TWI785042B - 樹脂組成物、儲熱材料以及包括熱源及硬化物的物品 - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種樹脂組成物、儲熱材料及物品。
儲熱材料是可將所儲存的能量視需要以熱的形式取出的材料。所述儲熱材料可在空調設備、樓板供暖設備、冰箱、積體電路(integrated circuit,IC)晶片等電子零件、汽車內外裝飾材料、碳罐等汽車零件、保溫容器等的用途中利用。
作為儲熱的方式,就熱量的大小方面而言,廣泛利用使用物質的相變化的潛熱儲熱。作為潛熱儲熱物質,廣為人知的是水-冰。水-冰是熱量大的物質,但相變化溫度在大氣下限定為0℃,因此應用範圍亦受到限定。因此,作為具有高於0℃且為100℃以下的相變化溫度的潛熱儲熱物質,利用石蠟。但是,若石蠟藉由加熱而發生相變化,則變為液體,有引火及起火的危險性,因此為了將石蠟用於儲熱材料,必須收納於袋等密閉容器中等來防止石蠟自儲熱材料中洩漏,而受到應用領域的限制。
因此,作為改良包含石蠟的儲熱材料的方法,例如於專利文獻1中揭示了使用膠化劑的方法。由所述方法製作的凝膠於石蠟的相變化後亦可保持凝膠狀的成形體。但是,所述方法中,
於作為儲熱材料使用時,有引起漏液、儲熱材料的揮發等的可能性。
另外,作為其他改良方法,例如於專利文獻2中揭示了使用氫化共軛二烯共聚物的方法。所述方法中,在烴化合物的融解或凝固溫度附近可保持形狀,但若變為更高溫度,則相容性低,因此發生相分離,而發生烴化合物的漏液。
另外,作為其他改良方法,例如於專利文獻3中揭示了對儲熱材料進行微膠囊化的方法。所述方法中,儲熱材料經膠囊化,因此與相變化無關,處理性良好,但有自高溫區域中的膠囊滲出儲熱材料之虞。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2000-109787號公報
專利文獻2:日本專利特開2014-95023號公報
專利文獻3:日本專利特開2005-23229號公報
本發明的目的在於在一側面提供一種可較佳地用於儲熱材料的樹脂組成物。本發明的目的在於在另一側面提供一種儲熱量優異的儲熱材料。
本發明者等人進行了努力研究,結果發現含有特定成分的樹
脂組成物可較佳地用於儲熱材料、即由該樹脂組成物形成的儲熱材料的儲熱量優異,從而完成了本發明。本發明於若干個側面中提供下述[1]~[18]。
[1]一種樹脂組成物,其含有丙烯酸樹脂與硬化劑,丙烯酸樹脂是使包含第1單體與第2單體的單體成分聚合而成的樹脂,所述第1單體由下述式(1)表示,所述第2單體可與第1單體共聚,且具有可與硬化劑反應的反應性基;
[式中,R1表示氫原子或甲基,R2表示碳數12~30的烷基]。
[式中,R3表示氫原子或甲基,R4表示碳數12~30的烷基]。
[3]如[1]或[2]所述的樹脂組成物,其中硬化劑為選自由異氰酸酯系硬化劑、酚系硬化劑、胺系硬化劑、咪唑系硬化劑及酸酐系硬化劑所組成的群組中的至少一種硬化劑。
[4]如[1]~[3]中任一項所述的樹脂組成物,其中反應性基為選自由羧基、羥基、異氰酸酯基、胺基及環氧基所組成的群組中的至少一種基。
[5]如[1]所述的樹脂組成物,其中相對於單體成分100質量份,第1單體的含量為60質量份以上。
[6]如[1]或[5]所述的樹脂組成物,其中相對於單體成分100質量份,第2單體的含量為25質量份以下。
[7]如[2]所述的樹脂組成物,其中相對於構成丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份,第1結構單元的含量為60質量份以上。
[8]如[2]或[7]所述的樹脂組成物,其中相對於構成丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份,第2結構單元的含量為25質量份
以下。
[9]如[1]~[8]中任一項所述的樹脂組成物,其中相對於樹脂組成物100質量份,丙烯酸樹脂的含量為50質量份以上。
[10]如[1]~[9]中任一項所述的樹脂組成物,其中反應性基為環氧基。
[11]如[1]~[10]中任一項所述的樹脂組成物,其中於90℃下為液體狀。
[12]如[11]所述的樹脂組成物,其中丙烯酸樹脂的重量平均分子量為100000以下。
[13]如[11]或[12]所述的樹脂組成物,其於90℃下的黏度為100Pa.s以下。
[14]如[1]~[10]中任一項所述的樹脂組成物,其中丙烯酸樹脂的重量平均分子量為200000以上。
[15]如[1]~[14]中任一項所述的樹脂組成物,其用於形成儲熱材料。
[16]如[1]~[14]中任一項所述的樹脂組成物,其用於形成撥水材料、防霜材料、折射率調整材料、潤滑材料、吸附材料、熱硬化應力緩和材料或低介電材料。
[17]一種儲熱材料,其包含如[1]~[16]中任一項所述的樹脂組成物的硬化物。
[18]一種物品,其包括:熱源;以及以與熱源熱接觸的方式設置的如[1]~[16]中任一項所述的樹脂組成物的硬化物。
根據本發明的一側面,可提供一種可較佳地用於儲熱材料的樹脂組成物。根據本發明的另一側面,可提供一種儲熱量優異的儲熱材料。除此以外,本發明的一側面的儲熱材料在儲熱材料的相變化溫度以上可抑制漏液,耐熱性亦優異。
1:儲熱材料
2:熱控制片
3、13:金屬層
4、14:儲熱層
10:金屬構件
11:空隙部
12:樹脂組成物
15:熱控制材
圖1是表示一實施方式的儲熱材料的示意剖面圖。
圖2是表示一實施方式的熱控制片的示意剖面圖。
圖3(a)與圖3(b)是表示一實施方式的熱控制材的示意剖面圖。
以下,一面適宜參照圖式一面對本發明的實施方式進行詳細的說明。再者,本發明並不限定於以下的實施方式。
所謂本說明書中的「(甲基)丙烯酸酯」是指「丙烯酸酯」及與其對應的「甲基丙烯酸酯」,所謂「(甲基)丙烯醯基」是指「丙烯醯基」及與其對應的「甲基丙烯醯基」。
本說明書中的重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)是指使用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)在以下條件下測定,且將聚苯乙烯作為標準物質而決定的值。
.測定機器:HLC-8320GPC(製品名、東曹(股)製造)
.分析管柱:TSKgel SuperMultipore HZ-H(3根連接)(製品名、東曹(股)製造)
.保護管柱:TSKguardcolumn SuperMP(HZ)-H(製品名、東曹(股)製造)
.溶離液:四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)
.測定溫度:25℃
本說明書中,所謂「耐熱性優異」是指熱重分析-差熱分析法(Thermogravimetric Analysis-Differential Thermal Analysis,TG-DTA)測定中的1%重量減少溫度為280℃以上。
一實施方式的樹脂組成物含有丙烯酸樹脂。丙烯酸樹脂是使包含第1單體及第2單體的單體成分聚合而成的聚合物。
第1單體由下述式(1)表示。
式中,R1表示氫原子或甲基,R2表示碳數12~30的烷基。
R2所表示的烷基可為直鏈狀,亦可為分支狀。R2所表示的烷基的碳數較佳為12~28,更佳為12~26,進而佳為12~24,
尤佳為12~22。
第1單體換言之為於酯基的末端具有碳數12~30的直鏈狀或分支狀的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯。作為第1單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸十二烷基酯((甲基)丙烯酸月桂酯)、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯((甲基)丙烯酸硬脂酯)、(甲基)丙烯酸二十二酯((甲基)丙烯酸山萮酯)、(甲基)丙烯酸二十四酯、(甲基)丙烯酸二十六酯、(甲基)丙烯酸二十八酯等。該些第1單體可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。第1單體較佳為選自由(甲基)丙烯酸十二烷基酯((甲基)丙烯酸月桂酯)、(甲基)丙烯酸十六烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯((甲基)丙烯酸硬脂酯)及(甲基)丙烯酸二十二酯((甲基)丙烯酸山萮酯)所組成的群組中的至少一種。
就於形成儲熱材料時可獲得充分的儲熱量的觀點而言,第1單體的含量相對於單體成分100質量份而言較佳為60質量份以上,更佳為80質量份以上,例如亦可為98質量份以下。
第2單體是可與第1單體共聚,且具有反應性基的單體(反應性單體)。第2單體為了可與第1單體共聚,而包含具有乙烯性不飽和鍵的基(乙烯性不飽和基)。作為乙烯性不飽和基,例如可列舉(甲基)丙烯醯基、乙烯基、烯丙基等。第2單體較佳為具有反應性基及(甲基)丙烯醯基的單體(具有反應性基的(甲基)丙烯酸單體)。
第2單體中的反應性基是可與後述的硬化劑反應的基,
例如為選自由羧基、羥基、異氰酸酯基、胺基及環氧基所組成的群組中的至少一種基。即,第2單體例如為含羧基的單體、含羥基的單體、含異氰酸酯基的單體、含胺基的單體或含環氧基的單體。
作為含羧基的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、丁烯酸、異丁烯酸等。
作為含羥基的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸8-羥基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羥基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羥基月桂酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯;(甲基)丙烯酸(4-羥基甲基環己基)甲酯等羥基烷基環烷烴(甲基)丙烯酸酯等。含羥基的單體亦可為羥基乙基(甲基)丙烯醯胺、烯丙醇、2-羥基乙基乙烯醚、4-羥基丁基乙烯醚、二乙二醇單乙烯醚等。
作為含異氰酸酯基的單體,可列舉:2-甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯、2-丙烯醯氧基乙基異氰酸酯等。
作為含胺基的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基胺基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基胺基丙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基胺基丙酯等。
作為含環氧基的單體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、α-乙基(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、α-正丙基(甲基)丙烯酸
縮水甘油酯、α-正丁基(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸-3,4-環氧基丁酯、(甲基)丙烯酸-4,5-環氧基戊酯、(甲基)丙烯酸-6,7-環氧基庚酯、α-乙基(甲基)丙烯酸-6,7-環氧基庚酯、(甲基)丙烯酸-3-甲基-3,4-環氧基丁酯、(甲基)丙烯酸-4-甲基-4,5-環氧基戊酯、(甲基)丙烯酸-5-甲基-5,6-環氧基己酯、(甲基)丙烯酸-β-甲基縮水甘油酯、α-乙基(甲基)丙烯酸-β-甲基縮水甘油酯等。
