專利名稱：粘合劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及粘接惰性聚合物的方法以及用于該方法的粘合劑組合物。
在過去，被粘接的惰性材料諸如聚酰胺組合物，由于施用于材料表面的溶劑影響被連接的材料，導致自兩者表面互相滲透入聚合物的粘接區(qū)域。這類粘合起初是由于固體聚合物內部的附著力，接著在溶劑揮發(fā)后充填該粘接區(qū)。另外，由于上述機理，為了得到所需的粘合強度，被粘接的二個表面的相連程度太大，為了提高粘合劑的“填隙”能力，可以制備含有預溶解聚酰胺的粘合劑。
由于聚合物對溶劑侵蝕的惰性。所以目前用作上述材料的溶劑是很少的，通常采用的溶劑是良好的氫粘接劑，它含有某些疏水部分和常常為酸性的氫。這類復合的性質導致眾所周知的溶劑對人是有毒的。這類毒性常常是全身的并由于外部暴露，具有灼傷和傷害的危險。最熟知的這類溶劑是苯酚類，它對人是高度有毒的。用于聚酰胺的最通常的溶劑是甲酚和氯代苯酚類該二者已知是有害的物質。其它的溶劑包括各種氟代醇類，通常它們是對人高度有毒的。
本發(fā)明的主要目的是提供一種適用于粘接惰性聚合材料，特別是聚酰胺的粘合劑，并具有低的毒性，尤其是低的全身毒性;提供高的粘合強度，尤其是涉及張力和剝離試驗;提供固化的快速性，以迅速得到連接強度;并具有廣泛的溫度適用性以及具有所需的“填隙”能力。所需的粘合劑應適用于連接受壓管子系統(tǒng)的密封，即氣體管子以及配件并應具有良好的適用期。
滿足上述目的粘合劑應具有食品/水處理領域的用途。而目前商業(yè)上可買到的粘合劑(由于其相對有毒)是不適用的。
本發(fā)明的第一個方面包括一種粘合一種對另一種惰性聚合材料的表面的方法，包括以下步驟(ⅰ)施用于至少一個表面包括至少一種具有酚羥基基團和一個或多個降低該化合物毒性的取代基的化合物的一種基本上非毒性的組合物，所述的組合物對所述的惰性聚合物材料具有起溶劑作用的能力，以及(ⅱ)實現(xiàn)所述的表面成粘結關系。
作為參考，組合物包括二烷基苯酚，百里酚和/或香芹酚或更佳為百里酚和香芹酚的低共溶混合物，業(yè)已發(fā)現(xiàn)特別適于粘接聚酰胺。
本發(fā)明的第二個目的包括在惰性聚合材料的粘結劑中包括至少一種具有酚羥基基團和減少該化合物毒性的一個或多個的取代基的化合物，該組合物對所述的惰性聚合材料具有起溶劑作用的能力。
以下本發(fā)明將通過各種具體實施例子作更詳細的說明。本發(fā)明將具體特別參照聚酰胺的粘結進行例示。
聚酰胺是聚合物，其中規(guī)則地存在由亞甲基鏈隔開的酰胺基團如下式所示
特殊的聚酰胺(以下簡稱為“PA”)由在聚合物的每一重復單元的碳鏈中的碳原子數(shù)的數(shù)目確定。于是，參考

圖1，命名的PA11為給出的聚酰胺聚合物中n＝10，以及PA12為給出的聚酰胺聚合物中n＝11以及等等。另外，AABB聚酰胺是已知的，在這種情況下，規(guī)定諸如PA12/12表示該鏈由具有12個碳原子的二胺和具有12個碳原子的二羧酸單元衍生的。PA6/12表示由6個碳原子二胺單元和12個碳原子二羧酸單元共聚衍生的以及等等。
在試圖開發(fā)一種聚酰胺的改進的粘合劑中，篩選了大量的化合物作為PA11的溶劑。
這些溶劑單獨和以混合物進行試驗并選自如下化合物芳香的和脂肪的胺類，芳香的和脂肪的醇類，芳香的和脂肪的鹵化物類，芳香的和環(huán)脂的醚類，芳香的和脂肪的酸類，和各種有機溶劑的結合的金屬鹽。
從上述列出的受試驗的化合物，對PA11沒有一個是有效的溶劑。
經發(fā)現(xiàn)受試的酚類作為溶劑是有效的，然而，這些一開始就被否定了，或者由于毒性高于甲酚，以及大部分由于溶點高于室溫。某些高熔點的酚類，當溶解在鹵代的溶劑中時，發(fā)現(xiàn)形成一種值得考慮的有效的膠，但得到填隙能力的這些組合物具有溶解PA11小的容量。此外，苯酚或溶劑或它們兩者對人類或環(huán)境是討厭的。
根據(jù)本發(fā)明，施用于被粘接的聚酰胺表面的一種化合物具有酚羥基基團和以減少該化合物的毒性的一個或多個取代基。該組合物對聚酰胺具有起溶劑作用的能力。作為參考，該化合物選自二烷基苯酚類，該取代基選自包括甲基、乙基、丙基、丁基、異-丙基、仲-丁基和特丁基的組。
用作聚酰胺粘合劑的較佳的化合物為2-甲基-5-異丙基苯酚(香芹酚)，它具有間-異丙基取代基和相鄰的甲基取代基的單酚羥基基團。
另一較佳的用作本發(fā)明的化合物為5-甲基-2-異丙基苯酚(百里酚)，它具有通過鄰-異丙基取代基和間甲基取代基主體障礙的單酚羥基基團。
百里酚和香芹酚的化學結構如下所示
該異丙基和甲基取代基一起降低化合物的毒性，這就是說，取代的化合物比相應的非取代的苯酚毒性小。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)百里酚和香芹酚是聚酰胺特別有效的溶劑。
香芹酚具有約1℃的熔點，而在室溫它是液體;百里酚具有約50℃的熔點，在環(huán)境條件下為固體。
上述兩者化合物自然狀態(tài)基本上以油狀存在，通常地用作食品香料;香芹酚是牛至油的主要成份，而百里酚是百里香油主要成份，兩者由合成制備作為各種商品上使用，它包括香料，抗菌上用途諸如牙膏，口腔漱洗劑以及作為食品的香味添加劑，該二種化合物業(yè)已被美國食品和藥物管理署批準。目前商業(yè)上可得到的毒性數(shù)據(jù)給予該二種化合物相當于“刺激發(fā)炎”無毒規(guī)格。于是該二種化合物與甲酚或氯化苯酚相比較基本上無毒的。然而，應采用充分純凈的級別。
特別地，用香芹酚和百里酚以合乎需要的2∶1的重量比混合的結合物是較佳的。
香芹酚本身是各種惰性聚合材料，特別是聚酰胺合適的溶劑，并提供可接受的粘合劑粘接強度。然而，當它固化時在低于約1℃是不合用的。
百里酚具有約50℃的熔點，當在高于此溫度使用量，雖然得到滿意的粘合強度，但由于它的高的熔點使用它時是不方便的。
然而，當香芹酚和百里酚以2∶1重量比混合時，在低于-20℃它們形成保持液體的低共溶混合物。該低共熔混合物的優(yōu)越性是被選作用于本發(fā)明的最優(yōu)的溶劑的基礎。
在使用中，將該混合物施用于被粘接的聚酰胺部分的表面的一面或較佳地二面以及將該處理過的表面然后面對面被連接起來，這就是說實現(xiàn)粘接關系。
雖然由單獨的粘合劑在良好相聯(lián)的聚酰胺表面可以形成滿意的粘合劑粘合，但它具有小的或非填隙性能，并由于太低的粘度影響對傾斜的表面的施用。為了克服這些缺陷，該粘合劑可選擇性地在香芹酚/百里酚溶劑為基的配成含有直至10%聚酰胺溶液。其濃度和在粘合劑配方中溶解的聚酰胺的類型選自所需施用的相配套的類型。PA11是對PA11或PA12表面連接的較佳的溶解的聚合物，而PA12粘接二個PA12表面是較佳的。聚酰胺或聚酰胺類以粉末加到溶劑中是較佳的。
在任何給定的溫度，增加溶解的聚酰胺的含量，產生粘合劑的粘度增加，它具有改進填隙性能，但延長變定時間。相反較低的聚酰胺濃度粘合劑的粘度較低，降低了填隙性能，但加速該變定時間。進一步地，溫度強烈影響粘合劑的性能;粘度和變定時間兩者由于降低溫度而增加。粘合劑可以和各種溶解的聚酰胺濃度配成以配合予定的使用溫度，以保持最佳變定時間和粘度。低的環(huán)境溫度需要低含量的溶解的聚酰胺，反之高的環(huán)境溫度需要高的含量。
特別地，被用于連接符合澳大利亞標準2944的聚酰胺管和配件的粘合劑在環(huán)境溫度10℃和30℃之間較佳的溶解的聚酰胺濃度為5%(重量)。
雖然AS2944涉及氣體管子，本發(fā)明能應用于其它目的的管子以及用于連接管材。
