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活性能量射线固化型树脂组合物.pdf

  • 上传人:a****
  • 文档编号:45837
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201280066510.8

    申请日:

    2012.12.18

    公开号:

    CN104039850A

    公开日:

    2014.09.10

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C08F 290/06申请日:20121218|||公开

    IPC分类号:

    C08F290/06; C08F299/06; C09D5/00; C09D7/12; C09D175/16

    主分类号:

    C08F290/06

    申请人:

    大赛璐-湛新株式会社

    发明人:

    田靡文大

    地址:

    日本东京都

    优先权:

    2012.01.31 JP 2012-019041

    专利代理机构:

    北京市柳沈律师事务所 11105

    代理人:

    张涛

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    内容摘要

    本发明提供一种活性能量射线固化型树脂组合物,其用于在热塑性树脂产品的表面形成具有优异的耐擦伤性、耐磨损性、以及坚韧的耐冲击性和耐候性的硬涂层,或形成具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层。该活性能量射线固化型树脂组合物含有聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)和微粒二氧化硅(S),所述聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)在分子骨架中具有从下述式(1)所示的三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为3~6,所述微粒二氧化硅(S)利用动态光散射法测得的体积中值径为1~100nm,其特征在于,相对于活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的含量为10~40重量%,相对于活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,微粒二氧化硅(S)的含量为10~60重量%。[化学式1]

    权利要求书

    1.  一种活性能量射线固化型树脂组合物,其含有:聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)和微粒二氧化硅(S),
    所述聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)在分子骨架中具有从下述式(1)所示的三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为3~6,
    所述微粒二氧化硅(S)利用动态光散射法测得的体积中值径为1~100nm,其中,
    相对于所述活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的含量为10~40重量%,
    相对于所述活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,微粒二氧化硅(S)的含量为10~60重量%,


    2.
      根据权利要求1所述的活性能量射线固化型树脂组合物,其中,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)可通过使三环癸烷二甲醇(X)、多异氰酸酯(Y)和含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应而得到。

    3.
      根据权利要求1或2所述的活性能量射线固化型树脂组合物,其中,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)可由下述得到:
    使三环癸烷二甲醇(X)和多异氰酸酯(Y)反应,直至反应液中的异氰酸酯基浓度为终点异氰酸酯基浓度以下,得到聚氨酯异氰酸酯预聚物,然后使该聚氨酯异氰酸酯预聚物和含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应而得到。

    4.
      根据权利要求1~3中任一项所述的活性能量射线固化型树脂组合物,其用于在热塑性树脂成形品的表面形成硬涂层。

    5.
      一种热塑性树脂成形品,其在表面具有权利要求1~4中任一项所述的活性能量射线固化型树脂组合物的固化涂膜。

    说明书

    活性能量射线固化型树脂组合物
    技术领域
    本发明涉及一种活性能量射线固化型树脂组合物,其用于在膜、片材、层叠品、成形品及挤出异形材料这样的热塑性树脂产品的表面形成具有优异的耐擦伤性、耐磨损性、耐冲击性、及耐候性的硬涂层,或形成具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层。
    背景技术
    热塑性树脂为了制造例如挤出膜、片材、异形材料、二次成形品、复合结构物及层叠品这样的产品而使用。作为用于长期保持这些热塑性树脂产品的美观的表面保护层,一般而言形成耐受擦伤及磨损的坚韧且透明的硬涂层。另外,这样的硬涂层通常对于室外暴露或化学物质、例如溶剂、洗涤剂等也发挥优异的表面保护功能。
    作为应用于热塑性树脂产品的一般的硬涂层,可使用多官能(甲基)丙烯酸酯低聚物或单体。这些多官能(甲基)丙烯酸酯低聚物或单体通过活性能量射线固化,可得到显现出优异的耐擦伤性、耐磨损性、硬度及化学物质耐性的硬涂层。
    通过活性能量射线将多官能(甲基)丙烯酸酯低聚物或单体固化而成的硬涂层相对于划伤及磨损等具有某种程度的耐性,另一方面,在受到冲击的情况下,常常发生热塑性树脂产品整体的龟裂及破损。另外,在室外长期暴露的情况下,有时涂膜会产生龟裂或粉化。对于该问题,有时使用通过组合使用单官能或双键当量大的(甲基)丙烯酸酯低聚物或单体,赋予硬涂层以柔软性的方法(专利文献1、专利文献2及专利文献3)。然而,在上述方法中,由于伴随有:一方面硬涂层的耐冲击性增加,另一方面硬度显著降低,耐擦伤性、耐磨损性受损的矛盾现象,因此非常难以兼备硬涂层所要求的硬度和能够耐冲击的柔软性及能够耐受长期室外暴露的耐候性。
    另外,作为可以兼备耐擦伤性及耐磨损性和耐冲击性的方法,提出一种使用聚亚烷基二醇衍生物的聚氨酯丙烯酸酯和二氧化硅微粒的组合形成的活 性能量射线固化型涂布剂组合物(专利文献4)。
    现有技术文献
    专利文献
    专利文献1:日本特开2005-255979号公报
    专利文献2:日本特开2002-212500号公报
    专利文献3:日本特开平6-263809号公报
    专利文献4:日本特开2007-16215号公报
    发明内容
    发明所要解决的问题
    然而,在专利文献4记载的上述方法中,虽然得到一定程度的耐擦伤性、耐磨损性及耐冲击性,但在室外长期暴露时,存在涂膜发生变色及粉化的问题。
    因此,需要具有优异的耐擦伤性及耐磨损性,进而具有坚韧的耐冲击性和耐候性的用于热塑性树脂产品的硬涂层、或具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的用于热塑性树脂产品的硬涂层。
    因而,本发明目的在于解决现有技术所存在的问题,提供一种活性能量射线固化型树脂组合物,其用于在热塑性树脂产品的表面形成具有优异的耐擦伤性、耐磨损性、以及坚韧的耐冲击性和耐候性的硬涂层、或形成具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层。
    解决问题的方案
    因此,本发明人等为了解决上述课题进行了潜心研究,结果发现:通过使用含有特定的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和特定尺寸的微粒二氧化硅的活性能量射线固化型树脂组合物,可得到耐擦伤性、耐磨损性、以及耐冲击性和耐候性优异的硬涂层、或具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层,完成了本发明。
    即,本发明提供一种活性能量射线固化型树脂组合物,其含有:聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)和微粒二氧化硅(S),所述聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)在分子骨架中具有从下述式(1)所示的三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为3~6,所述微粒二氧化硅(S)利用动态光散射法 测得的体积中值径为1~100nm,其中,
    相对于所述活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的含量为10~40重量%,
    相对于所述活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,微粒二氧化硅(S)的含量为10~60重量%,
    [化学式1]

