可热脱粘的涂层组合物和由其制造的结构

技术领域

本发明涉及在施加粘结粘合剂、灌封粘合剂或涂覆粘合剂之前在基材上用作表面处理剂的脱粘涂层组合物。脱粘涂层提供可脱粘表面，在其该可脱粘表面上，粘结粘合剂可以粘结并保持粘结粘合剂的强度和特性。当暴露于热时，脱粘涂层从基材上脱粘(分离或容易去除)，从而允许覆盖在其上的粘结粘合剂也从基材上分离。

背景技术

相关技术的简要说明

热膨胀颗粒(TEP)已用于使粘合剂可脱粘。在重新配制和仅使用与TEP相容的化学物质中，这种努力通常需要显著的努力。例如，EP 1 141 104B1公开了可热膨胀的无机颗粒诸如石墨、蛭石、珠光体、云母、水铝镁钙石、硅酸碳酸硫酸钙矿(thanmasite)和水滑石(它们被添加到环氧树脂中)的用途。当加热时，颗粒会膨胀，从而允许粘合剂从基材脱粘。Henkel AG的美国专利10,800956B2公开了一种含有有机盐或无机盐的可脱粘反应性热熔物，当加热时，该有机盐或无机盐使热熔物熔化，从而允许从基材脱粘。

目前，需要一种通用的脱粘涂层，该脱粘涂层可以与各种不同的粘合剂一起用于各种不同的应用，例如粘结、灌封和涂覆应用，并且由于不相容性问题而不需要重新配制。

发明内容

在本发明的一个方面，提供用于将固化的粘合剂粘结线从基材热脱粘的粘合剂脱粘涂层组合物，所述脱粘涂层包含：

可固化粘合剂基质，当固化时其能够承受大于约250℃的温度，所述基质包含约1重量％至约60重量％的在经受约70℃至约250℃的温度时膨胀的可热膨胀聚合物微粒。

在本发明的另一个方面，提供形成与基材的可脱粘粘附的方法，该方法包括：

将组合物施加到所述基材的表面，所述组合物包括：

a.第一脱粘层，其包含粘合剂基质和可热膨胀微粒，所述微粒能够在约70℃至约250℃的温度下膨胀，并且所述粘合剂基质能够承受大于所述膨胀温度的温度；

b.第二层，其包含能够承受大于膨胀温度的温度的可固化粘结粘合剂；及

使所述基材上的所述组合物固化，

其中在所述固化之后，所述基材能够通过加热至所述膨胀温度而与所述粘合剂层分离。

在本发明的另一个方面，提供包括至少一个表面的结构，所述至少一个表面包括与所述表面直接接触的固化的脱粘涂层和在所述脱粘涂层上的额外的粘合剂粘结层，其中所述脱粘层包括能够承受大于约250℃的温度的粘合剂基质和可热膨胀微粒，其中在将微粒加热到约70℃至约250℃的温度时，微粒膨胀以使涂层和粘结层从表面脱粘。

在本发明的又一方面中，提供形成与基材的可脱粘粘附的方法，该方法包括：

将组合物施加到所述基材的表面，所述组合物包括：

a)与所述表面直接接触的第一脱粘层，所述脱粘层包括选自环氧树脂、硅酮、聚氨酯、硅酮改性聚合物及其共聚物和组合的粘合剂基质，和能够在约70℃至约250℃的温度下膨胀的可热膨胀微粒；

b)覆盖所述脱粘层的第二层，所述第二层包括可固化粘结粘合剂，所述可固化粘结粘合剂具有比所述第一脱粘层更低的粘合强度，如通过搭接剪切测试所测量的；及

使所述组合物在所述基材上固化，其中在所述固化之后，所述基材能够通过加热至所述膨胀温度而与所述粘合剂层分离。

在本发明的又一方面中，提供可热脱粘的粘合剂连接物，其包括：

第一基材表面和第二基材表面，所述第一和第二表面处于配合布置以在它们之间限定可热脱粘的粘合剂粘结线；

在所述配合表面的至少一个上的脱粘涂层组合物，所述涂层组合物包括环氧粘合剂基质，所述环氧粘合剂基质包含约1重量％至约60重量％的可热膨胀微球，所述微球包含丙烯腈壳和烃核；及

覆盖所述脱粘涂层组合物的粘合剂粘结组合物，所述粘结组合物包含与所述脱粘组合物相容且具有比所述脱粘组合物更低的粘合剂搭接剪切强度的粘合剂，

其中在约70℃至约250℃的温度下活化时，所述可热膨胀微球使所述基材彼此脱粘。

附图说明

图1所示为由包含约20％(按总脱粘涂层的重量计)

