題があっ
た。
However, the smaller the particle size, the easier it becomes to aggregate and form secondary particles, and therefore the particle size becomes large on the contrary, and there is a problem that the dispersibility and the adhesion are deteriorated. It has not been realized to improve efficiently. In addition, there is a problem that the properties required for applications such as paints and coating agents are impaired because the transparency is significantly reduced due to the influence of secondary particles, and the smaller the particle size of the metal oxide, the more exponential the cost. There was a growing problem.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、金属酸化物が活性エネルギー線硬化型樹脂
内でナノオーダーからミクロンオーダーで微細分散し
た、優れた透明性、表面硬度、耐熱性、機械的強度を有
し、フィルム、塗膜、封止剤等に有用な、活性エネルギ
ー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法を提供
することである。
The problems to be solved by the present invention include excellent transparency, surface hardness, and heat resistance in which metal oxides are finely dispersed in the active energy ray-curable resin in the order of nanometer to micrometer. To provide a method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide, which has properties and mechanical strength and is useful as a film, a coating film, a sealant and the like.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、活性エ
ネルギー線硬化型樹脂の反応性単量体と金属アルコキシ
ドとを含む均質溶液を塗布もしくは型入れした後、活性
エネルギー線照射により活性エネルギー線硬化型樹脂の
反応性単量体を、加熱により金属アルコキシドを重合さ
せることを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法である。
Means for Solving the Problems That is, according to the present invention, after applying or molding a homogeneous solution containing a reactive monomer of an active energy ray-curable resin and a metal alkoxide, the active energy ray is irradiated to activate the active energy ray. A method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide, which comprises polymerizing a metal alkoxide by heating a reactive monomer of the ray-curable resin.

【0007】本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法は、金属酸化物の含有量が
2〜40重量%であることや、活性エネルギー線硬化型
樹脂の反応性単量体又は該反応性単量体の部分硬化物の
表面から金属アルコキシドを含む溶液を含浸させ、該溶
液が均一に含浸される前に、反応性単量体及び/又は金
属アルコキシドを反応させることによって得られる、複
合体の厚み方向で金属酸化物の濃度が連続的に変化して
いることを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法を含むものである。
The method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide according to the present invention is based on the fact that the content of the metal oxide is 2 to 40% by weight and the reaction of the active energy ray-curable resin. A solution containing a metal alkoxide is impregnated from the surface of a reactive monomer or a partially cured product of the reactive monomer, and the reactive monomer and / or the metal alkoxide are reacted before the solution is uniformly impregnated. A method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide, wherein the concentration of the metal oxide is continuously changed in the thickness direction of the composite obtained by .

【0008】更に、本発明の活性エネルギー線硬化型樹
脂と金属酸化物との複合体の製造法は、得られる複合体
中の金属酸化物の濃度の最大値/最小値の値が1.5以
上であることを特徴とする製造法や、得られる複合体に
含有される金属酸化物粒子の大きさが0.2μm未満で
あることを特徴とする。また含有される金属酸化物粒子
の大きさが、特に0.2〜5μmであることを特徴とす
る請求項5記載の活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸
化物との複合体の製造法をも含む。
Further, in the method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide of the present invention, the maximum / minimum value of the concentration of the metal oxide in the obtained composite is 1.5. The production method characterized by the above, or the size of the metal oxide particles contained in the obtained composite is less than 0.2 μm. The size of the metal oxide particles contained is particularly 0.2 to 5 μm, and the method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide according to claim 5, also. Including.

【0009】本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂と金
属酸化物との複合体の製造法は、用いる活性エネルギー
線硬化型樹脂の反応性単量体として、特にアクリレート
系の単量体を用い、且つ、波長200〜500nmの範
囲に吸収バンドを持つ反応開始剤を使用することを特徴
とする製造法や、用いる金属アルコキシドとして、特に
シリコーンアルコキシド及び/又はチタンアルコキシド
を用いることを特徴とする製造法をも含むものである。
The method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide of the present invention uses an acrylate-based monomer as a reactive monomer of the active energy ray-curable resin used, Further, a production method characterized by using a reaction initiator having an absorption band in a wavelength range of 200 to 500 nm, and a production method characterized by using a silicone alkoxide and / or a titanium alkoxide as a metal alkoxide to be used. Is also included.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に本発明を更に詳細に使用す
る。本発明に使用される活性エネルギー線硬化型樹脂
は、赤外線、可視光線、紫外線又は電子線照射によっ
て、反応性単量体の重合反応が進行し得られるもので、
本発明においては、活性エネルギー線を照射することに
より硬化反応が進行する反応性単量体及び/又は該単量
体の部分反応重合物が使用される。
The invention will be used in more detail below. The active energy ray-curable resin used in the present invention is an infrared ray, a visible ray, an ultraviolet ray or an electron beam, which is capable of undergoing a polymerization reaction of a reactive monomer.
In the present invention, a reactive monomer and / or a partially reactive polymer of the monomer, which undergo a curing reaction upon irradiation with an active energy ray, are used.

【0011】反応性単量体や部分反応重合物としては、
具体的には、ポリエステルアクリレート、ウレタンアク
リレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリ
レート、ポリブタジエンアクリレート、シリコーンアク
リレート、アルキルアクリレートなどのアクリル系のモ
ノマーやオリゴマー、液状ポリブタジエン化合物、
As the reactive monomer and the partially reactive polymer,
Specifically, acrylic-based monomers and oligomers such as polyester acrylate, urethane acrylate, polyether acrylate, epoxy acrylate, polybutadiene acrylate, silicone acrylate, and alkyl acrylate, liquid polybutadiene compounds,

【0012】不飽和ポリエステル化合物、ポリエン−ポ
リチオール化合物などのラジカル重合性化合物、アミノ
アルキッド樹脂、エポキシ系やビニルエーテル系などの
カチオン重合性化合物などの市販の活性エネルギー線硬
化型樹脂の反応性単量体や部分反応重合物が使用可能で
あるが、アクリル系のモノマーやオリゴマーが特に好ま
しい。
Reactive monomers of commercially available active energy ray-curable resins such as unsaturated polyester compounds, radical polymerizable compounds such as polyene-polythiol compounds, aminoalkyd resins, cationic polymerizable compounds such as epoxy type and vinyl ether type Although partial reaction polymers can be used, acrylic monomers and oligomers are particularly preferable.

