JP2015509126A - 二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システム - Google Patents

二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システム Download PDF

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Abstract

二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムが提供される。

Description

二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムが提供される。
シアノアクリレート接着剤等の硬化性組成物は、特定の基材に依存して一般に数分、しばしば数秒で幅広い範囲の基材を迅速に接合する優れた能力のために良く認知されている。
シアノアクリレートの重合は、通常の大気条件下で大抵の表面上に見出される求核試薬により開始される。表面の化学反応による開始は、2つの表面間のシアノアクリレートの小さな層と2つの表面が密接に接触しているときに十分な開始種が利用可能になっていることを意味する。これらの条件下では、強い接合が短期間の間で得られる。したがって、本質的には、シアノアクリレートは、しばしば瞬間接着剤として機能する。
シアノアクリレート接着剤の性能、特に耐久性は、高温条件および/または高相対湿度条件にさらされたときにしばしば疑わしくなる。これらの用途に依存した欠点の除去に取り組むために、多数の添加剤が、シアノアクリレート接着剤配合物へ組み入れのために割り出されてきた。改善は、依然として有益と見られているであろう。
種々の添加剤および充填剤が、物理的特性を改質するためにシアノアクリレート組成物に添加されてきた。
例えば、Serniukらの米国特許第3,183,217号は、モノマーがフリーデル−クラフツハロゲン化物と錯体形成する、メタクリル酸またはメチルメタクリレートモノマーと、非極性または若干極性のオレフィンとのフリーラジカル重合を開示している。
Takeshitaの米国特許第3,963,772号は、ポリマー鎖の一端をより反応性のアルキレン単位によって十分に末端化された短鎖交互コポリマーをもたらす、アルキレンとアクリルモノマーとの液体テロマーを開示している。液体テロマーは、その液相のため充填剤、添加剤等の早い組み込みを可能にする、高分子量ゴム用のエラストマー性ポリマーを製造するのに有用である。
O’Connorの米国特許第4,440,910号は、エラストマーすなわちアクリルゴムの添加により達成される、改善された靱性を有するシアノアクリレート組成物を対象としている。これらのゴムは、(i)アクリル酸のアルキルエステルのホモポリマー、(ii)低級アルケン等の別の重合性モノマーとアクリル酸のアルキルエステルまたはアクリル酸のアルコキシエステルとのコポリマー、(iii)アクリル酸のアルキルエステルのコポリマー、(iv)アクリル酸のアルコキシエステルのコポリマー、および(v)これらの混合物のいずれかである。
Milletらの米国特許第4,560,723号は、コアシェルポリマーを含む強靭化剤と1つまたは複数の無置換または置換アリール基を内包する有機化合物を含むサステナー(sustainer)とを内包する、シアノアクリレート接着剤組成物を開示している。サステナーは、接着剤の硬化接合の熱エージング後の靱性の保持を改善することが報告されている。コアシェルポリマーは、コアシェルポリマー製造プロセスから残った塩、石けんまたはその他の求核性種等、重合を引き起こすあらゆる不純物を除去するために酸洗浄によって処理される。
Mitryの米国特許第5,340,873号は、二塩基性脂肪族または芳香族カルボン酸およびグリコールに由来する強靭化に有効な量のポリエステルポリマーを組み入れることにより改善された靱性を有する、シアノアクリレート接着剤組成物を開示している。
Ohsawaらの米国特許第5,994,464号は、シアノアクリレートモノマー、シアノアクリレートモノマーと相容性または相溶性のエラストマー、および、シアノアクリレートモノマーと相溶性だが相容性ではないコアシェルポリマーを内包する、シアノアクリレート接着剤組成物を開示している。
Wojciakの米国特許第6,833,196号は、鋼とEPDMゴム基材との間のシアノアクリレート組成物の靱性を増強する方法を開示している。開示された方法は、シアノアクリレート成分を提供するステップ、ならびに、メチルメタクリル酸モノマーと、ブチルアクリル酸モノマーおよびイソボルニルアクリル酸モノマーの少なくとも1つとを含む強靭化剤を提供し、それによりアクリル酸モノマー強靭化剤がシアノアクリレート組成物の靱性を増強し、その結果、硬化したときにシアノアクリレート組成物が室温での72時間の硬化および121℃での2時間の後硬化の後、約4400psi超の平均引張せん断強度を有するようになるステップにより規定されている。
(メタ)アクリル酸エステル(すなわち、アクリレート)のフリーラジカル重合により硬化する反応性アクリル系接着剤が公知であるが、特定の欠点に悩んでいる。商業的に重要なアクリル系接着剤、特にメチルメタクリレートから作り出されるアクリル系接着剤は、不快な臭気を有する傾向がある。メチルメタクリレートをベースとしたアクリル系接着剤はまた、低い引火点(約59°F)も有する。低い引火点は、接着剤の貯蔵および輸送中に特に問題である。引火点が141°F以下ならば、米国運輸省は製品を「可燃性」として分類しており、表示ならびに特殊な貯蔵および輸送条件を要求している。
米国特許第6,562,181号は、(a)オレフィン基の不飽和炭素原子にそれぞれ直接結合した少なくとも3つの官能基を有するオレフィン基を含む、三官能性の第1のオレフィン系モノマー、(b)第1のモノマーと共重合できるオレフィン系の第2のモノマー、(c)レドックス開始剤系、および(d)反応性希釈剤を含む、接着剤組成物であって、組成物が室温で液体であり、100%反応性であり、揮発性有機溶媒をほとんど不含であり、室温で硬化性である接着剤組成物を記述することにより、先行する段落中で扱われた課題に対する解決策を提供することを意図していた。
米国特許第3,183,217号明細書 米国特許第3,963,772号明細書 米国特許第4,440,910号明細書 米国特許第4,560,723号明細書 米国特許第5,340,873号明細書 米国特許第5,994,464号明細書 米国特許第6,833,196号明細書 米国特許第6,562,181号明細書
技術状況に関わらず、より多様な基材および/または(メタ)アクリレート組成物で見られる選択基材における、改善された接合力と共に、急速な硬化時間などの瞬間接着剤の特徴、ならびにシアノアクリレートで観察される金属およびプラスチック等の幅広い範囲の基材を接合する能力の両方を有する接着剤システムを提供することが望ましいであろう。また、保管寿命安定性または接着剤性能を損なうことなく体積比1:1において混合可能な、低減された臭気および燃焼性を有する二液型反応性接着剤を提供することが望ましいであろう。
一態様において、
(a)シアノアクリレート成分および過酸化物触媒を含む第1の部分、ならびに
(b)(メタ)アクリレート成分、マレイミド含有化合物、イタコンアミド含有化合物またはナジイミド含有化合物、および遷移金属等のフリーラジカル硬化性成分を含む第2の部分
を含む、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性組成物が提供される。共に混ぜ合わされたとき、第1の部分の過酸化物触媒が第2の部分のフリーラジカル硬化性成分の硬化を開始させ、第2の部分の遷移金属が第1の部分のシアノアクリレートの硬化を開始させる。
混合して使用する前に第1の部分および第2の部分が相互作用しないため、室温硬化性になっている前記組成物は、多種多様な材料から構築された基材にわたって良好な性能を提供し、従来のシアノアクリレート組成物を超える改善された耐久性性能、ならびに従来のフリーラジカル硬化性組成物を超える改善された硬化時間および改善された接合力を提供する。
金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。 金属(すなわち、グリットブラストされた軟鋼およびアルミニウム)およびプラスチック(すなわち、PVC、ABS、PMMAまたはPC)基材を接合するのに使用される様々な接着剤システムの棒グラフが図示されており、性能はMPasにおいて測定され、Y軸上に示されている。
A部分
シアノアクリレート成分には、HC=C(CN)−COORにより表されるもの等のシアノアクリレートモノマーが挙げられ、式中、Rは、C1〜15アルキル、C2〜15アルコキシアルキル、C3〜15シクロアルキル、C2〜15アルケニル、C7〜15アラルキル、C6〜15アリール、C3〜15アリルおよびC1〜15ハロアルキル基から選択される。望ましくは、シアノアクリレートモノマーは、メチルシアノアクリレート、エチル−2−シアノアクリレート(「ECA」)、プロピルシアノアクリレート、ブチルシアノアクリレート(n−ブチル−2−シアノアクリレート等)、オクチルシアノアクリレート、アリルシアノアクリレート、β−メトキシエチルシアノアクリレートおよびこれらの組合せから選択される。特に望ましいものは、エチル−2−シアノアクリレートである。