該些第2單體可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。就硬化劑的選擇項變多的觀點而言,第2單體較佳為具有環氧基作為反應性基的含環氧基的單體,更佳為含環氧基的(甲基)丙烯酸單體,進而佳為(甲基)丙烯酸縮水甘油酯,尤佳為甲基丙烯酸縮水甘油酯。
於丙烯酸樹脂的重量平均分子量(詳情後述)為200000以上的情況下,就儲熱材料的耐熱性更優異的觀點而言,第2單體的含量相對於單體成分100質量份而言較佳為2質量份以上,更佳為3質量份以上,進而佳為5質量份以上,尤佳為8質量份以上。
於丙烯酸樹脂的重量平均分子量(詳情後述)為100000以下的情況下,就樹脂組成物的硬化性優異的觀點而言,第2單體的含量相對於單體成分100質量份而言較佳為6質量份以上,更佳為7質量份以上,進而佳為8質量份以上。
不論丙烯酸樹脂的重量平均分子量(詳情後述)如何,就儲熱材料的儲熱量優異的觀點而言,第2單體的含量相對於單
體成分100質量份而言可為2質量份以上,可為25質量份以下,較佳為20質量份以下,更佳為15質量份以下,進而佳為13質量份以下,尤佳為10質量份以下。
單體成分除了第1單體及第2單體以外,亦可視需要進一步含有其他單體。其他單體例如可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等於酯基的末端具有碳數未滿12(碳數1~11)的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯等於酯基的末端具有環狀烴基的(甲基)丙烯酸環烷基酯等。其他單體可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
單體成分於一實施方式中僅含有第1單體、第2單體、以及視需要的第3單體,所述第3單體為選自由於酯基的末端具有碳數1~11的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯以及於酯基的末端具有環狀烴基的(甲基)丙烯酸環烷基酯所組成的群組中的至少一種。換言之,單體成分於一實施方式中不含第1單體、第2單體及第3單體以外的單體(例如具有矽氧烷骨架的(甲基)丙烯酸單體)。單體成分於一實施方式中可僅含有第1單體與第2單體,於另一實施方式中可僅含有第1單體、第2單體及第3單體。
丙烯酸樹脂可藉由使包含第1單體、第2單體及視需要可使用的其他單體的單體成分聚合而獲得。聚合方法可自各種自由基聚合等公知的聚合方法中適宜選擇,例如亦可為懸浮聚合法、溶液聚合法、塊狀聚合法等。作為聚合方法,於使丙烯酸樹
脂的重量平均分子量變大(例如200000以上)的情況下,較佳為使用懸浮聚合法,於使丙烯酸樹脂的重量平均分子量變小(例如100000以下)的情況下,較佳為使用溶液聚合法。
於使用懸浮聚合法的情況下,將作為原料的單體成分、聚合起始劑、視需要添加的鏈轉移劑、水及懸浮劑混合,而製備分散液。
作為懸浮劑,例如可列舉:聚乙烯醇、甲基纖維素、聚丙烯醯胺等水溶性高分子、磷酸鈣、焦磷酸鎂等難溶性無機物質等。該些中,可較佳地使用聚乙烯醇等水溶性高分子。
相對於作為原料的單體成分的總量100質量份,懸浮劑的調配量較佳為0.005質量份~1質量份,更佳為0.01質量份~0.07質量份。於使用懸浮聚合法的情況下,亦可視需要進一步添加硫醇系化合物、硫甘醇、四氯化碳、α-甲基苯乙烯二聚物等分子量調整劑。聚合溫度較佳為0℃~200℃,更佳為40℃~120℃。
於使用溶液聚合法的情況下,作為所使用的溶媒,例如可列舉:甲苯、二甲苯等芳香族系溶劑,甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮系溶劑,乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系溶劑,四氯化碳等氯系溶劑,2-丙醇、2-丁醇等醇系溶媒等。就所得的丙烯酸樹脂的聚合性的觀點而言,溶液聚合開始時的溶液中的固體成分濃度較佳為40質量%~70質量%,更佳為50質量%~60質量%。聚合溫度較佳為0℃~200℃,更佳為40℃~120℃。
各聚合法中可使用的聚合起始劑只要為自由基聚合起
始劑,則可無特別限制地使用。作為自由基聚合起始劑,例如可列舉:過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、過氧化六氫對苯二甲酸二-第三丁酯、過氧化-2-乙基己酸第三丁酯、1,1-第三丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷、過氧化異丙基碳酸第三丁酯等有機過氧化物,偶氮雙異丁腈、偶氮雙-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈、偶氮雙環己酮-1-甲腈、偶氮二苯甲醯等偶氮化合物等。
就使單體充分聚合的觀點而言,聚合起始劑的調配量相對於單體的總量100質量份而言較佳為0.01質量份以上,更佳為0.05質量份以上,進而佳為0.1質量份以上。就丙烯酸樹脂的分子量成為較佳的範圍內且抑制分解產物,以及於用作儲熱材料時可獲得較佳的接著強度的觀點而言,聚合起始劑的調配量相對於單體的總量100質量份而言較佳為10質量份以下,更佳為5質量份以下,進而佳為3質量份以下。
以所述方式獲得的丙烯酸樹脂具有源自第1單體的結構單元與源自第2單體的結構單元。即,一實施方式的樹脂組成物含有包含第1結構單元(源自第1單體的結構單元)與第2結構單元(源自第2單體的結構單元)的丙烯酸樹脂。
第1結構單元由下述式(2)表示。
式中,R3表示氫原子或甲基,R4表示碳數12~30的烷基。
R4所表示的烷基可為直鏈狀,亦可為分支狀。R4所表示的烷基的碳數較佳為12~28,更佳為12~26,進而佳為12~24,尤佳為12~22。作為R4所表示的烷基,例如可列舉:十二烷基(月桂基)、十四烷基、十六烷基、十八烷基(硬脂基)、二十二基(山萮基)、二十四基、二十六基、二十八基等。R4所表示的烷基較佳為選自由十二烷基(月桂基)、十六烷基、十八烷基(硬脂基)及二十二基(山萮基)所組成的群組中的至少一種。丙烯酸樹脂可包含該些的第1結構單元的一種或兩種以上。
就儲熱材料的儲熱量優異的觀點而言,第1結構單元的含量相對於構成丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份而言較佳為60質量份以上,更佳為80質量份以上,例如亦可為98質量份以下。
第2結構單元具有反應性基。反應性基是可與後述的硬化劑反應的基,例如為選自由羧基、羥基、異氰酸酯基、胺基及
環氧基所組成的群組中的至少一種基。第2結構單元例如為源自所述含羧基的單體、含羥基的單體、含異氰酸酯基的單體、含胺基的單體或含環氧基的單體的結構單元。就硬化劑的選擇項變多的觀點而言,第2結構單元較佳為具有環氧基作為反應性基,更佳為具有縮水甘油基。丙烯酸樹脂可包含該些的第2結構單元的一種或兩種以上。
第2結構單元較佳為由下述式(3)所表示的結構單元。
式中,R5表示氫原子或甲基,R6表示氫原子或具有反應性基的有機基。R6所表示的反應性基可為所述反應性基,較佳為具有環氧基的有機基,更佳為縮水甘油基。
於丙烯酸樹脂的重量平均分子量(詳情後述)為200000以上的情況下,就儲熱材料的耐熱性更優異的觀點而言,第2結構單元的含量相對於構成丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份而言較佳為2質量份以上,更佳為3質量份以上,進而佳為5質
量份以上,尤佳為8質量份以上。
於丙烯酸樹脂的重量平均分子量(詳情後述)為100000以下的情況下,就樹脂組成物的硬化性優異的觀點而言,第2結構單元的含量相對於構成丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份而言較佳為6質量份以上,更佳為7質量份以上,進而佳為8質量份以上。
不論丙烯酸樹脂的重量平均分子量(詳情後述)如何,就於形成儲熱材料時可獲得充分的儲熱量的觀點而言,第2結構單元的含量相對於構成丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份而言可為2質量份以上,可為25質量份以下,較佳為20質量份以下,更佳為15質量份以下,進而佳為13質量份以下,尤佳為10質量份以下。
丙烯酸樹脂除了第1結構單元及第2結構單元以外,亦可視需要進一步含有其他結構單元。其他結構單元亦可為源自所述其他單體的結構單元。
丙烯酸樹脂於一實施方式中,僅含有第1結構單元、第2結構單元以及視需要的第3結構單元,所述第3結構單元源自選自由於酯基的末端具有碳數1~11的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯及於酯基的末端具有環狀烴基的(甲基)丙烯酸環烷基酯所組成的群組中的至少一種單體。換言之,丙烯酸樹脂於一實施方式中不含第1結構單元、第2結構單元及第3結構單元以外的結構單元(例如源自具有矽氧烷骨架的(甲基)丙烯酸單體的結構單元)。丙
烯酸樹脂於一實施方式中可僅含有第1結構單元與第2結構單元,於另一實施方式中可僅含有第1結構單元、第2結構單元及第3結構單元。
丙烯酸樹脂亦可為無規共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物中的任一種。
就儲熱材料的強度優異的觀點而言,丙烯酸樹脂的重量平均分子量於一實施方式中較佳為200000以上,更佳為250000以上,進而佳為300000以上。就樹脂組成物的操作容易性的觀點而言,丙烯酸樹脂的重量平均分子量較佳為2000000以下,更佳為1500000以下,進而佳為1000000以下。
就減少樹脂組成物的黏度的觀點而言,丙烯酸樹脂的重量平均分子量於另一實施方式中較佳為100000以下,更佳為70000以下,進而佳為40000以下。該情況下,丙烯酸樹脂的重量平均分子量例如亦可為5000以上。
就儲熱材料的儲熱量優異的觀點而言,丙烯酸樹脂的含量相對於樹脂組成物100質量份而言較佳為50質量份以上,更佳為70質量份以上,進而佳為80質量份以上。相對於樹脂組成物100質量份,丙烯酸樹脂的含量可為100質量份以下、99.5質量份以下或99.3質量份以下。
關於樹脂組成物,於用於形成儲熱材料的情況下,就抑制儲熱材料的漏液及揮發且提高耐熱性的觀點而言,進一步含有硬化劑。硬化劑是可與第2單體(第2結構單元)中所含的反應
性基反應的硬化劑。作為硬化劑,例如可列舉:異氰酸酯系硬化劑、酚系硬化劑、胺系硬化劑、咪唑系硬化劑、酸酐系硬化劑、羧酸系硬化劑等。該些硬化劑可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。於反應性基為環氧基的情況下,硬化劑較佳為酚系硬化劑或咪唑系硬化劑。
