JPWO2015053289A1 - コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物、その硬化物、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に用いられ得るエポキシ樹脂は、エポキシ基を有する化合物であれば特に制限されないが、本発明に用いられ得るエポキン樹脂はポリエポキシドとも言われるエポキシ樹脂であることが好ましい。前記のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビフェノール、フェノール類ノボラック等の多価フェノールとエピクロルヒドリンの付加反応生成物などのポリグリシジルエーテル、アニリン、ジアミノベンゼン、アミノフェノール、フェニレンジアミン、ジアミノフェニルエーテル等のモノアミンおよび多価アミンより誘導される多価グリシジルアミン化合物、シクロヘキシルエポキシ等の脂環式エポキシ構造を有する脂環式エポキシ樹脂、多価アルコール類とエピクロルヒドリンとの付加反応生成物、これらの一部の水素を臭素等のハロゲン元素で置換したハロゲン化エポキシ樹脂、アリルグリシジルエーテル等の不飽和モノエポキシドを含む単量体を重合して得られるホモポリマーもしくはコポリマーなどが例示される。これらは1種または2種以上の混合物であっても良い。多価フェノールより合成される多くのポリエポキシドは、例えば米国特許第4431782号に開示されている。ポリエポキシドの例としては更に、米国特許第3804735号、同第3892819号、同第3948698号、同第4014771号、及び、エポキシ樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社、昭和62年)に開示されているものが挙げられる。
前記のエポキシ樹脂の中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノールF型エポキシ樹脂は、得られる硬化物の弾性率が高く、耐熱性および接着性に優れ、比較的安価である為好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が特に好ましい。
前記ゴム変性エポキシ樹脂は、ゴムとエポキシ基含有化合物とを反応させて得た、1分子当り平均して、エポキシ基を1.1個以上有する反応生成物である。ゴムとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、水素添加ニトリルゴム(HNBR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、アクリルゴム(ACM)、ブチルゴム(IIR)、ブタジエンゴム、ポリプロピレンオキシドやポリエチレンオキシドやポリテトラメチレンオキシド等のポリオキシアルキレンなどのゴム系重合体を挙げることができる。該ゴム系重合体は、アミノ基、ヒドロキシ基、またはカルボキシル基等の反応性基を末端に有するものが好ましい。これらのゴム系重合体とエポキシ樹脂とを公知の方法により適宜の配合比にて反応させた生成物が本発明に使用されるゴム変性エポキシ樹脂である。これらの中でも、アクリロニトリル−ブタジエンゴム変性エポキシ樹脂や、ポリオキシアルキレン変性エポキシ樹脂が、得られる樹脂組成物の接着性や耐衝撃剥離接着性の観点から好ましく、アクリロニトリル−ブタジエンゴム変性エポキシ樹脂がより好ましい。なお、アクリロニトリル−ブタジエンゴム変性エポキシ樹脂は、例えば、カルボキシル基末端NBR(CTBN)とビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応により得られる。また、ポリオキシアルキレン変性エポキシ樹脂は、例えば、アミノ基末端ポリオキシアルキレンとビスフェノールA型エポキシ樹脂との反応により得られる。
ゴム変性エポキシ樹脂は、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
ウレタン変性エポキシ樹脂は、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明におけるコアシェルポリマーは、その体積平均粒子径が、0.01〜1μmであることを要し、好ましい粘度、及び、耐衝撃接着性改良効果を有するコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物を得る観点から、好ましくは0.05〜0.8μmであることである。また異なる体積平均粒子径のコアシェルポリマーの混合物であってもよく、それぞれの体積平均粒子径付近に粒子頻度のピークを有するマルチピーク型のコアシェルポリマーであってもよい。異なる体積平均粒子径のコアシェルポリマーの混合物を用いる場合、例えば、0.01〜0.20μm、好ましくは0.05〜0.15μmに体積平均粒子径を有するコアシェルポリマーと、0.10〜1.0μm、好ましくは0.15〜0.9μmに体積平均粒子径を有するコアシェルポリマーとを混合してもよい。こうした混合型又はマルチピーク型(例えば、2ピーク型)のコアシェルポリマーによれば、コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物が低粘度化し、取り扱い易くなる。
本発明におけるゴム状重合体を構成するポリマーは、架橋されているのが好ましい。架橋ゴム状重合体は、適切な溶媒に対して膨潤しうるけれども実質的には溶解しない。また、架橋ゴム状重合体はエポキシ樹脂に不溶である。ゴム状重合体又は架橋ゴム状重合体のゲル分は例えば60重量%以上、好ましくは80重量%以上であり、より好ましくは90重量%以上で、さらに好ましくは95重量%以上である。ゴム状重合体又は架橋ゴム状重合体を構成するポリマーのTgは0℃未満であり、好ましくは−10℃未満、より好ましくは−20℃未満、さらに好ましくは−40℃未満である。
また、前記ゴム状重合体は、架橋度を調節するために、多官能性単量体を含んでいても良い。多官能性単量体としては、ジビニルベンゼン、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、(イソ)シアヌル酸トリアリル、(メタ)アクリル酸アリル、イタコン酸ジアリル、フタル酸ジアリル等が例示できる。多官能性単量体の使用量はゴム状重合体全体の重量に対して10重量%以下、好ましくは5重量%以下、更に好ましくは3重量%以下である。使用量が10重量%を超えると、本発明のコアシェルポリマーが有する耐衝撃接着性改良効果が低下する傾向がある。なお多官能性単量体を使用する場合、その使用量は、ゴム状重合体全体の重量に対して0.1重量%以上、1重量%以上であってもよい。
本発明におけるシェル部は、シェル形成用単量体を重合した重合体(シェルポリマー)からなるが、本発明に係るコアシェルポリマーとエポキシ樹脂との相溶性を向上させ、本発明に係るコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物、又は、その硬化物中においてコアシェルポリマーが一次粒子の状態で分散することを可能にする役割を担う。
さらに、本発明におけるコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物に良好な耐衝撃接着性改良効果を付与するために本発明に係るシェル部のTgは、25℃未満であり、20℃未満とすることが好ましく、より好ましくは0℃未満、さらに好ましくは−20℃未満、特に好ましくは−40℃未満である。また、シェル部のTgは、単独重合体、又は、2種以上の単量体の共重合物として20℃未満で有れば特に限定されるものではない。シェル部のTgの下限は、例えば−80℃又は−70℃であってもよい。共重合物のガラス転移温度Tgnは以下に示すFOX式(数式1)で算出することが可能である。
