JPWO2014050592A1 - 構造体 - Google Patents

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Abstract

光を透過させる部材、前記部材によって形成される目地、及び、前記目地に充填された硬化性組成物の硬化物からなる構造体であって、前記硬化性組成物が、(A)数平均分子量が8000以上50000以下であり、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を1分子当り平均して1.0〜3.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、(B)数平均分子量が1000以上8000未満であり、シロキサン結合を形成し得るケイ素含有基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、(D)シラノール縮合触媒、(E)シランカップリング剤、および、(F)無機充填材を含有し、(F)成分を除く硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<(a+b)/x>が60〜99重量%であることを特徴とする構造体。

Description

本発明は、少なくとも1つが光を透過させる部材からなる目地と、その目地に充填された硬化性組成物の硬化物からなる構造体に関する。
分子中に少なくとも1個の反応性ケイ素基を含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の中でも、主鎖骨格がポリオキシアルキレン系重合体や(メタ)アクリル酸エステル系重合体である有機重合体は、特許文献1、特許文献2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、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を含有する硬化性組成物は、耐候性、耐熱性、接着性などに優れる。
シーリング材は一般に、各種部材間の接合部や隙間、目地に充填し、水密・気密を付与する目的で使用される。従って、シーリング材に要求される特徴のうち、使用部位への長期にわたる追従性は大変重要である。
一般に、シーリング材や接着剤は屋外で日光や風雨に曝されながら使用される場合が多く、シーリング材の耐候性に注意を払わなくてはならない。なぜなら、シーリング材に配合される重合体は一般に、光、熱、水の他、機械的、電気的、化学的、微生物的な外的因子に長期間曝されることで徐々に劣化するからである(非特許文献1)。これら外的要因のうちでも光の影響は大きいので、ガラスなどの光を透過させうる部材からなる目地に使用される硬化性組成物には特に耐候接着性が求められる。
光を透過させうる部材からなる目地と、その目地に充填された硬化性組成物の硬化物からなる構造体の一例は、複層ガラスである。一般に複層ガラスは、最低2枚のガラス板をスペーサーを介して対向させ、そのガラス板とスペーサーをブチル系シーラント(一次シール剤)にて密着させて中空層と外気を遮断した後、対向しているガラス板の内面とスペーサー外周とで構成された空隙をポリサルファイド系(PS)、ポリウレタン系(PU)、または、シリコーン系(SR)の常温硬化性シーリング材(二次シール材)で封着する方法で製造されている。この二種類のシーリング材を使用する方法は、デュアルシール工法と呼ばれ、広く普及している。
特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、及び、特許文献7には、前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体を用いた複層ガラス用シーリング材としての用途が記載されている。しかしながら、これらの先行文献に具体的に記載されたシーリング材を用いても、十分な耐候接着性を示さない場合があった。また、特許文献6では、反応性ケイ素基を含有するビニル系重合体とベンゾフェノン化合物を含有する硬化性組成物と光を透過させる部材からなる構造体が耐候接着性に優れていることを報告しているが、改善の余地がある。
一方、特許文献8、特許文献9、及び、特許文献10には、1分子当りの反応性ケイ素基の数が多い(メタ)アクリル酸エステル系重合体と、1分子当りの反応性ケイ素基の数が少ない(メタ)アクリル酸エステル系重合体を併用して、低モジュラスで高伸びの硬化物を得る技術が開示されている。しかしながら、これらの先行文献には、反応性ケイ素基の数が多い(メタ)アクリル酸エステル系重合体と反応性ケイ素基の数が少ない(メタ)アクリル酸エステル系重合体との併用による耐候接着性への効果については記載されていない。
特開昭55−9669号公報 特開平1−198673号公報 特開2005−281073号公報 国際公開第09/013308号パンフレット 特開2010−111870号公報 特開2011−190394号公報 国際公開第2005/075562号パンフレット 特開2011−236363号公報 特開2007−182590号公報 特開2004−107393号公報
大澤善次郎著、「高分子の光安定化技術」、株式会社CMC、1986年
本発明は、光を透過させる部材、上記部材によって形成される目地、及び、上記目地に充填された硬化性組成物の硬化物からなる構造体であって、耐候接着性に優れた硬化性組成物を使用する構造体の提供を目的とする。
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、数平均分子量が大きく1分子当りの反応性ケイ素基の数が多い(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)、数平均分子量が小さく1分子当りの反応性ケイ素基の数が少ない(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)、シラノール縮合触媒(D)、シランカップリング剤(E)、および、無機充填材(F)を含有し、(F)成分を除く該硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<(a+b)/x>が特定の値である硬化性組成物を用いることにより、上記課題を改善できることを見出し、本発明を完成させた。
本願発明は、目地を形成する部材のうち少なくとも1つが光を透過させる部材(I)からなる目地と、当該目地に充填された硬化性組成物の硬化物(II)からなる構造体であって、
目地に充填された硬化性組成物の硬化物(II)が
数平均分子量が8000以上50000以下であり、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を1分子当り平均して1.0〜3.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)、
数平均分子量が1000以上8000未満であり、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を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)、
シラノール縮合触媒(D)、
シランカップリング剤(E)、
および、
無機充填材(F)、
を含有し、(F)成分を除く該硬化性組成物の総重量(x)に対する(A)成分の重量(a)と(B)成分の重量(b)との総重量の比<(a+b)/x>が60wt%〜99wt%であることを特徴とする硬化性組成物の硬化物(II)である、構造体に関する。
すなわち、本願発明は、
光を透過させる部材、前記部材によって形成される目地、及び、前記目地に充填された硬化性組成物の硬化物からなる構造体であって、
前記硬化性組成物が、
(A)数平均分子量が8000以上50000以下であり、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を1分子当り平均して1.0〜3.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、
(B)数平均分子量が1000以上8000未満であり、シロキサン結合を形成し得るケイ素含有基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、
(D)シラノール縮合触媒、
(E)シランカップリング剤、
および、
(F)無機充填材
を含有し、
(F)成分を除く硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<(a+b)/x>が60〜99重量%であることを特徴とする構造体に関する。
光を透過させる部材がガラスであることが好ましい。
硬化性組成物が、更に、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を有するポリオキシアルキレン系重合体(C)を含有することが好ましい。
(C)成分の主鎖骨格が、ポリプロピレンオキサイドであることが好ましい。
(F)成分を除く該硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bと(C)成分の重量cとの総重量の比<(a+b+c)/x>が70〜99重量%であることが好ましい。
(A)成分のケイ素含有基および/または(B)成分のケイ素含有基が、一般式(1):
−SiR 3−a (1)
(式中、(3−a)個のRは、それぞれ独立に、炭素原子数1から20のアルキル基、炭素原子数3から8のシクロアルキル基、炭素原子数6から20のアリール基、炭素原子数7から20のアラルキル基または(R’)SiO−(R’は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基である)で示されるトリオルガノシロキシ基である。また、a個のXは、それぞれ独立に、水酸基または加水分解性基である。さらに、aは1、2、3のいずれかである)で表される基であることが好ましい。
(A)成分のケイ素含有基が、前記一般式(1)のaの値が2のケイ素含有基であることが好ましい。
(B)成分のケイ素含有基が、前記一般式(1)のaの値が3のケイ素含有基であることが好ましい。
(A)成分および/または(B)成分が、アクリル酸エステル系単量体単位を10重量%以上含有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体であることが好ましい。
(A)成分および/または(B)成分が、アクリル酸ブチル単量体単位を10重量%以上含有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体であることが好ましい。
(A)成分のケイ素含有基および/または(B)成分のケイ素含有基が、(メタ)アクリル酸エステル系重合体の側鎖の末端に存在することが好ましい。
(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの比(a/b)が、1/2〜4/1であることが好ましい。
(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、(D)成分を0.01〜5重量部含有することが好ましい。
(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、(E)成分を0.1〜20重量部含有することが好ましい。
(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、(F)成分を10〜500重量部含有することが好ましい。
(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、可塑剤の含有量が30重量部未満であることが好ましい。
(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、溶剤の含有量が1重量部未満であることが好ましい。
(A)成分および/または(B)成分が、溶液重合法により得られる重合体であることが好ましい。
(A)成分および/または(B)成分が、一般式(1)のケイ素含有基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含有する単量体混合物の重合により得られる重合体であることが好ましい。
本発明の構造体は、光に対する劣化が起こり難く、非常に厳しい環境下に曝されても長期に渡り接着性を失わず、光を透過させうる部材に対し優れた耐候接着性を有する硬化物を使用するので、構造体は長期に渡り優れた防水性、気密性を有する。
以下、本発明について詳しく説明する。なお、本明細書中において、シロキサン結合を形成し得るケイ素含有基のことを「反応性ケイ素基」ともいう。反応性ケイ素基は、ケイ素原子に結合した水酸基または加水分解性基を有する。
本発明は、光を透過させる部材、前記部材によって形成される目地、及び、前記目地に充填された硬化性組成物の硬化物からなる構造体であって、
前記硬化性組成物が、
(A)数平均分子量が8000以上50000以下であり、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を1分子当り平均して1.0〜3.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、
(B)数平均分子量が1000以上8000未満であり、シロキサン結合を形成し得るケイ素含有基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、
(D)シラノール縮合触媒、
(E)シランカップリング剤、
および、
(F)無機充填材
を含有し、
(F)成分を除く硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<(a+b)/x>が60〜99重量%であることを特徴とする構造体に関する。
<光を透過させる部材(I)>
本発明において、目地を形成する部材のうち、少なくとも1つは光を透過させる部材(I)である。本発明で使用する硬化性組成物は、被着体が透明材料である場合に特に有効に用いることができる。
