聚氨酯结构粘合剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及双组分聚氨酯粘合剂，特别是聚氨酯结构粘合剂的领域。
【背景技术】
[0002] 基于多元醇和多异氰酸酯的双组分聚氨酯组合物长期以来被用作弹性粘合剂。其 在混合之后迅速固化并且因此在较短时间之后即可接受和传递力。
[0003] 结构粘合剂（也被称为构造粘合剂或装配粘合剂）用在制造业中，用以彼此粘合 构件，使得粘合连接体为具有可持久负重构造的部件。所述粘合剂通常为粘弹性的并且必 须满足可加工性、强度和粘附力方面的高要求。
[0004] 对于许多经粘合的构造来说重要的是，粘合剂在其使用温度的整个范围内，特别 是在约-35°C至约+85°C的温度范围内，具有尽可能一致的强度，例如尽可能一致的弹性 模量，使得粘合连接体的机械行为可以以合适的方式引入构造考量（Berechnung)中。特别 期望的是具有高强度和高伸展性并且机械性能与温度的相关度极不显著的粘弹性粘合剂。 粘合剂应当可良好加工，即使在至多10毫米和更大的更高层厚度下仍然可以使用，不仅在 环境温度而且在通过热加速的固化过程中均可无干扰地固化成最终强度并且显示出在金 属和非金属基材上的良好结合。
[0005] 还需要具有上述性能并且额外地在经固化状态下可以通过特定处理容易地再次 与其所粘附的基材脱离的粘合剂，而不会由于所述处理损坏基材，亦即可以脱离粘合而不 会损坏粘合的构件。
【发明内容】
[0006] 因此本发明的目的是提供聚氨酯粘合剂，所述聚氨酯粘合剂具有高的强度和高的 伸展性并且机械性能与温度的相关度较低，因此出色地适合作为结构粘合剂，并且所述聚 氨酯粘合剂可以以不破坏基材的方式再次与其以经固化状态所粘附的基材脱离。
[0007] 出人意料地发现，根据权利要求1所述的聚氨酯粘合剂实现所述目的。由于其特 定组成，所述粘合剂在组分混合之后具有良好的可加工性和高的稳固性，良好的初始强度， 迅速和无干扰的固化以及在经固化状态下的极高的强度，而不会损失伸展性和弹性。
[0008] 所获得的在-35°c至+85°C的应用范围内的强度和伸长性的组合与经固化材料 的升高的冲击韧性相结合。
[0009] 特别出人意料的是这样的情况：通过加热至至少120°C的温度、特别是在140°C至 200°C范围内的温度至少10分钟、特别是至少20分钟，包含经固化的聚氨酯粘合剂的粘合 连接体可以再次脱离，即粘合剂可以与基材脱离。产生脱粘的温度范围在此是非常有利的。 所述温度明显高于许多粘合连接体的使用温度，但是又足够低，使得许多感兴趣的基材或 经粘合的构件的功能不会由于脱粘过程而损坏。该有利的行为至少部分地通过烷氧基化的 芳族二元醇而实现。
[0010] 此外还发现，使用根据本发明的聚氨酯粘合剂实现在金属表面和非金属材料，特 别是纤维增强的复合材料（例如玻璃纤维增强的塑料和碳纤维增强的塑料）上特别良好的 粘附。
[0011] 本发明的其他方面为其他独立权利要求的主题。本发明的特别优选的实施方案为 从属权利要求的主题。
【具体实施方式】
[0012] 本发明的主题是由第一组分和第二组分组成的聚氨酯粘合剂，其中
[0013] -第一组分包含
[0014] a)至少一种分子量在1 '000至10 '000g/mol范围内的三元醇A1，
[0015] b)至少一种具有两个伯羟基并且分子量在60至150g/mol范围内的二元醇A2,和
[0016] c)至少一种分子量在300至1 '000g/mol范围内的烧氧基化芳族二元醇A3,和
[0017] d)至少一种分子量在60至500g/mol范围内的脂族多胺A4 ;和
[0018] _第二组分包含
[0019] e)至少一种多异氰酸酯B1，和
[0020] f)至少一种具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物B2 ;
[0021] -其中三元醇A1、二元醇A2和烷氧基化芳族二元醇A3以这样的量存在，使得
[0022] g)重量比例 A1AA2+A3)彡 10,和
[0023] h)重量比例 A1/A2 彡 15。
[0024] 物质名称（例如"多元醇"、"多异氰酸酯"、"聚醚"或"多胺"）中的前缀"聚/多" 在本文中表示，每种物质在形式上包含每分子多于一个在其名称中出现的官能团。
[0025] 在本文中在聚合物的情况下，"分子量"被始终理解为平均分子量。
[0026] "伯羟基"表示键合至具有两个氢的C原子的0H-基团。
[0027] 术语"相分离"在本文中表示在聚氨酯粘合剂的固化时高度有序（"结晶"）区域 (也被称为"硬链段"）和无序（"无定形"）区域（也被称为"软链段"）分离的过程。
