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具有改善的粘附性的单组分热固性环氧粘合剂制造技术

技术编号:43779848 阅读:2 留言:0更新日期:2024-12-24 16:16
本发明专利技术涉及一种单组分热固性环氧树脂粘合剂,其包含至少一种环氧树脂A、至少一种环氧官能化的脂肪酸低聚物EFA、至少一种用于环氧树脂的潜伏性硬化剂B;至少一种末端封闭的聚氨酯聚合物D1,其中基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量,所述末端封闭的聚氨酯聚合物D1与所述环氧官能化的脂肪酸低聚物EFA的重量比(D1/EFA)为4‑20,并且所述末端封闭的聚氨酯聚合物D1和所述环氧官能化脂肪酸低聚物EFA的总量的总和(D1+EFA)为10‑17.5重量%。与施加后立即固化的粘合剂相比,如果在升高的温度和湿度下(优选在40℃和80%相对湿度下1周)施加并未固化地储存,则环氧树脂粘合剂在完全固化状态下显示出搭接剪切强度性能的很小降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及单组分热固性环氧树脂粘合剂领域,并且还涉及其特别是在车辆构造中的用途。


技术介绍

0、现有技术

1、热固性单组分环氧树脂粘合剂已经在车身结构中用作粘合剂相当长的时间。因此,单组分热固性环氧树脂粘合剂的一个重要应用领域是在车辆结构中,其中通常存在金属基材如钢板和铝,特别是在粘合剂粘结的情况下。在施加环氧树脂组合物之后,在cec(阴极电泳涂覆)炉中加热车身,通过cec炉也固化热固性环氧树脂组合物。

2、在汽车工业中通常的做法是在一个国家或地区制造零件,然后出口和/或运输到另一个地点(例如,国家或地区)以进行最终组装。这被称为ckd(完全拆卸(knock-down))。在ckd系统中,零件可以在运输到最终组装地点之前部分组装。特别地,在第一地点(例如,汽车零件工厂),可以使用环氧粘合剂将部件粘结在一起,然后优选地例如用升高的温度将其部分固化。随后部分组装的部件被运至第二地点,例如最终组装的地点。通常,在第二地点进行额外的组装,然后完成固化过程(优选在第一地点开始)。

3、一个常见的问题是,如果汽车车身中使用的部件在第一地点用粘合剂粘结,则粘合剂需要满足关于耐湿性的特殊性能标准,使得在第二地点组装的制品满足产品和制造规格,尤其是在搭接剪切强度性能方面。尤其是如果这种未固化或部分固化的制品在升高的温度和湿度下储存或运输,例如40℃和80%相对湿度下,则与组装后立即固化的制品相比,最终固化制品的搭接剪切强度显著降低。

4、wo 2012158336 a1描述了热固性单组分环氧树脂粘合剂,其具有相比于环氧官能团过量的双氰胺硬化剂用于在ckd老化后改善搭接剪切强度。wo 2010098950 a1描述了热固性单组分环氧树脂粘合剂,其含有环氧官能的脂肪酸低聚物和半结晶或结晶聚酯多元醇用于增加储存稳定性。

5、wo 2004055092 a1和wo 2005007720 a1公开了含有环氧官能脂肪酸低聚物的热固性单组分环氧树脂粘合剂。所述组合物显示出高冲击剥离值,尤其是在低温下。


技术实现思路

0、专利技术概述

1、因此,本专利技术的目的是提供一种单组分热固性环氧树脂粘合剂,与施用后立即固化的粘合剂相比,如果在升高的温度和湿度下以未固化状态储存,优选在40℃和80%相对湿度下储存1周,则其显示出很小的搭接剪切强度性能降低。

2、令人惊讶地,已经发现该目的可以用如权利要求1中所限定的单组分热固性环氧树脂粘合剂来实现。

3、本专利技术的其它方面是其它独立权利要求的主题。本专利技术的特别优选的实施方案是从属权利要求的主题。

4、专利技术的某些实施方案

5、因此,本专利技术涉及一种单组分热固性环氧树脂粘合剂,其包含:

6、a)至少一种式(ii)的环氧树脂a

7、

8、其中取代基r'和r”彼此独立地为h或ch3,并且下标s的值为0-12、优选0-1,环氧树脂a的份数为25-70重量%,基于单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量计;以及

