KR102223386B1 - Epoxy resin compositions containing phosphorus-based polyols, one-component type epoxy-based adhesive and manufacturing method thereof - Google Patents

Epoxy resin compositions containing phosphorus-based polyols, one-component type epoxy-based adhesive and manufacturing method thereof Download PDF

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백종호
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서봉국
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Abstract

It is an object of the present invention to provide a one-component type epoxy structural adhesive capable of controlling the flame retardancy and impact resistance of an epoxy adhesive by controlling the content of phosphorus-based polyols, and a method for manufacturing the same. The present invention provides an epoxy resin composition comprising: an epoxy resin; and phosphorus-based polyols represented by chemical formula 1.

Description

인계 폴리올을 포함하는 에폭시 수지 조성물, 일액형 에폭시 구조용 접착제 및 그의 제조방법{EPOXY RESIN COMPOSITIONS CONTAINING PHOSPHORUS-BASED POLYOLS, ONE-COMPONENT TYPE EPOXY-BASED ADHESIVE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}An epoxy resin composition containing a phosphorus polyol, a one-component epoxy structural adhesive, and a method for manufacturing the same

본 발명은 인계 폴리올을 포함하는 에폭시 수지 조성물, 일액형 에폭시 구조용 접착제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난연성과 내충격성을 조절할 수 있는 인계 폴리올을 포함하는 에폭시 수지 조성물, 일액형 에폭시 구조용 접착제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition comprising a phosphorus polyol, a one-component epoxy structural adhesive, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an epoxy resin composition comprising a phosphorus-based polyol capable of controlling flame retardancy and impact resistance, one component epoxy structure It relates to an adhesive and a method of manufacturing the same.

에폭시 수지는 다른 수지와 비교하였을 때 각종 기재에 대한 접착성, 내열성, 내약품성, 전기 특성 및 기계 특성 등 우수한 물성을 갖고 있으며 물성의 제어가 용이하여 접착제 등으로 이용되고 있다. Compared with other resins, epoxy resins have excellent physical properties such as adhesion to various substrates, heat resistance, chemical resistance, electrical properties and mechanical properties, and are used as adhesives due to easy control of properties.

일반적으로 에폭시 접착제는 보관 형태에 따라 이액형 또는 일액형으로 구분한다. 이액형 에폭시 접착제는 에폭시 수지 및 경화제를 사용 직전에 적당량 혼합하여 사용하고, 일액형 에폭시 접착제는 에폭시 수지와 경화제가 혼입된 상태로 저장되어 있어서 추가적인 처리 없이 바로 사용이 가능하다.In general, epoxy adhesives are classified into two-component or one-component types depending on the storage type. The two-component epoxy adhesive is mixed with an appropriate amount of an epoxy resin and a curing agent immediately before use, and the one-component epoxy adhesive is stored in a state where an epoxy resin and a curing agent are mixed, so it can be used immediately without additional treatment.

이액형 에폭시 접착제는 보관이나 취급이 까다롭고, 계량 오차의 가능성이 있으며, 작업의 능률이 저하되는 문제점이 있어서, 대개 사전에 에폭시 수지와 경화제가 혼입된 일액형 에폭시 접착제가 선호된다. 일액형 에폭시 접착제는 가열을 통해 가교 반응이 진행되어 경화하며, 보통 120 ℃ 이상의 온도를 필요로 한다.The two-part type epoxy adhesive is difficult to store or handle, there is a possibility of measurement error, and the efficiency of the operation is deteriorated. Therefore, a one-component epoxy adhesive in which an epoxy resin and a curing agent are mixed in advance is usually preferred. The one-component epoxy adhesive cures by undergoing a crosslinking reaction through heating, and usually requires a temperature of 120°C or higher.

한편, 에폭시 수지는 적정량의 경화제, 경화촉진제, 특성 개선용의 고무 성분 뿐만 아니라 난연제 등과 함께 배합되어 이용되고 있다. 일반적으로 난연성을 필요로 하는 합성수지 성형물에는 인계 난연제 또는 할로겐계 난연제와 같은 난연제를 사용할 수 있다. 이들 난연제는 합성수지를 성형 가공하거나 성형 후의 제품을 사용하는 경우, 열에 대해 내성이 필요하며 내수성 및 물리적 성질과 같은 합성수지가 갖는 원래의 성능을 손상시키지 않는 것이 요구된다.On the other hand, the epoxy resin is used in combination with an appropriate amount of a curing agent, a curing accelerator, a rubber component for improving properties, as well as a flame retardant. In general, a flame retardant such as a phosphorus-based flame retardant or a halogen-based flame retardant may be used for a synthetic resin molding that requires flame retardancy. These flame retardants are required to be resistant to heat when a synthetic resin is molded or molded, and not to impair the original performance of the synthetic resin such as water resistance and physical properties.

그러나 현재까지 난연제로 사용된 인 함유 화합물은 대부분 첨가형 난연제이기 때문에 합성수지의 물리적 성질을 손상시키거나 안정성 및 내수성을 저하시는 등의 단점이 있었다. 또한, 첨가형 난연제로서 사용되는 인 함유 화합물의 대부분은 수지와의 상용성이 나쁘기 때문에 수지에서 균일하게 배합하기 어렵고 균일하게 배합하더라도 성형 후 성형물로부터 난연제가 유출되어 이의 작동 효과를 지속하지 못하는 등의 문제가 있었다. However, since most of the phosphorus-containing compounds used as flame retardants to date are additive-type flame retardants, there are disadvantages such as impairing the physical properties of synthetic resins or deteriorating stability and water resistance. In addition, since most of the phosphorus-containing compounds used as additive flame retardants have poor compatibility with resins, it is difficult to mix them uniformly in the resin. There was.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명자들은 인 화합물로 반응형 인계 폴리올을 합성하였으며, 상기 인계 폴리올을 에폭시 수지와 혼합하여 에폭시 접착제를 제조하는 경우 난연성과 내충격성이 우수함을 밝힘으로써 본 발명을 완성하게 되었다. In order to solve this problem, the present inventors synthesized a reactive phosphorus polyol with a phosphorus compound, and when preparing an epoxy adhesive by mixing the phosphorus polyol with an epoxy resin, the present invention was completed by revealing excellent flame retardancy and impact resistance. .

대한민국 공개특허 제10-2009-0039473호(2009.04.22. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0039473 (published on April 22, 2009)

본 발명의 목적은 인계 폴리올의 함량을 조절하여 에폭시 접착제의 난연성과 내충격성을 조절할 수 있는 일액형 에폭시 구조용 접착제 및 그 제조방법을 제공하기 위함이다.An object of the present invention is to provide a one-component epoxy structural adhesive capable of controlling the flame retardancy and impact resistance of an epoxy adhesive by controlling the content of the phosphorus polyol and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 반응형 인계 폴리올을 난연제로 첨가하여 기존 첨가형 난연제가 가지는 불용성, 용출, 및 기계적 물성의 감소와 같은 문제점을 해결할 수 있는 일액형 에폭시 구조용 접착제를 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide a one-component epoxy structural adhesive capable of solving problems such as insolubility, elution, and reduction of mechanical properties of existing additive-type flame retardants by adding a reactive phosphorus polyol as a flame retardant.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 에폭시 수지; 및 하기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올;을 포함하는 에폭시 수지 조성물을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is an epoxy resin; And it provides an epoxy resin composition comprising a; and a phosphorus-based polyol represented by the formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112019097692018-pat00001
Figure 112019097692018-pat00001

여기서, R은 C4-C10의 알킬기, C6-C20 아릴기, 알킬 치환 C6-C20 아릴기 또는 C6-C20 아르알킬기이고, n은 1 내지 10의 정수이다.Here, R is a C4-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, an alkyl substituted C6-C20 aryl group or a C6-C20 aralkyl group, and n is an integer of 1 to 10.

상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올의 함량은 상기 에폭시 수지 함량 대비 2 내지 10 phr일 수 있다.The content of the phosphorus polyol represented by Formula 1 may be 2 to 10 phr compared to the content of the epoxy resin.

상기 에폭시 수지는 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 3관능성 이상의 다관능성 에폭시 수지, 고무변성 액상 에폭시 수지, 우레탄 변성 액상 에폭시 수지, 아크릴 변성 액상 에폭시수지, 및 감광성 액상 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The epoxy resin is composed of a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin, a rubber modified liquid epoxy resin, a urethane modified liquid epoxy resin, an acrylic modified liquid epoxy resin, and a photosensitive liquid epoxy resin. It may be one or more selected from the group.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면 에폭시 수지 조성물; 및 경화제;를 포함하는 일액형 에폭시 구조용 접착제를 제공한다.According to another aspect of the present invention, an epoxy resin composition; It provides a one-component epoxy structural adhesive containing; and a curing agent.

상기 경화제는 페놀노볼락, 크레졸노볼락, 비스페놀A노볼락, 및 나프탈렌형으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The curing agent may be one or more selected from the group consisting of phenol novolac, cresol novolak, bisphenol A novolac, and naphthalene type.

상기 경화제와 상기 에폭시 수지 조성물의 당량비가 0.5~3:1일 수 있다.The equivalent ratio of the curing agent and the epoxy resin composition may be 0.5-3:1.

아민계, 페놀계 및 이미다졸계 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화촉진제를 더 포함할 수 있으며, 경화온도가 160~220 ℃일 수 있다.At least one curing accelerator selected from the group consisting of amine-based, phenol-based and imidazole-based compounds may be further included, and the curing temperature may be 160 to 220°C.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, (a) 하기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올과 에폭시 수지를 혼합하고 교반하여 에폭시 수지 조성물을 합성하는 단계; 및 (b) 상기 에폭시 수지 조성물에 경화제를 첨가하여 경화하는 단계;를 포함하는 일액형 에폭시 구조용 접착제의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, (a) mixing and stirring a phosphorus polyol represented by the following formula (1) and an epoxy resin to synthesize an epoxy resin composition; And (b) curing by adding a curing agent to the epoxy resin composition.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019097692018-pat00002
Figure 112019097692018-pat00002

여기서, R은 C4-C10의 알킬기, C6-C20 아릴기, 알킬 치환 C6-C20 아릴기 또는 C6-C20 아르알킬기이고, n은 1 내지 10의 정수이다.Here, R is a C4-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, an alkyl substituted C6-C20 aryl group or a C6-C20 aralkyl group, and n is an integer of 1 to 10.

상기 (a) 단계에서 상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올을 상기 에폭시 수지 함량 대비 2 내지 10 phr가 되도록 혼합할 수 있다.In the step (a), the phosphorus polyol represented by Formula 1 may be mixed so that the content of the epoxy resin is 2 to 10 phr.

상기 (b) 단계에서 아민계, 페놀계 및 이미다졸계 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화촉진제를 추가적으로 첨가할 수 있다.In step (b), at least one curing accelerator selected from the group consisting of amine-based, phenol-based and imidazole-based compounds may be additionally added.

상기 (b) 단계에서 상기 에폭시 구조용 접착제의 경화 온도는 160~220 ℃일 수 있다.The curing temperature of the epoxy structural adhesive in step (b) may be 160 to 220 °C.

본 발명에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제는 인계 폴리올을 난연제로 첨가하여 용출의 염려가 없고 기계적 물성이 유지되는 장점이 있다.The one-component epoxy structural adhesive according to the present invention has the advantage of maintaining mechanical properties without worrying about elution by adding a phosphorus-based polyol as a flame retardant.

또한, 본 발명에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 제조방법에 따르면 인계 폴리올의 함량을 조절하여 에폭시 접착제의 난연성과 내충격성을 조절할 수 있어 용도에 맞게 에폭시 접착제를 제조할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the manufacturing method of the one-component epoxy structural adhesive according to the present invention, the flame retardancy and impact resistance of the epoxy adhesive can be controlled by adjusting the content of the phosphorus polyol, so that an epoxy adhesive can be manufactured according to the use.

도 1 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 인계 폴리올의 1H-NMR 스펙트럼과 31P-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 시차주사열계량법(DSC) 분석결과를 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 동역학 분석(DMA) 결과를 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 온도 변화에 따른 tan δ(= G″/G′)를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 응력-변형률 선도(Stress-strain curves) 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 중첩 전단 강도(Lap shear strength) 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 중첩 전단 강도 평가 후의 파단면을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 힘-시간 곡선을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 파괴 에너지(Ec)를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 발열량(heat release rate) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 총 방출열량(total heat released) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
1 (a) and (b) show 1 H-NMR spectrum and 31 P-NMR spectrum of a phosphorus polyol according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph comparing the results of differential scanning calorimetry (DSC) analysis of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph comparing the results of dynamic dynamic analysis (DMA) of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing tan δ (= G″/G′) according to a temperature change of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
5 is a stress-strain curves graph of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the evaluation result of the lap shear strength of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
7 shows a fracture surface after evaluation of the overlap shear strength of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows the force-time curve of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the breakdown energy (Ec) of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the result of measuring the heat release rate of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing a measurement result of total heat released of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, it should be noted that only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted without distracting the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventor is appropriate as a concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention on the basis of the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of application It should be understood that there may be variations and variations.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 에폭시 수지 및 하기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올을 포함하는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.The present invention provides an epoxy resin composition comprising an epoxy resin and a phosphorus polyol represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019097692018-pat00003
Figure 112019097692018-pat00003

여기서, R은 C4-C10의 알킬기, C6-C20 아릴기, 알킬 치환 C6-C20 아릴기 또는 C6-C20 아르알킬기이고, n은 1 내지 10의 정수이다.Here, R is a C4-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, an alkyl substituted C6-C20 aryl group or a C6-C20 aralkyl group, and n is an integer of 1 to 10.

상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올은 에폭시 수지와 반응하여 에폭시 수지의 난연성을 효과적으로 증가시킬 수 있다.The phosphorus polyol represented by Formula 1 may react with the epoxy resin to effectively increase the flame retardancy of the epoxy resin.

상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올의 분자 내에 포함된 포스페이트의 P=O 작용기는 난연 효과를 제공해준다. The P=O functional group of phosphate contained in the molecule of the phosphorus polyol represented by Formula 1 provides a flame retardant effect.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인계 폴리올은 하기 화학식 2로 표시되는 포스포닉 디클로라이드와 에틸렌 글리콜을 중축합하는 단계(단계 1); 상기 중축합 반응의 반응물을 여과하여 염을 제거하는 단계(단계 2); 추출용매를 이용하여 상기 염이 제거된 반응물의 불순물을 제거하는 단계(단계 3); 및 상기 불순물이 제거된 반응물을 유기용매로 세척하고 진공건조시켜 상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올을 회수하는 단계(단계 4)에 의해 제조된다.According to an embodiment of the present invention, the phosphorus polyol polycondensation of phosphonic dichloride and ethylene glycol represented by the following formula (2) (step 1); Filtering the reaction product of the polycondensation reaction to remove the salt (step 2); Removing impurities of the reactant from which the salt has been removed using an extraction solvent (step 3); And washing the reactant from which the impurities have been removed with an organic solvent and vacuum drying to recover the phosphorus polyol represented by Chemical Formula 1 (Step 4).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112019097692018-pat00004
Figure 112019097692018-pat00004

여기서, R은 C4-C10의 알킬기, C6-C20 아릴기, 알킬 치환 C6-C20 아릴기 또는 C6-C20 아르알킬기이고, n은 1 내지 10의 정수이다.Here, R is a C4-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, an alkyl substituted C6-C20 aryl group or a C6-C20 aralkyl group, and n is an integer of 1 to 10.

상기 화학식 2로 표시되는 포스포닉 디클로라이드는 페닐 포스포닉 디클로라이드인 것이 바람직하다.Phosphonic dichloride represented by Formula 2 is preferably phenyl phosphonic dichloride.

상기 에틸렌 글리콜은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물이다.The ethylene glycol is a compound represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112019097692018-pat00005
Figure 112019097692018-pat00005

상기 포스페닉 디클로라이드와 에틸렌 글리콜을 중축합(polycondensation)하여 인계 폴리올을 합성할 수 있으며, 바람직하게는 용액중합법을 사용할 수 있다.Phosphoric dichloride and ethylene glycol may be polycondensed to synthesize a phosphorus polyol, and a solution polymerization method may be preferably used.

상기 포스페닉 디클로라이드와 에틸렌 글리콜은 디클로로메탄(Dichloro methane) 용액에서 용액중합하는 것이 바람직하다.It is preferable that the phosphenic dichloride and ethylene glycol are solution-polymerized in a dichloromethane solution.

상기 포스포닉 디클로라이드와 에틸렌 글리콜은 150 내지 300 ℃에서 600 내지 0.01 mmHg의 감압 조건으로 1 내지 24 시간 동안 중축합시킬 수 있다.The phosphonic dichloride and ethylene glycol may be polycondensed for 1 to 24 hours under reduced pressure conditions of 600 to 0.01 mmHg at 150 to 300 °C.

상기 포스포닉 디클로라이드와 에틸렌 글리콜의 중축합시 중축합 촉매를 추가적으로 첨가할 수 있다.In the polycondensation of the phosphonic dichloride and ethylene glycol, a polycondensation catalyst may be additionally added.

상기 중축합 촉매로는 티타늄계 화합물, 게르마늄계 화합물, 안티몬계 화합물, 알루미늄계 화합물, 주석계 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.As the polycondensation catalyst, a titanium compound, a germanium compound, an antimony compound, an aluminum compound, a tin compound, or a mixture thereof may be used.

상기 티타늄계 화합물의 예로는, 테트라에틸티타네이트, 아세틸트리프로필티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 테트라부틸티타네이트, 폴리부틸티타네이트, 2-에틸헥실 티타네이트, 옥틸렌글리콜티타네이트, 락테이트티타네이트, 트리에탄올아민 티타네이트, 아세틸아세토네이트티타네이트, 에틸아세토아세틱에스테르티타네이트, 이소스테아릴티타네이트, 티타늄디옥사이드, 티타늄디옥사이드/실리콘디옥사이드 공중합체, 티타늄디옥사이드/지르코늄디옥사이드 공중합체 등을 예시할 수 있다.Examples of the titanium-based compound include tetraethyl titanate, acetyltripropyl titanate, tetrapropyl titanate, tetrabutyl titanate, polybutyl titanate, 2-ethylhexyl titanate, octylene glycol titanate, lactate titanate. Acid, triethanolamine titanate, acetylacetonate titanate, ethylacetoacetic ester titanate, isostearyl titanate, titanium dioxide, titanium dioxide/silicon dioxide copolymer, titanium dioxide/zirconium dioxide copolymer, etc. have.

상기 게르마늄계 화합물의 예로는 게르마늄디옥사이드(germanium dioxide, GeO2), 게르마늄테트라클로라이드(germanium tetrachloride, GeCl4), 게르마늄에틸렌글리콕시드(germanium ethyleneglycoxide), 게르마늄 아세테이트(germanium acetate), 이들을 이용한 공중합체, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 게르마늄디옥사이드를 사용할 수 있으며, 이러한 게르마늄 디옥사이드로는 결정성 또는 비결정성 모두를 사용할 수 있고, 글리콜 가용성도 사용할 수 있다.Examples of the germanium-based compound include germanium dioxide (GeO2), germanium tetrachloride (GeCl4), germanium ethyleneglycoxide, germanium acetate, a copolymer using these, and Mixtures, etc. are mentioned. Preferably, germanium dioxide may be used, and both crystalline or amorphous may be used as the germanium dioxide, and glycol solubility may also be used.

상기 포스포닉 디클로라이드와 상기 에틸렌 글리콜의 반응 몰비는 1:1 내지 2일 수 있다.The reaction molar ratio of the phosphonic dichloride and the ethylene glycol may be 1:1 to 2.

상기 중축합 반응 후 반응물을 여과하여 염을 제거하고 추출용매를 이용하여 불순물을 제거할 수 있다. 상기 중축합 반응의 반응물을 여과하여 HCl 염을 제거할 수 있다.After the polycondensation reaction, the reaction product may be filtered to remove salts, and impurities may be removed using an extraction solvent. HCl salt may be removed by filtering the reaction product of the polycondensation reaction.

상기 중축합 반응에서 생성된 불순물을 제거할 수 있는 추출용매로는 물, 디클로로메탄, 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세린, 아세톤, 에틸 아세테이트, 클로로포름, 부틸 아세테이트, 디에틸에테르, 헥산, 및 이들의 혼합물로부터 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.As an extraction solvent capable of removing impurities generated in the polycondensation reaction, water, dichloromethane, anhydrous or hydrated lower alcohol having 1-4 carbon atoms, propylene glycol, butylene glycol, glycerin, acetone, ethyl acetate, chloroform, butyl Any one selected from the group consisting of acetate, diethyl ether, hexane, and mixtures thereof may be used.

상기 불순물이 제거된 반응물을 유기용매로 세척하고 건조하여 인계 폴리올을 회수할 수 있다.The reactant from which the impurities have been removed may be washed with an organic solvent and dried to recover the phosphorus polyol.

상기 반응물을 유기용매로 세척하여 중축합 반응에서 생성된 고리형 방향족 탄화수소를 제거할 수 있다. The reaction product may be washed with an organic solvent to remove the cyclic aromatic hydrocarbon generated in the polycondensation reaction.

상기 유기용매는 에테르계 용매를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 에테르계 용매는 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디메틸에테르 및 디부틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 디메틸에테르일 수 있다.The organic solvent is preferably an ether-based solvent, and the ether-based solvent may be at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl ether, and dibutyl ether, and preferably It may be dimethyl ether.

에폭시 수지는 분자 중에 2 개 이상의 에폭시기를 포함하는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.The epoxy resin is not particularly limited as long as it contains two or more epoxy groups in the molecule.

사용 가능한 에폭시 수지의 예로는 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 3관능성 이상의 다관능성 에폭시 수지, 고무변성 액상 에폭시 수지, 우레탄 변성 액상 에폭시 수지, 아크릴 변성 액상 에폭시수지, 및 감광성 액상 에폭시 수지를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비스페놀A형 에폭시 수지를 사용할 수 있다.Examples of usable epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin, rubber modified liquid epoxy resin, urethane modified liquid epoxy resin, acrylic modified liquid epoxy resin, and photosensitive liquid epoxy. Resins may be used alone or in combination, and bisphenol A type epoxy resins may be preferably used.

상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 약 100 내지 1500 g/eq인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위 내에서 에폭시 접착제의 접착성이 우수하고, 유리전이온도를 유지하며 우수한 내열성을 가질 수 있다.The epoxy resin may be used with an epoxy equivalent of about 100 to 1500 g/eq. Within the above range, the epoxy adhesive has excellent adhesion, maintains a glass transition temperature, and may have excellent heat resistance.

상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올의 함량은 상기 에폭시 수지 함량 대비 2 내지 10 phr일 수 있다. 상기 인계 폴리올의 함량이 2 phr 미만이면 에폭시 수지의 난연성을 향상시킬 수 없으며, 인계 폴리올을 10 phr을 초과하여 과량 첨가하면 경화 밀도가 대폭 낮아져 반응 부산물이 발생하여 에폭시 수지의 기계적 물성이 오히려 감소할 수 있으므로 상기 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다. The content of the phosphorus polyol represented by Formula 1 may be 2 to 10 phr compared to the content of the epoxy resin. If the content of the phosphorus polyol is less than 2 phr, the flame retardancy of the epoxy resin cannot be improved, and when the phosphorus polyol is added in excess of 10 phr, the curing density is significantly lowered, resulting in reaction by-products, which may rather reduce the mechanical properties of the epoxy resin. Since it may be, it is preferable to add it within the above range.

상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올은 중량평균분자량이 500 내지 5000g/mol일 수 있다. The phosphorus polyol represented by Formula 1 may have a weight average molecular weight of 500 to 5000 g/mol.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올을 포함하는 에폭시 수지 조성물; 및 경화제;를 포함하는 일액형 에폭시 구조용 접착제를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention is an epoxy resin composition comprising a phosphorus polyol represented by the following formula (1); It provides a one-component epoxy structural adhesive containing; and a curing agent.

에폭시 수지 조성물에 대하여 상기와 중복되는 설명은 생략한다.Description of the epoxy resin composition overlapping with the above will be omitted.

본 발명에 따른 경화제는 에폭시 수지의 종류에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있으며, 에폭시 수지의 경화제로서 통상 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.The curing agent according to the present invention may be appropriately selected and used according to the type of epoxy resin, and may be used without limitation as long as it is commonly used as a curing agent for an epoxy resin.

상기 경화제의 다분산지수(DPI)는 2 이하일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 1.7이며, 보다 바람직하게는 1.1 내지 1.5 범위이다.The polydispersity index (DPI) of the curing agent may be 2 or less, preferably 1 to 1.7, and more preferably 1.1 to 1.5.

상기 경화제로 사용 가능한 것은 페놀계 경화제, 무수물계 경화제, 디시안아미드계 경화제가 있는데, 그 중 페놀계 경화제가 내열성 및 접착성을 더 향상시킬 수 있어 바람직하다.What can be used as the curing agent includes a phenol-based curing agent, an anhydride-based curing agent, and a dicyanamide-based curing agent, among which a phenolic curing agent is preferable because it can further improve heat resistance and adhesion.

상기 페놀계 경화제의 비제한적인 예로는 페놀노볼락, 크레졸노볼락, 비스페놀A노볼락, 나프탈렌형 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Non-limiting examples of the phenolic curing agent include phenol novolac, cresol novolak, bisphenol A novolac, naphthalene type, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

상기 무수물계 경화제의 비제한적인 예로는 무수 프탈산, 피로멜리트산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 헥사히드로무수 프탈산 등이 있다. 상기 경화제는 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Non-limiting examples of the anhydride-based curing agent include phthalic anhydride, pyromellitic anhydride, trimellitic anhydride, and hexahydrophthalic anhydride. The curing agent may be used alone or in combination of two or more.

상기 경화제의 함량은 에폭시 수지의 함량에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 상기 경화제와 상기 에폭시 수지의 당량비가 0.5~3:1가 되도록 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 이는 내열성 및 접착강도를 보다 더 향상시키면서, 가공성과 같은 성형 특성이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. The content of the curing agent may be appropriately adjusted according to the content of the epoxy resin. It is preferable to mix and use so that the equivalent ratio of the curing agent and the epoxy resin is 0.5-3:1, and this is to prevent deterioration of molding properties such as workability while further improving heat resistance and adhesive strength.

본 발명의 일 실시예에 따르면 에폭시 수지 조성물과 경화제의 반응을 촉진하는 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a curing accelerator for accelerating the reaction between the epoxy resin composition and the curing agent may be further included.

상기 경화촉진제는 필요에 따라 당업계에 알려진 통상적인 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. The curing accelerator may further include a conventional curing accelerator known in the art as necessary.

이때 경화촉진제는 에폭시 수지 및 경화제의 종류에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 사용 가능한 경화촉진제의 예로는 아민계, 페놀계, 이미다졸계 경화촉진제 등이 있으며, 보다 구체적인 예로는 삼불화붕소의 아민 착체, 이미다졸 유도체, 무수 프탈산 및 무수 트리멜리트산 등의 유기산 등이 있다.At this time, the curing accelerator may be appropriately selected and used according to the type of epoxy resin and curing agent. Examples of curing accelerators that can be used include amine-based, phenol-based, and imidazole-based curing accelerators, and more specific examples include organic acids such as boron trifluoride amine complexes, imidazole derivatives, phthalic anhydride and trimellitic anhydride. .

상기 경화촉진제의 바람직한 예로는 이미다졸 유도체 경화촉진제를 사용할 수 있으며, 구체적으로 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸 4-메틸 이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐4-메틸 이미다졸, 이들의 시아노에틸레이션 유도체, 카르복실산 유도체, 히드록시메틸기 유도체 등이 있으나 이에 한정되지 않는다. 이들 경화촉진제는 단독으로 이용할 수 있으며 2종 이상을 병용할 수도 있다.Preferred examples of the curing accelerator may be an imidazole derivative curing accelerator, specifically 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl 4-methyl imidazole, 2-phenylimidazole, 2 -Phenyl 4-methyl imidazole, cyanoethylation derivatives thereof, carboxylic acid derivatives, hydroxymethyl group derivatives, and the like, but are not limited thereto. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more.

상기 경화촉진제의 함량은 에폭시 수지 및 경화제 혼합물 100 중량부를 기준으로 하여 0.005 내지 0.05 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 0.01 내지 0.04 중량부일 수 있다.The content of the curing accelerator may be 0.005 to 0.05 parts by weight, preferably 0.01 to 0.04 parts by weight, based on 100 parts by weight of the epoxy resin and curing agent mixture.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 에폭시 수지 조성물, 경화제, 경화촉진제는 용매의 녹여 통상의 방법으로 혼합 및 교반되어 에폭시 접착제로 제조될 수 있다.The epoxy resin composition, curing agent, and curing accelerator according to an embodiment of the present invention may be prepared as an epoxy adhesive by dissolving a solvent and mixing and stirring in a conventional manner.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명은 (a) 하기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올과 에폭시 수지를 혼합하고 교반하여 에폭시 수지 조성물을 합성하는 단계; 및 (b) 상기 에폭시 수지 조성물에 경화제를 첨가하여 경화하는 단계;를 포함하는 일액형 에폭시 구조용 접착제의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention comprises the steps of: (a) synthesizing an epoxy resin composition by mixing and stirring a phosphorus polyol represented by the following formula (1) and an epoxy resin; And (b) curing by adding a curing agent to the epoxy resin composition.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019097692018-pat00006
Figure 112019097692018-pat00006

여기서, R은 C4-C10의 알킬기, C6-C20 아릴기, 알킬 치환 C6-C20 아릴기 또는 C6-C20 아르알킬기이고, n은 1 내지 10의 정수이다. Here, R is a C4-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, an alkyl substituted C6-C20 aryl group or a C6-C20 aralkyl group, and n is an integer of 1 to 10.

상기 (a) 단계에서 상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올은 상기 에폭시 수지의 함량 대비 2 내지 10 phr로 포함될 수 있다. 상기 인계 폴리올의 함량이 2 phr 미만이면 에폭시 수지의 난연성을 향상시킬 수 없으며, 인계 폴리올을 10 phr을 초과하여 과량 첨가하면 경화 밀도가 대폭 낮아져 반응 부산물이 발생하여 에폭시 수지의 기계적 물성이 오히려 감소할 수 있으므로 상기 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다. In step (a), the phosphorus polyol represented by Formula 1 may be included in an amount of 2 to 10 phr compared to the content of the epoxy resin. If the content of the phosphorus polyol is less than 2 phr, the flame retardancy of the epoxy resin cannot be improved, and when the phosphorus polyol is added in excess of 10 phr, the curing density is significantly lowered, resulting in reaction by-products, which may rather reduce the mechanical properties of the epoxy resin. Since it may be, it is preferable to add it within the above range.

상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올은 에폭시 수지와 반응하여 에폭시 수지의 난연성을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올의 분자 내에 포함된 포스페이트의 P=O 작용기는 난연 효과를 제공해준다. The phosphorus polyol represented by Formula 1 may react with the epoxy resin to effectively increase the flame retardancy of the epoxy resin. The P=O functional group of phosphate contained in the molecule of the phosphorus polyol represented by Formula 1 provides a flame retardant effect.

에폭시 수지는 분자 중에 2 개 이상의 에폭시기를 포함하는 것이라면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다. The epoxy resin is not particularly limited and can be used as long as it contains two or more epoxy groups in the molecule.

사용 가능한 에폭시 수지의 예로는 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 3관능성 이상의 다관능성 에폭시 수지, 고무변성 액상 에폭시 수지, 우레탄 변성 액상 에폭시 수지, 아크릴 변성 액상 에폭시수지, 및 감광성 액상 에폭시 수지를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비스페놀A형 에폭시 수지를 사용할 수 있다.Examples of usable epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin, rubber modified liquid epoxy resin, urethane modified liquid epoxy resin, acrylic modified liquid epoxy resin, and photosensitive liquid epoxy. Resins may be used alone or in combination, and bisphenol A type epoxy resins may be preferably used.

상기 (b) 단계의 경화제로 사용 가능한 것은 페놀계 경화제, 무수물계 경화제, 디시안아미드계 경화제가 있는데, 그 중 페놀계 경화제가 내열성 및 접착성을 더 향상시킬 수 있어 바람직하다.What can be used as the curing agent in step (b) is a phenolic curing agent, an anhydride curing agent, and a dicyanamide curing agent, among which a phenolic curing agent is preferable because it can further improve heat resistance and adhesion.

상기 페놀계 경화제의 비제한적인 예로는 페놀노볼락, 크레졸노볼락, 비스페놀A노볼락, 나프탈렌형 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Non-limiting examples of the phenolic curing agent include phenol novolac, cresol novolak, bisphenol A novolac, naphthalene type, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

상기 무수물계 경화제의 비제한적인 예로는 무수 프탈산, 피로멜리트산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 헥사히드로무수 프탈산 등이 있다. 상기 경화제는 단독으로 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Non-limiting examples of the anhydride-based curing agent include phthalic anhydride, pyromellitic anhydride, trimellitic anhydride, and hexahydrophthalic anhydride. The curing agent may be used alone or in combination of two or more.

상기 경화제의 함량은 에폭시 수지의 함량에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 상기 경화제와 상기 에폭시 수지의 당량비가 0.5~3:1가 되도록 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 이는 내열성 및 접착강도를 보다 더 향상시키면서, 가공성과 같은 성형 특성이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. The content of the curing agent may be appropriately adjusted according to the content of the epoxy resin. It is preferable to mix and use so that the equivalent ratio of the curing agent and the epoxy resin is 0.5-3:1, and this is to prevent deterioration of molding properties such as workability while further improving heat resistance and adhesive strength.

상기 (b) 단계에서 아민계, 페놀계 및 이미다졸계 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.In the step (b), at least one curing accelerator selected from the group consisting of amine-based, phenol-based and imidazole-based compounds may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면 에폭시 수지 조성물과 경화제의 반응을 촉진하는 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a curing accelerator for accelerating the reaction between the epoxy resin composition and the curing agent may be further included.

상기 경화촉진제는 필요에 따라 당업계에 알려진 통상적인 경화 촉진제를 더 포함할 수 있다. The curing accelerator may further include a conventional curing accelerator known in the art as needed.

이때 경화촉진제는 에폭시 수지 및 경화제의 종류에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 사용 가능한 경화촉진제의 예로는 아민계, 페놀계, 이미다졸계 경화촉진제 등이 있으며, 보다 구체적인 예로는 삼불화붕소의 아민착체, 이미다졸 유도체, 무수 프탈산 및 무수 트리멜리트산 등의 유기산 등이 있다.At this time, the curing accelerator may be appropriately selected and used according to the type of epoxy resin and curing agent. Examples of curing accelerators that can be used include amine-based, phenol-based, and imidazole-based curing accelerators, and more specific examples include organic acids such as boron trifluoride amine complexes, imidazole derivatives, phthalic anhydride and trimellitic anhydride. .

상기 경화촉진제의 바람직한 예로는 이미다졸 유도체 경화촉진제를 사용할 수 있으며, 구체적으로 1-메틸 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸 4-메틸 이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐4-메틸 이미다졸, 이들의 시아노에틸레이션 유도체, 카르복실산 유도체, 히드록시메틸기 유도체 등이 있으나 이에 한정되지 않는다. 이들 경화촉진제는 단독으로 이용할 수 있으며 2종 이상을 병용할 수도 있다.Preferred examples of the curing accelerator may be an imidazole derivative curing accelerator, specifically 1-methyl imidazole, 2-methyl imidazole, 2-ethyl 4-methyl imidazole, 2-phenylimidazole, 2- Phenyl 4-methyl imidazole, cyanoethylation derivatives thereof, carboxylic acid derivatives, hydroxymethyl group derivatives, and the like, but are not limited thereto. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 에폭시 수지 조성물, 경화제, 경화촉진제는 용매의 녹여 통상의 방법으로 혼합 및 교반되어 에폭시 접착제로 제조될 수 있다.The epoxy resin composition, curing agent, and curing accelerator according to an embodiment of the present invention may be prepared as an epoxy adhesive by dissolving a solvent and mixing and stirring in a conventional manner.

본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 접착제의 제조방법에 따르면, 인계 폴리올을 난연제로 첨가하여 용출의 염려가 없고 기계적 물성이 유지되는 장점이 있다. 또한, 인계 폴리올의 함량을 조절하여 에폭시 접착제의 난연성과 내충격성을 조절할 수 있어 용도에 맞게 에폭시 접착제를 제조할 수 있는 장점이 있다. According to the manufacturing method of an epoxy adhesive according to an embodiment of the present invention, there is an advantage in that there is no worry of elution and mechanical properties are maintained by adding a phosphorus-based polyol as a flame retardant. In addition, by controlling the content of the phosphorus-based polyol, the flame retardancy and impact resistance of the epoxy adhesive can be adjusted, so that the epoxy adhesive can be manufactured according to the purpose.

실시예Example

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be described in detail in order to describe the present invention in detail. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.

<제조예 1> 인계 폴리올의 합성<Production Example 1> Synthesis of phosphorus polyol

하기 반응식 1은 페닐 포스포닉 디클로라이드(PPDC)와 에틸렌 글리콜(EG)을 사용하여 인계 폴리올을 합성하는 과정을 나타낸 것이다.Scheme 1 below shows a process for synthesizing a phosphorus polyol using phenyl phosphonic dichloride (PPDC) and ethylene glycol (EG).

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112019097692018-pat00007
Figure 112019097692018-pat00007

반응기에 페닐 포스포닉 디클로라이드(PPDC)와 에틸렌 글리콜(EG)의 몰비가 1:18이 되도록 투입하고, 디클로로메탄(MC)에 용해시켰다. 이를 약 24 시간 동안 교반시키면서 반응기 내부를 30 분간 질소로 치환하였다. 반응기의 온도를 2 시간 동안 서서히 80 ℃부터 130 ℃까지 올리면서 중축합 반응을 진행시켰다.Into the reactor, the molar ratio of phenyl phosphonic dichloride (PPDC) and ethylene glycol (EG) was 1:18, and dissolved in dichloromethane (MC). While stirring this for about 24 hours, the inside of the reactor was replaced with nitrogen for 30 minutes. The polycondensation reaction was performed while gradually raising the temperature of the reactor from 80° C. to 130° C. for 2 hours.

중합 반응의 결과물을 정제하기 위하여, 원심분리기로 여과시켜 HCl 염을 제거하고 물과 디클로로메탄 용액으로 용매 추출하여 불순물을 제거하였다. 불순물이 제거된 용액을 에테르 용매로 세척한 후 진공에서 건조시켜 하기 화학식 4로 표시되는 최종 생성물을 얻었으며, 이 생성물의 1H-NMR, 31P-NMR 스펙트럼을 도 1 (a) 및 (b)에 나타내었다. In order to purify the result of the polymerization reaction, the HCl salt was removed by filtration through a centrifugal separator, and impurities were removed by solvent extraction with water and dichloromethane solution. Was obtained an end product being impurities by the removed solution was washed with ether solvent and then to and dried in a vacuum shown by the formula 4, 1 H-NMR of this product, 31 P-NMR spectrum 1 for (a) and (b ).

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112019097692018-pat00008
Figure 112019097692018-pat00008

합성된 상기 인계 폴리올의 분자량 측정을 위해 말단기 정량법의 하나인 수산기가(mgKOH/g)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 수산기가의 측정은 ASTM E1899-08 방법으로 측정하였다. 수산기가를 측정하는 방법은 아세틸화 시약을 폴리올과 반응시키고 과잉의 산을 1N-KOH로 적정하여 하기의 식으로 계산하였다.To measure the molecular weight of the synthesized phosphorus polyol, the hydroxyl value (mgKOH/g), which is one of the terminal group quantification methods, was measured and shown in Table 1 below. The measurement of the hydroxyl value was measured by the ASTM E1899-08 method. The method of measuring the hydroxyl value was calculated by the following equation by reacting an acetylation reagent with a polyol and titrating an excess of acid with 1N-KOH.

