CN105473678A - 粘合剂制造方法、粘合剂和制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了粘合剂制造方法、粘合剂(104)和制品(100)。粘合剂制造方法包括：将THV与极性非质子溶剂和叠氮化钠混合以形成具有叠氮基的粘合剂。所述混合在THV的大约熔点处持续至少约24小时。粘合剂(104)包含具有叠氮基的THV。制品(100)包括基底(102)和位于在所述基底上的粘合剂(104)，所述粘合剂包含具有叠氮基的THV。

Description

粘合剂制造方法、粘合剂和制品
发明领域
本发明涉及粘合剂制造、粘合剂和含有粘合剂的制品。更具体地，本发明涉及含叠氮基的粘合剂组合物共混物和包含此类共混物的制品。
发明背景
在多种环境中将粘合剂用于多种应用。这些环境和应用要求粘合剂具有特定的温度特征、粘度特征、耐化学品和耐可燃性特征以及粘合性质。已知的粘合剂不能完全满足所有这些要求。
在配线应用中，可以将粘合剂与含氟聚合物一起使用。含氟聚合物具有低表面能，例如低于25达因/cm。这种低表面能使得粘合剂难以粘结含氟聚合物。表面处理可以改善这种情况；然而，表面处理存在其他问题并且在修复条件下通常不可用。例如，可以将化学蚀刻或高能等离子处理用以活化含氟聚合物表面。然而，蚀刻化学品(例如萘基钠)由于毒性和可燃性不能用于修复区域中。而且，由于修复区域的拥挤性质，不能使用等离子设备。
聚四氟乙烯表面特别难以粘合。某些聚合物材料不能扩散进入表面，从而造成缺乏粘合。能够扩散进入表面的聚合物材料可能不具有期望的性质。例如，这种材料可能滴落和/或具有低于最高工作温度的熔点。
现有粘合剂不能满意地粘合到聚四氟乙烯(PTFE)。现有粘合剂与具有PTFE的表面接触的布置在粘合剂和PTFE表面产生微小间隙和/或层离。
某些聚合物可以通过具有相似化学结构、相对低的表面能和低熔点提供对含氟聚合物的粘合。此类聚合物可以具有在含氟聚合物上期望的流动和浸润性能。然而，这种低熔融温度导致在高工作温度应用(例如航天应用)中的滴落问题。滴落问题会导致密封失效。
当PTFE表面被蚀刻、用酸涂覆、和/或被以其他方式表面改性时，其他含氟聚合物可以提供对PTFE表面的粘合。这种限制使PTFE表面难以修复。此外，由于依赖昂贵的或环境不友好的化学品，这种表面改性可能是不期望的。
现有技术中将期望不遭受以上缺点中的一个或多个的粘合剂制造方法、粘合剂和含有粘合剂的制品。
发明简述
在一个示例性实施方案中，粘合剂制造方法包括：将THV与极性非质子溶剂和叠氮化钠混合以形成具有叠氮基的粘合剂。所述混合是在THV的熔点以上且低于THV的分解点，并且持续时间是至少约24小时。
在另一个示例性实施方案中，粘合剂包含具有叠氮基的THV。
在另一个示例性实施方案中，制品包括基底和位于所述基底上的粘合剂，所述粘合剂包含具有叠氮基的THV。
由以下优选实施方案的更详细描述，结合以举例方式说明本发明原理的附图，本发明的其他特征和优点将是显而易见的。
附图简述
图1是根据本公开内容的一个实施方案的在基底上含有粘合剂的制品的示意图。
发明详述
提供了示例性粘合剂制造方法、粘合剂和含有粘合剂的制品。本公开内容的实施方案，例如与不含本文公开内容的特征中的一个或多个的制品和粘合剂相比，能够在特定温度特征中使用，能够具有预设的粘度特征，具有高粘度特性(例如具有低表面能的表面)、提高的耐化学品性(例如具有低表面能的表面)、提高的耐滴落性(例如具有低表面能的表面)、降低的或消除的可燃性、提高的工作温度、或其结合。
参考图1，在一个实施方案中，制品100包括基底102和粘合剂104。粘合剂104穿透进入基底102的扩散区域106。制品100包括任何允许粘合剂104被固定到制品100的适合的材料。适合的材料包括但不限于，铝、乙烯四氟乙烯线、含氟聚合物、带子、可加热恢复的管(例如，可200℃加热恢复的管)、模具部件、金属表面、电线、电缆、管以及它们的组合。
在任何合适的温度下以任何合适的持续时间将粘合剂104施加到基底102。合适的温度包括但不限于约200℃、约250℃、约300℃、约200℃至约300℃、约300℃至约350℃、或其中任何合适的组合、子组合或亚范围。合适的持续时间包括但不限于约1分钟至约20分钟。
粘合剂104包括对应于所需应用的性质，例如具有对流体(包括或不包括酮类)的耐受性、在全氟聚合物基底上可粘合性、其他合适的性质，或其组合。
通过将含氟聚合物(例如四氟乙烯-共聚-六氟丙烯-共聚-偏二氟乙烯三元共聚物(在下文中“THV”))与叠氮基形成材料(例如具有约275℃熔点和1.85g/ml密度的叠氮化钠)在合适的条件(例如在溶剂如二甲亚砜和/或1,3-二甲基-2-咪唑啉酮中)下混合而制造粘合剂。其他实施方案使用其他极性非质子溶剂和/或叠氮盐。在一个实施方案中，含氟聚合物通常包括以下含氟聚合物结构中的一个或两个：
通常，合适的含氟聚合物包括但不限于，THV、聚偏氟乙烯(polyvinylidene)、乙烯四氟乙烯、氟化乙烯-丙烯、任何合适的热塑性含氟聚合物、任何合适的热塑性弹性体、或其组合。
含氟聚合物的熔点与所选择的含氟聚合物有关。在一个实施方案中，含氟聚合物的熔点例如在1大气压下或在约1大气压下是约120℃。含氟聚合物的降解点也与所选择的含氟聚合物有关。在一个实施方案中，含氟聚合物的降解点例如在1大气压下或在约1大气压下是约300℃。
在一个实施方案中，混合的持续时间是例如：约24小时至约120小时之间、约24小时至约96小时之间、约24小时至约72小时之间、约24小时至约48小时之间、约48小时至约120小时之间、约48小时至约96小时之间、约48小时至约72小时之间、约72小时至约120小时之间、约72小时至约96小时之间、约96小时至约120小时之间、约24小时、约48小时、约72小时、约96小时、约120小时、或其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围。
含氟聚合物和叠氮基形成材料处于以任何合适的允许含氟聚合物被改性以包含叠氮基的浓度。合适的以重量计的比例包括但不限于11:1、10:1(含氟聚合物:叠氮基形成材料)、19.75:2.13、9:1、8:1、或其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围。
叠氮基例如通过SN2反应连接到含氟聚合物的任何合适的部分。在一个实施方案中，叠氮基连接到含氟聚合物的叔碳。在一个实施方案中，叠氮基连接到含氟聚合物的仲碳。在一个实施方案中，叠氮基连接到含氟聚合物的伯碳。在又一个实施方案中，多个叠氮基连接到一个或多个叔碳、仲碳、伯碳或其组合。
改性含氟聚合物以包含叠氮基之后，含氟聚合物具有提高的粘合力。例如，在一个实施方案中，基于线性剥离测试，与不含叠氮基的THV的粘合力相比，具有叠氮基的THV对铝和/或PTFE的粘合力更高。
实施例
在第一个实施例、比较例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有约260℃熔点的FEP9810，来自特拉华州威尔明顿的DuPont)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约80℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，但是基于红外光谱在含氟化合物上没有发现叠氮基。
在第二个实施例、比较例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有约260℃熔点的FEP9810，来自特拉华州威尔明顿的DuPont)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约100℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，但是基于红外光谱在含氟化合物上没有发现叠氮基。
在第三个实施例、比较例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有约260℃熔点的FEP9810，来自特拉华州威尔明顿的DuPont)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约120℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，但是基于红外光谱在含氟化合物上没有发现叠氮基。
在第四个实施例、比较例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有120℃熔点的THV221G，一种来自明尼苏达州Oakdale的3M的THV化合物)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约80℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，但是基于红外光谱在含氟化合物上没有发现叠氮基。
在第五个实施例、比较例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有120℃熔点的THV221G，一种来自明尼苏达州Oakdale的3M的THV化合物)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约100℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，但是基于红外光谱在含氟化合物上没有发现叠氮基。
在根据本公开的实施方案的第六个实施例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有120℃熔点的THV221G，一种来自明尼苏达州Oakdale的3M的THV化合物)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约120℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，基于红外光谱在含氟化合物上发现叠氮基，并且溶液显棕色。尽管不期望被理论约束，认为通过达到含氟聚合物的熔点促进叠氮基的形成。
在根据本公开的实施方案的第七个实施例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有120℃熔点的THV221G，一种来自明尼苏达州Oakdale的3M的THV化合物)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约150℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，基于红外光谱在含氟化合物上发现叠氮基，并且溶液显棕色。尽管不期望被理论约束，认为通过达到含氟聚合物的熔点促进叠氮基的形成。
在根据本公开的实施方案的第八个实施例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有130℃熔点的THV2030，一种来自明尼苏达州Oakdale的3M的THV化合物)与128ml溶剂(具体地，二甲亚砜)和2.13克叠氮化钠在约150℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，基于红外光谱在含氟化合物上发现叠氮基，并且溶液显棕色。尽管不期望被理论约束，认为通过达到含氟聚合物的熔点促进叠氮基的形成。
在根据本公开的实施方案的第九个实施例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有265℃熔点的乙烯-四氟乙烯)与128ml溶剂(具体地，1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)和2.13克叠氮化钠在约270℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。约120小时的时间之后，洗涤混合物以移除任何未反应的叠氮基，基于红外光谱在含氟化合物上发现叠氮基，并且溶液显棕色。尽管不期望被理论约束，认为通过达到含氟聚合物的熔点促进叠氮基的形成。
在第十个实施例、比较例中，将19.75克含氟聚合物(具体地，具有约260℃熔点的FEP9810，来自特拉华州威尔明顿的DuPont)与128ml溶剂(具体地，1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)和2.13克叠氮化钠在约270℃的温度下混合。溶液颜色是黄色的。溶液对于反应是否形成叠氮基提供了不确定的信息。
虽然已经参考优选的实施方案描述了本发明，本领域技术人员将理解的是，可以做出各种变化并且可以将等价物代替其要素而不脱离本发明的范围。此外，根据本发明的教导可以做出许多修改以适应具体的情况或材料而不脱离其基本范围。因此，意图是本发明不限于作为预期用于实施本发明的最佳模式公开的具体实施方案，但是本发明将包括落入所附权利要求的范围的所有实施方案。

Claims (12)

1.一种粘合剂制造方法，所述粘合剂制造方法包括：
将THV与极性非质子溶剂和叠氮化钠混合以形成具有叠氮基的粘合剂；
其中所述混合是在THV的熔点以上且低于THV的分解点，并且持续时间是至少约24小时。
2.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，其中所述熔点是约120℃。
3.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，其中以重量计，THV与叠氮化钠的浓度比是约10:1。
4.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，其中所述持续时间是至少约48小时，优选约120小时。
5.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，其中所述极性非质子溶剂是二甲亚砜或1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。
6.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，其中所述叠氮基连接至THV的伯碳、THV的仲碳或THV的叔碳。
7.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，其中所述叠氮基通过SN2反应连接至THV。
8.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，其中THV包含以下结构：
9.根据权利要求1所述的粘合剂制造方法，还包括：将所述粘合剂定位在铝或聚四氟乙烯上，优选地，其中所述粘合剂在铝或聚四氟乙烯上的粘合力大于来自不含叠氮基的比较THV的粘合力。
10.根据权利要求9所述的粘合剂制造方法，其中所述粘合剂位于聚四氟乙烯上，所述聚四氟乙烯或者(a)没有表面改性，或者(b)具有选自蚀刻、酸涂覆或其组合的表面改性。
11.一种粘合剂，所述粘合剂包含具有叠氮基的THV。
12.一种制品，所述制品包括：
基底；和
位于所述基底上的粘合剂，所述粘合剂包含具有叠氮基的THV。
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