KR101726955B1 - Self-healing and degradable epoxy resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 에폭시 접착제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition, and more specifically to an epoxy adhesive composition.
에폭시 접착제는 접착력과 표면 안정성에 관한 기계적 물성, 그리고 내화학성이 우수하고 경화시 수축변형이 적고 경화속도를 조절할 수 있는 특성으로 접착제, 전기, 전자부품, 그리고 문화재를 비롯한 복원 재료, 표면 코팅제, 페인트와 잉크, 제품 마감재 등 광범위하게 사용되고 있다.Epoxy adhesives are excellent in mechanical properties and chemical resistance with respect to adhesive strength and surface stability, have little shrinkage deformation during curing and can control the curing rate. They are used as adhesives, electrical parts, electronic components, Inks, and product finishes.
하지만, 에폭시 접착제의 우수한 내구성과 안정성에도 불구하고 에폭시 접착제는 취성으로 인해 주위환경과 외력으로 인한 균열이 쉽게 발생하고, 또한 에폭시 필름 내부에 형성되면 이 균열을 통해 피접착제들의 박리가 진행되므로 에폭시 접착제에 의한 고정은 유지되기 어렵다.However, despite the excellent durability and stability of the epoxy adhesive, the epoxy adhesive easily cracks due to the surrounding environment and external force due to brittleness, and when the epoxy adhesive is formed inside the epoxy film, the adhesive agent is peeled off through the crack, It is difficult to keep the fixing by the above.
또한, 에폭시 접착제는 에폭시 기능기를 갖는 주재료와 경화제로 구성되어 있는 열경화성 접착제로 일단 접착 반응이 일어나고 나면 제거가 어려우며 자연 분해가 불가능하다.In addition, the epoxy adhesive is a thermosetting adhesive composed of a main material having an epoxy functional group and a curing agent, and once the adhesive reaction has occurred, it is difficult to remove and it is impossible to decompose spontaneously.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 균열을 자가-치유할 수 있으면서도 분해가능한 에폭시 접착제 조성물을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an epoxy adhesive composition capable of self-healing and decomposing cracks.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the technical matters mentioned above, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 에폭시 수지 조성물를 제공한다. 상기 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 및 하기 화학식 1로 표시되는 망상결합된 헤미아미날기들을 구비하는 유기젤 첨가제를 함유한다. 상기 경화제는 그의 반응성 경화기의 당량수가 상기 에폭시 수지 내 에폭사이드기의 당량수의 0.8 내지 1.2배가 되도록 함유될 수 있다. 상기 유기젤 첨가제는 상기 에폭시 수지와 상기 경화제의 합계 중량부를 100으로 할 때 0.1 내지 60 중량부로 함유될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided an epoxy resin composition. The epoxy resin composition contains an organic gel additive comprising an epoxy resin, a curing agent, and network-bonded hemicyclic groups represented by the following formula (1). The curing agent may be contained such that the equivalent number of reactive reactive curing groups thereof is 0.8 to 1.2 times the equivalent number of epoxide groups in the epoxy resin. The organic gel additive may be contained in an amount of 0.1 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the epoxy resin and the curing agent.
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, R들은 서로에 관계없이 하기 화학식 2로 나타낸 화합물들 중 어느 하나이고,In the general formula (1), R is any one of the compounds represented by the following general formula (2)
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서, R1, R2, 및 R3은 서로에 관계없이 C2-C4의 선형 알킬기, C3-C4의 분지형 알킬기, 또는 실릴기이고, n은 2 내지 6이고, n+m은 2 내지 12이다.In
본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 수지 조성물은 상기 화학식 1과 같은 망상결합된 헤미아미날(hemiaminal)기들을 갖는 유기젤 첨가제를 함유함에 따라, 절단후 재접착이 가능한 자기-치유특성을 나타내며 또한 산처리 구체적으로 pH 3 미만의 산처리를 통해 분해 또한 가능할 수 있다.The epoxy resin composition according to an embodiment of the present invention contains an organic gel additive having network-bonded hemiaminal groups as shown in Formula 1, thereby exhibiting a self-healing property capable of re-adhesion after cutting Acid treatment It may also be possible to decompose through acid treatment, specifically with a pH of less than 3.
도 1은 유기 젤 첨가제 제조예들 1 및 2에 따른 유기젤을 나타낸 사진이다.
도 2는 비교예 2, 및 제조예들 9 내지 12에 따른 에폭시 접착제 조성물들의 점도를 나타낸 그래프이다.
도 3a 및 3b는 자가-치유 확인 실험 과정을 촬영한 사진들이다.
도 4는 비교예 1, 및 제조예들 1 내지 8에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 2, 및 제조예들 9 내지 12에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 제조예들 1 내지 5에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 재접착 전과 후의 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 제조예들 10 및 11에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 재접착 전과 후의 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 에폭시 접착 필름 분해 실험예의 진행 과정 중에 촬영한 사진들이다.1 is a photograph showing an organic gel according to Production Examples 1 and 2 of Organic Gel Additives.
2 is a graph showing the viscosity of the epoxy adhesive compositions according to Comparative Example 2 and Production Examples 9 to 12.
FIGS. 3A and 3B are photographs showing a self-healing confirmation experiment process.
4 is a graph showing the tensile strengths of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Comparative Example 1 and Production Examples 1 to 8. Fig.
Fig. 5 is a graph showing the tensile strengths of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Comparative Example 2 and Production Examples 9 to 12. Fig.
FIG. 6 is a graph showing tensile strengths before and after re-bonding of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Production Examples 1 to 5. FIG.
FIG. 7 is a graph showing tensile strengths before and after re-bonding of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Production Examples 10 and 11. FIG.
8 is a photograph taken during the progress of the epoxy adhesive film decomposition experiment example.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms.
본 명세서에서 "Cx 내지 Cy"라고 기재한 경우에는, 탄소수 x와 탄소수 y 사이의 모든 정수에 해당하는 수의 탄소수를 갖는 경우도 함께 기재된 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 고분자 화합물의 반복기(repeating unit)의 반복횟수를 나타내는 n 및 m은 별도의 정의가 없는 한 해당 범위 내의 어떤 값이라도 가질 수 있는 것으로 해석되어야 한다.When "Cx to Cy" is described in the present specification, the case where the number of carbon atoms corresponding to all the integers between the number of carbon atoms x and the number of carbon atoms y is also to be interpreted as described. In the present specification, n and m, which represent the number of repetition times of the repeating unit of the polymer compound, should be interpreted as having any value within the range unless otherwise defined.
에폭시 수지 조성물Epoxy resin composition
본 실시예에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 및 하기 화학식 1로 표시되는 망상결합된 헤미아미날(hemiaminal)기들을 구비하는 유기젤 첨가제를 함유할 수 있다. 상기 경화제는 그의 반응성 경화기의 당량수가 상기 에폭시 수지 내 에폭사이드기의 당량수의 약 0.8 내지 1.2배가 되도록 함유될 수 있다. 또한, 상기 유기젤 첨가제는 상기 에폭시 수지와 상기 경화제의 합계 중량부를 100으로 할 때, 0.1 내지 60 중량부로 함유될 수 있다. 이러한 에폭시 수지 조성물은 접착제 조성물로 사용될 수 있고 상온 경화형 접착제 조성물일 수 있다.The epoxy resin composition according to the present embodiment may contain an organic gel additive having an epoxy resin, a curing agent, and network-bonded hemiaminal groups represented by the following formula (1). The curing agent may be contained such that the equivalent number of reactive reactive curing groups thereof is about 0.8 to 1.2 times the equivalent number of epoxide groups in the epoxy resin. The organic gel additive may be contained in an amount of 0.1 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the epoxy resin and the curing agent. Such an epoxy resin composition may be used as an adhesive composition and may be a room temperature curing type adhesive composition.
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, R들은 서로에 관계없이 하기 화학식 2로 나타낸 화합물들 중 어느 하나일 수 있다.In the above formula (1), Rs may be any of the compounds represented by the following general formula (2), regardless of each other.
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서, R1, R2, 및 R3은 서로에 관계없이 C2-C4의 선형 알킬기, C3-C4의 분지형 알킬기, 또는 실릴기일 수 있고, n은 2 내지 6일 수 있고, n+m은 2 내지 12일 수 있다. 다시 말해서, 상기 화학식 1에서 R들은 서로에 관계없이 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리부틸렌옥사이드, 폴리실록산, 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, R들이 폴리프로필렌옥사이드인 경우에는 상기 에폭시 수지 조성물의 인장강도 또는 모듈러스가 다른 경우들에 비해 더욱 향상될 수 있다.In
다른 예에서, 상기 화학식 1의 R들은 서로에 관계없이 하기 화학식 3으로 나타낸 화합물들 중 어느 하나일 수 있다.In another example, R in the formula (1) may be any of the compounds represented by the following formula (3), independently of each other.
[화학식 3](3)
상기 화학식 3에서, R1 및 R3은 서로에 관계없이 C2-C4의 선형 알킬기, C3-C4의 분지형 알킬기, 또는 실릴기일 수 있고, n은 2 내지 6일 수 있다. 다만, R1이 C3-C4의 분지형 알킬기인 경우에는 상기 에폭시 수지 조성물의 인장강도 또는 모듈러스가 다른 경우들에 비해 더욱 향상될 수 있다.In
구체적으로, 상기 화학식 1에서, R들은 하기 화학식들 3a 내지 3e로 나타낸 화합물들 중 어느 하나일 수 있다.Specifically, in the above formula (1), Rs may be any one of the compounds represented by the following formulas (3a) to (3e).
[화학식 3a][Chemical Formula 3]
[화학식 3b](3b)
[화학식 3c][Chemical Formula 3c]
[화학식 3d](3d)
[화학식 3e][Formula 3e]
상기 화학식들 3a 내지 3e에서, n은 2 내지 6일 수 있고, 화학식 3e에서, R′ 및 R″는 서로에 관계없이 수소 또는 C1-C4의 알킬기일 수 있다.In the above formulas 3a to 3e, n may be 2 to 6, and in Formula 3e, R 'and R " may be hydrogen or a C1-C4 alkyl group, regardless of each other.
상기 에폭시 수지는 에폭시기를 2개 이상 함유하는 고분자 화합물로서, 비스페놀계 에폭시 수지 일 예로서, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 등; 아미노 페놀계 에폭시 수지; 플루오렌계 에폭시 수지; 실록산계 에폭시 수지; 지환식 에폭시 수지; 또는 수소첨가 비스페놀계 에폭시 수지(hydrogenated bisphenol epoxy resin) 일 예로서, 수소첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지 또는 수소첨가 비스페놀 F형 에폭시 수지일 수 있다. 이 중에서도 황변성이 억제된 수소첨가 비스페놀계 에폭시 수지 또는 지환식 에폭시 수지가 사용될 수 있다.The epoxy resin is a macromolecular compound containing two or more epoxy groups, and examples thereof include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins and the like; Aminophenolic epoxy resins; Fluorene-based epoxy resin; Siloxane-based epoxy resins; Alicyclic epoxy resins; Or a hydrogenated bisphenol epoxy resin, for example, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin or hydrogenated bisphenol F type epoxy resin. Of these, a hydrogenated bisphenol-based epoxy resin or an alicyclic epoxy resin in which sulfur-modified is suppressed can be used.
상기 경화제는 2개 이상의 아민기를 갖는 폴리아민, 구체적으로 폴리에테르 백본에 2개 이상의 아민기가 결합된 폴리에테르폴리아민 또는 사이클로핵산 백본에 2개 이상의 사이클로헥산폴리아민일 수 있다. 상기 폴리아민계 경화제는 다이아민 또는 트라이아민일 수 있다. 이러한 경화제는 상온 경화를 가능하게 하므로, 문화재 등 고온의 열에 의한 열화가 염려될 수 있는 피접착재에 적용될 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 폴리에틸렌옥사이드다이아민, 폴리부틸렌옥사이드다이아민, 폴리프로필렌옥사이드다이아민, 사이클로헥산다이아민, 또는 이들의 조합일 수 있다.The curing agent may be a polyether polyamine having two or more amine groups bonded to a polyamine having two or more amine groups, specifically, a polyether backbone, or two or more cyclohexane polyamines in a cyclic nucleic acid backbone. The polyamine-based curing agent may be a diamine or a triamine. Such a curing agent enables curing at room temperature, and thus can be applied to an adhesive material which may be deteriorated by heat at a high temperature such as cultural property. Specifically, the curing agent may be polyethylene oxide diamine, polybutylene oxide diamine, polypropylene oxide diamine, cyclohexanediamine, or a combination thereof.
상기 사이클로헥산다이아민은 하기 화학식 4로 나타낼 수 있다.The cyclohexanediamine may be represented by the following general formula (4).
[화학식 4][Chemical Formula 4]
상기 화학식 4에서, R은 C1 내지 C3의 알킬기, L1 및 L2는 서로에 관계없이 C1 내지 C3의 알킬기, n은 0 내지 4의 정수, m과 l은 서로에 관계없이 0 내지 2의 정수일 수 있다.In the formula (4), R is an alkyl group of C1 to C3, L1 and L2 are independently C1 to C3 alkyl groups, n is an integer of 0 to 4, and m and l may be an integer of 0 to 2 .
상기 사이클로헥산다이아민은 일 예로서, 1,2-사이클로헥산다이아민, 1,4-사이클로헥산다이아민, 1,3-사이클로헥산다이아민, 1,1-사이클로헥산다이아민, 4-메틸사이클로헥산-1,3-다이아민, 또는 3-아미노메틸-3,5,5-트라이메틸-사이클로헥산아민(이소포론다이아민, isophorone diamine)일 수 있다. 이와 같이, 경화제로서 사이클로헥산다이아민을 사용한 경우에는 상기 유기젤 첨가제를 첨가하더라도 인장강도가 감소하지 않고 오히려 증가할 수 있다.Examples of the cyclohexanediamine include 1,2-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1,1-cyclohexanediamine, 4-methylcyclo Hexane-1,3-diamine, or 3-aminomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexaneamine (isophorone diamine). As described above, when cyclohexanediamine is used as the curing agent, the tensile strength can be increased rather than decreased even when the organic gel additive is added.
상기 에폭시 수지 조성물은 용매를 더 함유할 수 있다. 이 경우 용매는 0.01 내지 10 중량부로 함유될 수 있다. 상기 용매는 극성 비양자성 용매, 일 예로서 카보닐기를 갖는 아세톤 또는 NMP(N-methyl pyrrolidone)일 수 있다. 이러한 극성 비양자성 용매는 상기 유기젤 첨가제 내 헤미아미날(hemiaminal)기의 수소 결합을 유도할 수 있다.The epoxy resin composition may further contain a solvent. In this case, the solvent may be contained in an amount of 0.01 to 10 parts by weight. The solvent may be a polar aprotic solvent, such as acetone or NMP (N-methyl pyrrolidone) having a carbonyl group. Such a polar aprotic solvent may induce hydrogen bonding of a hemiaminal group in the organic gel additive.
상기 에폭시 수지 조성물은 0.1 내지 10 중량부의 희석제를 더 포함할 수 있다. 상기 희석제는 부틸글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르와 같은 지방족글리시딜에테르 또는 페닐글리시딜에테르, O-크레실글리시딜에테르와 같은 방향족글리시딜에테르일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The epoxy resin composition may further contain 0.1 to 10 parts by weight of a diluent. The diluent may be an aliphatic glycidyl ether such as butyl glycidyl ether or 2-ethylhexyl glycidyl ether or an aromatic glycidyl ether such as phenyl glycidyl ether or O-cresyl glycidyl ether, But is not limited thereto.
상기 에폭시 수지 조성물은 0.1 내지 10 중량부의 무기물 충전제를 더 포함할 수 있다. 상기 무기물 충전제는 탄산칼슘, 탈크, 점토, 및 실리카로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The epoxy resin composition may further include 0.1 to 10 parts by weight of an inorganic filler. The inorganic filler may be at least one selected from the group consisting of calcium carbonate, talc, clay, and silica, but is not limited thereto.
이러한 에폭시 수지 조성물은 상기 화학식 1과 같은 망상결합된 헤미아미날(hemiaminal)기를 갖는 유기젤 첨가제를 함유함에 따라, 절단후 재접착이 가능한 자기-치유특성을 나타내며 또한 산처리 구체적으로 pH 3 미만의 산처리를 통해 분해 또한 가능할 수 있다.Such an epoxy resin composition contains an organic gel additive having a network-bonded hemiaminal group as shown in
에폭시 수지 조성물 제조방법Method for producing epoxy resin composition
상기 화학식 1에 나타낸 유기젤 첨가제를 제조할 수 있다.The organic gel additive shown in
유기젤 첨가제는 하기 화학식 5로 나타낸 다이아민, 파라포름알데히드(paraformaldehyde), 및 용매를 혼합하면서 열처리하여 형성할 수 있다.The organic gel additive may be formed by heat treatment while mixing diamine, paraformaldehyde and a solvent represented by the following formula (5).
[화학식 5][Chemical Formula 5]
상기 화학식 5에서, R1, R2, 및 R3은 서로에 관계없이 C2-C4의 선형 알킬기, C3-C4의 분지형 알킬기, 또는 실릴기일 수 있고, n은 2 내지 6일 수 있고, n+m은 2 내지 12일 수 있다. 경우에 따라서, m은 0일 수 있다. 다시 말해서, 화학식 5의 다이아민들은 폴리에틸렌옥사이드다이아민, 폴리프로필렌옥사이드다이아민, 폴리부틸렌옥사이드다이아민, 폴리실록산다이아민, 또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 폴리프로필렌옥사이드다이아민을 사용하는 경우 후술하는 에폭시 수지 조성물의 인장강도 또는 모듈러스가 더욱 향상될 수 있다.In
구체적으로, 상기 화학식 5의 화합물은 하기 화학식 6으로 나타낼 수 있다.Specifically, the compound of formula (5) may be represented by the following formula (6).
[화학식 6][Chemical Formula 6]
상기 화학식 6에서, R1 및 R3은 서로에 관계없이 C2-C4의 선형 알킬기, C3-C4의 분지형 알킬기, 또는 실릴기일 수 있고, n은 2 내지 6일 수 있다. 다만, R1이 C3-C4의 분지형 알킬기인 경우에는 후술하는 에폭시 수지 조성물의 인장강도 또는 모듈러스가 더욱 향상될 수 있다.In
더욱 구체적으로, 상기 화학식 5의 화합물은 하기 화학식 6a 내지 6e로 나타낼 수 있다. More specifically, the compound of formula (5) may be represented by the following formulas (6a) to (6e).
[화학식 6a][Chemical Formula 6a]
[화학식 6b][Formula 6b]
[화학식 6c][Chemical Formula 6c]
[화학식 6d][Chemical formula 6d]
[화학식 6e][Formula 6e]
상기 화학식들 6a 내지 6e에서, n은 2 내지 6일 수 있고, 화학식 6e에서, R′ 및 R″는 서로에 관계없이 수소 또는 C1-C4의 알킬기일 수 있다.In the above formulas 6a to 6e, n may be 2 to 6, and in formula 6e, R 'and R " may be hydrogen or a C1-C4 alkyl group, regardless of each other.
상기 용매는 극성 비양자성 용매일 수 있다. 상기 열처리는 약 20 내지 100도(℃), 구체적으로 약 20 내지 60도(℃)의 온도에서 수행할 수 있다.The solvent may be polar aprotic solvents. The heat treatment may be performed at a temperature of about 20 to 100 degrees Celsius, specifically about 20 to 60 degrees Celsius degrees.
에폭시 수지, 경화제, 및 상기 유기젤 첨가제를 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 만들 수 있다. 이 때, 상기 경화제는 그의 반응성 경화기의 당량수가 상기 에폭시 수지 내 에폭사이드기의 당량수의 약 0.8 내지 1.2배가 되도록 함유될 수 있다. 또한, 상기 유기젤 첨가제는 상기 에폭시 수지와 상기 경화제의 합계 중량부를 100으로 할 때, 0.1 내지 60 중량부로 함유될 수 있다.An epoxy resin, a curing agent, and the organic gel additive may be mixed to prepare an epoxy resin composition. At this time, the curing agent may be contained such that the equivalent number of the reactive curing unit thereof is about 0.8 to 1.2 times the equivalent number of epoxide groups in the epoxy resin. The organic gel additive may be contained in an amount of 0.1 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the epoxy resin and the curing agent.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples will be given to facilitate understanding of the present invention. It should be understood, however, that the following examples are for the purpose of promoting understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
<유기 젤 첨가제 제조예 1>≪ Organic gel additive preparation example 1 >
폴리프로필렌옥사이드다이아민(제프아민 D230) 0.3g과 파라포름알데히드(HCHO) 0.097g을 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 2ml에 녹여 상온에서 교반하였다. 24시간 반응 후에 투명한 유기 젤이 형성된 것을 확인하였다.0.3 g of polypropylene oxide diamine (Jeff amine D230) and 0.097 g of paraformaldehyde (HCHO) were dissolved in 2 ml of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and stirred at room temperature. After 24 hours of reaction, it was confirmed that a transparent organic gel was formed.
<유기 젤 첨가제 제조예 2>≪ Organic gel additive preparation example 2 >
폴리프로필렌옥사이드다이아민(제프아민 D230) 0.3g과 파라포름알데히드(HCHO) 0.097g을 NMP 2ml에 녹여 50℃에서 교반하였다. 12시간 반응 후에 투명한 유기 젤이 형성된 것을 확인하였다.0.3 g of polypropylene oxide diamine (Jeff amine D230) and 0.097 g of paraformaldehyde (HCHO) were dissolved in 2 ml of NMP and stirred at 50 캜. After 12 hours of reaction, it was confirmed that a transparent organic gel was formed.
<유기 젤 첨가제 제조예 3>≪ Organic gel additive preparation example 3 >
분자량이 2000인 폴리에틸렌옥사이드다이아민 0.3g과 파라포름알데히드(HCHO) 0.02g을 NMP 2ml에 녹여 50℃에서 교반하였다. 12시간 반응 후에 투명한 유기 젤이 형성된 것을 확인하였다.0.3 g of polyethylene oxide diamine having a molecular weight of 2000 and 0.02 g of paraformaldehyde (HCHO) were dissolved in 2 ml of NMP and stirred at 50 캜. After 12 hours of reaction, it was confirmed that a transparent organic gel was formed.
도 1은 유기 젤 첨가제 제조예들 1 및 2에 따른 유기젤을 나타낸 사진이다.1 is a photograph showing an organic gel according to Production Examples 1 and 2 of Organic Gel Additives.
도 1을 참조하면, 제조예들 1 및 2에 따른 유기젤들은 투명 젤의 형상을 가지며 이들이 담겨진 시약병이 거꾸로 배치되더라도 흘러내리지 않는 것을 볼 수 있다. 반면, 제조예 3에 따른 유기젤은 제조예들 1 및 2에 따른 유기젤들에 비해 흐름성이 컸다. 이는 다이아민 화합물의 차이에 기인한 것으로 이해되었다.Referring to FIG. 1, the organic gels according to Preparation Examples 1 and 2 have a shape of transparent gel, and even if the vial containing the vials is arranged upside down, it can be seen that they do not flow down. On the other hand, the organic gel according to Production Example 3 had greater flow than the organic gels according to Production Examples 1 and 2. It was understood that this was due to the difference of the diamine compounds.
<에폭시 접착제 조성물 제조예들 1 내지 8>≪ Epoxy adhesive composition production examples 1 to 8 >
용기 내에 HBA(hydrogenated Bisphenol A) 에폭시 수지 50.0g과 제프아민(Jeffamine) D230 12.6g을 넣고 600rpm으로 10분간 저어주어 접착제를 준비하였다. 여기에, 유기 젤 첨가제 제조예 1에 따라 제조된 유기젤을 하기 표 1에 기재된 대로 첨가한 후 10분 동안 저어주고 진공 오븐에서 10분 동안 탈기하였다.50.0 g of HBA (hydrogenated bisphenol A) epoxy resin and 12.6 g of Jeffamine D230 were placed in a container and stirred at 600 rpm for 10 minutes to prepare an adhesive. Here, the organic gel prepared according to Organic Gel Additive Preparation Example 1 was added as shown in Table 1 below, stirred for 10 minutes, and degassed in a vacuum oven for 10 minutes.
<에폭시 접착제 조성물 제조예들 9 내지 12>≪ Epoxy adhesive composition production examples 9 to 12 >
용기 내에 HBA(hydrogenated Bisphenol A) 에폭시 수지 50.0g과 IPDA(Isophonone diamine) 9.35g을 넣고 600rpm으로 10분간 저어주어 접착제를 준비하였다. 여기에, 유기 젤 첨가제 제조예 1에 따라 제조된 유기젤을 하기 표 1에 기재된 대로 첨가한 후 10분 동안 저어주고 진공 오븐에서 10분 동안 탈기하였다.50.0 g of HBA (hydrogenated bisphenol A) epoxy resin and 9.35 g of IPDA (Isophonone diamine) were placed in a container and stirred at 600 rpm for 10 minutes to prepare an adhesive. Here, the organic gel prepared according to Organic Gel Additive Preparation Example 1 was added as shown in Table 1 below, stirred for 10 minutes, and degassed in a vacuum oven for 10 minutes.
<에폭시 접착제 조성물 비교예 1>≪ Epoxy adhesive composition Comparative Example 1 >
용기 내에 HBA(hydrogenated Bisphenol A) 에폭시 수지 50.0g과 제프아민(Jeffamine) D230 12.6g을 넣고 600rpm으로 10분간 저어주어 접착제 조성물을 준비하였다.50.0 g of HBA (hydrogenated bisphenol A) epoxy resin and 12.6 g of Jeffamine D230 were placed in a container and stirred at 600 rpm for 10 minutes to prepare an adhesive composition.
<에폭시 접착제 조성물 비교예 2>≪ Epoxy adhesive composition Comparative Example 2 >
용기 내에 HBA(hydrogenated Bisphenol A) 에폭시 수지 50.0g과 IPDA(Isophonone diamine) 9.35g을 넣고 600rpm으로 10분간 저어주어 접착제 조성물을 준비하였다. 50.0 g of HBA (hydrogenated bisphenol A) epoxy resin and 9.35 g of IPDA (Isophonone diamine) were placed in a container and stirred at 600 rpm for 10 minutes to prepare an adhesive composition.
조성물Epoxy adhesive
Composition
(에폭시 수지와 경화제의 합계 중량에 대한 중량%)Organic Gel Additive Content
(% By weight based on the total weight of epoxy resin and curing agent)
(폴리프로필렌옥사이드 다이아민)Jeff Amin D230
(Polypropylene oxide diamine)
도 2는 비교예 2, 및 제조예들 9 내지 12에 따른 에폭시 접착제 조성물들의 점도를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the viscosity of the epoxy adhesive compositions according to Comparative Example 2 and Production Examples 9 to 12.
도 2를 참조하면, 유기젤의 첨가에 의해 점도가 감소하는 것을 알 수 있다. 이와 같은 점도의 감소는 피착재료의 내부로 접착제가 침투를 용이하게 하므로 접착강도 향상을 가져올 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the viscosity decreases as the organic gel is added. Such reduction of the viscosity facilitates penetration of the adhesive into the inside of the adhering material, which can lead to an improvement in adhesion strength.
<자가-치유 확인을 위한 실험예><Experimental Example for Confirmation of Self-Healing>
에폭시 접착제 조성물 제조예들을 통해 얻은 각 에폭시 접착제 조성물을 실리콘 몰드에 부어 접착제 막대들을 제조하였다. 이 때, 각 제조예에서 염료를 넣지 않은 무색의 접착제 막대와 붉은 염료를 넣은 접착제 막대를 제조하였다. 상기 에폭시 접착제 막대 제조예 3을 통해 얻은 무색 접착제 막대와 붉은색 접착제 막대를 제조 5일 후에 각각 길이 1cm로 잘라 서로 접촉하도록 소정압력을 가하여 고정시킨 후, 상온과 50℃에서 2시간 동안 열처리하였다.Epoxy Adhesive Compositions Each epoxy adhesive composition obtained through the preparation examples was poured into a silicone mold to produce adhesive rods. At this time, in each production example, a colorless adhesive rod containing no dye and an adhesive rod containing a red dye were prepared. A colorless adhesive rod and a red adhesive rod obtained through the above epoxy adhesive rod preparation example 3 were cut to a length of 1 cm each after 5 days of manufacture, fixed with a predetermined pressure so as to be in contact with each other, and then heat-treated at room temperature and 50 ° C for 2 hours.
도 3a 및 3b는 자가-치유 확인 실험 과정을 촬영한 사진들이다.FIGS. 3A and 3B are photographs showing a self-healing confirmation experiment process.
도 3a 및 3b를 참조하면, 에폭시 접착제 막대 제조예 3을 통해 얻은 에폭시 접착제 막대들을 절단한 후 절단된 막대들을 접촉하도록 소정압력을 가하여 고정한 후 상온에서 열처리한 경우(도 3a)와 이들을 50℃에서 열처리한 경우(도 3b) 모두에서 절단된 막대들이 다시 접착된 것을 알 수 있다. 그러나, 에폭시 접착제 막대 비교예 1을 통해 얻은 에폭시 접착제 막대들은 재접착이 불가능하였다. 이로부터, 본원 에폭시 접착제 조성물은 망상결합된 헤미아미날기들을 갖는 유기젤 첨가제를 함유함에 따라 재접착이 가능한 자가-치유 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.3A and 3B, after epoxy adhesive rods obtained through Epoxy Adhesive Rod Production Example 3 were cut, they were fixed with a predetermined pressure so as to contact the cut rods, and then heat-treated at room temperature (FIG. 3A) It can be seen that the bars cut in all cases (Fig. 3B) were again bonded. However, the epoxy adhesive rods obtained through the epoxy adhesive rod Comparative Example 1 were not re-adhered. From this, it can be seen that the epoxy adhesive composition of the present invention has a self-healing property that can be re-adhered by containing an organic gel additive having network-bonded hemiamyl groups.
<에폭시 접착 필름 인장강도 실험예><Tensile strength test example of epoxy adhesive film>
130 x 25.4 x 2 mm 크기의 스테인레스 패널을 준비하고 접착면을 60번 사포로 처리하였다. 이 후, 접착면 상에 제조예들 1 내지 12, 그리고 비교예들 1 및 2에 따른 접착제 조성물들을 가로 25.4 mm, 세로 13 mm, 및 두께 0.2 mm로 도포하여 접착제 필름을 형성한 후, 인스트론을 이용하여 2mm/min의 속도로 인장강도를 측정하였다.A stainless steel panel having a size of 130 x 25.4 x 2 mm was prepared and the adhesive side was sanded with 60 times. Thereafter, the adhesive compositions according to Production Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 were applied on the adhesive surface with a width of 25.4 mm, a length of 13 mm, and a thickness of 0.2 mm to form an adhesive film, The tensile strength was measured at a rate of 2 mm / min.
도 4는 비교예 1, 및 제조예들 1 내지 8에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 인장강도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the tensile strengths of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Comparative Example 1 and Production Examples 1 to 8. Fig.
