用于金屬-塑料-混合部件的粘附力增強(qiáng)劑組合物和底漆組合物的制作方法
【專利說明】用于金屬-塑料-混合部件的粘附力増強(qiáng)劑組合物和底漆組 合物
[0001] 本發(fā)明涉及粘附力增強(qiáng)劑組合物和底漆組合物及其用途、涂層及其用途、混合部 件、其制造方法以及金屬基材。
[0002] 金屬-塑料混合部件(亦結(jié)構(gòu)部件)為兩種材料，即金屬和塑料的復(fù)合物。它們可以 通過注塑法獲得。
[0003] 混合部件是尤其用于機(jī)動車建造和飛機(jī)建造以及電子設(shè)備和電氣技術(shù)領(lǐng)域中在 支承部件、力吸收部件領(lǐng)域中，或用作例如用于裝飾性目的的外殼部件的組件?；旌喜考?常為具有次要的視覺要求的組件，其用于機(jī)動車建造以及飛機(jī)建造中在支承部件以及力吸 收部件領(lǐng)域中。它們的特征尤其在于其具有局部或全面的增強(qiáng)，該增強(qiáng)賦予部件特別的機(jī) 械性能。應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)的例如是與迄今所用的組件相比，抗扭強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度提高以及額外 的重量減少。
[0004] 汽車和飛機(jī)建造中越來越多地使用混合部件，以減少質(zhì)量和同時(shí)獲得優(yōu)化的機(jī)械 性能。這些混合部件的缺點(diǎn)是金屬和塑料之間缺乏或者不足的粘附。就這點(diǎn)而言，迄今已實(shí) 施將塑料在金屬上的機(jī)械錨固。
[0005] 金屬和塑料之間的粘附可以通過粘附力增強(qiáng)劑來改善。由EP-A 1808468和EP-A 2435246已知混合部件，其中通過熱熔膠粘劑作為基于共聚酰胺且還含有異氰酸酯基團(tuán)和 環(huán)氧化物基團(tuán)的粘附力增強(qiáng)劑來接合金屬和塑料。
[0006] 理想的是借助卷材涂覆來涂覆金屬，以便提供例如用于汽車領(lǐng)域的混合部件的快 速和適合批量的供應(yīng)。為此，合適的粘度、可再現(xiàn)的層厚度和焙烤條件為必要前提。但是，從 現(xiàn)有技術(shù)中迄今未已知適合于此目的的粘附力增強(qiáng)劑。
[0007] 因此目的在于提供沒有現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的新型粘附力增強(qiáng)劑。因此，該新型粘附力 增強(qiáng)劑應(yīng)可連續(xù)地施加，以便適合于卷材涂覆。另外，該粘附力增強(qiáng)劑應(yīng)滿足汽車和飛機(jī)建 造的要求，其中與現(xiàn)有技術(shù)相比應(yīng)至少維持常見要求，例如持久和高的粘附。另外應(yīng)提供優(yōu) 良的耐氣候性，特別是腐蝕防護(hù)?；旌喜考慕饘俸退芰蠎?yīng)材料連接地(stoffschlussig) 彼此接合。
[0008] 因此，已發(fā)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求的粘附力增強(qiáng)劑組合物。有利的實(shí)施方案由從屬權(quán)利 要求顯現(xiàn)。
[0009] 本發(fā)明的粘附力增強(qiáng)劑組合物包含至少一種聚合物A，其選自環(huán)氧樹脂-酚醛樹脂 預(yù)縮合物、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂的混合物、聚酰胺樹脂或其混合物;和至少一種基于共聚酰 胺的熱熔膠粘劑。該熱熔膠粘劑優(yōu)選地另外包含封端的多異氰酸酯和環(huán)氧化物組分。聚合 物A優(yōu)選地相對于熱熔膠粘劑以1:0.4至1:10的質(zhì)量比存在。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的粘附力增強(qiáng)劑組合物包含 a. 5重量%-25重量％，優(yōu)選10重量%-20重量%的至少一種聚合物A， b. 5重量%-50重量％，優(yōu)選10重量%-40重量％，優(yōu)選20重量%-40重量%的至少一種基于共 聚酰胺的熱熔膠粘劑，和 c. 30重量%至80重量％，優(yōu)選40重量%至70重量%的至少一種有機(jī)溶劑， 各自基于該組合物的總重量計(jì)，其中所有成分的百分率含量總計(jì)為100重量％。
[0011] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚合物A選自至少一種環(huán)氧樹脂-酚醛樹脂預(yù)縮合物、 至少一種環(huán)氧樹脂-酚醛樹脂預(yù)縮合物和環(huán)氧樹脂的混合物、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂的混合 物或它們的混合物，其中特別優(yōu)選為環(huán)氧樹脂-酚醛樹脂預(yù)縮合物或來自至少一種環(huán)氧樹 脂-酚醛樹脂預(yù)縮合物和環(huán)氧樹脂的混合物。
