JPH0196210A - ワンパッケージ型安定硬化性組成物 - Google Patents
ワンパッケージ型安定硬化性組成物Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
硬化性組成物に関するものである。
々な異なる用途に使われる。従って、使用の態様により
、各々の接着剤やシーラントは異なる物性的要求、例え
ば、特定温度に於ける限界重ね剪断強度、非常な低温及
び非常な高温に於いても硬化可能な硬化温度の広い寛容
度、レジリエンス、高い伸び、及び異なる基質に対する
優れた接着性などを有する。
剤やシーラントが、自動車製造の異なる用途に使われて
きた。例えば、別々の物質が、構造用接着剤、填隙シー
ラント、又は抗フラッター接着剤として使われてきた。
て満たす一つの硬化組成物が望まれている。
硫黄及び亜鉛含有加硫系; (d)金属への硬化性組成物の接着を促進するための無
水物基含有物質 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物、又、二
つの表面間に接着層を形成して接着構造を得る方法を提
供する。
エンを含む。
6個の炭素原子を含む1.3−ジエンのポリマーを包含
する。典型的なジエンには、1゜3−ブタジェン(これ
が好ましい)、2.3−ジメチル−1,3−ブタジェン
、イソプレン、クロロプレン及びピペリジンがある。又
、1.3−ブタジェンとそれと共重合し得るモノマー(
例えば、イソプレン、アクリロニトリル、及びピペリジ
ン)との共重合体も使用し得る。メタクリル酸メチル、
アクリル酸、及びスチレンのような他の重合性単量体を
使用してもよい。好ましくは、ポリジエンポリマーは1
.4−ポリブタジエンと1.4−ポリブタジエンアクリ
ロニトリルコボリマーとの混合物である。
性充填剤としてポリジエンと共に使われる。このような
合成ゴムの例としては、ブチルゴム、エチレンプロピレ
ンターポリマー、シリコンゴム、ポリスルフィド、ポリ
アクリレートゴム、及び塩化ポリエチレンゴムが挙げら
れる。前に記載した合成ゴムとスチレンとの共重合体を
使用してもよい。
であってもよい。好ましくは、ポリジエンポリマーは、
非官能性、即ち、官能基、例えば水酸基、アミノ基、カ
ルボキシル基、メルカプト基等を含まない。
ドである。
する物質である。水酸基が存在してもよく、多くの場合
存在する。本発明のポリエポキシドは、1分子につき少
なくとも2つの1.2−エポキシ基を含む。一般に、エ
ポキシド当量は約289〜約4000の範囲である。こ
れらのポリエポキシドは、飽和又は不飽和、環状又は非
環状、脂肪族、脂環式、芳香族又は複素環状化合物であ
る。これらは置換基、例えばハロゲン、水酸基及びエー
テル基等を含んでもよい。
例えば、エピクロルヒドリン又はエビブロモヒドリン等
)とポリフェノールをアルカリの存在下に反応さ仕て得
られるエポキシポリエーテルである。適したポリフェノ
ールとしてはレゾルシノール、カテコール、ハイドロキ
ノン1、ビス(4−ヒドロキシ−フェニル)−2,2−
プロパン(即ちビスフェノールA);ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)−1,1−イソブタン;4.4−ジヒド
ロキシベンゾフェノン:ビス(4−ヒドロキシフェニル
)= 1 、1−エタン;ビス(2−ヒドロキシフェニ
ル)−メタン:及び!、5−ヒドロキシナフタレンであ
る。非常に一般的なポリエポキシドはビスフェノールA
のようなポリフェノールのポリグリシジルエーテルであ
る。より好ましくは、ビスフェノールAのジグリシジル
エーテルである。
リグリシジルエーテルである。これらの化合物は多価ア
ルコール、例えばエチレングリコール、ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、1.2−プロピレン
グリコール、■、4−ブチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、1.2−プロピレングリコール、1,4
−ブチレングリコール、1.5−ベンタンジオール、1
.2゜6−ヘキサンドリオール、グリセロール、トリメ
チロールプロパン、及びビス(4−ヒドロキシシクロ−
へキシル−2,2−プロパン)から合成される。
リグリシジルエステルである。これらの化合物はエピク
ロルヒドリン又はこれと類似のエポキシ化合物と脂肪族
または芳香族ポリカルボン酸、例えばシュウ酸、コハク
酸、グルタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジ
カルボン酸及びリノール酸2量体との反応によって合成
される。
飽和脂環式化合物のエポキシ化から合成される。これら
のポリエポキシドは非フェノール性化合物で、脂環式オ
レフィンを、例えば酸素と適当な金属触媒、過安息香酸
、酸−アルデヒドモノバーアセテート、又は過酢酸でエ
ポキシ化して得られる。これらのポリエポキシドのうち
エポキシ脂環式エーテルとエステルが当業者に良く知ら
れている。
ルキレン基を有したものである。他のポリエポキシドは
エボキンノボラック樹脂である。
成物とエビハロヒドリンとの反応、またはフェノールホ
ルムアルデヒドとエピクロルヒドリンとの反応で得られ
る。
ート又はメタクリレート単位を含むアクリル共重合体で
ある。これらのアクリル共重合体はα、β−不飽和モノ
ー又はジ−カルボン酸のアルキルエステルとグリシジル
アクリレート又はメタクリレートの何れかと反応させて
合成される。
ジルイタコネートおよびジグリシジルマレエートを用い
てもよい。これらの単量体は任意に、他の共重合性モノ
マー、例えばビニル芳香族化合物(例えば、スチレン又
はビニルトルエン)、及びアクリロニトリルまたはメタ
クリレートリルの存在下に共重合させても良い。
しくはビスフェノールAのポリグリシジルエーテルが使
われ、より好ましくはジグリシジルエーテルが使イつれ
る。適した化合物例としては、シェルケミカル(She
ll Chemical)からEPON828として
市販のEPONエポキシ樹脂である。
。
硬化性組成物の油性金属に対する最適接着性を得るため
に添加剤として加えられる。好ましい付加体はシェルケ
ミカルからEPON828として市販のビスフェノール
Aのジグリシジルエーテルの過剰量とB、F、グツドリ
ッチ(B、F、G。
ルボキシル基を持つポリブタジェンアクリロニトリル共
重合体とから合成される。生成エポキシ官能付加体は、
カルボキシル官能性を持たない。
ポリエポキシド成分を硬化させる硫黄及び亜鉛含有、加
硫系である。
硫黄が一般に加熱することによって架橋をしてその物理
化学的性質が変化することである。
は未だよくわかっていない。しかし、実質的にエポキシ
ドのポリジエンゴム格子への物理的導入であると思われ
る。加硫系は、ポリジエンとポリエポキシドの硬化をさ
せるための1種類の、又は複数の物質を含有する。好ま
しくはこの加硫系は、低級アルキルジチオカルバメート
とジスルフィドを含有する。幾つかの低級アルキルジチ
オカルバメート、特にアルキル部分の炭素原子が1個〜
lO個、好ましくは1個〜5個のものが有用である。適
当なジチオカルバメートの例としてはメチル、エチル、
プロピル、ブチル及びアミルジチオカルバメートがある
。好ましくは、ここでは、ジブチルジチオカルバメート
が使用される。これらの物質は亜鉛の塩、即ちジブチル
ジチオカルバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカルバミン酸
亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛及びシアミルジ
チオカルバミン酸亜鉛として市販されている。これらの
物質はバング−ビルトケミカルカンパニー(Vande
rbilt Chemical Company)
よりZIMATE商標として市販されている。
カルバミン酸の塩として導入してもよい。又、亜鉛は酸
化亜鉛としても導入してもよい。様々なグレードの酸化
亜鉛が市販されており、本発明の目的のために使用され
る。加硫系に於ける亜鉛の量は大きく変化させてもよく
、一般には、全硬化性組成物重塁に対して約01重量パ
ーセント〜1O重量パーセントである。詳細な機構はわ
かっていないが、亜鉛は硫黄の加硫を促進するものと考
えられている。
よい。適当なジスルフィドの例としては、4−モルホリ
ニル−2−ベンゾチアゾールジスルフィド、4.4’−
ジチオビスモルホリン及びベンゾチアジルジスルフィド
が挙げられる。好ましくは、ジスルフィドはベンゾチア
ジルジスルフィドである。加硫系のジチオカルバメート
とジスルフィド成分は、加硫反応に対して、それぞれ第
1および第2の促進剤として働いていると信じられてい
る。更に本発明の好ましい態様に於いて、ジスルフィド
種は不必要な早゛期加硫に対して遅延剤として働いてい
ると信じられている。チオカルバメートは架橋、硬化系
を効果的にするために硫黄と一緒に働いていると信じら
れている。又、ジチオカルバメートは組成物のゴム成分
の加硫を助けるだけでなく、架橋網状構造にエポキシド
成分を導入する働きもしていると信じられている。上述
したように、これに対する詳細な機構はわかっていない
。
接着を促進する物質を含む無水物基含有物質である。金
属への硬化性組成物の直接接着を促進することができる
限り、様々なカルボン酸無水物が、本発明の範囲内に入
ると考えられる。無水物基含有物質は好ましくは、マレ
イン酸無水物、イタコン酸無水物、及びフタル酸無水物
からなる群から選択されるカルボン酸無水物である。カ
ルボン酸無水物の場合、好ましくはマレイン酸無水物が
使われる。所望により上述のカルボン酸無水物の混合物
も使うことができる。無水物基含有物質は又、・無水物
付加体であってもよい。即ち、硬化性組成物の金属への
接着を促進させるカルボン酸無水物とオレフィン系不飽
和物質との反応生成物である。オレフィン系不飽和物質
と付加するカルボン酸無水物は、好ましくは上述した無
水物の中の1つである。より好ましくは、マレイン酸無
水物である。
た適当な無水物から、例えば「エン(ene)Jタイプ
反応やフリーラジカルを開始剤とする重合化反応によっ
て生成した付加体がある。これらの例としては、2モル
の1−オクテン又はl−ジエンと1モルのマレイン酸無
水物とのフリーラジカル開始重合化反応によって生成し
た付加体;および、ポリブタジェンのようなポリジエン
とマレイン酸無水物との加熱より生成した「エン」付加
体である。
れる。水が存在すると、無水物の環構造を開環し、適切
な硬化を阻害するために、水の存在は好ましくない。そ
れ故、典型的には、系より水を除くために乾燥剤が加え
られる。
くとも5分間以上約60℃から約i50℃の温度範囲で
加熱することにより、前処理をすることが好ましい。こ
の前処理をすれば、カルボン酸無水物は、本質的に不活
性となり安定なものとなることが観察されている。この
前処理は無水物のエポキシド中への見掛上の溶解である
。このことは、赤外分光分析法、酸化決定、及びゲル透
過クロマトグラフィにより確かめられる。この方法で前
処理したカルボン酸無水物は最適安定性および金属への
接着促進性を与える。
にアミノ基を含まない物質である。アミンは生成した硬
化組成物のレジリエンスを減少させるので好ましくない
。
まれる特性に依って広く変えることができる。例えば硬
化性組成物に使われるポリエポキシドとジチオカルバメ
ートの量を変えることによって、最終硬化組成物の硬度
を変えることが出来る。
ば、そのポリジエンボリエボキシド硬化物質はより硬く
強くなる。一般に、本発明の硬化性組成物に使われるポ
リジエンの量は、約2重量パーセント〜約80重量パー
セントの範囲内で変えることができろ。使用するポリジ
エンの債は、好ましくは約5重量パーセント〜約50i
fftパーセントで、より好ましくは、約IO重量パー
セント〜約15重量パーセントの範囲である。ポリエポ
キシドの量は、一般に約1重量パーセント〜約75重量
パーセント、好ましくは約5重量パーセント〜約40重
量パーセント、より好ましくは10重量パーセント〜2
0重量パーセントの範囲で変えることが出来る。尚、パ
ーセントは硬化性組成物の全重量に対するパーセントで
ある。硫黄含有加硫系は硬化性組成物の全重量に対し、
約0.5重量パーセント〜約25重棗パーセントの量で
使用される。
0.1重量パーセント〜約7重指パーセント、好ましく
は0.5重量パーセント〜約3重1パーセント、より好
ましくは約1重量パーセント〜約2重量パーセントの範
囲内で使用してもよい。ジスルフィド第2促進剤は約0
.2重量パーセント〜約14重量パーセント、好ましく
は約1重量パーセント〜約6重量パーセント、より好ま
しくは約2重量パーセント〜約4重塁パーセントの範囲
内で存在してもよい。全てのパーセントは硬化性組成物
の全重量に対してである。
よい。一般に硫黄の量は、硬化性組成物の全重量に対し
て約0.1重量パーセント〜約15重量パーセント、好
ましくは約0.2重量パーセント〜約5重量パーセント
、より好ましくは約0.5重量パーセント〜約1.5重
量パーセントである。硫黄は種々の形で使われるが、一
般には素硫黄で、固形オイル−処理粉体として使用され
る。
ケミカル会社(S tauffer Chemica
l C。
る。
する。
って広く変えることができる。
きは、その量は一般に約0.1重量パーセント〜約IO
重量パーセント、好ましくは約0゜2重量パーセント〜
約5重量パーセント、より好ましくは約0.3重量パー
セント〜約1.5重量パーセントの範囲で変えることが
出来る。無水物基含有物質が適当な無水物とオレフィン
系不飽和物質との付加体であるときは、その付加体の量
は約0.1重量パーセント〜約20重ip<−セント、
好ましくは約0.5重量パーセント〜約lθ重量パーセ
ント、より好ましくは約4重量パーセント〜約8重量パ
ーセントの範囲で変えることができる。上述した全ての
パーセントは硬化性組成物の全重量に対する値である。
々の任意に選ばれる添加剤を含有してもよい。添加剤の
例には、炭酸カルシウム、ステアリン酸処理した炭酸カ
ルシウム、ポリブタジェン処理した炭酸カルシウム、硫
酸バリウム、酸化カルシウム及び酸化マグネシウムのよ
うな充填剤、カーボンブラック、炭化水素粘着付与剤及
びフタル酸エステル系とアジピン酸エステル系可塑剤及
び抗酸化剤がある。適当な抗酸化剤の例は、ブチル化ヒ
ドロキシトルエン、ブチル化及びスチレン化フェノール
とクレゾール、アルキル化キノンとハイドロキノン、及
びブチル化ヒドロキシベンジルイソシアネートである。
硬化温度を存している。本発明硬化性組成物は約220
aF〜約550°F(104℃〜288℃)の温度範囲
内で、約10分間〜60分間で焼成して硬化してもよい
。好ましくは、本発明硬化性組成物は約325°F〜約
400’P(163℃〜204℃)の温度範囲内で、約
15分間〜約30分間の間焼きつけ硬化する。本発明硬
化性組成物の一つの意外な利点は、非常な高温及び非常
な低温に於ける硬化性と、この両状態に於いても尚かつ
かなりの(要求される)物性を達成している点である。
に関連した諸問題を減らし、組成物の製作を種々の応用
条件に適合させることができる。
優れた直接接着性を有している。更に、本発明硬化性組
成物はアルミニウム、下塗りした金属、プラスチック、
木材などのその他の多くの基材にも接着性を有する。無
水物基含有物質は、本発明硬化性組成物の金属への直接
接着をさせるために、大変重要であると信じられている
。
型的には押出で使用してもよい。
媒性、耐熱性、好い伸び、レジリエンス、高温度に於け
る好重ね剪断強度のような他の多様な利点を示す。加え
て、室温に於ける全面的な高強度を示す。又、本発明の
硬化性組成物は弱凝集破壊性を示す。更に本発明の組成
物は3ケ月間卓越したパッケージ安定性を示す。
限定されない。
するものである。
1312LV 12.85EPON 8282
13.22MULTIFLEX SC3
23,10ブチル化ヒドロキシトルエン 1.9
2プチルジメート40.86 ALTAX5 1..72POL
IOL 130611.26 炭酸カルシウム 17.75酸化カル
シウム 5,17硫黄71.72 カーボンブラック 1.25可塑剤8
0.96 EPOXY−CTBN付加体95.75IDMA/5T
EREON840A10 1.00マレイン酸無水物1
1 0.50(1)この不飽和樹脂はブ
タジェン−アクリロニトリル共重合体でB、F、グツド
リッチより市販されている。
ジルエーテルでシェルケミカル会社より市販されている
。このエポキシ当量は185から192である。
フィッツァ−(Pfizer)より市販されてい
る。
T、バング−ビルト化学会社より市販されている。
7<ンダービルト化学会社より市販されている。
゜3−ブタジェン重合化生成物である。分子量は約30
00である。
れたスタウファーケミカルより市販のCRYSTEXO
T−90である。
販の末端カルボキシル基を持つアクリロニトリル−ブタ
ジェンコポリマーと、過剰mのEPON828との反応
生成物である。
ston)より市販のスチレン−ブタジェンコポリマー
である5TEREON840Aと70パーセントのイソ
ドデシルメタクリレートとの溶解生成物である。これは
流れ調整剤として使イっれた。
℃で約1時間加熱した。この溶液中のマレイン酸無水物
は本質的に未反応であることをIR,GPCl及び酸価
によって確認した。
。次のようにこの組成物の物性を試験した。
トリップ(1インチ×4インチxo、062インチ(2
,54cmx10.16czxO,158cu))を使
って作った。118ミル(2,95ミリメータ)の肉厚
の組成物フィルムを、1枚の金属ストリップに塗り、こ
の上に2分の1平方インチ(3,16平方センチメータ
)だけ重なるように残りの1枚のストリップを置いた。
、及び205℃で120分間硬化させた。(各l温度に
1つずつ、計3つの異なる接着剤を用意した。)重ね剪
断強度はASTM D−1002−65に従って平方
インチ当りのボンド(psi)にニートン/mm2)単
位で決定した。各温度のデーターは、3つの独立試験の
平均値をとった。(ストリップの両端をインストロンテ
スター(I N5TRON−TESTER)装置で引っ
ばって重ね剪断強度を測定した。)引張強さ: 12イ
ンチXI2インチxo、100インチ(30c11x3
0cmxO,254ci)のテフロン処理したガラスパ
ネルに、0.100インチ(0,254cm)厚の層の
組成物を塗った。この組成物を190℃で30分間ベー
キングして硬化させた後、このパネルを室温まで冷却し
た。フリーフィルムを得、ASTM D638に従っ
て引張強さを評価した。psiにュートン/mmり単位
の各位は3つの独立試験の平均値である。パーセント伸
びも又、このASTM試験に従って決定した。
0,254cm)厚の層の組成物を塗った。この組成物
を190℃で30分間ベーキングした後、室温まで冷却
した。ショアーA硬度はASTMD676に従ってショ
アー・ジュロメータ・ハードネス・タイプA −2(S
hore D urome’terHardnes
s Type A−2)器機によって決定した。
の組成物のT形剥離強度を評価した。評価用のT形剥離
は次のようにして作った。1インチ×6インチxo、0
31インチ(2,54センチメータx15.24センチ
メータX0.079センチメータ)の大きさの2枚の冷
間圧延鋼ストリップを使った。118ミル(2,95ミ
リメータ)厚の接着組成物フィルムを1枚の金属ストリ
ップに塗り、4平方インチ(25,81平方センチメー
タ)部分が接着するように残りの1枚のストリップを先
のストリップの上に置いた。それから、接着していない
2つのパネルの両端を折り曲げてT−型を作った。T形
剥離強度決定のための荷重は1分間につき5.0インチ
(+2..7センチメータ)で使われた。
ニュートン/m)で測定される。結果を以下に表示する
。; 190℃/30分での重ね剪断強度; 410psi(2,8,=−ニートン/mm”)110
℃/30分での重ね剪断強度: 280psi(1,9ニユ一トン/mmす205℃/I
20分での重ね剪断強度:360psi(2,5ニユ一
トン/mmすT形剥離強度: 38psi(2,6キ
リ、−ニートン/メートル) 引張り強さ二 508psi(3,5ニユ一トン/mm
り伸び : 180パーセント ショアーA硬度=68 (12) このエポキシ樹脂はロジンの二量体酸と過
剰のE”PON828との反応生成物である。
1der)付加体は09モルのマレイン酸無水物と1
モルのロジンとを180°Cで4時間反応させて合成し
た。
。
た。重ね剪断強度、伸び及びショアー八硬度に対して評