ここでいう光を透過させる部材は光を通すものであればよく、透き通っているものだけでなく、透明の程度が少ない半透明のものや、材料表面に細かい凹凸をつけたりしたもの、フッ化水素酸で腐食させた不透明ではあるが光を通すものなども含まれる。また、ガラス板の裏面にアマルガムを塗布して製造される鏡のように、透明材料が構造の一部を形成するような材料(基材)も含まれる。光を透過させる部材としては、特に限定されないが、たとえば、ガラス、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどのポリ(メタ)アクリレート類、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂の建築材料等が挙げられる。これらの中でも、ガラスが特に好ましい。
ガラスとしては、特に制約はなく、好ましくは、フロート板ガラス、みがき板ガラス、型板ガラス、網入りガラス、線入り板ガラス、熱線吸収板ガラス、熱線反射ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、合わせガラス、複層ガラス、真空複層ガラス、熱高遮断断熱複層ガラス、防火ガラス、電磁波遮断ガラス、その他の各種機能ガラスを挙げることができる。
光を透過させる部材は、その表面に防汚作用を有する層が設けられてなるものであってもよい。ここで、防汚作用とは、光触媒作用による有機物の分解作用や、親水性に基づく雨水による汚染物質除去作用などが挙げられる。
光触媒作用による防汚作用を有する層(以下、光触媒層ともいう)は、光触媒作用を有する材料を含むものであれば、特に限定されない。光触媒作用を有する材料としては、光触媒、シリケートコート等が挙げられる。光触媒としては、特に限定されないが、例えばTiO、SrTiO、ZnO、CdS、SnO等が挙げられ、好ましくはTiOである。
親水性に基づく防汚作用を有する層は、親水性材料を有する材料を含むものであれば、特に限定されない。親水性材料としては、例えばシリカ等が挙げられる。
また、当該光触媒層は、上記光触媒作用を有する材料以外に、さらに親水性材料を含むことができる。このような光触媒層としては、TiOとシリカの両方を含む層などが好ましく挙げられる。
また、防汚作用を有する層として、たとえば、光触媒活性を有するアナターゼ型の酸化チタンを含む組成物を部材表面にコートすることで得られる層も挙げられる。この層は、部材に太陽光が照射された際に、部材表面に有機物分解能と超親水性能の両方を発現する。光を透過させる部材は、有機物分解能によって、部材表面に付着した有機汚染物質を分解するとともに、超親水性作用により表面の有機系および無機系の汚染性物質を洗い流す効果を有することができる。
光触媒層は、通常、上記光触媒作用を有する材料の微粒子を用いて形成される。微粒子の粒子径としては、0.005〜1μmが好ましく、0.01〜0.3μmが特に好ましい。
防汚作用を有する層の厚さは、0.01〜10μmが好ましい。
防汚作用を有する層は、光触媒作用を有する材料や親水性材料を含む溶液、分散液等を用いて、浸漬、スパッタ、溶射、スプレーなどの方法により、光を透過させる部材上に形成することができる。
表面に光触媒作用による防汚作用を有する層が設けられてなる光を透過させる部材の具体例を挙げると、該性能を有するガラス材料として、BIO CLEAN(Saint−Gobain社製)、Active glass(Pilkington社製)、SunClean(PPG社製)、ハイドロテクト(TOTO社製)、クリアテクト(日本板硝子社製)等が上市されているが、これらには限定されない。
<硬化物(II)>
本発明で用いられる硬化物(II)は、少なくとも1つの前記部材(I)からなる目地に、以下の硬化性組成物を充填した後に、該硬化性組成物を硬化させて得た硬化物である。
<硬化性組成物>
本発明で用いられる硬化性組成物は、重合体成分として、数平均分子量が8000以上50000以下であり、反応性ケイ素基を1分子当り平均して1.0〜3.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)、および、数平均分子量が1000以上8000未満であり、反応性ケイ素基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)、を含有する。
<<(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)>>
本発明では、数平均分子量が8000以上50000以下であり、反応性ケイ素基を1分子当り平均して1.0〜3.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)を必須成分として使用する。
(A)成分の数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)におけるポリスチレン換算において8000以上50000以下であることが必須であり、より好ましくは10000以上30000以下であり、更に好ましくは12000以上25000以下であり、特に好ましくは15000以上20000以下である。(A)成分の数平均分子量が8000未満であると硬化物の伸び物性が低下することがある。一方、(A)成分の数平均分子量が50000より大きいと高粘度で作業性が悪くなることがある。
(A)成分に含有される反応性ケイ素基の個数は、重合体1分子中に平均して、1.0〜3.5個であることが必須であり、好ましくは1.2〜3.0個、より好ましくは1.4〜2.5個、更に好ましくは1.5〜2.3個、特に好ましくは1.6〜2.0個である。1.0個未満であると硬化性が低下し、良好なゴム弾性挙動や初期接着性や耐候接着性を発現しにくくなることがある。一方、3.5個より多いと硬化物が硬くなり、伸び物性が低下することがある。
(A)成分に含有される反応性ケイ素基は、伸び物性の点から、前記一般式(1)のaの値が2のケイ素含有基であることが好ましい。
(A)成分は、単独で使用してもよいし2種以上併用してもよい。
<<(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)>>
本発明では、数平均分子量が1000以上8000未満であり、反応性ケイ素基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体(B)を必須成分として使用する。
(B)成分の数平均分子量は、GPCにおけるポリスチレン換算において1000以上8000未満であることが必須であり、より好ましくは2000以上7500以下であり、更に好ましくは3000以上7000以下であり、特に好ましくは4000以上6000以下である。(B)成分の数平均分子量が1000未満であると硬化物の伸び物性が低下することがある。一方、(B)成分の数平均分子量が8000以上であると高粘度で作業性が悪くなることがある。
(B)成分に含有される反応性ケイ素基の個数は、重合体1分子中に平均して、0.5〜1.5個であることが必須であり、好ましくは0.6〜1.4個、より好ましくは0.7〜1.3個、更に好ましくは0.8〜1.2個、特に好ましくは0.9〜1.1個である。0.5個未満である硬化性や耐クリープ性が低下し、初期接着性や耐候接着性を発現しにくくなることがある。一方、1.5個より多いと硬化物が硬くなり、伸び物性が低下することがある。
(B)成分に含有される反応性ケイ素基は、硬化物強度や耐クリープ性の点から、前記一般式(1)のaの値が3のケイ素含有基であることが好ましい。
(B)成分は、単独で使用してもよいし2種以上併用してもよい。
本発明で用いられる硬化性組成物は、後述の(F)成分を除く該硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<(a+b)/x>が60〜99重量%であることが必須である。
(A)成分と(B)成分を組合せることにより、粘度の値を低く抑えながら、高伸びの物性を得ることができる。また、<(a+b)/x>の値を60〜99重量%と高くすることにより、ガラスなどの部材から透過した光に対し、安定性の高い(メタ)アクリル酸エステル系重合体の架橋構造が、硬化性組成物中に高密度に形成され、耐候接着性に優れる硬化性組成物となる。<(a+b)/x>の値は、62〜95重量%が好ましく、63〜90重量%がより好ましく、64〜80重量%が更に好ましく、65〜70重量%が特に好ましい。ポリオキシアルキレン系重合体や可塑剤等の添加によって、<(a+b)/x>の値が60重量%を下回ると、光による劣化が進行して耐候接着性が不十分になることがある。一方、<(a+b)/x>の値が99重量%を上回ると高粘度で作業性が悪くなったり、硬化物の伸び物性が低下することがある。
(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの比(a/b)は、1/2〜4/1が好ましく、2/3〜3/1がより好ましく、1/1〜2/1が特に好ましい。<a/b>の値が1/2未満であると、硬化物の伸び物性が低下することがある。一方、<a/b>の値が4/1を超えると、高粘度で作業性が悪くなることがある。
(A)成分及び(B)成分において、前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体の主鎖を構成する(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとしては特に限定されず、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、(メタ)アクリル酸2−アミノエチル、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、メタクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロイルオキシメチルジメトキシメチルシラン、メタクリロイルオキシメチルジエ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等が挙げられる。
前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体では、(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとともに、以下のビニル系モノマーを共重合することもできる。該ビニル系モノマーを例示すると、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;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のケイ素含有ビニル系モノマー;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。なかでも、生成物の物性等から、スチレン系モノマー又は(メタ)アクリル酸系モノマーからなる重合体が好ましい。
(A)成分および/または(B)成分は、より好ましくは、アクリル酸エステルモノマー及びメタクリル酸エステルモノマーからなる(メタ)アクリル系重合体であり、特に好ましくはアクリル酸エステルモノマーからなるアクリル系重合体である。現場施工型の用途においては、低粘度で作業性に優れることが要求される為、アクリル酸エステル系モノマーを使用することが好ましい。全単量体単位の中のアクリル酸エステル系単量体単位の割合は、10重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましく、50重量%以上が更に好ましく、70重量%以上が特に好ましい。アクリル酸エステル系モノマーの中でも、アクリル酸ブチルは低粘度で作業性に優れることから特に好ましい。全単量体単位の中のアクリル酸ブチル単量体単位の割合は、10重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましく、50重量%以上が更に好ましく、70重量%以上が特に好ましい。
一方、自動車用途等の耐油性等が要求される用途においては、アクリル酸エチルを主とした共重合体が更に好ましい。このアクリル酸エチルを主とした重合体は耐油性に優れるが低温特性(耐寒性)にやや劣る傾向があるため、その低温特性を向上させるために、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も可能である。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ていくので、耐油性を要求される用途にはその比率は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等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−エトキシエチル等を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耐熱性が劣る傾向にあるので、耐熱性が要求されるときには、その比率は40%以下にするのが好ましい。各種用途や要求される目的に応じて、必要とされる耐油性や耐熱性、低温特性等の物性を考慮し、その比率を変化させ、適した重合体を得ることが可能である。例えば、限定はされないが、耐油性や耐熱性、低温特性等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)の共重合体が挙げられる。本発明においては、これらの好ましいモノマーを他のモノマーと共重合、更にはブロック共重合させても構わなく、その際は、これらの好ましいモノマーが重量比で40%以上含まれていることが好ましい。なお上記表現形式で例えば(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/あるいはメタクリル酸を表す。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の合成法としては、特に限定されず、公知の方法で行えばよい。但し、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、粘度が高くなるという問題を有している。従って、分子量分布が狭く、粘度の低い(メタ)アクリル酸エステル系重合体であって、高い割合で分子鎖末端に架橋性官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を得るためには、リビングラジカル重合法を用いることが好ましい。
