防腐蚀粘合剂组合物及其制备方法技术

一种可固化的、环氧树脂结构粘合剂组合物，其特征在于，所述的组合物包括： （ａ）平均环氧官能度大于１的环氧树脂； （ｂ）底层固化剂，通过含于该固化剂中的亲核或亲电子基团与该环氧树脂中的环氧环的反应，其量足以固化所述的环氧树脂； （ｃ）包含具有阳离子结合的二氧化硅或氧化铝的无机氧化物的颗粒，所述颗粒，其量足够以抑制、或防止敷有环氧粘合剂组合物的金属的腐蚀。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有耐金属表面腐蚀试剂的粘合剂。
技术介绍
对金属的耐腐蚀处理在所属领域内为人们所熟知，它在长期地保持漆和金属或粘合剂和金属粘层之间的粘合方面起了很重要的作用，尤其是在腐蚀性的环境下。最常见的腐蚀环境包括来自海洋的含盐水的侵蚀，及用于对含有腐蚀性的化学品及/或盐、酸雨等物的冰雪的道路的处理等。在涂敷漆或粘合剂之前，为防止金属表面腐蚀，已有很多处理金属表面的方法。这些方法包括在该金属表面形成一层保护性的氧化物的转变涂层，或蚀刻处理，以形成保护性的氧化物膜。该蚀刻处理还可进一步包括阳极氧化及/或涂敷一层底层涂料。自从五十年代初以来，一种广为公知的、被称为“FPC蚀刻法”的制备铝的方法，被广泛地用于航空航天工业。该FPC蚀刻法包括下列步骤溶剂去除铝件上的油脂；在180°F的温度下用碱溶液去脂；在160°F的温度下将该铝件浸渍于硫酸和重铬酸钠的水溶液中；漂洗，在室温和升温下干燥该铝件。尽管该方法是有效的，但是，使用铬酸盐和腐蚀性的酸仍存在着环境和健康的问题。本领域所熟知的转变涂层有磷酸盐转变涂层，铬酸盐转变涂层及钴盐转变涂层等。其它改善耐腐蚀性能的方法有，对粘合剂添加抗腐蚀剂。目前通用的抗腐蚀剂包括，如铬酸钡、铬酸锶、铬酸镁等铬酸盐。某些阳离子，例如锌或钙阳离子，可用作如漆那样的保护涂层中的抗腐蚀剂。该阳离子通常以少量的水溶性盐的形式加以应用。ShieldexTM防腐漆即为一种所述的可用于漆和涂料的离子交换型氧化硅。专利技术简述本专利技术提供了一种可固化的、环氧树脂结构粘合剂组合物，该组合物包括(a)平均环氧官能度大于1的环氧树脂；(b)底层固化剂，通过含于该固化剂中的亲核或亲电子基团与该环氧树脂中的环氧环的反应，其量足以固化所述的环氧树脂；(c)包含具有阳离子结合的二氧化硅或氧化铝的无机氧化物的颗粒，所述颗粒，其量足以抑制、或防止其上使用环氧粘合剂组合物的金属的腐蚀。本专利技术还提供一种抑制、或防止粘合于其它底物(基片)上的金属底物发生腐蚀的方法，所述方法包括将具有阳离子结合的二氧化硅或氧化铝的无机氧化物的颗粒加入粘合金属底物和其它底物所用的粘合剂组合物中，所述颗粒，其量足以抑制、或防止与该粘合剂组合物接触的部位上的金属底物腐蚀的发生。专利技术描述本专利技术提供了一种环氧粘合剂组合物，该粘合剂组合物可用作结构粘合剂，对底物提供对盐溶液的抗腐蚀性能。该粘合剂特别可用于如铝和钢等的金属底物，更好的是，所述的组合物不含有如铬等的不希望有的重金属元素。结构粘合剂在底物之间形成强力的整体粘合层。由结构粘合剂形成的粘合层具有室温下的粘合强度，由工业上通常所熟知、T-剥离强度测试法测得，在一厚为0.010英寸(0.25mm)的粘合层上，每线性英寸(lineal inch)长上的剥离强度至少为10磅(pounds)(pli)。该结构粘合强度的上限值将是该被粘合物的粘合力破坏或被粘合物的屈服点。本专利技术的粘合剂组合物的室温下的剥离强度为在一厚为0.010英寸(0.254mm)的粘合层上，每单位英寸(lineal inch)长上的剥离强度至少为12磅(pounds)，较好的是大于14磅，最好的是，大于17磅。结构粘合剂的粘合层可用本领域所熟知的(重叠)搭接剪切试验方法测得的、至少为3兆帕(MPa)的室温下模量来表示其特征。所述搭接剪切强度的上限值将是该被粘合物的粘合破坏(断裂)点或是该被粘合物的屈服点。