專利名稱：成形的可膨脹材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于制品的成形的可膨脹材料。更具體地說，本發(fā)明涉及經(jīng)成形應(yīng)用于交通車輛例如機(jī)動(dòng)車輛的空腔或其它位置以為該車輛提供密封、阻擋、增強(qiáng)、減弱聲音、消除聲音、它們的組合等的可發(fā)泡材料。
背景技術(shù)：
多年來，工業(yè)，尤其是運(yùn)輸工業(yè)涉及為制品如機(jī)動(dòng)車輛提供功能屬性密封、阻擋、減弱聲音、消除聲音和增強(qiáng)。而工業(yè)中又開發(fā)了各種材料和部件用以提供這些功能屬性。在繼續(xù)這種革新的興趣方面，本發(fā)明尋求提供改進(jìn)的材料和/或改進(jìn)的部件以便提供這些功能屬性。該材料和/或部件可以提供密封、阻擋、減弱聲音、消除聲音、它們的組合等，但是所述部件和/或材料已經(jīng)發(fā)現(xiàn)尤其適合提供增強(qiáng)。發(fā)明概述部件由可膨脹材料形成并且該部件設(shè)置成為制品結(jié)構(gòu)提供增強(qiáng)、阻擋、密封或它們的組合。通過提供顯示自撐特性的可膨脹材料形成該部件。該自撐特性經(jīng)由以下一種或多種手段提供部分固化該可膨脹材料，該可膨脹材料的快速固化時(shí)間和/或在該可膨脹材料內(nèi)包括較高分子量聚合物材料、增韌熱塑性塑料和/或觸變性或纖維性填料?？梢酝ㄟ^模塑、擠出或其它技術(shù)將該部件成形。此后，通常將該部件插入至少部分由該制品的結(jié)構(gòu)限定的空腔中。在插入之后，通常將該可膨脹材料激活以固化，膨脹和附著于該結(jié)構(gòu)的壁。附圖
簡(jiǎn)述圖I是由根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可膨脹材料形成的成形部件的透視圖。圖2是由根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可膨脹材料形成的另一個(gè)成形部件的透視圖。圖2B是圖2的部件的橫截面。圖3是由根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的可膨脹材料形成的另一個(gè)成形部件的透視圖。圖4是用于形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的部件的示例性方法、機(jī)器或兩者的側(cè)視圖。詳細(xì)描述本發(fā)明預(yù)期提供一種成形的可膨脹材料，形成和/或使用該成形材料的方法和包括該材料的制品。該可膨脹材料可以用來形成部件用于為制品例如建筑物、器具等的結(jié)構(gòu)提供功能屬性例如密封、阻擋、減音、消音(altervation)、增強(qiáng)或它們的組合?？膳蛎洸牧系牟考绕溥m合于為交通車輛(例如，船舶、火車、機(jī)動(dòng)車輛)提供這些功能屬性。
該成形可膨脹材料的形成通常包括以下之一或任意組合I)將組分混合以形成可膨脹材料，這類組分包括一種或多種聚合物材料、一種或多種固化劑和一種或多種發(fā)泡劑；2)將該可膨脹材料成形以形成適用于制品結(jié)構(gòu)的成形可膨脹部件；3)與制品的結(jié)構(gòu)相鄰的(例如在該制品空腔內(nèi))放置該成形可膨脹部件；和
4)將該成形可膨脹部件激活以致該部件膨脹(例如，起泡沫)，附著于該結(jié)構(gòu)的壁并固化(例如，熱固性材料)。有利地，本發(fā)明可膨脹材料的組分和加工可以提供基本上完全均勻地由可膨脹材料形成的部件，其中該部件是足夠自撐的以致，在該可膨脹材料的激活后，該部件將膨脹以增加由該部件占據(jù)的體積而該部件不會(huì)顯著地?fù)p失其形狀?；蛘?，然而，所述組分和方法可以用來形成具有更顯著形變的部件也被考慮。該可膨脹材料可以包括多個(gè)不同的組分或成分例如聚合物材料、固化劑、固化劑促進(jìn)劑、發(fā)泡劑、發(fā)泡劑促進(jìn)劑、填料、增稠劑、表面活性劑、粘合促進(jìn)劑、它們的組合等。通常，該可膨脹材料將被配制包括在該可膨脹材料的激活過程中幫助提供該可膨脹材料自撐式特性的成分或根據(jù)技術(shù)。作為一個(gè)實(shí)例，該可膨脹材料將包括一種或多種用于提供自撐的較高分子量聚合物材料。作為另一個(gè)實(shí)例，該可膨脹材料可以包括幫助賦予該可膨脹材料自撐特性的填料(例如纖維)。