DE112015000871T5

DE112015000871T5 - Haftmittelzusammensetzung und Verbundmaterial, bei dem diese eingesetzt wird

Info

Publication number: DE112015000871T5
Application number: DE112015000871.3T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Hase; Kazuo Nakashima; Makoto Mizoguchi
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Kyushu University NUC; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Kyushu University NUC; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-11-10
Also published as: CN106029814A; US20170051186A1; WO2015125578A1; CN106029814B

Abstract

Es werden eine Haftmittelzusammensetzung, die allein als eine Haftmittelkomponente wirken kann, ohne ein aushärtbares Harz zu verwenden, und haften kann, so dass ein anorganisches Material und ein organisches Material integriert werden, sowie ein Verbundmaterial bereitgestellt, bei dem diese eingesetzt wird. Die Haftmittelzusammensetzung enthält ein Addukt, das einen sauren Phosphatester, der eine oder mehrere Art(en) von Verbindungen umfasst, die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellt sind, und ein Metall enthält. Das Verbundmaterial (10) umfasst ein Material (12), ein weiteres Material (16) und eine Haftmittelzusammensetzung (14), die so zwischen den Materialien angeordnet ist, dass sie an den Materialien haftet, wobei das eine Material (12) und das weitere Material (16) durch die Haftmittelzusammensetzung (14) integriert werden. P(=O)(-OR1)(-OH)2 ... (1) und P(=O)(-OR1)2(-OH) ... (2), worin R1 eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen darstellt und eine oder mehrere verzweigtkettige Struktur(en) oder eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur(en) aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haftmittelzusammensetzung und ein Verbundmaterial, bei dem diese eingesetzt wird.
Stand der Technik
Ein anorganisches Material, wie z. B. ein Metallmaterial, und ein organisches Material, wie z. B. ein Harzmaterial, weisen voneinander verschiedene Eigenschaften auf, so dass es häufig schwierig ist, sie miteinander zu verkleben; das Verkleben und Integrieren eines anorganischen Materials und eines organischen Materials ist jedoch in verschiedenen Materialgebieten sehr signifikant. Aus diesem Grund ist ein Material zum festen Verkleben dieser Materialien erforderlich.
Beispielsweise betrifft das Patentdokument 1 ein Dentalmaterial und beschreibt, dass eine spezifische Phosphatesterverbindung oder ein Metallsalz davon zusammen mit einer (Meth)acrylsäureesterverbindung, die eine polymerisierbare Verbindung ist, verwendet wird.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4975752

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die Phosphatesterverbindung oder das Metallsalz davon des Patentdokuments 1, wobei es sich um eine spezielle Art von Phosphatesterverbindung, die einen aromatischen Ring aufweist, oder ein Metallsalz davon handelt, muss jedoch mit der (Meth)acrylsäureesterverbindung ausgehärtet werden. Ein Haftmittel, das nur aus der Phosphatesterverbindung oder dem Metallsalz davon des Patentdokuments 1 hergestellt ist, weist jedoch eine zu hohe Fluidität auf und kann nicht als Haftmittel wirken.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haftmittelzusammensetzung bereitzustellen, die allein als eine Haftmittelkomponente wirken kann, ohne ein aushärtbares Harz zu verwenden, und die zum Integrieren eines anorganischen Materials und eines organischen Materials haftet, und ein Verbundmaterial bereitzustellen, bei dem die Haftmittelzusammensetzung verwendet wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Zum Lösen des vorstehend genannten Problems enthält die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Addukt, das einen sauren Phosphatester bzw. (sauren) Phosphorsäureester, der eine oder mehrere Art(en) von Verbindungen enthält, die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellt sind, und ein Metall enthält, P(=O)(-OR₁)(-OH)₂ (1) P(=O)(-OR₁)₂(-OH) (2), worin R₁ eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen darstellt und eine oder mehrere verzweigtkettige Struktur(en) oder eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur(en) aufweist.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass R₁ mindestens eine Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Oleylgruppe, einer Isostearylgruppe, einer 2-Ethylhexylgruppe, einer Butyloctylgruppe, einer Isomyristylgruppe, einer Isocetylgruppe, einer Hexyldecylgruppe, einer Octyldecylgruppe, einer Octyldodecylgruppe und einer Isobehenylgruppe. Es ist bevorzugt, dass die Haftmittelzusammensetzung einen pH-Wert von vier oder höher aufweist. Ferner kann die Haftmittelzusammensetzung ein Lösungsmittel enthalten.
Es ist bevorzugt, dass das Metall ein Metall ist, das ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bildet. Es ist bevorzugt, dass das Metall, welches das zweiwertige oder höherwertige Metallion bildet, mindestens ein Metall ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Erdalkalimetallen, Aluminium, Titan und Zink, ausgewählt ist.
Das Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die vorstehend beschriebene Haftmittelzusammensetzung und jedwede Kombination aus einem anorganischen Material und einem organischen Material, anorganischen Materialien und organischen Materialien, wobei die Haftmittelzusammensetzung zwischen den zwei Materialien angeordnet ist, um an den zwei Materialien zu haften und die zwei Materialien zu integrieren.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Da die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung das Addukt enthält, das den spezifischen sauren Phosphatester und das Metall enthält, kann die Haftmittelzusammensetzung allein als eine Haftmittelkomponente wirken, ohne ein aushärtbares Harz zu verwenden, und zum Integrieren des anorganischen Materials und des organischen Materials haften.
In diesem Fall ist bei einem pH-Wert von vier oder höher die Menge der restlichen Phosphatgruppen (P-OH-Gruppen) ausreichend vermindert. D. h., da das Addukt mit dem Metall in einer ausreichenden Menge gebildet wird, weist die Haftmittelzusammensetzung eine Viskosität auf, die zur Bereitstellung von gewünschten Hafteigenschaften ausreichend ist, und sie kann folglich den Effekt als Haftmittelzusammensetzung ausreichend bereitstellen.
Die Fluidität der Zusammensetzung, die nur die Phosphatesterverbindung oder das Metallsalz davon enthält, die in dem Patentdokument 1 beschrieben worden ist, erhöht sich beim Erwärmen und sie kann nicht als Haftmittel wirken, so dass die Zusammensetzung auch eine schlechte Wärmebeständigkeit aufweist. Beispielsweise werden einige Kraftfahrzeugteile in einer Hochtemperaturumgebung von 80°C oder höher verwendet, so dass auch für ein Haftmittel, das zum Kleben der Materialien in einem solchen Fall verwendet wird, eine hervorragende Wärmebeständigkeit erforderlich ist. Wenn das Metall, welches das Addukt mit dem spezifischen sauren Phosphatester bildet, ein Metall ist, das ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bildet, weist das Haftmittel auch eine hervorragende Wärmebeständigkeit auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm eines Verbundmaterials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A bis 2C sind schematische Diagramme eines Verfahrens zum Bewerten von Hafteigenschaften.
3 ist ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit des Speicherelastizitätsmoduls von Addukten zeigt, die Isostearylsäurephosphat und Metalle enthalten.
Beschreibung von Ausführungsformen
Als nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
Die Haftmittelzusammensetzung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (nachstehend auch als die vorliegende Haftmittelzusammensetzung bezeichnet) enthält ein Addukt, das einen sauren Phosphatester, der eine oder mehrere Art(en) von Verbindungen enthält, die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellt sind, und ein Metall enthält, P(=O)(-OR₁)(-OH)₂ (1) P(=O)(-OR₁)₂(-OH) (2), worin R₁ eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen darstellt und eine oder mehrere verzweigtkettige Struktur(en) oder eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur(en) aufweist.
