CN115895186A - 热固性密封剂膜 - Google Patents

Abstract

一种热固性密封剂膜(100)，其包括环氧树脂(110)和硬化剂(120)，硬化剂(120)与环氧树脂(110)整合并且在热固性密封剂膜(100)的成形状态(F)中保持与环氧树脂(110)在物理上可区分。

Description

热固性密封剂膜

技术领域

本发明涉及一种密封剂膜，并且更具体地，涉及一种热固性密封剂膜。

背景技术

热塑性材料，例如热熔体，通常用于密封壳体的腔以防止污垢、水和其他环境元素的侵入。热塑性材料被放入腔中，加热至约200℃以上以熔化、流动和填充腔，并且冷却以在腔内凝固。

最初熔化热塑性材料所需的加热通常大约或高于置有热塑性材料的壳体的熔化温度。因此，热塑性材料的加热必须小心地定位，以防止壳体的软化和变形。此外，一旦热塑性材料已经在腔内凝固，热塑性材料可在加热高于约100℃时软化。然而，壳体的许多应用条件经历高达125℃的环境温度，这可能导致热塑性材料软化以及失去腔中的密封性。

发明内容

一种热固性密封剂膜，其包括环氧树脂和硬化剂。在热固性密封剂膜的成形状态下，硬化剂与环氧树脂整合，并且保持与环氧树脂在物理上可区分。

附图说明

现在将参照附图通过示例来描述本发明，在附图中：

图1是根据实施例的形成硬化剂膜的过程的示意图；

图2是根据实施例的形成热固性密封剂膜的过程的示意图；

图3A是根据实施例的热固性密封剂膜的示意性截面图；

图3B是根据另一实施例的热固性密封剂膜的示意性截面图；

图3C是根据另一实施例的热固性密封剂膜的示意性截面图；

图4是根据另一实施例的形成热固性密封剂膜的过程的示意图；以及

图5是用热固性密封剂膜密封壳体的过程的示意图。

具体实施方式

下文将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开将本公开的概念传达给本领域的技术人员。此外，在以下详细描述中，出于说明的目的，阐述了许多具体细节以提供对所公开实施例的透彻理解。然而，显而易见的是，一个或多个实施例也可以在没有这些具体细节的情况下实现。

图1-4中示出了根据各种实施例形成的热固性密封剂膜100。如图2-4所示，热固性密封剂膜100包括环氧树脂110和硬化剂120，硬化剂120在热固性密封剂膜100的成形状态F中与环氧树脂110整合。现在将更详细地描述图1-3所示的热固性密封剂膜100的第一实施例。

如图1和图2所示，根据第一实施例的热固性密封剂膜100包括形成为硬化剂膜130的硬化剂120。硬化剂膜130包括聚合物粘合剂132、硬化剂材料134和催化剂136。

在各种实施例中，聚合物粘合剂132可包括聚环氧乙烷(PEO)、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧乙烯(POM)或能够粘合如本文所述的硬化剂膜130的其它材料的任何其它聚合物粘合剂材料。在实施例中，聚合物粘合剂132按重量大于或等于硬化剂膜130的材料组分的5％并且小于或等于硬化剂膜130的材料组分的95％。在另一实施例中，聚合物粘合剂132按重量大于或等于硬化剂膜130的材料组分的10％并且小于或等于硬化剂膜130的材料组分的80％。

在各种实施例中，硬化剂材料134可包括多种不同类型的胺中的任一种，包括但不限于聚胺、脂族胺、脂环族胺和芳香族胺。在其它实施例中，硬化剂材料134可包括聚酰胺、聚硫醇、双氰胺、咪唑或能够固化或硬化如本文所述的硬化剂膜130的材料的任何其它类型的固化剂或硬化剂。在实施例中，硬化剂材料134按重量大于或等于硬化剂膜130的材料组分的5％并且小于或等于硬化剂膜130的材料组分的95％。在另一实施例中，硬化剂材料134按重量大于或等于硬化剂膜130的材料组分的20％并且小于或等于硬化剂膜130的材料组分的80％。

