JP7765287B2 - 光湿気硬化型樹脂組成物、及び硬化体 - Google Patents
光湿気硬化型樹脂組成物、及び硬化体Info
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Description
また、例えば特許文献2に示されるように、ウレタン原料としてポリカーボネートポリオールが使用されることも知られている。
本発明は、以下の[1]~[19]を提供する。
[1]湿気硬化性樹脂(A)と、ラジカル重合性化合物(B)と、光重合開始剤(C)とを含有する光湿気硬化型樹脂組成物であって、
前記光湿気硬化型樹脂組成物の硬化体をオレイン酸に65℃、湿度90%RHで72時間浸漬させた後の膨潤率が100%以上160%以下であり、かつ前記硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa以上である、光湿気硬化型樹脂組成物。
[2]前記湿気硬化性樹脂(A)が、ポリカーボネート骨格を有する湿気硬化性樹脂、及びポリエステル骨格を有する湿気硬化性樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、上記[1]に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[3]ポリカーボネート骨格を有する湿気硬化性樹脂、及びポリエステル骨格を有する湿気硬化性樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の含有量は、湿気硬化性樹脂(A)全量に対して、30質量%以上100質量%以下である上記[2]に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[4]前記湿気硬化性樹脂(A)が、芳香族イソシアネート基を有する上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[5]前記湿気硬化性樹脂(A)が湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)である上記[1]~[4]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[6]前記湿気硬化性樹脂(A)の含有量が15質量%以上85質量%以下である上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[7]前記ラジカル重合性化合物(B)が、芳香族環を有するラジカル重合性化合物、及びイミド環を有するラジカル重合性化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、上記[1]~[6]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[8]前記芳香族環を有するラジカル重合性化合物、及びイミド環を有するラジカル重合性化合物からなる群から選択される少なくとも1種の含有量が、ラジカル重合性化合物(B)全量に対して、20質量%以上100質量%以下である上記[7]に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[9]前記ラジカル重合性化合物(B)の含有量が、光湿気硬化型樹脂組成物全量基準で、14質量%以上84質量%以下である上記[1]~[8]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[10]前記湿気硬化性樹脂(A)に対するラジカル重合性化合物(B)の質量比(B/A)は、0.2以上3以下である上記[1]~[9]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[11]前記光重合開始剤(C)が、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、アシルフォスフィンオキサイド系化合物、チタノセン系化合物、オキシムエステル系化合物、ベンゾインエーテル系化合物、及びチオキサントンからなる群から選択される少なくとも1種である上記[1]~[10]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[12]前記25%伸長時の貯蔵弾性率が、15MPa以下である上記[1]~[11]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
[13]上記[1]~[12]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物からなる、電子部品用接着剤。
[14]上記[1]~[12]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物からなる、携帯電子機器用接着剤。
[15]湿気硬化性樹脂と、ラジカル重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する光湿気硬化型樹脂組成物の硬化体であって、
オレイン酸に65℃、湿度90%RHで72時間浸漬させた後の膨潤率が100%以上160%以下であり、かつ25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa以上である、硬化体。
[16]上記[15]に記載の硬化体と、基板とを有する、電子部品。
[17]上記[15]に記載の硬化体と、基板とを有する、携帯電子機器。