作為異氰酸酯系硬化劑,例如可列舉:甲苯二異氰酸酯(2,4-甲苯二異氰酸酯或2,6-甲苯二異氰酸酯或其混合物)(toluene diisocyanate,TDI)、伸苯基二異氰酸酯(間伸苯基二異氰酸酯或對伸苯基二異氰酸酯或其混合物)、4,4'-二苯基二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯(naphthalene diisocyanate,NDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯或2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯或其混合物)(diphenylmethane diisocyanate,MDI)、4,4'-甲苯胺二異氰酸酯(toluidinediisocyanate,TODI)、4,4'-二苯醚二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯,伸二甲苯基二異氰酸酯(1,3-伸二甲苯基二異氰酸酯或1,4-伸二甲苯基二異氰酸酯或其混合物)(xylylene diisocyanate,XDI)、四甲基伸二甲苯基二異氰酸酯(1,3-四甲基伸二甲苯基二異氰酸酯或1,4-四甲基伸二甲苯基二異氰酸酯或其混合物)(tetramethyl xylylene diisocyanate,TMXDI)、ω,ω'-二異氰酸酯-1,4-二乙基苯等。作為異氰酸酯系硬化劑,亦可列舉:三亞甲基二異氰酸酯、1,2-伸丙基二異氰酸酯、伸丁基二異氰酸酯(四亞甲基二異氰酸酯、1,2-伸丁基二異氰酸酯、2,3-伸丁基二異氰酸
酯、1,3-伸丁基二異氰酸酯)、1,5-五亞甲基二異氰酸酯(pentamethylene diisocyanate,PDI)、1,6-六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,HDI)、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯或2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2,6-二異氰酸酯己酸甲酯等脂肪族二異氰酸酯,1,3-環戊烷二異氰酸酯、1,3-環戊烯二異氰酸酯、環己烷二異氰酸酯(1,4-環己烷二異氰酸酯、1,3-環己烷二異氰酸酯)、3-異氰酸甲基-3,5,5-三甲基環己基異氰酸酯(異佛爾酮二異氰酸酯)(isophorone diisocyanate,IPDI)、亞甲基雙(環己基異氰酸酯)(4,4’-亞甲基雙(環己基異氰酸酯)、2,4’-亞甲基雙(環己基異氰酸酯)或2,2’-亞甲基雙(環己基異氰酸酯)、它們的反式,反式體、反式,順式體、順式,順式體、或其混合物)(H12MDI)、甲基環己烷二異氰酸酯(甲基-2,4-環己烷二異氰酸酯、甲基-2,6-環己烷二異氰酸酯)、降冰片烷二異氰酸酯(各種異構體或其混合物)(norbornane diisocyanate,NBDI)、雙(異氰酸甲基)環己烷(1,3-雙(異氰酸甲基)環己烷或1,4-雙(異氰酸甲基)環己烷或其混合物)(H6XDI)等脂環族二異氰酸酯等。
作為酚系硬化劑,例如可列舉:雙酚A、雙酚F、雙酚S、4,4'-聯苯基苯酚、四甲基雙酚A、二甲基雙酚A、四甲基雙酚F、二甲基雙酚F、四甲基雙酚S、二甲基雙酚S、四甲基-4,4'-聯苯酚、二甲基-4,4'-聯苯基苯酚、1-(4-羥基苯基)-2-[4-(1,1-雙-(4-羥基苯基)乙基)苯基]丙烷、2,2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、4,4'-亞丁基-雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、三羥基苯基甲烷、
間苯二酚、對苯二酚、五倍子酚、具有二亞異丙基骨架的苯酚類;1,1-二-4-羥基苯基茀等具有茀骨架的苯酚類;甲酚類;乙基苯酚類;丁基苯酚類;辛基苯酚類;以雙酚A、雙酚F、雙酚S、萘酚類等各種苯酚為原料的酚醛清漆樹脂、含伸二甲苯基骨架的苯酚酚醛清漆樹脂、含二環戊二烯骨架的苯酚酚醛清漆樹脂、含聯苯基骨架的苯酚酚醛清漆樹脂、含茀骨架的苯酚酚醛清漆樹脂、含呋喃骨架的苯酚酚醛清漆樹脂等各種酚醛清漆樹脂等。
作為胺系硬化劑,例如可列舉:二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基碸、二胺基二苯基醚、對苯二胺、間苯二胺、鄰苯二胺、1,5-二胺基萘、間伸二甲苯基二胺等芳香族胺、乙二胺、二乙二胺、異佛爾酮二胺、雙(4-胺基-3-甲基二環己基)甲烷、聚醚二胺等脂肪族胺;二氰二胺、1-(鄰甲苯基)雙胍等胍類等。
作為咪唑系硬化劑,例如可列舉:2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、2,3-二氫-1H-吡咯-[1,2-a]苯并咪唑、2,4-二胺基-6(2'-甲基咪唑(1'))乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6(2'-十一烷基咪唑(1'))乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6(2'-乙基-4-甲基咪唑(1'))乙基-均三嗪、2,4-二胺基-6(2'-甲基咪唑(1'))乙基-均三嗪.異三聚氰酸加成物、2-甲基咪唑異三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑異三聚氰酸加成物、2-苯基-3,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、1-氰基乙
基-2-苯基-3,5-二氰基乙氧基甲基咪唑等。
作為酸酐系硬化劑,例如可列舉:鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇偏苯三甲酸酐、聯苯基四羧酸酐等芳香族羧酸酐;壬二酸、癸二酸、十二烷二酸等脂肪族羧酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、耐地酸酐、氯橋酸酐、雙環庚烯二甲酸酐等脂環式羧酸酐等。
