JP2020164635A - Polyurethane-based adhesive formation composition and adhesive - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリウレタン系接着剤形成組成物および接着剤に関する。 The present invention relates to polyurethane-based adhesive forming compositions and adhesives.
近年、自動車や航空機の分野では燃費向上のために軽量化が進められており、金属を鉄からより軽量のアルミニウムに置き換えようとする動きが活発になっている。このため、アルミニウム同士を強固に接合可能な高性能接着剤が求められている。 In recent years, in the fields of automobiles and aircraft, weight reduction has been promoted in order to improve fuel efficiency, and there is an active movement to replace metal with lighter aluminum. Therefore, there is a demand for a high-performance adhesive that can firmly bond aluminum to each other.
ここで、ウレタン系接着剤は繊維により強化されたプラスチック(Fiber Reinforced Plastics;以下、FRPと記す)や金属の接着固定に広く使用されている。例えば特許文献1は、ポリイソシアネートと高分子量ポリオールを反応させて得られるプレポリマー、特定のフィラーを構成成分とし、フィラーを所定量含有する第1液;および、分子量の異なる2種のポリオールと、触媒と、を含有する第2液;からなり、各ポリオールを所定の比で含有する、ウレタン接着剤組成物を開示している。特許文献1によれば、このウレタン接着剤組成物は、鋼板同士、および、FRP同士を常温で接着し、高い接着性を発現している。 Here, urethane-based adhesives are widely used for adhesive fixing of fibers-reinforced plastics (Fiber Reinforced Plastics; hereinafter referred to as FRP) and metals. For example, Patent Document 1 describes a prepolymer obtained by reacting a polyisocyanate with a high molecular weight polyol, a first liquid containing a specific filler as a constituent component and containing a predetermined amount of the filler; and two types of polyols having different molecular weights. A urethane adhesive composition comprising a catalyst and a second liquid containing; and containing each polyol in a predetermined ratio is disclosed. According to Patent Document 1, this urethane adhesive composition adheres steel plates to each other and FRP to each other at room temperature, and exhibits high adhesiveness.
しかしながら、特許文献1にかかるウレタン接着剤組成物は、硬化に24時間以上を要しているため、生産性の面で劣っている。
また、例えば、流れ作業で組み立てられる自動車の場合、室温で材料を貼り合わせた後に高い接着力を発現できる室温硬化性が必要となり、かつ、150℃〜200℃の高温で実施される塗装工程に耐え得る高温接着性が必要となる。
そこで、本発明の一実施形態は、室温において短時間で優れた接着強度を発現し、かつ、優れた高温接着性を有するポリウレタン系接着剤形成組成物および接着剤を提供することに向けられている。
However, the urethane adhesive composition according to Patent Document 1 is inferior in productivity because it takes 24 hours or more to cure.
Further, for example, in the case of an automobile assembled by an assembly line, it is necessary to have room temperature curability that can exhibit high adhesive force after bonding materials at room temperature, and it is used in a painting process performed at a high temperature of 150 ° C. to 200 ° C. High temperature adhesiveness that can withstand is required.
Therefore, one embodiment of the present invention is directed to providing a polyurethane-based adhesive forming composition and an adhesive that exhibit excellent adhesive strength in a short time at room temperature and have excellent high-temperature adhesiveness. There is.
本発明の一実施形態は、以下の(i)〜(iv)に示されるものである。
(i) 水酸基末端硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含むポリウレタン系接着剤形成組成物であって、
前記水酸基末端硬化剤(A)は、
式(I)で示される第3級アミノ基含有ジオール(a1)と、
平均官能基数3以上のポリオール(a2)と、を含み、
前記第3級アミノ基含有ジオール(a1)の含有量が、前記ポリウレタン系接着剤形成組成物中、0.04mmol/g以上1.2mmol/g以下であり、
前記ポリオール(a2)の含有量が、前記第3級アミノ基含有ジオール(a1)1molに対して、0.2mol以上9.0mol以下である、ポリウレタン系接着剤形成組成物:
One embodiment of the present invention is shown in (i) to (iv) below.
(I) Hydroxyl-terminated curing agent (A) and
A polyurethane-based adhesive forming composition containing an isocyanate group-terminated polyisocyanate (B).
The hydroxyl group terminal curing agent (A) is
A tertiary amino group-containing diol (a1) represented by the formula (I) and
Containing a polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more,
The content of the tertiary amino group-containing diol (a1) is 0.04 mmol / g or more and 1.2 mmol / g or less in the polyurethane-based adhesive forming composition.
Polyurethane-based adhesive forming composition in which the content of the polyol (a2) is 0.2 mol or more and 9.0 mol or less with respect to 1 mol of the tertiary amino group-containing diol (a1):
式中、
R1は、各々独立に、炭素数1〜4の直鎖のアルキレン基を示し、
R2は、炭素数1〜4のアルキル基を示す。
During the ceremony
R 1 independently represents a linear alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
(ii) 2つのR1が、同一である、(i)に記載のポリウレタン系接着剤形成組成物。 (Ii) 2 both R 1 are identical, polyurethane adhesive-forming composition according to (i).
(iii)ポリウレタン系接着剤形成組成物中のトリエチレンジアミンの含有量が、0質量%以上0.04質量%以下である、(i)または(ii)に記載のポリウレタン系接着剤形成組成物。 (Iii) The polyurethane-based adhesive forming composition according to (i) or (ii), wherein the content of triethylenediamine in the polyurethane-based adhesive forming composition is 0% by mass or more and 0.04% by mass or less.
(iv) (i)〜(iii)のいずれか1項に記載のポリウレタン系接着剤形成組成物と、無機フィラー(C)と、を含有する、接着剤。 (Iv) An adhesive containing the polyurethane-based adhesive forming composition according to any one of (i) to (iii) and the inorganic filler (C).
本発明の一実施形態によれば、室温において短時間で優れた接着強度を発現し、優れた高温接着性を有するポリウレタン系接着剤形成組成物および接着剤を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a polyurethane-based adhesive forming composition and an adhesive which exhibit excellent adhesive strength in a short time at room temperature and have excellent high-temperature adhesiveness.
本発明者等は、特許文献1にかかるウレタン接着剤組成物について、さらなる検討を重ねた。すると、特許文献1にかかるウレタン接着剤組成物は、高温に曝されることを想定しておらず、実用的に満足できるレベルではないことがわかった。
これに対して本発明者等は、詳細なメカニズムは不明ではあるものの、後述する式(I)で示される第3級アミノ基含有ジオール(a1)を所定量含有するポリウレタン系接着剤形成組成物によって、短時間で優れた室温接着性を発揮し、かつ、高温条件下において接着性の低下が抑制されることを見出した。
The present inventors have further studied the urethane adhesive composition according to Patent Document 1. Then, it was found that the urethane adhesive composition according to Patent Document 1 was not assumed to be exposed to a high temperature and was not at a practically satisfactory level.
On the other hand, although the detailed mechanism is unknown, the present inventors have a polyurethane-based adhesive forming composition containing a predetermined amount of a tertiary amino group-containing diol (a1) represented by the formula (I) described later. As a result, it was found that excellent room temperature adhesiveness is exhibited in a short time, and the decrease in adhesiveness is suppressed under high temperature conditions.
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を詳細に説明する。
[ポリウレタン系接着剤形成組成物]
本発明の一実施形態にかかるポリウレタン系接着剤形成組成物は、
水酸基末端硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含み、
前記水酸基末端硬化剤(A)は、
式(I)で示される第3級アミノ基含有ジオール(a1)と、
平均官能基数3以上のポリオール(a2)と、を含み、
前記第3級アミノ基含有ジオール(a1)の含有量が、前記ポリウレタン系接着剤形成組成物中、0.04mmol/g以上1.2mmol/g以下であり、
前記ポリオール(a2)の含有量が、前記第3級アミノ基含有ジオール(a1)1molに対して、0.2mol以上9.0mol以下である、ポリウレタン系接着剤形成組成物:
Hereinafter, exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
[Polyurethane-based adhesive forming composition]
The polyurethane-based adhesive forming composition according to an embodiment of the present invention is
Hydroxyl-terminated curing agent (A) and
Containing isocyanate group-terminated polyisocyanate (B)
The hydroxyl group terminal curing agent (A) is
A tertiary amino group-containing diol (a1) represented by the formula (I) and
Containing a polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more,
The content of the tertiary amino group-containing diol (a1) is 0.04 mmol / g or more and 1.2 mmol / g or less in the polyurethane-based adhesive forming composition.
Polyurethane-based adhesive forming composition in which the content of the polyol (a2) is 0.2 mol or more and 9.0 mol or less with respect to 1 mol of the tertiary amino group-containing diol (a1):
式中、
R1は、各々独立に、炭素数1〜4の直鎖のアルキレン基を示し、
R2は、炭素数1〜4のアルキル基を示す。
During the ceremony
R 1 independently represents a linear alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
[水酸基末端硬化剤(A)]
水酸基末端硬化剤(A)は、
式(I)で示される第3級アミノ基含有ジオール(a1)と、
平均官能基数3以上のポリオール(a2)と、を含む:
[Hydroxyl terminated hardener (A)]
The hydroxyl-terminated curing agent (A) is
A tertiary amino group-containing diol (a1) represented by the formula (I) and
Includes polyol (a2) with an average cardinal number of 3 or more:
式中、
R1は、各々独立に、炭素数1〜4の直鎖のアルキレン基を示し、
R2は、炭素数1〜4のアルキル基を示す。
During the ceremony
R 1 independently represents a linear alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
[[ジオール(a1)]]
R1は、具体的にはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。R1は、同一であってもよく、異なっていてもよい。R1が同一であると、第3級アミノ基含有ジオール(a1)が簡易に製造でき、低コストとなるため好ましい。
R2は、直鎖状のアルキル基であっても分岐状のアルキル基であってもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基が挙げられる。
[[Diol (a1)]]
Specific examples of R 1 include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, and a tetramethylene group. R 1 may be the same or different. When R 1 is the same, the tertiary amino group-containing diol (a1) can be easily produced and the cost is low, which is preferable.
R 2 may be a linear alkyl group or a branched alkyl group, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and the like. Examples thereof include sec-butyl group and t-butyl group.
第3級アミノ基含有ジオール(a1)の具体例としては、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−メチルジプロパノールアミン、N−メチルジブタノールアミン等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。特に樹脂物性の観点から、N−メチルジエタノールアミンが好ましい。 Specific examples of the tertiary amino group-containing diol (a1) include N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine, N-methyldipropanolamine, N-methyldibutanolamine and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, N-methyldiethanolamine is preferable from the viewpoint of resin physical properties.
第3級アミノ基を有するジオール(a1)の含有量は、ポリウレタン系接着剤形成組成物中、0.04mmol/g以上1.2mmol/g以下であり、好ましくは0.1mmol/g以上1.1mmol/g以下であり、更に好ましくは0.15mmol/g以上1.0mmol/g以下である。第3級アミノ基を有するジオール(a1)の含有量が0.04mmol/g未満では、室温における硬化に長時間を要し、1.2mmol/gを超えると、硬化速度が速く被着体への転写率が低くなる。 The content of the diol (a1) having a tertiary amino group is 0.04 mmol / g or more and 1.2 mmol / g or less, preferably 0.1 mmol / g or more in the polyurethane-based adhesive forming composition. It is 1 mmol / g or less, more preferably 0.15 mmol / g or more and 1.0 mmol / g or less. When the content of the diol (a1) having a tertiary amino group is less than 0.04 mmol / g, it takes a long time to cure at room temperature, and when it exceeds 1.2 mmol / g, the curing rate is high and the adherend is formed. The transfer rate of
[[ポリオール(a2)]]
平均官能基数3以上のポリオール(a2)としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、N,N−ビスヒドロキシプロピル−N−ヒドロキシエチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミンプロピレンオキサイド変性体のモノマーポリオール、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性体のモノマーポリオール、ペンタエリスリトールプロピレンオキシド変性体;ならびに、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオールを開始剤として、ε−カプロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなどの環状エステル類を開環付加させることにより得られる、ポリカプロラクトンポリオール;等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
[[Polyprethane (a2)]]
Examples of the polyol (a2) having an average number of functional groups of 3 or more include glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, N, N-bishydroxypropyl-N-hydroxyethylamine, triethanolamine, triisopropanolamine, and a monomer of an ethylenediaminepropylene oxide modified product. Polymer, monomeric polyol of trimethylolpropane propylene oxide modified product, pentaerythritol propylene oxide modified product; and ε-caprolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, using polyols such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, etc. as initiators. Examples thereof include polycaprolactone polyols obtained by ring-opening addition of cyclic esters such as γ-valerolactone and δ-valerolactone. These may be used alone or in combination of two or more.
平均官能基数3以上のポリオール(a2)の含有量は、第3級アミノ基を有するジオール(a1)1molに対して、0.2mol以上9.0mol以下であり、好ましくは0.3mol以上5.0mol以下であり、更に好ましくは0.7mol以上3.0mol以下である。含有量が9.0molを超えると、平均官能基数3以上のポリオール(a2)に対して第3級アミノ基を有するジオール(a1)が少なく、室温において充分に硬化しない。含有量が0.2mol未満であると、平均官能基数3以上のポリオール(a2)に対して第3級アミノ基を有するジオール(a1)が多く、可使時間が非常に短く、濡れ性を確保できず接着強度が低くなってしまう。 The content of the polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more is 0.2 mol or more and 9.0 mol or less, preferably 0.3 mol or more, with respect to 1 mol of the diol (a1) having a tertiary amino group. It is 0 mol or less, more preferably 0.7 mol or more and 3.0 mol or less. When the content exceeds 9.0 mol, the diol (a1) having a tertiary amino group is less than the polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more, and it does not sufficiently cure at room temperature. When the content is less than 0.2 mol, the amount of the diol (a1) having a tertiary amino group is large with respect to the polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more, the pot life is very short, and the wettability is ensured. It cannot be done and the adhesive strength becomes low.
[[他のポリオール]]
第3級アミノ基を有するジオール(a1)、平均官能基数3以上のポリオール(a2)と共に、平均官能基数2以下のポリオールも併用することができる。
平均官能基数2以下のポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールA、ビス(β−ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、メチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、フェニルグリシジルエーテル等のアリールグリシジルエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーを開環重合することで得られるポリエーテルポリオールを挙げることができる。
[[Other polyols]]
A polyol having a tertiary amino group (a1) and a polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more can be used in combination with a polyol having an average functional group number of 2 or less.
Examples of the polyol having an average functional group number of 2 or less include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butanediol. 1,5-Pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylolheptan, diethyleneglycol, di Alkyl such as propylene glycol, neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, dimer acid diol, bisphenol A, bis (β-hydroxyethyl) benzene, xylylene glycol, methylglycidyl ether, etc. Examples thereof include polyether polyols obtained by ring-opening polymerization of aryl glycidyl ethers such as glycidyl ethers and phenyl glycidyl ethers, and cyclic ether monomers such as tetrahydrofuran.
