JPWO2010070894A1 - 硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体を含む公知の硬化性組成物が接着し難いポリエチレン樹脂基材やアイオノマー樹脂基材に対して改善された接着性を有する硬化性組成物を提供する。(A)反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体、(B)変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、及び(C)液状ポリオレフィン系重合体を含有する硬化性組成物。

Description

本発明は、反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体、変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、および液状ポリオレフィン系重合体を含有する硬化性組成物に関する。また、該硬化性組成物を用いてなる防水シート用接着剤、床用接着剤に関する。特にポリエチレンまたはアイオノマー樹脂をベースにしたような難接着性基材に対して優れた接着性を有する硬化性組成物に関する。
分子中に反応性ケイ素基を有する有機重合体は、湿分により加水分解した反応性ケイ素基がシロキサン結合を形成することにより、ゴム状硬化物になることが知られている。このような反応性ケイ素基を有する有機重合体の中で、主鎖がポリオキシアルキレンである重合体は、すでに工業的に生産されており、シーリング材、接着剤、注入材、パテ材、塗料などの用途に広く使用されている。
これらの用途では種々の材料に対する接着性が要求されるため、接着性付与のために、例えば、シランカップリング剤やチタンカップリング剤のような接着付与剤を添加して接着性の改善を行なってきた(例えば、特許文献1、特許文献2)。また、エポキシ樹脂の添加による接着性の改善(例えば、特許文献3)、相溶するアクリル樹脂の添加による接着性の改善(例えば、特許文献4)が行なわれてきた。
また、近年、ポリオレフィン系重合体を添加することにより、ポリプロピレン系材料のTPO(熱可塑性ポリオレフィン)のような難接着性基材に対する接着性改善の検討が行なわれている(例えば、特許文献5)。
特開昭57−182350号公報 特開昭59−024771号公報 特開昭61−268720号公報 特開昭63−112642号公報 WO2007/142067号公報
屋根用防水シート及びフィルム、非塩ビ床材などで使用されている難接着性基材の一つであるポリエチレンまたはアイオノマー樹脂系基材に対しては、十分な接着性を有するものが未だ得られていなかった。
現行の防水シートは、ビチュメンシートにポリプロピレンまたはポリプロピレンフィルムが張られていて施行時にバーナーでフィルム、ビチュメン(下の層のみ)を溶かして貼り付ける工法が一般的であるが、火災の危険性、臭いの問題があり常温塗工できる接着剤の要求がある。防水フィルムとしては、ポリエチレンベースのTyveck(Dupont社製)が最も一般的であるが、水系接着剤が使用されているため接着性が十分でなく(界面で剥がれる)、無溶剤接着剤の要求がある。
また床材では非塩ビ系床材が上市されており接着剤には現在、水系接着剤または2液型ポリウレタン系接着剤が使用されているが接着性、接着強度が十分でなく、無溶剤接着剤の要求がある。水系接着剤は強度が出るが界面破壊である。2液型ポリウレタン系接着剤は接着破壊ではあるが強度は低い。非塩ビ系床材には難接着性のポリエチレン樹脂やアイオノマー樹脂(エチレンーメタクリル酸共重合体の分子間を、ナトリウムや亜鉛などの金属のイオンで分子間結合した樹脂)が使用されているためである。
本発明者らは、上記事情に鑑み、鋭意検討した結果、反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体に変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、および液状ポリオレフィン系重合体を配合した硬化性組成物を用いることで、難接着性基材への接着性を確保することができることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、
(1)(A)下記一般式(1)で表される反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体、(B)変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、及び(C)液状ポリオレフィン系重合体を含有することを特徴とする硬化性組成物に関するものである。
−Si(R 3−a)X (1)
(式中、R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、または(RO)Si−で表されるトリオルガノシロキシ基を示し、Rが2個存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。ここで、Rは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、3個のRは同一でもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示し、X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1、2または3を示す。)
(2)(A)成分の主鎖骨格がポリオキシプロピレン系重合体であることを特徴とする(1)に記載の硬化性組成物に関するものである。
(3)(A)成分が、下記一般式(2)で表される基を分子中に有することを特徴とする(1)または(2)に記載の硬化性組成物に関するものである。
−NR−C(=O)− (2)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基を示す。)
(4)(B)成分が、無水マレイン酸変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の硬化性組成物に関するものである。
(5)(B)成分が、無水マレイン酸がグラフトしたスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の硬化性組成物に関するものである。
(6)(C)成分が、液状共役ポリエン系重合体であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の硬化性組成物に関するものである。
(7)(C)成分が、液状ポリイソプレン系重合体であることを特徴とする(6)に記載の硬化性組成物に関するものである。
(8)(C)成分の主鎖骨格がポリイソプレンとスチレンの共重合体であることを特徴とする(7)に記載の硬化性組成物に関するものである。
(9)(C)成分が、水素化された重合体であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項に記載の硬化性組成物に関するものである。
(10)(1)〜(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる防水シート及びフィルム用接着剤に関するものである。
(11)(1)〜(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる床用接着剤に関するものである。
(12)(1)〜(9)のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなるポリエチレン樹脂またはアイオノマー樹脂接着用接着剤に関するものである。
(13)(1)〜(9)のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物に関するものである。
本発明の硬化性組成物を用いることにより、従来から難接着基材として知られるポリエチレン樹脂基材やアイオノマー樹脂基材に対して優れた接着性を有している。したがってこのような難接着基材用接着剤として有用である。
本発明の(A)反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体における主鎖骨格は、本質的に一般式(3)で表される繰り返し単位を有するものがあげられる。
−R−O− (3)
(式中、Rは2価の有機基であり、炭素数1〜14の直鎖または分岐アルキレン基を示す。)。
一般式(3)で表される繰り返し単位の具体例としては、例えば、−CHCHO−、−CH(CH)CHO−、−CH(C)CHO−、−C(CHCHO−、−CHCHCHCHO−などがあげられる。
ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなっていてもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなっていてもよい。特に−CH(CH)CHO−を繰り返し単位とするポリオキシプロピレンが非晶質であり、重合体を適度に低粘度化できる点や硬化物に適度な柔軟性を付与できる点から好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体の合成法としては、例えばKOHのようなアルカリ触媒による重合法、例えば特開昭61−215623号に示される有機アルミニウム化合物とポルフィリンとを反応させて得られる錯体のような遷移金属化合物−ポルフィリン錯体触媒による重合法、例えば特公昭46−27250号および特公昭59−15336号などに示される複金属シアン化物錯体触媒による重合法等をあげることができるが、特に限定されるものではない。
本発明の(A)反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体における反応性ケイ素基は、ケイ素原子に結合した水酸基または加水分解性基を有し、シラノール縮合触媒によって、触媒される反応によりシロキサン結合を形成しうる基である。反応性ケイ素基としては、下記一般式(1)で表される基があげられる。
−Si(R 3−a)X (1)
(式中、R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、または(RO)Si−で表されるトリオルガノシロキシ基を示し、Rが2個存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。ここで、Rは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、3個のRは同一でもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示し、X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1、2または3を示す。)
上記一般式(1)のXが加水分解性基であるとき、特に限定されず、公知の加水分解性基であればよい。具体的には、例えば、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基などがあげられる。これらの中では、加水分解性が穏やかで取扱い易いという点でメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基などのアルコキシ基が特に好ましい。
上記一般式(1)のRは特に限定されず、公知のものであればよい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基、ベンジル基などのアラルキル基などがあげられる。これらの中では、原料入手性の点からメチル基が特に好ましい。
上記一般式(1)で表される反応性ケイ素基の具体的な構造としては、特に限定されず、公知のものであればよい。特に、反応性、入手性などの点から、トリメトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基が好ましい。
また、反応性ケイ素基は1種で使用しても良く、2種以上を併用してもかまわない。
ポリオキシアルキレン系重合体への反応性ケイ素基の導入は公知の方法で行えばよい。例えば、以下に示す方法があげられる。
(i)分子中に水酸基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す活性基および不飽和基を有する有機化合物を反応させて、不飽和基を含有する有機重合体を得る。もしくは、たとえばエポキサイドを開環重合して有機重合体を得る際に、不飽和基含有エポキサイドを開環共重合させて、不飽和基含有有機重合体を得るなど、重合反応に関与しない不飽和基を有するモノマーを共重合させて不飽和基含有有機重合体を得る。ついで、得られた反応生成物に反応性ケイ素基を有するヒドロシランを作用させてヒドロシリル化する。
(i)の方法において、反応性ケイ素基を高い導入率で導入するためには、CH=C(R)−CH−またはCH(R)=CH−CH−(式中、Rは水素、または炭素数1〜10の炭化水素基)で表される不飽和基を含有する有機重合体にヒドロシラン化合物を付加させることにより導入することが好ましい。より好ましくは、Rが水素またはメチル基であり、反応性ケイ素基の導入率を85%以上にするためにはRがメチル基であることが特に重要である。
