WO2019009262A1 - カチオン硬化性組成物 - Google Patents

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WO2019009262A1
WO2019009262A1 PCT/JP2018/025113 JP2018025113W WO2019009262A1 WO 2019009262 A1 WO2019009262 A1 WO 2019009262A1 JP 2018025113 W JP2018025113 W JP 2018025113W WO 2019009262 A1 WO2019009262 A1 WO 2019009262A1
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mass
group
curable composition
porous
cationically curable
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PCT/JP2018/025113
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恵介 森田
和伸 神谷
健 西尾
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デクセリアルズ株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G59/70Chelates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins

Definitions

  • the present invention relates to cationically curable compositions.
  • One example of a technique for a latent curing agent utilizing the above-mentioned curing system is a method of holding an aluminum chelate compound on porous particles, and for example, the following techniques have been proposed. There has been proposed a method of physically separating it from a silanol compound by holding an aluminum compound in porous particles produced using a polyfunctional isocyanate (see, for example, Patent Document 1). In addition, as an example similar to the above-mentioned proposed technology, a method of increasing the curability by using a polyfunctional isocyanate and a bifunctional isocyanate in combination has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • the epoxy compound (A), the curing agent (B) and the curing catalyst (C) are contained, and the epoxy compound (A) is a glycidyl type epoxy compound (a1) 30 to 55 Containing 35% by mass, 35 to 60% by mass of the alicyclic epoxy compound (a2), and 5 to 30% by mass of the urethane-modified epoxy compound (a3); It is an aluminum chelate type latent curing agent which is held on a porous resin obtained by interfacial polymerization of a compound, the curing catalyst (C) is a specific silanol compound, and 100 mass of epoxy compound (A)
  • An epoxy resin composition is proposed in which the blending amount of the aluminum chelate-based latent curing agent (B) is 0.5 to 5 parts by mass with respect to 1 part (for example, a patent) Document reference 6).
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a cationic curable composition capable of reducing outgassing and having a high degree of freedom of the cationic curing component.
  • the porous particles which carry the aluminum chelate is a cationically curable composition characterized by containing a silanol compound represented by the following general formula (1).
  • Ar represents an aryl group having an electron withdrawing group.
  • m represents 2 or 3;
  • the ratio of the said glycidyl ether type epoxy resin in the ⁇ 3> above-mentioned cation hardening component is a cation curable composition as described in said ⁇ 2> which is 60 mass% or more and 100 mass% or less.
  • ⁇ 5> In any one of the above ⁇ 2> to ⁇ 4>, the content of the glycidyl ether type epoxy resin is 1,000 mass% or more and 5,000 mass% or less with respect to the content of the porous particles.
  • ⁇ 6> The cationically curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the content of the silanol compound is 20% by mass or less based on the cationic curing component.
  • ⁇ 7> The cationically curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the content of the porous particles is 20% by mass or less based on the cationic curing component.
  • ⁇ 8> Any one of the above ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the electron withdrawing group is any one of a fluoro group, a perfluoroalkyl group, a nitro group, a nitrile group, a sulfo group, a formyl group and an alkoxycarbonyl group It is a cationically curable composition as described in these.
  • the cationically curable composition according to ⁇ 9>, wherein the porous particles further have a vinyl resin as a component.
  • ⁇ 11> The cationic curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the porous particle is a porous inorganic particle retaining an aluminum chelate.
  • ⁇ 12> The cationically curable composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, wherein the surface of the porous particle has a reaction product of an alkoxysilane coupling agent.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of producing an outgas evaluation sample.
  • FIG. 2 is a photograph of the outgassing evaluation result of Example 3.
  • FIG. 3 is a photograph of the outgas evaluation result of Comparative Example 3.
  • the cationically curable composition of the present invention contains at least a cationic curing component, porous particles, and a silanol compound represented by the following general formula (1), and further contains other components as required. . (Ar) m Si (OH) 4-m ⁇ formula (1) However, in the general formula (1), Ar represents an aryl group having an electron withdrawing group. m represents 2 or 3;
  • the cationic curing component is not particularly limited as long as it is a cationic curing organic material, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include an epoxy resin, an oxetane compound, and a vinyl ether resin.
  • Epoxy resin >> There is no restriction
  • the glycidyl ether type epoxy resin may be, for example, liquid or solid, and is preferably one having an epoxy equivalent of usually about 100 to 4000 and having two or more epoxy groups in the molecule.
  • bisphenol A epoxy resin bisphenol F epoxy resin, phenol novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, ester epoxy resin and the like can be mentioned.
  • bisphenol A epoxy resin can be preferably used from the viewpoint of resin properties.
  • These epoxy resins also include monomers and oligomers.
  • C 8-15 alkyl] -cyclo C 5-12 alkane (eg, 3,4-epoxy-1- [8,9-epoxy-2,4-dioxaspiro [5.5] undecane-3-yl] -cyclohexane and the like ), 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, epoxy C 5-12 cycloalkyl C 1-3 alkyl-epoxy C 5-12 cycloalkane carboxylate (eg, 4,5-) Epoxycyclooctylmethyl-4 ', 5'-epoxycyclook Emissions carboxylate), bis (C 1-3 alkyl epoxy C 5-12 cycloalkyl C 1-3 alkyl) dicarboxylates (e.g., bis (2-methyl-3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, etc.), etc. Can be mentioned.
  • 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexane carboxylate [product made by Daicel Co., Ltd., trade name: Ceroxide # from the viewpoint of easy availability as a commercial product. 2021 P; epoxy equivalent 128 to 140] is preferably used.
  • C 8-15 , C 5-12 and C 1-3 respectively have 8 to 15 carbon atoms, 5 to 12 carbon atoms, and 1 to 3 carbon atoms. It means that there is a range of the structure of the compound.
  • oxetane compounds include 3-ethyl-3-hydroxymethyl oxetane, 1,4-bis ⁇ [(3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy] methyl ⁇ benzene, 4,4′-bis [(3- Ethyl-3-oxetanyl) methoxymethyl] biphenyl, 1,4-benzenedicarboxylic acid bis [(3-ethyl-3-oxetanyl)] methyl ester, 3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane, 3-ethyl-3 -(2-ethylhexyloxymethyl) oxetane, di [1-ethyl (3-oxetanyl)] methylether, 3-ethyl-3- ⁇ [3- (triethoxysilyl) propoxy] methyl ⁇ oxetane, oxetanyl silsesquioxane Sun, phenol
  • content of the said cation curing component in the said cation curable composition there is no restriction
  • the said content is content in the non volatile matter of the said cation curable composition. The same applies to the following.
  • the cationically curable composition of the present invention has a high degree of freedom of the cationically curable component, outgassing can be suppressed even if the glycidyl ether type epoxy resin as the cationically curable component is used in a large amount.
  • the glycidyl ether type epoxy resin as the cationically curable component is used in a large amount.
  • 60 mass% or more and 100 mass% or less are preferable, and, as for the ratio of the said glycidyl ether type epoxy resin in the said cation hardening component, 70 mass% or more and 100 mass% or less are more preferable.
  • 500 mass% or more is preferable with respect to content of the said porous particle, as for content of the said glycidyl ether type epoxy resin, 500 mass% or more and 10,000 mass% or less is preferable, and 1,000 mass% or more 5,000 mass% or less is particularly preferable.
  • the porous particles hold an aluminum chelate.
  • the porous particles are not particularly limited as long as the particles have many pores, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • porous organic resin particles composed of organic resin, inorganic compound
  • the porous inorganic particle etc. which are comprised are mentioned.
  • the porous particles for example, retain the aluminum chelate in its pores. In other words, the aluminum chelate is taken up and held in the fine pores present in the porous particle matrix.
  • the average pore diameter of the pores of the porous particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 1 nm to 300 nm, and more preferably 5 nm to 150 nm.
  • porous organic resin particles >> There is no restriction
  • the porous organic resin particles are preferably composed of at least a polyurea resin.
  • the porous organic resin particles may further contain a vinyl resin as a component.
  • the polyurea resin is a resin having a urea bond in the resin.
  • the polyurea resin constituting the porous organic resin particles can be obtained, for example, by polymerizing a polyfunctional isocyanate compound in an emulsion.
  • the polyurea resin may be a bond derived from an isocyanate group in the resin, and may have a bond other than a urea bond, such as a urethane bond.
  • the vinyl resin is a resin obtained by polymerizing a radically polymerizable vinyl compound.
  • the vinyl resin improves the mechanical properties of the porous particles. As a result, it is possible to realize the thermal response during curing of the cationic curing component, in particular, the sharp thermal response in the low temperature range.
  • the vinyl resin contains, for example, a radically polymerizable vinyl compound in an emulsion containing a polyfunctional isocyanate compound, and the radical polymerization is simultaneously carried out when the polyfunctional isocyanate compound is polymerized in the emulsion. It can obtain by radically polymerizing a vinyl compound.
  • an average particle diameter of the said porous organic resin particle there is no restriction
  • porous inorganic particles There is no restriction
  • the material of the porous inorganic particles include silicon oxide, aluminum silicate, aluminum oxide, zirconium oxide, potassium oxide, calcium oxide, titanium oxide, calcium borate, sodium borosilicate, sodium oxide, phosphate and the like. It can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
  • porous inorganic particles examples include porous silica particles, porous alumina particles, porous titania particles, porous zirconia particles, and zeolite. These may be used alone or in combination of two or more.
  • an average particle diameter of the said porous inorganic particle there is no restriction
  • Examples of the aluminum chelate include a complex compound represented by the following general formula (A) in which three ⁇ -ketoenolate anions are coordinated to aluminum.
  • the alkoxy group is not directly bonded to aluminum. It is because it will be easy to hydrolyze if it has couple
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group or an alkoxyl group.
  • alkyl group a methyl group, an ethyl group etc. are mentioned, for example.
  • alkoxyl group a methoxy group, an ethoxy group, an oleyloxy group etc. are mentioned, for example.
  • Examples of the complex compound represented by the general formula (A) include aluminum tris (acetylacetonate), aluminum tris (ethylacetoacetate), aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate), and aluminum monoacetylacetonate. And bis (oleyl acetoacetate).