Beispiele für den sauren Phosphatester in der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung umfassen einen sauren Phosphatester, der nur eine Verbindung enthält, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt ist, einen sauren Phosphatester, der nur eine Verbindung enthält, die durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist, und einen sauren Phosphatester, der sowohl eine Verbindung, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt ist, als auch eine Verbindung enthält, die durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist.
Das Addukt, das den sauren Phosphatester und das Metall in der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung enthält, umfasst ein Addukt, das nur die Verbindung, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt ist, und das Metall enthält, ein Addukt, das nur die Verbindung, die durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist, und das Metall enthält, und ein Addukt, das sowohl das Addukt, das die Verbindung, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt ist, und das Metall enthält, und das Addukt enthält, das die Verbindung, die durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist, und das Metall enthält.
Die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so gestaltet, dass sie durch Nutzen einer physikalischen Adsorption durch van der Waals-Kräfte effektiv an einem breiten Bereich von Materialien haftet, die von anorganischen Material bis zu organischen Materialien reichen. Um die physikalische Adsorption effektiv wirken zu lassen, ist die Haftmittelzusammensetzung mit einer bestimmten Fluidität versehen, so dass sie eine hervorragende Benetzbarkeit in Bezug auf eine Haftoberfläche aufweist. Insbesondere ist die Haftmittelzusammensetzung auf der Haftoberfläche nicht vollständig verfestigt. Wenn das Zusammensetzungsmaterial auf einer Haftoberfläche vollständig verfestigt ist, wird die Kontaktoberfläche durch die Belastung des Zusammensetzungsmaterials vermindert und das Zusammensetzungsmaterial wird leicht von der Haftoberfläche abgelöst. Darüber hinaus ist die Haftmittelzusammensetzung so bereitgestellt, dass sie eine hohe Viskosität aufweist, um die Haftkraft zu erhöhen, da nur das Anbringen der Haftoberfläche dadurch, dass eine bestimmte Fluidität vorliegt, unzureichend ist. Folglich weist die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Ausgewogenheit zwischen der Fluidität und der Viskosität auf.
Das Addukt, das den sauren Phosphatester und das Metall enthält, kann sowohl eine Phosphatgruppe (polare Gruppe) als auch eine unpolare Gruppe (eine Kohlenwasserstoffgruppe in einem Esterrest) in einem Molekül aufweisen. Die polaren Gruppen und die unpolaren Gruppen können vorliegen, während sie in einem geschichteten Zustand miteinander assoziiert sind, so dass das Addukt eine hochviskose Flüssigkeit sein kann, obwohl das Addukt eine unpolymerisierte Verbindung ist. Folglich stellt die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch eine Fluidität und eine hohe Viskosität sicher, dass sie das Addukt enthält, das den sauren Phosphatester und das Metall enthält, und dass sie die spezifische aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe in dessen Esterrest aufweist.
In dem sauren Phosphatester stellt R₁ eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen dar und weist eine oder mehrere verzweigtkettige Struktur(en) oder eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur(en) auf. Die aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe ist eine kettenförmige Alkylgruppe oder eine kettenförmige Alkenylgruppe. Es wird davon ausgegangen, dass die Viskosität in der aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe durch die Verhakung erhalten wird, die zwischen den Molekülketten erzeugt wird. Aus diesem Grund wird anstelle der Verwendung einer aromatischen Kohlenwasserstoffgruppe oder einer alicyclischen Kohlenwasserstoffgruppe im Hinblick auf das Erhalten einer Viskosität eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe verwendet. Wenn die kettenförmige Alkylgruppe jedoch eine geradkettige Alkylgruppe ist, wie z. B. eine n-Butylgruppe und eine n-Octylgruppe, werden die Alkylgruppen leicht orientiert und weisen eine erhöhte Kristallinität auf, so dass es wahrscheinlich ist, dass sie fest wird, und folglich kann eine Viskosität nicht erhalten werden. Im Hinblick darauf wird eine kettenförmige Alkylgruppe, die eine oder mehrere verzweigtkettige Struktur(en) aufweist, verwendet. Ferner weist dadurch, dass sie eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur(en) aufweist, eine kettenförmige Alkenylgruppe selbst dann keine hohe Kristallinität auf, wenn es sich um eine geradkettige Alkenylgruppe handelt, so dass die kettenförmige Alkenylgruppe eine geradkettige Alkenylgruppe oder eine verzweigtkettige Alkenylgruppe sein kann.
Ein saurer Phosphatester, in dem R₁ weniger als 4 Kohlenstoffatome aufweist, ist anorganischer Natur. Darüber hinaus ist es sehr wahrscheinlich, dass der saure Phosphatester kristallisiert. Mit anderen Worten, es ist wahrscheinlich, dass der saure Phosphatester fest wird und dessen Hafteigenschaften (Viskositätseigenschaften) verliert. Ein saurer Phosphatester, in dem R₁ mehr als 30 Kohlenstoffatome aufweist, weist eine zu hohe Viskosität auf und kann eine Fluidität nicht sicherstellen. Im Hinblick auf die Hafteigenschaften (Viskositätseigenschaften) weist R₁ fünf oder mehr Kohlenstoffatome und mehr bevorzugt sechs oder mehr Kohlenstoffatome auf. Im Hinblick auf die Fluidität weist R₁ vorzugsweise 26 oder weniger Kohlenstoffatome und mehr bevorzugt 22 oder weniger Kohlenstoffatome auf. Bei einem sauren Phosphatester, bei dem R₁ vier oder mehr Kohlenstoffatome aufweist, besteht eine starke Tendenz dahingehend, dass dieser Abschnitt unpolar ist. Folglich weist der saure Phosphatester eine sehr gute Verträglichkeit mit Oberflächen von Materialien mit einer geringen Polarität, wie z. B. einem organischen Material, das unter anderem ein Harz umfasst, Materialien, die keine polare Gruppe aufweisen, wie z. B. ein Polyolefin, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen und ein Ethylen-α-Olefin-Copolymer und festes Paraffin, oder Materialien auf, die eine geringe Menge einer polaren Gruppe aufweisen, und er weist verbesserte Hafteigenschaften an den Oberflächen der Materialien auf. Diesbezüglich weist R₁ vorzugsweise fünf oder mehr Kohlenstoffatome und mehr bevorzugt sechs oder mehr Kohlenstoffatome auf.
Spezifische Beispiele für R₁ umfassen eine Oleylgruppe, eine Isostearylgruppe, eine 2-Ethylhexylgruppe, eine Butyloctylgruppe, eine Isomyristylgruppe, eine Isocetylgruppe, eine Hexyldecylgruppe, eine Octyldecylgruppe, eine Octyldodecylgruppe und eine Isobehenylgruppe. Die Typen von R₁ können zwischen der Verbindung, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt ist, und der Verbindung, die durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist, identisch sein oder sie können verschieden sein. Im Hinblick auf eine einfache Herstellung der Zusammensetzung sind die Typen von R₁ zwischen der Verbindung, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt ist, und der Verbindung, die durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist, vorzugsweise identisch.
Spezifische Beispiele für den sauren Phosphatester umfassen Butyloctylsäurephosphat, Isomyristylsäurephosphat, Isocetylsäurephosphat, Hexyldecylsäurephosphat, Isostearylsäurephosphat, Isobehenylsäurephosphat, Octyldecylsäurephosphat, Octyldodecylsäurephosphat, Isobutylsäurephosphat, 2-Ethylhexylsäurephosphat, Isodecylsäurephosphat, Tridecylsäurephosphat, Oleylsäurephosphat, Myristylsäurephosphat, Palmitylsäurephosphat, Dibutyloctylsäurephosphat, Diisomyristylsäurephosphat, Diisocetylsäurephosphat, Dihexyldecylsäurephosphat, Diisostearylsäurephosphat, Diisobehenylsäurephosphat, Dioctyldecylsäurephosphat, Dioctyldodecylsäurephosphat, Diisobutylsäurephosphat, Di-2-ethylhexylsäurephosphat, Diisodecylsäurephosphat, Ditridecylsäurephosphat, Dioleylsäurephosphat, Dimyristylsäurephosphat und Dipalmitylsäurephosphat. Von diesen sind Oleylsäurephosphat und Isostearylsäurephosphat im Hinblick auf die Viskositätseigenschaften und die Hafteigenschaften bevorzugt.