作為又一個(gè)實(shí)例，該可膨脹材料可以包括第一固化劑，它在該可膨脹材料的激活之前(例如，在該可膨脹材料的形成、加工和/或成形過程中)至少部分將該可膨脹材料固化以提供自撐特性。還認(rèn)為，可以使用較快和/或較低溫度固化劑和/或固化劑促進(jìn)劑和/或較快或較低溫度發(fā)泡劑和/或發(fā)泡劑促進(jìn)劑來使發(fā)泡和固化時(shí)間最小化以致達(dá)到該可膨脹材料的激活同時(shí)該可膨脹材料保持自撐。當(dāng)然，可以結(jié)合地使用這些材料或技術(shù)來形成尤其受希望的可膨脹材料和尤其受希望的可膨脹部件。聚合物材料本發(fā)明內(nèi)預(yù)期各種聚合物可以包括在可膨脹材料中，例如通過共聚合，共混或其它方式。例如，但并不限制地，可合適地引入該可膨脹材料中的其它聚合物包括鹵化聚合物，聚碳酸酯，聚酮，脲烷，聚酯，硅烷，砜，烯丙基樹脂，烯烴，苯乙烯，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，環(huán)氧樹脂類，硅酮，酚醛樹脂，橡膠，聚苯醚，對(duì)苯二甲酸酯，乙酸酯(例如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA))，甲基丙烯酸酯(例如乙烯丙烯酸甲酯聚合物(EMA))或其混合物。其它可能的聚合物材料可以是或者可以包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙烯亞胺)、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚醚、聚磷嗪、聚酰胺、聚酰亞胺、聚異丁烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏氯乙烯)、聚四氟乙烯、聚異戊二烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯?？墒褂酶鞣N異氰酸酯反應(yīng)性化合物形成異氰酸酯反應(yīng)性組分，這種異氰酸酯反應(yīng)性組分又可用于形成可激活材料。適用于可膨脹材料的異氰酸酯反應(yīng)性化合物通常包括大約I 一大約8或更多個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)，優(yōu)選約2 —約6個(gè)異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)。合適的化合物包括聚縮醛、聚碳酸酯、聚酯醚、聚酯碳酸酯、烴類聚硫醚、聚酰胺、多元醇(例如二-或多元醇)如聚醚、二醇、聚酯和蓖麻油、聚酯酰胺、聚硅氧烷、聚丁二烯和聚丙酮。該異氰酸酯反應(yīng)性化合物通常含有大約2或更少至大約4或更多個(gè)反應(yīng)性氨基或羥基。異氰酸酯反應(yīng)性化合物可以按大約5 —大約100wt%(基于異氰酸酯反應(yīng)性組分的總重量)，更通常大約10 —大約90wt%，甚至更通常大約40 —大約80wt%的量包括在該異氰酸酯反應(yīng)性組分內(nèi)。優(yōu)選地，但不要求，上述異氰酸酯反應(yīng)性化合物一旦與異氰酸酯反應(yīng)，則可通過釋放氣體(例如CO2)產(chǎn)生發(fā)泡效果。如上所述，該可膨脹材料可以包括具有較高分子量的材料用于幫助為該材料提供自撐特性。這些聚合物材料可以選自任何本文論述的材料例如苯氧基樹脂、脲烷、彈性體、橡膠(例如亞硝酸酯橡膠)、異氰酸酯反應(yīng)性化合物、聚酰胺、聚酰胺合金、乙烯共聚物(例如EVA或EMA)、固體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂/橡膠加合物(例如羧基化丁腈橡膠/環(huán)氧樹脂加合物或CTBN/環(huán)氧樹脂加合物)、它們的結(jié)合物等。一種優(yōu)選的材料是環(huán)氧樹脂基材料，更優(yōu)選是固體雙酌· A環(huán)氧樹脂。當(dāng)包括時(shí)，聚合物材料在具有較高分子量的可激活材料中的百分率優(yōu)選至少大約30wt%,但是可以更少，更優(yōu)選至少大約50wt%,甚至更優(yōu)選至少大約6 5wt%。本文所使用的較高分子量用來指分子量足夠高以維持該聚合物材料在大約室溫下(例如，大約5°C -大約50°C)呈固態(tài)。例如，環(huán)氧樹脂基材料(例如，雙酚環(huán)氧樹脂基材料)的較高分子量通常大于大約1000或更低，更通常大于大約1200，甚至更通常大于大約1400、2000乃至2750。聚酰胺或聚酰胺共混物的較高分子量通常大于大約10，000或更低，更通常大于大約20，000，甚至更通常大于大約30，000,40, 000乃至50，OOO0該聚合物材料通常是該可膨脹材料的至少大約25wt%,更通常至少40wt%,甚至更通常至少60、70、80wt%或更多。當(dāng)然,在本發(fā)明范圍內(nèi)可以使用更小的量，除非另外特別說明。增靭熱塑性塑料可膨脹材料也可以包括一種或多種增韌熱塑性塑料材料?？梢员辉鲰g的熱塑性塑料的實(shí)例包括但不限于，聚烯烴(例如聚乙烯)、聚丙烯乙烯甲基丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、熱塑性環(huán)氧樹脂、聚酯、聚酰胺、它們的結(jié)合物等并且這些熱塑性塑料可以被增韌性材料例如更韌性的熱塑性塑料、彈性體、熱塑性彈性體或它們的結(jié)合物增韌。一種優(yōu)選的增韌熱塑性塑料是與增韌聚合物例如熱塑性聚烯烴或彈性體反應(yīng)和/或用它們?cè)鲰g的熱塑性環(huán)氧樹脂(TPER)。這些TPER材料的實(shí)例是聚(羥基醚)或聚醚胺并且更具體地說，熱塑性羥基官能化聚醚胺(例如，聚羥基氨基醚(PHAE))，它們尤其適合作為用于本發(fā)明的熱塑性塑料。這些聚醚胺通常經(jīng)由一種或多種多官能化且優(yōu)選雙官能化胺與一種或多種多官能化且優(yōu)選雙官能化環(huán)氧樹脂的反應(yīng)形成以形成主要是(即，至少70、80、90%或更多)線性羥基官能化聚醚胺樹脂。有利地，聚醚胺樹脂的分子量可以通過改變胺與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)物比例來改進(jìn)。適合的PHAE的其它實(shí)例在美國專利號(hào)5，275，853和5，464，924中進(jìn)行了公開，它們對(duì)于所有目的在此弓I入供參考。這些初始熱塑性聚合物可以用一種或多種其它增韌用聚合物(例如，更韌性的熱塑性塑料、彈性體、兩者等)增韌，所述增韌用聚合物可以反應(yīng)或接枝到該初始熱塑性塑料上。這些適合的或初始的熱塑性聚合物(例如，熱塑性環(huán)氧樹脂例如PHAE)將包括反應(yīng)性基團(tuán)或官能團(tuán)例如羥基、環(huán)氧基、胺基、它們的結(jié)合等并且適合于增韌那些初始熱塑性塑料的增韌聚合物將包括可與該初始熱塑性塑料的官能團(tuán)反應(yīng)的(例如，已經(jīng)被改性而包括)化學(xué)官能團(tuán)例如羧酸、馬來酸或兩者。可以經(jīng)改性包括這些化學(xué)官能團(tuán)的增韌聚合物的實(shí)例包括但不限于，更韌性的熱塑性塑料例如聚烯烴(例如聚乙烯)，含乙烯的聚合物，聚酯，聚丙烯酸酯，聚乙酸酯，熱塑性聚烯烴(例如，乙烯甲基丙烯酸酯(EMA)，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或兩者)，它們的結(jié)合物等和/或彈性體例如聚異戊二烯、聚丁二烯或兩者。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，根據(jù)熱塑性環(huán)氧樹脂的先前描述的熱塑性環(huán)氧樹脂(例如PHAE)用增韌聚合物例如熱塑性乙酸酯(EVA)、熱塑性乙酸酯(EMA)或兩者如下進(jìn)行增韌將上述反應(yīng)性或官能化TPER與增韌聚合物混合和/化學(xué)反應(yīng)，其中該增韌聚合物是被一個(gè)或多個(gè)胺、羥基和/或環(huán)氧基反應(yīng)性基團(tuán)例如環(huán)氧基團(tuán)、羧酸基、馬來酸基、酸酐基、它們的組合等官能化的。此種官能化增韌聚合物(例如，較更韌性的熱塑性塑料)的一個(gè)實(shí)例是以商品名稱LOTADER AX8950銷售的可從Arkema Chemicals商購的甲基丙烯酸縮水甘油酯改性的乙烯甲基丙烯酸酯聚合物(例如，共聚物或三元共聚物)。此種官能化增韌聚合物(例如，較更韌性的熱塑性塑料)的另一個(gè)實(shí)例以商品名稱FUSABOND MC 190D或MC 250D銷售的馬來酸酐改性乙烯-乙酸乙烯酯，都可從DuPont商購。官能化增韌聚合物(例如，彈性體、熱塑性塑料或它們的結(jié)合物)的又一個(gè)實(shí)例是以商品名稱LOTADER 3410銷售的用馬來酸酐改性的乙烯丙烯酸丁酯，也可從Arkema Chemicls商購。 應(yīng)當(dāng)理解，此種增韌聚合物可以根據(jù)各種方法與初始熱塑性塑料的初始熱塑性鏈起反應(yīng)或反應(yīng)進(jìn)入其中(例如接枝到其上)。因此，增韌聚合物可以本身反應(yīng)進(jìn)入初始熱塑性鏈，可以相對(duì)于該初始熱塑性鏈側(cè)掛，可以是該初始鏈的端部或其它方式。增韌聚合物的此種定位通常將取決于初始熱塑性塑料(例如TPER)的反應(yīng)性基團(tuán)(例如胺或羥基)的位置，該更韌性熱塑性塑料(例如，EVA、EMA或它們的結(jié)合物)上的反應(yīng)性基團(tuán)(例如，環(huán)氧基團(tuán)、酸酐基或兩者)的位置或這兩種情形。因此，增韌熱塑性塑料是初始熱塑性塑料/更韌性熱塑性塑料加合物或反應(yīng)產(chǎn)物(例如，TPER/聚烯烴聚合物(例如,共聚物、三元共聚物或兩者))。實(shí)例包括TPER/EVA (例如PHAE/EVA)共聚物和TPER/EMA (例如PHAE/EMA)共聚物?？梢愿鶕?jù)各種規(guī)程將初始熱塑性塑料和增韌聚合物混合和/或使之反應(yīng)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，在擠出機(jī)(例如，25mm雙螺桿擠出機(jī))或間歇式混合機(jī)中將初始熱塑性塑料與該更韌性熱塑性塑料熔融混合以如所述使該熱塑性塑料反應(yīng)。用于這種混合的所需溫度可以取決于待混合和反應(yīng)的熱塑性塑料和/或聚合物改變，但是通常大于該TPER的Tg，大于該增韌聚合物的Tm或這兩種情形。典型的溫度的非限制性實(shí)例在大約200 0F和大約500 °F之間，更通常在大約300 °F和大約420 °F之間，仍更通常在大約340 °F和大約400 °F之間。這樣增韌允許初始熱塑性塑料和增韌聚合物(例如，更韌性熱塑性塑料)的摻合和反應(yīng)，其中該初始熱塑性塑料和增韌聚合物之一或兩種在室溫下(23°C)是固體并且它們的反應(yīng)產(chǎn)物在室溫下也是固體。這些固體可以作為可適宜用于形成、加工等的物質(zhì)(例如，粒料、塊體等)提供。有利地，這些增韌熱塑性塑料材料可以幫助為根據(jù)本發(fā)明形成的制品提供自撐特性和/或沖擊強(qiáng)度。適合的韌化熱塑性塑料(例如韌化TPER)的實(shí)例在2006年5月19日提交的題目為 Toughened Polymeric Material and Method of Forming and Using the same 的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)60/747，677和與本申請(qǐng)同一日期提交的與前述申請(qǐng)具有相同題目的美國專利申請(qǐng)律師案卷號(hào)1001-232P2中進(jìn)行了公開，這兩個(gè)申請(qǐng)為了所有目的在此引入作為參考。固化劑和促講劑如技術(shù)人員將認(rèn)可的那樣，可膨脹材料中的固化劑和促進(jìn)劑通常將取決于待固化的聚合物材料。固化劑和固化劑促進(jìn)劑的量可以在可膨脹材料內(nèi)廣泛地改變，這取決于所需的多孔結(jié)構(gòu)的類型，可膨脹材料的膨脹的所需量，所需的膨脹率，可膨脹材料的所需的結(jié)構(gòu)性能等。存在于可膨脹材料中的固化劑或固化劑促進(jìn)劑的示例性范圍為大約O. lwt%-大約 7wt%0有用類別的固化劑包括選自以下物質(zhì)的材料脂族或芳族胺或它們相應(yīng)的加合物，酰氨胺，環(huán)脂族胺(例如酸酐、多元羧酸聚酯、異氰酸酯、苯酚基樹脂(例如苯酚或甲酚酚醛清漆樹脂、共聚物例如苯酚萜烯的那些、聚乙烯苯酚或雙酚A甲醛共聚物、雙羥基苯基烷烴等)或它們的混合物。尤其優(yōu)選的固化劑包括改性和未改性的多胺或聚酰胺如三亞乙基四胺、二亞乙基三胺、四亞乙基五胺、氰基胍、雙氰胺等。還可以提供固化劑的促進(jìn)劑(例如，改性或未改性的脲例如亞甲基二苯基雙脲、咪唑、4，4’ -亞甲基雙(苯基二甲脲)或它們的結(jié)合物)用于制備可膨脹材料。其它適合的催化劑或固化劑包括叔胺和金屬化合物。合適的叔胺催化劑包括三乙胺、三丁胺、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、N，N，N’，N’ -四亞甲基二胺、五甲基二亞乙基三胺和高級(jí)同系物、1，4-二氮雜雙環(huán)[2. 