本专利技术的粘合剂组合物形成了其在室温下至少为5MPa的搭接剪切强度的粘合层，较好的组合物是，形成了至少为7MPa的搭接剪切强度的粘合层，更好地是，形成了至少为10MPa的搭接剪切强度的粘合层，最好地是，形成了至少为14MPa的搭接剪切强度的粘合层。结构粘合层通常具有大于2密耳(0.05mm)的厚度。在本专利技术的实践中，所形成的粘合层通常大于5密耳(0.127mm)。可用于本专利技术中的粘合剂组合物中的环氧化物可以是任何具有至少一个可由开环聚合的环氧环的有机化合物。较好的是平均环氧官能度大于1，更好的是平均环氧官能度至少为2的有机化合物。该环氧化物可以是单体的或聚合的，可以是脂族、环脂族、杂环族、芳香族或它们的混合物。更好的环氧化物为芳香族，且每个分子含有多于1.5个的环氧基团，更好的是，每个分子含有多于2个的环氧基团。本专利技术中可用的材料具有约为150-10,000的分子量，更好的是，具有300-1,000的分子量。所述可用的材料包括具有终端环氧基团(例如，一个聚氧乙烯乙二醇的二缩水甘油醚)的线性聚合环氧化物，具有骨架环氧基团(例如，聚丁二烯聚环氧基)的聚环氧化合物，及具有五环氧基团的聚环氧化物(例如，甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合物或共聚物)及其混合物。含有可用的环氧化物的材料包括具有所需分子量的通式I的化合物 式中，R′为烷基，烷基醚，或芳基，较好的是芳基，且其n为2至6的一个整数。较好的是芳香族缩水甘油醚，如用过量的表氯醇与多元酚反应所制备的那些化合物。可用的苯酚可举例出间苯二酚，儿茶酚，对苯二酚，及多环苯酚，例如，p，p′-二羟基二苄基、p，p′-二羟基二苯基、p，p′-二羟基二苯基砜、p，p′-二羟基苯并苯酮、2，2′-二羟基-1，1-二萘基甲烷、及二羟基二辛基甲烷的2，2′、2，3′、2，4′、3.3′、3，4′和4，4′的异构体，二羟基二苯基二甲基甲烷，二羟基二苯基乙甲基甲烷，二羟基二苯基甲丙基甲烷，二羟基二苯基乙基甲苯，二羟基二苯基丙基甲苯，二羟基二苯基丁基甲苯，二羟基二苯基甲苯基甲烷，二羟基二苯基甲苯基甲基甲烷，二羟基二苯基二环己基甲烷，及二羟基二苯基环己烷。较好的是多元酚的甲醛缩合产物，及仅含有环氧基或羟基作为反应基团的缩水甘油醚。上述通式I的、其中n＝1的化合物在本专利技术中可用作选择使用的添加剂，但在一较好的实施例中，相对于使用的环氧化合物的总数的平均环氧官能度大于1。可用的材料包括双酚A及酚醛清漆树脂的二缩水甘油醚，例如，在Lee & Nevill所著，McGraww-Hill Book Co.，New York(1967)出版的《环氧树脂手册》一书中所述，也可在此参照使用具有挠性(柔软性)骨架的环氧化物。较好的材料包括双酚A及双酚F的二缩水甘油醚，而最好的是双酚A的二缩水甘油醚，这些材料一旦固化即可达理想的结构粘合性能。本专利技术中使用的商业上可购的环氧化物的例子有双酚A的二缩水甘油醚(例如，那些从Shell Chemical Co.购得的商品名为E-pon828，Eponl001，Eponl510，以及那些从Dow Chemical Co.购得的商品名为DER-331，DER332，及DER334的产品)；有双酚F的二缩水甘油醚(例如，那些从大日本油墨化学品公司购得的商品名为EpiclonTM830的产品)；含有二缩水甘油基环氧官能度的硅树脂；阻燃环氧树脂(例如，那些从Dow Chemical Co.购得的DER580，油脂溴化双酚类的环氧树脂的产品)；及1，4-丁二醇二缩水甘油醚。在本专利技术的实践中，底层固化剂的用量应足以固化该环氧粘合剂组合物。固化剂的量随所用环氧树脂类型的相应化学计量、环氧基过量或底层固化剂过量而不同，其用量要根据该环氧粘合剂的最终用途而定。上述用量通常为，对每100份所用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·H·拉蒙，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：