JPH07252346A - 弾性エポキシ樹脂−硬化剤系 - Google Patents

弾性エポキシ樹脂−硬化剤系

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JPH07252346A
JPH07252346A JP6310805A JP31080594A JPH07252346A JP H07252346 A JPH07252346 A JP H07252346A JP 6310805 A JP6310805 A JP 6310805A JP 31080594 A JP31080594 A JP 31080594A JP H07252346 A JPH07252346 A JP H07252346A
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マンフレート・マルテン
Bernhard Wehner
ベルンハルト・ウエーナー
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Hoechst AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性エポキシ樹脂−硬化剤組成物 【構成】 この組成物は、 (A)少なくとも2つの1,2−エポキシ基を有し且つ
(A1)1分子当たり少なくとも2つの1,2−エポキ
シ基を持つ化合物(A2)900g /molよりも大き
い分子量(数平均)を有し且つ場合によってはオキシプ
ロピレン−およびオキシエチレン単位の総量を基準とし
て20% までのモル割合でオキシエチレンを含有してい
るポリオキシアルキレンモノアミン類、(A3)場合に
よってはポリカルボン酸より成る反応生成物である化合
物 (B)硬化剤および (C)場合によっては慣用の添加剤 より成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は弾性エポキシ樹脂−硬化
剤系に関する。
【0002】
【従来技術】エポキシ樹脂、特にビスフェノールAとエ
ピクロロヒドリンとから製造されるものは高品質のキャ
スチング加工用樹脂、塗料および接着剤を製造するため
の公知の原料である。これらのエポキシ樹脂、例えばポ
リアミンによって硬化したものは良好な耐薬品性および
耐溶剤性の他に、多くの基体への良好な接着性を有して
いる。しかしながらこれらの樹脂/硬化剤−系の有用性
はしばしば架橋した状態での不十分な弾性または塑性に
よって制限されている。塗料の高い弾性によって温度変
化による歪を受け止めるべき用途では、未変性の標準的
なエポキシ樹脂系の弾性では不十分である。接着剤の分
野では、低温、即ち0℃以下で未だ十分な弾性のあるエ
ポキシ樹脂系が要求されている。例えば、自動車工業に
おいては硬化した状態で僅かな柔軟性しか有していない
エポキシ樹脂接着剤が使用されている。これによって得
られる接合部は確かに高い引張剪断強さを有しているけ
れども、横からの力で容易に剥離してしまう。しばしば
得られる高い引張剪断強さを示す接着剤が小さな角度剥
離強さ(angle peelingstrength)しか持たない。
【0003】自動車工業において金属製薄板を接合する
際には、基本ボディーの構築の間に接着剤は油を塗った
平らな金属製薄板に最初に温かい状態で塗布されるが、
未だこの段階では硬化しない行われるのが普通である。
接着剤は冷却した時に固化する。工業的方法において
は、予め製造された部品または基本の自動車ボディー
は、炉で硬化させる前に、ロール塗布されたグリースを
除くために洗浄−、燐酸塩処理−および電気泳動浸漬仕
上浴で処理される。それ故に硬化処理の前ですら十分な
耐洗浄除去性を有している接着剤が必要となる。特に、
硬化した接着剤系は、接合部の腐食に対して平らな金属
製薄板を十分に保護するべきである。
【0004】原則としてエポキシ樹脂系の弾性は外部的
には可塑剤の添加によってまたは内部的には架橋密度を
減らすことによって向上し得る。しかしながら外的弾性
剤は反応しておらず、熱架橋網目構造に組入れられな
い。この種の変性は、多くの欠点をもたらすので、特別
な用途分野に制限される。例えばこれらの添加物は熱硬
化構造の崩壊をもたらし、低温での可塑化効果を制限
し、熱を負荷している時およびエージングの時に発汗傾
向をもたらし且つ硬化した系を脆弱にする。内部的に弾
性を増す為には、エポキシ樹脂または硬化剤と反応する
化合物を添加しそして架橋構造に組み入れる。詳細に
は、弾性化作用は樹脂または硬化剤成分中に長鎖脂肪族
の添加物または著しく枝分かれした添加物を組み入れる
ことによって達成される。
【0005】Vazirani〔Adhesives
Age、1980年10月、第31〜35頁〕には、ポ
リオキシプロピレンジアミン類およびポリオキシプロピ
レントリアミン類を基本とする柔軟性のある一成分−お
よび二成分エポキシ樹脂系が開示されている。一成分系
の硬化はジシアンジアミドを用いて行われる。
【0006】ヨーロッパ特許第354,498号明細書
では、樹脂成分、該樹脂成分のための少なくとも1種類
の熱的に作用し得る潜在的硬化剤および場合によっては
促進剤、フィラー、チキソトロープ剤および他の慣用の
添加物を含有する反応性のホットメルト接着剤が開示さ
れている。この樹脂成分は、 a) 室温で固体のエポキシ樹脂および b) 室温で液体のエポキシ樹脂 を一緒に c)アミノ末端基を持つ線状ポリオキシプロピレンと反
応させることによって得られる。
【0007】室温で固体である樹脂は、ホットメルト接
着剤の別の成分を混入するのを可能とする程に十分に低
い粘度に下げるために、後加工のために50℃以上に加
熱しなければならないものである。エポキシ樹脂と末端
アミノ基を持つ線状ポリオキシプロピレンとを反応させ
る場合には、アミノ基を基準として大過剰のエポキシ基
が必要とされ、その結果アミノ基が完全に反応してしま
う。一般的には5倍〜10倍過剰に存在させる。
【0008】国際特許出願(WO)93/00381号
明細書には、中でも低温特性に関してヨーロッパ特許第
354,498号明細書を更に改善することが開示され
ている。この文献ではアミノ成分は線状のアミノ末端基
含有ポリエチレングリコールまたは線状のおよび/また
は三官能性のアミノ末端基含有ポリプロピレングリコー
ルより成る。
【0009】ヨーロッパ特許第109,174号明細書
には、ポリエポキシド(A)と硬化剤(B)とのエポキ
シ樹脂組成物であって、ポリエポキシドを900〜20
00g /molの分子量を有する50〜70重量% のポ
リオキシアルキレンモノアミンと反応させることを特徴
とする、上記組成物が開示されている。この文献に記載
された樹脂−硬化剤−混合物は一成分系または二成分系
の状態で柔軟性のある接着剤として使用することがで
き、低い粘度に特徴があり且つそれ故に溶剤を添加する
必要がない。更に、一連の付加物だけ、即ちJeffa
mine(R) M−1000(Texaco社)から製造
されるものがアミン含有量に無関係に均一な低粘度を示
すことが判っている。更に、少なくとも50%より少な
いポリオキシアルキレンモノアミンを有する組成物が低
粘度のもとで低い柔軟性を示しそして70% より多いポ
リオキシアルキレンモノアミンを有する組成物が低い接
着力および粘度増加を示すことも判っている。
【0010】米国特許第4,423,170号明細書に
は、ジエポキシドと900〜2500g /molの分子
量を有するポリオキシアルキレンアミン類との部分的反
応によって得られるジエポキシドおよび硬化剤が水性媒
体中にある水希釈性のエポキシ樹脂組成物が開示されて
いる。この文献によると、エポキシ樹脂は、ポリオキシ
アルキレンポリアミンを組み入れることによって水混和
性となりそして潜在的硬化剤と組合せて一成分接着剤系
として使用される。ポリオキシアルキレンポリアミン
は、特にポリアルキレンジアミンおよびポリオキシアル
キレンモノアミンである。この特許明細書からは、ポリ
オキシアルキレンアミンはエポキシ樹脂系を水への十分
な溶解性を達成するために主としてポリオキシエチレン
アミンでなければならないことが記載されている(第3
欄、第23〜26行)。ポリオキシプロピレンアミンで
は、水希釈性系を製造するというこの特許の課題が達成
されない(例V)。
【0011】有利な性質を有するポリオキシアルキレン
モノアミンは式 CH3 −(O−CH2 −CH2 r −〔O−CH2 −C
H(CH3 )〕s −NH2 〔式中、rは16〜25でありそしてsは1〜6であ
る。〕で表されられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、室温でだけでなく低温、即ち0℃以下でも高い耐剥
離性を示す反応性の柔軟な接着剤を提供することであ
る。同時に引張剪断強さの値は害されるべきでない。し
かしながら特に硬化した接着剤系の良好な腐食保護性は
保証されるべきである。EP樹脂が追加的装置を必要と
することなく容易に加工できる粘度を有しいる場合が有
利である。
【0013】
【課題を解決するための手段】この課題は、驚くべきこ
とに、1,2−エポキシドと900g /molより大き
い分子量を有するポリオキシアルキレンモノアミンと反
応させることによって得られる硬化したエポキシ樹脂に
よって優れた耐腐食性で柔軟な接合を達成できることを
見出した。
【0014】従って本発明は、 (A)少なくとも2つの1,2−エポキシ基を有し且つ (A1)1分子当たり少なくとも2つの1,2−エポキ
シ基を持つ化合物 (A2)900g /molよりも大きい分子量(数平
均)を有し且つ場合によってはオキシプロピレン−およ
びオキシエチレン単位の総量を基準として20% までの
モル割合でオキシエチレンを含有しているポリオキシア
ルキレンモノアミン類 (A3)場合によってはポリカルボン酸 より成る反応生成物である化合物、 (B)硬化剤および (C)場合によっては慣用の添加剤 より成る弾性的に硬化したエポキシ樹脂組成物に関す
る。
【0015】適するエポキシ成分A1)には、1分子当
たりに平均して1つより多いエポキシ基、好ましくは2
つのエポキシ基を持つこの目的で知られた沢山の化合物
がある。これらのエポキシ化合物(エポキシ樹脂)は飽
和または不飽和の脂肪族、脂環式、芳香族またはヘテロ
環式のものであり且つ水酸基を含有していてもよい。更
にこれらは混合−または反応条件のもとであらゆる有害
な副反応を起こすことのない置換基、例えばアルキル−
またはアリール置換基、エーテル基等を含有していても
よい。好ましいこれらの化合物は、多価フェノール、特
にビスフェノール、およびノボラックから誘導されそし
てエポキシ当量が150〜500g /mol、特に15
0〜250g /molであるグリシジルエーテルであ
る。
【0016】多価フェノール類は2つ以上の水酸基を持
つ芳香族化合物である。芳香族化合物は単環式−または
多環式芳香族化合物または、複数のかゝる芳香族化合物
が、直接的にまたは二価の基、例えばエーテル−、ケト
ン−、スルフィド−、スルホン−、カルボキシルエステ
ル−またはカルボキシアミド基によって連結されてい
る。
【0017】挙げることのできる多価フェノールの例に
は以下のものがある:レゾルシノール、ハイドロキノ
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
(ビスフェノールA)、ジヒドロキシジフェニルメタン
の異性体の混合物(ビスフェノールF)、テトラブロモ
ビスフェノールA、4,4’−ジヒドロキシジフェニル
シクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−
ジメチルジフェニルプロパン、4,4’−ジヒドロキシ
ビフェニル、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、
ビス(4’−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、
