粘合剂以及粘结至刚性基材的方法技术

一种粘合剂以及注射或压力粘结的方法，其中粘合剂基于接枝聚丙烯树脂以及下列物质中的至少一种：马来酰亚胺化合物、酚醛树脂、封端异氰酸酯、官能化硅烷或环氧树脂。

Adhesives and methods of bonding to rigid substrates

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粘合剂以及粘结至刚性基材的方法相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求以下专利申请的优先权：于2017年2月20日提交的题为“苯并噁嗪树脂类粘合剂(BENZOXAZINERESINBASEDADHESIVE)”的美国临时专利申请序列No.62/460,912、于2017年2月20日提交的题为“用于将尼龙粘结至铝的硅烷类粘合剂(SILANE-BASEDADHESIVEFORBONDINGNYLONTOALUMINUM)”的美国临时专利申请序列No.62/460,914以及于2017年2月20日提交的题为“苯并噁嗪和环氧树脂类粘合剂(BENZOXAZINEANDEPOXYRESINBASEDADHESIVE)”的美国临时专利申请序列No.62/460,910，上述专利申请的公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种粘合剂组合物和相关方法，其特别适用于注射或压缩成型操作，优选适用于将热塑性材料粘结至刚性基材的注射或压缩成型操作。
技术介绍
存在许多方法以连接相似的基材，如将塑料部件连接至塑料部件或者将金属部件连接至金属部件。然而，当连接不同的基材(如将塑料或橡胶连接至金属)时，由于这些基材的表面化学性质不同，因而存在许多挑战。粘结高性能热塑性塑料和金属以制造塑料和金属的杂化材料可实现塑料和金属两者的最佳特性，包括重量轻、强度高、耐温性和低成本生产。此类粘合剂体系不仅在汽车制造和航空航天工业中，而且在电子、医疗设备以及能源和电器装配中都将获得巨大的应用机会。粘合剂技术越来越多地从大量使用挥发性有机溶剂(VOC)转向水性系统。这种趋势受成本、安全性、政府法规和环境问题的推动。水性环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、醇酸树脂和其他树脂是普遍市售可得的，但是这些树脂不是特别适合于在模具内粘结工艺中将尼龙和其他可成型基材粘结至铝和类似的刚性基材。本专利技术针对这些所感知的需求。
技术实现思路
在本专利技术的第一实施方案中，提供了粘合剂化学、应用和工艺条件的新颖组合。如上所述，用于将塑料结合至刚性基材(金属、玻璃、塑料等)的现有技术装配条件使用机械手段或结构粘合剂，并且逐件构建。本专利技术的一个实施方案与注射成型工艺相结合，该实施方案能够将粘合剂精确地施加至基材表面。本文所述的粘合剂特别适用于在压缩和注射成型工艺中粘结两种不同的基材。因此，一种基材通常被称为“液态引入性基材”，而另一种基材通常被称为“刚性基材”。正因如此，相比于在成型操作期间保持相对尺寸稳定的固体基材，液态引入性基材不一定是“液态”的，而是引入成型腔室中的适形/可变形基材。在采用注射成型操作的本专利技术的一个实施方案中，液态引入性基材为可流动的液体，如液态硅橡胶。然而，在采用压缩成型操作的本专利技术的实施方案中，液态引入性基材可为市售的，但在成型工艺中被压缩/变形以与固体基材接合，粘合剂至少部分地设置在液态引入性基材和固体基材之间。液态引入性基材的实例包括液态硅橡胶、聚对苯二甲酸丁二醇酯、热塑性聚氨酯、可浇铸聚氨酯等。刚性基材的实例包括金属(如不锈钢和铝)、尼龙、聚碳酸酯和其他硬质塑料。