[18]上記[1]~[12]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物を硬化してなる硬化体を備える、電子部品。
[19]上記[1]~[12]のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物を硬化してなる硬化体を備える、携帯電子機器。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、湿気硬化性樹脂(A)と、ラジカル重合性化合物(B)と、光重合開始剤(C)とを含有する光湿気硬化型樹脂組成物である。本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、その硬化体をオレイン酸に65℃、湿度90%RHで72時間浸漬させた後の膨潤率(「オレイン酸膨潤率」ともいう)が100%以上160%以下であり、かつ上記硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa以上である。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、以上の構成を有することで、光及び湿気硬化後の最終接着力に優れ、かつ硬化体が皮脂、汗、化学薬品などに長期間にわたって接触した後でも最終接着力が高い値に維持され、例えば、スマートフォン、ウェラブル端末などの携帯電子機器用の接着剤として好適に用いることができる。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、硬化体のオレイン酸膨潤率が、上記のとおり、100%以上160%以下となるものである。膨潤率が160%より大きくなると、例えば携帯電子機器において長期間使用すると、硬化体に皮脂、汗、化学薬品などが蓄積して硬化体が膨潤し、それにより、単位体積あたりの樹脂量が少なくなり、更には、被着体に対する硬化体の投錨効果も低くなる。そのため、使用に伴って被着体に対する接着力が低くなり、被着体が剥がれるなどの不具合が生じやすくなることから、スマートフォンなどの携帯電子機器用の接着剤として好適に使用することが難しくなる。
また、オレイン酸膨潤率は、例えば、湿気硬化性樹脂(A)、ラジカル重合性化合物(B)の種類、量などを適宜変更することにより調整できる。
なお、オレイン酸は、皮脂成分や、化粧品、スキンケア商品に含まれる成分などと物性等が近似しており、また、樹脂に対する膨潤率が高い。そのため、オレイン酸膨潤による評価試験は、電子機器を皮膚に長期間接触して使用することを想定した加速劣化モデル試験として適当である。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、その硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa以上である。硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPaより低くなると、光及び湿気硬化後の接着力(最終接着力)が不十分となりやすくなる。また、油分により硬化体が膨潤しやすくなり、皮脂、汗、化学薬品などに接触することで接着力が低下しやすくなる。上記最終接着力を向上させ、かつ皮脂、汗、化学薬品などに接触した後でも接着力を良好に維持させる観点から、25%伸長時の貯蔵弾性率は、1.5MPa以上であることが好ましく、2.0MPa以上であることがより好ましい。また、25%伸長時の貯蔵弾性率は、特に限定されないが、硬化体の柔軟性を向上させる観点から、15MPa以下であることが好ましく、10MPa以下であることがより好ましい。
硬化体の25%伸長時における貯蔵弾性率は、例えば、湿気硬化性樹脂(A)、ラジカル重合性化合物(B)の種類、配合量などを適宜選択することで調整できる。
すなわち、光湿気硬化型樹脂組成物をUV-LED(波長365nm)で紫外線を1000mJ/cm2照射さて光硬化させ、その後、25℃、50%RHで24時間放置することにより湿気硬化させて硬化体サンプルを得るとよい。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、光及び湿気硬化後の接着力(最終接着力)が70N/25mm2以上であることが好ましく、150N/25mm2以上であることがより好ましい。光湿気硬化型樹脂組成物は、最終接着力が70N/25mm2以上であると、光硬化による仮接着後の湿気硬化による本接着によって被着体同士を高い接着力で接合することができる。
そして、その作製した接着性試験用サンプルを、さらに25℃、50%RHで72時間放置した後、剪断方向に引張り、ガラス板とポリカーボネート板とが剥がれる際の強度を測定し、その強度をオレイン酸浸漬前の最終接着力とする。
また、作製した接着性試験用サンプルを、オレイン酸に65℃、湿度90%RHで72時間浸漬させ、その浸漬後の接着性試験用サンプルを剪断方向に引張り、ガラス板とポリカーボネート板とが剥がれる際の強度を測定し、その強度をオレイン酸浸漬後の最終接着力とする。
なお、接着性試験用サンプルの作製方法及び接着力の測定方法の詳細は、実施例に記載のとおりである。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、湿気硬化性樹脂(A)を含有する。本発明では、湿気硬化性樹脂(A)を含有することで、樹脂組成物に光硬化性に加えて湿気硬化性を付与することで、最終接着力を高くしやすくなる。
湿気硬化性樹脂(A)の具体例としては、イソシアネート基含有樹脂、加水分解性シリル基含有樹脂などが挙げられる。イソシアネート基含有樹脂は、分子内のイソシアネート基が、空気中又は被着体などに存在する水と反応して硬化する。また、加水分解性シリル基含有樹脂は、分子内の加水分解性シリル基が、空気中又は被着体などに存在する水と反応して硬化する。湿気硬化性樹脂(A)は、上記した中では、イソシアネート基含有樹脂が好ましい。
湿気硬化性樹脂(A)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、芳香族イソシアネート基は、芳香族環に直接結合したイソシアネート基であり、脂肪族イソシアネート基は、イソシアネート基が脂肪族の炭素原子に直接結合したイソシアネート基である。
湿気硬化性樹脂(A)としては、芳香族イソシアネート基を有する樹脂と、脂肪族イソシアネート基を有する樹脂を併用してもよいし、湿気硬化性樹脂(A)は、一分子中に芳香族イソシアネート基及び脂肪族イソシアネート基の両方を有する化合物であってもよい。
芳香族イソシアネート基は、芳香族イソシアネート化合物由来のイソシアネート基であり、芳香族イソシアネート化合物の詳細は後述するとおりである。脂肪族イソシアネート基は、脂肪族イソシアネート化合物由来のイソシアネート基であり、脂肪族イソシアネート化合物の詳細は後述するとおりである。
これらのなかでは、湿気硬化性樹脂(A)は、硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率を高くしやすくする観点などから、ポリカーボネート骨格を有する湿気硬化性樹脂を含むことがより好ましい。
以下、湿気硬化性樹脂(A)が湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)である場合についてより詳細に説明する。湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)は、上記したとおり、ウレタン結合に加え、イソシアネート基を有することが好ましい。湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)は、1分子中にイソシアネート基を1個のみ有していてもよいし、2個以上有していてもよいが、分子の主鎖両末端にイソシアネート基を有することがより好ましい。
上記ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物との反応は、通常、ポリオール化合物中の水酸基(OH)とポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基(NCO)のモル比で[NCO]/[OH]=2.0~2.5の範囲で行われる。
ポリカーボネートポリオールとしては、ポリカーボネートジオールが好ましく、ポリカーボネートジオールの具体例としては、以下の式(1)で表される化合物が挙げられる。
式(1)においてRは炭素数4~16の二価の炭化水素基、nは2~500の整数である。
nは5~200であることが好ましく、10~150であることがより好ましく、20~50であることがさらに好ましい。
また、湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)を構成するポリカーボネートポリオールに含まれるRは、1種単独で使用してよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上併用する場合には、少なくとも一部が炭素数6以上の鎖状の脂肪族飽和炭化水素基であることが好ましい。また、好ましくは一分子中に2種類以上のRを含み、より好ましくは一分子中に2種又は3種のRを含む。
炭素数6以上の鎖状の脂肪族飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数6以上12以下であり、さらに好ましくは炭素数6以上10以下、よりさらに好ましくは炭素数6以上8以下である。
Rの具体例としては、テトラメチレン基、ペンチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基などの直鎖状であってもよいし、例えば3-メチルペンチレン基などのメチルペンチレン基、メチルオクタメチレン基などの分岐状であってもよい。一分子中における複数のRは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。さらに、弾性率を一定値以上とする観点からRは分岐状の脂肪族飽和炭化水素基を含むことが好ましく、耐候性の観点からはRは直鎖状の脂肪族飽和炭化水素基を含むことが好ましい。ポリカーボネートポリオールにおけるRは分岐状と直鎖状のRが併用されていてもよい。
なお、ポリカーボネートポリオールは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ポリエステルポリオールとしては、例えば、多価カルボン酸とポリオールとの反応により得られるポリエステルポリオール、ε-カプロラクトンを開環重合して得られるポリ-ε-カプロラクトンポリオール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールの原料となるポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール等が挙げられる。これらポリオールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
芳香族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートの液状変性物、トリレンジイソシアネート、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート等が挙げられる。芳香族ポリイソシアネート化合物は、これらを多量化したものでもあってもよく、ポリメリックMDIなどでもよい。
脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネート化合物は、これらを多量化したものなどであってもよい。
ポリイソシアネート化合物は、単独で用いられてもよいし、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
本発明では、湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)の合成において、芳香族ポリイソシアネート化合物を使用すると、湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)が芳香族イソシアネート基を含有し、脂肪族ポリイソシアネート化合物を使用すると、湿気硬化性ウレタン樹脂(a1)が脂肪族イソシアネート基を含有する。
光湿気硬化型樹脂組成物において、ポリカーボネート骨格を有する湿気硬化性樹脂、及びポリエステル骨格を有する湿気硬化性樹脂から選択される少なくとも1種の含有量は、湿気硬化性樹脂(A)全量に対して、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましく、80質量%以上がよりさらに好ましい。これら湿気硬化性樹脂(A)の含有量を高くすることで、25%伸長時の貯蔵弾性率を高くでき、また、耐油性も向上させやすい。そのため、硬化体の最終接着力を向上させやすくなり、さらには油分接触後でも接着力を高い値に維持しやすくなる。したがって、これら湿気硬化性樹脂の上記含有量は、高ければ高いほどよく、湿気硬化性樹脂(A)全量に対して、100質量%以下とすればよい。
ここで、ビスフェノール型のポリオキシアルキレン変性体は、ビスフェノール型分子骨格の活性水素部分にアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド等)を付加反応させて得られるポリエーテルポリオールである。該ポリエーテルポリオールは、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。上記ビスフェノール型のポリオキシアルキレン変性体は、ビスフェノール型分子骨格の両末端に、1種又は2種以上のアルキレンオキシドが付加されていることが好ましい。
ビスフェノール型としては特に限定されず、A型、F型、S型等が挙げられ、好ましくはビスフェノールA型である。
また、ポリイソシアネート化合物としては、上述したポリイソシアネート化合物を用いることができる。
なかでも、ポリプロピレングリコール、テトラヒドロフラン(THF)化合物の開環重合化合物、又は、メチル基等の置換基を有するテトラヒドロフラン化合物の開環重合化合物からなるポリエーテルポリオールを用いたものが好ましく、ポリプロピレングリコールがより好ましい。
式(2)中、Rは、水素原子、メチル基、又は、エチル基を表し、lは、0~5の整数、mは、1~500の整数、nは、1~10の整数である。lは、0~4であることが好ましく、mは、50~200であることが好ましく、nは、1~5であることが好ましい。なお、lが0の場合とは、Rと結合した炭素が直接酸素と結合している場合を意味する。
上記した中では、nとlの合計が1以上であることがより好ましく、1~3がさらに好ましい。また、Rは水素原子、メチル基であることがより好ましく、メチル基が特に好ましい。
また、重量平均分子量が20000以下となることで、光湿気硬化型樹脂組成物は、光及び湿気硬化前において、常温(例えば、25℃)でも適度な流動性を有し、常温塗布性が良好となる。
湿気硬化性樹脂(A)の含有量は、光湿気硬化型樹脂組成物全量基準で、85質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、75質量%以下がさらに好ましい。湿気硬化性樹脂(A)の含有量をこれら上限値以下とすることで、ラジカル重合性化合物(B)を相当量含有できるようになる。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、ラジカル重合性化合物(B)を含有する。光湿気硬化型樹脂組成物は、ラジカル重合性化合物(B)を含有することで光硬化性が付与される。光湿気硬化型樹脂組成物は、光硬化性を有することで、光照射するだけで一定の接着力が付与できるので、適切な初期接着力を確保できる。また、湿気硬化性樹脂(A)に加えて、ラジカル重合性化合物(B)を使用することで、光湿気硬化型樹脂組成物は、光及び湿気硬化前において、常温(例えば、25℃)でも適度な流動性を確保しやすくなり、常温塗布性を良好にできる。
ラジカル重合性化合物(B)としては、分子中にラジカル重合性官能基を有すればよい。ラジカル重合性官能基としては不飽和二重結合を有する化合物が好適であり、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基などが挙げられる。
また、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートなどのフェノキシポリオキシエチレン系(メタ)アクリレートなども挙げられる。
これらの中では、フェノキシアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、中でも、フェノキシエチル(メタ)アクリレートがより好ましい。