在各种实施例中，催化剂136可包括胺、季铵或磷盐、金属盐、三苯基膦、咪唑或可用于形成本文所述的硬化剂膜130的任何其他类型的催化剂。在实施例中，催化剂136按重量大于或等于硬化剂膜130的材料组分的0.01％并且小于或等于硬化剂膜130的材料组分的10％。在另一实施例中，催化剂136按重量大于或等于硬化剂膜130的材料组分的0.1％并且小于或等于硬化剂膜130的材料组分的1％。

在图1中示意性地示出形成硬化剂膜130的过程。

在形成硬化剂膜130的过程的混合步骤610中，将聚合物粘合剂132、硬化剂材料134和催化剂136以上述各种实施例中描述的相对量放置在图1所示的混合容器400中。混合容器400可以是能够容纳和混合如本文所述的聚合物粘合剂132、硬化剂材料134和催化剂136的任何尺寸的任何类型的容器。

在图1所示的实施例中，将聚合物粘合剂132、硬化剂材料134和催化剂136添加到混合容器400中并且在混合容器400中加热至高于聚合物粘合剂132的熔点或软化点的温度。在一个实施例中，将混合容器400加热至大于或等于约50℃至小于或等于约150℃的范围内的温度。用混合容器400的搅拌装置410将聚合物粘合剂132、硬化剂材料134和催化剂136混合以形成硬化剂混合物138。在本实施例中，硬化剂混合物138在混合容器400中处于液态L。

在产生硬化剂混合物138之后，硬化剂混合物138在铸造步骤620中从液态L铸造到固体膜状态S，以形成图1中所示的硬化剂膜130。铸造步骤620可根据树脂材料的任何已知膜铸造工艺来执行，例如将液态L的硬化剂混合物138倒入模具中，并且允许硬化剂混合物138在模具中从液态L转变到固体膜状态S。在图1所示的实施例中，硬化剂混合物138在铸造之后冷却以形成固体膜状态S。

在一个实施例中，铸造步骤620不需要施加热量来转变到形成硬化剂膜130的固体膜状态S。硬化剂膜130在室温下保持在固体膜状态S。如本说明书通篇所使用，术语室温意指大于或等于20℃且小于或等于25℃的范围。

在另一实施例中，代替如上文关于图1所示的实施例所述加热混合容器400，可以将图4所示的溶剂146添加到聚合物粘合剂132、硬化剂材料134和催化剂136中并且在室温下在混合容器400中混合以形成硬化剂混合物138。在此实施例中，在铸造步骤620之后，硬化剂混合物138被干燥而不是被冷却到固体膜状态S以形成硬化剂膜130。

使用硬化剂膜130和环氧树脂110的热固性密封剂膜100的形成过程在图2中示出。在图1-3所示的实施例中，环氧树脂110形成为环氧树脂膜112。环氧树脂膜112可以由任何类型的可以铸造成膜并且在室温下为固态的环氧树脂形成。

如图2所示，在垂直于膜112、130的纵向方向G的厚度方向T上，硬化剂膜130具有硬化剂膜厚度130t，并且环氧树脂膜112具有环氧树脂膜厚度112t。在一个实施例中，硬化剂膜厚度130t和环氧树脂膜厚度112t被控制以给出环氧树脂膜112的等效重量与硬化剂膜130的等效重量的比率，该比率大于或等于0.9并且小于或等于1.1。

为了形成热固性密封剂膜100，处于固体膜状态S的硬化剂膜130首先在图2所示的堆叠步骤630中与环氧树脂膜112堆叠或层叠。如图2所示，将硬化剂膜130堆叠或放置在环氧树脂膜112上导致膜112、130之间在厚度方向T上的间隙150处的微观分离。间隙150取决于膜112、130中的每一个的粗糙度，并且在一个实施例中，在大于或等于1μm且小于或等于5mm的范围内。在堆叠步骤630期间，膜112、130在室温下保持为固态。

在挤压步骤640中，处于固体膜状态S的彼此堆叠或层叠的硬化剂膜130和环氧树脂膜112被挤压在一起以产生处于成形状态F的热固性密封剂膜100，如图2所示。挤压步骤640可以由任何类型的能够如本文所述将硬化剂膜130和环氧树脂膜112彼此挤压的挤压装置来执行。

在一个实施例中，挤压步骤640中的挤压是在小于40℃的温度或在室温发生的冷挤压。在冷挤压中，如在图2所示的实施例中，每个膜112、130由于挤压而塑性流动以最小化间隙150；在所示实施例中，间隙150保留在膜112、130之间。

在另一实施例中，挤压步骤640中的挤压是当将膜112、130加热至热挤压温度时，将膜112、130彼此挤压的热挤压。热挤压温度低于将熔化和开始固化硬化剂膜130和环氧树脂膜112的起始温度(下文将更详细描述)，并且高于聚合物粘合剂132的软化温度。在一个实施例中，热挤压温度小于100℃，并且在一个实施例中，约为40℃。

在图2所示的热固性密封剂膜100的成形状态F中，在挤压步骤640中，无论是通过冷挤压还是通过热挤压，硬化剂膜130都附接到环氧树脂膜112并且与环氧树脂膜112整合。如本文所用的术语“整合”意指表示硬化剂膜130通过挤压附接到环氧树脂膜112，并且膜112、130不易分离；膜112、130在热固性密封剂膜100的正常处理中保持彼此附接。

尽管将膜112、130整合在一起，但是膜112、130在成形状态F中保持彼此在物理上可区分。术语“物理上可区分”意指相应膜112、130的材料基本上保持未混合并且彼此可识别地分开。在挤压步骤640中的冷挤压的情况下，如图2所示，间隙150以如上所述的微观水平保留在整合后的膜112、130之间，以保持膜112、130彼此物理上可区分。在热挤压的情况下，间隙150可被消除，并且膜112、130可在膜112、130之间的界面处彼此稍微结合。处于成形状态F的膜112、130的界面处由于热挤压导致的结合足够微小，使得膜112、130保持物理上可区分并且热固性密封剂膜100不发生下文将更详细描述的硬化或固化。

如图2和图3A-3C所示，热固性密封剂膜100在成形状态F下可以在多个不同实施例中形成为具有硬化剂膜130和环氧树脂膜112的多个不同布置。如图2的实施例中所示，一层硬化剂膜130可在厚度方向T上布置在一层环氧树脂膜112的顶部上，以形成处于成形状态F的热固性密封剂膜100。如图3C中所示，在堆叠步骤630中，一层环氧树脂膜112可以可替代地布置在一层硬化剂膜130的顶部上，并且在挤压步骤640中被挤压，以形成处于成形状态F的热固性密封剂膜100。在其他实施例中，如图3A和图3B所示，多个硬化剂膜130或环氧树脂膜112也可用于产生成形状态F的热固性密封剂膜100；图3A示出一个硬化剂膜130在厚度方向T上被堆叠和挤压在两个环氧树脂膜112之间，而图3B示出一个环氧树脂膜112在厚度方向T上被堆叠和挤压在两个硬化剂膜130之间。在其他实施例中，热固性密封剂膜100可以由任意数量的硬化剂膜130和任意数量的环氧树脂膜112、以任意的交替布置以成形状态F形成，只要膜112、130被堆叠和挤压以彼此整合并且物理上可区分。

图4中示出根据第二实施例的热固性密封剂膜100。相似的附图标记指代相似的元件，并且本文将主要详细描述与图1-3所示的实施例的不同之处。

如图4所示，根据第二实施例的热固性密封剂膜100包括环氧树脂110、聚合物粘合剂132、催化剂136、微囊化(microencapsulated)硬化剂140和溶剂146。

