[发明专利]改进的结构粘合剂

说明书

本发明涉及粘合剂材料，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，本发明涉及可热硬化、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。

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。本发明克服了这一问题。

本发明提供具有所需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。

本发明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-11343Impact Wedge Peel，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。