JPWO2009011329A1 - 硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

毒性の指摘されているジブチル錫化合物の使用量を低減し、良好な硬化性と引張物性(高伸び)を兼ね備える硬化性組成物を提供すること。(A)シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(1):−SiX3(1)で表される基を有する反応性ケイ素基含有有機重合体、および、(B)シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(2):−O−R1−CH(CH3)−CH2−Si(R23-a)Xa(2)(aは1または2を示す。)で表される構造部分を有する反応性ケイ素基含有有機重合体を含み、(A)成分と(B)成分の重量比が25/75〜75/25であることを特徴とする硬化性組成物。

Description

本発明は、ケイ素原子に結合した水酸基または加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基(以下、「反応性ケイ素基」ともいう。)を有する有機重合体を含む硬化性組成物に関する。
分子中に少なくとも1個の反応性ケイ素基を有する有機重合体は、室温においても湿分等による反応性ケイ素基の加水分解反応等を伴うシロキサン結合の形成によって架橋し、ゴム状硬化物が得られるという性質を有することが知られている。
これらの反応性ケイ素基を有する重合体は、(特許文献1)などに開示されており、既に工業的に生産され、シーリング材、接着剤、塗料などの用途に広く使用されている。特に工業用シーリング材の要求特性は、速く硬化し、さらに硬化物が高強度かつ高伸びを有することであり、難易度の高いポリマー設計が必要である。表面硬化性を速くするためには、有機重合体への反応性ケイ素基の導入率を高くすることが、手段の一つである。
メチルジメトキシシリル基などのジアルコキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体が、現在、最も広く普及している反応性ケイ素基を有する有機重合体であり、該重合体を含む室温硬化性組成物は、比較的安価で機械物性や貯蔵安定性に優れた性能を有している。
メチルジメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体の現在主流の製造方法として、重合体末端にアリル基を導入した後、メチルジメトキシシランを用いてヒドロシリル化反応を行い、反応性ケイ素基を導入している。しかしアリル基導入時に、末端の約20%がイソプロペニル基に異性化することから、反応性ケイ素基の導入率は80%が限界であった。
上記を改善するために、(特許文献2)(特許文献3)では、アリル基の代わりにメタリル基を用いることで異性化を抑制し、反応性ケイ素基の導入率を高めることによって、硬化物の強度と伸びを改善する技術が公開されている。しかし、ケイ素基近傍のメチル基が立体障害となり、表面硬化性が遅く、工業用シーラントへの適用にはいまだ改善の余地があった。このような場合には、硬化触媒であるジアルキル錫化合物の使用量を増量することで表面硬化性を改善できるものの、その効果は十分ではなく、また近年毒性が指摘されているジアルキル錫化合物を多量に使用することは望ましいことではなかった。
また、トリメトキシシリル基などのトリアルコキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、(特許文献4)などに開示されており、速硬化性の硬化性組成物が得られることが知られている。しかし、トリアルコキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、速硬化性に優れるものの、得られる硬化物の引張強度や伸びが低いという課題が存在することが知られている。
そこで、(特許文献5)では、トリアルコキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体とジアルコキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体を併有する硬化性組成物が開示されており、優れた引張物性(強度と伸び)と速硬化性と貯蔵安定性を兼ね備えた硬化性組成物が達成されている。しかし、このジアルコキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、上記に述べたように反応性ケイ素基の導入率が末端に対して最大80%であり、硬化物の強度、伸びが十分達成されたものではなかった。
一方、これらの反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体を含む硬化性組成物は、シラノール縮合触媒を用いて硬化させており、一液型硬化性組成物の場合、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)などの、ジブチル錫系触媒が広く使用されている。しかしながら、前述したように、近年ジアルキル錫系化合物はその毒性が指摘されており、使用量の低減、または、ジアルキル錫化合物以外の硬化触媒の使用が望まれている。
特開昭52−73998号公報 WO99/24489号公報 特開2000−319642号公報 特開平11−21463号公報 特開平10−245484号公報
本発明は、反応性ケイ素基を有する有機重合体を主成分とする硬化性組成物であって、良好な表面硬化性と、良好な引張物性(高強度・高伸び)を兼ね備える硬化性組成物を提供することを目的とする。また、環境への負荷が指摘されているジアルキル錫化合物の使用を低減、または非使用を目的とする。
本発明者は、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、ケイ素原子1つ当たり3つの水酸基または加水分解性基が結合してなる反応性ケイ素基を有する有機重合体(A)、ケイ素原子1つ当たり2つの水酸基または加水分解性基が結合してなる反応性ケイ素基の導入率を高めた有機重合体(B)、を組み合わせることで、表面の速硬化性と、高強度・高伸びを両立する硬化性組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
(I).(A)シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(1):
−SiX3 (1)
(式中、Xは水酸基または加水分解性基を示し、3個のXは相互に同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基を有する反応性ケイ素基含有有機重合体、および、
(B)シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(2):
−O−R1−CH(CH3)−CH2−Si(R2 3-a)Xa (2)
(式中、R1は水素、炭素、及び窒素からなる群より選択される1種以上を構成原子として含有する炭素数1から20の2価の有機基を示し、R2は炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基または−OSi(R’)3で示されるトリオルガノシロキシ基を示す。ここでR’は炭素数1から20の一価の炭化水素基であり3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示し、Xが二個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは1または2を示す。)で表される構造部分を有する反応性ケイ素基含有有機重合体、
を含み、(A)成分と(B)成分の重量比が25/75〜75/25であることを特徴とする硬化性組成物、
(II).(B)成分の有機重合体が有する末端構造の85%以上が、一般式(2)で表される反応性ケイ素基であることを特徴とする(I)に記載の硬化性組成物、
(III).(A)成分の有機重合体が有するケイ素含有基が、一般式(3):
−O−R3−SiX3 (3)
(式中、R3は、炭素数1から6の2価の炭化水素基であり、Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基であることを特徴とする(I)または(II)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(IV).(A)成分の有機重合体が有するケイ素含有基が、一般式(4):
−C(=O)−NR4−R3−SiX3 (4)
(式中、R3は、前記に同じ。R4は、炭素数1から20の炭化水素基。Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基であることを特徴とする(I)または(II)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(V).(A)成分の有機重合体が有するケイ素含有基が、重合体の末端位置に存在することを特徴とする(I)〜(IV)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(VI).一般式(2)中に記載のR1がCH2であることを特徴とする(I)〜(V)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(VII).一般式(2)中に記載のaが2であることを特徴とする(I)〜(VI)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(VIII).(B)成分の有機重合体の主鎖骨格が、ポリオキシアルキレン及び/又はビニル系重合体であることを特徴とする(I)〜(VII)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(IX).(A)成分の有機重合体の主鎖骨格が、ポリオキシアルキレン及び/又はビニル系重合体であることを特徴とする(I)〜(VIII)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(X).(A)成分および/または(B)成分の有機重合体の主鎖骨格が、複合金属シアン化物錯体触媒を用いて重合したポリオキシアルキレン系重合体であることを特徴とする(I)〜(IX)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(XI).(B)成分の有機重合体の数平均分子量(Mn)が、16,500〜50,000であることを特徴とする(I)〜(X)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(XII).(C)成分として、炭素数1から8のアルキル基を有するジアルキル錫化合物を硬化性組成物の総量に対して0.5重量%未満含むことを特徴とする(I)〜(XI)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(XIII).(C)成分のジアルキル錫化合物が、ジブチル錫化合物であることを特徴とする(XII)に記載の硬化性組成物、
(XIV).(C)成分のジアルキル錫化合物が、ジオクチル錫化合物であることを特徴とする(XII)に記載の硬化性組成物、
(XV).(D)成分として、アミジン化合物を硬化性組成物の総量に対して0.1〜5重量%含むことを特徴とする(I)〜(XIV)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(XVI).(E)成分として、アミノ基を有するシランカップリング剤をさらに含むことを特徴とする(I)〜(XV)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(XVII).(F)成分として、膠質炭酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする(I)〜(XVI)のいずれかに記載の硬化性組成物、
(XVIII).(I)〜(XVII)のいずれか1項に記載の硬化性組成物を用いてなるシーリング材、
(XIX).(I)〜(XVII)のいずれか1項に記載の硬化性組成物を用いてなる接着剤、
(XX).(I)〜(XVII)のいずれか1項に記載の硬化性組成物を用いてなる防水材、
に関する。
本発明の硬化性組成物は、表面硬化性、および、引張物性(高強度・高伸び)に優れる。また環境への負荷が指摘されているジアルキル錫化合物の使用を低減、または非使用においても、上記の優れた物性を発現可能である。
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明の硬化性組成物は、ケイ素原子1つ当たり3つの水酸基または加水分解性基が結合してなる反応性ケイ素基を有する有機重合体(A)、特定の構造を有する反応性ケイ素基含有有機重合体(B)を必須成分とする。
本発明に用いる有機重合体(A)、および有機重合体(B)が持つ反応性ケイ素基は、ケイ素原子に結合した水酸基又は加水分解性基を有し、シラノール縮合触媒によって加速される反応によりシロキサン結合を形成することにより架橋しうる基である。
(A)成分の反応性ケイ素基としては、一般式(1):
−SiX3 (1)
(式中、Xは水酸基または加水分解性基を示し、3個のXは相互に同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基があげられる。
(B)成分の反応性ケイ素基としては、一般式(2):
−O−R1−CH(CH3)−CH2−Si(R2 3-a)Xa (2)
(式中、R1は水素、炭素、及び窒素からなる群より選択される1種以上を構成原子として含有する炭素数1から20の2価の有機基を示し、R2は炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基または−OSi(R’)3で示されるトリオルガノシロキシ基を示す。ここでR’は炭素数1から20の一価の炭化水素基であり3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示し、Xが二個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは1または2を示す。)で表される基があげられる。
一般式(1)および一般式(2)中Xで表される加水分解性基としては、特に限定されず、従来公知の加水分解性基であればよい。具体的には、例えば水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基等が挙げられる。これらの内では、水素原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基およびアルケニルオキシ基が好ましく、加水分解性が穏やかで取扱いやすいという観点からアルコキシ基が特に好ましい。
また上記一般式(2)におけるR2の具体例としては、たとえばメチル基、エチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、R’がメチル基、フェニル基等である(R’)3SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基等があげられる。これらの中ではメチル基が特に好ましい。
一般式(1)の反応性ケイ素基のより具体的な例示としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリイソプロポキシシリル基が挙げられる。活性が高く良好な硬化性が得られることから、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基がより好ましく、トリメトキシシリル基が特に好ましい。
一般式(2)の反応性ケイ素基は、aの値が2の場合の具体的な例示としては、ジメトキシメチルシリル基、ジエトキシメチルシリル基、ジイソプロポキシメチルシリル基が挙げられる。aの値が1の場合の具体的な例示としては、メトキシジメチルシリル基、エトキシジメチルシリル基、イソプロポキシジメチルシリル基が挙げられる。これらのうちでは活性が高く良好な硬化性が得られることから、ジメトキシメチルシリル基が特に好ましい。また、貯蔵安定性の点からはジメトキシメチルシリル基が特に好ましい。
反応性ケイ素基の導入は公知の方法で行えばよい。すなわち、例えば以下の方法が挙げられる。
(イ)分子中に水酸基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す活性基および不飽和基を有する有機化合物を反応させ、不飽和基を有する有機重合体を得る。もしくは、不飽和基を有するエポキシ化合物との共重合により不飽和基を有する有機重合体を得る。ついで得られた反応生成物に反応性ケイ素基を有するヒドロシランを作用させてヒドロシリル化する。
(ロ)(イ)法と同様にして得られた不飽和基を有する有機重合体にメルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる。
(ハ)分子中に水酸基、エポキシ基やイソシアネート基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す官能基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる。
以上の方法のなかで、(イ)の方法、または(ハ)のうち末端に水酸基を有する重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる方法は、比較的短い反応時間で高い転化率が得られる為に好ましい。更に、(イ)の方法で得られた反応性ケイ素基を有する有機重合体は、(ハ)の方法で得られる有機重合体よりも低粘度で作業性の良い硬化性組成物となること、また、(ロ)の方法で得られる有機重合体は、メルカプトシランに基づく臭気が強いことから、(イ)の方法が特に好ましい。
一般式(1)の反応性ケイ素基を(イ)の方法で導入する場合において用いるヒドロシラン化合物の具体例としては、たとえば、トリクロロシランのようなハロゲン化シラン類;トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、1−[2−(トリメトキシシリル)エチル]−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのようなアルコキシシラン類;トリアセトキシシランのようなアシロキシシラン類;トリス(ジメチルケトキシメート)シラン、トリス(シクロヘキシルケトキシメート)メチルシランのようなケトキシメートシラン類などがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらのうちではとくにハロゲン化シラン類、アルコキシシラン類が好ましく、特にアルコキシシラン類は、得られる硬化性組成物の加水分解性が穏やかで取り扱いやすいために最も好ましい。アルコキシシラン類の中で、トリメトキシシランまたはトリエトキシシランは、入手し易く、得られる有機重合体を含む硬化性組成物の硬化性の点からより好ましく、トリメトキシシランが特に好ましい。
(ロ)の合成法としては、たとえば、メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物を、ラジカル開始剤および/またはラジカル発生源存在下でのラジカル付加反応によって、有機重合体の不飽和結合部位に導入する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
一般式(1)の反応性ケイ素基を(ロ)の方法で導入する場合、前記メルカプト基および反応性ケイ素基を有する化合物の具体例としては、たとえば、γ−メルカプト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エトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシランなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
一般式(1)の反応性ケイ素基を(ハ)の方法で導入する場合、前記イソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物の具体例としては、たとえば、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、イソシアネートメチルトリメトキシシラン、イソシアネートメチルトリエトキシシランなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
末端にトリメトキシシリル基を有する有機重合体を得る方法としては、(a)トリメトキシシランを用いて(イ)の方法で末端にトリメトキシシリル基を導入する方法、(b)トリエトキシシランなどの比較的安全なトリアルコキシシランを用いて(イ)の方法で末端にトリアルコキシシリル基を導入した後、メタノールなどのメトキシ基を有する化合物とのエステル交換反応により末端にトリメトキシシリル基を導入する方法、(c)γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランを用いて(ロ)の方法で末端にトリメトキシシリル基を導入する方法、(d)γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシランを用いて(ハ)の方法で末端にトリメトキシシリル基を導入する方法、が挙げられる。
(ハ)の合成法のうち末端に水酸基を有する重合体とイソシアネート基および反応性ケイ素基を有する化合物を反応させる方法としては、たとえば、特開平3−47825号公報に示される方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
(B)成分に、一般式(2)の反応性ケイ素基を導入するには、(イ)の方法で行うことが望ましい。特に、分子中に水酸基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す不飽和基を有する化合物を反応させる過程において、一般式(6):
−O−R1−C(CH3)=CH2 (6)
(式中、R1は水素、炭素、及び窒素からなる群より選択される1種以上を構成原子として含有する炭素数1から20の2価の有機基を示す。)
で示される不飽和基を有する化合物を使用する。ついで得られた反応生成物に反応性ケイ素基を有するヒドロシランを作用させてヒドロシリル化する。用いるヒドロシラン化合物の具体例としては、たとえば、メチルジクロロシラン、フェニルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、ジエチルクロロシランのようなハロゲン化シラン類;メチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、フェニルジメトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジエチルメトキシシランのようなアルコキシシラン類;メチルジアセトキシシラン、エチルジアセトキシシラン、フェニルジアセトキシシラン、ジメチルアセトキシシラン、のようなアシロキシシラン類;ビス(ジメチルケトキシメート)メチルシラン、ビス(シクロヘキシルケトキシメート)メチルシランのようなケトキシメートシラン類などがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらのうちではとくにハロゲン化シラン類、アルコキシシラン類が好ましく、特にアルコキシシラン類は、得られる硬化性組成物の加水分解性が穏やかで取り扱いやすいために最も好ましい。またaの値が2である場合には、硬化物の強度や伸びの値が高くなることから、特に望ましい。アルコキシシラン類の中で、メチルジメトキシシランは、入手し易く、得られる有機重合体を含む硬化性組成物の硬化性、貯蔵安定性、伸び特性、引張強度が高い為に特に好ましい。
本発明では、(A)成分のケイ素含有基が、一般式(3):
−O−R3−SiX3 (3)
(式中、R3は、炭素数1から6の2価の炭化水素基であり、Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基であることが好ましい。一般式(3)で表されるケイ素含有基を有する有機重合体(A)は、一般式(3)以外の末端構造を有する有機重合体(A)と比較して、低粘度で、かつ、良好な速硬化性を示しながら優れた貯蔵安定性を有する為に好ましい。
一般式(3)で表されるケイ素含有基を有する有機重合体(A)は、前記(イ)の方法として記載したように、例えば、一般式(7):
−O−R5−CH=CH2 (7)
(式中、R5は、炭素原子数1から4の直鎖状もしくは分岐アルキレン基である。)で表される不飽和基を導入した有機重合体と、一般式(8):
H−SiX3 (8)
(式中、Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)で表されるヒドロシラン化合物との付加反応により得ることができる。
なお、ケイ素基含有率の高い有機重合体(A)を得るために、一般式(6):
−O−R1−C(CH3)=CH2 (6)
(式中、R1は水素、炭素、及び窒素からなる群より選択される1種以上を構成原子として含有する炭素数1から20の2価の有機基を示す。)で表される不飽和基を導入した有機重合体と、一般式(8):
H−SiX3 (8)
(式中、Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)
で表されるヒドロシラン化合物との付加反応により得ても良い。
本発明では、(A)成分のケイ素含有基が、一般式(4):
−C(=O)−NR4−R3−SiX3 (4)
(式中、R3は、前記に同じ。R4は、炭素数1から20の炭化水素基。Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基であることが好ましい。一般式(4)で表されるケイ素含有基を有する有機重合体(A)は、一般式(4)以外の末端構造を有する有機重合体(A)と比較して、特に優れた速硬化性を有する為に好ましい。
一般式(4)で表されるケイ素含有基を有する有機重合体(A)は、前記(ハ)の方法として記載したように、例えば、末端に水酸基を有する有機重合体と、一般式(9):
O=C=N−R3−SiX3 (9)
(式中、R3、Xは前記に同じ。)で表されるイソシアネートシラン化合物との反応により、あるいは、末端にイソシアネート基を有する有機重合体と、一般式(10):
W−R3−SiX3 (10)
(式中、R3、Xは前記に同じ。Wは水酸基、カルボキシル基、メルカプト基およびアミノ基(1級または2級)から選ばれた活性水素含有基である。)で表されるケイ素化合物との反応により得ることができる。
有機重合体(A)、有機重合体(B)の数平均分子量(Mn)はGPCにおけるポリスチレン換算において500〜100,000程度、より好ましくは1,000〜50,000であり、特に好ましくは3,000〜30,000である。数平均分子量(Mn)が500未満では、硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向があり、100,000を越えると、高粘度となる為に作業性の点で不都合な傾向がある。
特に有機重合体(B)は、硬化物の強度、伸びへ与える影響が大きく、数平均分子量(Mn)は16,500〜50,000程度の高分子量であることが好ましい。
有機重合体(A)、有機重合体(B)の反応性ケイ素基は、重合体分子鎖の主鎖の末端あるいは側鎖の末端にあってもよいし、また、両方にあってもよい。特に、反応性ケイ素基が分子鎖の主鎖の末端にあるときは、最終的に形成される硬化物に含まれる重合体成分の有効網目鎖長が長くなるため、高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物が得られやすくなる。特に有機重合体(A)は3つの反応性ケイ素基を有するために硬化物がもろく、かつ伸びが低い傾向があるため、これを改善するためには、反応性ケイ素基は重合体の末端位置に存在することが望ましい。
(A)成分の有機重合体は直鎖状、または分岐を有していてもよい。本発明の目的である表面の速硬化性を発現するためには、分岐を有している構造であることが好ましい。一方、高強度、高伸びのゴム状硬化物を得るためには、直鎖状であることが好ましい。また、高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物を得るためには、有機重合体(A)が持つ反応性ケイ素基は重合体1分子中に平均して1.0〜3.0個存在するのが好ましく、1.1〜2.4個がより好ましい。分子中に含まれる反応性ケイ素基の数が平均して1個未満になると、硬化性が不充分になり、良好なゴム弾性挙動を発現しにくくなる。分子中に含まれる反応性ケイ素基の数が平均して3個より大きくなると硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向がある。
(B)成分の有機重合体は直鎖状、または分岐を有していてもよい。高強度、高伸びのゴム状硬化物を得るためには、直鎖状であることが好ましい。有機重合体(B)が持つ反応性ケイ素基は、重合体の末端構造に対して85%以上ケイ素基が導入されていることが好ましく、90%以上がさらに好ましく、95%以上が最も好ましい。
有機重合体(A)および有機重合体(B)の主鎖骨格は、接着性や作業性、深部硬化性等の観点から、水素原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、または硫黄原子から選択される1つ以上からなることが好ましい。
有機重合体(A)および、有機重合体(B)の主鎖骨格としては、特に限定されず、たとえば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体、ポリオキシプロピレン−ポリオキシブチレン共重合体などのポリオキシアルキレン系重合体;エチレン−プロピレン系共重合体、ポリイソブチレン、イソブチレンとイソプレンなどとの共重合体、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、イソプレンあるいはブタジエンとアクリロニトリルおよび/またはスチレンなどとの共重合体、ポリブタジエン、イソプレンあるいはブタジエンとアクリロニトリル及びスチレンなどとの共重合体、これらのポリオレフィン系重合体に水素添加して得られる水添ポリオレフィン系重合体などの炭化水素系重合体;アジピン酸などの2塩基酸とグリコールとの縮合、または、ラクトン類の開環重合で得られるポリエステル系重合体;エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートなどの化合物をラジカル重合して得られる(メタ)アクリル酸エステル系重合体;(メタ)アクリル酸エステル系化合物、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレンなどの化合物をラジカル重合して得られるビニル系重合体;前記重合体中でビニル系化合物を重合して得られるグラフト重合体;ポリサルファイド系重合体;ε−カプロラクタムの開環重合によるポリアミド6、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の縮重合によるポリアミド6・6、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸の縮重合によるポリアミド6・10、ε−アミノウンデカン酸の縮重合によるポリアミド11、ε−アミノラウロラクタムの開環重合によるポリアミド12、前記ポリアミドの複数からなる共重合ポリアミドなどのポリアミド系重合体;ビスフェノールAと塩化カルボニルより縮重合によるポリカーボネートなどのポリカーボネート系重合体;ジアリルフタレート系重合体;などの有機重合体があげられる。
また、ポリジオルガノシロキサンなどのポリシロキサン系重合体もあげられる。
これらのなかでも、ポリイソブチレン、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエンなどの飽和炭化水素系重合体や、ポリオキシアルキレン系重合体、(メタ)アクリル酸エステル系重合体、ポリシロキサン系重合体を主鎖骨格にもつ有機重合体(A)および、有機重合体(B)は比較的ガラス転移温度が低く、得られる硬化物が耐寒性に優れることから好ましい。
反応性ケイ素基を有する有機重合体(A)および、反応性ケイ素基を有する有機重合体(B)のガラス転移温度は、特に限定されず、20℃以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましく、−20℃以下であることが特に好ましい。ガラス転移温度が20℃を上回ると、硬化性組成物の冬季または寒冷地での粘度が高くなり作業性が悪くなる傾向があり、また、得られる硬化物の柔軟性が低下し、伸びが低下する傾向がある。
なお、前記ガラス転移温度はJIS K7121規定の測定方法に則ったDSCの測定により求めることができる。
また、飽和炭化水素系重合体、ポリオキシアルキレン系重合体および(メタ)アクリル酸エステル系重合体を主鎖骨格に持つ有機重合体を主成分とする硬化性組成物は、接着剤やシーリング材として使用した際、低分子量成分の被接着物への移行(汚染)などが少なく、より好ましい。
さらに、ポリオキシアルキレン系重合体および(メタ)アクリル酸エステル系重合体を主鎖骨格に持つ有機重合体は、透湿性が高く、一液型の接着剤やシーリング材などの主成分として使用した際、深部硬化性に優れ、得られる硬化物は接着性が優れることから特に好ましく、ポリオキシアルキレン系重合体を主鎖骨格に持つ有機重合体が最も好ましい。
有機重合体(A)および、有機重合体(B)の主鎖骨格として使用されるポリオキシアルキレン系重合体とは、一般式(11):
−R6−O− (11)
(R6は炭素原子数1から14の直鎖状もしくは分岐状アルキレン基である。)で示される繰り返し単位を有する重合体である。
一般式(11)中に記載のR6は、炭素原子数1から14の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であれば特に限定されず、このなかでも、炭素原子数2から4の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基が好ましい。
一般式(11)記載の繰り返し単位としては、特に限定されず、たとえば−CH2O−、−CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−、−CH2CH(C25)O−、−CH2C(CH32O−、−CH2CH2CH2CH2O−などがあげられる。
ポリオキシアルキレン系重合体は、1種類のみの繰り返し単位から構成されてもよく、複数種の繰り返し単位から構成されていてもよい。特にシーリング材などの用途に使用される場合には、主鎖骨格としてプロピレンオキシド重合体を主成分とする有機重合体(A)および有機重合体(B)が、非晶質であること、比較的低粘度であることから好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体の製造方法としては、特に限定されず公知の方法があげられ、たとえば、KOHのようなアルカリ触媒による方法、特開昭61−215623号に開示されている有機アルミニウム化合物とポルフィリンとを反応させて得られる錯体のような遷移金属化合物−ポルフィリン錯体を触媒として用いた方法、特公昭46−27250号、特公昭59−15336号、米国特許3278457号、米国特許3278458号、米国特許3278459号、米国特許3427256号、米国特許3427334号、米国特許3427335号などに開示されている複合金属シアン化物錯体を触媒として用いた方法、特開平10−273512号に開示されているポリホスファゼン塩を触媒として用いた方法、特開平11−060722号に開示されているホスファゼン化合物を触媒として用いた方法などがあげられる。
反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体の製造方法としては、特に限定されず公知の方法があげられ、たとえば、特公昭45−36319号、同46−12154号、特開昭50−156599号、同54−6096号、同55−13767号、同55−13468号、同57−164123号、特公平3−2450号、米国特許3632557号、米国特許4345053号、米国特許4366307号、米国特許4960844号などに開示されている方法、特開昭61−197631号、同61−215622号、同61−215623号、同61−218632号、特開平3−72527号、特開平3−47825号、特開平8−231707号などに開示されている高分子量(数平均分子量6,000以上)で分子量分布が狭い(Mw/Mn1.6以下)重合体が得られる方法などがあげられる。
前記の反応性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、硬化性組成物に配合する際、1種類のみを配合してもよく、複数種を組み合わせて配合してもよい。
有機重合体(A)および有機重合体(B)の主鎖骨格として使用される飽和炭化水素系重合体とは、分子中に芳香環以外の炭素−炭素不飽和結合を実質的に有しない重合体をいい、耐熱性、耐候性、耐久性、及び、湿気遮断性に優れる特徴を有する。
飽和炭化水素系重合体としては、特に限定されず、(i)繰り返し単位としてエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレンなどの炭素原子数2から6のオレフィン系化合物からなる重合体、(ii)繰り返し単位としてブタジエン、イソプレンなどのジエン系化合物からなる重合体、(iii)前記ジエン系化合物と前記オレフィン系化合物を共重合させた後、水素添加するなどの方法により得られる重合体などがあげられる。このなかでも、イソブチレン系重合体や水添ポリブタジエン系重合体は、末端に官能基を導入しやすこと、分子量を制御しやすいこと、末端官能基の数を調整できることなどから好ましく、イソブチレン系重合体がより好ましい。
イソブチレン系重合体は、繰り返し単位のすべてがイソブチレンから形成されていてもよく、他の化合物との共重合体でもよい。主鎖骨格としてイソブチレン系の共重合体を使用する際は、得られる硬化物のゴム特性が優れることからイソブチレンに由来する繰り返し単位を1分子中に50重量%以上有する重合体が好ましく、80重量%以上有する重合体がより好ましく、90〜99重量%有する重合体が特に好ましい。
飽和炭化水素系重合体の製造方法としては、特に限定されず、従来から公知の各種重合方法があげられる。このなかでも、近年開発が顕著であるリビング重合法が好ましく、たとえば、リビング重合法を用いたイソブチレン系重合体の製造方法としては、Kennedyらによって見出されたイニファー重合(J.P.Kennedyら、J.Polymer Sci., Polymer Chem. Ed. 1997年、15巻、2843頁)があげられる。この重合方法は、分子末端に各種官能基の導入が可能であり、得られたイソブチレン系重合体は分子量分布1.5以下で分子量500〜100,000程度であることが知られている。
反応性ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体の製造方法としては、特に限定されず公知の方法があげられ、たとえば、特公平4−69659号、特公平7−108928号、特開昭63−254149号、特開昭64−22904号、特開平1−197509号、特許2539445号、特許2873395号、特開平7−53882号などに開示されている方法があげられる。
前記の反応性ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体は、硬化性組成物に配合する際、1種類のみを配合してもよく、複数種を組み合わせて配合してもよい。
有機重合体(A)および有機重合体(B)の主鎖骨格として使用される(メタ)アクリル酸エステル系重合体とは、繰り返し単位として(メタ)アクリル酸エステル系化合物からなる重合体である。なお、前記の記載方法((メタ)アクリル酸エステル)は、アクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルを表すものであり、以後の記載方法においても同様の意味を表す。
繰り返し単位として使用される(メタ)アクリル酸エステル系化合物としては、特に限定されず、たとえば、(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−メトキシブチル、(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、γ−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、γ−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメトキシメチルシラン、(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)アクリル酸パーフルオロエチル、(メタ)アクリル酸トリフルオロメチル、(メタ)アクリル酸ビス(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−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などの(メタ)アクリル酸系化合物があげられる。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、(メタ)アクリル酸エステル化合物と、これと共重合可能なビニル化合物の共重合体を含む。ビニル化合物としては、特に限定されず、たとえば、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などのスチレン系化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのケイ素基を有するビニル系化合物;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類及びジアルキルエステル類;フマル酸、フマル酸のモノアルキルエステル類及びジアルキルエステル類;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などのマレイミド系化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル基を有するビニル系化合物;アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド基を有するビニル系化合物;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、桂皮酸ビニルなどのビニルエステル類;エチレン、プロピレンなどのアルケン類;ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、塩化アリル、アリルアルコールなどがあげられ、これらは、複数を共重合成分として使用することも可能である。
前記化合物から得られる(メタ)アクリル酸エステル系の重合体のなかでも、スチレン系化合物と(メタ)アクリル酸系化合物からなる共重合体を主鎖骨格に持つ有機重合体が、得られる硬化物が物性に優れることから好ましく、アクリル酸エステル化合物とメタクリル酸エステル化合物からなる共重合体を主鎖骨格に持つ有機重合体がより好ましく、アクリル酸エステル化合物からなる重合体を主鎖骨格に持つ有機重合体が特に好ましい。
硬化性組成物としては低粘度であること、得られる硬化物としては、高伸び、耐候、耐熱性であることなどが要求されることから、有機重合体(A)および有機重合体(B)の主鎖骨格がアクリル酸ブチル系化合物からなるものがより好ましい。
一方、自動車用途などに使用される場合、得られる硬化物としては耐油性に優れることなどが要求される。
得られる硬化物が耐油性に優れるものとしては、有機重合体(A)および有機重合体(B)の主鎖骨格がアクリル酸エチルを主とした共重合体からなるものがより好ましい。
このアクリル酸エチルを主とした共重合体を主鎖骨格とする有機重合体(A)および有機重合体(B)を含む硬化性組成物は、得られる硬化物が耐油性に優れるが低温特性(耐寒性)にやや劣る傾向があり、低温特性を向上させる目的で、アクリル酸エチルの一部をアクリル酸ブチルに置き換えることが行われる。ただし、アクリル酸ブチルの比率を増やすに伴いその良好な耐油性が損なわれる傾向があるため、耐油性を要求される用途に使用する際は、その比率は40%以下にするのが好ましく、更には30%以下にするのがより好ましい。
また、耐油性を損なわずに低温特性などを改善するために側鎖のアルキル基に酸素が導入されたアクリル酸2−メトキシエチルやアクリル酸2−エトキシエチルなど共重合体成分に用いるのも好ましい。
ただし、側鎖にエーテル結合を持つアルコキシ基の導入により、得られる硬化物は耐熱性が劣る傾向があるので、耐熱性が要求される用途に使用の際は、その比率を40%以下にするのが好ましい。
以上のように、アクリル酸エチルを主とした共重合体を主鎖骨格とする有機重合体(A)および有機重合体(B)は、各種用途や要求される目的に応じて、得られる硬化物の必要とされる耐油性や耐熱性、低温特性などの物性を考慮し、共重合体成分の種類や比率を変化させ、適した重合体を得ることが可能である。例えば、特に限定されないが、耐油性や耐熱性、低温特性などの物性バランスに優れている例としては、アクリル酸エチル/アクリル酸ブチル/アクリル酸2−メトキシエチル(重量比で40〜50/20〜30/30〜20)の共重合体があげられる。
本発明においては、これらの好ましい化合物を他の化合物と共重合、更にはブロック共重合させることが可能であり、その際は、これらの好ましい化合物が重量比で40%以上含まれていることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法としては、特に限定されず、公知の方法があげられる。このなかでも、高い割合で分子鎖末端に架橋性官能基を導入しやすいこと、分子量分布が狭く、粘度が低い重合体が得られることなどから、リビングラジカル重合法を用いることが好ましい。
なお、重合開始剤としてアゾ系化合物、過酸化物などを用いる、通常のフリーラジカル重合法で得られる重合体は、分子量分布の値が一般に2以上と大きく、粘度が高くなる傾向がある。
前記「リビングラジカル重合法」を用いた(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法の中でも、開始剤として有機ハロゲン化物あるいはハロゲン化スルホニル化合物など使用し、触媒として遷移金属錯体を使用した「原子移動ラジカル重合法」は、分子量分布が狭く、低粘度の重合体が得られるという「リビングラジカル重合法」の特徴に加え、開始剤や触媒の選定の自由度が大きいこと、官能基変換反応に比較的有利なハロゲンなどを末端に有することなどから、特定の官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法としてより好ましい。原子移動ラジカル重合法としては、たとえば、Matyjaszewskiら、ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカルソサエティー(J.Am.Chem.Soc.)1995年、117巻、5614頁などがあげられる。
反応性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法としては、特に限定されず、たとえば、特公平3−14068号、特公平4−55444号、特開平6−211922号などに開示されている連鎖移動剤を用いたフリーラジカル重合法、特開平9−272714号などに開示されている原子移動ラジカル重合法などがあげられる。
前記(メタ)アクリル酸エステル系化合物の複数からなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体も有機重合体(A)および有機重合体(B)の主鎖骨格として使用することが可能である。
複数の(メタ)アクリル酸エステル系化合物からなるメタアクリル酸エステル系共重合体の具体例としては、主鎖骨格が実質的に、一般式(12):
−CH2−C(R7)(COOR8)− (12)
(式中、R7は水素原子またはメチル基、R8は炭素原子数1から8のアルキル基である。)で示される炭素原子数1から8のアルキル基を有する繰り返し単位と、一般式(13):
−CH2−C(R7)(COOR9)− (13)
(式中、R7は前記に同じ、R9は炭素原子数9以上のアルキル基である。)で示される炭素原子数9以上のアルキル基を有する繰り返し単位とからなる共重合体があげられる。
一般式(12)中に記載のR8としては、炭素原子数1〜8のアルキル基であれば特に限定されず、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基などがあげられる。これらのなかでも炭素原子数が1から4のアルキル基が好ましい。なお、共重合体中に含まれるR8は必ずしも1種類のアルキル基に限定されるものでは無い。
一般式(13)中に記載のR9としては、炭素原子数9以上のアルキル基であれば特に限定されず、たとえばラウリル基、トリデシル基、セチル基、ステアリル基、ベヘニル基などがあげられる。これらのなかでも炭素原子数が10から30のアルキル基が好ましく、炭素原子数が10から20の長鎖のアルキル基がより好ましい。なお、共重合体中に含まれるR9は必ずしも1種類のアルキル基に限定されるものでは無い。
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体は実質的に一般式(12)及び一般式(13)記載の繰り返し単位から構成される。ここで、「実質的に」とは共重合体中に占める、一般式(12)、(13)記載の繰り返し単位の合計の割合が50重量%をこえることを意味し、共重合体に占める一般式(12)、(13)記載の繰り返し単位の合計の割合は70重量%以上が好ましい。
また、共重合体中に存在する一般式(12)、(13)の繰り返し単位の比率は、重量比(一般式(12):一般式(13))で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40がより好ましい。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体は、一般式(12)、(13)記載の繰り返し単位として使用される(メタ)アクリル酸エステル系化合物と、これと共重合可能なビニル化合物の共重合体を含む。
ビニル化合物としては、たとえばアクリル酸、メタクリル酸などのアクリル酸;アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのアミド基、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、アミノエチルビニルエーテルなどのアミノ基を有する化合物;その他アクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、アルキルビニルエーテル、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、エチレンなどの化合物があげられる。
有機重合体(A)および有機重合体(B)の主鎖骨格中には、必要に応じ本発明の効果を大きく損なわない範囲で、前記以外の、たとえばウレタン結合を持つ繰り返し単位が存在してもよい。
ウレタン結合を持つ繰り返し単位としては、特に限定されず、たとえば、イソシアネート基と活性水素基との反応により生成する基(以下、アミドセグメントともいう)を有する繰り返し単位があげられる。
アミドセグメントとは一般式(14):
−NR10−C(=O)− (14)
(R10は水素原子または有機基である。)で示される有機基をいう。
アミドセグメントとしては、特に限定されず、たとえば、イソシアネート基と水酸基との反応により生成するウレタン基;イソシアネート基とアミノ基との反応により生成する尿素基;イソシアネート基とメルカプト基との反応により生成するチオウレタン基などがあげられる。
なお、本発明では、ウレタン基、尿素基、及び、チオウレタン基中の活性水素と、イソシアネート基との反応により生成する有機基もアミドセグメントと定義される。
主鎖骨格にアミドセグメントを有する反応性ケイ素基を有する有機重合体の製造方法としては、特に限定されず、たとえば、特公昭46−12154号(米国特許3632557号)、特開昭58−109529号(米国特許4374237号)、特開昭62−13430号(米国特許4645816号)、特開平8−53528号(EP0676403)、特開平10−204144号(EP0831108)、特表2003−508561(米国特許6197912号)、特開平6−211879号(米国特許5364955号)、特開平10−53637号(米国特許5756751号)、特開平11−100427号、特開2000−169544号、特開2000−169545号、特開2002−212415号、特許第3313360号、米国特許4067844号、米国特許3711445号、特開2001−323040号、などに開示されている末端に活性水素を有する有機基をもつ有機重合体に、過剰量のポリイソシアネート化合物を反応させることで、ポリウレタン系主鎖の末端にイソシアネート基を有する重合体を得た後、あるいは同時に、重合体中のイソシアネート基の全部または一部と一般式(15):
W−R11−SiR12 3-aa (15)
(ただし、式中、R11は2価の有機基であり、より好ましくは炭素原子数1から20の2価の炭化水素基である。(3−a)個のR12は水素原子または有機基であり、a個のXは水酸基または加水分解性基であり、aは1、2または3である。Wは水酸基、カルボキシル基、メルカプト基およびアミノ基(1級または2級)からなる群より選択される、少なくとも1つの活性水素を有する基である。)で示されるケイ素化合物中のWを反応させる方法があげられる。
また、特開平11−279249号(米国特許5990257号)、特開2000−119365号(米国特許6046270号)、特開昭58−29818号(米国特許4345053号)、特開平3−47825号(米国特許5068304号)、特開平11−60724号、特開2002−155145号、特開2002−249538号、WO03/018658号、WO03/059981号などに開示されている有機重合体の末端に存在する活性水素を有する基と一般式(16):
O=C=N−R11−SiR12 3-aa (16)
(ただし、式中、R11、R12、X、aは一般式(15)の表記と同じ。)で示される反応性ケイ素基を有するイソシアネート化合物のイソシアネート基を反応させる方法があげられる。
末端に活性水素を有する基を持つ有機重合体としては、特に限定されず、たとえば、末端に水酸基を有するオキシアルキレン重合体(ポリエーテルポリオール)、ポリアクリルポリオール、ポリエステルポリオール、末端に水酸基を有する飽和炭化水素系重合体(ポリオレフィンポリオール)、ポリチオール化合物、ポリアミン化合物などがあげられる。
これらの中でも、ポリエーテルポリオール、ポリアクリルポリオール、および、ポリオレフィンポリオール成分を主鎖骨格に有する有機重合体は、ガラス転移温度が比較的低く、得られる硬化物が耐寒性に優れることから好ましい。
