具有更高断裂伸长率的高弹性模量泡沫结构材料制造技术

一种包含至少约10wt％的聚乙烯醇缩丁醛，以及热塑性环氧树脂的材料，其中聚乙烯醇缩丁醛与热塑性环氧树脂的比例为约1‑10至约1‑4，还包括至少2wt％但小于15wt％的加合的羧基封端的聚合物，其中该材料的断裂伸长率大于2％，模量至少为700MPa。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有更高断裂伸长率的高弹性模量泡沫结构材料
本教导总体上涉及一种可活化材料，一种形成该可活化材料的方法以及一种将该可活化材料用于对诸如汽车之类的制品的部件进行阻隔，粘附或增强的方法，该可活化材料具有改进的粘合耐久性。
技术介绍
多年来，工业领域，尤其是运输工业领域一直关注诸如汽车的制品的声衰减，粘合和增强性能。由此，工业上已经开发出各种各样的材料来提供良好的隔音，粘合和增强性能。粘合和增强材料的一些更理想的性能包括高拉伸模量，高断裂伸长率和粘合耐久性。这些属性通常具有反比关系，其中一个属性的增加通常会导致另一个属性的减少。目前亟需一种具有高拉伸模量，高断裂伸长率，抗剥离性，抗冲击性，断裂韧性，同时保持或高粘合耐久性的材料。因此，本专利技术寻求提供一种用于阻隔，粘合和/或增强的改进的材料，与现有材料相比，该材料提供高拉伸模量，断裂伸长率和粘合耐久性。
技术实现思路
本教导提供了一种材料，其包含至少约10wt％的聚乙烯醇缩丁醛和热塑性环氧树脂，其中聚乙烯醇缩丁醛与热塑性环氧树脂的比例为约1至10至约1至4；和与至少2wt％但小于15wt％的加合的羧基封端聚合物(例如，羧基封端的聚合物与环氧基封端分子的加合物)。该材料具有大于约2％的断裂伸长率和至少约700MPa的模量(可能会受到固化过程中发泡量的影响)。该材料可以包括固化剂。该材料可包含约15wt％至约30wt％的聚乙烯醇缩丁醛。该材料可具有至少约3％的断裂伸长率。该材料可具有至少约900MPa的模量。该材料可以包括聚合物颗粒，该聚合物颗粒以该材料重量的约5％至约30％的量存在。如本文所用，术语“聚合物颗粒”定义为包含聚合物材料的颗粒，该颗粒用以改善断裂韧性(例如，模式1下G1c的断裂韧性)，耐剥离性和耐冲击性中的一种或多种。聚合物颗粒可以包括平均尺寸为约200nm的核壳橡胶颗粒。聚合物颗粒可以基本上不含任何附聚的颗粒(例如，解聚的聚合物颗粒)。该材料可以包括环氧/弹性体加合物或环氧/弹性体混合物。加合物中的弹性体可以选自丁苯橡胶，聚硫化物，聚丁二烯，丙烯酸类，天然橡胶，CTBN，聚硅氧烷，聚酯，氨基甲酸酯预聚物或它们的任何组合。该材料可以包括加合的羧基封端的聚合物。该材料可以包括占该材料重量的约0.5％至约5.0％的固化剂。该材料可以包括发泡剂。该材料可以包括占该材料的重量的约0.5％至约5.0％的发泡剂。该材料在固化时可表现出约700MPa至约3000MPa的拉伸模量。该材料在固化时可表现出至少约400psi的搭接剪切强度。该材料可以表现出从生坯状态到膨胀状态约100％至约500％的体积膨胀。该材料在固化时可以表现出至少约4N/mm的T剥离强度。T-剥离强度可以是因为聚乙烯醇缩丁醛，加合的羧基封端的聚合物和聚合物颗粒的组合得到改善。断裂伸长率可以是因为加合的羧基封端的聚合物，环氧/弹性体加合物和热塑性环氧树脂的组合得到改善。该材料在受到刺激后可能会发泡。该材料可以包括增韧剂。该材料可以包括一种或多种用于增强该材料，引导该材料的膨胀，控制该材料的流动和/或改变该材料的粘度的材料(例如，一种或多种增强组分)。一种或多种增强组分可以选自矿物增强剂，例如硅藻土，粘土(例如，包括纳米粘土)，叶蜡石，锌蒙脱石，皂石，囊脱石，硅灰石或蒙脱石。增强组分可以包括二氧化硅和/或钙矿物增强物。增强组分可包括玻璃，玻璃珠或泡沫，碳或陶瓷纤维，尼龙，芳族聚酰胺或聚酰胺纤维(例如，凯夫拉尔)。增强组分可以是硅灰石。增强组分可以是长宽比为约20∶1至约3∶1的纤维。增强组分可以是长宽比为约15∶1至约10∶1的纤维。增强部件可以是长宽比为约12∶1的纤维。增强部件有可能改善第一物理特性，同时基本避免对第二物理特性的任何明显的负面影响。