CN101691444B - 单组分的、湿固化的聚合物泡沫体 - Google Patents

单组分的、湿固化的聚合物泡沫体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及单组分的、湿固化的泡沫体，该泡沫体由10～60体积％的至少一种气体和单组分的、湿固化的组合物Z组成，该组合物Z包含至少一种具有异氰酸酯基团和/或烷氧基硅烷基团的聚合物P和基于所述单组分的、湿固化的泡沫体的总重量计5～50wt％的炭黑。这样的泡沫体适合用作粘合剂或密封剂，用于生产涂层，或用于中空结构的膜填充，特别是在车辆构建中。

Description

单组分的、湿固化的聚合物泡沫体
发明领域
本发明涉及包含具有异氰酸酯基团和/或烷氧基硅烷基团的聚合物的、单组分的、湿固化的泡沫体的领域。
现有技术
由于比较低的物料消耗和伴随的成本节约和/或重量的减小，而且为了改变用于隔音或加固的组合物或填充腔体的性能，组合物(其中大部分用作粘合剂或密封剂)长期以来要进行发泡处理。
储存在例如压力容器中的聚氨酯组合物也是已知的，所述组合物在使用过程中，即在从压力容器中出来并伴随着压力释放的过程中，通过发泡剂的作用而发泡。例如，含有可热或湿活化的发泡剂并且只在它们的施用之后发泡的组合物也是已知的。这样的发泡方法的缺点在于，所述泡沫体的精确施用实际上是不可能的。所述组合物的体积增加和当在施用过程中或施用之后通过化学或物理发泡剂产生泡沫体时所述泡沫体膨胀的方向不能被非常准确地预测。所述膨胀的泡沫体例如可能将要被粘合的基材推向彼此或从密封接头中流出，以至于得到差的最终产品。
这样的泡沫体的另一个缺点在于，发泡程度很难建立并且不能在施用之前检查。
发明概述
因此，本发明的目的是提供克服了现有技术的缺点并且可以被精确地施用的单组分的、湿固化的泡沫体。
按照本发明，这通过第一项权利要求的特征实现。令人惊讶地，现已发现，甚至在施用之前即以泡沫体形式存在的单组分的、湿固化的泡沫体特别适合用作粘合剂或密封剂，用于涂料的生产或用于中空结构的泡沫体填充。
本发明的优点尤其在于，使用单组分的、湿固化的组合物的领域被扩大，并且现在可以经济地和节省泡沫体重量地使用它们，甚至在大的面积上。另一个非常重要的优点在于，所述单组分的、湿固化的泡沫体可以被非常精确地施用，并且在固化过程中基本上保持其形状和结构。因此，甚至用单组分的、湿固化的聚合物泡沫体，也有可能产生高精度的接触粘结或密封接头。本发明的另一个优点在于，可以非常准确地调整所述单组分的、湿固化的泡沫体的发泡程度，并且还可以产生具有非常高的气体比例的泡沫体。作为精确地调整发泡程度的结果，可以由相同的单组分的、湿固化的组合物生产具有不同性能并且可以用于不同目的的泡沫体。
通过合适的生产方法和随后立即施用所述单组分的、湿固化的泡沫体，甚至可以改变所述泡沫体在施用过程中的气体含量。这是特别有利的，因为特别是在利用施用机器人的机械施用的情况下，因此不必要使用多个装置并且可以在单程中完成所述施用，即不用更换所述施用设备。
本发明的其它方面形成其它独立权利要求的主题。本发明的特别优选的实施方案形成从属权利要求的主题。
优选实施方案的描述
本发明涉及单组分的、湿固化的泡沫体，该泡沫体由10～60体积％的至少一种气体和单组分的、湿固化的组合物Z组成，该组合物Z包含至少一种具有异氰酸酯基团和/或烷氧基硅烷基团的聚合物P和基于所述单组分的、湿固化的泡沫体的总重量计5～50wt％，特别是6～50wt％，优选10～30wt％的炭黑。
在本文件中，术语“泡沫体”应被理解为是指包含气体填充的、由液体、半液体、高粘度的或固体室支撑物(cell struts)限制的球形或多面体室的结构。
在本文件中，用“多”开始的物质名字，例如多元醇或多异氰酸酯，表示每分子形式上含有两个或更多个在它们的名字中出现的官能团的物质。
在本文件中，术语“聚合物”首先包括化学上均匀但是在聚合度、摩尔质量和链长度方面不同的一组大分子，该组大分子是通过聚合反应(聚合、加成聚合、缩聚)制备的。其次，该术语还包括得自聚合反应的这样一组大分子的衍生物，即通过特定大分子上的官能团的反应如加成或取代反应得到的化合物，所述化合物可以是化学上均匀的或化学上不均匀的。此外该术语还包括所谓的预聚物，即反应性的低聚的预加合物，在大分子的合成中涉及该预聚物的官能团。
术语“聚氨酯聚合物”包括通过所谓的二异氰酸酯加成聚合方法制备的所有聚合物。这也包括几乎或完全不含氨基甲酸酯基团的那些聚合物。聚氨酯聚合物的实例是聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯、聚醚型聚脲、聚脲、聚酯型聚脲、聚异氰脲酯和聚碳化二亚胺。
合适的聚合物P首先是基于用烷氧基硅烷基团封端的聚合物(本领域技术人员已知名为“MS聚合物”的聚合物)的聚合物，或者其次是基于用烷氧基硅烷基团封端的聚氨酯(本领域技术人员已知名为“SPUR”(硅烷封端的聚氨酯)的聚合物)的聚合物。
这些例如是：例如在US 3,632,557中描述的、具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物与对异氰酸酯有反应活性并用烷氧基硅烷基团封端的有机硅烷如巯基烷基硅烷或氨基烷基硅烷的反应产物，特别是例如在EP 0 403 921中描述的、具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物与氨基烷基硅烷和马来酸或富马酸二酯的Michael加成物的反应产物；例如在US 3,971,751和US 6,207,766中描述的、具有末端双键的聚合物(特别是烯丙基封端的聚氧化烯聚合物)与烷氧基硅烷的氢化硅烷化反应的产物；例如在US 4,345,053和US 5,990,257中描述的、含有活性氢原子(例如呈羟基或巯基的形式)的聚合物与异氰酸根合烷基硅烷的反应产物；例如在WO 2004/056905中描述的、含有3-(N-甲硅烷基烷基)氨基丙烯酸酯基的聚合物，该聚合物是含有3-氧代丙酸酯基的聚合物和氨基烷基硅烷的反应产物。上面提到的专利的内容通过引用而结合到本申请中，并且因此本申请包括其公开的内容。
另一方面，具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物也适合作为聚合物P。这样的合适的聚氨酯聚合物特别可以由至少一种多异氰酸酯与至少一种多元醇的反应制备。可以通过使多元醇和多异氰酸酯通过常规方法反应来实施该反应，例如在50～100℃的温度，任选地同时使用合适的催化剂，计量加入多异氰酸酯，使得其异氰酸酯基团以相对于多元醇的羟基计化学计量过量的量存在。有利地，计量加入多异氰酸酯，使得维持1.5～5的NCO/OH比，特别是1.8～3的NCO/OH比。在这里，NCO/OH比应被理解为是指使用的异氰酸酯基团的数目与使用的羟基的数目之比。在所述多元醇的所有羟基反应之后，保留在所述聚氨酯聚合物中的游离异氰酸酯基团的含量优选为0.5～15wt％，特别优选为1～10wt％。
可商购得到的脂族、脂环族或芳族多异氰酸酯，特别是二异氰酸酯，可以被用作用于制备所述聚氨酯聚合物的多异氰酸酯。
例如，这些是：其异氰酸酯基团在每种情况下与脂族、脂环族或芳基脂族C原子键合的二异氰酸酯(也被称作“脂族二异氰酸酯”)，例如1，6-己二异氰酸酯(HDI)、2-甲基-1，5-戊二异氰酸酯、2，2，4-和2，4，4-三甲基-1，6-己二异氰酸酯(TMDI)、1，12-十二烷二异氰酸酯、赖氨酸和赖氨酸酯二异氰酸酯、环己烷-1，3-二异氰酸酯、环己烷-1，4-二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3，3，5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(＝异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI)、全氢化-2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和全氢化-4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，1，4-二异氰酸根合-2，2，6-三甲基环己烷(TMCDI)、1，3-和1，4-双(异氰酸根合甲基)环己烷、间-和对-苯二甲基二异氰酸酯(间-和对-XDI)，间-和对-四甲基-1，3-苯二甲基二异氰酸酯，间-和对-四甲基-1，4-苯二甲基二异氰酸酯，双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)萘；和具有每个都与芳族C原子键合的异氰酸酯基团的二异氰酸酯(也被称为“芳族二异氰酸酯”)，例如2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)，4，4’-，2，4’-和2，2’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，1，3-和1，4-亚苯基二异氰酸酯，2，3，5，6-四甲基-1，4-二异氰酸根合苯，萘-1，5-二异氰酸酯(NDI)，3，3’-二甲基-4，4’-二异氰酸根合联苯(TOBI)；上面提到的异氰酸酯的低聚物和聚合物，和上面提到的异氰酸酯的任何混合物。
