[发明专利]水作为发泡剂的热固性环氧树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种热固性环氧树脂组合物及其特别是在汽车制造和夹心式仪表板制造中的应用。

背景技术

长期以来，热固性环氧树脂组合物作为粘合剂用在白车身以及加强元件或结构泡沫中。

热固性环氧树脂组合物的一个重要的应用领域是在汽车制造中，特别是在粘结时或者白车身中的空腔起泡时。在这两种情况下，根据环氧树脂组合物的应用，将车身在KTL(阴极浸涂)炉中加热，由此热固性环氧树脂组合物固化并可能起泡。

具有热固性环氧树脂组合物的加强元件在热作用下形成结构泡沫，这种加强元件例如以商品名已知。专利文献US 6,387,470B1例如公开了一种热固性的且可起泡的密封材料，该密封材料在具有5至20重量％的热塑性塑料(例如聚苯乙烯)和30至45重量％的热塑性弹性体(例如SBS-嵌段共聚物)的情况下包含液体环氧树脂与固体环氧树脂的混合物。然而，这种组合物的机械特性(特别是玻璃化转变温度)和粘附特性由于高含量的SBS-嵌段共聚物而变差。

为了能够实现快速固化，除了环氧树脂的可热激活的固化之外还使用常见的促进剂。一类重要的促进剂是尿素。例如由专利文献WO2004/106402A2和WO2004/055092A1已知可以使用尿素作为促进剂的热固性环氧树脂组合物。

环氧树脂组合物的起泡一般通过化学的发泡剂，通常为加热时分解的有机氮化合物，或者通过由易于沸腾的有机化合物填充的可膨胀的聚合物中空球体。首先，通过分解反应主要放出氮气，根据条件生成作为副产物的有毒的氨。另一方面，聚合物中空球体由易燃的有机化合物填充，由此对于存储和运输有特殊的规定。这种化学发泡剂以Akzo Nobel公司的或Chemtura公司的或Lehmann&Voss，Deutschland公司的的商品名已知。

此外，在文献中还描述有二氧化碳，其通过白垩(CaCO₃)与磷酸在聚合物基体中的转化而生成。然而，这种方法仅对于双组分的环氧树脂组合物是可能的，且就此而言对于(单组分的)热固性环氧树脂组合物这种方法被排除在外。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种热固性环氧树脂组合物，其一方面在室温下具有良好的存储稳定性和良好的机械特性、热学特性和粘附特性，而另一方面提供了无毒、且对于存储和运输无不利规定的发泡剂来产生结构泡沫。

此目的可以出乎意料地通过根据权利要求1的热固性环氧树脂组合物来实现。这种环氧树脂组合物能够特别优良地用作单组分的、在室温下固态的热固性的粘合剂，特别是用作在汽车制造中的热固性单组分白车身粘合剂，以及用于制造用于加强空腔、特别是金属结构的结构泡沫。

此外，特别出乎意料地发现，根据本发明的热固性环氧树脂组合物在通常用于热固化的温度条件下形成的泡沫具有高机械强度、高玻璃强度和在金属或非金属的基材上良好的粘附性，同时可以完全消除已知有毒的或易燃的发泡剂的使用。

本发明的其它方面由其它独立权利要求给出。本发明的特别优选的实施方式由从属权利要求给出。

具体实施方式

本发明涉及一种热固性环氧树脂组合物，其包含：

-至少一种固体环氧树脂A1，其每分子平均具有多于一个环氧基团；

-任选的至少一种液体环氧树脂A2，其每分子平均具有多于一个环氧基团；

-至少一种用于环氧树脂的固化剂B，其通过温度升高而被激活；

-至少一种羧酸C；

-至少一种羟烷基酰胺或羟烷基尿素H；以及

-至少一种基于尿素衍生物的促进剂E，以激活组分A1和任选的A2与B的转化。

根据本发明的环氧树脂组合物具有组分A1、B和任选的A2，它们在温度升高时通过交联反应形成环氧树脂基材。此外，根据本发明的环氧树脂组合物具有羧酸C和羟烷基酰胺或羟烷基尿素H，它们在温度升高时彼此反应并通过缩合反应产生水，水在给定的温度条件(蒸汽形式)下特别适于作为发泡剂。

然而，仅仅这些组分的反应不会导致形成具有期望特性的结构泡沫。在传统使用的温度(100℃至220℃)下，环氧树脂基材的粘性仅为极小的，由此通过缩合反应生成的水蒸气在相应的环境下扩散并由此不再能用作发泡剂。这会不利地影响泡沫形成和泡沫质量并最后使得使用水作为发泡剂的想法不能实现。