JPH08143639A - ウレタン変性エポキシ樹脂 - Google Patents
ウレタン変性エポキシ樹脂Info
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Abstract
1個以上の水酸基を有するエポキシ樹脂と、P-OH結合を
少なくとも1個有するリン化合物の酸、その塩またはそ
のエステルをエポキシ樹脂中のエポキシ基1等量に対し
てリン化合物の水酸基が0.05当量以上0.8当量以下とな
る割合で反応せしめて得られる予備縮合物[A] 100重量
部に対して、ヒドロキシ化合物と有機ポリイソシアネー
ト化合物より得られる末端イソシアネート基含有ウレタ
ンプレポリマー [B] を、[A]が含有する水酸基の当量数
の方が[B]の含有するイソシアネート基の当量数よりも
多くなるような配合で、5から60重量部の割合で反応せ
しめて得られるウレタン変性エポキシ樹脂、およびこれ
と活性有機硬化剤とを含む接着剤用樹脂組成物でる。 【効果】 鉄およびアルミニウム、亜鉛等の非鉄金属の
双方に対して、剪断強度および剥離強度等の接着強度に
優れた硬化物を得る。
Description
シ樹脂、並びに耐水性、耐薬品性および接着性に優れた
接着剤用樹脂組成物に関し、詳細には、鉄および非鉄金
属、とりわけアルミニウム、亜鉛、銅等の遷移金属に対
して、剪断強度および剥離強度等の接着強度において優
れた硬化物を与える接着剤用樹脂組成物に関するもので
ある。
ガラス、コンクリート、石材等の被着材に対して、優れ
た接着性を示すことはよく知られているが、近年、エポ
キシ樹脂系接着剤の用途拡大につれ、剥離、剪断、耐熱
接着性、耐水接着性、クリープ性、耐久性等について、
極めて高い接着性能が要求されている。
強度を有するが、例えば、構造接着等で要求される高剥
離強度や可撓性を満足するには至らない。よって、これ
らの点を高性能化させるために、エポキシ樹脂に対して
熱可塑性樹脂を化学的反応で結合させるか、あるいはブ
レンドまたはアロイ化する手法がとられている。
では、ポリヒドロキシル化合物とポリイソシアネート化
合物とから得られるウレタンプレポリマーをエポキシ樹
脂に反応せしめて得られるウレタン変性エポキシ樹脂が
開示されている。
は、高分子量および低分子量ポリヒドロキシル化合物と
ポリイソシアネート化合物からなるウレタンプレポリマ
ーにエポキシ基とヒドロキシル基とを含有する化合物を
反応させて得られるウレタン変性エポキシ樹脂が開示さ
れている。
報では、エポキシ樹脂にリン酸またはリン酸塩もしくは
リン酸エステルとの縮合物が開示されている。
は、適度な可撓性を有し、一般的な鋼板に対しては優れ
た接着性を示すものもあるが、非鉄金属に対してはいず
れも十分な接着性を発揮し得なかった。また、含リンエ
ポキシ樹脂は亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム、ステンレ
ス等の非鉄金属に対して優れた付着性を示すが、接着剤
として要求される剪断強度および剥離強度は著しく低か
った。
し、非鉄金属に対して優れた剪断強度および剥離強度を
発現し得る接着剤用エポキシ樹脂組成物を提供すること
にある。
を解決すべく鋭意研究した結果、特定エポキシ樹脂に特
定リン化合物の酸、その塩またはそのエステルを反応せ
しめて得られる縮合物に、特定ウレタンプレポリマーを
反応せしめて得られるウレタン変性エポキシ樹脂が、こ
れを活性有機硬化剤とともに樹脂組成物を構成すること
により、非鉄金属に対しても接着剤として優れた効果を
奏することを見出した。
特定のウレタンプレポリマーを反応させた後、上記特定
のリン化合物の酸、その塩またはそのエステルを反応せ
しめて得られるウレタン変性エポキシ樹脂も、上記と同
様の優れた効果を奏することを見出した。以上の知見に
基づき、本発明を完成するに至った。
上のエポキシ基と平均0.1個以上の水酸基を有するエ
ポキシ樹脂と、P−OH結合を少なくとも1個有するリ
ン化合物の酸、その塩またはそのエステルをエポキシ樹
脂中のエポキシ基1等量に対してリン化合物の水酸基が
0.02当量以上0.8当量以下となる割合で反応せし
めて得られる予備縮合物 [A] 100重量部に対して、
ヒドロキシ化合物と有機ポリイソシアネート化合物より
得られる末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマ
ー [B] を、該予備縮合物[A]が含有する水酸基の当
量数の方が該ウレタンプレポリマー[B]の含有するイ
ソシアネート基の当量数よりも多くなるような配合で、
5から60重量部の割合で反応せしめて得られるウレタ
ン変性エポキシ樹脂に関する。
シ樹脂と活性有機硬化剤とを含む接着剤用樹脂組成物に
関する。
エポキシ基と平均0.1個以上の水酸基を有するエポキ
シ樹脂に対して、ヒドロキシル化合物と有機ポリイソシ
アネートより得られる末端イソシアネート基含有ウレタ
ンプレポリマー[B]を、該エポキシ樹脂が含有する水
酸基の当量数の方が該ウレタンプレポリマー[B]の含
有するイソシアネート基の当量数よりも多くなるような
配合で、5から60重量部の割合で反応せしめて得られ
るウレタン変性エポキシ樹脂[D]を得、これにさらに
P−OH結合を少なくとも1個有するリン化合物の酸、
その塩またはそのエステルをエポキシ樹脂中のエポキシ
基1当量に対してリン化合物の水酸基が0.02当量以
上0.6当量以下となる割合で反応せしめて得られるウ
レタン変性エポキシ樹脂に関する。
脂と活性有機硬化剤とを含む接着剤樹脂組成物に関す
る。
従来の一般接着剤および構造接着剤用の樹脂組成物に比
べ、特に非鉄金属の接着において、著しく優れた剥離強
度および剪断強度を与える。
に平均2個以上のエポキシ基と平均0.1個以上の水酸
基を有するエポキシ樹脂」は、一般式:
表されるグリシジルエーテル基を含有する、置換または
非置換の二価フェノールとエピハロヒドリン、メチルエ
ピハロヒドリン、エチルエピハロヒドリンおよびジハロ
ヒドリンから選ばれた1種との反応物である。
族核を1個またはそれ以上有し、かつ芳香族核に2個の
水酸基が置換されているものをいい、単核二価フェノー
ルおよび多核二価フェノールが挙げられる
例えばレゾルシノール、ハイドロキノン、パイロカテコ
ール、フロログリシノール、ジヒドロキシナフタレン、
ジヒドロキシアントラキノンなどが挙げられる。
たは異なっていてもよく、アルキル基、例えば、メチル
基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、
好ましくは最高4個の炭素原子を持つアルキル基;ハロ
ゲン原子、即ち、塩素、臭素、妖素または弗素原子;あ
るいはアルコキシ基、例えば、メトキシ基、メトキシメ
チル基、エトキシ基、エトキシエチル基、n−ブトキシ
基、アミルオキシ基、好ましくは最高4個の炭素原子を
持つアルコキシ基である。mおよびnは、0から4まで
の整数で、同一または異なる値であることができる。R
は、1から3個の炭素原子を持つアルキレン基またはア
ルキリデン基、もしくは−CO−,−O−,−S−,−
SO−,−SO2−である。
2−ビス−(p−ヒドロキシフェニル)−プロパン、
2,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、ビス−(4
−ヒドロキシフェニル)−メタン、ビス−(4−ヒドロ
キシ−2,6−ジメチル−3−メトキシフェニル)−メ
タン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−エ
タン、2,2−ビス−(3,5−ジクロロ−4−ヒドロ
キシフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(2−イソ
プロピル−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、ビス
−(4−ヒドロキシフェニル)−スルホン、2,4’−
ジヒドロキシジフェニルスルホン、5−クロル−2,4
−ジヒドロキシジフェニルスルホン等が挙げられる。
ヒドリン、エチルエピハロヒドリン、ジハロヒドリンと
しては、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、メ
チルエピクロルヒドリン、メチルエピブロモヒドリン、
エチルエピクロルヒドリン、エチルエピブロモヒドリ
ン、ジクロルヒドリン、ジブロモヒドリンなどが挙げら
れるが、特にエピクロルヒドリンまたはメチルエピクロ
ルヒドリンを用いるのが、好ましい。
ン、メチルエピハロヒドリン、エチルエピハロヒドリン
およびジハロヒドリンから選ばれた1種との反応割合
は、前者1モルに対して、後者が1〜20モルとなるこ
とが好ましく、特に好ましくは5〜15モルで、得られ
る置換または非置換グリシジルエーテル化物のエポキシ
当量は120〜500であることが好ましい。
OH結合を有するリン化合物の酸としては、オルトリン
酸、メタリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、ポリリン酸、
ホスホン酸等が挙げられ、特にオルトリン酸が好まし
い。
リン化合物の酸の塩で、例えばカリウム、ナトリウム、
リチウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、スズ、バ
リウム等の塩が挙げられ、特にカリウム、ナトリウムの
第一リン酸塩が好ましい。
は、上記リン化合物の酸のモノまたはジエステルが好ま
しく、またこれらの内、好ましくは炭素原子数8程度ま
でのアルキルエステルまたはヒドロキシアルキルエステ
ル、例えば、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n
−ブチル、2−エチルヘキシル、ヒドロキシエチル、ヒ
ドロキシブチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシペン
チル等の基を持つものが挙げられ、特に好ましくはエチ
ル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチルのモノま
たはジエステルが挙げられる。
応は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量当たりリン化
合物の水酸基が0.02〜0.8当量、好ましくは0.
