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JP2018021104A - 2液硬化型ウレタン接着剤組成物 - Google Patents

2液硬化型ウレタン接着剤組成物 Download PDF

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JP2018021104A JP2016152077A JP2016152077A JP2018021104A JP 2018021104 A JP2018021104 A JP 2018021104A JP 2016152077 A JP2016152077 A JP 2016152077A JP 2016152077 A JP2016152077 A JP 2016152077A JP 2018021104 A JP2018021104 A JP 2018021104A
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Abstract

【課題】強度発現性および接着性のいずれにも優れる2液硬化型ウレタン接着剤組成物を提供する。【解決手段】 ウレタンプレポリマー(a)を含有する主剤(A)と、1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)を含有する硬化剤(B)と、を有する2液硬化型ウレタン接着剤組成物であって、前記活性水素基を有する化合物(b)は、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)を含み、前記主剤(A)および前記硬化剤(B)の一方または両方に、さらに、テルペンオリゴマー(x)を含有する、2液硬化型ウレタン接着剤組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、2液硬化型ウレタン接着剤組成物に関する。
近年、自動車のボディーには、軽量化の観点から、鋼板に代えて、樹脂材料(例えば、オレフィン系樹脂や繊維強化プラスチック(FRP)のマトリックス樹脂など)が使用されるようになっている。
このような樹脂材料と異種材料(例えば、ガラス)との接着には、樹脂材料をフレーム処理した後、プライマーを用いて接着させることが一般的であった。
しかしながら、プライマーには溶剤を多量に含有するため、環境に悪影響を及ぼすという問題があった。
このような問題に対して、本出願人は、プライマーを用いずに樹脂材料との接着性を改善する2液硬化型ウレタン接着剤組成物を提案している。
例えば、特許文献1には「ウレタンプレポリマーを含有する主剤と、1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物を含有する硬化剤と、を有する2液硬化型ウレタン接着剤組成物であって、前記硬化剤が、モノテルペン、水添モノテルペン、前記モノテルペンまたは前記水添モノテルペンを水酸基変性した変性モノテルペン、および、前記モノテルペンまたは前記変性モノテルペンに由来する繰り返し単位を2〜6個有するオリゴマーからなる群から選択される少なくとも1種のテルペン化合物を含有する、2液硬化型ウレタン接着剤組成物」が記載されている。
特開2015−131940号公報
本発明者らは、特許文献1に記載された2液硬化型ウレタン接着剤組成物について、更なる接着性向上の観点から主剤および硬化剤における各成分の変更などを検討していたところ、接着性に優れるものの、主剤および硬化剤の混合後4時間の強度(以下「強度発現性」という。)に改善の余地があることが分かった。
そこで、本発明は、強度発現性および接着性のいずれにも優れる2液硬化型ウレタン接着剤組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物を硬化剤成分として含有する2液硬化型ウレタン接着剤組成物が、強度発現性および接着性がいずれも良好となることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
[1] ウレタンプレポリマー(a)を含有する主剤(A)と、1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)を含有する硬化剤(B)と、を有する2液硬化型ウレタン接着剤組成物であって、
上記活性水素基を有する化合物(b)は、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)を含み、
上記主剤(A)および上記硬化剤(B)の一方または両方に、さらに、テルペンオリゴマー(x)を含有する、2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
[2] 上記活性水素基を有する化合物(b)中の上記ポリオール化合物(b1)の含有量が上記活性水素基を有する化合物(b)の0.5質量%〜25.0質量%である、上記[1]に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
[3] 上記ポリオール化合物(b1)の水酸基価が250mgKOH/g以上である、上記[1]または[2]に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
[4] 上記ポリオール化合物(b1)が分子量1000以下の4官能以上のポリオール化合物である、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
[5] 上記活性水素基を有する化合物(b)が、さらに、2官能のポリオール化合物(b2)および分子量1000超の3官能以上のポリオール化合物(b3)からなる群から選択される少なくとも1種のポリオール化合物を含む、上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
[6] 上記活性水素基を有する化合物(b)中の上記ポリオール化合物(b1)と上記ポリオール化合物(b2)およびポリオール化合物(b3)からなる群から選択される少なくとも1種のポリオール化合物との合計含有量が上記活性水素基を有する化合物(b)の50.0質量%以上である、[5]に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
[7] 上記主剤(A)および上記硬化剤(B)の一方または両方に、さらに、シラン化合物(y)を含有する、[1]〜[6]のいずれか1つに記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
[8] 上記テルペンオリゴマー(x)が、下記式(8)で表される化合物、下記式(9)で表される化合物、および下記式(10)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
ただし、式(8)〜式(10)中、mおよびnは整数であり、2≦m≦6、1≦n≦3、および2≦m×n≦6を満たす。ここで、m×nはmとnの積である。さらに、式(10)中、Rは、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表す。
本発明によれば、強度発現性および接着性のいずれにも優れる2液硬化型ウレタン接着剤組成物を提供することができる。
以下に、本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物について詳細に説明する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
[2液硬化型ウレタン接着剤組成物]
本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物は、ウレタンプレポリマー(a)を含有する主剤(A)と、1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)を含有する硬化剤(B)と、を有する2液硬化型ウレタン接着剤組成物である。
ここで、上記1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)は、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)を含み、上記主剤(A)および上記硬化剤(B)の一方または両方は、さらに、テルペンオリゴマー(x)を含有する。
本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物はこのような構成をとるため、強度発現性および接着性のいずれもが優れたものとなると考えられる。その理由は明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
