双重固化结构粘合剂制造技术

本文公开了一种包括可固化树脂组合物、光引发剂和热固化剂的结构粘合剂。该结构粘合剂可以用于将两个部件接合在一起。

【技术实现步骤摘要】
双重固化结构粘合剂
技术介绍
本公开涉及结构粘合剂。结构粘合剂用于将金属和纤维增强复合材料粘合到各种相似和不同的基材上。结构粘合剂可用于制造汽车、卡车、船只以及其他产品。将结构粘合剂施加到第一部件的表面上，然后再将第二部件(相同或不同材料)的表面定位在第一部件的被粘合剂覆盖的表面上方，从而形成粘合剂接合部。由于这些部件通常具有不平坦的表面，因此，理想的情况是粘合剂能够对所形成的具有不同深度的空隙进行填充。重要的是，粘合剂在未固化和流体的状态下保持足够长的时间，以便允许第二部件与粘合剂发生接触。当第一部件和第二部件由金属制成时，粘合剂接合部随后可以进行焊接或铆接。焊缝或铆钉可导致一部分粘合剂挤出接合部。相接合的部件通过清洁过程送出。在清洁过程中，已经挤出的多余粘合剂可以从接合部上移除，并沉积在同一物品的另一部分上或者沉积在后来的物品上。粘合剂的这种杂散沉积会增加加工步骤和成本，这是因为粘合剂必须在固化之前或之后移除。因此，期望提供一种减少或消除来自清洁过程的粘合剂的杂散沉积的结构粘合剂。
技术实现思路
在一个示例性实施例中，一种结构粘合剂包括可固化树脂组合物、光引发剂和热固化剂。可固化树脂组合物可以包括聚氨酯低聚物、环氧化物低聚物、丙烯酸酯低聚物或其组合。更具体地，可固化树脂组合物可以包括丙烯酸酯封端的聚氨酯低聚物、丙烯酸酯封端的环氧化物低聚物、丙烯酸酯低聚物或其组合。可固化树脂组合物还可以包括增韧剂。在一些实施例中，光引发剂包括不饱和丙烯酰氧基引发剂。在一些实施例中，热固化剂包括双氰胺。在另一个示例性实施例中，一种粘附两个部件的方法包括在第一部件上设置结构粘合剂；在位于第一部件上的结构粘合剂上设置第二部件，以形成具有粘合剂接合部的制品；将制品的粘合剂接合部暴露于光化辐射下；对具有辐射粘合剂接合部的制品进行清洁；以及对经过清洁的制品的辐射粘合剂接合部进行热固化。第一部件和第二部件可以是金属。辐射粘合剂接合部可以具有根据ISO4587测定的至少2MPa的搭接剪切强度。在粘附两个部件的方法中，可固化树脂组合物可以包括聚氨酯低聚物、环氧化物低聚物、丙烯酸酯低聚物或其组合。更具体地，可固化树脂组合物可以包括丙烯酸酯封端的聚氨酯低聚物、丙烯酸酯封端的环氧化物低聚物、丙烯酸酯低聚物或其组合。可固化树脂组合物还可以包括增韧剂。在粘附两个部件的方法中，光引发剂可以包括不饱和丙烯酰氧基引发剂。热固化剂可以包括双氰胺。粘合剂接合部可以暴露于400nm的光化辐射中20至40秒。在另一个示例性实施例中，制品包括通过固化的结构粘合剂接合到第二部件的第一部件，该固化的结构粘合剂是采用光化辐射和热固化对结构粘合剂进行固化后的产物，其中该结构粘合剂包括可固化树脂组合物、光引发剂和热固化剂。第一部件和第二部件可以是金属可固化树脂组合物可以包括聚氨酯低聚物、环氧化物低聚物、丙烯酸酯低聚物或其组合。更具体地，可固化树脂组合物可以包括丙烯酸酯封端的聚氨酯低聚物、丙烯酸酯封端的环氧化物低聚物、丙烯酸酯低聚物或其组合。可固化树脂组合物还可以包括增韧剂。通过以下结合附图的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。附图说明其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下对实施例的详细描述中，详细描述对附图进行参考，其中：图1是两个部件之间未固化粘合剂接合部的视图；图2是清洗粘合剂接合部的视图；图3是粘合剂接合部采用光化辐射进行部分固化的视图；以及图4是对部分固化的粘合剂接合部进行清洗的视图。具体实施方式以下描述在本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。应该理解，在整个附图中，相应的附图标记表明相同或相应的部分及特征。根据示例性实施例，一种结构粘合剂包括树脂组合物、光引发剂和热固化剂。如本文所用，结构粘合剂是定义为能够形成具有根据ISO4587测定的16兆帕的最小搭接剪切强度的金属与金属粘合的粘合剂。结构粘合剂组合物具有两种固化方式，即光化辐射固化和热固化。光化辐射是定义为诸如可见光、UV光或X射线之类的电磁辐射，或者诸如电子束之类的微粒辐射。将结构粘合剂施加到第一部件，并且将第二部件直接设置在结构粘合剂上以形成具有粘合剂接合部的制品。