Der saure Phosphatester muss in einem Addukt zusammen mit einem Metall enthalten sein. Wenn ein saurer Phosphatester als solcher verwendet wird, der nicht in einem Addukt zusammen mit dem Metall enthalten ist, ist die Polarität des Abschnitts der Phosphatgruppe gering und die Phosphatgruppen, die polare Gruppen sind, weisen schwache assoziative Eigenschaften (kohäsive Eigenschaften) auf und folglich kann eine Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität nicht erhalten werden. Aus diesem Grund sind die Hafteigenschaften (Viskositätseigenschaften) gering. Darüber hinaus ist selbst dann, wenn der saure Phosphatester in einem Addukt zusammen mit Ammoniak oder einem Amin enthalten ist, die Polarität des Abschnitts der Phosphatgruppe (Aminsalz) gering und die Phosphatgruppen (Aminsalze), bei denen es sich um polare Gruppen handelt, weisen schwache assoziative Eigenschaften (kohäsive Eigenschaften) auf und folglich kann eine Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität nicht erhalten werden. Aus diesem Grund sind die Hafteigenschaften (Viskositätseigenschaften) schwach.
Der saure Phosphatester selbst ist sauer, so dass dann, wenn das Haftmaterial ein metallisches Material ist, eine Korrosion wahrscheinlich ist. Wenn auch dies berücksichtigt wird, muss der saure Phosphatester in einem Addukt zusammen mit einem Metall enthalten sein.
Die vorliegende Haftmittelzusammensetzung kann nur dann teilweise einen sauren Phosphatester als solchen enthalten, der nicht in einem Addukt zusammen mit einem Metall enthalten ist, wenn sie ein Addukt enthält, das den spezifischen sauren Phosphatester und ein Metall enthält, so dass sie die gewünschten Hafteigenschaften aufweist. Wenn in der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung jedoch der Anteil des sauren Phosphatesters selbst zunimmt, besteht eine Tendenz dahingehend, dass die Hafteigenschaften (Viskositätseigenschaften) verschlechtert werden, und es ist wahrscheinlich, dass eine Korrosion auftritt. Folglich ist der Anteil des sauren Phosphatesters als solcher vorzugsweise geringer.
Beispiele eines Index zur Messung des Anteils des sauren Phosphatesters selbst umfassen das Messen des pH-Werts der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung. Wenn der Anteil des sauren Phosphatesters zunimmt, nimmt die restliche Menge der Phosphatgruppe (P-OH-Gruppe) zu und die Azidität wird höher (der pH-Wert nimmt ab). Wenn der Anteil des sauren Phosphatesters abnimmt, nimmt die restliche Menge der Phosphatgruppe (P-OH-Gruppe) ab und die Azidität wird niedriger (der pH-Wert nimmt zu). Der pH-Wert der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung beträgt vorzugsweise vier oder mehr und mehr bevorzugt 5,5 oder mehr.
Darüber hinaus kann der Anteil (molare Anteil) des spezifischen sauren Phosphatesters und des Metalls durch den Wert von f angegeben werden, wenn davon ausgegangen wird, dass f = 1 × x – m × y ist, wobei die Wertigkeit des sauren Phosphatesters x^– ist, die Wertigkeit des Metalls y⁺ ist, die molare Menge des sauren Phosphatesters 1 ist und die molare Menge des Metalls m ist. Innerhalb des Bereichs von f > 0 liegt der saure Phosphatester im Überschuss in Bezug auf das Metall vor und die Phosphatgruppe (P-OH-Gruppe) verbleibt. Wenn f = 0 ist, ist der saure Phosphatester zu dem Metall äquivalent und keine Phosphatgruppe (P-OH-Gruppe) verbleibt. Darüber hinaus ist dann, wenn f < 0 ist, der saure Phosphatester für das Metall unzureichend und es verbleibt keine Phosphatgruppe (P-OH-Gruppe). Zur Erhöhung des pH-Werts der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung zur Verbesserung der Hafteigenschaften der Haftmittelzusammensetzung ist es bevorzugt, dass f ≤ 0 ist.
Beispiele für das Metall umfassen Alkalimetalle, wie z. B. Li, Na und K, Erdalkalimetalle, wie z. B. Mg und Ca, Aluminium, Titan und Zink. Eine Art dieser Metalle kann allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten können in einer Kombination verwendet werden. Von diesen Metallen sind Li und Ca im Hinblick auf die Haftkraft und die Wasserbeständigkeit bevorzugt.
Darüber hinaus sind als das Metall, das in dem Addukt enthalten ist, Metalle, die zweiwertige oder höherwertige Metallionen bilden, im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit bevorzugt. Beispielsweise bildet ein Metall, das ein einwertiges Metallion bildet, lediglich ein Addukt mit dem sauren Phosphatester, bei dem das molare Verhältnis der Phosphatgruppe (P-OH-Gruppe) zu dem Metall 1:1 ist. Das Metall, das zweiwertige oder höherwertige Metallionen bildet, kann ein Addukt mit dem sauren Phosphatester bilden, in dem das molare Verhältnis der Phosphatgruppe (P-OH-Gruppe) zu dem Metall 2:1 oder höher ist. In diesem Fall können zwei oder mehr Moleküle des sauren Phosphatesters ein Addukt durch ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bilden, so dass die Molekülmasse des Addukts größer ist als die Molekülmasse des Addukts, das mit dem einwertigen Metallion gebildet wird. Es wird davon ausgegangen, dass dies der Grund dafür ist, warum die Wärmebeständigkeit der Haftmittelzusammensetzung verbessert ist.
Die Wärmebeständigkeit der Haftmittelzusammensetzung bedeutet, dass gewünschte Hafteigenschaften selbst unter Erwärmungsbedingungen aufrechterhalten werden können, und dass die Hafteigenschaften selbst unter Erwärmungsbedingungen verglichen mit den Hafteigenschaften bei Raumtemperatur nicht signifikant verschlechtert werden. Die Erwärmungstemperaturen sind Raumtemperatur (25°C) oder höher, wobei sie beispielsweise 40°C oder höher, 50°C oder höher und 80°C oder höher sind. Wenn die Wärmebeständigkeit 80°C oder höher beträgt, weist die Haftmittelzusammensetzung eine hervorragende Eignung für Kraftfahrzeugteile auf.
Beispiele für das Metall, das ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bildet, umfassen Erdalkalimetalle, wie z. B. Mg und Ca, Aluminium, Titan und Zink. Eine Art dieser Metalle kann allein verwendet werden oder zwei oder mehr Arten können in einer Kombination verwendet werden. Von diesen Metallen sind Ca und Mg im Hinblick auf die Haftkraft und die Wasserbeständigkeit bevorzugt.
