含有纤维素的可热降解粘合剂,以及相关制备方法和用途技术

技术编号:20879913 阅读:25 留言:0更新日期:2019-04-17 12:36
一种方法,包括加热粘合剂到足以不可逆地使粘合剂降解的温度,该粘合剂将邻接部分固定在一起并含有纤维素微米或纳米晶体中的一种或两种,并分离邻接部分。可热降解组合物具有粘合剂;和纤维素微米或纳米晶体中的一种或两种。制备可热降解组合物的方法,包括通过将环氧物质的第一部分和第二部分与纤维素微米或纳米晶体混合来形成可热降解组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有纤维素的可热降解粘合剂,以及相关制备方法和用途
本说明书涉及含有纤维素的可热降解粘合剂,及其相关制备和使用方法。
技术介绍
粘合剂,例如胶水,粘接剂,粘液或糊剂,是施加到接触表面以将它们粘合在一起并阻止分离的物质。使用粘合剂提供优于诸如缝合,机械紧固和热粘合之类结合技术的优点。这些优点可包括将不同材料结合在一起、在接头上更有效地分布应力、容易机械化、改善美观性和提高设计灵活性的能力。粘合剂可以通过粘合方法分类,例如在基材和粘合剂之间形成化学键,静电力,范德华力或湿法驱动扩散到基材中,然后硬化。粘合剂也可以分为反应性和非反应性粘合剂,例如干燥粘合剂,压敏粘合剂,接触粘合剂,热粘合剂,多部分粘合剂和单部分粘合剂。粘合剂还可以根据原料是天然的还是合成的,或者通过初始物理相来分类。粘合剂可以是可热降解的。然而,一些粘合剂施用后在不损坏下面基材的情况下难以或不可能彻底去除。对于一些粘合剂,通过将粘合剂加热到其熔化温度以上并在仍然热的同时分离表面,可以分离粘附表面。然而,这可能需要增加操作时间,可能导致粘附表面损坏,并且可能导致残留在先前粘附表面上。
技术实现思路
在一个方面,本申请提供了一种方法,该方法包括加热粘合剂达到足以降解粘合剂的温度,所述粘合剂将邻接部分固定在一起并且包含纤维素微米或纳米晶体中的一种或两种;以及分开邻接部分。在一个实施方案中,该方法还包括在分离该邻接部分之前,使粘合剂冷却到0至50℃之间的温度,例如至室温。另一方面,本申请提供一种可热降解组合物,该组合物包含粘合剂;和纤维素微米或纳米晶体中的一种或两种。在一个实施方案中,可热降解组合物具有至少15重量%浓度的纤维素微米或纳米晶体。在另一方面,本申请提供用于形成如本文的可热降解组合物的工具包,所述工具包包含环氧物质的第一部分和第二部分,以及纤维素微米或纳米晶体,其中环氧物质第一部分和第二部分彼此分开,并且其中纤维素微米和/或纳米晶体是a)与环氧物质的第一和第二部分分开,或b)分散在环氧物质的第一部分和第二部分中的一个或两个之内。在另一方面,本申请提供了一种工具包,该工具包含有包含环氧化物的环氧粘合剂的第一部分,含有硬化剂的环氧化物粘合剂的第二部分,以及描述将第一和第二部分组合以形成环氧粘合剂的指示的书面材料,其中环氧粘合剂的第一和第二部分是分开的,以及其中纤维素微晶,纤维素纳米晶体或两者a)与环氧粘合剂的第一和第二部分分开,或b)分散在环氧粘合剂的第一和第二部分之中。在一个实施方案中,书面材料进一步公开了通过加热至200℃至300℃之间的温度来使所形成环氧粘合剂降解的指示。在一些实施方案中,该技术涉及一种粘合剂组合物,其包含环氧树脂和结晶纤维素材料(例如,纳米结晶纤维素)的复合物。该组合物是热稳定的,在低于约180℃的温度下保持良好的粘合性能,而在约220℃或更高的温度下基本上降解成脆性的易去除的材料。在各种实施方案中,可包括以下特征中的任何一个或多个:粘合剂包含纤维素纳米晶体(CNC)。纤维素微米或纳米晶体的浓度为可热降解组合物的至少5重量%。纤维素微米或纳米晶体的浓度为可热降解组合物的1-50重量%。纤维素微米或纳米晶体的浓度为可热降解组合物的至少15重量%。