上述のとおり、本発明の2液型ウレタン接着剤組成物では、硬化剤(B)成分として分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)を含有する。
また、上述のとおり、本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物では、主剤(A)成分および/または硬化剤(B)成分としてテルペンオリゴマー(x)を含有する。
ここで、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)は、主剤成分として含有するウレタンプレポリマー(a)との反応速度が大きいため、本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物の硬化速度を速める。
また、主剤(A)成分および/または硬化剤(B)成分として含有するテルペンオリゴマーは、異種材料、特に樹脂との接着性に寄与する。そのため、本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物は、強度発現性および接着性のいずれにも優れたものとなることが考えられる。
このことは後述する比較例が示すように、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)を硬化剤(B)成分として含有しない場合(比較例1および比較例3)には強度発現性が十分ではないこと、および、テルペンオリゴマー(x)を主剤(A)成分または硬化剤(B)成分に含有しない場合(比較例2および比較例3)には接着性が十分ではないことからも推測される。
〔主剤(A)成分〕
本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物の主剤(A)はウレタンプレポリマー(a)を含有する。
また、主剤(A)は、テルペンオリゴマー(x)を含有することが好ましく、後述する硬化剤(B)がテルペンオリゴマー(x)を含有しない場合は、テルペンオリゴマー(x)を含有する。
〈ウレタンプレポリマー(a)〉
本発明の2液型ウレタン接着剤組成物の主剤に含有するウレタンプレポリマー(a)は、分子内に複数のイソシアネート基を分子末端に含有するポリマーである。
このようなウレタンプレポリマー(a)としては、従来公知のものを用いることができる。例えば、ポリイソシアネート化合物と1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(以下「活性水素化合物」と略す。)とを、活性水素基に対してイソシアネート基が過剰となるように反応させることにより得られる反応生成物等を用いることができる。
なお、活性水素基に対するイソシアネート基の当量比(NCO基/活性水素)は、好ましくは1.2〜2.2であり、より好ましくは1.3〜2.0であり、さらに好ましくは1.5〜1.8である。
《ポリイソシアネート化合物》
ウレタンプレポリマー(a)の製造の際に使用されるポリイソシアネート化合物は、分子内にイソシアネート基を2個以上有する化合物であれば特に限定されない。
上記ポリイソシアネート化合物としては、具体的には、例えば、TDI(例えば、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI))、MDI(例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’−MDI)、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4’−MDI))、1,4−フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、およびトリフェニルメタントリイソシアネートのような芳香族ポリイソシアネート;ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、およびノルボルナンジイソシアネート(NBDI)のような脂肪族ポリイソシアネート;トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(HXDI)、およびジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)のような脂環式ポリイソシアネート;これらのカルボジイミド変性ポリイソシアネート;ならびに、これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネート;等が挙げられる。
本発明においては、このようなポリイソシアネート化合物を1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
上記ポリイソシアネート化合物は、硬化性に優れる理由から、好ましくは芳香族ポリイソシアネートであり、より好ましくはTDIまたはMDIであり、さらに好ましくはMDIである。
《活性水素化合物》
ウレタンプレポリマー(a)の製造の際に使用される1分子中に2個以上の活性水素基を有する活性水素化合物は特に限定されない。
上記活性水素化合物としては、例えば、1分子中に2個以上の水酸(OH)基を有するポリオール化合物、ならびに1分子中に2個以上のアミノ基および/またはイミノ基を有するポリアミン化合物等が好適に挙げられる。上記活性水素化合物は、好ましくはポリオール化合物である。
上記ポリオール化合物は、OH基を2個以上有する化合物であれば、その分子量および骨格などは特に限定されず、その具体例としては、低分子多価アルコール類、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、その他のポリオール、およびこれらの混合ポリオール等が挙げられる。
低分子多価アルコール類としては、具体的には、例えば、エチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール、プロピレングリコール(PG)、ジプロピレングリコール、(1,3−または1,4−)ブタンジオール、ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、1,1,1−トリメチロールプロパン(TMP)、1,2,5−ヘキサントリオール、およびペンタエリスリトール等の低分子ポリオール、ならびにソルビトール等の糖類などが挙げられる。
次に、ポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールとしては、通常、上記低分子多価アルコール類から導かれるものが用いられるが、本発明においては、更に以下に示す芳香族ジオール類、アミン類、アルカノールアミン類から導かれるものも好適に用いることができる。
ここで、芳香族ジオール類としては、具体的には、例えば、レゾルシン(m−ジヒドロキシベンゼン)、キシリレングリコール、1,4−ベンゼンジメタノール、スチレングリコール、および4,4’−ジヒドロキシエチルフェノール等の芳香族ジオール類、ならびに、以下に示すような、ビスフェノールA構造(4,4’−ジヒドロキシフェニルプロパン)、ビスフェノールF構造(4,4’−ジヒドロキシフェニルメタン)、臭素化ビスフェノールA構造、水添ビスフェノールA構造、ビスフェノールS構造、またはビスフェノールAF構造等のビスフェノール骨格を有する芳香族ジオール類が挙げられる。
また、アミン類としては、具体的には、例えば、エチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミン等が挙げられ、アルカノールアミン類としては、具体的には、例えば、エタノールアミン、およびプロパノールアミン等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記低分子多価アルコール類、上記芳香族ジオール類、上記アミン類および上記アルカノールアミン類として例示した化合物から選ばれる少なくとも1種に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド(テトラメチレンオキサイド)、およびテトラヒドロフランなどのアルキレンオキサイドおよびスチレンオキサイド等から選ばれる少なくとも1種を付加させて得られるポリオール等が挙げられる。
このようなポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリプロピレントリオール、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)、ポリテトラエチレングリコール、およびソルビトール系ポリオール等が挙げられる。
同様に、ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記低分子多価アルコール類、上記芳香族ジオール類、上記アミン類および上記アルカノールアミン類のいずれかと、多塩基性カルボン酸との縮合物(縮合系ポリエステルポリオール);ラクトン系ポリオール;ポリカーボネートポリオール;等が挙げられる。
ここで、上記縮合系ポリエステルポリオールを形成する多塩基性カルボン酸としては、具体的には、例えば、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、フマル酸、マレイン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ダイマー酸、ピロメリット酸、他の低分子カルボン酸、オリゴマー酸、ヒマシ油、ヒマシ油とエチレングリコール(もしくはプロピレングリコール)との反応生成物などのヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
また、上記ラクトン系ポリオールとしては、具体的には、例えば、ε−カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン、ε−メチル−ε−カプロラクトン等のラクトンを適当な重合開始剤で開環重合させたもので両末端に水酸基を有するものが挙げられる。
その他のポリオールとしては、具体的には、例えば、アクリルポリオール;ポリブタジエンジオール;水素添加されたポリブタジエンポリオールなどの炭素−炭素結合を主鎖骨格に有するポリマーポリオール;等が挙げられる。
本発明においては、以上で例示した種々のポリオール化合物を1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
上記ポリオール化合物は、得られるウレタンプレポリマー(a)を主剤に含有する本発明の2液型ウレタン接着剤組成物の硬度と破断伸びのバランスおよびコストに優れる理由から、好ましくはポリエーテルポリオールであり、より好ましくはポリプロピレングリコールまたはポリテトラメチレンエーテルグリコールであり、さらに好ましくはポリプロピレングリコールである。
上記ポリアミン化合物としては、具体的には、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、イミノビスプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン(MPMD、デュポン・ジャパン社製)などの脂肪族ポリアミン;メタフェニレンジアミン、オルトフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン(MXDA)、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジアミノジエチルジフェニルメタンなどの芳香族ポリアミン;N−アミノエチルピペラジン;3−ブトキシイソプロピルアミンなどの主鎖にエーテル結合を有するモノアミン;サンテクノケミカル社製のジェファーミンEDR148に代表されるポリエーテル骨格のジアミン;イソホロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン(1,3BAC、三菱ガス化学社製)、1−シクロヘキシルアミノ−3−アミノプロパン、3−アミノメチル−3,3,5−トリメチル−シクロヘキシルアミンなどの脂環式ポリアミン;ノルボルナンジアミン(NBDA、三井化学社製)などのノルボルナン骨格のジアミン;ポリアミドの分子末端にアミノ基を有するポリアミドアミン;2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メンセンジアミン、1,4−ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン、ポリプロピレングリコール(PPG)を骨格に持つサンテクノケミカル社製のジェファーミンD230、ジェファーミンD400;等が挙げられる。
本発明においては、このようなポリアミン化合物を1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
上記ポリアミン化合物は、好ましくはポリエーテル骨格のジアミン(ジェファーミン)またはヘキサメチレンジアミンであり、より好ましくはヘキサメチレンジアミンである。
上記ウレタンプレポリマー(a)としては、上述したポリイソシアネート化合物と活性水素化合物とを反応させて得られるウレタンプレポリマーが挙げられる。
上記ウレタンプレポリマー(a)は、好ましくは上述した芳香族ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとを反応させて得られるウレタンプレポリマーであり、より好ましくは分子量500〜20,000のポリエーテルポリオールと、芳香族ポリイソシアネート化合物とを、ポリエーテルポリオール中の水酸基の1モルに対し、1.5〜2.5モルのイソシアネート基を芳香族イソシアネート化合物から供して反応させてなるウレタンプレポリマーである。
また、上記ウレタンプレポリマー(a)の数平均分子量は、好ましくは2000〜15000であり、より好ましくは2000〜10000である。
ここで、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(gel permeation chromatography (GPC))により測定した数平均分子量(ポリスチレン換算)であり、測定にはテトラヒドロフラン(THF)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を移動相(溶離液、溶媒)として用いることが好ましい。
〔硬化剤(B)成分〕
本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物の硬化剤(B)は、1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)を含有する。
また、硬化剤(B)は、テルペンオリゴマー(x)を含有することが好ましく、前述した主剤(A)がテルペンオリゴマー(x)を含有しない場合は、テルペンオリゴマー(x)を含有する。
〈1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)〉
本発明の2液型ウレタン接着剤組成物の硬化剤に含有する1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)は、上述した主剤(A)に含有する上記ウレタンプレポリマー(a)を硬化させる成分(狭義の硬化剤成分)である。
本発明においては、1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)は、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)(以下、単に「ポリオール化合物(b1)」という場合がある。)を含む。
《分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)》
分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)としては、分子量が1000以下であり、1分子中に3個以上の水酸(OH)基を有する化合物であれば特に限定されない。
上記ポリオール化合物(b1)としては、例えば、上記ウレタンプレポリマー(a)の生成に用いることができるポリオール化合物のうち、分子量1000以下、かつ、3官能以上であるポリオール化合物が挙げられる。
具体的には、上記ポリオール化合物(b1)としては、分子量1000以下で3官能以上の、低分子多価アルコール類、ポリエーテルポリオール、およびポリエステルポリオール等が挙げられる。
上記分子量1000以下で3官能以上の低分子多価アルコール類としては、具体的には、例えば、グリセリン(分子量92)、1,1,1−トリメチロールプロパン(TMP)(分子量134)、1,2,5−ヘキサントリオール(分子量134)、トリエタノールアミン(分子量149)、ペンタエリスリトール(分子量136)、アラビトール(分子量152)、キシリトール(分子量152)等のペンタオール化合物;ソルビトール(分子量182)、イノシトール(分子量180)等のヘキサオール化合物;等が挙げられる。
