具有可调节适用期的双组分聚氨酯组合物制造技术

本发明专利技术涉及由第一组分和第二组分组成的聚氨酯组合物，其中第一组分A包含多元醇、二元醇和具有至少一个巯基的化合物，所述多元醇的OH官能度在1.5至4的范围内并且平均分子量在250至15000g/mol的范围内，所述二元醇具有两个通过C2‑至C9‑碳链连接的羟基。两种组分之一还包含至少一种金属催化剂，所述金属催化剂用于羟基和异氰酸酯基团的反应从而能够形成含硫配合物，并且第二组分包含足够的多异氰酸酯I，使得基于整个聚氨酯组合物计包含至少5重量％的异氰酸酯基团，并且所述化合物的所有巯基与金属催化剂的所有金属原子的摩尔比介于1:1和250:1之间。所述组合物允许在一定界限内任意调节开放时间，并且能够实现组合物的长的开放时间和极其快速的固化。根据本发明专利技术的组合物特别适合作为结构粘合剂用于粘合两种基材或作为复合材料中的基质。

Two component polyurethane composition with adjustable application period

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可调节适用期的双组分聚氨酯组合物
本专利技术涉及双组份聚氨酯组合物的领域及其特别是作为粘合剂或作为复合材料中的基质的用途。
技术介绍
使用基于多元醇和多异氰酸酯的双组份聚氨酯组合物由来已久。双组份聚氨酯组合物相对于单组份聚氨酯组合物的优点在于，其在混合之后迅速固化并且因此可以在短时间之后吸收和传递更高的力。为了用作结构粘合剂或用作复合材料中的基质(粘结剂)，在所述组合物的强度和粘附力方面提出高要求，因为这种粘合剂是承重结构的要素。特别地，这种组合物在固化状态下需要具有良好的机械性能，例如高的弹性模量、低的伸长值和高的拉伸强度和拉伸剪切强度，但是同时不能太脆。此外，例如在工业制造中，期望这种组合物尽可能迅速地固化，从而缩短生产周期。为了实现期望的机械性能，尤其是特别迅速的固化，组合物包含高含量的异氰酸酯是有利的，所述异氰酸酯以游离多异氰酸酯或结合至聚合物的多异氰酸酯的形式存在于两个组分之一中，并且在与包含多元醇的另一组分混合之后固化形成聚合物网络。然而，高含量的异氰酸酯会导致问题。特别是在使用交联催化剂时(交联催化剂对于最佳的选择性交联和固化来说是必不可少的)，这样的双组分体系几乎不受控制地迅速交联，并且适用期太短而不能用作例如结构粘合剂。即使在用作复合材料中的粘结剂的情况下，适用期也必须足够长，使得纤维能够均匀地植入基质中。对于双组分聚氨酯组合物的使用，通常期望可以结合足够长的适用期、极其快速的固化以及非常迅速的强度构建。但是用目前的双组分组合物几乎不能实现这一点。一方面，快速固化并且建立强度的组合物的适用期极短，另一方面，当加工具有较长适用期的组合物时，固化和强度的构建非常缓慢。因此需要一种双组分聚氨酯组合物，所述双组分聚氨酯组合物具有出色的机械性能和粘合性能并且在施用之后极为快速地固化并且在极短时间内(例如数小时至数天)就具有结构粘合或复合材料意义上的强度和弹性。但是还希望其具有足够长的适用期，从而也能加工更大的结构部件或制造部件。还期望可以针对期望的用途调节所述组合物的适用期。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种双组分聚氨酯组合物，所述双组分聚氨酯组合物非常迅速地固化成适合作为结构粘合剂或复合材料基质的机械性能出色的物料，但是同时具有可在一定界限内调节的足够长的适用期，使其可以毫无问题地进行加工。出人意料地通过根据权利要求1所述的本专利技术的聚氨酯组合物实现所述目的。所述组合物在第一组分中包含多元醇、短链二元醇以及具有至少一个巯基的化合物，并且在第二组分中包含高含量的多异氰酸酯。为了固化该组合物，所述组合物还包含能够形成含硫配合物的金属催化剂，其中所述组合物中巯基与金属原子的比例是固定的。所述组合物在固化状态下具有非常高的强度和良好的弹性。在混合各组分之后，其在可在一定界限内调节的足够长的适用期之后非常迅速地固化，并且在短时间后(例如数小时至一天)就达到极好的机械值。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。专利技术的具体实施方式本专利技术涉及由第一和第二组分组成的聚氨酯组合物，其中-第一组分A，包含-至少一种多元醇A1，所述多元醇A1的OH官能度在1.5至4的范围内并且平均分子量在250至15000g/mol的范围内，和-至少一种二元醇A2，所述二元醇A2具有两个通过C2-至C9-碳链连接的羟基，和-至少一种化合物T，所述化合物T具有至少一个巯基；和-第二组分B，包含-至少一种多异氰酸酯I；其中两种组分之一还包含至少一种用于羟基和异氰酸酯基团的反应的金属催化剂K，其能够形成含硫配合物，并且第二组分包含足够的多异氰酸酯I，使得基于整个聚氨酯组合物计包含至少5重量％的异氰酸酯基团，并且至少一种化合物T的所有巯基与至少一种金属催化剂K的所有金属原子的摩尔比介于1:1和250:1之间。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”在本文中表示各个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。术语“聚合物”在本文中一方面包括通过聚合反应(聚加成、加聚、缩聚)制得的化学上均一，但是在聚合度、分子量和链长方面均有不同的大分子的集合。所述术语另一方面还包括源自聚合反应的所述大分子集合的衍生物，即通过一定大分子上的官能团的反应(例如加成或取代)获得的并且在化学上均一或不均一的化合物。所述术语还包含所谓的预聚物，亦即其官能团参与大分子构建的反应性低聚预加合物。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。其也包括几乎或完全不含氨基甲酸酯基团的聚合物。聚氨酯聚合物的实例为聚醚-聚氨酯、聚酯-聚氨酯、聚醚-聚脲、聚脲、聚酯-聚脲、聚异氰脲酸酯和聚碳化二亚胺。“分子量”在本文中被理解为分子或分子基团的摩尔质量(以克/摩尔计)。“平均分子量”表示低聚物分子或聚合物分子或分子基团的多分散性混合物的数均值Mn，其通常通过凝胶渗透色谱法(GPC)相对于聚苯乙烯标样确定。“室温”在本文中表示23℃的温度。除非另有说明，否则重量百分比(缩写为重量％)表示基于整个组合物计的组合物中成分的质量含量。术语“质量”和“重量”在本文中同义使用。“伯羟基”表示结合至具有两个氢的C原子的OH-基团。在该文献中，“适用期”表示在混合两种组分之后，在由交联反应的进行造成粘度过高而无法进一步加工之前，可以加工聚氨酯组合物的时间。术语“强度”在本文中表示经固化组合物的强度，其中强度特别表示在0.05至0.25％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。“储存稳定的”或“可储存的”表示物质或组合物可以在室温下在合适的容器中保存较长时间，通常至少3个月至6个月和更久，而其应用性能或使用性能(特别是粘度和交联速度)不会由于储存以与其使用相关的程度变化。本文中提及的所有工业标准或规格涉及首次提交申请时的有效版本。第一组份A首先包含至少一种多元醇A1，所述多元醇A1的OH官能度在1.5至4的范围内并且平均分子量在250至15000g/mol的范围内。合适的多元醇A1原则上是用于制备聚氨酯聚合物的所有常见多元醇。特别合适的是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚(甲基)丙烯酸酯多元醇、聚丁二烯多元醇和聚碳酸酯多元醇，以及这些多元醇的混合物。特别适合作为聚醚多元醇(也被称为聚氧化亚烷基多元醇或低聚醚醇)的是环氧乙烷、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的任选借助于具有两个或多个活性氢原子的起始剂分子聚合的聚合产物，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、氢化双酚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由第一组分和第二组分组成的聚氨酯组合物，其中/n-第一组分A包含/n-至少一种多元醇A1，其的OH官能度在1.5至4的范围内并且平均分子量(数均)M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170630 EP 17179020.71.由第一组分和第二组分组成的聚氨酯组合物，其中
-第一组分A包含
-至少一种多元醇A1，其的OH官能度在1.5至4的范围内并且平均分子量(数均)Mn在250至15000g/mol的范围内，和
-至少一种二元醇A2，其具有两个通过C2-至C9-碳链连接的羟基，和
-至少一种化合物T，其具有至少一个巯基；和
-第二组分B包含
-至少一种多异氰酸酯I；
其中两种组分之一还包含至少一种用于羟基和异氰酸酯基团的反应的金属催化剂K，其能够形成含硫配合物，并且第二组分包含足够多的多异氰酸酯I，使得基于整个聚氨酯组合物计包含至少5重量％的异氰酸酯基团，并且所述至少一种化合物T的所有巯基与至少一种金属催化剂K的所有金属原子的摩尔比介于1:1和250:1之间。


2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其特征在于，金属催化剂K包含铋(III)-化合物，优选羧酸铋(III)。


3.根据权利要求2所述的聚氨酯组合物，其特征在于，铋(III)-化合物还具有8-羟基喹啉配体或1,3-酮酰胺配体。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚氨酯组合物，其特征在于，二元醇A2是具有两个通过C4-至C9-碳链连接的伯羟基的直链脂族二元醇，特别选自1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇和1,9-壬二醇。


5.根据前述权利要求中任一项所述的聚氨酯组合物，其特征在于，至少一种化合物T包括具有2至6个巯基的聚硫醇化合物或巯基硅烷。


6.根据权利要求5所述的聚氨酯组合物，其特征在于，至少一种化合物T选自乙二醇-二(3-巯基丙酸酯)、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·布尔克哈德特，M施鲁姆弗，A·科尔萨罗，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH