JPWO2016002907A1 - 硬化性組成物およびその硬化物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 反応性ケイ素基を1つの末端部位に平均して1.0個より多く有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)、及び
一般式(1):
−SiRX2 (1)
(式中、Rはヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数が1〜20の炭化水素基を表し、Xは水酸基又は加水分解性基を表す。)
で表される反応性ケイ素基を1分子あたり平均して1.0個以上有する反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)
を含有する硬化性組成物、
[2] ポリオキシアルキレン系重合体(A)の末端部位が一般式(2):
で表される構造を有する、上記[1]に記載の硬化性組成物、
[3] 反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)が、末端に水酸基を有する重合体に、水酸基に対して0.6当量以上のアルカリ金属塩を作用させた後、炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物と反応させ、さらに、炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を反応させた後、炭素−炭素不飽和基に対し、ヒドロシリル化反応で反応性ケイ素基を導入することによって得られたものである、上記[1]または[2]に記載の硬化性組成物、
[4] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)において、一般式(1)の反応性ケイ素基が、1分子当たり平均して1.2個以上である、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[5] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)において、一般式(1)の反応性ケイ素基が、1分子当たり平均して1.6個以上である、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[6] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が、ホモポリマーのガラス転移点が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b1)の単位を50重量%以上含有する、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[7] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が、1,000以上4,000未満である、上記[6]に記載の硬化性組成物、
[8] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が、ホモポリマーのガラス転移点が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)の単位を40重量%以上含有する、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、
[9] 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が、4,000以上である、上記[8]に記載の硬化性組成物、
[10] 反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)と反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の含有量比((A)/(B))が重量比で90/10〜20/80である、上記[1]〜[9]のいずれか1つに記載の硬化性組成物、及び
[11] 上記[1]〜[10]のいずれか1つに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物、に関する。
反応性ケイ素基を1つの末端に平均して1.0個より多く有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)(以下、「ポリオキシアルキレン系重合体(A)」或いは「重合体(A)」とも略称する)、及び
反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)(以下、「(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)」或いは「重合体(B)」とも略称する)
を含む。
本発明のポリオキシアルキレン系重合体(A)は、反応性ケイ素基を1つの末端に平均して1.0個より多く有する。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の反応性ケイ素基は、1つの末端に平均して1.0個より多く有していれば良いが、1.1個以上であることが好ましく、1.5個以上であることがより好ましく、1.7個以上であることがさらに好ましい。また、上限は5個以下であることが好ましく、3個以下であることがより好ましい。すなわち、ポリオキシアルキレン系重合体(A)は、重合体分子鎖の1つの末端部位当たりの平均の反応性ケイ素基の数が、1.0個より多ければよいが、1.1個以上であることが好ましく、1.5個以上であることがより好ましく、1.7個以上であることがさらに好ましい。また、上限は5個以下であることが好ましく、3個以下であることがより好ましい。
nは1から10の整数を表す。
加水分解性基とは、例えば、触媒、水の共存下、加水分解されてシラノール基を生成し、シロキサン縮合物を形成することができる基を意味し、例えば、水素原子、ハロゲン、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等が挙げられる。これらの中では、加水分解性が穏やかで取扱いやすいことからメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の主鎖骨格には特に制限はなく、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体、ポリオキシプロピレン−ポリオキシブチレン共重合体などが挙げられる。その中でも、ポリオキシプロピレンが好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)は、水酸基末端重合体の1つの末端に2個以上の炭素−炭素不飽和結合を導入した後、炭素−炭素不飽和結合と反応する反応性ケイ素基含有化合物を反応させて得ることが好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体(A)の前駆体である水酸基末端重合体の重合方法としては、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体等の複合金属シアン化物錯体触媒を用い、水酸基を有する開始剤にエポキシ化合物を重合させる方法が好ましい。
