具有长工作时间的双组分结构粘合剂制造技术

提供了包括丙烯酸酯和／或甲基丙烯酸酯，以及可有利使用的增韧剂、包括接枝共聚物（芯－壳和非芯－壳型）的抗冲改性剂、羧酸、还原剂、抑制剂、阻聚剂、抑制剂和链转移剂的双组分粘合剂。尤其有利的还原剂包括苯胺、甲苯胺、取代的苯胺和取代的甲苯胺。根据本发明专利技术的粘合剂组合物能够在９５°Ｆ获得４０－８０分钟或更长的工作时间，表现了优异的低滑动性能，甚至对于大型焊缝也能抗沸腾，以及是无垂挂的。另外，本发明专利技术的粘合剂组合物获得了固化粘合剂的高粘结强度、高抗冲强度、高拉伸强度和高伸长率的优异特性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请作为2000年5月10日提出的申请序列号09/568,079的继续部分来要求优先权，它的内容在这里引入供参考。本专利技术的背景本专利技术一般涉及结构丙烯酸系/甲基丙烯酸系粘合剂和更特别涉及用于建造目的或用于大型物体的装配的丙烯酸系/甲基丙烯酸系粘合剂。许多产品，从汽车部件到船只到载重汽车驾驶室(truck cabs)和其它结构是通过用粘合剂粘结材料，如玻璃纤维的各种片(板)制作的。例如授予Glenview，Illinois的ITW的U.S.专利Nos.4,942,201和4,714,730描述了用甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯基粘合剂与各种其它添加剂和成分制备的粘合剂，该粘合剂可用于大型物体的建造，它的内容在这里引入供参考。可获得的粘合剂在它们用于各种建造和制造方法的潜在应用中表现了某些不足。例如，通常希望将粘合剂施涂到基材，例如板材的第一表面，以及使粘合剂保持“敞露”和未固化，因为在板材安装到另一结构之前工作时间长于1小时或1小时以上。“工作时间”因此是其中粘合剂化合物能够有效地应用于一件或多件基材的时间。例如，在大型船只的建造中，所要装配的板材能够是30英尺或者更长，以及一般以盘曲方式施涂的焊缝(bead)甚至更长。因此，有必要的是，从焊缝的开端一直到到达装配板材的时间仍保持可加工，即使花费大量的时间来完成施涂焊缝(bead)和定位板材。在当粘合剂施涂到第一基材上时以及当第一基材能够被压合到第二基材上并适当定位以便将第一基材装配到第二基材上的这段时间这里被称为“工作时间”。还希望粘合剂表现优异的固化性能，即使当施涂于高出1/16英寸很多的断面时。例如，当大型板材用粘合剂固定到结构上时，在两个构件之间的缝隙能够在厚度上变化。在一对粘合的20-50英尺的板材中的缝隙能够是1英寸或1英寸以上。施涂到该厚度的粘合剂产生了大量的热量，当固化时。具有短固化时间的粘合剂也能够产生了大量的热量。然而，不希望粘合剂产生如此多的热量，以致在固化过程中它沸腾，因为能够形成气泡，从而降低了粘结组件和组合件的结构整体性。还希望粘合剂在宽范围的温度内固化，包括低于65°F的低温和超过80或90°F，如95°F的高温，当在南佛罗里达建造船只时，有人可能经历过。因此，希望粘合剂在低温下固化，还可以在高温下保持敞露足够长的时间。可获得的粘合剂已经表现了其它不足之处。例如许多现有技术的粘合剂能够从垂直或倾斜的表面下滑或者在高架悬空表面的情况下，会落下来。该现象在某些基材上是特别令人讨厌的，当需要长加工时间或者当粘结大的焊缝时。该滑动现象已经影响了甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯粘合剂用于垂直或悬空位置的大型构件的结构粘结的使用，尤其当粘合由玻璃纤维增强的不饱和聚酯类材料形成的长的物体或板材时。这能够影响建造时间和能够在某些情况下使得粘合剂的使用是不理想的或者不可能的，在没有使制造方法复杂化或改变建造材料的情况下。因此，需要提供一种克服现有技术缺陷的新型粘合剂。本专利技术的概述一般而言，根据本专利技术，提供了包括粘合剂部分和活化剂部分的双组分粘合剂。粘合剂部分包括丙烯酸系和/或甲基丙烯酸系单体，和理想地进一步包括增韧剂，包含接枝共聚物(芯-壳和非芯-壳)抗冲改性剂在内的抗冲改性剂，羧酸，还原剂，抑制剂，阻聚剂和链转移剂。活化剂组分包括引发剂，载体和增稠剂。理想的还原剂组分包括苯胺，甲苯胺，取代的苯胺和取代的甲苯胺。当结合使用过氧化物引发剂，如过氧化二苯甲酰引发剂时这些还原剂尤其有效。根据本专利技术的粘合剂在95°F能够获得40-80分钟或者更长的工作时间。因此，本专利技术的目的是提供具有有利性能和特性的改进的粘合剂。本专利技术的其它目的和优点部分是很明显的，部分可以从说明书中可见。本专利技术因此包括了具有在下文阐述的详细公开举例的特征、性能和要素关系的构造物、组合物和制品。优选实施方案的详细描述本专利技术涉及能够用于各种粘结应用的结构粘合剂组合物，它具有长的工作时间，无流挂性能和具有可接受的低滑动性，使得它们能够用于粘合倾斜、垂直或者甚至高架构型的大型物体。本专利技术还涉及不表现沸腾问题，即使当施涂截面直径高达1英寸或1英寸以上的相对大的焊珠时的粘合剂组合物。本专利技术部分产生于在弹性体聚合物增韧剂和芯-壳结构聚合物抗冲改性剂之间保持理想平衡以提供固化剂的高粘结强度、高抗冲强度、高拉伸强度和高伸长率，从而开发具有选择有利物理特性的粘合剂。对材料的溶剂化能力的考虑能够获得改进的抗流挂和滑动性。对沸点和固化曲线进行适当考虑来选择材料能够解决与在固化过程中沸腾相关的问题。据信，滑动是由于粘合剂溶剂化性能与它所施涂的基材造成的。当基材是聚合物材料，如玻璃纤维增强的不饱和聚酯时尤其成问题。因此，通过确定和减少或消除具有高溶剂化能力的成分，能够改进抗滑动性能。能够通过确定和减少或消除具有低沸点的成分的量和替换成具有高沸点的成分，同时通过成分的适当选择和比例调节在固化过程中产生的最大热量来解决沸腾问题。本专利技术的优选实施方案包括丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体以及以下在表1中列举的一种或多种成分。粘合剂理想地以双组分提供，包括所谓的粘合剂部分或组分以及活化剂部分或组分。双组分在应用之前合并，应该被配制成促进相对长的工作时间。另外，粘合剂将会在整个焊缝被施涂之前硬化，由于不能获得以适当接触关系和适当粘合力粘合的双组分。与本专利技术优选实施方案有关的双组分粘合剂的粘合剂部分的优选组成在下表1中给出。表1 粘合剂组分的组成 用于本专利技术的优选甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯单体包括具有以下通式的可聚合的甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯和/或它们的混合物甲基丙烯酸酯 和丙烯酸酯CH2＝CH-COOR，R＝CnH2n+1，n＝1，2，3…20。优选的单体是其中n≤2的那些，和优选其中n是1的那些，如甲基丙烯酸甲酯。有利的是，引入其中n＞2，优选n＝10-18，最优选n＝12-16的长链单体以改进粘合剂的抗滑动性能和降低收缩率和峰放热温度，这在避免沸腾问题上是有利的。这些长链单体以粘合剂部分的至多大约50wt％，优选低于10wt％和最优选低于7wt％的浓度包含。如果含有太多的这些长链单体，固化粘合剂会有不可接受的机械性能，对某些基材的粘合力差和耐化学品性低劣。能够包含一种或多种强羧酸，尤其在U.S.专利Nos.4,959,405和4,714,730(这里引入供参考)中描述的那些，以便增强粘结力。这种酸的实例是甲基丙烯酸。已经测定，将一种或多种羧酸，尤其强有机羧酸添加到根据本专利技术的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯基粘合剂组合物中能够改进它们的粘结特性。据信，添加强有机酸用于促进对耐溶剂和/或耐热塑料，热塑性塑料，树脂/玻璃复合物，树脂等的粘合力，由于在分子水平的相互作用。有利地包含在用于本专利技术的组合物中的增韧剂包括弹性体聚合物，尤其可溶于甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯单体的那些，如聚氯丁二烯。其它实例能够在这里引入供参考的U.S.专利Nos.5,112,691和4,942,201中发现。根据本专利技术优选实施方案的粘合剂例如可以有利地用于其中两件大型复合材料被粘结在一起的船只的建造。当船只在水中航行时，它能够经受波浪的“撞击”，以及粘结部件能够不同地弯曲。因此，对于根据本专利技术粘合剂的这种和其它应用，理想的是，固化粘合剂具有充本文档来自技高网...

