JP2001323244A - 熱硬化型接着剤組成物 - Google Patents
熱硬化型接着剤組成物Info
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Abstract
系無機質材料)を被着材として用いる場合、接着強度
(剪断強度)が優れている熱硬化型接着剤組成物を提供
することを課題とする。 【解決手段】 本発明の課題は、オキセタン化合物、カ
ップリング剤、及び光加熱重合開始剤を含んで成る熱硬
化型接着剤組成物により解決される。
Description
物に関する。更に詳しくは、オキセタン化合物(オキセ
タン環を含有する化合物)を含んで成る熱硬化型接着剤
組成物に関する。
化合物(オキセタン環を含有する化合物)を含んで成る
熱硬化型接着剤組成物としては、例えば、1〜4個のオ
キセタン環を有する化合物及び熱潜在性カチオン重合性
触媒を含んでなる熱硬化性オキセタン組成物(特開平1
1−269370号公報)や、1〜4個のオキセタン環
を有する化合物、オキシラン環を有する化合物、及び熱
潜在性カチオン重合性触媒を含んでなる熱硬化性オキセ
タン組成物(特開平11−302372号公報)が接着
剤等の利用が期待されるとして知られている。しかしな
がら、これら組成物は、無機質材料(特に鋼板などの金
属系無機質材料)を被着材として用いる場合に接着強度
(剪断強度)の点で満足できるものではなかった。
(特に鋼板などの金属系無機質材料)を被着材として用
いる場合、接着強度(剪断強度)が優れている熱硬化型
接着剤組成物を提供することを課題とする。
タン化合物、カップリング剤、及び光加熱重合開始剤を
含んで成る熱硬化型接着剤組成物により解決される。
オキセタン化合物(オキセタン環を含有する化合物)と
しては、式(1)で表される、分子中に2個のオキセタ
ン環を有するエーテル型ビスオキセタン化合物が好適に
挙げられる。
ル基を表し、nは0〜30の整数を表す。Zは、n=1
の場合はアルキレン基(炭素鎖内部に、不飽和結合、脂
肪族炭化水素環、又は芳香環を形成していてもよい)を
表し、n=2〜30の整数の場合はエチレン基を表
す。)
R1、R2は水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表
し、互いに同一であっても異なっていてもよい。該化合
物の中では、R1、R2が互いに同一であるものが好まし
いが、中でも、R1、R2が互いに同一で、水素原子、メ
チル基、エチル基のいずれかであるものが好ましく、そ
の中でも、R1、R2が互いに同一で、メチル基、エチル
基のいずれかであるものが更に好ましい。
ものが具体的に挙げられる。 n=0である、モノエーテルビスオキセタン類 n=1で、Zがアルキレン基(炭素鎖内部に、不飽和
結合、脂肪族炭化水素環、又は芳香環を含んでいてもよ
い)である、ジエーテルビスオキセタン類 n=2〜30の整数で、Zがエチレン基である、ポリ
エーテルビスオキセタン類
しては、例えば、ビス(3−エチル−3−オキセタニ
ル)メチルエーテル、ビス(3−メチル−3−オキセタ
ニル)メチルエーテルなどが挙げられる。なお、モノエ
ーテルビスオキセタン類は、例えば、3−アルキル−3
−ヒドロキシメチルオキセタンと3−アルキル−3−ヒ
ドロキシメチルオキセタンのp−トルエンスルホニルク
ロライドとを反応させることにより合成される。
いて、アルキレン基(Z)は、炭素鎖内部に、不飽和結
合、脂肪族炭化水素環、又は芳香環を形成しているもの
であってもよい。即ち、このアルキレン基としては、エ
チレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基等の炭
素数2〜12のアルキレン基が挙げられるが、更に、式
(2)で表される基などの炭素鎖内部に不飽和結合(炭
素−炭素二重結合等)を形成している炭素数4〜6のア
ルキレン基や、式(3)で表される基などの炭素鎖内部
に脂肪族炭化水素環(シクロヘキサン環等)を形成して
いる炭素数2〜6(環の炭素原子を除く)のアルキレン
基や、キシリレン基及び式(4)で表される基などの炭
素鎖内部に芳香環(ベンゼン環等)を形成している炭素
数2〜6(環の炭素原子を除く)のアルキレン基(o
−、m−、p−等の各異性体を含む)なども挙げること
ができる。
えば、1,2−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメ
トキシ)エタン、1,4−ビス(3−エチル−3−オキ
セタニルメトキシ)ブタン、1,6−ビス(3−エチル
−3−オキセタニルメトキシ)ヘキサンや、1,4−ビ
ス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)−2−ブ
テンや、1,4−ビス(3−エチル−3−オキセタニル
メトキシ)メチルシクロヘキサンや、1,4−ビス(3
−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチルベンゼ
ン、4,4’−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメ
トキシ)メチルビフェニル、4,4’−ビス(3−メチ
ル−3−オキセタニルメトキシ)メチルビフェニルなど
が挙げられる。
えば、相当するジブロマイド(キシリレンジブロマイ
ド、エチレンジブロマイド等)と3−アルキル−3−ヒ
ドロキシメチルオキセタンを反応させることによって合
成される。
しては、例えば、ジエチレングリコールビス(3−エチ
ル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリエチレン
グリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチ
ル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(3−エ
チル−3−オキセタニルメチル)エーテルなどが挙げら
れる。なお、ポリエーテルビスオキセタン類は、例え
ば、相当するポリエチレングリコール(ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリ
コール等)と3−アルキル−3−ヒドロキシメチルオキ
セタンのp−トルエンスルホニルクロライドとを反応さ
せることにより合成される。
では、ビス(3−エチル−3−オキセタニル)メチルエ
ーテル、1,2−ビス(3−エチル−3−オキセタニル
メトキシ)エタン、1,4−ビス(3−エチル−3−オ
キセタニルメトキシ)メチルベンゼン、4,4’−ビス
(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチルビフ
ェニルなどが特に好ましい。
ップリング剤としては、前記オキセタン化合物と被着材
(特に、ガラスなどの無機質材料)の表面とを化学結合
させることができるものであれば、どのようなものでも
用いることができるが、中でも、前記オキセタン化合物
と無機質材料を化学結合させることができるシランカッ
プリング剤が好適に挙げられる。このようなシランカッ
プリング剤としては、無機質材料と化学結合する反応基
(アルコキシシリル基、シラノール等)と前記オキセタ
ン化合物と化学結合するか若しくは親和性を有する反応
基(ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基
等)とをそれぞれ少なくとも1個有する有機ケイ素化合
物が好ましく、例えば、KBM−303、KBM−40
3(以上、信越化学製)、AL−M、KR−TTS(以
上、味の素製)等が具体的に挙げられる。
熱カチオン重合開始剤としては、加熱によりオキセタン
環の開環及びカチオン重合を開始させることができる化
合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が挙げられ
る。このような化合物としては、以下に示すような各種
オニウム塩、例えば、式(5)で示される第四級アンモ
ニウム塩、式(6)で示されるホスホニウム塩、式
(7)〜(11)で示されるスルホニウム塩などを挙げ
ることができる。
素数5〜12のシクロアルキル基、炭素数3〜12のア
ルケニル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜
12のアラルキル基、叉は炭素数1〜20のアルコキシ
基であり、互いに同一でも異なっていてもよく、置換基
を有していてもよい。また、R3〜R6のうちの2個が互
いに結合して、N、P、O、叉はS原子を含む複素環を
形成していてもよい。X-は対イオンを表し、BF4 -、
AsF6 -、SbF6 -、SbCl6 -、(C6F5)4B-、S
bF5(OH)-、HSO4 -、p−CH3C6H4SO3 -、
HCO3 -、H2PO4 -、CH3CO2 -、ハロゲンイオン
(Cl-、Br-、I-等)などから選ばれる。)
R6、X-と同様である。また、Arは置換基を有してい
てもよいアリール基を表す。)
〜R6、X-、Arと同様である。)
ある。)
ば、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレー
ト、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェ
ート、テトラブチルアンモニウムハイドロジェンサルフ
ェート、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレ
ート、テトラエチルアンモニウムp−トルエンスルホネ
ート、N,N−ジメチル−N−ベンジルアニリニウムヘ
キサフルオロアンチモネート、N,N−ジメチル−N−
ベンジルアニリニウムテトラフルオロボレート、N,N
−ジメチル−N−ベンジルピリジニウムヘキサフルオロ
アンチモネート、N,N−ジエチル−N−ベンジルトリ
フルオロメタンスルホネート、N,N−ジメチル−N−
(4−メトキシベンジル)ピリジニウムヘキサフルオロ
アンチモネート、N,N−ジエチル−N−(4−メトキ
