CN102421816A - 包含表面减活的多异氰酸酯的热固化或热活化的组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可固化组合物,其包含至少一种特殊的封闭胺、至少一种室温下呈固态的表面减活的多异氰酸酯以及任选地水或生成水的物质。这类组合物的特征在于,只要在其不被加热的条件下具有极其高的储存稳定性。可以由此实现在热作用下固化的热固化性组合物。此外,特别是还可以实现可热固化组合物。这类组合物在热作用下不固化,但被这样地活化,即,使其在水分的影响下能够固化。所述可固化组合物特别适合作为粘合剂。
Description
技术领域
本发明涉及可固化的聚氨酯组合物及其作为热固化性粘合剂以及作为可热活化的粘合剂、密封剂和涂层应用的领域。
现有技术
具有游离异氰酸酯基团的单组分湿反应性聚氨酯组合物,长期以来作为粘合剂和密封剂以及作为涂层材料使用。所述体系容易应用,因为不需要混合过程和敞露时间长。但是它们固化很慢,因为对于固化所需的水分必须通过扩散过程而从空气渗入到材料中,这使得向内继续固化时进行得越来越缓慢。此外,它们只可以储存有限的时间段。
对于某些应用来说期望的体系是,其一方面具有足够长的敞露时间以确保准确和可靠的处理,另一方面又非常快地固化以便在施用后短时间内即已可以负载或加工,例如由此可以移动用粘合剂接合的部件或除去固定的支架。特别是,可以利用热固化性的聚氨酯组合物,所谓的热固化剂(Hotcures)得到高的固化速度同时具有长的敞露时间。
热固化性的聚氨酯组合物长期以来是公知的,其中异氰酸酯基团是经化学封闭的,例如使用酚、肟或内酰胺作为封闭剂。所述体系的缺点尤其在于,在固化时释放出的封闭剂导致有毒蒸气的形成和干扰性气味,这特别是在室内应用所述组合物时可能是不利的。
从EP 0 062 780 A1和EP 0 100 508 A2公知热固化性聚氨酯组合物,它包含精细粒子的固态异氰酸酯,其通过用胺处理而表面减活。经表面减活的异氰酸酯在此主要与多元醇结合存在。所述体系在室温下是储存稳定的,并且在70℃至180℃的温度范围内固化而不释放挥发性物质。但是为了实现快速固化,使用相对高的温度或者使用非常活性的催化剂,因为羟基与异氰酸酯基的反应非常缓慢。在固化时还存在形成气泡的危险,特别是在施用和固化之间经过一段时间时,因为组合物可以从周围环境吸收水分,并且在异氰酸酯与水的反应中生成CO2。
由EP 0 153 579 A2公知相应的体系,其中多元醇至少部分地被多胺代替。虽然由此可以最大限度地降低之前所述的问题,但这种体系特别在伸展性和/或强度方面具有缺陷,并且因此不太适合作为弹性粘合剂。此外,对适用于此的具有足够高分子量的多胺(使得在固化的终产物中得到弹性特征)的选择非常有限。使用例如可以以(来自Huntsman)的商品名获得的、但相对昂贵的长链型聚醚-多胺,或者制造具有末端氨基的其它适合的聚合结构,但这耗费巨大。其它缺点在于多胺中存在游离的氨基。一方面,氨基与例如酯化合物或者与来自空气的二氧化碳发生不期望的副反应。另一方面,由于多胺氨基的碱性和腐蚀性,多胺的氨基导致操作时受到很大限制并且在操作安全方面引起问题。
发明内容
本发明的目的因此是提供基于表面减活的异氰酸酯的可固化组合物,它克服了现有技术中的缺点。
令人惊奇地发现,根据权利要求1的可固化组合物可以解决这个问题。
这类组合物的特征在于,在其不被加热期间具有极其高的储存稳定性。
特别是可以实现在热作用下固化的可热固化性组合物。
另外,特别是还可以实现可热活化的组合物。这类组合物在热作用下不固化,但经过这样的活化,即,使其在水分影响下能够固化。
可以以简单的方式和方法实现这样的组合物:它在固化后提供高伸展性和高强度,也就是至少为300%的断裂伸长和至少为3.0Mpa的拉伸强度,两者都根据DIN EN 53504测量。这种材料特别适合作为弹性粘合剂。
所述可固化组合物特别地不含多胺,因此不是腐蚀性的并且在操作中和操作安全方面是有利的。此外,所述组合物固化很快并且基本上没有气泡。
所述可固化组合物特别适合作为粘合剂。
其它独立权利要求的主题是本发明的其它方面。本发明特别优选的实施方案是从属权利要求的主题。
发明的具体实施方式
本发明的主题是一种可固化组合物,它包含:
a)至少一种封闭的胺BA,其具有封闭的、可水解活化的氨基,和至少一种其它封闭的、可水解活化的氨基或者至少一种选自羟基、巯基和仲氨基的反应性基团R;
b)至少一种室温下固态的表面减活的多异氰酸酯DI;和
c)任选地,水或生成水的物质。
术语“伯氨基”在本文中表示连接在有机基团上的NH2-基团形式的氨基。术语“仲氨基”表示其中的氮原子连接在两个有机残基(其也可以是环的公共部分)上的氨基。术语“叔氨基”表示其中的氮原子(=叔胺-氮)连接在三个有机残基上的氨基,其中这些残基中的两个也可以是环的公共部分。
“室温”在本文中表示25℃的温度。
以“聚/多”开头的物质名称如多胺、多元醇或多异氰酸酯在本文中表示形式上每个分子包含两个或更多个在其名称中出现的官能团的物质。
术语“聚合物”在本文献中一方面包括通过聚合反应(加成聚合、聚加成、缩聚)制备的,在化学性上一致但在聚合度、摩尔质量和链长方面不同的大分子的集合。该术语另一方面还包括所述来自聚合反应的大分子的集合的衍生物,亦即通过例如给定的大分子上官能团的加成或取代的反应得到的并且可以是化学上一致或化学上不一致的化合物。该术语进一步也包括所谓的预聚物,亦即其官能团参与大分子构建的反应性低聚的预加合物。
术语“聚氨酯聚合物”包括所有通过所谓二异氰酸酯-聚加成方法制备的聚合物。其还包括那些几乎或完全不含氨基甲酸酯基团的聚合物。聚氨酯聚合物的实例是聚醚-聚氨酯、聚酯-聚氨酯、聚醚-聚脲、聚脲、聚酯-聚脲、聚异氰脲酸酯或聚碳二亚胺。
“低气味的”物质理解为其气味只能被人个体极少程度察觉到,也就是闻到,亦即不具有强烈气味的物质,并且这种少量气味不会令人不适地或厌恶地被大多数个体接受。
“无气味的”物质理解为对于大多数个体来说闻不到的,也就不具有可觉察的气味的物质。
术语“最终强度”在本文中表示经完全固化的组合物的强度,其中的强度尤其指拉伸强度和弹性模量。
标记名称如BA、R、DI、ALD等在本文中只用于让阅读者更好地理解和识别。
所述可固化组合物包含至少一种封闭胺BA,它具有封闭的、可水解活化的氨基,和至少一种其它封闭、可水解活化的氨基或者至少一种选自羟基、巯基和仲氨基的反应性基团R。
所述封闭胺BA的封闭的、可水解活化的氨基特别是选自烯氨基、噁唑烷基基团(Oxazolidino-)、酮亚氨基和醛亚氨基。所述封闭胺BA在聚氨酯化学中是公知的物质,它在具有异氰酸酯基团的组合物中用作所谓的潜固化剂。
作为“噁唑烷基基团”在本文中既表示四氢噁唑-基团(5环)也表示四氢噁嗪-基团(6环)。
所述封闭胺BA特别是可以由伯胺或仲胺与酮或醛的缩合反应获得的。适合作为酮的特别是丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、甲基异戊基酮、二乙基酮、二丙基酮、二异丙基酮、二丁基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮和苯乙酮(Actetophenon)。适合作为醛的特别是甲醛、乙醛、丙醛、2-甲基丙醛、丁醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛、戊醛、2-甲基戊醛、3-甲基戊醛、4-甲基戊醛、2,3-二甲基戊醛、己醛、2-乙基-己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、2-甲基-十一醛、十二醛、甲氧基乙醛、环丙烷甲醛(Cyclopropancarboxaldehyd)、环戊烷甲醛、环己烷甲醛、二苯基乙醛、苯甲醛和经取代的苯甲醛,以及还有式(XI)的醛ALD,如本文下面提到的那些。
具有至少一个烯氨基团的封闭胺BA尤其可以由具有至少一个仲氨基的胺与至少一种酮或醛的缩合反应获得,所述酮或醛在羰基的α位置具有至少一个氢原子并且因此可以烯醇化,特别是酮:丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、甲基异戊基酮、二乙基酮、二丙基酮、二异丙基酮、二丁基酮、二异丁基酮、环戊酮、环己酮,和醛:乙醛、丙醛、2-甲基丙醛、丁醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛、戊醛、2-甲基戊醛、3-甲基戊醛、4-甲基戊醛、2,3-二甲基戊醛、己醛、2-乙基-己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、十一醛、2-甲基-十一醛、十二醛、甲氧基乙醛、环丙烷甲醛、环戊烷甲醛、环己烷甲醛、二苯基乙醛。适合作为具有至少一个仲氨基的胺的,一方面是具有至少两个仲氨基的胺,特别是哌嗪、2,5-和2,6-二甲基哌嗪、2,3,5,6-四甲基哌嗪、1,7-二氧杂-4,10-二氮杂环十二烷、N,N′-二丁基乙二胺;N,N′-二叔丁基乙二胺、N,N′-二甲基-1,6-己二胺、N,N′-二乙基-1,6-己二胺、N,N′-二甲基-二亚乙基三胺、N,N′-二甲基-二亚丙基三胺、1-(1-甲基乙基氨基)-3-(1-甲基乙基-氨基甲基)-3,5,5-三甲基环己烷(来自Huntsman的754)、N4-环己基-2-甲基-N2-(2-甲基丙基)-2,4-戊二胺、N,N′-二烷基-1,3-亚二甲苯基二胺、二(4-(N-烷基氨基)环己基)甲烷、4,4′-三亚甲基-二哌啶和N-烷基化的聚醚胺,例如-SD-231(来自Huntsman);还有具有羟基和仲氨基的胺,特别是N-(2-羟基乙基)-哌嗪、4-羟基-哌啶,以及单烷氧基化的伯单胺,例如特别是N-甲基-乙醇胺、N-乙基-乙醇胺、N-丁基-乙醇胺和N-丁基-异丙醇胺;还有具有巯基和仲氨基的胺,特别是N-(2-巯基乙基)-哌嗪、4-巯基-哌啶和2-巯基乙基-丁基胺。
具有至少一个噁唑烷基基团的封闭胺BA特别是可以由至少一种羟基胺与至少一种酮或醛,特别是甲醛或所谓可烯醇化的酮或醛的缩合反应获得,所述羟基胺中羟基和伯氨基通过任选取代的亚乙基或三亚甲基分开;特别适合的醛,尤其是2-甲基-丙醛。适合作为羟基胺的特别是二乙醇胺和二异丙醇胺,它们导致可以容易地制备出聚噁唑烷的羟基噁唑烷,例如通过与多异氰酸酯或聚酯的反应。
在一个实施方案中,作为封闭胺BA的优选是噁唑烷BA1,它具有噁唑烷基基团和至少一种其它封闭的、可水解活化的氨基或者至少一种选自羟基、巯基和仲氨基的反应性基团R。
具有至少一个酮亚氨基或醛亚氨基的封闭胺BA特别是可以如前所述的由具有至少一个伯氨基的胺与至少一种酮或醛的缩合反应获得。如果使用酮来封闭所述伯氨基,则形成酮亚氨基,而使用醛则形成醛亚氨基。适合作为具有至少一个伯氨基的胺的特别是式(Xa)的胺B1和式(Xb)的胺B2,如本文下面提到的那些。
适合的市售酮亚胺或醛亚胺是例如Curing Agent 3502(来自Resolution Performance Products)、LS 2965A(来自Bayer)和A 139(来自Evonik Degussa)。