この他、ポリマーポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等、2個以下のカーボネート結合、エステル結合、エーテル結合、等を有するポリオールが挙げられる。これらの中でも、耐熱性の観点から、ポリカーボネートポリオールが好ましく、更には常温液状で取扱いが可能である液状ポリカーボネートポリオールが特に好ましい。 In addition, polyols having two or less carbonate bonds, ester bonds, ether bonds, etc., such as polymer polyols, polycarbonate polyols, polyester polyols, and polyether polyols, can be mentioned. Among these, a polycarbonate polyol is preferable from the viewpoint of heat resistance, and a liquid polycarbonate polyol that can be handled in a liquid state at room temperature is particularly preferable.
ポリカーボネートポリオールとしては、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、ビス(β−ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール等のポリオール類の1種類以上と;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のアルキレンカーボネート類、ジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ジアントリルカーボネート、ジフェナントリルカーボネート、ジインダニルカーボネート等のカーボネート類の1種類以上と;の脱アルコール反応や脱フェノール反応から得られるものが挙げられる。これらは1種が含有されていてもよく、2種以上が含有されていてもよい。 Examples of the polycarbonate polyol include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 1,5-pentanediol. , 1,6-Hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylol heptane, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol , Cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, glycerin, trimethylolpropane, dimer acid diol, ethylene oxide or propylene oxide adduct of bisphenol A, bis (β-hydroxyethyl) benzene, xylylene With one or more of polyols such as glycols; dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, alkylene carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, diphenyl carbonate, dinaphthyl carbonate, dianthryl carbonate, diphenanthryl carbonate, Examples thereof include those obtained from one or more kinds of carbonates such as diindanyl carbonate; and dealcoholization reaction and dephenolization reaction. These may contain one kind, or may contain two or more kinds.
ポリエステルポリオールとしては、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、グルタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,4−シクロヘキシルジカルボン酸、α−ハイドロムコン酸、β−ハイドロムコン酸、α−ブチル−α−エチルグルタル酸、α,β−ジエチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸またはこれらの無水物等の1種類以上と;エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、ビス(β−ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール等の1種類以上と;の縮重合反応から得られるものを挙げることができる。また、一部をヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、モノエタノールアミン等の低分子ポリアミンや低分子アミノアルコールに代えて得られるポリエステル−アミドポリオールを使用することもできる。これらは1種が含有されていてもよく、2種以上が含有されていてもよい。 Examples of polyester polyols include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, succinic acid, tartrate acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid, adipic acid, pimeric acid, suberic acid, glutaconic acid, azelaic acid, and sebacic acid. , 1,4-Cyclohexyldicarboxylic acid, α-hydromuconic acid, β-hydromuconic acid, α-butyl-α-ethylglutaric acid, α, β-diethylsuccinic acid, maleic acid, dicarboxylic acids such as fumaric acid or these. With one or more of the anhydrides, etc .; ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1, 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylolheptan, diethylene glycol, dipropylene glycol , Neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, glycerin, trimethylolpropane, diol dimerate, ethylene oxide or propylene oxide adduct of bisphenol A, bis (β-hydroxyethyl) Examples thereof include those obtained by a condensation polymerization reaction with one or more kinds of benzene, xylylene glycol and the like. Further, it is also possible to use a polyester-amide polyol obtained in place of a low molecular weight polyamine such as hexamethylenediamine, isophoronediamine or monoethanolamine or a low molecular weight amino alcohol. These may contain one kind, or may contain two or more kinds.
ポリエーテルポリオールとしては、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールA、ビス(β−ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール等の低分子ポリオール類;またはエチレンジアミン、プロピレンジアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等の低分子ポリアミン類;等のような活性水素基を2個有する化合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のようなアルキレンオキサイド類を付加重合させることによって得られるポリエーテルポリオール、或いはメチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、フェニルグリシジルエーテル等のアリールグリシジルエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーを開環重合することで得られるポリエーテルポリオールを挙げることができる。これらは1種が含有されていてもよく、2種以上が含有されていてもよい。 Examples of the polyether polyol include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 1,5-pentane. Diol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 3,3-dimethylolheptan, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl Low molecular weight polyols such as glycol, cyclohexane-1,4-diol, cyclohexane-1,4-dimethanol, dimer acid diol, bisphenol A, bis (β-hydroxyethyl) benzene, xylylene glycol; or ethylenediamine, propylenediamine , Toluenediol, metaphenylenediamine, diphenylmethanediamine, xylylene diamine and other low molecular weight polyamines; etc.; starting with a compound having two active hydrogen groups such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and the like. Obtained by ring-opening polymerization of polyether polyols obtained by addition polymerization of alkylene oxides, alkyl glycidyl ethers such as methyl glycidyl ether, aryl glycidyl ethers such as phenyl glycidyl ether, and cyclic ether monomers such as tetrahydrofuran. Polyether polyols can be mentioned. These may contain one kind, or may contain two or more kinds.
水酸基末端硬化剤(A)の製造方法には特に制限がなく、公知公用の方法を適用することができる。例えば、撹拌容器内に平均官能基数2以下のポリオールを投入後、容器内の温度を40〜70℃に保ちながら、第3級アミノ基含有ジオール(a1)、平均官能基数3以上のポリオール(a2)を投入し撹拌する。続いて、攪拌容器内の温度を40℃〜70℃に保ちながら、0.5〜2時間程度撹拌混合して、水酸基末端硬化剤(A)を得ることができる。また、撹拌混合の際に、必要に応じ、触媒やその他の添加剤を添加することもできる。 The method for producing the hydroxyl group terminal curing agent (A) is not particularly limited, and a known and publicly available method can be applied. For example, after a polyol having an average functional group number of 2 or less is put into a stirring container, a tertiary amino group-containing diol (a1) and a polyol having an average functional group number of 3 or more (a2) are maintained while keeping the temperature inside the container at 40 to 70 ° C. ) Is added and stirred. Subsequently, the hydroxyl group terminal curing agent (A) can be obtained by stirring and mixing for about 0.5 to 2 hours while maintaining the temperature in the stirring container at 40 ° C. to 70 ° C. In addition, a catalyst or other additives can be added as needed during stirring and mixing.
[イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)]
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)としては、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート、芳香脂肪族イソシアネート等の未変性のイソシアネート(b1)とポリオールとで変性して得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーであれば、何ら制限はない。また必要に応じて反応制御剤や酸化防止剤等の添加剤を添加してもよい。なかでも、反応性や粘度の観点から、芳香族イソシアネートと平均官能基数2のポリオール(b2)とを反応させて得られるイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)が好ましい。接着剤に用いられるイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)は常温液状であることから、変性に使用する未変性のイソシアネート(b1)は常温液状であるものが特に好ましい。
[Isocyanate group-terminated polyisocyanate (B)]
The isocyanate group-terminated polyisocyanate (B) is an isocyanate group-terminated urethane obtained by modifying an unmodified isocyanate (b1) such as an aliphatic isocyanate, an alicyclic isocyanate, an aromatic isocyanate, or an aromatic aliphatic isocyanate with a polyol. As long as it is a prepolymer, there are no restrictions. Further, if necessary, additives such as a reaction control agent and an antioxidant may be added. Of these, an isocyanate group-terminated polyisocyanate (B) obtained by reacting an aromatic isocyanate with a polyol (b2) having an average functional group number of 2 is preferable from the viewpoint of reactivity and viscosity. Since the isocyanate group-terminated polyisocyanate (B) used in the adhesive is liquid at room temperature, the unmodified isocyanate (b1) used for modification is particularly preferably liquid at room temperature.
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)の製造方法には特に制限がなく、公知公用の方法を適用することができる。例えば、撹拌容器内に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート/2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート混合物を投入後、容器内の温度を40〜70℃に保ちながらアミノ基を含有しない2官能もしくは3官能のポリオールを投入し撹拌する。続いて、攪拌容器内の温度を70〜90℃に保ちながら、2〜5時間程度ウレタン化反応を進めるとイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)を得ることができる。 The method for producing the isocyanate group-terminated polyisocyanate (B) is not particularly limited, and a known and publicly available method can be applied. For example, after putting a 4,4'-diphenylmethane diisocyanate / 2,4'-diphenylmethane diisocyanate mixture into a stirring container, a bifunctional or trifunctional polyol containing no amino group while maintaining the temperature inside the container at 40 to 70 ° C. And stir. Subsequently, the isocyanate group-terminated polyisocyanate (B) can be obtained by advancing the urethanization reaction for about 2 to 5 hours while keeping the temperature inside the stirring vessel at 70 to 90 ° C.
<脂肪族イソシアネート>
脂肪族イソシアネートとしては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、3−メチルペンタン−1,5−ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリオキシエチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、2,2’−ジメチルペンタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、1,3−ブタジエン−1,4−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、2,5,7−トリメチル−1,8−ジイソシアネート−5−イソシアネートメチルオクタン、ビス(イソシアネートエチル)カーボネート、ビス(イソシアネートエチル)エーテル、1,4−ブチレングリコールジプロピルエーテル−α,α’−ジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、2−イソシアネートエチル−2,6−ジイソシアネートヘキサノエート、2−イソシアネートプロピル−2,6−ジイソシアネートヘキサノエート等を挙げることができる。
<Alphatic isocyanate>
Examples of the aliphatic isocyanate include hexamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 2-methylpentane-1,5-diisocyanate, 3-methylpentane-1,5-diisocyanate, lysine diisocyanate, trioxyethylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, and trimethylene. Diisocyanate, octamethylene diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, 2,2'-dimethylpentane diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexane diisocyanate, decamethylene diisocyanate, butene diisocyanate, 1,3-butadiene-1,4-diisocyanate, 2, 4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6,11-undecantryisocyanate, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, 1,8-diisocyanate-4-isocyanatemethyloctane, 2,5,7-trimethyl- 1,8-Diisocyanate-5-Isocyanate methyl octane, bis (isocyanate ethyl) carbonate, bis (isocyanate ethyl) ether, 1,4-butylene glycol dipropyl ether-α, α'-diisocyanate, lysine diisocyanate methyl ester, 2- Examples thereof include isocyanate ethyl-2,6-diisocyanate hexanoate and 2-isocyanatepropyl-2,6-diisocyanate hexanoate.
<脂環族イソシアネート>
脂環族イソシアネートとしては、例えばイソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジメチルメタンジイソシアネート、2,2’−ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ビス(4−イソシアネート−n−ブチリデン)ペンタエリスリトール、水素化された水添ダイマー酸ジイソシアネート、2−イソシアネートメチル−3−(3−イソシアネートプロピル)−5−イソシアネートメチル−ビシクロ〔2.2.1〕−ヘプタン、2−イソシアネートメチル−3−(3−イソシアネートプロピル)−6−イソシアネートメチル−ビシクロ〔2.2.1〕−ヘプタン、2−イソシアネートメチル−2−(3−イソシアネートプロピル)−5−イソシアネートメチル−ビシクロ〔2.2.1〕−ヘプタン、2−イソシアネートメチル−2−(3−イソシアネートプロピル)−6−イソシアネートメチル−ビシクロ〔2.2.1〕−ヘプタン、2−イソシアネートメチル−3−(3−イソシアネートプロピル)−5−(2−イソシアネートエチル)−ビシクロ−〔2.2.1〕−ヘプタン、2−イソシアネートメチル−3−(3−イソシアネートプロピル)−6−(2−イソシアネートエチル)−ビシクロ−〔2.2.1〕−ヘプタン、2−イソシアネートメチル−2−(3−イソシアネートプロピル)−5−(2−イソシアネートエチル)−ビシクロ−〔2.2.1〕−ヘプタン、2−イソシアネートメチル−2−(3−イソシアネートプロピル)−6−(2−イソシアネートエチル)−ビシクロ−〔2.2.1〕−ヘプタン、2,5−ビス(イソシアネートメチル)−ビシクロ〔2.2.1〕−ヘプタン、水素化された水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素化された水添トリレンジイソシアネート、水素化された水添キシレンジイソシアネート、水素化された水添テトラメチルキシレンジイソシアネート等を挙げることができる。
<Alicyclic isocyanate>
Examples of the alicyclic isocyanate include isophorone diisocyanate, cyclohexyldiisocyanate, bis (isocyanatemethyl) cyclohexane, dicyclohexylmethane diisocyanate, methylcyclohexanediisocyanate, dicyclohexyldimethylmethanediisocyanate, 2,2'-dimethyldicyclohexylmethanediisocyanate, and bis (4-isocyanate-). n-butylidene) pentaerythritol, hydride diisocyanate hydrogenated dimerate, 2-isocyanatemethyl-3- (3-isocyanatepropyl) -5-isocyanatemethyl-bicyclo [2.2.1] -heptane, 2-isocyanate Methyl-3- (3-isocyanatepropyl) -6-isocyanatemethyl-bicyclo [2.2.1] -heptane, 2-isocyanatemethyl-2- (3-isocyanatepropyl) -5-isocyanatemethyl-bicyclo [2. 2.1] -Heptane, 2-Isocyanatemethyl-2- (3-Isocyanatepropyl) -6-Isocyanatemethyl-bicyclo [2.2.1] -Heptane, 2-Isocyanatemethyl-3- (3-Isocyanatepropyl) -5- (2-Isocyanate ethyl) -bicyclo- [2.2.1] -heptane, 2-isocyanate methyl-3- (3-isocyanate propyl) -6- (2-isocyanate ethyl) -bicyclo- [2. 2.1] -Heptane, 2-isocyanatemethyl-2- (3-isocyanatepropyl) -5- (2-isocyanateethyl) -bicyclo- [2.2.1] -heptane, 2-isocyanatemethyl-2- ( 3-Isocyanatepropyl) -6- (2-Isocyanateethyl) -bicyclo- [2.2.1] -heptane, 2,5-bis (isocyanatemethyl) -bicyclo [2.2.1] -heptane, hydrogenated Examples thereof include hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, norbornan diisocyanate, hydrogenated hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated hydrogenated xylene diisocyanate, and hydrogenated hydrogenated tetramethylxylene diisocyanate.
<芳香族イソシアネート>
芳香族イソシアネートとしては、例えば2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート/2,6−トリレンジイソシアネート混合物、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート/4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート混合物、m−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2−ニトロジフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジフェニルプロパン−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−1,4−ジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシジフェニル−4,4’−ジイソシアネート等を挙げることができる。
<Aromatic isocyanate>
Examples of the aromatic isocyanate include 2,4-tolylene diisocyanis, 2,6-tolylene diisocyanis, 2,4-tolylene diisocyanate / 2,6-tolylene diisocyanate mixture, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2, 4'-diphenylmethane diisocyanate / 4,4'-diphenylmethane diisocyanate mixture, m-xylylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, 2-nitrodiphenyl-4,4'-diisocyanate, 2,2 '-Diphenylpropan-4,4'-diisocyanis, 3,3'-dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanis, 4,4'-diphenylpropanediisocyanis, m-phenylenediocyanate, p-phenylenediocyanis, naphthylene-1, Examples thereof include 4-diisocyanis, naphthylene-1,5-diisocyanate, and 3,3'-dimethoxydiphenyl-4,4'-diisocyanate.
