JPWO2016104473A1 - 変性液状ジエン系ゴム及び該変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物 - Google Patents

変性液状ジエン系ゴム及び該変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

硬化性の樹脂組成物に用いることができる変性液状ジエン系ゴムであり、その変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物は硬化速度が従来に比べ非常に速く、硬化後の力学物性、透明性及び耐熱性に優れる変性液状ジエン系ゴムを提供すること、及び該変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物を提供すること。(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基(p)を有する、共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む変性液状ジエン系ゴムであって、前記共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が30〜95mol%であり、変性基(p)の官能基当量が700〜20,000g/eqである、変性液状ジエン系ゴム及び該変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物を作製する。

Description

本発明は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する変性液状ジエン系ゴム及び該変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物に関する。
アクリレート又はメタクリレート等の極性モノマーを含む硬化性の樹脂組成物は、有機溶剤排出規制、製造工程におけるエネルギー使用量削減等の観点から、接着剤、粘着剤、コーティング剤、インキ、シーリング材、ポッティング材などの種々の用途において重要な技術となっている。特に、電気・電子分野においては、デジタル技術の発展に伴い、電気・電子部品の小型化、軽量化が進展しており、これらに使用される接着剤、粘着剤、コーティング剤、封止材、インキ、シーリング材、ポッティング材にも小型化、薄膜化に伴う性能の向上が求められている。
例えば、電気・電子部品などの精密部品の製造工程においては、200℃以上に加熱する工程(例えば、基板に電子部品を実装する工程)を含む場合があり、このような工程でクラック等が発生しないことが求められる。また、電気・電子部品の使用に際しては発熱を伴うもので、基材の熱膨張により発生する応力を封止層や接着層等で緩和するため、柔軟性だけでなく長期の熱履歴に対して十分な強度を有することなどが要求されている。また、光学材料の接着剤やコーティング剤においては透明性が高いことが要求されている。
このような強度、透明性等を満たす硬化物を製造する方法として、メタクリレート又はアクリレートに、メタクリロイル基又はアクリロイル基を有する低分子量のジエン系重合体を配合した硬化性樹脂組成物に関する技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。また、末端官能化変性水添ポリブタジエンを配合した光硬化性樹脂組成物に関する技術も知られている(特許文献3及び特許文献4参照)。
これら硬化性樹脂組成物は、柔軟性、防湿性、防水性、透明性等に優れる硬化物が得られる点で優れた硬化性樹脂組成物である。しかしながら、近年、より硬化速度が速く作業性に優れる樹脂組成物が求められており、更なる改良の余地があった。
特開2003−192750号公報 特開2009−029976号公報 特許第5451240号公報 特許第5507698号公報
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、種々の単量体、例えばアクリレート又はメタクリレート等のラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体との相溶性が高く、硬化性の樹脂組成物に用いることができる変性液状ジエン系ゴムであり、その変性液状ジエン系ゴムを含む硬化性の樹脂組成物は、硬化速度が従来に比べ非常に速く、さらに該樹脂組成物から得られる硬化物が、その変性液状ジエン系ゴムに由来する優れた力学物性、透明性及び耐熱性を有する変性液状ジエン系ゴム、及び該変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物を提供する。
本発明者らが鋭意検討を行った結果、特定の変性基を特定の官能基当量の範囲で有し、かつその変性液状ジエン系ゴムに含まれる共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が特定の範囲にある変性液状ジエン系ゴムが、硬化速度が非常に速く硬化後は良好な力学物性を示し、透明性、耐熱性にも優れる硬化性の樹脂組成物を与えることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下〔1〕〜〔8〕に関する。
〔1〕(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基(p)を有する、共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む変性液状ジエン系ゴムであって、前記共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が30〜95mol%であり、変性基(p)の官能基当量が700〜20,000g/eqである、変性液状ジエン系ゴム。
〔2〕数平均分子量が1,000〜8万である、〔1〕に記載の変性液状ジエン系ゴム。
〔3〕38℃における溶融粘度が0.1〜5,000Pa・sである、〔1〕又は〔2〕に記載の変性液状ジエン系ゴム。
〔4〕前記変性基(p)が重合体主鎖に結合したものである、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の変性液状ジエン系ゴム。
〔5〕変性液状ジエン系ゴム(A)及びラジカル重合開始剤(B)を含む樹脂組成物であり、ラジカル重合開始剤(B)を樹脂組成物全量に対して0.1〜20質量%含有し、かつ変性液状ジエン系ゴム(A)が、(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基(p)を有する、共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む変性液状ジエン系ゴムであって、前記共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が30〜95mol%であり、変性基(p)の官能基当量が700〜20,000g/eqである樹脂組成物。
〔6〕さらに、ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C)を含み、前記変性液状ジエン系ゴム(A)と前記単量体(C)との質量比[(A)/(C)]が0.01〜100である、〔5〕に記載の樹脂組成物。
〔7〕〔5〕又は〔6〕に記載の樹脂組成物を硬化させた硬化物。
〔8〕〔5〕又は〔6〕に記載の樹脂組成物からなる光学用粘接着剤。
本発明によれば、種々の単量体、例えばアクリレート又はメタクリレート等のラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体との相溶性が高く、硬化性の樹脂組成物に用いることができる変性液状ジエン系ゴムであり、その変性液状ジエン系ゴムを含む硬化性の樹脂組成物は硬化速度が従来に比べ非常に速く、さらに該樹脂組成物から得られる硬化物が、その変性液状ジエン系ゴムに由来する優れた力学物性(柔軟性、高強度等)、透明性及び耐熱性を有する変性液状ジエン系ゴムが得られる。また、該変性液状ジエン系ゴムを含む、硬化速度が従来に比べ非常に速く上記各種性能に優れる樹脂組成物が得られる。
そのため、本発明の変性液状ジエン系ゴム及びこれを含有する樹脂組成物は電気・電子分野、光学分野をはじめとする種々の技術分野に好適である。
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」と「メタクリレート」との総称であり、「(メタ)アクリル」は「アクリル」と「メタクリル」との総称であり、「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイル」と「メタクリロイル」との総称である。
[変性液状ジエン系ゴム(A)]
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)は、(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基(p)を有する、共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む変性液状ジエン系ゴムであって、前記共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が30〜95mol%であり、変性基(p)の官能基当量が700〜20,000g/eqであり、通常室温で液状物として用いることができるものである。このような変性液状ジエン系ゴムは硬化速度が十分に大きく、該変性液状ジエン系ゴムを含む樹脂組成物は硬化速度が従来に比べ非常に速いものとなる。さらにその硬化物は該変性液状ジエン系ゴムに由来する優れた力学物性、透明性及び耐熱性を有する。
上記変性液状ジエン系ゴム(A)が有する変性基(p)は、(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基である。該変性基(p)としては、例えば以下の式(1)で表される(メタ)アクリロイルオキシ基及び以下の式(2)で表される(メタ)アクリルアミド基を一部に含むものが挙げられる。
−Rb−O−CO−RaC=CH2 ・・・(1)
−Rb−NH−CO−RaC=CH2 ・・・(2)
上記式(1)及び(2)中、Raは水素原子又はメチル基であり、Rbはその水素原子又は炭素原子が他の基に置換されていてもよいアルキレン基又はポリアルキレングリコール基({−(CH2n−O}m−:nはアルキレン基の炭素数、mはポリアルキレングリコールの繰り返し単位数を表す)である。当該アルキレン基の炭素数は1〜10が好ましく、1〜5がより好ましい。また、当該ポリアルキレングリコール基のnは1〜10が好ましく、1〜5がより好ましい。mは1〜5が好ましい。中でもRbとしては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基等の炭素数1〜5のアルキレン基が好ましい。これらのアルキレン基又はポリアルキレングリコール基は置換基をさらに有していてもよい。置換基としては、例えばアルコキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン原子、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。
上記変性基(p)のうち、特に好ましい変性基(p)は、(メタ)アクリロイル基をその一部に含むジカルボン酸モノエステルであり、中でもヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート又はヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドに由来するエステル基を有するジカルボン酸モノエステルが好ましい。このような(メタ)アクリロイル基をその一部に含むジカルボン酸モノエステルとしては、例えば下記式(p1)、(p1')、(p2)及び(p2')で示される構造の変性基(p)が挙げられる。
Figure 2016104473
Figure 2016104473
上記式(p1)、(p1')、(p2)及び(p2')において、Raは上記式(1)及び(2)におけるRaと同一であり、Rbの定義、具体例及び好ましい態様は、上記式(1)及び(2)におけるRbと同一である。
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)に含まれる上記変性基(p)の官能基当量の範囲は、700〜20,000g/eqであり、1,000〜20,000g/eqであることが好ましく、1,500〜20,000g/eqであることがより好ましく、2,000〜15,000g/eqであることがさらに好ましく、4,000〜15,000g/eqであることがよりさらに好ましい。変性液状ジエン系ゴム(A)の(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基(p)の官能基当量が上記範囲にあることにより、この変性液状ジエン系ゴム(A)を含む硬化性樹脂組成物は十分な硬化速度を有し、硬化後は高い柔軟性とガラスや光学フィルムなどの基材に対して良好な密着性を示す。なお、本明細書における変性基(p)の官能基当量とは、変性基(p)1個当たりの変性液状ジエン系ゴム(A)の分子量を意味する。また、変性基(p)の官能基当量は、1H−NMR測定により変性基(p)に含まれる(メタ)アクリロイル基を基準に求めた値である。
上記変性基(p)の重合体に対して結合する位置については、重合体末端、重合体主鎖部分などいずれの位置でもよいが、官能基当量や変性方法の選択容易性の観点からは、重合体主鎖に結合したものであることが好ましい。重合体主鎖に上記変性基(p)が結合することにより末端変性重合体に比べ、変性基(p)の導入量を高くすることができ、硬化物の力学物性を向上させることができる。なお、本発明において重合体主鎖とは、重合体の末端部分の炭素を除く、重合体の炭素−炭素結合からなる主鎖の炭素原子の一群を意味する。
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)は上記変性基(p)に加えて、(メタ)アクリロイル基などの重合性炭素−炭素二重結合を有する基をその一部に含まない変性基(q)を含んでいてもよい。このような変性基(q)が変性液状ジエン系ゴムに含まれることにより、変性液状ジエン系ゴム(A)の硬化速度や得られる硬化物の機械強度、柔軟性、ガラス転移温度及び接着性を維持又は向上させつつ、変性液状ジエン系ゴム(A)の極性を調整し、任意の化合物との相溶性を向上させることができる。
上記変性基(q)としては、ジカルボン酸モノエステル及びジカルボン酸モノアミドから選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、下記式(q1)又は(q1’)で示されるジカルボン酸モノエステル及び下記式(q2)又は(q2’)で示されるジカルボン酸モノアミドから選ばれる少なくとも一種が好ましい一態様である。
Figure 2016104473
上記式(q1)及び(q1’)中、R1は(メタ)アクリロイル基をその一部に含まない、置換されていてもよいアルキル基である。
上記R1としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状アルキル基がより好ましい。
Figure 2016104473
上記式(q2)及び(q2’)中、R2及びR3は水素原子又は(メタ)アクリロイル基をその一部に含まない、置換されていてもよいアルキル基である。
上記R2及びR3としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の炭素数1〜6の直鎖、分岐又は環状アルキル基がより好ましい。
上記R1、R2及びR3は置換されていてもよく、置換基としては、例えばアルコキシ基、アルコキシシリル基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン原子等が挙げられる。置換基の数は1〜5個が好ましく、1〜3個がより好ましい。
これらの中でも、変性基(q)としては、ジカルボン酸モノエステルがより好ましく、エステル部位が式−COO−Cn2n+1(但し1≦n≦20の整数)で示されるジカルボン酸モノエステル及び式−COO−Cn2n+1-mm(但し1≦n≦20の整数、1≦m≦2n+1、Xは置換基)で示されるエステル部位を有するジカルボン酸モノエステルが特に好ましい。上記置換基Xとしては、上述したアルコキシ基、アルコキシシリル基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン原子等が挙げられる。またmは1〜5の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましい。nは1〜6の整数が好ましい。
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)に含まれる上記変性基(q)の官能基当量の範囲は、700〜40,000g/eqであることが好ましく、1,000〜30,000g/eqであることがより好ましく、1,000〜20,000g/eqであることがさらに好ましく、1,200〜10,000g/eqであることがよりさらに好ましく、1,200〜5,500g/eqであることが特に好ましい。変性液状ジエン系ゴム(A)の変性基(q)の官能基当量が上記範囲にあることにより、変性液状ジエン系ゴム(A)の硬化速度や、得られる硬化物の機械強度、柔軟性、ガラス転移温度及び接着性を維持又は向上させつつ、比較的極性の高い(メタ)アクリレート単量体と混合する場合も、相溶性が高く、透明性の高い硬化性樹脂組成物が得られる。なお、本明細書における変性基(b)の官能基当量とは、変性基(q)1個当たりの変性液状ジエン系ゴム(A)の分子量を意味する。変性基(q)の官能基当量は、変性基(p)と同様に1H−NMR測定により求めることができる。
上記変性基(q)が導入される位置については、液状ジエン系ゴムの重合末端であってもよく、重合体鎖の側鎖であってもよい。また上記変性基(q)は1種単独で含まれていてもよく2種以上含まれていてもよい。
上記変性液状ジエン系ゴムの共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率は30〜95mol%である。水素添加率が上記範囲内であると、水素添加されていない前記炭素−炭素二重結合の割合(共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の残存割合)は5〜70mol%となり、未水添の変性液状ジエン系ゴム(共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の残存割合が100mol%)に比べて、二重結合が存在することによるラジカル反応阻害を受けにくくなるため、硬化速度がより向上する。一方、水素添加率が高すぎる場合、すなわち水素添加率が95mol%を超える場合には、共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の残存割合が小さくなることに起因して架橋点が少なくなるため、硬化しないか、良好な力学物性を有する硬化物が得られない。
上記変性液状ジエン系ゴムの共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率は、硬化速度や他材料との相溶性、及び硬化後の力学物性と耐熱性の点から40〜95mol%であることが好ましく、50〜95mol%であることがより好ましく、60mol%〜95mol%であることがさらに好ましく、70mol%〜90mol%であることがよりさらに好ましい。
液状ジエン系ゴムの水素添加率は、変性基(p)の導入前又は導入後の液状ジエン系ゴム中に含まれる共役ジエン化合物由来の二重結合量から算出することができ、1H−NMR測定により求めることができる。
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)は、38℃で測定した溶融粘度が、0.1〜5,000Pa・sであることが好ましく、0.1〜4,000Pa・sであることがより好ましく、0.1〜3,000Pa・sであることがさらに好ましく、0.8〜2,000Pa・sであることがよりさらに好ましく、1.0〜1,000Pa・sであることが特に好ましく、10〜1,000Pa・sであることが最も好ましい。変性液状ジエン系ゴム(A)の溶融粘度が前記範囲内であると、後述する硬化性の樹脂組成物を製造する際の作業性に優れるだけでなく、後述する単量体(C)、例えば(メタ)アクリレート単量体との相溶性を向上させることができ、硬化後のブリードアウトを低減できる傾向にある。なお、本発明において変性液状ジエン系ゴム(A)の溶融粘度は、B型粘度計により求めた値である。
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)は、数平均分子量(Mn)が1,000〜8万であることが好ましく、3,000〜70,000であることがより好ましく、5,000〜60,000であることがさらに好ましく、8,000〜50,000であることがよりさらに好ましく、10,000〜50,000であることが特に好ましい。上記変性液状ジエン系ゴム(A)のMnが上記範囲内であると、粘度が低く作業性に優れ、活性エネルギー線による硬化速度が速く、硬化後の柔軟性に富む硬化性樹脂組成物が得られる。硬化後の機械強度や延伸性が求められる場合には、変性液状ジエン系ゴム(A)の数平均分子量は10,000〜50,000であることが好ましく、12,000〜50,000であることがより好ましく、14,000〜50,000であることがさらに好ましい。なお、本発明において変性液状ジエン系ゴム(A)のMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)の測定から求めた標準ポリスチレン換算の数平均分子量である。
変性液状ジエン系ゴム(A)の分子量分布(Mw/Mn)は1.0〜8.0が好ましく、1.0〜5.0がより好ましく、1.0〜3.0がさらに好ましい。Mw/Mnが前記範囲内であると、得られる変性液状ジエン系ゴム(A)の粘度のばらつきが小さく、より好ましい。
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)及び変性液状ジエン系ゴム(A)を含む樹脂組成物から得られる硬化物のガラス転移温度(Tg)は−100〜10℃が好ましく、−100〜0℃がより好ましく、−100〜−5℃がさらに好ましく、−100〜−20℃がよりさらに好ましく、−100〜−30℃が特に好ましく、−100〜−50℃が最も好ましい。Tgが上記範囲であると、例えば、硬化性樹脂組成物の塗工性や硬化後の低温における機械強度及び柔軟性が良好となる。変性液状ジエン系ゴム(A)のビニル含量は99質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましい。ビニル含量が上記範囲であると、変性液状ジエン系ゴム(A)の粘度及びTgが適切な範囲となり取り扱い性に優れる。また、変性液状ジエン系ゴム(A)を含む樹脂組成物の塗工性が良好となり、硬化後の柔軟性に優れ、また、低温における機械強度及び柔軟性にも優れる。
[変性液状ジエン系ゴム(A)の製造方法]
上記変性液状ジエン系ゴム(A)は、例えば、共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む未変性の液状ジエン系ゴム(A')に、変性基(p)を導入する反応及び液状ジエン系ゴムに含まれる共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応を行うことにより製造できる。
共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む未変性の液状ジエン系ゴム(A')は、共役ジエン化合物を含む単量体を重合することにより製造できる。
共役ジエン化合物としては、例えばブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、2−フェニルブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、2−メチル−1,3−オクタジエン、1,3,7−オクタトリエン、ミルセン、及びクロロプレンなどが挙げられる。中でもブタジエン又はイソプレンが好ましく、イソプレンがより好ましい。これら共役ジエン化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
共役ジエン化合物を含む単量体には、上記共役ジエン化合物に加え、他の共重合可能な単量体、例えば、芳香族ビニル化合物が含まれていてもよい。芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−t−ブチルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、N,N−ジエチル−4−アミノエチルスチレン、ビニルピリジン、4−メトキシスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。中でもスチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレンが好ましい。
上記未変性の液状ジエン系ゴム(A')における、共役ジエン単位及び芳香族ビニル化合物単位の合計に対する芳香族ビニル化合物単位の割合は、後述する単量体(C)、例えば(メタ)アクリレート単量体との相溶性、粘度低減、硬化後の良好な柔軟性などの観点から50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。
これらの中でも上記変性液状ジエン系ゴム(A)としては、ポリイソプレン又はイソプレン単位を含む共重合体を未変性の液状ジエン系ゴム(A')として製造されたものが、硬化速度により優れる観点から好ましい。
上記未変性の液状ジエン系ゴム(A')は、例えば乳化重合法又は溶液重合法等により製造できる。