04〜0.5当量となるような割合で行い、生成した予
備縮合物(A)のエポキシ当量は1000以下とするの
が好ましい。
の酸、その塩またはそのエステルとの反応は無触媒下で
行うことができるが、塩基性触媒の存在下で行ってもよ
く、触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等
の無機アルカリ類、トリエチルアミン、トリエノールア
ミン、ジメチルアミン等の3級アミン類、イミダゾール
類、テトラメチルアンモニウムクロライドの如き4級ア
ンモニウム塩類等が挙げられる。反応温度は、50〜1
00℃で、また、反応時間は1〜5時間で行うのがよ
い。
ト基含有ウレタンプレポリマー(B)を構成するヒドロ
キシ化合物としては、二価以上のポリエーテルポリオー
ル、ポリエステルポリオール、ヒマシ油の誘導体、トー
ル油誘導体等が挙げられる。かかるポリオールの分子量
としては、500から3000が好ましい。
キシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレングリコ
ール、ポリオキシブチレングリコール、ポリテトラメチ
レングリコール等のジオール、グリセリンまたはトリメ
チロールプロパン等のプロピレングリコール付加物等の
三価ポリエーテルポリオール等が挙げられる。
これを構成する組成のうち、多価アルコールとして、例
えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエ
チレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−
ヘキサンジオール、2−メチル−1,5−ペンタンジオ
ール、2,2−ジメチル−プロパンジオール、グリセリ
ン、トリメチロールプロパン等が挙げられ、多塩基酸と
して、アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、グル
タール酸、アゼライン酸、ダイマー酸、ピロメリット酸
等が挙げられ、上記以外にラクトンポリオールも好まし
い。
用して使用することができる。
うち、イソシアネート化合物としてはトルイレンジイソ
シアネート、メチレンジフェニルジイソシアネート、ヘ
キサンジイソシナネート、イソホロンジイソシアネート
等が挙げられ、特にトルイレンジイソシアネートおよび
イソホロンジイソシアネートが好ましい。
ト化合物との組み合わせからなる末端イソシアネート基
含有ウレタンプレポリマー(B)は、そのイソシアネー
ト基含有量としては1〜15%、好ましくは2〜10%
である。
とも1個有するリン化合物の酸、その塩またはそのエス
テルとの予備縮合物(A)と、かかるウレタンプレポリ
マー(B)との反応比率はその重量比で100:5〜1
00:60、好ましくは100:10〜100:40で
ある。ただし、予備縮合物(A)が含有する水酸基の当
量数の方が、ウレタンプレポリマー(B)の含有するイ
ソシアネート基の当量数よりも多くなるような配合でな
ければならない。
℃〜140℃、さらに好ましくは70℃〜110℃であ
る。この反応は無触媒で行えるが、触媒として3級アミ
ン、オクチル酸鉛、ジブチルチンラウレート等を使用し
てもよい。エポキシ樹脂とウレタンプレポリマー[B]
との反応比率はその重量比で、100:5〜100:6
0が好ましい。望ましくは、100:10〜100:4
0がよい。ただし、ウレタンプレポリマーを完全に反応
せしめるために、エポキシ樹脂が含有する水酸基の当量