【0013】活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単量
体を反応させるには、通常、光反応開始剤が併用され
る。本発明で使用される光反応開始剤としては、上述し
た活性エネルギー線硬化型樹脂系で通常用いられるラジ
カル系又はカチオン系の光反応開始剤が用いられ、具体
的には、例えば、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾインエ
ーテル、ベンジルジメチルケタール、ヒドロキシアルキ
ルフェノン、アシルフォスフィンサイドなどのラジカル
光反応開始剤や、オニウム塩及びその関連化合物、アリ
ールジアツニウム塩、鉄アレーン錯体などのカチオン光
反応開始剤を挙げることができる。
In order to react the reactive monomer of the active energy ray-curable resin, a photoreaction initiator is usually used together. As the photoreaction initiator used in the present invention, a radical-type or cation-type photoreaction initiator usually used in the above-mentioned active energy ray-curable resin system is used, and specifically, for example, a benzophenone derivative, Radical photoinitiators such as benzoin ether, benzyl dimethyl ketal, hydroxyalkylphenone, and acylphosphine side, and cationic photoinitiators such as onium salts and related compounds, aryldiatinium salts, and iron arene complexes. You can

【0014】特に、200〜500nmの波長領域に吸
収バンドを持つ光反応開始剤が好ましい。200nm未
満の波長では樹脂、或いは空気成分などの吸収が著しく
なるために、活性エネルギー線を有効に照射させること
が困難であり、500nmを越える場合、均質ゾル溶液
の熱安定性や光安定性が劣ることや、樹脂の熱振動の波
長域と重なって、発熱などの問題が生じ好ましくない。
Particularly, a photoreaction initiator having an absorption band in the wavelength range of 200 to 500 nm is preferable. When the wavelength is less than 200 nm, it is difficult to effectively irradiate active energy rays because the absorption of resin or air component becomes significant, and when the wavelength exceeds 500 nm, the thermal stability and light stability of the homogeneous sol solution become poor. Inferiority and overlapping with the wavelength range of thermal vibration of the resin cause problems such as heat generation, which is not preferable.

【0015】反応開始剤の添加量は、使用する反応開始
剤の種類や反応性単量体の種類などによって異なり、一
概に規定できないが、通常、反応性単量体100重量部
に対して、0.1〜10重量部、好ましくは0.5〜5重
量部が使用される。0.1重量部未満では反応性単量体
の反応が不十分となり、10重量部を越える場合には不
純物となって、複合体の耐熱性や力学的特性を損なうた
め好ましくない。
The amount of the reaction initiator added varies depending on the type of the reaction initiator used and the type of the reactive monomer, and cannot be specified unconditionally, but it is usually based on 100 parts by weight of the reactive monomer. 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight are used. If it is less than 0.1 part by weight, the reaction of the reactive monomer is insufficient, and if it exceeds 10 parts by weight, it becomes an impurity and impairs the heat resistance and mechanical properties of the composite, which is not preferable.

【0016】本発明に使用する金属アルコキシドは、下
記の一般式1で示されるシリコーンアルコキシド系モノ
マーや、重合度2〜10程度のそれらの部分加水分解重
縮合物帯/又はそれらの混合物が用いられる。
As the metal alkoxide used in the present invention, a silicone alkoxide type monomer represented by the following general formula 1 and a partially hydrolyzed polycondensate zone thereof having a polymerization degree of about 2 to 10 and / or a mixture thereof are used. .

【0017】(一般式1) R4-nM(OR)n (式中、MはSi、Rは炭素数1〜6のアルキル基、n
は3又は4の整数を表わす。)
(General formula 1) R 4-n M (OR) n (wherein M is Si, R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, n
Represents an integer of 3 or 4. )

【0018】またMの金属原子として、Si以外に、T
iが好ましく用いられ、それ以外にもSn、Al、Zr
であるものを単独または2種以上を混合して用いること
もできる。
As the metal atom of M, in addition to Si, T
i is preferably used, and in addition, Sn, Al, Zr
It is also possible to use one of the above or a mixture of two or more thereof.

【0019】本発明の複合体は、以下に示す方法により
得ることができる。金属アルコキシドと反応性単量体及
び反応開始剤からなる均質ゾル溶液を基板上に塗布した
り、型内に注入した後、金属アルコキシドを重縮合させ
て金属酸化物とし、次いで、活性エネルギー線を照射し
て反応性単量体を重合する方法。
The composite of the present invention can be obtained by the following method. After coating a homogeneous sol solution consisting of a metal alkoxide, a reactive monomer and a reaction initiator on the substrate or injecting it into the mold, the metal alkoxide is polycondensed into a metal oxide, and then an active energy ray is applied. A method of polymerizing reactive monomers by irradiation.

【0020】または、金属アルコキシドと反応性単量体
及び反応開始剤からなる均質ゾル溶液を型内注入や基板
上塗布したものに、活性エネルギー線を照射して反応性
単量体を重合させた後、金属アルコキシドを重縮合させ
て複合化する方法などによって得ることができる。
Alternatively, a homogeneous sol solution consisting of a metal alkoxide, a reactive monomer and a reaction initiator is injected into a mold or coated on a substrate, and the active monomer is irradiated to polymerize the reactive monomer. Then, it can be obtained by a method of polycondensing a metal alkoxide to form a composite.

【0021】金属アルコキシドと反応性単量体からなる
均質ゾル溶液には有機溶媒や水を含ませることが出来
る。金属アルコキシドの重縮合反応は加水分解によって
引き起こされるため、反応を進行させるためには水が必
須である。水は金属アルコキシドと反応性反量体とのゾ
ル溶液中に含まれることが好ましいが、空気中の湿気水
分を利用することも可能である。
The homogeneous sol solution containing the metal alkoxide and the reactive monomer may contain an organic solvent or water. Since the polycondensation reaction of the metal alkoxide is caused by hydrolysis, water is essential for the progress of the reaction. Water is preferably contained in the sol solution of the metal alkoxide and the reactive antimer, but it is also possible to utilize moisture in the air.

【0022】特に、チタンアルコキシドなどの反応性の
高い金属アルコキシドを使用する場合や、金属アルコキ
シドの部分重合物を使用する場合、或いは、薄膜形態で
複合化を行う場合には空気中の湿気の利用が容易であ
り、ゾル溶液中に水を添加する必要のない場合が多い。
ゾル溶液中に添加される水量としては金属アルコキシド
量の0〜8倍モルで、ゾル溶液を不均質相分離させない
範囲で用いられる。
In particular, when a highly reactive metal alkoxide such as titanium alkoxide is used, a partial polymer of a metal alkoxide is used, or when complexing is performed in a thin film form, the use of moisture in the air is used. In many cases, it is not necessary to add water to the sol solution.
The amount of water added to the sol solution is 0 to 8 times the molar amount of the metal alkoxide, and is used in a range that does not cause the heterogeneous phase separation of the sol solution.

【0023】また、ゾル溶液中に水を添加する場合、均
質ゾル溶液中で金属アルコキシドの重縮合反応を予め進
行させて、溶液全体がゲル化する前に塗布するなどの方
法を行うことも可能である。また、水を含まない均質ゾ
ル溶液を湿潤雰囲気中で攪拌させ溶液表面よりゆっくり
と吸湿させながら金属アルコキシドの重縮合反応を進行
させたものを用いることもできる。
When water is added to the sol solution, it is possible to advance the polycondensation reaction of the metal alkoxide in a homogeneous sol solution and apply it before the entire solution gels. Is. It is also possible to use a homogeneous sol solution containing no water, in which the polycondensation reaction of the metal alkoxide is allowed to proceed while stirring the solution in a moist atmosphere and slowly absorbing moisture from the surface of the solution.