2. 2]辛烷、N-甲基-N’ _( 二甲基氨乙基)哌嗪、雙(二甲基氨烷基)哌嗪、N，N-二甲基芐胺、N，N-二甲基環(huán)己胺、N，N-二乙基芐胺、雙(N，N-二乙 基氨乙基)己二酸酯、N，N，N’，N’ -四甲基-1，3-丁二胺、N，N-二甲基-β-苯乙胺、I-甲基咪唑、1，2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、單環(huán)和雙環(huán)脒、雙(二烷氨基)烷基醚(美國專利號(hào)3330782)，和含有酰胺基(優(yōu)選甲酰胺基)的叔胺。所使用的催化劑也可以是已知的仲胺(如二甲胺)和醛(優(yōu)選甲醛)或酮(如丙酮)和酚類的曼尼希堿。如建議，更快的固化劑和/或促進(jìn)劑可以尤其希望用于縮短固化的開始和基本上完全固化之間的時(shí)間(即，特定可激活材料的可能固化的至少90%)和用于固化可膨脹材料同時(shí)它維持其自撐特性。本文所使用的"固化的開始"用來指在可膨脹材料的激活過程中經(jīng)歷了基本上完全固化的至少3%但是不大于10%。對(duì)于本發(fā)明，通常希望固化的開始和基本上完全固化之間的時(shí)間小于大約30分鐘，更通常小于大約10分鐘，甚至更通常小于大約5分鐘。應(yīng)該指出的是，將聚合物材料的軟化時(shí)間、固化時(shí)間和氣泡形成或發(fā)泡時(shí)間更精密地相關(guān)可以幫助允許可膨脹材料的激活而不會(huì)損失其自撐特性。通常，考慮的是，技術(shù)人員的實(shí)驗(yàn)可以使用上述各種固化劑和/或促進(jìn)劑或其它產(chǎn)生受希望的固化時(shí)間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于二氰胺固化劑或在激活過程中用于固化的其它試劑，其它固化劑或促進(jìn)劑例如以商品名稱ANCAMINE 2441或2442或2014AS銷售的改性多胺(例如，環(huán)脂族胺)；以商品名稱CUREZOL 2ΜΑ-0Κ銷售的咪唑(例如，4- 二氨基_6 [2’ -甲基咪唑基-(I’)乙基_s_三嗪異氰脲)，這兩者可從Air Products商購；以商品名稱PN-23銷售的胺加合物，以商品名稱ADH銷售的己二酸酰肼，這兩者可從Ajinimoto商購或以商品名稱LC-65銷售的且可從A&CCatalyst商購的咪唑和異氰酸酯的加合物可以產(chǎn)生尤其受希望的固化時(shí)間。此外，如此前所建議，可膨脹材料可以經(jīng)配制包括在該材料激活之前將該可膨脹材料至少部分固化的固化劑。優(yōu)選地，部分固化單獨(dú)地或與可膨脹材料的其它特征或成分結(jié)合地賦予該可膨脹材料足夠的自撐特性，以致在激活(例如，固化和/或發(fā)泡)期間，該可膨脹材料(通常成形為部件)僅按體積膨脹而不會(huì)損失其形狀。在一個(gè)實(shí)施方案中，可膨脹材料包括第一固化劑和非必要的第一固化劑促進(jìn)劑和第二固化劑和非必要的第二固化劑促進(jìn)劑，它們都優(yōu)選是潛伏性的。該第一固化劑和/或促進(jìn)劑通常設(shè)計(jì)用來在可膨脹材料的加工(例如，混合、成形或它們的組合)期間將該可膨脹材料部分固化用于至少幫助為該可膨脹材料或由其制得的部件提供受希望的自撐性能。該第二固化劑和/或促進(jìn)劑則通常將是潛伏性的，以致它們?cè)诒┞队跅l件如熱、濕氣等下時(shí)將該可膨脹材料固化。作為這一實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例，該第二固化劑和/或促進(jìn)劑是潛伏性的，以致它們之一或兩者在第二或激活溫度或溫度范圍下使該可膨脹材料的聚合物材料固化。然而，該第一固化劑和/或促進(jìn)劑也是潛伏性的，但是它們?nèi)我换騼烧咴诒┞队诘陀诘诙蚣せ顪囟鹊牡谝桓邷叵聲r(shí)使該可膨脹材料部分固化。通常將在材料混合、成形或這兩者期間經(jīng)歷該第一溫度和部分固化。例如，可以在擠出機(jī)中經(jīng)歷該第一溫度和部分固化，此時(shí)該擠出機(jī)正在混合該可膨脹材料的成分并經(jīng)由模口將該可膨脹材料擠出成特定形狀。作為另一個(gè)實(shí)例，可以在模塑機(jī)(例如，注射模塑、吹塑壓縮模塑)中經(jīng)歷該第一溫度和部分固化，此時(shí)該模塑機(jī)正在成形和，任選地，混合該可膨脹材料的成分。