JP2023041008A - 活性エネルギー線硬化性組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Abstract
【課題】基材密着性と耐擦傷性を高いレベルで両立できる硬化物を形成することが出来る活性エネルギー線硬化性組成物を提供する。【解決手段】N-置換アクリルアミド(A)、下記一般式(1)で表される2官能アクリレート(B)、3~6官能アクリレート(C)、リン酸(メタ)アクリレート(D)、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)及び光重合開始剤(F)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であり、前記(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて、(A)の含有量が10~79重量%、(B)の含有量が5~40重量%、(C)の含有量が5~40重量%、(D)の含有量が1~5重量%、(E)の含有量が10~40重量%である活性エネルギー線硬化性組成物。CH2=CH-COO-(R1‐O)n-COCH=CH2(1)[式(1)中、R1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、nは1~4の整数である。]【選択図】なし
Description
本発明は、活性エネルギー線硬化性組成物に関する。
紫外線や電子線などの活性エネルギー線により硬化する硬化性組成物は、硬化速度が速いことから、コーティング材料や塗料、接着剤、印刷インキ等の分野で使用される場面が増えてきている。コーティング材料の中でも、基材表面に高い耐擦傷性を付与できるハードコート用樹脂の開発が重要となってきている。
高い耐擦傷性を付与する方法として、多官能アクリレートを主成分とすることにより硬化後塗膜の架橋密度を高めて高硬度とする方法が提案されている。しかしながら上記の技術では、硬化時の塗膜の反りが大きくなり、基材密着性が低下するという問題があった。
硬化物が耐擦傷性及び基材密着性に優れる硬化性組成物として、特許文献1では、水酸基価1~200mgKOH/gの水酸基を含有し、分子量が1,000~100,000であるアクリル系重合体(P)10~90重量部と、ラジカル重合性化合物(M)10~90重量部、及び(P)と(M)との総合計100重量部に対して、光開始剤0.1~15重量部を含むことを特徴とする金属蒸着上塗り用光硬化型塗料組成物が提案されている。しかしながら、本組成物の硬化物はプラスチック成型体上のアルミ蒸着面以外の基材に対する密着性は不十分であり、耐擦傷性もハードコード用途としては十分とは言えなかった。
一方、電子材料用途に使用されるコーティング材や接着剤には、電子材料の性能を損ねることがないよう、高い透明性及び耐熱性が要求される。硬化物が優れた透明性と耐熱性等とを有する硬化性組成物として、特許文献2では、不飽和脂環式エポキシエステル化合物と、光重合開始剤及び/又は光酸発生剤とを含むことを特徴とする活性エネルギー線重合性樹脂組成物が提案されている。しかしながら、本組成物の硬化物は基材密着性が示されているものの耐擦傷性が不十分であり、密着性と耐擦傷性の両立に課題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、基材密着性と耐擦傷性を高いレベルで両立できる硬化物を形成することが出来る活性エネルギー線硬化性組成物を提供することである。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、N-置換アクリルアミド(A)、下記一般式(1)で表される2官能アクリレート(B)、3~6官能アクリレート(C)、リン酸(メタ)アクリレート(D)、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)及び光重合開始剤(F)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であり、前記(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて、前記(A)の含有量が10~79重量%、前記(B)の含有量が5~40重量%、前記(C)の含有量が5~40重量%、前記(D)の含有量が1~5重量%、前記(E)の含有量が10~40重量%である活性エネルギー線硬化性組成物;該活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させてなる硬化物である。
CH2=CH-COO-(R1‐O)n-COCH=CH2 (1)
[一般式(1)中、R1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の場合、複数個あるR1は同一でも異なっていてもよい。]
CH2=CH-COO-(R1‐O)n-COCH=CH2 (1)
[一般式(1)中、R1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の場合、複数個あるR1は同一でも異なっていてもよい。]
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、基材密着性と耐擦傷性を高いレベルで両立できる硬化物を形成することができる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、N-置換アクリルアミド(A)、一般式(1)で表される2官能アクリレート(B)、3~6官能アクリレート(C)、リン酸(メタ)アクリレート(D)、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)及び光重合開始剤(F)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であり、
前記(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて、前記(A)の含有量が10~79重量%、前記(B)の含有量が5~40重量%、前記(C)の含有量が5~40重量%、前記(D)の含有量が1~5重量%、前記(E)の含有量が10~40重量%であることを特徴とする。
前記(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて、前記(A)の含有量が10~79重量%、前記(B)の含有量が5~40重量%、前記(C)の含有量が5~40重量%、前記(D)の含有量が1~5重量%、前記(E)の含有量が10~40重量%であることを特徴とする。
なお、本発明において「(メタ)アクリレート」とは、「メタクリレート又はアクリレート」を意味する。「(メタ)アクリル」とは、「メタクリル又はアクリル」を意味する。「(メタ)アクリロイル」とは、「メタクリロイル又はアクリロイル」を意味する。
以下に本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の必須成分であるN-置換アクリルアミド(A)、一般式(1)で表される2官能アクリレート(B)、3~6官能アクリレート(C)、リン酸(メタ)アクリレート(D)、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)及び光重合開始剤(F)を順に説明する。
本発明において、N-置換アクリルアミド(A)とは、アクリルアミドが有するアミノ基の水素原子のうち1個又は2個を炭化水素基等の置換基で置換したものを意味し、N-置換アクリルアミドとしては、N-アクリロイル基を有する鎖状アミド(A1)及びN-アクリロイル基を有する環状アミド(A2)等が挙げられる。
N-アクリロイル基を有する鎖状アミド(A1)としては、N-アルキルアクリルアミド(A11)、N,N-ジアルキルアクリルアミド(A12)、N-ヒドロキシアルキルアクリルアミド(A13)、N-アルコキシアルキルアクリルアミド(A14)及びN-アルコキシ-N-アルキルアクリルアミド(A15)等が挙げられる。
N-アルキルアクリルアミド(A11)としては、N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N-プロピルアクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N-ドデシルアクリルアミド及びN-オクタデシルアクリルアミド等が挙げられる。
N,N-ジアルキルアクリルアミド(A12)としては、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N,N-ジプロピルアクリルアミド、N,N-ジイソプロピルアクリルアミド、N,N-ジブチルアクリルアミド、N,N-ジイソブチルアクリルアミド、N,N-ジ-tert-ブチルアクリルアミド、N,N-ジヘプチルアクリルアミド、N,N-ジオクチルアクリルアミド、N,N-ジ-tert-オクチルアクリルアミド、N,N-ジドデシルアクリルアミド及びN,N-ジオクタデシルアクリルアミド等が挙げられる。N,N-ジアルキルアクリルアミド(A12)の2つあるアルキル基は同じでも異なっていてもよく、アルキル基の炭素数は硬化性の観点から好ましくは1~20であり、更に好ましくは1~8であり、特に好ましくは1~4である。
N-ヒドロキシアルキルアクリルアミド(A13)としては、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド、N-ヒドロキシエチルアクリルアミド及びN-(3-ヒドロキシプロピル)アクリルアミド等が挙げられる。N-ヒドロキシアルキルアクリルアミド(A13)のアルキル基の炭素数は硬化性の観点から好ましくは1~20であり、更に好ましくは1~8であり、特に好ましくは1~4である。
N-アルコキシアルキルアクリルアミド(A14)としては、N-メトキシメチルアクリルアミド、N-エトキシメチルアクリルアミド、N-プロポキシメチルアクリルアミド、N-n-ブトキシメチルアクリルアミド、N-メトキシエチルアクリルアミド、N-エトキシエチルアクリルアミド、N-ブトキシエチルアクリルアミド、N-メトキシプロピルアクリルアミド、N-エトキシプロピルアクリルアミド、N-メトキシブチルアクリルアミド及びN-エトキシブチルアクリルアミド等が挙げられる。N-アルコキシアルキルアクリルアミド(A14)のアルコキシアルキル基の炭素数は硬化性の観点から好ましくは2~20であり、更に好ましくは2~8であり、特に好ましくは2~6である。アルコキシアルキル基のアルキル基の炭素数は硬化性の観点から好ましくは1~4であり、更に好ましくは1~3であり、特に好ましくは1~2である。
N-アルコキシ-N-アルキルアクリルアミド(A15)としては、N-メチル-N-メトキシアクリルアミド、N-メチル-N-エトキシアクリルアミド、N-メチル-N-プロポキシアクリルアミド、N-メチル-N-ブトキシアクリルアミド、N-エチル-N-メトキシアクリルアミド、N-エチル-N-エトキシアクリルアミド、N-エチル-N-ブトキシアクリルアミド、N-プロピル-N-メトキシアクリルアミド、N-プロピル-N-エトキシアクリルアミド、N-ブチル-N-メトキシアクリルアミド及びN-ブチル-N-エトキシアクリルアミド等が挙げられる。
N-アクリロイル基を有する環状アミド(A2)としては、N-アクリロイルモルホリン、N-アクリロイルチオモルホリン、N-アクリロイルピペリジン、N-アクリロイルピロリジン及びN-アクリロイルピペリジン等が挙げられる。N-アクリロイル基を有する環状アミドの炭素数は硬化性の観点から好ましくは7~20であり、更に好ましくは7~18であり、特に好ましくは7~16である。
本発明において、これらのN-置換アクリルアミド(A)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらのN-置換アクリルアミド(A)のうち、硬化性の観点から好ましくはN,N-ジアルキルアクリルアミド(A12)、N-ヒドロキシアルキルアクリルアミド(A13)、N-アルコキシアルキルアクリルアミド(A14)及びN-アクリロイル基を有する環状アミド(A2)であり、更に好ましくはN,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-アクリロイルモルホリン、N-n-ブトキシメチルアクリルアミド及びN-ヒドロキシエチルアクリルアミドである。
本発明における2官能アクリレート(B)は、下記一般式(1)で表される。
CH2=CH-COO-(R1‐O)n-COCH=CH2 (1)
[一般式(1)中、R1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の整数の場合、複数個あるR1は同一でも異なっていてもよい。]
一般式(1)におけるR1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、具体的にはメチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、sec-ブチレン基及びtert-ブチレン基、n-ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、sec-ペンチレン基、tert-ペンチレン基、3-メチルペンチレン基、n-ヘキシレン基、イソヘキシレン基、sec-ヘキシレン基、tert-ヘキシレン基及びネオヘキシレン基等が挙げられる。耐擦傷性及び密着性の観点から好ましいのは炭素数2~5のアルキレン基である。
CH2=CH-COO-(R1‐O)n-COCH=CH2 (1)
[一般式(1)中、R1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の整数の場合、複数個あるR1は同一でも異なっていてもよい。]
一般式(1)におけるR1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、具体的にはメチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、sec-ブチレン基及びtert-ブチレン基、n-ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、sec-ペンチレン基、tert-ペンチレン基、3-メチルペンチレン基、n-ヘキシレン基、イソヘキシレン基、sec-ヘキシレン基、tert-ヘキシレン基及びネオヘキシレン基等が挙げられる。耐擦傷性及び密着性の観点から好ましいのは炭素数2~5のアルキレン基である。
一般式(1)におけるnは1~4の整数であり、粘度の観点から好ましいのは1~3である。
前記nが2~4の場合、複数個あるR1は同一でも異なっていてもよい。
一般式(1)で表される2官能アクリレート(B)の具体例としては、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコ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、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ブチレングリコ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等)、ジブチレングリコールジアクリレート、トリブチレングリコールジアクリレート、テトラブチレングリコールジアクリレート、ペンチ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、ネオペンチルグリコールのプロピレンオキシド(以下、プロピレンオキシドをPOと記載することがある)付加物のジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールのエチレンオキシド(以下、エチレンオキシドをEOと記載することがある)付加物のジアクリレート及び3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート等が挙げられる。
本発明において、これらの2官能アクリレート(B)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの2官能アクリレート(B)のうち、耐擦傷性と密着性の観点から好ましくはジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコ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、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、ペンチ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、ネオペンチルグリコールのPO付加物のジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート及びヘキサンジオールのEO付加物のジアクリレートであり、更に好ましくはジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコ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、トリ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、ネオペンチルグリコールのPO付加物のジアクリレート及び1,6-ヘキサンジオールジアクリレートである。
本発明において、3~6官能アクリレート(C)とは、分子中のアクリロイル基の数が3~6個であるアクリレートを意味し、3官能アクリレート(C1)、4官能アクリレート(C2)、5官能アクリレート(C3)、6官能アクリレート(C4)及びこれらの混合物が挙げられる。
3官能アクリレート(C1)としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、グリセリントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールのアルキレンオキシド[アルキレン基の炭素数2~4、具体的にはEO、PO及びブチレンオキシド(以下、BOと記載)等、以下のアルキレンオキシドについても同様]付加物のトリアクリレート、ジペンタエリスリトールのアルキレンオキシド付加物のトリアクリレート、グリセリンのアルキレンオキシド付加物のトリアクリレート、トリメチロールプロパンのアルキレンオキシド付加物のトリアクリレート及びジトリメチロールプロパンのアルキレンオキシド付加物のトリアクリレート等が挙げられる。
4官能アクリレート(C2)としては、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジ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、ペンタエリスリトールのアルキレンオキシド付加物のテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールのアルキレンオキシド付加物のテトラアクリレート及びジトリメチロールプロパンのアルキレンオキシド付加物のテトラアクリレート等が挙げられる。
5官能アクリレート(C3)としては、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及びジペンタエリスリトールのアルキレンオキシド付加物のペンタアクリレート等が挙げられる。
6官能アクリレート(C4)としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及びジペンタエリスリトールのアルキレンオキシド付加物のヘキサアクリレート等が挙げられる。
本発明において、これらの3~6官能アクリレート(C)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの(C)のうち、耐擦傷性の観点から、好ましくはペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン及びこれらに水酸基1モルあたり平均0.1~2モルのアルキレンオキシドが付加した化合物からなる群より選ばれる多価アルコールとアクリル酸とのエステルである。
更に好ましくは、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン及びこれらに水酸基1モルあたり0.1~2モルのアルキレンオキシドが付加した化合物の4~6官能アクリレートであり、具体例としてはペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールEO2モル付加物のテトラアクリレート、ペンタエリスリトールのEO4モル付加物のテトラアクリレート、ペンタエリスリトールのPO4モル付加物のテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールのEO4モル付加物の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のEO2モル付加物のペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールのEO4モル付加物の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、ジペンタエリスリトールのEO2モル付加物のヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールのEO4モル付加物のヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールのEO12モル付加物のヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート及びジトリメチロールプロパンのEO4モル付加物のテトラアクリレート等が挙げられる。
本発明において、リン酸(メタ)アクリレート(D)とは、リン酸基を有する(メタ)アクリレートを意味する。リン酸(メタ)アクリレート(D)としては、(メタ)アクリロイル基を有するリン酸エステルであれば制限は無く、(メタ)アクリロイル基の官能基数1~3のものが挙げられる。市場から入手できるものを用いることができ、市販品としては、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート(ユニケミカル(株)製、ホスマーM)、アシッドホスフォキシポリオキシエチレングリコールモノメタクリレート(ユニケミカル(株)製、ホスマーPE)、アシッドホスフォキシポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート(ユニケミカル(株)製、ホスマーPP)、2-アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレートP-1A(N))、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート(共栄社化学(株)製、ライトエステルP-1M)、ビス(2-メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート(共栄社化学(株)製、ライトエステルP-2M)、ビス(2-メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート(日本化薬(株)製、KAYAMER PM-2)及びカプロラクトン変性エチレンオキシド変性リン酸ジメタクリレート(日本化薬(株)製、KAYAMER PM-21)等が挙げられる。
本発明において、これらのリン酸基を有する(メタ)アクリレート(D)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの(D)のうち、基材密着性の観点から、好ましくは(メタ)アクリロイル基の官能基数1~2のリン酸基を有する(メタ)アクリレートであり、更に好ましくは2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、ビス{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及びカプロラクトン変性エチレンオキシド変性リン酸ジメタクリレートである。
本発明において、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)とは、分子中にアクリロイル基と親水性基(e)とを有するエポキシ樹脂である。
親水性基(e)としては、カルボキシル基、水酸基、オキシアルキレン基、アミノ基、アミド基、スルホン酸基、リン酸基、硫酸エステル基及びリン酸エステル基等が挙げられる。
オキシアルキレン基としてはオキシエチレン基及びオキシプロピレン基等が挙げられ、密着性の観点から好ましくはオキシエチレン基であり、更に好ましくは繰り返し単位が2以上のポリオキシエチレン基である。
密着性及び耐熱性の観点からは、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)が、カルボキシル基、水酸基及びオキシアルキレン基からなる群より少なくとも1種の官能基を分子中に有するエポキシ樹脂であることが好ましく、カルボキシル基を有するエポキシ樹脂であることが更に好ましい。
なお、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)が分子中に複数の親水性基(e)を有する場合、親水性基(e)は1種のみであっても、2種以上であってもよい。
本発明におけるアクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)としては、原料のエポキシ樹脂(E0)中のエポキシ基にアクリロイル基を有する化合物(アクリロイル基含有モノカルボン酸等)を反応させてエポキシ基を開環させることにより生成するエポキシアクリレート(E1)や、エポキシアクリレート(E1)の水酸基の一部又は全部に親水性基(e)を有する化合物を反応させることにより生成する変性エポキシアクリレート(E2)等が挙げられる。
