[发明专利]单组分环氧基结构粘合剂

说明书

技术领域

本发明涉及单组分环氧基结构粘合剂组合物，特别是在固化时显示具有适用于结构组装的环氧基组合物。本发明还涉及所述结构粘合剂组合物的用途以及使用所述组合物粘结部件的方法。

背景技术

结构粘合剂可定义为这样的材料，该材料用于粘结其它高强度材料，例如木材、复合材料或金属，使得在室温下实际的粘合剂粘结强度超过6.9MPa(1,000psi)。从工业应用的一般用途到汽车及航空航天工业中的高性能应用，结构粘合剂可具有广泛用途。结构粘合剂可用于取代或增强常规的连接技术，例如焊接或机械紧固件(即，螺母和螺栓、螺丝和铆钉等)。具体地讲，在交通运输行业(例如汽车、飞机或船舶)当中，结构粘合剂可以作为机械紧固件的轻量化替代形式。为了适合作为结构粘合剂，要求所述粘合剂具有高机械强度和耐冲击性。

可以通过向粘合剂组合物中添加增韧剂来克服热固化环氧基粘合剂的固有脆性，其为固化环氧树脂组合物赋予更好的耐冲击性。这种尝试包括添加在环氧化物中由自由基聚合型单体原位聚合的弹性体颗粒、添加共聚稳定剂、添加弹性体分子或单独的弹性体前体分子或添加核/壳聚合物。通常，为了实现令人满意的韧化和/或耐冲击性，可能不得不采用相当多的增韧剂量。然而，大量的增韧剂(例如核/壳聚合物)会导致粘合剂组合物的粘度增大，并且处理性变差。因此需要提供在较低含量增韧剂的情况下具有相同或甚至改善的韧化效果和/或耐冲击性的组合物，特别是适合作为结构粘合剂的组合物。

虽然增韧剂的使用导致对静态负荷的耐冲击性的改善，但仍需提供具有良好的耐撞击性(即，对动态负荷良好的耐冲击性)的结构型环氧基粘合剂。良好的耐撞击性表示粘合剂粘结的结构对突然冲击的能量的吸收能力，这种突然冲击可能发生于车辆碰撞的情况下。

另外，在某些组装应用中，特别是使用点焊来连接部件的组装应用中，快速固化的粘合剂可能是所需的，其在短的固化周期之后可达到高的或改善了的粘合及内聚强度。例如，在用于车辆装配的自动化装配线当中，通过点样感应固化局部地连接预定的部件。这导致部分固化的区域被非固化区域隔开，其中在主体(例如)通过热处理组件而完全固化之前，在后续工序中可以增加其它部件。这样的加热周期可以非常短，例如不到一分钟。然而，要求感应固化的区域具有足够的粘合及内聚强度，容许在组件的完全固化之前对其进行稳妥的机械处理。

此外，有利的是，结构粘合剂对被含烃材料污染的金属表面提供足够的粘附力，所述含烃材料为例如矿物油、加工助剂(例如，深拉剂)、润滑剂(例如，干式润滑剂、油脂和污垢)等。众所周知，从表面上除去含烃材料可能是非常困难的。诸如干擦和/或使用压缩空气之类的机械处理往往会在金属表面上留下含烃材料薄层。如美国专利No.6,849,589中公开的液体清洁组合物可能有效，但从处理的角度来讲可能不太可取，因为必须对清洗液进行收集和再循环，或者弃去。此外，清洗步骤之后通常需要干燥步骤。

因此，一直需要表现具有一种或多种以下性质的结构粘合剂：高机械强度和耐冲击性；合理的固化时间；对清洁表面的粘结性；和对被含烃材料(如各种油和润滑剂)污染的表面的粘结性。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种粘合剂，其包含环氧树脂、增韧剂、含量为粘合剂的约5重量％至约15重量％的反应性液体改性剂以及潜性胺固化剂。

在另一实施例中，本发明提供一种粘合剂，其包含环氧树脂、增韧剂、反应性液体改性剂、潜性胺固化剂和无机矿物纤维，所述无机矿物纤维包含约37重量％至约42重量％的SiO₂、约18重量％至约23重量％的Al₂O₃、约34重量％至约39重量％的CaO+MgO、0重量％至约1重量％的FeO和约3重量％的K₂O+Na₂O。

在另一实施例中，本发明提供一种在两个基底之间形成粘结接头的方法，所述方法包括提供包含环氧树脂、增韧剂、含量为粘合剂的约5重量％至约15重量％的反应性液体改性剂以及潜性胺固化剂的粘合剂；向两个基底中的至少一者施加所述粘合剂，从而连接基底，使得粘合剂夹在两个基底之间；以及固化所述粘合剂以形成粘结接头。