JPS6048530B2 - 光硬化性組成物 - Google Patents

光硬化性組成物

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JPS6048530B2
JPS6048530B2 JP6877178A JP6877178A JPS6048530B2 JP S6048530 B2 JPS6048530 B2 JP S6048530B2 JP 6877178 A JP6877178 A JP 6877178A JP 6877178 A JP6877178 A JP 6877178A JP S6048530 B2 JPS6048530 B2 JP S6048530B2
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JP
Japan
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photocurable composition
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ethylene oxide
polybutadiene
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JP6877178A
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一章 西尾
洋 安藤
敏和 林
常朝 中野
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、紫外線により硬化しうる光硬化性組成物に
関するものである。
従来、紫外線により硬化する光硬化性組成物としてエポ
キシ系、アルキッド系、ウレタン系などの各種樹脂を原
料とするものが開発されている。
ポリブタジエン系の光硬化性組成物についても、ポリブ
タジエンの無水マレイン酸附加物を2−ヒドロキシエチ
ルアクリレートで半エステル化した半エステル化物、光
重合性単量体および光増感剤からなる光硬化性組成物が
提案されている(特開昭51−37128号)が、この
光硬化性組成物は紫外線硬化するときの硬化速度が小さ
く、また前記組成物に顔料を加えた着色組成物は紫外線
硬化したときに、硬化塗膜表面にしわが生じやすいのて
、厚い塗膜に使えないという欠点を有している。この発
明者らは、公知のポリブタジエン系光硬化性組成物の有
する上記欠点を改良すべく鋭意研究を行なつた結果この
発明を完成した。この発明は、有機溶媒の存在下または
不存在下に、液状ポリブタジエンの無水マレイン酸附加
物・A、二塩基性カルボン酸無水物B)ヒドロキシル基
含有(メタ)アクリレートCおよびエチレンオキサイド
Dを、前記各成分が当量比で、Aが1に対し、1Bが0
.4〜2 フ2Cが1〜2.5 3Dが1〜15 であり、かつBが1に対しCが1〜2.5である割合で
加熱混合して得られる反応混合液から、該反応混合液中
に存在する未反応のエチレンオキサイドを蒸留除去して
得られる変性ポリブタジエン混合物1叩重量部、光重合
性単量体0〜l叩重量部および光増感剤0.5〜20重
量部からなる光硬化性組成物に関するものてある。
この発明の光硬化性組成物は、紫外線硬化するときの硬
化速度が大きく、前記組成物に顔料を添加して得られた
着色組成物を、紫外線硬化して得られる硬化塗膜表面は
、しわが生じにくく、光沢が優れており、さらにこの組
成物によると厚い塗J膜にすることがてきるという特長
を有している。
この発明において、光硬化性組成物の1成分である変性
ポリブタジエン混合物は、液状ポリブタジエンの無水マ
レイン酸附加物、二塩基性カルボン酸無水物、ヒドロキ
シル基含有(メタ)アクリレートおよびエチレンオキサ
イドを有機溶媒の存在下または不存在下に加熱混合して
反応させた後、未反応のエチレンオキサイドを蒸留除去
して得ることがてきる。溶媒を用いた場合は、エチレン
オキサイドとともに有機溶媒を蒸留除去する。前記の液
状ポリブタジエンは、好ましくは数平均分子量300〜
5000、特に500〜3000)好ましくは粘度(3
0’C)20〜10000CP(センチボアズ)、特に
30〜5000CPを有する液状ポリブタジエンが好適