수산기가(mg KOH/g) = 5611N(B-C)/S + 산가Hydroxyl value (mg KOH/g) = 5611N(B-C)/S + acid value

N: 1N-NaOH 수용액의 노르말 농도N: Normal concentration of 1N-NaOH aqueous solution

B: 공시험에 소비된 적정액의 부피(ml)B: Volume of titrant consumed in blank test (ml)

C: 본시험에 소비된 적정액의 부피(ml)C: Volume of titrant consumed in the main test (ml)

S: 시료의 무게S: the weight of the sample

분자량: 5611×2000/수산기가Molecular weight: 5611×2000/hydroxyl value

sample weight(g)sample weight(g) EP1
(ml)
EP1
(ml)
EP2
(ml)
EP2
(ml)
OH value
(mgKOH/g)
OH value
(mgKOH/g)
M.W
(g/mol)
MW
(g/mol)
1One 0.32250.3225 4.00694.0069 9.85979.8597 101.83101.83 1,1021,102 22 0.04650.0465 1.59321.5932 2.53052.5305 113.08113.08 992992 33 0.09480.0948 1.68071.6807 3.74483.7448 122.15122.15 919919 Average of molecular weightAverage of molecular weight 1004
(±92)
1004
(±92)

<제조예 2> 일액형 에폭시 구조용 접착제의 제조<Production Example 2> Preparation of one-component epoxy structural adhesive

하기 표 2에 기재된 조성에 따라 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제를 혼합하여 에폭시 접착제를 제조하였다. An epoxy adhesive was prepared by mixing an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator according to the composition shown in Table 2 below.

종류Kinds 함량(g)Content(g) 에폭시 수지Epoxy resin BPA 에폭시 수지BPA epoxy resin 8.938.93 우레탄 변성 수지Urethane modified resin 11.8811.88 경화제Hardener 경화제Hardener 0.9550.955 경화촉진제Hardening accelerator 0.0820.082

실험예Experimental example 1: 에폭시 접착제의 경화 거동 평가 1: Evaluation of curing behavior of epoxy adhesive

제조예 2에서 제조된 에폭시 접착제의 경화거동을 측정하기 위해 시차주사열량계(differential scanning calorimetry(DSC), Q2000, TA Instruments)를 이용하여 온도에 따른 발열량을 측정하였으며, 질소 분위기(50 ml/min)에서 수행하였다. 동적 DSC는 온도 범위 100~240 ℃에 대해 승온 속도 5 ℃/min으로 측정하여 경화개시온도, 경화 피크온도 및 발열량을 조사하였다. In order to measure the curing behavior of the epoxy adhesive prepared in Preparation Example 2, the calorific value according to the temperature was measured using a differential scanning calorimetry (DSC), Q2000, TA Instruments, and a nitrogen atmosphere (50 ml/min) Performed in. Dynamic DSC was measured at a heating rate of 5°C/min over a temperature range of 100 to 240°C to investigate the curing initiation temperature, curing peak temperature, and calorific value.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 시차주사열계량법(DSC) 분석결과를 비교한 그래프이다.2 is a graph comparing the results of differential scanning calorimetry (DSC) analysis of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 인계 폴리올을 첨가하지 않았을 때와 첨가한 경우를 비교하였을 때 인계 폴리올의 첨가에 의해 경화온도가 크게 변하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인계 폴리올의 첨가량이 늘어남에도 불구하고 160~220 ℃의 일정한 온도범위 내에서 에폭시 수지의 경화 반응이 일어나는 것을 통해 인계 폴리올의 첨가로 인해 기존의 에폭시 수지의 물성(경화 온도)이 변화하지 않는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 2, it was confirmed that the curing temperature did not change significantly due to the addition of the phosphorus polyol when comparing the case where the phosphorus polyol was not added and the case was added. In addition, the physical properties (curing temperature) of the existing epoxy resin do not change due to the addition of the phosphorus polyol through the curing reaction of the epoxy resin within a constant temperature range of 160 to 220 ℃ despite the increase in the amount of phosphorus polyol added. I could confirm that.

실험예Experimental example 2: 에폭시 접착제의 2: of epoxy adhesive 점탄성Viscoelasticity 측정 Measure

제조예 2에서 제조된 에폭시 접착제의 점탄성을 측정하기 위하여 동역학 분석기(dynamic mechanical analysis(DMA), Q800, TA Instruments)를 사용하였다. 측정 조건은 dual cantilever probe를 사용하여, frequency = 1 Hz, amplitude = 10 μ¥μm, 분당 5°¡ÆC의 승온속도로 5~200°¡ÆC의 온도 범위에서의 저장 탄성률(storage modulus, G′)과 손실 탄성률(loss modulus)의 변화를 관찰하였다. In order to measure the viscoelasticity of the epoxy adhesive prepared in Preparation Example 2, a dynamic mechanical analysis (DMA), Q800, TA Instruments) was used. Measurement conditions are the storage modulus (storage modulus, G′) in the temperature range of 5 to 200°¡ÆC at a temperature rising rate of 5°¡ÆC per minute using a dual cantilever probe, frequency = 1 Hz, amplitude = 10 μ\μm. ) And the loss modulus were observed.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 동역학 분석(DMA) 결과를 비교한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 온도 변화에 따른 tan δ(= G″/G′)를 나타내는 그래프이다.3 is a graph comparing the results of dynamic analysis (DMA) of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing a temperature change of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing tan δ (= G″/G′).

에폭시 수지는 취성(brittleness)의 특성을 갖고 있어 충격에 약하고 그 인장강도가 매우 낮다. 도 3을 참조하면, 인계 폴리올의 함량이 증가함에 따라 에폭시 수지의 저장탄성률이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 인계 폴리올의 함량이 증가함에 따라 경화 후의 에폭시의 경화 밀도가 감소하는 것을 의미하며, 인계 폴리올의 함량을 증가시키면서 에폭시 수지의 취성을 감소시킬 수 있음을 나타낸다. Epoxy resin has brittleness, so it is weak against impact and its tensile strength is very low. Referring to FIG. 3, it was confirmed that the storage modulus of the epoxy resin decreased as the content of the phosphorus polyol increased. This means that the curing density of the epoxy after curing decreases as the content of the phosphorus polyol increases, indicating that the brittleness of the epoxy resin can be reduced while increasing the content of the phosphorus polyol.

실질적으로 동역학 분석에서 유리전이온도는 tan δ의 그래프가 만드는 피크 부분으로 정의된다. 도 5를 참조하면, 인계 폴리올의 함량이 증가함에 따라 에폭시 수지의 유리전이온도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 인계 폴리올의 함량을 증가시키면서 에폭시 수지의 유연성 역시 증가시킬 수 있다.In practical terms, in kinetics analysis, the glass transition temperature is defined as the part of the peak created by the graph of tan δ. Referring to FIG. 5, it was confirmed that the glass transition temperature of the epoxy resin decreased as the content of the phosphorus-based polyol increased. Accordingly, while increasing the content of the phosphorus polyol, the flexibility of the epoxy resin can also be increased.

실험예Experimental example 3: 에폭시 접착제의 전단접착강도 측정 3: Measurement of shear adhesion strength of epoxy adhesive

제조예 2에서 제조된 에폭시 접착제의 단일겹치기 전단강도 시험(single lap shear test)을 통해 접합력을 측정하였다. 시편규격 및 시험조건은 ASTM D-1002에 따라 접착면적 12.5 mm × 25 mm, 접착두께 200 μm로 하여 실시하였다. 접합부에 접착제를 고르게 도포한 후 균일한 크기를 가지는 두께 1.6 mm의 글래스 비드(CR340)을 사용하여 접착제층 두께를 일정하게 유지하였다. 접합부 고정을 위해 클립을 사용하였고 170 ℃에서 40 min간 경화시켰다. 전단강도 시험은 만능인장시험기(AG-X, Shimazhu)를 사용하였으며 측정속도 1.3 mm/min로 시험하였다. 최대 응력(강도)을 측정하였고, 총 5회 실시하여 평균값을 취하였다.The bonding strength was measured through a single lap shear test of the epoxy adhesive prepared in Preparation Example 2. Specimen specifications and test conditions were performed according to ASTM D-1002 with an adhesive area of 12.5 mm × 25 mm and an adhesive thickness of 200 μm. After evenly applying the adhesive to the joint, a 1.6 mm-thick glass bead (CR340) having a uniform size was used to maintain a constant thickness of the adhesive layer. A clip was used to fix the joint and cured at 170° C. for 40 min. The shear strength test was performed using a universal tensile tester (AG-X, Shimazhu) and a measurement speed of 1.3 mm/min. The maximum stress (strength) was measured, and the average value was taken by performing a total of 5 times.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 응력-변형률 선도(Stress-strain curves) 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 중첩 전단 강도(Lap shear strength) 평가 결과를 나타낸 그래프이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 중첩 전단 강도 평가 후의 파단면을 나타낸 것이다.5 is a graph of stress-strain curves of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an overlapping shear strength of a one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention. (Lap shear strength) is a graph showing the evaluation result, Figure 8 shows the fracture surface after the lap shear strength evaluation of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 전단접착강도 측정결과 인계 폴리올의 함량이 증가함에 따라 전단강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 인계 폴리올을 에폭시 수지의 함량 대비 2~10 phr으로 첨가하였을 때까지는 인계 폴리올을 첨가하기 전보다 동등하거나 그 이상의 전단강도를 나타내었다. 따라서, 인계 폴리올을 에폭시 수지에 적절한 함량으로 첨가하여 에폭시 수지의 접착력을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.5 and 6, as a result of measuring the shear bonding strength, it was confirmed that the shear strength increased as the content of the phosphorus polyol increased. Until the phosphorus polyol was added in an amount of 2 to 10 phr compared to the content of the epoxy resin, the shear strength was equal to or higher than that before the phosphorus polyol was added. Therefore, it was confirmed that the adhesion of the epoxy resin can be improved by adding the phosphorus polyol in an appropriate amount to the epoxy resin.

또한, 도 8을 확인하면, 접착력 측정 후 파단면을 관찰하였을 때, 인계 폴리올이 0 phr로 첨가된 경우는 에폭시와 비드 사이에 계면 파괴가 발생하였지만, 인계 폴리올의 함량이 4, 10, 15 phr로 점점 증가함에 따라 접착제 내부에서 응집 파괴현상이 발생되었다. 이는 높은 극성을 띄는 인 성분의 함량이 증가하면서 에폭시와 기재(비드) 사이의 계면 접착력이 향상된 결과로 판단된다. In addition, as shown in FIG. 8, when the fracture surface was observed after the adhesion was measured, when the phosphorus polyol was added at 0 phr, interfacial fracture occurred between the epoxy and the beads, but the content of the phosphorus polyol was 4, 10, 15 phr. As it increased gradually, cohesive failure occurred inside the adhesive. This is believed to be a result of improved interfacial adhesion between the epoxy and the substrate (bead) as the content of the phosphorus component having high polarity increases.

그러나 인계 폴리올을 에폭시 수지의 함량 대비 15 phr로 과량 첨가한 경우에는 인계 폴리올을 첨가하지 않았을 때보다 오히려 전단강도가 저하되는 것을 볼 수 있었고, 접착력 측정 후 파단면에 기포(bubble)를 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 에폭시 수지의 경화 밀도가 낮아지는 동시에 반응 부산물(H2O)이 다량 발생하여 접착층 내부에 기포를 형성하여 수지의 기계적 물성을 하락시키기 때문으로 판단된다. 따라서, 일정한 함량 범위 내에서 인계 폴리올을 첨가하여야 물성을 저하시키지 않고 전단강도를 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. However, when the phosphorus polyol was added in an excess of 15 phr compared to the content of the epoxy resin, the shear strength decreased rather than when the phosphorus polyol was not added, and bubbles were formed on the fracture surface after measuring the adhesion. I could confirm. This is believed to be because the curing density of the epoxy resin is lowered and a large amount of reaction by-products (H 2 O) is generated, forming bubbles in the adhesive layer, thereby deteriorating the mechanical properties of the resin. Therefore, it was confirmed that when the phosphorus-based polyol was added within a certain content range, the shear strength could be increased without deteriorating the physical properties.

실험예Experimental example 4: 에폭시 접착제의 내충격성 측정 4: Measurement of impact resistance of epoxy adhesive

제조예 2에서 제조된 에폭시 접착제의 충격 박리 시험(Impact wedge-peel test)을 통해 내충격성을 측정하였다. 충격 박리 시험은 ISO 11343 웨지 충격 방법에 따라 상온(25 ℃)에서 측정하였으며, 접착면적 20 mm × 20 mm, 접착두께 200 μm로 하여 실시하였다. 접합부에 접착제를 고르게 도포한 후 균일한 크기를 가지는 두께 1.6 mm의 글래스 비드(CR340)를 사용하여 시험 시편을 제조하였다. 상기 시편을 170 ℃에서 40 min간 경화시켰다. Impact resistance was measured through an impact wedge-peel test of the epoxy adhesive prepared in Preparation Example 2. The impact peeling test was measured at room temperature (25° C.) according to the ISO 11343 wedge impact method, and was carried out with an adhesive area of 20 mm × 20 mm and an adhesive thickness of 200 μm. After evenly applying the adhesive to the joint, a test specimen was prepared using a 1.6 mm-thick glass bead (CR340) having a uniform size. The specimen was cured at 170° C. for 40 min.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 힘-시간 곡선을 나타낸 것이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 파괴 에너지(Ec)를 나타낸 그래프이다.Figure 8 is a force-time curve of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a graph showing the breakdown energy (Ec) of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention to be.

도 8 및 도 9를 참조하면, 인계 폴리올을 에폭시 수지의 함량 대비 2~10 phr으로 첨가하였을 때까지는 인계 폴리올의 첨가량이 증가함에 따라 첨가하지 않았을 때에 비해 동등하거나 그 이상의 내충격성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인계 폴리올을 에폭시 수지의 함량 대비 2~10 phr으로 첨가하였을 때까지는 인계 폴리올의 첨가량이 증가함에 따라 첨가하지 않았을 때에 비해 동등하거나 그 이상의 파괴에너지(Ec)를 요함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 현상은 인계 폴리올 첨가에 따라 에폭시의 경화 밀도가 낮아지면서 에폭시의 취성이 감소되고 유연성이 증가하기 때문인 것으로 판단된다.Referring to FIGS. 8 and 9, it can be seen that the phosphorus polyol exhibits equal or higher impact resistance than when not added as the addition amount of the phosphorus polyol increases until the amount of the phosphorus polyol is added in an amount of 2 to 10 phr compared to the content of the epoxy resin. there was. In addition, it was confirmed that until the phosphorus polyol was added in an amount of 2 to 10 phr compared to the content of the epoxy resin, the same or higher breakdown energy (Ec) was required than when the phosphorus polyol was not added as the amount of phosphorus polyol increased. This phenomenon is considered to be due to the decrease in the curing density of the epoxy as the addition of the phosphorus polyol decreases the brittleness of the epoxy and increases the flexibility.

다만, 인계 폴리올을 15 phr 이상으로 과량 첨가시 내충격성이 오히려 저하되었으며, 이는 에폭시 수지의 경화 밀도가 낮아지는 동시에 반응 부산물(H2O)이 다량 발생하여 접착층 내부에 기포를 형성하여 수지의 기계적 물성을 하락시키기 때문이다. 따라서, 일정한 함량 범위 내에서 인계 폴리올을 첨가하여야 물성을 저하시키지 않고 전단강도를 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. However, when the phosphorus polyol was added in excess of 15 phr or more, the impact resistance was rather lowered, which lowered the curing density of the epoxy resin and simultaneously generated a large amount of reaction by-products (H 2 O), forming bubbles inside the adhesive layer, resulting in mechanical mechanical properties of the resin. This is because it lowers physical properties. Therefore, it was confirmed that when the phosphorus-based polyol was added within a certain content range, the shear strength could be increased without deteriorating the physical properties.

실험예Experimental example 5: 에폭시 접착제의 난연 특성 측정 5: Measurement of flame retardant properties of epoxy adhesive

제조예 2에서 제조된 에폭시 접착제의 마이크로칼로리미터(Microcalorimeter) 측정을 통해 에폭시 접착제의 난연 특성을 측정하였다. 마이크로칼로리미터는 연소시 발열량을 측정한 값으로서 발열량이 높을수록 쉽게 연소되기 때문에 난연성이 좋은 재료일수록 발열량이 작아 피크가 낮게 나타난다. Flame retardant properties of the epoxy adhesive were measured through microcalorimeter measurement of the epoxy adhesive prepared in Preparation Example 2. The microcalorimeter is a measure of the calorific value during combustion, and the higher the calorific value is, the more easily it burns. Therefore, the higher the flame retardant material, the smaller the calorific value and the lower the peak.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 발열량(heat release rate) 측정 결과를 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 일액형 에폭시 구조용 접착제의 총 방출열량(total heat released) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the result of measuring the heat release rate of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a total heat release of the one-component epoxy structural adhesive according to an embodiment of the present invention. This is a graph showing the measurement result of (total heat released).

도 10 및 도 11을 참조하면, 인계 폴리올의 첨가량이 증가할수록 발열량의 피크가 낮게 나타나며, 총 방출열량도 감소함을 확인할 수 있다. 따라서 인계 폴리올의 첨가에 의해 에폭시 수지의 난연 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 에폭시 수지의 함량이 증가함에 따라 에폭시 수지의 난연 특성이 지속적으로 향상되므로 필요한 범위 내에서 인계 폴리올의 함량 조절을 통해, 에폭시 수지의 난연성을 조절할 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11, it can be seen that as the addition amount of the phosphorus-based polyol increases, the peak of the calorific value appears lower and the total amount of heat emitted decreases. Therefore, it was confirmed that the flame retardant properties of the epoxy resin were improved by the addition of the phosphorus polyol. As the content of the epoxy resin increases, the flame retardancy of the epoxy resin is continuously improved, so the flame retardancy of the epoxy resin can be adjusted by adjusting the content of the phosphorus polyol within a required range.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 인계 폴리올을 포함하는 에폭시 수지 조성물, 일액형 에폭시 구조용 접착제 및 그의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Until now, specific examples of the epoxy resin composition containing the phosphorus-based polyol, the one-component epoxy structural adhesive, and the method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention have been described, but within the limit not departing from the scope of the present invention, various It is obvious that implementation variations are possible.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be defined by being limited to the described embodiments, and should be defined by the claims and equivalents as well as the claims to be described later.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not limiting, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (12)

에폭시 수지; 및 하기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올;을 포함하는 에폭시 수지 조성물:
[화학식 1]
Figure 112020106599602-pat00009


여기서, R은 C4-C10의 알킬기, C6-C20 아릴기, 알킬 치환 C6-C20 아릴기 또는 C6-C20 아르알킬기이고, n은 1 내지 10의 정수이다.
Epoxy resin; And a phosphorus-based polyol represented by the following Formula 1; Epoxy resin composition comprising:
[Formula 1]
Figure 112020106599602-pat00009


Here, R is a C4-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, an alkyl substituted C6-C20 aryl group or a C6-C20 aralkyl group, and n is an integer of 1 to 10.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올의 함량은 상기 에폭시 수지 함량 대비 2 내지 10 phr인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
The method of claim 1,
An epoxy resin composition, characterized in that the content of the phosphorus polyol represented by Formula 1 is 2 to 10 phr compared to the content of the epoxy resin.
제1항에 있어서,
상기 에폭시 수지는 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 3관능성 이상의 다관능성 에폭시 수지, 고무변성 액상 에폭시 수지, 우레탄 변성 액상 에폭시 수지, 아크릴 변성 액상 에폭시수지, 및 감광성 액상 에폭시 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
The method of claim 1,
The epoxy resin is composed of a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin, a rubber modified liquid epoxy resin, a urethane modified liquid epoxy resin, an acrylic modified liquid epoxy resin, and a photosensitive liquid epoxy resin. Epoxy resin composition, characterized in that at least one selected from the group.
제1항의 에폭시 수지 조성물; 및 경화제;를 포함하는 일액형 에폭시 구조용 접착제.The epoxy resin composition of claim 1; And a curing agent; one-component epoxy structural adhesive containing. 제4항에 있어서,
상기 경화제는 페놀노볼락, 크레졸노볼락, 비스페놀A노볼락, 및 나프탈렌형으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 일액형 에폭시 구조용 접착제.
The method of claim 4,
The curing agent is a one-component epoxy structural adhesive, characterized in that at least one selected from the group consisting of phenol novolac, cresol novolac, bisphenol A novolac, and naphthalene type.
제4항에 있어서,
상기 경화제와 상기 에폭시 수지 조성물의 당량비가 0.5~3:1인 것을 특징으로 하는 일액형 에폭시 구조용 접착제.
The method of claim 4,
One-component epoxy structural adhesive, characterized in that the equivalent ratio of the curing agent and the epoxy resin composition is 0.5-3:1.
제4항에 있어서,
아민계, 페놀계 및 이미다졸계 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일액형 에폭시 구조용 접착제.
The method of claim 4,
One-component epoxy structural adhesive, characterized in that it further comprises at least one curing accelerator selected from the group consisting of amine-based, phenol-based and imidazole-based compounds.
제4항에 있어서,
경화온도가 160~220 ℃인 것을 특징으로 하는 일액형 에폭시 구조용 접착제.
The method of claim 4,
One-component epoxy structural adhesive, characterized in that the curing temperature is 160 ~ 220 ℃.
(a) 하기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올과 에폭시 수지를 혼합하고 교반하여 에폭시 수지 조성물을 합성하는 단계; 및
(b) 상기 에폭시 수지 조성물에 경화제를 첨가하여 경화하는 단계;
를 포함하는 일액형 에폭시 구조용 접착제의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112020106599602-pat00010


여기서, R은 C4-C10의 알킬기, C6-C20 아릴기, 알킬 치환 C6-C20 아릴기 또는 C6-C20 아르알킬기이고, n은 1 내지 10의 정수이다.
(a) synthesizing an epoxy resin composition by mixing and stirring a phosphorus polyol represented by the following formula (1) and an epoxy resin; And
(b) curing by adding a curing agent to the epoxy resin composition;
Method for producing a one-component epoxy structural adhesive comprising:
[Formula 1]
Figure 112020106599602-pat00010


Here, R is a C4-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, an alkyl substituted C6-C20 aryl group or a C6-C20 aralkyl group, and n is an integer of 1 to 10.
제9항에 있어서,
상기 (a) 단계에서
상기 화학식 1로 표시되는 인계 폴리올을 상기 에폭시 수지 함량 대비 2 내지 10 phr가 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 일액형 에폭시 구조용 접착제의 제조방법.
The method of claim 9,
In step (a)
A method for producing a one-component epoxy structural adhesive, characterized in that mixing the phosphorus polyol represented by Formula 1 to be 2 to 10 phr relative to the content of the epoxy resin.
제9항에 있어서,
상기 (b) 단계에서
아민계, 페놀계 및 이미다졸계 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 경화촉진제를 추가적으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 에폭시 구조용 접착제의 제조방법.
The method of claim 9,
In step (b)
A method for producing an epoxy structural adhesive, characterized in that at least one curing accelerator selected from the group consisting of amine-based, phenol-based and imidazole-based compounds is additionally added.
제9항에 있어서,
상기 (b) 단계에서
상기 에폭시 구조용 접착제의 경화 온도는 160~220 ℃인 것을 특징으로 하는 일액형 에폭시 구조용 접착제의 제조방법.
The method of claim 9,
In step (b)
The method of manufacturing a one-component epoxy structural adhesive, characterized in that the curing temperature of the epoxy structural adhesive is 160 ~ 220 ℃.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001192432A (en) * 2000-01-04 2001-07-17 Nippon Kayaku Co Ltd Flame-retardant epoxy resin, epoxy resin composition and its cured product
KR20090039473A (en) 2007-10-18 2009-04-22 금호석유화학 주식회사 Polyesterpolyol and flame-retradant polyurethane using thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001192432A (en) * 2000-01-04 2001-07-17 Nippon Kayaku Co Ltd Flame-retardant epoxy resin, epoxy resin composition and its cured product
KR20090039473A (en) 2007-10-18 2009-04-22 금호석유화학 주식회사 Polyesterpolyol and flame-retradant polyurethane using thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116496469A (en) * 2023-03-13 2023-07-28 广州光通科技有限公司 Phosphorus-containing flame-retardant resin, and preparation method and application thereof
CN116496469B (en) * 2023-03-13 2024-01-26 广州光通科技有限公司 Phosphorus-containing flame-retardant resin, and preparation method and application thereof

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