原料のエポキシ樹脂(E0)としては、脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂及び芳香族エポキシ樹脂[例えば、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、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂及びグリシジル変性ポリビニルフェノール等]が挙げられる。
これらの(E0)のうち、耐擦傷性の観点から好ましいのは芳香族エポキシ樹脂である。
エポキシアクリレート(E1)は、例えばエポキシ樹脂(E0)とアクリロイル基含有モノカルボン酸(アクリル酸等)とを公知の方法で反応させることにより製造することができる。エポキシアクリレート(E1)は、エポキシ樹脂(E0)中のエポキシ基が開環することにより生じた水酸基を有する。すなわち、エポキシアクリレート(E1)は親水性基(e)として水酸基を分子中に有するエポキシ樹脂に該当する。
また、分子中に親水性基(e)のいずれか[以下、(ex)と記載]を有するアクリロイル基含有モノカルボン酸を用いた場合や、分子中に(ex)を有するエポキシ樹脂(E0)を用いた場合には、得られるエポキシアクリレート(E1)は、親水性基(e)として上記(ex)及び水酸基を分子中に有するエポキシ樹脂に該当する。
エポキシアクリレート(E1)としては、ノボラック型エポキシアクリレート[EBECRYL3603(ダイセル・オルネクス(株)製)、CNEA-100、PNEM-50(ケーエスエム(株)製)等]、脂肪族エポキシアクリレート[EBECRYL3500(ダイセル・オルネクス(株)製)等]、ビスフェノールA型エポキシアクリレート[EBECRYL600、EBECRYL3700(ダイセル・オルネクス(株)製)、BAEA-100、BAEM-100、BAEM-50(ケーエスエム(株)製)、KAYARAD R-130(日本化薬(株))等)]及びビスフェノールF型エポキシアクリレート[BFEA-50(ケーエスエム(株)製)等]等の市販品を用いることもできる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)としてカルボキシル基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、多価カルボン酸又はカルボン酸無水物とを公知の方法で反応させることにより製造することができる。
カルボキシル基を有する変性エポキシアクリレートは市販品も用いることができ、市販品としては、酸変性フェノールノボラック型エポキシアクリレート[PCR-1222H、PCR-1173H、PCR-1221H、PCR-1220H(いずれも日本化薬(株)製)等]、酸変性レゾールノボラック型エポキシアクリレート[CCR-1171H、CCR-1235、CCR-1291H、CCR-1307H、CCR-1309H、CCR-1325H(いずれも日本化薬(株)製)等]、酸変性ビスフェノールA型エポキシアクリレート[ZAR-1035、ZAR-1494、ZAR-2000、ZAR-2001H(いずれも日本化薬(株)製)等]、酸変性ビスフェノールF型エポキシアクリレート[ZFR-1122、ZFR-1401H、ZFR-1491H(いずれも日本化薬(株)製)等]、酸変性ビフェニル型エポキシアクリレート[ZCR-1569H、ZCR-1601H、ZCR-1642H、ZCR-1664H、ZCR-1761H、ZCR-1797H、ZCR-1798H(いずれも日本化薬(株)製)等]及び酸変性トリスフェノールメタン型エポキシアクリレート[TCR-1348H、TCR-1323H、TCR-1347H、TCR-1338H、TCR-1041(いずれも日本化薬(株)製)等]等が挙げられる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)として水酸基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及び水酸基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)としてオキシアルキレン基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及びオキシアルキレン基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)としてアミノ基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及びアミノ基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
アミノ基を有する変性エポキシアクリレートは市販品も用いることができ、市販品としては、アミン変性ビスフェノールA型エポキシアクリレート[EBECRYL 3703(ダイセル・オルネクス(株)製)]等が挙げられる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)としてアミド基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及びアミド基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)としてスルホン酸基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及びスルホン酸基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)としてリン酸基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及びリン酸基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)として硫酸エステル基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及び硫酸エステル基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち、親水性基(e)としてリン酸エステル基を有する変性エポキシアクリレートは、例えば、エポキシアクリレート(E1)と、(E1)の水酸基との反応性を有する官能基及びリン酸エステル基を有する化合物とを反応させることにより製造することができる。
本発明において、これらのアクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(E)のうち、密着性及び耐熱性の観点から好ましいのは、カルボキシル基、水酸基及びオキシアルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を分子中に有するエポキシ樹脂であり、具体例としては、前記エポキシアクリレート(E1)と前記変性エポキシアクリレート(E2)のうち親水基(e)としてカルボキシル基、水酸基及びオキシアルキレン基からなる群より少なくとも1種の官能基を有する変性エポキシアクリレートである。更に好ましくはカルボキシル基を有する変性エポキシアクリレートであり、特に好ましくは酸価20~150mgKOH/gのカルボキシル基を有する変性エポキシアクリレートである。
本発明における光重合開始剤(F)としては、活性エネルギー線の照射によってラジカル及びイオン等を発生してモノマーの重合反応を起こすものであれば制限はなく、活性エネルギー線の照射によってラジカルを発生する光重合開始剤を好ましく用いることができる。
好ましい光重合開始剤(F)としては、アシルホスフィンオキサシ化合物(F1)、α-ヒドロキシアルキルフェノン化合物(F2)、α-アミノアルキルフェノン化合物(F3)、ケタール化合物(F4)、ベンゾイルホルメート化合物(F5)、チオキサントン化合物(F6)、ベンゾフェノン化合物(F7)及びオキシムエステル化合物(F8)等が挙げられる。
アシルホスフィンオキシド化合物(F1)としては、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルホスフィンオキシド及びジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)オキシド等が挙げられる。
α-ヒドロキシアルキルフェノン化合物(F2)としては1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン及び2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン等が挙げられる。
αアミノアルキルフェノン化合物(F3)としては2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-ブタン-1-オン及び2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-ブタン-1-オン等が挙げられる。