であり、またそのミクロ構造については特に限定されな
いが、ブタジエン構成単位の40%以上が1・4−構造
を有するものが好ましい。前記の液状ポリブタジエンは
、ブタジエンのホモ重合体のみならず全単量体単位に対
してブタジエン単位70%以上を有するブタジエンとア
クリロニトリル、.スチレン、(メタ)アクリル酸エス
テル、アクリル酸アミド、酢酸ビニル、イソプレン、1
.3ーペンタジエン、無水マレイン酸などとの共重合体
を含む。また、液状ポリブタジエンは、ヒドロキシル基
、カルボキシル基その他の官能基を有する.“ものでも
よい。 (前記液状ポリブタジエンの無水マレイン酸附
加 (物は、液状ポリブタジエンと無水マレイン酸とを
(有機溶媒中、触媒の存在下または不存在下、100
〜190゜Cの温度で数時間以上反応させる方法で製ζ
造され、例えばグブリユー・クロウクらの「インダスト
リアル・エンジニアリング・ケミストリ (一」第4巻
、2095頁(1955年)に記載された方1法、特公
昭46−954号公報に記載された方法などによつて製
造される。
この液状ポリブタジエンの無水マレイン酸附加物の酸価
は、120〜250)特に140〜220であることが
好ましく、粘度(50℃)は500CP以上でグリース
状物の粘度まで、特に2000〜100000であると
が好ましい。前記二塩基性カルボン酸無水物としては、
無水フタル酸、3・6−エンドメチレンテトラヒドロ無
水フタル酸、3−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、3
−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチルテトラ
ヒドロ無水フタル酸、3.6−エンドジクロロメチレン
テトラクロロフタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、無
水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸などを挙
げることができる。
また前記ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとし
ては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−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
アクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレー
トなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートや、
2−ヒドロキシー3−クロロプロピルアクリレート、2
−ヒドロキシー3−クロロプロピルメタアクリレート、
ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレング
リコールモノメタアクリレート、ジプロピレングリコー
ルモノアクリレート、重合度3〜8のポリエチレングリ
コールモノアクリレート、重合度3〜8のポリエチレン
グリコールモノメタアクリレート、ペンタエリスリトー
ルトリアクリレートなどを挙げることができる。
変性ポリブタジエン混合物は、有機溶媒の存在下または
不存在下に、前記の液状ポリブタジエンの無水マレイン
酸附加物A)二塩基性カルボン酸無水物B)ヒドロキシ
ル基含有(メタ)アクリレートCおよびエチレンオキサ
イドDを、前記各成分が当量比で、Aが1対し、1Bが
0.4〜2、好ましくは0.5〜1.52Cが1〜2.
ゝ好ましくは1.2〜23Dが1〜1反好ましくは2〜
10 であり、かつBが1に対しCが1〜2.5、好ましくは
1.2〜2である割合で、好ましくは50〜120゜C
)特に60〜80℃で、好ましくは1〜2時間、特に好
ましくは3〜1時間加熱混合して反応させて得られる反
応混合液から、該反応混合液中に存在する未反応のエチ
レンオキサイドを蒸留除去して得ることができる。
前記反応においては、各成分の割合を前記の範囲にする
のが重要である。Bが前記下限より少ないと、光硬化性
組成物の硬化速度が小さく、Bが前記上限より多いと、
