适用于安装车辆窗户的粘合剂的制作方法

文档序号:8547490阅读:507来源:国知局
适用于安装车辆窗户的粘合剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种适用作粘合剂的组合物和一种使用所述组合物将两个或更多个 衬底粘结在一起的方法,其中所述衬底可以包括适用于建筑物和车辆的玻璃、塑料、复合材 料、涂层金属。所述组合物可以用于更换车辆中的窗户。
【背景技术】
[0002] 粘合剂组合物用于将玻璃(窗户)粘结到建筑物和车辆中,参看里兹克(Rizk)的 U. S. 4, 780, 520 ;巴特(Bhat)的 U. S. 5, 976, 305 ;谢(Hsieh)等人的 U. S. 6, 015, 475 以及 周(Zhou)的美国专利6, 709, 539,所有这些全都以引用的方式并入本文中。在汽车厂中, 使用机器人和计算机控制的工艺安装窗户,这有助于使用各种高效粘合剂,例如不导电粘 合剂和高模量粘合剂。固化速度不是重要问题,因为在窗户安装之后若干天,新车辆不会驾 驶太远距离。当车辆需要更换窗户时,通常是在偏远场所由安装工操作要修理的车辆来执 行。在这种环境下,固化速度是重要的,因为车辆拥有者希望在安装窗户之后尽可能快地 驾驶车辆。有助于快速驾离时间的适用于为车辆更换窗户的粘合剂是已知的,参看巴特的 U. S. 5, 976, 305和周的U. S. 6, 709, 539。在汽车厂中引入用于安装窗户的各种高效粘合剂 组合物给更换窗户的安装工带来了问题。首先,满足所有改变的性能要求的粘合剂在市场 中是不可获得的。其次,难以配制很多高效粘合剂组合物以允许快速驾离时间但又不垂挂 或拉丝。垂挂是粘合剂珠粒的形状通常由于重力而丢失。如果足够严重,那么这种变形会 干扰窗户在车辆上的恰当安装和密封。粘合剂的拉丝是在分配之后在珠粒末端形成了一长 串粘合剂,这会使得涂覆变复杂并且导致在已安装的粘合剂珠粒中有缺陷。更换窗户的安 装工通常携带各种粘合剂以使粘合剂与所使用的初始粘合剂的特性相匹配。
[0003] 异氰酸酯官能粘合剂被用于将玻璃粘结到结构中并且含有塑化剂以调整这些粘 合剂的流变学和可分散性。典型地,异氰酸酯官能粘合剂中所用的塑化剂最初采用的是被 研发适用于聚氯乙烯塑料溶胶组合物中的塑化剂,因为其成本和可获得性。异氰酸酯官能 粘合剂中所用的常见的一类塑化剂是邻苯二甲酸烷基酯。到目前为止,所述化合物已经是 可获得的并且具成本效益的。然而近来,已经提出了关于这些材料不利地影响成本和可获 得性的EH&S问题。需要为异氰酸酯官能粘合剂寻找新的塑化剂。
[0004] 所需要的是一种适用作将玻璃粘结到结构中的粘合剂的组合物,其可以经配制而 展现各种高效特性(例如高模量和不导电性质);当在各种条件下涂覆时,展现快速安全驾 离时间、快速强度发展;可以在不需要加热粘合剂的情况下涂覆;可以在大范围的环境条 件下涂覆;不需要昂贵成分;可以在不需要底漆的情况下涂覆到玻璃并且在涂覆时不垂挂 或拉丝。需要含有被适配成与异氰酸酯官能粘合剂一起使用的塑化剂的组合物,其具有低 粘度、合意的极性、高沸点、低挥发性、来源于可再生资源。

【发明内容】

[0005] 已经发现了来源于可再生能源的具有以下各者中的一或多者的塑化剂:用于与异 氰酸酯粘合剂形成均匀掺合物的极性;防止所述粘合剂过早固化的低水含量;用于促进粘 合剂配制灵活性的低粘度,包括例如更高的填充剂浓度和更低的分配压力;以及用于防止 向环境中释放挥发性有机物的高沸点。