Die vorliegende Haftmittelzusammensetzung kann ferner ein Lösungsmittel enthalten. Das Lösungsmittel kann im Hinblick auf die Verbesserung der Beschichtungseigenschaften der Haftmittelzusammensetzung, wenn die Haftmittelzusammensetzung auf eine Haftoberfläche aufgebracht wird, und im Hinblick auf die Sicherstellung der Beschichtungseigenschaften der Haftmittelzusammensetzung bei niedrigen Temperaturen, wie z. B. Raumtemperatur, verwendet werden. Das Lösungsmittel kann ein nicht-flüchtiges Lösungsmittel sein, das in einer Beschichtung verbleibt, die durch Beschichten einer Haftoberfläche mit der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung gebildet worden ist, so dass es ein Teil der Beschichtung wird, oder es kann ein flüchtiges Lösungsmittel sein, das sich verflüchtigt und nicht in der Beschichtung verbleibt und kein Teil der Beschichtung wird. Beispiele für das nicht-flüchtige Lösungsmittel umfassen flüssiges Paraffin (synthetisches Öl) und Mineralöl. Beispiele für das flüchtige Lösungsmittel umfassen ein niedermolekulares Alkan, wie z. B. Hexan und Isooctan, ein aromatisches Lösungsmittel, wie z. B. Toluol und Xylol, einen relativ wenig polaren Alkohol, wie z. B. Benzylalkohol und Laurylalkohol, ein Etherlösungsmittel, wie z. B. Tetrahydrofuran (THF) und Ethylenglykol, ein Ketonlösungsmittel, wie z. B. Methylethylketon (MEK) und Methylisobutylketon (MIBK), ein Esterlösungsmittel, wie z. B. Ethylacetat und Butylacetat, und ein Halogen-enthaltendes Lösungsmittel, wie z. B. Chloroform und Dichlorethan. Von diesen Lösungsmitteln sind ein synthetisches Öl, Isooctan, Toluol, Benzylalkohol und MEK im Hinblick auf die Dispergierbarkeit und die Löslichkeit bevorzugt.
Gemäß der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung, welche die vorstehend genannte Konfiguration aufweist, kann die vorliegende Haftmittelzusammensetzung, da sie das Addukt enthält, das den spezifischen sauren Phosphatester und das Metall enthält, allein als Haftmittel wirken, ohne dass sie mit einem aushärtbaren Harz kombiniert wird, und haften, so dass ein anorganisches Material und ein organisches Material integriert werden. Da die vorliegende Haftmittelzusammensetzung allein als Haftmittelkomponente wirken kann, ohne dass sie mit einem aushärtbaren Harz kombiniert wird, ist eine Aushärtungsbehandlung zum Aushärten der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung durch Wärme, Licht, Feuchtigkeit oder dergleichen nach deren Aufbringen nicht erforderlich.
Darüber hinaus kann, wenn das Metall, das in dem Addukt enthalten ist, ein Metall ist, das ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bildet, die vorliegende Haftmittelzusammensetzung einer Hochtemperaturumgebung von 80°C oder höher widerstehen und sie weist folglich eine hervorragende Eignung z. B. für Kraftfahrzeugteile auf.
Als nächstes wird das Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung und jedwede Kombination aus einem anorganischen Material und einem organischen Material, anorganischen Materialien und organischen Materialien, wobei die Haftmittelzusammensetzung zwischen den zwei Materialien angeordnet ist, um an den zwei Materialien zu haften und diese zu integrieren.
Die 1 ist eine Querschnittsansicht des Verbundmaterials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst das Verbundmaterial 10 ein Material 12, ein weiteres Material 16 und eine Haftmittelzusammensetzung 14, die zwischen den Materialien 12 und 16 zum Verkleben der Materialien 12 und 16 angeordnet ist, wobei das eine Material 12 und das weitere Material 16 durch die Haftmittelzusammensetzung 14 integriert werden. Die Haftmittelzusammensetzung 14 ist aus der Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Jedes des einen Materials 12 und des weiteren Materials 16 liegt in der Form eines Feststoffs vor.
Das eine Material 12 ist ein anorganisches Material, das aus einer anorganischen Verbindung, wie z. B. einem Metall und einem Metalloxid, hergestellt ist, ein anorganisches Material, das aus einer Schicht einer anorganischen Verbindung, wie z. B. einem Metall und einem Metalloxid, die auf einer Oberfläche eines organischen Materials ausgebildet ist, hergestellt ist, oder ein organisches Material, das aus einem organischen Polymer, wie z. B. einem Harz (Kunststoff) und Kautschuk hergestellt ist, oder festes Paraffin. Das weitere Material 16 ist ein anorganisches Material, das aus einer anorganischen Verbindung, wie z. B. einem Metall und einem Metalloxid, hergestellt ist, ein anorganisches Material, das aus einer Schicht einer anorganischen Verbindung, wie z. B. einem Metall und einem Metalloxid, die auf einer Oberfläche eines organischen Materials ausgebildet ist, hergestellt ist, oder ein organisches Material, das aus einem organischen Polymer, wie z. B. einem Harz (Kunststoff) und Kautschuk hergestellt ist, oder festes Paraffin. Jedes des anorganischen Materials und des organischen Materials liegt in der Form eines Feststoffs vor.
Das Metall als die anorganische Verbindung ist nicht spezifisch beschränkt, wobei Beispiele dafür jedoch Cu, Sn, Fe, Zn, Ni, Al, Ag und Au umfassen. Beispiele für das Metalloxid als anorganische Verbindung umfassen Oxide der vorstehend beschriebenen Metalle, Magnesiumoxid, Titanoxid und Calciumoxid. Beispiele für die anorganische Verbindung umfassen eine Metall-enthaltende Verbindung und eine Silizium-enthaltende Verbindung, wie z. B. Talk, Calciumcarbonat, Kaolin, Siliziumoxid und Glimmer.
Beispiele für das Harz (Kunststoff) als das organische Polymer umfassen Polyolefine, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-α-Olefin-Copolymer, Polystyrol, Polyester, Polyamid, Polyurethan und Poly(meth)acrylat. Beispiele für den Kautschuk als das organische Polymer umfassen Butadienkautschuk, Isoprenkautschuk, Chloroprenkautschuk und Naturkautschuk.
Beispiele für die Kombination aus dem einen Material 12 und dem weiteren Material 16 umfassen eine Kombination, bei der das eine Material 12 ein anorganisches Material ist und das andere Material 16 ein anorganisches Material ist, eine Kombination, bei der das eine Material 12 ein anorganisches Material ist und das andere Material 16 ein organisches Material ist, eine Kombination, bei der das eine Material 12 ein organisches Material ist und das andere Material 16 ein anorganisches Material ist, und eine Kombination, bei der das eine Material 12 ein organisches Material ist und das andere Material 16 ein organisches Material ist. In der Kombination, bei der das eine Material 12 ein anorganisches Material ist und das andere Material 16 ein anorganisches Material ist, können die anorganischen Materialien aus der gleichen Art von anorganischen Verbindungen hergestellt sein oder sie können aus verschiedenen Arten von anorganischen Verbindungen hergestellt sein. In der Kombination, bei der das eine Material 12 ein organisches Material ist und das andere Material 16 ein organisches Material ist, können die organischen Materialien aus der gleichen Art von organischen Polymeren (Polymeren) oder festem Paraffin hergestellt sein oder sie können aus verschiedenen Arten von organischen Polymeren (Polymeren) oder festem Paraffin hergestellt sein.
Von diesen Kombinationen sind die Kombination, bei der das eine Material 12 ein anorganisches Material ist und das andere Material 16 ein organisches Material ist, und die Kombination, bei der das eine Material 12 ein organisches Material ist und das andere Material 16 ein anorganisches Material ist, bevorzugt. In diesen Kombinationen umfassen Beispiele für die anorganische Verbindung als das anorganische Material ein Metall. Beispiele für das organische Material umfassen ein organisches Polymer, wie z. B. ein Harz (Kunststoff) und Kautschuk, sowie festes Paraffin. Beispiele für das Metall umfassen Cu, Sn, Fe, Zn, Ni, Al, Ag und Au. Als organisches Polymer ist ein organisches Polymer mit einer relativ niedrigen Polarität bevorzugt, das keine polare Gruppe oder eine polare Gruppe, jedoch in einer kleinen Menge, aufweist, da die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung das Addukt enthält, das den spezifischen sauren Phosphatester und das Metall enthält, wobei die kohäsive Phase der Phosphatgruppe (polare Gruppe) die Hafteigenschaften mit der Oberfläche des anorganischen Materials verbessert, während die kohäsive Phase der unpolaren Gruppe (einer Kohlenwasserstoffgruppe in einem Esterrest) die Hafteigenschaften mit der Oberfläche des organischen Materials verbessert. Bevorzugte Beispiele des organischen Polymers umfassen ein Polyolefin, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-α-Olefin-Copolymer, und festes Paraffin.
