WO2019151469A1 - 硬化性樹脂組成物、及びその製造方法 - Google Patents

硬化性樹脂組成物、及びその製造方法 Download PDF

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WO2019151469A1
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group
meth
weight
resin composition
acryl
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PCT/JP2019/003563
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Inventor
洋樹 深海
松尾 陽一
信二 鍵谷
Original Assignee
株式会社カネカ
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/42Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences
    • C08G77/442Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences containing vinyl polymer sequences
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes

Definitions

  • the present invention relates to a curable resin composition and a method for producing the same.
  • a polysiloxane-based paint is known as a paint for the purpose of extending the life of a coating film, particularly achieving high weather resistance and high heat resistance.
  • Polysiloxane is a curable resin formed by hydrolytic / dehydration condensation reaction of organoalkoxysilane. Since the siloxane bond forming this resin is energetically strong, polysiloxane has a characteristic that it is difficult to be decomposed by heat or ultraviolet rays. However, the obtained coating film has low flexibility and has a problem that cracks are likely to occur due to curing shrinkage of the coating film and a problem that adhesion to various substrates is low.
  • an acrylic silicon paint mainly composed of an acrylic resin having a hydrolyzable silyl group is also known.
  • a coating film obtained from an acrylic silicon-based paint has flexibility and is less likely to cause cracks.
  • this coating film has a problem of low weather resistance.
  • composition containing a resin obtained by combining polysiloxane and acrylic silicon as described in Patent Documents 1 and 2 has low storage stability, and thickens or gels after a lapse of time after preparation. There was a drawback that troubles occurred during application.
  • the present invention is a curable resin composition containing a (meth) acryl-modified polysiloxane resin, which has excellent storage stability and can be stored for a long time and can provide a highly transparent coating film. And it aims at providing the manufacturing method.
  • a first aspect of the present invention is a curable resin composition containing a (meth) acryl-modified polysiloxane resin, wherein the (meth) acryl-modified polysiloxane resin is represented by the following general formulas (I) to (V): Any one or more of (meth) acrylic units, and the silicon content with respect to the total solid content of the curable resin composition is 5 wt% or more and 42 wt% or less, The weight average molecular weight of a siloxane resin is 10000-200000, The water content of the said curable resin composition is related with the curable resin composition which is 4 weight% or less.
  • connection order is not limited to the connection order shown by each formula.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms.
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 4 represents a vinyl group, a phenyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and these groups include a glycidyloxy group, an epoxycyclohexyl group, a (meth) acryloyloxy group, an amino group, an aminoethylamino group, You may have one or more types of substituents in any of an anilino group, a mercapto group, and a styryl group.
  • R 5 represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a vinyl group, a phenyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and groups other than the hydroxy group include a glycidyloxy group, an epoxycyclohexyl group, ( It may have one or more substituents selected from a (meth) acryloyloxy group, an amino group, an aminoethylamino group, an anilino group, a mercapto group, and a styryl group. )
  • the (meth) acryl-modified polysiloxane resin contains R 4 which is a methyl group in the general formulas (I) to (V), and the methyl group relative to the total solid content of the curable resin composition.
  • the content of is 2% by weight or more and 22.3% by weight or less.
  • the second aspect of the present invention relates to a coating liquid for coating film containing the curable resin composition according to the first aspect of the present invention.
  • a third aspect of the present invention is a resin coating film comprising a (meth) acryl-modified polysiloxane resin, wherein the (meth) acryl-modified polysiloxane resin is represented by the general formulas (I) to (V) ( It has any one or more of (meth) acryl units, the silicon content with respect to the total solid content of the resin coating film is 5 wt% or more and 42 wt% or less, and the resin coating film has a thickness after drying. It is related with the resin coating film which is 20 micrometers or more and 100 micrometers or less, and a haze value is 3% or less.
  • 4th this invention is a manufacturing method of curable resin composition containing (meth) acryl modified polysiloxane resin, Comprising: The (meth) acrylic resin (A) which has an alkoxy silyl group in a side chain, and organoalkoxysilane ( B), a step of hydrolysis and dehydration condensation reaction in a reaction solution containing water, and the content of the (meth) acrylic resin (A) is 10% by weight with respect to 100% by weight of the total amount of the reaction solution. It is above, It is related with the manufacturing method whose total content of the said solvent containing water is less than 75 weight%, and the moisture content of the said curable resin composition is 4 weight% or less.
  • the total number of moles of the alkoxy group bonded to the silicon atom contained in the (meth) acrylic resin (A) and the alkoxy group bonded to the silicon atom contained in the organoalkoxysilane (B) is 100%.
  • the amount of water contained in the reaction solution is more than 20 mol% and less than 60 mol%.
  • the production method may further include a step of removing from the reaction solution 70 wt% to 100 wt% of the alcohol generated in the hydrolysis and dehydration condensation steps, and the reaction solution contains a dehydrating agent (C).
  • the process of adding can also be included.
  • the dehydrating agent (C) is methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, methyl orthoformate, ethyl orthoformate, methyl orthoacetate. And at least one selected from the group consisting of ethyl orthoacetate.
  • the hydrolysis and dehydration condensation steps are performed in the presence of an acidic catalyst.
  • the organoalkoxysilane (B) has at least one selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a vinyl group, and a phenyl group as an organic group bonded to a silicon atom.
  • bonded with the silicon atom contained in organoalkoxysilane (B) has a functional group.
  • the functional group is at least one selected from the group consisting of a glycidyloxy group, an epoxycyclohexyl group, a (meth) acryloyloxy group, an amino group, an aminoethylamino group, an anilino group, a mercapto group, and a styryl group. It is a seed.
  • the sixth aspect of the present invention relates to the use of the curable resin composition according to the first aspect of the present invention in a coating liquid or a resin coating film.
  • a curable resin composition containing a (meth) acryl-modified polysiloxane resin which is excellent in storage stability and can be stored for a long time and can provide a highly transparent coating film, and
  • the manufacturing method can be provided.
  • the resulting coating film has good heat resistance, solvent resistance, and water resistance.
  • the curable resin composition of the present invention contains a (meth) acryl-modified polysiloxane resin as an essential component.
  • the (meth) acryl-modified polysiloxane resin has a silyl group to which a hydroxyl group or an alkoxy group is bonded, and therefore exhibits curability by hydrolysis and dehydration condensation reaction.
  • (Meth) acrylic modified polysiloxane resin is a composite resin formed by bonding a poly (meth) acrylic structure and a polysiloxane structure.
  • “(meth) acryl” refers to acryl and / or methacryl.
  • the poly (meth) acrylic structure refers to a structure formed by polymerizing one or more kinds of (meth) acrylic units.
  • the polysiloxane structure refers to a structure formed by polymerizing a plurality of types of siloxane units.
  • the (meth) acryl-modified polysiloxane resin in the present invention contains at least one or more of (meth) acryl units represented by the following general formulas (I) to (V) as the (meth) acryl unit. Have.
  • the (meth) acryl units represented by the formulas (I) to (V) are those in which a polysiloxane structure is linked to the ester portion of the (meth) acryl unit.
  • Formulas (I) to (V) are different from each other in the structure of the siloxane unit shown on the left side including the (meth) acrylic structure.
  • siloxane units In the formulas (I) to (V), five types of siloxane units are illustrated in the polysiloxane structure, but siloxane units other than the siloxane unit shown on the leftmost side including the (meth) acrylic structure are included. It may or may not be included. Therefore, the repeating numbers a, b and c of these siloxane units each represent an integer of 0 or more, and d represents 0 or 1. However, the case where none of these siloxane units is included is excluded, and any one of them is always included in each formula, so the sum of a, b, c and d is 1 or more.
  • the upper limit of the sum of a, b, c and d is not particularly limited, but is preferably 100 or less, more preferably 80 or less, still more preferably 60 or less, and particularly preferably 40 or less.
  • the siloxane unit having a repeat number of a or the siloxane unit having a repeat number of b is included in each formula. Therefore, the sum of a and b is preferably an integer of 1 or more, more preferably an integer of 2 or more, and further preferably an integer of 3 or more.
  • the connecting order of the five types of siloxane units in each formula is not intended to be limited to the connecting order shown in each formula, and each siloxane unit may be connected in an order other than the connecting order shown in each formula.
  • the number of repetitions a, b, or c represents an integer of 2 or more
  • a plurality of the same siloxane units may be continuous with each other, and another siloxane unit is sandwiched between them. May be. That is, the form of copolymerization may be either block copolymerization or random copolymerization.
  • each formula there is a part where the description of the structure in which the oxygen atom bonded to the silicon atom is further bonded is omitted, but this part is that another siloxane unit is bonded to the oxygen atom.
  • siloxane unit when d is 0, it means that another siloxane unit is bonded to the right end of the polysiloxane structure, which is represented by the general formulas (I) to (V). Two (meth) acrylic units may be bonded, or a cyclized structure may be formed in the molecule.
  • each substituent may be the same, A plurality of types may coexist within a range satisfying the following definition.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 2 is a divalent group linking the (meth) acryl moiety and the polysiloxane structure, and represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. Specifically, it represents a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, or an octylene group.
  • R 3 is selected from the group consisting of a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.
  • the group represented by R 3 O in each formula represents a hydroxy group or an alkoxy group bonded to a silicon atom, thereby constituting a hydrolyzable silyl group.
  • R 4 is a substituent directly bonded to a silicon atom, and is selected from the group consisting of a vinyl group, a phenyl group, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, these groups have one or more substituents of glycidyloxy group, epoxycyclohexyl group, (meth) acryloyloxy group, amino group, aminoethylamino group, anilino group, mercapto group, and styryl group. May be.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, or a hexyl group.
  • the alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and still more preferably 1 to 2.
  • R 4 is preferably a group having 6 or less carbon atoms.
  • the (meth) acryl units represented by the formulas (I) to (V) preferably contain a methyl group as R 4 .
  • R 4 represents a methyl group
  • the content of the methyl group is preferably 2% by weight or more and 22.3% by weight or less based on the total solid content of the curable resin composition.
  • the methyl group content relative to the total solid content of the curable resin composition can be calculated.
  • the content rate of a methyl group means the ratio with respect to the non volatile matter which does not contain a solvent, when curable resin composition contains a solvent.
  • the content of the methyl group is more preferably 4% by weight or more and 18% by weight or less, particularly preferably 5% by weight or more and 16% by weight or less, and most preferably 6% by weight or more and 12% by weight or less.
  • the silicon content in the curable resin composition can be increased, and the steric hindrance due to R 4 is reduced, so that there is an advantage that the dehydration condensation reaction easily proceeds.
  • the curing reaction proceeds sufficiently, a coating film having excellent weather resistance, water resistance, and solvent resistance can be formed.
  • R 5 represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a vinyl group, a phenyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and groups other than the hydroxy group include a glycidyloxy group, an epoxycyclohexyl group, ( It may have one or more substituents selected from a (meth) acryloyloxy group, an amino group, an aminoethylamino group, an anilino group, a mercapto group, and a styryl group.
  • the silicon content is preferably 5 wt% or more and 42 wt% or less with respect to the total solid content of the curable resin composition.
  • the silicon content means the weight ratio of silicon atoms to the total solid content of the curable resin composition, and is determined by the following method.
  • the molar ratio of the D1, D2, T1, T2, and T3 structures contained in the curable resin composition is quantified using Si 29 -NMR.
  • each of the D1 structure and the D2 structure is a siloxane in which one or two alkoxy groups among the two alkoxy groups bonded to the silicon atom contained in the organodialkoxysilane form a siloxane bond.
  • the unit refers to T1, T2, and T3 structures, and each of the three alkoxy groups bonded to the silicon atom contained in the organotrialkoxysilane has one, two, or three alkoxy groups bonded to a siloxane bond. Refers to a siloxane unit.
  • the curable resin composition contains a T3 structure
  • the silicon content derived from the T3 structure relative to the total solid content of the curable resin composition is calculated. From this value and the molar ratio of each structure, the silicon content relative to the total solid content of the curable resin composition (the sum of the silicon content derived from the D1, D2, T1, T2, and T3 structures) can be determined.
  • the silicon content with respect to the total solid content of the curable resin composition can be determined from the molar ratio of each structure to that.
  • silicon content means the ratio with respect to solid content which does not contain a solvent, when curable resin composition contains a solvent.
  • the silicon content is preferably 8% to 25% by weight, more preferably 10% to 24% by weight, particularly preferably 12% to 23% by weight, and most preferably They are 13 weight% or more and 22 weight% or less.
  • the (meth) acryl-modified polysiloxane resin of the present invention comprises any one or more of the (meth) acryl units represented by the above general formulas (I) to (V) and other (meth) acryl units. It is preferred that examples of other (meth) acrylic units include silyl group-containing (meth) acrylic units represented by the following formula (VI) and / or (VII) and units derived from general-purpose (meth) acrylic monomers. In addition to these, units derived from vinyl monomers may be combined.
  • the silyl group-containing (meth) acrylic unit represented by the formula (VI) or (VII) is preferably a (meth) acrylic unit formed from (meth) acryloyloxyalkylalkoxysilane.
  • the silyl group-containing (meth) acryl unit represented by the formula (VI) or (VII) and the (meth) acryl unit represented by the formulas (I) to (V) have a hydrolyzable silyl group. Since it is a unit, the (meth) acryl-modified polysiloxane resin exhibits curability by hydrolysis and dehydration condensation reaction. However, the unit represented by the formula (VI) or (VII) is not essential in the present invention.
  • the general-purpose (meth) acrylic monomer described above is not particularly limited.