如图4所示的微囊化的硬化剂140包括多个壳体142，每个壳体142含有硬化剂材料134。为清楚起见，在图4中仅标记了一些壳142和硬化剂材料134，但附图标记和相应的描述同样适用于图4中示出的类似元素中的每一个。壳体142可由用于微囊化的任何类型的聚合物材料形成，该聚合物材料可由热或力来破裂以释放内含的硬化剂材料134。硬化剂材料134与图1-3的实施例中的硬化剂材料134相同。在各种实施例中，微囊化硬化剂140的壳体142中的每一个可具有小于1μm至小于或等于100μm的直径。溶剂146可以是任何类型的当其被激活时(例如通过热)有助于溶解或以其他方式破坏壳体142的材料的材料。

图4中示意性地示出根据第二实施例形成热固性密封剂膜100的过程。

在形成热固性密封剂膜100的过程的混合步骤610中，将环氧树脂110、聚合物粘合剂132、催化剂136、微囊化硬化剂140和溶剂146放置在图4所示的混合容器400中。在图4所示的实施例中，环氧树脂110是可与其它元素混合的液体环氧树脂114。将液体环氧树脂114、聚合物粘合剂132、催化剂136、微囊化硬化剂140和溶剂146用混合容器400的搅拌装置410混合，以形成热固性混合物160。热固性混合物160在混合容器400中处于液态L。

在产生热固性混合物160之后，将热固性混合物160在铸造步骤620中从液态L铸造到固体膜状态S，如关于上文图1中的实施例所描述。在图4所示的实施例中，热固性混合物160的固体膜状态S等同于热固性密封剂膜100的成形状态F。

如图4的实施例中所示，处于成形状态F的热固性密封剂膜100具有嵌入膜材料162内的微囊化硬化剂140。膜材料162由液体环氧树脂114、聚合物粘合剂132、催化剂136和溶剂146的固化混合物形成。每个都包含硬化剂材料134的微囊化硬化剂140的多个壳体142分布在整个膜材料162中，从而与膜材料162的环氧树脂110整合，并且彼此分开。在图4所示的实施例中，壳体142提供屏障，该屏障使硬化剂材料134在成形状态F中在物理上可区分于环氧树脂110。形成热固性密封剂膜100的热固性混合物160在室温下保持在固体膜状态S。

图5中示出包括热固性密封剂膜100的连接器10，以及将连接器10的外壳200用热固性密封剂膜100密封的方法或工艺700。

如图5所示，连接器10包括外壳200，外壳200具有腔210和置于腔210中的多个插针300。在一个实施例中，外壳200由绝缘材料形成，并且插针300由导电材料形成。在所示实施例中，连接器10具有两个插针300，但是在其他实施例中，连接器10可具有一个插针300或三个或更多个插针300。连接器10在图5中示意性地描绘并且仅是示例性的；以下描述适用于具有带腔210的任何类型外壳200的任何连接器10，该腔210可容纳用于密封的热固性密封剂膜100。

在图5所示的成形步骤710中，根据图1-4所示并在上文详细描述的实施例中的一个，热固性密封剂膜100在成形状态F下形成。

在成形步骤710之后的切割步骤720中，如图5所示，热固性密封剂膜100在保持在成形状态F的情况下被切割。热固性密封剂膜100被切割成具有对应于外壳200的腔210的形状的形状。在所示实施例中，热固性密封剂膜100被切割成圆形或圆盘形状；在其他实施例中，热固性密封剂膜100可被切割成对应于腔210的形状所必需的任何形状。在实施例中，切割步骤720可由操作者手动执行。在其他实施例中，切割步骤720可以由被计算机控制的切割装置执行，例如以模切热固性密封剂膜100。

在插入步骤730中将已被切割的热固性密封剂膜100插入腔210中，并且在定位步骤740中将插针300定位在腔210中。如图5所示，在不同实施例中，插入步骤730和定位步骤740可以不同顺序发生。在整个插入步骤730和定位步骤740中，热固性密封剂膜100保持为成形状态F。

在图5所示的第一实施例722中，插入步骤730发生在定位步骤740之前；在插入步骤730中将热固性密封剂膜100插入腔210中，并且然后将插针300插入或缝合(stitched)穿过热固性密封剂膜100进入腔210中。插针300在插入腔210中时穿透并且延伸穿过热固性密封剂膜100。

