用于粘结纸浆模制部件的双组分粘合剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于聚氨酯的双组分粘合剂，其具有高的粘合强度以及高的玻璃化温 度。此外，该粘合剂即使在高的环境温度下也应具有足够长的处理时间，并且甚至应能够胶 粘具有不平坦表面的基材和能够以牢固粘合的方式桥接间隙或空隙。
【背景技术】
[0002] 基于多元醇和聚异氰酸酯的双组分聚氨酯粘合剂已知很长一段时间了。在将组 分混合之后，双组分聚氨酯粘合剂可以有利地甚至在环境温度下固化（"加工硬化（work hardening) "），因此，甚至可以在短的固化时间后快速地承受更大的力。然而，对于用作结 构粘合剂，在强度和粘合力方面对此类粘合剂提出了高的要求，因为此类粘合剂被用作承 载负荷的元件。通常，高强度通过高交联密度来实现。通常，这通过增加官能团的浓度以及 使用更高官能度的多元醇或多元胺和更高官能度的聚异氰酸酯来实现。在过高的交联密度 的情况下，这可能导致胶粘点的脆化。
[0003] W02002/066572 Al描述了用于木质材料的双组分聚氨酯粘合剂，其含有至多98% 的油脂化学多元醇、1-7. 5%的OH值为400至2000的低分子量二醇和1-7. 5%的3官能至 5官能的多元醇，以及另外的赋形剂（excipients)和树脂，其中可以使用聚异氰酸醋使所 述粘合剂交联。
[0004] DE 10 2008 060 885A1公开了用于胶粘可消毒的复合膜的无溶剂双组分粘合剂， 其中所述粘合剂包含：至少一种含NCO基的预聚物的组分A，其通过使官能度为2或3的低 分子量聚醚醇、聚酯醇和/或聚亚烷基醇与高摩尔过量的TDI反应并除去未反应的单体二 异氰酸酯来制备，以及含有至少一种2官能或3官能的聚酯多元醇的组分B，其通过使基于 聚醚或聚亚烷基二醇的二醇和/或三醇与二羧酸和其衍生物反应来制备，其中必须存在至 少10-40重量％的脂族C8-C20二羧酸，以及在至少一种组分A或B中的赋形剂和添加剂。
[0005] WO 2009/080740 Al公开了双组分聚氨酯粘合剂，其由多元醇组分以及聚异氰酸 酯交联组分组成，NC0/0H比率为0. 9:1-1. 5:1，所述多元醇组分含有2-30重量％的至少 一种分子量大于lOOOg/mol的聚酯二醇、5-35重量％的至少一种三官能至十四官能的多 元醇、5-35重量％的疏水性多元醇、2-65重量％的另外的添加剂或赋形剂，其中总和应为 100%，其中经交联的粘合剂具有大于50°C的玻璃化转变温度（Tg)。
[0006] EP2468789 Al描述了双组分聚氨酯组合物，其包含蓖麻油、至少一种烷氧基化的 芳族二醇、至少一种具有5-8个羟基的多元醇以及至少一种聚异氰酸酯。特别指明，这些组 合物应具有长的"开放时间"，并且它们在长时间暴露于高湿度（例如，70%相对湿度）的气 候后，甚至在40分钟后，特别是甚至在60分钟后应仍能够胶粘，并且能够固化而形成具有 高的机械强度的聚合物，因此产生结构粘结。这些双组分聚氨酯组合物应特别适合用作结 构粘合剂，特别是用于胶粘风力祸轮机的转子叶片的翼片半壳体（wing half shells)。
[0007] 此类翼片半壳体通常由玻璃纤维增强塑料基材和任选存在的金属结构元件构造。 这些部件必须具有高的机械稳定性，因此，期望对应的粘合剂同样能够承受对应的力。除上 文提到的翼片半壳体以外，还有许多另外的应用领域对此类部件的粘合具有类似要求。实 例是机翼或其它飞机附件的纤维增强的部件的胶粘、造船工业中纤维增强的部件的胶粘或 上文提到的用于制备风力涡轮机的翼片的纤维增强的部件的胶粘。对胶粘的部件提出的机 械要求很高。它们必须承受很大的张力，持久振动所施加的应力很高，并且导致材料疲劳。 此外，环境影响很大，在高的温度差异下的稳定性以及在不同程度的湿度下的恒定性质必 须得到保证。已知替代地用双组分环氧粘合剂胶粘此类部件。这些双组分环氧粘合剂具有 足够的强度，然而，它们在处理方面具有各种缺点。因此，需要高的固化温度以获得足够的 强度。此外，基材表面必须特别准备以用于胶粘。现有技术的粘合剂具有以下缺点：胶粘点 在不同的天气和温度条件下的机械稳定性不足。此外，由于在直至基材接合的处理时间不 够长，特别是在升高的环境温度和高湿度的情况下，因此，它们不太适于胶粘大的表面。