聚氨酯结构粘合剂制造技术

本发明专利技术涉及双组分聚氨酯粘合剂，所述双组分聚氨酯粘合剂具有高的强度和伸展性并且机械性能与温度的相关度较低，并且适合作为结构粘合剂。所述粘合剂以一定比例包含三元醇、二元醇、多胺、多异氰酸酯和具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及双组分聚氨酯粘合剂，特别是聚氨酯结构粘合剂的领域。
技术介绍
基于多元醇和多异氰酸酯的双组分聚氨酯组合物长期以来被用作弹性粘合剂。其在混合之后迅速固化并且因此在较短时间之后即可接受和传递力。结构粘合剂(也被称为构造粘合剂或装配粘合剂)用在制造业中，用以彼此粘合构件，使得粘合连接体为具有可持久负重构造的部件。所述粘合剂通常为粘弹性的并且必须满足可加工性、强度和粘附力方面的高要求。对于许多经粘合的构造来说重要的是，粘合剂在其使用温度的整个范围内，特别是在约–35℃至约+85℃的温度范围内，具有尽可能一致的强度，例如尽可能一致的弹性模量，使得粘合连接体的机械行为可以以合适的方式引入构造考量(Berechnung)中。特别期望的是具有高强度和高伸展性并且机械性能与温度的相关度极不显著的粘弹性粘合剂。粘合剂应当可良好加工，即使在至多10毫米和更大的更高层厚度下仍然可以使用，不仅在环境温度而且在通过热加速的固化过程中均可无干扰地固化成最终强度并且显示出金属和非金属基材的良好结合。
技术实现思路
本专利技术的目的因此在于提供聚氨酯粘合剂，所述聚氨酯粘合剂具有高强度和高伸展性并且机械性能与温度的相关度较低，并且因此出色地适合作为结构粘合剂。出人意料地发现，根据权利要求1所述的聚氨酯粘合剂实现所述目的。由于其特定组成，所述粘合剂在组分混合之后具有良好的可加<br>工性和高的稳定性，良好的初始粘附强度，迅速和无干扰的固化以及在经固化状态下的极高的强度，而不会损失伸展性和弹性。所获得的在–35℃至+85℃应用范围内的强度和伸长率的组合会与经固化材料的升高的冲击韧性相结合。此外还发现，使用根据本发明的聚氨酯粘合剂实现在金属表面和非金属材料，特别是纤维增强的复合材料(例如玻璃纤维增强的塑料和碳纤维增强的塑料)上的特别良好的粘附。本专利技术的其他方面为其他独立权利要求的主题。本专利技术的特别优选的实施方案为从属权利要求的主题。具体实施方式本专利技术的主题是由第一组分和第二组分组成的聚氨酯粘合剂，其中－第一组分包含a)至少一种分子量在1‘000至10‘000g/mol范围内的三元醇A1，b)至少一种具有两个伯羟基并且分子量在60至150g/mol范围内的二元醇A2，和c)至少一种分子量在60至200g/mol范围内的脂族多胺A3；和－第二组分包含d)至少一种多异氰酸酯B1，和e)至少一种具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物B2；－其中三元醇A1、二元醇A2和多胺A3以这样的量存在，使得f)(A2+A3)/A1的OH-基团和NH2-基团的数目比例V1在4至10的范围内，和g)A2/A3的OH-基团和NH2-基团的数目比例V2在4至20的范围内。物质名称(例如“多元醇”、“多异氰酸酯”、“聚醚”或“多胺”)中的前缀“聚/多”在本文中表示，每种物质在形式上每分子包含多于一个在其名称中出现的官能团。在本文中在聚合物的情况下，“分子量”被始终理解为平均分子量。“伯羟基”表示键合至具有两个氢的C原子的OH-基团。术语“相分离”在本文中表示在聚氨酯粘合剂的固化时高度有序(“结晶”)区域(也被称为“硬链段”)和无序(“无定形”)区域(也被称为“软链段”)分离的过程。“开放时间”在本文中表示这样的一段时间，在组分混合之后在该时间内必须使待粘合部件接合。术语“强度”在本文中表示经固化的粘合剂的强度，其中强度特别意指在至多10％的伸长范围内的拉伸强度和弹性模量(E-模量)。“室温”在本文中表示23℃的温度。术语“储存稳定的”表示组合物可以在合适的容器中在室温下保存数周至数月的时间而不会由于储存显著改变其应用性能或使用性能的性能。适合作为三元醇A1的特别为聚氧化亚烷基三元醇，也被称为聚醚三元醇。其为环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷或其混合物的聚合产物。其通常借助于具有三个活性氢原子的起始剂分子进行聚合，所述起始剂分子例如为甘油、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷或其混合物。优选作为三元醇A1的为聚氧化亚丙基三元醇、聚氧化亚乙基三元醇和聚氧化亚丙基-聚氧化亚乙基-三元醇。特别优选地，三元醇A1具有伯羟基。因此聚氨酯粘合剂不易受不期望的异氰酸酯基团与任选存在的水的反应的影响，因此可能出现气泡和不完全的固化。特别优选作为三元醇A1的为所谓的“EO-封端的”(环氧乙烷封端的)聚氧化亚丙基三元醇。后者为特定的聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基三元醇，所述聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基三元醇例如这样获得：在聚丙氧基化结束之后用环氧乙烷进一步烷氧基化聚氧化亚丙基三元醇，因此使其具有伯羟基。三元醇A1优选具有在2.2至3范围内的平均OH-官能度。使用所述三元醇A1获得具有良好机械性能的粘合剂。三元醇A1优选具有在3‘000至8‘000g/mol，特别优选4‘000至6‘000g/mol范围内的分子量。所述三元醇特别有助于具有良好机械性能的粘合剂。三元醇A1优选以30至70重量％的量使用，以第一组分的总重量计。适合作为二元醇A2的特别为1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇和二乙二醇。这些二醇具有几乎无空间位阻的伯羟基，所述伯羟基对异氰酸酯基团是特别有反应性的。优选地，二元醇A2为线性二元醇，特别选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,5-戊二醇。这些二元醇可以特别良好地操作，因为它们几乎不亲水并且在室温下为液体并且在粘合剂固化时有利于在宽的温度范围内的高强度和良好的伸展性。其中最优选的是1,4-丁二醇。适合作为脂族多胺A3的为具有两个或三个脂族氨基的胺，特别是市售的脂族、脂环族或芳脂族伯二胺例如特别是乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、2-甲基-1,2-丙二胺、2,2-二甲基-1,3-丙二胺、1,3-丁二胺、1,4-丁二胺、1,3-戊二胺(DAMP)、1,5-戊二胺、1,5-二氨基-2-甲基戊烷(MPMD)、2-丁基-2-乙基-1,5-戊二胺(C11-新二胺)、1,6-己二胺、2,5-二甲基-1,6-己二胺、2,2,4-和2,4,4-三甲基己二胺(TMD)、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11本文档来自技高网...

【技术保护点】
由第一组分和第二组分组成的聚氨酯粘合剂，其中－第一组分包含a)至少一种分子量在1‘000至10‘000g/mol范围内的三元醇A1，b)至少一种具有两个伯羟基并且分子量在60至150g/mol范围内的二元醇A2，和c)至少一种分子量在60至200g/mol范围内的脂族多胺A3；和－第二组分包含d)至少一种多异氰酸酯B1，和e)至少一种具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物B2；－其中所述三元醇A1、二元醇A2和多胺A3以这样的量存在，使得f)(A2+A3)/A1的OH‑基团和NH2‑基团的数目比例V1在4至10的范围内，和g)A2/A3的OH‑基团和NH2‑基团的数目比例V2在4至20的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.24 EP 12181774.61.由第一组分和第二组分组成的聚氨酯粘合剂，其中
－第一组分包含
a)至少一种分子量在1‘000至10‘000g/mol范围内的三元醇A1，
b)至少一种具有两个伯羟基并且分子量在60至150g/mol范围
内的二元醇A2，和
c)至少一种分子量在60至200g/mol范围内的脂族多胺A3；和
－第二组分包含
d)至少一种多异氰酸酯B1，和
e)至少一种具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物B2；
－其中所述三元醇A1、二元醇A2和多胺A3以这样的量存在，
使得
f)(A2+A3)/A1的OH-基团和NH2-基团的数目比例V1在4至10
的范围内，和
g)A2/A3的OH-基团和NH2-基团的数目比例V2在4至20的范
围内。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述三
元醇为聚醚三元醇。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯粘合剂，其特征在于，所
述三元醇具有伯羟基。
4.根据权利要求1至3任一项所述的聚氨酯粘合剂，其特征在
于，所述二元醇选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,5-戊二醇。
5.根据权利要求1至4任一项所述的聚氨酯粘合剂，其特征在
于，所述多胺选自1,5-二氨基-2-甲基戌烷、2,2,4-和2,4,4-三甲基己二

\t胺、1,8-辛二胺、1,10-癸二胺、1,12-十二烷二胺、1-氨基-3-氨基甲基
-3,5,5-三甲基环己烷、2-和4-甲基-1,3-二氨基环己烷及其混合物、1,3-
双-(氨基甲基)环己烷、1,4-双-(氨基甲基)环己烷、2,5(2,6)-双-(氨基甲
基)-双环[2.2.1]庚烷、3(4),8(9)-双-(氨基甲基)-三环[5.2.1.02,6]癸烷、双
-(2-氨基乙基)醚、3,6-二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·罗克，S·克尔希，F·伊特瑞奇，M·林嫩布林克，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH