-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Ablösefestigkeit
und ein verbessertes Defektverhalten polymerisierbarer oder härtbarer,
reaktiver Haftmittel, insbesondere Acrylhaftmittel. Die Erfindung
betrifft auch eine verbesserte Oberflächenklebrigkeit und offene
Zeit polymerisierbarer oder härtbarer,
reaktiver Haftmittel.
-
Strukturelle
Acrylhaftmittel sind bekannte Handelsgegenstände, die zum Verbinden von
Metall- und Kunststoffmaterialien umfangreich kommerziell verwendet
werden. Strukturelle Acrylhaftmittel werden mehr und mehr in der
Kraftfahrzeugindustrie verwendet, wo das Verbinden von Metallteilen
mittels Kleben bzw. Haftmitteln das Schweißen und mechanische Befestigungstechniken
ersetzt. Diese Anwendungen geben jedoch zu einzigartigen Anforderungen
Anlass, die durch die bisher erhältlichen
Haftmittel nicht einfach erfüllt
werden können.
Diese Anforderungen umfassen eine hohe Bindungs- bzw. Verbindungsfestigkeit
und ein verbessertes Defektverhalten.
-
Acrylhaftmittel
umfassen typischerweise ein Gemisch aus einem oder mehreren olefinischen
reaktiven Monomeren, wie z.B. Methylmethacrylat oder Methacrylsäure, und
Härtungsmitteln,
wobei eine Härtung
oder Polymerisation durch einen radikalischen Polymerisationsmechanismus
bewirkt wird. Die Haftmittel enthalten vorzugsweise ein oder mehrere
polymere(s) Material(ien), das bzw. die reaktiv sein können oder
nicht, d.h. als solche polymerisiert werden können oder zumindest dazu fähig sind,
mit den reaktiven Monomeren eine Mischpolymerisation einzugehen,
wie z.B. ein Pfropfen auf die oder Vernetzen der wachsenden Polymere
von der Polymerisation des reaktiven Monomers. Darüber hinaus
können
die Haftmittel andere Additive zur Verbesserung der Haftung an Substratmaterialien,
der Umweltbeständigkeit,
der Schlagfestigkeit, der Flexibilität, der Wärmebeständigkeit und dergleichen enthalten.
-
Die
PCT-Veröffentlichung
WO 97/39074 beschreibt die
Verwendung mindestens eines polymeren Materials, das als Schlagfestmacher
in einem Acrylhaftmittel wirken kann, wie z.B. von Polychloropren,
eines Polymer-in-Monomer-Sirups, eines chlor sulfonierten Polyethylenkautschuks,
von Copolymeren von Butadien und mindestens einem damit copolymerisierbaren
Monomer, wie z.B. Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril (z.B. Poly(butadien-(meth)acrylnitril
oder Poly(butadien-(meth)acrylnitril-styrol) und Gemischen davon,
sowie von modifizierten elastomeren polymeren Materialien, wie z.B.
Butadien-Homopolymeren und -Copolymeren, wie sie vorstehend angegeben
sind, die durch Copolymerisieren von Spurenmengen von bis zu etwa
5 Gew.-% des elastomeren Materials von mindestens einem funktionellen
Monomer damit (wie z.B. Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure,
Styrol und Methylmethacrylat, so dass z.B. Polybutadien-Homopolymere
und/oder -Copolymere mit Methacrylatendgruppe erhalten werden) modifiziert
worden sind. Es ist auch ein Redoxkatalysatorsystem beschrieben,
das bestimmte para-halogenierte Anilin-Reduktionsmittel umfasst.
-
Das
US-Patent Nr. 4,769,419 („das '419-Patent"), das unter Bezugnahme
einbezogen wird, beschreibt Strukturhaftmittelzusammensetzungen
für Metall-Metall-Verbindungsanwendungen.
Die Haftmittel umfassen als Schlagfestmacher flüssige Kautschuke mit olefinischer
Endgruppe, die mit Monoisocyanatverbindungen umgesetzt werden. Diese
Schlagfestmacher, die durch die Formel I gemäß der Spalte 4 und von Anspruch
1 des '419-Patents
dargestellt werden, werden hier als „Urethanmodifiziertes flüssiges Elastomer
mit olefinischer Endgruppe, das aus einem Alkadien mit Carbonsäureendgruppe
hergestellt wird" oder
alternativ als „Isocyanatverkapptes
Polyalkadien mit Methacrylatendgruppe, das aus einem Polyalkadien
mit Carbonsäureendgruppe
hergestellt wird",
bezeichnet. Das '419-Patent
beschreibt ferner Acrylhaftmittel mit einem olefinischen Monomer,
ein olefinisches Urethan-Reaktionsprodukt
aus einem Isocyanat-funktionellem Vorpolymer und einem Hydroxy-funktionellen
Monomer, Phosphor-enthaltende Verbindungen, ein Oxidationsmittel
und eine Radikalquelle.
-
Das
US-Patent Nr. 5,641,834 („das '834-Patent") und das
US-Patent Nr. 5,710,235 ,
die beide unter Bezugnahme einbezogen werden, beschreiben Haftmittel,
die als Schlagfestmacher ein Polyalkadien mit olefinischer Endgruppe
umfassen, das Carboxyester-Verknüpfungsgruppen
und mindestens eine naszierende sekundäre Hydroxylgruppe umfasst,
die mit einem Monoisocyanat verkappt ist. Diese Schlagfestmacher,
die durch die Formeln für
das Polymer A oder das Polymer B im An spruch 1 dargestellt werden,
werden hier als „flüssiges Elastomer
mit olefinischer Endgruppe, das aus einem Polyalkadien mit Hydroxylendgruppe
hergestellt wird" oder
alternativ als „Isocyanat-verkapptes
Polyalkadien mit Methacrylatendgruppe, das aus einem Polyalkadien
mit Hydroxylendgruppe hergestellt wird", bezeichnet. Die Zusammensetzung umfasst
auch ein radikalisch polymerisierbares Monomer, wie z.B. ein olefinisches
Monomer, und gegebenenfalls ein zweites polymeres Material. In einer
bevorzugten Ausführungsform
ist die Zusammensetzung ein Haftmittel, das auch eine Phosphor-enthaltende
Verbindung und einen bei Umgebungstemperatur aktiven Redoxkatalysator
umfasst. Das '834-Patent
beschreibt Polymere A und B mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts
von etwa 1500 bis 10000, vorzugsweise von etwa 1500 bis 6000.
-
Die
Ablösefestigkeit
und das Defektverhalten der vorstehend beschriebenen, bekannten
strukturellen Haftmittel lassen Raum für Verbesserungen.
