基于结构粘合剂的形状记忆材料制造技术

本发明专利技术涉及一种组合物，包括a）至少一种可固化的结构粘合剂，以及b）至少一种化学交联的弹性体，其中所述的弹性体作为穿透聚合物网络存在于结构粘合剂中。这类组合物是所谓的形状记忆材料且适用于结构构件中的空腔加固，例如汽车车身中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括可固化结构粘合剂的组合物领域，其构成作为所谓的形状记忆材料。此外，本专利技术还涉及一种用于在结构构件的空腔中加固的加固元件，例如其在汽车车身等中使用。现有技术通常，在各种构造中使用空腔的结构构件。这种结构方式允许，保持构造的低重量和材料的低成本，但是对于这种结构方式常常也会丧失稳定性和强度。由于中空构件较大 的表面，所述的空腔还提供了较大的腐蚀的侵蚀面积，如果水分或污物进入内部的话。同样，例如通过风或振动引起的噪音可能传递至空腔里或沿着空腔传递。由于这些空腔的形状和/或狭窄的尺寸，通常很难有效将其加固，密封或阻隔噪音传递。特别是为了改善空腔结构构件的机械性能，很大程度上通常在构件中使用或安装局部的加固元件。这类加固元件通常由金属或塑料或这些材料的组合构成。在难以到达的部位，例如仅应当在构件安装后才加固或密封的部位，往往还使用结构泡沫体。在制备车辆结构或车身时，基本上就是这种情况。结构泡沫体的优点在于，其可以以非膨胀状态安装于空腔中，且稍后可以尤其通过升温来发泡。这样，例如空腔内壁即使在加固元件安装后也可以借助阴极浸涂(KTL)完全涂覆，并且仅在这之后通过结构粘合剂的发泡加固。此处，所述的发泡通常在KTL层固化期间在烘箱中进行。这类加固元件的缺点在于，结构粘合剂的机械性能会受到发泡过程的损害。专利技术描述本专利技术的目的因此是，提供一种加固元件，其克服了现有技术的缺点，且可以封闭空腔和加固元件之间的空隙，而且同时结构粘合剂的机械性能不会受到损害。令人惊讶地发现，使用根据权利要求I的组合物可以解决此目的。已发现，使用根据本专利技术的组合物可以实现形状记忆材料，其特别通过温度的影响改变其形状，并从而向所期望的方向膨胀，而且同时不伴随出现体积增大，例如通过发泡过程的体积增大。本专利技术的其他方面是其他独立权利要求的主题。特别优选的本专利技术的实施方案是从属权利要求的主题。附图说明本专利技术的实施例将借助附图进一步详细说明。相同的元件在各图中设置以相同的附图标记。当然本专利技术并不局限于所示的和所描述的实施例。附图为图I是制备处于其临时形状的模制体或组合物的示意图；图2是加固元件的示意图；图3是组合物形状改变和固化的示意图4是加固结构构件空腔的示意图；图5是结构构件空腔内的加固元件的示意图；图6是经加固的结构构件的示意图。图示中仅显示了对本专利技术的直接理解必不可少的元件。本专利技术的实施方法本专利技术在第一方面涉及一种组合物，其包括i)至少一种可固化的结构粘合剂；以及 ii)至少一种化学交联的弹性体；其中，所述的化学交联的弹性体作为穿透聚合物网络存在于结构粘合剂中。术语“穿透聚合物网络”在本文中根据IUPAC化学术语汇编(Compendiumof Chemical Terminology),第二版(1997年)按照“半互穿聚合物网络”(semi-interpenetrating polymer network (SIPN))定义来使用。因此 SIPN 包括至少一种网络以及至少一种线性或分支的聚合物，其中这种聚合物至少部分穿透所述的网络。在根据本专利技术的组合物中弹性体形成网络，所述的聚合物是可固化结构粘合剂的组分。作为“化学交联的弹性体”在本文中是指通过共价化学键交联的弹性体。与此相反，热塑性弹性体的交联基于物理的相互作用。化学交联的弹性体区别于热塑性弹性体，因为其虽然在适当的溶剂中膨胀，但不会溶解。相反热塑性弹性体在适当的溶剂中则完全溶解。化学交联的弹性体的存在例如可以依据ASTM D 2765确定。