    在所述活性能量射线固化型树脂组合物中,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)优选使三环癸烷二甲醇(X)、多异氰酸酯(Y)和含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应而得到。
    另外,在所述活性能量射线固化型树脂组合物中,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)优选由下述得到:使三环癸烷二甲醇(X)和多异氰酸酯(Y)反应,直至反应液中的异氰酸酯基浓度为终点异氰酸酯基浓度以下,得到聚氨酯异氰酸酯预聚物,然后使该聚氨酯异氰酸酯预聚物和含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应而得到。
    另外,所述活性能量射线固化型树脂组合物优选用于在热塑性树脂成形品的表面形成硬涂层。
    本发明还提供一种热塑性树脂成形品,其在表面具有所述活性能量射线固化型树脂组合物的固化涂膜。
    发明效果
    利用本发明的活性能量射线固化型树脂组合物,可以提供一种用于在热塑性树脂产品的表面形成不损伤耐擦伤性及耐磨损性而具有坚韧的耐冲击性及耐候性的硬涂层、或形成具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层的活性能量射线固化型树脂组合物。
    具体实施方式
    下面,对本发明的活性能量射线固化型树脂组合物的详细情况进行说明。
    需要说明的是,有时将聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)简称为“(A)”、
    将三环癸烷二甲醇(X)简称为“(X)”、
    将多异氰酸酯(Y)简称为“(Y)”、
    将含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)简称为“(Z)”。
    <聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)>
    本发明的活性能量射线固化型树脂组合物中所使用的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)只要在分子骨架中具有从上述式(1)所示的三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为3~6即可,没有特别限定。
    (平均官能团数)
    聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的平均官能团数为3~6,但从得到具有优异的耐擦伤性、耐磨损性、以及坚韧的耐冲击性和耐候性的硬涂层的观点考虑,更优选3.5~5.5,进一步优选4~5。另一方面,从得到具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的热塑性树脂产品的硬涂层的观点考虑,更优选4~6,进一步优选5~6。在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的平均官能团数过小的情况下,固化涂膜的耐擦伤性、耐磨损性降低,在平均官能团数过大的情况下,耐冲击性、促进耐候性降低。
    本发明的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的平均官能团数为1摩尔聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)所具有的平均(甲基)丙烯酰基的数目。例如在使三环癸烷二甲醇(X)、多异氰酸酯(Y)及含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应来制造聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的情况下,在多异氰酸酯(Y)为二异氰酸酯、(X)、(Y)、(Z)的摩尔比为1:2:2,使用例如单官能的物质作为(Z)时,上述平均官能团数为2,在使用3官能的物质时,上述平均官能团数为6。
    另外,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)也可以混合2种以上平均官能团数相同或不同的物质。混合物的平均官能团数可通过加权平均来求出。例如在混合平均官能团数4的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯0.3摩尔、平均官能团数5的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯0.2摩尔、平均官能团数6摩尔的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯0.5摩尔这3种物质的情况下,混合物的平均官能团数如下式进行计算,为5.2。
    (4×0.3+5×0.2+6×0.5)/(0.3+0.2+0.5)=5.2/1.0=5.2
    另外,在混合使用了异佛尔酮二异氰酸酯作为多异氰酸酯的4官能聚氨酯(甲基)丙烯酸酯0.3摩尔和使用了六亚甲基二异氰酸酯的三聚体作为多异氰酸酯的4官能聚氨酯(甲基)丙烯酸酯0.7摩尔的情况下,混合物的平均官能数如下式进行计算,为4。
    (4×0.3+4×0.7)/(0.3+0.7)=4/1=4
    (含量)
    相对于上述活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的含量为10~40重量%,但优选为15~35重量%,进一步优选为20~30重量%。特别是从耐冲击性、促进耐候性的观点考虑,优选聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的含量不过于少,另一方面,特别是从耐擦伤性、耐磨损性的观点考虑,优选聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的含量不过于多。
    (制造方法)
    聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)例如可以使三环癸烷二甲醇(X)、多异氰酸酯(Y)和含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应来制造。
    作为制造方法没有特别限定,例如可以举出以下方法。
    [方法1]将(X)、(Y)、(Z)一并混合使其反应的方法。
    [方法2]使(X)及(Y)反应,形成含有异氰酸酯基的聚氨酯异氰酸酯预聚物后,使该预聚物和(Z)反应的方法。
    [方法3]使(Y)及(Z)反应,形成含有异氰酸酯基的聚氨酯异氰酸酯预聚物后,使该预聚物和(X)反应的方法。
    在[方法1]~[方法3]中,优选[方法2]。
    另一方面,如果通过[方法1]进行制造,则聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)存在着因三环癸烷二甲醇(X)和多异氰酸酯(Y)的重复导致聚氨酯异氰酸酯预聚物的副反应生成的量变多,引起耐擦伤性及耐磨损性降低的情况。另外,存在着因无规律地生成各种复杂的化合物而将产物用作活性能量射线固化型树脂组合物时,品质管理难度加大的情况。
    另外,在通过[方法3]进行反应的情况下,副反应生成多异氰酸酯(Y)的全部异氰酸酯基与含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应而成的化合物。该副产物不含三环癸烷二甲醇(X)骨架。在分子骨架中未导入三环癸烷二甲醇骨架的情况下,有时耐候性降低。
    在[方法2]中,作为聚氨酯异氰酸酯预聚物的合成方法,可以举出以下的方法。
    [方法2-1]将(X)、(Y)一并混合使其反应的方法。
    [方法2-2]向(X)中滴加(Y)使其反应的方法。
    [方法2-3]向(Y)中滴加(X)使其反应的方法。
    在[方法2-2]的情况下,由于向大量三环癸烷二甲醇(X)中滴加多异氰酸酯(Y),因此多异氰酸酯(Y)两侧的异氰酸酯基与2摩尔的三环癸烷二甲醇(X)的羟基聚氨酯化,如果示意性地写出,则副反应生成X-Y-X型的两末端为羟基的聚氨酯异氰酸酯预聚物,进而,2摩尔的多异氰酸酯(Y)与其反应,如果示意性地写出,则副产生Y-X-Y-X-Y型的两末端为异氰酸酯基的化合物,进而由于重复同样的反应,因此如果示意性地写出,则大量地副反应生成以下结构的化合物。
    Y-[X-Y]n-X-Y(n=1以上的整数)
    如果大量地副反应生成这样的副产物,则使含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)与其反应而得到的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯由于丙烯酸密度低,因此,有时固化物无法得到充分的交联密度。因此,为了收率良好地得到作为目标物的聚氨酯异氰酸酯预聚物,可优选使用[方法2-1]、[方法2-3]。
    [方法2-1]的情况:
    优选如下方法:在反应器中加入三环癸烷二甲醇(X)、多异氰酸酯(Y)及根据需要加入稀释溶剂例如乙酸丁酯,一边搅拌至均匀一边根据需要升温后,投入聚氨酯化催化剂开始聚氨酯化。也可以在投入聚氨酯化催化剂后根据需要进行升温。
    如果开始便投入聚氨酯化催化剂,则存在下述情况:在多异氰酸酯(Y)的添加阶段,聚氨酯化反应在三环癸烷二甲醇(X)和多异氰酸酯(Y)不均匀的状态下进行,得到的聚氨酯异氰酸酯预聚物的分子量、粘度发生变化,反应在未反应的多异氰酸酯(Y)残留在体系中的状态下结束。在这样的情况下,由于之后使用的含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)仅和残留的多异氰酸酯(Y)反应而形成副产物,因此存在导致耐候性降低的不良情况。这样的副产物的含量优选相对于作为目标物的具有三环癸烷二甲醇骨架的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)低于15重量%。如果为15重量%以上,则有时导致耐候性降低。[方法2-1]可以通过一锅法制造聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A),从这一点来看,工业生产性优异。
