Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico,

comprendiendo dicho método las etapas de: proporcionar una primera y segunda superficies; proporcionar un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico, comprendiendo dicho adhesivo un componente epoxi, un componente termoplástico, un componente de partícula de núcleo/carcasa y un agente de curado; aplicar dicho adhesivo epoxi endurecido con termoplástico a dichas primera y segunda superficies; unir dicha primera y segunda superficies entre sí, comprendiendo dicha unión la etapa de calentar dicho adhesivo epoxi endurecido con termoplástico a una temperatura de entre 140ºC y 160ºC durante un tiempo suficiente para curar dicho adhesivo epoxi endurecido con termoplástico

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la Invención

La presente invención se refiere, en general, al uso de materiales termoplásticos para endurecer resinas termoestables, para su uso como 5 adhesivos. Más particularmente, la presente invención se refiere a mejorar la resistencia al descascarillado de dichos adhesivos termoestables, incluso cuando los adhesivos se someten a temperaturas de curado relativamente bajas.

2. Descripción de la Técnica Relacionada 10

Las resinas epoxi se han usado ampliamente como un ingrediente principal en adhesivos de resina termoestable. Una estrategia popular para aumentar la resistencia de unión de los adhesivos basados en epoxi es disolver termoplásticos en la resina epoxi antes del curado. Dichas resinas epoxi cargadas con termoplástico se "endurecen" durante el ciclo de curado. Los 15 adhesivos epoxi endurecidos resultantes muestran típicamente mayores resistencias de unión (es decir, resistencias al descascarillado aumentadas).

Los adhesivos termoestables (epoxi) cargados con termoplástico (y otras matrices) requieren suficiente tiempo y temperatura durante el ciclo de curado para permitir que la morfología de fase apropiada se desarrolle para efectuar el 20 endurecimiento de la epoxi termoestable mediante precipitación o separación de fases, inducidas por reacción, del termoplástico en forma de partículas. Para optimizar la utilidad general del adhesivo epoxi, se considera deseable mantener las temperaturas de curado y tiempos de ciclo al mínimo. Sin embargo, si la temperatura o el tiempo de curado son insuficientes, entonces el 25 endurecimiento tiende a alejarse del óptimo, que se manifiesta a menudo como una reducción en la resistencia al descascarillado del adhesivo.

Por ejemplo, el documento EP 1431365 describe un adhesivo resistente al calor y al impacto que puede incluir, al menos, un monómero basado en acrílico, al menos un monómero/resina basado en epoxi, al menos un 30 monómero bifuncional químicamente reactivo con el monómero basado en acrílico y el monómero/resina basado en epoxi, al menos un modificador de impacto y un sistema catalítico. El documento DE 10017784 (A1) se refiere a una composición de resina epoxi curable térmicamente que contiene un producto de reacción preparado a partir de un polímero difuncional terminado 35

en amina y un anhídrido de ácido tri- o tetracarboxílico caracterizado por tener más de un grupo imida y carboxilo por molécula, un copolímero y un endurecedor latente.

Un enfoque para mantener las temperaturas de curado tan bajas como sea posible, sin disminuir el endurecimiento de la resina, es el uso de 5 materiales termoplásticos que no precipitan durante el curado. Estos termoplásticos, tales como resinas fenoxi, se han usado eficazmente para endurecer adhesivos epoxi cuando se desean temperaturas de curado relativamente bajas. Sin embargo, estos tipos de materiales termoplásticos tienden a tener temperaturas de reblandecimiento o transición vítrea (Tg) 10 inferiores, lo que hace a los adhesivos resultantes inadecuados para su uso a temperaturas elevadas.

Otra estrategia común descrita, por ejemplo, en el documento US 2003 187 154 usada por muchos fabricantes de película adhesiva para mejorar la resistencia al descascarillado, mientras se mantienen temperaturas de curado 15 bajas, es hacer uso de polímeros de goma líquidos, ya sea formando un aducto con resinas epoxi o como líquidos puros. Estos polímeros de goma líquidos, tales como goma de copolímero de butadieno-acrilonitrilo terminado en carboxilo (CTBN), se mezclan con los otros ingredientes adhesivos durante la mezcla de la resina. El CTBN queda disuelto en la resina durante el curado o 20 puede precipitar en grados variables para formar partículas de goma. Normalmente, se ha encontrado que dicho método puede usarse en un amplio intervalo de temperaturas de curado, sin afectar a la resistencia al descascarillado global. Sin embargo, el uso de estos materiales de polímero de goma limita también la temperatura de funcionamiento máxima del adhesivo, 25 debido a que la goma disuelta tiende a provocar algo de plastificación, y a reducir la temperatura de transición vítrea del adhesivo.

En otro enfoque, se usan partículas de núcleo/carcasa como el único agente de endurecimiento para el adhesivo epoxi. Las partículas finas que se denominan habitualmente como partículas de "núcleo/carcasa" debido a su 30 estructura, se han usado como un aditivo en resinas epoxi durante muchos años. Las partículas de núcleo/carcasa son generalmente de un tamaño de 10 micrómetros o menos, y contienen típicamente un núcleo que está hecho de un material y que está rodeado por una o más carcasas hechas de otro material. Típicamente, cualquiera del núcleo o la carcasa está compuesto de goma o un 35 polímero similar. Los ejemplos de sistemas de resina epoxi endurecida con núcleo/carcasa se describen en las Patentes de Estados Unidos Nº 5.266.610 y 6.063.839. Las partículas de núcleo/carcasa se han usado también en combinación con goma líquida para endurecer y reforzar adhesivos epoxi.

