粘合异种材料的方法和制剂

文档序号:555125 发布日期:2021-05-14 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 粘合异种材料的方法和制剂 (Method and formulation for bonding dissimilar materials ) 是由 泽赫拉·塞温奇 迪·达塔什维利 孟凡卿 吴尚仁 钦努·布拉哈特厄斯瓦兰 于 2019-09-18 设计创作,主要内容包括:本公开涉及胶合剂的制剂和粘合异种材料的方法。所述制剂和方法可以将含有非晶态或具有低结晶度的第一聚烯烃的非聚氯乙烯(PVC)粘合到为刚性材料或硬质PVC的第二材料。所述方法和制剂可以通过在界面处共溶解或在粘合之前活化一种材料来起作用。(The present disclosure relates to a formulation of a glue and a method of bonding dissimilar materials. The formulations and methods may bond a non-polyvinyl chloride (PVC) containing a first polyolefin that is amorphous or has low crystallinity to a second material that is a rigid material or a rigid PVC. The methods and formulations may function by co-dissolving at the interface or activating a material prior to bonding.)

粘合异种材料的方法和制剂

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月19日提交的美国临时申请号62/733,516的权益,其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及聚合物材料领域。更具体地,本公开涉及异种聚合物材料和用于粘合其的粘合剂或胶黏剂制剂。

背景技术

在现有技术中已知用于增加表面能或使异种材料相容的各种接枝技术[1、2、4、6、7、9、10]。由于化学上的差异,粘合异种材料难以实现。特别地,粘合聚烯烃基材料由于低表面能而具有挑战性,这要求在粘合之前使用胶黏剂进行底漆涂覆或进行特殊的表面处理。现有技术包括改性技术或接枝的实例,以及用于提高官能化聚烯烃与各种涂料、油漆和胶黏剂之间的粘附性的特定制剂[3、5、11]。

特别地,EP 1233039描述了一种改性聚烯烃制剂(基于热塑性烯烃),其包括将官能团与一个酯基和至少一个羟基和/或一个环氧乙烷基团接枝以改善对涂料和胶黏剂的粘附性。已知在工业上使用胶合剂和底漆来连接聚氯乙烯(PVC)管道和管道配件。例如,美国专利号6613187B1描述了一种胶合剂技术,该技术用于将聚烯烃材料彼此粘合或将相似材料和低结晶聚合物粘合至低结晶聚合物。然而,此公开未描述实现具有不同化学和材料特性(例如,结晶度、极性等)的异种材料的粘合的方法或制剂。

发明内容

本文公开的技术可有利地实现更高的接枝密度,相比较于市售的接枝聚烯烃(通常最大为1wt%)。而且,本文的技术可以消除对底漆的需求及施加其的额外步骤,以及在附着异种材料之前的昂贵的胶黏剂的使用。有利地,可以使用常用且廉价的溶剂来接合适合于大批量制造或零件组装的零件。附加的优点可以包括组装零件的本体性质的最小变化,例如清晰度和适用于医疗递送(例如,低可提取/可滤取)应用的适用性。

另外,本文描述的方法涉及粘合异种聚合物材料的挑战。特别地,配置这些方法以改善低结晶性聚烯烃(热塑性弹性体、热塑性烯烃等)与刚性无定形材料或低结晶性聚氯乙烯(PVC)之间的粘附性。另外,所公开的方法允许使用对于在大容量制造中使用而言实用的廉价溶剂,避免单独的底漆施加或加热步骤。尽管具体使用实例包括医疗行业,这些解决方案在其他行业中也具有广泛的应用潜力。

在一个实施方案中,提供用于将第一材料粘附到第二材料的粘合剂,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;且所述粘合剂包括一种或多种聚合物,例如,乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体,其可以为至多51wt%或更多,以及形成溶剂体系的溶剂或溶剂组,以及任选地增粘剂。在使用常规灭菌方法暴露于热时,粘合剂用于粘合异种材料。

在另一个实施方案中,提供了一种将第一材料粘合到第二材料的方法,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;所述方法包括:i.)用极性官能团改性第一材料,所述极性官能团增加第一材料对第二材料的亲和力;和ii.)将第一材料粘合至第二材料。该方法通过用高极性官能团改性基底非PVC材料来提高其对第二材料的化学亲和力以及通过合适的溶剂或溶剂体系进行化学键合的能力。

在另一个实施方案中,提供了一种将第一材料粘合到第二材料的方法,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;所述方法包括:i.)提供粘合剂,所述粘合剂包含由以下组成的组中的一种或多种:a.)能够溶解第一材料和第二材料的有机溶剂或溶剂混合物;b.)第一材料和第二材料的混合物;c.)选自聚丙烯(PP)、热塑性烯烃(TPO)和热塑性弹性体(TPE)的聚合物材料,所述聚合物材料被极性基团官能化;和ii.)使用粘合剂将第一材料粘合至第二材料。

在另一个实施方案中,提供了一种将第一材料粘合到第二材料的方法,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;所述方法包括:i.)使用选自由以下组成的组的至少一种技术来改性第一材料:a.)将第一材料与至多约51wt%的官能化聚合物混合;b.)将第一材料与至多约5wt%的第二增容剂混合;c.)将第一材料与至多约5wt%的助粘剂混合;d.)将第一材料与至多约5wt%的乙烯丙烯酸共聚物混合;和ii.)将改性的第一材料粘合至第二材料。

相关方面包括利用涵盖相似技术原理的其他方法。例如,可以使用表面沉积技术来接枝官能团以增加极性,从而增加非PVC材料的极性。一个实例包括使用常压等离子体沉积技术,以便在非PVC表面上沉积极性化学基团,例如马来酸酐、丙烯酸或类似试剂。该技术可在保持材料所需的本体性质(流变性、机械性能、透明度等)的同时,对非PVC表面进行改性。本文公开的方法也可以优化以用于经由常规处理设备的处理。

本主题技术的附加特征和优点将在下面的描述中阐述,并且部分地从描述中将变得显而易见,或者可以通过主题技术的实践而获知。本主题技术的优点将通过在书面描述及其实施例以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

应理解,前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的,并且旨在提供对本主题技术的进一步解释。

附图说明

下面参考附图描述本发明的说明性实施方案的各种特征。所示的实施方案旨在说明而非限制本发明。附图包含以下的图:

图1示出了如实施例1中描述的用官能化烯烃共聚物粘合的Luer–管组件。

图2示出了如实施例1描述的粘合力测试设备及其中的样品放置。

图3示出了根据实施例2的方法,将50/50Makrolon 2458/Makrolon Rx1805制成的T型聚碳酸酯接头粘合到由Teknor Apex Medalist MD575制成的热塑性弹性体管。

图4示出了实施例2的实验中不同浓度的OFS6030溶液的平均粘合拉力负荷图。

图5示出了对于实施例1中的材料,作为炉温的函数的粘合力的图。

图6是粘合剂中某些组分下亲和力的图。

具体实施方式

应当理解,根据本公开,本发明主题技术的各种配置对于本领域技术人员将变得显而易见,其中,本主题技术的各种配置是通过示例的方式示出和描述的。如将会认识到的,本主题技术能够具有其他和不同的配置,并且其若干细节能够在各种其他方面进行修改,所有这些都不脱离本主题技术的范围。因此,发明内容、附图和详细描述应被认为是说明性的而非限制性的。

以下阐述的详细描述旨在作为对本主题技术的各种配置的描述,而并非旨在表示可以实践本主题技术的唯一配置。附图被并入本文并构成详细描述的一部分。为了提供对主题技术的全面理解,详细描述包括具体细节。然而,对于本领域技术人员将显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下实践本主题技术。在一些例子中,为了避免模糊贯穿本主题技术的构思,以框图形式示出周知的结构和元件。相似的元件标有相同的元件编号,以便于理解。

在一个实施方案中,提供用于将第一材料粘附到第二材料的粘合剂,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;且所述粘合剂包括一种或多种聚合物,例如,乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体,其可以为至多51wt%或更多,以及形成溶剂体系的溶剂或溶剂组,以及任选地增粘剂。

诸如聚合物固体的固体材料的结晶度可以通过任何合适的方式来确定。“结晶度”是指固体的结构有序度。在晶体中,原子或分子以规则、周期性的方式排列。结晶度将影响固体的硬度、密度和透明度。可以通过对比处于气态的原子的位置来理解晶体材料的顺序,其中原子或分子的相对位置是完全随机的。“无定形”材料(例如液体和玻璃)代表一种中间情形,在短距离(几个原子或分子间距)上具有顺序,而在长距离上不具有顺序。

一些聚合物材料可以以产生结晶和无定形区域的混合的方式来制备。在这样的情况下,结晶度通常指定为结晶材料的体积百分比。聚合物的结晶是与其分子链的部分排列有关的过程。这些链折叠在一起,形成称为片晶的有序区域,该区域组成较大的球形结构,名为球晶。https://en.wikipedia.org/wiki/Crystallization_of_polymers-cite_note- sp-1。聚合物可以在从熔体冷却、机械拉伸或溶剂蒸发时结晶。结晶影响聚合物的光学、机械、热和化学性质。结晶度是通过不同的分析方法估算的,通常在10%到80%之间,因此结晶的聚合物通常被称为“半结晶”。半结晶聚合物的性质不仅取决于结晶度,还取决于分子链的大小和取向。

一种确定聚合物固体结晶度的技术是差示扫描量热法(DSC)。DSC是一种测量作为时间或温度的函数的流入或流出材料的热流的技术。聚合物的结晶度可以用DSC通过量化与聚合物熔融(熔化,ΔH熔化)相关的热量来确定。通过将观察到的熔化热相对于同一聚合物的100%结晶样品的熔化热标准化,该热被报告为结晶度百分比。由于很少有100%结晶聚合物的真实样品,因此经常使用文献值作为该值。在一些实施方案中,第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,通过以10℃/min速率进行DSC表征,结合DSC熔化峰时,其具有小于约59J/g的熔化热。在一些实施方案中,第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,通过DSC表征,其具有小于约23J/g的熔化热。

在一些实施方案中,第一材料包含结晶度为约0.1%至约50%,约1%至约45%,约5%至约40%,约10%至约30%,约1%至约30%,和约5%至约25%结晶度的结晶度的非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物。

第二材料包括拉伸模量为约1800至约3000MPa的刚性无定形材料、肖氏A硬度为约70至约85的PVC或其组合。本领域普通技术人员将认识到如何确定拉伸模量或肖氏A硬度。拉伸模量是量度固体材料刚度的机械性质。它定义了在单轴变形的线性弹性状态下材料中的应力(每单位面积的力)与应变(比例变形)之间的关系。当在压缩或延伸过程中向固体材料施加小的载荷时,固体材料将发生弹性变形。弹性变形是可逆的(在移除载荷后,材料恢复其原始形状)。

在接近零的应力和应变的情况下,应力-应变曲线是线性的,并且应力与应变之间的关系由胡克定律描述,该定律表明应力与应变成比例。比例系数是拉伸模量。模量越高,产生相同量的应变所需的应力就越大;理想的刚体将具有无限的拉伸模量。数学上,拉伸模量可以表示为:E=σ/∈,其中E是拉伸模量(通常以Pa、kPa或MPa表示),σ是单轴应力或单位表面的单轴力,∈是应变或比例变形(长度变化除以原始长度)(无量纲(adimensional))。

