JP5745225B2 - エポキシ基を末端に有するポリマー、その組成物、および耐衝撃性改良剤としてのこれらの使用 - Google Patents
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Description
れらのエポキシ基を末端に有するポリマーの製造方法(請求項22)に関する。
− 脂肪族ジオール類、より特に、
− アルキレンジオール類、とりわけ、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、2-メチル-1,3-プロパンジオール、ジメチルプロパンジオール、とりわけ2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(すなわち、ネオペンチルグリコール)、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、2-ブテン-1,4-ジオール、2,3-ブタンジオール、メチルブタンジオール、ジメチルブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、メチルペンタンジオール、ジメチルペンタンジオール、とりわけ2,4-ジメチル-2,4-ペンタンジオール、トリメチルペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、メチルヘキサンジオール、ジメチルヘキサタンジオール、とりわけ2,5-ジメチル-2,5-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、2,6-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,2-オクタンジオール、または3,6-オクタンジオール;
− ポリオキシアルキレンジオール類、とりわけ、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジブチレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、トリブチレングリコール、テトラエチレングリコール、テトラプロピレングリコール、テトラブチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ペンタプロピレングリコール、ペンタブチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘキサプロピレングリコール、ヘプタエチレングリコール、オクタエチレングリコール、またはポリオキシエチレン/オキシプロピレンジオール;
− 脂環式構造を有するアルキレンジオール類、とりわけ、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカン、および2,5(2,6)-ビス(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン;
− 脂環式ジオール類、とりわけ、シクロヘキサンジオール、メチルシクロヘキサンジオール、ジメチルシクロヘキサンジオール、ノルボルナンジオール、水素化ビスフェノールA(ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)メタン)、水素化ビスフェノールF(ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン)、シクロヘプタンジオール、シクロオクタンジオール、およびジシクロペンタジエニルジオール;
− 芳香脂肪族ジオール類、とりわけ、キシリレンジオール、エトキシル化されたビスフェノールA、プロピキシル化されたビスフェノールA、エトキシル化されたビスフェノールF、プロピキシル化されたビスフェノールFである。
− ポリオキシアルキレンポリオール類、これらはポリエーテルポリオールともいわれ、これらは、エチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、1,2-もしくは2,3-ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン、またはこれらの混合物の重合生成物であって、適切な場合には、2個もしくは3個の活性水素(H)原子を有する開始剤分子(例えば、水、または2個もしくは3個のOH基を有する化合物など)を用いて重合される。例えば、いわゆるダブルメタルシアン化物錯体触媒(DMC触媒と略される)を用いて製造された、不飽和度〔ASTM D2849-69に準拠して測定され、ポリオール1 g当たりの不飽和のミリ当量(mEq/g)で表される〕が低いポリオキシアルキレンポリオール、または、例えば、NaOH、KOH、もしくはアルカリ金属アルコキシドなどのアニオン性触媒を用いて合成された、不飽和度が高いポリオキシアルキレンポリオール、のいずれの物質を用いることもできる。特に好適なものは、0.02 mEq/g未満の不飽和度を有し、且つ1000〜30000ダルトンの範囲のモル質量を有するポリオキシプロピレンジオールおよびトリオール、ポリオキシブチレンジオールおよびトリオール、600〜8000ダルトンのモル質量を有するポリオキシプロピレンジオールおよびトリオール、並びに、いわゆる「EO末端キャップされた」(エチレンオキシドで末端キャップされた)ポリオキシプロピレンジオールまたはトリオールである。後者は、特定のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオールであって、これは例えば、ポリプロポキシル化反応終了後に、純粋なポリオキシプロピレンポリオールを、エチレンオキシドを用いてアルコキシル化する方法によって得られ、したがって生成物は、一級ヒドロキシル基を有している。
