WO2010067742A1 - 硬化性樹脂組成物および塗料、それを積層してなるプラスチック成形体 - Google Patents

硬化性樹脂組成物および塗料、それを積層してなるプラスチック成形体 Download PDF

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幸司 植村
高田 泰廣
英和 宮野
一朗 御幡
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Dic株式会社
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    • C09D183/10Block or graft copolymers containing polysiloxane sequences

Definitions

  • the present invention relates to a polysiloxane curable resin composition, a paint containing the composition, and a plastic molded body having a surface protected by laminating layers formed of the composition.
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), acrylic resins, ABS resins, polycarbonate resins and plastics such as fiber reinforced plastic (FRP) have been used for exterior construction in terms of lightness, impact resistance, workability and recyclability. Widely used in parts and automotive exterior parts.
  • PET polyethylene terephthalate
  • acrylic resins acrylic resins
  • ABS resins polycarbonate resins
  • plastics such as fiber reinforced plastic (FRP)
  • FRP fiber reinforced plastic
  • the inventors previously described a polymer having a hydrolyzable silyl group and a functional group other than the hydrolyzable silyl group, a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group.
  • a curable resin composition containing a resin obtained by condensation reaction of a polysiloxane having a group and a curing agent has been invented and disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • a cured coating film from the curable resin composition is excellent in weather resistance and scratch resistance.
  • the curable resin composition is thermosetting, and heating at a high temperature of 140 ° C. is required to impart high scratch resistance to the cured coating film (see Example 1 of Patent Document 1). Therefore, when applied to a plastic material that is generally sensitive to heat, there is a problem that the base material is deformed or discolored by heat.
  • an ultraviolet curable polysiloxane coating as a system that can be cured without heating at high temperatures (see, for example, Patent Document 2).
  • it contains a composite resin having a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group and a polysiloxane segment having a polymerizable double bond, and a polymer segment other than the polysiloxane, and a photopolymerization initiator.
  • It is an ultraviolet curable coating, and it has excellent scratch resistance, acid resistance, and resistance by two curing mechanisms: ultraviolet curing and improvement of the crosslinking density of the coating film by condensation reaction of silanol groups and / or hydrolyzable silyl groups.
  • thermosetting resin composition It can form a cured coating film having alkalinity and solvent resistance, and it is difficult to use a thermosetting resin composition. Can be used.
  • the ultraviolet curable paint is not assumed to be used in very severe conditions, corresponding to long-term exposure of 10 years or more outdoors. For example, it was prepared by the method described in Example 1. A problem was found that the cured coating film was cracked after an accelerated weathering test equivalent to 10 years of outdoor exposure. Further, for example, when a cured coating film produced by the method described in Example 3 is directly formed on a polyethylene terephthalate (PET) substrate or a polycarbonate substrate, a severe moisture resistance test is performed. Thus, the problem that the adhesion between the substrate and the cured coating film is remarkably lowered has also been found.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the problem to be solved by the present invention is that it has both long-term weather resistance (specifically, crack resistance) outdoors and excellent scratch resistance, and moreover, it adheres to plastic materials without heating at high temperatures.
  • a highly practical curable resin composition capable of forming an excellent cured coating film, a coating containing the curable resin composition, and a surface formed by laminating layers formed of the composition It is to provide a protected plastic molding.
  • an active energy ray-curable resin composition in which a polysiloxane segment is within a specific range and an alcoholic hydroxyl group and an isocyanate group coexist in the system is used outdoors.
  • long-term weather resistance specifically, crack resistance
  • excellent scratch resistance it is possible to form a cured coating film with excellent adhesion to plastic materials without heating at high temperatures.
  • the polysiloxane segment in the active energy ray-curable resin composition By setting the polysiloxane segment in the active energy ray-curable resin composition within a specific range, even a coating film obtained by curing with active energy rays such as ultraviolet rays without heating at high temperature is excellent. It becomes possible to have both scratch resistance and high adhesion to a plastic substrate. Moreover, even if it is the coating film obtained by making it harden
  • the present invention relates to a polysiloxane segment (a1) having a structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2), a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group, and an alcoholic hydroxyl group.
  • a curable resin composition containing a composite resin (A) bonded with a bond represented by the general formula (3) and a polyisocyanate (B), the vinyl polymer segment (a2) having ,
  • the content of the polysiloxane segment (a1) is 10 to 60% by weight with respect to the total solid content of the curable resin composition, and the content of polyisocyanate (B) is the total solid content of the curable resin composition.
  • a curable resin composition that is 5 to 50% by weight based on the amount.
  • R 1 , R 2 and R 3 are each independently —R 4 —CH ⁇ CH 2 , —R 4 —C (CH 3 ) ⁇ CH 2 , A group having one polymerizable double bond selected from the group consisting of —R 4 —O—CO—C (CH 3 ) ⁇ CH 2 and —R 4 —O—CO—CH ⁇ CH 2 (provided that R 4 Represents a single bond or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms), an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an aryl group, or 7 to 12 carbon atoms. And at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a group having the polymerizable double bond)
  • the present invention also provides a paint containing the curable resin composition described above.
  • the present invention also provides a plastic molded body obtained by laminating layers formed of the curable resin composition described above.
  • long-term weather resistance specifically, crack resistance
  • excellent scratch resistance are combined, and further, a cured coating film having excellent adhesion to a plastic material is formed without heating at a high temperature.
  • a curable resin composition having high practicality can be obtained.
  • the paint containing the curable resin composition is particularly useful as a paint for building exteriors that require long-term weather resistance and a paint that is easily deformed by heat, such as plastic, and the curable resin composition of the present invention.
  • the plastic molded body formed by laminating the formed layers has both long-term outdoor weather resistance (specifically, crack resistance) and excellent scratch resistance.
  • the composite resin (A) used in the present invention is a polysiloxane having a structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2), and a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group.
  • Segment (a1) hereinafter simply referred to as polysiloxane segment (a1)
  • vinyl polymer segment (a2) having alcoholic hydroxyl group
  • This is a composite resin (A) bonded by a bond represented by formula (3).
  • the bond represented by the general formula (3) is particularly excellent in the alkali resistance of the resulting coating film and is preferable.
  • the bond represented by the general formula (3) is generated. Accordingly, in the general formula (3), carbon atoms constitute a part of the vinyl polymer segment (a2), and silicon atoms bonded only to oxygen atoms constitute a part of the polysiloxane segment (a1).
  • the form of the composite resin (A) is, for example, a composite resin having a graft structure in which the polysiloxane segment (a1) is chemically bonded as a side chain of the polymer segment (a2), or the polymer segment (a2). And a composite resin having a block structure in which the polysiloxane segment (a1) is chemically bonded.
  • the polysiloxane segment (a1) in the present invention is a segment having a structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2), a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group.
  • the structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) includes a group having a polymerizable double bond.
  • the structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) has a group having a polymerizable double bond as an essential component.
  • R 1 , R 2 and R 3 is a group having the polymerizable double bond.
  • alkylene group having 1 to 6 carbon atoms in R 4 include methylene group, ethylene group, propylene group, isopropylene group, butylene group, isobutylene group, sec-butylene group, tert-butylene group, Pentylene group, isopentylene group, neopentylene group, tert-pentylene group, 1-methylbutylene group, 2-methylbutylene group, 1,2-dimethylpropylene group, 1-ethylpropylene group, hexylene group, isohesylene group, 1-methylpentylene Len group, 2-methylpentylene group, 3-methylpentylene group, 1,1-dimethylbutylene group, 1,2-dimethylbutylene group, 2,2-dimethylbutylene group, 1-ethylbutylene group, 1,1
  • alkyl group having 1 to 6 carbon atoms examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, and isopentyl.
  • Examples of the cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a 2-methylphenyl group, a 3-methylphenyl group, a 4-methylphenyl group, a 4-vinylphenyl group, and a 3-isopropylphenyl group.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms include a benzyl group, a diphenylmethyl group, and a naphthylmethyl group.
  • R 1 , R 2 and R 3 are a group having a polymerizable double bond
  • the polysiloxane segment (a1) is represented by the general formula (1).
  • R 1 is a group having the polymerizable double bond
  • R 2 and R 3 is a group having the polymerizable double bond and the polysiloxane segment (a1) has both of the structural units represented by the general formula (1) and the general formula (2)
  • R It shows that at least one of 1 , R 2 and R 3 is a group having a polymerizable double bond.
  • two or more polymerizable double bonds are preferably present in the polysiloxane segment (a1), more preferably 3 to 200, and even more preferably 3 to 50.
  • a coating film excellent in scratch resistance can be obtained.
  • the content of polymerizable double bonds in the polysiloxane segment (a1) is 3 to 20% by weight, desired scratch resistance can be obtained.
  • the calculation of the content of the polymerizable double bond is as follows: the molecular weight is 27 for a group having —CH ⁇ CH 2, and the molecular weight is 41 for a group having —C (CH 3 ) ⁇ CH 2. Calculated.
  • the structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) is a three-dimensional network-like polysiloxane structural unit in which two or three of the silicon bonds are involved in crosslinking. Since a dense network structure is not formed while a three-dimensional network structure is formed, gelation or the like does not occur during production, and the long-term storage stability of the resulting composite resin is improved.
  • the silanol group is a silicon-containing group having a hydroxyl group directly bonded to a silicon atom.
  • the silanol group is a silanol group formed by combining an oxygen atom having a bond with a hydrogen atom in the structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2). Preferably there is.
  • the hydrolyzable silyl group is a silicon-containing group having a hydrolyzable group directly bonded to a silicon atom, and specifically includes, for example, a group represented by the general formula (4). .
  • R 5 is a monovalent organic group such as an alkyl group, an aryl group or an aralkyl group
  • R 6 is a halogen atom, an alkoxy group, an acyloxy group, a phenoxy group, an aryloxy group, a mercapto group
  • a hydrolyzable group selected from the group consisting of an amino group, an amide group, an aminooxy group, an iminooxy group, and an alkenyloxy group
  • b is an integer of 0 to 2.
  • examples of the alkyl group include a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert -Pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-ethylpropyl group, hexyl group, isohexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl Group, 1,1-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 1,1,2-trimethylpropyl group, 1,2,2-trimethylpropyl group 1-ethyl-2-methylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropy
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a 2-methylphenyl group, a 3-methylphenyl group, a 4-methylphenyl group, a 4-vinylphenyl group, and a 3-isopropylphenyl group.
  • Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a diphenylmethyl group, and a naphthylmethyl group.
  • examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, a second butoxy group, and a third butoxy group.
  • examples of the acyloxy group include formyloxy, acetoxy, propanoyloxy, butanoyloxy, pivaloyloxy, pentanoyloxy, phenylacetoxy, acetoacetoxy, benzoyloxy, naphthoyloxy and the like.
  • Examples of the aryloxy group include phenyloxy and naphthyloxy.
  • Examples of the alkenyloxy group include vinyloxy group, allyloxy group, 1-propenyloxy group, isopropenyloxy group, 2-butenyloxy group, 3-butenyloxy group, 2-petenyloxy group, 3-methyl-3-butenyloxy group, 2 -Hexenyloxy group and the like.
  • the hydrolyzable silyl group represented by the general formula (4) becomes a silanol group.
  • a methoxy group and an ethoxy group are preferable because of excellent hydrolyzability.
  • the hydrolyzable silyl group specifically includes an oxygen atom having a bond in the structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2) bonded to the hydrolyzable group. Or it is preferable that it is the hydrolyzable silyl group substituted.
  • the silanol group or the hydrolyzable silyl group is formed between the hydroxyl group in the silanol group or the hydrolyzable group in the hydrolyzable silyl group in parallel with the ultraviolet curing reaction when the coating film is formed by ultraviolet curing. Since the hydrolysis condensation reaction proceeds, the cross-linking density of the polysiloxane structure of the obtained coating film is increased, and a coating film having excellent solvent resistance can be formed.
  • the polysiloxane segment (a1) containing the silanol group or the hydrolyzable silyl group and the vinyl polymer segment (a2) having an alcoholic hydroxyl group described later are represented by the general formula (3). Used when connecting via
  • the polysiloxane segment (a1) is not particularly limited except that it has a structural unit represented by the general formula (1) and / or the general formula (2), and a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group. Other groups may be included.
  • Polysiloxanes R 1 in the general formula (1) is a structural unit is a group having a polymerizable double bond, R 1 in the general formula (1) coexist and the structural unit is an alkyl group such as methyl It may be segment (a1) A structural unit R 1 is an alkyl group such as a methyl group and structural units R 1 is a group having a polymerizable double bond in the formula (1), the formula in (1), the general formula It may be a polysiloxane segment (a1) in which R 2 and R 3 in (2) coexist with a structural unit that is an alkyl group such as a methyl group, A structural unit in which R 1 in the general formula (1) is a group having the polymerizable double bond, and a structural unit in which R 2 and R 3 in the general formula (2) are alkyl groups such as a methyl group.
  • the polysiloxane segment (a1) which coexists may be used, and there is no particular limitation. Specifically, examples of the polysiloxane segment (
  • the present invention is characterized in that the polysiloxane segment (a1) is contained in an amount of 10 to 60% by weight based on the total solid content of the curable resin composition. It becomes possible to make it.
  • the vinyl polymer segment (a2) in the present invention is a vinyl polymer segment such as an acrylic polymer having an alcoholic hydroxyl group, a fluoroolefin polymer, a vinyl ester polymer, an aromatic vinyl polymer, and a polyolefin polymer.
  • an acrylic polymer segment obtained by copolymerizing a (meth) acrylic monomer having an alcohol hydroxyl group is preferable because the obtained coating film is excellent in transparency and gloss.
  • the (meth) acrylic monomer having an alcohol hydroxyl group examples include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) ) Acrylate, 3-hydroxybutyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, di-2-hydroxyethyl fumarate, mono-2-hydroxyethyl mono Various ⁇ such as butyl fumarate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, “Placcel FM or Plaxel FA” [Caprolactone addition monomer manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.] Hydroxyalkyl esters of ⁇ - ethylenically unsaturated carboxylic acid or an adduct thereof with ⁇ - caprolactone, and the like.
  • the content of the polyisocyanate (B) described later is in the range of 5 to 50% by weight with respect to the total solid content of the curable resin composition. It is preferable to calculate from the amount added and to determine appropriately. Further, as described later, in the present invention, it is more preferable to use an ultraviolet curable monomer having an alcoholic hydroxyl group in combination. Therefore, the amount of alcoholic hydroxyl group in the vinyl polymer segment (a2) having an alcoholic hydroxyl group can be determined in consideration of the amount of the ultraviolet curable monomer having an alcoholic hydroxyl group to be used in combination. It is preferably contained so as to be substantially in the range of 30 to 300 in terms of the hydroxyl value of the vinyl polymer segment (a2).
  • copolymerizable (meth) acrylic monomers are not particularly limited, and known monomers can be used. Vinyl monomers can also be copolymerized. For example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) Alkyl (meth) acrylates having an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms such as acrylate and lauryl (meth) acrylate; aralkyl (meth) acrylates such as benzyl (meth) acrylate and 2-phenylethyl (meth) acrylate Cycloalkyl (meth) acrylates such as cyclohexyl (meth) acrylate and isobornyl (meth) acryl
  • the polymerization method the solvent, or the polymerization initiator for copolymerizing the monomers
  • the vinyl polymer segment (a2) can be obtained by a known method.
  • 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-) can be obtained by various polymerization methods such as bulk radical polymerization, solution radical polymerization, and non-aqueous dispersion radical polymerization.
  • the vinyl polymer segment (a2) can be obtained by using a polymerization initiator such as tert-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, diisopropyl peroxycarbonate or the like.
  • the number average molecular weight of the vinyl polymer segment (a2) is preferably in the range of 500 to 200,000 in terms of number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn), and the composite resin (A) is produced. It is possible to prevent thickening and gelation at the time of carrying out, and excellent durability when used as a coating film.
  • Mn is more preferably in the range of 700 to 100,000, still more preferably in the range of 1,000 to 50,000.
  • the vinyl polymer segment (a2) is a vinyl polymer segment (A) in order to form a composite resin (A) bonded by the bond represented by the general formula (3) with the polysiloxane segment (a1). It has a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group directly bonded to the carbon bond in a2). Since these silanol groups and / or hydrolyzable silyl groups become bonds represented by the general formula (3) in the production of the composite resin (A) described later, the composite resin (A ) In the vinyl polymer segment (a2). However, there is no problem even if silanol groups and / or hydrolyzable silyl groups remain in the vinyl polymer segment (a2).
  • a coating film in parallel with the ultraviolet curing reaction, silanol Since the hydrolytic condensation reaction proceeds between the hydrolyzable groups in the hydroxyl group or hydrolyzable silyl group in the group, the crosslink density of the polysiloxane structure of the obtained coating film is increased, and the solvent resistance is excellent.
  • a coating film can be formed.
  • the vinyl polymer segment (a2) having a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group directly bonded to a carbon bond is a (meth) acryl monomer having the alcohol hydroxyl group, the general-purpose monomer, and It is obtained by copolymerizing a vinyl monomer containing a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group directly bonded to a carbon bond.
  • vinyl monomers containing a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group directly bonded to a carbon bond include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, and vinyltri (2-methoxyethoxy) silane.
  • the composite resin (A) used in the present invention is produced by the methods shown in the following (Method 1) to (Method 3).
  • Method 1 (Meth) acrylic monomer having alcohol hydroxyl group, general-purpose (meth) acrylic monomer, etc., and vinyl monomer containing silanol group and / or hydrolyzable silyl group directly bonded to carbon bond
  • vinyl polymer segment (a2) containing a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group directly bonded to a carbon bond.
  • a silane compound having both a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group and a polymerizable double bond, and, if necessary, a general-purpose silane compound are mixed and subjected to a hydrolysis condensation reaction.
  • a silanol group and / or hydrolyzable silyl group and a silanol group or hydrolyzable silyl group of a silane compound having both a polymerizable double bond and a silanol group and / or hydrolyzed directly bonded to a carbon bond The silanol group and / or hydrolyzable silyl group of the vinyl polymer segment (a2) containing a functional silyl group undergoes a hydrolytic condensation reaction to form the polysiloxane segment (a1), and the polysiloxane
  • the composite resin (A) in which the segment (a1) and the vinyl polymer segment (a2) having an alcoholic hydroxyl group are combined by the bond represented by the general formula (3) is obtained.
  • Method 2 In the same manner as in Method 1, a vinyl polymer segment (a2) containing a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group directly bonded to a carbon bond is obtained.
  • a polysiloxane segment (a1) is obtained by subjecting a silane compound having both a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group and a polymerizable double bond and, if necessary, a general-purpose silane compound to a hydrolysis condensation reaction.
  • silanol group and / or hydrolyzable silyl group of the vinyl polymer segment (a2) and the silanol group and / or hydrolyzable silyl group of the polysiloxane segment (a1) are hydrolyzed and condensed.
  • Method 3 In the same manner as in Method 1, a vinyl polymer segment (a2) containing a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group directly bonded to a carbon bond is obtained.
  • the polysiloxane segment (a1) is obtained in the same manner as in Method 2.
  • a silane compound containing a silane compound having a polymerizable double bond and a general-purpose silane compound as necessary are mixed and subjected to a hydrolysis condensation reaction.
  • silane compound having both a silanol group and / or a hydrolyzable silyl group and a polymerizable double bond used in the (Method 1) to (Method 3) include, for example, vinyltrimethoxysilane, Vinyltriethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyltri (2-methoxyethoxy) silane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrichlorosilane, 2-trimethoxysilylethyl vinyl ether, 3- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3- (Meth) acryloyloxypropyltriethoxysilane, 3- (meth) acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, 3- (meth) acryloyloxypropyltrichlorosilane and the like.
  • Examples of general-purpose silane compounds used in the (Method 1) to (Method 3) include, for example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, and n-propyl.
  • organotrialkoxysilanes such as trimethoxysilane, iso-butyltrimethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane; dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldi-n-butoxysilane
  • diorganodialkoxysilanes such as diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methylcyclohexyldimethoxysilane, and methylphenyldimethoxysilane; methyltrichlorosilane Ethyl trichlorosilane, phenyl trichlorosilane, vinyl trichlorosilane, dimethyl dichlorosilane, chlorosilane such as diethyl dichlorosilane or diphenyl dichlorosilane
  • a tetrafunctional alkoxysilane compound such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane or tetra n-propoxysilane or a partial hydrolysis condensate of the tetrafunctional alkoxysilane compound may be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired. it can.
  • the tetrafunctional alkoxysilane compound or a partially hydrolyzed condensate thereof is used in combination, the silicon atoms of the tetrafunctional alkoxysilane compound are 20 with respect to the total silicon atoms constituting the polysiloxane segment (a1). It is preferable to use together so that it may become the range which does not exceed mol%.
  • a metal alkoxide compound other than a silicon atom such as boron, titanium, zirconium or aluminum can be used in combination with the silane compound as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • a metal alkoxide compound in combination in a range not exceeding 25 mol% with respect to all silicon atoms constituting the polysiloxane segment (a1).
  • hydrolysis condensation reaction in the (Method 1) to (Method 3), a part of the hydrolyzable group is hydrolyzed under the influence of water or the like to form a hydroxyl group, and then the hydroxyl groups or the hydroxyl group and the hydrolysis group are hydrolyzed.
  • This refers to a proceeding condensation reaction that proceeds with a functional group.
  • the hydrolysis-condensation reaction can be performed by a known method, but a method in which the reaction is advanced by supplying water and a catalyst in the production process is simple and preferable.
  • the catalyst used examples include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid; organic acids such as p-toluenesulfonic acid, monoisopropyl phosphate and acetic acid; inorganic bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; tetraisopropyl titanate , Titanic acid esters such as tetrabutyl titanate; 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (DBU), 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonene-5 (DBN), 1 Compounds containing various basic nitrogen atoms such as 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO), tri-n-butylamine, dimethylbenzylamine, monoethanolamine, imidazole, 1-methylimidazole; Tetramethylammonium salt, tetrabutylammonium salt, dilauryldimethylammonium Various quatern
  • the amount of the catalyst added is not particularly limited, but generally it is preferably used in the range of 0.0001 to 10% by weight based on the total amount of each compound having the silanol group or hydrolyzable silyl group. , More preferably in the range of 0.0005 to 3% by weight, and particularly preferably in the range of 0.001 to 1% by weight.
  • the amount of water to be supplied is preferably 0.05 mol or more with respect to 1 mol of the silanol group or hydrolyzable silyl group of each compound having the silanol group or hydrolyzable silyl group, The above is more preferable, and particularly preferably 0.5 mol or more.
  • These catalyst and water may be supplied collectively or sequentially, or may be supplied by previously mixing the catalyst and water.
  • the reaction temperature in carrying out the hydrolysis condensation reaction in the (Method 1) to (Method 3) is suitably in the range of 0 ° C. to 150 ° C., and preferably in the range of 20 ° C. to 100 ° C.
  • the reaction can be carried out under any conditions of normal pressure, increased pressure, or reduced pressure. Moreover, you may remove the alcohol and water which are the by-products which can be produced
  • the charging ratio of each compound in the above (Method 1) to (Method 3) is appropriately selected depending on the desired structure of the composite resin (A) used in the present invention. Among them, since the durability of the obtained coating film is excellent, it is preferable to obtain the composite resin (A) such that the content of the polysiloxane segment (a1) is 30 to 80% by weight, and 30 to 75% by weight is preferable. Further preferred.
