[发明专利]具有较低再活化温度的反应性聚烯烃热熔粘合剂及其在真空深拉层合中的用途

说明书

技术领域

本发明涉及聚烯烃热熔粘合剂及其通过薄膜层合技术，特别是通过真空深拉层合和IMG-层合方法来生产复合元件的用途。

发明背景

热熔粘合剂已经广泛用于工业中来通过膜层合技术生产复合元件。这些粘合剂具有在它们施用后冷却时立即形成高初始强度的优点，并且它们还通过物理发生的结合而提供良好的热稳定性和耐环境影响性。但是，该热熔粘合剂具有一些缺点，这使得它们不太适于薄膜层合，特别是真空深拉层合方法。在薄膜层合中，粘合剂首先作为薄膜施用到第一基材的表面上，其后将该预涂覆的基材与第二基材的表面接触以在所述基材之间产生粘合结合。在真空深拉层合中，通过在基材之间的空间中施加真空而将基材拉在一起。常规的聚烯烃热熔粘合剂特征在于相对短的开放时间和当作为薄膜施用到基材上时，粘合剂快速凝固并丧失它润湿其他基材表面的能力。粘合剂的短的开放时间在真空深拉层合方法中是特别有害的，该方法中等待时间，即在将粘合剂施用到第一基材表面和将该粘合剂膜与第二基材接触之间的时间是相对长的。

由于上述原因，聚氨酯(PUR)粘合剂已经代替聚烯烃热熔粘合剂广泛用于真空深拉层合方法中，特别是在汽车工业中。PUR粘合剂典型地以分散体和溶剂基粘合剂的形式用于薄膜层合中。这些粘合剂体系特别适于使用加热工具的薄膜层合，因为由于聚氨酯聚合物的高分子量，它们提供高的初始强度，甚至在高的脱模温度下也是如此。另一方面，由于聚氨酯聚合物的高分子量，接触结合的方法典型地用于层合方法中。在接触结合中，粘合剂首先施用到第一基材(载体)表面，其后将该粘合剂层与第二基材(膜)的已经涂覆了底漆的表面接触。在真空深拉层合中使用分散体或者溶剂基PUR-粘合剂的缺点是该粘合剂必须首先施用到载体上，其通常是三维模制制品。所以，必须将粘合剂喷到所述载体上，这是相对复杂的方法并且其由于过喷(overspray)而增加了粘合剂消耗。在一些情况中，过喷是如此关键，以至于PUR分散体粘合剂和溶剂基PUR粘合剂体系不能用于薄膜层合中。

为了解决与接触结合有关的问题，作为反应性热熔粘合剂配制的PUR-粘合剂已经设计用于薄膜层合方法中。这些粘合剂的分子量明显低于分散体或者溶剂基PUR粘合剂，这使得它们更适用于无接触结合的膜层合方法。当使用反应性热熔粘合剂时，不再需要将粘合剂施用到载体，并且将粘合剂仅仅施用到膜表面上就足够了。这明显降低了膜层合方法的复杂性，因为膜通常是二维的，并且粘合剂能够使用任何常规手段而容易地施用到膜上，和因此可以避免过喷。但是，在用PUR-粘合结合非极性基材例如聚乙烯和聚丙烯基材的情况中，由于高极性PUR-粘合剂对于非极性基材的低粘附力，基材表面必须用底漆来处理。

聚烯烃热熔粘合剂，特别是基于无定形聚-α-烯烃的那些，具有高度非极性的性能，并且因此原则上适于层合非极性基材，而无需用底漆预处理该基材。已经用于膜层合方法的一个具体种类的反应性聚烯烃热熔粘合剂是基于硅烷接枝的聚烯烃预聚物。在施用到表面之后，基于硅烷接枝的聚-α-烯烃的热熔粘合剂不仅物理结合(即通过冷却)，而且作为硅烷基团与水反应的结果而化学结合。一旦与水分接触，则聚烯烃预聚物的化学反应性硅烷基团例如甲氧基硅烷基团与水反应形成硅烷醇，其随后经历与其他硅烷醇基团的反应，从而作为缩合反应的一部分而在各个聚合物分子之间形成共价键。由于该物理和化学结合，这些热熔粘合剂表现出比非反应性聚烯烃热熔粘合剂优异的性能，特别是在更好的热稳定性和耐环境影响方面。

对于使用反应性和非反应性热熔粘合剂的薄膜层合来说，通常使用通过热的再活化方法。在这种方法中，粘合剂首先以熔融态施用到第一基材(膜)表面上，在那里它快速固着。第一基材上的粘合剂层随后通过加热而再活化，之后与另一基材(载体)的表面接触。在该再活化步骤中，粘合剂必须熔融到这样的程度，即使得它能够充分润湿载体的表面。在反应性热熔粘合剂的情况中，在预涂覆步骤中加热粘合剂应当仅仅导致该粘合剂部分地交联。否则，该热熔粘合剂不再能在随后的再活化步骤中再熔融来构建膜和载体之间的粘合结合。粘合剂被加热到的温度通常称作再活化温度。