JPWO2019188202A1 - エポキシ接着剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、エポキシ接着剤組成物は、硬化物が硬くて脆いため、衝撃を加えると簡単に破壊されてしまうという問題があった。
また、特許文献2には、汎用エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、コアシェル型ゴム粒子、反応性希釈剤及び硬化剤を含有する接着剤組成物とすることで、粘度特性を向上させて、接着性を維持できることが開示されている。
このような問題に対しては、無機材料等の接着層改質剤を添加することで、耐久性や接着性の向上を図ることが試みられているが、長期間保管すると、接着層改質剤の凝集によって接着剤組成物の粘度が増加したり、無機材料が沈降したりして、ノズル詰まり等の工程不良の原因となることが分かった。
このため、接着性や耐久性を向上させるために、接着層改質剤を添加した場合でも、接着層改質剤を充分に分散させることができ、長期間保管後でも高い分散性を維持することを可能として、工程不良を防止しつつ、高い耐久性を維持できる接着剤組成物が求められている。
以下に本発明を詳述する。
本発明では、ポリビニルアセタール樹脂を用いることにより、接着性向上のために接着層改質剤を添加した場合でも、接着層改質剤の凝集を抑制することが可能となる。また、長期間保管後も接着層改質剤の分散性を維持することができ、接着剤の増粘を防止することができる。
このような変性ポリビニルアセタール樹脂を含有することで、エポキシ樹脂と併用した場合に、エポキシ樹脂との間で架橋構造を形成することができる。このため、架橋後に得られる架橋体は、高い機械的強度を有しつつ、適度な弾性を有するものとなる。更に、硬化収縮を緩やかにして、異種材料の接着に用いた際、それぞれの材料の収縮率の差に起因する反りや、接着部分の剥離を抑制することができる。
上記酸変性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、マレイン酸基、スルフィン酸基、スルフェン酸基、リン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、及び、それらの塩等が挙げられる。なかでも、カルボキシル基が好ましい。
上記変性ポリビニルアセタール樹脂が上記酸変性基を有する構成単位を有することにより、エポキシ樹脂との相溶性を向上させて、高い機械的強度を実現することができる。
上記直鎖状アルキレン基としては、メチレン基、ビニレン基、n−プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基等が挙げられる。
上記分岐鎖状アルキレン基としては、メチルメチレン基、メチルエチレン基、1−メチルペンチレン基、1,4−ジメチルブチレン基等が挙げられる。
上記環状アルキレン基としては、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。
なかでも、直鎖状アルキレン基が好ましく、メチレン基、ビニレン基、n−プロピレン基がより好ましく、メチレン基、ビニレン基が更に好ましい。
上記R1としては、単結合、又は、炭素数1〜5のアルキレン基であることが好ましく、単結合、又は、炭素数1〜3のアルキレン基であることがより好ましい。
上記直鎖状アルキレン基としては、例えば、例えば、メチレン基、ビニレン基、n−プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基等が挙げられる。
上記分岐鎖状アルキレン基としては、例えば、メチルメチレン基、メチルエチレン基、1−メチルペンチレン基、1,4−ジメチルブチレン基等が挙げられる。
上記環状アルキレン基としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。
なかでも、直鎖状アルキレン基が好ましく、メチレン基、ビニレン基、n−プロピレン基がより好ましく、メチレン基、ビニレン基が更に好ましい。
上記炭素数1〜10のアルキレン基としては、上記式(1−1)中、R1と同様のものが挙げられる。
上記金属原子としては、上記式(1−1)中、X1と同様のものが挙げられる。
上記炭素数1〜10のアルキレン基としては、上記式(1−1)中、R1と同様のものが挙げられる。
上記金属原子としては、上記式(1−1)中、X1と同様のものが挙げられる。
上記炭素数1〜10のアルキレン基としては、上記式(1−1)中、R1と同様のものが挙げられる。
上記金属原子としては、上記式(1−1)中、X1と同様のものが挙げられる。
また、上記酸変性基を有する構成単位を側鎖に有していてもよい。
上記酸変性基を有する構成単位の含有量が0.01モル%以上であると、エポキシ樹脂との硬化性に優れたものとすることができる。上記酸変性基を有する構成単位の含有量が10モル%以下であると、貯蔵安定性を向上させることができる。上記酸変性基を有する構成単位の含有量のより好ましい下限は0.05モル%、より好ましい上限が5.0モル%、更に好ましい上限が3.0モル%である。上記酸変性基を有する構成単位の含有量は、例えば、NMRにより測定することができる。
なお、上記変性ポリビニルアセタール樹脂の酸変性基当量は、上記変性ポリビニルアセタール樹脂の重合度、各構成単位の含有量、及び、各構成単位の分子量に基づいて、変性ポリビニルアセタール樹脂の分子量を算出し、変性ポリビニルアセタール樹脂1モル中の酸変性基の数により除することで算出することができる。
上記R8としては、水素原子、又は、炭素数1〜12のアルキル基が好ましい。
なお、アセタール基量の計算方法については、ポリビニルアセタール系樹脂のアセタール基がポリビニルアルコールの2個の水酸基をアセタール化して得られたものであることから、アセタール化された2個の水酸基を数える方法を採用する。
なお、上記ブチラール基とは、上記式(3−1)で表されるアセタール基を有する構成単位に含まれるアセタール基のうち、R8がプロピル基である場合のアセタール基である。また、上記アセトアセタール基とは、上記式(3−1)で表されるアセタール基を有する構成単位に含まれるアセタール基のうち、R8がメチル基である場合のアセタール基である。
上記平均重合度は、より好ましい下限が200、より好ましい上限が4000である。
上記ポリビニルアセタール樹脂が微粒子形状である場合、上記ポリビニルアセタール樹脂の分散径(D50)は、好ましい下限が0.1μm、より好ましい下限が0.2μm、更に好ましい下限が5.0μm、好ましい上限が100μm、より好ましい上限が90μmである。
なお、上記分散径(D50)は、例えば、レーザー回折法による粒度分布測定により測定することができる。また、上記分散径(D50)とは、上記接着層改質剤を分散媒中に分散させた後に、レーザー回折法等によって測定される粒子径であって、ある粒子径を基準として、基準となる粒子径よりも大きい粒子径と有する粒子の数と小さい粒子径を有する粒子の数とが等しくなる場合の基準となる粒子径を意味する。
また、上記変性ポリビニルアセタール樹脂を作製する方法としては、例えば、酸変性基を有する単量体と酢酸ビニルとを共重合させることによって得られたポリ酢酸ビニルをケン化し得られたポリビニルアルコールを、従来公知の方法によりアセタール化する方法が挙げられる。また、未変性のポリビニルアルコールを、従来公知の方法によりアセタール化して得られたポリビニルアセタール樹脂を後変性させることで酸変性基を導入してもよい。
すなわち、上記変性ポリビニルアセタール樹脂は、酸変性基を有するポリビニルアルコールのアセタール化物であってもよく、無変性のポリビニルアルコールのアセタール化物に酸変性基を導入したものであってもよい。
上記酸変性基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸、クロトン酸、メタクリル酸、オレイン酸等のモノカルボン酸、メチレンマロン酸、イタコン酸、2−メチレングルタル酸、2−メチレンアジピン酸、2−メチレンセバシン酸等のジカルボン酸、無水マレイン酸等やその金属塩が挙げられる。
上記水との相溶性のある有機溶媒としては、例えば、アルコール系有機溶剤を用いることができる。
上記有機溶媒としては、例えば、アルコール系有機溶剤、芳香族有機溶剤、脂肪族エステル系溶剤、ケトン系溶剤、低級パラフィン系溶剤、エーテル系溶剤、アミド系溶剤、アミン系溶剤等が挙げられる。
上記アルコール系有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール等が挙げられる。
上記芳香族有機溶剤としては、例えば、キシレン、トルエン、エチルベンゼン、安息香酸メチル等が挙げられる。
上記脂肪族エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等が挙げられる。
上記ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ベンゾフェノン、アセトフェノン等が挙げられる。
上記低級パラフィン系溶剤としては、ヘキサン、ペンタン、オクタン、シクロヘキサン、デカン等が挙げられる。
上記エーテル系溶剤としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
上記アミド系溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルテセトアミド、N−メチルピロリドン、アセトアニリド等が挙げられる。
上記アミン系溶剤としては、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、n−ブチルアミン、ジn−ブチルアミン、トリn−ブチルアミン、アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、ピリジン等が挙げられる。
これらは、単体で用いることもできるし、2種以上の溶媒を混合で用いることもできる。これらのなかでも、樹脂に対する溶解性及び精製時の簡易性の観点から、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフランが特に好ましい。
上記酸触媒は特に限定されず、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の鉱酸や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸や、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等のスルホン酸が挙げられる。これらの酸触媒は、単独で用いられてもよく、2種以上の化合物を併用してもよい。なかでも、塩酸、硝酸、硫酸が好ましく、塩酸が特に好ましい。
上記脂肪族アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、n−バレルアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、2−エチルブチルアルデヒド、2−エチルヘキシルアルデヒド、n−ヘプチルアルデヒド、n−オクチルアルデヒドオクテルアルデヒド、n−ノニルアルデヒド、n−デシルアルデヒド、アミルアルデヒド等が挙げられる。
上記芳香族アルデヒドとしては、ベンズアルデヒド、シンナムアルデヒド、2−メチルベンズアルデヒド、3−メチルベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、β−フェニルプロピオンアルデヒド等の芳香族アルデヒド等が挙げられる。