1つの末端に2個以上の炭素−炭素不飽和結合を導入する方法としては、水酸基末端含有重合体に、アルカリ金属塩を作用させた後、次に先ず炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物を反応させ、次いで炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を反応させる方法を用いるのが好ましい。この方法を用いることで、重合体主鎖の分子量や分子量分布を重合条件によって制御しつつ、さらに反応性基の導入を効率的かつ安定的に行うことが可能となる。
反応性ケイ素基の導入方法は特に限定されず、公知の方法を利用することができる。以下に導入方法を例示する。
(i)炭素−炭素不飽和結合を有する重合体に対してヒドロシラン化合物をヒドロシリル化反応により付加させる方法。
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)は、後記の一般式(1)で表される特定の反応性ケイ素基を有する。
方法(I):式(1)の反応性ケイ素基を有する単量体と、反応性ケイ素基を有さない単量体とを共重合する方法。この方法を用いると式(1)の反応性ケイ素基は重合体の主鎖中にランダムに導入される傾向がある。式(1)の反応性ケイ素基を有する単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸3−(ジメトキシメチルシリル)プロピル、(メタ)アクリル酸(ジメトキシメチルシリル)メチル、(メタ)アクリル酸(ジエトキシメチルシリル)メチル、(メタ)アクリル酸3−((メトキシメチル)ジメトキシシリル)プロピル等の反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体が挙げられる。これらの中でも、入手性の観点から、(メタ)アクリル酸3−(ジメトキシメチルシリル)プロピルが好ましく、メタクリル酸3−(ジメトキシメチルシリル)プロピルがより好ましい。また、式(1)の反応性ケイ素基を有する単量体は、(メタ)アクリル酸エステル系単量体でなくてもよく、例えば、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を含む。(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)とポリオキシアルキレン系重合体(A)をブレンドする方法は、例えば、特開昭59−122541号公報、特開昭63−112642号公報、特開平6−172631号公報、特開平11−116763号公報等に開示されている方法を使用する。他にも、反応性ケイ素基を有するポリオキシプロピレン系重合体の存在下で(メタ)アクリル酸エステル系単量体の重合を行う方法が利用できる。この方法は、特開昭59−78223号公報、特開昭60−228516号公報、特開昭60−228517号公報等の各公報に具体的に開示されている。
本発明の組成物には、本発明の効果が損なわれない範囲内で、ポリオキシアルキレン系重合体(A)および(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の他に、反応性ケイ素基を1つの末端に平均して0.1個以上1.0個以下有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(C)(以下、「ポリオキシアルキレン系重合体(C)」ともいう)を含有してもよい。
ポリオキシアルキレン系重合体(C)の反応性ケイ素基としては、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と同じケイ素基が使用できる。
ポリオキシアルキレン系重合体(C)の主鎖構造としては、直鎖状であってもよいし、分岐鎖を有していてもよい。
本発明の組成物には、ポリオキシアルキレン系重合体(A)、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の他に、添加剤として、シラノール縮合触媒、充填剤、接着性付与剤、可塑剤、溶剤、希釈剤、シリケート、タレ防止剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、物性調整剤、粘着付与樹脂、エポキシ基を含有する化合物、光硬化性物質、酸素硬化性物質、表面性改良剤、エポキシ樹脂、その他の樹脂、難燃剤、発泡剤を添加しても良い。また、本発明の硬化性組成物には、硬化性組成物又は硬化物の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。このような添加物の例としては、例えば、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、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、防かび剤等が挙げられる。
本発明では、ポリオキシアルキレン系重合体(A)、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の反応性ケイ素基を加水分解・縮合させる反応を促進し、重合体を鎖延長又は架橋させる目的で、シラノール縮合触媒を使用しても良い。
シラノール縮合触媒としては、多数の触媒が使用できることがすでに公知となっており、例えば有機錫化合物、カルボン酸金属塩、アミン化合物、カルボン酸、アルコキシ金属、無機酸等が挙げられる。
本発明の組成物には、種々の充填剤を配合することができる。充填剤としては、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸、およびカーボンブラックのような補強性充填剤;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、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、PVC粉末、PMMA粉末等樹脂粉末のような充填剤;ガラス繊維およびフィラメントのような繊維状充填剤等が挙げられる。
本発明の組成物には、可塑剤を添加することができる。可塑剤の添加により、組成物の粘度やスランプ性および硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の硬度、引張り強度、伸び等の機械特性が調整できる。可塑剤の具体例としては、ジブチルフタレート、ジイソノニルフタレート(DINP)、ジヘプチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジイソデシルフタレート(DIDP)、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル化合物;ビス(2−エチルヘキシル)−1,4−ベンゼンジカルボキシレート等のテレフタル酸エステル化合物(具体的には、商品名:EASTMAN168(EASTMAN CHEMICAL製));1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル等の非フタル酸エステル化合物(具体的には、商品名:Hexamoll DINCH(BASF製));アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジブチル、コハク酸ジイソデシル、アセチルクエン酸トリブチル等の脂肪族多価カルボン酸エステル化合物;オレイン酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル等の不飽和脂肪酸エステル化合物;アルキルスルホン酸フェニルエステル(具体的には、商品名:Mesamoll(LANXESS製));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化合物;トリメリット酸エステル化合物;塩素化パラフィン;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;プロセスオイル;エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ベンジル等のエポキシ可塑剤等をあげることができる。
本発明の組成物には溶剤又は希釈剤を添加することができる。溶剤及び希釈剤としては、特に限定されないが、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エステル、ケトン、エーテル等を使用することができる。溶剤又は希釈剤を使用する場合、組成物を屋内で使用した時の空気への汚染の問題から、溶剤の沸点は、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、250℃以上が特に好ましい。上記溶剤又は希釈剤はいずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の硬化性組成物には、シリケートを添加することができる。シリケートは、架橋剤として作用し、本発明の硬化性組成物から得られる硬化物の復元性、耐久性および耐クリープ性を改善する機能を有する。また更に、接着性および耐水接着性、高温高湿条件での接着耐久性を改善する効果も有する。シリケートの具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、エトキシトリメトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、メトキシトリエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−i−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン(テトラアルキルシリケート)およびそれらの部分加水分解縮合物が挙げられる。テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物は、本発明の復元性、耐久性および耐クリープ性の改善効果がテトラアルコキシシランよりも大きい為により好ましい。
本発明の組成物には、必要に応じてタレを防止し、作業性を良くするためにタレ防止剤を添加しても良い。また、タレ防止剤としては特に限定されないが、例えば、ポリアミドワックス類;脂肪酸アミドワックス類;水添ヒマシ油誘導体類;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム等の金属石鹸類等が挙げられる。また、特開平11−349916号公報に記載されているような粒子径10〜500μmのゴム粉末や、特開2003−155389号公報に記載されているような有機質繊維を用いると、チクソ性が高く作業性の良好な組成物が得られる。これらタレ防止剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の硬化性組成物には、酸化防止剤(老化防止剤を使用することができる。酸化防止剤を使用すると硬化物の耐候性を高めることができる。具体的には、例えば、ヒンダードフェノール系、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系が例示できるが、特にヒンダードフェノール系が好ましい。同様に、チヌビン622LD,チヌビン144;CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・ジャパン(株));アデカスタブLA−57,アデカスタブLA−62,アデカスタブLA−67,アデカスタブLA−63,アデカスタブLA−68(以上いずれも(株)ADEKA);サノールLS−770,サノールLS−765,サノールLS−292,サノールLS−2626,サノールLS−1114,サノールLS−744(以上いずれも三共ライフテック(株))に示されたヒンダードアミン系光安定剤を使用することもできる。酸化防止剤の具体例は特開平4−283259号公報や特開平9−194731号公報にも記載されている。酸化防止剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、0.2〜5重量部がより好ましい。
本発明の組成物には、光安定剤を使用することができる。光安定剤を使用すると硬化物の光酸化劣化を防止できる。光安定剤としてベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系、ベンゾエート系化合物等が例示できるが、特にヒンダードアミン系が好ましい。光安定剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して、0.1〜10重量部が好ましく、特に0.2〜5重量部が好ましい。
本発明の硬化性組成物には、紫外線吸収剤を使用することができる。紫外線吸収剤を使用すると硬化物の表面耐候性を高めることができる。紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチレート系、置換トリル系および金属キレート系化合物等が例示できるが、特にベンゾトリアゾール系が好ましく、市販名チヌビンP、チヌビン213、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン327、チヌビン328、チヌビン329、チヌビン571(以上、BASF製)が挙げられる。2−(2H−1,2,3−ベンゾトリアゾール−2−イル)−フェノール系化合物が特に好ましい。さらに、フェノール系やヒンダードフェノール系酸化防止剤とヒンダードアミン系光安定剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を併用して使用するのが好ましい。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて生成する硬化物の引張特性を調整する物性調整剤を添加しても良い。物性調整剤としては特に限定されないが、例えば、フェノキシトリメチルシラン、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;ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン等のアリー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;トリス(トリメチルシリル)ボレート、トリス(トリエチルシリル)ボレート等のトリアルキルシリルボレート類;シリコーンワニス類;ポリシロキサン類等が挙げられる。前記物性調整剤を用いることにより、本発明の組成物を硬化させた時の硬度を上げたり、逆に硬度を下げ、破断伸びを大きくしたりし得る。上記物性調整剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明には、基材への接着性や密着性を高める目的、あるいはその他必要に応じて粘着付与樹脂を添加できる。粘着付与樹脂としては、特に制限はなく通常使用されているものを使うことができる。具体例としては、テルペン系樹脂、芳香族変性テルペン樹脂およびこれを水素添加した水素添加テルペン樹脂、テルペン類をフェノール類と共重合させたテルペン−フェノール樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、キシレン−フェノール樹脂、シクロペンタジエン−フェノール樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン系樹脂、ロジンエステル樹脂、水添ロジンエステル樹脂、キシレン樹脂、低分子量ポリスチレン系樹脂、スチレン共重合体樹脂、石油樹脂(例えば、C5炭化水素樹脂、C9炭化水素樹脂、C5C9炭化水素共重合樹脂等)、水添石油樹脂、DCPD樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
本発明の組成物においては、エポキシ基を含有する化合物を使用できる。エポキシ基を有する化合物を使用すると硬化物の復元性を高めることができる。エポキシ基を有する化合物としてはエポキシ化不飽和油脂類、エポキシ化不飽和脂肪酸エステル類、脂環族エポキシ化合物類、エピクロルヒドリン誘導体に示す化合物及びそれらの混合物等を例示できる。具体的には、エポキシ化大豆油、エポキシ化あまに油、ビス(2−エチルヘキシル)−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカーボキシレート(E−PS)、エポキシオクチルステアレ−ト、エポキシブチルステアレ−ト等が挙げられる。これらのなかではE−PSが特に好ましい。エポキシ化合物はポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100重量部に対して0.5〜50重量部の範囲で使用するのがよい。
本発明の組成物には光硬化性物質を使用できる。光硬化性物資を使用すると硬化物表面に光硬化性物質の皮膜が形成され、硬化物のべたつきや硬化物の耐候性を改善できる。光硬化性物質とは、光の作用によってかなり短時間に分子構造が化学変化をおこし硬化等の物性的変化を生ずるものである。この種の化合物には有機単量体、オリゴマー、樹脂或いはそれらを含む組成物等多くのものが知られており、市販の任意のものを採用し得る。代表的なものとしては、不飽和アクリル系化合物、ポリケイ皮酸ビニル類あるいはアジド化樹脂等が使用できる。
本発明の組成物には酸素硬化性物質を使用することができる。酸素硬化性物質には空気中の酸素と反応し得る不飽和化合物を例示でき、空気中の酸素と反応して硬化物の表面付近に硬化皮膜を形成し表面のべたつきや硬化物表面へのゴミやホコリの付着を防止する等の作用をする。酸素硬化性物質の具体例には、キリ油、アマニ油等で代表される乾性油や、該化合物を変性してえられる各種アルキッド樹脂;乾性油により変性されたアクリル系重合体、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂;ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、1,3−ペンタジエン等のジエン系化合物を重合又は共重合させてえられる1,2−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエン、C5〜C8ジエンの重合体等の液状重合体や、これらジエン系化合物と共重合性を有するアクリロニトリル、スチレン等の単量体とをジエン系化合物が主体となるように共重合させてえられるNBR、SBR等の液状共重合体や、さらにはそれらの各種変性物(マレイン化変性物、ボイル油変性物等)等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。これらのうちではキリ油や液状ジエン系重合体がとくに好ましい。又、酸化硬化反応を促進する触媒や金属ドライヤーを併用すると効果が高められる場合がある。これらの触媒や金属ドライヤーとしては、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ジルコニウム、オクチル酸コバルト、オクチル酸ジルコニウム等の金属塩や、アミン化合物等が例示される。
本発明の組成物には、表面性改良剤を添加することができる。表面性改良材としては、ラウリルアミン等の長鎖アルキルアミン、リン酸2,2‘−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ナトリウム、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト等のリン化合物、オキサゾリジン化合物等が挙げられる。
