本公开涉及用于低温固化的可膨胀环氧组合物、由其得到的结构粘合剂和组件、以及使用其的相关方法。可膨胀环氧组合物和结构粘合剂可以用于例如汽车行业粘合应用。
背景技术：
1、随着粘合剂在车辆组装和车辆修理两者中的使用增加，业内人士已经预测了结构粘合剂市场的每年持续增长。在车辆组装和碰撞修理两者期间，结构粘合剂通常与机械紧固件或点焊一起使用，这被称为使用混合式接头（hybrid joint）的冷接合。该接头被认为是混合物（hybrid），因为它同时使用粘合剂和紧固件。混合式接合将粘合剂和紧固件的优势结合在一起，以克服它们各自的缺陷。
2、高度增韧的可膨胀结构粘合剂可靠地接合间隙，同时为白车身结构、底盘和封闭件增加强度和刚度。当用于金属板腔之间的车身结构时，与替代解决方案相比，这些混杂环氧粘合剂以最小的重量损失增强了车辆的结构性能。这些产品提供了优异的接头质量，在难以与其非膨胀对应零部件粘合的区域具有更好的粘合性。已经在车身车间中成功实施该技术，以便强化车顶结构、全景车顶和车身结构，以提高耐碰撞性。
3、正如一些oem所发现的，腔总是处于比电涂（e-coating）温度更低的温度，并且需要可膨胀粘合剂，所述可膨胀粘合剂能够在所述腔中在较低温度下历经较短的固化和发泡时间而固化且发泡。因此，可膨胀粘合剂需要甚至在等于或低于160℃、或低于150℃、或低于140℃的温度下历经至少10分钟、或至少15分钟、或至少20分钟的固化时间的高膨胀率。因此，仍然需要低温固化和发泡的可膨胀环氧组合物，所述可膨胀环氧组合物具有与传统环氧组合物在技术上同等的机械性质，并且所述组合物可以容易地通过低温固化和发泡程序制备，而无需在工业生产线上进行额外的加热步骤。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的是通过提供高性能的可膨胀环氧基结构粘合剂组合物来克服上述缺点，所述组合物在低固化温度（例如，120℃至160℃）下固化和发泡后具有优异的强度和粘合性能，并且具有好的膨胀率。该结构粘合剂可以用于腔填充和结构粘合。
2、已经出乎意料地发现，由可膨胀环氧组合物制备的结构粘合剂在宽的操作（固化和发泡）温度范围（例如，大于120℃至205℃）内提供非常好的强度性质，所述可膨胀环氧组合物至少包含环氧树脂、增韧剂、促进剂、发泡剂和固化剂。
3、根据一个方面，本发明涉及可膨胀环氧组合物，所述可膨胀环氧组合物包含环氧树脂、增韧剂、促进剂、发泡剂、固化剂，其中，在使可膨胀环氧组合物在140℃下固化和发泡15分钟之后，可膨胀环氧组合物具有等于或大于6 n/mm的在23℃下根据astm d1876的t剥离强度、等于或大于6 mpa的在23℃下根据sae j1523的剪切强度、以及等于或大于50%的膨胀率%。
4、根据一个方面，本发明涉及可膨胀环氧组合物的使用方法，所述方法包括将本发明的可膨胀环氧组合物施加到物品的第一基材上；任选地，将第二基材附接到第一基材，并且使物品在120℃至205℃的温度下固化和发泡至少20至5分钟。
5、根据又一方面，本发明还涉及结构粘合剂，所述结构粘合剂包含根据本发明的可膨胀环氧组合物的固化和发泡产物。
6、在又一方面，本发明涉及物品，所述物品包括第一基材、第二基材、以及已固化/发泡的组合物，所述已固化/发泡的组合物被设置在第一基材与第二基材之间并且粘附第一基材和第二基材，其中已固化/发泡的组合物是根据本发明的可膨胀环氧组合物的固化/发泡产物。
7、根据又一方面，本发明还涉及汽车车架，所述汽车车架包括本发明的物品。
1. 可膨胀环氧组合物，所述可膨胀环氧组合物包含环氧树脂、增韧剂、促进剂、发泡剂、固化剂，其中，在使所述可膨胀环氧组合物在140℃下固化和发泡15分钟之后，所述可膨胀环氧组合物具有等于或大于6 n/mm的在23℃下根据astm d1876的t剥离强度、等于或大于6 mpa的在23℃下根据sae j1523的剪切强度、以及等于或大于50%的膨胀率%。