-
Das
US-Patent Nr. 5,728,759 („das '759-Patent") beschreibt nicht-strukturelle,
druckempfindliche Haftmittel auf Wasserbasis und Verfahren zur Herstellung,
wobei die Haftmittel eine Haftmitteleinheit, ein klebrigmachendes
Harz, einen Weichmacher, einen Stabilisator, eine Härtungseinheit
und optionale Additive umfassen. Die Aufgaben des '759-Patents umfassen
die Bereitstellung von Abdeckbändern,
die nicht an einer Kraftfahrzeugkarosserie oder einem Kraftfahrzeugfenster
anhaften, wenn die Bänder
relativ hohen Temperaturen ausgesetzt werden, während sie mit solchen Oberflächen in
Kontakt sind. Elastomere Blockcopolymere, die in der Haftmitteleinheit
verwendet werden können,
umfassen Blockcopolymere „EUROPRENE
TM Sol T 193" von Enichem AMERICAS.
-
Das
US-Patent Nr. 5,500,293 betrifft
eine nicht-strukturelle Haftmittelzusammensetzung, die zur Verwendung
für ein
Isolierband mit verbesserter Weichmacherbeständigkeit geeignet ist, und
etwa 13 % bis etwa 42 % eines Polyisopren-Homopolymers, etwa 13
% bis etwa 42 % eines Styrol-Isopren-Styrol-Copolymers und etwa
25 % bis etwa 55 % eines aliphatischen klebrigmachenden Mittels
umfasst. Die beschriebenen Styrol-Isopren-Styrol-Copolymere umfassen
EUROPRENE
TM.
-
Zusätzliche
wichtige Merkmale von Acrylhaftmitteln sind die Oberflächenklebrigkeit
und die offene Zeit.
-
„Oberflächenklebrigkeit" steht hier für die Menge
an Haftmittel auf einer freiliegenden Oberfläche des aufgebrachten Haftmittels,
die keiner Härtung
unterliegt. Ein solches ungehärtetes
Haftmittel kann auf andere Teile der Anordnung oder auf die Aufbringgeräte übertragen
werden, was zu erhöhten
Reinigungskosten führt. Eine übliche Ursache
einer Oberflächenklebrigkeit
wird als „Luftinhibierung" bezeichnet, da Luftsauerstoff
ein starker Inhibitor von Radikalreaktionen ist. Demgemäß kann das
Ausmaß der
Oberflächenklebrigkeit
durch Bestimmen der Dicke von jedwedem ungehärteten Haftmittel auf der Oberfläche gemessen
werden.
-
US-A-4,223,115 beschreibt
eine Haftmittelzusammensetzung, die ein radikalisches Monomer, eine Phosphor-enthaltende
Verbindung als Haftvermittler, einen Schlagfestmacher mit niedrigem
Molekulargewicht, der aus einem olefinischen Urethan-Reaktionsprodukt
eines Isocyanat-funktionellen Vorpolymers und eines Hydroxyfunktionellen
Monomers gebildet worden ist, ein Elastomer (Hycar
® 1072)
als Schlagfestmacher mit hohem Molekulargewicht und ein Reduktionsmittel
und ein Oxidationsmittel umfasst.
-
In
typischen Anwendungen von reaktiven Zweikomponentenhaftmittelsystemen
werden die zwei Komponenten miteinander gemischt, das gemischte
Material wird auf ein erstes Substrat zum Verbinden aufgebracht
und dann wird ein zweites Substrat mit dem ersten Substrat mit dem
aufgebrachten Haftmittel in Kontakt gebracht. Die Zeit, die für ein solches
Mischen, Aufbringen und Inkontaktbringen erforderlich ist, wird
hier als „offene
Zeit" bezeichnet.
Selbstverständlich
müssen
die Substrate vor dem Endhärten
des Haftmittels miteinander in Kontakt gebracht werden.
-
Obwohl
die Oberflächenklebrigkeit
und die offene Zeit von Acrylhaftmitteln, die von Lord Corporation erhältlich sind,
für viele
Anwendungen mehr als angemessen sind, könnten diese Eigenschaften verbessert werden.
-
Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, ein Haftmittel mit verbesserter Ablösefestigkeit,
einem verbesserten Defektverhalten und einer verbesserten Luftinhibie rung
oder Oberflächenklebrigkeitsbeständigkeit
für einen
längeren
Zeitraum der offenen Zeit bereitzustellen.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Haftmittel bereitzustellen,
das kostengünstige
Schlagfestmacher enthält,
während
eine hohe T-Ablösefestigkeit
und ein verbessertes Defektverhalten aufrechterhalten werden.
-
Eine
Ausführungsform
der ersten Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die zur Verwendung
in einem Haftmittelsystem geeignet ist, umfassend:
- (a) 10 bis 90 Gew.-% mindestens eines radikalisch polymerisierbaren
Monomers,
- (b) 0 bis 20 Gew.-% eines Haftvermittlers,
- (c) 10 bis 80 Gew.-% eines Primarschlagfestmachers mit niedrigem
Molekulargewicht, der als flüssiges Elastomer
mit olefinischer Endgruppe auf der Basis von Homopolymeren von Butadien
oder Copolymeren von Butadien und mindestens einem damit copolymerisierbaren
Monomer, oder von Butadien-Homopolymeren und -Copolymeren, die durch
eine Copolymerisation von Spurenmengen bis 5 Gew.-% des Elastomers
von mindestens einem funktionellen Monomer damit gekennzeichnet
ist, wobei der Primärschlagfestmacher
mit niedrigem Molekulargewicht ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts
(Mw) von weniger als 18000 oder ein Zahlenmittel
des Molekulargewichts (Mn) von weniger als
10000 aufweist, und
- (d) 1 bis 15 Gew.-% eines Hilfsschlagfestmachers mit hohem Molekulargewicht
mit einem Mw von mehr als 18000 oder einem
Mn von mehr als 10000, wobei die Gewichtsprozentangaben
auf das Gesamtgewicht der Komponenten (a) bis (d) bezogen sind,
wodurch die Löslichkeit
der Komponente (c) in dem Monomer höher ist als die Löslichkeit
der Komponente (d).
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine Haftmittelzusammensetzung mit verbesserter
Luftinhibierung oder Oberflächenklebrigkeitsbeständigkeit
und verlängerter
offener Zeit bereitgestellt, welche die vorstehend genannten Komponenten
(a) bis (d) und mindestens ein Reduktionsmittel (e) der Formel (I).
worin jeder von R
1 und R
2, die gleich
oder verschieden sein können,
unabhängig
aus der Gruppe bestehend aus linearem oder verzweigtem, gesättigtem
oder ungesättigtem
C
1-C
10-Alkyl und
linearem oder verzweigtem, gesättigtem
oder ungesättigtem
C
1-C
10-Hydroxyalkyl
(d.h. mit -OH substituiertem Alkyl) ausgewählt ist,
jeder von R
3 und R
4 unabhängig aus
der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und linearem oder verzweigtem, gesättigtem
oder ungesättigtem
C
1-C
10-Alkyl ausgewählt ist,
und
X Halogen ist,
und mindestens ein Oxidationsmittel
(f), das mit dem Reduktionsmittel coreaktiv ist, in einer Menge
umfasst, die zur Erzeugung von Radikalen und zur Initiierung und
Fortführung
der Polymerisation des radikalisch polymerisierbaren flüssigen Monomers
effektiv ist.
-
Bei
der Arbeit mit Acrylhaftmitteln, die Schlagfestmacher mit niedrigem
Molekulargewicht umfassen, haben die Anmelder gefunden, dass solche
Haftmittel eine schlechte T-Ablösefestigkeit
aufweisen. Überraschenderweise
konnten die Anmelder dieses Problem durch Einbeziehen relativ kleiner
Mengen an kostengünstigen
Schlagfestmachern mit hohem Molekulargewicht mit einem Mw von mehr als etwa 18000 in die Haftmittelformulierung
lösen.
Der Fachmann hätte
nicht erwartet, dass ein solcher niedriger Prozentsatz eines Schlagfestmachers
mit hohem Molekulargewicht, wie z.B. EUROPRENETM,
der typischerweise als klebrigmachendes Mittel in nicht-strukturellen Haftmitteln
verwendet wird, wesentliche Verbesserungen bei der Ablösefestigkeit
und dem Defektverhalten bereitstellt. Darüber hinaus sind bekannte Haftmittel,
die Polymere wie z.B. Polychloropren, einen Polymer-in-Monomer-Sirup
und einen chlorsulfonierten Polyethylenkautschuk enthalten, typischerweise
spröde.
Ein weiterer überraschender
Vorteil, der mit dem Einbeziehen von Schlagfestmachern mit hohem
Molekulargewicht zusammenhängt,
besteht darin, dass eine gute T-Ablösefestigkeit
selbst dann festgestellt wird, wenn das weniger teure Isocyanatverkappte
Polyalkadien mit Methacrylatendgruppe, das aus einem Polyalkadienschlagfestmacher
mit Hydroxylendgruppe erzeugt worden ist, anstelle des teureren
und stärker
riechenden Isocyanat-verkappten Polyalkadiens mit Methacrylatendgruppe,
das aus einem Polyalkadienschlagfestmacher mit Carbonsäureendgruppe
erzeugt worden ist, verwendet wird.
-
Hier
handelt es sich bei den „Hauptkomponenten" der Erfindung um
mindestens ein radikalisch polymerisierbares Monomer, einen optionalen
Haftvermittler, mindestens zwei Schlagfestmacher, ein Oxidationsmittel
und ein Reduktionsmittel.
-
Die
Erfindung umfasst etwa 10 bis 90 Gew.-% der Hauptkomponenten von
mindestens einem radikalisch polymerisierbaren Monomer. Radikalisch
polymerisierbare Monomere gemäß der Erfindung
sind olefinische Monomere, die durch die Gegenwart einer -C=C-Gruppe
gekennzeichnet sind. Beispiele für
olefinische Monomere umfassen Ester von (Meth)acrylsäure, wie
z.B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Methylacrylat,
Butylacrylat, Cyclohexylacrylat, Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Laurylacrylat, Ethylacrylat,
Diethylenglykoldimethacrylat, Dicyclopentadienyloxyethylmethacrylat,
Cyclohexylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Glycidylmethacrylat und
Tetrahydrofurfurylmethacrylat; Methacrylsäure; Acrylsäure; substituierte (Meth)acrylsäuren, wie
z.B. Itaconsäure,
Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid und Methacrylamid; Styrol;
substituierte Styrole, wie z.B. Vinylstyrol, Chlorstyrol, Methylstyrol
und n-Butylstyrol; Vinylacetat; Vinylidenchlorid und Butadiene,
wie z.B. 2,3-Dichlor-1,3-butadien und 2-Chlor-1,3-butadien. Andere
olefinische Monomere umfassen Maleatester; Fumaratester und Styrolverbindungen,
wie z.B. Styrol, Chlorstyrol, Methylstyrol, Butylstyrol und Vinylstyrol.
Tetrahydrofurfurylmethacrylat (THFMA), Methacrylsäure und
Methylmethacrylat sind am meisten bevorzugt.
-
Die
Erfindung kann auch 0 bis 20 Gew.-% der Hauptkomponenten eines Haftvermittlers
umfassen. Ein Haftvermittler gemäß der vorliegenden
Erfindung ist jedweder Haftvermittler, von dem für den Fachmann bekannt ist,
dass er zur Förderung
der Haftung in Acrylhaftmitteln geeignet ist. Bevorzugte Haftvermittler
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind Phosphor-enthaltende Verbindungen, welche die Metallhaftung
verbessern, und es kann sich um jedwedes Derivat von Phosphinsäure, Phosphonsäure oder
Phosphorsäure
mit mindestens einer P-OH-Gruppe und mindestens einem organischen
Rest handeln, der durch die Gegenwart einer olefinischen Gruppe
gekennzeichnet ist, die vorzugsweise als Endgruppe angeordnet ist.
Eine Aufzählung
solcher Phosphorverbindungen findet sich im
US-Patent Nr. 4,223,115 . Eine bevorzugte
Phosphor-enthaltende Verbindung weist eine Struktur auf, die durch
die Formel
dargestellt werden kann,
worin R
20 aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff,
einer Alkylgruppe mit 1 bis 8, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
und CH
2CH- ausgewählt ist, R
21 aus
der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einer Alkylgruppe mit 1 bis
8, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, A aus der Gruppe bestehend
aus -R
22O- und R
23O)
n ausgewählt
ist, wobei R
22 eine aliphatische oder cycloaliphatische
Alkylengruppe ist, die 1 bis 9, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome
enthält,
R
23 eine Alkylengruppe ist, die 1 bis 7,
vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, n eine ganze Zahl
von 2 bis 10 ist und m 1 oder 2, vorzugsweise 1 ist.
-
Phosphor-enthaltende
Verbindungen, die eine Vinyl-Ungesättigtheit aufweisen, sind gegenüber solchen
bevorzugt, die eine allylische Ungesättigtheit aufweisen, wobei
Monoester von Phosphin-, Phosphon- und Phosphorsäuren eine Einheit einer Vinyl- oder allylischen,
insbesondere einer Vinylungesättigtheit
aufweisen, gegenwärtig
bevorzugt sind. Repräsentative
Phosphor-enthaltende Verbindungen umfassen ohne Beschränkung Phosphorsäure; 2-Methacryloyloxyethylphosphat;
Bis-(2-methacryloyloxyethyl)phosphat; 2-Acryloyloxyethylphosphat;
Bis-(2-acryloyloxyethyl)phosphat; Methyl-(2-Methacryloyloxyethyl)phosphat;
Ethylmethacryloyloxyethylphosphat; Methylacryloyloxyethylphosphat;
Ethylacryloyloxyethylphosphat; Verbindungen der vorstehenden Formel,
worin R8 Wasserstoff oder Methyl und R9 Propyl, Isopropyl, Ethylhexyl, Halogenpropyl,
Halogenisobutyl oder Halogenethylhexyl ist; Vinylphosphonsäure; Cyclohexen-3-phosphonsäure; alpha-Hydroxybuten-2-phosphonsäure; 1-Hydroxy-1-phenylmethan-1,1-diphosphonsäure; 1-Hydroxy-1-methyl-1-diphosphonsäure; 1-Amino-1-phenyl-1,1-diphosphonsäure; 3-Amino-1-hydroxypropan-1,1-diphosphonsäure, Amino-tris(methylenphosphonsäure); gamma-Aminopropylphosphonsäure; gamma-Glycidoxypropylphosphonsäure; Phosphorsäure-mono-2-aminoethylester;
Allylphosphonsäure;
Allylphosphinsäure; β-Methacryloyloxyethylphosphinsäure; Diallylphosphinsäure; β-Methacryloyloxyethylphosphinsäure und
Allylmethacryloyloxyethylphosphinsäure. Der am meisten bevorzugte
Haftvermittler ist 2-Hydroxyethylmethacrylatphosphat.
-
Die
erste Ausführungsform
der Erfindung umfasst etwa 10 bis 80 Gew.-% der Hauptkomponenten
des Schlagfestmachers mit niedrigem Molekulargewicht. Ein Schlagfestmacher
mit niedrigem Molekulargewicht gemäß der vorliegenden Erfindung
weist ein M
w von weniger als etwa 18000
oder ein M
n von weniger als etwa 10000 auf.
Der Schlagfestmacher stattet das resultierende Haftmittel mit einer
verbesserten Schlag- und Bruchfestigkeit
und einer verminderten Sprödigkeit
aus. Bei dem polymeren Material handelt es sich um flüssige Elastomere
mit olefinischer Endgruppe, wie sie in den
US-Patenten Nr. 4,223,115 ,
4,452,944 ,
4,769,419 ,
5,641,834 und
5,710,235 beschrieben sind.
-
Beispiele
für flüssige Elastomere
mit olefinischer Endgruppe, wie sie in der PCT-Veröffentlichung
WO 97/39074 beschrieben
sind, umfassen Homopolymere von Butadien, Copolymere von Butadien
und mindestens einem damit copolymerisierbaren Monomer, wie z.B.
Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril (z.B. Poly(butadien(meth)acrylnitril
oder Poly(butadien-(meth)acrylnitril-styrol) und Gemische davon;
sowie modifizierte elastomere polymere Materialien, wie z.B. Butadien-Homopolymere
und -Copolymere, wie sie vorstehend angegeben worden sind, die durch
eine Copolymerisation von Spurenmengen von bis zu etwa 5 Gew.-%
des elastomeren Materials von mindestens einem funktionellen Monomer
damit (wie z.B. Acrylsäure,
Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure,
Styrol und Methylmethacrylat, so dass z.B. Polybutadien-Homopolymere und/oder
-Copolymere mit Methacrylatendgruppe erhalten werden) modifiziert
worden sind.
-
Der
gemäß der vorliegenden
Erfindung am meisten bevorzugte Schlagfestmacher ist ein flüssiges Elastomer
mit olefinischer Endgruppe, das aus einem Polyalkadien mit Hydroxylendgruppe,
wie es in dem '834-Patent
beschrieben ist, hergestellt worden ist. Dieser Schlagfestmacher
ist im Hinblick auf teurere Schlagfestmacher bevorzugt, wie z.B.
einem Urethan-modifizierten flüssigen
Elastomer mit olefinischer Endgruppe, das aus einem Alkadien mit
Carbonsäureendgruppe
hergestellt worden ist, wie es in dem '419-Patent beschrieben ist.
-
Die
erste Ausführungsform
der Erfindung umfasst auch etwa 1 bis 15 Gew.-% der Hauptkomponenten, vorzugsweise
1 bis 10 Gew.-% der Hauptkomponenten und mehr bevorzugt etwa 1 bis
5 Gew.-% der Hauptkomponenten eines Schlagfestmachers mit hohem
Molekulargewicht. Ein Schlagfestmacher mit hohem Molekulargewicht
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Mw von mehr als etwa
18000 oder ein Mn von mehr als etwa 10000
auf. Überraschenderweise
wurde festgestellt, dass die Verwendung mindestens einer geringen Menge
eines Schlagfestmachers mit hohem Molekulargewicht zu Haftmittelformulierungen
mit wesentlich verbesserter T-Ablösefestigkeit
und verbessertem Defektverhalten von haftend zu kohäsiv führt. Der
Schlagfestmacher mit hohem Molekulargewicht der vorliegenden Erfindung
kann z.B. ein A-B-A-Blockcopolymer sein, bei dem es sich bei dem
A-Block um Polystyrol, alpha-Methylstyrol, t-Butylstyrol oder andere
ringalkylierte Styrole sowie Gemische einiger oder aller der vorstehend
genannten Komponenten handelt, und bei dem der B-Block ein elastomeres Segment mit einer
niedrigen Tg ist, wie z.B. ein elastomeres
Segment, das von einem konjugierten Dien oder einem Ethylen-Propylen-Monomer
abgeleitet ist. Käufliche
Beispiele umfassen EUROPRENE SOL T 193ATM,
das von Enichem Elastomers Americas, Inc. erhältlich ist. Andere Schlagfestmacher
mit hohem Molekulargewicht gemäß der vorliegenden
Erfindung umfassen z.B. Blockcopolymere und statistische Copolymere,
die unter anderem Polyethylen, Polypropylen, Styrol-Butadien, Polychloropren,
EPDM, chlorierten Kautschuk, Butylkautschuk, Styrol/Butadien/Acrylnitril-Kautschuk
und chlorsulfoniertes Polyethylen umfassen.
-
Obwohl
eine Bindung der Anmelder an eine bestimmte Theorie nicht beabsichtigt
ist, wird davon ausgegangen, dass geringe Mengen von Hilfsschlagfestmachern
mit hohem Molekulargewicht, wie z.B. EUROPRENETM,
die Morphologie des gehärteten
Haftmittels verändern.
Diese Hilfsschlagfestmacher weisen z.B. eine marginale Löslichkeit
in dem Monomer auf (d.h. eine Löslichkeit,
die geringer ist als diejenige des Primärschlagfestmachers), was z.B.
ein Ergebnis der kombinierten Eigenschaften des hohen Molekulargewichts,
der Struktur der Kette, der Struktur der Endgruppen und dem Lösungsvermögen des
Monomers sein kann. Es wird davon ausgegangen, dass das Hinzufügen einer
Kombination von Schlagfestmachern mit variierten Löslichkeiten
zu einer bevorzugten Mikrophasentrennung eines Kautschukoligomers
führt,
die wiederum die Schlagfestigkeit des Haftmittels verstärkt.
-
Die
Erfindung kann auch ein bei Umgebungstemperatur reaktives Katalysatorsystem
umfassen. Die bei Umgebungstemperatur reaktiven Katalysatorsysteme,
die in den bevorzugten Haftmittelsystemen eingesetzt werden können, sind
bekannte Redoxpaarsysteme und müssen
hier nicht detailliert diskutiert werden. Im Wesentlichen umfassen
solche Systeme mindestens ein Oxidationsmittel und mindestens ein
Reduktionsmittel, die bei Raumtemperatur miteinander reagieren können, so
dass Radikale erzeugt werden, die dahingehend effektiv sind, dass
sie Additionspolymerisationsreaktionen initiieren und das Haftmittel
härten.
