[发明专利]粘合剂组合物

说明书

一种粘合剂组合物，其包含硅烷改性的环氧树脂、二环戊二烯酚醛清漆环氧树脂和固化剂。所述组合物显示出良好的油性钢结合，即使在不存在CTBN橡胶或橡胶加合物作为增韧剂的情况下，固化树脂也具有良好的Tg值以及在热湿老化后良好的Tg保留。

本发明涉及一种粘合剂组合物、一种用所述粘合剂组合物结合两个表面的方法、一种可通过这种方法获得的结合的制品、以及所述粘合剂组合物用于将金属表面与金属表面结合或将复合材料与金属表面结合的用途。本发明特别涉及在汽车和其他钢板制造工业中发现的与油性金属表面的粘性结合。

粘合剂在汽车工业中广泛用于将钢(包括镀锌钢)与钢结合或将钢与预浸材料结合。此类钢表面可能被用作防腐措施的油性膜污染，或者在结合之前由于切割或其他机械过程而被污染。具有这种表面污染油层的钢通常被称为“油性钢”。尽管可以在待结合的表面上进行清洁，但是其通常因经济原因而不是所期望的，如在制造过程中需要另外的步骤，这可能增加过程复杂性、过程时间和过程成本或者所有三个方面。在一些情况下，待结合的表面的清洁是不合适的，因为希望在发生结合之后在非结合区域适当保留油性膜保护。然而，在钢/镀锌钢表面上存在油性膜可能引起粘合问题，从而导致搭接剪切强度差和/或钢/锌界面处粘合失败。

在传统的汽车结构制造中，已经通过将改性剂添加到热固性粘合剂中克服了所述问题，所述改性剂吸附残余油或使用表面活性剂来进行化学基底脱油步骤作为固化过程的一部分。任何一种方法都使用约180℃的高固化温度，并且在干燥炉中超过一个小时。这些相对较高的固化温度和长的持续时间允许发生所需的接合过程。高温提供低粘度，以使油能够从表面转移出去。长的持续时间在动力学上允许在粘合剂开始与金属基底结合之前封存油。该方法实现了在过程的所需部分期间固化粘合剂的必要任务，并且需要一些机械紧固直到固化发生。紧固可以包括局部焊接或铆接，但通常认为使用外部夹紧是不可行的。

在此类脱油过程中使用高温和长固化时间以及对于机械紧固的需要在工业规模上并不总是实用的或期望的，并且已经有许多其他方法在不那么严格的条件下实现了良好的油性钢结合。

使用橡胶增韧的丙烯酸粘合剂来实现与汽车工业中常见的油性/蜡质表面的良好结合是熟知的(参见例如，Structural acrylic adhesives for the sheet steelfabrication industry,R.S.Charnock,International Journal of Adhesion andAdhesives,第5卷,第4期,1985年10月,第201-206页)。合适的橡胶增韧剂包括官能化丁二烯-丙烯腈共聚物，如羧基封端的丁二烯-丙烯腈(CTBN)和胺封端的丁二烯-丙烯腈(ATBN)橡胶。除了改善油性钢结合之外，此类橡胶增韧剂还降低了固化的粘合剂的脆性并提供了抗裂纹形成的能力，这在粘合剂用于替代可能承受极端剪切应力(例如，如果汽车发生碰撞的话)的机械结合的情况下是特别重要的。

基于环氧树脂的粘合剂因其良好的结合强度和通用性而被广泛用于结合各种基底。还已知羧基封端的丁二烯-丙烯腈(CTBN)橡胶在含有环氧树脂和冲击强度改性剂的粘合剂组合物中的使用会促进剥离强度的增加。例如，US 5,278,257披露了一种粘合剂组合物，其含有(A)基于至少一种1,3-二烯和至少一种极性烯键式不饱和共聚单体的共聚物和(B)苯酚封端的聚氨基甲酸酯、聚脲或聚脲-氨基甲酸酯或其加合物。在优选的实施方案中，组分(A)是基于具有末端羧基或氨基基团的丁二烯/丙烯腈的共聚物。