硬度通常使用肖氏硬度计测量。肖氏标度的数字越大,表示材料的抗压痕能力越大,因此材料越硬,而数字越低,抗压痕能力越小且越软。硬度计有几种标度,用于具有不同特性的材料。使用略微不同的测量系统的两种最常见标度是ASTM D2240 A型和D型标度。像许多其他硬度测试一样,硬度计测量在标准压脚上由给定力产生的材料压痕的深度。该深度取决于材料的硬度、其粘弹性、压脚的形状以及测试的持续时间。ASTM D2240硬度计可以测量初始硬度或给定时间后的压痕硬度。基本测试要求以一致的方式施加力,且不冲击,并测量硬度(压痕深度)。如果需要定时硬度,则在所需时间施加力,然后读取。标度上的值在0至100之间。本文用硬度表征的材料以ASTM D2240标度进行测量。

在一些实施方案中,非PVC聚烯烃聚合物是基于苯乙烯的热塑性弹性体(TPE)或基于苯乙烯的热塑性烯烃(TPO)。在一些实施方案中,刚性无定形材料包括聚碳酸酯或其共聚物,聚丙烯酸酯或其共聚物,例如甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(mABS)共聚物,或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或其共聚物,或以上任何一种的衍生物。在整个本公开中,术语“衍生物”包括但不限于所指的具有衍生物的结构的酯、酰胺、酰亚胺或酸酐。

在一些实施方案中,溶剂或溶剂体系被配置为经由溶剂分配器、浸涂或手动施加来施加。用于本公开的合适的溶剂或溶剂体系包括但不限于包含以下的溶剂或溶剂组合:环己酮、甲基乙基酮、环己烷、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸正丁酯、甲基异丁基酮、四氢呋喃、庚烷及其任意组合。

在一些实施方案中,粘合剂对至高约60℃的灭菌处理温度是稳定的。

在一些实施方案中,粘合剂进一步包含至多5wt%的有机溶胶改性的聚丙烯分散体、至多3wt%的一种或多种增粘剂,或两者。合适的增粘剂包括但不限于萜烯酚、苯乙烯化萜烯、松香酯、萜烯树脂和烃树脂。

在一些实施方案中,提供了一种方法,该方法包括施加粘合剂以在第一材料和第二材料之间形成粘合。粘合剂的施加可包括通过溶剂分配器施加、浸涂或手动施加。在施加粘合剂之后,可以在约40℃至约60℃的温度范围内对粘合体系进行灭菌,这可以帮助胶合剂固化并增强粘合。

在第二个实施方案中,提供了一种将第一材料粘合到第二材料的方法,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;所述方法包括:i.)用极性官能团改性第一材料,所述极性官能团增加第一材料对第二材料的亲和力;和ii.)将第一材料粘合至第二材料。在该实施方案的方法中,第一材料和第二材料可以具有与以上在粘合剂的实施方案中所述的材料相同的特性。

在一些实施方案中,非PVC聚烯烃聚合物是基于苯乙烯的热塑性弹性体(TPE)或基于苯乙烯的热塑性烯烃(TPO)。在一些实施方案中,刚性无定形材料包括聚碳酸酯或其共聚物,聚丙烯酸酯或其共聚物,例如甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(mABS)共聚物,或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或其共聚物,或以上任何一种的衍生物。

在一些实施方案中,通过经由反应性挤出将极性官能团接枝到第一材料来改性第一材料。在一些实施方案中,反应性挤出包括首先用引发剂活化第一材料以提供活化的材料。“引发剂”是可以在温和条件下产生自由基物质并促进自由基反应的试剂。这些物质通常具有键解离能较小的弱键。实例包括卤素分子、偶氮化合物以及有机和无机过氧化物。在一些实施方案中,引发剂是过氧化物。在一些实施方案中,引发剂选自过氧化苄基、过氧化二枯基或2,2'-偶氮二异丁腈。

在一些实施方案中,极性官能团是通过与包含至少一个酯基的单体化合物反应形成的。在一些实施方案中,单体化合物包含能够与活化材料反应的碳-碳双键。在一些实施方案中,单体化合物选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙酸乙烯酯。