合适的多元醇特别是聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇和这些多元醇的混合物。
特别合适的聚醚多元醇(也被称为聚氧化烯多元醇或低聚醚醇)是作为环氧乙烷，1，2-环氧丙烷，1，2-或2，3-环氧丁烷，氧杂环丁烷，四氢呋喃或它们的混合物的聚合产物的那些聚醚多元醇，所述聚合任选地借助于每个分子具有两个或更多个活性氢原子的引发剂，例如水、氨或具有多个OH或NH基团的化合物，例如1，2-乙二醇、1，2-和1，3-丙二醇、新戊二醇、二甘醇、三甘醇、二丙二醇和三丙二醇的同分异构体、丁二醇的同分异构体、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、1，3-和1，4-环己烷二甲醇、双酚A、氢化双酚A、1，1，1-三羟甲基乙烷、1，1，1-三羟甲基丙烷、丙三醇、苯胺和所述化合物的混合物。可以使用例如借助于所谓的双金属氰化物复合催化剂(DMC催化剂)制备的、具有低不饱和度(按照ASTM D-2849-69测定并且以不饱和键的毫当量/克多元醇(meq/g)表示)的聚氧化烯多元醇，和例如借助于阴离子催化剂如NaOH，KOH，CsOH或碱金属醇盐制备的、具有比较高的不饱和度的聚氧化烯多元醇。
特别合适的是聚氧化乙烯多元醇和聚氧化丙烯多元醇，特别是聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯三醇和聚氧化丙烯三醇。
特别合适的是具有小于0.02meq/g的不饱和度和具有在1000～30000g/mol范围内的分子量的聚氧化烯二醇或聚氧化烯三醇，和具有400～8000g/mol的分子量的聚氧化乙烯二醇、聚氧化乙烯三醇、聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯三醇。在本文件中，“分子量”总是被理解为是指平均分子量Mn。
同样特别合适的是所谓的环氧乙烷封端的(“EO封端的”，环氧乙烷封端的)聚氧化丙烯多元醇。后者是具体的聚氧化丙烯聚氧化乙烯多元醇，其是例如如果将纯的聚氧化丙烯多元醇(特别是聚氧化丙烯二醇和三醇)在聚丙氧基化反应结束后进一步烷氧基化而获得的并且因此具有伯羟基。这种情况下，聚氧化丙烯聚氧化乙烯二醇和聚氧化丙烯聚氧化乙烯三醇是优选的。
用羟基封端的聚丁二烯多元醇，例如通过1，3-丁二烯和烯丙醇的聚合反应或聚丁二烯的氧化反应制备的那些，以及它们的氢化产物也是合适的。
苯乙烯-丙烯腈接枝的聚醚多元醇，如可以例如在商标
Figure G2008101859572D00061
下从德国的Elastogran GmbH商购得到的苯乙烯-丙烯腈接枝的聚醚多元醇，也是合适的。
特别合适的聚酯多元醇是带有至少两个羟基并且通过已知的方法，特别是羟基羧酸的缩聚或脂族和/或芳族多元羧酸与二羟基或多羟基醇的缩聚制备的聚酯。
特别合适的聚酯多元醇是由二羟基或三羟基醇，例如1，2-乙二醇、二甘醇、1，2-丙二醇、二丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、丙三醇、1，1，1-三羟甲基丙烷或上述醇的混合物与有机二元羧酸或它们的酸酐或酯，例如丁二酸、戊二酸、己二酸、三甲基己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十四烷二酸、马来酸、富马酸、二聚脂肪酸、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、六氢邻苯二甲酸、偏苯三酸和偏苯三酸酐或上述酸的混合物制备的那些聚酯多元醇，和获得自内酯如ε-己内酯的聚酯多元醇。
聚酯二醇是特别合适的，尤其是由作为所述二元羧酸的己二酸、壬二酸、癸二酸、十四烷二酸、二聚脂肪酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸，由内酯如ε-己内酯，和由作为所述二元醇的乙二醇、二乙二醇、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、二聚脂肪酸二醇和1，4-环己烷二甲醇制备的那些。
特别合适的聚碳酸酯多元醇是可通过使例如上述用于聚酯多元醇合成的醇与碳酸二烷基酯如碳酸二甲酯、碳酸二芳基酯如碳酸二苯酯或光气反应而获得的那些。特别合适的是聚碳酸酯二醇，特别是无定形的聚碳酸酯二醇。
其它合适的多元醇是聚(甲基)丙烯酸酯多元醇。
此外，聚烃多元醇(也被称为低聚烃醇)，例如由例如美国的KratonPolymers生产的多羟基官能化的乙烯-丙烯、乙烯-丁烯或乙烯-丙烯-二烯共聚物，或者得自二烯(例如1，3-丁二烯)或二烯混合物和乙烯基单体(例如苯乙烯、丙烯腈或异丁烯)的多羟基官能化的共聚物，或者多羟基官能化的聚丁二烯多元醇，例如通过1，3-丁二烯和烯丙醇的共聚制备并且还可以被氢化的那些，同样是合适的。
此外，多羟基官能化的丙烯腈/丁二烯共聚物也是合适的，所述多羟基官能化的丙烯腈/丁二烯共聚物例如可以由环氧化物或氨基醇和羧基封端的丙烯腈/丁二烯共聚物(可从美国的Emerald PerformanceMaterials，LLC以名称
Figure G2008101859572D00071
CTBN商购得到)制备。
所述多元醇优选具有250～30000g/mol的平均分子量，特别是1000～30000g/mol的平均分子量，和1.6～3范围内的平均OH官能度。
特别合适的多元醇是聚酯多元醇和聚醚多元醇，特别是聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇和聚氧化丙烯聚氧化乙烯多元醇，优选是聚氧化乙烯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯三醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯聚氧化乙烯二醇和聚氧化丙烯聚氧化乙烯三醇。
聚合物P的比例优选为20～80wt％，特别是20～60wt％，优选25～50wt％，基于所述泡沫体的总重量计。
在所述单组分的、湿固化的泡沫体中作为填料存在的炭黑特别是工业生产的炭黑。
除炭黑以外，所述单组分的、湿固化的泡沫体可以任选地包含其它填料，例如云母、滑石粉、高岭土、硅灰石、长石、正长岩、绿泥石、膨润土、蒙脱土、碳酸钙(沉淀碳酸钙或重质碳酸钙)、白云石、石英、二氧化硅(热解法二氧化硅或沉淀法二氧化硅)、方石英、氧化钙、氢氧化铝、氧化镁、陶瓷空心球、玻璃空心球、有机空心球、玻璃球或着色颜料。
所述单组分的、湿固化的泡沫体中存在的气体选自下组：氮气(N2)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)、一氧化二氮(N2O)、稀有气体和这些气体的混合物以及空气。氮气或干燥空气是特别合适的。干燥空气是优选的。干燥空气应被理解为是指尽可能地不含水，特别是完全不含水的空气。
所述气体被封闭在所述单组分的、湿固化的泡沫体的室中，所述室特别地均匀分布在所述泡沫体中。
用于生产所述单组分的、湿固化的泡沫体的组合物Z优选不含化学发泡剂。
所述单组分的、湿固化的泡沫体还可以含有基于脲衍生物的触变剂C。所述脲衍生物特别是芳族单体二异氰酸酯与脂族胺化合物的反应产物。使多种不同的单体二异氰酸酯与一种或多种脂族胺化合物反应或使单体二异氰酸酯与多种脂族胺化合物反应也是完全可以的。已经证明4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与丁胺的反应产物是特别有利的。
所述脲衍生物优选存在在载体材料中。所述载体材料可以是增塑剂，特别是邻苯二甲酸酯或己二酸酯，优选是邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)或己二酸二辛酯(DOA)。所述载体介质也可以是非扩散型载体介质。为了确保固化后未反应的组分尽可能小地移动，这是优选的。作为非扩散型载体介质，嵌段聚氨酯聚合物是优选的。
在专利US 6,548,593中详细描述了此类优选的脲衍生物和载体材料的制备，该专利通过引用结合到本申请中。所述载体材料有利地是嵌段聚氨酯聚合物，特别是通过使三官能团的聚醚多元醇与IPDI反应和随后用ε-己内酰胺封闭末端异氰酸酯基团获得的嵌段聚氨酯聚合物。