上記乳化重合法としては、公知又は公知に準ずる方法を適用できる。例えば、所定量の共役ジエンを含む単量体を乳化剤の存在下に乳化分散し、ラジカル重合開始剤により乳化重合する。
乳化剤としては、例えば炭素数10以上の長鎖脂肪酸塩及びロジン酸塩などが挙げられる。長鎖脂肪酸塩としては、例えばカプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の脂肪酸のカリウム塩又はナトリウム塩などが挙げられる。
分散剤としては通常、水が使用され、重合時の安定性が阻害されない範囲で、メタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。
ラジカル重合開始剤としては、例えば過硫酸アンモニウムや過硫酸カリウムのような過硫酸塩、有機過酸化物、過酸化水素等が挙げられる。
得られる未変性の液状ジエン系ゴム(A')の分子量を調整するため、連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、例えばt−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類;四塩化炭素、チオグリコール酸、ジテルペン、ターピノーレン、γ−テルピネン、α−メチルスチレンダイマーなどが挙げられる。
乳化重合の温度は、使用するラジカル重合開始剤の種類などにより適宜設定できるが、通常0〜100℃の範囲、好ましくは0〜60℃の範囲である。重合様式は連続重合、回分重合のいずれでもよい。
重合反応は重合停止剤の添加により停止できる。重合停止剤としては、例えばイソプロピルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン等のアミン化合物、ヒドロキノンやベンゾキノン等のキノン系化合物、亜硝酸ナトリウム等が挙げられる。
重合反応停止後、得られたラテックスから必要に応じて未反応単量体を除去し、次いで、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム等の塩を凝固剤とし、必要に応じて硝酸、硫酸等の酸を添加して凝固系のpHを所定の値に調整しながら、液状ジエン系ゴム(A')を凝固させた後、分散溶媒を分離する。次いで水洗し、脱水後、乾燥することで、未変性の液状ジエン系ゴム(A')が得られる。なお、凝固の際に、必要に応じて予めラテックスと乳化分散液にした伸展油とを混合し、油展したものを未変性の液状ジエン系ゴム(A')として得てもよい。
上記溶液重合法としては、公知又は公知に準ずる方法を適用できる。例えば、溶媒中で、チーグラー系触媒、メタロセン系触媒、アニオン重合可能な活性金属又は活性金属化合物を使用して、必要に応じて極性化合物の存在下で、共役ジエンを含む単量体を重合する。
溶媒としては、例えばn−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などが挙げられる。
アニオン重合可能な活性金属としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;ランタン、ネオジム等のランタノイド系希土類金属等が挙げられる。
アニオン重合可能な活性金属の中でもアルカリ金属及びアルカリ土類金属が好ましく、アルカリ金属がより好ましい。
アニオン重合可能な活性金属化合物としては、有機アルカリ金属化合物が好ましい。有機アルカリ金属化合物としては、例えばメチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウム等の有機モノリチウム化合物;ジリチオメタン、ジリチオナフタレン、1,4−ジリチオブタン、1,4−ジリチオ−2−エチルシクロヘキサン、1,3,5−トリリチオベンゼン等の多官能性有機リチウム化合物;ナトリウムナフタレン、カリウムナフタレン等が挙げられる。これら有機アルカリ金属化合物の中でも有機リチウム化合物が好ましく、有機モノリチウム化合物がより好ましい。
有機アルカリ金属化合物の使用量は、未変性の液状ジエン系ゴム(A')及び変性液状ジエン系ゴム(A)の溶融粘度、分子量などに応じて適宜設定できるが、共役ジエンを含む全単量体100質量部に対して、通常0.01〜3質量部の量で使用される。
上記有機アルカリ金属化合物は、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジベンジルアミンなどの第2級アミンと反応させて、有機アルカリ金属アミドとして使用することもできる。
極性化合物は、アニオン重合において、通常、反応を失活させず、共役ジエン部位のミクロ構造を調整するため用いられる。極性化合物としては、例えばジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル化合物;テトラメチルエチレンジアミン、トリメチルアミン等の3級アミン;アルカリ金属アルコキシド、ホスフィン化合物などが挙げられる。極性化合物は、有機アルカリ金属化合物に対して、通常0.01〜1000モルの量で使用される。
溶液重合の温度は、通常−80〜150℃の範囲、好ましくは0〜100℃の範囲、より好ましくは10〜90℃の範囲である。重合様式は回分式あるいは連続式のいずれでもよい。
重合反応は、重合停止剤の添加により停止できる。重合停止剤としては、例えばメタノール、イソプロパノール等のアルコールが挙げられる。得られた重合反応液をメタノール等の貧溶媒に注いで、未変性の液状ジエン系ゴム(A')を析出させるか、重合反応液を水で洗浄し、分離後、乾燥することにより未変性の液状ジエン系ゴム(A')を単離できる。
未変性の液状ジエン系ゴム(A')の製造方法としては、上記方法の中でも、溶液重合法が好ましい。
上記変性基(p)は、例えば、上述した未変性の液状ジエン系ゴム(A')に不飽和ジカルボン酸無水物を付加して不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")を製造し、この不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")に、(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性化合物(p')(以下、「変性化合物(p')」と略称する場合がある)を反応させることにより製造できる。
不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")の製造に用いる上記不飽和ジカルボン酸無水物としては、例えば無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。中でも経済性の観点から無水マレイン酸が好ましい。
不飽和ジカルボン酸無水物を未変性の液状ジエン系ゴム(A')に付加させる方法は特に限定されず、例えば、液状ジエン系ゴム中に不飽和ジカルボン酸無水物、さらに必要に応じてラジカル触媒を加えて、有機溶媒の存在下又は非存在下に、加熱する方法を採用することができる。
上記方法で使用される有機溶媒としては、例えば炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒が挙げられる。これら有機溶媒の中でも、n−ブタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒が好ましい。
また、上記方法で使用されるラジカル触媒としては、例えばジ−s−ブチルパーオキシジカーボネート、t−アミルパーオキシピバレート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、1,4−ビス[(t−ブチルパーオキシ)イソプロピル]ベンゼンなどの過酸化物、及び2,2'−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミドなどのアゾ化合物が挙げられ、中でも安全性や反応効率の観点から、ジ−t−ブチルパーオキサイド、1,4−ビス[(t−ブチルパーオキシ)イソプロピル]ベンゼン、2,2'−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミドが好ましい。
不飽和ジカルボン酸無水物の使用量は、前述の変性基(p)の官能基当量が所望の範囲、例えば700〜20,000g/eqの範囲となるように定めればよく、未変性の液状ジエン系ゴム(A')100質量部に対して0.5〜20質量部の範囲が好ましく、0.5〜12質量部の範囲がより好ましく、0.5〜8質量部の範囲がより好ましく、0.7〜6質量部の範囲がよりさらに好ましい。また、不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")中に付加される不飽和ジカルボン酸無水物の量は、未変性の液状ジエン系ゴム(A')100質量部に対して0.5〜20質量部の範囲が好ましく、0.5〜12質量部の範囲がより好ましく、0.5〜8質量部の範囲がより好ましく、0.7〜6質量部の範囲がよりさらに好ましい。
上記方法で不飽和ジカルボン酸無水物を未変性の液状ジエン系ゴム(A')に付加させる温度としては、100〜250℃の範囲が好ましく、140〜200℃の範囲がより好ましい。反応時間としては、4〜50時間が好ましい。
さらに必要に応じて、変性反応時の劣化による分子量の低下や変色、ゲル化を抑制する目的で、不飽和ジカルボン酸無水物を未変性の液状ジエン系ゴム(A')に付加させる際や変性重合体の保存時に、適当な老化防止剤を添加してもよい。
老化防止剤としては、例えば2,6−ジt−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)(商品名:AO−40、株式会社ADEKA製)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:AO−80、株式会社ADEKA製)、2,4−ビス[(オクチルチオ)メチル]−6−メチルフェノール(商品名:Irganox 1520L、BASFジャパン株式会社製)、2,4−ビス[(ドデシルチオ)メチル]−6−メチルフェノール(商品名:Irganox 1726、BASFジャパン株式会社製)、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジt−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジt−ペンチルフェニルアクリレート(商品名:Sumilizer GS、住友化学株式会社製)、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:Sumilizer GM、住友化学株式会社製)、6−t−ブチル−4−[3−(2,4,8,10−テトラ−t−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イルオキシ)プロピル]−2−メチルフェノール(商品名:Sumilizer GP、住友化学株式会社製)、亜リン酸トリス(2,4−ジt−ブチルフェニル)(商品名:Irgafos 168、BASFジャパン株式会社製)、ジオクタデシル3,3'−ジチオビスプロピオネート、ヒドロキノン、p−メトキシフェノール、N−フェニル−N'−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン(商品名:ノクラック6C、大内新興化学工業株式会社製)、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート(商品名:LA−77Y、株式会社ADEKA製)、N,N−ジオクタデシルヒドロキシルアミン(商品名:Irgastab FS 042、BASFジャパン株式会社製)、ビス(4−t−オクチルフェニル)アミン(商品名:Irganox 5057、BASFジャパン株式会社製)、ヒドロキノン、p−メトキシフェノール等が挙げられる。上記老化防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、上述した老化防止剤の商品名と製造元は一例である。
老化防止剤の添加量は、未変性の液状ジエン系ゴム(A')又は変性液状ジエン系ゴム(A)100質量部に対して0.01〜10質量部が好ましく、0.1〜3質量部がより好ましい。
このようにして得られた不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")に、変性化合物(p')を所望の官能基当量となるように反応させる。変性化合物(p')が、不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")が有する不飽和ジカルボン酸無水物基と反応することにより、変性基(p)を有する本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)を得ることができる。