ポリエーテルポリオール成分を含む有機重合体は、粘度が低く作業性が良好であり、得られる硬化物の深部硬化性および接着性が良好であることから特に好ましい。また、ポリアクリルポリオールおよび飽和炭化水素系重合体成分を有する有機重合体を用いた硬化性組成物は、得られる硬化物の耐候性・耐熱性が良好であることからより好ましい。
ポリエーテルポリオールとしては、1分子あたり平均して少なくとも0.7個の水酸基を末端に有するものが好ましい。
その製造方法としては、特に限定されず公知の方法があげられ、たとえば、アルカリ金属触媒を使用した重合法、複合金属シアン化物錯体やセシウムの存在下、開始剤として1分子中に少なくとも2個の水酸基を有するポリヒドロキシ化合物を使用した、アルキレンオキシドの重合法などがあげられる。
前記の重合法のなかでも、複合金属シアン化物錯体を使用する重合法は、不飽和度が低く、分子量分布(Mw/Mn)が狭く、低粘度の重合体が得られること、得られる硬化物の耐酸性および耐候性がすぐれることなどにより好ましい。
ポリアクリルポリオールとは、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(共)重合体を骨格とし、かつ、分子内にヒドロキシル基を有するポリオールをいう。
その製造方法としては、得られる重合体の分子量分布が狭く、低粘度化が可能なことからリビングラジカル重合法が好ましく、原子移動ラジカル重合法がより好ましい。また、特開2001−207157号に開示されているアクリル酸アルキルエステル系化合物を高温、高圧下で連続塊状重合するいわゆるSGOプロセスによる重合法が好ましい。ポリアクリルポリオールとしては、東亞合成(株)製のアルフォンUH−2000などがあげられる。
ポリイソシアネート化合物としては、特に限定されず、たとえば、トルエン(トリレン)ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどの芳香族系ポリイソシアネート;イソフォロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族系ポリイソシアネートなどがあげられる。
一般式(15)記載のケイ素化合物としては、特に限定されず、たとえば、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−アミノプロピルトリメトキシシラン、(N−フェニル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−エチルアミノイソブチルトリメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシメチルシラン、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、などのアミノ基を有するシラン化合物;γ−ヒドロキシプロピルトリメトキシシランなどのヒドロキシ基を有するシラン化合物;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト基を有するシラン化合物;などがあげられる。
さらに、一般式(15)記載のケイ素化合物としては、特開平6−211879号(米国特許5364955号)、特開平10−53637号(米国特許5756751号)、特開平10−204144号(EP0831108)、特開2000−169544号、特開2000−169545号に開示されている各種のα,β−不飽和カルボニル化合物と一級アミノ基を有するシラン化合物とのMichael付加反応物、または、各種の(メタ)アクリロイル基を有するシラン化合物と一級アミノ基を有する化合物とのMichael付加反応物などもあげられる。
一般式(16)記載の反応性ケイ素基を有するイソシアネート化合物としては、特に限定されず、たとえば、γ−トリメトキシシリルプロピルイソシアネート、γ−トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、γ−メチルジメトキシシリルプロピルイソシアネート、γ−メチルジエトキシシリルプロピルイソシアネート、トリメトキシシリルメチルイソシアネート、トリエトキシメチルシリルメチルイソシアネート、ジメトキシメチルシリルメチルイソシアネート、ジエトキシメチルシリルメチルイソシアネートなどがあげられる。
さらに、一般式(16)記載の反応性ケイ素基を有するイソシアネート化合物としては、特開2000−119365号(米国特許6046270号)に開示されている一般式(8)記載のケイ素化合物と、過剰のポリイソシアネート化合物の反応生成物などもあげられる。
硬化性組成物の作業性が良好で、表面硬化性と深部硬化性が実用的な速さを有し、かつ、得られる硬化物が優れた機械的特性(高強度、高伸び率など)を有し、さらに相溶性が良好であることから、有機重合体(A)と有機重合体(B)の主鎖骨格は、ポリオキシアルキレン系重合体または(メタ)アクリル酸エステル系重合体のいずれかであるのが好ましい。
また、硬化性組成物が作業性に優れ、優れた深部硬化性を有し、得られる硬化物が優れた機械的特性を有することからポリオキシアルキレン系重合体が好ましく、また得られる硬化物が表面の耐候性に優れることから(メタ)アクリル酸エステル系重合体が好ましい。全体のバランスを考慮すると、有機重合体(A)と有機重合体(B)のいずれもがポリオキシアルキレン系重合体であることが、最も好ましい。
(A)成分と(B)成分の配合量としては、硬化性組成物の表面硬化速度と硬化物の引張物性のバランスから、(A)成分と(B)成分の重量比が重要となり、重量比((A)成分/(B)成分)としては、25/75〜75/25が必要であり、30/70〜70/30が好ましい。これは、重量比((A)成分/(B)成分)が25/75未満の場合、表面硬化速度が低下する傾向があり、75/25を超える場合、硬化物の引張物性(特に破断時の伸び、破断時の強度)が低下する傾向があることによる。このため、実用特性を考慮すると重量比((A)成分/(B)成分)としては、25/75〜75/25が必要である。(A)成分または(B)成分は、それぞれ1種類のみを用いるだけでなく、数種類の有機重合体成分を併用しても良い。
本発明では、上記反応性ケイ素基の反応を促進する目的でシラノール縮合触媒を用いることが好ましい。上記シラノール縮合触媒としては特に限定されず、一般に使用されている縮合触媒を用いることができるが、接着性に優れることから、炭素数1から8のアルキル基を有するジアルキル錫化合物(C)、および/または、炭素数9から12のアルキル基を有するジアルキル錫化合物が好ましい。
炭素数1から8のアルキル基を有するジアルキル錫化合物(C)の具体例としては、ジメチル錫ジラウレート、ジメチル錫ジオクタノエート、ジメチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジメトキサイド、ジメチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジエチル錫ジラウレート、ジエチル錫ジオクタノエート、ジエチル錫ジアセテート、ジエチル錫ジメトキサイド、ジエチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫フタレート、ジブチル錫ジオクタノエート、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキサノエート)、ジブチル錫ビス(メチルマレエート)、ジブチル錫ビス(エチルマレエート)、ジブチル錫ビス(ブチルマレエート)、ジブチル錫ビス(オクチルマレエート)、ジブチル錫ビス(トリデシルマレエート)、ジブチル錫ビス(ベンジルマレエート)、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジメトキサイド、ジブチル錫ビス(ノニルフェノキサイド)、ジブテニル錫オキサイド、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジブチル錫ビス(エチルアセトアセテート)、ジブチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジブチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫マレエート、ジオクチル錫フタレート、ジオクチル錫ジオクタノエート、ジオクチル錫ビス(2−エチルヘキサノエート)、ジオクチル錫ビス(メチルマレエート)、ジオクチル錫ビス(エチルマレエート)、ジオクチル錫ビス(ブチルマレエート)、ジオクチル錫ビス(オクチルマレエート)、ジオクチル錫ビス(トリデシルマレエート)、ジオクチル錫ビス(ベンジルマレエート)、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジメトキサイド、ジオクチル錫ビス(ノニルフェノキサイド)、ジオクチル錫オキサイド、ジオクチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジオクチル錫ビス(エチルアセトアセテート)、ジオクチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジオクチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物、等が挙げられる。
炭素数1から8のアルキル基を有するジアルキル錫化合物(C)の中でも、ジブチル錫化合物は、活性が高く、また入手性が良いことから好ましい。また、ジオクチル錫化合物は、ジブチル錫化合物よりも活性は若干劣るものの実用的な活性を有し、かつ安全性の点から好ましい。
ジブチル錫化合物、ジオクチル錫化合物の中でも、硬化性、貯蔵安定性、入手性の点から特に良好なものとして、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジブチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジオクチル錫ビス(アセチルアセトナート)、ジオクチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物が挙げられる。
(C)成分の炭素数1から8のアルキル基を有するジアルキル錫化合物を使用する場合には、その添加量に応じて、毒性または環境への負荷が大きくなる場合がある為、(C)成分の使用量は、硬化性組成物総量の0.5重量%未満とすることが本発明では必須である。
炭素数9から12のアルキル基を有するジアルキル錫化合物の具体例としては、ジノニル錫ジラウレート、ジノニル錫ジアセテート、ジノニル錫ビス(アセトナート)、ジデシル錫ジラウレート、ジデシル錫ジアセテート、ジデシル錫ビス(アセトナート)、ジラウリル錫ジラウレート、ジラウリル錫ジアセテート、ジラウリル錫ビス(アセトナート)等が挙げられる。
炭素数9から12のアルキル基を有するジアルキル錫化合物を使用する場合には、毒性または環境への負荷は(C)成分と比較して少ないが、この成分の使用量は少ないほど好ましく、硬化性組成物総量の2重量%未満が好ましく、1重量%未満がより好ましく、0.5重量%未満が特に好ましい。
本発明の硬化性組成物は、シラノール硬化触媒として、アミジン化合物(D)を用いることが好ましい。アミジン化合物は、一般式(17):
13N=CR14−NR15 2 (17)
(R13、R14、および2個のR15は、それぞれ独立に、水素原子または有機基である。)で示される。
本発明の硬化性組成物は、アミジン化合物(D)を硬化触媒として用いることにより、(C)成分のジアルキル錫を全く使用しない場合でも、実用的な硬化性を有し、得られた硬化物は、各種被着体に対して良好な接着性を有する。
また、アミジン化合物(D)の分子量としては、60以上であることが好ましく、120以上がより好ましく、130以上が特に好ましい。分子量の上限については特に規定の必要はないが、一般的に1,000以下が好ましい。
アミジン化合物としては、特に限定されず、たとえば、ピリミジン、2−アミノピリミジン、6−アミノ−2,4−ジメチルピリミジン、2−アミノ−4,6−ジメチルピリミジン、1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1−エチル−2−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1,2−ジエチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1−n−プロピル−2−メチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、2−ヒドロキシ−4,6−ジメチルピリミジン、1,3−ジアザナフタレン、2−ヒドロキシ−4−アミノピリミジン等のピリミジン化合物;2−イミダゾリン、2−メチル−2−イミダゾリン、2−エチル−2−イミダゾリン、2−プロピル−2−イミダゾリン、2−ビニル−2−イミダゾリン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチル−2−イミダゾリン、1,3−ジメチル−2−イミノイミダゾリジン、1−メチル−2−イミノイミダゾリジン−4−オン等のイミダゾリン化合物;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(以下DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、2,9−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−1,3,5,7−テトラエン、6−(ジブチルアミノ)−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、3−(1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン−6−イル)プロパン−2−オール、等のアミジン化合物;グアニジン、ジシアンジアミド、1−メチルグアニジン、1−エチルグアニジン、1−シクロヘキシルグアニジン、1−フェニルグアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,3−ジメチルグアニジン、1,2−ジフェニルグアニジン、1,1,3−トリメチルグアニジン、1,2,3−トリメチルグアニジン、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、1,1,2,3,3−ペンタメチルグアニジン、3−エチル−1,1,2,2−テトラメチルグアニジン、1,1,3,3−テトラメチル−2−n−プロピルグアニジン、1,1,3,3−テトラメチル−2−イソプロピルグアニジン、2−n−ブチル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、2−tert−ブチル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、1,2,3−トリシクロヘキシルグアニジン、1−ベンジル−2,3−ジメチルグアニジン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−エチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−n−プロピル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−イソプロピル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−n−ブチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−シクロヘキシル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−n−オクチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン等のグアニジン化合物;ビグアニド、1−メチルビグアニド、1−エチルビグアニド、1−n−ブチルビグアニド、1−(2−エチルヘキシル)ビグアニド、1−n−オクタデシルビグアニド、1,1−ジメチルビグアニド、1,1−ジエチルビグアニド、1−シクロヘキシルビグアニド、1−アリルビグアニド、1−フェニルビグアニド、1−(o−トリル)ビグアニド、1−モルホリノビグアニド、1−n−ブチル−エチルビグアニド、1,1’−エチレンビスビグアニド、1,5−エチレンビグアニド、1−[3−(ジエチルアミノ)プロピル]ビグアニド、1−[3−(ジブチルアミノ)プロピル]ビグアニド、N’,N’’−ジヘキシル−3,12−ジイミノ−2,4,11,13−テトラアザテトラデカンジアミジン等のビグアニド化合物、等が挙げられる。
前記アミジン化合物の中でも、活性が高く(A)成分と(B)成分に対して良好な硬化性を示すことから、1,1,2,3,3−ペンタメチルグアニジン、1−フェニルグアニジン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン等のグアニジン化合物が好ましく、1−(o−トリル)ビグアニド、7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エンなどの環状のグアニジン化合物がより好ましい。
また、入手が容易なこと、(A)成分と(B)成分に対して良好な硬化性を示すこと、および得られる硬化物が優れた接着性を示すことから、1,2−ジメチル−1,4,5,6−テトラヒドロピリミジン、1−フェニルグアニジン、1−(o−トリル)ビグアニド、7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン、1−(o−トリル)ビグアニドが好ましく、1−フェニルグアニジンと1−(o−トリル)ビグアニドがより好ましい。
これらのアミジン化合物は、硬化性組成物に配合する際、1種のみを配合してもよく、複数種を組み合わせて配合してもよい。アミジン化合物(D)は、ジアルキル錫化合物(C)と併用しても良いし、(C)を全く添加せずに用いても良い。 アミジン化合物(D)の配合量としては、硬化性組成物総量の10重量%以下が好ましく、特に0.1〜5重量%の範囲にあることが好ましい。(D)成分の配合量が0.1重量%未満の場合、硬化性組成物は実用的な硬化速度が得られない場合があり、また硬化反応が充分に進行し難くなる場合がある。一方、アミジン化合物(D)の配合量が10重量%を上回ると可使時間が短くなり過ぎ作業性が悪くなる傾向がある。