<芳香脂肪族イソシアネート>
芳香脂肪族イソシアネートとしては、例えば1,3−または1,4−キシリレンジイソシアネート若しくはその混合物、1,3−または1,4−ビス(1−イソシアナト−1−メチルエチル)ベンゼン若しくはその混合物、ω,ω’−ジイソシアナト−1,4−ジエチルベンゼン等を挙げることができる。
<Aromatic aliphatic isocyanate>
Examples of the aromatic aliphatic isocyanate include 1,3- or 1,4-xylylene diisocyanate or a mixture thereof, 1,3- or 1,4-bis (1-isocyanato-1-methylethyl) benzene or a mixture thereof, ω. , Ω'-diisocyanato-1,4-diethylbenzene and the like.
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)は、プレポリマー化後のハンドリングのし易さの観点から、平均官能基数2のポリオール(b2)から得られるものが好ましい。 The isocyanate group-terminated polyisocyanate (B) is preferably obtained from a polyol (b2) having an average functional group number of 2 from the viewpoint of ease of handling after prepolymerization.
ポリオール(b2)としては、例えばポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール等、2個以上のエーテル結合、エステル結合、カーボネート結合等を有するポリオールを挙げることができる。 Examples of the polyol (b2) include polyols having two or more ether bonds, ester bonds, carbonate bonds, etc., such as polyether polyols, polycarbonate polyols, and polyester polyols.
ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオールとしては、例えば、水酸基末端硬化剤(A)の他のポリオールとして挙げたポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオールと同じものが挙げられる。 Examples of the polyether polyol, the polycarbonate polyol, and the polyester polyol include the same ones as the polyether polyol, the polycarbonate polyol, and the polyester polyol mentioned as other polyols of the hydroxyl-terminated curing agent (A).
これらのなかでも、優れた物性を発現する点から、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーを開環重合することで得られるポリエーテルポリオール(ポリテトラメチレングリコール)が好ましい。 Among these, a polyether polyol (polytetramethylene glycol) obtained by ring-opening polymerization of a cyclic ether monomer such as tetrahydrofuran is preferable from the viewpoint of exhibiting excellent physical properties.
[触媒]
水酸基末端硬化剤(A)とイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)との反応を促進する目的で触媒を使用することもできる。触媒の含有量は、ポリウレタン系接着剤形成組成物中に0.05質量%以下であると、高温(150〜200℃)での樹脂の弾性率の低下をさらに抑制でき、より優れた高温接着性を発揮するため、特に好ましい。
触媒としては、イソシアヌレート化触媒、ウレタン化触媒等があり、具体例は以下に示すとおりである。
[catalyst]
A catalyst can also be used for the purpose of accelerating the reaction between the hydroxyl group-terminated curing agent (A) and the isocyanate group-terminated polyisocyanate (B). When the content of the catalyst is 0.05% by mass or less in the polyurethane-based adhesive forming composition, the decrease in elastic modulus of the resin at a high temperature (150 to 200 ° C.) can be further suppressed, and more excellent high-temperature adhesion can be achieved. It is particularly preferable because it exhibits properties.
Examples of the catalyst include isocyanurate-forming catalysts, urethanization catalysts and the like, and specific examples are as shown below.
<イソシアヌレート化触媒>
イソシアヌレート化触媒としては、例えばトリエチルアミン、N−エチルピペリジン、N,N’−ジメチルピペラジン、N−エチルモルフォリン、フェノール化合物のマンニッヒ塩基等の第三級アミン、酢酸カリウム等が挙げられる。また、これらのイソシアヌレート化触媒は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
<Isocyanurate catalyst>
Examples of the isocyanurate-forming catalyst include triethylamine, N-ethylpiperidine, N, N'-dimethylpiperazine, N-ethylmorpholine, tertiary amines such as Mannich base of phenol compound, potassium acetate and the like. In addition, these isocyanurate-forming catalysts can be used alone or in combination of two or more.
<ウレタン化触媒>
ウレタン化触媒としては、公知の触媒から適宜選択して用いることができ、例えばアミン系触媒、イミダソール系触媒、金属触媒系等を挙げることができる。
<Urethane catalyst>
As the urethanization catalyst, a known catalyst can be appropriately selected and used, and examples thereof include an amine catalyst, an imidazole catalyst, and a metal catalyst catalyst.
<<アミン系触媒>>
アミン系触媒としては、例えばトリエチレンジアミン、2−メチルトリエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルプロピレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチル−(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル等を挙げることができる。
<< Amine-based catalyst >>
Examples of amine-based catalysts include triethylenediamine, 2-methyltriethylenediamine, N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N', N'-tetramethylpropylenediamine, N, N, N. ', N', N'-pentamethyldiethylenetriamine, N, N, N', N', N'-pentamethyl- (3-aminopropyl) ethylenediamine, N, N, N', N', N'-pentamethyl Examples thereof include dipropylene triamine, N, N, N', N'-tetramethylhexamethylenediamine, bis (2-dimethylaminoethyl) ether and the like.
ここで、前述したとおり、特許文献1にかかるウレタン接着剤組成物は充分な高温接着性が得られていない。これについて本発明者等が更なる検討を重ねた結果、特許文献1にかかるウレタン接着剤組成物に含まれるトリエチレエンジアミン(硬化触媒)が、高温条件下において他の成分に何らかの影響を及ぼしているため、充分な高温接着性が得られていないと本発明者等は推測している。
一方、本実施形態にかかるウレタン接着剤組成物の場合、式(1)で示される第3級アミノ基含有ジオール(a1)を所定量含有することで、トリエチレンジアミンがもたらす室温における接着性を担保し、かつ、トリエチレンジアミンが及ぼすような高温における他の成分への影響が高度に抑制されていると本発明者等は推測している。
したがって、トリエチレンジアミンの含有量は、高温でさらに優れた接着性を発揮するため、ウレタン接着剤組成物中0質量%以上0.04質量%以下であることが好ましく、0質量%以上0.02質量%以下であることがより好ましく、0質量%であることが特に好ましい。
Here, as described above, the urethane adhesive composition according to Patent Document 1 has not obtained sufficient high-temperature adhesiveness. As a result of further studies by the present inventors on this matter, the triethylenediamine (curing catalyst) contained in the urethane adhesive composition according to Patent Document 1 has some influence on other components under high temperature conditions. Therefore, the present inventors presume that sufficient high-temperature adhesiveness is not obtained.
On the other hand, in the case of the urethane adhesive composition according to the present embodiment, the adhesiveness at room temperature brought about by triethylenediamine is ensured by containing a predetermined amount of the tertiary amino group-containing diol (a1) represented by the formula (1). However, the present inventors presume that the influence of triethylenediamine on other components at high temperatures is highly suppressed.
Therefore, the content of triethylenediamine is preferably 0% by mass or more and 0.04% by mass or less, and 0% by mass or more and 0.02 by mass or more, in the urethane adhesive composition in order to exhibit more excellent adhesiveness at high temperature. It is more preferably 0% by mass or less, and particularly preferably 0% by mass.
<<イミダゾール系触媒>>
イミダソール系触媒としては、例えば1−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、1−ジメチルアミノプロピルイミダゾール等を挙げることができる。
<< Imidazole catalyst >>
Examples of the imidazole-based catalyst include 1-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1-isobutyl-2-methylimidazole, 1-dimethylaminopropyl imidazole and the like.
<<金属系触媒>>
金属系触媒としては、例えばスタナスジアセテート、スタナスジオクトエート、スタナスジオレエート、スタナスジラウレート、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジクロライド、ジオクチル錫ジラウレート等の有機スズ触媒等を挙げることができる。
<< Metallic catalyst >>
Examples of the metal catalyst include organic tin catalysts such as stanas diacetate, stanas dioctate, stanas diolaate, stanas dilaurate, dibutyl tin oxide, dibutyl tin diacetate, dibutyl tin dilaurate, dibutyl tin dichloride, and dioctyl tin dilaurate. Etc. can be mentioned.
