用于填充風(fēng)電裝置轉(zhuǎn)子葉片中的接縫和縫隙的粘合劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雙組分聚氨酯組合物，所述聚氨酯組合物一方面具有較長(zhǎng)的晾置時(shí)間，并且即使在具有高空氣濕度的氣候條件下(例如相對(duì)空氣濕度70％)暴露較長(zhǎng)時(shí)間之后在40分鐘之后、尤其在60分鐘之后仍能粘合并且固化成為具有高機(jī)械強(qiáng)度的聚合物。所述組合物包括蓖麻油、至少一種具有5～8個(gè)羥基的多元醇、基于蓖麻油或者豆油的兩種不同聚醚和／或聚酯多元醇的混合物以及多異氰酸酯。所述雙組分聚氨酯組合物尤其適合于以力鎖合方式填充大面積結(jié)構(gòu)粘合的模制體、尤其是風(fēng)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)翼半殼的接縫或縫隙。
【專利說(shuō)明】用于填充風(fēng)電裝置轉(zhuǎn)子葉片中的接縫和縫隙的粘合劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙組分聚氨酯粘合劑、尤其是結(jié)構(gòu)型雙組分聚氨酯粘合劑的領(lǐng)域，并且尤其涉及粘合和填充風(fēng)電裝置轉(zhuǎn)子葉片的接縫和縫隙的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)期以來(lái)就已應(yīng)用基于多元醇和多異氰酸酯的雙組分聚氨酯粘合劑。雙組分聚氨酯粘合劑的優(yōu)點(diǎn)在于，其在混合之后即使在不提高的環(huán)境溫度下也能迅速固化(“冷固化”)并因此在很短時(shí)間之后就已經(jīng)能迅速承受較高的力。但是若要作為結(jié)構(gòu)型粘合劑使用，則對(duì)此類粘合劑的強(qiáng)度和粘合力有很高的要求，因?yàn)檫@類粘合劑為承載結(jié)構(gòu)的元素。通常通過(guò)高的交聯(lián)密度實(shí)現(xiàn)高的強(qiáng)度。這通常通過(guò)提高官能基團(tuán)的濃度并且使用較高官能度的多元醇或多胺以及較高官能度的多異氰酸酯來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0003]W02006 / 084900A2公開(kāi)了一種可以作為結(jié)構(gòu)型粘合劑使用的雙組分聚氨酯粘合劑。
[0004]但是尤其就風(fēng)電裝置轉(zhuǎn)子葉片的構(gòu)造而言(其中必須將預(yù)制的側(cè)翼半殼與支撐結(jié)構(gòu)粘合并且還必須將側(cè)翼半殼相互粘合)，迄今為止的雙組分聚氨酯粘合劑具有很大的問(wèn)題，即其必須具有較長(zhǎng)的晾置時(shí)間，以便大面積涂覆粘合劑并且使得接合過(guò)程能夠延遲發(fā)生。增大的空氣濕度的存在會(huì)更多地導(dǎo)致異氰酸酯組分中的異氰酸酯基團(tuán)與水發(fā)生副反應(yīng)。在此過(guò)程中會(huì)消耗額外的異氰酸酯基團(tuán)，這些異氰酸酯基團(tuán)將無(wú)法再用來(lái)形成交聯(lián)的聚氨酯。除此之外，所形成的二氧化鈦還會(huì)使得粘合劑發(fā)泡。因此當(dāng)例如在通常的季節(jié)變化時(shí)或者由于施工地點(diǎn)的特殊氣候所能觀察到的空氣濕度較高時(shí)，粘合劑與空氣水分的反應(yīng)一方面尤其會(huì)大大縮短粘合劑的晾置時(shí)間，另一方面會(huì)使得固化后的粘合劑的機(jī)械特性嚴(yán)重變差。
[0005]W02009 / 080740A1公開(kāi)了一種雙組分聚氨酯粘合劑，其適合用來(lái)粘合纖維成型件，其特征在于組合了高分子量的聚酯二醇、高官能度的多元醇、疏水性多元醇和其它助齊U。但是這些粘合劑具有很高的剛性，其E-模量值大于2000MPa，并且在機(jī)械性能上在改善機(jī)械韌性方面仍有改善能力。
[0006]將預(yù)制的側(cè)翼半殼與支撐結(jié)構(gòu)粘合時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)接縫。除此之外，在較長(zhǎng)時(shí)間使用結(jié)構(gòu)粘合的轉(zhuǎn)子葉片之后，還可能會(huì)在構(gòu)件本身中或者在粘合接縫區(qū)域內(nèi)形成可在表面上看見(jiàn)的縫隙形式的應(yīng)力裂紋。為了填充這些接縫和縫隙，必須使用如上所述具有較長(zhǎng)晾置時(shí)間和高機(jī)械強(qiáng)度并且有在粘彈性改性材料意義上的一定程度粘彈性的粘合劑。