在一些实施例中，结构粘合剂从粘合剂接合部中挤出。第一部件可以通过点焊、铆接等进一步固定到第二部件上。然后将固定的制品暴露于光化辐射下。可以设想的是，具有粘合剂接合部的制品可以暴露于光化辐射下，然后再将第一部件通过点焊、铆接等固定到第二部件上。辐射后，对部件进行清洗和热固化。在不受理论束缚的情况下，建议光化辐射足以至少部分地固化粘合剂(特别是从接合部挤出的任何粘合剂)的表面，并使粘合剂接合部对于在清洗期间所施加的力而变得稳定。这样便减少或消除了来自清洗过程的粘合剂在不期望位置处的沉积。树脂组合物可以包含低聚物、单体或其组合。示例性低聚物包括聚氨酯低聚物、环氧化物低聚物、丙烯酸酯低聚物或其组合。低聚物、单体或其组合的至少一部分包括一个或多个能够进行自由基聚合的官能团。示例性官能团包括环氧基和末端碳双键，特别是与羰基相邻的末端碳双键，而羰基也与负电性杂原子(如氧或氮)相邻。这样的官能团可以通过丙烯酸与环氧化物低聚物或聚氨酯低聚物的反应来形成。示例性单体包括丙烯酸酯、苯乙烯和其他芳基烯烃、聚环氧化物和N-乙烯基吡咯烷酮。聚氨酯低聚物通过至少一种多异氰酸酯与至少一种具有两个异氰酸酯反应性氢的单体或聚合有机化合物任选地在催化剂的存在下进行反应来形成。示例性多异氰酸酯包括脂肪族多异氰酸酯、脂环族多异氰酸酯、芳族多异氰酸酯及其组合。这些多异氰酸酯包括烷基和亚烷基(烯烃)多异氰酸酯、环烷基和环亚烷基多异氰酸酯、芳基和亚芳基多异氰酸酯及其组合。更具体地，这些异氰酸酯包括甲苯-2,4-二异氰酸酯、4,4’-亚甲基-双(环己基异氰酸酯)、多亚甲基多亚苯基异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、六亚甲基-1,6’二异氰酸酯、二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯、三苯基甲烷-4,4’,4”-三异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、萘-1,4-二异氰酸酯、二亚苯基-4,4’-二异氰酸酯、3,3’-双甲苯-4,4’-二异氰酸酯、1,4-亚环己基二甲基二异氰酸酯、二甲苯-1,4-二异氰酸酯、二甲苯1,3-二异氰酸酯、环己基-1,4-二异氰酸酯、3,3’-二甲基二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、间四甲基二甲苯二异氰酸酯及其组合。具有两个异氰酸酯反应性氢的单体或聚合有机化合物可以包括例如羟基、伯胺基、仲胺基或其组合。示例性聚合化合物包括聚醚多元醇、脂肪族、脂环族和芳族二酸的羟基封端聚亚烷基酯、多元醇的酯等。丙烯酸酯封端的聚氨酯可以如美国专利5,232,996中所述那样制成。示例性环氧化物低聚物可以具有大于或等于1，更具体地大于或等于2的环氧基的平均数，或者可以被另一个能够进行自由基聚合的官能团(如丙烯酸酯)封端。环氧化物低聚物可以由具有至少两个环氧基(聚环氧化物)的环氧化合物形成。示例性的具有至少两个环氧基的环氧化合物包括多元酚的聚缩水甘油酯，如乙二醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,5-戊二醇、1,2,6-己三醇、甘油和2,2-双(4-羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构粘合剂，包括可固化树脂组合物、光引发剂和热固化剂。

【技术特征摘要】
2016.11.11 US 62/420823;2017.03.02 US 15/4472881.一种结构粘合剂，包括可固化树脂组合物、光引发剂和热固化剂。2.根据权利要求1所述的结构粘合剂，其中所述可固化树脂组合物还包括增韧剂。3.根据权利要求1或2所述的结构粘合剂，其中所述光引发剂包括不饱和丙烯酰氧基引发剂，并且所述热固化剂包括双氰胺。4.一种粘附两个部件的方法，包括在第一部件上设置结构粘合剂；在位于所述第一部件上的所述结构粘合剂上设置第二部件，以形成具有粘合剂接合部的制品；将所述制品的所述粘合剂接合部暴露于光化辐射下；对具有辐射粘合剂接合部的所述制品进行清洁；以及对所述经过清...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·N·格雷夫，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US