[发明专利]包含吸热发泡剂的可热膨胀组合物

说明书

本发明涉及可热膨胀组合物，其包含至少一种环氧官能聚合物、至少一种吸热化学发泡剂和至少一种选自由脲、脲衍生物、胍衍生物、脒衍生物和咪唑组成的组的固化剂。本发明还涉及包含可热膨胀组合物的用于中空结构的隔板元件和/或增强元件，涉及用于制造隔板元件和/或增强元件的方法，涉及隔板元件和/或增强元件用于空腔或中空结构的密封、隔断或增强的用途，以及用于密封、隔断和/或增强空腔或中空结构的方法。

技术领域

本发明涉及可热膨胀组合物及其用于提供隔板(baffle)元件和/或增强元件的用途。这种元件特别适用于中空结构(例如机动车辆的中空结构部件中的空腔)的密封、隔断和/或增强。

发明背景

制成品通常包含由制造过程产生的和/或为了各种目的(例如减轻重量)而设计到产品中的孔口和空腔或其他中空部件。例如，机动车辆在整个车辆中包括几个这样的孔口和空腔，包括在车辆的结构支柱和车门的金属板中的那些。通常需要密封这些孔口和空腔，以便借助于内置于孔口和空腔的密封构件或隔板组件将车辆内从一个区域传递到另一个区域的噪音、振动、烟雾、污垢、水、湿气等最小化。同样地，这样的构件或组件通常完成额外的任务，即增强制成品(例如汽车零件)的中空结构，以至于它变得更能抵抗机械应力，但仍保持中空结构的低重量优势。

用于密封、隔断或增强的此类组件通常由载体和其附接的一层或多层热塑性材料组成，该载体由塑料、金属或另一种刚性材料制成，该热塑性材料在受热或施加其他物理或化学形式的能量时能够膨胀其体积，但它们也可以全部由可膨胀材料制成。使用适当的设计，能够在制造过程中将隔板或增强元件插入结构的中空部分，但也能够使结构的内壁仍然可被例如液体接近(或空腔可被通过)。例如，在车辆的制造过程中，金属框架的中空部分在已经插入隔板或增强元件的情况下仍然可以大部分被电镀(“e-coat”)液体覆盖，然后在热处理步骤中，隔板或增强元件的可膨胀热塑性材料膨胀以如预期的填充空腔。

此类隔板或增强元件的发展导致了高度先进的系统，其中可膨胀材料能够将其体积增加多达百分之几百，形成稳定的交联泡沫状结构，填充空腔并粘附在旨在被密封、隔断或增强的结构的壁上。尤其是在汽车制造中，这导致了车身重量的显著减轻和优异的噪音或振动抑制。

目前使用的可热膨胀组合物通常由聚合物组成，例如可通过自由基引发剂(最常见的是过氧化物)交联的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物。为了获得泡沫，这些组合物还包含发泡剂，最广泛使用的是偶氮二甲酰胺(也称为二氮烯二甲酰胺或偶氮双甲酰胺)和4,4'-氧代双苯磺酰肼(缩写为OBSH)。在活化条件下，例如升高的温度下，可交联网络发生固化，同时发泡剂分解并释放气体。这导致上述体积膨胀和稳定泡沫的形成，在理想情况下，按预期填充空腔并粘附在其壁上。这种系统例如在DE 10 2011 080 223 A1中公开。

虽然这些标准的可膨胀组合物已经充分优化成高度先进的产品，但它们仍然遭受其自由基化学固化机制固有的显著缺点。过氧化物引发剂在升高的温度下被活化，因此限制了含有此类化合物的组合物的储存稳定性，因为它们即使在环境温度下也会随时间缓慢分解，这个问题在炎热气候或在非理想储存条件下变得更加严重。此外，由于它们的氧化性质，过氧化物会在组合物本身和使用它们的周围基材中引起氧化副反应，可能导致损坏和变质。必须通过使用昂贵的抗氧化剂来抑制或缓和此类反应，这对可膨胀组合物的制剂造成显著的成本负担。

与上述已建立的解决方案相关的另一个问题是最常用的放热发泡剂，特别是偶氮二甲酰胺(ADCA)，正日益面临有关健康和安全问题的监管问题的事实。

因此需要获得克服以上讨论的与现有技术的组合物相关的问题的可热膨胀热塑性组合物。

发明概述

本发明的目的是提供储存稳定的可热膨胀组合物，该组合物能够在宽的温度范围内，例如在120至200℃的范围内均匀膨胀并固化形成稳定的泡沫结构。此外，所生产的泡沫应表现出降低的吸水性和对金属表面、甚至油性表面和其他常用于制成品特别是汽车的基板的良好粘附性。