JP7241872B2 - 硬化性組成物および硬化物 - Google Patents
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Description
[1]アルキル基の炭素数が8~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)を20質量%以上含む重合性単量体と、前記重合性単量体100質量部に対して、式(1)で表される基を有するメルカプト基含有化合物(a10)0.1~5質量部とを含む原料成分の重合体である(メタ)アクリル重合体(A)、および式(2)で表される基を有し、かつ主鎖にポリエーテル骨格を有する重合体(B)を含有する硬化性組成物。
式(1):-SiR1 3
[式(1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R1のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基である。]
式(2):-W-RB-SiR2 3
[式(2)中、R2は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R2のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基であり;RBは、炭素数1~4のアルカンジイル基であり;Wは、-O-CO-NH-または-N(R3)-CO-N(R4)-で表される2価の基であり;R3およびR4は、水素原子、炭化水素基、またはハロゲン化炭化水素基であり、R3およびR4は、同一であっても異なっていてもよい。]
[2]前記(メタ)アクリル重合体(A)における前記重合性単量体が、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)を20~99質量%、および前記式(1)で表される基を有する(メタ)アクリロイル基含有化合物(a2)を0.01~10質量%含む前記[1]に記載の硬化性組成物。
[3]前記(メタ)アクリル重合体(A)の数平均分子量(Mn)が10,000~50,000であり、かつガラス転移温度(Tg)が-20℃以下である前記[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4]前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対して、前記重合体(B)を40~250質量部含有する前記[1]~[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5]前記[1]~[4]のいずれかに記載の硬化性組成物から得られる硬化物。
本発明の硬化性組成物(以下「本発明の組成物」ともいう)は、以下にそれぞれ説明する、(メタ)アクリル重合体(A)と、主鎖にポリエーテル骨格を有する重合体(B)とを含有する。
(メタ)アクリル重合体(A)(以下「重合体(A)」ともいう)は、アルキル基の炭素数が8~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)を20質量%以上含む重合性単量体と、前記重合性単量体100質量部に対して、後述する式(1)で表される基を有するメルカプト基含有化合物(a10)0.1~5質量部とを含む原料成分の重合体である。
重合体(A)の原料成分は、重合性二重結合を有する単量体である前記重合性単量体と、後述する式(1)で表される基を有するメルカプト基含有化合物(a10)とを含む。前記原料成分は、通常、重合開始剤をさらに含む。
前記重合性単量体は、アルキル基の炭素数が8~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)(以下「モノマー(a1)」ともいう)を含む。すなわち重合体(A)は、モノマー(a1)由来の構造単位を有する。
前記アルキル基は直鎖でも分岐鎖でもよい。
モノマー(a1)は、通常、CH2=C(Ra)-COO-Rbで表される化合物である。ここでRaは水素原子またはメチル基であり、Rbは炭素数8~12のアルキル基である。
前記重合性単量体中のモノマー(a1)の割合は、20質量%以上であり、好ましくは20~99質量%、より好ましくは22~90質量%、さらに好ましくは22~78質量%である。重合体(A)は、全構造単位中、モノマー(a1)由来の構造単位を同様の範囲で有することができる。アルキル基の炭素数が8~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)を前記範囲で用いると、重合体(B)との相溶性に優れ、また粘度が高すぎずハンドリング性に優れる(メタ)アクリル重合体を得ることができる。
前記重合性単量体は、湿気硬化性の観点から、式(1)で表される基を有する(メタ)アクリロイル基含有化合物(a2)(以下「モノマー(a2)」ともいう)をさらに含むことが好ましい。すなわち重合体(A)は、モノマー(a2)由来の構造単位をさらに有することが好ましい。
式(1):-SiR1 3
式(1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R1のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基である。
モノマー(a2)としては、式(a2-1)で表される化合物が好ましい。
式(a2-1)で表される化合物としては、例えば、(メタ)アクリロリキシメチルジメチルメトキシシラン、(メタ)アクリロリキシメチルジメチルエトキシシラン、(メタ)アクリロリキシメチルメチルジメトキシシラン、(メタ)アクリロリキシメチルメチルジエトキシシラン、(メタ)アクリロリキシメチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロリキシメチルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
前記重合性単量体中のモノマー(a2)の割合は、好ましくは0.01~10質量%であり、より好ましくは0.1~5質量%である。重合体(A)は、全構造単位中、モノマー(a2)由来の構造単位を同様の範囲で有することができる。モノマー(a2)を前記範囲で用いると、重合体(A)中に式(1)で表される基を導入することができ、したがって得られる重合体(A)は適度な架橋性を有し、架橋体を形成する用途に好適である。
前記重合性単量体は、本発明の目的を損なわない範囲で、モノマー(a1)および/またはモノマー(a2)と共重合可能なその他のモノマー(a3)をさらに含むことができる。すなわち重合体(A)は、その他のモノマー(a3)由来の構造単位をさらに有することができる。
モノマー(a1)以外の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等の脂環式炭化水素基または芳香族炭化水素基含有(メタ)アクリレート;
メトキシメチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシプロピル(メタ)アクリレート、3-エトキシプロピル(メタ)アクリレート、4-メトキシブチル(メタ)アクリレート、4-エトキシブチル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;
メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸;(メタ)アクリル酸β-カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸5-カルボキシペンチル、コハク酸モノ(メタ)アクリロイルオキシエチルエステル、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等のカルボキシ基含有(メタ)アクリレートなどのカルボキシ基含有モノマー;
無水フタル酸、無水マレイン酸等の酸無水物基含有モノマー;
2-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリルアミド;N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-ヘキシル(メタ)アクリルアミド等のN-アルキル(メタ)アクリルアミド;N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミドなどのアミド基含有モノマー;
(メタ)アクリロニトリル等のシアノ基含有モノマー;
N-ビニルピロリドン、N-ビニルモルフォリン、N-ビニルカプロラクタム、(メタ)アクリロイルモルホリン、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-ラウリルマレイミド、N-ベンジルマレイミド等の窒素系複素環含有モノマー;
スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-クロロスチレン、p-クロロメチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブトキシスチレン、ジビニルベンゼン、インデン等のスチレン誘導体;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、安息香酸ビニル、珪皮酸ビニル等のビニルエステル化合物;
n-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert-ブチルビニルエーテル、tert-アミルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、2-クロロエチルビニルエーテル、エチレングリコールブチルビニルエーテル、トリチレングリコールメチルビニルエーテル、安息香酸(4-ビニロキシ)ブチル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ブタン-1,4-ジオール-ジビニルエーテル、ヘキサン-1,6-ジオール-ジビニルエーテル、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール-ジビニルエーテル、イソフタル酸ジ(4-ビニロキシ)ブチル、グルタル酸ジ(4-ビニロキシ)ブチル、コハク酸ジ(4-ビニロキシ)ブチルトリメチロールプロパントリビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、6-ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール-モノビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル3-アミノプロピルビニルエーテル、2-(N,N-ジエチルアミノ)エチルビニルエーテル、ウレタンビニルエーテル、ポリエステルビニルエーテル等のビニルエーテル化合物;が挙げられる。
前記重合性単量体中のその他のモノマー(a3)の割合は、好ましくは1~75質量%であり、より好ましくは20~70質量%である。重合体(A)は、全構造単位中、その他のモノマー(a3)由来の構造単位を同様の範囲で有することができる。
