CN101370891A - 含多羟基化合物基础部分和异氰酸酯硬化剂的粘合剂组合物及其用途 - Google Patents

含多羟基化合物基础部分和异氰酸酯硬化剂的粘合剂组合物及其用途 Download PDF

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Abstract

包括多羟基化合物基础部分和异氰酸酯硬化剂的粘合剂组合物及其用途。可使用含双组分聚氨酯粘合剂组合物和低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂的粘合剂组合物，通过胶接由待组装的许多部件组装物体，所述双组分聚氨酯粘合剂组合物包括含催化剂的多羟基化合物基础部分，和甚至通过仅仅加热胶接的自由端到活化催化剂的温度下，将发生快速硬化，从而允许早期移动使用粘合剂组合物组装的组件，并因此允许使用相同的位点以供在同一工作日内组装另一组件。

Description

含多羟基化合物基础部分和异氰酸酯硬化剂的粘合剂组合物及其用途
技术领域
本发明涉及粘合剂组合物，在聚氨酯粘合剂中用作多羟基化合物基础部分的多羟基化合物组合物，这种粘合剂在由待组装的许多部件通过胶接(glue joint)组装物体中的用途。
背景技术
当生产用于卡车和拖车或半拖车用车身时，通常使用胶接，结合各种部件，例如底板、侧板、顶板和端板。这种胶接常常具有最多3-6mm的厚度和典型地50-100mm或更大的长度。组装卡车和拖车或半拖车用车身的正常时间非常长，这限制了生产速度并且需要非常大的生产设施来提供适当高的生产率。
因此，需要一种胶水组合物，它充分快速地固化，使得能及早移动由通过胶接组装的数个部件制成的车身，且仍然保留长的表干时间(open time)以允许施加粘合剂组合物并将待组装的部件组装起来，且没有与组合物早期固化有关的问题。此外，需要一种粘合剂组合物，其固化可使用热来加速但不是必须对待连接的基本上所有表面施加热量。
发明内容
本发明涉及一种包括双组分聚氨酯粘合剂组合物的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包括包含催化剂的多羟基化合物基础部分和低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂。
在第二方面中，本发明涉及在制备聚氨酯粘合剂组合物中适合于用作多羟基化合物基础部分的多羟基化合物组合物，所述包括双组分聚氨酯粘合剂组合物的粘合剂组合物包括包含催化剂的多羟基化合物基础部分和低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂。
在第三方面中，本发明涉及通过胶接，由待组装的许多部件组装物体的方法，该方法包括下述步骤：提供待使用胶接组装的许多部件；在待连接的表面处施加包括双组分聚氨酯粘合剂组合物的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包括包含催化剂的多羟基化合物基础部分和低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂；组装该物体，并加热胶接的自由暴露端到活化催化剂的温度。
在第四方面中，本发明涉及在机动车中使用的物体，其中该物体包括通过以上定义的粘合剂组合物组装的部件。
附图说明
参考附图，更详细地描述本发明，其中：
图1图示且部分分解地示出了在根据本发明制造的卡车、拖车或半拖车的车身的顶板与侧板和侧板与底板之间的连接，
图2图示了根据本发明制造组件的顶角且示出了加热带，和
图3图示了根据本发明的组件，它显示出两个加热带。
具体实施方式
本发明涉及一种包括双组分聚氨酯粘合剂组合物的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包括包含催化剂的多羟基化合物基础部分和低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂。
在活化催化剂之后，本发明的粘合剂组合物在90分钟内充分地固化，以允许使用粘合剂组合物组装的组件移动，并因此允许使用相同的位点以供在同一工作日内组装另一组件。
优选催化剂是热活化延迟作用的催化剂。
因此，已发现，可通过简单地加热胶接的自由暴露端，活化催化剂，进行本发明的粘合剂组合物的快速固化，之后通过本发明的粘合剂组合物快速地进行固化，从而在短时间内提供充足的强度以供移动组装的部件。
粘合剂应当具有充足高的粘度用作粘合剂以供组装诸如例如卡车、拖车或半拖车的车身的侧壁、底板或侧板之类的单元。因此，该粘合剂应当为糊剂形式，优选其粘度为约1,000,000mPa.s(在23℃和50％相对湿度(RH)下，布鲁克费尔德室温粘度(Brookfield RTV)7/2.5)。
本发明的粘合剂组合物也可进一步包括在粘合剂组合物中常用的组分，例如添加剂或填料。典型地，多羟基化合物基础部分包括约25-约50重量份的一种或更多种多羟基化合物，约50-约75重量份的一种或更多种矿物填料和/或颜料，约2-约10重量份的除水组分，高于约0.1重量份的热活化延迟作用的催化剂，和约0.3-约1.2重量份用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维粘合性的一种或更多种试剂。
在本发明的优选实施方案中，多羟基化合物基础部分包括约30-约40重量份的一种或更多种多羟基化合物，和/或约55-约65重量份的一种或更多种矿物填料和/或颜料，和/或约3-约7重量份的除水组分，和/或约0.2-约0.5重量份的热活化延迟作用的催化剂，和/或约0.8-约1.0重量份用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维粘合性的一种或更多种试剂。
在本发明最优选的实施方案中，多羟基化合物基础部分包括约33.3重量份多羟基化合物组分，约51.1重量份碳酸钙粉末，约9.8重量份颜料，约4.9％除水组分，约0.2重量份热活化延迟作用的催化剂，和约0.9重量份用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维粘合性的一种或更多种试剂的结合物。
已发现，这种多羟基化合物基础部分在最初密闭的包装内具有至少3月的货架寿命。
由具有以上提及的优选组成的多羟基化合物组分(组分A)和用作组分B的硬化剂SikaForce-7010，制备本发明的双组分粘合剂组合物。
通过混合100重量份的组分A与19重量份的组分B，制备粘合剂组合物。
多羟基化合物组分是一种糊剂，和所得混合物也是糊剂。该混合物的表干时间在20℃下为105分钟，在25℃下为75分钟，和在30℃下为60分钟。和在60℃下固化之后的肖氏D硬度为80-85。
多羟基化合物组分可合适地包括天然的多羟基化合物油，例如蓖麻油、低粘度的甘油丙氧化聚醚三醇，例如获自Dow Plastics公司的Voranol CP 450，它根据美国材料试验学会标准(ASTM)D445-94在25℃下测量的粘度为300-360cSt，基于山梨醇的较高官能度的聚醚多羟基化合物，例如获自BASF公司的Lupranol
Figure A200680051950D0007161134QIETU
 3422，或者四官能的粘稠液体多羟基化合物，例如四-(2-羟丙基)-乙二胺，例如获自BASF公司的Quadrol
Figure A200680051950D0007161134QIETU
 Polyol，它在60℃下的粘度为900厘泊(cps)，优选蓖麻油和基于山梨醇的较高官能度的聚醚多羟基化合物的混合物。
矿物填料可合适地为碳酸钙粉末，例如大理石粉末，例如获自Omya AB公司的平均粒度为7微米的OMYACARBTM 10-GU；碳酸钙粉末，例如获自Omya AB公司的平均粒度为1微米的OMYALITE
Figure A200680051950D0007161134QIETU
 90；或沉淀碳酸钙，例如获自Specialty Minerals公司，Liffort，UK的CalofortS。填料可合适地为不同粒度的填料的混合物用以调节多羟基化合物组分的粘度。
颜料可合适地为赋予本发明的粘合剂组合物灰色或优选白色的颜料。这种颜料可例如是二氧化钛，例如Kemira X 660和/或炭黑，例如颜料糊剂，例如含Furnace Black RCC公司的Helio Beit UL 940。
除水组分可以是分子筛，例如吸水矿物粉末，例如沸石，合适地诸如获自UOP LLC公司的UOP L粉末或获自GRACE Davison公司的Sy losiv A 3之类的沸石，以便避免水的负面影响，例如在粘合剂组合物的硬化过程中形成泡沫。
热活化延迟作用的催化剂的存在量可以合适地为约0.1-约1.0重量份，优选约0.2-0.5重量份，从而产生约1小时相对长的表干时间，提供合理的时间来施加粘合剂组合物，提供非常短的固化时间允许在活化催化剂之后小于90分钟内移动使用粘合剂组合物组装的组件。当添加较大量的催化剂时，获得有损于表干时间的非常短的固化时间，这对于实际目的来说可能太短。合适的催化剂基于环胺1，5-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-5-烯，例如获自Air Products公司的具有合适的活化温度的POLYCAT
Figure A200680051950D0007161134QIETU
 SA-1。
优选催化剂是热活化延迟作用的催化剂，它在高于约50-55℃的温度下，例如在高于60℃加速固化，从而使得能在处理粘合剂组合物时通常发生的温度产生长的表干时间，并在约70℃下提供数量级为5分钟的非常短的挤压时间(press time)，缩短组合物所需的固化时间。
用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维的粘合性的试剂可合适地为溶剂和溶剂基体系的分散添加剂的混合物，溶剂例如在烷基部分内具有最多18个碳原子的烷基苯，合适地十二烷基苯，或乙酰丙酮，溶剂基体系的分散添加剂例如由Tego生产并可获自于Gold-schmidt公司的Colorol F。这种混合物合适地含有比例为1:3到1:5的溶剂以及润湿和分散添加剂。
改进对玻璃纤维粘合性的试剂可以是诸如乙酰丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮，或戊二酸二甲酯、琥珀酸二甲酯和己二酸二甲酯的共混物(它以商标Rhodiasolv RPDE销售)之类的溶剂，替代的溶剂，例如在Rhodia公司的商品名Rhodiasolv DIB，或者Uniquema Prifer 6813市售的溶剂。优选使用乙酰丙酮。
本发明组合物中使用的硬化剂可合适地为二异氰酸酯，例如二苯基-4，4′-二异氰酸酯(MDI)，或含异构体和具有较高官能度的同系物的混合物。合适的硬化剂例如是
Figure A200680051950D00081
 VK10、VKS20、VKS 20 F、VKS 20L或VKS 44，获自BASF公司的
Figure A200680051950D00082
 M 20 S，获自Huntsman公司的Suprasec 5025，和
Figure A200680051950D00083
在第二方面中，本发明涉及在制备包括双组分聚氨酯粘合剂组合物的聚氨酯粘合剂组合物中适合于用作多羟基化合物基础部分的多羟基化合物组合物，所述聚氨酯粘合剂组合物包括包含催化剂的多羟基化合物基础部分和低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂。
优选催化剂是热活化延迟作用的催化剂。
本发明的多羟基化合物组合物也可进一步包括在粘合剂组合物中常用的组分，例如以上结合本发明的粘合剂组合物所述的添加剂或填料。
第三方面，本发明涉及由通过胶接待组装的许多部件组装物体的方法，该方法包括下述步骤：提供待使用胶接组装的许多部件；在待连接的表面处施加包括双组分聚氨酯粘合剂组合物的粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包括包含催化剂的多羟基化合物基础部分和低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂；组装该物体，并加热胶接的自由端到活化催化剂的温度。
已发现，尽管仅仅将胶接的自由端置于增加的温度下活化催化剂，通过胶接来进行胶接的快速固化，从而允许移动使用粘合剂组合物组装的组件，并因此允许在同一工作日内使用相同的位点组装另一组件。
在优选的实施方案中，催化剂是得到以上所述优点的热活化延迟作用的聚氨酯催化剂。
催化剂优选在高于60℃的温度下活化以加速固化，以便当在最高可为30℃或者在更温暖的气候下甚至更高的环境温度下得到合适的表干时间。
优选实施方案的说明
参考示出了本发明优选实施方案的附图，更详细地解释本发明。
参考图1，图1图示且部分分解地示出了在根据本发明制造的卡车、拖车或半拖车的车身的顶板和左侧面板以及左侧面板和底板之间的连接。由具有发泡聚氨酯的芯7和增强玻璃纤维层压体的层压表面6的面板制造顶板1、侧壁2和底板3。在顶板1和侧壁2之间为胶接4，和在侧壁2与底板3之间是另一胶接5。箭头图示了其中在实践本发明方法过程中在何处加热连接点。在上部角落内的胶接具有65mm的水平长度a，2mm的厚度b和8mm的垂直长度c。在下部角落内示出了冲击保护长条14用以保护侧板避免来自叉式升降卡车或集装架的损坏。
图2图示了图1组件的右上角连同加热带的细节。顶板1和右侧壁2通过胶接4与具有金属体10和加热装置11的加热带相连，且供应电能的导线12置于胶接的外部端。当接通加热带10时，加热胶接4的开放端8，活化催化剂并加速固化。已发现，通过粘合剂材料胶接的外端的活化形式足以快速地进行固化并连接壁和顶板。
图3图示了根据本发明的图1和2所示的组件，其中使用胶接，连接卡车、拖车或半拖车的车身的顶板1和侧板2和底板3，其中胶水的固化通过加热胶接4和5的开放端用的加热带10和13引发，以活化催化剂并加速固化。仅仅在组件的右侧处示出了加热带。在最下部分的侧板提供冲击保护长条14用以避免来自叉式升降卡车或集装架的损坏仅在组件的右侧示出了冲击保护长条。
使用以上公开种类的顶板和壁板和底板以及本发明的优选的粘合剂组合物，制造上述附图中所示的组件。在施加粘合剂组合物到待连接的区域并使用夹具压缩面板之后，使用加热带，通过加热其外部边缘到60℃的温度活化催化剂，其后发生快速固化并在90分钟之后可移动组件。

Claims (11)

1.一种粘合剂组合物，包括双组分聚氨酯粘合剂组合物、多羟基化合物基础部分、低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂、热活化延迟作用的催化剂。
2.权利要求1的粘合剂组合物，其中多羟基化合物基础部分包括约25-约50重量份的一种或更多种多羟基化合物，约50-约75重量份的一种或更多种矿物填料和/或颜料，约2-约10重量份的除水组分，高于约0.1重量份的热活化延迟作用的催化剂，和约0.3-约1.2重量份的用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维粘合性的一种或更多种试剂。
3.权利要求2的粘合剂组合物，其中多羟基化合物基础部分包括约30-约40重量份的一种或更多种多羟基化合物，和/或约55-约65重量份的一种或更多种矿物填料和/或颜料，和/或约3-约7重量份的除水组分，和/或约0.2-约0.5重量份的热活化延迟作用的催化剂，和/或约0.8-约1.0重量份的用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维粘合性的一种或更多种试剂。
4.适合于在聚氨酯粘合剂组合物中用作多羟基化合物基础部分的多羟基化合物组合物，所述聚氨酯粘合剂组合物包括双组分聚氨酯粘合剂组合物、多羟基化合物基础部分、低粘度的不含溶剂的MDI硬化剂、热活化延迟作用的催化剂。
5.权利要求4的多羟基化合物组合物，其中多羟基化合物基础部分包括约25-约50重量份的一种或更多种多羟基化合物，约50-约75重量份的一种或更多种矿物填料和/或颜料，约2-约10重量份的除水组分，高于约0.1重量份的热活化延迟作用的催化剂，和约0.3-约1.2重量份的用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维粘合性的一种或更多种试剂。
6.权利要求5的多羟基化合物组合物，其中多羟基化合物基础部分包括约30-约40重量份的一种或更多种多羟基化合物，和/或约55-约65重量份的一种或更多种矿物填料和/或颜料，和/或约3-约7重量份的除水组分，和/或约0.2-约0.5重量份的热活化延迟作用的催化剂，和/或约0.8-约1.0重量份的用于润湿和稳定无机和有机颜料并改进对玻璃纤维粘合性的一种或更多种试剂。
7.通过胶接，由待组装的许多部件组装物体的方法，该方法包括下述步骤：提供待使用胶接组装的许多部件，在待连接的表面处施加权利要求1-3之一的粘合剂组合物，组装该物体，并加热胶接的游离端到活化催化剂的温度。
8.权利要求7的方法，其中在高于50-55℃的温度下催化剂加速固化。
9.权利要求7或8的方法，其中通过加热带(10，13)引发固化。
10.在机动车中使用的物体，其中该物体包括通过权利要求1-3之一的粘合剂组合物组装的部件。
11.权利要求10的物体，其中该物体是卡车、拖车或半拖车。
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