聚氨酯結(jié)構(gòu)粘合劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雙組分聚氨酯粘合劑，特別是聚氨酯結(jié)構(gòu)粘合劑的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于多元醇和多異氰酸酯的雙組分聚氨酯組合物長(zhǎng)期以來被用作彈性粘合劑。其 在混合之后迅速固化并且因此在較短時(shí)間之后即可接受和傳遞力。
[0003] 結(jié)構(gòu)粘合劑（也被稱為構(gòu)造粘合劑或裝配粘合劑）用在制造業(yè)中，用以彼此粘合 構(gòu)件，使得粘合連接體為具有可持久負(fù)重構(gòu)造的部件。所述粘合劑通常為粘彈性的并且必 須滿足可加工性、強(qiáng)度和粘附力方面的高要求。
[0004] 對(duì)于許多經(jīng)粘合的構(gòu)造來說重要的是，粘合劑在其使用溫度的整個(gè)范圍內(nèi)，特別 是在約-35°C至約+85°C的溫度范圍內(nèi)，具有盡可能一致的強(qiáng)度，例如盡可能一致的彈性 模量，使得粘合連接體的機(jī)械行為可以以合適的方式引入構(gòu)造考量（Berechnung)中。特別 期望的是具有高強(qiáng)度和高伸展性并且機(jī)械性能與溫度的相關(guān)度極不顯著的粘彈性粘合劑。 粘合劑應(yīng)當(dāng)可良好加工，即使在至多10毫米和更大的更高層厚度下仍然可以使用，不僅在 環(huán)境溫度而且在通過熱加速的固化過程中均可無干擾地固化成最終強(qiáng)度并且顯示出在金 屬和非金屬基材上的良好結(jié)合。
[0005] 還需要具有上述性能并且額外地在經(jīng)固化狀態(tài)下可以通過特定處理容易地再次 與其所粘附的基材脫離的粘合劑，而不會(huì)由于所述處理損壞基材，亦即可以脫離粘合而不 會(huì)損壞粘合的構(gòu)件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此本發(fā)明的目的是提供聚氨酯粘合劑，所述聚氨酯粘合劑具有高的強(qiáng)度和高的 伸展性并且機(jī)械性能與溫度的相關(guān)度較低，因此出色地適合作為結(jié)構(gòu)粘合劑，并且所述聚 氨酯粘合劑可以以不破壞基材的方式再次與其以經(jīng)固化狀態(tài)所粘附的基材脫離。
[0007] 出人意料地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯粘合劑實(shí)現(xiàn)所述目的。由于其特 定組成，所述粘合劑在組分混合之后具有良好的可加工性和高的穩(wěn)固性，良好的初始強(qiáng)度， 迅速和無干擾的固化以及在經(jīng)固化狀態(tài)下的極高的強(qiáng)度，而不會(huì)損失伸展性和彈性。
[0008] 所獲得的在-35°c至+85°C的應(yīng)用范圍內(nèi)的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)性的組合與經(jīng)固化材料 的升高的沖擊韌性相結(jié)合。
[0009] 特別出人意料的是這樣的情況：通過加熱至至少120°C的溫度、特別是在140°C至 200°C范圍內(nèi)的溫度至少10分鐘、特別是至少20分鐘，包含經(jīng)固化的聚氨酯粘合劑的粘合 連接體可以再次脫離，即粘合劑可以與基材脫離。產(chǎn)生脫粘的溫度范圍在此是非常有利的。 所述溫度明顯高于許多粘合連接體的使用溫度，但是又足夠低，使得許多感興趣的基材或 經(jīng)粘合的構(gòu)件的功能不會(huì)由于脫粘過程而損壞。該有利的行為至少部分地通過烷氧基化的 芳族二元醇而實(shí)現(xiàn)。
