КОНСТРУКЦИОННЫЙ КЛЕЙ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ СКЛЕИВАНИЯ

1. Конструкционный клей, отверждаемый при или ниже 93°C (200°F), указанный конструкционный клей получают путем смешивания смолосодержащего компонента (А) с каталитическим компонентом (В),
смолосодержащий компонент (А), включающий:
по меньшей мере две различные полифункциональные эпоксидные смолы с различной эпоксидной функциональностью, выбранные из дифункциональной, трифункциональной и тетрафункциональной эпоксидных смол;
более мелкие каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц меньше чем 100 нм, и более крупные каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц больше чем 100 нм, с весовым отношением более мелких каучуковых частиц ядро-оболочка к более крупным каучуковым частицам ядро-оболочка в диапазоне от 3:1 до 5:1;
по меньшей мере один из эластомерного полимера с функциональной группой, способной реагировать с полифункциональными эпоксидными смолами, и полимера полиэфирсульфона, имеющего среднюю молекулярную массу в диапазоне 8000-14000;
частицы неорганического наполнителя в эффективном количестве для регулирования реологии смолосодержащего компонента;
каталитический компонент (B), включающий:
по меньшей мере один аминный отвердитель, выбранный из группы, состоящей из: циклоалифатических аминов, пиперазина с
концевыми аминогруппами, полиэтиленполиамина, имидазолов и их комбинаций; и
частицы неорганического наполнителя, присутствующие в эффективном количестве, чтобы регулировать реологию каталитического компонента,
при этом весовое отношение компонента (A) к компоненту (B) находится в диапазоне от 3:2 до 10:2, и
с
при отверждении в температурном диапазоне 65-93°C (150-200°F) конструкционный клей имеет температуру стеклования (T) выше чем 95°C (203°F), прочность при сдвиге клеевого соединения внахлест в диапазоне 33-37 МПа при 20-25°C и 24-27 МПа при 82°C, 15-18 МПа при 121°C, согласно ASTM D3165, прочность при отслаивании в диапазоне 250-350 Нм/м при 20-25°C, согласно ASTM D3167.
2. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что весовое отношение смолосодержащего компонента (А) к каталитическому компоненту (В) равно 2:1.
3. Конструкционный клей по п. 1 или 2, отличающийся тем, что аминным отвердителем является дициклогексиламин.
4. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что тетраэтиленпентамин (ТЭПА) и пиперазин с концевыми аминогруппами используются в качестве аминных отвердителей.
2
5. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что частицы неорганического наполнителя в смолосодержащем компоненте (А) являются частицами гидрофобного кремнезема, имеющими площадь поверхности в диапазоне 90-380 м/г, и частицы неорганического
2
наполнителя в каталитическом компоненте (В) являются частицами гидрофильного кремнезема, имеющими площадь поверхности в диапазоне 90-380 м/г.
6. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что смолосодержащий компонент (A) содержит комбинацию из нециклоалифатической дифункциональной эпоксидной смолы, трифункциональной эпоксидной смолы, тетрафункциональной эпоксидной смолы и циклоалифатической полифункциональной эпоксидной смолы.
7. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере одной полифункциональной эпоксидной смолой является циклоалифатический эпоксид.
8. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что полимером полиэфирсульфона является сополимер полиэфирсульфон-полиэфирэфирсульфона (ПЭС-ПЭЭС).
9. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что эластомерный полимер выбран из группы, состоящей из бутадиен-нитрильного эластомера с концевыми карбоксильными группами (БНКК), бутадиен-акрилонитрильного эластомера с концевыми аминогруппами (БНАК), аддукта эпоксидного эластомера, полученного реакцией эпоксидной смолы с бутил-нитрильным эластомером с концевыми карбоксильными группами или эластомером БНАК.
10. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что более мелкие каучуковые частицы ядро-оболочка имеют размеры частиц в диапазоне 50-90 нм, и более крупные каучуковые частицы ядро-оболочка имеют размеры частиц в диапазоне 150-300 нм.
с
11. Конструкционный клей по п. 1, отличающийся тем, что имеет температуру стеклования (T) выше чем 120°C при отверждении при 93°C.
12. Слоистая структура, включающая первый субстрат, склеенный со вторым субстратом, и пленку отвержденного конструкционного клея между первым и вторым субстратами,
с
при этом пленка конструкционного клея имеет толщину 0,254-2,032 мм (10-80 мил), температуру стеклования (T) больше чем 95°C (203°F) при отверждении в температурном диапазоне 65-93°C (150-200°F), прочность при сдвиге клеевого соединения внахлест в диапазоне 33-37 МПа при 20-25°C и 24-27 МПа при 82°C, 15-18 МПа при 121°C, согласно испытаниям ASTM D3165, прочность при отслаивании в диапазоне 250-350 Нм/м (или 50-75 фунт/линейный дюйм) при 20-25°C, согласно ASTM D3167, и
пленка конструкционного клея образуется из композиции, включающей:
по меньшей мере две различные полифункциональные эпоксидные смолы с различной эпоксидной функциональностью, выбранные из дифункциональной, трифункциональной и тетрафункциональной эпоксидных смол;
более мелкие каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц меньше чем 100 нм, и более крупные каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц больше чем 100 нм, с весовым отношением более мелких каучуковых частиц ядро-оболочка к более крупным каучуковым частицам ядро-оболочка в диапазоне от 3:1 до 5:1;
по меньшей мере один из эластомерного полимера с функциональной группой, способной реагировать с полифункциональными эпоксидными смолами, и полимера полиэфирсульфона, имеющего среднюю молекулярную массу в диапазоне 8000-14000;
аминный отвердитель, выбранный из группы, состоящей из: циклоалифатических аминов, пиперазина с концевыми аминогруппами, полиэтиленполиамина, имидазолов и их комбинаций; и
частицы неорганического наполнителя.
13. Слоистая структура по п. 12, отличающаяся тем, что первый и второй субстраты являются металлическими субстратами.
14. Слоистая структура по п. 13, отличающаяся тем, что первый и второй субстраты изготовлены из алюминия или алюминиевого сплава.
15. Слоистая структура по п. 12, отличающаяся тем, что первым субстратом является металлический субстрат, а вторым субстратом является армированный волокнами полимерный композит.
2
2
16. Слоистая структура по п. 12, отличающаяся тем, что первый и второй субстраты являются субстратами на основе армированного волокнами полимерного композита, содержащего армирующие волокна и полимерную матрицу, и клеевая пленка проявляет ударную вязкость больше чем 650 Дж/м(3,5 дюйм-фунт/дюйм), согласно ASTM D5528.
2
2
17. Слоистая структура по п. 12, отличающаяся тем, что клеевая пленка проявляет ударную вязкость в диапазоне 651-1500 Дж/м(3,5-8,1 дюйм-фунт/дюйм).
с
18. Слоистая структура по п. 12, отличающаяся тем, что T и
прочность при сдвиге клеевого соединения внахлест остаются практически неизменными после старения под воздействием воздуха с относительной влажностью 100% при 71°C в течение 14 дней или при 49°C в течение 30 дней.
19. Слоистая структура, включающая первый субстрат, склеенный со вторым субстратом, и пленку отвержденного клея, сформированная между ними, которая образуется из клеевого состава, содержащего:
по меньшей мере две различные полифункциональные эпоксидные смолы, выбранные из дифункциональной, трифункциональной и тетрафункциональной эпоксидных смол;
более мелкие каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц меньше чем 100 нм, и более крупные каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц больше чем 100 нм, с весовым отношением более мелких частиц к более крупным частицам в диапазоне от 3:1 до 5:1;
по меньшей мере один из эластомерного полимера с эпоксидной функциональной группой и полимера полиэфирсульфона, имеющего среднюю молекулярную массу в диапазоне 8000-14000;
частицы неорганического наполнителя; и
неактивный отвердитель на основе амина,
с
при этом отвержденная клеевая пленка имеет следующие свойства: температуру стеклования (T) больше чем 100°C (212°F) при отверждении в температурном диапазоне 65-93°C (150°F-200°F), прочность при сдвиге клеевого соединения внахлест в диапазоне 28-40 МПа при 20-25°C и 25-28 МПа при 82°C, 17-21 МПа при 121°C,
согласно ASTM D3165, прочность при отслаивании в диапазоне 150-250 Нм/м (30-50 фунт/линейный дюйм) при 20-25°C, согласно ASTM D3167.
20. Слоистая структура по п. 19, отличающаяся тем, что клеевая композиция дополнительно включает по меньшей мере одно соединение из имидазола и алифатического амина.
21. Слоистая структура по п. 19 или 20, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из полифункциональных эпоксидных смол является циклоалифатической полифункциональной эпоксидной смолой.
22. Слоистая структура по п. 19, отличающаяся тем, что клеевая композиция дополнительно включает катализатор на основе имидазола, инкапсулированный в сетку кристаллического полимера.
23. Слоистая структура по п. 19, отличающаяся тем, что клеевая композиция дополнительно включает алифатический амин, имеющий аминовое число (мг KOH/г) в диапазоне 180-300, и эквивалентную массу (H) в диапазоне 35-90.
24. Конструкционный клей, отверждаемый при или ниже 93°C (200°F), указанный конструкционный клей, включающий два отдельных компонента:
смолосодержащий компонент (A), включающий:
нециклоалифатическую дифункциональную эпоксидную смолу; по меньшей мере одну из трифункциональной и тетрафункциональной эпоксидных смол; циклоалифатическую эпоксидную смолу с эпоксидной функциональностью больше чем один;
более мелкие каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие
размеры частиц меньше чем 100 нм, и более крупные каучуковые частицы ядро-оболочка, имеющие размеры частиц больше чем 100 нм, с весовым отношением более мелких каучуковых частиц ядро-оболочка к более крупным каучуковым частицам ядро-оболочка в диапазоне от 3:1 до 5:1;
по меньшей мере один из эластомерного полимера с эпоксидной функциональной группой и полимера полиэфирсульфона, имеющего среднюю молекулярную массу в диапазоне 8000-14000;
частицы неорганического наполнителя в эффективном количестве, чтобы регулировать реологию смолосодержащего компонента;
каталитический компонент (B), включающий:
по меньшей мере один аминный отвердитель, выбранный из группы, состоящей из: циклоалифатических аминов, пиперазинов с концевыми аминогруппами, полиэтиленполиаминов, имидазолов и их комбинаций; и
частицы неорганического наполнителя, присутствующие в эффективном количестве, чтобы регулировать реологию каталитического компонента;
при этом весовое отношение компонента (A) к компоненту (B) находится в диапазоне от 3:2 до 10:2,
3
3
смолосодержащий компонент (A) имеет вязкость при хранении в диапазоне 500-1000 Пуаз при 20-25°C (или 68-77°F) и плотность в диапазоне 1,0-1,2 г/см, и каталитический компонент (B) имеет вязкость при хранении в диапазоне 150-300 Пуаз при 20-25°C (68-77°F) и плотность в диапазоне 0,9-1,1 г/см,
указанный конструкционный клей имеет вязкость смеси 200-600 Пуаз при 20-25°C (68-77°F) после смешивания компонента (A) и компонента (B), и
с
при отверждении при 93°C указанный клей имеет температуру стеклования (T) выше чем 120°C (248°F).