KR20020089439A - 내충격성 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디카르복실산의 고리형 카르복실산 무수물, 트리카르복실산 무수물 또는 테트라카르복실산 무수물 및 2 작용성 폴리아민, 특히 폴리옥시알킬렌 아민으로 구성된 축합 생성물에 관한 것이다. 본 발명의 축합 생성물은 에폭시 수지 조성물용 구성 성분으로서 적합하다. 트리카르복실산 무수물 또는 테트라카르복실산 무수물에 기재하는 축합 생성물은 1 분자당 평균 1 초과의 이미드기 및 카르복실기를 갖는 것을 특징으로 한다. 임의로, 3 작용성 또는 다작용성 폴리올 및/또는 3 작용성 또는 다작용성 아미노 말단 중합체 및 고리형 카르복실산 무수물로 구성된 축합 생성물을 조성물에 함유시킬 수 있고, 이에 의해 후자 반응 생성물은, 평균, 1 분자당 1 초과의 카르복실기를 함유한다. 상기 조성물은 부가적으로 평범한 고무 개질 에폭시 수지 및 액체 및/또는 고체 폴리에폭시 수지 및 평범한 경화제 및 촉진제 그리고, 임의로, 충전제 및 형태 보조제를 함유한다. 상기 형태의 조성물은 차량 제조 및 전자학 분야에서 내충격성, 내충격 내박리성 및 내박리성 접착제로서 특히 양호하게 적합하다. 특히 초저온에서, 상기 접착제는 부식 및 결합의 노후에 대해 매우 양호한 내성을 갖는 매우 양호한 내충격 내박리성을 갖는다.

Description

내충격성 에폭시 수지 조성물{IMPACT-RESISTANT EPOXY RESIN COMPOSITIONS}
본 발명은, 수지 성분을 위해 열적으로 활성가능한 잠재 경화제, 및 임의로 촉진제, 충전제, 틱소트로픽(thixotropic) 보조제 및 추가로 종래 첨가제와 함께, 하나 이상의 유리 전이 온도 -30 ℃ 이하의 임의 공중합체 및 카르복시 말단 폴리아미드 또는 폴리이미드의 혼합물, 상기 성분들과 에폭시 수지 및/또는 유리 전이 온도가 낮은 공중합체 상의 에폭시 수지의 부가물 및/또는 폴리아미드 또는 폴리이미드의 혼합물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 조성물의 제조 방법 및 반응성 접착제로서 이의 용도에 관한 것이다.
반응성의, 열용융 에폭시 기재 접착제는 공지되어 있다. 기계 및 차량 또는 장치 건조, 특히 항공기 건조, 철도 차량 건조 또는 동력 차량 건조 분야에서, 각종 금속성 성분 및/또는 복합 재료의 조립품이 점진적으로 접착제와 접합되고 있다. 에폭시 접착제는 높은 수준의 강도를 필요로 하는 구조 본드, 특히 열경화성 단일 성분 접착제로서 널리 사용되고 있으며, 이는 종종 또한 열용융 접착제로서 배합된다. 반응성 열용융 접착제는 실온에서 고체이고 약 80 ℃ 이상 내지 90 ℃ 온도에서 연화되고 열가소성 재료처럼 거동하는 접착제이다. 상기 열용융 접착제에 존재하는 잠재 경화제를 열적으로 활성화시켜, 비가역적으로 경화시켜 열경화성 재료를 수득하는 것은 단지 약 100 ℃ 의 고온에서이다. 예를들어 차량 건조 산업에서 구성 요소들을 접합시키기 위해, 접착제를 초기에 하나 이상의 기판 표면에 고온 적용시키고 그 다음 결합되는 구성 요소들을 접합시킨다. 냉각시, 그 다음 접착제는 고체화되고, 상기 물리적 고체화에 의해, 조작에 대해 충분히 강력한 본드, 즉 임시 본드를 만들어 낸다. 상기 방식으로 결합되는 성분을 각종 헹굼, 포스페이팅 및 딥코팅 중탕에서 추가로 가공시키고 접착제를 상대적 고온에서 계속해서 경화시킬 뿐이다.
종래 접착제 및 에폭시 수지 기재 열용융 접착제는 경화된 상태에서 단단하고 깨지기 쉽다. 수득된 접착제 본드는 실제로 통상 매우 높은 인장 전단 강도를 나타내지만, 박리, 충격 또는 충격/박리 응력에 노출시, 특히 저온에서, 쪼개져서, 상기 형태의 응력이 쉽사리 접착제 접합을 못하게 한다. 따라서 에폭시 수지의 깨짐을 상당히 감소시키는 방식으로 탄력적 첨가제를 이용하여 에폭시 수지를 개질시키기 위해 이미 다양하게 제안하여 왔다. 한 가지 통상 방법은 에폭시 수지 상의 임의 고무 부가물의 용도에 기재하고, 고무 부가물은 에폭시 수지 매트릭스에 이질성분산상으로서 혼입되어, 에폭시드가 더욱 내충격성이 되고, 상기 에폭시 수지 조성물은 "강인한" 것으로 기재된다. 상기 형태의 에폭시 수지의 한 가지 개질은 카르복실 말단기를 갖는 폴리부타디엔-코-아크릴로니트릴 공중합체와 에폭시 수지를 반응시키는 것을 포함한다. 그 다음 상기 고무/에폭시 부가물을 하나 이상의 상이한 에폭시 수지에 분산시킨다. 상기 방법으로, 에폭시 수지와 카르복실기를 함유하는 부타디엔/아크릴로니트릴 고무의 반응을, 부가물의 경화 동안 예비숙성되지 않는 방식으로 조절시켜야 한다. 비록 상기 방식으로 개질된에폭시 수지 조성물이 비(非)개질된 에폭시 수지와 비교하여 이의 충격 강도에 대해 명백한 향상을 조성하여도, 박리 또는 충격/박리 응력에 대하여 노출시 이의 성능은 여전히 불충분하다.
EP-A-0 343 676 에는 2 종 이상의 에폭시 수지, 페놀성 수지 및 폴리우레탄/에폭시 부가물의 혼합물로 구성되는 열용융 접착제 조성물이 개시되어 있다. 폴리우레탄/에폭시 부가물은 1차 및 2차 OH 기를 갖는 2 종 이상의 폴리알킬렌 글리콜 단독중합체 및 공중합체, 디이소시아네이트 및 하나 이상의 에폭시 수지의 반응 생성물로 이루어진다. 다양한 상용성 1 성분 열용융 접착제 조성물과 비교하여, 상기 열용융 접착제 조성물은 전단 강도, 박리 강도 및 충격 강도에 대해 향상되는 것이 언급되지만, 저온에서 경화된 접착제 접합의 성질에 대한 언급은 없다.
US-A-5 290 857 에는 분말성 코어/쉘 중합체 및 에폭시 수지용 열 활성가능한 경화제와 함께 에폭시 수지를 함유하는 에폭시 수지 접착제 조성물이 개시되어 있다. 분말성 코어/쉘 중합체는 유리 전이 온도가 -30 ℃ 이하인 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체를 함유하는 코어 및 가교성 단량체 단위체를 함유하고 유리 전이 온도가 70 ℃ 이상인 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 함유하는 쉘로 이루어지고, 여기에서, 코어 대 쉘의 중량비는 10 : 1 내지 1 : 4 이다. 상기 조성물이 우수한 접착제 특성, 예컨대 충격 강도, 인장 전단 강도 및 T-박리 강도를 갖고, 더욱이, 양호한 부분 겔화성을 갖는다. 상기 접착제를 이용하여 제조된 접착제 본드의 저온 특징의 상세한 설명은 언급되지 않는다.
US-A-5 686 509 에는 유사하게 1가 또는 2가 금속 양이온을 이용하여 이온가교되는 분말성 공중합체 입자로 이루어진 에폭시 수지용 접착 촉진 조성물이 기재되어 있다. 상기 경우, 코어/쉘 중합체의 코어는 디엔 단량체 및 임의로 가교성 단량체 단위체로 구성되고 -30 ℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는다. 쉘 중합체는 70 ℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖고 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체 단위체 및 유리 라디칼 중합가능한 불포화 카르복실산 단위체로 구성된다. 접착제 조성물이, 에폭시 수지 100 중량부 당, 접착 촉진 공중합체 분말 15 내지 60 중량부 및 열 활성가능한 경화제 3 내지 30 중량부를 포함하도록 한다. 상기 조성물은 자동차 부품용 구조적 접착제로서 사용하도록 권장된다. 상기 접착제를 이용하여 제조된 접착제 본드의 저온 특징의 상세한 설명은 언급되지 않는다.
EP-A-0 308 664 에는, 에폭시 수지에 가용성이거나 분산성이고 말단 이소시아네이트기를 갖는 탄성중합체성 예비중합체와 폴리페놀 또는 아미노페놀의 반응 생성물과 함께, 카르복실기를 함유하고 부타디엔/아크릴로니트릴에 기재하는 공중합체 또는 유사 부타디엔 공중합체의 에폭시 부가물을, 상기 부가물과 에폭시 수지의 후속 반응과 함께, 함유하는 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 더욱이, 상기 조성물은 하나 이상의 에폭시 수지를 함유할 수 있다. 아미노 작용성 경화제, 폴리아미노아미드, 폴리페놀, 폴리카르복실산 및 이의 무수물 또는 촉매적 경화제 그리고 임의로 촉진제를 또한 상기 조성물의 경화용으로 제안된다. 상기 조성물이, 이의 특정 조성에 따라, 향상된 강도, 향상된 유리 전이 온도, 향상된 박리 강도, 향상된 충격 강도 또는 향상된 균열 전파 내성을 가질 수 있는 접착제로서 적합하다는 것이 언급되어 있다.
EP-A-0 353 190 에는 유사하게 히드록실-, 메르캅토- 또는 아미노 말단 폴리알킬렌 글리콜과 페놀카르복실산의 반응 생성물과 함께 에폭시 수지와 카르복실화 부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체의 부가물을 에폭시 수지 조성물을 페놀성기와 에폭시 수지의 후속 반응과 함께 함유하는 에폭시 수지 조성물이 기재되어 있다. EP-A-0 353 190 에는 상기 조성물이 접착제, 접착 필름, 패치, 밀봉 조성물, 코팅물 또는 매트릭스 수지 제조용으로 적합하다.
EP-A-338985 에는 부타디엔에 기재하는 액체 공중합체, 극성 에틸렌계 불포화 공단량체 및 임의로 추가 에틸렌계 불포화 공단량체 및 또한 디히드록시- 또는 디아미노 말단 폴리알킬렌 글리콜과 디이소시아네이트의 반응 생성물을, 모노페놀, 메르캅토알콜 또는 지방족 락탐과 함께, 함유하는 개질된 에폭시 수지가 기재되어 있다. 상기 문헌의 교시에 따라, 상기 조성물을 에폭시 수지를 탄력성이도록 하는데 사용할 수 있다. 상기 언급된 구성성분 이외에, 조성물은 또한 에폭시 수지 및 경화제 또는 촉진제를 함유하도록 한다. 상기 혼합물은 접착제, 접착 필름, 패치, 매트릭스 수지, 코팅물 또는 밀봉 조성물로서 사용하도록 한다.
EP-A-366157 에는 폴리알킬렌 글리콜 기재 폴리에스테르 및 상대적 저온에서 활성인 경화제를 함유하는 에폭시 수지가 기재되어 있다. 상기 조성물은, 에폭시기를 함유하는 화합물을 위해 방향족 히드록시카르복실산을 갖는 지방족 또는 시클로지방족 디올과 상대적 고온에서 활성인 경화제의 반응 생성물과 함께, 1 분자당 하나 이상의 1,2-에폭시기를 갖는 하나 이상의 화합물을 함유한다. 경화된에폭시 수지 혼합물이 매우 양호한 저온 탄력성 및 내부식성을 갖도록 한다고 설명하고 있다. 저온에서, 특히 충격 응력에 노출시 향상된 박리 강도를 갖는 접착제로서 이의 적합성에 대한 지적이 없다.
EP-A-272222 에는 폴리알킬렌 글리콜 기재 폴리에스테르를 함유하는 에폭시 수지가 개시되어 있다. 상기 폴리에스테르는 지방족, 시클로지방족 또는 방향족 카르복실산 및/또는 방향족 히드록시카르복실산 및 지방족 또는 시클로지방족 디올로부터 유도되고, 여기에서 카르복실산 유도체의 70 중량% 이상을 이량체 및/또는 삼량체 지방산으로부터 유도시킨다. 에폭시 수지 조성물이 강철과 알루미늄 기판의 결합용 열경화성 접착제를 제공하는데 적합하다고 언급되고 있다. 경화된 에폭시 수지 혼합물은 확실히 양호한 저온 유연성 및 내부식성을 갖는다.
EP-A-307666 에는 실질적으로 유리 형태의 이소시아네이트기이고 1 분자당 2 개 이상의 유리 페놀성 히드록실기를 갖고 폴리이소시아네이트 및 예비중합체성 폴리히드록실 또는 폴리술프히드릴 화합물의 부가물이거나 예비중합체성 폴리에테르아민으로부터 유도된 폴리이소시아네이트 예비중합체를 반응시킴으로써 수득가능한 수(水) 불용성 화합물을 개시한다. 상기 폴리이소시아네이트 예비중합체를 2 개 또는 3 개의 페놀성 히드록실기를 갖는 하나 이상의 페놀 혹은 1 개 또는 2 개의 페놀성 히드록실기를 갖는 아미노페놀과 반응시킨다. 그 다음 접착제로서 사용가능하도록 상기 화합물을 에폭시 수지 및 열적으로 활성가능한 경화제와 조합시킨다. 상기 문헌은 저온 거동, 특히 충격 응력에 노출시에 대한 언급이 없다.
EP-A-381625 에는, 폴리프로필렌 글리콜 또는 폴리부틸렌 글리콜 단위체를 포함하는 반복 연성 단편 및 25 ℃ 이상의 연화점을 갖는 선택된 경성 단편으로 실질적으로 이루어진 단편화된 공중합체와 함께, 에폭시 수지, 상승 온도에서 활성인 경화제, 부타디엔에 기재하는 액체 공중합체, 아크릴로니트릴 및 임의로 추가 에틸렌계 불포화 공단량체를 함유하는 경화성 조성물이 기재되어 있다. 상기 문헌의 교시에 따라, 단편화된 공중합체를 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 아미노 말단 폴리에테르 디올에 기재하는 폴리에테르 디올 및 탄소수 4 내지 12 의 포화 지방족 디카르복실산 또는 탄소수 8 내지 12 의 방향족 디카르복실산으로부터 합성시킬 수 있고 또한 이의 경성 단편에서 단쇄 디올 또는 디아민을 함유할 수 있다. 상기 문헌의 교시에 따라, 상기 조성물은 접착제, 특히 열용융 접착제 및 매트릭스 수지 또는 표면 코팅 조성물로서 적합하다. 강도값, 특히 저온에서 충격 응력에 노출시 박리 강도는 개시되지 않는다.
EP-A-0 354 498 및 EP-A-0 591 307 에 있어서, 반응성 열용융 접착제 조성물을 수지 성분, 하나 이상의 열적으로 활성가능한 수지 성분용 잠재 경화제를 임의로 촉진제, 충전제, 틱소트로픽제와 함께 그리고 추가로 종래 첨가제로부터 제조할 수 있고, 여기에서 수지 성분은 실온에서 고체인 에폭시 수지 및 실온에서 액체인 에폭시 수지와 아미노 말단기를 갖는 하나 이상의 선형 또는 분지형 폴리옥시프로필렌을 반응시킴으로써 수득가능하다. 아미노 말단 폴리옥시프로필렌에 대해, 아미노기에 대해 과량의 에폭시기를 확보하는 양으로 에폭시 수지를 여기에서 사용해야 한다. 상기 접착제 조성물은 이미 저온에서조차 유지되는 T-박리 시험에서 향상된 내박리성을 나타낸다.