本発明の硬化触媒として、ジアルキル錫化合物(C)および/またはアミジン化合物(D)を使用するが、本発明の効果を低下させない程度に他の硬化触媒を併用することもできる。具体例としては、カルボン酸錫、カルボン酸鉛、カルボン酸ビスマス、カルボン酸カリウム、カルボン酸カルシウム、カルボン酸バリウム、カルボン酸チタン、カルボン酸ジルコニウム、カルボン酸ハフニウム、カルボン酸バナジウム、カルボン酸マンガン、カルボン酸鉄、カルボン酸コバルト、カルボン酸ニッケル、カルボン酸セリウムなどのカルボン酸金属塩;テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート、チタンテトラキス(アセチルアセトナート)、ビス(アセチルアセトナート)ジイソプロポキシチタン、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトセテート)などのチタン化合物;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などのアルミニウム化合物類;ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトナート)などのジルコニウム化合物類;テトラブトキシハフニウムなどの各種金属アルコキシド類;有機酸性リン酸エステル類;トリフルオロメタンスルホン酸などの有機スルホン酸類;塩酸、リン酸、ボロン酸などの無機酸類が挙げられる。
これらの硬化触媒を併用させることにより、触媒活性が高くなり、深部硬化性、薄層硬化性、接着性等の改善が期待される。これらの硬化触媒の使用量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、0.01〜20重量が好ましく、0.1〜10重量部がより好ましい。
また、本発明の効果を低下させない程度に助触媒としてカルボン酸を併用することもできる。具体例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、2−エチルヘキサン酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などの直鎖飽和脂肪酸類;ウンデシレン酸、リンデル酸、ツズ酸、フィゼテリン酸、ミリストレイン酸、2−ヘキサデセン酸、6−ヘキサデセン酸、7−ヘキサデセン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アスクレピン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、ゴンドイン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、セラコレイン酸、キシメン酸、ルメクエン酸、アクリル酸、メタクリル酸、アンゲリカ酸、クロトン酸、イソクロトン酸、10−ウンデセン酸などのモノエン不飽和脂肪酸類;リノエライジン酸、リノール酸、10,12−オクタデカジエン酸、ヒラゴ酸、α−エレオステアリン酸、β−エレオステアリン酸、プニカ酸、リノレン酸、8,11,14−エイコサトリエン酸、7,10,13−ドコサトリエン酸、4,8,11,14−ヘキサデカテトラエン酸、モロクチ酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、8,12,16,19−ドコサテトラエン酸、4,8,12,15,18−エイコサペンタエン酸、イワシ酸、ニシン酸、ドコサヘキサエン酸などのポリエン不飽和脂肪酸類;1−メチル酪酸、イソ酪酸、2−エチル酪酸、イソ吉草酸、ツベルクロステアリン酸、ピバル酸、2,2−ジメチル酪酸、2−エチル−2−メチル酪酸、2,2−ジエチル酪酸、2,2−ジメチル吉草酸、2−エチル−2−メチル吉草酸、2,2−ジエチル吉草酸、2,2−ジメチルヘキサン酸、2,2−ジエチルヘキサン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、2−エチル−2,5−ジメチルヘキサン酸、ネオデカン酸、バーサチック酸などの枝分れ脂肪酸類;プロピオール酸、タリリン酸、ステアロール酸、クレペニン酸、キシメニン酸、7−ヘキサデシン酸などの三重結合をもつ脂肪酸類;ナフテン酸、マルバリン酸、ステルクリン酸、ヒドノカルビン酸、ショールムーグリン酸、ゴルリン酸、1−メチルシクロペンタンカルボン酸、1−メチルシクロヘキサンカルボン酸、2−メチルビシクロ[2.2.1]−5−ヘプテン−2−カルボン酸、1−アダマンタンカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−1−カルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1−カルボン酸などの脂環式カルボン酸類;アセト酢酸、エトキシ酢酸、グリオキシル酸、グリコール酸、グルコン酸、サビニン酸、2−ヒドロキシテトラデカン酸、イプロール酸、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピオン酸、2−ヒドロキシヘキサデカン酸、ヤラピノール酸、ユニペリン酸、アンブレットール酸、アリューリット酸、2−ヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸、18−ヒドロキシオクタデカン酸、9,10−ジヒドロキシオクタデカン酸、リシノール酸、カムロレン酸、リカン酸、フェロン酸、セレブロン酸、2−メチル−7−オキサビシクロ[2.2.1]−5−ヘプテン−2−カルボン酸などの含酸素脂肪酸類;クロロ酢酸、2−クロロアクリル酸、クロロ安息香酸などのモノカルボン酸のハロゲン置換体等が挙げられる。脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、アゼライン酸、ピメリン酸、スペリン酸、セバシン酸、エチルマロン酸、グルタル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、オキシ二酢酸、ジメチルマロン酸、エチルメチルマロン酸、ジエチルマロン酸、2,2−ジメチルこはく酸、2,2−ジエチルこはく酸、2,2−ジメチルグルタル酸、1,2,2−トリメチル−1,3−シクロペンタンジカルボン酸などの飽和ジカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、アセチレンジカルボン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸、等が挙げられる。脂肪族ポリカルボン酸としては、アコニット酸、4,4−ジメチルアコニット酸、クエン酸、イソクエン酸、3−メチルイソクエン酸などのトリカルボン酸等が挙げられる。芳香族カルボン酸としては、安息香酸、9−アントラセンカルボン酸、アトロラクチン酸、アニス酸、イソプロピル安息香酸、サリチル酸、トルイル酸などの芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、カルボキシフェニル酢酸、ピロメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸、等が挙げられる。これらの硬化触媒を併用させることにより、触媒活性が高くなり、硬化性や深部硬化性等の改善が期待される。カルボン酸の使用量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、0.01〜20重量が好ましく、0.1〜10重量部がより好ましい。
本発明では、(E)成分として、アミノ基有するシランカップリング剤を使用することが好ましい。アミノ基を有するシランカップリング剤は、反応性ケイ素基とアミノ基を有する化合物であり、本発明の(A)成分、(B)成分と組合せることにより、本発明の硬化性組成物の接着性を改善すると共に、組成物の硬化性を高め、更に、得られる硬化物の強度と硬度(硬さ)を高める効果を有する。
本発明の硬化性組成物に添加されるアミノ基を有するシランカップリング剤の効果は、各種被着体、すなわち、ガラス、アルミニウム、ステンレス、亜鉛、銅、モルタルなどの無機基材や、塩ビ、アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどの有機基材に用いた場合、ノンプライマー条件またはプライマー処理条件下で、著しい接着性改善効果を示す。ノンプライマー条件下で使用した場合には、各種被着体に対する接着性を改善する効果が特に顕著である。
(E)成分のアミノ基有するシランカップリング剤が有する反応性ケイ素基の例としては、例えば、一般式(1)または一般式(2)で表される基の内Xが加水分解性基である物を挙げることができる。具体的には、加水分解性基として既に例示した基を挙げることができるが、メトキシ基、エトキシ基等が加水分解速度の点から好ましい。加水分解性基の個数は、2個以上、特に3個以上が好ましい。1級アミノ基は接着性改善効果、および、得られる硬化物の強度と硬度(硬さ)を高める効果が高い為により好ましい。
アミノ基を有するシランカップリング剤の具体例としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−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、N−(2−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(N−エチルアミノ)−2−メチルプロピルトリメトキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリメトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシメチルシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイド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、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、N−ベンジル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N’−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N−シクロヘキシルアミノメチルジエトキシメチルシラン、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、等を挙げることができる。
(E)成分の使用量は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜10重量部である。(E)成分の配合量がこの範囲を下回ると、接着性および物性改善効果が十分でない場合がある。(E)成分の配合量がこの範囲を上回ると、硬化物が低伸びになる傾向があり、また、深部硬化性が悪くなる傾向がある。
本発明では、(F)成分として、膠質炭酸カルシウムを使用することが好ましい。膠質炭酸カルシウムは、本発明の(A)成分、(B)成分と組合せることにより、本発明の硬化性組成物のコストを低減すると共に、得られる硬化物の強度と硬度(硬さ)を高める効果を有する為に特に好ましい。膠質炭酸カルシウムは、平均粒経が0.5μm以下で粒子表面が脂肪酸や脂肪酸塩で処理されているものが好ましい。
膠質炭酸カルシウム(F)成分の使用量は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、1〜250重量部、好ましくは10〜200重量部である。(F)成分の配合量がこの範囲を下回ると、物性改善効果が十分でない場合がある。(F)成分の配合量がこの範囲を上回ると、硬化物が低伸びになる傾向があり、また、高粘度な組成物となり作業性が悪くなる傾向がある。
本発明の組成物には、膠質炭酸カルシウム(F)以外の充填剤を添加することができる。充填剤としては、フュームシリカ、沈降性シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸、およびカーボンブラックの如き補強性充填剤;重質炭酸カルシウム、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、アルミニウム微粉末、フリント粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華、シラスバルーン、ガラスミクロバルーン、フェノール樹脂や塩化ビニリデン樹脂の有機ミクロバルーン、PVC粉末、PMMA粉末など樹脂粉末の如き充填剤;石綿、ガラス繊維およびフィラメントの如き繊維状充填剤等が挙げられる。これらの中では、重質炭酸カルシウムは、コストと硬化物の物性バランスに優れることから好ましい。
また、本発明の組成物には、アミノ基を有するシランカップリング剤以外のシランカップリング剤を添加することができる。アミノ基を有するシランカップリング剤以外のシランカップリング剤の具体例としては、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、トリメトキシシリルメチルイソシアネート、ジメトキシメチルシリルメチルイソシアネート等のイソシアネート基を有するシラン類;N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン等のケチミン型シラン類;γ−メルカプト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エトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン等のメルカプト基を有するシラン類;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トリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、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、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等のエポキシ基を有するシラン類;β−カルボキシエチルトリエトキシシラン、β−カルボキシエチルフェニルビス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−β−(カルボキシメチル)アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のカルボキシシラン類;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン等のビニル型不飽和基を有するシラン類;γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のハロゲンを有するシラン類;トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等のイソシアヌレートシラン類等を挙げることができる。また、これらを変性した誘導体もシランカップリング剤として用いることができる。
また、シランカップリング剤以外の接着性付与剤の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硫黄、アルキルチタネート類、芳香族ポリイソシアネート等が挙げられる。上記接着性付与剤は1種類のみで使用しても良いし、2種類以上混合使用しても良い。
本発明の硬化性組成物は、可塑剤を添加することができる。可塑剤は、硬化性組成物の粘度やスランプ性を調整する機能、得られる硬化物の引張り強度、伸び特性などの機械的な特性が調整する機能を有するものである。
可塑剤の例示としては、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、ジブチルセバケート、コハク酸ジイソデシル等の非芳香族二塩基酸エステル類;オレイン酸ブチル、アセチルリシリノール酸メチル等の脂肪族エステル類;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;トリメリット酸エステル類;塩素化パラフィン類;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;プロセスオイル類;エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ベンジル等のエポキシ可塑剤、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールあるいはこれらポリエーテルポリオールの水酸基をエステル基、エーテル基などに変換した誘導体等のポリエーテル類等があげられる。
これらの中でも、(A)成分あるいは(B)成分との相溶性、機械物性、コスト等の点から、ポリプロピレングリコールや、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等が相溶性の点で好ましい。
これらの可塑剤は、1種類のみを配合してもよく、複数種を組み合わせて配合してもよい。また低分子可塑剤と高分子可塑剤を併用してもよい。なおこれら可塑剤は、重合体製造時に配合することも可能である。
可塑剤の配合量は、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して1〜150重量部が好ましく、10〜120重量部がより好ましく、20〜100重量部が特に好ましい。1重量部未満では可塑剤としての効果が発現しなくなる傾向があり、150重量部を越えると硬化物の機械強度が不足する傾向がある。
また、これらの可塑剤以外に、高分子可塑剤を添加することもできる。高分子可塑剤の添加により、重合体成分を分子中に含まない可塑剤である低分子可塑剤を添加した場合に比較して、硬化性組成物は、初期特性を長期にわたり維持できること、得られた硬化物にアルキド塗料を塗布した場合の乾燥性(塗装性ともいう)を改良できるなどの効果が発現する。