[その他の添加剤]
ポリウレタン系接着剤形成組成物は、さらに必要に応じて、添加剤として、反応抑制剤、酸化防止剤、消泡剤、等を含んでいてもよい。
[Other additives]
If necessary, the polyurethane-based adhesive forming composition may further contain a reaction inhibitor, an antioxidant, an antifoaming agent, and the like as additives.
[接着剤]
本発明の一実施形態にかかる接着剤は、上述したポリウレタン系接着剤形成組成物と、無機フィラー(C)と、を含有する。
[adhesive]
The adhesive according to one embodiment of the present invention contains the above-mentioned polyurethane-based adhesive forming composition and the inorganic filler (C).
[無機フィラー(C)]
無機フィラー(C)としては、タルク、ゼオライト、シリカ、マイクロバルーン、クレイ、ガラスバルーン、カーボンブラック等を挙げることができるが、これらに制限されるものではない。これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、ゼオライトおよびタルクの組み合わせが好ましい。ゼオライトは発泡抑制の効果を有し、タルクは液だれ防止の効果を有する。
[Inorganic filler (C)]
Examples of the inorganic filler (C) include, but are not limited to, talc, zeolite, silica, microballoon, clay, glass balloon, carbon black and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, a combination of zeolite and talc is preferable. Zeolites have the effect of suppressing foaming, and talc has the effect of preventing dripping.
無機フィラー(C)の含有量は、ポリウレタン系接着剤形成組成物100質量部に対して、5質量部以上60質量部以下であることが好ましく、更に好ましくは20質量部以上40質量部以下である。 The content of the inorganic filler (C) is preferably 5 parts by mass or more and 60 parts by mass or less, and more preferably 20 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyurethane adhesive forming composition. is there.
無機フィラー(C)と、ポリウレタン系接着剤形成組成物と、を混練りする方法としては、3本ロール、プラネタリーミキサー、公転自転撹拌機等で容易に混合することができる。この際、外気による水分混有を防ぐことを目的に窒素雰囲気下で実施することが好ましい。 As a method of kneading the inorganic filler (C) and the polyurethane-based adhesive forming composition, it can be easily mixed with a three-roll roll, a planetary mixer, a revolution rotating stirrer or the like. At this time, it is preferable to carry out in a nitrogen atmosphere for the purpose of preventing water mixing due to the outside air.
本発明の一実施形態にかかるポリウレタン系樹脂形成組成物および接着剤は、各種被着体の接着へ適用できる。被着体としては、例えば、アルミニウム、チタン、鉄、マグネシウムといった金属やプラスチック、繊維強化樹脂等が挙げられる。なかでもアルミニウムに対する接着性において優れており、アルミニウム−アルミニウム間、アルミニウム−樹脂間、アルミニウム−FRP間の接着が可能である。また、接着剤の中でも構造用接着剤に適しており、特に、自動車用の構造用接着剤としての特性を有し、室温かつ短時間での硬化性に優れ、高温となる塗装工程に耐える耐熱性を有する。例えば、10℃〜30℃において、30分以内で2MPa以上の接着強度を備え、ゴム状平坦領域を高温(150℃〜200℃)でも維持することが可能である。なお、本開示において、室温とは例えば10℃〜30℃、高温とは例えば150℃〜200℃、短時間とは例えば30分以下である。 The polyurethane-based resin-forming composition and adhesive according to one embodiment of the present invention can be applied to the adhesion of various adherends. Examples of the adherend include metals such as aluminum, titanium, iron, and magnesium, plastics, and fiber reinforced resins. Among them, it is excellent in adhesiveness to aluminum, and can adhere between aluminum and aluminum, between aluminum and resin, and between aluminum and FRP. In addition, it is suitable as a structural adhesive among adhesives, and in particular, it has characteristics as a structural adhesive for automobiles, has excellent curability at room temperature in a short time, and is heat resistant to withstand high temperature coating processes. Has sex. For example, it has an adhesive strength of 2 MPa or more within 30 minutes at 10 ° C. to 30 ° C., and can maintain a rubber-like flat region even at a high temperature (150 ° C. to 200 ° C.). In the present disclosure, room temperature is, for example, 10 ° C to 30 ° C, high temperature is, for example, 150 ° C to 200 ° C, and short time is, for example, 30 minutes or less.
本発明について、実施例、比較例および参考例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to Examples, Comparative Examples and Reference Examples, but the present invention is not limited thereto.
窒素を満たした5Lの攪拌容器内に、表1〜表4に示す配合で、2官能ポリオールと、平均官能基数3以上のポリオール(a2)と、第3級アミノ基含有ジオール(a1)と、を投入攪拌し、攪拌容器内の温度を40〜70℃に保ちながら、1〜3時間程度、混合攪拌することで、各種水酸基末端硬化剤(A)を得た。 In a 5 L stirring container filled with nitrogen, a bifunctional polyol, a polyol (a2) having an average number of functional groups of 3 or more, and a tertiary amino group-containing diol (a1) were prepared in the formulations shown in Tables 1 to 4. Was mixed and stirred for about 1 to 3 hours while maintaining the temperature in the stirring vessel at 40 to 70 ° C. to obtain various hydroxyl-terminated curing agents (A).
また、窒素を満たした5Lの攪拌容器内に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート/2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート混合物(b1)と、平均官能基数2のポリオール(b2)を表1〜表4に示す配合比率に従い投入し、攪拌した。その後、攪拌容器内の温度を70〜90℃に保ちながら、2〜5時間程度ウレタン化反応を進めることで、プレポリマーである各種イソシアネート末端ポリイソシアネート(B)を得た。 Tables 1 to 4 show a mixture of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate / 2,4'-diphenylmethane diisocyanate (b1) and a polyol (b2) having an average functional group number of 2 in a 5 L stirring container filled with nitrogen. It was added according to the mixing ratio and stirred. Then, while maintaining the temperature in the stirring vessel at 70 to 90 ° C., the urethanization reaction was carried out for about 2 to 5 hours to obtain various isocyanate-terminated polyisocyanates (B) as prepolymers.
表1〜表4に示す原料の略記号は以下のとおりである。
[原料]
(1)水酸基末端硬化剤(A)
・「MDA」;アミノアルコールMDA(日本乳化剤社製)、
N−メチルジエタノールアミン
水酸基価=942KOHmg/g、f=2
・「MBD」;アミノアルコールMDA(日本乳化剤社製)、
N−ブチルジエタノールアミン
水酸基価=696KOHmg/g、f=2
・「MA−170」;レオコンMA−170(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製)、
N,N−ビスヒドロキシプロピル−N−ヒドロキシエチルアミン、
水酸基価=950KOHmg・g、f=3
・「EDP−300」;アデカポリエーテルEDP−300(ADEKA社製)、
N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、
水酸基価=760KOHmg/g、f=4
・「TMP」;トリメチロールプロパン(三菱ガス化学社製)
トリメチロールプロパン、水酸基価=1255KOHmg/g、f=3
・「HD−402」;サンニックスHD−402(三洋化成工業社製)
ペンタエリスリトールPO付加物、水酸基価=560KOHmg/g、f=4
・「PCD−500」;KurarayPolyol C−590(クラレ社製)、
ポリカーボネートポリオール、水酸基価=224KOHmg/g、f=2
・「P−1000」;アデカポリエーテルP−1000(ADEKA社製)、
ポリプロピレングリコール、水酸基価=112KOHmg/g、f=2
・「1,4−BG」;1,4−ブタンジオール(三菱ケミカル社製)
1,4−ブタンジオール、水酸基価=1245KOHmg/g、f=2
The abbreviations of the raw materials shown in Tables 1 to 4 are as follows.
