KR102147015B1 - 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품 - Google Patents

1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품 Download PDF

Info

Publication number
KR102147015B1
KR102147015B1 KR1020180040187A KR20180040187A KR102147015B1 KR 102147015 B1 KR102147015 B1 KR 102147015B1 KR 1020180040187 A KR1020180040187 A KR 1020180040187A KR 20180040187 A KR20180040187 A KR 20180040187A KR 102147015 B1 KR102147015 B1 KR 102147015B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
epoxy
adhesive composition
parts
based adhesive
Prior art date
Application number
KR1020180040187A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190075774A (ko
Inventor
박주경
김정택
장성일
신동우
박상언
배민관
Original Assignee
주식회사 동성화학
주식회사 성우하이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동성화학, 주식회사 성우하이텍 filed Critical 주식회사 동성화학
Priority to PCT/KR2018/012594 priority Critical patent/WO2019124713A1/ko
Publication of KR20190075774A publication Critical patent/KR20190075774A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102147015B1 publication Critical patent/KR102147015B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/08Printing inks based on natural resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02Non-macromolecular additives
    • C09J11/04Non-macromolecular additives inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02Non-macromolecular additives
    • C09J11/06Non-macromolecular additives organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04Polyurethanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

본 발명은 이종 소재로 이루어진 부품 접착을 위한 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품에 관한 것이다.
본 발명에서는 경량화를 위해 도입된 비(非)금속계 부재와 금속계 부재 간의 열팽창 특성 차이를 극복하여 우수한 연신 특성과 충격 강도를 동시에 구현할 수 있다.

Description

1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품{ONE-COMPONENT TYPE EPOXY-BASED ADHESIVES COMPOSITION AND ARTICLES USING THEREOF}
본 발명은 이종 소재로 이루어진 부품 접착을 위한 1액형 에폭시계 접착제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량화를 위해 도입된 비(非)금속계 부재와 금속계 부재 간의 열팽창 특성 차이를 극복하여 우수한 연신 특성과 충격 강도를 동시에 구현할 수 있는 1액형 에폭시계 구조용 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품에 관한 것이다.
최근 환경 이슈에 따라 자동차 경량화에 대한 필요성이 강조되고 있으며, 이에 따라 경량화 소재, 특히 탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)계 소재를 자동차 구조체에 활용하려는 움직임이 커지고 있다.
에폭시계 접착제, 구체적으로 자동차 구조체의 접착을 위한 에폭시계 구조용 접착제는 프레임 및 자동차의 다른 구조체에서의 금속-금속 결합을 비롯한 다수의 결합을 위해 사용된다. 종래 금속 간의 접착에 사용되는 구조용 접착제는 충돌에 대한 내구성 확보가 상대적으로 중요한 반면, 최근 자동차 경량화를 위한 이종소재용 접착제는 충돌에 대한 내구성 확보 뿐만 아니라 이종 소재, 예컨대 강판과 CFRP 간의 열팽창 차이를 극복하기 위한 연신 특성 또한 요구된다.
이종 소재 간의 열팽창 특성을 극복하기 위하여, 우수한 탄성을 갖는 폴리우레탄으로 구성된 구조용 접착제가 보고된 바 있다. 상기 구조용 접착제에 대한 선행기술의 예로는, 미국 특허 제 2016/0053147 호, 미국 특허 제 5,548,056 호, 미국 특허 제 5,468,831 호와 일본 특허 제 4,002,142 B9 호 등이 있다. 전술한 선행기술 중에서 우수한 물성을 나타내는 군은 폴리트리메틸렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 유연한 수지를 사용한 경우이다. 그러나 전술한 우레탄계 접착제는 자동차 분야에서 필수로 요구되는 충돌 특성을 만족시키지 못하는 문제가 있다.
따라서 자동차 경량화를 도모하고자 도입된 이종(異種) 소재 간의 열팽창 특성을 극복하여 연신 가능하면서 구조용 접착제로서 요구되는 전단강도 및 충격특성을 확보할 수 있는 구조용 접착제의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 에폭시계 접착제 조성물의 일 성분으로 적어도 2개의 에폭시기를 갖는 글리시딜에테르 또는 글리시딜에스테르계 화합물을 특정 함량으로 사용함으로써, 우수한 연신율과 충격 특성을 동시에 확보할 수 있는 1액형 에폭시계 구조용 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 제1에폭시 화합물; 적어도 2개 이상의 글리시딜에테르기 또는 글리시딜에스테르기를 함유하는 제2에폭시 화합물; 강인화제; 및 경화제를 포함하며, 상기 제1에폭시 화합물과 제2에폭시 화합물의 함량비는 1 : 0.05 ~ 2 중량비인 1액형 에폭시계 접착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2에폭시 화합물은, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,4-사이클로헥산디메탄올디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 글리세롤폴리글리시딜에테르, 케스터오일폴리글리시딜에테르, 솔비톨폴리글리시딜에테르, 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드디글리시딜에스테르 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드디글리시딜에스테르로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 강인화제는, 적어도 일측 말단부에 캡핑된 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 수지일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 우레탄 수지는, 폴리에테르, 폴리부타디엔 및 폴리에스테르로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 분절(segment)과, 페놀 및 폴리페놀 중 어느 하나로 캡핑된 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머(prepolymer)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 우레탄 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 8,000 내지 40,000 g/mol이며, 점도가 440 내지 1280 Pa·s (40℃ 기준)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 경화제는 경화 개시 온도가 80℃ 이상일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 1액형 에폭시계 접착제 조성물은 경화촉진제, 수분 제거제 및 충전제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 접착제 조성물은 당해 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 제1에폭시 화합물 10 내지 60 중량부; 제2에폭시 화합물 5 내지 35 중량부; 강인화제 5 내지 40 중량부; 경화제 1.5 내지 15 중량부; 경화촉진제 0.1 내지 4 중량부; 수분제거제 0.5 내지 10 중량부; 및 충전제 2 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 접착제 조성물은 유변성 조절제, 레올로지 개선제, 안료, 염료, 희석제, 가소제, 증량제, 난연제, 틱소트로프제, 팽창제, 유동제어제, 접착 촉진제, 열가소성 분말, 코어-쉘 고무, 및 산화방지제로 구성된 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 제1부재; 상기 제1부재와 접착 결합되는 제2부재; 및 상기 제1부재와 제2부재 사이에 배치되고, 전술한 1액형 에폭시계 접착제 조성물을 경화시킨 접착제층을 포함하는 물품을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1부재와 제2부재는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 금속, 강판, 목재, 필름, 타일, 플라스틱, 유리, 수지, 세라믹, 콘크리트, 탄소재, 섬유 및 이들의 복합 소재로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1부재와 제2부재 중 하나는 금속 부재이며, 다른 하나는 상기 제1기재와 상이한 금속 부재, 또는 탄소섬유 강화 플라스틱 부재일 수 있다.
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 구조용 접착제 조성물은, 이종 소재의 접착시에도 우수한 연신 특성을 발휘할 수 있으며, 이와 동시에 충격박리강도, 작업성, 접착력, 전단강도 등의 물성이 전반적으로 우수하게 유지될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 에폭시 접착제는 자동차, 항공기, 선박, 우주, 토목, 건축분야를 비롯한 광범위한 산업 분야에서 이종(異種) 소재로 이루어진 부품들을 체결시키는데 유용하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 또는 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, '에폭시 화합물'은 분자 내 적어도 1개의 에폭시기를 갖는 화합물, 바람직하게는 분자 내 적어도 2개의 에폭시기를 갖는 화합물을 의미하는 것으로서, 단량체(monomer), 올리고머(oligomer), 중합체(polymer) 또는 수지(resin)의 형태의 화합물, 그리고 에폭시기의 개환 반응에 의해 생성되는 수지, 폴리머 또는 올리고머 등을 모두 포함하는 개념이다. 바람직하게는, 본 발명의 제1에폭시 화합물은 수지 형태이며, 제2에폭시 화합물은 단량체, 올리고머, 폴리머 또는 수지 형태일 수 있다.
구조용 접착제(Structural adhesives)는, 구조물을 구성하는 적어도 2개의 구조적 부품을 서로 접착결합(adhesive boding) 시키는데 사용되는 재료이다. 이러한 구조용 접착제는, 종래 리벳팅 또는 용접 등의 기계적 체결기법에 비해 힘 분배가 우수하고 작업 속도가 빠르며 경제성이 높다. 특히 자동차, 항공기 또는 선박 등의 운송 산업 분야의 경우는 용접 등의 기계적 체결 기법을 이용하는 것보다 구조용 접착제를 사용함으로써 경량화를 기대할 수 있는 장점이 있다.
현재 자동차 경량화를 위해 CFRP 등의 비금속계 부품을 적용하기도 하는데, 이러한 비금속계 소재는 금속계 부품과의 열팽창 차이로 인해 저조한 연신 특성이 초래된다. 설령 첨가제를 사용하여 열팽창 차이를 극복하더라도, 충돌 특성이 저하되어 구조용 접착제로서의 물성 확보가 불가능하게 된다.
이에, 본 발명에서는 자동차 경량화를 위해 도입된 비금속계 복합 부재(예, CFRP 등의 복합소재)와 금속 부재(예, 알루미늄 및 스틸 강판) 간의 열팽창 차이를 극복하여 내충격성과 연신 가능한 에폭시계 구조용 접착제를 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명에서는 에폭시계 구조용 접착제 조성물의 일 성분으로, 적어도 2개의 글리시딜에테르기 또는 글리시딜에스테르기를 갖는 특정 에폭시 화합물(예, 제2에폭시 화합물)을 최적의 비율로 사용한다. 상술한 특정 글리시딜에테르 또는 글리시딜에스테르 화합물이 에폭시 접착제 성분으로 포함될 경우, 우수한 연신 특성과 충격 특성을 동시에 구현할 수 있음을 발견하였다. 또한 제2에폭시 화합물과 다른 구성성분의 최적화된 배합을 통해, 본 발명에서는 에폭시계 구조용 접착제가 필요로 하는 요구물성, 예컨대, 전단강도, 연신 특성 및 충격박리강도가 전반적으로 우수하게 발현할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 에폭시계 접착제 조성물은 자동차 분야 뿐만 아니라, 항공기, 선박, 우주, 토목, 건축분야를 비롯한 광범위한 산업 분야에서 이종 소재의 부품들을 체결시키는 공정에 구조용 접착제로서 유용하게 적용될 수 있다.
<1액형 에폭시계 접착제 조성물>
본 발명의 1액형 에폭시계 접착제 조성물은, 구조물을 형성할 수 있는 구조용 접착제로서, 바람직하게는 이종(異種) 소재로 이루어진 적어도 2개의 부재를 접착 결합시키는 자동차 분야용 구조용 접착제이다.
구체적으로, 상기 접착제 조성물은 서로 상이한 2종의 에폭시 화합물, 강인화제 및 경화제를 최적의 비율로 포함하되, 전술한 2종의 에폭시 화합물 중 하나로서 적어도 2개의 글리시딜에테르기 또는 글리시딜에스테르기를 갖는 화합물을 사용한다. 필요에 따라, 무기충전제, 수분제거제, 경화촉진제 및 당 분야에서 통상적으로 사용되는 적어도 1종의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하, 상기 1액형 에폭시계 접착제 조성물의 조성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
제1에폭시 화합물
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물은, 제1에폭시 화합물은 구조용 접착제 분야에 통상적으로 사용되는 에폭시 수지를 사용하며, 이를 주(主) 수지로서 사용한다.
