粘结聚丙烯的粘合剂和方法技术

一种两部分聚氨酯粘合剂展现出对低表面能基材如聚丙烯的优异的粘附性。所述粘合剂由多元醇组分和多异氰酸酯组分组成，将所述多元醇组分和多异氰酸酯组分组合并固化以形成粘合粘结。所述多元醇组分的特征在于含有具有100至2000分子量的一元醇。所述一元醇的存在促进了牢固的粘结以及车辆应用中优选的内聚失效模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粘结聚丙烯的粘合剂和方法本专利技术涉及对粘结聚丙烯有用的两部分聚氨酯粘合剂。在车辆生产和其他应用中，替代性材料正在取代钢材。这部分地是因为在一些情况下希望通过使用替代性材料可获得的显著的美学优势使车辆重量最小化。聚丙烯在这些替代物之中。聚丙烯是一种工程塑料，其可以例如用于制造汽车仪表板和饰件。还研究将其用于制造其他外部零件，如卡车后挡板。通常将聚丙烯与矿物填料(如滑石或碳酸钙)复合以使材料变硬并降低其总成本。当需要更大的刚度时，可以用纤维增强物如玻璃纤维或碳纤维来增强聚丙烯。有利的是使用粘合剂将这些聚丙烯零件装配到车辆或车辆的其他部件上。由于机械紧固件可以部分或全部除去，因此胶合为简单且灵活的制造提供了机会，也潜在地提供了美学益处。胶合方法的一个问题是，聚丙烯是一种表面能很低的材料，大多数粘合剂与之粘结不良。这可以通过在施加粘合剂之前对聚丙烯进行预处理而略微缓解。通常需要采用两种不同的预处理来获得良好的粘附性。聚丙烯经火焰处理或等离子处理来增加其表面能。这可以快速而廉价地完成，因此不构成重大的制造障碍。第二种处理包括在施加粘合剂之前施加粘合底漆。底漆处理费力费时，需要购买额外的原材料，并且将挥发性化合物引入工作场所。与聚丙烯很好地粘结而无需事先施加底漆的粘合剂将是非常希望的。本专利技术在一方面是一种双组分聚氨酯粘合剂组合物，其具有多元醇组分和异氰酸酯组分，其中：所述多元醇组分包含：a)基于所述多元醇组分的重量至少15重量百分比的一种或多种聚醚多元醇，其各自具有至少2的标称羟基官能度和400至2000的羟基当量重量，并且各自选自环氧丙烷的均聚物以及70至99重量％环氧丙烷和1至30重量％环氧乙烷的共聚物，所述一种或多种聚醚多元醇a-1)具有2至4的平均标称羟基官能度；b)基于所述多元醇组分的重量0至30重量百分比的一种或多种聚醚多元醇，其各自具有100至399的羟基当量重量，所述一种或多种聚醚多元醇b)具有至少4的平均标称官能度；c)基于所述多元醇组分的重量0至10重量百分比的多元醇，其具有至少2的羟基官能度和小于100的羟基当量重量；d)基于所述多元醇组分的重量2至40重量百分比的单醇(monol)，其具有100至2000的分子量；e)0至3重量份/100重量份a)的至少一种化合物，其具有至少两个脂肪族伯胺和/或仲胺基团；f)催化有效量的至少一种尿烷催化剂；以及g)基于所述多元醇组分的重量5至60重量百分比的至少一种微粒填料；并且所述多异氰酸酯组分包含至少一种有机多异氰酸酯以及基于所述多异氰酸酯组分的总重量0至50重量％的至少一种微粒填料。本专利技术还是一种通过以下方式形成固化的粘合剂：将本专利技术的多元醇和多异氰酸酯组分组合以形成未固化的粘合剂，并且然后固化所述未固化的粘合剂。本专利技术还是一种粘结两个基材的方法，所述方法包括将本专利技术的多元醇和多异氰酸酯组分组合以形成未固化的粘合剂，在两个基材之间的粘结线处形成所述未固化的粘合剂的层，并且在所述粘结线处固化所述未固化的粘合剂层，以形成粘结到所述基材中的每个的固化的粘合剂。所述粘合剂组合物牢固地粘附到许多基材上。其展现了对塑料和对复合材料如CFRP的优异粘附性。本专利技术的重要优点是所述粘附剂很好地粘结到低能基材的能力，在所述低能基材中聚丙烯尤其重要。