(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の硬化性組成物は、2−シアノアクリレートと、酸化チタン及び酸化珪素を含む粒子(以下、「複合粒子」という)とを含有する液体組成物である。
【0008】
上記2−シアノアクリレートは、特に限定されず、シアノアクリル酸(シクロ)アルキルエステル、シアノアクリル酸アルケニルエステル、シアノアクリル酸アルキニルエステル、シアノアクリル酸アルコキシアルキルエステル、シアノアクリル酸ハロアルキルエステル、シアノアクリル酸ハロアルコキシアルキルエステル等を用いることができる。本発明において用いられる2−シアノアクリレートは、1種のみであってよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。
【0009】
上記シアノアクリル酸アルキルエステルとしては、メチル−2−シアノアクリレート、エチル−2−シアノアクリレート、n−プロピル−2−シアノアクリレート、イソプロピル−2−シアノアクリレート、n−ブチル−2−シアノアクリレート、イソブチル−2−シアノアクリレート、n−ヘキシル−2−シアノアクリレート、n−オクチル−2−シアノアクリレート、2−エチルヘキシル−2−シアノアクリレート、シクロヘキシル−2−シアノアクリレート、フェニル−2−シアノアクリレート、ベンジル−2−シアノアクリレート等が挙げられる。
上記シアノアクリル酸アルケニルエステルとしては、アリル−2−シアノアクリレート等が挙げられる。
上記シアノアクリル酸アルキニルエステルとしては、プロパルギル−2−シアノアクリレート等が挙げられる。
上記シアノアクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、メトキシメチル−2−シアノアクリレート、メトキシエチル−2−シアノアクリレート、メトキシブチル−2−シアノアクリレート、エトキシエチル−2−シアノアクリレート等が挙げられる。
上記シアノアクリル酸ハロアルコキシアルキルエステルとしては、2−クロロエチル−2−シアノアクリレート、2−クロロエトキシエチル−2−シアノアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル−2−シアノアクリレート等が挙げられる。
【0010】
上記2−シアノアクリレートとしては、組成物の流動性、硬化性、接着速度等の観点から、シアノアクリル酸アルキルエステルを含むことが好ましく、アルキル部の炭素原子数が1〜4のシアノアクリル酸アルキルエステルを含むことがより好ましい。
【0011】
上記複合粒子は、本発明の硬化性組成物における保存安定性を向上させる成分であり、酸化チタン及び酸化珪素を含む粒子である。上記複合粒子は、更に、後述される他の材料を含んでもよい。尚、この複合粒子に含まれる酸化チタン及び酸化珪素の合計量の割合は、複合粒子の全体に対して、好ましくは90〜100質量%、より好ましくは95〜100質量%である。
また、酸化チタン及び酸化珪素の含有割合は、下地の隠蔽性及び保存安定性の観点から、両者の合計を100質量%とした場合に、好ましくは70〜96質量%及び4〜30質量%、より好ましくは80〜90質量%及び10〜20質量%である。
酸化チタン及び酸化珪素を含む上記複合粒子は、通常、白色を呈しているが、酸化チタンの結晶構造や、酸化チタン及び酸化珪素の含有割合によっては、白色以外の灰色等に見える場合がある。
【0012】
上記複合粒子の形状は、特に限定されず、上記好ましい態様に応じて、球状、楕円球状、板状(フレーク状)、多面体、線状、中空状、筒状等とすることができる。尚、下地の隠蔽性の観点から、中実体であることが好ましい。
【0013】
上記複合粒子の構造は、特に限定されず、以下の態様とすることができる。
(X)1の材料からなる部分と、他の材料からなる部分(2以上であってもよい)とが一体化しており、1の部分の表面全体が他の部分により被覆されている態様
(Y)酸化チタンからなる部分と、酸化珪素を含む他の材料からなる部分(2以上であってもよい)とが一体化しており、いずれの部分も表出している態様
【0014】
上記態様(X)の複合粒子としては、以下に例示される。
(X1)酸化チタンからなる粒状部の表面全体に、酸化珪素からなる被覆部を有する被覆型粒子
(X2)酸化チタンからなる粒状部の表面全体に、酸化珪素からなる第1被覆部と、疎水性材料からなる第2被覆部とを、順次、有する被覆型粒子
(X3)酸化チタン粒子と、他の無機材料からなる粒子とからなる凝集体の表面全体に、酸化珪素からなる被覆部を有する被覆型粒子
(X4)酸化チタン粒子と、他の無機材料からなる粒子とからなる凝集体の表面全体に、酸化珪素からなる第1被覆部と、疎水性材料からなる第2被覆部とを、順次、有する被覆型粒子
(X5)酸化チタンからなる粒状部の表面全体に、他の無機材料からなる第1被覆部と、酸化珪素からなる第2被覆部とを、順次、有する被覆型粒子
(X6)酸化チタンからなる粒状部の表面全体に、他の無機材料からなる第1被覆部と、酸化珪素からなる第2被覆部と、疎水性材料からなる第3被覆部とを、順次、有する被覆型粒子
(X7)他の無機材料からなる粒状部の表面全体に、酸化チタンからなる第1被覆部と、酸化珪素からなる第2被覆部とを、順次、有する被覆型粒子
(X8)他の無機材料からなる粒状部の表面全体に、酸化チタンからなる第1被覆部と、酸化珪素からなる第2被覆部と、疎水性材料からなる第3被覆部とを、順次、有する被覆型粒子
【0015】
また、上記態様(Y)の複合粒子としては、以下に例示される。
(Y1)酸化チタンからなる粒状部の表面に、酸化珪素からなる被覆部を部分的に有し、粒状部の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y2)酸化チタンからなる粒状部の表面に、酸化珪素からなる第1被覆部を部分的に有し、第1被覆部の表面に、疎水性材料からなる第2被覆部を部分的に有し、粒状部の少なくとも一部、及び、第1被覆部の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y3)酸化チタン粒子と、他の無機材料からなる粒子とからなる凝集体の表面に、酸化珪素からなる被覆部を部分的に有し、凝集体の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y4)酸化チタン粒子と、他の無機材料からなる粒子とからなる凝集体の表面に、酸化珪素からなる第1被覆部を部分的に有し、第1被覆部の表面に、疎水性材料からなる第2被覆部を部分的に有し、凝集体の少なくとも一部、及び、第1被覆部の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y5)酸化チタンからなる粒状部の表面に、他の無機材料からなる第1被覆部を部分的に有し、第1被覆部の表面に、酸化珪素からなる第2被覆部を部分的に有し、粒状部の少なくとも一部、及び、第1被覆部の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y6)酸化チタンからなる粒状部の表面に、他の無機材料からなる第1被覆部を部分的に有し、第1被覆部の表面に、酸化珪素からなる第2被覆部を部分的に有し、第2被覆部の表面に、疎水性材料からなる第3被覆部を部分的に有し、粒状部の少なくとも一部、第1被覆部の少なくとも一部、及び、第2被覆部の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y7)他の無機材料からなる粒状部の表面に、酸化チタンからなる第1被覆部を部分的に有し、第1被覆部の表面に、酸化珪素からなる第2被覆部を部分的に有し、粒状部の少なくとも一部、及び、第1被覆部の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y8)他の無機材料からなる粒状部の表面に、酸化チタンからなる第1被覆部を部分的に有し、第1被覆部の表面に、酸化珪素からなる第2被覆部を部分的に有し、第2被覆部の表面に、疎水性材料からなる第3被覆部を部分的に有し、粒状部の少なくとも一部、第1被覆部の少なくとも一部、及び、第2被覆部の少なくとも一部が表出する部分被覆型粒子
(Y9)酸化チタン層と、酸化珪素層とが接合されてなる層状粒子
(Y10)酸化チタン層と、他の無機材料からなる層と、酸化珪素層とが、順次、接合されてなり、他の無機材料層の端面が表出している層状粒子
(Y11)他の無機材料からなる層と、酸化チタン層と、酸化珪素層とが、順次、接合されてなり、酸化チタン層の端面が表出している層状粒子
(Y12)他の無機材料からなる層と、酸化珪素層と、酸化チタン層とが、順次、接合されてなり、酸化珪素層の端面が表出している層状粒子
【0016】
上記疎水性材料としては、アルキル基を有する有機珪素化合物(例えば、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、モノメチルシリル基等を含む化合物)、含珪素高分子化合物(例えば、ジメチルシリコーンオイル)等の有機材料;シリカの含有率を高めた疎水性ゼオライト、層間に疎水性有機物を挿入したハイドロタルサイト系化合物、リン酸ジルコニウム系化合物等の無機材料を用いることができる。