また、イミド環を有するラジカル重合性化合物としては、N-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等のイミド環を有する(メタ)アクリル酸エステル化合物、N-ビニルフタルイミド、N-アリルフタルイミド、N-(3-ブテン-1-イン)フタルイミド、N-アリルオキシフタルイミド等のイミド環を有するビニル化合物などが挙げられる。
ラジカル重合性化合物(B)は、芳香族環を有するラジカル重合性化合物、及びイミド環を有するラジカル重合性化合物をこれらのうち一方を有するとよいが、両方を有してもよい。また、ラジカル重合性化合物(B)は、少なくともイミド環を有するラジカル重合性化合物を含有することがより好ましい。
光湿気硬化型樹脂組成物における、芳香族環を有するラジカル重合性化合物、及びイミド環を有するラジカル重合性化合物から選択される少なくとも1種の含有量は、ラジカル重合性化合物(B)全量に対して、20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましく、80質量%以上がよりさらに好ましい。また、これら化合物の上記含有量は、100質量%以下であればよい。これら化合物の含有量を多くすることで、光湿気硬化型樹脂組成物の耐油性が向上して、オレイン酸膨潤率を抑制しやすくなる。また、硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率が高くなり、最終接着力を向上させやすくなる。さらに形状保持性なども良好にしやすい。
上記水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ポリエチレングリコール等の二価のアルコールのモノ(メタ)アクリレートや、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン等の三価のアルコールのモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
単官能の脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートは、より具体的には、上記したモノイソシアネート化合物と、二価のアルコールのモノ(メタ)アクリレートとを反応して得られたウレタン(メタ)アクリレートが好ましく、その好適な具体例としては、1,2-エタンジオール1-アクリラート2-(N-ブチルカルバマート)などの1,2-エタンジオール1-アクリラート2-(N-アルキルカルバマート)が挙げられる。
また、ラジカル重合性化合物(B)の含有量は、光湿気硬化型樹脂組成物全量基準で、84質量%以下が好ましく、79質量%以下がより好ましく、74質量%以下がさらに好ましい。ラジカル重合性化合物(B)の含有量をこれら上限値以下とすることで、光湿気硬化型樹脂組成物は、湿気硬化性樹脂(A)を適切な量で含有しやすくなり、耐油性、接着性などを向上させやすくなる。
本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、さらに光重合開始剤(C)を含有する。光重合開始剤を含有することで、光湿気硬化型樹脂組成物に光硬化性を適切に付与できる。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、アシルフォスフィンオキサイド系化合物、チタノセン系化合物、オキシムエステル系化合物、ベンゾインエーテル系化合物、チオキサントン等が挙げられる。
上記光重合開始剤のうち市販されているものとしては、例えば、IRGACURE184、IRGACURE369、IRGACURE379、IRGACURE651、IRGACURE784、IRGACURE819、IRGACURE907、IRGACURE2959、IRGACURE OXE01、ルシリンTPO(いずれもBASF社製)、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル(いずれも東京化成工業社製)等が挙げられる。
硬化型樹脂組成物は、湿気硬化性樹脂の湿気硬化反応を促進させる湿気硬化促進触媒を含有することが好ましい。湿気硬化促進触媒を使用することにより、硬化型樹脂組成物は、湿気硬化性がより優れたものとなり、接着力を高めやすくなる。
湿気硬化促進触媒としては、具体的にはアミン系化合物、金属系触媒などが挙げられる。アミン系化合物としては、ジ(メチルモルホリノ)ジエチルエーテル、4-モルホリノプロピルモルホリン、2,2’-ジモルホリノジエチルエーテル等のモルホリン骨格を有する化合物、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、1,2-ビス(ジメチルアミノ)エタンなどのジメチルアミノ基を2つ有するジメチルアミノ基含有アミン化合物、トリエチルアミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、2,6,7-トリメチル-1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
金属系触媒としては、ジラウリル酸ジn-ブチルスズ、ジ酢酸ジn-ブチルスズ、オクチル酸スズ等のスズ化合物、オクチル酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛等の亜鉛化合物、ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト等のその他の金属化合物が挙げられる。
光湿気硬化型樹脂組成物は、カップリング剤を含有してもよい。光湿気硬化型樹脂組成物にカップリング剤を含有させることで、接着力を向上させやすくなる。カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコネート系カップリング剤等が挙げられる。なかでも、接着性を向上させる効果に優れることから、シランカップリング剤が好ましい。
上記ジルコネート系カップリング剤としては、例えば、ジルコニウムテトラノルマルプロポキシド、シルコニウムテトラノルマルブトキシド等が挙げられる。
カップリング剤としては、シランカップリング剤が好ましい。また、シランカップリング剤の中でも、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシランなどのイソシアネート基含有シランカップリング剤が好ましい。
カップリング剤は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
本発明の湿気硬化型樹脂組成物は、充填剤を含有してもよい。充填剤を含有することにより、本発明の硬化型樹脂組成物は、好適なチクソ性を有するものとなり、塗布後の形状保持性を良好にしやすくなる。充填剤としては、粒子状のものを使用すればよい。
充填剤としては、無機充填剤が好ましく、例えば、シリカ、タルク、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム等が挙げられる。なかでも、光湿気硬化型樹脂組成物が紫外線透過性に優れるものとなることから、シリカが好ましい。また、充填剤は、シリル化処理、アルキル化処理、エポキシ化処理等の疎水性表面処理がなされていてもよい。
充填剤は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わせて用いられてもよい。
充填剤の含有量は、湿気硬化性樹脂(A)とラジカル重合性化合物(B)の合計量100質量部に対して、好ましくは1質量部以上25質量部以下、より好ましくは2質量部以上15質量部以下である。
光湿気硬化型樹脂組成物は、必要に応じて、溶剤により希釈されていてもよい。光湿気硬化型樹脂組成物が溶剤により希釈される場合、光湿気硬化型樹脂組成物の量(質量部、質量%)は、固形分基準であり、すなわち、溶剤を除いた質量部、質量%を意味する。
本発明の上記光湿気硬化型樹脂組成物は、硬化され、硬化体として使用されるものである。
本発明の硬化体は、湿気硬化性樹脂(A)と、ラジカル重合性化合物(B)と、光重合開始剤(C)とを含有する光湿気硬化型樹脂組成物の硬化体であり、オレイン酸に65℃、湿度90%RHで72時間浸漬させた後の膨潤率(オレイン酸膨潤率)が100%以上、160%以下であり、かつ25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa以上となるものである。
本発明の硬化体は、以上の構成を有することで、被着体に対する接着力に優れ、かつ皮脂、汗、化学薬品などに長期間接触した後でも接着力が高い値に維持され、例えば、スマートフォン、ウェラブル端末などの携帯電子機器用の接着剤として好適に用いることができる。
また、硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率は、1.5MPa以上であることが好ましく、2.0MPa以上であることがより好ましい。また、特に限定されないが、15MPa以下であることが好ましく、10MPa以下であることがより好ましい。
なお、硬化体のオレイン酸膨潤率及び25%伸長時の貯蔵弾性率は、後述する実施例に準じた方法により、硬化体に対してこれらの値を測定することで求めることができる。
携帯電子機器としては、特に限定されないが、スマートフォンなどの携帯電話、デジタルカメラ、ウェラブル端末、携帯ゲーム機器、タブレット型コンピューター、ノート型コンピューター、アクションカメラなどが挙げられ、これらの中ではスマートフォン、ウェラブル端末が好ましい。
例えば、本発明の光湿気硬化型樹脂組成物は、電子機器内部などにおいて、例えば基板と基板とを接合して組立部品を得るために使用されてもよい。このようにして得られた組立部品は、第1の基板と、第2の基板と、本発明の硬化体を有し、第1の基板の少なくとも一部が、第2の基板の少なくとも一部に硬化体を介して接合される。
(オレイン酸膨潤率)
光湿気硬化型樹脂組成物を、幅10mm、長さ50mm、厚み0.5mmのテフロン(登録商標)型に流し込み、硬化させることでの硬化体フィルムを得た。硬化型樹脂組成物の硬化は、UV-LED(波長365nm)を用いて、紫外線を1000mJ/cm2照射さて光硬化させ、その後、25℃、50%RHで24時間放置することにより湿気硬化させることで行った。
ガラス容器にオレイン酸(試薬、富士フイルム和光純薬(株)製)を200g入れ、65℃、湿度90%RHの雰囲気下で、上記容器内のオレイン酸に硬化体フィルムを72時間浸漬させた。その後、浸漬後の硬化体フィルムを浸漬後3時間以内に面積を測定して、浸漬前の硬化体フィルムの面積に対する、浸漬後の硬化体フィルムの面積の比率(%)を求めて、オレイン酸膨潤率とした。
光湿気硬化型樹脂組成物を、幅3mm、長さ30mm、厚み1mmのテフロン(登録商標)型に流し込み、硬化させることで硬化体サンプルを得た。光湿気硬化型樹脂組成物の硬化は、UV-LED(波長365nm)で紫外線を1000mJ/cm2照射さて光硬化させ、その後、25℃、50%RHで24時間放置することにより湿気硬化させることで行った。
得られた硬化体サンプルを、引張試験器(オートグラフAG-X、株式会社島津製作所社製)により、伸び率100%まで引張り、得られた引張曲線から伸び率25%時の弾性率を求めて、25%伸長時における貯蔵弾性率とした。なお、測定条件は、25℃、引張速度5mm/secである。
図1(a)、(b)に示すように、ディスペンサーを用いて、幅1mm±0.1mm、長さ25±0.5mm、及び厚さが0.8±0.4mmとなるように光湿気硬化型樹脂組成物10をポリカーボネート板11に塗布した。塗布完了後1分以内に、UV-LED(波長365nm)を用いて、紫外線を1000mJ/cm2照射することによって、硬化型樹脂組成物10を光硬化させた。その後、ポリカーボネート板11に光湿気硬化型樹脂組成物10を介して、ガラス板12を重ね合わせ、その上に100gの錘を10秒間静置させることで、光硬化した状態の硬化物に対して0.04MPaの荷重を10秒間作用させた。その後、100gの錘を取り除き、25℃、50%RHで24時間放置することにより湿気硬化させ、接着性試験用サンプル13を得た。なお、接着性試験用サンプル13は、各実施例、比較例において6点ずつ作製した。
また、容器にオレイン酸(試薬、富士フイルム和光純薬(株)製)を200g入れて、65℃、湿度90%RHの雰囲気下で、上記容器内のオレイン酸に接着性試験用サンプルを72時間浸漬させた。なお、3点の接着性試験用サンプルを同様にオレイン酸に浸漬した。その浸漬後の接着性試験用サンプルを浸漬終了後3時間以内に剪断方向Sに12mm/secの速度で引張り、ポリカーボネート板11とガラス板12とが剥がれる際の強度を測定し、その3点平均値をオレイン酸浸漬後の接着力(最終接着力)とした。
そして、オレイン酸浸漬前の接着力に対する、オレイン酸浸漬後の接着力の比率(%)を算出し、接着力維持率とした。
[耐油性(油接触後の接着力)]
耐油性は、各実施例、比較例で測定された接着力維持率に基づき、以下の評価基準で評価した。
AA:接着力維持率が50%以上であった。
A:接着力維持率が30%以上50%未満であった。
B:接着力維持率が10%以上30%未満であった。
C:接着力維持率が0%超10%未満であった。
D:接着性試験用サンプルをオレイン酸浸漬中にポリカーボネート板とガラス板の間で剥離が生じて、接着力維持率が0%となった。
接着力は、各実施例、比較例で測定されたオレイン酸浸漬前の接着力(最終接着力)に基づき、以下の評価基準で評価した。
A:オレイン酸浸漬前の接着力が150N/25mm2以上であった。
B:オレイン酸浸漬前の接着力が70N/25mm2以上150N/25mm2未満であった。
C:オレイン酸浸漬前の接着力が70N/25mm2未満であった。
各実施例及び比較例の光湿気硬化型樹脂組成物を、常温(25℃)でディスペンサー(ノズル内径0.61mm、吐出圧力0.35MPa)を用いて、ポリカーボネート板上に1mm±0.2mmの幅で25mmの長さとなるように塗布し、塗布できた場合を「A」、塗布できなかった場合を「B」として評価した。
上記常温塗布性評価において塗布した光湿気硬化型樹脂組成物を、LEDランプで紫外線を1000mJ/cm2照射さて光硬化させ、光硬化後に線幅(t0)、及び高さ(t1)を測定した。t1/t0×100(%)で表されるアスペクト比により以下の評価基準により評価した。
A: アスペクト比が50%以上である。
B:アスペクト比が30%以上50%未満である。
C:アスペクト比が30%未満である。
[合成例1]
ポリオール化合物として100質量部のポリカーボネートジオール(式(1)で表される化合物、Rの90モル%が3-メチルペンチレン基、10モル%がヘキサメチレン基、クラレ社製、商品名「Kuraraypolyol C-1090」)と、0.01質量部のジブチル錫ジラウレートとを500mL容量のセパラブルフラスコに入れた。フラスコ内を真空下(20mmHg以下)、100℃で30分間撹拌して混合した。その後常圧とし、ポリイソシアネート化合物としてジフェニルメタンジイソシアネート(日曹商事社製、商品名「Pure MDI」)50質量部を入れ、80℃で3時間撹拌して反応させ、ポリカーボネート(PC)骨格を有し、両末端が芳香族イソシアネート基である、湿気硬化性ウレタン樹脂(PC骨格芳香族末端ウレタン)を得た。得られた湿気硬化性ウレタン樹脂の重量平均分子量は6000であった。
ポリオール化合物として100質量部のポリエステルポリオール(アジピン酸、1,6-ヘキサンジオール及びイソフタル酸を主成分として得られたポリエステルポリオール、芳香環濃度15質量%、重量平均分子量1000)と、0.01質量部のジブチル錫ジラウレートとを500mL容のセパラブルフラスコに入れた。真空下(20mmHg以下)、100℃で30分間撹拌し、混合した。その後常圧とし、ポリイソシアネート化合物としてジフェニルメタンジイソシアネート(日曹商事社製、商品名「Pure MDI」)52.5質量部を入れ、80℃で3時間撹拌して反応させ、ポリエステル骨格を含有し、両末端が芳香族イソシアネート基である、湿気硬化性ウレタン樹脂(ポリエステル骨格芳香族末端ウレタン)を得た。得られた湿気硬化性ウレタン樹脂の重量平均分子量は1500であった。
ポリオール化合物として100質量部のポリテトラメチレンエーテルグリコール(三菱化学社製、商品名「PTMG-2000」)と、0.01質量部のジブチル錫ジラウレートとを500mL容量のセパラブルフラスコに入れ、真空下(20mmHg以下)、100℃で30分間撹拌して混合した。その後常圧とし、ポリイソシアネート化合物としてジフェニルメタンジイソシアネート(日曹商事社製、商品名「Pure MDI」)26.5質量部を入れ、80℃で3時間撹拌して反応させ、ポリエーテル骨格を有し、両末端が芳香族イソシアネート基である湿気硬化性ウレタン樹脂(エーテル骨格芳香族末端ウレタン)を得た。得られた湿気硬化性ウレタン樹脂の重量平均分子量は2700であった。
(ラジカル重合性化合物)
イミド環含有アクリレート:東亜合成株式会社製、商品名「M-140」、N-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、単官能
ウレタンアクリレート(1):Rahn AG社、商品名「GENOMER 1122」、単官能脂肪族ウレタンアクリレート
芳香族環含有アクリレート:共栄社化学株式会社製、商品名「ライトアクリレートPO-A」、フェノキシエチルアクリレート、単官能
ウレタンアクリレート(2):ダイセル・オルネクス社製、商品名「EBECRYL8411」、多官能、重量平均分子量12000、20質量%のイソボニルアクリレート(IBOA)で希釈、ウレタンアクリレートの含有量80質量%
ラウリルアクリレート:共栄社化学株式会社製、商品名「ライトアクリレートL-A」、単官能
光重合開始剤:2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、BASF社製、商品名「IRGACURE 369」
カップリング剤:3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業株式会社製、商品名「KBE-9007N」
充填剤:トリメチルシリル化処理シリカ、日本アエロジル社製、商品名「R812」、一次粒子径7nm
表1に記載された配合比に従い、各材料を、遊星式撹拌装置(シンキー社製、「あわとり練太郎」)にて温度50℃で撹拌した後、セラミック3本ロールにて温度50℃で均一に混合して実施例1~8、比較例1~3の光湿気硬化型樹脂組成物を得た。
それに対して、各比較例の光湿気硬化型樹脂組成物は、オレイン酸膨潤率が160%より高く、または、25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa未満であったため、光及び湿気硬化後の最終接着力が低くなり、または、オレイン酸による膨潤後に接着力を良好に維持できなかった。したがって、皮脂、汗、化学薬品などに接触することが多い携帯電子機器用として好適に使用できない。
Claims (8)
- 湿気硬化性ウレタン樹脂(A)と、ラジカル重合性化合物(B)と、光重合開始剤(C)とを含有する光湿気硬化型樹脂組成物であって、
前記湿気硬化性ウレタン樹脂(A)が、ポリカーボネート骨格を有する湿気硬化性ウレタン樹脂、及びポリエステル骨格を有する湿気硬化性ウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含有し、かつ、芳香族イソシアネート基を有し、
前記ラジカル重合性化合物(B)が、芳香族環を有するラジカル重合性化合物、及びイミド環を有するラジカル重合性化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含有し、
前記光湿気硬化型樹脂組成物全量基準で、前記湿気硬化性ウレタン樹脂(A)の含有量が15質量%以上85質量%以下であり、かつ、前記ラジカル重合性化合物(B)の含有量が14質量%以上84質量%以下であり、
前記光湿気硬化型樹脂組成物の硬化体をオレイン酸に65℃、湿度90%RHで72時間浸漬させた後の膨潤率が100%以上160%以下であり、かつ前記硬化体の25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa以上である、光湿気硬化型樹脂組成物。 - 前記湿気硬化性ウレタン樹脂(A)が、ポリカーボネート骨格を有し、かつ芳香族イソシアネート基を有する湿気硬化性ウレタン樹脂を含む、請求項1に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
- 前記ラジカル重合性化合物(B)が、イミド環を有するラジカル重合性化合物を含有する、請求項1又は2に記載の光湿気硬化型樹脂組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物からなる、電子部品用接着剤。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の光湿気硬化型樹脂組成物からなる、携帯電子機器用接着剤。
- 湿気硬化性ウレタン樹脂(A)と、ラジカル重合性化合物(B)と、光重合開始剤とを含有する光湿気硬化型樹脂組成物の硬化体であって、
前記湿気硬化性ウレタン樹脂(A)が、ポリカーボネート骨格を有する湿気硬化性ウレタン樹脂、及びポリエステル骨格を有する湿気硬化性ウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含有し、かつ、芳香族イソシアネート基を有し、
前記ラジカル重合性化合物(B)が、芳香族環を有するラジカル重合性化合物、及びイミド環を有するラジカル重合性化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含有し、
前記光湿気硬化型樹脂組成物全量基準で、前記湿気硬化性ウレタン樹脂(A)の含有量が15質量%以上85質量%以下であり、かつ、前記ラジカル重合性化合物(B)の含有量が14質量%以上84質量%以下であり、
オレイン酸に65℃、湿度90%RHで72時間浸漬させた後の膨潤率が100%以上160%以下であり、かつ25%伸長時の貯蔵弾性率が1MPa以上である、硬化体。 - 請求項6に記載の硬化体と、基板とを有する、電子部品。
- 請求項6に記載の硬化体と、基板とを有する、携帯電子機器。
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