「リビングラジカル重合法」の中でも、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等を開始剤、遷移金属錯体を触媒として(メタ)アクリル酸エステル系モノマーを重合する「原子移動ラジカル重合法」は、上記の「リビングラジカル重合法」の特徴に加えて、官能基変換反応に比較的有利なハロゲン等を末端に有し、開始剤や触媒の設計の自由度が大きいことから、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はさらに好ましい。この原子移動ラジカル重合法としては例えば、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頁などが挙げられる。
(A)成分及び(B)成分において、反応性ケイ素基としては、一般式(1):
−SiR 3−a (1)
(式中、(3−a)個のRは、それぞれ独立に、炭素原子数1から20のアルキル基、炭素原子数3から8のシクロアルキル基、炭素原子数6から20のアリール基、炭素原子数7から20のアラルキル基または(R’)SiO−(R’は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基である)で示されるトリオルガノシロキシ基である。また、a個のXは、それぞれ独立に、水酸基または加水分解性基である。さらに、aは1、2、3のいずれかである)で表される基が挙げられる。
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。
すなわち、一般式(2):
−SiR 3−a(OR (2)
(式中、a、Rは前記に同じ。a個のRは、それぞれ独立に、炭素原子数1〜8の炭化水素基である。)で表される基は、加水分解性が穏やかで取扱いやすいことから好ましい。
加水分解性基や水酸基は、1個のケイ素原子に1〜3個の範囲で結合することができ、硬化性の点から2個または3個が好ましい。加水分解性基や水酸基がケイ素原子に2個以上結合する場合には、それらは同じであってもよいし、異なってもよい。ケイ素原子上に3つの水酸基又は加水分解性基を有する反応性ケイ素基は、活性が高く良好な硬化性が得られること、また、得られる硬化物の復元性、耐久性、耐クリープ性に優れることから好ましい。つまり、一般式(1)および一般式(2)のaの値は、硬化性および復元性の点から、2または3が好ましく、3がより好ましい。一方、ケイ素原子上に2つの水酸基又は加水分解性基を有する反応性ケイ素基は、貯蔵安定性に優れ、また、得られる硬化物が高伸び、高強度であることから好ましい。つまり、一般式(1)および一般式(2)のaの値は、貯安性および硬化物物性の点から、2が好ましい。
また上記一般式(1)および一般式(2)におけるR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’)SiO−で示されるトリオルガノシロキシ基等が挙げられる。これらの中ではメチル基が特に好ましい。
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、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。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、ジメトキシメチル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。また、貯蔵安定性や伸び物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。また、トリエトキシシリル基およびジエトキシメチルシリル基は、反応性ケイ素基の加水分解反応に伴って生成するアルコールが、エタノールであり、より高い安全性を有することから特に好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体への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。
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合成方法としては、
(A)アルケニル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、反応性ケイ素基を有するヒドロシラン化合物を、ヒドロシリル化触媒存在下に付加させる方法;
(B)水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、イソシアネート基等の水酸基と反応し得る基と、反応性ケイ素基とを1分子中に有する化合物を反応させる方法;
(C)ラジカル重合により(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成する際に、1分子中に重合性のアルケニル基と反応性ケイ素基を併せ持つ化合物を反応させる方法;
(D)ラジカル重合により(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成する際に、反応性ケイ素基を有する連鎖移動剤を用いる方法;
(E)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、1分子中に反応性ケイ素基と安定なカルバニオンを有する化合物を反応させる方法;などが挙げられる。
(A)の方法で用いるアルケニル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体は種々の方法で得られる。以下に合成方法を例示するが、これらに限定されるわけではない。
(A−a)ラジカル重合により(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成する際に、例えば下記の一般式(3)に挙げられるような一分子中に重合性のアルケニル基と重合性の低いアルケニル基を併せ持つ化合物を第2のモノマーとして反応させる方法。
C=C(R20)−R21−R22−C(R23)=CH (3)
(式中、R20は水素またはメチル基を示し、R21は−C(O)O−、またはo−,m−,p−フェニレン基を示し、R22は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基を示し、1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。R23は水素、または炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数7〜20のアラルキル基を示す)
なお、一分子中に重合性のアルケニル基と重合性の低いアルケニル基を併せ持つ化合物を反応させる時期に制限はないが、特にリビングラジカル重合で、ゴム的な性質を期待する場合には重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、第2のモノマーとして反応させるのが好ましい。
(A−b)リビングラジカル重合により(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成する際に、重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、例えば1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエンなどのような重合性の低いアルケニル基を少なくとも2個有する化合物を反応させる方法。
(A−c)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、例えばアリルトリブチル錫、アリルトリオクチル錫などの有機錫のようなアルケニル基を有する各種の有機金属化合物を反応させてハロゲンを置換する方法。
(A−d)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、一般式(4)に挙げられるようなアルケニル基を有する安定化カルバニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
(R24)(R25)−R26−C(R23)=CH (4)
(式中、R23は上記に同じ、R24、R25はともにカルバニオンCを安定化する電子求引基であるか、または一方が前記電子求引基で他方が水素または炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基を示す。R26は直接結合、または炭素数1〜10の2価の有機基を示し、1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。Mはアルカリ金属イオン、または4級アンモニウムイオンを示す)
24、R25の電子求引基としては、−COR、−C(O)Rおよび−CNの構造を有するものが特に好ましい。
(A−e)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、例えば亜鉛のような金属単体あるいは有機金属化合物を作用させてエノレートアニオンを調製し、しかる後にハロゲンやアセチル基のような脱離基を有するアルケニル基含有化合物、アルケニル基を有するカルボニル化合物、アルケニル基を有するイソシアネート化合物、アルケニル基を有する酸ハロゲン化物等の、アルケニル基を有する求電子化合物と反応させる方法。
(A−f)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、例えば一般式(5)あるいは(6)に示されるようなアルケニル基を有するオキシアニオンあるいはカルボキシレートアニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
C=C(R23)−R27−O (5)
(式中、R23、Mは上記に同じ。R27は炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい)
C=C(R23)−R28−C(O)O (6)
(式中、R23、Mは上記に同じ。R28は直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい)
などが挙げられる。
上述の反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の合成法は、前述のような有機ハロゲン化物等を開始剤とし、遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
またアルケニル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体から得ることも可能であり、以下に例示する方法が利用できるがこれらに限定されるわけではない。水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の水酸基に、
(A−g)ナトリウムメトキシドのような塩基を作用させ、塩化アリルのようなアルケニル基含有ハロゲン化物と反応させる方法。
(A−h)アリルイソシアネート等のアルケニル基含有イソシアネート化合物を反応させる方法。
(A−i)(メタ)アクリル酸クロリドのようなアルケニル基含有酸ハロゲン化物をピリジン等の塩基存在下に反応させる方法。
(A−j)アクリル酸等のアルケニル基含有カルボン酸を酸触媒の存在下に反応させる方法;等が挙げられる。
本発明では(A−a)(A−b)のようなアルケニル基を導入する方法にハロゲンが直接関与しない場合には、リビングラジカル重合法を用いて(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成することが好ましい。制御がより容易である点から(A−b)の方法がさらに好ましい。
反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体のハロゲンを変換することによりアルケニル基を導入する場合は、反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤、遷移金属錯体を触媒としてビニル系モノマーをラジカル重合すること(原子移動ラジカル重合法)により得る、末端に反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を用いるのが好ましい。制御がより容易である点から(A−f)の方法がさらに好ましい。
また、反応性ケイ素基を有するヒドロシラン化合物としては特に制限はないが、代表的なものを示すと、一般式(7)で示される化合物が例示される。
H−(SiR 2−bO)−SiR 3−a (7)
(式中、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基または(R’)SiO−(R’は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の置換あるいは非置換の炭化水素基である)で示されるトリオルガノシロキシ基である。また、Xは、前記に同じ。さらに、aは0、1、2、3のいずれかであり、bは0、1、2のいずれかであり、aとbとが同時に0になることはない。mは0または1〜19の整数である。また、a+mb≧1である。)
これらヒドロシラン化合物の中でも、特に一般式(8)
H−SiR 3−a (8)
(式中、R、Xは、前記に同じ。aは1、2、3のいずれか。)
で示される反応性基を有する化合物が入手容易な点から好ましい。