(i)の方法において用いるヒドロシラン化合物の具体例としては、例えば、トリクロロシラン、メチルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、フェニルジクロロシランのようなハロゲン化シラン類;トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、フェニルジメトキシシランのようなアルコキシシラン類;メチルジアセトキシシラン、フェニルジアセトキシシランのようなアシロキシシラン類;ビス(ジメチルケトキシメート)メチルシラン、ビス(シクロヘキシルケトキシメート)メチルシランのようなケトキシメートシラン類などがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらのうちではとくにハロゲン化シラン類、アルコキシシラン類が好ましく、特にアルコキシシラン類は、得られる組成物の加水分解性が穏やかで取り扱い易いために最も好ましい。
(ii)(i)法と同様にして得られた不飽和基を含有する有機重合体にメルカプト基と反応性ケイ素基とを有する化合物を反応させる。
(ii)の合成法としては、たとえば、ラジカル開始剤および/またはラジカル発生源存在下で、メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物をラジカル付加反応によって有機重合体の不飽和結合部位に導入する方法などがあげられるが、特に限定されるものではない。前記メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物の具体例としては、たとえば、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、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシランなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
(iii)分子中に水酸基、エポキシ基やイソシアネート基などの官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す官能基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる。
(iii)の合成法のうち、末端に水酸基を有する有機重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物とを反応させる方法としては、たとえば、特開平3−47825号公報に示される方法などがあげられるが、特に限定されるものではない。前記イソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物の具体例としては、たとえば、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジエトキシシランなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
以上の方法の中では、(ii)の方法で得られる重合体はメルカプトシランに起因する臭気が強いことから、(i)の方法、または(iii)の方法が好ましい。
さらに、(iii)の方法のうち、末端に水酸基を有する重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる方法は、比較的短い反応時間で高い転化率が得られるために好ましい。このような反応で得られるオキシアルキレン系重合体は、反応性ケイ素基とともに、下記一般式(2)で表される基を有する重合体となる。
−NR−C(=O)− (2)
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基を示す。)
なお、上記一般式(2)で表される基を有する(A)成分は、上記以外の方法でも得られる。具体例をあげると、トルエン(トリレン)ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどの芳香族系ポリイソシアネート類、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族系ポリイソシアネート類などのジイソシアネート化合物と、前記一般式(3)の繰り返し単位を有するポリオールとの鎖延長反応から得られるものは、反応性ケイ素基の導入方法に係わらず一般式(2)の基を有するものとなる。
反応性ケイ素基の導入方法について言えば、(i)の方法で得られた反応性ケイ素基を有する有機重合体は(iii)の方法で得られる重合体よりも低粘度で作業性の良い組成物となる点において好ましい。一方、(iii)の方法は水酸基含有重合体へのシリル基の導入が一工程で達成されるので(A)成分を生産性良く製造できる点において好ましい。
(A)成分は直鎖状、または分岐を有していてもよく、その数平均分子量はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算において3,000以上が好ましく、100,000以下が現実的である。より好ましくは10,000以上であり、50,000以下である。数平均分子量が10,000未満では、組成物の硬度が高く不都合な傾向があり、50,000を越えると高粘度となるために作業性の点で不都合な傾向があるからである。
(A)成分中の反応性ケイ素基は、ポリオキシアルキレン系重合体の末端あるいは内部に結合していてもよいし、また、末端と内部の両方に結合していてもよい。とくに、反応性ケイ素基が分子末端にのみ結合しているときは、組成物に含まれる重合体成分の網目が効率的に構築されるため、高強度で、高伸びのゴム状硬化物が得られ易くなるなどの点から好ましい。
(A)成分における反応性ケイ素基の導入率を測定する方法としては種々の方法が考えられるが、H−NMRスペクトルにより、反応性ケイ素基の導入された末端等の積分値から算出することができる。反応性ケイ素基の導入率とは、分子中に存在する反応性ケイ素基の数を分子末端の数で除して百分率で表した数値である。つまり、1分子中に平均して2個の反応性ケイ素基を有する直鎖状の重合体(即ち分子末端数が2個の重合体)の場合の導入率は100%と計算される。このため、分子末端以外の部位に反応性ケイ素基が多数存在するような重合体では、導入率の計算値が100%を越える場合もある。
(A)成分の重合体1分子中の反応性ケイ素基の数は平均して1個以上が好ましく、1.1〜5個であることが好ましい。分子中に含まれる反応性ケイ素基の数が1個未満になると、硬化物の硬化性が不十分になり、良好なゴム弾性が得られなくなることがあり、また5個を越えると硬化物が硬くもろくなり、ゴム弾性が乏しくなるため好ましくない。
(A)反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体の具体例としては、例えば、特公昭45−36319号、同46−12154号、特開昭50−156599号、同54−6096号、同55−13767号、同55−13468号、同57−164123号、特公平3−2450号、米国特許3,632,557、米国特許4,345,053、米国特許4,366,307、米国特許4,960,844などの各公報に提案されているもの、また特開昭61−197631号、同61−215622号、同61−215623号、同61−218632号の各公報に提案されている数平均分子量6,000以上、分子量分布(Mw/Mn)が1.6以下の高分子量で分子量分布が狭い反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体が例示できるが、特にこれらに限定されるものではない。
上記の反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明に使用される(B)変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体は、特に限定されず、公知のものが使用できる。変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体としては、例えば無水マレイン酸変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、マレイン酸変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、カルボン酸変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、エポキシ変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、イミノ変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体が挙げられるがこれらに限定されない。この中でも、無水マレイン酸変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体が入手性および得られる硬化物の物性に優れることから好ましい。具体的には、スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体に無水マレイン酸をグラフト変性した物があげられる。具体的な商品としては、例えばクレイトン樹脂FG1901、FG1924があげられる。これらの変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
(A)成分100重量部に対する(B)成分の配合割合は、特に限定されないが、2〜40部が好ましく、5〜20部が特に好ましい。2部より少ないと接着性低下の問題があり、40部より多いと相溶性の問題がある。
(B)成分は、予め、フタル酸エステル等たとえばDIDP等に溶解してから用いるのが(A)成分との混合作業性の観点から好ましい結果を与える。
本発明に使用される(C)液状ポリオレフィン系重合体は、特に限定されず、公知のものが使用できる。具体的には、エチレン系炭化水素の液状重合体や、液状ポリイソプレン系重合体や液状ポリブタジエン系重合体等の液状共役ポリエン系重合体が使用でき、接着性改善効果の点から、液状共役ポリエン系重合体が好ましく、液状ポリイソプレン系重合体がより好ましい。液状ポリイソプレン系重合体の具体例としては、液状のポリイソプレンホモポリマー、イソプレンとスチレンの共重合体、イソプレンとブタジエンの共重合体、無水マレイン酸変性ポリイソプレン、水素化されたポリイソプレン等があげられる。これら液状ポリイソプレン系重合体の中では、ポリイソプレンとスチレンの共重合体、水素化されたポリイソプレンが好ましい。液状ポリブタジエン系重合体の具体例としては、液状のポリブタジエンホモポリマー、ブタジエンとスチレンの共重合体、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、水素化されたポリブタジエン等があげられる。エチレン系炭化水素の液状重合体の具体例としては、ポリブテン、水添ポリブテン、ポリイソブチレン、水添ポリイソブチレン、ポリα−オレフィン、水添ポリα−オレフィン等があげられる。液状ポリオレフィン系重合体中のオレフィン単量体単位の割合は特に限定されないが、50重量%以上であることが好ましい。また、水素化されたポリオレフィンの場合には、水素化される前のポリマー中のオレフィン単量体単位の割合で示すことができ、ポリマー中のオレフィン単量体単位の割合が50重量%以上であることが好ましい。具体的な商品としては、例えば、クラレのLIRがあげられる。
(C)成分は直鎖状、または分岐を有していてもよく、その数平均分子量はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算において3,000以上が好ましく、100,000以下が現実的である。より好ましくは8,000以上であり、50,000以下である。特に好ましくは15,000以上であり、35,000以下である。数平均分子量が3,000未満では、接着性改善効果が不十分な傾向があり、50,000を越えると高粘度となるために作業性の点で不都合な傾向があるからである。
これらの液状ポリオレフィン系重合体は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
(A)成分100重量部に対する(C)成分の配合割合は、特に限定されないが、 2〜40部が好ましく、5〜30部が特に好ましい。2部より少ないと接着性低下の問題があり、40部より多いと相溶性の問題がある。
本発明においては、硬化性組成物の作業性を改善する目的、(A)成分と(B)成分の分散安定性を向上させる目的などから、さらに可塑剤を添加することが好ましい。
可塑剤は、特に限定されず、公知のものが使用できる。具体的には、例えば、メサモール(Mesamoll、バイエル製)、メサモールII(MesamollII、バイエル製)などのアルキルスルホン酸フェニルエステル;ビフェニル、トリフェニルなどの芳香族系オリゴマー、芳香族系オリゴマーの完全または部分水添物;パラフィン油、塩化パラフィン油などのパラフィン;ナフテン油などのシクロパラフィン;ジブチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジ−n−オクチルフタレート、ジイソノニルフタレート、ジイソデシルフタレートなどのフタル酸エステル;ジ(2−エチルヘキシル)アジペート、ジ−n−オクチルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジ(2−エチルヘキシル)セバケートなどの非芳香族2塩基酸エステル;亜麻仁油、大豆油、桐油などの脂肪酸油;トリメリット酸トリ2−エチルヘキシル、トリメリット酸トリイソデシルなどの芳香族系エステル;オレイン酸ブチルなどの脂肪酸エステルなどを用いることができる。これらの可塑剤は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
これら可塑剤の中では、(A)成分と(B)成分との分散安定性を向上させるという点から、特にアルキルスルホン酸フェニルエステル、フタル酸エステルが好ましい。
可塑剤は、(A)成分100重量部に対し、5〜80重量部使用することが好ましく、特に10〜60重量部使用することがより好ましい。
本発明の(A)成分には、反応性ケイ素基を有するビニル系重合体をブレンドして使用することもできる。
反応性ケイ素基を有するビニル系重合体をブレンドする方法は、特開昭59−122541号、同63−112642号、特開平6−172631号などに提案されている。
好ましい具体例は、反応性ケイ素基を有し、分子鎖が実質的に、下記一般式(4)で表される炭素数1〜8のアルキル基を有するアクリル酸エステル単量体単位および/またはメタクリル酸エステル単量体単位と、下記一般式(5)で表される炭素数10以上のアルキル基を有するアクリル酸エステル単量体単位および/またはメタクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体に、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体をブレンドして製造する方法である。
−CH−C(R)(COOR)− (4)
(式中、Rは水素原子またはメチル基、Rは炭素数1〜8のアルキル基を示す)
−CH−C(R)(COOR)− (5)
(式中、Rは上記に同じ、Rは炭素数10以上のアルキル基を示す)
前記一般式(4)のRとしては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基などの炭素数1〜8、好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜2のアルキル基があげられる。なお、Rのアルキル基は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。
前記一般式(5)のRとしては、例えば、ラウリル基、トリデシル基、セチル基、ステアリル基、ベヘニル基などの炭素数10以上、通常は10〜30、好ましくは10〜20の長鎖のアルキル基があげられる。なお、Rのアルキル基は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。
該ビニル系共重合体の分子鎖は実質的に一般式(4)及び一般式(5)の単量体単位からなるが、ここでいう実質的にとは該共重合体中に存在する一般式(4)及び一般式(5)の単量体単位の合計が50重量%をこえることを意味する。好ましくは、一般式(4)及び一般式(5)の単量体単位の合計は70重量%以上である。
また一般式(4)の単量体単位と一般式(5)の単量体単位の存在比は、重量比で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40がさらに好ましい。
該共重合体に含有されていてもよい一般式(4)及び一般式(5)以外の単量体単位としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸などのアクリル酸;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのアミド基、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、アミノエチルビニルエーテルなどのアミノ基を含む単量体;その他アクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、アルキルビニルエーテル、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、エチレンなどに起因する単量体単位があげられる。
該共重合体は、数平均分子量で500〜100,000のものが取扱いの容易さの点から好ましい。
該共重合体が有する反応性ケイ素基としては、一般式(6)で表わされる基があげられる。
−Si(R 3−a)X (6)
(式中、R,X,aは上記に同じ)
該共重合体の反応性ケイ素基の個数は充分な硬化性を得る点から1分子当り平均1個以上、さらには1.1個以上、特には1.5個以上が好ましい。
上記一般式(6)における加水分解性基の具体例としては、例えば、ハロゲン原子、水素原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基などがあげられる。
さらに、反応性ケイ素基を有するビニル系重合体をブレンドした有機重合体の製造方法としては、他にも、反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体の存在下でアクリル酸エステル単量体および/またはメタクリル酸エステル単量体の重合を行う方法が利用できる。この製造方法は、特開昭59−78223号、特開昭59−168014号、特開昭60−228516号、特開昭60−228517号などの各公報に具体的に開示されているが、これらに限定されるものではない。
本発明の硬化性組成物には必要に応じて、エポキシ樹脂を添加してもよい。
エポキシ樹脂としては、特に限定されず、公知のものが使用できる。具体的には、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンなどの多価アルコールのポリグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールAのジグリシジルエーテルのような難燃型エポキシ樹脂、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物のジグリシジルエーテルなどがあげられる。
これらエポキシ樹脂の中では、エポキシ基を少なくとも分子中に2個含有するものが、硬化時の反応性が高く、また硬化物が3次元的網目をつくりやすいなどの点から好ましい。特にビスフェノールA型エポキシ樹脂またはノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
本発明の硬化性組成物にエポキシ樹脂を添加する場合には、エポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤を併用してもよい。使用できるエポキシ樹脂硬化剤としては、特に限定はなく、公知のエポキシ樹脂硬化剤が使用できる。具体的には、例えば、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、N−アミノエチルピペリジン、m−キシリレンジアミン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、アミン末端ポリエーテルなどの一級、二級アミン;2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリプロピルアミンなど三級アミン、及び、これら三級アミンの塩;ポリアミド樹脂;イミダゾール化合物;ジシアンジアミド化合物;無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの無水カルボン酸;アルコール化合物;フェノール化合物;カルボン酸化合物などを例示することができる。これら硬化剤は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また、エポキシ樹脂硬化剤として、ケチミン化合物を用いることができる。ケチミン化合物は、水分のない状態では安定に存在し、水分によって一級アミンとケトンに分解され、生じた一級アミンがエポキシ樹脂の硬化剤となる。ケチミン化合物を用いると1液型の組成物を得ることができる。このようなケチミン化合物は、アミン化合物とカルボニル化合物との縮合反応により得ることができる。
本発明の硬化性組成物には、さらに必要に応じて、シラノール縮合触媒、接着性付与剤、充填材、揺変剤、老化防止剤、その他各種添加剤などを添加することができる。
シラノール縮合触媒としては、特に限定されず、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、チタンテトラアセチルアセトナートなどのチタン化合物;ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレエート、ジブチルスズフタレート、ジブチルスズジオクテート、ジブチルスズジエチルヘキサノレート、ジブチルスズジメチルマレエート、ジブチルスズジエチルマレエート、ジブチルスズジブチルマレエート、ジブチルスズジオクチルマレエート、ジブチルスズジトリデシルマレエート、ジブチルスズジベンジルマレエート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジエチルマレエート、ジオクチルスズジオクチルマレエート、ジブチルスズジメトキサイド、ジブチルスズジノニルフェノキサイド、ジブテニルスズオキサイド、ジブチルスズジアセチルアセトナート、ジブチルスズジエチルアセトアセトナート、ジブチルスズオキサイドとフタル酸エステルとの反応物等の4価のスズ化合物;オクチル酸スズ、ナフテン酸スズ、ステアリン酸スズなどの2価のスズ化合物;アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテートなどの有機アルミニウム化合物類;ジルコニウムテトラアセチルアセトナートなどのジルコニウム化合物類;オクチル酸鉛;ブチルアミン、オクチルアミン、ジブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、オレイルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、キシリレンジアミン、トリエチレンジアミン、グアニジン、ジフェニルグアニジン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)などのアミン系化合物、あるいはこれらアミン系化合物のカルボン酸などとの塩;過剰のポリアミンと多塩基酸とから得られる低分子量ポリアミド樹脂;過剰のポリアミンとエポキシ化合物との反応生成物;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などのアミノ基を有するシランカップリング剤;などのシラノール縮合触媒、さらには他の酸性触媒、塩基性触媒などの公知のシラノール縮合触媒などがあげられる。これらの触媒は単独で使用してもよく、2種類以上併用してもよい。
これらの硬化触媒の使用量は、(A)成分100重量部に対して、0.01〜20重量部が好ましく、0.05〜10重量部が特に好ましい。硬化触媒の使用量が少なすぎると、硬化速度が遅くなり、また硬化反応が充分に進行しなくなるので好ましくない。一方、硬化触媒の使用量が多すぎると、硬化時に局部的な発熱や発泡が生じ、良好な硬化物が得られにくくなるので好ましくない。
接着性付与剤としては、特に限定されず、シランカップリング剤などの公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン等のイソシアネート基含有シラン;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、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、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ基含有シラン;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トリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシランなどのメルカプト基含有シラン;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシランなどのエポキシ基含有シラン;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルトリエトキシシランなどのビニル型不飽和基含有シラン;トリス(トリメトキシシリル)イソシアヌレートなどのイソシアヌレート型シランをあげることができる。また、これらを変性した誘導体も接着性付与剤として用いることができる。
本発明に用いる接着性付与剤は、(A)成分100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲で使用される。特に、0.5〜10重量部の範囲で使用するのが好ましい。
充填剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、含水ケイ酸、カーボンブラック、重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、表面処理炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、水酸化カルシウム、珪藻土、焼成クレー、クレー、タルクなどの無機充填剤;PVC粉末、アクリル樹脂粉末などの有機充填剤;ガラス繊維のような繊維状充填剤;シラスバルーン、ガラスバルーンなどの無機質バルーン;フェノールバルーンなどの有機質バルーンがあげられる。これら充填剤は単独で使用してもよく、2種類以上併用してもよい。
充填剤は、(A)成分100重量部に対し、50〜500重量部使用することが好ましく、特に60〜300重量部使用することがより好ましい。充填材の使用量が50重量部未満では充填剤としての効果が発現し難く、500重量部を超えると粘度が上がり作業性が低下することがある。
揺変剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、水添ヒマシ油、有機アミドワックス、有機ベントナイト、ステアリン酸カルシウムなどがあげられる。これらの揺変剤は、単独で使用してもよく、2種類以上併用してもよい。
揺変剤は、(A)成分100重量部に対して0.1〜50重量部使用することが好ましく、特に1〜30重量部使用することがより好ましい。揺変剤の使用量が0.1重量部未満の場合は十分な揺変性が得られない場合があり、また50重量部を越える場合はコストが上昇するなどの点で好ましくない。
老化防止剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、フェノール系酸化防止剤、芳香族アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、ニッケル系光安定剤などがあげられる。
老化防止剤は、(A)成分100重量部に対して0.01〜20重量部使用することが好ましく、特に0.1〜10重量部使用することが好ましい。
これらの老化防止剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。単独で使用した場合と比較して、併用することによってより有効に機能することがある。
本発明の硬化性組成物には、諸物性の調整を目的として、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。このような添加剤の例としては、例えば、保存安定性改良剤、難燃剤、硬化性調整剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、オゾン劣化防止剤、燐系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、発泡剤、溶剤、防カビ剤などがあげられる。これらの添加剤は単独でもちいてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の硬化性組成物の製造方法は特に限定されず、公知の方法で製造することができる。例えば、上記で示した各成分を配合し、プラネタリーミキサー、ペイントロール、ニーダーなどを用いて混練する方法、溶剤を用いて各成分を溶解させて混合する方法などを用いることができる。また、本発明の硬化性組成物は1成分型あるいは2成分型のいずれの硬化性組成物とすることも可能である。
本発明の硬化性組成物を以下に示す実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(合成例1)
数平均分子量5,200のポリオキシプロピレングリコール800g、イソホロンジイソシアネート50.2gを攪拌機付耐圧反応容器に入れて混合した後、錫触媒(ジブチル錫ジラウレートの10%DOP溶液)0.8gを添加した。80℃で4時間攪拌することにより、分子量約15,000のイソシアネート基末端重合体を得た(分子量はイソシアネート基の滴定値(0.579%)より算出)。60℃まで冷却した後、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン1.0[eq/NCO基]を加えて約30分間攪拌することにより、分子末端にトリメトキシシリル基を有する数平均分子量17,000(GPCより求めたポリスチレン換算分子量)のポリオキシプロピレン系重合体を得た(ポリマーA)。
(合成例2)
数平均分子量2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒を用いてプロピレンオキシドを重合することにより、数平均分子量25,500(GPCより求めたポリスチレン換算分子量)のポリオキシプロピレングリコールを得た。得られたポリプロピレングリコール100重量部に対し、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン1.8重量部を加え、90℃で5時間反応させることにより、分子末端にトリメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体を得た(ポリマーB)。
(製造例1)FG1924(20%)+DIDP(80%)の製造
200gのFG1924を800gのDIDPに加え、100℃で2時間攪拌することで溶解させた。
(製造例2)FG1901(20%)+DIDP(80%)の製造
200gのFG1901を800gのDIDPに加え、100℃で2時間攪拌することで溶解させた。
(製造例3)G1650(20%)+DIDP(80%)の製造
200gのG1650を800gのDIDPに加え、100℃で2時間攪拌することで溶解させた。
(実施例1〜7、比較例1〜6)
表1に示す組成の各種配合剤を、5リットルプラネタリーミキサーにより混練・脱水操作を行った後、カートリッジに充填して、実施例1〜7、比較例1〜6の1液型硬化性組成物を製造した。
得られたこれらの1液型硬化性組成物を用いて、下記の評価を行なった。
(接着性試験)
各種基材へ接着剤用組成物を塗布しプライウッドと張り合わせて、室温で2週間養生した。その後、接着剤硬化物と各種基材との間にナイフで切れ目を入れ、手で引き剥がして接着状態を観察した。各種基材側へ接着剤が完全に残った場合をCF、全く残らなかった場合AF、半分ほど残った場合をCF50AF50とした。
(ピール強度)
Amtico社アイオノマー樹脂ベース床材に接着剤用組成物を塗布した後、室温で2週間養生した。その後、島津(株)製オートグラフを用いて引張速度25mm/min(23℃、50%R.H.)でピール強度を測定した。
評価に用いた各種配合剤を以下に示す。
(A)成分
・MSポリマー S227:カネカ製、メチルジメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体
・ポリマーA:合成例1記載のポリマー
・ポリマーB:合成例2記載のポリマー
(B)成分
・クレイトン FG1924:クレイトン製、無水マレイン酸グラフト変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(スチレン30%、無水マレイン酸含有率0.7〜1.3重量%)
・クレイトン FG1901:クレイトン製、無水マレイン酸グラフト変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体(スチレン30%、無水マレイン酸含有率1.4〜2重量%)
(C)成分
・LIR−200:クラレ製、液状水素化ポリイソプレン、分子量25,000
・LIR−310:クラレ製、液状スチレンポリイソプレン、分子量31,000
・LIR−230:クラレ製、液状水素化ポリイソプレン、分子量25,000
・LIR−403:クラレ製、液状マレイン化ポリイソプレン、分子量25,000
・LIR−390:クラレ製、液状ブタジエンポリイソプレン、分子量48,000
その他の添加剤を以下に示す。
・クレイトン G1650:クレイトン製、スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体
・Mesamoll:Bayer製、アルキルスルホン酸フェニルエステル
・DIDP:ジイソデシルフタレート
・Omyacard 2T−AV:OMYA社 炭酸カルシウム
・Carbital 110s:IMERYS社 炭酸カルシウム
・Ti−Pure R902:デュポン製、二酸化チタン
・Tinuvin 326:チバ スペシャルティ ケミカルズ製、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤
・Tinuvin 770:チバ スペシャルティ ケミカルズ製、ヒンダードアミン系光安定剤
・A−171:ビニルトリメトキシシラン(脱水剤)
・A−1110:γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(接着性付与剤)
・S−1:日東化成製 有機錫化合物(硬化触媒)
評価に用いた各種基材を以下に示す。
・Amctico社製アイオノマー樹脂ベース床材
・Esha社製PEフィルムビチューメンシート
・Dupont社製Tyveck
Figure 2010070894
表1から明らかなように、本発明の硬化性組成物は、従来から難接着基材として知られるポリエチレン樹脂基材やアイオノマー樹脂基材に対して優れた接着性を有している。
本発明の硬化性組成物は、土木、建築、工業用途などの幅広い範囲でシーリング材、接着剤、粘着剤、注入材、防水材、制振材、防音材などとして使用することができる。
更に、本発明の硬化性組成物は、難接着性被着体への接着性が良好で、特に、ポリエチレン樹脂基材に対して良好な接着性を有する。従って、本発明の硬化性組成物は、建物用の防水フィルムや防水シートへの接着剤として有用で、特に、高密度ポリエチレンの3次元網目状繊維を熱圧着したタイベック(Tyvek:Du Pont社製 商標)への接着剤として有用である。
更に、本発明の硬化性組成物は、難接着性被着体への接着性が良好である為、難接着な樹脂系シートを床材とする床用接着剤として有用である。特に難接着な非塩ビ系床材、具体的には、ポリエチレン樹脂やアイオノマー樹脂(エチレンーメタクリル酸共重合体の分子間を、ナトリウムや亜鉛などの金属のイオンで分子間結合した樹脂)を床材とする床用接着剤として有用である。

Claims (13)

  1. (A)下記一般式(1)で表される反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体、(B)変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体、及び(C)液状ポリオレフィン系重合体を含有することを特徴とする硬化性組成物。
    −Si(R 3−a)X (1)
    (式中、R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、または(RO)Si−で表されるトリオルガノシロキシ基を示し、Rが2個存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。ここで、Rは炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、3個のRは同一でもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示し、X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1、2または3を示す。)
  2. (A)成分の主鎖骨格がポリオキシプロピレン系重合体であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. (A)成分が、下記一般式(2)で表される基を分子中に有することを特徴とする請求項1または2に記載の硬化性組成物。
    −NR−C(=O)− (2)
    (式中、Rは水素原子または炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基を示す。)
  4. (B)成分が、無水マレイン酸変性スチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  5. (B)成分が、無水マレイン酸がグラフトしたスチレン/エチレン/ブチレンブロック共重合体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  6. (C)成分が、液状共役ポリエン系重合体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  7. (C)成分が、液状ポリイソプレン系重合体であることを特徴とする請求項6に記載の硬化性組成物。
  8. (C)成分の主鎖骨格がポリイソプレンとスチレンの共重合体であることを特徴とする請求項7に記載の硬化性組成物。
  9. (C)成分が、水素化された重合体であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる防水シート及びフィルム用接着剤。
  11. 請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる床用接着剤。
  12. 請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなるポリエチレン樹脂またはアイオノマー樹脂接着用接着剤。
  13. 請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物の硬化物。

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