    [方法2-3]的情况:
    在反应器中加入多异氰酸酯(Y)、聚氨酯化催化剂及根据需要的稀释溶剂、例如乙酸丁酯,搅拌至均匀。一边搅拌一边根据需要升温,滴加三环癸烷二甲醇(X)。
    从[方法2-2]中叙述的下述副产物的副产生最少的方面考虑,[方法2-1] 优选。
    Y-[X-Y]n-X-Y(n=1以上的整数)
    需要说明的是,任一方法均优选在通过三环癸烷二甲醇(X)和多异氰酸酯(Y)的反应合成聚氨酯异氰酸酯预聚物时,使三环癸烷二甲醇(X)和多异氰酸酯(Y)反应直到反应液中的异氰酸酯基浓度为终点异氰酸酯基浓度以下。另外,有时也将反应液中的异氰酸酯基浓度称为“NCO基浓度”。
    “终点异氰酸酯基浓度”是指假定加入体系内的羟基全部进行了聚氨酯化时的理论异氰酸酯基浓度(以下,有时称为“理论终点异氰酸酯基浓度”。)和异氰酸酯基浓度几乎没有变化时的异氰酸酯基浓度的任一较高的一方的异氰酸酯基浓度。
    使聚氨酯异氰酸酯预聚物和含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)反应时,如果供给反应的异氰酸酯基量与羟基量相比过量,则未反应的异氰酸酯基残留,有可能发生凝胶化。另外,在混合后,也成为涂膜固化不良的原因。因此,需要调节含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z)的添加量,使供给反应的羟基量与异氰酸酯基量相比变大。
    以防止聚合为目的,上述反应优选在氢醌、氢醌单甲醚、吩噻嗪等阻聚剂存在下进行。这些阻聚剂的添加量相对于生成的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)优选1~10000ppm(重量基准),更优选为100~1000ppm,进一步优选为400~500ppm。如果阻聚剂的添加量相对于聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)低于1ppm,则有时无法得到充分的阻聚效果,如果超过10000ppm,则有可能对产物的诸物性造成不良影响。
    基于同样的目的,本反应优选在含有分子态氧的气体气氛下进行。氧浓度可考虑安全方面适宜选择。
    为了得到充分的反应速度,本反应可使用催化剂进行。作为催化剂,可以使用二丁基锡二月桂酸酯、辛酸锡、氯化锡等,但从反应速度方面考虑,优选二丁基锡二月桂酸酯。这些催化剂的添加量通常为1~3000ppm(重量基准),优选为50~1000ppm。在催化剂添加量少于1ppm的情况下,有时无法得到充分的反应速度,如果加入多于3000ppm的催化剂,则有可能耐光性降低等,对产物的诸物性造成不良影响。
    制造聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)时,可以在公知的挥发性有机溶剂的存在下进行。作为上述的挥发性有机溶剂,没有特别限定,例如可以举出:乙酸乙 酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二甲苯、甲苯等,从沸点和经济性的观点考虑,优选乙酸丁酯等。
    反应优选在温度130℃以下进行,特别地,更优选为40~130℃。如果低于40℃,则有时无法得到实用上充分的反应速度,如果高于130℃,则有时双键部会因热引起的自由基聚合而发生交联,产生凝胶化物。
    反应通常进行至残留异氰酸酯基为0.1重量%以下。残留异氰酸酯基浓度通过气相色谱法、滴定法等分析。
    (三环癸烷二甲醇(X))
    作为三环癸烷二甲醇(X),没有特别限定,可以使用市售品,例如可以举出:产品名“TCD alcohol DM”(Oxea公司制)等,但没有特别限定。
    (多异氰酸酯(Y))
    作为多异氰酸酯(Y),没有特别限定,但优选脂肪族类。作为这样的多异氰酸酯(Y),例如可以举出:异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己烷二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、对芳香族的异氰酸酯类氢化而得到的二异氰酸酯化合物(例如氢化亚二甲苯基二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等二异氰酸酯化合物)、或者这些二异氰酸酯的三聚体(缩二脲、异氰脲酸酯或加成化合物)等。
    (含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z))
    作为含羟基的(甲基)丙烯酸酯(Z),没有特别限定,可以使用例如:(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、季戊四醇三/四丙烯酸酯混合物、二季戊四醇五/六丙烯酸酯混合物等。
    (反应性稀释剂)
    本发明的活性能量射线固化型树脂组合物在制造聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)时,也可以使用反应性稀释剂代替挥发性有机溶剂。进而,也可以出于调整粘度及调整固化涂膜的硬度的目的适宜混合。作为这样的反应性稀释剂,没有特别限定,可以举出:1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯等。
    上述反应性稀释剂也可以使用市售品,可从市场获得例如:1,6-己二醇二丙烯酸酯(例如Daicel-Cytec公司制,产品名“HDDA”)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如Daicel-Cytec公司制,产品名“TMPTA”)、三环癸烷二甲醇二 丙烯酸酯(例如Daicel-Cytec公司制,产品名“IRR214-K”)等。
    <微粒二氧化硅(S)>
    本发明的活性能量射线固化型树脂组合物中所使用的微粒二氧化硅(S)只要利用动态光散射法测得的体积中值径为1~100nm即可,没有特别限定。
    (二氧化硅粒径)
    “利用动态光散射法测得的体积中值径”是指在将粒子的总体积设为100%而求出累计曲线时,其累计曲线为50%的点的粒径。从透明性的观点考虑,微粒二氧化硅(S)的体积中值径为1~100nm,优选为10~50nm。如果低于1nm,则有时对固化涂膜的硬度及耐磨损性提高的作用变小。另外,超过100nm时,导致透明性的降低,故不优选。
    微粒二氧化硅(S)的体积中值径可通过公知的激光衍射散射法等求出。例如可使用粒度测定装置(例如产品名“Nanotrac UPA-EX150”(日机装公司制))进行测定。需要说明的是,通过上述的方法测得的微粒二氧化硅(S)的体积中值径为活性能量射线固化型树脂组合物中的2次粒子的粒径。
    (二氧化硅形状)
    关于微粒二氧化硅(S)的形状没有特别限定,可以为包含真球状的球状,也可以为非球状。
    (二氧化硅含量)
    相对于上述活性能量射线固化型树脂组合物的不挥发成分的总重量,微粒二氧化硅(S)的含量为10~60重量%,优选为20~55重量%,进一步优选为30~50重量%。特别是从耐擦伤性、耐磨损性的观点考虑,优选微粒二氧化硅(S)的含量不过于少,另一方面,从物性整体提高、特别是耐冲击性的观点考虑,优选微粒二氧化硅(S)的含量不过于多。
    (具体例)
    以下,例示几个可在本发明中使用的二氧化硅微粒的具体例,但本发明并不限定于这些例示。
    产品名“NANOCRYL C146”(Hanse Chemie公司制)
    新戊二醇丙氧基二丙烯酸酯分散体
    二氧化硅含量50重量%
    产品名“NANOCRYL C150”(Hanse Chemie公司制)
    三羟甲基丙烷三丙烯酸酯分散体
    二氧化硅含量50重量%
    产品名“MEK-ST”(日产化学工业公司制)
    MEK分散体
    固体成分30重量%
    产品名“MEK-ST-L”(日产化学工业公司制)
    MEK分散体
    固体成分30重量%
    产品名“MEK-ST-UP”(日产化学工业公司制)
    MEK分散体
    固体成分20重量%
    产品名“MIBK-ST”(日产化学工业公司制)
    MIBK分散体
    固体成分30重量%
    产品名“MIBK-SD”(日产化学工业公司制)
    表面修饰二氧化硅
    MIBK分散体
    固体成分30重量%
    产品名“MIBK-SD-L”(日产化学工业公司制)
    表面修饰二氧化硅
    MIBK分散体
    固体成分30重量%
    产品名“PL-3”(扶桑化学公司制)
    胶态二氧化硅
    MEK分散体
    固体成分20重量%
    <光聚合引发剂>
    本发明中所使用的光聚合引发剂可以使用公知的光自由基聚合引发剂,没有特别限定,可以举出例如:1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)-苯基(2-羟基-2-丙基)酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮、苯偶姻、苯偶姻甲醚、 苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻正丁醚、苯偶姻苯醚、苄基二甲基缩酮、二苯甲酮、苯甲酰基苯甲酸、苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、丙烯基化二苯甲酮等。
    相对于活性能量射线固化型树脂组合物中的不挥发成分的总量100重量份,光引发剂的用量为1~20重量份,优选为1~5重量份。如果少于1重量份,则有可能引起固化不良,相反,如果多于5重量份,则有时残留来自固化后的涂膜的源自光引发剂的臭味。
    <基体材料>