【0024】更に、金属アルコキシドの反応を促進させ
るために、加熱処理などを反応途中に併用したり、また
最終処理工程として行うことが好ましい。また、チタン
アルコキシドやジルコニアアルコキシドのような、光に
よって反応し易い金属アルコキシドを併用する場合は、
活性エネルギー線の照射時に、金属アルコキシドの反応
も同時に進行し、極めて均質な複合体が得られる。
Further, in order to accelerate the reaction of the metal alkoxide, it is preferable to use heat treatment or the like in combination during the reaction, or to perform it as a final treatment step. When a metal alkoxide that is easily reacted by light, such as titanium alkoxide or zirconia alkoxide, is used in combination,
Upon irradiation with active energy rays, the reaction of the metal alkoxide also proceeds at the same time, and an extremely homogeneous complex is obtained.

【0025】均質ゾル溶液に含ませる有機溶媒は金属ア
ルコキシド、反応性単量体、反応開始剤、水を含むゾル
溶液を均質化するために使用され、これらと相溶する有
機溶媒が使用される。有機溶媒は使用する反応性単量体
や金属アルコキシドの種類によって適切なものが異なる
ため、一概に規定できないが、例えば、ジエチルエーテ
ル、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエ
ーテル系、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチル
アセトアミド(DMA)、N−メチルピロリドン(NM
P)等のアミド系、酢酸エチルや酢酸メチル等のエステ
ル系、
The organic solvent contained in the homogeneous sol solution is used for homogenizing the sol solution containing the metal alkoxide, the reactive monomer, the reaction initiator and water, and the organic solvent compatible with these is used. . Suitable organic solvents differ depending on the type of reactive monomer or metal alkoxide used, and therefore cannot be specified unconditionally, but for example, diethyl ether, dioxane, ethers such as tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), etc. , Dimethylacetamide (DMA), N-methylpyrrolidone (NM
P), etc., amide type, ethyl acetate, methyl acetate, etc. ester type,

【0026】アセトンや2−ブタノン(MEK)等のケ
トン系、メタノール、エタノール、2−プロパノール、
ブタノール等のアルコール系、ヘキサンやシクロヘキサ
ン等の炭化水素系、トルエン、キシレン、m−クレゾー
ル、ベンゼン、ニトロベンゼン等の芳香族系、四塩化炭
素、クロロホルム、ジクロロメタンやジクロロエタン等
のハロゲン化炭化水素系、ジメチルポリシロキサンやサ
イクロメチコーン等のシリコーン系、トリエチルアミ
ン、ジエチルアミン、ピリジン等のアミン系、
Ketones such as acetone and 2-butanone (MEK), methanol, ethanol, 2-propanol,
Alcohols such as butanol, hydrocarbons such as hexane and cyclohexane, aromatics such as toluene, xylene, m-cresol, benzene and nitrobenzene, halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane and dichloroethane, dimethyl. Silicone type such as polysiloxane and cyclomethicone, amine type such as triethylamine, diethylamine and pyridine,

【0027】その他には、ジメチルスルフォキシド(D
MSO)、アセトニトリル、二硫化炭素、メチルエチル
セルソルブ等の有機溶媒や、或いはアセチルアセトン、
2,4−ペンタジオン等のジケトン系、アセト酢酸メチ
ルやアセト酢酸エチル等のケトエステル、乳酸や乳酸メ
チル等のヒドロキシカルボン酸系、4−ヒドロキシ−4
−メチル−2−ペンタノン等のケトアルコール、モノエ
タノールアミンやジエタノールアミン等のアミノアルコ
ール類等の有機溶媒を単独、もしくは複数混合して用い
ることが可能である。
In addition, dimethyl sulfoxide (D
MSO), acetonitrile, carbon disulfide, organic solvent such as methyl ethyl cellosolve, or acetylacetone,
2,4-Pentadione and other diketones, methyl acetoacetate and ethyl acetoacetate and other ketoesters, lactic acid and methyl lactate and other hydroxycarboxylic acid systems, 4-hydroxy-4
Organic solvents such as keto alcohols such as methyl-2-pentanone and amino alcohols such as monoethanolamine and diethanolamine can be used alone or in combination.

【0028】また、本発明では金属アルコキシドの重縮
合反応の反応触媒として、酸性触媒もしくは塩基性触媒
を併用することが可能である。酸性触媒としては、ギ
酸、酢酸等の有機酸、塩酸等の無機酸が用いられ、また
塩基性触媒としては、アンモニア、トリエチルアミン、
ジメチルアミン、エチレンジアミン、ブチルアミン等の
塩基性物質が用いられる。いずれの場合も、反応性単量
体の硬化反応を大きく阻害しない範囲で且つ出来るだけ
少量用いるのが好ましい。
In the present invention, it is possible to use an acidic catalyst or a basic catalyst together as a reaction catalyst for the polycondensation reaction of metal alkoxide. As the acidic catalyst, organic acids such as formic acid and acetic acid, and inorganic acids such as hydrochloric acid are used, and as the basic catalyst, ammonia, triethylamine,
Basic substances such as dimethylamine, ethylenediamine and butylamine are used. In any case, it is preferable to use as little amount as possible within a range that does not significantly inhibit the curing reaction of the reactive monomer.

【0029】本発明の複合体中に含まれる金属酸化物の
濃度は、通常2〜40重量%が好ましい。2重量%未満
では本発明が目的とする複合化の効果が不十分となり、
また40重量%を越えると、複合体が脆くなったり、ク
ラックが発生し易くなるため好ましくない。
The concentration of the metal oxide contained in the composite of the present invention is usually preferably 2 to 40% by weight. If it is less than 2% by weight, the effect of the compounding intended by the present invention becomes insufficient,
On the other hand, if it exceeds 40% by weight, the composite becomes brittle and cracks easily occur, which is not preferable.

【0030】本発明の複合体に分散する金属酸化物の粒
径の大きさは、使用する金属酸化物や樹脂の種類、使用
目的などにより異なり、一概には規定できないが、通
常、10μm以下、好ましくは5μm以下の範囲であ
る。10μmを越えると複合体の力学的特性が低下する
ため好ましくない。粒径の最小値は特に規定されない。
電子顕微鏡観察では5nm程度までの大きさの粒子が確
認可能であるが、複合体中にこれ以下の粒径の粒子が存
在していてもよい。
The particle size of the metal oxide dispersed in the composite of the present invention varies depending on the type of the metal oxide or resin used and the purpose of use, and cannot be specified unconditionally, but is usually 10 μm or less, The range is preferably 5 μm or less. When it exceeds 10 μm, the mechanical properties of the composite are deteriorated, which is not preferable. The minimum value of particle size is not particularly specified.
Although particles having a size of up to about 5 nm can be confirmed by observation with an electron microscope, particles having a particle size smaller than this may be present in the composite.