高分子可塑剤としては、特に限定されず、ビニル系モノマーを種々の方法で重合して得られるビニル系重合体;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ポリアルキレングリコールのエステル類;セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、フタル酸等の2塩基酸とエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等の2価アルコールから得られるポリエステル系可塑剤;ポリスチレンやポリ−α−メチルスチレン等のポリスチレン類;ポリブタジエン、ポリブテン、ポリイソブチレン、ブタジエン−アクリロニトリル、ポリクロロプレン等が挙げられる。
これらの高分子可塑剤のなかでも、(A)成分、(B)成分との相溶性が高く、得られる硬化物の耐候性、耐熱性が良好なことからビニル系重合体が好ましく、この中でもアクリル系重合体および/又はメタクリル系重合体がより好ましく、ポリアクリル酸アルキルエステルなどアクリル系重合体が特に好ましい。
ポリアクリル酸アルキルエステルの製造方法としては、特に限定されないが、分子量分布が狭く、低粘度化が可能なことからリビングラジカル重合法が好ましく、原子移動ラジカル重合法がより好ましい。また、SGOプロセスと呼ばれる特開2001−207157号などに開示されているアクリル酸アルキルエステル系化合物を高温、高圧下で連続塊状重合する方法が特に好ましい。
高分子可塑剤の数平均分子量は、500〜15,000、800〜10,000が好ましく、1,000〜8,000がより好ましく、1,000〜5,000が特に好ましく、1,000〜3,000が最も好ましい。高分子可塑剤の分子量が低すぎると得られる硬化物から熱や降雨により可塑剤が経時的に流出し、初期の物性を長期にわたり維持できず、埃付着などによる汚染の原因となる可能性が有り、アルキド塗装性に劣る傾向がある。一方、分子量が高すぎると硬化性組成物の粘度が高くなり、作業性が悪くなる傾向がある。
高分子可塑剤の分子量分布は特に限定されないが、狭いことが好ましく、1.80未満、1.70以下が好ましく、1.60以下がより好ましく、1.50以下がさらに好ましく、1.40以下が特に好ましく、1.30以下が最も好ましい。
数平均分子量はポリエーテル系重合体の場合は末端基分析法で、その他の重合体の場合はGPC法で測定される。また、分子量分布(Mw/Mn)はGPC法(ポリスチレン換算)で測定される。
高分子可塑剤は、分子中に反応性ケイ素基の有無を問わないが、反応性ケイ素基を有する高分子可塑剤を添加した場合は、高分子可塑剤が硬化反応に取り込まれ、得られた硬化物からの可塑剤の移行を防止できることから好ましい。
反応性ケイ素基を有する高分子可塑剤としては、反応性ケイ素基を1分子あたり平均して1個以下の化合物が好ましく、0.8個以下の化合物がより好ましい。反応性ケイ素基を有する可塑剤、特に反応性ケイ素基を有するオキシアルキレン重合体を添加する場合、充分な可塑化効果を得るためには数平均分子量が有機重合体(A)および有機重合体(B)よりも低いことが好ましい。
高分子可塑剤は、1種類のみを添加してもよく、複数種を組み合わせて添加してもよい。また、低分子可塑剤と高分子可塑剤を併用添加してもよい。なおこれらの可塑剤は、有機重合体(A)および有機重合体(B)の製造時に添加してもよい。
高分子可塑剤の添加量は、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して5〜150重量部が好ましく、10〜120重量部がより好ましく、20〜100重量部が特に好ましい。5重量部未満では可塑剤としての効果が発現しなくなる傾向があり、150重量部を越えると硬化物の機械強度が不足する傾向がある。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、シリケートを添加しても良い。シリケートは、(A)成分と(B)成分に対して架橋剤として作用し、得られる硬化物の復元性、耐久性、および、耐クリープ性を改善する機能を有するものである。
また、シリケートの添加により、得られる硬化物は接着性および耐水接着性、高温高湿下での接着耐久性が改善される。シリケートとしては、特に限定されず、たとえば、テトラアルコキシシランまたはその部分加水分解縮合物があげられ、より具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、エトキシトリメトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、メトキシトリエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−i−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシランなどのテトラアルコキシシラン(テトラアルキルシリケート)、および、それらの部分加水分解縮合物があげられる。
シリケートを添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
前記テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物としては、特に限定されず、たとえばテトラアルコキシシランに水を添加し、部分加水分解させ縮合させたものがあげられる。
テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物を添加すると、テトラアルコキシシランを添加した硬化性組成物に比べ、得られる硬化物の復元性、耐久性、および、耐クリープ性の改善効果が大きいことから好ましい。
テトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物は、たとえば、メチルシリケート51、エチルシリケート40(いずれもコルコート(株)製)などが市販されており、これらを添加剤として使用することができる。
なお、貯蔵により硬化性組成物の表面硬化性が変化するのを防ぐ目的で、シリケートは、ケイ素原子に結合している加水分解性基が(A)成分および(B)成分中に存在する反応ケイ素基中の加水分解性基と同種のものを選択することが好ましい。つまり、(A)成分および(B)成分がメトキシシリル基を有する場合は、メトキシシリル基を有するシリケートを、(A)成分、(B)成分がエトキシシリル基を有する場合は、エトキシシリル基を有するシリケートを選択するのが好ましい。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じて、粘着性付与剤を添加しても良い。
粘着性付与樹脂としては、常温で固体、液体を問わず通常使用されるものであれば特に限定されず、たとえば、スチレン系ブロック共重合体、その水素添加物、フェノール系樹脂、変性フェノール系樹脂(例えば、カシューオイル変性フェノール系樹脂、トール油変性フェノール系樹脂など)、テルペンフェノール系樹脂、キシレン−フェノール系樹脂、シクロペンタジエン−フェノール系樹脂、クマロンインデン系樹脂、ロジン系樹脂、ロジンエステル系樹脂、水添ロジンエステル系樹脂、キシレン系樹脂、低分子量ポリスチレン系樹脂、スチレン共重合体樹脂、石油樹脂(例えば、C5炭化水素系樹脂、C9炭化水素系樹脂、C5C9炭化水素共重合樹脂など)、水添石油樹脂、テルペン系樹脂、DCPD樹脂石油樹脂などがあげられる。これらは1種類のみを添加してもよく、複数種を組み合わせて添加しても良い。
前記スチレン系ブロック共重合体及びその水素添加物としては、特に限定されず、たとえばスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン−エチレンブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン−エチレンプロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(SIBS)などがあげられる。
粘着性付与剤を添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、5〜1,000重量部が好ましく、10〜100重量部がより好ましい。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じて、溶剤または希釈剤を添加しても良い。溶剤及び希釈剤としては、特に限定されず、たとえば、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、脂環式炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類などがあげられる。これらは1種類のみを添加してもよく、複数種を組み合わせて添加してもよい。
溶剤または希釈剤を添加する場合、硬化性組成物を屋内で使用した時の空気中への揮発成分の放散を防止するため、溶剤または希釈剤の沸点は、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、物性調整剤を添加しても良い。物性調整剤とは、生成する硬化物の引張特性および硬度を調整する機能を有するものである。
物性調整剤としては、特に限定されず、たとえば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシランなどのアルキルアルコキシシラン類;ジメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシランなどのアルキルイソプロペノキシシラン;γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、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、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどの官能基を有するアルコキシシラン類;シリコーンワニス類;ポリシロキサン類などがあげられ、これらは1種類のみを添加してもよく、複数種を混合添加しても良い。
物性調整剤の中でも、加水分解により分子内に1価のシラノール基を有する化合物を生成するものは、得られる硬化物の表面のべたつきを悪化させずにモジュラスを低下させる作用を有することから好ましく、このなかでも、加水分解によりトリメチルシラノールを生成するものがより好ましい。
加水分解により分子内に1価のシラノール基を有する化合物を生成する化合物としては、特に限定されず、たとえば特開平5−117521号に開示されている化合物、また、ヘキサノール、オクタノール、デカノールなどのアルキルアルコールの誘導体であって、加水分解によりトリメチルシラノールなどのR3SiOHで示される有機ケイ素化合物を生成する化合物、特開平11−241029号に開示されているトリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトールあるいはソルビトールなどの1分子中に水酸基を3個以上有する多価アルコールの誘導体であって、加水分解によりトリメチルシラノールなどのR3SiOHで示される有機ケイ素化合物を生成する化合物などがあげられる。
さらに、特開平7−258534号に開示されているオキシプロピレン重合体の誘導体であって加水分解によりトリメチルシラノールなどのR3SiOHで示される有機ケイ素化合物を生成する化合物、さらに特開平6−279693号に開示されている架橋可能な加水分解性ケイ素を有する基と加水分解により1価のシラノール基を有する化合物を生成しうるケイ素基を持つ化合物があげられる。
物性調整剤を添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じてチクソ性付与剤(垂れ防止剤)を添加しても良い。チクソ性付与剤とは、硬化性組成物の垂れを防止し、作業性を良くする機能を有するものをいう。
チクソ性付与剤としては特に限定されず、たとえば、ポリアミドワックス類;水添ヒマシ油誘導体類;ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウムなどの金属石鹸類などがあげられる。さらに、特開平11−349916号などに開示されている粒子径10〜500μmのゴム粉末や、特開2003−155389号などに開示されている有機質繊維があげられる。これらチクソ性付与剤(垂れ防止剤)は1種類のみを添加してもよく、複数種を組み合わせて添加してもよい。
チクソ性付与剤を添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましい。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じて、1分子中にエポキシ基を有する化合物を添加しても良い。エポキシ基を有する化合物を添加することにより、得られる硬化物の復元性を高めることができる。
エポキシ基を有する化合物としては、特に限定されず、たとえば、エポキシ化不飽和油脂類;エポキシ化不飽和脂肪酸エステル類;脂環式エポキシ化合物類;エピクロルヒドリン誘導体などの化合物;及びそれらの混合物などがあげられる。より具体的には、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、ビス(2−エチルヘキシル)−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカーボキシレート(E−PS)、エポキシオクチルステアレ−ト、エポキシブチルステアレ−トなどがあげられる。これらのなかではE−PSが好ましい。
エポキシ化合物を添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.5〜50重量部が好ましい。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じて、光硬化性物質を添加しても良い。光硬化性物質とは、光の作用によって短時間に分子構造が化学変化をおこし、硬化などの物性的変化を生ずるものである。硬化性組成物中に光硬化性物質を添加すると、得られる硬化物の表面に光硬化性物質の皮膜が形成され、硬化物のべたつきや耐候性が改善される。
光硬化性物質としては、特に限定されず、有機単量体、オリゴマー、樹脂或いはそれらを含む組成物など公知のものがあげられ、たとえば、不飽和アクリル系化合物、ポリケイ皮酸ビニル類あるいはアジド化樹脂などがあげられる。
不飽和アクリル系化合物としては、アクリル系又はメタクリル系の不飽和基を1分子中に1ないし複数個有するモノマー、オリゴマー或いはそれなどの混合物があげられ、具体的には、プロピレン(又はブチレン、エチレン)グリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどの単量体又は分子量10,000以下のオリゴエステルがあげられる。より具体的には、例えば特殊アクリレート(2官能)のアロニックスM−210,アロニックスM−215,アロニックスM−220,アロニックスM−233,アロニックスM−240,アロニックスM−245;(3官能)のアロニックスM−305,アロニックスM−309,アロニックスM−310,アロニックスM−315,アロニックスM−320,アロニックスM−325,及び(多官能)のアロニックスM−400(アロニックスはいずれも東亜合成(株)製)などがあげられる。このなかでも、アクリル官能基を有する化合物が好ましく、また1分子中に平均して3個以上のアクリル官能基を有する化合物がより好ましい。
前記ポリケイ皮酸ビニル類としては、シンナモイル基を感光基とする感光性樹脂でありポリビニルアルコールをケイ皮酸でエステル化した化合物、その他多くのポリケイ皮酸ビニル誘導体があげられる。
前記アジド化樹脂は、アジド基を感光基とする感光性樹脂として知られており、通常はジアジド化合物を感光剤として加えたゴム感光液の他、「感光性樹脂」(昭和47年3月17日出版、印刷学会出版部発行、第93頁〜、第106頁〜、第117頁〜)に詳細な例示があり、これらを単独又は混合し、必要に応じて増感剤を加えて使用することができる。
なお、ケトン類、ニトロ化合物などの増感剤やアミン類などの促進剤を添加すると、効果が高められる場合がある。
光硬化性物質を添加する場合、その添加量は、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。0.1重量部以下では得られる硬化物の耐候性を高める効果はほとんどなく、20重量部以上では得られる硬化物が硬くなりすぎ、ヒビ割れなどを生じる傾向がある。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じて、酸素硬化性物質を添加しても良い。酸素硬化性物質とは、空気中の酸素と反応して硬化しうるもので、酸素硬化性物質を添加することにより、得られる硬化物の表面付近に硬化皮膜が形成され、硬化物表面のべたつきやゴミやホコリの付着を防止できる。
酸素硬化性物質としては、空気中の酸素と反応し得る不飽和化合物有する化合物であれば特に限定されず、たとえば、キリ油、アマニ油などの乾性油や、該化合物を変性して得られる各種アルキッド樹脂;乾性油により変性されたアクリル系重合体、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂;ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、1,3−ペンタジエンなどのジエン系化合物を重合または共重合させてえられる1,2−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエン、C5〜C8ジエンの重合体などの液状重合体;これらジエン系化合物と共重合可能なアクリロニトリル、スチレンなどのビニル系化合物と、ジエン系化合物を、ジエン系化合物が主成分となるように共重合させて得られるNBR、SBRなどの液状共重合体や、さらにはそれらの各種変性物(マレイン化変性物、ボイル油変性物など)などがあげられる。これらのなかでは、キリ油や液状ジエン系重合体が好ましい。酸素硬化性物質は1種類のみを添加してもよく、複数種を組み合わせて添加してもよい。
なお、酸素硬化性物質は硬化反応を促進する触媒や金属ドライヤーを混合添加すると効果が高められる場合がある。硬化反応を促進する触媒や金属ドライヤーとしては、特に限定されず、たとえば、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ジルコニウム、オクチル酸コバルト、オクチル酸ジルコニウムなどの金属塩や、アミン化合物などがあげられる。
酸素硬化性物質を添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。添加量が0.1重量部未満になると得られる硬化物の汚染性の改善硬化が充分でなくなる傾向があり、20重量部をこえると得られる硬化物の引張り特性などが損なわれる傾向がある。