[material]
(1) Hydroxyl-terminated curing agent (A)
-"MDA"; Amino Alcohol MDA (manufactured by Nippon Emulsifier),
N-Methyldiethanolamine Hydroxyl value = 942KOHmg / g, f = 2
-"MBD"; Amino Alcohol MDA (manufactured by Nippon Emulsifier),
N-Butyldiethanolamine Hydroxyl value = 696KOHmg / g, f = 2
・ "MA-170"; Leocon MA-170 (manufactured by Lion Specialty Chemicals),
N, N-bishydroxypropyl-N-hydroxyethylamine,
Hydroxy group value = 950 KOHmg · g, f = 3
-"EDP-300"; ADEKA Polyether EDP-300 (manufactured by ADEKA),
N, N, N', N'-Tetrakis (2-Hydroxypropyl) Ethylenediamine,
Hydroxy group value = 760 KOHmg / g, f = 4
・ "TMP"; trimethylolpropane (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company)
Trimethylolpropane, hydroxyl value = 1255KOHmg / g, f = 3
-"HD-402"; Sanniks HD-402 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.)
Pentaerythritol PO adduct, hydroxyl value = 560 KOHmg / g, f = 4
-"PCD-500"; KurarayPolyol C-590 (manufactured by Kuraray),
Polycarbonate polyol, hydroxyl value = 224KOHmg / g, f = 2
-"P-1000"; Adeka Polyether P-1000 (manufactured by ADEKA),
Polypropylene glycol, hydroxyl value = 112KOHmg / g, f = 2
・ "1,4-BG"; 1,4-butanediol (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
1,4-butanediol, hydroxyl value = 1245 KOHmg / g, f = 2
(2)イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)
・「NM」;ミリオネートNM(東ソー社製)
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート/
2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート混合物、
NCO含有量=33.5%、f=2
・「PTMG−850」;PTMG850(三菱ケミカル社製)、
ポリテトラメチレングリコール、水酸基価132KOHmg/g、f=2
(2) Isocyanate group-terminated polyisocyanate (B)
・ "NM"; Millionate NM (manufactured by Tosoh)
4,4'-diphenylmethane diisocyanate /
2,4'-Diphenylmethane diisocyanate mixture,
NCO content = 33.5%, f = 2
-"PTMG-850"; PTMG850 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation),
Polytetramethylene glycol, hydroxyl value 132KOHmg / g, f = 2
(3)ウレタン化触媒
・「TEDA」;トリエチレンジアミン(TEDA−L33E、東ソー社製)
(3) Urethane catalyst "TEDA"; triethylenediamine (TEDA-L33E, manufactured by Tosoh Corporation)
(4)無機フィラー(C)
・「ゼオライト」;ゼオラムA−3(東ソー社製)
・「タルク」;クラウンタルクR(松村産業社製)
(4) Inorganic filler (C)
・ "Zeolite"; Zeolite A-3 (manufactured by Tosoh)
・ "Talc"; Crown Talc R (manufactured by Matsumura Sangyo Co., Ltd.)
<接着試験片の調製>
表1〜表4に示す処方に従ってイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)に、無機フィラー(C)を添加し、公転自転撹拌機(商品名:カクハンター、写真化学社製)を使用して混合した。ついで、表1〜表4に示す処方に従って、水酸基末端硬化剤(A)をステンレス鋼製のヘラで均一になるまで混合し、接着剤を調製した。得られた接着剤をアルミニウム板(縦100mm×横25mm×厚さ1mm;A5052P)に、均一に塗布し、JIS K 6850:1999に準拠した接着試験片を作製した。
<Preparation of adhesion test piece>
Inorganic filler (C) was added to isocyanate group-terminated polyisocyanate (B) according to the formulations shown in Tables 1 to 4, and mixed using a revolution rotation stirrer (trade name: Kakuhunter, manufactured by Photochemical Co., Ltd.). .. Then, according to the formulations shown in Tables 1 to 4, the hydroxyl-terminated curing agent (A) was mixed with a stainless steel spatula until uniform to prepare an adhesive. The obtained adhesive was uniformly applied to an aluminum plate (
<試験片の作製と評価基準>
(1)室温硬化性[25℃×30分硬化(25℃環境測定)]
2枚のアルミニウム板(縦100mm×横25mm×厚さ1mm;A5052P)の表面に接着剤を塗布し、アルミニウム板の重なり領域が縦12.5mm×横25mmとなるように接着し、これを25℃の条件下、30分間放置して硬化させることにより、接着試験片を作製した。この際ガラスビーズを用いて、接着層の厚みを0.25mmに調整し、接着試験片を得た。
前記のように作製された接着試験片について、引張試験機(商品名:オートコム万能試験機AC−10kN−C、株式会社ティー・エス・イー製)により、接着部の引張せん断強度を測定した。この測定は、JIS K6850:1999の接着剤の引張りせん断接着強さに準拠して行った。測定条件は、温度25℃、チャック間距離111.5mm、テストスピードは10mm/分とした。
引張せん断強度が5MPa以上の場合は「A(良好)」、2MPa以上5MPa未満の場合は「B(普通)」、2MPa未満の場合は「C(不良)」とした。また、接着試験後の破壊界面は、CF=凝集破壊、AF=界面破壊とした。
<Preparation of test pieces and evaluation criteria>
(1) Room temperature curability [25 ° C x 30 minutes curing (25 ° C environmental measurement)]
An adhesive is applied to the surfaces of two aluminum plates (
With respect to the adhesive test piece produced as described above, the tensile shear strength of the bonded portion was measured with a tensile tester (trade name: Autocom Universal Testing Machine AC-10kN-C, manufactured by TSE Co., Ltd.). .. This measurement was made in accordance with the tensile shear bond strength of the JIS K6850: 1999 adhesive. The measurement conditions were a temperature of 25 ° C., a distance between chucks of 111.5 mm, and a test speed of 10 mm / min.
When the tensile shear strength was 5 MPa or more, it was evaluated as "A (good)", when it was 2 MPa or more and less than 5 MPa, it was evaluated as "B (normal)", and when it was less than 2 MPa, it was evaluated as "C (defective)". The fracture interface after the adhesion test was CF = cohesive fracture and AF = interface fracture.
(2)接着樹脂の耐熱性
接着剤の25℃×16時間硬化後の試験片(接着樹脂)について耐熱性を確認するために、厚さ2mmの接着樹脂となるように、接着剤をステンレス製金型で成型し、得られた接着樹脂(測定サンプル)の動的粘弾性測定を実施した。
測定サンプルは、20mm×5mm×2mmの短冊状の試験片を用い、初期荷重は100mNとした。
動的粘弾性測定は、200℃での貯蔵弾性率(10Hz)と100℃での貯蔵弾性率(10Hz)を、粘弾性測定装置(商品名:DMS−6100、株式会社日立ハイテクサイエンス製)で測定した。
図1は、実施例3、参考例1〜3の測定サンプルの貯蔵弾性率E’の温度変化を示すグラフである。実施例3は実線、参考例1は破線、参考例2は一点鎖線、参考例3は点線で示されている。
(2) Heat resistance of adhesive resin In order to confirm the heat resistance of the test piece (adhesive resin) after curing at 25 ° C for 16 hours, the adhesive is made of stainless steel so that it becomes an adhesive resin with a thickness of 2 mm. It was molded with a mold, and the obtained adhesive resin (measurement sample) was dynamically measured for viscoelasticity.
As the measurement sample, a strip-shaped test piece of 20 mm × 5 mm × 2 mm was used, and the initial load was 100 mN.