【0031】また、複合体中に分散した金属酸化物の粒
径により、複合体の透明性が異なる。例えば、0.2μ
mより大きい粒径では乳白濁化、または白濁化した複合
体が得られ、0.2μm未満の粒径では透明な複合体と
なる。従って、複合体中の金属酸化物の粒径を変えるこ
とで透明性が変化した複合体を得ることが可能である。
この性質はアクリル系などの透明性樹脂を使用する場合
に特に有用である。
The transparency of the composite differs depending on the particle size of the metal oxide dispersed in the composite. For example, 0.2μ
When the particle size is larger than m, an opacified or clouded complex is obtained, and when the particle size is less than 0.2 μm, a transparent complex is obtained. Therefore, it is possible to obtain a composite having a changed transparency by changing the particle size of the metal oxide in the composite.
This property is particularly useful when using a transparent resin such as an acrylic resin.

【0032】本発明における複合体は、複合体中で金属
酸化物の濃度が均質に分布した形態のもののみならず、
金属酸化物濃度が複合体中で、特に複合体表面から厚み
方向に向かって、傾斜的に変化した形態の成分傾斜複合
体を含むものである。成分傾斜複合体としては、複合体
中に含まれる金属酸化物の濃度の最大値が5〜100重
量%、最小値が0〜30重量%であり、且つ、最大値と
最小値の比(最大値/最小値)が1.5以上、好ましく
は2以上のものである。本発明の成分傾斜複合体は、例
えば、以下のような方法により得ることができる。
The composite in the present invention is not only in the form in which the concentration of the metal oxide is uniformly distributed in the composite,
It includes a component-graded composite in which the metal oxide concentration in the composite is changed in a tilted manner, particularly from the composite surface toward the thickness direction. As the component-graded composite, the maximum concentration of the metal oxide contained in the composite is 5 to 100% by weight, the minimum value is 0 to 30% by weight, and the ratio of the maximum value to the minimum value (maximum The value / minimum value is 1.5 or more, preferably 2 or more. The component gradient composite of the present invention can be obtained, for example, by the following method.

【0033】(1)反応性単量体または反応性単量体の
部分硬化物を基板上に塗布したり、或いは型内に注入し
た後、該単量体の表面より金属アルコキシドを含む液を
含浸させ、金属アルコキシドが均質に含浸される前に活
性エネルギー線を照射して反応性単量体を完全に反応さ
せて、樹脂内部に金属アルコキシドの濃度の傾斜構造を
形成させた後、金属アルコキシドの重縮合反応を進行さ
せて金属酸化物の濃度傾斜を有する複合体を得る方法。
(1) After coating a reactive monomer or a partially cured product of a reactive monomer on a substrate or injecting it into a mold, a liquid containing a metal alkoxide is applied from the surface of the monomer. Before the metal alkoxide is impregnated and the metal alkoxide is homogeneously impregnated, the active monomer is irradiated to completely react the reactive monomer to form a graded structure of the metal alkoxide concentration inside the resin. A method of obtaining a complex having a concentration gradient of a metal oxide by advancing the polycondensation reaction.

【0034】(2)反応性単量体と金属アルコキシドを
含む無水のゾル溶液を基板上に塗布し、湿潤雰囲気中に
保持することにより、金属アルコキシドの反応を塗膜表
面付近で局所的に生じさせ、更に、塗膜内部に生じるゾ
ル溶液の対流を利用して、塗膜内部に金属酸化物の濃度
傾斜を形成させる。次いで、活性エネルギー線を照射し
て反応性単量体を完全に硬化させることにより傾斜複合
体を得る方法。
(2) An anhydrous sol solution containing a reactive monomer and a metal alkoxide is coated on a substrate and kept in a wet atmosphere to locally cause a reaction of the metal alkoxide near the surface of the coating film. Further, the convection of the sol solution generated inside the coating film is used to form a concentration gradient of the metal oxide inside the coating film. Then, a gradient composite is obtained by irradiating an active energy ray to completely cure the reactive monomer.

【0035】(3)反応性単量体と反応開始剤と金属ア
ルコキシドを含むゾル溶液を基板上に塗布し、塗膜表面
より金属アルコキシドを部分的に蒸発させた後、活性エ
ネルギー線を照射して反応性単量体を完全に硬化させ
る。次いで、金属アルコキシドの重縮合反応を進行させ
て金属酸化物の濃度傾斜を有する複合体を得る方法など
を挙げることができる。
(3) A sol solution containing a reactive monomer, a reaction initiator and a metal alkoxide is applied on a substrate, the metal alkoxide is partially evaporated from the surface of the coating film, and then an active energy ray is irradiated. To completely cure the reactive monomer. Then, a method of advancing the polycondensation reaction of the metal alkoxide to obtain a complex having a concentration gradient of the metal oxide can be mentioned.

【0036】ここで反応性単量体の部分硬化物とは、活
性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単量体を完全に硬化
させる線量以下の活性エネルギー線を照射して、反応性
単量体を部分的に反応させた部分硬化物であり、金属ア
ルコキシドを含む液を含浸可能なものである。
The term "partially cured product of the reactive monomer" as used herein means that the reactive monomer of the active energy ray-curable resin is irradiated with an active energy ray at a dose or less to completely cure the reactive monomer. It is a partially cured product obtained by partially reacting with and can be impregnated with a liquid containing a metal alkoxide.

【0037】部分硬化物の硬化の度合いについては、使
用する反応性単量体の種類や金属アルコキシドを含む液
の組成などによって異なり、一概には規定できないが、
通常、反応性単量体を完全に硬化させるのに必要な線量
の95%以下の線量を照射したものが使用される。
The degree of curing of the partially cured product varies depending on the type of the reactive monomer used and the composition of the liquid containing the metal alkoxide, and cannot be specified unconditionally.
Usually, those irradiated with a dose of 95% or less of the dose required to completely cure the reactive monomer are used.

【0038】95%を越える線量を照射すると、通常、
金属アルコキシドを含む液が効率的に含浸されない。ま
た金属アルコキシドを含む液には、金属アルコキシドの
他に、必要に応じて、水、有機溶媒、酸性触媒若しくは
塩基性触媒、更に、反応性単量体及び反応開始剤を含ま
せることが可能である。
Irradiation doses above 95% usually lead to
The liquid containing the metal alkoxide is not efficiently impregnated. In addition to the metal alkoxide, the liquid containing the metal alkoxide can optionally contain water, an organic solvent, an acidic catalyst or a basic catalyst, and further a reactive monomer and a reaction initiator. is there.

【0039】金属アルコキシドを含む液を含浸させる方
法としては、液を塗布する方法や、金属アルコキシドを
含む液に溶解しない状態の反応性単量体の部分硬化物を
使用する場合には部分硬化物を液に浸漬させる方法など
により含浸操作を行うことが可能である。
As a method of impregnating with a liquid containing a metal alkoxide, a method of applying a liquid or a partially cured product when a partially cured product of a reactive monomer in a state of not being dissolved in a liquid containing a metal alkoxide is used. It is possible to carry out the impregnation operation by, for example, a method of immersing the product in a liquid.