[0006] 在一个实施例中,本发明是一种组合物,包含:a) -或多种异氰酸酯官能组分;b) 一或多种C1(l_2(l烯酸C i_8烷基酯(其中烯酸酯的总碳原子是11到22)与一或多种C 1(|_2(|烷 酸Ci_8烷基酯(其中烷酸酯的总碳原子是11到22)的掺合物;以及c) 一或多种用于异氰 酸酯部分与羟基的反应的催化剂。优选地,烯酸烷基酯展现约_l〇°C或更小的熔点并且一或 多种烷酸烷基酯展现约30°C或更大的熔点。优选地,所述掺合物展现6. 5或更大的介电常 数、200°C或更大的沸点、在25°C下约40厘泊或更小的粘度以及在25°C下约IMPa或更小的 蒸气压。优选地,一或多种烯酸烷基酯与一或多种烷酸烷基酯的掺合物来源于一或多种天 然油,例示性天然油包括大豆油、向日葵油、红花油、油菜籽油以及棉籽油。优选地,在所述 组合物中存在一或多个碳黑。
[0007] 在另一个实施例中,本发明是一种将两个或更多个衬底粘结在一起的方法,包含 用沿着所述衬底相接触的区域的至少一部分设置的本发明组合物使两个或更多个衬底接 触在一起。
[0008] 在又另一个实施例中,本发明是一种更换车辆窗户的方法,包含:i)从所述车辆 去除窗户;ii)将根据本发明的组合物涂覆到更换窗户或所述车辆的被适配成用于将窗户 固定在车辆中的凸缘;iii)用披露在更换窗户与车辆的凸缘之间的组合物使车辆的凸缘 与更换窗户接触;以及iv)使粘合剂固化。
[0009] 所述组合物适用作用于将衬底粘结在一起的粘合剂。可以使用所述组合物将各种 相似的或不相似的衬底粘结在一起,所述衬底例如塑料、玻璃、木材、陶瓷、金属、经涂布的 衬底(例如上面设置有耐磨涂层的塑料)等。所述组合物尤其适用于将玻璃或上面设置有 耐磨涂层的塑料粘结到其它衬底,例如车辆和建筑物。所述组合物还适用于将模块化组件 的零件粘结在一起,例如车辆模块化组件。所述玻璃或上面设置有耐磨涂层的塑料可以粘 结到车辆的经涂布和未涂布部分。
[0010] 所述组合物在固化两周之后通常展现出的在25°c下根据ASTM D4065测量的模量 是约2. OMPa或更大,优选地约2. 5MPa或更大并且通常是约5. OMPa或更小。本发明组合物 在完全固化(例如在25°C /50%相对湿度下固化7天)之后通常展现出的储能模量G'是 约lX106MPa或更大,优选地约1. 3X106MPa或更大,并且最优选地约1. 8X106MPa或更大。 [0011] 组合物的可泵送性可以通过根据本文中所述的测试测量压流粘度来指明,并且优 选地展现出约25到约100秒、最优选地约25到约50秒的压流粘度。所述组合物允许制备 具有降低的填充剂水平和可接受的未固化状态模量(G模量)的粘合剂,也就是说,所述组 合物在降低的填充剂水平下维持所述模量。
【具体实施方式】
[0012] 如本文中所用的一或多个意指如所披露的,可以使用所列举组分中的至少一个或 多于一个。如关于官能度所使用的标称意指理论官能度,其可以从所用成分的化学计量计 算。一般来讲,由于原材料中的缺陷、反应物的不完全转化和副产物的形成,实际官能度不 同的。"耐久性"在本文中意指,组合物在固化后保持足够强以在含有经固化组合物的结构 的使用寿命或大部分使用寿命中执行其所设计的功能,在经固化组合物是粘合剂的实施例 中,粘合剂将衬底固定在一起。作为这种耐久性的指示,可固化组合物(例如粘合剂)优 选地在如本文中所述的加速老化测试期间展现优良结果。优选地,这意味着在一组用本 发明粘合剂粘结的衬底暴露于热老化之后,快刀粘着力(Quick Knife adhesion)或搭接 剪切测试中的失败模式是粘性的,意指在粘合剂到衬底的粘结断裂之前,粘合剂断裂。"