  • Carboxylic acid vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl pivalate, vinyl benzoate; Crotonic acid alkyl esters, such as methyl crotonate and ethyl crotonate; Dimethyl malate Dialkyl esters of unsaturated dibasic acids such as di-n-butyl malate, dimethyl fumarate and dimethyl itaconate; ⁇ -olefins such as ethylene and propylene; vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and chlorotrifluoro Fluoroolefins such as ethylene; alkyl vinyl ethers such as ethyl vinyl ether and n-butyl vinyl ether; cycloalkyl vinyl ethers such as cyclopentyl vinyl ether and cyclohexyl vinyl ether; , N- dimethyl (meth) acrylamide
  • the ratio of the poly (meth) acrylic structure to 100 parts by weight of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin is preferably 20 parts by weight or more and 80 parts by weight or less, and 20 parts by weight or more and 70 parts by weight. More preferably, it is 20 parts by weight or less and 60 parts by weight or less is particularly preferable.
  • the proportion of the poly (meth) acrylic structure is preferably within the above range.
  • the weight average molecular weight of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin is 10,000 or more and 200,000 or less. Preferably they are 10,000 or more and 180,000 or less, More preferably, they are 10,000 or more and 150,000 or less. In this range, it is possible to achieve both excellent storage stability and good coating film transparency.
  • the weight average molecular weight of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin is measured by GPC and calculated in terms of polystyrene. Specific measurement conditions can be based on the description in the examples.
  • the water content in the curable resin composition of the present invention is set to 4% by weight or less. By reducing the water content, the storage stability of the curable resin composition can be enhanced.
  • the water content is preferably as low as possible, specifically 3% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, still more preferably 1% by weight or less, and particularly preferably 0.5% by weight or less.
  • the measuring method of the moisture content of a composition is not specifically limited, It can measure using a well-known moisture meter. In order to reduce the water content of the composition, it is preferable to reduce the amount of water added during the hydrolysis and dehydration condensation reactions, as will be described later.
  • the water content of the composition can be reduced by adding a dehydrating agent after the reaction, but if the amount of water added is too large as in Comparative Example 3 described later, even if the dehydrating agent is added, In some cases, the water content of the composition cannot be reduced to 4% by weight or less.
  • the method to manufacture the curable resin composition of this invention is not specifically limited, An example is demonstrated below.
  • the (meth) acrylic resin (A) having an alkoxysilyl group in the side chain and the organoalkoxysilane (B) are hydrolyzed in a reaction solution containing water.
  • the (meth) acryl-modified polysiloxane resin is formed by a dehydration condensation reaction.
  • the resulting curable resin composition has a water content of 4% by weight or less.
  • a curable resin composition having a low water content can be produced by suppressing the amount of water used in the hydrolysis and dehydration condensation reaction and / or adding a dehydrating agent (C) after the reaction.
  • the alkoxysilyl group is a group in which three alkoxy groups are bonded to a silicon atom, or a group in which two alkoxy groups and one alkyl group are bonded to a silicon atom.
  • this alkoxysilyl group is bonded to the ester site of the (meth) acrylic unit constituting the resin, so that the (meth) acrylic resin (A) is on the side of the alkoxysilyl group. Will have in the chain.
  • a (meth) acrylic resin (A) having an alkoxysilyl group in the side chain a (meth) acrylic monomer having an alkoxysilyl group (specifically, the (meth) acryloyloxyalkylalkoxysilane described above) and What is necessary is just to copolymerize a general purpose (meth) acryl monomer and a vinyl monomer as needed.
  • the copolymerization may be random copolymerization or block copolymerization, but random copolymerization is preferred.
  • a (meth) acryl unit represented by the formula (VI) and / or (VII) described above is formed by polymerization of the (meth) acryl monomer having an alkoxysilyl group.
  • methacrylic acid ester is included in all monomers constituting the (meth) acrylic resin (A). It is preferable to occupy the above, more preferably 65% by weight or more of methacrylic acid ester, and particularly preferably 70% by weight or more of methacrylic acid ester.
  • methacrylic acid ester is less than 60% by weight, the heat resistance of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin and the adhesion to the substrate tend to decrease.
  • the (meth) acrylic monomer having an alkoxysilyl group (hereinafter also referred to as silane monomer) preferably accounts for 2 to 11% by weight. More preferably, it occupies 4% by weight, more preferably 4% by weight.
  • silane monomer preferably accounts for 2 to 11% by weight. More preferably, it occupies 4% by weight, more preferably 4% by weight.
  • the amount of the silane monomer used exceeds 11% by weight, the (meth) acryl-modified polysiloxane resin tends to thicken with time and gel.
  • the usage-amount of a silane monomer is less than 2 weight%, reaction between (meth) acrylic resin (A) and organoalkoxysilane (B) is not fully performed, and the resin composition obtained becomes cloudy. There is a tendency.
  • the polymerization method and polymerization initiator used for copolymerizing the above monomers are not particularly limited, and a known polymerization method or polymerization initiator can be appropriately used.
  • examples of the polymerization method include a bulk radical polymerization method, a solution radical polymerization method, and a non-aqueous dispersion radical polymerization method.
  • examples of the polymerization initiator include 2,2′-azobis (isobutyrate).
  • Nitrile 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), tert-butyl peroxypivalate, tert-butyl peroxybenzoate, Examples thereof include tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, di-tert-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, diisopropyl peroxycarbonate and the like.
  • the weight average molecular weight (MW) of the (meth) acrylic resin (A) can be appropriately determined in consideration of the weight average molecular weight of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin, and is within the range of 4000 to 15000. Is preferred. Within this range, it is possible to prevent white turbidity and precipitation during the production of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin and the occurrence of gelation, and the obtained coating film is excellent in durability.
  • the weight average molecular weight is more preferably 5000 to 13000, and further preferably 6000 to 12000.
  • Organoalkoxysilane (B) As the organoalkoxysilane (B), it is preferable to use an organotrialkoxysilane represented by the general formula (VIII), an organodialkoxysilane represented by the general formula (IX), or both. It is more preferable to use at least an organotrialkoxysilane represented by the general formula (VIII) and use an organodialkoxysilane represented by the general formula (IX) as needed.
  • organotrialkoxysilane are not particularly limited.
  • methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, propyl Examples include trimethoxysilane, propyltriethoxysilane, propyltriisopropoxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, butyltriisopropoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, and hexyltriisopropoxysilane. .
  • 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
  • organodialkoxysilane are not particularly limited.
  • 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
  • the alkoxy group bonded to the silicon atom in the organoalkoxysilane (B) is preferably an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and hydrolysis and dehydration condensation reactions easily proceed.
  • a methoxy group or an ethoxy group is preferable, and a methoxy group is most preferable.
  • the organic group bonded to the silicon atom (R 4 in the formulas (VIII) and (IX)) is preferably a vinyl group, a phenyl group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Since the reactivity between the acrylic resin (A) and the organoalkoxysilane (B) is high and a (meth) acryl-modified polysiloxane resin is easily formed, the vinyl group, phenyl group, methyl group, ethyl group, and propyl group are More preferred.
  • the curable resin composition of the present invention is excellent in curability and the solvent resistance of the coating film is more excellent, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a methyl group is particularly preferable.
  • the organoalkoxysilane (B) is most preferably methyltrimethoxysilane.
  • the organic group bonded to the silicon atom in the organoalkoxysilane (B) may not have a functional group, but may have a functional group.
  • the curable resin composition of the present invention can have a curing mode based on the functional group in addition to a curing mode based on hydrolysis and dehydration condensation reaction of a hydrolyzable silyl group. Become. Incorporation of such a form of curing by functional groups may suppress shrinkage of the coating film due to hydrolysis of hydrolyzable silyl groups and dehydration condensation reaction.
  • Such a functional group is not particularly limited, and examples thereof include a glycidyloxy group, an epoxycyclohexyl group, a (meth) acryloyloxy group, an amino group, an aminoethylamino group, an anilino group, a mercapto group, and a styryl group. It may have only one type of these functional groups, or may have multiple types.
  • organoalkoxysilane (B) having such a functional group examples include 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, and 8-glycidyloxyoctyl.
  • the production method of the present invention includes a step of subjecting (meth) acrylic resin (A) and organoalkoxysilane (B) to hydrolysis and dehydration condensation reaction in a reaction solution containing water.
  • a polysiloxane resin is obtained by previously hydrolyzing and dehydrating and condensing an organoalkoxysilane in advance, and this is reacted with a (meth) acrylic resin having an alkoxysilyl group in the side chain to produce a poly (meth) acrylic.
  • a method for producing a composite resin having a structure and a polysiloxane structure has been reported (see, for example, Patent Document 2).
  • the organoalkoxysilane (B) which is a raw material of the polysiloxane resin
  • the organoalkoxysilane (B) is directly reacted with the (meth) acrylic resin (A)
  • A acrylic resin
  • the organoalkoxysilane (B) has higher compatibility with the (meth) acrylic resin (A) than the polysiloxane resin.
  • the amount of water used can be reduced as compared with the conventional method.
  • the water content of the resin composition containing the (meth) acryl-modified polysiloxane resin to be produced can be reduced, and the storage stability of the resin composition can be increased.
  • the amount of water used in the hydrolysis and dehydration condensation processes of the present invention was bonded to the alkoxy group bonded to the silicon atom contained in the (meth) acrylic resin (A) and to the silicon atom contained in the organoalkoxysilane (B). It is preferably 10 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 20 mol% or more and 80 mol% or less, with respect to 100% of the total number of moles of alkoxy groups. In particular, it is preferably more than 20 mol% and less than 60 mol%. More preferably, they are 30 mol% or more and 55 mol% or less, Most preferably, they are 35 mol% or more and 50 mol% or less.
  • the amount of water used is too small, the reaction between the (meth) acrylic resin (A) and the organoalkoxysilane (B) does not proceed sufficiently, and the (meth) acrylic modification satisfying the weight average molecular weight defined in the present invention is satisfied. A polysiloxane resin is not formed, and a coating film with good transparency may not be obtained. Conversely, if the amount of water used is too large, the amount of water brought into the resin composition containing the (meth) acryl-modified polysiloxane resin to be produced increases, and even if a dehydrating agent described later is used, the water content is reduced. Since it cannot be sufficiently reduced, the storage stability of the resin composition is lowered.
  • an organic solvent other than water in addition to water, an organic solvent other than water may be used, and it is preferable to use it.
  • an organic solvent is preferably a water-soluble organic solvent because it is used in combination with water.
  • an organic solvent having 4 or more carbon atoms is preferable.
  • the organic solvent preferably used in the present invention includes, for example, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monoisopropyl ether, Ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol Monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, di
  • organic solvent Since the organic solvent is volatilized after the production of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin or when the coating film is formed, an organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower under atmospheric pressure is preferable.
  • Monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol dimethyl ether are particularly preferable.
  • a solvent containing water is used to sufficiently advance the condensation reaction between the (meth) acrylic resin (A) and the organoalkoxysilane (B) under the condition that the amount of water used is small. It is preferable to carry out the reaction under conditions where the concentration of the reaction solution is high by reducing the amount used. From this viewpoint, the content of the (meth) acrylic resin (A) is 10% by weight or more (preferably 11% by weight or more and 50% by weight or less, more preferably 13% by weight or more) with respect to 100% by weight of the total amount of the reaction solution.
  • the content of the organoalkoxysilane (B) is preferably 15% by weight or more, more preferably 20% by weight or more and 55% by weight or less, and further preferably 25% by weight or more and 50% by weight. % Or less.
  • the total content of the water-containing solvent is less than 75% by weight (preferably less than 60% by weight, more preferably less than 55% by weight, and even more preferably 15% by weight or more to 54%) with respect to 100% by weight of the total amount of the reaction solution. % By weight or less, more preferably 20% by weight or more and 53% by weight or less).
  • the total content of the solvent containing water is generated by hydrolysis and dehydration condensation reaction of organoalkoxysilane (B) in addition to water and organic solvent contained in the reaction system after hydrolysis and dehydration condensation reaction. It means the total content of the solvent including the alcohol obtained.
  • condensation catalyst those known as catalysts for promoting hydrolysis and dehydration condensation reaction of alkoxysilyl groups can be used.
  • Condensation catalysts can be broadly classified into basic catalysts and acidic catalysts. Acidic catalysts have the effect of accelerating hydrolysis rather than condensation, and the resulting (meth) acryl-modified polysiloxane resin compares silanol groups. Since the silanol group is stabilized in the solvent, the storage stability of the curable resin composition is improved. Therefore, it is preferable to implement the hydrolysis and dehydration condensation process of the present invention in the presence of an acidic catalyst as a condensation catalyst.
  • an organic acid is preferable from the viewpoint of compatibility with the organoalkoxysilane (B) and the organic solvent, and a phosphate ester and a carboxylic acid are more preferable.
  • organic acids include ethyl acid phosphate, butyl acid phosphate, dibutyl pyrophosphate, butoxyethyl acid phosphate, 2-ethylhexyl acid phosphate, isotridecyl acid phosphate, dibutyl phosphate, bis (2-ethylhexyl) phosphate, formic acid, Examples include acetic acid, butyric acid, and isobutyric acid.
  • the addition amount of the catalyst can be adjusted as appropriate, but may be, for example, about 50 ppm to 3% by weight with respect to the organoalkoxysilane (B). If a large amount of catalyst is added, the reaction time can be shortened, but the catalyst remaining in the coating film may lower its water resistance. Moreover, the resin composition of this invention may gelatinize by the effect
  • the temperature of the reaction liquid at the time of carrying out the hydrolysis and dehydration condensation process of the present invention can be appropriately set by those skilled in the art.
  • the reaction time can be appropriately set by those skilled in the art, and may be, for example, about 10 minutes to 12 hours.
  • the production method of the present invention it is preferable to perform a step of removing alcohol generated in the hydrolysis step from the reaction solution after performing the hydrolysis and dehydration condensation steps.
