[发明专利]延迟交联的双组分聚氨酯组合物

说明书

技术领域

本发明涉及基于聚氨酯的可交联的双组分组合物，其适合作为粘合剂及作为基体粘结剂，用于粘结由纤维材料制成的复合元件和纤维材料。本发明还涉及由该双组分组合物和纤维制造纤维复合部件的方法。

背景技术

WO2004/029121描述了由基于二醇和三醇的多元醇组成的双组分聚氨酯粘合剂，其通过聚异氰酸酯交联。此外在粘合剂中包含可观的量的颜料，例如高度分散的二氧化硅，填料和分子筛。没有述及高度官能的多元醇以提高网络密度。使用芳族异氰酸酯作为交联剂。没有述及添加延缓反应的物质。

WO2002/066572描述了用于木材的双组分聚氨酯粘合剂，其含有最多98％的油脂化学多元醇、1至7.5％的OH值为400至2000的低分子量二醇以及1至7.5％的三官能至五官能的多元醇，其他助剂和树脂，其中粘合剂通过聚异氰酸酯交联。使用了颜料。并未给出该粘合剂的低的粘度。

EP0794977描述了由多元醇、高度分散的二氧化硅、填料和分子筛组成的双组分聚氨酯粘合剂，其通过芳族聚异氰酸酯交联。使用二醇和三醇作为多元醇。述及了常用的催化剂。未述及针对性缓慢的交联。

已知对玻璃纤维增强的塑料基材进行粘结。因为此类基材显示出高的机械稳定性，所以需要相应的粘合剂同样可以承受相应的力。此类粘合的例子是机翼或其他飞机部件的纤维增强元件的粘合、造船业中的纤维增强元件的粘合或者用于制造风力发电站的叶片的纤维增强元件的粘合。

此类纤维增强元件含有纤维和基体粘结剂。对此类元件的机械要求高。其必须承受大的拉力，通过永久性振动产生的负载高，并导致材料疲劳。此外，环境的影响大，必须确保在高温差下的稳定性以及在不同湿度下恒定的特性。在此已知利用双组分环氧化物粘结剂制造此类元件。其显示出足够的强度，但是在加工时具有不同的缺点。这些组分在大量放热的情况下反应，因此必须控制反应混合物的温度。额外地，通常需要高的后期交联温度，以获得最终足够的强度。

针对木材和金属粘合述及了已知的聚氨酯粘合剂，未述及纤维材料的粘合或嵌入。此外，并未给出对于高的机械稳定性的要求，这也是在自然环境负载下出现的。现有技术的粘合剂是针对在室温下稳定且柔性的粘合设计的。因此，玻璃态转变温度通常低，以实现合适的粘合。此外其应当具有高的反应性以迅速粘合。但是这导致粘结大的表面和工件的有效使用期过短。因为通过迅速的反应无法获得无缺陷的基体材料，所以此类粘合剂也不适合于用粘合剂均匀地填充大的模具。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供基于聚氨酯的双组分组合物，其作为已交联的组合物具有高的机械稳定性，并且显示出对于待嵌入的纤维材料或复合元件的良好的粘着性。此外，该组合物必须具有在加工条件下低的粘度和长的有效使用期，从而可以灌入装有纤维的模具中，而且不会形成提前交联的不均匀的区域。

本发明是通过交联的双组分聚氨酯组合物实现的，其由包含多元醇和添加剂的组分A、由100至65重量％的芳族聚异氰酸酯和0至35重量％的脂族聚异氰酸酯及任选存在的添加剂组成的组分B组成，其中混合的组合物在25℃下的粘度为200mPas至5000mPas（EN ISO2555），有效使用期为60分钟以上，已交联的组合物的玻璃态转变温度（Tg）为50℃以上，其中在组分B中包含0.05至3.0重量％的至少一种延迟剂。

本发明还涉及所述双组分聚氨酯组合物用于粘结纤维增强的模制件的用途。本发明还涉及由纤维材料和双组分聚氨酯组合物组成的混合物。

已知的高强度纤维材料适合作为复合材料的成分。其例如可以由玻璃纤维；合成纤维，如聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维或芳族聚酰胺纤维；碳纤维；硼纤维；氧化物或非氧化物陶瓷纤维，如氧化铝/二氧化硅纤维、碳化硅纤维；金属纤维，如钢或铝；或天然纤维，如亚麻、大麻或黄麻组成。这些纤维可以垫、纺织品、针织物、纤维束（Gelegen）、纤维网或粗纱的形式引入。还可以将两种或更多种此类纤维材料作为混合物使用。可以选择短切纤维，优选长纤维，尤其是纺织品和纤维束。此类高强度的纤维、纤维束和纺织品是本领域技术人员已知的。其例如用于飞机制造、轮船制造、汽车制造或其他机械负载高的元件。