JP3345785B2 - アクリル系耐熱性接着剤組成物 - Google Patents

アクリル系耐熱性接着剤組成物

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JP3345785B2 JP23528292A JP23528292A JP3345785B2 JP 3345785 B2 JP3345785 B2 JP 3345785B2 JP 23528292 A JP23528292 A JP 23528292A JP 23528292 A JP23528292 A JP 23528292A JP 3345785 B2 JP3345785 B2 JP 3345785B2
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孝則 岡本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温下での接着強度お
よび耐熱老化性に優れたアクリル系の接着剤組成物に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】(メタ)アクリル系重合性モノマーとラ
ジカル重合開始剤を主成分とするアクリル系接着剤はネ
ジ部の緩み止や、篏合部のシール、金属板の接合等工業
分野で幅広く使用されている。(メタ)アクリル系重合
性モノマーを主成分とするため特に金属に対して優れた
接着性を有するが、連続使用できる温度の上限は150
℃程度であり、しかも高温での接着強度はかなり低い。
これらのアクリル系接着剤の耐熱性の改善に関してはマ
レイミド化合物を配合する方法が一般的であり、特開昭
51−112895、同51−125185、同62−
10179号公報等において開示されている。これらは
高温で加熱硬化すると高温での接着強度や耐熱老化性が
かなり良好になっているが、用途によってはまだ不十分
である。
【0003】一方、接着強度の改善に関しては重合性酸
性リン化合物を添加したアクリル系接着剤が知られてい
る(特開昭51−132234、同54−141826
号公報等)が、これらは低温での接着強度は改善されて
いるものの、耐熱性の点では殆ど効果は認められない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のマレ
イミド化合物を含有するアクリル系接着剤の耐熱性、す
なわち150℃以上における熱時強度と耐熱老化性を大
幅に向上させたアクリル系耐熱性接着剤組成物を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、(メ
タ)アクリル系重合性モノマー、マレイミド化合物およ
びラジカル重合開始剤を主成分とするアクリル系接着剤
組成物に対して、重合性酸性リン化合物を0.01〜1
0重量%添加したことを特徴とするアクリル系耐熱性接
着剤組成物が提供され、また前記マレイミド化合物が分
子中にカルボキシル基または水酸基を有するマレイミド
であることを特徴とする前記アクリル系耐熱性接着剤組
成物が提供され、さらに、該接着剤組成物に対して無機
質充填剤を10〜50重量%添加したことを特徴とする
アクリル系耐熱性接着剤組成物が提供される。
【0006】すなわち、マレイミド化合物を含有するア
クリル系接着剤に少量の重合性酸性リン化合物の添加が
耐熱性の向上に非常に効果的であり、またマレイミド化
合物として分子中にカルボキシル基または水酸基を持つ
マレイミドを用いた場合にさらに重合性酸性リン化合物
の添加効果が顕著になること、さらには無機質充填剤の
添加が硬化収縮防止、耐熱性向上等の点で効果があるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】重合性酸性リン化合物はマレイミド化合物
との共存下において、高温での接着剤が被着体の界面で
剥離するのを防止する役目を果しているものと思われ
る。すなわち、本発明のアクリル系耐熱性接着剤組成物
は、密着性の向上によって優れた接着強度が付与される
と共に、150℃以上の高温に曝された時、界面剥離を
防止し、硬化した接着剤が高温の空気で酸化劣化される
のを防ぐことによって、従来には見られなかった非常に
優れた接着特性を奏するものと思われる。特にマレイミ
ド化合物が分子中にカルボキシル基や水酸基のような極
性基を有するものを使用した場合、さらに密着性が良好
となって耐熱老化性が向上することが明らかとなった。
【0008】重合性酸性リン化合物単独の添加でも密着
性の向上によって低温ではある程度の接着強度の改善効
果が見られるが、本発明が目的とする150℃以上の高
温では殆どその効果はなくなり、マレイミド化合物と併
用した時はじめて、極めて優れた耐熱性が発現する。す
なわち、重合性酸性リン化合物とマレイミド化合物の相
乗効果によることが明白となった。
【0009】本発明に用いられる(メタ)アクリル系重
合性モノマーとしては特に制限はないが、例えば次のよ
うな化合物が挙げられる。メチル(メタ)アクリレー
ト、エチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル
(メタ)アクリレートなどのアルコールのモノ(メタ)
アクリレート、ヒドロキシエチル(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、ヒドロ
キシブチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアル
キル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(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、グリセリンジ(メタ)アクリレー
ト、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ビスフェノ
ールAまたはビスフェノールSのアルキレンオキサイド
付加物のジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの
ポリ(メタ)アクリレート、エポキシ樹脂に(メタ)ア
クリル酸を付加して得られるエポキシ(メタ)アクリレ
ート、イソシアネート基含有(メタ)アクリレートと多
価アルコールとの反応生成物、または多価イソシアネー
トと活性水素原子を有する(メタ)アクリレートとの反
応生成物であるウレタン(メタ)アクリレート、多価ア
ルコールと多塩基酸(または多塩基酸無水物)および
(メタ)アクリル酸を反応して得られるポリエステル
(メタ)アクリレート、末端(メタ)アクリレートの液
状ゴム等である。また必要に応じてビニルエステル、フ
マル酸エステル等のモノマーを共存させることも可能で
ある。
【0010】マレイミド化合物は、分子中に下記化1で
表わされる基を1個以上有する化合物である。
【化1】 例えば、マレイミド、フェニルマレイミド、ヒドロキシ
フェニルマレイミド、カルボキシフェニルマレイミド、
シクロヘキシルマレイミド、エチルマレイミド、フェニ
レンビスマレイミド等が挙げられる。また、ビスマレイ
ミド化合物と、ジアミンを末端がマレイミド基になるよ
うにマイケル付加反応させて得られるプレポリマーをマ
レイミド化合物として用いることもできる。これらのマ
レイミド化合物は(メタ)アクリル系重合性モノマーと
マレイミド化合物の合計量に対して5〜50重量%使用
するのが耐熱性を発揮させる上で好ましい。
【0011】重合性酸性リン化合物は分子中にリン酸基
とエチレン性二重結合を有する化合物であり、例えば、
下記化2で表される化合物である。
【化2】 (但し、R1、R2は水素又はエチレン性二重結合を有す
る官能基であり、R1、R2の少なくとも一方はエチレン
性二重結合を有する官能基である。)代表的なものに、
モノ(メタクリロイルオキシエチル)フォスフェート、
ジ(メタクリロイルオキシエチル)フォスフェート、モ
ノ(メタクリロイルオキシプロピル)フォスフェート、
ジ(メタクリロイルオキシプロピル)フォスフェート等
が挙げられる。添加量は接着剤組成物中の0.01〜1
0重量%、好ましくは0.1〜3重量%である。
【0012】ラジカル重合開始剤としては、ハイドロパ
ーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、ケトン
パーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、および
パーオキシエステル類等の有機過酸化物、2,2’−ア
ゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾ
ビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)等のアゾ化合物等が挙げられ、(メタ)アクリル系
モノマー100重量部に対して0.05〜10重量%用
いられる。
【0013】本発明の接着剤にはさらに、接着剤におい
て公知の各種添加剤を加えることができる。すなわち、
長期保存安定性を付与する目的で2,4−ジ−t−ブチ
ル−4−メチルフェノール、ベンゾキノン、ハイドロキ
ノンモノメチルエーテル、シュウ酸、エチレンジアミン
テトラキス(メチレンフォスフォン酸)等の重合禁止
剤、硬化性を高める目的で0・ベンゾイックスルフィミ
ド、複素環第2級アミン、芳香族第3級アミン等の促進
剤、光硬化性を付与する目的でベンジル、ベンゾインア
ルキルエーテル、1−ハイドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン等の光重合開始剤、粘度を調整する目的でポ
リメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、
ポリビニルブチラール等の増粘剤、シリカ、アルミナ、
酸化チタン等の充填剤等が使用できる。特に無機質充填
剤を10〜50重量%添加した場合には接着剤組成物中
で不溶のマレイミド化合物が均一に安定に分散されると
ともに、接着剤の硬化収縮率が低下して耐熱性がさらに
良好となる。中でも、酸化チタンはそのような効果に優
れた充填剤である。
【0014】
【実施例】次に本発明を実施例、比較例によってさらに
詳しく説明する。なお、これらの例において部はすべて
重量部を表し、%は重量%を表すものとする。また接着
強度の測定は以下の通りである。 ・接着強度の測定 MIO鉄ボルト・ナットを23℃で接着し、48時間後
にトルクレンチにて破壊トルク強度を測定して室温強度
とした。また、同様に接着して48時間養生した鉄ボル
ト・ナットを80〜240℃のオーブンに入れ2時間加
熱して、加熱状態で破壊トルク強度を測定し熱時接着強
度とした。さらに、48時間接着養生した鉄ボルト・ナ
ットを200℃のオーブンに入れ所定時間毎に取り出し
て室温に戻した後、破壊トルク強度を測定し熱劣化後の
接着強度とした。
【0015】実施例1、比較例1,2 トリエチレングリコールジメタクリレート50部、2−
ヒドロキシプロピルメタクリレート20部、4−カルボ
キシフェニルマレイミド30部からなるモノマー混合物
の100部に対して増粘剤としてアクリルポリマー(三
菱レーヨン社製:ダイヤナールBR−75)10%、分
散安定剤として微粉末ケイ酸(日本アエロジル社製:ア
エロジル200)1.5%、ラジカル重合開始剤として
クメンハイドロパーオキサイド1.0%、保存安定剤と
してp−ベンゾキノン0.05%、硬化促進剤としてO
・ベンゾイックスルフィミド0.87%、1,2,3,
4−テトラヒドロキノリン0.63%を添加溶解または
分散して一液性のアクリル系接着剤を得た。これに対し
て重合性酸性リン化合物としてモノ(メタクリロイルオ
キシエチル)フォスフェートを0.3%添加し、各種接
着強度を測定した。結果を表1に示す。比較のために他
の重合性酸性化合物を1%添加した系についても行っ
た。表1より他の重合性酸性化合物を添加した系と比較
して極めて優れた耐熱性を示していることが明らかであ
る。
【0016】
【表1】
【0017】比較例3〜5 実施例1の組成から一部の成分を除いた系の接着剤を調
製し、物性を測定した結果を表2に示す。表2より、比
較例3は重合性酸性リン化合物を除いた系であるが、実
施例1と比較して明らかなようにマレイミド化合物を含
有しているにもかかわらず、熱時接着強度、熱劣化後の
接着強度ともあまり良好といえない。比較例4は重合性
酸性リン化合物は含有しているが、マレイミド化合物を
含有していない系であり、明らかに耐熱性不良である。
比較例5はマレイミド化合物も重合性酸性リン化合物も
含んでいない通常のアクリル系接着剤であるが、もっと
も耐熱性不良である。以上のことから、マレイミド化合
物と重合性酸性リン化合物が共存した時にはじめて極め
て優れた耐熱性が発現している。
【0018】
【表2】
【0019】実施例2〜5 重合性酸性リン化合物としてモノ(メタクリロイルオキ
シエチル)フォスフェートとジ(メタクリロイルオキシ
エチル)フォスフェートの当モル混合物を1%用い、無
水ケイ酸のかわりに酸化チタンを30%用い、更にマレ
イミド化合物を表3のものに変えた以外は実施例1と同
じ組成で接着剤を調製した。マレイミド化合物の種類と
接着強度の関係を表3に示す。これらの接着剤は酸化チ
タンによってマレイミド化合物が均一に安定に分散され
ており、ボルト・ナットに対する濡れも非常に良好であ
った。またマレイミド化合物間の比較ではカルボキシル
基および水酸基を有するマレイミド化合物含有系が特に
優れた耐熱劣化性を示している。
【0020】
【表3】
【0021】
【発明の効果】以上のごとく、本発明のアクリル系耐熱
性接着剤組成物はマレイミド化合物と重合性酸性リン化
合物の相乗効果によって室温から高温まで高い接着強度
を有するとともに、耐熱老化性にも極めて優れているた
め、機械、電気、自動車、その他の工業分野において、
高度の耐熱性が要求される接着分野に極めて有効に使用
出来る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−293277(JP,A) 特開 昭61−291667(JP,A) 特開 昭47−39134(JP,A) 特開 昭62−236877(JP,A) 特開 昭61−192707(JP,A) 特開 昭59−129276(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09J 4/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (メタ)アクリル系重合性モノマー、マ
    レイミド化合物およびラジカル重合開始剤を主成分とす
    るアクリル系接着剤組成物に対して、重合性酸性リン化
    合物を0.01〜10重量%添加したことを特徴とする
    アクリル系耐熱性接着剤組成物。
  2. 【請求項2】 前記マレイミド化合物が分子中にカルボ
    キシル基または水酸基を有するマレイミドであることを
    特徴とする請求項1記載のアクリル系耐熱性接着剤組成
    物。
  3. 【請求項3】 更に無機質充填剤を10〜50重量%添
    加したことを特徴とする請求項1または2記載のアクリ
    ル系耐熱性接着剤組成物。
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