具有挤压垫片泡沫的拉挤成型件

文档序号:1821094 发布日期:2021-11-09 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 具有挤压垫片泡沫的拉挤成型件 (Pultruded part with extruded gasket foam ) 是由 亨利·E·理查森 于 2020-03-23 设计创作,主要内容包括:本发明大体上提供了一种包括拉挤型材和双组分体系的系统,该双组分体系的第一组分包含一种或多种环氧树脂,第二组分包含一种或多种磷酸酯,以便通过将第一组分与第二组分混合,形成在约0℃至约50℃的温度下活化的可活化材料。将该可活化材料挤出到所述拉挤型材上,使得该可活化材料被所述拉挤型材中由拉挤产生的余热活化。(The present invention generally provides a system comprising a pultruded profile and a two-component system having a first component comprising one or more epoxy resins and a second component comprising one or more phosphate esters such that upon mixing the first component with the second component, an activatable material is formed that is activated at a temperature of about 0 ℃ to about 50 ℃. Extruding the activatable material onto the pultruded profile such that the activatable material is activated by residual heat in the pultruded profile resulting from the pultrusion.)

具体实施方式

通过本文描述的改进组合物和方法,本发明满足了上述一个或多个需求。本文给出的说明和例示旨在使本领域的其它技术人员熟知本发明及其原理和实际应用。本领域技术人员可通过多种形式来调整和应用本发明,以尽可能满足特定用途的要求。因此,所阐述的本发明的具体实施方式并不意在穷举或限制本发明。所以,本发明的范围不应参考以上描述来确定,而应参考所附权利要求以及这些权利要求有权获得的等同方案的全部范围来确定。包括专利申请和出版物在内的所有文章和参考文献的公开内容出于所有目的通过引用并入本文。从以下权利要求中获得的其他组合也是可能的,这些权利要求也通过引用并入本书面说明中。

本发明提供了一种可被配置成与拉挤成型件一起使用的可活化材料。该可活化材料可由选定的刺激物活化。例如,可活化材料可在约0℃至约50℃的温度下发生热活化。可活化材料可被挤出到拉挤成型件上。该拉拉挤成型件可以是一种用作汽车部件的拉挤型材。该拉挤型材可保留拉挤过程中的一些余热,随后这些余热可在可活化材料被挤出到该型材上时用来活化该可活化材料。

本发明提供了一种可活化材料,其可以是由A侧(即第一组分)和B侧(即第二组分)组成的双组分组合物。该双组分组合物在混合后可生成可活化材料,并且在活化后可生成反应产物,该反应产物可以是垫片材料。

A侧可包含一种或多种环氧树脂、一种或多种添加剂以及/或者一种或多种单体。所述一种或多种环氧树脂可包括一种或多种液态环氧树脂、一种或多种柔性环氧树脂、一种或多种环氧酚醛树脂、一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂、一种或多种反应性稀释剂、一种或多种苯氧基树脂、一种或多种硅烷改性环氧树脂、一种或多种表面活性剂、一种或多种单体,或其任何组合。所述一种或多种添加剂可包括一种或多种增韧剂(例如核壳聚合物)、碳酸钙、矿物质、增强纤维、疏水性二氧化硅、板状氧化铝,或其任何组合。

B侧可包含一种或多种磷酸酯、磷酸、一种或多种添加剂、一种或多种表面活性剂、一种或多种单体,或其任何组合。所述一种或多种磷酸酯可包括第一磷酸酯、第二磷酸酯、第三磷酸酯,或其任何组合。所述一种或多种添加剂可包括一种或多种增韧剂(例如核壳聚合物)、矿物质、增强纤维、疏水性二氧化硅、板状氧化铝,或其任何组合。

所述一种或多种磷酸酯可通过磷酸与各种醇之间的反应生成。所述一种或多种磷酸酯可通过磷酸与磷酸酯前体(即尚未与磷酸反应的组分)的环氧基之间的反应生成。所述一种或多种磷酸酯可通过磷酸与CNSL(例如以商品名LITE 2513HP出售的CNSL,该产品可从新泽西州Monmouth Junction的Cardolite公司购得)的缩水甘油醚之间的反应生成。所述一种或多种磷酸酯可通过磷酸与苯基缩水甘油醚(例如以商品名GE-13出售的苯基缩水甘油醚,该产品可从新泽西州Moorestown的CVC Thermoset Specialties公司购得)之间的反应生成。所述磷酸酯可通过磷酸与2-乙基己基缩水甘油醚(例如以商品名GE-6出售的2-乙基己基缩水甘油醚,该产品可从新泽西州Moorestown的CVCThermoset Specialties公司购得)之间的反应生成。所述一种或多种磷酸酯可通过磷酸与环氧化对叔丁基苯酚(例如以商品名GE-11出售的环氧化对叔丁基苯酚,该产品可从新泽西州Moorestown的CVC Thermoset Specialties公司购得)之间的反应生成。

CNSL可包含通常从CNSL中提取的化学物质,包括腰果酸、腰果二酚、腰果酚或其任何组合。优选地,CNSL的缩水甘油醚为腰果酚的缩水甘油醚。

所述一种或多种磷酸酯可选自如下所示的单酯、双酯或三酯:

所述一种或多种磷酸酯可由环氧基与磷酸之间的反应获得,如下所示:

B侧可包含一种或多种磷酸酯以及/或者一种或多种磷酸酯前体。B侧可包含一种或多种磷酸酯前体,该磷酸酯前体可在与A侧化合之前与磷酸化合。B侧可包含一种或多种磷酸酯,该磷酸酯可在添加到B侧之前发生预反应(即磷酸酯与环氧化物之间发生反应)。