9、b)至少一种环氧官能化的脂肪酸低聚物efa;和

10、c)至少一种用于环氧树脂的潜伏硬化剂b;和

11、d)优选的,至少一种用于环氧树脂的促进剂c;和

12、e)至少一种末端封闭的聚氨酯聚合物d1;

13、f)基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量计小于5重量%的液体橡胶d2;

14、g)基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量计小于1.5重量%的结晶或半结晶聚酯多元醇pp,所述结晶或半结晶聚酯多元醇pp具有500至10000的羟基当量并且优选具有40℃至125℃的结晶熔融温度;

15、其中基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量,所述末端封闭的聚氨酯聚合物d1与所述环氧官能化脂肪酸低聚物efa的重量比(d1/efa)为4-20,并且所述末端封闭的聚氨酯聚合物d1和所述环氧官能化脂肪酸低聚物efa的总量的总和(d1+efa)为10-17.5重量%。

16、环氧树脂粘合剂是单组分的,这意味着环氧树脂粘合剂的成分,更特别是环氧树脂和硬化剂,存在于一种组分中,在通常的环境温度或室温下不发生固化。因此,单组分环氧树脂粘合剂是储存稳定的。因此它可以以这种形式处理,而对于双组分体系,组分直到使用前才混合。

17、单组分环氧树脂粘合剂的固化通过加热完成,通常在大于70℃的温度下,例如在100至220℃的范围内。

18、在诸如多元醇或多异氰酸酯的表述中,前缀“聚(多)”表示该化合物具有两个或更多个所述基团。例如,多异氰酸酯是具有两个或更多个异氰酸酯基团的化合物。

19、如下所用的表述“彼此独立地”意指在同一分子中,根据定义,两个或更多个相同表示的取代基可以具有相同或不同的含义。

20、本文中的式中的虚线在每种情况下表示所讨论的取代基与分子的相关其余部分之间的键。

21、除非另有说明,否则室温在此是指23℃的温度。

22、热固性单组分环氧树脂粘合剂包含至少一种式(ii)的环氧树脂a

23、

24、取代基r'和r”彼此独立地为h或ch3,优选ch3,并且下标s的值为0-12,优选0-1,更优选0-0.2。

25、优选地,在环氧树脂a中,取代基r'和r”是ch3,并且下标s具有0-1、优选0-0.2的值。

26、基于单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量,环氧树脂a的份数为25-70重量%,优选25-70重量%,30-60重量%,35-55重量%,更优选40-50重量%。

27、因此,所述树脂优选为双酚a(dgeba)、双酚f以及双酚a/f的二缩水甘油醚。这些类型的液体树脂可例如以gy 250、py 304、gy 282(huntsman)或d.e.r.tm331或d.e.r.tm330(dow)或epikote 828(hexion)得到。

28、优选地,热固性单组分环氧树脂粘合剂还包含至少一种带有环氧基的反应性稀释剂g。这种反应性稀释剂是本领域技术人员已知的。带有环氧基的反应性稀释剂的优选实例为:

29、-单官能饱和或不饱和、支链或非支链、环状或开链的c4-c30醇的缩水甘油醚,例如丁醇缩水甘油醚、己醇缩水甘油醚、2-乙基己醇缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、四氢糠基和糠基缩水甘油醚、三甲氧基甲硅烷基缩水甘油醚等;

30、-双官能饱和或不饱和、支链或非支链、环状或开链的c2-c30醇的缩水甘油醚,例如乙二醇缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚、辛二醇缩水甘油醚、环己烷二甲醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚等;

31、-三官能或多官能、饱和或不饱和、支链或非支链、环状或开链的醇的缩水甘油醚,如环氧化蓖麻油、环氧化三羟甲基丙烷、环氧化季戊四醇或脂族多元醇如山梨糖醇、甘油或三羟甲基丙烷等的聚缩水甘油醚;...