作為羧酸系硬化劑,例如可列舉:丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸等。
相對於樹脂組成物100質量份,硬化劑的含量較佳為0.01質量份以上,另外,較佳為10質量份以下,更佳為5質量份以下,進而佳為1質量份以下。
樹脂組成物亦可視需要進一步含有其他添加劑。作為其他添加劑,例如可列舉:硬化促進劑、抗氧化劑、著色劑、填料、結晶核劑、熱穩定劑、熱傳導材料、塑化劑、發泡劑、阻燃劑、制振劑等。其他添加劑可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
就促進丙烯酸樹脂與硬化劑的反應的觀點而言,樹脂組成物較佳為進一步含有硬化促進劑。作為硬化促進劑,例如可列舉:有機磷系硬化促進劑、四級銨鹽系硬化促進劑、錫觸媒等。該些硬化促進劑可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
相對於樹脂組成物100質量份,硬化促進劑的含量較佳為0.005質量份以上,更佳為0.01質量份以上,進而佳為0.02質量份以上,另外,較佳為1質量份以下,更佳為0.5質量份以下,
進而佳為0.2質量份以下。
樹脂組成物於90℃下可為固體狀亦可為液體狀,但就對具有複雜的形狀的構件的填充容易、儲熱材料的應用範圍廣的觀點而言,較佳為液狀。
就流動性及操作性優異的觀點而言,樹脂組成物的90℃下的黏度較佳為100Pa.s以下,更佳為50Pa.s以下,進而佳為20Pa.s以下。就同樣的觀點而言,樹脂組成物於丙烯酸樹脂的熔點+20℃下,黏度較佳為100Pa.s以下,更佳為50Pa.s以下,進而佳為具有20Pa.s以下的黏度。樹脂組成物的於90℃下的黏度或丙烯酸樹脂的熔點+20℃下的黏度例如亦可為0.5Pa.s以上。
樹脂組成物的黏度是指基於日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)Z 8803而測定的值,具體而言是指藉由E型黏度計(東機產業製造、PE-80L)測定而得的值。再者,黏度計的校正可基於JIS Z 8809-JS14000來進行。另外,丙烯酸樹脂的熔點是指利用實施例中記載的方法測定而得的值。
關於以上說明的樹脂組成物,藉由使該樹脂組成物硬化,可較佳地用作儲熱材料(作為儲熱材料用樹脂組成物而言較佳)。即,一實施方式的儲熱材料包含所述樹脂組成物的硬化物。所述儲熱材料中,丙烯酸樹脂的硬化物作為具有儲熱性的成分而發揮功能,因此儲熱材料(樹脂組成物)於一實施方式中例如亦可不包含先前的儲熱材料中使用的內含潛熱儲熱材料的儲熱膠囊,即便於該情況下,亦可獲得優異的儲熱量。
儲熱材料(所述樹脂組成物的硬化物)可靈活運用於各種領域中。儲熱材料例如可用於汽車、建築物、公共設施、地下街等的空調設備(空調設備的效率提高)、工場等的配管(配管的儲熱)、汽車的引擎(該引擎周圍的保溫)、電子零件(防止電子零件的升溫)、內衣纖維等中。
該些各用途中,關於儲熱材料(所述樹脂組成物的硬化物),藉由在各用途中以與產生熱的熱源熱接觸的方式配置,可儲存該熱源的熱。即,本發明的一實施方式為一種物品,其包括:熱源;以及以與熱源熱接觸的方式設置的儲熱材料(所述樹脂組成物的硬化物)。
例如,關於儲熱材料(所述樹脂組成物的硬化物),於與電子零件一起使用的情況下,可藉由以與電子零件熱接觸(與電子零件直接接觸、或者介隔具有熱傳導性的構件而接觸)的方式配置,而儲存電子零件中生成的熱。該情況下,例如若以與放熱構件進一步熱接觸的方式配置儲熱材料,則可將儲熱材料中儲存的熱緩緩釋放出,可抑制電子零件中生成的熱急劇地釋放出至外部(電子零件附近局部成為高溫)。
圖1是表示一實施方式的儲熱材料的示意剖面圖。如圖1所示,儲熱材料1包含所述樹脂組成物的硬化物,例如亦可為片狀(膜狀)。
於樹脂組成物在90℃下為固體狀的情況下,儲熱材料1例如可藉由對樹脂組成物進行加熱熔融並成形而獲得。即,儲熱
材料1的製造方法於一實施方式中包括對樹脂組成物進行加熱熔融而成形的步驟(成形步驟)。成形步驟中的成形可為射出成形、壓縮成形或轉移成形。該情況下,儲熱材料1可不需要外殼而將儲熱材料1單獨貼附於所安裝的對象物上,或者進行捲繞,或者可於各種狀態下安裝。
樹脂組成物在90℃下為固體狀時的儲熱材料於一實施方式中可較佳地用於熱控制片。圖2是表示一實施方式的熱控制片的示意剖面圖。如圖2所示,熱控制片2包括金屬層3、以及設置於金屬層3上的儲熱層4。
金屬層3例如由鋁、銅等構成。金屬層3的厚度例如為100μm以下。
儲熱層4包含所述儲熱材料1。儲熱層4的厚度例如為1mm~30mm、2mm~20mm或5mm~10mm。
熱控制片2例如可藉由對儲熱材料1與金屬層3進行加壓層疊而獲得。該情況下,亦可視需要於儲熱材料1的形狀得以保持的溫度以下進行加熱。
於樹脂組成物在90℃下為液體狀的情況下,儲熱材料例如可藉由於構件的空隙部填充樹脂組成物,其後使樹脂組成物硬化而獲得。即,儲熱材料於另一實施方式中可藉由於構件的空隙部填充樹脂組成物,並使所填充的樹脂組成物硬化而獲得。該情況下,儲熱材料可藉由填充液體狀的樹脂組成物並使其硬化而形成,因此可用於各個部位,例如可將凹凸形狀較佳地用於構件間。
樹脂組成物在90℃下為液體狀時的儲熱材料於一實施方式中可較佳地用於熱控制材。圖3(a)與圖3(b)是用以說明一實施方式的熱控制材的示意剖面圖。如圖3(b)所示,熱控制材15包括多個金屬層(金屬構件)13、以及填充(設置)於多個金屬層13間的儲熱層14。金屬層13及儲熱層14的構成可與所述熱控制片中的金屬層3及儲熱層4分別相同。金屬層13亦可具有凹凸形狀。熱控制材15亦可於一部分金屬層13、金屬層13間進一步具備空隙部11。空隙部11例如作為通過空冷用的空氣的空冷通路而發揮功能。
