JP2023038264A - 潜在性硬化剤の被膜形成用組成物及び潜在性硬化剤の被膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、この提案では、アルミニウムキレート系硬化剤は水と反応して組成が変化するため、多官能イソシアネート化合物の界面重合を用いて水中でカプセル化する際に加水分解して活性が低下してしまうという課題がある。
しかし、この提案では、溶剤の多孔質粒子内浸透性を応用して多孔質粒子内にアルミニウムキレート剤を含浸させる処理となるため、含浸アルミニウムキレート剤量は含浸液中のアルミニウムキレート剤濃度に依存するので、アルミニウムキレート剤濃度を大きくすると、含浸液の粒子内浸透性が低下してしまうという課題がある。また、含浸アルミニウムキレート剤はカプセル内部に散在した状態となるが、エポキシ硬化時に有効なのは粒子外周部付近のアルミニウムキレート剤であり、硬化に寄与するアルミニウムキレート剤量としては少ないことになる。
<1> アルミニウムキレート化合物を保持する多孔質粒子と、
前記多孔質粒子の表面に、アルミニウムキレート化合物、並びにウレア結合及びウレタン結合の少なくともいずれかを有するポリマーを含有する被膜と、を有し、
活性アルミニウムキレート化合物含有量が20質量%以上であることを特徴とする潜在性硬化剤である。
<2> 前記多孔質粒子は、ポリウレア樹脂で構成される前記<1>に記載の潜在性硬化剤である。
<3> 前記被膜が窒素元素を5原子%以上含む前記<1>から<2>のいずれかに記載の潜在性硬化剤である。
<4> 前記被膜が酸素元素を25原子%以下含む前記<1>から<3>のいずれかに記載の潜在性硬化剤である。
<5> イソシアネート化合物とアルミニウムキレート化合物とを含有し、
前記イソシアネート化合物の含有量が10質量%以下であることを特徴とする被膜形成用組成物である。
<6> 前記アルミニウムキレート化合物の含有量が5質量%以上50質量%以下である前記<5>に記載の被膜形成用組成物である。
<7> 前記<5>から<6>のいずれかに記載の被膜形成用組成物と、アルミニウムキレート化合物を保持する多孔質粒子とを、非水溶剤下で加熱撹拌することを特徴とする潜在性硬化剤の製造方法である。
<8> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の潜在性硬化剤と、カチオン硬化性化合物とを含有することを特徴とするカチオン硬化性組成物である。
<9> 前記カチオン硬化性化合物が、エポキシ化合物又はオキセタン化合物である前記<8>に記載のカチオン硬化性組成物である。
<10> アリールシラノール化合物を含有する前記<8>から<9>のいずれかに記載のカチオン硬化性樹脂組成物である。
本発明の潜在性硬化剤は、アルミニウムキレート化合物を保持する多孔質粒子と、
前記多孔質粒子の表面に、アルミニウムキレート化合物、並びにウレア結合及びウレタン結合の少なくともいずれかを有するポリマーを含有する被膜と、を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
活性アルミニウムキレート化合物含有量が20質量%以上であると、従来に比べて硬化活性を大きくすることができる。
ここで、活性アルミニウムキレート化合物とは、潜在性硬化剤中のアルミニウムキレート化合物が加水分解を受けておらず初期構造を保持していることを意味する。
潜在性硬化剤の活性アルミニウムキレート化合物含有量は、例えば、LC/MS法(Liquid Chromatography Mass Spectrometry)により測定することができる。
被膜中にウレア結合及びウレタン結合の少なくともいずれかを有するポリマーを含有することは、例えば、赤外吸光(IR)分析により、波数1710cm-1~1730cm-1においてピークが存在することで、被膜中にウレア結合を有するポリマーが存在していることを確認できる。
前記多孔質粒子は、アルミニウムキレート化合物を保持する。
前記多孔質粒子は、ポリウレア樹脂で構成される
前記多孔質粒子は、例えば、その細孔内に前記アルミニウムキレート化合物を保持する。言い換えれば、ポリウレア樹脂で構成された多孔質粒子マトリックス中に存在する微細な孔に、アルミニウムキレート化合物が取り込まれて保持されている。
前記ポリウレア樹脂とは、その樹脂中にウレア結合を有する樹脂である。
前記多孔質粒子を構成する前記ポリウレア樹脂は、例えば、多官能イソシアネート化合物を乳化液中で重合させることにより得られる。その詳細は後述する。前記ポリウレア樹脂は、樹脂中に、イソシアネート基に由来する結合であって、ウレア結合以外の結合、例えば、ウレタン結合などを有していてもよい。なお、ウレタン結合を含む場合には、ポリウレアウレタン樹脂と称することもある。
前記アルミニウムキレート化合物としては、例えば、下記一般式(1)で表される、3つのβ-ケトエノラート陰イオンがアルミニウムに配位した錯体化合物が挙げられる。ここで、アルミニウムにはアルコキシ基は直接結合していない。直接結合していると加水分解し易く、乳化処理に適さないからである。
前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基などが挙げられる。
前記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、オレイルオキシ基などが挙げられる。
前記被膜は、アルミニウムキレート化合物、並びにウレア結合及びウレタン結合の少なくともいずれかを有するポリマーを含有する。即ち、前記被膜はアルミニウムキレート化合物を含有する高分子被膜である。アルミニウムキレート化合物は被膜中で配位結合、共有結合、水素結合などの任意の化学結合で結合されていてもよく、付着、凝着、吸着、ファンデルワールス結合等の任意の相互作用によって保持されていてもよい。
前記被膜は、前記多孔質粒子の表面に形成されており、前記多孔質粒子の表面の少なくとも一部に形成されていればよいが、前記多孔質粒子の全面を被覆して形成されていてもよい。また、被膜は連続膜として形成されていてもよく、不連続膜を含んでいてもよい。
前記被膜は、酸素元素を25原子%以下含むことが好ましく、21原子%以下含むことがより好ましい。
前記被膜が窒素元素を5原子%以上、酸素元素を25原子%以下含むことにより、多孔質粒子の表面にアルミニウムキレート化合物、並びにウレア結合及びウレタン結合の少なくともいずれかを有するポリマーを含有する本発明における被膜が形成されていることを確認できる。
前記被膜の窒素元素及び酸素元素は、例えば、ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)などで測定することができる。
一方、本発明の潜在性硬化剤は、アルミニウムキレート化合物、並びにウレア結合及びウレタン結合の少なくともいずれかを有するポリマーを含有する被膜を、前記多孔質粒子の表面に有することにより、従来に比べてより低温での硬化が可能となり、カチオン硬化性組成物に用いた場合の前記カチオン硬化性組成物の1液保存安定性が大幅に向上する。
即ち、本発明の潜在性硬化剤においては、溶剤系処理による被覆工程で多孔質粒子の表面に形成する高分子被膜中に高活性なアルミニウムキレート化合物を含有させることが可能となる。また、被覆処理を低温で実施することで、形成される高分子被膜のガラス転移温度(Tg)を低くすることができ、より低温で熱応答性を示す潜在性硬化剤の調製が可能となる。
その結果、多孔質粒子表面の被膜の高活性部位が主に硬化に寄与する領域となるため、低温硬化性を大きくすることができると共に、室温での1液保存安定性に非常に優れるカチオン硬化性組成物の調製が可能となる。
前記潜在性硬化剤の体積平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5μm以上20μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下がより好ましく、1μm以上5μm以下が特に好ましい。
前記潜在性硬化剤の製造方法は、多孔質粒子作製工程と、被覆工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記多孔質粒子作製工程は、乳化液作製処理と、重合処理とを少なくとも含み、好ましくは、追加充填処理を含み、更に必要に応じて、その他の処理を含む。
前記乳化液作製処理は、アルミニウムキレート化合物と、多官能イソシアネート化合物と、好ましくは有機溶剤とを混合して得られる液を乳化処理して乳化液を得る処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ホモジナイザーを用いて行うことができる。
前記多官能イソシアネート化合物は、一分子中に2個以上のイソシアネート基、好ましくは3個のイソシアネート基を有する化合物である。このような3官能イソシアネート化合物の更に好ましい例としては、トリメチロールプロパン1モルにジイソシアネート化合物3モルを反応させた下記一般式(2)のTMPアダクト体、ジイソシアネート化合物3モルを自己縮合させた下記一般式(3)のイソシアヌレート体、ジイソシアネート化合物3モルのうちの2モルから得られるジイソシアネートウレアに残りの1モルのジイソシアネートが縮合した下記一般式(4)のビュウレット体が挙げられる。