在一些实施方案中,反应性挤出在第一材料的熔融状态下进行。

在一些实施方案中,改性第一材料包括使用一种或多种增粘剂将包含极性官能团的单体化合物接枝到第一材料。合适的增粘剂如上所述。在一些实施方案中,所述一种或多种增粘剂选自萜烯酚、苯乙烯化萜烯、松香酯、萜烯树脂和烃树脂。

在一些实施方案中,单体化合物包含具有能够与活化材料反应的碳-碳双键的异戊二烯。

在一些实施方案中,所述方法进一步包括由于溶剂或溶剂体系而通过在界面处的溶解将改性材料结合到第二材料。在一些实施方案中,溶剂或溶剂体系包含选自由以下组成的组的溶剂:环己酮、甲基乙基酮、环己烷、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸正丁酯、甲基异丁基酮、四氢呋喃、庚烷及其任意组合。

在一些实施方案中,改性第一材料进一步包括与至多约10wt%的选自聚醚胺、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或两者的第二增容剂组合,其中第二增容剂增加第一种材料的极性。在一些实施方案中,改性第一材料进一步包括与至多约10wt%的异戊二烯基增粘剂组合。在一些实施方案中,异戊二烯基增粘剂是萜烯。

在一些实施方案中,改性第一材料进一步包括与至多约1wt%的抗氧化剂、至多约1wt%的加工助剂或两者组合。在一些实施方案中,抗氧化剂是季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)或1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯。在一些实施方案中,加工助剂选自脂肪酸酰胺增滑剂和无机矿物防结块剂。

在另一个实施方案中,提供了一种将第一材料粘合到第二材料的方法,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;所述方法包括:i.)提供粘合剂,所述粘合剂包含由以下组成的组中的一种或多种:a.)能够溶解第一材料和第二材料的有机溶剂或溶剂混合物;b.)第一材料和第二材料的混合物;c.)选自聚丙烯(PP)、热塑性烯烃(TPO)和热弹性弹性体(TPE)的聚合物材料,所述聚合物材料被极性基团官能化;和ii.)使用粘合剂将第一材料粘合至第二材料。在此方法中使用的材料可以与上述实施方案中所描述的材料相同。

在一些实施方案中,非PVC聚烯烃聚合物是基于苯乙烯的热塑性弹性体(TPE)或基于苯乙烯的热塑性烯烃(TPO)。在一些实施方案中,刚性无定形材料包括聚碳酸酯或其共聚物,聚丙烯酸酯或其共聚物,例如甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(mABS)共聚物,或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或其共聚物,或以上任何一种的衍生物。

在一些实施方案中,极性基团选自由以下组成的组:马来酸酐基团;甲基丙烯酸缩水甘油酯基团;N-取代的马来酰亚胺基团;含羧酸基团或其酯、酰胺、酰亚胺或酸酐,所述含羧酸基团选自富马酸基团、柠康酸基团和衣康酸基团。

在一些实施方案中,粘合剂包含至多约5wt%的第二增容剂。在一些实施方案中,第二增容剂是聚醚胺。在一些实施方案中,粘合剂包含约3.4至约51wt%的溶剂或溶剂混合物,所述溶剂混合物包含极性和非极性溶剂。在一些实施方案中,极性溶剂选自甲基乙基酮(MEK)、环己酮和二氯甲烷,非极性溶剂选自己烷和庚烷。

在一些实施方案中,粘合剂进一步包含选自以下的额外成分:至多约5wt%的助粘剂;至多约2wt%的润湿剂;至多约1wt%的水解剂;至多约5wt%的可膨胀单体化合物;和至多约5wt%的聚合物,所述聚合物选自聚氨酯、乙烯基含量超过10%的丁苯橡胶、和乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。

在一些实施方案中,助粘剂是选自松香、烃树脂和萜烯树脂的增粘剂。在一些实施方式中,润湿剂是功能性硅烷。在一些实施方案中,可膨胀单体是内酯。在一些实施方案中,内酯是葡糖酸δ-内酯。

在另一个实施方案中,提供了一种将第一材料粘合到第二材料的方法,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;所述方法包括:i.)使用选自由以下组成的组的至少一种技术来改性第一材料:a.)将第一材料与至多约51wt%的官能化聚合物混合;b.)将第一材料与至多约5wt%的第二增容剂混合;c.)将第一材料与至多约5wt%的助粘剂混合;d.)将第一材料与至多约5wt%的乙烯丙烯酸共聚物混合;和ii.)将改性的第一材料粘合至第二材料。在此方法中使用的材料可以与上面对于其他实施方案中所描述的材料相同。

在一些实施方案中,非PVC聚烯烃聚合物是基于苯乙烯的热塑性弹性体(TPE)或基于苯乙烯的热塑性烯烃(TPO)。在一些实施方案中,刚性无定形材料包括聚碳酸酯或其共聚物,聚丙烯酸酯或其共聚物,例如甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(mABS)共聚物,或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或其共聚物,或以上任何一种的衍生物。

在一些实施方案中,官能化的聚合物选自由以下组成的组:马来酸酐(MAH)改性的聚丙烯共聚物或均聚物,MAH改性的聚烯烃弹性体或塑性体,乙烯丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物,接枝在烯烃共聚物上的甲基丙烯酸酯,MAH官能化的苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEES)和线性三嵌段13%苯乙烯乙烯丁烯30%苯乙烯共聚物。在一些实施方案中,官能化聚合物是聚醚胺。

在一些实施方案中,助粘剂是增粘剂或EVA。

在一些实施方案中,配制改性材料以通过常规加工设备进行优化加工,同时保留改性材料的本体性质(例如分子量、结晶度、分散性、分子结构、硬度、拉伸模量等)。

在另一个实施方案中,提供了一种将第一材料粘合到第二材料的方法,第一材料和第二材料为异种,其中第一材料包括非聚氯乙烯(非PVC)聚烯烃聚合物,其中该非PVC聚烯烃聚合物是无定形的或结晶度在约0.1%至约50%结晶度的范围内;第二材料包括拉伸模量在约1800至约3000MPa范围内的刚性无定形材料、肖氏A硬度在约70至约85范围内的PVC,或其组合;所述方法包括:i.)提供粘合剂,所述粘合剂包含无溶剂的聚合物材料;ii.)使粘合剂熔融;和iii.)使用熔融的粘合剂将第一材料粘合到第二材料。该方法中使用的材料可以与上述实施方案中使用的材料相同。

在一些实施方案中,非PVC聚烯烃聚合物是基于苯乙烯的热塑性弹性体(TPE)或基于苯乙烯的热塑性烯烃(TPO)。在一些实施方案中,刚性无定形材料包括聚碳酸酯或其共聚物,聚丙烯酸酯或其共聚物,例如甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(mABS)共聚物,或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或其共聚物,或以上任何一种的衍生物。在一些实施方案中,所述粘合剂进一步包含增粘剂。在一些实施方案中,无溶剂的聚合物材料是乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、马来酸酐接枝的聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝的塑性体、热塑性聚氨酯和氢化苯乙烯嵌段共聚物。

实施例

实施例1

是接枝在分散在有机溶剂中的烯烃共聚物上的甲基丙烯酸酯。可以如所获得的那样直接使用并通过棉签直接涂在管上,或在环己酮溶剂中稀释后再涂在管上。使用Luer组件测试与PVC的粘合方法。使用配备有500N负荷传感器的机械测试仪测量粘合力,在钳口和luer的适配器之间保持0.25英寸的间隙。结果示于表1中。图1显示了组装的luer和软管(hosing)。测试速度为1英寸/分钟。使用Instron(型号5500Q1979)中的500N负荷传感器测量力。图2示出了测试设备以及放置在其中的组装的luer和软管。

表1和溶剂试验的粘合力结果

*计算的

实施例2

使用Dow Corning的XiameterTM硅烷润湿剂来改善由Teknor Apex MedalistMD575制造的热塑性弹性体管与由50/50Makrolon 2458/Makrolon Rx 1805制造的T型聚碳酸酯连接器之间的粘合。表2中列出了所使用的不同类型的硅烷试剂。然后,如以下进一步描述的,评估粘合的强度。

表2用于实验的硅烷试剂

实施例3

在实验中,将10ml的四氢呋喃(THF)注入20ml玻璃瓶中。加入15μl乙酸以加速试剂的水解。将硅烷偶联剂的等分试样注入溶液中并混合5分钟以确保水解完成。将管浸入溶液中,轻轻搅动并在1至2分钟后取出。然后将管插入接头。图3示出了组装样品的一个实施例。将这些样品保存两天,以使固化完成。

然后通过在60℃,30%相对湿度下加热5小时,对样品进行模拟环氧乙烷(氧杂环丙烷)的处理。然后将样品在室温下保存5天。对样品进行了254mm/min的车速(train rate)的Instron测试,以记录断裂前的最大载荷。在实验中,测试了2%体积浓度的硅烷溶液。表3和表4汇总了表明使用OFS6020、OFS6030和OFS6300的粘合力在统计学上显著增加的数据。不同硅烷的平均拉力强度图如图4所示。

表3使用硅烷润湿剂的粘合力数据汇总

表4润湿剂对粘合力的统计意义

实施例3-进行了热老化研究,以了解典型灭菌处理条件对粘合力的影响。使用与实施例1中相同的材料,但具有其他变量,例如稀释、稀释剂或溶剂类型、箱温和加热时间。以表1所述的体积比,用甲基异丁基酮或环己酮稀释从Evonik获得的VP4322 E和4294 E。用棉花包裹的棉签将Degalan溶液施加在管的外表面上。管用mABS2802TR制成的luer接头手动组装。将样品放入设置为32℃和55℃的烘箱中1至6天。使用与实施例1相同的机械测试仪和拉力测试条件。结果表明,粘合力作为箱温的函数增加。加热时间、稀释%或稀释剂类型对粘合力不产生统计学上的显著变化。

表5稀释体积比

稀释% Degalan体积 用于稀释的溶剂体积
稀释0% 10cc NA
稀释30% 10cc 3cc
稀释60% 10cc 6cc

表6热效应

*加热1至6天。

实施例4

实施例4使用Eastman的RegaliteTMR1100增粘烃树脂DuPontTM 150(其是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或EVA树脂)、Dupont AFFINITYTMGA 1900聚烯烃弹性体(POE),以不同比率如表7所示制备各种制剂。AFFINITYTMGA 1900代表官能化的聚烯烃,其具有马来酸酐接枝,且在190℃和2.16kg的测试条件下熔体流动指数为1000g/10min(根据供应商)。将制剂溶于环己酮(CHN)和二氯乙烷(DCN)中。用棉花包裹的棉签将制剂施加在管的外表面上。管用由mABS2802TR制成的luer接头和由CYRO GS90丙烯酸多聚合物制成的Y位(Y-site)接头手动组装。根据表7,将一些样品放入设定为60℃的烘箱中15小时。使用与实施例1相同的机械测试仪和拉力测试条件。表7显示,具有POE的制剂显示出至多3wt%的粘合力增加。当POE组成等于或大于5wt%时,粘合力降低且变化增加,图6。除了图6所示的POE组成外,这些制剂还包含0.5%的Elvax150,0.1%的R1100,其余为等wt%的CHN和DCN。表7中的结果还显示,包含增粘剂R1100的C5制剂在60℃加热(作为灭菌处理条件的代表)后增加了粘合力。