  • removing the alcohol it is possible to further promote the hydrolysis reaction that produces alcohol as a by-product, and as a result, the poly (meth) acrylic structure and the polysiloxane structure can be further promoted by the dehydration condensation reaction.
  • a coating film with better transparency can be obtained.
  • the alcohol removal step can be performed by subjecting the reaction solution after the hydrolysis and dehydration condensation step to vacuum distillation to distill off the alcohol.
  • a person skilled in the art can appropriately set conditions for distillation under reduced pressure.
  • a dehydrating agent (C) to the reaction solution.
  • the water content of the resin composition is low, and a curable resin composition excellent in storage stability can be obtained.
  • the amount of water added in the hydrolysis and dehydration condensation steps is extremely small, the water content of the resin composition can be reduced without using the dehydrating agent (C). Therefore, the use of the dehydrating agent (C) is not essential.
  • dehydrating agent (C) that can be used for the above purpose
  • known ones can be used, and are not particularly limited.
  • methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxy are not limited.
  • Silane, vinyltriethoxysilane, methyl orthoformate, ethyl orthoformate, methyl orthoacetate, or ethyl orthoacetate are preferred. Only 1 type may be used among these and multiple types may be used.
  • the amount of the dehydrating agent used is not particularly limited, and can be appropriately determined by those skilled in the art in consideration of the amount of water contained in the reaction solution and the desired water content in the resin composition after dehydration. However, for example, it is preferably about 0.01 to 20 parts by weight, more preferably about 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total of (meth) acrylic resin (A) and organoalkoxysilane (B).
  • the conditions for treating the reaction solution with the dehydrating agent are not particularly limited, and can be appropriately determined by those skilled in the art within the range in which the desired dehydration proceeds. Can be implemented. When the temperature is low, the stirring time is long, and when the temperature is high, the reverse is true.
  • an organic solvent may be added and diluted as appropriate, or other additives such as a stabilizer may be added.
  • the curable resin composition of the present invention usually contains a solvent as a component other than the (meth) acryl-modified polysiloxane resin.
  • a solvent may be the organic solvent described above, or may be another solvent suitable for dissolving or dispersing the (meth) acryl-modified polysiloxane resin.
  • the curable resin composition of the present invention usually also contains the condensation catalyst.
  • the curable resin composition of the present invention may further contain a resin component generated due to the production method in addition to the (meth) acryl-modified polysiloxane resin described above.
  • a resin component the (meth) acrylic resin (A) itself having an alkoxysilyl group in the side chain may be included, or two or more molecules of the (meth) acrylic resin (A) may be included.
  • a (meth) acrylic resin formed by bonding by hydrolysis and dehydration condensation reaction is included.
  • the polysiloxane resin formed only by the hydrolysis and dehydration condensation reaction of organoalkoxysilane (B) may be contained.
  • organoalkoxysilane (B) itself may be contained.
  • the curable resin composition of this invention may contain well-known resin other than what was demonstrated above suitably.
  • the curable resin composition of this invention can be used as the curable resin composition for coating materials, ie, a coating liquid.
  • a coating liquid for coating materials, ie, a coating liquid.
  • known additives for paints can be appropriately blended.
  • the curable resin composition of the present invention can be used as any coating liquid, but since it has excellent weather resistance and high transparency, it does not contain a pigment, a clear coating film coating liquid, Or it is preferable to use as a coating liquid for white coating films containing a white pigment.
  • a titanium oxide can be used.
  • the amount of the white content used can be appropriately set by those skilled in the art. For example, it may be about 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin.
  • the curable resin composition or coating liquid of the present invention contains a curing agent because the curing reaction of the coating film is promoted in the presence of the curing agent, and the working time during coating film formation can be shortened. Or it is preferable that it is a composition or coating liquid of the form of 2 liquid which contains a hardening
  • a known curing agent can be appropriately used as a curing agent used for a curable composition utilizing an alkoxysilyl group hydrolysis reaction and a dehydration condensation reaction.
  • the above-described condensation catalyst can be used as the curing agent, and an organic tin compound, a titanium chelate compound, an aluminum chelate compound, an organic amine compound, or the like can be used.
  • organic tin compound examples include dioctyltin bis (2-ethylhexyl malate), dioctyltin oxide or a condensate of dibutyltin oxide and silicate, dibutyltin dioctoate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin distearate, dibutyltin diacetyl Acetonate, dibutyltin bis (ethylmalate), dibutyltin bis (butylmalate), dibutyltin bis (2-ethylhexylmalate), dibutyltin bis (oleylmalate), stannous octoate, tin stearate, di-n- A butyl tin laurate oxide is mentioned.
  • organotin compounds having S atoms in the molecule include dibutyltin bisisononyl-3-mercaptopropionate, dioctyltin bisisononyl-3-mercaptopropionate, and octylbutyltin bisisononyl-3-mercaptopropionate.
  • titanium chelate compound examples include titanium acetylacetonate, titanium tetraacetylacetonate, titanium ethyl acetoacetate, titanium phosphate compound, titanium octylene glycolate, titanium ethyl acetoacetate and the like.
  • the aluminum chelate compound examples include ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (acetylacetate), aluminum tris (ethylacetoacetate), aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate), alkylacetylacetate aluminum diisopropylate. Rate and the like.
  • organic amine compound examples include triethylamine, triethylenediamine, trimethylamine, tetramethylenediamine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N, N′-diethyl-2-methylpiperazine, laurylamine, dimethyllaurylamine and the like. Can be mentioned.
  • curing agent can be suitably adjusted according to hardening temperature and hardening time, it is 0.01 to 20 weight part with respect to 100 weight part of (meth) acryl modified polysiloxane resin, for example. About 0.1 part by weight or more and about 5 parts by weight or less are more preferable.
  • the curable resin composition of the present invention can be applied to a substrate and cured to form a coating film.
  • the conditions for coating and curing are not particularly limited, but when curing, it is preferable to promote evaporation of the solvent using a heat source.
  • the thickness of the coating film to be formed is not particularly limited, but in the present invention, the thickness after drying is preferably 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. If the thickness is less than 20 ⁇ m, the water resistance and moisture resistance of the coating film may be insufficient. If the thickness exceeds 100 ⁇ m, cracks may occur due to curing shrinkage during the formation of the coating film. More preferably, they are 20 micrometers or more and 90 micrometers or less, More preferably, they are 30 micrometers or more and 80 micrometers or less.
  • the coating film formed by the present invention has extremely high transparency, and the haze value is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and preferably 1% or less. Further preferred.
  • the substrate on which the curable resin composition of the present invention can be applied is not particularly limited.
  • glass polycarbonate (PC), acrylic, acrylic silicon, acrylic urethane, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), ABS / PC,
  • Various base materials such as polyethylene terephthalate (PET) can be used.
  • Organoalkoxysilane methyltrimethoxysilane (A-1630: Momentive Performance Materials Japan G.K., molecular weight 136.2) Methyltriethoxysilane (XIAMETER OFS-6370: Toray Dow Corning Co., Ltd., molecular weight 178.3) Vinyltrimethoxysilane (A-171: Momentive Performance Materials Japan G.K., molecular weight 148.2) Phenyl trimexisilane (Z-6124: Toray Dow Corning Co., Ltd., molecular weight 198.3) Decyltrimexisilane (Z-6120: Toray Dow Corning Co., Ltd., molecular weight 262.5).
  • Condensation catalyst acidic catalyst
  • Dibutyl phosphate Dibutyl phosphate (Johoku Chemical Co., Ltd., molecular weight 210.2).
  • Dehydrating agent methyltrimethoxysilane (A-1630: Momentive Performance Materials Japan G.K., molecular weight 136.2) Vinyltrimethoxysilane (A-171: Momentive Performance Materials Japan G.K., molecular weight 148.2) Trimethyl orthoformate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., molecular weight 106.1).
  • Solvent PGME Natural Emulsifier, Propylene glycol monomethyl ether, molecular weight 90.1
  • BuAc Korean Chemical Co., Ltd., butyl acetate, molecular weight 116.2
  • MIBK Mitsubishi Chemical Corporation, methyl isobutyl ketone, molecular weight 100.2).
  • Acetone Nacalai Tesque, Inc., molecular weight 58.1
  • reaction time After mixing (meth) acrylic resin, organoalkoxysilane (or polysiloxane resin in Comparative Example 4), condensation catalyst, and water at room temperature, the mixture was heated in an oil bath heated to 80 ° C. Time was taken as reaction time.
  • ((Meth) acrylic resin content) The (meth) acrylic resin content is a ratio of the (meth) acrylic resin content to the total amount of 100% by weight of the reaction solution, and was calculated by the following formula. In addition, since a dehydrating agent is added after hydrolysis and dehydration condensation reaction, the compounding quantity is not included in the calculation.
  • (Meth) acrylic resin content 100 ⁇ (meth) acrylic resin solid content / [(meth) acrylic resin solution content + organoalkoxysilane content + condensation catalyst content + water content ]
  • the total content of the solvent containing water is a ratio of the total content of the solvent containing water with respect to 100% by weight of the total amount of the reaction solution.
  • the solvent containing water includes water contained in the reaction solution after hydrolysis and dehydration condensation reaction of organoalkoxysilane, the solvent, and all alcohols that can be generated by hydrolysis and dehydration condensation reaction of organoalkoxysilane. It is.
  • the total content of the solvent containing water was calculated separately in the following two cases. In addition, since a dehydrating agent is added after hydrolysis and dehydration condensation reaction, the compounding quantity is not included in the calculation.
  • Total content of solvent containing water 100 ⁇ [blending amount of water ⁇ (32 ⁇ 2 ⁇ 18) + blending amount of solvent contained in (meth) acrylic resin solution] / [blending amount of (meth) acrylic resin solution + Blending amount of organoalkoxysilane + blending amount of condensation catalyst + blending amount of water]
  • the total content of the solvent containing water was calculated by the following formula, assuming that the blended water was a mol% with respect to the alkoxysilyl group of the organoalkoxysilane. This formula was applied to Examples 14, 16, 18 and Comparative Example 3.
  • Total content of solvent including water 100 ⁇ [blending amount of water ⁇ (50 ⁇ a) ⁇ (32 ⁇ 2 ⁇ 18) + blending amount of water ⁇ ((a ⁇ 50) ⁇ a) + (meth) acrylic resin The amount of solvent contained in the solution] / [the amount of (meth) acrylic resin solution + the amount of organoalkoxysilane + the amount of condensation catalyst + the amount of water]
  • the total content of the solvent in Comparative Example 4 is calculated from the solvent contained in the (meth) acrylic resin solution and the solvent contained in the polysiloxane resin-containing solution.
  • the total alcohol weight that could be generated was calculated on the assumption that 1 mol of alcohol was generated with respect to 1 mol of alkoxysilyl group of (meth) acrylic resin and organoalkoxysilane used in the reaction.
  • 1 mol of trimethoxysilyl group has 3 mol of methoxysilyl group and 3 mol of methanol is generated
  • 1 mol of methyldimethoxysilyl group has 2 mol of methoxysilyl group and 2 mol of methanol is generated.
  • the molar ratio of the D1, D2, T1, T2, and T3 structures contained in the curable resin composition is quantified using Si 29 -NMR.
  • Silicon derived from T3 structure prepared in advance using Si 29 -NMR and using [2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl] -heptaisobutylsilsesquioxane with tetrabutylsilane as internal standard
  • the silicon content derived from the T3 structure with respect to the total solid content of the curable resin composition is calculated. From this value and the molar ratio of each structure, the silicon content relative to the total solid content of the curable resin composition (the sum of the silicon content derived from the D1, D2, T1, T2, and T3 structures) was determined.
  • the haze value of the coating film formed on the glass plate was measured using a color / turbidity simultaneous measuring device COH400 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). ⁇ H obtained by subtracting the haze value of the glass plate as the base material from the measured value is shown in each table.
  • the coating film formed on the glass plate was immersed in warm water heated to 80 ° C. and held for 2 hours, and then the change of the coating film was visually confirmed and evaluated according to the following criteria.
  • the obtained condensate was distilled under reduced pressure using an evaporator, and after removing methanol produced by the reaction and concentrating, PGME was added as a diluting solvent to obtain a polysiloxane resin-containing liquid having a concentration of 50% by weight. Methanol removed by distillation was 84% in calculated value, and the residual water content of the resulting polysiloxane resin-containing liquid was 73,000 ppm.
  • Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 4 The (meth) acrylic resin, organoalkoxysilane (or polysiloxane resin in Comparative Example 4) described in each table, a condensation catalyst, and water were charged into a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser. After stirring at room temperature for 1 hour, the temperature was raised to 80 ° C. and the reaction time described in the table was stirred to obtain a condensate.
  • the compounding amount of each component is as described in each table, but the compounding amount described in each table is based on weight.
  • surface is not the compounding quantity of resin solid content but the compounding quantity of the 50 weight% density
  • the obtained condensate was distilled under reduced pressure using an evaporator, concentrated after removing the alcohol produced by the reaction, and then added with a dehydrating agent and PGME as a diluent solvent to add a 50% concentration (meth) acryl-modified poly (ethylene).
  • a siloxane resin-containing liquid was obtained.
  • the amount of alcohol removed by vacuum distillation is listed in each table.
  • the residual water content and the weight average molecular weight of the obtained (meth) acryl-modified polysiloxane resin-containing liquid were measured, and the results are listed in each table. Moreover, the silicon content was calculated, and the results are listed in each table. Furthermore, the storage stability of the (meth) acryl-modified polysiloxane resin-containing liquid was evaluated based on the above-described criteria.
  • the (meth) acryl-modified polysiloxane resin-containing liquids of Examples 1 to 20 all had good storage stability and could form a coating film with good transparency.
  • Example 1 the type or amount of the silane group-containing (meth) acrylic monomer used in the synthesis of the (meth) acrylic resin was changed, but all of the coating films had good storage stability and good transparency. Been formed.