用于這樣和實(shí)施方案的第一固化劑可能是這樣一種固化劑，其由于它的化學(xué)構(gòu)成而具有特定的熱，在該熱下它固化，或者它可能是包封在材料如熱塑性塑料中的較低溫度固化劑，該材料在加工條件下破壞(例如，熔融或破裂)。 在一個(gè)實(shí)施方案中，認(rèn)為，混合器或擠出機(jī)(例如，雙螺桿擠出機(jī))可以為注射模塑裝置供給可膨脹材料。該擠出機(jī)可能直接地為注射模塑裝置給料或者可能為儲(chǔ)器給料，該儲(chǔ)器接著為注射模塑裝置給料。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，部分固化或交聯(lián)可能在擠出機(jī)、儲(chǔ)器、注射模塑裝置或其組合中進(jìn)行。然后可能在制品加工過程中經(jīng)歷的溫度期間經(jīng)歷該第二或激活溫度和基本上完全固化，一部分可膨脹材料已經(jīng)施加到該制品上。例如，在汽車工業(yè)中，e-涂覆和烤漆烘箱可以提供激活溫度。通常，希望可膨脹材料如下面更詳細(xì)描述的那樣在該激活溫度下進(jìn)一步膨脹。在這個(gè)實(shí)施方案中，部分固化可以通過各種技術(shù)進(jìn)行。例如，第一固化劑和/或促進(jìn)劑可以按低化學(xué)計(jì)量添加到可膨脹材料中以致該聚合物材料與通過該第一固化劑和/或促進(jìn)劑的實(shí)際反應(yīng)相比提供顯著更多的反應(yīng)部位。優(yōu)選的低化學(xué)計(jì)量包括可以引起由該聚合物材料提供的可利用反應(yīng)部位的至多60%，至多40%或至多30%，25%乃至15%起反應(yīng)的第一固化劑和/或促進(jìn)劑的量?；蛘?，部分固化可以通過提供僅可以與一定百分率的聚合物材料起反應(yīng)的第一固化劑和/或促進(jìn)劑來進(jìn)行，例如當(dāng)提供多種不同聚合物材料時(shí)，該第一固化劑和/或促進(jìn)劑僅可與該聚合物材料之一或一小組反應(yīng)。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，第一固化劑和/或促進(jìn)劑通常與該聚合物材料的至多60%，至多40%或至多30%、25%乃至15wt%反應(yīng)。一般地說，更低量的部分固化通常允許更大的膨脹和更好的粘附，而更大的量通常提供更大的自撐。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用在第一組分與第二組分摻合時(shí)部分固化的雙組分體系形成所述可激活的材料。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，第一組分通常配備有第一固化劑、第一固化劑促進(jìn)劑或該兩者并且第二組分配備有一種或多種聚合物材料，該聚合物材料在該第一和第二組分混合時(shí)被該固化劑和/或促進(jìn)劑固化(例如，交聯(lián))。此種混合通常將在小于140或150°C (例如，大約10°C -大約120°C)的溫度下進(jìn)行。如前述實(shí)施方案，部分固化單獨(dú)地或與可膨脹材料的其它特征或成分結(jié)合地賦予該可膨脹材料足夠的自撐特性，以致在激活和/或發(fā)泡期間，該可膨脹材料(通常成形為部件)僅按體積膨脹而不會(huì)損失其形狀。同樣如前述實(shí)施方案，部分固化可以通過各種技術(shù)進(jìn)行。例如，第一固化劑和/或促進(jìn)劑可以在第一組分和第二組分的混合時(shí)按低化學(xué)計(jì)量存在于可膨脹材料內(nèi)以致該聚合物材料與通過該第一固化劑和/或促進(jìn)劑的實(shí)際反應(yīng)相比提供顯著更多的反應(yīng)部位。優(yōu)選的低化學(xué)計(jì)量包括具有可以引起由該聚合物材料提供的可利用反應(yīng)部位的至多60%，至多40%或至多30%，25%乃至15%起反應(yīng)的第一固化劑和/或促進(jìn)劑的量?；蛘?，部分固化可以通過提供僅可以與一定百分率的聚合物材料起反應(yīng)的第一固化劑和/或促進(jìn)劑來進(jìn)行，例如當(dāng)提供多種不同聚合物材料時(shí)，該第一固化劑和/或促進(jìn)劑僅可與該聚合物材料之一或一小組反應(yīng)。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，第一固化劑和/或促進(jìn)劑通常與該聚合物材料的至多60%，至多40%或至多30%、25%乃至15wt%反應(yīng)?？