重合体(A)の原料成分は、前述した式(1)で表される基を有するメルカプト基含有化合物(a10)を含む。メルカプト基含有化合物(a10)は、前述した式(1)で表される基と、メルカプト基とを含有する化合物であって、重合性二重結合を有さない。メルカプト基含有化合物(a10)は、ラジカル重合において連鎖移動性の高い官能基(-SH)を有することから連鎖移動剤として作用し、メルカプト基含有化合物(a10)の存在下で重合性単量体の重合を行った場合に、メルカプト基含有化合物(a10)由来の構造単位、特に式(1)で表される基を分子鎖末端に導入することができる。分子鎖末端に式(1)で表される基を有する重合体(A)が使用された硬化性組成物は、硬化速度と機械的物性に優れる。
式(a10-1):HS-R13-SiR1 3
式(a10-1)中、R1は式(1)中のR1と同義であり、R13は通常は炭素数1~10、好ましくは炭素数1~5のアルカンジイル基であり、例えば、メチレン基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基が挙げられる。
重合体(A)の前記原料成分において、メルカプト基含有化合物(a10)は、前記重合性単量体100質量部に対して、0.1~5質量部用いられ、好ましくは0.5~2質量部用いられる。このような態様であると、重合体(A)の数平均分子量を適切な範囲に調整することができる。
重合体(A)の原料成分は、通常、重合開始剤を含む。
重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物系重合開始剤、過酸化物系重合開始剤が挙げられ、アゾ化合物系重合開始剤が好ましい。なお、金属触媒を用いないことが好ましい。このような重合開始剤を用いて製造された重合体(A)は、適度な流動性を有し、シーリング材などに適用した場合の施工性に優れるとともに、重合体(A)中に触媒に由来する金属成分が含まれないため、架橋反応の阻害や着色などを改善することができる。
重合開始剤は、複数回にわたって逐次添加して用いてもよい。
重合開始剤の使用量は、前記重合性単量体100質量部に対して、通常は0.001~2質量部、好ましくは0.002~1質量部である。重合開始剤を前記範囲内で使用することにより、重合体(A)の数平均分子量を適切な範囲内に調整することができる。
重合体(A)の数平均分子量(Mn)は、通常は10,000~50,000であり、好ましくは20,000~40,000である。前記Mnは、一実施態様において、20,000以上であり、好ましくは21,000以上、より好ましくは22,000以上である。数平均分子量がこのような条件を満たすと、重合体(A)が適度な粘度を有しハンドリング性に優れ、また重合体(B)との相溶性、得られる硬化物の機械的特性に優れる点から好ましい。数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定される。
重合体(A)の、液温25℃条件下、E型粘度計を用いて測定される回転数1rpmでの粘度は、通常は400Pa・s以下、好ましくは300Pa・s以下である。前記粘度の下限値は特に限定されないが、一実施態様では5Pa・sである。
重合体(A)を製造する方法としては、上述した重合性単量体を重合し得る方法をいずれも採用することができるが、塊状重合または溶液重合により製造することが好ましい。例えば、反応容器内に重合性単量体およびメルカプト基含有化合物(a10)を仕込み、重合開始剤を添加し、反応温度50~90℃程度で2~20時間反応させる。前記反応においては、必要に応じて重合溶媒が仕込まれていてもよい。例えば、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で重合を行う。また、重合反応中に、重合性単量体、重合開始剤、連鎖移動剤、重合溶媒を適宜追加添加してもよい。
重合溶媒は1種または2種以上用いることができる。
本発明の組成物は1種または2種以上の重合体(A)を含有することができる。
本発明の組成物は、重合体(A)および重合体(B)を合計で、10質量%以上含有することが好ましく、15~80質量%含有することがより好ましく、20~60質量%含有することがさらに好ましい。
重合体(B)は、式(2)で表される基を有する。
式(2):-W-RB-SiR2 3
式(2)中、R2は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R2のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基であり;RBは、炭素数1~4のアルカンジイル基であり;Wは、-O-CO-NH-または-N(R3)-CO-N(R4)-で表される2価の基であり;R3およびR4は、水素原子、炭化水素基、またはハロゲン化炭化水素基であり、R3およびR4は、同一であっても異なっていてもよい。
Wは、好ましくは-O-CO-NH-で表される2価の基である。
重合体(B)は、式(2)で表される基を1分子中に数平均で1~10個有することが好ましく、1~5個有することがより好ましい。
重合体(B)の、液温25℃条件下、E型粘度計を用いて測定される回転数1rpmでの粘度は、通常は150Pa・s以下、好ましくは100Pa・s以下である。前記粘度の下限値は特に限定されないが、一実施態様では0.5Pa・sである。
重合体(B)は、一実施態様において、重合体の分子末端に式(2)で表される基を有することが好ましく、ポリエーテル重合体の分子末端に式(2)で表される基を有することがより好ましい。
エチ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、ペンタメチ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、2-メチル-1,5-ペンタンジイソシアネート、3-メチル-1,5-ペンタンジイソシアネート、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート等の炭素数4~30の脂肪族ジイソシアネート;
イソホロンジイソシアネート、シクロペンチルジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の炭素数7~30の脂環族ジイソシアネート;
フェニレンジイソシアネート、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、ナフチレンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルプロパンジイソシアネート等の炭素数8~30の芳香族ジイソシアネート;が挙げられる。
本発明の組成物中における重合体(B)の含有量は、重合体(A)100質量部に対して、好ましくは40~250質量部、より好ましくは50~200質量部、さらに好ましくは60~150質量部である。このような態様であると、相溶性および粘度の観点から好ましい。
本発明の組成物は、重合体(A)および重合体(B)の他に、必要に応じて、可塑剤、充填剤、シリカ、顔料、老化防止剤、脱水剤、アミノシランカップリング剤、硬化触媒、粘性付与剤、分散剤、レベリング剤、消泡剤、密着性付与剤、などの他の成分を1種または2種以上含有することができる。
本発明の組成物は、可塑剤をさらに含有することができる。可塑剤を用いることにより、硬化性組成物から形成された硬化物の柔軟性および伸び性を向上させることができる。
可塑剤としては、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソノニル等のフタル酸エステル類;アジピン酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、セバシン酸ジブチル、オレイン酸ブチル等の脂肪族カルボン酸エステル;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、ペンタエリスリトールエステル等のアルコールエステル類;リン酸トリオクチル、リン酸トリクレジル等のリン酸エステル類;エポキシ化大豆油、4,5-エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシステアリン酸ベンジル等のエポキシ可塑剤;塩素化パラフィン;ノルマルパラフィン、イソパラフィン等の炭化水素;ポリエチレングリコールやその誘導体、ポリプロピレングリコールやその誘導体、例えばポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールの水酸基をアルキルエーテルで封止したようなポリエーテル類、ポリ-α-メチルスチレン、ポリスチレン等のポリスチレンのオリゴマー類、ポリブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリブテン、水添ポリブテン、エポキシ化ポリブタジエン等のオリゴマー類、重合体(A)以外の(メタ)アクリル重合体などの高分子可塑剤が挙げられる。
一実施態様において、本発明の組成物中における可塑剤の含有量は、硬化性組成物の塗工性、硬化物の耐候性の観点から、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、好ましくは10~200質量部、より好ましくは50~150質量部である。
本発明の組成物は、充填剤をさらに含有することができる。
充填剤としては、例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、半膠質炭酸カルシウム、軽微性炭酸カルシウム、およびこれらの炭酸カルシウムの表面を脂肪酸や樹脂酸系有機物で表面処理したもの等の炭酸カルシウム;カーボンブラック;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;酸化第二鉄;酸化亜鉛;活性亜鉛華;シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、カーボンバルーン等の無機質の中空体;フェノール樹脂バルーン、エポキシ樹脂バルーン、尿素樹脂バルーン、ポリ塩化ビニリデン樹脂バルーン、ポリ塩化ビニリデン-(メタ)アクリル樹脂バルーン、ポリスチレンバルーン、ポリメタクリレートバルーン、ポリビニルアルコールバルーン、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂バルーン、ポリアクリロニトリルバルーン等の有機樹脂中空体;樹脂ビーズ、木粉、パルプ、木綿チップ、マイカ、くるみ穀粉、もみ穀粉、グラファイト、アルミニウム微粉末、フリント粉末等の粉体状充填剤;ガラス繊維、ガラスフィラメント、炭素繊維、ケブラー繊維、ポリエチレンファイバー等の繊維状充填剤が挙げられる。これらの中でも、炭酸カルシウムが好ましい。
一実施態様において、本発明の組成物中における充填剤の含有量は、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、好ましくは10~800質量部、より好ましくは50~400質量部である。本発明では、充填剤の分散性に優れた硬化性組成物を得ることができる。