シアノアクリレート成分は、約50重量パーセントから約99.98重量パーセントまでの範囲の量でA部分組成物中に組み入れるべきであり、例としては約90重量パーセントから約99重量パーセントまでが望ましく、A部分組成物の約92重量パーセントから約97重量パーセントまでが特に望ましい。
二液型接着剤システムのA部分組成物中に組み入れようとする過酸化物触媒として、t−ブチルパーベンゾエート等のパーベンゾエートを使用すべきである。
一般的に、過酸化物触媒の量は、組成物の約0.001重量パーセントから約10.00重量パーセントまでの、望ましくは組成物の約0.01重量パーセントから約5.00重量パーセントまでの、例としては組成物の約0.50重量パーセントから2.50重量パーセントまでの範囲に収まるべきである。
添加剤を、改善された硬化速度、改善された保管寿命安定性、可撓性、チクソトロピー、増大された粘度、色、および改善された靱性等の物理的特性を改質するために接着剤システムのA部分組成物中に組み入れてよい。したがって、このような添加剤は、促進剤、フリーラジカル安定剤、アニオン性安定剤、ゲル化剤、増粘剤[PMMA等]、チクソトロピー付与剤(ヒュームドシリカ等)、染料、強靭化剤、可塑剤およびこれらの組合せから選択することができる。
1つまたは複数の促進剤もまた、シアノアクリレート成分の硬化を促進するために接着剤システム、特にA部分組成物中に使用されることがある。このような促進剤は、カリックスアレーンおよびオキサカリックスアレーン、シラクラウン、クラウンエーテル、シクロデキストリン、ポリ(エチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、エトキシル化ヒドロキシ化合物(ethoxylated hydric compounds)ならびにこれらの組合せから選択することができる。
カリックスアレーンおよびオキサカリックスアレーンに関しては数多くが公知であり、特許文献において報告されている。例えば米国特許第4,556,700号、第4,622,414号、第4,636,539号、第4,695,615号、第4,718,966号、および第4,855,461号を参照されたく、これらのそれぞれの開示は、参照によりこれにて本明細書に明示的に組み込む。
例えば、カリックスアレーンに関しては、以下の構造の範囲内のものが、本明細書において有用であり、
Figure 2015509126
式中、Rは、アルキル、アルコキシ、置換アルキルまたは置換アルコキシであり、Rは、Hまたはアルキルであり、nは4、6または8である。
特に望ましいカリックスアレーンの1つは、テトラブチルテトラ[2−エトキシ−2−オキソエトキシ]カリックス−4−アレーンである。
多数のクラウンエーテルが公知である。例えば、本明細書において個別にまたは組み合わせて使用され得る例には、15−クラウン−5、18−クラウン−6、ジベンゾ−18−クラウン−6、ベンゾ−15−クラウン−5−ジベンゾ−24−クラウン−8、ジベンゾ−30−クラウン−10、トリベンゾ−18−クラウン−6、asym−ジベンゾ−22−クラウン−6、ジベンゾ−14−クラウン−4、ジシクロヘキシル−18−クラウン−6、ジシクロヘキシル−24−クラウン−8、シクロヘキシル−12−クラウン−4、1,2−デカリル−15−クラウン−5、1,2−ナフト−15−クラウン−5、3,4,5−ナフチル−16−クラウン−5、1,2−メチル−ベンゾ−18−クラウン−6、1,2−メチルベンゾ−5、6−メチルベンゾ−18−クラウン−6、1,2−t−ブチル−18−クラウン−6、1,2−ビニルベンゾ−15−クラウン−5、1,2−ビニルベンゾ−18−クラウン−6、1,2−t−ブチル−シクロヘキシル−18−クラウン−6、asym−ジベンゾ−22−クラウン−6および1,2−ベンゾ−1,4−ベンゾ−5−オキシゲン−20−クラウン−7が挙げられる。米国特許第4,837,260号(Sato)を参照されたく、その開示は、参照によりこれにて本明細書に明示的に組み込む。
シラクラウンに関してはやはり数多くが公知であり、文献において報告されている。例えば、一般的なシラクラウンは、以下の構造の範囲内で表すことができ、
Figure 2015509126
式中、RおよびRは、これら自体がシアノアクリレートモノマーの重合を引き起こさない有機基であり、Rは、HまたはCHであり、nは、1から4の間の整数である。適切なRおよびR基の例は、R基、メトキシ等のアルコキシ基、およびフェノキシ等のアリールオキシ基である。RおよびR基は、ハロゲンまたはその他の置換基を内包していてよく、一例はトリフルオロプロピルである。しかしながら、RおよびR基として適切でない基は、アミノ、置換アミノおよびアルキルアミノ等の塩基性基である。
本発明の組成物に有用なシラクラウン化合物の具体的な例には、
Figure 2015509126
ジメチルシラ−11−クラウン−4、
Figure 2015509126
ジメチルシラ−14−クラウン−5、
Figure 2015509126
およびジメチルシラ−17−クラウン−6が挙げられる。例えば米国特許第4,906,317号(Liu)を参照されたく、その開示は、参照によりこれにて本明細書に明示的に組み込む。
数多くのシクロデキストリンが本発明に関連して使用され得る。例えば、その開示を参照によりこれにて本明細書に明示的に組み込む米国特許第5,312,864号(Wenz)において、シアノアクリレート中に少なくとも部分的に可溶なα、βまたはγ−シクロデキストリンのヒドロキシル基誘導体として記述および請求されたシクロデキストリンは、促進剤成分としての本明細書における使用のために適当な選択であろう。
さらに、本明細書における使用に適したポリ(エチレングリコール)ジ(メタ)アクリレートには、以下の構造の範囲内のものが挙げられ、
Figure 2015509126
式中、nは、3から12の範囲内等、3より大きく、nは、特に望ましいとき9である。より具体的な例には、PEG200DMA(ここで、nは約4である)、PEG400DMA(ここで、nは約9である)、PEG600DMA(ここで、nは約14である)、およびPEG800DMA(ここで、nは約19である)が挙げられ、ここで、数(例えば、400)は、グラム/モル(すなわち、400g/mol)として表された、2つのメタクリレート基を除外した分子のグリコール部分の平均分子量を表している。特に望ましいPEG DMAは、PEG400DMAである。
また、エトキシル化ヒドロキシ化合物(すなわち用いられ得るエトキシ化脂肪アルコール)に関して適当なものは、以下の構造の範囲内のものから選択することができ、
Figure 2015509126
式中、Cは、直鎖または分岐鎖アルキルまたはアルケニルであり得、mは、5から20まで等、1から30の間の整数であり、nは、5から15まで等、2から30の間の整数であり、Rは、HまたはC1〜6アルキル等のアルキルであってよい。
さらに、以下の構造の範囲内に包含されている促進剤、
Figure 2015509126
(式中、Rは、水素、C1〜6アルキル、C1〜6アルキルオキシ、アルキルチオエーテル、ハロアルキル、カルボン酸およびそのエステル、スルフィン酸、スルホン酸および亜硫酸ならびにそれらのエステル、ホスフィン酸、ホスホン酸および亜リン酸ならびにこれらのエステルであり、Zは、ポリエーテルのリンカーであり、nは1〜12であり、pは1〜3である)は、上記で規定されている通りであり、R’はRと同じであり、gはnと同じである。
この種類の内で促進剤成分として特に望ましい化学物質は、
Figure 2015509126
であり、式中、足し合わせたnとmは、12以上である。
促進剤は、約0.01重量パーセントから約10重量パーセントまでの範囲の量で組成物中に組み入れるべきであり、約0.1重量パーセントから約0.5重量パーセントまでの範囲が望ましく、全組成物の約0.4重量パーセントが特に望ましい。
接着剤システムのA部分組成物に有用な安定剤には、フリーラジカル安定剤、アニオン性安定剤、および、これらの組合せを含む安定剤パッケージが挙げられる。このような安定剤の特定名および量は、当業者に周知である。例えば米国特許第5,530,037号および第6,607,632号を参照されたく、これらのそれぞれの開示は、参照によりこれにて本明細書に組み込む。一般的に使用されているフリーラジカル安定剤にはヒドロキノンが挙げられるが、一般的に使用されているアニオン性安定剤には、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素−エーテラート、三酸化硫黄(およびこれらの加水分解生成物)およびメタンスルホン酸が挙げられる。
B部分