作为一个例子，所选择的增强部件可以改善材料的整体模量，同时仍然对断裂伸长率具有最小的负面影响。该材料可以进一步包括一种或多种填料，包括颜料或着色剂，碳酸钙，滑石，硅酸盐矿物，蛭石，云母等。聚乙烯醇缩丁醛组分可以与热塑性环氧树脂具有特定比例。聚乙烯醇缩丁醛与热塑性环氧树脂的比例可以为约3至7份聚乙烯醇缩丁醛与约1-2份热塑性环氧树脂。加合的羧基封端的聚合物与矿物增强剂的比例可为约1至10份加合的羧基封端的聚合物与约1-4份的矿物增强剂。加合的羧基封端的聚合物与矿物增强剂的比例可为约3至7份加合的羧基封端的聚合物与约1-2份的矿物增强剂。环氧/弹性体加合物与热塑性环氧树脂的比例可以为约1至10份环氧/弹性体加合物与约1至4份的热塑性环氧树脂。环氧/弹性体加合物与热塑性环氧树脂的比例可以是约3至7份环氧/弹性体加合物与约1-2份的热塑性环氧树脂。本教导进一步提供了本文描述的任何材料作为粘合剂的用途。本教导进一步提供了本文描述的任何材料用于粘附构件于运输工具中的用途。本教导提供了一种用于将第一基板粘附至第二基板的方法，该方法包括：将本文所述的材料施加至第一基板；然后激活材料；然后使材料接触第二基底。本教导还针对一种材料，其包含：小于约30wt％的聚合物颗粒，该聚合物颗粒包括分散在双酚A环氧树脂中的核壳橡胶颗粒；和至少约10wt％的聚乙烯醇缩丁醛；热塑性环氧树脂；加合的羧基封端的聚合物；和矿物增强剂。本教导进一步针对一种材料，其包含至少约10wt％的聚乙烯醇缩丁醛，至少约10wt％的聚合物颗粒，至少2％但小于约15wt％的羧基封端的加合物。该材料可以在80℃下具有至少350MPa的模量。该材料可以包括至少2wt％的热塑性环氧树脂。该材料可以包括一种或多种矿物增强剂。该材料的断裂伸长率可以大于2％。该材料可以包括一种或多种矿物增强剂和一种或多种纤维增强组分。矿物增强剂与纤维增强组分的比例可为约3至7份矿物增强剂与约1-2份纤维增强组分。具体实施方式本文提出的解释和说明旨在使本领域技术人员熟悉本教导，其原理及其实际应用。所阐述的本教导的特定实施例并非旨在穷举或限制本教导。本教导的范围应参考所附权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等效物的全部范围来确定。为了所有目的，通过引用将所有文章和参考文献的公开内容，包括专利申请和出版物纳入本文。从所附权利要求书中可以得出的其他组合也是可能的，这些组合也通过引用结合到本文中。除非另有说明，否则本文中的百分比是指重量百分比。本专利技术提供一种改进的材料(例如，可活化材料)和包含该材料的制品。可活化材料有助于在结构的空腔内或表面上或在制品的一个或多个结构构件上提供结构增强，粘附，缓冲，声学阻尼特性或其组合。如本文所用，术语可活化材料包括可在环境条件或其它条件下被活化以熔化，流动，固化(例如，热固化)，膨胀，发泡或其组合的任何材料。例如，在暴露于诸如热，压力，化学暴露或其组合等的条件时，材料可以膨胀，发泡，流动，熔化，固化，产生粘附力或其组合等。可活化材料通常包括聚合物颗粒，聚乙烯醇缩丁醛和加合的羧基封端的聚合物。可活化材料可进一步包括环氧/弹性体加合物，增韧剂，热塑性环氧树脂，苯氧基树脂，发泡剂，固化剂，一种或多种增强组分和一种或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种材料，包括：/ni)至少约10wt％的聚乙烯醇缩丁醛；/nii)热塑性环氧树脂，其中聚乙烯醇缩丁醛与热塑性环氧树脂的比例为约1至10至约1至4；和/niii)至少2wt％但小于15wt％的加合的羧基封端的聚合物；/n其中所述材料具有大于2％的断裂伸长率和至少700MPa的模量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180806 US 62/714,8421.一种材料，包括：
i)至少约10wt％的聚乙烯醇缩丁醛；
ii)热塑性环氧树脂，其中聚乙烯醇缩丁醛与热塑性环氧树脂的比例为约1至10至约1至4；和
iii)至少2wt％但小于15wt％的加合的羧基封端的聚合物；
其中所述材料具有大于2％的断裂伸长率和至少700MPa的模量。