不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")に反応させる変性化合物(p')としては、(メタ)アクリロイル基と水酸基とを有する化合物が好ましく、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドがより好ましい。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば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(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどが挙げられる。中でも、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。中でも、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドが好ましい。
上記反応の反応温度としては、25〜150℃の範囲が好ましく、50〜100℃の範囲がより好ましい。反応時間は、変性基(p)が所望の官能基当量となる範囲で適宜定めればよいが、通常1〜24時間である。
変性化合物(p')の添加量は、経済性等の観点から、不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")が有する不飽和ジカルボン酸無水物基に対して、0.5〜1.5モル当量が好ましく、0.7〜1.2モル当量がより好ましい。
上記変性基(p)に加えて、(メタ)アクリロイル基などの重合性炭素−炭素二重結合を有する基をその一部には含まない極性基(q)を有する変性液状ジエン系ゴム(A)を製造する場合には、上述した不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")に、変性化合物(p')と、ヒドロキシ基、アミノ基及びイミノ基など酸無水物と反応する官能基を有し、かつ分子内に(メタ)アクリロイル基などの重合性炭素−炭素二重結合を有する基を含まない変性化合物(q')(以下、「変性化合物(q')」と略称する場合がある)とを所望量(例えば、所望の官能基当量)となるように反応させる。変性化合物(p’)及び変性化合物(q’)が、不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A”)が有する不飽和ジカルボン酸無水物基と反応することにより、変性基(p)及び変性基(q)を有する本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)を得ることができる。
上記変性化合物(q’)としては、ヒドロキシ基、アミノ基及びイミノ基など酸無水物と反応する官能基を有し、かつ分子内に(メタ)アクリロイル基などの重合性炭素−炭素二重結合を有する基を含まない限り特に制限はないが、変性反応の容易性などの点から、炭素数1〜20のアルコール、炭素数1〜20のアミン及び水が好ましく、炭素数1〜20の飽和アルコールがより好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、3−メチルブタノール、N,N−ジメチル−2−アミノエタノール及び3−メチル−1,3−ブタンジオールがさらに好ましい。
液状ジエン系ゴムに含まれる共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応は、公知の方法又は公知に準ずる方法により行うことができる。例えば、未変性の液状ジエン系ゴム(A')又は、不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A")を水素添加触媒に対して不活性な溶媒に溶解した溶液に、水素添加触媒の存在下、水素と反応させることにより行うことができる。
水素添加触媒としては、例えばラネーニッケル;Pt、Pd、Ru、Rh、Niなどの金属をカーボン、アルミナ、珪藻土などの担体に担持させた不均一系触媒;遷移金属化合物とアルキルアルミニウム化合物、アルキルリチウム化合物などとの組み合わせからなるチーグラー系触媒;メタロセン系触媒などが挙げられる。水素添加反応は、共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率を30〜95mol%の範囲に調整できれば特に制限されるものではないが、触媒量、水素圧及び反応温度を適切に選択し反応速度を制御することで、水素添加率を調整することが好ましい。一般的に、触媒量は少なくするほど、水素圧と反応温度は低くするほど、反応速度は小さくなる。水素圧力としては0.1〜20MPaが好ましく、0.1〜10MPaがより好ましい。反応温度としては20〜250℃が好ましく、20〜150℃がより好ましく、20〜120℃がさらに好ましい。水素添加触媒として遷移金属化合物とアルキルアルミニウム化合物からなる触媒を用いる場合、水素添加触媒の使用量としては、液状ジエン系ゴム中の前記共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合のモル数に対して、水素添加触媒構成成分としての遷移金属化合物の量が1.0×10-6〜1.0×10-1倍モルとなる範囲で用いるのが好ましい。また、水素添加触媒の活性を調整する目的で極性化合物を添加してもよい。添加する極性化合物としては、例えばN,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミンなどのアミン化合物や、アルコール類などが挙げられる。反応時間としては、通常0.1〜100時間である。
水添後の液状ジエン系ゴム中に含まれる水素添加触媒の濃度は、保存安定性や透明性の観点から、中心金属元素の濃度として500ppm未満が好ましく、100ppm未満がさらに好ましく、20ppm未満がよりさらに好ましく、10ppm未満が特に好ましい。試料中の金属元素の濃度を測定する方法としては、例えば原子吸光分析法や、ICP発光分光分析法などが挙げられる。一般的に、水素添加触媒は極性化合物で失活させた後、必要に応じて酸や塩を洗浄剤として添加し、水洗することで除去する。
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)を未変性の液状ジエン系ゴム(A')から製造する場合には、変性基(p)が所望の官能基当量となり、かつ共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が所望の範囲となる限り、変性基(p)を導入する反応、液状ジエン系ゴムに含まれる共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応の順番は特に制限はない。
例えば、未変性の液状ジエン系ゴム(A')を不飽和ジカルボン酸無水物による変性反応を行った後、共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応を行い、その後、変性化合物(p')を添加して最終的に変性基(p)を導入する反応を行ってもよいし、未変性の液状ジエン系ゴム(A')の共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応を行った後、不飽和ジカルボン酸無水物による変性反応、及び変性化合物(p')の添加による変性基(p)を導入する反応を行ってもよい。
また、変性液状ジエン系ゴム(A)が変性基(q)を含み、該変性液状ジエン系ゴム(A)を未変性の液状ジエン系ゴム(A')から製造する場合にも、変性基(q)が所望の状態となり、かつ変性基(p)が所望の官能基当量となり、かつ共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が所望の範囲となる限り、変性基(p)を導入する反応、液状ジエン系ゴムに含まれる共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応の順番は特に制限はない。例えば、未変性の液状ジエン系ゴム(A')を不飽和ジカルボン酸無水物による変性反応を行った後、共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応を行い、その後、変性化合物(p')及び変性化合物(q’)を添加して最終的に変性基(p)及び変性基(q)を導入する反応を行ってもよいし、未変性の液状ジエン系ゴム(A')の共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加反応を行った後、不飽和ジカルボン酸無水物による変性反応、及び変性化合物(p')及び変性化合物(q’)の添加による変性基(p)及び変性基(q)を導入する反応を行ってもよい。
[樹脂組成物]
本発明の変性液状ジエン系ゴム(A)は、ラジカル重合開始剤(B)を添加することにより、硬化性の樹脂組成物として用いることができる。
[ラジカル重合開始剤(B)]
本発明の樹脂組成物に用いることができるラジカル重合開始剤(B)としては、例えば、紫外線などの活性エネルギー線により分解してラジカルを発生するラジカル系光重合開始剤、加熱により分解してラジカルを発生する加熱分解型ラジカル重合開始剤などが挙げられる。
ラジカル系光重合開始剤としては、例えば2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノ−1−プロパノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−[4−〔4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル〕フェニル]−2−メチルプロパン−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、2−(ジメチルアミノ)−2−〔(4−メチルフェニル)メチル〕−1−〔4−(4−モルホリニル)フェニル〕−1−ブタノン、カンファーキノン、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテルなどのケトン類;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)フェニルホスフィンオキサイドなどのアシルホスフィンオキサイド類;ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル)チタニウムなどのチタノセン類;1,2−オクタンジオン−1−〔4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)〕、エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)などのオキシムエステル類; オキシフェニル酢酸2−〔2−オキソ−2−フェニルアセトキシエトキシ〕エチルエステル、オキシフェニル酢酸2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルエステルなどのオキシフェニル酢酸エステル類などが挙げられる。中でも2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのケトン類、及び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)フェニルホスフィンオキサイドなどのアシルホスフィンオキサイド類が好ましい。
加熱分解型ラジカル重合開始剤としては、例えば1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3−ヘキシン、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物が挙げられる。
本発明の樹脂組成物において、ラジカル重合開始剤(B)の含有量は樹脂組成物全量に対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がより好ましく、1.0〜10質量%がさらに好ましく、1.5〜6質量%がよりさらに好ましい。ラジカル重合開始剤(B)の含有量が前記範囲内であると、硬化速度と硬化後の力学物性がより向上する。
[ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C)]
本発明の樹脂組成物は、さらにラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C)を含んでいてもよい。ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C)(以下、「単量体(C)」と略称する場合がある)とは、前述のラジカル重合開始剤(B)により、活性エネルギー線や熱を加えることでラジカルを発生して重合できる単量体を意味する。単量体(C)としては、例えばスチレン、アクリレート、アクリルアミド、アクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニルなどの一置換ビニル化合物;α-メチルスチレン、メタクリレート、メタクリルアミドなどの1,1−二置換ビニル化合物;アセナフチレン、N置換マレイミドなどの環状オレフィン;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン化合物などが挙げられる。中でも(メタ)アクリレートが好ましく、単官能(メタ)アクリレート、2官能(メタ)アクリレート、3官能以上の多価(メタ)アクリレートなどを用いることができる。
