One-component epoxy compositions for low temperature curing and structural adhesive therefrom, and methods of using same

Abstract

This invention relates to a one-component epoxy composition comprising an aromatic di-functional epoxy resin, the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of less than 400 g / eq, a multi-functional glycidyl amine epoxy resin, at least one core-shell rubber toughened epoxy, and an effective amount of accelerator, along with related methods of making and using the same. The one-component epoxy compositions could be used as structural adhesives after low temperature curing, for example, in magnet bonding applications, especially for pre-magnetized magnet material bonding, which provides very good lap shear strength, good anti-aging performance.

Description

ONE-COMPONENT EPOXY COMPOSITIONS FOR LOW TEMPERATURE CURING AND STRUCTURAL ADHESIVE THEREFROM, AND METHODS OF USING SAMETechnical field

[0001] The present disclosure relates to one-component (1K) epoxy compositions for low temperature curing, structural adhesives therefrom, especially hygrothermal aging resistant structural adhesives and assemblies, along with related methods of using the same. The one-component epoxy compositions and structural adhesives can be used, for example, in magnet bonding applications.Background of the invention

[0002] Structural adhesives are widely used in the various industry, for example display frame bonding, car body bonding, automotive components bonding and electric motor magnet bonding. Generally, all these applications demand extremely good bond strength throughout the final products' life cycle. Two-component (2K) epoxy adhesive is an ideal and effective adhesive for bonding magnet materials. The two components sometimes do not mix correctly as you apply them. When this happens, the adhesive will not form a sufficient bond, resulting in adhesive failure. In addition, ordinary 2K adhesives usually require relative long cure time, and therefore, are not suitable for high-speed production applications.

[0003] 1K epoxy adhesive can be cured at a temperature of less than 80 ℃, which is widely used in electronic market. Normally, most of low temperature curable 1K epoxy adhesives are thiol based, with a Tg of lower than 60℃. Such an epoxy composition can't meet the high operating temperature requirements and good hygrothermal aging resistance requirements of magnetic bonding applications.

[0004] In magnet bonding applications, especially for pre-magnetized magnet substance, which require bonding components to be fixed at low temperature (e.g., equal to or less than 80 ℃) to reduce the risk of demagnetization. Simultaneously, the structural adhesive should have good hygrothermal aging resistance.

[0005] Therefore, there is a need for a one-component epoxy structural adhesive which provides fast low temperature curability, high bonding adhesion on magnet substance and high hygrothermal aging resistance performance.Summary of the invention

[0006] It is therefore the object of the present invention to overcome the above-mentioned drawbacks by providing a high-performance structural adhesive composition which has excellent curability performance at a low curing temperature, such as less than 100 ℃, or less than 80℃, and good hygrothermal aging resistance.

[0007] According to one aspect, the present invention relates to a one-component epoxy composition comprising: A) an aromatic di-functional epoxy resin, the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of less than 400 g / eq, B) a multi-functional glycidyl amine epoxy resin, C) at least one rubber toughened epoxy, and D) an effective amount of accelerator, wherein the rubber toughened epoxy comprising an acrylic rubber toughened epoxy.

[0008] According to one aspect, the present invention is directed to a method of using a one-component epoxy composition which comprises: a) applying a one-component epoxy composition of present invention on a first substrate, b) attaching a second substrate to the fist substrate to form an article, and c) curing the article at a curing temperature of equal to or less than 100℃, wherein at least one of the first substrate and the second substrate comprises pre-magnetized magnet material.

[0009] According to still another aspect, the present invention also relates to a structural adhesive comprising a cured product of the one-component epoxy composition according to present invention. In still another aspect, the present invention is directed to an article comprising a first substrate, a second substrate and a cured composition disposed between and adhering the first substrate and the second substrate, wherein the cured composition is the cured product of the one-component epoxy composition according to present invention.

[0010] According to still another aspect, the present invention also relates to a magnet assemble, the magnet assemble comprises an article of present invention.Detailed description of the invention

[0011] In the following passages the present invention is described in more detail. Each aspect so described may be combined with any other aspect or aspects unless clearly indicated to the contrary. In particularly, any feature indicated as being preferred or advantageous may be combined with any other feature or features indicated as being preferred or advantageous.

[0012] In the context of the present invention, the terms used are to be construed in accordance with the following definitions, unless a context dictates otherwise.

[0013] As used herein, the singular forms “a” , “an” and “the” include both singular and plural referents unless the context clearly dictates otherwise. For example, reference to "a filler" encompasses embodiments having one, two or more fillers. As used in this specification and the appended claims, the term "or" is generally employed in its sense including "and / or" unless the content clearly dictates otherwise.

[0014] The terms “comprising” , “comprises” and “comprised of” as used herein are synonymous with “including” , “includes” or “containing” , “contains” , and are inclusive or open-ended and do not exclude additional, non-recited members, elements or process steps.

[0015] The term “ambient temperature” refers to a temperature in the range of 20℃. to 25℃., inclusive.

[0016] The recitation of numerical end points includes all numbers and fractions subsumed within the respective ranges, as well as the recited end points.

[0017] Unless otherwise defined, all terms used in the disclosing the invention, including technical and scientific terms, have the meaning as commonly understood by one of the ordinary skills in the art to which this invention belongs to. By means of further guidance, term definitions are included to better appreciate the teaching of the present invention.

[0018] In the context of this disclosure, several terms shall be utilized.

[0019] The term “polymer” is used herein consistent with its common usage in chemistry. Polymers are composed of many repeated subunits. The term “polymer” is used to describe the resultant material formed from a polymerization reaction.

[0020] As used herein, the term “cure” refers to exposing to radiation in any form, heating, or allowing to undergo a physical or chemical reaction that results in hardening or an increase in viscosity.

[0021] The term epoxide equivalent weight (EEW) mentioned herein is determined according to ASTM D1652.

[0022] As discussed previously, embodiments of the present disclosure are directed to a one-component epoxy composition comprising.

[0023] Aromatic di-functional epoxy resin

[0024] The one-component epoxy composition comprises an aromatic di-functional epoxy resin, the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of less than 400 g / eq.

[0025] More preferably, the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of equal to or less than 400 g / eq. In some embodiments, the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of from 100 to 300 g / eq, or from 110 to 250 g / eq.

[0026] Suitable aromatic di-functional epoxy resins used herein independently refer to epoxy resins containing two epoxy radicals and containing at least one aromatic unit in the molecule (for example, in the backbone or in a side chain, if present, or in both backbone and side chain) . Typically, the aromatic difunctional epoxy resins include two epoxy groups, derived for example from glycidyl ethers, preferably at a terminal position of the resin backbone or side chain if present.

[0027] Suitable aromatic difunctional epoxy resins used herein include aromatic glycidyl ethers, for example, those that may be prepared by reacting a dihydric phenol (i.e. a phenol with another functional group having a reactive proton such as for example a hydroxyl group) with an excess of epichlorohydrin. Examples of useful dihydric phenols include resorcinol, catechol, hydroquinone, and bisphenols.

[0028] Preferably, the aromatic difunctional epoxy resins used herein, are selected from bisphenol A epoxy resins (which are derived from bisphenol A and epichlorohydrin or are reaction products of bisphenol A and epichlorohydrin) ; bisphenol F epoxy resins (which are derived from bisphenol F and epichlorohydrin or are reaction products of bisphenol F and epichlorohydrin) ; bisphenol S epoxy resins (which are derived from bisphenol S and epichlorohydrin or are reaction products of bisphenol S and epichlorohydrin) ; phenol novolac epoxy resins (which are derived by reacting phenol with formaldehyde and then reacting with epichlorohydrin) ; cresol novolac epoxy resins (which are derived by reacting cresol with formaldehyde and then reacting with epichlorohydrin) ; tetrabromobisphenol A epoxy resins; tetrabromobisphenol F epoxy resins; and combinations thereof.

[0029] Commercially available aromatic difunctional epoxy resins include those sold as DER 331 by Dow Chemical, EPON 828 by Hexion, YD 128 by Kukdo Chemical.

[0030] The epoxy resin preferably is a bisphenol-type epoxy resin or mixture thereof. Preferably the bisphenol type epoxy resin is a liquid epoxy resin, or a mixture of a solid epoxy resin dispersed in a liquid epoxy resin. The most preferred epoxy resins are bisphenol-A based epoxy resins and bisphenol-F based epoxy resins.

[0031] An especially preferred epoxy resin is a mixture of a diglycidyl ether of at least one polyhydric phenol, preferably bisphenol-A or bisphenol-F, having an epoxy equivalent weight of from 170 to 299, especially from 170 to 225, and at least one second diglycidyl ether of a polyhydric phenol, again preferably bisphenol-A or bisphenol-F, this one having an epoxy equivalent weight of at least 300, preferably from 310 to 600. The proportions of the two types of resins are preferably such that the mixture of the two resins has an average epoxy equivalent weight of from 225 to 400.

[0032] In embodiments of the present invention, the curable epoxy composition comprising, at least 5 parts by weight, or at least about 10 parts by weight, or at least about 15 parts by weight, or at least about 20 parts by weight of the epoxy resin. In some preferred embodiments, up to about 40 parts by weight, or up to about 35 parts by weight, or up to about 30 parts by weight of the epoxy resin. A preferred amount includes 5-35 prats by weight, or 15-30 prats by weight.

[0033] The epoxy here mentioned including the epoxy resin comprised in the rubber toughened epoxy resin. For example, there is Core-shell rubber toughened epoxy resin Kane ACE MX 154 comprises 60 wt. %of Bisphenol A epoxy resin, and the acrylic rubber toughened epoxy resin BPA 328 comprises 20 wt. %of Bisphenol A epoxy resin.

[0034] Rubber toughened epoxy resin

[0035] The one-component epoxy composition of the present invention comprises rubber toughened epoxy as toughener, the rubber toughened epoxy comprising an acrylic rubber toughened epoxy resin.

[0036] In acrylic rubber toughened epoxy resin, the acrylic rubber is dispersed in the epoxy resin matrix in the form of micrometre-sized particles, forming a two-phase structure.

[0037] In some acrylic rubber toughened epoxy resins, the acrylic rubber microparticles are uniformly dispersed in bisphenol A and bisphenol F epoxy resin. The acrylic rubber comprises functional groups, cush as carboxyl or epoxy group.

[0038] In some preferred embodiments, the composition may further comprise a core-shell rubber toughened epoxy. The core of the core-shell rubber may a polymer or copolymer of a conjugated diene such as butadiene.

[0039] In some embodiments, the rubbery core preferably has a Tg of less than -25℃, more preferably less than -50℃, and even more preferably less than -70℃. The Tg of the core may be well below -100℃. The core-shell rubber also has at least one shell portion that preferably has a Tg of at least 50℃. By "core, " it is meant an internal portion of the core-shell rubber.

[0040] The core may form the centre of the core-shell particle, or an internal shell or domain of the core-shell rubber. A shell is a portion of the core-shell rubber that is exterior to the rubbery core. The shell portion (or portions) typically forms the outermost portion of the core-shell rubber particle. The shell material is preferably grafted onto the core or is crosslinked. The rubbery core may constitute from 50 to 95%, especially from 60 to 90%, of the weight of the core-shell rubber particle.

[0041] The shell polymer, which is optionally chemically grafted or crosslinked to the rubber core, is preferably polymerized from at least one lower alkyl methacrylate such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate or t-butyl methacrylate. Homopolymers of such methacrylate monomers can be used. Further, up to 40%by weight of the shell polymer can be formed from other monovinylidene monomers such as styrene, vinyl acetate, vinyl chloride, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and the like. The molecular weight of the grafted shell polymer is generally between 20,000 and 500,000.

[0042] A preferred type of core-shell rubber has reactive groups in the shell polymer which can react with an epoxy resin or an epoxy resin hardener. Glycidyl groups are suitable. These can be provided by monomers such as glycidyl methacrylate.

[0043] Examples of the rubber toughened epoxy resin including at least one acrylic rubber toughened epoxy resin, or plus another polybutadiene core-shell rubber toughened epoxy resin. The base epoxy resin can be bisphenol A epoxy resin or bisphenol F epoxy resin. Acrylic rubber toughened epoxy resin including BPA 328 and BPF 307 from Nippon Kayaku etc. BPA328 is an epoxy resin toughened with cross-linked acrylic rubber particles finely dispersed in a matrix of bisphenol A. Polybutadiene core shell rubber toughened epoxy resin including Kane ACE MX 154, Kane ACE MX 125 from Kaneka etc.

[0044] In some embodiments, 3-20 parts by weight of the acrylic rubber toughened epoxy may be used. The curable epoxy composition of present invention preferably has a total acrylic rubber toughened epoxy content of at least 3 parts by weight, or at least 4 parts by weight, or at least 5 parts by weight, or at least 6 parts by weight.

[0045] The epoxy adhesive of the invention preferably has a total acrylic rubber toughened epoxy content up to 20 parts by weight, or up to 18 parts by weight. A preferred amount includes 3-20 prats by weight, or 5-20 prats by weight.

