JPS6029727B2 - 重合性樹脂組成物 - Google Patents

重合性樹脂組成物

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JPS6029727B2
JPS6029727B2 JP10372476A JP10372476A JPS6029727B2 JP S6029727 B2 JPS6029727 B2 JP S6029727B2 JP 10372476 A JP10372476 A JP 10372476A JP 10372476 A JP10372476 A JP 10372476A JP S6029727 B2 JPS6029727 B2 JP S6029727B2
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acid
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polybasic
unsaturated
polybasic acids
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JP10372476A
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芳明 吉岡
晴雄 吉田
征一郎 咲本
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、(メタ)アクリレート系重合性樹脂組成物に
関し、さらにくわしくは、常温または加熱下に硬化させ
た場合、或は、電子線、y線、紫外線などのごとき活性
光線の照射によってラジカル的に硬化させた場合に、迅
速に硬化乾燥し、硬化物の屈曲性、耐衝撃性、耐侯性等
にすぐれた性質を有する(メタ)アクリレート系重合性
樹脂組成物に関する。
先に本発明者の一部らは、特願昭50一25037号に
おいて、亜硝酸塩またはニトロソアミン系化合物の存在
化で、不飽和脂環式多塩基酸の少なくとも一個のカルボ
キシル基と、(メタ)アクリル酸のカルボキシル基とが
炭素数2〜4個のグリコールとェステル結合を介してな
る基を有する(メタ)アクリレート系重合性組成物を安
定に製造する方法を提案した。
この方法によって得られる重合性組成物は、従釆広く使
用されている不飽和ポリエステルやビニルェステル樹脂
等に比較して、例えば表面硬化性及び基材に対する密着
性にすぐれた特性を有している。本発明の目的とすると
ころは、この特顔昭50−25037号の方法により製
造される重合性組成物のうちでも、特に電子線、y線、
紫外線などのような放射線、活性光線の照射によってラ
ジカル的に急速硬化させた場合でも、迅速に硬化乾燥し
、硬化物の屈曲性、耐衝撃性、耐侯性、基材に対する密
着性等の物性がすぐれた性質を有する重合性組成物を提
供するにある。
一般に分子中に多数の官能基を有するラジカル重合性樹
脂を電子線、y線、紫外線などの活性光線、放射線等の
照射によって硬化させた場合、または触媒、促進剤の存
在下、常温又は加熱下に硬化せしめた場合には重合性樹
脂の分子中に多数の官能基を有する程、硬化は迅速に進
行し、且つ硬化物の架橋密度が高いために、得られる硬
化物の硬度、耐蝕性等は向上するのがその反面、屈曲性
、耐衝撃性、基材に対する密着性等の性能は低下する。
特に活性光線、放射線等の照射による急速硬化の場合に
は、重合による収縮から由釆する歪の解消が行なわれに
くいために、特にこの傾向が著しい。従って、より迅速
に硬化し、しかも密着性、屈曲性等のすぐれた重合性組
成物の開発は強く望まれているところである。本発明者
らは、この難点を克服するため種々検討した結果、特磯
昭50一25037号の方法により製造される重合性組
成物のうちでも特に本発明にかかる重合性組成物が電子
線や紫外線等によって急速に硬化しても、密着性、屈曲
性、耐衝撃性、耐侯性、及び表面硬度にすぐれているこ
とを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明の要旨とするところは、風不飽和脂環式多