도 4를 참조하면, 접착제 조성물 내에 유기젤이 함유된 경우 인장강도는 감소하지만 유기젤이 12wt% 이상 함유된 경우에는 인장강도의 추가적인 감소는 나타나지 않았다.Referring to FIG. 4, when the organic gel is contained in the adhesive composition, the tensile strength is reduced. However, when the organic gel is contained in an amount of 12 wt% or more, no further decrease in tensile strength is exhibited.
도 5는 비교예 2, 및 제조예들 9 내지 12에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 인장강도를 나타낸 그래프이다.Fig. 5 is a graph showing the tensile strengths of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Comparative Example 2 and Production Examples 9 to 12. Fig.
도 5를 참조하면, 접착제 조성물 내에 유기 젤이 함유된 경우 인장강도가 오히려 증가한 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that the tensile strength is increased when the organic gel is contained in the adhesive composition.
도 4 및 도 5의 결과로부터, 제조예들 9 내지 12에 따른 접착제 조성물들 즉, 경화제로서 IPDA(사이클로헥산을 백본으로한 다이아민) 경화제를 사용한 접착제 조성물들이, 제조예들 1 내지 8에 따른 접착제 조성물들 즉, 경화제로서 폴리프로필렌다이아민 경화제를 사용한 접착제 조성물들에 비해, 유기젤을 첨가하더라도 인장강도가 증가한 것을 알 수 있는데, 이로부터 사이클로헥산을 백본으로한 다이아민 경화제를 사용한 경우 유기 젤과의 상호작용이 더 우수한 것으로 예측되었다.4 and 5, the adhesive compositions according to Production Examples 9 to 12, that is, the adhesive compositions using IPDA (diamine with a backbone of cyclohexane) as a curing agent, were prepared according to Production Examples 1 to 8 Compared to adhesive compositions using adhesive compositions, that is, polypropylene diamine curing agents as curing agents, it has been found that tensile strength is increased even when an organic gel is added. From this, it can be seen that when a diamine curing agent using cyclohexane as a backbone is used, Were expected to be better.
<에폭시 접착 필름을 자가-치유한 후 인장강도 실험예>≪ Experimental Example of Tensile Strength after Self-Healing of Epoxy Adhesive Film &
상기 에폭시 접착 필름 인장강도 실험예를 마친 시편들에서 에폭시 접착 필름을 스테인레스 패널로부터 탈착한 후 다시 이들 둘이 접촉되도록 소정의 압력을 가하여 고정한 상태로 상온에서 2일 동안 열처리한 후, 인스트론을 이용하여 2mm/min의 속도로 인장강도를 측정하였다.Tensile Strength of Epoxy Adhesive Film The epoxy adhesive film was removed from a stainless steel panel in the test pieces after the experiment, and heat-treated at room temperature for 2 days while being fixed with a predetermined pressure so that the two were in contact with each other. The tensile strength was measured at a rate of 2 mm / min.
도 6은 제조예들 1 내지 5에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 재접착 전과 후의 인장강도를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing tensile strengths before and after re-bonding of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Production Examples 1 to 5. FIG.
도 6을 참조하면, 재접착 후 인장강도는 재접착 전에 비해 다소 떨어진 것을 알 수 있지만 여전히 상당한 값의 인장 강도를 나타냄을 알 수 있다. 반면, 유기 젤을 함유하지 않은 비교예 1에 따른 접착제 조성물을 사용하여 형성한 접착제 필름의 경우 재접착 처리 후에는 접착력을 전혀 보이지 않았다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the tensile strength after re-bonding is slightly lower than that before re-bonding, but still shows a significant value of tensile strength. On the other hand, in the case of the adhesive film formed using the adhesive composition of Comparative Example 1 containing no organic gel, no adhesive force was observed after the re-bonding treatment.
도 7은 제조예들 10 및 11에 따른 접착제 조성물들을 사용하여 형성한 접착제 필름들의 재접착 전과 후의 인장강도를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing tensile strengths before and after re-bonding of the adhesive films formed using the adhesive compositions according to Production Examples 10 and 11. FIG.
도 7을 참조하면, 재접착 후 인장강도는 재접착 전에 비해 다소 떨어졌지만 여전히 상당한 값의 인장 강도를 나타냄을 알 수 있다. 반면, 유기 젤을 함유하지 않은 비교예 2에 따른 접착제 조성물을 사용하여 형성한 접착제 필름의 경우 재접착 처리 후에는 접착력을 전혀 보이지 않았다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the tensile strength after re-bonding is somewhat lower than before re-bonding, but still shows a significant value of tensile strength. On the other hand, in the case of the adhesive film formed using the adhesive composition according to Comparative Example 2 containing no organic gel, no adhesive force was observed after the re-bonding treatment.
<에폭시 접착 필름 분해 실험예>≪ Experimental Example of Epoxy Adhesive Film Disassembly &
제조예 3에 따른 에폭시 접착제 조성물을 사용하여 두께 1.18mm의 필름을 제조한 후, 이 필름을 0.5M 황산 수용액에 30일 동안 담가두었다.A film having a thickness of 1.18 mm was prepared using the epoxy adhesive composition according to Production Example 3, and the film was immersed in a 0.5 M aqueous sulfuric acid solution for 30 days.