均一な光硬化性組成物が得られず、光硬化性組成物を紫
外:線硬化して得られる硬化物の耐水性が悪くなるので
好ましくない。Cが前記下限より少ないと、液状ポリブ
タジエンの無水マレイン酸附加物がゲル化しやすく、均
一な光硬化性組成物が得られないのて好ましくなく、C
が前記上限より多いと、光J硬化性組成物を紫外線硬化
して得られる硬化物の耐水性が悪くなるので好ましくな
い。Dが前記下限より少ないと、均一な光硬化性組成物
が得られないのて好ましくなく、Dが前記上限より多く
ても特に効果はなく、未反応のエチレンオキサイド −
Dを除去しなければならないから経済的にむだである。
前記反応は常圧下でも加圧下でも行なうことができる。
また、前記反応において、第3級アミン、第2級アミン
のハロゲン化水素塩および有機.第4級アンモニウム塩
から選ばれた少なくとも1種の触媒を使用することもで
きる。また、前記反応において、ゲル化防止の目的で、
ハイドロキノン、2・6−ジ第3ブチル−バラークレゾ
ール、バラ−ベンゾキノン、α−ナフチルアミンのよう
な公知の適当な熱重命安定剤を少量添加するのが好まし
い。また、前記の液状ポリブタジエンの無水マレイン酸
附加物、二塩基性カルボン酸無水物、ヒドロキシル基含
有(メタ)アクリレートおよびエチレンオキサイドの4
成分の添加順序は、反応容器に前記4成分のうち少くと
も二塩基性カルボン酸無水物およびヒドロキシル基含有
(メタ)アクリレートの2成分をあらかじめ添加してお
くのが好ましい。また、前記反応において、ベンゼン、
トルエン、キシレン、メチルエチルケトJンのような有
機溶媒を使用することができる。前述の方法によつて得
ることができる変性ポリブタジエン混合物は、光硬化性
組成物の1成分として、ゲルを有さず、無色のものが好
ましいが、わすかに着色したものでも使用できる。また
、変 フ性ポリブタジエン混合物は、粘度が1000〜
100000CP(40’C)であることが好ましい。
この発明において、光重合性単量体は、不飽和エステル
であつて、200℃以上の沸点を有するものが好ましい
。光重合性単量体としては、ペンタエリスリトールトリ
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、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−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
アクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレー
トのようなヒドロキシルアルキル基を含有する(メタ)
アクリレートや、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、トリメチロールプロパントリメタアクリレート、
2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシル
メタアクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメ
タアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、
エチレングリコールジメタアクリレート、ジエチレング
リコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタ
アクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート
、トリエチレングリコールジメタアクリレート、テトラ
エチレングリコールジアクリレート、テトラエチレング
リコールジメタアクリレート、プロピレングリコールジ
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、ジプロピレングリコールジアクリレート、ジプロピ
レングリコールジメタアクリレート、トリプロピレング
リコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジ
メタアクリレート、テトラプロピレングリコールジアク
リレート、テトラプロピレングリコールジメタアクリレ
ート、1・4ーブチレングリコールジアクリレート、1
・4ーブチレングリコールジメタアクリレート、1・6
ーヘキサンジオールジアクリレート、1.6ーヘキサン
ジオールジメタアクリレートのような(メタ)アクリル
酸エステル類やフタル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル
などを挙げることができる。この発明において光増感剤
としては、ベンゾイJ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.イソプロピルエーテル、ベ
ンゾインブチルエーテル、ベンゾイン、α−メチルベン
ゾイン、α−アリルベンゾイン、α−クロルジオキシベ
ンゾイン、α−ブロムジオキシベンゾイン、4−メトキ
シベンゾイン、4 ・4’−ジメトキシペンゾイン、ベ
ンゾフェノン、ジエトキシアセトフエノン、ジメトキシ
フエニルアセトフエノン、ミヒラ−ケトンなどを使用す
ることができる。
この発明の光硬化性組成物において、前記の光重合性単
量体の配合量は、前記の変性ポリブタジエン混合物l卯
重量部に対し、1叩重量部以下、好ましくは0 〜80
重量部である。
光重合性単量体の配合量が前記上限より多いと、光硬化
性組成物の硬化速度が小さくなるので好ましくない。こ
の発明の光硬化性組成物において、前記の光増感剤の配
合量は、変性ポリブタジエンと光重合性単量体との合計
量10踵量部に対し、0.5〜20重量部、好ましくは
1〜15重量部である。
光増感剤の配合量が前記下限より少ないと、光硬化性組
成物の硬化速度が小さくなるので適当ではない。また、
光増感剤の配合量が前記上限より多くても光増惑効果は
増大せすむしろ低下するので経済的に好ましくない。こ
の発明の光硬化性組成物には、熱重合安定剤として、ハ
イドロキノン、2・6−ジ第3ブチル−バラクレゾール
、バラ−ベンゾキノン、フェノチアジン、α−ナフチル
アミン、ハイドロキノンモノメチルエーテルなどを使用
することができる。
熱重合安定剤を添加した楊合は、光硬化性組成物の硬化
速度が小さくなるので、熱重合安定剤の添加量はごく少
量にとどめるのが好ましい。熱重合安定剤の好適な添加
量は、光硬化性組成物100重量部に対し1重量部以下
である。この発明の光硬化性組成物の配合方法としては
、従来公知の配合方法で行なうことができる。
この発明の光硬化性組成物は、無色かわすかに黄色に着
色した液状物であり、粘度が500〜100000CP
(40あC)、特に1000〜80000CP(40゜
C)であることが好ましい。この発明の光硬化性組成物
は、そのまま紫外線硬化用塗料、印刷インク用ビヒクル
や印刷版用基材として用いることができるが、クロム酸
亜鉛、クロム酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化亜鉛、酸
化チタンなどの無機顔料やアゾ系、トリフェニルsメタ
ン系、キノリン系、アントラキノン系、フタロシアニン
系その他の有機顔料を添加してもよい。
以下に実施例、比較例および参考例を示す。
実施例、比較例および参考例において、粘度は4東京計
器(掬製E型粘度計を用いて測定した。実施例および比
較例において、光硬化性組成物の光硬化乾燥性は、長さ
25cwL(7)2KWの高圧水銀灯(岩崎電気(掬製
)1灯および水銀灯の垂直下9αに水平に移動するベル
トを設けた紫外線照射器のベルト上に、R.D.S.ラ
ボラトリー.コーティング・ロッド(NO..3)を用
いて、樹脂フィルム(東レ(株)製、登録商標;ルミラ
ー)上に光硬化性・組成物を約10μの厚さに塗布した
ものをとりつけて、ベルトを一定速度て走らせて光硬化
性組成物塗膜を紫外線硬化し、硬化後の塗膜表面にポリ
ビニリデンフィルム(旭タウ(掬製、登録商標;サラン
ラツプ)を押しあてて、剥離したときに、ポリフビニリ
デンフイルムに光硬化性組成物が付着しなくなるときの
最大ベルト送り速度(TrLImin)で示した。光硬
化性組成物に顔料である酸化チタンを加えた着色組成物
の光硬化乾燥性は、前記の紫外線照丁射器のベルト上に
、ゴムロールを用いてアート紙上に着色組成物を約10
μの厚さに塗布したものをとりつけて、前記と同様にし
て求めた最大ベルト送り速度(几Imin)で示した。
