双组分聚氨酯组合物制造技术

本发明专利技术涉及双组分聚氨酯组合物，所述双组分聚氨酯组合物包含多元醇、多异氰酸酯、封闭的胺和铋(III)-催化剂或锆(IV)-催化剂。所述组合物可简单加工、迅速和无气泡地固化并且在经固化状态下具有出人意料的高强度。其特别适合作为粘合剂、密封剂、涂料或浇铸料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双组分聚氨酯组合物
本专利技术涉及可固化聚氨酯组合物的领域及其特别是作为粘合剂、密封剂和涂料的应用。
技术介绍
可固化聚氨酯组合物被广泛使用，特别是用于弹性粘合、密封和涂布。相比于单组分体系，双组分体系提供的优点在于，迅速建立强度并且在其使用性能中覆盖了从粘弹性至高度结构性的宽范围的机械性能。由多元醇组分和异氰酸酯组分组成的双组分体系具有的困难在于，其固化可能受水分显著干扰，这经常造成不足的强度。通过在多元醇组分中共用多胺使得体系在固化时不易受水分的干扰，达到更高的早期强度和最终强度并且显示出升高的稳定性。但是，其由于氨基和异氰酸酯基团之间的迅速反应而经常仅具有短的开放时间，使其不适合许多应用。具有足够长的开放时间的体系通常仅使用相对于异氰酸酯缓慢反应的、具有位阻的和/或电子去活化的氨基的多胺获得。为了能够进行简单和无溶剂的加工，还有利的是，多胺在室温下为液体。这些条件将选择限制于少数工业获得的昂贵并且由于其芳族特性而具有毒性的多胺。代替多胺，原则上也可以使用具有封闭的、可水解活化的氨基的化合物(所谓的封闭的胺或潜在固化剂)，例如通过单组分聚氨酯组合物已知的噁唑烷或醛亚胺。所述封闭的胺在室温下经常为液体(即使当其基于固体多胺时)，并且由于延迟释放的氨基而与异氰酸酯较缓慢反应。但是其在双组分聚氨酯中的使用带来的困难在于，必须以合适方式使封闭氨基的活化和OH-基团与异氰酸酯的反应彼此协调，以便固化无干扰，特别是无气泡形成地进行并且所产生的聚合物在其强度方面可以得益于封闭的胺。包含封闭的胺的双组分聚氨酯组合物是已知的。在DE4006537中描述了包含聚甲亚胺，特别是聚酮亚胺的双组分粘合剂，所述双组分粘合剂也可以包含多元醇。但是所达到的强度并不非常高。在EP2’139'936中特别公开了双组分弹性粘合剂，所述双组分弹性粘合剂在多元醇组分中包含二醛亚胺。但是所述双组分弹性粘合剂并非不受干扰地固化，倾向于形成气泡并且产生相对低的强度。
技术实现思路
本专利技术的目的因此在于，提供双组分聚氨酯组合物，所述双组分聚氨酯组合物具有长的开放时间并且无气泡地固化成具有高强度的弹性材料。出人意料地发现，根据权利要求1所述的组合物实现所述目的。所述组合物的开放时间相对较长并且可以通过改变成分进行良好调节。即使在不利的气候条件例如高温和/或高空气湿度下，固化仍然基本上无气泡地进行，其中出人意料地迅速产生极高的强度，比现有技术中双组分组合物常见的强度显著更高的强度。特别出人意料的是如下情况，相比于代替铋(III)-化合物或锆(IV)-化合物而包含其它在聚氨酯化学中常见和/或具有相似作用的催化剂例如叔胺、二烷基锡(IV)-化合物、锡(II)-化合物、锌(II)-化合物或钛(IV)-化合物的相应组合物，根据权利要求1的组合物的最终强度显著更高。可以猜测，由于铋(III)-催化剂或锆(IV)-催化剂的存在，封闭胺所基于的胺非常良好地嵌入固化的聚氨酯聚合物中，使得其对聚合物的增强产生巨大贡献。本专利技术的其它方面为其它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组合物，–其中第一组分包含至少一种多元醇，和–第二组分包含至少一种多异氰酸酯，–并且其中所述组合物还包含至少一种封闭的胺Z，所述封闭的胺Z具有噁唑烷基或醛亚氨基以及至少一种其它反应性基团，所述反应性基团选自噁唑烷基、醛亚氨基、羟基、巯基、伯氨基、仲氨基和异氰酸酯基，–并且所述组合物还包含至少一种催化剂K，所述催化剂K选自铋(III)-化合物和锆(IV)-化合物。以“聚/多”为首的物质名称，如多元醇、多异氰酸酯或多胺，表示形式上每分子包含两个或多个在其名称中出现的官能团的物质。术语“多异氰酸酯”在本文中包括具有两个或多个异氰酸酯基团的化合物，而无论其为单体二异氰酸酯、低聚多异氰酸酯或具有异氰酸酯基团的具有相对高分子量的聚合物。术语“聚氨酯聚合物”包括通过所谓的二异氰酸酯-加聚方法制得的所有聚合物。