固体可自粘的含异氰酸酯有机聚合物和其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可自粘的聚氨基甲酸酯组合物和其使用方法。
【背景技术】
[0002] 很多类型的有机聚合物被用作粘合剂。粘合剂通常可以分成液体或糊状型，其固 化或干燥以形成粘合层；和热熔型，其是低熔融热塑性塑料，经熔融并且接着再固化以形成 粘合粘结。一些粉末涂料是低熔融、低玻璃化转变温度材料，首先通过熔融形成粘合剂，使 其湿透并且覆盖衬底表面，并且然后通过固化形成热固性塑料。所有这些粘合剂的共同点 是它们在粘合过程的一些时刻是液体。
[0003] 存在这些类型中没有一种可以容易地使用的某些应用。关于这一点，可能存在若 干个原因。在一些情况下，也许不可能或不方便在使用时施加粘合剂。这可能是例如由于执 行粘结的位置。可能不存在例如可用以计量和分配，并且在一些情况下掺合粘合剂和/或 其构成组分的合适设备。在其它情况下，由于要粘结的衬底的位置和/或方向，这些类型的 粘合剂不能在粘结过程期间被施加到衬底，或在施加之后无法保留在那些衬底上。举例来 说，在某些情况下，粘合剂会由于重力或其它的力流动远离粘结线，或会由于周围流体（例 如移动的气体或液体）的流动而被洗掉。
[0004] 在这些应用中非常需要可以在预限定情况下粘结到自身或经这类自粘材料涂布 的材料。自粘材料优选地在正常的储存和使用条件下将是固体非粘性材料，因此所述材料 可以在无特殊防护措施的情况下容易地储入仓库和运输。自粘材料将能够在预限定条件下 粘结到自身，而不熔融或降解形成会跑掉的液体。这类材料可以允许组装大粘结块状物，而 不需要液体计量、混合和分配设备。所述材料可以成型为小粒子，所述小粒子可以呈浆料形 式被倒入或抽吸到需要它们的地方，并且然后经历粘结条件。
【发明内容】
[0005] -方面，本发明是一种用于形成经粘合的固体碎片的粘结块状物的方法，包含：
[0006] a)形成至少一种多元醇与至少一种聚异氰酸酯化合物的反应混合物，其中所述异 氰酸酯指数是至少1. 40,并且固化所述反应混合物以形成在其至少接触表面上具有固体非 熔融有机聚合物的多个碎片，所述固体非熔融有机聚合物具有如通过动态机械热分析测量 至少40°C的主玻璃化转变温度、至少500kg/m3的密度和游离异氰酸酯基；
[0007] b)形成所述碎片的块状物以使得在一或多个粘结线处，所述固体碎片中的每一个 的接触表面与一或多个相邻固体碎片的接触表面接触；以及
[0008] C)在至少40°C的粘结温度下在外加压力下在存在水的情况下加热所述块状物以 在所述粘结线处粘结所述固体碎片，从而形成所述粘结块状物。
[0009] 在一些实施例中，本发明是一种用于形成经粘合的固体碎片的粘结块状物的方 法，包含：
[0010] a)向多个衬底碎片的表面施加至少一种多元醇与至少一种聚异氰酸酯化合物的 反应混合物，其中所述异氰酸酯指数是至少I. 40,并且固化所述反应混合物以形成经固体 非熔融有机聚合物涂布的多个衬底碎片，所述固体非熔融有机聚合物具有如通过动态机械 热分析测量至少40°C的主玻璃化转变温度、至少500kg/m3的密度和游离异氰酸酯基；
[0011]b)形成所述经涂布的衬底碎片的块状物以使得在一或多个粘结线处，所述固体碎 片中的每一个的接触表面与一或多个相邻固体碎片的接触表面接触；以及
[0012] C)在至少40°C的粘结温度下在存在水的情况下加热所述块状物以在所述粘结线 处粘结所述固体碎片，从而形成所述粘结块状物。
[0013] 在其它实施例中，本发明是一种用于形成经粘合的固体碎片的粘结块状物的方 法，包含：
