[发明专利]具有基本不受温度影响的机械性能和高强度的双组分聚氨酯粘合剂

说明书

本发明涉及双组分聚氨酯组合物，基于平均分子量为至少500g/mol的所有多元醇的总量，其包含至少55重量％的聚丁二烯多元醇和至少一种潜伏固化剂，其中潜伏固化剂的反应性基团的数目与存在的OH‑基团的数目的比例在0.02至0.4的范围内。所述组合物具有长的开放时间，无气泡的固化，极低的玻璃化转变温度，高弹性和出人意料的在宽的温度范围内非常恒定的高强度。其还非常好地粘附至金属基材和非金属基材，其中在玻璃状热塑性塑料上几乎不造成应力开裂。其因此非常适合作为需要在宽温度范围内粘合的结构弹性粘合剂。

技术领域

本发明涉及弹性双组分聚氨酯粘合剂的领域。

背景技术

基于聚氨酯的结构粘合剂通常用在制造业中，特别是作为构造粘 合剂和装配粘合剂，用以彼此粘合构件，使得粘合复合物成为可持久 负重构造的一部分。所述粘合剂通常为弹性的并且必须满足关于可加 工性、强度和粘附力的高要求。

这样一种粘合剂应当容易加工并且可以以直到10mm及以上的更 大层厚度使用，并且不仅在环境温度下而且在受热加速的固化过程中 都可以无缺陷地固化达到最终强度。其还应当与涂漆金属基材和具有 低表面能的基材建立良好粘附。最后，粘合剂应当在其使用温度范围 内(通常在约-40至90℃的范围内)显示出尽可能一致的机械行为， 并且在温度改变时没有突然的强度变化和弹性模量变化。

对于这些应用来说，已知使用基于疏水多元醇(特别是聚丁二烯 多元醇)的双组分聚氨酯粘合剂。所述粘合剂通常具有低吸水性，固 化时几乎不倾向于形成气泡并且显示出良好的耐老化性。此外在低能 量表面(例如聚烯烃或聚碳酸酯)上的粘附构建通常较好。此外所述 粘合剂通常具有对于双组分聚氨酯来说极低的低于-45℃的玻璃化转 变温度，这能够实现宽温度范围内的非常一致的机械行为。但是对于 许多应用来说，其机械强度不足。希望提高机械强度而不影响有利的 温度行为。通常，在例如通过并用增链剂(例如丁二醇)或胺固化剂 引入硬质链段时，玻璃化转变温度升高和/或在经固化材料中观察到两 个或更多个玻璃化转变温度，这造成使用温度范围内的机械性能的不 期望的剧烈变化。此外，粘合剂的加工时间也经常不期望地剧烈缩短。

基于聚丁二烯多元醇的双组分聚氨酯粘合剂的另一个优点在于， 其无需并用增塑剂即可配制，从而避免增塑剂从粘合剂迁移到例如相 邻基材，增塑剂的迁移会导致粘合性能变差。在粘合例如聚碳酸酯、 聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯的玻璃状热塑性塑料(这里，粘合剂中 的增塑剂迁移至基材会造成基材中应力开裂的出现)时这是特别有利 的。该现象也被称作“环境应力开裂”。

WO2014/040922中描述了双组分聚氨酯粘合剂，所述粘合剂包含 至少一种多元醇，至少一种多异氰酸酯和至少一种封闭的胺，其用铋 (III)-催化剂或锆(IV)-催化剂固化。封闭的胺优选以一定量存在，使 得其反应性基团的数目与OH-基团数目的比例在0.1至1的范围内。 实施例以接近0.5的比例实施。经固化组合物的机械性能不接近本文 描述的有利性能。特别地，公开的组合物不具有低于-45℃的玻璃化 转变温度。该文献中没有教导如何获得具有所需性能的材料。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种双组分聚氨酯组合物，所述双组 分聚氨酯组合物容易加工，能够迅速且无气泡地固化成具有极低玻璃 化转变温度(优选低于-45℃、特别是低于-50℃)和高强度的弹性材 料，在宽的温度范围内具有尽可能不变的机械性能和良好的粘附性质。

出人意料地通过权利要求1所述的组合物实现了所述目的。所述 组合物包含聚丁二烯多元醇和潜伏固化剂的组合，其中潜伏固化剂仅 以选定的极低含量存在。出人意料地，相比于不含潜伏固化剂的组合 物，根据本发明的组合物显示出显著提高的强度和不变的低玻璃化转 变温度以及在宽温度范围内不变的非常恒定的机械行为。当提高潜伏 固化剂的含量超过根据本发明的范围时，观察到机械性质明显变差。

还出人意料的是，根据本发明的组合物几乎不会在玻璃状热塑性 塑料(例如聚碳酸酯)中引起应力开裂，尽管原本预期在固化时从潜 伏固化剂中释放的醛或酮会引发这种情况。