CN114450155A - 室温起泡并固化的载体 - Google Patents

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Abstract

一种结构载体，其包括：泡沫核和外层，所述泡沫核和所述外层不含结构加固肋和敞开的凹槽，其中所述结构载体是在约0℃至约50℃的温度下可固化的。所述结构载体也可以在室温下起泡。所述结构载体可以具有布置在所述外层的至少一部分上的粘合剂材料。

Description

室温起泡并固化的载体
技术领域
本教导总体上涉及一种结构载体，并且更具体地，室温起泡并固化的结构载体。
背景技术
在运输和建筑工业中，环氧-基粘合剂和泡沫可以频繁地用来提供结构支撑、密封、消音或其组合。为了此类粘合剂和泡沫的固化和膨胀，可能经常需要添加单独的固化剂和起泡剂，从而增加制造费用和时间。另外，也可能频繁地渴望粘合剂和泡沫的阻燃性，从而需要更加多的添加剂以赋予该性能。而且，粘合剂和泡沫经常需要提高的温度以实现固化、活化或者两者。
此外，在运输和建筑工业中，环氧-基粘合剂和泡沫可能频繁地需要一种或多种加强特征以提供足够的结构完整性。例如，环氧-基粘合剂和泡沫可能经常受到支撑或者布置在一层或多层载体上以改进结构完整性、刚度、安装能力或其组合。这些载体和粘合剂/泡沫组合可能需要特定的工具作业和复杂的设计以保证适当的制造。结果，加固物构件可能需要大量的时间、开发和成本来产生合适的性能。
结构构件的实例能够在美国专利第7,111,899、7,374,219、7,790,280和8,127,506号中找到，所有这些文献出于所有目的并入本文。仍然需要可替代的粘合剂和泡沫材料用于制造结构载体。所需要的是在室温下可固化的和/或可起泡的结构载体材料。仍然需要一种具有简化结构的结构载体。所需要的是不含二次或附加的加强特征如肋、凹槽或两者的结构载体。仍然需要简化的材料用于制造结构载体。所需要的是不含二次起泡剂、二次固化剂、玻璃纤维加固物或其组合的结构载体。
发明内容
本教导满足本需要中的一种或多种，凭借的是提供一种结构载体，其包括：泡沫核和外层，所述泡沫核和所述外层不含结构加固肋和敞开的凹槽，其中所述结构载体是在约0℃至约50℃的温度下可固化的。
本教导满足本需要中的一种或多种，凭借的是提供一种结构载体，其中：所述泡沫核和所述外层整体形成；所述结构载体为固体泡沫材料；在所述外层的至少一部分上布置粘合剂；所述结构载体具有约20MPa至8,000MPa的弹性模数；所述粘合剂与所述结构载体共同延伸；所述结构载体由一种或多种磷酸酯形成；所述结构载体在室温下起泡；其中所述结构载体不含任何起泡剂、固化剂或两者；所述外层为粘合剂并且所述核为固体泡沫材料；所述结构载体在室温下固化，并且所述粘合剂为在50℃以上可固化的热活化的粘合剂；所述结构载体是阻燃的；所述结构载体由一种或多种环氧树脂和一种或多种磷酸酯形成，其中所述结构载体在室温下起泡并固化；所述结构载体由包括一种或多种磷酸酯和聚氨酯的材料形成；所述一种或多种磷酸酯包括得自腰果壳液(CNSL)的磷酸酯；所述结构载体不含任何玻璃纤维加固材料；所述结构载体不含任何机械紧固件；所述结构载体为运输车辆中的结构加固物；或其组合。
本教导满足本需要中的一种或多种，凭借的是提供一种形成结构载体的方法，所述方法包括：(a)成型所述外层；及(b)将泡沫喷射到所述外层中，从而形成所述泡沫核，其中所述外层可以是吹塑成型的粘合剂材料，其在大于约50℃的温度下固化。
本教导满足本需要中的一种或多种，凭借的是提供一种形成结构载体的方法，所述方法包括：(a)利用一种或多种可喷射的起泡材料将所述泡沫核形成为所需的形状；及(b)沿所述泡沫核的至少一部分将粘合剂材料浇铸、包覆成型、压制或以其组合方式施用到泡沫核上。
本教导满足本需要中的一种或多种，凭借的是提供：一种具有简化结构的结构载体；一种不含二次或附加的加强特征如肋、凹槽或两者的结构载体；一种用于制造结构载体的简化的材料；一种不含二次起泡剂、二次固化剂、玻璃纤维加固物或其组合的结构载体；或其组合。
附图说明
图1为根据本教导的载体的剖视图。
图2为根据本教导的载体的透视图。
图3为根据本教导的载体的透视图。
图4为根据本教导的具有部分地布置在载体表面上的粘合剂的载体的透视图。
图5为根据本教导的载体模数的比较图表。
图6为根据本教导的载体模数的比较图表。
图7为图示根据本教导的载体的抗弯强度的图。
图8A为图示利用烘烤工艺固化的载体的强度的图。
图8B为图示在室温下固化的载体的强度的图。
图9为图示根据本教导的各种载体的强度的图。
图10A为图示利用烘烤工艺固化的载体能量吸收的图。
图10B为图示利用烘烤工艺的载体能量吸收的图。
图11A为图示在室温下固化的载体能量吸收的图。
图11B为图示在室温下固化的载体能量吸收的图。
图11C为图示在室温下固化的载体能量吸收效率的图。
具体实施方式
本文中呈现的解释和图示旨在使本领域的技术人员了解发明、其原理和其实际应用。本领域的技术人员可以以其众多形式改造并应用教导，这些形式可以最适合于实际应用需要。相应地，所阐明的本教导的具体实施方案非旨在是详尽的或对教导的限制。因此，教导的范围不应当参照上面的说明确定，而是相反应当参照所附的权利要求书以及赋予此权利要求书的等价物的完全范围来确定。包括专利申请和公布的所有文章和参考文献的披露出于所有目的通过参考并入。其它组合也是可能的，这些将由下列权利要求书获知，其也由此通过参考并入到本书面说明书中。
本教导涉及载体。所述载体可以发挥功能以向车辆、结构或两者提供结构完整性。所述载体可以发挥功能以支撑一种或多种车辆结构、车辆部件或两者。所述载体可以发挥功能以抑制结构内的声音，减弱结构内的震动，或两者。所述载体可以经配置以整合到任何车辆如汽车、卡车、飞机、轮船、火车或其组合中。所述载体可以经配置用于需要结构加固物、噪声抑制、震动阻尼或其组合的任何工业。所述载体可以用于任何工业，包括汽车、航空、航天、住宅和/或商业地产建筑、运输或其组合。例如，所述载体可以放置在汽车中以支撑和/或硬挺车辆的一种或多种结构和/或部件，如A柱、B柱、C柱、转向柱、变速箱、发动机缸体、仪表板、控制台或其组合。作为选择，或者另外，所述载体可以加固汽车车身。预期的是，本教导也可以提供在撞击和/或运转过程中具有高水平的能量吸收的载体。例如，当被撞击时，所述载体可以吸收约30％以上、约50％以上或者约70％以上的能量。当被撞击时，所述载体可以吸收约95％以下、约85％以下或者约80％以下的能量。因此，由本教导可以获知所述载体可以有益地改进车辆的结构，从而改进所有车辆的安全性、寿命、运转或其组合。
所述载体可以为一种或多种部件、一种或多种结构或两者提供增强的结构完整性。所述载体可以在一种或多种部件、一种或多种结构或两者的撞击过程中增强结构完整性。所述载体可以增强来自直接撞击、间接撞击或两者的能量吸收。所述载体可以具有提高的刚度、硬度或两者。所述载体可以具有提高的弹性。提高的弹性可以增强所述载体的扭曲，使得所述载体在失效(例如，剪切)前更多地弯曲。所述载体可以具有约20MPa以上、约1,000MPa以上或者约4,500MPa以上的弹性模数。所述载体可以具有约8,000MPa以下、约6,000MPa以下或者约5,000MPa以下的弹性模数。所述载体相对于在向载体施加力之前载体的初始位置，可以弯曲约0.5％以上、约1％以上或者约2％以上。所述载体相对于在向载体施加力之前载体的初始位置，可以弯曲约5％以下、约4％以下或者约3％以下。
预期的是，所述载体可以形成为具有任何所需的尺寸的任何所需的形状以满足给定应用的需要。相应地，所述载体可以包括一个或多个起伏、一个或多个台阶、一个或多个槽口、一个或多个波状外形的部分、一个或多个弓形部分、一个或多个边缘、一个或多个线性部分、一个或多个平面部分或者其组合。所述载体可以包括一种或多种加强特征，如肋、角板、加强珠或其组合。然而，预期的是，考虑到所述载体的结构，所述载体可以不含任何加强特征。就其本身而论，预期的是，所述载体可以是整体形成的结构，并且所述载体可以包括不含二次附着物和/或特征的基本上均匀的形状。
所述载体可以包括一种或多种安装特征。所述载体可以包括一种或多种附着物特征以将所述载体固定至被加固的结构。所述附着物特征可以是机械附着物、粘合剂附着物或两者。例如，所述载体可以不含机械附着物，并且可以仅包括粘合剂附着物特征。所述粘合剂附着物特征可以是与所述载体整体地(即，完整地)形成，或者可以布置在所述载体的一个或多个表面上。所述载体可以基本上由单一材料形成，或者可以由多种材料形成。例如，所述载体可以由多种材料制成，所述多种材料共混在一起从而形成所述载体。