术语“聚氨酯聚合物”还包括具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物，例如通过多异氰酸酯和多元醇的反应获得和本身表示多异氰酸酯和通常也被称为预聚物的那些。“噁唑烷基”在本文中不仅表示四氢噁唑基(5元环)而且表示四氢噁嗪基(6元环)。“伯氨基”表示键合至一个有机基团的NH2-基团，“仲氨基”表示键合至两个有机基团(也可以是环的公共部分)的NH-基团。“伯羟基”表示键合至具有两个氢的C-原子的OH-基团。“脂族”表示其氨基或异氰酸酯基团键合至脂族、环脂族或芳脂族基团的胺或异氰酸酯；相应地，这些基团被称为脂族氨基或异氰酸酯基团。“芳族”表示其氨基或异氰酸酯基团键合至芳族基团的胺或异氰酸酯；相应地，这些基团被称为芳族氨基或异氰酸酯基团。“开放时间”在本文中表示在第一组分和第二组分彼此混合之后可以对组合物进行加工的时间。术语“强度”在本文中表示经固化组合物的强度，其中强度特别意指在至多50％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而在其应用性能或使用性能方面显著变化的性能。适合作为第一组分的成分的多元醇特别是如下市售多元醇或其混合物：－聚氧化亚烷基多元醇，也被称为聚醚多元醇或低聚醚醇，其为环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃或其混合物在任选借助于具有两个或多个活性氢原子的起始剂分子的情况下聚合的聚合产物，所述起始剂分子例如为水、氨或具有多个OH-或NH-基团的化合物，例如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇和三丙二醇、异构的丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、1,3-和1,4-环己烷二甲醇、双酚A、氢化双酚A、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油、苯胺，以及上述化合物的混合物。可以使用例如借助于所谓的双金属氰化物络合催化剂(DMC-催化剂)制备的具有低不饱和度(根据ASTMD-2849-69测量并且用毫当量不饱和度/克多元醇(mEq/g)表示)的聚氧化亚烷基多元醇，也可以使用例如借助于阴离子型催化剂(例如NaOH、KOH、CsOH或碱金属醇盐)制备的具有更高不饱和度的聚氧化亚烷基多元醇。特别合适的为所谓的环氧乙烷-封端(“EO-封端”，ethyleneoxide-endcapped)的聚氧化亚丙基多元醇。后者为特定的聚氧化亚丙基-聚氧化亚乙基多元醇，其例如这样获得：在聚丙氧基化反应结束之后用环氧乙烷进一步烷氧基化纯的聚氧化亚丙基多元醇，特别是聚氧化亚丙基二元醇和三元醇，并因此使其具有伯羟基。－苯乙烯-丙烯腈-或丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯接枝的聚醚多元醇。－根据已知方法(特别是羟基羧酸的缩聚或脂族和/或芳族聚羧酸与二元或多元醇的缩聚)制备的聚酯多元醇，也被称为低聚酯醇。特别适合作为聚酯多元醇的为通过二元至三元(特别是二元)醇与有机二羧酸或三羧酸(特别是二羧酸)或其酸酐或酯制备的那些，所述二元至三元醇例如为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、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组合物，–其中第一组分包含至少一种多元醇，和–第二组分包含至少一种多异氰酸酯，–并且其中所述组合物还包含至少一种封闭的胺，所述封闭的胺具有噁唑烷基或醛亚氨基以及至少一种其它反应性基团，所述反应性基团选自噁唑烷基、醛亚氨基、羟基、巯基、伯氨基、仲氨基和异氰酸酯基，–并且所述组合物还包含至少一种催化剂，所述催化剂选自铋(III)‑化合物和锆(IV)‑化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.11 EP 12183891.61.由第一组分和第二组分组成的组合物，–其中第一组分包含至少一种多元醇，和–第二组分包含至少一种多异氰酸酯，所述多异氰酸酯为在室温下为液体形式的MDI，–并且其中所述组合物还包含至少一种封闭的胺，所述封闭的胺具有至少一个不可通过互变异构转化成烯氨基的醛亚氨基以及至少一种其它反应性基团，所述反应性基团选自噁唑烷基、醛亚氨基、羟基、巯基、伯氨基、仲氨基和异氰酸酯基，–并且所述组合物还包含至少一种催化剂，所述催化剂选自铋(III)-化合物和锆(IV)-化合物，其中所述多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇和/或聚碳酸酯多元醇，所述聚醚多元醇为环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃或其混合物在任选借助于具有两个或多个活性氢原子的起始剂分子的情况下聚合的聚合产物，且以第一组分的总重量计所述多元醇以10至90重量％的量存在。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述起始剂分子为水、氨或具有多个OH-或NH-基团的化合物，以及上述化合物的混合物。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述具有多个OH-或NH-基团的化合物为1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇和三丙二醇、异构的丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、1,3-和1,4-环己烷二甲醇、双酚A、氢化双酚A、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油、苯胺，以及上述化合物的混合物。4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述多元醇为聚醚多元醇。5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述多元醇具有伯羟基。6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述第二组分包含由在室温下为液体的MDI形式和具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物组成的组合。7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述封闭的胺具有至少一个醛亚氨基并且基于选自如下的胺：1,6-己二胺、1,5-二氨基-2-甲基戊烷、1,3-戊二胺、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷、2,2,4-和2,4,4-三甲基己二胺、1,3-双-(氨基甲基)苯、1,3-双-(氨基甲基)环己烷、1,4-双-(氨基甲基)环己烷、双-(4-氨基环己基)甲烷、双-(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、3(4),8(9)-双-(氨基甲基)-三环[5.2.1.02,6]癸烷、1,2-、1,3-和1,4-二氨基环己烷、1,4-二氨基-2,2,6-三甲基环己烷、3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺、4,7-二氧杂癸烷-1,10-二胺、4-氨基甲基-1,8-辛二胺、具有两个或三个氨基和分子量至多600g/mol的聚氧化亚烷基-多胺、1,3-和1,4-苯二胺、2,4-和2,6-甲苯二胺、4,4’-、2,4’-和2,2’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇、4-(2-氨基乙基)-2-羟基乙基苯、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基-环己醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、三乙二醇-单胺、3-(2-羟基乙氧基)丙胺、3-(2-(2-羟基乙氧基)-乙氧基)丙胺和3-(6-羟基己氧基)丙胺、N-甲基-1,2-乙二胺、N-乙基-1,2-乙二胺、N-环己基-1,2-乙二胺、N-甲基-1,3-丙二胺、N-乙基-1,3-丙二胺、N-丁基-1,3-丙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·布尔克哈特，S·克尔希，R·堪纳斯，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH