CN1171803A - 可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其涂覆方法和涂覆过的基材 - Google Patents

可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其涂覆方法和涂覆过的基材 Download PDF

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Abstract

一种以含有含硅可水解基团的聚氧化烯聚合物为基的密封胶或粘合剂组合物,在干燥、固化状态下它与含丙烯酸树脂、丙烯酸-聚氨酯树脂或聚氨酯树脂的涂料涂层具有改进的粘合性。改进之处包括在这种密封胶/粘合剂组合物中加入量至少为约50phr(重量)或更多的烷基芳基磺酰胺。本发明也涉及将涂料施涂并粘合到干燥后的这种密封胶组合物上的方法。

Description

可固化的密封胶和/或粘合剂组合物, 其涂覆方法和涂覆过的基材
本发明的背景
本发明大体上涉及一种对涂料粘合性有改进的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物。本发明也涉及一种方法,和由该方法制成的涂覆过的基材,其中在干燥状态下将涂料涂覆在这种可固化的密封胶/粘合剂组合物上,获得一在干燥时具有改进涂料粘合性的涂料。
业已发现在将涂料施涂到密封胶上之前预先使密封胶固化干燥多于12小时的情况下,将涂料施涂到密封胶上时,以含有可水解含硅端基的聚醚为基的某些常规接缝密封胶对一些汽车修理零部件市场出售的涂料显示出差的粘合性。这种常规接缝密封胶的例子在如Isayama等人的美国专利3,971,751和Takase等人的美国专利4,444,974中有描述。常见的情况是例如在使用者有机会将涂料施涂到接缝密封胶上之前,需将接缝密封胶施涂到待维修的汽车的外部,使在汽车上施涂的接缝密封胶固化一段比较长的时间,例如,因其它目的需要,需保持过夜或过周末。实际上,由于这种无计划或不可避免的持续拖延能发生且确会发生,在将涂料施涂到预先施涂好的密封胶上之前,可以发现常规含硅烷的密封胶在这些情况下其与涂料的粘合性受到损害甚至失去粘合性。为了解决这个问题,要求使用者在较短的时间内有效地计划并完成施涂接缝密封胶而后将涂料施涂到接缝密封胶上的两个分开的步骤,以确保在接缝密封胶和涂料之间形成合适的粘合。由于通常对使用者有时间方面的苛刻要求,这种不便和在施涂不同涂层时时间安排上的无弹性是非常不合意的。
由上可见,至今所提出的以含含硅可水解端基的聚醚为基的常规接缝密封胶配方具有不少缺点并且若在施涂后使之固化多于约12小时然后再涂汽车涂料的话仍是未解决的问题。
Baghdachi等人的美国专利5,272,224披露了含所述结构式的硅烷封端聚氨酯的一组分、以水可固化的聚氨酯为基的粘合剂组合物,该组合物用于将玻璃面板直接粘合到电涂涂覆的金属基材或含有含电涂粘合促进剂的聚氨酯基底聚合物的底漆上。作为Baghdachi等人所述的组合物的任选的辅助剂之一,在组合物中加入的柔韧剂的量为以100重量份聚氨酯基底聚合物为基准计,约1.0-约10.0重量份的柔韧剂,较好地约2.0-约5.0重量份。作为合适的柔韧剂,Baghdachi等人所述及的有邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二丁酯,邻苯二甲酸二(十一烷基)酯,己二酸二辛酯,邻苯二甲酸丁苄酯,磷酸异癸二苯酯,N-丁基-对甲苯磺酰胺,和N-乙基-对甲苯磺酰胺。
本发明的概述
本发明涉及以含有含硅可水解端基的聚氧化烯聚合物为基的密封胶或粘合剂组合物,该组合物与含丙烯酸树脂、丙烯酸-聚氨酯树脂或聚氨酯树脂的干燥、预先固化的基底或第一涂料涂层具有改进的粘合性。改进之处包括在这种密封胶/粘合剂组合物中加入和混和了烷基芳基磺酰胺,其量为每一百份树脂至少约50份或更多份(重量)的磺酰胺,其中聚氧化烯基底聚合物为“树脂”。对本发明来说,术语“phr”是指“每一百份树脂中的份数”,并且它是以重量为基准计的。
更具体地说,本发明发现上述密封胶/粘合剂组合物在其施涂到基材并与基底涂层或多涂层涂料体系的第一涂层完成其干燥(固化)之后可被成功地进行面涂,其中基底涂层含有丙烯酸树脂、丙烯酸-聚氨酯树脂或聚氨酯树脂之类的树脂材料,颜料和辅助极性溶剂,以在密封胶和涂料之间获得强的粘合性。
令人惊奇地发现若磺酰胺添加剂的量至少为约50phr(重量)时,则用于密封胶的烷基芳基磺酰胺添加剂能在完成其干燥(固化)后的密封胶和涂料涂层之间提供有效的粘合。若加入较少量的磺酰胺,如开始大约45phr,则会发现粘合性降低,它使涂料与密封胶的粘合不充分,在更低的量时,在涂料和密封胶表面之间可能不会发生粘合。另一方面,若磺酰胺的量超过约100phr(重量),则会产生剩余表面粘合性问题。对密封胶来说磺酰胺添加剂的量的较好范围为约75phr-约90phr。烷基芳基磺酰胺对聚氧化烯基底聚合物来说是化学惰性的添加剂,即在基底聚合物固化前,后或进行时它与基底聚合物不会发生化学反应。
同样,业已测定若磺酰胺的量低于约50phr(重量),则无法通过在密封胶中加入除了磺酰胺量之外的不同的增塑剂材料(如邻苯二甲酸酯)来补偿所造成的涂料粘合性的损失。另外,同样发现对聚氧化烯基底聚合物使用至少约50phr(重量)或更多的所述范围内的烷基芳基磺酰胺添加剂能有利地改进涂料与干密封胶的粘合性,而不会导致任何相关的严重缺点,如使用其它类型增塑剂化学品(如苯甲酸酯,磷酸酯和己二酸酯)时所看到的对密封胶组合物的固化速度和/或贮藏期的不利影响。
当用量至少为约50phr或更多时,发现能这样改进固化接缝密封胶组合物和汽车涂料之间相容性和粘合性的有用的烷基芳基磺酰胺包括由下述通式(A)表示的化合物:
              R0-Ф’-S(O)ON(H)R1    (A)
其中R0为氢原子或甲基,Ф’为亚苯基(即C6H4=),R1为含1-8个碳原子的低级烷基。R1可为取代或未取代、带支链或不带支链的含1-8个碳原子的烷基。式(A)合适的磺酰胺的不受限制的例子包括N-丁基-苄基磺酰胺,N-乙基-苄基磺酰胺,N-丁基-对甲苯磺酰胺,N-乙基-对甲苯磺酰胺,N-乙基-邻甲苯磺酰胺,和N-丁基-邻甲苯磺酰胺,它们可单独或以其任何组合的形式来使用。
在本发明密封胶/粘合剂组合物的一个实例中,可固化的密封胶和/或粘合剂组合物包含:
(a)分子每一端含有含硅可水解基团的聚氧化烯聚合物,其中聚氧化烯聚合物含有由(-R1O-)q表示的式(I)结构单元,其中R1为含1-4个碳原子的亚烷基,q为一整数,它使式(I)的数均分子量为约500-约20,000,并且含硅可水解基团分别独立地由通式(II)表示:
Figure A9519721600061
其中Z为-R-,-R-O-R”-,-R-O-C(O)-,-C(O)NHR-,-C(O)NH-X-NHC(O)-NR”-R-,-C(O)NH-X-NHC(O)-O-R-,-C(O)NH-X-NHC(O)-S-R-,或-C(O)-R-,其中R和R”相同或不同,分别为含1-20个碳原子的二价烃基,X为含1-20个碳原子的亚烷基或芳基,R2为氢,含1-20个碳原子的烃基,或三有机硅氧基,R3为含1-20个碳原子的取代或未取代的一价基团或有机硅氧基,R4为含1-20个碳原子的饱和或不饱和一价烃基,a为0或1,b为0,1或2,c为0,1,或2,n为0或1,m为0-18的整数;和
(b)至少约50phr(重量)或更多的烷基芳基磺酰胺。
本发明改进的密封胶组合物的含有含硅可水解端基组分的聚氧化烯基底聚合物较好地含至少50%(重量),更好地至少80%(重量)的-R1O-主链单元。作为实例,本发明一个合适的聚氧化烯聚合物主链是聚丙烯聚醚。
含有含硅可水解端基的聚氧化烯基底聚合物的数均分子量通常为约500-约20,000,较好地为3,000-12,000。本发明的含有含硅可水解端基组分的聚氧化烯基底聚合物在15℃时的粘度一般为约100cps-200,000cps。在超过约20,000的较高分子量时,聚合物的粘度可能增加到难以混和大量的任何所需的填料的数值。在一定程度上,通过有效地替换等量较昂贵的聚合物材料,填料可做到费用上的节省。
作为用式(II)表示的含硅可水解基团,各基团通常代表聚氧化烯聚合物的端基或封端基。而且,式(II)中的-OR4部分最好为含1-20个碳原子的烷氧基。一类特别好的式(II)含硅可水解基团是那些其中-OR4部分为甲氧基,b为1的基团。尽管不认为它们是在本发明较好的范围内的,-OR4部分也可为酰氧基,酮肟基(ketoximato group),氨氧基或链烯氧基,或甚至可完全地被卤原子,氨基,酰胺基或烃硫基所取代。
在本发明密封胶组合物的一个非常有利的应用中,有一种方法,该方法是在固化的密封胶组合物上施涂和固化涂料组合物,在两者之间能形成非常好的粘合,所述方法包括以下步骤:
(1)制备与水接触时可固化的密封胶组合物,该组合物包含(a)在分子各端含有含硅可水解基团的聚氧化烯聚合物,其中聚氧化烯聚合物含有由(-R1O-)q表示的式(I)结构单元,其中R1为含1-4个碳原子的亚烷基,q为一整数,它使式(I)的数均分子量为约500-约20,000,并且含硅可水解基团分别独立地由通式(II)表示:
Figure A9519721600071
其中Z为-R-,-R-O-R”-,-R-O-C(O)-,-C(O)NHR-,-C(O)NH-X-NHC(O)-NR”-R-,-C(O)NH-X-NHC(O)-O-R-,-C(O)NH-X-NHC(O)-S-R-,或-C(O)-R-,其中R和R”相同或不同,分别为含1-20个碳原子的二价烃基,X为含1-20个碳原子的亚烷基或芳基,R2为氢,含1-20个碳原子的烃基,或三有机硅氧基,R3为含1-20个碳原子的取代或未取代的一价基团或有机硅氧基,R4为含1-20个碳原子的饱和或不饱和一价烃基,a为0或1,b为0,1或2,c为0,1,或2,n为0或1,m为0-18的整数;和(b)至少约50phr(重量)或更多的烷基芳基磺酰胺;
(2)在含潮气的环境下将密封胶组合物施涂到基材上;
(3)完全固化密封胶组合物达干燥状态;
(4)将涂料组合物施涂到所述固化、干燥的密封胶组合物上,其中涂料组合物包含丙烯酸树脂,颜料和极性溶剂化合物;
(5)干燥涂料组合物,使该涂料组合物牢固地粘合到密封胶组合物上。
在本发明方法的再一个实例中,步骤(4)将涂料组合物施涂到密封胶组合物上可在步骤(2)将密封胶组合物施涂到基材上之后,多于12小时的时间,甚至是三天或更长的时间后进行。
本发明的可固化密封胶/粘合剂组合物可以嵌缝(caulk)形式或以喷雾形式提供。嵌缝形式的粘度一般为约700,000-约1,200,000cps,喷雾形式的粘度一般为约400,000-约700,000,对特别的可喷雾的形式来说粘度甚至可低至约120,000。
本发明的其它实例,特征和优点将从下述较好实例的描述中体现出来。
意想不到地发现,在以含可水解硅烷端基的聚醚或聚氧化烯聚合物为基的接缝密封胶组合物中加入至少约50phr(重量)或更多的烷基芳基磺酰胺能防止在预固化、干燥状态下的接缝密封胶上施涂涂料时不能粘住或脱落的问题。烷基芳基磺酰胺材料以物理作用分散在密封胶组合物中,并且在随后与水接触进行固化反应的过程中它对聚氧化烯基底聚合物是化学惰性的。
而且,同样发现对聚氧化烯基底聚合物使用至少约50phr(重量)或更多的所述范围内的烷基芳基磺酰胺添加剂能有利地改进涂料与干密封胶的粘合性,而不会导致任何相关的严重缺点,如对密封胶组合物的固化速度和/或贮藏期有不利影响。
业已发现能这样改进固化接缝密封胶组合物和基底涂料之间相容性和粘合性的有用的烷基芳基磺酰胺材料,用量至少为约50phr时,包括由下述通式(A)表示的化合物:
             R0-Ф’-S(O)ON(H)R1    (A)
其中R0为氢原子或甲基,Ф’为亚苯基(即C6H4=),R1为含1-8个碳原子的低级烷基。R1可为取代或未取代、带支链或不带支链的含1-8个碳原子的烷基。R1较好地为含1-8个碳原子的脂族烷基,如乙基,丙基或丁基。式(A)合适的磺酰胺的不受限制的例子包括N-丁基-苄基磺酰胺,N-乙基-苄基磺酰胺,N-丁基-对甲苯磺酰胺,N-乙基-对甲苯磺酰胺,N-丁基-邻甲苯磺酰胺,N-乙基-邻甲苯磺酰胺,它们可单独或以其任何组合的形式来使用。合适的磺酰胺包括以商品名Ketjenflex8购自Akzo Chemie America,Chicago,I11的N-丁基-对甲苯磺酰胺和N-乙基-对甲苯磺酰胺的混合物;以商品名PlasthallBSA购自C.P.Hall的正丁基苄基磺酰胺;和以商品名Rit-cizer8购自Rit-Chem Co.Inc.,Japan的N-乙基-对甲苯磺酰胺和N-乙基-邻甲苯磺酰胺的混合物。本发明所用的烷基芳基磺酰胺在大致室温下(即约25℃)应为液体状态,以便不会由于硬化或发脆而损失其增塑效果。
用于本发明密封胶/粘合剂组合物的含有含硅可水解基团的聚氧化烯基底聚合物的合适的商品来源包括那些以商品名为“SILYL SAT10”,“SILYLSAT30”,“MS S203”,“MS S303”,“SILYL SAT200”,“MS 300”或“MS 20A”购得的物质,所有这些商品均由Kanegafuchi Kagaku KogyoKabushiki Kaisha,Osaka Japan制造,和它们的混合物,如以商品名“SILYLSAT30”和“MS S303”购得的密封胶材料的50∶50(重量)混合物。所有这些聚氧化烯聚合物材料都含有聚丙烯主链和-Si(OCH3)2CH3封端基团。
而且,以商品名“SILYL SAT10”购得的密封胶材料的数均分子量为约3,000。“SILYL SAT30”在其主链上稍有支链化,其数均分子量为约5,000。“MS S203”含线型主链,其数均分子量为约7,500。“MS S303”含支链主链,其数均分子量为约8,500。“SILYL SAT30”稍有支链化,其数均分子量为约5,000。“SILYL SAT200”稍有支链化,其数均分子量为约8,000。“MS 300”基本上与“MS S303”同,除了它还含5%的邻苯二甲酸二辛酯。“MS 20A”基本上是加入5%邻苯二甲酸二辛酯的“MS S203”。这些密封胶材料在存在水分(如空气潮气)的室温下是可固化的。
用于本发明的与商品名为“MS”的化学品相容的含有含硅可水解基团的聚氧化烯聚合物的其它有用的商品来源为以商品名“9320”购自Teroson和以商品名“K211”和“K222”购自Kommerling的密封胶组合物。