価した。結果を以下に示す。実施例■から■に対しては
硬化温度は190℃で30分間とした。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、(a)ポリジエン; (b)ポリエポキシド; (c)ポリジエンおよびポリエポキシドを硬化させるた
めの硫黄及び亜鉛含有加硫系; (d)硬化性組成物の金属への接着性を促進するための
無水物基含有物質 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物。 2、硬化性組成物が本質的にアミノ基を含まない物質で
ある請求項1記載の硬化性組成物。 3、硬化性組成物が本質的に水分を含まない請求項1記
載の硬化性組成物。 4、ポリジエンが官能基を有さない請求項1記載の硬化
性組成物。 5、硬化性組成物が更にアクリロニトリルブタジエンコ
ポリマーを含む請求項1記載の硬化性組成物。 6、ポリジエンが1,4−ポリブタジエンである請求項
1記載の硬化性組成物。 7、ポリエポキシドがビスフェノールAのジグリシジル
エーテルである請求項1記載の硬化性組成物。 8、硫黄および亜鉛含有加硫系が低級アルキルジチオカ
ルバメートとジスルフィドを含む請求項1記載の硬化性
組成物。 9、低級アルキルジチオカルバメートがジブチルジチオ
カルバミン酸亜鉛で、ジスルフィドがベンゾチアジルジ
スルフィドである請求項8記載の硬化性組成物。 10、無水物基含有物質がマレイン酸無水物、イタコン
酸無水物、フタル酸無水物及びそれらの混合物から選ば
れたカルボン酸無水物である請求項1記載の硬化性組成
物。 11、無水物基含有物質が硬化性組成物の金属への接着
を促進するために加えられたカルボン酸無水物とオレフ
ィン系不飽和物質との反応生成付加体である請求項1記
載の硬化性組成物。 12、(a)ポリジエン; (b)ポリエポキシド; (c)ジスルフィドと低級アルキルジチオカルバメート
を含むポリジエンとポリエポキシドを硬化するための硫
黄および亜鉛含有加硫系; (d)硬化性組成物の金属への接着を促進させるための
カルボン酸無水物、又は該無水物とオレフィン系不飽和
物質との付加体 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物。 13、(a)非官能ポリブタジエン; (b)ジエポキシド; (c)ベンゾチアジルジスルフィドと低級アルキルジチ
オカルバメートを含む、ポリブタジエンとポリエポキシ
ドを硬化させるための硫黄及び亜鉛含有加硫系; (d)マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、より選ば
れるカルボン酸無水物 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物。 14、低級アルキルジチオカルバメートがジブチルジチ
オカルバミン酸亜鉛である請求項13記載の硬化性組成
物。 15、無水物がマレイン酸無水物である請求項13記載
の硬化性組成物。 16、組成物の全重量に対して、ポリジエンが約2重量
パーセント〜約80重量パーセント;ポリエポキシドが
約1重量パーセント〜約75重量パーセント;硫黄含有
加硫系が約0.5重量パーセント〜約25重量パーセン
ト;及び無水物基含有物質が約0.1重量パーセント〜
約10重量パーセントの範囲内で存在する請求項1記載
の硬化性組成物。 17、A、(a)ポリジエン; (b)ポリエポキシド; (c)ポリジエンとポリエポキシドを硬化させるための
硫黄及び亜鉛含有加硫フタル酸無水物、及びそれらの混
合物 (d)硬化性組成物の金属への接着を促進する無水物基
含有物質 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物を2表面
の少なくとも1つに塗布し、 B、塗布した硬化性組成物に第2の表面を接触し、 C、少なくとも部分的に硬化性組成物を硬化することを
特徴とする2表面間に接着結合を形成して結合構造を得
る方法。
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