所述第一磷酸酯可以是磷酸与CNSL(例如以商品名LITE 2513HP出售的CNSL,该产品可从新泽西州Monmouth Junction的Cardolite公司购得)的缩水甘油醚之间反应的产物。所述第二磷酸酯可以是磷酸与2-乙基己基缩水甘油醚(例如以商品名GE-6出售的2-乙基己基缩水甘油醚,该产品可从新泽西州Moorestown的CVCThermoset Specialties公司购得)之间反应的产物。

所述第一磷酸酯的存在量可约为B侧的20-45w%。所述第一磷酸酯的存在量可约为B侧的25-35w%。所述第一磷酸酯的存在量可约为B侧的28-32w%。所述第一磷酸酯的存在量可约为B侧的32w%。所述第二磷酸酯的存在量可约为B侧的10-30w%。所述第二磷酸酯的存在量可约为B侧的15-25w%。所述第二磷酸酯的存在量可约为B侧的18-22w%。所述第二磷酸酯的存在量可约为B侧的21w%。所述第三磷酸酯的存在量可约为B侧的30-65w%。所述第三磷酸酯的存在量可约为B侧的35-45w%。所述第三磷酸酯的存在量可约为B侧的42w%。所述第三磷酸酯的存在量可约为B侧的58w%。所述第三磷酸酯的存在量可约为B侧的60w%。

所述第一磷酸酯和所述第三磷酸酯可在没有所述第二磷酸酯的情况下存在。所述第一磷酸酯的存在量可约为B侧的25-35w%。所述第一磷酸酯的存在量可约为B侧的30w%。所述第三磷酸酯的存在量可约为B侧的55-65w%。所述第三磷酸酯的存在量可约为B侧的60w%。

B侧可包含磷酸。所述磷酸可以是正磷酸和/或多磷酸。所述磷酸可以是多磷酸。所述磷酸可以是所述一种或多种磷酸酯中的游离酸,以及/或者可独立于所述一种或多种磷酸酯添加。向B侧添加磷酸可导致所得反应产物更加膨胀(例如发泡)。当温度低于23℃时,向B侧添加磷酸可增强双组分体系的反应性,以有助于维持所需的膨胀和/或固化的水平。

所述独立添加的磷酸在水溶液中的含量可以为85%或更高,甚至95%或更高(即试剂级磷酸)。所述独立添加的磷酸的存在量可约为B侧的1-10w%。所述独立添加的磷酸的存在量可约为B侧的2-6w%。所述独立添加的磷酸的存在量可约为B侧的4w%。

由磷酸与含环氧基的组分反应生成的所述一种或多种磷酸酯可包含游离酸。所述一种或多种磷酸酯中的游离酸含量可约为1%或更多,3%或更多,5%或更多,15%或更少,13%或更少,甚至11%或更少。

在添加A侧和B侧后,双组分体系可因金属碳酸盐或金属碳酸氢盐与酸之间的反应而发泡,从而释放气体(即发生化学膨胀)。这种反应机理在第5,648,401号美国专利中有所描述,该专利出于所有目的通过引用并入本文。

固化、发泡、膨胀、密封、粘附或其组合可在约50℃或更低、约40℃或更低、约30℃或更低、约20℃或更低、约0℃或更高、甚至约10℃或更高的温度下发生。固化、发泡、膨胀、密封、粘附或其组合可在约10℃至约35℃的温度下发生。固化、发泡、膨胀、密封、粘附或其组合可在约10℃的温度下发生。固化、发泡、膨胀、密封、粘附或其组合可在室温(例如约15℃至约25℃的温度)下发生。固化、发泡、膨胀、密封、粘附或其组合可在约23℃的温度下发生。

本发明设想了在不添加刺激物的情况下(例如在室温下)相比于其他可活化材料或固化系统而言相对快的活化时间。反应产物的活化时间可以为75min或更短、50min或更短、30min或更短、20min或更短。该活化时间可约为2min或更长,8min或更长,甚至16min或更长。所得反应产物的活化时间可约为5-20min。所得反应产物的活化时间可约为10min。所得反应产物的活化时间可约为7min。所得反应产物的活化时间可约为5min。

可在所得反应产物完全固化之前开始发泡。反应产物的发泡时间(即双组分体系有效起泡的时间范围)可以为30min或更短,甚至20min或更短。反应产物的发泡时间可约为1-10min。反应产物的活化时间可约为5min。反应产物的活化时间可约为7min。

A侧可包含一种或多种环氧基材料(即一种或多种环氧树脂)。所述一种或多种环氧树脂可以是任何常规的二聚、低聚或聚合环氧树脂。所述一种或多种环氧树脂可含有至少一个环氧官能团(即单官能团环氧树脂),或可含有不止一个环氧官能团(即多官能团环氧树脂)。所述一种或多种环氧树脂可含有一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、甚至四个或更多个环氧官能团。所述一种或多种环氧树脂可以是改性环氧树脂(例如硅烷改性、弹性体改性等的环氧树脂)。所述一种或多种环氧树脂可以是脂肪族、脂环族、芳香族等的环氧树脂,或其任何组合。所述一种或多种环氧树脂可呈现为固体(例如呈现为颗粒状、块状、片状等,或其任何组合)或液体(例如液态环氧树脂)。如本文所用,如果环氧树脂在23℃的温度下呈固态,则它为固态树脂;如果环氧树脂在23℃的温度下呈液态,则它为液态树脂,除非另有说明。所述一种或多种环氧树脂可包括一种或多种液态环氧树脂、一种或多种柔性环氧树脂、一种或多种环氧酚醛树脂、一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂、一种或多种反应性稀释剂、一种或多种苯氧基树脂、一种或多种硅烷改性环氧树脂,或其任何组合。

双组分体系可包含一种或多种液态环氧树脂。所述一种或多种液态环氧树脂可用作环氧树脂组分的基料。所述一种或多种液态环氧树脂可以是表氯醇(下文中称为EPH)与任何常规双酚之间反应的产物。所述一种或多种液态环氧树脂可以是EPH与双酚A(下文中称为BPA)和/或双酚F(下文中称为BPF)之间反应的产物。根据ASTM D1652-97所进行的测量表明,所述一种或多种液态环氧树脂的环氧当量(下文中称为EEW)可约为160-192克/当量。所述一种或多种液态环氧树脂的环氧百分比可约为20-25。根据ASTM D445所进行的测量表明,所述一种或多种液态环氧树脂在25℃温度下的粘度可约为2,000-14,000cP。合适BPA基液态环氧树脂的例子可以是可从Dow Chemical公司(密苏里州Midland)购得的D.E.R.TM331。合适BPF基液态环氧树脂的例子可以是可从Kukdo Chemical公司(韩国)购得的YDF-170。

所述一种或多种液态环氧树脂可作为A侧的一部分存在。所述一种或多种液态环氧树脂的存在量可约为A侧的4-15w%。所述一种或多种液态环氧树脂的存在量可约为A侧的6-10w%。所述一种或多种液态环氧树脂的存在量可约为A侧的8w%。

双组分体系可包含一种或多种柔性环氧树脂。所述一种或多种柔性环氧树脂可对反应产物起到如下作用:降低压缩模量,增加破坏应变,缩短恢复时间,增加反应产物中的交联密度,提高抗冲击性,改善粘附性,提高耐化学性,或其任何组合。所述一种或多种柔性环氧树脂可作为粘度调节剂来提高双组分体系的气体截留能力。所述一种或多种柔性环氧树脂可以是双官能团缩水甘油醚环氧树脂、未改性BPA基环氧树脂、多官能团环氧化聚丁二烯树脂,或其任何组合。根据ASTM D1652-97所进行的测量表明,所述一种或多种柔性环氧树脂的EEW可约为260-500。根据ASTM D445所进行的测量表明,所述一种或多种柔性环氧树脂在25℃温度下的粘度可约为700-25,000cP。合适柔性环氧树脂的例子可包括NC-514(可从新泽西州Monmouth Junction的Cardolite公司购得)、PY 4122(可从犹他州盐湖城的Huntsman Advanced Materials公司购得)、Poly605E(可从宾夕法尼亚州Exton的Cray Valley公司购得),或其任何组合。

所述一种或多种柔性环氧树脂可存在于A侧。所述一种或多种柔性环氧树脂的存在量可约为A侧的30-50w%。所述一种或多种柔性环氧树脂的存在量可约为A侧的35-45w%。所述一种或多种柔性环氧树脂的存在量可约为A侧的39w%。所述一种或多种柔性环氧树脂可包括约占A侧10-18w%的双官能团缩水甘油醚环氧树脂,约占A侧8-16w%的未改性BPA基环氧树脂,以及约占A侧8-16w%的多官能团环氧化聚丁二烯树脂。所述一种或多种柔性环氧树脂可包括约占A侧14w%的双官能团缩水甘油醚环氧树脂,约占A侧12w%的未改性BPA基环氧树脂,以及约占A侧12w%的多官能团环氧化聚丁二烯树脂。双组分体系可分别包含双官能团缩水甘油醚环氧树脂、衍生自腰果酚的双官能团环氧树脂、以及多官能团环氧化聚丁二烯树脂,其间比例约为1:1:1。双组分体系可分别包含双官能团缩水甘油醚环氧树脂、衍生自腰果酚的双官能团环氧树脂、以及多官能团环氧化聚丁二烯树脂,其间比例约为1:0.8:0.8。双组分体系可分别包含双官能团缩水甘油醚环氧树脂、衍生自腰果酚的双官能团环氧树脂、以及多官能团环氧化聚丁二烯树脂,其间比例约为1:0.9:0.9。

本文所述的双组分体系还可包含一种或多种环氧酚醛树脂。所述一种或多种环氧酚醛树脂可使反应产物具有耐化学性、耐溶剂性、耐温性或其任何组合。所述一种或多种环氧酚醛树脂可作为A侧的一部分存在。根据ASTM D1652-97所进行的测量表明,所述一种或多种环氧酚醛树脂的EEW可约为165-183克/当量。所述一种或多种环氧酚醛树脂的平均环氧官能度可约为2.6-6.5。根据ASTM D445所进行的测量表明,所述一种或多种环氧酚醛树脂在25℃温度下的粘度可约为18,000-30,000cP。合适环氧酚醛树脂的例子可以是以商品名Epalloy 8250和Epalloy 8330出售的环氧酚醛树脂,这些产品可从CVC ThermosetSpecialties公司(新泽西州Moorestown)购得。

所述一种或多种环氧酚醛树脂的存在量可约为A侧的30-50w%。所述一种或多种环氧酚醛树脂的存在量可约为A侧的35-45w%。所述一种或多种环氧酚醛树脂的存在量可约为A侧的38-42w%。所述一种或多种环氧酚醛树脂的存在量可约为A侧的42w%。所述一种或多种环氧酚醛树脂可包括官能度约为3.6的环氧酚醛树脂(约占A侧的10-18w%),以及官能度约为6.5的环氧酚醛树脂(约占A侧的22-32w%)。所述一种或多种环氧酚醛树脂可包括官能度约为3.6的环氧酚醛树脂(约占A侧的15w%),以及官能度约为6.5的环氧酚醛树脂(约占A侧的28w%)。双组分体系可包含官能度约为3.6的环氧酚醛树脂,以及官能度约为6.5的环氧酚醛树脂,其间比例约为1:2至1:3。

双组分体系可包含一种或多种脂肪族多功能团环氧树脂。所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂可起到增加反应产物的交联度以及/或者增强反应产物的耐化学性的作用。所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂可包括环氧化山梨醇。根据ASTM D1652-97所进行的测量表明,所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂的EEW可约为160-195克/当量。根据ASTM D445所进行的测量表明,所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂在25℃温度下的粘度可约为4,000-18,000cP。合适脂肪族多官能团环氧树脂的例子可以是以商品名GE-60和GE-61出售的脂肪族多官能团环氧树脂,这些产品可从CVCThermoset Specialties公司(新泽西州Moorestown)购得。

所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂可作为A侧的一部分存在。所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂的存在量可约为A侧的5-20w%。所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂的存在量可约为A侧的8-16w%。所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂的存在量可约为A侧的10-14w%。所述一种或多种脂肪族多官能团环氧树脂的存在量可约为A侧的12w%。

双组分体系可包含一种或多种反应性稀释剂。所述一种或多种反应性稀释剂可起到降低双组分体系总粘度的作用,以便调整工件上的分配过程或分配后双组分体系的流动状况,以及/或者增加反应产物的交联度。所述一种或多种反应性稀释剂可以是聚合物稀释剂,由此可增加反应产物的柔韧性;以及/或者所述一种或多种反应性稀释剂可以是多官能团稀释剂,由此可促进交联并使反应产物具有耐化学性。所述一种或多种反应性稀释剂可包括聚乙二醇二缩水甘油醚和/或三羟甲基乙烷三缩水甘油醚。根据ASTM D1652-97所进行的测量表明,所述一种或多种反应性稀释剂的EEW可约为150-170克/当量。根据ASTM D445所进行的测量表明,所述一种或多种反应性稀释剂在25℃温度下的粘度可约为200-300cP。合适反应性稀释剂的例子可以是以商品名GE-31和GE-24出售的反应性稀释剂,这些产品可从CVC Thermoset Specialties公司(新泽西州Moorestown)购得。

所述一种或多种反应性稀释剂的存在量可约为A侧的5-20w%。所述一种或多种反应性稀释剂的存在量可约为A侧的8-16w%。所述一种或多种反应性稀释剂的存在量可约为A侧的10-14w%。所述一种或多种反应性稀释剂的存在量可约为A侧的13w%。所述一种或多种反应性稀释剂可包括约占A侧2-6w%的聚乙二醇二缩水甘油醚,以及约占A侧6-14w%的三羟甲基乙烷三缩水甘油醚。所述一种或多种反应性稀释剂可包括约占A侧4w%的聚乙二醇二缩水甘油醚,以及约占A侧9w%的三羟甲基乙烷三缩水甘油醚。双组分体系可分别包含聚乙二醇二缩水甘油醚和三羟甲基乙烷三缩水甘油醚,其间比例约为1:2至1:3。

双组分体系可包含一种或多种苯氧基树脂(即多羟基醚)。所述一种或多种苯氧基树脂可使反应产物具有更高的粘附性、耐腐蚀性、耐热性或其任何组合。所述一种或多种苯氧基树脂可通过BPA与EPH之间的反应得到。所述一种或多种苯氧基树脂可具有末端羟基以及在每个重复聚合单元中的羟基。根据ASTM D1652-97所进行的测量表明,所述一种或多种苯氧基树脂的EEW可约为202-214克/当量。根据ASTM D445所进行的测量表明,所述一种或多种苯氧基树脂在25℃温度下的粘度可约为20,000-50,000cP。合适苯氧基树脂的例子可以是可从Gabriel Chemical公司(俄亥俄州Akron)购得的Phenoxy LER-HB。

所述一种或多种苯氧基树脂的存在量可约为A侧的5-15w%。所述一种或多种苯氧基树脂的存在量可约为A侧的5-15w%。所述一种或多种苯氧基树脂的存在量可约为A侧的10w%。

双组分体系可包含一种或多种硅烷改性环氧树脂。所述一种或多种硅烷改性环氧树脂可使反应产物具有更高的粘附性,特别是对玻璃和/或金属的粘附性。合适硅烷改性环氧树脂的例子可以是以商品名KSR-177出售的硅烷改性环氧树脂,该产品可从Kukdo Chemical公司(韩国)购得。

所述一种或多种硅烷改性环氧树脂可存在于A侧。所述一种或多种硅烷改性环氧树脂的存在量可约为A侧的1-7w%。所述一种或多种硅烷改性环氧树脂的存在量可约为A侧的2-6w%。所述一种或多种硅烷改性环氧树脂的存在量可约为A侧的4w%。

双组分体系可包含一种或多种表面活性剂。所述一种或多种表面活性剂可用作乳化剂。所述一种或多种表面活性剂可包含疏水部分和亲水部分。所述一种或多种表面活性剂在约5.5的pH下测得的酸值可约为85-100,在约9.5的pH下测得的酸值可约为160-180。根据ASTM D445所进行的测量表明,所述一种或多种表面活性剂在25℃温度下的粘度可约为32,500-42,500cP。所述一种或多种表面活性剂可以是壬基酚乙氧基化磷酸酯,其中壬基部分是疏水部分,乙氧基化磷酸酯部分是亲水部分。合适表面活性剂的例子可以是以商品名DextrolTMOC-110出售的表面活性剂,该产品可从Ashland公司(肯塔基州Covington)购得。

所述一种或多种表面活性剂可存在于B侧。所述一种或多种表面活性剂的存在量可约为B侧的6-18w%。所述一种或多种表面活性剂的存在量可约为B侧的8-16w%。所述一种或多种表面活性剂的存在量可约为B侧的10-14w%。所述一种或多种表面活性剂的存在量可约为B侧的12w%。

双组分体系可包含一种或多种单体。所述一种或多种单体可用于改善反应产物的粘附性能(尤其是对金属基底的粘附性能),增加反应产物的柔韧性,提高反应产物的抗冲击性,或其任何组合。所述一种或多种单体可具有单官能团、双官能团甚至多官能团。所述一种或多种单体可以是醇与丙烯酸或甲基丙烯酸之间酯化反应的产物。所述一种或多种单体可以是单官能团丙烯酸单体。优选地,所述一种或多种单体可以是甲基丙烯酸酯与2-(2-乙氧乙氧)丙烯酸乙酯的混合物。合适单体的例子可以是以商品名SR 9050出售的单体,该产品可从Sartomer公司(宾夕法尼亚州Exton)购得。