Im Wesentlichen jedwede der bekannten Oxidations- und Reduktionsmittel,
die in dieser Weise miteinander reagieren, können verwendet werden. Beispiele
für Oxidationsmittel
umfassen ohne Beschränkung
organische Peroxide, wie z.B. Benzoylperoxid und andere Diacylperoxide,
Hydroperoxide, wie z.B. Cumolhydroperoxid, Perester, wie z.B. β-Butylperoxybenzoat,
Ketonhydroperoxide, wie z.B. Methylethylketonhydroperoxid, organische
Salze von Obergangsmetallen, wie z.B. Cobaltnaphthenat, und Verbindungen,
die labiles Chlor enthalten, wie z.B. Sulfonylchlorid. Beispiele
für Reduktionsmittel
umfassen ohne Beschränkung
Sulfinsäuren,
Azoverbindungen, wie z.B. Azoisobuttersäuredinitril, alpha-Aminosulfone,
wie z.B. Bis(tolylsulfonylmethyl)-benzylamin, tertiäre Amine,
wie z.B. Diisopropanol-p-toluidin (DIIPT), Dimethylanilin, p-halogenierte
Anilinderivate und Dimethyl-p-toluidin, und Aminaldehyd-Kondensationsprodukte,
wie z.B. die Kondensationsprodukte von aliphatischen Aldehyden,
wie z.B. Butyraldehyd, mit primären
Aminen, wie z.B. Anilin oder Butylamin. Die Verwendung bekannter
Beschleuniger und Promotoren mit dem Redoxpaar-Katalysatorsystem
kann vorteilhaft sein. Vorzugsweise wird das Oxidationsmittel in
einer Menge im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 50 Gew.-% des Bindungsbeschleunigers
vorliegen, wobei die Menge an Reduktionsmittel im Bereich von etwa
0,005 bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 6 Gew.-%
der polymerisierbaren Haftmittelzusammensetzung liegt. DIIPT ist
ein bevorzugtes Reduktionsmittel. Das am meisten bevorzugte Oxidationsmittel
ist Benzoylperoxid.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wurde gefunden, dass die Oberflächenklebrigkeit und die offene
Zeit durch die Verwendung bestimmter Reduktionsmittel in unerwarteter
Weise verbessert werden. Diese Reduktionsmittel sind p-halogenierte Anilinderivate
der Formel (I)
worin jeder von R
1 und R
2, die gleich
oder verschieden sein können,
unabhängig
aus der Gruppe bestehend aus linearem oder verzweigtem, gesättigtem
oder ungesättigtem
C1-C10-Alkyl und linearem oder verzweigtem, gesättigtem oder ungesättigtem
C1-C10-Hydroxyalkyl (d.h. mit -OH substituiertem Alkyl) ausgewählt ist,
jeder
von R
3 und R
4 unabhängig aus
der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und linearem oder verzweigtem, gesättigtem
oder ungesättigtem
C1-C10-Alkyl ausgewählt
ist, und
X Halogen ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Formel (I) ist jeder von R1 und R2 unabhängig
aus der Gruppe bestehend aus C1-C4-Alkyl und C1-C4-Hydroxyalkyl
ausgewählt
und mehr bevorzugt ist jeder von R1 und R2 gleich und es handelt sich um Methyl oder
Isopropanol, jeder von R3 und R4 ist
Wasserstoff und X ist Fluor, Chlor, Brom oder Iod und mehr bevorzugt
Chlor oder Brom. Beispiele für
Reduktionsmittel der Erfindung umfassen unter anderem N,N-Diisopropanol-p-chloranilin,
N,N-Diisopropanol-p-bromanilin,
N,N-Diisopropanol-p-brom-m-methylanilin, N,N-Dimethyl-p-chloranilin, N,N-Dimethyl-p-bromanilin,
N,N-Diethyl-p-chloranilin und N,N-Diethyl-p-bromanilin.
-
Obwohl
das Haftmittel der vorliegenden Erfindung in vielen Formen vorliegen
kann, werden die am meisten bevorzugten Haftmittelsysteme als Mehrfachgebinde-
oder Zweikomponentenhaftmittelsysteme bereitgestellt, bei denen
ein Gebinde oder eine Komponente die polymerisierbaren oder reaktiven
Komponenten und das Reduktionsmittel und ein zweites Gebinde oder
eine zweite Komponente das Oxidationsmittel enthält. Die zwei Komponenten werden
zum Zeitpunkt des Gebrauchs gemischt, um die reaktive Härtung zu
initiieren. Nach dem Mischen der einzelnen Gebinde werden eine oder
beide Oberfläche(n),
die verbunden werden soll(en), mit dem ge mischten Haftmittelsystem
beschichtet und die Oberflächen
werden in Kontakt zueinander angeordnet.
-
Das
zweite Gebinde kann ein Bindungs- bzw. Verbindungsaktivierungsmittel
umfassen, welches das Oxidationsmittel für das Redoxkatalysatorsystem
umfasst. Das Bindungsaktivierungsmittel kann umfassen:
- (1) Etwa 0,5 bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Bindungsaktivierungsmittels, mindestens eines Oxidationsmittels,
das als Oxidationsmittel eines Redoxpaar-Katalysatorsystems wirken kann,
und
- (2) etwa 30 bis etwa 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Bindungsbeschleunigers, eines Trägervehikels.
-
Die
Trägervehikel,
die zur Verwendung in den Bindungsaktivierungsmitteln geeignet sind,
können
ein einfaches inertes Lösungsmittel,
wie z.B. Methylenchlorid, oder Butylbenzylphthalat, einschließlich Gemische solcher
Lösungsmittel
oder Verdünnungsmittel,
sein. Das Trägervehikel
sollte nicht mehr als 5 Gew.-% jedweden Rests enthalten, der mit
dem Oxidationsmittel bei Raumtemperatur reaktiv ist. Das Trägervehikel
kann ein komplexeres Gemisch sein, das zusätzlich zu dem inerten Lösungsmittel
oder Verdünnungsmittel
mindestens ein Film-bildendes Bindemittel umfasst. Das Trägervehikel
kann zusätzlich
zu einem Lösungsmittel
oder einem Lösungsmittel
und einem Film-bildenden Bindemittel Additive wie z.B. externe Weichmacher,
Flexibilisierungsmittel, Antiabsetzmittel und Stabilisatoren enthalten,
mit der Maßgabe,
dass jedwede solcher Additive nicht in inakzeptabler Weise die Stabilität der Aktivierungsmittelzusammensetzung
nachteilig beeinflussen.