在图5所示的第二实施例724中，定位步骤740发生在插入步骤730之前；插针300在定位步骤740中被插入腔210中，并且热固性密封剂膜100随后被向下压在插针300上进入腔210中。将热固性密封剂膜100压在插针300上导致插针300穿透并且延伸穿过热固性密封剂膜100。

在图5所示的加热步骤750中加热置于腔210中的热固性密封剂膜100。加热步骤750使用加热装置500执行。在所示出的实施例中，加热装置500是手持式热源，操作员可将其激活并用于将热量引导至腔210中的热固性密封剂膜100。在另一实施例中，加热装置500可以是烘箱，并且置于腔210中的热固性密封剂膜100被加热至烘箱设定的温度。在加热步骤750中，热固性密封剂膜100从成形状态F被加热至熔化状态M，并且最终至腔210中的固化状态C。

在图1-3所示的实施例中，随着热固性密封剂膜100的温度在加热步骤750期间从室温上升，形成为环氧树脂膜112的环氧树脂110和形成为硬化剂膜130的硬化剂120开始熔化，从固体膜状态S变化为熔化状态M。膜112、130在熔化状态M中不再是物理上可区分的并且彼此混合。在一个实施例中，膜112、130在熔化温度改变为熔化状态M并且混合，该熔化温度小于或等于约100℃，或在另一实施例中小于或等于150℃。

当图1-3的实施例中的膜112、130在加热步骤750中达到熔化状态M时，硬化剂材料134与环氧树脂110混合。因为硬化剂材料134和环氧树脂110的混合物表现出热固性，随着在加热步骤750中热固性密封剂膜100的温度继续上升或保持在100℃以上，硬化剂材料134和环氧树脂110的混合物开始固化成固化状态C。在一个实施例中，一旦硬化剂材料134和环氧树脂110已经混合并且不再是物理上可区分的，当热固性密封剂膜100的温度在100℃以上保持一段时间时，固化的热固性密封剂膜100就达到固化状态C。在一些实施例中，热固性密封剂膜100另外需要后加热期以达到固化状态C。

在根据图4的实施例的热固性密封剂膜100中，当在加热步骤750期间热固性密封剂膜100的温度从室温上升时，微囊化的硬化剂140的壳体142开始溶解或分解并且将所含硬化剂材料134释放到包含环氧树脂110的膜材料162中；对于图4的实施例，在熔化状态M下，硬化剂材料134在物理上也不再与环氧树脂110可区分。在一个实施例中，壳体142在约80℃开始溶解或分解。一旦硬化剂材料134被释放并且与膜材料162中的环氧树脂110混合，热固性密封剂膜100与上述图1-3的实施例相同地执行，以达到固化状态C。

在图5中在加热步骤750之后示出具有处于固化状态C的热固性密封剂膜100的连接器10。热固性密封剂膜100在固化状态C中处于固相并且密封外壳200的插针300和腔210。由于硬化剂材料134和环氧树脂110的混合以形成固化状态C的热固性，热固性密封剂膜100维持固化状态C的结构完整性和固相，直至约150℃的操作温度，或在另一实施例中直至小于或等于200℃的操作温度，从而避免在连接器10的大多数应用条件下软化或熔化的问题，并且维持腔210的密封。热固性密封剂膜100在固化状态C中也是疏水性的，但是在达到固化状态C之后不能被加热以用于重塑。根据本文描述的实施例的热固性密封剂膜100允许对外壳200的腔210进行更牢固的密封，同时还需要仅约100℃或小于125℃的加热温度以达到熔化状态M和固化状态C，从而当在腔210中形成密封时避免外壳200的软化和变形。

Claims (15)

1.一种热固性密封剂膜(100)，包括：

环氧树脂(110)；以及

硬化剂(120)，所述硬化剂与所述环氧树脂(110)整合，并且在所述热固性密封剂膜(100)的成形状态(F)中保持与所述环氧树脂(110)在物理上能够区分。

2.根据权利要求1所述的热固性密封剂膜(100)，其中，所述硬化剂(120)形成为硬化剂膜(130)，并且所述环氧树脂(110)形成为环氧树脂膜(112)，所述硬化剂膜(130)附接到所述环氧树脂膜(112)以形成处于所述成形状态(F)的所述热固性密封剂膜(100)。

