接着促進剤は、化学的性質の相違により接着しない2つの基質（典型的には有機ポリマーと無機基質）間の接着を改善することを目的とした添加剤として用いられる化学物質群です。 [1]これらの促進剤は、界面において共有結合や水素結合などの安定した化学的相互作用を形成することで作用し、系を効果的に安定化させます。印刷インク、接着剤、プラスチック・複合材料、自動車産業、電子機器などで使用されています。[2]
化学
接着促進剤には幅広い化学ファミリーがあり、適用条件に応じて選択されます。基本的な概念は、異なる化学的性質が、基材と有機ポリマーの化学的性質に応じて異なる適合性と最終特性を意味するというものです。これらの添加剤は、無機基材の結合を担う金属中心（シリコン、ジルコニウム、チタン、アルミニウムなど）と、無機相互作用を担う有機官能基という同様の構造を共有しています。[1] 反応性基の有無によって、反応性または非反応性に分類できます。さらに、2つの混和しない有機ポリマーを相溶性にするために使用される場合は相溶化剤と呼ばれ、ポリマー系と充填剤（無機）を相溶性にするために使用される場合はカップリング剤と呼ばれます。[3]
有機シラン
シランカップリング剤は、一般的なモノマー構造XR-Si-(OR) 3で表されます。ここで、Rは脂肪族または芳香族基、Xは反応性有機官能基であり、アミン、エポキシド、イソシアネート、チオール、ビニル基などがあります。[4] ORは加水分解可能な基であり、例えばメトキシ、エトキシ、アセトキシ基です。この種の促進剤は、接着性、配合特性を向上させるための接着剤やシーラントの添加剤やプライマーとして、また架橋剤として広く使用されています。[5]オリゴマー型の オルガノシランは、モノマーからの重縮合によって得られ、従来のモノマー型のより安全な代替品と見なされています。オリゴマーは分子量が大きいため、沸点が高く、その結果、VOC（揮発性有機化合物）指数が低下し、より安全なラベル表示と物流上の利点が得られます。[6] [7]
チタン酸塩およびジルコン酸塩
チタン酸塩およびジルコニウム酸塩は、接着促進特性に優れた有機金属化合物で、接着が難しいガラス、金属、セラミックなどの重要な基板に使用されます。 [8]これらの有機金属の一般構造は、(RO) n -Me-(-OXR'-Y) 4-nと表すことができます。ここで、Meは金属原子（ZrまたはTi）を表します。これに基づいて、これら2つの化合物の反応メカニズムが異なるため、有機シランと比較していくつかの類似点と相違点があることがわかります。チタンベースおよびジルコニウムベースの接着促進剤は、加水分解反応に水を必要とする有機シランとは異なり、反応に水を必要としません。実際、これらの有機金属は、溶媒分解によって表面のプロトンに化学的に橋渡しします。多くの充填剤には利用可能な表面プロトンがあり、その例としては炭酸塩（CaCO 3）、硝酸塩、炭素、ホウ素、金属粉末などがあり、これらは通常、有機シランに対して非反応性であるため、チタンおよびジルコニウムベースの接着促進剤はより汎用性の高いソリューションとなります。[9] [10]
塩素化ポリプロピレン樹脂
塩素化ポリプロピレン樹脂（CPO）は、ポリプロピレン（PP）を塩素でハロゲン化して得られるポリマーのグループです。これらのポリマーはトルエンおよびハロゲン化炭化水素に溶け 、最終用途に応じて低、中、高塩素含有量に分類できます。たとえば、高含有量の塩素化ポリプロピレンは耐火コーティングや塗料に広く使用されていますが、含有量の低い樹脂は主にインクに使用されます。[11]接着促進剤としてのそれらの使用は自動車業界で広く知られており、具体的には、1970年代半ばから、金属製の自動車バンパーは、熱可塑性オレフィン（TPO）に置き換えられ始めました。これは、これらの材料の固有の利点、つまりリサイクル性、コスト、軽量化、および優れた機械的特性によるものです。CPOは通常、他の樹脂や顔料と混合され、部分的にレベリング剤として機能します。多くの研究がモデルの特徴づけを試みましたが、その結果、接着メカニズムはトップコートの化学的性質、使用されるCPO、ポリプロピレン基材の特性など、多くの要因に強く影響されることが示されました。[12]
参照
参考文献
- ^ ab White, C.; Tan, K.; Wolf, A.; Carbary, L. (2010). 「構造用シリコーン接着剤の進歩」.構造用接着剤の進歩. pp. 66– 95. doi :10.1533/9781845698058.1.66. ISBN 978-1-84569-435-7。
- ^ 「接着促進剤市場規模、シェア、トレンド分析レポート：製品別（シラン、無水マレイン酸）、用途別（プラスチック・複合材料、塗料・コーティング）、地域別、セグメント予測、2025～2030年」www.grandviewresearch.com . 2025年4月22日閲覧。
- ^ 「ポリマー用接着促進剤に関する包括的ガイド」www.specialchem.com . 2025年4月22日閲覧。
- ^ 「USI製品カタログ」www.usi-chemical.com . 2025年4月23日閲覧。
- ^ 「接着促進剤：接着の基礎と接着剤の材料選択のヒント」www.specialchem.com . 2025年4月22日閲覧。
- ^ 「オルガノシランオリゴマー」www.patentscope.wipo.int . 2025年4月23日閲覧。
- ^ 「機能性シランオリゴマー ― 高性能で環境に優しい…への道」www.nasampe.org . 2025年4月23日閲覧。
- ^ 「有機コーティング パート4：熱硬化性コーティングの接着促進剤」www.polymerinnovationblog.com 2024年11月4日 2025年4月24日閲覧。
- ^ 「チタン酸塩/ジルコン酸塩分子化合物の6つの機能」 。 2025年4月24日閲覧。
- ^ 「熱可塑性樹脂およびエラストマー化合物におけるチタン酸塩およびジルコン酸塩」www.researchgate.net . 2025年4月24日閲覧。
- ^ 「塩素化ポリプロピレンとは」www.schem.net . 2025年4月29日閲覧。
- ^ 「TPO基材におけるトップコートおよび接着促進剤の接着性能の特性評価」www.researchgate.net . 2025年4月29日閲覧。