上記の反応性ケイ素基を有するヒドロシラン化合物をアルケニル基に付加させる際には、遷移金属触媒が通常用いられる。遷移金属触媒としては、例えば、白金単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の担体に白金固体を分散させたもの、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金−オレフィン錯体、白金(0)−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体が挙げられる。白金化合物以外の触媒の例としては、RhCl(PPh,RhCl,RuCl,IrCl,FeCl,AlCl,PdCl・HO,NiCl,TiCl等が挙げられる。
(B)および(A−g)〜(A−j)の方法で用いる水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法は以下のような方法が例示されるが、これらの方法に限定されるものではない。
(B−a)ラジカル重合により(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成する際に、例えば下記の一般式(9)に挙げられるような一分子中に重合性のアルケニル基と水酸基を併せ持つ化合物を第2のモノマーとして反応させる方法。
C=C(R20)−R21−R22−OH (9)
(式中、R20、R21、R22は上記に同じ)
なお、一分子中に重合性のアルケニル基と水酸基を併せ持つ化合物を反応させる時期に制限はないが、特にリビングラジカル重合で、ゴム的な性質を期待する場合には重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、第2のモノマーとして反応させるのが好ましい。
(B−b)リビングラジカル重合により(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成する際に、重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、例えば10−ウンデセノール、5−ヘキセノール、アリルアルコールのようなアルケニルアルコールを反応させる方法。
(B−c)例えば特開平5−262808に示される水酸基含有ポリスルフィドのような水酸基含有連鎖移動剤を多量に用いてビニル系モノマーをラジカル重合させる方法。
(B−d)例えば特開平6−239912、特開平8−283310に示されるような過酸化水素あるいは水酸基含有開始剤を用いてビニル系モノマーをラジカル重合させる方法。
(B−e)例えば特開平6−116312に示されるようなアルコール類を過剰に用いてビニル系モノマーをラジカル重合させる方法。
(B−f)例えば特開平4−132706などに示されるような方法で、反応性の高い炭素−ハロゲン結合を少なくとも1個に有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体のハロゲンを加水分解あるいは水酸基含有化合物と反応させることにより、末端に水酸基を導入する方法。
(B−g)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、一般式(10)に挙げられるような水酸基を有する安定化カルバニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
(R24)(R25)−R26−OH (10)
(式中、R24、R25、R26、Mは上記に同じ)
24、R25の電子求引基としては、−COR、−C(O)Rおよび−CNの構造を有するものが特に好ましい。
(B−h)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、例えば亜鉛のような金属単体あるいは有機金属化合物を作用させてエノレートアニオンを調製し、しかる後にアルデヒド類、又はケトン類を反応させる方法。
(B−i)反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体に、例えば一般式(11)あるいは(12)に示されるような水酸基を有するオキシアニオンあるいはカルボキシレートアニオンを反応させてハロゲンを置換する方法。
HO−R27−O (11)
(式中、R27およびMは前記に同じ)
HO−R28−C(O)O (12)
(式中、R28およびMは前記に同じ)
(B−j)リビングラジカル重合により(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成する際に、重合反応の終期あるいは所定のモノマーの反応終了後に、第2のモノマーとして、一分子中に重合性の低いアルケニル基および水酸基を有する化合物を反応させる方法。
このような化合物としては特に限定されないが、一般式(13)に示される化合物等が挙げられる。
C=C(R20)−R27−OH (13)
(式中、R20およびR27は上述したものと同様である。)
上記一般式(13)に示される化合物としては特に限定されないが、入手が容易であるということから、10−ウンデセノール、5−ヘキセノール、アリルアルコールのようなアルケニルアルコールが好ましい。
本発明では(B−a)〜(B−e)及び(B−j)のような水酸基を導入する方法にハロゲンが直接関与しない場合には、リビングラジカル重合法を用いて(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成することが好ましい。制御がより容易である点から(B−b)の方法がさらに好ましい。
反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体のハロゲンを変換することにより水酸基を導入する場合は、有機ハロゲン化物、またはハロゲン化スルホニル化合物を開始剤、遷移金属錯体を触媒としてビニル系モノマーをラジカル重合すること(原子移動ラジカル重合法)により得る、末端に反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を用いるのが好ましい。制御がより容易である点から(B−i)の方法がさらに好ましい。
また、一分子中に反応性ケイ素基とイソシアネート基のような水酸基と反応し得る基を有する化合物としては、例えばγ−イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられ、必要により一般に知られているウレタン化反応の触媒を使用できる。
(C)の方法で用いる一分子中に重合性のアルケニル基と反応性ケイ素基を併せ持つ化合物としては、例えばトリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート、メチルジメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレートなどのような、下記一般式(14)で示すものが挙げられる。
C=C(R20)−R21−R29−[Si(R2−b(X)O]−Si(R3−a(X) (14)
(式中、R、R、R20、R21、X、a、b、mは上記に同じ。R29は、直接結合、または炭素数1〜20の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい。また、a+mb≧1である。)
(D)の連鎖移動剤法は、特公平3−14068号公報、特公平4−55444号公報等に開示されている。反応性ケイ素基を有する連鎖移動剤としては、反応性ケイ素基を有するメルカプタン、反応性ケイ素基を有するヒドロシランなどが挙げられる。
(E)の方法で用いられる、上述の反応性の高い炭素−ハロゲン結合を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の合成法は、前述のような有機ハロゲン化物等を開始剤とし、遷移金属錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。一分子中に反応性ケイ素基と安定化カルバニオンを併せ持つ化合物としては一般式(15)で示すものが挙げられる。
(R24)(R25)−R30−C(H)(R31)−CH−[Si(R2−b(X)O]−Si(R3−a(X) (15)
(式中、R、R、R24、R25、X、M、a、b、mは前記に同じ。R30は直接結合、または炭素数1〜10の2価の有機基で1個以上のエーテル結合を含んでいてもよい、R31は水素、または炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基または炭素数7〜10のアラルキル基を示す。また、a+mb≧1である。)
24、R25の電子求引基としては、−COR、−C(O)Rおよび−CNの構造を有するものが特に好ましい。
なお、上述の(A−f)や(B)等の記載の様な反応性ケイ素基の導入法により得られる、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を使用する硬化性組成物の場合、得られる硬化物の架橋構造の中にエステル結合やウレタン結合を含むことになるため、耐熱性がすこし低くなる傾向がある。そのため、本発明の効果を有効に発現するためには、末端官能基がヘテロ原子を介することなく炭素―炭素結合によって重合体に結合していることが好ましい。
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法としては、前述の方法以外に、たとえば、特開平6−211922号公報等に、連鎖移動剤を用いたフリーラジカル重合法を用いた製法が開示されている。また、特開平9−272714号公報等に、原子移動ラジカル重合法を用いた製法が開示されているが、特にこれらに限定されるものではない。
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法としては、重合時の反応性ケイ素基の反応によるゲル化が比較的起こり難いことから、溶液重合法が好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)および/または(B)に含有される反応性ケイ素基は、重合体の主鎖の末端よりも側鎖の末端に存在することが、速硬化性の点から好ましい。重合体の側鎖の末端に容易に反応性ケイ素基を導入できることから、(A)成分および/または(B)成分は、一般式(1)のケイ素含有基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含有する単量体混合物の重合により得られる重合体であることが好ましい。
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と後述の(C)成分であ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をブレンドしてなる有機重合体の製造方法は、特開昭59−122541号、特開昭63−112642号、特開平6−172631号、特開平11−116763号公報等に提案されているが、特にこれらに限定されるものではない。
好ましい具体例は、反応性ケイ素基を有し分子鎖が実質的に、下記一般式(16):
−CH−C(R)(COOR)− (16)
(式中、Rは水素原子またはメチル基、Rは炭素原子数1から7のアルキル基を示す)で表される炭素原子数1から7のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、下記一般式(17):
−CH−C(R)(COOR)− (17)
(式中、Rは前記に同じ、Rは炭素原子数8以上のアルキル基を示す)で表される炭素原子数8以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体に、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ブレンドして製造する方法である。
前記一般式(16)のRとしては、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等の炭素原子数1から7、好ましくは1から4、さらに好ましくは1から2のアルキル基が挙げられる。なお、Rのアルキル基は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。
前記一般式(17)のRとしては、たとえば2−エチルヘキシル基、ラウリル基、トリデシル基、セチル基、ステアリル基、ベヘニル基等の炭素原子数8以上、通常は8から30、好ましくは8から20の長鎖のアルキル基が挙げられる。なお、Rのアルキル基はRの場合と同様、単独でもよく、2種以上混合したものであってもよい。
該(メタ)アクリル酸エステル系重合体の分子鎖は実質的に式(16)及び式(17)の単量体単位からなるが、ここでいう「実質的に」とは該共重合体中に存在する式(16)及び式(17)の単量体単位の合計が50重量%をこえることを意味する。式(16)及び式(17)の単量体単位の合計は好ましくは70重量%以上である。
また式(16)の単量体単位と式(17)の単量体単位の存在比は、重量比で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40がさらに好ましい。
該共重合体に含有されていてもよい式(16)及び式(17)以外の単量体単位としては、たとえばアクリル酸、メタクリル酸等のアクリル酸;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等のアミド基、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基、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等のアミノ基を含む単量体;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、エチレン等に起因する単量体単位が挙げられる。
さらに、反応性ケイ素官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体をブレンドしてなる有機重合体の製造方法としては、他にも、反応性ケイ素基を有する有機重合体の存在下で(メタ)アクリル酸エステル系単量体の重合を行う方法が利用できる。この製造方法は、特開昭59−78223号公報、特開昭59−168014号公報、特開昭60−228516号公報、特開昭60−228517号公報等に具体的に開示されているが、これらに限定されるものではない。