本發(fā)明的粘合劑較佳地通過溶劑粘合機理用于PA11或PA12表面粘在一起。該機理可以如下的簡單術語解釋1.粘合劑溶解二個被粘接表面的每一個，導致在聚合物的粘接區(qū)域自兩者表面如在粘合劑中的一種溶液互相滲透;
2.該溶劑通過蒸發(fā)或滲透和擴散進入基質體中和/或最后蒸發(fā)，離開包括固體聚合物的粘接區(qū)域而消失。在二個基質之間產生的粘合最初是由于固體聚合物內的附著力，溶劑消失后充填該粘接區(qū)域，而二個表面的相連的程度不能完全適用于要得到所需的粘合強度，所以粘合劑可制備成含有予-溶解的聚合物的以提高粘合劑的填隙能力。
本發(fā)明的較佳的例子具有如下優(yōu)點1.與先前所用的是相對地非毒性的并具有非全身性毒性;
2.具有非限定的適用期并在直到-20℃溫度保持液體;
3.在溫度-20℃至+35℃范圍具有的粘度適用于形成粘合劑粘合所必需的最低厚度的薄膜;
4.在環(huán)境溫度-20℃至+35℃范圍內施用時形成有效的粘合劑粘合。
5.在聚酰胺管和相應的管之間連接裝配在30分鐘內變定符合澳大利亞標準2944，該連接接頭能經受320Kpa的內壓試驗，以及管子在該期間后抗張載荷相當于管子產生的載荷的60%;
6.粘合劑的粘接連接在5%以上時，在一周內達到最大的強度并經受住抗張載荷超過管子產生的負載。
根據(jù)本發(fā)明制備的粘合劑可以符合多種多樣的變定速率，因此可使用在需要快速變定的場合，除了快速變定可能是不利的場合。
本粘合劑不限用于PA11和PA12，也可用于PA12/12、PA10/10、PA6/12、PA6/6、PA6、PA4/6以及其它聚酰胺。
雖然通過聚酰胺的粘接例示，可以預料本發(fā)明的粘合劑可用于粘接其它材料例如聚酰胺嵌段共聚物，支鏈聚酰胺等，以及粘接特殊材料的適用性可以根據(jù)這方面技術的程度試驗測定。
雖然香芹酚和百里酚發(fā)現(xiàn)是特別有效的，但它們的每一個也可以單獨或和其它化合物結合使用。
雖然本發(fā)明的特殊例子在此已詳細說明，但理解本發(fā)明并不受較佳的實例限制。
顯然對在本技術領域的技術人員，根據(jù)本發(fā)明可以選擇有效降低該化合物毒性的其它取代的苯酚，以及有效的聚酰胺的溶解。
二烷基苯酚中的取代基為選自甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、仲丁基和特-丁基、或者諸如此類在此處揭示的適用于聚酰胺的粘接劑，并可以通過已知方法進行毒性和溶解效果的篩選。這類化合物的結合物于環(huán)境溫度下為液體是特別較佳的，但在聚酰胺使用溫度下該組合物為液體已足夠了。
權利要求
1.一種一類對另一類惰性聚合材料表面粘合的方法，其特征包括步驟(ⅰ)施用于至少一個表面一種包括至少一種具有酚羥基基團的化合物以及一個或多個降低該化合物毒性的取代基團的組合物，所述的組合物對所述的惰性聚合材料具有起溶劑作用的能力，以及(ⅱ)實現(xiàn)所述的表面成為粘接關系。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的惰性材料為聚酰胺。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的至少一種化合物是一種二烷基取代的苯酚，該取代基選自甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、仲丁基的特丁基的烷基取代基。
4.如上述權利要求任一項所述的方法，其特征在于所述的化合物具有異丙基取代基。
5.如上述權利要求任一項所述的方法，其特征在于所述的化合物為香芹酚。
6.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于所述的化合物為百里酚。