所述载体可以利用多种技术制造。所述载体可以经受成型(例如，注射成型、吹塑成型或两者)、冲压、挤出、拉挤、浇铸、切割、喷射或其组合。预期的是，当与传统结构加固物相比时，所述载体可以利用简化的技术制造。由于所述载体可以不含任何二次加固结构，所以所述载体可以无需昂贵的和/或花时间的二次操作而制造出来。例如，与注射成型截然相反，全部或一部分载体可以经受吹塑成型，从而降低成本、降低制造时间或两者。所述载体可以按照常规方式制造，船运至施工现场，并且装入所需的应用。然而，所述载体也可以提供制造的方法，其中所述载体可以基本上或完全同时地形成和安装。例如，所述载体可以利用起泡喷雾形成，使得所述起泡喷雾直接喷射在车辆的一个或多个部分(例如，车辆驾驶室的柱)之上或之中，所述起泡喷雾基于车辆结构的轮廓在适当的位置起泡并固化，并且可以在固化的载体与车辆之间布置粘合剂以最终确定装配。作为选择，可以不需要二次粘合剂用于装配。所述载体可以是带子(例如，用户可以从连续带子卷切割所需长度的载体)，可以利用喷雾形成(即，可以将磷酸酯的起泡喷雾喷射到一种或多种所需的结构上，从而形成加固物的载体)，或者两者。
所述载体可以是可调的，以满足给定应用的任何所需的要求。所述载体，基于用于制造所述载体的材料，可以是可调的。所述载体可以是聚合物材料、聚酰胺材料或两者。所述载体可以是加固的聚合物材料。例如，所述载体可以利用二次材料如玻璃或芳族聚酰胺纤维加固。然而，预期的是，所述载体不含二次加固材料如玻璃纤维等。所述载体可以是热固性材料。所述载体可以是热塑性材料。所述热塑性材料可以是环氧热塑性材料。作为选择，所述载体可以不含热固性材料。例如，所述载体可以不需要用于固化的升高的温度。所述载体可以包括起泡材料。相似地，所述起泡可以不需要用于固化的升高的温度而完成。
所述固化、起泡或两者可以发生在约40℃以下、约30℃以下、约20℃以下或者约0℃以下的温度下。所述固化、起泡或两者可以发生在约0℃以上、约10℃以上或者甚至约20℃以上的温度下。所述固化、起泡或两者可以发生在约10℃至约35℃的温度下。所述固化、起泡或两者可以发生在约10℃的温度下。所述固化、起泡或两者可以发生在室温下(例如在约15℃至约25℃的温度下)。所述固化、起泡或两者可以发生在约23℃的温度下。所述固化和起泡可以发生在不同的温度下或在基本上相同的温度下。
预期的是，所述载体可以是由不含二次试剂的材料制成。在不含二次起泡剂、固化剂或两者的情况下，所述载体可以起泡、固化或两者都发生。相应地，所述载体制造工艺可以通过在所述载体中排除大多数或所有二次添加剂如起泡剂、固化剂、加固添加剂(例如，玻璃-纤维)、阻燃的添加剂或其组合而简化。就其本身而论，所述载体可以利用可以固有地包括前述材料性质的材料制造。可以形成本教导的载体的材料的实例可以在于2019年4月3日提交的临时美国申请第62/828,691号；及美国专利公布第2018/0037695中找到，这两篇文献出于所有目的并入本文。所述载体可以利用一种或多种磷酸酯、环氧、磷酸或其组合形成。
所述载体可以包括核。所述核可以发挥功能以提供所述载体的结构基础。所述核可以发挥功能以增强所述载体的结构完整性。所述核可以发挥功能以抑制声音、震动或两者。所述核可以利用载体的前述制造方法中的任一种形成。例如，所述核可以是固体起泡核。所述核可以不含在形成过程中非所述核的制造工艺或交联所固有的孔洞、空腔、凹槽或其组合。例如，所述核可以不含可以增强传统载体结构完整性的任何有意设计的凹槽。所述核可以是任何所需的尺寸和形状。所述核可以包括一个或多个弓形部分，一个或多个线性片段，一个或多个平面部分，一个或多个起伏，一个或多个隆起，一个或多个轮廓，或其组合。所述核可以是基本上均匀的。所述核可以在室温下固化、起泡或者两者都发生。所述核可以是结构刚硬的或者可以是易弯曲的。例如，所述核可以具有约20MPa以上、约1,000MPa以上或者约4,500MPa以上的弹性模数。所述核可以具有约8,000MPa以下、约6,000MPa以下或者约5,000MPa以下的弹性模数。所述核可以相对于在向核施加力之前核的初始位置弯曲约0.5％以上、约1％以上或者约2％以上。所述核可以相对于在向核施加力之前核的初始位置弯曲约5％以下、约4％以下或者约3％以下。
所述核可以至少部分地或完全地被外层包围。所述外层可以起包围所述核的保护层的作用。所述外层可以起在所述载体和一种或多种被加固的结构之间界面的作用。所述外层可以是所述核的外表面。例如，所述核可以是在室温下固化并形成固体外层的固体泡沫材料。作为选择，所述外层可以是二次材料，且所述核可以嵌入到外层中。例如，所述外层可以是吹塑成型的粘合剂材料从而形成壳状结构，并且所述核可以通过将起泡材料喷射到外层中形成。除了所述核，所述外层可以提供不同的材料性质。尽管所述外层和所述核可以包括基本上相似的材料，但所述外层和所述核总的材料组合物可以足够地不同以提供不同的性质。例如，尽管所述外层和所述核两者皆可以由酯材料制成，但当与所述核的酯材料相比时，所述外层可以密度更大、更硬、更强或其组合，并且所述核可以提供更高的膨胀率。就其本身而论，本教导有利地提供可调的载体以满足给定应用的要求。相对于所述核，通过修改所述外层，即使所述外层和所述核两者皆包括至少一些重叠材料，当与不含外层的载体相比时，所述载体也可以加以调整以满足要求，而无需过量的材料成本或重量。
所述外层可以包括一个或多个弓形部分、一个或多个线性片段、一个或多个平面部分、一个或多个起伏、一个或多个隆起、一个或多个轮廓或其组合。所述外层可以包括一种或多种附接机构或者可以不含附着物机构。所述外层可以是基本上均匀的。例如，所述外层可以具有遍及所述外层基本上均匀的厚度或者可以沿所述外层改变。所述外层可以具有约1mm以上、约5mm以上或者约10mm以上的厚度。所述外层可以具有约100mm以下、约50mm以下或者约25mm以下的厚度。所述外层可以不含任何结构加固元件如肋、角板或两者。所述外层可以基本上相似于被加固的结构的配合表面成形。
所述载体可以包括一个或多个面。所述面可以发挥功能以建立所述载体的形状并支撑车辆的一种或多种部件、车辆的结构或两者。所述面可以界定所述载体的外部尺寸。所述面可以互相连接，从而形成所述载体的形状。例如，所述面的外围边缘可以彼此连接，从而形成所述载体的外周。所述面可以是所述载体的外表面。例如，所述面可以由所述载体的外层、所述核的一个或多个暴露部分或两者形成。所述面可以改变尺寸和形状。所述面可以具有均匀的厚度。所述面可以具有一个或多个弓形部分，一个或多个线性片段或两者。所述面可以完整地形成(即，形成为不含连接所述面的二次粘合剂或紧固件的单片)。所述面可以形成载体的任何所需的形状。例如，所述面可以形成基本上是长方形、正方形、梯形、圆柱形或其组合的载体的形状。
可以在所述核、所述外层或两者上布置粘合剂。所述粘合剂可以发挥功能以将所述载体固定至一种或多种附加的载体、被加固的结构或两者。例如，所述粘合剂可以将所述载体固定在汽车柱的结构内。所述粘合剂可以布置在所述核的一个或多个表面、所述外层的一个或多个表面或两者上。所述粘合剂可以布置在所述载体的一个或多个面上。所述粘合剂可以是与所述载体的一个或多个部分共同延伸的。所述粘合剂可以延伸超过所述载体的外围。所述粘合剂可以基本上围住所述载体、所述核、所述外层或其组合。所述粘合剂可以形成外表面。例如，可以将所述粘合剂浇铸和/或包覆成型在所述载体的核的部分或基本上全部周围。作为选择，所述粘合剂可以吹塑成型从而形成外表面，并且泡沫可以嵌入到外表面中从而形成所述核。所述粘合剂可以布置在外表面上。所述粘合剂可以固定至不含任何二次紧固件如螺栓、螺钉、钉子、钩子、闩锁、其它机械紧固件或其组合的载体。
所述粘合剂可以是可固化的。所述粘合剂可以在制造工艺如车辆的烤漆工艺过程中在升高的温度下固化。所述粘合剂可以在与所述载体的固化温度相似的温度、高于所述载体的固化温度的温度或两者下固化。例如，所述粘合剂可以在车辆的烘烤工艺后在室温下固化并且不受烘烤工艺的温度影响(例如，所述粘合剂不受约205度以下的温度影响)。所述粘合剂可以具有所需的固化时间。固化时间可以是约30秒以上、约1分钟以上或者约5分钟以上。固化时间可以是约10分钟以下、约8分钟以下或者约6分钟以下。