上記ポリオール化合物(b1)として使用することができるポリエーテルポリオールとしては、開始剤にエチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)、ブチレンオキサイド(テトラメチレンオキサイド)、テトラヒドロフランなどのアルキレンオキサイドおよびスチレンオキサイド等から選ばれる少なくとも1種を付加重合させて得られる、分子量1000以下のポリオール化合物が挙げられる。
ここで、上記開始剤としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、芳香族ジアミン、ジエチレントリアミン、およびソルビトール等が挙げられる。
上記ポリオール化合物(b1)として使用することができるポリエステルポリオールとしては、例えば、3官能以上のポリカルボン酸と多価アルコール類との脱水縮合物(縮合系ポリエステルポリオール)のうち分子量1000以下のものが挙げられる。
上記3官能以上のポリカルボン酸としては、例えば、1,2,3−プロパントリカルボン酸、アコニット酸、およびピロメリット酸等が挙げられる。
上記多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、および1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。
上記ポリオール化合物(b1)の分子量は1000以下であれば特に限定されないが、好ましくは100〜1000であり、より好ましくは300〜1000であり、さらに好ましくは500〜1000である。
ここで、分子量は、分子式を一に特定できるものについては分子式から計算された分子量であり、分子式を一に特定できないものについては、ゲル浸透クロマトグラフィー(gel permeation chromatography (GPC))により測定した数平均分子量(ポリスチレン換算)である。GPCの測定にはテトラヒドロフラン(THF)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を移動相(溶離液、溶媒)として用いることが好ましい。
上記ポリオール化合物(b1)の水酸基価は特に限定されないが、ウレタンプレポリマー(a)との反応性が大きいことから、好ましくは100mgKOH/g以上であり、より好ましくは200mgKOH/g以上であり、さらに好ましくは250mgKOH/g以上である。
ここで、水酸基価は、JIS K 1557−1:2007(ISO 14900:2001)に規定された水酸基価の求め方に従って測定した水酸基価である。
上記ポリオール化合物(b1)は、好ましくは分子量1000以上の4官能以上のポリオール化合物である。
上記ポリオール化合物(b1)は、好ましくはグリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、または芳香族ジアミンにエチレンオキサイド(EO)またはプロピレンオキサイド(PO)を付加重合して得られる3官能または4官能のポリエーテルポリオール化合物のうち分子量1000以下のものであり、より好ましくはペンタエリスリトール、エチレンジアミン、または芳香族ジアミンにエチレンオキサイド(EO)またはプロピレンオキサイド(PO)を付加重合して得られる4官能のポリエーテルポリオール化合物のうち分子量1000以下のものであり、さらに好ましくはペンタエリスリトール、エチレンジアミン、または芳香族ジアミンにプロピレンオキサイド(PO)を付加重合して得られる4官能のポリエーテルポリオール化合物のうち分子量1000以下のものである。
上記活性水素基を有する化合物(b)中の上記ポリオール化合物(b1)の含有量は、特に限定されないが、好ましくは上記活性水素基を有する化合物(b)の0.5質量%〜25.0質量%であり、より好ましくは上記活性水素基を有する化合物(b)の1.0質量%〜15.0質量%であり、さらに好ましくは上記活性水素基を有する化合物(b)の2.0質量%〜10.0質量%である。
上記ポリオール化合物(b1)の含有量がこの範囲内であると、強度発現性が向上するとともに、作業性も損なわれない。
《ポリオール化合物(b1)以外のポリオール化合物》
上記1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)は、さらにポリオール化合物(b1)以外のポリオール化合物を含むことが好ましい。ここで、ポリオール化合物(b1)以外のポリオール化合物としては、2官能のポリオール化合物(b2)(以下、単に「ポリオール化合物(b2)」という場合がある。)、および分子量1000超の3官能以上のポリオール化合物(b3)(以下、単に「ポリオール化合物(b3)」という場合がある。)からなる群から選択される少なくとも1種のポリオール化合物が挙げられる。
上記ポリオール化合物(b2)は、1分子中に2個の水酸(OH)基を有する化合物であれば特に限定されない。
上記ポリオール化合物(b2)としては、例えば、上記ウレタンプレポリマー(a)の生成に用いることができるポリオール化合物のうち、2官能のポリオール化合物が挙げられる。
ポリオール化合物(b2)は、ポリオール化合物(b1)に比べ、ウレタンプレポリマーとの反応性が小さいため、接着剤組成物の硬化速度を遅くすることができる。
上記ポリオール化合物(b3)としては、分子量が1000超であり、1分子中に3個以上の水酸(OH)基を有する化合物であれば特に限定されない。
上記ポリオール化合物(b3)としては、分子量1000超で3官能以上の、ポリエーテルポリオール、およびポリエステルポリオール等が挙げられる。
ポリオール化合物(b3)は、ポリオール化合物(b1)に比べ、ウレタンプレポリマーとの反応性が小さいため、接着剤組成物の硬化速度を遅くすることができる。
上記ポリオール化合物(b3)として使用することができるポリエーテルポリオールとしては、開始剤にエチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)、ブチレンオキサイド(テトラメチレンオキサイド)、テトラヒドロフランなどのアルキレンオキサイドおよびスチレンオキサイド等から選ばれる少なくとも1種を付加重合させて得られる、分子量1000超のポリオール化合物が挙げられる。
ここで、上記開始剤としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、芳香族ジアミン、ジエチレントリアミン、およびソルビトール等が挙げられる。
また、上記ポリオール化合物(b3)として使用することができるポリエステルポリオールとしては、例えば、3官能以上のポリカルボン酸と多価アルコール類との脱水縮合物(縮合系ポリエステルポリオール)のうち分子量1000超のものが挙げられる。
上記3官能以上のポリカルボン酸としては、例えば、1,2,3−プロパントリカルボン酸、アコニット酸、およびピロメリット酸等が挙げられる。
上記多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、および1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。
上記ポリオール化合物(b3)の分子量は1000超であれば特に限定されないが、好ましくは2000〜20000であり、より好ましくは5000〜15000であり、さらに好ましくは5000〜10000である。
ここで、分子量は、分子式を一に特定できるものについては分子式から計算された分子量であり、分子式を一に特定できないものについては、ゲル浸透クロマトグラフィー(gel permeation chromatography (GPC))により測定した数平均分子量(ポリスチレン換算)である。GPCの測定にはテトラヒドロフラン(THF)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を移動相(溶離液、溶媒)として用いることが好ましい。
上記活性水素基を有する化合物(b)中の上記ポリオール化合物(b1)と上記ポリオール化合物(b2)およびポリオール化合物(b3)からなる群から選択される少なくとも1種のポリオール化合物との合計含有量は特に限定されないが、好ましくは上記活性水素基を有する化合物(b)の50.0質量%以上であり、より好ましくは上記活性水素基を有する化合物(b)の75.0質量%以上であり、さらに好ましくは上記活性水素基を有する化合物(b)の85.0質量%以上であり、いっそう好ましくは上記活性水素基を有する化合物(b)の90.0質量%以上である。
〈テルペンオリゴマー(x)〉
本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物は、主剤(A)および硬化剤(B)のいずれか一方または両方にテルペンオリゴマー(x)を含有する。
上記テルペンオリゴマー(x)の合計含有量は、本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物の主剤(A)および硬化剤(B)の合計に対して、好ましくは0.5質量%〜30質量%であり、より好ましくは0.5質量%〜15.0質量%であり、さらに好ましくは0.5質量%〜6.0質量%である。
上記テルペンオリゴマー(x)を主剤(A)および硬化剤(B)の両方に含有する場合は、主剤(A)のテルペンオリゴマー(x)の含有量(質量%)と硬化剤(B)のテルペンオリゴマー(x)の含有量(質量%)の比は、特に限定されないが、好ましくは1:99〜99:1であり、より好ましくは10:90〜90:10であり、さらに好ましくは20:80〜80:20である。
テルペンとは、イソプレン則に基づく一連の化合物、すなわち、分子式(Cで表される化合物の総称である。
テルペンオリゴマーとは、下記モノテルペンまたは下記変性モノテルペンに由来する繰り返し単位を2〜6個有するオリゴマーであり、モノテルペンの骨格、分子式(Cで表される繰り返し単位を2〜6個有する。テルペンオリゴマーは単独重合体(ホモオリゴマー)であってもよいし、共重合体(コオリゴマー)であってもよい。
分子式(Cで表される化合物をモノテルペンという。
上記モノテルペンとしては、例えば、下記式(1)で表される化合物(α−ピネン)、下記式(2)で表される化合物(β−ピネン)、下記式(3)で表される化合物(リモネン)、ミルセン、カルボン、およびカンファー等が挙げられる。
また、上記モノテルペンを水酸基変性したモノテルペンを変性モノテルペンという。
上記変性モノテルペンとしては、例えば、下記式(5)で表される化合物(α−ターピネオール)、下記式(6)で表される化合物(β−ターピネオール)、下記式(7)で表される化合物(γ−ターピネオール)等が挙げられる。
テルペンオリゴマー(x)は、上記モノテルペンまたは上記変性モノテルペンに由来する繰り返し単位を2〜6個有する化合物である。
上記テルペンオリゴマー(x)としては、例えば、下記式(8)で表される化合物(テルペン樹脂)、下記式(9)で表される化合物(芳香族変性テルペン樹脂)、下記式(10)で表される化合物(テルペンフェノール樹脂)等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記式(8)〜(10)中、mおよびnは整数であり、2≦m≦6、1≦n≦3、および2≦m×n≦6を満たす。ここで、m×nはmとnの積である。
mは、好ましくは2≦m≦5を満たし、より好ましくは2≦m≦3を満たす。
m×nは、好ましくは2≦m×n≦5を満たし、より好ましくは2≦m×n≦3を満たす。
上記式(9)中、Rは、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表し、好ましくは水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、より好ましくは水素原子を表す。
テルペンオリゴマーとしては、臭気が少なく、作業性が良好となる理由から、上記式(8)〜(10)で表される化合物であることが好ましい。
〈シラン化合物(y)〉
本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物の主剤(A)および硬化剤(B)の一方または両方は、シラン化合物(y)を含有してもよい。
上記シラン化合物(y)の合計含有量は、本発明の2液硬化型ウレタン接着剤組成物の主剤(A)および硬化剤(B)の合計に対して、好ましくは0.03質量%〜5.0質量%であり、より好ましくは0.03質量%〜2.0質量%であり、さらに好ましくは0.03質量%〜2.0質量%である。
上記シラン化合物(y)を主剤(A)および硬化剤(B)の両方に含有する場合は、主剤(A)のシラン化合物(y)の含有量(質量%)と硬化剤(B)のシラン化合物(y)の含有量(質量%)の比は、特に限定されないが、好ましくは1:99〜99:1であり、より好ましくは10:90〜90:10であり、さらに好ましくは20:80〜80:20である。
上記シラン化合物(y)としては、例えば、1分子中に1個以上のアルコキシシリル基を有する脂肪族イソシアネートのシラン変性物、メルカプトシラン、モノスルフィドシラン、イソシアネートシラン、およびアミノシランオリゴマーからなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。
《1分子中に1個以上のアルコキシシリル基を有する脂肪族イソシアネートのシラン変性物》
上記1分子中に1個以上のアルコキシシリル基を有する脂肪族イソシアネートのシラン変性物は、1分子中に1個以上のアルコキシシリル基を有する脂肪族イソシアネート化合物(以下、単に「脂肪族イソシアネート化合物」という場合がある。)と第2級アミノシランとの反応物である。
上記脂肪族イソシアネート化合物は、好ましくは1分子中にイソシアネート基を2個以上有する脂肪族イソシアネート化合物である。
上記脂肪族イソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネートのようなジイソシアネート化合物、これらの変性体(例えば、ビウレット体、イソシアヌレート体、アロファネート体)が挙げられる。なかでも、ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体、ビウレット体が好ましい。
上記第2級アミノシランは、イミノ基(−NH−)および加水分解性シリル基を有する化合物であれば特に制限されない。
上記加水分解性シリル基が有する加水分解性基(加水分解性基はケイ素原子に結合する。)は特に制限されない。加水分解性基としては例えば、R−O−で表される基(Rはヘテロ原子を有してもよい炭化水素基である。)が挙げられる。Rで表される炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基(例えば炭素数6〜10のアリール基)、またはこれらの組合せが挙げられる。炭化水素基は例えば、酸素原子、窒素原子、または硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい。Rはアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましい。1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数は1〜3個とすることができる。接着性により優れるという観点から、1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数は3個であることが好ましい。
上記加水分解性シリル基としては、例えば、アルコキシシリル基が挙げられる。
イミノ基(−NH−)と加水分解性シリル基とは炭化水素基を介して結合することができる。炭化水素基としては例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはこれらの組合せが挙げられる。
上記第2級アミノシランは、1分子中に1個または2個の加水分解性シリル基を有することができる。
1分子中に1個の加水分解性シリル基を有する第2級アミノシランとしては、例えば、3−(n−ブチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、およびN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。
1分子中に2個の加水分解性シリル基を有する第2級アミノシランとしては、例えば、N,N−ビス[(3−トリメトキシシリル)プロピル]アミン、N,N−ビス[(3−トリエトキシシリル)プロピル]アミン、およびN,N−ビス[(3−トリプロポキシシリル)プロピル]アミンが挙げられる。
上記脂肪族イソシアネート化合物のシラン変性物の製造は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。脂肪族イソシアネート化合物のシラン変性物はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記脂肪族イソシアネート化合物のシラン変性物は、脂肪族イソシアネート化合物が有するイソシアネート基の一部が第2級アミノシランと反応した化合物およびイソシアネート基の全部が第2級アミノシランと反応した化合物からなる群から選ばれる少なくとも2種を含む混合物であってもよい。
また、上記脂肪族イソシアネート化合物のシラン変性物は第2級アミノシランとは未反応の脂肪族イソシアネート化合物をさらに含んでもよい。
《メルカプトシラン》
上記メルカプトシランとしては、例えば、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、および3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
《モノスルフィドシラン》
上記モノスルフィドシランは、モノスルフィド結合と加水分解性シリル基とを有し、当該モノスルフィド結合と当該加水分解性シリル基が有するケイ素原子とが結合するモノスルフィド化合物である。
加水分解性シリル基が有する加水分解性基(加水分解性基はケイ素原子に結合する。)は特に制限されない。加水分解性基としては例えば、R−O−で表される基(Rはヘテロ原子を有してもよい炭化水素基である。)が挙げられる。Rで表される炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基(例えば炭素数6〜10のアリール基)、これらの組合せが挙げられる。炭化水素基は例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい。Rはアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましい。1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数は1〜3個とすることができる。接着性により優れるという観点から、1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数は3個であることが好ましい。
上記加水分解性シリル基としては、例えば、アルコキシシリル基が挙げられる。
1個の加水分解性シリル基が有する加水分解性基の数は1〜2個である場合、当該加水分解性シリル基のケイ素原子に結合することができる基は特に制限されない。例えば、ヘテロ原子を有してもよい炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜20のアルキル基)、シクロアルキル基、アリール基(例えば炭素数6〜10のアリール基)、アラルキル基(例えば炭素数7〜10のアラルキル基)、アルケニル基(炭素数2〜10のアルケニル基)、これらの組合せが挙げられる。
炭化水素基がヘテロ原子を有する場合、例えば、炭素数2以上の場合炭化水素基の中の炭素原子の少なくとも1つがヘテロ原子若しくはヘテロ原子を有する官能基(例えば、2価以上の官能基)に置換されてもよく、及び/又は、炭化水素基(この場合炭素数は制限されない)の中の水素原子の少なくとも1つがヘテロ原子を含む官能基(例えば、1価の官能基)に置換されてもよい。
モノスルフィド結合において、上記の加水分解性シリル基以外に当該モノスルフィド結合に結合する基は特に制限されない。
モノスルフィド化合物は、接着性により優れるという観点から、モノスルフィド結合に結合する加水分解性シリル基とは別に、更に、第2の加水分解性シリル基を有することが、好ましい態様の1つとして挙げられる。
第2の加水分解性シリル基は、モノスルフィド結合に結合する加水分解性シリル基と同様である。
第2の加水分解性シリル基は、モノスルフィド結合と、炭化水素基を介して結合することができる。炭化水素基は特に制限されない。
炭化水素基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜10のアルキル基)、シクロアルキル基、アリール基、またはこれらの組合せが挙げられる。炭化水素基は、直鎖状、分岐状のいずれであってもよい。
モノスルフィド化合物は、接着性により優れるという観点から、下記式(11)で表される化合物であることが好ましい。
(式中、R、Rは各々独立にヘテロ原子を有してもよい炭化水素基であり、nは各々独立に1〜3の整数であり、Rは炭化水素基である。)
としてのヘテロ原子を有してもよい炭化水素基は、上記のアルコキシ基が有する炭化水素基と同様である。
としてのヘテロ原子を有してもよい炭化水素基は、上記の、1個の加水分解性シリル基が有するアルコキシ基の数が1〜2個である場合、加水分解性シリル基のケイ素原子に結合することができる基としてのヘテロ原子を有してもよい炭化水素基と同様である。
nは各々独立に3であることが好ましい。
としての炭化水素基は、上記の、第2の加水分解性シリル基とモノスルフィド結合とを介する炭化水素基と同様である。当該炭化水素基としては例えば、−C2m−が挙げられる。mは1〜5の整数であることが好ましい。
モノスルフィド化合物は、接着性により優れるという観点から、下記式(12)で表される化合物であることが好ましい。
モノスルフィド化合物はその製造について特に制限されない。例えば、メルカプトシランとテトラアルコキシシランをアミン系や金属系の触媒存在下で加温し、生じるアルコールを連続的または非連続的に留去するなどの従来公知のものが挙げられる。
モノスルフィド化合物はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
《イソシアネートシラン》
上記イソシアネートシランは、イソシアネート基と加水分解性ケイ素含有基とを有する化合物であり、例えば、イソシアネート基含有化合物と、イソシアネート基と反応し得る官能基と加水分解性ケイ素含有基とを有する化合物とを反応させて得ることができる。
上記イソシアネートシラン化合物としては、具体的には、例えば、MDI、TDI等のジイソシアネートと、アミノアルコキシシラン、メルカプトアルコキシシラン等のシランカップリング剤とを反応させて得られる化合物等が好適に挙げられる。
また、特開2002−53798号公報に記載のイソシアネート基含有化合物と、フェニル基またはその誘導体が窒素原子に直接結合したイミノ基を有するシランカップリング剤とを反応させて得られるイソシアネートシラン化合物も好適に用いられる。ここで、上記イソシアネート基含有化合物が、脂肪族または脂環式ポリイソシアネートであることが好ましい。また、上記イソシアネート基含有化合物と上記シランカップリング剤とをNCO/NH=3/1〜3/2の反応比で反応させて得ることが好ましい。
《アミノシランオリゴマー》
アミノシランオリゴマーはアミノシラン化合物が自己縮合によりオリゴマー化した化合物である。
オリゴマーの重合度は特に限定されないが、好ましくは3〜10であり、より好ましくは3〜8であり、さらに好ましくは4〜8である。
上記アミノシラン化合物としては、通常、アミノシラン系カップリング剤として使用されているものが利用できる。上記アミノシラン化合物としては、例えば、下記式(13)で表される構造を備えるアミノシラン化合物が挙げられる。
式(13)中、Rは、直鎖状または分岐状の炭素数1〜12の炭化水素基である。また、RおよびRは、それぞれ独立に、直鎖状または分岐状の炭素数1〜12の炭化水素基である。mは1〜3の整数である。
上記式(13)中のシリル基のmは、1〜3の整数である。すなわち、ケイ素原子に結合する置換基であるアルコキシ基が、少なくとも一つ存在すればよい。したがって、すべてがアルコキシ基であってもよいし、1つがアルキル基で2つがアルコキシ基、または1つがアルコキシ基で2つがアルキル基であってもよい。このアルコキシ基は加水分解性を備える。mとして好ましくは、2または3である。このようなシリル基であると、接着性の発現が速い。
上記アミノシラン化合物は、より好ましくは下記式(14)で表される構造を備える。
上記式(14)で表される構造を備えるアミノシラン化合物の具体例として、モメンティブ社製のSilquest A−Link15が挙げられる。
〈その他の成分〉
本発明の2液型ウレタン接着剤組成物は、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で、主剤および硬化剤の一方または両方に、充填剤、硬化触媒、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料(染料)、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散剤、脱水剤、接着付与剤、帯電防止剤などの各種添加剤等を含有することができる。
《充填剤》
上記充填剤としては、各種形状の有機または無機の充填剤が挙げられる。具体的には、例えば、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、および溶融シリカ;ケイソウ土;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、および酸化マグネシウム;炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム(軽質炭酸カルシウム)、コロイダル炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸亜鉛;ろう石クレー、カオリンクレー、および焼成クレー;カーボンブラック;ならびに、これらの脂肪酸処理物、樹脂酸処理物、ウレタン化合物処理物、および脂肪酸エステル処理物;等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
《硬化触媒》
上記硬化触媒は、特に限定されないが、具体的には、例えば、2−エチルヘキサン酸、およびオレイン酸などカルボン酸類;ポリリン酸、エチルアシッドホスフェート、およびブチルアシッドホスフェートなどのリン酸類;オクチル酸ビスマスなどのビスマス触媒;ジブチルスズジラウレート、およびジオクチルスズジラウレートなどのスズ触媒;1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、および2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(例えば、DMP−30)などの第三級アミン触媒;等が挙げられる。
《可塑剤》
上記可塑剤としては、具体的には、例えば、ジイソノニルフタレート(DINP);アジピン酸ジオクチル、およびコハク酸イソデシル;ジエチレングリコールジベンゾエート、ペンタエリスリトールエステル;オレイン酸ブチル、およびアセチルリシノール酸メチル;リン酸トリクレジル、およびリン酸トリオクチル;アジピン酸プロピレングリコールポリエステル、およびアジピン酸ブチレングリコールポリエステル等が挙げられ、これらを1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
《老化防止剤》
上記老化防止剤としては、具体的には、例えば、ヒンダードフェノール系等の化合物が挙げられる。
《酸化防止剤》
上記酸化防止剤としては、具体的には、例えば、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、およびブチルヒドロキシアニソール(BHA)等が挙げられる。
《顔料》
上記顔料としては、具体的には、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、および硫酸塩などの無機顔料;アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、キナクリドンキノン顔料、ジオキサジン顔料、アントラピリミジン顔料、アンサンスロン顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、ジケトピロロピロール顔料、キノナフタロン顔料、アントラキノン顔料、チオインジゴ顔料、ベンズイミダゾロン顔料、イソインドリン顔料、およびカーボンブラックなどの有機顔料;等が挙げられる。
《揺変性付与剤》
上記揺変性付与剤としては、具体的には、例えば、エアロジル(日本エアロジル社製)、およびディスパロン(楠本化成社製)等が挙げられる。
《接着付与剤》
上記接着付与剤としては、具体的には、例えば、フェノール樹脂、ロジン樹脂、およびキシレン樹脂等が挙げられる。
《難燃剤》
上記難燃剤としては、具体的には、例えば、クロロアルキルホスフェート、ジメチル・メチルホスホネート、臭素・リン化合物、アンモニウムポリホスフェート、ネオペンチルブロマイド−ポリエーテル、臭素化ポリエーテル等が挙げられる。
《帯電防止剤》
帯電防止剤としては、具体的には、例えば、第四級アンモニウム塩;ポリグリコール、エチレンオキサイド誘導体等の親水性化合物等が挙げられる。
本発明の2液型ウレタン接着剤組成物は、上述した通り、優れた強度発現性および接着性を有するため、金属とガラス、ガラスと樹脂、および樹脂と金属など、異種材料からなる被着体に対してプライマー組成物を用いることなく安定して優れた性能を発揮する。特に、強度発現性に優れるため、自動車製造ライン等において異種材料を接着する際に有用である。
本発明の2液型ウレタン接着剤組成物の製造方法は、特に限定されず、例えば、ウレタンプレポリマー(a)およびテルペンオリゴマー(x)を含有する主剤(A)と、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)を含む1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)およびテルペンオリゴマー(x)を含有する硬化剤(B)とを、別々に窒素ガス雰囲気下で十分に混合する方法により調製することができる。
また、本発明においては、調製された主剤を窒素ガス等で置換された容器に、調製された硬化剤を別の容器にそれぞれ充填し保存することができ、使用時に主剤と硬化剤とを十分に混合して調製することもできる。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
<ウレタンプレポリマー(a−1)の合成>
数平均分子量5000のポリプロピレンエーテルトリオール200g(G−5000、商品名「EXCENOL5030」、旭硝子株式会社製)と、数平均分子量2000のポリプロピレンエーテルジオール600g(D−2000、商品名「EXCENOL2020」、旭硝子株式会社製)とをフラスコに投入して、100℃〜130℃に加熱し、脱気しながら攪拌して水分率が0.01%以下になるまで脱水した。その後、90℃まで冷却し、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI、商品名「スミジュール44S」、住化バイエルウレタン株式会社製)を、NCO基/OH基のモル比が1.80となる量162gを添加した後、約24時間、窒素雰囲気下で反応を進めNCO含有量が2.5%のウレタンプレポリマー(a−1)を合成した。
<シラン化合物(y−1)の合成>
3−(N−フェニル)アミノプロピルトリメトキシシラン(2級アミノシラン)47.2gとヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のビウレット体(タケネートD−165N,三井化学社製;1分子中にイソシアネート基を平均で3個有するイソアネート化合物)100gとを混合し(このときNCO/NHはモル比で3であった。)、これらを窒素雰囲気下で80℃で6時間反応させ、シラン化合物(y−1)を得た。
得られたシラン化合物(y−1)は、上記イソシアネート化合物が有する3つのイソシアネート基のうち、1つのイソシアネート基が第2級アミノシランのNH基と反応して生成した化合物と、2つのイソシアネート基が第2級アミノシランのNH基と反応して生成した化合物と、3つのイソシアネート基が第2級アミノシランのNH基と反応して生成した化合物と、未反応のイソシアネート化合物とを少なくとも含む混合物である。
[実施例1および比較例1〜3]
下記表1に示す主剤および硬化剤の各成分を、同表に示す配合量(質量部)で配合し、混合機(5Lレベル)にて脱気しながら約1時間均一に混合して、表1に示される主剤を調製した。主剤および硬化剤における各成分の配合量(質量部)を表1に示す。
調製した主剤および硬化剤を、主剤:硬化剤=10:1の質量比で混合し、接着剤組成物を得た。
得られた各接着剤組成物について、下記の方法により接着性を評価した。結果を表1に示す。
〈強度発現性〉
ガラス基板(幅:25mm、長さ:120mm、厚さ:3mm)および樹脂基板(PBT;幅:25mm、長さ:120mm、厚さ:3mm)の片面にフレーム処理を施した被着体をそれぞれ1枚用意した。
ガラス基板(幅:25mm、長さ:120mm、厚さ:3mm)および金属基板(鋼板;幅:25mm、長さ:120mm、厚さ:3mm)の片面にフレーム処理を施した被着体をそれぞれ1枚用意した。
金属基板(鋼板;幅:25mm、長さ:120mm、厚さ:3mm)および樹脂基板(PBT;幅:25mm、長さ:120mm、厚さ:3mm)の片面にフレーム処理を施した被着体をそれぞれ1枚用意した。
フレーム処理後、ぬれ張力試験用混合液(和光純薬工業社製)を用いて樹脂表面の濡れ性が45.0mN/m以上であることを確認した。
次いで、一方の被着体の表面(フレーム処理を施した面)に、調製(混合)直後の各接着剤組成物を厚み3mmとなるように塗布した後、他方の被着体の表面(フレーム処理を施した面)と張り合わせ、圧着させることで試験体を作製した。
すなわち、ガラス基板と樹脂基板の組合せ、ガラス基板と金属基板の組合せ、および金属基板と樹脂基板の組合せの3通りの組合せで試験対を作成した。
作製した試験体を23℃、相対湿度50%の環境下に4時間放置した後に、23℃下でJIS K 6850:1999に準じた引張試験を行い、引っ張り速度50mm/minで剪断強度(MPa)を測定した。
測定の結果、剪断強度2.1MPa以上のものを「◎」と評価し、剪断強度が1.0MPa以上2.1MPa未満のものを「○」と評価し、剪断強度が1.0MPa未満のものを「×」と評価した。
〈接着性〉
強度発現性の試験と同様にして試験体を作製した。
《初期接着》
作製した試験体を23℃、相対湿度50%の環境下に72時間放置した後に、23℃下でJIS K 6850:1999に準じた引張試験を行い、以下の基準で評価した。
(評価基準)
◎:破壊状態を目視で確認し、接着剤が凝集破壊しているものを「CF」と評価し、
CFが95%以上のもの。
○:破壊状態を目視で確認し、CFが90%以上95%未満のもの。
△:破壊状態を目視で確認し、CFが50%以上90%未満のもの。
×:破壊状態を目視で確認し、被着体−接着剤間で界面剥離しているものを「AF」と評価し、AFが50%以上のもの。
《冷熱サイクル》
作製した試験体を23℃、相対湿度50%の環境下に72時間放置した後に、−30℃で24時間および80℃で24時間の冷熱サイクルを10サイクル繰返し、初期接着の試験と同様にして破壊状態の評価を行った。評価基準は初期接着の試験と同じ基準である。
(主剤(A)成分)
上記表1中の「主剤(A)」に示されている各成分の詳細は以下のとおりである。
・ウレタンプレポリマー(a−1): 上記で得られたウレタンプレポリマー
・テルペンオリゴマー(x−1): YSレジン−CP(ヤスハラケミカル社製)
・シラン化合物(y−1): ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のビウレット体と3−(N−フェニル)アミノプロピルトリメトキシシランとの等モル反応生成物(上記で得られた1分子中に1個以上のアルコキシシリル基を有する脂肪族イソシアネートのシラン変性物)
・シラン化合物(y−2): 下記式(12)で表されるモノスルフィドシラン
・カーボンブラック: 商品名#200MP(新日化カーボン社製)
・炭酸カルシウム1: 重質炭酸カルシウム 商品名スーパーS(丸尾カルシウム社製)
・可塑剤: フタル酸ジイソノニル(ジェイプラス社製)
・硬化触媒: ジモルフォリノジエチルエーテル(サンアプロ社製)
(硬化剤(B)成分)
上記表1中の「硬化剤(B)」に示されている各成分の詳細は以下のとおりである。
・ポリオール化合物(b1−1): エクセノール450ED(旭硝子社製;分子量500;水酸基価450mgKOH/g;4官能ポリエーテルポリオール)
・テルペンオリゴマー(x−2): ダイマロン(ヤスハラケミカル社製)
・シラン化合物(y−3): X12−972F(信越化学工業社製)
・ポリオール化合物(b3−1): プレミノール7001K(旭硝子社製;分子量6000;水酸基価29mgKOH/g;3官能ポリエーテルポリオール)
・炭酸カルシウム2: カルファイン200(丸尾カルシウム社製)
・シリカ: レオロシール QS−102(トクヤマ社製)
・硬化触媒: ジモルフォリノジエチルエーテル(サンアプロ社製)
〈結果の説明〉
《実施例1〜3》
実施例1〜3は、プライマーを用いずとも異種材料に対する優れた強度発現性および優れた接着性を示した。
シラン化合物として、1分子中に1個以上のアルコキシシリル基を有する脂肪族イソシアネートのシラン変性物(シラン化合物(y−1))と、モノスルフィドシラン(シラン化合物(y−2))とを併用した実施例2では、実施例1に比べ、接着性がより優れたものとなった。
さらに、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(ポリオール化合物(b1−1))を増量し、硬化剤(B)中のポリオール化合物ちゅうのポリオール化合物(b1−1)の4.8質量%から16.1質量%に変更した実施例3では、実施例2に比べ、強度発現性がより優れたものとなった。
《比較例1》
比較例1は、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(ポリオール化合物(b1−1))を含有しない例である。強度発現性が劣っていた。接着性は概ね良好であったが、ガラス基板と樹脂基板との組合せでは、冷熱サイクル接着性の評価が若干低下していた。
《比較例2》
比較例2は、テルペンオリゴマー(x−1、x−2)を含有しない例である。強度発現性は優れていたが、接着性はガラス基板と金属基板との組合せの初期接着性を除き不良であった。
《比較例3》
比較例3は、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(ポリオール化合物(b1−1))およびテルペンオリゴマー(x−1、x−2)をいずれも含有しない例である。強度発現性が劣っていた。接着性はガラス基板と金属基板との組合せの初期接着性を除き不良であった。
《全般》
以上のとおり、表1に示す結果から、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物およびテルペンオリゴマーのうち一方でも含有しない場合には、本発明の目的を達成できないことが明らかである。

Claims (8)

  1. ウレタンプレポリマー(a)を含有する主剤(A)と、1分子中に2個以上の活性水素基を有する化合物(b)を含有する硬化剤(B)と、を有する2液硬化型ウレタン接着剤組成物であって、
    前記活性水素基を有する化合物(b)は、分子量1000以下の3官能以上のポリオール化合物(b1)を含み、
    前記主剤(A)および前記硬化剤(B)の一方または両方に、さらに、テルペンオリゴマー(x)を含有する、2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
  2. 前記活性水素基を有する化合物(b)中の前記ポリオール化合物(b1)の含有量が前記活性水素基を有する化合物(b)の0.5質量%〜25.0質量%である、請求項1に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
  3. 前記ポリオール化合物(b1)の水酸基価が250mgKOH/g以上である、請求項1または2に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
  4. 前記ポリオール化合物(b1)が分子量1000以下の4官能以上のポリオール化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
  5. 前記活性水素基を有する化合物(b)が、さらに、2官能のポリオール化合物(b2)および分子量1000超の3官能以上のポリオール化合物(b3)からなる群から選択される少なくとも1種のポリオール化合物を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
  6. 前記活性水素基を有する化合物(b)中の前記ポリオール化合物(b1)と前記ポリオール化合物(b2)およびポリオール化合物(b3)からなる群から選択される少なくとも1種のポリオール化合物との合計含有量が前記活性水素基を有する化合物(b)の50.0質量%以上である、請求項5に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
  7. 前記主剤(A)および前記硬化剤(B)の一方または両方に、さらに、シラン化合物(y)を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
  8. 前記テルペンオリゴマー(x)が、下記式(8)で表される化合物、下記式(9)で表される化合物、および下記式(10)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の2液硬化型ウレタン接着剤組成物。
    ただし、式(8)〜式(10)中、mは2≦m≦6を満たす整数であり、nは1≦n≦3を満たす整数であり、mとnの積m×nは2≦m×n≦6を満たす。さらに、式(10)中、Rは、水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表す。
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