本発明の組成物にはエポキシ樹脂を併用することができる。エポキシ樹脂を添加した組成物は特に接着剤、殊に外壁タイル用接着剤として好ましい。エポキシ樹脂としてはエピクロルヒドリン−ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリン−ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールAのグリシジルエーテル等の難燃型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、p−オキシ安息香酸グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、m−アミノフェノール系エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン系エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、各種脂環式エポキシ樹脂、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジル−o−トルイジン、トリグリシジルイソシアヌレート、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリン等のごとき多価アルコールのグリシジルエーテル、ヒダントイン型エポキシ樹脂、石油樹脂等のごとき不飽和重合体のエポキシ化物等が例示されるが、これらに限定されるものではなく、一般に使用されているエポキシ樹脂が使用されうる。エポキシ基を少なくとも分子中に2個含有するものが、硬化に際し反応性が高く、また硬化物が3次元的網目をつくりやすい等の点から好ましい。さらに好ましいものとしてはビスフェノールA型エポキシ樹脂類又はノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
本発明の組成物には、ポリリン酸アンモニウム、トリクレジルホスフェート等のリン系可塑剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、および、熱膨張性黒鉛等の難燃剤を添加することができる。上記難燃剤は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の組成物は、発泡剤を使用して、発泡材料として使用することができる。例えばエアゾール用の噴射剤として、ブタン、プロパン、エタン、メタンやジメチルエーテル等の液化ガスを使用できる。また空気や酸素、窒素、二酸化炭素等の圧縮ガスを使用してもよい。沸点範囲が10〜100℃の炭化水素系溶剤としてペンタン、ヘキサン、へプタンを含有する噴射剤を使用することもできる。また、整泡剤としてシロキサン・オキシアルキレン・コポリマーを使用できる。発泡剤の使用量は、ポリオキシアルキレン系重合体(A)と(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)との合計100gに対して、5〜100ml、好ましくは5〜50ml、更に好ましくは5〜20mlの範囲で使用できる。
本発明の硬化性組成物は、すべての配合成分を予め配合密封保存し、施工後空気中の湿気により硬化する1成分型として調製することも可能であり、硬化剤として別途硬化触媒、充填材、可塑剤、水等の成分を配合しておき、該配合材と有機重合体組成物を使用前に混合する2成分型として調製することもできる。作業性の点からは、1成分型が好ましい。
また、末端基換算分子量は、水酸基価をJIS K 1557の測定方法により、ヨウ素価をJIS K 0070の測定方法により求め、有機重合体の構造(使用した重合開始剤によって定まる分岐度)を考慮して求めた分子量である。
また、重合体(Q)の末端1個あたりへの炭素−炭素不飽和結合の平均導入数は、以下の計算式により算出した。
また、重合体(B)の1分子あたりの反応性ケイ素基の平均個数は、使用した反応性ケイ素基含有単量体のモル数をGPCにより求めた数平均分子量(Mn)で割ることにより求めた。
数平均分子量が約2,000のポリプロピレングリコールを開始剤として使用し、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体を触媒として使用してプロピレンオキサイドの重合を行い、ポリオキシプロピレン(P−1)を得た。ポリオキシプロピレン(P−1)は、両末端に水酸基を有しており、数平均分子量(Mn)は27,900(末端基換算分子量17,700)、分子量分布Mw/Mn=1.21であった。得られた水酸基末端ポリオキシプロピレン(P−1)の水酸基に対して1.0モル当量のナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液を添加した。真空脱揮によりメタノールを留去した後、重合体(P−1)の水酸基に対して、1.0モル当量のアリルグリシジルエーテルを添加して130℃で2時間反応を行った。その後、0.28モル当量のナトリウムメトキシドのメタノール溶液を添加してメタノールを除去し、さらに1.79モル当量の塩化アリルを添加して130℃で2時間反応を行い、末端の水酸基をアリル基に変換した。得られた未精製のアリル基末端ポリオキシプロピレン100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去した後、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、炭素−炭素不飽和結合を1個より多く有する末端構造を有するポリオキシプロピレン(Q−1)を得た。重合体(Q−1)は1つの末端部位に炭素−炭素不飽和結合が平均2.0個導入されていることがわかった。
合成例1で得られた水酸基末端ポリオキシプロピレン(P−1)の水酸基に対して1.0モル当量のナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液を添加した。真空脱揮によりメタノールを留去した後、重合体(P−1)の水酸基に対して、1.0モル当量のアリルグリシジルエーテルを添加して130℃で2時間反応を行った。その後、0.28モル当量のナトリウムメトキシドのメタノール溶液を添加してメタノールを除去し、さらに1.79モル当量の3−クロロ−1−プロペンを添加して130℃で2時間反応を行い、末端の水酸基をアリル基に変換した。得られた未精製のアリル基末端ポリオキシプロピレン100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去した後、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、炭素−炭素不飽和結合を1個より多く有する末端構造を有するポリオキシプロピレン(Q−2)を得た。重合体(Q−2)は1つの末端部位に炭素−炭素不飽和結合が平均2.0個導入されていることがわかった。