所述粘合剂牢固地粘结到聚丙烯、甚至是含有矿物填料和/或玻璃或其他纤维增强物的填充的和/或增强的聚丙烯，但在车辆应用中高度希望的内聚失效模式中失效。所述粘合剂的多元醇组分的组分a)是一种或多种聚醚多元醇，其各自具有至少2的标称羟基官能度和400至2000的羟基当量重量，并且各自选自环氧丙烷的均聚物以及70至99重量％环氧丙烷和1至30重量％环氧乙烷的共聚物。组分a)内的所述一种或多种聚醚多元醇各自可以具有2至4的标称官能度。构成组分a)的所述一种或多种聚醚多元醇中的每种的羟基当量重量在一些实施例中是至少500、至少800或至少1000，并且在一些实施例中是最高达1800、最高达1500或最高达1200。本文中的全部羟基当量重量通过以下方式获得：使用滴定法如ASTME222的滴定法测量羟基数，并使用式当量重量＝56,100÷羟基数将如此获得的羟基数(以mgKOH/克计)转换为当量重量。聚醚多元醇(或其混合物)的“标称官能度”意指在被烷氧基化以形成所述一种或多种聚醚多元醇的一种或多种引发剂化合物上的可烷氧基化的氢原子的平均数。由于在烷氧基化过程期间发生的副反应，所述一种或多种聚醚多元醇的实际官能度可能略低于标称官能度。组分a)占所述多元醇组分重量的至少15％。所述组分可以占多元醇组分重量的至少18％、20％、至少25％，并且可以占其最高达80％、最高达65％、最高达50％、最高达40％或最高达30％。在一些实施例中，组分a)一种或多种聚醚多元醇的羟基的羟基的50％或更多是伯羟基，其余部分是仲羟基。其组分a)的羟基的70％或更多可以是伯羟基。多元醇组分的组分b)是具有100至399羟基当量重量和至少4标称官能度的至少一种聚醚多元醇。标称官能度优选是至少6并且可以是至少6.5。标称官能度可以是最高达12、最高达10或最高达8。构成组分b)的所述一种或多种聚醚多元醇中的每种的当量重量可以是例如至少125或至少150，并且可以是例如最高达350、最高达350、最高达275或最高达250。所述多元醇组分的组分b)是任选的并且可以省略。优选地，所述组分以基于所述多元醇组分的重量至少2重量百分比的量存在。所述组分可以占其至少3或至少4重量百分比，并且可以占其最高达30％、最高达20％、最高达15％、最高达10％、最高达8％或最高达6％。在每种情况下基于被聚合以产生此种组分的环氧丙烷和环氧乙烷的组合重量，所述多元醇组分的组分a)和b)各自选自环氧丙烷的均聚物以及70至99重量％环氧丙烷和1至30重量％环氧乙烷的共聚物。在共聚物的情况下，环氧丙烷和环氧乙烷可以无规共聚、嵌段共聚或两者。多元醇组分的成分c)是具有至少2的羟基官能度和小于100的羟基当量重量的一种或多种多元醇。这些包括脂肪族二醇扩链剂，其具有至少25并且最高达99、优选最高达90、更优选最高达75并且还更优选最高达60的羟基当量重量，并且恰好两个脂肪族羟基/分子。这些的实例是单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,3-二甲基-1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇和其他具有最高达约6个碳原子的直链或支链亚烷基二醇。脂肪族二醇扩链剂优选包括单乙二醇、1,4-丁二醇、或其混合物。还包括交联剂，如甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、赤藓糖醇、甘露糖醇、蔗糖、山梨糖醇等以及具有小于100的羟基当量重量的这些中的任一种或多种的烷氧基化物。组分c)是任选的并且可以省略。如果存在的话，则所述组分可以占多元醇组分总重量的多达10百分比。