鉛筆硬度は、ラボラトリー・コーティング・口″ツドを
用いて樹脂フィルム上に光硬化性組成物を約10μの厚
さに塗布し、ベルト送り速度10m1minで紫外線硬
化させて得た硬化塗膜について、JIS−K54OO6
.l4に従つて測定した。
耐屈曲性は、樹脂フィルム上に光硬化性組成物を約30
μの厚さに塗布し、光硬化性組成物の最大ベルト送り速
度の半分のベルト送り速度で紫外線硬化させて得た硬化
塗膜について、JIS−K54OO6.l5に従つて測
定した。耐水性は、ガラス板上に光硬化性組成物を約3
0μの厚さに塗布し、光硬化性組成物の最大ベルト送り
速度の半分のベルト送り速度で紫外線硬化させて得た硬
化塗膜片を、40℃の温水に1時間浸し、塗膜表面にし
わ、われ、ふくれが認められず、つやの減少、くもりの
程度が少ないものを〇で、しわ、われ、ふくれが少し認
められ、つやの減少、くもりの程度がやや大きいものを
Δで示した。
光沢は、ゴムロールを用いてアート紙上に前記着色組成
物を約10μの厚さに塗布し、ベルト送り速度6Tn,
Im1nで紫外線硬化させて得た硬化塗膜について、デ
ィジタル変角光沢計(スガ試験機(+わ製)を用い、反
射角60゜にて、光沢値を測定し判定した。
光沢値の大きいものほど光沢が優れている。平滑厚さは
、ガラス棒を用いてアート紙上に前記着色組成物を塗布
し、塗膜厚さをウェット・フィルム.シツクネス.ゲー
ジ(エリクセン社製、モデル234/■)を用いて測定
した後、ベルト送り速度37T1,1minで紫外線硬
化させて得た硬化塗膜について、塗膜表面のシワの有無
をルーペで観察し、硬化塗膜表面にしわが生じないとき
の最大の塗膜厚さ(μ)で示した。
平滑厚さの大きいものほど塗膜にしわが生じにくい。参
考例、実施例および比較例の記載において、部は重量部
を意味し、略記の意味は次のとおりである。
マレインイびB;液状ポリブタジエンの無水マレイン酸
附加物PETA;ペンタエリスリトールトリアクリレー
トBHT;2 ・6 −ジ第3ブチルーパラークレゾー
ノレTEBAC;トリエチルベンジルアンモニウムクロ
ライドニ’訃正A;2−ヒドロキシエチルアクリレート
BME;ベンゾインメチルエーテルPA;無水フタル酸 EO;エチレンオキサイド PT;フェノチアジン 参考例1 (マレイン化PBの製造) 第1表に示すように分子量、粘度およびミクロ構造を有
する液状ポリブタジエン30臨をプソィドクメン520
部に添加し、さらに第1表に示す量の無水マレイン酸お
よび2・6−ジ第3ブチル−バラークレゾール0.3部
を添加し、得られた混合溶液を窒素雰囲気下に165〜
170゜Cで第1表に示す時間加熱して反応させた。
反応終了後、未反応の1無水マレイン酸と溶媒のプソイ
ドクメンを減圧蒸留によつて除去し、マレイン化PBを
得た。このマレインイ5PBの酸価、粘度、収量を第1
表に示す。参考例2 (変性ポリブタジエン混合物の製造) 電磁撹拌器付きステンレス製オートクレーブに、第2表
に示す種類と量の参考例1で得られたマレイン化PBA
および第2表に示す量の、無水フタル酸B)2−ヒドロ
キシエチルアクリレートC)2・6−ジ第3ブチル−バ
ラークレゾール、フェノチアジンおよびトリエチルベン
ジルアンモ※ニウムクロライドを添加し、さらに第2表
に示す量のエチレンオキサイドDを添加した後、混合液
を70゜Cて第2表に示す時間攪拌して反応させた。
反応終了後未反応のエチレンオキサイドおよびトR5ル
エンを減圧蒸留によつて除去して変性ポリブタジエン混
合物が得られた。変性ポリブタジエン混合物の酸価、粘
度および収量を第2表に示す。参考例3(変性ポリブタ
ジエン混合物の製造) 電磁攪拌器付きステンレス製オートクレーブ ノに、無
水フタル酸B8.5部、2−ヒドロキシエチルアクリレ
ートCm部、エチレンオキサイドD7.6部、2・6−
ジ第3ブチル−バラークレゾール0.1部、フェノチア
ジン0.0識およびトリエチルベンジルアンモニウムク
ロライド0.1部を添加し、さらにトルエン2榔を添加
した後、得られた混合液を70’Cで3.511寺間攪
拌混合した。
ついで、参考例2の実験番号;R1−2で得られたマレ
イン化PBA4面「およびエチレンオキサイドD7.6
部を添加し(各成分の当量比;A;B;C:D=1;1
.5;3)、得られた混合液を引き続き70゜Cで3.
