磁致可固化组合物和磁致固化方法技术

一种包括磁致激活弹性微球体的可固化组合物，磁致激活弹性微球体中填充了固化剂。这些弹性微球体预分散在整个可固化树脂中而且是磁致伸缩的。当使用外部磁场时，来自磁场的磁致伸缩效应使磁性微球体物理扭曲或破裂从而引发胶粘剂的固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包含微囊封的反应活性组分的反应活性组合物和一种固化方法， 通过该固化方法，固化在磁场的作用下被引发。
技术介绍
本领域已经提出了一种包含囊封的反应活性组分的可固化组合物。例如，美国专利第4，200, 480号是关于一种包括非反应活性弹性体溶液的胶粘组合物，丁腈橡胶溶解在可聚合丙烯酸类单体和丙烯酸单体的混合物中，例如甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸，包含一聚合反应催化剂例如过氧化苯甲酰，以及在其他配合面上涂覆囊封在可破裂微球体中而且分散在胶粘组合物中的叔胺激发剂。微球体可以在胶粘剂涂覆之前或之后通过物理粉碎或剪切力破裂。另外，美国专利申请公开第2004/0014860描述了一种反应活性胶粘剂，该反应活性胶粘剂包括反应活性的树脂，以及囊封的为树脂准备的固化剂和具有铁磁性，亚铁磁性， 超顺磁性，压电性或铁电性的结晶单粒。将反应活性的胶粘剂涂覆在基质上然后多种基质结合在一起。胶粘剂遭受可选的电场，磁场或电磁场从而通过加热纳米颗粒或引起微囊外壳熔化，膨胀或破裂而释放出固化剂。然而，这个方法依赖于热互作用以引起固化剂释放。有些用途是热敏的，其中胶粘剂必须保持在特定温度或特定温度以下，或其中在胶粘剂内产生的热量会破坏胶粘剂的组分或将要接合的基质。因此需要提供一种含有囊封的固化剂的胶粘剂，该囊封的固化剂可以在需要的时间被激活而不需要物理切断材料或内部加热材料。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种包括固化组分的可固化组合物，该固化组分由磁场激活。本专利技术的另一个方面提供了一种固化可固化组合物的方法，其中通过应用磁场激发组合物的固化。在本专利技术优选的实施例中，可固化组合物包括胶粘剂。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种包括树脂和固化剂的磁致可固化组合物， 其中所述固化剂囊封在包括磁致响应颗粒的磁致激活微球体中，其中所述磁致激活微球体是弹性的而且具有足够的磁致伸缩扭曲能力以在暴露给磁场时使微球体破裂并且释放出固化剂。在本专利技术的一个实施例中，磁致激活微球体在磁场的作用下是可破裂的而不需要将微球体或周围的组合物的温度升高变化大于25°C，可选地不需要将温度升高变化大于 10°C，最优选的是不需要升高微球体的温度。在本专利技术的另一个实施例中，微球体在500高斯的磁场中具有纵横比是至少1.5 的延长，优选在300高斯的磁场中是至少2. 0，最优选在300高斯的磁场中是至少2. 5。在本专利技术的附加实施例中，微球体在静态磁场的作用下是可破裂的。在本专利技术的另一个实施例中，微球体在脉冲磁场的作用下是可破裂的，优选其中脉冲或多个脉冲的持续时间小于1秒。在本专利技术的又一个实施例中，微球体随着施加的1到1000Hz的磁频率共振。在本专利技术的另一个实施例中，微球体的平均粒径是10到200微米，而且优选包括具有内核和外壳的颗粒。在本专利技术的一个实施例中，外壳包括聚二甲基硅氧烷。在本专利技术的又一个实施例中，磁致响应颗粒可以包含在外壳中，和/或在微球体的内部。在本专利技术优选的实施例中，磁致响应颗粒包括!^e3O4。本专利技术的另一个方面提供了一种用于固化可固化组合物的方法，其中提供了可固化组合物和在组合物附近被感应的足以使微球体破裂并且释放固化剂到树脂中的磁场。在本专利技术优选的实施例中，磁场创造足够大的磁致伸缩扭曲以释放固化剂到可固化组合物中。在本专利技术的另一个实施例中，磁场包括AC磁场。具体实施例方式在本专利技术的一个实施例中，提供了一种包括磁致激活弹性微球体的可固化组合物，磁致激活弹性微球体中填充了固化剂。这些弹性微球体预分散在整个可固化树脂中而且是磁致伸缩的。当使用外部磁场时，来自磁场的磁致伸缩效应使磁性微球体物理扭曲或破裂从而引发胶粘剂的固化。