  • the main chain of the vinyl polymer segment is The vinyl polymer segment having a structure in which silanol groups and / or hydrolyzable silyl groups are randomly distributed is used as an intermediate.
  • the vinyl polymer segment is Examples thereof include a method in which a hydrocondensation reaction is carried out between the silanol group and / or hydrolyzable silyl group possessed and the silanol group and / or hydrolyzable silyl group possessed by the polysiloxane segment.
  • the curable resin composition of the present invention contains 5 to 50% by weight of polyisocyanate (B) based on the total solid content of the curable resin composition.
  • polyisocyanate (B) a coating film having particularly excellent long-term weather resistance outdoors (specifically, crack resistance) can be obtained.
  • the polyisocyanate (B) to be used is not particularly limited and known ones can be used, but aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, meta-xylylene diisocyanate, Polyisocyanates mainly composed of aralkyl diisocyanates such as ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethyl-meta-xylylene diisocyanate have the problem that the cured coating film yellows when exposed to long-term outdoor exposure. It is preferable to minimize the amount used.
  • the polyisocyanate used in the present invention is preferably an aliphatic polyisocyanate containing an aliphatic diisocyanate as a main raw material.
  • the aliphatic diisocyanate include tetramethylene diisocyanate, 1,5-pentamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as “HDI”), 2,2,4- (or 2,4,4 Trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate, lysine isocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated xylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, 1,4-diisocyanate cyclohexane, 1,3-bis (diisocyanate methyl) cyclohexane, 4,4 '-Dicyclohexylmethane diisocyanate, etc.
  • HDI 1,6-hexamethylene diiso
  • Examples of the aliphatic polyisocyanate obtained from the aliphatic diisocyanate include allophanate type polyisocyanate, biuret type polyisocyanate, adduct type polyisocyanate, and isocyanurate type polyisocyanate, and any of them can be suitably used.
  • blocked polyisocyanate compounds blocked with various blocking agents can be used.
  • the blocking agent include alcohols such as methanol, ethanol and lactic acid ester; phenolic hydroxyl group-containing compounds such as phenol and salicylic acid ester; amides such as ⁇ -caprolactam and 2-pyrrolidone; oximes such as acetone oxime and methyl ethyl ketoxime Active methylene compounds such as methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate and acetylacetone can be used.
  • the isocyanate group in the polyisocyanate (B) is preferably 3 to 30% by weight based on the total solid content of the polyisocyanate, from the viewpoint of crack resistance and scratch resistance of the resulting cured coating film.
  • the isocyanate group in (B) is less than 3%, the reactivity of the polyisocyanate is low, and the scratch resistance of the cured coating film is remarkably reduced.
  • it exceeds 30% the molecular weight of the polyisocyanate is reduced. Care must be taken because crack resistance due to stress relaxation does not appear.
  • the reaction between the polyisocyanate and the hydroxyl group in the system is particularly heated.
  • the cured form is UV, it reacts gradually by being left at room temperature after coating and UV irradiation.
  • the reaction between the alcoholic hydroxyl group and the isocyanate may be promoted by heating at 80 ° C. for several minutes to several hours (20 minutes to 4 hours) after UV irradiation. In that case, you may use a well-known urethanation catalyst as needed.
  • the urethanization catalyst is appropriately selected according to the desired reaction temperature.
  • the curable resin composition of the present invention Since the curable resin composition of the present invention has a polymerizable double bond as described above, it can be cured by ultraviolet rays or heat. It is also possible to include both. Among these, ultraviolet curing is preferable when used as a coating material for surface protection coating of exterior building members made of plastic materials such as polycarbonate and exterior members for automobiles. Hereinafter, an example in the case of UV curing will be described as a specific embodiment of the present invention.
  • a photopolymerization initiator When the curable resin composition of the present invention is UV-cured, it is preferable to use a photopolymerization initiator.
  • Known photopolymerization initiators may be used, and for example, one or more selected from the group consisting of acetophenones, benzyl ketals, and benzophenones can be preferably used.
  • the acetophenones include diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4 -(2-hydroxyethoxy) phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone and the like.
  • Examples of the benzyl ketals include 1-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone and benzyl dimethyl ketal.
  • Examples of the benzophenones include benzophenone and methyl o-benzoylbenzoate.
  • Examples of the benzoins include benzoin, benzoin methyl ether, and benzoin isopropyl ether.
  • a photoinitiator (B) may be used independently and may use 2 or more types together. The amount of the photopolymerization initiator (B) used is preferably 1 to 15% by weight and more preferably 2 to 10% by weight with respect to 100% by weight of the composite resin (A).
  • the polyfunctional (meth) acrylate is preferably one having an alcoholic hydroxyl group because it is reacted with the polyisocyanate (B).
  • polymerizable double bonds in one molecule That polyfunctional (meth) acrylate.
  • urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate, etc. can be illustrated as polyfunctional acrylate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • pentaerythritol triacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate are preferred from the viewpoint of scratch resistance of the cured coating film and the improvement of crack resistance due to reaction with polyisocyanate.
  • a monofunctional (meth) acrylate may be used in combination with the polyfunctional (meth) acrylate.
  • hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, caprolactone-modified hydroxy (meth) acrylate for example, “Plexel” manufactured by Daicel Chemical Industries
  • phthalic acid and propylene Mono (meth) acrylate of polyester diol obtained from glycol mono (meth) acrylate of polyester diol obtained from succinic acid and propylene glycol, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, pentaerythritol Tri (meth) acrylate, 2-hydroxy-3- (meth) acryloyloxypropyl (meth) acrylate, (meth) acrylate of various epoxy esters Hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid esters,
  • the monomer (c) is particularly preferably a (meth) acrylic acid ester having a hydroxyl group.
  • the amount of polyfunctional acrylate (C) used is preferably 1 to 85% by weight, more preferably 5 to 80% by weight, based on the total solid content of the curable resin composition of the present invention.
  • a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, an argon laser, a helium / cadmium laser, or the like can be used.
  • the coating film can be cured by irradiating the application surface of the ultraviolet curable resin composition with ultraviolet rays having a wavelength of about 180 to 400 nm.
  • the irradiation amount of ultraviolet rays is appropriately selected depending on the type and amount of the photopolymerization initiator used.
  • thermosetting the curable resin composition of the present invention when thermosetting the curable resin composition of the present invention, the reaction temperature and reaction time of the polymerizable double bond reaction in the composition and the urethanization reaction between the alcoholic hydroxyl group and the isocyanate are taken into consideration. Thus, it is preferable to select each catalyst. Moreover, it is also possible to use a thermosetting resin together.
  • the thermosetting resin include vinyl resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, epoxy resins, epoxy ester resins, acrylic resins, phenol resins, petroleum resins, ketone resins, silicon resins, and modified resins thereof.
  • an organic solvent may be contained in order to adjust the viscosity at the time of coating.
  • the organic solvent include aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclohexane and cyclopentane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and ethylbenzene Alcohols such as methanol, ethanol, n-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether; ethyl acetate, butyl acetate, n-butyl acetate, n-amyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl Esters such as ether acetate; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-amyl ketone, methyl
  • the curable resin composition of the present invention includes an organic solvent, an inorganic pigment, an organic pigment, an extender pigment, a clay mineral, a wax, a surfactant, a stabilizer, a flow regulator, a dye, a leveling agent, if necessary.
  • Various additives such as a rheology control agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant, or a plasticizer can also be used.
  • the composite resin (A) contained has both the polysiloxane segment (a1) and the vinyl polymer segment (a2), the surface smoothness of the coating film is improved.
  • the curable resin composition of the present invention can be used in various shapes. Specific examples include a solution dissolved in an organic solvent, a dispersion dispersed in an organic solvent, a dispersion dispersed in water, a solution that does not use a solvent, a powder, and the like.
  • the curable resin composition of the present invention can be used as it is as a curable coating material such as ultraviolet rays. Moreover, you may add additives, such as an above described organic pigment and an inorganic pigment.
  • the film thickness of the coating film formed using the curable resin composition or paint of the present invention is not particularly limited, but a cured coating film having long-term outdoor weather resistance and excellent scratch resistance should be formed. From the standpoint of being capable of forming, it is preferably 0.1 to 300 ⁇ m. When the thickness of the cured coating film is less than 0.1 ⁇ m, it becomes impossible to impart weather resistance and scratch resistance to the plastic material, and when the film thickness exceeds 300 ⁇ m, the inside of the coating film is sufficiently irradiated. Care must be taken because it may cause poor curing.
  • a cured coating film having excellent weather resistance and scratch resistance is obtained.
  • a coated product can be obtained.
  • a photopolymerization initiator by irradiating a strong energy beam such as an electron beam, a cured coating film having the same physical properties as a film irradiated with ultraviolet rays using an initiator. It is also possible to obtain.
  • a metal base material for example, a metal base material, an inorganic base material, a plastic base material, paper, a woody base material and the like can be used.
  • a layer formed of the curable resin composition is laminated on the surface of a plastic substrate
  • a normal coating method is used.
  • a plastic molded body having a cured coating film excellent in weather resistance and scratch resistance can be obtained by irradiating ultraviolet rays after applying the curable composition to the surface of the plastic substrate.
  • the curable resin composition is used by appropriately diluting it by adding a solvent in addition to the additive.
  • the solvent is not particularly limited, but it is preferable to avoid the use of aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene in consideration of the working environment during factory production.
  • the film thickness after coating is not particularly limited, but it is 0.1 to 300 ⁇ m from the viewpoint that a cured coating film having long-term outdoor weather resistance and excellent scratch resistance can be formed. preferable.
  • the thickness of the cured coating film is less than 0.1 ⁇ m, it becomes impossible to impart weather resistance and scratch resistance to the plastic material, and when the film thickness exceeds 300 ⁇ m, the inside of the coating film is sufficiently irradiated. Care must be taken because it may cause poor curing.
  • plastic substrate examples include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-propylene copolymer; polyesters such as polyethylene isophthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; nylon 1, nylon 11, and nylon 6, polyamides such as nylon 66 and nylon MX-D; styrene polymers such as polystyrene, styrene-butadiene block copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer (ABS resin); Acrylic polymers such as polymethyl methacrylate and methyl methacrylate / ethyl acrylate copolymer; polycarbonate and the like can be used.
  • the plastic substrate may have a single layer or a laminated structure of two or more layers. Moreover, these plastic base materials may be unstretched, uniaxially stretched, or
  • the plastic substrate may be a known antistatic agent, antifogging agent, antiblocking agent, ultraviolet absorber, antioxidant, light stabilizer, as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • Known additives such as crystal nucleating agents and lubricants may be contained.
  • the plastic substrate may be subjected to a known surface treatment on the surface of the substrate.
  • the surface treatment include corona. Examples thereof include discharge treatment, plasma treatment, flame plasma treatment, electron beam irradiation treatment, ultraviolet ray irradiation treatment, and the like, and a treatment combining one or more of these may be performed.
  • the shape of the base material is not particularly limited, and may be, for example, a sheet shape, a plate shape, a spherical shape, a film shape, a large structure, a complex shape assembly, or a molded product. Further, the surface of the substrate may be previously coated with an undercoat paint or the like, and even if the coated portion is deteriorated, the curable resin composition of the present invention can be applied.
  • the undercoat paint known water-soluble or water-dispersed paints, organic solvent-type or organic solvent-dispersed paints, powder paints, and the like can be used. Specifically, acrylic resin-based paint, polyester resin-based paint, alkyd resin-based paint, epoxy resin-based paint, fatty acid-modified epoxy resin-based paint, silicon resin-based paint, polyurethane resin-based paint, fluoroolefin-based paint, or amine-modified epoxy resin Various types such as resin paints can be used.
  • the undercoat paint may be a clear paint containing no pigment, or an enamel paint containing the pigment or a metallic paint containing aluminum flakes.
  • Examples of the method of applying the curable resin composition or paint of the present invention to the substrate include, for example, a brush coating method, a roller coating method, a spray coating method, a dip coating method, a flow coater coating method, a roll coater coating method, or It is possible to apply a known and commonly used coating method such as an electrodeposition coating method.
  • the coated surface is irradiated with ultraviolet rays by the method described above, thereby combining long-term weather resistance outdoors and excellent scratch resistance.
  • a coated product having a cured coating film having excellent adhesion to a plastic material can be obtained.
  • the "active ingredient” is a value obtained by dividing the theoretical yield (parts by weight) when all the methoxy groups of the silane monomer used undergo hydrolysis condensation reaction by the actual yield (parts by weight) after hydrolysis condensation reaction, That is, it is calculated by the formula [theoretical yield when all methoxy groups of the silane monomer undergo hydrolysis condensation reaction (parts by weight) / actual yield after hydrolysis condensation reaction (parts by weight)].
  • MMA methyl methacrylate
  • BMA n-butyl methacrylate
  • EHMA 2-ethylhexyl methacrylate
  • AA acrylic acid
  • MPTS 2-hydroxyethyl
  • HEMA methacrylate
  • TPEH tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate
  • a composite resin (A-1) composed of a polysiloxane segment having a nonvolatile content of 50.0% and a vinyl polymer segment.
  • a composite resin (A-2) composed of a polysiloxane segment having a nonvolatile content of 70.0% and a vinyl polymer segment.
  • a composite resin (A-3) composed of a polysiloxane segment having a nonvolatile content of 50.0% and a vinyl polymer segment.
  • Comparative Synthesis Example 1 [Preparation of Comparative Control Composite Resin (R-1)]
  • 250 parts of xylene and 250 parts of n-butyl acetate were charged, and the temperature was raised to 80 ° C. while stirring under nitrogen gas.
  • a mixture of 500 parts of styrene, 123 parts of BMA, 114 parts of BA, 3 parts of AA, 230 parts of HEMA, 30 parts of MPTS, 178 parts of xylene, 178 parts of n-butyl acetate, and 50 parts of TBPEH was mixed at the same temperature with nitrogen.
  • the mixture was added dropwise to the reaction vessel in 4 hours while stirring under aeration of gas. Thereafter, the mixture was stirred at the same temperature for 16 hours to prepare an acrylic polymer having a trimethoxysilyl group.
  • Comparative Synthesis Example 2 [Preparation of Comparative Control Composite Resin (R-2)]
  • PTMS PTMS
  • the temperature was raised to 120 ° C. while stirring under aeration of nitrogen gas.
  • a mixture consisting of 169 parts of MMA, 11 parts of MPTS, and 18 parts of TBPEH was dropped into the reaction vessel over 4 hours at the same temperature while stirring under aeration of nitrogen gas. Thereafter, the mixture was stirred at the same temperature for 16 hours to prepare an acrylic polymer having a trimethoxysilyl group.
  • reaction vessel was adjusted to 80 ° C., and 131 parts of MTMS, 226 parts of APTS, and 116 parts of DMDMS were added to the reaction vessel while stirring. Thereafter, a mixture of 6.3 parts of “A-3” and 97 parts of deionized water was dropped in 5 minutes and stirred at the same temperature for 2 hours to cause a hydrolysis and condensation reaction, thereby obtaining a reaction product. .
  • reaction product was analyzed by 1H-NMR, almost 100% of the trimethoxysilyl group of the acrylic polymer was hydrolyzed.
  • the obtained reaction product was distilled under reduced pressure of 10 to 300 kPa at 40 to 60 ° C.
  • Example 1 40.0 parts of composite resin (A-1) obtained in Synthesis Example 1, Irgacure 184 [Photoinitiator Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.] 0.8 part, DN-901S [polyisocyanate DIC (DIC)
  • the clear coating material (Coating-1) was obtained by mixing 4.2 parts.
  • Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 Based on the formulations shown in Table 1, clear paints (paint-2) to (paint-8) and comparative clear paints (comparative paint-1) to (comparative paint-4) were prepared in the same manner as in Example 1. ) was prepared.
  • the evaluation cured coating film Y was held in a constant temperature and humidity environment of 50 ° C. and a humidity of 95% for 500 hours and then allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then the adhesion of the coating film to the substrate was 100 mm of 1 mm ⁇ 1 mm. It was evaluated by a lattice cross-cut test (JIS K5600), and indicated by the remaining number of 100 lattices after peeling of the cellophane tape.
  • ⁇ Steel wool resistance> The surface of the evaluation cured coating film Y is rubbed with # 0000 steel wool under a load of 500 g, and a difference ⁇ H (%) in haze value from the initial state is measured. A smaller difference indicates less damage.
  • (A1) is an abbreviation for polysiloxane segment (a1).
  • DN-901S Bernock DN-901S [manufactured by Polyisocyanate DIC Corporation].
  • DN-950 Bernock DN-950 [manufactured by Polyisocyanate DIC Corporation].
  • DN-955 Vernock DN-955 [manufactured by Polyisocyanate DIC Corporation].
  • PETA Pentaerythritol triacrylate.
  • DPHA dipentaerythritol hexaacrylate.
  • V-4018 Unidic V-4018 [made by urethane acrylate DIC Corporation].
  • I-184 Irgacure 184.
  • I-127 Irgacure 127.
  • the clear paints (Coating-1) to (Coating-8) evaluated in Examples 1 to 8 had no cracks after 3000 hours, had a good gloss retention, and had excellent weather resistance.
  • a coating film was obtained.
  • the clear coating (specific coating-1) evaluated in Comparative Example 1 is an example in which the resin (R-1) and isocyanate reacted at room temperature, but was inferior in steel wool resistance.
  • the clear paint (specific coating-2) evaluated in Comparative Example 2 was an example in which no polyisocyanate was used, but was inferior in weather resistance and adhesion.
  • the clear coating (specific coating-3) evaluated in Comparative Example 3 is an example in which the polyisocyanate is too small, but the weather resistance is poor.
  • the clear coating (specific coating-4) evaluated in Comparative Example 4 is an example having too many polysiloxane segments, but has poor adhesion resistance.
  • Example 9 40.0 parts of composite resin (A-1) obtained in Synthesis Example 1, 7.0 parts of pentaerythritol triacrylate (PETA), Irgacure 184 [photopolymerization initiator manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.] 1.08 parts, Tinuvin 400 [Hydroxyphenyltriazine UV Absorber Ciba Japan Co., Ltd.] 0.67 parts, Tinuvin 123 [Hindered Amine Light Stabilizer (HALS) Ciba Japan Co., Ltd.] 0.34 parts, Vernock DN-901S 6.7 parts of [Polyisocyanate DIC (made by DIC Corporation)] were mixed to obtain a clear paint (coating-9).
  • PETA pentaerythritol triacrylate
  • Irgacure 184 photopolymerization initiator manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.
  • Tinuvin 400 [Hydroxyphenyltriazine UV Absorber Ciba Japan Co.,
  • the clear paint (coating-9) obtained in Example 9 was applied onto Cosmo Shine A4300 (PET Film Toyobo Co., Ltd.) measuring 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 0.125 mm so that the dry film thickness was 20 ⁇ m. After drying at 80 ° C. for 5 minutes, ultraviolet irradiation was performed under an 80 W / cm 2 high pressure mercury lamp at an irradiation dose of about 1000 mJ. Furthermore, the objective plastic molding for evaluation (plastic film laminate) was prepared by leaving it to stand at room temperature for 1 week.
  • Example 10 to 16 and Comparative Examples 5 to 8 Clear paints (coating-10) to (coating-16) prepared in the same manner as in Example 9 based on the formulation examples shown in Table 3 and comparative clear paints (specific coating-5) shown in Table 4 ) To (Specific coating-8) were applied on various substrates shown in each table so that the dry film thickness was 20 ⁇ m, dried at 80 ° C. for 5 minutes, and then under a high-pressure mercury lamp of 80 W / cm 2 . Ultraviolet irradiation was performed at an irradiation dose of about 1000 mJ. Furthermore, the objective plastic molding was prepared by leaving it to stand at room temperature for 1 week. Since specific coating-5 is not a UV curable coating material, a target plastic molded article for evaluation was prepared in the same manner except that ultraviolet irradiation was not performed.
  • ⁇ Cloudy value (haze value)> The degree of deterioration of the plastic molded product in the accelerated weather resistance test using a sunshine weatherometer was quantified by the cloudiness value (haze value).
  • the cloudiness value is calculated by the following formula by measuring the light transmittance of a test piece using a haze meter (unit:%).
  • the difference between the haze value (%) of the plastic molded body after 3000 hours and the haze value (%) of the untested plastic molded body was displayed as a change in haze value ⁇ H (%).
  • ⁇ Moisture resistant adhesion> The plastic molded body for evaluation was kept in a constant temperature and humidity of 85 ° C. and 80% humidity for 3000 hours, then left at room temperature for 24 hours, and then between the cured coating film forming the plastic molded body and the substrate.
  • the adhesion was evaluated by a 1 mm ⁇ 1 mm 100 grid cross-cut test (JIS K5600), and indicated by the remaining number of 100 grids after cellophane tape peeling.
  • ⁇ Abrasion resistance> The surface of the cured plastic film of the evaluation plastic molding is rubbed by a method in accordance with JIS R3212 (abrasion wheel: SC-10F, load: 500 g, rotation speed: 500) in a Taber abrasion test, and the initial state is clouded
  • the difference in values, that is, the haze value change ⁇ H (%) is measured. It shows that abrasion resistance is so high that a difference is small.
  • Tables 3 and 4 show the composition ratios of Examples 9 to 16 and Comparative Examples 5 to 8 and the evaluation results of the plastic moldings.
  • (A1) is an abbreviation for polysiloxane segment (a1).
  • DN-901S Bernock DN-901S [manufactured by Polyisocyanate DIC Corporation].
  • DN-950 Bernock DN-950 [manufactured by Polyisocyanate DIC Corporation].
  • DN-955 Vernock DN-955 [manufactured by Polyisocyanate DIC Corporation].
  • V-4018 Unidic V-4018 [made by urethane acrylate DIC Corporation].
  • 17-813 Unidic 17-813 [urethane acrylate manufactured by DIC Corporation].
  • PETA Pentaerythritol triacrylate.
  • DPHA dipentaerythritol hexaacrylate.
  • I-184 Irgacure 184 [photopolymerization initiator, manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.].
  • I-127 Irgacure 127 [photopolymerization initiator, manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.]
  • Tinuvin 479 [Hydroxyphenyltriazine-based ultraviolet absorber Ciba Japan Co., Ltd.].
  • Tinuvin 152 [hindered amine light stabilizer (HALS) manufactured by Ciba Japan Ltd.].
  • A4300 Cosmo Shine A4300 [PET film (10 cm ⁇ 10 cm ⁇ 125 ⁇ m), manufactured by Toyobo Co., Ltd.].
  • Q65FA Teonex Q65FA [PEN film (10 cm ⁇ 10 cm ⁇ 100 ⁇ m) manufactured by Teijin DuPont Co., Ltd.].
  • LS2 Lexan LS2 [polycarbonate plate (10 cm ⁇ 10 cm ⁇ 2 mm) made by SABIC Innovative Plastics].
  • the plastic molded body evaluated in Comparative Example 5 is an example in which a clear coating (R-1) that forms a cured coating film by reacting the resin (R-1) and polyisocyanate at room temperature is coated on the surface. Inferior in wear resistance.
  • the plastic molded body evaluated in Comparative Example 6 is an example in which a clear coating (specific coating-6) that does not use polyisocyanate is coated on the surface, but has poor weather resistance and adhesion.
  • the molded body evaluated in Comparative Example 7 was an example in which a clear coating (specific coating-7) with too little polyisocyanate was applied on the surface, but the weather resistance was poor.
  • the molded body evaluated in Comparative Example 8 is an example in which a clear coating (specific coating-8) having too many polysiloxane segments is surface-coated, but the adhesion between the cured coating film and the substrate after the moisture resistance test is improved. inferior.
  • the curable resin composition of the present invention includes, for example, transportation-related equipment such as automobiles, motorcycles, trains, bicycles, ships, airplanes, and various parts used for them; TVs, radios, refrigerators, washing machines, Home appliances such as coolers, cooler outdoor units or computers, and various parts used in them; building materials such as various windows, window frames, roofing materials, outer wall materials, metal wall materials, doors or inner wall materials ; Clear films for windows based on polyester resin films, acrylic resin films, fluororesin films, etc .; films for various building materials such as decorative films and posters; front cover glasses, front protective sheets, back protective sheets, Components of various photovoltaic power generation systems such as sealing materials, polarizing plate protective film, AR film, polarizing plate, retardation film , Prism sheet, diffusing film, components of flat panel display such as diffusing plate, containers such as plastic bottles, metal cans, etc .; musical instruments, office supplies, sports equipment, toys made of the above-mentioned base materials It can be used as a paint.
  • the plastic molded body of the present invention is excellent in weather resistance and scratch resistance
  • examples include outdoor plastic building materials such as glass substitute window plastics, resin sashes, resin siding building materials, resin roof tiles, and automobiles.
  • examples of the plastic member include a glass substitute for window glass, a lens cover for a lamp, a plastic bumper, and a plastic body.
  • the structural member of the solar power generation system considered for the long term use outdoors for example, a cover film for surface glass, a protective sheet for front, and a protective sheet for back can be mentioned.
  • the curable resin composition of the present invention contains a polysiloxane segment having high resistance to oxidative decomposition reaction by a photocatalyst as an essential component, it can be used as a coating paint for a barrier layer of a photocatalyst. I can do it. Further, as other applications, it can be widely used for various adhesives, inks, gas barrier coating agents, fiber / paper impregnating agents, and surface treatment agents.

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Abstract

一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有するポリシロキサンセグメント(a1)と、アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)とが、一般式(3)で表される結合により結合された複合樹脂(A)、及びポリイソシアネート(B)を含有する硬化性樹脂組成物であって、 前記ポリシロキサンセグメント(a1)の含有率が硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して10~60重量%であり、且つ、ポリイソシアネート(B)の含有率が硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して5~50重量%である硬化性樹脂組成物、該組成物を含有する塗料、及び硬化性樹脂組成物で形成された層を積層してなるプラスチック成形体。 (一般式(1)及び(2)中、R、R及びRの少なくとも1つは前記重合性二重結合を有する基である)

Description

硬化性樹脂組成物および塗料、それを積層してなるプラスチック成形体
 本発明は、ポリシロキサン硬化性樹脂組成物、該組成物を含有する塗料及び該組成物で形成された層を積層してなる表面を保護されたプラスチック成形体に関する。
近年、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂や繊維強化プラスチック(FRP)などのプラスチックが、軽量性、耐衝撃性、加工性及びリサイクル性の点から、外装建築部材や自動車外装部材などに幅広く使用されている。しかし、これら合成樹脂は、屋外での長期の使用により黄ばみやクラックの発生が見られるという欠点や、ガラスや金属材料に比して表面が傷つき易いという問題点が指摘されている。
 これに対し、塗料等で表面を保護することでプラスチックに耐候性を付与する方法がある。これに使用される塗料としては、これまでにポリシロキサン系塗料やフルオロオレフィン系塗料等が報告されているが、焼却時に有毒なハロゲンガスが発生しないポリシロキサン系塗料が、建築外装をはじめとする各種分野で好適に使用されている。
 ポリシロキサン系塗料に用いる硬化性樹脂組成物として、発明者らは先に、加水分解性シリル基と加水分解性シリル基以外の官能基を有する重合体と、シラノール基及び/又は加水分解性シリル基を有するポリシロキサンとを縮合反応させて得られる樹脂と、硬化剤を含有する硬化性樹脂組成物を発明し開示している(例えば特許文献1参照)。該硬化性樹脂組成物から硬化塗膜は耐候性や耐擦傷性に優れる。
しかしながら、該硬化性樹脂組成物は熱硬化性であり、硬化塗膜に高い耐擦傷性を付与するには140℃という高温での加熱を必要とする(特許文献1実施例1参照)。従って一般的に熱に弱いプラスチック素材へ適用した場合、熱による基材の変形や変色を引き起こすという問題があった。
 これに対し発明者らは、高温加熱を行わずに硬化可能な系として、紫外線硬化性のポリシロキサン塗料を発明し開示している(例えば特許文献2参照)。具体的には、シラノール基及び/又は加水分解性シリル基、並びに重合性二重結合を有するポリシロキサンセグメントと、該ポリシロキサン以外の重合体セグメントとを有する複合樹脂と光重合開始剤を含有する紫外線硬化性塗料であり、紫外線硬化、並びに、シラノール基及び/又は加水分解性シリル基の縮合反応による塗膜の架橋密度の向上という2つの硬化機構により、優れた耐擦傷性、耐酸性、耐アルカリ性及び耐溶剤性を有する硬化塗膜を形成でき、熱硬化性樹脂組成物を用いることが困難であって建築外装用塗料やプラスチックをはじめとする熱変形しやすい基材に対する塗料用として好適に使用できる。
 しかしながら該紫外線硬化性塗料は、屋外で10年以上の長期にわたる曝露に相当するような、非常に厳しい条件での用途は想定してはおらず、例えば、実施例1に記載された方法で作製した硬化塗膜が、屋外10年曝露相当の促進耐候性試験後に、クラックが発生するという問題が判明した。更には、例えば、実施例3に記載された方法で作製した硬化塗膜を、ポリエチレンテレフタレート(PET)基材上やポリカーボネート基材上に、直接、形成させた場合、過酷な耐湿性試験を行うことで、基材と硬化塗膜との間の密着性が著しく低下するという問題も判明している。
 一方、ポリカーボネート樹脂に代表される比較的熱変形し難い合成樹脂の最表層に耐候性と耐擦傷性を付与する方法として、例えば、ポリカーボネート基材上に、第1層としてアクリル樹脂をコートし、その上に、特定のオルガノシロキサン樹脂組成物の熱硬化塗膜層を第2層としてコートする方法も開示されている。(例えば特許文献3参照)。
しかしながら該方法は、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの非常に熱変形し易い合成樹脂に対する適用が困難であり、且つ、曲げ加工時に、最表層にワレが発生するという問題が指摘されている。
国際公開第96/035755号パンフレット 特開2006-328354号公報 特開2004-026871号公報
  本発明が解決しようとする課題は、屋外における長期耐候性(具体的には耐クラック性)と優れた耐擦傷性を併せ持ち、さらには、高温加熱せずに、プラスチック素材に対して密着性に優れる硬化塗膜を形成することができる、実用性の高い硬化性樹脂組成物、及び、該硬化性樹脂組成物を含有する塗料、及び該組成物で形成された層を積層してなる表面を保護されたプラスチック成形体を提供することにある。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、ポリシロキサンセグメントを特定の範囲内とすること、且つ、系中にアルコール性水酸基とイソシアネート基とを共存させた活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が、屋外における長期耐候性(具体的には耐クラック性)と優れた耐擦傷性を併せ持ち、さらには、高温加熱せずに、プラスチック素材に対して密着性に優れる硬化塗膜を形成することができることを見出し、上記課題を解決した。
 活性エネルギー線硬化性樹脂組成物中のポリシロキサンセグメントを特定の範囲内とすることで、高温加熱せずに紫外線などの活性エネルギー線で硬化せしめて得られた塗膜であっても、優れた耐擦傷性と、プラスチック基材に対する高い密着性とを併有することが可能となる。
また、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物中にアルコール性水酸基とイソシアネート基とを共存させることで、高温加熱せずに紫外線などの活性エネルギー線で硬化せしめて得られた塗膜であっても、長期屋外曝露における塗膜のクラック発生を防止できることを見出した。
 すなわち本発明は、一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有するポリシロキサンセグメント(a1)と、アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)とが、一般式(3)で表される結合により結合された複合樹脂(A)、及びポリイソシアネート(B)を含有する硬化性樹脂組成物であって、
前記ポリシロキサンセグメント(a1)の含有率が硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して10~60重量%であり、且つ、ポリイソシアネート(B)の含有率が硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して5~50重量%である硬化性樹脂組成物を提供する。
      (1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
      (2)
(前記一般式(1)及び(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、-R-CH=CH、-R-C(CH)=CH、-R-O-CO-C(CH)=CH、及び-R-O-CO-CH=CHからなる群から選ばれる1つの重合性二重結合を有する基(但しRは単結合又は炭素原子数1~6のアルキレン基を表す)、炭素原子数が1~6のアルキル基、炭素原子数が3~8のシクロアルキル基、アリール基または炭素原子数が7~12のアラルキル基を表し、R、R及びRの少なくとも1つは前記重合性二重結合を有する基である)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

         (3)
(但し一般式(3)中、炭素原子は前記ビニル系重合体セグメント(a2)の一部分を構成し、酸素原子のみに結合したケイ素原子は、前記ポリシロキサンセグメント(a1)の一部分を構成するものとする)
 また本発明は、前記記載の硬化性樹脂組成物を含有する塗料を提供する。
また本発明は、前記記載の硬化性樹脂組成物で形成された層を積層してなるプラスチック成形体を提供する。
  本発明により、屋外における長期耐候性(具体的には耐クラック性)と優れた耐擦傷性を併せ持ち、さらには、高温加熱せずに、プラスチック素材に対して密着性に優れる硬化塗膜を形成することができる、実用性の高い硬化性樹脂組成物が得られる。該硬化性樹脂組成物を含有する塗料は、長期耐候性の求められる建築外装用塗料や、プラスチック等の熱変形しやすい基材に対する塗料として特に有用であり、本発明の硬化性樹脂組成物で形成された層を積層してなるプラスチック成形体をは屋外における長期耐候性(具体的には耐クラック性)と優れた耐擦傷性を併せ持つ。
(複合樹脂(A))
  本発明で使用する複合樹脂(A)は、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有するポリシロキサンセグメント(a1)(以下単にポリシロキサンセグメント(a1)と称す)と、アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)(以下単にビニル系重合体セグメント(a2)と称す)とが、前記一般式(3)で表される結合により結合された複合樹脂(A)である。前記一般式(3)で表される結合は、得られる塗膜の耐アルカリ性に特に優れ好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

        (3)
 後述のポリシロキサンセグメント(a1)が有するシラノール基および/または加水分解性シリル基と、後述のビニル系重合体セグメント(a2)が有するシラノール基および/または加水分解性シリル基とが脱水縮合反応して、前記一般式(3)で表される結合が生じる。従って前記一般式(3)中、炭素原子は前記ビニル系重合体セグメント(a2)の一部分を構成し、酸素原子のみに結合したケイ素原子は、前記ポリシロキサンセグメント(a1)の一部分を構成するものとする。
 複合樹脂(A)の形態は、例えば、前記ポリシロキサンセグメント(a1)が前記重合体セグメント(a2)の側鎖として化学的に結合したグラフト構造を有する複合樹脂や、前記重合体セグメント(a2)と前記ポリシロキサンセグメント(a1)とが化学的に結合したブロック構造を有する複合樹脂等が挙げられる。
(ポリシロキサンセグメント(a1))
 本発明におけるポリシロキサンセグメント(a1)は、一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有すセグメントである。一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位中には重合性二重結合を有する基が含まれている。
(一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位)
 前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位は、重合性二重結合を有する基を必須成分として有している。
 具体的には、前記一般式(1)及び(2)におけるR、R及びRは、それぞれ独立して、-R-CH=CH、-R-C(CH)=CH、-R-O-CO-C(CH)=CH、及び-R-O-CO-CH=CHからなる群から選ばれる1つの重合性二重結合を有する基(但しRは単結合又は炭素原子数1~6のアルキレン基を表す)、炭素原子数が1~6のアルキル基、炭素原子数が3~8のシクロアルキル基、アリール基または炭素原子数が7~12のアラルキル基を表し、R、R及びRの少なくとも1つは前記重合性二重結合を有する基である。また前記Rにおける前記炭素原子数が1~6のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、sec-ブチレン基、tert-ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、tert-ペンチレン基、1-メチルブチレン基、2-メチルブチレン基、1,2-ジメチルプロピレン基、1-エチルプロピレン基、ヘキシレン基、イソヘシレン基、1-メチルペンチレン基、2-メチルペンチレン基、3-メチルペンチレン基、1,1-ジメチルブチレン基、1,2-ジメチルブチレン基、2,2-ジメチルブチレン基、1-エチルブチレン基、1,1,2-トリメチルプロピレン基、1,2,2-トリメチルプロピレン基、1-エチル-2-メチルプロピレン基、1-エチル-1-メチルプロピレン基等が挙げられる。中でもRは、原料の入手の容易さから単結合または炭素原子数が2~4のアルキレン基が好ましい。
 また、前記炭素原子数が1~6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1-エチルプロピル基、ヘキシル基、イソヘシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、1,1,2-トリメチルプロピル基、1,2,2-トリメチルプロピル基、1-エチル-2-メチルプロピル基、1-エチル-1-メチルプロピル基等が挙げられる。
 また、前記炭素原子数が3~8のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、前記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-ビニルフェニル基、3-イソプロピルフェニル基等が挙げられる。
また、前記炭素原子数が7~12のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ジフェニルメチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。
 また、R、R及びRの少なくとも1つは前記重合性二重結合を有する基であるとは、具体的には、ポリシロキサンセグメント(a1)が一般式(1)で表される構造単位のみを有する場合にはRが前記重合性二重結合を有する基であり、ポリシロキサンセグメント(a1)が一般式(2)で表される構造単位のみを有する場合にはR及び/又はRが前記重合性二重結合を有する基であり、ポリシロキサンセグメント(a1)が一般式(1)と一般式(2)で表される構造単位の両方を有する場合には、R、R及びRの少なくとも1つが重合性二重結合を有する基であることを示す。
 本発明においては、前記重合性二重結合は、ポリシロキサンセグメント(a1)中に2つ以上存在することが好ましく、3~200個存在することがより好ましく、3~50個存在することが更に好ましく、耐擦傷性に優れた塗膜を得ることができる。具体的には、前記ポリシロキサンセグメント(a1)中の重合性二重結合の含有率が3~20重量%であれば、所望の耐擦傷性を得ることができる。
なおここで重合性二重結合の含有率の計算は、-CH=CHを有する基であれば分子量を27とし、-C(CH)=CHを有する基であれば分子量を41として計算した。
 前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位は、ケイ素の結合手のうち2または3つが架橋に関与した、三次元網目状のポリシロキサン構造単位である。三次元網目構造を形成しながらも密な網目構造を形成しないので、製造時にゲル化等を生じることもなく、得られる複合樹脂の長期保存安定性も良好となる。
(シラノール基および/または加水分解性シリル基)
 本発明においてシラノール基とは、珪素原子に直接結合した水酸基を有する珪素含有基である。該シラノール基は具体的には、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位の、結合手を有する酸素原子が水素原子と結合して生じたシラノール基であることが好ましい。
 また本発明において加水分解性シリル基とは、珪素原子に直接結合した加水分解性基を有する珪素含有基であり、具体的には、例えば、一般式(4)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

