JP4590927B2 - 接着剤組成物 - Google Patents
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Description
また、従来公知のエポキシ樹脂系接着剤からなる硬化物は、一般的に、耐熱性に富み、耐薬品性が良好となり、更に凝集力が大きく、接着強度、特にせん断接着強度が高いことが知られている。
しかしながら、このようなエポキシ樹脂系接着剤は、耐温水接着性が不十分である場合があり、夏場の屋外での使用(例えば、外壁等への使用)の観点から、その改善が望まれてきている。
そこで、本発明は、耐温水接着性に優れるエポキシ樹脂系の接着剤組成物を提供することを課題とする。
即ち、本発明は、以下の(1)〜(4)に示す接着剤組成物を提供する。
本発明の接着剤組成物は、エポキシ樹脂と、該エポキシ樹脂の硬化剤と、平均粒子径が50μm以下である鱗片状のアルミニウム粉とを含有する接着剤組成物である。
次に、本発明の接着剤組成物に用いるエポキシ樹脂、硬化剤、アルミニウム粉について詳述する。
本発明の接着剤組成物に用いるエポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のオキシラン環(エポキシ基)を有する化合物からなる樹脂であれば特に限定されず、一般的に、エポキシ当量が90〜2000のものである。
このようなエポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができ、具体的には、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、臭素化ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAF型、ビフェニル型等のビスフェニル基を有するエポキシ化合物や、ポリアルキレングリコール型、アルキレングリコール型のエポキシ化合物、更にナフタレン環を有するエポキシ化合物、フルオレン基を有するエポキシ化合物等の2官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;
フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、DPPノボラック型、トリス・ヒドロキシフェニルメタン型、3官能型、テトラフェニロールエタン型等の多官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;
ダイマー酸等の合成脂肪酸のグリシジルエステル型エポキシ樹脂;
下記式(1)で表されるN,N,N′,N′−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)、テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン、トリグリシジル−p−アミノフェノール、N,N−ジグリシジルアニリン等のグリシジルアミノ基を有する芳香族エポキシ樹脂;
このようなエポキシ樹脂としては、市販品としてジャパンエポキシレジン社製のエピコート828、エピコート154、エピコート630等を用いることができる。
本発明の接着剤組成物に用いる硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤として従来公知のものを用いることができ、例えば、アミン系硬化剤、酸または酸無水物系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、ジシアンジアミド類、イミダゾール化合物、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等を用いることができる。
m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジフェニルグアニジンなどの芳香族アミン;
アミンアダクト(ポリアミンエポキシ樹脂アダクト)、ポリアミン−エチレンオキシドアダクト、脂肪族アミンとケトンとの反応物であるケチミン;
ジブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルグアニジン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ピペリジン、ピリジンなどの第2級アミンまたは第3級アミン;
これらのアミン化合物のカルボン酸塩;
ダイマー酸とジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミンとを反応させてなるポリアミドアミン;
ベンジルトリエチルアンモニウムアセタートなどの第四級アンモニウム塩;等が挙げられる。
無水フタル酸、無水トリメリット酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンドロトリメリテート)、無水ピロメリット酸、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物などの芳香族酸無水物;
無水マレイン酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸などの環状脂肪族酸無水物;
ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ドデセニル無水コハク酸、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物などの脂肪族酸無水物;
クロレンド酸無水物、テトラブロム無水フタル酸、無水ヘット酸などのハロゲン化酸無水物;等が挙げられる。
イミダゾール化合物は、具体的には、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール等が挙げられる。
本発明においては、これらの硬化剤のうち、アミン系硬化剤を用いるのが好ましく、特に、脂肪族アミンを用いるのが好ましい。また、アミン系硬化剤とともに、ジシアンジアミド類およびイミダゾール化合物を併用して用いるのが好ましく、特に、ジシアンジアミド類としてジシアンジアミドを用いるのが好ましい。
本発明の接着剤組成物に用いるアルミニウム粉は、平均粒子径が50μm以下、好ましくは40μm以下である鱗片状のアルミニウム粉であり、ステアリン酸および/またはオレイン酸で表面処理されたものである。
ここで、平均粒子径とは、鱗片状粒子表面の長さ方向の径(長径)の平均値のことである。
また、上記アルミニウム粉は、その平均粒子径が50μm以下の鱗片状であれば特に限定されないが、平均粒子厚みが、0.1〜20μmであるのが好ましく、0.5〜15μmであるのがより好ましい。また、上記アルミニウム粉のアスペクト比(平均粒子径/平均粒子厚み)は、2以上であるのが好ましく、10以上であるのがより好ましい。
具体的には、アルミニウムと、所望により加えられるステアリン酸および/またはオレイン酸と、溶剤(例えば、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ、トルエン、酢酸ブチル等)とを、ボールミルでかくはんさせることによりアルミニウムを粉砕し、その後、溶剤を除去し、乾燥することで調整することができる。
鱗片状のアルミニウム粉を含有させることにより、接着剤組成物からなる硬化物の表面付近において該アルミニウム粉が鱗状の耐水バリア層として機能するようになったと考えられる。これは、後述する実施例においても示すように、鱗片状ではないアルミニウム粉(例えば、アトマイズ法により調製したアルミニウム粉)を同様に含有させた場合の組成物を用いた場合と比較して、80℃の温水中、1日間浸漬させた後のせん断強度が格段に優れる結果からも確認することができる。
本発明に用いられるシランカップリング剤は、特に限定されず、その具体例としては、アミノシラン、ビニルシラン、エポキシシラン、メタクリルシラン、イソシアネートシラン、ケチミンシランもしくはこれらの混合物もしくは反応物、または、これらとポリイソシアネートとの反応により得られる化合物等が挙げられる。
エポキシシランとしては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
メタクリルシランとしては、例えば、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
イソシアネートシランとしては、例えば、イソシアネートプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
ケチミンシランとしては、例えば、ケチミン化プロピルトリメトキシシランが挙げられる。
シランカップリン剤(B)の含有量がこの範囲であれば、得られる本発明の接着剤組成物の接着性がより良好となるため好ましい。
顔料としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、硫酸塩等の無機顔料;アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料等の有機顔料が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)が挙げられる。
帯電防止剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体等の親水性化合物が挙げられる。
接着性付与剤としては、例えば、テルペン樹脂、フェノール樹脂、テルペン−フェノール樹脂、ロジン樹脂、キシレン樹脂が挙げられる。
強靭性付与剤としては、例えば、カルボキシ変性架橋NBR等の粉末ゴム、ウレタン、フッ素樹脂、アクリル、シリコーン等の粉末樹脂が挙げられる。
上記の各添加剤は適宜、組み合わせて用いることができる。
(実施例1〜10、比較例1および2)
下記第1表に示す各成分を、第1表に示す組成(質量部)で、かくはん機を用いて混合し、第1表に示される各接着剤組成物を得た。なお、比較例1では、鱗片状ではない球状のアルミニウム粉(後述するアルミニウム粉2)を用い、比較例2では、アルミニウム粉を用いずに組成物を調製した。
得られた接着剤組成物について、以下のようにして、せん断強度を評価した。
スチール板(幅25mm×10mm、厚さ1.6mm)の表面に、実施例1〜10、比較例1および2で得られた接着剤組成物を厚さ0.1mmとなるように塗布し、同様のサイズのスチール板と張り合わせ、圧着させることで試験体を作製した。
(室温7日後)
圧着後、「23℃、55%RHの条件下で7日間放置」した試験体を用いて、23℃下でJIS K6850:1999に準じた引張試験を行い、せん断強度(MPa)を測定した。結果を第1表に示す。
圧着後、「23℃、55%RHの条件下で6日間放置し、更に、80℃下で1日間放置」した試験体を用いて、120℃下でJIS K6850:1999に準じた引張試験を行い、せん断強度(MPa)を測定した。結果を第1表に示す。
圧着後、「80℃の温水中に7日間浸漬」した試験体を用いて、23℃下でJIS K6850:1999に準じた引張試験を行い、せん断強度(MPa)を測定した。結果を第1表に示す。
・エポキシ樹脂1:YD128(エポキシ当量190g/eq)、東都化成社製
・エポキシ樹脂2:エピコート630(エポキシ当量96g/eq)、ジャパンエポキシレジン社製
・脂肪芳香族アミン:m−キシレンジアミン、三菱ガス化学社製
・イミダゾール化合物:1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、四国化成社製
・ジシアンジアミド類:ジシアンジアミド、四国化成社製
・クレー:焼成クレー、アイスバーグ、白石カルシウム社製
・アルミニウム粉1:鱗片状アルミニウム(平均粒子径17μm、リーフィングメディアムP0100、東洋アルミニウム社製)
・アルミニウム粉2:球状アルミニウム(平均粒子径25μm、東洋アルミニウム社製)
・シランカップリング剤1:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、A187、日本ユニカー社製
Claims (4)
- エポキシ樹脂と、該エポキシ樹脂の硬化剤と、平均粒子径が50μm以下である鱗片状のアルミニウム粉とを含有し、
前記アルミニウム粉が、ステアリン酸および/またはオレイン酸で表面処理されてなり、
前記エポキシ樹脂および前記硬化剤の合計100質量部に対して、前記アルミニウム粉を5〜50質量部含有する、接着剤組成物。 - 前記硬化剤として、アミン系硬化剤を用いる請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記アミン系硬化剤が、脂肪族アミンである請求項2に記載の接着剤組成物。
- 前記硬化剤として、更に、ジシアンジアミド類およびイミダゾール化合物を用いる請求項2または3に記載の接着剤組成物。
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