7.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于所述的組合物包括百里酚和香芹酚的混合物。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述的組合物包括百里酚和香芹酚混合物的比例位于或接近其低共熔混合物。
9.如上述權利要求任一項所述的方法，其特征在于至少一種被粘接的惰性聚合材料表面選自包括PA11、PA12、PA12/12、PA6/12、PA10/10、PA6/10、PA6/6和PA4/6的組。
10.如上述權利要求任一項所述的方法，其特征在于所述的組合物進一步包括溶解的聚酰胺。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于所述的聚酰胺包括選自PA11、PA12、PA10/10、PA12/12、PA6/12、PA6/10、PA6/6、PA6和PA4/6的組在施用于惰性材料前被溶解在組合物中。
12.如權利要求10所述的方法，其特征在于選擇的聚酰胺為PA11或PA12。
13.一種方法基本上如在任一實施例中說明的。
14.一種惰性聚合材料粘合劑，其特征包括至少一種具有酚羥基基團和具有一個或多個降低該化合物毒性的取代基團的化合物，該組合物對所述的惰性聚合材料具有起溶劑作用的能力。
15.如權利要求14所述的粘合劑，其特征包括二烷基取代的苯酚，該取代基選自包括甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、仲丁基和特丁基的組。
16.如權利要求14或15所述的粘合劑，其特征在于進一步包括溶解的聚酰胺。
17.如權利要求14至16任一項所述的粘合劑，其特征在于該化合物具有異丙基取代基。
18.如權利要求14至16任一項所述的粘合劑，其特征在于該化合物為香芹酚。
19.如權利要求14至17任一項所述的粘合劑，其特征在于該化合物為百里酚。
20.如權利要求14至17任一項所述的粘合劑，其特征在于該化合物為百里酚和香芹酚的混合物。
21.如權利要求20所述的粘合劑，其特征在于百里酚對香芹酚的比例為位于或接近其低共熔混合物。
22.如權利要求14至20任一項所述的粘合劑，其特征在于所述的溶解的聚酰胺包括一種選自PA11、PA12、PA10/10、PA12/12、PA6/12、PA6/10、PA6/6、PA6和PA4/6聚酰胺的組。
23.如權利要求20所述的聚酰胺，其特征在于所述的溶解的聚酰胺為PA11或PA12。
24.一種粘合劑基本上如在實施例中任一個所說明的。
25.如權利要求13至21任一項所述的粘合劑，其特征在于施用于聚酰胺表面。
26.通過如權利要求13至25任一項所述的粘合劑手段，將一種聚酰胺產物和另一種聚酰胺產物相粘接。
27.通過如權利要求13至21任一項所述的粘合劑手段，將一種聚酰胺管和另一種聚酰胺管或配件粘接。
全文摘要
被粘接的惰性材料，例如聚酰胺，通過在其一個表面或者兩者表面施用一種包括具有苯酚基團和具有降低該化合物毒性的取代基的組合物，該組合物為該惰性聚合物的溶劑，并連接該表面。較佳的化合物是香芹酚和/或百里酚。百里酚和香芹酚的低共熔混合物可用至-20℃。根據(jù)本發(fā)明的粘合劑具有一種溶解在組合物中的聚酰胺。
文檔編號C08J5/12GK1042728SQ8910879
公開日1990年6月6日 申請日期1989年11月18日 優(yōu)先權日1988年11月18日
發(fā)明者道納德·尼爾·福龍, 達萊爾·威爾士, 約翰·威斯脫·勞特爾 申請人:澳大利亞煤氣燈公司, 工業(yè)管道系統(tǒng)產業(yè)有限公司, 阿托化學澳大利亞產業(yè)有限公司