       (4)
(一般式(4)中、Rはアルキル基、アリール基又はアラルキル基等の1価の有機基を、Rはハロゲン原子、アルコキシ基、アシロキシ基、フェノキシ基、アリールオキシ基、メルカプト基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、イミノオキシ基及びアルケニルオキシ基からなる群から選ばれる加水分解性基である。またbは0~2の整数である。)
  前記Rにおいて、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1-エチルプロピル基、ヘキシル基、イソヘシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、1,1,2-トリメチルプロピル基、1,2,2-トリメチルプロピル基、1-エチル-2-メチルプロピル基、1-エチル-1-メチルプロピル基等が挙げられる。
 またアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-ビニルフェニル基、3-イソプロピルフェニル基等が挙げられる。
 またアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、ジフェニルメチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。
 前記Rにおいて、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
 アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、第二ブトキシ基、第三ブトキシ基等が挙げられる。
またアシロキシ基としては、例えば、ホルミルオキシ、アセトキシ、プロパノイルオキシ、ブタノイルオキシ、ピバロイルオキシ、ペンタノイルオキシ、フェニルアセトキシ、アセトアセトキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ等が挙げられる。
またアリールオキシ基としては、例えば、フェニルオキシ、ナフチルオキシ等が挙げられる。
 アルケニルオキシ基としては、例えば、ビニルオキシ基、アリルオキシ基、1-プロペニルオキシ基、イソプロペニルオキシ基、2-ブテニルオキシ基、3-ブテニルオキシ基、2-ペテニルオキシ基、3-メチル-3-ブテニルオキシ基、2-ヘキセニルオキシ基等が挙げられる。
 前記Rで表される加水分解性基が加水分解されることにより、一般式(4)で表される加水分解性シリル基はシラノール基となる。加水分解性に優れることから、中でも、メトキシ基およびエトキシ基が好ましい。
 また前記加水分解性シリル基は具体的には、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位の、結合手を有する酸素原子が前記加水分解性基と結合もしくは置換されている加水分解性シリル基であることが好ましい。
 前記シラノール基や前記加水分解性シリル基は、紫外線硬化による塗膜形成の際に、紫外線硬化反応と平行して、シラノール基中の水酸基や加水分解性シリル基中の前記加水分解性基の間で加水分解縮合反応が進行するので、得られる塗膜のポリシロキサン構造の架橋密度が高まり、耐溶剤性などに優れた塗膜を形成することができる。
 また、前記シラノール基や前記加水分解性シリル基を含むポリシロキサンセグメント(a1)と後述のアルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)とを、前記一般式(3)で表される結合を介して結合させる際に使用する。
 ポリシロキサンセグメント(a1)は、前記一般式(1)および/または前記一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有する以外は特に限定はなく、他の基を含んでいてもよい。例えば、
 前記一般式(1)におけるRが前記重合性二重結合を有する基である構造単位と、前記一般式(1)におけるRがメチル等のアルキル基である構造単位とが共存したポリシロキサンセグメント(a1)であってもよいし、
前記一般式(1)におけるRが前記重合性二重結合を有する基である構造単位と、前記一般式(1)におけるRがメチル基等のアルキル基である構造単位と、前記一般式(2)におけるR及びRがメチル基等のアルキル基である構造単位とが共存したポリシロキサンセグメント(a1)であってもよいし、
前記一般式(1)におけるRが前記重合性二重結合を有する基である構造単位と、前記一般式(2)におけるR及びRがメチル基等のアルキル基である構造単位とが共存したポリシロキサンセグメント(a1)であってもよいし、特に限定はない。
 具体的には、ポリシロキサンセグメント(a1)としては、例えば以下の構造を有するもの等が挙げられる。
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 本発明においては、前記ポリシロキサンセグメント(a1)を硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して10~60重量%含むことが特徴であり、耐候性とプラスチック等の基板密着性の性質を両立させることが可能となる。
(アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2))
 本発明におけるビニル系重合体セグメント(a2)は、アルコール性水酸基を有するアクリル重合体、フルオロオレフィン重合体、ビニルエステル重合体、芳香族系ビニル重合体及びポリオレフィン重合体等のビニル重合体セグメントであり、中でもアルコール水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーを共重合させたアクリル系重合体セグメントが、得られる塗膜の透明性や光沢に優れることから好ましい。
 アルコール水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、具体的には、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、3-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、3-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ジ-2-ヒドロキシエチルフマレート、モノ-2-ヒドロキシエチルモノブチルフマレート、ポリエチレングルコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、「プラクセルFMもしくはプラクセルFA」〔ダイセル化学(株)製のカプロラクトン付加モノマー〕等の各種α、β-エチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル類、またはこれらとε-カプロラクトンとの付加物、等が挙げられる。
中でも2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが、反応が容易であり好ましい。
 前記アルコール性水酸基量は、後述のポリイソシアネート(B)の含有率が硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して5~50重量%の範囲であることから、実際のポリイソシアネート(B)の添加量から算出して適宜決定するのが好ましい。
 また、後述の通り本発明においてはアルコール性水酸基を有する紫外線硬化性モノマーを併用してもより好ましい。従ってアルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)中のアルコール性水酸基量は、併用するアルコール性水酸基を有する紫外線硬化性モノマーの量まで加味して決定することができる。実質的にはビニル系重合体セグメント(a2)の水酸基価に換算して30~300の範囲となるように含有することが好ましい。
 共重合可能な他の(メタ)アクリルモノマーとしては特に限定はなく、公知のモノマーを使用することが可能である。またビニルモノマーも共重合可能である。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、n-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-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、ラウリル(メタ)アクリレート等の炭素原子数が1~22のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート類;ベンジル(メタ)アクリレート、2-フェニルエチル(メタ)アクリレート等のアラルキル(メタ)アクリレート類;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル(メタ)アクリレート類;2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、4-メトキシブチル(メタ)アクリレート等のω-アルコキシアルキル(メタ)アクリレート類;スチレン、p-tert-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル系モノマー類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸のアルキルエステル類;ジメチルマレート、ジ-n-ブチルマレート、ジメチルフマレート、ジメチルイタコネート等の不飽和二塩基酸のジアルキルエステル類;エチレン、プロピレン等のα-オレフィン類;フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン等のフルオロオレフィン類;エチルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;シクロペンチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のシクロアルキルビニルエーテル類;N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-(メタ)アクリロイルモルホリン、N-(メタ)アクリロイルピロリジン、N-ビニルピロリドン等の3級アミド基含有モノマー類等が挙げられる。
 前記モノマーを共重合させる際の重合方法、溶剤、あるいは重合開始剤にも特に限定はなく、公知の方法によりビニル系重合体セグメント(a2)を得ることができる。例えば、塊状ラジカル重合法、溶液ラジカル重合法、非水分散ラジカル重合法等の種々の重合法により、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート等の重合開始剤を使用してビニル系重合体セグメント(a2)を得ることができる。
  前記ビニル系重合体セグメント(a2)の数平均分子量としては、数平均分子量(以下Mnと略す)に換算して500~200,000の範囲であることが好ましく、前記複合樹脂(A)を製造する際の増粘やゲル化を防止でき、且つ塗膜としたときの耐久性に優れる。Mnは中でも700~100,000の範囲がより好ましく、1,000~50,000の範囲がなお好ましい。
 また前記ビニル系重合体セグメント(a2)は、前記ポリシロキサンセグメント(a1)と一般式(3)で表される結合により結合された複合樹脂(A)とするために、ビニル系重合体セグメント(a2)中の炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を有する。これらのシラノール基および/または加水分解性シリル基は、後述の複合樹脂(A)の製造において一般式(3)で表される結合となってしまうために、最終生成物である複合樹脂(A)中のビニル系重合体セグメント(a2)には殆ど存在しない。しかしながらビニル系重合体セグメント(a2)にシラノール基および/または加水分解性シリル基が残存していても何ら問題はなく、紫外線硬化による塗膜形成の際に、紫外線硬化反応と平行して、シラノール基中の水酸基や加水分解性シリル基中の前記加水分解性基の間で加水分解縮合反応が進行するので、得られる塗膜のポリシロキサン構造の架橋密度が高まり、耐溶剤性などに優れた塗膜を形成することができる。
 炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を有するビニル系重合体セグメント(a2)は、具体的には、前記アルコール水酸基を有する(メタ)アクリルモノマー、前記汎用モノマー、及び、炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系モノマーとを共重合させて得る。
炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系モノマーとしては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリ(2-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、2-トリメトキシシリルエチルビニルエーテル、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。中でも、加水分解反応を容易に進行でき、また反応後の副生成物を容易に除去することができることからビニルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
(複合樹脂(A)の製造方法)
  本発明で用いる複合樹脂(A)は、具体的には下記(方法1)~(方法3)に示す方法で製造する。
 (方法1)前記アルコール水酸基を有する(メタ)アクリルモノマー、前記汎用の(メタ)アクリルモノマー等、及び、前記炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系モノマーとを共重合させて炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系重合体セグメント(a2)を得る。これに、シラノール基および/または加水分解性シリル基並びに重合性二重結合を併有するシラン化合物、必要に応じて汎用のシラン化合物とを混合し、加水分解縮合反応させる。
 該方法においては、シラノール基および/または加水分解性シリル基並びに重合性二重結合を併有するシラン化合物のシラノール基あるいは加水分解性シリル基と、炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系重合体セグメント(a2)が有するシラノール基および/または加水分解性シリル基とが加水分解縮合反応し、前記ポリシロキサンセグメント(a1)が形成されると共に、前記ポリシロキサンセグメント(a1)と、アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)とが前記一般式(3)で表される結合により複合化された複合樹脂(A)が得られる。
 (方法2)方法1と同様にして、炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系重合体セグメント(a2)を得る。
一方、シラノール基および/または加水分解性シリル基並びに重合性二重結合を併有するシラン化合物、必要に応じて汎用のシラン化合物を加水分解縮合反応させ、ポリシロキサンセグメント(a1)を得る。そして、ビニル系重合体セグメント(a2)が有するシラノール基および/または加水分解性シリル基と、とポリシロキサンセグメント(a1)とが有するシラノール基および/または加水分解性シリル基とを加水分解縮合反応をさせる。
 (方法3)方法1と同様に、炭素結合に直接結合したシラノール基および/または加水分解性シリル基を含有するビニル系重合体セグメント(a2)を得る。一方、方法2と同様にして、ポリシロキサンセグメント(a1)を得る。更に、重合性二重結合を併有するシラン化合物を含有するシラン化合物と、必要に応じて汎用のシラン化合物とを混合し、加水分解縮合反応させる。
 前記(方法1)~(方法3)で使用する、シラノール基および/または加水分解性シリル基並びに重合性二重結合を併有するシラン化合物としては、具体的には、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリ(2-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、2-トリメトキシシリルエチルビニルエーテル、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。中でも、加水分解反応を容易に進行でき、また反応後の副生成物を容易に除去することができることからビニルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
 また、前記(方法1)~(方法3)で使用する、汎用のシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ-n-ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、iso-ブチルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等の各種のオルガノトリアルコキシシラン類;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ-n-ブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルシクロヘキシルジメトキシシランもしくはメチルフェニルジメトキシシラン等の、各種のジオルガノジアルコキシシラン類;メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシランもしくはジフェニルジクロロシラン等のクロロシラン類が挙げられる。中でも、加水分解反応が容易に進行し、また反応後の副生成物を容易に除去することが可能なオルガノトリアルコキシシランやジオルガノジアルコキシシランが好ましい。
  また、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランもしくはテトラn-プロポキシシランなどの4官能アルコキシシラン化合物や該4官能アルコキシシラン化合物の部分加水分解縮合物を、本発明の効果を損なわない範囲で併用することもできる。前記4官能アルコキシシラン化合物又はその部分加水分解縮合物を併用する場合には、前記ポリシロキサンセグメント(a1)を構成する全珪素原子に対して、該4官能アルコキシシラン化合物の有する珪素原子が、20モル%を超えない範囲となるように併用することが好ましい。
  また、前記シラン化合物には、ホウ素、チタン、ジルコニウムあるいはアルミニウムなどの珪素原子以外の金属アルコキシド化合物を、本発明の効果を損なわない範囲で併用することもできる。例えば、ポリシロキサンセグメント(a1)を構成する全珪素原子に対して、上述の金属アルコキシド化合物の有する金属原子が、25モル%を超えない範囲で、併用することが好ましい。
  前記(方法1)~(方法3)における加水分解縮合反応は、前記加水分解性基の一部が水などの影響で加水分解され水酸基を形成し、次いで該水酸基同士、あるいは該水酸基と加水分解性基との間で進行する進行する縮合反応をいう。該加水分解縮合反応は、公知の方法で反応を進行させることができるが、前記製造工程で水と触媒とを供給することで反応を進行させる方法が簡便で好ましい。
 使用する触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、燐酸等の無機酸類;p-トルエンスルホン酸、燐酸モノイソプロピル、酢酸等の有機酸類;水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム等の無機塩基類;テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタン酸エステル類;1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリ-n-ブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、モノエタノールアミン、イミダゾール、1-メチルイミダゾール等の各種の塩基性窒素原子を含有する化合物類;テトラメチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、ジラウリルジメチルアンモニウム塩等の各種の4級アンモニウム塩類であって、対アニオンとして、クロライド、ブロマイド、カルボキシレートもしくはハイドロオキサイドなどを有する4級アンモニウム塩類;ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセチルアセトナート、オクチル酸錫又はステアリン酸錫など錫カルボン酸塩等が挙げられる。触媒は単独で使用しても良いし、2種以上併用しても良い。
  前記触媒の添加量に特に限定はないが、一般的には前記シラノール基または加水分解性シリル基を有する各々の化合物全量に対して、0.0001~10重量%の範囲で使用することが好ましく、0.0005~3重量%の範囲で使用することがより好ましく、0.001~1重量%の範囲で使用することが特に好ましい。
 また、供給する水の量は、前記シラノール基または加水分解性シリル基を有する各々の化合物が有するシラノール基または加水分解性シリル基1モルに対して0.05モル以上が好ましく、0.1モル以上がより好ましく、特に好ましくは、0.5モル以上である。
これらの触媒及び水は、一括供給でも逐次供給であってもよく、触媒と水とを予め混合したものを供給しても良い。
  前記(方法1)~(方法3)における加水分解縮合反応を行う際の反応温度は、0℃~150℃の範囲が適切であり、好ましくは、20℃~100℃の範囲内である。また、反応の圧力としては、常圧、加圧下又は減圧下の、いずれの条件においても行うことができる。また、前記加水分解縮合反応において生成しうる副生成物であるアルコールや水は、必要に応じ蒸留などの方法により除去してもよい。
 前記(方法1)~(方法3)における各々の化合物の仕込み比率は、所望とする本発明で使用する複合樹脂(A)の構造により適宜選択される。中でも、得られる塗膜の耐久性が優れることから、ポリシロキサンゼグメント(a1)の含有率が30~80重量%となるよう複合樹脂(A)を得るのが好ましく、30~75重量%が更に好ましい。
 前記(方法1)~(方法3)において、ポリシロキサンセグメントとビニル系重合体セグメントをブロック状に複合化する具体的な方法としては、ポリマー鎖の片末端あるいは両末端のみに前記したシラノール基および/または加水分解性シリル基を有するような構造のビニル系重合体セグメントを中間体として使用し、例えば、(方法1)であれば、当該ビニル系重合体セグメントに、シラノール基および/または加水分解性シリル基並びに重合性二重結合を併有するシラン化合物、必要に応じて汎用のシラン化合物とを混合し、加水分解縮合反応させる方法が挙げられる。
 一方、前記(方法1)~(方法3)において、ビニル系重合体セグメントに対してポリシロキサンセグメントをグラフト状に複合化させる具体的な方法としては、ビニル系重合体セグメントの主鎖に対し、前記したシラノール基および/または加水分解性シリル基をランダムに分布させた構造を有するビニル系重合体セグメントを中間体として使用し、例えば、(方法2)であれば、当該ビニル系重合体セグメントが有するシラノール基および/または加水分解性シリル基と、前記したポリシロキサンセグメントが有するシラノール基および/または加水分解性シリル基とを加水分解縮合反応をさせる方法を挙げることができる。
(ポリイソシアネート(B))
 本発明の硬化性樹脂組成物は、ポリイソシアネート(B)を、硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して5~50重量%含有する。
 ポリイソシアネートを該範囲含有させることで、屋外における長期耐候性(具体的には耐クラック性)が特に優れる塗膜が得られる。これは、ポリイソシアネートと系中の水酸基(これは、前記ビニル系重合体セグメント(a2)中の水酸基や後述のアルコール性水酸基を有する紫外線硬化性モノマー中の水酸基である)とが反応して、ソフトセグメントであるウレタン結合が形成され、重合性二重結合由来の硬化による応力の集中を緩和させる働きをするのではと推定している。
 ポリイソシアネート(B)の含有量が、硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して5重量%未満の場合、当該組成物から得られる硬化塗膜に、屋外での長期曝露においてクラックが発生するという問題点が発生する。一方、ポリイソシアネート(B)の含有率が、硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して50重量%を超えて高い場合、硬化塗膜の耐擦傷性が著しく低下するという問題点が生じる。
 使用するポリイソシアネート(B)としては特に限定はなく公知のものを使用することができるが、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類や、メタ-キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’-テトラメチル-メタ-キシリレンジイソシアネート等のアラルキルジイソシアネート類を主原料とするポリイソシアネートは、長期屋外曝露での硬化塗膜が黄変するという問題点が生じるため使用量を最小限にすることが好ましい。
 屋外での長期使用という観点から、本発明で用いるポリイソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネートを主原料とする脂肪族ポリイソシアネートが好適である。脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(以下「HDI」と略す)、2,2,4-(又は、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソイシアネート、リジンイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、1,4-ジイソシアネートシクロヘキサン、1,3-ビス(ジイソシアネートメチル)シクロヘキサン、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。中でも、耐クラック性とコストの観点からHDIが特に好適である。
 脂肪族ジイソシアネートから得られる脂肪族ポリイソシアネートとしては、アロファネート型ポリイソシアネート、ビウレット型ポリイソシアネート、アダクト型ポリイソシアネート及びイソシアヌレート型ポリイソシアネートが挙げられるが、いずれも好適に使用することができる。
  なお、前記したポリイソシアネートとしては、種々のブロック剤でブロック化された、いわゆるブロックポリイソシアネート化合物を使用することもできる。ブロック剤としては、例えばメタノール、エタノール、乳酸エステル等のアルコール類;フェノール、サリチル酸エステル等のフェノール性水酸基含有化合物類;ε-カプロラクタム、2-ピロリドン等のアマイド類;アセトンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム類;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン化合物類等を使用することができる。
 前記ポリイソシアネート(B)中のイソシアネート基は、ポリイソシアネートの全固形分量に対し3~30重量%であることが、得られる硬化塗膜の耐クラック性と耐擦傷性の点から好ましい。(B)中のイソシアネート基が3%より少ないと、ポリイソシアネートの反応性が低く、硬化塗膜の耐擦傷性が著しく低下するし、30%を超えて多い場合、ポリイソシアネートの分子量が小さくなり、応力緩和による耐クラック性が発現しなくなるので、注意が必要である。
ポリイソシアネートと系中の水酸基(これは、前記ビニル系重合体セグメント(a2)中の水酸基や後述のアルコール性水酸基を有する紫外線硬化性モノマー中の水酸基である)との反応は、特に加熱等は必要なく、例えば硬化形態がUVである場合には、塗装、UV照射後室温に放置することで徐徐に反応していく。また必要に応じて、UV照射後、80℃で数分間~数時間(20分~4時間)加熱して、アルコール性水酸基とイソシアネートの反応を促進してもよい。その場合は、必要に応じて公知のウレタン化触媒を使用してもよい。ウレタン化触媒は、所望する反応温度に応じて適宜選択する。
(硬化性樹脂組成物)
 本発明の硬化性樹脂組成物は、前述の通り重合性二重結合を有するので、紫外線もしくは熱により硬化可能である。また両方を含むことも可能である。中でも、ポリカーボネートをはじめとするプラスチック素材からなる外装建築部材や自動車用外装部材の表面保護コーティング用塗料として使用する場合には、紫外線硬化が好ましい。以下本発明の具体的態様として紫外線硬化させる場合の例について述べる。
 本発明の硬化性樹脂組成物を紫外線硬化させる場合には、光重合開始剤を使用することが好ましい。光重合開始剤としては公知のものを使用すればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、ベンゾフェノン類からなる群から選ばれる一種以上を好ましく用いることができる。前記アセトフェノン類としては、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン等が挙げられる。前記ベンジルケタール類としては、例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。前記ベンゾフェノン類としては、例えば、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル等が挙げられる。前記ベンゾイン類等としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等が挙げられる。光重合開始剤(B)は単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。
  前記光重合開始剤(B)の使用量は、前記複合樹脂(A)100重量%に対して、1~15重量%が好ましく、2~10重量%がより好ましい。
 また、紫外線硬化させる場合は、必要に応じて多官能(メタ)アクリレートを含有するのが好ましい。多官能(メタ)アクリレートは、前述の通り、ポリイソシアネート(B)と反応させることからアルコール性水酸基を有するものが好ましい。例えば、1,2-エタンジオールジアクリレート、1,2-プロパンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2-アクリロイルオキシ)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ペンタアクリレート、ジ(ペンタエリスリトール)ヘキサアクリレート等の1分子中に2個以上の重合性2重結合を有する多官能(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等も多官能アクリレートとして例示することができる。これらは単独で使用しても良いし、2種以上併用しても良い。
 特に、硬化塗膜の耐擦傷性の観点と、ポリイソシアネートとの反応による耐クラック性の向上の観点から、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びジペンタエリスリトールペンタアクリレートが好ましい。
 また、前記多官能(メタ)アクリレートに併用して、単官能(メタ)アクリレートを併用することもできる。例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート(例えばダイセル化学工業(株)製商品名「プラクセル」)、フタル酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステルジオールのモノ(メタ)アクリレート、コハク酸とプロピレングリコールとから得られるポリエステルジオールのモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイルオキシプロピル(メタ)アクリレート、各種エポキシエステルの(メタ)アクリル酸付加物、等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、などのカルボキシル基含有ビニル単量体;ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチル(メタ)アクリレートなどのスルホン酸基含有ビニル単量体;2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシ-3-クロロ-プロピルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシエチルフェニルりん酸などの酸性りん酸エステル系ビニル単量体;N-メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有するビニル単量体等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。多官能イソシアネート(b)のイソシアネート基との反応性を考慮すると、単量体(c)としては、水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルが特に好ましい。
