CN105073925A - 胶粘剂形成和应用的方法 - Google Patents

Abstract

一种对胶粘剂组份的改进，包括一种相互分离的液体组份和固体组分，以及在混合液体和固体组份后该胶粘剂在底物上的应用。

Description

胶粘剂形成和应用的方法

技术领域

本发明涉及一种胶粘剂的形成方法，包括一种液体组份和固体组份以及在液体和固体组份混合后将其应用于底物的方法。

背景技术

可激活胶粘剂材料的运输和使用存在许多材料处理及避免过早激活的挑战。如果粘合剂的液体和固体的组份在装运前结合，粘合剂将难以处理。如果以可粘形态运输就会留下大量残留物质在运输容器内，如果以颗粒形态运输则易于被提前激活或者阻断。

发明内容

目前研究中通过提供一种应用于底物的胶粘剂的形成方法来满足一个或多个上述需求，包括提供一种通常为液体状态的第一组份以及一种通常为固体状态的组份。第一和第二组份可以是在将所得到的粘胶剂应用于底物前立即混合。第二组份可拥有一个预定的软化温度并且可包含至少一种聚合物成分。该方法进一步提供了至少将第二组份加热至高于软化温度的温度。该方法也可以包含混合第一和第二组份得到一种实质均匀的混合物并且形成一种未固化可激活的胶粘剂，其一旦冷却至室温可以选择地通常是干燥的触感。

根据得自布鲁克菲尔德工程实验室获得的粘度计的测量结果，第一组份的粘度在23摄氏度时至少约为0.001PaS。第二组份的软化点根据热机械分析的测量结果至少约40摄氏度。可激活的胶粘剂是可延展的。第一组份和第二组份中的一个或多个可以包含一种固化剂。第一组份和第二组份中的一个或多个可以包含一种固化加速剂。未固化的可激活的胶粘剂可以是干燥的触感。第一组份或第二组份中的一个同时包含一种固化剂和可以是根本上不需要固化加速剂。未固化的可激活的胶粘剂可用于作为加强车顶的部件。

第一组份和第二组份的混合的步骤可以在挤压器中发生。在混合第一和第二组份后，该方法可以包含通过自动应用将未固化的可激活的胶粘剂应用于表面的步骤。在混合第一和第二组份后，该方法可包含将未固化的可激活的胶粘剂通过射流盘在其冷却至室温前应用于底物。该未固化的可激活的胶粘剂可以被用于连接由不同材料形成的第一和第二底物。该未固化的可激活的胶粘剂的粘度可允许自动应用在底物上并在应用后免于污染。该未固化的可激活的胶粘剂可应用于金属底物。该未固化的可激活的胶粘剂可应用于聚合物底物。该未固化的可激活的胶粘剂可应用于底物的第一位置，运送到第二位置，并在该第二位置激活。

第一组份和第二组份可以分别装在容器内运输。第二组份可以以颗粒形式与第一组份在混合前分别运输。

该形成与应用胶粘剂的方法在此披露了一种粘胶剂以及一种胶粘剂的应用，其固体组份和液体组份被分别运输并且仅仅在将其应用到底物前组合成为胶粘剂。该固体组份和液体组份的构成以实现只有一个组份包含一种固化加速剂而另一个组份含有一种固化剂。这种固化剂和固化加速剂的分离为了从根本上防止过早激活胶粘剂提供了帮助。

具体实施方式

一般而言。本专利提供了一种由一种包含液体组份和固体组份且仅在将胶粘剂应用于底物前混合的胶粘剂。胶粘剂成分可以被如此定制，使其中液体或固体组份中只有一个包含一种固化加速剂，而另一个包含一种固化剂。固化剂和固化加速剂在应用到底物上之前的分离实质上阻止了胶粘剂在应用于底物之前的过早激活。

本专利提供了一种胶粘剂的形成，但是将固体组份与液体组份分离运输和存储的概念以及将上述组份在应用于底物前混合的概念也可以被用于密封材料或者提供结构加固的材料。

在形成过程中，一种固体组份(如，由一种或多种固体组份混合)和一种液体组份(如，由一种或多种液体组份混合)被混合以形成实质上均匀的胶粘剂。立即混合(如，在大约5分钟、10分钟、30分钟或1小时内)将该未固化的可激活的胶粘剂应用于一个或多个底物。广泛地说,固体组份可以是一种软化点通过热机械分析在四十摄氏度或更高的材料。此外，液体组份可以是一种在23摄氏度时在重力下流动的物质。

液体和固体组份的混合允许将某些特定材料结合成一种液体或固体组份。某些材料可能被选中包含在固体组份或液体组份中。特定的材料可能被选中，从而某些材料之间的接触直到混合前都被阻止。例如，固化加速剂可以只存在于固体组份或液体组份中的一种中，并且可以就此在混合之前与一种或更多的固化剂分离。因此，胶粘剂可以免于被过早激活(如，在将胶粘剂暴露于一种需要的固化加速剂导致的激活(如：固化、膨胀或类似物品))。该激活可能是由于暴露于热、湿度、紫外线、或其它刺激源。

此外，固体组份和液体组份在运输和储存以及在混合之前的分离提供了很多额外的好处。作为一个例子，该固体组份可以被以颗粒心态运输及储存，从而最小化或实质上消除将颗粒从船上或储存容器中移除的时候在船上或储存容器中的材料残余{如：浪费)。相比之下，在运输之前混合的胶粘剂会由于其拥有粘性而造成实质上的因被遗留在船上或储存容器中而浪费。这种容器的任何再使用都将要求一个单独的清洗步骤，而对于此处沉积的颗粒容器而言这是不需要的。液体组份的分离运输也可以减少船及运输容器的浪费并且提供了船运容器的再使用的可能性。在与固体组份结合前，液体组份的粘性与混合后的胶粘剂的粘度相比显著降低。这样，遗留在船或储存容器中被浪费的液体组份可以被最小化。

实现上述运输及储存胶粘剂的好处的能力，即以分离液体和固体组份而产生的降低过早激活的可能性并降低由于其粘性和粘度带来的混合前的问题。此外，该胶粘剂尤其适合用于在将固体和液体组份混合后立即自动化应用于底物。

值得注意的是，一种包含于胶粘剂内的材料在包含在胶粘剂前是固体或者液体形态并不一定确保其将被包含在固体还是液体组份中；作为一个例子，固体组件可能包括材料THAI，单独处理时，其可能以液体形式存在，但其被包含在固体组份中用于说明提到的目的。可选的，此处提供的在液体组份中的材料也可能在单独处理时是固体形态的。

为了形成一个理想的如上所述可以固体与液体组份可以分离运输及储存的胶粘剂，该胶粘剂，其固体组份、液体组份或混合方法可以包含一种。可以运输和存储在单独的液体和固体组份,胶粘剂,固体组份,液体组份或组合可能包括给予环氧树脂的材料。环氧树脂可以是一种固体环氧树脂材料，这将是形成固体组份的一部分。环氧树脂可以是一种液体环氧树脂材料，这将是形成液体组份的一部分。此外,环氧树脂材料可以是液体或固体并且分别被包含在液体组份或固体组份中。环氧树脂可以是任何二聚物，低聚合物或者高聚合物的环氧树脂材料包含至少一个环氧官能团。此外，环氧树脂也可以被用于表示一个环氧树脂或多个环氧树脂的组合。这些材料可以通过开环反应聚合而具有一个或多个环氧乙烷环的氧树脂聚合物材料。该胶粘剂，其固体组份或液体组份可以包含最高约80％的环氧树脂。该胶粘剂，其固体组份或液体组份可以包含在其重量2％至70％之间的环氧树脂，在其重量约4％至约30％之间的环氧树脂，甚至在其重量约7％至18％的环氧树脂。该胶粘剂可以根本上不使用环氧树脂材料。该环氧树脂可以是脂肪族、脂肪、芳香剂或类似物品。该环氧树脂可以包含一个乙烯共聚物或三元共聚物，即可以拥有α-烯烃。优选的，一种环氧树脂被添加在胶粘剂中以增加胶粘剂的粘性，流动属性中的一种或两种。该环氧树脂可能包括酚醛树脂，它可能是一种酚醛清漆(如，一种苯酚环氧树脂酚醛清漆，一种甲酚环氧树脂酚醛清漆，以上的组合，或者其它类似的材料)或者其它类型的树脂。其他优选的含环氧树脂的材料包括双酚a环氧氯丙烷醚聚合物，或双酚a环氧树脂，其可以被丁二烯或另一个聚合物添加剂修改。更多的，各种不同的环氧树脂混合物都可以被采用。例子中合适的环氧树脂由商号DEFT出售，可通过DowChemicalCompany,Midland,Michigan商业性获取。

环氧树脂可以与一种热塑性组份组合。其可以包含苯乙烯，丙烯烃、丙烯酸酯、醋酸纤维素、聚酰胺、聚乙烯或类似的材料。热塑性组份可以存在于胶粘剂中占至少3％的含量，作为固体组份或者液体组份。热塑性组份可以存在于胶粘剂中占至少20％的含量，作为固体组份或者液体组份。热塑性组份可以存在于胶粘剂中占至少60％的含量，作为固体组份或者液体组份。热塑性组份可以存在于胶粘剂中占少于80％的含量，作为固体组份或者液体组份。热塑性组份可以存在于胶粘剂中占少于30％的含量，作为固体组份或者液体组份。与环氧树脂一起，热塑性材料可以被包含在液体组份或固体组份的一种中。

在设想根据本发明可以被采用的各种聚合物/弹性体加合物时，一个首选的加合物是一种环氧树脂/弹性体加合物。该胶粘剂、固体组份或液体组份可以这样包含一种弹性体加合物。胶粘剂、固体组份或液体组份中，可以包含数量最高达其重量80％的该环氧树脂/弹性体混合或加合物。含有弹性体加合物可在胶粘剂、固体组份或液体组份的重量重大约占到至少5％，也可以至少占到7％甚至更多占到胶粘剂重量的至少10％。加合物可以高达60％甚至更多，但是最好是按胶粘剂、固体或液体组份重量的10％至30％。当然，含有弹性体的加合物可以是两种或更多加合物组合，并且加合物在23摄氏度可以是固体加合物(包括固体组份)或者液体加合物(包括液体组份)。

加合物自身一般包括1:8至3:1部分的环氧树脂或者其他弹性体聚合物，或者更好的约为1:5至1:6部分的环氧树脂弹性体。更常见的情况是，加合物包含至少约5％左右，或者多至至少12％左右或者甚至多至18％的弹性体，并且同时包含不超过约50％，甚至跟少至不多于40％或者甚至更少至35％的弹性体，尽管高或低的百分比是可能的。弹性体化合物可以是热固性弹性体。例子中的弹性体包括但不限于：天然橡胶，苯乙烯-丁二烯橡胶，聚异戊二烯，聚异丁烯，聚丁二烯，异戊二烯-丁二烯共聚物，氯丁橡胶，丁腈橡胶(例如，丁基腈，例如羧基-封端的丁基腈)，丁基橡胶，聚硫弹性体，丙烯酸弹性体，丙烯腈弹性体，硅橡胶，聚硅氧烷，聚酯橡胶，二异氰酸酯联缩合弹性体，EPD(乙烯-丙烯二烯橡胶)，氯磺化聚乙烯，氟化烃等。含有弹性体加合物，当其被加入胶粘剂，可以修改胶黏剂的结构属性如强度、硬度、刚度、可弯折性等。

该胶粘剂、固体组件、液体组件，或其的任何组合，可以同时包含一个或多个附加聚合物和/或共聚物材料，如热塑性塑料、弹性体、塑性体或组合。适合被加入胶粘剂的聚合物包括但不限于：聚烯烃(例如，聚乙烯，聚丙烯)聚苯乙烯，聚丙烯酸酯，聚(环氧乙烷)，聚(乙烯亚胺)，聚酯，聚氨酯，聚硅氧烷，聚醚，聚膦嗪，聚酰胺，聚酰亚胺，聚异丁烯，聚丙烯腈，聚氯乙烯)，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚醋酸乙烯酯)，聚(偏二氯乙烯)，聚四氟乙烯，聚异戊二烯，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，或聚甲基丙烯酸酯。

该胶粘剂、固体组份、液体组份，或其任何组合，还可以包括至少一种抗冲改性剂。多种抗冲改性剂可以被应用在本专利中并且通常包括一个或多个弹性体。抗冲改性剂可以是占胶粘剂、固体组份、液体组份或者其任何组合的重量的至少4％、至少7％、至少10％、至少13％甚至更通常的至少18％，其。抗冲改性剂可以少于90％、少于40％或甚至少于30％的胶粘剂、固体组份或液体组份或其任何组合的重量。

抗冲改性剂包括至少一个核心/外壳抗冲改性剂。该抗冲改性剂可以由至少60％、至少80％或甚至至少95％的核心/外壳抗冲改性剂组成。此处所使用的词语核心/外壳抗冲改性剂表示一种抗冲改性剂，其中主要成分(如大于重量的30％、50、70甚至更多)是有一种第一聚合物材料(如第一或核心材料)实质上全部是被一种第二聚合物封装的(即，第二或壳材料)；此处使用的第一和第二聚合物材料，可以由一个、两个、三个或更多的聚合物和/或反应组合在一起(例如顺序聚合)或可以是独立的或相同的核心/外壳系统的一部分。第一和第二聚合物材料的核心/外壳抗冲改性剂可以包括弹性体、聚合物、热塑性塑料，共聚物、其它组份、组合等。第一聚合物材料、第二聚合物材料或核心/外壳抗冲改性剂同时包含或根本上完全(如重量的至少70％、80％、90％或更多)由一种或更多热塑性塑料组成。例子中的热塑性塑料包括但不限于,苯乙烯，丙烯腈，丙烯酸酯，乙酸酯，聚酰胺，聚乙烯或类似物。

该胶粘剂、固体组份、液体组份或者其任何组合，也可以包括一个或多个固化剂和/或固化加速剂。任何固化加速剂可以只包含在固体组份或液体组份以及可能从一种或多种固化剂中分离以阻止过早激活。胶粘剂的固体组份、液体组份或其组合中的固化剂和固化加速剂的量可以不同。例子中存在于胶粘剂固体组份、液体组份或其组合中的固化剂或固化加速剂的范围约为重量的0.001％至7％。固化剂通过交叉连接聚合物，环氧树脂或这两样来协助胶粘剂。固化剂也可以协助胶粘剂热固。可用的固化剂类型是从脂肪族或芳香族胺或它们各自的加合物，酰氨基胺，聚酰胺，环脂族胺，酸酐，多元羧酸聚酯，异氰酸酯，酚基树脂(例如，苯酚或甲酚酚醛清漆树脂，共聚物例如那些苯酚萜烯，聚乙烯苯酚或双酚-A甲醛共聚物，二羟苯基链烷烃等)，或它们的混合物中选择。固化剂可以包括包括改性和未改性的聚胺或聚酰胺，例如三亚乙基四胺，二亚乙基四乙烯五氰基胍，双氰胺等。一种固化加速剂(如经修饰的或未经修饰的脲如亚甲基二苯基双脲，咪唑或它们的组合)，也可以被提供作为该胶粘剂、固体组份、液体组份或任何组合。

该胶粘剂、其固体组件、液体组件或其任何组合，还可以包括一个或多个填料，包括但不限于特定的材料(如：粉)、珠子、球等。该胶粘剂、固体组份、液体组份，或其任何组合，也可以根本不使用任何上述填料。该胶黏剂，其固体组份、液体组份，或其任何组合，可以包含一种由少于胶粘剂重量25％的填料组成。理想情况下，填料组成为胶粘剂、其固体组份、液体组份或其任何组合的重量的2.5％。任何包含通常对胶粘剂、其固体组份、液体组份或其任何组合中其它组份无反应的填料。

填料的例子包括二氧化硅、硅藻土、玻璃、粘土(如：包括纳米黏土)、滑石、颜料着色剂,玻璃珠或泡沫,玻璃、碳或陶瓷纤维、尼龙或聚酰胺纤维(如。、凯夫拉尔)、抗氧化剂等。该等填料，尤其是粘土，可以通过在流动规程中自身定层来协助胶粘剂。该粘土可被用作填料，可以包括可煅烧的粘土,选自高岭石，伊利石，绿泥石，蒙脱石或海泡石。合适的填料的例子包括但不限于：滑石，蛭石，叶蜡石，锌蒙脱石，皂石，绿脱石，蒙脱石或其混合物。该粘土也可包含少量的其他成分,如碳酸盐、云母和石英,长石。该填料还可以包括铵氯化物如二甲基氯化铵和二甲基苄基氯化铵等。二氧化钛也可以被采用。