【技术保护点】

1.单组分热固性环氧树脂粘合剂,包含:

2.根据权利要求1所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中末端封闭的聚氨酯聚合物D1与环氧官能化的脂肪酸低聚物EFA的重量比(D1/EFA)为4.5-15,优选4.5-10,更优选4.5-7.5。

3.根据权利要求1或2所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂酸低聚物EFA的总重量,所述末端封闭的聚氨酯聚合物D1与所述环氧官能化的脂肪a的总量之和(D1+EFA)为10.5-15重量%,优选10.5-13重量%,更优选10-12重量%,基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量计。

4.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量,所述式(II)的环氧树脂A的份数为25-70重量%、30-60重量%、35-55重量%、更优选40-50重量%。

5.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中在所述环氧树脂A中,所述取代基R'和R”为CH3,并且下标s的值为0-1,优选为0-0.2。

6.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中所述潜伏硬化剂选自双氰胺、胍胺、胍、氨基胍及其衍生物、取代的脲、咪唑和胺络合物,优选双氰胺。

7.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中用于环氧树脂的促进剂C选自取代的脲、咪唑、咪唑啉和封端胺,优选取代的脲。

8.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中所述环氧官能化的脂肪酸低聚物EFA是每分子具有32至45个碳原子和1.9至2.5个羧基的二聚脂肪酸,其中所述羧酸基团已经用聚环氧化物,优选式(II)的环氧树脂A封端。

9.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量,液体橡胶D2的量小于2.5重量%,优选小于1.0重量%,优选小于0.5重量%,更优选小于0.1重量%。

10.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中基于所述环氧树脂粘合剂的总重量,所述单组分热固性环氧树脂粘合剂含有10-55重量%,优选20-50重量%,最优选25-45重量%的至少一种填料F,所述填料F优选选自碳酸钙、氧化钙和气相二氧化硅。

11.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中该单组分热固性环氧树脂粘合剂在25℃下具有500至5000Pas的粘度,其中该粘度借助于具有可加热板的流变仪(MCR 301,AntonPaar)(狭缝1000μm,测量板直径:25mm(板/板),在5Hz下变形0.01,温度:25℃)以示波法测定。

12.用于粘接热稳定基材的方法,包含以下步骤:

13.根据权利要求12所述的方法,其中步骤iii)将所述热固性环氧树脂粘合剂加热至100-220℃,尤其是120-210℃,优选130至190℃,140至180℃,更优选150至170℃的温度,将所述热固性环氧树脂粘合剂在上述温度下放置10分钟-6小时,10分钟-2小时,10分钟-60分钟,10分钟-30分钟,10分钟-20分钟,更优选10分钟-15分钟。

14.根据权利要求12或13所述的方法,其中步骤ii)和iii)之间的时间为1周或更长,优选1周至8周,并且优选地,所述热固性环氧树脂粘合剂在23℃或更高、更优选40℃或更高,在50%或更高、优选80%或更高的相对湿度下储存该段时间。

15.使用根据权利要求1至11中任一项所述的热固性环氧树脂粘合剂的方法,所述热固性环氧树脂粘合剂用于粘合地粘结或加强金属结构或用于加强车辆构造或夹层板构造中的空腔的填充。

...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.单组分热固性环氧树脂粘合剂,包含:

2.根据权利要求1所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中末端封闭的聚氨酯聚合物d1与环氧官能化的脂肪酸低聚物efa的重量比(d1/efa)为4.5-15,优选4.5-10,更优选4.5-7.5。

3.根据权利要求1或2所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂酸低聚物efa的总重量,所述末端封闭的聚氨酯聚合物d1与所述环氧官能化的脂肪a的总量之和(d1+efa)为10.5-15重量%,优选10.5-13重量%,更优选10-12重量%,基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量计。

4.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中基于所述单组分热固性环氧树脂粘合剂的总重量,所述式(ii)的环氧树脂a的份数为25-70重量%、30-60重量%、35-55重量%、更优选40-50重量%。

5.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中在所述环氧树脂a中,所述取代基r'和r”为ch3,并且下标s的值为0-1,优选为0-0.2。

6.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中所述潜伏硬化剂选自双氰胺、胍胺、胍、氨基胍及其衍生物、取代的脲、咪唑和胺络合物,优选双氰胺。

7.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中用于环氧树脂的促进剂c选自取代的脲、咪唑、咪唑啉和封端胺,优选取代的脲。

8.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合剂,其中所述环氧官能化的脂肪酸低聚物efa是每分子具有32至45个碳原子和1.9至2.5个羧基的二聚脂肪酸,其中所述羧酸基团已经用聚环氧化物,优选式(ii)的环氧树脂a封端。

9.根据前述权利要求中任一项所述的单组分热固性环氧树脂粘合...

【专利技术属性】
技术研发人员:林雪芳张卫明E·詹杜比
申请(专利权)人:SIKA技术股份公司
类型:发明
国别省市:

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