JP2000256571A - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents
熱硬化性樹脂組成物Info
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Abstract
れた熱硬化性樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】 (A)一般式(I): 【化5】 (式中、R1、R2およびR3はそれぞれ独立して水素原
子または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1〜18のア
ルキル基、Aは主鎖に酸素を含有していてもよい2価の
炭化水素基を示す)で表わされるオキセタン環含有官能
基を有し、同一分子内にカルボキシル基を有しない樹
脂、(B)架橋性官能基を有する架橋剤および(C)硬
化触媒を含有してなる熱硬化性樹脂組成物。
Description
に関する。さらに詳しくは、熱硬化性および含有された
オキセタン環含有官能基を有する樹脂(含有樹脂)の貯
蔵安定性にすぐれ、かつ含有樹脂が目的に応じてその分
子量が容易に制御されたものであり、熱硬化後に所望の
特性を容易に発現し、塗料、印刷インキ、着色剤などに
好適に使用し得る樹脂組成物に関する。
を同一分子内に含有した樹脂が加熱によって架橋硬化す
ることは既知であり、かかる樹脂は、たとえば塗料など
に利用されていた。
よびカルボキシル基を同一分子内に含有した樹脂は、こ
れらエポキシ基とカルボキシル基とのあいだでの分子内
架橋反応性が高いため、樹脂の合成の際にゲル化した
り、生成した樹脂が貯蔵安定性にいちじるしく劣るとい
った欠点を有していた。
えば前記エポキシ基のかわりにオキセタン官能基が導入
された、オキセタン官能基およびカルボキシル基を同一
分子内に含有する樹脂からなる樹脂組成物や(特開平9
−221602号公報)、オキセタン官能基含有樹脂、
ポリエポキシド、反応性ケイ素を含有する化合物および
有機金属化合物を含有してなる樹脂組成物(特開平9−
208674号公報)が提案されている。
びカルボキシル基を同一分子内に含有する樹脂からなる
樹脂組成物は、やはりこれらオキセタン官能基とカルボ
キシル基とのあいだで分子内架橋反応を起こしてしまう
ことから、樹脂の貯蔵安定性、とくに高温下での貯蔵安
定性が不充分であるとともに、樹脂の分子量が所望の範
囲内に制御され難いという欠点を有する。また前記オキ
セタン官能基含有樹脂、ポリエポキシドなどからなる樹
脂組成物も、オキセタン官能基とエポキシ基および/ま
たは反応性ケイ素とを同一分子内に含有することから、
樹脂の貯蔵安定性が不充分であり、樹脂の分子量が制御
され難いという欠点を有する。
術に鑑みてなされたものであり、熱硬化性および含有樹
脂の貯蔵安定性にすぐれ、含有樹脂が目的に応じてその
分子量が容易に制御された樹脂組成物を提供することを
目的とする。
(I):
立して水素原子または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数
1〜18のアルキル基、Aは主鎖に酸素を含有していて
もよい2価の炭化水素基を示す)で表わされるオキセタ
ン環含有官能基を有し、同一分子内にカルボキシル基を
有しない樹脂、(B)架橋性官能基を有する架橋剤およ
び(C)硬化触媒を含有してなる熱硬化性樹脂組成物に
関する。
前記したように、一般式(I)で表わされるオキセタン
環含有官能基を有し、同一分子内にカルボキシル基を有
しない樹脂(A)、架橋性官能基を有する架橋剤(B)
および硬化触媒(C)を含有したものである。
で表わされるオキセタン環含有官能基を有するが、同一
分子内にカルボキシル基を有しない樹脂であるので、分
子内架橋がおこるおそれがない。
式(I)において、R1、R2およびR3はそれぞれ独立
して水素原子または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1
〜18のアルキル基であり、かかるアルキル基の例とし
ては、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、
イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec
−ブチル基、n−ヘキシル基などがあげられる。これら
のなかでも、安価で、より汎用性に富むという点から、
とくにメチル基、エチル基などの炭素数1〜4の低級ア
ルキル基が好ましい。またAは主鎖に酸素を含有してい
てもよい2価の炭化水素基であるが、かかる2価の炭化
水素基としては、たとえば
られ、好ましくは炭素数1〜6で、酸素数0〜6、なか
んづく0〜2の炭化水素基があげられる。