触变剂C的总比例有利地为0.1～40wt％，优选为5～25wt％，基于所述泡沫体的总重量计。优选地，脲衍生物与任选存在的载体介质的重量比在0.02∶1和1∶1之间，特别是在0.05∶1和0.3∶1之间。
所述单组分的、湿固化的泡沫体可以含有其它组分，特别是催化剂、热和/或光稳定剂、增塑剂、溶剂、发泡剂、染料和颜料。
这些附加的组分优选在生产所述泡沫体之前已经存在在所述湿固化的组合物Z中。因此，有利的是选择所述任选存在的其它组分，使得这样的组分的存在不会不利地影响所述湿固化的组合物Z的储存期限，或任选地以及所述单组分的、湿固化的泡沫体的储存期限。特别地，在生产和储存所述组合物Z的过程中，所述组合物Z的可发泡性和所述泡沫体的施用和固化性能不应当受到不利影响。这意味着在储存过程中不应当显著发生导致所述泡沫体的化学固化的反应，特别是异氰酸酯基团的反应。因此，特别有利的是，所述组分不含有水或在储存过程中不释放水，或者含有至多痕量的水或在储存过程中释放至多痕量的水。为此，在将各组分混合成组合物之前化学或物理干燥某些组分可能是有利的和合适的。
优选在没有湿气的情况下制备和储存所述组合物Z。这样，所述组合物Z保持是储存稳定的，即它可以在无湿气的情况下在合适的包装或装置如鼓、袋或筒中储存几个月至一年或更长的时间，而不发生改变至影响其使用的程度。
同样的原则适用于所述单组分的、湿固化的泡沫体，该单组分的、湿固化的泡沫体也优选在无湿气存在的条件下生产和储存，并且因此在相当长的时间内是化学储存稳定的，与组合物Z类似。
特别地，可从Sika Schweiz AG作为
Figure G2008101859572D00091
产品系列商购得到的单组分的、湿固化的粘合剂和密封剂可以用作组合物Z。
在所述组合物Z发泡和施用之后，由于在施用过程中所述泡沫体与水(特别是呈大气湿气的形式的水)接触的事实，完成了所述泡沫体的固化。所述固化反应也被称为交联。
所述固化反应所需要的水可以来源于空气(大气湿度)；或者所述泡沫体可以与含水组分接触，例如通过铺展(例如使用平化装置)或通过喷雾；或者可以在所述泡沫体施用过程中向泡沫体中加入含水组分，例如以含水糊剂的形式，其例如通过静态混合器混合。
在固化状态，所述泡沫体具有高机械强度以及好的伸长性，并且具有好的粘合性能，甚至在被湿气明显污染后。因此它适合于多种应用，特别是作为弹性粘合剂、弹性密封剂或弹性涂层。
本发明此外还包含单组分的、湿固化的泡沫体的生产方法。
第一种优选的生产单组分的、湿固化的泡沫体的方法包括：将所述气体在0～80℃，特别是10～60℃的温度下加入到单组分的、湿固化的组合物Z中，和借助于混合装置将其混合到所述组合物中并使其分散。在该方法中，所述气体可以以例如通过过压管线将所述气体吹入所述组合物中的方式进料加入，或者以例如在混合装置中通过减压将所述气体吸入所述组合物中的方式进料加入。
这样的优选的方法被描述在例如DE 10 2005 042 380 A1中，该申请通过引用结合在本申请中。
第二种生产单组分的、湿固化的泡沫体的方法包括：将以液态或超临界态存在的气体注入到在压力下的单组分的、湿固化的组合物Z中，和借助于混合装置将其混合到所述组合物中并使其分散。在随后的组合物卸压至大气压的过程中，所述气体膨胀并且泡沫体形成。
在所有的生产所述单组分的、湿固化的泡沫体的方法中，重要的一点在于，在施用之前将所述组合物Z发泡，即在施用时所述发泡过程基本上完成。只有以这种方式才有可能确保可以精确地施用所述组合物和当所述单组分的、湿固化的泡沫体用作粘合剂时，在固化过程中不发生因发泡过程导致的要粘结的基材的位移。
此外，本发明包括上述的单组分的、湿固化的泡沫体作为粘合剂或密封剂的用途，或用于生产涂层和用于中空结构的泡沫体填充的用途。
特别地，本发明的单组分的、湿固化的泡沫体适合作为用于车辆结构中的弹性粘结和密封的湿固化粘合剂。
采用本发明的基于组合物Z的单组分的、湿固化的泡沫体，可以通过不同的发泡程度改变得到的湿固化泡沫体的密度。因此，可以由相同的组合物Z生产具有不同气体比例的单组分的、湿固化的泡沫体，并将它们用于不同的目的。采用就在所述单组分的、湿固化的泡沫体的施用装置之前使用的合适的发泡和混合装置，也有可能在非常短的时间内在施用过程中改变发泡程度。
本发明还涉及用于基材S1和 S2的粘结的方法，包括以下步骤：
c1)在基材S1上施用上面描述的单组分的、湿固化的泡沫体；
c2)使所述单组分的、湿固化的泡沫体与第二基材S2接触；
或者
d1)在基材S1和S2上施用上面描述的单组分的、湿固化的泡沫体；
d2)接合涂覆有所述单组分的、湿固化的泡沫体的两个基材S1和S2。
所述基材S1由与所述基材S2的材料相同或不同的材料组成。
本发明还涉及用于密封基材S1和/或S2的方法，包括以下步骤：
e1)在基材S1和/或基材S2上涂布上面描述的单组分的、湿固化的泡沫体；
或
f1)在基材S1和S2的表面之间涂布上面描述的单组分的、湿固化的泡沫体；
所述基材S1由与所述基材S2的材料相同或不同的材料组成。
本发明还涉及用于在基材S1上生产涂层的方法，包括以下步骤：
g1)在基材S1上涂布上面描述的单组分的、湿固化的泡沫体。
本发明还涉及用于中空结构的泡沫体填充的方法，包括以下步骤：
h1)将单组分的、湿固化的泡沫体注入到已有的中空结构中。
所述泡沫体可以被用作密封物和/或用于隔音和/或用于中空结构如结构组件的结构加强。
在步骤c2)和d2)的粘结之后，和在步骤e1)和f1)的密封之后，和在步骤g1)的涂覆之后，和在步骤h1)的中空结构的泡沫体填充之后，利用水，特别是大气湿度形式的水，实施所述单组分的、湿固化的泡沫体的固化。
所述单组分的、湿固化的泡沫体的施用特别是在10～40℃范围内，优选20～30℃范围内的温度下进行。
本发明的另一部分在于，在上述方法中，通过串联联接膨胀装置和施用装置或将它们结合起来，所述组合物Z的发泡程度并且因此本发明的单组分的、湿固化的泡沫体的气体含量在所述泡沫的施用过程中可以被改变。这例如通过使所述组合物Z在膨胀装置中发泡和通过从该膨胀装置中直接施用如此生产的泡沫体来进行。对于本发明来说，在施用时，即例如当所述泡沫体离开施用装置的模头时，所述单组分的、湿固化的泡沫体的生产已完成是相当重要的。为了调节发泡程度，可以由计算机通过合适的软件操纵合适的膨胀和施用装置。在施用过程中改变发泡程度的一个优点在于，可以由同一施用装置施用具有不同性能的泡沫体，优选中间没有停顿。
图1示意性地显示了本发明的单组分的、湿固化的泡沫体的生产和施用以及固化的方法。这样的方法例如用于在生产线上粘结两个基材S1和S2。将所述组合物Z1与来自气体容器2的气体一起进料到混合装置M中，在该装置M中所述组合物Z1和所述气体被互相混合。将由此形成的单组分的、湿固化的泡沫体3立即从所述混合装置M中用施用装置或用手施加到基材S1 4上。此后，将所述基材S1 4与第二基材S2 4’通过所述单组分的、湿固化的泡沫体接合在一起。然后利用水，特别是大气湿度形式的水，固化所述单组分的、湿固化的泡沫体，以给出已湿固化的泡沫体3’。
其中泡沫体的生产和施用步骤直接相继发生的这样的方法的优点在于，可以用很短的时间改变所述单组分的、湿固化的泡沫体中的气体含量。因此，多种单组分的、湿固化的泡沫体可以由相同的组合物Z生产并且由于它们不同的气体含量而具有不同的性能。这些单组分的、湿固化的泡沫体的施用可以通过这样的方法在一个物体上进行，而不用更换(setting down)所述施用设备。
图2示意性地显示了在基材S1 4上的单组分的、湿固化的泡沫体3的珠粒，用更大的比例(圆圈中)显示了一部分。气体存在在均匀地分布在组合物Z中的室或孔6中。
图3示意性地显示了粘结之前的汽车引擎盖，该引擎盖由外金属板5和下面的提供刚性的肋状内金属板5’组成。从涂布设备将单组分的、湿固化的泡沫体作为粘合剂涂布在钢骨架5’上，而不用更换(setdown)所述涂布设备。根据粘结的位置，涂布具有不同气体含量的泡沫体。在需要特别高的强度和必须经受高机械负荷的那些位置，优选涂布具有低气体含量，即具有10～40体积％的气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体3a。在单组分的、湿固化的泡沫体只具有有限的结构性能的位置，例如在所述引擎盖的内部区域(所述单组分的、湿固化的泡沫体纯粹作为衬里粘合剂被涂布在那里)，使用具有高气体含量，即具有30～60体积％的气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体3b。通过在生产和涂布过程中改变组合物Z和气体的混合比例，可以从同一设备不间断地向所述零件上涂布具有低气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体3a和具有高气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体3b。