参考示例的胶粘剂的配方成分披露在下面的表1中。按重量百分比列出的数量。存在于液体组份或者固体组份的成份也被列明。

表1

在固体和液体组份混合后，产生的胶粘剂应立即(如:大约5分钟内；大约10分钟内；大约30分钟内或大约1小时内)应用于底物。混合过程可以包含一个计量系统，从而一个与固定数量的液体组份混合的预定数量的固体组份，以实现一定的胶粘剂的形成。应用的过程可以被改进用以自动应用设备该应用设备可以是一种自动化设备。该应用设备可以是混合应用一体机。该胶粘剂可以被喷出后立即被应用。一个非限制性实例公开在美国专利号7043815，在此通过参考为了所有目的并入本文。应用中，该胶粘剂最好被干燥至可触摸，，这样使用了胶粘剂的底物可以被简单的包装，运输及安装而无需面临材料仍有粘性的难题。该胶粘剂可以进一步被制定用以在其被应用后抵抗污染，有利于包装、运输和安装。

该胶粘剂在接受后可以在混合后被应用于任何合适的底物。底物可以是金属底物或聚合物底物。底物可以是铝底物。底物可以是钢底物。底物可以是车辆加固系统的一个部件。底物可以是车顶加固系统的一个部件。所述胶粘剂可以用于将由两种不类似的物质形成的底物结合在一起。作为一个非限定性的例子，该胶粘剂可用于将一个铝制底物和钢制底物结合。

此处任何引用的数值包括单元的增量中从最低值至最高值的所有数值，假设在更低或更高的数值中可以分成两个单元。作为一个例子，如果它说的是一个组份的数量或一个过程中的变量，例如，温度、压力、时间等，例如，从1到90，最好在20-80之间，或更好从30到70，其目的是指例如15到85，22到68，43到51，30到32等数值再次被明确的枚举。对于那些不足1的数值，1个单元可以在合适的情况下被认为是0.0001,0.001，0.01，0.1。这些只是特别说明以及在最小值和最高值之间被枚举的全部可能的组合的例子将被认为再次被明确的披露。可以看到，对于数量的表达中“重量份数”，此处在同样范围内指重量的百分比。因此，在本发明详细说明书中关于用词“占最终的混合聚合物组份中的X份”的一个解释也详细描述为“在最终的混合聚合物组份中占百分之X“。

除非另有说明,所有的范围包括两个端点和端点之间的所有数据。“约”或“大约”的使用适用于范围的两端。这样，“大约20到30”旨在涵盖“大约20到大约30”，包括至少指定的端点。

所有文章和引用的信息披露,包括专利申请和出版物,都一并为了所有目的引用。术语“实质性包含”的描述应包括的元素组合,成分,确定组份或步骤，以及该等其它元素成分,组份或步骤,对基本和新颖特征没有实质性影响的组合。在描述元素、成分、组份或步骤中对于词语“包含”或“包括”的使用还指主要包括，甚至包括，元素，成分，组份或步骤的实施例。通过使用术语“可以”，其目的是，任何被描述技术方案可以被包括并且是可选的。

复数元素、成分、组份或步骤可以由一个单一的综合元素、成分、组份或步骤提供。可选的，一个单一的综合元素、成分、组份或步骤可以分为独立的复数元素、成分、组份或步骤。描述一个元素、成分、组份或步骤的“一个”或“一”的表述不代表排除其它元素、成分、组份或步骤。文中所有引用的属于某个特定集团的元素或金属指CRC出版社1989年出版的元素周期表的元素。任何引用的一组或多组应指反映在元素周期表中的该一组或多组使用SUPAG系统计数的元素。

应当理解的是，浓缩物或本文所述的量的稀释液也可使用。。一般来说,相关成分的相对比例将保持不变。因此,举个例子,如果前文披露了30重量份数的一个组份A，和10重量分数的组份B，熟练的工匠会认识到这样的技术方案也包括了按3:1的比例使用组份A与组份B。例子中浓缩的计数方案可以是多种百分之二十五或更多的阐述的数值或期待中类似的结果。此外，案例中这样的组份可以在现在的方法中被成功的采用。