<<ポリオキシアルキレン系重合体(C)>>
本発明では、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を有するポリオキシアルキレン系重合体(C)を必要に応じて硬化性組成物に使用することができる。
(C)成分の反応性ケイ素基としては、(メタ)アクリル酸エステル系重合体の場合と同様のものが挙げられ、特に前記一般式(1)で表される基が挙げられる。
(C)成分に含有される反応性ケイ素基は、伸び物性の点から、前記一般式(1)のaの値が2のケイ素含有基であることが好ましい。
反応性ケイ素基の導入方法は、前述の(メタ)アクリル酸エステル系重合体の場合に記載した方法と同じ導入方法が挙げられる。
前記ポリオキシアルキレン系重合体は、本質的に一般式(18):
−R−O− (18)
(式中、Rは、炭素原子数1から14の直鎖状もしくは分岐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り、一般式(18)におけるRは、炭素原子数1から14の、さらには2から4の、直鎖状もしくは分岐状アルキレン基が好ましい。一般式(18)で示される繰り返し単位の具体例としては、
−CHO−、−CHCHO−、−CHCH(CH)O−、−CHCH(C)O−、−CHC(CHO−、−CHCHCHCHO−
等が挙げられる。ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。特にシーラント等に使用される場合には、プロピレンオキシドの繰り返し単位を50重量%以上有するポリプロピレンオキシド重合体を主成分とする重合体から成るものが、非晶質であることや比較的低粘度である点から好ましい。
ポリオキシアルキレン系重合体の合成法としては、例えば、KOHのようなアルカリ触媒による重合法、特開昭61−215623号公報に示され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−ポルフィリン錯体触媒による重合法、特公昭46−27250号公報、特公昭59−15336号公報、米国特許3278457号公報、米国特許3278458号公報、米国特許3278459号公報、米国特許3427256号公報、米国特許3427334号公報、米国特許3427335号公報等に示される複合金属シアン化物錯体触媒による重合法、特開平10−273512号公報に例示されるポリホスファゼン塩からなる触媒を用いる重合法、特開平11−060722号公報に例示されるホスファゼン化合物からなる触媒を用いる重合法等、が挙げられるが、特に限定されるものではない。
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は、特公昭45−36319号公報、同46−12154号公報、特開昭50−156599号公報、同54−6096号公報、同55−13767号公報、同55−13468号公報、同57−164123号公報、特公平3−2450号公報、米国特許3632557号公報、米国特許4345053号公報、米国特許4366307号公報、米国特許4960844号公報等に提案されている方法が挙げられる。また特開昭61−197631号公報、同61−215622号公報、同61−215623号公報、同61−218632号公報、特開平3−72527号公報、特開平3−47825号公報、特開平8−231707号公報等に提案されている数平均分子量6,000以上、Mw/Mnが1.6以下の高分子量で分子量分布が狭いポリオキシアルキレン系重合体が例示できるが、特にこれらに限定されるものではない。
(C)成分の重合体は直鎖状、または分岐アルキレン基を有してもよく、その数平均分子量は、GPCにおけるポリスチレン換算において、500〜100,000程度が好ましく、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。
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、(C)成分の重合体に含有される反応性ケイ素基は重合体1分子中に平均して少なくとも1個存在することが好ましく、より好ましくは1.1〜5個、さらに好ましくは1.2〜3個、さらにより好ましくは1.3〜2.5個、特に好ましくは1.4〜2個存在するのがよい。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。また、5個を超えると、架橋密度が高くなり、伸びが低下してしまう傾向がある。
反応性ケイ素基は、有機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有機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。
(C)成分は、単独で使用してもよいし2種以上併用してもよい。
(C)成分を使用する場合、後述の(F)成分を除く該硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bと(C)成分の重量cとの総重量の比<(a+b+c)/x>が70〜99重量%であることが好ましい。
(C)成分を組合せることにより、粘度の値を低く抑えながら、高伸びの物性を得ることができる。また、<(a+b+c)/x>の値を70〜99重量%と高くすることにより、耐候接着性に優れる硬化性組成物となる。<(a+b+c)/x>の値は、72〜95重量%がより好ましく、75〜92重量%が更に好ましく、78〜90重量%が更により好ましく、80〜85重量%が特に好ましい。<(a+b+c)/x>の値が70重量%未満であると耐候接着性が不十分になることがある。一方、<(a+b+c)/x>の値が99重量%を超えると高粘度で作業性が悪くなったり、硬化物の伸び物性が低下することがある。
(C)成分の重量cに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<c/(a+b)>は、1/20〜2/3が好ましく、1/10〜1/2がより好ましく、1/5〜1/3が特に好ましい。<c/(a+b)>の値が1/20未満であると、高粘度で作業性が悪く、硬化物の伸び物性が低下することがある。一方、<c/(a+b)>の値が2/3より大きいと、耐候接着性が不十分になることがある。
<<シラノール縮合触媒(D)>>
本発明で使用する硬化性組成物には、(D)成分としてシラノール縮合触媒を使用する。シラノール縮合触媒としては、特に限定されず、通常使用される加水分解性ケイ素基の反応を促進するシラノール縮合触媒が挙げられる。具体例としては、2−エチルヘキサン酸錫、バーサチック酸錫、2−エチルヘキサン酸ビスマス等のカルボン酸金属塩;2−エチルヘキサン酸、バーサチック酸等のカルボン酸;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、ジオクチル錫ビス(エチルマレエート)、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、ジブチル錫ジラウレート等のジアルキル錫ジカルボキシレート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等の4価の有機錫化合物;テトライソプロポキシチタニウム、テトラn−ブトキシチタニウム、ジイソプロポキシチタンビス(アセチルアセトナート)、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)などの有機チタネート類;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などの有機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;メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、ペンタデシルアミン、セチルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン等の脂肪族第一級アミン類;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジアミルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ビス(2−エチルヘキシル)アミン、ジデシルアミン、ジラウリルアミン、ジセチルアミン、ジステアリルアミン、メチルステアリルアミン、エチルステアリルアミン、ブチルステアリルアミン等の脂肪族第二級アミン類;トリアミルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン等の脂肪族第三級アミン類;トリアリルアミン、オレイルアミン、などの脂肪族不飽和アミン類;ラウリルアニリン、ステアリルアニリン、トリフェニルアミン等の芳香族アミン類;および、その他のアミン類として、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、3−ヒドロキシプロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ベンジルアミン、3−メトキシプロピルアミン、3−ラウリルオキシプロピルアミン、3−ジメチルアミノプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、キシリレンジアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、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)、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5(DBN)等が挙げられる。
これらの中でも、カルボン酸金属塩および/またはカルボン酸は、実用的な硬化性を示し、他のシラノール縮合触媒と比較して、得られる硬化物の耐クリープ性、耐水接着性、低吸水性を改善することができるので好ましい。
(D)成分のシラノール縮合触媒は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、好ましくは0.01〜5重量部、より好ましくは0.1〜4重量部、さらに好ましくは0.5〜3重量部の範囲で使用される。0.01重量部未満であると、硬化性が十分ではない場合がある。一方、5重量部より多いと、貯蔵安定性が低下する場合がある。
<<シランカップリング剤(E)>>
本発明で使用する硬化性組成物には、(E)成分としてシランカップリング剤を添加する。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、(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)ジメトキシメチルシラン、(イソシアネートメチル)トリエトキシシラン、(イソシアネートメチル)ジエトキシメチルシラン等のイソシアネート基含有シラン類;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、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−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−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−(6−アミノヘキシル)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、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−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−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、(2−アミノエチル)アミノメチルトリメトキシシラン、N,N‘−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン等のアミノ基含有シラン類;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含有シラン類;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含有シラン類;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含有シラン類;γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のハロゲン含有シラン類;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である、アミノ変性シリルポリマー、シリル化アミノポリマー、不飽和アミノシラン錯体、フェニルアミノ長鎖アルキルシラン、アミノシリル化シリコーン、シリル化ポリエステル等もシランカップリング剤として用いることができる。シランカップリング剤の反応物としては、上記アミノシランとエポキシシランの反応物、アミノシランとイソシアネートシランの反応物、各種シランカップリング剤の部分縮合体等を挙げることができる。
(E)成分のシランカップリング剤は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部、より好ましくは1〜10重量部、さらに好ましくは3〜7重量部の範囲で使用される。0.1重量部未満であると、接着性や貯蔵安定性が十分ではない場合がある。一方、20重量部より多いと、硬化物の伸びが低下したり、深部硬化性が十分ではない場合がある。
<<無機充填材(F)>>