    作为涂布、固化本发明的活性能量射线固化型树脂组合物的基体材料,没有特别限定,可以举出例如:塑料基体材料的膜、片材、成型物等。塑料基体材料优选透明的基体材料,作为塑料,没有特别限定,可以举出例如:聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻璃纸、二乙酰基纤维素、三乙酰基纤维素、乙酰基纤维素丁酸酯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯乙烯基醇、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯、聚砜、聚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、丙烯酸等热塑性树脂塑料基体材料等。其中,在要求透明性的情况下,可优选使用丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂。
    <添加剂>
    本发明的活性能量射线固化型树脂组合物中可根据需要混合各种添加剂。作为这样的添加剂,可以举出例如:填料、染料颜料、流平剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、消泡剂、分散剂、触变性赋予剂等。相对于活性能量射线固化型树脂组合物中的不挥发成分的总量100重量份,这些添加物的添加量为0~20重量份,优选为0.05~10重量份。
    <向基体材料的涂布、固化方法>
    将本发明的活性能量射线固化型树脂组合物涂布于基体材料的情况下,没有特别限定,可使用无空气喷雾、空气喷雾、辊涂、棒涂、凹版涂布、模头涂布等。其中,从薄膜涂布、部分涂布、成本、作业性等观点考虑,最优选辊涂。需要说明的是,涂布可以为在塑料基体材料等的制造工序中进行的所谓在线涂布法,也可以为在已制造的塑料基体材料上、在其他工序中进行涂布的所谓离线涂布法。
    本发明的涂布膜的厚度没有特别限定,但优选为5~25μm,更优选为8~16μm。在层厚度超过25μm的情况下,有时由于涂布的树脂组合物的量会 多,因此干燥及固化需要时间,由此成本变高。另外,在低于5μm的情况下,有时不能充分地发挥固化性树脂的硬度。在使用可以在热塑性树脂产品的表面形成具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层的活性能量射线固化型树脂组合物的情况下,上述涂布膜的厚度优选为0.5~7μm,更优选为1~5μm。
    将本发明的组合物涂布于作为对象物的塑料基体材料之后,在含有挥发性有机溶剂的情况下,利用热风等进行加热干燥。然后,可以通过对涂布面照射紫外线或电子束等活性能量射线使其在极短时间内固化。作为进行紫外线照射时的光源,可使用高压水银灯、超高压水银灯、碳弧灯、氙灯、金属卤化物灯等。照射时间根据光源的种类、光源与涂布面的距离、其它的条件等不同而不同,但最长为数十秒,通常为数秒。通常使用灯输出80~300W/cm左右的照射源。在照射电子束的情况下,优选使用具有50~1000KeV的范围的能量的电子束,设定2~5Mrad的照射量。活性能量射线照射后也可以根据需要进行加热以求促进固化。
    实施例
    下面,基于实施例对本发明更详细地进行说明,但本发明并不受这些实施例任何限定。
    [聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的合成例]
    以下,对聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的合成例进行说明。需要说明的是,表示浓度的“ppm”、“重量%”、“重量份”只要没有特别记载,则为相对于得到的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物整体的浓度。
    (异氰酸酯基浓度的测定)
    异氰酸酯基浓度如下测定。需要说明的是,测定在100mL的玻璃烧瓶中在利用搅拌器的搅拌下进行。
    按如下所述测定空白值。首先,在15mL的THF中加入二丁基胺的THF溶液(0.1N)15mL。进而,滴加3滴溴酚蓝(1重量%甲醇稀释液)使其着色为蓝色后,用给定浓度为0.1N的HCl水溶液进行滴定。将发现变色的时刻的HCl水溶液的滴定量设为Vb(mL)。
    按如下所述测定实测异氰酸酯基浓度。首先,称量Ws(g)的样品,使其溶解于15mL的THF,加入15mL的二丁基胺的THF溶液(0.1N)。确认溶液化后,滴加3滴溴酚蓝(1重量%甲醇稀释液)使其着色为蓝色后,用给定浓度为0.1N的HCl水溶液滴定。将发现变色的时刻的HCl水溶液的滴定量设为 Vs(mL)。
    通过以下的计算式算出样品中的异氰酸酯基浓度。
    异氰酸酯基浓度(重量%)=(Vb-Vs)×1.005×0.42÷Ws
    (合成例中使用的三环癸烷二甲醇及其他二醇化合物)
    TCDDM:产品名“TCD alcohol DM”(Oxea公司制)
    PEG-400:产品名“PEG-400”(三洋化成工业公司制)
    (数均分子量400的聚乙二醇)
    (合成例中使用的二异氰酸酯)
    HMDI三聚体:产品名“Sumidule N3300”(Sumimoto Bayer Urethane公司制)
    (源自1,6-六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯化合物)
    IPDI:产品名“VESTANAT IPDI”(Evonik公司制)
    (异佛尔酮二异氰酸酯)
    (合成例中使用的含羟基的(甲基)丙烯酸酯)
    HEA:产品名“BHEA”(日本催化剂公司制)
    (丙烯酸2-羟基乙酯)
    PETIA:产品名“PETRA”(Cytec公司制)
    (羟值120mgKOH/g的季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物)
    (在合成例中使用的挥发性有机溶剂)
    乙酸丁酯(Diacel公司制)
    [合成例1/UA1]
    以下记载实际的加入量、及反应条件。在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、516.9g的HMDI三聚体,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加84.1g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。需要说明的是,通过反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度以下来确认反应完成(其它的合成例也相同)。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(8.99重量%)以下,然后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经2小时滴加199.0g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为4的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA1)。
    [合成例2/UA2]
    将合成例1的TCDDM变更为PEG-400,除此以外,重复与合成例1同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、466.2g的HMDI三聚体,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加154.3g的PEG-400。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(7.91重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经2小时滴加179.5g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中不具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为4的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA2)。
    [合成例3/UA3]
    将合成例1的HMDI三聚体变更为IPDI,组合使用HEA和PETIA,除此以外,重复与合成例1同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、210.4g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加92.9g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(7.90重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经1小时滴加55.0g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。接下来,将内温保持为70℃,同时经1小时滴加441.7g的PETIA。 滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为4的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA3)。
    [合成例4/UA4]
    将合成例3的HEA和PETIA的组合使用变更为单独使用HEA,除此以外,重复与合成例3同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、407.4g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加179.8g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(9.78重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经2小时滴加212.8g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为2的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA4)。
    [合成例5/UA5]