  前記多官能アクリレート(C)を用いる場合の使用量としては、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して1~85重量%が好ましく、5~80重量%がより好ましい。前記多官能アクリレートを前記範囲内で使用することによって、得られる塗膜の硬度等の塗膜物性を改善することができる。
 紫外線硬化させる際に使用する光は、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、アルゴンレーザー、ヘリウム・カドミウムレーザー等を使用することができる。これらを用いて、約180~400nmの波長の紫外線を、紫外線硬化性樹脂組成物の塗布面に照射することによって、塗膜を硬化させることが可能である。紫外線の照射量としては、使用される光重合開始剤の種類及び量によって適宜選択される。
 一方、本発明の硬化性樹脂組成物を熱硬化させる場合には、組成物中の重合性二重結合反応と、アルコール性水酸基とイソシアネートとのウレタン化反応との反応温度、反応時間等を考慮して、各々の触媒を選択することが好ましい。
また、熱硬化性樹脂を併用することも可能である。熱硬化性樹脂としては、ビニル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エポキシエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、石油樹脂、ケトン樹脂、シリコン樹脂あるいはこれらの変性樹脂等が挙げられる。
 また、塗工時の粘度を調整するために、有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤としては、例えば、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂肪族系又は脂環族系の炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、n-ブタノール、エチレングルコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n-ブチル、酢酸n-アミル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングルコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルn-アミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等のポリアルキレングリコールジアルキルエーテル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド又はエチレンカーボネートを単独で使用又は2種以上を併用して使用することができる。
 その他、本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて有機溶剤、無機顔料、有機顔料、体質顔料、粘土鉱物、ワックス、界面活性剤、安定剤、流動調整剤、染料、レベリング剤、レオロジーコントロール剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、又は可塑剤等の種々の添加剤等を使用することもできる。
 本発明の硬化性樹脂組成物は、含有する複合樹脂(A)がポリシロキサンセグメント(a1)とビニル系重合体セグメント(a2)の両方を有する為、塗膜の表面滑性等を向上させることが可能なシリコン樹脂も、アクリル系の樹脂や紫外線硬化性モノマーも比較的相溶しやすい。そのため相溶性のよい組成物を得ることができる。
  本発明の硬化性樹脂組成物は種々の形状にて使用することができる。具体的には、例えば、有機溶剤に溶解した溶液、有機溶剤に分散した分散体、水に分散した分散体、溶剤等を用いない溶液、粉体等が挙げられる。
  本発明の硬化性樹脂組成物はこのままで、紫外線等の硬化性塗料として用いることができる。また、前記した有機顔料、無機顔料等の添加剤を加えてもよい。
  本発明の硬化性樹脂組成物や塗料を用いて形成される塗膜の膜厚は、特に制限はないが、屋外での長期耐候性と優れた耐擦傷性を有する硬化塗膜を形成することができるという観点から、0.1~300μmであることが好ましい。硬化塗膜の膜厚が0.1μm未満の場合、プラスチック素材に対して耐候性や耐擦傷性を付与できなくなるし、膜厚が300μmを超えて厚くなると、紫外線が塗膜内部に十分に照射されず、硬化不良を起こす場合があるので、注意が必要である。
  前述の、光重合開始剤等を含む本発明の硬化性樹脂組成物や本発明の塗料を基材上に塗布し、紫外線を照射することにより、耐候性と耐擦傷性に優れる硬化塗膜を有する塗装物を得ることができる。
 また、光重合開始剤を使用しなくても、電子線などの強いエネルギー線を照射することにより、開始剤を使用して紫外線を照射した場合と同程度の塗膜物性を有する硬化塗膜を得ることも可能である。
  前記基材としては、種々のものが使用できるが、例えば金属基材、無機質基材、プラスチック基材、紙、木質系基材等を使用することができる。
例えば、プラスチック基材表面に前記硬化性樹脂組成物で形成された層を積層する場合は、特に限定はないが、通常塗装法が用いられる。具体的には、プラスチック基材表面に前記硬化性組成物を塗布した後、紫外線を照射することにより、耐候性と耐擦傷性に優れる硬化塗膜を有するプラスチック成形体を得ることができる。
この場合、レオロジーをコントロールするために、前記硬化性樹脂組成物は、前記添加剤の他、溶剤を添加し適宜希釈して使用することが好ましい。溶剤は特に限定はないが、工場生産時の作業環境を配慮し、トルエンやキシレン等の芳香族系炭化水素類の使用を避けることが好ましい。
また塗装後の膜厚にも特に制限はないが、屋外での長期耐候性と優れた耐擦傷性を有する硬化塗膜を形成することができるという観点から、0.1~300μmであることが好ましい。硬化塗膜の膜厚が0.1μm未満の場合、プラスチック素材に対して耐候性や耐擦傷性を付与できなくなるし、膜厚が300μmを超えて厚くなると、紫外線が塗膜内部に十分に照射されず、硬化不良を起こす場合があるので、注意が必要である。
  前記プラスチック基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体等のポリオレフィン類;ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル類;ナイロン1、ナイロン11、ナイロン6、ナイロン66、ナイロンMX-Dなどのポリアミド類;ポリスチレン、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ブタジエン-アクリロニトリル共重合体(ABS樹脂)等のスチレン系重合体;ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート・エチルアクリレート共重合体等のアクリル系重合体;ポリカーボネート等を使用することができる。前記プラスチック基材は、単層又は2層以上の積層構造を有するものであってもよい。また、これらのプラスチック基材は、未延伸、一軸延伸、二軸延伸されていてもよい。
  また、前記プラスチック基材には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、公知の帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、結晶核剤、滑剤等の公知の添加剤が含まれていても良い。
  前記プラスチック基材は、本発明の硬化性樹脂組成物との密着性を更に向上させるために、基材表面に公知の表面処理が施されていてもよく、かかる表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、フレームプラズマ処理、電子線照射処理、紫外線照射処理等が挙げられ、これらの1種または2種以上を組み合わせた処理を行ってもよい。
  前記基材の形状は、特に制限がなく、例えば、シート状、板状、球状、フィルム状ないしは大型の構築物又は複雑なる形状の組立物あるいは成形物であってもよい。また前記基材の表面は、予め下塗り塗料等により被覆されていてもよく、また、その被覆部分が劣化していても、本発明の硬化性樹脂組成物を塗布することは可能である。
  前記下塗り塗料としては、公知の水溶解型又は水分散型塗料や有機溶剤型又は有機溶剤分散型塗料、粉体塗料等を使用することができる。具体的には、アクリル樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、アルキド樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、脂肪酸変性エポキシ樹脂系塗料、シリコン樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、フルオロオレフィン系塗料またはアミン変性エポキ樹脂塗料などのような各種のタイプのものを使用することができる。また、前記下塗り塗料は、顔料を含まないクリヤー塗料であってもよいし、前記顔料を含むエナメル系塗料あるいはアルミニウムフレーク等を含有するメタリック塗料であってもよい。
  前記基材に本発明の硬化性樹脂組成物や塗料を塗布する方法としては、例えば刷毛塗り法、ローラー塗装法、スプレー塗装法、浸漬塗装法、フロー・コーター塗装法、ロール・コーター塗装法もしくは電着塗装法などの公知慣用の塗装方法を適用することが可能である。
  前記塗装方法により前記基材表面に本発明の硬化性樹脂組成物を塗布した後、該塗布面に前記した方法によって紫外線を照射することにより、屋外における長期耐候性と優れた耐擦傷性を併有し、且つ、プラスチック素材に対する密着性に優れる硬化塗膜を有する塗装物を得ることができる。
 次に、本発明を、実施例及び比較例により具体的に説明をする。例中断りのない限り、「部」「%」は重量規準である。
 (合成例1〔ポリシロキサンの調整例〕)
 攪拌機、温度計、滴下ロート、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、メチルトリメトキシシラン(MTMS) 415部、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(MPTS)756部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、60℃まで昇温した。次いで、「A-3」〔堺化学(株)製のiso-プロピルアシッドホスフェート〕 0.1部と脱イオン水 121部からなる混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間攪拌することにより加水分解縮合反応を行い、反応生成物を得た。
 得られた反応生成物中に含まれるメタノールおよび水を、1~30キロパスカル(kPa)の減圧下、40~60℃の条件で除去することにより、数平均分子量が1000で、有効成分が75.0%であるポリシロキサン(a1-1) 1000部を得た。
尚、「有効成分」とは、使用したシランモノマーのメトキシ基が全て加水分解縮合反応した場合の理論収量(重量部)を、加水分解縮合反応後の実収量(重量部)で除した値、即ち、〔シランモノマーのメトキシ基が全て加水分解縮合反応した場合の理論収量(重量部)/加水分解縮合反応後の実収量(重量部)〕の式により算出したものである。
(合成例2(同上))
 合成例1と同様の反応容器に、MTMS 442部、3-アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(APTS) 760部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、60℃まで昇温した。次いで、「A-3」 0.1部と脱イオン水 129部からなる混合物を5分間で滴下した。滴下終了後、反応容器中を80℃まで昇温し、4時間攪拌することにより加水分解縮合反応を行い、反応生成物を得た。得られた反応生成物中に含まれるメタノールおよび水を、1~30キロパスカル(kPa)の減圧下、40~60℃の条件で除去することにより、数平均分子量が1000で、有効成分が75.0%であるポリシロキサン(a1-2) 1000部を得た。
 (合成例3〔複合樹脂(A)の調製例〕)
 合成例1と同様の反応容器に、フェニルトリメトキシシラン(PTMS) 20.1部、ジメチルジメトキシシラン(DMDMS) 24.4部、酢酸n-ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、メチルメタクリレート(MMA) 15部、n-ブチルメタクリレート(BMA) 45部、2-エチルヘキシルメタクリレート(EHMA) 39部、アクリル酸(AA) 1.5部、MPTS 4.5部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA) 45部、酢酸n-ブチル 15部、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(TBPEH) 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「A-3」 0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H-NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
 次いで、前記反応生成物に、合成例1で得られたポリシロキサン(a1-1) 162.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 27.5部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10~300kPaの減圧下で、40~60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、メチルエチルケトン(MEK) 150部、酢酸n-ブチル 27.3部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメントとビニル重合体セグメントからなる複合樹脂(A-1) 600部を得た。
 (合成例4(同上))
 合成例1と同様の反応容器に、PTMS 20.1部、DMDMS 24.4部、酢酸n-ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、MMA 15部、BMA 45部、EHMA 39部、AA 1.5部、MPTS 4.5部、HEMA 45部、酢酸n-ブチル 15部、TBPEH 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「A-3」 0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H-NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
 次いで、前記反応生成物に、合成例1で得られたポリシロキサン(a1-1) 562.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 80.0部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10~300kPaの減圧下で、40~60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、MEK 128.6部、酢酸n-ブチル 5.8部を添加し、不揮発分が70.0%であるポリシロキサンセグメントとビニル重合体セグメントからなる複合樹脂(A-2) 857部を得た。
 (合成例5(同上))
 合成例1と同様の反応容器に、PTMS 20.1部、DMDMS 24.4部、酢酸n-ブチル 107.7部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、MMA 15部、BMA 45部、EHMA 39部、AA 1.5部、MPTS 4.5部、HEMA 45部、酢酸n-ブチル 15部、TBPEH 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「A-3」 0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H-NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
 次いで、前記反応生成物に、合成例2で得られたポリシロキサン(a1-2) 162.5部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 27.5部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10~300kPaの減圧下で、40~60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、MEK 150部、酢酸n-ブチル 27.3部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメントとビニル重合体セグメントからなる複合樹脂(A-3) 600部を得た。
 (合成例6(同上))
 合成例1と同様の反応容器に、PTMS 17.6部、DMDMS 21.3部、酢酸n-ブチル 129.0部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、MMA 21部、BMA 63部、EHMA 54.6部、AA 2.1部、MPTS 6.3部、HEMA 63部、酢酸n-ブチル 21部、TBPEH 21部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「A-3」 0.04部と脱イオン水 11.2部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H-NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
 次いで、前記反応生成物に、合成例1で得られたポリシロキサン(a1-1)87.3部を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 12.6部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10~300kPaの減圧下で、40~60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、MEK 150部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメントとビニル重合体セグメントからなる複合樹脂(A-4) 600部を得た。
 (合成例7(同上))
 合成例1と同様の反応容器に、PTMS 20.1部、DMDMS 24.4部、酢酸n-ブチル 135.0部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、MMA 15部、BMA 45部、EHMA 39部、AA 1.5部、MPTS 4.5部、HEMA 45部、酢酸n-ブチル 15部、TBPEH 15部を含有する混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器中へ4時間で滴下した。さらに同温度で2時間撹拌したのち、前記反応容器中に、「A-3」 0.05部と脱イオン水 12.8部の混合物を、5分間をかけて滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、PTMS、DMDMS、MPTSの加水分解縮合反応を進行させた。反応生成物を、1H-NMRで分析したところ、前記反応容器中のシランモノマーが有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。次いで、同温度にて10時間攪拌することにより、TBPEHの残存量が0.1%以下の反応生成物が得られた。尚、TBPEHの残存量は、ヨウ素滴定法により測定した。
 次いで、前記反応生成物に、「X-40-9265A」〔信越化学(株)製 MTMSの部分加水分解縮合物 有効成分70%〕122.2部、MPTS 50.3部の混合物を添加して、5分間攪拌したのち、脱イオン水 44.2部を加え、80℃で4時間攪拌を行い、前記反応生成物とポリシロキサンの加水分解縮合反応を行った。得られた反応生成物を、10~300kPaの減圧下で、40~60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、MEK 150部を添加し、不揮発分が50.0%であるポリシロキサンセグメントとビニル重合体セグメントからなる複合樹脂(A-5) 600部を得た。
 比較合成例1〔比較対照用複合樹脂(R-1)の調整〕
 合成例1と同様の反応容器に、キシレン 250部、酢酸n-ブチル 250部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、スチレン 500部、BMA 123部、BA 114部、AA 3部、HEMA 230部、MPTS 30部、キシレン 178部、酢酸n-ブチル 178部、TBPEH 50部からなる混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器内へ4時間で滴下した。その後、同温度で16時間攪拌し、トリメトキシシリル基を有するアクリル重合体を調製した。
 次いで、合成例1と同様の反応容器に、メチルトリエトキシシラン(MTES) 509部、MTMS 389部、PTMS 71部、DMDMS 129部、キシレン 298部、酢酸n-ブチル 296部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、80℃まで昇温した。次いで、同温度で、「A-3」 0.03部、脱イオン水 347部との混合物を、5分間で滴下し、同温度で4時間攪拌することにより、反応生成物を得た。反応生成物を、1H-NMRで分析したところ、MTES、MTMS、PTMS、DMDMSの加水分解が進行していることを確認した。
 その後、反応容器内に、前記アクリル重合体 905部を添加し、同温度で、4時間攪拌し、反応生成物を得た。次いで、得られた反応生成物を、10~300kPaの減圧下で、40~60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、不揮発分が50.0%である比較対照用複合樹脂(R-1)1000部を得た。尚、この合成例は、特許文献1の実施例に記載の参考例23に従うものである。
 比較合成例2〔比較対照用複合樹脂(R-2)の調整〕
 合成例1と同様の反応容器に、PTMS 191部を仕込んで、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、120℃まで昇温した。次いで、MMA 169部、MPTS 11部、TBPEH 18部からなる混合物を、同温度で、窒素ガスの通気下、攪拌しながら、前記反応容器内へ4時間で滴下した。その後、同温度で16時間攪拌し、トリメトキシシリル基を有するアクリル重合体を調製した。
 次いで、前記反応容器の温度を80℃に調整し、攪拌しながら、MTMS 131部、APTS 226部、DMDMS 116部を、前記反応容器中へ添加した。その後、「A-3」 6.3部と脱イオン水 97部との混合物を、5分間で滴下し、同温度で2時間攪拌することにより、加水分解縮合反応させ、反応生成物を得た。反応生成物を、1H-NMRで分析したところ、前記アクリル重合体が有するトリメトキシシリル基のほぼ100%が加水分解していた。得られた反応生成物を、10~300kPaの減圧下で、40~60℃の条件で2時間蒸留することにより、生成したメタノール及び水を除去し、次いで、酢酸n-ブチル 400部を添加し、不揮発分が60.0%であるポリシロキサンセグメントとアクリル重合体セグメントからなる比較対照用複合樹脂(R-2) 600部を得た。尚、この合成例は、特許文献2の実施例に記載の合成例1に従うものである。
(実施例1)
 合成例1で得られた複合樹脂(A-1) 40.0部、イルガキュア184[光重合開始剤 チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製] 0.8部、DN-901S〔ポリイソシアネート DIC(ディーアイシー)株式会社製〕4.2部、を混合することによってクリヤー塗料(塗-1)を得た。
 (実施例2~8及び比較例1~4)
 第1表に示した配合に基づき、実施例1と同様の方法で、それぞれクリヤー塗料(塗-2)~(塗-8)および比較用クリヤー塗料(比塗-1)~(比塗-4)を調製した。
(塗料用評価)
 前記実施例1~8,及び比較例1~4で得られたクリヤー塗料(塗-1)~(塗-8)および比較用クリヤー塗料(比塗-1)~(比塗-4)の評価は次の通り行った。即ち評価用硬化塗膜XまたはYを使用し、硬化塗膜の耐候性の指標となる「耐クラック性」及び「光沢保持率」、「耐湿密着性」、及び「耐スチールウール性」を評価した。
(評価用硬化塗膜X)
 150mm×70mm×2mmのクロメート処理アルミニウム鋼板に、顔料重量濃度(PWC)が60%の白色のアクリルウレタン塗料を乾燥膜厚30~40マイクロメーター(μm)で塗布し、80℃で30分間熱硬化させた基材上に、各々実施例及び比較例で得たクリヤー塗料を、乾燥膜厚が20μmになるように塗布し、80℃で5分間乾燥後、80W/cmの高圧水銀灯下、約1000mJの照射量で、紫外線照射を行った。さらに、室温下で1週間放置して、硬化塗膜Xを調製した。
(評価用硬化塗膜Y)
 各々実施例及び比較例で得たクリヤー塗料を、150mm×70mm×3mmのポリエチレンテレフタレート(PET)基材上に、乾燥膜厚が20μmになるように塗布し、80℃で5分間乾燥後、80W/cmの高圧水銀灯下、約1000mJの照射量で、紫外線照射を行った。さらに、室温下で1週間放置して、硬化塗膜Yを得た。
なお、比塗-1はUV硬化型塗料ではないため、紫外線照射を行わない以外は同様にして硬化塗膜を調整した。
<耐クラック性>
 評価用硬化塗膜Xに対し、サンシャインウェザオメーターによる促進耐候性試験を実施した。未曝露の硬化塗膜の状態と、3000時間経過後の硬化塗膜の状態を目視観察にて比較し、塗膜状態に変化がないものを(○)、一部クラックが発生しているものを(△)、全面にクラックが発生しているものを(×)として判定した。
<光沢保持率>
 評価用硬化塗膜Xに対し、サンシャインウェザオメーターによる促進耐候性試験を実施し、3000時間経過後の硬化塗膜の60度鏡面反射率(%)を、未試験の硬化塗膜の60度鏡面反射率(%)で除して100倍した値を光沢保持率(%)として表示した。光沢保持率が100%に近いほど、耐候性が良好である。
<耐湿密着性>
 評価用硬化塗膜Yを、50℃、湿度95%の恒温恒湿度内に500時間保持した後、室温にて24時間放置し、次いで塗膜の基材に対する密着性を、1mm×1mmの100格子のクロスカット試験(JIS K5600)にて評価し、セロハンテープ剥離後の100格子の残存数で示した。
 <耐スチールウール性>
 評価用硬化塗膜Yの表面を、500gの荷重下、#0000のスチールウールで擦り、初期状態とのヘイズ値の差ΔH(%)を測定する。差が小さいほど、傷つき難いことを示す。
各々の組成と評価結果を表1及び2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
表1及び表2の略語について。
(a1)はポリシロキサンセグメント(a1)の略である。
※1 硬化性樹脂組成物の全固形分量に対するポリシロキサンセグメント(a1)の含有率(%)である。
※2 硬化性樹脂組成物の全固形分量に対するポリイソシアネート(B)の含有率(%)である。
※3 複合樹脂(A)の全固形分量に対するポリシロキサンセグメント(a1)の含有率である。
DN-901S:バーノックDN-901S[ポリイソシアネート DIC株式会社製]である。
DN-950:バーノックDN―950[ポリイソシアネート DIC株式会社製]である。
DNー955:バーノックDN-955[ポリイソシアネート DIC株式会社製]である。
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレートである。
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートである。
V-4018:ユニディックV-4018[ウレタンアクリレート DIC株式会社製]である。
I-184:イルガキュア184である。
I-127:イルガキュア127である。
 この結果、実施例1~8で評価したクリヤー塗料(塗-1)~(塗-8)は、いずれも3000時間後もクラックの発生もなく、光沢保持率も良好で、耐候性に優れた塗膜が得られた。
比較例1で評価したクリヤー塗料(比塗-1)は、常温にて樹脂(R-1)とイソシアネートとが反応した例であるが、耐スチールウール性に劣った。
比較例2で評価したクリヤー塗料(比塗-2)はポリイソシアネートを使用しない例であるが、耐候性及び密着性に劣った。
比較例3で評価したクリヤー塗料(比塗-3)はポリイソシアネートが少なすぎる例であるが、耐候性に劣った。
比較例4で評価したクリヤー塗料(比塗-4)はポリシロキサンセグメントが多すぎる例であるが、耐密着性に劣った。
(プラスチック成形体評価)
(実施例9)
 合成例1で得られた複合樹脂(A-1) 40.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA) 7.0部、イルガキュア184[光重合開始剤 チバ・ジャパン株式会社製] 1.08部、チヌビン400[ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤 チバ・ジャパン株式会社製] 0.67部、チヌビン123[ヒンダードアミン系光安定化剤(HALS) チバ・ジャパン株式会社製] 0.34部、バーノックDN-901S〔ポリイソシアネート DIC(ディーアイシー)株式会社製〕6.7部、を混合することによってクリヤー塗料(塗-9)を得た。
実施例9で得られたクリヤー塗料(塗-9)を、100mm×100mm×0.125mmのコスモシャインA4300[PETフィルム 東洋紡株式会社製]上に、乾燥膜厚が20μmになるように塗布し、80℃で5分間乾燥後、80W/cmの高圧水銀灯下、約1000mJの照射量で、紫外線照射を行った。さらに、室温下で1週間放置することにより、目的とする評価用プラスチック成形体(プラスチックフィルム積層体)を調製した。
(実施例10~16及び比較例5~8)
 第3表に示した配合例に基づき実施例9と同様の方法で調製した、クリヤー塗料(塗-10)~(塗-16)および第4表に示した比較用クリヤー塗料(比塗-5)~(比塗-8)を、各々の表に示す各種基材上に、乾燥膜厚が20μmになるように塗布し、80℃で5分間乾燥後、80W/cmの高圧水銀灯下、約1000mJの照射量で、紫外線照射を行った。さらに、室温下で1週間放置することにより、目的とするプラスチック成形体を調製した。
なお、比塗-5はUV硬化型塗料ではないため、紫外線照射を行わない以外は同様にして、目的とする評価用プラスチック成形体を調製した。
(評価)
 前記実施例9~16,及び比較例5~8で得られたプラスチック成形体の評価は次の通り行った。ここでは、主として、プラスチックフィルムの指標となる「耐クラック性」及び「くもり価(ヘイズ値)」、「耐湿密着性」、及び「耐磨耗性」を評価した。
<耐クラック性>
 評価用プラスチック成形体に対し、サンシャインウェザオメーターによる促進耐候性試験を実施した。未曝露のプラスチック成形体と、3000時間経過後のプラスチック成形体を目視観察にて比較し、表面状態等に変化がないものを(○)、一部クラックが発生しているものを(△)、全面にクラックが発生しているものを(×)として判定した。
<くもり価(ヘイズ値)>
 サンシャインウェザオメーターによる促進耐候性試験でのプラスチック成形体の劣化度合いを、くもり価(ヘイズ値)により数値化した。通常くもり価は、ヘイズメーターを使用して試験片の光線透過率を測定し、次式によって算出する(単位は%)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
 ここでは、3000時間経過後のプラスチック成形体のくもり価(%)と、未試験のプラスチック成形体のくもり価(%)の差をヘイズ値変化ΔH(%)として表示した。差が大きいほど、プラスチック成形体の劣化が進行していることを示す。
<耐湿密着性>
 評価用プラスチック成形体を、85℃、湿度80%の恒温恒湿度内に3000時間保持した後、室温にて24時間放置し、次いでプラスチック成形体を形成する硬化塗膜と基材とのあいだの密着性を、1mm×1mmの100格子のクロスカット試験(JIS K5600)にて評価し、セロハンテープ剥離後の100格子の残存数で示した。
 <耐磨耗性>
 評価用プラスチック成形体の硬化塗膜表面を、テーバー磨耗試験にて、JIS R3212に準拠した方法(磨耗輪:SC-10F、荷重:500g、回転数:500)にて擦り、初期状態とのくもり価の差、すなわち、ヘイズ値変化ΔH(%)を測定する。差が小さいほど、耐磨耗性が高いことを示す。
実施例9~16,及び比較例5~8の組成比、及びプラスチック成形体の評価結果を表3及び表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022