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、揮発性有機溶剤が好ましい。
前記有機溶剤は、前記アルミニウムキレート化合物、及び前記多官能イソシアネート化合物のそれぞれの良溶媒(それぞれの溶解度が好ましくは0.1g/ml(有機溶剤)以上)であって、水に対しては実質的に溶解せず(水の溶解度が0.5g/ml(有機溶剤)以下)、大気圧下での沸点が100℃以下のものが好ましい。このような揮発性有機溶剤の具体例としては、アルコール類、酢酸エステル類、ケトン類などが挙げられる。これらの中でも、高極性、低沸点、貧水溶性の点で酢酸エチルが好ましい。
前記重合処理としては、前記乳化液中で前記多官能イソシアネート化合物を重合させて多孔質粒子を得る処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記重合処理においては、前記多官能イソシアネート化合物のイソシアネート基の一部が加水分解を受けてアミノ基となり、そのアミノ基と前記多官能イソシアネート化合物のイソシアネート基とが反応してウレア結合を生成して、ポリウレア樹脂が得られる。ここで、前記多官能イソシアネート化合物が、ウレタン結合を有する場合には、得られるポリウレア樹脂は、ウレタン結合も有しており、その点において生成されるポリウレア樹脂は、ポリウレアウレタン樹脂と称することもできる。
前記重合処理における重合温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30℃以上90℃以下が好ましく、50℃以上80℃以下がより好ましい。
重合処理後に、多孔質粒子に保持されるアルミニウムキレート化合物の量を増加させるため、追加充填処理を行うことができる。
前記追加充填処理としては、前記重合処理により得られた前記多孔質粒子にアルミニウムキレート化合物を追加で充填する処理であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルミニウムキレート化合物を有機溶剤に溶解して得られる溶液に、前記多孔質粒子を浸漬させた後に、前記溶液から前記有機溶剤を除去する方法などが挙げられる。
前記被覆工程は、アルミニウムキレート化合物を保持する多孔質粒子の表面を、被膜形成用組成物を用いて被覆処理する工程である。
被覆工程により、多孔質粒子の表面に、高活性なアルミニウムキレート化合物を含む被膜を形成することができる。
被膜形成用組成物は、イソシアネート化合物とアルミニウムキレート化合物とを含有し、有機溶剤を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記イソシアネート化合物の含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下がより好ましい。イソシアネート化合物の含有量が10質量%以下であると、被覆処理中、被膜形成用組成物の液状態をほぼ保持することができ、良好な被覆処理を行うことができる。
前記アルミニウムキレート化合物の含有量は、5質量%以上50質量%以下であることが好ましく、20質量%以上40質量%以下がより好ましい。
ここで、イソシアネート化合物は金属錯体へ配位することが知られており、得られた配位化合物はウレタン樹脂製造用の触媒として応用されている(D.K.Chattopadhyay,K.V.S.N.Raju, Progress in Polymer Science, 32, 352-418(2007) Janis Robins Journal of Applied Polymer Science,9,821-838(1965)参照)。
この配位化合物の触媒作用により、被膜形成用組成物中のイソシアネート化合物は時間と共に徐々に高分子化する。この際、一定の撹拌速度で被膜形成用組成物を撹拌することにより、被膜形成用組成物中の多孔質粒子表面に高分子被膜を形成させることが可能となる。そして、被膜形成用組成物中にはイソシアネート化合物と共に、高活性なアルミニウムキレート化合物が溶解しているので多孔質粒子表面に高活性なアルミニウムキレート化合物を含む高分子被膜が形成される。
前記被覆工程における浸漬の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2時間以上48時間以下が好ましく、5時間以上30時間以下がより好ましい。浸漬中は一定の撹拌速度(例えば、100rpm~500rpm)で多孔質粒子を浸漬した被膜形成用組成物を撹拌する。
前記洗浄に用いる有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非極性溶剤が好ましい。前記非極性溶剤としては、例えば、炭化水素系溶剤が挙げられる。前記炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなどが挙げられる。
本発明のカチオン硬化性組成物は、本発明の前記潜在性硬化剤と、カチオン硬化性化合物とを含有し、アリールシラノール化合物を含有することが好ましく、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記カチオン硬化性組成物が含有する潜在性硬化剤は、本発明の前記潜在性硬化剤である。
前記カチオン硬化性化合物としては、カチオン硬化する有機材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物などが挙げられる。これらの中でも、エポキシ化合物、オキセタン化合物が好ましい。
前記エポキシ化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂などが挙げられる。
前記カチオン硬化性組成物において、前記エポキシ樹脂に前記オキセタン化合物を併用することで、発熱ピークをシャープにすることができる。
なお、前記含有量は、前記カチオン硬化性組成物の不揮発分における含有量である。以下においても同様である。
前記アリールシラノール化合物は、例えば、下記一般式(A)で表される。
前記一般式(A)で表されるアリールシラノール化合物は、モノオール体又はジオール体である。
前記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基(例えば、1-ナフチル基、2-ナフチル基等)、アントラセニル基(例えば、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、ベンズ[a]-9-アントラセニル基等)、フェナリル基(例えば、3-フェナリル基、9-フェナリル基等)、ピレニル基(例えば、1-ピレニル基等)、アズレニル基、フロオレニル基、ビフェニル基(例えば、2-ビフェニル基、3-ビフェニル基、4-ビフェニル基等)、チエニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピリジル基などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、入手容易性、入手コストの観点から、フェニル基が好ましい。m個のArは、いずれも同一でもよく異なっていてもよいが、入手容易性の点から同一であることが好ましい。
前記置換基としては、例えば、電子吸引基、電子供与基などが挙げられる。
前記電子吸引基としては、例えば、ハロゲン基(例えば、クロロ基、ブロモ基等)、トリフルオロメチル基、ニトロ基、スルホ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等)、ホルミル基などが挙げられる。
前記電子供与基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基等)、ヒドロキシ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基(例えば、モノメチルアミノ基等)、ジアルキルアミノ基(例えば、ジメチルアミノ基等)などが挙げられる。
ここで、m個のAr毎に、置換基が異なっていてもよいが、m個のArについて入手容易性の点から置換基は同一であることが好ましい。また、一部のArだけに置換基があり、他のArに置換基が無くてもよい。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、充填剤、顔料、帯電防止剤などが挙げられる。
前記シランカップリング剤は、特開2002-212537号公報の段落[0007]~[0010]に記載されているように、アルミニウムキレート剤と共働して熱硬化性樹脂(例えば、熱硬化性エポキシ樹脂)のカチオン重合を開始させる機能を有する。従って、このような、シランカップリング剤を少量併用することにより、エポキシ樹脂の硬化を促進するという効果が得られる。このようなシランカップリング剤としては、分子中に1~3の低級アルコキシ基を有するものであり、分子中に熱硬化性樹脂の官能基に対して反応性を有する基、例えば、ビニル基、スチリル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基等を有していてもよい。なお、アミノ基やメルカプト基を有するカップリング剤は、本発明の潜在性硬化剤がカチオン型硬化剤であるため、アミノ基やメルカプト基が発生カチオン種を実質的に捕捉しない場合に使用することができる。