[0046] In some embodiments, the acrylic rubber content is from 0.5-10 prats by weight, or 0.5-6 prats by weight, or 0.6-6 prats by weight.

[0047] Multi-functional glycidyl amine epoxy resin

[0048] The one-component epoxy composition of the present invention comprises multi-functional glycidyl amine epoxy resin.

[0049] In some embodiments, the multi-functional glycidyl amine epoxy resin comprises tri-functional glycidyl amine type epoxy resin and tetra-functional glycidyl amine type epoxy resin. I n some preferred embodiments, the multi-functional glycidyl amine epoxy resin comprises N, N-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline, 4, 4'-Methylenebis (N, N-diglycidylaniline) .

[0050] For example, multi-functional glycidyl amine epoxy resin can be used, such as the N, N-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline and 4, 4'-Methylenebis (N, N-diglycidylaniline) , and Tetraglycidyl of meta-Xylenediamine included in the following formula.

[0051] At least two epoxy groups are linked to nitrogen atoms. The multi-functional glycidyl amine epoxy are commercially available from Huntsman under the trade names MY-721, MY-1510, GA240. In addition, MF-3102L, MF-4101 from Gemvon new material corporation, Syna epoxy S-510, Syna epoxy S-720 are also this kind of multi-functional glycidyl amine epoxy resin.

[0052] In some embodiments, the multi-functional glycidyl amine epoxy resin preferably presents at least 5 parts by weight, or at least 5.5 parts by weight, or at least 7 parts by weight, or at least 7.5 parts by weight, or at least 9 parts by weight, or at least 10 parts by weight. The multifunctional epoxy-terminated prepolymer preferably presents up to 30 parts by weight, up to 26 parts by weight, or up to 25 parts by weight, or up to 20 parts by weight. One preferred amount is 5-30 parts by weight, or 5-20 parts by weight, or 10-20 parts by weight.

[0053] It was found surprisingly that the multi-functional glycidyl amine epoxy resin could improve resistance property to humidity and heat. The combination of multi-functional glycidyl amine epoxy resin and accelerator could decrease the curing temperature of the curable epoxy composition, and provide a cured structural adhesive having good lap shear strength.

[0054] Curing agent

[0055] The curable epoxy composition of the present invention comprises at least an accelerator comprises one or more selected from substituted amine, substituted imidazole.

[0056] In some embodiments, the accelerator comprises a substituted amine.

[0057] Examples of commercial products of substituted amine curing accelerators include FUJICURE FXR-1020 (m.p. =115-130℃. ) , FUJICURE FXR-1030 (m.p. =135-145℃. ) , FUJICURE FXR-1081 (m.p. =115-125℃. ) , FUJICURE FXR-1090FA (m.p. =110-120℃. ) , FUJICURE FXR-1121 (128-138℃. ) , SANCURE LC-125 (110-125℃. ) from T&K Toka co, Ltd. Tokyo, Japan.

[0058] In some embodiments, the accelerator comprises a substituted imidazole. The substituted imidazole is selected from 1-N substituted imidazole, 2-C substituted imidazole, and imidazole metal salts.

[0059] Examples of commercial products of substituted imidazole curing accelerators include Ajicure PN 23, Ajicure PN23J, Ajicure PN H, Ajicure PN 50 from Ajinomoto. EH-5011 S, EH-5046S from ADEKA. Any effective amount of curing agents may be used in the present invention. The adhesive composition of the invention preferably has a total curing agents content from 10%to 30%by weight, more preferably from 15%to 25%by weight.

[0060] Optional additives

[0061] Optional additives include epoxy resin diluent.

[0062] Epoxy resin diluent include a wide variety of epoxy resin compounds. Any epoxy diluent compound that improves the mechanical and thermal performance of the final composition is preferably used as the epoxy resin diluent composition. For example, the epoxy diluents, (or polyepoxides) useful in the present invention may include aliphatic, cycloaliphatic, aromatic, hetero-cyclic epoxy diluents, and mixtures thereof. In one preferred embodiment, the epoxy diluent may contain, on the average, one or more reactive oxirane groups. Epoxy resins useful in the embodiments described herein may include for example mono-functional epoxy resins, multi-or poly-functional epoxy resins, and combinations thereof.

