含多异氰酸酯加聚产品的复合结构制造技术

本发明专利技术涉及一种包含下列层结构的复合结构：（ｉ）２至２０ｍｍ金属，（ｉｉ）１０至１００ｍｍ多异氰酸酯加聚产品，其密度为３５０至１０５０ｋｇ／ｍ＃＋［３］，通过（ａ）异氰酸酯与（ｂ）异氰酸酯－反应活性化合物在（ｆ）发泡剂存在下反应获得，（ｉｉｉ）２至２０ｍｍ金属。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及呈现下列层结构的复合结构(i)2至20mm，优选5至20mm，更优选5至10mm金属，(ii)10至100mm多异氰酸酯加聚产品，通常为聚氨酯类，其可显示脲和/或异氰酸酯结构并具有密度350至1050kg/m3，优选500至1050kg/m3和更优选800至950kg/m3，并且是通过(a)异氰酸酯与(b)异氰酸酯-反应活性化合物在(f)发泡剂存在下转化获得的，(iii)2至20mm，优选5至20mm和更优选5至10mm金属。本专利技术进一步涉及制备这些复合结构的方法和其用途。当建造轮船，例如船体和货舱盖，或桥梁，屋顶或多层建筑物时，必须使用能够承受因外力作用而产生的相当荷载的构件。为满足这些要求，这些构件通常由通过使用合适几何体或合适支撑件增强的金属板或金属大梁构成。因此，考虑到提高的安全标准，油罐船的船体通常由内船体和外船体构成，其中各船体都由15mm厚的钢板构成，且船体间通过约2m长的钢支柱相互连接。由于这些钢板暴露于可观的力下，因此将外和内钢壳通过与其焊接的增强件支承。这些典型的构件的缺点是需要大量的钢并且涉及耗时和耗劳力的建造工艺。此外，这些构件具有相当大的重量。如此降低轮船载重吨位并且增加燃料消耗。此外，这种基于钢的典型构件需要不断维护，因为其外表面和外壳与内壳之间的钢部件的表面必须定期进行防腐蚀处理。这些钢结构的已知替代物是SPS(夹板体系)件，它由金属和塑料的复合物构成。塑料与两层金属层附着导致比已知钢结构呈现明显优点的复合结构。这些SPS构件公开于说明书DE-A 19,825,083、DE-A 19,825,085、DE-A 19,825,084、DE-A 19,825,087和DE-A 19,835,727中。对制造这些复合结构的一个改进应该尤其是有效控制在塑料制造期间在金属层之间产生的反应热，特别是控制体系的相关膨胀和其在冷却期间和冷却后的后续收缩。这应不明显损害塑料与金属层的附着力或材料的性能。因此，本专利技术的构思是提供新的复合结构，在塑料制造、特别是冷却后和(ii)的相关收缩期间，该结构显示(ii)与(i)和(iii)的优良附着力。所得复合结构应能够承受因外力作用造成的重荷载，并可用于例如建造轮船、桥梁和多层建筑物。所要提供的构件，又称为复合结构，应起到已知钢结构的替代物作用，并且应在重量、制造方法和所需的维护量方面呈现优点。此目的在本专利技术中通过上述复合结构得以实现。优选显示下述层结构的复合结构(i)2至20mm金属，(ii)10至100mm多异氰酸酯加聚产品，其密度为350至1050kg/m3，优选500至1050kg/m3和更优选800至950kg/m3，并且是通过(a)异氰酸酯与(b)异氰酸酯-反应活性化合物在(f)发泡剂，1至50体积％(按多异氰酸酯加聚产品体积计)的至少一种气体(c)和非必要的(d)催化剂和/或(e)助剂和/或添加剂存在下转化获得的，(iii)2至20mm金属。具体优选具有如下特征的复合结构(ii)显示在温度范围-45至+50℃范围下弹性模量＞275MPa，与(i)和(iii)的粘结力＞4MPa，在温度范围-45至+50℃范围下膨胀＞30，抗拉强度＞20MPa和压缩强度＞20MPa。本专利技术的一个基本特点是多异氰酸酯加聚产品(ii)在发泡剂(f)存在下制备并显示本专利技术规定的密度。适用的发泡剂(f)是通常用于聚氨酯化学的任何发泡剂，如物理和/或化学发泡剂。这些物理发泡剂在压力1巴下其沸点高于(即温度高于)-50℃。物理发泡剂的例子为例如FCHC、HFCHC、HFHC，各自含例如4至6个碳原子的脂族烃、脂环烃，或这些材料的混合物，如三氯氟甲烷(沸点24℃)，氯二氟甲烷(沸点-40.8℃)、二氯氟乙烷(沸点32℃)，氯二氟乙烷(沸点-9.2℃)，二氯三氟乙烷(沸点27.1℃)，四氟乙烷(沸点-26.5℃)，六氟丁烷(沸点24.6℃)，异戊烷(沸点28℃)，正戊烷(沸点36℃)和环戊烷(沸点49℃)。