除了烷基芳基磺酰胺物质外,在本发明的密封胶/粘合剂组合物中可任选地加入填料和增塑剂以改进诸如贮藏稳定性,粘合度,断裂时的伸长和硬化机械强度等性能。
这种填料的例子包括如补强填料如氧化硅飞粉(fumed silica),沉淀氧化硅,氧化硅气凝胶和炭黑等;其它颗粒状填料如碳酸钙,碳酸镁,高岭土,滑石粉,二氧化钛,硅酸铝,硅藻土,氧化铁和氧化锌等;陶瓷微球体或玻璃微泡;和纤维状填料如玻璃纤维和其它纤丝。可以使用的陶瓷微球体为那些以商品名“ZEOSPHERES”和“Z-LIGHT”购自3M的微球体。处理过的碳酸钙较好。这种处理过的碳酸钙为以商品名“ULTRAPFLEX”,“SUPERFLEX”,“HIPFLEX”和“HITHIX”购自Specialty Minerals;和以商品名“WINNOFILS”,“SPT”,“WMS”购自ICI,以商品名“HUBERCARB M”,“HUBERCARBQ”和“HUBERCARB S”购自Huber。上述填料可单独或结合起来使用。
以每100重量份的聚氧化烯基底聚合物计,密封胶/粘合剂组合物中所含的填料的量为0-500重量份,较好地为0.1-300重量份。对于亚微米尺寸的填料来说,每100份聚氧化烯基底聚合物中所含的填料的更好量为80-150份,而对于大于微米尺寸的填料如与触变胶一起使用时,每100份聚氧化烯基底聚合物中所含的填料的更好量为50-300份。较少量的填料会导致提高密封胶的整体费用并降低补强效果,而较多量的填料会导致获得不易处理的非常粘的物质。
也可在本发明中使用的任意添加的增塑剂用于提高致断伸长并便于使用大量的填料。所例举的增塑剂包括邻苯二甲酸酯如邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二异癸酯,邻苯二甲酸丁苄酯,氯化石蜡,环氧化豆油,多醇等。邻苯二甲酸酯的有用来源包括分别以商品名“JAYFLEX DOP”和“JAYFLEX DIDP”购自ExxonChemical的邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异癸酯;和以商品名“SANTICIZER97”购自Monsanto Chemical,St.Louis,Mo.的己二酸二辛酯和邻苯二甲酸丁苄酯的混合物。其它任选的增塑剂包括磷酸酯,如以商品名“SANTICIZER148”购自Monsanto Chemical,St.Louis,Mo.的磷酸异癸基二苯酯(isodecyl diphenyl phosphate)。有用的多醇增塑剂包括500-4000范围内的低数均分子量的多醇,如以商品名系列“PPG”购自Acro Chemical Co.的多醇。
对于本发明可嵌缝或可喷雾形式的密封胶来说,除了烷基芳基磺酰胺的用量外,这种任选增塑剂的用量范围通常为聚氧化烯聚合物组分重量的约0-50phr。较少量的增塑剂会降低弹性,并可导致降低本发明可喷雾形式的密封胶的雾化。较多量会导致获得粘性的或完全粘的密封胶组合物,需要长时间才达到不粘和固化状态。尽管并不需要,但较好的是在混入到本发明的密封胶组合物中之前将填料和/或增塑剂(多种)加热脱水干燥以降低其水分含量。
也可以在聚氧化烯基底聚合物中加入其它辅助剂如固化加速剂或催化剂。固化加速剂作为硬化剂提供一组分室温固化组合物。当式(II)中的-OR4部分为烷氧基时,固化速率可能比较慢,在这种情况下,需要加入固化加速剂如乙酰丙酮化二丁基锡,氧化二丁基锡,月桂酸二丁基锡,羧酸锡,它们各自可单独或与胺共催化剂结合起来使用。其它有用的固化加速剂为美国专利3,971,751中所披露的那些。催化剂的有用来源包括那些以商品名“DABCO”购自Air Products,以商品名“TYZOR”购自Dupont Chemical,以商品名“DOVERCAT”购自Dover,以商品名“NIAX”购自OSI的催化剂。胺共催化剂的有用来源为那些购自Akzo Company的催化剂。
以100份聚氧化烯基底聚合物为基准计,固化加速剂的用量通常为0.2-5重量份,较好地为0.5-2重量份。较多量的催化剂可导致缩短贮藏期,而较少量可导致降低固化速度。每100份聚氧化烯基底聚合物中胺共催化剂的用量范围为0-10份。
可以使用的触变胶或防流挂剂包括蓖麻蜡(castor waxes),氧化硅飞粉,处理过的粘土,聚酰胺,其用量并不依赖于材料的类型,但每100重量份聚氧化烯基底聚合物中其用量通常大于0至10重量份。较好的触变胶是聚酰胺,其用量为每100重量份聚氧化烯基底聚合物用1-3重量份。较少量会导致差的流挂控制,而较多量会导致不可接受的高的粘度。触变胶的有用来源包括那些以商品名“AEROSIL”购自Degussa,以商品名“TS720”购自Cabot,以商品名“CASTORWAX”购自Caschem,以商品名“BENTONE”,“THIXATROL”和“THIXCIN”购自Rheox,和以商品名“DISLON”购自King的触变胶。
本发明密封胶/粘合剂组合物的其它任选添加剂包括任何抗氧化剂,粘合促进剂,水净化剂,着色剂,颜料,极性溶剂和紫外稳定剂。
每100份聚氧化烯基底聚合物中紫外稳定剂或抗氧化剂的用量为0-5份。这些物质改进了热稳定性和抗紫外性,尽管当本发明的密封胶组合物被涂覆后后者的效果并不太重要。紫外稳定剂和抗氧化剂的有用来源包括那些以商品名“TINUVIN770”“TINUVIN327”,“TINUVIN1130”和“TINUVIN292”购自Ciba-Geigy者。
有用的粘合促进剂包括各种硅烷。每100份聚氧化烯基底聚合物中粘合促进剂的用量可为0-5份。较少量会导致差的粘合性,而较多量会增加固化密封胶的脆性并提高成本。粘合促进剂的有用来源包括那些以商品名“A1120”,“A187”和“A189”购自OSI和以商品名“Z9020”购自Dow Chemical者。
同样可使用硅烷醇缩合催化剂和水净化剂。例如,可水解的硅化合物稳定剂可用作贮藏时的水净化剂。水净化剂组分的一个例子包括在美国专利4,444,974中所例举的那些。有用的水净化剂包括以商品名“A171”购自OSI的那种。每100重量份聚氧化烯基底聚合物中水净化剂的用量可为0-10重量份,较好地为1-3重量份。较少量的水净化剂会加快固化速度但缩短贮藏期,而较多量会获得非常好的贮藏期但大大降低固化和消粘时间。
在本发明的方法中,可用任何简便设备以任何简便方式将聚氧化烯聚合物,磺酰胺增塑剂,填料,固化加速剂和其它添加剂进行混和。然而,为了确保良好的贮藏稳定性,在混和前较好地进行脱水和除去各组分中任何残留的水分。而且,混和较好地应在不存在空气潮气的环境下进行。通过预先混和所有的组分,获得单一部分型的密封材料。然而,可以将各种组分分成两个或多个分开的部分,而后完全混和,获得两(或多)个部分型的密封体系。当需要使用密封材料时,此时可将两个部分混和在一起并进行施用。
常规的混和设备可用于混和密封胶组合物组分,例如用在真空或氮气氛下,在任意加热情况下进行混和的高剪切或行星式混合器。例如,如高剪切或行星式类型的合适的混和容器可用氮气清扫,然后加入所需类型的树脂,包括本发明所用类型的烷基芳基磺酰胺在内的增塑剂,和抗氧化剂和/或紫外稳定剂以及着色剂。若制备本发明可喷雾形式的密封胶组合物,也可在此阶段加入触变胶。然后,不管最终所需的是可喷雾或可嵌缝的形式,对混合物进行混和并加热(一般为60-100℃)15分钟,而后加入预干燥的填料。在制备可喷雾制剂的情况下,一般选用平均颗粒大小为1微米或更大的这些填料,对于可嵌缝的形式,主要填料应为亚微米尺寸以控制触变性。上述无加入触变胶步骤的用于制备可嵌缝用的制剂的方法通常是较好的,原因是与使用触变胶/填料混合物相比,它能制造较粘稠的嵌缝级密封胶。然而,应明白的是若不需要或不希望较粘稠的级别,则与可喷雾用的制剂一样,可任选地加入触变胶来制造嵌缝用的制剂,并且它包含尺寸大于1微米的类似的较粗填料。
在任何情况下,将此阶段的混合物在该温度下和理想地在真空下进一步高剪切混和以进一步脱水15-180分钟,一般为约45分钟。然后将该混合物冷至38-43℃,而后加入脱水剂硅烷。接着,在此冷却温度下,在氮气中进一步高速混和并脱水30-180分钟,一般为45-60分钟。最后,加入粘合促进剂,催化剂和任何共催化剂,在真空下混和15-60分钟,一般为约15分钟。然后最好用无水过程将密封胶/粘合剂组合物进行包装。
本发明可固化的密封胶/粘合剂组合物在使用前应保存在无水状态下并且不与水和水气接触,然后施涂到基材上,以减少并防止过早固化。较好地,采用常规方法和设备将包含(a)聚氧化烯聚合物和(b)磺酰胺增塑剂材料以及任何任选的添加剂的混合物的本发明密封胶/粘合剂组合物进行气密密封并以不透气方式包装,以在使用前制止过早固化。
本发明的聚氧化烯聚合物和所述磺酰胺增塑剂材料的混合物可用作在室温下具有所需固化能力的单一部分型的弹性密封材料,并可有效地用于汽车、道路、轮船、飞机、建筑构造和其它一般的密封应用。同样地,单独或辅以底漆的本发明混合物可有效地用作粘合很多表面,如金属、瓷器、玻璃、木材、橡胶和聚合物材料等等的粘合剂。
紧接着使用密封胶和固化后,包括用密封胶涂覆过的部分在内的汽车车体部分可采用诸如空气喷涂,无空气喷涂,静电喷涂,浸涂或刷涂的常规方法用涂料进行涂覆。这些涂料可采取一种或多种上过颜料的涂料层(面涂体系),或一种或多种带有颜料的底涂层的含一种或多种薄的透明表面涂覆盖层的形式(底涂/透明涂层涂料体系)。
在本发明一个较好的实施方案中,本发明的密封胶/粘合剂组合物用于促进含基础涂层的湿罩干(wet-on-dry)的涂布情况,以改进对基础涂层的粘合性。所例举的丙烯酸树脂固体和基础涂层组合物包括那些如Wilfinger等人在美国专利4,730,020中所述及的。
