專利名稱：自潔干式粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及聚合物粘合劑領(lǐng)域，且更特定地涉及自潔干式粘合劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
典型的干式粘合劑是粘性的。粘性材料可能容易被污染且部分或完全地失去其粘 性。

發(fā)明內(nèi)容
示例性的實(shí)施例公開了具有聯(lián)接到基部部分的一個或多個形狀記憶聚合物微纖 維的粘合劑系統(tǒng)。 一個或多個微纖維被涂敷以干式粘合劑材料。 一個或多個微纖維的尖端 部分然后可以涂敷以疏水性材料。 在其他示例性實(shí)施例中，如上所述的粘合劑系統(tǒng)的形狀記憶聚合物微纖維可以從 其永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠渑R時形狀，且可逆地聯(lián)接到一個或多個基質(zhì)材料。隨后可以通過將微 纖維轉(zhuǎn)變回到其永久形狀而將微纖維從一個或多個基質(zhì)材料分開。 另一個示例性實(shí)施例公開了一種通過如下方式形成自潔干式粘合劑系統(tǒng)的方法， 即形成一個或多個形狀記憶微纖維且將其一起聯(lián)接到基部部分，將粘合劑材料涂敷到基部 部分和微纖維的外表面，和將疏水性材料涂敷到微纖維的尖端部分。 本發(fā)明的其他示例性實(shí)施例將從下文中提供的詳細(xì)描述中變得顯見。應(yīng)理解的是 詳細(xì)描述和特定例子在公開本發(fā)明的示例性實(shí)施例的同時僅意圖于圖示目的，且不意圖于 限制本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的示例性實(shí)施例將從詳細(xì)描述和附圖中變得更完全地理解，其中 圖1A是不帶有疏水性涂層的形狀記憶聚合物粘合劑材料在其永久形狀下的透視圖； 圖1B是圖1A的形狀記憶聚合物粘合劑材料沿線1B-1B截取的截面視圖； 圖2是帶有疏水性涂層的形狀記憶聚合物粘合劑材料在其永久形狀下的透視圖； 圖3是圖2的形狀記憶聚合物粘合劑材料轉(zhuǎn)變到臨時形狀的透視圖； 圖4是圖3的形狀記憶聚合物粘合劑材料聯(lián)接到基質(zhì)的透視圖； 圖5是圖3的形狀記憶聚合物粘合劑材料聯(lián)接到一對基質(zhì)的透視圖；禾口 圖6是圖2的形狀記憶聚合物粘合劑材料轉(zhuǎn)變回到其永久形狀的透視圖。
具體實(shí)施例方式
對于實(shí)施例(多個實(shí)施例)的如下描述僅在本質(zhì)上是示例性的(例證的)，且不意 圖于限制本發(fā)明、其應(yīng)用或使用。 形狀記憶聚合物(SMP)代表響應(yīng)性聚合物，它們能夠固定到變形后的臨時形狀且 僅在外部激勵下恢復(fù)到其永久(原始)形狀。SMP可以具有雙形狀記憶效果(DSME)，其中
5SMP能夠在每個形狀記憶循環(huán)中除其永久形狀外僅記憶一個臨時形狀。也構(gòu)思為SMP可以 具有三重形狀記憶效果(TSME)或更多重形狀記憶效果，其中SMP能夠在每個形狀記憶循環(huán) 中除其永久形狀外記憶兩個(對于TSME)或更多的不同的臨時形狀。 —般地，為將SMP從其永久形狀轉(zhuǎn)變到其臨時形狀，永久形狀可以被加熱到第一 升高的溫度，且然后在應(yīng)力下變形以產(chǎn)生第一臨時形狀，即可以在視覺外觀上與永久形狀 不同的形狀。第一升高的溫度定義為足夠高以保證SMP的相過渡的溫度(例如，高于SMP 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的溫度)。SMP可以然后在應(yīng)力下被冷卻到低于一個SMP的玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度的溫度，其中應(yīng)力可以在維持第一臨時形狀的同時釋放。為從第一臨時形狀恢復(fù) 到永久形狀，SMP可以在不存在應(yīng)力時被再次加熱到第一升高的溫度。
示例性的實(shí)施例從SMP制造自潔干式粘合劑，這利用了 SMP的從永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)?臨時形狀的能力。 首先參考圖1A和圖1B，形狀記憶聚合物粘合劑材料IO可以示出為具有基部部分 12和多個突出的微纖維14?；坎糠?2和突出的微纖維14的每個可以由沿其外表面18 涂敷以干式粘合劑材料20的形狀記憶聚合物基質(zhì)材料16形成。替代地，基部部分12可以 由另一個材料形成，例如非形狀記憶聚合物材料，其中使用粘合劑材料或一些替代的聯(lián)接 裝置將微纖維14聯(lián)接到或另外地附著到基部部分12。 雖然微纖維14在圖IA和圖IB中圖示為從基部部分12的頂表面13延伸，但應(yīng)理 解的是另外的微纖維14可以例如從基部部分12的底表面15(如在圖5中示出)或側(cè)表面 17延伸，且仍落入到本發(fā)明的精神內(nèi)。另外，雖然基部部分12的形狀在此示出為基本上正 方形形狀，但示例性的實(shí)施例不限制于在此給出的布置，而是可以包括其他非正方形形狀， 例如圓形、矩形或任何其他的規(guī)則或不規(guī)則形狀。此外，雖然基部部分12在圖中示出為基 本上是扁平的(即，具有頂表面13、底表面15和小的側(cè)表面17)，但基部部分12不限制于 大體上扁平的布置，而是可以具有任何形狀，例如立方體形、球形或長圓形。另外，微纖維14 的尺寸、長度和總體形狀可以不限制于圖1至圖6中圖示的布置。 如在圖2中示出，在突出的微纖維14的每個的尖端22上的粘合劑材料20也可以 涂敷有疏水性材料24。此疏水性材料24可以增強(qiáng)尖端22的微纖維表面形貌，以產(chǎn)生超疏 水性表面，該表面可有助于在使用之間防止污染物粘附到形狀記憶聚合物粘合劑材料10。 換言之，疏水性材料24可以形成所謂的自潔表面。 如將在下文中可見，形狀記憶聚合物粘合劑材料10可以可逆地結(jié)合到分開的基 質(zhì)材料(在圖4中示出為50)或可逆地將多個基質(zhì)材料(如在圖5中示出為50和52)聯(lián)