与するには、オキセタン環含有官能基は樹脂(A)の1
分子内に平均20個以上、好ましくは平均50〜500
個含まれることが望ましい。
樹脂組成物から形成される硬化物の耐久性が低下しない
ようにするには、その数平均分子量が3000以上、好
ましくは10000以上のものが望ましく、また塗装作
業性が劣らないようにするには、その数平均分子量が2
00000以下、好ましくは50000以下のものが望
ましい。
含有官能基と反応するカルボキシル基などの官能基を有
していないので、その数平均分子量を容易に制御するこ
とができる。
前記オキセタン環含有官能基が側鎖および/または主鎖
に結合したものであればよい。たとえばオキセタン環を
有するアクリル系樹脂が好ましいが、同様にポリエステ
ル系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂や、これら
の変性樹脂なども用いることができる。
一分子内にエチレン性不飽和基とオキセタン環とを有す
るオキセタン環含有(メタ)アクリレート類と、その他
のエチレン性不飽和モノマー、たとえばメチル(メタ)
アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチ
ル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレ
ート、イソオクチル(メタ)アクリレート、シクロヘキ
シル(メタ)アクリレートなどのアルキル(メタ)アク
リレート類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4
−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどのヒドロ
キシアルキル(メタ)アクリレート類;ベンジル(メ
タ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フ
ェノキシエチル(メタ)アクリレートなどの芳香族基含
有(メタ)アクリレート類;グリシジル(メタ)アクリ
レートなどのエポキシ基含有(メタ)アクリレート類;
トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、オクタフル
オロペンチル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオ
ロデシル(メタ)アクリレートなどのフッ素含有(メ
タ)アクリレート類;スチレン、スチレン誘導体;(メ
タ)アクリルアミドなどの重合性アミド類とを、共重合
させたポリマーなどがあげられる。
ト類の代表例としては、たとえば3−メチル−3−オキ
セタンメチル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−
オキセタンメチル(メタ)アクリレート、3−n−プロ
ピルメチル−3−オキセタンメチル(メタ)アクリレー
ト、3−イソプロピル−3−オキセタンメチル(メタ)
アクリレート、3−メチル−3−オキセタンエチル(メ
タ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタンエチル
(メタ)アクリレート、3−n−プロピル−3−オキセ
タンエチル(メタ)アクリレート、3−イソプロピル−
3−オキセタンエチル(メタ)アクリレート、2−メチ
ル−3−オキセタンメチル(メタ)アクリレート、2,
3−ジメチル−3−オキセタンメチル(メタ)アクリレ
ート、2,4−ジメチル−3−オキセタンメチル(メ
タ)アクリレート、2,3,4−トリメチル−3−オキ
セタンメチル(メタ)アクリレート、3−エチル−2−
メチル−3−オキセタンメチル(メタ)アクリレート、
3−エチル−2,4−ジメチル−3−オキセタンメチル
(メタ)アクリレートなどがあげられる。これらのなか
では、安価であるという点から、3−メチル−3−オキ
セタンメチル(メタ)アクリレートおよび3−エチル−
3−オキセタンメチル(メタ)アクリレートがとくに好
ましい。
官能基を有するものであり、この架橋性官能基が前記樹
脂(A)中のオキセタン環含有官能基と架橋反応(熱硬
化反応)するようなものであればとくに限定はない。本
発明では、分子内架橋ではなく、樹脂(A)がかかる架
橋剤(B)によって架橋されることから、その熱硬化性
のみならず、含有樹脂の貯蔵安定性、とくに高温下での
貯蔵安定性にすぐれた樹脂組成物となるのである。
ウ酸、フマル酸、コハク酸、マロン酸、アジピン酸など
の二官能性カルボン酸、クエン酸などの三官能性カルボ
ン酸、モノマーとしてカルボキシル基を含有するものの
ポリマーであるポリカルボン酸や、グルコン酸などのカ
ルボン酸以外の官能基を有する多官能性有機酸;ハイド
ロキノン、カテコール、ピロガロール、イソプロピリデ
ンビスジクロロフェノール、ポリヒドロキシスチレン、
