形状记忆聚合物和粘合剂的组合及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及形状记忆聚合物和粘合剂的组合及其制备和使用方法，其中一个示例实施方案包括热可逆聚合物粘合剂，其包含干粘合剂层和形状记忆聚合物层，所述形状记忆聚合物材料能够通过加热和被施加载荷从第一形状转变为第二形状，来进而施涂该粘合剂的基底的表面拓扑结构共形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及的领域包括形状记忆聚合物以及形状fi忆聚合物和 粘合剂的组合。
技术介绍
形状记忆聚合物是可通过外界刺激来从变形状态回复到它们的原始 皿或者永久构造(permanent configuration)的聚合物材料。外界刺激典型 iikt也对于热活化皿记忆聚合物而言是,，但也可以是电场或者磁场的施加、 光的施加或者pH值的改变。长有纳米毛发的離脚掌(gecko feet pad)，是智能干粘合齐啲范例。 壁虎粘附的工作原理是纳米毛发结构允许脚掌与对应表面产生最大接触，与该 表面的粗糙度和化学组成无关。这是由纳米毛发完成的，纳米毛发相对较长并 以某角度从脚掌上伸出，使得相邻的纳米毛发能够接触到对应表面，而与该表 面的拓扑结构无关。最大接触进一步地允许，脚掌和对应表面之间相互作用 的数百万小范德华力积聚棘，导致大约10N/cr^的总粘附力(拉离力)。然而， 当以录l漓模式(peek)ffmode) f顿脱附力时，通过克服与非常小的区卿应的 很小的粘附力，逐渐达到彻底脱附。因此，该粘附容易逆转。总体上，，粘 附的吸引力在于粘附强度(10N/cm2)、可逆性和适应多种多样表面(在表面粗 糙度和组成两个方面)的能力的组合。上述壁虎粘附力的独特特鹏微了科学 研究，来制备使用与IM脚一样的工作原理工作的合成智能干粘合剂。至U目前 为止，两种最好的合成ll^粘合剂显示了对于玻璃具有3和10N/cm2的最大拉 离力。两种粘合剂都在仅仅一次或者两次附着(attach) /脱附(detach)循环后 遭受粘附的严重损失，这是由于纳米结构的破坏或者侧面坍塌，后者是指相邻的纳米毛发彼此结合。另外，合成自粘合剂生产费用高昂，大规模制造实际 上也十分困难。
技术实现思路
本专利技术的一实施方案包括多层热可逆干粘合剂的组合物，其包含至 少一层软干粘合剂和一层皿记忆聚合物。另一示例实施方案包括产品，所述产品包含粘合齐诉畔占合剂背衬层， 所述粘合剂背衬层包含形状记忆聚合物泡沫，所述泡沫包括与干粘合剂层相邻 的第一表面，该第一表面能够与施加所述粘合剂层到其上的基底的表面拓扑结 构共形。本专利技术的另一实施方案包括多层热可逆干粘合剂的组合物，包含至少一层软干粘合剂和一层^l犬记忆聚^1。本专利技术的其它示例实施方案将在下文的详细说明中变得清楚。应该 理解的是，所述详细说明和特定实施例在公开本专利技术示例实施方案的同时，仅 仅用于示例说明的目的，并不意fJW，本专利技术范围的限定。附图说明本专利技术的示例实施方案将更加全面地iM:详细说明和附图得到充分理解，其中图1示出了根据本专利技术一个实施方案的产品及其使用方法。 图2示出了在加热和施加负载后，以及在冷却和移除负载后的，式粘合剂。图3示出了用来测量鹏式粘合剂的拉离力(pull-off force)的粘合微。图4示出了用来测量双层式粘合齐啲拉离力的粘^i式验。 图5示出了干粘合剂层、微记忆聚合物层、和鹏式粘合剂的差 示扫描量热曲线。图6A示出了根据本专利技术一实施方案的,式粘合剂(a double layer adhesive )。图6B示出了根据本专利技术一实驗案的双层式粘合剂。 图6C示出了根据本专利技术一实施方案的双层式粘合剂。 图6D示出了根据本专利技术一实施方案的，式粘合剂。 图6E示出了根据本专利技术一实施方案的鹏式粘合剂 图6F示出了根据本专利技术一实驗案的鹏式粘合剂。 图7示出了，式粘合剂的表观拉离力(apparent pull-off force)和固有拉离力(intrinsic pull-off force )。图8示出了双层式粘合齐啲拉离力和附着/脱附循环次数之间的关系曲线。图9示出了附着到各种基底的鹏式粘合齐啲拉离力和其7K接触角 之间的关系曲线。具体实施例方式下歹树实施方案的描述本质上仅仅是示例性的(举例说明性的)，并不意( 是对本专利技术及其应用或用途的限定。现在参见图1，本专利技术的一个实M案包括包含粘合剂层12和连接 或者附着其上的粘合剂背衬层14的产品10。粘合剂背衬层14包含皿记忆聚 合物泡沫，其包括与粘合剂层12相邻的第一面15。皿记忆聚合物泡沫可以是 开孔或者闭 L泡沫。皿记忆聚^I泡沫的第一面15能够在某、温变下，来和 基底16的不平整或者不规贝暖面拓扑结构共形(confoim)。也就是说，在压縮 负载下，形状记忆聚合物泡沫可经历局部弯曲变形，导致在f^见尺度上产生非 常大的压縮应变，足以允许形状记忆聚合物泡沫的第一面15 应基底16的 不平整的或不规则的表面拓扑结构。粘合剂层12可包括用于附着到基底16的第一面22和用于附着到或者连接到粘合剂背衬层14的第二面24。在一实 案中，粘合剂层12是粘附到粘合剂背衬层14上的與虫材料且郸虫层。在备选 实驗案中，粘合剂层12可S31将粘合剂聚合物接枝至鹏合剂背衬层14的形 状记忆聚合物上来提供。接枝的粘合齐喔可以仅仅是一个分子厚或者2-10个分 子厚。在一个实施方案中，粘合剂层12可以是干粘合剂。在一个实施方案中， 粘合剂层12的第一面22可以是连续的、基本上平坦的表面。在另一个实 案中，粘合剂层12的第一面22可以包括多个延伸特征(模仿壁虎)，其各自可 以产生局部接触和附着，并且当以直角从基底上拉开时比以钝角用力剥离时需 要更多的力来移开。基底16可包括表面21，其可具有不平整的或不规则的拓扑结构，包 括例如然而并不限于多个凸起特征18或凹槽19。粘合剂背衬层14是或者包括 包含第一面15的皿记忆聚合物泡沫，其在第一、温度范围内的第一^J变T1具 有第一形状。例如，微记忆聚合物的第一微可以使得第一面15可以基本上 平坦的或者在另一实施方案中可以是凸的。包括第一面15的形状记忆聚^t/泡 沫可以在第二^j度范围内的第二^MT2可以变形为第二形状。本专利技术的另一实驗案包括方法，其中将包括粘合齐幅12和附着其 上的粘合剂背衬层14的产品10可以放置在具有不平整的拓扑结构的第一表面 21的基底16上，其中粘合剂背衬层14的糊犬记忆聚合物泡沫具有第一鹏范 围内的第一温度T1，使得粘合剂背衬层14的第一面15具有第一形汰。粘合剂 背衬层14的皿记忆聚合物的温度可以被 高于皿记忆聚合物泡沫的玻璃 化转变温变的第二温度范围内的第二温变T2，使得包括第一面15的皿记忆 聚合物泡沫育,被 。在第二^J^ T2，可对粘合剂背衬层14和粘合剂12施 加压力。在一个实施方案中，压力可通过单独的第二基底20来施加。在第二温 度T2和压力作用下，粘合剂背衬层14的形状记忆聚，的第一面15的^)R^ 生了变化，引起粘合齐喔12的第一面22也在 ^±发生了改变。这导致了由 第二基底20所施加的负载得以更均匀地分布，荆吏得粘合剂层12的第一面22 与基底16的第一面21的拓扑结构共形。皿记忆聚合物泡沫可在负载下^i卩 别氐于形状记忆聚合物泡沫的玻璃化转变温度。可以移除负载，使得产品10附 着到基底16上。在一个实施方案中，粘附的粘合剂层12对于不锈钢合金 304(SS304)基底可具有大于10N/cm2的拉离^g (pull-offstrength)。在一个实航案中，第二基底可以是粘合剂背衬层14的一部分。例 如，第二基底可以是附着到形状记t乙聚合物泡沫的车辆车身修整片(t本文档来自技高网...

【技术保护点】
产品，包含：　热可逆干粘合剂，其包含：　包含干粘合剂的第一层；　包含形状记忆聚合物的第二层；　其中所述热可逆干粘合剂在第一温度具有第一形状，在施加有负载下在第二温度具有第二形状。

【技术特征摘要】
US 2008-8-5 61/086216;US 2009-4-15 12/4239471.产品，包含热可逆干粘合剂，其包含包含干粘合剂的第一层；包含形状记忆聚合物的第二层；其中所述热可逆干粘合剂在第一温度具有第一形状，在施加有负载下在第二温度具有第二形状。2. 根据权利要求1的产品，其中所述干粘合剂包含软干粘合剂。3. 根据权利要求l的产品，其中所述皿记忆聚，包含形状记忆聚合物泡沫，所述形状记忆聚合物泡沫包含环氧物、聚氨酯、或者交联的乙烯基聚合物中的至少一种。4. 根据权利要求l的产品，其中所述皿记忆聚^)包含冈IJ性环氧物或者柔性环氧物中的至少一种；和交联齐蜮催化固化剂中的至少一沐其中所述刚性环氧物是具有至少两个环氧基团的芳族环氧物，所體性环氧物是具有至少两个环氧基团的脂肪族环氧物，和所述交联剂是多胺、有机多羧酸、或酸酐中的一种。5. 根据权利要求2的产品，其中所述软干粘合剂包含刚性环氧物或者柔性环氧物中的至少一种；和交联剂或催化固化剂中的至少一沐其中所述刚性环氧物是具有至少两个环氧基团的芳族环氧物，所述柔性环氧物是具有至少两个环氧基团的脂肪族环氧物，和所述交联剂是多胺、有机多羧酸、或酸酐中的一种。6. 根据权利要求l的产品，进一步包含至少一个基底，其中所述热可逆干粘合剂位于所述至少一个基底之上，并_@^述第一层与所蹈少一个基底撤虫。7. 根据权利要求6的产品，其中带有弯曲结构的所述热可逆干粘合剂对于所述至少一个基底之一的拉离力为约0到50N/cm2。8. 根据权利要求6的产品，其中带有相对平坦结构的所述热可逆干粘合剂对于所述至少一个基底之一的拉离力为约10到约200N/cm2。9. 根据权利要求l的产品，其中所魅少一个基底包括糊车身修整片、标志、图片、车辆侧嵌条、或者表面装饰膜中的至少一种。10. 根据权利要求9的产品，其中所腿少一个基底包括不辦闪、玻璃、铝合金5657、聚丙烯或者特氟隆中之一。11. 根据权利要求1的产品，其中将所述干粘合齐嘰枝至l術述微记l乙聚合物上来形成单层。12. 方法，包括提供热可逆干粘合剂，其包含至少一层干粘合剂层和至少一层微记IZ聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：T谢，JA赫尔维，X肖，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[]