接到一起。 形狀記憶聚合物基質(zhì)材料16可以通過模板造型方法或其他微制造方法形成。在 一個非限制性的示例性實(shí)施例中，合成具有形狀記憶效果的化學(xué)系統(tǒng)，所述化學(xué)系統(tǒng)包括 將具有可變分子量的支鏈聚乙烯亞胺(BPEI)聚合物嫁接到熱固性環(huán)氧SMP骨架上，以形成 基質(zhì)材料16。在另一個非限制性的示例性實(shí)施例中，剛性的芳香二環(huán)氧化物(EP0N826)、柔 性脂族二環(huán)氧化物(NGDE)和脂族二胺(Jeffamine D-230)可以用于配制環(huán)氧熱固性SMP 基質(zhì)材料16。當(dāng)然，可利用在此未列出的許多其他的聚合物材料來用作基質(zhì)材料16。
粘合劑材料20可以是在大的溫度變化范圍下和粘合劑材料10可能被使用的情況 下具有對于位于下面的基質(zhì)材料16的足夠的粘著性的材料。粘合劑材料20可以具有充分的撓曲性，以在粘合劑材料10從其原始的永久形狀30轉(zhuǎn)變到其一個或多個臨時形狀32時
維持附著到位于下面的基質(zhì)材料16。粘合劑材料20可以使用任何個數(shù)的涂敷方法而涂敷
到外表面18。可利用的一個示例性的粘合劑材料是熱固性干式粘合劑材料。 疏水性材料24可以是在大的溫度變化范圍下和形狀記憶聚合物粘合劑材料10可
能被使用的情況下具有對于位于下面的粘合劑材料20足夠的粘著性的材料。疏水性材料
24可以具有充分的撓曲性，以在粘合劑材料10從其原始的永久形狀30轉(zhuǎn)變到其一個或多
個臨時形狀32時維持附著到位于下面的粘合劑材料20。疏水性材料24可以使用任何個數(shù)
的涂敷方法而涂敷到微纖維14的尖端22上的粘合劑材料20，所述方法包括噴射、浸漬等。
可利用的疏水性材料的一些非限制性的示例性實(shí)施例包括氟化聚合物和長鏈脂肪族分子。 現(xiàn)在參考圖3，為利用形狀記憶聚合物粘合劑材料10的干式粘合劑特性，粘合劑
材料可以在剪切載荷下被熱壓，且在載荷下被冷卻。熱壓過程將形狀記憶聚合物從其如在
圖2中示出的永久形狀10A轉(zhuǎn)變到其如在圖3中示出的臨時形狀I(lǐng)OB。在此示例性的實(shí)施
例中，臨時形狀10B的特征為，其中微纖維14被向下壓且壓到側(cè)面，使得尖端22緊密接觸
基部材料12，其中暴露微纖維14的具有粘合劑材料涂層20的側(cè)部分40。 如在圖4中示出，該暴露可以允許側(cè)部分40的粘合劑材料涂層20接觸且附著到
單獨(dú)一個基質(zhì)50。在替代的示例性實(shí)施例中，如在圖5中示出，處于其臨時形狀10B的單一
的粘合劑材料10可以用于將兩個分開的基質(zhì)材料50、52粘合到一起。 基質(zhì)材料50和52可以由相同的材料或分別的材料形成?；|(zhì)材料50和52的非
限制性例子包括玻璃基質(zhì)、聚合物基質(zhì)、金屬基質(zhì)和其他非金屬基質(zhì)。 為了使到基質(zhì)50或基質(zhì)50、52的粘附可逆，粘合劑材料10可以被再次加熱到形 狀記憶聚合物基質(zhì)材料16的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，因此將粘合劑材料10從其臨時形狀10B 轉(zhuǎn)變到其原始的永久形狀10A (如在圖6中示出，不帶有伴隨的基質(zhì)50或52)。再次加熱也 可以使覆在上面的粘合劑材料20變得更具有柔性，這可以允許以最小的力將粘合劑材料 20從基質(zhì)50或基質(zhì)50、52分開。 在圖6中的恢復(fù)的形狀記憶聚合物粘合劑材料10可以因此返回到其超疏水性狀 態(tài)(即，非粘性狀態(tài))，如在圖2中示出，其中微纖維14的包含疏水性材料24的尖端22從 基部部分12向外延伸出。在超疏水性狀態(tài)下，如上所述，疏水性材料24可以有助于防止污 染物接觸側(cè)部分40上的暴露的粘合劑材料20，因此允許粘合劑材料保持其粘著性而用于 隨后的使用。 因此，例如在此所公開的示例性實(shí)施例提供可以反復(fù)再次使用的可逆的粘合劑系 統(tǒng)10。在使用之間，粘合劑系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)變到超疏水性狀態(tài)，此狀態(tài)大體上防止污染且因此防 止材料的粘合特性的喪失(即，粘性的喪失)。粘合劑系統(tǒng)10可以通過在剪切載荷下被簡 單地加熱到基質(zhì)材料16的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上以暴露微纖維14的側(cè)部分40而快速地轉(zhuǎn) 變到粘性狀態(tài)用于進(jìn)一步使用。 粘合劑系統(tǒng)10可以用于在永久基礎(chǔ)上或更可能在臨時基礎(chǔ)上將多個基質(zhì)材料聯(lián) 接在一起。例如，粘合劑系統(tǒng)10可以用于在基質(zhì)運(yùn)輸?shù)叫挛恢闷陂g臨時地將兩個或多個基 質(zhì)材料聯(lián)接到一起，然后在基質(zhì)處于其目的地時與基質(zhì)材料分開而用于其他使用。
本發(fā)明的實(shí)施例的以上描述僅在本質(zhì)上是示例性的，且因此其變化不視作偏離本 發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種粘合劑系統(tǒng)，包括基部部分；形狀記憶聚合物基質(zhì)材料，所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料包括一個或多個聯(lián)接到所述基部部分的微纖維，所述一個或多個微纖維的每個包括側(cè)部分和尖端部分，所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料在永久形狀和臨時形狀之間可轉(zhuǎn)變；聯(lián)接到所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的外表面的粘合劑材料；和聯(lián)接到位于所述一個或多個微纖維的每個的所述尖端部分處的所述粘合劑材料的疏水性材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述基部部分包括所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述一個或多個微纖維每個的所述尖端部分在所述臨時形狀下比在所述永久形狀下更接近所述基部部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中通過將所述粘合劑材料在剪切載荷下加熱到所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上而將所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