双组分体系可在A侧和/或B侧中包含一种或多种单体。所述一种或多种单体的存在量可约为A侧和/或B侧的10-26w%。所述一种或多种单体的存在量可约为A侧和/或B侧的12-24w%。所述一种或多种单体的存在量可约为A侧和/或B侧的14-22w%。所述一种或多种单体的存在量可约为A侧和/或B侧的18w%。

固化速率和/或交联度可以是双组分体系(A侧和B侧)的官能度的函数。如果双组分体系中的预聚合组分具有较短的聚合物长度(即熔体流动指数MFI较高),则该双组分体系可能需要较高的官能度(即一个或多个可聚合组分上的官能团数量);由此,可通过较高的交联度来补偿由较短聚合物导致的结构主链不足。如果双组分体系中的预聚合组分具有较长的聚合物长度(即MFI较低),则该双组分体系可能需要较低的官能度;由此,由较长聚合物产生较多的结构主链,从而无需高官能度。

B侧可通过利用至少一些磷酸和磷酸酯而至少部分地形成为盐,由此可降低B侧的官能度。A侧可包含官能度更高的组分,以补偿B侧降低的官能度。通过产生官能度高于2的聚合物基质,可配制出具有更高官能度的A侧。

双组分体系可包含一种或多种添加剂。所述一种或多种添加剂可包括一种或多种增韧剂、碳酸钙、矿物质、增强纤维、疏水性二氧化硅、板状氧化铝,或其任何组合。

双组分体系可包含一种或多种增韧剂。所述一种或多种增韧剂可用于在反应产物内分配能量(即增加抗冲击性)。所述一种或多种增韧剂可有助于提高T形剥离强度。所述一种或多种增韧剂可包括热塑性塑料、热固性塑料或可热固性塑料、弹性体等,或其任何组合。所述一种或多种增韧剂可包含弹性体(包括含弹性体的材料)和/或核壳聚合物(可包括但不限于弹性体)。

所述核壳聚合物可包含第一聚合物材料(即核材料)和第二聚合物材料(即壳材料)。第一聚合物材料可完全被第二聚合物材料包封。核壳聚合物可包含约30w%或更多、50w%或更多、甚至70w%或更多的第一聚合物材料。第一聚合物材料和/或第二聚合物材料可包含一种、两种、三种、甚至更多种的聚合物(这些聚合物组合在一起和/或一起反应(例如顺序聚合)),或者可以是不同或相同的核壳聚合物系统的一部分。合适核壳聚合物的例子可以是以商品名Kane AceTM MX-267出售的核壳聚合物,该产品可从Kaneka NorthAmerica公司(德克萨斯州Pasadena)购得。

核壳聚合物的存在量可约为A侧和/或B侧的1-10w%(例如,如果核壳聚合物的存在量为10w%,则其在A侧中的存在量可以为5w%,在B侧中的存在量可以为5w%)。核壳聚合物的存在量可约为A侧和/或B侧的2-8w%。核壳聚合物的存在量可约为A侧和/或B侧的4-6w%。核壳聚合物的存在量可约为A侧和/或B侧的5w%。

双组分体系可包含一种或多种金属碳酸盐。所述一种或多种金属碳酸盐可用于在酸存在的条件下产生气体、作为填料、控制发泡(例如膨胀)过程的开始和/或总程度。所述一种或多种金属碳酸盐可以是金属碳酸盐或金属碳酸氢盐。合适填料的例子可包括碳酸钙、碳酸镍、碳酸钡、碳酸氢钠和碳酸氢钾。优选地,所述一种或多种金属碳酸盐可包括碳酸钙。可通过金属碳酸盐和/或金属碳酸氢盐的粒径来控制双组分体系的膨胀和固化,由此可与酸反应的金属碳酸盐和/或金属碳酸氢盐的总表面积是金属碳酸盐和/或金属碳酸氢盐的粒径以及其在双组分体系中的存在量的函数。

碳酸钙(CaCO3)可作为一种或多种碳酸钙填料存在。所述一种或多种碳酸钙填料的中值粒径可约为1-50μm。碳酸钙可具有中细粒度。例如,中细碳酸钙的中值粒径可约为22μm。合适中细碳酸钙的例子可以是可从Huber Engineered Materials公司(佐治亚州Atlanta)购得的Q200。碳酸钙可具有细粒度。例如,细碳酸钙的中值粒径可约为4μm。合适细碳酸钙的例子可以是可从Huber Engineered Materials公司(佐治亚州Atlanta)购得的Q4。碳酸钙可具有超细粒度。例如,超细碳酸钙的中值粒径可约为1μm。合适超细碳酸钙的例子可以是可从Huber Engineered Materials公司(佐治亚州Atlanta)购得的Q1。双组分体系可包含中细碳酸钙、细碳酸钙、超细碳酸钙,或其任何组合。

碳酸钙的存在量可约为A侧的1-25w%。碳酸钙的存在量可约为A侧的4-18w%。碳酸钙的存在量可约为A侧的8-12w%。碳酸钙的存在量可约为A侧的20w%。碳酸钙可包括约占A侧4-8w%的细碳酸钙,以及约占A侧13-18w%的中细碳酸钙。碳酸钙可包括约占A侧6w%的细碳酸钙,以及约占A侧15w%的中细碳酸钙。碳酸钙可包括约占A侧5w%的细碳酸钙,以及约占A侧5w%的中细碳酸钙。中细碳酸钙与细碳酸钙之间的比例可约为3:1至1:3。中细碳酸钙与细碳酸钙之间的比例可约为1:1。