    变更合成例3的HEA和PETIA的加入量,除此以外,重复与合成例3同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、370.2g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加163.5g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(9.53重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经1小时滴加169.2g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。接下来,将内温保持为70℃,同时经1小时滴加97.1g的PETIA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量% 以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为2.5的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA5)。
    [合成例6/UA6]
    变更合成例3的HEA和PETIA的加入量,除此以外,重复与合成例3同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、339.3g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加149.8g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(9.30重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经1小时滴加132.9g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。接下来,将内温保持为70℃,同时经1小时滴加178.0g的PETIA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为3的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA6)。
    [合成例7/UA7]
    变更合成例3的HEA和PETIA的加入量,除此以外,重复与合成例3同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、313.1g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加138.2g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(9.08重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经1小时滴加102.2g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。接下来,将内温保持为70℃,同时经1小时滴加246.5g的 PETIA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为3.5的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA7)。
    [合成例8/UA8]
    变更合成例3的HEA和PETIA的加入量,除此以外,重复与合成例3同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、271.2g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加119.8g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(8.67重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经1小时滴加53.1g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。接下来,将内温保持为70℃,同时经1小时滴加355.9g的PETIA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为4.5的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA8)。
    [合成例9/UA9]
    变更合成例3的HEA和PETIA的加入量,除此以外,重复与合成例3同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、254.3g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加112.2g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(8.48重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经1小时滴加33.2g的HEA。滴加结束后,在70℃继续 搅拌1小时。接下来,将内温保持为70℃,同时经1小时滴加400.3g的PETIA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为5的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA9)。
    [合成例10/UA10]
    变更合成例3的HEA和PETIA的加入量,除此以外,重复与合成例3同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、239.3g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加105.6g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(8.30重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温度保持为70℃,同时经1小时滴加15.6g的HEA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。接下来,将内温保持为70℃,同时经1小时滴加439.5g的PETIA。滴加结束后,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为5.5的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA10)。
    [合成例11/UA11]
    将合成例4的HEA变更为PETIA,除此以外,重复与合成例4同样的操作。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、225.9g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至50℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为50℃,同时经1小时滴加99.8g的TCDDM。滴加结束后,在50℃继续搅拌2小时,使聚氨酯异氰酸酯预聚物的反应完成。
    在本例中,确认反应液中的异氰酸酯基浓度为理论终点异氰酸酯基浓度(8.12重量%)以下后,进行以下的操作。
    接着,将内温升温至70℃,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,将反应温 度保持为70℃,同时经2小时滴加474.3g的PETIA。滴加结束后,在70℃继续搅拌1小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为6的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA11)。
    [合成例12/UA12]
    进行不使用合成例11的TCDDM的合成。以下记载实际的加入量及反应条件。
    在备有温度计、搅拌装置的可分离式烧瓶中填充200g的乙酸丁酯、153.9g的IPDI,一边搅拌一边将内温升温至70℃。接着,加入0.08g的二丁基锡二月桂酸酯,将内温保持为70℃,同时经2小时滴加646.1g的PETIA。滴加结束后,加入0.08g的二丁基锡月桂酸酯,进而,在70℃继续搅拌3小时。确认异氰酸酯基浓度变为0.1重量%以下,使反应结束,得到在骨架中不具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为6的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含有物(UA12)。
    关于以上的合成例1~12中合成的UA1~UA12,汇总于表1。需要说明的是,对表1而言,各材料、成分的数值表示重量比、%表示重量%。另外,缩写分别代表以下的化合物。
    TCDDM:三环癸烷二甲醇
    (Oxea公司制,产品名“TCD Alcohol DM”)
    PEG-400:数均分子量400的聚乙二醇
    (三洋化成工业公司制,产品名“PEG-400”)
    HMDI三聚体:源自1,6-六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯化合物
    (Sumimoto Bayer Urethane公司制,产品名“Sumidule N3300”)
    IPDI:异佛尔酮二异氰酸酯
    (Degussa公司制,产品名“Vestanat IPDI”)
    HEA:丙烯酸2-羟基乙酯
    (日本催化剂公司制,产品名“BHEA”)
    PETIA:季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物
    (Cytec公司制,产品名“PETRA”)
    [表1]

    [混合例]
    在不锈钢制烧杯中使用均质器(Primix公司制,产品名“T.K.ROBOMIX”)一边混合搅拌一边依次投入表2-1、2-2所示的成分,得到各混合液。通过下述方法算出得到的各混合液的不挥发成分、不挥发成分中的聚氨酯丙烯酸酯含量及不挥发成分中的二氧化硅含量,示于表2-1、2-2的下段。
    (聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含量)
    算出聚氨酯(甲基)丙烯酸酯相对于混合物中的不挥发成分的总重量的重量比,记入表2-1、2-2的“不挥发成分中的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯含量”的项中。
    (二氧化硅含量)
    算出二氧化硅相对于混合物中的不挥发成分的总重量的重量比,记入表2-1、2-2的“不挥发成分中的二氧化硅含量”的项中。
    需要说明的是,混合A1~A13为用于实施例的混合例,其含有在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团,且平均官能团数为3~6的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)和利用动态光散射法测得的体积中值径为1~100nm的微粒二氧化硅(S),其中,聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的含量为10~40重量%,微粒二氧化硅(S)的含量为10~60重量%。另外,混合B1~B7为用于未满足上述主要条件的比较例的混合例。
    关于以上的混合例A1~A13、B1~B7,分别汇总于表2-1、2-2。需要说明的是,对表2-1、2-2而言,各材料、成分的数值表示重量比,%表示重量%。另外,缩写分别代表以下的化合物。
    C146:体积中值径15~25nm的微粒二氧化硅的新戊二醇丙氧基二丙烯酸酯分散溶液
    (Hanse Chemie公司制,产品名“NANOCRYL C146”)
    C150:体积中值径15~25nm的微粒二氧化硅的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯分散溶液
    (Hanse Chemie公司制,产品名“NANOCRYL C150”)
    MEK-ST:体积中值径10~20nm的微粒二氧化硅的甲基乙基酮分散溶液
    (日产化学工业公司制,产品名“MEK-ST”)
    MEK-ST-L:体积中值径40~50nm的微粒二氧化硅的甲基乙基酮分散溶液
    (日产化学工业公司制,产品名“MEK-ST-L”)
    TMPTA:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
    (Daicel-Cytec公司制,产品名“TMPTA”)
    [表2]