膳蛎洸牧系钠渌煞?S卩，附加的聚合物材料、填料、其它添加劑、發(fā)泡劑和/或促進(jìn)劑等)可以是所述雙組分體系的第一或第二組分的一部分。通常，其它附加的成分將以允許該第一組分與第二組分相當(dāng)均勻混合的方式在組分間分流。通常，這將幫助該可膨脹材料顯著均勻?？梢愿鶕?jù)在此描述的任何技術(shù)(例如，經(jīng)由模口擠出、注射模塑等)將通過該 雙組分體系形成的可膨脹材料成形。然而，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，同時(shí)將該第一和第二組分提供給和混合在具有一個(gè)或多個(gè)空腔的?？趦?nèi)，當(dāng)將該可膨脹材料混合和/或部分固化時(shí)，該空腔將該可膨脹材料成形。因而，認(rèn)為，該雙組分材料可以通過高或低壓鑄塑或反應(yīng)注射模塑進(jìn)行成形。通常，認(rèn)為在此論述的任何固化劑和/或固化劑促進(jìn)劑或其它可以用作可膨脹材料的第一和第二固化劑并且所使用的試劑或促進(jìn)劑通常將取決于部分固化所需的條件和激活所需的條件。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于第一固化劑，胺例如受阻胺(例如，空間受阻胺)是尤其有用的，它們可以是以商品名稱ANCAMINE 2337或2014銷售的可從Air Products, Inc.商購的改性多胺(例如，環(huán)脂族胺)。固化劑也可以是化學(xué)封端或阻礙的。其它受希望的第一固化劑是在可膨脹材料的混合、形成和/或成形(例如，擠出、模塑等)的溫度下使聚合物材料固化的那些。因此，通常是在大于30°C，但可能更低，更通常大于50°C，甚至更通常大于70°C的溫度下和/或在小于150°C，更通常小于120°C，甚至更通常小于100°C的溫度下使聚合物材料固化的固化劑。還認(rèn)為第一或第二固化劑可以是包封在材料例如熱塑性塑料中的環(huán)境或高溫固化劑，所述材料在本文論述的所需溫度下或基于其它條件例如壓力而破壞(例如，熔融或破裂)，以允許該第一或第二固化。異氰酸酯反應(yīng)性體系(例如聚氨酯或多元醇體系)可以設(shè)計(jì)為雙組分體系(S卩，第一固化劑在混合時(shí)反應(yīng)，第二固化劑在暴露于條件如熱下反應(yīng))或可以具有第一和第二潛固化劑(即，第一和第二固化劑在暴露于一個(gè)或多個(gè)條件下例如第一溫度和第二更高溫度下時(shí)反應(yīng))。通常，該潛固化劑是按一些方式封端的。優(yōu)選地，盡管不要求，將異氰酸酯封端，以致該異氰酸酯組分、可激活材料或這二者基本上不含游離的未反應(yīng)(NCO)基團(tuán)。例如，可使上述異氰酸酯之一反應(yīng)，以形成封端的異氰酸酯(例如惰性加合物)，如脲烷、脲、脲基甲酸酯縮二脲等，所述封端的異氰酸酯在高溫下可經(jīng)歷與上述異氰酸酯反應(yīng)性化合物的酯交換反應(yīng)以形成聚氨酯，該聚氨酯可以是粘合劑、泡沫或其結(jié)合物等。下面反應(yīng)性流程I中示出了在添加熱的情況下，封端異氰酸酯和多元醇間的一種反應(yīng)的實(shí)例
權(quán)利要求
1.制品結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)方法，該方法包括 提供包括第一固化劑和在其膨脹過程中具有自撐特性的可膨脹材料，該自撐特性歸因于存在造成該可膨脹材料的部分固化的第一固化劑，和該可膨脹材料中包括以下物質(zhì)i)苯乙烯共聚物；和 )幫助賦予自撐特性的填料； 將該可膨脹材料注塑成部件； 將該部件插入至少部分被該制品結(jié)構(gòu)限定的空腔；和 將該可膨脹材料激活以便因存在第二固化劑而固化，從而該可膨脹材料膨脹和附著于該結(jié)構(gòu)的壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中該可膨脹材料當(dāng)觸摸時(shí)是不粘的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中在激活后該部件形成顯示抗壓強(qiáng)度大于5MPa的泡沫。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法,其中該部件是框架。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中該制品是機(jī)動(dòng)車輛。