【0040】有機溶媒の種類や量によって、塗膜内に透
浸する速度が異なり、得られる複合体の傾斜形態が変化
する。また、水或いは触媒を含む場合は、経時的に金属
アルコキシドの重合度が変化することにより、塗膜内に
透浸する金属アルコキシドの含浸速度も経時的に変化す
るため、それによって傾斜形態を変化させることが可能
である。
Depending on the type and amount of the organic solvent, the rate of permeation into the coating film varies, and the gradient morphology of the obtained composite changes. When water or a catalyst is included, the degree of polymerization of the metal alkoxide changes over time, and the impregnation rate of the metal alkoxide that permeates into the coating film also changes over time. It is possible to

【0041】また、含浸操作を行う雰囲気温度、湿度、
雰囲気状態などを制御することによっても傾斜形態を変
化させることが可能である。また、上述の(1)の方法
では反応性単量体やその部分硬化物に金属アルコキシド
を予め均質に含浸させておくことも可能であり、この場
合、金属アルコキシドを含まないで代わりに反応性単量
体を含む溶液を含浸させる方法によっても金属酸化物の
濃度傾斜構造を持つ複合体を得ることが可能である。
In addition, the ambient temperature and humidity for performing the impregnation operation,
It is also possible to change the inclination form by controlling the atmospheric condition. In the method (1) described above, it is also possible to preliminarily and homogeneously impregnate a reactive monomer or a partially cured product thereof with a metal alkoxide, and in this case, the metal alkoxide is not contained and the reactivity is reduced instead. It is also possible to obtain a composite having a concentration gradient structure of a metal oxide by a method of impregnating with a solution containing a monomer.

【0042】また、(2)の方法では無水のゾル溶液を
保持させる湿潤雰囲気に金属アルコキシドの重合触媒を
加えることが好ましく、特に、アンモニアなどの塩基性
触媒の雰囲気とすることが好ましい。また、塗膜内のゾ
ル溶液の対流は塗液表面より溶媒が蒸発する際の気化熱
によって塗膜表面温度が基盤面の温度より低下すること
により生じるものと考えられ、溶媒キャスト温度、雰囲
気、使用する溶媒の種類などが重要な要因となる。
In the method (2), it is preferable to add a metal alkoxide polymerization catalyst to a wet atmosphere in which an anhydrous sol solution is held, and it is particularly preferable to use a basic catalyst atmosphere such as ammonia. Further, convection of the sol solution in the coating film is considered to be caused by the heat of vaporization when the solvent evaporates from the coating liquid surface is caused by the temperature of the coating film surface lower than the temperature of the substrate surface, solvent casting temperature, atmosphere, The type of solvent used is an important factor.

【0043】それぞれの要因には更に複数の要因が内在
し、相互に関連し合っている為、目的とする金属酸化物
の濃度傾斜構造を持つ複合体の製造条件を一義的に決め
ることはできないが、通常、キャスト温度は−10℃〜
50℃が好ましい。50℃を越える場合は、キャスト速
度が速くなり、均質な複合体が形成され易くなる。ま
た、−10℃未満では、湿度が低下するため好ましくな
い。
Since each of these factors has a plurality of factors that are inherent and interrelated, it is impossible to unambiguously determine the manufacturing conditions of the target composite having a concentration gradient structure of the metal oxide. However, the casting temperature is usually from -10 ° C.
50 ° C. is preferred. When it exceeds 50 ° C., the casting speed becomes high, and a homogeneous composite body is easily formed. Further, if it is lower than -10 ° C, the humidity is lowered, which is not preferable.

【0044】使用する溶媒には親水性の有機溶媒が30
%以上含まれていることが好ましく、特に沸点が50〜
200℃のものが好ましく用いられる。親水性溶媒が含
まれない場合、金属アルコキシドの反応が塗膜表面での
み生じるために、連続的な傾斜構造が得られなかった
り、得られた金属酸化物粒子が大きくなるなどの問題が
生じる為に好ましくない。
The solvent used is a hydrophilic organic solvent of 30
% Or more, the boiling point is 50 to 50%.
Those at 200 ° C. are preferably used. When the hydrophilic solvent is not contained, the reaction of the metal alkoxide occurs only on the surface of the coating film, so that there is a problem that a continuous tilted structure cannot be obtained or the obtained metal oxide particles become large. Not good for

【0045】使用する溶媒の沸点が50℃未満の場合、
傾斜構造が発現する前にキャストが終了し易く、好まし
くない。また沸点が200℃を越える場合には、反対に
キャスト速度が遅くなり過ぎて傾斜構造が発現しなくな
る。また、塗液を冷却及びホットプレート上において、
基板面とキャスト面に温度差を生じさせた状態でキャス
トすることも有効である。
If the boiling point of the solvent used is less than 50 ° C.,
Casting is likely to end before the graded structure is developed, which is not preferable. On the other hand, when the boiling point exceeds 200 ° C., on the contrary, the casting speed becomes too slow and the graded structure does not appear. In addition, the coating liquid is cooled and on a hot plate,
It is also effective to cast with a temperature difference between the substrate surface and the casting surface.

【0046】上述の(3)の金属アルコキシドを塗膜表
面より蒸発させる方法の場合は、使用する金属アルコキ
シドは沸点が200℃以下のものが特に好ましい。例え
ば、具体的には、テトラメトキシシランやテトラエトキ
シシランなどが挙げられる。
In the case of the above method (3) of evaporating the metal alkoxide from the surface of the coating film, the metal alkoxide to be used preferably has a boiling point of 200 ° C. or less. Specific examples include tetramethoxysilane and tetraethoxysilane.

【0047】[0047]

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。 (実施例1と比較例1)エポキシアクリレート系の反応
性単量体(200EA;共栄社化学株式会社製)10
g、光反応開始剤(1173;チバガイギー株式会社
製)0.3g、MS−51(テトラメトキシシランの部
分重合物、三菱化学株式会社製)8g、メタノ−ル 5
gのゾル溶液を攪拌し均質溶液とした後、ガラス板上に
塗布して、室温(25℃、50%)でキャストした。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. (Example 1 and Comparative Example 1) Epoxy acrylate-based reactive monomer (200EA; manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) 10
g, photoreaction initiator (1173; manufactured by Ciba-Geigy Co., Ltd.) 0.3 g, MS-51 (partial polymer of tetramethoxysilane, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) 8 g, methanol 5
After the sol solution of g was stirred to form a homogeneous solution, it was applied on a glass plate and cast at room temperature (25 ° C, 50%).