아직 공개되지 않은 DE-A-19845607.7 에는 카르복실산 2무수물, 디- 또는 폴리아민, 특히 폴리옥시알킬렌아미드 및 폴리페놀 또는 아미노페놀의 축합 생성물 및 에폭시 수지 조성물용 빌더 성분으로서 이의 적합성이 기재되어 있다. 상기 형태의 조성물은 고무 개질 에폭시 수지를, 액체 및/또는 고체 폴리에폭시드와, 종래 잠재 경화제 및 촉진제 및 임의로 충전제와 함께 함유한다. 이들은 자동차 건조에서 내충격성, 내충격성/내박리성 및 내박리성 접착제로서 적합하다. 비록 상기 접착제 조성물 전체가 이미 저온에서조차 매우 양호한 범위의 특성을 가져도, 상기 적용을 위해 신규하고 향상된 접착제 조성물에 대한 요건이 여전히 남아 있다.
본 발명의 목적은, 실온에서 뿐만 아니라 특히 0 ℃ 미만의 저온에서 적합한 탄력성, 증가된 박리 강도를 나타내는 상기 형태의 반응성 접착제를 추가로 향상시키는 것이다. 특히, 박리 강도는 충격 응력에 노출시 저온에서 가능한 한 높아서, 구조적으로 결합된 성분들이 사고(충돌 거동)의 경우에조차 자동차 건조에 현대식 안전 요건을 충족시킬 수 있다. 상기 향상안은 상승 온도에서 박리 강도 또는 인장 전단 강도의 손상 없이 달성할 수 있다. 더욱이, 반응성 접착제는 적용 직후 및 최종 경화 전에 적당한 내세척성을 가져야 한다. 상기 목적을 위해, 접착제 조성물을 열용융 접착제로서, 고점성 고온 가공 접착제로서 배합시킬 수 있어야 한다. 또다른 가능성은 "잔해 오븐"에서 열적 예비 반응 또는 접합되는 부품의 유도 가열에 의해 겔화될 수 있는 접착제로서 배합시키는 것이다.
청구범위에서 언급되는 용액에 의해 본 발명에 따라 상기 목적을 달성한다. 상기 용액은 기본적으로 하기 구성성분을 함유하는 조성물을 제공하는 것을 포함한다:
(A) 1 분자당 평균 1 초과의 에폭시기를 갖는 하나 이상의 에폭시 수지;
(B) 유리 전이 온도가 -30 ℃ 이하이고 에폭시 반응성 기를 갖는 공중합체 또는 상기 공중합체와 (A) 에 따른 화학양론적 과량의 에폭시 수지의 반응 생성물;
(C) 상승 온도에서 활성가능한, 성분 (A) 용 잠재 경화제; 및
(D) 2작용성 아미노 말단 중합체와 1 분자당 평균 1 초과의 이미드기 및 카르복실기를 갖는 트리- 또는 테트라카르복실산 무수물로부터 수득가능한 반응 생성물; 또는
(E) 1 분자당 평균 1 초과의 카르복실기를 함유하는, 3 작용성 또는 다작용성 폴리올 또는 3 작용성 또는 다작용성 아미노 말단 중합체와 고리형 카르복실산 무수물로부터 수득가능한 반응 생성물, 또는
(F) (D) 및 (E) 에 따른 반응 생성물의 혼합물.
성분 (D) 및/또는 (E) 를 바람직하게는 분리 반응에서 산 무수물 및 아미노 말단 또는 히드록시 말단 중합체로부터 제조한다. 그 다음 상기 반응 생성물을 화학양론적 초과량의 에폭시 수지 (A) 와 반응시킬 수 있거나 상기 에폭시 수지와 간단히 혼합시킬 수 있고, 그 다음 여기에서 열적으로 활성가능한 경화제 및/또는 추가 첨가제를 혼합시킬 수 있다.
빌더 성분 (B) 의 공중합체의 예는 카르복실기 및 추가 극성 에틸렌계 불포화 공단량체를 갖는 1,3-디엔 중합체이다. 부타디엔, 이소프렌 또는 클로로프렌을 본원에서 디엔으로서 사용할 수 있고, 부타디엔이 바람직하다. 극성 에틸렌계 불포화 공단량체의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 또는 메타크릴산의 저급 알킬 에스테르, 예를 들어, 이의 메틸 또는 에틸 에스테르, 아크릴산 또는 메타크릴산의 아미드, 푸마르산, 이타콘산, 말레산 또는 이의 저급 알킬 에스테르 또는 반(半)에스테르, 또는 말레산 무수물 또는 이타콘산 무수물, 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트 또는 특히 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴이다. 특히 바람직한 공중합체 (A) 는 카르복시 말단 부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체 (CTBN)이고, 이것은 B.F. Goodrich 사에 의해 상표명 Hycar 으로 액체 형태로 입수가능하다. 이들은 분자량이 2000 내지 5000 이고 아크릴로니트릴 함량이 10 내지 30 % 이다. 특정 예는 Hycar CTBN 1300 ×8, 1300 ×13 또는 1300 ×15 이다.
US-A-5 290 857 또는 US-A-5 686 509 로부터 공지된 코어/쉘 중합체를 또한 빌더 성분 (B) 로서 사용할 수 있다. 상기 경우, 코어 단량체는 유리 전이 온도가 -30 ℃ 이하이어야 하고; 상기 단량체를 상기 언급된 디엔 단량체 또는 적합한 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체로 이루어진 군으로부터 선택할 수 있고, 코어 중합체는 임의로 소량의 가교성 공단량체 단위체를 함유할 수 있다. 쉘은 유리 전이 온도가 60 ℃ 이상인 공중합체로부터 구성된다. 쉘은 바람직하게는, 극성 단량체, 예컨대 (메트)아크릴로니트릴, (메트)아크릴아미드, 스티렌 또는 유리 라디칼계 중합가능한 불포화 카르복실산 또는 카르복실산 무수물과 함께, 저급 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체 단위체(메틸 또는 에틸 에스테르)로부터 제조된다.
빌더 성분 (B) 에 대한 또다른 가능성은 덴드리머(dendrimer)를 사용하는 것이고, 이는 또한 덴드리틱(dendritic) 중합체, 캐스케이드 중합체 또는 "스타버스트(starburst)" 중합체로서 공지되어 있다. 공지된 바와 같이, 이들은 각각의 단량체를 이미 연결시킴으로써 단계별 방식으로 구성되어, 단량체 말단기의 수가 각 단계와 지수적으로 성정하고, 궁극적으로 둥근 나무 모양의 구조를 만들어 낸다. 상기 덴드리머를, 예를 들어, 아크릴산 메틸 에스테르 및 암모니아 또는 아민의 마이클 첨가 반응으로 제조할 수 있다.
그러나, 에폭시 수지 및 상기 언급된 액체 CTBN 고무의 부가물이 빌더 성분 (B) 로서 특히 바람직하다.
만일 출발 성분이 3작용성 또는 다작용성 폴리올이고 모든 형태의 카르복실산 무수물 또는 출발 물질이 디카르복실산의 고리형 카르복실산 무수물을 갖는 3작용성 또는 다작용성 아미노 말단 중합체를 포함하면, 반응 생성물 (D) 를 하기 화학식 (I) 및/또는 (II) 로 나타낼 수 있고, 반응 생성물 (E) 는 구조 단위체 (IV) 및 (V) 를 갖는 화학식 (III) 으로 나타낼 수 있다. 3작용성 및 다작용성 아미노 말단 중합체를 트리- 또는 테트라카르복실산 무수물과 반응시키는 경우, 화학식 (I) 및 (II) 에 따른 이미드 구조를 수득할 수 있다.
[화학식 I]
[화학식 II]
[화학식 III]
R11-[-X-(C=O)-R2-COOH]m(III)
[화학식 IV]
[화학식 [V]
3작용성 또는 다작용성 폴리올과 모든 형태의 카르복실산 무수물로부터 제조되는 (E) 에 따른 반응 생성물은 X = -O- 인 화학식 (III) 에 따른 구조를 갖는다. 3작용성 또는 다작용성 아미노 말단 중합체와 디카르복실산의 카르복실산 무수물로부터 제조되는 반응 생성물 (E) 는 X = -NH- 인 화학식 (III) 에 따른 구조식을 만들어 낸다.
화학식 (I) 및 (II) 에 따른 반응 생성물 (D) 에서, R1은 말단 아미노기의 제거 후 아미노 말단 중합체의 2작용성 잔류물을 나타내고, 즉 n = 2 이다.
축합 생성물 (D) 로 사용되는 2작용성 아미노 말단 중합체는 바람직하게는 아미노 말단 폴리알킬렌 글리콜, 특히 2작용성 아미노 말단 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜과 에틸렌 글리콜의 공중합체일 수 있다. 이들은 또한 명칭 "제파민(Jeffamine)" (Huntsman 의 상표명) 으로 공지되어 있다. 또한 폴리-THF 로서 공지된 2작용성 아미노 말단 폴리옥시테트라메틸렌 글리콜이 또한 적합하다. 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리-THF (Air Products 로부터 상표명 "Versalink oligomeric diamines" 으로 공지됨) 인 경우, 2작용성 아미노 말단 폴리부타디엔 화합물은 빌더 성분으로서 더욱 적합하다. 아미노 말단 폴리알킬렌 글리콜 또는 폴리부타디엔은 분자량이 400 내지 6000 이다.
만일 상기 언급된 2작용성 아미노 말단 중합체를 지방족 트리카르복실산 무수물, 예컨대 시트르산 무수물, 1,2,3-프로판트리카르복실산 무수물 또는 아코니트산 무수물과 반응시키는 경우, R7또는 R8이 알킬카르복실산 잔기이고 제 2 잔기가 수소 또는 비(非)작용화된 알킬 잔기인 화학식 (I) 에 따른 이미드 구조를 수득한다.
방향족 트리- 또는 테트라카르복실산 무수물을 반응시키는 경우, R9및/또는R10이 유리 카르복실기를 나타내거나 모두 함께 고리형 카르복실산 무수물 잔기를 나타내는 화학식 (II) 에 따른 이미드 구조를 수득한다. 그러나, R9및/또는 R10은 또한 공유 결합 또는 헤테로원자로 나타내는 방향족 고리에 부착되며, 잔기중 하나 이상이 유리 카르복실기를 함유하는 아릴 잔기일 수 있다. 더욱이 R9및 R10은 함께 하나 이상의 용융 방향족 고리를 나타내고, 여기에서 유리 카르복실기는 다시 방향족 시스템에서 치환체로서 존재해야 한다.
사용되는 방향족 트리- 또는 테트라카르복실산 무수물의 예는 1,2,3- 또는 1,2,4-벤젠트리카르복실산 무수물, 멜로판산 2무수물, 피로멜리트산 2무수물, 1,8:4,5- 또는 2,3:6,7-나프탈렌테트라카르복실산 2무수물, 페릴렌 2무수물, 비페닐테트라카르복실산 2무수물, 디페닐 에테르 테트라카르복실산 2무수물, 디페닐메탄테트라카르복실산 2무수물, 2,2-디페닐프로판테트라카르복실산 2무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2무수물, 디페닐 술폰 테트라카르복실산 2무수물 또는 이들의 혼합물이다.
3작용성 또는 다작용성 폴리올로부터 제조되는 반응 생성물 (E) 를, R11이 3작용성 또는 다작용성 폴리올, 바람직하게는 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 형태 또는 이들의 공중합체 또는 폴리-THF 형태의 폴리알킬렌 글리콜인 화학식 (III) 으로 나타낼 수 있다. 그러나, 2 이상의 작용성을 갖는 히드록시 말단 폴리부타디엔을 또한 사용할 수 있다. 디카르복실산의 산 무수물, 예컨대 말레산 무수물 및 숙신산 무수물, 또는 지방족 트리카르복실산 무수물을 사용하는 경우, 화학식 (III) 에서 잔기 R2는 o 가 2 또는 3 이고 R3및 R4가 서로 독립적으로 바람직하게는 H 를 나타내거나 함께 추가 공유 결합을 나타내는 화학식 (IV) 를 갖는다. 그러나, 양쪽 잔기는 또한 카르복실기를 임의로 함유하는 C1 - C12 알킬 또는 아릴 잔기일 수 있다. 방향족 카르복실산 무수물을 사용하는 경우, 화학식 (III) 에서의 R2를 구조 단위체 (V) 로 나타낼 수 있다. 상기 구조 단위체에서, R5및 R6은 서로 독립적으로 알킬 또는 아릴기일 수 있지만, 이들은 또한 함께 방향족 고리에 용융된 고리형 카르복실산 무수물을 나타낸다. 또다른 가능성은, 임의로 추가 카르복실기를 함유할 수 있는, 구조 단위체 (V) 에 나타낸 방향족 고리 상에 하나 이상의 용융 고리를 나타내는 것이다.
만일 3작용성 또는 다작용성 아미노 말단 중합체를 반응 생성물 (E) 로 사용하면, 트리- 또는 테트라카르복실산 무수물을 바람직하게는 제 2 성분으로서 사용하여, 화학식 (I) 및 (II) 의 고리형 이미드 구조체를 수득한다. 디카르복실산의 카르복실산 무수물을 이용하는 경우, X 가 화학식 (III) 에서 -NH- 를 나타내기 위해 유리 카르복실기를 갖는 개환 아미드 구조체를 수득하도록 축합 반응을 조절시켜야 한다.
카르복실산 무수물의 특정예는 말레산 2무수물, 숙신산 2무수물, 1,2,3-프로판트리카르복실산 2무수물, 아코니트산 2무수물, 프탈산 2무수물, 1,2,3- 또는1,2,4-벤젠트리카르복실산 2무수물, 멜로판산 2무수물, 피로멜리트산 2무수물, 1,8:4,5- 또는 2,3:6,7-나프탈렌테트라카르복실산 2무수물, 페릴렌 2무수물, 비페닐테트라카르복실산 2무수물, 디페닐 에테르 테트라카르복실산 2무수물, 디페닐메탄테트라카르복실산 2무수물, 2,2-디페닐프로판테트라카르복실산 2무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2무수물, 디페닐 술폰 테트라카르복실산 2무수물 또는 이들의 혼합물이다.
상기 언급된 카르복실산 무수물과 별도로, 대체로, 축합 생성물 (D) 또는 (E) 의 제조용 무수물 성분으로서 말레에이트화된 오일 및 지방을 사용할 수 있다. 공지된 바와 같이, 엔(ene) 반응 또는 말레산 무수물과 불포화 화합물의 유리 라디칼 반응으로 말레에이트화된 오일 및 지방 및 저분자량 폴리엔을 제조한다.
성분 (A) 용 또는 에폭시 부가물 형성용 또는 성분 (B) 및/또는 (D) 및/또는 (E) 와 혼화용으로 적합한 에폭시 수지는 1 분자당 2 개 이상의 1,2-에폭시기를 갖는 다수의 폴리에폭시드를 포함한다. 상기 폴리에폭시드의 에폭시 당량은 150 내지 4000 범위일 수 있다. 폴리에폭시드는, 대체로, 포화, 불포화, 고리형 또는 비(非)고리형, 지방족, 지환족, 방향족 또는 헤테로고리형 폴리에폭시드 화합물일 수 있다. 적합한 폴리에폭시드의 예는 에피클로로히드린 또는 에피브로모히드린과 폴리페놀을 알칼리의 존재하에 반응시킴으로써 수득되는 폴리글리시딜 에테르를 포함한다. 상기 목적에 적합한 폴리페놀은, 예를 들어, 레조르시놀, 피로카테콜, 히드로퀴논, 비스페놀 A (비스(4-히드록시페닐)-2,2-프로판)), 비스페놀 F (비스(4-히드록시페닐)메탄), 비스(4-히드록시페닐-1,1-이소부탄, 4,4'-디히드록시벤조페논, 비스(4-히드록시페노리)-1,1-에탄, 1,5-히드록시나프탈렌이다.
대체로 적합한 추가 폴리에폭시드는 폴리알콜 또는 디아민의 폴리글리시딜 에테르이다. 상기 폴리글리시딜 에테르를 폴리알콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올 또는 트리메틸올프로판으로부터 유도된다.
추가 폴리에폭시드는 폴리카르복실산의 폴리글리시딜 에스테르, 예를 들어, 글리시돌 또는 에피클로로히드린과 지방족 또는 방향족 폴리카르복실산, 예컨대, 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 테레프탈산 또는 이량체 지방산의 반응 생성물이다.
추가 에폭시드는 올레핀계 불포화 시클로지방족 화합물의 에폭시드화 생성물 또는 천연 오일 및 지방으로부터 유도된다.