    [表3]

    [实施例及比较例]
    在不锈钢制烧杯中使用均质器(Primix公司制,产品名“T.K.ROBOMIX”)一边混合搅拌一边依次投入表3-1及3-2所示的成分,得到各实施例及比较例的混合液。需要说明的是,表中的光引发剂使用1-羟基-环己基-苯基-酮(BASF公司制,产品名“IRGACURE184”)。
    <物性的测定方法、试验方法、评价方法>
    使用各实施例及比较例的混合液,通过如下述记载的方法进行涂布面板的制作、以及耐擦伤性、耐磨损性、耐冲击性及促进耐候性的试验。将各试验结果示于表3-1及3-2的下段。
    (涂布面板的制作)
    在2mm厚的聚碳酸酯面板(日本Test panel公司制)上以棒涂机No.12涂布各混合液后,在80℃的烘箱中干燥5分钟后,使用UV照射机(Eyegraphics 公司制,产品名“EYE INVERTOR GRANDAGE ECS-401GX”),以峰照度400mW/cm2、累计光量860mJ/cm2进行固化,制作膜厚8~10μm的涂布面板。
    (耐擦伤性)
    用光泽计测量试验前的涂布面的60°光泽,使用#0000钢丝棉以载荷1kg/cm2对涂布面往复摩擦100次。试验后,通过与试验前同样的方法对摩擦处测量光泽,用以下的基准判定由下式算出的光泽保持率,记入表3-1及3-2的“耐擦伤性”的项中。
    式:光泽保持率%=试验后的光泽值÷试验前的光泽值×100
    ◎:95%以上
    ○:90%以上且低于95%
    △:80%以上且低于90%
    ×:低于80%
    (耐磨损性)
    使用泰伯磨损试验机,用以下的基准判定使用雾度计测得的试验前后的涂布面的雾度差(Δ雾度),记入表3-1及3-2的“耐磨损性”的项中。需要说明的是,试验中使用的磨损轮为产品名“CS-10F”(TABER公司制),以载荷500g、1分钟60转的速度旋转100次。
    ◎:低于5
    ○:5以上且低于10
    △:10以上低于15
    ×:15以上
    (耐冲击性)
    使用杜邦冲击试验机以载荷500g使1/4英寸的击芯落下,测量涂膜未发生裂纹的最高地点的高度,用以下的基准判定,记入表3-1及3-2的“耐冲击性”的项中。
    ◎:40cm以上
    ○:30cm以上且低于40cm
    △:20cm以上且低于30cm
    ×:低于20cm
    (促进耐候性)
    使用氙灯耐候试验器观察经过1500小时后的表面状态,用以下的基准判 定,记入表3-1及3-2的“促进耐候性”的项中。
    ◎:无变化
    ○:没有裂纹,光泽略微降低
    △:没有裂纹,光泽明显降低
    ×:整面发生裂纹
    [表4]