【技术保护点】
双组分粘合剂组合物，包括粘合剂部分和活化剂部分的其特征在于所述粘合剂部分包括丙烯酸酯和／或甲基丙烯酸酯单体，还原剂和抑制剂，其中所述活化剂部分包括至少一种引发剂，以及其中所述还原剂由选自苯胺、甲苯胺、取代的苯胺和取代的甲苯胺中的至少一种还原剂组成。

【技术特征摘要】
US 2001-5-8 09/851,6121.双组分粘合剂组合物，包括粘合剂部分和活化剂部分的其特征在于所述粘合剂部分包括丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体，还原剂和抑制剂，其中所述活化剂部分包括至少一种引发剂，以及其中所述还原剂由选自苯胺、甲苯胺、取代的苯胺和取代的甲苯胺中的至少一种还原剂组成。2.权利要求1的粘合剂组合物，其中所述粘合剂部分进一步包括增韧剂、抗冲改性剂、羧酸、阻聚剂和/或链转移剂。3.权利要求1的粘合剂组合物，其中所述活化剂部分进一步包括载体、增稠剂和/或颜料。4.权利要求1的粘合剂组合物，其中所述丙烯酸系和/或甲基丙烯酸系单体具有以下通式甲基丙烯酸酯 和丙烯酸酯CH2＝CH-COOR，其中R＝CnH2n+1，n＝1，2，3…20，和其中低分子量单体是其中n≤2的那些所述单体，高分子量单体是其中n＞2的那些所述单体。5.权利要求1的粘合剂组合物，其中所述丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体以所述粘合剂部分的大约55-75wt％的范围存在。6.根据权利要求1的组合物，其中所述粘合剂部分包括占粘合剂部分的大约0.02到大约1wt％范围的所述还原剂。7.权利要求2的粘合剂组合物，其中所述粘合剂部分包括在大约1-大约20wt％范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓宾，D戈谢维斯基，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]