[0007]發(fā)明詳述
[0008]本發(fā)明的任務(wù)因此在于提供雙組分的聚氨酯組合物，所述聚氨酯組合物一方面具有較長(zhǎng)的晾置時(shí)間，并且在涂布在基材上之后和在于具有高空氣濕度的氣候下曝露較長(zhǎng)時(shí)間之后(例如相對(duì)空氣濕度70% )，即使在40分鐘之后、尤其即使在60分鐘之后也能被接合(粘合)并且固化成為具有一定程度彈性(5?15%斷裂伸長(zhǎng)率)和高拉伸強(qiáng)度(>15MPa)的聚合物。[0009]令人驚奇地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)權(quán)利要求1的雙組分聚氨酯組合物能夠解決這個(gè)問(wèn)題。
[0010]已表明，這些組合物因?yàn)槠錂C(jī)械特性而十分適合于在大面積成型件的結(jié)構(gòu)粘合時(shí)填充接縫和縫隙，尤其適合于在建造風(fēng)電裝置時(shí)填充轉(zhuǎn)子葉片-半殼的接縫和縫隙。有其表明，根據(jù)本發(fā)明的粘合劑在粘彈性改性材料意義上的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度之間具有特別好的平衡。
[0011]其它獨(dú)立權(quán)利要求的主題是本發(fā)明的其它方面。從屬權(quán)利要求的主題是本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0012]發(fā)明的實(shí)施方式
[0013]本發(fā)明涉及一種由多元醇組分(Kl)和多異氰酸酯組分(K2)構(gòu)成的雙組分聚氨酯組合物。
[0014]在此，所述多元醇組分(Kl)包括
[0015]蓖麻油(AO)；
[0016]至少一種具有5?8個(gè)羥基的多元醇(Al)；
[0017]至少一種基于蓖麻油或豆油且羥值為150?200mg KOH / g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-1)
[0018]以及至少一種基于蓖麻油或豆油且羥值為210?300mg KOH / g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-2)。
[0019]在此所述多異氰酸酯組分(K2)包括至少一種多異氰酸酯(BI)。
[0020]物質(zhì)名稱中的前綴“多/聚”，例如“多元醇”、“多異氰酸酯”、“聚醚”或“多胺”，在本發(fā)明中表示相應(yīng)的物質(zhì)在形式上每個(gè)分子包含一個(gè)以上在其名稱中出現(xiàn)的官能基團(tuán)。
[0021]在本發(fā)明中將結(jié)構(gòu)粘合的轉(zhuǎn)子葉片表面上可見(jiàn)的裂紋稱作縫隙。
[0022]所述多元醇組分(Kl)包括蓖麻油(AO)。蓖麻油是一種天然再生的原料，并從蓖麻灌木(Ricinus communi s,大戟種植物)的種子中獲取。蓖麻油基本上是一種甘油三酸酯。蓖麻酸具有仲羥基。因此蓖麻油是一種疏水性多元醇?？梢允褂么种苹蛘咛峒兊谋吐橛?。已證明特別適合的是使用具有減少的游離脂肪酸含量的蓖麻油(低FFA蓖麻油)。優(yōu)選使用游離脂肪酸的含量小于重量5%、尤其在I?4重量％之間的蓖麻油。
[0023]在工業(yè)產(chǎn)品中使用作為可再生天然產(chǎn)物的蓖麻油從生態(tài)角度來(lái)看極其有價(jià)值的，因此非常有益。
[0024]蓖麻油(AO)在多元醇組分(Kl)中的含量有利地在5?30重量％之間，尤其在10?25重量％之間，優(yōu)選在14?20重量％之間。
[0025]多元醇組分(Kl)包括至少一種具有5?8個(gè)羥基的多元醇(Al)。在粘合劑行業(yè)中通常很少使用此類高官能度的多元醇作為多元醇，因?yàn)槠浣宦?lián)作用很強(qiáng)，并因此在多數(shù)體系中會(huì)在固化之后導(dǎo)致脆化。尤其適用的是糖醇以及基于糖醇的多元醇，其具有相應(yīng)的羥基數(shù)，尤其是戊五醇或己六醇或者基于二糖的多元醇。也可以使用相應(yīng)的糖，但尤其涉及加氫糖醇。例如有山梨醇、肌醇、甘露醇、阿東糖醇、核糖醇、木糖醇、衛(wèi)矛醇、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、阿洛糖、阿卓糖、古洛糖、艾杜糖、塔羅糖、果糖、山梨糖、阿洛酮糖、蔗糖、乳糖、海藻糖、麥芽糖、纖維二糖、蜜二糖以及蕓香糖。也可以使用具有最多15個(gè)環(huán)氧烷單元的相應(yīng)乙氧基化產(chǎn)物和丙氧基化產(chǎn)物。[0026]具有5?8個(gè)羥基的這些多元醇(Al)的分子量可以為120?3000g / mol、尤其可以為 250 ?2000g / mol ο
[0027]也可以使用聚醚多元醇。為此的例子是5?6官能度的醇類的反應(yīng)產(chǎn)物，其可以通過(guò)與環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷進(jìn)行反應(yīng)制備。
[0028]另一類適用的聚醚多元醇是聚四亞甲基二醇，尤其是例如可以通過(guò)四氫呋喃的酸聚合制備的聚(THF) 二醇。在此，這些聚醚多元醇的分子量大體上在200?6000g / mol之間，優(yōu)選在400?3000g / mol范圍內(nèi)。
[0029]具有5?8個(gè)羥基的多元醇(Al)由于反應(yīng)性羥基的高數(shù)量而具有較高的極性。它們因此至少部分地也可以與水混合。
[0030]具有5?8個(gè)羥基的多元醇(Al)優(yōu)選基于山梨醇。具有5?8個(gè)羥基的多元醇(Al)特別優(yōu)選地僅僅具有仲羥基。
[0031]具有5?8個(gè)羥基的多元醇(Al)在多元醇組分(Kl)中的含量有利地在5?30重量％之間，尤其在0.5?20重量％之間，優(yōu)選在I?10重量％之間。
[0032]多元醇組分(Kl)包括至少一種基于蓖麻油或豆油且羥值為150?200mg KOH /g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-1)。優(yōu)選羥值為155?190mg KOH / g。此外還優(yōu)選具有300?400g / eq的羥基當(dāng)量。
[0033]優(yōu)選將蓖麻油與酮樹(shù)脂的反應(yīng)產(chǎn)物作為此類聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-1),尤其是例如由Bayer公司以名稱Desmophen? 1150和Cognis公司以名稱Sovermol? 805銷售的產(chǎn)品。
[0034]所述多元醇組分(Kl)包括至少一種基于蓖麻油或豆油且羥值為210?300mgKOH / g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-2)。優(yōu)選的是羥值為215?270mgK0H / g。此外還優(yōu)選其具有2.5?3、尤其2.6?2.9之間的羥基官能變。
[0035]優(yōu)選將蓖麻油與酮樹(shù)脂的反應(yīng)產(chǎn)物作為此類聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-2)。
[0036]在此關(guān)鍵要實(shí)現(xiàn)，不僅需要存在多元醇(A2-1)，而且也需要存在多元醇(A2-2)，才能實(shí)現(xiàn)有利的特性。多元醇(A2-1)與多元醇(A2-2)的重量比有利地在8?I之間、尤其在5?1.5之間、優(yōu)選在2?3之間。
[0037]此外，多元醇組分(Kl)還優(yōu)選包含其量為0.5?5重量％、優(yōu)選1.5?2.5重量％的至少一種多胺(PA)。
[0038]適用的多胺(PA)是聚氨酯化工行業(yè)中常用的多胺，尤其是二胺。但是特別適用的是疏水性多胺，尤其是芳族多胺。特別優(yōu)選的多胺(PA)是具有結(jié)構(gòu)式(II)的芳族二胺:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.由多元醇組分(Kl)和多異氰酸酯組分(K2)構(gòu)成的雙組分聚氨酯組合物； 其中所述多元醇組分Kl包含 蓖麻油(AO)； 至少一種具有5~8個(gè)羥基的多元醇(Al)； 至少一種基于蓖麻油或豆油且羥值為150~200mg KOH / g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-1)； 以及至少一種基于蓖麻油或豆油且羥值為210~300mg KOH / g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-2)； 并且其中所述多異氰酸酯組分(K2)包含至少一種多異氰酸酯(BI)。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物，其特征在于，具有5~8個(gè)羥基的多元醇(Al)是僅僅具有仲羥基的多元醇。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物，其特征在于，具有5~8個(gè)羥基的多元醇(Al)是基于山梨醇的聚醚多元醇。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物，其中所述多異氰酸酯(BI)是芳族多異氰酸酯。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物，其特征在于，多元醇組分(Kl)還含有其量為0.5~5 重量％、優(yōu)選1.5~2.5重量％的多胺。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的雙組分聚氨酯組合物，其特征在于，所述多元醇組分(KI)含有: 10~25重量％的蓖麻油(AO)； I~10重量％且具有5~8個(gè)羥基的多元醇(Al)； I~40重量％的基于蓖麻油或豆油且羥值為150~200mgK0H / g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-1)； I~30重量％的基于蓖麻油或豆油且羥值為210~300mg KOH / g的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇(A2-2)。
7.以力鎖合方式對(duì)甚材中的接縫和縫隙進(jìn)行填充的方法，包括以下步驟: a)將根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)的雙組分聚氨酯組合物的多元醇組分(Kl)與多異氰酸酯組分(K2)混合， b)將經(jīng)混合的聚氨酯組合物施涂到兩個(gè)基材之間待彌補(bǔ)的接縫之中或者施涂到基材表面上待填充的縫隙之中， c)將接縫或者縫隙中的聚氨酯組合物固化。
8.粘合方法，包括以下步驟: a')將根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)的雙組分聚氨酯組合物的多元醇組分(Kl)與多異氰酸酯組分(K2)混合， b/ )將經(jīng)混合的聚氨酯組合物施涂到至少一個(gè)待粘合的基材表面上， c,)在晾置時(shí)間之內(nèi)進(jìn)行接合， cT )將聚氨酯組合物固化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述待粘合的基材是塑料，尤其是纖維增強(qiáng)的塑料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7~9中任一項(xiàng)所述方法獲得的制品。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制品，其特征在于，所述制品是風(fēng)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)的雙組分聚氨酯組合物的用途，作為粘合劑，尤其作為結(jié)構(gòu)型粘合劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)的雙組分聚氨酯組合物的用途，作為用于接縫或縫隙的力鎖合型填充劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的用途，作為在風(fēng)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片制造過(guò)程中力傳遞的結(jié)構(gòu)單 元。
【文檔編號(hào)】B29D99/00GK103477068SQ201180062638
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月24日
【發(fā)明者】M·平德, B·奧爾森 申請(qǐng)人:Sika技術(shù)股份公司