表7 POE制剂的实验设计

进一步考虑

在一些实施方案中,本文中的任何子句可以依赖于独立子句中的任何一个或从属子句中的任何一个。在一方面,任何子句(例如,从属或独立子句)可以与任何其他一个或多个子句(例如,从属或独立子句)组合。在一方面,权利要求可以包括在子句、句子、短语或段落中叙述的一些或全部词(例如,步骤、操作、装置或组件)。在一方面,权利要求可包括在一个或多个子句、句子、短语或段落中叙述的一些或全部词。在一方面,可以去除子句、句子、短语或段落中的每一个中的一些词。在一方面,可以将附加的词或元素添加到子句、句子、短语或段落。在一方面,可以在不利用本文描述的某些组件、元件、功能或操作的情况下实现本主题技术。在一方面,可以利用附加的组件、元件、功能或操作来实现本主题技术。

提供前面的描述以使本领域技术人员能够实践本文描述的各种配置。尽管已经参考各种附图和配置具体描述了本主题技术,但是应当理解,这些仅是出于说明的目的,而不应被视为对本主题技术范围的限制。

可能有许多其他方式以实现本主题技术。在不脱离本主题技术的范围的情况下,本文所描述的各种功能和元件可以与所示出的那些不同地划分。对这些配置的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的,并且本文定义的一般原理可以应用于其他配置。因此,在不脱离本主题技术的范围的情况下,本领域的普通技术人员可以对本主题技术进行许多改变和修改。

应当理解,所公开的过程中步骤的特定顺序或层次是示例性方法的说明。基于设计偏好,应当理解,可以重新排列过程中步骤的特定顺序或层次。某些步骤可以同时执行。随附的方法权利要求以示例顺序呈现了各个步骤的现在的要素,并不意味着限于所呈现的特定顺序或层次。

如本文中使用的,在一系列项目(用术语“和”或“或”将任何一个项目分开)之前的短语“至少一个”修饰整个列表而不是列表的每个成员(即每个项目)都进行了修改。短语“至少一个”不需要选择列出的每一项中的至少一项;相反,所述短语具有的含义包括项目中任何一个的至少一个,和/或项目中的任何组合的至少一个,和/或每个项目中的至少一个。举例来说,短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自指仅A、仅B或仅C;A、B和C的任意组合;和/或A、B和C中的至少一个。

此外,就在详细描述或权利要求书中使用术语“包括”、“具有”等而言,这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式为包含性的,如在被用作权利要求书中的过渡词时所解释的“包含”。

在一个或多个方面,术语“约”、“基本上”和“大约”可以提供其相应术语和/或项目之间的相对性的工业上可接受的公差,例如从小于百分之一到百分之五。

词“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施方案不必被解释为比其他实施方案优选或有利。

除非特别指出,否则以单数形式提及元件并非旨在表示“一个且仅一个”,而是“一个或多个”。男性代词(例如,他的)包括女性和中性性别(例如,她的和它的),反之亦然。术语“一些”是指一个或多个。带下划线和/或斜体的标题和副标题仅是为了方便起见,不限制主题技术,并且不是指与主题技术的描述的解释有关。如本领域普通技术人员已知或以后将知道的,贯穿本公开描述的各种构造的元件的所有结构和功能等同物均通过引用明确地并入本文,并且旨在被本主题技术涵盖。而且,无论在上面的描述中是否明确叙述了这种公开,本文中公开的任何内容都不旨在献给公众。

尽管详细描述包含许多细节,但是这些细节不应被解释为限制本主题技术的范围,而仅仅是示出本主题技术的不同示例和方面。应当理解,本主题技术的范围包括上面未详细讨论的其他实施方案。在不脱离本公开的范围的情况下,可以对本文公开的主题技术的方法和装置的布置、操作和细节进行各种其他修改、改变和变化。除非另有说明,否则除非明确指出,单数形式提及的元件并不旨在表示“一个且仅一个”,而是旨在表示“一个或多个”。另外,装置或方法不必解决本公开的不同实施例可解决的每个问题(或具有可实现的每个优点),以使其包含在本公开的范围内。在本文中,“可以”及其派生词的使用应在“可能”或“任选地”的意义上理解,而不是肯定能力。

参考文献

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