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等のアルキルモノ(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の脂環式モノ(メタ)アクリレート;ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等のジシクロペンテニル基含有モノ(メタ)アクリレート;フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート等のアリールモノ(メタ)アクリレート;フェノキシヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のフェノキシ基含有モノ(メタ)アクリレート;2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキルモノ(メタ)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(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ブトキシヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレート;N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート;メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のアルコキシジアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート;テトラフロロプロピル(メタ)アクリレート、へプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート等のフッ素基含有(メタ)アクリレート;ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、モルフォリン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
2官能(メタ)アクリレートとしては、例えば1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールジ(メタ)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、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等のエステル基含有ジオール骨格を有するジ(メタ)アクリレート;ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等の脂環式ジ(メタ)アクリレート;ヒドロキシプロピルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールビス(ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート)、プロポキシ化ビスフェノールAビス(ヒドロキシフロロピル(メタ)アクリレート)などが挙げられる。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のトリメチロールプロパン型多価(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、モノヒドロキシペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等のペンタエリスリトール型多価(メタ)アクリレート;トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート等のイソシアヌレート型多価(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
これら(メタ)アクリレートの中でも、アルキルモノ(メタ)アクリレート、脂環式モノ(メタ)アクリレート、シクロペンテニル基含有モノ(メタ)アクリレート、アリールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシ基含有モノ(メタ)アクリレート、アルコキシアルキルモノ(メタ)アクリレート、水酸基含有(メタ)アクリレート、アミノ基含有(メタ)アクリレート、エポキシ基含有(メタ)アクリレート、アルコキシジアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フッ素基含有(メタ)アクリレートなどの単官能(メタ)アクリレート及びアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、脂環式ジ(メタ)アクリレートなどの2官能(メタ)アクリレートが好ましく、アルキルモノ(メタ)アクリレート、脂環式モノ(メタ)アクリレート、シクロペンテニル基含有モノ(メタ)アクリレートなどの単官能(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
上記単量体(C)は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物においては、上記変性液状ジエン系ゴム(A)及び単量体(C)との質量比[(A)/(C)]は0.01〜100が好ましく、0.05〜50がより好ましく、0.1〜25がさらに好ましく、0.1〜10がよりさらに好ましい。変性液状ジエン系ゴム(A)と単量体(C)との配合割合が上記範囲にあると、硬化速度が非常に速く、硬化時の体積変化が小さく、硬化後の柔軟性が良好な樹脂組成物が得られる。
[その他の任意成分]
本発明の樹脂組成物は、その特性を損なわない範囲で、硬化促進剤、粘着付与剤、可塑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、軟化剤、消泡剤、顔料、染料、有機充填剤、香料などの添加剤を添加してもよい。
また、本発明の樹脂組成物は、ハンドリング性や硬化後の柔軟性などの性質を改善する目的で、(メタ)アクリロイル基を含まない液状ジエン系ゴムを添加してもよい。(メタ)アクリロイル基を含まない液状ジエン系ゴムとしては、例えば、前述した、不飽和ジカルボン酸無水物変性液状ジエン系ゴム(A”)、未変性の液状ジエン系ゴム(A’)、その水添物である水添液状ジエン系ゴム(AH’)などが挙げられる。これらの中でも、未変性の液状ジエン系ゴム(A’)、その水添物である水添液状ジエン系ゴム(AH’)を好適に使用できる。本発明の樹脂組成物に、(メタ)アクリロイル基を含まない液状ジエン系ゴム、典型的には、未変性の液状ジエン系ゴム(A’)、水添液状ジエン系ゴム(AH’)を含ませることにより、柔軟性に優れ、伸度も大きい硬化物を得ることができる。
(メタ)アクリロイル基を含まない液状ジエン系ゴム、例えば、未変性の液状ジエン系ゴム(A’)、水添液状ジエン系ゴム(AH’)の含有量としては、ハンドリング性、硬化速度及び硬化膜の良好な伸び特性と柔軟性を保つ観点から、樹脂組成物全量に対して80質量%以下が好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物の製造方法は、例えば、変性液状ジエン系ゴム(A)、ラジカル重合開始剤(B)、必要に応じて添加される単量体(C)及びその他の添加剤等を室温下、攪拌機やニーダーなどの通常の混合手段を用いて混合することで製造することができる。
本発明の樹脂組成物は、活性エネルギー線照射及び/又は加熱により硬化させ、硬化物を得ることができる。活性エネルギー線の照射及び加熱はどちらか一方のみ行ってもよく、両方とも行ってもよい。両方行う場合は、活性エネルギー線を照射し、次いで硬化中又は硬化後に加熱することが好ましい。
用いられる活性エネルギー線としては、粒子線、電磁波及びこれらの組み合わせが挙げられる。粒子線としては電子線(EB)、α線などが挙げられ、また電磁波としては紫外線(UV)、可視光線、赤外線、γ線、X線などが挙げられる。中でも電子線(EB)又は紫外線(UV)が好ましく用いられる。
上記活性エネルギー線は、公知の装置を用いて照射することができる。例えば、電子線(EB)の場合の加速電圧としては0.1〜10MeV、照射線量としては1〜500kGyの範囲が適当である。また、紫外線(UV)の場合、その線源として例えば放射波長が200nm〜450nmのランプを好適に用いることができる。線源としては、電子線(EB)の場合は、例えばタングステンフィラメントが挙げられ、紫外線(UV)の場合は、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプ、エキシマーランプ、カーボンアーク灯、キセノンランプ、ジルコニウムランプ、蛍光灯、自然光に含まれる紫外線などが挙げられる。紫外線を用いる場合、照射量は100〜10,000mJ/cm2が好ましい。なお、活性エネルギー線の硬化性樹脂組成物への照射時間は、エネルギーの大きさによっても異なるが、0.5〜300秒の範囲が好ましい。
本発明の樹脂組成物は作業性に優れ、硬化速度が非常に速く、保存安定性にも優れる。また、該樹脂組成物から得られる硬化物は透明性や耐熱性に優れ、しかも強度等の力学物性に優れる。そのため、本発明の樹脂組成物は、接着剤、粘着剤(接着剤及び粘着剤を粘接着剤ということがある)、コーティング剤、封止材、インキなどの用途に好適に用いることができる。中でも、本発明の樹脂組成物は硬化速度が速く透明性に優れることから、光学用の粘接着剤に特に好適に使用できる。光学用粘接着剤の用途としては、例えばデジタルバーサティルディスク(DVD)などの光ディスクの貼り合せ用途、タッチパネルの貼り合せ用途、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに使用される光学フィルムの張り合わせ用途、カメラやDVD、コンパクトディスク(CD)再生用光ヘッドに用いられる光学レンズの接着用途、光ファイバなど光学部材の接着用途等が挙げられる。また、その他にも粘接着剤用途として、半導体などの精密部品とプリント配線板との接着用途、半導体製造のバックグラウンド工程及びダイシング工程においてウェハーを保持するダイシングテープとしての用途等の電気・電子部材用途などにも使用できる。コーティング剤の用途としては、例えば自動車用ヘッドランプのコーティング用途、光ファイバのコーティング用途などが挙げられる。封止材の用途としては、例えば液晶表示素子、有機EL、LED、半導体、ハードディスクなどの精密部品の封止材用途などが挙げられる。インキの用途としては、例えば半導体やプリント配線板の製造の際に使用されるレジストインキの用途、アルミホイル紙、ポリエチレンコート紙、塩化ビニルシート、ポリエステルシート、ポリプロピレンシート、食缶、飲料缶などの印刷に使用する印刷インキの用途などが挙げられる。さらに、耐熱性に優れるため、車載用途にも好適に使用できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例及び比較例において使用した各成分は以下のとおりである。
<変性液状ジエン系ゴム(A)>
後述の製造例1〜5,7〜9で得られた(メタ)アクリロイル基変性液状ポリイソプレン及び後述の製造例6で得られた(メタ)アクリロイル基変性液状ポリブタジエン
<ラジカル重合開始剤(B)>
B−1: ラジカル系光重合開始剤 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「DAROCUR 1173」:BASF株式会社製)
<ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C)>
C−1: 単官能メタクリレート ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート(商品名 FA−512M:日立化成株式会社製)
Figure 2016104473
C−2: 単官能アクリレート イソボルニルアクリレート (商品名「IBXA」:大阪有機化学工業株式会社製)
<(メタ)アクリロイル基を含まない水添液状ジエン系ゴム>
D−1:後述の製造例10で得られた水添ポリイソプレン(AH’−10)
D−2:片末端水酸基含有水添ブタジエン−イソプレンブロック共重合体(商品名L−1302:株式会社クラレ製)
<(メタ)アクリロイル基を含まない変性化合物(q’)>
3−メチル−1,3−ブタンジオール(商品名イソプレングリコール:株式会社クラレ製)
[製造例1]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−1)