合成例1で得られた水酸基末端ポリオキシプロピレン(P−1)の水酸基に対して1.2モル当量のナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液を添加した。真空脱揮によりメタノールを留去した後、重合体(P−1)の水酸基に対して、1.5モル当量の塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。未反応の塩化アリルを減圧脱揮により除去した。得られた未精製のアリル基末端ポリオキシプロピレン100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端部位にアリル基を有するポリオキシプロピレン(Q−3)を得た。ポリオキシプロピレン(Q−3)500gに対して白金ジビニルジシロキサン錯体溶液150μlを加え、撹拌しながら、ジメトキシメチルシラン4.8gをゆっくりと滴下した。90℃で2時間反応させた後、未反応のジメトキシメチルシランを減圧下留去することにより、数平均分子量28,500のポリオキシプロピレン(C−1)を得た。重合体(C−1)はジメトキシメチルシリル基を1つの末端に平均0.8個、1分子中に平均1.6個有することが分かった。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(以下、「IBA」ともいう)412g中に、メチルメタクリレート670g、ブチルアクリレート60g、ステアリルメタクリレート134g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン55gγ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン73g、IBA223gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)24.8gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した、さらにIBA45gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.8gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.34個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−1)を得た。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)450g中に、メチルメタクリレート576g、ブチルアクリレート51g、ステアリルメタクリレート115g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン182g、n−ドデシルメルカプタン70g、およびIBA192gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)21.3gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA21gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.4gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2300、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.75個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−2)を得た。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)432g中に、メチルメタクリレート620g、ブチルアクリレート55g、ステアリルメタクリレート124g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン128g、γ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン67g、およびIBA207gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)23gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA23gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.6gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した。その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.98個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−3)を得た。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)206g中に、メチルメタクリレート335g、ブチルアクリレート30g、ステアリルメタクリレート67g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン28g、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン36g、およびIBA112gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)12.4gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA22gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.4gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、トリメチルシリル基を一分子中に平均1.23個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−1)を得た。