さらに、酸素硬化性物質は、特開平3−160053号に開示されているように、光硬化性物質と混合添加するのが好ましい。
本発明の硬化性組成物中には必要に応じて、酸化防止剤を添加しても良い。酸化防止剤を添加することにより、得られる硬化物の耐熱性を高めることができる。
酸化防止剤としては、特に限定されず、たとえば、ヒンダードフェノール系、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系の酸化防止剤があげられる。このなかでもヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましい。また、チヌビン622LD,チヌビン144;CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・ジャパン(株)製);アデカスタブ LA−57,アデカスタブ LA−62,アデカスタブ LA−67,アデカスタブ LA−63,アデカスタブ LA−68(以上いずれも(株)ADEKA製);サノールLS−770,サノールLS−765,サノールLS−292,サノールLS−2626,サノールLS−1114,サノールLS−744(以上いずれも三共ライフテック(株)製)などのヒンダードアミン系光安定剤も好ましい。なお、酸化防止剤の具体例は特開平4−283259号や特開平9−194731号にも開示されている。
酸化防止剤を添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、0.2〜5重量部がより好ましい。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じて、光安定剤を添加しても良い。光安定剤の添加により、得られる硬化物の光酸化劣化が防止できる。
光安定剤としては、特に限定されず、たとえば、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系、ベンゾエート系化合物などがあげられる。このなかでもヒンダードアミン系光安定剤が好ましい。
光安定剤を添加する場合、その添加量は、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、0.2〜5重量部がより好ましい。なお、光安定剤の具体例は特開平9−194731号にも開示されている。
本発明の硬化性組成物中に不飽和アクリル系化合物などの光硬化性物質を添加する場合、特開平5−70531号に開示されているように3級アミン基を有するヒンダードアミン系光安定剤を添加するのが、硬化性組成物の保存安定性が改良されることより好ましい。
3級アミン基を有するヒンダードアミン系光安定剤としては、特に限定されず、たとえば、チヌビン622LD,チヌビン144,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・ジャパン(株)製);アデカスタブ LA−57,LA−62,LA−67,LA−63(以上いずれも(株)ADEKA製);サノールLS−765,LS−292,LS−2626,LS−1114,LS−744(以上いずれも三共ライフテック(株)製)などがあげられる。
本発明の硬化性組成物中には、必要に応じて紫外線吸収剤を添加しても良い。紫外線吸収剤の添加により、得られた硬化物の表面耐候性が向上する。
紫外線吸収剤としては、特に限定されず、たとえば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリシレート系、置換トリル系及び金属キレート系化合物などがあげられる。このなかでもベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が好ましい。
紫外線吸収剤を添加する場合、その添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、0.2〜5重量部がより好ましい。
前記酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤は、硬化性組成物中に併用添加するのが好ましく、たとえば、フェノール系やヒンダードフェノール系酸化防止剤とヒンダードアミン系光安定剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を混合して添加するのが好ましい。
本発明の硬化性組成物には、必要に応じて、難燃剤を添加しても良い。難燃剤としては特に限定されず、たとえばポリリン酸アンモニウム、トリクレジルホスフェートなどのリン系難燃剤;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、および、熱膨張性黒鉛などの難燃剤を添加しても良い。難燃剤は1種類のみを添加してもよく、複数種を組み合わせて添加してもよい。
難燃剤添加する場合、その添加量としては、有機重合体100重量部に対して、5〜200重量部が好ましく、10〜100重量部がより好ましい。
本発明の硬化性組成物中には、硬化性組成物又は得られる硬化物の諸物性を調整することを目的に、必要に応じて前記以外の各種添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、たとえば、硬化性調整剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、オゾン劣化防止剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、発泡剤、防蟻剤、防かび剤などがあげられる。これらの具体例としては、特公平4−69659号、特公平7−108928号、特開昭63−254149号、特開昭64−22904号、特開2001−72854号の各公報などに開示されている。また、これらの添加剤は、1種類のみを添加してもよく、複数種を組み合わせて添加してもよい。
硬化性組成物が1液型の場合、すべての配合成分が予め配合されているため、配合物中に水分が存在すると貯蔵中に硬化が進行することがある。そこで、水分を含有する配合成分を予め脱水乾燥してから添加するか、また配合混練中に減圧などにより脱水するのが好ましい。
硬化性組成物が2液型の場合、反応性ケイ素基を有する有機重合体を含む主剤に硬化触媒を配合する必要がないので配合物中には若干の水分が含有されていても硬化の進行(ゲル化)の心配は少ないが、長期間の貯蔵安定性が必要とされる場合は、脱水乾燥するのが好ましい。
脱水、乾燥方法としては配合物が粉体などの固体物の場合は加熱乾燥法または減圧脱水法、液体物の場合は減圧脱水法または合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、生石灰、酸化マグネシウムなどを使用した脱水法が好ましく。さらに、n−プロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、メチルシリケート、エチルシリケート、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシラン化合物;3−エチル−2−メチル−2−(3−メチルブチル)−1,3−オキサゾリジンなどのオキサゾリジン化合物;または、イソシアネート化合物を硬化性組成物中に添加して、配合物中に含まれる水と反応させることによってなされる脱水方法も好ましい。このように、アルコキシシラン化合物やオキサゾリジン化合物、および、イソシアネート化合物の添加により、硬化性組成物の貯蔵安定性が向上する。
ビニルトリメトキシシランなど水と反応し得るアルコキシシラン化合物を、乾燥目的に使用する際の添加量としては、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
本発明の硬化性組成物の調製法としては、特に限定はなく、たとえば、前記した配合成分を調合し、ミキサーやロールやニーダーなどを用いて常温または加熱下で混練する方法、適した溶剤を少量使用して配合成分を溶解させたのち混合する方法など公知の方法が採用されうる。
本発明の硬化性組成物は、大気中に暴露されると水分の作用により、三次元的な網状構造を形成し、ゴム状弾性を有する固体へと硬化する。
つぎに実施例および比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(合成例1)
分子量約3,000のポリオキシプロピレントリオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量約26,000(送液システムとして東ソー製HLC−8120GPCを用い、カラムは東ソー製TSK−GEL Hタイプを用い、溶媒はTHFを用いて測定したポリスチレン換算分子量)のポリプロピレンオキシド(P−1)を得た。この水酸基末端ポリプロピレンオキシド(P−1)の水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。未反応の塩化アリルを減圧脱揮により除去した。
得られた未精製のアリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量約26,000の3官能ポリプロピレンオキシドを得た。
得られたアリル基末端3官能ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、白金ビニルシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液150ppmを触媒として、トリメトキシシラン2.0重量部と90℃で2時間反応させ、トリメトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド(A−1)を得た。1H−NMR(日本電子製JNM−LA400を用いて、CDCl3溶媒中で測定)を用い、アリル基末端ポリプロピレンオキシドのポリプロピレンオキシド主鎖のメチル基(1.2ppm付近)のピーク積分値に対する末端アリル基−CH2−CH=CH2(5.1ppm付近)のピーク積分値の相対値(Sとする)と、ヒドロシリル化反応後のトリメトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド(A−1)のポリプロピレンオキシド主鎖のメチル基(1.2ppm付近)のピーク積分値に対する、末端シリル基のシリコン原子に結合したメチレン基−CH2−CH2−CH2−Si(OCH33(0.6ppm付近)のピーク積分値の相対値(S’とする)を求め、シリル基導入率(S’/S)を調べると、末端へのトリメトキシシリル基導入率は78%であることを確認した。
(合成例2)
合成例1で得られた水酸基末端ポリプロピレンオキシド(P−1)100重量部に対し、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)30ppmを触媒として使用して、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン1.8重量部を加え、90℃で1時間反応させ、トリメトキシシリル末端ポリオキシプロピレン系重合体(A−2)を得た。上記と同様、1H−NMRの測定により、末端へのトリメトキシシリル基導入率は70%であることを確認した。
(合成例3)
ポリプロピレングリコールを開始剤とし亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキサイドの重合を行い、数平均分子量約28,500(合成例1と同様の方法におけるポリスチレン換算分子量)の水酸基末端ポリエーテルオリゴマーを得た。続いてこの水酸基末端ポリエーテルオリゴマーの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−2−メチル−1−プロペンを添加して末端の水酸基をメタリル基に変換した。得られた未精製のメタリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がメタリル基である数平均分子量約28,500の2官能ポリプロピレンオキシドを得た。
得られたメタリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、硫黄(1wt%のトルエン溶液)70ppm、白金ジビニルジシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液150ppmを触媒として、ジメトキシメチルシラン2.75重量部と90℃で5時間反応させ、メチルジメトキシシリル末端ポリオキシプロピレン重合体(B−1)を得た。上記と同様、1H−NMRの測定により、末端へのメチルジメトキシシリル基導入率は98%であることを確認した。
(合成例4)
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールと分子量約3,000のポリオキシプロピレントリオールの1/1(重量比)混合物を開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量約19,000(合成例1と同様の方法におけるポリスチレン換算分子量)のポリプロピレンオキシドを得た。続いて、この水酸基末端ポリプロピレンオキシドの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。
得られた未精製のアリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量約19,000の3官能ポリプロピレンオキシドを得た。
得られたアリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、白金ビニルシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液150ppmを触媒として、メチルジメトキシシラン1.35重量部と90℃で2時間反応させ、メチルジメトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド(C−1)を得た。上記と同様、1H−NMRの測定により、末端へのメチルジメトキシシリル基導入率は約70%であることを確認した。
(合成例5)
ポリプロピレングリコールを開始剤とし亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドを重合し、数平均分子量約28,500(合成例1と同様の方法におけるポリスチレン換算分子量)のポリプロピレンオキシドを得た。続いて、この水酸基末端ポリプロピレンオキシドの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。
得られた未精製のアリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量約28,500の2官能ポリプロピレンオキシドを得た。
得られたアリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、白金ビニルシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液150ppmを触媒として、メチルジメトキシシラン0.94重量部と90℃で2時間反応させ、メチルジメトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド(C−2)を得た。1H−NMRの測定により、末端へのメチルジメトキシシリル基導入率は約78%であることを確認した。
(合成例6)
窒素雰囲気下、250L反応機に、CuBr(1.09kg)、アセトニトリル(11.4kg)、アクリル酸n−ブチル(26.0kg)及び2,5−ジブロモアジピン酸ジエチル(2.28kg)を加え、70〜80℃で30分程度撹拌した。これにペンタメチルジエチレントリアミンを加え、反応を開始した。反応開始30分後から2時間かけて、アクリル酸n−ブチル(104kg)を連続的に追加した。反応途中、ペンタメチルジエチレントリアミンを適宜添加し、内温70℃〜90℃となるようにした。ここまでで使用したペンタメチルジエチレントリアミン総量は220gであった。反応開始から4時間後、80℃で減圧下、加熱攪拌することにより揮発分を除去した。これにアセトニトリル(45.7kg)、1,7−オクタジエン(14.0kg)、ペンタメチルジエチレントリアミン(439g)を添加して、8時間撹拌を続けた。混合物を80℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、ろ過助剤として珪藻土、吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下(酸素濃度6%)、内温100℃で加熱攪拌した。混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を内温100℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。さらにこの濃縮物に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイト、熱劣化防止剤を加え、減圧下、加熱攪拌した(平均温度約175℃、減圧度10Torr以下)。さらに吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを追加し、酸化防止剤を加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下(酸素濃度6%)、内温150℃で加熱攪拌した。この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を減圧下で加熱攪拌して揮発分を除去し、アルケニル基を有する重合体を得た。
このアルケニル基を有する重合体、トリエトキシシラン(アルケニル基に対して3.0モル当量)、オルトギ酸メチル(アルケニル基に対して1.0モル当量)、白金ビニルシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液330ppmを混合し、窒素雰囲気下で、115℃で2時間加熱攪拌した。アルケニル基が消失したことを1H−NMRによって確認し、反応混合物を濃縮して、末端にトリエトキシシリル基を有するポリ(アクリル酸−n−ブチル)重合体を得た。得られた重合体の数平均分子量は約26,000(合成例1と同様の方法におけるポリスチレン換算分子量)、分子量分布は1.3であった。1H−NMRの分析により、末端へのトリエトキシシリル基導入率は約90%であることを確認した。