本発明で使用する硬化性組成物には、無機充填材を添加する。無機充填材としては、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材;重質炭酸カルシウム、膠質炭酸カルシウム、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、石綿、ガラス繊維およびフィラメントの如き繊維状充填材等が挙げられる。
(F)成分の無機充填材は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、好ましくは10〜500重量部、より好ましくは50〜300重量部、さらに好ましくは100〜200重量部の範囲で使用される。10重量部を下回ると、接着性が十分ではない場合があり、また、硬化物の強度が十分ではない場合がある。一方、500重量部を上回ると、硬化物の伸び特性が低下する場合がある。
<<可塑剤>>
本発明で使用する硬化性組成物には可塑剤を添加することができる。可塑剤の添加により、硬化性組成物の粘度やスランプ性および組成物を硬化して得られる硬化物の引張り強度、伸びなどの機械特性が調整できる。可塑剤の例としては、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、ジブチルセバケート、コハク酸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類を挙げることができる。
また、高分子可塑剤を使用することもできる。高分子可塑剤を使用すると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使用した場合に比較して、初期の物性を長期にわたり維持する。更に、該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。高分子可塑剤の具体例としては、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;分子量500以上、さらには1000以上の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;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が、これらに限定されるものではない。
これらの高分子可塑剤のうちで、(A)〜(C)成分の有機重合体と相溶するものが好ましい。この点から、ポリエーテル類やビニル系重合体が好ましい。また、ポリエーテル類を可塑剤として使用すると、表面硬化性および深部硬化性が改善され、貯蔵後の硬化遅延も起こらないことから好ましく、中でもポリプロピレングリコールがより好ましい。また、相溶性および耐候性、耐熱性の点からビニル系重合体が好ましい。ビニル系重合体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さらに好ましい。この重合体の合成法は、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さらに好ましい。また、特開2001−207157号公報に記載されているアクリル酸アルキルエステル系単量体を高温、高圧で連続塊状重合によって得た、いわゆるSGOプロセスによる重合体を用いるのが好ましい。
高分子可塑剤の数平均分子量は、好ましくは500〜15000であるが、より好ましくは800〜10000であり、さらに好ましくは1000〜8000、特に好ましくは1000〜5000である。最も好ましくは1000〜3000である。分子量が低すぎると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、アルキド塗装性が改善できない。また、分子量が高すぎると粘度が高くなり、作業性が悪くなる。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未満が好ましい。1.70以下がより好ましく、1.60以下がなお好ましく、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。
上記数平均分子量は、ビニル系重合体の場合はGPC法で、ポリエーテル系重合体の場合は末端基分析法で測定される。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。
可塑剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。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。
可塑剤を使用する場合、その添加量が多いと、耐候接着性が不十分となる場合がある為、可塑剤の使用量は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して30重量部未満が好ましく、20重量部未満がより好ましく、10重量部未満が更に好ましく、実質的に含有していないことが特に好ましい。
<<溶剤>>
本発明で使用する硬化性組成物には、組成物の粘度を低減し、チクソ性を高め、作業性を改善する目的で、溶剤を使用することができる。溶剤としては、特に限定はなく、各種の化合物を使用することができる。具体例としては、トルエン、キシレン、ヘプタン、ヘキサン、石油系溶媒等の炭化水素系溶剤、トリクロロエチレン等のハロゲン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、エーテル系溶剤、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系溶剤、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等のシリコーン系溶剤が例示される。
溶剤を使用する場合、組成物を屋内で使用した時の空気への汚染の問題から、溶剤の沸点は、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、250℃以上が特に好ましい。これらの溶剤は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
但し、溶剤の配合量が多い場合には、人体への毒性が高くなる場合があり、また、硬化物の体積収縮などが見られる場合がある。従って、溶剤の配合量は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、1重量部未満であることが好ましく、0.1重量部未満であることがより好ましく、溶剤を実質的に含まないことが最も好ましい。
<<チクソ性付与剤>>
本発明で使用する硬化性組成物には、必要に応じて垂れを防止し、作業性を良くするためにチクソ性付与剤(垂れ防止剤)を添加しても良い。垂れ防止剤としては特に限定されないが、例えば、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等の金属石鹸類等が挙げられる。また、特開平11−349916号公報に記載されているような粒子径10〜500μmのゴム粉末や、特開2003−155389号公報に記載されているような有機質繊維を用いると、チクソ性が高く作業性の良好な組成物が得られる。これらチクソ性付与剤(垂れ防止剤)は単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。チクソ性付与剤は(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲で使用するのが好ましい。
<<酸化防止剤>>
本発明で使用する硬化性組成物には酸化防止剤(老化防止剤)を使用することができる。酸化防止剤を使用すると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、ポリフェノール系が例示できるが、特にヒンダードフェノール系が好ましい。同様に、チヌビン622LD,チヌビン144,CHIMASSORB944LD,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製);MARK LA−57,MARK LA−62,MARK LA−67,MARK LA−63,MARK LA−68(以上いずれも旭電化工業株式会社製);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(以上いずれも三共株式会社製)に示されたヒンダードアミン系光安定剤を使用することもできる。酸化防止剤の具体例は特開平4−283259号公報や特開平9−194731号公報にも記載されている。酸化防止剤は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのが好ましく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。
<<光安定剤>>
本発明で使用する硬化性組成物には光安定剤を使用することができる。光安定剤を使用すると硬化物の光酸化劣化を防止できる。光安定剤として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等が例示できるが、特にヒンダードアミン系が好ましい。光安定剤は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのが好ましく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。光安定剤の具体例は特開平9−194731号公報にも記載されている。
本発明で使用する硬化性組成物に光硬化性物質を併用する場合、特に不飽和アクリル系化合物を用いる場合、特開平5−70531号公報に記載されているようにヒンダードアミン系光安定剤として3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤を用いるのが組成物の保存安定性改良のために好ましい。3級アミン含有ヒンダードアミン系光安定剤としてはチヌビン622LD,チヌビン144,CHIMASSORB119FL(以上いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製);MARK LA−57,LA−62,LA−67,LA−63(以上いずれも旭電化工業株式会社製);サノールLS−765,LS−292,LS−2626,LS−1114,LS−744(以上いずれも三共株式会社製)などの光安定剤が例示できる。
<<紫外線吸収剤>>
本発明で使用する硬化性組成物には紫外線吸収剤を使用することができる。紫外線吸収剤を使用すると硬化物の表面耐候性を高めることができる。紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン系、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等が例示できるが、特にベンゾトリアゾール系が好ましい。紫外線吸収剤の使用量は、(A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で使用するのが好ましく、さらに好ましくは0.2〜5重量部である。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併用して使用するのが好ましい。
<<その他各種添加剤>>
本発明で使用する硬化性組成物には、硬化性組成物又は硬化物の諸物性の調整を目的として、必要に応じて各種添加剤を添加してもよい。このような添加物の例としては、たとえば、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤、光硬化性物質、酸素硬化性物質、シラノール含有化合物、粘着性付与剤、熱可塑性エラストマー、難燃剤、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、防かび剤などが挙げられる。これらの各種添加剤は単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。本明細書にあげた添加物の具体例以外の具体例は、たとえば、特公平4−69659号公報、特公平7−108928号公報、特開昭63−254149号公報、特開昭64−22904号公報、特開2001−72854号公報などに記載されている。
<<硬化性組成物の調製方法>>
本発明で使用する硬化性組成物は、すべての配合成分を予め配合密封保存し、施工後空気中の湿気により硬化する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成分型として調製することもできる。作業性の点からは、1成分型が好ましい。
前記硬化性組成物が1成分型の場合、すべての配合成分が予め配合されるため、水分を含有する配合成分は予め脱水乾燥してから使用するか、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。前記硬化性組成物が2成分型の場合、反応性ケイ素基を有する重合体を含有する主剤に硬化触媒を配合する必要がないので、配合剤中には若干の水分が含有されていてもゲル化の心配は少ないが、長期間の貯蔵安定性を必要とする場合には脱水乾燥するのが好ましい。脱水、乾燥方法としては粉状などの固状物の場合は加熱乾燥法、液状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適である。また、イソシアネート化合物を少量配合してイソシアネート基と水とを反応させて脱水してもよい。また、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を配合して水と反応させて脱水してもよい。かかる脱水乾燥法に加えてメタノール、エタノールなどの低級アルコール;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を添加することにより、さらに貯蔵安定性は向上する。
脱水剤、特にビニルトリメトキシシランなどの水と反応し得るケイ素化合物を使用する場合、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重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
本発明で使用する硬化性組成物の調製法には特に限定はなく、例えば上記した成分を配合し、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したり、適した溶剤を少量使用して成分を溶解させ、混合したりするなどの通常の方法が採用されうる。
本発明で使用する硬化性組成物は、大気中に暴露されると水分の作用により、三次元的に網状組織を形成し、ゴム状弾性を有する固体へと硬化する。
<<構造体>>
部材(I)からなる目地と、当該目地に充填された硬化性組成物の硬化物(II)からなる本願発明の構造体は特に限定は無いが、例えば、以下の構造を有する構造体が挙げられる。
まず、スペーサー等の部材を枠組みして構設してなる少なくとも一つのスペーサー枠部材を必要に応じて介装することによって、一定間隔平行に離間して対向するように隔設されたガラス板などの光を透過させる複数枚の部材(I)と、部材(I)の周縁部近傍に形成された目地に、塗設形成された硬化性組成物の硬化物(II)からなる構造体が挙げられる。
この様な構造体は、例えば、複層ガラスにおいて使用され、一般窓の複層ガラス、天窓用の複層ガラス、車両用の複層ガラス、産業用窓の複層ガラス、など、各種の複層ガラスに適用できる。デュアルシール工法の場合、一次シールにはブチル系シーラントが使用され、硬化性組成物の硬化物(II)は二次シールに使用される。従来、二次シールとしては、ポリサルファイド系(PS)、ポリウレタン系(PU)、または、シリコーン系(SR)の常温硬化性シーリング材が使用されていた。しかし、ポリサルファイド系(PS)やポリウレタン系(PU)では、耐候接着性に難があり、シリコーン系(SR)では気体透過性(アルゴンガス等)の問題があった。一方、硬化性組成物の硬化物(II)をニ次シールに使用することにより、これらの問題を解決できる。
次に、ガラス板などの光を透過させる複数枚の部材(I)と、その周縁部近傍に取付けられたサッシなどの窓枠部材から形成された目地に、塗設形成された硬化性組成物の硬化物(II)からなる構造体が挙げられる。
この様な構造体は、例えば、窓枠開口部において使用され、一般住宅の窓、天窓、車両用の窓、産業用窓など、各種の窓枠開口部に適用できる。
構造体を組み立てる工法としては、特に制約はなく、一般の工法が用いられるが、好ましくは、ガラスカーテンウォール工法、サッシ枠はめ込み工法、メタルカーテンウォール工法、ガラススクリーン工法、ストラクチャル シーラント グレージング システム構法(SSG構法)、強化ガラススクリーン工法、ドット ポイント グレージング工法(DPG工法)、メタル ポイント グレージング工法(MPG工法)などを挙げることができる。
本発明で使用する硬化性組成物を用いるシーリング方法としては、特に制約は無いが、好ましくは被着面の清掃、バックアップ材の挿入、スペーサーの挿入、マスキングテープ張り、プライマーの塗布、シーリング材の充填、シーリング材の仕上げ、マスキングテープ除去、清掃、養生などの工程を含む。
被着面の清掃は、錆、油分、ほこり、モルタルくず、塗料などの一般的に接着を阻害するものを除去する目的で行われる。清掃にあたっては、当該被着体に適する方法にて行う必要がある。なお、次工程移行に際しては、被着面を十分乾燥させることに留意する。
バックアップ材は、二面接着の確保や充填深さの調整を目的として挿入される。通常、バックアップ材としては、ポリエチレン独立気泡発泡体、ポリエチレン連続気泡発泡体+ポリエチレン独立気泡発泡体、合成ゴムなどが用いられる。合成ゴムとしては、クロロプレン、EPDM、塩化ビニル樹脂などの素材が一般的に用いられる。
マスキングテープは、次工程以降における構成材の汚染を防止し、シーリング材の両縁の線を綺麗に通すために使用する。材質としては、一般的なマスキングテープとして使用できるものを使用する。
プライマーは、被着面とシーリング材を接着させるために、必要に応じて被着面に塗布される。用いるプライマーとしては特に制約なく、ガラス面に一般的に用いられるものを使用できる。好ましくは、シリコーン系、シラン系などを挙げることができる。
シーリング材の充填は、目地幅に合ったノズルを装着したガンで目地底から行い、隙間、打ち残し、空気の混入がないように加圧しながら行う。
シーリング材の仕上げ方法としては、目地内に充填されて、ヘラ仕上げされる。ヘラ仕上げする際には、通常のヘラ仕上げでもよいが、特に、灯油、ノルマルヘキサン、トルエン等の有機溶剤に、発泡ポリエチレンバッカー、ゴム等によって構成されたヘラを浸漬して、シーリング材の表面を、そのヘラにて同一方向にこすり付けることが好ましい。
マスキングテープの除去は、ヘラ仕上げ後直ちに行う。
清掃は、マスキングテープ除去後、目地周辺に行う。
その後、未硬化シーリング材は、周辺の汚染などの原因となるため、フィルム、シート、ベニヤ板などの適当な材料を用いて養生を行う。
本発明に使用するシーリング材は、光触媒を含まない親水性物質からなる防汚作用を有する層が設けられている透明材料にも使用することができる。
本発明に使用する硬化性組成物は、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、天窓用シーリング材、天窓の複層ガラス用シーリング材、SSG工法用シーリング材、または、建築物の窓枠ワーキングジョイント用シーリング材、として、本願発明の構造体に使用可能である。
以下に、本発明の具体的な実施例を比較例と併せて説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
下記合成例中、「数平均分子量」は、GPCを用いた標準ポリスチレン換算法により算出した。ただし、合成例1の(メタ)アクリル酸エステル系重合体には、GPCカラムとしてポリスチレン架橋ゲルを充填したもの(shodex GPC K−804;昭和電工社製)を用い、GPC溶媒としてクロロホルムを用いた。合成例2〜6と比較合成例7〜10の(メタ)アクリル酸エステル系重合体と、合成例11のポリオキシアルキレン系重合体には、送液システムとして東ソー社製HLC−8120GPCを用い、カラムは東ソー社製TSK−GEL Hタイプを用い、溶媒はTHFを用いて測定した。
下記合成例中、「重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数」はH−NMRによる濃度分析、及びGPCにより求まる数平均分子量を基に算出した。ただしH−NMRはBruker社製ASX−400を使用し、溶媒として重クロロホルムを用いて23℃にて測定した。
(合成例1)
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。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。
更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)。
更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<P1>を得た。
このアルケニル基を有する重合体<P1>、ジメトキシメチルシラン(アルケニル基に対して2.0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)、白金触媒[ビス(1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン)白金錯体触媒のキシレン溶液:以下白金触媒という](白金として重合体1kgに対して10mg)を混合し、窒素雰囲気下、100℃で加熱攪拌した。アルケニル基が消失したことを確認し、反応混合物を濃縮して末端にジメ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[I−1]を得た。得られた重合体[I−1]の数平均分子量は27000、分子量分布は1.3であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約1.8個であった。
(合成例2)
105℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を4時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−2]を得た。数平均分子量は9000であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約1.7個であった。
メチルメタクリレート:46.5重量部、n−ブチルアクリレート:28.6重量部、ステアリルメタクリレート:20.1重量部、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン:4.8重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):3.2重量部。
(合成例3)
90℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を7時間かけて滴下し、その後2時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−3]を得た。数平均分子量は18400であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約1.9個であった。
メチルメタクリレート:10重量部、n−ブチルアクリレート:77.6重量部、ステアリルメタクリレート:10重量部、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:2.4重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):0.4重量部。
(合成例4)
105℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を4時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−4]を得た。数平均分子量は6600であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約1.2個であった。BM型粘度計を用いて粘度を測定したところ、37000cpsであった。
n−ブチルアクリレート:65.5重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン:4.5重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):1.7重量部。
(合成例5)
105℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を4時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−5]を得た。数平均分子量は4500であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約0.8個であった。BM型粘度計を用いて粘度を測定したところ、62000cpsであった。
n−ブチルアクリレート:28.6重量部、エチルアクリレート:46.5重量部、ステアリルメタクリレート:20.1重量部、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン:4.8重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):3.2重量部。
(合成例6)
105℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を4時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−6]を得た。数平均分子量は5300であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約0.9個であった。BM型粘度計を用いて粘度を測定したところ、24000cpsであった。
n−ブチルアクリレート:65.5重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン:4.5重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.8重量部。
(比較合成例7)
90℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を7時間かけて滴下し、その後2時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−7]を得た。数平均分子量は18000であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約0.9個であった。
メチルメタクリレート:10重量部、n−ブチルアクリレート:78.8重量部、ステアリルメタクリレート:10重量部、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:1.2重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):0.4重量部。
(比較合成例8)
90℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を7時間かけて滴下し、その後2時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−8]を得た。数平均分子量は18000であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約3.9個であった。
メチルメタクリレート:10重量部、n−ブチルアクリレート:75.2重量部、ステアリルメタクリレート:10重量部、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:4.8重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):0.4重量部。