3.根据权利要求2所述的热固性密封剂膜(100)，其中，所述硬化剂膜(130)包括聚合物粘合剂(132)、硬化剂材料(134)和催化剂(136)。

4.根据权利要求1所述的热固性密封剂膜(100)，其中，所述硬化剂(120)是与所述环氧树脂(110)混合的微囊化硬化剂(140)，所述微囊化硬化剂(140)包括多个各自包含硬化剂材料(134)的壳体(142)。

5.根据权利要求4所述的热固性密封剂膜(100)，还包括与所述微囊化硬化剂(140)和所述环氧树脂(110)混合的聚合物粘合剂(132)和催化剂(136)。

6.根据权利要求1所述的热固性密封剂膜(100)，其中，所述硬化剂(120)与所述环氧树脂(110)在所述热固性密封剂膜(100)的熔化状态(M)以及固化状态(C)中混合。

7.根据权利要求6所述的热固性密封剂膜(100)，其中，所述热固性密封剂膜(100)在小于或等于约150℃的熔化温度进入所述熔化状态(M)，处于所述固化状态(C)的所述热固性密封剂膜(100)保持处于固相直到小于或等于约200℃的操作温度。

8.一种连接器(10)，包括：

外壳(200)，所述外壳(200)具有腔(210)；以及

热固性密封剂膜(100)，所述热固性密封剂膜定位在所述腔(210)中，处于所述热固性密封剂膜(100)的成形状态(F)，所述热固性密封剂膜(100)包括环氧树脂(110)和硬化剂(120)，所述硬化剂(120)与所述环氧树脂(110)整合并且在所述成形状态(F)中保持与所述环氧树脂(110)在物理上能够区分。

9.根据权利要求8所述的连接器(10)，其中，所述热固性密封剂膜(100)在所述腔(210)中进入熔化状态(M)和固化状态(C)，所述硬化剂(120)与所述环氧树脂(110)在所述熔化状态(M)和所述固化状态(C)中混合。

10.一种密封外壳(200)的方法(700)，包括：

形成(710)热固性密封剂膜(100)，所述热固性密封剂膜(100)包括环氧树脂(110)和硬化剂(120)，所述硬化剂(120)与所述环氧树脂(110)整合并且在所述热固性密封剂膜(100)的成形状态(F)中保持与所述环氧树脂(110)在物理上能够区分。

11.根据权利要求10所述的方法(700)，还包括：

将处于所述成形状态(F)的所述热固性密封剂膜(100)插入(730)所述外壳(200)的腔(210)中；以及

将所述腔(210)中的热固性密封剂膜(100)从成形状态(F)加热(750)至熔化状态(M)和固化状态(C)，所述硬化剂(120)与所述环氧树脂(110)在所述熔化状态(M)和所述固化状态(C)中混合。

12.根据权利要求11所述的方法(700)，还包括将处于所述成形状态(F)的所述热固性密封剂膜(100)切割(720)成所述腔(210)的形状，所述切割步骤(720)在所述成形步骤(710)之后并且在所述插入步骤(730)之前发生。

13.根据权利要求11所述的方法(700)，还包括将插针(300)定位(740)在所述外壳(200)的所述腔(210)中，所述定位步骤(740)在所述加热步骤(750)之前发生。

14.根据权利要求11所述的方法(700)，其中，所述成形步骤(710)包括将所述硬化剂(120)铸造(620)为硬化剂膜(130)，以及挤压(640)所述硬化剂膜(130)与形成所述环氧树脂(110)的环氧树脂膜(112)，所述硬化剂膜(130)和所述环氧树脂膜(112)在所述挤压步骤(640)期间均处于固态。

15.根据权利要求11所述的方法(700)，其中，所述硬化剂(120)是微囊化硬化剂(140)，并且所述成形步骤(710)包括混合(610)所述微囊化硬化剂(140)和所述环氧树脂(110)。

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