[0063] Suitable examples of the epoxy resin diluent useful in the present invention may include, but are not limited to, butyl glycidyl ether (BGE) , phenyl glycidyl ether (PGE) , cresol glycidyl ether (CGE) , benzyl glycidyl ether, p-tert-butylphenyl glycidyl ether, 2-ethyl hexyl glycidyl ether, decyl glycidyl ether, alkyl (C12-C14) glycidyl ether (AGE) , polyglycol diglycidyl ether, polypropylene diglycidyl ether, 1, 4-butanediol diglycidyl ether (BDDGE) , 1, 6-hexanediol diglycidyl ether (HDDGE) , ethylene glycol diglycidyl ether, neopentane glycol diglycidyl ether, rescorcinol diglycidyl ether, trimethyl propane triglycidyl ether (TMPTGE) ; and mixtures thereof.

[0064] Other examples of the epoxy resin diluent may include commercially available resins such as D. E. R. TM 331, D.E.R. 337, D.E.R. 736 and mixtures thereof. The above D.E.R. epoxy resins are commercial products available from Dow Chemical Company.

[0065] Optional additives also include some fillers which could increase the thixotropic or keep modulus.

[0066] Some suitable examples of these fillers include, but are not limited to, calcium carbonate, talc, carbon black, fumed silica and the like.

[0067] Commercially available examples of the fillers include socal 322 from solvay, Talc DH 600B from Yingkou Dahai talc mining Ltd, and Millicarb 4-QY from OMYA.

[0068] The filler may be contained in the epoxy composition of the present invention in an amount of from 5 to 40 parts by weight, preferably from 10 to 30 parts by weight, such as 15 parts by weight, 25 parts by weight, 30 parts by weight, 40 parts by weight, in the structural adhesive composition.

[0069] In some embodiments, the composition of the present invention comprises known fillers such as Calcium carbonate, talk carbon black. Generally, the compositions of the present invention may contain from about 5 to about 30 parts by weight of the mentioned fillers.

[0070] In some embodiments, filler loadings may be at least 10 parts by weight, or at least 20 parts by weight, or at least 30 parts by weight, or at least 40 parts by weight. In some embodiments, filler loadings may be between 5-40 parts by weight, or 10-35 parts by weight.

[0071] Preparing Method of the one-component epoxy composition

[0072] Methods according to the present invention also include obtaining (e.g., manufacturing; purchasing; mixing components of a 1K epoxy composition; etc. ) a structural adhesive according to the present invention and exposing the one-component epoxy composition to conditions to partially or completely cure the epoxy adhesive composition to form a structural adhesive.

[0073] Curing Method of the one-component epoxy composition

[0074] In some embodiments of the present invention, the one-component epoxy composition is preferably cured by steps of:

[0075] a) applying a one-component epoxy composition on partial of a surface of a pre-magnetized magnet sample and magnet holder.

[0076] b) attaching a second substrate to the fist substrate to form an article, and

[0077] c) curing the article at a curing temperature of equal to or less than 100℃, wherein at least one of the first substrate and the second substrate comprises pre-magnetized magnet material.

[0078] In some embodiments of the present invention, the one-component epoxy composition is preferably cured at a curing temperature of equal to or less than 80℃. I n some embodiments of the present invention, one of the substrates is epoxy coated pre-magnetized magnet material.

[0079] Listing of Embodiments

[0080] 1. A one-component epoxy composition comprising:

[0081] A) an aromatic di-functional epoxy resin, the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of less than 400 g / eq,

[0082] B) a multi-functional glycidyl amine epoxy resin,

[0083] C) at least one rubber toughened epoxy, and

[0084] D) an effective amount of accelerator,

[0085] wherein the rubber toughened epoxy comprising an acrylic rubber toughened epoxy.

[0086] 2. The one-component epoxy composition of embodiment 1, wherein the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of from 100 to 300 g / eq, or from 110 to 250 g / eq.

[0087] 3. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the one-component epoxy composition comprises from 5 to 35 parts by weight, or 15 to 30 parts by weight of the aromatic di-functional epoxy resin.

[0088] 4. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the one-component epoxy composition comprises 3 to 20 parts by weight or 5 to 20 parts by weight of the acrylic rubber toughened epoxy resin.

[0089] 5. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the one-component epoxy composition comprises 0.5 to 10 parts by weight or 0.5 to 6 parts by weight of the acrylic rubber.

[0090] 6. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the one-component epoxy composition further comprises a core-shell rubber toughened epoxy resin having a polybutadiene core.