图2所示为由包含约20％

图3是可脱粘结构的侧视图，分别显示脱粘涂层和粘合剂粘结层。

图4是可脱粘结构的侧视图，分别显示脱粘涂层和灌封粘合剂层。

图5是可脱粘结构的侧视图，分别显示基本上包封基材的脱粘涂层和粘合剂粘结层。

具体实施方式

本发明使用可固化粘合剂基质来形成可脱粘涂层，该可脱粘涂层可普遍用作预涂层以使各种不同的粘合剂组合物可脱粘。首先将脱粘涂层施加到基材上以形成可脱粘界面，然后施加粘结粘合剂组合物。在施加粘结粘合剂之前，脱粘涂层在基材上固化，并且不影响粘结粘合剂的粘合特性。

本公开的优点是：单个涂层可用于各种粘合剂配方，从而消除了现有技术中常见的相容性问题；粘结、灌封和涂覆的部件现在可以容易地维护和维修，例如通过脱粘进行更换或升级；由于重涂层和粘合剂层的脱粘和去除，极大地促进了部件的回收；可以形成临时固定装置并且容易地分离；部件寿命的结束可以通过更换轻松处理。此外，脱粘涂层允许通过温度控制来控制脱粘。

脱粘涂层包括可固化基质，该可固化基质可选自环氧树脂、硅酮、聚氨酯和硅酮改性聚合物，以及这些聚合物的共聚物和组合。理想地，可固化基质能够承受比粘结粘合剂更高的温度，例如能够承受至少约250℃的温度。

用作脱粘涂层基质的有用环氧组合物的非限制性实例包括具有环氧树脂和固化(硬化)剂(例如聚酰胺)(当它们混合在一起时使环氧树脂固化)的两部分粘合剂组合物。有用的市售环氧组合物的实例是由Henkel Corporation销售的那些，例如Loctite Hysol E-90FL、Loctite Hysol E-120HP、Loctite E-30CL、Loctite E-00CL。

用作脱粘涂层基质的有用硅酮组合物的非限制性实例包括湿气固化组合物、紫外线固化组合物、紫外线/湿气固化组合物、热固化组合物和湿气/热固化组合物。也可以使用硅酮组合物的组合(混合物和共聚物)。有用的可商购获得的硅酮组合物的实例是由HenkelCorporation销售的那些，例如Loctite SI 5600、Loctite SI 5607、Loctite 5900等。

用作脱粘涂层基质的有用聚氨酯组合物的非限制性实例包括聚氨酯组合物，例如1部分湿气固化聚氨酯、2部分聚氨酯、聚脲及其组合。有用的可商购获得的聚氨酯组合物的实例是由Henkel Corporation销售的那些，例如Loctite UK 1351、Loctite UK 1366、Loctite UK U-09FL、Loctite UK U-05FL、Loctite UK 3364。这些聚氨酯聚合物组合物的组合是有用的。

用作脱粘涂层基质的有用硅酮改性聚合物组合物的非限制性实例包括可商购获得的硅酮改性组合物，例如由Henkel Corporation销售的那些，例如Loctite MS 939、Loctite MS 930、Loctite MS 9399和Loctite MS 647。这些硅酮改性聚合物组合物的组合是有用的。

脱粘涂层包括将约1％至约60％、或10％至约20％；或约15％至约30％；或约30％至约40％；或约20％至约50％；或约25％至约60％的可热膨胀微粒掺入粘合剂基质中。微粒理想地是微球，其在施加特定温度时在基质内膨胀，使固化的基质从其在其上固化的基材的表面脱粘。

可以选择基质中存在的可热膨胀微粒的量以调节和控制脱粘。例如，对于某些脱粘基质，可能需要更高量的微粒。对于可膨胀颗粒在加热时容易膨胀的柔性涂层基质，所需的可膨胀颗粒的量将较低；另一方面，硬脆涂层也可能需要少量的可脱粘颗粒，因为少量的膨胀足以引起从表面的开裂和分层。对于坚韧的涂层基质，通常需要更大量的可膨胀颗粒，否则在热膨胀后，涂层可能会变成泡沫状但仍然坚固的涂层。此外，膨胀温度也是控制脱粘的决定因素。本发明的一个方面是，脱粘涂层组合物能够在沉积在其上的粘结粘合剂的固化期间保持基本上完整。这需要粘结粘合剂的固化温度低于涂层的脱粘温度。因此，固化的脱粘涂层组合物将基本上不受粘结粘合剂的固化温度的影响，并且还将与粘结粘合剂相容并且不干扰粘结粘合剂的粘合特性。