所述粘合剂可以在嵌入到被加固的结构中之前，在所述载体已经嵌入到被加固的结构中之后，或两者施用到所述载体。所述粘合剂可以利用多种制造技术施用到所述载体。可以将所述粘合剂包覆成型在所述载体的部分或全部周围。作为选择，或者另外，所述粘合剂可以转移至在模具内，从而形成在所述载体周围。例如，可以将熔化的粘合剂置入空腔内，使得当将载体压到空腔内的粘合剂上时，所述粘合剂在模具内在所述载体周围流动，从而至少部分地覆盖所述载体。
尽管可以使用模具而在所述载体周围形成粘合剂，但是所述粘合剂也可以预先形成并直接附着于所述载体。所述粘合剂可以形成为所需的形状并利用冲模预先切割。一旦切割，则可以将所述粘合剂布置在所述载体上并固定至所述载体。所述粘合剂可以利用紧固件、机械连接或两者固定。例如，所述粘合剂可以利用二次紧固件如夹子、螺丝、钉子等连接至所述载体。作为选择，所述载体可以包括并入到所述载体中的桩或附着凸出物，其将所述粘合剂固定至所述载体。另外，所述粘合剂可以是压力敏感的粘合剂，其无需二次紧固件利用所需的压力施用到所述载体。
所述粘合剂也可以真空形成在所述载体周围。所述载体可以布置在加热的粘合剂层之间。所述粘合剂层然后可以在所述载体周围形成孔隙。所述孔隙可以抽真空以除去在粘合剂和载体之间产生的所有空气，直到所述粘合剂直接接触所述载体，从而产生所得到的完成的载体。
预期的是，所述粘合剂可以在结构内固定所述载体。所述粘合剂可以直接粘附至在结构如车辆的空腔内的一个或多个表面。一旦将所述载体恰当地放置在空腔内，所述粘合剂可以固化以保持所述载体相对于所述空腔的位置。应当注意，粘合剂可以是胶粘的，其中在固化之前可以直接将所述载体固定至表面。作为选择，或者另外，所述粘合剂在室温或任何所需的温度下可以是摸上去干燥的。非胶粘的粘合剂可以帮助防止所述粘合剂在运输和/或安装过程中退化，该退化是由通常因粘着性所致粘附至所述粘合剂的碎片或其它污染物引起的。相应地，带有非胶粘的粘合剂的载体可以在所述粘合剂固化之前，利用一种或多种紧固件或机械连接放置在结构内。所述一种或多种紧固件或机械连接可以是暂时的，以便仅在固化所述粘合剂之前固定所述载体。在固化后，所述粘合剂可以充当在所述结构内所述载体的初级固定手段。
现在转向附图，图1图示了载体10的剖视图。所述载体10包括基本上被外层14包围的核12。所述外层14包括形成所述载体10的外部结构的多个邻接的面16。应当注意，所述外层14和所述核12可以整体形成(即，完整地形成)。例如，所述外层14和所述核12可以分别由单一材料组合物(例如，起泡材料)形成。
所述载体10可以以取决于给定应用的多种方式利用。如本文所述，所述载体10可以利用一种或多种形成所述载体10的制造技术预先形成。然后可以将所述载体10嵌入到结构(例如，车辆的空腔)中，并利用粘合剂、一种或多种机械紧固件或两者固定在车辆内。然而，所述载体10也可以直接形成在被加固的结构内。代替预先形成所述载体10的所需形状，所述载体10可以直接注射到结构中。有利地，在结构如空腔内注射并形成所述载体10，允许所述载体10填充孔洞和/或复杂结构，否则以其它方式利用预先形成的形状是难以或不可能实现的。所注射的载体10可以是双组分的组合物，其中在注射过程中结合了第一组分A和第二组分B。这两种组分的组合可以活化那种载体材料，从而提供粘附和/或固化至待填充的空腔的材料。因而，通过排除装配步骤或在安装过程中可能出现的潜在的问题，如本文中所述的所述载体10可以有益地改进总的制造时间和/或成本。可以形成所述载体10以填充任何所需的形状和/或孔隙。
图2图示了载体10的透视图。所述载体10包括基本上被外层14包围的核12。所述外层14包括形成所述载体10的外部结构的多个邻接的面16。应当注意，所述外层14和所述核12可以整体形成(即，完整地形成)。例如，所述外层14和所述核12可以分别由单一材料组合物(例如，起泡材料)形成。如图所示，可以成形所述载体10以满足任何所需的尺寸。例如，所述载体10可以包括一个或多个波状外形的或波浪起伏的表面、台阶、过渡点或其组合。然而，预期的是，所述载体10可以不含任何附加的结构特征，如肋、角板、敞开的凹槽、空腔或其组合。