适用的化学发泡剂(即使其与例如异氰酸酯基反应形成气体产品的发泡剂)为例如水、含水合水的化合物、羧酸、叔醇如叔丁醇、氨基甲酸酯如说明书EP-A 1,000,955中(特别是第2页5-31行，以及第3页，21-42行上)描述的氨基甲酸酯、碳酸盐例如碳酸铵和/或碳酸氢铵、和/或氨基甲酸胍。使用的化学发泡剂(f)优选为水和/或氨基甲酸酯。特别优选使用水和/或氨基甲酸酯作为(f)。优选发泡剂(f)以足够获得本专利技术要求的(ii)的密度的量使用。此量可通过本领域熟练技术人员已知的简单常规实验确定。发泡剂(f)的用量宜为0.05-10重量％，优选0.1-5重量％，以多异氰酸酯加聚产品的总重量为基准计。本专利技术的复合结构不仅显示优良的机械性能，而且具有可生产非常大尺寸的复合结构的优点。由于在合成反应期间和之后出现的塑料(ii)的收缩性，因此通过在两块金属板(i)和(iii)之间合成塑料(ii)可获得的此类复合结构迄今是非常有限的。由于塑料(ii)(如多异氰酸酯加聚产品)收缩，因此塑料(ii)与金属板(i)和/或(iii)出现局部分离。然而，塑料(ii)与金属板(i)和/或(iii)在其尽可能整个表面上的非常良好的附着对于获得该复合结构的良好机械性能是特别重要的。用于制备(ii)的组分(c)可以为在压力1巴下沸点低于(即此时的温度低于)-50℃的公知化合物，如空气、二氧化碳、氮气、氦和/或氖。优选使用空气。组分(c)优选对组分(a)为惰性，更优选对组分(a)和(b)惰性，即该气体与(a)和(b)的反应性几乎或完全不可检测出。使用的气体(c)在原理上与用于制备发泡聚氨酯的常规发泡剂不同。常规发泡剂(f)以液体形式使用(或对于气态物理发泡剂，在多醇组分中显示低的部分可溶解性)，并在反应期间因温度升高而蒸发，或在采用水时由于与异氰酸酯基团反应生成气态二氧化碳，但组分(c)优选以气体形式用于本专利技术中，例如作为在多醇组分中存在的气溶胶。用于制备(ii)的组分(e)宜是可市购的并且本领域熟练技术人员已知的常规泡沫稳定剂，例如常规聚硅氧烷-聚氧亚烷基嵌段共聚物，如由Goldschmidt出售的Tegostab 2219。这些泡沫稳定剂在制备(ii)期间的含量优选为0.001至10重量％，更优选0.01至10重量％，特别优选0.01至2重量％，按用于制备(ii)的组分(b)、(e)和非必要的(d)的重量计。使用这些泡沫稳定剂使在制备(ii)的反应混合物中的组分(c)稳定。合成本专利技术复合结构可通过在(i)与(iii)之间形成可显示脲和/或异氰脲酸酯结构的多异氰酸酯加聚产品(ii)(通常为聚氨酯)进行。该加聚产品(ii)通过(a)异氰酸酯与(b)异氰酸酯-反应活性化合物在发泡剂(f)和优选1至50体积％(按多异氰酸酯加聚产品体积计)的至少一种气体(c)和特别优选催化剂(d)和/或助剂和/或添加剂(e)存在下反应获得。该加聚产品与(i)和(iii)附着。该反应优选在封闭模具中进行，即(i)和(iii)位于模具中，并加入用于制备(ii)的起始组分。当加入所述起始组分完成时将该模具密封。在用于制备(ii)的起始组分反应后，从模具中取出复合结构。将在制备复合结构后被(ii)附着的(i)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种呈现下列层结构的复合结构： （ｉ）２至２０ｍｍ金属， （ｉｉ）１０至１００ｍｍ多异氰酸酯加聚产品，其密度为３５０至１０５０ｋｇ／ｍ↑［３］，通过（ａ）异氰酸酯与（ｂ）异氰酸酯－反应活性化合物在（ｆ）发泡剂存在下反应获得， （ｉｉｉ）２至２０ｍｍ金属。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：H福斯特，M黑夫纳，G克诺伯劳施，J默特斯，P赖纳特，T赞德班克，E施塔德勒，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]