一种特别有用的可热膨胀微球由聚丙烯腈壳和烃核制成，例如以商品名

微球可以由热塑性聚合物壳制成，该壳包围其内含有挥发性烃的核。当微球被加热时，烃汽化，并且在微球中内部压力增加。同时，聚合物壳在达到其玻璃化转变温度(Tg)时变得柔软和易延展。当烃气体的内部压力超过聚合物的屈服强度时，微球开始膨胀，并且密度显著降低，因为在体积急剧增加时质量保持不变。烃起到发泡剂的作用，并且膨胀由包封的发泡剂的类型和量以及聚合物的T

本发明中特别有用的微球具有由丙烯腈(ACN)、甲基丙烯腈(MAN)和丙烯酸甲酯(MA)的共聚物制成的壳。ACN是主要组分，并且由于其优异的阻隔特性和耐化学性(这是由于其半结晶结构和高内聚强度)而被使用。阻隔特性对微球的膨胀非常重要，因为它们决定发泡剂通过聚合物壳的扩散损失多少，这对膨胀是有害的。可以添加MA以降低T

可膨胀微球具有它们开始膨胀的特定温度T

聚丙烯腈(PAN)，也称为聚氰化乙烯和Creslan 61，是一种合成的半结晶有机聚合物树脂，具有直链式(C

本发明的可脱粘涂层组合物包括以下特征：

本发明的可脱粘涂层组合物任选地可进一步包含任何增塑剂、增粘剂、保湿剂、填料、颜料、染料、稳定剂、流变改性剂、聚乙烯醇、防腐剂，例如抗氧化剂、杀生物剂；以及它们的混合物。这些组分可以以可脱粘涂层组合物的约0.05重量％至约15重量％的量包含。

有用的粘结粘合剂可以选自能够粘结到脱粘涂层组合物的任何粘合剂组合物。粘结粘合剂类别的非限制性实例包括丙烯酸类粘合剂、环氧树脂粘合剂、聚氨酯(PU)粘合剂、硅酮改性粘合剂、氰基丙烯酸酯粘合剂、热熔粘合剂、共聚物粘合剂诸如PU/丙烯酸树脂、环氧树脂/丙烯酸树脂、硅酮/丙烯酸树脂，以及这些粘合剂的组合。关于粘结粘合剂的选择的限制是粘结粘合剂的固化温度不能高于可脱粘涂层的可脱粘温度。当需要更高的固化温度时，应使用更高温度可脱粘涂层(例如，具有更高温度膨胀颗粒的涂层)。

如图3所示，可脱粘涂层组合物可用于粘合剂粘结应用。图3所示为可脱粘结构10，其具有粘结在一起的基材12和16。可脱粘涂层组合物14和18分别作为预涂层被施加到配合基材的相对表面，如图所示，并被固化，随后施加粘结粘合剂20，该粘结粘合剂20被进一步固化以完成基材的粘结在一起。如果需要，脱粘涂层组合物也可以仅施加到配合基材之一。如本文前面所描述的，可脱粘涂层14和18可选自环氧树脂、硅酮、聚氨酯和硅酮改性聚合物，以及这些聚合物的共聚物和组合。可脱粘涂层在每个基材表面上可以是相同的组成，或者可脱粘涂层的组成在一个表面上可以不同于在相对表面上，以允许在不同条件(即不同温度)下，在一个基材表面处从相对表面进行脱粘。在约70℃至约250℃的温度下施加热会导致脱粘粘合剂膨胀，从而导致基材脱粘。如上所述，脱粘涂层组合物可以选自环氧树脂、硅酮、聚氨酯和硅酮改性聚合物，以及这些聚合物的共聚物和组合。

同样如本文所述，粘结粘合剂20可以选自能够粘结到脱粘涂层的任何粘合剂组合物，并且包括丙烯酸类粘合剂、环氧树脂粘合剂、聚氨酯(PU)粘合剂、硅酮改性粘合剂、氰基丙烯酸酯粘合剂、热熔粘合剂、共聚物粘合剂诸如PU/丙烯酸树脂、环氧树脂/丙烯酸树脂、硅酮/丙烯酸树脂，以及这些粘合剂的组合。粘合剂不应该是需要固化温度高于可脱粘涂层的脱粘温度的粘合剂。理想地，在使用温度范围的脱粘涂层强度应高于粘结粘合剂强度，这样用户就不会遇到意外的粘结失效。