In der Kombination, bei der das eine Material 12 ein organisches Material ist und das andere Material 16 ein organisches Material ist, ist es bevorzugt, dass das eine organische Material ein organisches Polymer mit einer relativ hohen Polarität ist, während das andere organische Material ein organisches Polymer mit einer relativ niedrigen Polarität oder festes Paraffin ist. Beispiele für das organische Polymer mit einer relativ hohen Polarität umfassen Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid, Polyurethan und Poly(meth)acrylat.
Spezifische Beispiele für die Verwendung des Verbundmaterials 10 umfassen verschiedene Verbindungen für elektrische und elektronische Bauteile und kleine Geräte, wasserfeste Einkapselungsbauteile und Oberflächenbeschichtungsbauteile.
Das Verbundmaterial 10 kann z. B. durch Aufbringen der Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Haftoberfläche eines des Materials 12 und des Materials 16 und dann Verkleben zum Integrieren des einen Materials 12 und des anderen Materials 16, wobei die Haftmittelzusammensetzung sandwichartig dazwischen angeordnet ist, erhalten werden. Alternativ kann das Verbundmaterial 10 durch Aufbringen der Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Oberfläche des einen Materials 12 und dann Aufbringen des organischen Polymers für das andere Material 16 auf die Oberfläche der aufgebrachten Haftmittelzusammensetzung zur Bildung einer Schicht aus dem organischen Polymer erhalten werden. In dem erstgenannten Fall wirkt die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Haftmittel zum Verkleben des (vorgeformten) einen Materials 12 und des (vorgeformten) anderen Materials 16. In dem letztgenannten Fall wirkt die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Haftvermittler zum Aufbringen zur Bildung des organischen Polymers für das andere Material 16 auf einer Oberfläche des (vorgeformten) einen Materials 12.
Die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann so, wie sie ist, bei Raumtemperatur aufgebracht werden, oder sie kann vor dem Aufbringen erwärmt werden, so dass sie eine geeignete Viskosität aufweist.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
Synthese der vorliegenden Haftmittelzusammensetzungen
Synthesebeispiel 1: OL-Li
50 g (Säurezahl von 0,163 mol) Oleylsäurephosphat („Phoslex A18D”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 467 (Durchschnitt), Säurezahl von 183 mg KOH/g) und 50 ml Methanol wurden in einen 500 ml-Kolben eingebracht und zur Bildung einer einheitlichen Lösung bei 50°C gerührt. Eine Lösung, die durch Lösen von 6,84 g (0,163 mol) wasserfreiem Lithiumhydroxidmonohydrat in 50 ml Methanol erhalten wurde, wurde dieser Lösung nach und nach zugesetzt. Die resultierende klare Lösung wurde für 30 Minuten gerührt, während die Temperatur bei 50°C gehalten wurde, und dann wurden das Methanol und das erzeugte Wasser bei vermindertem Druck unter Verwendung eines Rotationsverdampfers abdestilliert. Dann wurde das Gemisch nach der Zugabe von 50 ml Toluol in der gleichen Weise destilliert, um das erzeugte Wasser azeotrop abzudestillieren, und dann wurde das interessierende Produkt als klare viskose Substanz erhalten.
Synthesebeispiel 2: OL-Ca
50 g (Säurezahl von 0,163 mol) Oleylsäurephosphat („Phoslex A18D”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 467 (Durchschnitt), Säurezahl von 183 mg KOH/g) und 50 ml Methanol wurden in einen 500 ml-Kolben eingebracht und zur Bildung einer einheitlichen Lösung bei Raumtemperatur gerührt. 6,04 g (0,0815 mol) Calciumhydroxid wurden dieser Lösung zugesetzt und die resultierende Suspension wurde für 24 Stunden gerührt, während sie bei Raumtemperatur gehalten wurde. Nachdem bestätigt worden ist, dass eine Abscheidung des Calciumhydroxids verschwunden war, wurde das Gemisch filtriert und dann wurden das Methanol und das erzeugte Wasser bei vermindertem Druck unter Verwendung eines Rotationsverdampfers abdestilliert. Dann wurde das Gemisch nach der Zugabe von 50 ml Toluol in der gleichen Weise destilliert, um das erzeugte Wasser azeotrop abzudestillieren, und dann wurde das interessierende Produkt als klare viskose Substanz erhalten.
Synthesebeispiel 3: IS-Li
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,159 mol) Isostearylsäurephosphat („Phoslex A18OL”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 487 (Durchschnitt), Säurezahl von 178 mg KOH/g) anstelle von Oleylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 6,67 g (0,159 mol) wasserfreies Lithiumhydroxidmonohydrat zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 4: IS-Ca
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,159 mol) Isostearylsäurephosphat („Phoslex A18OL”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 487 (Durchschnitt), Säurezahl von 178 mg KOH/g) anstelle von Oleylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 5,89 g (0,0795 mol) Calciumhydroxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 5: IS-Mg
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 4 erhalten, mit der Ausnahme, dass 4,64 g (0,0795 mol) Magnesiumhydroxid anstelle von 5,89 g (0,0795 mol) Calciumhydroxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 6: IS-Zn
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 4 erhalten, mit der Ausnahme, dass 8,73 g (0,0795 mol als Zn) basisches Zinkcarbonat anstelle von 5,89 g (0,0795 mol) Calciumhydroxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 7: IS-Al
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 3 erhalten, mit der Ausnahme, dass 10,83 g (0,053 mol) Aluminiumisopropoxid anstelle der Lösung von wasserfreiem Lithiumhydroxidmonohydrat/Methanol zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 8: EH-Li
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 3 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,153 mol) Di-2-ethylhexylsäurephosphat („Phoslex A-208”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 322 (Durchschnitt), Säurezahl von 172 mg KOH/g) anstelle von Isostearylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 6,42 g (0,153 mol) wasserfreies Lithiumhydroxidmonohydrat zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 9: EH-Ca
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 4 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,153 mol) Di-2-ethylhexylsäurephosphat („Phoslex A-208”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 322 (Durchschnitt), Säurezahl von 172 mg KOH/g) anstelle von Isostearylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 5,67 g (0,076 mol) Calciumhydroxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 10: EH-Mg
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 5 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,153 mol) Di-2-ethylhexylsäurephosphat („Phoslex A-208”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 322 (Durchschnitt), Säurezahl von 172 mg KOH/g) anstelle von Isostearylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 4,46 g (0,076 mol) Magnesiumhydroxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 11: EH-Zn
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 6 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,153 mol) Di-2-ethylhexylsäurephosphat („Phoslex A-208”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 322 (Durchschnitt), Säurezahl von 172 mg KOH/g) anstelle von Isostearylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 8,34 g (0,076 mol als Zn) basisches Zinkcarbonat zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 12: EH-Al
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 7 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,153 mol) Di-2-ethylhexylsäurephosphat („Phoslex A-208”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 322 (Durchschnitt), Säurezahl von 172 mg KOH/g) anstelle von Isostearylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 10,4 g (0,051 mol) Aluminiumisopropoxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 18: IS-K
Das interessierende Produkt, bei dem es sich um eine klare viskose Substanz handelte, wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 3 erhalten, mit der Ausnahme, dass 8,92 g (0,159 mol) Kaliumhydroxid anstelle von 6,67 g (0,159 mol) wasserfreies Lithiumhydroxidmonohydrat verwendet wurden.
Synthese von Vergleichshaftmittelzusammensetzungen
Synthesebeispiel 13: MT-Li
Das interessierende Produkt wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 25 g (Säurezahl von 0,315 mol) Methylsäurephosphat („Phoslex A-1”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 119 (Durchschnitt), Säurezahl von 707 mg KOH/g) anstelle von Oleylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 13,2 g (0,315 mol) wasserfreies Lithiumhydroxidmonohydrat zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 14: MT-Ca
Das interessierende Produkt wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass 25 g (Säurezahl von 0,315 mol) Methylsäurephosphat („Phoslex A-1”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 119 (Durchschnitt), Säurezahl von 707 mg KOH/g) anstelle von Oleylsäurephosphat verwendet wurden und diesem 11,67 g (0,157 mol) Calciumhydroxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 15: ST-Ca
Das interessierende Produkt wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass 50 g (Säurezahl von 0,203 mol) n-Stearylsäurephosphat („Phoslex A18”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 437 (Durchschnitt), Säurezahl von 228 mg KOH/g) anstelle von Oleylsäurephosphat verwendet wurden, diesem 200 ml Methanol zugesetzt wurden und diesem 7,53 g (0,1015 mol) Calciumhydroxid zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 16: BU-Zn
Das interessierende Produkt wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 6 erhalten, mit der Ausnahme, dass 25 g (Säurezahl von 0,119 mol) Di-n-butylphosphat (von WAKO PURE CHEMICAL INDUSTRIES, LTD., hergestellt, Molekülmasse von 210,2) anstelle von Isostearylsäurephosphat verwendet wurden, diesem 200 ml Methanol zugesetzt wurden und diesem 6,53 g (0,0595 mol) basisches Zinkcarbonat zugesetzt wurden.
Synthesebeispiel 17: IS-TEA
Das interessierende Produkt wurde in der gleichen Weise wie im Synthesebeispiel 4 erhalten, mit der Ausnahme, dass 16,09 g (0,159 mol) Triethylamin anstelle von Calciumhydroxid verwendet wurden.
Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien
Beispiele 1 bis 12
Eine 2 Massen-%ige Toluollösung wurde durch Zusetzen von Toluol zu jeder der Haftmittelzusammensetzungen der Synthesebeispiele 1 bis 12 hergestellt. Ein Metallblech (15 mm × 80 mm × 1 mm Dicke, aus Cu hergestellt) wurde in jede der Toluollösungen eingetaucht und dann sofort herausgezogen und während drei Stunden luftgetrocknet, und auf diese Weise wurde jede Haftmittelzusammensetzung 2 auf jedes Metallblech 1 aufgebracht, wie es in der 2A gezeigt ist. Dann wurde ein Kupferrohr 3 (6 mm Durchmesser) auf jeder Haftmittelzusammensetzung 2 angeordnet, wobei dessen offenes Ende auf die Haftoberfläche gerichtet war, wie es in der 2B gezeigt ist. Dann wurde ein geschmolzenes Harzmaterial in das Kupferrohr 3 (Kontaktfläche von 28,3 mm²) gegossen, wie es in der 2C gezeigt ist. Dann wurde, nachdem das Harz innerhalb des Kupferrohrs 3 auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abgekühlt war, so dass es erstarrte, ein Scherzugtest in einer Weise durchgeführt, so dass, während jedes Metallblech 1 fixiert war, das auf der Haftoberfläche erstarrte Harz 4 zusammen mit dem Kupferrohr 3 bei Raumtemperatur (25°C) in die horizontale Richtung gezogen wurde, wie es in der 2C gezeigt ist, und die Hafteigenschaften der Haftmittelzusammensetzungen 2 bei 25°C wurden auf der Basis der dabei aufgetretenen Scherkräfte (N) bewertet.
Harz: Polyethylen (PE), „Polyethylen Mw = bis 4000”, von SIGMA-ALDRICH CO. LLC. hergestellt.
Beispiele 13, 15 und 17
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der Beispiele 13, 15 und 17 wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 4, 6 und 11 durchgeführt, wobei jedoch die Materialien der Metallbleche von Cu zu Sn geändert wurden.
Beispiele 14, 16 und 18
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der Beispiele 14, 16 und 18 wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 4, 6 und 11 durchgeführt, wobei jedoch festes Paraffin (SP) anstelle eines Harzes innerhalb des Rohrs 3 erstarren gelassen wurde.
Festes Paraffin: „Paraffin (mit einem Schmelzpunkt von 68 bis 70°C)”, von WAKO PURE CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. hergestellt.
Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3 wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 4, 13 und 14 durchgeführt, wobei jedoch die Metallbleche 1 ohne darauf aufgebrachte Haftmittelzusammensetzung 2 verwendet wurden.
Vergleichsbeispiele 4 und 5
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 4 und 5 wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 4 und 8 durchgeführt, wobei jedoch ein saurer Phosphatester als solcher ohne die Verwendung eines Metallsalzes davon verwendet wurde. In den Tabellen geben ISP bzw. EHP Isostearylsäurephosphat („Phoslex A18OL”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 487 (Durchschnitt), Säurezahl von 178 mg KOH/g) und Di-2-ethylhexylsäurephosphat („Phoslex A-208”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 322 (Durchschnitt), Säurezahl von 172 mg KOH/g) als solche an.
Vergleichsbeispiele 6, 7, 8 und 9
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 6, 7, 8 und 9 wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1, 2, 2 und 6 durchgeführt, wobei jedoch die Vergleichszusammensetzungen der Synthesebeispiele 13, 14, 15 und 16 anstelle der Haftmittelzusammensetzungen der Synthesebeispiele 1, 2, 2 und 6 verwendet wurden.
Vergleichsbeispiel 10
Die Herstellung und Haftungsbewertungen eines Verbundmaterials des Vergleichsbeispiels 10 wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 4 durchgeführt, wobei jedoch ein Aminsalz eines sauren Phosphatesters (Synthesebeispiel 17) ohne die Verwendung eines Metallsalzes davon verwendet wurde.
Messung des pH-Werts
Der pH-Wert jeder Zusammensetzung wurde gemessen. Jede Zusammensetzung wurde in einem Anteil von etwa 3% (Gew./Vol.) durch eine Ultraschallbehandlung in reinem Wasser suspendiert und der pH-Wert der Suspension wurde unter Verwendung eines pH-Messgeräts, das mit einer Glaselektrode ausgestattet war, gemessen.
Wie es in der Tabelle 1 gezeigt ist, wird gefunden, dass die Verbundmaterialien der Beispiele 1 bis 18 ausreichende Scherkräfte auf den Kontaktgrenzflächen zwischen den Harzen oder festem Paraffin und den Metallen aufweisen und jede der Haftmittelzusammensetzungen ausreichend als Haftmittel wirkt.