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)198g中に、メチルメタクリレート354g、ブチルアクリレート32g、ステアリルメタクリレート71g、γ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン38g、およびIBA118gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)13.1gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA24gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.4gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2000、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均0.82個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−2)を得た。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)440g中に、メチルメタクリレート600g、ブチルアクリレート54g、ステアリルメタクリレート120g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン148g、n−ドデシルメルカプタン73g、およびIBA200gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)22gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA22gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2.5gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2100、トリメチルシリル基を一分子中に平均1.23個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−3)を得た。
合成例4で得られたメタクリル酸エステル共重合体(B−1)の溶液を重合体(B−1)が固形分で40重量部になるように、反応性シリル基含有ポリオキシプロピレン(A−1)60重量部と均一に混合し、ロータリーエバポレーターでイソブチルアルコールを留去し重合体混合物を得た。
得られた重合体混合物100重量部に対してオクチル酸錫3.0重量部、ラウリルアミン0.5重量部、水0.6重量部を均一に撹拌混合し、遠心脱泡した混合物をポリエチレン製の型枠に気泡が入らないように充填し、23℃50%RHで1時間、さらに70℃で20時間養生させて厚さ約3mmのシートを作製した。シートを3号ダンベル型に打ち抜き、23℃50%RHで引っ張り強度試験を行い50%伸長時応力(M50)、100%伸長時応力(M100)、破断時の強度(TB)、破断時伸び(EB)を測定した。引張り強度はオートグラフ((株)島津製作所、AGS−J)を用い200mm/minの引張り速度で測定を行った。結果を表2に示す。
表2に示す重合体を使用した以外は実施例1と同様の硬化性組成物を調製し、それからシート状硬化物を作製し、その評価を行った。結果を表2に示す。
さらに、(B)成分の1分子あたりのシリル基を増やすと、強度が向上していることが分かる(実施例3および4)。
合成例4で得られたメタクリル酸エステル共重合体(B−1)の溶液を重合体(B−1)が固形分で40重量部になるように、反応性シリル基含有ポリオキシプロピレン(A−1)60重量部と均一に混合し、ロータリーエバポレーターでイソブチルアルコールを留去し重合体混合物を得た。
表3に示す重合体を使用した以外は実施例5と同様の硬化性組成物を調製し、それからシート状硬化物を作製し、その評価を行った。結果を表3に示す。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)212g中に、メチルメタクリレート59g、ブチルアクリレート422g、ステアリルメタクリレート89g、γ−メタクリオキシプロピルジメトキシメチルシラン21g、およびIBA27gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)3.0gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA8.4gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)0.9gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が9100、ジメトキシメチルシリル基を一分子中に平均1.43個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(B−4)を得た。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)156g中に、メチルメタクリレート48g、ブチルアクリレート344g、ステアリルメタクリレート73g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン19g、およびIBA34gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)3.8gを溶かした溶液を5時間かけて滴下した後、さらにIBA15gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.7gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が9200、トリメトキシシリル基を一分子中に平均1.40個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(D−4)を得た。
105℃に加熱したイソブチルアルコール(IBA)558g中に、2−エチルヘキシルアクリレート66g、ブチルアクリレート144g、γ−メタクリオキシプロピルトリメトキシシラン10g、およびIBA54gからなる混合物に重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)6.1gを溶かした溶液を4時間かけて滴下した後、さらにIBA5gに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)0.6gを溶かした溶液を1時間かけて滴下した.その後、2時間、後重合を行ない、固形分濃度60%であり数平均分子量が2400、トリメトキシシリル基を一分子中に平均0.43個有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体(E−1)を得た。
合成例11で得られたメタクリル酸エステル共重合体(B−4)の溶液を重合体(B−4)が固形分で62重量部になるように、反応性シリル基含有ポリオキシプロピレン(A−1)38重量部と均一に混合し、ロータリーエバポレーターでイソブチルアルコールを留去し重合体混合物を得た。