[0091] 7. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the multi-functional glycidyl amine epoxy resin comprises tri-functional glycidyl amine type epoxy resin and tetra-functional glycidyl amine type epoxy resin.

[0092] 8. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the multi-functional glycidyl amine epoxy resin comprises N, N-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline, 4, 4'-Methylenebis (N, N-diglycidylaniline) .

[0093] 9. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the one-component epoxy composition comprises from 5-30 parts by weight, or 10-20 parts by weight of the multi-functional glycidyl amine epoxy resin.

[0094] 10. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the accelerator comprising one or more selected from a substituted amine and a substituted imidazole.

[0095] 11. The one-component epoxy composition of any one of preceding embodiments, wherein the accelerator comprises a substituted amine in an amount of 10-25 parts by weight.

[0096] 12. A method of using a one-component epoxy composition which comprises

[0097] applying a one-component epoxy composition of at least one of embodiments 1 to 11 on a first substrate,

[0098] attaching a second substrate to the fist substrate to form an article, and

[0099] curing the article at a curing temperature of equal to or less than 100℃, wherein at least one of the first substrate and the second substrate comprises pre-magnetized magnet material.

[0100] 13. The method of embodiment 12, wherein the curing temperature is equal to or less than 80℃.

[0101] 14. The method of any one of embodiments 12-13, wherein at least one of the substrates is epoxy coated pre-magnetized magnet material.

[0102] 15. A structural adhesive comprising a cured product of the one-component epoxy composition according to any one of embodiments 1-11.

[0103] 16. The structural adhesive of embodiment 15, wherein the curable epoxy composition is cured at a curing temperature of equal to or less than 100℃, or equal to or less than 80℃.

[0104] 17. An article comprising a first substrate, a second substrate and a cured composition disposed between and adhering the first substrate and the second substrate, wherein the cured composition is the cured product of the one-component epoxy composition according to any one of embodiments 1-11.

[0105] Examples:

[0106] The present invention will be further described and illustrated in detail with reference to the following examples. The examples are intended to assist one skilled in the art to better understand and practice the present invention, however, are not intended to restrict the scope of the present invention. All numbers in the examples are based on weight unless otherwise stated.

[0107] Raw Materials

[0108] *All raw materials are directly used without any special treatment.

[0109] Example 1

[0110] <Preparation of one-component epoxy composition>

[0111] For the preparation of one-component epoxy composition E1, Epon 862 (15g) , BPA 328 (10g) , MY 0510 (20g) were added into a container and mixed by Speedmixer for 1 min at 1000rpm. Then, Socal 322 (1g) , DH-600B (5g) , Millicarb 4-QY (30g) and Fujicure 1081 (19g) were added into the system and mixed by Speedmixer for 1 minutes at 1700 rpm for twice at vacuum condition.

[0112] <Curing of one-component epoxy composition>

[0113] The magnet was cleaned with alcohol and wiped with paper towels. The prepared 1K epoxy composition was coated on the magnet surface. And then magnet was assembled on magnet holder by magnetism. The sample was then cured in oven at 80℃ for 30 minutes. The cured sample was subjected to various of tests.

[0114] Example 2-5, and CE1-CE5

[0115] The curable epoxy compositions of E2 to E5, CE1 to CE5 were prepared in reference to Example 1. The curable epoxy composition of E2 to E5 and CE1 to CE5 were cured in reference to Example 1. More details are listed in below result part.

[0116] Test Methods

[0117] < Lap Shear Strength>

[0118] The sample suitable for the shear test has a 12.5 mm cover and a width of 25 mm and was pulled at a speed of 5 mm  / min using an Instron tester. The plateau average load was used to calculate the shear strength.

[0119] Shear strength results are recorded and ranked as follows:

[0120] - Not pass: lower than 10 MPa;

[0121] - Pass: greater than or equal to 10 MPa.

[0122] - Good: greater than or equal to 13MPa.

[0123] < Push Force>

[0124] The cured sample of magnet and magnet holder was performed push force test with an Instron equipment at a speed of 2mm / minute.

[0125] Push force resu lts are recorded and ranked as follows:

[0126] - Not pass: lower than 4500N,

[0127] - Pass: greater than or equal to 4500N.

[0128] Substrate failure is better than adhesion failure.

[0129] < Push Force after aging>

[0130] The cured sample of magnet and magnet holder was put in an ESPEC oven with 85℃ and 85%RH. Aging test lasting for 600 hours. Then performed push force test with same procedure mentioned above.

[0131] Push force after aging results are recorded and ranked as follows:

[0132] - Not pass: lower than 4500N;

[0133] - Pass: greater than or equal to 4500N.

[0134] Table 1.

[0135] Table 1 shows compositions of the one-component epoxy adhesive E1-E5 and CE1-CE5.

[0136] Table 2.

[0137] Table 3 shows testing results of the one-component epoxy adhesive E1-E5 and CE1-CE5.

[0138] All of the examples were cured at low temperature of 80℃ for 40 mins, the substrate is epoxy-coated magnet material.

[0139] In Examples 1 to 5, the curable epoxy compositions were prepared according to the formulations provided by the present invention. These formulations especially included the aromatic difunctional epoxy resin, rubber toughened epoxy resin, multi-functional glycidyl amine epoxy resin, designed accelerator. When the contents of the claimed components of the present invention are within certain ranges, the prepared epoxy compositions could be cured at low temperature (less than 120℃, such as 80℃) . And prepared cured epoxy compositions have good las shear strength and anti-aging property.

[0140] For traditional 1K epoxy composition curable at 80℃, Tg of the epoxy composition is lower than 80℃, which cannot meet heat resistance requirement for magnet bonding application. In detail, if Tg of epoxy composition is lower than 80℃, it’s difficult to pass 85℃, 85%R.H. aging test. I n present invention, E1-E5 1K epoxy compositions were cured at 80℃ and the Tg of E1-E5 are all higher than 100°, the cured material shows good adhesion to epoxy-coated magnet substrates.

Claims

1.A one-component epoxy composition comprising:A) an aromatic di-functional epoxy resin, the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of less than 400 g / eq,B) a multi-functional glycidyl amine epoxy resin,C) at least one rubber toughened epoxy, andD) an effective amount of accelerator,wherein the rubber toughened epoxy comprising an acrylic rubber toughened epoxy.2.The one-component epoxy composition of claims 1, wherein the aromatic di-functional epoxy resin having an epoxide equivalent weight of from 100 to 300 g / eq, or from 110 to 250 g / eq.3.The one-component epoxy composition of claims 1, wherein the one-component epoxy composition comprises from 5 to 35 parts by weight, or 15 to 30 parts by weight of the aromatic di-functional epoxy resin.4.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the one-component epoxy composition comprises 3 to 20 parts by weight or 5 to 20 parts by weight of the acrylic rubber toughened epoxy resin.5.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the one-component epoxy composition comprises 0.5 to 10 parts by weight or 0.5 to 6 parts by weight of the acrylic rubber.6.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the one-component epoxy composition further comprises a core-shell rubber toughened epoxy resin having a polybutadiene core.7.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the multi-functional glycidyl amine epoxy resin comprises tri-functional glycidyl amine type epoxy resin and tetra-functional glycidyl amine type epoxy resin.8.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the multi-functional glycidyl amine epoxy resin comprises N, N-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline, 4, 4'-Methylenebis (N, N-diglycidylaniline) .9.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the one-component epoxy composition comprises from 5-30 parts by weight, or 10-20 parts by weight of the multi-functional glycidyl amine epoxy resin.10.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the accelerator comprising one or more selected from a substituted amine and a substituted imidazole.11.The one-component epoxy composition of claim 1, wherein the accelerator comprises a substituted amine in an amount of 10-25 parts by weight.12.A method of using a one-component epoxy composition which comprisesapplying a one-component epoxy composition of at least one of claims 1 to 11 on a first substrate,attaching a second substrate to the fist substrate to form an article, andcuring the article at a curing temperature of equal to or less than 100℃, wherein at least one of the first substrate and the second substrate comprises pre-magnetized magnet material.13.The method of claim 12, wherein the curing temperature is equal to or less than 80℃.14.The method of claim 13, wherein at least one of the substrates is epoxy coated pre-magnetized magnet material.15.A structural adhesive comprising a cured product of the one-component epoxy composition according to any one of claims 1-11.16.The structural adhesive of claim 15, wherein the curable epoxy composition is cured at a curing temperature of equal to or less than 100℃, or equal to or less than 80℃.17.An article comprising a first substrate, a second substrate and a cured composition disposed between and adhering the first substrate and the second substrate, wherein the cured composition is the cured product of the one-component epoxy composition according to any one of claims 1-11.

Images