【0048】キャスト開始より1時間後に、紫外線を照
射し、樹脂を完全に硬化させた。次いで、80℃で24
時間熱処理を行い複合体を得た。クラックの発生もな
く、透明性に優れた塗膜が得られた。得られた複合体を
800℃で2時間焼成させた後の灰分より求めたシリカ
量は約28重量%であった。表面硬度を測定したとこ
ろ、6gf/μm2であった。MS−51を含まないエ
ポキシアクリレート系の反応性単量体(200EA;共
栄社化学株式会社製)を実施例1と同様に紫外線照射し
て硬化させた硬化物の表面硬度は0.6gf/μm2であ
った。(比較例1)なお、表面硬度は島津製作所株式会
社製の微小表面硬度計DUH−200を使用した。紫外
線は160Wの高圧水銀ランプを光源とした。
One hour after the start of casting, the resin was completely cured by irradiation with ultraviolet rays. Then 24 at 80 ℃
Heat treatment was performed for an hour to obtain a composite. A coating film excellent in transparency was obtained without generation of cracks. The amount of silica obtained from the ash content after firing the obtained composite at 800 ° C. for 2 hours was about 28% by weight. The surface hardness was measured and found to be 6 gf / μm 2 . A surface hardness of a cured product obtained by curing an epoxy acrylate-based reactive monomer (200EA; manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) containing no MS-51 by UV irradiation in the same manner as in Example 1 was 0.6 gf / μm 2. Met. (Comparative Example 1) For the surface hardness, a micro surface hardness tester DUH-200 manufactured by Shimadzu Corporation was used. The ultraviolet ray was generated by using a 160 W high-pressure mercury lamp as a light source.

【0049】(実施例2)ポリエステルアクリレート系
の反応性単量体(9EGA)10g、光反応開始剤(1
173)0.3g、テトラメトキシシラン(TMOS;
東京化成工業株式会社製)4g、メタノ−ル 5g、蒸
留水 2gのゾル溶液を攪拌し均質溶液とした後、25
℃で約2日間攪拌させた。次いで、ガラス板上に塗布し
て、室温(25℃、50%)でキャストした。
Example 2 10 g of polyester acrylate-based reactive monomer (9 EGA), photoinitiator (1
173) 0.3 g, tetramethoxysilane (TMOS;
(Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 4g, methanol 5g, distilled water 2g After stirring the sol solution to make a homogeneous solution, 25
The mixture was allowed to stir at ℃ for about 2 days. Then, it was applied onto a glass plate and cast at room temperature (25 ° C., 50%).

【0050】キャスト開始より1時間後に160Wの高
圧水銀ランプを光源とし紫外線を照射し樹脂を完全に硬
化させた。次いで、80℃で24時間熱処理を行い複合
体を得た。クラックの発生もなく、透明性に優れた塗膜
が得られた。得られた複合体を800℃で2時間焼成さ
せた後の灰分から求めたシリカ量は約10.5重量%で
あった。
One hour after the start of casting, the resin was completely cured by irradiating it with ultraviolet rays using a 160 W high pressure mercury lamp as a light source. Then, heat treatment was performed at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite. A coating film excellent in transparency was obtained without generation of cracks. The amount of silica obtained from the ash content after firing the obtained composite at 800 ° C. for 2 hours was about 10.5% by weight.

【0051】(実施例3と比較例2)アクリレート系の
反応性単量体と反応開始剤の混合物(ダイキュアクリア
ーSD−17;大日本インキ化学工業株式会社製)3g
とMS−51 0.3gとの溶液を攪拌し、均質ゾル溶液
とした。ゾル溶液をポリカーボネート上に塗布し、20
00rpmで20秒間スピンコートを行った後、125
Wの高圧水銀ランプを光源とした紫外線を照射し、アク
リレートを硬化させた。更に、80℃で24時間熱処理
を行い複合体を得た。約8μmの膜厚の均質透明な塗膜
が得られた。塗膜の鉛筆硬度を調べたところ複合体は2
Hであり、MS−51を含まないダイキュアクリアーS
D−17樹脂単体の紫外線硬化物(比較例2)ではHB
であった。塗膜硬度が向上したことが判る。
(Example 3 and Comparative Example 2) 3 g of a mixture of an acrylate-based reactive monomer and a reaction initiator (Dicure Clear SD-17; manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.)
And MS-51 (0.3 g) were stirred to form a homogeneous sol solution. Apply the sol solution onto the polycarbonate and
After spin coating at 00 rpm for 20 seconds, 125
The acrylate was cured by irradiating it with ultraviolet rays using a W high-pressure mercury lamp as a light source. Further, heat treatment was performed at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite. A homogeneous transparent coating having a film thickness of about 8 μm was obtained. When the pencil hardness of the coating film was examined, the composite was 2
H is D-Cure Clear S that does not include MS-51
The UV cured product of D-17 resin alone (Comparative Example 2) is HB.
Met. It can be seen that the coating film hardness has improved.

【0052】(実施例4と比較例3)アクリレートと反
応開始剤の混合物(ダイキュアクリアー SD−17)
3g、MS−51 0.6g、テトラエトキシチタン(T
ETi;メルク株式会社製)とアセチルアセトン(関東
化学株式会社製)との1:2錯体 0.2gの溶液を攪拌
し、均質ゾル溶液とした。ゾル溶液をガラス板に塗布
し、紫外線を照射し、アクリレートを硬化させた。更
に、80℃で24時間熱処理を行い複合体を得た。膜厚
が約0.5mmの透明性の良い良好な塗膜が得られた。
(Example 4 and Comparative Example 3) Mixture of acrylate and reaction initiator (Dicure Clear SD-17)
3 g, MS-51 0.6 g, tetraethoxy titanium (T
A solution of 0.2 g of a 1: 2 complex of ETi; manufactured by Merck Ltd. and acetylacetone (produced by Kanto Kagaku Co., Ltd.) was stirred to prepare a homogeneous sol solution. The sol solution was applied to a glass plate and irradiated with ultraviolet rays to cure the acrylate. Further, heat treatment was performed at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite. A good coating film with good transparency having a film thickness of about 0.5 mm was obtained.

【0053】走査型電子顕微鏡(SEM)により複合体
断面を観察したところ、50〜100nmの粒径の粒子
が均質に分散しているのが観察された。800℃で約2
時間焼成後の灰分より求めたシリカとチタニアの残量は
約10重量%であった。一方、TETiの錯体を添加し
ない以外は実施例4と同様に処理した比較例3は、紫外
線を照射後、クラックが発生し、良好な塗膜は得られな
かった。尚、SEMは日立製作所株式会社製のS−80
0を用い、試料はPtで約3nmスパッタリングした。
When the cross section of the composite was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was observed that particles having a particle size of 50 to 100 nm were uniformly dispersed. About 2 at 800 ℃
The remaining amount of silica and titania determined from the ash content after time calcination was about 10% by weight. On the other hand, in Comparative Example 3 which was treated in the same manner as in Example 4 except that the TETi complex was not added, cracks occurred after irradiation with ultraviolet rays, and a good coating film could not be obtained. The SEM is S-80 manufactured by Hitachi, Ltd.
0 was used, and the sample was sputtered with Pt for about 3 nm.