接着剤システムのB部分組成物中への使用のためのフリーラジカル硬化性モノマーには、(メタ)アクリレートモノマー、マレイミド含有化合物、イタコンアミド含有化合物またはナジイミド含有化合物およびこれらの組合せが挙げられる。
接着剤システムの組成物のB部分中への使用のための(メタ)アクリレートモノマーには、多数の(メタ)アクリレートモノマーが挙げられ、(メタ)アクリレートモノマーのいくつかは芳香族であるがその他のものは脂肪族であり、さらにその他のものは脂環式である。このような(メタ)アクリレートモノマーの例には、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフラン(メタ)アクリレートおよびジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(「HPMA」)、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(「TMPTMA」)、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート(「TRIEGMA」)、ベンジルメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ジ(ペンタメチレングリコール)ジメタクリレート、テトラエチレンジグリコールジアクリレート、ジグリセロールテトラメタクリレート、テトラメチレンジメタクリレート、エチレンジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートならびにビスフェノール−Aモノおよびジ(メタ)アクリレート、例としてはエトキシ化ビスフェノール−A(メタ)アクリレート(「EBIPMA」)、ビスフェノール−Fモノおよびジ(メタ)アクリレート、例としてはエトキシ化ビスフェノール−F(メタ)アクリレート、ならびにメタクリレート官能性ウレタン等の二官能性または三官能性(メタ)アクリレートが挙げられる。
マレイミド、ナジイミド、およびイタコンイミドには、それぞれ下記の構造I、IIおよびIIIを有する化合物が挙げられ、
Figure 2015509126
式中、m=1〜15、p=0〜15、各Rは独立に、水素または低級アルキルから選択され、Jは、有機基または有機シロキサン基、およびこれらの2つ以上の組合せを含む、一価または多価部分である。
マレイミド、イタコンイミドおよびナジイミドのより具体的な代表例には、構造I、II、またはIIIに対応するものが挙げられ、式中、m=1〜6、p=0、Rは独立に、水素または低級アルキルから選択され、Jは、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、ポリシロキサン、ポリシロキサン−ポリウレタンブロックコポリマー、およびこれらの2つ以上の組合せから選択され、共有結合、−O−、−S−、−NR−、−O−C(O)−、−O−C(O)−O−、−O−C(O)−NR−、−NR−C(O)−、−NR−C(O)−O−、−NR−C(O)−NR−、−S−C(O)−、−S−C(O)−O−、−S−C(O)−NR−、−S(O)−、−S(O)−、−O−S(O)−、−O−S(O)−O−、−O−S(O)−NR−、−O−S(O)−、−O−S(O)−O−、−O−S(O)−NR−、−O−NR−C(O)−、−O−NR−C(O)−O−、−O−NR−C(O)−NR−、−NR−O−C(O)−、−NR−O−C(O)−O−、−NR−O−C(O)−NR−、−O−NR−C(S)−、−O−NR−C(S)−O−、−O−NR−C(S)−NR−、−NR−O−C(S)−、−NR−O−C(S)−O−、−NR−O−C(S)−NR−、−O−C(S)−、−O−C(S)−O−、−O−C(S)−NR−、−NR−C(S)−、−NR−C(S)−O−、−NR−C(S)−NR−、−S−S(O)−、−S−S(O)−O−、−S−S(O)−NR−、−NR−O−S(O)−、−NR−O−S(O)−O−、−NR−O−S(O)−NR−、−NR−O−S(O)−、−NR−O−S(O)−O−、−NR−O−S(O)−NR−、−O−NR−S(O)−、−O−NR−S(O)−O−、−O−NR−S(O)−NR−、−O−NR−S(O)−O−、−O−NR−S(O)−NR−、−O−NR−S(O)−、−O−P(O)R−、−S−P(O)R−、−NR−P(O)R−、から選択される1つまたは複数のリンカーを任意により内包する、一価または多価基であり、式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキル、およびこれらの任意の2つ以上の組合せである。
上述した一価または多価基の1つまたは複数が、上述したリンカーの1つまたは複数を内包し、マレイミド、ナジイミドまたはイタコンイミド基の付属基「J」を形成する場合、当業者には容易に認識されるように、例えば、オキシアルキル、チオアルキル、アミノアルキル、カルボキシルアルキル、オキシアルケニル、チオアルケニル、アミノアルケニル、カルボキシアルケニル、オキシアルキニル、チオアルキニル、アミノアルキニル、カルボキシアルキニル、オキシシクロアルキル、チオシクロアルキル、アミノシクロアルキル、カルボキシシクロアルキル、オキシシクロアルケニル、チオシクロアルケニル、アミノシクロアルケニル、カルボキシシクロアルケニル、ヘテロ環式、オキシヘテロ環式、チオヘテロ環式、アミノヘテロ環式、カルボキシヘテロ環式、オキシアリール、チオアリール、アミノアリール、カルボキシアリール、ヘテロアリール、オキシヘテロアリール、チオヘテロアリール、アミノヘテロアリール、カルボキシヘテロアリール、オキシアルキルアリール、チオアルキルアリール、アミノアルキルアリール、カルボキシアルキルアリール、オキシアリールアルキル、チオアリールアルキル、アミノアリールアルキル、カルボキシアリールアルキル、オキシアリールアルケニル、チオアリールアルケニル、アミノアリールアルケニル、カルボキシアリールアルケニル、オキシアルケニルアリール、チオアルケニルアリール、アミノアルケニルアリール、カルボキシアルケニルアリール、オキシアリールアルキニル、チオアリールアルキニル、アミノアリールアルキニル、カルボキシアリールアルキニル、オキシアルキニルアリール、チオアルキニルアリール、アミノアルキニルアリールまたはカルボキシアルキニルアリール、オキシアルキレン、チオアルキレン、アミノアルキレン、カルボキシアルキレン、オキシアルケニレン、チオアルケニレン、アミノアルケニレン、カルボキシアルケニレン、オキシアルキニレン、チオアルキニレン、アミノアルキニレン、カルボキシアルキニレン、オキシシクロアルキレン、チオシクロアルキレン、アミノシクロアルキレン、カルボキシシクロアルキレン、オキシシクロアルケニレン、チオシクロアルケニル、アミノアルキルアリーレン、カルボキシアルキルアリーレン、オキシアリールアルキレン、チオアリールアルキレン、アミノアリールアルキレン、カルボキシアリールアルキレン、オキシアリールアルケニレン、チオアリールアルケニレン、アミノアリールアルケニレン、カルボキシアリールアルケニレン、オキシアルケニルアリーレン、チオアルケニルアリーレン、アミノアルケニルアリーレン、カルボキシアルケニルアリーレン、オキシアリールアルキニレン、チオアリールアルキニレン、アミノアリールアルキニレン、カルボキシアリールアルキニレン、オキシアルキニルアリーレン、チオアルキニルアリーレン、アミノアルキニルアリーレン、カルボキシアルキニルアリーレン、ヘテロアリーレン、オキシヘテロアリーレン、チオヘテロアリーレン、アミノヘテロアリーレン、カルボキシヘテロアリーレン、ヘテロ原子含有二価または多価環状部分、オキシヘテロ原子含有二価または多価環状部分、チオヘテロ原子含有二価または多価環状部分、アミノヘテロ原子含有二価または多価環状部分、カルボキシヘテロ原子含有二価または多価環状部分、ジスルフィド、スルホンアミド、アミノシクロアルケニレン、カルボキシシクロアルケニレン、オキシアリーレン、チオアリーレン、アミノアリーレン、カルボキシアリーレン、オキシアルキルアリーレン、チオアルキルアリーレン等といった、多種多様なリンカーを製造することができる。
別の実施形態において、本発明の実施用に企図されているマレイミド、ナジイミド、およびイタコンイミドは、構造I、II、およびIIIを有し、式中、m=1〜6、p=0〜6、Jは、アルキル鎖上の置換基としてのまたはアルキル鎖の骨格の一部としての任意により置換されているアリール部分を任意により内包しており、アルキル鎖が最大で約20個の炭素原子を有する、飽和直鎖アルキルまたは分岐鎖アルキル、
構造:
−(C(R−[Si(R−O]−Si(R−(C(R−、−(C(R−C(R)−C(O)O−(C(R−[Si(R−O]−Si(R−(C(R−O(O)C−(C(R−、または−(C(R−C(R)−O(O)C−(C(R−[Si(R−O]−Si(R−(C(R−C(O)O−(C(R−、
を有するシロキサン(式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキルであり、各Rは独立に、水素、低級アルキルまたはアリールであり、d=1〜10、e=1〜10、f=1〜50)、
構造:
[(CR−O−]−(CR
を有するポリアルキレンオキシド(式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキルであり、r=1〜10、s=1〜10、fは、上記で規定された通りである)、
構造:
Figure 2015509126
を有する芳香族基[式中、各Arは、3個から10個までの範囲の炭素原子を有する一置換、二置換または三置換芳香族またはヘテロ芳香族環であり、Zは、アルキレン鎖上の置換基としてのもしくはアルキレン鎖の骨格の一部としての飽和環状部分を任意により内包する、飽和直鎖アルキレンまたは分岐鎖アルキレン、または
構造:
−[(CR−O−]−(CR
を有するポリアルキレンオキシド(式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキルであり、rおよびsはそれぞれ、上記の通りに規定されており、qは、1から50までの範囲に収まる)である]、
構造:
Figure 2015509126
を有する二置換または三置換芳香族部分(式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキルであり、tは、2から10までの範囲に収まり、uは、2から10までの範囲に収まり、Arは、上記で規定された通りである)、
構造:
Figure 2015509126
を有する芳香族基[式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキルであり、
t=2〜10、k=1、2または3、g=1から約50まで、各Arは、上記で規定された通りであり、Eは、−O−または−NR−であり、式中、Rは、水素または低級アルキルであり、Wは、直鎖または分岐鎖アルキル、アルキレン、オキシアルキレン、アルケニル、アルケニレン、オキシアルケニレン、エステル、またはポリエステル、
構造:
−(C(R−[Si(R−O]−Si(R−(C(R−、−(C(R−C(R)−C(O)O−(C(R−[Si(R−O]−Si(R−(C(R−O(O)C−(C(R−、または−(C(R−C(R)−O(O)C−(C(R−[Si(R−O]−Si(R−(C(R−C(O)O−(C(R−、
を有するシロキサン(式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキルであり、各Rは独立に、水素、低級アルキルまたはアリールであり、d=1〜10、e=1〜10、f=1〜50)である]、
構造:
−[(CR−O−]−(CR
を有し、ヒドロキシ、アルコキシ、カルボキシ、ニトリル、シクロアルキルまたはシクロアルケニルから選択される置換基を任意により内包するポリアルキレンオキシド(式中、各Rは独立に、水素、アルキルまたは置換アルキルであり、r=1〜10、s=1〜10、fは、上記で規定された通りである)、
構造:
−U−C(O)−NR−R−NR−C(O)−(O−R−O−C(O)−NR−R−NR−C(O))−U−R
を有するウレタン基[式中、各Rは独立に、水素または低級アルキルであり、各Rは独立に、1個から18個までの炭素原子を有するアルキル、アリール、またはアリールアルキル基であり、各Rは、鎖中に最大で約100個の原子を有し、任意によりArによって置換されている、アルキルまたはアルキルオキシ鎖であり、Uは、−O−、−S−、−N(R)−、または−P(L)1,2−であり(式中、Rは上記で規定された通りであり、各Lは独立に、=O、=S、−ORまたは−R)、v=0〜50]、
ポリ環状アルケニル、またはこれらの任意の2つ以上の混合物から選択される。
構造I、IIおよびIIIのそれぞれのこのようなマレイミド含有化合物、ナジイミド含有化合物、およびイタコンイミド含有化合物のより具体的な詳述においては、各Rは独立に、水素または低級アルキル(C1〜4等)であり、−J−は、マレイミド、ナジイミドおよび/またはイタコンイミド化合物を液体に変えるのに十分な長さおよび分岐を有する、分岐鎖アルキル、アルキレン、アルキレンオキシド、アルキレンカルボキシルまたはアルキレンアミド種を含み、mは1、2または3である。
特に望ましいマレイミド含有化合物には、2つのマレイミド基と、その間にフェニル、ビフェニル、ビスフェニルまたはナフチルのリンカー等の芳香族基を有するものが挙げられる。
フリーラジカル硬化性成分の他にも、B部分はまた、遷移金属化合物も含む。遷移金属化合物の代表例の非網羅的なリストは、銅、バナジウム、コバルトおよび鉄の化合物である。例えば、銅化合物に関しては、銅が1または2の価数の状態である銅化合物が望ましい。このような銅(I)および(II)化合物の例の非網羅的なリストには、銅(II)3,5−ジイソプロピルサリチレート水和物、銅ビス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネート)、銅(II)ヒドロキシドホスフェート、塩化銅(II)、酢酸銅(II)一水和物、テトラキス(アセトニトリル)銅(I)ヘキサフルオロホスフェート、ギ酸銅(II)水和物、テトラキスアセトニトリル銅(I)トリフレート、テトラフルオロホウ酸銅(II)、過塩素酸銅(II)、テトラキス(アセトニトリル)銅(I)テトラフルオロボレート、水酸化銅(II)、銅(II)ヘキサフルオロアセチルアセトネート水和物および炭酸銅(II)が挙げられる。これらの銅(I)および銅(II)化合物は、(メタ)アクリレート等のキャリア媒体中に溶解または懸濁されたとき、約100ppmから約5,000ppmまでの、例えば約500ppmから約2,500ppmまでの、例えば約1,000ppmの濃度が溶液または懸濁液中に存在するようになる量で使用すべきである。
バナジウム化合物に関しては、バナジウムが2および3の価数状態であるバナジウム化合物が望ましい。このようなバナジウム(III)化合物の例には、ナフテン酸バナジウムおよびバナジルアセチルアセトネートが挙げられる。これらのバナジウム(III)化合物は、約500ppmから約2,500ppmまでの、例えば約1,000ppm等、50ppmから約5,000ppmまでの量で使用すべきである。
コバルト化合物に関しては、コバルトが2の価数状態であるコバルト化合物が望ましい。このようなコバルト(II)化合物の例には、ナフテン酸コバルト、テトラフルオロホウ酸コバルトおよびコバルトアセチルアセトネートが挙げられる。これらのコバルト(II)化合物は、約100ppmから約1000ppmまでの量で使用すべきである。
鉄化合物に関しては、鉄が3の価数状態である鉄化合物が望ましい。このような鉄(III)化合物の例には、酢酸鉄、鉄アセチルアセトネート、テトラフルオロホウ酸鉄、過塩素酸鉄、および塩化鉄が挙げられる。これらの鉄化合物は、約100ppmから約1000ppmまでの量で使用すべきである。
上述したように、添加剤は、種々の性能特性に影響を及ぼすために、A部分またはB部分組成物の片方または両方の中に組み入れることができる。
使用を企図されている充填剤には、例えば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、ダイヤモンド、グラファイト、酸化ベリリウム、マグネシア、ヒュームドシリカまたはフューズドシリカ等のシリカ、アルミナ、パーフルオロ炭化水素ポリマー(すなわち、TEFLON(登録商標))、熱可塑性ポリマー、熱可塑性エラストマー、雲母、ガラス粉末等が挙げられる。好ましくは、これらの充填剤の粒度は、約20ミクロン以下である。
シリカに関しては、シリカは、ナノ粒子サイズにおける平均粒径を有し得、すなわち、10−9メートル程度の平均粒径を有する。シリカナノ粒子は、エポキシ樹脂中に事前に分散しておくことができ、ドイツのNanoresins製の商標NANOPOCRYL(登録商標)のもとで入手可能なシリカナノ粒子から選択することができる。NANOCRYLは、シリカナノ粒子強化(メタ)アクリレートの製品群に対する商標である。シリカ相は、50nm未満の直径および極めて狭い粒度分布を有する、表面改質された合成SiOナノスフィアからなる。SiOナノスフィアは、最大で50重量パーセントのシリカを内包する樹脂に、低粘度をもたらし、(メタ)アクリレート基質中においては凝集しない分散体である。
シリカ成分は、組成物の合計重量に基づいて、約1重量パーセントから約60重量パーセントまでの、例としては約3重量パーセントから約30重量パーセントまでの、望ましくは約5重量パーセントから約20重量パーセントまでの範囲の量で存在すべきである。
特にA部分組成物中への使用を企図されている強靭化剤には、低級アルケンモノマーと(i)アクリル酸エステル、(ii)メタクリル酸エステルまたは(iii)ビニルアセテートとのエラストマー性コポリマーから選択される、エラストマー性ポリマーが挙げられ、アクリルゴム、ポリエステルウレタン、エチレン−ビニルアセテート、フッ化ゴム、イソプレン−アクリロニトリルポリマー、クロロスルフィン化ポリエチレン、およびポリビニルアセテートのホモポリマー等は、特に有用であることが見出された。[米国特許第4,440,910号(O’Connor)を参照されたく、これらのそれぞれの開示は、参照によりこれにて本明細書に明示的に組み込む。]エラストマー性ポリマーは’910号特許において、アクリル酸のアルキルエステルのホモポリマー、低級アルケン等の別の重合性モノマーとアクリル酸のアルキルエステルまたはアルコキシエステルとのコポリマー、および、アクリル酸のアルキルエステルまたはアルコキシエステルのコポリマーのいずれかとして記述されている。アクリル酸のアルキルエステルおよびアルコキシエステルと共重合し得るその他の不飽和モノマーには、ジエン、反応性のハロゲン含有不飽和化合物、および、アクリルアミド等のその他のアクリルモノマーが挙げられる。