图3图示了载体10的透视图。所述载体10包括基本上被外层14包围的核12。所述外层14包括形成所述载体10的外部结构的多个邻接的面16。应当注意，所述外层14和所述核12可以整体形成(即，完整地形成)。例如，所述外层14和所述核12可以分别由单一材料组合物(例如，起泡材料)形成。如图所示，所述载体10可以是基本上长方形的，并且所述长方形形状可以由该多个面16形成。所述载体10也可以不含任何二次机械附着物特征，如紧固件、夹子、臂、钩子、类似物或其组合。然而，还预期的是，所述载体10可以经由一种或多种机械附着物特征固定在所需的空腔内，至所需的结构，或两者。
图4图示了载体10的透视图。所述载体10包括基本上被外层14包围的核12。所述外层14包括形成所述载体10的外部结构的多个邻接的面16。应当注意，所述外层14和所述核12可以整体形成(即，完整地形成)。例如，所述外层14和所述核12可以分别由单一材料组合物(例如，起泡材料)形成。如图所示，所述载体10可以是基本上长方形的，并且可以由该多个面16形成。如图所示，粘合剂18可以布置在所述载体10的一个或多个面16上。所述粘合剂18可以延伸超过所述载体10的单一面16。此外，所述粘合剂18可以在所述载体10的一个或多个末端终止，使得所述粘合剂18和所述载体10共同延伸。
图5为根据本教导的各种载体模数的比较图表。如图所示，对可以实施到车辆中的样品C柱下部中的多种样品零件进行扭转有限元分析(FEA)。所述样品包括传统载体(例如，非酯起泡载体)、粘合剂材料和具有不同的弹性模数的多种酯泡沫载体。如图所示，扭转的百分数随着酯泡沫载体提高的弹性模数而提高。另外，当与传统载体相比时，酯泡沫载体和粘合剂材料，单独或组合，提供了提高的扭转。
图6为根据本教导的各种载体模数的第二比较图表。如图所示，对可以实施到车辆的样品C柱上部中的多种样品零件进行扭转有限元分析(FEA)。所述样品包括传统载体(例如，非酯起泡载体)、粘合剂材料和具有不同的弹性模数的多种酯泡沫载体。如图所示，扭转的百分数随着酯泡沫载体提高的弹性模数而提高。另外，当与传统载体相比时，酯泡沫载体和粘合剂材料，单独或组合，提供了提高的扭转。
图7为图示在相对的支撑物22之间延伸的载体10的抗弯强度的图。将力(F)施加到在支撑物22之间的载体10。对如下进行试验：传统载体(即，非起泡的载体)，具有约2,000MPa的弹性模数的酯泡沫载体，及含有和不含有粘合剂的具有约3,000MPa的弹性模数的酯泡沫载体。如图所示，传统载体在40.9kN具有最低弯曲力，而所述酯载体都具有提高的弯曲力。
图8A和8B为图示分别在升高的温度下利用烘烤固化和在室温下固化的载体的强度的图。对传统聚酰胺6(PA6)结构(即，非起泡的载体)和如本文中所述的酯载体进行了试验。如图8A和8B所示，当与常规PA6载体相比时，在其表面的至少一部分上布置有粘合剂的酯载体更强并且表现出更高的能量吸收(EA)。图8A和8B图示了具有不同的膨胀率和不同的粘合剂覆盖范围的酯载体。如图所示，在酯载体基于给定应用可以是高度可调的同时，相对于常规PA6，载体酯载体的强度保持显著改进。
图9为图示与常规聚酰胺6(PA6)载体和空心的金属载体(即，中空)相比，各种酯载体强度的图。如图所示，通过修改酯载体的组成，也可以改进强度性能。当与常规PA6载体相比时，所试验的各种酯载体表现出大概相同或更好的强度。另外，通过修改酯载体的一种或多种性质(例如，膨胀率、添加剂、总的化学组成等)，当与空洞的金属载体或常规PA6载体相比时，酯载体可以有益地表现出显著更大的强度。应当注意，所试验的酯载体不含沿外表面布置的二次粘合剂。酯载体本身会充当粘合剂以粘合至用于加固物的一种或多种附加结构。因而，酯载体会提供100％覆盖范围用于粘附，因为酯载体的整个外表面可以认为是粘合剂。相反地，所试验的常规PA6载体沿带有粘合剂的外表面具有大概50％覆盖范围。如图所示，当确定各载体的强度时，所述载体之间的粘合剂覆盖范围可以是关键因素。
图10A和10B图示了在升高的温度下利用烘烤工艺固化的载体的能量吸收。如图10A所示，相比于常规聚酰胺6(PA6)载体或空心(即，中空)金属载体，带有至少部分粘合剂覆盖范围的酯载体在撞击过程中吸收更多能量。能量吸收可以基于图10A中试验的各种材料曲线下的面积计算。相似地，如图10B所示，酯载体当与空洞的金属相比时能量吸收改进了约118％，并且相对于PA6载体表现出改进的能量吸收。如图所示，酯载体有利地提供了改进的能量吸收，同时还仍然能够支撑所施加的载荷，2.5倍于进行的试验终点附近的载荷。
图11A和11B图示了在室温下固化的载体的能量吸收。如图11A所示，相比于常规聚酰胺6(PA6)载体或空心(即，中空)金属载体，具有不同膨胀率的酯载体(标签为50PhE-1和50PhE-2)在撞击过程中吸收更多能量。能量吸收可以基于图11A中试验的各种材料的曲线下的面积计算。相似地，能量吸收甚至可以通过改变酯载体的膨胀率而进一步改进。例如，如图11A所示，基于不同的膨胀率，当与50PhE-1相比时，50PhE-2表现出改进的能量吸收。相似地，如图11B所示，当与空洞的金属相比时，具有不同的膨胀率的酯载体的能量吸收改进了至少255％，并且相对于PA6载体表现出改进的能量吸收。另外，当与空洞的金属相比时，通过改变酯载体的膨胀率，能量吸收甚至可以改进约287％。如图所示，酯载体50PhE-2有利地提供了改进的能量吸收，同时还仍然能够支撑所施加的载荷，7.4倍于进行的试验终点附近的载荷。还应当注意，在示于图11A的载荷施加过程中，未达到酯载体50PhE-2的峰强度。因此，由本教导可以获知，当与PA6载体和金属载体相比时，具有20％膨胀率的酯载体会具有显著更高的峰强度。
图11C示出并行图，其图示了示于图11A和11B中的载体的能量吸收效率。如图所示，基本上长方形阴影面积描绘了基于各种材料的峰强度，各种材料能量吸收的总的可能量。换言之，可能被吸收的能量的总量会与处于当时在其峰值强度100％下的应力状态的材料相关。如图所示，即使有显著较低的峰强度，中空金属和PA6(“Nylon”)载体分别仅吸收总的可能能量的约66％和约58％。相反地，酯载体50PhE-2不但表现出显著更高的峰强度(大于80kN)，酯载体而且吸收总的可能能量的约83％。因而，可以推断，酯载体会不但更加抵挡更高的力，而且以更加高效的方式吸收给定力。
元件列表
10 载体
12 核
14 外层
16 面
18 粘合剂
22 支撑物
F 弯曲力
本文中列举的任何数值包括以一个单位为增量从较低值到较高值的所有值，条件是在任何较低值和任何较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果规定组分的量或工艺变量例如温度、压力、时间等的值例如为1至90，优选为20至80，更优选为30至70，意在本说明书中明确列举诸如15至85、22至68、43至51、30至32等的值。对于小于1的值，一个单位被视为0.0001、0.001、0.01或0.1，视情况而定。这些仅仅是具体意图的实例，并且所列举的最低值和最高值之间的所有可能的数值组合将被认为在本申请中以类似的方式明确说明。
除非另有说明，否则所有范围均包括端点和端点之间的所有数字。与范围有关的“约”或“大约”的使用适用于范围的两端。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。
包括专利申请和公布的所有文章和参考文献的公开内容，出于所有目的通过引用并入。描述组合的术语“基本上由……组成”应包括已确定的要素、成分、组分或步骤，以及对组合的基本和新颖特性没有实质影响的其它要素、成分、组分或步骤。在本文中使用术语“包括”或“包含”来描述要素、成分、组分或步骤的组合也涵盖了基本上由要素、成分、组分或步骤组成的实施方案。通过在本文中使用术语“可以”，旨在包括“可以”的任何描述的属性都是任选的。
除非另有说明，术语“约”或“大约”与数值组合的教导涵盖对所列举量的教导，以及该列举量的近似值。例如，“约100”的教导涵盖100+/-15的教导。
多个要素、成分、组分或步骤可以由单个集成要素、成分、组分或步骤提供。作为选择，可以将单个集成要素、成分、组分或步骤分成单独的多个要素、成分、组分或步骤。描述要素、成分、组分或步骤的“一个”或“一种”的公开并不旨在排除附加的要素、成分、组分或步骤。
应当理解，上面的说明书旨在是说明性而非限制性的。在阅读上面的说明书后，除了所提供的实施例之外的许多实施方案以及许多应用对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，教导的范围不应当参照上面的说明书来确定，而是反而应当参照所附权利要求书以及这些权利要求书所享有的等价物的全部范围来确定。包括专利申请和公布的所有文章和参考文献的公开内容，出于所有目的通过引用并入。下列权利要求书中对本文公开的主题的任何方面的省略不是对此类主题的放弃权项声明，也不应认为发明人未将此类主题视为所公开的发明主题的一部分。

Claims (27)

1.一种结构载体，其包括：泡沫核和外层，所述泡沫核和所述外层不含结构加固肋和敞开的凹槽，其中所述结构载体是在约0℃至约50℃的温度下可固化的。
2.权利要求1的结构载体，其中所述泡沫核和所述外层整体形成。
3.权利要求1或2的结构载体，其中所述结构载体为固体泡沫材料。
4.前述权利要求中任一项的结构载体，其中在所述外层的至少一部分上布置粘合剂。
5.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体具有约20MPa至8,000MPa的弹性模数。
6.权利要求4或5的结构载体，其中所述粘合剂与所述结构载体共同延伸。
7.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体由一种或多种磷酸酯形成。
8.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体在室温下起泡。
9.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体不含任何起泡剂、固化剂或两者。
10.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述外层为粘合剂并且所述核为固体泡沫材料。
11.权利要求4至10中任一项的结构载体，其中所述结构载体在室温下固化并且所述粘合剂为在50℃以上可固化的热活化的粘合剂。
12.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体是阻燃的。
13.根据权利要求1的结构载体，其中所述结构载体由一种或多种环氧树脂和一种或多种磷酸酯形成，其中所述结构载体在室温下起泡并固化。
14.一种形成权利要求1的结构载体的方法，所述方法包括：
(a)成型所述外层；及
(b)将泡沫喷射到所述外层中，从而形成所述泡沫核。
15.根据权利要求14的方法，其中所述外层为吹塑成型的粘合剂材料，其在大于约50℃的温度下固化。
16.一种形成权利要求1的结构载体的方法，所述方法包括：
(a)利用一种或多种可喷射的起泡材料将所述泡沫核形成为所需的形状；及
(b)沿所述泡沫核的至少一部分将粘合剂材料浇铸、包覆成型、压制或以其组合方式施用到泡沫核上。
17.权利要求1的结构载体，其中所述结构载体由包括一种或多种磷酸酯和聚氨酯的材料形成。
18.权利要求17的结构载体，其中所述一种或多种磷酸酯包括得自腰果壳液(CNSL)的磷酸酯。
19.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体不含任何玻璃纤维加固材料。
20.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体不含任何机械紧固件。
21.前述权利要求中任一项的结构载体，其中所述结构载体为运输车辆中的结构加固物。
22.一种形成权利要求1的结构载体以加固运输车辆的空腔的方法，其中所述结构载体通过如下形成：直接将结构载体的材料注射、喷射或者以两者的方式施用到所述空腔中，并且所述材料在空腔内固化，从而形成结构载体。
23.权利要求22的方法，其中所述结构载体的材料为双组分的组合物，并且所述组合物的第一组分和第二组分经注射、喷射或两者的方式混合以活化所述结构载体的材料，从而形成结构材料。
24.权利要求23的方法，其中所述组合物的第一组分和第二组分的混合固化了所述材料，从而形成结构载体。
25.权利要求23的方法，其中所述结构载体的材料直接粘附到所述空腔的内表面上。
26.权利要求16的方法，其中所述粘合剂材料为压力敏感的粘合剂，并且所述压力敏感的粘合剂直接施用到所述泡沫核上。
27.权利要求26的方法，其中所述压力敏感的粘合剂施用到不含任何机械紧固件的所述泡沫核上。
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