2.根据权利要求1所述的材料，包括固化剂，其用于在高温下固化一部分环氧基粘合剂。


3.权利要求1或2所述的材料，其中该材料包含按重量计约10％至约30％的聚乙烯醇缩丁醛。


4.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中，所述材料具有至少3％的断裂伸长率。


5.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中，所述材料具有至少900MPa的模量。


6.根据前述权利要求中任一项所述的材料，包括聚合物颗粒，该聚合物颗粒用量为该材料重量的约5％至约30％。


7.根据权利要求6所述的材料，其中所述聚合物颗粒包括平均尺寸为约200nm的核壳橡胶颗粒。


8.根据权利要求6或7所述的材料，其中所述聚合物颗粒基本不含附聚颗粒。


9.根据前述权利要求中任一项所述的材料，包括环氧/弹性体加合物。


10.根据权利要求9所述的材料，其中所述加合物中的弹性体选自苯乙烯丁二烯橡胶，聚硫化物，聚丁二烯，丙烯酸类化合物，天然橡胶，CTBN，聚硅氧烷，聚酯，氨基甲酸酯预聚物或其组合。


11.根据权利要求9或10所述的材料，其中，所述加合物包括羧基封端的丁腈。


12.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中，所述材料包括占所述材料重量的约0.5％至约5.0％的固化剂。


13.根据前述权利要求中任一项所述的材料，包括发泡剂。


14.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中，所述材料包括占所述材料的重量的约0.5％至约5.0％的发泡剂。


15.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中所述材料在固化时表现出约700MPa至约3000MPa的拉伸模量。


16.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中，所述材料在固化时表现出至少约400psi的搭接剪切强度。


17.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中，所述材料从生坯状态到膨胀状态的体积膨胀率为约100％至约500％。


18.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中由于聚乙烯醇缩丁醛，加合的羧基封端的聚合物和聚合物颗粒的组合，该材料在固化时显示出约4N/mm至约9N/mm的T-剥离强度。


19.根据前述权利要求中任一项所述的材料，其中，所述材料在受到刺激时会发泡。


20.根据前述权利要求中任一项所述的材料，包括酚基增韧剂。


21.根据前述权利要求中任一项所述的材料，包括一种或多种增强组分，其可以包括矿物增强剂。


22.根据权利要求21所述的材料，其中所述一种或多种增强组分选自二氧化硅，硅藻土，玻璃，粘土(例如，包括纳米粘土)，玻璃珠或泡沫，玻璃，碳或陶瓷纤维，尼龙，芳族聚酰胺或聚酰胺纤维(例如凯夫拉尔)，叶蜡石，锌蒙脱石，皂石，绿脱石，硅灰石或蒙脱石。


23.根据权利要求21所述的材料，包括基于二氧化硅和/或钙的矿物增强剂。


24.根据前述权利要求中任一项所述的材料，包括基于纤维的增强组分。


25.根据权利要求21所述的材料，其中，所述增强组分是硅灰石。


26.根据权利要求1至25中任一项所述的材料，其中聚乙烯醇缩丁醛与热塑性环氧树脂的比例为约3至7份聚乙烯醇缩丁醛与约1至2份热塑性环氧树脂。

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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·恰普利茨基，凯斯·马道斯，大卫·科萨尔，
申请(专利权)人：泽菲罗斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US