[发明专利]具有改善的低温抗冲击性和耐冲洗性的耐撞击环氧粘合剂组合物

说明书

技术领域

本发明总体上涉及抗冲改性剂，尤其涉及具有改善的低温抗冲击性和改善的耐冲洗性的热固性环氧树脂。

背景技术

环氧树脂基粘合剂用于粘接各种不同的基材。

在某些应用中，粘合剂必须在很宽的温度范围内与基材保持良好的粘接，还要保持良好的抗冲击性。例如，环氧树脂粘合剂用于汽车行业中框架和其他结构的金属-金属粘接。粘合剂粘结可以减少构建框架所需焊缝的数量，所以这些粘合剂的使用可以降低装配成本。粘合剂在随后的加工过程以及车辆的使用寿命期间经受的温度范围将会非常宽。这些温度可以高达80℃。在寒冷气候里使用的汽车可能暴露在低至-40℃的温度下。

结构粘合剂在航空航天制造中可能提供与在汽车行业中类似的优势，比如减少车重及降低制造成本等。然而，飞机在30,000英尺高度以上飞行时经常暴露在低至-60℃至-70℃的温度中，这在此行业中很常见。这些应用中使用的结构粘合剂在这些温度下必须保持充分的粘合性和抗冲击性。

汽车应用中使用的许多结构粘合剂是基于橡胶改性环氧树脂和反应性“增韧剂”。此类型的结构粘合剂记载于，例如，美国专利第5,202,390号、美国专利第5,278,257号、WO 2005/118734、美国公开的专利申请第2005/0070634号、美国公开的专利申请第2005/0209401号、美国公开的专利申请第2006/0276601号，以及EP-A-0 308 664。令人遗憾的是，这些结构粘合剂在-40℃或低于-40℃时，性能会大大下降。希望能提供具有良好粘合性和抗冲击性的结构粘合剂，在低至-60℃至70℃的温度下更好地保持那些性能。

美国专利公开第2011/0114257号描述了一种含有羧酸基团的抗冲改性剂，是从二或三羧酸的分子内酸酐与至少一个含有至少一个羟基的两亲嵌段共聚物的反应中制备的。抗冲改性剂与环氧树脂混合，预期在高于或接近-40℃的温度下提供抗冲击性的改善。

在WO 2005/007720和U.S.2007/0066721中，描述的粘合剂系统含有基于聚四氢呋喃(PTHF，也称作聚丁二醇、PTMEG、聚氧化四亚甲，以及PTMO)的聚四氢呋喃基增韧剂。WO 2005/007720和U.S.2007/0066721描述了基于具有多种分子量的PTHF聚合物的增韧剂。在那些系统中，PTHF的分子量据报告称对粘合剂性能几乎没有影响。

然而，仍然需要在接近或低于-40℃的温度下具有改善抗冲击性的粘合剂组合物。

发明内容

本发明的实施例包含一种可以帮助克服上述一个或多个问题的单组分粘合剂组合物。特别是，本发明的实施例提供了一种在-40℃或更低的低温下具有改善抗冲击性的环氧粘合剂组合物。优选地，用粘合剂制备的复合结构在-40℃温度下具有至少15N/mm的冲击剥离强度，其中此冲击剥离强度是按照ISO 11343楔形物冲击法测量的。

在一个实施例中，用本发明环氧粘合剂组合物制备的复合结构，可能在-40℃具有至少13N/mm的冲击剥离强度，其中此冲击剥离强度是按照ISO 11343楔形物冲击法测量的，且优选至少15N/mm，更优选至少20N/mm。

在第一个方面，本发明提供了一种单组分环氧粘合剂组合物，其包含一种或多种环氧树脂；至少一种聚氨酯基增韧剂；至少一种两亲嵌段共聚物(也称为两亲性嵌段共聚物)；以及一种或多种环氧固化剂。

在一个实施例中，此环氧树脂包括至少一种双酚二环氧甘油醚。环氧树脂的量以环氧粘合剂组合物的总重量计可以为约30至60重量百分比。

在一个实施例中，聚氨酯基增韧剂包括由一种或多种双酚A或二异丙基胺封端或封闭的脂肪族二异氰酸酯基团。优选地，聚氨酯基增韧剂是脂肪族二异氰酸酯与具有分子量范围在2,000至12,000道尔顿的多元醇的反应产物。聚氨酯的量，以环氧粘合剂组合物的总重量计，可以为约10至25重量百分比。

在一个实施例中，两亲嵌段共聚物包含一种或多种环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物以及含有至少四个C原子的至少另一种环氧烷烃。优选地，环氧烷烃嵌段包含环氧丁烷。

两亲嵌段共聚物的量，以环氧粘合剂组合物的总重量计，可以为约2至14重量百分比。

在一些实施例中，环氧粘合剂组合物可以包含至少一种填料，如矿物填料、玻璃微粒，以及熔凝石英。粘合剂还可以包括固化促进和加速剂。