JP6382851B2 - 2剤組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、室温で硬化可能であり、かつシラン官能性ポリマーに基づく2剤組成物、及びその使用、特に接着剤、シーラント又はコーティングとしての使用に関する。
シラン官能性ポリマーに基づく硬化性組成物が知られている。これらは、気泡がない状態で硬化すること、及び高い接着強度によって特徴付けられる。この種類の最も知られている組成物は、雰囲気中の湿分によって硬化する1剤組成物として配合されている。これらの系は、比較的ゆっくりと硬化し、達成可能な最大強度については限定的である。それらは、比較的低いクラック伝搬抵抗を有することがあり、したがって非常に脆い。さらに、それらは比較的熱に不安定である。
シラン官能性ポリマーとエポキシ樹脂との組合せが、例えば特許文献1から知られている。多くの場合、これらは、シラン官能性ポリマーが1つの剤に通常は存在し、エポキシ樹脂が他の剤に存在する2剤系である。これらの種類の系は、実質的に高い強度及び粘弾性を有している。しかしながら、塗布する間に、多くの場合、はっきりと分かる不快なアミン臭が感じられる。さらに、アミンを空気中の二酸化炭素に晒した場合、特に高い周囲湿度及び低温で晒した場合、それらは塩を形成する傾向にあり、これは、強度の向上が失われ、遅くかつ不完全な硬化をもたらすことがある。
特許文献2から、シラン官能性ポリマーとエポキシ樹脂とが1つの剤に存在している2剤系が知られているが、ここでは他の1つの剤が、いくつかの成分の中でもとりわけシランを含有し、特にアミノシランを含有する。ここに記載されている組成物は、長いゲル時間(表面硬化時間)を有する。
欧州特許出願公開第0186191号 欧州特許出願公開第1090960号
本発明の目的は、従来技術の不利点を克服し、そしてはっきりとしたアミン臭がなく適用することができ、素早く硬化し、周囲に広まっている湿度とは独立に、かつ粘着性の表面を残さず、硬化した場合には高い強度と粘弾性とを有し、様々な種類の基材に良好な接着性を有し、かつ高い熱安定性を有する、シラン官能性ポリマー系の組成物を与えることである。この組成物は、適用前に、良好な保存安定性をさらに有するべきであり、そして2つの剤が、容易に混合でき、そして容易に適用でき、特に室温で容易に適用できるべきである。
予想外なことに、この目的は、下記の態様1に記載の2剤組成物によって非常に効果的に達成されることが分かった。A剤は、少なくとも1種のシラン官能性ポリマーと少なくとも1種のエポキシ樹脂とを含有する。B剤は、水と少なくとも1種のアミン−エポキシ付加物とを含有する。これらの剤のそれぞれが、優れた保存安定性を有している。アミン−エポキシ付加物は、アミン臭を非常に抑制しており又は全く有しておらず、これにより取り扱われる組成物では実用上臭いをなくすることができ、作業者に大きな利点を与える。予想外にも、2つの剤を混合するにあたって適合性について全く問題が発生せず、特にB剤が実質的な割合の水を含有している場合に問題が発生しない。これらの剤は、単純な混合器を用いて非常に満足な混合をすることができ、容易に適用することができる視覚的に均質な組成物を製造でき、そしてこれは気候条件とは独立に、特に周囲に広まっている湿度とは独立に硬化し、即座に強度が得られる。硬化した組成物は、通常、非粘着性で、均一な表面を有しており、気泡を有しておらず、かつ高い弾性を有している。これは、非常に幅広い範囲の基材に対する良好な接着性並びに熱ストレス及び加水分解ストレスに高い抵抗性を示す。この組成物の機械的特性は、エポキシ樹脂含有量を様々にすることによって、あらゆる不適合性が観察されることなく、広範囲にわたって様々にすることができる。また、この混合しかつ/又は硬化した組成物は、実質的な量の水が存在していた場合であっても、機能に重大ではない程度の予想外にも低い収縮率のみを示す。2つの剤の混合比率は、広い範囲内に様々にすることができ、またエポキシ樹脂の架橋度は、添加するB剤の量を調節することによって調節することができる。
これらの2つの剤の組合せが、そのような品質の材料をもたらすという事実は、従来技術から導くことができない。アミン−エポキシ付加物の使用も、水系の硬化剤の使用も、シラン官能性ポリマー及びエポキシ樹脂の混合物の硬化のためには、従来技術には特定されていない。予想外にも、アミン−エポキシ付加物の使用は、付加していないポリアミンを使用した場合よりも、達成すべき最終の硬化を素早くできることが分かった。また、水系硬化剤を使用した場合に、多くの場合でシラン基を架橋するのに必要な水に相当する、それらの高い水含有量は、適合性若しくは不適切な機械的特性、又は任意の大きな収縮について課題をもたらさない。
本発明のさらなる態様は、追加の独立的態様の主題である。本発明の特に好ましい実施態様は、従属的態様の主題である。
本発明の実施態様としては、以下の態様を挙げることができる:
《態様1》
以下を含有するA剤:
−少なくとも1種のシラン官能性ポリマー、及び
−少なくとも1種のエポキシ樹脂;並びに
以下を含有するB剤:
−水、及び
−少なくとも3つのアミン水素を有する少なくとも1種のアミン−エポキシ付加物
からなる、2剤組成物。
《態様2》
前記シラン官能性ポリマーの前記エポキシ樹脂に対する重量比が、10:1〜1:3の範囲内であることを特徴とする、態様1に記載の2剤組成物。
《態様3》
前記アミン−エポキシ付加物が、少なくとも1種のポリアミンと少なくとも1種のモノエポキシドとの反応生成物であることを特徴とする、態様1又は2に記載の2剤組成物。
《態様4》
前記アミン−エポキシ付加物が、少なくとも1種のポリアミンと少なくとも1種のジエポキシドとの反応生成物であることを特徴とする、態様1〜3のいずれか一項に記載の2剤組成物。
《態様5》
前記ポリアミンが、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサンメチレンジアミン、イソホロンジアミン、1,3−及び1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、並びに200〜3000g/molの範囲の平均分子量を有するポリオキシプロピレンジアミン及びポリオキシエチレンジアミンであることを特徴とする、態様3又は4に記載の2剤組成物。
《態様6》
B剤が、5〜30wt%の水を含有することを特徴とする、態様1〜5のいずれか一項に記載の2剤組成物。
《態様7》
B剤が、前記アミンエポキシ付加物を製造するために用いられる前記ポリアミンとは同一ではない、少なくとも2つの第1級アミノ基を有するポリアミンをさらに含有することを特徴とする、態様1〜6のいずれか一項に記載の2剤組成物。
《態様8》
B剤が、少なくとも1つのアミン水素含有乳化剤をさらに含有することを特徴とする、態様7に記載の2剤組成物。
《態様9》
前記アミン水素含有乳化剤が、
−少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリオキシエチレンジアミンのおおよそ1:1:1:のモル比での反応生成物、及び/又は
−少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリアルキレンアミンのおおよそ1:1:1:のモル比での反応生成物
であることを特徴とする、態様8に記載の2剤組成物。
《態様10》
前記シラン官能性ポリマーを水分によって架橋するための少なくとも1種の触媒をさらに含有することを特徴とする、態様1〜9のいずれか一項に記載の2剤組成物。
《態様11》
少なくとも1種のアミノシラン又はエポキシシラン又はメルカプトシランをさらに含有することを特徴とする、態様1〜10のいずれか一項に記載の2剤組成物。
《態様12》
少なくとも1種のフィラー材料をさらに含有することを特徴とする、態様1〜11のいずれか一項に記載の2剤組成物。
《態様13》
A剤のB剤に対する重量比が、1:1〜50:1の範囲であることを特徴とする、態様1〜12のいずれか一項に記載の2剤組成物。
《態様14》
態様1〜13のいずれか一項に記載の2剤組成物の接着剤、シーラント、又はコーティングとしての使用。
《態様15》
A剤とB剤とを混合することによって態様1〜13のいずれか一項に記載の2剤組成物から得られる、硬化した組成物。
本発明の主題は、A剤及びB剤からなる2剤組成物であり、
A剤は、以下を含み:
−少なくとも1種のシラン官能性ポリマー、及び
−少なくとも1種のエポキシ樹脂;
B剤は、以下を含む:
−水、及び
−少なくとも3つのアミン水素を含む、少なくとも1種のアミン−エポキシ付加物。
用語「シラン基」は、1つの有機基に結合し、かつ1つ〜3つの、特に2つ又は3つの加水分解性のアルコキシ基をケイ素原子上に有するシリル基、すなわちアルコキシシリル基を意味する。対応して、「シラン」は、少なくとも1つのシラン基を有する化合物を意味する。用語「シラン官能性ポリマー」は、少なくとも1つのシラン基を有するポリマーを意味し、用語「ポリマー」は、オリゴマー及びプレポリマーを包含して理解される。
用語「アミノシラン」、「ヒドロキシシラン」、「イソシアナトシラン」等は、対応する官能基、すなわちアミノ基、ヒドロキシル基、イソシアネート基を、有機基に含むシランをいう。
用語「ポリウレタンポリマー」は、いわゆるジイソシアネート重付加プロセスによって製造された全てのポリマーを含む。用語「ポリウレタンポリマー」は、イソシアネート基を有するポリウレタンポリマーも含み、例えばポリイソシアネートとポリオールとの反応から得ることができるものであり、それら自体がポリイソシアネートを表し、そしてプレポリマーとも呼ばれることがある。
「第1級アミノ基」は、1つの有機基に結合しているNH基であり、「第2級アミノ基」は、環の一部を共に形成していてもよい、2つの有機基に結合しているNH基である。
ポリオール、ポリアミン又はポリイソシアネート等の「ポリ」で始まる物質名は、1分子につきその名前の2つ又はそれ以上の官能基を形式的には含む物質を意味する。
「アミン水素」は、第1級アミノ基及び第2級アミノ基の水素を意味する。
「アミン水素当量」は、硬化剤又はアミンに存在するアミン水素当りの、その硬化剤又はアミンの重量分率を意味する。
本明細書において「分子量」は、分子のモル質量(1モル当りのグラム)として理解される。「平均分子量」は、分子のオリゴマー混合物又はポリマー混合物の数平均分子量Mを意味し、GPCによって、標準としたポリスチレンに対して通常測定される。
本発明による組成物のA剤は、少なくとも1種のシラン官能性ポリマーを含有する。
このシラン官能性ポリマーは、1,000〜30,000g/mol、好ましくは2,000〜25,000g/mol、特に好ましくは3,000〜20,000g/mol、特には4,000〜15,000g/molの範囲の平均分子量を好ましくは有する。この種類のポリマーは、高い強度及び高い伸展性を可能にする。
このシラン官能性ポリマーは、ポリオキシアルキレン単位を、特に好ましくはポリオキシエチレン単位及び/又はポリオキシプロピレン単位を、特にポリオキシプロピレン単位を大部分で含むことが好ましい。この種類のポリマーは、特に低い粘度を有しており、そして特に有利な伸展性レベルを可能にする。
このシラン官能性ポリマーは、少なくとも1つの、特に少なくとも2つの以下の式(I)の末端基を有する:
Figure 0006382851
この式においては、R基は、芳香族部分を有していてもよく、1つ以上のヘテロ原子を有していてもよい、1〜12のC原子を含む、直鎖若しくは分岐鎖のアルキレン基又はシクロアルキレン基を表している。
より特定すると、R基は、1〜6のC原子を有する、直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を表し、好ましくはメチレン又は1,3−プロピレンを表し、特に好ましくは1,3−プロピレンを表す。
基は、1以上のエーテル酸素を有していてもよい、1〜10のC原子を有するアシル基又はアルキル基を意味する。
より特定すると、R基は、メチル、エチル、イソプロピル、又はヘプタ−3,6−ジオキサ−1−イルを表し、好ましくはメチル又はエチルを表す。
基は、1〜6のC原子を有するアルキル基を表し、特にメチル基を表す。
下付き文字xは、0、1又は2を表し、特に0を表す。
この種類のシラン官能性ポリマーは、高い保存安定性を有し、水分と接触した場合に即座に加水分解し、そして有利な機械的特性を可能とし、特に高い強度及び高い伸展性を可能とする。
式(I)のシラン基内で、R及びRは、それぞれ独立して上述の基を表わす。例えば、エトキシジメトキシシラン末端基(R=メチル、R=メチル、R=エチル)を有する、式(I)の末端基を有するシラン官能性ポリマーも可能である。
式(I)の末端基の大部分は、特に脂肪族環基に結合する。そのようなポリマーは、特に低い粘度を有し、特に光安定性が高い。
このポリマーは、式(I)の末端基を、1〜4個、特に好ましくは1〜3個、特に2個又は3個、最も好ましくは2個含む。そのようなポリマーは、良好な物理的特性、特に高い伸張性を有する。
このシラン官能性ポリマーは、イソシアネート基を好ましくは有していない。この種類のシラン官能性ポリマーは、毒性の理由から有利である。
第1の態様の好適なシラン官能性ポリマーは、イソシアネート基を有するポリウレタンポリマーを、イソシアネート基に対して反応性を有する少なくとも1つの基を含む少なくとも1つのシランと反応させることによって得ることができる、シラン官能性ポリマーP1である。
この反応は、イソシアネート基に対して反応性を有する基のイソシアネート基に対する化学量論比が1:1で行われ、又はイソシアネート基に対して反応性を有する基がわずかに過剰な量で行われ、それにより生成するシラン官能性ポリマーP1は、イソシアネート基を有さないようにする。この反応は、好ましくは20℃〜120℃の温度、特に50℃〜100℃の範囲の温度で行われ、随意に少なくとも1つの適切な触媒の存在下で行われる。
イソシアネート基に対して反応性を有する少なくとも1つの基を含む上記のシランは、原則として、好ましくない場合には、ポリウレタンポリマーのイソシアネート基に対して、化学量論比より低い量で用いることができ、この場合シラン官能性ポリマーは、シラン基とイソシアネート基の両方を含有する。
イソシアネート基に対して反応性を有する少なくとも1つの基を含む上記のシランは、特にメルカプトシラン、ヒドロキシシラン、又はアミノシランであり、好ましくはアミノシランである。
好適なアミノシランとしては、第一級アミノシラン、特に3−アミノプロピルトリメトキシシラン及び3−アミノプロピルジメトキシメチルシラン;及び第二級アミノシラン、特に3−(n−ブチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(フェニルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン;第一級アミノシランの、特に3−アミノプロピルトリメトキシシラン及び3−アミノプロピルジメトキシメチルシランの、マイケル受容体との、例えばアクリロニトリル、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸アミド、マレイン酸ジエステル及びマレイン酸アミド、フマル酸ジエステル、クエン酸ジエステル及びイタコン酸ジエステルとのマイケル型付加反応の生成物;前述したアミノシランのケイ素上のメトキシ基の代わりにエトキシ基を有する類似体を挙げることができる。
第二級アミノシランは、シラン官能性ポリマーP1の製造に好ましい。
マイケル型付加反応の生成物が特に好ましく、とりわけアクリレート(例えば、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、又はイソボルニルアクリレート)、及びとりわけマレイン酸ジアルキルエステルとの生成物が好ましい。特に好ましいものは、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、及び3−アミノプロピルジエトキシメチルシランのマレイン酸ジアルキルエステル(特に、マレイン酸ジエチルエステル)とのマイケル型付加反応の生成物である。
N−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミノコハク酸ジエチルエステルが最も好ましい。特に高い伸展性レベルを可能にするシラン官能性ポリマーP1は、これらのアミノシランを用いて得ることができる。
本明細書において用語「マイケル受容体」は、それが有する電子受容性部分によって活性化された二重結合に基づいて、マイケル付加(ヘテロマイケル付加)と類似した様式で、一級アミノ基と共に、求核付加反応に関与することができる化合物を指す。
シラン官能性ポリマーP1を製造するのに適切なイソシアネート基含有ポリウレタンポリマーは、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのポリイソシアネートとの反応、特に少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのジイソシアネートとの反応によって得られる。この反応は、ポリオールとポリイソシアネートとを通常の方法によって反応させて、特に50℃〜100℃の温度で反応させて、随意に適切な触媒を併せて用いて、起こすことができる。ここでは、ポリイソシアネートを、イソシアネート基をポリオールのヒドロキシル基に対して化学量論的に過剰な量で存在させるようにして投入する。特に、全てのヒドロキシル基の反応後に、遊離イソシアネート基の含量が、全ポリマーに対して0.1〜5wt%、好ましくは0.1〜2.5wt%、特に好ましくは0.2〜1wt%でポリウレタンポリマーにおいて残留するように、過剰なポリイソシアネートが選択される。上記の遊離イソシアネート基含量を有する好ましいポリウレタンポリマーは、ジイソシアネートと高い分子量のジオールとを、NCO/OH比が1.5〜2.2、特に1.8〜2.0で反応させることによって得られる。随意に、ポリウレタンポリマーを、イソシアネートと反応する基を含まない可塑剤と併せて用いて、調製することができる。
イソシアネート基含有ポリウレタンポリマーの調製のためのポリオールとして、次の市販のポリオール又はこれらの混合物が特に適切である:
−ポリオキシアルキレンポリオール(ポリエーテルポリオール又はオリゴエーテルオールともいわれる):これらは、特にエチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、1,2−又は2,3−ブチレンオキシド、オキセタン、テトラヒドロフラン、又はこれらの混合物の重合生成物であり、随意に2個以上の活性水素原子を有する出発分子(例えば、水、アンモニア)又はいくつかのOH又はNH基を有する化合物(例えば、1,2−エタンジオール、1,2−及び1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール異性体類、トリプロピレングリコール異性体類、ブタンジオール異性体類、ペンタンジオール異性体類、ヘキサンジオール異性体類、へプタンジオール異性体類、オクタンジオール異性体類、ノナンジオール異性体類、デカンジオール異性体類、ウンデカンジオール異性体類、1,3−及び1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、1,1,1−トリメチロールエタン、1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセロール、アニリン、及び上述した化合物の混合物)を用いて重合されたものであってよい。例えば、いわゆる複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)を用いて調製される、(ASTM D−2849−69に準拠して測定され、ポリオール1グラム当たりの不飽和のミリ当量(meq/g))で示される)不飽和度が低いポリオキシアルキレンポリオールが好ましい。
ポリオキシアルキレンジオール又はポリオキシアルキレントリオール、特にポリオキシエチレンジオール及びポリオキシプロピレンジオール、並びにポリオキシエチレントリオール及びポリオキシプロピレントリオールが特に好適である。
いわゆるエチレンオキシド末端化「EO末端封鎖」ポリオキシプロピレンポリオールも、特に好適である。後者は、複合ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオールであって、これは例えば、ポリオキシプロピレンポリオールを、エチレンオキシドによってさらにアルコキシル化することによって得られる。これはポリプロポキシル化反応終了後に行われ、結果として第1級ヒドロキシル基を有している、
−スチレン−アクリロニトリル又はアクリロニトリル−メチルアクリレートでグラフト化したポリエーテルポリオール。
−ポリエステルポリオール、いわゆるオリゴエステルオール、これは公知の方法、特に二価又は多価のアルコール及び脂肪族ポリカルボン酸若しくは芳香族ポリカルボン酸の重縮合又はヒドロキシカルボン酸の重縮合によって調製される。
特に好適なポリエステルポリオールは、二価から多価のアルコール、特に二価のアルコールと、有機ジカルボン酸又は有機トリカルボン酸から調製されたものである。アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,12−ヒドロキシステアリルアルコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、二量体脂肪酸ジオール(ダイマージオール)、ヒドロキシピバル酸ネオペンチルグリコールエステル、グリセロール、1,1,1−トリメチロールプロパン又は上記のアルコールの混合物が挙げられる。有機ジカルボン酸又は有機トリカルボン酸としては、特にジカルボン酸又はその無水物又はエステル、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、トリメチルアジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、ダイマー脂肪酸、フタル酸、フタル酸無水物、イソフタル酸、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル、ヘキサヒドロフタル酸、トリメリット酸、トリメリット酸無水物又は上記の酸の混合物が挙げられる。また、ラクトン、例えばε−カプロラクトン及び出発物質、例えば上記の二価又は三価のアルコールからのポリエステルポリオールも好適である。
特に適切なポリエステルポリオールは、ポリエステルジオールである。
−例えばポリエステルポリオールの生成に用いられる上述のアルコールと、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、又はホスゲンとを反応させることによって得られるようなポリカーボネートポリオールである。
−ポリアクリレートポリオール及びポリメタクリレートポリオールである。
−ポリヒドロキシル官能性の脂肪及び油、例えば、天然の脂肪及び油、特にヒマシ油又は、天然の脂肪及び油の化学変性によって得られるポリオール(いわゆる油脂化学ポリオール類)、例えば不飽和油をエポキシ化し、次いでカルボン酸若しくはアルコールを用いて開環反応させることによって得られるエポキシポリエステル類若しくはエポキシポリエーテル類、又は不飽和油のヒドロキシホルミル化及び水素化によって得られるポリオール類である。さらに、分解過程(例えば、アルコール分解、オゾン分解等)及びその後の化学架橋(例えば、こうして得られた分解生成物若しくはその誘導体の再エステル化又は二量化など)によって天然の脂肪および油から得られるポリオール類が好適である。天然の脂肪および油の好ましい分解生成物は、特に、脂肪酸及び脂肪アルコール、並びに脂肪酸エステルであり、特にヒドロホルミル化及び水素化してヒドロキシ脂肪酸エステルを形成させることによって誘導体化され得るメチルエステル類(FAME)である。
−ポリ炭化水素ポリオール類(いわゆるオリゴヒドロカルボノールとも呼ばれる)、例えば、ポロヒドロキシ−官能性ポリオレフィン、ポリイソブチレン、ポリイソピレン、ポリヒドロキシ官能性のエチレン−プロピレン−コポリマー、エチレン−ブチレン−コポリマー、又はエチレン−プロピレン−ジエンコポリマー(これらは、例えば、Kraton Polymer社(米国)によって製造されている)、特にアニオン重合によって得ることもできるジエン(特に、1,3−ブタジエン)のポリヒドロキシ官能性ポリマー、ジエン(特に、1,3−ブタジエン)又はジエン混合物とビニルモノマー(例えば、スチレン、アクリロニトリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、イソブチレン、及びイソプレン)とのポリヒドロキシ官能性コポリマー(例えば、ポリヒドロキシ官能性アクリロニトリル/ブタジエンコポリマー、これは例えばエポキシド又はアミノアルコールとカルボキシ末端化アクリロニトリル/ブタジエンコポリマーとから調製されるコポリマーであり、例えば、Nanoresins AG、ドイツ又はEmerald PerformanceMaterials LLC社からHypro(商標)(以前のHycar(商標))CTBN、CTBNX、及びETBNとして市販されている)、並びにジエンの水素化ポリヒドロキシ官能性ポリマー又はコポリマーである。
ポリオールとして、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリアクリレートポリオールを用いることが好ましい。ポリオキシアルキレンポリオールが特に好ましい。
好ましいポリオキシアルキレンポリオールは、ポリオキシプロピレンポリオール及びポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン複合ポリオールである。
好ましくは、このポリオールは、1000〜20000g/mol、特に好ましくは2000〜15000g/molの範囲の平均分子量を有する。
このポリオールは、好ましくはジオールである。
これらのポリオールに加えて、少量の低分子量の二価又は多価のアルコールを用いることもできる、例えば1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール及び1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール異性体及びトリプロピレングリコール異性体、ブタンジオール異性体、ペンタンジオール異性体、ヘキサンジオール異性体、ヘプタンジオール異性体、オクタンジオール異性体、ノナンジオール異性体、デカンジオール異性体、ウンデカンジオール異性体、1,3−シクロヘキサンジメタノール及び1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素化したビスフェノールA、脂肪アルコール二量体、1,1,1−トリメチロールエタン、1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、糖アルコール(例えば、キシリトール、ソルビトール又はマンニトール)、糖(例えば、スクロース)、他の高価数アルコール、上記の二価及び多価アルコールの低分子量アルコキシル化生成物、並びにイソシアネート基含有ポリウレタンポリマーの製造における上記のアルコールの混合物である。
イソシアネート基含有ポリウレタンポリマーの調製に好適なポリイソシアネートは、特に次の市販のポリイソシアネート又はこれらの任意の混合物である:
脂肪族ポリイソシアネート、特に例えば、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタメチレン−1,5−ジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,2,4−及び2,4,4−トリメチル1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、1,10−デカメチレンジイソシアネート、1,12−ドデカメチレンジイソシアネート、リシン及びリシンエステルジイソシアネート、シクロヘキサン−1,3−及び−1,4−ジイソシアネート、1−メチル−2,4−及び−2,6−ジイソシアナートシクロヘキサン並びにこれらの異性体の任意の混合物(HTDI又はHTDI)、1−イソシアナート−3,3,5−トリメチル5−イソシアナートメチルシクロヘキサン(=イソホロンジイソシアネート又はIPDI)、ペルヒドロ−2,4’−及び−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(HMDI又はH12MDI)、1,4−ジイソシアナート−2,2,6−トリメチルシクロヘキサン(TMCDI)、1,3−及び1,4−ビス−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、m−及びp−キシリレンジイソシアネート(m−及びp−XDI)、テトラメチル−1,3−及び−1,4−キシリレンジイソシアネート(m−及びp−TMXDI)、ビス−(1−イソシアナート−1−メチルエチル)ナフタリン、脂肪酸イソシアネートの2量体及び3量体、例えば3,6−ビス−(9−イソシアナートノニル)−4,5−ジ−(1−ヘプテニル)シクロヘキセン(ジメチルジイソシアネート)及びα,α,α’,α’,α”,α”−ヘキサメチル−1,3−5−メシチレントリイソシアネート、さらに芳香族イソシアネート、特に例えば2,4−及び2,6−トルイレンジイソシアネート及びこれらの異性体の任意の混合物(TDI)、4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート及びこれらの異性体の任意の混合物(MDI)、以下の混合物:MDI及びMDI同族体(多量体MDI又はPMDI)、1,3−及び1,4−フェニレンジイソシアネート、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−ジイソシアナートベンゼン、ナフタリン−1,5−ジイソシアネート(NDI)、3,3’−ジメチル4,4’−ジイソシアナートジフェニル(TODI)、ジアニシジンジイソシアネート(DADI)、1,3,5−トリス−(イソシアナートメチル)ベンゼン、トリス−(4−イソシアナートフェニル)メタン及びトリス−(4−イソシアナートフェニル)チオホスファート、並びに上記のイソシアネートの混合物、上記のイソシアネートのポリマー及びオリゴマー。
好ましいポリイソシアネートは、ジイソシアネートである。IPDI、HDI、MDI及びTDIが好ましく、特にIPDIが好ましい。低い粘度を有し、良好な機械的特性と光の影響の下での低い黄色化傾向を有するシラン官能性ポリマーP1を、IPDIを用いて得ることができる。
好適なシラン官能性ポリマーP1は、例えば商標名PolymerST、例えばPolymerST50の下でHanse Chemie AG(ドイツ)から市販されており、また、商標名Desmosealの下でBayer MaterialScience AG(ドイツ)から市販されている。
さらなる実施態様での好適なシラン官能性ポリマーは、少なくとも1つのイソシアナトシランと、イソシアネート基に対して反応性を有する末端官能基を有するポリマーとの反応によって得ることができるシラン官能性ポリマーP2である。この反応は、イソシアネート基の、イソシアネート基に対して反応性を有する末端官能基に対する化学量論比が1:1で行われ、又はイソシアネート基に対して反応性を有する末端官能基がわずかに過剰な量で行われ、それにより生成するシラン官能性ポリマーP2は、イソシアネート基を有さないようにする。この反応は、好ましくは20℃〜120℃の温度、特に50℃〜100℃の範囲の温度で行われ、随意に少なくとも1つの適切な触媒の存在下で行われる。
好適なイソシアナトシランは、イソシアナトメチルトリメトキシシラン、イソシアナトメチルジメトキシメチルシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルジメトキシメチルシラン、及びケイ素原子上のメトキシ基の代わりにエトキシ基又はイソプロポキシ基を有するこれらの類似体である。
イソシアネート基に対して反応性を有する末端官能基を有するポリマーは、イソシアネート基に対して反応性を有する末端官能基としてヒドロキシル基を有することが好ましい。
ヒドロキシル基を有する好ましいポリマーは、上述したポリオールであり、好ましくは高分子量のポリオキシアルキレンポリオールであり、特に不飽和度が0.02meq/g未満であり、分子量が2000〜20000g/モルの範囲、特に分子量が4000〜15000g/モルの範囲であるポリオキシプロピレンジオールである。
適切なヒドロキシル基含有ポリウレタンポリマーは、ヒドロキシル基末端基含有ポリウレタンポリマーである。これらは、上述のヒドロキシル基含有ポリウレタンポリマーのように、少なくとも1種のポリイソシアネートと、少なくとも1種のポリオールとの反応によって得ることができる。しかし、ポリオールは、そのヒドロキシル基がポリイソシアネートのイソシアネート基に対して化学量論的に過剰に存在するようにして定量させる。ヒドロキシル基のイソシアネート基に対する比は、1.3:1〜4:1、特に1.8:1〜3:1であることが好ましい。
シラン官能性ポリウレタンポリマーP1の製造のために使用するイソシアネート基含有ポリウレタンポリマーを調製するために好ましいものとして上述したものと同じ、ポリオール及びポリイソシアネートは、この反応に好ましい。
例えば、好適なシラン官能性ポリマーP2は、SPUR+(商標)1010LM、1015LM、及び1050MM(Momentive、米国)、並びにGeniosil(商標)STP−E15、STP−10、及びSTP−E35(共にWacker Chemie AG、ドイツ)の商標の下で販売されている。
さらなる実施態様における適切なシラン官能性ポリマーPは、末端二重結合を有するポリマー(例えばポリ(メタ)アクリレートポリマー又はポリエーテルポリマー、特にアリル末端ポリオキシアルキレンポリマー(例えば、開示全体を参照により本明細書に組み込む米国特許第3971751号及び同第6207766号に記載されているもの))のヒドロシリル化反応によって得ることができる、シラン官能性ポリマーP3である。
例えば、好適なシラン官能性ポリマーP3は、MS−Polymer(商標)S203H、S303H、S227、A810、MA903、及びS943、Silyl(商標)SAX220、SAX350、SAX400、及びSAX725、Silyl(商標)SAT350及びSAT400、並びにXMAP(商標)SA100S及びSA310S(カネカ製、日本);並びにExcestar(商標)S2410、S2420、S3430、S3630、W2450、及びMSX931(旭硝子製、日本)の下で販売されている。
シラン官能性ポリマーP1は、シラン官能性ポリマーとして好ましい。特に迅速な硬化及び特に高い機械的特性が、これらのポリマーによって達成される。
シラン官能性ポリマーは、組成物全体に対して、好ましくは10〜85wt%、特に好ましくは20〜80wt%、特に30〜75wt%の量で好ましくは存在する。
本発明による組成物のA剤は、さらに少なくとも1種のエポキシ樹脂を含有する。
適切なエポキシ樹脂は、通常の工業用のエポキシ樹脂である。これらは、公知の手法及び方法で得ることができ、例えば対応するオレフィンを酸化することによって、又はエピクロルヒドリンと対応するポリオール、ポリフェノール若しくはアミンとを反応させることによって得ることができる。特に適切なエポキシ樹脂は、いわゆるポリエポキシ液体樹脂であり、これは本明細書において「液体樹脂」と言及される。これらは、25℃未満のガラス転移温度を有する。
25℃超のガラス転移温度を有し、かつ粉砕して25℃で流動のある(loose)粉体になることができる、いわゆる固体樹脂をエポキシ樹脂として用いることもできる。
適切なエポキシ樹脂は、特に芳香族エポキシ樹脂であり、特に以下の物質のグリシジル化生成物である:
−ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールA/F、ここでAは、アセトンを表わし、Fは、ホルムアルデヒドを表わししている、及びこれらのビスフェノールの製造に関して遊離体として機能するもの。ビスフェノールFの場合には、位置異性体が存在することもでき、特にそれは2,4’−及び2,2’−ヒドロキシフェニルメタンから誘導されたものであってもよい。
−ジヒドロキシベンゼン誘導体、例えば、レゾルシノール、ヒドロキノン、及びピロカテコール;
−他のビスフェノール又はポリフェノール、例えばビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)メタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン(ビスフェノールC)、ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス−(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−tertブチルフェニル)プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ブタン(ビスフェノールB)、3,3−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、4,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、2,4−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン(ビスフェノールZ)、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(ビスフェノールTMC)、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,4−ビス−[2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン(ビスフェノールP)、1,3−ビス−[2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン(ビスフェノールM)、4,4’−ジヒドロキシジフェニル(DOD)、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス−(2−ヒドロキシナフト(hydroxynaphth)−1−イル)メタン、ビス−(4−ヒドロキシナフト−1−イル)メタン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)エーテル及びビス−(4−ヒドロキシフェニル)スフホン;
−酸性条件下で得られるフェノールとホルムアルデヒドとの縮合生成物、例えばフェノールノボラック又はクレゾールノボラック、いわゆるビスフェノールFノボラック;並びに
−芳香族アミン、例えばアニリン、トルイジン、4−アミノフェノール、4,4’−メチレンジフェニルジアミン、4,4’−メチレンジフェニルジ−(N−メチル)アミン、4,4’−[1,4−フェニレン−ビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン(ビスアニリンP)、4,4’−[1,3−フェニレン−ビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン(ビスアニリンM)。
さらに適切なエポキシ樹脂としては、脂肪族又は脂環式ポリエポキシドを挙げることができ、特に以下の物質である:
−飽和若しくは不飽和の、分岐した若しくは分岐していない、環式の又は開環式のC〜C30ジオールのグリシジルエーテル、特にエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ポリプロピレングリコール、ジメチロールシクロヘキサン、ネオペンチルグリコール又はジブロモ−ネオペンチルグリコールのグリシジルエーテル;
−3官能性若しくは4官能性の、飽和若しくは不飽和の、分岐した若しくは分岐していない、環式の又は開環式のポリオールのグリシジルエーテル、特にヒマシ油、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール又はグリセロール、及びアルコキシ化グリセロール又はアルコキシ化トリメチロールプロパンのグリシジルエーテル;
−水素化ビスフェノールA、F又はA/F液体樹脂、又は水素化ビスフェノールA、F又はA/Fのグリシジル化生成物;
−アミド又は複素環窒素系(heterocyclic nitrogen bases)のN−グリシジルシアヌレート誘導体、例えばトリグリシジルシアヌレートシアヌレート及びトリグリシジルシアヌレートイソシアヌレート、並びにエピクロルヒドリン及びヒダントインの反応生成物のN−グリシジル誘導体。
−オレフィンの酸化からのエポキシ樹脂、特にビニルシクロヘキセン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロドデカジエン、シクロドデカトリエン、イソプレン、1,5−ヘキサジエン、ブタジエン、ポリブタジエン又はジビニルベンゼンの酸化からのエポキシ樹脂。
特に好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノールA−、ビスフェノールF−、又はビスフェノールA/F−ジグリシジル液体樹脂、例えばDow、Huntsman、及びMomentiveから市販されているものである。これらの液体樹脂は、エポキシ樹脂を低粘度とし、かつ硬化状態で高い強度を与える。これらは、随意に、他のエポキシ樹脂と組み合わされて存在することができる。
エポキシ樹脂は、1価官能性エポキシド、いわゆる反応性希釈剤の部分を含有してもよく、特にフェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、p−n−ブチル−フェニ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、ノニルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、及び天然アルコールのグリシジルエーテル、例えばC〜C10−アルキルグリシジルエーテル又はC12〜C14−アルキルグリシジルエーテルである。
シラン官能性ポリマーのエポキシ樹脂に対する比は、広い範囲にわたって様々となることができる。シラン官能性ポリマーの高い含量は、特に高い伸展性を組成物にもたらし、エポキシ樹脂の高い含量は、特に高い強度を組成物にもたらす。
シラン官能性ポリマーのエポキシ樹脂に対する比は、好ましくは10:1〜1:3の範囲である。
より特定すると、シラン官能性ポリマーのエポキシ樹脂に対する比は、8:1〜1:2、特に好ましくは5:1〜1:1である。この種類の組成物は、非常に高い伸展性及び高い強度を可能とし、そして顕著な弾力特性(elastic characteristic)と優れた弾性力(resilience)する。
本発明による組成物のB剤は、少なくとも3つのアミン水素を有する、少なくとも1種のアミン−エポキシ付加物を含有する。
このアミン−エポキシ付加物は、特に、少なくとも1種のポリアミンと、少なくとも1種のエポキシドとを、特にモノエポキシド又はジエポキシドとを反応させることによって得ることができる。この場合には、さらなる処理のないこの反応の生成物は、「アミン−エポキシ付加物」ということができ:この生成物は、典型的には未反応のポリアミンの部分を含む。このアミン−エポキシ付加物は、そのポリアミンとそのエポキシドとを混合し、そして20℃〜150℃、好ましくは50℃〜150℃で反応させることによって、好ましくは製造される。
そのポリアミンとそのエポキシドとは、エポキシド基に対してアミノ基が過剰に存在するような量で用いられる。
そのエポキシドとしてモノエポキシドを用いた場合には、1/0.8〜1/1.5の範囲、さらに特定すると1/0.9〜1/1.2の範囲のモル比でポリアミンをモノエポキシドと反応させることによって、アミン−エポキシ付加物を特に得ることができる。
そのエポキシドとしてジエポキシドを用いた場合には、2/0.8〜2/1.2の範囲、さらに特定すると2/0.9〜2/1.1の範囲のモル比で、ポリアミンをジエポキシドと反応させることによって、アミン−エポキシ付加物を特に得ることができる。
本発明の好ましい実施態様では、アミン−エポキシ付加物は、少なくとも1種のポリアミンと少なくとも1種のモノエポキシドとの反応生成物である。
この目的に関して適切なポリアミンは、特に、2つの第1級アミノ基を有するポリアミンであり、特に以下のものである:
− 脂肪族、脂環式、又はアリール脂肪族第1級ジアミン、特に2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、1,3−ペンタンジアミン(DAMP)、1,5−ペンタンジアミン、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン(MPMD)、2−ブチル−2−エチル−1,5−ペンタンジアミン(C11−ネオジアミン)、1,6−ヘキサンジアミン、2,5−ジメチル−1,6−ヘキサンジアミン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン(TMD)、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、1,2−、1,3−及び1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−エチルシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3,5−ジメチルシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−エチル−5−メチルシクロヘキシル)メタン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(=イソホロンジアミン又はIPD)、2−及び4−メチル−1,3−ジアミノシクロヘキサン及びこれらの混合物、1,3−及び1,4−ビス−(アミノメチル)シクロヘキサン、2,5(2,6)−ビス−(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBDA)、3(4)、8(9)−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02、6]デカン、1,4−ジアミノ−2,2,6−トリメチルシクロヘキサン(TMCDA)、1,8−メンタンジアミン、3,9−ビス−(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、ならびに1,3−及び1,4−ビス−(アミノメチル)ベンゼン;
− 2つの1級脂肪族アミノ基を有する第2級アミノ基を有するポリアミン、特に3−(2−アミノエチル)アミノプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)−トリアミン(BHMT)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、及び5〜7個のエチレンアミン単位を有するポリエチレンポリアミンのような直鎖ポリエチレンアミンの高級同族体(いわゆる「高級エチレンポリアミン」、HEPA)、少なくとも2つの1級アミノ基を有する1級ジアミン及びポリアミンの多重シアノエチル化又はシアノブチル化及び以後の水素化による生成物、例えばジプロピレントリアミン(DPTA)、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン(N3−アミン)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4−アミン)、N,N’−ビス−(3−アミノプロピル)−1,4−ジアミノブタン、N5−(3−アミノプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、N3−(3−アミノペンチル)−1,3−ペンタンジアミン、N5−(3−アミノ−1−エチルプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、及びN,N’−ビス−(3−アミノ−1−エチルプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン;
− 2つの1級脂肪族アミノ基を有する3級アミノ基を有するポリアミン、特にN,N’−ビス−(アミノプロピル)−ピペラジン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)メチルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)エチルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)プロピルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)シクロヘキシルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)−2−エチル−ヘキシルアミン、及び天然脂肪酸から誘導される脂肪族アミンの二重シアノエチル化とその後の還元による生成物、例えばN,N−ビス−(3−アミノプロピル)ドデシルアミン、及びN,N−ビス−(3−アミノプロピル)タローアルキルアミン、Triameen(商標)Y12D、及びTriameen(商標)YT(Akzo Nobelから)として入手できる;
− エーテル基を含む脂肪族第1級ジアミン、特にビス−(2−アミノエチル)エーテル、3,6−ジオキサオクタン−1,8−ジアミン、4,7−ジオキサデカン−1,10−ジアミン、4,7−ジオキサデカン−2,9−ジアミン、4,9−ジオキサドデカン−1,12−ジアミン、5,8−ジオキサドデカン−3,10−ジアミン、4,7,10−トリオキサデカン−1,13−ジアミン及びこれらのジアミンの高次オリゴマー、ビス(3−アミノプロピル)ポリテトラヒドロフラン及び他のポリテトラヒドロフランジアミン、1,4−ジメチルシクロヘキサンのプロポキシ化及び続くアミノ化による脂環式エーテル含有ジアミン、特にJeffamine(商標)RFD(Huntsman)として入手可能なもの、並びにポリオキシアルキレンジアミン、典型的にはポリオキシアルキレンジオールのアミノ化からの生成物であり、商品名Jeffamine(商標)(Huntsman)で、商品名Polyetheramine(BASF)で、又は商品名PC Amine(商標)(Nitroil)で入手できる。特に好適なポリオキシアルキレンジアミンは、Jeffamine(商標)D−230、Jeffamine(商標)D−400、Jeffamine(商標)D−2000、Jeffamine(商標)EDR−104、Jeffamine(商標)EDR−148、Jeffamine(商標)EDR−176、及びこれらに対応するBASF又はNitroilからのアミンであり;特に好ましいポリオキシアルキレンジアミンは、Jeffamine(商標)ED−600、Jeffamine(商標)ED−900、及びJeffamine(商標)ED−2003である。
1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、並びに200〜300g/molの範囲の平均分子量を有するポリオキシプロピレンジアミンが特に好ましい。
そのモノエポキシドは、好ましくは芳香族モノエポキシドであり、特にフェノールのグリシジルエーテル、特にフェノール、クレゾール、tert−ブチルフェノール又はカリダノールのグリシジルエーテルである。
そのモノエポキシドは、特に好ましくはクレシルグリシジルエーテルである。適切なクレシルグリシジルエーテルとしては、クレシルグリシジルエーテルの全ての異性体及びその混合物、特に市販されているもの、特にAraldite(商標)DY−K(Huntsman)、Polypox(商標)R6(Dow)、Heloxy(商標)KR(Momentive)又はErisys(商標)GE−10(Emerald Performance Materials)が挙げられる。この種類のアミン−エポキシ付加物は、比較的低い粘度を有し、かつA剤と容易に適合する。
特に好ましいアミン−エポキシ付加物は、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン又は2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンと、クレシルグリシジルエーテルとの、1/0.8〜1/1.5のモル比、より好ましくは1/0.9〜1/1.2のモル比での反応生成物である。
本発明のさらに好ましい実施態様では、アミン−エポキシ付加物は、少なくとも1種のポリアミンと少なくとも1種のジエポキシドとの反応生成物である。
そのジエポキシドは、好ましくは芳香族ジエポキシドであり、特にビスフェノールA−、ビスフェノールF−、又はビスフェノールA/F−ジグリシジル液体樹脂である。
この目的に関して適切なポリアミンは、特に2つの第1級アミノ基を有する上述のポリアミンであり、1つの第1級アミノ基及び1つの第2級アミノ基を有するポリアミンも適切である。特に、N−ブチル−1,2−エタンジアミン、N−(2−エチルヘキシル)−1,2−エタンジアミン、N−シクロヘキシル−1,2−エタンジアミン、4−アミノメチルピペリジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−ブチル−1,3−プロパンジアミン、N−(2−エチルヘキシル)−1,3−プロパンジアミン、N−シクロヘキシル−1,3−プロパンジアミン、3−メチルアミノ−1−ペンチルアミン、3−エチルアミノ−1−ペンチルアミン、3−シクロヘキシル−1−ペンチルアミン、脂肪族ジアミン、特にN−ココアルキル−1,3−プロパンジアミン、例えばDuomeen(商標)CD(Akzo Nobel)として入手可能なもの、及び第1級ジアミンとアルデヒド又はケトンとの部分還元アルキル化からの生成物も挙げられる。
少なくとも1種のモノエポキシド又は少なくとも1種のジエポキシドとの反応のための好ましいポリアミンは、以下からなる群より選択される:1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、1,3−及び1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン(N3−アミン)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4−アミン)、200〜3000g/molの範囲の分子量を有するポリオキシアルキレンジアミン及びポリオキシアルキレントリアミン、特にJeffamine(商標)D−230、Jeffamine(商標)D−400、Jeffamine(商標)D−2000、Jeffamine(商標)EDR−104、Jeffamine(商標)EDR−148、Jeffamine(商標)EDR−176、Jeffamine(商標)ED−600、Jeffamine(商標)ED−900、及びJeffamine(商標)ED−2003、並びにこれらに対応するBASF又はNitroilからのアミン。これらのポリアミンを用いて、特に高い強度及び安定性を得られる。
上記のうち、次が特に好ましい:1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、1,3−及び1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)ベンゼン及び200〜300g/molの範囲の分子量を有するポリオキシプロピレンジアミン、特にJeffamine(商標)D−230、並びにこれらに対応するBASF又はNitroilからのアミン。これらのポリアミンを用いると、特にドライかつ均一な表面を得られる。
特に好ましい反応生成物は、200〜300g/molの範囲の分子量を有するポリオキシプロピレンジアミン及びビスフェノールAジグリシジル液体樹脂を、2/0.9〜2/1.1の範囲のモル比で得たものである。
B剤は、水を好ましくは少なくとも含み、これはA剤のシラン官能性ポリマーを架橋するのに必要な量に等しい量であり、特にその複数である。
B剤は、非常に好ましくは5〜30、特に5〜25wt%の水を含有する。本発明の1つの態様において、B剤は、少なくとも10wt%の水を特に含有する。この種類のB剤を用いる場合には、シラン官能性ポリマーの硬化に必要となる複数の水の量を典型的には混合した組成物に加える。結果として、この組成物は、周囲の雰囲気の湿度であるにも関わらず、2つの剤を混合すると素早く硬化する。
本発明の好ましい実施態様では、B剤は、アミン−エポキシ付加物を製造するのに用いるポリアミンとは同一ではない、少なくとも2つの第1級アミノ基を有する少なくとも1種のポリアミンPAをさらに含有する。この種類のB剤は、エポキシ樹脂用の水系の硬化剤を表わし、そして少なくとも10wt%、特に少なくとも15wt%の水を含有する。
エポキシ樹脂用の水系の硬化剤(aqueous curing agent)は、エポキシ樹脂用の「水系硬化剤(water−based curing agent)」又は「水希釈硬化剤(water−dilutable curing agent)」ともいわれる。
この種類のB剤中の水は、好ましくは油中の水(water−in−oil)又は水中の油(oil−in−water)のエマルションの形態で存在することが好ましい。
エポキシ樹脂用の水系硬化剤の形態であるB剤は、適合性の問題を発生させることなく、予想外にも非常に素早くA剤と混和可能である。2つの剤は、単純な混合器で非常に容易に混合することができ、容易に適用することができる視覚的に均質な組成物をもたらし、気候条件とは独立して素早く強固になりかつ大いに硬化する。
予想外にも、この場合の混合及び/又は硬化した組成物は、機能に重大ではない非常に低い収縮率のみを示す。
少なくとも2つの第1級アミノ基を有するポリアミンPAは、特に次からなる群より選択される:1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、2−ブチル−2−エチル−1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、2,5−ジメチル−1,6−ヘキサンジアミン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、1,2−、1,3−及び1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−エチルシクロヘキシル)メタン、イソホロンジアミン、2−及び4−メチル−1,3−ジアミノシクロヘキサン及びこれらの混合物、1,3−及び1,4−ビス−(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)−トリアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジプロピレントリアミン、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、N,N’−ビス−(3−アミノプロピル)−1,4−ジアミノブタン、N5−(3−アミノプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、N3−(3−アミノペンチル)−1,3−ペンタンジアミン、N5−(3−アミノ−1−エチルプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、N,N’−ビス−(3−アミノ−1−エチルプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、及び200〜300g/molの範囲の分子量を有するポリオキシプロピレンジアミン。
この種類のB剤は、特に素早い硬化及び特に高い強度を可能とする。
この種類の好ましいポリアミンは、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、1,6−ヘキサンジアミン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、イソホロンジアミン、1,3−及び1,4−ビス−(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)−トリアミン、ジエチレントリアミン、及びN−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミンである。1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、1,3−及び1,4−ビス−(アミノメチル)シクロヘキサン、及び1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼンが特に好ましい。
これらのポリアミンを用いる場合、特に均質性、非粘着性表面が硬化後に得られる。
上記のポリアミンPAに加えて、B剤は、特に好ましくは、少なくとも1つのアミン水素含有乳化剤も含有する。この種類の乳化剤は、その剤の疎水性部分の水との適合性を向上させ、硬化の間に硬化エポキシ樹脂に組み込まれる。特に適切なアミン水素含有乳化剤は、少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種の親水性ポリアミンの反応生成物であり、特におおよそ、1:1:1のモル比でのこれらの反応生成物である。適切な親水性ポリアミンとしては、特にポリオキシアルキレンジアミン、特にポリオキシエチレンジアミン及びポリアルキレンアミン、特にN4−アミン、TETA、TEPA及びPEHAを挙げることができる。
さらに適切なアミン水素含有乳化剤は、特に、少なくとも1種のポリエチレングリコール、少なくとも1種のジエポキシド、及び少なくとも1種の第1級ジアミンの反応生成物であり、特におおよそ、1:少なくとも2:少なくとも2のモル比でのこれらの反応生成物である。
さらに適切なアミン水素含有乳化剤は、特に、少なくとも1種のジエポキシドと少なくとも1種のポリアルキレンアミンとの反応生成物であり、特におおよそ、1:少なくとも2のモル比でのこれらの反応生成物である。
さらに適切なアミン水素含有乳化剤は、特に、少なくとも1種のポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、2つの第1級アミノ基を有する少なくとも1種のポリアミン、及び少なくとも1種の疎水性モノグリシジルエーテル(特にブチル-又はクレシルグリシジルエーテル)の反応生成物であり、特におおよそ、1:少なくとも1:1のモル比でのこれらの反応生成物である。
本明細書中で言及されているモル比についての文脈において「おおよそ」とは、±10%までの偏差をいう。
アミン水素含有乳化剤として、以下を含むB剤が特に好ましい:
−少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリオキシアルキレンジアミンの、おおよそ、1:1:1のモル比での反応生成物、及び/又は
−少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリアルキレンジアミンの、おおよそ、1:1:1のモル比での反応生成物。
これらの反応生成物は、特に有利な乳化効果を有し、それによりB剤は、A剤と特に高い適合性を有する。「高い適合性」とは、目視的に均質で、縞のない組成物が、硬化後であっても分離の兆候を示すことなく、2つの剤を簡単なミキサーを用いて短時間の混合時間のみの後で得られる性質をいう。
適切なジエポキシドは、特にビスフェノールA−、ビスフェノールF−、又はビスフェノールA/F−ジグリシジル液体樹脂である。
適切な脂肪族アミンは、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、エイコシルアミン、ドコシルアミン、及び天然脂肪酸混合物から誘導された脂肪族アミン、特にココアルキルアミン、C16〜C22アルキルアミン、ソイビーンアルキルアミン、オレイルアミン、及びタロウアルキルアミン、例えば、商品名Armeen(商標)(Akzo Nobel)又はRofamin(商標)(Ecogreen Oleochemicals)の下で入手できるものであり、特にArmeen(商標)12D、Armeen(商標)18D、Armeen(商標)CD、Armeen(商標)HT、Armeen(商標)M、Armeen(商標)OD、Armeen(商標)OVD及びArmeen(商標)TD、及びRofamin(商標)KD、Rofamin(商標)LD、Rofamin(商標)STD、Rofamin(商標)TD、Rofamin(商標)RD、Rofamin(商標)TD40、Rofamin(商標)OD80、Rofamin(商標)OD85及びRofamin(商標)OD90であり、そしてN−ドデシル−1,3−プロパンジアミン、N−ココアルキル−1,3−プロパンジアミン、N−オレイル−1,3−プロパンジアミン、N−ソイビーンアルキル−1,3−プロパンジアミン、N−タロウアルキル−1,3−プロパンジアミン又はN−(C16−22−アルキル)−1,3−プロパンジアミン、特にDuomeen(商標)CD、Duomeen(商標)M、Duomeen(商標)O、Duomeen(商標)OV又はDuomeen(商標)T(Akzo Nobel)の下で入手できるものであり、また脂肪族アミンから誘導されたトリアミン及びテトラアミン、特にココアルキルジプロピレントリアミン、オレイルジプロピレントリアミン、タロウアルキルジプロピレントリアミン、オレイルトリプロピレンテトラミン及びタロウアルキルトリプロピレンテトラミン、例えばTriameen(商標)C、Triameen(商標)OV、Triameen(商標)T、Tetrameen(商標)OV及びTetrameen(商標)T(Akzo Nobel)の下で入手できるものである。上記の中でも、モノアミン及びジアミン、特にココアルキルアミン及びN−ココアルキル−1,3−プロパンジアミンが好ましい。
適切なポリオキシアルキレンジアミンは、特に500〜3000g/molの範囲の平均分子量を有するプロポキシ化ポリエチレングリコールに基づくものであり、特にJeffamine(商標)ED−600、Jeffamine(商標)ED−900及びJeffamine(商標)ED−2003(Huntsman)のタイプのものである。
適切なポリアルキレンアミンは、特にトリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン及びN,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミンである。
最も好ましくは、B剤は、以下を含む:
−少なくとも10wt%の水、
−少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリオキシアルキレンジアミンの、おおよそ、1:1:1のモル比での反応生成物、
−少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリアルキレンジアミンの、おおよそ、1:1:1のモル比での反応生成物、
−少なくとも1種のジエポキシド及び200〜300g/molの範囲の平均分子量を有する少なくとも1種のポリオキシプロピレンジアミンのおおよそ、1:2のモル比での反応生成物、及び
−少なくとも2つの第1級アミノ基を有する少なくとも1つのポリアミンPA。
この種類のB剤は、氷点未満の温度での保存においても優れた安定性を有するエポキシ樹脂用の水系硬化剤を示す。これは、特に容易にA剤と混合することができ、容易に適用することができる目視的に均質な組成物を素早くもたらし、素早く強化し、そして気候条件に幅広く独立して硬化し、特に広まっている周囲の湿度に独立して硬化する。この混合し、かつ/又は硬化した組成物は、その機能に重大ではない低い収縮率を予想外にも示す。この硬化した組成物は、非粘着性で、特に審美的で、均一な表面を有し、そして気泡を有さない。
A剤及びB剤は、追加の構成要素を含有することができ、特にフィラー材料及び強化剤、顔料、可塑剤及び/又は希釈剤、硬化剤及び架橋剤、促進剤及び触媒、安定剤、接着促進剤、レオロジー助剤、乾燥助剤等を含有することができる。この種類の追加の構成要素を用いる場合、これらが、他の1つ及びそれぞれの剤の適合し、特にシラン官能性ポリマー及び/又はエポキシ樹脂に適合し、そして早まった反応が起こらないことが確実であることに注意する必要がある。
この組成物は、特に水分によってシラン官能性ポリマーを架橋するための少なくとも1種の触媒を含む。このタイプの触媒は、好ましくは有機スズ(IV)化合物、チタナート、ジルコナート、アルミナート、チタン、ジルコニウム、又はアルミニウムのキレート化合物、第3級アミン、アミジン、及びグアニジン、例えばジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセチルアセトナート及びジオクチルスズジアセチルアセトナート、テトライソブトキシチタナート及びジイソブトキシチタン−ビス−(エチルアセトアセテート)、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、及び1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク−7−エン、及び1,1,3,3−テトラメチルグアニジン;並びに上記触媒の混合物からなる群より選択される。有機スズ化合物、チタナート、ジルコナート、アルミナート及び上記のキレート化合物は、好ましくはA剤で用いられ、第3級アミン、アミジニン、及びグアニジンは、好ましくはB剤で用いられる。
好ましい実施態様では、この組成物のB剤は、金属含有触媒を含まない。これは、B剤の保存中に、金属含有触媒とB剤のアミノ基含有構成要素との間の不必要な錯体化が、起こらなくなるという利点を提供する。さらに好ましくは、組成物全体として、スズ(II)化合物を含まず、又は二価のスズ化合物を含まない。
この組成物は、さらに特に少なくとも1種のアミノシラン又はエポキシシラン又はメルカプトシランを含有し、エポキシシランは、好ましくはA剤の構成要素といて存在し、アミノシラン又はメルカプトシランは、好ましくはB剤の構成要素として存在する。この場合に特に適切なものは、3−アミノプロピル−ジアルコキシアルキルシラン、3−アミノプロピル−トリアルコキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル−ジアルコキシアルキルシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル−トリアルコキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、及び3−メルカプトプロピル−トリアルコキシシランである。
好ましいものは、3−アミノプロピル−トリメトキシシラン、3−アミノプロピル−ジメトキシメチルシラン、3−アミノプロピル−トリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル−ジメトキシメチルシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル−トリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル−トリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(trimoxysilane)及び3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランである。このようなシランの使用は、促進した硬化をもたらし、剤を混合した場合に、異なる相の向上した相溶性及びシラン官能性ポリマーとエポキシ樹脂との共有結合をもたらす。
この組成物は、非常に好ましくは少なくとも1種のエポキシシランを含有し、これは特にA剤の構成要素として存在する。この実施態様は、2つの剤が混合する前にエポキシシランが水と接触しなくなり、結果としてその反応性が保存中に変化しないという利点を提供する。
この組成物は、さらに、特に少なくとも1種のフィラー材料を含み、特にA剤の構成要素としてフィラー材料を含む。このフィラー材料は、未硬化の組成物のレオロジー特性並びに硬化した組成物の機械的特性及び表面条件の両方に影響を与える。適切なフィラー材料は、無機フィラー材料及び有機フィラー材料であり、特に随意に脂肪酸(特にステアリン酸)でコーティングされている、天然炭酸カルシウム、粉砕炭酸カルシウム、又は沈降炭酸カルシウム、バライト(重晶石)、タルク、石英粉末、石英砂、ドロマイト、硅灰石、カオリン、焼成カオリン、雲母(ケイ酸カリウム−アルミニウム)、モレキュラーシーブ、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、シリカ、例えば熱分解プロセス由来の高度分散シリカ、工業的に製造されたカーボンブラック、黒鉛、粉末金属、例えばアルミニウム、銅、鉄、銀又は鋼、PVC粉末、中空球、又はガラス球である。
好ましいフィラー材料は、炭酸カルシウム、焼成カオリン、カーボンブラック、熱分解プロセス由来の高度分散シリカ及び難燃性フィラー材料、例えば水酸化物又は水和物(特に水酸化アルミニウム)である。
異なるフィラー材料の混合物を使用することはもちろん可能であり、そして有利でもありうる。組成物中のフィラー材料の適切な量は、好ましくは10〜70wt%であり、特に20〜60wt%である。
この組成物は、さらなる追加の構成成分を含有することができ、特に以下を含有することができる。
−可塑剤、特にカルボン酸エステル、例えばフタレート、特にジオクチルホスフェート、ジイソノニルホスフェート又はジイソデシルホスフェート、水素化フタレート、アジペート、特にジオクチルアジペート、アゼレート、セバケート、ポリオール、特にポリオキシアルキレンポリオール又はポリエステルポリオール、グリコールエーテル、グリコールエステル、有機リン酸及びスルホン酸エステル、又はポリブテン;
−溶媒;
−繊維、特にガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、又はプラスチック繊維、例えばポリアミド繊維又はポリエチレン繊維;
−染料;
−顔料、例えば二酸化チタン又は酸化鉄;
−接着促進剤及び/又は架橋剤、特にシラン、例えば上記のアミノシラン、エポキシシラン及びメルカプトシラン、及び第2級アミノ基を有するアミノシラン、(メタ)アクリラートシラン(acrylatosilanes)、無水シラン(anhydridosilanes)、カルバマートシラン、アルキルシラン、及びイミノシラン、及びオリゴマー形態であるこれらのシラン、エポキシシラン又は(メタ)アクリラートシラン又は無水シランを有する第1級アミノシランの付加物;
−乾燥剤、特に、テトラエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、及びシラン基に対してα位の位置で官能基を有する有機アルコキシシラン、特にN−(メチルジメトキシシリルメチル)−O−メチルカルバメート、(メタクリロキシメチル)シラン、メトキシメチルシラン、オルトギ酸エステル、並びに酸化カルシウム又はモレキュラーシーブ;
−レオロジー調整剤、特に増粘剤、特にシートシリケート、例えばベントナイト、ヒマシ油誘導体、水素化ヒマシ油、ポリアミド、ポリウレタン、尿素化合物、焼成シリカ、セルロースエーテル及び疎水性に改質されたポリオキシエチレン;
−酸化、熱、光及び紫外線に対する安定剤;
−天然の樹脂、脂肪又は油、例えば松ヤニ、セラック、亜麻仁油、ひまし油、及び大豆油;
−非反応性ポリマー、例えば不飽和モノマーのホモポリマー又はコポリマー、特にエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、イソプレン、酢酸ビニル及びアルキル(メタ)アクリレートからなる群より選択される不飽和モノマーのホモポリマー又はコポリマー、特にポリエチレン、特にポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリイソブチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー(EVA)、及びアタクチックポリ−α−オレフィン(APAO);
−難燃性物質、特に上述したフィラー、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウム、特に有機リン酸エステル、特にトリエチルホファート、トリクレジルホスファート、トリフェニルホスファート、ジフェニルクレジルホスファート、イソデシルジフェニルホスファート、トリス(1,3−ジクロロ−2−プロピル)ホスファート、トリス(2−クロロエチル)ホスファート、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファート、トリス(クロロイソプロピル)ホスファート、トリス(クロロプロピル)ホスファート、イソプロピル化トリフェニルホスファート、異なるイソプロピル化度のモノ−、ビス−及びトリス(イソプロピルフェニル)ホスファート、レゾルシノール−ビス(ジフェニルホスファート)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスファート)及びアンモニウムポリホスファート;
−界面活性剤、特に架橋剤、レベリング剤、脱気剤、消泡剤;
−殺生物剤、例えば殺藻剤、殺真菌剤又はカビ成長阻害物質;
そして、シラン架橋及び/又はエポキシ樹脂系組成物において通常用いられる他の物質。
2剤組成物のA剤は、水分を排除して、製造されそして保存される。A剤は、水分がない状態で適切な包装又は適切な配置にして数ヶ月から1年又はそれ以上の期間で、その適用特性又は用途に関連する限度で硬化後の特性に変化を与えることなく保存することができるという意味で、保存安定性がある。B剤も同様に閉止した容器に保存した場合に安定である。
この2剤組成物の適用に関して、A剤とB剤とは、互いに混合され、例えば撹拌、混練ロール等によって混合されるが、特に静的ミキサーを用いて又は動的ミキサーの補助の下で混合される。
上記の工程において、B剤に存在することができるアミン−エポキシ付加物及び他のアミン水素は、A剤のエポキシ樹脂と接触することになり、この組成物中のエポキシ樹脂の架橋をもたらす。B剤に存在する水は、シラン官能性ポリマーと接触することになり、これは組成物中のシラン官能性ポリマーの架橋をもたらす。
この2剤組成物の適用に関して、2つの剤は、A剤のB剤に対する重量比が、1:1〜50:1の範囲内であり、好ましくは1:1〜25:1、特に好ましくは1:1〜10:1の範囲内で好ましくは用いられる。
A剤とB剤との混合及び硬化は、好ましくは周囲環境条件の下で行われ、特に10℃〜30℃の範囲の温度で行われる。しかし、比較的高い温度での硬化を行うことも当然可能であり、これは最大の硬化の比較的早い達成をもたらす。特定の場合には、高い温度の支援が、例えば40〜100℃の範囲内の温度の支援が、部分的に硬化した組成物を後硬化又は完全硬化をするのに有利となることができる。
特に、十分なポットライフ又はオープンタイムが確保され、正しくこの組成物が適用できるような方法で、この組成物を硬化する。また同時に、この組成物をさらに処理できるのに十分に素早く硬化が進み、かつ/又はこの組成物を用いて行われる接合が自己支持性であり、かつそれを輸送できるように、この組成物を硬化する。
本発明は、さらにこの2剤組成物の、接着剤、シーラント又はコーティングとしての使用を含む。本発明による2剤組成物は、特に以下の材料で作られた基材の接着、シーリング、又はコーティングに好適である。
− ガラス、ガラスセラミックス、コンクリート、モルタル、レンガ、タイル、石膏、自然石、例えば花崗岩や大理石;
− 金属及び合金、例えばアルミニウム、鉄、鉄鋼、非鉄金属、並びに表面処理された金属及び合金、例えば亜鉛メッキ(galvanize)金属及びクロムメッキ金属;
− 皮革、繊維、紙、木材、樹脂と結合された木質材料、例えばフェノール、メラミン、又はエポキシ樹脂、樹脂−繊維複合材料及び他のいわゆるポリマー複合体と結合された木質材料;
− プラスチック、例えば硬質及び軟質PVC、ABS、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、PMMA、エポキシ樹脂、PUR、POM、PO、PE、PP、EPM、及びEPDM、ここでこれらのプラスチックは、プラズマ、コロナ又は火炎により表面処理することができる;
− 繊維強化プラスチック、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、及びシート成形化合物(SMC);
− コーティングされた基材、例えば粉体塗装金属又は合金;
− 塗料及びワニス、特に自動車の仕上げ塗料。
これらの基材は、この組成物の適用前に必要に応じて前処理することができ、特に物理的及び/又は化学的清浄化処理、又は接着促進剤、接着促進溶液又はプライマーの適用によって、前処理をすることができる。
2剤組成物は、好ましくは弾性接着剤用から半構造的接着剤用に、並びに封止用途に、建築産業及び製造業及び車両製造に用いることが好ましく、例えばジョイントシーリング、ルーフシーリング、寄せ木接着(parquetry adhesion)、ファサードエレメント接着、接続部品接着、継ぎ目接着、空洞封止、組立、ボディパネル接着、ディスク接着、及び複合材接着に用いることが好ましい。
2剤組成物は、イソシアネートを含まない製品が作業性及び健康安全性の理由に関して望ましい場合に、特に有利である。
本発明は、A剤及びB剤を混合することによって、上記の2剤組成物から得られる硬化した組成物にも関する。
本発明は、上記記載による少なくとも部分的に硬化した組成物を有する物品にも関し、その物品は、特に建築物構造体、工業製品若しくは輸送手段、又はそれらの部品である。この種類の物品の例のリストとしては、次のとおりである:家、ガラスファサード、窓、バスタブ、バスルーム、キッチン、床、橋、トンネル、道路、車、トラック、列車、バス、船、風車発電機、鏡、風防、トラフ、白物家電(white goods)、家具、皿洗機、洗濯機、オーブン、ヘッドライト、フォグライト(fog light)、及び光起電モジュール又は太陽熱モジュールを有するソーラーパネル。
記載した組成物は、高い伸展性及び良好な強度を有するソフトな弾性から低い伸展性及び非常に高い強度を有する粘弾性に至るまで、幅広い範囲で様々となることができる特別な機械的性質によって特徴付けられる。この機械的性質のバリエーションは、A剤中でのシラン官能性ポリマーのエポキシ樹脂に対する比、及びB剤の種類及び量によって特に影響を受けることがある。
上述のエポキシ樹脂用の水系硬化剤であるB剤の使用は、2つの剤の特に良好な相溶性をもたらし、艶消しコーティング等のない状態で、均質で、接着性がなく、そして乾燥した、硬化した組成物の表面をもたらす。
芳香族モノエポキシド系の上記のアミン−エポキシ付加物を使用することによって、優れた特性が同様に達成され、特に非常に高い強度;及び、艶消しコーティング等のない状態で、同様に均質で、完全に粘着性がなく、そして乾燥している硬化した組成物の表面が達成される。
以下の実施例を、本発明をさらに説明する意図で示す。当然に、本発明は、この記載した実施例に限定されない。
「AHEW」は、アミン水素等価重量を意味する。
「EEW」は、エポキシ等価重量を意味する。
試験方法の記載:
粘度は、サーモスタット制御された円錐平板粘度計Rheotec RC30(コーン直径:50mm、コーン角度:1°、コーン先端からプレートまで距離:0.05mm、剪断速度10〜100s−1)で測定した。
「臭気」を、混合した組成物の香りを嗅ぐことによって、質的に評価し、不快な刺激的なアミン臭を「強い」として評価し、僅かな臭気を「わずか」と評価し、かろうじて認識できる又は認識できない臭気を「なし」として評価した。
「ゲル時間」を測定するために、混合した室温の組成物の小さい部分を、約3mmの膜厚でカードボードに適用し、そして標準的気候(「NC」;23±1℃、相対湿度50±5%)で、LDPE製ピペットを使用して組成物の表面に弱い圧力を適用し、ピペットに残渣が初めて残らなくなるのに必要な時間を測定した。
伸び0.5〜5%までの弾性率(「E−モジュラス」)、「引張り強度」、及び「破断伸び」を、DIN EN 53504(引張り速度:200mm/分)に準拠して、長さ75mm、リンク長さ30mm及びリンク幅4mmのダンベルを用いて測定した。これらは、各ケースで特定した条件の下で硬化した厚さ約3mmの組成物のフィルムからスタンピングすることによって得られる。
「外観」を、次のように評価した:スノーホワイトについて「sw」、ホワイトについて「w」、イエローについて「y」、接着性について「a」、及びわずかに接着性について「sa」。
シラン官能性ポリマー
水分を排除した状態で、1000gのポリオールAcclaim(商標)12200(Bayer;低モノオール ポリオキシプロピレンジオール、OH数11.0mgKOH/g、水分含有量約0.02wt%)、43.6gのイソホロンジイソシアネート(Vestanate(商標)IPDI、Degussa)、126.4gのジイソデシルフタレート、及び0.12gのジブチルスズジウレートを、一定の撹拌の下で90℃で加熱し、遊離イソシアネート基の滴定して決定される濃度が0.63wt%の水準に達するまで、その温度で保持した。そして、62.3gのN−(3−トリメトキシシリル−プロピル)−アミノ−コハク酸ジエチルエステルを混合し、そしてその混合物を、追加の遊離イソシアネートがFT−IR分光法によって検出されなくなるまで、90℃で撹拌した。このシラン官能性ポリマーを室温に冷却して、水分のない状態で保存した。
MomentiveからSPUR+(商標)の1015。
KanekaからのMS polymer(商標)S203H。
アミンエポキシ付加物及び/又は水系硬化剤
「硬化剤1」
76.60gのJeffamine(商標)ED−2003(Huntsman、プロポキシ化ポリエチレングリコールに基づくポリオキシアルキレンジアミン、分子量約2000g/mol)及び7.66gのArmeen(商標)(Akzo Nobel;ココアルキルアミン(分子量約200g/molを有するC12脂肪族アミン)を90℃で、丸底フラスコに、窒素雰囲気下で導入した。強く撹拌しながら、14。36gのAraldite(商標)GY250(Huntsman、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、EEW約187g/Eq)を、温度が105℃を超えないことを確実にするように注意しながらゆっくりと添加し、そしてこれを2時間90℃で撹拌した。3.83gの2,4−ペンタンジオンを添加し、そして90℃で15分間撹拌した。そして、19.99gのN4−amine(BASF;N,N’−ビス(アミノプロピル)エチレンジアミン)、続いてさらに11.49gの2,4−ペンタンジオンを、添加し90℃で15分間撹拌した。さらなる22.98gのArmeen(商標)CD、続いてさらなる43.09gのAraldite(商標)GY250を、温度が105℃を超えないことを確実にするように注意しながら添加し、そして生成した混合物を90℃でさらに2時間撹拌した。この反応混合物を、126.5gのJeffamine(商標)D−230(Huntsman;約240gの分子量を有するポリプロピレングリコールジアミン)と組み合わせて、そしてさらに98.5gのAraldite(商標)GY250を、温度が105℃を超えないことを確実にするように注意して強く撹拌しながら、ゆっくりと添加した;得られた混合物を、90℃で90分間撹拌した。75gのイソホロンジアミン(Evonik;1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン)を添加し、そして最終的に、この反応混合物を194.5gの水と組み合わせ、冷却し、そして硬化剤を、封止した容器で保存した。その生成物は、20℃で42Pa・sの粘度、160g/eqの理論AHEW及び20wt%の水濃度を有する、黄色い液体であった。
「硬化剤2」
INCOREZ 148/300(Incorez Ltd.)、テトラエチレンペンタミンを含有する、140g/eqのAHEW及び20wt%の水濃度を有する、ポリアミン−エポキシ付加物に基づく硬化剤。
「硬化剤3」
116.0重量部の1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン及び182重量部のAraldite(商標)DY−K(Huntsmanからの約182g/EqのEEWを有するクレゾールモノグリシジルエーテル)の反応生成物。20℃で5.8Pa・sの粘度及び99.4g/eqの理論AHEWを有する黄色い液体。
A剤及びB剤の製造:
A剤及びB剤のそれぞれに関して、表1及び表2に示す構成成分を、ダイナミックミキサーによって記載した量(重量部)で混合し、そして水分のない状態で保管した。
Figure 0006382851
Figure 0006382851
混合した組成物の製造:
各組成物に関して、表3〜表5に記載のA剤及びB剤を、ダイナミックミキサーによって記載した量(重量部)で混合して、均質な液体を形成し、これを素早く、上述したように試験した。結果を表3〜表5に示す。硬化した組成物は、全て優れた弾力性を示す。
Figure 0006382851
Figure 0006382851
Figure 0006382851

Claims (15)

  1. 以下を含有するA剤:
    −少なくとも1種のシラン官能性ポリマー、及び
    −少なくとも1種のエポキシ樹脂;並びに
    以下を含有するB剤:
    −水、及び
    −少なくとも3つのアミン水素を有する少なくとも1種のアミン−エポキシ付加物
    からなる、2剤組成物。
  2. 前記シラン官能性ポリマーの前記エポキシ樹脂に対する重量比が、10:1〜1:3の範囲内であることを特徴とする、請求項1に記載の2剤組成物。
  3. 前記アミン−エポキシ付加物が、少なくとも1種のポリアミンと少なくとも1種のモノエポキシドとの反応生成物であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の2剤組成物。
  4. 前記アミン−エポキシ付加物が、少なくとも1種のポリアミンと少なくとも1種のジエポキシドとの反応生成物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2剤組成物。
  5. 前記ポリアミンが、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサンメチレンジアミン、イソホロンジアミン、1,3−及び1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、並びに200〜3000g/molの範囲の平均分子量を有するポリオキシプロピレンジアミン及びポリオキシエチレンジアミンからなる群より選択されることを特徴とする、請求項3又は4に記載の2剤組成物。
  6. B剤が、5〜30wt%の水を含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の2剤組成物。
  7. B剤が、前記アミンエポキシ付加物を製造するために用いられる前記ポリアミンとは同一ではない、少なくとも2つの第1級アミノ基を有するポリアミンをさらに含有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の2剤組成物。
  8. B剤が、少なくとも1つのアミン水素含有乳化剤をさらに含有することを特徴とする、請求項7に記載の2剤組成物。
  9. 前記アミン水素含有乳化剤が、
    −少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリオキシエチレンジアミンの1:1:1のモル比での反応生成物、及び/又は
    −少なくとも1種のジエポキシド、少なくとも1種の脂肪族アミン、及び少なくとも1種のポリアルキレンアミンの1:1:1のモル比での反応生成物
    であることを特徴とする、請求項8に記載の2剤組成物。
  10. 前記シラン官能性ポリマーを水分によって架橋するための少なくとも1種の触媒をさらに含有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の2剤組成物。
  11. 少なくとも1種のアミノシラン又はエポキシシラン又はメルカプトシランをさらに含有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の2剤組成物。
  12. 少なくとも1種のフィラー材料をさらに含有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の2剤組成物。
  13. A剤のB剤に対する重量比が、1:1〜50:1の範囲であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の2剤組成物。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の2剤組成物の接着剤、シーラント、又はコーティングとしての使用。
  15. 求項1〜13のいずれか一項に記載の2剤組成物のA剤とB剤とを混合することを含む、硬化した組成物の製造方法
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