攪拌機を備えた四口フラスコにイソブタノール26.7重量部を入れ、窒素雰囲気下、105℃まで昇温した。そこに、メチルメタクリレート20.0重量部、ブチルメタクリレート36.0重量部、ステアリルメタクリレート32.0重量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12.0重量部、および2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)4.5重量部をイソブタノール40.6重量部に溶解した混合溶液を5時間かけて滴下した。さらに105℃で2時間重合を行い、1分子中に平均して2.9個のジメトキシメチルシリル基(反応性ケイ素基)を有し、数平均分子量が6,000であるポリ(メタ)アクリル酸エステル(重合体(B−5))のイソブタノール溶液(固形分60重量%)を得た。
攪拌機を備えた四口フラスコにイソブタノール26.7重量部を入れ、窒素雰囲気下、105℃まで昇温した。そこに、メチルメタクリレート20.0重量部、ブチルメタクリレート43.0重量部、ステアリルメタクリレート32.0重量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5.0重量部および2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)4.5重量部をイソブタノール40.6重量部に溶解した混合溶液を5時間かけて滴下した。さらに105℃で2時間重合を行い、1分子中に平均して1.2個のジメトキシメチルシリル基(反応性ケイ素基)を有し、数平均分子量が5,900であるポリ(メタ)アクリル酸エステル(重合体(B−6))のイソブタノール溶液(固形分60重量%)を得た。
攪拌機を備えた四口フラスコにイソブタノール48.6重量部を入れ、窒素雰囲気下、105℃まで昇温した。そこに、メチルメタクリレート20.0重量部、ブチルメタクリレート36.0重量部、ステアリルメタクリレート32.0重量部、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12.0重量部n−ドデシルメルカプタン8.0重量部、および2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1.8重量部をイソブタノール25.2重量部に溶解した混合溶液を5時間かけて滴下した。さらに105℃で2時間重合を行い、1分子中に平均して1.2個のジメトキシメチルシリル基(反応性ケイ素基)を有し、数平均分子量が2,500であるポリ(メタ)アクリル酸エステル(重合体(B−7))のイソブタノール溶液(固形分60重量%)を得た。
合成例1で得られた重合体(A−1)60.0重量部と合成例13で得られた重合体(B−5)のイソブタノール溶液66.7重量部を混合して、イソブタノールを減圧留去し、重合体(A−1)/重合体(B−5)の重量比が60/40である重合体混合物を得た。
下記表に示す種類および量の重合体(A)、重合体(B)、脱水剤、接着性付与剤および触媒を使用し、実施例9と同様にして、硬化性組成物を調製し、それからシート状硬化物を作製し、その評価を行った。なお、粘度は、下記表7に示す脱水剤、接着性付与剤および触媒を含まない硬化性組成物の粘度を測定した。その結果を下記表7に示す。
Claims (11)
- 反応性ケイ素基を1つの末端部位に平均して1.0個より多く有する反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)、及び
一般式(1):
−SiRX2 (1)
(式中、Rはヘテロ原子含有基又はハロゲン原子からなる置換基を有していてもよい炭素原子数が1〜20の炭化水素基を表し、Xは水酸基又は加水分解性基を表す。)
で表される反応性ケイ素基を1分子あたり平均して1.0個以上有する反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)
を含有する硬化性組成物。 - ポリオキシアルキレン系重合体(A)の末端部位が一般式(2):
で表される構造を有する、請求項1に記載の硬化性組成物。 - 反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)が、末端に水酸基を有する重合体に、水酸基に対して0.6当量以上のアルカリ金属塩を作用させた後、炭素−炭素不飽和結合を有するエポキシ化合物と反応させ、さらに、炭素−炭素不飽和結合を有するハロゲン化炭化水素化合物を反応させた後、炭素−炭素不飽和基に対し、ヒドロシリル化反応で反応性ケイ素基を導入することによって得られたものである、請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)において、一般式(1)の反応性ケイ素基が、1分子当たり平均して1.2個以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)において、一般式(1)の反応性ケイ素基が、1分子当たり平均して1.6個以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が、ホモポリマーのガラス転移点が80℃を超え、反応性ケイ素基を有さない反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b1)の単位を50重量%以上含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が、1,000以上4,000未満である、請求項6に記載の硬化性組成物。
- 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)が、ホモポリマーのガラス転移点が80℃以下であり、反応性ケイ素基を有さない反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)の単位を40重量%以上含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の数平均分子量が、4,000以上である、請求項8に記載の硬化性組成物。
- 反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体(A)と反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)の含有量比((A)/(B))が重量比で90/10〜20/80である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
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