前記シェル部は、エポキシ基を持つ単量体をその構成単位として含有する。このエポキシ基をもつ単量体は、本発明に係るコアシェルポリマーがエポキシ樹脂組成物の硬化後もその硬化物中で一次粒子の状態で分散するために、コアシェルポリマーとエポキシ樹脂とを化学結合させる観点からシェル形成用単量体の一部として使用される単量体であり、同一分子内にエチレン性不飽和二重結合とエポキシ基を有する単量体であれば、特に限定されない。例えばアリルグリシジルエーテルなどのエーテル系化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、グリシジルアルキル(メタ)アクリレートなどのエステル系化合物(特にエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル)等があげられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ基を持つ単量体の割合は、シェル部を構成する全単量体中、例えば、3〜60重量%、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜45重量%である。
また前記低Tg単量体としては、アルコキシ基又はアリールオキシ基含有アクリル酸エステルが好ましい。アルコキシ基又はアリールオキシ基含有アクリル酸エステルは、アルコキシ基又はアリールオキシ基含有メタクリル酸エステルに比べると、低温(例えば、−20〜−40℃)での耐衝撃接着性をさらに向上できる。
特に好ましい低Tg単量体は、アルコキシ基含有アクリル酸エステルである。
シェル部において、エポキシ基を持つ単量体以外の単量体として使用可能な単量体としては、上記低Tg単量体の他、メチルアクリレート、エチルアクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート、及び多官能性単量体(アリル(メタ)アクリレートなど)が挙げられる(これらをその他のビニル単量体Aという)。またエポキシ基を持つ単量体、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、多官能性単量体のいずれでもでないビニル単量体であってもよく(以下、これらをその他のビニル単量体Bという)、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、1−又は2−ビニルナフタレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン等のビニル芳香族化合物類、メチル(メタ)クリレート、エチル(メタ)クリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のアルケン類、(メタ)アクリロニトリルに代表されるシアン化ビニル化合物、(メタ)アクリルアミド、アルキルビニルエーテル等が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記コアシェルポリマー(B)のシェル部は、アルコキシ基又はアリールオキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル単位と、エポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル単位と、必要に応じて含有される他のモノマー単位とを、FOX式で計算されるガラス転移温度が25℃未満となる範囲で含有することが好ましい。
前記コアシェルポリマー(B)のシェル部は、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、メチルアクリレート、及びエチルアクリレートからなる群より選ばれる1種以上の単量体、エポキシ基を持つ単量体、並びにその他ビニル単量体Bからなることが好ましい。
より好ましくは、前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、メチルアクリレート、及びエチルアクリレートからなる群より選ばれる1種以上の単量体5〜99重量%、エポキシ基を持つ単量体1〜50重量%、並びにその他ビニル単量体B0〜50重量%からなる。より好ましくは、前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、メチルアクリレート、及びエチルアクリレートからなる群より選ばれる1種以上の単量体10〜99重量%、エポキシ基を持つ単量体1〜50重量%、並びにその他ビニル単量体B0〜50重量%からなる。さらに好ましくは、前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、メチルアクリレート、及びエチルアクリレートからなる群より選ばれる1種以上の単量体20〜99重量%、エポキシ基を持つ単量体1〜50重量%、並びにその他ビニル単量体B0〜50重量%からなる。特に好ましくは、前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、メチルアクリレート、及びエチルアクリレートからなる群より選ばれる1種以上の単量体40〜99重量%、エポキシ基を持つ単量体1〜50重量%、並びにその他ビニル単量体0〜50重量%からなる。
さらに前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、2−アルコキシエチル(メタ)アクリレート5〜99重量%、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルアルキル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上の単量体1〜50重量%、並びに、その他のビニル単量体0〜50重量%からなることも好ましい態様であり、
2−メトキシエチルアクリレート5〜99重量%、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルアルキル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上の単量体1〜50重量%、並びに、その他のビニル単量体0〜50重量%からなることも好ましい態様である。
本発明におけるコアシェルポリマーは、エポキシ樹脂組成物の硬化物中で一次粒子の状態で分散していることが好ましいが、本明細書において「一次粒子の状態で分散している」とは、コアシェルポリマー同士が互いに凝集せず、それぞれ独立して分散していることを意味し、具体的には、後述の方法で以下の(数式2)を用いて算出した粒子分散率(%)が、50%以上であることを意味する。このような粒子分散率は、前記耐衝撃接着性改良の観点から、75%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。
本発明における中間層は、コア部とシェル部の間に含み、多官能性単量体30〜100重量%、及びその他のビニル単量体0〜70重量%の重合体からなり、本発明のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の粘度を低下させる効果、前記シェルポリマーをコアシェルポリマー外壁面へ均一に存在せしめる効果、コアシェルポリマーのエポキシ樹脂への分散性を向上させる効果、の内何れかの効果を奏するものであれば、特に限定されない。多官能性単量体としては、ジビニルベンゼン、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、(イソ)シアヌル酸トリアリル、(メタ)アクリル酸アリル、イタコン酸ジアリル、フタル酸ジアリル等が例示できる。