Los materiales termoplásticos, tales como polietersulfona y polieterimida, 5 que tienen temperaturas de transición vítrea relativamente altas (Tg), continúan siendo agentes de endurecimiento atractivos para su uso en endurecimiento, entre otras características, la resistencia al descascarillado de los adhesivos epoxi. Estos materiales termoplásticos proporcionan un endurecimiento excelente a los adhesivos basados en epoxi, incluso cuando los adhesivos se 10 exponen a temperaturas altas. Desgraciadamente, en la mayoría de casos, el uso de dichas partículas termoplásticas de transición vítrea alta requiere una temperatura de curado correspondientemente alta para mantener un hueco suficiente entre la transición vítrea de la matriz en desarrollo y la temperatura de curado. 15

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con la presente invención, se descubrió que los adhesivos epoxi, que se endurecen con termoplásticos que tienen una Tg relativamente alta, pueden curarse a temperaturas relativamente bajas (140ºC a 160ºC) para producir adhesivos que tienen resistencias de unión altas, con la condición de 20 que las partículas de núcleo/carcasa se incluyan como un aditivo. Se descubrió que la adición de cantidades relativamente pequeñas de partículas de núcleo/carcasa proporciona un aumento esperado en la resistencia de enlace de los adhesivos epoxi endurecidos con termoplásticos de alta Tg, cuando el adhesivo se cura a temperaturas altas convencionales de aproximadamente 25 175ºC. Sin embargo, también se descubrió de acuerdo con la presente invención que tenían lugar aumentos sustanciales e inesperados en la resistencia de unión de los adhesivos epoxi endurecidos con termoplásticos de alta Tg cuando los adhesivos se curaban a temperaturas bajas. Esta capacidad para conseguir altas resistencias de unión a temperaturas de curado bajas para 30 adhesivos epoxi endurecidos con termoplásticos de alta Tg proporciona una ventaja significativa, que aumenta la utilidad de dichos adhesivos, especialmente en situaciones en las que se necesita evitar temperaturas de curado altas.

La presente invención se refiere a métodos para unir dos superficies 35 entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplásticos. El método implica proporcionar inicialmente las dos superficies que se van a unir entre sí. El adhesivo, que está compuesto por un componente epoxi, un componente termoplástico, un componente de partícula de núcleo/carcasa y un agente de curado, se aplica a una o a ambas superficies. Las superficies se unen entre sí 5 calentando el adhesivo a una temperatura de entre 140ºC y 160ºC durante un tiempo suficiente para curar el adhesivo.

La presente invención se refiere también al adhesivo endurecido con termoplástico que se usa en el método para unir dos superficies entre sí a temperaturas relativamente bajas y a los métodos para curar el adhesivo a 10 dichas temperaturas bajas.

La presente invención proporciona una mejora sobre los métodos existentes para unir dos superficies entre sí usando adhesivos epoxi endurecidos con termoplástico que están compuestos por un componente epoxi, un componente termoplástico y un agente de curado. La mejora implica 15 añadir partículas de núcleo/carcasa al adhesivo epoxi y curar el adhesivo a una temperatura relativamente baja de entre 140ºC y 160ºC durante un tiempo suficiente para curar el adhesivo...

1. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico, comprendiendo dicho método las etapas de:

proporcionar una primera y segunda superficies; 5

proporcionar un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico, comprendiendo dicho adhesivo un componente epoxi, un componente termoplástico, un componente de partícula de núcleo/carcasa y un agente de curado;

aplicar dicho adhesivo epoxi endurecido con termoplástico a dichas 10 primera y segunda superficies;

unir dicha primera y segunda superficies entre sí, comprendiendo dicha unión la etapa de calentar dicho adhesivo epoxi endurecido con termoplástico a una temperatura de entre 140ºC y 160ºC durante un tiempo suficiente para curar dicho adhesivo epoxi endurecido con termoplástico. 15

2. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo epoxi endurecido con termoplástico se calienta a una temperatura de entre 145ºC y 155ºC durante la etapa de unión. 20

3. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho componente epoxi comprende una resina epoxi de diglicidil éter de bisfenol A líquido o bisfenol F y diglicidil éter de bisfenol A sólido. 25

4. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho componente epoxi comprende una epoxi multifuncional.

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5. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho componente termoplástico consiste básicamente en polietersulfona y/o polieterimida.

6. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi 35 endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho componente de partícula de núcleo/carcasa comprende partículas que tienen un núcleo de goma acrílica o goma de butadieno-acrilonitrilo y una carcasa de poliacrilato.

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7. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicho componente epoxi comprende adicionalmente una epoxi multifuncional.

8. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi 10 endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho componente termoplástico comprende partículas que consisten básicamente en polietersulfona y dicho componente de núcleo/carcasa comprende partículas que tienen un núcleo de goma acrílica o goma de butadieno-acrilonitrilo y un carcasa de poliacrilato. 15

9. Un método para unir dos superficies entre sí usando un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichas dos superficies que se unen entre sí tienen una resistencia al descascarillado de al menos 90 N/25 mm. 20

10. Un adhesivo epoxi endurecido con termoplástico para su uso en un método para unir dos superficies de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo comprende un componente epoxi, un componente termoplástico, un componente de partícula de núcleo/carcasa y un agente de 25 curado.