ビス(4’−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタ
ン、ビス(4’−ヒドロキシ−第三ブチルフェニル)−
2,2−プロパン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)−
メタン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)−メタン、
1,5−ジヒドロキシナフタレン、トリス−(4−ヒド
ロキシフェニル)−メタン、ビス−(4−ヒドロキシフ
ェニル)エーテル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
スルホン、中でも、上記各化合物の塩素化生成物および
臭素化生成物。特に好ましいのはビスフェノールAを基
礎とし180〜190のエポキシ当量を有する液状のジ
グリシジルエーテルである。
【0018】多価アルコール、例えばエタンジオール、
1,2−グリシジルエーテル、プロパンジオール−1,
2−ジグリシジルエーテル、プロパンジオール−1,3
−ジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジル
エーテル、ペンタンジオール−ジグリシジルエーテル
(また、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル
も)、ヘキサンジオール−ジグリシジルエーテル、ジエ
チレングリコール−ジグリシジルエーテル、ジプロピレ
ングリコール−ジグリシジルエーテル、高級ポリオキシ
アルキレングリコール−ジグリシジルエーテル、例えば
高級ポリオキシエチレングリコール−ジグリシジルエー
テルおよびポリオキシプロピレングリコール−ジグリシ
ジルエーテル、混合されたポリオキシエチレン−/ポリ
プレピレングリコール−ジグリシジルエーテル、ポリオ
キシテトラメチレン−グリコール−ジグリシジルエーテ
ル、グリセロールのポリグリシジルエーテル、トリメチ
ロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリス
リトール、ソルビトール、アリコキシレート化ポリオー
ルのポリグリシジルエーテル(例えばグリセロール、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
グリシジルエーテル)、ビス(ヒドロキシメチル)シク
ロヘキサンのジグリシジルエーテル、ビス(4−ヒドロ
キシシクロヘキサン)メタンおよび2,2−ビス(4−
ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのジグリシジルエ
ーテル、ひまし油のポリグリシジルエーテル、トリグリ
シジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレー
トを使用することも可能である。150〜800g /m
ol、特に300〜400g /molのエポキシ当量を
有するポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエ
ーテルを用いるのが有利である。
【0019】特別な場合には、少量の反応性希釈剤をポ
リグリシジルエーテルの他に使用してもよい。かゝる希
釈剤の例にはメチルグリシジルエーテル、ブチルグリシ
ジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、エチルヘキ
シルグリシジルエーテル、長鎖の脂肪族グリシジルエー
テル、例えばセチルグリシジルエーテルおよびステアリ
ルグリシジルエーテル、高級アルコール異性体混合物の
モノグリシジルエーテル、C12〜C13−アルコール混合
物のグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテ
ル、クレシルグリシジルエーテル、p−第三ブチルフェ
ニル−グリシジルエーテル、p−オクチルフェニルグリ
シジルエーテル、p−フェニル−フェニルグリシジルエ
ーテル、アルコキシ化ラウリルアルコールのグリシジル
エーテル等があり、これらはポリグリシジルエーテルを
基準として30% まで、好ましくは10〜20% の量で
使用できる。他の適する化合物にはエピクロロヒドリン
とアミン類、例えばアニリン、n−ブチルアミン、ビス
(4−アミノフェニル)メタン、m−キシリレンジアミ
ンまたはビス(4−メチルアミノフェニル)メタンとの
反応生成物を脱ハロゲン化水素することによって得るこ
とのできるポリ(N−グリシジル)化合物がある。しか
しながらこのポリ(N−グリシジル)化合物にはトリグ
リシジル−イソシアヌレート、シクロアルキレン尿素の
N,N’−ジグリシジル誘導体およびヒダントインのジ
グリシジル誘導体等がある。
【0020】更に、エピクロロヒドリンまたは類似のエ
ポキシ化合物と脂肪族−、脂環式−または芳香族ポリカ
ルボン酸、例えば蓚酸、コハク酸、アジピン酸、グルタ
ル酸、フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル
酸、ヘキサヒドロフタル酸、2,6−ナフタレンジカル
ボン酸および高級ジカルボン酸ジグリシジルエステル、
例えば二量体化したまたは三量体化したリノール酸との
反応によって得られるポリカルボン酸のポリグリシジル
エステルを使用することもできる。例えばジグリシジル
アジペート、ジグリシジルフタレートおよびジグリシジ
ルヘキサヒドロフタレートがある。
【0021】適するエポキシ化合物のリストは、ハンド
ブック“Epoxidverbindungen un
d Epoxidharze(エポキシ化合物およびエ
ポキシ樹脂)”、A.M.Paquin、Spring
er出版社、ベルリン、1958、第IV章に、およびL
ee、Neville、“Handbookof Ep
oxy Resins(エポキシ樹脂ハンドブッ
ク)”、1967、第2章に開示されている。更にこの
関係ではヨーロッパ特許出願公開第272,596号明
細書および同第286,933号明細書が引用される。
【0022】複数のエポキシ樹脂の混合物も使用でき
る。ポリオキシプロピレン−およびポリオキシエチレン
単位の総量を基準として20% までのモル割合でポリオ
キシエチレンを含有しているポリオキシアルキレンモノ
アミン類の内、エポキシド(A)を形成するために特に
有用であることが判っている化合物は、次の式で表され
るものである: Z−(O−CH2 −CH2 y −〔O−CH2 −CH
(CH3 )〕x −NH2 〔式中、Zは炭素原子数1〜5の炭化水素残基、特にメ
チル残基でありそしてxおよびyの数値は、アミンの分
子量が少なくとも900g /molとなる様に選択しそ
してxは少なくともyの5倍であり、その際にyは0で
もあり得る。〕 オキシプロピレン−および場合によってはオキシエチレ
ン基を持つ上記のモノアミン−ブロックコポリマーは、
例えばTexaco ChemicalCo.、In
c.によってJeffamine(R) Mシリーズの商標
で市販されている。ここでは、約2000g /molの
分子量および32:3のオキシプロピレン/オキシエチ
レン−比を持つJeffamine(R) M2005(オ
キシエチレン単位のモル割合8.6% )を特に挙げるこ
とができる。
【0023】場合によっては20mol% までのオキシ
エチレン単位を持ちそして約1000g /molの分子
量を持つポリオキシプロピレンモノアミンが特に有利で
ある。
【0024】場合によっては使用されるポリカルボン酸
A4)は長鎖のジカルボン酸が有利である。例えば一般
に1〜50、好ましくは2〜44の炭素原子を持つ脂肪
族残基を持っている脂肪族ジカルボン酸、例えばコハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン
酸、セバシン酸およびドデカン酸を挙げることができ
る。脂環式残基が一般に5〜12、好ましくは6〜8の
炭素原子を持つ適する脂環式カルボン酸には例えば種々
のシクロヘキサンジカルボン酸異性体、ヘキサヒドロフ
タル酸およびテトラヒドロフタル酸がある。
【0025】炭素原子数16〜22、好ましくは炭素原
子数18のモノ不飽和−またはポリ不飽和の天然または
合成の一塩基性脂肪酸から公知の方法、例えば熱的−ま
たは接触的重合によってまたは重合性化合物、例えばス
チレンまたはその類似物、シクロペンタジエン等の存在
下に共重合することによって製造される二量体脂肪酸を
用いるのが有利である。150〜230mg(KOH)
/gの酸価を有する二量体脂肪酸を用いるのが特に有利
である。
【0026】成分A4)はオキシアルキレン、好ましく
はオキシエチレン基を含有するジカルボン酸であっても
よくそして式 HOOC−CH2 −〔OR〕n −O−CH2 COOH 〔式中、Rは炭素原子数2〜5、好ましくは2の枝分か
れしたまたは直鎖状のアルキレン残基でありそしてnが
0または1〜300、好ましくは1〜50、特に好まし
くは1〜25の整数である。〕で表されるオキシアルキ
レン含有、好ましくはオキシエチレン基含有のジカルボ
ン酸もある。これらの化合物の例には以下のものがあ
る:3,6−ジオキサオクタン二酸、3,6,9−トリ
オキサウンデカン二酸、約400〜1000g /mo
l、好ましくは約600g /molの分子量を有するポ
リグリシジルエーテル−ジカルボン酸、またはこれらの
酸の混合物。
【0027】これらの化合物の製法は公知であり(例え
ばドイツ特許出願公開第2,936,123号明細
書)、例えばポリグリシジルエーテルを触媒の存在下に
酸化することによって実施する。
【0028】本発明のエポキシ化合物(成分A)はエポ
キシドA1)とポリアルキレンモノアミンA2)とを、
理論的に計算されたエポキシ当量が達成されるまで、即
ち、ポリオキシアルキレンモノアミンの全ての活性水素
原子が存在する過剰のエポキシ基と反応するまで、攪拌
下に且つ加熱下に反応させることによって製造される。
反応温度は一般に25〜200℃、好ましくは50〜1
50℃、特に好ましくは80〜130℃に維持する。温
度および用いるエポキシおよびアミンに依存して、反応
時間は一般に二三分〜数時間である。最も多くの場合、
アミンとエポキシドとを定量的に反応させるのに追加の
触媒は必要ない。
【0029】本発明のエポキシ化合物(A)の製造で
は、種々のエポキシド(A1)を混合物として使用しそ
してそれに直接的にポリオキシアルキレンモノアミン
(A2)および場合によっては(A3)と反応させるこ
とも可能である。しかしながらこれは、最初にエポキシ
ドIと過剰のポリオキシアルキレンモノアミン、例えば
1モルのエポキシ基当たり2モルの活性アミノ水素と反
応させそしてエポキシドIのエポキシ基が完全に反応し
た後に未だ使用可能な活性アミン水素原子を基準として
過剰の他のエポキシドIIを添加する様にして、種々のエ
ポキシドを用いて意図的に段階的に増大させることもで
きる。
【0030】ポリカルボン酸A4)を用いて実施するあ
らゆる変法は、通常にはエポキシドA1)をモノアミン
A2)およびA3)と反応させる前に酸成分A4)と反
応させて実施することができるが、原則としてエポキシ
ド(A1)−アミン(A2およびA3)−反応の後に実
施するすることも可能である。
【0031】ポリカルボン酸(A4)とエポキシ化合物
(A1)との反応またはA1)、A2)および場合によ
ってはA3)の付加反応は、触媒を用いずに高温のもと
で実施することができるが、非常に速やかに進行しそし
て、触媒を用いなる場合には、更に少ない残留酸価が得
られる。
【0032】成分A4)のカルボキシル基と成分A1)
のまたは成分A1)と成分A2)およびA3)との反応
生成物のエポキシ基との目標の反応を促進するために使
用することのできる触媒の例には以下のものがある:水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭
酸ナトリウム、クロム化合物、例えばCrCl3 、Cr
3 、クロム−アセチルアセトナート、イミダゾール
類、イミダゾーリン類、第四アンモニウムおよびホスホ
ニウム化合物、例えばベンジルトリメチルアンモニウム
−クロライド、テトラエチルアンモニウム−クロライ
ド、テトラメチルアンモニウム−クロライド、ベンジル
トリメチルアンモニウム−ヒドロキシド、ベンジルドデ
シルジメチルアンモニウム−クロライド、メチルトリフ
ェニルホスホニウム−沃化物、トリフェニル(2,5−
ジヒドロキシフェニル)ホスホニウム−ヒドロキシド、
エチルトリフェニルホスホニウム−アセテート、トリフ
ェニルエチルホスホニウム−臭化物および有機ホスフィ
ン、例えばトリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシ
ルホスフィン、トリブチルホスフィン、シクロヘキシル
オクチルホスフィン、更に芳香族アミン類、例えばN,
N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、
N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジエチル
−p−トルイジンおよびアミン類、例えばトリエチルア
ミン、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベ
ンジルジエチルアミン、トリエチレンジアミン、N−メ
チルモルホリン、N−メチルピペリジン、N−アルキル
アミン類、例えばn−ブチルアミンおよびアルカノール
アミン類、例えばジエタノールアミン、ジメチルエタノ
ールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパ
ノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジ(3−フ
ェノキシ−2−ヒドロキシプロピル)−アルキルアミン
類、例えばジ(3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピ
ル)−n−ブチルアミン等。
【0033】これらの触媒は一般にA1)〜A3)の合
計を基準として0.01〜5重量% 、好ましくは0.0
5〜2重量% の量で使用する。硬化剤(成分B)は、二
成分系では、1,2−エポキシドのための公知のあらゆ
るアミン系硬化剤を使用することができる。例えば以下
のものを挙げることができる:脂肪族アミン類、例えば
ポリアルキレンポリアミン、ジエチレントリアミンおよ
びトリエチレンテトラミン、トリメチルヘキサメチレン
ジアミン、2−メチルペンタンジアミン(Dytek
A)、オキシアルキレンポリアミン類、例えばポリオキ
シプロピレンジアミンおよびポリオキシプロピレントリ
アミンおよび1,13−ジアミノ−4,7,10−トリ
オキサトリデカン、脂環式アミン類、例えばイソホロン
ジアミン(3,5,5−トリメチル−3−アミノメチル
シクロヘキシルアミン)、4,4’−ジアミノジシクロ
ヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジア
ミノジシクロヘキシルメタン、N−シクロヘキシル−
1,3−プロパンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘ
キサン、ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、T
CD−ジアミン異性体(3(4)、8(9)−ビス(ア
ミノメチル)トリシクロ〔5.2.1.02.6 〕デカ
ン)、芳香脂肪族アミン類、例えばキシリレンジアミ
ン、芳香族アミン類、例えばフェニレンジアミン、4,
4’−ジアミノジフェニルメタン等、エポキシ化合物、
特にビスフェノールAおよびFのグリシジルエーテルと
過剰のアミンとの反応生成物である付加物硬化剤、一塩
基性カルボン酸および多塩基性カルボン酸とポリアミン
類との縮合反応によって得られるポリアミドオアミン硬
化剤、特に二量体脂肪酸とポリアルキレンポリアミンと
の縮合反応によって得られるもの、一価−または多価フ
ェノールとアルデヒド、特にホルムアルデヒドとの反応
によって得られるマンニッヒ塩基硬化剤、およびポリア
ミン類。
【0034】二成分系の特に有利な硬化剤には、マンニ
ッヒ塩基、例えばフェノール、ホルムアルデヒドおよび
m−キシリレンジアミンおよびまたN−アミノエチルピ
ペラジンおよびN−アミノエチルピペリジンとノニルフ
ェノールとの混合物を基礎とするマンニッヒ塩基であ
る。
【0035】作業者が例えば接着剤として系を使用する
直前に別々の成分を混合する必要がないので、一成分系
を使用するのがしばしば有利である。一成分系はエポキ
シ成分A)を潜在的硬化剤と混合することによって得ら
れる。かゝる混合物は一般に室温で数週間または数ケ月
の貯蔵安定性を有している。即ち、粘度が一定のままで
あるかまたはこの期間に渡って僅かし増加しない。しば
しば使用される潜在的硬化剤の一つにはジシアンジアミ
ドである。ジシアンジアミド自体は室温では硬化剤でな
い。高温で分解しそして反応性の遊離生成物によってエ
ポキシド系を硬化させる作用をする。柔軟な一成分エポ
キシ樹脂系は、場合によっては添加物(C)、例えばチ
キソトロープ剤と一緒に、柔軟なエポキシ樹脂成分
(A)中で成分(B)としての潜在的硬化剤の分散物、
例えばジシアンジアミドの分散物によって製造される。
【0036】硬化剤(B)は一般に、成分(A)を基礎
として0.01〜50重量% 、好ましくは1〜40重量
% の量で使用される。ジシアンジアミドでの硬化は、成
分(A)の重量を基準として一般に0.01〜20、好
ましくは0.5〜15重量% の量で使用して実施され
る。場合によっては、促進剤は成分(A)の重量を基準
として0.01〜10重量% 、好ましくは0.1〜7重
量% の量で添加することができる(添加物(C)、促進
剤)。
【0037】硬化剤(B)を組み入れおよび促進剤の組
入れは、樹脂/硬化剤−系の反応温度以下で時するべき
である。ここでは分散処理工程の間に反応混合物を冷却
することが必要となる。
【0038】二成分系のために特性のポリアミン硬化剤
を用いると、室温で成分(A)および(B)を硬化させ
ることが原則として可能である。しかしながらこれらの
比較的に低い温度は最適な性質の硬化した系をしばしば
もたらさない。潜在的硬化剤、例えばジシアンジアミド
を使用する一成分系にとっては、架橋反応を開始するあ
らゆる場合に高温を必要とする。本発明の組成物の硬化
温度は一般に5〜260℃、好ましくは120〜200
℃である。120〜200℃の温度での硬化温度は一般
に10〜200分である。
【0039】成分(A)および(B)の他に本発明の組
成物は他の慣用の添加物、例えば促進剤または硬化触
媒、他の硬化剤および追加的な硬化性樹脂またはエキス
テンダー樹脂および一般的な塗料用添加物、例えば顔
料、顔料ペースト、染料、酸化防止剤、均展剤または増
粘剤(チキソトロープ剤)、消泡剤および/または湿潤
剤、反応性希釈剤、フィラー、可塑剤、防炎剤およびこ
れらの類似物を含有し得る。これらの添加物は硬化性混
合物に、施工若干前の時点でまたは施工直前に添加する
ことができる。
【0040】使用する促進剤、特にアミン系硬化剤を用
いる二成分系によって硬化するために用いられる促進剤
は例えばフェノール類とアルキル基中炭素原子数1〜1
2のアルキルフェノール、クレゾール、種々のキシレノ
ール、ノニルフェノール、ポリフェノール類、例えばビ
スフェノールAおよびF、OH基基含有芳香族カルボン
酸、例えばサリチル酸、安息香酸、p−ヒドロキシ安息
香酸および第三アミン類、例えばベンジルジメチルアミ
ン、1,3,5−トリス(ジメチルアミノ)フェノール
およびこれらの類似物があり得る。
【0041】潜在的硬化剤、例えばジシアンジアミドを
用いることが、一成分系で硬化を促進するのにしばしば
必要とされる。挙げられる適する促進剤の例には以下の
ものがある:第三アミン類、例えばベンジルジメチルア
ミン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン
(Dabco)、N,N−ジメチルエタノールアミン、
2,4−ジメチルピリジン、4−ジメチルアミノピリジ
ン、置換された尿素、BF3 −アミン錯塩、第四アンモ
ニア化合物、例えばベンジルトリメチルアンモニアクロ
ライド、テトラメチルアンモニアクロライド、テトラエ
チルアンモニアクロライド、ベンジルドデシルジエチル
アンモニアクロライドおよび、特にイミダゾーリンおよ
びイミダゾールがある。
【0042】詳細には適するイミダゾーリン類には例え
ば以下の化合物がある:2−メチルイミダゾーリン、2
−エチル−4−メチルイミダゾーリン、2−フェニルイ
ミダゾーリン、2−ウンデシルイミダゾーリン、2−ヘ
プタデシルイミダゾーリン、2−エチルイミダゾーリ
ン、2−イソプロピルイミダゾーリン、2,4−ジメチ
ルイミダゾーリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾ
ーリン、2−ベンジルイミダゾーリン、2−(o−トリ
ル)イミダゾーリン、2−(p−トリル)イミダゾーリ
ン、テトラメチレンビスイミダゾーリン、1,1,3−
トリメチル−1,4−テトラメチレンビスイミダゾーリ
ン、1,3,3−トリメチル−1,4−テトラメチレン
−ビシイミダゾーリン、1,1,3−トリメチル−1,
4−テトラメチレンビス−4−メチルイミダゾーリン、
1,2−フェニレンビスイミダゾーリン、1,3−フェ
ニレンビスイミダゾーリン、1,4−フェニレンビスイ
ミダゾーリン、1,4−フェニレンビス−4−メチルイ
ミダゾーリン。イミダゾーリン類の任意のあらゆる混合
物も使用することができる。
【0043】適するイミダゾールにはイミダゾール自
体、1−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾー
ル、4−メチルイミダゾール、5−メチルイミダゾー
ル、1−エチルイミダゾール、2−エチルイミダゾー
ル、1−プロピルイミダゾール、2−プロピルイミダゾ
ール、2−イソプロピルイミダゾール、1−ブチルイミ
ダゾール、2−オクチルイミダゾール、2−ウンデシル
イミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−シ
クロヘキシルイミダゾール、1−フェニルイミダゾー
ル、2−フェニルイミダゾール、2,4−ジメチルイミ
ダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、4,5−ジ
メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾ
ール、1−エチル−2−メチルイミダゾール、1−メチ
ル−2−イソプロピルイミダゾール、4−ブチル−5−
エチルイミダゾール、2−シクロヘキシル−4−メチル
イミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾー
ル、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、4,5−
ジフェニルイミダゾール、2−エチル−4−フェニルイ
ミダゾール、2,4,5−トリメチルイミダゾール、
2,4,5−トリシクロヘキシルイミダゾール、1,
2,4,5−テトラメチルイミダゾールおよびベンズイ
ミダゾールおよびそれらの誘導体がある。イミダゾール
の所望のあらゆる混合物も使用することができる。
【0044】使用可能な均展剤には例えばアセタール、
例えばポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、
ポリビニルブチラール、ポリビニルアセトブチラール
等、ポリエチレンおよびポリプロピレングリコール、シ
リコーン樹脂、亜鉛石鹸の混合物、脂肪酸と芳香族カル
ボン酸との混合物、ポリアクリレートを基礎とする特別
の市販製品がある。均展剤は成分A)を基準として0.