图4示意性地显示了汽车的侧窗7，在其边缘已经涂布了单组分的、湿固化的泡沫体作为粘合剂。如图3中描述的，从单一涂布设备涂布所述泡沫体。在所述侧窗的转角，涂布了具有低气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体3a。在单组分的、湿固化的泡沫体必须具有低强度的中间区域，涂布了具有高气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体3b。
此外，本发明包括通过包括固化上述单组分的、湿固化的泡沫体的步骤获得的已湿固化的泡沫体。
优选地，在所述已湿固化的泡沫体中的气体被封闭在具有≤1mm，特别是≤0.5mm，优选≤0.1mm的直径的孔中，并且均匀地分布在所述组合物中。
此外，本发明包括由这样的粘结、密封、涂布或泡沫体填充方法得到的制品。这样的制品优选是车辆或车辆(特别是汽车)的附加部件。
此外，本发明的单组分的、湿固化的泡沫体不仅适合于汽车结构，而且适用于其它应用领域。特别应当提到运输工具如船舶、卡车、公共汽车或铁路车辆的构建或者消费品如洗衣机的构建中的相关应用。
实施例
单组分的、湿固化的泡沫体的制备
将300g基于具有异氰酸酯基团的聚氨酯并且从Sika Schweiz AG商购得到的聚氨酯密封剂
Figure G2008101859572D00131
252称量加入金属罐中，并在溶解器中在2500转/分钟的搅拌速度和8cm的盘直径下搅拌7分钟，同时使罐上下运动。同时，通过压力为3巴的压力管线将干燥氮气吹入所述粘合剂中。在恒定的质量下，密度从1.18kg/m3降至1.05kg/m3，这相当于约11％的体积增加。这样，生产了具有11体积％比例的气体的单组分的、湿固化的泡沫体。
实验
将如上面所述生产的单组分的、湿固化的泡沫体用抹刀手工涂布在通过阴极电积附(CED)涂覆的钢板上，并且如通常那样用在汽车构建中。作为参考实施例，以同样的方式将未发泡的密封剂直接涂布在同一侧。然后将试样在23℃的温度和50％的相对湿度下固化7天。
结果
本发明的泡沫体对所述基材具有非常好的粘着力。此外，通过切开所述已湿固化的泡沫体，发现所述泡沫体的气体填充的孔非常一致地(即均匀地)分布在所述泡沫体中。
附图简要说明
下面参考附图更详细地说明本发明的工作实施例。在各附图中，为相同的元件或具有相同效果的元件提供了相同的标记号。当然，本发明不限于所显示和描述的工作实施例。
图1示意性地显示了单组分的、湿固化的泡沫体的生产、涂布和固化的方法；
图2示意性地显示了穿过单组分的、湿固化的泡沫体的球珠或沿图1中的线A-A的横截面；
图3显示了粘结之前的、由钢板和下面的钢骨架组成的汽车引擎盖的示意图；
图4示意性地显示了具有涂布的粘合剂的汽车侧窗。
所述附图中仅显示了对直接理解本发明来说重要的元件。
标记号列表
1组合物Z
2气体容器
3单组分的、湿固化的泡沫体
3a具有低气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体
3b具有高气体含量的单组分的、湿固化的泡沫体
3’已湿固化的泡沫体
4要接合的部件/基材S1
4’要接合的部件/基材S2
5引擎盖/外金属板
5’引擎盖/内金属板
6室/孔
7侧窗
M混合装置

Claims (24)

1.单组分的、湿固化的泡沫体，其由以下物质组成：
a)10～60体积％的至少一种气体；和
b)单组分的、湿固化的组合物Z，其包含
b1)至少一种具有异氰酸酯基团和/或烷氧基硅烷基团的聚合物P；和
b2)基于所述单组分的、湿固化的泡沫体总重量计10～50wt％的炭黑。
2.权利要求1所述的单组分的、湿固化的泡沫体，其特征在于所述聚合物P是具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物。
3.前面权利要求1至2中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体，其特征在于所述单组分的、湿固化的组合物Z不含化学发泡剂。
4.前面权利要求1至2中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体，其特征在于所述气体被封闭在均匀分布在所述泡沫体中的室中。
5.前面权利要求1至2中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体，其特征在于所述气体选自下组：氮气(N2)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)、一氧化二氮(N2O)、稀有气体和这些气体的任何混合物以及空气。
