(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-23
(45)【発行日】2025-01-07
(54)【発明の名称】組成物、接着剤用組成物および接着剤
(51)【国際特許分類】
C09J 175/04 20060101AFI20241224BHJP
C08G 18/08 20060101ALI20241224BHJP
C08G 18/10 20060101ALI20241224BHJP
C08G 18/32 20060101ALI20241224BHJP
C08G 18/66 20060101ALI20241224BHJP
C09J 11/04 20060101ALI20241224BHJP
C09J 11/06 20060101ALI20241224BHJP
C09J 11/08 20060101ALI20241224BHJP
【FI】
C09J175/04
C08G18/08 038
C08G18/10
C08G18/32 037
C08G18/66 048
C09J11/04
C09J11/06
C09J11/08
(21)【出願番号】P 2020111367
(22)【出願日】2020-06-29
【審査請求日】2023-05-15
(31)【優先権主張番号】P 2019128837
(32)【優先日】2019-07-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020045105
(32)【優先日】2020-03-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003300
【氏名又は名称】東ソー株式会社
(72)【発明者】
【氏名】相澤 考宏
(72)【発明者】
【氏名】早川 勇太
(72)【発明者】
【氏名】篠塚 祐志
【審査官】大塚 龍平
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-127036(JP,A)
【文献】特表2014-522426(JP,A)
【文献】特開2017-206601(JP,A)
【文献】特開2020-055922(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09J 175/04
C08G 18/08
C08G 18/10
C08G 18/32
C08G 18/66
C09J 11/04
C09J 11/06
C09J 11/08
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含む組成物であって、
前記硬化剤(A)は、ポリオール(a1)と、ジアミン(a2)と、を含み、
前記組成物中の樹脂成分に対する前記ジアミン(a2)の含有量が、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下であり、
前記ポリオール(a1)が、ポリカーボネートポリオールを含み、
前記ジアミン(a2)が、式(1)で表されるジアミンを含む、接着剤用組成物。
【化1】
式(1)中、
Rは、それぞれ独立に、アミノ基、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、および、アルコキシカルボニル基からなる群より選ばれるいずれか1つであり;
nは、4以下の整数であり;
nが1の場合、Rがアミノ基であり;
nが2以上4以下の整数の場合、
Rのうちのいずれか1つがアミノ基であり、
他のRはアミノ基以外のいずれか1つである。
【請求項2】
硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含む組成物であって、
前記硬化剤(A)は、ポリオール(a1)と、ジアミン(a2)と、を含み、
前記組成物中の樹脂成分に対する前記ジアミン(a2)の含有量が、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下であり、
前記ポリオール(a1)が、ポリカーボネートポリオールを含み、
前記ジアミン(a2)が、式(2)で表されるジアミンを含む、接着剤用組成物。
【化2】
式(2)中、
R
1およびR
2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、および、アルコキシカルボニル基からなる群より選ばれるいずれか1つであり;
R
3は、炭素原子、硫黄原子、水素原子および酸素原子からなる群より選ばれる1つ以上の原子で構成される2価の基であり;
pおよびqは、それぞれ独立に、3以下の整数である。
【請求項3】
フィラー(C)をさらに含む、
請求項1または2に記載の接着剤用組成物。
【請求項4】
前記フィラー(C)の含有量が、70質量%以下である、請求項3に記載の接着剤用組成物。
【請求項5】
前記フィラー(C)の含有量が10質量%以上50質量%以下である、請求項4に記載の接着剤用組成物。
【請求項6】
前記フィラー(C)が、無機フィラーを含む、請求項3~5のいずれか1項に記載の接着剤用組成物。
【請求項7】
前記接着剤用組成物は、無溶剤型である、請求項1~6のいずれか1項に記載の接着剤用組成物。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか1項に記載の接着剤用組成物を含む、接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、組成物、接着剤用組成物および接着剤に関する。
【背景技術】
【0002】
接着剤としては、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤など、様々な種類のものが知られている。エポキシ系接着剤は、ウレタン系接着剤と比較すると耐破壊靭性が不足しており、強度は高いが脆い。