在本专利技术的第一实施方案中，提供了一种在注射或压缩成型工艺中粘结至少两种基材的方法，该方法包括：a)选择刚性基材；b)选择液态引入性基材；c)提供包含接枝聚丙烯和至少一种其他树脂材料的可固化粘合剂；d)用可固化粘合剂涂覆刚性基材，并使可固化粘合剂干燥；e)将涂覆后的刚性基材插入注射或压缩成型机中；f)将液态引入性基材插入压缩成型机中；以及g)将基材和粘合剂在足以使粘合剂固化的温度下加热一段时间，从而将液态引入性基材与刚性基材粘结。在本专利技术的一个实施方案中，接枝聚丙烯包括马来酸酐接枝的聚丙烯。在另一个实施方案中，至少一种其他树脂材料包括苯并噁嗪树脂、马来酰亚胺化合物、酚醛树脂、封端异氰酸酯、官能化硅烷或环氧树脂中的至少一种。在包括苯并噁嗪的实施方案中，苯并噁嗪优选包括双酚类或二胺类苯并噁嗪。在包括环氧树脂的本专利技术的实施方案中，环氧树脂优选包括双酚A类环氧树脂。在本专利技术的另一个实施方案中，粘合剂中的至少一种其他树脂材料包括官能化硅烷，并且优选下列物质中的至少一种：氨基、聚氨基、酰氨基、醛、丙烯酸酯、酸酐、芳香族基团、羧酸酯、异氰酸酯、环氧、酯、羟基、甲基丙烯酰氧基、烯烃、膦、磷酸酯、硫、巯基、氨基甲酸酯、脲基和/或乙烯基官能化硅烷或它们的组合。在本专利技术的另一个实施方案中，至少一种其他树脂材料与官能化聚丙烯的比例为约15:85至约30:70，优选约20:80。在本专利技术的另一个实施方案中，可固化粘合剂包含苯并噁嗪树脂和成膜剂，其中成膜剂包含下列物质中的至少一种：聚氨酯热塑性塑料、聚脲、诸如氯化聚丙烯或氯化聚乙烯之类的氯化聚烯烃、诸如聚苯乙烯接枝马来酸酐之类的聚苯乙烯共聚物、聚酯、聚醚、聚酰胺、诸如羟乙基纤维素之类的纤维素聚合物、或聚乙烯醇缩丁醛。在本专利技术的一个优选实施方案中，粘合剂包含接枝聚丙烯和硅烷，其中接枝聚丙烯优选马来酸酐接枝的聚丙烯(95.24重量份湿重＝19.048份干重)，硅烷优选缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(4.76重量份湿重和4.75份干重)。在本专利技术的另一个优选实施方案中，硅烷占粘合剂体系中固体的约1重量％至约30重量％的范围。在本专利技术的另一个优选实施方案中，聚丙烯聚合物占粘合剂体系中固体的约70重量％至约99重量％。在本专利技术的另一个实施方案中，粘合剂包含接枝聚丙烯和苯并噁嗪树脂。在本专利技术的另一个实施方案中，粘合剂还包含环氧树脂和任选的环氧固化剂。在本专利技术的另一个实施方案中，粘合剂包含接枝聚丙烯和硅烷，其中硅烷优选环氧硅烷或脲基硅烷中的至少一种。在本专利技术的又一个实施方案中，其他热塑性树脂可任选地包含在粘合剂中。这些热塑性树脂包括下列物质中的至少一种：利用丙烯酸、聚丙烯、苯氧基(包括具有环氧或己内酰胺官能团的改性形式)、聚乙烯醇缩丁醛、聚碳酸酯、聚酰胺、马来酸酐接枝的热塑性塑料、热塑性聚烯烃、热塑性弹性体以及它们的组合。因此，已经相当广泛地概述了本专利技术的更重要的特征，以便可以更好地理解下面的详细描述，并且可以更好地理解本专利技术对本领域的贡献。明显地，本专利技术的另外的特征将在下面进行描述，并且将形成所附权利要求的主题。对于这方面，在详细解释本专利技术的几个实施方案之前，应当理解，在其应用中，本专利技术并不限于其在以下描述中阐述或在附图中示出的细节、构造以及组分的排列。本专利技术可具有其他实施方案并且以各种方式实践和实施。还应当理解，这里的措辞和术语是出于描述的目的，在任何方面都不应被视为限制。本领域技术人员将理解本公开所基于的概念，并且可以容易地将其用作指定用于实现该开发的若干目的的其他结构、方法和系统的基础。重要的是，应当认为权利要求包括这些等同的结构，只要它们不脱离本专利技术的精神和范围。专利技术详述在本专利技术的一个实施方案中，提供了包含接枝聚丙烯树脂的粘合剂。优选地，接枝聚丙烯包括马来酸酐接枝的聚丙烯聚合物(Ma-PP)(具有1-丁烯和1-丙烯的马来酸酐聚合物)。在本专利技术的另一个实施方案中，粘合剂还包含至少一种以下物质：苯并噁嗪树脂、马来酰亚胺化合物、聚氨酯树脂、官能化硅烷(如环氧硅烷或脲基硅烷)或异氰酸酯树脂。