KR20200011009A - 기판 상용화 입자를 갖는 신규 접착제 - Google Patents

기판 상용화 입자를 갖는 신규 접착제 Download PDF

Info

Publication number
KR20200011009A
KR20200011009A KR1020190081920A KR20190081920A KR20200011009A KR 20200011009 A KR20200011009 A KR 20200011009A KR 1020190081920 A KR1020190081920 A KR 1020190081920A KR 20190081920 A KR20190081920 A KR 20190081920A KR 20200011009 A KR20200011009 A KR 20200011009A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particles
substrate
adhesive
substrates
compatible
Prior art date
Application number
KR1020190081920A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102674365B1 (ko
Inventor
이프타임 가브리엘
루이스 베이커 리베스트 제시카
매튜 존슨 데이비드
웨이 준화
신 밍 베 유진
Original Assignee
팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드 filed Critical 팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드
Publication of KR20200011009A publication Critical patent/KR20200011009A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102674365B1 publication Critical patent/KR102674365B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/04—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving separate application of adhesive ingredients to the different surfaces to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/10—Removing layers, or parts of layers, mechanically or chemically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J1/00—Adhesives based on inorganic constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/06—Non-macromolecular additives organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/02—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving pretreatment of the surfaces to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483—Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483—Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • B29C65/4835—Heat curing adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483—Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • B29C65/4845—Radiation curing adhesives, e.g. UV light curing adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483—Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • B29C65/485—Multi-component adhesives, i.e. chemically curing as a result of the mixing of said multi-components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4865—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding containing additives
    • B29C65/487—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding containing additives characterised by their shape, e.g. being fibres or being spherical
    • B29C65/4875—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding containing additives characterised by their shape, e.g. being fibres or being spherical being spherical, e.g. particles or powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4865—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding containing additives
    • B29C65/4885—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding containing additives characterised by their composition being non-plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/82—Testing the joint
    • B29C65/8207—Testing the joint by mechanical methods
    • B29C65/8215—Tensile tests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/022—Mechanical pre-treatments, e.g. reshaping
    • B29C66/0224—Mechanical pre-treatments, e.g. reshaping with removal of material
    • B29C66/02245—Abrading, e.g. grinding, sanding, sandblasting or scraping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/026—Chemical pre-treatments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/028—Non-mechanical surface pre-treatments, i.e. by flame treatment, electric discharge treatment, plasma treatment, wave energy or particle radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7212—Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B32B2037/1253—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives curable adhesive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/02—2 layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/538—Roughness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/542—Shear strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/748—Releasability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C09J2201/40—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/20—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the structural features of the adhesive itself
    • C09J2301/21—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the structural features of the adhesive itself the adhesive layer being formed by alternating adhesive areas of different nature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2400/00—Presence of inorganic and organic materials
    • C09J2400/10—Presence of inorganic materials
    • C09J2400/14—Glass
    • C09J2400/143—Glass in the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2400/00—Presence of inorganic and organic materials
    • C09J2400/10—Presence of inorganic materials
    • C09J2400/16—Metal
    • C09J2400/163—Metal in the substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

제1 물질의 제1 기판, 제1 물질의 제2 기판, 및 이러한 제1 기판을 이러한 제2 기판에 결합시키는 접착제를 갖는 결합된 기판 쌍(pair)이며, 여기서, 이러한 접착제는 제1 기판 및 제2 기판과 상용성(compatible)인 화학적으로 연결된 상용화(compatibilizing) 입자를 가진다. 물질의 조성물은 제1 기판과 제2 기판 사이에 결합을 형성하는 화학적으로 연결된 입자 네트워크를 갖는 접착제를 가지며, 여기서, 이러한 입자 네트워크 내의 상용화 입자는 제1 기판 및 제2 기판과 상용성이다. 동일한 물질의 2개의 구조를 접합시키는 방법은, 베어(bare) 물질을 노출시키기 위해 제1 구조 및 제2 구조를 제조하는 단계, 이러한 제1 구조 및 제2 구조 상의 베어 물질에 접착제를 도포하는 단계로서, 이러한 접착제는 이러한 물질과 상용성인 상용화 입자를 함유하고 이러한 제조는 이러한 물질과 상용화 입자 사이의 상호작용을 허용하는 단계, 및 이러한 접착제를 경화시키는 단계를 포함한다.

Description

기판 상용화 입자를 갖는 신규 접착제{NOVEL ADHESIVE WITH SUBSTRATE COMPATIBILIZING PARTICLES}
본 개시내용은 접착제, 보다 특히 유사한 물질을 결합하기 위한 접착제에 관한 것이다.
접착제는, 이들 접착제가 저렴하며 부식-없는 결합을 생성하고, 접합된 물질에서 고정장치(fastener)와 함께 사용되는 실패 취약 관통-구멍(through-hole)에 대한 필요성을 없애기 때문에, 부품을 접합하는 데 바람직한 해결방안을 제공한다. 당업계의 접착제는 제한된 결합 강도만 제공할 뿐이다. 조립된 구조물의 가장 약한 구획은 부품들 사이의 계면에서 발생한다. 돌발 고장은 이들 위치에서 종종 발생한다.
현재 당업계의 결합된 물질, 입자 보강된 접착제의 제한된 기계적 강도를 책임지는 1차 인자는: 불량한 입자-중합체 계면; 비조절된 응집물(aggregate)을 제외하고는 입가-간 상호연결이 없음; 및 결합된 표면과의 중합체 상호작용에 의해서만 제공되는 기판 접착을 포함한다.
자동차, 차량 및 항공기 부품의 제작에 사용되는 산업적으로 관련 있는 물질의 개선된 결합 강도에 대한 필요성이 존재한다.
일 실시형태는 제1 물질의 제1 기판, 제1 물질의 제2 기판, 및 상기 제1 기판을 상기 제2 기판에 결합시키는 접착제를 갖는 결합된 기판 쌍(pair)이며, 여기서, 상기 접착제는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판과 상용성(compatible)인 화학적으로 연결된 입자를 가진다. 또 다른 실시형태는 제1 기판과 제2 기판 사이에 결합을 형성하는 화학적으로 연결된 입자 네트워크를 갖는 접착제를 가진 물질의 조성물이며,
여기서, 상기 입자 네트워크 내의 입자는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판과 상용성이다.
또 다른 실시형태는 동일한 물질의 2개의 기판을 접합시키는 방법이고, 베어(bare) 물질을 노출시키기 위해 제1 기판 및 제2 기판을 제조하는 단계, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 상의 상기 베어 물질에 접착제를 도포하는 단계로서, 상기 접착제는 상기 물질과 상용성인 입자를 함유하고 상기 제조는 상기 물질과 상기 입자 사이의 상호작용을 허용하는 단계, 및 상기 접착제를 경화시키는 단계를 포함한다.
도 1은 현재 당업계의 접착제와 본원의 실시형태에 따른 화학적으로 연결된 입자 접착제의 비교를 보여준다.
도 2는 입자의 제조 방법, 및 이들 입자를 혼입하는 접착제의 실시형태의 도식도를 보여준다.
도 3은 COOH 및 OH 1차 입자와 2작용성(difunctional) 에폭시 전구체의 반응에 의해 생성되는 에폭시 작용화된 입자의 실시형태를 보여준다.
도 4는 COOH 및 OH 1차 입자와 이중 에폭시 및 비닐 작용화된 전구체의 반응에 의해 생성되는 비닐 작용화된 입자의 실시형태를 보여준다.
도 5는 반응성 작용기를 함유하는 실란 커플링제의 실시형태를 보여준다.
본원의 실시형태는 몇몇 중요한 특징을 갖는 동일한 물질을 결합하는 고성능 접착제를 개시한다. 이러한 실시형태는 상용화(compatibilizing) 입자의 직접적인 화학적 결합을 제공하며, 여기서, 상용화 입자는 결합되는 기판, 물질 또는 구조에 대해 유사한 물리화학적 특징을 갖는 전형적으로 매트릭스 내의 입자이다. 상용화 입자가 기판들 사이의 결합을 증강시키는 1가지 방식은 반데르발스 상호작용을 통해서이다. 기판과, 접착제로부터의 입자 사이의 반데르발스 결합을 최대화하기 위해, 기판 물질과 강한 유도-쌍극자/유도-쌍극자 상호작용을 갖는 입자가 선택되고, 일부 실시형태에서 입자는 기판과의 표면적 상호작용을 최대화하는 형상을 가진다. 결합되는 기판과 강한 유도-쌍극자/유도-쌍극자 상호작용을 갖는 입자 물질을 선택하기 위해 가능한 지침은, 입자 및 기판의 물질 조성이 동일하다거나, 또는 이것이 가능하지 않은 경우, 상용화 입자가 상응하는 상용성 기판과 유사한 화학적 원소를 함유하는 것이다. 입자의 화학적 조성은 상응하는 상용성 기판과 동일할 수 있거나, 동일하지 않을 수 있다.
