JP5067482B2 - 接着剤組成物 - Google Patents

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Description

本発明は接着剤組成物に関する。さらに詳しくは、常態の接着強さが高く、耐熱性、耐冷熱衝撃性、耐候性および耐油性等の耐久性に優れ、かつ、粘度が低いために取り扱い性が良好な接着剤組成物に関する。
分子内に架橋性シリル基を有するオキシアルキレン系重合体は、室温において空気中の水分と反応してゴム状に硬化するという特徴を有し、シーリング材、接着剤等として建築用途、自動車関連用途、電気電子材料用途等に幅広く用いられている。例えば、特許文献1には、架橋性シリル基を分子中に少なくとも2個有する有機シリコン化合物を含有した接着剤組成物が開示されている。また、架橋性シリル基を有するオキシアルキレン系重合体を含む接着剤組成物は、スピーカー組立用(特許文献2)やFRP用接着剤(特許文献3)として有用であることが開示されている。しかしながら、架橋性シリル基を有するオキシアルキレン系重合体は、耐候性や耐熱性の点で不十分であり、当該オキシアルキレン系重合体に比べて非常に高い性能を示す架橋性シリル基を有するビニル系重合体を用いることが検討されている。
特許文献4には、架橋性シリル基を有するビニル系重合体を主成分とする接着性硬化性組成物が記載されており、リビングラジカル重合法を用いてビニル重合体を製造し、その両末端を架橋性シリル基に変性する方法が開示されている。リビングラジカル重合法は一般のラジカル重合法と異なり逐次生長によって高分子鎖を生長させる方法であり、分子量、分子量分布、末端基、ブロック構造を制御できる方法である。
特開昭63−63768号公報 特開昭64−45486号公報 特開平4−168187号公報 特開平11−130931号公報
しかしながら、特許文献1に開示されるような接着剤組成物は、常態の接着強さが低く、また耐熱性、耐候性等の耐久性も不十分であるという問題がある。また、特許文献4に開示されるATRP(原子移動重合)法は、臭化銅を触媒として用いる方法であり、毒性のある銅をビニル重合体から取り除くのが難しく、多大な経済的負担を要する。また、臭素のようなハロゲン化物が残存し、耐候性等の耐久性にも悪影響を及ぼすという問題がある。
本発明の目的は、常態の接着強さが高く、耐熱性、耐候性および耐油性等の耐久性に優れる湿気硬化性の接着剤組成物を提供することである。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定のリビングラジカル重合開始剤を用いて末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体を製造し、さらに、当該ビニル系重合体と特定のグリシジル化合物を反応させることにより得られる架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体を含む組成物は、優れた力学的特性を有するため、常態の接着強さが高く、優れた耐熱性、耐候性および耐油性等の耐久性を発現することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明に係る接着剤組成物は、以下の工程により得られる架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体を含むことを特徴としている。
[1]一般式(1)で示される化合物をリビングラジカル重合開始剤として、一般式(2)で示される架橋性シリル基含有(メタ)アクリル系モノマーを0.1〜10質量%含むビニル系モノマーをリビングラジカル重合することにより、末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体を製造し、
[2]当該ビニル系重合体と、一般式(3)で示される架橋性シリル基を有するグリシジル化合物とを反応させる。
Figure 0005067482
{式中、R1は炭素数1〜2のアルキル基または水素原子であり、R2は炭素数1〜2のアルキル基またはニトリル基であり、R3は−(CH2)m−、mは0〜2であり、R4、R5は炭素数1〜4のアルキル基である}
Figure 0005067482
{式中、R6は水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数1〜3のアルキル基であり、Xは炭素数1〜3のアルコキシ基であり、nは0〜2の整数である}
Figure 0005067482
{式中、Rは炭素数1〜3のアルキル基であり、Xは炭素数1〜3のアルコキシ基であり、nは0〜2の整数である}
上記工程[1]は、溶剤中で行われることが好ましい。
また、上記溶剤は、オルトギ酸メチルまたはオルト酢酸メチルであることが好ましい。
上記工程[1]のリビングラジカル重合中に、末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体と、一般式(3)示される架橋性シリル基を有するグリシジル化合物との反応が、同時に行われることが好ましい。
一般式(2)で示される架橋性シリル基含有(メタ)アクリル系モノマーを、リビングラジカル重合の重合率70%〜99%の範囲で添加し共重合させることが好ましい。
上記工程[1]で得られた末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体と、一般式(3)示される架橋性シリル基を有するグリシジル化合物とのモル比が1:0.8〜2.0であることが好ましい。
さらに、上記架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した数平均分子量が5000〜50000であり、かつ、重量平均分子量と数平均分子量の比が1.05〜3.0以下であることが好ましい。
本発明に係る接着剤組成物は、以上のように、特定のリビングラジカル重合開始剤を用いて末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体を製造し、さらに、当該ビニル系重合体と特定のグリシジル化合物を反応させることにより得られる架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体を含む。そのため、硬化物は優れた力学的特性(破断伸び、破断強度)を有し、接着剤に求められる高い接着強さを発現する。また、耐熱性、耐冷熱衝撃性、耐候性および耐油性等の耐久性にも優れる。さらに、本発明の工程によって、架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体を安価に、かつ、容易に製造することができる。
本発明の一実施形態について説明すると以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明に用いられるリビングラジカル重合法は、特表2003−500378で示されるニトロオキサイドラジカルを用いるリビングラジカル重合方法で各種のビニルモノマーを制御よく重合でき、一般式(1)で示される特定の重合開始剤を用いれば、末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体が得られる。本発明に用いるリビングラジカル重合は、バッチプロセス、セミバッチブロセス、管式連続重合プロセス、連続攪拌槽型プロセス(CSTR)等のどのようなプロセスでも重合できる。好ましくはバッチプロセス、セミバッチブロセス、管式連続重合プロセス、さらに好ましくはバッチプロセスがよい。重合形式は溶剤を用いないバルク重合、溶剤系の溶液重合でもよい。
また、重合温度は100〜150℃がよく、好ましくは105℃〜135℃、さらに好ましくは110〜125℃がよい。重合温度が100℃未満であると、重合速度が著しく遅くなる。一方、重合温度が150℃より高いとニトロオキサイドラジカルが生長ラジカルをキャップできなくなり、生長ラジカル同士の再結合反応や不均化反応、高分子主鎖からの水素引抜反応やバックバイティング反応からのβ分解反応が生じ、リビング重合性を失い、ラジカル重合を制御できなくなる。
重合の際、ニトロキシラジカルを添加することで、分子量分布の制御および重合速度を調節することができる。その使用量は、リビングラジカル重合開始剤[一般式(1)]1molに対し、0.001〜0.2倍が好ましい。さらに好ましくは0.003〜0.1倍が好ましく、特に好ましくは0.005〜0.05倍である。当該モル比が0.001倍より少ないとニトロキシラジカルの効果が得られず、0.2倍を超える量を添加すると、反応速度が著しく低下するため、生産効率を悪化する。
具体的なニトロキシラジカル化合物としては、限定はされないが、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシラジカル(TEMPO)、2,2,6,6−テトラエチル−1−ピペリジニルオキシラジカル、2,2,6,6−テトラメチル−4−オキソ−1−ピペリジニルオキシラジカル、2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニルオキシラジカル、1,1,3,3−テトラメチル−2−イソインドリニルオキシラジカル、N,N−ジ−t−ブチルアミンオキシラジカル等が挙げられる。また、一般式(4)のニトロキシラジカルを使用してもよい。ニトロキシラジカルの代わりに、ガルビノキシル(galvinoxyl)フリーラジカル等の安定なフリーラジカルを用いても構わない。
Figure 0005067482
本発明で使用する重合溶剤は、有機炭化水素系化合物が適当であり、テトラヒドロフランおよびジオキサン等の環状エーテル類、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素化合物、酢酸エチルおよび酢酸ブチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトンおよびシクロヘキサノン等のケトン類等、オルトギ酸メチル、オルト酢酸メチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類が例示され、これらの1種または2種以上を用いることができる。特に好ましい溶剤はビニル系重合体をよく溶解し、かつ、水分を除去できるオルトギ酸メチル、オルト酢酸メチルである。湿気硬化性のシリル基を含有する高分子を製造するので、重合系内の水分をできるだけ少なくしないと重合中に架橋反応が生じ、分子量分布の広いポリマーとなるからである。オルトギ酸メチル、オルト酢酸メチルを使用すると、シリル基の架橋反応を生じさせることなく安定に重合することができる。
溶剤の使用量は、モノマー100質量部に対し、0〜200質量部が好ましく、0〜100質量部とすることがより好ましい。さらに好ましくは5〜35重量部であり、特に好ましくは10〜20重量部である。溶剤が多すぎると、溶剤に起因する連鎖移動反応が発生し、分子量制御、分子量分布制御、末端のリビング性等の重合制御が悪くなる。一方、溶剤が少なすぎると、架橋性シリル基の架橋反応が進行してしまう場合がある。
本発明の重合に用いるビニル系モノマーとしてはラジカル重合性があれば特に限定されず、各種のものを用いることができる。例示するならば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸−tert−ブチル、(メタ)アクリル酸−n−ペンチル、(メタ)アクリル酸−n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸−n−オクチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸トルイル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2−アミノエチル、(メタ)アクリル酸のエチレンオキサイド付加物、(メタ)アクリル酸トリフルオロメチルメチル、(メタ)アクリル酸2−トリフルオロメチルエチル、(メタ)アクリル酸−2−パーフルオロエチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチル−2−パーフルオロブチルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロエチル、(メタ)アクリル酸パーフルオロメチル、(メタ)アクリル酸ジパーフルオロメチルメチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロメチル−2−パーフルオロエチルメチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロヘキシルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロデシルエチル、(メタ)アクリル酸2−パーフルオロヘキサデシルエチル等の(メタ)アクリル酸系モノマー;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、スチレンスルホン酸及びその塩等のスチレン系モノマー;パーフルオロエチレン、パーフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン等のフッ素含有ビニルモノマー;無水マレイン酸、マレイン酸、マレイン酸のモノアルキルエステル及びジアルキルエステル;フマル酸、フマル酸のモノアルキルエステル及びジアルキルエステル;マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル基含有ビニル系モノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド基含有ビニル系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル等のビニルエステル類;エチレン、プロピレン等のアルケン類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、塩化アリル、アリルアルコール等が挙げられる。これらは、単独で用いても良いし、複数を共重合させても構わない。なお、上記表現形式で例えば(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸またはメタクリル酸を表す。
また、耐油性が求められる用途に関しては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル等の親水性ビニル系モノマーを共重合することが好ましい。親水性モノマーの使用量は、ビニル系モノマーの全量に対して20〜80質量%が好ましく、さらに好ましくは30〜70質量%であり、特に好ましくは40〜60質量%である。親水性ビニル系モノマーの使用量が20質量%未満では、耐油性を満足することが難しくなる傾向にあり、一方で80質量%を超えると、粘度が高くなり取り扱い性が悪くなる。
本発明におけるリビングラジカル重合で共重合する架橋性シリル基含有(メタ)アクリル系モノマーは、一般式(2)で示される。具体的には3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
該架橋性シリル基含有(メタ)アクリル系モノマーは、初期から重合系に添加してもよいが、好ましくは重合率70%〜99%の時点で重合系に添加されるのが好ましい。さらに好ましくは重合率85%〜98%であり、特に好ましくは同93%〜97%である。重合率70%以下で添加すると、α末端のシリル基に近くなり優れた引張物性が得られない。一方、重合率99%を超えて添加すると共重合率が低下し、高分子鎖に導入されない恐れがある。
本発明における架橋性シリル基含有(メタ)アクリルモノマーの量は、全体の重合性モノマーに対し、0.5〜10質量%の範囲が好ましい。0.5質量%未満では硬化物が弱く優れた引張物性、耐久性を示さない。10質量%を超えると、硬化物の架橋密度が高すぎ破断伸びも低く、もろくなるため好ましくない。
本発明では、一般式(3)に示される架橋性シリル基含有グリシジル化合物をリビングラジカル重合で得られた末端カルボキシ基と反応させ、高分子末端にシリル基を導入させる。一般式(3)に示される架橋性シリル基含有グリシジル化合物の具体例としては3−グリドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
反応に用いる該架橋性シリル基含有グリシジル化合物の量は、一般式(1)の化合物を1molとしたとき0.8〜2.0mol倍が好ましい。さらに好ましくは1.0〜1.7であり、特に好ましくは1.1〜1.5である。モル比が0.8より小さいと、末端に導入されるシリル基の量が減り、硬化物の引張物性が落ちる。一方、2.0モルを超えると、未反応の架橋性シリル基含有グリシジル化合物が系内に残り、硬化時に架橋密度を過度に下げ、硬化物の力学的物性を悪くする。
また、反応温度は80℃〜200℃であることが好ましい。100〜170℃がより好ましく、110℃〜150℃であることが特に好ましい。反応温度が200℃より高すぎると末端のニトロオキサイドがはずれ、バックバイティング反応やベータ開裂がおき、低分子量成分が増え、硬化物の物性に悪影響を及ぼす。80℃より低いと反応が遅く、生産効率を著しく悪くする。
該反応には生産効率を高めるために触媒を用いるのが好ましい。触媒はグリシジル基とカルボキシル基の反応を早め、架橋性シリル基に影響を与えないものであれば特に制限はないが、好ましい触媒はトリブチルアンモニウムブロマイドが好ましい。トリブチルアンモニウムブロマイドはシリル基の反応に影響を与えず、効果的にグリシジル基とカルボキシ基との反応を早めることが出来る。
触媒の添加量は、末端にカルボキシル基を有する(メタ)アクリル重合体量に対して0.1〜2質量%であることが好ましく、0.2〜1質量%であることがより好ましく、0.3〜0.5質量%であることが特に好ましい。触媒量が0.1質量%より少ないと、効果が小さく生産性を向上できない。一方、触媒量が2質量%を越えると、後の製品中に沈殿してくるなどの悪影響を及ぼす。
該反応の反応時間は特に制限はないが、生産性を考えると短いほうがよく、リビングラジカル重合とのIn−situ反応で同時に行うことが生産効率を高める上でも最も好ましい。
本発明において製造される架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算で数平均分子量(Mn)が5000〜50000であることが好ましい。より好ましいのは8000〜25000である。Mnが5000より低いと硬化物の架橋密度が高くなりすぎ、硬化物の伸びが著しく小さくなる。Mnが50000より高いと粘度が非常に高くなり、作業性が著しく悪くなる。分子量分布(Mw/Mn)には特に制限はないが、1.05〜3.0が好ましい。より好ましくは1.3〜2.5であり、1.6〜2.1が特に好ましい。
高分子鎖1本あたりの加水分解性シリル基の個数f(Si)は、1.0〜10.0個が好ましい。より好ましくは1.4〜3.0個であり、1.6〜2.3であることが特に好ましい。f(Si)は以下のように計算される。
f(Si)=
高分子中のアルコキシシリル基濃度[mol/kg]/(1000/数平均分子量)
f(Si)が1.0個より小さいと、硬化物は架橋密度が小さいため、破断強度が非常に弱いものになる。一方、10.0個より高い場合には、架橋密度が高すぎ、もろくて伸びない硬化物となる。
本発明において製造される架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体は、反応後、残揮発分を取り除く工程を必要とする場合がある。脱溶プロセスとしては、流下式蒸発機、薄膜蒸発機や押出機式乾燥機等の一般に用いられる脱溶プロセスであれば何でもよい。脱溶温度条件は好ましくは250℃以下がよい。より好ましくは170℃以下、特に好ましくは100℃以下である。250℃以下であればリビングラジカル重合末端は解離せず、ポリマーの分解による低分子量物の生成が起きない。一方、250℃を超える場合には、リビング重合末端が解離し、高分子鎖が一部分解し低分子量物が生成される。また、着色も発生するので好ましくない。
本発明の架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体は湿気硬化型接着剤組成物の主成分として用いられる。接着剤組成物は、架橋性シリル基をもつベース樹脂、可塑剤、充填材、硬化促進剤、密着性付与剤、安定剤、老化防止剤、添加剤(チキソ性付与剤等)から主に構成される。
ベース樹脂は、本発明の架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体、または当該重合体と加水分解性シリル基を有するオキシアルキレン重合体の混合物、あるいは一般のラジカル重合によって合成される架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体重合体を混合してもよい。
ベース樹脂中における本発明の架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体の含有率は100〜30質量%であることが好ましく、100〜50質量%であることがより好ましく、さらに好ましくは100〜70質量%であることが特に好ましい。本発明の架橋性シリル基を少なくとも1個を有するビニル系重合体の含有率が低いと耐候性、耐熱性および耐油性が低下する。
可塑剤の具体的な例としては、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジイソデシルフタレート、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル類;ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート等の非芳香族二塩基酸エステル類;ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジベンゾエート等のポリアルキレングリコールのエステル類;トリクレジルホスフェート、トリブチルホスフェート等のリン酸エステル類;ポリエリレングリコール、ポリプロピレングリコールあるいはこれらの水酸基を変換したポリエーテル類;塩化パラフィン類;アルキルジフェニル、部分水添ターフェニル等の炭化水素系油、重量平均分子量(Mw)1000〜7000のTg−10℃以下のポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらを単独、または2種以上混合して使用することができるが、必ずしも必要とするものではない。
上記可塑剤のうち、Mw1000〜7000のTg−10℃以下の(メタ)アクリレート系重合体が耐候性、耐熱性および耐油性を維持する上で特に好ましい。(メタ)アクリル系重合体を有する可塑剤としては、東亞合成社製の商品名「ARUFON UP1000」、「ARUFON UP1010」、「ARUFON UP1020」、「ARUFON UP1060」、「ARUFON UP1080」、「ARUFON UP1110」、「ARUFON UH2000」、「ARUFON UH2130」等が例示される(「ARUFON」は東亞合成株式会社の商標である。)これらの可塑剤は、重合体製造時に配合することも可能である。
可塑剤量は、ベース樹脂100質量部に対して0〜400質量部の範囲で添加することが好ましく、0〜200質量部であることがより好ましく、0〜100質量部であることが特に好ましい。
充填剤は、フュームドシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、含水ケイ酸およびカーボンブラックのような補強性充填材;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、酸化亜鉛、活性亜鉛華およびシラスバルーンなどのような充填材;石綿、ガラス繊維およびフィラメントのような繊維状充填材が使用できる。これら充填材で強度の高い硬化物を得たい場合には、主にヒュームドシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、含水ケイ酸、カーボンブラック、表面処理微細炭酸カルシウム、焼成クレー、クレーおよび活性亜鉛華などから選ばれる充填材を架橋性シリル基を有するベース樹脂100質量部に対して0〜250質量部の範囲で添加すれば好ましい結果が得られる。80〜180質量部の範囲がより好ましい。また、低強度で伸びが大きい硬化物を得たい場合には、主に酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、酸化第二鉄、酸化亜鉛およびシラスバルーンなどから選ばれる充填材を、架橋性シリル基を有するビニル系重合体100質量部に対して0〜200質量部の範囲で添加すれば好ましい結果が得られる。80〜150重量部の範囲がより好ましい。これら充填材は1種類で使用してもよいし、2種類以上混合使用してもよい。
触媒(硬化促進剤)としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセトアセトナート、ジブチル錫ジエチルヘキサノレート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジメチルマレート、ジブチル錫ジエチルマレート、ジブチル錫ジブチルマレート、ジブチル錫ジイソオクチルマレート、ジブチル錫ジトリデシルマレート、ジブチル錫ジベンジルマレート、ジブチル錫マレエート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジステアレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジエチルマレート、ジオクチル錫ジイソオクチルマレート等の4価のスズ化合物類、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート等のチタン酸エステル類、アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリス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エチルアセトアセテート等の有機アルミニウム化合物類、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート等のキレート化合物類、オクチル酸鉛、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ジブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、オレイルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、キシリレンジアミン、トリエチレンジアミン、グアニジン、ジフェニルグアニジン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、モルホリン、N−メチルモルホリン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)等のアミン系化合物、あるいはこれらのアミン系化合物のカルボン酸等との塩、過剰のポリアミンと多塩基酸とから得られる低分子量ポリアミド樹脂、過剰のポリアミンとエポキシ化合物との反応生成物、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)アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤等のシラノール縮合触媒、さらには他の酸性触媒、塩基性触媒等の公知のシラノール縮合触媒等が例示できる。
これらの触媒の使用量は、架橋性シリル基を有するベース樹脂100質量部に対して0.05〜5質量部の範囲で添加すれば好ましい結果が得られる。0.1〜1質量部の範囲がより好ましい。これらの触媒は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
密着性付与剤としては、アミノシラン、エポキシシラン、ビニルシラン、メチルシラン類などが用いられてよい。エポキシシラン、ビニルシラン、メチルシラン類は貯蔵安定剤としても用いられる。脱水剤としてオルト蟻酸メチルおよびオルト酢酸メチルなど、光安定剤としてヒンダードアミン系化合物など、紫外線吸収剤としてベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物および蓚酸アニリド系化合物など、チクソ性付与剤としてアマイドワックス系、シリカ系など、さらに酸化防止剤としてヒンダードフェノール系など、老化防止剤および有機溶剤を配合してもよい。また、硬化遅延防止のために脂肪族カルボン酸を配合してもよい。
本発明に係る接着剤組成物は、以上のような成分を含有するが、その製造方法は、特に限定されるものではない。具体的には、攪拌装置、遊星式攪拌装置等を用いて、混合することにより製造することができる。
本発明の接着剤組成物は、すべての配合成分を予め配合密封保存し、施工後空気中の湿分を吸収することにより硬化する1成分型として調製することも可能であり、硬化剤として別途硬化触媒、充填材、可塑剤、水等の成分を配合しておき、該配合材と重合体組成物を使用前に混合する2成分型として調整することもできる。取り扱いが容易で、施工時のミスも少ない1成分型がより好ましい。
本発明による接着剤組成物は、比較的高温でも貯蔵安定性に優れることから、組成物をより低い粘度で扱うことが可能となり、高温での液状射出成形等に好適である。本発明において、接着剤組成物を流動させる際には、30℃以上80℃未満の温度で行なうのが好ましいが、40℃以上70℃未満の温度で流動させることがより好ましい。また、本発明においては、接着剤組成物を30℃以上80℃未満の温度で流動させるとともに、さらに30℃以上で流動させながら硬化反応をおこなうことができる。すなわち本発明の接着剤組成物を、射出成形[LIM(Liquid Injection Molding)等]用樹脂として用いることも可能である。
本発明の接着剤組成物を成形体として用いる場合の成形方法としては、特に限定されず、一般に使用されている各種の成形方法を用いることができる。例えば、注型成形、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形、押し出し成形、回転成形、中空成形、熱成形等が挙げられる。特に自動化、連続化が可能で、生産性に優れるという観点から射出成形によるものが好ましい。
