JP4997923B2 - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Description
以前、本願出願人は、貯蔵安定性に優れ、かつ、貯蔵前および貯蔵後のチクソ性に優れる一液型湿気硬化性樹脂組成物の提供を目的として、特許文献1を提案した。
このような難接着性部材は、高い耐候性を有し、従来例えば自動車や車輌に使用されている。
そこで、本発明は、難接着性部材との接着性に優れる硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
(1) 分子内の全てのイソシアネート基に第二級炭素または第三級炭素が結合した構造を有するポリイソシアネート化合物(A)100質量部と、
ケトンまたはアルデヒドと、アミンとから導かれるイミノ(>C=N−)結合を有するイミン化合物(B)と、
ポリイソシアネート化合物(c1)と、メルカプトシラン化合物(c2)とから導かれる硫黄含有シラン化合物(C)0.5〜20質量部と、
ウレタン化合物で表面処理された炭酸カルシウム(D)と、
式−CONH−Si≡で表される官能基を有するN−シリルアミド化合物(E)とを含有する硬化性樹脂組成物。
(2) 前記ポリイソシアネート化合物(c1)が、イソシアヌレート体である上記(1)に記載の硬化性樹脂組成物。
(3) 前記ポリイソシアネート化合物(c1)が、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびテトラメチルキシリレンジイソシアネートからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記(1)または(2)に記載の硬化性樹脂組成物。
(4) さらに、エポキシ樹脂を含有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
本発明の硬化性樹脂組成物は、
分子内の全てのイソシアネート基に第二級炭素または第三級炭素が結合した構造を有するポリイソシアネート化合物(A)100質量部と、
ケトンまたはアルデヒドと、アミンとから導かれるイミノ(>C=N−)結合を有するイミン化合物(B)と、
ポリイソシアネート化合物(c1)と、メルカプトシラン化合物(c2)とから導かれる硫黄含有シラン化合物(C)0.5〜20質量部と、
ウレタン化合物で表面処理された炭酸カルシウム(D)と、
式−CONH−Si≡で表される官能基を有するN−シリルアミド化合物(E)とを含有する組成物である。
以下、これを「本発明の組成物」ということがある。
本発明の組成物に含有されるポリイソシアネート化合物(A)は、分子内の全てのイソシアネート基に第二級炭素または第三級炭素が結合した構造を有するものである。
なかでも、R1およびR2は、アルキル基であるのが好ましく、メチル基であるのがより好ましい。
なかでも、シクロヘキサン環を有する炭化水素基、ベンゼン環であるのが好ましい。
pは、2または3であるのが好ましい。
ポリオール化合物は、ポリプロピレングリコール(PPG)であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
ポリオール化合物は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
当量比がこのような範囲である場合、得られるウレタンプレポリマーの粘度が適当となり、組成物が発泡しにくくなる。
本発明の組成物に含有されるイミン化合物(B)は、ケトンまたはアルデヒドと、アミンとから導かれるイミノ(>C=N−)結合を有する化合物である。
具体的には、ケトンとアミンとから導かれるケチミン、アルデヒドとアミンとから導かれるアルジミンが挙げられる。
例えば、下記式(2)または式(3)で表される化合物が挙げられる。
なかでも、ケトンのカルボニル基の少なくとも一方のα位の炭素、または、アルデヒドのカルボニル基のα位の炭素が、第二級炭素または第三級炭素となる下記式(2)で表される化合物であるのが好ましい。
式(2)で表される化合物は、このようにイミン炭素原子が、嵩高い基と比較的嵩の小さな基とを有するため、硬化性と可使時間とがいずれも好適範囲になる。
なかでも、MTBK、MIPKが好ましい。
なかでも、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、ジイソブチルケトン(DIBK)が好ましい。
ケトンおよびアルデヒドは、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
なかでも、アミンは、反応調整が容易という観点から下記式(4)で表されるポリアミンであるのが好ましい。
炭化水素基は特に制限されない。例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が挙げられる。
アミンは、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
イミン化合物(B)の含有量が上述の範囲である場合、貯蔵安定性および硬化性のいずれも良好な組成物を得ることができるため好ましい。
本発明の組成物に含有される硫黄含有シラン化合物(C)は、ポリイソシアネート化合物(c1)と、メルカプトシラン化合物(c2)とから導かれる化合物であり、その量はポリイソシアネート化合物(A)100質量部に対して0.5〜20質量部である。
ポリイソシアネート化合物(c1)は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
例えば、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基、アルケニルオキシ基が挙げられる。
なかでも、アルコキシ基が好ましく、加水分解反応が穏やかに進行し取扱い性に優れる点でメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基がより好ましい。
加水分解可能な置換基は、加水分解性シリル基中に少なくとも1つあればよく、接着性により優れ硬化性に優れるという観点から、2つ以上が好ましく、3つであるのが好ましい。
炭素数1〜8の分岐していてもよいアルキル基は、二重結合または三重結合を含むことができる。
なかでも、メチル基、エチル基が好ましい。
なお、R5およびR6は、同一でも異なっていてもよい。
nは、0または1であるのが好ましい。
メルカプトシラン化合物(c2)は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
例えば、ポリイソシアネート化合物(c1)とメルカプトシラン化合物(c2)とを混合し、50〜100℃に加熱し撹拌しながら反応させることによって得ることができる。
硫黄含有シラン化合物(C)は、接着性により優れるという観点から、イソシアネート基を1個以上有するのが好ましい。
このような範囲の場合、接着性に優れる。
また、硫黄含有シラン化合物(C)の量は、接着性により優れ、貯蔵安定性、チクソ性に優れるという観点から、1〜20質量部であるのが好ましい。
本発明の組成物に含有される炭酸カルシウム(D)は、ウレタン化合物で表面処理されたものである。
炭酸カルシウム(D)を含有することにより、本発明の組成物は貯蔵安定性、チクソ性に優れ、硬化性も良好である。
例えば、BET法による比表面積が3m2/g以上のものを用いることができる。
また、原料の炭酸カルシウムとしては、例えば、沈降炭酸カルシウムが挙げられる。
組成物のチクソ性が優れたものとなるという観点から沈降炭酸カルシウムが好ましい。
また、原料の炭酸カルシウムとして、例えば、予め脂肪酸で表面処理された炭酸カルシウムを使用することができる。
例えば、イソシアネート化合物とポリオール化合物との反応により得られるもの、イソシアネート化合物とカルボン酸との反応により得られるもの、塩化カルボニルとアミンとの反応により得られるもの、ウレタン化合物とイソシアネート化合物との反応により得られるアロハネートが挙げられる。
モノイソシアネート化合物としては、例えば、フェニルイソシアネート、ステアリルイソシアネート等が挙げられる。
イソシアネート化合物は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
イソシアネート化合物とアルコールの組み合わせとしては、トリレンジイソシアネートとステアリルアルコールとの組み合わせが好ましい態様の1つとして挙げられる。
イソシアネート化合物とカルボン酸の組み合わせとしては、トリレンジイソシアネートとステアリン酸との組み合わせが好ましい態様の1つとして挙げられる。
塩化カルボニルとアミンの組み合わせとしては、m−フェニレンジアミンとクロロ炭酸オクダデシルとの組み合わせが好ましい態様の1つとして挙げられる。
炭素数8以上の炭化水素基としては、例えば、オクチル基、ノニル基、デシル基、ペンタデシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等が挙げられる。
なかでも、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基であることが好ましい。
ウレタン化合物の量がこの範囲である場合、表面処理の効果が十分得られ、硬化後の組成物の物性の低下を抑制することができる。
炭酸カルシウム(D)の含有量がこの範囲である場合、適切な初期チクソ性および作業性に優れる。
本発明の組成物に含有されるN−シリルアミド化合物(E)は、式−CONH−Si≡で表される官能基を有するものである。
そのため、N−シリルアミド化合物(E)を含有することによって組成物中の水分を容易に除去することができ、貯蔵安定性の向上に寄与する。また、生成したアミド化合物はチクソ性を向上させる役割をする。
したがって、本発明の組成物はN−シリルアミド化合物(E)を含有することによって、チクソ性に優れ、貯蔵後においても高いレベルのチクソ性が維持される。これにより、優れた作業性が得られる。
N−シリルアミド化合物(E)は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
例えば、カルボン酸アミドと、クロロシラン化合物とを活性水素を持たないヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、塩化メチレン、クロロホルムなどを溶媒とし、トリエチルアミン、ピリジンなどの第三級アミンを脱塩化水素剤として、室温〜100℃で反応させて得ることができる。
また、脱塩化水素剤を使用せずに、120〜180℃で生成する塩化水素ガスを除きながら合成することもできる。