シベンジル)トルイジニウムヘキサフルオロアンチモネ
ートなどが具体的に挙げられる。
ば、エチルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロア
ンチモネート、テトラブチルホスホニウムヘキサフルオ
ロアンチモネートなどが具体的に挙げられる。
えば、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレー
ト、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモ
ネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアル
シネート、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウ
ムヘキサフルオロアルシネート、ジフェニル(4−フェ
ニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアルシ
ネートや、
化製)、アデカオプトンSP−170、アデカオプトン
CP−66、アデカオプトンCP−77や、
製)、サンエイドSI−80L、サンエイドSI−10
0Lや、CYRACURE UVI−6970(以下、
ユニオン・カーバイド製)、CYRACURE UVI
−6974、CYRACURE UVI−6990や、
トリック製)、UVI−509や、FC−508(以
下、ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュ
アリング製)、FC−509や、
製)、CD−1011や、CIシリーズの製品(日本曹
達製)などが具体的に挙げられる。
ジアゾニウム塩や、式(11)で示されるヨードニウム
塩も熱カチオン重合開始剤として使用できる。
る。)
CURE(アメリカン・キャン製)、ULTRASET
(旭電化製)などが挙げられる。
ェニルヨードニウムヘキサフルオロアルシネート、ビス
(4−クロロフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロア
ルシネート、ビス(4−ブロモフェニル)ヨードニウム
ヘキサフルオロアルシネート、フェニル(4−メトキシ
フェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアルシネート、
UV−9310C(東芝シリコーン製)、Photoi
nitiator2074(ローヌ・プーラン製)、U
VEシリーズの製品(ゼネラル・エレクトリック製)、
FCシリーズの製品(ミネソタ・マイニング・アンド・
マニュファクチュアリング製)などが挙げられる。
硬化型接着剤組成物は、前記のオキセタン化合物、カッ
プリング剤、及び加熱重合開始剤を含んで成る。この組
成物において、カップリング剤は、オキセタン化合物1
00重量部に対して0.1〜10重量部、更には2〜1
0重量部含まれていることが好ましく、加熱重合開始剤
は、オキセタン化合物100重量部に対して0.1〜1
0重量部、更には0.5〜6重量部含まれていることが
好ましい。
しては、オキセタン化合物100重量部に対して、カッ
プリング剤を0.1〜10重量部、加熱重合開始剤を
0.1〜10重量部含むもの(A)が好ましく、中で
も、オキセタン化合物100重量部に対して、カップリ
ング剤を2〜10重量部、加熱重合開始剤を0.5〜6
重量部含むもの(B)が更に好ましい。
は、前記カップリング剤に加えて、脂環式エポキシ化合
物を単独又は複数で含んでいることが好ましい。その含
有割合は特に制限されるものではないが、オキセタン化
合物100重量部に対して1〜200重量部、更には5
〜100重量部程度であることが好ましい。
UVR−6110,UVR−6128(以上、UCC
製)、セロキサイド2021、セロキサイド2081、
セロキサイド3000(以上、ダイセル製)等の市販品
を用いることができる。
は、変性シリコーンオイルを単独又は複数で更に含んで
いることが好ましい。その含有割合は、オキセタン化合
物100重量部に対して0.1〜10重量部であること
が好ましい。
リコーンオイル(アミノ変性、エポキシ変性、カルボキ
シル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、フェノ
ール変性、片末端変性、異種官能基変性のものなど)
や、非反応性シリコーンオイル(ポリエーテル変性、メ
チルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪酸変性、親
水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸含有、
フッ素変性のものなど)を用いることができる。具体的
には、反応性シリコーンオイルとして、KF−105
(信越化学製)など、非反応性シリコーンオイルとし
て、KF−303、FL−100(以上、信越化学製)
などが好ましく用いられる。