  • the porous particles preferably have a reaction product of an alkoxysilane coupling agent on the surface, in order to further increase the potential.
  • the reaction product is obtained by reacting an alkoxysilane coupling agent.
  • the reaction product is present on the surface of the porous particles.
  • ⁇ Method for producing porous particles There is no restriction
  • a method for producing the porous inorganic particles holding an aluminum chelate for example, a method in which a liquid containing an aluminum chelate is impregnated with the porous inorganic particles, and the pores of the porous inorganic particles are filled with the aluminum chelate Be
  • Examples of the method for producing the porous organic resin particles that hold an aluminum chelate include the following production methods.
  • the method of producing the porous organic resin particles includes, for example, at least a porous particle producing step and a deactivating step, and further includes other steps as necessary.
  • the porous particle preparation step at least includes an emulsion preparation treatment and a polymerization treatment, preferably includes an additional filling treatment, and further includes other treatments as required.
  • the emulsion preparation process is not particularly limited as long as it is a process of obtaining an emulsion by emulsifying a solution obtained by mixing an aluminum chelate, a polyfunctional isocyanate compound, and preferably an organic solvent. It can select suitably according to, for example, it can carry out using a homogenizer.
  • the resin constituting the porous particles contains not only a polyurea resin but also a vinyl resin
  • the liquid further contains a radically polymerizable vinyl compound and a radical polymerization initiator.
  • Examples of the aluminum chelate include the aluminum chelate in the description of the latent curing agent of the present invention.
  • the polyfunctional isocyanate compound is a compound having two or more isocyanate groups, preferably three isocyanate groups in one molecule.
  • Examples of the polyfunctional isocyanate compounds include bifunctional isocyanate compounds and trifunctional isocyanate compounds.
  • a TMP adduct of the following general formula (2) obtained by reacting 3 mol of diisocyanate compound with 1 mol of trimethylolpropane, and the following general formula (3) obtained by self-condensing 3 mol of the diisocyanate compound And a biuret of the following general formula (4) in which the remaining 1 mol of diisocyanate is condensed to the diisocyanate urea obtained from 2 mol of 3 mol of the isocyanate compound.
  • the substituent R is a portion excluding the isocyanate group of the diisocyanate compound.
  • diisocyanate compounds include toluene 2,4-diisocyanate, toluene 2,6-diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, hexahydro-m-xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylene diphenyl-4. And 4'-diisocyanate.
  • bifunctional isocyanate compound for example, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthylene 1,5-diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, hexameletine diisocyanate, dimer acid diisocyanate And norbornene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, methylene diphenyl diisocyanate, dichlorobiphenyl diisocyanate, phenylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate and the like.
  • the organic solvent is a good solvent (each having a solubility of preferably 0.1 g / ml (organic solvent) or more of each of the aluminum chelate, the polyfunctional isocyanate compound, the radical polymerizable vinyl compound, and the radical polymerization initiator) ) Which are substantially insoluble in water (water solubility is 0.5 g / ml or less (organic solvent) or less) and preferably have a boiling point of 100 ° C. or less at atmospheric pressure.
  • volatile organic solvents include alcohols, acetates, ketones and the like. Among them, ethyl acetate is preferred in view of high polarity, low boiling point and poor water solubility.
  • the radically polymerizable vinyl compound is a compound having a radically polymerizable carbon-carbon unsaturated bond in the molecule.
  • the radically polymerizable vinyl compound includes so-called monofunctional radically polymerizable compounds and polyfunctional radically polymerizable compounds. It is preferable that the said radically polymerizable vinyl compound contains a polyfunctional radically polymerizable compound. This is because it becomes easier to realize sharp thermal response in a low temperature range by using a polyfunctional radically polymerizable compound. Also from this meaning, the radically polymerizable vinyl compound preferably contains 30% by mass or more, and more preferably 50% by mass or more of the polyfunctional radically polymerizable compound.
  • Examples of the monofunctional radically polymerizable compound include monofunctional vinyl compounds (for example, styrene, methylstyrene and the like), monofunctional (meth) acrylate compounds (for example, butyl acrylate and the like) and the like.
  • Examples of the polyfunctional radically polymerizable compounds include polyfunctional vinyl compounds (for example, divinylbenzene, divinyl adipate and the like), polyfunctional (meth) acrylate compounds (for example, 1,6-hexanediol diacrylate, and triphenyl). Examples include methylolpropane triacrylate, polyethylene glycol diacrylate and the like.
  • polyfunctional vinyl compounds, particularly divinylbenzene can be preferably used in terms of latency and heat responsiveness.
  • the polyfunctional radically polymerizable compound may be composed of a polyfunctional vinyl compound and a polyfunctional (meth) acrylate compound.
  • radical polymerization initiator examples include peroxide initiators and azo initiators.
  • the polymerization treatment is not particularly limited as long as the treatment is to obtain porous particles by polymerizing the polyfunctional isocyanate compound in the emulsion, and can be appropriately selected depending on the purpose.
  • the porous particles retain the aluminum chelate.
  • polyurea resin is obtained.
  • the polyurea resin obtained also has a urethane bond
  • generated in the point can also be called polyurea urethane resin.
  • the emulsion contains the radically polymerizable vinyl compound and the radical polymerization initiator
  • the presence of the radical polymerization initiator is simultaneously polymerized with the polyfunctional isocyanate compound.
  • the said radically polymerizable vinyl compound produces radical polymerization. Therefore, the obtained porous particles contain a polyurea resin and a vinyl resin as a constituent resin.
  • the additional filling treatment is not particularly limited as long as the porous particles obtained by the polymerization treatment are additionally filled with an aluminum chelate, and can be appropriately selected according to the purpose, for example, aluminum After immersing the porous particles in a solution obtained by dissolving a chelate in an organic solvent, the organic solvent may be removed from the solution.
  • the porous particles additionally loaded with aluminum chelates can be separated by filtration, washed and dried, if necessary, and then crushed into primary particles with a known crushing apparatus.
  • the aluminum chelate additionally filled in the additional filling treatment may be the same as or different from the aluminum chelate mixed in the liquid to be the emulsion liquid.
  • the aluminum chelate used in the additional filling process may be an aluminum chelate in which an alkoxy group is bonded to aluminum.
  • an aluminum chelate for example, diisopropoxyaluminum monooleylacetoacetate, monoisopropoxyaluminum bis (oleylacetoacetate), monoisopropoxyaluminum monooleate monoethylacetoacetate, diisopropoxyaluminum monolauryl acetoacetate And diisopropoxyaluminum monostearylacetoacetate, diisopropoxyaluminum monoisostearylacetoacetate, monoisopropoxyaluminum mono-N-lauroyl- ⁇ -alanate monolaurylacetoacetate and the like.
  • the inactivation step is not particularly limited as long as it is a step of applying a reaction product of an alkoxysilane coupling agent to the surface of the porous particle, and can be appropriately selected according to the purpose, for example, Preferably, the porous particles are immersed in a solution containing an alkoxysilane coupling agent and an organic solvent to react the alkoxysilane coupling agent.
  • the porous particle is considered to have an aluminum chelate present on its surface as well as its interior due to its structure.
  • the water present in the polymerization system during interfacial polymerization deactivates many of the aluminum chelates on the surface. Therefore, the porous particles can acquire the potential without the inactivation step (that is, even if the surface does not have the reaction product of the alkoxysilane coupling agent).
  • a thermosetting epoxy resin composition using a latent curing agent which has not been subjected to the inactivation step is greatly thickened with time. Do.
  • alkoxysilane coupling agent- The alkoxysilane coupling agents are classified into two types as described below.
  • the first type is to react with the active aluminum chelate on the surface of the porous particle to form an aluminum chelate-silanol reactant, thereby reducing the electron density of oxygen adjacent to the aluminum atom (in other words, It is a type of silane coupling agent that lowers the activity by reducing the acidity of hydrogen bonded to oxygen, that is, reducing the polarizability between oxygen and hydrogen.
  • the silane coupling agent of this type includes an alkoxysilane coupling agent having an electron donating group bonded to a silicon atom, preferably an alkylalkoxysilane coupling agent having an alkyl group. Specifically, methyltrimethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane and the like can be mentioned.
  • the second type is a silane coupling agent of the type in which the active aluminum chelate of the porous particle is reacted with an epoxy group in the molecule to coat the surface with an epoxy polymer chain to reduce the activity.
  • This type of silane coupling agent includes epoxy silane coupling agents. Specifically, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (KBM-303, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403, Shin-Etsu Chemical Stock)) and the like.
  • organic solvent-- there is no restriction
  • the nonpolar solvent include hydrocarbon solvents.
  • the hydrocarbon-based solvent include toluene, xylene, cyclohexane and the like.
  • the solution is preferably stirred.
  • the latent curing agent obtained through the inactivation step can be crushed into primary particles with a known crushing device after filtering, washing and drying as required.
  • the silanol compound is represented by the following general formula (1).
  • Ar represents an aryl group having an electron withdrawing group.
  • m represents 2 or 3;
  • the silanol compound represented by the general formula (1) is a monool or diol.
  • the silanol compound represented by the general formula (1) has an electron-withdrawing group in the aryl group, the polarizability of oxygen and hydrogen adjacent to silicon atoms by the induction effect is increased, that is, a silanol compound Acidity increases.
  • the reaction activity of the cationically curable composition is enhanced, and the reaction rate is improved. As a result, it is considered that the generation of outgassing can be suppressed.
  • aryl group examples include phenyl group, naphthyl group (for example, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group etc.), anthracenyl group (for example, 1-anthracenyl group, 2-anthracenyl group, 9-anthracenyl group, benz [ a) -9-anthracenyl group etc.), phenaryl group (eg 3-phenaryl group, 9-phenaryl group etc.), pyrenyl group (eg 1-pyrenyl group etc.), azulenyl group, fluorenyl group, biphenyl group (eg Examples include 2-biphenyl group, 3-biphenyl group, 4-biphenyl group, etc., thienyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, pyridyl group and the like.