1〜4重量%、好ましくは0.2〜2.0重量% の量で
成分A)に添加してもよい。
【0045】結合剤および疎水性化剤としては中でもシ
ランが使用できる。これらは無機系基体とも有機ポリマ
ー(接着剤、塗料またはこれらの類似物)とも反応して
強い結合を造る。改善された接合物は特に湿気に曝され
た後でも、機械的性質が改善されている。適する生成物
は、例えばDynasylan(R) という商標で、製造
元:Huels AGからまたはDegyssa AG
によって販売されている。
【0046】染料および顔料は無機または有機であって
もよい。挙げることのできる例には二酸化チタン、酸化
亜鉛、カーボンブラック、伝導性ブラック、例えばPr
intex(R) XE2(製造元:Degussa A
G)がある。有機染料および顔料は、硬化温度で安定し
ておりそして色合に許容できない陰りをもたらすことの
ない様に選択するべきである。
【0047】適するフィラーには例えば石英粉砕物、珪
酸塩、チョーク、石膏、カオリン、マイカ、重晶石、有
機系フィラー、例えばポリアミド粉末等がある。使用可
能なチクロトロープ剤および増粘剤には、例えばAer
osil(R) (微細粉末の二酸化珪素、例えばDegu
ssa社の品質150、200、R202、R805)
ベントナイト−タイプ(例えばGraceのSylod
ex(R) )およびベントナイト(NL−Chemica
lsの商標)がある。
【0048】添加物およびフィラーの混入は、一般に例
えばディソルバーおよび配合機の如き強力混合機を用い
て実施する。ここでも、本発明の調製された樹脂/硬化
剤−系を冷却することによって各成分の時期尚早の反応
を回避する必要がある。
【0049】本発明のエポキシ樹脂組成物は、非常に色
々な材料、例えば金属、軽金属、および非金属材料、例
えばセラミックス、ガラス、皮革、ゴム、木材、板紙、
プラスチック、複合材料等がある。これらの材料は他の
物質または同じ物質に接合させることができる。本発明
の組成物は自動車工業において構造用接着剤としてと適
している。基体への塗布は公知の方法、例えば塗装、ロ
ール塗装および適する機械から接着剤を押出成形された
ビーズとして付着させることによって実施する。
【0050】
【実施例】Ia) 本発明のエポキシ成分の製造(成分A) 攪拌機、温度計および冷却機を備えた四つ口フラスコ中
で、エポキシ樹脂(A1)を窒素雰囲気でA2の規定に
従って所望の量のポリオキシプロピレンモノアミンと8
0〜120℃で、エポキシ当量がほゞ理論値に達しそし
て一定なままになるまで、加熱する。30〜60分の後
にエポキシ化合物をフラスコから除く。
【0051】例1(実施例) 攪拌機、温度計および冷却機を備えた四つ口フラスコ中
で、平均x=16のプロピレンオキサイド単位および約
1000g /molの分子量を有する150重量部のポ
リオキシプロピレンモノアミン(Texaco Che
mical CompanyのJeffamin
(R) )を、窒素雰囲気でビスフェノールAを基礎とし
そして183のエポキシ当量(EV)を有する350重
量部の液状エポキシ樹脂に添加する。次いでこの混合物
を90℃に加熱しそして、EVが一定のままになるまで
(約6時間)この温度に維持する。反応生成物を冷却し
そしてフラスコを空にする。エポキシ樹脂は次の性質を
有している: エポキシ当量 301 アミン価 17.8mg(KOH)/
g 25℃での粘度 12030mPa.sIb )カルボン酸で変性した本発明のエポキシ化合物
(成分A)の製造 攪拌機、温度計および冷却機を備えた四つ口フラスコ中
で、エポキシ基樹脂(A1)を窒素雰囲気で所望の量の
ジカルボン酸と一緒に100〜160℃に加熱しそして
適当な触媒、例えば0.1% (全重量を基準とする)の
トリエタノールアミンを添加する。約0.5〜6時間の
後に酸価は0.1mg(KOH)/gである。このエポ
キシ化合物を、例Ia)に記載した様に、更に所望の量
のポリオキシプロピレンモノアミンと反応させる。
【0052】II.一成分系接着剤の製造 エポキシ樹脂成分(A)を約60℃に加熱しそしてジシ
アンジアミド硬化剤を、ディソルバーを用いて約100
00回転/分で樹脂中に15分の間に分散させる。次い
でAerosilを少しずつ添加しそして成分(A)の
粘度に依存して本発明の混合物を、ディソルバーを用い
て250〜4000回転/分で均一化する。
【0053】 例2 例1に従うエポキシ樹脂 100重量部 Dyhard(R) 100 10重量部 (SKW Trostbergのジシアンジアミド) Aerosil(R) 200(Degussa AG) 4重量部III .試験方法 III .1. 引張剪断強さを測定するための試験体の製造 試験体を、DIN 53,281、第2部に従って0.