得られたトリエトキシシリル基末端ポリ(アクリル酸−n−ブチル)重合体100重量部に対し、0.5wt%の塩酸のメタノール溶液0.24重量%を触媒として使用し、20重量部のメタノールを添加して70℃で2時間混合攪拌して、末端のトリエトキシシリル基をトリメトキシシリル基に変換した。最後に、エタノールを減圧脱揮することにより除去した。以上により、トリメトキシシリル基末端ポリ(アクリル酸−n−ブチル)重合体(A−3)を得た。上記と同様、1H−NMRの測定により、末端へのトリメトキシシリル基導入率は90%であることを確認した。
(合成例7)
ポリプロピレングリコールを開始剤とし亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドを重合し、数平均分子量約28,500(合成例1と同様の方法におけるポリスチレン換算分子量)のポリプロピレンオキシドを得た。続いて、この水酸基末端ポリプロピレンオキシドの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。
得られた未精製のアリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量約28,500の2官能ポリプロピレンオキシドを得た。
得られたアリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、白金ビニルシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液150ppmを触媒として、トリエトキシシラン1.48重量部と90℃で2時間反応させ、トリエトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシドを得た。1H−NMRの測定により、末端へのトリエトキシシリル基導入率は約78%であることを確認した。
得られたトリエトキシシリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、0.5wt%の塩酸のメタノール溶液0.24重量%を触媒として使用し、20重量部のメタノールを添加して70℃で2時間混合攪拌して、末端のトリエトキシシリル基をトリメトキシシリル基に変換した。最後に、エタノールを減圧脱揮することにより除去した。以上により、トリメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体(A−4)を得た。上記と同様、1H−NMRの測定により、末端へのトリメトキシシリル基導入率は78%であることを確認した。
(合成例8)
ポリプロピレングリコールを開始剤とし亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキサイドの重合を行い、数平均分子量約37,500(合成例1と同様の方法におけるポリスチレン換算分子量)の水酸基末端ポリエーテルオリゴマーを得た。続いてこの水酸基末端ポリエーテルオリゴマーの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeのメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに3−クロロ−2−メチル−1−プロペンを添加して末端の水酸基をメタリル基に変換した。得られた未精製のメタリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n−ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がメタリル基である数平均分子量約37,500の2官能ポリプロピレンオキシドを得た。
得られたメタリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、硫黄(1wt%のトルエン溶液)70ppm、白金ジビニルジシロキサン錯体の白金含量3wt%のイソプロパノール溶液150ppmを触媒として、ジメトキシメチルシラン1.93重量部と90℃で5時間反応させ、メチルジメトキシシリル末端ポリオキシプロピレン重合体(B−2)を得た。上記と同様、1H−NMRの測定により、末端へのメチルジメトキシシリル基導入率は98%であることを確認した。
(実施例1〜9、比較例1〜21)
合成例1〜5で得られた重合体(A−1、A−2、B−1、C−1、C−2)の単体または混合物100重量部、表面処理膠質炭酸カルシウム(白石工業(株)製、商品名:白艶華CCR)120重量部、分子量3,000のポリプロピレングリコール系可塑剤(三井武田ケミカル(株)製、商品名:アクトコールP−23)55重量部、酸化チタン(石原産業(株)製、商品名:タイペークR−820)20重量部、チクソ性付与剤(楠本化成(株)製、商品名:ディスパロン6500)2重量部、紫外線吸収剤(チバ・ジャパン(株)製、商品名:チヌビン326)1重量部、光安定剤(三共ライフテック(株)製、商品名:サノールLS770)1重量部までを計量し、スパチュラで荒く混合した後、3本ペイントロールに3回かけて、よく分散させたものを主剤とした。この主剤に、脱水剤のビニルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン(株)製、商品名:A−171)2重量部、および、接着性付与剤のγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン(株)製、商品名:A−1110)3重量部、シラノール縮合触媒としてジブチル錫ジラウレート(三共(株)製、商品名:DBDL)0.2部、または、ジブチルスズビス(アセチルアセトネート)(日東化成(株)製、商品名:ネオスタンU−220H)2部、または、1−o−トリルビグアニド(大内新興化学(株)製、商品名:ノクセラーBG)6重量部を表1〜表3に示す処方にしたがって添加し、自転・公転ミキサー((株)シンキー製、商品名:あわとり錬太郎ARE−250)を用いて攪拌・脱泡を行った。
上記で作成した硬化性組成物を用いて、以下の要領で、表面硬化性(皮張り時間)と、硬化物の引張物性を評価した。
なお、表1および表2中の実施例1〜6、および、比較例1〜10には、ジブチル錫化合物を含むが、組成物中のジブチル錫化合物の含有量は、いずれも0.5wt%未満である。比較例11〜15には、ジブチル錫化合物の含有量が0.5wt%を超えている。表3中の実施例7〜9、および比較例16〜21には、ジブチル錫化合物は全く添加されていない。
(実施例10〜19、比較例22、23)
合成例6〜8で得られた重合体(A−3、A−4、B−2)および市販のトリメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体(Bayer(株)製、商品名:Desmoseal S XP 2458)の単体または混合物100重量部、表面処理膠質炭酸カルシウム(白石工業(株)製、商品名:白艶華CCR)120重量部、フタル酸ジイソデシル系可塑剤((株)ジェイ・プラス製、商品名:DIDP)55重量部、酸化チタン(石原産業(株)製、商品名:タイペークR−820)20重量部、チクソ性付与剤(楠本化成(株)製、商品名:ディスパロン6500)2重量部、紫外線吸収剤(チバ・ジャパン(株)製、商品名:チヌビン326)1重量部、光安定剤(三共ライフテック(株)製、商品名:サノールLS770)1重量部までを計量し、スパチュラで荒く混合した後、3本ペイントロールに3回かけて、よく分散させたものを主剤とした。この主剤に、脱水剤のビニルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン(株)製、商品名:A−171)2重量部、および、接着性付与剤のγ−アミノプロピルトリメトキシシラン(GE東芝シリコーン(株)製、商品名:A−1110)3重量部、シラノール縮合触媒として
ジオクチルスズビス(アセチルアセトナート)(TIB Chemicals社製、商品名:TK223)0.5重量部、または、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン(サンアプロ(株)製、商品名:DBU)0.9重量部、または、1−o−トリルビグアニド(大内新興化学(株)製、商品名:ノクセラーBG)6重量部、または1−フェニルグアニジン溶液4.4重量部を表4に示す処方にしたがって添加し、自転・公転ミキサー((株)シンキー製、商品名:あわとり錬太郎ARE−250)を用いて攪拌・脱泡を行った。なお、1−フェニルグアニジン溶液とは、1−フェニルグアニジン2重量部とn−ブチルベンゼンスルホンアミド(富士アミドケミカル(株)製、商品名:トップサイザー7号)2.4重量部を混合攪拌し、50℃乾燥機に3時間入れて完全に溶解させたもので、室温に戻した状態で使用した。
上記で作成した硬化性組成物を用いて、以下の要領で、表面硬化性(皮張り時間)と、硬化物の引張物性を評価した。なお、表4中の実施例および比較例の全ての硬化性組成物に、ジブチル錫化合物は全く添加されていない。
(硬化性試験)
各硬化性組成物を、厚さ約5mmの型枠にスパチュラを用いて充填し、表面を平面状に整えた。この時間を硬化開始時間とし、表面をスパチュラで触り、スパチュラに配合物が付着しなくなった時間を皮張り時間として測定を行った。皮張り時間は、23℃50%RHの条件下で測定した。
(硬化物の伸び物性)
各硬化性組成物をポリエチレン製の型枠に気泡が入らないように注意深く流し込み、23℃50%RHで3日間、さらに50℃で4日間養生させて得られた厚さ3mmの硬化物シートから、3号ダンベル型に打ち抜き、23℃50%RHで引張試験(引張速度200mm/分)を行い、50%モジュラス、100%モジュラス、破断時の強度、破断時の伸びを測定した。
工業用シーリング材として使用される場合には、表面の硬化時間は2時間以内が好ましく、また硬化性組成物の破断時の伸びは500%以上が望ましいと考えられている。
表1、表2、表3、表4に示す通り、本発明の硬化性組成物は、実施例が示すように、ジブチル錫化合物の含量が0.5重量%以下であるにも関わらず、表面硬化性が2時間以内と速く、硬化物が高伸び(500%以上)の物性を両立した。またジブチル錫化合物の含有量が少ないため、使用環境に優しいという利点を有する。
なお、比較例11、12の硬化性組成物は、表面硬化時間が1分未満であり、表面が平滑なシート状サンプルを作成できず、硬化物の引張物性も正確な評価が不可能であった。このように表面硬化速度が1分未満であっては、現場での作業時間の確保が難しく、適さない。
Figure 2009011329
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本発明の硬化性組成物は、粘着剤;建造物、船舶、自動車、道路などのシーリング材;接着剤;型取剤;防振材;制振材;防音材;発泡材料;塗料;吹付材などに好適に使用され、これらの用途のなかでも、得られる硬化物が柔軟性および接着性に優れていることから、シーリング材または接着剤として使用されることがより好ましい。
また、本発明の硬化性組成物は、太陽電池裏面封止材などの電気・電子部品材料;電線・ケーブル用絶縁被覆材などの電気絶縁材料;弾性接着剤;コンタクト型接着剤;スプレー型シール材;クラック補修材;タイル張り用接着剤;粉体塗料;注型材料;医療用ゴム材料;医療用粘着剤;医療機器シール材;食品包装材;サイディングボードなどの外装材の目地用シーリング材;コーティング材;プライマー;電磁波遮蔽用導電性材料、熱伝導性材料;ホットメルト材料;電気電子用ポッティング剤;フィルム;ガスケット;各種成形材料;および、網入りガラスや合わせガラス端面(切断部)の防錆・防水用封止材;自動車部品、電機部品、各種機械部品などにおいて使用される液状シール剤など様々な用途に利用可能である。
更に、単独あるいはプライマーの助けをかりてガラス、磁器、木材、金属、樹脂成形物などの如き広範囲の基質に密着しうるので、種々のタイプの密封用組成物および接着用組成物としても使用可能である。
また、本発明の硬化性組成物は、内装パネル用接着剤、外装パネル用接着剤、タイル張り用接着剤、石材張り用接着剤、天井仕上げ用接着剤、床仕上げ用接着剤、壁仕上げ用接着剤、車両パネル用接着剤、電気・電子・精密機器組立用接着剤、ダイレクトグレージング用シーリング材、複層ガラス用シーリング材、SSG工法用シーリング材、建築物のワーキングジョイント用シーリング材、防水材としても使用可能である。

Claims (20)

  1. (A)シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(1):
    −SiX3 (1)
    (式中、Xは水酸基または加水分解性基を示し、3個のXは相互に同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基を有する反応性ケイ素基含有有機重合体、および、
    (B)シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基として、一般式(2):
    −O−R1−CH(CH3)−CH2−Si(R2 3-a)Xa (2)
    (式中、R1は水素、炭素、及び窒素からなる群より選択される1種以上を構成原子として含有する炭素数1から20の2価の有機基を示し、R2は炭素数1から20のアルキル基、炭素数6から20のアリール基、炭素数7から20のアラルキル基または−OSi(R’)3で示されるトリオルガノシロキシ基を示す。ここでR’は炭素数1から20の一価の炭化水素基であり3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい。Xは水酸基または加水分解性基を示し、Xが二個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは1または2を示す。)で表される構造部分を有する反応性ケイ素基含有有機重合体、を含み、(A)成分と(B)成分の重量比が25/75〜75/25であることを特徴とする硬化性組成物。
  2. (B)成分の有機重合体が有する末端構造の85%以上が、一般式(2)で表される反応性ケイ素基であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. (A)成分の有機重合体が有するケイ素含有基が、一般式(3):
    −O−R3−SiX3 (3)
    (式中、R3は、炭素数1から6の2価の炭化水素基であり、Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の硬化性組成物。
  4. (A)成分の有機重合体が有するケイ素含有基が、一般式(4):
    −C(=O)−NR4−R3−SiX3 (4)
    (式中、R3は、前記に同じ。R4は、炭素数1から20の炭化水素基。Xは前記と同じであり、3個のXは同一であってもよく、異なっていてもよい)で表される基であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の硬化性組成物。
  5. (A)成分の有機重合体が有するケイ素含有基が、重合体の末端位置に存在することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の硬化性組成物。
  6. 一般式(2)中に記載のR1がCH2であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性組成物。
  7. 一般式(2)中に記載のaが2であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の硬化性組成物。
  8. (B)成分の有機重合体の主鎖骨格が、ポリオキシアルキレン及び/又はビニル系重合体であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性組成物。
  9. (A)成分の有機重合体の主鎖骨格が、ポリオキシアルキレン及び/又はビニル系重合体であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の硬化性組成物。
  10. (A)成分および/または(B)成分の有機重合体の主鎖骨格が、複合金属シアン化物錯体触媒を用いて重合したポリオキシアルキレン系重合体であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物。
  11. (B)成分の有機重合体の数平均分子量(Mn)が、16,500〜50,000であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物。
  12. (C)成分として、炭素数1から8のアルキル基を有するジアルキル錫化合物を硬化性組成物の総量に対して0.5重量%未満含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の硬化性組成物。
  13. (C)成分のジアルキル錫化合物が、ジブチル錫化合物であることを特徴とする請求項12に記載の硬化性組成物。
  14. (C)成分のジアルキル錫化合物が、ジオクチル錫化合物であることを特徴とする請求項12に記載の硬化性組成物。
  15. (D)成分として、アミジン化合物を硬化性組成物の総量に対して0.1〜5重量%含むことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の硬化性組成物。
  16. (E)成分として、アミノ基を有するシランカップリング剤をさらに含むことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の硬化性組成物。
  17. (F)成分として、膠質炭酸カルシウムをさらに含むことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の硬化性組成物。
  18. 請求項1〜17のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなるシーリング材。
  19. 請求項1〜17のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる接着剤。
  20. 請求項1〜17のいずれかに記載の硬化性組成物を用いてなる防水材。
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