イソプレンを、n−ブチルリチウムを開始剤としてn−ヘキサン中でアニオン重合させることにより、数平均分子量28,000の液状ポリイソプレン(以下、「重合体(A'−1)」ともいう)を得た。この重合体(A'−1)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−1)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として5.0×10-5倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を0.5MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け7時間反応し、部分水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−1)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−1)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの81%が水添されていた。精製した重合体(AH’−1)100質量部に無水マレイン酸1.5質量部とBHT(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、本州化学工業株式会社製)0.1質量部を添加し、170℃で24時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリイソプレン(A*−1)(以下、「重合体(A*−1)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は82%であり、重合体(A*−1)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−1)100質量部に対し1.2質量部であった。さらに、重合体(A*−1)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−1)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−1)の物性を表1に示す。
[製造例2]:アクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−2)
製造例1で得られた重合体(A*−1)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルアクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、アクリロイル基変性液状ポリイソプレン(A−2)を合成した。得られたアクリロイル基変性液状ポリイソプレン(A−2)の物性を表1に示す。
[製造例3]:二官能(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−3)
製造例1で得られた重合体(A*−1)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート(商品名「701A」:新中村化学工業株式会社製)を加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、二官能(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−3)を合成した。得られた二官能(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−3)の物性を表1に示す。
[製造例4]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−4)
イソプレンを、n−ブチルリチウムを開始剤としてn−ヘキサン中でアニオン重合させることにより、数平均分子量19,300の液状ポリイソプレン(以下、「重合体(A'−2)」ともいう)を得た。この重合体(A'−2)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−2)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として5.0×10-5倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を0.5MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け6時間反応し、部分水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−2)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−2)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの73%が水添されていた。精製した重合体(AH’−2)100質量部に無水マレイン酸1.5質量部とBHT(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、本州化学工業株式会社製)0.1質量部を添加し、170℃で24時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリイソプレン(A*−2)(以下、「重合体(A*−2)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は80%であり、重合体(A*−2)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−2)100質量部に対し1.2質量部であった。さらに、重合体(A*−2)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−4)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−4)の物性を表1に示す。
[製造例5]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−5)
製造例1で得られた重合体(A'−1)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−1)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として5.0×10-5倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を0.5MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け4時間反応し、部分水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−3)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−3)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの54%が水添されていた。精製した重合体(AH’−3)100質量部に無水マレイン酸1.5質量部とBHT(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、本州化学工業株式会社製)0.1質量部を添加し、170℃で24時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリイソプレン(A*−3)(以下、「重合体(A*−3)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は99%であり、重合体(A*−3)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−3)100質量部に対し1.5質量部であった。さらに、重合体(A*−3)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−5)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−5)の物性を表1に示す。
[製造例6]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリブタジエン(A−6)
ブタジエンを、n−ブチルリチウムを開始剤としてTHF存在下、n−ヘキサン中でアニオン重合させることにより、数平均分子量9,400の液状ポリブタジエン(以下、「重合体(A'−3)」ともいう)を得た。この重合体(A'−3)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−3)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として3.0×10-5倍モル加え、70℃まで昇温した。水素圧力を0.5MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け6時間反応し、部分水添液状ポリブタジエン(以下、「重合体(AH’−4)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−4)を1H−NMRで分析したところ、ブタジエンユニットの80%が水添されていた。精製した重合体(AH’−4)100質量部に無水マレイン酸2.0質量部とBHT(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、本州化学工業株式会社製)0.1質量部を添加し、170℃で30時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリブタジエン(A*−4)(以下、「重合体(A*−4)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は80%であり、重合体(A*−4)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−4)100質量部に対し1.6質量部であった。さらに、重合体(A*−4)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリブタジエン(A−6)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリブタジエン(A−6)の物性を表1に示す。
[製造例7]:メタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−7)
イソプレンを、n−ブチルリチウムを開始剤としてn−ヘキサン中でアニオン重合させることにより、数平均分子量9,000の液状ポリイソプレン(以下、「重合体(A'−4)」ともいう)を得た。この重合体(A'−4)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−4)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として1.5×10-4倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を1.0MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け2時間反応し、水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−5)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−5)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの99%以上が水添されていた。精製した重合体(AH’−5)100質量部に無水マレイン酸1.5質量部とジt−ブチルパーオキサイド0.1質量部(日本油脂株式会社製)を添加し、160℃で4時間反応させることにより、無水マレイン酸変性水添液状ポリイソプレン(A*−5)(以下、「重合体(A*−5)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は87%であり、重合体(A*−5)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−5)100質量部に対し1.3質量部であった。さらに、重合体(A*−5)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−7)を合成した。得られたメタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−7)の物性を表1に示す。
[製造例8]:メタクリロイル基変性液状ポリイソプレン(A−8)