6.权利要求5所述的单组分的、湿固化的泡沫体，其特征在于所述气体选自氮气或干燥空气。
7.前面权利要求1至2中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体，其特征在于炭黑的比例为10～30wt％，基于所述单组分的、湿固化的泡沫体的总重量计。
8.生产权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体的方法，其特征在于
-将所述气体在0～80℃的温度下加入到所述单组分的、湿固化的组合物Z中，和借助于混合装置将其混合到所述组合物中并使其分散；
或者其特征在于
-将以液态或超临界态存在的气体注入到在压力下的所述单组分 的、湿固化的组合物Z中，借助于混合装置将其混合到所述组合物Z中并使其分散，并且所述气体在随后的组合物卸压过程中膨胀，从而形成泡沫体。
9.权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述气体在10～60℃的温度下加入到所述单组分的、湿固化的组合物Z中。
10.权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体作为粘合剂或密封剂的用途，用于涂层的生产的用途，或用于中空结构的泡沫体填充的用途。
11.权利要求10所述的用途，其中权利要求1～7中任一项所述的单组分的固化的泡沫体用作为用于产生弹性粘结的单组分的、湿固化的粘合剂和/或密封剂。
12.用于粘结基材S1和S2的方法，包括以下步骤：
c1)在基材S1上施用权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体；
c2)使所述单组分的、湿固化的泡沫体与第二基材S2接触；或者
d1)在基材S1和S2上施用权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体；
d2)接合涂覆有所述单组分的、湿固化的泡沫体的两个基材S1和S2；
所述基材S1由与所述基材S2的材料相同或不同的材料组成。
13.用于密封基材S1和/或S2的方法，包括以下步骤：
e1)在基材S1和/或基材S2上涂布权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体；
或
f1)在基材S1和S2的表面之间涂布权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体；
所述基材S1由与所述基材S2的材料相同或不同的材料组成。
14.用于在基材S1上生产涂层的方法，包括以下步骤： 
g1)在基材S1上涂布权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体。
15.用于中空结构的泡沫体填充的方法，包括以下步骤：
h1)将权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体注入到已有的中空结构中。
16.权利要求12～15中任一项所述的方法，其特征在于所述组合物Z的发泡程度并且因此权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体的气体含量在施用所述泡沫的过程中被改变。
17.已湿固化的泡沫体，其特征在于，所述泡沫体获得自权利要求1～7中任一项所述的单组分的、湿固化的泡沫体。
18.权利要求17所述的已湿固化的泡沫体，其特征在于，所述气体被封闭在具有≤1mm的直径的孔中，并且均匀地分布在所述组合物中。
19.权利要求18的已湿固化的泡沫体，其特征在于，所述气体被封闭在具有≤0.5mm的直径的孔中。
20.权利要求18的已湿固化的泡沫体，其特征在于，所述气体被封闭在具有≤0.1mm的直径的孔中。
21.通过权利要求12～16中任一项所述的方法粘结、密封、泡沫体填充或涂布的制品。
22.权利要求21的制品，其特征在于，所述制品是运输工具或消费品。
23.权利要求22的制品，其特征在于，所述制品是车辆。
24.权利要求22的制品，其特征在于，所述制品是是汽车、船舶、铁路车辆。 
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