(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
請求項1〜4のいずれか1項に記載の前記主剤と前記硬化剤とを混合する混合工程と、前記主剤と前記硬化剤との混合物を硬化させる硬化工程とを備える2液型エポキシ樹脂組成物の硬化方法。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[(A)エポキシ樹脂]
(A)エポキシ樹脂としては、様々なエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂やこれらを水添したエポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ウレタン結合を有するウレタン変性エポキシ樹脂、フッ素化エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂(例えば、ポリブタジエン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、及びCTBNのいずれかのゴムで変性したエポキシ樹脂等)、テトラブロモビスフェノールAのグリシジルエーテル等の難燃型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いることも、2種以上併用することもできる。
【0013】
これらエポキシ樹脂の中では、作業性や硬化性、接着強度、被着体汎用性、耐水性、耐久性等のバランスの観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂やこれらを水添したエポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂より好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が最も好ましい。
【0014】
(A)エポキシ樹脂の分子量は特に制限はないが、数平均分子量300以上1000以下が好ましく、350以上600以下がより好ましい。また、取り扱いやすさの面から常温で液状のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【0015】
[(B)Si−F結合を有する化合物]
(B)Si−F結合を有する化合物は(E)成分の3級アミン化合物と共に、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体の硬化触媒として作用する。(B)Si−F結合を有する化合物として低分子化合物及び高分子化合物のいずれも用いることができる。さらに、Si−F結合を有する有機化合物が好ましく、Si−F結合を有する有機重合体が、安全性が高いことからより好ましい。
【0016】
(B)Si−F結合を有する化合物の例としては、式(1)で示される基(以下、式(1)で示される基をフルオロシリル基ともいう)を有する化合物が挙げられる。フルオロシリル基を有する化合物の例は特許文献5に開示されている。
【0017】
−SiF
aR
1bZ
c ・・・(1)
(式(1)中、R
1は置換若しくは非置換の炭素数が1〜20の炭化水素基、又はR
23SiO−(R
2は炭素数が1〜20の置換若しくは非置換の炭化水素基、又はフッ素原子である)で示されるオルガノシロキシ基を示す。aは1〜3の整数である。Zは水酸基又はフッ素を除く他の加水分解性基であり、bは0〜2のいずれかであり、cは0〜2のいずれかであり、a+b+cは3である。R
1、R
2及びZが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。)
【0018】
Zで示される加水分解性基としては、加水分解性が穏やかで取り扱いやすいという観点からアルコキシ基が好ましい。R
1としてはメチル基が好ましい。
【0019】
フルオロシリル基を例示すると、フッ素以外に加水分解性基を有さないケイ素基やR
1がメチル基であるフルオロシリル基が好ましく、トリフルオロシリル基やメチルジフルオロシリル基がより好ましい。
【0020】
フルオロシリル基を有する化合物としては、無機化合物、有機化合物のいずれも用いることができる。有機化合物としては低分子化合物や高分子化合物のいずれも用いることができる。フルオロシリル基を有する有機化合物の例としては式(2)で示されるフルオロシリル基を有する化合物が挙げられる。
【0021】
P(SiF
aR
1bZ
c)
n ・・・(2)
(式(2)において、Pはn価の有機基、nは1以上の整数であり1以上5以下が好ましく、R
1、a、b及びcはそれぞれ式(1)と同一であり、aは2又は3であることが好ましい。)
【0022】
式(2)で示される低分子化合物の例としては、ビニルトリフルオロシラン、フェニルトリフルオロシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリフルオロシラン、オクタデシルトリフルオロシラン、ビニルジフルオロメトキシシラン、フェニルジフルオロメトキシシラン、フルオロジメチルフェニルシラン等が挙げられる。
【0023】
フルオロシリル基を有する高分子化合物の例としては式(2)においてPが高分子残基である化合物が挙げられる。そのような化合物として、特許文献5に記載されている様々なフルオロシリル基を有する有機重合体(以下、フルオロシリル基を有する有機重合体をフッ素化ポリマーともいう)を用いることができる。
【0024】
フッ素化ポリマーは、フルオロシリル基及び主鎖骨格が同種である単一の重合体、すなわち、1分子あたりのフルオロシリル基の数、その結合位置、及びフルオロシリル基が有するFの数、並びに主鎖骨格が同種である単一の重合体であってもよく、これらのいずれか、又は全てが異なる、複数の重合体の混合物であってもよい。これらのフッ素化ポリマーはいずれも、2液型エポキシ樹脂組成物の主剤成分として好適に用いることができる。
【0025】
フッ素化ポリマーの主鎖骨格としては取り扱いやすさや物性がよいことから、ポリオキシプロピレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体等のポリオキシアルキレン系重合体;(メタ)アクリル酸エステル系重合体等が好ましく、ポリオキシアルキレン系重合体がより好ましく、ポリオキシプロピレンが最も好ましい。
【0026】
フッ素化ポリマーは直鎖状であってもよく、又は分岐を有してもよい。フッ素化ポリマーの数平均分子量は3,000以上100,000以下が好ましく、3,000以上50,000以下がより好ましく、3,000以上30,000以下が特に好ましい。数平均分子量が3,000未満では、硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向があり、100,000を越えると、高粘度になるために作業性の点で不都合な傾向がある。ここで数平均分子量はGPCにおけるポリスチレン換算分子量である。
【0027】
(B)Si−F結合を有する化合物の中ではフッ素化ポリマーが安全性が高いことから好ましい。(B)Si−F結合を有する化合物の配合割合は特に制限はないが、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体100質量部に対して、0.01〜80質量部が好ましく、0.05〜20質量部がより好ましい。(B)成分としてフッ素化ポリマー等の数平均分子量3,000以上の高分子化合物を用いる場合は、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体100質量部に対して、0.01質量部以上80質量部以下が好ましく、0.01質量部以上30質量部以下がより好ましく、0.05質量部以上20質量部以下が更に好ましい。(B)成分として数平均分子量3,000未満のフルオロシリル基を有する低分子化合物(例えば、フルオロシリル基を有する無機ケイ素化合物、フルオロシリル基を有する低分子有機ケイ素化合物等)を用いる場合は、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下が好ましく、0.05質量部以上5質量部以下がより好ましい。
【0028】
[(C)1級アミノ基等を有しないアルコキシシラン]
(C)成分である1級アミノ基、2級アミノ基及びメルカプト基からなる群から選択される少なくとも1種の基を有しないアルコキシシランは本発明のエポキシ樹脂の硬化遅延や主剤の劣化を防止する作用を有する。このような作用が生じる理由は不明である。(B)成分のSi−F結合を有する化合物は水分が存在すると加水分解するが、アルコキシシランも加水分解する。このため、(C)成分のアルコキシシランが脱水剤として作用し主剤中に存在する微量の水分を除去し、(B)成分のSi−F結合を有する化合物が加水分解することを防止することによってエポキシ樹脂の硬化遅延や主剤の劣化を防止することも考えられる。しかし後述するように、主剤に(F)成分である水を添加しても硬化遅延や主剤の劣化を防止できる。従って(C)成分の脱水剤としての機能に基づいて硬化遅延や主剤の劣化が防止できているのではないと推測される。
【0029】
(C)成分のアルコキシシランとしては、1級アミノ基、2級アミノ基やメルカプト基を含有しないアルコキシ基含有シランである様々なシランカップリング剤を用いることができる。例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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、グリシドキシオクチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシ基含有シラン類;3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル型不飽和基含有シラン類;3−クロロプロピルトリメトキシシラン等の塩素原子含有シラン類;3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン等のイソシアネート含有シラン類;ヘキシルトリメトキシシラン等のアルキルシラン類;フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のフェニル基含有シラン類;トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート等のイソシアヌレート基含有シラン類;3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン等のウレイド基含有シラン類等を挙げることができる。なお、形式的に1級アミノ基や2級アミノ基であってもウレイド基(−NHCONH
2)やアミド基(−CONH
2)など窒素原子にカルボニル基が結合している場合、本発明のアミノ基に包含されない。また、上記シラン類の反応物や上記シラン類を部分的に縮合した縮合体も用いることができる。反応物や縮合体としては、3−アミノプロピルトリメトキシシラン1モルと3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン2モルとの反応物等の、アミノシランとエポキシシランとの反応物、アミノシランとイソシアネートシランとの反応物、各種シランカップリング剤の部分縮合体等を挙げることができる。この場合、反応物に1級アミノ基及び2級アミノ基、並びにメルカプト基を実質的に残存させないことを要する。アルコキシシリル基はトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメトキシシリル基、ジエトキシシリル基を有するケイ素化合物が好ましく、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメトキシシリル基がより好ましく、トリメトキシシリル基が最も好まししい。
【0030】
(C)成分のアルコキシシランの配合割合は特に制限はないが、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体100質量部に対して、0.2質量部以上20質量部以下が好ましく、0.3質量部以上15質量部以下がより好ましく、0.5質量部以上10質量部以下が更に好ましい。これら(C)成分のアルコキシシランは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0031】
[(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体]
(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体の架橋性ケイ素基は、ケイ素原子に結合した水酸基又は加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成することにより架橋し得る基である。加水分解性基としてフッ素原子は含まない。架橋性ケイ素基としては、例えば、一般式(3)で示される基が好ましい。
【0033】
式(3)中、R
3は、有機基を示す。なお、R
3は、炭素数が1〜20の炭化水素基が好ましい。これらの中でR
3は、特にメチル基が好ましい。R
3は、置換基を有していてもよい。Xは水酸基又は加水分解性基を示し、Xが2個以上存在する場合、複数のXは同一であっても、異なっていてもよい。dは1、2又は3の整数である。硬化性を考慮し、十分な硬化速度を有する2液型エポキシ樹脂組成物を得る観点からは、式(3)においてdは2以上が好ましく、3がより好ましい。十分な柔軟性を有する2液型エポキシ樹脂組成物を得る観点からは、dは2が好ましい。
【0034】
Xで示される加水分解性基としては、F原子以外であれば特に限定されない。例えば、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノオキシ基、アルケニルオキシ基等が挙げられる。これらの中では、加水分解性が穏やかで取扱やすいという観点からアルコキシ基が好ましい。アルコキシ基の中では炭素数の少ない基の方が反応性が高く、メトキシ基>エトキシ基>プロポキシ基の順のように炭素数が多くなるほどに反応性が低くなる。目的や用途に応じて選択できるが、通常、メトキシ基やエトキシ基が用いられる。
【0035】
架橋性ケイ素基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等のトリアルコキシシリル基(−Si(OR)
3)、メチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基等のジアルコキシシリル基(−SiR
3(OR
2))が挙げられる。ここでRはメチル基やエチル基等のアルキル基である。トリアルコキシシリル基はジアルコキシシリル基よりも反応性が大きく速硬化性の組成物を調製できる。また、ジアルコキシシリル基はトリアルコキシシリル基より安定であるので安定な組成物を調製できる。
【0036】
架橋性ケイ素基は1種で用いても、2種以上併用してもよい。架橋性ケイ素基は、主鎖又は側鎖、若しくはいずれに結合していてもよい。2液型エポキシ樹脂組成物の硬化物の引張特性等の硬化物の物性が優れる観点からは、架橋性ケイ素基が分子鎖末端に存在することが好ましい。(D)成分の有機重合体において、架橋性ケイ素基は、有機重合体1分子中に平均して1.0個以上5個以下存在することが好ましく、1.1〜3個存在することがより好ましい。
【0037】
(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体の主鎖骨格の例としては、ポリオキシアルキレン系重合体;ポリオレフィン系重合体、水添ポリオレフィン系重合体等の炭化水素系重合体;ポリエステル系重合体;(メタ)アクリル酸エステル系重合体等のビニル系重合体;有機重合体中でのビニルモノマーを重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。これらの骨格は、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体の中に単独で含まれていても、2種類以上がブロック若しくはランダムに含まれていてもよい。
【0038】
ポリイソブチレン、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン等の飽和炭化水素系重合体や、ポリオキシアルキレン系重合体、(メタ)アクリル酸エステル系重合体は比較的ガラス転移温度が低く、得られる硬化物の脆さがよく改善されることから好ましい。ポリオキシアルキレン系重合体、及び(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、透湿性が高く深部硬化性に優れることから特に好ましい。