  • a phenyl group is preferable from the viewpoint of availability and cost
  • Examples of the electron withdrawing group include a halogen group (for example, a fluoro group, a chloro group, a bromo group, etc.), a perfluoroalkyl group, a nitro group, a nitrile group, a sulfo group, a formyl group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group For example, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group and the like), formyl group and the like can be mentioned.
  • a halogen group for example, a fluoro group, a chloro group, a bromo group, etc.
  • a perfluoroalkyl group for example, a fluoro group, a chloro group, a bromo group, etc.
  • a perfluoroalkyl group for example, a fluoro group, a chloro group, a bromo group, etc.
  • a perfluoroalkyl group for example,
  • a fluoro group, a perfluoroalkyl group, a nitro group, a nitrile group, a sulfo group, a formyl group and an alkoxycarbonyl group are preferable.
  • the perfluoroalkyl group include perfluoroalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and specific examples include trifluoromethyl group and pentafluoroethyl group.
  • the number of electron withdrawing groups may be one or plural.
  • the silanol compound is preferably represented by the following general formula (1-1).
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent an electron withdrawing group or a hydrogen atom (however, R 1 , R 2 and R 3 At least one represents an electron withdrawing group).
  • m represents 2 or 3;
  • silanol compound / porous particle there is no restriction
  • ⁇ Other ingredients> As said other component, a silane coupling agent etc. are mentioned, for example.
  • the silane coupling agent is one having 1 to 3 lower alkoxy groups in the molecule, and a group having reactivity with the functional group of the cationic curing component in the molecule, for example, vinyl group, styryl group, It may have an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an epoxy group, an amino group, a mercapto group and the like.
  • the latent curing agent used in the present invention is a cationic curing agent, the coupling agent having an amino group or mercapto group is used when the amino group or mercapto group does not substantially capture the generated cationic species. can do.
  • silane coupling agent examples include vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxy) silane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, ⁇ -styryltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, and ⁇ -acryloxypropyl.
  • Trimethoxysilane ⁇ - (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -Aminopropyltrimethoxysilane, N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl- ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -mercaptopropyltrimethoxy
  • the Examples include orchid, ⁇ -chloropropyltrimethoxysilane and the like.
  • Aluminum chelating agent additional filling process 15 parts by mass of the particulate curing agent obtained in the previous step was combined with 12.5 parts by mass of an aluminum chelating agent (aluminum chelate D, Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) and another aluminum chelating agent (ALCH-TR, Kawaken Fine Chemical ( Stock solution (25 parts by mass) was added to an aluminum chelate solution dissolved in 62.5 parts by mass of ethyl acetate, and stirred at a stirring speed of 200 rpm while volatilizing ethyl acetate at 80 ° C. for 9 hours. After completion of the stirring, it was filtered and washed with cyclohexane to obtain a bulk curing agent.
  • an aluminum chelating agent aluminum chelate D, Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.
  • ALCH-TR Kawaken Fine Chemical
  • This bulk curing agent is vacuum dried at 30 ° C. for 4 hours, and then, is further charged with an aluminum chelating agent by being crushed into primary particles using a crushing apparatus (AO jet mill, manufactured by Seishin Co., Ltd.) 18 parts by mass of the particulate curing agent obtained were obtained.
  • AO jet mill manufactured by Seishin Co., Ltd.
  • ⁇ Surface inactivation treatment process 30 parts by mass of a particulate curing agent additionally charged with an aluminum chelating agent, obtained in the previous step, to 270 parts by mass of cyclohexane, 30 parts by mass of an alkyl alkoxysilane coupling agent (KBM-3033, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) It was poured into the dissolved solution and stirred at 200 rpm for 6 hours at 30 ° C. During this stirring, the particulate curing agent reacts with the alkyl alkoxysilane coupling agent on its surface, and its surface activity is suppressed. After completion of the stirring, it was filtered and washed with cyclohexane to obtain a bulk curing agent.
  • an alkyl alkoxysilane coupling agent KBM-3033, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • This bulk curing agent is vacuum dried at 30 ° C. for 4 hours, and then, is further charged with an aluminum chelating agent by being crushed into primary particles using a crushing apparatus (AO jet mill, manufactured by Seishin Co., Ltd.)
  • AO jet mill manufactured by Seishin Co., Ltd.
  • Production Example 4 ⁇ Preparation of cationic curing agent (porous particle No. 1-3)> Production Example 2 is the same as Production Example 2 except that the particulate curing agent obtained in the particulate curing agent preparation step is used in the surface inactivation treatment step without being subjected to the aluminum chelating agent additional filling step. Thus, an aluminum chelate-based latent curing agent (porous particle No. 1-3) subjected to surface activity suppression treatment was obtained.
  • ⁇ Particulate curing agent preparation process >> -Preparation of water phase- 800 parts by mass of distilled water, 0.05 parts by mass of surfactant (Neurex R, NOF Corporation), and 4 parts by mass of polyvinyl alcohol (PVA-205, Kuraray Co., Ltd.) as a dispersant
  • the mixture was uniformly mixed to prepare an aqueous phase in a 3-liter interfacial polymerization vessel equipped with a meter.
  • oil phase 100 parts by mass of a 24 mass% isopropanol solution of aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate) (Aluminum chelate D, Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.) and methylene diphenyl-4,4'-diisocyanate as a polyfunctional isocyanate compound (3 100 parts by mass of (Mole) trimethylolpropane (1 mol) adduct (D-109, Mitsui Chemicals, Inc.) was dissolved in 100 parts by mass of ethyl acetate to prepare an oil phase.
  • Production Example 7 ⁇ Preparation of cationic curing agent (porous particle No. 1-6)>
  • the particulate curing agent obtained in the particulate curing agent preparation step is used in the surface inactivation treatment step without being subjected to the aluminum chelating agent additional loading step.
  • an aluminum chelate-based latent curing agent (porous particle No. 1-6) subjected to surface activity suppression treatment was obtained.
  • Production Example 8 ⁇ Preparation of a cationic curing agent (porous particle No. 1-7)> The particulate curing agent (aluminum chelate-based latent curing agent) obtained in the particulate curing agent preparation step of Production Example 8 was compared with porous particle No. 1; Used as 1-7.
  • Production Example 9 ⁇ Preparation of a cationic curing agent (porous particle No. 1-8)> 800 parts by mass of water, 0.05 parts by mass of surfactant (product name: Neurex R, manufactured by NOF Corporation), and 4 parts by mass of polyvinyl alcohol (degree of polymerization: about 500) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) uniformly The aqueous phase was prepared.
  • surfactant product name: Neurex R, manufactured by NOF Corporation
  • polyvinyl alcohol degree of polymerization: about 500
  • Production Example 10 ⁇ Preparation of a cationic curing agent (porous particle No. 1-9)>
  • hexamethylene diisocyanate manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
  • 2.2 instead of 2.2 parts by mass of 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (product name: Takenate 600, manufactured by Mitsui Chemical Co., Ltd.)
  • the procedure of Production Example 9 was repeated except that a mass part was used, to obtain a thermal latent curing agent (porous particle No. 1-9) having an average particle diameter of 12 ⁇ m.
  • the organoaluminum compound-containing solution prepared to be 5% by mass was added dropwise, and then the solution was gently stirred for 18 hours to impregnate the organoaluminum compound-containing solution into the porous silica.
  • the porous silica impregnated with the organic aluminum compound-containing solution was filtered and washed three times with 100 ml of isopropanol.
  • the filtered and collected product was dried under reduced pressure at 40 ° C. for 18 hours to obtain 0.45 g of a latent curing agent (porous particle No. 1-10) consisting of porous silica retaining AL-D.
  • Example 1 Preparation of a cation curable composition> 80 parts by mass of EP 828 (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin) and 10 parts by mass of tris [(4-trifluoromethyl) phenyl] silanol (silanol compound No. 2-1) prepared in Production Example 1 The mixture was mixed and heated at 80 ° C. for 30 minutes to dissolve uniformly. After cooling this to room temperature, 0.5 parts by mass of a silane coupling agent (KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), and 10 parts of porous particles (porous particle No. 1-1) prepared in Production Example 2 Part was added and uniformly dispersed by a planetary stirrer to obtain a cationically curable composition.
  • a silane coupling agent KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • Examples 2 to 3 ⁇ Preparation of a cation curable composition>
  • the porous particles (porous particle No. 1-1) produced in Production Example 2 and tris [(4-trifluoromethyl) phenyl] silanol (silanol compound No. 2-1) in Example 1 are shown in the table.
  • a cationically curable composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amount was changed to 1-1.
  • Example 4 ⁇ Preparation of a cation curable composition>
  • EP 828 Mitsubishi Chemical Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin
  • 60 parts by mass of EP 828 Mitsubishi Chemical Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin
  • 2021 P Chemicaloxide 2021 P, Inc.
  • a cationically curable composition was obtained in the same manner as in Example 3, except that the amount was changed to 20 parts by mass of a product made by Daicel (a difunctional alicyclic epoxy resin).
  • Example 1 ⁇ Preparation of a cation curable composition>
  • a cation curable composition was obtained in the same manner as Example 1, except that the amount was changed to parts by mass.
  • Comparative examples 2 to 3 ⁇ Preparation of a cation curable composition>
  • the porous particles porous particle No. 1-1) produced in Production Example 2 and triphenylsilanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) (silanol compound No. 2-2) are shown in Table 1-1.
  • a cationically curable composition was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the compounding amount was changed to the above.
  • Example 5 ⁇ Preparation of a cation curable composition> In Example 1, except that the porous particles (porous particle No. 1-1) produced in Production Example 2 are changed to the porous particles (porous particle No. 1-2) produced in Production Example 3 In the same manner as in Example 1, a cationically curable composition was obtained.
  • Example 6 ⁇ Preparation of a cation curable composition>
  • the porous particles (porous particle No. 1-2) produced in Production Example 3 and tris [(4-trifluoromethyl) phenyl] silanol (silanol compound No. 2-1) in Example 5 are shown in the table.
  • a cationically curable composition was obtained in the same manner as in Example 5, except that the compounding amounts described in 1-2 were changed.
  • Example 8 ⁇ Preparation of a cation curable composition>
  • 80 parts by mass of EP 828 Mitsubishi Chemical Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin
  • 60 parts by mass of EP 828 Mitsubishi Chemical Co., Ltd., bisphenol A type epoxy resin
  • 2021 P Chemicaloxide 2021 P, Inc.
  • a cationically curable composition was obtained in the same manner as in Example 7 except that the amount was changed to 20 parts by mass of a product made by Daicel (a difunctional alicyclic epoxy resin).
  • the evaluation criteria were as follows. The results are shown in Tables 1-1 to 1-3. ⁇ Evaluation criteria ⁇ ⁇ : completely cured in a solid state ⁇ : mostly cured, but liquid uncured portion is present ⁇ : liquid but not cured at all
  • Example 3 The photograph of the outgassing evaluation result of Example 3 is shown in FIG.
  • the photograph of the outgas evaluation result of the comparative example 3 is shown in FIG. While no haze is seen on the slide glass in FIG. 2, the haze is seen on the slide glass in FIG.
  • the cationically curable composition of the present invention can be suitably used as a thermosetting type cationically curable composition because the outgas can be reduced and the degree of freedom of the cationically curing component is high.

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Abstract

カチオン硬化成分と、アルミニウムキレートを保持する多孔質粒子と、下記一般式(1)で表されるシラノール化合物とを含有するカチオン硬化性組成物である。 (Ar)Si(OH)4-m ・・・一般式(1) ただし、前記一般式(1)中、Arは、電子吸引性基を有するアリール基を表す。mは、2又は3を表す。

Description

カチオン硬化性組成物
 本発明は、カチオン硬化性組成物に関する。
 従来、エポキシ樹脂のカチオン硬化の手段として、アルミニウムキレート化合物とシラノール化合物とを併用する触媒を利用する方法が知られている。この方法では、アルミニウムキレート化合物とシラノール化合物とが反応し、カチオン硬化開始種を生成することでカチオン硬化を発現する。
 上記硬化系を利用した潜在性硬化剤についての技術の一例は、多孔質粒子にアルミニウムキレート化合物を保持させる方法であり、例えば、以下の技術が提案されている。
 多官能イソシアネートを用いて作製した多孔性粒子中にアルミニウム化合物を保持することでシラノール化合物と物理的に分離する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 また、上記提案の技術に類似した例として、多官能イソシアネートに2官能イソシアネートを併用することで硬化性を上げる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
 また、多孔性粒子を作製する際にラジカル重合性化合物を併用する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
 また、多孔質無機粒子を多孔性粒子として用いる方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
 また、これら方法からさらに潜在性を上げる手段として、例えば、多孔性粒子表面を特定のシラン処理剤で処理する方法が提案されている(例えば、特許文献5参照)。
 カチオン硬化性樹脂の硬化においては、その硬化反応の際にアウトガスが発生するという問題がある。
 そこで、アウトガスの発生を抑制するために、エポキシ化合物(A)と硬化剤(B)と硬化触媒(C)とを含有し、エポキシ化合物(A)は、グリシジル型エポキシ化合物(a1)30~55質量%と脂環式エポキシ化合物(a2)35~60質量%とウレタン変性エポキシ化合物(a3)5~30質量%とを含有し、硬化剤(B)は、アルミニウムキレート系硬化剤が多官能イソシアネート化合物を界面重合させて得られた多孔性樹脂に保持されてなるアルミニウムキレート系潜在性硬化剤であり、硬化触媒(C)は、特定のシラノール化合物であり、そして、エポキシ化合物(A)100質量部に対するアルミニウムキレート系潜在性硬化剤(B)の配合量が0.5~5質量部であるエポキシ樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献6参照)。
特開2009-203477号公報 特開2012-188596号公報 特開2009-221465号公報 特開2013-100382号公報 特開2016-056274号公報 特許第5476988号公報
 特許第5476988号公報に記載の技術においては、アウトガスの低減が可能であるものの、エポキシ樹脂組成物におけるエポキシ化合物の組成が限定的であるという問題がある。これは、カチオン重合性が高い脂環式エポキシ化合物や、比較的揮発しにくいウレタン変性エポキシ化合物は、アウトガスの抑制に有効であり、そのようなエポキシ化合物を積極的に使用することでアウトガスを低減しているためである。そのため、特許第5476988号公報に記載の技術においては、汎用的な樹脂であるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂の使用を多くすることができず、結果、カチオン硬化成分であるエポキシ樹脂の自由度が低い。
 本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、アウトガスの低減ができつつ、かつカチオン硬化成分の自由度が高いカチオン硬化性組成物を提供することを目的とする。
 前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
 <1> カチオン硬化成分と、アルミニウムキレートを保持する多孔質粒子と、下記一般式(1)で表されるシラノール化合物とを含有することを特徴とするカチオン硬化性組成物である。
 (Ar)Si(OH)4-m ・・・一般式(1)
 ただし、前記一般式(1)中、Arは、電子吸引性基を有するアリール基を表す。mは、2又は3を表す。
 <2> 前記カチオン硬化成分が、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂を含有する前記<1>に記載のカチオン硬化性組成物である。
 <3> 前記カチオン硬化成分における前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の割合が、60質量%以上100質量%以下である前記<2>に記載のカチオン硬化性組成物である。
 <4> 前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の含有量が、前記多孔質粒子の含有量に対して500質量%以上である前記<2>から<3>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 <5> 前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の含有量が、前記多孔質粒子の含有量に対して1,000質量%以上5,000質量%以下である前記<2>から<4>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 <6> 前記シラノール化合物の含有量が、前記カチオン硬化成分に対して20質量%以下である前記<1>から<5>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 <7> 前記多孔質粒子の含有量が、前記カチオン硬化成分に対して20質量%以下である前記<1>から<6>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 <8> 前記電子吸引性基が、フルオロ基、パーフルオロアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、スルホ基、ホルミル基、及びアルコキシカルボニル基のいずれかである前記<1>から<7>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 <9> 前記多孔質粒子が、ポリウレア樹脂で構成される前記<1>から<8>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 <10> 前記多孔質粒子が、更にビニル樹脂を構成成分として有する前記<9>に記載のカチオン硬化性組成物である。
 <11> 前記多孔質粒子が、アルミニウムキレートを保持する多孔質無機粒子である前記<1>から<8>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 <12> 前記多孔質粒子の表面が、アルコキシシランカップリング剤の反応生成物を有する前記<1>から<11>のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物である。
 本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、アウトガスの低減ができつつ、かつカチオン硬化成分の自由度が高いカチオン硬化性組成物を提供することができる。
図1は、アウトガス評価サンプルの作製方法を説明するための概要図である。 図2は、実施例3のアウトガス評価結果の写真である。 図3は、比較例3のアウトガス評価結果の写真である。
(カチオン硬化性組成物)
 本発明のカチオン硬化性組成物は、カチオン硬化成分と、多孔質粒子と、下記一般式(1)で表されるシラノール化合物とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
 (Ar)Si(OH)4-m ・・・一般式(1)
 ただし、前記一般式(1)中、Arは、電子吸引性基を有するアリール基を表す。mは、2又は3を表す。
<カチオン硬化成分>
 前記カチオン硬化成分としては、カチオン硬化する有機材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン化合物、ビニルエーテル樹脂などが挙げられる。
<<エポキシ樹脂>>
 前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。
 前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、液状でも固体状でもよく、エポキシ当量が通常100~4000程度であって、分子中に2以上のエポキシ基を有するものが好ましい。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エステル型エポキシ樹脂等を挙げることができる。中でも、樹脂特性の点からビスフェノールA型エポキシ樹脂を好ましく使用できる。また、これらのエポキシ樹脂にはモノマーやオリゴマーも含まれる。
 前記脂環式エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビニルシクロペンタジエンジオキシド、ビニルシクロヘキセンモノ乃至ジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、エポキシ-[エポキシ-オキサスピロC8-15アルキル]-シクロC5-12アルカン(例えば、3,4-エポキシ-1-[8,9-エポキシ-2,4-ジオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3-イル]-シクロヘキサン等)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボレート、エポキシC5-12シクロアルキルC1-3アルキル-エポキシC5-12シクロアルカンカルボキシレート(例えば、4,5-エポキシシクロオクチルメチル-4’,5’-エポキシシクロオクタンカルボキシレート等)、ビス(C1-3アルキルエポキシC5-12シクロアルキルC1-3アルキル)ジカルボキシレート(例えば、ビス(2-メチル-3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート等)などが挙げられる。
 なお、脂環式エポキシ樹脂としては、市販品として入手容易である点から、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート〔(株)ダイセル製、商品名:セロキサイド♯2021P;エポキシ当量 128~140〕が好ましく用いられる。
 なお、上記例示中において、C8-15、C5-12、C1-3との記載は、それぞれ、炭素数が8~15、炭素数が5~12、炭素数が1~3、であることを意味し、化合物の構造の幅があることを示している。
 前記脂環式エポキシ樹脂の一例の構造式を、以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
<<オキセタン化合物>>
 前記カチオン硬化性組成物において、前記エポキシ樹脂に前記オキセタン化合物を併用することで、発熱ピークをシャープにすることができる。