表3及び表4の略語について。
(a1)はポリシロキサンセグメント(a1)の略である。
※1 硬化性樹脂組成物の全固形分量に対するポリシロキサンセグメント(a1)の含有率(%)である。
※2 硬化性樹脂組成物の全固形分量に対するポリイソシアネート(B)の含有率(%)である。
※3 複合樹脂(A)の全固形分量に対するポリシロキサンセグメント(a1)の含有率である。
DN-901S:バーノックDN-901S[ポリイソシアネート DIC株式会社製]である。
DN-950:バーノックDN―950[ポリイソシアネート DIC株式会社製]である。
DNー955:バーノックDN-955[ポリイソシアネート DIC株式会社製]である。
V-4018:ユニディックV-4018[ウレタンアクリレート DIC株式会社製]である。
17-813:ユニディック17-813[ウレタンアクリレート DIC株式会社製]である。
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレートである。
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートである。
I-184:イルガキュア184[光重合開始剤 チバ・ジャパン株式会社製]である。
I-127:イルガキュア127[光重合開始剤 チバ・ジャパン株式会社製]である。
チヌビン479:[ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤 チバ・ジャパン株式会社製]である。
チヌビン152:[ヒンダードアミン系光安定化剤(HALS) チバ・ジャパン株式会社製]である。
A4300:コスモシャインA4300[PETフィルム(10cm×10cm×125μm)東洋紡績株式会社製]である。
Q65FA:テオネックスQ65FA[PENフィルム(10cm×10cm×100μm)帝人デュポン株式会社製]である。
LS2:Lexan LS2[ポリカーボネート板(10cm×10cm×2mm)SABICイノベーティブプラスチックス製]である。
 この結果、実施例9~16で評価したクリヤー塗料(塗-9)~(塗-16)を表面塗装したプラスチック成形体は、いずれも、3000時間後のクラックの発生がなく、ヘイズ値の変化も小さかった。この結果は、上記プラスチック成形体が、優れた耐候性を有することを示している。
比較例5で評価したプラスチック成形体は、常温にて樹脂(R-1)とポリイソシアネートとが反応して硬化塗膜を形成するクリヤー塗料(R-1)を表面塗装した例であるが、耐磨耗性に劣った。
比較例6で評価したプラスチック成形体は、ポリイソシアネートを使用しないクリヤー塗料(比塗-6)を表面塗装した例であるが、耐候性及び密着性に劣った。
比較例7で評価し成形体は、ポリイソシアネートが少なすぎるクリヤー塗料(比塗-7)を表面塗装した例であるが、耐候性に劣った。
比較例8で評価し成形体は、ポリシロキサンセグメントが多すぎるクリヤー塗料(比塗-8)を表面塗装した例であるが、耐湿試験後の硬化塗膜と基材とのあいだの密着性に劣った。
  本発明の硬化性樹脂組成物は、例えば、自動車、自動二輪車、電車、自転車、船舶、飛行機等の輸送関連機器類及びそれらに使用される各種の部品類;テレビ、ラジオ、冷蔵庫、洗濯機、クーラー、クーラー室外機またはコンピュータ等の家電製品類及びそれらに使用される各種の部品類;各種の窓、窓枠、屋根材、外壁材、金属製の壁材、ドアまたは内壁材等の建材類;ポリエステル樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、フッ素樹脂フィルム等を基材とするウインドウ用クリヤーフィルム、装飾フィルム及びポスター等の各種建材用フィルム類;フロント用カバーガラス、フロント用保護シート、バック用保護シート、封止材等の各種の太陽光発電システムの構成部材類、偏光板保護フィルム、ARフィルム、偏光板、位相差フィルム、プリズムシート、拡散フィルム、拡散板等のフラットパネルディスプレイの構成部材類、プラスチックボトル、金属缶等の容器類;その他、前記基材類からなる楽器類、事務用品類、スポーツ用品類、玩具類等の塗料として使用できる。
  特に、本発明のプラスチック成形体は、耐候性および耐擦傷性に優れることから、屋外用プラスチック建材、例えば、ガラス代替窓用プラスチック、樹脂サッシ、樹脂サイディング建材、樹脂製瓦が挙げられるし、自動車用プラスチック部材、例えば、窓ガラス代替ポリカーボネート、ランプ用レンズカバー、プラスチック製バンパー、プラスチック製ボディー等が挙げられる。さらには、屋外での長期使用が考えられる太陽光発電システムの構成部材、例えば、表面ガラス用カバーフィルム、フロント用保護シートやバック用保護シートを挙げることができる。
また、本発明の硬化性樹脂組成物が、光触媒による酸化分解反応に対して高い耐性を有するポリシロキサンセグメントを必須成分として含有していることから、光触媒のバリヤー層用コーティング塗料として利用することも出来る。更に、この他の用途として、各種の接着剤用、インク用、ガスバリアコーティング剤用、繊維・紙の含浸剤用ならびに表面処理剤などとして、広範囲に利用することができる。