图4所示为可脱粘灌封结构40的横截面，其在基材46上具有可脱粘涂层42，并且在可脱粘涂层42上具有灌封粘合剂44。可以将本文所述的任何脱粘涂层组合物与本文所述作为灌封粘合剂的任何粘结粘合剂组合使用。

图5所示为可脱粘涂层结构50的横截面，其在基材56上具有可脱粘涂层54，并且在可脱粘涂层54上具有粘结粘合剂52。粘结粘合剂52用于为基材56提供整体保护，例如需要保护免受周围环境影响的电子组件和其他敏感部件。可以将本文所述的任何脱粘涂层组合物与本文所述作为粘结保护性粘合剂的任何粘结粘合剂组合使用。

取决于基材和所选择的应用，脱粘涂层厚度范围可以为约1密尔(0.00254cm)至约20密尔(0.0508cm)、或约2密尔(0.0508cm)至约10密尔(0.0254cm)、或约3密尔(0.00762cm)至约5密尔(0.0127cm)。

实施例

实施例1

通过将20重量％的聚合物微球(以

在脱粘涂层固化之后，将可商购获得的硅酮粘合剂组合物(Loctite SI 5600)(本文中也称为“粘结粘合剂”)施加在脱粘涂层上，然后将搭接剪切物配合并使其固化。一旦硅酮粘合剂完全固化，就在室温下拉动一些搭接剪切物，并且在相对温和的温度下(在150℃下30分钟)加热后拉动另一些，并且以磅/平方英寸(psi)为单位记录拉伸强度。图1所示为搭接剪切物的初始室温(RT)强度，以及在150℃下的短暴露时间(30分钟)后的脱粘强度(针对单侧和双侧脱粘涂层)。如图1所示，270psi的初始粘结强度位于在正常室温条件下从硅酮粘合剂所预期的范围内，因此硅酮粘结强度不受脱粘涂层存在的影响。然而，一旦将脱粘涂层暴露于150℃的温度30分钟，仅在一个表面上具有脱粘涂层的搭接剪切物显示出显著低于(低出75％)原始室温搭接剪切强度(270psi)的搭接剪切强度(68.2psi)，表明脱粘涂层允许在施加相对温和的热处理时使用显著更小的力(约25％的力)来分离粘结的部件，而不干扰粘结粘合剂(硅酮)的原始粘合剂粘结强度。当搭接剪切物的两个配合侧都涂覆有脱粘涂层时，脱粘强度(11.4psi)甚至比实际室温强度(270°)进一步降低(约降低95％)。此外，在对搭接剪切物进行加热和测试后，脱粘涂层很容易地从表面清除，同时带走硅酮粘合剂。因此，搭接剪切测试表明，由于脱粘涂层，部件不仅可以很容易地分离，而且由于在不破坏基材表面的情况下容易从表面去除脱粘涂层和硅酮粘合剂的能力，基材是可回收的(可重复使用的)。

实施例2

通过将20重量％的聚合物微球(以

在脱粘涂层固化之后，将可商购获得的硅酮粘合剂组合物(Loctite SI 5600)施加在脱粘涂层上，并使其固化。在室温下以及在相对温和的加热下(在150℃下30分钟)拉动搭接剪切物，并且以磅/平方英寸(psi)为单位记录强度。图2所示为搭接剪切物的初始室温(RT)强度，以及针对单侧和双侧脱粘涂层的在短暴露时间(在150℃下30分钟)后的脱粘强度。如图2所示，252psi的初始强度位于在正常室温条件下从硅酮粘合剂所预期的范围内，因此硅酮粘结强度不受脱粘涂层存在的影响。然而，一旦将脱粘涂层暴露于150℃的温度30分钟，仅在一个表面上具有脱粘涂层的搭接剪切物显示出11.6psi的搭接剪切强度，显著低于(低出约96％)252psi的原始室温搭接剪切强度，表明脱粘涂层允许在施加相对温和的热处理时使用显著更小的力来分离粘结的部件，而不干扰粘结粘合剂(硅酮)的原始粘合剂粘结强度。当搭接剪切物的两个配合侧都涂覆有脱粘涂层时，脱粘强度太低而无法测量，并且搭接剪切物容易分离，需要很小的力或不需要力。此外，在对搭接剪切物进行加热和测试后，脱粘涂层很容易地从表面清除，同时带走硅酮粘合剂。因此，搭接剪切测试表明，由于脱粘涂层，部件不仅可以很容易地分离，而且由于在不破坏基材表面的情况下容易从表面去除脱粘涂层的能力，使基材可回收(可重复使用的)。