例えば、このようなエラストマー性ポリマーの一群は、DuPontによりVAMAC N123およびVAMAC B−124等のVAMAC(登録商標)の名称のもとで製造されている、メチルアクリレートとエチレンとのコポリマーである。VAMAC N123およびVAMAC B−124は、エチレン/アクリルエラストマーのマスターバッチであることが、DuPontにより報告されている。DuPont製材料のVAMAC Gは同様のコポリマーであるが、色を提供するための充填剤または安定剤を内包していない。VAMAC VCSゴムは、それからVAMAC製品系列の残りの要素が混合される、ベースゴムであると思われる。VAMAC VCS(VAMAC MRとしても公知)は、エチレン、メチルアクリレート、およびカルボン酸硬化部位を有するモノマーの組合せの反応生成物であり、一旦形成された後は、加工助剤(剥離剤であるオクタデシルアミン、複合有機リン酸エステルおよび/またはステアリン酸等)および抗酸化剤(置換ジフェニルアミン等)がほとんど不要である。
DuPontは、エチレンおよびメチルアクリレートから製造されるゴムを、商品名VAMAC VMX1012およびVCD6200のもとで市場に提供している。VAMAC VMX1012ゴムは、ポリマー骨格中にほとんどカルボン酸を有さないと考えられている。VAMAC VCSゴムと同様に、VAMAC VMX1012およびVCD6200ゴムは、剥離剤であるオクタデシルアミン、複合有機リン酸エステルおよび/またはステアリン酸等の加工助剤、ならびに、上述した置換ジフェニルアミン等の抗酸化剤がほとんど不要である。これらのVAMACエラストマー性ポリマーのすべては、本明細書において有用である。
さらに、ビニリデンクロライド−アクリロニトリルコポリマー[米国特許第4,102,945号(Gleave)を参照されたい]およびビニルクロライド/ビニルアセテートコポリマー[米国特許第4,444,933号(Columbus)を参照されたい]を、A部分組成物中に組み入れる場合がある。当然ながら、これらの各米国特許の開示は、参照によりこれにてそれらの全体を本明細書に組み込む。
LANXESS Limitedにより商標LEVAMELT(登録商標)のもとで市販のポリエチレンとポリビニルアセテートとのコポリマーが有用である。
多様なLEVAMELTのブランドのコポリマーが入手可能であり、例えば、LEVAMELT400、LEVAMELT600およびLEVAMELT900が挙げられる。これらのLEVAMELT製品は、存在するビニルアセテートの量が異なっている。例えば、LEVAMELT400は、40重量パーセントのビニルアセテートを含む、エチレン−ビニルアセテートコポリマーを含む。LEVAMELT製品は、顆粒状形態で供給されている。顆粒は、ほとんど無色であり、シリカおよびタルクが振り掛けられている。LEVAMELTは、ペンダントアセテート基を有する飽和な主鎖を形成している、メチレン単位からなる。完全に飽和な主鎖の存在は、LEVAMELTのブランドのコポリマーが特に安定であることを示している。このことは、従来のゴムをオゾンおよびUV光による老化反応し易くしていた反応性の二重結合を全く内包しないためである。飽和骨格は、ポリマーを頑丈にすることが報告されている。
興味深いことに、ポリエチレン/ポリビニルアセテートの比に応じて、これらのLEVAMELTエラストマーの溶解度は、様々なモノマーにおいて変化し、強靭化力もまた溶解度の結果として変化する。
LEVAMELTエラストマーは、ペレット形態で入手可能であり、その他の公知のエラストマー性強靭化剤より配合するのが容易である。
ドイツ、ミュンヘンのWacker Chemie AGから市販のVINNOL(登録商標)表面コーティング樹脂は、様々な工業用途での使用に販促されている広範なビニルクロライド由来コポリマーおよびターポリマーを意味する。これらのポリマーの主要構成成分は、ビニルクロライドおよびビニルアセテートの様々な組成物である。VINNOL製品系列のターポリマーは、カルボキシル基またはヒドロキシル基をさらに内包する。これらのビニルクロライド/ビニルアセテートコポリマーおよびターポリマーもまた、使用することができる。
カルボキシル基を有するVINNOL表面コーティング樹脂は、ビニルクロライド、ビニルアセテートおよびジカルボン酸のターポリマーであり、モル組成ならびに重合度および重合プロセスの観点で相違している。これらのターポリマーは、特に金属基材上への優れた接着を示すことが報告されている。
ヒドロキシル基を有するVINNOL表面コーティング樹脂は、ビニルクロライド、ヒドロキシアクリレートおよびジカルボキシレートのコポリマーおよびターポリマーであり、組成および重合度の観点で相違している。
官能基を有さないVINNOL表面コーティング樹脂は、可変のモル組成および重合度のビニルクロライドおよびビニルアセテートのコポリマーである。
ゴム粒子、特に比較的小さな平均粒度(例えば、約500nm未満または約200nm未満)を有するゴム粒子もまた、特にB部分組成物中に組み入れる場合がある。ゴム粒子は、公知のコアシェル構造に共通したシェルを有してもよいし、または有さなくてもよい。
コアシェル構造を有するゴム粒子の場合、このような粒子は一般に、非エラストマー性ポリマー材料(すなわち、周囲温度超の、例えば約50℃超のガラス転移温度を有する熱可塑性または熱硬化性/架橋ポリマー)からなるシェルにより取り囲まれた、エラストマーまたはゴム特性(すなわち、約0℃未満、例えば約−30℃未満のガラス転移温度)を有するポリマー材料からなるコアを有する。例えば、コアは、ジエンホモポリマーまたはコポリマー(例えば、ブタジエンまたはイソプレンのホモポリマー、ブタジエンまたはイソプレンと1つまたは複数のエチレン不飽和モノマー、例としてはビニル芳香族モノマー、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリレート等とのコポリマー)からなり得るが、シェルは、1つまたは複数のモノマー、例としては(メタ)アクリレート(例えば、メチルメタクリレート)、ビニル芳香族モノマー(例えば、スチレン)、ビニルシアニド(例えば、アクリロニトリル)、不飽和の酸および無水物(例えば、アクリル酸)、(メタ)アクリルアミド等の、適切に高いガラス転移温度を有するポリマーまたはコポリマーからなり得る。その他のゴム様ポリマーもまたコアのために適切に使用することができ、ポリブチルアクリレートまたはポリシロキサンエラストマー(例えば、ポリジメチルシロキサン、特に架橋ポリジメチルシロキサン)が挙げられる。
一般的に、コアは、ゴム粒子の約50から約95重量パーセントまでを占めるが、シェルは、ゴム粒子の約5から約50重量パーセントまでを占める。
好ましくは、ゴム粒子は、サイズが比較的小さい。例えば、平均粒度は、約0.03から約2ミクロンまでまたは約0.05から約1ミクロンまでであってよい。ゴム粒子は、約200nm未満等、約500nm未満の平均直径を有し得る。例えば、コアシェルゴム粒子は、約25から約200nmまでの範囲の平均直径を有し得る。
使用時、これらのコアシェルゴムは、十分に均一な分散によって、しばしば(硬化に対する温度不偏性の観点において)予測可能な方法で、組成物中に強靭化を起こすことを可能にしており、これは、コアシェルゴムが市販に提供されたときに通例コアシェルゴム中で観察される。
前記シェルを有さないゴム粒子の場合、ゴム粒子は、このような構造のコアをベースとしてよい。
望ましくは、ゴム粒子は、サイズが比較的小さい。例えば、平均粒度は、約0.03から約2ミクロンまでまたは約0.05から約1ミクロンまでであってよい。本発明の特定の実施形態において、ゴム粒子は、約500nm未満の平均直径を有する。その他の実施形態において、平均粒度は約200nm未満である。例えば、ゴム粒子は、約25から約200nmまでのまたは約50から約150nmまでの範囲内の平均直径を有し得る。
ゴム粒子は乾燥形態で使用してもよいし、または、上述したように基質中に分散させてもよい。
一般的に、組成物は、約5重量パーセントから約35重量パーセントまでのゴム粒子を内包し得る。
異なるゴム粒子の組合せは、本発明において有利に使用される場合がある。ゴム粒子は例えば、粒度、それらの各材料のガラス転移温度、材料が官能化されるか、どの程度まで官能化されるか、および何によって官能化されるか、ならびに、それらの表面が処理されるか、およびどのくらい処理されるかで異なり得る。
本発明の使用に適したゴム粒子は、販売元から入手可能である。例えば、NEP R0401およびNEP R401S(両方ともアクリロニトリル/ブタジエンコポリマーをベースとしている)、NEP R0501(カルボキシル化アクリロニトリル/ブタジエンコポリマーをベースとしており、CAS番号9010−81−5)、NEP R0601A(ヒドロキシ末端化ポリジメチルシロキサンをベースとしており、CAS番号70131−67−8)、ならびにNEP R0701およびNEP0701S(ブタジエン/スチレン/2−ビニルピリジンコポリマーをベースとしており、CAS番号25053−48−9)等、Eliokem,Inc.により供給されているゴム粒子を使用することができる。さらに、PARALOID2314、PARALOID2300、およびPARALOID2600等、PA、フィラデルフィアのDow Chemical Co.からPARALOID(登録商標)のもとで入手可能なもの、および、STAPHYLOID AC−3832等、日本、大阪のGanz Chemical Co.,Ltd.からSTAPHYLOID(登録商標)のもとで入手可能なものも使用できる。
反応性ガスまたはその他の試薬によって処理して、例えば極性基(例えば、ヒドロキシル基、カルボン酸基)を粒子表面上に生じさせることにより粒子の外面を改質したゴム粒子もまた、本明細書での使用に適している。例示的な反応性ガスには、例えば、オゾン、Cl、F、O、SO、および酸化性ガスが挙げられる。このような試薬を用いてゴム粒子を表面改質する方法は、当技術分野において公知であり、例えば、米国特許第5,382,635号、第5,506,283号、第5,693,714号、および第5,969,053号において記述されており、これらのそれぞれは、参照によりこれにてその全体を本明細書に明示的に組み込む。Exousia Corporationにより商標VISTAMERのもとで販売されているゴム等、適切な表面改質ゴム粒子もまた、販売元から入手可能である。
ゴム粒子が最初に乾燥形態で提供される場合、接着剤組成物の硬化前にこのような粒子を確実に接着剤組成物中に良く分散させておくことが、有利な場合がある。すなわち、個々に離散したゴム粒子を提供するように、ゴム粒子の凝集体を、なるべくは、崩壊させる。これは、乾燥したゴム粒子と接着剤組成物のその他の成分との完全かつ徹底的な混合により達成され得る。
増粘剤もまた有用である。
安定剤および阻害剤もまた、早すぎる過酸化物の分解および重合を制御および予防するために用いることがある。阻害剤は、ヒドロキノン、ベンゾキノン、ナフトキノン、フェナントロキノン、アントラキノン、およびこれらの置換化合物から選択することができる。2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール等の様々なフェノールもまた、阻害剤として使用することがある。阻害剤は、重合性接着剤組成物の硬化速度に悪影響することがない、合計組成の約0.1重量%から約1.0重量%までの量で使用してよい。
第1の部分または第2の部分の少なくとも1つはまた、スルフィミド、スルホンアミド、クエン酸、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、ジカルボン酸、無水マレイン酸、マレイン酸二無水物(maleic dianhydride)、無水コハク酸および無水フタル酸等、約12以下のpKaを有する有機酸も含み得る。
実用においては使用前に、A部分およびB部分組成物のそれぞれは、装置内の別個の格納容器中に収容されており、使用のときは、前記の2つの部分を容器から出して混合し、基材表面上に塗布する。容器は、デュアルチャンバーカートリッジのチャンバーであってよく、別個のA部分およびB部分は、プランジャーを有するチャンバーを通って前進し、開口部(共通の開口部であってもよいし、または隣接した開口部であってもよい)の中を通って前進し、次いで混合分注ノズルの中を通って前進する。または、容器は、同軸のまたは並んだ袋であってよく、切断または引き裂いてその内容物を混合し、基材表面上に塗布することができる。
本発明は、後続する例についての検討によってより容易に理解される。
実施例におけるCAまたはシアノアクリレートへの言及は、逆の記載がない限り、それぞれECAまたはエチル−2−シアノアクリレートを言及している。S.d.は、記録された平均値の標準偏差を表している。各平均値は、5つの複製試料の平均である。
表1については、4つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、TRIEGMA、HPMA、およびEBACRYL1259(これらの後者は、製造者Cytec Industries Inc.により報告されている通り、脂肪族ウレタンアクリレートに与えられている商標である)の1つまたは複数をベースとしており、水和テトラフルオロホウ酸銅と混合され、シアノアクリレート成分はECAをベースとしており、安定剤としての三フッ化ホウ素と一緒にt−BPBと混合された。
Figure 2015509126
表2については、表1に記載の4つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表2は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型シアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)望ましい物理的特性を示している。図1は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表3については、4つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、表1に示されたものと同様の様式で選択した。しかしながら、ここで、シアノアクリレート成分は、(ECAの代わりの)β−メトキシシアノアクリレートをベースとしており、安定剤としての三フッ化ホウ素と一緒にt−BPBと混合された。
Figure 2015509126
表4については、表3に記載の4つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表4は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型β−メトキシシアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)望ましい物理的特性を示している。図2は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表5については、3つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、表1に示されたものと同様の様式で選択した。しかしながら、ここで、シアノアクリレート含有B部分はまた、増粘剤も内包していた。
Figure 2015509126
表6については、表5に記載の3つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表6は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型エチルシアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)物理的特性を示している。図3は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表7については、3つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、表1に示されたものと同様の様式で選択した。しかしながら、ここで、シアノアクリレート含有B部分は、β−メトキシシアノアクリレートをベースとしており、増粘剤もまた内包していた。
Figure 2015509126
表8については、表7に記載の3つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表8は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型エチルシアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)物理的特性を示している。図4は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表9については、3つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、TRIEGMA、HPMA、およびベンジルメタクリレートの1つまたは複数をベースとしており、水和テトラフルオロホウ酸銅と混合され、シアノアクリレート成分は、ECAをベースとしており、安定剤としての三フッ化ホウ素および増粘剤としてのVINNOLと一緒にt−BPBと混合された。
Figure 2015509126
