用于金属-塑料-混合部件的粘附力增强剂组合物和底漆组合物的制作方法
【专利说明】用于金属-塑料-混合部件的粘附力増强剂组合物和底漆组 合物
[0001] 本发明涉及粘附力增强剂组合物和底漆组合物及其用途、涂层及其用途、混合部 件、其制造方法以及金属基材。
[0002] 金属-塑料混合部件(亦结构部件)为两种材料，即金属和塑料的复合物。它们可以 通过注塑法获得。
[0003] 混合部件是尤其用于机动车建造和飞机建造以及电子设备和电气技术领域中在 支承部件、力吸收部件领域中，或用作例如用于装饰性目的的外壳部件的组件。混合部件通 常为具有次要的视觉要求的组件，其用于机动车建造以及飞机建造中在支承部件以及力吸 收部件领域中。它们的特征尤其在于其具有局部或全面的增强，该增强赋予部件特别的机 械性能。应特别强调的例如是与迄今所用的组件相比，抗扭强度和抗弯强度提高以及额外 的重量减少。
[0004] 汽车和飞机建造中越来越多地使用混合部件，以减少质量和同时获得优化的机械 性能。这些混合部件的缺点是金属和塑料之间缺乏或者不足的粘附。就这点而言，迄今已实 施将塑料在金属上的机械锚固。
[0005] 金属和塑料之间的粘附可以通过粘附力增强剂来改善。由EP-A 1808468和EP-A 2435246已知混合部件，其中通过热熔胶粘剂作为基于共聚酰胺且还含有异氰酸酯基团和 环氧化物基团的粘附力增强剂来接合金属和塑料。
[0006] 理想的是借助卷材涂覆来涂覆金属，以便提供例如用于汽车领域的混合部件的快 速和适合批量的供应。为此，合适的粘度、可再现的层厚度和焙烤条件为必要前提。但是，从 现有技术中迄今未已知适合于此目的的粘附力增强剂。
[0007] 因此目的在于提供没有现有技术缺点的新型粘附力增强剂。因此，该新型粘附力 增强剂应可连续地施加，以便适合于卷材涂覆。另外，该粘附力增强剂应满足汽车和飞机建 造的要求，其中与现有技术相比应至少维持常见要求，例如持久和高的粘附。另外应提供优 良的耐气候性，特别是腐蚀防护。混合部件的金属和塑料应材料连接地(stoffschlussig) 彼此接合。
[0008] 因此，已发现根据权利要求的粘附力增强剂组合物。有利的实施方案由从属权利 要求显现。
[0009] 本发明的粘附力增强剂组合物包含至少一种聚合物A，其选自环氧树脂-酚醛树脂 预缩合物、环氧树脂和酚醛树脂的混合物、聚酰胺树脂或其混合物;和至少一种基于共聚酰 胺的热熔胶粘剂。该热熔胶粘剂优选地另外包含封端的多异氰酸酯和环氧化物组分。聚合 物A优选地相对于热熔胶粘剂以1:0.4至1:10的质量比存在。
[0010]在本发明的一个优选实施方案中，本发明的粘附力增强剂组合物包含 a. 5重量%-25重量％，优选10重量%-20重量%的至少一种聚合物A， b. 5重量%-50重量％，优选10重量%-40重量％，优选20重量%-40重量%的至少一种基于共 聚酰胺的热熔胶粘剂，和 c. 30重量%至80重量％，优选40重量%至70重量%的至少一种有机溶剂， 各自基于该组合物的总重量计，其中所有成分的百分率含量总计为100重量％。
[0011] 在一个优选的实施方案中，聚合物A选自至少一种环氧树脂-酚醛树脂预缩合物、 至少一种环氧树脂-酚醛树脂预缩合物和环氧树脂的混合物、环氧树脂和酚醛树脂的混合 物或它们的混合物，其中特别优选为环氧树脂-酚醛树脂预缩合物或来自至少一种环氧树 脂-酚醛树脂预缩合物和环氧树脂的混合物。