フェノール樹脂、ビスフェノール類などの多官能性フェ
ノール;チオビスベンゼンチオール、チオグリコール
酸、トリメチロールプロパントリチオグリコレート、ペ
ンタエリスリトールテトラチオグリコレート、トリメチ
ロールプロパントリチオプロピオネート、ペンタエリス
リトールテトラチオプロピオネートなどの多官能性チオ
ールなどがあげられ、これらは単独でまたは2種以上を
混合して用いることができる。樹脂(A)との架橋反応
の進行しやすさを考慮すると、これら多官能性有機酸、
多官能性フェノールおよび多官能性チオールの少なくと
も1種を用いることが好ましい。
樹脂(A)中のオキセタン環含有官能基と架橋剤(B)
中の架橋性官能基との架橋反応を促進するものであれば
よく、とくに限定はない。
トラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアン
モニウムブロマイド、テトラエチルホスホニウムブロマ
イド、テトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラフ
ェニルホスホニウムブロマイド、トリフェニルベンジル
ホスホニウムクロライドなどのオニウム塩;トリエチル
アミン、トリブチルアミン、1,8−ジアザビシクロ
〔5.4.0〕ウンデセン−7(商品名:DBU、サン
アプロ社製)などのアミン類;クラウンエーテル錯体;
トリフェニルホスフィンなどがあげられ、これらは単独
でまたは2種以上を混合して用いることができる。これ
らのなかでは、架橋反応をより促進しやすいという点か
ら、オニウム塩、クラウンエーテル錯体、1,8−ジア
ザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン−7およびトリフ
ェニルホスフィンが好ましく、これらのなかでもとくに
オニウム塩が好ましい。
の強度が低下しないようにするという点を考慮すると、
架橋剤(B)中の架橋性官能基の量は樹脂(A)中のオ
キセタン環含有官能基1モルに対して0.1モル以上、
好ましくは0.5モル以上であることが望ましく、また
硬化物の耐水性が低下しないようにするという点を考慮
すると、架橋性官能基の量は、オキセタン環含有官能基
1モルに対して5モル以下、好ましくは2モル以下であ
ることが望ましい。
化性が低下しないようにするには、樹脂(A)の固形分
100重量部(以下、部という)に対して0.1部以
上、好ましくは0.5部以上であることが望ましく、ま
た樹脂組成物から形成される塗膜の耐水性が低下しない
ようにするには、硬化触媒(C)の量は樹脂(A)の固
形分100部に対して20部以下、好ましくは15部以
下であることが望ましい。
必要に応じて、たとえば溶剤、顔料、体質顔料、分散
剤、紫外線吸収剤や、その他の添加剤を配合することが
できる。これらの配合量は、本発明の目的を阻害しない
程度に適宜調整すればよい。
たとえば各種基材に塗布して用いる場合には、前記溶剤
を添加することが作業性の点から好ましい。該溶剤とし
ては、たとえばアセトン、メチルエチルケトンなどのケ
トン類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類な
どがあげられ、これらは単独でまたは2種以上を混合し
て用いることができる。また、溶剤の添加量は樹脂組成
物の使用目的や塗布方法などによって異なるが、通常熱
硬化性樹脂組成物の固形分濃度が10〜70重量%程度
となるようにすることが好ましい。
限定がなく、たとえば樹脂(A)を必要に応じて適当量
の溶剤に溶解または分散させたのち、適宜配合量を調整
した架橋剤(B)および硬化触媒(C)を添加し、撹拌
混合すればよい。なお、これら樹脂(A)、架橋剤
(B)および硬化触媒(C)の添加順序にはとくに限定
がない。
材に塗布し、硬化させる方法について説明する。
る基材の種類にはとくに限定はないが、たとえば鉄、ア
ルミニウムなどの金属材料、プラスチック、紙、木材な
どの有機系材料、ガラス、石材などの無機系材料などが
あげられる。
採用することができるが、たとえばスプレー塗装法、浸
漬法、フローコーティング法、ロールコート法、静電塗
装法、スクリーン印刷などがあげられる。なお、調製後
の熱硬化性樹脂組成物を、塗布方法に適した粘度に調節
するために、さらに溶剤で希釈することもできる。
基材を80〜200℃程度で10〜300分間程度加熱
することにより、基材との密着性にすぐれた塗膜が形成
される。塗膜の厚さはかかる塗膜が形成される基材の種
類や用途などによって異なるため、一概には決定するこ
とができないが、通常1〜300μm程度、なかんづく
5〜100μm程度となるように調節されることが好ま
しい。
および含有樹脂の貯蔵安定性にすぐれ、かつ含有樹脂が
目的に応じてその分子量が容易に制御されたものである
ので、たとえば塗料、印刷インキ、着色剤などに好適に
使用することができる。
例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる
実施例のみに限定されるものではない。
フラスコに、3−エチル−3−オキセタンメチルメタク
リレート3部とメタクリル酸メチル1.63部とを計り
取り、乾燥トルエン28.26部を加えてチッ素ガスで
1時間置換したのち、これにアゾビスイソブチロニトリ
ル0.0535部を加え、チッ素ガス気流下にて、60
℃で5時間、80℃で3時間撹拌して重合させた。重合
反応終了後、反応溶液を室温まで冷却したのち、n−ヘ
キサンに注ぎ込み、沈殿物を回収した。
してエーテルを用い、2回再沈殿精製を行ない、樹脂
(A)を得た。収量は3.34g、収率は72%であっ
た。
ラフィ測定による数平均分子量は2.0×104であ
り、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)は
1.77(ポリスチレン換算)であった。
および1H−NMRスペクトルを測定して行なった。そ
の結果を以下に示す。
(C=O、エステル)、1150(C−O−C、エーテ
ル)、984,926(C−O−C、環状エーテル)1 H−NMR(200MHz、CDCl3、TMS)δ
(ppm):0.91〜1.26(br,9H(以下の
式中、b,d,g))、1.66〜2.19(br,
5.9H(以下の式中、a,c,f))、3.42〜
3.87(br,3H(以下の式中、h))、3.95
〜4.22(br,2H(以下の式中、e))、4.3
1〜4.96(br,4H,オキシラン環H) これらの結果から、樹脂(A)は以下に示す繰返し単位
を有し、1分子内に平均125個のオキセタン環含有官
能基を有する樹脂であることが確認された。
化触媒(C)としてテトラフェニルホスホニウムブロマ
イド1部とを計り取り(オキセタン環含有官能基1モル
に対して架橋性官能基1.5モル、樹脂(A)の固形分
100部に対して硬化触媒(C)10部)、アセトンに
溶解させて固形分濃度が約20重量%の熱硬化性樹脂組
成物を得た。
で30分間減圧乾燥を行なったのち、150℃で60分
間または170℃で60分間加熱して厚さ約50μmの
ポリマーフィルムを形成させた。このときのオキセタン
環の変化をIRスペクトル測定にて追跡した。基準ピー
クとしてはC−H結合に起因する波数2963cm-1の
ピークを、オキセタン環のピークとしては波数926c
m-1のピークをそれぞれ用いた。その結果を図1に示
す。なお、図1中、符号αで示すグラフは150℃で加
熱した場合のものであり、符号βで示すグラフは170
℃で加熱した場合のものである。
脂(A)のオキセタン環の反応率(転化率)は、150
℃で加熱した場合が約72モル%、170℃で加熱した
場合が約89モル%であり、いずれのポリマーフィルム
もクロロホルム、テトラヒドロフランおよびアセトンに
不溶であった。
の架橋反応が効率よく進行し、樹脂組成物が熱硬化性に
すぐれたものであることがわかる。
オール7部と硬化触媒(C)としてテトラフェニルホス
ホニウムブロマイド1部とを計り取り(オキセタン環含
有官能基1モルに対して架橋性官能基1.5モル、樹脂
(A)の固形分100部に対して硬化触媒(C)10
部)、アセトンに溶解させて固形分濃度が約20重量%
の熱硬化性樹脂組成物を得た。
で30分間減圧乾燥を行なったのち、150℃で180
分間加熱して厚さ約50μmのポリマーフィルムを形成
させた。このときのオキセタン環の変化をIRスペクト
ル測定にて追跡した。基準ピークとしてはカルボニル結
合に起因する波数1728cm-1のピークを、オキセタ
ン環のピークとしては波数926cm-1のピークをそれ
ぞれ用いた。その結果を図2に示す。
脂(A)のオキセタン環の反応率(転化率)は約67モ
ル%であり、ポリマーフィルムはクロロホルム、テトラ
ヒドロフランおよびアセトンに不溶であった。
ゼンチオールとの架橋反応が効率よく進行し、樹脂組成
物が熱硬化性にすぐれたものであることがわかる。
スジクロロフェノール20部と硬化触媒(C)としてテ
トラフェニルホスホニウムブロマイド1部とを計り取り
(オキセタン環含有官能基1モルに対して架橋性官能基
1.5モル、樹脂(A)の固形分100部に対して硬化
触媒(C)10部)、アセトンに溶解させて固形分濃度
が約20重量%の熱硬化性樹脂組成物を得た。
で30分間減圧乾燥を行なったのち、170℃で270
分間加熱して厚さ約50μmのポリマーフィルムを形成
させた。このときのオキセタン環の変化をIRスペクト
ル測定にて追跡した。基準ピークとしてはカルボニル基
に起因する波数1728cm-1のピークを、オキセタン
環のピークとしては波数926cm-1のピークをそれぞ
れ用いた。その結果を図3に示す。