塩基酸またはその酸無水物とヒドロキシル基含有ビニー
ル単量体とを反応させることにより得られる半ェステル
、‘B’分子中に少なくとも3個ェポキシ基を有する脂
肪族ボリオールのポリグリシジルェーテル系化合物、及
びに}飽和脂肪多塩基酸、Q.3一不飽和多塩基酸、芳
香族多塩基酸、不飽和脂環式多塩基酸及び末端カルボキ
シル基含有力ルボキシポリヱステルからなる群から選ば
れた少なくとも一種の多塩基酸を付加反応させることに
よって得られる、分子内にエチレン性不飽和二重結合を
複数個有する(メタ)アクリレート系重合性樹脂組成物
、または、これと重合性ビニール単量体とからなる重合
性樹脂組成物に関する。
本発明の(メタ)アクリレート系重合性樹脂組成物は、
両末端に複数個の(メタ)アクリロィル基を有するるこ
とから硬化性が大きく、また、多官能性であるにもかか
わらず急速硬化による硬化塗膜の収縮歪みが小さく、密
着性、屈曲性、耐衝撃性、等の物性蘭がすぐれてた性質
を有している。
このことは分子中に多数の官能基を有する樹脂を塗料等
として使用した場合には、硬化塗膜の硬度及び耐蝕性は
向上するが、反面、塗膜の屈曲性、耐衝撃性、及び密着
性が著しく低下するという一般的知見からすれば驚くべ
き現象である。さらに分子量が比較的大きいにもかかわ
らず樹脂の粘度も低く取扱いががが容易である点もその
特徴の一つとしてあげることができる。本発明において
使用される第1成分凶の不飽和脂環式多塩基酸または酸
無水物とヒドロシキル基含有ビニール単量体とを反応さ
せることにより得られる半ェステルは、通常の方法によ
って容易に合成することができる。この反応を実施する
ことにあたり、用いられる不飽和脂環式多塩基酸または
その酸無水物としては、例えばテトラヒドロ無水フタル
酸、テトラヒドロフタル酸、テトラヒドo繁水フタル酸
、メチルテトラヒドロフタル酸等があげられ、ヒドロキ
シル基含有ビニール単量体としては例えば2ーヒドロキ
シエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピ
ル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモ/
(メタ)アクリレ−ト等があげられる。
また、第2成分‘母の分子中に少なくとも3個のェポキ
シ基を有する脂肪族ポリオールのポリグリシジルェーテ
ル系化合物としては、例えばグリセリントリグリシジル
エーテル、トリメチロールプロパントグリシジルエーテ
ル、ベンタエリススリトールテトラグリシジルエーテル
、1,2,6ーヘキサントリオールトリグリシジルヱー
テル、ベンタェリスリトールトリグリシジルェーテル等
があげられる。
さらに第3成分【C’である多塩基酸のうち、飽和脂肪
族多塩基酸としては、例えばコハク酸、アジピン酸、セ
バチン酸等が、Q.8−不飽和多塩基酸としては、例え
ばマレィン酸、フマール酸、ィタコン酸等が芳香族多塩
基酸としては、例えばフタル酸が不飽和脂環式多塩基酸
としては、例えばテトラヒドロフタル酸、メチルテトラ
ヒドロフタル酸等が、それぞれあげられる。
また末端カルボキシル基含有カルポキシポリェステルと
しては上記多塩基酸または酸無水物の2〜4モルと例え
ば、エチレングリコールジエチレソグリコール、トリエ
チレングリコール、ブロピレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−ブ
チレングリコール、1,4ーブタンジオール、1,5ー
ヘキサンジオール、1,6ーヘキサンジオール、2,3
−ブタンジオール、ネオベンチルグリコール、トリメチ
レングリコール、水添ビスフェノールA等のグリコール
類の1〜3モルから合成される比較的単純な構造のもの
が適しており、あまり分子量が大きくなると樹脂の粘度
が上昇したり、または硬化塗膜の性能が悪化したりする
ので500〜1000の分子量のものが最適である。こ
こに上記3成分■、畑及び{qを用いて本発明における
重合性樹脂組成物を得る反応に詳細に説明すれば以下の
通りである。
まず、第一次付加反応工程において成分‘B}のグリシ
ジルヱーテル系化合物のェポキシ基3当量と成分■の半
ェステルのカルボキシル基2当量との反応を100〜1
30午○の温度、窒素ガス気流下にて行なう。この際ェ
ポキシ基とカルボキシル基の反応を促進するために、第
3級ァミン、ルイス酸並びにその塩、第4級アンモニウ
ム塩等の触媒の使用が好ましく、また反応中のゲル化を
防止するために侍豚昭50−25037号記載の亜硝酸
塩類、またはニトロソアミン系化合物を使用することが
好ましい。かくして得られた1当量のヱポキシ基を残在
する、成分のと成分【B}との付加反応生成物と成分【
C}の多塩基酸の0.4〜0.5当量との第二次付加反
応は、第一次付加反応工程の温度範囲にて同様の触媒、
ゲル化防止剤の存在下、引き続き行なわれる。
例えば成分■として2−ヒドロキシェチルアクリレート
とメチルテトラヒドロ無水フタル酸との半ェステル、成
分曲のグリシジルェーテル系化合物としてトリメチロー
ルプロパントIリグリシジルェーテル成分【qとして、
フマル酸を用い、これを付加反応させて得られる付加反
応生成物は、次記の構造式で示されるごとく、末端に複
数個の(メタ)アクリロィル基を有する重合性樹脂組成
物を主体としたものである。かくして得られた重合性樹
脂組成物は単独でも使用できるが、これに公知の重合性
ビニール単量体を混合し、所望の粘度に調節して使用す
ることもできる。
かかる重合性ビニール単量体としては、例えばスチレン
、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタク
リレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、
ネオベンチルグリコールジメタクリレート等をあげるこ
とができる。。本発明の樹脂組成物に対して、公知の光
増感剤を添加し、活性光線を発生する光源を用いて、紫
外線硬化せしめることによりすみやかに性能の良好な硬
化物を得ることができる。光増感剤の例としては例えば
ペンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエ
チルエーテル、ベンゾインイソブロピルエーテル、ベン
ジル、ジフエニルジスルフイド、テトラメチルチウラム
モノサルフアイド、ジアセチル、2一メチルアントラキ
ノン、2ーエチルアントラキノンジターシャリーブチル
アントラキノン等をあげることができる。
また塗膜を硬化せしめるため用いられる活性光線源とし
ては、2000〜5000Aの任意の波長を有する光源
が用いられ、現在、多数のメーカーにより高圧水銀灯を
用いた照射装置が開発され市販されており、これ等の利
用が便利である。もちろん他の光源の使用も可能である
。さらにまた、常温または加熱下に硬化せしめるために
使用する触媒または促進剤としては、一般にラジカル重
合における開始剤として使用されているものはいずれも
使用することができる。
特に好ましいものとしては、分解温度(10時間半減期
)が60午0以上のものである。その一例として、1,
1−ビス−【eれーブチルパーオキシ−3,3,5ート
リメチルシクロヘキサンのごときケトンパーオキサイド
、2,6−ジメチルヘキサンー2,5ージハイドロパー
オキサイドのごときハイドロ/fーオキサイド、ジクミ
ル/ぐ−オキサイドのごときジアルキルパ−オキサイド
、ベンゾイルパーオキサイドのごときジアシルパーオキ
サイド、2,5ージメチルー2,5−ジベンゾイルパー
オキシヘキサンのごときパーオキシェステルがあげられ
る。これらの有機過酸化物は単独で使用してもよく、ま
た二種類以上を併用してもよい。本発明によて得られる
重合性樹脂組成物は、成形材料のほか、注型材料、接着
剤料、塗料、積層材料として応用することができる。以
下、本発明を実施例によりさらにくわしく説明する。
なお、実施例および比較例において、密着性(ゴバン目
クロスカット試験)は得られた塗膜を新しい安全カミソ
リ刃で直角に交差し、間隔が1側の11本の直線をカッ
トし、ゴバン目100を描き、このゴバン目にセロハン
テープを置き、このセロハンテープを指圧で完全に密着