熱控制材15例如如圖3(a)所示可藉由如下方式獲得,即對於具備多個金屬層13及設置於一部分的金屬層13、金屬層13間的多個空隙部11的金屬構件10,將液狀的樹脂組成物12填充於空隙部11的一部分,其後使樹脂組成物12硬化。
於熱控制片2及熱控制材15中,於高溫(例如20℃以上)下太陽光的反射率變大,於低溫(例如15℃以下)下太陽光的反射率變低。熱控制片2及熱控制材15例如可用於房頂、道路等。藉由將熱控制片2或熱控制材15鋪設於房頂、道路等,於高溫時(例如夏天)儲熱層4、儲熱層14變為透明,金屬層3、金屬層13反射太陽熱,熱控制片2或熱控制材15可抑制房頂、道路等的溫度上升。另一方面,於低溫時(例如冬天)儲熱層4、儲熱層14變為不透明,該情況下,金屬層3、金屬層13不反射太陽熱,儲熱層4、儲熱層14吸收熱,房頂、道路等的溫度下降得到
抑制。即,熱控制片2及熱控制材15可達成高溫下的溫度上升抑制及低溫下的溫度下降抑制,而作為空調機的輔助功能而靈活運用。
於另一實施方式中,所述樹脂組成物亦可用於儲熱材料用途以外。樹脂組成物可較佳地用於形成例如撥水材料、防霜材料、折射率調整材料、潤滑材料、吸附材料、熱硬化應力緩和材料或低介電材料。撥水材料、防霜材料、折射率調整材料、潤滑材料、吸附材料、熱硬化應力緩和材料及低介電材料分別亦可包含例如所述樹脂組成物的硬化物。
[實施例]
以下,藉由實施例更具體地說明本發明,但本發明並不限定於以下實施例。
[丙烯酸樹脂的合成]
實施例1-1~實施例1-11中使用的丙烯酸樹脂1A~丙烯酸樹脂1F及比較例1-1中使用的丙烯酸樹脂1G如下所述藉由公知的懸浮聚合方法合成。
(丙烯酸樹脂1A的合成例)
將由攪拌機、溫度計、氮氣導入管、排出管及加熱套構成的500mL燒瓶作為反應器,以100mL/分鐘於燒瓶內流入氮氣。
其次,將作為單體的丙烯酸硬脂酯85g、丙烯酸丁酯10g及甲基丙烯酸縮水甘油酯5g混合,進一步添加作為聚合起始劑的過氧化月桂醯0.41g、作為鏈轉移劑的正辛基硫醇0.12g,進行溶解
而獲得混合物。而且,對於該混合物,添加水201.3g(相對於混合物100質量份而言為200質量份)、作為分散助劑的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)0.2g(相對於混合物100質量份而言為0.02質量份),而製備分散液。
繼而,於流通氮氣且溶存氧為1ppm以下的燒瓶(反應器)內供給該分散液,一面於反應器內溫度60℃、攪拌轉數250次/分鐘下攪拌,一面進行加熱,進行4小時反應。一面於反應過程中取樣,一面根據所生成的樹脂的比重計算出聚合率,於確認到聚合率為80%以上後,升溫至90℃,進而反應2小時。其後,將反應器內的產物冷卻,取出該產物,進行水洗、脫水、乾燥,而獲得丙烯酸樹脂1A。丙烯酸樹脂1A的重量平均分子量(Mw)為700000。
關於丙烯酸樹脂1B~丙烯酸樹脂1F及丙烯酸樹脂1G,除了將單體成分變更為表1所示的單體成分以外,利用與丙烯酸樹脂1A的合成例相同的方法合成。將所得的各丙烯酸樹脂的重量平均分子量(Mw)一併示於表1中。
[丙烯酸樹脂的合成]
如下所述,藉由公知的溶液聚合方法合成實施例2-1~實施例2-10及比較例2-1~比較例2-2中使用的丙烯酸樹脂2A~丙烯酸樹脂2J。
(丙烯酸樹脂2A的合成例)
將由攪拌機、溫度計、氮氣導入管、排出管及加熱套構成的500mL燒瓶作為反應器,以100mL/分鐘於燒瓶內流入氮氣。
其次,將作為單體的丙烯酸十六烷基酯90g及甲基丙烯酸縮水甘油酯10g、作為溶媒的2-丙醇81.8g混合。一面以攪拌轉數250次/分鐘攪拌,一面升溫至反應器內溫度60℃,於升溫至60℃結束後,於反應器內添加偶氮雙異丁腈0.3g,進行7小時反應。其後,於減壓下對溶媒進行脫溶,而獲得丙烯酸樹脂2A。丙烯酸
樹脂2A的重量平均分子量(Mw)為35000。
關於丙烯酸樹脂2B~丙烯酸樹脂2J,除了將單體成分變更為表2、表3所示的單體成分以外,利用與丙烯酸樹脂2A的合成例相同的方法合成。將所得的各丙烯酸樹脂的重量平均分子量(Mw)及熔點一併示於表2、表3中。
丙烯酸樹脂的熔點如下所述測定。
使用示差掃描熱量測定計(珀金埃爾默(PerkinElmer)公司製造、型號DSC8500),以20℃/分鐘升溫至100℃,於100℃下保持3分鐘後,以10℃/分鐘的速度降溫至-30℃為止,繼而於-30℃下保持3分鐘後,以10℃/分鐘的速度再次升溫至100℃為止,藉此測定丙烯酸樹脂的熱行為,計算出熔解峰值作為丙烯酸樹脂的熔點。
再者,丙烯酸月桂酯及丙烯酸4-羥基丁酯使用大阪有機化學工業(股)製造,丙烯酸十四烷基酯使用東京化成工業(股)製造,丙烯酸十六烷基酯及丙烯酸丁酯使用和光純藥工業(股)製造,丙烯酸硬脂酯、丙烯酸山萮酯及甲基丙烯酸縮水甘油酯使用日油(股)製造。
[儲熱材料的製作]
(實施例1-1)
將丙烯酸樹脂1A 15g、作為硬化劑的3-甲基-六氫鄰苯二甲酸(日立化成(股)製造、商品名「HN5500」)0.24g、及1-氰基乙基-2-苯基咪唑(四國化成工業(股)製造、商品名「凱澤魯(Curezol)2PZ-CN」)0.03g(固體成分比)進行調配,於100℃下混煉30分鐘而獲得樹脂組成物。其次,將樹脂組成物填充於10cm×10cm×1mm的模板(不鏽鋼(SUS)板)中,於SUS板上蓋
上蓋後,於60kPa的加壓下、180℃下硬化1.5小時,而獲得厚度1mm的片狀的儲熱材料。
(實施例1-2~實施例1-10、參考例1-1、比較例1-1)
除了將樹脂組成物的組成如表4、表5所示進行變更以外,利用與實施例1-1相同的方法製作儲熱材料。
(實施例2-1)
