专利名称：粘合剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及粘接惰性聚合物的方法以及用于该方法的粘合剂组合物。
在过去，被粘接的惰性材料诸如聚酰胺组合物，由于施用于材料表面的溶剂影响被连接的材料，导致自两者表面互相渗透入聚合物的粘接区域。这类粘合起初是由于固体聚合物内部的附着力，接着在溶剂挥发后充填该粘接区。另外，由于上述机理，为了得到所需的粘合强度，被粘接的二个表面的相连程度太大，为了提高粘合剂的“填隙”能力，可以制备含有预溶解聚酰胺的粘合剂。
由于聚合物对溶剂侵蚀的惰性。所以目前用作上述材料的溶剂是很少的，通常采用的溶剂是良好的氢粘接剂，它含有某些疏水部分和常常为酸性的氢。这类复合的性质导致众所周知的溶剂对人是有毒的。这类毒性常常是全身的并由于外部暴露，具有灼伤和伤害的危险。最熟知的这类溶剂是苯酚类，它对人是高度有毒的。用于聚酰胺的最通常的溶剂是甲酚和氯代苯酚类该二者已知是有害的物质。其它的溶剂包括各种氟代醇类，通常它们是对人高度有毒的。
本发明的主要目的是提供一种适用于粘接惰性聚合材料，特别是聚酰胺的粘合剂，并具有低的毒性，尤其是低的全身毒性;提供高的粘合强度，尤其是涉及张力和剥离试验;提供固化的快速性，以迅速得到连接强度;并具有广泛的温度适用性以及具有所需的“填隙”能力。所需的粘合剂应适用于连接受压管子系统的密封，即气体管子以及配件并应具有良好的适用期。
满足上述目的粘合剂应具有食品/水处理领域的用途。而目前商业上可买到的粘合剂(由于其相对有毒)是不适用的。
本发明的第一个方面包括一种粘合一种对另一种惰性聚合材料的表面的方法，包括以下步骤(ⅰ)施用于至少一个表面包括至少一种具有酚羟基基团和一个或多个降低该化合物毒性的取代基的化合物的一种基本上非毒性的组合物，所述的组合物对所述的惰性聚合物材料具有起溶剂作用的能力，以及(ⅱ)实现所述的表面成粘结关系。
作为参考，组合物包括二烷基苯酚，百里酚和/或香芹酚或更佳为百里酚和香芹酚的低共溶混合物，业已发现特别适于粘接聚酰胺。
本发明的第二个目的包括在惰性聚合材料的粘结剂中包括至少一种具有酚羟基基团和减少该化合物毒性的一个或多个的取代基的化合物，该组合物对所述的惰性聚合材料具有起溶剂作用的能力。
以下本发明将通过各种具体实施例子作更详细的说明。本发明将具体特别参照聚酰胺的粘结进行例示。
聚酰胺是聚合物，其中规则地存在由亚甲基链隔开的酰胺基团如下式所示
特殊的聚酰胺(以下简称为“PA”)由在聚合物的每一重复单元的碳链中的碳原子数的数目确定。于是，参考
图1，命名的PA11为给出的聚酰胺聚合物中n＝10，以及PA12为给出的聚酰胺聚合物中n＝11以及等等。另外，AABB聚酰胺是已知的，在这种情况下，规定诸如PA12/12表示该链由具有12个碳原子的二胺和具有12个碳原子的二羧酸单元衍生的。PA6/12表示由6个碳原子二胺单元和12个碳原子二羧酸单元共聚衍生的以及等等。
在试图开发一种聚酰胺的改进的粘合剂中，筛选了大量的化合物作为PA11的溶剂。
这些溶剂单独和以混合物进行试验并选自如下化合物芳香的和脂肪的胺类，芳香的和脂肪的醇类，芳香的和脂肪的卤化物类，芳香的和环脂的醚类，芳香的和脂肪的酸类，和各种有机溶剂的结合的金属盐。
从上述列出的受试验的化合物，对PA11没有一个是有效的溶剂。
经发现受试的酚类作为溶剂是有效的，然而，这些一开始就被否定了，或者由于毒性高于甲酚，以及大部分由于溶点高于室温。某些高熔点的酚类，当溶解在卤代的溶剂中时，发现形成一种值得考虑的有效的胶，但得到填隙能力的这些组合物具有溶解PA11小的容量。此外，苯酚或溶剂或它们两者对人类或环境是讨厌的。
根据本发明，施用于被粘接的聚酰胺表面的一种化合物具有酚羟基基团和以减少该化合物的毒性的一个或多个取代基。该组合物对聚酰胺具有起溶剂作用的能力。作为参考，该化合物选自二烷基苯酚类，该取代基选自包括甲基、乙基、丙基、丁基、异-丙基、仲-丁基和特丁基的组。
用作聚酰胺粘合剂的较佳的化合物为2-甲基-5-异丙基苯酚(香芹酚)，它具有间-异丙基取代基和相邻的甲基取代基的单酚羟基基团。
另一较佳的用作本发明的化合物为5-甲基-2-异丙基苯酚(百里酚)，它具有通过邻-异丙基取代基和间甲基取代基主体障碍的单酚羟基基团。
百里酚和香芹酚的化学结构如下所示
该异丙基和甲基取代基一起降低化合物的毒性，这就是说，取代的化合物比相应的非取代的苯酚毒性小。
业已发现百里酚和香芹酚是聚酰胺特别有效的溶剂。
香芹酚具有约1℃的熔点，而在室温它是液体;百里酚具有约50℃的熔点，在环境条件下为固体。
上述两者化合物自然状态基本上以油状存在，通常地用作食品香料;香芹酚是牛至油的主要成份，而百里酚是百里香油主要成份，两者由合成制备作为各种商品上使用，它包括香料，抗菌上用途诸如牙膏，口腔漱洗剂以及作为食品的香味添加剂，该二种化合物业已被美国食品和药物管理署批准。目前商业上可得到的毒性数据给予该二种化合物相当于“刺激发炎”无毒规格。于是该二种化合物与甲酚或氯化苯酚相比较基本上无毒的。然而，应采用充分纯净的级别。
特别地，用香芹酚和百里酚以合乎需要的2∶1的重量比混合的结合物是较佳的。
香芹酚本身是各种惰性聚合材料，特别是聚酰胺合适的溶剂，并提供可接受的粘合剂粘接强度。然而，当它固化时在低于约1℃是不合用的。
百里酚具有约50℃的熔点，当在高于此温度使用量，虽然得到满意的粘合强度，但由于它的高的熔点使用它时是不方便的。
然而，当香芹酚和百里酚以2∶1重量比混合时，在低于-20℃它们形成保持液体的低共溶混合物。该低共熔混合物的优越性是被选作用于本发明的最优的溶剂的基础。
在使用中，将该混合物施用于被粘接的聚酰胺部分的表面的一面或较佳地二面以及将该处理过的表面然后面对面被连接起来，这就是说实现粘接关系。
虽然由单独的粘合剂在良好相联的聚酰胺表面可以形成满意的粘合剂粘合，但它具有小的或非填隙性能，并由于太低的粘度影响对倾斜的表面的施用。为了克服这些缺陷，该粘合剂可选择性地在香芹酚/百里酚溶剂为基的配成含有直至10%聚酰胺溶液。其浓度和在粘合剂配方中溶解的聚酰胺的类型选自所需施用的相配套的类型。PA11是对PA11或PA12表面连接的较佳的溶解的聚合物，而PA12粘接二个PA12表面是较佳的。聚酰胺或聚酰胺类以粉末加到溶剂中是较佳的。
在任何给定的温度，增加溶解的聚酰胺的含量，产生粘合剂的粘度增加，它具有改进填隙性能，但延长变定时间。相反较低的聚酰胺浓度粘合剂的粘度较低，降低了填隙性能，但加速该变定时间。进一步地，温度强烈影响粘合剂的性能;粘度和变定时间两者由于降低温度而增加。粘合剂可以和各种溶解的聚酰胺浓度配成以配合予定的使用温度，以保持最佳变定时间和粘度。低的环境温度需要低含量的溶解的聚酰胺，反之高的环境温度需要高的含量。
特别地，被用于连接符合澳大利亚标准2944的聚酰胺管和配件的粘合剂在环境温度10℃和30℃之间较佳的溶解的聚酰胺浓度为5%(重量)。
虽然AS2944涉及气体管子，本发明能应用于其它目的的管子以及用于连接管材。
本发明的粘合剂较佳地通过溶剂粘合机理用于PA11或PA12表面粘在一起。该机理可以如下的简单术语解释1.粘合剂溶解二个被粘接表面的每一个，导致在聚合物的粘接区域自两者表面如在粘合剂中的一种溶液互相渗透;
2.该溶剂通过蒸发或渗透和扩散进入基质体中和/或最后蒸发，离开包括固体聚合物的粘接区域而消失。在二个基质之间产生的粘合最初是由于固体聚合物内的附着力，溶剂消失后充填该粘接区域，而二个表面的相连的程度不能完全适用于要得到所需的粘合强度，所以粘合剂可制备成含有予-溶解的聚合物的以提高粘合剂的填隙能力。
本发明的较佳的例子具有如下优点1.与先前所用的是相对地非毒性的并具有非全身性毒性;
2.具有非限定的适用期并在直到-20℃温度保持液体;
3.在温度-20℃至+35℃范围具有的粘度适用于形成粘合剂粘合所必需的最低厚度的薄膜;
4.在环境温度-20℃至+35℃范围内施用时形成有效的粘合剂粘合。
5.在聚酰胺管和相应的管之间连接装配在30分钟内变定符合澳大利亚标准2944，该连接接头能经受320Kpa的内压试验，以及管子在该期间后抗张载荷相当于管子产生的载荷的60%;
6.粘合剂的粘接连接在5%以上时，在一周内达到最大的强度并经受住抗张载荷超过管子产生的负载。
根据本发明制备的粘合剂可以符合多种多样的变定速率，因此可使用在需要快速变定的场合，除了快速变定可能是不利的场合。
本粘合剂不限用于PA11和PA12，也可用于PA12/12、PA10/10、PA6/12、PA6/6、PA6、PA4/6以及其它聚酰胺。
虽然通过聚酰胺的粘接例示，可以预料本发明的粘合剂可用于粘接其它材料例如聚酰胺嵌段共聚物，支链聚酰胺等，以及粘接特殊材料的适用性可以根据这方面技术的程度试验测定。
虽然香芹酚和百里酚发现是特别有效的，但它们的每一个也可以单独或和其它化合物结合使用。
虽然本发明的特殊例子在此已详细说明，但理解本发明并不受较佳的实例限制。
显然对在本技术领域的技术人员，根据本发明可以选择有效降低该化合物毒性的其它取代的苯酚，以及有效的聚酰胺的溶解。
二烷基苯酚中的取代基为选自甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、仲丁基和特-丁基、或者诸如此类在此处揭示的适用于聚酰胺的粘接剂，并可以通过已知方法进行毒性和溶解效果的筛选。这类化合物的结合物于环境温度下为液体是特别较佳的，但在聚酰胺使用温度下该组合物为液体已足够了。
权利要求