[0028] "开放时间"在本文中表示这样的一段时间，在组分混合之后在该时间内必须使待 粘合部件接合。
[0029] 术语"强度"在本文中表示经固化的粘合剂的强度，其中强度特别意指在至多10% 的伸长范围内的拉伸强度和弹性模量（E-模量）。
[0030] "粘合连接体"在本文中表示至少两个相同或不同材料的基材通过粘合剂牢固连 接。
[0031] 粘合连接体的"脱粘"在本文中表示粘合剂在其强度方面有目的地被削弱。因此 能够以相对小的力量消耗实现基材的机械分离，亦即粘合连接体可以容易地脱离。可以在 粘合剂和基材表面之间以粘合方式或者在粘合剂中以内聚方式进行分离。
[0032] "室温"在本文中表示23°C的温度。
[0033] 术语"储存稳定的"表示组合物可以在合适的容器中在室温下保存数周至数月的 时间而不会由于储存显著改变其应用性能或使用性能的性能。
[0034] 适合作为三元醇A1的特别为聚氧化亚烷基三元醇，也被称为聚醚三元醇。其为环 氧乙烷、1，2-环氧丙烷、1，2-或2, 3-环氧丁烷或其混合物的聚合产物。其通常借助于具有 三个活性氢原子的起始剂分子进行聚合，所述起始剂分子例如为甘油、1，1，1-三羟甲基乙 烷、1，1，1-三羟甲基丙烷或其混合物。
[0035] 优选作为三元醇A1的为聚氧化亚丙基三元醇、聚氧化亚乙基三元醇和聚氧化亚 丙基-聚氧化亚乙基-三元醇。
[0036] 特别优选地，三元醇A1具有伯羟基。因此聚氨酯粘合剂不易受不期望的异氰酸酯 基团与任选存在的水的反应的影响，因此可能出现气泡和不完全的固化。
[0037] 特别优选作为三元醇A1的为所谓的"EO-封端的"（环氧乙烷封端的）聚氧化亚 丙基三元醇。后者为特定的聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基三元醇，所述聚氧化亚丙基聚氧化 亚乙基三元醇例如这样获得：在聚丙氧基化结束之后用环氧乙烷进一步烷氧基化聚氧化亚 丙基三元醇，因此使其具有伯羟基。相比于纯的聚氧化亚乙基三元醇，其具有的优点在于亲 水性较低并且在室温下为液体。
[0038] 三元醇A1优选具有在2. 2至3范围内的平均OH-官能度。使用所述三元醇A1获 得具有良好机械性能的粘合剂。
[0039] 三元醇A1优选具有在3, 000至8, 000g/mol，特别优选4, 000至6, 000g/mol范围 内的分子量。所述三元醇具有高的官能度和链长的良好组合，因此获得具有良好机械性能 的粘合剂。
[0040] 三元醇A1优选以30至70重量％的量使用，以第一组分的总重量计。
[0041] 适合作为二元醇A2的特别为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-环己烷二甲醇、1，4-环己烷二甲醇和二乙二醇。这些二醇具有几乎无 空间位阻的伯羟基，所述伯羟基对异氰酸酯基团是特别有反应性的。
[0042] 优选地，二元醇A2为线性二元醇，特别选自1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,5-戊二 醇。这些二元醇可以特别良好地操作，因为它们几乎不亲水并且在室温下为液体并且在粘 合剂固化时产生有利于在宽的温度范围内的高强度和良好的伸展性的氨基甲酸酯基团。其 中最优选的是1，4- 丁二醇。
[0043] 烷氧基化的芳族二元醇A3为具有芳族核的聚醚二元醇，例如特别是通过烷氧基 化具有两个酚0H-基团的芳族二元醇所获得的那些。
[0044] 优选地，烷氧基化的芳族二元醇A3为乙氧基化和/或丙氧基化和/或丁氧基化芳 族二元醇，特别是乙氧基化和/或丙氧基化芳族二元醇。这些二元醇特别容易获得。
[0045] 特别优选地，烷氧基化芳族二元醇A3为丙氧基化芳族二元醇。所述二元醇为疏水 的并且具有特别低的粘度，因此获得在经固化状态下具有良好耐湿性的可良好加工的粘合 剂。
[0046] 烷氧基化的芳族二元醇A3的芳族部分优选为苯基团、萘基团、二苯基甲烷基团、 1，1-二苯基乙烷基团、2, 2-二苯基丙烷基团、二苯醚基团、苯甲酮基团、双（苯基）砜基团 或联苯基团。
[0047] 其中优选的是二苯基甲烷基团和2, 2-二苯基丙烷基团。这些芳族基团源自双酚 F或双酚A。所述烷氧基化芳族二元醇A3产生具有特别高强度的可良好加工的粘合剂。
[0048] 特别优选地，烷氧基化芳族二元醇A3为丙氧基化双酚A或丙氧基化双酚F，特别是 丙氧基化双酚A。
[0049] 烧氧基化芳族二元醇A3优选具有在350至500g/mol范围内的分子量。所述二元 醇A3产生特别高的强度。