触媒不要ながら100℃以下で架橋形成できる反応性エステルを有する(メタ)アクリレート

粘接着剤やレジスト、塗料等の材料設計では、所望の機械強度や信頼性を達成する手段の一つとして、架橋構造の活用が挙げられます。
これら用途の材料設計では、アクリル系樹脂組成が広く採用されており、架橋の形成は、多官能モノマにより緻密な網目構造を形成する場合と、共重合体に反応性側鎖を導入し架橋する場合があります。
例えば、多官能イソシアネートモノマの場合、組成中のヒドロキシル基やアミノ基等の活性水素基とウレタンやウレア結合による架橋を形成します。常温で反応するのは利点ですが、反応進行にはスズなどの金属触媒が必要で、ポットライフが短いという課題が避けられません。
他方で、ラジカル重合性の(メタ)アクリロイル基と異なる硬化系の反応性基を同一分子内にもつ(メタ)アクリレートモノマは、アクリル共重合体化し、側鎖の反応性基で架橋を形成することもできます。その一例にオキセタンがあります。オキセタンによる架橋は、開環重合反応によるため酸素阻害の影響は受けませんが、触媒または開始剤を添加した上で100℃以上での加熱が必要という制約があります。

提案材<MOI-DEM>を含む共重合体とPEG600を混合して塗工し、80～140℃の各温度条件下で加熱したフィルムについてゲル分率を測定し、架橋進行度を評価しました。なお、比較対象には<MOI-DEM>に代わり、イソシアナトエチルアクリレートのイソシアネートをピラゾールブロックした当社従来材＜AOI-BP＞を含む共重合体を用いました。＜AOI-BP＞では、ブロック基が脱離するとイソシアネートが発生し、スズ系触媒の作用でアルコールとウレタン結合を形成することで、架橋が進行します。
図2の通り、＜MOI-DEM>では80～100℃の加熱でゲル分率70%超を示しました。100℃以上に加熱してもゲル分率の向上は見られないことから、100℃以下の加熱で飽和状態まで架橋進行できたと考えられます。
他方で、比較対象の＜AOI-BP＞で飽和状態まで架橋進行させるには触媒を使用して、120℃以上の加熱が必要とわかりました。