JPH0196277A - 接着剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高性能のエポキシ樹脂構造（建築）用接着剤
および該接着剤の製造法に関し、さらに詳しくは、２成
分から成り、第１の成分がポリエポキシドと少量の第一
または第二ポリアミンと反応させた少量のポリイソシア
ナートとの混合体であり、第２の成分がエポキシ樹脂硬
化剤であるところのエポキシ樹脂構造用接着剤に関する
。その構造用接着剤は基材に塗布する直前に２成分を混
合することによって生成される。

従来の技術 接着剤組成物、特に接着剤を鉛直表面に塗布する場合に
使用する接着剤組成物において、耐垂れ性は重要であっ
て、極めて望ましい性質であることは周知である。非垂
れ性を有する多くの２成分型エポキシ接着剤は先行技術
において知られており、市販されている。先行技術の接
着剤組成物における耐垂れ性は一般に接着剤成分に既知
チキントロピーの充てん材を使用することによって得ら
れた。かかるチキントロピー充てん材は発煙シリカと他
の類似物質を含む。優れたチキソトロピーのために発煙
シリカを使用すると若干の非垂れ特性が提供されるけれ
ども、それが接着剤にかなシの量存在すると、成分のダ
イラタンシーも増して。

接着剤の処理、ディスペンシングおよび塗布を困難にす
る。

米国特許第４．５７８．４２４号は、２成分型エポキシ
樹脂接着剤のエポキシ成分にポリイソシアナート単量体
を使用することを記載している。かかる系においてエポ
キシ成分と硬化剤成分とを混合すると、得られた接着剤
にチキントロピーが形成される。米国特許第４．５７８
．４２４号に記載されている接着剤は全ての観点から極
めて満足であるけれども、それらは多分ポリイソシアナ
ートの緩慢々加水分解のために大気中の水分の存在下で
長期に放置するとそれらの非垂れ特性を失う傾向を有す
る。数日から数ケ月の期間に渡るかかるチキントロピー
の損失は高反応性インシアナートの場合に特に著しい。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、米国特許第４．５７８．４２４号に記載され
ているものよシも優れた。終始変らない安定な非垂れ性
の接着剤組成物を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明はエポキシ樹脂成分にポリイソシアナートを使用
することに関し、ポリイソシアナートがポリ第一または
第二アミンと完全にまたは部分的に前もって反応される
。本発明のエポキシ樹脂成分は、最終の接着剤組成物に
優れた可とう性とりフネスを与えるカルボン酸末端ブタ
ジェン／アクＩＪ　Ｏニトリル・ゴムのようなカルボン
酸含有コムの存在によっても変性することができる。ま
た本発明においては、エポキシ成分におけるチキントロ
ピー特性が、エポキシ樹脂を少量（約１〜１０重量％）
のポリイソシアナートと反応させ、このイソシアナート
をポリアミン、望ましくはエチレン・ジアミンのような
ジーまたはトリー第一または第二アミンと部分的に又は
完全に反応さすことによって化学的に作られる。

本発明に有用なジーまたはトリー第一または第二アミン
は共に、エチレン・ジアミン、プロピレン・ジアミン、
ブチレン・ジアミン、ピペラジン、ポリ（アルキレン・
オキシド）ジー又はトリー第一アミン、ジエチレン−ト
ルエンＯジアミン、等のような脂肪族および芳香族アミ
ンを含む。チキソトロピーの形成のためにポリイソシア
ナートとの反応に使用するアミンの量は、ポリイソシア
ナートに存在するイソシアナート１当量当り１または１
当量以下のアミンである。ポリイソシアナートとの反応
によってアミンの全てを確実に消費するために、インシ
アナート１当量当９１当量以下、望ましくは１当量より
少し小さい当量のアミンを使用することが大切である。

エポキシ成分に存在する過剰のアミンはエポキシ樹脂の
硬化をもたらし、それはエポキシ樹脂成分の早期ゲル化
をもたらす。エポキシ樹脂成分は、タルク、カオリン、
酸化アルミニウム、微粒の金属および金述酸化物、発煙
シリカなどのような充てん材で充てんするとともできる
、そして可塑剤、顔料、着色剤、等のよう々接着技術に
おいて使用される従来の材料の添加も本発明の範囲内で
行うことができる。

本発明に有用な硬化剤成分は、ｉ−１第二および第三ア
ミン、アミド・アミン、およびビスフェノール−Ａのよ
うなフェノール樹脂の混合体からなる。最終の接着剤に
司とう性を与えるために、長鎖のポリ（アルキレン・オ
キシド）ジー又はトリー第一アミン（約２１００〜１０
．０００の分子量）およびアミン末端ポリブタジェン／
アクリロニトリル・ゴムも使用できる。三７ツ化ホウ素
−アミン錯体、トリス（ジメチル・アミノ・メチル）フ
ェノール・チオール、等を含む技術的に既知のアミン硬
化促進剤も使用すると七ができる。硬化剤成分は、前述
のエポキシ樹脂成分の場合のようにタルク、カオリン、
酸化アルミニウム、金属粉末および金属酸化物のような
充てん材を充てんすることができる。

エポキシ樹脂成分におけるチキソトロピーは。

混合したエポキシ接着剤に非垂れ性を与えるのに十分適
するけれども、必要々らば、同様の化学的チキントロピ
ーは単に少量のポリイソシアナートを反応させることに
よって硬化剤成分に形成させることができる。イソシア
ナートの量はアミン硬化剤成分の０〜１０重量％の範囲
内にする必要がある。

本発明は主として２成分型のエポキシ樹脂接着剤に関す
るけれども、該技術は同様に単成分型のエポキシ樹脂接
着剤にも適用できる。

本発明に有用なエポキシ樹脂またはポリエポキシドは単
量体または重合体、飽和または不飽和、脂肪族、脂環式
、芳香族または複素環式にすることができる。そしてそ
れらは必要ならば、エポキシ基の外に、例えば水酸基、
エーテル基、ノ１０ゲン原子、等のような他の置換基と
置換することができる。

本発明の実施に適当な典型的なポリエポキシドは米国特
許第２，５００，６００号および第２．３２４，４８３
号に開示されているものを含む。

本発明においては、１つ以上のエポキシド等価を有する
１、２−エポキシ化合物、すなわち式の基を１″：）以
上含む化合物が望ましい。

１．２−エポキシド基は末端または内部にある。

特に適当な末端１．２−エポキシド基は、１，２−エポ
キシ・エチル基または１，１−エポキシ・プロピル基で
ある。後者は酸素原子に結合する、すなわちそれらはグ
リシジル・エーテルまたはグリシジル・エステル基であ
る。内部エポキシド基をもった化合物は一般に脂肪族連
鎖または脂環式リングに１．２−エポキシド基を含む。

内部エポキシ基を含有するエポキシ化合物としては、適
当なエポキシ化ジオレフィン、ジエン、または環状ジエ
ン、例えば１，２．５．６−ジェポキシ・ヘキサン、１
，２，４．５−ジェポキシ・シクロヘキサン、ジシクロ
ペンタジェン・ジエポキシド、ジペンテン・ジエポキシ
ド、ビニル・シクロヘキサン、ジエポキシド、エポキシ
化ジオレフィン不飽和カルボン酸エステル、例えばメチ
ル−９，１０，１２，１３−ジェポキシ・ステアレイト
マたは６，７，１０．１１−ジェポキシヘキサデカン−
１，１６−ジカルボン酸のジメチル・エステルがある。

さらに、エポキシ化モノ−、ジー、またはポリ−エステ
ルおよび少なくとも２つの１，２−エポキシ化基が結合
している少なくとも１つの脂環式５−メンパートまたは
６−メンパート・リングも含有するポリアセタールがあ
る。

本発明に使用できるポリエポキシドの種類は、ハロゲン
含有エポキシドまたはジハロヒドリン、例えばエピクロ
ロヒドリン、エビブロモヒドリン。

３−クロロ−１，２−エポキシ・オクタン等と、多価ア
ルコールまたは多価フェノールを反応させることによっ
て得られるエポキシ・ポリエーテルである。

本発明に有用なポリイソシアナートは、１分子当り少な
くとも２つのインシアナート基を有する有機インシアナ
ートを含む。それらのポリイソシアナートは低分子量、
高分子量または中間分子量のものにすることができ、広
範囲の有機ポリイソシアナートを挙げることができる。

例えば、エチレン・ジイソシアナート、トリメチレン・
ジイソシアナート、ドデカメチレン・ジインシアナート
、ヘキサメチレン・ジイソシアナート、ヘキサメチレン
・ジインシアナート・トリマー、テトラエチレン・ジイ
ソシアナート、ペンタメチレン・ジイソシアナート、プ
ロピレン−１，２−ジイソシアナート、ｌ、４−ジイソ
シアナート・シクロヘキサン、シクロペンテン−１，３
−ジイソシアナート、ｐ−フェニレン・ジイソシアナー
ト、１−メチル・フェニレン−２，４−ジイソシアナー
ト、ナフタレン−１，４−ジイソシアナート、トルエン
・ジイソシアナート、ジフェニル−４，４−ジイソシア
ナート、ベンゼン−１，２，４−）リイソシアナート、
キシレン−１，４−ジイソシアナート、キシレン−１，
３−ジイソシアナート、４゜４−ジフェニレン・メタン
・ジイソシアナート、４．４’−ジフェニレン・プロパ
ン・ジイソシアナート、１，２，３．４−テトライソシ
アナート・ブタン、ブタン−１，２，３−）ジイソシア
ナート、ポリメチレン・ポリフェニル・イソシアナート
、および米国特許第３，３５０，３６２号および第３３
８２．２１５号に完全に開示されている少なくとも２つ
以上のイソシアナート官能性を有する伸のポリイソシア
ナートが含まれる。全ての種類のイソシアナート・プレ
ポリマーを含む事実上重合体であるポリイソシアナート
は本発明に含まれる。

２成分型エポキシ樹脂構造（又は建築）用接着剤の望ま
しい重要な特徴のいくつかを挙げると次の通シである： 成分が低ダイラタンシーと適当な処理可能粘度を有する
こと。

臨界混合比が無いこと（エポキシ樹脂成分と硬化剤成分
を混合するときの比許容差）。

混合接着剤の非垂れ性。

混合接着剤の環境高度におけるオープン・タイムがかな
り長いこと（一般に少なくとも約３０分）。

被接着基材に対して迅速な取扱い強度（３５Ｋｇ　／　
ｃＡ　）が中位の高温（約１００℃）において生じるこ
と。

基材の厳密な表面調製（浄化、引っかき、スクラッピン
グ、プライマー・コーティング、等）を必要としないこ
と。

室温から約８２℃において高利とう性および高タフの接
着剤混合体韮びに高せん断および高はく離強度。

接着剤混合体の低吸湿性。

接着剤結合の高耐熱性（約２０４℃で少なくとも１時間
）。

本発明の接着剤組成物は、構造用接着剤として必要な上
記特徴の全てを満たす。

本発明を次の代表的な実施例によってさらに説明する。

実施例１ 以下の実施例には全て接着剤を調製する次の一般的な方
法を用いた。２つの成分、すなわちエポキシ樹脂成分と
硬化剤成分を室温で適当量混合した。得られた混合チキ
ントロピー接着剤は、基材の表面をきれいな布で乾式で
ぬぐった後、３０ＣｒＩＬＸＩＯ儒×２５４順（厚さ）
のシート状基材（ガラス繊維強化、熱硬化ポリエステル
製のシート成形用コンパウンド（または５Ｍ０）ラミネ
ート）の表面間に０．９５ＣＩｒＬのビート形で付加し
た。０７６謂の最終グルー・ラインの厚さを得るために
その接着剤の上部に直径０．７６　ｍのガラス・ピード
を数個散布した後、別のシートを最初のシートの上に両
シートを２．５４ＣｒｒＬ重ねて配置した。得られた試
料は加熱装置内において１１０℃、ｏ、４ｓＫ９／ａｄ
の圧力下で３〜４分間硬化した後、１４０℃の炉内に入
れて、３０分間二次硬化させた。これらの被硬化試料か
ら２．５４ＣｒｒＬ幅のストリップに切断して試験試料
とした。このように、それぞれの接着剤試験に対して数
個のラップせん断および横衝撃試験試料を調製した。

それらの試料についてラップせん断試験を次のように行
った。

Ａ、せん断強さの試験は室温で訓示した。

Ｂ、試料を２０４℃でさらに１時間後ベーキングをした
後、室温でせん断強さを試験。

０．８２℃でせん断強さの試験を行った。

実施例２ 硬化剤成分は、ポリ（プロピレン・オキシド）トアンモ
ニアカラ調製したポリ（プロピレン・オキシド）トリ第
一アミン（Ｔ’ｅｘａｃｏ　Ｃｈｅｍｉｃａ１社よシ入
手の分子量が約３１ｏ　ｏ　）　３部３重量部、ポリ（
プロピレン・オキシド）ジ第一アミン（Ｔｅｘａｃｏ　
Ｃｈｅｍｉｃａ１社より入手の分子量が約４００）９重
量部、ビスフェノール−Ａ１２重量部、トリス（ジメチ
ル・アミノメチル）フェノール８４重量部、アミノエチ
ル・ピペラジン２重量部およびメルク３５重量部を混合
することによって調製した。その混合物を減圧下で脱ガ
スして硬化剤成分（以下、Ｈｌと記す）を得た。この硬
化剤Ｈ１の一部と、液体メチレン・ビス（フェニル・イ
ソシアナート）２重量部とを迅速に混合した。この俊化
剤成分をＨ２と呼んだ。

実姉例３ ビスフェノールＡの液体ジグリシジル・エーテル（エポ
キシ当置駒１８８）６６重量部と、カルボン酸末端ポリ
ブタジェン／アクリロニトリル（ポリマー中のアクリロ
ニトリル１８重量％）、Ｂ、Ｆ＋Ｇｏｏｄｒｉａｈから
のＨｙｃａｒゴム、８重量部とを反応させ、これをタル
ク２４．５重量部と、発煙シリカ１．５部とを混合する
ことによって、エポキシ樹脂成分を調製した。この混合
体は減圧下で脱ガスして、Ｅｌと呼んだ。

Ｅｌの一部（ａ　ｓ、　ｓ　ｇ　）と、液体メチレン・
ピツクス（フェニル・イソシアナート）　１．６１１と
を混合して、高せん断下エチレン・ジアミン０．３９と
反応させた。チキントロピーの、ペースト状材料が生成
した、そしてそれを脱ガスした。このエポキシ成分をＥ
２と呼んだ。

また、Ｅｌの一部（３５，５９）と、液体メチレン・ピ
ツクス（フェニル・イソシアナート）１．５９とを混合
して、その液体をポリ（プロピレン・オキシド）ジ第一
アミン（分子量約２　ａ　ｏ　）　１．１５Ｉと反応さ
せた。得られたチキントロピーの材料は脱ガスして、Ｅ
３と呼んだ。

Ｅｌ　　７１．９を液体メチレン・ビックス（フェニル
・イソシアナート）　３．２　ｇと混合し、得られた液
体をピペラジン０８６Ｉと反応させた。得られたチキソ
トロピーの材料を脱ガスした、そしてＥ４と呼んだ。

Ｅｌ　　７１．９を液体メチレン・ビックス（フェニル
・インシアナー）　）　１．　ｓ　ｐと混合して、ポリ
（プロピレン・オキシド）ジ第一アミン（分子量約４０
０）と反応させた。得られたチキントロピーのペースト
を脱ガスして、Ｅ５と呼んだ。

８１　３５ｐをイソホロン・ジイソシアナート２ｇと混
合して、エチレン・ジアミン０．４　Ｊ９と反応させた
。得られた材料を脱ガヌして、Ｅ６と呼んだ。

実施例４ エポキシ樹脂成分Ｅ２（１４Ｉｉ）と硬化剤Ｈ１（１ｏ
ｙ）を３０秒間混合して、チキントロピーのペースト状
材料を得た。室温におけるオープン・タイム３０分と１
１０℃での硬化時間２分以下を有するこの耐垂れ性液着
剤を使用し、実施例１の方法に従って、繊維ガラス強化
ポリエステル（ＳＭＣ）シート上の接着剤結合をさせた
。同様に、実施例３と実施例２の異なるエポキシ樹脂と
硬化剤を混合し試験した。それぞれの場合に、１００％
の基材はく離を示したラップせん断強さ試験の結果を次
表に示す。比較のために、Ｅ１エポキシ成分を同じ方法
でＨ１硬化剤成分と混合した場合、それを鉛直表面に塗
布したときに得られた接着剤には非垂れ挙動は見られな
かった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリエポキシドおよび第一または第二ポリアミンと
   反応させたポリイソシアナートから成る第１のエポキシ
   樹脂成分と、第一、第二および第三アミン、アミド・ア
   ミンおよびフェノール樹脂の混合体から成る第２の硬化
   剤成分との混合体から成る接着剤組成物。 ２、ポリエポキシドが式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の基１つ以上を有する化合物である特許請求の範囲第１
   項記載の組成物。 ３、エポキシ樹脂成分に１〜１０重量％のポリイソシア
   ナートが存在する特許請求の範囲第２項記載の組成物。 ４、エポキシ樹脂成分に、ポリイソシアナート１当量当
   り１当量以下のポリアミンが存在する特許請求の範囲第
   ３項記載の組成物。 ５、エポキシ樹脂成分がビスフエノール−Ａのジグリシ
   ジル・エーテルから成り、ポリアミンがエチレン・ジア
   ミンであり、ポリイソシアナートがメチレン・ビス（フ
   ェニル・イソシアナート）である特許請求の範囲第４項
   記載の組成物。 ６、エポキシ樹脂成分がビスフエノール−Ａのジグリシ
   ジル・エーテル、エチレン・ジアミン、ポリ（プロピレ
   ン・オキシド）ジ第一アミンおよびメチレン・ビス（フ
   ェニル・イソシアナート）から成る特許請求の範囲第４
   項記載の組成物。 ７、エポキシ樹脂成分がビスフエノール−Ａのジグリシ
   ジル・エーテル、エチレン・ジアミンおよびイソホロン
   ・ジイソシアナートから成る特許請求の範囲第４項記載
   の組成物。８、硬化剤成分がポリ（プロピレン・オキシ
   ド）トリ第三アミン、ポリ（プロピレン・オキシド）ジ
   第一アミン、トリス（ジメチル・アミノ・メチル）フェ
   ノールおよびアミノエチル・ピペラジンから成る特許請
   求の範囲第４項記載の組成物。 ９、硬化剤成分がポリ（プロピレン・オキシド）トリ第
   一アミン、ポリ（プロピレン・オキシド）ジ第一アミン
   、トリス（ジメチル・アミノ・メチル）フェノール、ア
   ミノ・エチル・ピペラジンおよびメチレン・ビス（フェ
   ニル・イソシアナート）から成る特許請求の範囲第４項
   記載の組成物。 １０、硬化剤成分がポリ（プロピレン・オキシド）トリ
   第一アミン、ポリ（プロピレン・オキシド）ジ第一アミ
   ン、トリス（ジメチル・アミノメチル）フェノールおよ
   びアミノエチル・ピペラジンから成る特許請求の範囲第
   ５項記載の組成物。 １１、硬化剤成分がポリ（プロピレン・オキシド）トリ
   第一アミン、ポリ（プロピレン・オキシド）ジ第一アミ
   ン、トリス（ジメチル・アミノ・メチル）フェノールお
   よびアミノ・エチル・ピペラジンから成る特許請求の範
   囲第６項記載の組成物。 １２、硬化剤成分がポリ（プロピレン・オキシド）トリ
   第一アミン、ポリ（プロピレン・オキシド）ジ第一アミ
   ン、トリス（ジメチル・アミノ・メチル）フェノールお
   よびアミノ・エチル・ピペラジンから成る特許請求の範
   囲第７項記載の組成物。