上記他の無機材料としては、酸化チタン及び酸化珪素を除く酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、硫化物、ハロゲン化物、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、金属錯体、金属、合金、炭素等を用いることができ、酸化チタン又は酸化珪素と同じ色又は類似色を有することが好ましい。酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化錫、シリカ系複合酸化物(珪素と、ジルコニウム、アンチモン、タングステン、錫、アルミニウム、ニオブ、セリウム、亜鉛等とを含む複合酸化物)等を用いることができる。
【0017】
本発明においては、上記態様(X)及び(Y)のいずれも好ましいが、特に好ましくは、他の材料により酸化チタンからなる部分が完全に被覆されているか、あるいは、酸化チタンからなる部分の一部が表出(複数箇所でもよいが、例えば、面積の合計が30%以下、即ち、他の材料による被覆率が70%以上)している態様、即ち、(部分)被覆型粒子である。
【0018】
上記複合粒子の大きさは、その形状によるが、球状、楕円球状、板状、多面体等の場合、電子顕微鏡等により測定される最大径(最大長さ)は、好ましくは100nm、より好ましくは80nmであり、下限は、通常、10nmである。
【0019】
本発明において好ましい複合粒子の製造方法は、後述される。
【0020】
本発明の硬化性組成物において、上記複合粒子の含有量は、下地の隠蔽性、接着性等の観点から、上記2−シアノアクリレート100質量部に対して、好ましくは0.1〜10.0質量部、より好ましくは0.2〜5.0質量部、更に好ましくは0.3〜3.0質量部である。
【0021】
本発明の硬化性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、複合粒子以外の他の粒子を含有することができる。他の粒子は、有機材料及び無機材料のいずれでもよい。無機材料の場合、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、硫化物、ハロゲン化物、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、金属錯体、金属、合金、炭素等とすることができる。また、有機材料は、有機顔料等を形成する化合物とすることができる。
尚、他の粒子の形状及び大きさは、特に限定されないが、上記複合粒子の形状及び大きさとすることができる。
【0022】
本発明の硬化性組成物は、必要に応じて、硬化促進剤、アニオン重合禁止剤(二酸化硫黄、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、プロパンサルトン、三フッ化ホウ素錯体等)、ラジカル重合禁止剤(ハイドロキノン、カテコール、ピロガロール等)、増粘剤、密着性向上剤、揺変性付与剤や、充填剤、可塑剤、紫外線吸収剤、安定剤、軟化剤等の、従来、公知の樹脂用添加剤、更には、着色剤、有機溶剤等の他の成分を含有してもよい。上記のように、複合粒子は、白色又はそれに近い色を呈するので、硬化樹脂部の色を、それ以外の色にする場合には、他の色を有する着色剤(有機又は無機の染料若しくは顔料)を用いることができる。この場合、着色剤の、2−シアノアクリレート又は有機溶剤に対する溶解性は、特に限定されない。
【0023】
本発明の硬化性組成物は、無機材料、有機材料又はこれらを含む複合材料からなる被着体に対して、優れた接着性を有するので、接着剤組成物として用いることができる。また、硬化性組成物を、被着体の所定の位置に、塗布、充填、注入等することにより、下地に対する接着性に優れた硬化樹脂部を形成することができる。この硬化樹脂部が皮膜である場合、例えば、25μm以上の厚さであると、下地の隠蔽性を得ることができる。
【0024】
好ましい複合粒子である(部分)被覆型粒子の代表的な製造方法は、気相法又は液相法であり、以下に例示される。
(1)蒸発可能な珪素化合物(四塩化珪素等)と、蒸発可能なチタン化合物(四塩化チタン等)とからなる混合物を、200℃以下の温度で蒸発させた後、得られたガスを、不活性ガス(窒素ガス等)の気流を利用して、水素ガス及び空気又は酸素に富んだ空気と共に、反応管の内部に供給し、この原料混合物を反応管の開口部で点火し、内部で燃焼させ、酸化チタンからなる粒状部の表面の少なくとも一部に、酸化珪素からなる被覆部を有する被覆型粒子を生成させ、冷却された火炎管に供給する方法
(2)蒸発可能な珪素化合物(四塩化珪素等)と、蒸発可能なチタン化合物(四塩化チタン等)と、不活性ガスとからなる混合物を、水素ガス及び空気と更に混合し、この原料混合物を1000℃〜3000℃の温度で燃焼し、酸化チタンからなる粒状部の表面の少なくとも一部に、酸化珪素からなる被覆部を有する被覆型粒子を生成させる方法
(3)酸化チタン粉末、又は、他の無機材料からなる粒状部の表面に酸化チタンからなる第1被覆部が形成されてなる粉末を、四塩化珪素ガス、四塩化珪素液体又はこれと、有機溶剤とからなる混合液体に接触させて、酸化珪素を表層とする被覆型粒子を製造する方法
(4)酸化チタン粉末と、他の無機材料からなる粉末とを、カチオン性高分子、アニオン性高分子又は非イオン性高分子を含む凝集剤を用いて凝集させた後、この凝集物を、四塩化珪素ガス、四塩化珪素液体又はこれと、有機溶剤とからなる混合液体に接触させて、酸化珪素を表層とする被覆型粒子を製造する方法
(5)酸化チタン粉末、又は、他の無機材料からなる粒状部の表面に酸化チタンからなる第1被覆部が形成されてなる粉末を、ケイ酸ナトリウム等のケイ酸塩水溶液に接触させた後、酸で中和して、酸化珪素を表層とする被覆型粒子を製造する方法
(6)酸化チタン粉末と、他の無機材料からなる粉末とを、カチオン性高分子、アニオン性高分子又は非イオン性高分子を含む凝集剤を用いて凝集させた後、この凝集物を、ケイ酸ナトリウム等のケイ酸塩水溶液に接触させた後、酸で中和して、酸化珪素を表層とする被覆型粒子を製造する方法
(7)酸化チタン粉末、又は、他の無機材料からなる粒状部の表面に酸化チタンからなる第1被覆部が形成されてなる粉末を、硅酸又はテトラアルコキシシランと、水と、無機アルカリ又は有機アルカリとを含有する組成物に接触させた後、放置若しくは低温で加熱することにより酸化珪素を表層とする被覆型粒子を製造する方法
(8)酸化チタン粉末と、他の無機材料からなる粉末とを、カチオン性高分子、アニオン性高分子又は非イオン性高分子を含む凝集剤を用いて凝集させた後、この凝集物を、硅酸又はテトラアルコキシシランと、水と、無機アルカリ又は有機アルカリとを含有する組成物に接触させた後、放置若しくは低温で加熱することにより酸化珪素を表層とする被覆型粒子を製造する方法
【0025】
また、最表層に、疎水性材料からなる被覆部を形成する場合、(部分)被覆型粒子を、シランカップリング剤で接触させる方法、(部分)被覆型粒子を、ジメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル等の有機珪素化合物と接触させ、(部分)被覆型粒子の表面に残存するOH基と、有機珪素化合物とを反応させる方法等が挙げられる。
【実施例】
【0026】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
【0027】
1.硬化性組成物の原料
硬化性組成物の製造に用いた原料は、以下の通りである。
【0028】
1−1.2−シアノアクリレート
20質量ppmの二酸化硫黄及び1000質量ppmのハイドロキノンを含むエチル−2−シアノアクリレートを用いた。
【0029】
1−2.粒子
以下、粒子の構成及び電子顕微鏡により測定される平均1次粒子径を示す。
(1)粒子A
四塩化珪素ガス及び四塩化チタンガスを用いて、気相法により得られた、酸化チタン85質量%及び酸化珪素15質量%からなる複合酸化物粒子であり、酸化チタンからなる粒状部の表面の少なくとも一部に、酸化珪素からなる被覆部を有する粒子を用いた。平均1次粒子径は約14nmである。
(2)粒子B
粒子Aの表面をヘキサメチルジシラザンにより疎水化処理したものを用いた。平均1次粒子径は約14nmである。
(3)粒子C
四塩化珪素ガス及び四塩化チタンガスを用いて、気相法により得られた、酸化チタン95質量%及び酸化珪素5質量%からなる複合酸化物粒子であり、酸化チタンからなる粒状部の表面の少なくとも一部に、酸化珪素からなる被覆部を有する粒子を用いた。平均1次粒子径は約21nmである。
(4)粒子D
粒子Cの表面をヘキサメチルジシラザンにより疎水化処理したものを用いた。平均1次粒子径は約21nmである。
【0030】
1−3.比較例用の粒子
(5)粒子E
酸化チタンからなる粒子を用いた。平均1次粒子径は約21nmである。
(6)粒子F
粒子Eの表面をアルキルシランにより疎水化処理したものを用いた。平均1次粒子径は約21nmである。
(7)粒子G
酸化チタンからなる粒子を用いた。平均1次粒子径は約14nmである。
(8)粒子H
粒子Gの表面をアルキルシランにより疎水化処理したものを用いた。平均1次粒子径は約14nmである。
(9)粒子I
ポリシロキサンで処理した酸化チタンからなる粒子を、酸性物質(p−トルエンスルホン酸)を1質量%含むアセトン溶液で洗浄したものを用いた。平均1次粒子径は約300nmである。
(10)粒子J
フュームドシリカの表面をジメチルポリシロキサンにより疎水化処理したものを用いた。平均1次粒子径は約12nmである。
(11)粒子K
アルミナの表面をアルキルシランにより疎水化処理したものを用いた。平均1次粒子径は約13nmである。
【0031】
2.硬化性組成物の製造及び評価
上記の各原料をポリエチレン製容器に入れて密封状態とし、25℃で撹拌混合して、硬化性組成物を製造し、各種評価を行った。
【0032】
実施例1
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、0.5質量部の粒子Aとを用いて、硬化性組成物を得た(表1参照)。そして、以下の方法で隠蔽性及び保存安定性の評価を行った。
(1)隠蔽性
透明なポリエチレンテレフタレート製シートの上に、硬化性組成物を滴下し、ベーカー式アプリケーターを使用して塗布して、さらに硬化促進剤(東亞合成社製「aa・アクセレレーター」(商品名))を噴霧して当該硬化促進剤の雰囲気とした箱の中に1分間放置することにより、厚さ約25μmの白色硬化膜を形成させ、積層シートを得た。この積層シートを新聞紙の上に置き、30cm離れた上方から新聞紙の文字が明瞭に認識できるかどうかを試験した。
○:新聞紙の文字が明瞭に認識されないほどの隠蔽性であった
×:新聞紙の文字が明瞭に認識された
(2)保存安定性
硬化性組成物を密封状態として、温度23℃、相対湿度50%の条件で、放置し、性状の観察を行った。
◎:製造後7日経過した組成物の粘度値が初期に対し3倍以内の変化であった
○:製造後24時間経過した組成物の粘度値が初期に対し3倍以内の変化であった
△:製造後1時間経過した組成物の粘度値が初期に対し3倍以内の変化であった
×:組成物の製造と同時に発熱して固化した
(3)接着速度
JIS K 6861「α−シアノアクリレート系接着剤の試験方法」第7.1.3項に記載された試験片(SS400)を使用し、温度23℃、相対湿度60%の条件で、試験片どうしを硬化性組成物で貼り合わせて、試験片の接着破壊が生じなくなる時間を測定した。
○:試験片の接着破壊が生じなくなる時間が5秒未満であった
×:試験片の接着破壊が生じなくなる時間が15秒以上であった
【0033】
実施例2
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Aとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
実施例3
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、1.0質量部の粒子Bとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
実施例4
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Cとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
実施例5
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Dとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
【0034】
比較例1
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Eとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
比較例2
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Fとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
比較例3
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Gとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
比較例4
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Hとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
比較例5
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Iとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
比較例6
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Jとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
比較例7
100質量部のエチル−2−シアノアクリレートと、2.0質量部の粒子Kとを用いて、硬化性組成物を得た後、実施例1と同様にして評価した(表1参照)。
【0035】
【表1】