511寺間攪拌して反応させた。反応終了後未反応のエ
チレンオキサイドおよびトルエンを減圧蒸留によつて除
去して変性ポリブタジエン混合物(R2−6で示す。)
67部が得られた。この変性ポリブタジエン混合物の酸
価52、粘度44100CP(30゜C)であつた。ま
た、この変性ポリブタジエン混合物は、赤外吸収スペク
トルによる酸無水環のピークがほとんど認められなかつ
た。参考例4 (変性ポリブタジエン混合物の製造) 温度計、攪拌器、エチレンオキサイド導入管、コンデン
サー付きの4ツロフラスコに、第3表に示す種類と量の
考参例1で得られたマレイン化PBA)第3表に示す量
の、無水フタル酸B、2−ヒドロキシエチルアクリレー
トC)2 ・6−ジ第3ブチル−バラークレゾール、フ
ェノチアジンおよびトリエチルベンジルアンモニウムク
ロライドを添加し、得られた混合液を攪拌下に70℃に
昇温し、一定温度になつてから、攪拌下混合液にエチレ
ンオキサイドDガスを0.1部/分の速度で第3表に示
す時間吹き込んだ。
エチレンオキサイドを吹きこんだ後、得られた混合液を
引き続き第3表に示す時間攪拌して反応させた。反応終
了後未反応のエチレンオキサイドを減圧蒸留によつて除
去して変性ポリブタジエン混合物が得られた。変性ポリ
ブタジエン混合物の酸価、粘度および収量を第3表に示
す。参考例5, (マレイン化PBの2−ヒドロキシエチルアクリレート
による半エステル化)温度計、攪拌器、コンデンサー付
きの3ツロフラスコに、参考例1の実験番号;R1−2
で得られたマレイン化PB23O部、2−ヒドロキシエ
チル上アクリレート46部、2・6−ジ第3ブチル−バ
ラークレゾール0.12部を添加し、さらにトルエン2
0面Vを添加して得られた混合液を、85゜Cで12時
間撹拌して反応させた。
反応終了後未反応の2−ヒドロキシエチルアクリレート
とトルエンを減圧.蒸留によつて除去して半エステル化
物(R2−14で示す。)267部が得られた。この半
エステル化物の酸価74、粘度IIIOOCP(50℃
)であつた。また、この半エステル化物は、赤外吸収ス
ペクトルによる酸無水環のピークがほとんど認められな
かつた。実施例1〜12 参考例2〜4で得られた変性ポリブタジエン混合物m部
に、第4表に示す量のペンタエリストールトリアクリレ
ートおよび変性ポリブタジエン混合物とペンタエリスリ
トールトリアクリレートとの合計量m部に対し0.4部
のベンゾインメチルエーテルを配合して、光硬化性組成
物を調製した。
得られた光硬化性組成物の粘度、光硬化乾燥性および光
硬化物の鉛筆硬度、耐屈曲性および耐水性を第4表に示
す。比較例1〜4 参考例4の実験番号;R2−11〜R2−13て得られ
た変性ポリブタジエン混合物または参考例5でIr得ら
れた半エステル化物を用いた他は実施例2と同様に実施
した。
結果を第5表に示す。実施例13 参考例4の実験番号;R2−8で得られた変性ポリブタ
ジエン混合物m部に、ペンタエリスリトールトリアクリ
レート4部、ベンゾインメチルエーテル0.84部およ
び酸化チタン7.4部を配合して着色組成物を得た。
得られた着色組成物の、光硬化乾燥性257TLIm1
n)1平滑厚さ28μ、紫外線硬化塗膜の光沢値81で
あつた。実施例14 参考例4の実験番号:R2−9で得られた変性ポリブタ
ジエン混合物を用いた他は実施例13と同様に実施した
得られた着色組成物の、硬化速度30W1,Im1n)
平滑厚さ30μ、紫外線硬化塗膜の光沢値78であつた
。比較例5 参考例5で得られた半エステル化物(R2−14)10
部を用いた他は実施例13と同様に実施した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 有機溶媒の存在下または不存在下に、液状ポリブタ
    ジエンの無水マレイン酸附加物A、二塩基性カルボン酸
    無水物B、ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートC
    およびエチレンオキサイドDを、前記各成分が当量比で
    、Aが1に対し、[1]Bが0.4〜2[2]Cが1〜
    2.5 [3]Dが1〜15 であり、かつBが1に対しCが1〜2.5である割合で
    加熱混合して反応させて得られる反応混合液から、該反
    応混合液中に存在する未反応のエチレンオキサイドを蒸
    留除去して得られる変性ポリブタジエン混合物100重
    量部、光重合性単量体0〜100重量部および光増感剤
    0.5〜20重量部からなる光硬化性組成物。
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