具有临时固定胶粘剂的胶带的制作方法

文档序号:13823276阅读:259来源:国知局

本发明涉及包含临时固定胶粘剂的胶带,其用于将两个基底彼此第一次临时固定作为这两个基底的第二次最终固定的初步阶段,其中所述第二次最终固定借助于最终固定胶粘剂、特别地环氧树脂进行,并且该最终固定胶粘剂在第二次最终固定的过程中吸收所述临时固定胶粘剂;并且涉及所述胶带的用途以及制造复合材料的方法。

纤维增强的环氧树脂具有许多应用领域。例如,它们被用于汽车工业、造船业、飞机制造中或用于风力涡轮机的转子叶片的制造中。在风力涡轮机的转子叶片的制造中,以所需的形状大面积地布置许多层玻璃纤维垫。然后在所谓的真空注入(灌注)工艺中吸入环氧树脂(工艺名称:真空辅助树脂转移模塑(vartm),真空注入)。这示于图1中。为了防止玻璃纤维垫在此过程中移位或起皱(玻璃纤维垫越大,所述移位或起皱构成的问题也越大),所希望的是将玻璃纤维垫临时地保持在所需的位置上。对此,它们要么在边缘处被粘附要么使用喷雾胶粘剂。边缘粘附是成本高昂的并且在固定所述垫时容易出错。由于所述垫仅在其边缘处被固定,因而可出现所述垫在位于模具的更内侧的区域中的变形(翘曲),其对产品具有负面影响。喷雾胶粘剂的施用同样是耗时并且易于出错的,因为胶粘剂的计量取决于施用者。因此,胶粘剂层的均匀的层厚度无法被保证。此外,喷雾胶粘剂包含大量的在某些情况下有害的或刺激性的溶剂例如苯乙烯或丁酮,其在粘附之前必须被蒸发。由于外来材料经由喷雾胶粘剂被引入复合材料中,因而此外,固化的玻璃纤维-环氧化物复合材料的性能比没有添加喷雾胶粘剂的纯的环氧化物复合材料的性能略差。压敏胶带的确应用起来会更简单(方便),但是如在喷雾胶粘剂的情况下那样,外来材料会保留在复合材料中,使得组件的性能同样会变得更差。

由ep2229421b1已知用胶粘剂涂布的纤维垫,所谓的“预浸料(预浸渍体)”(“预浸渍纤维”),并且其被用于制造纤维增强的环氧化物。该发明的核心在于胶粘剂是部分交联的,其中来自环氧树脂的部分酯与不饱和羧酸反应并且部分交联。胶粘剂在注入工艺的环氧树脂中是可溶胀和/或可溶解的。

wo2013/107829a1中详细地描述了预浸料、其制造和用途。它们是浸渍有反应性树脂的纺织织物(textile)。为了产生可储存性和可运输性,反应性树脂通常被部分凝胶化,即固化反应被引发并在初始(早期)阶段停止(所谓的b阶段)。在此,出现树脂粘度的显著增加,这使得经浸渍的结构体易于处理。这种类型的预浸料具有压敏胶粘性并因此可在室温下被层压在一起。如胶带那样,它们通常用剥离衬垫覆盖,使得它们为可堆叠的或可卷绕的。这种现有技术的缺点在于部分凝胶化的预浸料必须冷却储存以防止固化反应继续进行。

ep2229421b1通过提供纺织半成品解决了b阶段中预浸料储存寿命短的问题,所述纺织半成品配备压敏胶粘剂。所述压敏胶粘剂经由自由基过程部分地交联。所述压敏胶粘剂用于粘结在纺织载体上。在成品组件中,纺织织物和部分交联的聚合物两者均保留在粘结位点处,结果是在交联密度上产生了不均匀性。

wo2012/026980a2描述了使用具有压敏胶粘性质的喷雾胶粘剂来影响注入至vartm中的环氧树脂的流动行为(性能)。作为实例,提及可商购得到的胶粘剂e、blu、nt和3mtmsuper77tm。这些喷雾胶粘剂将纤维复合材料的层间剪切强度降低了超过8%。

wo1997/003828a1描述了纤维增强泡沫体。如其中所述的,泡沫体可例如设有压敏胶粘剂以固定纤维垫。问题在于,压敏胶粘剂作为干扰因素保留在固化组分中,因为它负面地影响其强度。