料從所述永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀；在所述剪切載荷下將所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料冷卻到所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下；和去除所述剪切載荷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的粘合劑系統(tǒng)，其中通過在無所述剪切載荷時將所述粘合劑材料加熱到所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，將所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料從所述臨時形狀轉(zhuǎn)變回到所述永久形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述粘合劑材料包括熱固性干式粘合劑材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述疏水性材料包括氟化聚合物。
8. —種方法，包括提供第一基質(zhì)和第二基質(zhì)；形成基部部分；形成形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)，所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)包括形狀記憶聚合物基質(zhì)材料，所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料包括聯(lián)接到所述基部部分且從所述基部部分延伸的多個微纖維；結(jié)合到所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的外表面上的粘合劑材料；和結(jié)合到沿所述一個或多個微纖維的每個的尖端的所述粘合劑材料的一部分的疏水性材料，所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)可從永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榕R時形狀；將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀；禾口所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)處于所述臨時形狀時將所述第一基質(zhì)聯(lián)接到所述第二基質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述基部部分包括所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料，且與所述多個微纖維整體地形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括將所述第一基質(zhì)從所述第二基質(zhì)分開。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀包括通過將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)在剪切載荷下加熱到第一溫度將所述形狀記 憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀，所述第一溫度高于所述形狀記 憶聚合物基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；禾口將處于所述臨時形狀的所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)冷卻到所述第一溫度以下；和去除所述剪切載荷。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久形 狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀導(dǎo)致所述多個微纖維的每個的所述尖端接近所述基部部分，以暴露 所述多個微纖維的側(cè)部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)處于所述臨時形狀時將所述第一基質(zhì)聯(lián)接到所述第二基質(zhì)包括將所述多個微纖維的至少一個的所述側(cè)部分的所述粘合劑材料粘附到所述第一基質(zhì)；和將所述多個微纖維的至少另一個的所述側(cè)部分的所述粘合劑材料粘附到所述第二基質(zhì)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)在無所述剪切載荷時加熱到所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 以上；將所述第一基質(zhì)從所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)分開；禾口 將所述第二基質(zhì)從所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)分開。
15. —種用于形成自潔干式粘合劑的方法，包括形成形狀記憶聚合物基質(zhì)材料，具有一個或多個微纖維部分，所述一個或多個微纖維 部分的每個包括側(cè)部分和尖端部分； 形成基部部分；將所述一個或多個微纖維部分聯(lián)接到所述基部部分； 將粘合劑材料涂敷到所述一個或多個微纖維部分的外表面上；禾口將疏水性部分涂敷到所述粘合劑材料的一部分上，所述粘合劑材料的所述部分對應(yīng)于 所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的所述尖端部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述基部部分與所述一個或多個微纖維整體地 形成，且包括所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括將自潔干式粘合劑從超疏水性狀態(tài)轉(zhuǎn) 變?yōu)檎承誀顟B(tài)，其中自潔干式粘合劑從所述超疏水性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗稣承誀顟B(tài)導(dǎo)致所述一 個或多個微纖維部分的每個的所述尖端部分移動為更接近所述基部部分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中自潔干式粘合劑從超疏水性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎承誀?