[发明专利]用于汽车应用的低密度环氧复合结构粘合剂

说明书

本公开内容提供一种复合结构粘合剂，其包含环氧树脂、低密度颗粒填料和硬化剂，复合结构粘合剂在固化时表现出至少以下良好平衡的性能：(i)密度小于1g/cm³；(ii)压缩模量大于500MPa；和(iii)搭接剪切强度大于750psi。该复合结构粘合剂可以用于多种应用，例如用于汽车应用以用来粘结和/或密封金属、塑料和复合材料部件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月15日提交的美国临时专利申请系列号62/630944的优先权，其全部内容在此通过引用明确地结合至本文。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用。

发明领域

本公开内容通常涉及一种复合结构粘合剂，其包含环氧树脂、低密度颗粒填料和硬化剂。该复合结构粘合剂在汽车应用中是特别有用的以用于粘结和/或密封金属、塑料和复合材料部件。

发明背景

在下一代汽车的设计中，燃料效率已经变得重要。为了改进燃料经济性，汽车制造商已经开始用重量较轻的金属、塑料和复合材料部件来代替轿车和卡车生产中所用的重量较重的金属。由于通常用于组装重量较重的金属的机械紧固件(螺母、螺栓、螺杆、铆钉等)对于组装这些重量较低的部件来说并不总是可行的，因此在组装期间使用结构粘合剂已经变得愈来愈流行。结构粘合剂不仅能够降低车辆重量(据估算，这些粘合剂相对于金属紧固件可以提供至多20重量％的节省)，而且部件不再需要钻孔或冲孔，并且组装者无需测量扭矩或再次检查紧固操作以确保合适的粘结。

在汽车组装期间代替或增强金属紧固件和/或焊缝的结构粘合剂通常基于环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂。例如：

WO2016/108958公开了一种单组份结构粘合剂，其包含环氧树脂、聚氨酯基增韧剂、至少一种两亲性嵌段共聚物和一种或多种固化剂。据教导这种结构粘合剂在低温下表现出改进的抗冲击性；

美国专利号9534072公开了一种结构粘合剂，其由有机多异氰酸酯与含有异氰酸酯反应性氢原子的化合物在三聚催化剂存在下反应来制备。据教导这种结构粘合剂在更苛刻的气候条件如在高温或在含盐条件下表现出良好的粘合；

WO2015/164031公开了一种双组份结构粘合剂，其包含丙烯酸酯聚氨酯、环氧树脂、聚硫醇和多胺。据教导这种结构粘合剂表现出降低的连读(read-through)；

US2014/0147677公开了一种结构粘合剂，其包含环氧树脂和硬化剂，其中该硬化剂以相对于环氧树脂约等于或小于化学计量的量存在。据教导这种结构粘合剂具有良好的防潮性、固化后的失效模式、碰撞稳定性和耐腐蚀性；

US2011/0024039和美国专利号8618204公开了单组份和双组份结构粘合剂，其通常包含环氧树脂、固化剂和反应性液体改性剂或油代替剂。据教导这些结构粘合剂对清洁表面以及对被含烃材料污染的表面表现出良好的粘附性；

WO2007/143646公开了一种结构粘合剂，其包含环氧树脂、聚酯、发泡剂和固化剂。据教导该结构粘合剂表现出良好的耐腐蚀性，这归因于聚酯的存在；和

US2007/0155879公开了一种双组份结构粘合剂，其包含乙烯基单体、可溶性聚合物和炔属二醇粘合促进剂。据教导这种结构粘合剂表现出在粘结各种金属的能力方面的改进。