 前記オキセタン化合物としては、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1,4-ビス{[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、4,4’-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル、1,4-ベンゼンジカルボン酸 ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)]メチルエステル、3-エチル-3-(フェノキシメチル)オキセタン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、ジ[1-エチル(3-オキセタニル)]メチルエーテル、3-エチル-3-{[3-(トリエトキシシリル)プロポキシ]メチル}オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタンなどが挙げられる。
 前記カチオン硬化性組成物における前記カチオン硬化成分の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30質量%以上99質量%以下が好ましく、50質量%以上98質量%以下がより好ましく、70質量%以上97質量%以下が特に好ましい。
 なお、前記含有量は、前記カチオン硬化性組成物の不揮発分における含有量である。以下においても同様である。
 また、本発明の前記カチオン硬化性組成物は、カチオン硬化成分の自由度が高いため、前記カチオン硬化成分としての前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂を多く使用しても、アウトガスを抑制できる。
 その点において、前記カチオン硬化成分における前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の割合は、60質量%以上100質量%以下が好ましく、70質量%以上100質量%以下がより好ましい。
 また、前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の含有量は、前記多孔質粒子の含有量に対して、500質量%以上が好ましく、500質量%以上10,000質量%以下が好ましく、1,000質量%以上5,000質量%以下が特に好ましい。
<多孔質粒子>
 前記多孔質粒子は、アルミニウムキレートを保持する。
 前記多孔質粒子は、多くの細孔を有する粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機樹脂で構成される多孔質有機樹脂粒子、無機化合物で構成される多孔質無機粒子などが挙げられる。
 前記多孔質粒子は、例えば、その細孔内に前記アルミニウムキレートを保持する。言い換えれば、多孔質粒子マトリックス中に存在する微細な孔に、アルミニウムキレートが取り込まれて保持されている。
 前記多孔質粒子の細孔の平均細孔直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm~300nmが好ましく、5nm~150nmがより好ましい。
<<多孔質有機樹脂粒子>>
 前記多孔質有機樹脂粒子としては、有機樹脂で構成される多孔質粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記有機樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリウレア樹脂が好ましい。即ち、前記多孔質有機樹脂粒子は、少なくともポリウレア樹脂で構成されることが好ましい。
 前記多孔質有機樹脂粒子は、更に、ビニル樹脂を構成成分に含んでいてもよい。
<<<ポリウレア樹脂>>>
 前記ポリウレア樹脂とは、その樹脂中にウレア結合を有する樹脂である。
 前記多孔質有機樹脂粒子を構成する前記ポリウレア樹脂は、例えば、多官能イソシアネート化合物を乳化液中で重合させることにより得られる。前記ポリウレア樹脂は、樹脂中に、イソシアネート基に由来する結合であって、ウレア結合以外の結合、例えば、ウレタン結合などを有していてもよい。
<<<ビニル樹脂>>>
 前記ビニル樹脂とは、ラジカル重合性ビニル化合物を重合して得られる樹脂である。
 前記ビニル樹脂は、前記多孔質粒子の機械的性質を改善する。これにより、カチオン硬化成分の硬化時の熱応答性、特に低温領域でシャープな熱応答性を実現することができる。
 前記ビニル樹脂は、例えば、多官能イソシアネート化合物を含有する乳化液に、ラジカル重合性ビニル化合物をも含有させておき、前記乳化液中で前記多官能イソシアネート化合物を重合させる際に、同時に前記ラジカル重合性ビニル化合物をラジカル重合させることにより得ることができる。
 前記多孔質有機樹脂粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5μm以上20μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましく、1μm以上5μm以下が特に好ましい。
<<多孔質無機粒子>>
 前記多孔質無機粒子としては、無機化合物で構成される多孔質粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記多孔質無機粒子の材質としては、例えば、酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化チタン、ホウ酸カルシウム、ホウケイ酸ナトリウム、酸化ナトリウム、リン酸塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 前記多孔質無機粒子としては、例えば、多孔質シリカ粒子、多孔質アルミナ粒子、多孔質チタニア粒子、多孔質ジルコニア粒子、ゼオライトなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 前記多孔質無機粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50nm以上5,000μm以下が好ましく、250nm以上1,000μm以下がより好ましく、500nm以上200μm以下が特に好ましい。
<<アルミニウムキレート>>
 前記アルミニウムキレートとしては、例えば、下記一般式(A)で表される、3つのβ-ケトエノラート陰イオンがアルミニウムに配位した錯体化合物が挙げられる。ここで、アルミニウムにはアルコキシ基は直接結合していない。直接結合していると加水分解し易く、前記多孔質粒子を作製する際の乳化処理に適さないからである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 前記一般式(A)中、R、R及びRは、それぞれ独立に、アルキル基又はアルコキシル基を表す。
 前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基などが挙げられる。
 前記アルコキシル基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、オレイルオキシ基などが挙げられる。
 前記一般式(A)で表される錯体化合物としては、例えば、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(オレイルアセトアセテート)などが挙げられる。
 前記多孔質粒子における前記アルミニウムキレートの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<<多孔質粒子の表面>>
 前記多孔質粒子は、潜在性をより高める点で、表面にアルコキシシランカップリング剤の反応生成物を有することが好ましい。
 前記反応生成物は、アルコキシシランカップリング剤が反応して得られる。
 前記反応生成物は、前記多孔質粒子の表面に存在する。
 前記多孔質粒子の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記カチオン硬化成分に対して、20質量%以下が好ましく、0.1質量%以上20質量%以下がより好ましく、1質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
<<多孔質粒子の製造方法>>
 アルミニウムキレートを保持する前記多孔質粒子の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 アルミニウムキレートを保持する前記多孔質無機粒子の製造方法としては、例えば、アルミニウムキレートを含む液に多孔質無機粒子を含浸させ、前記多孔質無機粒子の細孔に前記アルミニウムキレートを充填する方法が挙げられる。
 アルミニウムキレートを保持する前記多孔質有機樹脂粒子の製造方法としては、例えば、以下の製造方法などが挙げられる。
<<<多孔質有機樹脂粒子の製造方法>>>
 前記多孔質有機樹脂粒子の製造方法は、例えば、多孔質粒子作製工程と、不活性化工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
-多孔質粒子作製工程-
 前記多孔質粒子作製工程は、乳化液作製処理と、重合処理とを少なくとも含み、好ましくは、追加充填処理を含み、更に必要に応じて、その他の処理を含む。
--乳化液作製処理--
 前記乳化液作製処理は、アルミニウムキレートと、多官能イソシアネート化合物と、好ましくは有機溶剤とを混合して得られる液を乳化処理して乳化液を得る処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ホモジナイザーを用いて行うことができる。
 前記多孔質粒子を構成する樹脂が、ポリウレア樹脂のみではなく、更にビニル樹脂を含む場合、前記液は、更に、ラジカル重合性ビニル化合物と、ラジカル重合開始剤とを含有する。
 前記アルミニウムキレートとしては、本発明の前記潜在性硬化剤の説明における前記アルミニウムキレートが挙げられる。
 前記乳化液における油滴の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5μm以上100μm以下が好ましい。
---多官能イソシアネート化合物---
 前記多官能イソシアネート化合物は、一分子中に2個以上のイソシアネート基、好ましくは3個のイソシアネート基を有する化合物である。
 前記多官能イソシアネート化合物としては、例えば、2官能イソシアネート化合物、3官能イソシアネート化合物が挙げられる。
 3官能イソシアネート化合物の好ましい例としては、トリメチロールプロパン1モルにジイソシアネート化合物3モルを反応させた下記一般式(2)のTMPアダクト体、ジイソシアネート化合物3モルを自己縮合させた下記一般式(3)のイソシアヌレート体、ジイソシアネート化合物3モルのうちの2モルから得られるジイソシアネートウレアに残りの1モルのジイソシアネートが縮合した下記一般式(4)のビュウレット体が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 前記一般式(2)~(4)中、置換基Rは、ジイソシアネート化合物のイソシアネート基を除いた部分である。このようなジイソシアネート化合物の具体例としては、トルエン2,4-ジイソシアネート、トルエン2,6-ジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサヒドロ-m-キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネートなどが挙げられる。
 2官能イソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフチレン1,5-ジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメレチンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネン・ジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、ジクロロビフェニルジイソシアナート、フェニレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。
 前記アルミニウムキレートと前記多官能イソシアネート化合物との配合割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルミニウムキレートの配合量が、少なすぎると、硬化させるべきカチオン硬化成分の硬化性が低下し、多すぎると、得られる潜在性硬化剤の潜在性が低下する。その点において、前記多官能イソシアネート化合物100質量部に対して、前記アルミニウムキレート10質量部以上500質量部以下が好ましく、10質量部以上300質量部以下がより好ましい。
---有機溶剤---
 前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、揮発性有機溶剤が好ましい。
 前記有機溶剤は、前記アルミニウムキレート、前記多官能イソシアネート化合物、前記ラジカル重合性ビニル化合物、及び前記ラジカル重合開始剤のそれぞれの良溶媒(それぞれの溶解度が好ましくは0.1g/ml(有機溶剤)以上)であって、水に対しては実質的に溶解せず(水の溶解度が0.5g/ml(有機溶剤)以下)、大気圧下での沸点が100℃以下のものが好ましい。このような揮発性有機溶剤の具体例としては、アルコール類、酢酸エステル類、ケトン類などが挙げられる。中でも、高極性、低沸点、貧水溶性の点で酢酸エチルが好ましい。
 前記有機溶剤の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
---ラジカル重合性ビニル化合物---
 前記ラジカル重合性ビニル化合物は、分子内にラジカル重合性の炭素-炭素不飽和結合を有する化合物である。
 前記ラジカル重合性ビニル化合物は、いわゆる単官能ラジカル重合性化合物、多官能ラジカル重合性化合物を包含する。
 前記ラジカル重合性ビニル化合物は、多官能ラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。これは、多官能ラジカル重合性化合物を使用することにより、低温領域でシャープな熱応答性を実現することがより容易になるからである。この意味からも、前記ラジカル重合性ビニル化合物は、多官能ラジカル重合性化合物を30質量%以上含有することが好ましく、50質量%以上含有することがより好ましい。