本発明の接着剤組成物を成形体として硬化させた場合には、前記成形体を実質的に破損させずに、脱型することができる。成形体が実質的に破損しないとは、成形体がその役割を果たす程度に良好な表面を有することである。
本発明の接着剤組成物は建築用途、自動車関連用途および電気・電子材料用途等の様々な用途に使用可能である。建築用途としては、例えば、建築用弾性接着剤、複層ガラス用接着剤、人工大理石用接着剤等が挙げられる。また、電気・電子材料用途としては、例えば、半導体封止用樹脂、プリント配線基板用絶縁材料、電線・ケーブル用絶縁被覆材、電子部品放熱シート、電子部品熱伝導シート、電子部品コーティング剤、電子部品用ポッティング剤、電装シーラー等が挙げられる。また、パッキン、Oリング等にも使用できる。具体的には、防水パッキン類、防虫パッキン類、クリーナ用の防振・吸音と空気シール材、電気温水器用の防滴カバー、防水パッキン、ヒータ部パッキン、電極部パッキン、安全弁ダイアフラム、電磁弁、スチームオーブンレンジ及びジャー炊飯器用の防水パッキン、給水タンクパッキン、吸水バルブ、水受けパッキン、保温ヒータ部パッキン、蒸気吹き出し口シールなど燃焼機器用のオイルパッキン、Oリング、ドレインパッキン、送・吸気パッキン、防振ゴム、給油口パッキン、油量計パッキン、ダイアフラム弁など、音響機器用のスピーカーガスケット、スピーカーエッジ、等が挙げられる。また、自動車関連用途としては、例えば、ボディ部品として、気密保持のための接着シール材、ガラスの振動防止材、車体部位の防振材、特にウインドシールガスケット、ドアガラス用ガスケットに使用することができる。エンジン部品としては、エンジンオイル用接着シール材等に使用することができる。さらに、本発明の接着剤組成物は、電気・電子部品、自動車部品の組み付けライン上で液状接着剤をロボット等により自動塗布しながら接着シールするガスケット方法[MIPG(Mold In Place Gasket)、FIPG(Formed In Place Gasket)、CIPG(Cured In Place Gasket)]にも使用することができる。
<ビニル重合体の合成>
以下に本発明の実施例を合成例、比較例と共に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。なお、以下において「部」は特にことわらない限り質量基準である。
(重合体Aの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下「BA」ともいう。)450質量部、メタクリル酸メチル(以下「MMA」ともいう。)40質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下「TBAB」ともいう。)1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は90%、MMAの重合率は97%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下「MTMS」ともいう。)9.8質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は98%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は99%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約490質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw43200、Mn12700、Mw/Mn3.4、E型粘度(25℃)350000mPa・sであった。また酸価0mgKOH/gとなり、リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は100%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
Figure 0005067482
(重合体Bの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、MMA40質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15質量部、酢酸ブチル(以下「BAc」ともいう。)100質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、TBAB1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は88%、MMAの重合率は95%であった。そこへ、MTMS10質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は95%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は98%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約480質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw34500、Mn12300、Mw/Mn2.8、E型粘度(25℃)280000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は97%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.1であった。
(重合体Cの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、MMA40質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15質量部、オルト酢酸メチル(以下「MOA」ともいう。)150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、TBAB1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は90%、MMAの重合率は98%であった。そこへMTMS9.8質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は97%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は98%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約490質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw19500、Mn12600、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)200000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は97%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.1であった。
(重合体Dの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(6)]15質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、TBAB 1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は89%であった。そこへMTMS 5.9質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は97%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は98%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約470質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw18400、Mn11500、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)110000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(6)]のカルボキシル基の反応率は96%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は1.5であった。
Figure 0005067482
(重合体Eの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]5質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン7.4質量部、TBAB 1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は90%であった。そこへMTMS 2.6質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は96%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は99%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約460質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw65100、Mn33400、Mw/Mn2.0、E型粘度(25℃)400000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は93%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は1.7であった。
(重合体Fの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]10.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン7.4質量部、TBAB 1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は91%であった。そこへMTMS 9.8質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は98%、MMAの重合率は98%、MTMSの重合率は98%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約460質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw28000、Mn17400、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)150000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は95%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.4であった。
(重合体Gの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]9.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン6.7質量部、TBAB 1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は90%であった。そこへMTMS 10.5質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は96%、MMAの重合率は97%、MTMSの重合率は97%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約470質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw30000、Mn19000、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)160000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は95%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.7であった。
(重合体Hの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]9.0質量部、MOA50質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン7.2質量部、TBAB 1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は91%であった。そこへMTMS 5.9質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は97%、MMAの重合率は98%、MTMSの重合率は99%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約470質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw53600、Mn19000、Mw/Mn2.8、E型粘度(25℃)330000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は99%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.1であった。
(重合体Iの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、MMA40質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、TBAB1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。2時間後にBAの重合率は50%、MMAの重合率は60%であった。そこへMTMS 9.8質量部添加し、120℃のまま7時間反応させた。この時点でのBAの重合率は96%、MMAの重合率は98%、MTMSの重合率は98%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約460質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw20300、Mn12500、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)190000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は97%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(重合体Jの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、MMA40質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]9.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、TBAB1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は90%、MMAの重合率は95%であった。そこへMTMS 12.9質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は97%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は99%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約460質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw32700、Mn21100、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)250000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は97%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は3.8であった。
(重合体Kの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA370質量部、MMA120質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、TBAB 1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は92%、MMAの重合率は96%であった。そこへMTMS 9.8質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は97%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は99%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約460質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw19800、Mn12600、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)290000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は97%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(重合体Lの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA271質量部、MMA200質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]45.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン33.4質量部、TBAB1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は94%、MMAの重合率は98%であった。そこへMTMS 29.3質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は99%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約450質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw6000、Mn4400、Mw/Mn1.35、E型粘度(25℃)550000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は98%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(重合体Mの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA388質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.1質量部、TBAB1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は90%であった。そこへMMA100質量部、MTMS 11.7質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99%、MMAの重合率は83%、MTMSの重合率は82%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約450質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw18700、Mn12400、Mw/Mn1.5、E型粘度(25℃)1200000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は97%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(重合体Nの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA410質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15.0質量部、MOA150質量部、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン9.4質量部、TBAB1.0質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。6時間後にBAの重合率は88%であった。そこへMA80質量部、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(以下「MDMS」ともいう。)10.6質量部添加し、120℃のまま4時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99%、MAの重合率は96%、MDMSの重合率は96%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約450質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw22500、Mn14100、Mw/Mn1.6、E型粘度(25℃)600000mPa・sであった。リビング重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は98%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.2であった。
(重合体Oの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下、「BA」ともいう)172質量部、アクリル酸エチル(以下、「EA」ともいう)86質量部、アクリル酸−2−メトキシエチル(以下、「C−1」ともいう)86質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]10.9質量部、オルト酢酸メチル(以下、「MOA」ともいう)229質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン8.1質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下、「TBAB」ともいう)2.2質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を115℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が115℃保たれるようジャケット温度は調整された。4時間後にBAの重合率は87.8%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、「MTMS」ともいう)7.1質量部添加し、115℃のまま3時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99.0%、EAの重合率は99.2%、C−1の重合率は98.5%、MTMSの重合率は98.2%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、85℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約500質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw29900、Mn11500、Mw/Mn2.6、E型粘度(25℃)250000mPa・sであった。また、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は約95%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は1.5であった。
(重合体Pの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下、「BA」ともいう)199質量部、アクリル酸エチル(以下、「EA」ともいう)99質量部、アクリル酸−2−メトキシエチル(以下、「C−1」ともいう)99質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]12.6質量部、オルト酢酸メチル(以下、「MOA」ともいう)170質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン9.4質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下、「TBAB」ともいう)2.6質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を115℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が115℃保たれるようジャケット温度は調整された。4時間後にBAの重合率は88.6%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、「MTMS」ともいう)8.2質量部添加し、115℃のまま3時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99.2%、EAの重合率は99.4%、C−1の重合率は99.3%、MTMSの重合率は99.0%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、85℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約500質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw30000、Mn12500、Mw/Mn2.4、E型粘度(25℃)380000mPa・sであった。また、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は約95%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は1.7であった。
(重合体Qの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下、「BA」ともいう)225質量部、アクリル酸エチル(以下、「EA」ともいう)113質量部、アクリル酸−2−メトキシエチル(以下、「C−1」ともいう)113質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]14.3質量部、オルト酢酸メチル(以下、「MOA」ともいう)113質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン10.6質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下、「TBAB」ともいう)2.9質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を115℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が115℃保たれるようジャケット温度は調整された。4時間後にBAの重合率は89.2%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、「MTMS」ともいう)9.3質量部添加し、115℃のまま3時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99.5%、EAの重合率は99.6%、C−1の重合率は99.4%、MTMSの重合率は98.4%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、85℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約500質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw27700、Mn13200、Mw/Mn2.1、E型粘度(25℃)510000mPa・sであった。また、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は約97%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は1.8であった。