Im Gegensatz dazu wird gefunden, dass bei den Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, da die Haftmittelzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf den Kontaktgrenzflächen zwischen den Harzen oder festem Paraffin und den Metallen vorliegen, die Scherkräfte auf den Kontaktgrenzflächen niedrig sind. Es wird gefunden, dass bei den Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 4 und 5, da der saure Phosphatester ohne die Verwendung eines Metallsalzes davon verwendet wird, die Haftmittelzusammensetzungen schlechte kohäsive Eigenschaften zwischen den polaren Abschnitten aufweisen und keine ausreichende Viskosität als Haftmittel aufweisen, und folglich weisen die Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 4 und 5 niedrige Scherkräfte auf den Kontaktgrenzflächen auf. Es wird gefunden, dass es bei dem Verbundmaterial von Vergleichsbeispiel 6, da die Alkylgruppe in dem sauren Phosphatester zu kurz ist, wahrscheinlich ist, dass die Haftmittelzusammensetzung kristallisiert, so dass sie keine Viskosität aufweist, und folglich weist das Verbundmaterial des Vergleichsbeispiels 6 eine niedrige Scherkraft auf der Kontaktgrenzfläche auf. Es wird gefunden, dass es bei den Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 7 bis 9, da die Alkylgruppen in dem sauren Phosphatester keine verzweigtkettige Struktur oder keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur aufweisen, wahrscheinlich ist, dass die Zusammensetzungen kristallisieren, so dass sie keine Viskosität aufweisen, und folglich weisen die Verbundmaterialien der Vergleichsbeispiele 7 bis 9 niedrige Scherkräfte auf den Kontaktgrenzflächen auf. Es wird gefunden, dass bei dem Verbundmaterial von Vergleichsbeispiel 10, da das Aminsalz des sauren Phosphatesters ohne die Verwendung eines Metallsalzes davon eingesetzt wird, die Zusammensetzung eine niedrige kohäsive Kraft aufweist, so dass sie keine Viskosität aufweist, und folglich weist das Verbundmaterial des Vergleichsbeispiels 10 eine niedrige Scherkraft auf der Kontaktgrenzfläche auf.
Experimentelle Beispiele 1A bis 8A
Eine 2 Massen-%ige Toluollösung wurde durch Zusetzen von Toluol zu jeder der Haftmittelzusammensetzungen der Synthesebeispiele 2, 4 bis 7 und 9 bis 11 hergestellt. Ein Metallblech (15 mm × 80 mm × 1 mm Dicke, aus Cu hergestellt) wurde in jede der Toluollösungen eingetaucht und dann sofort herausgezogen und während drei Stunden luftgetrocknet, und auf diese Weise wurde jede Haftmittelzusammensetzung 2 auf jedes Metallblech 1 aufgebracht, wie es in der 2A gezeigt ist. Dann wurde ein Kupferrohr 3 (6 mm Durchmesser) auf jeder Haftmittelzusammensetzung 2 angeordnet, wobei dessen offenes Ende auf die Haftoberfläche gerichtet war, wie es in der 2B gezeigt ist. Dann wurde ein geschmolzenes Harzmaterial in das Kupferrohr 3 (Kontaktfläche von 28,3 mm²) gegossen, wie es in der 2C gezeigt ist. Dann wurde, nachdem das Harz innerhalb des Kupferrohrs 3 auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abgekühlt war, so dass es erstarrte. Auf diese Weise wurden die Verbundmaterialien hergestellt. Dann wurde ein Scherzugtest in einer Weise durchgeführt, so dass, während jedes Metallblech 1 fixiert war, das auf der Haftoberfläche erstarrte Harz 4 zusammen mit dem Kupferrohr 3 bei Raumtemperatur (25°C) in die horizontale Richtung gezogen wurde, wie es in der 2C gezeigt ist, und die Hafteigenschaften der Haftmittelzusammensetzungen 2 bei 25°C wurden auf der Basis der dabei aufgetretenen Scherkräfte (N) bewertet. Darüber hinaus wurde, nachdem jedes hergestellte Verbundmaterial in einem Bad mit konstanter Temperatur bei 80°C für zwei Stunden stehengelassen worden ist, ein entsprechender Scherzugtest bei 80°C durchgeführt und die Hafteigenschaften der Haftmittelzusammensetzungen 2 bei 80°C wurden auf der Basis der dabei aufgetretenen Scherkräfte (N) bewertet.
Harz: Polyethylen (PE), „Polyethylen Mw = bis 4000”, von SIGMA-ALDRICH CO. LLC. hergestellt.
Experimentelle Beispiele 9A bis 12A
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 9A bis 12A wurden in der gleichen Weise wie in den experimentellen Beispielen 1A bis 3A und 5A durchgeführt, wobei jedoch die Materialien der Metallbleche von Cu zu Sn geändert wurden.
Experimentelle Beispiele 1B bis 4B
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 1B bis 4B wurden in der gleichen Weise wie in den experimentellen Beispielen 1A bis 4A durchgeführt, wobei jedoch die Haftmittelzusammensetzungen der Synthesebeispiele 1, 3, 8 und 18 anstelle der Haftmittelzusammensetzungen der Synthesebeispiele 2, 4, 9 und 5 verwendet wurden.
Experimentelle Beispiele 5B bis 6B
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 5B bis 6B wurden in der gleichen Weise wie in den experimentellen Beispielen 1A und 9A durchgeführt, wobei jedoch die Metallbleche 1 ohne Aufbringen der Haftmittelzusammensetzungen 2 darauf verwendet wurden.
Experimentelles Beispiel 7B
Die Herstellung und Haftungsbewertungen eines Verbundmaterials des experimentellen Beispiels 7B wurden in der gleichen Weise wie in dem experimentellen Beispiel 2A durchgeführt, wobei jedoch der saure Phosphatester ohne die Verwendung eines Metallsalzes davon eingesetzt wurde. In den Tabellen gibt ISP Isostearylsäurephosphat („Phoslex A18OL”, von SC ORGANIC CHEMICAL CO., LTD. hergestellt, Molekülmasse von 487 (Durchschnitt), Säurezahl von 178 mg KOH/g) als solches an.
Experimentelle Beispiele 8B und 9B
Die Herstellung und Haftungsbewertungen von Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 8B und 9B wurden in der gleichen Weise wie in dem experimentellen Beispiel 2A durchgeführt, wobei jedoch die Vergleichszusammensetzungen der Synthesebeispiele 14 und 15 anstelle der Haftmittelzusammensetzung des Synthesebeispiels 4 verwendet wurden.
Experimentelles Beispiel 10B
Die Herstellung und Haftungsbewertungen eines Verbundmaterials des experimentellen Beispiels 10B wurden in der gleichen Weise wie in dem experimentellen Beispiel 2A durchgeführt, wobei jedoch das Aminsalz des sauren Phosphatesters (Synthesebeispiel 17) ohne die Verwendung eines Metallsalzes davon eingesetzt wurde.
Experimentelles Beispiel 11B
Die Herstellung und Haftungsbewertungen eines Verbundmaterials des experimentellen Beispiels 11B wurden in der gleichen Weise wie in dem experimentellen Beispiel 2A durchgeführt, wobei jedoch hydriertes Kolophonium („ESTER GUM H”, von ARAKAWA CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. hergestellt, EGH) anstelle der vorliegenden Haftmittelzusammensetzung verwendet wurde.
Messung des pH-Werts
Der pH-Wert jeder Zusammensetzung wurde gemessen. Jede Zusammensetzung wurde in einem Anteil von etwa 3% (Gew./Vol.) durch eine Ultraschallbehandlung in reinem Wasser suspendiert und der pH-Wert der Suspension wurde unter Verwendung eines pH-Messgeräts, das mit einer Glaselektrode ausgestattet war, gemessen.
Viskoelastizitätsbewertungen
Im Zusammenhang mit der Wärmebeständigkeit der Haftmittelzusammensetzungen wurde unter Verwendung von Isostearylsäurephosphat als ein Beispiel für den sauren Phosphatester die Temperaturabhängigkeit des Speicherelastizitätsmoduls von jedem Addukt, das Isostearylsäurephosphat und jedes Metall enthielt, untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in der 3 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass die Messungen der Speicherelastizitätsmodule unter Verwendung eines Rotationsrheometers durchgeführt worden sind. Die Messbedingungen sind eine Hubbreite γ: 1% und eine Frequenz: 1 Hz. Die Addukte, die synthetisiert worden sind, in den Haftmittelzusammensetzungen von Synthesebeispiel 4 (IS-Ca), Synthesebeispiel 5 (IS-Mg), Synthesebeispiel 6 (IS-Zn), Synthesebeispiel 7 (IS-Al), Synthesebeispiel 3 (IS-Li) und Synthesebeispiel 18 (IS-K) wurden verwendet und während die Temperatur jeder Probe von 0,5 g mit einer Geschwindigkeit von 5°C/Minute von 200°C gesenkt wurde, wurde die Speicherviskoelastizität von jeder Probe gemessen.