-被膜形成用組成物1の調製-
アルミニウムキレート剤(アルミキレートD、川研ファインケミカル株式会社製)12.5質量部と、別のアルミニウムキレート剤(ALCH-TR、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、川研ファインケミカル株式会社製)25質量部と、酢酸エチル57.5質量部と、メチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネート(3モル)のトリメチロールプロパン(1モル)付加物(多官能イソシアネート化合物、D-109、三井化学株式会社製)5質量部とを投入し、30℃で20時間、200rpmの撹拌速度で撹拌し、被膜形成用組成物1を調製した。
-被膜形成用組成物2の調製-
アルミニウムキレート剤(アルミキレートD、川研ファインケミカル株式会社製)12.5質量部と、別のアルミニウムキレート剤(ALCH-TR、川研ファインケミカル株式会社製)25質量部と、酢酸エチル52.5質量部と、メチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネート(3モル)のトリメチロールプロパン(1モル)付加物(多官能イソシアネート化合物、D-109、三井化学株式会社製)10質量部とを投入し、30℃で20時間、200rpmの撹拌速度で撹拌し、被膜形成用組成物2を調製した。
-被膜形成用組成物3の調製-
アルミニウムキレート剤(アルミキレートD、川研ファインケミカル株式会社製)12.5質量部と、別のアルミニウムキレート剤(ALCH-TR、川研ファインケミカル株式会社製)25質量部と、酢酸エチル47.5質量部と、メチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネート(3モル)のトリメチロールプロパン(1モル)付加物(多官能イソシアネート化合物、D-109、三井化学株式会社製)15質量部とを投入し、30℃で20時間、200rpmの撹拌速度で撹拌し、被膜形成用組成物3を調製した。
次に、調製した被膜形成用組成物1~3について、目視観察により、被膜形成用組成物の状態を評価した。結果を表1に示した。
被膜形成用組成物中のイソシアネート化合物の含有量が15質量%であると、被膜形成用組成物中でのイソシアネート化合物の反応量が大きくなり、大部分が固体として析出し流動性がなくなることがわかった。
したがって、被覆処理中、被膜形成用組成物の流動性を保持するためには、イソシアネート化合物の含有量は10質量%以下とする必要があることがわかった。
<潜在性硬化剤1の製造>
<<多孔質粒子作製工程>>
-水相の調製-
蒸留水800質量部と、界面活性剤(ニューレックスR-T、日油株式会社製)0.05質量部と、分散剤としてポリビニルアルコール(PVA-205、株式会社クラレ製)4質量部とを、温度計を備えた3リットルの界面重合容器に入れ、均一に混合し、水相を調製した。
次に、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)の24質量%イソプロパノール溶液(アルミキレートD、川研ファインケミカル株式会社製)100質量部と、メチレンジフェニル-4,4’-ジイソシアネート(3モル)のトリメチロールプロパン(1モル)付加物(多官能イソシアネート化合物、D-109、三井化学株式会社製)70質量部とを、酢酸エチル130質量部に溶解し、油相を調製した。
調製した前記油相を、先に調製した前記水相に投入し、ホモジナイザー(10,000rpm/5分:T-50、IKAジャパン株式会社製)で混合、乳化し、乳化液を得た。
調製した前記乳化液を、80℃で6時間、200rpmで撹拌しながら重合を行った。反応終了後、重合反応液を室温(25℃)まで放冷し、生成した重合樹脂粒子をろ過によりろ別し、蒸留水でろ過洗浄し、室温(25℃)下で自然乾燥することにより、塊状の硬化剤を得た。この塊状の硬化剤を、解砕装置(A-Oジェットミル、株式会社セイシン企業製)を用いて一次粒子に解砕することにより、粒子状硬化剤を得た。