제1에폭시 화합물은 당 분야에 공지된 통상적인 에폭시 수지를 제한 없이 사용할 수 있으며, 후술되는 제2에폭시 화합물과 비교하여 분자 내 글리시딜에테르기 또는 글리시딜에스테르기를 비포함한다.
사용 가능한 에폭시 수지의 비제한적인 예를 들면, 비스페놀형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르계 에폭시 수지, 글리시딜아민계 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 다방향족 에폭시 수지, 에폭시화 유계 에폭시 수지 등이 있다. 상기 에폭시 수지의 구체적인 일례를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 S 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 노블락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 페놀 공축 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 코레졸 공축 노볼락형 에폭시 수지, (다)방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변형 페놀 수지형 에폭시 수지, 트리페닐 메탄형 에폭시 수지, 테트라 페닐에탄형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀 부가반응형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 다관능성 페놀 수지, 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지 또는 이들의 혼합형태 등이 있다. 제1에폭시 화합물의 바람직한 일례를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 A와 비스페놀 F의 구조를 가지는 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 및 에폭시기 함유 페녹시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서, 제1에폭시 화합물의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대해 10 내지 60 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 15 내지 50 중량부, 보다 바람직하게는 20 내지 45 중량부일 수 있다. 상기 제1에폭시 화합물의 함량이 전술한 함량 범위에 해당될 경우 우수한 접착 특성을 나타낼 수 있다.
제2에폭시 화합물
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물에서, 제2에폭시 화합물은 1 분자 내 적어도 2개 이상의 글리시딜에테르기 또는 글리시딜에스테르기를 갖는 당 분야의 공지된 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다.
제2에폭시 화합물은 접착력과 점도 면에서 유리한 역할을 하고, 제1에폭시 화합물과의 혼용을 통해 연신 특성을 개선할 수 있다.
사용 가능한 제2에폭시 화합물의 비제한적인 예를 들면, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,4-사이클로헥산디메탄올디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 글리세롤폴리글리시딜에테르, 케스터오일폴리글리시딜에테르, 솔비톨폴리글리시딜에테르, 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드디글리시딜에스테르, 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드디글리시딜에스테르로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세롤폴리글리시딜에테르, 케스터오일폴리글리시딜에테르, 솔비톨폴리글리시딜에테르 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명에서, 제2에폭시 화합물의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대해 5 내지 35 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 30 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 25 중량부일 수 있다. 상기 제2에폭시 화합물의 함량이 5 중량부 미만일 경우 연신 효과가 없으며, 35 중량부를 초과할 경우 전단 강도 및 충격박리강도가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 구현예를 들면, 제1에폭시 화합물과 제2에폭시 화합물 간의 함량비는 1 : 0.05 ~ 2 중량비일 수 있으며, 바람직하게는 1 : 0.1 ~ 1.5 중량비, 보다 바람직하게는 1 : 0.1 ~ 1 중량비일 수 있다. 전술한 함량비에 해당될 경우, 우수한 접착 특성과 연신 특성을 동시에 구현할 수 있다. 또한 제1에폭시 화합물과 제2에폭시 화합물을 포함하는 에폭시 화합물의 총 함량은, 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대해 40 내지 70 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 68 중량부일 수 있다.
우레탄 수지
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물에서, 우레탄 수지는 우수한 충격특성을 구현하기 위해 사용되는 강인화제이다.
우레탄 수지는 당 분야에 공지된 우레탄 수지로서, 적어도 일측 말단부에 캡핑(capping, blocking)된 이소시아네이트기를 갖는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 여기서, "캡핑된 또는 블록킹된"은 결합되는 말단이 더 이상 반응성기를 갖지 않는 방식으로, 즉 캡핑 화합물이 일관능성이 되도록 중합체 쇄 말단에 블록킹제가 결합되는 것을 의미한다.
구체적으로, 우레탄 수지는 캡핑된 이소시아네이트 기를 가진 액체형 또는 저융점을 가진 고분자일 수 있다. 상기 캡핑된 이소시아네이트기는, 이소시아네이트기와 가역적으로 반응하여 블록킹 기(blocking moiety)를 형성할 수 있는 하나 이상의 작용기를 가진 화합물(예, 블록킹제)과 반응된 것이다. 상기 블록킹기를 형성할 수 있는 화합물은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 페놀 및 폴리페놀 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 우레탄 수지는, 이소시아네이트 반응성 분절(segment)과, 에폭시기 비반응성 블록킹 분절을 포함하는 프리폴리머(prepolymer)일 수 있다. 여기서, 상기 이소시아네이트 반응성 분절은 중량평균 분자량(Mw)이 300 내지 3,000인 폴리에테르, 폴리부타디엔 및 폴리에스테르로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 에폭시기 비반응성 분절은 에폭시기에 대해 반응성이 없는 블록킹제로서, 페놀 및 폴리페놀 중 적어도 하나로 캡핑된 이소시아네이트기를 포함할 수 있다. 이러한 에폭시기 비반응성 분절은 우레탄 수지의 적어도 일측 말단부에 위치하게 된다.
본 발명의 일 구현예를 들면, 상기 우레탄 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 8,000 내지 40,000 g/mol 이며, 점도가 40℃에서 440 내지 1280 Pa·s 일 수 있다.
본 발명에서, 우레탄 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대해 5 내지 40 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 우레탄 수지의 함량이 5 중량부 미만이면 강인화 효과가 미미하여 저조한 내충격성을 제시하며, 40 중량부를 초과할 경우 낮은 모듈러스에 기인하여 강인화 효과가 오히려 감소되는 문제가 발생될 수 있다.
경화제
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물에서, 경화제는 주(主)수지인 에폭시 수지와 반응하고 조성물의 경화를 진행시키는 성분이다.
경화제는 당 분야에 공지된 통상적인 경화제를 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 에폭시 수지와 반응성이 있으며, 경화 개시 온도가 80℃ 이상인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 경화 개시 온도가 120℃ 이상, 보다 바람직하게는 140℃ 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 경화제는 경화 개시 온도 이상으로 가열시 급속히 경화되지만, 실온(약 22℃) 및 적어도 50℃ 까지의 온도에서 매우 느리게 경화되도록 하는 임의의 촉매(들)를 단독 또는 혼용하는 것이 적절하다. 일례로, 상기 경화제는 질소-함유 화합물(예컨대, 아민 및 이의 유도체); 산소-함유 화합물(예컨대, 카르복실산-종결된 폴리에스테르), 무수물, 페놀-포름알데히드 수지, 아미노-포름알데히드 수지, 페놀, 비스페놀 A 및 크레솔 노볼락, 페놀-종결된 에폭시 수지; 황-함유 화합물(예컨대, 폴리술파이드, 폴리메르캅탄); 촉매작용성 경화제(예컨대, 3급 아민, 루이스 산, 루이스 염기) 또는 이들의 조합 등을 사용할 수 있다.
사용 가능한 경화제의 비제한적인 예로는, 붕소 트라이클로라이드/아민 및 붕소 트라이플루오라이드/아민 착체, 다이시안다이아미드, 멜라민, 다이알릴멜라민; 아세토구안아민, 벤조구안아민 등의 구안아민; 3-아미노-1,2,4-트라이아졸 등의 아미노트라이아졸; 아디프산 다이하이드라자이드, 스테아르산 다이하이드라자이드, 이소프탈산 다이하이드라자이드, 세미카바자이드, 시아노아세트아미드 등의 하이드라자이드; 다이아미노다이페닐설폰 등의 방향족 폴리아민이 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 또는 이들을 2종 이상 혼용할 수 있다. 특히, 다이시안다이아미드, 이소프탈릭 다이하이드라자이드, 아디프산 다이하이드라자이드, 및 4,4'-다이아미노다이페닐설폰으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
경화제는 에폭시계 접착제 조성물을 경화하기에 충분한 양으로 사용될 수 있다. 일반적으로 접착제 조성물 내 존재하는 에폭시기의 적어도 60% 이상을 소비시킬 수 있는 함량으로 조절하여 사용하며, 모든 에폭시기를 소비하는데 필요한 양보다 과량의 양은 불필요하다. 본 발명에서, 상기 경화제의 함량은 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대해 1.5 내지 15 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 2.5 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 3 내지 8 중량부일 수 있다.
경화촉진제
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물은, 필요에 따라 당 분야에 공지된 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.
경화촉진제는 열 활성화 가능한 촉매로서, 130℃ 이상의 비점을 가진 고체 또는 액체 3급 아민 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 우레아계 화합물; 아미노페놀; C1-C12 알킬렌 이미다졸 또는 N-아릴이미다졸 등의 다양한 지방족 우레아 화합물 등이 있다.
사용 가능한 경화촉진제의 비제한적인 예를 들면, p-클로로페닐-N,N-다이메틸우레아, 3-페닐-1,1-다이메틸우레아, 3,4-다이클로로페닐-N,N-다이메틸우레아, N-(3-클로로-4-메틸페닐)-N',N'-다이메틸우레아, 벤질다이메틸아민; 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀, 피페리딘, 2-에틸-2-메틸이미다졸, N-부틸이미다졸, 6-카프로락탐 등이 있다. 바람직하게는, 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀 등의 아미노페놀 화합물일 수 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
상기 경화촉진제는, 적어도 하나 이상의 다른 촉매, 바람직하게는 열-활성화 가능한 촉매와 혼용될 수 있다. 이와 같이 혼용 가능한 촉매는 상술한 다양한 아민 화합물(이는 노볼락 수지와 다른 블록킹 기로 블록킹됨)을 포함할 수 있으며, 구체적인 예로는 블록킹된 1-(2-(2-하이드록실벤즈아미노)에틸)-2-(2-하이드록실페닐-2-이미다졸린)일 수 있다.
본 발명에서, 경화촉진제(예, 열 활성화 가능한 촉매)의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대해 0.1 내지 4 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량부, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.0 중량부일 수 있다.
충전제
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물은, 필요에 따라 당 분야에 공지된 충전제를 더 포함할 수 있다.
충전제는 전술한 에폭시계 접착제 조성물 중에 포함되는 다른 성분과 반응하지 않는 재료라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 일례로 무기 충전제, 유기 충전제 또는 이들의 복합 형태 등이 있다.
상기 충전제는 접착제의 유변성을 바람직하게 개선하는 기능, 단위 중량당 총 비용을 감소시키는 기능, 상기 접착제로부터 또는 이것이 적용되는 기재로부터 수분 또는 오일을 흡수하는 기능, 및/또는 응집 실패(cohesive failure)를 촉진하는 기능 등을 적어도 하나 이상 복합적으로 수행할 수 있다.
사용 가능한 충전제의 비제한적인 예로는, 탄산 칼슘, 활석, 카본블랙, 텍스타일 섬유, 유리 입자 또는 섬유, 아라미드펄프, 붕소 섬유, 탄소 섬유, 무기 실리케이트, 운모, 분말 수정, 수화된 산화 알루미늄, 벤토타이트, 월라스토나이트, 카올린, 실리카, 흄드 실리카, 실리카 에어로겔, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드, 탈크, 카본, 폴리우레아 화합물, 폴리아미드 화합물 또는 금속 분말 등이 있다. 전술한 성분을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 상기 금속 분말의 예를 들면, 알루미늄 분말 또는 철 분말과 같은 물질 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 충전제의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 무기 충전제의 평균 입경은 1 내지 100 ㎛일 수 있다. 또한 무기 충전재의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 구형, 각형, 판상형, 침상형 또는 무정형일 수 있다.
본 발명에서, 충전제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대하여 2 내지 25 중량부일 수 있으며, 구체적으로 5 내지 20 중량부일 수 있다.
수분제거제
본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물은, 필요에 따라 당 분야에 공지된 수분 제거제를 더 포함할 수 있다.
수분 제거제는 열경화성 구조용 접착제 조성물에 존재하는 유리 수(free water)와 물리적 또는 화학적으로 결합하는 물질로서, 구체적으로 160℃ 이상, 바람직하게는 200℃ 이상의 온도로 가열될 때까지 결합수를 방출하지 않음으로써 수분 함량을 저감시킬 수 있다. 상기 수분 제거제는 80℃ 미만의 온도에서 전술한 에폭시계 구조용 접착제의 개방 시간을 크게 연장하는 것에 의해 그 존재를 확인할 수 있다.
사용 가능한 수분 제거제의 비제한적인 예로는 산화칼슘, 산화마그네슘, 오산화인, 다양한 분자체, 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 바람직하게는 산화칼슘이며, 이러한 산화칼슘은 미세 입자, 구체적으로 직경 100 ㎛ 미만의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명에서, 수분 제거제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)에 대하여 0.5 내지 10 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 5 중량부일 수 있다.
첨가제
본 발명의 1액형 에폭시계 접착제 조성물은, 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 당 분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예를 들면, 유변성 조절제, 레올로지 개선제, 안료, 염료, 희석제, 가소제, 증량제, 난연제, 틱소트로프제, 팽창제, 유동제어제, 접착 촉진제, 열가소성 분말, 코어-쉘 고무, 이량화된 지방산, 산화방지제 또는 이들의 조합 등이 있다. 상기 각 첨가제의 함량은 당 분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 첨가될 수 있으며, 일례로 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 각각 0.1 내지 5 중량부일 수 있다. 또한 상기 첨가제의 전체 함량은 당해 에폭시계 접착제 조성물의 전체 중량 대비 0.1 내지 25 중량부일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서는 난연성을 보다 향상시키기 위하여 당 분야의 통상적인 난연제를 포함할 수 있다. 사용 가능한 난연제의 비제한적인 예로는 금속 수산화물[예컨대, 알루미나 삼수화물], 인 및 질소 함유 유기화합물 [예컨대, 레조르시놀디포스페이트 (resorcinol diphosphate), 포스페이트 (phosphate), 페녹시포스파젠 (phenoxyphosphazene), 멜라민 또는 멜라민 유도체 [예컨대, 멜라민 시아누레이트 (melamine cyanurate), 페놀 멜라민 수지(phenolic melamine resin)], 붕산아연 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 금속 수산화물의 예로는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 보론, 알루미늄 및 갈륨 중에서 선택된 금속의 수산화물을 들 수 있다.
또한 본 발명에서는 단량체성 또는 올리고머성의 부가중합 가능한 에틸렌형 불포화 물질을 상기 구조용 접착제에 혼입시킴으로써 경화의 속도 및 선택성을 조절할 수 있다. 상기 에틸렌형 불포화 물질은 대략 1500 미만의 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 에틸렌형 불포화 물질의 예를 들면, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 화합물, 불포화된 폴리에스터, 비닐 에스터 수지, 또는 불포화된 폴리에스터 수지의 에폭시 부가물 등일 수 있다. 본 발명의 구조용 접착제 조성물은 유리 라디칼 공급원인 유리 라디칼 개시제가 포함되어 상기 에틸렌형 불포화 물질을 중합할 수 있는데, 이러한 에틸렌형 불포화 물질의 혼입은, 에틸렌형 불포화기의 선택적인 중합을 통해 구조용 접착제의 부분적 경화를 수행할 가능성을 제공하게 된다.
팽창제는 당 분야에 공지된 물리적 및 화학적 유형 물질 모두를 포함한다. 또한 접착제는 열가소성 분말, 예를 들면 폴리비닐부티랄 또는 폴리에스터 폴리올을 함유할 수 있다.
희석제는 당 분야의 접착제 조성물에 사용되는 혼화성 용매를 사용할 수 있으며, 일례로 케톤, 에테르, 아세테이트, 방향족 탄화수소, 시클로헥산온, 디메틸포름아미드, 글리콜 에테르, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 1액형 에폭시 접착제 조성물은, 에폭시 접착제가 사용되는 모든 용도에 적용 가능하며, 일례로 체결하고자 하는 적어도 2개의 부품을 접착 접합하여 구조물을 형성하는 구조용 접착제 용도로 사용될 수 있다. 구체적으로 전자, 건축, 항공기 및 자동차 산업용 구조물을 제조하는 데 사용되는 것이 바람직하며, 예컨대 목재, 금속, 코팅된 금속, 알루미늄, 다양한 플라스틱 및 충전된 플라스틱 기재, 섬유유리 등을 비롯한 다양한 소재로 이루어진 부품들을 접착시키는데 사용될 수 있다.
특히 본 발명의 1액형 에폭시 접착제 조성물은, 이종 소재의 접착시에도 우수한 연신 특성과 충격 특성을 확보할 수 있으므로, 경량화를 주목적으로 하는 자동차 분야의 구조용 접착제로서 유용하게 적용될 수 있다. 상기 자동차 구조용 접착제는 자동차 내 구비되는 이종 소재의 부품들을 접착시키거나 이러한 자동차 부품들을 자동차에 접착시키는 용도로 사용될 수 있다.
<물품>
또한 본 발명은 전술한 1액형 에폭시계 접착제 조성물을 이용하여 경화된 접착제층을 구비하는 물품(articles), 바람직하게는 자동차 분야의 물품을 제공한다.
구체적으로, 상기 물품은 제1부재; 상기 제1부재와 접착 결합되는 제2부재; 및 상기 제1부재와 제2부재 사이에 배치되며, 전술한 1액형 에폭시계 접착제 조성물로부터 형성된 접착제층을 포함한다.
제1부재와 제2부재는 접착제층에 의해 결합되어 체결 가능한 소재라면 특별히 제한되지 않으며, 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 일례로, 상기 제1부재와 제2부재는 각각 금속, 강판, 목재, 필름, 타일, 플라스틱, 유리, 수지, 세라믹, 콘크리트, 탄소재, 섬유 및 이들의 복합 소재로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 자동차 분야의 부품소재일 수 있으며, 구체적으로 스틸(steel), 코팅된 스틸, 아연도금된 스틸, 알루미늄, 코팅된 알루미늄, 플라스틱, 충전된 플라스틱 소재, 복합 소재일 수 있다.
특히 본 발명에 따른 1액형 에폭시 접착제는, 동일하거나 또는 상이한 자동차 프레임 컴포넌트들을 접착시키는 구조용 접착제로 사용되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1부재와 제2부재는 각각 자동차 분야에 사용되는 일반적인 금속 소재, 플라스틱 소재, 및/또는 복합 소재의 프레임 컴포넌트일 수 있다. 이중에서, 금속 소재는 자동차 재료, 가전제품, 건축재료, 산업 용도로 이용되는 통상의 금속일 수 있으며, 일례로 냉간압연강철(CR), 아연 핫디핑 강철(GI), 일렉트로-아연강철(EGI), 합금-플레이트강철(GA), 구리시트 또는 주석-플레이트 강철, 용융아연도금강판, 합금화용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 용융알루미늄-아연합금도금강판, 아연과 알루미늄의 금속 재료, 아연도금된 금속 또는 알루미늄판 등이 있다. 보다 구체적으로, 냉간압연된 스틸, 아연도금된 금속 또는 알루미늄 등일 수 있다. 여기서, 알루미늄은 순수한 알루미늄 금속 또는 알루미늄을 80 중량% 이상 함유하는 임의의 합금(alloy)을 의미한다.
본 발명의 일 구현예를 들면, 상기 제1부재와 제2부재 중 하나는 금속 부재이며, 다른 하나는 상기 제1부재와 상이한 금속 부재이거나 또는 비금속계 복합 부재일 수 있다. 바람직한 일례를 들면, 제1부재와 제2부재 중 하나는 철, 알루미늄, 또는 이들의 합금 소재의 강판일 수 있으며, 다른 하나는 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 부재일 수 있다.
본 발명에 따른 물품은, 전술한 1액형 에폭시계 접착제 조성물을 사용하는 것을 제외하고는, 당 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 제조될 수 있다. 일례로, 제1부재와 제2부재 중 적어도 하나에 상기 에폭시계 접착제 조성물을 도포한 후, 경화시켜 접착제층을 형성하고 결합시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 에폭시계 접착제 조성물을 도포하는 방법은 당 업계에 공지된 방법이라면 특별히 한정되지 않으며, 일례로 분말-코팅, 분무-코팅 등이 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 에폭시계 접착제 조성물은 당 분야에 공지된 임의의 기법에 따라 적용될 수 있으며, 필요에 따라 차게 또는 따뜻하게 적용될 수 있다. 일례로, 로봇으로부터 비드(bead) 형태로 기재 상에 압출함으로써 적용할 수 있으며, 코킹 건(caulking gun) 또는 다른 임의의 적용 수단 등과 같은 기계적 적용 수단을 적용할 수 있다. 또한 제트 분사 방법, 일례로 스트리밍 방법 또는 와류(swirl) 기법을 사용함으로써 적용될 수도 있다. 상기 에폭시계 접착제 조성물은 제1부재와 제2부재 중 하나에 적용되거나 또는 이들 모두에 적용될 수 있으며, 제1부재와 제2부재 사이에 접착제가 위치되도록 배치한다.
이어서, 에폭시계 접착제 조성물을 경화제의 경화 개시 온도 이상으로 가열함으로써 경화될 수 있다. 이때 가열 조건은 특별히 한정되지 않으며, 사용하고자 하는 제1부재와 제2부재의 폭 및 두께, 공정 라인 스피드 등의 조건에 따라 적절히 변경 가능하다. 상기 경화 개시 온도는 대략 80℃ 내지 220℃, 바람직하게는 약 140℃ 내지 180℃, 보다 바람직하게는 150 내지 170℃일 수 있다. 특히, 본 발명에서는 약 170℃ 이하, 구체적으로 140 내지 170℃, 바람직하게는 150 내지 170℃의 온도로 경화시, 우수한 충격 박리 강도 및 응력 내구성을 발휘할 수 있다는 장점이 있다. 전술한 경화공정은 당 분야에 공지된 열원, 방사선원 또는 에너지원의 조합을 사용할 수 있다.
상술한 방법에 의해, 접착제층(예, 구조용 접착부)은 제1부재와 제2부재 사이에서 이들과 접촉한 상태로 형성된다. 이때, 제1부재와 제2부재는 자동차 프레임 어셈블리의 전체를 구성하거나 또는 적어도 일부를 형성할 수 있다. 제1부재와 제2부재는 하소 경화를 필요로 하는 코팅에 의해 코팅될 수 있으며, 상기 구조용 접착제는 전술한 코팅의 하소 경화와 동시에 경화될 수 있다. 또한 제1부재(알루미늄 부재)와 제2부재(금속 부재)는 상기 에폭시계 구조용 접착제가 경화되기 전에 용접될 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 물품은 하기 (i) 및 (ii)의 물성을 만족할 수 있다. 구체적으로, (i) ISO 527 규격에 따라 측정된 연신율이 3.0 N/25mm 이상이며, (ii) MS 715-60 규격에 따라 측정된 충격박리강도가 4.0 N/mm 이상일 수 있다. 또한 (iii) ISO 4587 규격에 따라 측정된 전단강도가 15.0 MPa 이상일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~3. 1액형 에폭시계 구조용 접착제 제조]
실시예 1. 1액형 에폭시계 구조용 접착제 제조
하기 표 1 및 표 2에 나타낸 성분과 조성비로 배합하여 1액형 에폭시계 접착제 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 비스페놀 A형 에폭시 수지 59.6 중량%, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에스테르 (PPGDGE, 국도화학) 5.4 중량%, 우레탄 강인화제 21.6 중량%를 정량하여 반응기에 모두 투입한 후 니더를 사용하여 10분 동안 혼련하였다. 이후, 상기 반응기에 수산화알루미늄 2.2 중량%, 산화칼슘 3.2 중량% 및 소수성 흄드실리카 3 중량%를 첨가하고 30분 동안 진공 하에서 혼련하였다. 그 이후 경화제 4.2 중량%와 경화촉진제 0.5 중량%를 첨가하고 30분 동안 진공 혼련하여 실시예 1의 접착제 조성물을 제조하였다.
실시예 2~3
하기 표 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 배합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 실시예 2 내지 3의 1액형 에폭시 접착제 조성물을 제조하였다.
구성요소 상세 스펙
제1에폭시 화합물 비스페놀A형 에폭시 수지(국도화학 / YD-128)
- 에폭시 당량: 184 g/eq, 점도: 11500~13500 cps
제2에폭시 화합물 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에스테르
(PPGDGE, 국도화학 / PG-207P)
- 에폭시 당량: 320 g/eq, 점도=70cps
강인화제 우레탄 수지 (HUNTSMAN / Flexibilizer DY-965)
- 수산기 당량: 612.5, 점도: 440-1280 Pa s (40℃)
경화제 Evonik / Dicyanex®® 1400
경화촉진제 Evonik / Amicure®® UR-D
수분 제거제 산화칼슘 (유영소재 / UNI-OX)
충전제1 수산화알루미늄 (동양소재산업 / H-WF-1)
충전제2 흄드 실리카 (Evonik / Aerosil®® R202)
구성 성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
제1에폭시 화합물 59.6 48.9 32.8 65.4
제2에폭시 화합물 5.4 16.3 32.6 0.0
강인화제 21.6 21.7 21.8 21.3
경화제 4.2 4.0 3.6 4.4
경화촉진제 0.5 0.5 0.5 0.5
수분제거제 3.2 3.3 3.3 3.2
충전제1 2.2 2.2 2.2 2.1
충전제2 3.2 3.3 3.3 3.2
총계 (중량%) 100 100 100 100
[비교예 1]
상기 표 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 배합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 비교예 1의 1액형 에폭시계 구조용 접착제 조성물을 제조하였다.
[ 실험예 . 물성 평가]
실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 1액형 에폭시 구조용 접착제 조성물을 이용하여 시험편을 제작하였으며, 이를 이용하여 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
이때 하기 전단강도 및 충격박리강도의 측정을 위한 피착재, 즉 제1부재와 제2부재로는 각각 냉연강판 CR-440과 탄소 섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)을 사용하였다.
(1) 전단강도(Single lap shear strength, Mpa) 평가
전단강도 시험은, ISO 4587 규격에 따라 20℃ 및 대기압 조건하에서 시행하였다.
(2) 연신율 (Elongation, %) 평가
연신율 시험은, ISO 527 규격에 따라 20℃ 및 대기압 조건 하에서 시행하였다.
(3) 충격박리강도(Impact peel strength, N/25 mm) 평가
충격박리강도 시험은, MS 715-60 규격에 따라 20℃ 및 대기압 조건 하에서 시행하였다.
전단강도
(MPa)
연신율
(%)
충격 박리 강도 (N/mm)
실시예 1 26.9 3.0 21.2
실시예 2 21.7 21.2 10.5
실시예 3 15.1 35.3 4.3
비교예 1 26.3 1.6 29.8
상기 표 3의 결과를 볼 때, 본 발명의 필수 구성성분이 비포함된 비교예 1에서는 전단강도와 충격특성이 우수한 반면, 저조한 연신율 특성을 나타냈다.
이에 비해, 본 발명의 필수 구성성분이 모두 포함된 실시예 1~3에서는 우수한 전단강도, 연신율 및 우수한 충격 박리강도를 발휘한다는 것을 알 수 있었다. 특히, 글리시딜에테르 또는 글리시딜 에스테르계 제2에폭시 화합물의 함량이 증가함에 따라 연신률이 증가하지만 전단강도 및 충격박리강도가 저하되는 경향을 볼 수 있었다.
전술한 결과를 통해, 본 발명에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물은 자동차 분야의 이종소재 간의 접착을 위한 구조용 접착제로 유용하게 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (12)

  1. 에폭시계 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로,
    10-60 중량부의 제1에폭시 화합물;
    5-35 중량부의 적어도 2개 이상의 글리시딜에테르기 또는 글리시딜에스테르기를 함유하는 제2에폭시 화합물;
    5 내지 40 중량부의 적어도 일측 말단부에 캡핑된 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 수지계 강인화제; 및
    1.5 내지 15 중량부의 경화제를 포함하며,
    상기 제1에폭시 화합물과 제2에폭시 화합물의 함량비는 1 : 0.05 ~ 2 중량비인 1액형 에폭시계 접착제 조성물로서,
    상기 에폭시계 접착제 조성물은, 탄소섬유 강화 플라스틱 부재와 금속 부재를 접착 결합시키는 구조용 접착제이고,
    상기 에폭시계 접착제 조성물로부터 형성된 접착제층에 의해 결합된 탄소섬유 강화 플라스틱 부재와 금속 부재에 대해서, ISO 527 규격에 따라 측정된 연신율이 3.0% 이상인 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2에폭시 화합물은, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,4-사이클로헥산디메탄올디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 글리세롤폴리글리시딜에테르, 케스터오일폴리글리시딜에테르, 솔비톨폴리글리시딜에테르, 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드디글리시딜에스테르 및 테트라하이드로프탈릭안하이드라이드디글리시딜에스테르로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 우레탄 수지는,
    폴리에테르, 폴리부타디엔 및 폴리에스테르로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 분절과,
    페놀 및 폴리페놀 중 어느 하나로 캡핑된 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머인, 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 우레탄 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 8,000 내지 40,000 g/mol이며, 점도가 440 내지 1280 Pa·s (40℃ 기준)인, 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 경화 개시 온도가 80℃ 이상인 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    경화촉진제, 수분 제거제 및 충전제 중 적어도 하나를 더 포함하는 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 당해 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로,
    제1에폭시 화합물 10 내지 60 중량부;
    제2에폭시 화합물 5 내지 35 중량부;
    강인화제 5 내지 40 중량부;
    경화제 1.5 내지 15 중량부;
    경화촉진제 0.1 내지 4 중량부;
    수분제거제 0.5 내지 10 중량부; 및
    충전제 2 내지 25 중량부
    를 포함하는 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    유변성 조절제, 레올로지 개선제, 안료, 염료, 희석제, 가소제, 증량제, 난연제, 틱소트로프제, 팽창제, 유동제어제, 접착 촉진제, 열가소성 분말, 코어-쉘 고무, 이량화된 지방산, 및 산화방지제로 구성된 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 1액형 에폭시계 접착제 조성물.
  10. 제1부재;
    상기 제1부재와 접착 결합되는 제2부재; 및
    상기 제1부재와 제2부재 사이에 배치되고, 제1, 제2항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 1액형 에폭시계 접착제 조성물을 경화시킨 접착제층을 포함하며,
    상기 제1부재와 제2부재 중 하나는 금속 부재이며, 다른 하나는 탄소섬유 강화 플라스틱 부재인 물품.
  11. 삭제
  12. 삭제
KR1020180040187A 2017-12-21 2018-04-06 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품 KR102147015B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2018/012594 WO2019124713A1 (ko) 2017-12-21 2018-10-24 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170177135 2017-12-21
KR20170177135 2017-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190075774A KR20190075774A (ko) 2019-07-01
KR102147015B1 true KR102147015B1 (ko) 2020-08-21

Family

ID=67255419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180040187A KR102147015B1 (ko) 2017-12-21 2018-04-06 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102147015B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116004160A (zh) * 2022-12-29 2023-04-25 保光(天津)汽车零部件有限公司 一种汽车用折边胶、制备方法及应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101599304B1 (ko) * 2015-08-27 2016-03-03 주식회사 신아티앤씨 비스페놀 a형 에폭시 수지 기반의 고압 수지 이송 성형용 에폭시 수지 조성물

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6173424B2 (ja) * 2012-03-23 2017-08-02 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 応力耐久性が高い破壊耐久性接着剤

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101599304B1 (ko) * 2015-08-27 2016-03-03 주식회사 신아티앤씨 비스페놀 a형 에폭시 수지 기반의 고압 수지 이송 성형용 에폭시 수지 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190075774A (ko) 2019-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101467609B1 (ko) 온도 변화에 대한 민감도가 매우 낮은 충돌 내구성 에폭시 접착제
JP5390505B2 (ja) 耐熱性構造用エポキシ樹脂
EP2675860B1 (en) Improved structural adhesives
EP2828308B1 (en) Crash-durable adhesive with enhanced stress durability
US6776869B1 (en) Impact-resistant epoxide resin compositions
JP5395904B2 (ja) フェノールとヒドロキシ末端化アクリレートまたはヒドロキシ末端化メタクリレートとでキャップされたエラストマー型強化剤を含有する一液型構造用エポキシ樹脂接着剤
EP3697862B1 (en) Adhesive composition
JP2002526618A (ja) 耐衝撃性エポキシ樹脂組成物
JP2004515565A (ja) 耐衝撃性エポキシ樹脂組成物
KR20110132399A (ko) 이량화 지방산/에폭시 수지 부가물 및 폴리올을 함유하는 1­부분 구조 에폭시 수지 접착제
US9475904B2 (en) Heat curable epoxy resin composition with water as foaming agent
EP3585854B1 (en) One-component toughened epoxy adhesives containing a mixture of latent curing agents
KR102122762B1 (ko) 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품
JP2020500239A (ja) 改善された低温耐衝撃性を有する衝突耐久性エポキシ接着剤
JP2014185256A (ja) エポキシ樹脂組成物
KR102147015B1 (ko) 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품
US11173672B2 (en) Method for bonding using one-component epoxy adhesive mixtures
JP2021512989A (ja) コーティング組成物
JP2022533832A (ja) エポキシ接着剤組成物及び使用方法
WO2019124712A1 (ko) 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품
WO2001040396A2 (en) Urethane modified epoxy adhesive composition
WO2019124713A1 (ko) 1액형 에폭시계 접착제 조성물 및 이를 이용한 물품
KR102673415B1 (ko) 접착제 조성물
JP2024512182A (ja) 追加の金属接合技術を必要としない予備硬化プロセスに適した加熱硬化エポキシ樹脂組成物
MXPA01006013A (en) Shock-resistant epoxide resin compositions

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right