さらに、触媒として、例えば、トリエチルアミン、ピリジン等を用いることができる。
N−シリルアミド化合物(E)の含有量がこの範囲であると、物性に悪影響を与えることなく貯蔵安定性を改善することができるという理由から好ましい。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールAのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂およびその誘導体、グリセリンのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ポリアルキレンオキサイド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のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ダイマー酸のグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビスフェノールFのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
ビスフェノールAのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂は、汎用のエポキシ樹脂であることから好適に用いられる。
添加剤としては、例えば、充填剤、可塑剤、シランカップリング剤、顔料、染料、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、分散剤、溶剤、シリコーン、変性シリコーン等のポリマーが挙げられる。
さらに、連鎖移動剤を用いず、150〜350℃の重合温度で重合され、数平均分子量が500〜5000のアクリル重合体を用いることができる。
酸化防止剤としては、具体的には、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)等が挙げられる。
難燃剤としては、具体的には、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチル・メチルホスホネート、臭素・リン化合物、アンモニウムポリホスフェート、ネオペンチルブロマイドーポリエーテル、臭素化ポリエーテル等が挙げられる。
接着性付与剤としては、具体的には、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、キシレン樹脂等が挙げられる。
上記各添加剤は適宜に組み合わせて併用してもよい。
本発明の組成物を適用できる難接着性部材の材料としては、例えば、ABS樹脂、AES樹脂、アルミの焼き付け塗装、EPDM、軟質塩化ビニル樹脂類、ガラス、SUSが挙げられる。
難接着性部材は、例えば、自動車、車輌、建築、電子部品等に使用される。
また、本発明の組成物は、難接着性部材以外の部材に使用することができる。
本発明の組成物は湿気等の水分によって硬化することができ、硬化は5〜40℃、30〜70%RHの条件下で行うことができる。
1.成分の調製
(1)ポリイソシアネート(A)
ポリイソシアネート(A)として、3官能型PPG(エクセノール5030、旭硝子社製、分子量5,000)750gおよび2官能型PPG(エクセノール3020、旭硝子社製、分子量3,000)250gを混合させて得られるポリオール化合物と、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI、三井サイテック社製)とを、NCO/OH=2.0となるモル比で混合した混合物を、スズ触媒の存在下で、80℃で8時間、撹拌しながら反応させて得られる、イソシアネート基を2.1質量%含有するTMXDIプレポリマーを用いた。
イミン(B)として、ヘキサメチレンジアミン(HMDA)とメチルイソプロピルケトン(MIPK)とから合成された下記式(8)で表されるMIPK−HMDAを用いた。
ウレタン化合物で表面処理された炭酸カルシウム(D)として、BET法による比表面積が18m2/gである沈降性炭酸カルシウム360gに、下記式(9)で表されるウレタン化合物(トリレンジイソシアネートとステアリン酸とを反応させて得られたもの。)を18g加え、ミキサーを用いて、室温で15分、110℃で1時間、乾式で撹拌、処理して得られるものを用いた。
ステアリン酸アミドとヘキサメチルジシラザンとを反応させてN−トリメチルシリルステアリン酸アミドとする反応は、下記反応式のとおりである。
→ CH3(CH2)16CONH−Si(CH3)3+1/2NH3
得られた化合物をN−シリルアミド(E)とする。
下記第1表に示す○が付された成分を同表に示す活性SH/NCOとなる量で混合し、混合物を60℃に加熱して12時間常圧下で撹拌しながら反応させ、硫黄含有シラン化合物を調製した。
得られた硫黄含有シラン化合物を硫黄含有シラン化合物(C)−1〜13とする。
・ポリイソシアネート(c1)−1:TDIイソシアヌレート体(ILBA、住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−2:HDIイソシアヌレート体(N3300、住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−3:IPDIイソシアヌレート体(Z4470、住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−4:HDIアダクト体(商品名:HT、住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−5:HDIビュレット体(N3200、住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−6:TDI(住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−7:HDI(住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−8:IPDI(住化バイエルウレタン社製)
・ポリイソシアネート(c1)−9:TMXDI(住化バイエルウレタン社製)
・メルカプトシラン(c2)−1:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM803、信越化学工業社製)
・メルカプトシラン(c2)−2:3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(KBM802、信越化学工業社製)
下記第2表に示す成分を同表に示す量(質量部)で配合し均一に混合して、硬化性樹脂組成物を調製した。
得られた各組成物について、以下に示す方法で粘度、チクソトロピーインデックス、タックフリータイムおよび接着性の評価試験を行った。結果を第2表に示す。
(1)粘度
得られた各組成物の調製直後(初期)、60℃で3日間養生後、および60℃で10日間養生後の粘度(Pa・s)をBS型粘度計(#7ローターを使用。以下同様。)を用いて23℃の条件下で測定した。
得られた各組成物の調製直後(初期)の粘度を23℃の条件下で回転速度1rpmおよび10rpmで測定し、得られた粘度を下記計算式にあてはめてチクソインデックス(以下、「TI」と略す。)を求めた。
得られた組成物を23℃、50%RHの条件下に置いて、JIS A 5758:1997に準じて、組成物の表面のタックがなくなるまでの時間(タックフリータイム)を測定した。評価結果で例えば「1h45」とあるのは「1時間45分」を意味する。
得られた組成物を60℃の条件下で3日間養生させ、その後、第2表に示す各種部材(部材として、SUS304、アクリル塗装板、軟質PVC、ABSを使用した。部材の大きさ:縦7cm、横7cm)に組成物をビード打ちした。
ビード打ちされた部材を23℃、50%RHの条件下に置いて7日間養生させてサンプルとした。
得られたサンプルからビードを手はく離ではく離し、破壊状況を目視で確認した。
接着性の評価結果を組成物の凝集破壊率(%)で示した。
・ポリイソシアネート(A):上記のとおり調製したもの
・エポキシ樹脂:BisA型エポキシ樹脂(商品名:EPOXY EP4100E、旭電化工業社製、エポキシ当量=190)
・炭酸カルシウム(D):上記のとおり調製したもの
・N−シリルアミド(E):上記のとおり調製したもの
・イミン(B):上記のとおり調製したもの
・TDIイソシアヌレート:(デスモジュールIL、住化バイエルウレタン社製)
・メルカプトシラン:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM803、信越化学工業社製)
・硫黄含有シラン(C)−1〜13:上記のとおり調製したもの
硫黄含有シラン化合物(C)をポリイソシアネート化合物(A)100質量部に対して20質量部を超えて含有する比較例4は、貯蔵安定性に劣った。
炭酸カルシウム(D)およびN−シリルアミド化合物(E)を含有しない比較例6は、チクソ性に劣った。
これに対して、実施例1、2、参考例1〜21の組成物は難接着性の部材に対する接着性に非常に優れた効果を発揮した。
また、本発明の組成物は硫黄含有シラン化合物(C)と炭酸カルシウム(D)とN−シリルアミド化合物(E)とを併用することによって、炭酸カルシウム(D)とN−シリルアミド化合物(E)とを併用する比較例1〜3および4より、チクソ性がより高くなり、より長期の貯蔵安定性に非常に優れる。
Claims (2)
- 分子内の全てのイソシアネート基に第二級炭素または第三級炭素が結合した構造を有するポリイソシアネート化合物(A)100質量部と、
ケトンまたはアルデヒドと、アミンとから導かれるイミノ(>C=N−)結合を有するイミン化合物(B)と、
ポリイソシアネート化合物(c1)としてのテトラメチルキシリレンジイソシアネートと、メルカプトシラン化合物(c2)とから導かれる化合物を少なくとも含む硫黄含有シラン化合物(C)0.5〜20質量部と、
ウレタン化合物で表面処理された炭酸カルシウム(D)と、
式−CONH−Si≡で表される官能基を有するN−シリルアミド化合物(E)とを含有する硬化性樹脂組成物。 - 前記硫黄含有シラン化合物(C)が更にポリイソシアネート化合物(c1)としてのヘキサメチレンジイソシアネートのビュレット体又はイソシアヌレート体とメルカプトシラン化合物(c2)とから導かれる化合物を含む請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
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