製造例4で得られた重合体(A'−2)100質量部に無水マレイン酸1.1質量部とジt−ブチルパーオキサイド0.1質量部(日本油脂株式会社製)を添加し、170℃で24時間反応させることにより、無水マレイン酸変性水添液状ポリイソプレン(A*−6)(以下、「重合体(A*−6)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は99%であり、重合体(A*−6)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−6)100質量部に対し1.1質量部であった。さらに、重合体(A*−6)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性液状ポリイソプレン(A−8)を合成した。得られたメタクリロイル基変性液状ポリイソプレン(A−8)の物性を表1に示す。
[製造例9]:メタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−9)
製造例1で得られた重合体(A'−1)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−1)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として1.5×10-4倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を1.0MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け2時間反応し、水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−6)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−6)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの99%が水添されていた。精製した重合体(AH’−6)100質量部に無水マレイン酸1.5質量部とジt−ブチルパーオキサイド0.1質量部(日本油脂株式会社製)を添加し、160℃で4時間反応させることにより、無水マレイン酸変性水添液状ポリイソプレン(A*−7)(以下、「重合体(A*−7)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は99%であり、重合体(A*−7)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−7)100質量部に対し1.5質量部であった。さらに、重合体(A*−7)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−9)を合成した。得られたメタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−9)の物性を表1に示す。
[製造例10]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−10)
イソプレンを、n−ブチルリチウムを開始剤としてn−ヘキサン中でアニオン重合させることにより、数平均分子量20,000の液状ポリイソプレン(以下、「重合体(A'−5)」ともいう)を得た。この重合体(A'−5)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−1)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として5.0×10-5倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を0.5MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け7時間反応し、部分水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−10)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−10)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの80%が水添されていた。精製した重合体(AH’−10)100質量部に無水マレイン酸1.8質量部を添加し、170℃で15時間反応させた後、重合体(AH’−10)に対し0.05質量部のジ−t−ブチルパーオキサイドを添加してさらに170℃で5時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリイソプレン(A*−8)(以下、「重合体(A*−8)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は99%であり、重合体(A*−8)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−1)100質量部に対し1.8質量部であった。さらに、重合体(A*−1)に、添加した無水マレイン酸に対して1.0モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−10)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−10)の物性を表1に示す。
[製造例11]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−11)
製造例10で得られた重合体(AH’−10)100質量部に無水マレイン酸3.0質量部を添加し、170℃で15時間反応させた後、重合体(AH’−10)に対し0.05質量部のジ−t−ブチルパーオキサイドを添加してさらに170℃で5時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリイソプレン(A*−9)(以下、「重合体(A*−9)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は99%であり、重合体(A*−9)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−1)100質量部に対し3.0質量部であった。さらに、重合体(A*−1)に、添加した無水マレイン酸に対して0.33モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートと0.67モル当量の3−メチル−1,3−ブタンジオールを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−11)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−11)の物性を表1に示す。
[製造例12]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−12)
製造例10で得られた重合体(A'−5)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−1)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として7.5×10-5倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を0.5MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け7時間反応し、部分水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−11)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−11)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの88%が水添されていた。精製した重合体(AH'−11)100質量部に無水マレイン酸3.0質量部を添加し、170℃で15時間反応させた後、重合体(AH'−11)に対し0.05質量部のジ−t−ブチルパーオキサイドを添加してさらに170℃で5時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリイソプレン(A*−10)(以下、「重合体(A*−10)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は97%であり、重合体(A*−10)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−10)100質量部に対し2.9質量部であった。さらに、重合体(A*−10)に、添加した無水マレイン酸に対して0.33モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートと0.67モル当量の3−メチル−1,3−ブタンジオールを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−12)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−12)の物性を表1に示す。
[製造例13]:メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−13)
イソプレンを、n−ブチルリチウムを開始剤としてn−ヘキサン中でアニオン重合させることにより、数平均分子量11,000の液状ポリイソプレン(以下、「重合体(A'−6)」ともいう)を得た。この重合体(A'−6)3,000gと、溶媒としてのシクロヘキサン3,000gを10Lオートクレーブ中で混合し、50℃まで昇温した。続いて、トリイソブチルアルミニウムと2−エチルヘキサン酸ニッケルとを3:1のモル比で混合したものを水素添加触媒として、重合体(A'−6)が含有する全不飽和結合のモル数に対し、水素添加触媒を構成しているニッケル金属として7.5×10-5倍モル加え、80℃まで昇温した。水素圧力を0.5MPaに保つように随時水素を供給しながら攪拌を続け7時間反応し、部分水添液状ポリイソプレン(以下、「重合体(AH’−12)」ともいう)を得た。反応液の一部を取り、重合体(AH’−12)を1H−NMRで分析したところ、イソプレンユニットの90%が水添されていた。精製した重合体(AH'−12)100質量部に無水マレイン酸4.0質量部を添加し、170℃で15時間反応させた後、重合体(AH’−12)に対し0.05質量部のジ−t−ブチルパーオキサイドを添加してさらに170℃で5時間反応させることにより、無水マレイン酸変性部分水添液状ポリイソプレン(A*−11)(以下、「重合体(A*−11)」ともいう)を得た。なお、無水マレイン酸の反応率は96%であり、重合体(A*−11)中に付加された無水マレイン酸量は重合体(A*−11)100質量部に対し3.8質量部であった。さらに、重合体(A*−11)に、添加した無水マレイン酸に対して0.5モル当量の2−ヒドロキシエチルメタクリレートと0.5モル当量の3−メチル−1,3−ブタンジオールを加え、遮光した後に120℃で10時間反応させることにより、メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−13)を合成した。得られたメタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−13)の物性を表1に示す。
なお、各製造例で得られた(メタ)アクリロイル基変性液状ポリイソプレン(A−1)〜(A−13)の各物性値の測定方法は以下のとおりである。
(数平均分子量(Mn)の測定方法)
各製造例で得た(メタ)アクリロイル基変性液状ポリイソプレン及びポリブタジエンのMnはGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により標準ポリスチレン換算分子量で求めた。測定装置及び条件は以下の通りである。
・装置 :東ソー株式会社製GPC装置「GPC8020」
・分離カラム :東ソー株式会社製「TSKgelG4000HXL」
・検出器 :東ソー株式会社製「RI−8020」
・溶離液 :テトラヒドロフラン
・溶離液流量 :1.0ml/分
・サンプル濃度:5mg/10ml
・カラム温度 :40℃
(水添率)
日本電子株式会社製1H−NMR(500MHz)を使用し、サンプル/重クロロホルム=100mg/1mLの濃度、積算回数512回、測定温度50℃で測定した。得られたスペクトルの未水添共役ジエン化合物由来の二重結合に由来するピークと、水添又は未水添共役ジエン化合物由来の飽和炭化水素に由来するピークとの面積比から、水添率を算出した。
(官能基当量)
日本電子株式会社製1H−NMR(500MHz)を使用し、サンプル/重クロロホルム=100mg/1mLの濃度、積算回数512回、測定温度50℃で測定した。得られたスペクトルの変性基(p)の有する(メタ)アクリロイル基の二重結合に由来するピークと、重合体主鎖の炭素−炭素二重結合に由来するピークとの面積比及び上記方法で求めた水添率から、変性基(p)の官能基当量を算出した。
また、変性基(q)については、得られたスペクトルの変性基(q)の酸素原子に隣接するメチレン基に由来するピークと、重合体主鎖の炭素−炭素二重結合に由来するピークとの面積比及び上記方法で求めた水添率から、変性基(q)の重合体重量に対する官能基当量を算出した。