因此,wo2013/060588a1提出将热塑性胶粘剂用于纤维垫的临时固定,其具有与用于vartm工艺的树脂相同或化学上类似的树脂。不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂被描述为是有利的,所述不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂然后通过含苯乙烯的树脂溶解于vartm中。

在wo2013/060588a1中描述了基于环氧化物的可交联的胶粘剂是不利的,因为它们倾向于形成对层压体的性质起负面作用的子结构。然而,对于高品质的组件,优选地将环氧树脂用于vartm中。

现有技术的主要缺点在于在边缘处使用胶粘剂或喷雾胶粘剂固定纤维垫是成本高昂的。实际上,压敏胶粘剂通常被描述用于在这样的注入工艺中将例如泡沫体固定在纤维垫上。然而,保留在材料中的这些外来材料产生性能上的损失,这在要求严格的行业例如航空和航天或转子叶片的制造中是不能容忍的。如果液体胶粘剂具有一定的内聚力,则该液态胶粘剂是压敏胶粘性的。在现有技术中,例如用纺织织物和/或通过uv诱导的预交联(ep2229421b1)或通过使用仅在高温下为胶粘性的热塑性胶粘剂(wo2013/060588a1)来实现增加的内聚力。

因此,本发明的目的在于提供在环氧化物复合材料制造中临时固定纤维结构体的可能性,而不会负面地影响固化组分的性能,其中产生的最终固定胶粘剂/临时固定胶粘剂混合物的层间表观剪切强度与纯的最终固定粘合剂的层间表观剪切强度的偏差为小于8%、优选地小于7%、特别地小于5%。所述偏差特别优选地小于3%。临时的固定在此应该是容易地,对于错误的敏感性低并允许使用者尽可能地在设计上有自由度。

根据本发明,该目的通过将胶带、且具体地前述类型的胶带用于临时性的固定来实现,其中临时固定胶粘剂为未交联的压敏胶粘剂,其在第二次最终固定的过程中溶解于最终固定胶粘剂。

在本申请范围内,溶解是指,根据在方法部分中描述的用于测定溶解度的方法,临时固定胶粘剂至少部分地溶解于最终固定胶粘剂中。仅从载体上剥离并且光学可见地漂浮在最终固定胶粘剂中的胶粘剂不满足该定义。

令人惊奇地,尽管现有技术中所描述的基于环氧化物的胶粘剂存在缺点,但可开发出未交联的(并因此可储存且可溶的)压敏胶粘剂。这通过如下实现:不将第二组分(固化剂)添加到双组分环氧胶粘剂中,即环氧胶粘剂不含固化剂,或通过使用潜在性固化剂例如二氰胺。如果使用潜在性固化剂(和促进剂),则应注意交联反应在vartm中仅缓慢地开始,以避免形成子结构。

在本申请范围内,“未交联的”涉及化学交联,并且经由在方法部分中描述的用于测定凝胶值的方法来确定。具有小于20%的凝胶值的所有压敏胶粘剂组合物在本申请的范围内均为未交联的。

使用根据本发明的胶带使得使用者可以简单的方式将胶粘剂以均匀的施加量施加至待粘结的玻璃纤维垫。由于它是未交联的压敏胶粘剂,因而固定不是时间要求严格的(zeitkritisch),因为不会发生胶粘剂的固化。同样以这种方式为胶粘剂提供了先决条件,其使得玻璃纤维垫可毫无问题地重新定位。由于当使用最终固定胶粘剂/临时固定胶粘剂混合物时组件的层间表观剪切强度与当使用纯的最终固定胶粘剂时组件的层间表观剪切强度的偏差仅为低的(很小),因而在制成的复合材料中的性能损失是不足为惧的。此外,根据本发明的解决方案是经济的,因为通过使用胶带,仅施加所需量的胶粘剂,而对于喷雾胶粘剂的计量,如果使用者没有非常均匀地施加胶粘剂,则计量可能变化很大。此外,不需要危害健康或刺激性的溶剂,这对于使用者是有利的。

可溶于最终固定胶粘剂的未交联的转移胶带的使用使得使用者具有最大可能的设计自由度,因为避免了载体例如纺织织物形式的外来材料的进入。

将即使在相对弱的接触压力下也允许与粘附基底永久性连接并且在使用后可再次基本无残留地从粘附基底剥离的胶粘剂称作压敏胶粘剂。压敏胶粘剂在室温下永久地具有压敏胶粘性质,因此具有足够低的粘度和高的接触粘性,使得它们即使在低的接触压力下也能润湿相应的粘结基底的表面。相应的胶粘剂的可粘结性基于其胶粘性质以及可再剥离性基于其内聚性质。

临时固定胶粘剂优选地包括至少一种聚合物和至少一种反应性树脂,其中对于(基于)100份聚合物,临时固定胶粘剂包含至少104份的至少一种反应性树脂和任选的增粘树脂。

由于大部分的混合物确实具有与纯的形式的最终固定胶粘剂相同的性质,因而通过使用这样的临时固定胶粘剂可确保,使用产生的最终固定胶粘剂/临时固定胶粘剂混合物时组分的层间表观剪切强度(ilss)与使用纯的最终固定胶粘剂时组分的层间表观剪切强度(ilss)的偏差(如果有的话)仅略微偏离。ilss为材料对剪切力的抵抗力(耐受性)的度量,所述剪切力作用于各个材料层之间的内聚力。

临时固定胶粘剂的至少一种聚合物特别优选地作为连续聚合物相存在。

“连续聚合物相”是指聚合物以反应性树脂溶解和/或分散于其中的连续相的形式存在。已经确定的是,可以该方式实现具有最高达85%的反应性树脂比例(含量)的压敏胶粘剂。压敏胶粘性质由以下事实产生:尽管环氧化物含量高,聚合物仍出人意料地形成连续相,其确保压敏胶粘性质所需的内聚力。

存在的反应性树脂优选地至少部分均匀地溶解于连续相中。以这种方式产生压敏胶粘性的体系。在一个特别有利的实施方案中,存在的反应性树脂完全均匀地溶解于聚合物中。由其组成的胶带特别好地溶解于vartm中。

“均匀地溶解”在此是指在扫描电子显微镜下不可识别在被溶解的物质(溶质,dissolvedmaterial)和进行溶解的物质(dissolvingmaterial)之间的不同相。

临时固定胶粘剂特别优选地包括100份聚合物和任选的增粘树脂,至少120份反应性树脂、优选地至少200份反应性树脂,特别地至少300份反应性树脂。此处“份”是指重量份。措词“对于100份聚合物,至少120份反应性树脂”是指对于100g聚合物,使用至少120g。如果还存在增粘树脂,则组合聚合物和增粘树脂的份。在此,如果使用超过一种反应性树脂,则数值涉及反应性树脂的重量份的总和,如果使用超过一种聚合物,则数值涉及所使用的聚合物的重量份的总和,任选地加上增粘树脂的量或所使用的增粘树脂的重量份的总和。

优选地使用环氧树脂作为反应性树脂。将环氧树脂用于vartm中。一方面,同样的物质(反应性树脂)更容易地溶解于其中;另一方面,将对层间剪切强度的影响保持特别地低,因为来自临时固定胶粘剂的溶解的环氧化物共交联,并因此不构成干扰因素。特别优选地,在此将基于双酚a、双酚s、双酚f、环氧酚醛清漆、环氧甲酚酚醛清漆或环氧化的丁腈橡胶的至少一种环氧树脂作为反应性树脂。

最终固定胶粘剂特别优选地是在至少一种环氧树脂的基础上合成的,并且临时固定胶粘剂包括与最终固定胶粘剂的反应性树脂相同的反应性树脂类别。

而且对于最终固定胶粘剂,基于双酚a、双酚s、双酚f、环氧酚醛清漆、环氧甲酚酚醛清漆或环氧化的丁腈橡胶的至少一种环氧树脂作为反应性树脂是特别优选的。

本文中,“基于”或“在…的基础上”是指胶粘剂组合物的性质至少在很大程度上由这些组分(所谓的“基础树脂”)的基本性质决定,其中当然不排除它们还受到在组合物中使用改性的助剂或添加剂或其它聚合物的影响。特别地,这可意指基础树脂占胶粘剂组合物总质量的含量超过50重量%。

聚合物可为一种聚合物,但也可为两种或更多种不同的聚合物的混合物。在此,至少一种聚合物可特别地为弹性体或热塑性塑料。

如在donatassatas的“handbookofpressuresensitiveadhesivetechnology”(satas&associates,warwick1999)中所述,聚合物的实例为在压敏胶粘剂的领域中常规使用的弹性体。

这些为例如基于以下的弹性体:丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯、聚氨酯、天然橡胶,合成橡胶例如丁基橡胶、(异)丁基橡胶、丁腈橡胶或丁二烯橡胶,具有不饱和或者部分或完全氢化的聚二烯嵌段(聚丁二烯、聚异戊二烯、聚(异)丁烯、这些的共聚物以及本领域技术人员所熟知的其它弹性体嵌段)的弹性体嵌段的苯乙烯嵌段共聚物、聚烯烃、含氟聚合物和/或有机硅。

在本发明范围内特别优选的是橡胶或合成橡胶或由其产生的共混物。如果将后者用作临时固定胶粘剂的基础材料,则原则上根据所需的纯度和粘度水平天然橡胶可选自所有可获得的种类例如绉、rss、ads、tsr或cv类型,以及合成橡胶可选自以下的组:无规共聚的苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、丁二烯橡胶(br)、合成的聚异戊二烯(ir)、丁基橡胶(iir)、卤化的丁基橡胶(xiir)、丙烯酸酯橡胶(acm)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)或聚氨酯和/或其共混物。

本领域技术人员已知的任何类型的热塑性塑料也可用作至少一种聚合物,例如在j.m.g.cowie的教科书“chemieundphysikdersynthetischenpolymere[chemistryandphysicsofsyntheticpolymers]”(vieweg,braunschweig)和b.tierke的教科书“makromolekularechemie[macromolecularchemistry]”(vchweinheim,1997)中所提及的那些。这些为例如聚(乙烯)、聚(丙烯)、聚(氯乙烯)、聚(苯乙烯)、聚甲醛、聚(氧化乙烯)(聚(环氧乙烷))、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(碳酸酯)、聚(亚苯基氧化物)(聚(苯醚))、聚(氨酯)(聚(氨基甲酸酯))、聚(脲)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚(酰胺)(pa)、聚(乳酸)(pla)、聚(醚醚酮)(peek)、聚(砜)(psu)、聚(醚砜)(pes)。聚(丙烯酸酯)、聚(甲基丙烯酸酯)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)确实同样可作为聚合物,但在本发明的范围内不是优选的。

聚合物组分的选择取决于所选择的环氧化物体系。如果使用了极性环氧化物(通常通过醇与表氯醇的反应制备,例如双酚a与表氯醇的反应产物),则更为极性的聚合物是特别优选的。这些包括弹性体(例如丙烯腈-丁二烯橡胶)和热塑性塑料(例如聚(环氧乙烷)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(碳酸酯)、聚(苯醚)、聚(氨基甲酸酯)、聚(脲)、聚(酰胺)(pa)、聚(乳酸)(pla)、聚(醚醚酮)(peek)、聚(砜)(psu)、聚(醚砜)(pes)等)两者。

对于非极性的环氧化物例如二环戊二烯二环氧化物,非极性的聚合物是优选的。这些为例如聚(苯乙烯)、具有不饱和或者部分或完全氢化的聚二烯嵌段(聚丁二烯、聚异戊二烯、聚(异)丁烯、这些的共聚物以及本领域技术人员所熟知的其它弹性体嵌段)的弹性体嵌段的苯乙烯嵌段共聚物、或热塑性聚烯烃、含氟聚合物和/或有机硅。

为了获得具有特别高的环氧化物含量的临时固定胶粘剂,所有本质上不具有压敏胶粘性质并因此在室温下不满足dahlquist标准的聚合物均是特别合适的(参见j.adhesion,1991,第34卷,第189至200页或c.a.dahlquist:tack,adhesion,fundamentalsandpractice,mclarenandsonsltd.,london,1966)。这适用于聚合物组分和聚合物与增粘树脂的混合物两者,其中使用一种。尽管聚合物和任选地增粘树脂本身不具有压敏胶粘性质,但是得到的本发明的胶带的临时固定胶粘剂具有压敏胶粘性质。

特别有利的聚合物为聚(酰胺)、聚氨酯、丁基橡胶、聚(脲)、聚(醚醚酮)(peek)、聚(砜)(psu)和聚(醚砜)(pes)。它们可实现具有非常高的反应性树脂含量的压敏胶粘剂,这对于成品组件是特别有利的,因为未交联的聚合物的含量是特别低的。在此,丁腈橡胶特别适用于本发明。

如果使用聚氨酯,则当聚氨酯为半结晶的并且在dsc测量中具有对应于至少5j/g、优选地20j/g和特别优选地40j/g的熔融焓的熔融峰或结晶峰时,已经显示它们对于未固化状态下的良好的粘结强度(粘结力)是特别有利的。

仅举例而言,聚合物混合物的聚合物可为线性、支化、星状或接枝结构,并且可作为均聚物、作为无规共聚物、作为交替共聚物或作为嵌段共聚物构成。名称“无规共聚物”在本发明的范围内不但包括聚合中使用的共聚单体以纯粹无规的方式被引入其中的那些共聚物,而且包括如下的共聚物,其中在聚合物链中出现共聚单体成分上的梯度和/或单独的共聚单体类型的局部富集。单独的聚合物嵌段可被构造成共聚物嵌段(无规或交替的)。

增粘树脂可用于本发明,但本发明的临时固定胶粘剂对于增粘树脂是不必要的。在不添加增粘树脂的情况下也实现了所需的胶粘剂组合物的压敏胶粘性质。由于期望临时固定胶粘剂在化学上尽可能地类似于最终固定胶粘剂,并且后者通常不包含增粘树脂,因而优选的是临时固定胶粘剂不含增粘树脂。

原则上,在压敏胶粘剂或反应性胶粘剂领域中本领域技术人员已知的、在合成反应中形成交联的大分子的所有反应性成分可用作反应性树脂,其也被称作可交联的组分,例如在gerdhabenicht:kleben-grundlagen,technologien,anwendungen[adhesion-principles,technologies,applications],第6版,springer,2009中所述的那些。

可交联的组分的结构和化学性质不是关键的,只要合成反应可在不会造成聚合物相的任何重大损坏和/或分解的条件下,特别地与所使用的温度、所使用的催化剂类型等相关的条件下进行,其中它们优选地可至少部分地与弹性体相混合。

可用于本发明组合物中的含环氧化物的材料或环氧树脂为具有至少一个可通过开环反应聚合的环氧乙烷环的任何有机化合物。通常称作环氧化物的这种材料包括单体和聚合的环氧化物两者,并且可为脂族、环脂族或芳族的。这些材料通常每个分子平均具有至少两个环氧化物基团、优选地每个分子具有超过两个环氧化物基团。将每个分子的环氧化物基团的“平均”数目定义为含环氧化物的材料中环氧基团的数目除以存在的环氧化物分子的总数目。聚合的环氧化物包括具有末端环氧化物基团的线性聚合物(例如,聚氧化亚烷基二醇的二缩水甘油醚)、具有骨架环氧乙烷单元的聚合物(例如,聚丁二烯-聚环氧化物)和具有环氧化物侧基的聚合物(例如,甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物或甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)。含环氧化物的材料的分子量可在58至约100000g/mol或更大内变化。不同的含环氧化物的材料的混合物也可用于本发明的热熔组合物中。可用的含环氧化物的材料包括包含氧化环己烯基团(cyclohexenoxidgruppen)的那些,例如环氧环己烷羧酸酯,其由以下举例说明:3,4-环氧环己烷甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、3,4-环氧基-2-甲基环己基甲基-3,4-环氧基-2-甲基环己烷羧酸酯和双(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基)己二酸酯。对于该类型的可用的环氧化物的更详细的列表,可参考美国专利no.3117099。

在本发明的应用中特别可用的另外的含环氧化物的材料包括缩水甘油醚单体。实例为多元酚的缩水甘油醚,其通过多元酚与过量的氯醇(chlorohydrin)如表氯醇(例如,2,2-双(2,3-环氧丙氧基苯酚)丙烷的二缩水甘油醚)反应获得。美国专利no.3018262中描述了可用于本发明的应用中的这种类型的环氧化物的其它实例。

存在在本发明中可使用的大量可商购获得的含环氧化物的材料。特别地,可容易地获得的环氧化物包括环氧十八烷(octadecyleneoxide)、表氯醇、氧化苯乙烯、乙烯基环己烯氧化物、缩水甘油、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双酚a的二缩水甘油醚(例如,可以商品名epon828、epon1004和epon1001f从shellchemicalco.以及以der-332和der-334从dowchemicalco.获得的那些)、双酚f的二缩水甘油醚(例如,得自ciba-geigy的aralditegy281)、乙烯基环己烯过氧化物(二氧化乙烯基环己烯,vinylcyclohexenedioxide)(例如,得自unioncarbidecorporation的erl4206)、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烯羧酸酯(例如,得自unioncarbidecorporation的erl-4221)、2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)环己烷-间二烷(metadioxane)(例如,得自unioncarbidecorporation的erl-4234)、双(3,4-环氧环己基)己二酸酯(例如,得自unioncarbidecorporation的erl-4299)、二戊烯二氧化物(二氧化二戊烯)(例如,得自unioncarbidecorporation的erl-4269)、环氧化的聚丁二烯(例如,得自fmccorporation的oxiron2001)、含有机硅树脂的环氧化物官能度(siliconeresin-containingepoxidefunctionality)、环氧硅烷(例如,可从unioncarbide商购获得的β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷)、阻燃环氧树脂(例如der-542,其为可从dowchemicalco.获得的溴化双酚型环氧树脂)、1,4-丁二醇二缩水甘油醚(例如,得自ciba-geigy的aralditerd-2)、基于双酚a-表氯醇的氢化的环氧树脂(例如,得自shellchemicalco.的eponex1510)和苯酚-甲醛-酚醛清漆的聚缩水甘油醚(例如,得自dowchemicalco.的den-431和den-438)。

临时固定胶粘剂的反应性树脂优选地具有与最终固定胶粘剂相同的环氧化物基础。临时固定胶粘剂和最终固定胶粘剂在化学上越类似,在ilss上的偏差就越低。“类似”在此是指,例如当在最终固定胶粘剂中使用基于双酚a的环氧化物时,在临时固定胶粘剂组合物中也使用基于双酚a的反应性树脂。它们可完全相同或在分子量方面可略有不同。

因此,临时固定胶粘剂的反应性树脂特别优选地与最终固定胶粘剂的反应性树脂相同。

本发明的胶带的临时固定胶粘剂可包含固化剂或引发剂。然而,这不是必需的,因为最终固定胶粘剂包含固化剂或引发剂。然而,如上所述,临时固定胶粘剂优选地不含固化剂。此外,本发明的胶带的临时固定胶粘剂也可包含促进剂。然而,如固化剂的情况,这也仅仅是次要的,因为反应性树脂的交联反应的调节经由最终固定胶粘剂进行。

临时固定胶粘剂可任选地包含另外的添加剂、流变改性剂、发泡剂、填料或粘附促进剂。

如果未固化的胶粘剂对钢的粘结强度为至少1n/cm,则本发明的胶带是特别适合的。由此提供了良好的压敏胶粘性质。

一般表述“胶带”包括载体材料,所述载体材料在一侧或两侧上设有(压敏)胶粘剂组合物。载体优选地由与复合材料的纤维织物相同或至少非常类似的材料制成,使得其性质不被改变。为了尽可能使不均匀性最小化,载体应具有尽可能小的厚度。

然而,特别地,在本发明范围内的表述“胶带”包括所谓的“转移胶带”,即没有载体的胶带。在转移胶带中,在施加于设置有分离层和/或具有防粘性质的柔性衬垫之间之前施用所述胶粘剂组合物。为了施用,常常先除去衬垫,施加胶粘剂组合物,然后除去第二衬垫。因此,胶粘剂组合物可直接地用于连接两个表面。根据本发明,这种无载体的转移胶带是特别优选地的。使用根据本发明的这种具有压敏胶粘性质的无载体的转移胶带可实现在定位和计量方面的非常精确的粘结。

