改进的结构粘合剂制造技术

一种可热硬化的结构粘合剂材料，一旦固化，则其断裂伸长率为至少10%和玻璃化转变温度(Tg)大于或等于80℃，且可在机动车中用作结构粘合剂，以减少尤其事故期间粘结体的变形，该粘合剂在环境温度下触摸起来干燥，且可在比热硬化发生时低的温度下熔融加工。该粘合剂可用于要求高断裂应变，大于80℃的玻璃化转变温度，高刚度和高强度组合的应用中。这一组合在航空和机动车工业中是尤其感兴趣的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的结构粘合剂
本专利技术涉及粘合剂材料，和特别地涉及增韧材料，和特别地涉及拥有高的断裂应力的增韧粘合剂材料，有时称为结构粘合剂。特别地，本专利技术涉及可热硬化、可交联的粘合剂材料，它将产生具有在感兴趣的宽温度范围内得以维持所需机械性能的粘合剂。例如，在热和冷的气候中使用机动车，和在机动车中使用的任何粘合剂应当在机动车制造者规定的温度范围(这是预期的操作温度范围)内维持其粘合性能。因此，期望在固化之后，粘合剂具有高的Tg，这是因为在比Tg高的温度下，聚合物材料变为橡胶状和因此具有降低的刚硬度(即，具有低的弹性模量)。结构粘合剂的一种所需的性能是高的断裂伸长率，以便当发生变形时延迟断裂。另外，高的断裂应变材料常常，但不总是更加抗冲击。在优选的实施方案中，在热硬化之前，粘合剂在环境温度下触摸起来干燥，且可在中间温度下通过诸如熔融涂布、挤出或注塑之类的技术加工且没有发生聚合物体系的显著交联。
技术介绍
环氧树脂广泛地用于粘合剂中，这是因为它们具有典型地通过加热固化(交联)生产结实、回弹性粘结体的能力。由环氧树脂，例如双酚A或双酚F基环氧树脂形成的粘合剂可具有充足高的Tg，然而，一般地，具有高Tg的粘合剂不具有高的断裂伸长率。粘合剂的配制者选择各成分，以便获得所需性能的组合。尝试通过在粘合剂配方内包括橡胶状材料或其他聚合物来增加断裂伸长率。然而，添加这些成分会降低固化粘合剂的Tg且常常削弱粘合剂和常常减少粘合剂的粘合耐久性或抗水解性，其中聚酰胺-环氧杂化物是一个实例。因此，事先增加生产率导致Tg，弹性模量和常常强度非所需的降低。本专利技术克服了这一问题。专利技术内容本专利技术提供具有所需Tg和高断裂伸长率的组合的可热硬化的结构粘合剂。在优选的实施方案中，粘合剂是固体且在室温下触摸起来干燥，并可通过在低于其固化时的温度下加热来加工，结果尤其可通过熔融涂布，挤出或注塑来加工该粘合剂，且在成形工艺过程中，在没有固化的情况下，可在冷却时再硬化。本专利技术的目的尤其在于可在机动车和航空工业中使用的粘合剂，通过硬化基底(组件)之间的粘结，并在没有赋予非所需的脆度的情况下，增加该粘结体的刚度，该粘合剂可增加其中使用粘合剂的区域的强度。可使用粘合剂，提供结构粘合性能，尤其它们可在机动车中用作折边法兰粘合剂，并且也可提供抗碎性，其中期望变形时较大的抗断裂伸长率。为了在机动车工业中使用，粘合剂一旦固化，则需要在可预期车辆将遭受来自于环境暴露的合适的温度范围内，例如-40℃至80℃下保持其机械性能，但在一些情况下，可经历较高的温度，这是车辆生成的热导致的。结构粘合剂是已知的，例如在PCT公布WO2008/157129中描述的那些。然而，不可能获得具有对于某些应用来说性能的最佳组合的材料。粘合剂的配制者和使用者关心的环氧基结构粘合剂的性能是断裂伸长率，玻璃化转变温度，刚度和强度，这取决于应用，同样可具有其他重要的性能，例如断裂韧度，抗剥离性。一般地，期望每一种性能尽可能高。然而，迄今为止，不可能获得多种性能的最佳组合。可以实现高玻璃化转变温度，高刚度和高强度的组合。此外，可实现高伸长率和高强度的组合，但代价是高玻璃化转变温度和典型地高的刚度。WO2008/157129涉及一种粘合剂配方，它包括环氧树脂，冲击改性剂和/或增韧剂和固化剂。该粘合剂在环境温度下是粘性的。在优选的实施方案中，粘合剂含有热塑性聚醚，例如苯氧基树脂。设计该配方，产生具有高的楔形冲击强度的粘合剂，且特征在于一种或更多种下述特征的组合：使用具有0.8mm厚EG-60Adherends的ISO-11343ImpactWedgePeel，在小于-30℃的温度下，粘合剂材料的冲击强度大于15N/mm，优选大于20N/mm。WO2008/157129因此不涉及提供具有80℃以上的高Tg，和高断裂伸长率(高于10％)的组合的粘合剂。类似地，WO2009/124709涉及增加粘合剂对环境暴露的楔形冲击强度和回弹性。另外，WO2009/124709不涉及增加环氧基粘合剂体系的断裂伸长率。此外，它不涉及在环境温度下触摸起来干燥且可在低于其活化温度的温度下加工的可热活化的粘合剂。对于一些应用来说，尤其对于其中基底材料在可能经历高水平的塑性变形的位置内的那些应用中，由这些结合物生产的固化粘合剂非所需地脆。典型地将结构粘合剂以液体或糊剂形式施加到待粘结的区域中，所述液体或糊剂会导致储存问题且涉及在储存和运输过程中，糊剂或液体可吸收赃物和污染物。此外，要求泵和液体容器以供施加。因此，期望提供一种粘合剂组合物，它为固体，且在环境温度下触摸起来干燥，并通过加热，可造粒，和加工以及输送到待粘结的区域，以提供在低于它将热硬化(固化)时的温度下，可润湿它施加到其上的表面的材料。因此，尽管在优选的实施方案材料中，本专利技术的粘合剂可以是液体或糊剂，但在环境温度下，它们是固体且触摸起来干燥，并可通过熔融涂布，挤出或注塑施加，且可在冷却时再硬化，并且可随后活化，产生结构粘合剂的性能。粘合剂的伸长率表明它在应力下变形的能力，伸长率越大，则在没有断裂的情况下，变形能力越大。高伸长率的优势的一个实例是当在其上使用粘合剂的一种或多种基底经历塑性变形，例如在机动车碰撞中对金属组件可能发生的塑性变形时，使用具有高伸长率的粘合剂(与所需的粘结强度结合)可导致各区域保持稳定。当所使用的材料厚度增加时，高水平的伸长率尤其重要。当在折边中使用粘合剂时，可实现高伸长率的其他优势，因为被损坏的组件(例如门)可在修补回到其起始形状的过程中弯曲且没有使粘合剂断裂，从而维持腐蚀防护。因此，本专利技术提供可热硬化的结构粘合剂材料，一旦固化，则它除了具有高的弹性模量外，还具有高的断裂伸长率和大于或大于80℃的玻璃化转变温度(Tg)。在本申请中，tgδ被视为(Tg)且由动态机械分析试验(DMA)获得。通过试验ASTMD638Type1，测量粘合剂的拉伸性能，其中包括伸长率。使用平行板流变仪，测量粘度。固化粘合剂的断裂伸长率为至少10％，优选至少15％，和更优选至少20％，且可以是最多50％。固化粘合剂的玻璃化转变温度为80℃以上，和优选90℃以上。该粘合剂也可具有优选至少100MPa的高的弹性模量，这通过刚度表明，且通过搭接剪切证明的强度优选至少7MPa，更优选至少10MPa。然而，可实现的搭接剪切值部分取决于在固化工艺过程中，材料是否膨胀或发泡。若材料发泡，则与该材料不发泡时相比，可预期较低水平的搭接剪切强度。该粘合剂组合物可以是液体或糊剂，尽管它优选是固体且在环境温度(例如20℃)下触摸起来不发粘。未固化的粘合剂在低于其活化温度下可加工，结果它可以以熔体形式提供，例如通过挤出到其中它被使用的位置或者它被注塑形成粘合剂的组件。该组件可以完全是粘合剂或者可包括与粘合剂一起重叠注塑的载体。或者，可在所需的位置处熔融涂布粘合剂。可加工性所要求的粘度是本领域已知的那些，且取决于待使用的加工技术和加工温度。滑爽剂可包括在粘合剂配方内，以便辅助加工。滑爽剂的实例包括油酰胺和二十二烷酰胺。然而，使用滑爽剂可降低固化粘合剂的Tg，结果所使用的用量应当最小化，且优选使用小于1wt％的滑爽剂。在进一步的实施方案中，本专利技术提供可热硬化的环氧基粘合剂组合物，它能产生Tg等于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.15 GB 1102672.11.一种可热硬化的结构粘合剂材料，一旦固化，则其断裂伸长率为至少10％且玻璃化转变温度Tg大于或等于80℃，所述粘合剂包括环氧树脂、热塑性改性剂、2wt％至50wt％增韧剂、冲击改性剂和固化剂，其中增韧剂包括羟基封端的聚氨酯聚合物、聚乙烯缩丁醛、聚酰胺、为胺改性环氧树脂的聚合物或环氧化聚硫化物；其中该热塑性改性剂是苯氧基树脂；和其中该冲击...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·卡萨普里克基，I·米勒，V·杜可罗斯，
申请(专利权)人：泽菲罗斯公司，
类型：
国别省市：