纤维素微米或纳米晶体的浓度为可热降解组合物的至少50重量%。加热包括加热至低于300℃的最高温度以降解粘合剂。加热包括加热至250℃或更低的最高温度以降解粘合剂。加热包括加热至220℃或更低的最高温度以降解粘合剂。加热包括加热至200℃至250℃之间的温度以降解粘合剂。粘合剂在180℃温度下不会降解。粘合剂包括环氧物质(尽管可以使用非环氧粘合剂)。环氧物质是两部分可聚合体系的最终产物,其包含含有环氧化物的第一部分和含有硬化剂的第二部分。在加热之前,纤维素微米或纳米晶体均匀地分散在环氧物质中。当以纯净形式固化时,环氧物质适于在300℃或更高的温度下稳定。环氧物质包括脂族胺,1,2,3,6-四氢-甲基-3,6-桥亚甲基-邻苯二甲酸酐,表氯醇和苯酚甲醛酚醛清漆的混合物之间反应的最终产物。在加热之前,环氧物质和纤维素微米或纳米晶体形成聚合物基质,其中该纤维素微米或纳米晶体在聚合物基质中形成连接,并且其中进行加热至通过i)纤维素微米或纳米晶体内部的共价键的断裂或ii)纤维素微米或纳米晶体与聚合物基质中环氧物质之间界面处的共价键的断裂,足以破坏该连接的程度。加热后,从邻接部分上除去粘合剂。在加热之前,粘合剂位于邻接部分之间的螺纹连接内,邻接部分是井下设备的一部分。纤维素微米或纳米晶体包含纳米晶须、纳米结晶纤维素、晶须、纳米颗粒、纳米纤维、微晶粒或微晶纤维素中的一种或多种。粘合剂包含纤维素纳米晶体(CNC)。可热降解组合物在低于300℃的温度下降解。热降解组合物在250℃或更低的温度下降解。热降解组合物在200至250℃的温度下降解。热降解组合物在180℃的温度下是稳定的。组合包含固定邻接部分的热降解组合物。热降解组合物位于邻接部分之间的螺纹连接内,所述邻接部分是井下设备的一部分。应用热降解组合物将邻接部分固定在一起。在形成热降解组合物之前,将纤维素微米或纳米晶体分散在第二部分内。装置和方法的这些和其他方面在权利要求中阐述,其引入本文作为参考。附图说明现在将参考附图描述实施例,其中,作为示例,相同的附图标记表示相同部件,并且其中:图1是描绘制备、施加和除去热降解粘合剂的方法的流程图。图1A和1B分别是用于测试本文公开的一些热降解组合物的一对钢板和粘合剂的俯视图和侧视图。图2是图解在90℃下固化1小时和在150℃下固化8小时的环氧物质526粘合试样的剪切强度的图。图3是图解环氧物质526粘合试样在90℃下固化1小时和150℃固化8小时,并在200℃额外烘烤1小时的剪切强度的图。图4是图解环氧物质526粘合试样在90℃下固化1小时和150℃固化8小时,并在250℃下另外烘烤1小时的剪切强度的图。图5是图解含有5%wt的CNC的环氧物质526粘合试样在90℃下固化1小时以及在150℃下固化8小时的剪切强度的图。图6是图解含有5%wt的CNC的环氧物质526粘合试样在90℃下固化1小时,以及在150℃下固化8小时,并在250℃下再烘烤1小时的剪切强度的图。图7是图解含有50%wt的CNC的环氧物质526粘合试样在90℃下固化1小时,以及在150℃下固化8小时的剪切强度的图。图8是图解含有50%wt的CNC的环氧物质526粘合试样在90℃下固化1小时,以及在150℃下固化8小时,并在200℃下再烘烤1小时的剪切强度的图。图9是图解含有50%wt的CNC的环氧物质526粘合试样在90℃下固化1小时,以及在150℃下固化8小时,并在250℃下再烘烤1小时的剪切强度的图。图10是图解了测试试样之间的搭接剪切结果比较的条形图。详细说明在不脱离权利要求所涵盖的内容的情况下,可以对这里公开的实施方案进行非实质性改进。纤维素微米或纳米晶体或两者用于各种可热降解组合物以及相关方法中。可以使用纤维素材料,例如纤维素纳米纤维,纳米结晶纤维素和微晶纤维素,包括改性纤维素,例如官能化纤维素。参照图1,可热降解组合物10包含合适的粘合剂,例如本文公开的粘合剂之一,以及纤维素微晶或纤维素纳米晶体中的一种或两种。将纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法,包括:加热粘合剂至足以使该粘合剂降解的温度;该粘合剂将邻接部分固定在一起并含有纤维素微米或纳米晶体中的一种或两种;以及分离该邻接部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.22 US 62/378,0001.一种方法,包括:加热粘合剂至足以使该粘合剂降解的温度;该粘合剂将邻接部分固定在一起并含有纤维素微米或纳米晶体中的一种或两种;以及分离该邻接部分。2.权利要求1的方法,还包括在分离该邻接部分之前使粘合剂冷却到0-50℃的温度。3.权利要求1的方法,还包括在分离该邻接部分之前使粘合剂冷却至室温。4.权利要求1-3任一项的方法,其中该粘合剂包括纤维素纳米晶体(CNC)。5.权利要求1-4任一项的方法,其中该纤维素微米或纳米晶体的浓度为该粘合剂的至少15重量%。6.权利要求5的方法,其中该纤维素微米或纳米晶体的浓度为该粘合剂的至少50重量%。7.权利要求1-6任一项的方法,其中加热包括加热至低于300℃的最高温度以使该粘合剂降解。8.权利要求7的方法,其中加热包括加热到250℃或更低的最高温度以使该粘合剂降解。9.权利要求8的方法,其中加热包括加热到200℃-250℃的温度以使该粘合剂降解。10.权利要求7-9任一项的方法,其中该粘合剂在180℃的温度下不会降解。11.权利要求1-10任一项的方法,其中该粘合剂包括环氧物质。12.权利要求11的方法,其中该环氧物质是两部分可聚合体系的最终产物,该两部分可聚合体系包含第一部分和第二部分,该第一部分包含环氧化物和该第二部分包含硬化剂。13.权利要求12的方法,其中该纤维素微米或纳米晶体在加热之前均匀分散在环氧物质中。14.权利要求11-13任一项的方法,其中当以纯净形式固化时,该环氧物质在300℃或更高的温度下是稳定的。15.权利要求14的方法,其中该环氧物质包括在如下物质的混合物之间反应的最终产物:脂族胺、1,2,3,6-四氢-甲基-3,6-桥亚甲基-邻苯二甲酸酐、表氯醇和苯酚甲醛酚醛清漆。16.权利要求1-15任一项的方法,其中在加热之前,该粘合剂和该纤维素微米或纳米晶体形成聚合物基质,其中该纤维素微米或纳米晶体在该聚合物基质中形成连接;并且其中加热进行到通过i)在纤维素微米或纳米晶体内部的共价键的断裂或者ii)在该聚合物基质中纤维素微米或纳米晶体与粘合剂之间的界面处的共价键的断裂,足以破坏该连接的程度。17.权利要求1-16任一项的方法,还包括在加热之后从邻接部分除去粘合剂。18.权利要求17的方法,还包括在冷却之后从邻接部分除去粘合剂。19.权利要求1-18任一项的方法,其中在加热之前,该粘合剂位于邻接部分之间的螺纹连接内。20.权利要求1-19任一项的方法,其中该邻接部分是井下设备的一部分。21.权利要求1-20任一项的方法,其中所述纤维素微米或纳米晶体包括纳米晶须、纳米结晶纤维素、晶须、纳米颗粒、纳米纤维、微晶粒或微晶纤维素中的一种或多种。22.一种可热降解组合物,包含:粘合剂;以及纤维素微米或纳米晶体中的一种或两种。23.权利要求22的可热降解组合物,其中该粘合剂包含纤维素纳米晶体(CNC)。24.权利要求22-23任一项的可热降解组合物,其中该纤维素微米或纳米晶体的浓度为该可热降解组合物的至少15重量%。...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·J·迈尔斯R·杜J·莱
申请(专利权)人:加拿大国家研究委员会
类型:发明
国别省市:加拿大,CA

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