1.一种一类对另一类惰性聚合材料表面粘合的方法，其特征包括步骤(ⅰ)施用于至少一个表面一种包括至少一种具有酚羟基基团的化合物以及一个或多个降低该化合物毒性的取代基团的组合物，所述的组合物对所述的惰性聚合材料具有起溶剂作用的能力，以及(ⅱ)实现所述的表面成为粘接关系。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的惰性材料为聚酰胺。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的至少一种化合物是一种二烷基取代的苯酚，该取代基选自甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、仲丁基的特丁基的烷基取代基。
4.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述的化合物具有异丙基取代基。
5.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述的化合物为香芹酚。
6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于所述的化合物为百里酚。
7.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于所述的组合物包括百里酚和香芹酚的混合物。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述的组合物包括百里酚和香芹酚混合物的比例位于或接近其低共熔混合物。
9.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于至少一种被粘接的惰性聚合材料表面选自包括PA11、PA12、PA12/12、PA6/12、PA10/10、PA6/10、PA6/6和PA4/6的组。
10.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述的组合物进一步包括溶解的聚酰胺。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述的聚酰胺包括选自PA11、PA12、PA10/10、PA12/12、PA6/12、PA6/10、PA6/6、PA6和PA4/6的组在施用于惰性材料前被溶解在组合物中。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于选择的聚酰胺为PA11或PA12。
13.一种方法基本上如在任一实施例中说明的。
14.一种惰性聚合材料粘合剂，其特征包括至少一种具有酚羟基基团和具有一个或多个降低该化合物毒性的取代基团的化合物，该组合物对所述的惰性聚合材料具有起溶剂作用的能力。
15.如权利要求14所述的粘合剂，其特征包括二烷基取代的苯酚，该取代基选自包括甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、仲丁基和特丁基的组。
16.如权利要求14或15所述的粘合剂，其特征在于进一步包括溶解的聚酰胺。
17.如权利要求14至16任一项所述的粘合剂，其特征在于该化合物具有异丙基取代基。
18.如权利要求14至16任一项所述的粘合剂，其特征在于该化合物为香芹酚。
19.如权利要求14至17任一项所述的粘合剂，其特征在于该化合物为百里酚。
20.如权利要求14至17任一项所述的粘合剂，其特征在于该化合物为百里酚和香芹酚的混合物。
21.如权利要求20所述的粘合剂，其特征在于百里酚对香芹酚的比例为位于或接近其低共熔混合物。
22.如权利要求14至20任一项所述的粘合剂，其特征在于所述的溶解的聚酰胺包括一种选自PA11、PA12、PA10/10、PA12/12、PA6/12、PA6/10、PA6/6、PA6和PA4/6聚酰胺的组。
23.如权利要求20所述的聚酰胺，其特征在于所述的溶解的聚酰胺为PA11或PA12。
24.一种粘合剂基本上如在实施例中任一个所说明的。
25.如权利要求13至21任一项所述的粘合剂，其特征在于施用于聚酰胺表面。
26.通过如权利要求13至25任一项所述的粘合剂手段，将一种聚酰胺产物和另一种聚酰胺产物相粘接。
27.通过如权利要求13至21任一项所述的粘合剂手段，将一种聚酰胺管和另一种聚酰胺管或配件粘接。
全文摘要
被粘接的惰性材料，例如聚酰胺，通过在其一个表面或者两者表面施用一种包括具有苯酚基团和具有降低该化合物毒性的取代基的组合物，该组合物为该惰性聚合物的溶剂，并连接该表面。较佳的化合物是香芹酚和/或百里酚。百里酚和香芹酚的低共熔混合物可用至-20℃。根据本发明的粘合剂具有一种溶解在组合物中的聚酰胺。
文档编号C08J5/12GK1042728SQ8910879
公开日1990年6月6日 申请日期1989年11月18日 优先权日1988年11月18日
发明者道纳德·尼尔·福龙, 达莱尔·威尔士, 约翰·威斯脱·劳特尔 申请人:澳大利亚煤气灯公司, 工业管道系统产业有限公司, 阿托化学澳大利亚产业有限公司