ケタール化合物(F4)としては、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
ベンゾイルホルメート化合物(F5)としては、メチルベンゾイルホルメート等が挙げられる。
チオキサントン化合物(F6)としては、2,4-ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン及び2-クロロチオキサントン等が挙げられる。
ベンゾフェノン化合物(F7)としては、ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド及び4,4’-ビスメチルアミノベンゾフェノン等が挙げられる。
オキシムエステル化合物(F8)としては、1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-1,2-オクタンジオン2-(O-ベンゾイルオキシム)及び1-[6-(2-メチルベンゾイル)-9-エチル-9H-カルバゾール-3-イル]-エタノン-1-(O-アセチルオキシム)等が挙げられる。
本発明において、これらの光重合開始剤(F)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの光重合開始剤(F)のうち、硬化性及び硬化物の着色の観点から好ましいのは、アシルホスフィンオキシド化合物(F1)及びα-ヒドロキシアルキルフェノン化合物(F2)であり、更に好ましくはアシルホスフィンオキサシ系化合物(F1)であり、特に好ましくはビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド及び2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドである。
本発明におけるN-置換アクリルアミド(A)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて10~79重量%であり、好ましくは20~50重量%であり、更に好ましくは25~45重量%である。(A)の含有量が10重量%未満であると、硬化性が悪化し、79重量%を超えると、耐擦傷性が悪化する。
本発明における2官能アクリレート(B)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて5~40重量%であり、10~38重量%であり、更に好ましくは20~35重量%である。(B)の含有量が5重量%未満であると、密着性又は耐擦傷性が悪化し、40重量%を超えると、硬化性又は密着性が悪化する。
本発明における3~6官能アクリレート(C)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて5~40重量%であり、好ましくは5~35重量%であり、更に好ましくは5~30重量%である。(C)の含有量が5重量%未満であると、耐擦傷性が悪化し、40重量%を超えると、密着性が悪化する。
本発明におけるリン酸(メタ)アクリレート(D)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて1~5重量%であり、好ましくは1~3重量%である。(D)の含有量が1重量%未満であると、密着性が悪化し、5重量%を超えると、硬化性が悪化する。
本発明におけるアクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)の含有量は、(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて10~40重量%であり、好ましくは15~40重量%であり、更に好ましくは20~40重量%である。(E)の含有量が10重量%未満であると、密着性が悪化し、40重量%を超えると、硬化性が悪化する。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、所定の組成かつ含有量とすることで、基材密着性と耐擦傷性を高いレベルで両立する硬化物を形成することができることを見出したものである。
本発明における光重合開始剤(F)の含有量は、粘度及び硬化性の観点から、(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて好ましくは3~15重量%であり、更に好ましくは5~13重量%である。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、表面張力を低下させ基材との濡れ性を向上させる観点から、更に界面活性剤(G)を含有しても良い。
界面活性剤(G)としては、シリコン界面活性剤、フッ素界面活性剤及びポリオキシエチレン付加物等の非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
これらの界面活性剤(G)のうち、濡れ性と泡立ち防止の観点から、好ましくはシリコン界面活性剤及びフッ素界面活性剤であり、更に好ましくはシリコン界面活性剤である。
界面活性剤(G)の含有量は、濡れ性と泡立ち性の観点から、活性エネルギー線硬化性組成物の重量に基づいて、好ましくは0.01~1.0重量%であり、更に好ましくは0.01~0.5重量%であり、特に好ましくは0.01~0.2重量%である。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、硬化性の観点から、チオキサントン骨格を有する増感剤を含有してもよい。
チオキサントン骨格を有する増感剤としては、チオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等が挙げられる。
これらの増感剤は、1種単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
硬化性の観点から好ましくは2,4-ジエチルチオキサントンである。
チオキサントン骨格を有する増感剤の含有量は、硬化性と硬化物の透過率の観点から、活性エネルギー線硬化性組成物の重量に基づいて、好ましくは0~1重量%であり、更に好ましくは0~0.5重量%である。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、更にその他の添加剤を含有させてもよい。
その他の添加剤としては、荷電調整剤、光安定化剤、紫外線吸収剤、表面処理剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、可塑剤、防腐剤、pH調整剤、消泡剤及び保湿剤等が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、上記の各成分を、ガラスビーカー、缶、プラスチックカップ等の適当な容器中にて、攪拌棒、へら等により撹拌混合すること、又は公知の混合装置(櫂型等の撹拌ばねを備えた混合装置、ディゾルバー、ボールミル及びプラネタリミキサー等)を用いて混合すること等により得ることができる。
なお、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物は、室温で液状であることが好ましく、その粘度はE型粘度測定装置及びB型粘度測定装置等を用いて測定することができる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物を得るには、活性エネルギー線硬化性組成物を、公知の方法により基材に塗布した後、活性エネルギー線を照射して、硬化させる。本発明における活性エネルギー線には、紫外線、電子線、X線、赤外線及び可視光線が含まれる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化に用いる活性エネルギー線は、光重合開始剤の選択により調整することができ、前記の光重合開始剤(F)を用いた場合には200~700nmの波長を有する活性エネルギー線の照射で光硬化でき、200~400nmの波長を持つ光(紫外線)の照射により硬化することが好ましい。
紫外線を発する光源としては、高圧水銀灯の他、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ及びハイパワーメタルハライドランプ等(UV・EB硬化技術の最新動向、ラドテック研究会編、シーエムシー出版、138頁、2006)及びLEDが使用できる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を硬化するときの紫外線の照射量は、組成物の硬化性及び硬化物の可撓性の観点から好ましくは10~10,000mJ/cm2、更に好ましくは20~2,000mJ/cm2である。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を塗布する材料は用途等に応じて適宜選択すればよく、プラスチック等の有機材料や金属及びガラス等の無機材料を用いることができる。