した。密着したセロハンテープぎ剥離したとき、剥離し
たゴバン目を教えて求めた(なお、100/100は剥
離しないものである)。鉛筆硬度はJISK一弘01に
もとづいて鉛筆引かき試験機(大佑機材社製)で三菱ュ
ニを用いて測定した。ェリクセン値は、ェリクセン型皮
膜強さ試験機(東洋精機製作所製)を用い、試料を一定
のスピードでポンチで押出し、塗膜のワレが発生した時
点の押し出した距離で示した。デュポン衝撃値は、デュ
ポン式衝撃試験機(東洋テスター工業社製)を用いて測
定した。参考例 1(不飽和脂環式多塩基酸又はその無
水物とヒドロキシル基含有ビニール単量体とより得られ
る半ェステルの製造例)摺梓機、温度計、窒素ガス導入
管及びコンデンサーを付した5そ四つ口フラスコに、2
−ヒドロキシエチルアクリレート92班(8モル)、メ
チルテトラヒドロ無水フタル酸132鍵(8モル)、及
び亜硝酸ソーダ−1.蟹を仕込み、窒素ガス気流下80
〜115qoの温度で加熱損拝しながら3時間反応を行
なった。
得られた反応生成物は淡黄色の粘穂な液体であり最終酸
価は194であった。参考例 2 (末端カルボキシル基含有カルボキシルェステルの製造
例1)橿拝機、温度計、窒素ガス導入管及びコンデンサ
ーを付した1〆四つロフラスコに、1,6ーヘキサンジ
オール177g(1.5モル)、無水コハク酸30咳(
3モル)を仕込み、窒素ガス気流下100〜138qo
の温度で加熱鷹拝しながら4.曲時間反応を行ない酸価
343の末端カルボキシル基含有力ルボキシポリェステ
ルを得た。
参考例 3 (末端カルボキシル基含有力ルボキシポリェステルの製
造例2)参考例2と同様の操作にて、1,6−へキサン
ジオール17ね(1.5モル)メチルテトラヒドロ無水
フタル酸498g(3モル)を103〜109ooの温
度で4時間反応を行ない、酸価230.4の末端カルボ
キシル器含有カルボキシポリェステルを得た。
実施例 1蝿洋機、温度計、窒素ガス導入管及びコンデ
ンサーを付した2夕四つ口フラスコに参考例1で得られ
た半ェステル57雛(酸価194)とトリメチロールプ
ロパントリグリシジルエーテル450g(エポキシ当量
150)及びN,N−ジェチルシクロヘキシルアミン1
g、亜硝酸ソーダ0.6gを仕込み、窒素ガス気流下1
00〜125℃の温度にて2.5時間反応を行なった結
果、酸価19.4となり仕込んだ半ェステルのカルボキ
シル基の82.4%がェポキシ基と反応した。
次いでフラスコの一方の口よりフマール酸55.1g(
0.475モル)及びN,N−ジェチルシクロヘキシル
ァミン1g、亜硝酸ソーダ0.蟹を添加し同様の温度に
てさらに3.虫時間反応を行ない最終酸価14.9の淡
褐色粘樋な液体を得た。次いでこの反応生成物6雌を2
−ヒドロキシプロピルメタクリレート4雌と混合し、さ
らに光増感剤として5一エチルアントラキノン1g、ベ
ンゾィンィソプロピルェーテル1gを均一に混合し、粘
度450にPS(20q0)の光硬化性樹脂組成物を得
た。
この光硬性樹脂組成物をサンディング後メチルエチルケ
トンで脱脂処理した鼓鋼板(JIS○3141)に厚さ
約80〜90仏に塗布しIKWの高圧水銀灯(ナショナ
ルHIOOOTQ)4本のランプ下、7.5伽の距離で
ah/minのコンベヤースピードで硬化させた。得ら
れた塗腰は光沢のすぐれた強轍な機械的強度を有するも
のであった。
また、この光硬化性樹脂組成物をメチルエチルケトン脱
脂した厚さ1脚の鋼板上に30〜40仏の厚さに塗布し
、上記と同様のコンベヤースピードで硬化させた、硬化
した塗膜の鉛筆硬度は日でありゴバン目クロスカット試
験は、100/100であった。
また、、デュポン式衝撃試験では、1/2″30伽−5
00gが可能であった。このサンプルをカーボンアーク
サンシヤインウエザオメーターにて40畑寺間の促進耐
優性試験を行なった結果、光沢も良好であり、塗腹の異
常は認められなかった。さらに、この光硬化樹脂組成物
を前記と同様に処理をした欧鋼板に塗布し、照射源とし
て狐Wの高圧水銀灯(東芝製)2本の下で10伽の照射
距離で19秒間硬化を行なった時の結果は、下記の通り
