[发明专利]双组分聚氨酯粘合剂

说明书

双组分聚氨酯粘合剂，其包含(a)至少一种烷基取代的4,4'‑二(氨基环己基)烷烃，其中每个环己基基团在至少一个与氨基基团相邻的位置上是烷基取代的；(b)至少一种2,4'‑二(氨基环己基)烷烃或2,2'‑二(氨基环己基)烷烃；(c)以下物质的混合物：(i)至少一种烷基取代的4,4'‑二(氨基环己基)烷烃，其中每个环己基基团都是烷基取代的，以及(ii)至少一种2,4'‑二(氨基环己基)烷烃和/或2,2'‑二(氨基环己基)烷烃；或(d)40到99.9重量％的(a)、(b)或(c)与0.1到60重量％的至少一种未取代的4,4'‑二(氨基环己基)烷烃的混合物。该粘合剂还包含一种或多种多元醇，其中至少50％的羟基基团是仲羟基。这些粘合剂提供了长的开放时间和优良的耐下垂性的有用联合。

聚氨酯对许多材料形成非常强的粘合并且基于该原因其一般用作粘合剂材料。目前的粘合剂材料是包含一种或多种异氰酸酯化合物和在大多数情况下而不是所有情况下的一种或多种固化剂的可固化混合物。未固化的粘合剂适用于基材并且与基材接触固化以形成它们之间强的粘合剂粘合。

聚氨酯粘合剂是非常通用的，因为它们可以配制用于非常广泛范围的粘合剂应用。在每种情况中将配制物设计为具有必要的物理和粘合贡献，并且在可以用于忍受特别应用的特别固化条件下还具有必要的固化轮廓。

因此，例如，在特殊的应用中，固化的粘合剂可以是蜂窝状或非蜂窝状的；柔性的、半柔性的或刚性的；单-或双-组分；缓慢固化或快速固化的；可室温固化或仅在施加热量时固化。

对于一些应用，有必要配制粘合剂以提供长的“开放时间”，即延长粘合剂组合物完全配制好之后的一段时间，在此期间该组合物可以施用并且在其固化前进行操作。例如，当粘合具有较大表面的粘合部件时，需要大量的时间将粘合剂施用到整个粘合表面上并且之后将基材带到粘合位置中。如果粘合剂过早固化会产生许多问题。可能会存在其中粘合剂粘合较弱的区域，因为在部件放在一起之前粘合剂已经固化了。随着部件接合覆盖整个粘合表面，粘合剂不再流动，这会在固化的粘合剂中产生不一致的厚度并且在粘合表面上产生不一致的粘合强度。

获得长“开放时间”的一个方法是配制具有“封闭的”反应物或催化剂的粘合剂，其仅在当受到一些预定的温度范围内才会变得活化。例如，异氰酸酯组分可以用例如与异氰酸酯基团形成弱键的酚、某些胺和某些硫醇化合物等物质封闭。当受热时，这些封闭的基团解封闭，重新生成可以与固化剂反应以便固化粘合剂的游离异氰酸酯基团。同样的，多种类型的封闭的可热活化的催化剂可以用于相同的效果。

使用这些封闭的异氰酸酯和催化剂的明显的问题在于当异氰酸酯和/或催化剂变为解封闭时，它们可以释放挥发性有机化合物。因为暴露的潜在性，并且由于挥发性有机化合物在粘合剂层中可以形成空间或妨碍与基材的粘合，因此在大多数粘合剂的应用中，挥发性有机化合物的释放是不期望的。

缓慢固化、长开放时间的聚氨酯粘合剂体系的一个问题在于它们倾向于在它们固化之前从部件中流失。未固化的粘合剂组分通常配制为具有低的粘度，因此它们可以容易的计量和施用。低的粘度使得粘合剂更易于从基材流失，特别是如果基材是倾斜或垂直的表面，或者如果将粘合剂施用于基材的下侧。

为了对抗这些问题，可以将粘合剂配制成具有“触变”的性质，通过它意味着未固化的粘合剂在静态条件下表现出高的表观粘度，但是一旦施加剪切力则快速变稀。这允许粘合剂计量、分发并且使它在不需要下垂或流失的位置上保留下来而易于成层。

赋予触变性的一种方法例如是将气相二氧化硅包括到配制物中。另一种方法在于将少量快速反应的异氰酸酯反应物质包括到配制物中，典型的为二胺。二胺与一小部分多异氰酸酯快速反应以形成低聚物种。这些提供了少量的早期增稠，其减少了早期固化阶段的流失。使用二胺途径的问题在于该方法难以在粘度的早期增加和保持合适的开放之间找到适当的平衡。如果使用足够的二胺以获得想要的流变性质，则开放时间倾向于显著缩短，部分原因在于二胺的放热反应中释放的热量升高了温度，加速了剩余的固化并且缩短了开放时间。