본 논의의 목적을 위해, "유사한 화학적 원소"는, 입자가 상응하는 상용성 기판에 존재하는 주된 화학적 원소(들)를 함유함을 의미한다. 물질 조성을 변경시킬 산화 및 표면 작용화와 같은 표면 차이가 불가피하게 존재할 것이지만, 베이스(base) 물질은 동일해야 하거나 또는 유사한 화학적 원소를 함유해야 한다. 본원에 사용된 바와 같이 용어 기판은 결합되는 임의의 형태의 물질, 기판 및 구조를 포함한다. 실시형태는 충격 및 응력 동안 입자 분리를 방지하는 화학적으로 연결된 입자 네트워크를 만든다. 화학적으로 연결된 입자 네트워크는 결합되는 구조에 물질을 포함한다.
특히 흥미로운 것은, 자동차 및 항공 우주와 같은 적용에서 구조 물질의 결합이다. 구조 물질은, 이들 물질의 기계적 특성을 위해 주로 사용되는 물질이고, 이들은 일반적으로 건축 구조의 내력 부품을 구축하는 데 사용된다.
실시형태는 본원에서 달성되는 결합 강도를 증강시키는 특색 있는 특징을 가진다. 보강 입자의 화학적으로 연결된 네트워크는, 입자 분리를 방지하는 증강된 응집 강도를 가능하게 한다. 접착제 내에서 상용화 입자의 물리적 및/또는 화학적 결합은 접착제 강도를 최대화하고, 결합되는 기판에 대한 접착제 상용성 및 친화성을 증강시킨다.
도 1은 현재 당업계의 접착제와 본원에 개시된 실시형태에 따른 대표적인 접착제의 비교를 보여준다. (10)에서, 결합된 기판 쌍(12 및 14)은 약한 중합체 사슬, 예컨대 (18)을 통해 결합된다. 무작위로 분산된 보강 입자(16)는 입자/중합체 계면에서 중합체 사슬 성장을 중단시킨다. 이는 현재의 접착제가 일반적으로 제한된 응집 강도를 갖도록 유발한다. 또한, 자유(free) 입자는 근처의 에폭시기에 결합되지 않고, 응력으로 인한 변형은 중합체 매트릭스로부터의 입자의 영구적인 전위(dislocation)를 유발하여, 결국 실패를 유발할 수 있다. 이들은 중합체 물질 단독과 비교할 때, 응집 강도의 제한된 개선만 가능하게 한다.
대조적으로 (20)에서, 결합된 기판 쌍(22 및 24)은 상기 기판에 직접적으로 결합된 입자를 가지며, 여기서, 상기 입자는 상기 기판과 동일하거나 유사한 특징을 가진다. 상기 논의된 바와 같이 이러한 논의의 목적을 위해, "유사한"은, 입자 및 기판의 입자 물질이 동일하며, 이것이 가능하지 않다면 입자가 상응하는 상용성 기판에 존재하는 주된 화학적 원소(들)를 적어도 함유함을 의미한다. 나아가, 이러한 입자는 화학적으로 연결된 입자 네트워크를 형성한다. 화학적 연결은 입자를 다른 입자 및 에폭시 매트릭스 둘 다에 결합시키며, 이러한 결합은 접착제와, 결합되는 기판 사이의 상호작용을 최대화한다. 그러나, 네트워크가 변형될 수 있는 기계적 및 열적 응력 하에, 구성성분들 사이의 강한 결합은 임의의 영구적인 변형에 저항하고, 어떠한 영구적인 변형도 초래되지 않는다. 그 결과, 실시형태는 현재의 접착제와 비교하여, 두드러진 열적-기계적 성능을 가진다.
입자는 임의의 형상을 가질 수 있지만, 비-구형 입자, 예컨대 판(plate), 막대(rod), 섬유 또는 무작위-형상 입자가 전형적으로 기판과의 결합 상호작용에 이용 가능한 표면적을 더 많이 가진다. 결합 상호작용은 물리적 및/또는 화학적 결합으로 구성될 수 있다. 구형 입자와 비교하여 판-유사 입자의 더 큰 표면적에 걸쳐 정전기 또는 쌍극자 상호작용은 입자와 기판 사이의 접착 강도를 더 증가시킬 수 있다.
일례로, 탄소 섬유 보강된 중합체(CFRP) 기판을 결합시키는 경우, 상용화 입자는 전형적으로 그래핀 또는 그래핀 유도체일 것이다. CFRP에서 탄소 섬유는 전형적으로, 흑연질 탄소의 도메인(domain)으로 구성되며, 이는 상기 탄소 섬유가 평행한 그래핀 층을 가짐을 의미한다. 이들은 2개의 주요 상호작용으로부터 이들의 놀랄 만한 강도를 달성한다: 적층된(stacked) 그래핀 시트; 및 평면-내(in-plane), 또는 융합된 탄소-탄소 연결된 시트 사이의 평면간(interplane) 또는 π-π 상호작용. 화학적으로 연결된 그래핀 네트워크는, π-π 상호작용을 통해 탄소 섬유의 흑연질 구조로의 그래핀 소판(platelet)의 물리적 연결에 의해 CFRP 기판 상으로의 접착을 더 증강시킨다.
도 2는 입자, 및 이들 입자를 혼입하는 접착제의 제조를 위한 방법(30)의 실시형태의 도식도를 보여준다. 적절한 작용기는, 화학적 링커와 반응시켜, 화학적으로 연결된 입자 네트워크를 갖는 경화된 접착제를 제조함으로써 입자 (Y)를 작용화시킨다. 작용기의 예로는, 아미노, 비닐 및 에폭시 반응성 기가 있다. (32)에서 기존의 일반적으로 이용 가능한, 초기 반응성 기 X(예로서 COOH 또는 OH)는, 상기 열거된 요망되는 연결 작용기를 함유하는 반응성 분자 (R-Y)를 갖는 전구체로부터 제조된 입자 상으로 반응한다. 그 후에, (34)에서 작용화된 입자는, 커플링 작용기 Z를 함유하는 물질을 혼합함으로써 접착제를 제조하는 데 사용된다. 혼합은 접착제 및 입자-충전된 중합체 제제 산업에서 사용되는 임의의 기술에 의해 달성될 수 있다. 이러한 기술은 기계적 및 자기 교반, 고 전단 혼합, 플래너터리 혼합기(planetary mixer), 어트리터(attritor) 및 다른 것들을 포함할 수 있다. 경화는 (36)에서 한 쌍의 기판을 결합시키는 화학적으로 연결된 입자 네트워크를 초래한다.
경화는 입자 상으로의 작용기의 성질, 및 Z 기를 함유하는 링커 물질의 성질에 의존한다. 경화는 실온에서 에폭시기와, 예컨대 2 파트(part) 에폭시 접착제와 마주치게 되는 아미노기 사이의 반응에 의해 달성될 수 있다. 이러한 경우, 에폭시기는 Z 작용기의 입자에 존재하고, 아미노기는 상응하는 대응물(counterpart) 상에 존재한다. 경화는, 느린 경화 개시제, 예컨대 이온성 액체 또는 유기 3차 아민을 함유하는 에폭시 제제와 함께 주위 온도보다 높은 온도에서 가열함으로써 달성될 수 있다. 주위 온도보다 높은 온도에서의 가열에 의한 경화는 또한, 비닐기를 함유하는 기를 갖는 제제에 적합하다. 이러한 경우, 입자와, 링커 상으로의 Z 기는 둘 다, 중합 가능한 비닐기를 함유한다. 제제는 또한, 벤조일 퍼옥사이드(BPO) 또는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)과 같은 라디칼 개시제를 포함한다. 경화는 또한, UV 광을 사용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 경우, UV 광개시제가 경화 개시에 필요하다. 이러한 접근법은 유리와 같은 투명한 기판을 결합시키는 경우에 적합하다.