数の方が、ウレタンプレポリマーの含有するイソシアネ
ート基の当量数よりも多くなるような配合が好ましい。
0℃がよい。望ましくは70℃〜100℃が好ましい。
この反応は無触媒で行えるが、触媒として3級アミン、
オクチル酸スズ、ジブチルチンラウレート等を使用して
もよい。
レポリマー[B]を反応させ、しかる後上記特定リン化
合物を反応させて本発明のウレタン変性エポキシ樹脂を
得る手法について説明する。
レポリマー[B]との反応比率はその重量比で100:
5〜100:60、好ましくは100:10〜100:
40である。ただし、ウレタンプレポリマー[B]を完
全に反応せしめるために、上記エポキシ樹脂が含有する
水酸基の当量数の方が、ウレタンプレポリマー[B]の
含有するイソシアネート基の当量数よりも多くなるよう
な配合でなければならない。
℃〜140℃、さらに好ましくは70℃〜100℃であ
る。この反応は無触媒で行えるが、触媒として3級アミ
ン、オクチル酸スズ、ジブチルチンラウレート等を使用
してもよい。
上記リン含有化合物との反応は、エポキシ樹脂中のエポ
キシ基1当量当たりリン含有化合物の水酸基が0.02
〜0.6当量、好ましくは0.03〜0.5当量となる
ような割合で行う。
できるが、塩基性触媒の存在下で行ってもよく、触媒と
しては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アル
カリ類、トリエチルアミン、トリエノールアミン、ジメ
チルアミン等の3級アミン類、イミダゾール類、テトラ
メチルアンモニウムクロライドの如き4級アンモニウム
塩類等が挙げられる。反応温度は、50〜100℃で行
うのがよい。
ン変性エポキシ樹脂は、種々の活性有機硬化剤で架橋さ
せることにより、鋼板および特に非鉄金属に対して優れ
た剥離および剪断強度を有する硬化物を与える。
は、一般的なエポキシ樹脂硬化剤である脂肪族ポリアミ
ン、芳香族ポリアミン、ポリアミド類、酸無水物、ポリ
メルカプタンおよび潜在性硬化剤等が挙げられる。
アミドおよびその誘導体、イミダゾール類、三フッ化ホ
ウ素−アミン錯体、コハク酸ヒドラジッド等の酸ヒドラ
ジッド類、ジアミノマレオニトリルおよびその誘導体が
挙げられ、これらの硬化剤を用いて加熱硬化させること
によって得た硬化物は、特に、高い剪断および剥離強度
を示す。
エポキシ樹脂のエポキシ基の当量数に対する硬化剤の活
性水素の当量数の割合が、0.90〜1.10となるよ
うな量が好ましい。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、
例中の「部」は「重量部」を意味する。エポキシ樹脂とリン化合物との予備縮合物(A)の製造
例
デカレジンEP−4100」,旭電化工業(株)製、エ
ポキシ当量190)100部にオルトリン酸3部を混合
して、75℃で2時間反応を行い、予備縮合物(A−
1)を得た。
示す配合および反応条件にて、製造例1と同様にして合
成を行い、予備縮合物(A−2〜10)を得た。
デカレジンEP−4100」,旭電化工業(株)製、エ
ポキシ当量190)100部にオルトリン酸15部を滴
下しながら混合して65℃にて反応を行ったところ(P
−OH/エポキシ基=0.85)、ゲル化を生じてしま
った。
リマー(B)の製造例 製造例11 トルイレンジイソシアネート35部に分子量1000の
ポリオキシプロピレングリコール100部を混合し、8
5℃で3時間反応させ、イソシアネート基含有量が6.
