JPH0822897B2 - ウレタン変性アクリレ−ト組成物 - Google Patents

ウレタン変性アクリレ−ト組成物

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JPH0822897B2 JP7089887A JP7089887A JPH0822897B2 JP H0822897 B2 JPH0822897 B2 JP H0822897B2 JP 7089887 A JP7089887 A JP 7089887A JP 7089887 A JP7089887 A JP 7089887A JP H0822897 B2 JPH0822897 B2 JP H0822897B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ウレタン変性アクリレート(以下、メタク
リレートも含めてアクリレートと称す)と重合性単量体
を原料とする硬化して耐久性に優れたウレタン変性アク
リレート樹脂を生成する組成物に関する。
従来の技術 近年、放射線硬化しうる樹脂組成物が多く開発され、
塗料、接着剤、粘着剤、磁気テープ用バインダー等に利
用され始め今後さらにその利用範囲は拡大していくもの
と考えられている。なかでもウレタン変性アクリレート
は、嫌気性が弱く酸素濃度が高くても重合するうえ、そ
の硬化物の物性はその構造(ジイソシアナートの種類、
ポリオールの種類および分子量、縮合度など)によつて
大幅に変化し、非常にバラエテイーに富んでいることな
どによつて注目を集めている。ウレタン変性アクリレー
トと重合性単量体とからなるウレタン変性アクリレート
樹脂としては、種々の組成を有するものが知られている
(例えば特公昭39−14805号公報、特公昭45−15629号公
報、特開昭47−13693号公報、特開昭48−25095号公報、
特開昭55−54316号公報、特開昭59−191772号公報、米
国特許第3297745号など)。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら金属をはじめとする種々の被着体との良
好な接着性、密着性、可撓性、強靱性を保持し同時に耐
加水分解性、耐候性を具備したウレタン変性アクリレー
ト樹脂は未だに得られていないのが現状である。
本発明の目的は優れた耐加水分解性、耐候性とともに
強伸度、可撓性、弾性、密着性および接着性に優れたウ
レタン変性アクリレート樹脂を提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、上記目的は、ウレタン変性アクリレ
ートと重合性単量体とからなるウレタン変性アクリレー
ト組成物において該ウレタン変性アクリレートが次の一
般式(I) (式中、R1およびR1′は水素又はメチル基、R2および
R2′は多価アルコール残基、R3は有機ジイソシアナート
残基、R4の基を含有するポリエステルポリオール残基、mは1〜
5の数、lおよびnは1〜3の整数を示す。)で表わさ
れる化合物を使用することによつて達成される。
本発明で使用される前記一般式(I)で示されるウレ
タン変性アクリレートとは、ポリエステルポリオール、
有機ジイソシアナートおよび水酸基含有アクリレートま
たはメタクリレートから製造され、ポリマー主鎖中にウ
レタン結合を有し、ポリマー末端にはアクリロイル基ま
たはメタクリロイル基を有するポリマーである。
本発明で使用されるポリエステルポリオールは の基を分子内に含有する分子量250〜10000の範囲のもの
が好ましい。上記のメチル分岐を有する炭素数9の基を
分子内に含有するポリエステルポリオールを用いること
により、得られた組成物の耐加水分解性、耐溶剤性、可
撓性が総合的に優れると同時に、メチル分岐を有するの
で、非晶性となり、特に低温柔軟性が良好であり、さら
に基材に対する密着性も優れる。
なる基は、ポリエステルポリオール中に少なくとも20重
量%以上含まれていればよい。ポリエステルポリオール
中における該基の量が少なくなるに従つて、得られるウ
レタン変性アクリレート組成物の耐久性及び柔軟性が不
十分になつてくる。
分子内に を有するポリエステルポリオールとは具体的に2−メチ
ル−1,8−オクタンジオールまたはこれを含有する低分
子ポリオールと、アジピン酸、コハク酸、グルタル酸、
ピメリン酸、セバチン酸、アゼライン酸、テレフタル
酸、イソフタル酸、マレイン酸、フタール酸等のジカル
ボン酸より合成されるポリエステルポリオールである。
2−メチル−1,8−オクタンジオールと併用できる低
分子ポリオールとしては1,9−ノナンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオー
ル、1,5−ペンタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,
3−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、
トリメチロールプロパン等が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。しかしながら本発明において耐
久性を特に要求する場合は1,9−ノナンジオール、1,6−
ヘキサングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオ
ールが好ましく、特に1,9−ノナンジオールが好まし
い。
本発明で用いられる有機ジイソシアナートとしては、
イソシアナート基を2個有する公知の芳香族、脂肪族、
脂環族イソシアナートのいずれでもよい。例えば4,4′
−ジフエニルメタンジイソシアナート、p−フエニレン
ジイソシアナート、トルイレンジイソシアナート、1,5
−ナフチレンジイソシアナート、キシリレンジイソシア
ナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロン
ジイソシアナート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジ
イソシアナート、ビス(イソシアナートメチル)シクロ
ヘキサン等が挙げられる。
本発明で用いられる水酸基含有アクリレートまたはメ
タクリレートの例としてはたとえば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、1,9−ノナンジオールモノ(メタ)
アクリレート、プロピレンオキシド変性モノ(メタ)ア
クリレート、カプロラクトン変性モノ(メタ)アクリレ
ート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、
トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペン
タエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等を上げる
ことができる。UVによつて硬化させる場合、アクリロイ
ル基とメタクリロイル基を比較すると反応速度は、アク
リロイル基が圧倒的に速く、アクリレートを用いること
が好ましい。
前記ポリエステルポリオールおよび有機ジイソシアナ
ートとの反応割合はポリエステルポリオール中の水酸基
(OH)がイソシアナート基(NCO)に対して1未満(OH/
NCO<1)である。上記反応割合で反応させることによ
り末端イソシアナート基含有プレポリマーが得られる。
反応温度は20〜130℃、特に50〜100℃で行うことが好ま
しい。触媒としては、トリエチレンジアミン、トリエチ
ルアミン、ジブチルスズジラウレート、ジメチルオクチ
ルスズなどが好適である。
上記反応により得られる末端イソシアナート基含有プ
レポリマーを次いで水酸基含有アクリレートと反応させ
てウレタン変性アクリレートを製造する。水酸基含有ア
クリレートの量は末端イソシアナート基含有プレポリマ
ー中のイソシアナート基に対して該化合物(反応モル比
OH/NCO)が等モル以上になる量であることが好ましい。
このウレタン変性アクリレートの分子量は1,000〜20,00
0、より好ましくは2000〜15,000である。
また上記ウレタン変性アクリレートと配合される重合
性単量体としては、スチレン、ビニルトルエン、クロロ
スチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系単量体、メ
タクリル酸メチル、アクリル酸メチル、1,9−ノナンジ
オールジアクリレート、2−メチル−1,8−オクタンジ
オール、1,6−ヘキサメチレングリコールジアクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチ
レングリコールジアクリレート、2−エチルヘキシルア
クリレート、ジシクロヘキシルペンタジエニルアクリレ
ート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメ
チロールプロパントリアクリレート等のモノアクリレー
ト及びポリアクリレート、ジアリルフタレート、トリア
リルシアヌレート等のアリル系単量体、酢酸ビニル、ジ
ブチルフマレート等でありこれらの一種以上が配合され
うる。
上記ウレタン変性アクリレートはこれらの重合性単量
体と混合してウレタン変性アクリレート樹脂とすること
ができる。ウレタン変性アクリレートと各種重合性単量
体との混合使用比は95:5〜5:95好ましくは90:10〜30:70
重量比である。
このようにして得られる組成物の密着性、接着性能を
さらに向上させるため、一般式(II) (式中、R5は水素またはメチル基、R6は2価の有機基、
qは1または2、rは1または2であり、q+r=3で
ある。) で表わされるリン含有アクリレートを添加してもよい。
リン含有アクリレートとしては、リン酸モノ〔2−アク
リレートエチル〕、リン酸モノ〔2−アクリレートプロ
ピル〕、リン酸ジ〔2−アクリレートエチル〕、リン酸
ジ〔2−アクリレートプロピル〕等を挙げることができ
る。リン含有アクリレートの添加量は全樹脂の50重量%
以下が好ましい。
また、生成したウレタン変性アクリレートのラジカル
重合を防止するために、約0.001〜0.05重量%程度のラ
ジカル重合抑制剤を系内に添加することができる。その
抑制剤の例として、たとえばハイドロキノン、ハイドロ
キノンモノメチルエーテル等をあげることができる。
本発明の組成物を硬化する手段としては、たとえば電
子線硬化、紫外線硬化、熱硬化あるいはその他の公知の
手段のいずれも採用することができる。
紫外線により本発明の組成物を硬化させる場合には、
以下に示すような光開始剤を添加する。その具体例とし
てたとえばベンゾフエノン、p−メトキシベンゾフエノ
ン、アセトフエノン、プロピオフエノン、キサントン、
ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、アントラキノ
ン、ナフトキノンなどであり、その量は組成物中に含ま
れるウレタン変性アクリレートに対して約0.1〜15重量
%程度添加する。その際さらにメチルアミン、ジエタノ
ールアミン、N−メチルジエタノールアミン、トリブチ
ルアミンなどの光活性剤を加えてもよい。
熱によつて本発明の組成物を硬化させる場合、ラジカ
ル重合開始剤として知られているたとえば過酸化水素、
過酸化ベンゾイル、クメンパーオキシド、t−ブチルハ
イロドロパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリルな
どを使用することができる。
電子線を照射して硬化させる場合には、光開始剤また
はラジカル重合開始剤等の添加を特に必要としない。
これらいずれの硬化方法を採用しても、本発明で得ら
れるウレタン変性アクリレート樹脂はこれまでに得るこ
とのできなかつた強靱で、優れた耐加水分解性、耐候
性、、可撓性、密着性、接着性を有する硬化物を与え
る。また硬化時の体積収縮に伴う内部歪も小さく、特に
接着剤として有用である。
なお、本発明組成物に対しては、本発明の目的を損わ
ない範囲で通常の各種添加剤を使用目的に応じて添加す
ることができる。
具体的な用途についてさらに述べれば、本発明によつ
て得られるウレタン変性アクリレート樹脂は、塗料、コ
ーテイング剤、接着剤、インキ、シーリング剤等に有用
である。
実施例 本発明をさらに具体的に説明するために以下に実施
例、比較例を挙げる。例中、部とあるのは重量部を示
す。
硬化塗膜の性能は次の方法によつた。
(i)密着性;ゴバン目セロテープ剥離による方法によ
り試験片100個中何個が接着していたかをx/100で示す。
(ii)可撓性;幅5mm、長さ10cmのタンザク状の試験片
を直径2cmの円柱の外周にそつて折り曲げ被膜がひびわ
れるかどうかで判定した。
(iii)耐水性;40℃の純水中に試験片を240時間浸漬し
た後に外被膜層の外観および密着性(上記(i)による
方法)を評価した。
(iv)耐候性;試験片をサンシヤインウエザオメーター
中に600時間保持し、外被膜層の外観および密着性(上
記(i)による方法)を評価した。
実施例1 2−メチル−1,8−オクタンジオール1248g、アジピン
酸876gを(ジオール/酸のモル比1.3/1)常圧下にN2
スを通じつつ約210℃の温度で縮合水を留出させなが
ら、エステル化を行つた。ポリエステルの酸価が0.3以
下になつたとき真空ポンプにより徐々に真空度を上げ反
応を完結した。こうして水酸基価56、酸価0.1のポリエ
ステルポリオール(以下、ポリエステル(a)と記す)
を得た。このポリエステル(a)は常温で液体で分子量
は約2000であつた。
このポリエステル(a)500部にイソホロンジイソシ
アナートを111部及び触媒としてジ−n−ブチルスズジ
ラウレート0.2部を加え、80℃で6時間加熱攪拌して末
端イソシアナート基含有ウレタンプレポリマーを得た。
次いで2−ヒドロキシエチルアクリレート58部とヒド
ロキノンモノメチルエーテル0.4部を加え、60℃で6時
間反応させた後1,6−ヘキサンジオールジアクリレート2
00部を加えてウレタン変性アクリレート配合物を得た。
得られたウレタン変性アクリレート配合物100部にベ
ンゾインエチルエーテル3部を加えて、被覆組成物を調
製した。これをアルミニウム板上に75ミクロンのアプリ
ケーターで塗布し出力80W/cmの高圧水銀灯で照射した。
塗膜は6m/分のスピードで2回照射することによりタツ
クフリーとなり4回照射で完全硬化した。物性の測定に
は6回照射した塗膜を用いた。
実施例2〜6 実施例1と同様のモル比で、同様の方法により表1に
示す組成でそれぞれのウレタン変性アクリレート樹脂を
得た。
なお実施例2〜6においてアジピン酸/アゼライン酸
=1/1(モル比)、アジピン酸/イソフタル酸=1/1(モ
ル比)、アゼライン酸/イソフタル酸=1/1(モル
比)、2−メチル−1,8−オクタンジオール/1,9−ノナ
ンジオール=1/1(モル比)、2−メチル−1,8−オクタ
ンジオール/1,6−ヘキサンジオール=1/1(モル比)、
2−メチル−1,8−オクタンジオール/3−メチル−1,5−
ペンタンジオール=1/1(モル比)である。
比較例1〜3 実施例1と同様のモル比で同様の方法により表1に示
す組成でそれぞれのウレタン変性アクリレート樹脂を得
た。
それぞれの樹脂の硬化物の塗膜物性およびフイルムの
引張強度および破断時の伸びを測定し、表1に記した。
発明の効果 以上のように、本発明は可撓性、皮膜物性、密着性、
耐水性、耐候性等に優れたウレタン変性アクリレート樹
脂を開示したという点で工業的にきわめて有用なもので
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウレタン変性アクリレートと重合性単量体
    とからなるウレタン変性アクリレート組成物において、
    該ウレタン変性アクリレートが次の一般式(I) (式中、R1およびR1′は水素又はメチル基、R2および
    R2′は多価アルコール残基、R3は有機ジイソシアナート
    残基、R4の基を含有するポリエステルポリオール残基、mは1〜
    5の数、lおよびnは1〜3の整数を示す。) で表される化合物であることを特徴とするウレタン変性
    アクリレート組成物。
  2. 【請求項2】ウレタン変性アクリレート、重合性単量体
    およびリン含有アクリレートからなるウレタン変性アク
    リレート組成物において、該ウレタン変性アクリレート
    が次の一般式(I) (式中、R1およびR1′は水素又はメチル基、R2および
    R2′は多価アルコール残基、R3は有機ジイソシアナート
    残基、R4の基を含有するポリエステルポリオール残基、mは1〜
    5の数、lおよびnは1〜3の整数を示す。) で表される化合物であり、さらに該リン含有アクリレー
    トが次の一般式(II) (式中、R5は水素またはメチル基、R6は2価の有機基、
    qは1または2、rは1または2でありq+r=3であ
    る。) で表される化合物であることを特徴とするウレタン変性
    アクリレート組成物。
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