【0039】
主鎖骨格がオキシアルキレン系重合体であり末端に架橋性ケイ素基を有するポリマーは、本質的に一般式(4)で示される繰り返し単位を有する重合体である。
−R
4−O−・・・(4)
(式中、R
4は炭素数が1〜14の直鎖状若しくは分岐アルキレン基であり、炭素数が2〜4の直鎖状若しくは分岐アルキレン基が好ましい。)
【0040】
一般式(4)で示される繰り返し単位の具体例としては、−CH
2CH
2O−、−CH
2CH(CH
3)O−、−CH
2CH
2CH
2CH
2O−等が挙げられる。架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。特にオキシプロピレンを主成分とする重合体からなる主鎖骨格が好ましい。
【0041】
架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体の数平均分子量の下限としては15,000が好ましく、18,000が更に好ましく、20,000がより好ましい。分子量が高くなると重合体の粘度が上昇して2液型エポキシ樹脂組成物の粘度も上昇するので、数平均分子量が15,000未満の重合体を一部に含む重合体も好ましい。また、数平均分子量の上限は50,000、更には40,000が好ましい。なお、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算分子量である。数平均分子量が15,000未満の場合、引張モジュラスや破断時伸びが十分でない場合があり、50,000を超えると組成物の粘度が大きくなり作業性が低下することがある。
【0042】
ポリオキシアルキレン系重合体において架橋性ケイ素基の含有量を適度に低下させると、硬化物における架橋密度が低下するので、より柔軟な硬化物になり、モジュラス特性が小さくなると共に破断時伸び特性が大きくなる。ポリオキシアルキレン系重合体において架橋性ケイ素基は、重合体1分子中に平均して1.2個以上2.8個以下存在することが好ましく、1.3個以上2.6個以下存在することがより好ましく、1.4個以上2.4個以下存在することが更に好ましい。分子中に含まれる架橋性ケイ素基の数が1個未満になると硬化性が不十分になり、また多すぎると網目構造があまりに密になるため良好な機械特性を示さなくなる。そして、主鎖骨格が直鎖である2官能の重合体の場合、当該重合体の架橋性ケイ素基は、重合体1分子中に平均して1.2個以上1.9個未満存在することが好ましく、1.25個以上1.8個以下存在することがより好ましく、1.3個以上1.7個未満存在することが更に好ましい。
【0043】
架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は直鎖状でも分岐を有してもよい。引張モジュラスを小さくする観点からは、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は直鎖状の重合体が好ましい。特に、無可塑配合の2液型エポキシ樹脂組成物を製造する場合、直鎖状であることが好ましい。また、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体の分子量分布(Mw/Mn)は2以下、特には1.6以下が好ましい。
【0044】
ポリオキシアルキレン系重合体の合成法としては、例えば、KOHのようなアルカリ触媒による重合法、例えば、複金属シアン化物錯体触媒による重合法等が挙げられるが、特に限定されない。複金属シアン化物錯体触媒による重合法によれば数平均分子量6,000以上、Mw/Mnが1.6以下の高分子量で分子量分布が狭いポリオキシアルキレン系重合体を得ることができる。
【0045】
ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格中にはウレタン結合成分等の他の成分を含んでいてもよい。ウレタン結合成分としては、例えば、トルエンジイソシアネート等の芳香族系ポリイソシアネート;イソフォロンジイソシアネート等の脂肪族系ポリイソシアネートと水酸基を有するポリオキシアルキレン系重合体との反応から得られる成分を挙げることができる。
【0046】
ポリオキシアルキレン系重合体への架橋性ケイ素基の導入は分子中に不飽和基、水酸基、エポキシ基、又はイソシアネート基等の官能基を有するポリオキシアルキレン系重合体に、この官能基に対して反応性を有する官能基、及び架橋性ケイ素基を有する化合物を反応させることにより可能である(以下、高分子反応法という)。
【0047】
高分子反応法の例として、不飽和基含有ポリオキシアルキレン系重合体に架橋性ケイ素基を有するヒドロシランや、架橋性ケイ素基を有するメルカプト化合物を作用させてヒドロシリル化やメルカプト化し、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体を得る方法を挙げることができる。不飽和基含有ポリオキシアルキレン系重合体は水酸基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す活性基及び不飽和基を有する有機化合物を反応させて得ることができる。
【0048】
また、高分子反応法の他の例として、末端に水酸基を有するポリオキシアルキレン系重合体とイソシアネート基、並びに架橋性ケイ素基を有する化合物とを反応させる方法や、末端にイソシアネート基を有するポリオキシアルキレン系重合体と水酸基やアミノ基等の活性水素基、並びに架橋性ケイ素基を有する化合物とを反応させる方法を挙げることができる。イソシアネート化合物を用いると、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体を容易に得ることができる。
【0049】
架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、単独で使用しても、2種以上併用してもよい。
【0050】
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の主鎖を構成する(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとしては、各種のモノマーを用いることができる。例えば、(メタ)アクリル酸系モノマー;(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー;脂環式(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;芳香族(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル等の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン等のシリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系モノマー等が挙げられる。
【0051】
(メタ)アクリル酸エステル系重合体では、(メタ)アクリル酸エステル系モノマーと共にビニル系モノマーを共重合することもできる。ビニル系モノマーを例示すると、スチレン、無水マレイン酸、酢酸ビニル等が挙げられる。また、単量体単位(以下、他の単量体単位とも称する)として、これら以外にアクリル酸を含有してもよい。
【0052】
これらは、単独で用いても、複数を共重合させてもよい。生成物の物性等の観点からは、(メタ)アクリル酸系モノマーからなる重合体が好ましい。また、1種又は2種以上の(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーを用い、必要に応じて他の(メタ)アクリル酸モノマーを併用した(メタ)アクリル酸エステル系重合体がより好ましい。更に、架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系モノマーを併用することで、(メタ)アクリル酸エステル系重合体中のケイ素基の数を制御できる。接着性が良いことからメタクリル酸エステルモノマーからなるメタクリル酸エステル系重合体が特に好ましい。また、低粘度化、柔軟性の付与をする場合、アクリル酸エステルモノマーを適宜用いることが好ましい。なお、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を表す。
【0053】
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法は、例えば、ラジカル重合反応を用いたラジカル重合法を用いることができる。ラジカル重合法としては、重合開始剤を用いて所定の単量体単位を共重合させるラジカル重合法(フリーラジカル重合法)や、末端等の制御された位置に架橋性ケイ素基を導入できる制御ラジカル重合法が挙げられる。ただし、重合開始剤としてアゾ系化合物、過酸化物等を用いるフリーラジカル重合法で得られる重合体は、分子量分布の値が一般に2以上と大きく、粘度が高くなる。したがって、分子量分布が狭く、粘度の低い(メタ)アクリル酸エステル系重合体であって、高い割合で分子鎖末端に架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を得る場合には、制御ラジカル重合法を用いることが好ましい。
【0054】
制御ラジカル重合法としては、特定の官能基を有する連鎖移動剤を用いたフリーラジカル重合法やリビングラジカル重合法が挙げられる。原子移動ラジカル重合法(Atom Transfer Radical Polymerization;ATRP)等のリビングラジカル重合法を採用することが好ましい。なお、主鎖骨格が(メタ)アクリル酸エステル系重合体であって、その一部がテレケリックポリマーである重合体(以下、「疑似テレケリックポリマー」という。)を合成する反応として、架橋性ケイ素基を有するチオール化合物を用いた反応や、架橋性ケイ素基を有するチオール化合物、及びメタロセン化合物を用いた反応が挙げられる。
【0055】
これらの架橋性ケイ素基を有する有機重合体は、単独で用いても、2種以上併用してもよい。具体的には、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体、架橋性ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体、並びに架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体からなる群から選択される2種以上をブレンドした有機重合体を用いることができる。特に、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体とをブレンドした有機重合体が優れた特性を有する。本発明の2液型エポキシ樹脂組成物に適用すると、最大荷重時の伸長率、及び接着力を高めることができる。
【0056】
架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体とをブレンドした有機重合体の製造方法としては、様々な方法が挙げられる。例えば、架橋性ケイ素基を有し、分子鎖が実質的に、一般式(5):
−CH
2−C(R
5)(COOR
6)− ・・・(5)
(式中、R
5は水素原子又はメチル基、R
6は炭素数が1〜5のアルキル基を示す。好ましくは、炭素数が1〜2のアルキル基が挙げられる。なお、R
6は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、一般式(6):
−CH
2−C(R
5)(COOR
7)− ・・・(6)
(式中、R
5は前記に同じ、R
7は炭素数が6以上のアルキル基を示す。好ましくは2−エチルヘキシル基、ステアリル基等の炭素数が8〜20の長鎖のアルキル基が挙げられる。なお、R
7は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体に、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体をブレンドして製造する方法が挙げられる。
【0057】
ここで、「実質的に」とは、共重合体中に存在する式(5)及び式(6)の単量体単位の合計が50質量%を越えることを意味する。式(5)及び式(6)の単量体単位の合計は好ましくは70質量%以上である。また式(5)の単量体単位と式(6)の単量体単位との存在比は、質量比で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40が更に好ましい。
【0058】
架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体の数平均分子量は、600以上10,000以下が好ましく、1,000以上5,000以下がより好ましく、1,000以上4,500以下が更に好ましい。数平均分子量をこの範囲とすることにより、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体との相溶性が向上する。架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、単独で用いても、2種以上併用してもよい。架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体との配合比には特に制限はないが、(メタ)アクリル酸エステル系重合体とポリオキシアルキレン系重合体との合計100質量部に対して、(メタ)アクリル酸エステル系重合体が10〜60質量部の範囲内であることが好ましく、20〜50質量部の範囲内がより好ましく、25〜45質量部の範囲内が更に好ましい。(メタ)アクリル酸エステル系重合体が60質量部より多いと粘度が高くなり、作業性が悪化するため好ましくない。
【0059】
更に、本発明においては架橋性ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体と架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体とをブレンドした有機重合体も用いることができる。架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体をブレンドして得られる有機重合体の製造方法としては、他にも、架橋性ケイ素基を有する有機重合体の存在下で(メタ)アクリル酸エステル系単量体を重合する方法を利用できる。
【0060】
(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体の配合割合は、(A)エポキシ樹脂100質量部に対して、20質量部以上1000質量部以下であり、50質量部以上500質量部以下が好ましく、70質量部以上200質量部以下がより好ましい。
【0061】
[(E)3級アミン化合物]
(E)3級アミン化合物は(A)エポキシ樹脂の硬化触媒として作用する。また(B)Si−F結合を有する化合物と共に(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体のシラノール縮合触媒としても作用する。エポキシ樹脂の硬化剤としては多官能アミンや酸無水物等種々のものが知られているが、本発明では硬化物の脆さを効果的に改善するため、(E)3級アミン化合物を(A)エポキシ樹脂の硬化触媒として使用する。3級アミン化合物を用いると、エポキシ基は開環反応し、架橋性ケイ素基を有する有機重合体の硬化物が連続相になり、エポキシ樹脂硬化物が島相(粒子)になる。この海島構造により、硬化物は柔軟性と強靭性とを兼ね備えることができると推定される。また、(E)3級アミン化合物は開環反応触媒であるので、少量の添加でよい。なお、1級アミン硬化剤や2級アミン硬化剤はエポキシ基と付加反応することから、エポキシ基と等モルにて結合するので、大量の硬化剤を用いることを要すると共に海島構造も生成しにくいことから好ましくない。
【0062】
上記のように(E)3級アミン化合物は(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体のシラノール縮合触媒としても作用する。しかしながら(E)3級アミン化合物単独では縮合触媒としての活性は小さく、(B)成分のSi−F結合を有する化合物と共に縮合触媒活性を呈する。従って、本発明の硬化剤において(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体と(E)3級アミン化合物が共存しても(D)成分は実質的に硬化することはない。
【0063】
(E)3級アミン化合物の例としては、N,N’−ジメチルピペラジン等の脂環族アミン類;ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の脂肪芳香族アミン類;モルホリン、N−メチルモルホリン等のエーテル結合を有するアミン類;トリエタノールアミン等の水酸基含有アミン類;アミン類にエポキシ化合物を反応させて得られるエポキシ変性アミン、アミン類にホルマリン、フェノール類を反応させて得られるマンニッヒ変性アミン、マイケル付加変性アミン、ケチミン等の変性アミン類;2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールの2−エチルヘキサン酸塩等のアミン塩等が挙げられる。また、3級アミノ基を少なくとも1個有する強塩基性であるアミジン化合物も挙げられる。ここでアミジン化合物とは、下記一般式(7)で示される化合物である。
【0064】
R
8N=CR
9−NR
102 ・・・(7)
(R
8、R
9及び2個のR
10は、それぞれ独立に、水素原子又は有機基である。また、R
8とR
10は共同して環構造を形成してもよい。)
【0065】
例えば、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;2−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン等のイミダゾリン類;1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBU)、6−(ジブチルアミノ)−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7(DBA−DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノネン−5(DBN)等の環状アミジン類;DBU-フェノール塩、DBU−オクチル酸塩、DBU−p−トルエンスルホン酸塩、及びDBU−フェノールノボラック樹脂塩等のアミジン塩類等が挙げられる。これらの3級アミン化合物は、単独で用いてもよく2種以上併用してもよい。
【0066】
(A)エポキシ樹脂の硬化触媒という観点からは(E)3級アミン化合物として活性水素を有する3級アミン化合物を用いるかあるいは、(E)3級アミン化合物と共に活性水素を有する化合物を用いることが好ましい。活性水素は3級アミン化合物の活性を向上させ反応速度の加速する効果がある。反応速度の加速効果はフェノール類>酸>アルコールの順である。なお、(E)3級アミン化合物と共に活性水素を有する化合物を併用する場合、硬化剤に活性水素を有する化合物を添加してもよいし主剤に添加してもよいが硬化剤に添加することが好ましい。活性水素を有する基の例としてはフェノール性水酸基;アルコール性水酸基;カルボキシ基やスルホン基等の酸性基等が挙げられる。2−(ジメチルアミノメチル)フェノールや2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールのように上記した(E)3級アミン化合物の具体例の中にも活性水素を有する3級アミン化合物が示されている。これらの中で2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールは最も好ましい3級アミン化合物である。活性水素を有する化合物の例としてアルキルフェノール等のフェノール類;テトラヒドロフタル酸等のカルボン酸基含有化合物が挙げられる。
【0067】
(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体のシラノール縮合触媒という観点からは3級アミン化合物の中で共役酸のpKa値が11以上の値を示す強塩基化合物及び強塩基化合物の塩が高い触媒活性を示すため好ましい。このような化合物の例としてアミジン化合物やアミジン塩化合物等が挙げられる。特に、DBU、DBA−DBU、DBN等の環状アミジン類は共役酸のpKa値が12以上であり、より好ましく、DBU、DBNが最も好ましい。
【0068】
また、アミジン塩化合物を用いることもできる。アミジン塩化合物に用いられるアミジン類としては、環状アミジン類が好ましい。アミジン塩化合物に用いられる酸としては、カルボン酸、無水カルボン酸、スルホン酸が好ましく、増粘率が低く、安定性がよい観点からカルボン酸がより好ましい。(A)エポキシ樹脂の硬化触媒作用が大きい観点からは、フェノール塩を用いることが好ましい。
【0069】
なお、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体が反応性の高い架橋性ケイ素基(例えば、トリメトキシシリル基)を有する場合は、強塩基化合物や強塩基化合物の塩を使用しなくても、強塩基でない3級アミン化合物を使用して、(D)成分を硬化することができる。
【0070】
(A)エポキシ樹脂の硬化触媒と(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体のシラノール縮合触媒の双方の観点からは(E)3級アミン化合物として2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の活性水素を有する3級アミン化合物とDBU(1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7)等の強塩基あるいはその塩を併用することが好ましい。
【0071】
(E)3級アミン化合物の配合割合は(A)エポキシ樹脂100質量部に対して1質量部以上60質量部以下が好ましく、2質量部以上50質量部以下がより好ましく、4質量部以上40質量部以下がさらに好ましい。
【0072】
(E)成分として活性水素を有する3級アミン化合物と強塩基あるいはその塩を併用する場合、活性水素を有する3級アミン化合物を(A)エポキシ樹脂100質量部に対して1質量部以上60質量部以下が好ましく、2質量部以上50質量部以下がより好ましく、4質量部以上40質量部以下がさらに好ましく、強塩基あるいはその塩を(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体100質量部に対し、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上20質量部以下がさらに好ましく、0.5質量部以上10質量部以下が最も好ましい。また、(B)Si−F結合を有する化合物と強塩基あるいはその塩との配合割合は、(B)成分:強塩基あるいはその塩が質量比で1:0.001〜1:20が好ましく、1:0.005〜1:10がより好ましい。
【0073】
[その他の配合物]
本発明の2液型エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、他の配合物を使用できる。他の配合物としては(F)水、(G)接着付与剤、エポキシ樹脂硬化剤であって(E)成分以外の化合物、シラノール縮合触媒であって(E)成分以外の化合物、充填剤、希釈剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、可塑剤、揺変剤、難燃剤、粘着付与剤、垂れ防止剤、物性調整剤や着色剤が挙げられる。また、相溶する他の重合体をブレンドしてもよい。
【0074】
[(F)水]
本発明のエポキシ樹脂組成物には深部硬化性を改善するため水を添加することができる。予め水を添加しておくと表面も深部も同時に硬化が開始し、深部硬化性が改善される。水は主剤に添加してもよいし、硬化剤に添加してもよいが、主剤に添加することが好ましい。本発明において主剤に水を添加しても、水等の分離、増粘やゲル化がなく、主剤が劣化しない。
【0075】
(F)水の使用量は、(A)エポキシ樹脂、(B)Si−F結合を有する化合物、及び(C)成分のアルコキシシランの合計100質量部に対し、0.1質量部以上10質量部以下の範囲で用いることが好ましく、0.3質量部以上7質量部以下がより好ましい。
【0076】
[(G)接着付与剤]
本発明のエポキシ樹脂組成物には、(G)接着付与剤を添加することができる。(G)接着付与剤を添加することにより、硬化物の金属、プラスチック、ガラス等の様々な被着体に対する接着性を向上させることができる。(G)接着付与剤は主剤に添加してもよいし、硬化剤に添加してもよい。(G)接着付与剤として、様々なシランカップリング剤を用いることができる。なお、主剤に使用する(C)成分のアルコキシシランにはシランカップリング剤が例示されている。(C)成分としてシランカップリング剤を使用する場合、これらは接着付与剤としても作用していると推定される。
【0077】
(G)接着付与剤の例として、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−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、1,3−ジアミノイソプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有シラン類;3−トリメトキシシリル−N−(1,3−ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン等のケチミン基含有シラン類;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有シラン類、及び(C)成分のアルコキシシランで例示したシランカップリング剤等を挙げることができる。
【0078】
(G)接着付与剤としては、接着性をより向上させることができる観点から、アミノ基含有シラン類、ケチミン基含有シラン類、アミノ基含有シランとエポキシシランとの反応物、アミノ基含有シランとイソシアネートシランとの反応物が好ましく、アミノ基含有シラン類、アミノ基含有シランとエポキシシランとの反応物がより好ましく、アミノ基含有シラン類が最も好ましい。
【0079】
1級アミノ基、2級アミノ基あるいはメルカプト基を有するアルコキシシラン、特に1級アミノ基を有するアルコキシシランは接着付与剤として有効である。これらを使用することが望ましい場合には硬化剤に添加する。
【0080】
(G)接着付与剤の配合割合は特に制限はないが、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体100質量部に対し、0.2質量部以上20質量部以下が好ましく、0.3質量部以上15質量部以下がより好ましく、0.5質量部以上10質量部以下が更に好ましい。これら(G)接着付与剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0081】
エポキシ樹脂硬化剤であって(E)成分以外の化合物としては、通常市販されているエポキシ樹脂硬化剤を一種又は複数種選択して用い得る。このような硬化剤の例としては、脂環族アミン、芳香環を含む脂肪族アミン、芳香族アミン、変性アミン等の第一級アミン;直鎖第二級アミン等の第二級アミン;芳香族酸無水物、環状脂肪族酸無水物、脂肪族酸無水物等の酸無水物類;ポリアミド樹脂、有機酸ヒドラジッド、合成樹脂初期縮合物、ポリビニルフェノール等のその他の硬化剤;アミノ基をケチミン化した化合物等を挙げることができる。但し、エポキシ樹脂硬化剤であって(E)成分以外の化合物は本発明の目的や効果が達成される範囲内で使用すべきである。
【0082】
シラノール縮合触媒であって(E)成分以外の化合物の例としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫オキサイドとシリケート化合物との反応物、ジブチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物等の有機錫化合物;カルボン酸錫、カルボン酸ビスマス、カルボン酸鉄等のカルボン酸金属塩;脂肪族アミン類、芳香族アミン類;バーサチック酸等のカルボン酸;ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトセテート)等のチタン化合物、アルミニウム化合物類等のアルコキシ金属;無機酸;三フッ化ホウ素エチルアミン錯体等の三フッ化ホウ素錯体;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)等の金属キレート化合物等が挙げられる。これらの中では有機錫化合物が好ましい。但し、シラノール縮合触媒であって(E)成分以外の化合物は本発明の目的や効果が達成される範囲内で使用すべきである。
【0083】
充填剤の例としては、フュームシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、及びカーボンブラック等の補強性充填剤;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、硬化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、酸化亜鉛、活性亜鉛華、シラスバルーン等の充填剤;ガラス繊維、及びフィラメント等の繊維状充填剤等が挙げられる。
【0084】
これらの充填剤を用いて高い強度の硬化物を得る場合には、主にフュームシリカ、カーボンブラック、及び表面処理微細炭酸カルシウム等から選ばれる充填剤を用いることが好ましい。また、低強度で高伸びの硬化物を得る場合には、主に酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及びシラスバルーン等から選ばれる充填剤を用いることが好ましい。これらの充填剤は、単独で用いることも、2種類以上併用することもできる。
【0085】
本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物が高温に長期間晒されると未反応の架橋性シリル基の反応が更に進んで架橋密度が高くなり過ぎ、硬化物が硬くなり伸びが低下することがある(以下、このような現象を過硬化という)。充填剤の中で炭酸カルシウム等の金属炭酸塩と本発明の(A)〜(E)成分を含有する組成物は過硬化しないという利点を有する。過硬化を防止できる理由は明らかではないが、下記の機構で硬化後にも残存する(B)Si−F結合を有する化合物を失活させるためと考えられる。
【0087】
金属炭酸塩としては耐熱性を向上させることができる観点から、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸亜鉛が好ましく、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムがより好ましく、炭酸カルシウムが最も好ましい。また、金属炭酸塩の平均粒径は、0.01μm以上100μm以下が好ましく、0.01μm以上10μm以下がより好ましい。更に、金属炭酸塩としては、例えば、脂肪酸、樹脂酸、シランカップリング剤等により表面処理された金属炭酸塩を用いることもできる。
【0088】
炭酸カルシウムの例としては、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム(軽質炭酸カルシウム)、コロイダル炭酸カルシウムが挙げられる。作業性、チクソ性により優れるという観点から、重質炭酸カルシウム及び表面処理されたコロイダル炭酸カルシウムを併用することが好ましい。
【0089】
金属炭酸塩の配合割合に特に制限はないが、(D)架橋性ケイ素基を有する有機重合体100質量部に対して1質量部以上250質量部以下配合することが好ましく、10質量部以上200質量部以下配合することがより好ましい。これら金属炭酸塩は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
【0090】
希釈剤を配合することにより、粘度等の物性を調整できる。希釈剤の例としてはノルマルパラフィン、イソパラフィン等の飽和炭化水素系溶剤、リニアレンダイマー(出光興産株式会社商品名)等のα−オレフィン誘導体、芳香族炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、エステル系溶剤、クエン酸アセチルトリエチル等のクエン酸エステル系溶剤、ケトン系溶剤等の各種溶剤を用いることができる。
【0091】
本発明のエポキシ樹脂組成物の安全性、希釈効果の双方を考慮すると、希釈剤としては飽和炭化水素系溶剤が好ましく、ノルマルパラフィン、イソパラフィンがより好ましい。ノルマルパラフィン、イソパラフィンの炭素数は10〜16であることが好ましい。
【0092】
紫外線吸収剤を使用すると、本発明の硬化物の光劣化を防止して、耐候性を改善できる。紫外線吸収剤の例としては、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系等の紫外線吸収剤が挙げられる。
【0093】
老化防止剤を使用すると、本発明のエポキシ樹脂組成物の熱劣化を防止して、耐熱性を改善できる。例えば、アミン−ケトン系等の老化防止剤、芳香族第二級アミン系老化防止剤、ベンズイミダゾール系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤、亜リン酸系老化防止剤等が挙げられる。
【0094】
可塑剤を使用すると、硬化物の伸び物性を向上でき、硬さを調整して低モジュラス化することができる。可塑剤の例としては、ジオクチルフタレート等のフタル酸エステル類;アジピン酸ジオクチル等の脂肪族二塩基酸エステル類;グリコールエステル類;脂肪族エステル類;リン酸エステル類;ポリエステル系可塑剤類;ポリプロピレングリコールやその誘導体等のポリエーテル類;炭化水素系可塑剤類;塩素化パラフィン類;低分子量のアクリル酸エステル重合体等が挙げられる。これらの可塑剤は単独で用いても、2種類以上併用してもよい。特にアクリル酸エステル重合体を用いると、硬化物の耐候性を改善できる。
【0095】
揺変剤の例としては、コロイダルシリカ等の無機揺変剤、有機ベントナイト、変性ポリエステルポリオール、脂肪酸アマイド等の有機揺変剤、水添ヒマシ油誘導体、脂肪酸アマイドワックス、ステアリル酸アルミニウム、ステアリル酸バリウム等が挙げられる。
【0096】
難燃剤の例としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物;赤リン、ポリリン酸アンモニウム等のリン系難燃剤;三酸化アンチモン等の金属酸化物系難燃剤;臭素系難燃剤;塩素系難燃剤等が挙げられる。
【0097】
粘着付与剤は被着体へのぬれ性の改善や、はく離強度を高める観点から好ましい。粘着付与剤の例としては石油樹脂系、ロジン・ロジンエステル系、アクリル樹脂系、テルペン樹脂、水添テルペン樹脂やそのフェノール樹脂共重合体、フェノール・フェノールノボラック樹脂系等の粘着付与樹脂等が挙げられる。
【0098】
[2液型エポキシ樹脂組成物の硬化方法]
本発明の2液型エポキシ樹脂組成物の硬化方法は、主剤と硬化剤とを準備する工程と、主剤と硬化剤とを混合する工程と、主剤と硬化剤との混合物を硬化させる工程とを備える。硬化工程においては、硬化を促進させることを目的として、主剤と硬化剤との混合物を加熱する加熱工程を含むこともできる。硬化方法によって2液型エポキシ樹脂組成物が硬化し、2液型エポキシ樹脂組成物の硬化物が得られる。
【0099】
[2液型エポキシ樹脂組成物の応用分野等]
本発明の2液型エポキシ樹脂組成物は、接着剤、ポッティング材、コーティング材、シーリング材、粘着材、塗料、パテ材、及び/又はプライマー等として用いることができる。本発明の2液型エポキシ樹脂組成物は、接着性、貯蔵安定性、硬化性に優れていることから、特に、接着剤に用いることが好ましい。また、本発明の2液型エポキシ樹脂組成物は、各種電気・電子分野用、自動車用、建築物用、土木用等に用いることができる。
【実施例】
【0100】
(合成例1:ポリオキシアルキレン重合体(1)の合成)
分子量約3,000のポリオキシプロピレンジオールと分子量約3,100のポリオキシプロピレントリオールの混合物に、粉末苛性ソーダ、鎖延長剤のブロモクロロメタン、及びアリル化剤のアリルクロライドを反応させ、数平均分子量16,000の分岐を有するアリルエーテル基末端ポリオキシプロピレンを得た。精製処理後、ヒドロシリル化合物であるメチルジメトキシシランを白金触媒の存在下で反応させ、末端にメチルジメトキシシリル基を有し、平均して1分子中に1.8個の架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン重合体(1)を得た。なお、数平均分子量は送液システムとして東ソー製HLC−8120GPCを用い、カラムは東ソー製TSK−GELHタイプを用い、溶媒はTHFを用いて測定したポリスチレン換算分子量である。なお、以後の合成例における数平均分子量も上記と同様にして測定した。
【0101】
(合成例2:ポリオキシアルキレン重合体(2)の合成)
プロピレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下、プロピレンオキサイドを反応させ、数平均分子量20,000の水酸基末端ポリオキシプロピレンを得た。この水酸基末端ポリオキシプロピレン重合体にNaOCH
3のメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。脱塩精製処理後、ヒドロシリル化合物であるメチルジメトキシシランを白金触媒の存在下で反応させ、末端にメチルジメトキシシリル基を有し、平均して1分子中に1.6個の架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン重合体(2)を得た。
【0102】
(合成例3:ポリオキシアルキレン重合体(3)の合成)
分子量約3,000のポリオキシプロピレントリオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下、プロピレンオキサイドを反応させ数平均分子量25,000の一部に分岐のある水酸基末端ポリオキシプロピレンを得た。この水酸基末端ポリオキシプロピレン重合体にNaOCH
3のメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。脱塩精製処理後、ヒドロシリル化合物であるトリメトキシシランを白金触媒の存在下で反応させ、末端にトリメトキシシリル基を有し、平均して1分子中に1.8個の架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン重合体(3)を得た。
【0103】
(合成例4:アクリル重合体(1)の合成)
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計、及び還流冷却器を備えたフラスコに、トルエン43gを投入し、110℃に加熱した。その後、アクリル酸ブチル6.0g、メタクリル酸メチル66g、メタクリル酸ステアリル13g、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン5.4g、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン7.0g、及びトルエン23gの混合物、並びに重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル2.6gを溶かした溶液を4時間かけて滴下した後、2時間反応させた。反応終了後、エバポレーターを用いて、トルエンを除去し、1分子中に1.75個の架橋性ケイ素基を有する数平均分子量2,200のアクリル重合体(1)を得た。
【0104】
(合成例5:フッ素化ポリマーの合成)
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下、プロピレンオキサイドを反応させ数平均分子量15,000の水酸基末端ポリオキシプロピレンを得た。この水酸基末端ポリオキシプロピレン重合体にNaOCH
3のメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。脱塩精製処理後、ヒドロシリル化合物であるメチルジメトキシシランを白金触媒の存在下で反応させ、末端にメチルジメトキシシリル基を有し、平均して1分子中に1.7個の架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン重合体(4)を得た。
【0105】
次に、BF
3ジエチルエーテル錯体2.4g、脱水メタノール1.6g、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン重合体(4)を100g、トルエン5gを用い、特開2009−215330の合成例6の方法に準じ、末端にフルオロシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体(以下、フッ素化ポリマーと称する)を得た。得られたフッ素化ポリマーの
1H−NMRスペクトル(Shimazu社製のNMR400を用いて、CDCl
3溶媒中で測定)を測定したところ、原料である架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン重合体(4)のシリルメチレン(−CH
2−Si)に対応するピーク(m,0.63ppm)が消失し、低磁場側(0.7ppm〜)にブロードピークが現れた。
【0106】
(実施例1〜19、比較例1〜7)
表1に示す配合割合にて各配合物質を混合し、25℃で脱気撹拌し、主剤及び硬化剤を調製した。これらの実施例、比較例においては組成物に水を添加していない。得られた主剤及び硬化剤について下記の各項目について測定した。結果を表1に示す。なお、表1及び後記表2において、各配合物質の配合量の単位は「g」である。
【0107】
1)タックフリータイム(TFT)
JIS A1439 5.19に準拠し、主剤及び硬化剤を混合した直後の硬化性組成物の指触乾燥時間(初期のタックフリータイム)を測定した(測定条件:23℃50%RH)。また、主剤をガラス瓶に充填し、50℃に調整した熱風循環式乾燥機内に放置した。4週間経過後、主剤及び硬化剤を混合した直後の硬化性組成物の指触乾燥時間(50℃×4W経過後のタックフリータイム)を測定した(測定条件:23℃50%RH)。そして、タックフリータイムの遅延率を、50℃×4W経過後のタックフリータイムを初期のタックフリータイムで除して算出した。評価基準は次の通りである。
【0108】
4週間貯蔵後のTFT遅延率が1.2未満の場合「◎」と評価し、1.2以上1.4以下の場合「○」と評価し、1.5以上の場合「×」と評価した。
【0109】
2)主剤の貯蔵安定性
主剤調製後、23℃50%RHで24時間静置した後、主剤の粘度をJIS K6833に準拠しBH型回転粘度計を用いて測定した。得られた粘度を初期粘度とした(測定条件:23℃50%RH)。また、主剤をガラス瓶に充填し、50℃に調整した熱風循環式乾燥機内に放置した。4週間経過後、23℃50%RHで24時間静置した後、前述と同様に粘度を測定し、この粘度を50℃×4Wの粘度(すなわち、貯蔵後の粘度)とした。そして、貯蔵後の粘度と初期粘度とから増粘率を算出し、下記評価基準にて評価した。
【0110】
増粘率が1.3未満の場合「◎」と評価し、1.3以上1.5未満の場合「○」、1.5以上2.0未満の場合「△」と評価し、2.0以上の場合及び分離・沈降した場合「×」と評価した。なお、「分離・沈降」とは、エポキシ樹脂組成物が上層と下層とに分離し、比重の高い成分が下層部に集まり濁った状態を指す。
【0111】
3)硬化剤の貯蔵安定性
硬化剤調製後、23℃50%RHで24時間静置した後、主剤と同様に初期粘度を測定した。また、硬化剤をガラス瓶に充填し、50℃に調整した熱風循環式乾燥機内に放置した。4週間経過後、23℃50%RHで24時間静置した後、主剤の場合と同様に粘度を測定し、この粘度を50℃×4Wの粘度(すなわち、貯蔵後の粘度)とした。そして、貯蔵後の粘度と初期粘度とから増粘率を算出し、下記評価基準にて評価した。
【0112】
増粘率が1.3未満の場合「◎」と評価し、1.3以上1.9以下の場合「○」と評価し、2.0以上の場合「×」と評価した。
【0113】
4)深部硬化性
主剤と硬化剤とを混合し、直径30mm×深さ7mmのポリエチレン製容器に流し込み、23℃50%RH環境下で載置した。塗布後、所定時間ごとに組成物表面からの硬化深度を測定した。評価基準は次の通りである。
【0114】
23℃1日の経過で5mm以上硬化した場合「◎」と評価し、23℃1週間で5mm以上硬化した場合「○」と評価し、23℃1週間で5mm未満硬化した場合「△」と評価し、23℃1週間で硬化しなかった場合「×」と評価した。
【0115】
【表1】
【0116】
表1及び後記する表2において配合物質の詳細は下記の通りである。
※A1 商品名「jER828」、三菱化学(株)製、数平均分子量約370。
※A2 商品名「アデカレジンED−506」、(株)ADEKA製、数平均分子量約620。
※A3 商品名「アデカレジンEP−4080E」、(株)ADEKA製、数平均分子量約350。
※B’1 商品名「ネオスタンS−1」、日東化成株式会社製。
※B’2 商品名「ネオスタンU220H」、日東化成株式会社製。
※C1 商品名「信越シリコーンKBM−403」、信越化学工業(株)製。
※C2 商品名「信越シリコーンKBM−1003」、信越化学工業(株)製。
※C3 商品名「信越シリコーンKBM−103」、信越化学工業(株)製。
※C4 商品名「信越シリコーンKBM−503」、信越化学工業(株)製。
※C5 商品名「信越シリコーンKBM−5103」、信越化学工業(株)製。
※C6 商品名「信越シリコーンKBM−303」、信越化学工業(株)製。
※C7 商品名「信越シリコーンKBM−4803」、信越化学工業(株)製。
※C8 アミノシラン(3−アミノプロピルトリメトキシシラン)1モルとエポキシシラン(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)2モルとを50℃で一週間反応して得られる、1級アミノ基及び2級アミノ基を実質的に残存させない反応生成物。
※C9 商品名「信越シリコーンKBM−585」、信越化学工業(株)製。
※C10 商品名「信越シリコーンKBM−202SS」、信越化学工業(株)製。
※C11 商品名「信越シリコーンKBM−402」、信越化学工業(株)製。
※C12 商品名「信越シリコーンKBE402」、信越化学工業(株)製。
※C13 商品名「信越シリコーンKBE403」、信越化学工業(株)製。
※C’1 商品名「信越シリコーンKBM−803」、信越化学工業(株)製。
※C’2 商品名「信越シリコーンKBM−903」、信越化学工業(株)製。
※C’3 商品名「Dynasylan1189」、Evonik製。
※D1 ジメトキシシリル基末端ポリイソブチレン(PIB)ポリマー、商品名「エピオンEPー505S」、(株)カネカ製。
※E1 商品名「バーサミンEH−30」、コグニスジャパン(株)製。
※E2 DBU、サンアプロ(株)製。
※G1 商品名「信越シリコーンKBM−603」、信越化学工業(株)製。
【0117】
表1から次の点が明らかである。
(1)実施例1〜19の組成物は、シラノール縮合触媒として錫化合物を使用している比較例1〜3の組成物に比較し、貯蔵後タックフリータイムが優れており、また主剤の劣化もない。
(2)実施例1〜19の組成物は、(C)成分のシラン化合物を使用しない比較例4の組成物や(C)成分以外のシラン化合物を使用している比較例5〜7の組成物に比較し、主剤の劣化がない。
【0118】
(実施例20〜23、比較例8〜9)
実施例とは配合物質を表2に示すように変えた以外は実施例1〜19と同様にして主剤及び硬化剤を調製した。これらの実施例、比較例においては組成物に水を添加している。得られた主剤及び硬化剤について実施例1〜19と同様に特性を測定した。結果を表2に示す。
【0119】
【表2】
【0120】
表2の実施例と比較例の組成物は主剤に水を添加している。このためこれらの組成物は当然のことながら深部硬化性が優れている。表2から深部硬化性の他に次の点が明らかである。
(3)実施例20〜23の組成物は、シラノール縮合触媒として錫化合物を使用している比較例8の組成物に比較し、貯蔵後のタックフリータイムが優れており、また主剤の劣化もない。
(4)実施例20〜23の組成物は、(C)成分のシラン化合物を使用しない比較例9の組成物に比較し、貯蔵後タックフリータイムが優れており、また主剤の劣化がない。
(5)比較例9の組成物は比較例4の組成物(表1)にさらに水を添加した組成物である。比較例9では貯蔵後のタックフリータイムは比較例4と比較し大きく低下している。これに対し、実施例20の組成物は実施例1の組成物(表1)にさらに水を添加した組成物である。実施例20では貯蔵後のタックフリータイムは実施例1と同等である。このように本発明の組成物は水が添加されても、貯蔵安定性は変化ないが、比較例の組成物は水が添加されると貯蔵安定性は大きく低下している。これは水が添加された場合、(C)成分のシラン化合物が貯蔵後のタックフリータイムの悪化を大きく防止していることを示している。