しては、前記(A)又は(B)の組成を有するものであ
って、オキセタン化合物100重量部に対して、脂環式
エポキシ化合物を1〜200重量部更に含むものが好ま
しい。そして、更には、前記(A)又は(B)の組成を
有するものであって、オキセタン化合物100重量部に
対して、脂環式エポキシ化合物を1〜200重量部、変
性シリコーンオイルを0.1〜10重量部含むものが特
に好ましい。
合して調製されるが、このときの温度は熱カチオン重合
を誘発しない温度、例えば、50℃未満、更には10〜
30℃であることが好ましい。通常は常温で調製され
る。また、調製時の圧力や雰囲気は特に制限されず、通
常は空気中にて常圧でよい。
法は特に制限されず、例えば、第1の被着材に該組成物
を塗布し、次いで第2の被着材を貼り合せるか、或い
は、第1と第2の被着材を積層してその間隙に該組成物
を浸透させるかした後、加熱して硬化させることにより
接着剤として用いることができる。この加熱温度は、前
記組成物が溶融状態を維持できる温度であることが好ま
しく、50℃以上、更には50〜200℃、特に60〜
160℃の範囲であることが好ましい。
よって異なるが、通常は1分〜10時間、好ましくは5
分〜5時間、更に好ましくは10分〜1時間程度であれ
ばよい。また、加熱時の圧力は前記の溶融状態が維持で
きれば特に制限されず、常圧、加圧、減圧のいずれでも
よい。
(鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、その他金属、合金
等)や、セメント系無機質材料(セメントモルタル、コ
ンクリート等)、セラミック系無機質材料(フィルム、
プレート、成形部品、その他の造形品を含む)などの無
機質材料が好ましく挙げられる。その中では、金属系無
機質材料、特に鋼板(鉄、ステンレス鋼等)が好まし
い。即ち、本発明の加熱硬化型接着剤組成物は金属系無
機質材料用(特に鋼板用)として有用である。被着材と
しては、被着材の厚さは加熱に支障がなければ特に制限
されない。
体的に説明する。但し、加熱硬化型接着剤組成物の評価
は以下のように行った。
さ約1.6mm×幅25mm)を被着材として試験片を
調製した。即ち、その両端にテフロン(登録商標)粘着
テープ(厚さ150μm×幅約1mm)をスペーサーと
して貼り、その鋼板の先端から約10mmを重ね合せて
クリップで固定した後、鋼板の間隙に加熱硬化型接着剤
組成物を浸透させ、予め120℃に設定されたオーブン
により加熱して硬化させた(接着面積25×10m
m2)。次いで、この試験片をテンシロン引張り試験機
により引張り強度5mm/minで180度剪断強度を
測定した。
イル、及び加熱重合開始剤を配合して表1記載の組成を
有する液状の加熱硬化型接着剤組成物を調製した。次い
で、前記方法により各組成物の剪断強度を測定した。な
お、表中、組成物各成分の数値はg単位である(以下、
同様)。その結果、本発明の組成物はいずれも高い剪断
強度を有していた(表1)。
同様に液状の加熱硬化型接着剤組成物を調製して、各組
成物の剪断強度を測定した。その結果、オキセタン化合
物を含まないものは鋼板が簡単に剥離し、カップリング
剤を含まないものは剪断強度が低かった(表1)。
に、脂環式エポキシ化合物を更に含む液状の加熱硬化型
接着剤組成物を調製して、各組成物の剪断強度を測定し
た。その結果、脂環式エポキシ化合物を更に含むことに
より、剪断強度が向上した(表2)。
類を変えた)ほかは、実施例1と同様に、液状の加熱硬
化型接着剤組成物を調製して、各組成物の剪断強度を測
定した。その結果、本発明の組成物はいずれも高い剪断
強度を有していた(表3)。
類を変えて脂環式エポキシ化合物を更に含有させた)ほ
かは、実施例1と同様に、脂環式エポキシ化合物を更に
含む液状の加熱硬化型接着剤組成物を調製して、各組成
物の剪断強度を測定した。その結果、本発明の組成物は
いずれも高い剪断強度を有していた(表3)。
優れている加熱硬化型接着剤組成物を提供することがで
きる。本発明の加熱硬化型接着剤組成物は、無機質材料
(特に鋼板等の金属系無機質材料)を被着材として用い
る場合に有用である。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 オキセタン化合物、カップリング剤、及
び加熱重合開始剤を含んで成る熱硬化型接着剤組成物。 - 【請求項2】 オキセタン化合物100重量部に対し
て、カップリング剤を0.1〜10重量部、加熱重合開
始剤を0.1〜10重量部含む、請求項1記載の熱硬化
型接着剤組成物。 - 【請求項3】 脂環式エポキシ化合物を更に含む、請求
項1記載の熱硬化型接着剤組成物。 - 【請求項4】 変性シリコーンオイルを更に含む、請求
項1又は2記載の熱硬化型接着剤組成物。 - 【請求項5】 オキセタン化合物がエーテル型ビスオキ
セタン化合物である、請求項1〜4のいずれかに記載の
熱硬化型接着剤組成物。
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