비스페놀 A 또는 비스페놀 F 와 에피클로로히드린의 반응으로부터 유도된 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 액체 및 고체 에폭시 수지의 혼합물을 통상 사용하고, 여기에서 액체 에폭시 수지는 바람직하게는 비스페놀 A 에 기재하고 충분히 저분자량이다. 통상 에폭시 당량 150 내지 약 220 인 실온에서 에폭시 수지 액체가 성분 (B) 및/또는 (D) 및/또는 (E) 와의 부가물 형성용으로 특히 사용되고, 182 내지 192 범위의 에폭시 당량이 특히 바람직하다.
특히 접합되는 기판상에 적용 후, 그러나 경화 전, 냉각된 상태의 반응성 접착제의 경도는 특히 성분 (D) 의 축합도 및 분자량 그리고 고체 에폭시 수지 대 액체 에폭시 수지의 비율에 달려 있다. 축합 생성물 (D) 의 축합도 (및 분자량)가 높을수록 그리고 조성물내 고체 에폭시 수지의 분율이 클수록, 냉각된 반결정성 접착제는 더욱 경화된다.
성분 (A), (B) 및 (D) 및/또는 (E)를 포함하는 에폭시 수지 결합제 시스템에 사용될 수 있는 열적으로 활성가능한 또는 잠재성 경화제 (C) 는 구아니딘, 치환된 구아니딘, 치환된 우레아, 멜라민 수지, 구아나민 유도체, 고리형 3차 아민, 방향족 아민 및/또는 이들의 혼합물이다. 경화제는 화학양론적으로 경화 반응에 참여하거나 또한 촉매적으로 활성일 수 있다. 치환된 구아니딘의 예는 메틸구아니딘, 디메틸구아니딘, 트리메틸구아니딘, 테트라메틸구아니딘, 메틸이소비구아니딘, 디메틸이소비구아니딘, 테트라메틸이소비구아니딘, 헥사메틸이소비구아니딘, 헵타메틸이소비구아니딘 및 매우 특히 시아노구아니딘(디시안다아미드)이다.
언급될 수 있는 적합한 구아나민 유도체의 예는 알킬화 벤조구아나민 수지, 벤조구아나민 수지 또는 메톡시메틸에톡시메틸벤조구아나민이다. 단일 성분 열경화성 열용융 접착제용 선택 특징은, 물론, 고체의 미분쇄된 경화제(특히 디시안디아미드가 적합하다)가 상기 용도에 바람직하도록, 실온내 수지 시스템에서 상기 물질의 저 가용성이다. 이것은 조성물의 양호한 저장 안정성을 보증한다.
촉매적으로 활성인 치환된 우레아를 상기 언급된 경화제 이외에 또는 대신하여 사용할 수 있다. 상기 우레아는 특히 p-클로로페닐-N,N-디메틸우레아 (Monuron), 3-페닐-1,1-디메틸우레아 (Fenuron) 또는 3,4-디클로로페닐-N,N-디메틸우레아 (Diuron)를 포함한다. 촉매적으로 활성인 아릴- 또는 알킬아민, 예컨대 벤질디메틸아민, 트리스(디메틸아미노)페놀, 피페리딘 또는 피페리딘 유도체를 대체로 또한 사용할 수 있지만, 상기 다수는 접착제 시스템에서 너무 지나치게 가용성이어서, 단일 성분 시스템의 저장 안정성을 실용 목적으로 불충분해진다. 바람직하게는 다양한 고체 이미다졸 유도체를 더욱이 촉매적으로 활성인 촉진제로서 사용할 수 있다. 언급될 수 있는 예는 2-에틸-2-메틸이미다졸, N-부틸이미다졸, 벤지미다졸 및 N-C1-C12 알킬이미다졸 또는 N-아릴이미다졸이다.
본 발명에 따른 접착제는 통상 또한 공지된 충전제, 예컨대, 다양한 분쇄 또는 침전 초크, 카본 블랙, 칼슘/마그네슘 카르보네이트, 중정석 뿐만 아니라 특히 알루미늄/마그네슘/칼슘 실리케이트 형태의 실리케이트 충전제, 예를 들어, 울라스토나이트, 클로라이트를 함유한다.
본 발명에 따른 접착제 조성물은 또한 추가로 종래 보조제 물질 및 첨가제, 예컨대, 가소제, 반응성 희석제, 형태 보조제, 습윤제, 산화방지제, 안정화제 및/또는 착색 안료를 함유할 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따른 접착제를 단일 성분 접착제로서 배합시킬 수 있고, 여기에서 이들을 고점성 고온 적용가능한 접착제 및 열적으로 경화가능한 열용융 접착제로서 배합시킬 수 있다. 상기 접착제를 또한 단일 성분 예비 겔화가능한 접착제로서 배합시킬 수 있고, 이 경우 조성물은 미세 분할된 열가소성 분말, 예컨대 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐 부티랄 또는 기타 열가소성 (공)중합체를 함유하거나 경화 방법을 2 단계로 진행하도록 경화 시스템을 조정시키고, 여기에서 겔화 단계는 접착제의 부분 경화만을 발생시키고, 자동차 건조에서, 최종 경화는, 예를 들어, 래커화 오븐, 바람직하게는 음극 딥코팅 오븐에서 발생한다.
본 발명에 따른 접착제 조성물을 또한 2 성분 에폭시 접착제로서 배합시킬 수 있고, 여기에서 2 개의 반응 성분을 적용 직전에만 함께 혼합시키고, 그 다음 경화를 실온 또는 약간 상승된 온도에서 진행시킨다. 2 성분 에폭시 접착제용으로 공지된 반응 성분, 예를 들어 디아민 또는 폴리아민, 아미노 말단 폴리알킬렌 글리콜 (예를 들어 제파민, 아미노-폴리-THF) 또는 폴리아미노아미드를 제 2 반응 성분으로서 본원에서 사용할 수 있다. 추가 반응성 성분은 메르캅토 작용성 예비중합체, 예컨대 액체 티오콜 중합체를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 에폭시 조성물을 대체로 또한 2 성분 접착제 배합물에서 제 2 반응 성분으로서 카르복실산 무수물로 경화시킬 수 있다.
상기 언급된 적용 이외에, 본 발명에 따른 접착제 조성물을 또한 전기 또는 전자 산업에서 주조 수지로서, 성분을 인쇄 회로 기판에 결합시키기 위한 전자 분야에서 다이 부착 접착제로서 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물에 대한 추가 가능한 적용은 복합 재료용 매트릭스 재료, 예컨대 섬유 강화 복합물이다.
단일 성분 열경화성 형태 및 2 성분에서 본 발명에 따른 접착제 조성물에 대한 추가 바람직한 적용은 예를 들어 차량 건조에서 동공의 내부 경직을 제공하기 위해 구조 발포체로서 이의 용도를 포함하고, 여기에서 팽창된 구조 발포체는 차량의 동공의 경직을 제공하거나 에너지 흡수 용량을 증가시킨다. 조성물을 또한 바람직하게는 차량 건조에서 박편 금속 또는 플라스틱 성분용 경직 코팅물 또는 "경직 패드" 제조용으로 사용할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 접착제용의 한가지 특히 바람직한 적용은 차량 건조에서 구조 본드용이다.
이의 가공 특성, 탄력적 충격/박리 강도 또는 신장 강도에 대해 접착제 상의 요건에 따라, 개별 성분의 중량비는 상대적으로 광범위에서 다양할 수 있다. 필수 성분에 대한 전형적인 범위는 하기이다:
·성분 (A) : 10 - 45 중량%, 바람직하게는 15 - 30 중량% (여기에서, 상기 성분은 하나 이상의 액체 및/고체 에폭시 수지로 구성되고 임의로 또한 저분자량 에폭시드를 반응성 희석제로서 함유할 수 있다);
·성분 (B) : 5 - 25 중량%, 바람직하게는 10 - 20 중량%;
·경화제 성분 (C) (열적으로 경화가능한 단일 성분 시스템) : 1 - 10 중량%, 바람직하게는 3 - 8 중량%;
·성분 (D) : 0 - 30 중량%, 바람직하게는 5 - 20 중량%;
·성분 (E) : 0 - 30 중량%;
·충전제 : 10 - 40 중량%,
·촉진제 : 0.01 - 3 중량%, 바람직하게는 0.1 - 0.8 중량%;
·형태 보조제 (틱소트로픽제) : 0.5 - 5 중량%;
(여기에서 구성성분의 총합은 100 % 이고 조성물은 하나 이상의 (D) 및 (E) 를 함유한다).
