具有改善的对铝粘合性的液体可湿固化的聚氨酯的制作方法

本公开总体上涉及单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物，更具体地涉及具有提高的对金属组件——特别是铝组件——的粘合性的这样的组合物。本公开还涉及改善单组分液体可湿固化的聚氨酯组合物对铝基材——特别是轧制级(mill grade)铝基材——的粘合强度的方法、以及使用单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物粘合包括铝组件的复合结构的方法。

背景技术：

1、本部分提供的背景信息不一定是与本公开相关的发明构思的现有技术。

2、复合结构广泛用以制造运输领域中的车辆。这种复合结构的实例包括商用拖车、火车车厢(train car)、飞机组件、休闲娱乐车(recreational vehicle)、船和汽车。一种传统的复合结构包括焊接的铝框架，该铝框架具有粘合至一个表面的聚合物表皮(skin)、粘合至相对表面的木材表皮、以及位于所述聚合物表皮和木材表皮之间的泡沫。通常使用可固化的聚氨酯粘合剂以将聚合物表皮粘合至铝框架并将木材表皮粘合至铝框架。

3、热熔粘合剂已被作为一种复合粘合的粘合剂提出。热熔粘合剂在室温下为固体，但在加热时它们熔化成液体或流体状态，以这种形式它们被施用至基材。在冷却时，粘合剂恢复其固体形式。一类热熔粘合剂为热塑性热熔粘合剂。另一类热熔粘合剂为反应性聚氨酯热熔粘合剂，其开始时为热塑性材料但当暴露于合适条件时交联并固化成不可逆的固体形式。然而，热熔粘合剂需要专门的设备来加热粘合剂并将所述粘合剂保持在熔融状态，而且还需要专门的施用设备。这种设备并非在所有制造场所都是可获得的。热熔粘合剂在施用后快速凝固，这限制了施用后调整组件位置(reposition)的能力。此外，一旦被加热，粘合剂的粘度会增加至不能使用的水平，因此它们可以被使用的适用期有限。

4、另一种类型的聚氨酯基粘合剂是在室温下为液体的单组分可湿固化的聚氨酯粘合剂。它们的液体形式使得可以通过使用常规设备容易地施用而无需热熔粘合剂所需的复杂加热设备。它们也固化得更慢并且允许在施用后的一段时间调整组件位置。单组分可湿固化的聚氨酯粘合剂通常基于含异氰酸酯的聚氨酯预聚物。粘合剂在排除湿气的条件下储存。当暴露于湿气时，预聚物上的异氰酸酯部分不可逆地交联以形成固化的热固性反应产物。

5、聚氨酯粘合剂对各复合组件的良好粘合性是增加复合结构的强度所想要的。理想地，粘合剂粘合强度大于它所粘合的一些材料或全部材料。另外，水可以渗透到粘合的复合结构中。粘合剂在暴露于水期间和之后应尽可能多地保留初始粘合强度。

6、目前，制造商使用多步工艺来形成复合结构。在第一步中，对金属框架进行清洁以除去油、油脂和污物。接下来，将框架暴露于在浴或喷雾施用中的转化涂覆化学品、用水冲洗并干燥。经转化涂覆的框架现在准备好用于施用粘合剂并组装成复合结构。这个工艺需要多个大的化学品储罐、提升和干燥设备以及相当大的空间。在不同的多步工艺中，对金属框架进行清洁以除去油、油脂和污物。接下来，工人使用浸透了转化化学品的毛巾(例如来自henkel corporation的alodine擦拭巾)来手动擦拭框架并将其干燥。经转化涂覆的框架现在准备好用于施用粘合剂并组装成复合结构。这种方法不需要转化涂料储罐和相关设备。然而，手动擦拭整个框架需要大量的努力和时间，并且具有工人可能遗漏框架的一些区域的风险。

7、想要提供具有提高的对一个或多个复合组件的粘合强度的单组分液体聚氨酯粘合剂组合物。想要提供具有提高的粘合强度而不需要在金属组件上转化涂覆的单组分液体聚氨酯粘合剂组合物。想要提供在暴露于水期间和之后基本上保留提高的强度的单组分液体聚氨酯粘合剂组合物。想要提供可采用现有工艺和设备使用并且无需加热至熔融状态即可使用的单组分液体聚氨酯粘合剂组合物。

技术实现思路

1、本部分提供了对本公开的一般性概述，并非其全部范围或者所有特征、方面或主题的全面公开。

2、在一个实施方案中，本公开为单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物，所述组合物包含以下物质的反应产物：至少一种多元醇；至少一种有机多异氰酸酯，以及酸组分。

3、在一个实施方案中，本公开为单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物，所述组合物包含以下物质的反应产物：至少一种多元醇；至少一种有机多异氰酸酯、酸组分和至少一种添加剂。

4、在一个实施方案中，用以制备单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物的混合物中的多元醇包含一种或多种聚醚多元醇、一种或多种聚酯多元醇、或者一种或多种聚醚多元醇和一种或多种聚酯多元醇。

5、在至少一个实施方案中，粘合剂组合物还包含催化剂。在一个实施方案中，粘合剂组合物包含不含金属的催化剂，例如2,2’-二吗啉代二乙醚。

6、在至少一个实施方案中，一种或多种有机多异氰酸酯包含聚合mdi、或者聚合mdi和mdi异构体的混合物。

7、在至少一个实施方案中，本公开为一种将表皮或面板(panel)粘合至金属框架以形成增强复合结构的方法，所述方法包括：提供所述实施方案任一项中所描述的单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物；将所述单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物布置在所述面板或所述金属框架中至少一个的表面上；将所述面板的表面布置成与所布置的粘合剂接触并且与所述金属框架的表面相邻；以及将所布置的粘合剂暴露于会引发固化的条件。在一个优选实施方案中，金属框架为铝并且未经转化涂料处理。在一个优选实施方案中，金属框架为轧制级铝。

8、在一个实施方案中，本公开包括含固化或未固化形式的所公开的单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物的制品。

9、在一个实施方案中，本公开包括所公开的单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物的固化的反应产物。

10、由对优选实施方案的详细描述，本公开的这些和其它特征和优点对于本领域技术人员而言变得更明显。一般而言，除非另外明确说明，否则所公开的材料和工艺可以替代性地被配制成包含本文中所公开的任何合适的组分、部分或步骤，由本文中所公开的任何合适的组分、部分或步骤组成，或者基本上由本文中所公开的任何合适的组分、部分或步骤组成。所公开的材料和工艺可以另外地或者替代性地被配制以不含或基本上不含现有技术组合物中所用的或者对于实现本公开的功能和/或目的而言原本不必要的任何组分、材料、成分、助剂、部分、物质(species)和步骤。

技术特征：

1.制造粘合的增强复合结构的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在将所述第一面板粘合表面布置成与所布置的粘合剂和框架粘合表面接触的步骤之前，将所施用的粘合剂暴露于水的步骤。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，所述方法包括：将所述复合结构置于压机中，其中固化步骤至少部分地在所述复合结构处于所述压机中时完成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中至少一个铝粘合表面为未经清洁的轧制级。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中至少一个铝粘合表面不具有表面转化涂层和/或阳极氧化。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中至少一个铝粘合表面为经转化涂覆的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第一面板包含固化的聚合物和/或层合板。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述复合结构没有机械紧固件以将所述第一面板保持在所述框架上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述有机多异氰酸酯具有小于2.7、优选小于2.5或更小且更优选在2.0至2.4范围内的平均官能度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述酸组分包含至少一种无机酸。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述酸组分包括硝酸、硫酸、膦酸、磷酸、焦磷酸(diphosphoric acid)(焦磷酸(pyrophosphoric acid))和它们的组合。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，所述方法还包括在由所述框架和第一面板粘合表面界定的空隙区域中布置绝缘。

14.单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物，所述组合物包含：含至少一种多元醇、过量的至少一种有机多异氰酸酯、以及酸形式和/或盐形式的酸组分的混合物的反应产物。

15.根据权利要求14所述的单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物，其中所述酸组分选自硝酸、硫酸、膦酸、磷酸、焦磷酸(diphosphoric acid)(焦磷酸(pyrophosphoricacid))和它们的组合。

16.酸用于包含聚氨酯预聚物的粘合剂组合物中以改善所述粘合剂组合物对铝的粘合性的用途。

技术总结
本发明公开了单组分液体可湿固化的聚氨酯粘合剂组合物，所述组合物包含：含至少一种多元醇与过量的一种或多种多异氰酸酯和酸组分的混合物的反应产物。该粘合剂组合物与当前可用的粘合剂相比具有提高的对金属例如铝的粘合强度。该组合物可特别用于面板层合应用中。

技术研发人员：李英杰,钦曙辉
受保护的技术使用者：汉高股份有限及两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15