JP6095016B2 - ゲル化時間を調整可能な2液型エポキシ接着剤 - Google Patents
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Description
米国特許出願公開第2010/0273940号には、チオール基(-SH)に対するα位で炭素原子上に分枝(置換)を有するチオール化合物を含有するエポキシ樹脂用硬化剤、および、該硬化剤を用いる1成分型エポキシ樹脂組成物が開示されている。この発明は、5分〜15分のポットライフを有し、貯蔵安定性を有する、エポキシ樹脂硬化剤に関する。
個以上のヒドロキシル基を有するポリオールに、エピハロヒドリンを添加することにより
得られるハロゲン末端化ポリエーテルポリマーを、アミド中で水硫化アルカリおよび/ま
たは多硫化アルカリと反応させて得た、チオール基含有ポリエーテルポリマーが開示され
ている。このポリエーテルポリマーを含有するエポキシ樹脂組成物は好ましい硬化性を有
するが、かかるエポキシ樹脂組成物をエポキシ樹脂用の硬化剤として使用する際、ゲル化
時間が非常に短いため、エポキシ樹脂と、硬化剤であるチオール化合物とを互いに混合す
る際中に硬化が開始され、そのため、作業条件が制限されることが指摘されている。
1分子中に2個以上のエポキシ基を含有する少なくとも1種のエポキシ樹脂を含む、第1液A、および
少なくとも1種のチオール硬化剤を含む、第2液B、
ここで、-O-O-構造を含有する少なくとも1種の過酸化物が、液A、液Bおよび/または別個の第3液C中に含まれる。
1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部を含む、第1液A、および
チオール硬化剤110〜120重量部を含む、第2液B
ここで、-O-O-構造を含有する過酸化物0.03〜3重量部が、液A、液Bおよび/または別個の第3液C中に含まれる。
1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部および硬化促進剤0.05〜5重量部を含む第1液;および、チオール硬化剤110〜120重量部および-O-O-構造を含有する過酸化物0.03〜3重量部を含む第2液
を含む、エポキシ接着剤を対象とする。
エポキシ系組成物のゲル化時間を簡単に制御することができる;
過酸化物が、チオール-アミン硬化系の反応の遅延に、初めて使用される;および、
この接着剤系は、さまざまなゲル化時間に対する消費者の要求を満足するのに適当である。
1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部;-O-O-構造を含有する過酸化物0.03〜3重量部;を含む第1液A、
および、
チオール硬化剤110〜120重量部、硬化促進剤0.05〜5重量部を含む、第2液B。
1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部;-O-O-構造を含有する過酸化物0.2〜2重量部;シラン6〜7重量部、およびチキソトロピー剤4〜5重量部を含む、第1液A;
および
チオール硬化剤113〜118重量部、促進剤0.2〜5重量部およびフィラー12〜16重量部を含む、第2液B。
1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部;硬化促進剤0.05〜5重量部;を含む第1液A、
および、
チオール硬化剤110〜120重量部;-O-O-構造を含有する過酸化物0.03〜3重量部を含む、第2液B。
1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部;促進剤0.2〜5重量部、シラン6〜7重量部、およびチキソトロピー剤4〜5重量部;を含む第1液A、
および、
チオール硬化剤113〜118重量部、-O-O-構造を含有する過酸化物0.2〜2重量部;およびフィラー12〜16重量部を含む、第2液B。
それぞれ独立して、水素原子、1〜10個の炭素原子のアルキル基および1個以上のフェ
ニル基を含む芳香族基から選択され、場合により、R1、R2および-O-O-の間にカル
ボニル基が存在する]のような構造を示す。市販され入手可能な製品の例は、以下を含む
:ベンゾイルペルオキシド(CAS No.94-36-0)、TRIGONOX(登録商標)C-50D、TRIGON
OX(登録商標)P-50S、PERKADOX(登録商標)L-50S、PERKADOX(登録商標)PD-50S(Akzo Nobel
Chemical Co. Ltd製)、tert-アミルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、
tert-ブチルペルオキシアセテート、1,1-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン
、1,1,-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、メチルエ
チルケトンペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシ
ン-3、tert-ブチル-モノペルオキシマレエート、3-クロロペルオキシ安息香酸、ジベン
ゾイルペルオキシド、ジ-4-クロロベンゾイルペルオキシド、2,2-ジヒドロペルオキシ
プロパン、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、ジ-(2-フェノ
キシエチル)ペルオキシジカーボネート、ジコハク酸ペルオキシド、3,3,6,6,9,9-
ヘキサメチル-1,2,4,5-テトラオキサシクロノナン、2,5-ジメチル-2,5-ジ-(ベン
ゾイルペルオキシ)ヘキサン、ジ-(2-フェノキシエチル)ペルオキシジカーボネート、ジ
コハク酸ペルオキシド、tert-アミルペルオキシベンゾエート、n-ブチル-4,4-ジ-(ter
t-ブチルペルオキシ)吉草酸エステル、tert-ブチルヒドロペルオキシド、ジ-tert-ブチル
ペルオキシド、tert-ブチル-モノペルオキシマレエート、tert-ブチルペルオキシアセテ
ート、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、tert-ブチルペルオキシイソプロピルカーボ
ネート、tert-ブチルペルオキシ-2-メチルベンゾエート、1,1-ジ-(tert-アミルペルオ
キシ)シクロヘキサン、2,2-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ブタン、1,1-ジ-(tert-ブチ
ルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-di-(tert-
ブチルペルオキシ)ヘキシン-3-エチル、3,3-ジ-(tert-ブチルペルオキシ)ブ
チレート、シクロヘキサノンペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルペルオ
キシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジヒドロペルオキシヘキサンアセチルアセトンペ
ルオキシド、アセチルベンゾイルペルオキシド(Aldrich chemical company製)。適当な過酸化物はこれらの化合物に限定されない。好ましくは、過酸化物R1-O-O-R2中、R1、R2および-O-O-の間にカルボニル基が存在する。本発明の接着剤を調製する際、
過酸化物が溶液として使用され、使用する溶媒は、酢酸エチル、アセトン、クロロホルム
などを含む。
アルキル基またはエポキシ基で終端していてよい。市販製品としては、KH550、KH560(Ch
inese Chemical Company製)、Glymo(登録商標)、Wetlink(登録商標)78(Evonik製)、A-1106、A-1702、A-1002(Momentive Co.Ltd製)が挙げられる。シラン製品はこれらの製品に限定されない。これらの樹脂を単独で使用してよく、2種以上を任意の割合で組み合わせて使用してもよい。1つの態様において、1種以上のシランが、本発明のエポキシ接着剤の第1液A中に含有される。
「特に無機コアを使用する場合、コアに前処理を施すことも好ましくあり得、これは、シェルに重合が適用される前にシェルの結合を可能にする。これは通常、非常に幅広い無機材料について文献から知られるような、粒子表面の化学的官能基化においてなり得る。これは、好ましくは、特に、反応性鎖末端としてシェルポリマーのグラフト化を可能にするこのような化学的官能基の、表面への適用を包含し得る。ここで、末端二重結合、エポキシ官能基および重縮合性基が例として挙げられ得る。ヒドロキシル基を有する表面のポリマーを用いる官能基化は、例えばEP-A-337 144から知られている。」。
(1)撹拌棒、スパチュラなどを用いて適当な容器、例えばガラスビーカー、缶、プラスチックカップまたはアルミニウムカップなどの適当な容器中で成分を混合する。
(2)ダブルヘリカルリボン翼、ゲート翼を用いて成分を混合する。
(3)遊星型ミキサーで成分を混合する。
(4)ビーズミルを用いて成分を混合する。
(5)3本ロールミルを用いて成分を混合する。
(6)押出型のニーダー押出機を用いて成分を混合する。
ゲル化時間測定
ゲル化時間測定は、標準 ASTM D3532-99に基づいた。ゲル化時間は、接着剤の粘度が、元の化合物の2倍に増加した際の時間として理解される。
重ねせん断強度測定は、試験標準 ASTM D 3161に基づいた。使用した基材は冷延鋼板であり、結合ラインは10mm*25mmである。基材の表面は、酢酸エチルまたはアセトンを用いて洗浄した。表1に示すデータは、少なくとも5回の測定データの平均値である。