本発明のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物を熱硬化する場合には、コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物に硬化剤を添加してもよい。かかる硬化剤としては、脂肪族ジアミンや芳香族ジアミンなどのアミン系硬化剤;無水ヘキサヒドロ無水フタル酸などの酸無水物;ノボラック型フェノール樹脂、イミダゾール化合物、3級アミン、トリフェニルホスフィン、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、ポリメルカプタン、ジシアンジアミド、二塩基酸ジヒドラジド、N,N−ジアルキル尿素誘導体、N,N−ジアルキルチオ尿素誘導体、アルキルアミノフェノール誘導体、メラミン、グアナミンなどが挙げられる。これらの硬化剤は単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。好ましい硬化剤は、アミン系硬化剤、酸無水物、N,N−ジアルキル尿素誘導体、3級アミン、イミダゾール化合物である。
本発明の樹脂組成物を、加熱により硬化しうる一液型の接着剤として使用する場合には、ジシアアンジアミドを硬化剤の主成分として使用し、更に、N,N’−ジアルキル尿素誘導体、イミダゾール化合物、3級アミン、及び、アミン系硬化剤から選択される1種以上を、硬化促進剤として少量併用することが好ましい。
本発明では、靭性、耐衝撃性、せん断接着性、及び、剥離接着性などの性能を更に向上させる目的で、(B)成分やゴム変性エポキシ樹脂やウレタン変性エポキシ樹脂以外の強化剤を、必要に応じて使用することができる。
末端に活性水素含有基を有する有機重合体の数平均分子量は、GPCで測定したポリスチレン換算分子量にて、800〜7000が好ましく、1500〜5000がより好ましく、2000〜4000が特に好ましい。
−R1−O− (1)
(式中、R1は、炭素原子数1から14の直鎖状もしくは分岐アルキレン基である。)で示される繰り返し単位を有する重合体であり、一般式(1)におけるR1は、炭素原子数1から14の、さらには2から4の、直鎖状もしくは分岐状アルキレン基が好ましい。一般式(1)で示される繰り返し単位の具体例としては、−CH2O−、−CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−、−CH2CH(C2H5)O−、−CH2C(CH3)2O−、−CH2CH2CH2CH2O−等が挙げられる。ポリエーテル系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。特に、プロピレンオキシドの繰り返し単位を50重量%以上有するプロピレンオキシド重合体を主成分とする重合体から成るものは、比較的低粘度である点から好ましい。また、テトラヒドロフランを開環重合して得られるポリテトラメチレングリコール(PTMG)は、Tgが低い為に低温特性に優れ、かつ、耐熱性が高いことから好ましい。
前記ポリイソシアネート化合物の具体例としては、トルエン(トリレン)ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族系ポリイソシアネート;イソフォロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水素化トルエンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂肪族系ポリイソシアネートなどを挙げることができる。これらの中でも、耐熱性の点から、脂肪族系ポリイソシアネートが好ましく、更に入手性の点から、イソフォロンジイソシアネートやヘキサメチレンジイソシアネートがより好ましい。
前記ブロック剤は、単独で用いても良く2種以上併用しても良い。
前記強化剤は、架橋剤の残基、鎖延長剤の残基、または、その両方を含有していてもよい。
A−(NR2−C(=O)−X)a (2)
(式中、a個のR2は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜20の炭化水素基である。aはキャップされたイソシアネート基の1分子当たりの平均数を表し、1.1個以上が好ましく、1.5〜8個がより好ましく、1.7〜6個が更に好ましく、2〜4個が特に好ましい。Xは、前記ブロック剤から活性水素原子を除いた残基である。Aは、イソシアネート末端化プレポリマーから末端イソシアネート基を除いた残基である。)で表される。
強化剤の数平均分子量は、GPCで測定したポリスチレン換算分子量にて、2000〜40000が好ましく、3000〜30000がより好ましく、4000〜20000が特に好ましい。分子量分布(重量平均分子量と数平均分子量との比)は、1〜4が好ましく、1.2〜3がより好ましく、1.5〜2.5が特に好ましい。
強化剤は単独で用いても良く2種以上併用しても良い。
本発明では、分子内に2個以上の二重結合を有するラジカル硬化性樹脂を、必要に応じて使用することができる。また、必要により、分子内に少なくとも1個の二重結合を有する分子量300未満の低分子化合物を添加することができる。前記低分子化合物は、前記ラジカル硬化性樹脂との併用により、粘度や硬化物の物性や硬化速度を調整する機能を有し、ラジカル硬化性樹脂の所謂反応性希釈剤として機能するものである。更に、本発明の樹脂組成物には、ラジカル重合開始剤を添加することができる。ここで、ラジカル重合開始剤は、温度を上げる(好ましくは、約50℃〜約150℃)と活性化される潜在的なタイプであることが好ましい。
本発明では、充填剤を、必要に応じて使用することができる。充填剤の具体例としては、ポリジメチルシロキサンで表面処理した疎水性ヒュームドシリカなどの乾式シリカ、湿式シリカ、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ドロマイトおよびカーボンブラックの如き補強性充填材;タルクやウォラストナイト等の板状フィラー;膠質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン、酸化第二鉄、アルミニウム微粉末、酸化亜鉛、活性亜鉛華等が挙げられる。また、200μmまでの平均粒子径と0.2g/ccまでの密度を有するマイクロバルーンも使用できる。粒子径は好ましくは約25〜150μmであり、密度は好ましくは約0.05〜約0.15g/ccである。市販されているマイクロバルーンとしては、Dualite Corporation製Dualite、アクゾノーベル社製Expancel、松本油脂製薬製マイクロスフェアーなどが挙げられる。
本発明のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の使用に際しては、有機過酸化物や、酸化カルシウムなどの脱水剤、アゾタイプ化学的発泡剤や熱膨張性マイクロバルーンなどの膨張剤、アラミド系パルプなどの繊維パルプ、酸化防止剤、レベリング剤、消泡剤、シランカップリング剤、帯電防止剤、難燃剤、滑剤、低収縮剤、熱可塑性樹脂、乾燥剤、分散剤、硬化促進剤、連鎖移動剤、光増感剤、還元剤、可塑剤、可撓化剤(flexibilizer)、液状ゴム(反応性/非反応性)、接着性付与剤(プライマーを含む)、染料、顔料、安定剤、紫外線吸収剤、希釈剤(反応性/非反応性)、有機溶剤などを各種製造の段階で混合することができる。
本発明のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物は、国際公開第2005/28546号パンフレットに記載の方法により調製することができる。具体的には、前記コアシェルポリマー(B)が水媒体中に分散されてなる水媒体分散液(コアシェルポリマーを含有する水性ラテックス(詳細には、乳化重合によってコアシェルポリマーを製造した後の反応混合物))を、20℃における水に対する溶解度が5重量%以上40重量%以下の有機溶媒と混合した後、さらに過剰の水と混合して、コアシェルポリマー緩凝集体を得る第1工程と、緩凝集したコアシェルポリマーを液相から分離して回収した後、再度有機溶媒と混合して、コアシェルポリマーの有機溶媒分散液を得る第2工程と、この有機溶媒分散液をさらにエポキシ樹脂と混合した後、前記有機溶媒を留去する第3工程を含んで調製されるものである。
第1工程は、20℃における水に対する溶解度が好ましくは5重量%以上で、40重量%以下(特に30重量%以下)の有機溶媒と、水性ラテックスとを混合する操作を含む。かかる有機溶媒を用いることによって、上記混合操作の後、さらに水を添加すると(後述する)相分離することとなって、再分散が可能な程度の緩やかな状態のコアシェルポリマー緩凝集体を得ることができる。
水性ラテックスと混合する有機溶媒の混合量は、水性ラテックス100重量部に対して50重量部以上(特に60重量部以上)、250重量部以下(特に150重量部以下)であることが好ましい。有機溶媒の混合量が50重量部未満の場合には、水性ラテックスに含有されるコアシェルポリマーの凝集体が生成し難くなる場合がある。また、有機溶媒の混合量が300重量部を超える場合には、その後コアシェルポリマー緩凝集体を得るために要する水量が増大して、製造効率が低下する場合がある。
第1工程は、上記水性ラテックスと有機溶媒とを混合する操作の後、さらに過剰の水を添加して混合する操作を含む。これにより、相分離することとなって、緩やかな状態コアシェルポリマーの凝集体を得ることができる。また、あわせて、水性ラテックスの調製に際して使用した水溶性の乳化剤もしくは分散剤、水溶性を有する重合開始剤、あるいは還元剤等の電解質の大半を水相に溶出させることができる。
第2工程は、緩凝集したコアシェルポリマーを液相から分離・回収して、コアシェルポリマードープを得る操作を含む。かかる操作によって、コアシェルポリマーから乳化剤等の水溶性の夾雑物を分離・除去することができる。
本発明においては、第1工程と第2工程との間に、凝集したコアシェルポリマーを液相から分離・回収し、再度20℃における水に対する溶解度が5重量%以上40重量%以下の有機溶媒と混合した後、さらに過剰の水と混合してコアシェルポリマーの緩凝集体を得る操作を1回以上行うことが好ましい。また、これによりコアシェルポリマードープ中に含まれる乳化剤等の水溶性の夾雑物の残存量をより低くすることができる。
第3工程は、第2工程で得たコアシェルポリマーの有機溶媒溶液中の有機溶媒を前記エポキシ樹脂に置換する操作を含む。かかる操作によって、コアシェルポリマーが一次粒子の状態で分散したコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物を得ることができる。また、コアシェルポリマーの凝集体に残存する水分を共沸留去することができる。
また、有機溶媒を留去する方法としては、公知の方法が適用できる。例えば、槽内に有機溶媒溶液と前記エポキシ樹脂との混合物を仕込み、加熱減圧留去する方法、槽内で乾燥ガスと上記混合物を向流接触させる方法、薄膜式蒸発機を用いるような連続式の方法、脱揮機構を備えた押出機あるいは連続式撹拌槽を用いる方法等が挙げられる。有機溶媒を留去する際の温度や所要時間等の条件は、得られるコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の品質を損なわない範囲で適宜選択することができる。また、コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物に残存する揮発分の量は、コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の使用目的に応じて問題のない範囲で適宜選択できる。
本発明の樹脂組成物は、すべての配合成分を予め配合密封保存し、塗布後加熱や光照射により硬化する一液型樹脂組成物として使用することができる。また、(A)成分を主成分とするA液と、硬化剤を含有する別途調整したB液からなる、二液型または多液型の樹脂組成物として調製しておき、該A液と該B液を使用前に混合して、使用することもできる。
本発明には、上記樹脂組成物を硬化して得られる硬化物が含まれる。ポリマー微粒子が一次粒子の状態で分散している樹脂組成物の場合には、これを硬化することによって、ポリマー微粒子が均一に分散した硬化物を容易に得ることができる。また、ポリマー微粒子が膨潤し難く、樹脂組成物の粘性が低いことから、硬化物を作業性よく得ることができる。
本発明の樹脂組成物は、任意の方法によって塗布可能である。室温程度の低温で塗布可能であり、必要に応じて加温して塗布することも可能である。
本発明の樹脂組成物は、塗布ロボットを使用してビード状またはモノフィラメント状またはスワール(swirl)状に基板上へ押出したり、コーキングガン等の機械的な塗布方法や他の手動塗布手段を用いることもできる。また、ジェットスプレー法またはストリーミング法を用いて組成物を基板へ塗布することもできる。本発明の樹脂組成物を、一方または両方の基板へ塗布し、接合しようとする基板間に組成物が配置されるよう基板同士を接触させ、硬化させることにより接合する。
本発明の樹脂組成物を使用して、様々な基板同士を接着させる場合、例えば、木材、金属、プラスチック、ガラス等を接合することができる。自動車部品を接合することが好ましく、自動車フレーム同士の接合または自動車フレームと他の自動車部品との接合がより好ましい。基板としては、冷間圧延鋼や溶融亜鉛メッキ鋼などの鋼材、アルミニウムや被覆アルミニウムなどのアルミニウム材、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、CFRPやGFRP等の複合材料、等の各種のプラスチック系基板が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、靭性に優れる為に、線膨張係数の異なる異種基材間の接合に適している。
また、本発明の樹脂組成物は、航空宇宙用の構成材、特に、外装金属構成材の接合にも使用できる。
本発明の樹脂組成物の硬化温度は、特に限定はないが、一液型樹脂組成物として使用する場合には、50℃〜250℃が好ましく、80℃〜220℃がより好ましく、100℃〜200℃が更に好ましく、130℃〜180℃が特に好ましい。二液型樹脂組成物として使用する場合には、特に限定はないが、0℃〜150℃が好ましく、10℃〜100℃がより好ましく、15℃〜80℃が更に好ましく、20℃〜60℃が特に好ましい。
本発明の樹脂組成物を自動車用接着剤として使用する場合、該接着剤を自動車部材へ施工した後、次いでコーティングを塗布し、該コーティングを焼付け・硬化するのと同時に接着剤を硬化させるのが工程短縮・簡便化の観点から好ましい。
本発明のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物は、成形材料、接着剤、構造接着剤(好ましくは、車両や航空機向けの構造用接着剤、風力発電用構造接着剤)、繊維あるいはフィラー強化複合材料、液晶パネル、OLED照明、OLEDディスプレイ等の表示機器・照明機器用封止材等の封止材料、注型材料、およびプリント配線基板用材料、ソルダーレジスト、層間絶縁膜、ビルドアップ材料、FPC用接着剤、半導体・LED等電子部品用封止材等の電気絶縁材料、ダイボンド材料、アンダーフィル、ACF、ACP、NCF、NCP等の半導体実装材料、コーティング材料、充填材、光造型材料、光学部品、インキ、トナーとして好適に使用される。
本製造例、実施例、比較例における評価方法は以下の通りである。
後述するコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物(A−1〜A−14)それぞれ20重量部にそれぞれ液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂「jER(登録商標)828EL」(商品名、三菱化学株式会社製)を80重量部、及び、ジシアンジアミド「jERキュア(登録商標)DICY7」(商品名、三菱化学株式会社製)7重量部、芳香族ジメチルウレア「Dyhard(登録商標) UR300」(商品名、AlzChem GmbH社製)1重量部を混合し、170℃で1時間硬化させた後、その硬化物を液体窒素中で割裂させ、その凍結破断面を、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JSM−6300F)を用いて倍率2万倍にて観察を行い、以下の方法による粒子分散率(%)を指標として分散状態を判定した。
得られた2万倍の走査型電子顕微鏡写真において、5cm四方のエリアを無作為に4カ所選択して、上述の方法で数式2を用いて粒子分散率(%)を算出し、その平均値を用いた。粒子分散率の評価基準は以下の通りである。
良好:粒子分散率が70%以上である。
不良:粒子分散率が70%未満である。
体積平均粒子径は、粒子径測定装置(日機装(株)製Microtrac UPA)で測定した。水性ラテックスを脱イオン水で希釈したものを測定試料として用いた。測定は、水の屈折率、及びそれぞれのゴム粒子、又は、コアシェルポリマーの屈折率を入力し、計測時間600秒、Signal Levelが0.6〜0.8の範囲内になるように試料濃度を調整して行った。
コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の粘度は、後述の方法で得た粘度測定用のエポキシ樹脂組成物をBROOKFIELD社製デジタル粘度計DV−II+Pro型を用いて測定した。粘度領域によってスピンドルCPE−41またはCPE−52を使い分け、測定温度50℃、Shear Rate10「1/s」時の粘度を測定した。
JIS K 6865に準拠して、対称くさび試験片を作製し、衝撃速度2m/秒、衝撃エネルギー50Jの条件で、23℃、及び/又は、−30℃、及び/又は、−40℃で試験を実施した。
以下の単独重合体のTg値を用い、上述の数式1に従い算出した。
ブタジエン −85℃
ジメチルシロキサン −123℃
γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン 43℃
n−ブチルアクリレート −54℃
以下の単独重合体のTg値を用い、上述の数式1に従い算出した。
スチレン 100℃
メチルメタクリレート 105℃
アクリロニトリル 97℃
グリシジルメタクリレート 46℃
2−メトキシエチルアクリレート −50℃
4−ヒドロキシブチルアクリレート −40℃
n−ブチルアクリレート −54℃
2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート −54℃
2−メトキシエチルメタクリレート 16℃
2−エトキシエチルメタクリレート −31℃
フェノキシエチルアクリレート −22℃
耐圧重合機中に、脱イオン水200重量部、リン酸三カリウム0.03重量部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)0.002重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及び、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(SDBS)1.55重量部を投入し、撹拌しつつ十分に窒素置換を行なって酸素を除いた後、ブタジエン(Bd)100重量部を系中に投入し、45℃に昇温した。パラメンタンハイドロパーオキサイド(PHP)0.03重量部、続いてナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(SFS)0.10重量部を投入し重合を開始した。重合開始から3、5、7時間目それぞれに、パラメンタンハイドロパーオキサイド(PHP)0.025重量部を投入した。また、重合開始4、6、8時間目それぞれに、EDTA0.0006重量部、及び硫酸第一鉄・7水和塩0.003重量部を投入した。重合15時間目に減圧下残存モノマーを脱揮除去して重合を終了し、ポリブタジエンゴムを主成分とするポリブタジエンゴムラテックス(R−1)を得た。得られたラテックスに含まれるポリブタジエンゴム粒子の体積平均粒子径は0.08μmであった。
耐圧重合機中に、製造例1で得たポリブタジエンゴムラテックス(R−1)を21重量部(ポリブタジエンゴム7重量部を含む)、脱イオン水185重量部、リン酸三カリウム0.03重量部、EDTA0.002重量部、及び硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部を投入し、撹拌しつつ十分に窒素置換を行なって酸素を除いた後、Bd93重量部を系中に投入し、45℃に昇温した。PHP0.02重量部、続いてSFS0.10重量部を投入し重合を開始した。重合開始から24時間目まで3時間おきに、それぞれ、PHP0.025重量部、及びEDTA0.0006重量部、及び硫酸第一鉄・7水和塩0.003重量部を投入した。重合30時間目に減圧下残存モノマーを脱揮除去して重合を終了し、ポリブタジエンゴムを主成分とするポリブタジエンゴムラテックス(R−2)を得た。得られたラテックスに含まれるポリブタジエンゴム粒子の体積平均粒子径は0.20μmであった。
脱イオン水200重量部、SDBS1.0重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸1.0重量部、平均分子量2000の末端ヒドロキシポリジメチルシロキサン97.5重量部およびγ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン2.5重量部の混合物をホモミキサーにより10000rpmで5分間撹拌後、高圧ホモジナイザーに500barの圧力下で3回通過させてシロキサンエマルジョンを調製した。このエマルジョンを速やかに温度計、撹拌器、還流冷却器、窒素流入口、モノマーと乳化剤などの副原料の添加装置を有するガラス反応器に一括して投入した。系を撹拌しながら、30℃で反応を開始させた。6時間後、23℃に冷却して20時間放置後、系のpHを炭酸水素ナトリウムで6.8に戻して重合を終了し、ポリオルガノシロキサンゴム粒子を含むラテックス(R−3)を得た。得られたラテックスに含まれるポリオルガノシロキサンゴム粒子の体積平均粒子径は0.28μmであった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、モノマーと乳化剤の添加装置を有するガラス反応器に、脱イオン水180重量部、EDTA0.002重量部、Fe0.001重量部、SFS0.04重量部およびSDBS0.5重量部を仕込み、窒素気流中で撹拌しながら45℃に昇温した。次にn−ブチルアクリレート(BA)98重量部、アリルメタクリレート(ALMA)2重量部およびクメンハイドロパーオキサイド(CHP)0.02重量部の混合物を3時間要して滴下した。また、前記のモノマー混合物の添加とともに、1重量部のSDSを5重量%濃度の水溶液にしたものを3時間にわたり連続的に追加した。モノマー混合物添加終了から1時間撹拌を続けて重合を完結し、アクリルゴム粒子を含むラテックス(R−4)を得た。得られたラテックスに含まれるアクリルゴム粒子の体積平均粒子径は0.09μmであった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、製造例1で調製したポリブタジエンゴムラテックス(R−1)250重量部(ポリブタジエンゴム粒子83重量部を含む)、及び、脱イオン水65重量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及びSFS0.2重量部を加えた後、2−メトキシエチルアクリレート(MEA)10重量部、グリシジルメタクリレート(GMA)7重量部、及び、CHP0.08重量部の混合物を110分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.04重量部を添加し、さらに1時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−1)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.10μmであった。
製造例5において、MEA10重量部、GMA7重量部に代えて、スチレン(St)6重量部、アクリロニトリル(AN)3重量部、メチルメタクリレート(MMA)1重量部、GMA7重量部、又は、MEA16.2重量部、アリルメタクリレート(ALMA)0.8重量部を用いたこと以外は、製造例5と同様にして、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−2)、(L−3)をそれぞれ得た。モノマー成分の重合転化率はいずれも99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径はいずれも0.10μmであった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、製造例1で得たポリブタジエンゴムラテックス(R−1)183重量部(ポリブタジエンゴム粒子61重量部を含む)、製造例2で得たポリブタジエンゴムラテックス(R−2)78重量部(ポリブタジエンゴム粒子26重量部を含む)、及び脱イオン水54重量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及びSFS0.2重量部を加えた後、MEA10重量部、GMA3重量部、及び、CHP0.04重量部の混合物を85分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.065重量部を添加し、さらに1時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−4)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.19μmであった。
製造例8において、MEA10重量部、GMA3重量部に代えて、MEA9重量部、MMA2重量部、GMA2重量部、又は、St7重量部、AN3重量部、GMA3重量部、又は、MMA13重量部、又は、MEA13重量部、又は、MEA12重量部、4−ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA)1重量部を用いたこと以外は、製造例8と同様にして、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−5)〜(L−9)それぞれを得た。モノマー成分の重合転化率は全て99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は全て0.19μmであった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、製造例1で得たポリブタジエンゴムラテックス(R−1)183重量部(ポリブタジエンゴム粒子61重量部を含む)、製造例2で得たポリブタジエンゴムラテックス(R−2)78重量部(ポリブタジエンゴム粒子26重量部を含む)、及び脱イオン水54重量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及びSFS0.2重量部を加えた後、中間部成分として、イソシアヌル酸トリアリル(TAIC)2重量部、及び、CHP0.07重量部を添加し60分間攪拌した。その後、シェル部成分として、MEA11.5重量部、BA0.5重量部、GMA1重量部、及び、CHP0.04重量部の混合物を85分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.065重量部を添加し、さらに1時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−10)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.19μmであった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、製造例3で得たポリオルガノシロキサンゴムラテックス(R−3)250重量部(ポリオルガノシロキサンゴム粒子83重量部を含む)、及び、脱イオン水65重量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及びSFS0.2重量部を加えた後、TAIC2重量部、及び、CHP0.07重量部を添加し60分間攪拌した。その後、MEA11重量部、GMA6重量部、及び、CHP0.05重量部の混合物を110分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.065重量部を添加し、さらに1時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−11)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.30μmであった。
製造例15において、MEA11重量部、GMA6重量部に代えて、St7重量部、AN4重量部、GMA6重量部を用いたこと以外は、製造例15と同様にして、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−12)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.30μmであった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、製造例4で調製したアクリルゴムラテックス(R−4)250重量部(アクリルゴム粒子83重量部を含む)、及び、脱イオン水65重量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及びSFS0.2重量部を加えた後、MEA11重量部、GMA6重量部、及び、CHP0.08重量部の混合物を110分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.04重量部を添加し、さらに1時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−13)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.11μmであった。
製造例17において、MEA11重量部、GMA6重量部に代えて、St7重量部、AN4重量部、GMA6重量部を用いたこと以外は、製造例17と同様にして、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−14)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.11μmであった。
30℃の1L混合槽にメチルエチルケトン(MEK)126重量部を仕込み、撹拌しながら、製造例5で得られたコアシェルポリマーの水性ラテックス(L−1)を126重量部投入した。均一に混合後、水200重量部を80重量部/分の供給速度で投入した。供給終了後、速やかに撹拌を停止し、浮上性の凝集体を含むスラリー液を得た。次に、凝集体を残し、液相350重量部を槽下部の払い出し口より排出させた。得られた凝集体にMEK150重量部を追加して混合し、コアシェルポリマーが分散した分散液を得た。この分散液に液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂「jER(登録商標)828EL」(商品名、三菱化学株式会社製、エポキシ当量184〜194)をコアシェルポリマー/エポキシ樹脂が25/75となるように添加、混合後、有機溶媒を減圧留去し、エポキシ樹脂組成物(A−1)として得た。また、同様に製造例6〜18で得られたコアシェルポリマーの水性ラテックス(L−2〜L−14)をそれぞれ用いることで、エポキシ樹脂組成物(A−2〜A−14)をそれぞれ得た。
製造例5〜18で得られたコアシェルポリマーの水性ラテックス(L−1〜L−14)それぞれ126重量部を、撹拌しながら、MEK126重量部を仕込んだ30℃の1L混合槽にそれぞれ投入した。均一に混合後、水200重量部を80重量部/分の供給速度で投入した。供給終了後、速やかに撹拌を停止し、浮上性の凝集体を含むスラリー液を得た。次に、凝集体を残し、液相350重量部を槽下部の払い出し口より排出させた。得られた凝集体にMEK150重量部を追加して混合し、コアシェルポリマーが分散した分散液をそれぞれ得た。この分散液に上記jER(登録商標)828ELをコアシェルポリマー/エポキシ樹脂が25/75、又は、45/55となるように添加、混合後、有機溶媒を減圧留去し、粘度測定用のエポキシ樹脂組成物をそれぞれ得た。
製造例19で得られた、エポキシ樹脂組成物(A−1〜A−14)の成分を、表1にまとめて示す。
製造例19で得られたエポキシ樹脂組成物(A−1)120重量部(コアシェルポリマー30重量部を含む)に上記jER(登録商標)828EL 10重量部、反応性希釈剤(グリシジルエステル化合物)として「Cardura(登録商標) E10P」(商品名、Momentive社製)10重量部、硬化剤としてジシアンジアミド「jERキュア(登録商標)DICY7」(商品名、三菱化学株式会社製)7重量部、硬化促進剤として芳香族ジメチルウレア「Dyhard(登録商標) UR300」(商品名、AlzChem GmbH社製)1重量部、シリカ「CAB−O−SIL(登録商標) TS720」(商品名、CABOT社製)3重量部、カーボンブラック「Monarch(登録商標)280」(商品名、CABOT社製)0.3重量部、炭酸カルシウム「ホワイトンSB」(商品名、白石カルシウム株式会社製)15重量部、酸化カルシウム「CML#31」(商品名、近江化学工業株式会社製)5重量部を添加し、自動公転ミキサー(シンキー社製、AR−250)で混合した後、3本ロールミルで3回混合撹拌しコアシェルポリマー含有接着組成物(B−1)を得た。
実施例1において、エポキシ樹脂組成物(A−1)に代えて、エポキシ樹脂組成物(A−4)、(A−5)、(A−10)、(A−11)、(A−13)をそれぞれ用いたこと以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー含有接着組成物(B−4)、(B−5)、(B−10)、(B−11)、(B−13)をそれぞれ得、対称くさび衝撃試験片を作製した。これらをそれぞれ実施例2〜6とした。
実施例1において、エポキシ樹脂組成物(A−1)に代えて、エポキシ樹脂組成物(A−2)、(A−3)、(A−6)、(A−7)、(A−8)、(A−9)、(A−12)、(A−14)をそれぞれ用いたこと以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー含有接着組成物(B−2)、(B−3)、(B−6)、(B−7)、(B−8)、(B−9)、(B−12)、(B−14)をそれぞれ得、対称くさび衝撃試験片を作製した。これらをそれぞれ比較例1〜8とした。
実施例1〜6、比較例1〜8の各種物性評価の結果を表2にまとめて示す。
表2に示す通り、比較例1は、実施例1と比較してエポキシ樹脂組成物の粘度が高く、また、23℃、−40℃いずれの耐衝撃接着性も低いことが分かった。比較例2は実施例1と比較してエポキシ樹脂組成物の粘度はほぼ同等ながら、23℃、−40℃いずれの耐衝撃接着性も低く、特に−40℃では全く強度が出ないことが分かった。また、コアシェルポリマーのシェル部にエポキシ基含有モノマーを使用しないため硬化時にコアシェルポリマーが一次粒子分散しないことも分かった。これに対し、実施例1は、比較例1、2と比較して、エポキシ樹脂組成物の粘度が低く、23℃、−40℃いずれの耐衝撃接着性も高いことが分かった。
表2に示す通り、比較例3は、実施例2〜4と比較してエポキシ樹脂組成物の粘度が高く、また、23℃、−40℃いずれの耐衝撃接着性も低いことが分かった。比較例4は、実施例2〜4と比較してエポキシ樹脂組成物の粘度が高く、また、23℃、−40℃いずれの耐衝撃接着性も低く、特に、−40℃では全く強度が出ないこと、及び、コアシェルポリマーのシェル部にエポキシ基含有モノマーを使用しないため硬化時にコアシェルポリマーが一次粒子分散しないことも分かった。比較例5は実施例2〜4と比較してエポキシ樹脂組成物の粘度はほぼ同等ながら、23℃での耐衝撃接着性がやや低く、−40℃での耐衝撃接着強度は全くでないこと、及び、コアシェルポリマーのシェル部にエポキシ基含有モノマーを使用しないため硬化時にコアシェルポリマーが一次粒子分散しないことも分かった。比較例6は実施例2〜4と比較してエポキシ樹脂粘度が高く、また、23℃、−40℃いずれの耐衝撃接着性も低いことが分かった。これに対し、実施例2〜4は、比較例3〜6と比較して、エポキシ樹脂組成物の粘度が低く、23℃、−40℃いずれの耐衝撃接着性も高いことが分かった。
表2に示す通り、比較例7は、実施例5と比較してエポキシ樹脂組成物の粘度が高く、また、23℃の耐衝撃接着強度が全く出ないことが分かった。これに対し、実施例5は、比較例7と比較して、エポキシ樹脂組成物の粘度が低く、23℃の耐衝撃接着性が高いことが分かった。
表2に示す通り、比較例8は、実施例6と比較してエポキシ樹脂組成物の粘度が高く、また、23℃の耐衝撃接着強度が全く出ないことが分かった。これに対し、実施例6は、比較例8と比較して、エポキシ樹脂組成物の粘度が低く、23℃の耐衝撃接着性が高いことが分かった。
温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、及びモノマーの添加装置を有するガラス反応器に、製造例1で調製したポリブタジエンゴムラテックス(R−1)90重量部(ポリブタジエンゴム粒子30重量部を含む)、製造例2で調製したポリブタジエンゴムラテックス(R−2)180重量部(ポリブタジエンゴム粒子60重量部を含む)、及び、脱イオン水65重量部を仕込み、窒素置換を行いながら60℃で撹拌した。EDTA0.004重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及びSFS0.2重量部を加えた後、MEA8.5重量部、GMA1.5重量部、及び、CHP0.05重量部の混合物を60分間かけて連続的に添加した。添加終了後、CHP0.04重量部を添加し、さらに1時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−15)を得た。モノマー成分の重合転化率は99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径は0.19μmであった。
製造例21において、MEA8.5重量部に代えて、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート(EEEA)8.5重量部、又は2−メトキシエチルメタクリレート(MEMA)8.5重量部、又は2−エトキシエチルメタクリレート(EEMA)8.5重量部、又はフェノキシエチルアクリレート(PEA)8.5重量部、又はMMA8.5重量部を用いたこと以外は、製造例21と同様にして、コアシェルポリマーを含む水性ラテックス(L−16)〜(L−20)をそれぞれ得た。モノマー成分の重合転化率はいずれも99%以上であった。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマーの体積平均粒子径はいずれも0.19μmであった。
30℃の1L混合槽にメチルエチルケトン(MEK)126重量部を仕込み、撹拌しながら、製造例21で得られたコアシェルポリマーの水性ラテックス(L−15)を126重量部投入した。均一に混合後、水200重量部を80重量部/分の供給速度で投入した。供給終了後、速やかに撹拌を停止し、浮上性の凝集体を含むスラリー液を得た。次に、凝集体を残し、液相350重量部を槽下部の払い出し口より排出させた。得られた凝集体にMEK150重量部を追加して混合し、コアシェルポリマーが分散した分散液を得た。この分散液に上記液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂「jER(登録商標)828EL」をコアシェルポリマー/エポキシ樹脂が40/60となるように添加、混合後、有機溶媒を減圧留去し、エポキシ樹脂組成物(A−15)を得た。また、同様に製造例22〜26で得られたコアシェルポリマーの水性ラテックス(L−16〜L−20)をそれぞれ用いることで、エポキシ樹脂組成物(A−16〜A−20)をそれぞれ得た。
製造例27で得られた、エポキシ樹脂組成物(A−16〜A−20)の成分を表3にまとめて示す。