【0054】(実施例5と比較例4)ポリエステルウレ
タンアクリレートと反応開始剤の混合物(ダイキュアコ
ート8714A;大日本インキ化学工業株式会社製)5
g、MS−51 0.7gの溶液を攪拌し、均質ゾル溶液
とした。ゾル溶液をガラス板に塗布し、400rpmで
20秒間スピンコートを行った後、80Wのメタルハラ
イドランプを光源とし紫外線を照射し、アクリレートを
硬化させた。更に、80℃で24時間熱処理を行い複合
体を得た。約150μmの膜厚の均質透明な塗膜が得ら
れた。
(Example 5 and Comparative Example 4) A mixture of polyester urethane acrylate and a reaction initiator (Dicure Coat 8714A; manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) 5
g, MS-51 0.7g solution was stirred to make a homogeneous sol solution. The sol solution was applied to a glass plate, spin-coated at 400 rpm for 20 seconds, and irradiated with ultraviolet rays using a 80 W metal halide lamp as a light source to cure the acrylate. Further, heat treatment was performed at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite. A homogeneous transparent coating with a film thickness of about 150 μm was obtained.

【0055】SEMにより複合体断面を観察したとこ
ろ、50〜200nmの粒径のシリカ粒子が均質に分散
しているのが観察された。800℃で2時間焼成後の灰
分より求めたシリカ量は約6重量%であった。引張試験
を行ったところ、引張強度が4.5(Kg/mm2)、伸
びが30%、弾性率が130(Kg/mm2)であっ
た。また動的粘弾性測定を行ったところ、tanδピーク
温度は100℃であった。
When the cross section of the composite was observed by SEM, it was observed that silica particles having a particle diameter of 50 to 200 nm were uniformly dispersed. The silica amount obtained from the ash content after calcining at 800 ° C. for 2 hours was about 6% by weight. When a tensile test was performed, the tensile strength was 4.5 (Kg / mm 2 ), the elongation was 30%, and the elastic modulus was 130 (Kg / mm 2 ). When dynamic viscoelasticity was measured, the tan δ peak temperature was 100 ° C.

【0056】一方、MS−51を含まない以外は実施例
5と同様にして得た比較例4は、引張強度は4.0(K
g/mm2)、伸びが27%、弾性率が100(Kg/
mm2)であった。また、動的粘弾性測定を行ったとこ
ろ、tanδピーク温度は83℃であった。ガラス転移温
度が大きく向上しているのが判る。尚、引張試験は島津
製作所株式会社製のオートグラフ2000を使用し、サ
ンプル長 1cm、引張速度 1mm/分で行い、動的粘
弾性測定はセイコー電子株式会社製のDMS−200を
使用し、昇温速度2℃/分、1Hzで測定した。
On the other hand, in Comparative Example 4 obtained in the same manner as in Example 5 except that MS-51 was not included, the tensile strength was 4.0 (K
g / mm 2 ), elongation 27%, elastic modulus 100 (Kg /
mm 2 ). Moreover, when dynamic viscoelasticity measurement was performed, the tan δ peak temperature was 83 ° C. It can be seen that the glass transition temperature is greatly improved. The tensile test was performed using an autograph 2000 manufactured by Shimadzu Corporation with a sample length of 1 cm and a tensile speed of 1 mm / min, and dynamic viscoelasticity was measured using a DMS-200 manufactured by Seiko Electronic Co., Ltd. It was measured at a temperature rate of 2 ° C./min and 1 Hz.

【0057】(実施例6と比較例5)ポリエステルウレ
タンアクリレート(ダイキュアコート 8714A)を
基板に塗布し、紫外線(120Wの高圧水銀ランプ光
源)を約3秒照射し、半硬化物を得た。なお、30秒照
射で樹脂は完全に硬化した。半硬化物をTMOSとアセ
トン(混合重量比=10:1)の中に約1時間(30
℃)浸漬させた。TMOS溶液より取り出し、メタノー
ルで表面を洗浄後、0.5モル/lのアンモニア水溶液
に1時間(30℃)浸漬させた。
(Example 6 and Comparative Example 5) Polyester urethane acrylate (Dicure Coat 8714A) was applied to a substrate and irradiated with ultraviolet rays (120 W high pressure mercury lamp light source) for about 3 seconds to obtain a semi-cured product. The resin was completely cured by irradiation for 30 seconds. The semi-cured product is placed in TMOS and acetone (mixing weight ratio = 10: 1) for about 1 hour (30
℃) soaked. After taking out from the TMOS solution and washing the surface with methanol, it was immersed in a 0.5 mol / l aqueous ammonia solution for 1 hour (30 ° C.).

【0058】次いで、紫外線を照射し、樹脂を完全に硬
化させた後、80℃で24時間熱処理を行い複合体を得
た。均質透明な複合体が得られた。図1に電子線マイク
ロアナライザー(EPMA)より得られた辞意指令6の
複合体の表面付近のSiの分布を示している。X軸は表
面より複合体内部の向かっての距離、Y軸はSiの濃度
を表している。表面部に強いシリカ濃度を持ち、内部に
向かってシリカ濃度が低下し、約50μm内部でシリカ
濃度がゼロになる形態の傾斜構造が形成されている。シ
リカの最大濃度は約12重量%、最小値はゼロである。
Next, the resin was completely cured by irradiating it with ultraviolet rays and then heat-treated at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite. A homogeneous transparent composite was obtained. FIG. 1 shows the distribution of Si in the vicinity of the surface of the composite of resignation command 6 obtained by an electron beam microanalyzer (EPMA). The X axis represents the distance from the surface toward the inside of the composite, and the Y axis represents the Si concentration. An inclined structure is formed in which the surface has a strong silica concentration, the silica concentration decreases toward the inside, and the silica concentration becomes zero within about 50 μm. The maximum concentration of silica is about 12% by weight and the minimum value is zero.

【0059】比較例5として、樹脂に十分に紫外線を照
射(30秒)し、完全に硬化させた後、実施例6と同様
な処理を行いシリカとの複合化を図った。図2に比較例
5で得られた複合体の表面付近のEPMAスペクトルを
示す。シリカが殆ど導入されていないことが判る。シリ
カの最大濃度は約0.8重量%である。尚、EPMA測
定は島津製作所株式会社製のEPM−810型を用い
て、出力15kV−50nA、分解能1μm、100μ
m/分のスキャン速度、検出はSiのKα線(7.12
6オームストロング)で行った。
As Comparative Example 5, the resin was sufficiently irradiated with ultraviolet rays (30 seconds) and completely cured, and then the same treatment as in Example 6 was carried out to form a composite with silica. FIG. 2 shows an EPMA spectrum near the surface of the composite obtained in Comparative Example 5. It can be seen that almost no silica was introduced. The maximum concentration of silica is about 0.8% by weight. For EPMA measurement, an EPM-810 manufactured by Shimadzu Corporation was used, and output was 15 kV-50 nA, resolution was 1 μm, and 100 μ.
m / min scan speed, detection is Si Kα ray (7.12
6 ohm strong).