[0010] 此外還發(fā)現(xiàn)，使用根據(jù)本發(fā)明的聚氨酯粘合劑實(shí)現(xiàn)在金屬表面和非金屬材料，特 別是纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料（例如玻璃纖維增強(qiáng)的塑料和碳纖維增強(qiáng)的塑料）上特別良好的 粘附。
[0011] 本發(fā)明的其他方面為其他獨(dú)立權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案為 從屬權(quán)利要求的主題。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明的主題是由第一組分和第二組分組成的聚氨酯粘合劑，其中
[0013] -第一組分包含
[0014] a)至少一種分子量在1 '000至10 '000g/mol范圍內(nèi)的三元醇A1，
[0015] b)至少一種具有兩個(gè)伯羥基并且分子量在60至150g/mol范圍內(nèi)的二元醇A2,和
[0016] c)至少一種分子量在300至1 '000g/mol范圍內(nèi)的燒氧基化芳族二元醇A3,和
[0017] d)至少一種分子量在60至500g/mol范圍內(nèi)的脂族多胺A4 ;和
[0018] _第二組分包含
[0019] e)至少一種多異氰酸酯B1，和
[0020] f)至少一種具有異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯聚合物B2 ;
[0021] -其中三元醇A1、二元醇A2和烷氧基化芳族二元醇A3以這樣的量存在，使得
[0022] g)重量比例 A1AA2+A3)彡 10,和
[0023] h)重量比例 A1/A2 彡 15。
[0024] 物質(zhì)名稱（例如"多元醇"、"多異氰酸酯"、"聚醚"或"多胺"）中的前綴"聚/多" 在本文中表示，每種物質(zhì)在形式上包含每分子多于一個(gè)在其名稱中出現(xiàn)的官能團(tuán)。
[0025] 在本文中在聚合物的情況下，"分子量"被始終理解為平均分子量。
[0026] "伯羥基"表示鍵合至具有兩個(gè)氫的C原子的0H-基團(tuán)。
[0027] 術(shù)語"相分離"在本文中表示在聚氨酯粘合劑的固化時(shí)高度有序（"結(jié)晶"）區(qū)域 (也被稱為"硬鏈段"）和無序（"無定形"）區(qū)域（也被稱為"軟鏈段"）分離的過程。
[0028] "開放時(shí)間"在本文中表示這樣的一段時(shí)間，在組分混合之后在該時(shí)間內(nèi)必須使待 粘合部件接合。
[0029] 術(shù)語"強(qiáng)度"在本文中表示經(jīng)固化的粘合劑的強(qiáng)度，其中強(qiáng)度特別意指在至多10% 的伸長(zhǎng)范圍內(nèi)的拉伸強(qiáng)度和彈性模量（E-模量）。
[0030] "粘合連接體"在本文中表示至少兩個(gè)相同或不同材料的基材通過粘合劑牢固連 接。
[0031] 粘合連接體的"脫粘"在本文中表示粘合劑在其強(qiáng)度方面有目的地被削弱。因此 能夠以相對(duì)小的力量消耗實(shí)現(xiàn)基材的機(jī)械分離，亦即粘合連接體可以容易地脫離。可以在 粘合劑和基材表面之間以粘合方式或者在粘合劑中以內(nèi)聚方式進(jìn)行分離。
[0032] "室溫"在本文中表示23°C的溫度。
[0033] 術(shù)語"儲(chǔ)存穩(wěn)定的"表示組合物可以在合適的容器中在室溫下保存數(shù)周至數(shù)月的 時(shí)間而不會(huì)由于儲(chǔ)存顯著改變其應(yīng)用性能或使用性能的性能。
[0034] 適合作為三元醇A1的特別為聚氧化亞烷基三元醇，也被稱為聚醚三元醇。其為環(huán) 氧乙烷、1，2-環(huán)氧丙烷、1，2-或2, 3-環(huán)氧丁烷或其混合物的聚合產(chǎn)物。其通常借助于具有 三個(gè)活性氫原子的起始劑分子進(jìn)行聚合，所述起始劑分子例如為甘油、1，1，1-三羥甲基乙 烷、1，1，1-三羥甲基丙烷或其混合物。
[0035] 優(yōu)選作為三元醇A1的為聚氧化亞丙基三元醇、聚氧化亞乙基三元醇和聚氧化亞 丙基-聚氧化亞乙基-三元醇。
[0036] 特別優(yōu)選地，三元醇A1具有伯羥基。因此聚氨酯粘合劑不易受不期望的異氰酸酯 基團(tuán)與任選存在的水的反應(yīng)的影響，因此可能出現(xiàn)氣泡和不完全的固化。
[0037] 特別優(yōu)選作為三元醇A1的為所謂的"EO-封端的"（環(huán)氧乙烷封端的）聚氧化亞 丙基三元醇。后者為特定的聚氧化亞丙基聚氧化亞乙基三元醇，所述聚氧化亞丙基聚氧化 亞乙基三元醇例如這樣獲得：在聚丙氧基化結(jié)束之后用環(huán)氧乙烷進(jìn)一步烷氧基化聚氧化亞 丙基三元醇，因此使其具有伯羥基。相比于純的聚氧化亞乙基三元醇，其具有的優(yōu)點(diǎn)在于親 水性較低并且在室溫下為液體。
[0038] 三元醇A1優(yōu)選具有在2. 2至3范圍內(nèi)的平均OH-官能度。使用所述三元醇A1獲 得具有良好機(jī)械性能的粘合劑。
[0039] 三元醇A1優(yōu)選具有在3, 000至8, 000g/mol，特別優(yōu)選4, 000至6, 000g/mol范圍 內(nèi)的分子量。所述三元醇具有高的官能度和鏈長(zhǎng)的良好組合，因此獲得具有良好機(jī)械性能 的粘合劑。
[0040] 三元醇A1優(yōu)選以30至70重量％的量使用，以第一組分的總重量計(jì)。
[0041] 適合作為二元醇A2的特別為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-環(huán)己烷二甲醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇和二乙二醇。這些二醇具有幾乎無 空間位阻的伯羥基，所述伯羥基對(duì)異氰酸酯基團(tuán)是特別有反應(yīng)性的。
[0042] 優(yōu)選地，二元醇A2為線性二元醇，特別選自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,5-戊二 醇。這些二元醇可以特別良好地操作，因?yàn)樗鼈儙缀醪挥H水并且在室溫下為液體并且在粘 合劑固化時(shí)產(chǎn)生有利于在寬的溫度范圍內(nèi)的高強(qiáng)度和良好的伸展性的氨基甲酸酯基團(tuán)。其 中最優(yōu)選的是1，4- 丁二醇。
[0043] 烷氧基化的芳族二元醇A3為具有芳族核的聚醚二元醇，例如特別是通過烷氧基 化具有兩個(gè)酚0H-基團(tuán)的芳族二元醇所獲得的那些。
[0044] 優(yōu)選地，烷氧基化的芳族二元醇A3為乙氧基化和/或丙氧基化和/或丁氧基化芳 族二元醇，特別是乙氧基化和/或丙氧基化芳族二元醇。這些二元醇特別容易獲得。
[0045] 特別優(yōu)選地，烷氧基化芳族二元醇A3為丙氧基化芳族二元醇。所述二元醇為疏水 的并且具有特別低的粘度，因此獲得在經(jīng)固化狀態(tài)下具有良好耐濕性的可良好加工的粘合 劑。
[0046] 烷氧基化的芳族二元醇A3的芳族部分優(yōu)選為苯基團(tuán)、萘基團(tuán)、二苯基甲烷基團(tuán)、 1，1-二苯基乙烷基團(tuán)、2, 2-二苯基丙烷基團(tuán)、二苯醚基團(tuán)、苯甲酮基團(tuán)、雙（苯基）砜基團(tuán) 或聯(lián)苯基團(tuán)。
[0047] 其中優(yōu)選的是二苯基甲烷基團(tuán)和2, 2-二苯基丙烷基團(tuán)。這些芳族基團(tuán)源自雙酚 F或雙酚A。所述烷氧基化芳族二元醇A3產(chǎn)生具有特別高強(qiáng)度的可良好加工的粘合劑。
[0048] 特別優(yōu)選地，烷氧基化芳族二元醇A3為丙氧基化雙酚A或丙氧基化雙酚F，特別是 丙氧基化雙酚A。
[0049] 燒氧基化芳族二元醇A3優(yōu)選具有在350至500g/mol范圍內(nèi)的分子量。所述二元 醇A3產(chǎn)生特別高的強(qiáng)度。