如下的胶带也是可行的,其中不是使用两个衬垫而是使用一个单独的在两侧上经分离(剥离)配备的衬垫来进行。然后,在胶带幅面的上侧用在两侧上经分离配备的衬垫的一侧覆盖,其下侧用在两侧上经分离配备的衬垫的背侧覆盖,特别地捆包(ballen)或卷上的相邻的绕卷(windung)。

如上所述,在用于制造复合材料(其中载体保留在该复合材料中)的情况下,载体应尽可能地类似于所使用的纤维材料或与该纤维材料匹配。在此,尽可能低的载体厚度是优选的。

作为转移胶带或涂覆在平坦(片状)结构上的形式存在的压敏胶粘剂的厚度优选地为1μm至100μm、进一步优选地5μm至50μm、和特别优选地约10μm至30μm。

为了在转子叶片的制造中应用,优选的层厚度为10μm至30μm。在此,选择的层厚度越低,存在于临时固定胶粘剂中的环氧化物就越少,因为胶粘剂中较低的环氧化物含量对ilss具有较大的负面影响。相对地,如果临时固定胶粘剂具有较高的环氧化物含量,则仅对ilss产生低的负面影响或基本上没有负面影响,并且也可使用层厚度更大的临时固定胶粘剂。

此外,本发明涉及根据本发明的胶带在复合材料制造中用于临时固定纤维结构体的用途。典型的应用领域是汽车工业、飞机制造和造船以及风力发电厂的转子。特别地对于风力发电厂的转子,将大尺寸非常大的纤维垫临时地固定在模具中,这会造成很大的困难,因为容易出现故障和不均匀性。通过本发明的胶带以简单且成本低廉的方式实现临时性固定,而这种临时性固定没有使成品的品质受到相当大的损失。

本发明的胶带特别优选地用于在真空树脂注入工艺中临时固定纤维结构体,其中用于真空树脂注入工艺的树脂选自环氧树脂。环氧树脂对于真空树脂注入工艺是特别有利的,因为当使用环氧树脂时,成品组件在ilss方面具有特别良好的性质。

最后,本发明涉及由纤维结构体和最终固定胶粘剂制造复合材料的方法,包括以下步骤:

-使用根据本发明的包括临时固定胶粘剂的胶带将纤维结构体临时地固定在模具中并且彼此之间固定;

-添加最终固定胶粘剂,同时将胶带的临时固定胶粘剂溶解在最终固定胶粘剂中;和

-固化所述最终固定胶粘剂。

添加最终固定胶粘剂优选地通过亦被称作真空注入工艺的树脂注入工艺来进行。在此按所需的形状大面积地布置玻璃纤维垫,并且之后在真空下吸入环氧树脂。

使用根据本发明的胶带的临时性固定允许非常简单地、精确地、与此同时可更正地将玻璃纤维垫一方面固定在模具中,以及另一方面使玻璃纤维垫彼此之间固定。借助胶带的临时性固定相对于使用喷雾胶粘剂的常规固定具有许多优点。因此,不存在必须或可能蒸发的溶剂,所述溶剂会导致使用者的健康损害。计量被简化,因为总是施加固定的量,并且不取决于使用者在哪个区域中施加哪种胶粘剂量的技术和准确性。此外,不需要干燥时间,因为没有溶剂需要蒸发,这导致制造中的显著的时间节省。

实施例

测量方法

凝胶值测定

为此,以片的形式冲压出20cm2的胶带样品并且将其密封在由聚乙烯纺丝粘结织物(polyethylen-spinnvlies)制成的袋(得自dupont的tyvek,其具有约55g/cm2的单位面积重量)中。在室温下伴随震荡用丁酮提取(萃取)样品3天。每天更换丁酮。在完成提取之后,在110℃下干燥样品。通过差重称量测定凝胶比例,其中考虑纺丝粘结织物和载体的提取损失。凝胶值是由提取之前和提取之后样品重量之差作为不可用丁酮提取的聚合物的重量比例的百分比数值来确定。

压敏胶粘剂组合物在最终固定胶粘剂中的溶解度

选择得自momentive的eponresin828(双酚a-表氯醇反应产物)作为最终固定胶粘剂。

在250ml玻璃容器中在使用磁力搅拌机的搅拌下将eponresin828加热至40℃±1℃。对于所述测试,将待测试的压敏胶粘剂组合物层压在经蚀刻的pet上并且在经搅拌的eponresin828中溶解24小时。根据以下标准进行光学评估:

溶解:胶带残留物不再存在于pet上

部分溶解:pet载体的部分不再覆盖有胶粘剂组合物

溶胀:胶带的层厚度已增加,但pet载体依然完全地被胶粘剂组合物覆盖

未溶解:pet载体依然完全地被胶粘剂组合物覆盖

分子量

通过凝胶渗透色谱法(gpc)进行数均分子量mn和重均分子量mw的分子量测定。使用具有0.1体积%的三氟乙酸的thf(四氢呋喃)作为洗脱液。测量在25℃下进行。使用了pss-sdv,5μ,id8.0mm×50mm作为预备柱。为了分离,使用了这样的柱:pss-sdv,5μ,103以及105和106,各自具有id8.0mm×300mm。样品浓度为4g/l,流速为1.0ml/分钟。测量对照聚苯乙烯标准物进行。

层间表观剪切强度(ilss)

为了测试样品,使用了得自inova的100kn伺服液压测试系统并且为了数据记录,使用了得自hbm的mgcplus(hottingerbaldwinmesstechnik)。测量速率为20hz。

为了测试,使用了根据eniso14130的测试装置(图3)。使用该测试结构确定了层间表观剪切强度。原则上,所述结构与三点弯曲测试类似。然而,使用了非常小的样品以造成层间失效。

使用的原料:

将相应的原料溶解于丁酮中,和/或使用溶剂将breon预溶解于混炼机中。固体含量为40%至50%。

在经硅化的pet上制备实验室涂片,并且使溶剂蒸发。

将具有压敏胶粘性质的固定剂与对照物(没有固定剂)和2个竞争产品(喷雾胶粘剂aerofix2和3m11095)进行比较。样品具有四个玻璃纤维层,并且将固定剂施加在各层之间。喷雾胶粘剂的量为10至15g/m2。具有压敏胶粘性质的带的厚度为20μm至30μm。

借助于vartm(真空辅助树脂转移模塑)制造样品板。使用了得自saertex的812g/m2双轴织物(批号1012299)。用得自momentive的环氧化体系rim135(批号sg1co197)和固化剂rim137(批号sg1bo364)在40℃和2毫巴的绝对压力下层压所述板。然后,将样品切割并且在70℃的温度下在退火炉中退火10小时。

溶解测试的结果:

*在环氧化物提取剂中没有发现未溶解的残余物,这可归因于交联的组合物的剥离

凝胶值

样品几何形状和测试

对于根据eniso14310的ilss测试,样品及其几何形状取决于层压体厚度。样品体的厚度是长度的十倍以及宽度的五倍。支架(压片)的距离同样对应于五倍的厚度。根据测试标准eniso14130,必须指出的是,所确定的测试结果不是绝对值。因此,使用名称“表观层间剪切强度”来定义所测量的参数。

测量值:

δ(ilss):ilss相比于其中纤维垫没有经胶粘剂固定的对照物的百分比变化

r:没有使用固定胶粘剂的对照组件。

市售的喷雾胶粘剂sk1(得自cytec的aerofix2),sk2(得自3m的可调节的复合定位体系11095)

发现根据本发明的临时固定胶粘剂k1至k5相对于对比例具有显著更低的ilss偏差。在此,偏差越低,环氧化物含量就越高(参见k1与k5相比,k3与k4相比)。此外,发现使用丁腈橡胶作为聚合物组分比使用聚氨酯的情况提供了更好的结果(参见k1相比于k3)。相对于现有技术的对照喷雾胶粘剂(sk1和sk2)的偏差是相当大的。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1