表10については、表9に記載の3つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表10は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型エチルシアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)物理的特性を示している。図5は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表11については、3つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、TRIEGMA、HPMA、ベンジルメタクリレートおよびEBACRYL1259の1つまたは複数をベースとしており、水和テトラフルオロホウ酸銅と混合され、シアノアクリレート成分は、ECAをベースとしており、安定剤としての三フッ化ホウ素および増粘剤としてのVINNOLと一緒にt−BPBと混合された。
Figure 2015509126
表12については、表11に記載の3つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表12は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型エチルシアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)物理的特性を示している。図6は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表13については、3つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、表11に示されたものと同様の様式で選択したが、HEMAホスフェートを添加した。しかしながら、ここで、シアノアクリレート含有B部分は、ECAをベースとしており、安定剤としての三フッ化ホウ素および増粘剤としてのVINNOLと一緒にt−BPBと混合された。
Figure 2015509126
表14については、表12に記載の3つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表14は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型エチルシアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)物理的特性を示している。図7は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表15については、3つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、表13に示されたものと同様の様式で選択し、シアノアクリレート成分は、ECAをベースとしており、安定剤としての三フッ化ホウ素、増粘剤としてのVINNOLおよびミクロ粒子と一緒にt−BPBと混合された。
Figure 2015509126
表16については、表14に記載の3つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。(MPasにおける)引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表16は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型エチルシアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)物理的特性を示している。図8は、このデータを棒グラフ形式において示している。
表17については、3つの接着剤システムを調製しており、ここで、(メタ)アクリレート成分は、POEMA、HEMAおよびHPMAの1つまたは複数をベースとしており、(銅化合物の代わりの)水和ナフテン酸バナジウムおよび強靭化剤と混合された。シアノアクリレート成分は、ECAをベースとしており、安定剤としての三フッ化ホウ素、VAMAC増粘剤およびHEMAリン酸と一緒にt−BPBと混合された。
以下の表17については、本発明者らは、銅化合物の代わりにバナジウム化合物を用いて、二液型接着剤組成物を調製した。
Figure 2015509126
このようにして形成された二液型接着剤組成物を種々の基材に塗布し、噛み合わさった基材間で硬化させた。発現したせん断強度は、以下で表18において報告されている。
Figure 2015509126
この例において、本発明者らは、銅化合物の代わりにコバルト化合物を用いて、二液型接着剤組成物を調製した。
Figure 2015509126
Figure 2015509126
この例において、本発明者らは、遷移金属触媒としての銅化合物の特定名を変更したが、各化合物は、2,000ppmの量で使用した。表21は、様々な銅化合物を評価するのに使用されたモデル配合物を示しており、表22は、GBMSおよびPC基材で観察された性能と共に銅化合物を示している。
Figure 2015509126
Figure 2015509126
表22は、異なる銅化合物が、異なるレベルの性能を接着剤システムに提供することを示しており、これもまた、GBMSまたはPC基材といった基材の選択の間で変化する。示されたデータは、MPasにおける引張せん断強度である。
表23については、掲載された市販の接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。引張せん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
LOCTITE401[エチルシアノアクリレート(CAS番号7085−85−0)、60〜100%]、72時間硬化済み。
LOCTITE330[テトラヒドロフルフリルメタクリレート(CAS番号2455−24−5、EINECS番号219−529−5)、40〜50%、メタクリル酸(CAS番号79−41−4、EINECS番号201−204−4)、1〜10%、2−エチルヘキシルメタクリレート(CAS番号688−84−6、211−708−6)、1〜10%、ビスフェノール−Aエピクロルヒドリン樹脂、MW≦700(CAS番号25068−38−6、EINECS番号500−033−5)、1〜5%、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート(CAS番号1189−08−8、EINECS番号214−711−0)、1〜5%、およびクメンヒドロペルオキシド(CAS番号80−15−9、EINECS番号201−254−7)、0.1〜1%]
LOCTITE V5004[A部分:ベンジル2−メチルアクリレート(CAS番号2495−37−6、EINECS番号219−674−4)、40〜60%、イソボルニルメタクリレート(CAS番号7534−94−3、EINECS番号231−403−1)、10〜20%、トリメチレンジアミン(CAS番号109−76−2、203−702−7)、1〜10%、トリス(ノニルフェニル)ホスフェート(CAS番号26523−78−4、EINECS番号247−759−6)、>0.1〜<1%、およびB部分:メチルメタクリレート(CAS番号80−62−6、EINECS番号201−297−1)、20〜40%、フェノキシエチルメタクリレート(CAS番号10595−06−9、EINECS番号234−201−1)、5〜15%、メタクリル酸(CAS番号79−41−4、201−204−4)、>5〜<10%、1〜10%、テトラヒドロフルフリルメタクリレート(CAS番号2455−24−5、EINECS番号219−529−5)、1〜10%、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(CAS番号868−77−9、EINECS番号212−782−2)、1〜10%、クメンヒドロペルオキシド(CAS番号80−15−9、EINECS番号201−254−7)、0.1〜<1%、およびトリス(ノニルフェニル)ホスフェート(CAS番号26523−78−4、EINECS番号247−759−6)、>0,1〜<1%]
^LOCTITE3090[A部分:エチルシアノアクリレート(CAS番号7085−85−0)>80〜<100%、およびB部分:活性化剤]
噛み合わせて接合しようとする2つの鋼基材の片方に塗布されたLOCTITE活性化剤7387
表23にリストされた製品は、Henkel Corporationにより商業的に販売用に提供されている代表的な接着剤システムであり、ここにおける比較用の論述の目的のために使用されている。
LOCTITE401は、均一な応力分布ならびに強い張力および/またはせん断強度を要求する、難接合性材料の組立て用に設計されている。この製品は、金属、プラスチックおよびエラストマーを含めた、幅広い範囲の材料の迅速な接合を提供する。LOCTITE401はまた、木、紙、革および織物等の多孔質材料を接合するのにも適している。