75mmの厚さを有する鋼鉄製薄板(品質ST 140
5)から製造する。この鋼鉄製薄板帯状物は、脱グリー
ス処理をしてなく、400mm2 の重なり面にて接合さ
れている。ポリテトラフルオロエチレン−フィルムのス
ペーサーを用いて、0.2mmの規定の接着層を得る。
この接着剤を180℃で60分硬化させる。試験体を冷
却した後に、側にはみ出した接着剤を切除する。
【0054】III .2.引張剪断強さの測定 III .1.に従って製造された試験体の引張剪断強さ
を、DIN 51,221、第2部に従うZwickの
引張試験機で5回の試験値の平均としてDIN 53,
283に従って測定する。
【0055】 DIN53,283に従う引張剪断強さ(N/mm2 ) 14.5 DIN53,282に従う耐剥離性(N/mm2 ) 3.1 500時間の塩水噴霧試験(DIN50021)後の 残留強度(%) 84III .3. 塩水噴霧試験のための試験体の製造 脱グリース処理していないIII .1.に従って製造され
た試験体に、二成分エポキシ樹脂プライマーを二度下塗
りする。この操作では、オーバーラップした領域を含め
た全部の面積を塗布する。各処理の後に、塗膜を乾燥し
そして120℃で10分硬化させる。
【0056】III .4.塩水噴霧試験 III .3.に従って製造された試験用シート状物をDI
N 50,021に従う塩水噴霧試験機中に例えば50
0時間、貯蔵する。この試験体を次に室温で3時間乾燥
しそして引張剪断強さをDIN 50,222、第2部
に従う引張試験でDIN 53,283に従って測定す
る。
【0057】 III .5.耐剥離性を測定するための試験体の製造 試験体をDIN53,281、第2部に従って0.5m
mの厚さを有する鋼鉄製薄板(品質ST 1203)か
ら製造する。この鋼鉄製薄板帯状物をアセトンで脱グリ
ース処理しそして万力を用いて90°の角度で折り曲げ
る。塗膜延伸装置を用いて、II.に従って製造された
0.1mmの接着剤層をシャンク(shank)の外側
面に塗布する。接着剤がこうして塗布された金属製薄板
帯状物を、接着剤の塗布されていない別の金属製薄板帯
状物と貼り合わせて、接合部が対照的でありそして18
5×30mmの接合面積を有するT型の試験体を形成す
る。この試験体を180°で60分、硬化させる。冷却
した後に側にはみ出した接着剤を切除する。
【0058】III .6.耐剥離性の測定 III .5.に従って製造された試験体の耐剥離性を、D
IN 51,221、第3部に従うZwickの引張試
験機での5回の試験値の平均としてDIN53,283
に従って測定する。
【0059】IV. 結論 本発明のエポキシ樹脂接着剤組成物は上記の試験による
と非常に大きな残留強度を有している。この値は、従来
技術の相応するエポキシ樹脂接着剤組成物のそれの数倍
である。従って、本発明のエポキシ樹脂接着剤系の高い
腐食保護作用が実証される。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)少なくとも2つの1,2−エポキシ
    基を有し且つ (A1)1分子当たり少なくとも2つの1,2−エポキ
    シ基を持つ化合物 (A2)900g /molよりも大きい分子量(数平
    均)を有し且つ場合によってはオキシプロピレン−およ
    びオキシエチレン単位の総量を基準として20% までの
    モル割合でオキシエチレンを含有しているポリオキシア
    ルキレンモノアミン類 (A3)場合によってはポリカルボン酸 より成る反応生成物である化合物、 (B)硬化剤および (C)場合によっては慣用の添加剤 より成る弾性的に硬化したエポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 化合物(A1)が150〜250g /m
    olのエポキシ当量を有する請求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 ポリオキシアルキレンモノアミン(A
    2)が一般式 CH3 −(O−CH2 −CH2 y −〔O−CH2 −C
    H(CH3 )〕x −NH2 〔式中、xはyの5倍である。〕で表される請求項1に
    記載の組成物。
  4. 【請求項4】 成分(A2)が900〜5000g /m
    ol、好ましくは900〜2500g /mol、特に好
    ましくは900〜1200g /molの分子量を有す
    る、請求項1に記載の組成物。
  5. 【請求項5】 成分(A3)が150〜230mg(K
    OH)/gの酸価を有する二量体脂肪酸である請求項1
    に記載の組成物。
  6. 【請求項6】 成分(A3)が式 HOOC−CH2 −〔OR1 n −O−CH2 −COOH (1) 〔式中、R1 は炭素原子数2〜5のアルキレン残基であ
    りそしてnは0または1〜300の整数である。〕で表
    されるジカルボン酸である請求項1に記載の組成物。
  7. 【請求項7】 式(1)中のR1 がエチレン残基であり
    そしてnが1〜50である請求項6に記載の組成物。
  8. 【請求項8】 成分(A3)がポリグリコール酸600
    である請求項6または7に記載の組成物。
  9. 【請求項9】 成分(A1)の重量を基準として20〜
    80重量% の成分(A2)および場合によっては0.1
    〜30重量% の成分(A3)を用いる請求項1に記載の
    組成物。
  10. 【請求項10】 硬化剤が潜在的硬化剤である請求項1
    に記載の組成物。
  11. 【請求項11】 硬化剤がジシアンジアミドである請求
    項1に記載の組成物。
  12. 【請求項12】 硬化剤がN−アミノエチルピペラジン
    である請求項1に記載の組成物。
  13. 【請求項13】 硬化剤がN−アミノエチルピペラジン
    とノニルフェノールとの混合物である請求項1に記載の
    組成物。
  14. 【請求項14】 促進剤を補足的に含有する請求項1に
    記載の組成物。
  15. 【請求項15】 請求項1に記載の組成物を含有する接
    着剤、特に一成分系接着剤。
  16. 【請求項16】 請求項1に記載の組成物を含有する自
    動車工業用の構造用接着剤。
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