COOH 및/또는 OH 작용기를 함유하는 초기 입자는 몇몇 공급처로부터 상업적으로 입수 가능하다. 이들은: 아미노, COOH, OH, 에폭시 및 다른 작용기와 함께 실리카(SiO2); 아미노 또는 COOH와 함께 알루미나(Al2O3); 아미노 또는 COOH와 함께 티타니아((TiO2); SiO2 나노입자와 같이 졸-겔 공정에 의한 수 분산성 입자 또는 나노입자 형태의 마그네슘 옥사이드(MgO)를 포함하고; 그래핀 옥사이드 작용화된 입자가 광범위하게 입수 가능하다.
상기 논의는 화학적으로-연결된 기판 상용화 입자를 갖는 일반적인 접착제를 개시한다. 실시는 결합되는 기판에 특이적일 수 있다. 입자의 선택은 본원의 실시형태를 현재 당업계의 접착제로부터 구별한다. 입자는, 결합되는 기판의 열적 및 기계적, 또는 열기계적(thermomechanical) 특성에 매칭하도록 선택된다. 열적 특성은 열 전도성, 열 팽창 계수 및 열용량을 포함한다. 기계적 특성은 전단 강도, 영률, 인장 강도, 압축 강도 및 경로를 포함할 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 입자는 또한, 기판의 화학적 조성물에 매칭함으로써 부식에 대한 잠재성을 최소화하도록 선택될 수 있다. 입자 자체의 기계적 및 열적(열기계적) 특성은 결합되는 기판의 특성보다 우수할 수 있으나, 농도 및 상용화 에폭시 매트릭스는, 접착제 혼합물이 결합되는 기판에 가능한 한 근접하고 이상적으로 매칭하는 특성을 갖도록 선택될 것이다. 일부 실시형태에서, 상용화 입자는 결합되는 기판과 동일한 물질의 금속 옥사이드로 구성된다.
예를 들어, 다양한 물질의 증강된 결합에 사용되는 입자는: CFRP로의 CFRP의 경우, 임의의 적합한 그래핀 전구체로부터 수득될 수 있는 작용화된 그래핀 입자를 포함한다. 하나의 특정한 예는 그래핀 옥사이드 작용화된 입자를 포함한다. 작용성 그래핀 입자의 제조에 사용될 수 있는 임의의 다른 그래핀 전구체가 본 발명에 적합하다: 알루미늄 대(to) 알루미늄, 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 입자; 유리 대 유리 또는 섬유 보강된 중합체(FRP) 대 FRP, 실리콘 옥사이드(SiO2) 입자; 티타늄 대 티타늄, 티타늄 디옥사이드(TiO2); 및 마그네슘 대 마그네슘, 마그네슘 옥사이드(MgO).
작용기의 도입을 위한 많은 화학적 공정은 이들의 제조 시에 입자 표면 상에 존재하는 OH 또는 COOH 1차 작용기를 사용한다. 아미노, 비닐 및 에폭시와 같은 Y 작용화된 입자의 제조를 위한 화학적 공정은 일반적으로 유사하다. 출발 입자의 성질은 화학적 공정에 임의의 유의한 방식으로 영향을 미치지 않는다. 도 3 내지 5는 Y 작용화된 입자의 제조에 적합한 화학적 공정의 예를 보여준다.
도 3은 COOH(40) 및 OH(44), 1차 입자와 2작용성 에폭시 전구체와의 반응에 의해 각각 생성된 에폭시 작용화된 입자(42 및 46)를 보여준다.
도 4는 COOH(50) 및 OH(54), 1차 입자와 이중 에폭시 및 비닐 작용화된 전구체와의 반응에 의해 각각 생성된 비닐 작용화된 입자(52 및 56)를 보여준다. 비닐 작용기는 다른 것들 중에서도, 지방족 알켄, 방향족 알켄, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함할 수 있다.
도 5는 (60)에서 COOH 및 (62)에서 OH 작용기와, 적합한 반응성 작용기를 함유하는 실란 커플링제를 반응시킴에 의한 다양한 작용기의 도입, 예컨대 (60 및 64)에서 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 형태의 비닐, 및 (62 및 66)에서 비닐을 보여준다. 실란 커플링제가 광범위하게 이용 가능하다.
동일한 물질로 제조된 2개의 기판은 우선, 이들 기판의 표면을 예컨대 표면 에칭에 의해 베어 물질을 노출시키도록 제조함으로써 접합된다. 그 후에, 접착제가 상기 베어 물질에 도포되고, 2개의 기판은 함께 접촉되는데, 선택적으로 서로에 대해 눌려져서 접촉되고, 상기 접착제가 경화된다. 일관된 결합선을 보장하기 위해, 소량의 구형 유리 비드가 또한 접착제와 혼합될 수 있다. 기판 제조는 다수의 방식으로 달성될 수 있다. 이러한 방식은, 샌딩(sanding) 또는 샌드 블라스팅(sand blasting)과 같은 기계적 마모 접근법, 유기 용매 또는 수성 세정제를 이용한 표면 세정, 크롬산을 이용한 화학적 에칭(ASTM D2651에 따름), 전기화학적 양극 산화(anodization), UV/오존 처리를 이용한 광화학적 방법, 및 플라즈마 에칭을 포함한다.
실시예 1
그래핀 옥사이드를 용매 내로 분산시키고, 분산된 그래핀 옥사이드를, 적어도 하나의 에폭시 작용기 및 비닐, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 및 에폭시로부터 선택되는 2차 작용기를 함유하는 반응성 분자와 혼합하여 용액을 형성함으로써, 작용화된 그래핀 옥사이드를 제조한다. 활성화제를 상기 용액에 첨가하였으며, 그 후에, 이를 가열하고 교반한다. 상기 용액을 냉각시키고, 작용화된 그래핀 옥사이드의 입자를 상기 용액으로부터 분리하였다. 그 후에, 작용화된 그래핀 옥사이드를 수지 전구체 및 선택적인 용매와 혼합하여, 중합체 전구체 물질과 동일하거나 거의 동일한 작용기를 갖는 작용화된 그래핀 용액을 제조한다. 경화 개시제를 수지 용액에 첨가할 수 있다.
시료 1은 2개의 CFRP 기판을 샌딩시켜 베어 탄소 섬유 물질을 노출시키는 단계를 수반하였으며, 300-미크론 유리 비드를 접착제 용액에 분산시켜 결합 두께를 조절하였으며, 상기 용액을 기판에 도포하였다. 이 실시예에서 2개의 기판을 0.5 x 1 인치의 영역을 중첩시키면서 함께 접합시켰다. 그 후에, 상기 용액을 실온에서 경화시켰다.
예비 랩(lap) 전단 강도 시험을 ASTM D5868(미국 시험 및 재료 협회, 표준 D5868 "FRP 결합을 위한 랩 전단 접착에 대한 표준 시험 방법)에 따라 수행하였다. 비교 시료는 그래핀 입자 없이 에폭시 베이스 및 경화제(hardener)로만 구성되었다. 표 1의 결과는 비교 시료에 비해 시료 1의 강도의 증가를 보여준다.
Figure pat00001
추가의 결합 강도 증가는 접착제 및 결합 절차를 최적화함으로써 수득될 수 있다. 예를 들어, 그래핀 입자 제제로 제조된 코팅된 시료는 고 전단 입자 분산 공정 동안 혼입되는 공기 방울의 존재, 및 접착제 점도를 감소시키기 위해 용매를 사용해야 하는 필요성 둘 다로 인해, 많은 수의 공극(void)을 갖는 것으로 관찰되었다. 이들 결함은 상업적인 비-입자 기초 접착제에서는 확인되지 않는다. 제제 내의 용매는, 고 진공을 사용하고, 감소되고 가능하다면 없어진다면, 결합 강도를 더 증가시킬 것이다.
추가의 시험에서, 시료 1 및 비교 시료를 인장 시험에 의해 당긴 후, 주사 전자 현미경(SEM) 하에 검사하였다. 비교 시료는 노출된 탄소 섬유를 보여주었으며, 이는, 에폭시 베이스가 탄소 섬유의 표면으로부터 간단히 디라미네이트화(delaminate)되었음을 의미한다. 대조적으로, 시료 1은 절단된 결합의 표면에 걸쳐 남겨진 다량의 그래핀 복합물을 보여주었다. 이는, 탄소 섬유 상으로의 그래핀 연결 네트워크의 강한 접착을 실증한다. 이는, CFRP 결합된 기판에 존재하는 탄소 섬유와 유사하거나 상용성인 그래핀 입자에 의해 가능해진 증강된 접착 강도를 입증한다.
당업자는, 상기 실시예가 CFRP 기판 및 접착제 내의 그래핀 입자에 대한 것이었던 한편, 다른 기판에 대한 다른 제제가 동일한 성능 개선을 가질 것임을 주지해야 한다. 청구항의 범위를 이러한 특정 물질 시스템으로 제한하려는 것이 아닐뿐더러, 이것이 내포되어서도 안 된다.
이러한 방식으로, 유사한 기판들 사이에서 증강된 결합은 당업계의 접착제를 능가하여 달성된다. 입자의 화학적으로 결합된 네트워크는 기판의 표면에 직접적으로 결합하여, 최대 접착제 강도를 제공한다. 보강 입자의 화학적으로 연결된 네트워크는 충격 및 응력 동안 입자 이동을 방지한다. 기판과 매칭하는 화학적으로 및 기계적으로 상용성인 보강 입자의 존재는 두드러진 열-기계적 성능을 허용한다.

Claims (20)

  1. 결합된 기판 쌍(pair)으로서,
    제1 물질의 제1 기판;
    제1 물질의 제2 기판; 및
    상기 제1 기판을 상기 제2 기판에 결합시키는 접착제를 포함하고, 여기서, 상기 접착제는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판과 상용성(compatible)인 화학적으로 연결된 상용화(compatibilizing) 입자를 갖는, 결합된 기판 쌍.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학적으로 연결된 상용화 입자가, 상응하는 제1 기판 및 제2 기판과 유사한 화학적 원소를 갖는 입자를 포함하는, 결합된 기판 쌍.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학적으로 연결된 상용화 입자가, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 열기계적 특성과 매칭하는 열기계적 특성을 갖는 입자를 포함하는, 결합된 기판 쌍.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학적으로 연결된 입자가 제1 물질의 금속 옥사이드로 구성된 입자를 포함하는, 결합된 기판 쌍.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질이 탄소 섬유 보강된 중합체(CFRP)로 구성되고, 상기 입자가 그래핀 옥사이드 작용화된 입자 또는 그래핀 작용화된 입자 중 하나로 구성되는, 결합된 기판 쌍.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질이 알루미늄으로 구성되고, 상기 입자가 알루미늄 옥사이드로 구성되는, 결합된 기판 쌍.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질이 섬유 유리 보강된 중합체(FRP) 또는 유리 중 하나로 구성되고, 상기 입자가 실리콘 옥사이드로 구성되는, 결합된 기판 쌍.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질이 티타늄으로 구성되고, 상기 입자가 티타늄 옥사이드로 구성되는, 결합된 기판 쌍.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질이 마그네슘으로 구성되고, 상기 입자가 마그네슘 옥사이드로 구성되는, 결합된 기판 쌍.
  10. 제1항에 있어서, 상기 상용화 입자가 에폭시기로 작용화된 표면이고, 링커 물질이 아미노기 또는 에폭시기를 함유하는, 결합된 기판 쌍.
  11. 제1항에 있어서, 상기 상용화 입자가 비닐 결합으로 작용화된 표면이고, 링커 물질이 비닐기를 함유하는, 결합된 기판 쌍.
  12. 물질의 조성물로서,
    제1 기판과 제2 기판 사이에서 결합을 형성하는 화학적으로 연결된 입자 네트워크를 갖는 접착제를 포함하며, 여기서, 상기 입자 네트워크 내의 상용화 입자는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판과 상용성인, 물질의 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 화학적으로 연결된 입자가, 상응하는 제1 기판 및 제2 기판과 유사한 화학적 원소를 갖는 입자를 포함하는, 물질의 조성물.
  14. 제12항에 있어서, 상기 화학적으로 연결된 입자가, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 열기계적 특성과 매칭하는 열기계적 특성을 갖는 입자를 포함하는, 물질의 조성물.
  15. 제12항에 있어서, 상기 화학적으로 연결된 입자가 제1 물질의 금속 옥사이드로 구성된 입자를 포함하는, 물질의 조성물.
  16. 제12항에 있어서, 상기 상용화가 에폭시기로 작용화된 표면이고, 링커 물질이 아미노기 또는 에폭시기를 함유하는, 물질의 조성물.
  17. 제12항에 있어서, 상기 상용화 입자가 비닐 결합으로 작용화된 표면이고, 링커 물질이 비닐기를 함유하는, 물질의 조성물.
  18. 동일한 물질의 2개 구조를 접합시키는 방법으로서,
    베어(bare) 물질을 노출시키기 위해 제1 구조 및 제2 구조를 제조하는 단계;
    상기 제1 구조 및 상기 제2 구조 상의 상기 베어 물질에 접착제를 도포하는 단계로서, 상기 접착제는 상기 물질과 상용성인 상용화 입자를 함유하고, 상기 제조는 상기 물질과 상기 상용화 입자 사이에서 상호작용을 허용하는, 단계;
    2개의 기판을 함께 접촉시키는 단계; 및
    상기 접착제를 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 제1 구조 및 제2 구조를 제조하는 단계가, 상기 접착제가 도포될 상기 제1 구조 및 상기 제2 구조의 부분을 기계적으로 마모시키는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 제1 구조 및 제2 구조를 제조하는 단계가, 상기 접착제가 도포될 상기 제1 구조 및 상기 제2 구조의 부분을 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 에칭이 화학적 에칭, 전기화학적 양극 산화(anodization), UV/오존 처리를 이용한 광화학적 에칭, 또는 플라즈마 에칭일 수 있는, 방법.
KR1020190081920A 2018-07-23 2019-07-08 기판 상용화 입자를 갖는 신규 접착제 KR102674365B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/042,627 US11787987B2 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Adhesive with substrate compatibilizing particles
US16/042,627 2018-07-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200011009A true KR20200011009A (ko) 2020-01-31
KR102674365B1 KR102674365B1 (ko) 2024-06-13

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102596814B1 (ko) * 2022-09-14 2023-11-02 한국화학연구원 접착제 조성물

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102596814B1 (ko) * 2022-09-14 2023-11-02 한국화학연구원 접착제 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
EP3599262B1 (en) 2023-09-06
JP2020015307A (ja) 2020-01-30
EP3599262A1 (en) 2020-01-29
US20200024494A1 (en) 2020-01-23
US11787987B2 (en) 2023-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109796725B (zh) 一种碳纤维表面化学接枝纳米SiO2增强聚醚醚酮复合材料及其制备方法
Meguid et al. On the tensile and shear strength of nano-reinforced composite interfaces
EP3502054A1 (en) Functionalized graphene oxide curable formulations
JP7259006B2 (ja) 高速硬化エポキシアクリル液体シム
WO2022073314A1 (zh) 一种耐用型超疏水复合材料涂层及其制备方法
Çakır et al. Graphene nanoparticle effect on flexural and shear behaviors of adhesively bonded single lap joints of GFRP composites
EP3599262B1 (en) Novel adhesive with substrate compatibilizing particles
AU631472B2 (en) Method for bonding joints with an organic adhesive using a water soluble silane modified amorphous hydrated metal oxide primer
KR102674365B1 (ko) 기판 상용화 입자를 갖는 신규 접착제
CN107384276B (zh) 一种混杂功能化碳纳米管与纳米颗粒协同改性环氧树脂胶粘剂的制备方法
Kaveh et al. Introducing a new approach for designing advanced epoxy film adhesives with high mechanical, adhesion, and thermal properties by adding hybrid additives for structural bonding
CN111925762A (zh) 环氧树脂胶黏剂及其应用
JP6923721B1 (ja) プライマー付き基材及びその製造方法、並びに接合体
CN113416383B (zh) 柔性线型高分子及无机纳米颗粒复合改性的氧化石墨烯-环氧树脂复合材料及其制备方法
KR102605531B1 (ko) 에폭시접착제 조성물 및 그 제조방법
CN114752336B (zh) 一种阻燃性好的无溶剂型环氧胶及其应用
US11834592B2 (en) Method for joining dissimilar materials
Charitidis The effect of nanoparticles in single lap joints studied by numerical analyses
KR970005970B1 (ko) 수용성 비결정성 수화 금속 산화물 프라이머를 이용하여 유기접착제로 이음매를 결합시키는 방법
KR102476618B1 (ko) 방수용 도료
JP7186105B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
Pegoretti et al. Epoxy nanocomposite adhesives
JP2002156639A (ja) 液晶表示板用接着性スペーサー及びその製造方法
CN115627136A (zh) 一种粘接金属材料的低气味丙烯酸酯胶及其制备工艺
KR20240064235A (ko) 강도 및 자가 회복 기능이 향상된 복합소재용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 복합소재

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right