业已发现,可与本发明密封胶组合物一起联用的能在涂料粘合性上得到改进的商品有售的汽车用涂覆物的例子包括那些以商品名Sikkens Autocryl,Sikkens Autonova,Sikkens Autobase,(均为Sikkens,Sassenheim Holland的产品)购得的涂覆物;购自Pittsburg Paint&Glass Inc.,Strongsville Ohio的“PPGDELTRON”通用底涂和“PPG DELSTAR”丙烯酸瓷漆;购自BASF Corp.,Dearborn Mich的“R-M DIAMONT”底涂物;和购自Sherman Williams,ClevelandOhio的Sherman Williams公司的“ULTRABASE7”。
涂料的施涂可使用为此目的的任何简便设备以任何简便方式进行。较好的做法是,将涂料均匀地在基材和预涂过的密封胶组合物上涂上一薄层。这可采用压缩空气喷涂法将涂料施涂到基材上来完成。或者,可采用静电喷涂或空气辅助的静电喷涂,或两者相结合的方法来施涂涂料。在室温下约5-10分钟的闪蒸时间后,涂料可用附加涂料层或透明面涂进行湿罩湿(wet-on-wet)涂覆。透明面涂,或所谓的“透明涂层”可为常规的溶剂溶解的涂料,水可稀释的涂料,或包含一或二部分丙烯酸基清漆的粉末涂料。在任何透明面涂所需的温度下固化多层涂层。
同样地,若需要缩短闪蒸时间,或在高湿度的环境下,则最好在施涂透明面涂之前设置一热鼓风区。
下述不受限制的实施例将进一步说明本发明。除非另有指出外,下述实施例中的所有的份数,百分数,比率等均以重量计。而且,除非另有指出外,密封胶组合物所用的份数,百分数,比率等均以密封胶配方的总重量为基准计。例如,“phr”是指以每一百重量份的密封胶树脂为基准计。
实施例
实施例1
评价包括烷基芳基磺酰胺材料在内的各种极性增塑剂及其量对嵌缝形式的接缝密封胶和涂料之间的粘合性的影响。基本试验方案如下:完全按配方制备含所研究的各种增塑剂及其量的接缝密封胶;将上述各密封胶以3-5mm厚的膜施涂到刚脱脂的冷轧钢板上;固化密封胶一段设定的时间,而后涂覆它们;然后使漆固化,使用“ASTM D3359-90(试验方法B)”的标准方法试验漆对固化的密封胶的粘合性。对每个制好的嵌缝密封胶配方按如下所述在施涂到密封胶上的漆表面上进行标准的ASTM D3359-90(试验方法B)试验,其中在漆固化之后使漆干燥3天(72小时),同样在涂漆之前已使密封胶固化并干燥过3天(72小时)。由ASTM D3359-90,使用试验方法B,所选择的试验带为购自3M,St.Paul,MN.的3MScotchbrand898来试验漆的粘合性。按制造商的说明,所用的漆类型为SikkensAutocryl,该漆通常包括在室温下(约25℃),闪蒸时间(flash time)为5分钟,气压为45psi下所施涂的三层连续的Sikkens Autocryl涂层。三层涂层用的漆是将100重量份Sikkens Autoacryl,50重量份Autocryl1.2.3.Hardener和30重量份Sikkens 1.2.3.Reducer进行混和制成的。
更具体地,所研究的嵌缝配方按下述过程制备。在用氮气清扫的高剪切反应器中加入80g以商品名“SILYL SAT30”购得的含有含硅可水解基团的聚氧化烯密封胶和120g以商品名“MS S303”购得的另一种聚氧化烯密封胶,60g表1中所列的增塑剂(试验1-1除外,它代表本发明,其中使用100g所述烷基芳基磺酰胺增塑剂),和2g商品名为“TINUVIN770”的抗氧化剂。
因此,在此研究中,对比例C-1至C-6中增塑剂的量仅为33phr(重量),而试验1-1使用50phr(重量)的磺酰胺增塑剂。混合物在低剪切下混和5分钟,而后加热到约77℃。然后,加入商品名为“ZEOSPHERES200”的陶瓷微球体和240g商品名为“ULTRAPFLEX”的表面处理过的碳酸钙(0.07微米),这些物质预先在104℃时预干燥过夜,施加完全真空并在加热和高剪切下混和45分钟。将混合物冷至41℃,释放真空并在反应器中引入氮气。然后加入18g N-甲基吡咯烷酮和4g商品名为“Osi Silane A171”的乙烯基三甲氧基硅烷,在此温度下,在高剪切和氮气氛下混和45分钟。然后加入6g以商品名为“A1120”的购自OSiSpecialites,Inc.的N-β(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷和4g二乙酰丙酮化二丁基锡催化剂,混和15分钟。在完全真空下使混合物脱气2分钟,然后立即在预先用氮气清扫过的容器中进行包装。
                   表    1
试验      增塑剂       涂料粘合性    其它观察
1-1       磺酰胺          5B
C-1    邻苯二甲酸酯2     0B
C-2       苯甲酸酯3      0B        贮藏期缩短
C-3       磷酸酯4        0B      丧失对基材的粘合性
C-4       己二酸酯5      0B        丧失固化速度
C-5       磺酰胺6        0B
C-6       磺酰胺7        0B
1:以Akzo Kefjenflex8购自Akzo Chemie America,Chicago,I11的N-乙基-对甲苯磺酰胺和N-乙基-邻甲苯磺酰胺的混合物
2:以Exxon JayflexDIDP购自Exxon Chemical Co.的邻苯二甲酸二异癸酯
3:以Velsicol Benzoflex9-88购自Velsicol Chemical Corp.,Rosemont,I11.的二苯甲酸二丙二醇酯
4:以Monsanto Santicizer148购自Monsanto Chemical Co.,St.Louis,Mo.的磷酸异癸基二苯酯
5:以Monsanto Santicizer97购自Monsanto Chemical Co.,St.Louis,Mo.的己二酸二辛酯
6:以Akzo Ketjenflex8购自Akzo Chemie America,Chicago,I11的N-乙基-对甲苯磺酰胺和N-乙基-邻甲苯磺酰胺的混合物
7:以PlasthallBSA购自C.P.Hall的N-丁基苄基磺酰胺
*:按ASTM Standard D3359-90,p.513的规定
实施例2
按下述较详细的试验方法来评价包括烷基芳基磺酰胺材料在内的各种极性增塑剂及其量对可喷雾形式的接缝密封胶和涂料之间的粘合性的影响。
在用氮气清扫的高剪切反应器中加入200g以商品名“SILYL SAT30”购得的含有含硅可水解基团的聚氧化烯密封胶,增塑剂的类型和量如表2中所列,和2g商品名为“TINUVIN770”的抗氧化剂。在低剪切下混和5分钟,然后加热到约77℃。接着加入15g商品名为“DISLON6500”的触变胶,在高剪切下混和15分钟。然后,加入300g在104℃时预干燥过夜的商品名为“HIPFLEX”的表面处理过的碳酸钙(平均粒径为3微米),施加完全真空,并在加热和高剪切下混和45分钟。将混合物冷至约41℃,释放真空并在反应器中引入氮气。然后加入34g N-甲基吡咯烷酮和4g以商品名为“A171”的购自OSi Specialites,Inc.的乙烯基三甲氧基硅烷,在此温度下,在高剪切和氮气氛下混和45分钟。然后加入6g以商品名为“A1120”的购自OSi Specialites,Inc.的N-β(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷和4g二乙酰丙酮化二丁基锡催化剂,混和15分钟。然后在完全真空下使混合物脱气2分钟,随后立即在预先用氮气清扫过的容器中进行包装。增塑剂的量列于表2中,以phr(重量)表示。
                 表    2
试验          增塑剂类型          量(重量)
CS-1          邻苯二甲酸酯a       90phr
CS-2          苯甲酸酯b           90phr
CS-3          磷酸酯d             90phr
CS-4          磷酸酯d             90phr
CS-5          己二酸酯e           90phr
CS-6          聚酯f               90phr
2-1           磺酰胺g             90phr
2-2           磺酰胺h             90phr
CS-7    邻苯二甲酸酯i/磷酸酯j  45phr/45phr
CS-8    邻苯二甲酸酯k/磺酰胺l  45phr/45phr
CS-9    邻苯二甲酸酯m/磺酰胺n  67.5phr/22.5phr
CS-11         磺酰胺o             90phr
  2-3    邻苯二甲酸酯p/磺酰胺q  22.5phr/67.5phr
  2-4    邻苯二甲酸酯r/磺酰胺g    30phr/60phr
  2-5    邻苯二甲酸酯r/磺酰胺u    36phr/54phr
a:Exxon JayflexDIDP.
b:Velsicol Benzoflex9-88.
c:以Huls Nuoplaz6159购自Huls Chemical Co.的苯甲酸酯混合物
d:Monsanto Santicizer148
e:Monsanto Santicizer97
f:以ParaplexG-62购自C.P.Hall的聚酯树脂
g:Akzo Ketjenflex8.
h:C.P.Hall PlasthallBSA.
i:同a
j:同d
k:同a
1:同g
m:同a
n:同g
o:以MesomallL-235购自Mobay Chemical Co.的苯酚的烷基磺酸酯
p:同a
q:以Rit-cizer8购自Rit-Chem Co.Inc.,Japan.的N-乙基-对甲苯磺酰胺和N-乙基-邻甲苯磺酰胺的混合物
r:同a
s:同q
t:同a
u:同q
然后,对于上述每个喷雾型密封胶制剂,在施涂到密封胶上的漆表面上进行标准ASTM D3359-90(试验方法B)试验,其中在漆固化之后使漆干燥3天(72小时),同样在此之前使密封胶固化并干燥3天(72小时),而后才将漆施涂到其上面。在表3中,“TFT”是指消粘时间。对于本发明,按ASTM D3359-90,p.513中所述的标准,可接受的漆粘合划痕至少达到“4B”乃至“5B”。用ASTM D3359-90,使用试验方法B,所选择的试验带为购自3M,St.Paul,MN.的3MScotchbrand898来试验漆的粘合性。按制造商的说明,所用的漆类型为SikkensAutocryl,该漆通常包括在室温下(约25℃),闪蒸时间为5分钟,气压为45psi下所施涂的三层连续的Sikkens Autocryl涂层。三层涂层所用的漆是将100重量份Sikkens Autoacryl,50重量份Autocryl1.2.3.Hardener和30重量份Sikkens1.2.3.Reducer进行混和制成的。
                 表    3
试验    漆粘合性*/失败的形式**      其它观察
CS-1    0B/漆
CS-2    2B/混和                固化速度减慢;粘度增加
CS-3    2B/混和                固化速度减慢;粘度增加
CS-4    3B/粘合                基材粘合性损失;TFT增加
CS-5    1B/混和                TFT增加;但仅在密封胶固化
                               1小时之后便达1B粘合性***
CS-6    0B/漆                           粘度增加
2-1     4B/粘合                         加快TFT
2-2     5B/无                           加快TFT
CS-7    0B/漆                  基材粘合性损失;TFT增加
CS-8    3B/混和
CS-9    2B/漆
CS-10   2B/混和                老化时TFT和粘度增加
2-3     5B/无
2-4     5B/无
2-5     4B
*:按ASTM Standard D3359-90,p.513规定
**:“漆”指在漆和密封胶表面之间的粘合失败;“粘合”是指密封胶无粘合性;以及“混和”是指“涂料”和“粘合”失败均发生
***:这种增塑剂对初期和长期的漆粘合性都有不利影响。
实施例1和2的结果表明,只有磺酰胺材料并且每一百份树脂中该磺酰胺材料的用量为50重量份(phr)或更多时,才使密封胶具有所需的涂料粘合力。
当已参考各种具体和较好的实例及方法对本发明作了描述后,应明白的是在不偏离本发明的精髓和范围的情况下可对此作各种改变和改进。

Claims (10)

1.一种可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,它包含:
(a)含有含硅可水解端基的聚氧化烯聚合物,其中所述聚氧化烯聚合物含有由式(I):(-R1O-)q(I)表示的结构单元,其中R1为含1-4个碳原子的亚烷基,q为一整数,它使式(I)的数均分子量为约500-约20,000,并且所述各含硅可水解端基具有通式(II):
Figure A9519721600021
其中Z为-R-,-R-O-R”-,-R-O-C(O)-,-C(O)NHR-,-C(O)NH-X-NHC(O)-NR”-R-,-C(O)NH-X-NHC(O)-O-R-,-C(O)NH-X-NHC(O)-S-R-,或-C(O)-R-,其中R和R”相同或不同,分别为含1-20个碳原子的二价烃基,X为含1-20个碳原子的亚烷基或芳基,R2为氢,含1-20个碳原子的烃基,或三有机硅氧基,R3为含1-20个碳原子的取代或未取代的一价基团或有机硅氧基,R4为含1-20个碳原子的饱和或不饱和一价烃基,a为0或1,b为0,1或2,c为0,1,或2,n为0或1,m为0-18的整数;和
(b)所含的量至少为约50phr(重量)或更多的烷基芳基磺酰胺材料。
2.如权利要求1所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,以100重量份所述含有含硅可水解基团的聚氧化烯聚合物为基准计,所含的所述烷基芳基磺酰胺材料的量为约50-100重量份。
3.如权利要求1或2所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,以100重量份所述含有含硅可水解基团的聚氧化烯聚合物为基准计,所含的所述烷基芳基磺酰胺材料的量为约75-90重量份。
4.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,所述烷基芳基磺酰胺材料可由下述通式(A)表示:
            R0-Ф’-S(O)ON(H)R1    (A)
其中R0为氢原子或甲基,Ф’为亚苯基,和R1为含1-8个碳原子的烷基。
5.如权利要求1-4中任一项权利要求所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,所述烷基芳基磺酰胺材料选自N-丁基-苄基磺酰胺,N-乙基-苄基磺酰胺,N-丁基-对甲苯磺酰胺,N-乙基-对甲苯磺酰胺,N-乙基-邻甲苯磺酰胺和N-丁基-邻甲苯磺酰胺。
6.如权利要求1-5中任一项权利要求所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,b为1和R4为甲基。
7.如权利要求1-6中任一项权利要求所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,所述聚氧化烯聚合物包含聚丙烯聚醚。
8.如权利要求1-7中任一项权利要求所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,所述聚氧化烯聚合物的数均分子量为3,000-12,000。
9.如权利要求1-8中任一项权利要求所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,所述聚氧化烯聚合物包含至少50%(重量)的所述式(I)的-R1O-单元。
10.如权利要求1-9中任一项权利要求所述的可固化的密封胶和/或粘合剂组合物,其特征在于,所述聚氧化烯聚合物和所述烷基芳基磺酰胺材料是均匀混和在一起的。
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