상기 언급된 바와 같이, 로드베어링(load-bearing) 조립품을 포함하여, 더 많은 조립품을 접착제 결합 방법으로 접합시킴에 따라 차량 건조에서 현대식 구조 접착제에 배치되는 요건은 일정하게 증가하고 있다. G. Kotting 및 S. Singh"Anforderungen an Klebstoffe fur Strukturverbindungen im Karosseriebau" [= Requirements of Adhesives for Structural Vehical Body Construction], (Adhesion 1988, issue 9, pages 19 to 26)에 의해 논문에서 이미 설명된 바와 같이, 접착제는 먼저 실용적인 제조 요건, 예컨대 단주기 시간을 이용한 자동 가공, 기름칠된 금속 시트에 대한 접착, 각종 형태의 금속 시트에 대한 접착 및 코팅 라인에서 우세한 가공 조건과의 탄력성(음극의 딥코팅된 프리머의 데우기 동안 경화가능한 세척 및 포스페이팅 중탕에 대한 내성, 후속 래커링 및 건조 작업에 대한 내성)을 충족시켜야 한다. 현대식 구조 접착제는 더욱이 또한 경화된 상태에서 발생하는 강도 및 변형 특성을 충족시켜야 한다. 상기 특성은 증가하는 내부식성 및 구조 성분의 탄력적 강성, 뿐만 아니라 접착제 본드 기계적 응력의 노출시 변형성을 포함한다. 최고 가능한 성분 변형성은 사고(충돌 거동)시 충격 응력에 노출시 상당한 안전 이점을 제공한다. 상기 거동은 경화된 접착제 본드용 충격 에너지를 측정함으로써 최고로 조사될 수 있고, 충분히 높은 충격 에너지 또는 충격/박리 에너지는 +90 ℃ 이하의 상승 온도 및 특히 또한 -40 ℃ 이상의 저온에서 모두 바람직하거나 필요하다. 최고 가능한 인장 전단 강도를 또한 동시에 달성할 수 있다. 양쪽 형태의 강도를 다양한 기판, 주로 기름칠된 금속 시트, 예컨대 차체 강철 시트, 가장 다양한 방법으로 아연도금된 강철 시트, 다양한 알루미늄 합금의 시트 또는 또한 마그네슘 합금 및 "Bonazinc" 또는 "Granocoat" 형태의 유기 코팅물로 제공되는 코일 코팅된 강철 시트 상에서 달성될 수 있다. 하기 실시예에서 증명되듯이, 본 발명에 따른 접착제는 조성물은 놀랍게도 매우 엄청난 정도로 상기 요건을 충족시킨다.
하기 실시예는 본 발명을 더욱 자세히 설명할 목적이다. 다른 특별한 지시가 없는 한, 조성물내 모든 양은 중량부로 언급된다.
실시예
성분 (B) 의 일반 제조 방법
카르복시 말단 폴리(부타디엔-코-아크릴로니트릴) (Hycar CTBN 1300 ×13) 을 질소 대기 하에서 교반하면서 140 ℃에서 약 10 몰 과량의 액체 DGEBA 에폭시 수지를 3 시간 동안 반응이 일정해질 때까지 반응시킨다(DGEBA = 비스페놀 A 디글리시딜 에테르).
성분 (D) 의 일반 제조 방법
1 몰의 카르복실산 무수물을 질소 대기 하에서 교반하면서 120 - 190 ℃ 및 0.01 - 100 mbar 에서 3 내지 5 시간 동안 0.4 내지 0.7 몰의 2작용성 아미노 말단 폴리알킬렌 글리콜과 반응시키고, 여기에서 아민을 초기에 130 ℃ 에서 도입시키고, 일단 카르복실산 무수물을 첨가시키면, 압력을 점차 감소시킨다. 반응 생성물을 임의로 80 - 120 ℃에서 30 - 120 분 동안 2 내지 4 회 에폭시 수지 덩어리 및 0.2 내지 0.5 중량% 의 트리페닐 포스핀과 반응시킨다.
성분 (E) 의 일반 제조 방법
1 몰의 카르복실산 무수물을 질소 대기 하에서 교반하면서 100 - 190 ℃에서 30 내지 180 분 동안 0.2 내지 0.5 몰의 2작용성 아미노 말단 폴리알킬렌 글리콜과 반응시킨다. 반응 생성물을 임의로 100 ℃에서 1 - 2 시간 동안 2 내지 4 회에폭시 수지 덩어리 및 0.2 내지 0.5 중량% 의 트리페닐 포스핀과 반응이 일정해질 때까지 반응시킨다.
접착제의 일반 제조 방법
모든 성분을 혼련기내 실온에서 또는 적당히 70 ℃ 내지 최대 80 ℃에서 균일해질 때까지 혼합시킨 다음 고온 동안 저장 용기에 포장시킨다.
실시예 1 및 2
표 1 에 나타낸 수지를 성분 (D) 의 일반 방법에 따라 제조한다.
실시예 1 2
D-2000 1026 513
PMSA 224 112
DGEBA 0 1438
D-2000 : 제파민 D-2000 (Huntsman), 2작용성 아미노 말단 폴리프로필렌 글리콜,MW 2000DGEBA : DGEBA 수지, 에폭시 당량 189
실시예 3 - 5
표 2 에 나타낸 수지를 성분 (E) 의 일반 방법에 따라 제조한다.
실시예 3 4 5
T-3000 220 0 200
T-5000 0 200 0
PMSA 0 0 32.2
MSA 20.1 0 0
TMSA 0 20.4 14.2
DGEBA 538 0 0
반응 조건 100 ℃/30 분 165 ℃/3 시간 160 ℃/3 시간
T-3000 : 제파민 T-3000 (Huntsman), 3작용성 아미노 말단 폴리프로필렌 글리콜,MW 3000T-5000 : 제파민 T-3000 (Huntsman), 3작용성 아미노 말단 폴리프로필렌 글리콜,MW 5000DGEBA : DGEBA 수지, 에폭시 당량 189반응 조건: 아민과 무수물의 반응용 반응 조건PMSA : 피로멜리트산 무수물MSA : 말레산 무수물TMSA : 트리멜리트산 무수물
40 % 부틸 고무를 포함하고 에폭시 당량이 900 이며 점도가 80 ℃에서 200 Pa ·s 인 생성물을 Hycar CTBN 1300 ×13 및 액체 DGEBA 수지로부터 성분 (B) 의 일반 방법에 따라 제조한다.
실시예 6 - 9
본 발명에 따른 접착제 조성물을 실시예 1 및 2 에 따라 성분 (D), 실시예 3 내지 5 에 따라 성분 (E), 성분 (B) 및 액체 DGEBA 수지 (에폭시 당량 189), 성분 (A), 경화제로서 디시안디아미드, 촉진제 및 틱소트로픽제로서 소수성 실리카로부터 접착제의 일반 제조 방법에 따라 제조한다. 표 3 에 조성물을 요약한다.
실시예 6 7 8 9
실시예 1 의성분 (D) 25 25.0 25.0 0
실시예 2 의성분 (D) 0 0 0 83.5
실시예 3 의성분 (E) 0 0 81.3 81.3
실시예 4 의성분 (E) 0 25.0 0 0
실시예 5 의성분 (E) 25.0 0 0 0
성분 (B) 55.0 55.0 55.0 55.0
DGEBA 127.2 127.2 71.1 12.8
디시안디아미드 17.5 17.5 17.5 17.5
페누론(Fenuron) 0.25 0.25 0.25 0.25
실리카 10.0 10.0 10.0 10.0
DGEBA : DGEBA 수지, 에폭시 당량 189실리카 : Cabosil TS 720
표 4 는 본 발명에 따른 실시예의 접착제 특성 및 종래 기술의 접착제의 접착제 특성을 비교한다. 비교 시험 1 의 접착제는 Henkel Teroson 으로부터의 Terokal 5051 이고, 이는 EP-A-0 354 498 의 교시에 기초하여 제조된다. 비교 시험 2 의 접착제는 종래 기술의 상품이다. 상기 접착제는 EP-A-0 308 664 의 교시에 기초하여 제조된다고 추측한다.