2. 根据权利要求1所述的可膨胀环氧组合物，其中所述可膨胀环氧组合物具有等于或大于7 mpa的在23℃下根据sae j1523的剪切强度。
3. 根据权利要求1所述的可膨胀环氧组合物，其中，在使所述可膨胀环氧组合物在140℃下固化和发泡20分钟之后，所述可膨胀环氧组合物具有等于或大于6 n/mm的在23℃下根据astm d1876的t剥离强度、等于或大于6 mpa的在23℃下根据sae j1523的剪切强度、以及等于或大于50%的膨胀率%。
4. 根据权利要求1所述的可膨胀环氧组合物，其中，在使所述可膨胀环氧组合物在150℃下固化和发泡10分钟之后，所述可膨胀环氧组合物具有等于或大于6 n/mm的在23℃下根据astm d1876的t剥离强度、等于或大于6 mpa的在23℃下根据sae j1523的剪切强度、以及等于或大于50%的膨胀率%。
5. 根据权利要求1所述的可膨胀环氧组合物，其中，在使所述可膨胀环氧组合物在160℃下固化和发泡10分钟之后，所述可膨胀环氧组合物具有等于或大于6 n/mm的在23℃下根据astm d1876的t剥离强度、等于或大于6 mpa的在23℃下根据sae j1523的剪切强度、以及等于或大于50%的膨胀率%。
6. 根据权利要求1所述的可膨胀环氧组合物，其中，在使所述可膨胀环氧组合物在180℃下固化和发泡10分钟之后，所述可膨胀环氧组合物具有等于或大于6 n/mm的在23℃下根据astm d1876的t剥离强度、等于或大于6 mpa的在23℃下根据sae j1523的剪切强度、以及等于或大于50%的膨胀率%。
7.根据权利要求1所述的可膨胀环氧组合物，其中所述可膨胀环氧组合物包含：
8.根据权利要求7所述的可膨胀环氧组合物，其中所述至少一种环氧树脂选自双酚a或双酚f的二缩水甘油醚。
9.根据权利要求7所述的可膨胀环氧组合物，其中所述可膨胀环氧组合物包含15至30重量份的所述环氧树脂。
10.根据权利要求7所述的可膨胀环氧组合物，其中所述促进剂包含量为1.0至4.0重量份的经取代的胺。
11.根据权利要求7所述的可膨胀环氧组合物，其中所述促进剂包含量为0.3至1.0重量份的经取代的咪唑。
12.根据权利要求7所述的可膨胀环氧组合物，其中所述促进剂包含量为0.5至1.5重量份的经取代的脲与经取代的咪唑的组合。
13.根据权利要求12所述的可膨胀环氧组合物，其中所述经取代的咪唑与所述经取代的脲的质量比为1:2至4:1。
14.根据权利要求7所述的可膨胀环氧组合物，其中所述化学发泡剂包含偶氮化合物，并且所述物理发泡剂包含膨胀微球。
15.根据权利要求7所述的可膨胀环氧组合物，其中所述增韧剂包含选自橡胶、封端的聚氨酯预聚物和聚醚胺-环氧树脂预聚物中的一种或多种。
16.根据权利要求15所述的可膨胀环氧组合物，其中所述聚醚胺-环氧树脂预聚物是以下物质的反应产物：
17.根据权利要求15所述的可膨胀环氧组合物，其中所述可膨胀环氧组合物包含5至30或10至25重量份的所述聚醚胺-环氧树脂预聚物。
18.使用可膨胀环氧组合物的方法，所述方法包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中使所述物品在140℃至180℃的温度下固化和发泡至少15至7分钟。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述基材中的至少一者是金属。
21.结构粘合剂，所述结构粘合剂包含根据权利要求1-17中任一项所述的可膨胀环氧组合物的固化和发泡产物。
22.物品，所述物品包含第一基材、第二基材、以及已固化/发泡的组合物，所述已固化/发泡的组合物被设置在所述第一基材与所述第二基材之间并且粘附所述第一基材和所述第二基材，其中所述已固化/发泡的组合物是根据权利要求1-17中任一项所述的可膨胀环氧组合物的固化/发泡产物。
23.汽车车架，所述汽车车架包括根据权利要求22所述的物品。