JPWO2006075712A1 - 活性エネルギー線硬化型硬化性組成物および該硬化物 - Google Patents
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Abstract
Description
(メタ)アクリル系重合体を含むガスケットが報告されているが(特許文献1)、速硬化が可能な活性エネルギー線硬化型硬化性組成物ではない。
一方、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂を主成分としたものを使用した場合、耐油性に優れたものもあるが(特許文献2)、主鎖中にエーテル結合やエステル結合を有するため、長期耐熱性に問題がある。
(1)下記(A)成分及び(B)成分を必須成分として含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(A)一般式(1):
−OC(O)C(Ra)=CH2 (1)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す)
で表される基を1分子あたり少なくとも1個以上、分子末端に有するビニル系重合体。
(B)一般式(2):
R1R2P(=O)C(=O)R3 (2)
〔式中、R1は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、−COR3、−OR4(R4は、炭素数1〜8のアルキル、フェニル又はベンジルを表す)、又は一般式(3):
−A−(R2)P(=O)C(=O)R3 (3)
で示される基(Aは、炭素数1〜18のアルキレン、フェニレン又はビフェニレンを表す)を表し;
R2は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、又は−COR3を表し;
R3は、置換されていてもよいフェニル、又は一般式(4):
−B−C(=O)P(=O)R1R2 (4)
で示される基(Bは、炭素数1〜12のアルキレン、シクロヘキシレン、又はフェニレンを表す)を表す〕
で示される、少なくとも1つのアシルホスフィンオキシド光重合開始剤。
(3)(A)成分の主鎖を構成するビニル系モノマーが、アクリル酸エステルモノマーである(1)〜(2)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(4)(A)成分の主鎖を構成するビニル系モノマーが、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチル及び2−メトキシエチルアクリレートから選ばれる少なくとも1つを含むものである(1)〜(3)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(5)(A)成分の式(1)におけるRaが、水素原子又はメチル基である(1)〜(4)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
末端にハロゲン基を有するビニル系重合体に、
一般式(5):
M+−OC(O)C(Ra)=CH2 (5)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、M+はアルカリ金属イオン又は4級アンモニウムイオンを表す)
で示される化合物を反応させること
により製造される(1)〜(5)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(7)末端にハロゲン基を有するビニル系重合体が、一般式(6):
−CR5R6X (6)
(式中、R5、R6はビニル系モノマーのエチレン性不飽和基に結合した基、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す)
で示される基を有する(6)記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
末端に水酸基を有するビニル系重合体に、
一般式(7):
X1C(O)C(Ra)=CH2 (7)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、X1は塩素原子、臭素原子又は水酸基を表す)
で示される化合物を反応させること
により製造される(1)〜(5)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(9)前記(A)成分が、
(1)末端に水酸基を有するビニル系重合体に、ジイソシアネート化合物を反応させ、
(2)残存イソシアネート基と、一般式(8):
HO−R’− OC(O)C(Ra)=CH2 (8)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、R’は炭素数2〜20の2価の有機基を表す)
で示される化合物と反応させること
により製造される(1)〜(5)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(11)リビングラジカル重合が原子移動ラジカル重合である(10)記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(12)原子移動ラジカル重合の触媒である遷移金属錯体が、銅、ニッケル、ルテニウム又は鉄の錯体より選ばれる(11)記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(13)遷移金属錯体が銅の錯体である(12)記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(14)前記(A)成分の主鎖が、連鎖移動剤を用いたビニル系モノマーの重合により製造される(1)〜(9)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(15)前記(A)成分の数平均分子量が3000以上である(1)〜(14)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(16)前記(A)成分のビニル系重合体が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量と数平均分子量の比の値が1.8未満である(1)〜(15)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(18)前記(C)成分の光重合開始剤が、α−ヒドロキシケトン化合物及びフェニルケトン誘導体から選ばれる少なくとも1種である(17)記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(19)ラジカル重合性の基を有する、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する(1)〜(18)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(20)アニオン重合性の基を有する、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する(1)〜(18)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(21)(メタ)アクリロイル系基を有する、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する(1)〜(18)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(22)(メタ)アクリロイル系基を有し、さらに数平均分子量が5000以下である、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する(21)記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(24)(A)成分100重量部に対し、(B)成分0.001〜0.5重量部を含有することを特徴とする(1)〜(23)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(25)(B)成分のアシルホスフィンオキシド光重合開始剤が、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドから選ばれる少なくとも1つを含むものである(1)〜(24)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(26)(1)〜(25)のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物に、活性エネルギー線を照射させることにより得られる硬化物。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物は、下記(A)成分及び(B)成分を必須成分として含有することを特徴とするものである。
(A)一般式(1):
−OC(O)C(Ra)=CH2 (1)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す)
で表される基を、1分子あたり少なくとも1個以上、分子末端に有するビニル系重合体。
(B)一般式(2):
R1R2P(=O)C(=O)R3 (2)
〔式中、R1は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、−COR3、−OR4(R4は、炭素数1〜8のアルキル、フェニル又はベンジルを表す)、又は一般式(3):
−A−(R2)P(=O)C(=O)R3 (3)
で示される基(Aは、炭素数1〜18のアルキレン、フェニレン又はビフェニレンを表す)を表し;
R2は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、又は−COR3を表し;
R3は、置換されていてもよいフェニル、又は一般式(4):
−B−C(=O)P(=O)R1R2 (4)
で示される基(Bは、炭素数1〜12のアルキレン、シクロヘキシレン、又はフェニレンを表す)を表す〕
で示される、少なくとも1つのアシルホスフィンオキシド光重合開始剤。
(A)成分は、一般式(1):
−OC(O)C(Ra)=CH2 (1)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す)
で表される基((メタ)アクリロイルオキシ系基)を、1分子あたり少なくとも1個以上、分子末端に有するビニル系重合体である。
前記炭素数1〜20の炭化水素基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、ニトリル基等が挙げられ、これらは水酸基等の置換基を有していてもよい。
前記炭素数1〜20のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
炭素数6〜20のアリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
炭素数7〜20のアラルキル基としては、例えばベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられる。
なお、本発明におけるGPC測定の際には、通常は、クロロホルム又はテトラヒドロフランを移動相として、ポリスチレンゲルカラムを使用し、分子量の値はポリスチレン換算値で求めている。
(A)成分の製法については特に限定はない。
ビニル系重合体は一般に、アニオン重合あるいはラジカル重合によって製造されるが、モノマーの汎用性あるいは制御の容易さからラジカル重合が好ましい。ラジカル重合の中でも、リビングラジカル重合あるいは連鎖移動剤を用いたラジカル重合によって製造されるのが好ましく、特に前者が好ましい。
したがって、「リビングラジカル重合法」は、分子量分布が狭く、粘度が低い重合体を得ることができる上に、特定の官能基を有するモノマーを重合体のほぼ任意の位置に導入することができるため、前記特定の官能基を有するビニル系重合体の製造方法としてはより好ましいものである。
その例としては、例えばジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティー(J.Am.Chem.Soc.)、1994年、116巻、7943頁に示されるようなコバルトポルフィリン錯体を用いるもの、マクロモレキュルズ(Macromolecules)、1994年、27巻、7228頁に示されるようなニトロキシド化合物等のラジカル捕捉剤を用いるもの、有機ハロゲン化物等を開始剤とし遷移金属錯体を触媒とする「原子移動ラジカル重合」(Atom Transfer Radical Polymerization:ATRP)等が挙げられる。
連鎖移動剤(テロマー)を用いたラジカル重合には特に限定はないが、本発明に適した末端構造を有するビニル系重合体を得る方法としては、次の2つの方法が例示される。
特開平4−132706号公報に示されているようなハロゲン化炭化水素を連鎖移動剤として用いてハロゲン末端の重合体を得る方法と、特開昭61−271306号公報、特許2594402号公報、特開昭54−47782号公報に示されているような水酸基含有メルカプタンあるいは水酸基含有ポリスルフィド等を連鎖移動剤として用いて水酸基末端の重合体を得る方法である。
そのうち、まず、ニトロキシド化合物等のラジカル捕捉剤(キャッピング剤)を用いる方法について説明する。
この重合法では、一般に安定なニトロキシフリーラジカル(=N−O・)をラジカルキャッピング剤として用いる。このような化合物には特に限定はないが、2,2,6,6−置換−1−ピペリジニルオキシラジカルや2,2,5,5−置換−1−ピロリジニルオキシラジカル等、環状ヒドロキシアミンからのニトロキシフリーラジカルが好ましい。置換基としてはメチル基やエチル基等の炭素数4以下のアルキル基が適当である。
前記ニトロキシフリーラジカルの代わりに、ガルビノキシル(galvinoxyl)フリーラジカル等の安定なフリーラジカルを用いても構わない。
両者の使用割合には特に限定はないが、ラジカルキャッピング剤1モルに対し、ラジカル開始剤0.1〜10モルが適切である。
前記パーオキシドとしては、特に限定はないが、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド類、ジクミルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド等のジアルキルパーオキシド類、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等のパーオキシカーボネート類、t−ブチルパーオキシオクトエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート等のアルキルパーエステル類等が挙げられる。特にベンゾイルパーオキシドが好ましい。
さらに、パーオキシドの代わりにアゾビスイソブチロニトリルのようなラジカル発生性アゾ化合物等のラジカル発生剤も使用し得る。
この原子移動ラジカル重合法では、有機ハロゲン化物、特に反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する有機ハロゲン化物(例えば、α位にハロゲンを有するカルボニル化合物や、ベンジル位にハロゲンを有する化合物)、あるいはハロゲン化スルホニル化合物等が開始剤として用いられる。
C6H5−CH2X、C6H5−C(H)(X)CH3、C6H5−C(X)(CH3)2
(式中、C6H5はフェニル基、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)
R7−C(H)(X)−CO2R8、R7−C(CH3)(X)−CO2R8、R7−C(H)(X)−C(O)R8、R7−C(CH3)(X)−C(O)R8、
(式中、R7、R8は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜20のアラルキル基、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)
R7−C6H4−SO2X
(式中、R7は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜20のアラルキル基、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)
等が挙げられる。
前記官能基としては、アルケニル基、架橋性シリル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。
R10R11C(X)−R12−R13−C(R9)=CH2 (9)
(式中、R9は水素原子又はメチル基、R10、R11は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基又は他端において相互に連結したもの、R12は−C(O)O−(エステル基)、−C(O)−(ケト基)、又はo−,m−,p−フェニレン基、R13は直接結合又は1個以上のエーテル結合を含有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)
で示されるものが例示される。
R13の1個以上のエーテル結合を含有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば1個以上のエーテル結合を含有していてもよい炭素数1〜20のアルキレン基等が挙げられる。
XCH2C(O)O(CH2)nCH=CH2、
H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nCH=CH2、
(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nCH=CH2、
CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nCH=CH2
XCH2C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2、
H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2、
(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2、
CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mCH=CH2
o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)n−CH=CH2、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−CH=CH2、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−CH=CH2
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、nは0〜20の整数)
o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)n−O−(CH2)mCH=CH2
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、nは1〜20の整数、mは0〜20の整数)
o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)n−CH=CH2、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−CH=CH2、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−CH=CH2
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、nは0〜20の整数)
o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)n−O−(CH2)m−CH=CH2
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、nは1〜20の整数、mは0〜20の整数)
H2C=C(R9)−R13−C(R10)(X)−R14−R11 (10)
(式中、R9、R10、R11、R13、Xは前記に同じ、R14は、直接結合、−C(O)O−(エステル基)、−C(O)−(ケト基)又はo−,m−,p−フェニレン基を表す)
で示される化合物が挙げられる。
CH2=CHCH2X、CH2=C(CH3)CH2X、
CH2=CHC(H)(X)CH3、CH2=C(CH3)C(H)(X)CH3、
CH2=CHC(X)(CH3)2、CH2=CHC(H)(X)C2H5、
CH2=CHC(H)(X)CH(CH3)2、
CH2=CHC(H)(X)C6H5、CH2=CHC(H)(X)CH2C6H5、
CH2=CHCH2C(H)(X)−CO2R、
CH2=CH(CH2)2C(H)(X)−CO2R、
CH2=CH(CH2)3C(H)(X)−CO2R、
CH2=CH(CH2)8C(H)(X)−CO2R、
CH2=CHCH2C(H)(X)−C6H5、
CH2=CH(CH2)2C(H)(X)−C6H5、
CH2=CH(CH2)3C(H)(X)−C6H5
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、Rは炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基)
等をあげることができる。
o−,m−,p−CH2=CH−(CH2)n−C6H4−SO2X、
o−,m−,p−CH2=CH−(CH2)n−O−C6H4−SO2X
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、nは0〜20の整数)
等をあげることができる。
R10R11C(X)−R12−R13−C(H)(R9)CH2−[Si(R15)2−b(Y)bO]m−Si(R16)3−a(Y)a (11)
(式中、R9、R10、R11、R12、R13、Xは前記に同じ、R15、R16は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、又は(R’)3SiO−(R’は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R15又はR16が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい、Yは水酸基又は加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0、1、2又は3、bは0、1又は2、mは0〜19の整数、ただし、a+mb≧1であることを満足する)
に示すものが例示される。
XCH2C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3、
CH3C(H)(X)C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3、
(CH3)2C(X)C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3、
XCH2C(O)O(CH2)nSi(CH3)(OCH3)2、
CH3C(H)(X)C(O)O(CH2)nSi(CH3)(OCH3)2、
(CH3)2C(X)C(O)O(CH2)nSi(CH3)(OCH3)2
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、nは0〜20の整数)
XCH2C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、
H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、
(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、
CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(OCH3)3、
XCH2C(O)O(CH2)nO(CH2)mSi(CH3)(OCH3)2、
H3CC(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)m−Si(CH3)(OCH3)2、
(H3C)2C(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)m−Si(CH3)(OCH3)2、
CH3CH2C(H)(X)C(O)O(CH2)nO(CH2)m−Si(CH3)(OCH3)2
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、nは1〜20の整数、mは0〜20の整数)
o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)2Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)2Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)2Si(OCH3)3、
o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−XCH2−C6H4−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)3−Si(OCH3)3、
o,m,p−XCH2−C6H4−O−(CH2)2−O−(CH2)3−Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3、
o,m,p−CH3CH2C(H)(X)−C6H4−O−(CH2)2−O−(CH2)3Si(OCH3)3
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)
等が挙げられる。
(R16)3−a(Y)aSi−[OSi(R15)2−b(Y)b]m−CH2−C(H)(R9)−R13−C(R10)(X)−R14−R11 (12)
(式中、R9、R10、R11、R13、R14、R15、R16、a、b、X、Yは前記に同じ、mは0〜19の整数)
で示されるものが例示される。
(CH3O)3SiCH2CH2C(H)(X)C6H5、
(CH3O)2(CH3)SiCH2CH2C(H)(X)C6H5、
(CH3O)3Si(CH2)2C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)2(CH3)Si(CH2)2C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)3Si(CH2)3C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)2(CH3)Si(CH2)3C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)3Si(CH2)4C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)2(CH3)Si(CH2)4C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)3Si(CH2)9C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)2(CH3)Si(CH2)9C(H)(X)−CO2R、
(CH3O)3Si(CH2)3C(H)(X)−C6H5、
(CH3O)2(CH3)Si(CH2)3C(H)(X)−C6H5、
(CH3O)3Si(CH2)4C(H)(X)−C6H5、
(CH3O)2(CH3)Si(CH2)4C(H)(X)−C6H5
(以上の式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、Rは炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基)
等が挙げられる。
HO−(CH2)n−OC(O)C(H)(R)(X)
(式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、Rは水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、nは1〜20の整数)
H2N−(CH2)n−OC(O)C(H)(R)(X)
(式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子、Rは水素原子又は炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、アラルキル基、nは1〜20の整数)
前記重合において用いられるビニル系モノマーには特に制約はなく、既に例示したものをすべて好適に用いることができる。
前記1価の銅化合物を具体的に例示するならば、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅、酸化第一銅、過塩素酸第一銅等が挙げられる。
銅化合物を用いる場合、触媒活性を高めるために2,2′−ビピリジル、その誘導体、1,10−フェナントロリン、その誘導体、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ヘキサメチルトリス(2−アミノエチル)アミン等のポリアミン等の配位子を添加することができる。
ルテニウム化合物を触媒として用いる場合、活性化剤としてアルミニウムアルコキシド類を添加することができる。
さらに、2価の鉄のビストリフェニルホスフィン錯体(FeCl2(PPh3)2)、2価のニッケルのビストリフェニルホスフィン錯体(NiCl2(PPh3)2)、2価のニッケルのビストリブチルホスフィン錯体(NiBr2(PBu3)2)も、触媒として好適である。
溶剤の種類としては、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等のアルコール系溶剤、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶剤等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく2種以上を混合して用いてもよい。
また、重合は、室温〜200℃、好ましくは50〜150℃の範囲で行なうことができる。
(A)成分の製造方法には特に限定はないが、例えば前述の方法により反応性官能基を有するビニル系重合体を製造し、反応性官能基を(メタ)アクリロイルオキシ系基を有する置換基に変換することにより製造することができる。
以下に、反応性官能基を有するビニル系の重合体の末端を一般式(1)で表される基に変換する方法について説明する。
(導入方法1)末端にハロゲン基を有するビニル系重合体と、一般式(5):
M+−OC(O)C(Ra)=CH2 (5)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、M+はアルカリ金属イオン又は4級アンモニウムイオンを表す)
で示される化合物との反応による方法。
末端にハロゲン基を有するビニル系重合体としては、一般式(6):
−CR5R6X (6)
(式中、R5、R6はビニル系モノマーのエチレン性不飽和基に結合した基、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す)
で示される末端基を有するものが好ましい。
X1C(O)C(Ra)=CH2 (7)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、X1は塩素原子、臭素原子又は水酸基を表す)
で示される化合物との反応による方法。
(導入方法3)末端に水酸基を有するビニル系重合体に、ジイソシアネート化合物を反応させ、残存イソシアネート基と、一般式(8):
HO−R’− OC(O)C(Ra)=CH2 (8)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、R’は炭素数2〜20の2価の有機基を表す)
で示される化合物との反応による方法。
[導入方法1]
導入方法1は、末端にハロゲン基を有するビニル系重合体と、一般式(5)で示される化合物との反応による方法である。
末端にハロゲン基を有するビニル系重合体には、特に限定はないが、一般式(6)に示す末端基を有するものが好ましい。
一般式(6)中のR5、R6におけるビニル系モノマーのエチレン性不飽和基に結合した基としては、水素原子、メチル基、カルボニル基、カルボキシレート基、トルイル基、フルオロ基、クロロ基、トリアルコキシシリル基、フェニルスルホン酸基、カルボン酸イミド基、シアノ基等が挙げられる。
末端にハロゲン基を有するビニル系重合体、特に一般式(6)で表される末端基を有するビニル系重合体は、前述の有機ハロゲン化物又はハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、遷移金属錯体を触媒としてビニル系モノマーを重合する方法、あるいはハロゲン化合物を連鎖移動剤としてビニル系モノマーを重合する方法により製造されるが、好ましくは前者である。
一般式(5)中のRaにおける炭素数1〜20の有機基としては、前記と同様のものが例示され、その具体例も前記と同様のものが例示される。
一般式(5)中のM+は、オキシアニオンの対カチオンであり、その例としては、アルカリ金属イオン、4級アンモニウムイオン等が挙げられる。
前記反応を実施する溶剤には特に限定はないが、求核置換反応であるため極性溶媒が好ましく、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、アセトニトリル等が好ましく用いられる。
反応温度には特に限定はないが、好ましくは0〜150℃、より好ましくは10〜100℃である。
導入方法2は、末端に水酸基を有するビニル系重合体と、一般式(7)で示される化合物との反応による方法である。
一般式(7)で表される化合物には特に限定はない。
一般式(7)中のRaにおける炭素数1〜20の有機基としては、前記と同様のものが例示され、その具体例も前記と同様のものが例示される。
末端に水酸基を有するビニル系重合体は、前述の有機ハロゲン化物又はハロゲン化スルホニル化合物を開始剤とし、遷移金属錯体を触媒としてビニル系モノマーを重合させる方法、あるいは水酸基を有する化合物を連鎖移動剤としてビニル系モノマーを重合させる方法により製造されるが、好ましくは前者である。
(a)リビングラジカル重合によりビニル系重合体を合成する際に、一般式(13):
H2C=C(R17)−R18−R19−OH (13)
(式中、R17は水素原子又は炭素数1〜20の有機基、R18は−C(O)O−(エステル基)又はo−、m−もしくはp−フェニレン基、R19は直接結合又は1個以上のエーテル結合を含有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基を表す)
で示される一分子中に重合性のアルケニル基及び水酸基を併せもつ化合物等を第2のモノマーとして反応させる方法。
なお、一分子中に重合性のアルケニル基及び水酸基を併せもつ化合物を反応させる時期に制限はないが、特にゴム的な性質を期待する場合には、重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、第2のモノマーとして反応させるのが好ましい。
このような化合物には特に限定はないが、例えば一般式(14):
H2C=C(R17)−R20−OH (14)
(式中、R17は前記と同じ、R20は1個以上のエーテル結合を有していてもよい炭素数1〜20の2価の有機基を表す)
に示される化合物等が挙げられる。
前記一般式(14)で示される化合物には特に限定はないが、入手が容易であるという点から、10−ウンデセノール、5−ヘキセノール、アリルアルコールのようなアルケニルアルコールが好ましい。
M+C−(R21)(R22)−R20−OH (15)
(式中、R20及びM+は前記と同じ、R21、R22はともにカルバニオンC−を安定化する電子吸引基又は一方が前記電子吸引基で、他方が水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基を表す)
で示される水酸基を有する安定化カルバニオン等を反応させてハロゲンを置換する方法。
HO−R20−O−M+ (16)
(式中、R20及びM+は前記と同じ)
で表される水酸基含有化合物等や、
一般式(17):
HO−R20−C(O)O−M+ (17)
(式中、R20及びM+は前記と同じ)
で示される水酸基含有化合物等を反応させて、前記ハロゲン原子を水酸基含有置換基に置換する方法。
また、(c)〜(f)のような炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個有するビニル系重合体のハロゲン原子を変換することにより水酸基を導入する場合、制御がより容易である点から(f)の方法がさらに好ましい。
前記反応を実施する溶剤には特に限定はないが、求核置換反応であるため極性溶剤が好ましく、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、アセトニトリル等が好ましく用いられる。
反応温度には特に限定はないが、好ましくは0〜150℃、より好ましくは10〜100℃である。
導入方法3は、末端に水酸基を有するビニル系重合体に、ジイソシアネート化合物を反応させ、残存イソシアネート基と、一般式(8):
HO−R’−OC(O)C(Ra)=CH2 (8)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、R’は炭素数2〜20の2価の有機基を表す)
で示される化合物との反応による方法である。
一般式(8)中のR’の炭素数2〜20の2価の有機基としては、例えば炭素数2〜20のアルキレン基(エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等)、炭素数6〜20のアリーレン基、炭素数7〜20のアラルキレン基等が挙げられる。
一般式(8)で示される化合物には特に限定はないが、特に好ましい化合物としては、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル等が挙げられる。
また、末端に水酸基を有するビニル系重合体は、前記のとおりである。
一般式(8)で示される化合物の使用量は、残存イソシアネート基に対して、好ましくは1〜10当量、より好ましくは1〜5当量である。
また、反応溶剤には特に限定はないが、非プロトン性溶剤等が好ましい。
反応温度には特に限定はないが、好ましくは0〜250℃、より好ましくは20〜200℃である。
(B)成分は、一般式(2):
R1R2P(=O)C(=O)R3 (2)
〔式中、R1は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、−COR3、−OR4(R4は、炭素数1〜8のアルキル、フェニル又はベンジルを表す)、又は一般式(3):
−A−(R2)P(=O)C(=O)R3 (3)
で示される基(Aは、炭素数1〜18のアルキレン、フェニレン又はビフェニレンを表す)を表し;
R2は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、又は−COR3を表し;
R3は、置換されていてもよいフェニル、又は一般式(4):
−B−C(=O)P(=O)R1R2 (4)
で示される基(Bは、炭素数1〜12のアルキレン、シクロヘキシレン、又はフェニレンを表す)を表す〕
で示される、少なくとも1つのアシルホスフィンオキシド光重合開始剤である。
R4の炭素数1〜8のアルキルとしては、上記アルキルの例示のうち、炭素数1〜8のものが挙げられる。
R1、R2、R3の置換されていてもよいフェニルとしては、非置換のフェニル;ハロゲン、炭素数1〜8のアルキル及び/又は炭素数1〜8のアルコキシにより1〜4個置換されているフェニル等が挙げられる。また、ハロゲンとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。炭素数1〜8のアルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ等が挙げられる。
Aの炭素数1〜18のアルキレンとしては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、テトラデシレン、オクタデシレン等が挙げられる。
Bの炭素数1〜12のアルキレンとしては、上記アルキレンの例示のうち、炭素数1〜12のものが挙げられる。
これらのアシルホスフィンオキシド光重合開始剤は、単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
(C)成分として、(B)成分以外の光重合開始剤を用いてもよい。
(C)成分としては、特に制限はないが、光ラジカル開始剤と光アニオン開始剤が好ましく、特に光ラジカル開始剤が好ましい。
光ラジカル開始剤としては、例えば、アセトフェノン、プロピオフェノン、ベンゾフェノン、キサントール、フルオレイン、ベンズアルデヒド、アンスラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−メチルアセトフェノン、3−ペンチルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、4−メトキシアセトフェノン、3−ブロモアセトフェノン、4−アリルアセトフェノン、p−ジアセチルベンゼン、3−メトキシベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4−クロロ−4’−ベンジルベンゾフェノン、3−クロロキサントーン、3,9−ジクロロキサントーン、3−クロロ−8−ノニルキサントーン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、ベンジルメトキシケタール、2−クロロチオキサントーン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、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、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−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ジベンゾイル等が挙げられる。
これらのうち、α−ヒドロキシケトン化合物(例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン等)、フェニルケトン誘導体(例えば、アセトフェノン、プロピオフェノン、ベンゾフェノン、3−メチルアセトフェノン、4−メチルアセトフェノン、3−ペンチルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、4−メトキシアセトフェノン、3−ブロモアセトフェノン、4−アリルアセトフェノン、3−メトキシベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4−クロロ−4’−ベンジルベンゾフェノン、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン等)が好ましい。
また、光アニオン開始剤としては、例えば、1,10−ジアミノデカン、4,4’−トリメチレンジピペリジン、カルバメート類及びその誘導体、コバルト−アミン錯体類、アミノオキシイミノ類、アンモニウムボレート類等が挙げられる。
近赤外光吸収性陽イオン染料としては、650〜1500nmの領域の光エネルギーで励起する、例えば特開平3−111402号公報、特開平5−194619号公報等に開示されている近赤外光吸収性陽イオン染料−ボレート陰イオン錯体等を用いるのが好ましく、ホウ素系増感剤を併用することがさらに好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物は、上述のように、(A)成分及び(B)成分を必須成分として含有するものである。また、必要に応じて、(C)成分を含有させることもできる。
さらに、限定はされないが、表面硬化性の向上、タフネスの付与、粘度低減による作業性の向上等を目的として、重合性のモノマー及び/又はオリゴマー等を併用することもできる。
前記重合性のモノマー及び/又はオリゴマーとしては、ラジカル重合性の基を有する、モノマー及び/又はオリゴマー、あるいは、アニオン重合性の基を有する、モノマー及び/又はオリゴマーが、反応性の点から好ましい。
アニオン重合性の基としては、(メタ)アクリロイル系基等のアクリル官能性基、スチレン基、アクリロニトリル基、N−ビニルピロリドン基、アクリルアミド基、共役ジエン基、ビニルケトン基等が挙げられる。なかでも、本発明に使用するビニル系重合体と類似する(メタ)アクリロイル系基を持つものが好ましい。
ビニルエステル系モノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
アクリルアミド系モノマーとしては、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。
共役ジエン系モノマーとしては、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。
ビニルケトン系モノマーとしては、メチルビニルケトン等が挙げられる。
ハロゲン化ビニル・ハロゲン化ビニリデン系モノマーとしては、塩化ビニル、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン等が挙げられる。
重合性のモノマー及び/又はオリゴマーの使用量は、表面硬化性、タフネス、粘度低減、硬化物の機械物性の観点から、(A)成分100重量部に対して、0.1〜100重量部が好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物には、物性を調節するために各種添加剤等を配合してもよい。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物には、塗工時の作業性、硬化前後の乾燥性等の観点から、有機溶剤を添加してもよい。
有機溶剤としては、通常、沸点が50〜180℃のものが、塗工時の作業性、硬化前後の乾燥性に優れることから好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等のアルコール系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエステル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;ジオキサン等の環状エーテル系溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
溶剤の使用量は、硬化物の仕上がり、作業性、乾燥のバランスの観点から、(A)成分100重量部に対して、1〜900重量部が好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物には、硬化物の強度向上等の観点から、補強性シリカを添加してもよい。
補強性シリカとしては、ヒュームドシリカ、沈降法シリカ等が挙げられる。これらの中でも粒子径が50μm以下であり、比表面積が80m2/g以上のものが、補強性の効果から好ましい。なお、比表面積の測定法は後述のとおりである。
補強性シリカ系のより具体的な例としては、特に限定はないが、フュームドシリカの1つである日本アエロジル(株)のアエロジルや、沈降法シリカの1つである日本シリカ工業(株)のNipsil等が挙げられる。
補強性シリカの添加量には特に制限はないが、前記(A)成分及び(B)成分の合計100重量部に対して、0.1〜100重量部、好ましくは0.5〜80重量部、より好ましくは1〜50重量部である。配合量が0.1重量部未満の場合、補強性の改善効果が充分でないことがあり、100重量部をこえると、該組成物の作業性が低下したりすることがある。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物には、前記補強性シリカの他に、各種充填材を必要に応じて用いてもよい。
該充填材には特に限定はないが、木粉、パルプ、木綿チップ、アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維、マイカ、クルミ殻粉、もみ殻粉、グラファイト、ケイソウ土、白土、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸、カーボンブラック等のような補強性充填材;重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、べんがら、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、亜鉛末、炭酸亜鉛及びシラスバルーン等のような充填材;石綿、ガラス繊維及びガラスフィラメント、炭素繊維、ケブラー繊維、ポリエチレンファイバー等のような繊維状充填材等が挙げられる。これら充填材のうちではカーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化チタン、タルク等が好ましい。また、低強度で伸びが大である硬化物を得たい場合には、主に酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、酸化第二鉄、酸化亜鉛及びシラスバルーン等から選ばれる充填材を添加することができる。
表面処理剤の処理量は、炭酸カルシウムに対して、0.1〜20重量%の範囲で処理するのが好ましく、1〜5重量%の範囲で処理するのがより好ましい。処理量が0.1重量%未満の場合には、作業性、接着性と耐候接着性の改善効果が充分でないことがあり、20重量%をこえると、該組成物の貯蔵安定性が低下することがある。
一方、重質炭酸カルシウムは配合物の低粘度化や増量、コストダウン等を目的として添加することがあるが、この重質炭酸カルシウムを用いる場合は必要に応じて下記のようなものを使用することができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物は、好ましくは(メタ)アクリル系重合体を主成分とするものであるため、接着性付与樹脂を添加する必要は必ずしもないが、必要に応じて、各種のものを使用することができる。具体例をあげるならば、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、シクロペンタジエン−フェノール樹脂、キシレン樹脂、クマロン樹脂、石油樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル樹脂等である。
接着性付与樹脂の使用量は、硬化物の機械物性、耐熱性、耐油性と接着性のバランスの観点から、(A)成分100重量部に対して、0.1〜100重量部が好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物には、老化防止剤を配合してもよい。
アクリル系重合体は本来、耐熱性、耐候性、耐久性に優れた重合体であるので、老化防止剤は必ずしも必要ではないが、従来公知の酸化防止剤、光安定剤を適宜用いることができる。また、老化防止剤は、重合時の重合制御にも用いることができ、物性制御を行なうことができる。
酸化防止剤としては、例えば、MARK PEP−36、MARK AO−23(以上いずれもアデカア−ガス化学(株)製)等のチオエーテル系;Irgafos38、Irgafos168、IrgafosP−EPQ(以上いずれも日本チバガイギー(株)製)等のリン系酸化防止剤;ヒンダードフェノール系化合物等が挙げられる。なかでも、以下に示したようなヒンダードフェノール系化合物が好ましい。
モノアクリレートフェノール系酸化防止剤としては、例えば、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(商品名スミライザーGM)、2,4−ジ−t−アミル−6−[1−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル]フェニルアクリレート(商品名スミライザーGS)等が例示される。
具体的なニトロキシフリーラジカル化合物としては、限定はされないが、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシラジカル(TEMPO)、2,2,6,6−テトラエチル−1−ピペリジニルオキシラジカル、2,2,6,6−テトラメチル−4−オキソ−1−ピペリジニルオキシラジカル、2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニルオキシラジカル、1,1,3,3−テトラメチル−2−イソインドリニルオキシラジカル、N,N−ジ−t−ブチルアミンオキシラジカル等が挙げられる。
ニトロキシフリーラジカルの代わりに、ガルビノキシル(galvinoxyl)フリーラジカル等の安定なフリーラジカルを用いても構わない。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物には、可塑剤を配合してもよい。
可塑剤としては物性の調整、性状の調節等の目的により、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル類;ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート等の非芳香族二塩基酸エステル類;ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジベンゾエート等のポリアルキレングリコールのエステル類;トリクレジルホスフェート、トリブチルホスフェート等のリン酸エステル類;塩化パラフィン類;アルキルジフェニル、部分水添ターフェニル等の炭化水素系油等が挙げられる。これらを単独、又は2種以上混合して使用することができるが、必ずしも必要とするものではない。なお、これら可塑剤は、重合体製造時に配合することも可能である。
可塑剤の使用量は、伸び付与、作業性、硬化物からのブリード防止の観点から、(A)成分100重量部に対して、5〜800重量部が好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物には、各種支持体(プラスチックフィルム等)に対する接着性を向上させるために、各種接着性改良剤を添加してもよい。
接着性改良剤としては、例示するならば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン等のアルキルアルコキシシラン類;ジメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン等のアルキルイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等の官能基を有するアルコキシシラン類;シリコーンワニス類;ポリシロキサン類等が挙げられる。
接着性改良剤の使用量は、硬化物の機械物性(伸びと強度)と接着性のバランスの観点から、(A)成分100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましい。
<硬化方法>
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物は、例えば、UVや電子線等の活性エネルギー線を照射することにより硬化させることができ、硬化物を得ることができる。
活性エネルギー線源としては特に限定はないが、その光重合開始剤の性質に応じて、例えば高圧水銀灯、低圧水銀灯、電子線照射装置、ハロゲンランプ、発光ダイオード、半導体レーザー、メタルハライド等による光及び電子線の照射等が挙げられる。
また、活性エネルギー線の照射線量としては、活性エネルギー線硬化型硬化性組成物を硬化させることができる量であれば特に限定されないが、好ましくは6000mj/cm2以上、より好ましくは12000mj/cm2以上である。
本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物は、上記(A)成分及び(B)成分を必須成分として含有することを特徴とするものであるが、上述したように、以下のようなものが好ましい。
(A)成分の重合体は、アクリル酸エステル系重合体が好ましく、主鎖がリビングラジカル重合、さらには原子移動ラジカル重合により製造されることが好ましい。
(B)成分のアシルホスフィンオキシド光重合開始剤は、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドから選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。
また、(A)成分及び(B)成分の他に、(C)成分として(B)成分以外の光重合開始剤を添加することが好ましい。
さらに、硬化物の強度向上、伸びの付与、作業性の向上等の観点から、アクリレートモノマーの添加が有効である。
また、本発明の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物を硬化させるために、UV、電子線を使用することが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、特に限定はされないが、太陽電池裏面封止材等の電気・電子部品材料、電線・ケーブル用絶縁被覆材等の電気絶縁材料、コーティング材、発泡体、電気電子用ポッティング材、フィルム、ガスケット、注型材料、人工大理石、各種成形材料、及び、網入りガラスや合わせガラス端面(切断部)の防錆・防水用封止材等の様々な用途に利用可能である。
例えば自動車分野では、ボディ部品として、気密保持のためのシール材、ガラスの振動防止材、車体部位の防振材、特にウインドシールガスケット、ドアガラス用ガスケットに使用することができる。シャーシ部品として、防振、防音用のエンジン及びサスペンジョンゴム、特にエンジンマウントラバーに使用することができる。エンジン部品としては、冷却用、燃料供給用、排気制御用等のホース類、エンジンオイル用シール材等に使用することができる。また、排ガス清浄装置部品、ブレーキ部品にも使用できる。
スポ―ツ分野では、スポーツ床として全天候型舗装材、体育館床等、スポーツシューズとして靴底材、中底材等、球技用ボールとしてゴルフボール等に使用できる。
防振ゴム分野では、自動車用防振ゴム、鉄道車両用防振ゴム、航空機用防振ゴム、防舷材等に使用できる。
その他、板ゴム、マット、フォーム板等にも使用できる。
下記実施例中、数平均分子量及び分子量分布(重量平均分子量と数平均分子量の比)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いた標準ポリスチレン換算法により算出した。なお、GPCカラムとしてポリスチレン架橋ゲルを充填したもの(shodex GPC K−804;昭和電工(株)製)、GPC溶媒としてクロロホルムを用いた。
また、下記実施例中、平均末端(メタ)アクリロイルオキシ基数は、重合体1分子当たりに導入された(メタ)アクリロイルオキシ基数であり、1H−NMR分析及びGPCにより求められた数平均分子量に基づいて算出した。
なお、下記実施例中の部は重量部数を表す。
臭化第一銅を触媒、ペンタメチルジエチレントリアミンを配位子、ジエチル−2,5−ジブロモアジペートを開始剤として、アクリル酸n−ブチル/アクリル酸エチル/2−メトキシエチルアクリレートをモル数で25/46/29の比率で重合し、数平均分子量21000、分子量分布1.16の末端臭素基ポリ(アクリル酸n−ブチル/アクリル酸エチル/2−メトキシエチルアクリレート)を得た。
この重合体400gをN,N−ジメチルアセトアミド(400mL)に溶解させ、アクリル酸カリウム10.7gを加え、窒素雰囲気下、70℃で6時間加熱攪拌し、アクリロイルオキシ基両末端ポリ(アクリル酸n−ブチル/アクリル酸エチル/2−メトキシエチルアクリレート)(以下、重合体〔1〕という)の混合物を得た。この混合液中のN,N−ジメチルアセトアミドを減圧留去したのち、残渣にトルエンを加えて、不溶分を濾過により除去した。濾液のトルエンを減圧留去して、重合体〔1〕を精製した。
精製後のアクリロイルオキシ基両末端重合体〔1〕の数平均分子量は21400、分子量分布は1.17、平均末端アクリロイルオキシ基数は1.8(すなわち、末端へのアクリロイルオキシ基の導入率は90%)であった。
製造例1で得られた重合体〔1〕100部に、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:IRGACURE819;チバスペシャルティケミカルズ製)0.5部、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(商品名:DAROCURE1173;チバスペシャルティケミカルズ製)1部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
製造例1で得られた重合体〔1〕100部に、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:IRGACURE819;チバスペシャルティケミカルズ製)0.5部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(商品名:IRGACURE184;チバスペシャルティケミカルズ製)1部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
製造例1で得られた重合体〔1〕100部に、2,2−ジエトキシアセトフェノン1部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
製造例1で得られた重合体〔1〕100部に、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(商品名:DAROCURE1173;チバスペシャルティケミカルズ製)1部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
<UV硬化性試験>
上記実施例、比較例で作成した活性エネルギー線硬化型硬化性組成物を、2mm厚のシート状にし、メタルハライドランプ(80W/cm、照射距離15cm、ベルトスピード2.0m/分)照射下、硬化するまで必要な回数を通過させて硬化させた。
2mm厚のシートが、充分に硬化していることを、指触により確認できるまでに必要な照射回数を、UV硬化性の指標とした。
上記実施例、比較例で作成した活性エネルギー線硬化型硬化性組成物を、直径28mm、厚さ12mmの円柱型に流し込み、メタルハライドランプ(80W/cm、照射距離15cm)を30秒間照射した。このとき硬化した部分の厚みを、深部硬化性の指標とした。
臭化第一銅を触媒、ペンタメチルジエチレントリアミンを配位子、ジエチル−2,5−ジブロモアジペートを開始剤として、アクリル酸n−ブチル/アクリル酸エチル/2−メトキシエチルアクリレートをモル比25/46/29で重合し、数平均分子量16500、分子量分布1.13の末端臭素基ポリ(アクリル酸n−ブチル/アクリル酸エチル/2−メトキシエチルアクリレート)を得た。
この重合体400gをN,N−ジメチルアセトアミド(400mL)に溶解させ、アクリル酸カリウム14.3gを加え、窒素雰囲気下、70℃で6時間加熱攪拌し、アクリロイルオキシ基両末端ポリ(アクリル酸n−ブチル/アクリル酸エチル/2−メトキシエチルアクリレート)(以下、重合体〔2〕という)の混合物を得た。この混合液中のN,N−ジメチルアセトアミドを減圧留去したのち、残渣にトルエンを加えて、不溶分を濾過により除去した。濾液のトルエンを減圧留去して、重合体〔2〕を精製した。
精製後のアクリロイルオキシ基両末端重合体〔2〕の数平均分子量は16900、分子量分布は1.14、平均末端アクリロイルオキシ基数は1.8(すなわち、末端へのアクリロイルオキシ基の導入率は90%)であった。
製造例2で得られた重合体〔2〕100部に、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:IRGACURE819;チバスペシャルティケミカルズ製)0.5部、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(商品名:DAROCURE1173;チバスペシャルティケミカルズ製)1部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
製造例2で得られた重合体〔2〕100部に、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:IRGACURE819;チバスペシャルティケミカルズ製)0.35部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(商品名:IRGACURE184;チバスペシャルティケミカルズ製)0.7部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
製造例2で得られた重合体〔2〕100部に、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:IRGACURE819;チバスペシャルティケミカルズ製)0.05部、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(商品名:DAROCURE1173;チバスペシャルティケミカルズ製)0.1部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
製造例2で得られた重合体〔2〕100部に、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(商品名:IRGACURE819;チバスペシャルティケミカルズ製)0.75部、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(商品名:DAROCURE1173;チバスペシャルティケミカルズ製)1.5部を加え、充分に混合して硬化性組成物を得た。
<圧縮永久歪試験>
上記実施例で作成した活性エネルギー線硬化型硬化性組成物を、2mm厚のシート状にし、メタルハライドランプ(80W/cm、照射距離15cm、ベルトスピード2.0m/分)を60秒間照射して、JIS K 6262に規定の圧縮永久歪測定用サンプルを作成した。作成したサンプルを使用して、JIS K 6262に準拠し、温度150℃、70時間の試験条件で、圧縮永久歪試験を実施した。
上記実施例で作成した活性エネルギー線硬化型硬化性組成物を、2mm厚のシート状にし、メタルハライドランプ(80W/cm、照射距離15cm、ベルトスピード2.0m/分)を30秒間照射して、シートサンプルを作成した。これを用い、JIS K 6251の方法に従って引張り試験用のダンベルを作成した。
引張り試験は、JIS K 6251の方法に従い、テストスピード200mm/min、23℃×55%R.H.の条件下で実施した。
Claims (26)
- 下記(A)成分及び(B)成分を必須成分として含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
(A)一般式(1):
−OC(O)C(Ra)=CH2 (1)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す)
で表される基を、1分子あたり少なくとも1個以上、分子末端に有するビニル系重合体。
(B)一般式(2):
R1R2P(=O)C(=O)R3 (2)
〔式中、R1は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、−COR3、−OR4(R4は、炭素数1〜8のアルキル、フェニル又はベンジルを表す)、又は一般式(3):
−A−(R2)P(=O)C(=O)R3 (3)
で示される基(Aは、炭素数1〜18のアルキレン、フェニレン又はビフェニレンを表す)を表し;
R2は、炭素数1〜12のアルキル、ベンジル、置換されていてもよいフェニル、シクロヘキシル、又は−COR3を表し;
R3は、置換されていてもよいフェニル、又は一般式(4):
−B−C(=O)P(=O)R1R2 (4)
で示される基(Bは、炭素数1〜12のアルキレン、シクロヘキシレン、又はフェニレンを表す)を表す〕
で示される、少なくとも1つのアシルホスフィンオキシド光重合開始剤。 - (A)成分の主鎖を構成するビニル系モノマーが、(メタ)アクリル系モノマーである請求項1記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (A)成分の主鎖を構成するビニル系モノマーが、アクリル酸エステルモノマーである請求項1〜2のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (A)成分の主鎖を構成するビニル系モノマーが、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチル及び2−メトキシエチルアクリレートから選ばれる少なくとも1つを含むものである請求項1〜3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (A)成分の式(1)におけるRaが、水素原子又はメチル基である請求項1〜4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 前記(A)成分が、
末端にハロゲン基を有するビニル系重合体に、
一般式(5):
M+−OC(O)C(Ra)=CH2 (5)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、M+はアルカリ金属イオン又は4級アンモニウムイオンを表す)
で示される化合物を反応させること
により製造される請求項1〜5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。 - 末端にハロゲン基を有するビニル系重合体が、一般式(6):
−CR5R6X (6)
(式中、R5、R6はビニル系モノマーのエチレン性不飽和基に結合した基、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す)
で示される基を有する請求項6記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。 - 前記(A)成分が、
末端に水酸基を有するビニル系重合体に、
一般式(7):
X1C(O)C(Ra)=CH2 (7)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、X1は塩素原子、臭素原子又は水酸基を表す)
で示される化合物を反応させること
により製造される請求項1〜5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。 - 前記(A)成分が、
(1)末端に水酸基を有するビニル系重合体に、ジイソシアネート化合物を反応させ、
(2)残存イソシアネート基と、一般式(8):
HO−R’− OC(O)C(Ra)=CH2 (8)
(式中、Raは水素原子又は炭素数1〜20の有機基を表す、R’は炭素数2〜20の2価の有機基を表す)
で示される化合物と反応させること
により製造される請求項1〜5のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。 - 前記(A)成分の主鎖が、ビニル系モノマーのリビングラジカル重合により製造される請求項1〜9のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- リビングラジカル重合が原子移動ラジカル重合である請求項10記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 原子移動ラジカル重合の触媒である遷移金属錯体が、銅、ニッケル、ルテニウム又は鉄の錯体より選ばれる請求項11記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 遷移金属錯体が銅の錯体である請求項12記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 前記(A)成分の主鎖が、連鎖移動剤を用いたビニル系モノマーの重合により製造される請求項1〜9のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 前記(A)成分の数平均分子量が3000以上である請求項1〜14のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 前記(A)成分のビニル系重合体が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した重量平均分子量と数平均分子量の比の値が1.8未満である請求項1〜15のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 前記(A)成分及び(B)成分の他に、(C)成分として(B)成分以外の光重合開始剤を含有する請求項1〜16のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 前記(C)成分の光重合開始剤が、α−ヒドロキシケトン化合物及びフェニルケトン誘導体から選ばれる少なくとも1種である請求項17記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- ラジカル重合性の基を有する、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する請求項1〜18のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- アニオン重合性の基を有する、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する請求項1〜18のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (メタ)アクリロイル系基を有する、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する請求項1〜18のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (メタ)アクリロイル系基を有し、数平均分子量が5000以下である、モノマー及び/又はオリゴマーを含有する請求項21記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (A)成分100重量部に対し、(B)成分0.001〜10重量部を含有することを特徴とする請求項1〜22のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (A)成分100重量部に対し、(B)成分0.001〜0.5重量部を含有することを特徴とする請求項1〜23のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- (B)成分のアシルホスフィンオキシド光重合開始剤が、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドから選ばれる少なくとも1つを含むものである請求項1〜24のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物。
- 請求項1〜25のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型硬化性組成物に、活性エネルギー線を照射させることにより得られる硬化物。
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