これらのアルデヒドは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。アルデヒドとしては、なかでも、アセタール化反応性に優れ、生成する樹脂に充分な内部可塑効果をもたらし、結果として良好な柔軟性を付与することができるホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、2−エチルヘキシルアルデヒド、n−ノニルアルデヒドが好ましい。また、耐衝撃性及び金属との接着性に特に優れる接着剤組成物を得られることから、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒドがより好ましい。
上記ポリビニルアセタール樹脂の含有量が0.5重量%以上であると、接着剤として用いた際に高い強靭性を発揮することができる。上記含有量が50重量%以下であると、高い接着性を発揮することができる。
上記ポリビニルアセタール樹脂の含有量は、より好ましい下限が1.0重量%、更に好ましい下限が10重量%、より好ましい上限が40重量%、更に好ましい上限が30重量%である。
上記接着層改質剤を含有することにより、得られる硬化物の強度や接着性を向上させることができる。
上記接着層改質剤としては、例えば、無機材料を用いることができる。
上記金属化合物としては、酸化物、水酸化物、窒化物、炭酸塩、硫酸塩等が挙げられる。酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化銅、酸化ニッケル等が挙げられる。水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化銅等が挙げられる。窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ガリウム等が挙げられる。炭酸塩としては、例えば、炭酸カルシウム等が挙げられる。硫酸塩としては、例えば、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム等が挙げられる。
上記炭素系物質としては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、ダイヤモンド等が挙げられる。
なかでも、金属化合物が好ましく、酸化物、炭酸塩、硫酸塩である金属化合物がより好ましく、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、硫酸バリウムが更に好ましい。
上記接着層改質剤の分散径(D50)が0.1μm以上であると、硬化物の厚み精度を向上させることができ、接着信頼性を向上させることができる。上記接着造改質剤の分散径(D50)が100μm以下であると、分散性を充分に高めることができ、粘度及び分散安定性を好適なものとすることができる。
上記接着層改質剤の分散径(D50)は、より好ましい下限が0.2μm、より好ましい上限が90μmである。
なお、上記分散径(D50)は、例えば、レーザー回折法による粒度分布測定により測定することができる。また、上記分散径(D50)とは、上記接着層改質剤を分散媒中に分散させた後に、レーザー回折法等によって測定される粒子径であって、ある粒子径を基準として、基準となる粒子径よりも大きい粒子径と有する粒子の数と小さい粒子径を有する粒子の数とが等しくなる場合の基準となる粒子径を意味する。
なお、上記分散径(D10)は、例えば、レーザー回折法による粒度分布測定により測定することができる。また、上記分散径(D10)とは、上記接着層改質剤を分散媒中に分散させた後に、レーザー回折法等によって測定される粒子径であって、個数基準の粒度分布において小さい粒子径側からの累積10%の粒子径を意味する。
なお、上記分散径(D90)は、例えば、レーザー回折法による粒度分布測定により測定することができる。また、上記分散径(D90)とは、上記接着層改質剤を分散媒中に分散させた後に、レーザー回折法等によって測定される粒子径であって、個数基準の粒度分布において小さい粒子径側からの累積90%の粒子径を意味する。
上記比重は、例えば、比重測定装置(AUW220D、島津製作所社製)等により測定することができる。
上記BET比表面積は、例えば、窒素ガスを用いた比表面積測定装置(ASAP−2000、島津製作所社製)等による測定により求めることができる。
なお、上記嵩密度は、例えば、粉体特性評価装置(パウダテスタ PT−X、ホソカワミクロン社製)により測定することができる。
なお、上記含水率は、例えば、60℃、ゲージ圧 −9.47×104Pa以下で2時間真空乾燥し、シリカゲルデシケータ内で室温まで冷却した試料を、熱重量測定装置(TG/DTA7300、日立ハイテクサイエンス社製)等を用いて測定することで確認することができる。
上記エポキシ樹脂を含有することで、加熱等によりエネルギーを印加することで架橋させることが可能となり、高い接着性を実現することができる。
上記多価フェノール類のグリシジルエーテルとしては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記多価フェノール類のグリシジルエステルとしては、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。
上記グリシジル芳香族ポリアミンとしては、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジフェニルメタンジアミン等が挙げられる。
脂肪族アルコールのグリシジルエーテルとしては、ブチルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
多価脂肪酸のグリシジルエステルとしては、ジグリシジルオキサレート、ジグリシジルマレート、ジグリシジルスクシネート、ジグリシジルグルタレート、ジグリシジルアジペート、ジグリシジルピメレート等が挙げられる。
上記エポキシ当量が上記好ましい下限以上であると、硬化不良を起こしにくく、機械的強度を充分に向上させることができる。上記エポキシ当量が上記好ましい上限以下であると、架橋点間分子量が低下し、耐熱性を向上させることができる。
上記エポキシ当量のより好ましい下限は100、より好ましい上限は600である。
なお、上記エポキシ樹脂が複数の異なるエポキシ樹脂を含む場合、上記エポキシ当量は、それぞれのエポキシ樹脂のエポキシ当量と配合割合(重量%)との積の合計により算出することができる。
上記比率が、上記下限以上、かつ、上記上限以下であると、接着剤の貯蔵安定性を損なうことなくゲル分率を向上させることができる。
上記比率は、好ましい下限が7.0、好ましい上限が120である。
上記分子量が100以上であると、架橋体の機械的強度や耐熱性を充分に向上させることができる。上記分子量が5500以下であると、架橋体が剛直になりすぎることがなく、充分な強度を有するものとすることができる。
上記分子量は200〜1000であることがより好ましい。
上記エポキシ樹脂の含有量が0.5重量%以上であると、接着性をより向上させることができる。上記含有量が99.5重量%以下であると、強靭性を向上させることができる。
上記エポキシ樹脂の含有量は、より好ましい下限が1.0重量%、より好ましい上限が90.0重量%である。
上記ポリビニルアセタール樹脂の含有量が0.5重量部以上であると、強靭性を充分なものとすることができる。上記ポリビニルアセタール樹脂の含有量が100重量部以下であると、接着性を充分なものとすることができる。
上記ポリビニルアセタール樹脂の含有量は、より好ましい下限が1.0重量部、より好ましい上限が80重量部である。
上記酸変性基の数とエポキシ基の数の比率が上記下限以上、かつ、上記上限以下であると、得られるエポキシ接着剤組成物の硬化物の耐衝撃性を向上させることができる。
なお、上記「酸変性基の数」は、本発明のエポキシ接着剤組成物中の上記変性ポリビニルアセタール樹脂の含有量、及び、酸変性基当量に基づいて算出することができる。
また、上記「エポキシ基の数」は、本発明のエポキシ接着剤組成物中の上記エポキシ樹脂の含有量、及び、エポキシ当量に基づいて算出することができる。
有機溶剤の含有量が10.0重量%以下であることにより、硬化阻害を起こしにくくすることができる。
上記ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン等が挙げられる。
上記アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等が挙げられる。
上記芳香族炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン等が挙げられる。
上記エステル類としては、例えば、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、ブタン酸メチル、ブタン酸エチル、ブタン酸ブチル、ペンタン酸メチル、ペンタン酸エチル、ペンタン酸ブチル、ヘキサン酸メチル、ヘキサン酸エチル、ヘキサン酸ブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酪酸2−エチルヘキシル等が挙げられる。
また、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、ブチルセルソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、テルピネオールアセテート、ジヒドロテルピネオールアセテート等を用いることもできる。
上記架橋剤としては、ハロヒドリン化合物、ハロゲン化合物、イソシアネート化合物、ビスアクリルアミド化合物、尿素化合物、グアニジン化合物、ジカルボン酸化合物、不飽和カルボン酸化合物、不飽和カルボン酸エステル化合物、アルデヒド化合物等が挙げられる。
上記ハロヒドリン化合物としては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン等が挙げられる。
上記ハロゲン化合物としては、例えば、1,2−ジクロロエタン、1,3−ジクロロプロパン等が挙げられる。
上記イソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
上記ビスアクリルアミド化合物としては、例えば、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−エチレンビスアクリルアミド等が挙げられる。
上記尿素化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素等が挙げられる。
上記グアニジン化合物としては、例えば、グアニジン、ジグアニド等が挙げられる。
上記カルボン酸化合物としては、例えば、シュウ酸、アジピン酸等が挙げられる。
上記不飽和カルボン酸化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
上記不飽和カルボン酸エステル化合物としては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ブチル等が挙げられる。
上記アルデヒド化合物としては、例えば、グリオキサール、グルタルアルデヒド、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒド、アジピンアルデヒド、フタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、テレフタルアルデヒド等のジアルデヒド類等が挙げられる。
これらは単独でも、あるいは2種以上を組み合わせて使用することもできる。これら架橋剤は、必要であれば、水やアルコールなどの有機溶媒に溶かして使用することもできる。
上記硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、イミダゾール化合物、芳香族アミン化合物、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられる。なかでも、ジシアンジアミドが好ましい。
硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール化合物、リン化合物、アミン化合物及び有機金属化合物等が挙げられる。なかでも、イミダゾール化合物が好ましい。
また、加熱時間も特に限定されないが、好ましい下限は5分間、好ましい上限は10時間である。加熱時間が5分間以上であると架橋を充分に進行させて、充分な強度を得ることができる。また、加熱時間が10時間以下であると上記ポリビニルアセタール樹脂の熱劣化が起こることがなく、充分な特性を発揮することができる。
ポリビニルアルコール200gを純水1800gに加え、90℃の温度で約2時間撹拌し溶解させた。この溶液を40℃に冷却し、これに濃度35重量%の塩酸150gとアセトアルデヒド75gとを添加し、液温を40℃に保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。
なお、上記ポリビニルアルコールとしては、重合度400、鹸化度97.7モル%、上記式(1−4)で表されるカルボキシル基を有する構成単位(式(1−4)中、R6が単結合、X6が水素原子、R7がメチレン基、X7が水素原子)を0.6モル%含有するポリビニルアルコールを用いた。
その後、液温を40℃のまま3時間保持して反応を完了させ、常法により中和、水洗及び乾燥を経て、ポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂をDMSO−D6(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いて分析したところ、上記式(1−4)で表されるカルボキシル基を有する構成単位(含有量:0.6モル%)を有することが確認できた。
なお、13C−NMRを用いて測定したアセタール基量、アセチル基量、水酸基量を表1に示す。また、粒度分布測定装置(マルバーン マスターサイザー3000、スペクトリス社製)を用いて、得られたポリビニルアセタール樹脂の分散径(D50)を測定した。
なお、エポキシ樹脂、接着層改質剤、硬化剤、硬化促進剤としては以下のものを用いた。
(エポキシ樹脂)
EP−1:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(jER 828、三菱化学社製、エポキシ当量190、分子量370)
EP−2:ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、EX−920、エポキシ当量176)
(接着層改質剤)
AM−1:炭酸カルシウム(CaCO3(分子量100.09)、白石工業株式会社製)
(硬化剤)
CA−1:ジシアンジアミド(三菱化学社製、DICY)
(硬化促進剤)
CA−2:イミダゾール化合物(三菱化学社製、jERキュアEMI24)
実施例1で得られたポリビニルアセタール樹脂を用い、表2に示す通りにエポキシ樹脂、接着層改質剤、硬化剤、硬化促進剤を添加した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物及び樹脂シートを作製した。
なお、接着層改質剤としては以下のものを用いた。
(接着層改質剤)
AM−2:炭酸カルシウム(CaCO3(分子量100.09)、白石工業株式会社製)
AM−3:炭酸カルシウム(CaCO3(分子量100.09)、白石工業株式会社製)
AM−4:シリカ(SiO2(分子量60.08)、日本アエロジル社製)
AM−5:シリカ(SiO2(分子量60.08)、日本アエロジル社製)
AM−6:シリカ(SiO2(分子量60.08)、日本アエロジル社製)
AM−7:硫酸バリウム(BaSO4(分子量233.38)、堺化学工業株式会社製)
AM−8:硫酸バリウム(BaSO4(分子量233.38)、堺化学工業株式会社製)
AM−9:硫酸バリウム(BaSO4(分子量233.38)、堺化学工業株式会社製)
AM−10:タルク(3MgO・4SiO2・H2O(分子量379.27)、富士タルク工業株式会社製)
AM−11:タルク(3MgO・4SiO2・H2O(分子量379.27)、富士タルク工業株式会社製)
AM−12:タルク(3MgO・4SiO2・H2O(分子量379.27)、富士タルク工業株式会社製)
AM−13:酸化チタン(TiO2(分子量79.87)、Chemours社製)
AM−14:酸化チタン(TiO2(分子量79.87)、Chemours社製)
AM−15:酸化チタン(TiO2(分子量79.87)、Chemours社製)
AM−16:酸化アルミニウム(Al2O3(分子量101.96)、日本軽金属株式会社製)
AM−17:酸化アルミニウム(Al2O3(分子量101.96)、日本軽金属株式会社製)
AM−18:酸化アルミニウム(Al2O3(分子量101.96)、日本軽金属株式会社製)
AM−19:酸化カルシウム(CaO(分子量56.08)、奥多摩工業株式会社製)
AM−20:酸化カルシウム(CaO(分子量56.08)、奥多摩工業株式会社製)
AM−21:酸化カルシウム(CaO(分子量56.08)、奥多摩工業株式会社製)
なお、粒度分布測定装置(マルバーン マスターサイザー3000、スペクトリス社製)を用いて上記接着層改質剤の分散径を測定した。また、比表面積測定装置(ASAP−2000、島津製作所社製)を用いて上記接着層改質剤のBET比表面積を測定した。更に、粉体特性評価装置(パウダテスタ PT−X、ホソカワミクロン社製)を用いて上記接着層改質剤の嵩密度を測定した。また、熱重量測定装置(TG/DTA7300、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて上記接着層改質剤の含水率を測定した。結果を表2に示した。
また、上記接着層改質剤を純水中に分散させ、純水中の接着層改質剤の分散径を確認したところ、炭酸カルシウム、シリカ、硫酸バリウム、タルク、酸化チタン、酸化アルミニウムについては、分散径の縮小は確認されず、酸化カルシウムについては分散径の縮小が確認された。
ポリビニルアルコール200gを純水1800gに加え、90℃の温度で約2時間撹拌し溶解させた。この溶液を40℃に冷却し、これに濃度35重量%の塩酸150gとアセトアルデヒド75gとを添加し、液温を40℃に保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。
なお、上記ポリビニルアルコールとしては、重合度800、鹸化度98.0モル%、上記式(1−4)で表されるカルボキシル基を有する構成単位(式(1−4)中、R6が単結合、X6が水素原子、R7がメチレン基、X7が水素原子)を0.6モル%含有するポリビニルアルコールを用いた。
その後、液温を40℃のまま3時間保持して反応を完了させ、常法により中和、水洗及び乾燥を経て、ポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂をDMSO−d6(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いて測定したアセタール基量、アセチル基量、水酸基量、酸変性基を有する構成単位の含有量を表1に示す。
ポリビニルアルコール200gを純水1800gに加え、90℃の温度で約2時間撹拌し溶解させた。この溶液を40℃に冷却し、これに濃度35重量%の塩酸150gとアセトアルデヒド75gとを添加し、液温を40℃に保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。
なお、上記ポリビニルアルコールとしては、重合度400、鹸化度89.0モル%、上記式(1−4)で表されるカルボキシル基を有する構成単位(式(1−4)中、R6が単結合、X6が水素原子、R7がメチレン基、X7が水素原子)を0.5モル%含有するポリビニルアルコールを用いた。
その後、液温を40℃のまま3時間保持して反応を完了させ、常法により中和、水洗及び乾燥を経て、ポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂をDMSO−d6(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いて測定したアセタール基量、アセチル基量、水酸基量、酸変性基を有する構成単位の含有量を表1に示す。
ポリビニルアルコール200gを純水1800gに加え、90℃の温度で約2時間撹拌し溶解させた。この溶液を40℃に冷却し、これに濃度35重量%の塩酸150gとアセトアルデヒド50gとブチルアルデヒド50gとを添加し、液温を40℃に保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。
なお、ポリビニルアルコールとしては、重合度400、鹸化度97.6モル%、上記式(1−4)で表されるカルボキシル基を有する構成単位(式(1−4)中、R6が単結合、X6が水素原子、R7がメチレン基、X7が水素原子)を2.0モル%含有するポリビニルアルコールを用いた。
その後、液温を40℃のまま3時間保持して反応を完了させ、常法により中和、水洗及び乾燥を経て、変性ポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂をDMSO−d6(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いて測定したアセタール基量、アセチル基量、水酸基量、酸変性基を有する構成単位の含有量を表1に示す。
ポリビニルアルコール200gを純水1800gに加え、90℃の温度で約2時間撹拌し溶解させた。この溶液を40℃に冷却し、これに濃度35重量%の塩酸150gとホルムアルデヒド75gとを添加し、液温を40℃に保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。
なお、ポリビニルアルコールとしては、実施例1と同様のものを用いた。
その後、液温を40℃のまま3時間保持して反応を完了させ、常法により中和、水洗及び乾燥を経て、変性ポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂をDMSO−d6(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いて測定したアセタール基量、アセチル基量、水酸基量、酸変性基を有する構成単位の含有量を表1に示す。
ポリビニルアルコール200gを純水1800gに加え、90℃の温度で約2時間撹拌し溶解させた。この溶液を40℃に冷却し、これに濃度35重量%の塩酸150gとアセトアルデヒド75gとを添加し、液温を40℃に保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。
なお、ポリビニルアルコールとしては、重合度400、鹸化度97.7モル%、上記式(1−3)で表されるカルボキシル基を有する構成単位(式(1−3)中、R4が単結合、X4が水素原子、R5が単結合、X5が水素原子)を0.6モル%含有するポリビニルアルコールを用いた。