组分c)可以例如占多元醇组分重量的至少0.25％或至少0.5％，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双组分聚氨酯粘合剂组合物，其具有多元醇组分和异氰酸酯组分，其中：/n所述多元醇组分包含：/na)基于所述多元醇组分的重量至少15重量百分比的一种或多种聚醚多元醇，其各自具有至少2的标称羟基官能度和400至2000的羟基当量重量，并且各自选自环氧丙烷的均聚物以及70至99重量％环氧丙烷和1至30重量％环氧乙烷的共聚物，所述一种或多种聚醚多元醇a)具有2至4的平均标称羟基官能度；/nb)基于所述多元醇组分的重量0至10重量百分比的一种或多种聚醚多元醇，其各自具有100至399的羟基当量重量，所述一种或多种聚醚多元醇b)具有至少4的平均标称官能度；/nc)基于所述多元醇组分的重量0至10重量百分比的多元醇，其具有至少2的羟基官能度和小于100的羟基当量重量；/nd)基于所述多元醇组分的重量2至40重量百分比的单醇，其具有100至2000的分子量；/ne)0至3重量份/100重量份a)的至少一种化合物，其具有至少两个脂肪族伯胺和/或仲胺基团；/nf)催化有效量的至少一种尿烷催化剂；以及/ng)基于所述多元醇组分的重量5至60重量百分比的至少一种微粒填料；/n并且所述多异氰酸酯组分包含至少一种有机多异氰酸酯以及基于所述多异氰酸酯组分的总重量0至50重量％的至少一种微粒填料。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180620 US 62/6874921.一种双组分聚氨酯粘合剂组合物，其具有多元醇组分和异氰酸酯组分，其中：
所述多元醇组分包含：
a)基于所述多元醇组分的重量至少15重量百分比的一种或多种聚醚多元醇，其各自具有至少2的标称羟基官能度和400至2000的羟基当量重量，并且各自选自环氧丙烷的均聚物以及70至99重量％环氧丙烷和1至30重量％环氧乙烷的共聚物，所述一种或多种聚醚多元醇a)具有2至4的平均标称羟基官能度；
b)基于所述多元醇组分的重量0至10重量百分比的一种或多种聚醚多元醇，其各自具有100至399的羟基当量重量，所述一种或多种聚醚多元醇b)具有至少4的平均标称官能度；
c)基于所述多元醇组分的重量0至10重量百分比的多元醇，其具有至少2的羟基官能度和小于100的羟基当量重量；
d)基于所述多元醇组分的重量2至40重量百分比的单醇，其具有100至2000的分子量；
e)0至3重量份/100重量份a)的至少一种化合物，其具有至少两个脂肪族伯胺和/或仲胺基团；
f)催化有效量的至少一种尿烷催化剂；以及
g)基于所述多元醇组分的重量5至60重量百分比的至少一种微粒填料；
并且所述多异氰酸酯组分包含至少一种有机多异氰酸酯以及基于所述多异氰酸酯组分的总重量0至50重量％的至少一种微粒填料。


2.如权利要求1所述的双组分聚氨酯粘合剂，其中，组分d)通过使具有结构A-OH的脂肪族醇烷氧基化来制备，其中A表示烃基。


3.如权利要求1所述的双组分聚氨酯粘合剂，其中，组分d)由结构A-B-OH表示，其中A表示C4-20直链脂肪族烃基并且B表示聚醚链。


4.如任一前述权利要求所述的双组分聚氨酯粘合剂，其中，组分d)具有700至1500的分子量。


5.如任一前述权利要求所述的双组分聚氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格伦德，S·施马特洛赫，J·A·孔茨，
申请(专利权)人：DDP特种电子材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US