本発明の組成物は、シリカをさらに含有することができる。シリカを用いることによって、硬化性組成物の塗工性が向上し、優れた耐候性および伸び性を有する硬化物を得ることができる。
シリカとしては、例えば、フュームドシリカが挙げられる。また、シリカとしては、疎水性シリカおよび親水性シリカが挙げられ、疎水性シリカが好ましい。
シリカは1種または2種以上用いることができる。
本発明の組成物は、顔料をさらに含有することができる。
顔料としては、例えば、酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン、アルミン酸コバルト等の無機顔料;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の有機顔料が挙げられる。顔料の使用は、調色および耐候性の向上という観点から好ましい。
顔料は1種または2種以上用いることができる。
一実施態様において、本発明の組成物中における顔料の含有量は、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、好ましくは1~400質量部、より好ましくは3~200質量部である。
本発明の組成物は、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤などの老化防止剤をさらに含有することができる。
一実施態様において、本発明の組成物中における老化防止剤の含有量は、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、好ましくは0.05~20質量部、より好ましくは0.1~10質量部である。
本発明の組成物は、貯蔵安定性をさらに改良するために、硬化性や柔軟性に悪影響を及ぼさない範囲で少量の脱水剤を含有することができる。
脱水剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等の加水分解性有機ケイ素化合物;オルトギ酸メチル、オルトギ酸エチル等のオルトギ酸アルキル;オルト酢酸メチル、オルト酢酸エチル等のオルト酢酸アルキル;イソシアン酸p-トルエンスルホニル等のイソシアネート化合物が挙げられる。
本発明の組成物は、アミノシランカップリング剤をさらに含有することができる。
アミノシランカップリング剤は、一分子中に、アルコキシ基が結合した珪素原子と、窒素原子を含有する官能基とを有する化合物を意味する。アミノシランカップリング剤は、湿気硬化を促進させる助触媒として機能し、さらに得られる硬化物の接着力を向上させることができる。
[3-(トリエトキシシリル)プロピル]ヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
一実施態様において、本発明の組成物中におけるアミノシランカップリング剤の含有量は、硬化性組成物の接着性、貯蔵安定性およびハンドリング性の観点から、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、好ましくは0.1~20質量部、より好ましくは1~10質量部である。
本発明の組成物は、硬化速度向上のために硬化触媒を含有することができる。
硬化触媒としては、例えば、ジオクタン酸スズ、ネオデカン酸スズ、ステアリン酸スズ、ジブチルスズジオレイルマレート、ジブチルスズブチルマレート、ジブチルスズジステアレート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジアセチルアセトナート、ジブチルスズネオデカネート、ジブチルスズオキサイド、ジブチルスズビス(トリエトキシシリケート)、ジブチルスズビスイソオクチルチオグリコレート、ジオクルスズジステアレート、ジオクルスズオキサイド、ジオクルスズジラウレート、ジオクルスズジアセテート、ジオクルスズジネオデカノエート、ジオクルスズビス(エチルマレート)、ジオクルスズビス(オクチルマレート)、ジオクルスズビスイソオクチルチオグリコレート等のスズ化合物;ビスマストリス(2-エチルヘキサノエート)等のビスマス化合物;アルキルチタン酸塩、有機ケイ素チタン酸塩等のチタン化合物が挙げられる。
一実施態様において、本発明の組成物中における硬化触媒の含有量は、硬化性組成物の接着性、貯蔵安定性およびハンドリング性の観点から、重合体(A)および重合体(B)の合計100質量部に対して、好ましくは0.01~5質量部、より好ましくは0.05~3質量部である。
本発明の組成物は、重合体(A)と重合体(B)との相溶性が良いことから貯蔵安定性に優れ、かつチキソトロピー性が高いため塗工性にも優れる。また、前記組成物から得られる硬化物は、破断伸びや破断強度などの機械的物性に優れ、かつ耐候性にも優れる。
重合体の各物性の評価方法を以下に記載する。
<数平均分子量>
各重合体の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による分析を行い、下記条件でポリスチレン換算により算出した。
・装置:GPC-8220(東ソー製)
・カラム:G7000HXL/7.8mmID×1本 +
GMHXL/7.8mmID×2本 +
G2500HXL/7.8mmID×1本
・媒体:テトラヒドロフラン
・流速:1.0mL/min
・濃度:1.5mg/mL
・注入量:300μL
・カラム温度:40℃
<ガラス転移温度(Tg)>
各重合体のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)で測定した。
・装置:DSC7000X(日立ハイテクサイエンス製)
・温度条件:-80℃から30℃まで10℃/minで昇温
・試料容器:アルミ製オープンセル
・試料量:5mg
<粘度>
液温25℃条件下、E型粘度計VISCONIC EHD型(東京計器製)を用いて、各重合体の回転数1rpmでの粘度を測定した。
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコに、ラウリルアクリレート49.6部、n-ブチルアクリレート49.6部、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(KBM-502、信越化学工業製)0.8部を仕込み、フラスコ内に窒素ガスを導入しながら30分攪拌して窒素置換を行った後、フラスコの内容物を90℃まで昇温した。次いで、フラスコ内の内容物を90℃に維持しながら、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(KBM-802、信越化学工業製)0.7部を添加し30分攪拌後、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.05部を添加した。1回目のAIBN添加から30分後、さらにAIBN0.05部を添加した。2回目のAIBN添加から30分後、さらにAIBN0.05部を添加し、90℃で2時間維持した。その後、反応物中の揮発成分を減圧留去し、(メタ)アクリル重合体(A-1)を得た。重合体(A-1)のMnは25,000、粘度は155Pa・s、Tgは-54℃であった。
使用した原料成分を、表1に示した通りに変更したこと以外は製造例A1と同様に行い、(メタ)アクリル重合体(A-2)~(A-7)、(cA-1)~(cA-3)を得た。
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコに、プロピレンオキシド2部を仕込み、フラスコ内に窒素ガスを導入しながら30分攪拌して窒素置換を行った。120℃に昇温し、フラスコ内の内容物を120℃に維持しながら、ポリプロピレングリコール(サンニックスPP-4000、三洋化成工業製)20部、複合金属シアン化錯体触媒0.006部を投入し反応を開始した。反応開始5分後から、ポリプロピレングリコール98部を、フラスコ内の内容物を120℃に維持しながら4時間かけて等速滴下し、その後、120℃で2時間反応させた。反応物中の揮発成分を減圧留去することで、両末端に水酸基を有するポリプロピレングリコール(B’-1)を得た。ポリプロピレングリコール(B’-1)のMnは27,000であった。
ポリプロピレングリコール(B’-1)の水酸基と反応させるイソシアネート化合物として、3-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシランを使用したこと以外は製造例B1と同様にして、末端にメチルジメトキシシリル基を有する重合体(B-2)を得た。重合体(B-2)のMnは27,000、粘度は30Pa・s、Tgは-67℃であった。
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコに、ポリプロピレングリコール(B’-1)100部を投入し、フラスコ内容物を110℃に保持しながら減圧脱水した。次いで、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(Irganox1135、BASFジャパン製)0.5部、テトライソプロピルチタネート(オルガチックスTA-8、マツモトファインケミカル製)0.05部を仕込み、フラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコ内温を80℃に保持した。次いで、イソホロンジイソシアネート2.1部を添加し、6時間反応を行った。その後、N-エチルアミノイソブチルトリメトキシシラン2.1部を添加し、フラスコ内温を80℃で8時間保持して、FT-IRにてイソシアネート基のピークが消失していることを確認した。その後、25℃になるまで冷却し、揮発成分を減圧留去することで、末端にトリメトキシシリル基を有する重合体(B-3)を得た。重合体(B-3)のMnは31,000、粘度は49Pa・s、Tgは-63℃であった。
(メタ)アクリル重合体(A-1)50部と、重合体(B-1)50部と、可塑剤(アルフォンUP-1000、東亞合成製)100部とを、自転・公転ミキサー(ARE-310、シンキー製)で2,000rpmの回転速度で1分間混合した。次いで、軽質炭酸カルシウム(白艶華CCR、白石工業製;充填剤)87.2部と、重質炭酸カルシウム(ホワイトン305、白石工業製;充填剤)87.2部と、シリカ(HDK H18、旭化成ワッカーシリコーン製)8部と、白色顔料(タイペークPFC105、石原産業製)8部と、紫外線吸収剤(Tinuvin 1130、BASF製)0.7部と、光安定化剤(Tinuvin 292、BASF製)0.7部と、脱水剤(Silquest A-171、モメンティブ製)8部と、助触媒(Silquest A-1122、モメンティブ製)4部と、触媒(ネオスタンU-220H、日東化成製)0.3部とをARE-310にて、2,000rpmの回転速度で2分間混合することにより硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物について、各種評価を行った。
配合組成を表2に記載したとおりに変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得て、各種評価を行った。
硬化性組成物の各物性の評価方法を以下に記載する。
<相溶性>
下記表2に記載の量比で得られた主剤を容器に入れ、ARE-310で2,000rpmの回転速度で1分間混合した後、-20℃の環境下に2,000時間静置し以下の基準により目視で評価した。
AA:静置後、2,000時間を超えても2相分離が確認されなかった。
BB:静置後、1,000時間を超えて2,000時間以内に2相分離が確認された。
CC:静置後、1,000時間以内に2相分離が確認された。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物について、E型粘度計VISCONIC EHD型(東京計器製)を使用し、JIS K1557に準拠して25℃、1rpmまたは10rpmでの粘度を測定した。また、1rpmの粘度を10rpmの粘度で除して、TI Valueを得た。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物について、溝深さ0~25μmの粒度ゲージ(第一測範製作所製)にスクレバーで塗工し、以下の基準により目視で評価した。
AA:充填剤の密集が5μm未満で確認される。
BB:充填剤の密集が5~10μmで確認される。
CC:充填剤の密集が10μmを超えて確認される。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を、硬化物層の厚さが2mmとなるようにテフロン(登録商標)シート上にドクターブレードにて塗工し、23℃/50%RHの条件下で養生を開始してから、組成物(硬化物)のSUS製ヘラへの付着が確認されなくなるまでの時間を測定した。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を、硬化物層の厚さが2mmとなるようにテフロン(登録商標)シート上にドクターブレードにて塗工し、23℃/50%RHの条件下で7日間養生した。その後、得られた硬化物をJIS3号ダンベル状に打ち抜きサンプルを作製した。得られたサンプルについてJIS K6251:2010(加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム-引張特性の求め方)に準じて、引張り速度200mm/分、23℃の条件下で引張り試験を行い、50%モジュラス、破断点応力、および伸び率を測定した。
引張物性と同様の方法にて得られたサンプルについて、プローブタックテスターTE6001(テスター産業製)を用いて、以下の条件にてプローブタック値を測定した。
・測定環境:23℃/50%RH環境下
・接触面積:0.2cm2
・測定圧力:100g/cm2
・接触時間:1.0秒
・剥離速度:1.0cm/s
引張物性と同様の方法で得られたサンプルを用いて、スーパーキセノンウェザーメーターSX75(スガ試験機製)により以下の条件による試験を2,000時間行った。耐候性試験後の評価は、JIS A1439に記載の亀裂の量(Q)と亀裂の幅(W)を測定した。
・試験環境:63±3℃、50±5%RH
・照射強度180W/cm2
・2時間中18分間散水の繰り返し。
Claims (4)
- アルキル基の炭素数が8~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)を20質量%以上含む重合性単量体と、前記重合性単量体100質量部に対して、式(1)で表される基を有するメルカプト基含有化合物(a10)0.1~5質量部とを含む原料成分の重合体である(メタ)アクリル重合体(A)、および
前記(メタ)アクリル重合体(A)100質量部に対して、式(2)で表される基を有し、かつ主鎖にポリエーテル骨格を有する重合体(B)を40~250質量部含有する硬化性組成物。
式(1):-SiR1 3
[式(1)中、R1は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R1のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基である。]
式(2):-W-RB-SiR2 3
[式(2)中、R2は、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、または水酸基であり、R2のうち少なくとも一つは前記アルコキシ基または水酸基であり;RBは、炭素数1~4のアルカンジイル基であり;Wは、-O-CO-NH-または-N(R3)-CO-N(R4)-で表される2価の基であり;R3およびR4は、水素原子、炭化水素基、またはハロゲン化炭化水素基であり、R3およびR4は、同一であっても異なっていてもよい。] - 前記(メタ)アクリル重合体(A)における前記重合性単量体が、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル(a1)を20~99質量%、および前記式(1)で表される基を有する(メタ)アクリロイル基含有化合物(a2)を0.01~10質量%含む請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(A)の数平均分子量(Mn)が10,000~50,000であり、かつガラス転移温度(Tg)が-20℃以下である請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の硬化性組成物から得られる硬化物。
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