[发明专利]具有耐高温性的结构粘合剂组合物

说明书

本发明涉及一种对粘合诸如塑料或热塑性塑料之类的各种材料有用的环氧粘合剂组合物。更具体地说，本发明涉及一种耐高温环氧粘合剂组合物，该组合物利用一种pK_a为约5-9.7和沸点大于约210℃的羟基取代芳族化合物。

在各种工业中利用塑料和热塑性塑料通常需要使用可固化粘合剂把基材连接或粘合到别的部件上。在塑料或热塑性基材与结构部件之间形成的粘合必须满足一定的粘合强度要求，该粘合强度大小取决于具体的用途。塑料基材的工业利用的一个例子包括使用片状模制件(SMC)状的硬质纤维增强的塑性复合材料。汽车工业使用SMC作为钢质车身板材的替代品致力于降低汽车、货车、卡车等的重量和腐蚀敏感性。片状模制件通常包含各种树脂组合物诸如用玻璃纤维增强的聚酯树酯。为了制备一种硬质自承重的纤维增强结构，该片状模制件是在加热加压下成型的。SMC在汽车用途中被粘合之后在烘漆期间受到高达205℃的温度长达1小时之久。

以前己被说成是对粘合SMC和其它基材有效的，以环氧化合物为主成分的各种结构粘合剂组合物在下列专利文献中有报导：例如US4,578,424；4,695,605；4,740,539；4,803,232和4,921,912。许多传统的以环氧为主成分的结构粘合剂组合物诸如上述各专利中公开的组合物在高温烘漆处理期间有起泡或变质的缺点。粘合剂组合物的这种起泡或变质能导致粘合剂的内聚力破坏或粘合部件间的界面破坏，使之不合乎工业用途的需要。

许多环氧为主成分的结构粘合剂组合物的另一个缺点是粘合和固化过程中有粘合剂下陷的趋向。粘合剂下陷包括由于塑料或热塑性基材，在例如冷却过程中它们相互离开时，给与粘合剂的拉伸应变。如果该粘合剂未曾形成足够的模量或“湿强度”，这类拉伸应力会使造成粘合组件的粘合痕线产生凹坑或造成其它缺陷。少量的粘合痕线凹坑或缺陷会影响粘合部件的表面装饰以致这些粘合痕线必须喷砂处理，重新填平和重新涂漆。这是粘合线易于显露的汽车外部的部件的粘合所特有的问题。

作结构粘合剂组合物重要的是具有快速形成有效湿强度的能力。湿强度，通常也叫做操作强度，涉及粘合剂组合物一涂敷就形成初粘性或初粘着性的能力，以便用粘合剂粘合的部件能保持牢固的连接，即使该粘合剂未曾充分固化。这在汽车工业中特别重要，因为汽车工业中的部件起先一同装入粘合压机，而其后不久即吊挂在固化烘箱中，在烘箱的最终固化过程中各部件必须彼此保持牢固地连接。

结构粘合剂组合物必须能够耐得住高温烘漆条件并能够把粘合凹坑减至最小量以便避免费钱费时的修补或重新粘合操作。这种粘合剂组合物还应有一个适当的固化速度并且能形成有效的湿强度。

本发明涉及一种能够耐得住高温条件并把粘合凹坑减至最小量的环氧粘合剂组合物。该组合物形成有效的湿强度并能在较短时期内固化。该粘合剂组合物包含一种环氧化合物，一种胺固化剂和一种pK_a为约5-9.7，沸点大于约210℃的羟基取代芳族化合物。业己发现，在粘合与固化过程中，使用一种pK_a和沸点分别在相应范围内的羟基取代芳族化合物，结果环氧粘合剂组合物的湿强度和耐高温性两者都有意想不到的提高，粘合和固化过程中环氧粘合剂组合物的凹坑相应减少而不牺牲固化速度。

本发明的环氧粘合剂组合物包含一种环氧化合物，一种胺固化剂和一种羟基取代芳族化合物。

本发明的环氧化合物可以是含有下式环氧基的任何化合物：25℃下其粘度为约200厘泊或更高。这类材料广义叫做环氧化物，包括单体型环氧化合物和高分子型环氧化合物，它们可以是脂族，环脂族，芳族或杂环的环氧化合物。这类材料通常平均每分子中含至少1.5个聚合性环氧基(最好是每分子中含2个或多个环氧基)。高分子型环氧化物包括有末端环氧基的线形聚合物(例如聚氧亚烷基二醇的二缩水甘油醚)，有骨架环氧乙烷单元的聚合物(例如聚丁二烯多环氧化物)，和有环氧侧基的聚合物(例如甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物或共聚物)。该环氧化物可以是纯化合物而通常是每分子中含1,2或多个环氧基的混合物。每分子中的环氧基的“平均”数的求出法是用含环氧的材料中的环氧基总数除以所含环氧分子的总数。