脂(A)のオキセタン環の反応率(転化率)は約96モ
ル%であり、ポリマーフィルムはクロロホルム、テトラ
ヒドロフランおよびアセトンに不溶であった。
デンビスジクロロフェノールとの架橋反応が効率よく進
行し、樹脂組成物が熱硬化性にすぐれたものであること
がわかる。
ル容の四つ口フラスコに、キシレン100部およびn−
ブタノール35部を加えて120℃に加熱したのち、滴
下ロートから3−エチル−3−オキセタンメチルメタク
リレート17部、メタクリル酸9部、n−ブチルメタク
リレート74部およびn−ブチルアクリレート67部の
混合物にアゾビスイソブチロニトリル5部を溶解させた
溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後30分間エー
ジングを行ない、ついでアゾビスジメチルバレロニトリ
ル1.7部をキシレン17部に溶解させた溶液を1時間
かけて滴下した。滴下終了後30分間エージングを行な
い、樹脂固形分濃度が50重量%の樹脂(A′)溶液
(同一分子内に平均22個のオキセタン環含有官能基お
よび平均25個のカルボキシル基を有する樹脂(A′)
の溶液)を得た。
脂固形分濃度を50重量%に調整した樹脂(A)溶液
と、比較例1で得られた樹脂(A′)溶液とを、それぞ
れ225ml容の広口ガラス瓶に充填し、密閉状態で7
0℃にて4週間放置したのち、樹脂溶液の状態を調べ
た。
放置前と比べてまったく変化がなかったのに対し、比較
例1の樹脂(A′)溶液は、ゲル化していた。
物中の含有樹脂は、高温下であっても貯蔵安定性にすぐ
れることがわかる。
性にすぐれるとともに、含有樹脂と架橋剤とのモル比を
適宜調整することにより、樹脂の分子量(架橋度)が所
望の範囲内に、目的に応じて、任意に容易に制御された
ものである。さらにこの含有樹脂は、とくに高温下での
貯蔵安定性にもすぐれたものである。
は、熱硬化後に所望の特性を容易に発現し、たとえば塗
料、印刷インキ、着色剤などに好適に使用することがで
きる。
て、加熱時間に対する樹脂(A)のオキセタン環の反応
率(転化率)を表わすグラフである。
て、加熱時間に対する樹脂(A)のオキセタン環の反応
率(転化率)を表わすグラフである。
て、加熱時間に対する樹脂(A)のオキセタン環の反応
率(転化率)を表わすグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 (A)一般式(I): 【化1】 (式中、R1、R2およびR3はそれぞれ独立して水素原
子または直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1〜18のア
ルキル基、Aは主鎖に酸素を含有していてもよい2価の
炭化水素基を示す)で表わされるオキセタン環含有官能
基を有し、同一分子内にカルボキシル基を有しない樹
脂、(B)架橋性官能基を有する架橋剤および(C)硬
化触媒を含有してなる熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項2】 架橋剤(B)が多官能性有機酸、多官能
性フェノールおよび多官能性チオールの少なくとも1種
である請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項3】 硬化触媒(C)がオニウム塩、クラウン
エーテル錯体、1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕
ウンデセン−7またはトリフェニルホスフィンである請
求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。 - 【請求項4】 架橋剤(B)中の架橋性官能基の量が樹
脂(A)中のオキセタン環含有官能基1モルに対して
0.1〜5モルである請求項1記載の熱硬化性樹脂組成
物。 - 【請求項5】 硬化触媒(C)の量が樹脂(A)の固形
分100重量部に対して0.1〜20重量部である請求
項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
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|---|---|---|---|
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| JP06338199A JP3850576B2 (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 熱硬化性樹脂組成物 |
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|---|---|
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