その後、液温を40℃のまま3時間保持して反応を完了させ、常法により中和、水洗及び乾燥を経て、変性ポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂をDMSO−d6(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いて測定したアセタール基量、アセチル基量、水酸基量、酸変性基を有する構成単位の含有量を表1に示す。
ポリビニルアルコール200gを純水1800gに加え、90℃の温度で約2時間撹拌し溶解させた。この溶液を40℃に冷却し、これに濃度35重量%の塩酸150gとアセトアルデヒド75gとを添加し、液温を40℃に保持してアセタール化反応を行い、反応生成物を析出させた。
なお、上記ポリビニルアルコールとしては、重合度400、鹸化度97.7モル%、上記式(2−1)で表されるスルホン酸基を有する構成単位(式(2−1)中、R1が単結合、X1がナトリウム原子)を0.6モル%含有するポリビニルアルコールを用いた。
その後、液温を40℃のまま3時間保持して反応を完了させ、常法により中和、水洗及び乾燥を経て、ポリビニルアセタール樹脂の粉末を得た。
得られたポリビニルアセタール樹脂をDMSO−d6(ジメチルスルホキサイド)に溶解し、13C−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を用いて測定したアセタール基量、アセチル基量、水酸基量、酸変性基を有する構成単位の含有量を表1に示す。
実施例1で得られたポリビニルアセタール樹脂を用い、表2に示す通りにエポキシ樹脂、接着層改質剤、硬化剤、硬化促進剤を添加した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物及び樹脂シートを作製した。
なお、エポキシ樹脂としてはEP−1の代わりに以下のものを用いた。
(エポキシ樹脂)
EP−3:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(三菱化学社製、jER 807、エポキシ当量170)
実施例1で得られたポリビニルアセタール樹脂を用い、表2に示す通りにエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤を添加した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物及び樹脂シートを作製した。
実施例1で得られたポリビニルアセタール樹脂を用い、表2に示す通りに接着層改質剤、硬化剤、硬化促進剤を添加した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物及び樹脂シートを作製したが、以下に述べる評価が可能な測定サンプルを得ることができなかった。
表2に示す通りにエポキシ樹脂、接着層改質剤、硬化剤、硬化促進剤を添加した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物及び樹脂シートを作製した。
実施例及び比較例で得られた接着剤組成物、樹脂シートについて以下の評価を行った。結果を表3に示した。
得られた接着剤組成物について、コーンプレート型粘度計を用いて、剪断速度100s−1における接着剤組成物作製直後の粘度を測定した。
得られた接着剤組成物を、マルエム社製ねじ口試験管 NS−10に、試験管の先端からの高さが7cmになるまで添加し、50℃で12時間、及び24時間保管した。各時間保管後の溶液サンプルにおける接着層改質剤の分散状態を確認し、以下の基準で評価した。
◎:沈降物がなく、完全に分散していた。
○:発生した沈降量が1.0mm以下であった。
△:発生した沈降量が1.0mmを超えており、3.5mm以下であった。
×:発生した沈降量が3.5mmを超えていた。
ここでいう沈降量とは、相分離した接着剤組成物中の相界面と液面との距離を意味する。
得られた接着剤組成物を基材(旭化成社製「ベンコットM−3II」)上に1滴滴下し、2分間静置した後、滴下した液滴の染み込み状態を以下の基準で評価した。
◎:ほとんど染み込んでおらず、基材上に液滴が残っていた。
〇:ごく一部が染み込んでいたが、概ね基材上に液滴が残っていた。
×:ほとんど染み込んでしまい、基材上に液滴が残っていなかった。
樹脂シートのサンプル約0.1g(w1)に、トルエンとエタノールを重量比1:1で混合した溶媒40gを加え、24時間撹拌させることによって、再溶解させ、あらかじめ質量を測定した200メッシュのステンレス金網(w2)で固液分離を行った。その後ステンレス金網を取り出し、100℃、1時間真空乾燥して質量(w3)を測定し,以下の計算式でゲル分率を算出した。
ゲル分率(%)={(w3−w2)/w1}×100
得られたゲル分率について、以下の基準で評価した。
なお、ゲル分率が高い場合、硬化性に優れているといえる。
◎:80%以上
○:40%以上、80%未満
△:10%以上、40%未満
×:10%未満
得られた樹脂シートをPETフィルムから剥離し、剥離したシートについて、JIS K 7113に準拠した方法により、AUTOGRAPH(AGS−J、島津製作所社製)を用いて引張速度20mm/分の条件にて引張弾性率(MPa)、伸度(%)、降伏点応力(MPa)を測定した。
得られた接着剤組成物を各種金属基材に塗工し、170℃で30分間加熱することにより接着剤組成物を硬化させ、JIS K 6850に準拠した方法により、測定温度20℃、引張速度5mm/minの条件でせん断接着力を測定した。
金属基材としては、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS304)、SPCC鋼板を用いた。
なお、せん断接着力が高い場合、外力がかかった際にも剥がれにくく、接着力に優れているといえる。