このため、耐破壊靭性が求められる構造用接着剤では、ウレタン系接着剤が注目されている。例えば特許文献1は、イソシアネート成分と、特定のイソシアネート官能価を有するイソシアネート末端プレポリマーおよび/またはプレポリマー混合物と;アミンと;三量化触媒と;を含み、アミンと、イソシアネート基との化学量論比が特定の範囲であるウレタン系二成分接着剤を開示している。特許文献1によれば、このウレタン系二成分接着剤は、より容易に取扱うことができ、より広範に適用可能であり、かつ、硬化後に強固であるにもかかわらず同時にそれほど脆くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1にかかるウレタン系二成分接着剤は、150℃におけるアルミニウム-アルミニウム間における引張せん断強度は5.58MPaであり、高温において良好な接着強度を発揮し得る。しかしながら、特許文献1にかかるウレタン系二成分接着剤は、20℃におけるアルミニウム-アルミニウム間における引張せん断強度が9.13MPaである。この引張せん断強度は、室温程度において求められる接着強度を満足しておらず、さらなる改善が求められている。
そこで、本開示の一実施形態は、室温および高温において優れた接着強度を発現し得る組成物、接着剤用組成物および接着剤を提供することに向けられている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施形態にかかる組成物は、
硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、
フィラー(C)と、を含む組成物であって、
前記硬化剤(A)は、ポリオール(a1)と、ジアミン(a2)と、を含み、
前記組成物中の樹脂成分に対する前記ジアミン(a2)の含有量が、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下である。
【0006】
本開示の他の実施形態にかかる組成物は、
硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含む組成物であって、
前記硬化剤(A)は、ポリオール(a1)と、ジアミン(a2)と、を含み、
前記組成物中の樹脂成分に対する前記ジアミン(a2)の含有量が、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下であり、
前記ジアミン(a2)が、芳香族ジアミンを含む。
【0007】
本開示の他の実施形態にかかる接着剤用組成物は、上記組成物を含む。
本開示の他の実施形態にかかる接着剤は、上記接着剤用組成物を含む。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一実施形態によれば、室温および高温において優れた接着強度を発現し得る組成物、接着剤用組成物および接着剤を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示を実施するための例示的な実施形態を詳細に説明する。
<第1の実施形態(組成物)>
本開示の一実施形態にかかる組成物は、
硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、
フィラー(C)と、を含む組成物であって、
前記硬化剤(A)は、ポリオール(a1)と、ジアミン(a2)と、を含み、
前記組成物中の樹脂成分に対する前記ジアミン(a2)の含有量が、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下である。
【0010】
[硬化剤(A)]
硬化剤(A)は、ポリオール(a1)と、ジアミン(a2)と、を含む。また、硬化剤(A)は、ポリオール(a1)およびジアミン(a2)以外の硬化剤を含んでいてもよい。
【0011】
[[ポリオール(a1)]]
ポリオール(a1)としては、平均官能基数3以上のポリオール、平均官能基数2以下のポリオールが挙げられる。
平均官能基数3以上のポリオールとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、N,N-ビスヒドロキシプロピル-N-ヒドロキシエチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミンプロピレンオキサイド変性体のモノマーポリオール、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性体のモノマーポリオール、ペンタエリスリトールプロピレンオキシド変性体;ならびに、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオールを開始剤として、ε-カプロラクトン、β-ブチロラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトンなどの環状エステル類を開環付加させることにより得られる、ポリカプロラクトンポリオール;等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
【0012】
平均官能基数2以下のポリオールとしては、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、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールA、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール、メチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、フェニルグリシジルエーテル等のアリールグリシジルエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーを開環重合することで得られるポリエーテルポリオールを挙げることができる。
【0013】
この他、ポリマーポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等、2個以下のカーボネート結合、エステル結合、エーテル結合、等を有するポリオールが挙げられる。これらの中でも、強度、耐熱性、耐候性、耐久性の観点から、ポリカーボネートポリオールが好ましく、更には常温液状で取扱いが可能である液状ポリカーボネートポリオールが特に好ましい。
ポリカーボネートポリオールが強度、耐熱性、対候性、耐久性に優れる理由としては、その詳細は明らかではないものの、カーボネート結合の高い凝集力により、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールを使用した場合と比較し優れていると本発明者等は推測している。
【0014】
ポリカーボネートポリオールとしては、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、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール等のポリオール類の1種類以上と;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のアルキレンカーボネート類、ジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ジアントリルカーボネート、ジフェナントリルカーボネート、ジインダニルカーボネート等のカーボネート類の1種類以上と;の脱アルコール反応や脱フェノール反応から得られるものが挙げられる。これらは1種が含有されていてもよく、2種以上が含有されていてもよい。
【0015】
ポリエステルポリオールとしては、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、酒石酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、グルタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,4-シクロヘキシルジカルボン酸、α-ハイドロムコン酸、β-ハイドロムコン酸、α-ブチル-α-エチルグルタル酸、α,β-ジエチルサクシン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸またはこれらの無水物等の1種類以上と;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、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド付加物、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール等の1種類以上と;の縮重合反応から得られるものを挙げることができる。また、一部をヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、モノエタノールアミン等の低分子ポリアミンや低分子アミノアルコールに代えて得られるポリエステル-アミドポリオールを使用することもできる。これらは1種が含有されていてもよく、2種以上が含有されていてもよい。
【0016】
ポリエーテルポリオールとしては、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、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノールA、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベンゼン、キシリレングリコール等の低分子ポリオール類;またはエチレンジアミン、プロピレンジアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等の低分子ポリアミン類;等のような活性水素基を2個有する化合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のようなアルキレンオキサイド類を付加重合させることによって得られるポリエーテルポリオール、或いはメチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル類、フェニルグリシジルエーテル等のアリールグリシジルエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーを開環重合することで得られるポリエーテルポリオールを挙げることができる。これらは1種が含有されていてもよく、2種以上が含有されていてもよい。
【0017】
[[ジアミン(a2)]]
ジアミン(a2)としては特に制限はないが、電子吸引性を有するジアミンを含むことが好ましい。ジアミン(a2)が、1級のアミノ基を2つ含むことがより好ましい。
【0018】
ジアミン(a2)としてより具体的には、例えば、芳香族ジアミン、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、芳香族ジアミンが好ましい。
【0019】
[[[芳香族ジアミン]]]
芳香族ジアミンとしては、例えば、式(1)で表されるジアミンが挙げられる:
【0020】
【0021】
式(1)中、
Rは、それぞれ独立に、アミノ基、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシカルボニル基、および、アルキルチオ基からなる群より選ばれるいずれか1つであり;
nは、4以下の整数であり;
nが1の場合、Rがアミノ基であり;
nが2以上4以下の整数の場合、
Rのうちのいずれか1つがアミノ基であり、
他のRはアミノ基以外のいずれか1つである。
【0022】
ここで、ハロゲン原子は、塩素原子であることが好ましい。アルキル基は、炭素数1~6のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることがより好ましい。シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい炭素数5~7のシクロアルキル基であることが好ましい。アルコキシカルボニル基は、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基であることが好ましい。アルキルチオ基は、炭素数1~3のアルキルチオ基であることが好ましい。
【0023】
また、芳香族ジアミンとしては、例えば、式(2)で表されるジアミンが挙げられる:
【0024】
【0025】
式(2)中、
R1およびR2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシカルボニル基、および、アルキルチオ基からなる群より選ばれるいずれか1つであり;
R3は、炭素原子、硫黄原子、水素原子および酸素原子からなる群より選ばれる1つ以上の原子で構成される2価の基であり;
pおよびqは、それぞれ独立に、3以下の整数である。
【0026】
ここで、ハロゲン原子は、塩素原子であることが好ましい。アルキル基は、炭素数1~6のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることがより好ましい。アルコキシカルボニル基は、炭素数2~7のアルコキシカルボニル基であることが好ましい。アルキルチオ基は、炭素数1~3のアルキルチオ基であることが好ましい。
【0027】
R3は、-R4-、-SO2-、-S-R4-S-、-COO-R4-OOC-、または、-COO-R5-OC-であることが好ましい。ここで、R4は、炭素数1~5のアルキル基、R5は、炭素数1~5のオキシアルキレン基である。R4は、炭素数1~3のアルキル基であることがより好ましく、R5は、炭素数1~3のオキシアルキレン基であることがより好ましい。
【0028】
芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4-クロロ―3,5-ジアミノ安息香酸イソブチル、4,4’-メチレンビス(フェニルアミン)、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホンなどが挙げられる。
【0029】
[[[脂肪族ジアミン]]]
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、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、オクタメチレンジアミンなどが挙げられる。
【0030】
[[[脂環式ジアミン]]]
脂環式ジアミンとしては、例えば、シクロペンタンジアミン、シクロヘキシルジアミン、4,4-ジアミノジシクロヘキシルメタン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどの脂環式ジアミン化合物などが挙げられる。
【0031】
[[ジアミン(a2)の含有量]]
ジアミン(a2)の含有量は、組成物中の樹脂成分に対して、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下である。ジアミン(a2)の含有量が0.05mmol/g未満であると、接着強度が不足する。ジアミン(a2)の含有量が1.00mmol/gを超えると、硬化速度が速すぎてハンドリング性が悪化してしまう。
ジアミン(a2)の含有量は、組成物中の樹脂成分に対して、好ましくは0.90mmol/g以下、より好ましくは0.80mmol/g以下、さらに好ましくは0.70mmol/g以下であり、好ましくは0.10mmol/g以上である。
また、一態様、例えば接着剤用途におけるジアミン(a2)の含有量は、0.20mmol/g以上、0.35mmol/g以上、0.45mmol/g以上であってもよく、0.90mmol/g以下、0.80mmol/g以下、0.75mmol/gであってもよい。
さらに、他の態様、例えば製紙ロール、製鉄ロール等の大型ロール用途におけるジアミン(a2)の含有量は、0.50mmol/g以下、0.40mmol/g以下であってもよく、0.10mmol/g以上であってもよい。
ここで、樹脂成分とは、詳細を後述するフィラー(C)を含まず、硬化剤(A)と、イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含み、その他の樹脂成分を含んでいてもよい。なお、フィラー(C)が樹脂からなるフィラーであったとしても、樹脂成分には含まれない。
【0032】
[イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)]
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)としては、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート、芳香脂肪族イソシアネート等の未変性のイソシアネート(b1)とポリオールとで変性して得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーであれば、何ら制限はない。また必要に応じて反応制御剤や酸化防止剤等の添加剤を添加してもよい。なかでも、反応性や粘度の観点から、芳香族イソシアネートと平均官能基数2のポリオール(b2)とを反応させて得られるイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)が好ましい。接着剤に用いられるイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)は常温液状であることから、変性に使用する未変性のイソシアネート(b1)は常温液状であるものが特に好ましい。
【0033】
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)の製造方法には特に制限がなく、公知公用の方法を適用することができる。例えば、撹拌容器内に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混合物を投入後、容器内の温度を40~70℃に保ちながらアミノ基を含有しない2官能もしくは3官能のポリオールを投入し撹拌する。続いて、攪拌容器内の温度を70~90℃に保ちながら、2~5時間程度ウレタン化反応を進めるとイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)を得ることができる。
【0034】
[[脂肪族イソシアネート]]
脂肪族イソシアネートとしては、例えば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、2-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート、3-メチルペンタン-1,5-ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、トリオキシエチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、2,2’-ジメチルペンタンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、1,3-ブタジエン-1,4-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、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、1,8-ジイソシアネート-4-イソシアネートメチルオクタン、2,5,7-トリメチル-1,8-ジイソシアネート-5-イソシアネートメチルオクタン、ビス(イソシアネートエチル)カーボネート、ビス(イソシアネートエチル)エーテル、1,4-ブチレングリコールジプロピルエーテル-α,α’-ジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、2-イソシアネートエチル-2,6-ジイソシアネートヘキサノエート、2-イソシアネートプロピル-2,6-ジイソシアネートヘキサノエート等を挙げることができる。
【0035】
[[脂環族イソシアネート]]
脂環族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、シクロヘキシルジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジメチルメタンジイソシアネート、2,2’-ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ビス(4-イソシアネート-n-ブチリデン)ペンタエリスリトール、水素化された水添ダイマー酸ジイソシアネート、2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-5-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2.2.1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-6-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2.2.1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-5-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2.2.1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-6-イソシアネートメチル-ビシクロ〔2.2.1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-5-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ-〔2.2.1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-3-(3-イソシアネートプロピル)-6-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ-〔2.2.1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-5-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ-〔2.2.1〕-ヘプタン、2-イソシアネートメチル-2-(3-イソシアネートプロピル)-6-(2-イソシアネートエチル)-ビシクロ-〔2.2.1〕-ヘプタン、2,5-ビス(イソシアネートメチル)-ビシクロ〔2.2.1〕-ヘプタン、水素化された水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素化された水添トリレンジイソシアネート、水素化された水添キシレンジイソシアネート、水素化された水添テトラメチルキシレンジイソシアネート等を挙げることができる。