[0012] 有利地，所述粘附力增强剂组合物包含至少一种环氧树脂。该环氧树脂可以例如 通过热熔胶粘剂或通过聚合物A引入该组合物中。
[0013] 粘附力增强剂组合物可以进一步包含至少一种交联剂树脂，其选自三聚氰胺树 月旨、封端的异氰酸酯树脂或其混合物。优选地以1.5重量%至15重量％，优选2重量%至10重量％ 的含量含有该交联剂树脂。
[0014] 粘附力增强剂组合物可以以溶液或分散体的形式存在。优选的是热熔胶粘剂分散 在聚合物A中。
[0015] 本发明的粘附力增强剂组合物可以包含导电性物质，其选自石墨、炭黑、锌粉或这 些物质的混合物，由此产生导电性粘附力增强剂组合物。
[0016] 本发明另一主题是底漆组合物，其包含至少一种聚合物B、至少一种交联剂树脂、 至少一种催化剂和至少一种以上已提及的热熔胶粘剂。该热熔胶粘剂可以包含封端的多异 氰酸酯和环氧化物组分。优选地，该底漆组合物中的热熔胶粘剂含有小于5重量％的封端的 多异氰酸酯和环氧化物，优选小于2重量％的封端的多异氰酸酯和环氧化物，和特别优选小 于1重量%的封端的多异氰酸酯和环氧化物，各自基于热熔胶粘剂的总重量计。非常特别优 选地不含有封端的多异氰酸酯和环氧化物。
[0017] 聚合物B选自已如上所述的饱和聚酯树脂、环氧树脂-酚醛树脂预缩合物、环氧树 脂-酚醛树脂预缩合物和环氧树脂的混合物、环氧树脂和酚醛树脂的混合物和它们的混合 物，其中优选为饱和聚酯树脂。
[0018] 所述底漆组合物优选地包含 a. 8重量%-23重量％，优选12重量%-20重量%的至少一种聚合物B， b. 1.5重量%-15重量％，优选3重量%-9重量％的至少一种交联剂树脂，其选自三聚氰胺 树脂、封端的异氰酸酯树脂或其混合物， C. 10重量%-40重量%的至少一种基于共聚酰胺的热熔胶粘剂，和 d. 30重量%-80重量％，优选40重量%-70重量%的至少一种有机溶剂， 各自基于该底漆的总重量计，其中所有成分的百分率含量总计为100重量％。
[0019]该底漆组合物可以优选地以0.5重量％-4重量％的含量进一步包含至少一种催化 剂，基于该底漆的总重量计。根据交联剂树脂来选择合适的催化剂是本领域技术人员已知 的。
[0020] 在使用三聚氰胺树脂作为交联剂树脂时，优选地选择非离子的封端的酸催化剂作 为催化剂。在此使用优选0.5重量%至3重量％，特别优选0.7重量%至2.2重量%的该催化剂。
[0021] 对于具有异氰酸酯树脂作为交联剂树脂的体系，优选地使用有机金属化合物作为 催化剂。优选地使用〇. 7重量%至2.5重量%的该催化剂。
[0022] 本发明的组合物因此为粘附力增强剂组合物和底漆组合物。
[0023 ]本发明的组合物可以优选以3重量%至6重量%的含量另外包含固化剂，例如二氰胺 (D⑶），基于环氧树脂的总重量计。为了加速固化，可以添加脲衍生物，例如灭草隆或非草 隆，由此可以降低固化温度或缩短固化时间。
[0024] 本发明的另一主题是涂层，其包含至少一层本发明的粘附力增强剂组合物。对此， 将该粘附力增强剂组合物施加在金属上，其中该金属在施加之前可以是经清洁的和/或用 转化层预处理的。金属清洁和转化层组合物是本领域技术人员已知的。所述至少一种本发 明的粘附力增强剂组合物可以施加在现有技术的底漆组合物上。
[0025] 本发明的另一主题是涂层，其包含至少一层本发明的底漆组合物。对此，将该底漆 组合物施加在金属上，其中该金属在施加之前可以是经清洁的和/或用转化层预处理的。
[0026] 优选地，包含至少一层本发明底漆组合物的涂层进一步包含至少一层粘附力增强 剂，其中优选为至少一层本发明的粘附力增强剂组合物。该粘附力增强剂层设置在底漆层 上或施加在其上(顺序为金属-任选的转化层-底漆层-粘附力增强剂层）。通常借助磷酸盐 化或铬酸盐化获得的转化层尤其导致在施加于其上的涂层上的均匀和改善的粘附。合适的 转化剂是本领域技术人员已知的。
[0027] 包含导电性底漆组合物和/或粘附力增强剂组合物的涂层的混合部件可以执行阴 极浸涂(KTL)。
[0028] 包含本发明粘附力增强剂组合物的涂层或包含底漆组合物的涂层定义为本发明 的涂层。
[0029] 作为本发明的另一主题，本发明的涂层用作混合部件的金属和塑料之间的粘附力 增强剂。
[0030] 本发明的另一主题是包含金属和塑料的混合部件，其中该金属与塑料至少通过本 发明的涂层接合。
[0031] 在制造混合部件的方法中，将至少一层本发明的粘附力增强剂组合物全面或部分 地施加在金属上。该粘附力增强剂组合物随后热交联。该交联可以在120 °C至250 °C的物体 温度下进行1至30分钟的时间。本领域技术人员可以通过预测试来确定合适的时间/温度条 件。
[0032] 在卷材涂覆中设定180°C至250 °C，优选190 °C至220 °C的常见的峰值金属温度 (PMT)。本领域技术人员将相应地设定设备速度或带速度以实现该PMT。
[0033] 然后将塑料例如通过注塑法或通过热模压施加在金属上，并且将该金属与塑料物 理和/或化学地接合。金属和塑料的组合然后可以在120°C至150°C，优选150°C至230°C下经 受热处理(均热）5分钟至70分钟，优选10分钟至60分钟，以提高接合粘附和交联度。由此获 得塑料与金属的材料连接的接合。这种获得的混合部件在经预涂覆的金属与塑料之间具有 持久的接合，并且显示高的机械和动态可负荷性。该方法为本发明的另一主题。
[0034] 在制造所述混合部件的另一本发明方法中，将至少一层本发明的底漆组合物全面 或部分地施加在金属上。首先施加和交联该底漆组合物，其在120°C至250 °C的物体温度下 交联1至30分钟的时间。本领域技术人员可以通过预测试确定合适的时间/温度条件。
[0035] 在卷材涂覆中设定190°C至250°C，优选为200°C至230°C的常见的峰值金属温度。 本领域技术人员将相应地设定设备速度或带速度以实现该PMT。
[0036]在制造所述混合部件的一个优选方法中，将至少一层本发明的底漆组合物和然后 至少一层粘附力增强剂组合物分别全面或部分地施加在金属上。其优选地是指本发明的粘 附力增强剂组合物。首先施加和交联该底漆组合物，其为了交联可以在190°C至250°C，优选 200°C至230°C的对于卷材涂覆常见的峰值金属温度下加热。其后，施涂和热交联该粘附力 增强剂组合物，其中卷材涂覆常见的峰值金属温度有利地为180 °C至250 °C，优选为190 °C至 230°C。如果不借助卷材涂覆来进行施涂，交联可以在150°C至200°C的物体温度下进行5至 30分钟的时间。
[0037] 其后，在上述方法中将塑料例如通过注塑法或通过热模压施加在金属上，并且将 该金属与塑料物理和/或化学地接合。随后可以使金属和塑料的组合在120 °C至230°C，优选 150°C至230°C下经受