【0060】(実施例7)ポリエステルアクリレート系
の反応性単量体(9EGA)10g、光反応開始剤(1
173)0.3g、TMOS 4g、メタノ−ル 5g、
蒸留水 2gのゾル溶液を攪拌し均質溶液とした後、ガ
ラス板上に塗布して、室温(25℃、50%)でキャス
トした。キャスト開始より30時間後、紫外線を照射し
て、樹脂完全に硬化させた。次いで、80℃で24時間
熱処理を行い複合体を得た。クラックの発生もなく、透
明性に優れた塗膜が得られた。
Example 7 Polyester acrylate-based reactive monomer (9EGA) 10 g, photoinitiator (1
173) 0.3 g, TMOS 4 g, methanol 5 g,
A sol solution of 2 g of distilled water was stirred to form a homogeneous solution, which was applied on a glass plate and cast at room temperature (25 ° C, 50%). Thirty hours after the start of casting, the resin was completely cured by irradiation with ultraviolet rays. Then, heat treatment was performed at 80 ° C. for 24 hours to obtain a composite. A coating film excellent in transparency was obtained without generation of cracks.

【0061】得られた複合体を800℃で2時間焼成さ
せた後の灰分より求めたシリカ量は約8重量%であっ
た。EPMAにより、複合体断面のSi分布を調べた結
果を図3に示す。表面のシリカ濃度が低く、内部に向か
ってシリカ濃度が向上する形態の傾斜複合体が得られ
た。溶媒キャストと紫外線照射時に表面よりTMOSが
蒸発したために図3のような形態の傾斜構造が発現した
ものと推定される。紫外線照射時には表面温度は50−
60℃となっていた。尚、紫外線は160Wの高圧水銀
ランプを光源とし、約30秒間紫外線を照射した。
The amount of silica obtained from the ash content after firing the obtained composite at 800 ° C. for 2 hours was about 8% by weight. The results of examining the Si distribution in the cross section of the composite by EPMA are shown in FIG. A gradient composite having a low silica concentration on the surface and an increasing silica concentration toward the inside was obtained. It is presumed that the tilted structure as shown in FIG. 3 was developed because TMOS was evaporated from the surface during solvent casting and ultraviolet irradiation. The surface temperature is 50- during UV irradiation.
It was 60 ° C. The ultraviolet rays were irradiated for about 30 seconds using a 160 W high pressure mercury lamp as a light source.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明は、フィルム、塗料、封止剤など
として有用な、透明性、表面硬度、耐熱性、機械的特性
に優れた金属酸化物と活性エネルギー線硬化型樹脂との
複合体の製造法を提供することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a composite of a metal oxide and an active energy ray-curable resin, which is useful as a film, a paint, a sealant, etc. and has excellent transparency, surface hardness, heat resistance and mechanical properties. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例6により得られた活性エネルギー線硬
化型樹脂とシリカとの複合体断面のSiのEPMA測定
結果を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an EPMA measurement result of Si in a cross section of a complex of an active energy ray-curable resin and silica obtained in Example 6.

【図2】 比較例5により得られた活性エネルギー線硬
化型樹脂とシリカとの複合体断面のSiのEPMA測定
結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an EPMA measurement result of Si in a cross section of a composite of an active energy ray-curable resin obtained in Comparative Example 5 and silica.

【図3】 実施例7により得られた活性エネルギー線硬
化型樹脂とシリカとの複合体断面のSiのEPMA測定
結果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing EPMA measurement results of Si in a cross section of a composite of an active energy ray-curable resin and silica obtained in Example 7.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単
量体と金属アルコキシドとを含む均質溶液を塗布もしく
は型入れした後、活性エネルギー線照射により活性エネ
ルギー線硬化型樹脂の反応性単量体を、加熱により金属
アルコキシドを重合させることを特徴とする活性エネル
ギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法。
1. A reactive monomer of an active energy ray-curable resin is formed by coating or molding a homogeneous solution containing a reactive monomer of an active energy ray-curable resin and a metal alkoxide, and then irradiating with an active energy ray. A method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide, wherein the metal alkoxide is polymerized by heating.
【請求項2】 金属酸化物の含有量が2〜40重量%で
あることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線
硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造法。
2. The method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide according to claim 1, wherein the content of the metal oxide is 2 to 40% by weight.
【請求項3】 活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単
量体又は該反応性単量体の部分硬化物の表面から金属ア
ルコキシドを含む溶液を含浸させ、該溶液が均一に含浸
される前に、反応性単量体及び/又は金属アルコキシド
を反応させることによって得られる、複合体の厚み方向
で金属酸化物の濃度が連続的に変化していることを特徴
とする活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複
合体の製造法。
3. A solution containing a metal alkoxide is impregnated from the surface of a reactive monomer of an active energy ray-curable resin or a partially cured product of the reactive monomer, and before the solution is uniformly impregnated. And an active energy ray-curable resin obtained by reacting a reactive monomer and / or a metal alkoxide, wherein the concentration of the metal oxide continuously changes in the thickness direction of the composite. Method for producing complex with metal oxide.
【請求項4】 金属酸化物の濃度の最大値/最小値の値
が1.5以上であることを特徴とする請求項3記載の活
性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製
造法。
4. A composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide according to claim 3, wherein the maximum / minimum value of the concentration of the metal oxide is 1.5 or more. Manufacturing method.
【請求項5】 含有される金属酸化物粒子の大きさが
0.2μm未満であることを特徴とする請求項1〜4記
載のいずれか一つに記載の活性エネルギー線硬化型樹脂
と金属酸化物との複合体の製造法。
5. The active energy ray curable resin and the metal oxide according to claim 1, wherein the size of the metal oxide particles contained is less than 0.2 μm. A method for producing a complex with an object.
【請求項6】 含有される金属酸化物粒子の大きさが
0.2〜5μmであることを特徴とする請求項5記載の
活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の
製造法。
6. The method for producing a composite of an active energy ray-curable resin and a metal oxide according to claim 5, wherein the size of the metal oxide particles contained is 0.2 to 5 μm. .
【請求項7】 活性エネルギー線硬化型樹脂の反応性単
量体として、アクリレート系の単量体を用い、且つ、波
長200〜500nmの範囲に吸収バンドを持つ反応開
始剤を使用することを特徴とする請求項1〜6のいずれ
か一つに記載の活性エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化
物との複合体の製造法。
7. An acrylate-based monomer is used as a reactive monomer of an active energy ray-curable resin, and a reaction initiator having an absorption band in a wavelength range of 200 to 500 nm is used. The method for producing a composite of an active energy ray-curable resin according to any one of claims 1 to 6 and a metal oxide.
【請求項8】 金属アルコキシドとして、シリコーンア
ルコキシド及び/又はチタンアルコキシドを用いること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の活性
エネルギー線硬化型樹脂と金属酸化物との複合体の製造
法。
8. A composite of an active energy ray curable resin and a metal oxide according to claim 1, wherein a silicone alkoxide and / or a titanium alkoxide is used as the metal alkoxide. Manufacturing method.
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