可以使用任何反应活性的可固化，可聚合，或可交联的组合物实现本专利技术的方法和组合物，其中反应活性组分之一或催化剂可以囊封在弹性微球体中。通常，固化剂/催化剂/引发剂是用基础聚合物树脂囊封的部分，该基础聚合物树脂包括大部分可固化组合物。这种聚合树脂材料的实例包括环氧树脂，聚氨基甲酸酯，丙烯酸酯，聚酯，酚醛树脂，硅酮和硅烷，及其混合物。在本专利技术的一个实施例中，微球体由内核/外壳构造构成，其中内核是可填充的以及外壳包括弹性材料。为了被磁场扭曲，微球体必须具有足够的弹性使得球体的外壁可以拉伸或变形。在外加的磁场下的变形通常称为磁致伸缩效应。随着变形加剧，外壳最终分裂，破碎，爆裂从而释放出装入其中的固化剂。在本专利技术优选的实施例中，外壳由弹性材料制成，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。 PDMS外壳允许磁致响应颗粒通过响应外加磁场使微球体形状的扭曲响应外加磁场，使得外壳在外加磁场的方向上被拉伸。另外，PDMS具有相对低的韧性从而使得微球体在足够的磁致伸缩力作用下破裂。在本专利技术的一个实施例中，使用微流体技术制造内核/外壳微球体，例如在Suili Peng等“Magnetically Responsive Elastic Microspheres，，,Applied Physics Letters, 卷92，012108 (2008)中描述的那些，其结合到本申请中作为参考。在本专利技术优选的实施例中，如果微球体的尺寸相对一致的话，将实现被囊封材料的可预期释放。颗粒的尺寸影响它们共振的频率。如果所有的或大部分颗粒落在窄粒径分布范围内，那么它们将以大致相同的频率共振。这使得磁致伸缩效应和固化剂的随后释放被“调谐”到外加磁场的特定频率。在本专利技术的更优选实施例中，颗粒直径的变化小于5%， 在本专利技术最优选的实施例中，颗粒直径的变化小于1 %。磁致活性微球体可以以各种尺寸构成，主要受到所使用的磁致响应颗粒的尺寸和所需要的最终有效配方的特性的限制。在本专利技术的一个实施例中，磁致激活微球体的直径在10至200微米之间。在本专利技术的另一个实施例中，磁致激活微球体的直径在30至150 微米之间。在本专利技术的一个实施例中，磁致响应颗粒可以仅仅是铁或选择性的与合金级(合金水平)的铝，硅，钴，镍，钒，钼，铬，钨，硼，锰和/或铜等组合的铁。示例性的颗粒也包括微米或纳米尺寸的镍，氧化铁，和/或氮化铁，和/或碳化铁。磁致响应颗粒的优选材料包括纯的氧化铁，例如狗203和!^e3O4，以及含有少量其他元素(例如锰，锌或钡)的氧化铁。在本专利技术优选的实施例中，磁致响应颗粒的直径小于约10微米，更优选直径小于 1微米。如上所述，本专利技术的一个方面是可以在磁致活性微球体上产生扭曲的量。由于铁磁性颗粒或亚铁磁性颗粒在似橡胶弹性外壳中组合，可以产生非常大的变形或扭曲，该变形或扭曲最终破坏外壳的完整性以及使得内含的催化剂/激活剂材料释放出来。优选的微球体是那些在适中磁场强度下扭曲到纵横比大于2. 0的微球体。出于本专利技术的目的，将纵横比定义成主轴长度与颗粒的垂直或横向尺寸的比值。换句话说，原来的球形颗粒扭曲成扁长的球体，例如橄榄球。继续增加磁场的强度将导致更严重的扭曲。在本专利技术的一个实施例中，在300高斯的外加磁场下，颗粒表现出至少1. 5的纵横比。在本专利技术的另一个实施例中，在300高斯下，颗粒表现出至少2.0的纵横比。在本专利技术的又一个实施例中，在300高斯下，颗粒表现出至少2. 5的纵横比。在本专利技术优选的实施例中，磁致响应颗粒包含在弹性微球体的外壳中。优选颗粒在微球体的外壳中尽可能地分散均勻，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种磁致可固化组合物包括树脂和固化剂，其中所述固化剂囊封在包括磁致响应颗粒的磁致激活微球体中，其中所述磁致激活微球体是弹性的而且在置于磁场中时具有足以使所述微球体破裂并释放所述固化剂的磁致伸缩扭曲的能力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·戴维·卡尔森，
申请(专利权)人：洛德公司，
类型：发明
国别省市：US