-
Ein
Beispiel für
ein Zweikomponentensystem umfasst:
- (I) Ein
erstes Gebinde, umfassend
(a) 10 bis 90, vorzugsweise 20 bis
70 Gew.-% eines olefinischen Monomers, das aus der Gruppe bestehend aus
(Meth)acrylsäure,
Estern, Amiden oder Nitrilen von (Meth)acrylsäure, Maleatestern, Fumaratestern,
Vinylestern, konjugierten Dienen, Itaconsäure, Styrolverbindungen und
Vinylidenhalogeniden ausgewählt
ist,
(b) 10 bis 80, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-% des Primärschlagfestmachers,
(c)
1 bis 15, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% des Hilfsschlagfestmachers,
(d)
0 bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-% einer Phosphor-enthaltenden
Verbindung mit einer oder mehreren olefinischen Gruppe(n),
(e)
0,05 bis 10, vorzugsweise 0,1 bis 6 Gew.-% mindestens eines Reduktionsmittels,
das mit einem Oxidationsmittel dahingehend interaktiv ist, dass
es Radikale erzeugt, die radikalische Polymerisationsreaktionen initiieren
und weiterführen
können,
und
- (II) ein zweites Gebinde, umfassend
ein Bindungsaktivierungsmittel,
das ein Oxidationsmittel eines bei Raumtemperatur aktiven Redoxpaar-Katalysatorsystems
enthält,
wobei das Oxidationsmittel bei Raumtemperatur mit dem Mittel (e)
reaktiv ist, wenn das erste und das zweite Gebinde zur Erzeugung
von Radikalen gemischt werden, die eine radikalische Polymerisation
initiieren und weiterführen
können,
wobei die Menge des Oxidationsmittels ausreichend ist, um mit dem
Mittel (e) eine Wechselwirkung einzugehen,
wobei die Gewichtsprozentangaben
auf der Gesamtmenge der Hauptkomponenten beruhen.
-
Die
Haftmittelsysteme der Erfindung können zum Verbinden von Metalloberflächen, wie
z.B. Stahl, Aluminium und Kupfer, mit verschiedenen Substraten,
einschließlich
Metall, Kunststoffen und anderen Polymeren, verstärkten Kunststoffen,
Fasern, Glas, Keramik, Holz und dergleichen verwendet werden. Es
ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass die hier beschriebenen
Haftmittelzusammensetzungen zum Verbinden von Metallsubstraten,
wie z.B. Stahl, Aluminium und Kupfer, mit einer geringen Vorbehandlung,
wenn überhaupt,
der Metalloberfläche
vor dem Aufbringen des Haftmittels eingesetzt werden können. Folglich
kann das Verbinden selbst mit öligen
Metalloberflächen,
die ansonsten sauber sind, ohne eine umfangreiche Vorbehandlung,
wie sie üblicherweise
mit dem größten Teil
der gegenwärtig
verfügbaren
Haftvermittler und Haftmittel erforderlich ist, bewirkt werden.
Zusätzlich
stellen die Haftmittelsysteme dieser Erfindung ein effektives Verbinden
bei Raumtemperatur bereit, so dass Wärme entweder für das Aufbringen
der Haftmittelsysteme auf die Substrate oder für das Härten nicht erforderlich ist.
-
Obwohl
die Haftmittel der vorliegenden Erfindung zum Verbinden von Metalloberflächen bevorzugt sind,
können
die vorliegenden Haftmittelzusammensetzungen als Haftmittel, Haftvermittler
oder Beschichtung auf jedwede Oberfläche oder jedwedes Substrat
aufgebracht werden, die bzw. welches das Haftmittel empfangen kann.
Die Metalle, die zum Verbinden mit den vorliegenden Haftmitteln
bevorzugt sind, umfassen Zink, Kupfer, Cadmium, Eisen, Zinn, Aluminium,
Silber, Chrom, Legierungen solcher Metalle und Metallbeschichtungen
oder Plattierungen solcher Metalle, wie z.B. galvanisierter Stahl,
wie z.B. heißgetauchter,
elektrogalvanisierter Stahl und nach dem Galvanisieren wärmebehandelter
Stahl.
-
Die
Haftmittelbeschichtungen können
mittels Pinsel bzw. Bürste,
mittels Rollen, mittels Spritzen, punktartig, mittels Rakel oder
in anderer Weise auf ein Substrat, jedoch vorzugsweise auf beide
Substrate, bis zu einer gewünschten
Dicke aufgebracht werden, die vorzugsweise 60 mil (1 mil = 0,0254
mm) nicht übersteigt. Die
Substrate können
während
der Härtung
in Anordnungen, bei denen eine Relativbewegung der zwei Substrate
erwartet werden kann, aus Festigkeitsgründen geklemmt werden. Beispielsweise
wird zum Verkleben von Metalloberflächen eine verklebende Menge
der Haftmittelzusammensetzung auf eine Oberfläche, vorzugsweise auf beide
Oberflächen
aufgebracht und die Oberflächen
werden mit der dazwischen angeordneten Haftmittelzusammensetzung
gegenüber
liegend angeordnet. Das Haftmittel sollte für optimale Ergebnisse eine Dicke
von weniger als 60 mil aufweisen. Die Glätte der Oberflächen und
deren Abstand (z.B. in dem Fall von Muttern und Schrauben) wird
die erforderliche Filmdicke für
ein optimales Binden bzw. Verbinden bestimmen. Die zwei Metalloberflächen und
die dazwischen angeordnete Haftmittelzusammensetzung werden im Eingriff gehalten,
bis die Haftmittelzusammensetzung ausreichend ausgehärtet ist,
um die Oberflächen
zu verbinden.
-
Die
folgenden Beispiele werden lediglich für Veranschaulichungszwecke
bereitgestellt und sollen den Schutzbereich der Erfindung in keinerlei
Weise beschränken.
-
Beispiele
-
Die
folgende Vormischung (Masterbatch) wurde hergestellt:
Material | Gewichtsteile |
Tetrahydrofurfurylmethacrylat
(THFMA) | 16,88 |
Monomethacryloyloxyethylphthalat | 2,21 |
2-Hydroxyethylmethacrylatphosphat | 3,11 |
Isocyanat-verkapptes
Butadienoligomer mit Methacrylatendgruppe, das aus einem Polybutadien
mit Hydroxylendgruppe hergestellt worden ist, wie es in dem '834-Patent beschrieben
ist (in 20 % THFMA) | 44,65 |
Wollastonit | 8,00 |
Siliziumdioxid | 4,50 |
Titanoxid | 2,65 |
DIIPT | 1,00 |
Chloranilsäure | 0,002 |
Inhibitor
(ETHANOX 330, von Albemarle Corp.) | 0,003 |
0,2
mm-Glaskügelchen | 7,60 |
Gesamt | 90,6 |
-
EUROPRENETM wurde der Vormischung so zugesetzt, wie
es in der nachstehenden Tabelle gezeigt ist. Das verwendete EUROPRENETM-Polymer, EUROPRENETM SOL
T 193A, war ein käufliches
Produkt von EniChem Elastomers Americas, Inc.
-
EUROPRENE
TM SOL T 193A ist ein Terblockcopolymer aus
Styrol und Isopren mit Polystyrolblöcken (25 Gewichtsteile) an
den Enden und einem Polyisoprenblock in der Mitte (75 Gewichtsteile).