調製例1の被膜形成用組成物1 100質量部に対して、粒子状硬化剤5質量部を配合した後、30℃で20時間、大気圧下、200rpmで加熱撹拌した。その後、被膜形成用組成物の3倍量のシクロヘキサンを添加し、10分間の超音波照射を実施した後、ろ過洗浄により固体回収を行った。その後、自然乾燥を行うことで、白色の固体触媒粒子を得た。なお、乾燥後はAO-JET MILL(株式会社セイシン企業製)にて解砕し、1次粒子の状態として、潜在性硬化剤1を得た。
得られた実施例1の潜在性硬化剤は、赤外吸光(IR)分析により、図11に示すように、波数1710cm-1~1730cm-1にピークが存在することから、被膜中にウレア結合を有するポリマーが存在していることが確認できた。
なお、IR分析は、FTS-165(バイオ・ラッド ラボラトリーズ株式会社製)を用いて行った。
実施例1において、被覆処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にして、被覆処理前の多孔質粒子からなる潜在性硬化剤2を得た。
実施例1において、被覆処理の代わりに、イソシアネート化合物が配合されていない被膜形成用組成物を用いて、以下のようにしてアルミニウムキレート化合物の追加充填処理を行った以外は、実施例1と同様にして、アルミニウムキレート化合物が追加充填された粒子状硬化剤からなる潜在性硬化剤3を得た。
粒子状硬化剤15質量部を、アルミニウムキレート系溶液〔アルミニウムキレート剤(アルミキレートD、川研ファインケミカル株式会社製)12.5質量部と、別のアルミニウムキレート剤(ALCH-TR、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、川研ファインケミカル株式会社製)25質量部とを酢酸エチル62.5質量部に溶解させた溶液〕に投入し、30℃で20時間、200rpmの撹拌速度で撹拌した。撹拌終了後、ろ過処理し、シクロヘキサンで洗浄することにより塊状の硬化剤を得た。この塊状の硬化剤を、30℃で4時間真空乾燥した後、解砕装置(A-Oジェットミル、株式会社セイシン企業製)を用いて、一次粒子に解砕した。
実施例1において、被覆処理の代わりに、以下のシランカップリング剤表面処理を行った以外は、実施例1と同様にして、シランカップリング剤で表面処理した多孔質粒子からなる潜在性硬化剤4を得た。
メチルトリメトキシシラン(KBM-13、信越化学工業株式会社製)1.5質量部をシクロヘキサン28.5質量部に溶解してシランカップリング剤処理液を調製した。この処理液30質量部に粒子状硬化剤3質量部を投入し、その混合物を30℃で20時間、200rpmで撹拌しながら、シランカップリング剤の表面処理を行った。処理反応終了後、処理液から重合粒子を濾過により濾別し、自然乾燥した。
次に、実施例1、及び比較例1~3の潜在性硬化剤について、以下のようにして、DSC測定を行った。結果を表2及び図1に示した。
質量比で、EP828:トリフェニルシラノール:潜在性硬化剤=80:8:4となるように調製した組成物をDSC測定の試料として用いた。
・EP828(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱ケミカル株式会社製)
・トリフェニルシラノール(東京化成工業株式会社製)
・潜在性硬化剤:実施例1、比較例1、比較例2又は比較例3の潜在性硬化剤
・測定装置:DSC6200(株式会社日立ハイテクサイエンス製)
・評価量: 5mg
・昇温速度:10℃/min
また、比較例2は、被膜形成用組成物中にイソシアネート化合物を含まないため、従来のアルミニウムキレート化合物を追加充填処理したものとなるが、この比較例2と実施例1との比較から、実施例1の方がより低温硬化性に優れていることがわかった。
また、比較例3は被覆処理の代わりにシランカップリング剤で表面処理を行ったものであるが、処理前である比較例1と比較して発熱開始温度で約11℃、発熱ピーク温度で約5℃の高温化が見られた。
次に、実施例1及び比較例1の潜在性硬化剤について、JSM-6510A(日本電子株式会社製)で撮影したSEM写真を示す。図2は、比較例1の5,000倍のSEM写真である。図3は実施例1の5,000倍のSEM写真、図4は実施例1の15,000倍のSEM写真である。
次に、実施例1及び比較例1潜在性硬化剤について、以下のTG測定条件に基づき、TGを測定した。結果を表3及び図5に示した。
・測定装置:TG/DTA6200(株式会社日立ハイテクサイエンス製)
・評価量:5mg
・昇温速度:10℃/min
・評価レンジ:260℃までの重量減少にて評価とする(260℃以上ではカプセル重合壁の熱分解促進のため)。
次に、実施例1、比較例1、比較例2、及び比較例3の潜在性硬化剤について、以下のようにして、1液保存安定性を評価した。結果を表4に示した。また、実施例1の結果を図6に示した。
質量比で、EP828:トリフェニルシラノール:硬化剤=80:8:4となるように調製した組成物を保存安定性測定用の試料として用いた。
・EP828(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱ケミカル株式会社製)
・トリフェニルシラノール(東京化成工業株式会社製)
・硬化剤:実施例1、比較例1、比較例2、又は比較例3の潜在性硬化剤
保管温度:30℃
保管期間:7日間
評価:DSC測定により、保管前後の総発熱量の変化を比較した。なお、DSC測定は上記と同様である。
これに対して、比較例1~3は、いずれも、実施例1に比べて、1液保存安定性が劣ることがわかった。
次に、実施例1及び比較例1の潜在性硬化剤について、集束イオンビーム(FIB-SEM)による潜在性硬化剤粒子の断面のAlマッピングを行った。結果を図7A~図8Bに示す。
比較例1については、図7A及び図7Bに示すように、アルミニウムキレート化合物は潜在性硬化剤粒子全体に広がっているが、アルミニウム量が少ないため、判別しにくかった。
実施例1については、図8A及び図8Bに示すように、アルミニウムキレート化合物は潜在性硬化剤粒子全体に均一に分布している。また、比較例1の被覆処理前と比較してコントラストがはっきりしているため、アルミニウムキレート化合物の内包量が多くなっていると推定される。
次に、実施例1及び比較例1の潜在性硬化剤について、ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)分析を行った。結果を表5、表6、図9、及び図10に示した。
測定装置としては、AXIS-HS(Kratos Analytical社製)を用いた。X線源としては、MgKα、測定条件としては、電流値10mA、加速電圧値10.4kV、スキャン速度1eVを用いた。
比較例1の被覆処理前は水中重合であるため、イソシアネート化合物の水への溶出が発生し、窒素の比率が低下すると考えられる。実施例1は比較例1と同等のアルミニウム(Al)比率でありながら、低温硬化性に優れるため、実施例1は被膜にアルミニウムキレート化合物を高活性な状態で保持していることが示唆される。
次に、実施例1及び比較例1の潜在性硬化剤について、LC/MS(Liquid Chromatography Mass Spectrometry)分析を行った。結果を表7、及び表8に示した。
測定装置は、ACQUITY UPLC/SQD(Waters Corporation社製)を用いた。水-アセトニトリルの混合溶媒を用いて、流量0.4ml/minで測定を行った。定量値は、アルミニウムキレート化合物の分子イオンピークの強度を、別途測定した検量線によりアルミニウムキレート化合物含有量に換算し、算出した。
比較例1の被覆処理前は水中重合であるため、潜在性硬化剤粒子内のアルミニウムキレート化合物は、水による加水分解で初期構造を保持していない割合が大きいと考えることができる。
Claims (6)
- アルミニウムキレート化合物を保持する多孔質粒子と、前記多孔質粒子の表面に被膜とを有する潜在性硬化剤における前記被膜の形成に用いられる潜在性硬化剤の被膜形成用組成物であって、
イソシアネート化合物とアルミニウムキレート化合物とを含有し、
前記イソシアネート化合物の含有量が10質量%以下であることを特徴とする潜在性硬化剤の被膜形成用組成物。 - 前記アルミニウムキレート化合物の含有量が、被膜形成用組成物の全量に対して5質量%以上50質量%以下である請求項1に記載の潜在性硬化剤の被膜形成用組成物。
- 前記イソシアネート化合物の含有量が5質量%以下である、請求項1から2のいずれかに記載の潜在性硬化剤の被膜形成用組成物。
- 有機溶剤を含有する、請求項1から3のいずれかに記載の潜在性硬化剤の被膜形成用組成物。
- 前記多孔質粒子は、ポリウレア樹脂で構成される、請求項1から4のいずれかに記載の潜在性硬化剤の被膜形成用組成物。
- アルミニウムキレート化合物を保持する多孔質粒子の表面を、請求項1から5のいずれかに記載の潜在性硬化剤の被膜形成用組成物を用いて被覆することを特徴とする潜在性硬化剤の被膜形成方法。
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