Wie es in der Tabelle 3 gezeigt ist, enthalten die Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 1A bis 12A die Addukte, welche die spezifischen sauren Phosphatester und die Metalle enthalten, die ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bilden, und es wird gefunden, dass die Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 1A bis 12A ausreichende Scherkräfte von 10 N oder mehr sowohl bei Raumtemperatur (25°C) als auch beim Erwärmen (80°C) auf den Kontaktgrenzflächen zwischen den Harzen und den Metallen aufweisen, wobei selbst bei einem Erwärmen (80°C) verglichen mit Raumtemperatur (25°C) keine Verminderung der Scherkraft auftritt. Daher wird gefunden, dass jede der Haftmittelzusammensetzungen ausreichend als Haftmittel wirkt und eine gute Wärmebeständigkeit aufweist.
Dagegen enthalten die Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 1B bis 4B die Addukte, welche die spezifischen sauren Phosphatester und die Metalle enthalten, die ein einwertiges Metallion bilden, und es wird gefunden, dass die Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 1B bis 4B, während sie ausreichende Scherkräfte bei Raumtemperatur (25°C) aufweisen, Scherkräfte beim Erwärmen (80°C) aufweisen, die stark vermindert sind (3 N oder weniger), und dass sie eine schlechte Wärmebeständigkeit aufweisen. Es wird gefunden, dass die Verbundmaterialien der experimentellen Beispiele 5B bis 6B niedrige Scherkräfte selbst bei Raumtemperatur (25°C) auf den Kontaktgrenzflächen zwischen den Harzen und den Metallen aufweisen, da die Haftmittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf den Kontaktgrenzflächen vorliegt. Es wird gefunden, dass in dem Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 7B, da der saure Phosphatester ohne die Verwendung eines Metallsalzes davon eingesetzt wird, die Haftmittelzusammensetzung schlechte kohäsive Eigenschaften zwischen den polaren Abschnitten aufweist und keine ausreichende Viskosität als Haftmittel aufweist, und folglich weist das Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 7B selbst bei Raumtemperatur (25°C) eine niedrige Scherkraft (3 N oder weniger) auf der Kontaktgrenzfläche auf. Es wird gefunden, dass es bei dem Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 8B, da die Alkylgruppe in dem sauren Phosphatester zu kurz ist, wahrscheinlich ist, dass er kristallisiert, so dass er keine Viskosität aufweist, und folglich weist das Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 8B selbst bei Raumtemperatur (25°C) eine niedrige Scherkraft (3 N oder weniger) auf der Kontaktgrenzfläche auf. Es wird gefunden, dass es bei dem Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 9B, da die Alkylgruppe in dem sauren Phosphatester keine verzweigtkettige Struktur oder Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur aufweist, wahrscheinlich ist, dass die Zusammensetzung kristallisiert, so dass sie keine Viskosität aufweist, und folglich weist das Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 9B selbst bei Raumtemperatur (25°C) eine niedrige Scherkraft (3 N oder weniger) auf der Kontaktgrenzfläche auf. Es wird gefunden, dass bei dem Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 10B, da, während der spezifische Phosphatester und die Aminverbindung (Triethylamin) das Addukt bilden, das Aminsalz des sauren Phosphatesters selbst eine niedrige kohäsive Kraft aufweist, so dass es keine Viskosität aufweist, und folglich weist das Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 10B selbst bei Raumtemperatur (25°C) eine niedrige Scherkraft (3 N oder weniger) auf der Kontaktgrenzfläche auf. Es wird gefunden, dass bei dem Verbundmaterial des experimentellen Beispiels 11B das hydrierte Kolophonium, bei dem es sich um eine Haftmittelkomponente handelt, eine unpolare Komponente ist, die eine niedrige Viskosität an einem Metall bei Raumtemperatur (25°C) aufweist, und dass es einen Erweichungspunkt von 80°C oder weniger aufweist, so dass es eine schlechte Wärmebeständigkeit aufweist.
Wie es in der 3 gezeigt ist, wird gefunden, dass die Viskoelastizität der Haftmittelzusammensetzungen bei hohen Temperaturen (50 bis 200°C) mit dem Typ der Metalle, welche die Addukte bilden, stark variiert, obwohl die gleichen sauren Phosphatester, welche die gleichen Alkylketten aufweisen, verwendet werden. Insbesondere wenn das Metall, welches das Addukt bildet, Li oder K ist, das ein einwertiges Metallion bildet, nehmen die Speicherelastizitätsmodule beträchtlich ab, wenn die Temperatur ausgehend von etwa 60°C auf einen höheren Wert ansteigt, was zu Speicherelastizitätsmodulen von weniger als 100 Pa bei etwa 100°C führt. Dagegen sind, wenn das Metall, welches das Addukt bildet, Ca, Mg, Zn oder Al ist, das ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bildet, die Verminderungen der Speicherelastizitätsmodule selbst dann gering, wenn die Temperatur ausgehend von etwa 60°C auf einen höheren Wert ansteigt (auf 200°C), was zu Speicherelastizitätsmodulen von etwa 10⁷ Pa bei etwa 100°C und zu Speicherelastizitätsmodulen von etwa 10⁶ Pa selbst bei etwa 200°C führt. Aus diesen Ergebnissen wird gefunden, dass dann, wenn ein Metall, das ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bildet, für die Metalle verwendet wird, welche die Addukte zusammen mit den sauren Phosphatestern bilden, die Haftmittelzusammensetzungen eine hohe Wärmebeständigkeit aufweisen.
Während die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und verschiedene Modifizierungen können durchgeführt werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Haftmittelzusammensetzung, die ein Addukt umfasst, welches umfasst: einen sauren Phosphatester, der eine oder mehrere Art(en) von Verbindungen umfasst, die durch die allgemeinen Formeln (1) und (2) dargestellt sind, und ein Metall, P(=O)(-OR₁)(-OH)₂ (1) P(=O)(-OR₁)₂(-OH) (2), worin R₁ eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen darstellt und eine oder mehrere verzweigtkettige Struktur(en) oder eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungsstruktur(en) aufweist.
Haftmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, bei der R₁ mindestens eine Gruppe umfasst, die aus der Gruppe, bestehend aus einer Oleylgruppe, einer Isostearylgruppe, einer 2-Ethylhexylgruppe, einer Butyloctylgruppe, einer Isomyristylgruppe, einer Isocetylgruppe, einer Hexyldecylgruppe, einer Octyldecylgruppe, einer Octyldodecylgruppe und einer Isobehenylgruppe, ausgewählt ist.
Haftmittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die einen pH-Wert von vier oder höher aufweist.
Haftmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Metall ein Metall umfasst, das ein zweiwertiges oder höherwertiges Metallion bildet.
Haftmittelzusammensetzung nach Anspruch 4, bei der das Metall, welches das zweiwertige oder höherwertige Metallion bildet, mindestens ein Metall umfasst, das aus der Gruppe, bestehend aus Erdalkalimetallen, Aluminium, Titan und Zink, ausgewählt ist.
Haftmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner ein Lösungsmittel umfasst.
Verbundmaterial, umfassend: die Haftmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und jedwede Kombination aus einem anorganischen Material und einem organischen Material, anorganischen Materialien und organischen Materialien, wobei die Haftmittelzusammensetzung so zwischen den zwei Materialien angeordnet ist, dass sie an den zwei Materialien haftet und die zwei Materialien integriert.