【0036】
[[芳香族イソシアネート]]
芳香族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、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混合物、2,4’-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/4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート混合物、m-キシリレンジイソシアネート、p-キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート、2-ニトロジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジフェニルプロパン-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパ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、ナフチレン-1,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシジフェニル-4,4’-ジイソシアネート等を挙げることができる。
【0037】
[[芳香脂肪族イソシアネート]]
芳香脂肪族イソシアネートとしては、例えば1,3-または1,4-キシリレンジイソシアネート若しくはその混合物、1,3-または1,4-ビス(1-イソシアナト-1-メチルエチル)ベンゼン若しくはその混合物、ω,ω’-ジイソシアナト-1,4-ジエチルベンゼン等を挙げることができる。
【0038】
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)は、プレポリマー化後のハンドリングのし易さの観点から、平均官能基数2のポリオールから得られるものが好ましい。
【0039】
平均官能基数2のポリオールとしては、例えばポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール等、2個以上のエーテル結合、エステル結合、カーボネート結合等を有するポリオールを挙げることができる。
【0040】
ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオールとしては、例えば、硬化剤(A)で挙げたポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオールと同じものが挙げられる。
【0041】
これらのなかでも、優れた物性を発現する点から、テトラヒドロフラン等の環状エーテルモノマーを開環重合することで得られるポリエーテルポリオール(ポリテトラメチレングリコール)が好ましい。
【0042】
[フィラー(C)]
フィラー(C)としては、公知のフィラーが挙げられ、例えば、無機フィラー、有機フィラーが挙げられる。フィラー(C)は、無機フィラーを含むことが好ましい。
【0043】
無機フィラーとしては、タルク、ゼオライト、シリカ、マイクロバルーン、クレイ、ガラスバルーン、カーボンブラック等を挙げることができるが、これらに制限されるものではない。これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、ゼオライトおよびタルクの組み合わせが好ましい。ゼオライトは発泡抑制の効果を有し、タルクは液だれ防止の効果を有する。
【0044】
有機フィラーとしては、ポリアミド粒子、アクリル粒子、カーボンナノチューブ、でんぷん、天然有機繊維、合成繊維等が挙げられる
【0045】
フィラー(C)の含有量は、組成物中、70質量%以下であることが好ましく、10質量%以上50質量%以下であることが更に好ましい。
フィラー(C)の含有量が70質量%以下であると、フィラー(C)と他の成分とがより均一に混ざり、さらに良好な接着強度、塗工性が得られる。
【0046】
フィラー(C)と、他の組成物成分と、を混練りする方法としては、3本ロール、プラネタリーミキサー、公転自転撹拌機等で容易に混合することができる。この際、外気による水分混有を防ぐことを目的に窒素雰囲気下で実施することが好ましい。
【0047】
[溶剤]
組成物は、溶剤を含んでいてもよいが、溶剤の含有量が1質量%以下であることが好ましく、溶剤を実質的に含まない無溶剤型であることが特に好ましい。溶剤を実質的に含まない無溶剤型とは、不純物として溶剤成分が含まれている場合、精製によっても取り除くことができない量の溶剤成分が含まれている場合なども、その範疇に含まれる。組成物中の溶剤の含有量が1質量%以下であると、粘度が低くなりすぎて液だれが発生することをさらに抑制することができる。
【0048】
[触媒]
硬化剤(A)とイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)との反応を促進する目的で触媒を使用することもできる。触媒の含有量は、組成物中に0.05質量%以下であると、高温(150~200℃)での樹脂の弾性率の低下をさらに抑制でき、より優れた高温接着性を発揮するため、特に好ましい。
触媒としては、イソシアヌレート化触媒、ウレタン化触媒等があり、具体例は以下に示すとおりである。
【0049】
[[イソシアヌレート化触媒]]
イソシアヌレート化触媒としては、例えばトリエチルアミン、N-エチルピペリジン、N,N’-ジメチルピペラジン、N-エチルモルフォリン、フェノール化合物のマンニッヒ塩基等の第三級アミン、酢酸カリウム等が挙げられる。また、これらのイソシアヌレート化触媒は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0050】
[[ウレタン化触媒]]
ウレタン化触媒としては、公知の触媒から適宜選択して用いることができ、例えばアミン系触媒、イミダソール系触媒、金属触媒系等を挙げることができる。
【0051】
[[[アミン系触媒]]]
アミン系触媒としては、例えばトリエチレンジアミン、2-メチルトリエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルプロピレンジアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチル-(3-アミノプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル等を挙げることができる。
【0052】
[[[イミダゾール系触媒]]]
イミダソール系触媒としては、例えば1-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、1-イソブチル-2-メチルイミダゾール、1-ジメチルアミノプロピルイミダゾール等を挙げることができる。
【0053】
[[[金属系触媒]]]
金属系触媒としては、例えばスタナスジアセテート、スタナスジオクトエート、スタナスジオレエート、スタナスジラウレート、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジクロライド、ジオクチル錫ジラウレート等の有機スズ触媒等を挙げることができる。
【0054】
[架橋性基を有する架橋成分]
架橋性基を有する架橋成分をさらに含んでいてもよい。このとき、組成物中の樹脂成分に対する架橋性基の含有量が、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下であることが好ましい。
【0055】
[その他の添加剤]
組成物は、さらに必要に応じて、添加剤として、反応抑制剤、酸化防止剤、消泡剤、等を含んでいてもよい。
【0056】
以上の第1の実施形態にかかる組成は、室温および高温において優れた接着強度を発現し得る。なお、室温とは15℃以上35℃以下を意味し、特に、20℃以上30℃以下を意味し、後述する実施例では室温を25℃とした。
【0057】
<第2の実施形態(組成物)>
本開示の一実施形態にかかる組成物は、
硬化剤(A)と、
イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)と、を含む組成物であって、
前記硬化剤(A)は、ポリオール(a1)と、ジアミン(a2)と、を含み、
前記組成物中の樹脂成分に対する前記ジアミン(a2)の含有量が、0.05mmol/g以上1.00mmol/g以下であり、
前記ジアミン(a2)が、芳香族ジアミンを含む。
【0058】
本実施形態にかかる組成物は、上述した第1の実施形態にかかる組成物と比較すると、第1の実施形態では必須であったフィラー(C)を含有しなくてもよい点、ならびに、ジアミン(a2)が、芳香族ジアミンである点を除き、一致している。したがって、本実施形態にかかる組成物では、上述した第1の実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【0059】
[芳香族ジアミン]
芳香族ジアミンは、上述した第1の実施形態と同じものを用いることができる。また、芳香族ジアミン以外のジアミンと併用してもよい。
【0060】
以上の第2の実施形態にかかる組成物によれば、室温および高温において優れた接着強度を発現し得る。
【0061】
<第3の実施形態(接着剤用組成物、接着剤)>
本開示の一実施形態にかかる接着剤用組成物は、上述した組成物(第1の実施形態、第2の実施形態)を含有する。該接着剤用組成物は、上述した組成物そのものであってもよく、他の成分をさらに含有していてもよい。
また、本開示の一実施形態にかかる接着剤は、上述した接着剤用組成物を含有する。該接着剤は、上述した接着剤用組成物そのものであってもよく、他の成分をさらに含有していてもよい。
【0062】
本開示の一実施形態にかかる接着剤は、様々な用途の接着剤として用いることができ、例えば、自動車分野、ディスプレイ分野、記録媒体分野、記録媒体分野、電子材料分野、電池分野、光部品分野、建築分野、電子機器分野、航空分野等が挙げられる。
自動車分野としては、例えば、自動車の構造部分、スイッチ部分、ヘッドランプ、エンジン内部品、電装部品、駆動エンジン、ブレーキオイルタンク等が挙げられる。
ディスプレイ分野としては、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス、発光ダイオード表示装置等が挙げられる。
記録媒体分野としては、ビデオディスク、CD、DVD、MD、ピックアップレンズ、VCMマグネット、スピンドルモーター、ハードディスク周辺部材、ブルーレイディスク等が挙げられる。
電子材料分野としては電子部品、電気回路、電気接点あるいは半導体素子等が挙げられる。これらの用途の中でもさらに詳しくは、封止材料、ダイボンド剤、導電性接着剤、異方性導電性接着剤、ビルドアップ基板を含む多層基板の層間接着剤等が挙げられる。
電池分野としては、リチウムイオン電池、マンガン電池、アルカリ電池、ニッケル系電池、燃料電池、シリコン系太陽電池、色素増感型太陽電池、有機太陽電池等が挙げられる。
光部品分野としては、光通信システムでの光スイッチ周辺、光コネクタ周辺の光ファイバー材料、光受動部品、光回路部品、光電子集積回路周辺等が挙げられる。
電子機器分野としては、カメラモジュール等が挙げられる。
【実施例】
【0063】
本発明について、実施例、比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【0064】
窒素を満たした5Lの攪拌容器内に、表1および表2に示す配合で、ポリオール(a1)と、架橋成分と、を投入攪拌し、攪拌容器内の温度を40~70℃に保ちながら、1~3時間程度、混合攪拌し、更に融点以上で溶融したジアミン(a2)を混合することで、各種硬化剤(A)を得た。
【0065】
また、窒素を満たした5Lの攪拌容器内に表1および表2に示す配合比率に従い各材料を投入し、攪拌した。その後、攪拌容器内の温度を70~90℃に保ちながら、2~5時間程度ウレタン化反応を進めることで、プレポリマーである各種イソシアネート末端ポリイソシアネート(B)を得た。
【0066】
さらに、実施例1~10、比較例11~12では、表1および表2に示す処方に従ってイソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)に、フィラー(C)を添加し、公転自転撹拌機(商品名:カクハンター、写真化学社製)を使用して混合した。
【0067】
ついで、表1および表2に示す処方に従って、硬化剤(A)をステンレス鋼製のヘラで均一になるまで混合し、接着剤を調製した。得られた接着剤をアルミニウム板(縦100mm×横25mm×厚さ1mm;A6061、T-Zr処理品)に、均一に塗布し、JIS K 6850:1999に準拠した接着試験片を作製した。
【0068】
表1および表2に示す原料の略記号は以下のとおりである。
[原料]
(1)硬化剤(A)
・「MOCA」;3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン
(クミアイ化学工業社製)、
水酸基価(アミノ基)=420KOHmg/g、f=2
・「CDAB」;4-クロロ-3,5-ジアミノ安息香酸イソブチル
(ワイ・エス・ケー社製)、
水酸基価(アミノ基)=462KOHmg/g、f=2
・「TMP」;トリメチロールプロパン(三菱ガス化学社製)
トリメチロールプロパン、水酸基価=1255KOHmg/g、f=3
・「MA-170」;レオコンMA-170(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製)、
N,N-ビスヒドロキシプロピル-N-ヒドロキシエチルアミン、
水酸基価=950KOHmg・g、f=3
・「PCD-500」;KurarayPolyol C-590(クラレ社製)、
ポリカーボネートポリオール、水酸基価=224KOHmg/g、f=2
・「PCD-1000」;KurarayPolyol C-1090(クラレ社製)
ポリカーボネートポリオール、水酸基価=112KOHmg/g、f=2
・「PCD-2000」;KurarayPolyol C-2090(クラレ社製)、
ポリカーボネートポリオール、水酸基価=56KOHmg/g、f=2
・「PES-1000」;KurarayPolyol P-1010(クラレ社製)、
ポリエステルポリオール、水酸基価=112KOHmg/g、f=2
【0069】
(2)イソシアネート基末端ポリイソシアネート(B)
・「NM」;ミリオネートNM(東ソー社製)
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混合物、
NCO含有量=33.5%、f=2
・「T-100」;コロネートT-100(東ソー社製)
2,4-トリレンジイソシアネート、
NCO含有量=48.2%、f=2
・「PTMG-850」;PTMG850(三菱ケミカル社製)、
ポリテトラメチレングリコール、水酸基価132KOHmg/g、f=2
【0070】
(3)フィラー(C)
・「ゼオライト」;ゼオラムA-3(東ソー社製)
・「タルク」;クラウンタルクR(松村産業社製)
【0071】
【0072】
【0073】
<試験片の作製と評価基準>
(1)室温における接着強度[25℃×16時間硬化(25℃環境測定)]
2枚のアルミニウム板(縦100mm×横25mm×厚さ1mm;A6061、T-Zr処理品)の表面に接着剤を塗布し、アルミニウム板の重なり領域が縦12.5mm×横25mmとなるように接着し、これを25℃の条件下、16時間放置して硬化させることにより、接着試験片を作製した。この際ガラスビーズを用いて、接着層の厚みを0.25mmに調整し、接着試験片を得た。
前記のように作製された接着試験片について、引張試験機(商品名:オートコム万能試験機AC-10kN-C、株式会社ティー・エス・イー製)により、接着部の引張せん断強度を測定した。この測定は、JIS K6850:1999の接着剤の引張りせん断接着強さに準拠して行った。測定条件は、温度25℃、チャック間距離111.5mm、テストスピードは10mm/分とした。
接着試験後の破壊界面を観察し、表1および表2中にCF=凝集破壊、AF=界面破壊と記載した。
【0074】
(2)高温における接着強度[180℃×20分間(180℃環境測定)]
接着剤の25℃×16時間硬化後の試験片(接着樹脂)について耐熱性を確認するために、180℃の条件下、20分間放置した後、前記(1)と同様に接着部の引張せん断強度を測定した。ただし、測定条件は温度180℃に変更し、それ以外は同様とした。
【0075】
<評価結果>
実施例1~2、4~10、実施例1’~2’では、いずれも室温および高温における良好な接着強度を示した。
一方、比較例3、11~12、3’では、ジアミンを含有しておらず、高温における接着強度が低く、満足できるレベルではなかった。