LOCTITE330は、活性化剤と共に通例使用される、汎用一液型アクリル型である。金属、木、フェライト、セラミックおよびプラスチック材料は、しばしばこの製品を用いて接合される。
LOCTITE V5004は、靱性ならびにプラスチック、金属およびコンポジットへの優れた接着を提供する、構造用アクリル系接着剤である。硬化したこの製品はほぼ透明なため、透明で不可視な接着層を要求する接合用途に良く適する。LOCTITE V5004は、非常に高いせん断強度ならびに剥離、疲労、および衝撃荷重に対する抵抗性を有する。この製品は、大抵の構造用熱可塑性物質、熱硬化性物質、FRP、石、セラミック、鋼およびアルミニウムを含めた、多種多様な表面に接着する。LOCTITE V5004は、異種の材料をつなげるのに有用である。
LOCTITE3090は、プラスチック、ゴムおよび金属を含めた種々の基材への優れた接合特性を有する、二成分型急速硬化式空隙充填接着剤である。LOCTITE3090は、変化するまたは未規定の接合ギャップ(最大で5mm)を有する部品の組立て用、または過剰な接着剤の完全な硬化が要件である用途用に設計されている。このゲルの粘度は、垂直な表面上でさえも接着剤の流動を予防する。LOCTITE3090はまた、木、紙、革および織物等の多孔質材料を接合するのにも適している。
表23は、種々の基材にわたった上記接着剤システムのラップせん断強度の発現を示している。一液型シアノアクリレート接着剤システムのLOCTITE401は、エチルシアノアクリレートをベースとしている。このような一液型シアノアクリレート接着剤は、鋼等のその他の金属基材へのものより低いアルミニウムへの接合力を示している。また、それらは一旦硬化したら、その他の接着剤システムが実証するようには湿度または熱エージング性能等の構造的特性を実証しない。二液型シアノアクリレート接着剤システムのLOCTITE3090は、一液型シアノアクリレートと同様のアルミニウム基材上での性能特色および湿度または熱エージング性能を示している。
シアノアクリレートは、金属およびプラスチック等の幅広い範囲の基材を室温で素早く接合するそれらの能力のために周知である。二液型アクリル系接着剤製品もまた、室温で非常に良く金属を接合するが、プラスチック基材を接合する能力は、シアノアクリレートのそれに匹敵しない。他方、二液型アクリル系接着剤は、高温または高湿度を加えた高温等の厳しい環境条件にさらされたときの、金属基材上での優れた耐久性のために公知である。このような条件下では、シアノアクリレートは、特に二液型アクリル系接着剤製品と比較したとき、あまりうまく働かない。
表24において、(メタ)アクリレート官能化ポリウレタンオリゴマーを、(メタ)アクリレート成分の主要部分として使用した。フルオロホウ酸銅は、遷移金属として選択し、HEMAホスフェートは、添加剤として使用した。シアノアクリレート成分は、先述したように、VINNOLによって増粘されたECAを組み入れるために選択した。
Figure 2015509126
Figure 2015509126
表25については、2つの接着剤システムのそれぞれを、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式に噛み合わされた、記載された基材に塗布し、24時間室温で硬化させた。ラップせん断強度をGBMS、AlおよびPCについて観察し、記録した。PMMA、ABSまたはPVCの一つを基材として選択した各系に関して、基材破断が観察された。
表26において、表24と同様に、(メタ)アクリレート官能化ポリウレタンオリゴマーを、(メタ)アクリレート成分の主要部分として使用したが、より少ない量での使用であった。しかしながら、ここで、フルオロホウ酸銅の代わりに、過塩素酸銅を遷移金属として選択し、添加剤としてメタクリル酸またはSR−708のいずれかを選択した。シアノアクリレート成分は、PMMAによって増粘されたBMOECAだった。
Figure 2015509126
表27については、表26で製造され、掲載された接着剤システムのそれぞれを、3Mからの市販のDP−810と一緒に、ずれて重なり合った部分の基材間に配置された前記接着剤システムで、ずれて重なり合った様式で噛み合わされた、記載された基材に塗布し、60秒の期間60℃の温度で、次いで24時間室温で硬化させた。ラップせん断強度を観察し、記録した。
Figure 2015509126
表27は、二液型シアノアクリレート/フリーラジカル硬化性接着剤システムの二液型シアノアクリレート/(メタ)アクリレートハイブリッド接着剤システムの実施形態に対しての種々の基材にわたった、(引張せん断強度の観点におけるような)物理的特性を示している。図9は、このデータを棒グラフ形式において示している。

Claims (14)

  1. (a)シアノアクリレート成分および過酸化物触媒を含む第1の部分、ならびに
    (b)フリーラジカル硬化性成分および遷移金属を含む第2の部分、
    を含み、混ぜ合わされたとき、過酸化物触媒がフリーラジカル硬化性成分の硬化を開始させ、遷移金属がシアノアクリレート成分の硬化を開始させる、二液型硬化性組成物。
  2. シアノアクリレート成分がHC=C(CN)−COORを含み、式中、Rが、アルキル基、アルコキシアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アリル基およびハロアルキル基から選択される、請求項1に記載の組成物。
  3. 過酸化物触媒がパーベンゾエートを含む、請求項1に記載の組成物。
  4. 過酸化物触媒がt−ブチルパーベンゾエートである、請求項1に記載の組成物。
  5. 第1の部分または第2の部分の少なくとも1つが、スルフィミド、スルホンアミド、クエン酸、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、ジカルボン酸、無水マレイン酸、マレイン酸二無水物、無水コハク酸、無水フタル酸およびこれらの組合せ等、約12以下のpKaを有する有機酸からなる群より選択される要素をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  6. 過酸化物触媒が、シアノアクリレート成分の約0.01重量%から約10重量%までの量で存在する、請求項1に記載の組成物。
  7. フリーラジカル硬化性成分が、(メタ)アクリレート成分、マレイミド含有化合物、イタコンアミド含有化合物またはナジイミド含有化合物、およびこれらの組合せから選択される、請求項1に記載の組成物。
  8. フリーラジカル硬化性成分が、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフラン(メタ)アクリレートおよびジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ベンジルメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ジ−(ペンタメチレングリコール)ジメタクリレート、テトラエチレンジグリコールジアクリレート、ジグリセロールテトラメタクリレート、テトラメチレンジメタクリレート、エチレンジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ビスフェノール−Aモノおよびジ(メタ)アクリレート、例としてはエトキシ化ビスフェノール−A(メタ)アクリレート、ビスフェノール−Fモノおよびジ(メタ)アクリレート、例としてはエトキシ化ビスフェノール−F(メタ)アクリレート、ならびにメタクリレート官能性ウレタンからなる群より選択される(メタ)アクリレート成分である、請求項1に記載の組成物。
  9. 遷移金属が、銅、バナジウム、コバルトおよび鉄からなる群より選択される要素を含む、請求項1に記載の組成物。
  10. 第1の部分がデュアルチャンバーシリンジの第1のチャンバー内に収容されており、第2の部分がデュアルチャンバーシリンジの第2のチャンバー内に収容されている、請求項1に記載の組成物。
  11. 第2の部分が、可塑剤、充填剤および強靱化剤の少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
  12. 強靱化剤が、(a)エチレン、メチルアクリレート、およびカルボン酸硬化部位を有するモノマーの組合せの反応生成物、(b)エチレンおよびメチルアクリレートのジポリマー、(c)(a)および(b)の組合せ、(4)ビニリデンクロライド−アクリロニトリルコポリマー、(5)およびビニルクロライド/ビニルアセテートコポリマー、(6)ポリエチレンおよびポリビニルアセテートのコポリマー、ならびにこれらの組合せからなる群より選択される要素である、請求項10に記載の組成物。
  13. 第1の部分および第2の部分が、約1:1の体積比率で存在する、請求項1に記載の組成物。
  14. 第1の部分および第2の部分がそれぞれ、2つの格納部を有する容器の別個の格納部中に収容されている、請求項1に記載の組成物。
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