[0014] a)形成两个或更多个分开的固体碎片的块状物，以使得在一或多个粘结线处，所 述固体碎片中的每一个的接触表面与一或多个相邻固体碎片的接触表面接触，其中所述接 触表面各自具有固体非熔融有机聚合物，所述固体非熔融有机聚合物具有如通过动态机械 热分析测量至少40°C的主玻璃化转变温度、至少500kg/m3的密度和至少3. 5重量游离异氰 酸醋基；
[0015] b)形成所述经涂布的衬底碎片的块状物以使得在一或多个粘结线处，所述固体碎 片中的每一个的接触表面与一或多个相邻固体碎片的接触表面接触；以及
[0016] c)在至少40°C的粘结温度下在存在水的情况下加热所述块状物以在所述粘结线 处粘结所述固体碎片，从而形成所述粘结块状物。
[0017] 在仍其它实施例中，本发明是一种用于形成经粘合的固体碎片的粘结块状物的方 法，包含：
[0018] a)在多个衬底碎片上形成固体非熔融有机聚合物的涂层，所述固体非熔融有机聚 合物具有如通过动态机械热分析测量至少40°C的主玻璃化转变温度、至少500kg/m3的密度 和至少3. 5重量游离异氰酸酯基；
[0019] b)形成所述经涂布的衬底碎片的块状物以使得在一或多个粘结线处，所述固体碎 片中的每一个的接触表面与一或多个相邻固体碎片的接触表面接触；以及
[0020] C)在至少40°C的粘结温度下在存在水的情况下加热所述块状物以在所述粘结线 处粘结所述固体碎片，从而形成所述粘结块状物。
[0021] 本发明还是一种固体非熔融有机聚合物，其具有如通过动态机械热分析测量至少 40°C的主玻璃化转变温度、至少500kg/m3的密度和至少3. 5重量％游离异氰酸酯基。
[0022] 本发明提供一种用于使衬底彼此粘合和/或从固体材料的多个碎片形成经聚集 并且粘结的块状物，不需要对其进行熔融或在粘结步骤期间施加液体粘合材料的方式。本 发明提供固体非粘性材料，其可以在环境条件下储存和运输而不彼此粘结或粘在一起，但 其又将在高温、水分和施加压力的条件下彼此粘结。这允许所述材料以普通的微粒固体形 式处理。所述材料可以成型为从小颗粒到大块的任何适宜大小的碎片，然后可以在所需的 时间和地点使其粘结在一起。这种方法是非常不寻常的，因为固体非熔融热固性固体聚合 物先前尚不知晓可粘结到自身或形成任何类型的有用粘合剂。
[0023] 本发明尤其适用于形成粒子的聚集块状物。举例来说，本发明提供一种干微粒材 料，其可以被放置到模具中并且在压力下在存在水分的情况下加热以形成模制物品。
[0024] 本发明有机聚合物的特征在于若干方面。它是具有至少40°C的主玻璃化转变温度 的固体材料。当玻璃化转变温度低于约40°C时，所述聚合物会在正常的储存和/或运输条 件期间软化或变粘。主玻璃化转变温度优选地是至少45°C并且再更优选地至少50°C。主 玻璃化转变温度可以是高达130°C。玻璃化转变温度优选地不超过125°C。在特定实施例 中，主玻璃化转变温度可以是40 °C到90 °C或50 °C到80 °C。在其它特定实施例中，主玻璃化 转变温度可以是80°C到130°C或90°C到125°C。
[0025] 出于本发明的目的，在1赫兹的振荡频率和从20°C到200°C，3°C/秒的加热扫描 速率下，通过动态机械热分析（DMTA)测量玻璃化转变温度。对应于tanS曲线的峰值的温 度视为所测试样本的"主"玻璃化转变温度（Tg)，但其中两次转变的tanS值彼此相差不超 过5%的情况除外，在所述情况下，更低的转变温度视为主玻璃化转变温度。所述有机聚合 物除了主玻璃化转变温度以外还可以展现在DMTA上看到的在高于或低于"主"玻璃化转变 温度的温度下的其它转变。
[0026] 聚合物的主玻璃化转变温度可以结合预计使用温度、即执行粘结步骤的温 度来选择。一般来说，如果主玻璃化转变温度低于或高于粘结温度不超过40°C(即， Tb-TgI彡40°C，其中Tb是粘结温度并且Tg是玻璃化转变温度），那么有利于良好粘结，其 条件