高性能粘合剂组合物制造技术

本发明专利技术提供了热固性粘合剂组合物，其由含纳米尺寸核-壳粒子的环氧树脂、含胺封端聚醚砜的一种或多种热塑性增韧剂、和至少一种多官能环氧树脂形成，并含有至少一种胺类固化剂，可使该粘合剂组合物在至多400℉下完全固化。所述组合物可用于形成可以粘结复合材料/金属/蜂窝状结构的粘合剂薄膜，可用于航天领域，包括粘结飞行器的前沿或后沿、机舱的声学结构、水平和垂直尾翼、以及各种其它结构，并可用于其它的高性能工业应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的主题涉及改性的环氧热固性粘合剂组合物，该组合物可用于各种复合材料或金属基底的结合，并具有改善的特性。更具体地，专利技术主题涉及含与弹性体和/或热塑性材料组合的纳米尺寸核-壳粒子的热固性组合物，可提供协同且优越的韧性、高温剪切性能、高玻璃化转变温度和低吸水性。这些新的组合物适合用于各行业中恶劣环境和要求苛刻的应用，可作为结构粘合剂和纤维补强环氧预浸材料的基体树脂。
技术介绍
本领域中描述了许多组合物和方法，可用于种类广泛的基于环氧的组合物和其它树脂及添加剂的制造和应用，以致力于改善用于粘合、填充和制造复合材料和金属结构的粘合剂的剪切强度、抗冲击性能和其它关键性能。例如，描述用于粘合剂组合物配方的组分，以及这类组合物在各种基底互相粘合并提供结构增强中的应用的专利包括美国专利号5, 028，478 ；5，087，657 ；5，242，748 ；5，278，257 ；5，290，857 ；5，605，745 ；5，686，509 ； 5，334，654 ；6，015，865 ；6，037，392 ；6，884，854 ；和 6，776，869 ；以及美国专利申请书公开号 2005/0022929 ；和 2008/0188609。尽管以前已经公开了具有改进的韧性的粘合剂组合物和复合结构，但组合物的其它物理性能会有些损失，包括，例如玻璃化转变温度降低以及高温蠕变增加。例如，迄今为止的粘合剂组合物受韧性(剥离)提高、高温性能降低(例如剪切性能)的困扰。这类粘合剂组合物和复合材料的其它困难可以包括刚性损失、发生在由异质材料和/或树脂所形成的基底之间的粘合失效、以及使用中由于耐溶剂性差而导致的性能变差。因此，要求进一步改善目前用于增韧复合材料生产和各种复合材料和/或金属基底粘结的粘合剂组合物和方法。具有改善的抗冲击性能并具有改善的高温韧性和剪切性能的热固性粘合剂组合物将是本
的实质性进展，可以很快在航天和高性能汽车工业及其它领域得到认可。
技术实现思路
在一个方面，本说明书描述的专利技术涉及热固性粘合剂组合物，其包含预反应组合物，并含有至少一种可使粘合剂组合物在至多400 完全固化的胺类固化剂，该预反应组合物由含纳米尺寸核-壳粒子的环氧树脂、含胺封端的聚醚砜和/或胺封端的聚砜的一种或多种热塑性改性剂、和至少一种多官能的环氧树脂反应所形成。与所指的热塑性材料结合使用的纳米尺寸核-壳粒子可提供意想不到的高温剪切性能优势，而不会损失韧性。更高的韧性和更高的温度性能的独特组合代表了性能方面新的范例变迁(paradigm shift)，并且告别了现有技术的那些组合物，现有技术的组合物在较高温度下的性能随着韧性提高而下降。在一个实施方案中，所述热固性粘合剂组合物的预反应可以还包括双酚和用于双酚-环氧反应以控制交联密度的催化剂。在另一方面，本专利技术提供了适合用于制作物件的热固性粘合剂薄膜，例如通过将各种基底粘结一起，其中该薄膜包括如本说明书所描述的热固性粘合剂组合物，并且，其中薄膜的重量为0. 02-0. 15psf。在另一方面，本专利技术提供了用于制备具有改善的高温热/湿性能的热固性粘合剂薄膜的方法，包括将在此公开的热固性粘合剂组合物在温度和重量足以形成薄膜时涂敷到隔离纸上。在还一个方面，本专利技术提供了用于粘结第一物件和第二物件的方法，包括提供在此描述的热固性粘合剂组合物或热固性粘合剂薄膜作为第一物件和第二物件表面之间的接触点，并且，在与第一物件和第二物件的表面接触的同时，固化热固性粘合剂组合物或热固性粘合剂薄膜，从而粘结第一物件和第二物件。