であった。第1表 ※1ー2 500分 またこの時の照射時間と塗膜の密着性、硬度の関係は以
下の通りであった第2 一方反応生成物60gに2ーヒドロキシフ。
ロピルメタクリレート4雌を混合し、さらにペンゾイル
パーオキサィド1gを均一に溶解して、得られた溶液を
厚さが0.3柳のアルミ板上に約20仏の厚さに塗布し
、120〜130ooの温度で18分間加熱硬化を行な
ったところ、得られた塗膜は、密着性が良好で鉛筆硬度
が班の光沢のある塗膜であった。このように本樹脂組成
物は過酸化物触媒の存在下において比較的低温にて硬化
乾燥することから、加熱硬化塗料としても有用である。
実施例 2 実施例1において使用した三ッロフラスコに、参考例1
で得られた半ェステル57総、トリメチルロールプロパ
ントリグリシジルエーテル450g、N,Nージエチル
シクロヘキシルアミン1g及び亜硝酸ソーダ0.6gを
仕込み、窒素ガス気流下100〜1270の温度にて3
時間反応を行なった結果酸価は11.4となり、仕込ん
だ半ェステルのカルボキシル基の90%がヱポキシ基と
反応した。
次いで、フラスコの一方の口よりコハク醸53.1g(
0.45モル)、N,Nージエチルシクロヘキシルアミ
ン1g及び亜硝酸ソーダ0.後を添加し、同様の温度に
てさらに3時間反応を行ない最終酸価13の淡褐色粘鋼
な液体を得た。次いでこの反応生成物70gをネオベン
チルグリコールジメタクリレート30gと混合し、さら
にチタンホワイト30g、ベンジル4g、ベンゾインイ
ソプロピルェーテル蜜及びトリェタノールアミン暖を加
え三本ロールにて練り合せ白色塗料を調整した。この塗
料を表面火災処理した低密度ポリエチレンシート(厚さ
1肋)に20仏の厚さに塗布した後、実施例1で使用し
た照射装置にて3h/mlnのコンベヤスピードで硬化
させた。得られた塗膜は密着性が良好で光沢に優れてい
た。また、この塗膜を室外に曝露したところ、6ケ月経
過後もその光沢が失なわれなかった。実施例 3 実施例2で得られた反応生成物60gを2ーヒドロキシ
プロピルメタクリレート4雌と混合した後、増感剤とし
て2一エチルアントラキノン1gペンゾィンィソブロピ
ルェーテル1gを添加して粘度1060PS(25q0
)の塗布液を作製した。
実施例 4実施例1において、トリメチロールプロパン
トリグリシジルエーテルのかわりに、グリセリントリグ
リシジルェーテル465g使用した以外は実施例1と全
く同機に反応を行い最終酸価12.1の褐色粘糠な液体
を得た。
この反応生成物6雌を2ーヒドロキシプロピルメタクリ
レート40gと混合した後、増感剤として2一エチルア
ントラキノン1g、ベンゾィンィソプロピルェーテル1
gを添加して粘度420に鴨(20q0)の塗布液を作
製した。実施例 5実施例1においてフマール酸のかわ
りに、アジピン酸65.7gを使用した以後は実施例1
と全く同様の操作にて反応を行ない最終酸価12.9の
淡褐色粘鋼な液体を得た。
この反応生成物60gを2ーヒドロキシプロピルメタク
リレート4雌と混合した後、糟感剤として2−エチルア
ントラキ/ン1g、ベンソ、ィンィソプロピルェーテル
1gを添加して粘度134にPS(25qo)の塗布液
を得た。実施例 6実施例1において、フマール酸のか
わりに、ィタコン酸斑.鍵を使用した以外は、実施例1
と全く同様の操作にて反応を行ない最終酸価12.9の
淡褐色粘鋼な液体を得た。
この反応生成物6腿を2ーヒドロキシプロピルメタクリ
レート40gと混合した後、これに増感剤として2−エ
チルアントラキノン1g、ベンゾインイソプロピルエー
テル1gを添加して粘度180にPS(2500)の塗
布液を得た。実施例 7 実施例1において、フマール酸のかわりにメチルテトラ
ヒドロフタル酸82.8gを使用した以外、実施例1と
全く同様の操作にて最終酸価7.5の淡褐色砧鋼な液体
を得た。
この反応生成物60gを2ーヒドロキシプロピルメタク
リレート4雌と混合した後、これに増感剤として2一エ
チルアントラキノン1g、ベンゾインイソフ。ロピルエ
ーテル1gを添加して粘度156にPS(25℃)の塗