將丙烯酸樹脂2A 9.8g、作為硬化劑的1-氰基乙基-2-苯基咪唑(四國化成工業(股)製造、商品名「凱澤魯(Curezol)2PZ-CN」)0.2g(固體成分比)進行調配,而獲得樹脂組成物。使用E型黏度計(東機產業製造、PE-80L),並基於JIS Z 8803來測定所述樹脂組成物的於90℃下的黏度。將結果示於表6中。
其次,將樹脂組成物填充於10cm×10cm×1mm的模板(SUS板)中,於SUS板上蓋上蓋後,於60kPa的加壓下、180℃下硬化1.5小時,而獲得厚度1mm的片狀的儲熱材料。
(實施例2-2~實施例2-12、比較例2-1)
除了將樹脂組成物的組成如表6~表8所示進行變更以外,利用與實施例2-1相同的方法實施樹脂組成物的黏度測定及儲熱材料的製作。將結果示於表6~表8中。
[熔點及儲熱量的評價]
使用示差掃描熱量測定計(珀金埃爾默(PerkinElmer)公司製造、型號DSC8500)測定實施例及比較例中製作的各儲熱材料,計算出熔點與儲熱量。具體而言,以20℃/分鐘升溫至100℃,於
100℃下保持3分鐘後,以10℃/分鐘的速度降溫至-30℃為止,繼而於-30℃下保持3分鐘後,以10℃/分鐘的速度再次升溫至100℃為止,而測定熱行為。將熔解峰值設為儲熱材料的熔點,將面積設為儲熱量。將結果示於表4~表8中。再者,若儲熱量為30J/g以上,則可以說儲熱量優異。
[漏液及揮發性的評價]
對於實施例及比較例中製作的各儲熱材料,測定於80℃的溫度下、大氣環境下靜置1000小時前後的重量變化,測定重量減少率(%)。將結果示於表4~表8中。
[耐熱性的試驗(TG-DTA)]
使用熱重量天平TG-DTA6300(日立高新技術科學(股)(日立高新技術(股)),測定實施例及比較例中製作的各儲熱材料的重量減少。讀取自初期重量減少1%重量的溫度(℃),設為1重量%減少溫度的值。將結果示於表4~表8中。
表4~表8中,HN5500表示3-甲基-六氫鄰苯二甲酸或4-甲基-六氫鄰苯二甲酸(日立化成(股)製造),HP850表示苯酚酚醛清漆(日立化成(股)製造),IPDI表示異佛爾酮二異氰酸酯(住化拜耳聚胺酯(Sumika Bayer Urethane)公司製造),HMDA表示六亞甲基二胺(和光純藥工業(股)製造),2PZCN表示1-氰基乙基-2-苯基咪唑(四國化成工業(股)製造)。
實施例的儲熱材料的儲熱量優異,除此以外耐熱性亦優異,可抑制漏液及揮發。尤其,實施例2-1~實施例2-12的儲熱材料可藉由使液體狀的樹脂組成物硬化而獲得,因此就對於具有複雜的形狀的構件而言亦可應用的方面而言有利。
[產業上的可利用性]
本發明的儲熱材料的儲熱量優異,除此以外耐熱性亦優異,可抑制漏液及揮發,因此尤其於需要耐熱性的領域中,可不利用袋等進行包裝而使用。另外,於樹脂組成物為液體狀的情況
下,儲熱材料可藉由填充該樹脂組成物並使其硬化而獲得,因此對於具有複雜的形狀的構件而言亦可應用。
Claims (16)
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂組成物,其中所述硬化劑為選自由異氰酸酯系硬化劑、酚系硬化劑、胺系硬化劑、咪唑系硬化劑及酸酐系硬化劑所組成的群組中的至少一種硬化劑。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂組成物,其中所述反應性基為選自由羧基、羥基、異氰酸酯基、胺基及環氧基所組成的群組中的至少一種基。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物,其中相對於所述單體成分100質量份,所述第1單體的含量為60質量份以上。
- 如申請專利範圍第1項或第5項所述的樹脂組成物,其中相對於所述單體成分100質量份,所述第2單體的含量為25質量份以下。
- 如申請專利範圍第2項所述的樹脂組成物,其中相對於構成所述丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份,所述第1結構單元的含量為60質量份以上。
- 如申請專利範圍第2項或第7項所述的樹脂組成物,其中相對於構成所述丙烯酸樹脂的所有結構單元100質量份,所述第2結構單元的含量為25質量份以下。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂組成物,其 中相對於所述樹脂組成物100質量份,所述丙烯酸樹脂的含量為50質量份以上。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂組成物,其中所述反應性基為環氧基。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂組成物,其中硬化前的所述樹脂組成物於90℃下為液體狀。
- 如申請專利範圍第11項所述的樹脂組成物,其於90℃下的黏度為100Pa.s以下,其中所述黏度是指使用E型黏度計,並基於日本工業標準Z 8803而測定的值。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂組成物,其用於形成儲熱材料。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的樹脂組成物,其用於形成撥水材料、防霜材料、折射率調整材料、潤滑材料、吸附材料、熱硬化應力緩和材料或低介電材料。
- 一種儲熱材料,其包含如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述的樹脂組成物的硬化物。
- 一種包括熱源及硬化物的物品,其包括:熱源;以及以與所述熱源熱接觸的方式設置的如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述的樹脂組成物的硬化物。
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