For dynamic viscoelasticity measurement, the storage elastic modulus at 200 ° C. (10 Hz) and the storage elastic modulus at 100 ° C. (10 Hz) are measured with a viscoelasticity measuring device (trade name: DMS-6100, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.). It was measured.
FIG. 1 is a graph showing the temperature change of the storage elastic modulus E'of the measurement samples of Examples 3 and Reference Examples 1 to 3. Example 3 is shown by a solid line, Reference Example 1 is shown by a broken line, Reference Example 2 is shown by a dashed line, and Reference Example 3 is shown by a dotted line.
<評価結果>
(1)室温硬化性:[25℃×30分間後接着強度(25℃下測定)で評価]
実施例では、何れも高い室温硬化性を示し良好であった。
比較例1〜4では平均官能基数3以上のポリオール(a2)を使用しているが、第3級アミノ基含有ジオール(a1)を含んでおらず、室温硬化性が不十分であり、30分では硬化不良であった。比較例5、6では、第3級アミノ基含有ジオール(a1)を含んでいるが、平均官能基数3以上のポリオール(a2)を含んでおらず、室温硬化性は不十分である。比較例7は第3級アミノ基含有ジオール(a1)を含んでいるものの、ポリウレタン系接着剤形成組成物中の平均官能基数3以上のポリオール(a2)の含有量が、第3級アミノ基含有ジオール(a1)1molに対して9.0molを超えており、濡れ性が悪化し、接着強度は低い。比較例8、比較例10では、平均官能基数2の第3級アミノ基含有ポリオール(a1)の含有量が、1.2mmol/gを超え過剰であり、混合後、直ぐに硬化し接着剤として使用することはできなかった。比較例9では、第3級アミノ基含有ジオール(a1)を含み、かつ触媒も含んでいるが、平均官能基数3以上のポリオール(a2)の含有量が少なく、硬化後の樹脂物性が十分ではなく、接着強度は低い。比較例11では、平均官能基数3以上のポリオール(a2)を十分量含んでおり、かつ触媒も含んでいるが、第3級アミノ基含有ジオール(a1)の含有量が少なく、室温硬化性は不十分である。
<Evaluation result>
(1) Room temperature curability: [Evaluated by adhesive strength (measured at 25 ° C) after 25 ° C for 30 minutes]
In the examples, all showed high room temperature curability and were good.
In Comparative Examples 1 to 4, a polyol (a2) having an average number of functional groups of 3 or more was used, but it did not contain a tertiary amino group-containing diol (a1), and its room temperature curability was insufficient for 30 minutes. Then it was poorly cured. In Comparative Examples 5 and 6, although the tertiary amino group-containing diol (a1) is contained, the polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more is not contained, and the room temperature curability is insufficient. Although Comparative Example 7 contains a tertiary amino group-containing diol (a1), the content of the polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more in the polyurethane-based adhesive forming composition contains a tertiary amino group. It exceeds 9.0 mol with respect to 1 mol of the diol (a1), the wettability is deteriorated, and the adhesive strength is low. In Comparative Example 8 and Comparative Example 10, the content of the tertiary amino group-containing polyol (a1) having an average functional group number of 2 exceeds 1.2 mmol / g and is excessive, and after mixing, it is immediately cured and used as an adhesive. I couldn't. In Comparative Example 9, the tertiary amino group-containing diol (a1) is contained and the catalyst is also contained, but the content of the polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more is small, and the resin physical properties after curing are not sufficient. No, the adhesive strength is low. In Comparative Example 11, a sufficient amount of the polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more is contained and a catalyst is also contained, but the content of the tertiary amino group-containing diol (a1) is small and the room temperature curability is high. Insufficient.
(2)樹脂の耐熱性
実施例では共に高温までゴム状平坦領域を保っており樹脂の耐熱性が高いことを確認した(図1参照)。
参考例1〜3では汎用の触媒として、トリエチレンジアミン(TEDA−L33E)を使用した。この参考例1〜3では、室温硬化性の向上に効果が大きいトリエチレンジアミンを含有しているため、室温硬化性は良好である。しかしながら、参考例1〜3は、過剰な量のトリエチレンジアミンを含有しているため、200℃付近から貯蔵弾性率は大きく低下し(図1参照)、200℃での貯蔵弾性率と100℃での貯蔵弾性率の比は1/2以下となり、高温に暴露されるような用途には適さない。特に、図1の200℃付近を見ると、参考例1〜2は、第3級アミノ基含有ジオール(a1)を含有しておらず、第3級アミノ基含有ジオール(a1)およびトリエチレンジアミンを含有する参考例3と比較しても著しく貯蔵弾性率が低下していることがわかる。
これに対して、実施例では、室温硬化性の向上は第3級アミノ基含有ジオール(a1)で担保しているため、室温硬化性は良好であるとともに、過剰な量のトリエチレンジアミンを含有しておらず、第3級アミノ基含有ジオール(a1)を含有しているため、高温接着性についても極めて良好である。
(2) Heat resistance of resin In both examples, it was confirmed that the rubber-like flat region was maintained up to high temperature and the heat resistance of the resin was high (see FIG. 1).
In Reference Examples 1 to 3, triethylenediamine (TEDA-L33E) was used as a general-purpose catalyst. In Reference Examples 1 to 3, the room temperature curability is good because it contains triethylenediamine, which is highly effective in improving the room temperature curability. However, since Reference Examples 1 to 3 contain an excessive amount of triethylenediamine, the storage elastic modulus significantly decreases from around 200 ° C. (see FIG. 1), and the storage elastic modulus at 200 ° C and 100 ° C. The storage modulus ratio of is less than 1/2, which makes it unsuitable for applications exposed to high temperatures. In particular, looking at the vicinity of 200 ° C. in FIG. 1, Reference Examples 1 and 2 do not contain the tertiary amino group-containing diol (a1), but contain the tertiary amino group-containing diol (a1) and triethylenediamine. It can be seen that the storage elastic modulus is significantly reduced as compared with Reference Example 3 containing the mixture.
On the other hand, in the examples, since the improvement in room temperature curability is ensured by the tertiary amino group-containing diol (a1), the room temperature curability is good and an excessive amount of triethylenediamine is contained. Since it does not contain a tertiary amino group-containing diol (a1), it has extremely good high-temperature adhesiveness.
Claims (4)
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含むポリウレタン系接着剤形成組成物であって、
前記水酸基末端硬化剤(A)は、
式(I)で示される第3級アミノ基含有ジオール(a1)と、
平均官能基数3以上のポリオール(a2)と、を含み、
前記第3級アミノ基含有ジオール(a1)の含有量が、前記ポリウレタン系接着剤形成組成物中、0.04mmol/g以上1.2mmol/g以下であり、
前記ポリオール(a2)の含有量が、前記第3級アミノ基含有ジオール(a1)1molに対して、0.2mol以上9.0mol以下である、ポリウレタン系接着剤形成組成物:
R1は、各々独立に、炭素数1〜4の直鎖のアルキレン基を示し、
R2は、炭素数1〜4のアルキル基を示す。 Hydroxyl-terminated curing agent (A) and
A polyurethane-based adhesive forming composition containing an isocyanate group-terminated polyisocyanate (B).
The hydroxyl group terminal curing agent (A) is
A tertiary amino group-containing diol (a1) represented by the formula (I) and
Containing a polyol (a2) having an average functional group number of 3 or more,
The content of the tertiary amino group-containing diol (a1) is 0.04 mmol / g or more and 1.2 mmol / g or less in the polyurethane-based adhesive forming composition.
Polyurethane-based adhesive forming composition in which the content of the polyol (a2) is 0.2 mol or more and 9.0 mol or less with respect to 1 mol of the tertiary amino group-containing diol (a1):
R 1 independently represents a linear alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
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