JIS K 6854−3に準拠した方法により、得られた接着剤組成物をSPCC鋼板に塗工し、SPCC鋼板2枚を接着剤組成物により貼り合わせ、170℃で30分間加熱して接着剤組成物を硬化させた後、剥離角度180度、剥離速度200mm/minの条件で、剥離接着力を測定した。
また、同様にして作製した測定サンプルを85℃85%RHの環境下に168時間保管した後、剥離角度180度、剥離速度200mm/minの条件で、剥離接着力を測定した。
得られた接着剤組成物を型に流し込み、170℃で30分間加熱することにより樹脂硬化物を得た。得られた樹脂硬化物について、JIS K 7111に準拠した方法により、デジタル衝撃試験機DG−UB型(東洋精機製作所社製)を用いてシャルピー衝撃試験を行い、樹脂硬化物を破壊させたときのシャルピー衝撃値を測定することにより、耐衝撃性を評価した。
得られた接着剤組成物を型に流し込み、170℃で30分間加熱することにより樹脂硬化物を得た。得られた樹脂硬化物について、JIS K 7216に準拠した方法により、脆化温度試験機 型式S(東洋精機製作所社製)を用いて−45℃における樹脂硬化物破壊試験を行い、作製した試験片10本中、破壊された試験片の本数を評価することにより、耐寒性を評価した。なお、破壊された試験片の本数が少ないほど耐寒性に優れているといえる。
得られた接着剤組成物を50℃で保管した。その後、接着剤組成物をノズル内径0.16mmのルアーロック式シリンジノズルを取り付けた、テルモ社製ディスポシリンジ SS-10LZに10ml投入し、1ml/secの条件で吐出し、ノズルつまりによりノズルから吐出できなくなる保管時間を評価した。
Claims (16)
- 酸変性基を有する構成単位を有する変性ポリビニルアセタール樹脂、接着層改質剤、及び、エポキシ樹脂を含有し、
前記変性ポリビニルアセタール樹脂の酸変性基当量と前記エポキシ樹脂のエポキシ当量との比(酸変性基当量/エポキシ当量)が5.0〜150.0であり、
前記酸変性基の数とエポキシ基の数との比(酸変性基の数/エポキシ基の数)が0.0005〜0.5である
ことを特徴とするエポキシ接着剤組成物。 - 酸変性基がカルボキシル基であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ接着剤組成物。
- 変性ポリビニルアセタール樹脂は、酸変性基を有する構成単位を側鎖に有することを特徴とする請求項1又は2記載のエポキシ接着剤組成物。
- 変性ポリビニルアセタール樹脂における、酸変性基を有する構成単位の含有量が0.01〜10モル%であることを特徴とする請求項1、2又は3記載のエポキシ接着剤組成物。
- 変性ポリビニルアセタール樹脂は、アセタール基量が60〜90モル%であることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のエポキシ接着剤組成物。
- 変性ポリビニルアセタール樹脂は、平均重合度が150〜4500であることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載のエポキシ接着剤組成物。
- 変性ポリビニルアセタール樹脂は、ブチラール基量とアセトアセタール基量との比(ブチラール基量:アセトアセタール基量)が4:6〜0:10であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載のエポキシ接着剤組成物。
- 接着層改質剤は、BET比表面積が0.001〜350m2/gであることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7記載のエポキシ接着剤組成物。
- 接着層改質剤は、嵩密度が0.05〜5.0g/cm3であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載のエポキシ接着剤組成物。
- 接着層改質剤は、含水率が0.01〜3.0%であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8又は9記載のエポキシ接着剤組成物。
- 接着層改質剤は、金属化合物であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は10記載のエポキシ接着剤組成物。
- 接着層改質剤は、分散径(D50)が0.1〜100μm、分散径(D10)が0.01〜20μm、かつ、分散径(D90)が0.5〜1000μmであることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10又は11記載のエポキシ接着剤組成物。
- 変性ポリビニルアセタール樹脂は微粒子形状であり、前記変性ポリビニルアセタール樹脂の分散径(D50)と接着層改質剤の分散径(D50)との比(変性ポリビニルアセタール樹脂の分散径(D50)/接着層改質剤の分散径(D50))が0.01〜1000であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12記載のエポキシ接着剤組成物。
- 変性ポリビニルアセタール樹脂の分子量と接着層改質剤の分子量との比(変性ポリビニルアセタール樹脂の分子量/接着層改質剤の分子量)が20〜7500であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12又は13記載のエポキシ接着剤組成物。
- 構造接着剤であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13又は14記載のエポキシ接着剤組成物。
- 電子材料用接着剤であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14又は15記載のエポキシ接着剤組成物。
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