表1に記載の原料を混ぜ合わせ、ゲル化時間を調整可能なエポキシ系接着剤を得た。製剤中の他の成分の量を一定に維持し、過酸化物の濃度のみを変化させることにより、ゲル化時間を5分〜24時間以上に調整することができる。第1液の調製方法は以下である:過酸化物をアセトン中に溶解させ、0.12g/mlの過酸化物濃度を有する溶液を作った。エポキシ樹脂を、室温で、スピードミキサーカップ中に計り入れ、次いで、過酸化物溶液を混合容器中に計り入れ、2つの成分を2000rpm THINKY(登録商標)Speedmixerの下、室温で1分間混合した。シランおよびチキソトロピー剤を混合容器中に計り入れた。混ざり合った4成分を、THINKY(登録商標)Speedmixer中、2000rpmの速度、室温、0.2kPa真空で1分間混合した。混合し、スピードミキサーから取り出し後、液状混合物を、2Kカートリッジの一方に滴下した。第2液の調製方法は以下である:初めに、硬化剤として用いたチオールを混合容器に計り入れ、次いで、混合容器中にアミン触媒を計り入れ、2つの成分を2000rpm THINKY(登録商標)Speedmixerの下、室温で30秒間混合し、次いで、混合物中にフィラーを計量添加した。混ざり合った3成分を、THINKY(登録商標)Speedmixer中、2000rpmの速度、室温、0.2kPa真空下で1分間混合した。混合し、スピードミキサーから取り出し後、液状混合物を、2Kカートリッジの他方に滴下した。ゲル化時間測定または機械的特性測定用の試料は、機械的または空気圧接着ガンを用いることにより2つの液を押し出し、混合し、次いでこれを基材上に塗布することにより、製造した。
成分の重量を表2に記載した。実施例15〜35についての手順方法は、実施例1〜14と同様である。Perkadox(登録商標)L-50S、Trigonox(登録商標)P-50Sを含む使用した酸化物は、アセトン中に0.12g/mlの濃度で溶解させた。第1液において、エポキシ樹脂を、室温で、スピードミキサーカップ中に計り入れ、次いで、過酸化物溶液を混合容器中に計り入れ、2つの成分を2000rpm THINKY(登録商標)Speedmixerの下、室温で1分間混合した。シランおよびチキソトロピー剤を混合容器中に計り入れた。混ざり合った4成分を、THINKY(登録商標)Speedmixer中、2000rpmの速度、室温、0.2kPa真空で1分間混合した。混合し、スピードミキサーから取り出し後、液状混合物を、2Kカートリッジの一方に滴下した。第2液の調製方法は以下である:初めに、硬化剤として用いたチオールを混合容器に計り入れ、次いで、混合容器中にアミン触媒を計り入れ、2つの成分を2000rpm THINKY(登録商標)Speedmixerの下、室温で30秒間混合する。混合物中にフィラーを計量添加し、次いで、混ざり合った3成分を、THINKY(登録商標)Speedmixer中、2000rpmの速度、室温、0.2kPa真空下で1分間混合した。混合し、スピードミキサーから取り出し後、液状混合物を、2Kカートリッジの他方に滴下した。
成分の重量を表3に示した。実施例36〜38についての手順方法は、実施例1〜14と同様であり、相違点は、過酸化物を第2液中に入れ、アミン触媒(硬化促進剤)を第1液中に入れることである。第1液において、エポキシ樹脂を、室温で、スピードミキサーカップ中に計り入れ、次いで、アミン触媒を混合容器中に計り入れ、2つの成分を2000rpm THINKY(登録商標)Speedmixerの下、室温で1分間混合した。シランおよびチキソトロピー剤を混合容器中に計り入れた。混ざり合った4成分を、THINKY(登録商標)Speedmixer中、2000rpmの速度、室温、0.2kPa真空下で1分間混合した。混合し、スピードミキサーから取り出し後、液状混合物を、2Kカートリッジの一方に滴下した。第2液の調製方法は以下である:初めに、Perkadox(登録商標)L-50S、Trigonox(登録商標)P-50Sを含む使用した過酸化物を、アセトン中に0.12g/mlの濃度で溶解させた。次いで、硬化剤として使用したチオール化合物を混合容器に計り入れ、過酸化物溶液を混合容器中に計り入れ、2つの成分を2000rpm THINKY(登録商標)Speedmixerの下、室温で30秒間混合した。混合物中にフィラーを計量添加し、混ざり合った3成分を、THINKY(登録商標)Speedmixer中、2000rpmの速度、室温、0.2kPa真空下で1分間混合した。混合し、スピードミキサーから取り出し後、液状混合物を、2Kカートリッジの他方に滴下した。
Claims (19)
- 1分子中に2個以上のエポキシ基を含有する少なくとも1種のエポキシ樹脂を含む、第
1液A、および
少なくとも1種のチオール硬化剤を含む、第2液B
を含み、ここで、-O-O-構造を含有する少なくとも1種の過酸化物が、液A、液Bおよ
び/または別個の第3液C中に含まれる、少なくとも2つの液を含むエポキシ接着剤。 - 液の1つが、少なくとも1種の硬化促進剤をさらに含む、請求項1に記載のエポキシ接
着剤。 - 過酸化物は、R1-O-O-R2[式中、R1およびR2はそれぞれ独立して、水素原子
、1〜10個の炭素原子のアルキル基および1個以上のフェニル基を含む芳香族基から選
択され、場合により、R1、R2および-O-O-の間にカルボニル基が存在する]で表さ
れる式を有する、請求項1または2に記載のエポキシ接着剤。 - チオール硬化剤は、1分子中に1個以上の-R3-SH基[R3は、2〜16個の炭素原
子を含むアルキレン基、または、芳香族基である]を含有する、請求項1〜3のいずれか
に記載のエポキシ接着剤。 - 液の1つが、カップリング剤として少なくとも1種のシランをさらに含有する、請求項
1〜4のいずれかに記載のエポキシ接着剤。 - 液の1つが、少なくとも1種のチキソトロピー剤をさらに含有する、請求項1〜5のい
ずれかに記載のエポキシ接着剤。 - 液の1つが、少なくとも1種のフィラーをさらに含有する、請求項1〜6のいずれかに
記載のエポキシ接着剤。 - 液の1つが、少なくとも1種の強化剤をさらに含有する、請求項1〜7のいずれかに記
載のエポキシ接着剤。 - 第1液Aは、1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部を
含み;
第2液Bは、チオール硬化剤110〜120重量部を含み、
ここで、-O-O-構造を含有する過酸化物が、液A、液Bおよび/または第3の別個の部分Cに含まれる、請求項1に記載のエポキシ接着剤。 - 第1液Aは、1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部を
含み;
第2液Bは、チオール硬化剤110〜120重量部を含み、
ここで、-O-O-構造を含有する過酸化物0.03〜3重量部が、液A、液Bおよび/また
は第3の別個の部分Cに含まれる、請求項1に記載のエポキシ接着剤。 - 0.05〜5重量部の硬化促進剤が、液A、液Bおよび/または別個の第3液Cに含ま
れる、請求項9または10に記載のエポキシ接着剤。 - 第1液は、1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂100重量部;-
O-O-構造を含有する過酸化物0.2〜2重量部;シラン6〜7重量部、および、チキソ
トロピー剤4〜5重量部を含み;
第2液は、チオール硬化剤113〜118重量部、促進剤0.2〜5重量部、および、
フィラー12〜16重量部を含む、
請求項9〜11のいずれかに記載のエポキシ接着剤。 - 過酸化物は、R1-O-O-R2[式中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原
子、1〜10個の炭素原子のアルキル基および1個以上のフェニル基を含む芳香族基から
選択され、場合により、R1、R2および-O-O-の間にカルボニル基が存在する]で表
される式を有する、請求項9、10または12に記載のエポキシ接着剤。 - チオール硬化剤は、1分子中に1個以上の-R3-SH基を含有し、R3は、2〜16個
の炭素原子を含むアルキレン基、または、芳香族基である、請求項9〜13のいずれかに記載のエポキシ接着剤。 - 1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂を含む第1液Aと、チオール
硬化剤を含む第2液Bとを混合することにより製造されるエポキシ接着剤の、ゲル化時間
を延長する方法であって、該第1液Aおよび/または第2液Bは、-O-O-構造を含有す
る過酸化物を含む、方法。 - 1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂を含む第1液Aと、チオール
硬化剤を含む第2液Bとを混合することにより製造されるエポキシ接着剤の、ゲル化時間
を延長する方法であって、-O-O-構造を含有する過酸化物を含む第3液Cが加えられる
、方法。 - エポキシ接着剤の少なくとも1つの液が、少なくとも1種の硬化促進剤を含有する、請
求項15または16に記載の方法。 - 1分子中に2個以上のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂を含む第1液Aと、チオール
硬化剤を含む第2液Bとを混合することにより製造されるエポキシ接着剤のゲル化時間を
延長するための、-O-O-構造を含有する過酸化物の使用。 - エポキシ接着剤の少なくとも1つの液が、少なくとも1種の硬化促進剤を含有する、請
求項18に記載の使用。
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