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中該部件在插入該空腔中時(shí)沒有支撐體和模塑載體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中在將該部件插入該空腔時(shí)該可膨脹材料是該部件的至少 90wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中由可膨脹材料成形的部件是具有內(nèi)肋的管狀結(jié)構(gòu)，該管狀結(jié)構(gòu)和該肋都由該可膨脹材料形成。
9.機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)方法，該方法包括 提供包括第一固化劑和在其膨脹過程中具有自撐特性的可膨脹材料，該自撐特性歸因于存在造成該可膨脹材料的部分固化的第一固化劑，和該可膨脹材料中包括以下物質(zhì)i)苯乙烯共聚物； )彈性體；和 iii)幫助賦予自撐特性的填料； 將該可膨脹材料注塑成部件； 將該部件插入至少部分被該機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)限定的空腔；和 將該可膨脹材料激活以便因存在第二固化劑而固化，從而該可膨脹材料膨脹和附著于該結(jié)構(gòu)的壁上，其中該部件在膨脹過程中保持其形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中該可膨脹材料當(dāng)觸摸時(shí)是不粘的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中在激活后該部件形成顯示抗壓強(qiáng)度大于5MPa的泡沫。
12.權(quán)利要求11的方法，其中該部件是框架。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該部件在插入該空腔中時(shí)沒有支撐體和模塑載體。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在將該部件插入該空腔時(shí)該可膨脹材料是該部件的至少90wt%。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中由可膨脹材料成形的部件是具有內(nèi)肋的管狀結(jié)構(gòu)，該管狀結(jié)構(gòu)和該肋都由該可膨脹材料形成。
16.機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)方法，該方法包括 提供包括第一固化劑的在其膨脹過程中具有自撐特性的可膨脹材料，該自撐特性歸因于存在造成該可膨脹材料的部分固化的第一固化劑或該可膨脹材料的快速固化時(shí)間，和該可膨脹材料中包括以下物質(zhì) i)苯乙烯共聚物；和 )幫助賦予自撐特性的填料； 將該可膨脹材料注塑成具有內(nèi)肋的管形部件； 將該部件插入至少部分被該機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)限定的空腔；和 將該可膨脹材料激活以便因存在第二固化劑而固化，從而該可膨脹材料膨脹和附著于該結(jié)構(gòu)的壁上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中 i.該可膨脹材料中當(dāng)觸摸時(shí)是不粘的；和 .在激活后該部件形成顯示抗壓強(qiáng)度大于5MPa的泡沫。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中 i.該部件在插入該空腔中時(shí)沒有支撐體和模塑載體；和 .在將該部件插入該空腔時(shí)該可膨脹材料是該部件的至少95wt%。
全文摘要
可膨脹材料經(jīng)成形而形成部件(10)，它可以成制品例如機(jī)動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)(12)提供功能屬性例如增強(qiáng)。
文檔編號(hào)B29C44/18GK102862255SQ201210362348
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者A·卡薩, D·科薩爾, K·?？怂?申請(qǐng)人:澤菲羅斯公司