[发明专利]用于粘接金属的粘合剂组合物

说明书

背景技术和优选实施方案 

本发明的优选实施方案涉及双组分结构粘合剂组合物，其利用新的和独特的粘合促进剂，显示出对金属改进的粘合性以及其它重要特性。 

这些粘合剂组合物是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体和聚合物的混合物，其包含至少下列组分： 

A、一种或多种乙烯基单体，优选丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体， 

B、一种或多种可溶的或可分散的聚合物，和 

C、炔属二醇粘合促进剂 

优选还将一种或多种可聚合的酸性粘合促进剂加入到组合物中。 

也可以将其它添加剂添加到组合物中来增强其性能。 

在评价传统的酸性粘合促进剂对粘接金属基材效果的过程中，令人惊讶地发现添加炔属二醇在组合物粘接到各种金属的能力方面产生了显著的改进，即使当传统金属粘接粘合促进剂不能提供所需粘合程度时。 

本发明的优选实施方案的炔属二醇粘合促进剂对应于通式： 

其中R₁、R₂、R₃和R₄选自H和烷基，且其中n等于或大于0。 

US专利No s.4,650,543和3,268,593公开了一组优选的炔属二醇粘合促进剂，其全部内容在此引入作为参考。特别优选的炔属二醇粘合促进剂是其中R₁、R₂、R₃和R₄全部是H而且n＝0的2-丁炔-1，4-二醇。另一个特别优选的炔属二醇粘合促进剂由Air Products andChemicals，Inc.以SURFYNOL 104销售，是其中R₁和R₃是甲基、R₂ 和R₄是异丁基而且n＝0的2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇。这些优选的炔属二醇的一个重要特征是其中羟基连接到靠近炔属叁键的碳原子的2-丁炔-1，4-二醇主链结构。其它特别优选的炔属二醇粘合促进剂包括其中羟基部分与炔键碳原子由一个或多个氧乙烯基(n＝1或以上)隔开的乙氧基化2-丁炔-1，4-二醇，例如SURFYNOL 485，其是乙氧基化2，4，7，9四甲基-5-癸炔-4，7二醇。 

通常，商业上炔属二醇作为消泡剂和表面活性剂而被销售，用于各种水性或水基的应用，例如油漆和涂料。在此以前，它们在粘合剂中的使用限于基于聚合物乳液和水相容的添加剂的水基组合物。当有机溶剂或单体是组合物中的主要液体物质时，并不推荐在有机涂料或粘合剂中使用它们。即使当在水基组合物中使用炔属醇或二醇时，它们的好处通常限于来自作为消泡剂或表面活性剂的功能的效果。因此，通过使用本发明优选实施方案的组合物在对各种金属表面的粘合方面的显著改进是令人惊讶的。 

尽管不打算受约束于具体理论，对于由使用这些炔属二醇粘合促进剂而带来的有益效果的可能解释可以来源于一种或多种对于金属粘合的理论解释。这些理论包括但不限于：各种电子给体-受体、氢键合或偶极子-偶极子相互作用的现象。在这种意义上讲，炔属二醇粘合促进剂在至少两种方式上具有发挥功能的潜能，其中或者炔属部分的供电子能力或者羟基部分的氢键合能力，或两者都可以参与粘合过程。在以下事实中可以发现证据，即其中上述结构的叁键被双键替代的优选的2-丁炔，1，4-二醇的烯烃或双键类似物，即2-丁烯，1，4-二醇，不能赋予本发明以创造性改进。类似的，2-丁炔-1，4-二醇的双(乙酸酯)也不能赋予本发明以相同的创造性改进。因此，相信需要存在至少一个羟基部分和叁键以赋予所期望的改进。 

虽然优选的本发明的添加剂可以作为唯一的粘合促进剂添加到组合物中，但发现了它们与其它酸性粘合促进剂组合的特别用途。酸性粘合促进剂对丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基的结构粘合剂对金属的粘接强度的影响的能力在本领域是已知的。传统的酸性粘合促进剂包括不饱和的单羧酸、例如丙烯酸和甲基丙烯酸，不饱和二羧酸例如马来酸 和富马酸，和不饱和磷酸酯例如单-和双-甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯。 

影响丙烯酸酯甲基或丙烯酸酯结构粘合剂对金属的粘接能力的因数是复杂的和相互作用的。它们包括金属表面和酸性粘合促进剂对粘合剂组合物反应性的催化或抑制影响，以及特定金属表面对初期粘合和粘接的耐久性的影响。例如，锌和铜可或者催化或者抑制粘合剂的固化，其取决于特定的配方。关于初期粘接强度和粘接的耐久性，在铁和铝表面上氧化铁和氧化铝表现不同。