布液を得た。実施例 8 実施例1において、フマール酸のかわりに、フタル酸7
4.7gを使用した以外は、実施例1と全く同様の操作
にて反応を行ない最終酸価8.2の淡褐色粘鋼な液体を
得た。
この反応生成物60gを2ーヒドロキシプロピルメタク
リレート4雌と混合した後、これに増感剤として2−エ
チルアントラキノン1g、ベンゾインイソプロピルエー
テル1gを添加して、粘度98にPS(2500)の塗
布液を得た。実施例 9 実施例1において、フマール酸のかわ切こ、参考例3で
得られた末端カルボキシル基含有カルボキシポリェステ
ル219.後を使用した以外は、実施例1と全く同様の
操作にて反応を行ない最終酸価18.2の褐色粘鋼な液
体を得た。
この反応生成物70gを2ーヒドロキシプロピルメタク
リレート30gと混合した後、これに増感剤として2一
エチルアントラキノン1g、ベンゾインイソフ。oピル
ェーテル1gを添加して粘度427にPS(25.50
0)の塗布液を得た。実施例 10 実施例1において、フマール酸のかわ靴こ、参考例2で
得られた末端カルポキシル基含有カルボキシポリェステ
ル147.処を使用した以外は、実施例1と全く同様の
操作にて反応を行ない最終酸価17.9の褐色粘鋼な液
体を得た。
この反応生成物70gを2ーヒドロキシプロピルメタク
リレート3雌と混合した後、これに増感剤として2−エ
チルアントラキノン1g、ベンゾインイソプロピルェー
テル1gを添加して粘度339に凶(25.5℃)の塗
布液を得た。なお実施例3〜10で得られた塗布液を硬
化して得られた硬化塗膜の諸性能を第3表にまとめて示
した。
第3表 ※1ノ2 500夕 ◎ 硬化はIKWHgランプ×4本、照射距離7.5c
の、コンベヤースピード3h/min×2回通し@ 塗
布板は欧鋼板(JISG3141)をサンディング後メ
チルエチルケトンで脱脂して用いた。
実施例 11 実施例で1.2.5.6.9及び10で得られた各反応
生成物斑に、アセトン1g、2−エチルアントラキノン
0.1gペンゾィンィソプロピルェーテル0.1gを添
加して塗布液を調整した。
次いでこの塗布液をサンディング、脱脂処理した軟鋼板
に塗布し、IKWの高圧水銀灯(ナショナルHIO0m
Q)4本の下7.5伽照射距離で2m/minのコンベ
ヤースピードが硬化させた。得られた反応生成物単独の
塗膜性能を第4表にまとめて示した。第4表 ※1〆2″ 500夕

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (A)不飽和脂環式多塩基酸またはその酸無水物と
    ヒドロキシル基含有単量体とを反応させることにより得
    られる半エステル、(B)分子中に少なくとも3個のエ
    ポキシ基を有する脂肪族ボリオールのポリグリシジルエ
    ーテル系化合物、及び(C)飽和脂肪族多塩基酸、α.
    β−不飽和多塩基酸、芳香族多塩基酸、不飽和脂環式多
    塩基酸及び未端カルボキシル基含有カルボキシポリエス
    テルからなる群から選ばれた少なくとも一種の多塩基酸
    を付加反応させることによつて得られる、分子内にエチ
    レン性不飽和二重結合を複数個有する(メタ)アクリレ
    ート系重合性樹脂組成物。 2 (A)不飽和脂環式多塩基酸またはその酸無水物と
    ヒドロキシル基含有ビニール単量体とを反応させること
    により得られる半エステル、(B)分子中に少なくとも
    3個のエポキシ基を有する脂肪族ボリオールのポリグリ
    シジルエーテル系化合物、及び(C)飽和脂肪族多塩基
    酸、α.β−不飽和多塩基酸、芳香族多塩基酸、不飽和
    脂環式多塩基酸及び未端カルボキシル基含有カルボキシ
    ポリエステルからなる群から選ばれた少なくとも一種の
    多塩基酸を付加反応させることによつて得られる、分子
    内にエチレン性不飽和二重結合を複数個有する(メタ)
    アクリレート系重合性樹脂組成物と重合性ビニール単量
    体とからなる重合性樹脂組成物。
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