    [表5]

    <试验结果>
    如表3-1的下段中记载的那样,可知通过以特定的比例含有在骨架中具有从三环癸烷二甲醇中除去羟基的二个氢原子而成的有机基团、且平均官能团数为3~6的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)和利用动态光散射法测得的体积中值径为1~100nm的微粒二氧化硅(S),耐擦伤性及耐磨损性优异。进而,可知在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的平均官能团数为3~5的情况下,可得到形成耐冲击性和耐候性均优异的硬涂层的活性能量射线固化型树脂组合物。另外,在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(A)的平均官能团数为3.5~6的情况下,耐擦伤性及耐 磨损性极其优异。
    另外,如表3-2的下段中记载那样,可知在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的官能团数低于3官能的情况(比较例2及3)或者聚氨酯(甲基)丙烯酸酯或微粒二氧化硅(S)的含量未满足特定的范围的情况(比较例4~7)下,不仅在耐擦伤性、耐磨损性、耐冲击性、耐候性这多个性能方面存在缺陷,而且仅就耐擦伤性及耐磨损性而言也并非极其优异。
    工业实用性
    利用本发明的活性能量射线固化型树脂组合物,可以提供一种用于在热塑性树脂产品的表面形成不损伤耐擦伤性及耐磨损性而具有坚韧的耐冲击性及耐候性的硬涂层、或形成具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层的活性能量射线固化型树脂组合物,因此,特别是作为用于在膜、片材、层叠品、成形品及挤出异形材料这样的热塑性树脂产品的表面形成硬涂层的活性能量射线固化型树脂组合物,有用。可以在热塑性树脂产品的表面形成具有极其优异的耐擦伤性及耐磨损性的硬涂层的活性能量射线固化型树脂组合物,在实施硬涂层膜等这样的极度薄的薄膜的涂布的用途方面特别有用。

    关 键  词:
    活性 能量 射线 固化 树脂 组合
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