 前記単官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、単官能ビニル系化合物(例えば、スチレン、メチルスチレン等)、単官能(メタ)アクリレート系化合物(例えば、ブチルアクリレートなど)など挙げられる。
 前記多官能ラジカル重合性化合物としては、例えば、多官能ビニル系化合物(例えば、ジビニルベンゼン、アジピン酸ジビニル等)、多官能(メタ)アクリレート系化合物(例えば、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート等)などが挙げられる。
 これらの中でも、潜在性及び熱応答性の点から、多官能ビニル系化合物、特にジビニルベンゼンを好ましく使用することができる。
 なお、多官能ラジカル重合性化合物は、多官能ビニル系化合物と多官能(メタ)アクリレート系化合物とから構成されていてもよい。このように併用することにより、熱応答性を変化させたり、反応性官能基を導入できたりといった効果が得られる。
 前記ラジカル重合性ビニル化合物の配合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記多官能イソシアネート化合物100質量部に対して、1質量部以上80質量部以下が好ましく、10質量部以上60質量部以下がより好ましい。
---ラジカル重合開始剤---
 前記ラジカル重合開始剤としては、例えば、過酸化物系開始剤、アゾ系開始剤などが挙げられる。
 前記ラジカル重合開始剤の配合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ラジカル重合性ビニル化合物100質量部に対して、0.1質量部~10質量部が好ましく、0.5質量部~5質量部がより好ましい。
--重合処理--
 前記重合処理としては、前記乳化液中で前記多官能イソシアネート化合物を重合させて多孔質粒子を得る処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 前記多孔質粒子は、前記アルミニウムキレートを保持する。
 前記重合処理においては、前記多官能イソシアネート化合物のイソシアネート基の一部が加水分解を受けてアミノ基となり、そのアミノ基と前記多官能イソシアネート化合物のイソシアネート基とが反応してウレア結合を生成して、ポリウレア樹脂が得られる。ここで、前記多官能イソシアネート化合物が、ウレタン結合を有する場合には、得られるポリウレア樹脂は、ウレタン結合も有しており、その点において生成されるポリウレア樹脂は、ポリウレアウレタン樹脂と称することもできる。
 また、前記乳化液が、前記ラジカル重合性ビニル化合物と、前記ラジカル重合開始剤とを含有する場合、前記重合処理においては、前記多官能イソシアネート化合物を重合させると同時に、前記ラジカル重合開始剤の存在下で前記ラジカル重合性ビニル化合物がラジカル重合を生じる。
 そのため、得られる前記多孔質粒子は、構成する樹脂として、ポリウレア樹脂とビニル樹脂とを含有する。
 前記重合処理における重合時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間以上30時間以下が好ましく、2時間以上10時間以下がより好ましい。
 前記重合処理における重合温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30℃以上90℃以下が好ましく、50℃以上80℃以下がより好ましい。
--追加充填処理--
 前記追加充填処理としては、前記重合処理により得られた前記多孔質粒子にアルミニウムキレートを追加で充填する処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウムキレートを有機溶剤に溶解して得られる溶液に、前記多孔質粒子を浸漬させた後に、前記溶液から前記有機溶剤を除去する方法などが挙げられる。
 前記追加充填処理を行うことにより、前記多孔質粒子に保持されるアルミニウムキレートの量が増加する。なお、アルミニウムキレートが追加充填された前記多孔質粒子は、必要に応じてろ別し洗浄し乾燥した後、公知の解砕装置で一次粒子に解砕することができる。
 前記追加充填処理において追加で充填されるアルミニウムキレートは、前記乳化液となる前記液に配合される前記アルミニウムキレートと同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、前記追加充填処理においては水を使用しないため、前記追加充填処理に使用するアルミニウムキレートは、アルミニウムにアルコキシ基が結合したアルミニウムキレートであってもよい。そのようなアルミニウムキレートとしては、例えば、ジイソプロポキシアルミニウムモノオレイルアセトアセテート、モノイソプロポキシアルミニウムビス(オレイルアセトアセテート)、モノイソプロポキシアルミニウムモノオレエートモノエチルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノラウリルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノステアリルアセトアセテート、ジイソプロポキシアルミニウムモノイソステアリルアセトアセテート、モノイソプロポキシアルミニウムモノ-N-ラウロイル-β-アラネートモノラウリルアセトアセテートなどが挙げられる。
 前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記乳化液作製処理の説明において例示した前記有機溶剤などが挙げられる。好ましい態様も同じである。
 前記溶液から前記有機溶剤を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記溶液を前記有機溶剤の沸点以上に加熱する方法、前記溶液を減圧させる方法などが挙げられる。
 前記アルミニウムキレートを前記有機溶剤に溶解して得られる前記溶液における前記アルミニウムキレートの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10質量%以上80質量%以下が好ましく、10質量%以上50質量%以下がより好ましい。
-不活性化工程-
 前記不活性化工程としては、前記多孔質粒子の表面に、アルコキシシランカップリング剤の反応生成物を付与する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコキシシランカップリング剤と有機溶剤とを含有する溶液に前記多孔質粒子を浸漬し、前記アルコキシシランカップリング剤を反応させることにより行われることが好ましい。
 前記多孔質粒子は、その構造上、その内部だけでなく表面にもアルミニウムキレートが存在することになると思われる。しかし、界面重合の際に重合系内に存在する水により表面のアルミニウムキレートの多くが不活性化する。そのため、前記多孔質粒子は、前記不活性化工程を要さずに(即ち、その表面がアルコキシシランカップリング剤の反応生成物を有していなくても)、潜在性を獲得できる。
 ところが、エポキシ樹脂として高い反応性を有する脂環式エポキシ樹脂を使用する場合には、前記不活性化工程を経ていない潜在性硬化剤を用いる熱硬化型エポキシ樹脂組成物は経時的に大きく増粘する。そのことから、前記多孔質粒子の表面のアルミニウムキレートの一部は不活性化せず、活性を維持していると考えられる。
 そこで、前記多孔質粒子の表面に存在するアルミニウムキレートを、以下に説明するように、アルコキシシランカップリング剤で不活性化することが好ましい。
--アルコキシシランカップリング剤--
 前記アルコキシシランカップリング剤は、以下に説明するように二つのタイプに分類される。
 第一のタイプは、前記多孔質粒子の表面の活性なアルミニウムキレートと反応してアルミニウムキレート-シラノール反応物を生成し、それによりアルミニウム原子に隣接する酸素の電子密度を小さくすること(言い換えれば、酸素に結合している水素の酸性度を低下させること、更に言い換えれば、酸素と水素との間の分極率を低下させること)で活性を低下させるタイプのシランカップリング剤である。このタイプのシランカップリング剤としては、電子供与性基がケイ素原子に結合したアルコキシシランカップリング剤、好ましくはアルキル基を有するアルキルアルコキシシランカップリング剤が挙げられる。具体的には、メ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、ヘキシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
 第二のタイプは、前記多孔質粒子の活性なアルミニウムキレートに、分子内のエポキシ基を反応させて生成したエポキシ重合鎖で表面を被覆して活性を低下させるタイプのシランカップリング剤である。このタイプのシランカップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤が挙げられる。具体的には、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(KBM-303、信越化学工業(株))、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM-403、信越化学工業(株))等が挙げられる。
--有機溶剤--
 前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非極性溶剤が好ましい。前記非極性溶剤としては、例えば、炭化水素系溶剤が挙げられる。前記炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなどが挙げられる。
 前記溶液における前記アルコキシシランカップリング剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5質量%以上80質量%以下が好ましい。
 前記不活性化工程における前記溶液の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記多孔質粒子の凝集、並びに、前記多孔質粒子からの前記アルミニウムキレートの流出を防止する点で、10℃以上80℃以下が好ましく、20℃以上60℃以下がより好ましい。
 前記不活性化工程における浸漬の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間以上48時間以下が好ましく、5時間以上30時間以下がより好ましい。
 前記不活性化工程においては、前記溶液を撹拌することが好ましい。
 前記不活性化工程を経て得られた前記潜在性硬化剤は、必要に応じてろ別し洗浄し乾燥した後、公知の解砕装置で一次粒子に解砕することができる。
<シラノール化合物>
 前記シラノール化合物は、下記一般式(1)で表される。
 (Ar)Si(OH)4-m ・・・一般式(1)
 ただし、前記一般式(1)中、Arは、電子吸引性基を有するアリール基を表す。mは、2又は3を表す。
 前記一般式(1)で表されるシラノール化合物は、モノオール体又はジオール体である。
 ここで、前記一般式(1)で表されるシラノール化合物が、アリール基に電子吸引性基を有することにより、誘起効果によるケイ素原子隣接の酸素と水素との分極率が高まり、すなわち、シラノール化合物の酸性度が増大する。これにより、カチオン硬化性組成物の反応活性が高まるため、反応率が向上する。その結果、アウトガスの発生が抑制できるものと考えられる。
 前記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基(例えば、1-ナフチル基、2-ナフチル基等)、アントラセニル基(例えば、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、ベンズ[a]-9-アントラセニル基等)、フェナリル基(例えば、3-フェナリル基、9-フェナリル基等)、ピレニル基(例えば、1-ピレニル基等)、アズレニル基、フロオレニル基、ビフェニル基(例えば、2-ビフェニル基、3-ビフェニル基、4-ビフェニル基等)、チエニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピリジル基などが挙げられる。これらの中でも、入手容易性、入手コストの観点からフェニル基が好ましい。m個のArは、いずれも同一でもよく異なっていてもよいが、入手容易性の点から同一であることが好ましい。
 前記電子吸引性基としては、例えば、ハロゲン基(例えば、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基等)、パーフルオロアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、スルホ基、ホルミル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等)、ホルミル基などが挙げられる。これらの中でも、フルオロ基、パーフルオロアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、スルホ基、ホルミル基、アルコキシカルボニル基が好ましい。
 前記パーフルオロアルキル基としては、例えば、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基が挙げられ、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基などが挙げられる。
 前記アリール基において、前記電子吸引性基は、1つであっても良いし、複数であってもよい。
 前記アリール基がフェニル基である場合、前記電子吸引性基は、Ar-Si結合に対してオルト位又はパラ位であることが、前記電子吸引性基の誘起効果又は共鳴効果がより得られやすい点で好ましい。その点において、前記シラノール化合物は、下記一般式(1-1)で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 ただし、前記一般式(1-1)中、R、R、及びRは、それぞれ独立して、電子吸引性基又は水素原子を表す(ただし、R、R、及びRの少なくとも一つは、電子吸引性基を表す)。mは、2又は3を表す。
 前記シラノール化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記カチオン硬化成分に対して、20質量%以下が好ましく、0.1質量%以上20質量%以下がより好ましく、1質量%以上10質量%以下が特に好ましい。
 前記シラノール化合物と、前記多孔質粒子との質量割合(シラノール化合物/多孔質粒子)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1以上10以下が好ましく、0.2以上5以下がより好ましく、0.5以上2以下が特に好ましい。
<その他の成分>
 前記その他の成分としては、例えば、シランカップリング剤などが挙げられる。
<<シランカップリング剤>>
 前記シランカップリング剤としては、分子中に1~3の低級アルコキシ基を有するものであり、分子中にカチオン硬化成分の官能基に対して反応性を有する基、例えば、ビニル基、スチリル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基等を有していてもよい。なお、アミノ基やメルカプト基を有するカップリング剤は、本発明において使用する潜在性硬化剤がカチオン型硬化剤であるため、アミノ基やメルカプト基が発生カチオン種を実質的に捕捉しない場合に使用することができる。
 前記シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-スチリルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
 前記シランカップリング剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記多孔質粒子に対して、1質量%以上100質量%以下が好ましく、2質量%以上50質量%以下がより好ましい。
 以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
(製造例1)
<トリス[4-(トリフルオロメチル)フェニル]シラノールの合成>
<<中間体:トリス[4-(トリフルオロメチル)フェニル]シランの合成>>
 温度計、滴下ロート、三方コック、及び磁気撹拌子を備えた300ml三ツ口フラスコAに窒素気流中でジエチルエーテル100mlと4-ブロモベンゾトリフルオリド20.5ml(148.5mmol)を仕込み、磁気撹拌機で撹拌しながら氷浴中0℃付近で30分冷却し、4-ブロモベンゾトリフルオリド溶液を得た。次にn-ブチルリチウム100ml(1.60M,160mmol)を滴下ロートに仕込み、4-ブロモベンゾトリフルオリド溶液へ約1時間で滴下して反応を行った。滴下完了後、氷浴を外して10℃~20℃で1時間撹拌し、再度氷浴中0℃付近で約30分冷却した。
 次に、温度計、三方コック、及び磁気撹拌子を備えた300ml三ツ口フラスコBにジエチルエーテル40.0mlとトリクロロシラン5.00ml(49.5ml)を仕込み、磁気撹拌機で撹拌しながら氷浴中0℃付近で約30分冷却した。
 フラスコA、及びフラスコBの両溶液を引き続き0℃付近に冷却及び撹拌を続けた状態で、ステンレス細管を用いてフラスコAの溶液をフラスコBに約1時間で滴下し、その後約1時間反応を行い、氷浴を取り外して10℃~20℃で引き続き2時間反応を継続した。その後反応溶液に水50.0mlを注意深く加えて約30分撹拌し、反応停止を行った。反応溶液の有機相を抽出・脱水処理を行い、減圧濃縮を行って溶媒を留去して赤褐色固体のトリス[4-(トリフルオロメチル)フェニル]シラン粗生成物を得た。収量21.3g、収率92.7%であった。
<<トリス[4-(トリフルオロメチル)フェニル]シラノールの合成>>
 三方コック、冷却管、及び磁気撹拌子を備えた100ml三ツ口フラスコに、テトラヒドロフラン50.0ml、水1.50ml、及びパラジウム担持炭素(5%)50.0mgを仕込み、磁気撹拌機で撹拌して分散した。ここに合成したトリス[4-(トリフルオロメチル)フェニル]シラン粗生成物10.0gを加えて反応を開始した。反応完了後、溶液を濾過してパラジウム担持炭素を除去し、得られた濾液を減圧濃縮して溶媒を留去し橙褐色の油状物を得た。ここにn-ヘキサン30.0mlを加え、析出した淡黄色沈殿物を濾過で採取後、さらにこれを再結晶し、トリス[4-(トリフルオロメチル)フェニル]シラノールの白色結晶を得た。収量4.12g、収率39.8%であった。
(製造例2)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-1)の作製>
<<粒子状硬化剤調製工程>>
-水相の調製-
 蒸留水800質量部と、界面活性剤(ニューレックスR、日油(株))0.05質量部と、分散剤としてポリビニルアルコール(PVA-205、(株)クラレ)4質量部とを、温度計を備えた3リットルの界面重合容器に入れ、均一に混合し水相を調製した。
-油相の調製-
 アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)の24質量%イソプロパノール溶液(アルミキレートD、川研ファインケミカル(株))100質量部と、多官能イソシアネート化合物としてメチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネート(3モル)のトリメチロールプロパン(1モル)付加物(D-109、三井化学(株))70質量部と、ラジカル重合性化合物としてジビニルベンゼン(メルク(株))30質量部と、ラジカル重合開始剤(パーロイルL、日油(株))をラジカル重合性化合物の1質量%相当量(0.3質量部)とを、酢酸エチル100質量部に溶解し、油相を調製した。
-界面重合及びラジカル重合-
 調製した油相を、先に調製した水相に投入し、ホモジナイザー(1000rpm/5分:T-50、IKAジャパン(株))で乳化混合後、80℃で6時間、200rpmで撹拌しながら界面重合及びラジカル重合を行った。反応終了後、重合反応液を室温まで放冷し、生成した界面重合及びラジカル重合樹脂粒子を濾過により濾別し、蒸留水で濾過洗浄し、室温下で自然乾燥することにより表面不活性化処理が施されていない塊状の硬化剤を得た。この塊状の硬化剤を、解砕装置(A-Oジェットミル、(株)セイシン企業)を用いて一次粒子に解砕することにより粒子状硬化剤を得た。
<<アルミニウムキレート剤追加充填工程>>
 前工程で得られた粒子状硬化剤15質量部を、アルミニウムキレート剤(アルミキレートD、川研ファインケミカル(株))12.5質量部と別のアルミニウムキレート剤(ALCH-TR、川研ファインケミカル(株))25質量部とを酢酸エチル62.5質量部に溶解させたアルミニウムキレート系溶液に投入し、80℃で9時間、酢酸エチルを揮散させながら200rpmの撹拌速度で撹拌した。撹拌終了後、濾過処理し、シクロヘキサンで洗浄することにより塊状の硬化剤を得た。この塊状の硬化剤を、30℃で4時間真空乾燥した後、解砕装置(A-Oジェットミル、(株)セイシン企業)を用いて一次粒子に解砕することによりアルミニウムキレート剤が追加充填された粒子状硬化剤18質量部を得た。
<<表面不活性化処理工程>>
 前工程で得た、アルミニウムキレート剤が追加充填された粒子状硬化剤30質量部を、シクロヘキサン270質量部にアルキルアルコキシシランカップリング剤(KBM-3033、信越化学工業(株))30質量部が溶解した溶液中に投入し、30℃で6時間、200rpmで撹拌した。この撹拌中に、粒子状硬化剤は、その表面でアルキルアルコキシシランカップリング剤が反応し、表面活性抑制される。撹拌終了後、濾過処理し、シクロヘキサンで洗浄することにより塊状の硬化剤を得た。この塊状の硬化剤を、30℃で4時間真空乾燥した後、解砕装置(A-Oジェットミル、(株)セイシン企業)を用いて一次粒子に解砕することによりアルミニウムキレート剤が追加充填され且つ表面活性抑制処理されたアルミニウムキレート系潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-1)を得た。
(製造例3)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-2)の作製>
 製造例2の油相の調製において、ジビニルベンゼン(メルク(株))30質量部を、ポリエチレングリコールジアクリレート(ライトアクリレート4EG-A:共栄社化学社製)30質量部に変更した以外は、製造例2と同様にして、アルミニウムキレート剤が追加充填され且つ表面活性抑制処理されたアルミニウムキレート系潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-2)を得た。
(製造例4)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-3)の作製>
 製造例2において、粒子状硬化剤調製工程で得られた粒子状硬化剤を、アルミニウムキレート剤追加充填工程に供せずに、表面不活性化処理工程に用いた以外は、製造例2と同様にして、表面活性抑制処理されたアルミニウムキレート系潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-3)を得た。
(製造例5)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-4)の作製>
 製造例2の粒子状硬化剤調製工程で得られた粒子状硬化剤(アルミニウムキレート系潜在性硬化剤)を、多孔質粒子No.1-4として用いた。
(製造例6)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-5)の作製>
 製造例2において、粒子状硬化剤調製工程を以下のように変更した以外は、製造例2と同様にして、アルミニウムキレート剤が追加充填され且つ表面活性抑制処理されたアルミニウムキレート系潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-5)を得た。
<<粒子状硬化剤調製工程>>
-水相の調製-
 蒸留水800質量部と、界面活性剤(ニューレックスR、日油(株))0.05質量部と、分散剤としてポリビニルアルコール(PVA-205、(株)クラレ)4質量部とを、温度計を備えた3リットルの界面重合容器に入れ、均一に混合し水相を調製した。
-油相の調製-
 アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)の24質量%イソプロパノール溶液(アルミキレートD、川研ファインケミカル(株))100質量部と、多官能イソシアネート化合物としてメチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネート(3モル)のトリメチロールプロパン(1モル)付加物(D-109、三井化学(株))100質量部とを、酢酸エチル100質量部に溶解し、油相を調製した。
-界面重合-
 調製した油相を、先に調製した水相に投入し、ホモジナイザー(1000rpm/5分:T-50、IKAジャパン(株))で乳化混合後、80℃で6時間、200rpmで撹拌しながら界面重合を行った。反応終了後、重合反応液を室温まで放冷し、生成した界面重合樹脂粒子を濾過により濾別し、蒸留水で濾過洗浄し、室温下で自然乾燥することにより表面不活性化処理が施されていない塊状の硬化剤を得た。この塊状の硬化剤を、解砕装置(A-Oジェットミル、(株)セイシン企業)を用いて一次粒子に解砕することにより粒子状硬化剤を得た。
(製造例7)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-6)の作製>
 製造例6において、粒子状硬化剤調製工程で得られた粒子状硬化剤を、アルミニウムキレート剤追加充填工程に供せずに、表面不活性化処理工程に用いた以外は、製造例6と同様にして、表面活性抑制処理されたアルミニウムキレート系潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-6)を得た。
(製造例8)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-7)の作製>
 製造例8の粒子状硬化剤調製工程で得られた粒子状硬化剤(アルミニウムキレート系潜在性硬化剤)を、多孔質粒子No.1-7として用いた。
(製造例9)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-8)の作製>
 水800質量部、界面活性剤(製品名:ニューレックスR、日油社製)0.05質量部、及びポリビニルアルコール(重合度約500)(和光純薬社製)4質量部を均一に混合し水相を調製した。一方で、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート(製品名:アルミニウムキレートD、川研ファインケミカル社製)11質量部、メタキシリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加体(製品名:タケネートD-110N、三井化学社製)8.8質量部、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(製品名:タケネート600、三井化学社製)2.2質量部、及び酢酸エチル30質量部を均一混合し油相を調製した。ホモジナイザーで水相を撹拌(11000rpm)しながら、油相を水相に5分間かけて滴下し、さらにホモジナイザーで10分間撹拌(11000rpm)した後、60℃にて12時間撹拌し界面重合を行った。その後、室温に冷却し、遠心分離機で粒子を分離後、ろ過した。得られた粒子を自然乾燥し、平均粒子径11μmの熱潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-8)を得た。
(製造例10)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-9)の作製>
 製造例9において、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(製品名:タケネート600、三井化学社製)2.2質量部の代わりに、ヘキサメチレンジイソシアネート(関東化学社製)を2.2質量部使用した以外は、製造例9と同様の操作を行い、平均粒子径12μmの熱潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-9)を得た。
(製造例11)
<カチオン硬化剤(多孔質粒子No.1-10)の作製>
 500ml丸底フラスコに、真空加熱乾燥した多孔質シリカであるCARiACT Q-3(富士シリシア社製商品名、平均粒子径75-150μm、平均細孔径3nm、細孔容量0.3ml/g、比表面積550m/g)を0.5g投入し、次いで、有機アルミニウム化合物としてアルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート(川研ファインケミカル社製,商品名AL-D)をイソプロパノールに溶解して濃度18.5質量%となるように調製した有機アルミニウム化合物含有液を滴下し、その後、溶液を18時間緩やかに撹拌し、有機アルミニウム化合物含有液を多孔質シリカに含浸させた。この含浸処理が終了した後、有機アルミニウム化合物含有液を含浸させた多孔質シリカをろ過し、イソプロパノール100mlで3回洗浄した。ろ過洗浄回収物を40℃にて18時間減圧乾燥して、AL-Dを保持した多孔質シリカからなる潜在性硬化剤(多孔質粒子No.1-10)を0.45g得た。
(実施例1)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 EP828(三菱化学株式会社製、ビスフェノールAタイプエポキシ樹脂)80質量部、及び製造例1で作製したトリス[(4-トリフルオロメチル)フェニル]シラノール(シラノール化合物No.2-1)10質量部を混合し、80℃で30分間加熱し、均一に溶解させた。これを室温まで冷却した後、シランカップリング剤(信越化学工業製、KBM-403)0.5質量部、及び製造例2で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-1)10質量部を加え、遊星撹拌機で均一に分散させて、カチオン硬化性組成物を得た。
(実施例2~3)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例1において、製造例2で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-1)、及びトリス[(4-トリフルオロメチル)フェニル]シラノール(シラノール化合物No.2-1)を、表1-1に記載の配合量に変更した以外は、実施例1と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(実施例4)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例3において、EP828(三菱化学株式会社製、ビスフェノールAタイプエポキシ樹脂)80質量部を、EP828(三菱化学株式会社製、ビスフェノールAタイプエポキシ樹脂)60質量部、及び2021P(セロキサイド2021P、株式会社ダイセル製、二官能型脂環式エポキシ樹脂)20質量部に変更した以外は、実施例3と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(比較例1)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例1において、トリス[(4-トリフルオロメチル)フェニル]シラノール(シラノール化合物No.2-1)10質量部を、トリフェニルシラノール(東京化成社製)(シラノール化合物No.2-2)10質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(比較例2~3)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 比較例1において、製造例2で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-1)、及びトリフェニルシラノール(東京化成社製)(シラノール化合物No.2-2)を、表1-1に記載の配合量に変更した以外は、比較例1と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(実施例5)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例1において、製造例2で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-1)を、製造例3で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-2)に変更した以外は、実施例1と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(実施例6~7)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例5において、製造例3で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-2)、及びトリス[(4-トリフルオロメチル)フェニル]シラノール(シラノール化合物No.2-1)を、表1-2に記載の配合量に変更した以外は、実施例5と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(実施例8)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例7において、EP828(三菱化学株式会社製、ビスフェノールAタイプエポキシ樹脂)80質量部を、EP828(三菱化学株式会社製、ビスフェノールAタイプエポキシ樹脂)60質量部、及び2021P(セロキサイド2021P、株式会社ダイセル製、二官能型脂環式エポキシ樹脂)20質量部に変更した以外は、実施例7と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(比較例4)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例5において、トリス[(4-トリフルオロメチル)フェニル]シラノール(シラノール化合物No.2-1)10質量部を、トリフェニルシラノール(東京化成社製)(シラノール化合物No.2-2)10質量部に変更した以外は、実施例5と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(比較例5~6)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 比較例4において、製造例3で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-2)、及びトリフェニルシラノール(東京化成社製)(シラノール化合物No.2-2)を、表1-2に記載の配合量に変更した以外は、比較例5と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
(実施例9~16)
<カチオン硬化性組成物の調製>
 実施例3において、製造例3で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-2)を、表1-3に示すとおりに、製造例4~11で作製した多孔質粒子(多孔質粒子No.1-3~1-10)に変更した以外は、実施例3と同様にして、カチオン硬化性組成物を得た。
<熱硬化性評価>
 作製したカチオン硬化性組成物を厚さ1.0mmのアルミニウム薄板に約30mg採り、これを180℃に加熱したホットプレート上に載せ、3分間熱処理した後に液が硬化しているか判断した。以下の評価基準で評価した。結果を表1-1~表1-3に示した。
〔評価基準〕
 ○:完全に固形状に硬化している
 △:大半が硬化しているが、液状の未硬化分がある
 ×:液状のまま全く硬化していない
<アウトガス性評価>
 図1に、アウトガス評価サンプルの作製方法を説明するための概要図を示す。
 中心1.5cm×1.5cmの領域を切り抜いた、厚さ1.0mm、2.0cm×2.0cmシリコーンゴムシート1を、厚さ1.0mm、5.2cm×7.6cmのスライドガラス基板2の中央部に載せた。シリコーンゴムシート1枠内の切り抜いた領域(1.5cm×1.5cm)に、カチオン硬化性組成物3(約200mg)を一杯かつ漏れないように充填した。スライドガラス基板2の4辺のうちの短辺かつ対向する2辺に厚さ2.0mmのシリコーンゴム4を設置した。更に、スライドガラス基板2に重ね合わせるように、シリコーンゴム4上に別途のスライドガラス5を載せ、評価サンプルとした。
 この評価サンプルを、ホットプレート上に載せて以下の条件で熱処理を行うことで熱硬化反応を行った。この時、上部のスライドガラスへの曇りが生ずるか否かによってアウトガス有無の評価判断とした。結果を表1-1~表1-3に示した。
 熱処理条件(1):180℃×10分間
 熱処理条件(2):260℃×5分間
 図2に、実施例3のアウトガス評価結果の写真を示す。
 図3に、比較例3のアウトガス評価結果の写真を示す。
 図2では、スライドガラスに曇りが見られないのに対して、図3では、スライドガラスに曇りが見られている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 評価結果の通り、トリフェニルシラノールを硬化触媒に用いた場合、十分な硬化性能を引き出すにはトリフェニルシラノールとアルミキレート潜在性硬化剤(多孔質粒子)を比較的大容量加える必要があった。また、硬化剤・硬化触媒の量が多かれ少なかれスライドガラスに強い曇りが観察された。
 一方、一般式(1)で表される化合物であるトリス[(4-トリフルオロメチル)フェニル]シラノールを硬化触媒助剤に用いた場合は、少ない量の硬化剤・硬化触媒でも十分な硬化性能が確認された。また、硬化剤・硬化触媒が比較的多い系でもスライドガラス上に曇りは観察されなかった。また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の代わりに部分的に二官能型脂環式エポキシ樹脂を含有させた系においても、熱硬化性・アウトガス性の優位性は変わらなかった。
 なお、実施例9~16において、トリス[(4-トリフルオロメチル)フェニル]シラノールをトリフェニルシラノールに変更した場合には、他の比較例と同様に、アウトガスの発生によりガラスに強い曇りが観察された。
 本発明のカチオン硬化性組成物は、アウトガスの低減ができつつ、かつカチオン硬化成分の自由度が高いことから、熱硬化型のカチオン硬化性組成物として好適に用いることができる。

 

Claims (12)

  1.  カチオン硬化成分と、アルミニウムキレートを保持する多孔質粒子と、下記一般式(1)で表されるシラノール化合物とを含有することを特徴とするカチオン硬化性組成物。
     (Ar)Si(OH)4-m ・・・一般式(1)
     ただし、前記一般式(1)中、Arは、電子吸引性基を有するアリール基を表す。mは、2又は3を表す。
  2.  前記カチオン硬化成分が、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂を含有する請求項1に記載のカチオン硬化性組成物。
  3.  前記カチオン硬化成分における前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の割合が、60質量%以上100質量%以下である請求項2に記載のカチオン硬化性組成物。
  4.  前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の含有量が、前記多孔質粒子の含有量に対して500質量%以上である請求項2から3のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
  5.  前記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の含有量が、前記多孔質粒子の含有量に対して1,000質量%以上5,000質量%以下である請求項2から4のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
  6.  前記シラノール化合物の含有量が、前記カチオン硬化成分に対して20質量%以下である請求項1から5のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
  7.  前記多孔質粒子の含有量が、前記カチオン硬化成分に対して20質量%以下である請求項1から6のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
  8.  前記電子吸引性基が、フルオロ基、パーフルオロアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、スルホ基、ホルミル基、及びアルコキシカルボニル基のいずれかである請求項1から7のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
  9.  前記多孔質粒子が、ポリウレア樹脂で構成される請求項1から8のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
  10.  前記多孔質粒子が、更にビニル樹脂を構成成分として有する請求項9に記載のカチオン硬化性組成物。
  11.  前記多孔質粒子が、アルミニウムキレートを保持する多孔質無機粒子である請求項1から8のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
  12.  前記多孔質粒子の表面が、アルコキシシランカップリング剤の反応生成物を有する請求項1から11のいずれかに記載のカチオン硬化性組成物。
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