可固化并可再分离的粘合接头制造技术

本发明专利技术涉及用于制备热固性材料的粘合剂组合物，所述组合物能够通过电场、磁场、电磁场、交变电场、交变磁场或交变电磁场被加热，并且包含聚合物、聚合物混合物或反应树脂以及交联剂颗粒，其中所述交联剂颗粒包括铁磁的、亚铁磁的、超顺磁性的或顺磁性的填料颗粒以及化学连接在这些填料颗粒上的交联剂。该粘合剂组合物可在热的作用下硬化形成高耐久性的粘合复合物，而且所得的粘合复合物在热的作用下可重新分开。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据主权利要求之前序部分的粘合剂组合物，其包含可感应加热的填料颗粒，还涉及其用途以及固化方法。本专利技术还涉及包含所述粘合剂组合物之硬化层的粘合复合物、热分离所述硬化粘合剂组合物的方法、以及该方法的用途。
技术介绍
胶粘粘合体，例如特别是粘合接头、涂层、层压体或浇注结构件应设计成能够在温和条件下制造，耐久性尽可能地长，而且具有尽可能高的强度。高强度是指，在修复或者回收时，胶粘粘合体的分离仅可以在极端条件下方可实现，例如在强力和高温作用下。基于补强粘合剂的粘合接头通常是可以分离的，但对于传递结构粘合接头所需要的高应力却不是合适的。高强度粘合接头的分离通常需要使用机械能或化学试剂才能实现。化学试剂的使用具有以下缺陷它们可导致严重的环境污染，而且化学试剂渗入至长期稳定的结构粘合接头的胶层中需要非常长的时间。DE 43 28 108 A描述了通过微波能使楼面覆盖层分离。为此目的，需要使用接触型胶粘剂，该胶粘剂是导电性的，并填充有铜粉或铝粉。这些填料具有以下缺陷颗粒的尺寸为数微米、甚至更大，这导致接触型胶粘剂的非均匀加热。DE 199 61 940 A1描述了用于可分离的粘合接头的粘合剂，其包含可热活化的物质，该物质在分解时释放气态的化合物，然后破坏粘合接头。该方法的缺陷是，为分离复合物，整个结构件或者连接的部分和胶粘剂都必须被加热，这导致高的能量消耗。另外，不可能实现结构件或连接部分有限的局部分离。DE 199 51 599 A1和DE 199 24 138 A1公开了用于可分离的粘合接头的粘合剂以及由此制得的粘合接头，所述粘合剂包含可外部激活的纳米填料。粘合接头的分离可通过将所述接头引入交变电场、磁场或电磁场中来实现，其中纳米填料以及周围的胶粘剂被加热。但该方法的缺陷是必须加热整个胶粘剂，也包括不需要或者不希望被加热的地方，这是因为可激活的纳米填料亦包含在胶粘剂或底漆中不需要加热来分离粘合接头的地方。另外，分离高强度粘合接头需要高温，因为必须断开化学键以破碎复合物。所描述的方法还具有以下缺陷在分离高强度粘合接头时，胶粘剂和/或底漆发生非特异性的热分解。因此，这些方法特别是对于热固性材料不是合适的。制造耐久性的高强度粘合接头通常是在热或光化学条件下进行的。但是，制造胶粘粘合接头的常规方法具有以下缺陷为固化粘合剂，整个结构件都不得不被加热。其结果是，该方法是耗能和费时的。WO 99/03306以及O.Hahn，A.Kaimann在“Adhsion-Kleben undDichten，10/2001，pp.35-38”中描述了用于感应固化粘合接头的方法。在此情况下，包含可感应活化的填料的粘合剂被引入至电磁场中，由此加热可感应活化的填料，并使填料周围的粘合剂硬化。但这些方法具有以下缺陷可感应活化的物质不是均匀地分布在粘合剂中，并因此导致粘合剂的不均匀受热。其结果是，此等粘合接头的强度是有限的。另外，该方法还具有以下缺陷在感应加热过程中，在粘合剂中有可能发生反混合，而且可热活化的物质在粘合剂中的分布变得更为不规则。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，并提供一种可在温和条件下硬化以形成耐久性的高强度粘合接头的粘合剂组合物。本专利技术的另一个目的是提供一种分离此等粘合接头的方法，但不会不可避免地忍受该粘合接头的长期耐久性。这些目的可通过根据权利要求1和11的粘合剂组合物、根据权利要求18的固化方法、根据权利要求19的粘合复合物以及根据权利要求22和23的用于热分离硬化粘合剂组合物的方法。权利要求17和24具体涉及粘合剂组合物的应用以及用于分离硬化粘合剂组合物的方法。从属权利要求公开了有利的具体实施方案。发现包含聚合物、聚合物混合物或反应树脂以及交联剂颗粒的粘合剂组合物可通过电场、磁场、电磁场、交变电场、交变磁场或交变电磁场来加热。交联剂颗粒在此由填料颗粒以及化学键连在该填料颗粒上的交联剂组成，所述填料颗粒是金属的、铁磁的、亚铁磁的、超顺磁性的或顺磁性的。通过感应加热交联剂颗粒可引发交联剂单元与聚合物或聚合物混合物之间的化学反应，由此形成聚合物网络。本专利技术含义中的粘合剂组合物特别是包括粘合剂、漆、底漆、浇注组合物、密封剂和层压用树脂。具体而言，粘合接头、涂漆的结构件或带有底漆的结构件、浇注结构件、经密封的结构件或聚合物层压体由此可通过固化这些粘合剂组合物来形成。作为本专利技术含义中的聚合物、聚合物混合物和反应树脂，可以使用所有被认为适用于以上应用的聚合物、聚合物混合物和反应树脂。优选的是交联聚合物，特别优选由其可制造结构或者半结构接头的聚合物或反应树脂。环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂、多硫化物或三聚氰胺树脂是特别合适的。根据本专利技术，填料颗粒化学键连在交联剂组分上。该化学键连可以是离子性的、配位性的或共价键的。在此术语中例如还包括Van-der-Waals相互作用。为产生根据本专利技术的化学键连，有利的是填料颗粒的表面是经表面改性的，即、它们在表面上携带能够容易地与交联剂单元的官能团反应的官能团。交联剂单元本身携带至少一个在加热时能够与聚合物、聚合物混合物或反应树脂发生交联的官能团。此处的加热可通过感应方式或者也可通过常规方式来实现。能够发生交联反应的合适官能团例如包括环氧基、氨基、硫醇、醇、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或乙烯基。键连至交联剂单元上并能够与填料表面反应的化学基团特别是烷氧基硅烷、烷氧基钛酸酯和烷氧基锆酸酯。这些化学基团可键连至填料颗粒的正常金属或氧化表面上。特别优选的填料颗粒是，颗粒内部是可感应激发的材料，而颗粒表面主要是二氧化硅。它们可以按球形或者聚集体的形式使用。主要为球形并带有芯-—壳结构的填料颗粒(见附图说明图1A、图2A)可例如通过溶胶—凝胶法或者由纳米尺寸的氧化铁与硅酸钠反应来制得，带有二氧化硅表面的聚集填料颗粒(图1B、图2B)优选通过气相合成法来制备。这些颗粒以下称为复合颗粒。这些复合颗粒由表现出烧结颈(sinter neck)特性的聚集体组成，并且发现在该聚集体的内部分布着多个可感应激发的材料的包合体或区域结构，而在表面上复合颗粒主要由二氧化硅组成。在表面上具有二氧化硅的颗粒相对于湿气其在交联剂单元和填料颗粒表面之间的键具有非常高的长期耐久性，而且可快速地与上述化学基团反应。另外，二氧化硅层能够保护可感应激发的组分来抵抗组合物组分的化学攻击。根据本专利技术的交联剂颗粒可例如用作环氧树脂的交联剂。该环氧树脂可例如是用二胺硬化的双酚A二缩水甘油基醚。通过使用此等交联剂颗粒可得到热固性材料，该热固性材料可经受高化学和热应力。具有环氧基的单个交联剂颗粒示意性地显示在图1A中。如图2A所示，该填料颗粒也可以是聚集体的形式。图2A示意性地显示了在二氧化硅基质中的氧化铁颗粒聚集体的横截面。根据本专利技术的粘合剂组合物具有以下优点填料颗粒的分布使得它们仅位于需要发挥其作用的地方，即、交联剂颗粒中。与已知的粘合剂组合物相比，在此情况下，在需要表现它们作用的那些地方，填料颗粒是直接(即、分子或者几乎分子)接触的。以此方式，在感应加热期间可避免整个聚合物的非特异性加热。根据本专利技术的粘合剂组合物因此可在温和条件下被感应硬化。另外，根据本专利技术的粘合剂组合物还具有以下优点由其制得的粘合接头也可被感应且本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备热固性材料的粘合剂组合物，所述组合物能够通过电场、磁场、电磁场、交变电场、交变磁场或交变电磁场被加热，并且包含聚合物、聚合物混合物或反应树脂以及交联剂颗粒，其中所述交联剂颗粒包括铁磁的、亚铁磁的、超顺磁性的或顺磁性的填料颗粒以及化学连接在这些填料颗粒上的交联剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：让娜科尔贝，托马斯科瓦利克，马蒂亚斯波普，莫妮卡泽巴尔德，奥利弗朔尔施，斯特凡黑贝雷尔，马库斯普里德尔，吉多齐默尔曼，安德烈亚斯哈特维希，埃尔温博恩，
申请(专利权)人：德古萨股份公司，弗劳恩霍弗应用技术研究院，
类型：发明
国别省市：DE[德国]