各物质的官能团既能够与液态引入性基材(如极性类型的塑料(聚酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在注射或压缩成型工艺中粘结至少两种基材的方法，该方法包括：a)选择刚性基材；b)选择液态引入性基材；c)提供包含接枝聚丙烯和至少一种其他树脂材料的可固化粘合剂；d)用所述可固化粘合剂涂覆所述刚性基材，并使所述可固化粘合剂干燥；e)将涂覆后的刚性基材插入注射或压缩成型机中；f)将所述液态引入性基材插入所述压缩成型机中；以及g)将基材和粘合剂在足以使所述粘合剂固化的温度下加热一段时间，从而将所述液态引入性粘结至所述刚性基材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.20 US 62/460,914;2017.02.20 US 62/460,910;1.一种在注射或压缩成型工艺中粘结至少两种基材的方法，该方法包括：a)选择刚性基材；b)选择液态引入性基材；c)提供包含接枝聚丙烯和至少一种其他树脂材料的可固化粘合剂；d)用所述可固化粘合剂涂覆所述刚性基材，并使所述可固化粘合剂干燥；e)将涂覆后的刚性基材插入注射或压缩成型机中；f)将所述液态引入性基材插入所述压缩成型机中；以及g)将基材和粘合剂在足以使所述粘合剂固化的温度下加热一段时间，从而将所述液态引入性粘结至所述刚性基材。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接枝聚丙烯包括马来酸酐接枝的聚丙烯。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种其他树脂材料包括苯并噁嗪树脂、马来酰亚胺化合物、酚醛树脂、封端异氰酸酯、官能化硅烷或环氧树脂中的至少一种。4.根据权利要求3所述的方法，其中苯并噁嗪包括双酚类或二胺类苯并噁嗪。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述环氧树脂包括双酚A类环氧树脂。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述粘合剂还包含咪唑催化剂。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种其他树脂材料包括官能化硅烷。8.根据权利要求1所述的方法，其中官能化硅烷组分包括下列物质中的至少一种：氨基、聚氨基、酰氨基、醛、丙烯酸酯、酸酐、芳香族基团、羧酸酯、异氰酸酯基、环氧基、酯、羟基、甲基丙烯酰氧基、烯烃、膦、磷酸酯、硫、巯基、氨基甲酸酯、脲基和/或乙烯基官能化的硅烷或它们的组合。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述官能化硅烷包括缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述官能化硅烷包括3-脲基丙基三乙氧基硅烷或3-脲基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。11.根据权利要求8所述的方法，还包括聚氨酯树脂。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂还包含水和任选的选自丙二醇甲基醚或甲醇的共溶剂。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种其他树脂材料与官能化聚丙烯的比例为约15:85至约30:70。14.根据权利要求13所述的方法，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·卡尼，塔里克·亚甲，保罗·惠勒，安德鲁·海登里希，多迪克·库瑞亚万，丽贝卡·考尔斯，道格拉斯·莫里，
申请(专利权)人：洛德公司，
类型：发明
国别省市：美国,US