실시예 6 7 8 9 비교예 1 비교예 2
충격 -40 ℃ [J] 1.5 9.6 21.1 21.8 0.5 3.3
충격 -20 ℃ [J] 17.5 18.2 27.3 25.1 0.4 2.6
충격 0 ℃ [J] 14.1 19.1 25.9 22.3 0.9 4.4
충격 23 ℃ [J] 22.3 22.0 28.0 28.0 2.1 5.2
ZSF 23 ℃ [MPa] 33 31 34 33 21.8 21.6
ZSF 90 ℃ [MPa] 28 24 24 20 10.9 11.1
충격 : 2 m/s에서 ISO 11343 에 대한 충격/박리 시험ZSF : DIN 53283 에 대한 인장 전단 강도
실시예 6 - 9 에 따라 본 발명에 따른 접착제 조성물의 이점은 비교예에 따라 종래 기술과 비교시 표 4 에 나타낸 접착제 특성으로부터 명백하다. -20 ℃ 내지 -40 ℃ 의 저온에서 상승된 충격/박리 에너지로부터 특히 분명하듯이, 본 발명에 따른 실시예는 상승된 충격 속도에서 ISO 11343 에 대해 초고 충격/박리 강도를 나타낸다. 상기 조성물은 동시에 90 ℃ 의 상승 온도에서조차 DIN 53283 에 대한 상승된 인장 전단 강도를 나타내고 종래 기술의 조성물보다 훨씬 우수한 양쪽 특성에 대한 값을 나타낸다.
실시예 10 - 14 및 비교예 3 - 6
표 5 에 나타낸 수지를 성분 (E) 의 일반 제조에 따라 제조한다.
실시예 10 11 12 13 14
T-3000 220 0 200 0 220
T-5000 0 200 0 200 0
PMAA 0 0 32.2 7.4 0
MAA 24.2 0 0 0 20.1
TMAA 0 20.4 14.2 12.7 0
반응 조건 120 ℃/2 시간 165 ℃/3 시간 160 ℃/3 시간 160 ℃/3 시간 100 ℃/0.5 시간
T-3000 : 제파민 T-3000 (Huntsman), 아미노 말단기를 갖는 3작용성 폴리프로필렌 글리콜, MW 약 3000T-5000 : 제파민 T-3000 (Huntsman), 아미노 말단기를 갖는 3작용성 폴리프로필렌 글리콜, MW 약 5000PMAA : 피로멜리트산 2무수물MAA : 말레산 무수물TMAA : 트리멜리트산 무수물
40 % 부틸 고무 및 에폭시 당량 900, 80 ℃ 에서의 점도 200 Pa ·s 인 생성물을 성분 (B) 의 일반 제조에 따라 Hycar CTBN 1300 ×13 및 액체 DGEBA 수지로부터 제조한다.
2가 폴리에테르를 기재로 하는, 표 6 에 나열된 수지를 비교예 3 - 6 으로서 EP 0 381 625 의 교시에 따라 제조한다.
비교예 3 4 5 6
D-2000 297.3 230 250 0
XTJ-523 0 0 0 200
SAA 0 23.3 0 0
MAA 28.6 0 0 19.2
PAA 0 0 37.4 0
반응 조건 100 ℃0.5 시간 120 ℃2 시간 120 ℃2 시간 100 ℃0.5 시간
D-2000 : 제파민 D-2000 (Huntsman), 2작용성 아미노 말단 폴리프로필렌 글리콜,MW 약 2000XTJ-523 : 제파민 XTJ-523 (Huntsman), 2작용성 아미노 말단 1,2-폴리부틸렌 옥시드, MW 2000SAA : 숙신산 무수물MAA : 말레산 무수물PAA : 프탈산 무수물
실시예 15 - 25 및 비교예 7 - 10
본 발명에 따른 접착제 조성물을 실시예 10 내지 14 에 따른 성분 (E), 성분 (B) 및 액체 DGEBA 수지 (에폭시 당량 189, 성분 (A)), 경화제로서 디시안디아미드, 촉진제 및 틱소트로픽제로서 소수성 실리카로부터 접착제의 일반 제조에 따라 제조한다. 조성물을 표 7 에 요약한다.
실시예 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
실시예 10 의성분 (E) 50.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
실시예 11 의성분 (E) 0 49.7 0 0 0 0 25.0 0 25.0 0 25.0
실시예 12 의성분 (E) 0 0 50.0 0 0 25.0 0 0 25.0 25.0 0
실시예 13 의성분 (E) 0 0 0 50.0 0 0 0 25.0 0 25.0 25.0
실시예 14 의성분 (E) 0 0 0 0 75.0 25.0 25.0 25.0 0 0 0
성분 (B) 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0 55.0
DGEBA 117.3 112.1 117.2 117.2 94.7 127.2 127.2 127.2 127.2 127.2 127.2
디시안디아미드 17.5 17.5 17.5 17.5 15.0 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5
페누론 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
레조르시놀 0 5.4 0 0 0 0 0 0 0 0 0
실리카 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
DGEBA : DGEBA 수지, 에폭시드 당량 189실리카 : Cabosil TS720
접착제 조성물을 비교예 3 내지 6 에 따른 성분, 성분 (B) 및 액체 DGEBA 수지 (에폭시드 당량 189, 성분 (A)), 경화제로서 디시안디아미드, 촉진제 및 틱소트로픽제로서 소수성 실리카로부터 EP 0 381 625 의 교시에 따라 비교예 7 내지 10 과 같이 제조한다. 조성물을 표 8 에 요약한다.
비교예 7 8 9 10
비교예 3 의 성분 50.0 0 0 0
비교예 4 의 성분 0 50.0 0 0
비교예 5 의 성분 0 0 50.0 0
비교예 6 의 성분 0 0 0 50.0
성분 (B) 55.0 55.0 55.0 55.0
DGEBA 117.2 117.2 117.2 117.2
디시안디아미드 17.5 17.5 17.5 17.5
페누론 0.25 0.25 0.25 0.25
실리카 10.0 10.0 10.0 10.0
DGEBA : DGEBA 수지, 에폭시 당량 189실리카 : Cabosil TS720
본 발명에 따른 실시예 15 - 25 의 접착제 특성 및 종래 기술에 따른 접착제의 접착 특성을 표 9 에 비교한다. 비교예 7 - 10 은 표 6 에 나열된 바와 같이 EP 0 381 625 의 교시에 따른 접착제이다. 비교예 11 의 접착제는 Henkel Teroson 으로부터의 Terokal 5051 이고, 상기 접착제를 EP-A-0 354 498 의 교시에 기초하여 제조한다. 비교예 12 의 접착제는 종래 기술의 상업적으로 이용가능한 제품이다(Betamate 1044/3, Gurit Essex). 상기 접착제가 EP-A-0 308 664 의 교시에 기초하여 제조된다고 추정한다.
실시예 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
충격 -40 ℃ [J] 14.3 11.8 14.9 9.9 1.4 7.6 17.4 16.8 13.2 10.6 9.6
충격 -20 ℃ [J] 15.8 16.2 22.1 16.2 13.6 25.6 20.6 22.6 22.1 21.8 18.3
충격 0 ℃ [J] 17.7 17.3 19.2 15.6 22.8 25.4 24.7 22.6 25.2 27.0 22.1
충격 23 ℃ [J] 22.8 21.2 21.1 17.7 25.2 26.8 23.6 23.1 28.6 28.6 24.7
TSS 23 ℃ [MPa] 37 35 32 30 33 35 36 35 36 35 34
TSS 90 ℃ [MPa] 24 19 21 22 16 22 23 22 24 21 23
비교예 7 8 9 10 11 12
충격 -40 ℃ [J] 1.0 0.4 0.6 3.0 0.5 3.3
충격 -20 ℃ [J] 4.0 0.5 0.7 5.2 0.4 2.6
충격 0 ℃ [J] 17.8 1.1 1.5 13.4 0.9 4.4
충격 23 ℃ [J] 15.3 3.0 2.0 13.7 2.1 5.2
TSS 23 ℃ [MPa] 36 11 12 34 21.8 21.6
TSS 90 ℃ [MPa] 18 7 9 14 10.9 11.1
충격 : 2 m/s 에서 ISO 11343 에 따른 충격-박리 시험TSS : DIN 53283 에 따른 인장 전단 강도
표 9 에 나열된 접착제 특성이 명백히 실시예 15 - 25 의 본 발명에 다른 접착제 조성물의 이점을 나타내는 것은, 이들이 종래 기술에 따라 비교예 7 - 12 와 비교하는 경우이다. 본 발명에 따른 샘플은 고 충격 속도에서 ISO 11343 에 따라 초고 충격-박리 강도를 나타낸다. 이는 특히 -20 내지 -40 ℃ 의 저온에서 고 충격-박리 노동값으로 나타낸다. 동시에, 상기 조성물은 또한 90 ℃ 의 고온에서 DIN 53283 에 따른 인장 전단 강도를 갖고, 양쪽 값은 종래 기술에 따른 조성물보다 훨씬 우수하다.

Claims (14)

  1. 하기를 포함하는 열적으로 경화가능한 조성물:
    (A) 1 분자당 평균 1 초과의 에폭시기를 갖는 하나 이상의 에폭시 수지;
    (B) 유리 전이 온도가 -30 ℃ 이하이고 에폭시 반응성 기를 갖는 공중합체 또는 상기 공중합체와 (A) 에 따른 화학양론적 과량의 에폭시 수지의 반응 생성물;
    (C) 상승 온도에서 활성가능한, 성분 (A) 용 잠재 경화제; 및
    (D) 2작용성 아미노 말단 중합체와 1 분자당 평균 1 초과의 이미드기 및 카르복실기를 갖는 트리- 또는 테트라카르복실산 무수물로부터 수득가능한 반응 생성물; 또는
    (E) 1 분자당 평균 1 초과의 카르복실기를 함유하는, 3 작용성 또는 다작용성 폴리올 또는 3 작용성 또는 다작용성 아미노 말단 중합체와 고리형 카르복실산 무수물로부터 수득가능한 반응 생성물, 또는
    (F) (D) 및 (E) 에 따른 반응 생성물의 혼합물.
  2. 제 1 항에 있어서, 성분 (B) 가 부타디엔에 기재하는 공중합체인 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 성분 (B) 가 부타디엔/아크릴로니트릴, 부타디엔/(메트)아크릴산 에스테르에 기재하는 카르복실기를 함유하는 공중합체, 부타디엔/아크릴로니트릴/스티렌 공중합체 및 부타디엔/(메트)아크릴레이트/스티렌 공중합체 또는덴드리머(dendrimer)인 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서, 성분 (B) 가 코어/쉘 중합체이고, 이의 코어는 디엔 중합체 또는 유리 전이 온도 -30 ℃ 이하의 (메트)아크릴성 중합체이며 임의로 디올레핀계 공단량체 0.01 내지 5 중량% 로 가교될 수 있으며, 이의 쉘은 유리 전이 온도가 60 ℃ 이상이고 알킬 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, (메틸)스티렌 및 올레핀계 불포화 카르복실산 또는 카르복실산 무수물 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단량체로부터 합성되는 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 성분 (D) 가 하기 (a) 및 (b) 로부터의 축합 반응으로 제조되고 축합 생성물은 1 분자당 평균 1 초과의 고리형 이미드기 및 카르복실기를 함유하는 조성물:
    (a) 시트르산 무수물, 1,2,3-프로판트리카르복실산 무수물, 아코니트산 무수물, 1,2,3- 또는 1,2,4-벤젠트리카르복실산 무수물, 멜로판산 2무수물, 피로멜리트산 2무수물, 1,8:4,5- 또는 2,3:6,7-나프탈렌테트라카르복실산 2 무수물, 페릴렌 2 무수물, 비페닐테트라카르복실산 2 무수물, 디페닐 에테르 테트라카르복실산 2 무수물, 디페닐메탄테트라카르복실산 2 무수물, 2,2-디페닐프로판테트라카르복실산 2 무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2 무수물, 디페닐 술폰 테트라카르복실산 2 무수물 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 카르복실산 무수물; 및
    (b) 폴리에틸렌 글리콜 디아민, 폴리프로필렌 글리콜 디아민, 폴리옥시테트라메틸렌 디아민 또는 폴리부타디엔 디아민으로부터 선택된 디아민.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 성분 (E) 가 하기 (a) 및 (b) 로부터 제조되고 반응 생성물이 1 분자당 평균 1 초과의 카르복실기를 함유하는 조성물:
    (a) 시트르산, 1,2,3-프로판트리카르복실산 무수물, 아코니트산 무수물, 말레산 무수물, 숙신산 무수물, 글루타르산 무수물, 아디프산 무수물, 피멜산 무수물, 수베르산 무수물, 아젤라산 무수물 또는 세박산 무수물 또는 프탈산 무수물, 1,2,3- 또는 1,2,4-벤젠트리카르복실산 무수물, 멜로판산 2 무수물, 피로멜리트산 2 무수물, 1,8:4,5- 또는 2,3:6,7-나프탈렌테트라카르복실산 2 무수물, 페릴렌 2 무수물, 비페닐테트라카르복실산 2 무수물, 디페닐 에테르 테트라카르복실산 2 무수물, 디페닐메탄테트라카르복실산 2 무수물, 2,2-디페닐프로판테트라카르복실산 2 무수물, 벤조페논테트라카르복실산 2 무수물, 디페닐 술폰 테트라카르복실산 2 무수물 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 카르복실산 무수물; 및
    (b) 폴리에틸렌 글리콜 트리아민, 폴리프로필렌 글리콜 트리아민, 폴리옥시테트라메틸렌 트리아민 또는 폴리부타디엔 트리아민 및/또는 하나 이상의 3작용성 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리옥시테트라메틸렌 글리콜 또는 이들의 공중합체 또는 OH 작용성 폴리부타디엔으로부터 선택된 폴리아민.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 제 5 항에 따른 성분 (D) 및/또는 제 6 항에 따른 성분 (E) 가 액체 폴리에폭시드에 용해되는 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 제 5 항에 따른 성분 (D) 및/또는 제 6 항에 따른 성분 (E) 가 화학양론적 과량의 폴리에폭시드와 반응되는 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 잠재 경화제 (C) 로서 디시안디아미드, 구아나민, 구아니딘, 아미노구아니딘, 고체 방향족 디아민 및/또는 경화 촉진제로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물과 함께 임의로 (G) 가소제, 반응성 희석제, 형태 보조제, 충전제, 습윤제 및/또는 산화방지제 및/또는 안정화제를 함유하는 조성물.
  10. 조성물을 80 내지 210 ℃, 바람직하게는 120 내지 180 ℃ 의 온도로 가열시킴으로써 성분 (A), (B), (C), (D) 및/또는 (E) 및 임의로 (F) 및/또는 제 9 항에 따른 (G) 를 함유하는 조성물의 경화 방법.
  11. 차량 건조, 항공기 건조 또는 철도 차량 건조에서 고강도 내충격성 구조 접착제로서 제 9 항에 따른 조성물의 용도.
  12. 차량 건조에서 동공의 내부 경직을 제공하기 위해 그리고 박형 금속 시트 또는 플라스틱 성분용 코팅물을 경직시키기 위해 구조 발포체로서 제 8 항에 따른 조성물의 용도.
  13. 전기 또는 전자 산업에서 삽입 조성물로서 그리고 전자 산업에서 인쇄 회로 기판의 제조에서 다이 부착 접착제로서, 복합 재료의 제조를 위한 제 9 항에 따른 조성물의 용도.
  14. 하기 단계를 특징으로 하는 금속 및/또는 복합 재료의 접착 결합 방법:
    ·접합되는 기판 표면의 적어도 일면에 제 9 항에 따른 접착제 조성물을 임의로 선행 세척 및/또는 표면 처리 후에 적용하는 단계
    ·성분들을 접합시키는 단계
    ·임의로, 접착제 조성물을 전개시키는 단계
    ·성분들을 80 내지 210 ℃, 바람직하게는 120 내지 180 ℃ 의 온도로 가열시킴으로써 접착제 결합을 경화시키는 단계.
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