金属としては、鋼、溶融亜鉛めっき鋼、電気亜鉛めっき鋼、ブリキ、ティンフリースチール、その他各種のめっきあるいは合金めっき鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、金、白金、銀及び銅等が挙げられる。さらにはリン酸塩処理、クロメート処理、有機リン酸塩処理、有機クロメート処理及び重金属置換処理等、各種の表面処理を施したものであってもよい。
プラスチック材料としては、ポリエステル樹脂{ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)等}、アクリル樹脂(トリアセチルセルロース、ポリカーボネート樹脂及びメチルメタクリレート共重合物等)、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合(ABS)樹脂、スチレン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂及びポリオレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン及びシクロオレフィンポリマー等)等が挙げられる。
無機材料としては、ガラス及びセラミックス等が挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物はこれらのうち、ガラス及び金属(銅等)への密着性が特に優れる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の基材への塗布方法としては、スピンコート、バーコート、ロールコート及びスプレーコート等の公知のコーティング法並びに平版印刷、カルトン印刷、金属印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷及びグラビア印刷といった公知の印刷法を適用できる。また、微細液滴を連続して吐出するインクジェット方式の塗布にも適用できる。
本発明の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物は、基材密着性と耐擦傷性を高いレベルで両立し、更に透明性及び耐熱性にも優れるため、ディスプレイ部品をはじめとする各種電子部品や光学部品の材料として有用である。特に、ディスプレイ部材の接着用途に好適に使用できる。また、各種コーティング、インキ(UV印刷インキ及びUVインクジェット印刷インキ等)及び塗料用等に幅広く用いることができる。
以下、実施例及び比較例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<活性エネルギー線硬化性組成物の作成>
(実施例1)
N-アクリロイルモルホリン(A-1)18.0重量部とネオペンチルグリコールPO付加物のジアクリレート(B-1)35.0重量部とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(C-1)5.0重量部とKAYAMER PM-21(D-1)2.0重量部とCCR-1325H(E-1)40.0重量部とイルガキュアTPO(F-1)5.0重量部とイルガキュア819(F-2)5.0重量部とBYK-333(G-1)0.1重量部とを均一混合することにより、実施例1の活性エネルギー線硬化性組成物を作成した。
(実施例2~25及び比較例1~12)
表1に示す配合組成(重量部)の原料を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2~25及び比較例1~12の各活性エネルギー線硬化性組成物を作成した。
<活性エネルギー線硬化性組成物の作成>
(実施例1)
N-アクリロイルモルホリン(A-1)18.0重量部とネオペンチルグリコールPO付加物のジアクリレート(B-1)35.0重量部とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(C-1)5.0重量部とKAYAMER PM-21(D-1)2.0重量部とCCR-1325H(E-1)40.0重量部とイルガキュアTPO(F-1)5.0重量部とイルガキュア819(F-2)5.0重量部とBYK-333(G-1)0.1重量部とを均一混合することにより、実施例1の活性エネルギー線硬化性組成物を作成した。
(実施例2~25及び比較例1~12)
表1に示す配合組成(重量部)の原料を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2~25及び比較例1~12の各活性エネルギー線硬化性組成物を作成した。
なお、表1及び表2中の各略号は以下の通りである。
(A-1):N-アクリロイルモルホリン[商品名:ACMO、KJケミカルズ(株)製]
(A-2):N,N-ジメチルアクリルアミド[商品名:DMAA、KJケミカルズ(株)製]
(A-3):N,N-ジエチルアクリルアミド[商品名:DEAA、KJケミカルズ(株)製]
(A-4):N-n-ブトキシメチルアクリルアミド[商品名:NBMA、MCCユニテック(株)製]
(A-5):N-ヒドロキシエチルアクリルアミド[商品名:HEAA、KJケミカルズ(株)製]
(B-1):ネオペンチルグリコールPO付加物のジアクリレート[商品名:ネオマー NA-305、三洋化成工業(株)製]
(B-2):ジエチレングリコールジアクリレート[商品名:FA-222A、日立化成(株)製]
(B-3):ジプロピレングリコールジアクリレート[商品名:NKエステル APG-100、新中村化学工業(株)製]
(B-4):トリプロピレングリコールジアクリレート[商品名:ビスコート#30HP、大阪有機化学工業(株)製]
(B-5):テトラエチレングリコールジアクリレート[商品名:A-200、新中村化学(株)製]
(B-6):1,6-ヘキサンジオールジアクリレート[商品名:ライトアクリレート1.6HX-A、共栄社化学株式会社製]
(C-1):ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート[商品名:ネオマー DA-600、三洋化成工業(株)製]
(C-2):トリメチロールプロパントリアクリレート[商品名:NKエステルA-TMPT、新中村化学(株)製]
(C-3):ペンタエリスリトールEO4モル付加物のテトラアクリレート[商品名:ATM-4EL、新中村化学(株)製]
(C-4):グリセリントリアクリレート[商品名:アロニックス MT-3547、東亜合成(株)製]
(C-5):グリセリンPO3モル付加物のトリアクリレート[商品名:EM2384、長興材料工業(株)製]
(C-6):ペンタエリスリトールトリアクリレート[商品名:ライトアクリレートPE-3A、共栄社化学(株)製]
(C-7):ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート[商品名:MIRAMER M410、美源スペシャリティケミカル(株)製]
(D-1):カプロラクトン変性エチレンオキシド変性リン酸ジメタクリレート[商品名:KAYAMER PM-21、日本化薬(株)製]
(E-1):酸変性レゾールノボラック型エポキシアクリレート[商品名:CCR-1325H、酸価:30mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(E-2):酸変性レゾールノボラック型エポキシアクリレート[商品名:CCR-1235、酸価:60mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(E-3):酸変性ビフェニル型エポキシアクリレート[商品名:ZCR-1798H、酸価:60mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(E-4):ビフェニル型エポキシアクリレート[商品名:KAYARAD R-130、酸価:<1mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(F-1):ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド[商品名:Omnirad 819、IGM Resins B.V.社製]
(F-2):(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド[商品名:Omnirad TPO H、IGM Resins B.V.社製]
(F-3):2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン[商品名:Omnirad 907、IGM Resins B.V.社製]
(G-1):シリコン界面活性剤[商品名:BYK-333、ビッグケミージャパン(株)製]