態(tài)包括將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)在剪切載荷下加熱到第一溫度，所述第一溫度高于 所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)冷卻到所述第一溫度以下；禾口 去除所述剪切載荷。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括通過在無所述剪切載荷時將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)加熱到第一溫度而將自 潔干式粘合劑從所述粘性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗龀杷誀顟B(tài)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中自潔干式粘合劑從所述粘性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗龀?疏水性狀態(tài)導(dǎo)致一個或多個微纖維部分的每個的所述尖端部分移動離開所述基部部分。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中形成形狀記憶聚合物基質(zhì)材料包括使用模板造 型方法來形成具有基部部分和從所述基部部分延伸的一個或多個微纖維部分的形狀記憶 聚合物基質(zhì)材料。
22. —種方法，包括 提供第一基質(zhì)； 形成基部部分；形成形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)，所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)包括形狀記憶聚 合物基質(zhì)材料，所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料包括聯(lián)接到所述基部部分且從所述基部部分 延伸的多個微纖維；結(jié)合到所述形狀記憶聚合物基質(zhì)材料的外表面上的粘合劑材料；和結(jié) 合到沿所述一個或多個微纖維的每個的尖端的所述粘合劑材料的一部分的疏水性材料，所 述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)可從永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榕R時形狀；將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀；禾口 將所述第一基質(zhì)聯(lián)接到處于所述臨時形狀的所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久 形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀包括通過將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)在剪切載荷下加熱到第一溫度將所述形狀記 憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀，所述第一溫度高于所述形狀記 憶聚合物基質(zhì)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；禾口將處于所述臨時形狀的所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)冷卻到所述第一溫度以下；和去除所述剪切載荷。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)從所述永久形 狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗雠R時形狀導(dǎo)致所述多個微纖維的每個的所述尖端接近所述基部部分，以暴露 所述多個微纖維的側(cè)部分。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中將所述第一基質(zhì)聯(lián)接到處于所述臨時形狀的所 述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)包括將所述多個微纖維的至少一個的所述側(cè)部分的所述粘 合劑材料粘附到所述第一基質(zhì)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括將所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)在無所述剪切載荷時加熱到所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 以上；和將所述第一基質(zhì)從所述形狀記憶聚合物粘合劑系統(tǒng)分開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自潔干式粘合劑。一種聯(lián)接到基部部分且涂敷以干式粘合劑的形狀記憶聚合物微纖維材料，其中微纖維的尖端可以被改變以獲得超疏水性。在形狀記憶聚合物從其永久形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榕R時形狀時，所得的材料表面可以在從超疏水性狀態(tài)到粘性狀態(tài)之間被改變。形狀記憶聚合物微纖維材料可以可逆地在處于粘性狀態(tài)時聯(lián)接到一個或多個基質(zhì)且在處于超疏水性狀態(tài)時可以分開。
文檔編號C09J7/02GK101724356SQ20091020619
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者R·王, T·謝 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司