(溶融粘度)
各製造例で得た(メタ)アクリロイル基変性液状ポリイソプレン及びポリブタジエンの38℃における溶融粘度をブルックフィールド型B型粘度計(BROOKFIELD ENGINEERING LABS. INC.製)により測定した。
(ビニル含量)
水添反応前の液状ジエン系ゴム(A'−1)〜(A'−6)を、日本電子株式会社製1H−NMR(500MHz)を使用し、サンプル/重クロロホルム=100mg/1mLの濃度、積算回数512回、測定温度50℃で測定した。得られたスペクトルのビニル化された共役ジエン化合物由来の二重結合のピークと、ビニル化されていない共役ジエン化合物由来の二重結合のピークとの面積比から、ビニル含量を算出した。
(ガラス転移温度)
各製造例で得た(メタ)アクリロイル基変性液状ポリイソプレン及びポリブタジエン 10mgをアルミパンに採取し、示差走査熱量測定(DSC)により10℃/分の昇温速度条件においてサーモグラムを測定し、DDSCのピークトップの値をガラス転移温度とした。
(樹脂100質量部に相溶するHEMAの量)
各製造例で得た(メタ)アクリロイル基変性液状ポリイソプレン及びポリブタジエン 5gに対し、極性モノマーとして2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を任意の量添加し、50℃でよく攪拌し均一にした後、室温で3時間放置し、外観の変化を観察した。分離や白濁を起こさず、透明であれば相溶したと判断し、変性液状ポリイソプレン100質量部に対して相溶するHEMAの最大量(質量部)を測定した。
Figure 2016104473
<実施例1、4〜7、9、13、14、15、16>
(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴム(A−1)〜(A−6)、(A−10)〜(A−13)とラジカル重合開始剤(B−1)を、表2に示す割合でステンレス製300mL容器に投入し、室温下、攪拌翼を用いて20分混合することにより200gの樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を下記方法により評価した。結果を表2に示す。
<比較例1、3、4>
(メタ)アクリロイル基変性液状ポリイソプレン(A−7)〜(A−9)とラジカル重合開始剤(B−1)を、表2に示す割合で配合したこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物を調製し、評価を行った。結果を表2に示す。
<実施例2、3、8、10、11、12>
メタクリロイル基変性部分水添液状ポリイソプレン(A−1)、(A−10)又はメタクリロイル基変性部分水添液状ポリブタジエン(A−6)、ラジカル重合開始剤(B−1)、ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C−1)、(C−2)及び(メタ)アクリロイル基を含まない水添液状ジエン系ゴム(D−1)、(D−2)を、表2に示す割合で配合したこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物を調製し、評価を行った。結果を表2に示す。
<比較例2>
メタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−7)、ラジカル重合開始剤(B−1)及びラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C−1)を、表2に示す割合で配合したこと以外は実施例1と同様にして樹脂組成物を調製し、評価を行った。結果を表2に示す。
<比較例5>
メタクリロイル基変性水添液状ポリイソプレン(A−7)、ラジカル重合開始剤(B−1)及びラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C−1)を表2に示す割合でステンレス製300mL容器に投入し、50℃で、攪拌翼を用いて20分混合することにより200gの樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を下記方法により評価した。結果を表2に示す。
なお、各物性の評価方法は以下の通りである。また、表2において「N/D」は、「硬化物が得られず測定不能」であることを意味する。
(外観)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、縦70mm、横70mm、厚さ0.5mmの型枠に注入し、組成物表面を厚さ50μmのPETフィルムで覆った後、UV照射装置(株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション製、水銀ランプとしてHAK125L−Fを使用)を用い、照度45mW/cm2、コンベアー速度0.25m/minに設定し、1回の作業で1,000mJ/cm2のUVを照射した。これを3回繰り返して硬化物を得た。硬化物からPETフィルムを剥がした後、目視により観察し、下記基準にしたがって透明性を評価した。
<評価基準>
5:無色透明
4:極僅かな着色が認められるが透明
3:やや着色が認められるが透明
2:明らかな着色が認められるが透明
1:不透明
N/D:硬化物が得られず測定不能
(硬度)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、縦70mm、横35mm、厚さ2.0mmの型枠に注入し、組成物表面を厚さ50μmのPETフィルムで覆った後、UV照射装置(株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション製、水銀ランプとしてHAK125L−Fを使用)を用い、照度45mW/cm2、コンベアー速度0.25m/minに設定し、1回の作業で1,000mJ/cm2のUVを照射した。これを3回繰り返して硬化物を得た。得られた2.0mm膜を3枚重ねて6.0mmの試料とし、JIS K 6253に準拠して硬度を測定した。
(破断強度及び引張伸度)
上記外観観察において得られた硬化物から幅6mm、長さ70mmの短冊状のサンプルを打ち抜き、50mm/minの引っ張り速度で引っ張り試験を行った際の破断強度及び引張伸度をインストロン社製引張試験機により測定した。数値が大きいほど各性能に優れる。
(硬化に要するUV照射量)
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、回転式レオメーター(製品名:ARES−G2、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、高圧水銀ランプとしてOmniCure SERIES2000を使用)を用いて、UV照射強度40mW/cm2で100秒間照射を行い合計4,000mJ/cm2のUVを照射しながら、測定温度25℃、歪み1%、角速度10rad/sでせん断応力をかけて動的粘弾性を測定した。この時、UV光を4,000mJ/cm2照射した後の貯蔵弾性率Gmax'に対し、90%の貯蔵弾性率G90'に到達するまでに必要なUV照射量を、硬化時に必要なUV照射量と定義した。硬化時に必要なUV照射量の値が小さいほど、硬化速度が速い。
(熱安定性)
上記外観観察で用いたものと同様の硬化物を、空気下、100℃で12時間加熱し、試験前後におけるYI値の変化(ΔYI)を色差計(製品名:ND−300A、日本電色工業株式会社製)により測定した。ΔYIが小さいほど、熱安定性が良好であり、下記の基準で評価した。
<評価基準>
5:ΔYI<2
4:2≦ΔYI<4
3:4≦ΔYI<6
2:6≦ΔYI<8
1:8≦ΔYI
Figure 2016104473
実施例1〜16に示すように、水素添加率及び変性基(p)の官能基当量が本発明の請求範囲内にある(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴムは、硬化時に必要なUV照射量の値が小さく硬化速度が速いことがわかる。また、硬化後の柔軟性、破断強度及び引張伸度にも優れ、透明性が良好であり、また熱安定性も良好である。実施例2、3、8、10、11、12より単量体(C)を含有する場合でも硬化速度が速く、透明性に優れる硬化物が得られることがわかる。さらに、実施例10と実施例11又は12とを比較すると、(メタ)アクリロイル基を含まない液状ジエン系ゴムを配合することにより、引張伸度が大きく向上し、柔軟性に特に優れる硬化物が得られることがわかる。実施例16に示すように、(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴムの数平均分子量が10,000より低い場合は、硬化速度に優れ、硬化後の透明性及び熱安定性にも優れるものの、(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴム単味の硬化物では、硬化後の破断強度が低くなることがある。ただし、実施例8のように単量体(C)など他の成分を(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴムに配合することで、硬化後の破断強度及び引張伸度が向上し、十分な機械強度と延伸性とを有する硬化物が得られる。加えて、実施例9と実施例13又は14とを比較すると、変性基(q)が(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴムに含まれることにより、硬化速度や硬化後の透明性及び熱安定性を維持したまま、硬化物の引張伸度を改良できることがわかる。一方、比較例3のように、水素添加されていない変性液状ジエン系ゴムを用いた場合は、硬化時に必要なUV照射量が多く、硬化速度が遅いため、良好な力学物性を有する硬化物を得ることができなかった。また、比較例1及び4のように、水素添加率が本発明の範囲より高い変性液状ジエン系ゴムを用いた場合は、硬化物が得られなかった。加えて比較例2のように、水素添加率が本発明の範囲より高い変性液状ジエン系ゴムを用いた場合は、単量体(C)を含有する場合でも単量体(C)との相溶性が低く、硬化物が得られなかった。比較例5では、比較例2と同様の組成物について、調整する際の混練温度を上げることで混合不良を改善し硬化物を作成できたが、完全には相溶せず、硬化前後の試料は白濁していた。
また、実施例13〜15に示される(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴムは、変性基(p)に加え、変性基(q)を有することから、極性化合物(例えば、極性の高い単量体)との相溶性が向上することが期待される。また、実施例13〜15で得られた硬化物は、硬度が比較的低く、引張伸度の値も比較的大きいことから、(メタ)アクリロイル基変性部分水添液状ジエン系ゴムは、変性基(p)に加え、変性基(q)を有することにより、柔軟性に優れ、極性化合物の相溶性を向上させつつ、柔軟性に優れた硬化物が得られることが期待される。

Claims (8)

  1. (メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基(p)を有する、共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む変性液状ジエン系ゴムであって、前記共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が30〜95mol%であり、変性基(p)の官能基当量が700〜20,000g/eqである、変性液状ジエン系ゴム。
  2. 数平均分子量が1,000〜8万である、請求項1に記載の変性液状ジエン系ゴム。
  3. 38℃における溶融粘度が0.1〜5,000Pa・sである、請求項1又は2に記載の変性液状ジエン系ゴム。
  4. 前記変性基(p)が重合体主鎖に結合したものである、請求項1〜3のいずれかに記載の変性液状ジエン系ゴム。
  5. 変性液状ジエン系ゴム(A)及びラジカル重合開始剤(B)を含む樹脂組成物であり、ラジカル重合開始剤(B)を樹脂組成物全量に対して0.1〜20質量%含有し、かつ
    変性液状ジエン系ゴム(A)が、(メタ)アクリロイル基をその一部に含む変性基(p)を有する、共役ジエン化合物由来の単量体単位(a1)を含む変性液状ジエン系ゴムであって、前記共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の水素添加率が30〜95mol%であり、変性基(p)の官能基当量が700〜20,000g/eqである樹脂組成物。
  6. さらに、ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する単量体(C)を含み、前記変性液状ジエン系ゴム(A)と前記単量体(C)との質量比[(A)/(C)]が0.01〜100である、請求項5に記載の樹脂組成物。
  7. 請求項5又は6に記載の樹脂組成物を硬化させた硬化物。
  8. 請求項5又は6に記載の樹脂組成物からなる光学用粘接着剤。
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