WO2024038859A1 - 接着剤樹脂組成物、硬化物及び積層体 - Google Patents

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WO2024038859A1
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acrylic
diisocyanate
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由衣 品川
徹 大宅
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artience株式会社
トーヨーケム株式会社
東洋モートン株式会社
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    • C09J175/00Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04Polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive resin composition, a cured product thereof, and a laminate containing the cured product.
  • Patent Document 1 flexibility is imparted to a curable resin composition containing an epoxy resin as a main component by dispersing rubber-like polymer fine particles. Further, in Patent Documents 2 to 4, the above-mentioned problems are solved by using a relatively large amount of a polymer epoxy resin or a modified epoxy resin.
  • the present invention has been made in view of the above background, and its purpose is to provide products such as automobiles, building materials, ships, aircraft, etc. that have high flexibility, impact resistance, and adhesive strength, and have small differences in physical properties depending on curing temperature.
  • An object of the present invention is to provide an adhesive resin composition that is particularly suitable for the field of use and can be used without a solvent.
  • [1] Derived from acrylic polyol (A), polyol (B) (excluding the above-mentioned acrylic polyol (A)), and diisocyanate (C) containing an epoxy group in the molecule and a hydroxyl group at one end
  • [2] The adhesive resin composition according to [1], wherein the liquid epoxy resin (E) has two or more epoxy groups in the molecule.
  • [3] The adhesive according to [1] or [2], which contains 5 to 80% by mass of the acrylic polyol (A) in 100% by mass of the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D).
  • the adhesive resin composition according to any one of [1] to [3].
  • the present invention has high flexibility, impact resistance, and adhesive strength, and has small differences in physical properties depending on curing temperature, and can be used without solvents, making it particularly suitable for fields such as automobiles, building materials, ships, and aircraft.
  • An adhesive resin composition can be provided.
  • acrylic polyol (A) containing an epoxy group in the molecule and having a hydroxyl group at one end is referred to as acrylic polyol (A)
  • polyol (B) excluding acrylic polyol (A)
  • B polyol
  • the adhesive resin composition of the present invention contains an epoxy group in the molecule and a comb having a residue derived from an acrylic polyol (A) having a hydroxyl group at one end, a polyol (B), and a diisocyanate (C). Contains a molded urethane/acrylic composite resin (D), a liquid epoxy resin (E), and a curing agent (F).
  • an acrylic polyol (A) containing an epoxy group in the molecule and a hydroxyl group at one end into a urethane resin in a comb shape, crosslinks of the epoxy group are formed away from the flexible urethane main chain.
  • the comb-shaped urethane-acrylic composite resin (D) exhibits excellent flexibility while maintaining strength, compared to a linear block structure. Furthermore, since it has a lower molecular weight and a more flexible skeleton than rubber particles, it has a lower viscosity and can improve workability. Furthermore, the composite of acrylic resin and urethane resin improves compatibility with other materials, thereby making it possible to reduce differences in physical properties due to differences in curing temperature. Therefore, the adhesive resin composition of the present invention is suitably used as a structural adhesive in the fields of automobiles, building materials, ships, aircraft, etc. Further, the adhesive resin composition of the present invention can be used as a liquid solvent-free adhesive, and is excellent from the viewpoint of safety and environmental friendliness.
  • the comb-shaped urethane-acrylic composite resin (D) in the present invention has a (meth)acrylic unit consisting of an acrylic polyol (A) in the side chain, and mainly has a urethane unit containing a polyol (B) and a diisocyanate (C). It may have a comb-shaped structure as a chain, and the manufacturing method thereof is not limited. Preferably, it can be produced by the following method.
  • Step 1 An ethylenically unsaturated monomer (a-1) containing one or more epoxy groups in the molecule, starting from a chain transfer agent having two hydroxyl groups and a mercapto group in the molecule, and other ethylenic By polymerizing the unsaturated monomer (a-2), an acrylic polyol (A) containing an epoxy group in the molecule and a hydroxyl group at one end is synthesized.
  • Step 2 The hydroxyl groups in the acrylic polyol (A) and the hydroxyl groups in the polyol (B) are reacted with the isocyanate groups in the diisocyanate (C) to connect the (meth)acrylic unit and the urethane unit in a comb shape.
  • the reactions in steps 1 and 2 may be carried out using a solvent or without using a solvent. Further, part or all of the solvent may be replaced with liquid epoxy resin (E). In this case, the liquid epoxy resin (E) functions as a reactive diluent.
  • a solvent in Steps 1 and 2 it is possible to obtain a solvent-free comb-shaped urethane-acrylic composite resin (D) by removing the solvent during the reaction or after the completion of the reaction under reduced pressure or normal pressure. can.
  • the reactive diluent in the present invention is a substance for diluting the concentration of substances in the reaction system and the viscosity of the reaction liquid to an appropriate range, and is used to produce an adhesive resin composition and harden it into a cured product. It is defined as a substance that participates in the curing reaction without evaporating during the process.
  • a solvent has the function of diluting the concentration of substances in the reaction system and the viscosity of the reaction liquid to an appropriate range, but it is used in any process of manufacturing an adhesive resin composition and curing it into a cured product. Defined as a substance that evaporates and is removed by distillation or drying.
  • the reaction in step 2 is performed using a known urethanization reaction, and a catalyst may be used for the purpose of adjusting reactivity.
  • Catalyst> As the catalyst, known metal catalysts, amine catalysts, etc. can be used.
  • metal catalysts include dibutyltin dilaurate, tin octoate, dibutyltin di(2-ethylhexoate), lead 2-ethylhexoate, 2-ethylhexyl titanate, titanium ethyl acetate, and 2-ethylhexoate.
  • Examples include iron, cobalt 2-ethylhexoate, zinc naphthenate, cobalt naphthenate, and tetra-n-butyltin.
  • the amine catalyst include tertiary amines such as tetramethylbutanediamine. The amount of the catalyst used is preferably in the range of 0.01 to 0.05 parts by mass based on the total mass of the acrylic polyol (A) and polyol (B).
  • the number average molecular weight of the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D) is not particularly limited, but is preferably from 5,000 to 100,000. If it is 5,000 or more, the cohesive force will be good, resulting in excellent adhesive force, and if it is 100,000 or less, the viscosity will be low, so the viscosity can be easily adjusted in the absence of solvent.
  • the acrylic polyol (A) contains an epoxy group in its molecule and has a hydroxyl group at one end to connect the polyol (B) and the urethane unit consisting of the diisocyanate (C) in a comb shape.
  • the method for producing the acrylic polyol (A) is not particularly limited as long as a hydroxyl group can be introduced at one end, and for example, a known method using a free radical polymerization initiator having a hydroxyl group, a living radical polymerization initiator, a chain transfer agent, etc. Polymerization methods can be used.
  • a known method can be used to produce the acrylic polyol (A), but one or more epoxy groups are present in the molecule in the presence of a chain transfer agent having two hydroxyl groups and one mercapto group in the molecule.
  • the method of polymerizing the contained ethylenically unsaturated monomer (a-1) is simple and preferred.
  • other ethylenically unsaturated monomers (a-2 ) may also be included.
  • Ethylenically unsaturated monomer (a-1) having one or more epoxy groups in the molecule include, but are not limited to, the following examples: one polymerizable unsaturated double bond and one or more epoxy groups in the molecule; Compounds having epoxy groups can be used.
  • glycidyl (meth)acrylate 3,4-epoxybutyl (meth)acrylate, 4,5-epoxypentyl (meth)acrylate, 6,7-epoxypentyl (meth)acrylate, ) 3,4-epoxycyclohexyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether, lactone-modified 3,4-epoxycyclohexyl (meth)acrylate, vinylcyclohexene oxide, and the like.
  • examples of other ethylenically unsaturated monomers (a-2) include, but are not limited to, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate.
  • n-butyl (meth)acrylate isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, isoamyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, cetyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, isomyristyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, etc.
  • (meth)acrylates having an aromatic ring Methoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, octoxypolyethylene glycol polypropylene glycol mono(meth)acrylate, lauroxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, stearoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, phenoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, Phenoxypolyethylene glycol polypropylene glycol mono(meth)acrylate, polyethylene glycol monomethyl ether (meth)acrylate, lauroxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, nonylphenoxypolyethylene glycol mono(meth)acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol mono(meth)acrylate, Nonylphenoxy polyethylene glycol polypropylene glycol mono (meth) acrylate, phenoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, methoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, n-butoxyethy
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (a-1) having one or more epoxy groups in the molecule is 5% by mass out of the total 100% by mass of the ethylenically unsaturated monomers constituting the acrylic polyol (A). % or more and less than 100% by mass.
  • ethylenically unsaturated monomer (a-1) containing one or more epoxy groups in the molecule When producing acrylic polyol (A) by polymerizing a saturated monomer, the monomer (a-1) is preferably 5% by mass or more and less than 100% by mass, and 10% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer (a-1) having one or more epoxy groups in the molecule is 5% by mass or more and less than 100% by mass, the liquid epoxy resin (E) and the curing agent ( Since it is sufficiently incorporated into the strong crosslinked structure consisting of F), a crosslinked structure with excellent adhesive strength and flexibility can be formed.
  • the chain transfer agent is not particularly limited as long as it has a functional group capable of reacting with an isocyanate group and a mercapto group in the molecule, but compounds having two hydroxyl groups and one mercapto group in the molecule are preferred.
  • the mercapto group as a chain transfer agent, the acrylic polyol (A) having a hydroxyl group at one end can be efficiently synthesized.
  • Compounds having two hydroxyl groups and one mercapto group in the molecule are not particularly limited, but include, for example, 1-mercapto-1,1-methanediol, 1-mercapto-1,1-ethanediol, 3-mercapto- 1,2-propanediol (thioglycerin or 1-thioglycerol), 2-mercapto-1,2-propanediol, 2-mercapto-2-methyl-1,3-propanediol, 2-mercapto-2-ethyl- 1,3-propanediol, 1-mercapto-2,2-propanediol, 2-mercaptoethyl-2-methyl-1,3-propanediol, or 2-mercaptoethyl-2-ethyl-1,3-propanediol can be mentioned.
  • 3-mercapto-1,2-propanediol is preferred because it has good reactivity and is easy to synthesize.
  • azo compounds and organic peroxides can be used, and the azo compounds include, but are not limited to, the following examples, such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile), 1,1'-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'- Azobis(2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile), 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), Dimethyl 1,1'-azobis(1-cyclohexanecarboxylate) , dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate), 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid), 2,2'-azobis(2-hydroxymethylpropionitrile), or 2 , 2'-azobis[2-(2-imidazolin-2, 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile), 1,
  • organic peroxides include, but are not limited to, benzoyl peroxide, t-butyl peroxy 2-ethyl hexaate, t-butyl perbenzoate, cumene hydroperoxide, diisopropyl peroxy dicarbonate, Di-n-propyl peroxydicarbonate, di(2-ethoxyethyl) peroxydicarbonate, t-butyl peroxyneodecanoate, t-butyl peroxyvivalate, (3,5,5-trimethylhexanoyl) ) peroxide, dipropionyl peroxide, and diacetyl peroxide.
  • the polymerization initiator is preferably used in an amount of 0.001 to 15% by mass based on the total mass of the acrylic polyol (A).
