JP6388727B2 - 強化硬化剤を含む2液型接着剤 - Google Patents
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Description
本開示は、コア/シェル強化剤と、いくつかの実施形態においては、固形エポキシ樹脂と、のより高い配合をもたらし、更に、容易に配合され、混合され、かつ取り扱われ、コア/シェル強化剤が、2液型接着剤の硬化剤パートとエポキシパートとの間で分配される、2液型エポキシ接着剤に関する。
以下の参考文献が、本開示の一般的な技術分野に関連し得る:国際公開第2014/062895(A1)号、出願公開第2001−163954号、米国特許第7,223,820号、特許第4308893号、同第11021335号、英国特許第1,002,454号。
簡潔には、本開示は、A)i)エポキシ硬化剤と、ii)液状エポキシ樹脂中のコア/シェルゴムナノ粒子の懸濁液と過剰のエポキシ硬化剤との反応生成物である反応中間体と、を含み、1.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子を含む、硬化剤パートと、B)iii)液状エポキシ樹脂と、iv)9.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子と、を含む、エポキシパートと、を含む、2液型接着剤を提供する。いくつかの実施形態において、硬化剤パートは、6.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子を含む。いくつかの実施形態において、エポキシパートは、23.8重量%未満のコア/シェルゴムナノ粒子を含む。いくつかの実施形態において、硬化剤パートとエポキシパートとを混合して混合接着剤を形成すると、混合接着剤は、11.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子を含む。いくつかの実施形態において、エポキシパートは、5.1重量%超の固形エポキシ樹脂を、また、いくつかの実施形態においては、26重量%超の固形エポキシ樹脂を、更に含む。いくつかの実施形態において、固形エポキシ樹脂は、トリスフェノール−メタンのトリグリシジルエーテルである。いくつかの実施形態において、エポキシパート中の固形エポキシ樹脂の重量%とコア/シェルゴムナノ粒子の重量%との合計は、41.0%超である。いくつかの実施形態において、硬化剤パートとエポキシパートとを混合して混合接着剤を形成すると、混合接着剤中の固形エポキシ樹脂の重量%とコア/シェルゴムナノ粒子の重量%との合計は、26.0%超である。いくつかの実施形態において、エポキシ硬化剤は、アミンエポキシ硬化剤である。本開示の2液型接着剤の更なる実施形態は、下記の「選択実施形態」に記載する。
「エポキシ硬化剤」は、エポキシ樹脂と反応して架橋を形成することが可能な化合物、オリゴマー又はポリマーを意味し、
「エポキシ樹脂」は、反応性エポキシド官能基を有する化合物、オリゴマー又はポリマーを意味し、
エポキシ樹脂の「エポキシ当量」は、1エポキシド官能基当たりの樹脂の重量を意味し、
エポキシ樹脂の「官能性」は、1分子当たりのエポキシド官能基の数を意味し、
「液状エポキシ樹脂」は、標準温度及び標準圧力下において、その未硬化状態が液状であるエポキシ樹脂を意味し、並びに
「固形エポキシ樹脂」は、標準温度及び標準圧力下において、その未硬化状態が固形であるエポキシ樹脂を意味する。
本開示は、i)エポキシ硬化剤と、ii)1.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子と、を含む硬化剤パート(「パートA」)と、iii)液状エポキシ樹脂と、iv)9.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子と、v)5.1重量%超の固形エポキシ樹脂と、を含む、エポキシパート(「パートB」)と、を含む、2液型接着剤を提供する。
である。
文字及び番号によって指定された以下の実施形態は、本開示を更に例示することを意図しているが、本開示を不当に限定するものと解釈してはならない。
A)
i)エポキシ硬化剤と、
ii)液状エポキシ樹脂中のコア/シェルゴムナノ粒子の懸濁液と過剰のエポキシ硬化剤との反応生成物である反応中間体と、を含み、
1.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子を含む、硬化剤パートと、
B)
iii)液状エポキシ樹脂と、
iv)9.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子と、を含む、エポキシパートと、を含む、2液型接着剤。
°F:華氏〜度
℃:摂氏〜度
cm:センチメートル
cm/min:センチメートル/分
kg:キログラム
kPa:キロパスカル
kpsi:キロポンド/平方インチ
MPa:メガパスカル
mil:10−3インチ
mm:ミリメートル
mm/分:ミリメートル/分
μm:マイクロメートル
N−25mm:ニュートン/25ミリメートル
psi:ポンド/平方インチ
重量%(wt.%):重量パーセント
試験方法
等級2024T3の裸のアルミニウムパネルを、Erickson Metals of Minnesota,Inc.(Coon Rapids,Minnesota)より入手した。構造用接着剤による接着に先立ち、以下の表面調製プロセスのうちの1つを、パネルに施した。
FPLエッチング処理/陽極酸化/ゾル−ゲルプライマー処理パネル
裸のアルミニウムパネルを、OAKITE 165苛性洗浄溶液中に85℃で10分間浸漬した。続いて、パネルを21℃で10分間水道水中に浸漬した後、更に約3分間、連続的に水道水でスプレー洗浄した。続いて、パネルをFPLエッチング溶液中に66℃で10分間浸漬した後、パネルを21℃で約3分間水でスプレー洗浄し、更に10分間滴下乾燥した後、オーブン中54℃で30分間乾燥した。続いて、エッチング処理したパネルを、85%リン酸の溶液槽中、72°F(22.2℃)で約25分間、電圧15ボルト及び最大電流100アンペアで陽極酸化し、21℃で約3分間水洗し、更に10分間滴下乾燥した後、オーブン中66℃で10分間乾燥した。陽極酸化してから24時間以内に、アルミニウムパネルを、商標表記「SCOTCH−WELD STRUCTURAL ADHESIVE PRIMER,EW−5000」で3M Companyより入手可能な腐食防止プライマーによって、製造業者の使用説明書に従ってプライマー処理した。乾燥したプライマーの厚さは、0.1〜0.2mil(2.5〜5.1μm)であった。
プライマー処理及びエッチング処理したアルミニウムパネル2枚(1枚の寸法は63mil×8インチ×3インチ(1.60mm×20.32cm×7.62cm)、もう1枚の寸法は25mil×10インチ×3インチ(0.635mm×25.4cm×7.62cm))を、上記の重ね剪断試験に記載のとおり接着した。幅0.5インチ(12.7mm)の試験ストリップをこの接着パネルアセンブリから切断し、ASTM D−3167−76に従い、引張強度試験機、MTS Corporationのモデル「SINTECH 20」を使用し、分離速度6インチ/分(15.24cm/分)、70°F(21.1℃)で、より薄い基材のフローティングローラー剥離強度を評価した。結果を、幅1インチ(2.54cm)の試験ストリップに正規化した。各実施例につき5枚の試験パネルを調製し、評価した。
実施例1及び比較例A
実施例1パートA(硬化剤パート)のバッチを、以下のように作製した。TTD 15.0g、NBDA 30.0g及びPolyTHF 1700 25.00gを、高速ミキサを使用し、2,200rpmで、21℃で2分間、更に80℃で1〜2分間動作させ、プラスチック製カップ中に分散させた。混合物を21℃まで冷やした後、MX 257(コア/シェル粒子を含む)25.0gを、2,200rpmで、21℃で2〜4分間、更に80℃で4〜5分間混合することによって分散させ、再び21℃まで冷やした。続いてK−54 3.1g及び硝酸カルシウム四水和物2.0gを加え、約4分間混合した。混合を、均質に分散するまで継続した。
比較例AのパートB(エポキシパート)のバッチの作製を、以下のように試みた。DEN 431 10.0g、MX 257(コア/シェル粒子を含む)64.0g、Epodil 757 3g、Tactix 742(ワックス状の固形エポキシ樹脂)33.45g、Z−6040シラン2g及びEpikote 232 8.0gを、実施例1で使用した同一の高速ミキサに21℃で加えた。非常に高い粘度のため、構成成分は混合しない、又は、分散しないことが判明した。比較例AのパートBをブレンドすることができなかったため、比較例Aは完成しなかった。
パートA(硬化剤パート)のバッチを、以下のように作製した。TTD 9.45g、NBDA 22.50g及びPolyTHF 1700 15.00gを、高速ミキサを使用し、2,200rpmで、21℃で2分間、更に80℃で1〜2分間動作させ、プラスチック製カップ中に分散させた。混合物を21℃まで冷やした後、MX 257 11.9gを、2,200rpmで、21℃で約2分間、更に80℃で4〜5分間混合することによって分散させ、再び21℃まで冷やした。続いてK−54 2.25g及び硝酸カルシウム四水和物0.5gを加え、約4分間混合した後、TS−720 2.5gを加えた。混合を、均質に分散するまで継続した。
パートAのバッチを、以下のように作製した。TTD 8.4g、NBDA 23.5g及びPolyTHF 1700 15.0gを、高速ミキサを使用し、2,200rpmで、21℃で2分間、更に80℃で1〜2分間動作させ、プラスチック製カップ中に分散させた。混合物を21℃まで冷やした後、E−828 7.5gを、2,200rpmで、21℃で約2分間、更に80℃で4〜5分間混合することによって分散させ、再び21℃まで冷やした。続いてK−54 1.5gを加え、約4分間混合した後、TS−720 1.0gを加え、更に4分間混合した。最後に、ASP 200 2.5gを加え、均質に分散するまで混合を継続した。
Claims (9)
- A)
i)エポキシ硬化剤と、
ii)液状エポキシ樹脂中のコア/シェルゴムナノ粒子の懸濁液と過剰の前記エポキシ硬化剤との反応生成物である反応中間体と、を含み、
1.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子を含む、硬化剤パートと、
B)
iii)液状エポキシ樹脂と、
iv)9.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子と、を含む、エポキシパートと、を含む、2液型接着剤。 - 前記硬化剤パートが、6.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子を含む、請求項1に記載の2液型接着剤。
- 前記硬化剤パートと前記エポキシパートとを混合して混合接着剤を形成すると、前記混合接着剤が、11.1重量%超のコア/シェルゴムナノ粒子を含む、請求項1又は2に記載の2液型接着剤。
- 前記エポキシパートが、5.1重量%超の固形エポキシ樹脂を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の2液型接着剤。
- 前記エポキシパート中の前記固形エポキシ樹脂の重量%と前記コア/シェルゴムナノ粒子の重量%との合計が41.0%超である、請求項4に記載の2液型接着剤。
- 前記硬化剤パートと前記エポキシパートとを混合して混合接着剤を形成すると、前記混合接着剤中の前記固形エポキシ樹脂の重量%と前記コア/シェルゴムナノ粒子の重量%との合計が26.0%超である、請求項4又は5に記載の2液型接着剤。
- 前記固形エポキシ樹脂が、トリスフェノール−メタンのトリグリシジルエーテルである、請求項4〜6のいずれか一項に記載の2液型接着剤。
- 前記エポキシ硬化剤が、アミンエポキシ硬化剤である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の2液型接着剤。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の2液型接着剤のいずれかの前記硬化剤パートを前記エポキシパートと混合し、かつ硬化させることによって得られる、硬化物。
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