碳酸钙可具有表皮。该表皮可以是在活化过程和/或膨胀过程中分解的任何材料,从而使膨胀延迟和/或减慢。该表皮可以是蜡、脂肪酸或其组合。

双组分体系可包含一种或多种矿物质。所述一种或多种矿物质(即矿物增强体)可在结构上增强反应产物。所述一种或多种矿物质可提高反应产物的拉伸强度和/或弯曲强度。所述一种或多种矿物可以是任何合适的硅酸盐矿物,其包括但不限于链硅酸盐(例如硅灰石)和层状硅酸盐(例如高岭石、蛭石、滑石、白云母等)。所述一种或多种矿物质的单个晶体或晶体群的特征外形可以呈针状。所述一种或多种矿物质的中值粒径可约为10-20μm。该中值粒径可约为12-18μm。

所述一种或多种矿物质可包括硅灰石(CaSiO3)。硅灰石可相对较纯(即其中其他金属氧化物等杂质的含量低于2w%)。硅灰石可能含有杂质,这些杂质包括铁、镁、锰、铝、钾、钠或锶(这些金属可替代矿物结构中的钙)的一种或多种氧化物。合适硅灰石的例子可以是以商品名12和8出售的硅灰石,这些产品可从NYCO Minerals公司(纽约州Willsboro)购得。

所述一种或多种矿物质可作为A侧和/或B侧的一部分存在。硅灰石的存在量可约为A侧和/或B侧的1-10w%。硅灰石的存在量可约为A侧和/或B侧的3-7w%。硅灰石的存在量可约为A侧和/或B侧的4w%。

可对所述一种或多种矿物质进行改性。例如,所述一种或多种矿物质可包括已煅烧(即已在高温下烧制以进行干燥)的高岭石(即高岭土)。双组分体系可包含煅烧高岭土。煅烧高岭土可促进发泡(例如膨胀)过程。通过平均斯托克斯当量直径测量可知,煅烧高岭土的平均粒径可以为1.3μm。通过中值马尔文激光测量可知,煅烧高岭土的平均粒径可以为3.2μm。合适煅烧高岭土的例子可以是以商品名70C出售的高岭土,该产品可从LLC公司(美国佐治亚州Macon)购得。

所述煅烧高岭土可作为A侧和/或B侧的一部分存在。煅烧高岭土的存在量可约为A侧和/或B侧的0.25-5w%。煅烧高岭土的存在量可约为A侧和/或B侧的1-4w%。煅烧高岭土的存在量可约为A侧和/或B侧的2w%。

双组分体系可包含一种或多种增强纤维。增强纤维可在结构上增强反应产物。所述一种或多种增强纤维可提高反应产物的拉伸强度和/或弯曲强度。所述一种或多种增强纤维可存在于A侧和/或B侧中。所述一种或多种增强纤维可均匀地分散在A侧和/或B侧中。所述一种或多种增强纤维可包括聚合物纤维和/或玻璃纤维。聚合物纤维可包括尼龙、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、芳纶纤维(例如)等,或其任何组合。玻璃纤维可包括铝硼硅酸盐玻璃(E玻璃)、碱石灰玻璃(A玻璃或C玻璃)、耐电/耐化学性玻璃(E-CR玻璃)、硼硅酸盐玻璃(D玻璃)、铝硅酸盐玻璃(R玻璃或S玻璃),或其任何组合。增强纤维可以是短切纤维。增强纤维的短切长度可约为0.1cm或更长,0.3cm或更长,甚至0.6cm或更长。增强纤维的短切长度可约为2.0cm或更短,1.5cm或更短,甚至1.0cm或更短。合适玻璃纤维的例子可以是可从Jushi USA公司(哥伦比亚特区)购得的短切原丝。

增强纤维的存在量可约为A侧和/或B侧的0.01-3w%。增强纤维的存在量可约为A侧和/或B侧的0.1-1w%。增强纤维的存在量可约为A侧和/或B侧的0.2w%。

双组分体系可包含疏水性二氧化硅。疏水性二氧化硅可用于调节粘度(例如增稠)、控制触变性、增强疏水性或其组合。疏水性二氧化硅可以是气相二氧化硅。可对疏水性二氧化硅进行表面处理。例如,疏水性二氧化硅可以是用聚二甲基硅氧烷(以下称为PDMS)或六甲基二硅氮烷(以下称为HMDZ)进行过表面处理的气相二氧化硅。所述疏水性二氧化硅可作为A侧和/或B侧的一部分存在。合适疏水性二氧化硅的例子可以是以商品名R 202出售的疏水性二氧化硅(可从新泽西州Parsippany的Evonik公司购得),以及以商品名CAB-O-TS-530和TS-720出售的疏水性二氧化硅(可从马萨诸塞州波士顿的Cabot公司购得)。

疏水性二氧化硅的存在量可约为A侧和/或B侧的0.25-6w%。疏水性二氧化硅的存在量可约为A侧和/或B侧的0.5-4w%。疏水性二氧化硅的存在量可约为A侧和/或B侧的1-2w%。疏水性二氧化硅的存在量可约为A侧的0.5-2w%。疏水性二氧化硅的存在量可约为B侧的3-5w%。A侧与B侧中疏水性二氧化硅之间的比例可约为1:6至6:1。A侧与B侧中疏水性二氧化硅之间的比例可约为1:4。A侧与B侧中疏水性二氧化硅之间的比例可约为1:2至2:1。

双组分体系可包含板状氧化铝。板状氧化铝可使反应产物具有高硬度、抗热震性、抗机械震性、高热容、高电阻或其任何组合。板状氧化铝可存在于A侧和/或B侧中。板状氧化铝可以是转化成刚玉形态(即结晶氧化铝)并经烧结的α-氧化铝,并且可呈现为粒级颗粒或粉末。可在约44μm至约4760μm的范围内对板状氧化铝进行分级(即按尺寸进行分离)。可将板状氧化铝分级至约44μm。