[0012] 有利地，所述粘附力增強(qiáng)劑組合物包含至少一種環(huán)氧樹脂。該環(huán)氧樹脂可以例如 通過熱熔膠粘劑或通過聚合物A引入該組合物中。
[0013] 粘附力增強(qiáng)劑組合物可以進(jìn)一步包含至少一種交聯(lián)劑樹脂，其選自三聚氰胺樹 月旨、封端的異氰酸酯樹脂或其混合物。優(yōu)選地以1.5重量%至15重量％，優(yōu)選2重量%至10重量％ 的含量含有該交聯(lián)劑樹脂。
[0014] 粘附力增強(qiáng)劑組合物可以以溶液或分散體的形式存在。優(yōu)選的是熱熔膠粘劑分散 在聚合物A中。
[0015] 本發(fā)明的粘附力增強(qiáng)劑組合物可以包含導(dǎo)電性物質(zhì)，其選自石墨、炭黑、鋅粉或這 些物質(zhì)的混合物，由此產(chǎn)生導(dǎo)電性粘附力增強(qiáng)劑組合物。
[0016] 本發(fā)明另一主題是底漆組合物，其包含至少一種聚合物B、至少一種交聯(lián)劑樹脂、 至少一種催化劑和至少一種以上已提及的熱熔膠粘劑。該熱熔膠粘劑可以包含封端的多異 氰酸酯和環(huán)氧化物組分。優(yōu)選地，該底漆組合物中的熱熔膠粘劑含有小于5重量％的封端的 多異氰酸酯和環(huán)氧化物，優(yōu)選小于2重量％的封端的多異氰酸酯和環(huán)氧化物，和特別優(yōu)選小 于1重量%的封端的多異氰酸酯和環(huán)氧化物，各自基于熱熔膠粘劑的總重量計(jì)。非常特別優(yōu) 選地不含有封端的多異氰酸酯和環(huán)氧化物。
[0017] 聚合物B選自已如上所述的飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂-酚醛樹脂預(yù)縮合物、環(huán)氧樹 脂-酚醛樹脂預(yù)縮合物和環(huán)氧樹脂的混合物、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂的混合物和它們的混合 物，其中優(yōu)選為飽和聚酯樹脂。
[0018] 所述底漆組合物優(yōu)選地包含 a. 8重量%-23重量％，優(yōu)選12重量%-20重量%的至少一種聚合物B， b. 1.5重量%-15重量％，優(yōu)選3重量%-9重量％的至少一種交聯(lián)劑樹脂，其選自三聚氰胺 樹脂、封端的異氰酸酯樹脂或其混合物， C. 10重量%-40重量%的至少一種基于共聚酰胺的熱熔膠粘劑，和 d. 30重量%-80重量％，優(yōu)選40重量%-70重量%的至少一種有機(jī)溶劑， 各自基于該底漆的總重量計(jì)，其中所有成分的百分率含量總計(jì)為100重量％。
[0019]該底漆組合物可以優(yōu)選地以0.5重量％-4重量％的含量進(jìn)一步包含至少一種催化 劑，基于該底漆的總重量計(jì)。根據(jù)交聯(lián)劑樹脂來選擇合適的催化劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知 的。
[0020] 在使用三聚氰胺樹脂作為交聯(lián)劑樹脂時(shí)，優(yōu)選地選擇非離子的封端的酸催化劑作 為催化劑。在此使用優(yōu)選0.5重量%至3重量％，特別優(yōu)選0.7重量%至2.2重量%的該催化劑。
[0021] 對于具有異氰酸酯樹脂作為交聯(lián)劑樹脂的體系，優(yōu)選地使用有機(jī)金屬化合物作為 催化劑。優(yōu)選地使用〇. 7重量%至2.5重量%的該催化劑。
[0022] 本發(fā)明的組合物因此為粘附力增強(qiáng)劑組合物和底漆組合物。
[0023 ]本發(fā)明的組合物可以優(yōu)選以3重量%至6重量%的含量另外包含固化劑，例如二氰胺 (D⑶），基于環(huán)氧樹脂的總重量計(jì)。為了加速固化，可以添加脲衍生物，例如滅草隆或非草 隆，由此可以降低固化溫度或縮短固化時(shí)間。
[0024] 本發(fā)明的另一主題是涂層，其包含至少一層本發(fā)明的粘附力增強(qiáng)劑組合物。對此， 將該粘附力增強(qiáng)劑組合物施加在金屬上，其中該金屬在施加之前可以是經(jīng)清潔的和/或用 轉(zhuǎn)化層預(yù)處理的。金屬清潔和轉(zhuǎn)化層組合物是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。所述至少一種本發(fā) 明的粘附力增強(qiáng)劑組合物可以施加在現(xiàn)有技術(shù)的底漆組合物上。
[0025] 本發(fā)明的另一主題是涂層，其包含至少一層本發(fā)明的底漆組合物。對此，將該底漆 組合物施加在金屬上，其中該金屬在施加之前可以是經(jīng)清潔的和/或用轉(zhuǎn)化層預(yù)處理的。
[0026] 優(yōu)選地，包含至少一層本發(fā)明底漆組合物的涂層進(jìn)一步包含至少一層粘附力增強(qiáng) 劑，其中優(yōu)選為至少一層本發(fā)明的粘附力增強(qiáng)劑組合物。該粘附力增強(qiáng)劑層設(shè)置在底漆層 上或施加在其上(順序?yàn)榻饘?任選的轉(zhuǎn)化層-底漆層-粘附力增強(qiáng)劑層）。通常借助磷酸鹽 化或鉻酸鹽化獲得的轉(zhuǎn)化層尤其導(dǎo)致在施加于其上的涂層上的均勻和改善的粘附。合適的 轉(zhuǎn)化劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
[0027] 包含導(dǎo)電性底漆組合物和/或粘附力增強(qiáng)劑組合物的涂層的混合部件可以執(zhí)行陰 極浸涂(KTL)。
[0028] 包含本發(fā)明粘附力增強(qiáng)劑組合物的涂層或包含底漆組合物的涂層定義為本發(fā)明 的涂層。
[0029] 作為本發(fā)明的另一主題，本發(fā)明的涂層用作混合部件的金屬和塑料之間的粘附力 增強(qiáng)劑。
[0030] 本發(fā)明的另一主題是包含金屬和塑料的混合部件，其中該金屬與塑料至少通過本 發(fā)明的涂層接合。
[0031] 在制造混合部件的方法中，將至少一層本發(fā)明的粘附力增強(qiáng)劑組合物全面或部分 地施加在金屬上。該粘附力增強(qiáng)劑組合物隨后熱交聯(lián)。該交聯(lián)可以在120 °C至250 °C的物體 溫度下進(jìn)行1至30分鐘的時(shí)間。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過預(yù)測試來確定合適的時(shí)間/溫度條 件。
[0032] 在卷材涂覆中設(shè)定180°C至250 °C，優(yōu)選190 °C至220 °C的常見的峰值金屬溫度 (PMT)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將相應(yīng)地設(shè)定設(shè)備速度或帶速度以實(shí)現(xiàn)該P(yáng)MT。
[0033] 然后將塑料例如通過注塑法或通過熱模壓施加在金屬上，并且將該金屬與塑料物 理和/或化學(xué)地接合。金屬和塑料的組合然后可以在120°C至150°C，優(yōu)選150°C至230°C下經(jīng) 受熱處理(均熱）5分鐘至70分鐘，優(yōu)選10分鐘至60分鐘，以提高接合粘附和交聯(lián)度。由此獲 得塑料與金屬的材料連接的接合。這種獲得的混合部件在經(jīng)預(yù)涂覆的金屬與塑料之間具有 持久的接合，并且顯示高的機(jī)械和動態(tài)可負(fù)荷性。該方法為本發(fā)明的另一主題。
[0034] 在制造所述混合部件的另一本發(fā)明方法中，將至少一層本發(fā)明的底漆組合物全面 或部分地施加在金屬上。首先施加和交聯(lián)該底漆組合物，其在120°C至250 °C的物體溫度下 交聯(lián)1至30分鐘的時(shí)間。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過預(yù)測試確定合適的時(shí)間/溫度條件。
[0035] 在卷材涂覆中設(shè)定190°C至250°C，優(yōu)選為200°C至230°C的常見的峰值金屬溫度。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將相應(yīng)地設(shè)定設(shè)備速度或帶速度以實(shí)現(xiàn)該P(yáng)MT。
[0036]在制造所述混合部件的一個(gè)優(yōu)選方法中，將至少一層本發(fā)明的底漆組合物和然后 至少一層粘附力增強(qiáng)劑組合物分別全面或部分地施加在金屬上。其優(yōu)選地是指本發(fā)明的粘 附力增強(qiáng)劑組合物。首先施加和交聯(lián)該底漆組合物，其為了交聯(lián)可以在190°C至250°C，優(yōu)選 200°C至230°C的對于卷材涂覆常見的峰值金屬溫度下加熱。其后，施涂和熱交聯(lián)該粘附力 增強(qiáng)劑組合物，其中卷材涂覆常見的峰值金屬溫度有利地為180 °C至250 °C，優(yōu)選為190 °C至 230°C。如果不借助卷材涂覆來進(jìn)行施涂，交聯(lián)可以在150°C至200°C的物體溫度下進(jìn)行5至 30分鐘的時(shí)間。
[0037] 其后，在上述方法中將塑料例如通過注塑法或通過熱模壓施加在金屬上，并且將 該金屬與塑料物理和/或化學(xué)地接合。隨后可以使金屬和塑料的組合在120 °C至230°C，優(yōu)選 150°C至230°C下經(jīng)受