(重合体Rの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下、「BA」ともいう)251質量部、アクリル酸エチル(以下、「EA」ともいう)126質量部、アクリル酸−2−メトキシエチル(以下、「C−1」ともいう)126質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]16質量部、オルト酢酸メチル(以下、「MOA」ともいう)56質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.9質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下、「TBAB」ともいう)3.2質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を115℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が115℃保たれるようジャケット温度は調整された。4時間後にBAの重合率は87.8%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、「MTMS」ともいう)10.4質量部添加し、115℃のまま3時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99.6%、EAの重合率は99.0%、C−1の重合率は99.2%、MTMSの重合率は98.6%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、85℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約500質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw26800、Mn14100、Mw/Mn1.9、E型粘度(25℃)680000mPa・sであった。また、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は約96%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(重合体Sの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下、「BA」ともいう)69質量部、アクリル酸エチル(以下、「EA」ともいう)138質量部、アクリル酸−2−メトキシエチル(以下、「C−1」ともいう)138質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]16質量部、オルト酢酸メチル(以下、「MOA」ともいう)56質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.9質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下、「TBAB」ともいう)3.2質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を115℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が115℃保たれるようジャケット温度は調整された。4時間後にBAの重合率は88.6%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、「MTMS」ともいう)10.4質量部添加し、115℃のまま3時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99.8%、EAの重合率は98.9%、C−1の重合率は99.1%、MTMSの重合率は97.8%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、85℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約500質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw23600、Mn12400、Mw/Mn1.9、E型粘度(25℃)1200000mPa・sであった。また、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は約99%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(重合体Tの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下、「BA」ともいう)206質量部、アクリル酸エチル(以下、「EA」ともいう)69質量部、アクリル酸−2−メトキシエチル(以下、「C−1」ともいう)69質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]16質量部、オルト酢酸メチル(以下、「MOA」ともいう)56質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.9質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下、「TBAB」ともいう)3.2質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を115℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が115℃保たれるようジャケット温度は調整された。4時間後にBAの重合率は89.1%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、「MTMS」ともいう)10.4質量部添加し、115℃のまま3時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99.7%、EAの重合率は99.9%、C−1の重合率は98.2%、MTMSの重合率は98.0%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、85℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約500質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw25800、Mn12900、Mw/Mn2.0、E型粘度(25℃)560000mPa・sであった。また、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は約98%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(重合体Uの製造方法) オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にアクリル酸ブチル(以下、「BA」ともいう)275質量部、アクリル酸エチル(以下、「EA」ともいう)34質量部、アクリル酸−2−メトキシエチル(以下、「C−1」ともいう)34質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]16質量部、オルト酢酸メチル(以下、「MOA」ともいう)56質量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン11.9質量部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(以下、「TBAB」ともいう)3.2質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を115℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が115℃保たれるようジャケット温度は調整された。4時間後にBAの重合率は88.8%であった。そこへ3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、「MTMS」ともいう)10.4質量部添加し、115℃のまま3時間反応させた。この時点でのBAの重合率は99.6%、EAの重合率は98.9%、C−1の重合率は99.0%、MTMSの重合率は99.0%であった。冷却後、反応液を抜き出し、減圧度0.3kPa、85℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約500質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw26200、Mn13100、Mw/Mn2.0、E型粘度(25℃)450000mPa・sであった。また、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]のカルボキシル基の反応率は約98%となった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.0であった。
(比較合成例1)オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器にBA450質量部、MMA40質量部、リビングラジカル重合開始剤[式(5)]15質量部、MOA150質量部、MTMS19.5質量部からなる混合液を仕込み、混合液は窒素バブリングで十分に脱気された。ジャケット温度を120℃に上昇させ重合反応を開始し、反応液温度が120℃保たれるようジャケット温度は調整された。8時間後に冷却し、反応液を抜き出した。BAの重合率は95%、MMAの重合率は99%、MTMSの重合率は99%であった。反応液は、減圧度0.3kPa、90℃で5時間かけ蒸発機で減圧乾燥し、約450質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw19800、Mn12400、Mw/Mn1.6、重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.2であった。
(比較合成例2)温度制御可能なウォーターバスに攪拌機、温度計、送液ポンプ、窒素導入管、コンデンサーを備えた1リッター4つ口フラスコをセットし、MOA100質量部、BA 50質量部、MTMS 1.0質量部をいれ、窒素雰囲気下80℃に保った。次いで、重合開始剤としてアゾビスイソバレロニトリル(以下「AIVN」ともいう。)0.5質量部添加し重合を開始し。引き続き、BA400質量部、MMA40質量部、MTMS8.8質量部、AIVN5質量部、MOA150質量部からなる混合液を4時間にわたりフラスコへ連続供給し、反応器内の反応温度が80℃に一定に保てるように外温度を制御した。同温度で送液終了後、AIVN0.5質量部を添加し1時間熟成した冷却した。BAの反応率は97%、MMAの反応率は98%、MTMSの反応率98%であった。その後、溶媒と残存モノマー等の揮発成分を除去するために減圧脱溶を減圧度0.3kPa、90℃、5時間の条件で行い。約460質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw101000、Mn25000、Mw/Mn4.0、E型粘度(25℃)660000mPa・sであった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.2であった。