作为组合物的玻璃化转变温度Tg在本文中指的是可固化结构粘合剂(特别是环氧树脂A)的玻璃化转变温度，或者化学交联弹性体的玻璃化转变温度，取决于两者中哪个更高。在采用基于固态环氧树脂的可固化结构粘合剂的实施方案中，组合物的玻璃化转变温度Tg通常指的是固态环氧树脂的玻璃化转变温度Tg。在采用基于液态环氧树脂的可固化结构粘合剂的实施方案中，组合物的玻璃化转变温度Tg通常指的是化学交联弹性体的玻璃化转变温度Tg。所述的玻璃化转变温度Tg以及熔点通常借助DSC (差示扫描量热法)测量，其中使用5mg的样品在仪器Mettler Toledo 822e上以10° C/min加热至180° C的加热速率进行测量。测量值借助DSC软件由所测得的DSC曲线确定。根据本专利技术的组合物(其是一种“形状记忆材料”(“shape memorymaterial”))可以在其制备或加工过程中成为特定的形状(“初始形状”)并在这种成型后具有固体的稠度，即是说，所述的组合物存在于低于其玻璃化转变温度Tg的温度。在这种形状下所述化学交联的弹性体基本上消除应力地(entspannt)存在，所述弹性体作为穿透聚合物网络存在于结构粘合剂中。如有必要，然后将组合物加热至其玻璃化转变温度Tg以上的温度且使之成为任意形状(“临时形状”)。在这种临时形状中化学交联的弹性体以受应力的(gespannten)状态存在。所述的组合物保持在这种临时形状中，而组合物的温度重新降至其玻璃化转变温度Tg以下，由此组合物以临时形状凝固。在这种临时形状下，组合物是存储稳定的且可以历经加工，例如冲压或切割。如果组合物稍后再次加热至高于其玻璃化转变温度Tg的温度，则弹性体重新恢复至其消除应力的形状且从而整个组合物变形至其初始形状。因此本专利技术还涉及由根据本专利技术的组合物制成的形状记忆材料。根据本专利技术的组合物特别指的是在室温(23° C)时是固态的形状记忆材料，这允许材料在其初始的或临时的形状下最佳地操作。为了根据本专利技术的组合物在室温下是固态的，其应当具有高于室温的玻璃化转变温度Tg。否则根据本专利技术的组合物在其成为其临时形状后不能在室温下将以这种临时形状受应力的弹性体维持此形状。优选根据本专利技术的组合物具有介于23° C至95° C，特别是30° C至80° C，优选35° C至75° C范围的玻璃化转变温度Tg。此外优选的是，根据本专利技术的组合物的表面在室温下是没有粘性的，这便于其的处理。可固化的结构粘合剂特别是热固化结构粘合剂，其优选具有介于120° C至220°C，特别是160° C至200° C范围内的固化温度。 如果可固化结构粘合剂是热固化结构粘合剂，则在使其成为临时形状的组合物加工过程中必须注意，组合物不能加热过高，使得固化过程开始。最优选可固化结构粘合剂是包括至少一种环氧树脂A和至少一种用于环氧树脂的通过升高的温度活化的固化剂B的环氧树脂组合物。此处特别指的是单组分环氧树脂组合物。环氧树脂A，平均每个分子具有超过一个环氧基团且特别是固体环氧树脂或固体环氧树脂与液体环氧树脂的混合物。术语“固体环氧树脂”是环氧领域技术人员最熟知的且相对于“液体环氧树脂”使用。固体树脂的玻璃化转变温度Tg高于室温。优选的固体环氧树脂具有式(I )。 O' D11厂D1 DmI r\ r\f% r\(I)OOH」s O此处取代基R’和R〃各自独立地是H或CH3。此外，指数s是彡1，特别是彡1.5，优选2至12的值。优选固体环氧树脂具有介于23° C至95° C，特别是30° C至80° C，优选35° C至75° C范围内的玻璃化转变温度Tg。这类固体环氧树脂例如，可由Dow Chemical公司(美国)，Hu本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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·芬特尔，M·格西，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：
国别省市：