Es handelt sich um ein kautschukartiges festes Polymer und weist
eine Pelletform auf. EUROPRENE
TM SOL T 193A
weist eine vernünftige
Löslichkeit
in THFMA auf. Eine 20 Gewichtsteile-Lösung von EUROPRENE
TM SOL
T 193A in THFMA wurde aus Gründen
der Zweckmäßigkeit
für die
Formulierung verwendet. Tabelle I: EUROPRENE
TM-Reihe
gegen die T-Ablöseeigenschaften
Formulierung | A | B | C | D |
Verhältnis des
Primärschlagfestmachers
zu dem Hilfsschlagfestmacher EUROPRENETM | 100/0 | 99/1 | 97/3 | 95/5 |
Vormischung | 90,60 | 90,60 | 90,60 | 90,60 |
20
% EUROPRENETM | 0 | 1,88 | 5,64 | 9,40 |
Isocyanat-verkapptes
Butadienoligomer mit Methacrylatendgruppe, das aus einem Polybutadien
mit Hydroxylendgruppe hergestellt worden ist, wie es in dem '834-Patent beschrieben
ist | 2,35 | 1,88 | 0,94 | – |
THFMA | 7,05 | 5,64 | 2,82 | – |
Gesamt | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 |
-
Die
vorstehenden vier Formulierungen wurden in einer Menge von 115 g
(4 Unzen) in Polyethylenbechern hergestellt und über Nacht altern gelassen.
Die Formulierungen wurden in eine Zweikomponentenabgabeeinrichtung
eingebracht (4:1 Seite A:Seite B-Mischungsverhältnis, bezogen auf das Volumen).
Das verwendete Härtungsmittel
(Seite B) war hier ein Benzoylperoxid-enthaltendes Härtungsmittel.
-
Das
getestete Substrat (2,5 cm × 10
cm × 0,08
cm oder 1'' × 4'' × 0,032'') war ein nach dem Galvanisieren wärmebehandelter
Stahl. Die Prüfkörper wurden
einen Zoll vom Ende umgebogen, so dass ein Winkel von 90° erhalten
wurde. Die Prüfkörper wurden
dann mit einem wässrigen
Schmiermittel (Chempet 4465, von ADCHEM erhältlich) mit einem Säurepinsel
gemäß der folgenden
Vorschrift für
ein Rohteilwaschen behandelt:
- 1. Hinzufügen von
Material mit einem Pinsel, bis eine gleichmäßige Benetzung der Oberfläche beim
Bepinseln (horizontal) aufrechterhalten wird.
- 2. Erneutes Bepinseln alle fünf
Minuten, bis das gesamte Wasser verdunstet ist.
- 3. Nachdem das Wasser verdunstet ist, werden die Prüfkörper in
einem Winkel von etwa 45° geneigt
und über
Nacht (mindestens 4 Stunden) trocknen gelassen.
- 4. Verbinden des oberen Teils des Prüfkörpers abgewandt von der Drainage.
-
T-Ablöseproben
wurden zusammengesetzt und bei Raumtemperatur über Nacht Härten gelassen, dann bei 165°C (325°F) 20 min
nachgehärtet,
60 min bei Raumtemperatur abgekühlt
und erneut bei 120°C (250°F) für 30 min
nachgehärtet.
Nach 4 Stunden Abkühlen
bei Raumtemperatur wurde der T-Ablösetest mit dem Instron (Modell
4204) bei 5,1 cm/min (2 Zoll/min) bei Raumtemperatur durchgeführt. Die
Ergebnisse des T-Ablösetests
sind nachstehend gezeigt: Tabelle II: EUROPRENE
TM-Reihe
gegen die T-Ablösung
(Festigkeit) (kgm
–1 [pli])
Formulierung | Versilok® 262 | A | B | C | D |
SchlagfestmacherVerhältnis | – | 100/0 | 99/1 | 97/3 | 95/5 |
Ablösefestigkeit | 1,98
[35,3] | 1,63
[29,2] | 19,9
[35,6] | 1,96
[35,0] | 1,84
[32,8] |
Standardabweichung
der Ablösefestigkeit | 0,143
[2,55] | 0,042
[0,75] | 0,025
[0,44] | 0,109
[1,95] | 0,026
[0,47] |
Defektverhalten | COH/TCOH | ADH | ADH | COH | COH |
-
Versilok® 262
ist ein strukturelles Haftmittel, das von Lord Corporation erhältlich ist
und das keine zwei verschiedenen Schlagfestmacher mit unterschiedlichem
Mw oder EUROPRENE umfasst. „COH" bezeichnet einen
kohäsiven
(Substrat)-Defekt, „TCOH" bezeichnet eine
dünne Schicht
eines kohäsiven
(Substrat)-Defekts und „ADH" bezeichnet einen
Haftdefekt.
-
Es
wurde überraschenderweise
festgestellt, dass (1) das Einbeziehen einer geringen Menge von
1 % EUROPRENETM in die Vormischung die T-Ablösefestigkeit
verbessert und (2) das Einbringen von ≥ 3 % EUROPRENETM in
die Formulierung das Defektverhalten von haftend zu kohäsiv verbessert.
-
In
dem nächsten
Experiment wurden 3 % EUROPRENE
TM in mehrere
Formulierungen einbezogen, die eine gute T-Ablösefestigkeit, jedoch ein schlechtes
Defektverhalten aufweisen. Diese Formulierungen umfassen drei Schlagfestmacher.
Die Formulierungen E, E',
F, F', G, G', H und H' wurden mit den folgenden
Bestandteilen hergestellt: Tabelle III: Formulierungen der Beispiele
E bis H
Bestandteil | E | E' | F | F' | G | G' | H | H' |
THFMA | 23,29 | 23,29 | 24,33 | 24,33 | 23,55 | 23,55 | 25,79 | 25,79 |
Monomethacryloyloxyethylphthalat | 2,21 | 2,21 | 2,21 | 2,21 | 2,21 | 2,21 | 2,21 | 2,21 |
2-Hydroxyethylmethacrylatphosphat | 3,11 | 3,11 | 3,11 | 3,11 | 3,11 | 3,11 | 3,11 | 3,11 |
Schlagfestmacher
des '834-Patents
in 20 % THFMA | 47,00 | 45,6 | 37,60 | 37,60 | 44,65 | 44,65 | 23,50 | 23,50 |
Schlagfestmacher des'419-Patents in 10
% Methacrylat | 0 | 0 | 8,36 | 8,36 | 2,11 | 2,11 | 0 | 0 |
Schlagfestmacher
des '419-Patents
in 10 % THFMA | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 21,0 | 21,0 |
EUROPRENETM in 20 % THFMA | 0 | 5,60 | 0 | 5,80 | 0 | 5,80 | 0 | 5,80 |
Wollastonit | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 8,0 |
Siliziumdioxid | 5,14 | 5,14 | 5,14 | 5,14 | 5,14 | 5,14 | 5,14 | 5,14 |
Titanoxid | 2,65 | 2,65 | 2,65 | 2,65 | 2,65 | 2,65 | 2,65 | 2,65 |
DIIPT | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
Stabilisator
I | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,002 |
Stabilisator
II | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 |
0,2 mm-Glaskügelchen | 7,60 | 7,60 | 7,60 | 7,60 | 7,60 | 7,60 | 7,60 | 7,60 |
Gewichtsteile
insgesamt | 100,0 | 103,2 | 100,0 | 105,8 | 100,0 | 105,8 | 100,0 | 105,8 |
-
Die
T-Ablöseeigenschaften
dieser Formulierungen und von Versilok
® 262
wurden dann bewertet. Tabelle IV: Schlagfestmacherzusammensetzung
gegen die T-Ablöseleistung
Formulierung | T-Ablösung (kgm–1 [pli]) | Defektverhalten
mit EuropreneTM | Defektverhalten
ohne EuropreneTM |
Versilok® 262 | 1,96
[35,1] | – | 50
% coh/50 % tcoh |
E | 1,51
[26,9] | – | 50
% coh/50 % adh |
E' | 1,99
[34,6] | coh | – |
F | – | – | tcoh |
F | 2,06
[36,9] | größtenteils
coh/etwas tcoh | – |
G | – | – | adh |
G' | 1,86
[33,3] | 50
% coh/50 % adh | – |
H | – | – | adh |
H' | 2,07
[37,0] | größtenteils
coh/etwas adh | – |
-
Es
wurde festgestellt, dass das Ablösedefektverhalten
der Formulierung F von 100 % dünn
kohäsiv
zu größtenteils
kohäsiv
und geringfügig
dünn kohäsiv verbessert
war, wobei die Formulierungen G und H von 100 % haftend zu größtenteils
kohäsiv
bis zu geringfügig
haftend signifikant verbessert waren. Es war überraschend, dass so geringe
Mengen an EUROPRENETM mit einer marginalen
Löslichkeit
die T-Ablösefestigkeit und
das Defektverhalten so stark verändern
konnten.
-
Der
Effekt des Hilfsschlagfestmachers mit hohem Molekulargewicht auf
die Ablösefestigkeit
des gehärteten
Haftmittels wurde ferner durch die Herstellung des Folgenden gezeigt: Vormischung:
Material | Gewichtsteile |
Tetrahydrofurfurylmethacrylat
(THFMA) | 14,22 |
Monomethacryloyloxyethylphthalat | 2,21 |
2-Hydroxyethylmethacrylatphosphat | 3,11 |
Isocyanat-verkapptes
Butadienoligomer mit Methacrylatendgruppe, das aus einem Polybutadien
mit Hydroxylendgruppe hergestellt worden ist, wie es in dem '834-Patent beschrieben
ist (in 20 % THFMA) (etwa 280 Tage alt) | 45,53 |
Wollastonit | 8,00 |
Siliziumdioxid | 4,00 |
Titanoxid | 2,65 |
DIIPT | 1,30 |
Stabilisator
I | 0,003 |
Stabilisator
II | 0,004 |
alpha-Methylstyrol | 0,070 |
0,2
mm-Glaskügelchen | 7,60 |
Gesamt | 88,7 |
-
Hilfsschlagfestmacher
wurden in THFMA gelöst
(20 Gewichtsteile Schlagfestmacher in Lösungsmittel) zugesetzt (5 Gew.-%).
Die Ablösefestigkeiten
der gehärteten
Haftmittel wurden gemessen und tabelliert. Tabelle V: Effekt einer Hilfsschlagfestmacherzusammensetzung
auf Vormischungen, die mit dem Primärschlagfestmacher des '834-Patents hergestellt
worden sind
Hilfsschlagfestmacher | Mn 2 Dalton | Mw 3 Dalton | Lieferant
und/oder Zusammensetzung | T-Ablösung (kgm–1 [pli]) |
Kein
Hilfsschlagfestmacher- Primärschlagfestmacher '834 (Vergleichsbeispiel
1) | | | Schlagfestmacher '834-weniger als 180 Tage
alt | 1,51
[26,9] |
Kein
Hilfsschlagfestmacher- Primärschlagfestmacher '834 (Vergleichsbeispiel
J) | 5720 | 17300 | Schlagfestmacher von '834 – etwa 280
Tage alt | 1,79
[31,9] |
Europrene
193A (Beispiel K) Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer Mw 1 = 138000-152000 | 119000 | 149000 | EniChem
Elastomers Americas, Inc. 0,25 Styrol, 0,75 Isopren | 2,08
[37,1] |
Europrene
190 (Beispiel L) Mw 1 = 155000-185000 | 143000 | 185000 | EniChem
Elastomers Americas, Inc. 0,16 Styrol, 0,84 Isopren | 2,00
[35,8] |
Europrene
9113 (Beispiel M) Mw 1 = 135000-150000 | 136000 | 148000 | EniChem
Elastomers Americas, Inc. 0,18 Styrol, 0,82 Isopren | 2,12
[37,8] |
Europrene
193B (Beispiel N) Mw 1 = 120000-140000 | 107000 | 130000 | EniChem
Elastomers Americas, Inc. 0,25 Styrol, 0,75 Isopren | 2,17
[38,7] |
Polybutadien
(Beispiel O) | 21900 | 418000 | Aldrich | 2,06
[36,9] |
Kraton
D1102 (Beispiel P) Styrol-Butadien-Blockcopolymer | 92200 | 105000 | Shell | 2,09
[37,4] |
Neopren-Polychloropren
(Beispiel Q) | 25900 | 457000 | DuPont | 2,03
[36,2] |
Hypalon
20 – (Beispiel
R) Chlorsulfoniertes Polyethylen | 23800 | 226000 | DuPont | 1,84
[32,8] |
Nipol
1312V (Vergleichsbeispiel S) Statistisches Styrol-Butadien-Copolymer | 3160 | 8320 | Zeon
Chemicals, Inc. | 1,61
[28,8] |
Ricon
131 – Maleat-behandeltes
Butadien (Vergleichsbeispiel T) | 8690 | 12100 | Ricon
Chemicals | 1,73
[31,0] |
-
- 1Mw: Vom
Lieferanten genannt.
- 2Mn: Von Lord
Corp. gemessen.
- 3Mw: Von Lord
Corp. gemessen.
-
Die
gemessenen Werte der Ablösefestigkeit
zeigen, dass sich dann, wenn das Gewichtsmittel des Molekulargewichts
des Hilfsschlagfestmachers einen Wert von etwa 18000 übersteigt
und das Zahlenmittel einen Wert von etwa 10000 übersteigt, die Ablösefestigkeit
des resultierenden gehärteten
Haftmittels in unerwarteter Weise verbessert. Dieser Effekt wird
für die
Hilfsschlagfestmacher mit niedrigerem Molekulargewicht nicht festgestellt
(Vergleichsbeispiel S und Vergleichsbeispiel T).