(比較合成例3)温度制御可能なウォーターバスに攪拌機、温度計、送液ポンプ、窒素導入管、コンデンサーを備えた1リッター4つ口フラスコをセットし、MOA100質量部、BA50質量部、MTMS2質量部をいれ、窒素雰囲気下80℃に保った。次いで、重合開始剤としてAIVN0.65質量部添加し重合を開始し。引き続き、BA400質量部、MMA40質量部、MTMS19.5質量部、AIVN10質量部、MOA150質量部からなる混合液を4時間にわたりフラスコへ連続供給し、反応器内の反応温度が80℃に一定に保てるように外温度を制御した。同温度で送液終了後、AIVN0.5質量部を添加し1時間熟成した冷却した。BAの反応率は94%、MMAの反応率94%、MTMSの反応率95%であった。その後、溶媒と残存モノマー等の揮発成分を除去するために減圧脱溶を減圧度0.3kPa、90℃、5時間の条件で行い。約450質量部の重合体を得た。重合体の性状はMw61000、Mn13500、Mw/Mn4.5、E型粘度(25℃)420000mPa・sであった。重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は2.3であった。
(比較合成例4)オイルジャケットを備えた容量1リットルの加圧式攪拌槽型反応器のオイルジャケット温度を、200℃に保った。次いで、BA87質量部、MMA10質量部、MTMS3.0質量部、イソプロパノール(以下「IPA」ともいう。)10質量部からなる単量体混合液に、重合開始剤としてジターシャリーブチルパーオキサイド(以下「DTBP」ともいう。)0.2質量部を混合し原料タンクに仕込んだ。一定の供給速度(48g/分、滞留時間:12分)で原料タンクから反応器に連続供給し、反応器内の混合液重量が580質量部で一定になるように重合物を反応機出口から連続的に抜き出した。その時の反応器内温は、所望の180℃になるようジャケット温度を185℃付近で調整された。さらに抜き出した反応物を減圧度20kPa、温度250℃に保った薄膜蒸発機で連続的に揮発成分を分離し、揮発成分をほとんど含まない共重合体を回収した。単量体混合物の供給開始後、反応器内部の温度が安定してからさらに36分後をほぼ平衡状態に達したと判断し、薄膜蒸発後の樹脂の回収開始点とし、それから約180分間、原料の供給を継続した結果、約7000質量部の重合体を回収した。
重合体AのMwは13,200、Mnは4,000、Mw/Mnは3.2、E型粘度(25℃)は76000mPa・sであった。また、重合体の高分子鎖1本あたりのアルコキシシリル基数f(Si)は0.5であった。
Figure 0005067482
実施例1〜23、比較例1〜6
表2の配合割合に従って配合し、JIS A 5557に準じて、モルタル片40mm×40mmに、厚さ2mmで塗布してタイル片と貼り合わせた。その後、23℃、50%RH×7日放置し、接着強さを測定した(常態接着性)。
また、モルタル片40mm×40mmに、厚さ2mmで塗布した後、メタリングウェザーメーター試験を行った。300時間毎に、2700時間まで目視で観察した(耐候性)。これらの結果を表3に示す。
表2中の数量は質量部を意味する。使用した材料は以下のとおりである。
[ベース樹脂]
・アクリルシリコン系基材:表1参照(重合体A〜U、合成例1〜4)
・変成シリコーン:旭硝子社製、商品名「エクセスターESS2420」
[可塑剤]
・アクリル系可塑剤:東亞合成社製、商品名「ARUFON UP−1000」(Mw2900、Mn1600)
[フィラー]
・炭酸カルシウム:軽炭(白石カルシウム社製、商品名「白艶華CCR」)と重炭(丸尾カルシウム社製、商品名「スーパーSS」)の50wt/50wt混合物
[添加剤]
・エポキシ樹脂:ジャパンエポキシレジン社製、商品名「エピコート828」
・老化防止剤:チバスペシャリティー社製、商品名「チヌビンB75」
・ビニルシラン:日本ユニカー社製、商品名「A171」
・ケチミンシラン:チッソ社製、商品名「S340」
・ケチミン:ジャパンエポキシレジン社製、商品名「エピキュアH30」
・硬化触媒:ジブチル錫ジアセチルアセトナート
<評価方法>
(1)常態接着性
JIS A 5557に準じて、モルタル片40mm×40mmに、厚さ2mm塗布してタイル片と貼り合わせた。その後、23℃、50%RH×7日放置し、引張り試験機(東洋精機社製、テンシロン200)を用いて引張接着強さを測定した。
測定環境:23℃、50%RH
引張速度:3mm/分
破壊状態の判断基準:
○;凝集破壊又は母材破壊、△;凝集破壊と界面破壊が混在、×;界面破壊
(2)耐候性試験及び作業性
各配合物について、モルタル片に40mm×40mmに厚さ2mmで塗布し、23℃、50%RHの条件下で1週間養生して硬化シートを作製した。メタリングウェザーメーター(DAIPLA METAL WEATHER KU−R5NCI−A、ダイプラ・ウィンテス社製)で促進耐候性試験を行い、300時間毎に、目視でクラックを観察した。
表の〇は変化なし、△は微小なクラック有、×はクラック有。
また、塗布時の作業性を、〇:良好、〇△:やや難あり、△:悪い、×:非常に悪いと評価した。
(3)硬化物の耐熱性
各配合物について上記硬化物シートの一部を150℃のオーブンに入れ、24時間後に取り出し、表面状態を観察した。変化なしを○、やや変化あり△、変化ありを×とした。
(4)硬化物の耐油性
各配合物について硬化物シートの一部を市販のエンジンオイル(JOMO社製、商品名「GEOMA」、SJグレード、5W−30)に浸漬し、160℃下10日間加熱した後、その表面状態を観察し、変化なしを○、変化ありを×とした。さらに、試験前後の重量変化率を測定した。重量変化率が小さい硬化物ほど、耐油性に優れる硬化物である。
(5)ブリード
各配合物について上記硬化物シートの一部を23℃、50%RH条件下に30日間放置した後、触手により液状分がブリードしていないか確認した。ブリードなしを○、ブリードありを×とした。
これらの結果を表3および表4に示す。
Figure 0005067482
Figure 0005067482
Figure 0005067482
本発明の接着剤組成物は、常態の接着強さが高く、優れた耐熱性、耐候性および耐油性等を有するため、建築用途、自動車関連用途、電気・電子用途等で幅広く応用することができる。

Claims (7)

  1. 架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体が以下の工程;
    [1]一般式(1)で示される化合物をリビングラジカル重合開始剤として、一般式(2)で示される架橋性シリル基含有(メタ)アクリル系モノマーを0.1〜10質量%含むビニル系モノマーをリビングラジカル重合することにより、末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体を製造し、
    [2]当該ビニル系重合体と、一般式(3)で示される架橋性シリル基を有するグリシジル化合物とを反応させる。
    ;により得られる架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体を含む接着剤組成物。
    Figure 0005067482
    {式中、R1は炭素数1〜2のアルキル基または水素原子であり、R2は炭素数1〜2のアルキル基またはニトリル基であり、R3は−(CH2)m−、mは0〜2であり、R4、R5は炭素数1〜4のアルキル基である}
    Figure 0005067482
    {式中、R6は水素原子またはメチル基であり、Rは炭素数1〜3のアルキル基であり、Xは炭素数1〜3のアルコキシ基であり、nは0〜2の整数である}
    Figure 0005067482
    {式中、Rは炭素数1〜3のアルキル基であり、Xは炭素数1〜3のアルコキシ基であり、nは0〜2の整数である}
  2. 上記工程[1]が溶剤中で行われることを特徴とする請求項1に記載の接着剤組成物。
  3. 上記溶剤が、オルトギ酸メチルまたはオルト酢酸メチルであることを特徴とする請求項2に記載の接着剤組成物。
  4. 上記工程[1]のリビングラジカル重合中に、末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体と、一般式(3)示される架橋性シリル基を有するグリシジル化合物との反応が、同時に行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  5. 一般式(2)で示される架橋性シリル基含有(メタ)アクリル系モノマーを、リビングラジカル重合の重合率70%〜99%の範囲で添加し共重合させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  6. 上記工程[1]で得られた末端にカルボキシル基を有するビニル系重合体と、一般式(3)示される架橋性シリル基を有するグリシジル化合物とのモル比が1:0.8〜2.0であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  7. 上記架橋性シリル基を少なくとも1個有するビニル系重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した数平均分子量が5000〜50000であり、かつ、重量平均分子量と数平均分子量の比が1.05〜3.0以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
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