板状氧化铝的存在量可约为A侧和/或B侧的5-20w%。板状氧化铝的存在量可约为A侧和/或B侧的7-18w%。板状氧化铝的存在量可约为A侧和/或B侧的10w%。

双组分体系可包含一种或多种功能性添加剂,用于改善组合物的一种或多种性质。合适功能性添加剂的例子可包括抗氧化剂、抗臭氧剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、着色剂、偶联剂、固化剂、阻燃剂、发泡剂、热稳定剂、抗冲击改性剂、润滑剂、增塑剂、防腐剂、加工助剂、稳定剂等,及其任何组合。

A侧和/或B侧可在约23℃的温度下具有足够高的粘度,以防在将双组分体系呈珠状分配到工件上时双组分体系意外流出到与该珠状分配物相邻的区域,或者以便在分配双组分体系时控制其流出到与珠状分配物相邻的区域(即只允许所需的流出量)。避免意外流动或控制流出量所需的A侧和/或B侧的粘度可取决于珠状分配物的尺寸。例如,双组分体系的珠状分配物越厚,防止意外流动或控制流出量所需的粘度就越高。A侧在23℃温度下的粘度可约为20,000-50,000cP,甚至35,000-45,000cP。A侧在10℃温度下的粘度可约为280,000-350,000cP,甚至300,000-325,000cP。B侧在23℃温度下的粘度可约为20,000-50,000cP,甚至35,000-45,000cP。B侧在10℃温度下的粘度可约为130,000-220,000cP,甚至175,000-195,000cP。

在混合A侧和B侧后,双组分体系膨胀出的体积与双组分体系的最初体积相比可能会大于约50%,大于约100%,大于约200%,小于约800%,小于约700%,甚至小于约600%。双组分体系膨胀出的体积可约为双组分体系最初体积的400%至500%。双组分体系膨胀出的体积可约为双组分体系最初体积的400%。

双组分体系可不含固化剂(即典型的固化剂)和/或固化促进剂。典型的固化剂包括路易斯碱(即阴离子催化剂)、路易斯酸(即阳离子催化剂)、UV催化剂、胺、酸酐、酚、硫醇,或其任何组合。在未使用上述固化剂的情况下,双组分体系在磷酸的催化下在磷酸酯与环氧基和/或羟基之间发生聚合反应后即可固化。可通过磷酸酯与碳酸钙之间的化学相互作用使双组分体系膨胀并固化。已发现,本发明的膨胀和固化体系可使总组分(即固化剂、固化促进剂和发泡剂)的用量减少,从而使制剂的复杂性降低;不过,由此也将更难以优化所需的膨胀和固化时间。

在本发明的一个非限制性实施方式中,双组分体系可在A侧(第一组分)中包含以下一种或多种组分:液态环氧树脂,柔性环氧树脂,脂肪族多官能团环氧树脂,活性稀释剂,芳纶纤维,中细碳酸钙,细碳酸钙,疏水性二氧化硅,以及硅灰石。双组分体系可在B侧(第二组分)中包含以下一种或多种组分:第一磷酸酯,第二磷酸酯,第三磷酸酯,芳纶纤维,以及疏水性二氧化硅。

双组分体系可按A侧与B侧之间的比例为1:4至4:1混合。双组分体系可按A侧与B侧之间的比例为1:2至2:1混合。双组分体系可按A侧与B侧之间的比例为1:1混合。双组分体系可按A侧与B侧之间的比例为2:1混合。

表1中提供了根据本发明得到的两个非限制性实例配方。

表1

表2提供了根据本发明得到的制剂在23℃固化温度下的技术数据。“放热峰”可指固化时达到的峰值温度,并且可以是交联度和固化速率的函数:较高的交联度可产生较高程度的放热反应;较高的固化速率可产生较高的放热峰,因为反应产物从放热反应中吸收热量的速度快于其释放热量的速度。根据ASTM D1621测定机械性能。将试样压缩至立方体尺寸的50%。十字头移动速率保持恒定在12.7mm/min。

表2

表3中提供了根据本发明得到的其他配方实例。

表3

表4提供了根据表3得到的制剂在23℃固化温度下的技术数据。压缩模量可以是施加在样品上的压缩应力(每单位面积的力)和产生的压缩(变形)的函数。于是,需要更高的压缩模量。如果两个样品具有均匀的压缩模量,则密度较低的样品表明反应产物的基质较强,且该反应产物可能是一种交联度较高的产物。当观察密度与压缩模量之比时,如果该比值较低,则可表明反应产物的基质整体上较强。指定为“垫片”的样品可以是常规的预发泡垫片。根据ASTM D1621使用25.4mm立方体测定压缩性能。将试样压缩至该立方体尺寸的50%。十字头移动速率保持恒定在12.7mm/min。

表4

双组分体系可呈现为并排的筒、桶或鼓。双组分体系可在施加到工件上之前混合。双组分体系可通过任何合适的分配器施加到工件上,且双组分体系在施加到工件上之前通过该分配器混合。例如,如本文所述,双组分体系可通过静态混合器分配到工件上,该静态混合器被配置成可输送具有适当混合比的可固化混合组合物。

所得反应产物具有对许多基底而言优异的粘附性以及短的固化时间。所得反应产物可具有对玻璃、金属、聚合物(例如热塑性塑料、热固性塑料或可热固性塑料、弹性体)或其任何组合而言优异的粘附性。特别地,反应产物具有对热塑性塑料而言优异的粘附性。

在将施加有双组分体系的一个或多个型材完全组装之前或之后,可使可活化材料活化。例如,可将可活化材料分配在第一型材上并活化,然后可将与第一型材互补的第二型材施加在第一型材上。作为另一实施例,可将可活化材料分配在第一型材上,并可将与第一型材互补的第二型材分配在第一型材上,然后可将可活化材料活化。在型材完全组装之后固化和/或膨胀的可活化材料可通过膨胀来填充第一型材与第二型材之间的空间。第一型材和/或第二型材可具有凹槽,双组分体系可在该凹槽中分布和/或膨胀。

可拉挤出所述一个或多个型材。所述一个或多个型材可具有任何能够被拉挤出的尺寸或形状。拉挤成型是一种通过用树脂浸渍增强纤维再将该增强纤维拉过受热的固定模具(树脂在该模具中发生聚合)来制造复合结构的方法。所述一个或多个型材可具有任何合适的横截面。所述一个或多个型材可具有连贯的形状。所述一个或多个型材可具有沿纵轴、横轴、垂直轴或其组合变化的形状。如图1、2所示,拉挤型材1具有由水平面部5连接的大矩形截面部3和小矩形截面部4。

在拉挤出所述一个或多个型材之后,可将可活化材料施加到该型材上。可将可活化材料置于挤出机中,并随后挤出到刚从拉挤模具中退出的所述一个或多个拉挤型材上。可将可活化材料以在线工艺的形式挤出到所述一个或多个拉挤型材上,以减少制造所需的步骤数量。拉挤成型时需要在形成所述一个或多个型材的同时进行加热。一旦将可活化材料挤出到拉挤型材上,则进入该拉挤型材中的余热将足以活化该可活化材料。由于拉挤型材保留了成型过程中的部分热量,使得可活化材料发生膨胀和固化所需的时间缩短。如图1、2所示,拉挤型材1上有沿大矩形截面部3布置的可活化材料2。可活化材料可位于拉挤型材的任何部分上。可活化材料可基本上覆盖型材。可将可活化材料选择性地定位在型材上。

双组分体系可用于运输业。双组分体系可用于汽车领域。双组分体系可用于(包括但不限于)车辆内部、车辆外部、HVAC管道、侧镜、电子设备外壳、尾灯、头灯等应用中。

本发明提供了一种方法,该方法可包括:提供一种双组分体系,该双组分体系包括A侧(即第一组分)和B侧(即第二组分),其中A侧包含一种或多种环氧树脂,B侧包含一种或多种磷酸酯和可选的磷酸;可将A侧和B侧混合,以形成一种可固化组合物。该方法可包括在低于50℃的温度下固化所述可固化组合物的步骤,从而生成反应产物。该方法可包括混合第一组分和第二组分以生成反应产物的步骤。该方法可包括第一组分与第二组分之间反应的产物在小于50℃的温度下固化的步骤。该方法可用于含有一种或多种环氧树脂和/或碳酸钙的A侧。该方法可用于含有一种或多种磷酸酯和/或磷酸的B侧。该方法可用于含有一种或多种添加剂的A侧和/或B侧。

根据本文描述可得到表现出足够阻燃性的垫片,以满足用以证明阻燃性的一个或多个要求(例如,以满足14 C.F.R.§25.853和14 C.F.R.§25.856(《美国车厢内部联邦法规》,包括但不限于14 C.F.R.§25.853(a),以及引用的附录F和其中引用的程序)中规定的垂直燃烧和/或烟雾密度要求(或一些其他要求)),所有这些出于所有目的通过引用并入本文。

如本文所用,本发明预想分类(列表)中的任一项目可能未被列入该分类,以及/或者Markush分组中的任一项目可能未被列入该分组,除非另有说明。

本文所述任何数值范围包括从下限值至上限值且以一个单位为增量的所有值,前提是在任何下限值与任何上限值之间存在至少两个单位的间隔,除非另有说明。举例而言,如果规定组分含量、性质或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值例如为1-90,优选为20-80,更优选为30-70,则认为中间值(例如15-85、22-68、43-51、30-32等)也在本说明书的教导范围内。同样,各个中间值也在本发明的范围内。对于小于1的值,可根据需要将0.0001、0.001、0.01或0.1视为一个单位。这些仅是对具体意图的举例说明,并且应认为在本申请中以类似的方式明确表述了在下限值与上限值之间的所有可能的数值组合。可看出,本文中以“重量份”表示的量也涵盖了以重量百分比计的同一范围。因此,就“至少x重量份的所得组合物”而言的范围表述也涵盖了以所得组合物的重量百分比计的同一范围。

所有范围都包括两端点以及这两个端点之间的所有数值,除非另有说明。与范围相关的词语“约”或“近似”适于描述该范围的两端。因此,“约20-30”意在涵盖“约20至约30”,且至少包括指定的端点。词语“约”或“近似”与数值的组合意在涵盖所记载的量以及该记载量的近似值,除非另有说明。举例而言,“约100”的说法意在包含100。

包括专利申请和出版物在内的所有文章和参考文献的公开内容出于所有目的通过引用并入本文。所述“基本上由……组成”用于描述一组合应包括所确定的要素、成分、组件或步骤,以及不会对该组合的基本特征和新特征产生重大影响的其他要素、成分、组件或步骤。词语“包括”或“包含”用于描述本文中的要素、成分、组件或步骤的组合,且还涵盖了由或基本上由这些要素、成分、组件或步骤组成的实施方式。

多个要素、成分、组件或步骤可由单个整合的要素、成分、组件或步骤提供。或者,单个整合的要素、成分、组件或步骤可分成多个单独的要素、成分、组件或步骤。使用“一”或“一个”描述的要素、成分、组件或步骤并不意在排除更多的要素、成分、组件或步骤。

应理解,上述描述意在说明而非限制。在阅读了上述描述之后,本领域技术人员也将对除所提供的实施例之外的其他许多实施方式以及许多应用有清楚的了解。因此,本发明的范围不应参照上述描述来确定,而应参考所附权利要求以及这些权利要求有权获得的等同方案的全部范围来确定。包括专利申请和出版物在内的所有文章和参考文献的公开内容出于所有目的通过引用并入本文。在以下权利要求中对本文公开主题的任何方面的省略都不应视为是对此类主题的放弃,也不应认为本发明人未将此类主题视为所公开的发明主题的一部分。

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