  • a content in the range of 0.001 to 15% by mass is more preferable because chain transfer polymerization proceeds effectively.
  • the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D) preferably contains 5 to 80% by mass of the acrylic polyol (A), more preferably 15 to 60% by mass, based on its total mass (100% by mass). When it is contained in an amount of 5 to 80% by mass, a sufficient crosslinked structure can be formed at a portion away from the highly flexible urethane main chain, resulting in excellent flexibility and breaking strength. phase separation can be suppressed.
  • the number average molecular weight of the acrylic polyol (A) is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 10,000.
  • Polyols (B) are compounds having two or more hydroxyl groups in the molecule, excluding acrylic polyols (A), and typical examples include polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, polyolefin polyols, plant-derived polyols, etc. Can be mentioned.
  • the compound having two or more hydroxyl groups in the molecule includes at least two active hydroxyl groups such as low molecular weight polyols, aliphatic amine compounds, aromatic amine compounds, alkanolamines, or bisphenols.
  • active hydroxyl groups such as low molecular weight polyols, aliphatic amine compounds, aromatic amine compounds, alkanolamines, or bisphenols.
  • Examples include polyols obtained by using a compound having the following as a starting material and adding an alkylene oxide such as methylene oxide, ethylene oxide, propylene oxide, tetrahydrofuran, or polyoxytetramethylene oxide to the compound.
  • low molecular polyol examples include bifunctional low molecular polyols and trifunctional or higher functional low molecular polyols.
  • the difunctional low-molecular polyol is not particularly limited and includes, for example, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4 -Butanediol, neopentyl glycol, pentanediol, hexanediol, octanediol, nonanediol, dipropylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1 , 3-propanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, polyoxyethylene glycol (number of added moles: 10 or less), polyoxypropylene glycol (number of added moles: 10 or less) ),
  • the trifunctional or higher-functional low-molecular polyol is not particularly limited and includes, for example, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,1,1-trimethylolbutane, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,6-butanetriol, trimethylolbutene, trimethylolpentene, trimethylolhexene, trimethylolheptene, trimethyloloctene, trimethylolnonene, trimethyloldecene, trimethylolundecene, trimethyloldodecene , trimethyloltridecene, trimethylolpentadecene, trimethylolhexadecene, trimetrolheptadecene, trimethyloloctadecene, 1,1,1-trimethylol-2-methyl-hexane, 1,1,1-trimethylol-3 -Methyl-hexane, 1,1,1
  • Examples of aliphatic amine compounds include ethylenediamine, triethylenetetramine, diethylenetriamine, and triaminopropane.
  • Examples of aromatic amine compounds include toluenediamine and diphenylmethane-4,4-diamine.
  • Examples of alkanolamines include ethanolamine and diethanolamine.
  • Examples of bisphenols include bisphenol A, bisphenol AP, bisphenol B, bisphenol C, bisphenol E, and bisphenol F.
  • polyether polyols examples include polymers or copolymers of methylene oxide, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and tetrahydrofuran, and glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and poly(ethylene/propylene) glycol. It will be done. Further examples include hexanediol, methylhexanediol, heptanediol, octanediol, and polyether polyols produced by condensation of mixtures thereof.
  • polyester polyol examples include polyester polyols obtained by a condensation reaction of the above-mentioned low-molecular-weight polyol and a dibasic acid component.
  • Dibasic acid components include terephthalic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dimer acid, hydrogenated dimer acid, phthalic anhydride, isophthalic acid, trimellitic acid, glutaric acid, pimelic acid, suberic acid, sebacic acid, etc. aliphatic or aromatic dibasic acids, and anhydrides thereof. Also included are polyester polyols obtained by ring-opening polymerization of cyclic ester compounds such as lactones such as ⁇ -caprolactone, poly( ⁇ -methyl- ⁇ -valerolactone), and polyvalerolactone.
  • polycarbonate polyols include those obtained by reacting the above-mentioned low-molecular-weight polyols with carbonate compounds such as dialkyl carbonates, alkylene carbonates, and diaryl carbonates.
  • carbonate compounds such as dialkyl carbonates, alkylene carbonates, and diaryl carbonates.
  • dialkyl carbonate include dimethyl carbonate and diethyl carbonate
  • alkylene carbonate include ethylene carbonate
  • examples of the diaryl carbonate include diphenyl carbonate.
  • polyolefin polyols examples include hydroxyl group-containing polybutadiene, hydrogenated hydroxyl group-containing polybutadiene, hydroxyl group-containing polyisoprene, hydrogenated hydroxyl group-containing polyisoprene, hydroxyl group-containing chlorinated polypropylene, hydroxyl group-containing chlorinated polyethylene, and the like.
  • Examples of vegetable oil-based polyols include polyols made from plant-derived castor oil, dimer acid, or soybean oil.
  • polyether polyols polyols, polyester polyols, and polycarbonate polyols are preferred, and polyether polyols, polycarbonate polyols, etc. are more preferred because of their excellent flexibility.
  • the number average molecular weight of the polyester polyol, polycarbonate polyol, polyolefin polyol, and vegetable oil polyol is preferably 500 to 5,000, more preferably 700 to 3,500.
  • a number average molecular weight of 500 to 5,000 is preferable because the resulting cured product has better adhesive strength and flexibility.
  • polyol (B) may be used in combination with the above-mentioned low-molecular-weight polyol for the purpose of adjusting the urethane bond concentration and introducing various functional groups, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the diisocyanate (C) constituting the urethane unit may be any compound having two isocyanate groups in the molecule, and examples thereof include aromatic, aliphatic, or alicyclic diisocyanates.
  • aromatic diisocyanates examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-diphenylmethane diisocyanate, , 2'-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, toridine diisocyanate, xylylene diisocyanate, m-tetramethylxylylene diisocyanate, p-tetramethylxylene diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'- Examples include biphenylene diisocyanate, 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-biphenylene diisocyanate, and 1,5-tetrahydrona
  • aliphatic diisocyanates examples include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, 2,3-butylene diisocyanate, 1,3-butylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 2 , 4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, lysine ester triisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene Diisocyanates are mentioned.
  • Examples of the alicyclic diisocyanate include isophorone diisocyanate, 1,3-cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, and methyl-2,6-cyclohexane.
  • Examples include diisocyanate, 4,4'-methylenebis(cyclohexylisocyanate), 1,4-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, hydrogenated xylylene diisocyanate, dimer acid diisocyanate, and norbornene diisocyanate.
  • the liquid epoxy resin (E) in the present invention exhibits excellent adhesive strength by being incorporated into the crosslinked structure during curing.
  • the liquid epoxy resin (E) is used as a reactive diluent in the manufacturing steps 1 and 2 of the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D)
  • synthesis can be performed without a solvent.
  • the adhesive resin composition is manufactured, it becomes a reactive component.
  • the liquid epoxy resin (E) is not particularly limited as long as it is a compound that is liquid at room temperature, but preferably has two or more epoxy groups in the molecule. Further, the epoxy equivalent is preferably 200 g/eq or less, more preferably 150 to 200 g/eq.
  • the epoxy equivalent of the liquid epoxy resin (E) can be determined by measuring in accordance with JIS K-7236.
  • liquid epoxy resin (E) examples include bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, bisphenol AF epoxy resin, naphthalene epoxy resin, glycidyl ester epoxy resin, glycidylamine epoxy resin, and phenol novolak epoxy.
  • examples include resins, alicyclic epoxy resins having an ester skeleton, cyclohexane-type epoxy resins, cyclohexanedimethanol-type epoxy resins, glycidylamine-type epoxy resins, and epoxy resins having a butadiene structure.
  • bisphenol A type epoxy resin is more preferred because it is easily available and has good viscosity and adhesive strength.
  • the adhesive resin composition of the present invention preferably contains 20 to 80% by mass of liquid epoxy resin (E) out of a total of 100% by mass of comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D) and liquid epoxy resin (E). , more preferably 30 to 70% by mass.
  • the liquid epoxy resin (E) is contained in an amount of 20% by mass or more, the cured product of the adhesive resin composition forms a strong crosslinked structure, resulting in good breaking strength, and also exhibits high adhesiveness due to high cohesive strength. can do. Furthermore, since the liquid epoxy resin (E) has a low viscosity, the viscosity can be easily adjusted.
  • the hardening agent (F) is not particularly limited, and any known hardening agent that hardens epoxy resins can be used. Examples include amine compounds, amide compounds, urea compounds, acid anhydrides, and phenolic resins. Two or more types may be used in combination to adjust the curing speed and amine value.
  • amine compounds include ethylenediamine, diaminopropane, diaminobutane, diaminohexane, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, diethylenetriamine, iminobispropylamine, bis(hexamethylene)triamine, triethylenetetramine, and tetraethylene.
  • Aliphatic amines such as pentamine, pentaethylenehexamine, N-hydroxyethylethylenediamine, tetra(hydroxyethyl)ethylenediamine dimer acid ester of polyethyleneimine; Isophoronediamine, methacenediamine, N-aminoethylpiperazine, bis(4-amino-3-methyldicyclohexyl)methane, bis(aminomethyl)cyclohexane, 3,9-bis(3-aminopropyl)2,4,8, Alicyclic amines such as 10-tetraoxaspiro(5,5)undecane, norbornenediamine, bis(aminomethyl)norbornane, bis(4-aminocyclohexyl)methane; Tetrachloro-p-xylene diamine, m-xylene diamine, p-xylene diamine, m-phenylene diamine, o-phenylene diamine,
  • Boron trifluoride-amine complexes such as boron trifluoride-monoethylamine, boron trifluoride-piperidine, boron trifluoride-triethylamine, and boron trifluoride-aniline complex; Dicyandiamide, methylguanidine, ethylguanidine, propylguanidine, butylguanidine, dimethylguanidine, trimethylguanidine, phenylguanidine, diphenylguanidine, tolylguanidine, 2,3-guanylurea, benzoyldicyandiamide, 2,6-xylenyl biguanide, phenyl biguanide Guanidine derivatives such as; Triethylene glycol diamine, tetraethylene glycol diamine, diethylene glycol bis(propylamine), poly(propylene glycol) diamine, poly(propylene glycol) triamine, poly(ethylene glycol) diamine, poly(ethylene glycol) di
  • amide compounds include polyamide amines that have a primary amine and a secondary amine in the molecule, which are made by reacting a dimer of linolenic acid or oleic acid with a polyamine such as diethylenetriamine or triethylenetetramine. It will be done.
  • the urea compound is not particularly limited as long as it has an amino group and a urea group in its molecular structure. Obtainable.
  • the isocyanate group-terminated prepolymer can be obtained, for example, by reacting the above-mentioned polyol with a diisocyanate in an excess amount of isocyanate groups relative to the hydroxyl groups of the polyol.
  • acid anhydrides examples include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydro Examples include phthalic anhydride.
  • phenolic resins include polyhydric resins such as phenol novolak resin, cresol novolac resin, aromatic hydrocarbon formaldehyde resin-modified phenol resin, dicyclopentadiene phenol addition type resin, phenol aralkyl resin (Zyrock resin), and resorcin novolac resin.
  • polyhydric resins such as phenol novolak resin, cresol novolac resin, aromatic hydrocarbon formaldehyde resin-modified phenol resin, dicyclopentadiene phenol addition type resin, phenol aralkyl resin (Zyrock resin), and resorcin novolac resin.
  • amine compounds, amide compounds, and urea compounds are preferred because the pot life and curing rate can be easily adjusted.
  • polyether polyamines are preferable from the viewpoint of adhesive strength, and it is more preferable to use a polyether polyamine together with a urea compound or a polyolefin compound having an amino group because of excellent impact resistance.
  • the amine value of the curing agent (F) is preferably 20 to 800 mgKOH/g, more preferably 180 to 600 mgKOH/g. When the amine value is in the range of 20 to 800 mgKOH/g, the curing reaction will proceed sufficiently and a good crosslinking density will be formed, so that excellent adhesive strength and flexibility can be exhibited. Note that the amine value can be determined by measuring according to JIS K-7237.
  • the ratio of the total number of moles of all epoxy groups contained in the adhesive resin composition to the total number of moles of active hydrogen groups in the curing agent (F) that participate in the reaction with the epoxy groups preferably ranges from 0.5 to 2.0, more preferably from 0.6 to 1.5. When it is in the range of 0.5 to 2.0, no unreacted functional groups remain, and by forming a good crosslinking density, excellent adhesive strength and flexibility can be exhibited.
  • the adhesive resin composition in the present invention is obtained by mixing a comb-shaped urethane-acrylic composite resin (D), a liquid epoxy resin (E), and a curing agent (F) by a known method.
  • a curing agent F
  • curing accelerators, silane coupling agents, leveling agents or antifoaming agents, fillers, propellants, plasticizers, superplasticizers, wetting agents, flame retardants, viscosity modifiers, preservatives, stabilizers and Known additives such as colorants may also be used.
  • additives include, but are not limited to, the following compounds.
  • curing accelerators include tertiary amines and their salts, imidazoles and their salts, urea compounds, phosphorus compounds, organic phosphine compounds and their salts, metal salts such as zinc octylate and tin octylate, phenols and alcohols.
  • examples include compounds having a hydroxyl group such as Lewis acids, amine complex salts, and the like.
  • the amount of the curing accelerator added is preferably 0.01 to 10% by mass based on the total mass of the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D) in the adhesive resin composition.
  • silane coupling agent examples include trialkoxysilane having a vinyl group such as vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and N-(2-aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane.
  • Trialkoxysilane having an amino group such as silane;
  • Trialkoxysilanes having an isocyanate group such as 3-isocyanatepropyltriethoxysilane;
  • Trialkoxysilanes having a mercapto group such as 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane.
  • the amount of the silane coupling agent blended is preferably 0.05 to 10% by mass based on the total mass of the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D).
  • leveling agents include polyether-modified polydimethylsiloxane, polyester-modified polydimethylsiloxane, aralkyl-modified polymethylalkylsiloxane, polyester-modified hydroxyl-containing polydimethylsiloxane, polyetherester-modified hydroxyl-containing polydimethylsiloxane, and acrylic copolymers. , methacrylic copolymers, polyether-modified polymethylalkylsiloxanes, acrylic acid alkyl ester copolymers, methacrylic acid alkyl ester copolymers, and lecithin.
  • antifoaming agents examples include known ones such as silicone resins, silicone solutions, and copolymers of alkyl vinyl ethers, acrylic acid alkyl esters, and methacrylic acid alkyl esters.
  • the cured product of the present invention is a cured adhesive resin composition, and contains the above-mentioned comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D), liquid epoxy resin (E), curing agent (F), and other components. It can be obtained by mixing according to the method described above and curing at 20 to 200°C.
  • the laminate of the present invention has a layer made of the above-mentioned cured product on a base material.
  • the laminate can be formed using a known lamination method. For example, an adhesive composition is applied to one side of a base material to form an adhesive layer, and then another base material is layered on the adhesive layer before curing treatment, and the adhesive composition is applied at a temperature of 20 to 200°C. By curing the layer, it is possible to obtain a laminate having a layer of a cured product made of the base material and the adhesive resin composition.
  • the base material used for the laminate is not particularly limited.
  • Suitable substrates include, for example, metals such as stainless steel, thermoplastic polymers such as polyethylene, polyropylene, polyurethane, polyacrylates and polycarbonates and their copolymers, thermosetting polymers such as vulcanized rubber, urea-formaldehyde foam, melamine. Examples include resin, wood, carbon fiber reinforced plastics, glass fiber reinforced plastics and other fiber reinforced plastics.
  • the adhesive resin composition of the present invention can be used for adhesion between various types of substrates.
  • the substrates to be adhered may be the same or different.
  • the film thickness of the adhesive resin composition is preferably 0.1 ⁇ m to 300 mm.
  • the adhesive resin composition of the present invention has excellent flexibility and adhesive strength, and laminates using the adhesive resin composition can be used as structural members of transportation equipment such as automobiles, building materials, ships, and aircraft. It is useful as (panel parts, frame parts, suspension parts, etc.).
  • ⁇ Number average molecular weight> The number average molecular weights of the acrylic polyol (A) and the urethane/acrylic composite resin (D) were determined by GPC (gel permeation chromatography) as converted values using standard polystyrene. The measurement was performed by connecting three GPC devices in series, including GPC-8020 (manufactured by Tosoh Corporation), tetrahydrofuran as the eluent, and TSKgel Super HM-M (manufactured by Tosoh Corporation) as a column, with a flow rate of 0.6 mL/min, an injection volume of 10 ⁇ L, and a column. The test was carried out at a temperature of 40°C.
  • the number average molecular weights of urea compounds and polyolefin compounds were similarly calculated using ACQUITY UPLC (manufactured by Waters), an N,N-dimethylformamide solution of 3mM triethylamine and 10mM LiBr as the eluent, and TSKgelSuperHM-M (as the column).
  • ACQUITY UPLC manufactured by Waters
  • N,N-dimethylformamide solution of 3mM triethylamine and 10mM LiBr as the eluent
  • TSKgelSuperHM-M as the column.
  • Three tubes manufactured by Tosoh Corporation
  • the flow rate was 0.6 mL/min
  • the injection volume was 10 ⁇ L
  • the column temperature was 40° C.
  • the temperature was raised to 75°C under a nitrogen atmosphere, and 2,2'-azobis(2'4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator to the chain transfer agent and ethylene. Based on the total mass of the sexually unsaturated monomers, 0.7% was divided into 7 times and added every hour, and after the addition of the polymerization initiator, the reaction was further carried out for 2 hours to form the acrylic polyol (A-1). Obtained.
  • composition (U-1) consisting of a comb-shaped urethane/acrylic composite resin and a liquid epoxy resin was obtained by carrying out the same operation as in Production Example 1, except for changing the compound and blending composition shown in Table 4.
  • the number average molecular weight of the obtained acrylic polyol and comb-shaped urethane/acrylic composite resin, the proportion of acrylic parts in the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (%), the proportion of monomers having epoxy groups in the acrylic polyol (%) ), the ratio (%) of the liquid epoxy resin to the total mass of the comb-shaped urethane/acrylic composite resin and the liquid epoxy resin is shown in Table 3.
  • the temperature was raised to 75°C under a nitrogen atmosphere, and 2,2'-azobis(2'4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator to the total mass of the ethylenically unsaturated monomer. 0.7% was added in 7 portions every hour, and after the addition of the polymerization initiator, the reaction was further carried out for 2 hours to obtain an acrylic polyol. Subsequently, 60 parts of jER828 was added as a liquid epoxy resin and stirred uniformly, and then methyl ethyl ketone was removed under reduced pressure to obtain a composition (U-2) consisting of an acrylic polyol and a liquid epoxy resin.
  • composition (U-3) consisting of a urethane resin and a liquid epoxy resin.
  • the end point of the reaction was confirmed by FT-IR by the disappearance of the peak derived from the isocyanate group (around 2270 cm ⁇ 1 ).
  • Table 3 shows the number average molecular weight of the obtained urethane resin and the ratio (%) of the liquid epoxy resin to the total mass of the urethane resin and liquid epoxy resin.
  • composition (U-4) A composition consisting only of the liquid epoxy resin listed in Table 3 was designated as Composition (U-4).
  • the temperature was then raised to 75° C., and 2,2'-azobis(2'4-dimethylvaleronitrile) was added as a polymerization initiator in an amount of 0.2% based on the total mass of the chain transfer agent and ethylenically unsaturated monomer. 7% was added in 7 portions at 1 hour intervals, and after the addition of the polymerization initiator, the reaction was further carried out for 2 hours to obtain an acrylic polyol.
  • the number average molecular weight of the obtained acrylic polyol and urethane resin, the proportion of monomers having epoxy groups in the acrylic polyol (%), the proportion of liquid epoxy resin to the total mass of the acrylic polyol, urethane resin, and liquid epoxy resin (%) ) are shown in Table 3.
  • Comparative Production Example 6 was synthesized as follows based on the method for producing a polyurethane-modified epoxy resin described in JP-A-2017-2130. In a reaction vessel equipped with a nitrogen gas inlet tube, a stirring device, a thermometer, and a reflux device, 87 parts by mass of polycaprolactone diol [“Plaxel 230,” manufactured by Daicel Corporation, weight average molecular weight (Mw) 3,000] and 13 parts by mass of isophorone diisocyanate.
  • the end point of the reaction was confirmed by FT-IR by the disappearance of the peak derived from the isocyanate group (around 2270 cm ⁇ 1 ).
  • the number average molecular weight of the obtained urea compound (UR-1) was 3100, and the amine value was 27.4 mgKOH/g.
  • a polyolefin having an amino group was synthesized as follows based on the long-known Gabriel reaction.
  • a reaction vessel equipped with a nitrogen gas introduction tube, a stirring device, a thermometer, and a reflux device add 77.3 parts of KrasolLBH-P3000, 14.9 parts of paratoluenesulfonyl chloride, 7.9 parts of pyridine, and 100 parts of chloroform.
  • the mixture was charged and reacted with stirring at room temperature under a nitrogen atmosphere for 6 hours.
  • Example 1 10 parts of the composition (DE-1) consisting of the comb-shaped urethane/acrylic composite resin (D-1) and liquid epoxy resin (E) obtained in Production Example 1, and D-400 as the curing agent (F).
  • the adhesive resin composition of Example 1 was prepared by stirring and mixing 3.1 parts and 0.1 parts of triethylenetetramine at room temperature.
  • Shear adhesive strength Each adhesive resin composition was applied onto a carbon fiber reinforced plastic substrate (length 100 mm, width 25 mm, thickness 2 mm) so that the length was 10 mm, width 25 mm, thickness 0.1 mm, and the adhesive resin composition was bonded to the carbon fiber reinforced plastic substrate.
  • a test piece was obtained by curing at 25° C. for 7 days while being press-bonded to maintain a thickness of 0.1 mm.
  • the shear adhesive strength of the obtained test piece was measured using a tensile tester at a tensile rate of 1 mm/min under conditions of a temperature of 25° C. and a relative humidity of 50%, and was judged according to the following evaluation criteria. (Evaluation criteria) +++: Shear adhesive strength is 20 MPa or more.
  • Shear adhesive strength is 15 MPa or more and less than 20 MPa.
  • (Good) + Shear adhesive strength is 10 MPa or more and less than 15 MPa.
  • (Available) NG Shear adhesive strength is less than 10 MPa. (Usage prohibited)
  • Each adhesive resin composition was applied onto a stainless steel substrate (length 100 mm, width 25 mm, thickness 2 mm) to a length of 10 mm, width of 25 mm, and thickness of 0.1 mm, and then bonded to the stainless steel substrate to a thickness of 0.1 mm.
  • a test piece was obtained by curing at 25° C. for 7 days while being compressed to maintain the same temperature. The number of times the obtained test piece was subjected to a DuPont impact test under conditions of a temperature of 25° C. and a relative humidity of 50% was measured, and the number of times it took to break was determined based on the following criteria.
  • the DuPont impact test was conducted by using a shot mold with a 1/2 inch rounded tip and allowing a 500 g weight to fall freely from a height of 5 cm.
  • evaluation criteria +++: No breakage even after 10 tests.
  • very good ++: Broken at the 5th to 9th try.
  • Good +: Broken on the 2nd to 4th try.
  • NG Broken on the first try. (Usage prohibited)
  • the adhesive resin composition of the present invention gave good results in terms of adhesive strength, impact resistance, breaking stress, and breaking elongation.
  • the adhesive resin composition of the comparative example was inferior to the example in some or all of the adhesive strength, breaking stress, and breaking elongation.

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Abstract

本発明の課題は、高い柔軟性、耐衝撃性及び接着力を有し、また硬化温度による物性の差異が小さい、自動車、建材、船舶、航空機等の分野に特に適した無溶剤で使用可能な接着剤樹脂組成物を提供する。本発明の課題は、分子内にエポキシ基を含有し、かつ片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)、ポリオール(B)(ただし前記アクリルポリオール(A)を除く)、およびジイソシアネート(C)に由来する残基を有する櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と、液状エポキシ樹脂(E)、及び硬化剤(F)とを含有する接着剤樹脂組成物によって解決される。

Description

接着剤樹脂組成物、硬化物及び積層体
 本発明は、接着剤樹脂組成物とその硬化物、及び当該硬化物を含む積層体に関する。
 近年、自動車や航空機等の分野において、燃費向上のために車体軽量化が進められており、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属や繊維強化プラスチック材料(以下、FRPと略する)等の軽量化素材の使用比率が高まっている。また、その組み立てにおいて、溶接による接合に替えて、接着剤の利用が増加している。中でも、2液硬化型エポキシ接着剤は、各種部材に対する接着力や耐久性が高く、また、混合後の粘度上昇が緩やかであり作業性にも優れることから、構造用接合剤として広範囲に使用されている。
 しかしながら、例えば、アルミニウム等の金属とFRPのような線膨張係数が異なる材料とを接着する場合、製造過程又は使用温度環境における温度変化によって生じる材料間の膨張率差により接着剤層に高い応力がかかる。従来のエポキシ接着剤はその硬さと脆さから、衝撃により簡単に破壊してしまうという課題がある。
 この様な課題に対し、例えば特許文献1では、エポキシ樹脂を主成分とする硬化性樹脂組成物に、ゴム状ポリマー微粒子を分散させることにより柔軟性を付与している。また、特許文献2~4では高分子エポキシ樹脂や変性エポキシ樹脂を比較的多量に使用して、前記課題を解決している。
特開2015-182248号公報 特開2015-063595号公報 特開2017-002130号公報 特開2018-002766号公報
 しかしながら、エポキシ樹脂組成物の柔軟性を向上させるために、ゴム状ポリマー微粒子や高分子エポキシ樹脂成分を増加させると、高粘度化により作業性が低下するため、添加量が制限されることや、溶媒の添加が必要になる。すなわち、柔軟成分を添加する方法では十分な柔軟性が付与できず、依然として硬くて脆く衝撃に弱くなる。また、溶媒添加による環境負荷がかかる。このため、市場では改良が求められている。また、エポキシ樹脂を変性することで柔軟性骨格を導入する場合には、他材料との相溶性が悪化し、硬化温度によって物性が大きく変わることや、取り扱いが困難になることが欠点として挙げられる。
 本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い柔軟性、耐衝撃性及び接着力を有し、また硬化温度による物性の差異が小さい、自動車、建材、船舶、航空機等の分野に特に適した、無溶剤で使用可能な接着剤樹脂組成物を提供することにある。
 本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、以下の態様において、本発明の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
[1]: 分子内にエポキシ基を含有し、かつ片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)、ポリオール(B)(ただし前記アクリルポリオール(A)を除く)、およびジイソシアネート(C)に由来する残基を有する櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と、液状エポキシ樹脂(E)と、硬化剤(F)とを含有する接着剤樹脂組成物。
[2]: 液状エポキシ樹脂(E)が分子内にエポキシ基を2つ以上有することを特徴とする、[1]に記載の接着剤樹脂組成物。
[3]: 櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)100質量%中、前記アクリルポリオール(A)を5~80質量%含むことを特徴とする、[1]または[2]に記載の接着剤樹脂組成物。
[4]: アクリルポリオール(A)100質量%中、分子内にエポキシ基を1つ以上有するエチレン性不飽和単量体(a-1)を5質量%以上100質量%未満含むことを特徴とする、[1]~[3]いずれかに記載の接着剤樹脂組成物。
[5]: 櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と液状エポキシ樹脂(E)の合計100質量%中、液状エポキシ樹脂(E)を20~80質量%含むことを特徴とする、[1]~[4]いずれかに記載の接着剤樹脂組成物。
[6]: [1]~[5]いずれかに記載の接着剤樹脂組成物からなる硬化物。
[7]: 基材上に、[6]記載の硬化物からなる層を有する積層体。
 本発明によれば、高い柔軟性、耐衝撃性及び接着力を有し、また硬化温度による物性の差異が小さい、自動車、建材、船舶、航空機等の分野に特に適した無溶剤で使用可能な接着剤樹脂組成物を提供できる。
 以下、本発明について詳細に説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に含まれる。また、本明細書において「~」を用いて特定される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値の範囲として含むものとする。また、本明細書中に出てくる各種成分は特に注釈しない限り、それぞれ独立に一種単独でも二種以上を併用してもよい。
 本明細書において、分子内にエポキシ基を含有し、かつ片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)をアクリルポリオール(A)、ポリオール(B)(ただしアクリルポリオール(A)を除く)をポリオール(B)と略記することがある。
 本発明の接着剤樹脂組成物は、分子内にエポキシ基を含有し、かつ片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)、ポリオール(B)、およびジイソシアネート(C)に由来する残基を有する櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と、液状エポキシ樹脂(E)と、硬化剤(F)とを含有する。
 分子内にエポキシ基を含有し、かつ片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)をウレタン樹脂に櫛型に組み込むことで、エポキシ基の架橋が、柔軟なウレタン主鎖から離れて形成される。このため、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)は、直鎖型のブロック構造と比較して、強度を維持したまま優れた柔軟性を発揮する。また、ゴム粒子と比較して、低分子量で柔軟な骨格であるため、粘度が低く作業性を向上できる。更に、アクリル樹脂とウレタン樹脂の複合により他材料との相溶性が良好になることで、硬化温度の違いによる物性の差異を小さくすることできる。
 したがって、本発明の接着剤樹脂組成物は自動車、建材、船舶、航空機等の分野で、構造用接着剤として好適に用いられる。また、本発明の接着剤樹脂組成物は、液状の無溶媒型接着剤として用いることができ、安全性や環境対応の観点からも優れる。
≪櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)≫
 本発明における櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)は、アクリルポリオール(A)からなる(メタ)アクリルユニットを側鎖に有し、ポリオール(B)と、ジイソシアネート(C)を含むウレタンユニットを主鎖とする櫛型構造であればよく、その製造方法は制限されない。好ましくは下記の方法で製造することができる。
工程1:分子内に2つの水酸基とメルカプト基を有する連鎖移動剤を起点とした、分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体(a-1)と、その他エチレン性不飽和単量体(a-2)の重合により、分子内にエポキシ基を含有し、かつ片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)を合成する。
工程2:アクリルポリオール(A)中の水酸基およびポリオール(B)中の水酸基と、ジイソシアネート(C)中のイソシアネート基とを反応させて、(メタ)アクリルユニットとウレタンユニットを櫛型に連結させる。
 工程1、2の反応は、いずれも溶媒を用いて行ってもよく、また溶媒を用いずに行ってもよい。また、溶媒の一部あるいは全部を、液状エポキシ樹脂(E)に置換してもよい。この場合において、液状エポキシ樹脂(E)は反応性希釈剤として機能する。
 工程1、2において溶媒を用いる場合は、反応の途中段階又は反応終了後に、減圧下又は常圧下で溶媒を除去することで無溶媒型の櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)を得ることができる。
 本発明における反応性希釈剤とは、反応系内の物質濃度や、反応液の粘度を適切な範囲に希釈するための物質であり、接着剤樹脂組成物を製造し、硬化物へと硬化させる過程において、蒸発せずに硬化反応に関与する物質と定義される。一方、溶媒とは、反応系内の物質濃度や、反応液の粘度を適切な範囲に希釈する機能を担うものの、接着剤樹脂組成物を製造し、硬化物へと硬化させるいずれかの過程において留去や乾燥によって蒸発し、除去される物質と定義される。
 工程2の反応は、公知のウレタン化反応を用いて行い、反応性を調整する目的で触媒を用いてもよい。
<触媒>
 触媒としては、公知の金属系触媒、アミン系触媒等が使用できる。金属系触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、オクトエ酸錫、ジブチル錫ジ(2-エチルヘキソエート)、2-エチルヘキソエート鉛、チタン酸2-エチルヘキシル、チタンエチルアセテート、2-エチルヘキソエート鉄、2-エチルヘキソエートコバルト、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、テトラ-n-ブチル錫等が挙げられる。アミン系触媒としては、テトラメチルブタンジアミン等の3級アミン等が挙げられる。触媒の使用量は、アクリルポリオール(A)とポリオール(B)の合計質量を基準として、0.01~0.05質量部の範囲が好ましい。
 櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)の数平均分子量は、特に制限されないが、5,000~100,000であると好ましい。5,000以上であると凝集力が良好になるため接着力に優れ、100,000以下であると低粘度であるため、無溶媒下での粘度の調整が容易である。
<アクリルポリオール(A)>
 アクリルポリオール(A)は、分子内にエポキシ基を含有し、ポリオール(B)と、ジイソシアネート(C)からなるウレタンユニットと櫛型に連結するために片末端に水酸基を有する。
 アクリルポリオール(A)を製造する方法は、片末端に水酸基を導入することができれば特に制限されず、例えば水酸基を有するフリーラジカル重合開始剤、リビングラジカル重合開始剤、連鎖移動剤等を用いた公知の重合方法を用いることができる。
 アクリルポリオール(A)を製造する方法は、公知の方法を用いることができるが、分子内に2つの水酸基と1つのメルカプト基を有する連鎖移動剤の存在下、分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体(a-1)を重合する方法が簡便であり好ましい。また相溶性や凝集力の調整を目的として、分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体(a-1)以外に、その他エチレン性不飽和単量体(a-2)を含んでもよい。
<分子内にエポキシ基を1つ以上有するエチレン性不飽和単量体(a-1)>
 分子内にエポキシ基を1つ以上有するエチレン性不飽和単量体(a-1)としては、以下の例には限定されないが、分子内に1つの重合性不飽和二重結合と1つ以上のエポキシ基とを有する化合物を使用することができる。例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸-3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸-4,5-エポキシペンチル、(メタ)アクリル酸-6,7-エポキシペンチル、(メタ)アクリル酸-3,4-エポキシシクロヘキシル、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、ラクトン変性(メタ)アクリル酸-3,4-エポキシシクロヘキシル、ビニルシクロヘキセンオキシド等が挙げられる。
<その他エチレン性不飽和単量体(a-2)>
 その他エチレン性不飽和単量体(a-2)としては、以下の例には限定されないが、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等の直鎖又は分岐アルキルエチレン性不飽和単量体類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ターシャリブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の環状アルキル(メタ)アクリレート類;
トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート等のフルオロアルキルエチレン性不飽和単量体類;
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、3-メチル-3-オキセタニル(メタ)アクリレート等の複素環を有するエチレン性不飽和単量体類;
ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、又はノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等の芳香族環を有する(メタ)アクリレート類;
メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、n-ブトキシエチル(メタ)アクリレート、n-ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルキルエーテル基を有するエチレン性不飽和単量体類;
3-(アクリロイルオキシメチル)3-メチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)3-メチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)3-エチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)3-エチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)3-ブチルオキセタン、3-(メタクリロイルオキシメチル)3-ブチルオキセタン、3-(アクリロイルオキシメチル)3-ヘキシルオキセタン及び3-(メタクリロイルオキシメチル)3-ヘキシルオキセタン等のオキセタニル基を有するエチレン性不飽和単量体類;
スチレン、α-メチルスチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸ビニル、又は(メタ)アクリル酸アリル等のビニル基を有するエチレン性不飽和単量体類;
エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、又はイソブチルビニルエーテル等のエーテル基を有するエチレン性不飽和単量体類;
(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアクリレート等のシアノ基含有エチレン性不飽和単量体類;
アクロレイン、メタクロレイン、ジアセトンアクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ホルミルスチロール等のケト基を有するエチレン性不飽和単量体類が挙げられる。
 アクリルポリオール(A)を構成するエチレン性不飽和単量体の合計100質量%中、分子内にエポキシ基を1つ以上有するエチレン性不飽和単量体(a-1)の含有率は5質量%以上100質量%未満が好ましい。
 なお、分子内に2つの水酸基と1つのメルカプト基を有する連鎖移動剤の存在下、分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体(a-1)を含むエチレン性不飽和単量体を重合する方法でアクリルポリオール(A)を製造する場合は、前記単量体(a-1)は5質量%以上100質量%未満が好ましく、10質量%以上70質量%以下であるとより好ましい。分子内にエポキシ基を1つ以上有するエチレン性不飽和単量体(a-1)の含有率が5質量%以上100質量%未満であると、硬化により液状エポキシ樹脂(E)と硬化剤(F)からなる強固な架橋構造に十分に組み込まれるため、接着力と柔軟性に優れた架橋構造を形成できる。
<連鎖移動剤>
 連鎖移動剤としては、分子内にイソシアネート基と反応し得る官能基とメルカプト基とを有する化合物であれば特に限定されないが、分子内に2つの水酸基と1つのメルカプト基を有する化合物が好ましい。メルカプト基が連鎖移動剤となることで、片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)を効率的に合成できる。
 分子内に2つの水酸基と1つのメルカプト基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、1-メルカプト-1,1-メタンジオール、1-メルカプト-1,1-エタンジオール、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール(チオグリセリンあるいは1-チオグリセロール)、2-メルカプト-1,2-プロパンジオール、2-メルカプト-2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メルカプト-2-エチル-1,3-プロパンジオール、1-メルカプト-2,2-プロパンジオール、2-メルカプトエチル-2-メチル-1,3-プロパンジオール、又は2-メルカプトエチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールが挙げられる。これらの中でも、反応性が良好であり合成が簡便であるため、3-メルカプト-1,2-プロパンジオールが好ましい。
<重合開始剤>
 重合開始剤としては、公知のアゾ系化合物や有機過酸化物を用いることができ、アゾ系化合物としては、以下の例には限定されないが、例えば2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカーボキシレート)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、又は2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]が挙げられる。有機過酸化物としては、以下の例には限定されないが、例えば過酸化ベンゾイル、t-ブチルパーオキシ2-エチルヘキサエート、t-ブチルパーベンゾエイト、クメンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシドが挙げられる。
 重合開始剤は、アクリルポリオール(A)の全質量に対して、0.001~15質量%の範囲で使用することが好ましい。0.001~15質量%の範囲であると、効果的に連鎖移動重合が進行するためより好ましい。
 櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)は、その全質量(100質量%)中、アクリルポリオール(A)を5~80質量%含むことが好ましく、15~60質量%であるとより好ましい。5~80質量%含むと、柔軟性に優れたウレタン主鎖から離れた部位で十分な架橋構造を形成できるため、柔軟性と破断強度に優れ、また、相溶性が良好となるため、硬化時の相分離を抑制することができる。
 アクリルポリオール(A)の数平均分子量は特に限定されないが、1,000~10,000が好ましい。
<ポリオール(B)>
 ポリオール(B)はアクリルポリオール(A)を除く分子内に2つ以上の水酸基を有する化合物であり、代表的なものとしてポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、植物由系ポリオール等が挙げられる。
 更に、前記分子内に2つ以上の水酸基を有する化合物としては、例えば、低分子ポリオール、脂肪族アミン化合物類、芳香族アミン化合物類、アルカノールアミン類又はビスフェノール類のような少なくとも2個の活性水酸基を有する化合物を出発原料として、これに酸化メチレン、酸化エチレン、酸化プロピレン、テトラヒドロフラン、もしくはポリオキシテトラメチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させて得られるポリオール等が挙げられる。
 前記低分子ポリオールとしては、例えば、2官能の低分子ポリオール又は3官能以上の低分子ポリオールが挙げられる。
 2官能の低分子ポリオールとしては、特に制限されず、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、ポリオキシエチレングリコール(付加モル数10以下)、ポリオキシプロピレングリコール(付加モル数10以下)、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、シクロペンタジエンジメタノール、ダイマージオール、ビスフェノールA、N,N-ビス(2-ヒドロキシプロピル)アニリン、ジメチロール酢酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、2,2-ジメチロール酪酸、2,2-ジメチロールペンタン酸、ジヒドロキシコハク酸、ジヒドロキシプロピオン酸、ジヒドロキシ安息香酸が挙げられる。
 3官能以上の低分子ポリオールとしては、特に制限されず、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,1,1-トリメチロールブタン、1,2,3-ブタントリオール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,6-ブタントリオール、トリメチロールブテン、トリメチロールペンテン、トリメチロールヘキセン、トリメチロールヘプテン、トリメチロールオクテン、トリメチロールノネン、トリメチロールデセン、トリメチロールウンデセン、トリメチロールドデセン、トリメチロールトリデセン、トリメチロールペンタデセン、トリメチロールヘキサデセン、トリメトロールヘプタデセン、トリメチロールオクタデセン、1,1,1-トリメチロール-2-メチル-ヘキサン、1,1,1-トリメチロール-3-メチル-ヘキサン、1,1,1-トリメチロール-2-エチル-ヘキサン、1,1,1-トリメチロール-3-エチル-ヘキサン、トリメチロールヘキセン、1,2,3-オクタントリオール、1,3,7-オクタントリオール、3,7-ジメチル-1,2,3-オクタントリオール、1,1,1-、1,1,1-トリメチロールデカン、1,2,10-デカントリオール、1,1,1-トリメチロールイソヘプタデカン、1,1,1-トリメチロール-sec-ブタン、1,1,1-トリメチロール-tert-ペンタン、1,1,1-トリメチロール-tert-ノナン、1,1,1-トリメチロール-tert-トリデカン、1,1,1-トリメチロール-tert-ヘプタデカン、1,1,1-トリメチロール-2-メチル-ヘキサン、1,1,1-トリメチロール-3-メチル-ヘキサン、1,1,1-トリメチロール-2-エチル-ヘキサン、1,1,1-トリメチロール-3-エチル-ヘキサン、1,1,1-トリメチロールイソヘプタデカン、1,2,3,4-ブタンテトラオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン、ジトリメチロールエタン、ジトリメチロールプロパン、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、ベンゼン-1,3,5-トリオール、ベンゼン-1,2,3-トリオール、スチルベン-3,4’、5-トリオール、シュークロース、イノシトール、ソルビタン、ソルビトール、マンニトール、サッカロース、セルロース、キシリトールが挙げられる。
 脂肪族アミン化合物類としては、例えば、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、トリアミノプロパンが挙げられる。芳香族アミン化合物類としては、例えば、トルエンジアミン、ジフェニルメタン-4,4-ジアミンが挙げられる。アルカノールアミン類としては、例えば、エタノールアミン及びジエタノールアミンが挙げられる。ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールB、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールFが挙げられる。
 ポリエーテルポリオールとしては、例えば、酸化メチレン、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、テトラヒドロフラン等の重合体又は共重合体として、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(エチレン/プロピレン)グリコール等のグリコール類が挙げられる。また、ヘキサンジオール、メチルヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオールあるいは、これらの混合物の縮合によるポリエーテルポリオール等が挙げられる。
 ポリエステルポリオールとしては、例えば上述の低分子ポリオールと二塩基酸成分とが縮合反応したポリエステルポリオール等が挙げられる。
 二塩基酸成分としては、テレフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸、無水フタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸等の脂肪族あるいは芳香族二塩基酸、及びそれらの無水物等が挙げられる。
 また、ε-カプロラクトン、ポリ(β-メチル-γ-バレロラクトン)、ポリバレロラクトン等のラクトン類等の環状エステル化合物の開環重合により得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。
 ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上述の低分子ポリオールとジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート等のカーボネート化合物との反応により得られるものを挙げることができる。
 また、ジアルキルカーボネートとしてはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等を、アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネート等を、ジアリールカーボネートとしてはジフェニルカーボネート等を挙げることができる。
 ポリオレフィン系ポリオールとしては、水酸基含有ポリブタジエン、水添した水酸基含有ポリブタジエン、水酸基含有ポリイソプレン、水添した水酸基含有ポリイソプレン、水酸基含有塩素化ポリプロピレン、水酸基含有塩素化ポリエチレン等が挙げられる。
 植物油系ポリオールとしては、植物由来のひまし油、ダイマー酸、もしくは大豆油を原料としたポリオール等が挙げられる。
 これらの中でもポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールが好ましく、柔軟性に優れるためポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール等がより好ましい。
 上記ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、植物油系ポリオールの数平均分子量は、好ましくは500~5,000であり、700~3,500であるとより好ましい。数平均分子量が500~5,000であると、得られる硬化物の接着力、柔軟性により優れるため好ましい。
 さらに、ポリオール(B)は、本発明の効果を損なわない範囲で、ウレタン結合濃度の調節や各種官能基導入を目的として上述の低分子ポリオールを併用してもよい。
<ジイソシアネート(C)>
 ウレタンユニットを構成するジイソシアネート(C)は、分子内にイソシアネート基を2つ有する化合物であればよく、例えば、芳香族、脂肪族又は脂環式のジイソシアネートが挙げられる。
 芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアナネート、キシリレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシレンジイソシアネート、p-テトラメチルキシレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、3,3’-ジクロロ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、1,5-テトラヒドロナフタレンジイソシアネートが挙げられる。
 脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートテトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。
 脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、水添キシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートが挙げられる。
≪液状エポキシ樹脂(E)≫
 本発明における液状エポキシ樹脂(E)は、硬化時の架橋構造に組み込まれることで、優れた接着力を発現する。液状エポキシ樹脂(E)を、前記櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)の製造工程1及び2における反応性希釈剤として用いると、無溶媒下での合成が可能となる。また、接着剤樹脂組成物製造後は反応成分となる。
 液状エポキシ樹脂(E)としては、常温で液体の化合物であれば、特に限定されないが、分子内にエポキシ基を2つ以上有することが好ましい。また、エポキシ当量が200g/eq以下であることが好ましく、150~200g/eqがより好ましい。液状エポキシ樹脂(E)のエポキシ当量は、JIS K-7236に準拠して測定することにより求めることができる。
 液状エポキシ樹脂(E)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、及びブタジエン構造を有するエポキシ樹脂が挙げられる。これらの中でも、入手が容易であり、粘度と接着力が良好であることからビスフェノールA型エポキシ樹脂がより好ましい。
 本発明の接着剤樹脂組成物は、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と液状エポキシ樹脂(E)の合計100質量%中、液状エポキシ樹脂(E)を20~80質量%含むことが好ましく、30~70質量%がより好ましい。液状エポキシ樹脂(E)を20質量%以上含むと、接着剤樹脂組成物の硬化物が強固な架橋構造を形成することで破断強度が良好となり、また高凝集力化に伴う高接着性を発現することができる。また、液状エポキシ樹脂(E)が低粘度であるため粘度の調整が容易である。一方、液状エポキシ樹脂(E)の含有量が80質量%以下であると、接着剤樹脂組成物に占める櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)の存在割合が高まり、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)由来の高柔軟性を発現できる。
≪硬化剤(F)≫
 硬化剤(F)は特に限定されず、エポキシ樹脂を硬化させる公知の硬化剤を使用することができる。例えば、アミン化合物、アミド化合物、ウレア化合物、酸無水物、フェノール樹脂が挙げられる。硬化速度やアミン価の調整のため、2種以上を併用してもよい。
 アミン化合物としては、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノヘキサン、2,5-ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、テトラ(ヒドロキシエチル)エチレンジアミンポリエチレンイミンのダイマー酸エステル等の脂肪族アミン類;
イソホロンジアミン、メタセンジアミン、N-アミノエチルピペラジン、ビス(4-アミノ-3-メチルジシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3,9-ビス(3-アミノプロピル)2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、ノルボルネンジアミン、ビス(アミノメチル)ノルボルナン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン等の脂環式アミン類;
テトラクロロ-p-キシレンジアミン、m-キシレンジアミン、p-キシレンジアミン、m-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノアニゾール、2,4-トルエンジアミン、2,4-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-1,2-ジフェニルエタン、2,4-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、m-アミノフェノール、m-アミノベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、2-ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエタノールアミン、メチルベンジルアミン、α-(m-アミノフェニル)エチルアミン、α-(p-アミノフェニル)エチルアミン、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン、α,α’-ビス(4-アミノフェニル)-p-ジイソプロピルベンゼン、3,3’-ジイソプロピル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジ-t-ブチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジエチル-5,5’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジメチルベンジルアミン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の芳香族アミン類;
2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2,4-ジエチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシイミダゾール等のイミダゾール誘導体類;
三フッ化ホウ素-モノエチルアミン,三フッ化ホウ素-ピペリジン、三フッ化ホウ素-トリエチルアミン、三フッ化ホウ素-アニリン錯体等の三フッ化ホウ素-アミン錯体類;
ジシアンジアミド、メチルグアニジン、エチルグアニジン、プロピルグアニジン、ブチルグアニジン、ジメチルグアニジン、トリメチルグアニジン、フェニルグアニジン、ジフェニルグアニジン、トルイルグアニジン、2,3-グアニルウレア、ベンゾイルジシアンジアミド、2,6-キシレニルビグアニド、フェニルビグアニド等のグアニジン誘導体類;
トリエチレングリコ-ルジアミン、テトラエチレングリコ-ルジアミン、ジエチレングリコ-ルビス(プロピルアミン)、ポリ(プロピレングリコール)ジアミン、ポリ(プロピレングリコール)トリアミン、ポリ(エチレングリコール)ジアミン、ポリ(エチレングリコール)トリアミン、ポリ(テトラメチレンエーテルグリコール)ジアミン、ポリ(テトラメチレンエーテルグリコール)トリアミン、ポリ(プロピレン/エチレングリコール)ジアミン、ポリ(プロピレン/エチレングリコール)トリアミン、等のポリエーテルポリアミン類;
アミン変性ポリプロピレン、アミン変性ポリエチレン、アミン変性ポリブタジエン、アミン変性ブタジエンアクリロニトリル共重合体等のアミノ基を有するポリオレフィン化合物類等を挙げることができる。
 アミド化合物としては、リノレン酸やオレイン酸の2量体(ダイマー酸)とジエチレントリアミンやトリエチレンテトラミンなどのポリアミンとを反応させて成る、分子中に一級アミンと二級アミンを有するポリアミドアミン等が挙げられる。
 ウレア化合物としては、分子構造中にアミノ基とウレア基を有する構造であれば特に限定されないが、例えば、上述のアミン化合物とジイソシアネートまたはイソシアネート基末端プレポリマーとをアミノ基過剰下で反応させることで得ることができる。イソシアネート基末端プレポリマーは、例えば上述のポリオールとジイソシアネートとをポリオールの水酸基に対してイソシアネート基過剰下で反応させることで得ることができる。
 酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸が挙げられる。
 フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加型樹脂、フェノールアラルキル樹脂(ザイロック樹脂)、レゾルシンノボラック樹脂に代表される多価ヒドロキシ化合物とホルムアルデヒドから合成される多価フェノールノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリメチロールメタン樹脂、テトラフェニロールエタン樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール-フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール-クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂(ビスメチレン基でフェノール核が連結された多価フェノール化合物)、ビフェニル変性ナフトール樹脂(ビスメチレン基でフェノール核が連結された多価ナフトール化合物)、アミノトリアジン変性フェノール樹脂(メラミン、ベンゾグアナミンなどでフェノール核が連結された多価フェノール化合物)やアルコキシ基含有芳香環変性ノボラック樹脂(ホルムアルデヒドでフェノール核及びアルコキシ基含有芳香環が連結された多価フェノール化合物)等の多価フェノール化合物が挙げられる。
 これらの中でも、可使時間と硬化速度の調整が容易であることから、アミン化合物やアミド化合物、ウレア化合物が好ましい。アミン化合物としては、接着力の点でポリエーテルポリアミン類が好ましく、ポリエーテルポリアミン類と、ウレア化合物またはアミノ基を有するポリオレフィン化合物とを併用すると、耐衝撃性に優れるため更に好ましい。硬化剤(F)のアミン価は20~800mgKOH/gが好ましく、180~600mgKOH/gであるとより好ましい。アミン価が20~800mgKOH/gの範囲にあると十分に硬化反応が進行し、良好な架橋密度を形成するため、優れた接着力及び柔軟性を発現できる。なお、アミン価は、JIS K-7237に準拠して測定することにより求めることができる。
 接着剤樹脂組成物に含まれる、全てのエポキシ基の合計のモル数と、エポキシ基との反応に関与する硬化剤(F)中の活性水素基の合計のモル数の比(エポキシ基/硬化剤中の活性水素基)は、0.5~2.0の範囲が好ましく、0.6~1.5であるとより好ましい。0.5~2.0の範囲であると未反応の官能基が残らず、良好な架橋密度を形成することで優れた接着力及び柔軟性を発現できる。
≪接着剤樹脂組成物≫
 本発明における、接着剤樹脂組成物は、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と、液状エポキシ樹脂(E)と、硬化剤(F)とを公知の方法により混合することで得られる。これらの他に、硬化促進剤、シランカップリング剤、レベリング剤又は消泡剤、充填剤、噴射剤、可塑剤、超可塑剤、湿潤剤、難燃剤、粘度調整剤、保存剤、安定剤及び着色剤等の公知の添加剤を配合して使用してもよい。このような添加剤は、好ましくは以下の化合物が挙げられるが、これらに限定するものではない。
 硬化促進剤としては、3級アミン及びその塩類、イミダゾール類及びその塩類、尿素系化合物、リン化合物、有機ホスフィン化合物及びその塩類、オクチル酸亜鉛、オクチル酸スズなどの金属塩、フェノール類やアルコール類等の水酸基を有する化合物、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。
 硬化促進剤の添加量は、接着剤樹脂組成物中の櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)の全質量に対し、0.01~10質量%含むことが好ましい。
 シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基を有するトリアルコキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するトリアルコキシシラン;3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のグリシジル基を有するトリアルコキシシラン;3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネート基を有するトリアルコキシシラン;3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基を有するトリアルコキシシランが挙げられる。
 シランカップリング剤の配合量は、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)の合計質量を基準として、0.05~10質量%が好ましい。
 レベリング剤としては、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、アクリル系共重合物、メタクリル系共重合物、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、アクリル酸アルキルエステル共重合物、メタクリル酸アルキルエステル共重合物、レシチンが挙げられる。
 消泡剤としては、シリコーン樹脂、シリコーン溶液、アルキルビニルエーテルとアクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルとの共重合物等、公知のものが挙げられる。
≪硬化物≫
 本発明の硬化物は、接着剤樹脂組成物を硬化したものであり、上記櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)、液状エポキシ樹脂(E)、硬化剤(F)、及びその他の成分を公知の方法で混合し、20~200℃の条件で硬化させることで得ることができる。
≪積層体≫
 本発明の積層体は、基材上に上記硬化物からなる層を有するものである。積層体は、公知の積層方法を用いて形成することができる。例えば、基材の一方の面に接着剤組成物を塗布して接着剤層を形成し、次いで、硬化処理前の接着剤層に他の基材を重ね、20~200℃の条件で接着剤層を硬化させることで、基材と接着剤樹脂組成物からなる硬化物の層を有する積層体を得ることができる。
 積層体に用いられる基材は特に限定されない。好適な基材としては、例えば、ステンレス等の金属、ポリエチレン、ポリロピレン、ポリウレタン、ポリアクリレート及びポリカーボネート及びそれらのコポリマー等の熱可塑性ポリマー、加硫ゴム等の熱硬化性ポリマー、尿素-ホルムアルデヒドフォーム、メラミン樹脂、木材、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック及びその他の繊維強化プラスチックが挙げられる。
 本発明の接着剤樹脂組成物は、多種の基材間の接着に用いることができる。接着される基材は、同一であっても異なっていてもよい。接着剤樹脂組成物の膜厚は0.1μm~300mmであることが望ましい。
 本発明の接着剤樹脂組成物は、優れた柔軟性及び接着力を有しており、該接着剤樹脂組成物を用いた積層体は、自動車、建材、船舶、航空機等の輸送機器の構造部材(パネル部品、骨格部品、足回り部品等)として有用である。
 以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、特に断りのない限り実施例における「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を表す。
<数平均分子量>
 アクリルポリオール(A)およびウレタン・アクリル複合樹脂(D)の数平均分子量の算出は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準ポリスチレンによる換算値として求めた。測定は、GPC装置としてGPC-8020(東ソー社製)、溶離液としてテトラヒドロフラン、カラムとしてTSKgelSuperHM-M(東ソー社製)を3本直列に連結し、流速0.6mL/分、注入量10μL、カラム温度40℃の条件で行った。また、ウレア化合物およびポリオレフィン化合物の数平均分子量の算出は、同様にACQUITY UPLC(Waters社製)、溶離液として3mMトリエチルアミン及び10mM LiBrのN,N-ジメチルホルムアミド溶液を用い、カラムとしてTSKgelSuperHM-M(東ソー社製)を3本直列に連結し、流速0.6mL/分、注入量10μL、カラム温度40℃の条件で行った。
 本明細書における化合物の略称を以下に示す。
<分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体(a-1)>
・GMA:グリシジルメタクリレート
<その他エチレン性不飽和単量体(a-2)>
・BMA:n-ブチルメタクリレート
・MMA:メチル(メタ)アクリレート
<ポリオール(B)>
・P-2000:2官能ポリプロピレングリコール、数平均分子量2,000、ADEKA社製
・C-1090:2官能ポリカーボネートポリオール、数平均分子量1,000、クラレ社製
<ジイソシアネート(C)>
・IPDI:イソホロンジイソシアネート
・MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート
<液状エポキシ樹脂(E)>
・jER828:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量190g/eq、三菱ケミカル社製
・EX-141:フェニルグリシジルエーテル、エポキシ当量151g/eq、ナガセケムテックス社製
<硬化剤(F)>
・D-400:ポリオキシプロピレンジアミン、重量平均分子量430、アミン価520mgKOH/g、HUNTSMAN社製
・EH-4024W:ポリアミドアミン樹脂、アミン価200mgKOH/g、ADEKA社製
・D-2000:ポリオキシプロピレンジアミン、重量平均分子量2000、アミン価56.1mgKOH/g、HUNTSMAN社製
・Krasol LBH-P3000:末端水酸基変性液状ポリブタジエン、重量平均分子量3000、CRAYVALLEY社製
(製造例1)
 窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた反応容器に、まずメルカプト基を有する連鎖移動剤として、1-チオグリセロール1.15部、分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体(a-1)としてグリシジルメタクリレート1.6部、その他エチレン性不飽和単量体(a-2)としてn-ブチルメタクリレート29.0部、メチルエチルケトンをエチレン性不飽和単量体の全質量に対して50%加え、窒素雰囲気下で75℃に昇温し、ここに重合開始剤として2,2’-アゾビス(2’4-ジメチルバレロニトリル)を連鎖移動剤とエチレン性不飽和単量体の合計質量に対して、0.7%を7回に分割して1時間毎に加え、重合開始剤の添加後更に2時間反応させてアクリルポリオール(A-1)を得た。続いて、ポリオール(B)として、P-2000を5.1部、ジイソシアネート(C)としてイソホロンジイソシアネートを2.9部、触媒としてブチル錫ジラウレートをアクリルポリオール(A-1)とポリオール(B)とジイソシアネート(C)の全質量に対して0.01%仕込み、均一に撹拌した後、窒素雰囲気下90℃で4時間半させ、液状エポキシ樹脂(E)として、jER828を60部加え均一に攪拌した後、減圧下でメチルエチルケトンを除去して、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D-1)と液状エポキシ樹脂(E―1)とからなる組成物(DE-1)を得た。反応の終点は、FT-IRによりイソシアネート基由来のピーク(2270cm-1付近)の消失により確認した。得られたアクリルポリオール(A-1)と櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D-1)の数平均分子量、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D-1)中のアクリル部位の割合(%)、アクリルポリオール(A-1)中のエポキシ基を有する単量体の割合(%)、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D-1)と液状エポキシ樹脂(E―1)の全質量に対する液状エポキシ樹脂(E-1)の割合(%)は表1の通りである。
(製造例2~26)
 表1~3に示す化合物、及び配合組成に変更した以外は、製造例1と同様の操作を行い、製造例2~26の、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と液状エポキシ樹脂(E)とからなる組成物(DE―2~26)を得た。得られたアクリルポリオール(A)と櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)の数平均分子量、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)中のアクリル部位の割合(%)、アクリルポリオール(A)中のエポキシ基を有する単量体の割合(%)、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と液状エポキシ樹脂(E)の全質量に対する液状エポキシ樹脂(E)の割合(%)は表1~3の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
(比較製造例1)
 表4に示す化合物、及び配合組成に変更した以外は、製造例1と同様の操作を行い、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂と液状エポキシ樹脂とからなる組成物(U-1)を得た。得られたアクリルポリオールと櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂の数平均分子量、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂中のアクリル部位の割合(%)、アクリルポリオール中のエポキシ基を有する単量体の割合(%)、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂と液状エポキシ樹脂の全質量に対する液状エポキシ樹脂の割合(%)は表3の通りである。
(比較製造例2)
 窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた反応容器に、まずメルカプト基を有する連鎖移動剤として、1-チオグリセロール1.4部、分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体としてグリシジルメタクリレート4.0部、その他エチレン性不飽和単量体としてn-ブチルメタクリレート34.3部、メチルエチルケトンを連鎖移動剤とエチレン性不飽和単量体の全質量に対して50%加え、窒素雰囲気下で75℃に昇温し、ここに重合開始剤として2,2’-アゾビス(2’4-ジメチルバレロニトリル)をエチレン性不飽和単量体の全質量に対して0.7%を1時間毎に7回分割して加え、重合開始剤の添加後更に2時間反応させ、アクリルポリオールを得た。続いて、液状エポキシ樹脂として、jER828を60部加え均一に攪拌した後、減圧下でメチルエチルケトンを除去して、アクリルポリオールと液状エポキシ樹脂とからなる組成物(U-2)を得た。得られたアクリルポリオールの数平均分子量、アクリル樹脂中のアクリルポリオールの割合(%)、アクリルポリオール中のエポキシ基を有する単量体の割合(%)、アクリルポリオールと液状エポキシ樹脂の全質量に対する液状エポキシ樹脂の割合(%)は表3の通りである。
(比較製造例3)
 窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた反応容器に、まずポリオールとして、P-2000を36.8部、ジイソシアネートとしてイソホロンジイソシアネートを3.2部、触媒としてブチル錫ジラウレートをとポリオールとジイソシアネートの全質量に対して0.01%、メチルエチルケトンを単量体の全質量に対して50%仕込み、均一に撹拌した後、窒素雰囲気下90℃で4時間半させ、液状エポキシ樹脂として、jER828を60部加え均一に攪拌した後、減圧下でメチルエチルケトンを除去して、ウレタン樹脂と液状エポキシ樹脂とからなる組成物(U-3)を得た。反応の終点は、FT-IRによりイソシアネート基由来のピーク(2270cm-1付近)の消失により確認した。得られたウレタン樹脂の数平均分子量、ウレタン樹脂と液状エポキシ樹脂の全質量に対する液状エポキシ樹脂の割合(%)は表3の通りである。
(比較製造例4)
 表3記載の液状エポキシ樹脂のみからなる組成物を、組成物(U-4)とした。
(比較製造例5)
 窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた反応容器に、まずメルカプト基を有する連鎖移動剤として、1-チオグリセロール0.7部、分子内にエポキシ基を1つ以上含有するエチレン性不飽和単量体としてグリシジルメタクリレート2.0部、その他エチレン性不飽和単量体としてn-ブチルメタクリレート17.1部、メチルエチルケトンを単量体の全質量に対して50%加え、窒素雰囲気下で75℃に昇温し、ここに重合開始剤として2,2’-アゾビス(2’4-ジメチルバレロニトリル)を連鎖移動剤とエチレン性不飽和単量体の全質量に対して0.7%1時間毎に7回分割して加え、重合開始剤の添加後更に2時間反応させ、アクリルポリオールを得た。続いて、窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた先と異なる反応容器に、ポリオールとして、P-2000を18.4部、ジイソシアネートとしてイソホロンジイソシアネートを1.6部、触媒としてブチル錫ジラウレートをとポリオールとジイソシアネートの全質量に対して0.01%、メチルエチルケトンを単量体の全質量に対して50%仕込み、均一に撹拌した後、窒素雰囲気下90℃で4時間半させウレタン樹脂を得た。反応の終点は、FT-IRによりイソシアネート基由来のピーク(2270cm-1付近)の消失により確認した。先のアクリルポリオールとウレタン樹脂を混合し、液状エポキシ樹脂として、jER828を60部加え均一に攪拌した後、減圧下でメチルエチルケトンを除去して、アクリルポリオールとウレタン樹脂と液状エポキシ樹脂の混合物(U-5)を得た。得られたアクリルポリオールとウレタン樹脂の数平均分子量、アクリルポリオール中のエポキシ基を有する単量体の割合(%)、アクリルポリオールとウレタン樹脂と液状エポキシ樹脂の全質量に対する液状エポキシ樹脂の割合(%)は表3の通りである。
(比較製造例6)
 比較製造例6は、特開2017-2130号公報に記載のポリウレタン変性エポキシ樹脂の製造方法に基づいて、以下の通りに合成した。
 窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた反応容器に、ポリカプロラクトンジオール[株式会社ダイセル製「プラクセル230」重量平均分子量(Mw)3,000]87質量部、イソホロンジイソシアネート13質量部を混合し、触媒としてジオクチル錫触媒(日東化成株式会社製「ネオスタンU-820」)0.1質量部を添加し、70℃で3時間反応させて、イソシアネート基含有ウレタン樹脂を得た。イソシアネート基含有ウレタン樹脂のイソシアネート基含有量は2.4質量%であった。続いて、窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた別の反応容器に、イソシアネート基含有ウレタン樹脂30質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC株式会社製「EPICLON850」エポキシ当量188g/eq、水酸基価20mgKOH/g)70質量部を混合、70℃まで昇温して、ポリウレタン変性エポキシ樹脂(U-6)を得た。反応の終点は、FT-IRによりイソシアネート基由来のピーク(2270cm-1付近)の消失により確認した。得られたポリウレタン変性エポキシ樹脂(U-6)のエポキシ当量は255g/eqであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
<硬化剤の製造例>
(製造例I)
 窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた反応容器に、D-400を15.8部、D-2000を73.4部、イソプロピルアルコールを208部仕込み、窒素雰囲気下40℃で均一に攪拌しながら、イソホロンジイソシアネートを10.9部、酢酸エチル35.2部からなる混合溶液を30分かけて滴下した後、1時間攪拌反応させて、ウレア化合物溶液を得た。得られたウレア化合物溶液を減圧条件下で脱溶剤し、ウレア化合物(UR-1)を得た。反応の終点は、FT-IRによりイソシアネート基由来のピーク(2270cm-1付近)の消失により確認した。得られたウレア化合物(UR-1)の数平均分子量は3100、アミン価は27.4mgKOH/gであった。
(製造例II)
 窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた滴下容器に、P-2000を46.6部、C-1090を22.7部、イソホロンジイソシアネートを20.2部、触媒としてブチル錫ジラウレートをポリオールとジイソシアネートの全質量に対して0.01%を仕込み、均一に撹拌した後、窒素雰囲気下90℃で4時間半させイソシアネート基末端プレポリマーを合成した後、酢酸エチルを51.1部加え、イソシアネート基末端プレポリマー溶液とした。続いて、ヘキサメチレンジアミンを10.5部、イソプロピルアルコールを48.9部仕込み、窒素雰囲気下40℃で均一に攪拌しながら、イソシアネート基末端プレポリマー溶液を30分かけて滴下した後、1時間攪拌反応させて、ウレア化合物溶液を得た。得られたウレア化合物溶液を減圧条件下で脱溶剤し、ウレア化合物(UR-2)を得た。反応の終点は、FT-IRによりイソシアネート基由来のピーク(2270cm-1付近)の消失により確認した。得られたウレア化合物(UR-2)の数平均分子量は3900、アミン価は50.9mgKOH/gであった。
(製造例III)
 アミノ基を有するポリオレフィンは、古くから知られるガブリエル反応に基づいて、以下の通り合成した。窒素ガス導入管、撹拌装置、温度計、還流器を備えた反応容器に、KrasolLBH-P3000を77.3部、塩化パラトルエンスルホニルを14.9部、ピリジンを7.9部、クロロホルムを100部仕込み、窒素雰囲気下室温で6時間攪拌反応させた。反応後、1Mの塩酸水溶液を200mL加えて酸性にした後、クロロホルムで抽出し、有機層を分離、乾燥することでトシル化ポリブタジエンを得た。続いて、反応容器に、得られたトシル化ポリブタジエン81.3部とフタルイミドカリウム21.7部、N,N-ジメチルホルムアミド80部を仕込み、窒素雰囲気下140℃で8時間還流した。反応溶液に塩化アンモニウム水溶液を加えて中和し、ヘキサンで抽出した後、有機層を分離、乾燥することでフタルイミド化ポリブタジエンを得た。続いて、反応容器に得られたフタルイミド化ポリブタジエン42.0部、ヒドラジン一水和物6.75部、エタノール50部を仕込み、窒素雰囲気下室温で2時間攪拌反応させた。反応後、水酸化ナトリウム水溶液で塩基性にした後、ヘキサンで抽出し、有機層を分離、乾燥することでアミノ基を有するポリオレフィン化合物(UR-3)を得た。得られたポリオレフィン化合物(UR-3)の数平均分子量は3000、アミン価は34.0mgKOH/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
<接着剤樹脂組成物の調製>
[実施例1]
 製造例1で得られた、櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D-1)と液状エポキシ樹脂(E)からなる組成物(DE-1)を10部、硬化剤(F)としてD-400を3.1部、トリエチレンテトラミンを0.1部室温で撹拌混合し、実施例1の接着剤樹脂組成物を調製した。
[実施例2~32及び比較例1~4]
 表6~9に示す配合組成に変更した以外は実施例1と同様の操作を行い、実施例2~32、及び比較例1~6の接着剤樹脂組成物を調製した。
<接着剤樹脂組成物の評価1>
 実施例及び比較例で調製した接着剤樹脂組成物について、以下の試験を行った。判定結果を表6~9に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
[外観]
 厚さ2mmのシート状型枠に各接着剤樹脂組成物を充填し、表面を整えて、25℃7日硬化させ、得られた試験片を温度25℃、相対湿度50%の条件下以下の評価基準で判定した。
(評価基準)
++:目視で透明かつ相分離がない。(良好)
+:目視で僅かに不透明又は僅かに相分離が確認できる。(使用可能)
NG:目視で明らかに不透明又は明らかな相分離が確認できる。(使用不可)
[せん断接着力]
 各接着剤樹脂組成物を、炭素繊維強化プラスチック基板(長さ100mm、幅25mm、厚み2mm)上に長さ10mm、幅25mm、厚み0.1mmとなるよう塗布し、炭素繊維強化プラスチック基板と貼りあわせ、厚み0.1mmを保持するよう圧着した状態で25℃7日硬化させて、試験片を得た。得られた試験片を温度25℃、相対湿度50%の条件下、引張り速度1mm/分で引張り試験機を用いてせん断接着力を測定し、以下の評価基準で判定した。
(評価基準)
+++:せん断接着力が、20MPa以上。(非常に良好)
++:せん断接着力が、15MPa以上、20MPa未満。(良好)
+:せん断接着力が、10MPa以上、15MPa未満。(使用可能)
NG:せん断接着力が、10MPa未満。(使用不可)
[破断応力・破断伸度]
 厚さ2mmのシート状型枠に各樹脂組成物接着剤を充填し、表面を整えて、25℃7日の硬化後、3号ダンベル型で打ち抜き、評価用のダンベル型試験片を作製した。このダンベル型試験片を用いて、温度25℃、相対湿度50%の条件下、引張速度50mm/分で引張試験を行い、破断応力(MPa)と破断伸度(%)を測定し、以下の基準で判定した。
(破断応力の評価基準)
+++:破断応力が、20MPa以上。(非常に良好)
++:破断応力が、15MPa以上、20MPa未満。(良好)
+:破断応力が、10MPa以上、15MPa未満。(使用可能)
NG:破断応力が、10MPa未満。(使用不可)
(破断伸度の評価基準)
+++:破断伸度が、100%以上。(非常に良好)
++:破断伸度が、80%以上、100%未満。(良好)
+:破断伸度が、60%以上、80%未満。(使用可能)
NG:破断伸度が、60%未満。(使用不可)
[耐衝撃性]
 各接着剤樹脂組成物を、ステンレス基板(長さ100mm、幅25mm、厚み2mm)上に長さ10mm、幅25mm、厚み0.1mmとなるよう塗布し、ステンレス基板と貼りあわせ、厚み0.1mmを保持するよう圧着した状態で25℃7日硬化させて、試験片を得た。温度25℃、相対湿度50%の条件下、得られた試験片がデュポン式衝撃試験によって破断するまでの回数を測定し、以下の基準で判定した。デュポン式衝撃試験は先端に1/2インチの丸みをもつ撃ち型を使用し、500gの重りを5cmの高さから自由落下させて行った。
(評価基準)
+++:10回試験しても破断しない。(非常に良好)
++:5~9回目で破断。(良好)
+:2~4回目で破断。(使用可能)
NG:1回目で破断。(使用不可)
<接着剤樹脂組成物の評価2>
 実施例及び比較例で調製した接着剤樹脂組成物について、硬化条件を80℃1日に変更した以外は評価1と同様の試験を行った。判定結果を表5~7に記載した。
<総合評価>
 実施例及び比較例で調製した接着剤樹脂組成物について、以下の判定基準で総合評価を行った。判定結果を表6~9に記載した。
(総合評価基準)
++:評価1、評価2のすべての試験項目において、判定が++以上かつ評価結果に差異がない。(良好)
+:評価1、評価2のすべての試験項目において、判定が++以上であるが評価結果に差異がある、又は、評価1、評価2のいずれかの評価項目において、評価結果の差異にかかわらず、NG判定はないが+判定がある。(使用可能)
NG:評価1、評価2のいずれかの評価項目において、NG以下の判定がある。(使用不可)
 本発明の接着剤樹脂組成物は、接着力、耐衝撃性、破断応力、破断伸度のいずれにおいても良好な結果が得られた。一方で、比較例の接着剤樹脂組成物は、接着力、破断応力、破断伸度の一部又は全てが、実施例よりも劣る結果であった。
 この出願は、2022年8月17日に出願された日本出願特願2022-130011、および2023年2月24日に出願された日本出願特願2023-026828を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (7)

  1.  分子内にエポキシ基を含有し、かつ片末端に水酸基を有するアクリルポリオール(A)、ポリオール(B)(ただし前記アクリルポリオール(A)を除く)、およびジイソシアネート(C)に由来する残基を有する櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と、
     液状エポキシ樹脂(E)と、
     硬化剤(F)とを含有する接着剤樹脂組成物。
  2.  前記液状エポキシ樹脂(E)が分子内にエポキシ基を2つ以上有することを特徴とする、請求項1に記載の接着剤樹脂組成物。
  3.  櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)100質量%中、前記アクリルポリオール(A)を5~80質量%含むことを特徴とする、請求項1に記載の接着剤樹脂組成物。
  4.  前記アクリルポリオール(A)100質量%中、分子内にエポキシ基を1つ以上有するエチレン性不飽和単量体(a-1)を5質量%以上100質量%未満含むことを特徴とする、請求項1に記載の接着剤樹脂組成物。
  5.  前記櫛型ウレタン・アクリル複合樹脂(D)と液状エポキシ樹脂(E)の合計100質量%中、液状エポキシ樹脂(E)を20~80質量%含むことを特徴とする、請求項1に記載の接着剤樹脂組成物。
  6.  前記請求項1~5いずれか1項に記載の接着剤樹脂組成物からなる硬化物。
  7.  基材上に、請求項6に記載の硬化物からなる層を有する積層体。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1850877A (zh) * 2006-05-31 2006-10-25 华南理工大学 梳状聚合物二元醇及其复合物和它们的制备方法及应用
CN101633718A (zh) * 2009-08-26 2010-01-27 中国科学院广州化学研究所 一种梳状聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用
WO2012073562A1 (ja) * 2010-11-30 2012-06-07 Dic株式会社 インクジェット印刷インク用バインダー、それを含むインクジェット印刷用インク及び印刷物
JP2017171735A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 東洋インキScホールディングス株式会社 水性接着剤用アクリル・ウレタン複合樹脂とその製造方法、および水性接着剤。
JP2021080391A (ja) * 2019-11-20 2021-05-27 東洋インキScホールディングス株式会社 樹脂組成物及び接着剤組成物の製造方法
JP2021102711A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 東洋インキScホールディングス株式会社 樹脂組成物及び接着剤組成物の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1850877A (zh) * 2006-05-31 2006-10-25 华南理工大学 梳状聚合物二元醇及其复合物和它们的制备方法及应用
CN101633718A (zh) * 2009-08-26 2010-01-27 中国科学院广州化学研究所 一种梳状聚氨酯缔合型增稠剂及其制备方法与应用
WO2012073562A1 (ja) * 2010-11-30 2012-06-07 Dic株式会社 インクジェット印刷インク用バインダー、それを含むインクジェット印刷用インク及び印刷物
JP2017171735A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 東洋インキScホールディングス株式会社 水性接着剤用アクリル・ウレタン複合樹脂とその製造方法、および水性接着剤。
JP2021080391A (ja) * 2019-11-20 2021-05-27 東洋インキScホールディングス株式会社 樹脂組成物及び接着剤組成物の製造方法
JP2021102711A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 東洋インキScホールディングス株式会社 樹脂組成物及び接着剤組成物の製造方法

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