3%であるプレポリマー(B−1)を得た。
合物とを同表に示す配合および反応条件にて、製造例1
1と同様にして合成を行い、プレポリマー(B−2〜
7)を得た。
00部を80℃に保ち、これにウレタンプレポリマー
(B−1)20部を滴下しながら加え、4時間反応を行
い、エポキシ当量が285のウレタン変性エポキシ樹脂
を得た。
す配合および反応条件にて、実施例1と同様にして合成
を行い、実施例2〜11のウレタン変性エポキシ樹脂を
得た。
デカレジンEP−4100」旭電化工業(株)製、エポ
キシ当量190)100部にウレタンプレポリマー(B
−1)を20部混合し、80℃にて4時間反応し、ウレ
タン変性エポキシ樹脂を得た。
1)100部を80℃に保ち、これに上記ウレタンプレ
ポリマー(B−1)3部を加え、4時間反応を行い、エ
ポキシ当量が210のウレタン変性エポキシ樹脂を得
た。
1)100部を80℃に保ち、これにウレタンプレポリ
マー(B−2)80部を加え、7時間反応を行い、エポ
キシ当量が210のウレタン変性エポキシ樹脂を得た。
1)100部を80℃に保ち、これにウレタンプレポリ
マー(B−1)100部を滴下しながら加え、2時間反
応を行ったが、樹脂がゲル化した。
アミド2〜9部および炭酸カルシウム50部を一緒に混
合した後、さらに三本ロールにて混練し、熱硬化性樹脂
組成物を得た。ここで、硬化剤の配合量は、その活性水
素の当量数がエポキシ樹脂の当量数に対して0.9とな
るように配合した。
試験板に対して硬化を行わしめ、各々の試料について、
剪断強度試験および剥離強度試験をそれぞれJIS試験
規格に基づいて実施した。なお、試験板として、アルミ
板(JIS A-5052P)および亜鉛メッキ鋼板を使用した。得
られた結果を下記の表4に示す。
00部とを先に三本ロールにて混練し、次いで硬化剤1
2〜40を混合した。ここで用いた硬化剤は活性水素当
量が115の変性ポリアミドアミン(旭電化工業(株)
製)で、その配合量は、その活性水素の当量数がエポキ
シ樹脂の当量数に対して1.0となるように配合した。
例1と同様の条件で各々の試料について、剪断強度試験
および剥離強度試験を実施した。得られた結果を下記の
表5に示す。
レポリマー[B]を反応させ、しかる後上記特定リン化
合物を反応させて得たウレタン変性エポキシ樹脂につい
て説明する。
リマー(B)は、上記表2に示すウレタンプレポリマー
No.B−1〜B−7のものを使用した。
プレポリマー(B−1)20部を滴下しながら加え、3
時間反応を行い、エポキシ当量が230のウレタン変性
エポキシ樹脂(D−1)を得た。
とを同表に示す配合および反応条件にて、製造例18と
同様にして合成を行い、ウレタン変性エポキシ樹脂(D
−2〜D−8)を得た。
リン酸3部を混合して55℃で2時間反応を行い、エポ
キシ当量が310の変性エポキシ樹脂を得た。
に示す配合および反応条件にて、実施例12と同様にし
て合成を行い、実施例13〜19の変性エポキシ樹脂を
得た。
キシ樹脂に対して、上記接着性試験(I)および(II)
と同様の試験を行った。得られた結果を下記の表8およ
び表9に示す。尚、参考のために、同表に上記比較例1
〜3の試験結果も併記する。
タン変性エポキシ樹脂においては、これと活性有機硬化
剤との接着剤用樹脂組成物において、鉄およびアルミニ
ウム、亜鉛、銅等の遷移金属の非鉄金属に対して、剪断
強度および剥離強度等の接着強度に優れた硬化物を得る
ことができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 分子内に平均2個以上のエポキシ基と平
均0.1個以上の水酸基を有するエポキシ樹脂と、P−
OH結合を少なくとも1個有するリン化合物の酸、その
塩またはそのエステルをエポキシ樹脂中のエポキシ基1
等量に対してリン化合物の水酸基が0.02当量以上
0.8当量以下となる割合で反応せしめて得られる予備
縮合物 [A] 100重量部に対して、ヒドロキシ化合物
と有機ポリイソシアネート化合物より得られる末端イソ
シアネート基含有ウレタンプレポリマー [B] を、該予
備縮合物[A]が含有する水酸基の当量数の方が該ウレ
タンプレポリマー[B]の含有するイソシアネート基の
当量数よりも多くなるような配合で、5から60重量部
の割合で反応せしめて得られるウレタン変性エポキシ樹
脂。 - 【請求項2】 請求項1記載のウレタン変性エポキシ樹
脂と活性有機硬化剤とを含む接着剤用樹脂組成物。 - 【請求項3】 分子内に平均2個以上のエポキシ基と平
均0.1個以上の水酸基を有するエポキシ樹脂に対し
て、ヒドロキシル化合物と有機ポリイソシアネートより
得られる末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマ
ー[B]を、該エポキシ樹脂が含有する水酸基の当量数
の方が該ウレタンプレポリマー[B]の含有するイソシ
アネート基の当量数よりも多くなるような配合で、5か
ら60重量部の割合で反応せしめて得られるウレタン変
性エポキシ樹脂[D]を得、これにさらにP−OH結合
を少なくとも1個有するリン化合物の酸、その塩または
そのエステルをエポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対
してリン化合物の水酸基が0.02当量以上0.6当量
以下となる割合で反応せしめて得られるウレタン変性エ
ポキシ樹脂。 - 【請求項4】 請求項3記載のウレタン変性エポキシ樹
脂と活性有機硬化剤とを含む接着剤用樹脂組成物。
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