도 8은 에폭시 접착 필름 분해 실험예의 진행 과정 중에 촬영한 사진들이다.8 is a photograph taken during the progress of the epoxy adhesive film decomposition experiment example.
도 8을 참조하면, 유기 젤을 9wt% 함유한 제조예 3에 따른 에폭시 접착제 조성물을 사용한 필름은 0.5M의 황산 수용액에 24시간 담근 후에는 시료의 표면과 내부에 손상이 가고 두께가 1.44mm로 22% 팽윤되어 분해특성을 보이고 있음을 알 수 있다. 30일이 경과한 후에는 초음파 처리한 결과 접착제 필름이 완전히 분해되었다. 이로부터, 유기젤을 함유한 접착제 조성물은 산처리시 분해 가능함을 알 수 있다.8, the film using the epoxy adhesive composition according to Preparation Example 3 containing 9 wt% of organic gel was damaged in the surface and inside of the sample after being dipped in a 0.5 M sulfuric acid aqueous solution for 24 hours, and the thickness thereof was 1.44 mm 22% swelling, indicating decomposition characteristics. After 30 days, the adhesive film was completely decomposed by ultrasonic treatment. From this, it can be seen that the adhesive composition containing an organic gel can be decomposed by acid treatment.
Claims (7)
상기 경화제는 하기 화학식 4로 나타낸 사이클로헥산다이아민이고, 그의 반응성 경화기의 당량수가 상기 에폭시 수지 내 에폭사이드기의 당량수의 0.8 내지 1.2배가 되도록 함유되고,
상기 유기젤 첨가제는 상기 에폭시 수지와 상기 경화제의 합계 중량부를 100으로 할 때 0.1 내지 60 중량부로 함유된 에폭시 수지 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R들은 서로에 관계없이 하기 화학식 3c 및 3d로 나타낸 화합물들 중 어느 하나이고,
[화학식 3c]
[화학식 3d]
상기 화학식들 3c 및 3d에서, n은 2 내지 6이고,
[화학식 4]
상기 화학식 4에서, R은 C1 내지 C3의 알킬기, L1 및 L2는 서로에 관계없이 C1 내지 C3의 알킬기, n은 0 내지 4의 정수, m과 l은 서로에 관계없이 0 내지 2의 정수이다.An organic gel additive comprising an epoxy resin, a curing agent, and network-bonded hemicyclic groups represented by the following formula (1)
Wherein the curing agent is cyclohexanediamine represented by the following general formula (4), the equivalent number of reactive reactive curing groups is 0.8 to 1.2 times the equivalent number of epoxide groups in the epoxy resin,
Wherein the organic gel additive is contained in an amount of 0.1 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the epoxy resin and the curing agent,
[Chemical Formula 1]
In the above formula (1), R is any one of the compounds represented by the following formulas (3c) and (3d) independently of each other,
[Chemical Formula 3c]
(3d)
In the above formulas 3c and 3d, n is 2 to 6,
[Chemical Formula 4]
In the formula (4), R is an alkyl group of C1 to C3, L1 and L2 are independently C1 to C3 alkyl groups, n is an integer of 0 to 4, and m and l are integers of 0 to 2,
0.01 내지 10 중량부의 극성 비양자성 용매를 더 함유하는 에폭시 수지 조성물.The method according to claim 1,
0.01 to 10 parts by weight of a polar aprotic solvent.
상기 극성 비양자성 용매는 아세톤 또는 NMP(N-methyl pyrrolidone)인 에폭시 수지 조성물.3. The method of claim 2,
Wherein the polar aprotic solvent is acetone or NMP (N-methyl pyrrolidone).
상기 유기젤, 에폭시 수지, 및 하기 화학식 4의 사이클로헥산 다이아민을 혼합하는 단계를 포함하는 에폭시 수지 조성물 제조방법:
[화학식 6c]
[화학식 6d]
상기 화학식들 6c 및 6d에서, n은 2 내지 6이고,
[화학식 4]
상기 화학식 4에서, R은 C1 내지 C3의 알킬기, L1 및 L2는 서로에 관계없이 C1 내지 C3의 알킬기, n은 0 내지 4의 정수, m과 l은 서로에 관계없이 0 내지 2의 정수이다.Forming an organic gel by mixing at least one of the compounds represented by the following formulas (6c) and (6d) with diamine, paraformaldehyde, and a solvent; And
And mixing the organic gel, the epoxy resin, and the cyclohexanediamine of the following formula (4):
[Chemical Formula 6c]
[Chemical formula 6d]
In the above formulas 6c and 6d, n is 2 to 6,
[Chemical Formula 4]
In the formula (4), R is an alkyl group of C1 to C3, L1 and L2 are independently C1 to C3 alkyl groups, n is an integer of 0 to 4, and m and l are integers of 0 to 2,
상기 용매는 극성 비양자성 용매인 에폭시 수지 조성물 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the solvent is a polar aprotic solvent.
상기 극성 비양자성 용매는 아세톤 또는 NMP(N-methyl pyrrolidone)인 에폭시 수지 조성물 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the polar aprotic solvent is acetone or NMP (N-methyl pyrrolidone).
상기 유기젤을 형성하는 단계에서의 혼합은 20 내지 60도(℃)의 온도에서 수행하는 에폭시 수지 조성물 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the mixing in the step of forming the organic gel is performed at a temperature of 20 to 60 degrees Celsius.
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