  • Example 5 to 7 a different kind of organoalkoxysilane from that in Example 1 was used, but in all cases, a coating film having good storage stability and good transparency was formed.
  • the organoalkoxysilane used in Examples 6 and 7 has a vinyl group or a phenyl group, and these groups have a larger steric hindrance than a methyl group, the curability is slightly higher in these examples. As a result, the solvent resistance decreased depending on the type of solvent.
  • Example 8 a different type of dehydrating agent from that in Example 1 was used, but in all Examples, good results equivalent to those in Example 1 were obtained.
  • Example 10 a (meth) acryl-modified polysiloxane resin was produced without adding a condensation catalyst. Therefore, although a relatively long reaction time was required, the obtained resin exhibited good performance equivalent to that of Example 1.
  • Example 11 to 13 the blending ratio of organoalkoxysilane to (meth) acrylic resin was reduced compared to Example 1, and as a result, the weight average molecular weight of the obtained (meth) acryl-modified polysiloxane resin was increased. In any case, a film having good storage stability and good transparency was formed. Moreover, the result from which the heat resistance of a coating film improved from Example 1 was obtained. The reason why the molecular weight is increased is considered to be that a dehydration condensation reaction between (meth) acrylic resins having an alkoxysilyl group in the side chain progressed. However, in Examples 12 and 13, a slightly long reaction time was required. Moreover, in Example 13, the result that solvent resistance falls with the kind of solvent was obtained.
  • Example 14 to 18 the amount of water added during the hydrolysis and dehydration condensation reaction and the amount of dehydrating agent added after the condensation reaction were changed.
  • Examples 14, 16 and 18 since the amount of water added was larger than that in Example 1, the amount of residual water was also increased. As a result, the storage stability after two weeks or four weeks decreased. However, the storage stability after one week was as good as in Example 1.
  • Examples 15 and 17 no dehydrating agent was added after the hydrolysis and dehydration condensation reaction. However, since the amount of water added during the reaction was small, the residual water content was relatively small. Good storage stability equivalent to 1 could be achieved.
  • Example 19 the amount of alcohol removed after hydrolysis and dehydration condensation reaction was reduced. In all cases, the storage stability was good, but in Example 19, the result that the transparency of the coating film was slightly lowered was obtained. This is probably because the alcohol removal rate was low and the reaction between the (meth) acrylic resin and the organoalkoxysilane was somewhat insufficient. On the other hand, in Example 20, a coating film with good transparency was obtained. This is because the (meth) acrylic resin used in Example 20 has high hydrophilicity and high compatibility with the organoalkoxysilane, so that the (meth) acrylic resin and the organosilane are used despite the low alcohol removal rate. This is probably because the reaction between alkoxysilanes has progressed sufficiently.
  • Comparative Examples 1 and 2 the transparency of the coating film was not good.
  • a (meth) acrylic resin having no alkoxysilyl group was used instead of the (meth) acrylic resin having an alkoxysilyl group in the side chain, a poly (meth) acrylic structure and a polysiloxane structure were grafted. It is thought that both were not compatible and a transparent film could not be obtained.
  • Comparative Example 2 since an organoalkoxysilane having a highly hydrophobic decyl group bonded to a silicon atom was used, hydrolysis and dehydration condensation reactions were inhibited, and the complexation with the (meth) acrylic resin was sufficiently advanced. It is considered that a transparent film could not be obtained.
  • Comparative Example 3 since the amount of water added during the hydrolysis and dehydration condensation reaction was extremely large, the residual water content of the resin-containing liquid (that is, the curable resin composition) The water content) could not be reduced to 4% by weight or less. Therefore, storage stability was very low, and it gelled in one day after synthesizing the (meth) acryl-modified polysiloxane resin. In Comparative Example 3, a coating film was formed before the resin-containing liquid was gelled, and the coating film was evaluated.
  • Comparative Example 4 As disclosed in Patent Document 2, an organoalkoxysilane is condensed in advance to synthesize a polysiloxane resin, and this is reacted with a (meth) acrylic resin, thereby producing a (meth) acrylic modified polysiloxane.
  • a siloxane resin was produced. In this reaction, a large amount of water is required during the hydrolysis and dehydration condensation reactions. As a result, the residual water content of the resin-containing liquid is also increased, and the storage stability is low.

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Abstract

貯蔵安定性に優れ長時間の保存が可能で、かつ、透明性の高い塗膜を与えることができる、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物を提供する。(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物であって、前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、下記一般式(I)等で表される(メタ)アクリル単位を有し、前記硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するケイ素含有率は5重量%以上42重量%以下であり、前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の重量平均分子量は、10000以上200000以下であり、前記硬化性樹脂組成物の含水量は4重量%以下である。式中、a、b及びcはそれぞれ0以上の整数を示し、dは0又は1を示し、a、b、c及びdの合計は1以上である。

Description

硬化性樹脂組成物、及びその製造方法
 本発明は、硬化性樹脂組成物、及びその製造方法に関する。
 塗料として使用可能な硬化性組成物を構成する硬化性を示す樹脂成分としては種々の樹脂が検討されている。なかでも、塗膜の長寿命化、特に高耐候性や高耐熱性を達成することを目的とした塗料として、ポリシロキサン系塗料が知られている。ポリシロキサンとは、オルガノアルコキシシランが加水分解・脱水縮合反応をすることで形成される硬化性樹脂である。この樹脂を形成しているシロキサン結合はエネルギー的に強固であるため、ポリシロキサンは熱や紫外線によって分解しにくい特性を有する。しかし、得られる塗膜は柔軟性が低く、塗膜の硬化収縮によりクラックを生じやすいという問題や、各種基材に対して密着性が低いという問題があった。
 一方、加水分解性シリル基を有するアクリル樹脂を主体とするアクリルシリコン系塗料も知られている。アクリルシリコン系塗料から得られる塗膜は柔軟性を有しており、クラックを生じにくい。しかし、この塗膜には耐候性が低いという問題があった。
 そこで、ポリシロキサン系塗料の持つ利点とアクリルシリコン系塗料の持つ利点を併せ有する塗料を提供するため、ポリシロキサンとアクリルシリコンを複合化することが検討されている(例えば特許文献1及び2を参照)。
特開平9-176489号公報 国際公開第2017/169459号
 ポリシロキサン系塗料とアクリルシリコン系塗料を単に混合すると、両樹脂は相溶性が低いため、該混合塗料から形成される塗膜では相分離が生じて、塗膜が白濁して透明性が低下するという難点がある。この場合、塗膜内部で生じている界面が原因となって、劣化しやすくなるという問題も生じる。
 また、特許文献1及び2に記載されているようなポリシロキサンとアクリルシリコンを複合化してなる樹脂を含む組成物は、貯蔵安定性が低く、作製後時間が経過すると増粘またはゲル化してしまい、塗布の際に支障が生じる欠点があった。
 本発明は、以上に鑑み、貯蔵安定性に優れ長時間の保存が可能で、かつ、透明性の高い塗膜を与えることができる、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
 第一の本発明は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物であって、前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、下記一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位のいずれか1つまたは複数を有し、前記硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するケイ素含有率は5重量%以上42重量%以下であり、前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の重量平均分子量は、10000以上200000以下であり、前記硬化性樹脂組成物の含水量は4重量%以下である、硬化性樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、a、b及びcはそれぞれ0以上の整数を示し、dは0又は1を示し、a、b、c及びdの合計は1以上である。ただし、各式中のシロキサン単位の連結順序は、各式で示した連結順序に限定されない。
は、水素原子、又はメチル基を表す。
は、炭素数1~8のアルキレン基を表す。
は、水素原子、又は炭素数1~3のアルキル基を表す。
は、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基を表し、これらの基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。
は、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルコキシ基、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基を表し、ヒドロキシ基以外の基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。)
 好ましくは、前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、前記一般式(I)~(V)において、メチル基であるRを含有し、前記硬化性樹脂組成物の固形分全量に対する該メチル基の含有率が2重量%以上22.3重量%以下である。
 第二の本発明は、第一の本発明に係る硬化性樹脂組成物を含む塗膜用塗液に関する。
 第三の本発明は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む樹脂塗膜であって、前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、前記一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位のいずれか1つまたは複数を有し、前記樹脂塗膜の固形分全量に対するケイ素含有率は5重量%以上42重量%以下であり、前記樹脂塗膜は、乾燥後の厚みが20μm以上100μm以下であり、ヘイズ値が3%以下である、樹脂塗膜に関する。
 第四の本発明は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物の製造方法であって、アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)を、水を含む反応液中で、加水分解および脱水縮合反応させる工程を含み、前記反応液の全量100重量%に対して、前記(メタ)アクリル樹脂(A)の含量が10重量%以上であり、前記水を含む溶剤の合計含量が75重量%未満であり、前記硬化性樹脂組成物の含水量は4重量%以下である、製造方法に関する。
 好ましくは、前記(メタ)アクリル樹脂(A)に含まれるケイ素原子に結合したアルコキシ基と、前記オルガノアルコキシシラン(B)に含まれるケイ素原子に結合したアルコキシ基の合計モル数100%に対して、前記反応液に含まれる水の量が20モル%超60モル%未満である。
 前記製造方法は、前記加水分解および脱水縮合工程で発生するアルコールの70重量%~100重量%を前記反応液から除去する工程をさらに含むことができ、また、前記反応液に脱水剤(C)を添加する工程をさらに含むこともできる。
 好ましくは、脱水剤(C)が、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、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、ビニルトリエトキシシラン、オルソ蟻酸メチル、オルソ蟻酸エチル、オルソ酢酸メチル、及びオルソ酢酸エチルからなる群より選択される少なくとも1種である。好ましくは、前記加水分解および脱水縮合工程を、酸性触媒の存在下で実施する。
 好ましくは、オルガノアルコキシシラン(B)は、ケイ素原子に結合した有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、及びフェニル基からなる群より選択される少なくとも1種を有する。また、好ましくは、オルガノアルコキシシラン(B)に含まれるケイ素原子に結合した有機基は、官能基を有する。より好ましくは、前記官能基が、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、及びスチリル基からなる群より選択される少なくとも1種である。
 第六の本発明は、第一の本発明に係る硬化性樹脂組成物の、塗膜用塗液又は樹脂塗膜における用途に関する。
 本発明によれば、貯蔵安定性に優れ長時間の保存が可能で、かつ、透明性の高い塗膜を与えることができる、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物、及び、その製造方法を提供することができる。得られる塗膜は高い透明性を有することに加え、耐熱性、耐溶剤性、および耐水性が良好である。
 以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
 (硬化性樹脂組成物)
 本発明の硬化性樹脂組成物は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を必須成分として含有する。当該(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、水酸基またはアルコキシ基が結合したシリル基を有し、このため、加水分解及び脱水縮合反応による硬化性を示すものである。
 (メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、ポリ(メタ)アクリル構造とポリシロキサン構造が結合してなる複合樹脂である。なお、本願で「(メタ)アクリル」とは、アクリル、及び/又は、メタクリルを指す。前記ポリ(メタ)アクリル構造とは、1種または複数種の(メタ)アクリル単位が重合してなる構造のことをいう。前記ポリシロキサン構造とは、複数種のシロキサン単位が重合してなる構造のことをいう。
 本発明における(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、前記(メタ)アクリル単位として、少なくとも、下記一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位のいずれか1つまたは複数を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位は、(メタ)アクリル単位のエステル部分にポリシロキサン構造が連結したものである。式(I)~(V)は、互いに、(メタ)アクリル構造を含む最も左側に示したシロキサン単位の構造が異なっている。
 式(I)~(V)にはポリシロキサン構造中に5種類のシロキサン単位を図示しているが、(メタ)アクリル構造を含む最も左端に示したシロキサン単位以外のシロキサン単位はそれぞれ含まれていてもよいし、含まれていなくともよい。よって、これら各シロキサン単位の繰り返し数a、b及びcはそれぞれ0以上の整数を示し、dは0又は1を示す。しかし、これら各シロキサン単位をいずれも含まない場合は除外され、いずれか1つは必ず各式に含まれるので、a、b、c及びdの合計は1以上である。a、b、c及びdの合計の上限値は特に限定されないが、100以下が好ましく、80以下がより好ましく、60以下がさらに好ましく、40以下が特に好ましい。
 繰り返し数がaのシロキサン単位と繰り返し数がbのシロキサン単位のいずれかは各式に含まれることが好ましい。よって、aとbの合計は1以上の整数が好ましく、2以上の整数がより好ましく、3以上の整数がさらに好ましい。
 各式における5種類のシロキサン単位の連結順序は、各式で示した連結順序に限定する意図はなく、各シロキサン単位は、各式で示した連結順序以外の順序で連結していてもよい。また、繰り返し数a、b、又はcが2以上の整数を表す場合、複数個存在する同じシロキサン単位は、互いと連続していてもよいし、また、間に別のシロキサン単位が挟まれていてもよい。すなわち、共重合の形式は、ブロック共重合、ランダム共重合のいずれでもよい。
 各式では、ケイ素原子に結合した酸素原子が、さらに結合している構造の記載を省略している箇所があるが、この箇所は、当該酸素原子に、別のシロキサン単位が結合していることを意味している。具体的には、一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位の2単位が当該箇所で結合していてもよい。また、一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位の1単位のなかに含まれる2箇所の当該箇所間で結合が生じ、分子内に環化ポリシロキサン構造を形成していてもよい。また、dが0の場合も同様に、ポリシロキサン構造の右端の末端に、別のシロキサン単位が結合していることを意味し、当該末端で、一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位の2単位が結合していてもよいし、分子内に環化構造を形成してもよい。
 以下に式(I)~(V)に含まれる置換基R~Rの詳細を説明するが、それぞれの置換基が複数個存在する場合、各置換基は同一であってもよいし、以下の定義を満足する範囲内で複数の種類が併存してもよい。
 式(I)~(V)において、Rは、水素原子、又はメチル基を表す。
 Rは、(メタ)アクリル部位とポリシロキサン構造を連結する2価の基であり、炭素数1~8のアルキレン基を表す。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、又は、オクチレン基を表す。
 Rは、水素原子、及び炭素数1~3のアルキル基からなる群より選択される。前記炭素数1~3のアルキル基とは、メチル基、エチル基、又は、プロピル基である。各式中のROで表される基は、ケイ素原子に結合したヒドロキシ基またはアルコキシ基を表し、これによって、加水分解性シリル基が構成される。
 Rは、ケイ素原子に直接結合した置換基であり、ビニル基、フェニル基、及び炭素数1~6のアルキル基からなる群より選択される。ただし、これらの基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。前記炭素数1~6のアルキル基とは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、又は、ヘキシル基である。前記アルキル基の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは1~4であり、さらに好ましくは1~3であり、より更に好ましくは1~2である。
 塗膜の透明性や、耐溶剤性、耐水性の観点から、Rは炭素数6以下の基であることが好ましい。特に、式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位は、Rとしてメチル基を含有することが好ましい。Rがメチル基を表す場合、該メチル基の含有率は、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対して2重量%以上22.3重量%以下であることが好ましい。
 メチル基の含有率とは、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対する、Rであるメチル基の重量割合を意味し、以下の方法により決定される。まず、H-NMRを用いて、テトラエトキシシランを内部標準として、メチルトリメトキシシランから該メチル基量の検量線を作成し、硬化性樹脂組成物中における該メチル基含有量を定量する。メチルトリメトキシシランの分子量が136.2であることから、メチルトリメトキシシランは該メチル基を15/136.2=11.0重量%含有しており、この値とテトラエトキシシランを内部標準とした検量線から硬化性樹脂組成物の固形分全量に対する該メチル基の含有率を算出できる。但し、メチル基の含有率は、硬化性樹脂組成物が溶剤を含む場合、溶剤を含まない不揮発分に対する割合を意味する。
 前記メチル基の含有率は、より好ましくは4重量%以上18重量%以下であり、特に好ましくは5重量%以上16重量%以下であり、最も好ましくは6重量%以上12重量%以下である。上記範囲では、硬化性樹脂組成物中のケイ素含有率を高めることができると共に、Rによる立体障害が小さくなるため、脱水縮合反応が進行しやすいという利点がある。また、硬化反応も充分に進行するので、耐候性や耐水性、耐溶剤性に優れた塗膜を形成することができる。
 Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルコキシ基、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基を表し、ヒドロキシ基以外の基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。
 以上で説明したシロキサン単位から構成されるポリシロキサン構造において、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対してケイ素含有率は5重量%以上42重量%以下であることが好ましい。ケイ素含有率とは、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するケイ素原子の重量割合を意味し、以下の方法により決定される。まず、Si29-NMRを用いて硬化性樹脂組成物に含まれるD1、D2、T1、T2、及びT3構造のモル比を定量する。ここで、D1構造及びD2構造とは、それぞれ、オルガノジアルコキシシランに含まれるケイ素原子に結合した2個のアルコキシ基のうち、1個又は2個のアルコキシ基がシロキサン結合を形成してなるシロキサン単位を指し、T1、T2、及びT3構造とは、それぞれ、オルガノトリアルコキシシランに含まれるケイ素原子に結合した3個のアルコキシ基のうち、1個、2個又は3個のアルコキシ基がシロキサン結合を形成してなるシロキサン単位を指す。
 硬化性樹脂組成物にT3構造が含まれる場合には、予めSi29-NMRを用いて、テトラブチルシランを内部標準として、[2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル]-ヘプタイソブチルシルセスキオキサンを用いて作成しておいたT3構造由来のケイ素含有量の検量線に基づいて、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するT3構造由来のケイ素含有率を算出する。この値と各構造のモル比から、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するケイ素含有率(D1、D2、T1、T2及びT3構造由来のケイ素含有率の合計)を求めることができる。
 Si29-NMRによりT3構造のピークが確認されず、硬化性樹脂組成物にT3構造が含まれないと判断される場合は、1,1,3,3-テトラメチル-1,3-ジエトキシプロパンジシロキサンを用いて作成したD1構造用の検量線、オクタメチルシクロテトラシロキサンを用いて作成したD2構造用の検量線、1,1,3,3-テトラメトキシ-1,3-ジメチルプロパンジシロキサンを用いて作成したT1構造用の検量線、及び、メチル(ビストリメチルシリルオキシ)モノメトキシシランを用いた作成したT2構造用の検量線に基づいて各構造のケイ素含有率を算出することができるので、それと各構造のモル比から、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するケイ素含有率を求めることができる。但し、ケイ素含有率は、硬化性樹脂組成物が溶剤を含む場合、溶剤を含まない固形分に対する割合を意味する。前記ケイ素含有率は、好ましくは8重量%以上25重量%以下であり、より好ましくは10重量%以上24重量%以下であり、特に好ましくは12重量%以上23重量%以下であり、最も好ましくは13重量%以上22重量%以下である。このようにケイ素含有率が高い硬化性樹脂組成物を用いることによって、ポリ(メタ)アクリル樹脂とオルガノアルコキシシランとの反応点が増大するためポリ(メタ)アクリル樹脂とポリシロキサンとのグラフト率が高まり、ポリ(メタ)アクリル構造とポリシロキサン構造の相溶性が向上し、形成される塗膜の透明性を高めることができる。
 本発明の(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、上記一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位のいずれか1つまたは複数と、他の(メタ)アクリル単位から構成されることが好ましい。他の(メタ)アクリル単位としては、下記式(VI)及び/又は(VII)で表されるシリル基含有(メタ)アクリル単位や、汎用の(メタ)アクリルモノマーに由来する単位が挙げられる。また、これらに加えて、ビニルモノマーに由来する単位が結合したものであってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式(VI)及び(VII)中、置換基R、R、及びRの定義および具体例は、式(I)~(V)について上述したものと同じである。
 式(VI)又は(VII)で表されるシリル基含有(メタ)アクリル単位としては、(メタ)アクリロイルオキシアルキルアルコキシシランから形成された(メタ)アクリル単位が好ましく、具体的には、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、及び、(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシランからなる群より選択されたモノマーから形成された(メタ)アクリル単位が好ましい。この式(VI)又は(VII)で表されるシリル基含有(メタ)アクリル単位と、前記式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位が、加水分解性シリル基を有する単位であるため、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は加水分解及び脱水縮合反応による硬化性を示すこととなる。ただし、式(VI)又は(VII)で表される単位は本発明において必須ではない。
 前述した汎用の(メタ)アクリルモノマーとしては特に限定されないが、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等の、炭素数が1~22のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート類;ベンジル(メタ)アクリレート、2-フェニルエチル(メタ)アクリレート等のアラルキル(メタ)アクリレート類;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル(メタ)アクリレート類;2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、4-メトキシブチル(メタ)アクリレート等のω-アルコキシアルキル(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
 前記ビニルモノマーとしても特に限定されないが、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;クロトン酸メチル、クロトン酸エチル等のクロトン酸アルキルエステル類;ジメチルマレート、ジ-n-ブチルマレート、ジメチルフマレート、ジメチルイタコネート等の不飽和二塩基酸ジアルキルエステル類;エチレン、プロピレン等のα-オレフィン類;フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン等のフルオロオレフィン類;エチルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;シクロペンチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のシクロアルキルビニルエーテル類;N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-(メタ)アクリロイルモルホリン、N-(メタ)アクリロイルピロリジン、N-ビニルピロリドン等の3級アミド基含有モノマー類;等が挙げられる。
 本発明の(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂において、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂100重量部に対するポリ(メタ)アクリル構造の割合は20重量部以上80重量部以下が好ましく、20重量部以上70重量部以下がより好ましく、20重量部以上60重量部以下が特に好ましい。ポリ(メタ)アクリル構造が多いと熱膨張または収縮によるクラックに対する耐性が高くなり、ポリシロキサン構造が多いと光劣化または加水分解に対する耐性が高くなる。これらの観点からポリ(メタ)アクリル構造の割合は上記範囲とするのが好ましい。
 (メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の重量平均分子量は10000以上200000以下である。好ましくは10000以上180000以下であり、より好ましくは10000以上150000以下である。この範囲において、優れた貯蔵安定性と、良好な塗膜透明性を両立することができる。本願において、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の重量平均分子量は、GPCで測定し、ポリスチレン換算で算出される。具体的な測定条件は実施例中の記載に準拠することができる。
 本発明の硬化性樹脂組成物における含水量は4重量%以下に設定される。含水量を低減することで、硬化性樹脂組成物の貯蔵安定性を高めることができる。含水量は低いほど好ましく、具体的には3重量%以下が好ましく、2重量%以下がより好ましく、1重量%以下がさらに好ましく、0.5重量%以下が特に好ましい。本願において、組成物の含水量の測定方法は特に限定されず、公知の水分計を用いて測定することができる。組成物の含水量を低減するには、後述するように、加水分解および脱水縮合反応時に添加する水の量を少なくすることが好ましい。また、前記反応後に脱水剤を添加することでも組成物の含水量を低減することはできるが、後述する比較例3のように水の添加量が多すぎると、脱水剤を添加しても、組成物の含水量を4重量%以下にまで低減できない場合がある。
 (硬化性樹脂組成物の製造)
 本発明の硬化性樹脂組成物を製造する方法は特に限定されないが、以下に一例を説明する。
 本発明の硬化性樹脂組成物を製造する際には、アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)を、水を含む反応液中で、加水分解および脱水縮合反応させることにより、前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を形成する。得られる硬化性樹脂組成物は、含水量が4重量%以下のものである。前記加水分解および脱水縮合反応において使用する水の量を抑え、及び/又は、当該反応後に脱水剤(C)を添加することで、含水量が低い硬化性樹脂組成物を製造することができる。
 ((メタ)アクリル樹脂(A))
 まず、アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂(A)について説明する。本願ではこの樹脂を「(メタ)アクリル樹脂(A)」とも呼ぶ。
 アルコキシシリル基は、ケイ素原子に3個のアルコキシ基が結合してなる基か、又は、ケイ素原子に2個のアルコキシ基と1個のアルキル基が結合してなる基である。(メタ)アクリル樹脂(A)では、このアルコキシシリル基が、樹脂を構成する(メタ)アクリル単位のエステル部位に結合しており、そのため、(メタ)アクリル樹脂(A)はアルコキシシリル基を側鎖に有することなる。
 アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂(A)を合成するには、アルコキシシリル基を有する(メタ)アクリルモノマー(具体的には、上述した(メタ)アクリロイルオキシアルキルアルコキシシラン)と、汎用の(メタ)アクリルモノマーと、必要に応じてビニルモノマーとを共重合すればよい。共重合は、ランダム共重合でもブロック共重合でもよいが、ランダム共重合が好ましい。アルコキシシリル基を有する(メタ)アクリルモノマーが重合することで、上述した式(VI)及び/又は(VII)で表される(メタ)アクリル単位が形成される。
 製造される(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の耐熱性や基材への密着性を向上させるには、(メタ)アクリル樹脂(A)を構成する全モノマーのうち、メタクリル酸エステルが60重量%以上を占めることが好ましく、メタクリル酸エステルを65重量%以上含有することがさらに好ましく、メタクリル酸エステルを70重量%以上含有することが特に好ましい。メタクリル酸エステルが60重量%未満である場合には、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の耐熱性や基材への密着性が低下する傾向にある。
 (メタ)アクリル樹脂(A)を構成する全モノマーのうち、アルコキシシリル基を有する(メタ)アクリルモノマー(以下、シランモノマーともいう)は、2~11重量%を占めることが好ましく、3~10重量%を占めることがより好ましく、4~10重量%を占めることがさらに好ましい。シランモノマーの使用量が11重量%を超える場合には、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂が経時的に増粘し、ゲル化する傾向にある。一方、シランモノマーの使用量が2重量%未満である場合には、(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)間の反応が十分に行われず、得られる樹脂組成物が白濁する傾向にある。
 上記モノマーを共重合させるにあたって使用する重合方法や重合開始剤は特に限定されず、公知の重合方法または重合開始剤を適宜使用することができる。具体的には、重合方法としては、例えば、塊状ラジカル重合法、溶液ラジカル重合法、非水分散ラジカル重合法等が挙げられ、重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート等が挙げられる。
 (メタ)アクリル樹脂(A)の重量平均分子量(MW)は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の重量平均分子量を考慮して適宜決定することができるが、4000~15000の範囲内にあることが好ましい。この範囲では、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂製造時の白濁および沈殿や、ゲル化の発生を防止することができ、かつ、得られる塗膜は耐久性に優れることになる。前記重量平均分子量は、より好ましくは5000~13000であり、さらに好ましくは6000~12000である。
 (オルガノアルコキシシラン(B))
 オルガノアルコキシシラン(B)としては、一般式(VIII)で表されるオルガノトリアルコキシシラン、若しくは、一般式(IX)で表されるオルガノジアルコキシシラン、又はその双方を使用することが好ましい。少なくとも一般式(VIII)で表されるオルガノトリアルコキシシランを使用し、必要に応じて一般式(IX)で表されるオルガノジアルコキシシランを併用して使用することがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式(VIII)及び(IX)中、置換基R、及びRの定義および具体例は、式(I)~(V)について上述したものと同じである。
 オルガノトリアルコキシシランの具体例としては、特に限定されないが、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリイソプロポキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリイソプロポキシシラン等が挙げられる。これらのうち1種を使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 オルガノジアルコキシシランの具体例としては、特に限定されないが、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。これらのうち1種を使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 オルガノアルコキシシラン(B)においてケイ素原子に結合したアルコキシ基(式(VIII)及び(IX)におけるOR)は、炭素数1~3のアルコキシ基が好ましく、加水分解および脱水縮合反応が進行し易いという観点から、メトキシ基またはエトキシ基が好ましく、メトキシ基が最も好ましい。
 オルガノアルコキシシラン(B)においてケイ素原子に結合した有機基(式(VIII)及び(IX)におけるR)は、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基が好ましく、(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)間の反応性が高く、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂が形成されやすくなることから、ビニル基、フェニル基、メチル基、エチル基、プロピル基がより好ましい。特に立体障害が小さく、本発明の硬化性樹脂組成物が硬化性に優れ、塗膜の耐溶剤性がより優れたものとなるため、メチル基、エチル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。
 入手し易さやコストの観点から、オルガノアルコキシシラン(B)は、メチルトリメトキシシランが最も好ましい。
 また、オルガノアルコキシシラン(B)においてケイ素原子に結合した有機基は、官能基を有しないものであってもよいが、官能基を有するものであってもよい。官能基を有することにより、加水分解性シリル基の加水分解および脱水縮合反応に基づいた硬化形式に加えて、当該官能基による硬化形式を本発明の硬化性樹脂組成物に持たせることが可能となる。このような官能基による硬化形式を取り入れることで、加水分解性シリル基の加水分解および脱水縮合反応による塗膜の収縮を抑制できる場合がある。このような官能基としては特に限定されないが、例えば、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、及びスチリル基が挙げられる。これら官能基の1種のみを有するものであってもよいし、複数種を有するものであってもよい。
 このような官能基を有するオルガノアルコキシシラン(B)としては、例えば、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、8-グリシジルオキシオクチルトリメトキシシラン、2-(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、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン 、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-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)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメジルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
 (製造条件)
 本発明の製造方法は、(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)を、水を含む反応液中で、加水分解および脱水縮合反応させる工程を含む。従来は、あらかじめオルガノアルコキシシランを単独で加水分解および脱水縮合反応させてポリシロキサン樹脂を得、これを、アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂と反応させて、ポリ(メタ)アクリル構造とポリシロキサン構造の複合樹脂を製造する方法が報告されていた(例えば特許文献2を参照)。この従来法に対し、本発明では、あらかじめポリシロキサン樹脂を製造するのではなく、ポリシロキサン樹脂の原料であるオルガノアルコキシシラン(B)を、(メタ)アクリル樹脂(A)と直接反応させて、(メタ)アクリル樹脂とオルガノアルコキシシラン間の脱水縮合反応と、オルガノアルコキシシラン同士の脱水縮合反応を同一系中で進行させることによって、ポリ(メタ)アクリル構造とポリシロキサン構造の複合樹脂である(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を製造することができる。
 加水分解及び脱水縮合反応には溶媒として水の存在が必須であるが、オルガノアルコキシシラン(B)は、ポリシロキサン樹脂と比較して(メタ)アクリル樹脂(A)との相溶性が高いため、(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)の加水分解及び脱水縮合反応においては、従来法と比較して水の使用量を低減することができる。その結果、製造される(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む樹脂組成物の含水量を低減することができ、該樹脂組成物の貯蔵安定性を高めることが可能となった。
 本発明の加水分解および脱水縮合工程における水の使用量は、(メタ)アクリル樹脂(A)に含まれるケイ素原子に結合したアルコキシ基と、オルガノアルコキシシラン(B)に含まれるケイ素原子に結合したアルコキシ基の合計モル数100%に対して、10モル%以上100モル%以下であることが好ましく、20モル%以上80モル%以下であることがより好ましい。特に、20モル%超60モル%未満であることが好ましい。さらに好ましくは30モル%以上55モル%以下であり、最も好ましくは35モル%以上50モル%以下である。水の使用量が少なすぎると、(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)間の反応が充分に進行せず、本発明で規定した重量平均分子量を満足する(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂が形成されず、透明性の良好な塗膜が得られない場合がある。逆に水の使用量が多すぎると、製造される(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む樹脂組成物に持ち込まれる水の量が多くなり、たとえ後述する脱水剤を使用しても含水量を充分に低減することができないため該樹脂組成物の貯蔵安定性が低下する。
 本発明の加水分解および脱水縮合工程では、水に加えて、水以外の有機溶剤を使用してもよく、使用することが好ましい。このような有機溶剤としては、水と併用するため水溶性の有機溶剤が好ましい。また、オルガノアルコキシシラン(B)の溶解性を確保するため、炭素数が4以上の有機溶剤が好ましい。以上の観点から、本発明で好ましく用いられる有機溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 (メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の製造後や、塗膜の形成時に有機溶剤を揮発させることになるため、大気圧下における沸点が150℃以下の有機溶剤が好ましく、具体的には、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテルが特に好ましい。
 本発明の加水分解および脱水縮合工程は、水の使用量が少ない条件下で(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)間の縮合反応を充分に進行させるため、水を含む溶剤の使用量を少なくして、反応液の濃度が高い条件で実施することが好ましい。この観点から、反応液の全量100重量%に対して、前記(メタ)アクリル樹脂(A)の含量が10重量%以上(好ましくは11重量%以上50重量%以下、より好ましくは13重量%以上45重量%以下)であり、前記オルガノアルコキシシラン(B)の含量は好ましくは15重量%以上であり、より好ましくは20重量%以上55重量%以下であり、さらに好ましくは25重量%以上50重量%以下である。また、反応液の全量100重量%に対して、前記水を含む溶剤の合計含量が75重量%未満(好ましくは60重量%未満、より好ましくは55重量%未満、さらに好ましくは15重量%以上54重量%以下、より更に好ましくは20重量%以上53重量%以下)であることが好ましい。なお、当該水を含む溶剤の合計含量とは、加水分解および脱水縮合反応後の反応系に含まれる水や有機溶剤に加えて、オルガノアルコキシシラン(B)の加水分解および脱水縮合反応によって発生し得るアルコールも含めた溶剤の合計含量のことをいう。
 本発明の加水分解および脱水縮合工程では、触媒を使用する必要はないが、反応速度を向上させる目的で縮合触媒を添加することが好ましい。縮合触媒としては、アルコキシシリル基の加水分解および脱水縮合反応を促進させる触媒として公知のものを使用することができる。縮合触媒には、大別して塩基性触媒と酸性触媒とがあるが、酸性触媒は縮合よりも加水分解を速める作用を有し、結果、得られる(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂がシラノール基を比較的多く有することとなり、シラノール基は溶剤中で安定化するため、硬化性樹脂組成物の貯蔵安定性が向上する。そのため、縮合触媒として酸性触媒の存在下で本発明の加水分解および脱水縮合工程を実施することが好ましい。
 酸性触媒としては、オルガノアルコキシシラン(B)や有機溶剤との相溶性から、有機酸が好ましく、リン酸エステルやカルボン酸がより好ましい。有機酸の具体例としては、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、ジブチルピロホスフェート、ブトキシエチルアシッドホスフェート、2-エチルヘキシルアシッドホスフェート、イソトリデシルアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフェート、ギ酸、酢酸、酪酸、イソ酪酸等が挙げられる。触媒の添加量は適宜調節できるが、例えば、オルガノアルコキシシラン(B)に対して50ppm~3重量%程度であってよい。触媒は、多く添加すると反応時間を短縮することができるものの、塗膜中に残存した触媒はその耐水性を低下させることがある。また、反応終了後に本発明の樹脂組成物が触媒の作用によりゲル化する場合もある。そのため、触媒による反応時間短縮の効果が達成される範囲内で、触媒の使用量は少ないほど好適である。
 本発明の加水分解および脱水縮合工程を実施する際の反応液の温度は当業者が適宜設定することができるが、例えば反応液を50~150℃の範囲に加熱することが好ましい。反応時間に関しても当業者が適宜設定することができるが、例えば10分間~12時間程度であってよい。
 本発明の製造方法では、加水分解および脱水縮合工程を実施した後、加水分解工程で発生したアルコールを反応液から除去する工程を実施することが好ましい。アルコールを除去することによって、アルコールを副生する加水分解反応をより進めることができ、結果、脱水縮合反応によるポリ(メタ)アクリル構造とポリシロキサン構造との複合化をより進めることができるので、透明性がより良好な塗膜を得ることができる。アルコールを除去する際には、できるだけ多くのアルコールを除去するほうが塗膜の透明性の観点から好ましく、具体的には、加水分解工程で発生するアルコール全量のうち70重量%以上のアルコールを除去することが好ましく、80重量%以上のアルコールを除去することがより好ましい。
 当該アルコールの除去工程は、加水分解および脱水縮合工程後の反応液を減圧蒸留に付してアルコールを留去することで実施することができる。減圧蒸留の条件は当業者が適宜設定することが可能である。
 また、加水分解および脱水縮合工程の後で、アルコール除去工程を実施した場合にはその工程の後、反応液に含まれる水(加水分解および脱水縮合工程に際して溶剤として添加した水や、脱水縮合反応で発生した水等)を除去するため、反応液に脱水剤(C)を添加することが好ましい。これにより、樹脂組成物の含水量が低く、貯蔵安定性に優れた硬化性樹脂組成物を得ることができる。しかし、加水分解および脱水縮合工程に際して添加した水の量が極めて少ない場合には、脱水剤(C)を用いなくても、樹脂組成物の含水量を低くすることができる。そのため、脱水剤(C)の使用は必須ではない。
 上記目的で使用できる脱水剤(C)としては、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、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、ビニルトリエトキシシラン、オルソ蟻酸メチル、オルソ蟻酸エチル、オルソ酢酸メチル、又はオルソ酢酸エチルが好ましい。これらのうち1種のみを使用してもよいし、複数種を使用してもよい。
 脱水剤の使用量は特に限定されず、反応液に含まれる水分量と、脱水後の樹脂組成物における目的の含水量を勘案して当業者が適宜決定することができる。しかし、例えば、(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)の合計100重量部に対して0.01~20重量部程度が好ましく、0.1~10重量部程度がより好ましい。