结合附图和实施例，通过对本专利技术的各个方面进行以下详细说明，本专利技术的这些和其它目的、特征及优势将变得显而易见。附图说明图1图示说明了作为高温搭接剪切强度(剪切性能)函数的剥离(或韧性)。如图所示，曲线表示随剪切性能在高温下提高，剥离性/韧性的下降。根据如本说明书所描述和要求权利的专利技术组合物的绘制超出曲线之外，因此其显示了与现有技术组合物相比在性能方面的范例变迁。图2图示说明了本说明书描述的组合物之一的断裂表面和形貌的扫描电子显微照片。断裂表面显示粒径小于lOOnm。具体实施例方式如以上所概括的，所述发现涉及含环氧树脂的热固性组合物，该环氧树脂含有与弹性体和/或热塑性材料组合的纳米核-壳粒子，所述组合物可以用胺类固化剂热固化，以提供具有高韧性和高温剪切性能的热固性粘合剂组合物。除了在改善的韧性下能意想不到地提高较高温度下的性能，这些组合物的特征还在于高的玻璃化转变温度和低的吸水性， 使这些组合物适用于要求高性能的苛刻环境，例如用于航天和汽车工业。环氧树脂用于本专利技术的优选的热固性树脂配制物基于环氧树脂，环氧树脂是本领域技术人员熟知的。可以用于本专利技术中的环氧树脂是每个分子有多个环氧基团的可固化环氧树脂。 通常，每个分子大约有至少两个环氧基团的许多缩水甘油醚可适合作为用于本专利技术组合物的环氧树脂。多环氧化物可以是饱和的、不饱和的、环状的或非环状的、脂肪族的、脂环族的、芳族或杂环的多环氧化物化合物。合适的多环氧化物的实例包括聚缩水甘油醚，其可通过存在碱时表氯醇或表溴醇与多酚反应制备得到。因此合适的多酚为例如，间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、双酚A (双(4-羟基苯基)-2，2-丙烷)、双酚F (双(4-羟基苯基)甲烷)、 双酚S、双(4-羟基苯基)-1，1_异丁烷、芴4，4' -二羟基二苯甲酮、双(4-羟基苯基)-1， 1-乙烷、双酚W4，4'-环亚己基双酚)、和1，5-羟基萘。在一个实施方案中，环氧树脂包括EPON 828。这类树脂通常用于生产粘合剂和/或复合材料，并且可方便地从商业来源获得。可作为聚缩水甘油醚基础的其它合适的多酚为酚醛树脂类型的苯酚和甲醛或乙醛的已知缩合产物。原则上合适的其它多环氧化物为多醇、氨基苯酚或芳族二胺的多缩水甘油醚。特别优选衍生自双酚A或双酚F和表氯醇反应的液体环氧树脂。室温下为液体的基于双酚的环氧树脂的环氧当量通常为150-约200。室温下为固体的环氧树脂也可以使用或者替代使用，其类似地可从多酚和表氯醇获得，并且熔点为45-130°C，优选50-80°C。典型地，所述组合物可以含有约25-约90wt% (例如，25、30、35、40、45、50、55wt% )的环氧树脂(除非另有说明，在此处所述的所有浓度都用所讨论组分基于粘合剂组合物全部的重量百分数来表示)°任何这些树脂都可以在预反应组分中用作含有或预分散有纳米核-壳粒子的所述树脂，或者作为热固性组合物中的第二环氧树脂。特别优选用作第二环氧树脂的环氧树脂包括酚醛树脂类环氧树脂(包括，但不限于Huntsman的Tactix 71756)、胺和氨基酚的多缩水甘油衍生物，包括，例如，对-氨基苯酚、苯胺、苯二胺、和4，4_亚甲基双苯胺。商业途径可得到的亚甲基双苯胺的多缩水甘油醚包括Huntsman的MY 9655。如以下进一步详细说明的，环氧树脂不单独使用，而是与本领域技术人员所熟悉的合适的固化剂、催化剂、流变控制剂、增粘剂、填料、弹性体增韧剂、活性稀释剂、可溶热塑性材料和其它添加剂组合使用。核-壳粒子具有核壳结构的粒子是本专利技术组合物的另一个组分。这类粒子通常有被壳包围的核，所述核由具有弹性体或类似橡胶的性能的聚合材料(即，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：D·科利，
申请(专利权)人：塞特克技术公司，
类型：发明
国别省市：