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物の粘度及び塗膜硬化性と、硬化物の耐擦傷性、基材(ガラス)密着性、全光線透過率及び耐熱性を以下の試験法により測定又は評価した結果を表1及び表2に示す。
(1)粘度の測定
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を25℃で30分間温調し、E型粘度測定装置[東機産業(株)製「VISCOMETER TV-25L」を用いて以下の条件で粘度(mPa・s)を測定した。
[測定条件]
コーンロータ :標準コーンロータ(1°34’×R24)
測定温度 :25℃
測定レンジ :5M
回転数 :5rpm
粘度は、塗布性等の観点から、500mPa・s以下であることが好ましく、更に好ましくは400mPa・s以下、特に好ましくは300mPa・s以下である。
(2)塗膜硬化性の評価
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を、ガラス基板[CORNING社製、イーグルXG(100×100×厚さ0.7mm)]上に、バーコーターを用いて膜厚10μmとなるように塗布した。続いて、紫外線照射装置[へレウス(株)製、無電極ランプHバルブ使用]を使用して照射強度600mW/cm2にて露光を行なった。露光量は300mJ/cm2であった。
(A-1):N-アクリロイルモルホリン[商品名:ACMO、KJケミカルズ(株)製]
(A-2):N,N-ジメチルアクリルアミド[商品名:DMAA、KJケミカルズ(株)製]
(A-3):N,N-ジエチルアクリルアミド[商品名:DEAA、KJケミカルズ(株)製]
(A-4):N-n-ブトキシメチルアクリルアミド[商品名:NBMA、MCCユニテック(株)製]
(A-5):N-ヒドロキシエチルアクリルアミド[商品名:HEAA、KJケミカルズ(株)製]
(B-1):ネオペンチルグリコールPO付加物のジアクリレート[商品名:ネオマー NA-305、三洋化成工業(株)製]
(B-2):ジエチレングリコールジアクリレート[商品名:FA-222A、日立化成(株)製]
(B-3):ジプロピレングリコールジアクリレート[商品名:NKエステル APG-100、新中村化学工業(株)製]
(B-4):トリプロピレングリコールジアクリレート[商品名:ビスコート#30HP、大阪有機化学工業(株)製]
(B-5):テトラエチレングリコールジアクリレート[商品名:A-200、新中村化学(株)製]
(B-6):1,6-ヘキサンジオールジアクリレート[商品名:ライトアクリレート1.6HX-A、共栄社化学株式会社製]
(C-1):ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート[商品名:ネオマー DA-600、三洋化成工業(株)製]
(C-2):トリメチロールプロパントリアクリレート[商品名:NKエステルA-TMPT、新中村化学(株)製]
(C-3):ペンタエリスリトールEO4モル付加物のテトラアクリレート[商品名:ATM-4EL、新中村化学(株)製]
(C-4):グリセリントリアクリレート[商品名:アロニックス MT-3547、東亜合成(株)製]
(C-5):グリセリンPO3モル付加物のトリアクリレート[商品名:EM2384、長興材料工業(株)製]
(C-6):ペンタエリスリトールトリアクリレート[商品名:ライトアクリレートPE-3A、共栄社化学(株)製]
(C-7):ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート[商品名:MIRAMER M410、美源スペシャリティケミカル(株)製]
(D-1):カプロラクトン変性エチレンオキシド変性リン酸ジメタクリレート[商品名:KAYAMER PM-21、日本化薬(株)製]
(E-1):酸変性レゾールノボラック型エポキシアクリレート[商品名:CCR-1325H、酸価:30mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(E-2):酸変性レゾールノボラック型エポキシアクリレート[商品名:CCR-1235、酸価:60mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(E-3):酸変性ビフェニル型エポキシアクリレート[商品名:ZCR-1798H、酸価:60mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(E-4):ビフェニル型エポキシアクリレート[商品名:KAYARAD R-130、酸価:<1mgKOH/g、日本化薬(株)製]
(F-1):ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド[商品名:Omnirad 819、IGM Resins B.V.社製]
(F-2):(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキシド[商品名:Omnirad TPO H、IGM Resins B.V.社製]
(F-3):2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン[商品名:Omnirad 907、IGM Resins B.V.社製]
(G-1):シリコン界面活性剤[商品名:BYK-333、ビッグケミージャパン(株)製]
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物の粘度及び塗膜硬化性と、硬化物の耐擦傷性、基材(ガラス)密着性、全光線透過率及び耐熱性を以下の試験法により測定又は評価した結果を表1及び表2に示す。
(1)粘度の測定
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を25℃で30分間温調し、E型粘度測定装置[東機産業(株)製「VISCOMETER TV-25L」を用いて以下の条件で粘度(mPa・s)を測定した。
[測定条件]
コーンロータ :標準コーンロータ(1°34’×R24)
測定温度 :25℃
測定レンジ :5M
回転数 :5rpm
粘度は、塗布性等の観点から、500mPa・s以下であることが好ましく、更に好ましくは400mPa・s以下、特に好ましくは300mPa・s以下である。
(2)塗膜硬化性の評価
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を、ガラス基板[CORNING社製、イーグルXG(100×100×厚さ0.7mm)]上に、バーコーターを用いて膜厚10μmとなるように塗布した。続いて、紫外線照射装置[へレウス(株)製、無電極ランプHバルブ使用]を使用して照射強度600mW/cm2にて露光を行なった。露光量は300mJ/cm2であった。
硬化後塗膜の光照射直後の硬化性を、指触することにより、タックの有無で評価した。
[評価基準]
○:タックなし
×:タック有り
(3)耐擦傷性(スチールウール試験)
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を、ガラス基板[CORNING社製イーグルXG(100×100×厚さ0.7mm)に、バーコーターを用いて膜厚10μmとなるように塗布した。続いて紫外線照射装置[へレウス(株)製、無電極ランプHバルブ使用]を使用して照射強度600mW/cm2、露光量300mJ/cm2の条件で露光を行うことにより評価用サンプルを作成した。
○:タックなし
×:タック有り
(3)耐擦傷性(スチールウール試験)
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を、ガラス基板[CORNING社製イーグルXG(100×100×厚さ0.7mm)に、バーコーターを用いて膜厚10μmとなるように塗布した。続いて紫外線照射装置[へレウス(株)製、無電極ランプHバルブ使用]を使用して照射強度600mW/cm2、露光量300mJ/cm2の条件で露光を行うことにより評価用サンプルを作成した。
作成した評価用サンプルについて、スチールウール[商品名(番手):ボンスター#0000、日本スチールウール(株)製]に30g/cm2となるように荷重をかけ、硬化膜表面を10回往復摩擦することにより試験した。試験後の硬化物表面を目視で観察し、以下の基準で評価した。
[評価基準]
5:傷なし
4:傷10本以内
3:傷11本以上20本以内
2:傷21本以上50本以内
1:傷51本以上
なお、一般コーティング用途や電子材料用途に使用する場合、耐擦傷性は評価2以上であることが必要である。
(4)基材(ガラス)密着性
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を、ガラス基板[CORNING社製イーグルXG(100×100×厚さ0.7mm)に、バーコーターを用いて膜厚10μmとなるように塗布した。続いて、紫外線照射装置[へレウス(株)製、無電極ランプHバルブ使用]を使用して照射強度600mW/cm2、露光量300mJ/cm2の条件で露光し、評価用サンプルを作成した。
5:傷なし
4:傷10本以内
3:傷11本以上20本以内
2:傷21本以上50本以内
1:傷51本以上
なお、一般コーティング用途や電子材料用途に使用する場合、耐擦傷性は評価2以上であることが必要である。
(4)基材(ガラス)密着性
実施例1~25及び比較例1~12で得た各活性エネルギー線硬化性組成物を、ガラス基板[CORNING社製イーグルXG(100×100×厚さ0.7mm)に、バーコーターを用いて膜厚10μmとなるように塗布した。続いて、紫外線照射装置[へレウス(株)製、無電極ランプHバルブ使用]を使用して照射強度600mW/cm2、露光量300mJ/cm2の条件で露光し、評価用サンプルを作成した。
得られた評価用サンプルを室温下で基材上の硬化塗膜を1mm×1mmの碁盤目(100個)にクロスカットし、この上にセロハン粘着テープを張り付けて、90度剥離を行い、基材から剥離しなかった硬化物の数を目視で観察し、以下の基準で評価した。
[評価基準]
◎:100/100
〇:90/100~99/100
×:0/100~89/100
(5)全光線透過率の評価
上記「(4)基材(ガラス)密着性」と同様に評価用サンプルを作成し、JIS K 7375:2008に準拠し、全光線透過率測定装置[商品名「haze-garddual」、BYK gardner(株)製]を用いて全光線透過率(%)を測定した。
◎:100/100
〇:90/100~99/100
×:0/100~89/100
(5)全光線透過率の評価
上記「(4)基材(ガラス)密着性」と同様に評価用サンプルを作成し、JIS K 7375:2008に準拠し、全光線透過率測定装置[商品名「haze-garddual」、BYK gardner(株)製]を用いて全光線透過率(%)を測定した。
なお、一般コーティング用途や電子材料用途に使用する場合、全光線透過率は88%以上であることが必要であり、90%以上であることが好ましい。
(6)耐熱性(100℃×100時間後の全光線透過率の評価)
上記「(4)基材(ガラス)密着性」と同様に評価用サンプルを作成し、温度100℃、循風乾燥機に100時間入れた後、25℃で1時間静置した。静置後、それぞれのサンプルについて、JIS K 7375:2008に準拠し、全光線透過率測定装置[商品名「haze-garddual」、BYK gardner(株)製]を用いて全光線透過率(%)を測定した。
(6)耐熱性(100℃×100時間後の全光線透過率の評価)
上記「(4)基材(ガラス)密着性」と同様に評価用サンプルを作成し、温度100℃、循風乾燥機に100時間入れた後、25℃で1時間静置した。静置後、それぞれのサンプルについて、JIS K 7375:2008に準拠し、全光線透過率測定装置[商品名「haze-garddual」、BYK gardner(株)製]を用いて全光線透過率(%)を測定した。
なお、一般コーティング用途や電子材料用途に使用する場合、全光線透過率は88%以上であることが必要であり、90%以上であることが好ましい。
表1及び表2の結果より、本発明の実施例1~25の活性エネルギー線硬化性組成物は、硬化性が良好であり、その硬化物は基材(ガラス)密着性と耐擦傷性を高いレベルで両立し、更に透明性及び耐熱性にも優れていることが分かる。
一方、比較例1、9、10及び11の活性エネルギー線硬化性組成物は塗膜硬化性が不足しており、耐擦傷性と基材密着性については、評価用サンプルの塗膜表面にもタックがあるため評価できなかった。比較例2、4、5、7及び8の活性エネルギー線硬化性組成物は基材密着性が不足しており、比較例3、6及び12の活性エネルギー線硬化性組成物は耐擦傷性が不足している。
本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、硬化性が良好であり、その硬化物は基材(ガラス)密着性と耐擦傷性を高いレベルで両立し、更に透明性及び耐熱性にも優れることから、例えば、ディスプレイ部材等の各種電子材料用途や各種光学部品の材料として有用である。特に、ディスプレイ部材等のハードコート及びプライマー用途に好適に使用できる。また、各種コーティング剤、インキ(UV印刷インキ及びUVインクジェット印刷インキ等)又は塗料用の材料として好適に使用できる。
Claims (5)
- N-置換アクリルアミド(A)、下記一般式(1)で表される2官能アクリレート(B)、3~6官能アクリレート(C)、リン酸(メタ)アクリレート(D)、アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)及び光重合開始剤(F)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物であり、
前記(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)の合計重量に基づいて、前記(A)の含有量が10~79重量%、前記(B)の含有量が5~40重量%、前記(C)の含有量が5~40重量%、前記(D)の含有量が1~5重量%、前記(E)の含有量が10~40重量%である活性エネルギー線硬化性組成物。
CH2=CH-COO-(R1‐O)n-COCH=CH2 (1)
[一般式(1)中、R1は炭素数1~6のアルキレン基を表し、nは1~4の整数であり、nが2~4の場合、複数個あるR1は同一でも異なっていてもよい。] - 前記N-置換アクリルアミド(A)が、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジエチルアクリルアミド、N-アクリロイルモルホリン、N-n-ブトキシメチルアクリルアミド及びN-ヒドロキシエチルアクリルアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記3~6官能アクリレート(C)が、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン及びこれらに水酸基1モルあたり平均0.1~2モルのアルキレンオキシドが付加した化合物からなる群より選ばれる多価アルコールとアクリル酸とのエステルを少なくとも1種含有する請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 前記アクリロイル基と親水性基とを有するエポキシ樹脂(E)が、カルボキシル基、水酸基及びオキシアルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を分子中に有するエポキシ樹脂である請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性組成物。
- 請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021147390 | 2021-09-10 | ||
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JP2022129637A Pending JP2023041008A (ja) | 2021-09-10 | 2022-08-16 | 活性エネルギー線硬化性組成物及びその硬化物 |
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JP (1) | JP2023041008A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023132687A1 (de) | 2022-12-01 | 2024-06-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung, Anzeigeeinrichtung und Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung |
-
2022
- 2022-08-16 JP JP2022129637A patent/JP2023041008A/ja active Pending
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DE102023132687A1 (de) | 2022-12-01 | 2024-06-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung, Anzeigeeinrichtung und Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung |
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