上述只是一种举例。其它成分可以在被披露的任何组份中被采用，以实现需要的结果特征。其他成分的例子可以是抗生素、麻醉药、抗组胺药,防腐剂,表面活性剂,抗氧化剂,非结合的胆汁酸,霉菌抑制剂,核酸,pH值调节器,渗透性调节器或者任何组合。

上述描述只是用于举例而不是任何限定。许多已经提供的例子以外的实施例以及应用对于本领域技术人员而言在阅读上述说明后是显而易见的技术方案的范围不应当引用上述说明书进行觉得，而应当根据权利要求书结合与该权利要求书等同的范围确定。披露的所有文章的标题和引用，包括专利申请和专利公开文件，一并在此为了所有目的引用。以下权利要求中对于任何方面的主要内容的遗漏，不作为对该部分主要内容权利的放弃，也不应当被认为发明人做出放弃。其应当被理解为上述说明被用于例举而非限定。许多除了例子中实施例以及应用对于本领域技术人员而言在阅读说明书后是显而易见的。

所给出的解释和说明的目的是使其他本领域技术人员熟悉本发明、本发明的原则及其应用。熟练的技术人员可以采取或应用他们多种形式的技术方案，例如可以最适合特定要求的使用方案。相应的，此处提出的现有技术的特定实施例并不是用于限定或限制技术方案。本技术方案的范围不应当由上述说明决定，而是应当由相应的权利要求以及相应等同的权利要求确定。披露的所有文章的标题和引用，包括专利申请和专利公开文件，一并在此为了所有目的引用。其他在以下权利要求中被收集的组合也是可能的，这也被在书面说明中被提及。

Claims (20)

1.一种应用于底物的胶粘剂的形成方法，包含

提供通常为液态的第一组份；

提供通常为固态的第二组份，其拥有一个预定的软化温度，包括至少一种聚合物成分；加热至少第二组份至温度高于软化温度；并且

混合第一和第二组份得到一种实质均匀的混合物并且形成一种未固化可激活的粘胶剂，其一旦冷却至室温可以选择地通常是干燥的触感。

2.如权利要求1所述的方法，其中第一个组份根据粘度计的测量，其粘度在23℃时至少约为0.001PaS。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中第二组份根据热机械分析法测量，软化温度至少为40℃。

4.如权利要求1到3的任何方法，其中未固化的可激活的粘胶剂在冷却至室温前被应用于基底。

5.如权利要求1到4的任何方法，其中可激活的粘胶剂是可延展的。

6.如权利要求的1到5的任何方法，其中的一个或多个第一组份和第二组份包含一种固化剂。

7.如权利要求1到6的任何方法，其中的一个或多个第一组份和第二组份包含一个固化加速剂。

8.如权利要求1到7的任何方法，包括在挤出机内混合第一组份和第二组份。

9.如权利要求1到8的任何方法，包括使用自动应用将未固化的可激活的粘胶剂用于表面。

10.如权利要求1到9之间的任何方法包括在冷却至室温前将未固化的可激活的粘胶剂以射流状态应用于底物。

11.如权利要求1到10的任何方法，其中未固化的可激活的粘胶剂是干燥的触感。

12.如权利要求1到11的任何方法,其中未固化的可激活的粘胶剂被用于粘合由不同材料形成的第一底物和第二底物。

13.如权利要求1到12的任何方法，其中未固化的可激活的粘胶剂含有一种粘性使其允许自动运用于底物，使其实质上在应用于底物后免受污染。

14.如权利要求1到13的任何方法，其中在胶粘剂被应用于金属底物。

15.如权利要求1到14的任何方法，其中胶粘剂被应用于聚合物底物。

16.如权利要求1到15的任何方法,其中胶粘剂应用于底物在第一位置,运送到第二位置,并在第二位置激活。

17.如权利要求1到16的任何方法，其中的第一组份或第二组份包括一种固化剂并且其实质上不需要固化加速剂。

18.如权利要求1到17的任何方法，其中第二组份在混合前被转化为颗粒散布于第一组份之间。

19.如权利要求1到18的任何方法，其中胶粘剂被应用于加强车顶的部件。

20.如权利要求1到19的任何方法中第一个组份和第二个组份装在单独的容器。