 脱水剤で反応液を処理する際の条件は特に限定されず、目的の脱水が進行する範囲で当業者が適宜決定することができるが、例えば、50℃雰囲気下で1時間以上撹拌することで実施することができる。温度が低い場合は撹拌時間が長くなり、温度が高い場合はその逆となる。
 以上の工程を実施した後、適宜、有機溶剤を添加して希釈してもよいし、安定剤など他の添加剤を添加してもよい。以上により、本発明による低含水量の硬化性樹脂組成物を得ることができる。
 (他の成分)
 本発明の硬化性樹脂組成物は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂以外の成分として、通常、溶剤を含有する。そのような溶剤としては、上述した有機溶剤であってもよいし、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を溶解または分散させるのに適した他の溶剤であってもよい。また、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を合成する際に縮合触媒を使用した場合、本発明の硬化性樹脂組成物は、通常、当該縮合触媒も含有する。
 また、本発明の硬化性樹脂組成物は、上述した(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂に加えて、その製法に起因して発生する樹脂成分をさらに含有するものであってもよい。そのような樹脂成分としては、上述したアルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂(A)そのものが含まれる場合もあるし、また、(メタ)アクリル樹脂(A)の2分子以上が、加水分解及び脱水縮合反応により結合して形成された(メタ)アクリル樹脂が含まれる場合もある。また、オルガノアルコキシシラン(B)のみが加水分解及び脱水縮合反応をして形成されたポリシロキサン樹脂が含まれる場合もある。樹脂成分ではないが、オルガノアルコキシシラン(B)そのものが含まれる場合もある。また、本発明の硬化性樹脂組成物は、以上で説明したもの以外の公知の樹脂を適宜含有するものであってもよい。
 (塗液)
 本発明の硬化性樹脂組成物は、塗料用の硬化性樹脂組成物、すなわち塗液とすることができる。塗液とするにあたっては、顔料、可塑剤、分散剤、沈降防止剤、防カビ剤、防腐剤、皮張り防止剤、乾燥剤、たれ防止剤、つや消し剤、帯電防止剤、導電剤、難燃剤など、公知の塗料用添加物を適宜配合することができる。本発明の硬化性樹脂組成物は、あらゆる塗液として使用することが可能であるが、耐候性に優れ、透明性が高いものであることから、顔料を含まない、クリア塗膜用塗液、又は、白色顔料を含有する、白色塗膜用塗液として用いることが好ましい。前記白色顔料としては特に限定されないが、例えば酸化チタンを使用することができる。前記白色含量の使用量は当業者が適宜設定できるが、例えば(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂100重量部に対して10~100重量部程度であってよい。
 本発明の硬化性樹脂組成物または塗液は、硬化剤の存在下で塗膜の硬化反応が促進され、塗膜形成時の作業時間を短縮することができるので、硬化剤を含有するか、または、硬化剤を別のパッケージで含む2液の形態の組成物または塗液であることが好ましい。
 当該硬化剤としては、アルコキシシリル基の加水分解反応および脱水縮合反応を利用した硬化性組成物に対して用いる硬化剤として公知の硬化剤を適宜使用することができる。具体的には、硬化剤として、上述した縮合触媒を使用することができ、また、有機錫化合物、チタンキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、有機アミン化合物などを使用することができる。
 上記有機錫化合物の具体例としては、ジオクチル錫ビス(2-エチルヘキシルマレート)、ジオクチル錫オキサイドまたはジブチル錫オキサイドとシリケートとの縮合物、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジステアレート、ジブチル錫ジアセチルアセトナート、ジブチル錫ビス(エチルマレート)、ジブチル錫ビス(ブチルマレート)、ジブチル錫ビス(2-エチルヘキシルマレート)、ジブチル錫ビス(オレイルマレート)、スタナスオクトエート、ステアリン酸錫、ジ-n-ブチル錫ラウレートオキサイドが挙げられる。また、分子内にS原子を有する有機錫化合物の具体例としては、ジブチル錫ビスイソノニル-3-メルカプトプロピオネート、ジオクチル錫ビスイソノニル-3-メルカプトプロピオネート、オクチルブチル錫ビスイソノニル-3-メルカプトプロピオネート、ジブチル錫ビスイソオクチルチオグルコレート、ジオクチル錫ビスイソオクチルチオグルコレート、オクチルブチル錫ビスイソオクチルチオグルコレート等が挙げられる。
 チタンキレート化合物の具体例としては、チタンアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンエチルアセトアセテート、リン酸チタン化合物、チタンオクチレングリコレート、チタンエチルアセトアセテート等が挙げられる。
 アルミニウムキレート化合物の具体例としては、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(アセチルアセテート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルキルアセチルアセテートアルミニウムジイソプロピレート等が挙げられる。
 有機アミン化合物の具体例としては、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、トリメチルアミン、テトラメチレンジアミン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、N,N’-ジエチル-2-メチルピペラジン、ラウリルアミン、ジメチルラウリルアミン等が挙げられる。
 硬化剤の使用量は、硬化温度と硬化時間とに応じて適宜調整することができるが、例えば、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂100重量部に対して0.01重量部以上20重量部以下程度が好ましく、0.1重量部以上5重量部以下程度がより好ましい。
 本発明の硬化性樹脂組成物は、基材に塗布し、硬化させることで塗膜を形成することができる。塗布や硬化の条件は特に限定されないが、硬化させる際には、熱源を用いて溶剤の蒸発を促進させることが好ましい。
 形成される塗膜の厚みは特に限定されないが、本発明では乾燥後の厚みとして20μm以上100μm以下が好ましい。厚みが20μmより薄くなると、塗膜の耐水性や耐湿性が不十分になる場合がある。厚みが100μmを超えると、塗膜の形成時における硬化収縮によってクラックを生じる場合がある。より好ましくは20μm以上90μm以下、さらに好ましくは30μm以上80μm以下である。
 また、本発明によって形成される塗膜は、透明性が極めて高いものであり、ヘイズ値が3%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。
 本発明の硬化性樹脂組成物を塗布できる基材としては特に限定されず、例えば、ガラス、ポリカーボネート(PC)、アクリル、アクリルシリコン、アクリルウレタン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)、ABS/PC、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の各種基材を使用できる。
 以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
 実施例および比較例で用いた物質は、以下のとおりである。
 (メタ)アクリル樹脂の原料モノマー及び重合開始剤
MMA(三菱ガス化学株式会社製、メタクリル酸メチル、分子量100.1)
BMA(三菱ガス化学株式会社製、メタクリル酸ブチル、分子量142.2)
BA(株式会社日本触媒製、アクリル酸ブチル、分子量128.2)
HEMA(株式会社日本触媒製、メタクリル酸2-ヒロドキシエチル、分子量130.1)
A-174(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、3-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、分子量248.4)
Z-6033(東レダウコーニング株式会社製、3-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、分子量232.4)
Y-9936(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、3-メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、分子量290.4)
V59(和光純薬工業株式会社製、2,2‘-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、分子量192.3)。
 オルガノアルコキシシラン
メチルトリメトキシシラン(A-1630:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、分子量136.2)
メチルトリエトキシシラン(XIAMETER OFS-6370:東レ・ダウコーニング株式会社、分子量178.3)
ビニルトリメトキシシラン(A-171:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、分子量148.2)
フェニルトリメキシシラン(Z-6124:東レ・ダウコーニング株式会社、分子量198.3)
デシルトリメキシシラン(Z-6120:東レ・ダウコーニング株式会社、分子量262.5)。
 縮合触媒(酸性触媒)
ジブチルホスフェート(城北化学工業株式会社製、分子量210.2)。
 脱水剤
メチルトリメトキシシラン(A-1630:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、分子量136.2)
ビニルトリメトキシシラン(A-171:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、分子量148.2)
オルトギ酸トリメチル(東京化成工業株式会社製、分子量106.1)。
 溶剤
PGME(日本乳化剤製、プロピレングリコールモノメチルエーテル、分子量90.1)
BuAc(キシダ化学株式会社製、酢酸ブチル、分子量116.2)
MIBK(三菱化学株式会社製、メチルイソブチルケトン、分子量100.2)。
アセトン(ナカライテスク株式会社製、分子量58.1)
 (反応時間)
 室温下において(メタ)アクリル樹脂、オルガノアルコキシシラン(又は、比較例4ではポリシロキサン樹脂)、縮合触媒、及び、水を混合した後、該混合物を、80℃に昇温したオイルバスで加熱した時間を、反応時間とした。
 ((メタ)アクリル樹脂含有量)
 (メタ)アクリル樹脂含有量は、反応液の全量100重量%に対する(メタ)アクリル樹脂含有量の割合であり、下記式によって算出した。なお、脱水剤は加水分解および脱水縮合反応後に添加するので、その配合量は当該算出に含めない。
(メタ)アクリル樹脂含有量 = 100×(メタ)アクリル樹脂の固形分の配合量/[(メタ)アクリル樹脂溶液の配合量+オルガノアルコキシシランの配合量+縮合触媒の配合量+水の配合量]
 (水を含む溶剤の合計含量)
 水を含む溶剤の合計含量は、反応液の全量100重量%に対する、水を含む溶剤の合計含量の割合である。ここで、水を含む溶剤には、オルガノアルコキシシランの加水分解および脱水縮合反応後に反応液に含まれる水と、溶剤と、オルガノアルコキシシランの加水分解および脱水縮合反応によって発生し得る全アルコールが含まれる。当該水を含む溶剤の合計含量は、以下の2通りの場合に分けて算出した。なお、脱水剤は加水分解および脱水縮合反応後に添加するので、その配合量は当該算出に含めない。
 (1)オルガノアルコキシシランのアルコキシシリル基に対して、配合した水の量が50モル%未満の場合
 加水分解および脱水縮合反応では、配合した水1分子からメタノール2分子が発生するため、オルガノアルコキシシランのアルコキシシリル基に対して、配合した水の量が50モル%以下の場合、配合した水の全量がメタノールに変換されることになる。そのため、反応後の反応液には、溶剤として、水は含まれず、水の全量が変換したメタノールと、(メタ)アクリル樹脂溶液に含まれていた溶剤が含まれる。これに基づき、前記水を含む溶剤の合計含量は、以下の式によって算出した。当該式は、実施例1~13、15、17、19~20、比較例1、2に適用した。
水を含む溶剤の合計含量 = 100×[水の配合量×(32×2÷18)+(メタ)アクリル樹脂溶液に含まれる溶剤の配合量]/[(メタ)アクリル樹脂溶液の配合量+オルガノアルコキシシランの配合量+縮合触媒の配合量+水の配合量]
 (2)オルガノアルコキシシランのアルコキシシリル基に対して、配合した水の量が50モル%を超える場合
 この場合、配合した水のうち、オルガノアルコキシシランのアルコキシシリル基に対して50モル%分の水は、加水分解および脱水縮合反応によってメタノールに変換され、アルコキシシリル基に対して50モル%を超える分の水は、反応液に残留することになる。そのため、反応後の反応液には、溶剤として、アルコキシシリル基に対して50モル%分の水が変換したメタノールと、アルコキシシリル基に対して50モル%を超える分の水と、(メタ)アクリル樹脂溶液に含まれていた溶剤が含まれる。これに基づき、配合した水がオルガノアルコキシシランのアルコキシシリル基に対してaモル%であるとして、前記水を含む溶剤の合計含量は、以下の式によって算出した。当該式は、実施例14、16、18、比較例3に適用した。
水を含む溶剤の合計含量 = 100×[水の配合量×(50÷a)×(32×2÷18)+水の配合量×((a-50)÷a)+(メタ)アクリル樹脂溶液に含まれる溶剤の配合量]/[(メタ)アクリル樹脂溶液の配合量+オルガノアルコキシシランの配合量+縮合触媒の配合量+水の配合量]
 なお、比較例4における溶剤の合計含量は、(メタ)アクリル樹脂溶液に含まれる溶剤と、ポリシロキサン樹脂含有液に含まれる溶剤から算出される。
 (除去したアルコール量)
 (メタ)アクリル変性ポリシロキサンの合成に際して、減圧蒸留によりアルコールを除去した際の、除去したアルコールの量(%)を、下記式に従い算出した。
 減圧蒸留による重量減少÷発生可能な全アルコール重量×100
 減圧蒸留は、100℃に昇温したオイルバスで縮合物を加熱し、アスピレーターで230Torrに減圧し、エバポレータを用いて行なった。減圧蒸留の時間を変化させることで、除去したアルコール量を調節した。
 発生可能な全アルコール重量は、反応に用いた(メタ)アクリル樹脂及びオルガノアルコキシシランが有するアルコキシシリル基1モルに対して1モルのアルコールが発生するものとして算出した。例えば、トリメトキシシシリル基1モルはメトキシシリル基を3モル有し、メタノールを3モル発生させ、メチルジメトキシシリル基1モルはメトキシシリル基を2モル有し、メタノールを2モル発生させるものとする。
 (残存水分量)
 カールフィッシャー水分計(MKV-710:京都電子工業株式会社製)によって、アクアミクロン滴定液 SS 3mg(力価2.5~3.5mgHO/mL 三菱ケミカル株式会社製)、及び、アクアミクロン脱水剤 CM(水分0.3mgHO/mL以下用 三菱ケミカル株式会社製)を用いて測定した。
 (重量平均分子量の測定)
 GPCで測定した。GPCは、送液システムとして東ソー(株)製HLC-8320GPCを用い、カラムとして東ソー(株)製TSK-GEL Hタイプを用い、溶媒としてTHFを用いて行い、重量平均分子量は、ポリスチレン換算で算出した。
 (ケイ素含有率の算出)
 まず、Si29-NMRを用いて硬化性樹脂組成物に含まれるD1、D2、T1、T2、及びT3構造のモル比を定量する。予めSi29-NMRを用いて、テトラブチルシランを内部標準として、[2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル]-ヘプタイソブチルシルセスキオキサンを用いて作成しておいたT3構造由来のケイ素含有量の検量線に基づいて、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するT3構造由来のケイ素含有率を算出する。この値と各構造のモル比から、硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するケイ素含有率(D1、D2、T1、T2及びT3構造由来のケイ素含有率の合計)を求めた。
 (貯蔵安定性)
 不揮発分50%に調整した(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂含有液をガラス瓶で密閉した状態で、50℃に昇温した熱風乾燥機内に、各表に記載した時間保管した後、該液の粘度の変化を確認して、次の基準によって評価した。
 A:変化なし、B:増粘あり(流動性あり)、C:ゲル化(流動性なし)。
 (塗膜の透明性)
 ガラス板上に形成した塗膜のヘイズ値を、色彩・濁度同時測定器 COH400(日本電色工業株式会社製)を用いて測定した。該測定値から、基材であるガラス板のヘイズ値を引いて得たΔHを各表に記載した。
 (耐熱性)
 ガラス基上に形成した塗膜を、各表に記載した温度に昇温した熱風乾燥機内に1時間保持した後、塗膜の変化を目視で確認して、次の基準によって評価した。
 A:変化なし、B:乾燥機から出した直後は変化なく、冷却とともにクラックを生じた、C:乾燥機から出した直後からクラックを生じていた。
 (耐溶剤性)
 ガラス板上に形成した塗膜上に各表に記載した溶剤0.5mLを滴下し、室温下で溶剤が完全に揮発するまで静置し、塗膜の外観変化を目視で確認して、次の基準によって評価した。
 A:変化なし、C:塗膜が溶けた若しくは白濁した、又は塗膜に染み跡が残った。
 (耐水性)
 ガラス板上に形成した塗膜を、80℃に昇温した温水中に浸漬して2時間保持した後、塗膜の変化を目視で確認して、次の基準によって評価した。
 A:変化なし、又は、ガラス基板から塗膜が一部剥がれてはいるが、塗膜に白濁やクラックは生じていない。C:塗膜が白濁した、又は、塗膜にクラックを生じた。
 (合成例1:(メタ)アクリル樹脂の合成)
 攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴下ロートを備えた1L容積の4口フラスコにPGME166.6重量部を仕込み、窒素ガスを導入しつつ110℃に昇温した後、A-174 11.1重量部、BA83.3重量部、MMA183.2重量部、V59 4.85重量部、及び、PGME299.4重量部の混合物を滴下ロートから5時間かけて等速滴下した。次に、V59 0.97重量部、及び、PGME150.6重量部の混合溶液を1時間かけて等速滴下した。その後、引き続き、110℃で2時間攪拌して、樹脂濃度が50重量%であるトリメトキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂溶液を得た。
 (合成例2:(メタ)アクリル樹脂の合成)
 攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴下ロートを備えた1L容積の4口フラスコにPGME166.6重量部を仕込み、窒素ガスを導入しつつ110℃に昇温した後、Z-6033 27.8重量部、BA83.3重量部、MMA166.6重量部、V59 4.68重量部、及び、PGME299.4重量部の混合物を滴下ロートから5時間かけて等速滴下した。次に、V59 0.94重量部、及び、PGME150.6重量部の混合溶液を1時間かけて等速滴下した。その後、引き続き、110℃で2時間攪拌して、樹脂濃度が50重量%であるメチルジメトキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂溶液を得た。
 (合成例3:(メタ)アクリル樹脂の合成)
 攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴下ロートを備えた1L容積の4口フラスコにPGME166.6重量部を仕込み、窒素ガスを導入しつつ110℃に昇温した後、Y-9936 22.2重量部、BA83.3重量部、MMA172.2重量部、V59 4.70重量部、及び、PGME299.4重量部の混合物を滴下ロートから5時間かけて等速滴下した。次に、V59 0.94重量部、及び、PGME150.6重量部の混合溶液を1時間かけて等速滴下した。その後、引き続き、110℃で2時間攪拌して、樹脂濃度が50重量%であるトリエトキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂溶液を得た。
 (合成例4:(メタ)アクリル樹脂の合成)
 攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴下ロートを備えた1L容積の4口フラスコにPGME168.1重量部を仕込み、窒素ガスを導入しつつ110℃に昇温した後、A-174 28.0重量部、HEMA84.0重量部、BMA168.1重量部、V59 1.46重量部、及び、PGME299.8重量部の混合物を滴下ロートから5時間かけて等速滴下した。次に、V59 0.29重量部、及び、PGME150.2重量部の混合溶液を1時間かけて等速滴下した。その後、引き続き、110℃で2時間攪拌して、樹脂濃度が50重量%であるトリメトキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂溶液を得た。
 (合成例5:シリル基を有しない(メタ)アクリル樹脂の合成)
 攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴下ロートを備えた1L容積の4口フラスコにPGME166.5重量部を仕込み、窒素ガスを導入しつつ110℃に昇温した後、BA83.3重量部、MMA194.3重量部、V59 4.98重量部、及び、PGME299.3重量部の混合物を滴下ロートから5時間かけて等速滴下した。次に、V59 1.00重量部、及び、PGME150.7重量部の混合溶液を1時間かけて等速滴下した。その後、引き続き、110℃で2時間攪拌して、樹脂濃度が50重量%であるアルコキシシリル基を有しない(メタ)アクリル樹脂溶液を得た。
 (合成例6:ポリシロキサン樹脂の合成)
 攪拌機、温度計および還流冷却器を備えた1L容積の4口フラスコにPGME24.1重量部、メチルトリメトキシシラン707.0重量部、及び、ジブチルホスフェート0.72重量部を仕込み、室温下で10分間撹拌し、次いで純水を168.2重量部加え、80℃に昇温したオイルバスで昇温しつつ撹拌し続け、6時間反応し縮合物を得た。得られた縮合物はエバポレータを用いて減圧蒸留し、反応によって生じたメタノールを除去して濃縮した後、希釈溶剤としてPGMEを添加して50重量%濃度のポリシロキサン樹脂含有液を得た。蒸留によって除去したメタノールは計算値で84%、得られたポリシロキサン樹脂含有液の残存水分量は73000ppmだった。
 (実施例1~20および比較例1~4)
 各表に記載の(メタ)アクリル樹脂、オルガノアルコキシシラン(又は、比較例4ではポリシロキサン樹脂)、縮合触媒、及び、水を、攪拌機、温度計および還流冷却器を備えた反応器に仕込み、室温で1時間撹拌した後に80℃に昇温し、表中に記載の反応時間撹拌して縮合物を得た。ここで、各成分の配合量は各表に記載のとおりであるが、各表に記載した配合量は重量基準である。また、各表に記載した(メタ)アクリル樹脂の配合量は、樹脂固形分の配合量ではなく、各合成例で得た50重量%濃度の樹脂溶液の配合量である。
 得られた縮合物はエバポレータを用いて減圧蒸留し、反応によって生じたアルコールを除去して濃縮した後、脱水剤、及び、希釈溶剤としてPGMEを添加して50%濃度の(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂含有液を得た。上記減圧蒸留によって除去したアルコールの量を各表に記載した。
 ただし、比較例1では、アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂の代わりに、アルコキシシリル基を有しない(メタ)アクリル樹脂を用いたため、(メタ)アクリル樹脂とポリシロキサン樹脂はグラフト重合しておらず、得られた液には、(メタ)アクリル樹脂とポリシロキサン樹脂それぞれが含まれており、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は含まれていない。
 得られた(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂含有液について残存水分量と、重量平均分子量を測定し、その結果を各表に記載した。また、ケイ素含有率を算出し、その結果を各表に記載した。さらに、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂含有液の貯蔵安定性の評価を、上述した基準に基づいて行なった。
 次いで、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂含有液の樹脂分100重量%に対して硬化触媒としてジブチルホスフェートを2重量%添加し、PGMEを添加して不揮発分が50%となるように希釈して塗液を得、該塗液を70×150×2mmのガラス板上にバーコーター#40を用いて、乾燥膜厚が約30μmとなるように塗布して塗膜を形成した。該塗膜を室温で1週間養生した後に、塗膜の透明性、耐熱性、耐溶剤性、及び耐水性の評価を、上述した基準に基づいて行った。評価結果を各表に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 実施例1~20の(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂含有液は、いずれも貯蔵安定性が良好であり、透明性が良好な塗膜を形成することができた。
 以下では各実施例の詳細を説明する。実施例1~4では(メタ)アクリル樹脂の合成で用いたシラン基含有(メタ)アクリルモノマーの種類または量を変更したが、いずれも貯蔵安定性が良好で、透明性が良好な塗膜が形成された。このうち、実施例3ではシラン基含有(メタ)アクリルモノマー中のケイ素原子に結合したアルコキシ基がエトキシ基であり、やや長い反応時間が必要であった。
 実施例5~7では、実施例1とは異なる種類のオルガノアルコキシシランを用いたが、いずれも貯蔵安定性が良好で、透明性が良好な塗膜が形成された。ただし、実施例6及び7で使用したオルガノアルコキシシランはビニル基またはフェニル基を有するもので、これらの基は、メチル基と比較して立体障害が大きいため、これらの実施例では硬化性がやや低下して溶剤の種類によっては耐溶剤性が低下する結果が得られた。
 実施例8及び9では、実施例1とは異なる種類の脱水剤を使用したが、いずれの実施例でも実施例1と同等の良好な結果が得られた。
 実施例10では縮合触媒を添加せずに(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を製造した。そのため、比較的長い反応時間が必要であったが、得られた樹脂は実施例1と同等の良好な性能を示した。
 実施例11~13では、実施例1に対して(メタ)アクリル樹脂に対するオルガノアルコキシシランの配合割合を減らし、その結果、得られた(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の重量平均分子量が大きくなっているが、いずれでも貯蔵安定性が良好で、透明性が良好な塗膜が形成された。また、実施例1より塗膜の耐熱性が向上する結果が得られた。分子量が大きくなった理由は、アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂同士の脱水縮合反応が進行したためと考えられる。ただし、実施例12及び13ではやや長い反応時間が必要となった。また、実施例13では溶剤の種類によって耐溶剤性が低下する結果が得られた。
 実施例14~18では加水分解及び脱水縮合反応に際して添加する水の量と、縮合反応後に添加する脱水剤の量を変更した。実施例14、16及び18では、実施例1と比べて水の添加量が多かったため、残存水分量も多くなっている。その結果、二週間後または四週間後の貯蔵安定性が低下した。しかし、一週間後の貯蔵安定性は実施例1と同様、良好であった。実施例15及び17では、加水分解及び脱水縮合反応後に脱水剤を添加しなかったが、該反応時に添加した水の量が少なかったことから、残存水分量も比較的少なくなっており、実施例1と同等の良好な貯蔵安定性を達成することができた。
 実施例19及び20では加水分解及び脱水縮合反応後に除去するアルコール量を少なくした。いずれも貯蔵安定性は良好であったが、実施例19では塗膜の透明性がやや低下する結果が得られた。これはアルコールの除去率が低く、(メタ)アクリル樹脂とオルガノアルコキシシラン間の反応がやや不十分であったためと考えられる。一方、実施例20では透明性が良好な塗膜が得られた。これは、実施例20で用いた(メタ)アクリル樹脂は親水性が高く、オルガノアルコキシシランとの相溶性が高いために、アルコールの除去率が低いにも関わらず、(メタ)アクリル樹脂とオルガノアルコキシシラン間の反応が十分に進行したためと考えられる。
 比較例1及び2では、塗膜の透明性が良好なものではなかった。まず、比較例1ではアルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂の代わりに、アルコキシシリル基を有しない(メタ)アクリル樹脂を用いたため、ポリ(メタ)アクリル構造とポリシロキサン構造がグラフトしておらず、両者が相溶せず、透明な膜を得ることができなかったと考えられる。比較例2では、オルガノアルコキシシランとして疎水性の高いデシル基がケイ素原子に結合したものを使用したため、加水分解及び脱水縮合反応が阻害され、(メタ)アクリル樹脂との複合化が充分に進行せず、透明な膜を得ることができなかったと考えられる。
 比較例3では、加水分解及び脱水縮合反応に際して添加した水の量が極めて多かったため、多量の脱水剤を添加したにも関わらず、樹脂含有液の残存水分量(即ち、硬化性樹脂組成物の含水量)を4重量%以下にまで低減することができなかった。そのため、貯蔵安定性が極めて低く、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を合成した後1日でゲル化した。なお、比較例3では該樹脂含有液がゲル化する前に塗膜を形成して、該塗膜の評価を行なった。
 比較例4では、特許文献2に開示されているように、あらかじめオルガノアルコキシシランを縮合させてポリシロキサン樹脂を合成し、これを(メタ)アクリル樹脂と反応させることで、(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を製造した。当該反応では、加水分解及び脱水縮合反応時に多量の水が必要になるため、結果、樹脂含有液の残存水分量も高くなり、貯蔵安定性が低いものとなった。

Claims (13)

  1.  (メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物であって、
     前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、下記一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位のいずれか1つまたは複数を有し、
     前記硬化性樹脂組成物の固形分全量に対するケイ素含有率は5重量%以上42重量%以下であり、
     前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂の重量平均分子量は、10000以上200000以下であり、
     前記硬化性樹脂組成物の含水量は4重量%以下である、硬化性樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

    (式中、a、b及びcはそれぞれ0以上の整数を示し、dは0又は1を示し、a、b、c及びdの合計は1以上である。ただし、各式中のシロキサン単位の連結順序は、各式で示した連結順序に限定されない。
    は、水素原子、又はメチル基を表す。
    は、炭素数1~8のアルキレン基を表す。
    は、水素原子、又は炭素数1~3のアルキル基を表す。
    は、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基を表し、これらの基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。
    は、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルコキシ基、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基を表し、ヒドロキシ基以外の基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。)
  2.  前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、前記一般式(I)~(V)において、メチル基であるRを含有し、
     前記硬化性樹脂組成物の固形分全量に対する該メチル基の含有率が2重量%以上22.3重量%以下である、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  3.  請求項1~2のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を含む塗膜用塗液。
  4.  (メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む樹脂塗膜であって、
     前記(メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂は、下記一般式(I)~(V)で表される(メタ)アクリル単位のいずれか1つまたは複数を有し、
     前記樹脂塗膜の固形分全量に対するケイ素含有率は5重量%以上42重量%以下であり、
     前記樹脂塗膜は、乾燥後の厚みが20μm以上100μm以下であり、ヘイズ値が3%以下である、樹脂塗膜。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

    (式中、a、b及びcはそれぞれ0以上の整数を示し、dは0又は1を示し、a、b、c及びdの合計は1以上である。ただし、各式中のシロキサン単位の連結順序は、各式で示した連結順序に限定されない。
    は、水素原子、又はメチル基を表す。
    は、炭素数1~8のアルキレン基を表す。
    は、水素原子、又は炭素数1~3のアルキル基を表す。
    は、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基を表し、これらの基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。
    は、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルコキシ基、ビニル基、フェニル基、又は炭素数1~6のアルキル基を表し、ヒドロキシ基以外の基は、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、スチリル基のいずれか1種類以上の置換基を有しても良い。)
  5.  (メタ)アクリル変性ポリシロキサン樹脂を含む硬化性樹脂組成物の製造方法であって、
     アルコキシシリル基を側鎖に有する(メタ)アクリル樹脂(A)とオルガノアルコキシシラン(B)を、水を含む反応液中で、加水分解および脱水縮合反応させる工程を含み、
     前記反応液の全量100重量%に対して、前記(メタ)アクリル樹脂(A)の含量が10重量%以上であり、前記水を含む溶剤の合計含量が75重量%未満であり、
     前記硬化性樹脂組成物の含水量は4重量%以下である、製造方法。
  6.  前記(メタ)アクリル樹脂(A)に含まれるケイ素原子に結合したアルコキシ基と、前記オルガノアルコキシシラン(B)に含まれるケイ素原子に結合したアルコキシ基の合計モル数100%に対して、前記反応液に含まれる水の量が20モル%超60モル%未満である、請求項5に記載の製造方法。
  7.  前記加水分解および脱水縮合工程で発生するアルコールの70重量%~100重量%を前記反応液から除去する工程をさらに含む、請求項5又は6に記載の製造方法。
  8.  前記反応液に脱水剤(C)を添加する工程をさらに含む、請求項5~7のいずれか1項に記載の製造方法。
  9.  脱水剤(C)が、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、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、ビニルトリエトキシシラン、オルソ蟻酸メチル、オルソ蟻酸エチル、オルソ酢酸メチル、及びオルソ酢酸エチルからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項8に記載の製造方法。
  10.  前記加水分解および脱水縮合工程を、酸性触媒の存在下で実施する、請求項5~9のいずれか1項に記載の製造方法。
  11.  オルガノアルコキシシラン(B)は、ケイ素原子に結合した有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、及びフェニル基からなる群より選択される少なくとも1種を有する、請求項5~10のいずれか1項に記載の製造方法。
  12.  オルガノアルコキシシラン(B)に含まれるケイ素原子に結合した有機基は、官能基を有する、請求項5~11のいずれか1項に記載の製造方法。
  13.  前記官能基が、グリシジルオキシ基、エポキシシクロヘキシル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アミノ基、アミノエチルアミノ基、アニリノ基、メルカプト基、及びスチリル基からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項12に記載の製造方法。
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