− ヒドロキシ末端ポリブタジエンポリオール類、例えば、1,3-ブタジエンとアリルアルコールとの重合によって、あるいはポリブタジエンの酸化によって製造されるものなど、およびこれらの水素化生成物;
− スチレン-アクリロニトリル-グラフトポリエーテルポリオール類、例えば、Lupranol(登録商標)の名称でElastogron社から供給されているものなど;
− ポリヒドロキシ末端アクリロニトリル/ブタジエンコポリマー、例えば、カルボキシル末端アクリロニトリル/ブタジエンコポリマー〔Nanoresins AG社(独国)からHycar(登録商標)CTBNの名称で市販されている〕と、エポキシドまたはアミノアルコールとから得られる種類のものなど;
− ポリエステルポリオール類、例えば、二価〜三価アルコール〔例えば、1,2-エタンジオール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、ジプロピレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、グリセロール、1,1,1-トリメチロールプロパン、または前記アルコール類の混合物など〕と、有機ジカルボン酸またはそれらの酸無水物もしくはエステル〔例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、およびヘキサヒドロフタル酸、または前記カルボン酸の混合物など〕とから製造されるポリエステルポリオール類、並びに、ラクトン類(例えば、ε-カプロラクトンなど)から製造されるポリエステルポリオール類;
− ポリカーボネートポリオール類、例えば、ポリエステルポリオールの合成に用いられる上述したアルコール類を、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、またはホスゲンと反応させることによって得られる種類のもの;
− 二量化された脂肪酸の還元によって得られる種類のポリオール類。
− アミノ基を末端に有するポリエチレンエーテル類またはポリプロピレンエーテル類、例えば、Huntsman社からJeffamine(登録商標)の名称で販売されているもの;
− アミノ基を末端に有するポリブチレンエーテル類、ポリブタジエン類、ブタジエン/アクリロニトリルコポリマー類、より特に、例えば、Nanoresins AG社(独国)からHycar(登録商標)ATBNの名称で販売されている種類のもの;
− アミノ基を末端に有する合成ゴム。
− ポリオールのポリメルカプロアセテート類、より特に、上述したポリオールのポリメルカプロアセテート類;
− 下記式(II)のジメルカプタン類。
− 飽和または不飽和の、分岐状または非分岐状の、環状または開鎖状(オープンチェーン)のC4〜C30の一価アルコールのグリシジルエーテル(例えば、ブタノールグリシジルエーテル、ヘキサノールグリシジルエーテル、2-エチルヘキサノールグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、テトラヒドロフルフリルグリシジルエーテルおよびフルフリルグリシジルエーテル、トリメトキシシリルグリシジルエーテルなど)、
− 飽和または不飽和の、分岐状または非分岐状の、環状または開鎖状のC2〜C30の二価アルコールのグリシジルエーテル(例えば、エチレングリコールグリシジルエーテル、ブタンジオールグリシジルエーテル、ヘキサンジオールグリシジルエーテル、オクタンジオールグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルなど)、
− 飽和または不飽和の、分岐状または非分岐状の、環状または開鎖状の三価または多価アルコールのグリシジルエーテル〔例えば、エポキシ化ひまし油、エポキシ化トリメチロールプロパン、エポキシ化ペンタエリスリトール、または脂肪族ポリオール(例えば、ソルビトール、グリセロール、トリメチロールプロパンなど)のポリグリシジルエーテルなど〕、
− フェノール化合物のグリシジルエーテルおよびアニリン化合物のグリシジルエーテル〔例えば、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、p-tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、ノニルフェノールグリシジルエーテル、3-n-ペンタデセニルグリシジルエーテル(カシューナッツシェルオイルからのもの)、N,N-ジグリシジルアニリンなど〕、
− エポキシ化アミン(例えば、N,N-ジグリシジルシクロへキシルアミンなど)、
− エポキシ化モノ-またはジカルボン酸(例えば、グリシジルネオデカノエート、グリシジルメタクリレート、グリシジルベンゾエート、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、およびジグリシジルヘキサヒドロフタレート、脂肪酸二量体のジグリシジルエステルなど)、
− エポキシ化された、低分子量から高分子量の二価また三価のポリエーテルポリオール(例えば、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルなど)。
米国特許第5,668,227号明細書の実施例1の方法により、トリメチロールプロパンとエピクロルヒドリンとから出発して、テトラメチルアンモニウムクロライドおよび水酸化ナトリウム水溶液を用いて、トリメチロールプロパングリシジルエーテルを製造した。生成物は淡黄色であり、7.5当量/kgのエポキシ価を有し、1.8当量/kgのヒドロキシ基含量を有する。HPLC−MSスペクトルにより、この生成物が実質的にトリメチロールプロパンジグリシジルエーテルとトリメチロールプロパントリグリシジルエーテルとの混合物であると判断することができる。この生成物を以下でTMPDGEとして用いた。
1,3-ビス(4-(2-(4-(オキシラン-2-イルメトキシ)フェニル)プロパノ-2-イル)フェノキシ)プロパン-2-オールを、工業グレードのビスフェノールAジグリシジルエーテルAraldite(登録商標)GY 250(製造:Huntsman社)から得た。この物質は、Araldite(蝋燭商標)GY 250の中に約15重量%存在し、ビスフェノールAジグリシジルエーテルを蒸留により留去することによって濃縮することができる。薄層エバポレーター(製造:Ilmag社)内で、加熱ジャケット温度180℃およびオイルポンプによる減圧下で、工業グレードのビスフェノールAジグリシジルエーテル(エポキシ当量質量(EEW)=195g/エポキシ当量、滴定により測定)を、200ml/時でメンブランポンプを用いて秤り取った。純粋なビスフェノールAジグリシジルエーテルを留去し、室温で結晶化させた。残った液相は、EEW=207.1g/エポキシ当量、および49.4mg/gKOHのOH価を有していた。テトラヒドロフラン(THF)を溶媒として用いると、GPCチャートで、「DGEBAダイマー」のピークとDGEBAモノマーのピークの面積比が40:60であった。この生成物を、以下でD−DGEBAとして用いた。
167.5gのpolyTHF 2000(OH価 51.6mg/gKOH)、および15。40gの1,4-ブタンジオールを、105℃で減圧下、30分間乾燥させた。温度が90℃に下がった時に、74.4gのIPDIと、0.05gのジブチルスズジラウレートとを添加した。反応を、減圧下、90℃にて、NCO含量が2.5%で一定になるまで2.5時間行った(計算したNCO含量:2.61%)。次いで、85.2gの上述したTMPDGEをこのポリウレタンポリマーに添加し、反応を、減圧下、90℃にて、NCO含量が検出できなくなるまで行った。
表3に示すように、本発明の接着剤組成物Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、およびZ7、ならびに比較組成物(Z比較1,Z比較2)を、以下のように調製した。
[引張剪断強度(Tensile shear strength(TSS))(DIN EN 1465)〕
試験片を、上述した組成物から、100×25×1.5mmの寸法の電気亜鉛メッキしたDC04スチール(eloZn)を用いて、接着面積は25×10mm、膜の厚さ0.3mmで作製した。硬化は180℃で30分間行った。引張試験速度は10mm/分であった。
組成物の試料を2枚のテフロン(登録商標)ペーパーの間に2mmの層厚さに押しつけた。この組成物を、次に、30分間、180℃で硬化させた。テフロン(登録商標)ペーパーを取り除き、DIN規格に従う試験片を熱いうちに打ち抜いた。この試験片を1日間、標準条件下で貯蔵した後、2mm/分の引張試験速度を用いて試験した。
試験片を、上述した組成物から、90×20×0.8mmの寸法の電気亜鉛メッキしたDC04スチール(eloZn)を用いて、接着面積は20×30mm、膜の厚さ0.3mmで作製した。硬化は、180℃で30分間行った。動的負荷下での破壊を室温および−20℃の両方で測定した。衝撃速度(impact speed)は2m/秒であった。試験曲線の下の面積(25%〜90%、ISO 11343に準拠)を、ジュール単位での破壊エネルギー(fracture energy (FE))として示した。
DSCを使用して、ガラス転移温度を測定した。Mettler DSC822e装置をこのために使用した。10〜20mgの各組成物を、アルミニウムのるつぼに秤り入れた。試料をDSC中、175℃にて30分間硬化させた後、これを−20℃に冷却し、次いで、10℃/分の加熱速度で150℃まで加熱した。ガラス転移温度は、測定したDSC曲線から、DSCソフトウェアを用いて決定した。
Claims (25)
- 下記式(I):
Y2は、下記式:
で表される基であり;
mは2であり;
nは2〜8である)
のエポキシ基を末端に有するポリマーであって、
ポリウレタンポリマーPU1が、少なくとも1種のジイソシアネートまたはトリイソシアネートと、少なくとも1種の非フェノール性ジオールQ1、および末端のヒドロキシル基、チオール基、一級アミノ基、または二級アミノ基を有する少なくとも1種のポリマーQ2とから得られ、かつ、
非フェノール性ジオールQ1が、60〜400g/モルの分子量を有し、ポリマーQ2が、600〜20000g/モルの質量平均分子量を有し、
ここで、前記非フェノール性ジオールQ1が1,4−ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、キシリレンジオール、エトキシル化ビスフェノールA、及びプロポキシル化ビスフェノールAからなる群から選択される、
エポキシ基を末端に有するポリマー。 - ポリマーQ2が、ポリオキシアルキレンポリオールであることを特徴とする、請求項1に記載のエポキシ基を末端に有するポリマー。
- ポリマーQ2が、2個または3個の一級アミノ基を有するポリオキシアルキレンポリアミンであることを特徴とする、請求項1又は2に記載のエポキシ基を末端に有するポリマー。
- Q2:Q1のモル比が、1:2から1:0.01の値であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエポキシ基を末端に有するポリマー。
- イソシアネート基を末端に有するポリウレタンポリマーPU1を、少なくとも1種のジイソシアネートまたはトリイソシアネートと、少なくとも1種の非フェノール性ジオールQ1および少なくとも1種のポリマーQ2の混合物とから、請求項1〜4のいずれか一項に記載したポリマーを製造することを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
- イソシアネート基を末端に有するポリウレタンポリマーPU1が、イソシアネート基を有する反応生成物PU1’から得られ、非フェノール性ジオールQ1で鎖延長されたものであり、かつ、前記反応生成物PU1’が、少なくとも1種のジイソシアネートまたはトリイソシアネートと、ポリマーQ2とから得られることを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
- イソシアネート基を末端に有するポリウレタンポリマーPU1が、イソシアネート基を有する反応生成物PU1’’から得られ、ポリマーQ2で鎖延長されたものであり、かつ、前記反応生成物PU1’’が、少なくとも1種のジイソシアネートまたはトリイソシアネートと、非フェノール性ジオールQ1とから得られることを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
- − 下記式(VI):
で表される少なくとも1種の液状エポキシ樹脂、
− 下記式(V):
で表される少なくとも1種の固体エポキシ樹脂、及び
− 下記式(I):
Y 2 は、ブタンジオールモノグリシジルエーテル、ヘキサンジオールモノグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、及びペンタエリスリトールトリグリシジルエーテル、並びに、ビスフェノールA(R=CH 3 )とエピクロルヒドリンとの反応、ビスフェノールF(R=H)とエピクロルヒドリンとの反応、又はビスフェノールA及びビスフェノールFの混合物とエピクロルヒドリンとの反応によって形成される下記式(IV):
mは、1、2、または3であり;
nは2〜8である)
のエポキシ基を末端に有するポリマーであって、
ポリウレタンポリマーPU1が、少なくとも1種のジイソシアネートまたはトリイソシアネートと、少なくとも1種の非フェノール性ジオールQ1、および末端のヒドロキシル基、チオール基、一級アミノ基、または二級アミノ基を有する少なくとも1種のポリマーQ2とから得られ、かつ、
非フェノール性ジオールQ1が、60〜400g/モルの分子量を有し、ポリマーQ2が、600〜20000g/モルの質量平均分子量を有し、
ここで、前記非フェノール性ジオールQ1が1,4−ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、キシリレンジオール、エトキシル化ビスフェノールA、及びプロポキシル化ビスフェノールAからなる群から選択される、
エポキシ基を末端に有するポリマー少なくとも1種と
を含む、エポキシ樹脂組成物。 - ポリマーQ2が、ポリオキシアルキレンポリオールであることを特徴とする、請求項9に記載のエポキシ樹脂組成物。
- ポリマーQ2が、2個または3個の一級アミノ基を有するポリオキシアルキレンポリアミンであることを特徴とする、請求項9に記載のエポキシ樹脂組成物。
- Q2:Q1のモル比が、1:2から1:0.01の値であることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂組成物が、昇温によって活性化されるエポキシ樹脂用硬化剤Bを少なくとも1種さらに含み、かつ、前記エポキシ樹脂組成物が熱硬化性であることを特徴とする、請求項9〜12のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記組成物が、液状ゴムDをさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 前記組成物が、固体耐衝撃性改良剤Eをさらに含むことを特徴とする、請求項13または14に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 固体耐衝撃性改良剤Eが、コア−シェルポリマーであることを特徴とする、請求項15に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 前記組成物が、少なくとも1種のフィラーFをさらに含むことを特徴とする、請求項13〜16のいずれか一項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 前記組成物が、エポキシ基を有する反応性希釈剤Gをさらに含むことを特徴とする、請求項13〜17のいずれか一項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂組成物が、少なくとも1種の発泡剤を含むことを特徴とする、請求項13〜18のいずれか一項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- エポキシ樹脂Aの割合が、組成物の質量に基づいて10質量%〜85質量%であることを特徴とする、請求項13〜19のいずれか一項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 式(I)のエポキシを末端に有するポリマーの割合が、組成物の質量に基づいて1質量%〜45質量%であることを特徴とする、請求項13〜20のいずれか一項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 接着剤としての、請求項9〜21のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物の使用。
- 請求項9〜21のいずれか一項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物を、100〜220℃の温度に加熱することによって得られる、硬化した組成物。
- i)耐熱性材料を、請求項9〜21のいずれか一項に記載の熱硬化性エポキシ樹脂組成物と接触させる工程と
ii)前記組成物を100〜220℃の温度に加熱する工程と
を含む接着結合方法によって得られる、接着結合した物品。
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