実施例1において、エポキシ樹脂組成物(A−1)120重量部(コアシェルポリマー30重量部を含む)、上記jER(登録商標)828EL 10重量部に代えて、エポキシ樹脂組成物(A−15)〜(A−19)75重量部(コアシェルポリマー30重量部を含む)、上記jER(登録商標)828EL 55重量部用いたこと以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー含有接着組成物(B−15〜19)をそれぞれ得、対称くさび衝撃試験片を作製した。これらをそれぞれ実施例7〜11とした。
実施例1において、エポキシ樹脂組成物(A−1)120重量部(コアシェルポリマー30重量部を含む)、上記jER(登録商標)828EL 10重量部に代えて、エポキシ樹脂組成物(A−20)75重量部(コアシェルポリマー30重量部を含む)、上記jER(登録商標)828EL 55重量部用いたこと以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー含有接着組成物(B−20)を得、対称くさび衝撃試験片を作製した。これらをそれぞれ比較例9とした。
実施例7〜11、比較例9の23℃での耐衝撃接着性の結果を表4にまとめて示す。
これに対し、実施例7〜11は、比較例9と比較して、23℃での耐衝撃接着性が高いことが分かる。また実施例7、8、11などの結果によれば、本発明例(特にアクリル酸エステルをシェル部に用いた例)は、優れた−30℃での耐衝撃接着性を示すことも分かる。さらに実施例7、8などによれば、本発明例(特にアルコキシ基含有アクリル酸エステルをシェル部に用いた例)は、優れた低粘度特性を示すことも分かる。
Claims (10)
- エポキシ樹脂(A)100重量部、コアシェルポリマー(B)1〜100重量部を含む
コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物であって、
前記コアシェルポリマー(B)の体積平均粒子径が0.01〜1μmであり、かつ、
前記コアシェルポリマー(B)のコア部のガラス転移温度が0℃未満であり、かつ、
前記コアシェルポリマー(B)のシェル部のガラス転移温度が25℃未満であり、かつ、
前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、エポキシ基をもつ単量体を含む、コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物。 - 前記コアシェルポリマー(B)のコア部が、ジエン系単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体からなる群より選ばれる1種以上の単量体50重量%以上と、他の共重合可能なビニル単量体0重量%以上50重量%未満とから構成されるゴム弾性体;ポリシロキサンゴム系弾性体;またはそれら弾性体の混合物からなり、
前記他の共重合可能なビニル単量体が、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、不飽和酸誘導体、(メタ)アクリル酸アミド誘導体、マレイミド誘導体、及びビニルエーテル系単量体から選ばれる1種以上からなる、請求項1に記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物。 - 前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、
アルコキシ基又はアリールオキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル単位と、エポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル単位と、必要に応じて含有される他のモノマー単位とを、FOX式で計算されるガラス転移温度が25℃未満となる範囲で含有する請求項1または2に記載のコアシェル含有エポキシ樹脂組成物。 - 前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、
アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、メチルアクリレート、及びエチルアクリレートからなる群から選ばれる1種以上の単量体5〜99重量%、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルアルキル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上の単量体1〜50重量%、並びに、その他のビニル単量体0〜50重量%からなる、請求項1〜3のいずれかに記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物。 - 前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、
2−アルコキシエチル(メタ)アクリレート5〜99重量%、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルアルキル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上の単量体1〜50重量%、並びに、その他のビニル単量体0〜50重量%からなる、請求項1〜4のいずれかに記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物。 - 前記コアシェルポリマー(B)のシェル部が、
2−メトキシエチルアクリレート5〜99重量%、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、及びグリシジルアルキル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる1種以上の単量体1〜50重量%、並びに、その他のビニル単量体0〜50重量%からなる、請求項1〜5のいずれかに記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物。 - 前記コアシェルポリマー(B)のシェル部のガラス転移温度が20℃未満である請求項1〜6のいずれかに記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物。
- 前記コアシェルポリマー(B)が、
コア部とシェル部の間に中間層を含み、
その中間層が、多官能性単量体30〜100重量%、及びその他のビニル単量体0〜70重量%を含む請求項1〜7のいずれかに記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物。 - 請求項1〜8のいずれかに記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の硬化物であって、前記コアシェルポリマー(B)が硬化物中に一次粒子の状態で分散しているコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の硬化物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のコアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の製造方法であって、順に、
前記コアシェルポリマー(B)が水媒体中に分散されてなる水媒体分散液を、20℃における水に対する溶解度が5重量%以上40重量%以下の有機溶媒と混合した後、さらに過剰の水と混合して、コアシェルポリマー(B)緩凝集体を得る第1工程と、
凝集したコアシェルポリマー(B)を液相から分離・回収した後、再度有機溶媒と混合して、コアシェルポリマー(B)の有機溶媒分散液を得る第2工程と、
前記有機溶媒分散液をさらにエポキシ樹脂と混合した後、有機溶媒を留去する第3工程とを含む、コアシェルポリマー含有エポキシ樹脂組成物の製造方法。
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