异 氰酸酯含量"意指以预聚物的总重量计,异氰酸酯部分的重量百分比。如本文中所用的术 语"异氰酸酯反应性化合物"包括任何名义上具有至少两个异氰酸酯反应性部分的有机 化合物。出于本发明的目的,异氰酸酯反应性部分包括含有活性氢的部分,并且优选地是 指含有氢原子的如下部分:根据沃勒(Wohler)在《美国化学学会杂志》(Journal of the American Chemical Society),第49卷,第3181页(1927)中所描述的泽列维季诺夫测试 (Zerewitinoff test),由于氢原子在分子中的位置而展现出显著活性。异氰酸醋反应性部 分包括-C00H、-OH、-NH2、-NH-、-C0NH 2、-SH和-C0NH-。含有异氰酸酯反应性部分的优选化 合物包括多元醇、多元胺、多硫醇和多元酸,更优选地是多元醇,并且最优选地是聚醚多元 醇。
[0013] 本发明组合物可以是任何含有可固化异氰酸酯官能组分的反应性系统。"反应性" 在本文中意指可固化组合物(例如粘合剂)含有可反应以形成一旦固化就不可逆地凝固的 聚合基质的组分。可固化系统可以是单组分或双组分系统。优选地,可固化系统适用作粘 合剂。
[0014] 基于异氰酸酯(形成聚氨基甲酸酯或聚脲)的可固化系统包含异氰酸酯官能组 分。异氰酸酯官能组分含有一或多种每分子平均具有一个以上异氰酸酯基的化合物。异氰 酸酯官能化合物可以是任何平均含有一个以上异氰酸酯部分的化合物。异氰酸酯官能化合 物可以呈异氰酸酯官能预聚物形式或呈平均具有1个以上异氰酸酯基并且优选地2个或更 多个异氰酸酯基的单体或寡聚物形式。异氰酸酯预聚物可以是通过异氰酸酯官能化合物与 一或多种平均具有一个以上异氰酸酯反应性官能团(例如羟基、胺、硫醇、羧基等)的化合 物在使得所制备的预聚物平均每分子具有一个以上异氰酸酯部分(基团)的条件下反应制 备的任何预聚物。优选地,具有异氰酸酯反应性基团的化合物平均具有约2个到约4个异 氰酸酯反应性基团。异氰酸酯官能组分以在暴露于固化条件中时足以形成经固化组分的量 存在于可固化组合物中。在双组分粘合剂组合物中,异氰酸酯官能组分当与异氰酸酯反应 性化合物组合时能够按以下方式将衬底粘结在一起:当衬底长时间(例如10年)暴露于 约-30°C到约100°C的温度时并且最多30分钟的短时间暴露于高达约180°C的温度时依然 粘结在一起。
[0015] 在单组分系统中,异氰酸酯官能组分进一步包含催化剂和如下文中所述的其它组 分。单组分粘合剂系统通常通过湿固化来固化。一旦配制好,单组分粘合剂系统一般包装 在防空气和湿气的容器中以防止在涂覆之前固化。
[0016] 所述可固化系统可以是含有双组分聚异氰酸酯的可固化系统。所述双组分是彼此 可反应的并且在接触时经历固化反应。所述组合物的一种组分包含或含有异氰酸酯官能组 分,通常被称作树脂侧或A侧。所述组合物的另一种组分是异氰酸酯反应性组分,其包含或 含有一或多种如本文中所述平均具有一个以上可与异氰酸酯部分反应的基团的化合物、寡 聚物或预聚物,通常称为可固化或B侧。平均具有一或多个异氰酸酯反应性基团的化合物 可以是预聚物或可以是小链化合物,例如本领域中已知的双官能扩链剂或多官能交联剂。 可以在可固化侧采用如本文中所述的催化剂。反应产物是能够执行所要功能,例如将某些 衬底粘结在一起的固化产物。
[0017] 异氰酸酯官能组分(例如异
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