Claims (10)

  1. 一般式(1)および/または一般式(2)で表される構造単位と、シラノール基および/または加水分解性シリル基とを有するポリシロキサンセグメント(a1)と、アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)とが、一般式(3)で表される結合により結合された複合樹脂(A)、及びポリイソシアネート(B)を含有する硬化性樹脂組成物であって、
    前記ポリシロキサンセグメント(a1)の含有率が硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して10~60重量%であり、且つ、ポリイソシアネート(B)の含有率が硬化性樹脂組成物の全固形分量に対して5~50重量%であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
           (1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

           (2)
    (一般式(1)及び(2)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、-R-CH=CH、-R-C(CH)=CH、-R-O-CO-C(CH)=CH、及び-R-O-CO-CH=CHからなる群から選ばれる1つの重合性二重結合を有する基(但しRは単結合又は炭素原子数1~6のアルキレン基を表す。)、炭素原子数が1~6のアルキル基、炭素原子数が3~8のシクロアルキル基、アリール基、または炭素原子数が7~12のアラルキル基を表し、R、R及びRの少なくとも1つは前記重合性二重結合を有する基である)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

             (3)
    (一般式(3)中、炭素原子は前記ビニル系重合体セグメント(a2)の一部分を構成し、酸素原子のみに結合したケイ素原子は、前記ポリシロキサンセグメント(a1)の一部分を構成するものとする)
  2. 前記ポリシロキサンセグメント(a1)の含有率が、前記複合樹脂(A)に対して30~80重量%である請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  3. 前記ポリシロキサンセグメント(a1)中の重合性二重結合の含有率が、3~20重量%である請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
  4. 前記重合性二重結合を有する基が、-R-O-CO-C(CH)=CH、及び-R-O-CO-CH=CHらなる群から選ばれる1つの重合性二重結合を有する基(但しRは単結合又は炭素原子数1~6のアルキレン基を表す)である請求項1~3のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
  5. 前記アルコール性水酸基を有するビニル系重合体セグメント(a2)がアクリル系重合体セグメントである請求項1~4のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
  6. 前記ポリイソシアネート(B)が脂肪族ジイソシアネートから得られる脂肪族ポリイソシアネートである請求項1~5のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
  7. 光重合開始剤を含有する、請求項1~6のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
  8. 多官能(メタ)アクリレートを含有する、請求項1~7のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
  9. 請求項1~8のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を含有する塗料。
  10. 請求項1~8のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物で形成された層を積層してなることを特徴とするプラスチック成形体。
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