(比較合成例9)
105℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を4時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して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[I−9]を得た。数平均分子量は5200であった。重合体1分子当たりに導入された平均のシリル基の数をH−NMR分析により求めたところ、約1.8個であった。
n−ブチルアクリレート:61重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン:9重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.8重量部。
(比較合成例10)
105℃に加熱した下記単量体混合物のイソブタノール溶液に、重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を溶かした溶液を4時間かけて滴下し、その後1時間「後重合」を行った後、溶剤を留去して(メタ)アクリル酸エステル系重合体[I−10]を得た。数平均分子量は5500であった。
n−ブチルアクリレート:70重量部、2−エチルヘキシルアクリレート:30重量部、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル):2.8重量部。
(合成例11)
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社製HLC−8120GPCを用い、カラムは東ソー社製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1.2倍当量の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基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(これを重合体<P11>とする)。
重合体<P11>100重量部に対し、白金ビニルシロキサン錯体(白金含量3重量%)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1.4重量部と90℃で5時間反応させ、メチルジメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体[II−1]を得た。また、H−NMRを用いてシリル基導入率を調べると、末端のメチルジメトキシシリル基は1分子あたり平均して2.3個であった。
(実施例1〜10、比較例1〜15)
表1、2に示す処方にしたがって、反応性ケイ素基含有(メタ)アクリル酸エステル系重合体、反応性ケイ素基含有ポリオキシアルキレン系重合体、無機充填剤、可塑剤、各種安定剤、シランカップリング剤およびシラノール縮合触媒などをそれぞれ計量し、ミキサーを用いて、脱水条件下にて実質的に水分の存在しない状態で混練した後、防湿性の容器(アルミカートリッジ)に密閉し、1液型硬化性組成物を得た。表1、2の1液型組成物を、使用時に各カートリッジから押し出し、後述の評価を行った。
なお、表1、2中の各種配合剤は、以下に示すものを使用した。
<無機充填材>Winnofil SPM(Solvay社製、膠質炭酸カルシウム)、Pluprowhite 3(OMYA社製、表面無処理重質炭酸カルシウム)、Carbital 110S(IMERYS社製、表面処理重質炭酸カルシウム)、Ultra Pflex(Specialty Minerals社製、膠質炭酸カルシウム)、Q3T(Huber社製、表面無処理重質炭酸カルシウム)
<カーボンブラック>Printex 30(Evonik社製)、旭#70(旭カーボン社製)
<空気酸化硬化性物質>桐油
<ベンゾフェノン>ベンゾフェノン(東京化成社製)
<可塑剤>サンソサイザーDIDP(新日本理化社製、ジイソデシルフタレート)、アルフォンUP1020(東亜合成社製、無官能アクリルポリマー)、DMA(大八化学工業社製、ジメチルアジペート)
<光安定剤>チヌビン770(BASF社製)、アデカスタブLA−63P(アデカ社製)
<紫外線吸収剤>チヌビン326(BASF社製)
<酸化防止剤>イルガノックス245(BASF社製)
<シランカップリング剤>A−171(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、ビニルトリメトキシシラン)、A−187(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、A−1120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、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)
<シラノール縮合触媒>ネオスタンU−50(日東化成社製、ネオデカン酸スズ(2価))、バーサティック10(ジャパンエポキシレジン社製、ネオデカン酸)、ジエチルアミノプロピルアミン(和光純薬工業社製)
<レオロジー調製剤>ディスパロン#6500(楠本化成社製)
(初期接着性)
表1、2の各組成物を、ガラス被着体に厚さ3mmとなるように打設し、サンプルを作製した。作製したサンプルを23℃/50%RH×28日の養生後、90度ハンドピール試験により、接着性の評価を行った。結果を表1、2に示す。なお、初期接着性が悪い(界面破壊)場合、以降の評価を行わなかった。
(耐候試験後の接着性)
表1、2の各組成物を、ガラス被着体に厚さ3mmとなるように打設し、サンプルを作製した。作製したサンプルを23℃/50%RH×28日の養生後、耐候性試験を行った。耐候性試験は、光源にUVA340を用いたATLAS社製UV2000中にサンプルを入れ、60℃飽和水蒸気条件下で組成物の被着面とは反対の面からUV照射(340nmでの放射照度:0.8W/m)を1000時間行った。耐候試験後、90度ハンドピール試験により、接着性の評価を行った。結果を表1、2に示す。なお、耐候試験後の接着性が悪い(界面破壊)場合、以降の評価を行わなかった。
(硬化物の伸び物性)
表1、2の各組成物を23℃/50%RH×3日+50℃×4日養生して厚さ約3mmのシートを作成した。このシートを3号ダンベル型に打ち抜いて、引っ張り速度200mm/分で引っ張り試験を行い破断時伸び(%)を測定した。結果を表1、2に示す。なお、伸び物性が小さい値を示した場合、以降の評価を行わなかった。
(硬化性組成物の粘度)
硬化前の表1、2の各組成物の粘度を、BS型粘度計(東京計器社製、ローターはNo.7)を用いて、回転速度:10rpmで、23℃の条件下で測定した。結果を表1、2に示す。
Figure 2014050592
Figure 2014050592
表1、2に示すように、本発明で使用する硬化性組成物は、硬化前は低粘度で作業性に優れ、硬化後は良好な伸び物性を示した。更に、光を透過させる部材(I)と、硬化物(II)からなる構造体は、耐候接着性に優れることがわかる。比較例10〜14では、反応性ケイ素基を持たない(メタ)アクリル酸エステル系重合体や、反応性ケイ素基を含有するポリオキシアルキレン系重合体、及び可塑剤DMAなどを用いて、(F)成分を除く該硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<(a+b)/x>が60重量%以下の硬化性組成物を調製し、評価を行ったが、いずれの場合も耐侯性試験後に界面破壊になっていることがわかる。比較例15には、(B)成分を含有しない硬化性組成物を用いて評価を行っているが(特開2011−190394号公報に記載の技術)、耐侯性試験後に界面破壊になっていることがわかる。一方、本発明で使用する硬化性組成物を用いると、ガラスを透過した光に対する耐侯接着性が優れていることがわかる。

Claims (19)

  1. 光を透過させる部材、前記部材によって形成される目地、及び、前記目地に充填された硬化性組成物の硬化物からなる構造体であって、
    前記硬化性組成物が、
    (A)数平均分子量が8000以上50000以下であり、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を1分子当り平均して1.0〜3.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、
    (B)数平均分子量が1000以上8000未満であり、シロキサン結合を形成し得るケイ素含有基を1分子当り平均して0.5〜1.5個有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体、
    (D)シラノール縮合触媒、
    (E)シランカップリング剤、
    および、
    (F)無機充填材
    を含有し、
    (F)成分を除く硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの総重量の比<(a+b)/x>が60〜99重量%であることを特徴とする構造体。
  2. 光を透過させる部材がガラスである請求項1に記載の構造体。
  3. 前記硬化性組成物が、更に、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を有するポリオキシアルキレン系重合体(C)を含有する請求項1または2に記載の構造体。
  4. (C)成分の主鎖骨格が、ポリプロピレンオキサイドである請求項3に記載の構造体。
  5. (F)成分を除く該硬化性組成物の総重量xに対する(A)成分の重量aと(B)成分の重量bと(C)成分の重量cとの総重量の比<(a+b+c)/x>が70〜99重量%であることを特徴とする請求項3または4に記載の構造体。
  6. (A)成分のケイ素含有基および/または(B)成分のケイ素含有基が、一般式(1):
    −SiR 3−a (1)
    (式中、(3−a)個のRは、それぞれ独立に、炭素原子数1から20のアルキル基、炭素原子数3から8のシクロアルキル基、炭素原子数6から20のアリール基、炭素原子数7から20のアラルキル基または(R’)SiO−(R’は、それぞれ独立に、炭素原子数1から20の置換あるいは非置換の炭化水素基である)で示されるトリオルガノシロキシ基である。また、a個のXは、それぞれ独立に、水酸基または加水分解性基である。さらに、aは1、2、3のいずれかである)
    で表される基である請求項1から5のいずれかに記載の構造体。
  7. (A)成分のケイ素含有基が、前記一般式(1)のaの値が2のケイ素含有基である請求項6に記載の構造体。
  8. (B)成分のケイ素含有基が、前記一般式(1)のaの値が3のケイ素含有基である請求項6または7に記載の構造体。
  9. (A)成分および/または(B)成分が、アクリル酸エステル系単量体単位を10重量%以上含有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体である請求項1から8のいずれかに記載の構造体。
  10. (A)成分および/または(B)成分が、アクリル酸ブチル単量体単位を10重量%以上含有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体である請求項1から9のいずれかに記載の構造体。
  11. (A)成分のケイ素含有基および/または(B)成分のケイ素含有基が、(メタ)アクリル酸エステル系重合体の側鎖の末端に存在することを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の構造体。
  12. (A)成分の重量aと(B)成分の重量bとの比(a/b)が、1/2〜4/1であることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の構造体。
  13. (A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、(D)成分を0.01〜5重量部含有することを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の構造体。
  14. (A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、(E)成分を0.1〜20重量部含有することを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の構造体。
  15. (A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、(F)成分を10〜500重量部含有することを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の構造体。
  16. (A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、可塑剤の含有量が30重量部未満であることを特徴とする請求項1から15のいずれかに記載の構造体。
  17. (A)成分と(B)成分の総量100重量部に対して、溶剤の含有量が1重量部未満であることを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載の構造体。
  18. (A)成分および/または(B)成分が、溶液重合法により得られる重合体である請求項1から17のいずれかに記載の構造体。
  19. (A)成分および/または(B)成分が、一般式(1)のケイ素含有基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含有する単量体混合物の重合により得られる重合体である請求項6から18のいずれかに記載の構造体。
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