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的是提供在没有预先准备的情况下可用于将塑料基材胶粘在一 起的粘合剂。此外，所述粘合剂即使在升高的环境温度和高湿度下（例如在亚热带和热带 地区发生）也应具有长的开放时间或长的适用期（pot life)和高的固化后玻璃化转变温 度。甚至在此类条件下也应可确保甚至不平坦表面的稳定粘结。此外，在高湿度处理期间 应避免起泡、气泡形成和/或过于快速的表皮形成。此外，经交联的粘合剂层应对于水分和 不同的环境温度不敏感，并且它们的机械性质应保持稳定。通常，具有高的玻璃化转变温度 的聚氨酯由短链脂族多元醇和芳族聚异氰酸酯制得，然而，它们具有短的适用期或短的开 放时间。
[0009]这些目的通过本发明来实现。本发明的一个主题涉及双组分聚氨酯粘合剂，其由 多元醇组分以及异氰酸酯组分组成，NC0/0H比率为0. 9:1-1. 5:1 :所述多元醇组分含有： a)2_30重量％的至少一种分子量大于或等于500g/mol的油脂化学多元醇（oleochemical polyol)，b) 5-35重量％的至少一种三官能至十四官能的多元醇，c) 5-35重量％的至少一 种基于乙氧基化或丙氧基化的多酚的多元醇，d)0-20重量％的至少一种另外的多元醇， e) 2-65重量％的至少一种另外的添加剂，其中a) -e)的总和应为100重量％，所述异氰酸酯 组分含有至少一种芳族聚异氰酸酯和至少一种脂族聚异氰酸酯，其中经交联的粘合剂具有 大于或等于65°C的玻璃化转变温度（Tg)。
[0010] 本发明的另一个主题是此类双组分聚氨酯粘合剂用于胶粘金属、塑料或泡沫基材 或纤维复合材料的用途。
【具体实施方式】
[0011] 对于本发明的胶粘，已知的由高强度纤维复合材料制成的模制件是合适的。这些 模制件可以例如由包埋在塑料基质中的玻璃纤维、碳纤维或芳族聚酰胺纤维组成。
[0012] 这些纤维可以垫块（mats)、织物、成网（laid web)、非织造织物或粗纱（rovings) 的形式引入基质中。该塑料基质可例如由聚酯或环氧树脂制成，所述聚酯或环氧树脂通过 合适的硬化剂和/或交联剂反应以形成热固性聚合物。此类纤维增强基材是本领域技术人 员已知的。它们用于例如飞机构造、船构造或机械暴露于高应力的其它部件。此类胶粘基 材的一个具体应用领域是它们用于风力涡轮机转子的翼片。制造此类模制件的方法也是已 知的。
[0013]例如，此类翼片在中空模制件中制造和交联。在这种情况下，模具通常作为半面模 具执行。面向模具的一侧通常获得光滑的即用表面，另一侧可以并且通常应进一步处理。 在这种情况下，这些基材中的两个或更多个在进一步的翼片生产过程期间胶粘在一起。通 常，远离模具的一侧胶粘。表面应设计为，待胶粘的基材部分大致尺寸配合。意欲胶粘的表 面可以是粗糙的，并且具有固有的不平坦度。根据本发明，不必碾磨或研磨成精确的镜像形 状以形成待胶粘的配对物。当使用本发明的粘合剂时，也不必对待胶粘的表面进行预处理。 无油脂的表面足以用于施加所述粘合剂，不必使用底漆。
[0014] 已知的操作模式是这样的，在模具中制得部件后，在模制件的外侧上的表面用用 于交联的抗撕裂保护性织物覆盖，所述织物可在随后胶粘之前即刻完全撕掉，由此产生合 适的表面。然而，还可以使这些表面经历粗的机械处理并使它们适应对应的配对物。然后， 可将本发明的粘合剂施加到由此制备的已清除任何松散颗粒的基材表面上。
[0015] 对纤维复合材料的胶粘，特别是用于风力涡轮机转子的翼片的纤维复合材料的 胶粘提出了许多严格的要求。因此，应可在15-50°c和0-85%相对湿度（RH)下，然而至 少在20-40 °C和20-85% RH的条件下施加粘合剂。应可在60-90 °C，至少70-80 °C发生 固化。甚至在潮湿的条件下储存之后，粘合也应具有至少12MPa的拉伸剪切强度（根据 DIN EN 1465:2009-07 测定），至少 2MPa 的耐剥离性（peel resistance，根据 DIN EN ISO 11339:2010-06测定），MOMPa的拉伸强度，大于或等于4000MPa的弹性模量和>1 %的断 裂伸长率（在每种情况下，根据DIN EN ISO 527-2:2012-06测定）。热变形温度应为至少 65°C，