由可烯醇化的酮或醛,亦即在羰基C原子的α位置具有氢原子的酮或醛衍生而来的酮亚氨基或醛亚氨基可以互变异构为烯氨基;也就是说它们能够形成烯胺。这种酮亚氨基和醛亚氨基因此在下面也称作“能形成烯胺的”酮亚氨基或醛亚氨基。
烯氨基和能够形成烯胺的酮亚氨基或醛亚氨基可以在加热条件下有时候也不需要水的作用,也就是不需要水解而直接与异氰酸酯基反应。但在有水存在的情况下与异氰酸酯的反应实质上更快。
在另一实施方案中,特别优选作为封闭胺BA的是式(I)的醛亚胺BA2:
其中
n代表1或2或3或4,和
m代表0或1,
前提是m+n代表2或3或4;
并且其中
A代表具有2至30个C原子的(m+n)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;或者与R7一起代表具有3至30个C原子的(n+2)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;
X代表O或S或N-R6或N-R7,
其中,
R6代表具有1至20个C原子的一价烃残基,其任选地包含至少一个羧酸酯基、腈基、硝基、膦酸酯基、磺基(Sulfon-)或磺酸酯基,
或者代表式(II)的取代基,
其中
E代表具有2至12个C-原子的二价的且任选地具有醚-氧或叔胺-氮的烃残基,和
R7与A一起代表具有3至30个C原子的(n+2)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;和
Z不含反应性基团R和伯氨基,并且
代表式(III)的残基Z1,
其中
Y代表具有1至32个C原子的一价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚基、羰基、酯基、酰氨基(Amido-)、脲基、氨基甲酸酯基或叔氨基形式的氧或氮,和
R1和R2互相独立地分别代表具有1至12个C原子的一价烃残基,或者一起代表具有4至12个C原子的二价烃残基,且其是任选地经取代的具有5至8个、优选6个C原子的碳环的一部分;
或者代表残基Z2,
其中
Z2代表经取代或未经取代的芳基或杂芳基,且其环大小是5至8个,优选6个原子,
其中R0代表氢原子或代表烷氧基或代表具有至少6个C原子的经取代或未经取代的烯基或芳基烯基。
本文式中虚线分别表示取代基和所属的分子残基之间的键。
式(I)的醛亚胺BA2具有在羰基α位置上的C原子不具有氢原子并因此不能互变异构为烯氨基,亦即不能形成烯胺的醛亚氨基。所述醛亚氨基由此为经特别良好保护的(“封闭的”)伯氨基。以下,这些醛亚氨基也被称作“不能形成烯胺的醛亚氨基”。
A优选不包含反应性R和不包含伯氨基。
Z优选代表Z1。
R1和R2优选分别代表甲基。
Z1优选代表式(IIIa)或(IIIb)或(IIIc)或(IIId)的残基,
其中
R3代表氢原子或具有1至12个C原子的烷基或环烷基或芳基烷基;
R4代表具有1至30个C原子的烃残基,其任选地包含醚-氧;
R5代表氢原子,或者代表具有1至30个C原子的直链或分支的烷基,任选地具有环状部分和任选地具有至少一个杂原子,特别是醚基、羰基或酯基形式的氧,
或者代表具有5至30个C原子的单不饱和或多不饱和的、直链或分支的烃残基,
或者代表任选地经取代、芳香族或杂芳族的5元环或6元环;
R9和R10互相独立地分别代表具有1至20个C原子的一价的脂肪族、环脂族或芳脂族残基,它任选地包含醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子,
或者一起代表具有3至20个C原子的二价脂肪族残基,其是任选地经取代的具有5至8个、优选6个环原子的杂环的一部分,并且除了氮原子之外任选地包含醚-氧或叔胺-氮形式的其他杂原子;和
R11和R12一起代表任选具有氧原子或硫原子且具有2至10个C原子的二价残基,其是任选地经取代的5元环或6元环或7元环的一部分,或者
R11代表具有1至10个C原子的烷基、环烷基、芳基烷基或酰基,和R12代表氢或具有1至20个C原子的一价残基,其选自烷基、环烷基、芳基烷基、芳基、-O R12′、-SR12′和-NR12′12″,其中R12′和R12″分别代表烃残基或者一起代表亚烷基,其是5元环、6元环或7元环的一部分。
R3优选代表氢原子。
R4优选代表具有6至30个,特别是11至30个C原子的烃残基,其任选地包含醚-氧。
R5优选代表具有6至30个、特别是11至30个C原子的直链或分支的烷基,任选地具有环状部分和任选地具有至少一个杂原子,或者代表具有6至30个、特别是11至30个C原子的单不饱和或多不饱和的直链或分支的烃残基。
R9和R10优选分别互相独立地代表甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、2-乙基己基、环己基或苄基,或者它们一起(包括氮原子)构成环,特别是吡咯烷环、哌啶环、吗啉环或N-烷基哌嗪环,其中所述环任选地是经取代的。
R11优选代表甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、2-乙基己基、环己基或苄基,和R12优选代表氢原子或甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、2-乙基己基、环己基、苄基、甲氧基、乙氧基、丙氧基或异丙氧基,或者R11和R12一起(包括氮原子和羰基或硫代羰基)构成环,特别是2-吡咯烷酮-环、吡咯烷-2,5-二酮-环、哌啶-2-酮-环、哌啶-2,6-二酮-环、氮杂环庚烷(Azepan)-2-酮-环、噁唑烷-2-酮-环或噻唑烷-2-酮-环,其中所述环任选地是经取代的。
Z1最优选代表式(IIIa′)的残基,
其中
R5′代表具有6至30个、特别是11至30个C原子的直链或分支的烷基,任选地具有环状部分和任选地具有至少一个杂原子,特别是醚基、羰基或酯基形式的氧,
或者代表具有6至30个、特别是11至30个C原子的单不饱和或多不饱和的直链或分支的烃残基;
和R1、R2和R3具有前面提到的含义。
R5′最优选代表C11-烷基。
其中Z代表式(IIIa′)的残基Z1的醛亚胺BA2在下面称为醛亚胺BA2′。醛亚胺BA2′的优点是低气味或无气味,并且由此可释放的醛同样是低气味或无气味的。如果残基R5′具有至少11个C原子,则醛亚胺是无气味的且由此可释放的醛也是无气味的。
在式(I)的醛亚胺BA2的一个优选实施方案中,m代表1。这种式(I)的醛亚胺BA2代表式(VIII)的醛亚胺BA2a。
其中
n′代表1或2或3,优选代表1或2,特别优选代表1;
A1代表具有2至30个C原子的(n′+1)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;或者与R8一起代表具有3至30个C原子的(n′+2)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;
X1代表O或S或N-R6或N-R8,
其中R8与A1一起代表具有3至30个C原子的(n′+2)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;
和Z和R6具有前面提到的含义。
式(VIII)的醛亚胺BA2a特别适用于制备聚合的封闭胺,如本文下面说明的。
在式(I)的醛亚胺BA2的另一个优选实施方案中,m代表0。这种式(I)的醛亚胺BA2代表式(IX)的醛亚胺BA2b。
在此n″代表2或3或4,优选代表2或3,特别优选代表2;
A2代表具有2至30个C原子的n″价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;
且Z具有前面提到的含义。
式(I)的醛亚胺BA2可以由至少一种式(X)的胺B与至少一种(XI)的醛ALD的缩合反应获得,
其中Xa代表O或S或N-R6a或N-R7,
其中R6a代表具有1至20个C原子的一价烃残基,其任选地具有至少一个羧酸酯基、腈基、硝基、磷酸酯基、磺基或磺酸酯基,
或者代表式(II a)的取代基,
---E-NH2 (II a)
且m、n、A、R7、E和Z具有前面已经提到的含义。
在WO 2007/036571 A1中,特别是S.5至S.7中给出了所述缩合的具体描述,其内容通过引用并入本文。
在第一实施方案中式(X a)的胺B1适合作为式(X)的胺B,
其中X1a代表O或S或N-R6a或N-R8;
且n′、A1、R6a和R8具有前面提到的含义。
由式(X a)的胺B1与式(XI)的醛ALD反应得到式(VIII)的醛亚胺BA2a。
适合的胺B1特别是:
-具有一或两个伯脂肪族氨基和一个仲氨基的化合物,例如N-甲基-1,2-乙二胺、N-乙基-1,2-乙二胺、N-丁基-1,2-乙二胺、N-己基-1,2-乙二胺、N-(2-乙基己基)-1,2-乙二胺、N-环己基-1,2-乙二胺、4-氨基甲基哌啶、3-(4-氨基丁基)哌啶、N-(2-氨基乙基)哌嗪、二亚乙基三胺(DETA)、双六亚甲基三胺(BHMT)、3-(2-氨基乙基)氨基丙基胺;由伯单胺及伯二胺的氰乙基化或氰丁基化且随后氢化得到的二胺和三胺,所述伯单胺及伯二胺例如N-甲基-1,3-丙二胺、N-乙基-1,3-丙二胺、N-丁基-1,3-丙二胺、N-己基-1,3-丙二胺、N-(2-乙基己基)-1,3-丙二胺、N-十二烷基-1,3-丙二胺、N-环己基-1,3-丙二胺、3-甲基氨基-1-戊胺、3-乙基氨基-1-戊胺、3-丁基氨基-1-戊胺、3-己基氨基-1-戊胺、3-(2-乙基己基)氨基-1-戊胺、3-十二烷基氨基-1-戊胺、3-环己基氨基-1-戊胺、二亚丙基三胺(DPTA)、N3-(3-氨基戊基)-1,3-戊二胺、N5-(3-氨基丙基)-2-甲基-1,5-戊二胺、N5-(3-氨基-1-乙基丙基)-2-甲基-1,5-戊二胺,以及脂肪二胺例如N-椰油烷基-1,3-丙二胺、N-油烯基-1,3-丙二胺、N-大豆烷基-1,3-丙二胺、N-牛油烷基-1,3-丙二胺或者N-(C16-22-烷基)-1,3-丙二胺,例如来自Akzo Nobel的商品名为的那些;由脂肪族的伯二胺或三胺与丙烯腈、马来酸二酯或富马酸二酯、柠康酸二酯、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺以及衣康酸二酯以1∶1的摩尔比进行迈克尔型加成反应得到的产物;
-羟基胺,例如2-氨基乙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、4-氨基-1-丁醇、4-氨基-2-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇、7-氨基-1-庚醇、8-氨基-1-辛醇、10-氨基-1-癸醇、12-氨基-1-十二烷醇、4-(2-氨基乙基)-2-羟基乙基苯、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己醇;二醇例如二乙二醇、二丙二醇、二丁二醇和这些二醇的高级低聚物和聚合物的带有一个伯氨基的衍生物,例如2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-(2-氨基乙氧基)乙氧基)乙醇、α-(2-羟基甲基乙基)-ω-(2-氨基甲基乙氧基)-聚(氧(甲基-1,2-乙烷二基));聚烷氧基化的三元或更多元醇的带有一个羟基和一个伯氨基的衍生物;由二醇例如3-(2-羟基乙氧基)-丙胺、3-(2-(2-羟基乙氧基)-乙氧基)丙胺和3-(6-羟基己氧基)丙胺的一次氰乙基化且随后氢化得到的产物;
-巯基胺,例如2-氨基乙硫醇(半胱胺)、3-氨基丙硫醇、4-氨基-1-丁硫醇、6-氨基-1-己硫醇、8-氨基-1-辛硫醇、10-氨基-1-癸硫醇和12-氨基-1-十二硫醇。
作为胺B1优选的是N-甲基-1,2-乙二胺、N-乙基-1,2-乙二胺、N-环己基-1,2-乙二胺、N-甲基-1,3-丙二胺、N-乙基-1,3-丙二胺、N-丁基-1,3-丙二胺、N-环己基-1,3-丙二胺、4-氨基甲基哌啶、3-(4-氨基丁基)哌啶、DETA、DPTA、BHMT,以及脂肪二胺,例如N-椰油烷基-1,3-丙二胺、N-油烯基-1,3-丙二胺、N-大豆烷基-1,3-丙二胺和N-牛油烷基-1,3-丙二胺;由脂肪族伯二胺与马来酸二酯及富马酸二酯、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺,优选与马来酸二酯,尤其是马来酸二甲酯、-二乙酯、-二丙酯和-二丁酯,以及与丙烯酸酯,尤其是丙烯酸甲酯,以1∶1的摩尔比进行迈克尔型加成反应得到的产物;以及脂肪族的羟基胺或巯基胺,且其中所述伯氨基与羟基或巯基之间被至少5个原子的链或者被环隔开,尤其是5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇及其高级同系物,4-(2-氨基乙基)-2-羟基乙基苯、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、三乙二醇-单胺及其高级低聚物和聚合物,3-(2-羟基乙氧基)丙胺、3-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)丙胺以及3-(6-羟基己氧基)丙胺。
作为胺B1特别优选的是选自以下的胺:N-甲基-1,2-乙二胺,N-乙基-1,2-乙二胺,N-环己基-1,2-乙二胺,N-甲基-1,3-丙二胺,N-乙基-1,3-丙二胺,N-丁基-1,3-丙二胺,N-环己基-1,3-丙二胺,4-氨基甲基哌啶,3-(4-氨基丁基)哌啶,DETA,DPTA,BHMT,脂肪二胺,特别是N-椰油烷基-1,3-丙二胺、N-油烯基-1,3-丙二胺、N-大豆烷基-1,3-丙二胺和N-牛油烷基-1,3-丙二胺;5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇、4-(2-氨基乙基)-2-羟基乙基苯、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、三乙二醇单胺、3-(2-羟基乙氧基)-丙胺、3-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)丙胺以及3-(6-羟基己氧基)丙胺。
作为胺B1最优选的是选自以下的胺:5-氨基-1-戊醇、6-氨基-1-己醇、4-(2-氨基乙基)-2-羟基乙基苯、3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、三乙二醇单胺、3-(2-羟基乙氧基)-丙胺、3-(2-(2-羟基乙氧基)乙氧基)丙胺以及3-(6-羟基己氧基)丙胺。
在另一实施方案中式(X b)的胺B2适合作为式(X)的胺B,
其中n″和A2具有前面提到的含义。
由式(X b)的胺B2与式(XI)的醛ALD反应获得式(I X)的醛亚胺BA2b。
适合作为胺B2的特别是:
-脂肪族、环脂族或芳脂族的二胺,例如乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、2-甲基-1,2-丙二胺、2,2-二甲基-1,3-丙二胺、1,3-丁二胺、1,4-丁二胺、1,3-戊二胺(DAMP)、1,5-戊二胺、1,5-二氨基-2-甲基戊烷(MPMD)、2-丁基-2-乙基-1,5-戊二胺(C11-新二胺)、1,6-己二胺、2,5-二甲基-1,6-己二胺、2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺(TMD)、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、1,2-、1,3-和1,4-二氨基环己烷、二(4-氨基环己基)甲烷(H12-MDA)、二(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、二(4-氨基-3-乙基环己基)甲烷、二(4-氨基-3,5-二甲基环己基)甲烷、二(4-氨基-3-乙基-5-甲基环己基)甲烷(M-MECA)、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(=异佛尔酮二胺或者IPDA)、2-和4-甲基-1,3-二氨基环己烷及其混合物、1,3-和1,4-二(氨基甲基)环己烷、2,5(2,6)-二(氨基甲基)-双环[2.2.1]庚烷(NBDA)、3(4),8(9)-二(氨基甲基)-三环[5.2.1.02,6]癸烷、1,4-二氨基-2,2,6-三甲基环己烷(TMCDA)、1,8-薄荷烷二胺、3,9-二(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷以及1,3-和1,4-亚二甲苯基二胺;
-含有醚基的脂肪族二胺,例如二(2-氨基乙基)醚、3,6-二氧杂辛-1,8-二胺、4,7-二氧杂癸-1,10-二胺、4,7-二氧杂癸-2,9-二胺、4,9-二氧杂十二烷-1,12-二胺、5,8-二氧杂十二烷-3,10-二胺、二(3-氨基丙基)聚四氢呋喃及分子量最多至550的其它聚四氢呋喃二胺,以及分子量最多至600的聚氧化亚烷基二胺。后者典型地是从聚氧化亚烷基二醇的胺化得到的产物并且可以例如以商品名(来自Huntsman)、Polyetheramin(来自BASF)或者PC(来自Nitroil)获得;特别适合的聚氧化亚烷基二胺是D-230、D-400、ED-600、XTJ-568、XTJ-569、EDR-104、EDR-148、EDR-176;Polyetheramin D 230、Polyetheramin D 400、PCDA 250和PCDA 400;
-脂肪族、环脂族或芳脂族三胺,例如4-氨基甲基-1,8-辛二胺、1,3,5-三(氨基甲基)苯、1,3,5-三(氨基甲基)环己烷、三-(2-氨基乙基)-胺、三-(2-氨基丙基)-胺、三-(3-氨基丙基)-胺;
-分子量最多至600的聚氧化亚烷基三胺,其典型地是从聚氧化亚烷基三醇的胺化得到的产物并且可以例如以商品名(来自Huntsman)、Polyetheramin(来自BASF)或PC(来自Nitroil)获得,例如T-403、Polyetheramin T403和PCTA403;
-芳香族二胺和三胺,例如1,2-、1,3-和1,4-苯二胺、2,4-和2,6-甲苯二胺(TDA)、3,4-甲苯二胺、3,5-二甲基硫代-2,4-和-2,6-甲苯二胺、3,5-二乙基-2,4-和-2,6-甲苯二胺(DETDA)、2,4,6-三乙基-1,3-苯二胺、2,4,6-三异丙基-1,3-苯二胺、3-乙基-5-甲基-2,4-甲苯二胺、3,5-二异丙基-2,4-甲苯二胺、3,5-二-(1-甲基丙基)-2,4-甲苯二胺、3,5-二-(叔丁基)-2,4-甲苯二胺、3-乙基-5-异丙基-2,4-甲苯二胺、5-异丙基-2,4-甲苯二胺、5-(叔丁基)-2,4-甲苯二胺、4,6-二-(1-甲基丙基)-1,3-苯二胺、4-异丙基-6-(叔丁基)-1,3-苯二胺、4-乙基-6-异丙基-1,3-苯二胺、4-乙基-6-(2-甲基丙基)-1,3-苯二胺、4-乙基-6-(1-甲基丙基)-1,3-苯二胺、4-乙基-6-(2-甲基丙基)-1,3-苯二胺、4-异丙基-6-(1-甲基丙基)-1,3-苯二胺、4-(叔丁基)-6-(2-甲基丙基)-1,3-苯二胺、4-环戊基-6-乙基-1,3-苯二胺、4-环戊基-6-异丙基-1,3-苯二胺、4,6-二环戊基-1,3-苯二胺、3-异丙基-2,6-甲苯二胺、2-甲基丙基-(4-氯-3,5-二氨基苯甲酸酯)、叔丁基-(4-氯-3,5-二氨基苯甲酸酯)、2,6-二氨基吡啶、三聚氰胺、4,4′-、2,4′-和2,2′-二氨基二苯基甲烷(MDA)、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯基-甲烷、3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、3,3′,5,5′-四乙基-4,4′-二氨基二苯基甲烷(M-DEA)、3,3′,5,5′-四乙基-2,2′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(M-CDEA)、3,3′-二异丙基-5,5′-二甲基-4,4′-二氨基二苯基甲烷(M-MIPA)、3,3′,5,5′-四异丙基-4,4′-二氨基二苯基甲烷(M-DIPA)、3,3′,5,5′-四-(1-甲基丙基)-4,4′-二氨基二苯基甲烷、3,3′-二甲基-5,5′-二叔丁基-4,4′-二氨基二苯基甲烷、3,3′-二叔丁基-4,4′-二氨基二苯基甲烷、4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)、4-氨基-N-(4-氨基苯基)-苯磺酰胺、5,5′-亚甲基二氨茴酸、二甲基-(5,5′-亚甲基二氨茴酸酯)、1,3-亚丙基-二-(4-氨基苯甲酸酯)、1,4-亚丁基-二-(4-氨基苯甲酸酯)、聚四甲醛-二-(4-氨基苯甲酸酯)(可由Air Products以获得)和1,2-二-(2-氨基苯基硫代)-乙烷;
-具有伯芳香族氨基和伯脂肪族氨基的多胺,特别是4-氨基乙基苯胺、4-氨基甲基苯胺、4-[(4-氨基环己基)甲基]苯胺、2-氨基乙基苯胺、2-氨基甲基苯胺、2-[(4-氨基环己基)甲基]苯胺和4-[(2-氨基环己基)甲基]苯胺。
胺B2优选选自:1,6-六亚甲基二胺、MPMD、DAMP、IPDA、TMD、1,3-亚二甲苯基二胺、1,3-二(氨基甲基)环己烷、二(4-氨基环己基)甲烷、二(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、3(4),8(9)-二(氨基甲基)-三环[5.2.1.02,6]癸烷、1,2-,1,3-和1,4-二氨基环己烷、1,4-二氨基-2,2,6-三甲基环己烷、3,6-二氧杂辛-1,8-二胺、4,7-二氧杂癸-1,10-二胺、4-氨基甲基-1,8-辛二胺,具有两或三个氨基且分子量最多至600的聚氧化亚烷基-多胺,特别是可以商品名从Huntsman获得的D-230、D-400和T-403型,以及来自BASF或Nitroil的类似化合物;1,3-和1,4-苯二胺、2,4-和2,6-甲苯二胺、4,4′-,2,4′-和2,2′-二氨基二苯基甲烷、3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷和所述多胺的混合物。
式(XI)的醛ALD是不可烯醇化的。具有来源于不可烯醇化的醛的醛亚氨基的醛亚胺不能形成烯氨基,并因此代表特别良好的封闭的胺。
在一个优选的实施方案中,醛ALD具有式(IIIa)的残基Z1。这些醛是脂肪族、环脂族或芳脂族的2,2-二取代的3-羟基醛与适合的羧酸的酯,所述3-羟基醛例如是2,2-二甲基-3-羟基丙醛、2-羟基甲基-2-甲基-丁醛、2-羟基甲基-2-乙基-丁醛、2-羟基甲基-2-甲基-戊醛、2-羟基甲基-2-乙基-己醛、1-羟基甲基-环戊烷甲醛、1-羟基甲基-环己烷甲醛、1-羟基甲基-环己-3-烯甲醛、2-羟基甲基-2-甲基-3-苯基-丙醛、3-羟基-2-甲基-2-苯基-丙醛和3-羟基-2,2-二苯基-丙醛,适合用作羧酸的例如是下列的这些:饱和的脂肪族羧酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、2-乙基己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、十九酸、二十酸;单不饱和的脂肪族羧酸如棕榈油酸、油酸、芥子酸;多不饱和的脂肪族羧酸如亚油酸、亚麻酸、桐油酸、花生四烯酸;环脂族羧酸如环己烷羧酸;芳脂族羧酸如苯基乙酸;芳香族羧酸如苯甲酸、萘甲酸、甲苯酸、茴香酸;所述酸的异构体;来自天然油和脂肪的工业皂化的脂肪酸混合物如菜籽油、葵花籽油、亚麻籽油、橄榄油、椰油、油棕榈籽油和油棕榈油;以及来自例如二羧酸(例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,12-十二烷二羧酸、马来酸、富马酸、六氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、3,6,9-三氧杂十一烷二羧酸和聚乙二醇的类似衍生物)与醇(例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、这些醇的更高级同系物和异构体)一次酯化的二羧酸单烷基酯和二羧酸单芳基酯。优选的是具有至少7个C原子的羧酸,特别是具有12至31个C原子的那些,尤其是月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸。特别优选的是月桂酸。
在另一优选的实施方案中,醛ALD具有式(IIIb)的残基Z1。这些醛是脂肪族、环脂族或芳脂族的2,2-二取代的3-羟基醛与式R4-OH的醇或酚的醚。所述醚形式的优选的醛ALD是2,2-二甲基-3-苯氧基-丙醛、3-环己基氧-2,2-二甲基-丙醛、2,2-二甲基-3-(2-乙基-己氧基)-丙醛、2,2-二甲基-3-月桂酰氧基-丙醛和2,2-二甲基-3-硬脂酰氧基-丙醛。
在另一优选的实施方案中,醛ALD具有式(IIIc)的残基Z1。这些醛ALD尤其可作为曼尼希反应的产物或者类似于曼尼希反应的α-氨基烷基化的产物获得,如从技术文献中已知的那些;因此这些醛也可称为曼尼希碱。仲醛,特别是异丁醛,另一种醛,特别是甲醛,与仲脂肪胺在脱水条件下反应生成醛ALD。这种曼尼希碱形式的特别适合的醛ALD是:2,2-二甲基-3-二甲基氨基-丙醛、2,2-二甲基-3-二乙基氨基-丙醛、2,2-二甲基-3-二丁基氨基-丙醛、2,2-二甲基-3-(N-吡咯烷基)-丙醛、2,2-二甲基-3-(N-哌啶基)-丙醛、2,2-二甲基-3-(N-吗啉基)-丙醛、2,2-二甲基-3-(N-(2,6-二甲基)吗啉基)-丙醛、2,2-二甲基-3-(N-苄基甲基氨基)-丙醛、2,2-二甲基-3-(N-苄基异丙基氨基)-丙醛和2,2-二甲基-3-(N-环己基甲基-氨基)-丙醛。
在另一优选的实施方案中,醛ALD具有式(IIId)的残基Z1。这些醛ALD尤其可作为曼尼希反应的产物而得到(与具有式(IIIc)的残基Z1的醛的方式相同),但是其中使用酰胺、内酰胺、氨基甲酸酯或酰亚胺代替仲脂肪胺。特别适合的具有式(IIId)的残基Z1的醛ALD是:N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-甲基乙酰胺、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-丁基乙酰胺、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-(2-乙基-己基)乙酰胺、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-苄基乙酰胺、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-甲基丁酰胺、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-甲基-(2-乙基己酰胺)、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-甲基苯甲酰胺、O-乙基-N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-N-甲基氨基甲酸酯、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-吡咯烷-2-酮、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-哌啶-2-酮、N-(2,2-二-甲基-3-氧基丙基)-氮杂环庚烷-2-酮、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-噁唑烷-2-酮、N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-吡咯烷-2,5-二酮和N-(2,2-二甲基-3-氧基丙基)-邻苯二甲酰亚胺。
在另一优选的实施方案中,醛ALD具有残基Z2。这些醛ALD例如是芳香族醛,如苯甲醛、2-和3-和4-甲苯甲醛、4-乙基-和4-丙基-和4-异丙基和4-丁基-苯甲醛、2,4-二甲基苯甲醛、2,4,5-三甲基苯甲醛、4-乙酰氧基苯甲醛、4-茴香醛、4-乙氧基苯甲醛、异构的二-和三烷氧基苯甲醛、2-,3-和4-硝基苯甲醛、2-和3-和4-甲酰吡啶、2-糠醛、2-噻吩-甲醛、1-和2-萘醛、3-和4-苯基氧-苯甲醛、喹啉-2-甲醛及其3-,4-,5-,6-,7-和8-位异构体,以及蒽-9-甲醛;以及还有乙二醛、乙醛酸酯例如乙醛酸甲酯、肉桂醛和取代的肉桂醛。
作为式(XI)的醛ALD优选的是:2,2-二甲基-3-月桂酰基氧基-丙醛、2,2-二甲基-3-肉豆蔻酰基氧基-丙醛、2,2-二甲基-3-棕榈酰基氧基-丙醛、2,2-二甲基-3-硬脂酰基氧基-丙醛和2,2-二甲基-3-油酰基氧基-丙醛。
作为式(XI)的醛ALD最优选的是2,2-二甲基-3-月桂酰基氧基-丙醛。
在一个实施方案中,封闭胺BA是代表具有至少两个封闭的、可水解活化氨基的聚合物的聚合封闭胺PBA。
所述聚合的封闭胺PBA的封闭的、可水解活化的氨基特别是选自烯氨基、噁唑烷基基团、酮亚氨基和醛亚氨基。
在一个实施方案中,聚合的封闭胺PBA可以由具有末端氨基的聚合物,例如5,8-二氧杂十二烷-3,10-二胺的较高级低聚物、聚四氢呋喃-二胺获得以及特别是由聚氧化亚烷基-二胺和三胺获得。后者典型地是从聚氧化亚烷基二醇和三醇的胺化得到的产物并且可以例如以商品名(来自Huntsman)、Polyetheramin(来自BASF)或者PC(来自Nitroil)获得。特别适合的聚氧化亚烷基二胺是D-2000、D-4000、XTJ-511、ED-900、ED-2003、XTJ-523、XTJ-536、XTJ-542、XTJ-559,和Polyetheramin D 2000、PCDA 650和PCDA 2000。特别适合的聚氧化亚烷基三胺是T-3000、T-5000、Polyetheramin T5000和PCTA 5000。这些具有末端氨基的聚合物的氨基可以如前所述以同样的方式转换成封闭氨基。
在另一实施方式中,聚合的封闭胺PBA特别可以由具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物PUP与封闭胺BA反应获得,封闭胺BA具有至少一个封闭氨基和至少一个选自羟基、巯基和仲氨基的反应性基团R。
具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物PUP特别可以由至少一种多元醇与至少一种多异氰酸酯的反应获得。所述反应可以如下实现,即多元醇和多异氰酸酯以常用的方法,例如在50℃至100℃的温度下,任选地同时使用适合的催化剂进行反应,其中这样计量添加多异氰酸酯,使得其异氰酸酯基相比于多元醇的羟基以化学计量过量的量存在。有利的这样计量添加多异氰酸酯,使得NCO/OH-比例保持为1.3至5,特别是1.5至3。“NCO/OH-比例”应理解为所用的异氰酸酯基数目与所用的羟基数目的比例。聚氨酯聚合物PUP中在多元醇的所有羟基反应之后保留的游离异氰酸酯基的含量优选为0.5至15重量%,特别优选为0.5至5重量%。
任选地可以同时使用增塑剂来制备聚氨酯聚合物PUP,所用的增塑剂不含对异氰酸酯基有反应性的基团。
用于制备聚氨酯聚合物PUP的多元醇可以例如使用下列市售的多元醇或它们的混合物:
-聚氧化亚烷基多元醇,也称为聚醚多元醇或低聚醚醇,其是环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃或其混合物的聚合产物,并且可能情况下借助于具有两个或更多个活性氢原子的起始剂分子进行聚合,例如水,氨或具有多个OH基团或NH基团的化合物如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇和三丙二醇、异构的丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷基二醇、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、甘油、苯胺以及上述化合物的混合物。既可以使用具有低不饱和度(根据ASTM D-2849-69测得,且以每克多元醇的毫当量不饱和度(mEq/g)给出)的聚氧化亚烷基多元醇(例如借助于所谓的双金属氰化物络合催化剂(DMC-催化剂)制得),也可以使用具有更高不饱和度的聚氧化亚烷基多元醇(例如借助于阴离子催化剂如NaOH、KOH、CsOH或碱金属醇盐制得)。
特别适合的是聚氧化亚烷基二醇或聚氧化亚烷基三醇,特别是聚氧化亚乙基二醇和-三醇以及聚氧化亚丙基二醇和-三醇。
特别合适的是具有低于0.02mEq/g的不饱和度且具有1000-30,000g/mol范围的分子量的聚氧化亚烷基二醇和聚氧化亚烷基三醇,以及具有400-8,000g/mol范围的分子量的聚氧化亚丙基二醇和聚氧化亚丙基三醇。
同样地,特别合适的是所谓的环氧乙烷-封端(“EO-封端”)的聚氧化亚丙基多元醇。后者是特殊的聚氧化亚丙基-聚氧化亚乙基多元醇,其例如通过如下方法获得:在聚丙氧基化反应结束后,将纯的聚氧化亚丙基多元醇,特别是纯的聚氧化亚丙基二醇和聚氧化亚丙基三醇用环氧乙烷进一步烷氧基化并由此使其具有伯羟基。
-苯乙烯-丙烯腈-或丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-接枝的聚醚多元醇。
-聚酯多元醇,亦称低聚酯醇,通过已知方法制得,尤其是通过羟基羧酸的缩聚或者脂肪族和/或芳香族多羧酸与二或更多元醇的缩聚而制得。
尤其适合的聚酯多元醇是由二到三元、尤其二元醇(例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-己二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、1,12-羟基硬脂醇、1,4-环己烷二甲醇、二聚脂肪酸二醇(二聚二醇)、羟基特戊酸新戊二醇酯、甘油、1,1,1-三羟甲基丙烷或者上述醇的混合物)与有机的二或三元羧酸、尤其是二羧酸或者其酸酐或酯(例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、三甲基己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、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,或者上述酸的混合物)制得的那些,以及由内酯,例如由ε-己内酯和起始剂如上述的二或三元醇形成的聚酯多元醇。
特别适合的聚酯多元醇是聚酯二醇。
-聚碳酸酯多元醇,如通过例如上述用于构建聚酯多元醇所使用的醇类与碳酸二烷基酯、碳酸二芳基酯或光气的反应可获得的那些。
-带有至少两个羟基的嵌段共聚物,其含有至少两个不同的且具有如上所述类型的聚醚、聚酯和/或聚碳酸酯结构的嵌段,特别是聚醚聚酯多元醇。
-聚丙烯酸酯多元醇以及聚甲基丙烯酸酯多元醇。
-多羟基官能的脂肪和油,例如天然脂肪和油,特别是蓖麻油;或者通过对天然脂肪和油进行化学改性而获得的——所谓的油脂化学的——多元醇,例如通过对不饱和的油进行环氧化并随后用羧酸或醇进行开环作用而得到的环氧聚酯或环氧聚醚,或者通过氢甲酰化和氢化不饱和的油而得到的多元醇;或者由天然脂肪和油通过分解工艺如醇解或臭氧分解并随后对如此获得的分解产物或其衍生物进行化学键接,例如酯交换或二聚作用而得到的多元醇。适合的天然脂肪和油的分解产物特别是脂肪酸和脂肪醇以及脂肪酸酯,特别是甲基酯(FAME),其例如可以通过氢甲酰化和氢化成羟基脂肪酸酯而被衍生化。
-聚烃多元醇,也称为低聚碳氢化合物醇(Oligohydrocarbonole),例如多羟基官能的聚烯烃、聚异丁烯、聚异戊二烯;多羟基官能的乙烯-丙烯-、乙烯-丁烯-或乙烯-丙烯-二烯-共聚物,例如它们可由Kraton Polymers公司制得;多羟基官能的二烯聚合物,特别是1,3-丁二烯的,其特别也能由阴离子聚合制得;由二烯如1,3-丁二烯或二烯混合物与乙烯基单体如苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、醋酸乙烯酯、乙烯醇、异丁烯和异戊二烯得到的多羟基官能的共聚物,例如多羟基官能的丙烯腈/丁二烯共聚物,其可例如由环氧化物或氨基醇和羧基封端的丙烯腈/丁二烯共聚物(例如可从Nanoresins AG或Emerald Performance Materials LLC以商品名(以前是)CTBN和CTBNX和ETBN商业获得)制备;以及二烯的氢化多羟基官能的聚合物或共聚物。
这些所述的多元醇优选具有250-30000g/mol、特别是400-20000g/mol的平均分子量和优选具有1.6至3范围内的平均OH官能度。
作为多元醇优选的是聚醚-、聚酯-、聚碳酸酯-和聚丙烯酸酯多元醇,优选二醇和三醇。
特别优选的是聚醚多元醇,特别是聚氧化亚丙基-和聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基多元醇,以及液态的聚酯多元醇和聚醚聚酯多元醇。
特别优选的还有无定形的、部分结晶的和结晶的且熔点在40至80℃、特别是50℃至70℃范围内的聚酯二醇和聚碳酸酯二醇,特别是己二酸/己二醇-聚酯、壬二酸/己二醇-聚酯、十二烷二羧酸/己二醇-聚酯和基于己二醇的聚碳酸酯二醇。
除了上述多元醇外还可以在制备聚氨酯聚合物PUP时并用少量的低分子量的二元醇或更多元醇,例如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇和三丙二醇、异构的丁二醇、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、氢化双酚A、二聚脂肪醇、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇,糖醇如木糖醇、山梨糖醇或甘露醇,糖如蔗糖,其他更多元醇,前述二元和多元醇的低分子量烷氧基化产物,以及前述醇的混合物。同样可以并用少量的平均OH官能度大于3的多元醇,例如糖多元醇。
作为用于制备具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物PUP的多异氰酸酯,使用芳香族或脂肪族多异氰酸酯,特别是二异氰酸酯。
适合用作芳香族多异氰酸酯的特别是单体二异氰酸酯或三异氰酸酯如2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯和所述异构体的任意混合物(TDI)、4,4′-,2,4′-和2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯以及这些异构体的任意混合物(MDI)、MDI和MDI-同系物(Homologen)的混合物(聚合的MDI或PMDI)、1,3-和1,4-苯二异氰酸酯、2,3,5,6-四甲基-1,4-二异氰酸基苯、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、3,3′-二甲基-4,4′-二异氰酸基联苯(TODI)、联茴香胺二异氰酸酯(DADI)、1,3,5-三(异氰酸基甲基)苯、三-(4-异氰酸基苯基)-甲烷、三-(4-异氰酸基苯基)-硫代磷酸酯,前述异氰酸酯的低聚物和聚合物,以及前述异氰酸酯的任意混合物。优选MDI和TDI。
适合作为脂肪族多异氰酸酯的特别是单体二-或三异氰酸酯如1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基-1,5-二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2,4-和2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、1,10-十亚甲基二异氰酸酯、1,12-十二亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸-和赖氨酸酯二异氰酸酯、环己烷-1,3-和-1,4-二异氰酸酯、1-甲基-2,4-和-2,6-二异氰酸基-环己烷和这些异构体的任意混合物(HTDI或H6TDI)、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基-环己烷(=异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI)、全氢-2,4′-和-4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI或H12MDI)、1,4-二异氰酸基-2,2,6-三甲基环己烷(TMCDI)、1,3-和1,4-二-(异氰酸基甲基)-环己烷、间-和对-亚二甲苯基二异氰酸酯(间-和对-XDI)、间-和对-四甲基-1,3-和-1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯(间-和对-TMXDI)、二-(1-异氰酸基-1-甲基乙基)-萘、二聚-和三聚脂肪酸异氰酸酯如3,6-二-(9-异氰酸基壬基)-4,5-二-(1-庚烯基)-环己烯(二聚体基(Dimeryl-)二异氰酸酯)、α,α,α′,α′,α″,α″-六甲基-1,3,5-三甲基苯三异氰酸酯、前述异氰酸酯的低聚物和聚合物,以及前述异氰酸酯的任意混合物。优选HDI和IPDI。
聚氨酯聚合物PUP的平均分子量优选为500g/mol或更高。聚氨酯聚合物PUP的平均分子量特别是1000至30000g/mol,优选2000至10000g/mol。另外,聚氨酯聚合物PUP的平均NCO官能度优选在1.7至3,特别是1.8至2.5的范围内。
为了与具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物PUP反应,优选使用除了反应性基团R之外只具有一个或两个、优选一个封闭氨基的这类封闭胺BA。
具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物PUP和具有至少一个封闭氨基和一个反应性基团R的封闭胺BA互相反应,使得反应性基团R相对于异氰酸酯基按化学计量的量或者是化学计量过量的量存在,从而由此产生的聚合封闭胺PBA不含异氰酸酯基。
对于反应性基团R以羟基或巯基形式存在的情况,所述反应优选在高于室温的温度下,特别是在50℃至100℃的温度范围内,任选地在适合的催化剂存在下进行。
在一个实施方案中,作为聚合的封闭胺PBA优选的是具有噁唑烷基的聚合封闭胺PBA1,它不含异氰酸酯基、反应性基团R和伯氨基。
在另一实施方案中,作为聚合的封闭胺PBA优选的是具有式(XII)的醛亚氨基的聚合封闭胺PBA2,它不含异氰酸酯基、反应性基团R和伯氨基。
Z在此具有前面已经提到的含义。
式(XII)的醛亚氨基是不能形成烯胺的醛亚氨基。
在一个实施方案中,聚合的封闭胺PBA2特别是可由至少一种具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物PUP与至少一个式(VIII)的醛亚胺BA2a反应获得。
在另一实施方案中,聚合的封闭胺PBA2特别是可由具有至少两个伯氨基的聚合物与至少一种式(XI)的醛ALD的缩合反应获得。
作为聚合的封闭胺PBA最优选是聚合的封闭胺PBA2′,其不含异氰酸酯基、反应性基团R和伯氨基,并且其具有式(XIIa)的醛亚氨基。
R1、R2、R3和R5′在此具有前面提到的含义。
聚合的封闭胺PBA2′的优点在于,它是低气味的或者无气味的并且可由此释放的醛由于其高分子量同样是低气味或无气味的。如果残基R5′具有至少11个C原子,则它们也是无气味的并且由此可释放的醛同样是无气味的。
采用包含来自聚氨酯聚合物PUP的聚合封闭胺PBA的可固化组合物可以获得经固化的材料,其提供高伸展性和高强度。这种材料特别适合作为弹性粘合剂。
“高伸展性”在本文中表示根据DIN EN 53504测量的断裂伸长为至少300%,优选至少400%,特别优选至少450%。“高强度”在本文中表示根据DIN EN 53504测量的拉伸强度为至少3.0Mpa,优选至少4.0Mpa,特别优选至少4.5Mpa。
所述可固化组合物除了包含至少一种封闭胺BA之外还包含至少一种室温下呈固态的表面减活的多异氰酸酯DI。
表面减活的多异氰酸酯DI优选以细粒形式存在,其中“细粒”表示平均颗粒直径小于120μm的物质。
表面减活的多异氰酸酯DI的平均颗粒直径特别优选在0.01至100μm,优选0.1至50μm,特别优选0.3至30μm范围内。
室温下呈固态的、表面减活的多异氰酸酯在现有技术中,例如EP0 062 780 A1、EP 0 100 508 A2和EP 0 153 579 A2中是公知的。
表面减活的多异氰酸酯DI基于室温下呈固态的多异氰酸酯,它的熔点明显高于室温。所述室温下呈固态的多异氰酸酯有利地具有至少40℃,优选至少80℃,特别优选至少120℃的熔点。
室温下呈固态的多异氰酸酯尤其选自萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、3,3′-二甲基-4,4′-二异氰酸基联苯(TODI)、1,4-苯二异氰酸酯、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基-环己烷的异氰脲酸酯、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的脲二酮(Uretdion)、2,4-甲苯二异氰酸酯的脲二酮和2,4-甲苯二异氰酸酯的脲。特别优选的是萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、2,4-甲苯二异氰酸酯的脲二酮以及2,4-甲苯二异氰酸酯的脲。
室温下呈固态的多异氰酸酯优选以细粒形式存在,其具有的平均颗粒直径在0.01至100μm,优选0.1至50μm,特别优选0.3至30μm范围内。
表面减活的多异氰酸酯DI由室温下呈固态的多异氰酸酯的颗粒构成,其表面用室温下或稍微升高的温度下充分不渗透和足够稳定的物质的或厚或薄的层覆盖,以便将异氰酸酯基持久地包封在颗粒内部并因此使其相对于化学反应参与物,特别是具有活性氢原子的化合物是不可接触到的也就是将其“减活”。将经表面减活的多异氰酸酯DI加热到至少60℃,特别是至少80℃的温度时,多异氰酸酯颗粒上的层受到一定程度的损坏,使得颗粒内部的异氰酸酯基对于化学反应参与物而言是可以接触到的,也就是将其“活化”。
表面减活的多异氰酸酯DI特别是由构成其基础的室温下呈固态的多异氰酸酯与具有至少一个能与异氰酸酯基反应的基团的物质反应获得。通过在异氰酸酯颗粒表面上的化学反应,形成在室温或稍微升高的温度下稳定的,也就是不渗透的和基本上不溶的层(“保护层”)。适合于所述反应的物质(在下面被称为“用于表面减活的物质”),特别是选自水、伯和仲的脂肪族胺、氨基酰胺、肼、酚、羧酸、脒和胍。
作为表面减活的物质优选伯胺和仲胺,特别是伯多胺,尤其称作式(X b)的胺B2的伯胺,还有脂肪胺、聚亚烷基胺、聚酰氨基胺,以及这些胺的羧酸盐。这里,由这些物质构成的保护层具有脲基。
称作脂肪胺的是衍生自脂肪酸和脂肪酸混合物的胺,例如月桂胺、肉豆蔻胺、棕榈胺、硬脂胺、油胺、椰油烷基胺、C16-C22-烷基胺、大豆烷基胺、油胺和牛油烷基胺,例如可以商品名(来自AkzoNobel)或(来自Ecogreen Oleo-chemicals)获得的,以及还有可通过氰乙基化和随后脂肪胺的还原获得的二胺例如N-椰油烷基-1,3-丙二胺、N-油烯基-1,3-丙二胺、N-大豆烷基-1,3-丙二胺、N-牛油烷基-1,3-丙二胺或N-(C16-22-烷基)-1,3-丙二胺,可例如作为CD、M、O、OV或T(Akzo Nobel)获得的,以及还有衍生自脂肪胺的三胺和四胺,例如椰油烷基二亚丙基三胺、油烯基二亚丙基三胺、牛油烷基二亚丙基三胺、油烯基三亚丙基四胺和牛油烷基三亚丙基四胺,可例如作为C、OV、T、OV和T(Akzo Nobel)获得的。
聚亚烷基胺表示具有一定比例仲氨基的低聚乙烯胺(Ethyleneamine),特别是工业混合物形式的,例如二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)。
聚酰氨基胺表示具有至少一个酰氨基和至少一个氨基的物质,特别是来自一元羧酸或多元羧酸,或者其酯或酸酐,与脂肪族、环脂族或芳香族多胺的反应产物,其中使用化学计量过量的多胺。作为多元羧酸通常使用所谓的二聚脂肪酸,作为多胺通常使用聚亚烷基胺例如二亚乙基三胺(DETA)或三亚乙基四胺(TETA)。商业上可获得的聚酰氨基胺例如是100、125、140和150(来自Cognis),223、250和848(来自Huntsman),505、510、514S、530、531、540、541、545、547、549、3607(来自Huntsman)和EH 651、EH 654、EH 655、EH 661和EH 663(来自Cytec)。
作为用于表面减活的物质特别优选的是聚氧化亚烷基-二胺和-三胺,特别是D-230、D-400和T-403(来自Huntsman);以及还有短链的脂肪族伯二胺,特别是乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺和1,6-己二胺;环脂族伯二胺,特别是二-(4-氨基环己基)-甲烷、二-(4-氨基-3-甲基环己基)-甲烷和1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷;脂肪胺,特别是硬脂胺和油胺;聚亚烷基胺,特别是二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和四亚乙基五胺;以及聚酰氨基胺,特别是来自二聚脂肪酸和二亚乙基三胺或三亚乙基四胺的聚酰氨基胺。
作为经表面减活的多异氰酸酯DI,特别优选是2,4-TDI的脲二酮,其利用式(X b)的胺B2,特别是聚氧化亚烷基二胺或-三胺而表面减活。
为了与固态多异氰酸酯反应,所述用于表面减活的物质的用量有利的是,相对于100个异氰酸酯基存在0.5至20,优选1至15,特别优选3至12个对异氰酸酯基有反应性的基团。
室温下呈固态的多异氰酸酯与用于表面减活的物质的反应在低于所述室温下呈固态的多异氰酸酯的熔点的温度下,优选在低于50℃的温度下进行,其中所述多异氰酸酯分散在液态介质中,在该介质中在多异氰酸酯颗粒表面形成的层在所述温度下是基本上不溶的。适合作为液态介质的特别是增塑剂,尤其羧酸酯如邻苯二甲酸酯,特别是邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯,己二酸酯,特别是己二酸二辛酯,壬二酸酯和癸二酸酯,有机磷酸酯和磺酸酯或聚丁烯。其它适合作为液态介质的是多元醇,例如前面用于制备聚氨酯聚合物PUP所提到的那些。其它适合作为液态介质的是前面所述聚合的封闭胺PBA,特别是前面所述聚合的封闭胺PBA1和前面所述聚合的封闭胺PBA2。其它适合作为液态介质的是所谓的封端(gecappte)的多元醇,即其羟基反应例如生成酯基或特别是生成醚基的多元醇。其它适合作为液态介质的是其异氰酸酯基与例如单官能的醇、硫醇或伯胺或仲胺反应的聚氨酯聚合物,以及还有基本不含异氰酸酯基或对异氰酸酯有反应性的基团的聚合物。
所述室温下呈固态的异氰酸酯(经表面减活的多异氰酸酯DI基于该室温下呈固态的异氰酸酯),可以在进行表面减活之前用第二种室温下呈液态的多异氰酸酯这样处理,使得所述第二种异氰酸酯润湿或覆盖所述室温下呈固态的多异氰酸酯的表面,并且随后再用用于表面减活的物质进行表面减活。以这种方式由第二种在室温下呈液态的多异氰酸酯构建表面减活的层。
封闭胺BA和经表面减活的多异氰酸酯DI在可固化组合物中有利地以这样的量存在,使得封闭氨基和异氰酸酯基之间的比例为0.1至1.1、优选0.2至1.1、特别优选0.3至1.0。
可固化组合物除了至少一种封闭胺BA和至少一种经表面减活的多异氰酸酯DI之外还包含其它成分。
可固化组合物任选地包含水或生成水的物质,特别是以这样的量包含,使得水分子数和封闭氨基数之间的比例大于0.25,优选至少为0.5。这样的组合物可以用作热固化性组合物。
水可以以游离形式存在,或者可以结合在载体材料上。在任选存在的载体材料上的结合是可逆的,也就是对于与封闭胺BA的反应而言水是可接触到的。
适合作为水的载体材料的是在空腔中包含有水的多孔材料,特别是硅藻土和分子筛。其它适合的材料是不按化学计量量吸收水且具有糊状稠度或形成凝胶的那些材料,例如硅胶、粘土、多糖或聚丙烯酸,其也以“超吸收体”的概念公知并例如在制备卫生制品中使用。其它适合的载体材料是可以将水乳化以形成稳定的乳液的聚合物。
结合在载体材料上的水的其它适合形式是例如水合物和含水络合物(Aquakomplexe),特别是配位结合水或包含结晶水形式的水的无机化合物。水合物的实例是Na2SO4·10H2O、CaSO4·2H2O、CaSO4·1/2H2O、Na2B4O7·10H2O、MgSO4·7H2O。含水络合物的实例是铁(II)、铁(III)、钴(II)、钴(III)和镍(II)的六水络合物,以及混合的络合物如[(H2O)4Co(NH3)2]3+或[Cl(H2O)3Co(NH3)2]2+。
作为生成水的物质的特别是在加热至60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃范围内的温度时生成水的物质。这种物质特别是硼酸、氢氧化铝和硅酸。
但是可固化组合物还可以只包含极少的水或者基本上不含水。
特别是对于可固化组合物中存在的封闭氨基是以烯氨基形式和/或能够形成烯胺的酮亚氨基或醛亚氨基形式存在的情况,所述可固化组合物可用作热固化性组合物,即使在其不含水或者包含的水的量使得水分子数和封闭氨基数之间的比例最高为0.25时。
对于可固化组合物中存在的封闭氨基以噁唑烷基基团形式或不能形成烯胺的醛亚氨基形式存在,并且所述组合物不含水或者包含的水的量使得水分子数和封闭氨基数之间的比例最高为0.1的情况,该可固化组合物可用作可热活化的组合物。
可固化组合物任选地还包含至少一种多元醇P。适合的多元醇P是与已经提到的适合用于制备具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物PUP的那些一样的多元醇。
可用作可热活化组合物的组合物尤其是任选地包含至少一种多元醇P。
另外,可固化组合物特别包含至少一种材料,该材料增加组合物的导热能力和/或其由于其压电性、铁磁性或超顺磁性而允许通过施加磁和/或电的交变场,特别是微波或感应来加热所述组合物。这允许了,较为快速地加热一般来说具有有限导热能力的组合物并由此促进其固化。适合作为这类材料的特别是石墨、导电炭黑和金属粉末;压电体例如石英、电气石、钛酸钡、硫酸锂、酒石酸钾(钠)、亚乙基二胺酒石酸酯和钛酸铅-锆;铁磁体或超顺磁体例如金属铝、钴、铁、镍及其合金,n-磁赤铁矿(γ-Fe2O3)、n-磁铁矿(Fe3O4)类型的金属氧化物,以及通式为MFe2O4的铁酸盐,其中M代表来自铜、锌、钴、镍、镁、钙或镉的二价金属。所述材料优选以细粒形式存在,其中平均颗粒直径低于120μm,特别是低于50μm。为了利用超顺磁效应,平均颗粒直径优选低于50nm,特别是低于30nm。
另外,所述可固化组合物可以特别地包含在聚氨酯组合物中常用的助剂和添加物,例如下面所述的:
-增塑剂,特别是羧酸酯,如邻苯二甲酸酯,特别是邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯,己二酸酯,特别是己二酸二辛酯,壬二酸酯和癸二酸酯;有机磷酸酯和磺酸酯或聚丁烯;
-非反应性的热塑性聚合物,例如不饱和单体的均聚物或共聚物,所述单体特别选自乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、异戊二烯、乙酸乙烯酯和(甲基)丙烯酸烷基酯,特别是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚异丁烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和无规的聚α-烯烃(APAO);
-溶剂;
-无机和有机填料,特别是任选地涂敷有脂肪酸、尤其是硬脂酸酯的经研磨或经沉淀的碳酸钙,重土(BaSO4,亦称重晶石),石英粉,煅烧高岭土,氧化铝,氢氧化铝,二氧化硅、尤其是来自热解工艺的高分散二氧化硅,炭黑、尤其是工业制得的炭黑(以下称为“炭黑”),PVC粉末或空心球;
-纤维,例如聚乙烯的;
-颜料,例如二氧化钛或氧化铁;
-促进醛亚氨基水解的催化剂,特别是酸,尤其是有机羧酸如苯甲酸、水杨酸或2-硝基苯甲酸,有机羧酸酐如邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和六氢甲基邻苯二甲酸酐,有机羧酸的甲硅烷基酯,有机磺酸如甲磺酸、对甲苯磺酸或4-十二烷基苯磺酸,磺酸酯,其他有机或无机的酸,或者前述酸和酸酯的混合物;
-促进异氰酸酯基反应的催化剂,特别是有机锡化合物如二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、二乙酰丙酮二丁基锡和二月桂酸二辛基锡,铋化合物如三辛酸铋和三(新癸酸)铋,以及含有叔氨基的化合物如2,2′-二吗啉基二乙基醚以及1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷;
-流变改性剂,例如增稠剂或触变剂,例如脲化合物、聚酰胺蜡、膨润土或热解二氧化硅;
-干燥剂,例如分子筛,氧化钙,高反应性异氰酸酯如对甲基苯磺酰异氰酸酯、单体二异氰酸酯、原甲酸酯,烷氧基硅烷如四乙氧基硅烷,有机烷氧基硅烷如乙烯基三甲氧基硅烷,以及在硅烷基的α位上具有官能团的有机烷氧基硅烷;
-粘附促进剂,特别是有机烷氧基硅烷(“硅烷”),例如环氧硅烷、乙烯基硅烷、(甲基)丙烯酸基硅烷、异氰酸基硅烷、氨基甲酸基硅烷、烷基硅烷、S-(烷基羰基)-巯基硅烷和醛亚氨基硅烷,以及这些硅烷的低聚物形式;
-耐热、光辐射和UV辐射的稳定剂;
-阻燃物质;
-表面活性物质,特别是润湿剂、流平剂、脱气剂或消泡剂;
-杀生物剂例如杀藻剂、杀真菌剂或抑制真菌生长的物质。
在使用组合物的其它成分时,有利的是应注意不显著损害组合物的储存稳定性。如果这些物质要与游离的异氰酸酯基一起储存,例如在可热活化的组合物的情况下在其活化之后,则特别要注意,它们不应包含水或至多包含痕量的水。在混入所述组合物中之前将某些成分进行化学或物理干燥可能是合乎目的的。
所述可固化组合物优选包含至少一种催化剂。所述催化剂特别是金属化合物和/或含有叔氨基的化合物和/或所述酸之一,如苯甲酸或水杨酸。
所述可固化组合物优选还包含至少一种填料。
所述可固化组合物优选作为单组分组合物存在。
在本文中,“单组分的”是指其中组合物的所有组分混合存储于同一容器中的可固化组合物,并且其在室温下在几周至几个月的时间段内是存储稳定的,即在其使用性能或应用性能方面不会由于存储而有变化或仅因存储微不足道地变化。
为了固化可固化组合物,通过加热来活化表面减活的多异氰酸酯DI。为此,将所述组合物加热至60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃范围的温度。这一过程中,表面减活的多异氰酸酯DI的保护层被损坏,从而使得其异氰酸酯基活化并因此对于组合物中所存在的经水解的或水解性的封闭氨基而言是可接触到的。在最高直至130℃的温度也没有观察到2,4-TDI-脲二酮的脲二酮-环打开并释放其它异氰酸酯基团。
通过使用经表面减活的多异氰酸酯DI特别是可以实现在没有热作用下不具有游离的多异氰酸酯的组合物。这类组合物因此在室温下提供极其好的储存稳定性。如果另外保护所述组合物不受热以及不受水分,则储存稳定性还会增加。
所述可固化组合物特别可以用作热固化性粘合剂,尤其是作为用于工业应用,例如用于装配汽车、运输工具和船舶的弹性热固化性粘合剂,以及作为SMC(片状模塑复合材料)中的热固化性反应树脂。下面将对此进一步说明。
所述可固化组合物还可用作可热活化的粘合剂、密封剂或涂料,特别是用作用于建筑和工业应用的可热活化弹性粘合剂和密封剂,优选作为建筑物的活动接缝形式的密封剂或者作为汽车、运输工具或船舶装配的粘合剂。下面将对此进一步说明。
在一个优选的实施方式中,所述可固化组合物代表热固化性组合物。
在一个特别优选的实施方式中,它代表热固化性组合物HH,包含
a′)至少一种如前所述的聚合封闭胺PBA形式的封闭胺BA;
b)至少一种室温下呈固态的表面减活的多异氰酸酯DI;和
c)任选地,水或生成水的物质。
作为热固化性组合物HH中聚合的封闭胺PBA的,优选是聚合的封闭胺PBA1和聚合的封闭胺PBA2。特别优选的是聚合的封闭胺PBA2。最优选的是低气味或无气味的聚合的封闭胺PBA2′。
热固化性组合物HH有利地包含水或生成水的物质。所述水或生成水的物质以这样的量存在,即,使得水分子数和封闭氨基数之间的比例大于0.25,优选至少为0.5。
如果热固化性组合物HH中存在的封闭氨基以烯氨基形式存在和/或以能够形成烯胺的酮亚氨基或醛亚氨基形式存在,则所述组合物也可以在没有水的情况下利用热来固化,因为烯氨基可以无需水解而直接与异氰酸酯基反应。该过程中,相对于每个烯氨基有一个或两个异氰酸酯基反应,而不分解出相应的酮或醛。在这种情况下,所述组合物还可以包含这样量的水,即,使得水分子数和封闭氨基数之间的比例最高为0.25。但是,当存在更多水时,固化进行得更快并且是在较低温度下。
所述热固化性组合物HH有利地包含至少一种催化剂。适合于此的是已经提到的催化剂,以及还有锌、锰、铁、铬、钴、铜、镍、铅、镉、汞、锑、钒、钛、锆或钾的化合物,例如乙酸锌(II)、2-乙基-己酸锌(II)、月桂酸锌(II)、乙酰丙酮锌(II)、2-乙基-己酸铁(III)、2-乙基-己酸钴(II)、2-乙基-己酸铜(II)、环烷酸镍(II)、乳酸铝、油酸铝、二异丙氧基钛-二-(乙酰乙酸乙酯)、乙酸钾;叔胺如N-乙基-二异丙基胺、N,N,N′,N′-四甲基-亚烷基二胺、五甲基-亚烷基三胺和它们的较高级同系物,二-(N,N-二乙基氨基乙基)-己二酸酯、三-(3-二甲基氨基丙基)-胺、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、N-烷基吗啉、N,N′-二甲基-哌嗪;芳族含氮化合物如4-二甲基氨基-吡啶、N-甲基咪唑、N-乙烯基咪唑或1,2-二甲基咪唑;有机铵化合物,特别是四烷基羧酸铵、-卤化物和-氢氧化物,如四丁基溴化铵、四丁基乙酸铵和苄基三甲基氢氧化铵,或者烷氧化的叔胺;所谓的“延迟作用(delayed action)”的催化剂,其是已知的金属或胺催化剂的改性物;以及所述化合物的组合,特别是金属化合物和叔胺的组合。
所述热固化性组合物HH在室温下是储存稳定的,也就是说它可以在适合的包装和装置下,例如桶、筒、袋、料盒或瓶里保存几个月的时间段,而在其应用特性或固化后的特性方面不会在对于其使用相关的程度上有所改变。储存稳定性通常通过测量粘度或压出力来确定。
所述热固化性组合物HH通过热的作用固化。如前所述,这里使表面减活的多异氰酸酯DI的保护层受到损坏,使得其异氰酸酯基活化并因此对于组合物中存在的经水解的或水解性的封闭氨基而言是可接触到的,由此开始固化。表面减活的多异氰酸酯DI的保护层的损坏是不可逆的;异氰酸酯基的活化因此也在可能的组合物的冷却之后得以保持。即使所述组合物只相对短时间地被加热,也即进行固化。对于水解聚合的封闭胺PBA所需的水在所述组合物中有利地已经存在,或者通过热的作用而从生成水的物质产生。
异氰酸酯基与水解性的封闭氨基反应时释放酮或醛。异氰酸酯基与水解性的封闭氨基的反应在此不必一定经由游离的氨基来进行,而是也可以是与水解的中间产物的反应。因此,例如半缩醛胺基团形式的水解性醛亚氨基可以与异氰酸酯基反应。与热固化性组合物HH中存在的封闭氨基的比例相比,过量的异氰酸酯基与任选存在的、对异氰酸酯基有反应性的基团反应,以及直接与存在的水分反应。所述反应的结果是所述组合物固化成固态材料。这个过程也称为交联。
所述热固化性组合物HH的固化在60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃的温度范围内进行。在这种条件下固化非常迅速。因为固化很大部分经由聚合的封闭PBA进行,而只有一小部分经由与水分的直接反应来进行,所以所述组合物基本上无气泡地固化。
对于热固化性组合物固化必需的热可以用任意能量源产生。适合用于加热的方式特别是循环空气炉、热空气鼓风机或红外辐射器。如果至少一个成分(Bauteile)是铁磁性的和/或所述组合物包含压电、铁磁性或超顺磁性的材料,则加热还可以通过施加磁和/或电的交变场,特别是微波或感应来进行;这容许热固化性组合物特别迅速地加热。
由于封闭的胺BA在热固化性组合物HH中以聚合的封闭胺PBA形式存在这一事实,在固化之后主要可获得具有高伸展性和高强度的弹性材料,其中机械性能尤其是受到用于制备聚合的封闭胺PBA1和PBA2所用的聚氨酯聚合物PUP的类型的影响。
对于热固化性组合物HH中只存在低气味或无气味的聚合的封闭胺PBA2′作为聚合的封闭胺PBA而不含其它挥发性成分的情况,在其固化时只产生极少的气味或根本没有气味。低气味或无气味的固化对于很多应用,特别是在室内的应用,即使不是前提也是非常有利的。
所述热固化性组合物HH优选适合作为热固化性粘合剂,特别是作为用于工业应用,例如汽车、运输工具和船舶的安装的热固化性弹性粘合剂,以及作为SMC(片状模塑复合材料)中的热固化性反应树脂。
在另一实施方案中,所述可固化组合物是可热活化的组合物。
在一个优选的实施方案中,它是可热活化的组合物HA,包含
a″)至少一种封闭胺BA,其选自噁唑烷BA1、式(I)的醛亚胺BA2、具有噁唑烷基基团的聚合的封闭胺PBA1和具有式(XII)的醛亚氨基的聚合的封闭胺PBA2,如前所述的那些;
b)至少一种在室温下呈固态的、表面减活的多异氰酸酯DI;和
d)任选地至少一种多元醇P。
其中所述组合物HA不含水,或者含有如此量的水或生成水的物质,使得水分子数和封闭氨基数之间的比例最高为0.1。
当主要存在噁唑烷BA1或者存在式(I)的醛亚胺BA2作为封闭胺BA时,可热活化的组合物HA有利地包含至少一种多元醇P。
可热活化的组合物HA有利地包含分别与至少一种多元醇P组合的至少一种噁唑烷BA1或至少一种式(I)的醛亚胺BA2;
或者包含至少一种聚合的封闭胺PBA1或至少一种聚合的封闭胺PBA2。
采用这种可热活化的组合物HA在固化时形成具有高伸展性和高强度的主要弹性的材料。
作为可热活化的组合物HA中封闭的胺BA,优选是式(I)的醛亚胺BA2和聚合的封闭胺PBA2。特别优选的是低气味或无气味的醛亚胺BA2′和低气味或无气味的聚合的封闭胺PBA2′。
可热活化的组合物HA最优选包含与至少一种多元醇P组合的至少一种低气味或无气味的醛亚胺BA2′,或者至少一种低气味或无气味的醛亚胺PBA2′。
所述多元醇P优选选自聚醚-、聚酯-、聚碳酸酯-和聚丙烯酸酯多元醇,优选二醇和三醇。
特别优选作为多元醇P的是聚醚多元醇,特别是聚氧化亚丙基多元醇和聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基多元醇,以及液态的聚酯多元醇和聚醚聚酯多元醇。
另外,特别优选作为多元醇P的是无定形的、部分结晶的和结晶的聚酯二醇和聚碳酸酯二醇,其熔点在40℃至80℃、特别是50℃至70℃的范围内,特别是己二酸/己二醇-聚酯、壬二酸/己二醇-聚酯、十二烷二羧酸/己二醇-聚酯和基于己二醇的聚碳酸酯二醇。
对于可热活化的组合物HA中不存在聚合的封闭胺PBA的情况,多元醇P有利地以这样的量存在,即,使得异氰酸酯基和羟基之间的比例在1.3和2.5之间、优选在1.4和2.2之间、特别优选在1.5和2.1之间。
在异氰酸酯DI活化之后,多元醇P与异氰酸酯基反应,形成具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物。对于在所述组合物中存在其他对异氰酸酯基有反应性的基团(特别是在封闭胺BA中)的情况下,它们同样与异氰酸酯基反应。只要所述组合物不与水分接触,在反应结束之后剩余的异氰酸酯基与封闭的氨基一起就是储存稳定的。
可热活化的组合物在其活化之前在室温下是极其储存稳定的,也就是说它可以在适合的包装和装置中,例如桶、筒、袋、料盒或瓶中保存非常长的时间段,例如几年,而它们在其应用特性或固化后的特性方面不会在对于它们使用相关的程度上有所变化。储存稳定性通常通过测量粘度或压出力来确定。因此所述组合物是特别储存稳定的,因为它一方面只具有与游离的异氰酸酯基在一起也是储存稳定的封闭的氨基,另一方面因为它包含表面减活的多异氰酸酯DI来替代游离的异氰酸酯。这种组合最大程度地排除了在室温下储存期间不期望的链增长反应。
可热活化的组合物的活化在60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃的温度范围内进行。如前所述,在此过程中表面减活的多异氰酸酯DI的保护层受到这样的损坏,使得其异氰酸酯基活化并因此对于组合物中存在的经水解的或水解性的封闭氨基而言是可接触的。表面减活的多异氰酸酯DI的保护层的损坏是不可逆的;异氰酸酯基的活化因此在可能的组合物冷却之后也得以保持。在表面减活的多异氰酸酯DI发生活化之后,只要其与水分接触,则可热活化的组合物开始固化。
在一个优选的实施方案中,可热活化的组合物HA的活化在其施用之前在封闭的水分隔绝的容器,例如封闭的料盒中进行。此外经活化的组合物HA在封闭的容器中是储存稳定的,因为存在的噁唑烷基基团和醛亚氨基如前所述地与游离的异氰酸酯基一起在排除水分的条件下是储存稳定的。如此活化的组合物HA可以如现有技术熟知的单组分湿固化性组合物那样使用。
在另一实施方案中,所述组合物的活化在其施用期间进行。在此过程中,例如可以在使用所述组合物时加热储存容器、特别如桶或筒,或者例如可以通过加热的软管来输送所述组合物。
在另一个实施方案中,所述组合物的活化在其施用之后才进行。在可热活化的组合物HA不含多元醇P的时候和在所述组合物在活化之前可以从周围环境中吸收对于水解封闭的氨基而言足够的水分时,这种应用是有意义的。
可热活化的组合物HA在进行了活化之后与水分接触时反应(即使在室温下)。所述组合物中存在的、通过活化而现在变得可接触到的异氰酸酯基与水解性的噁唑烷基基团和醛亚氨基反应;在此过程中释放出酮或者特别是醛。异氰酸酯基与水解性的封闭氨基的反应在此不必一定经由游离的氨基来进行,而是与水解的中间产物反应也是可行的。因此,例如半缩醛胺基团形式的水解性的醛亚氨基可以与异氰酸酯基反应。与所述组合物中存在的封闭氨基相比,过量的异氰酸酯基直接与水分反应。所述反应的结果是所述组合物固化成固态材料。这个过程也称为交联。
如果可热活化的组合物HA包含由至少一种噁唑烷BA1或至少一种醛亚胺BA2和至少一种多元醇P构成的组合,则在其与来自空气的水分接触之前利用热来活化所述组合物是有利的。以此方式,使表面减活的多异氰酸酯DI的经活化的异氰酸酯基首先与多元醇P的羟基反应,其中形成具有异氰酸酯基的聚氨酯聚合物,最后其在与水分接触时继续反应,特别是与噁唑烷BA1或醛亚胺BA2的水解性的封闭氨基继续反应。
对于固化所必需的水分可以来源于空气(空气湿气),或者所述组合物可以与含水的组分接触,例如通过刷涂以例如平整剂,或者通过喷洒,或者可以在施用时向所述组合物中添加含水组分,特别是以例如经由静态混合器混入的含水糊剂形式的组分。
所述组合物优选利用空气湿气来固化。
热活化的组合物HA一般来说在不形成气泡的情况下固化。固化速度可以受到下列因素的影响:一种或多种任选存在的催化剂的类型和数量,固化时主导的温度以及空气湿气或所添加的水的量。
可热活化的组合物HA具有一系列优点。
它在室温下实际具有无限制的储存能力。在应用之前可以通过热冲击来将其活化,于是其具有如现有技术中公知的施用特征和固化特征以及单组分湿固化性聚氨酯组合物的最终强度。所述热冲击可以特别是对在排除水分条件下包装的组合物进行。还可以例如将其中保存有所述组合物的封闭的料盒、筒或桶加热至为活化表面减活的多异氰酸酯DI而所需的温度,之后再将其冷却。前面过程中加热的组合物HA在仍封闭的容器中具有几天至几周的储存稳定性,并且可以如前所述地像现有技术中公知的单组分湿固化性聚氨酯组合物那样使用。
如果只是使用低气味或无气味的聚合的封闭胺PBA2′或者低气味或无气味的醛亚胺BA2′作为封闭胺BA,则由此在所述可热活化的组合物HA固化时只形成很少的气味或根本不产生气味。低气味或无气味的固化对于很多应用,特别是在室内的应用,即使不是前提也是非常有利的。
可热活化的组合物HA适合作为可热活化的粘合剂、密封剂和涂料,特别是作为用于建筑和工业用途的弹性的粘合剂和密封剂,优选作为用于建筑物的活动接缝形式的密封剂或者作为用于汽车、运输工具或船舶安装的粘合剂。
其特别适合于需要非常长的储存时间的应用。例如,当组合物需要经过长途运输和/或需要零售商销售时,就是这种情况;另外还有产品只少量出售,但出于经济原因要大量生产和储存的情况。在这些应用中,在转交给顾客之前短时间内可以利用热来活化经包装的材料,于是尽管产品经过较长时间的事先储放,而顾客得到了具有常规储存能力的材料。
可热活化的组合物HA还适合于其中单组分的湿固化性组合物应包含内容物的应用,所述内容物与异氰酸酯基一起只有非常有限的储存能力。这种内容物可以例如是特殊的催化剂、特殊的阻燃剂或赋予组合物期望特性的其它物质。由于这种物质存在于具有表面减活的多异氰酸酯DI的可热活化组合物HA中,所以所述组合物能够长时间保存。对于顾客来说,可以在使用前将其活化,之后其也就具有有限的储存能力,根据所用的物质类型例如是数小时至数周。
本发明的另一方面涉及粘合基材S1与基材S2的方法,所述方法包括以下步骤:
i)将可固化的组合物施用到基材S1上;
ii)使该施用的组合物与基材S2接触;
或者
i′)将热固化性组合物分别施用到基材S1和基材S2上;
ii′)使该施用的组合物互相接触;
并且之后
iii)用适当的方法加热该施用的组合物到60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃的温度;
其中基材S2由与基材S1相同或不同的材料构成。
通过步骤iii)中的加热使得组合物固化。
热固化性组合物的施用优选在室温下或者在只是稍微较高的温度,特别是低于50℃的温度下进行。
本发明的另一方面涉及粘合基材S1与基材S2的方法,所述方法包括以下步骤:
α)用适当的方法将可热活化的组合物加热至60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃的温度;之后
β)将步骤α)中加热的组合物施用到基材S1上;
γ)在所述组合物的敞露时间内使该施用的组合物与基材S2接触;
或者
β′)将步骤α)中加热的组合物施用到基材S1和基材S2上;
γ′)在所述组合物的敞露时间内使该施用的组合物互相接触;
其中所述的加热和施用可热活化的组合物之间的时间段可以是数分钟至数天或者数周;
并且其中基材S2由与基材S1相同或不同的材料构成。
“敞露时间”在本文中表示可以对前述经加热的组合物HA进行加工的时间,随后所述组合物与水分接触。
本发明的另一方面涉及用于密封的方法。所述方法包括下列步骤:
α)用适当的方法将可热活化的组合物加热至60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃的温度;
β″)将前述经加热的组合物施用到基材S1和基材S2之间,使得所述组合物与基材S1和基材S2接触;
其中所述的加热和施用所述可热活化组合物之间的时间段可以是数分钟至数天或者数周;
并且其中基材S2由与基材S1相同或不同的材料构成。
通常将密封剂压入所谓的接缝中。
本发明的另一方面涉及涂布基材S1的方法。所述方法包括下列步骤:
α)用适合的方法将可热活化的组合物加热至60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃的温度;
β″′)在所述组合物的敞露时间内将前述加热的组合物施用到基材S1上;
其中所述加热和施用所述可热活化组合物之间的时间段可以是数分钟至数天或者数周。
前述经加热的组合物的施用可以在室温下,但也可以在更高或更低的温度下进行。
在所述方法中适合的基材S1和/或S2特别是:
-玻璃、玻璃陶瓷、混凝土、砂浆、砖、瓦、石膏和天然石材如花岗岩或大理石;
-金属或合金如铝、钢、铁、有色金属、镀锌金属;
-皮革、织物、纸张、木材、与树脂结合的木质材料、树脂-织物-复合材料和其它所谓的聚合物-复合材料;
-塑料例如聚氯乙烯(硬质PVC和软质PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、SMC(片状模塑复合材料)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、环氧树脂、聚氨酯(PUR)、聚甲醛(POM)、聚烯烃(PO)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP),乙烯/丙烯共聚物(EPM)和乙烯/丙烯/二烯三元聚合物(EPDM),其中所述塑料优选可借助于等离子、电晕或火焰来表面处理;
-涂覆的基材例如粉末涂覆的金属或合金;以及色漆和清漆。
在需要时可以在施用上述组合物前预处理基材。这种预处理尤其包括物理和/或化学的清洁方法,例如打磨、喷砂、刷洗等,或者利用清洁剂或溶剂处理,或者施加粘附促进剂、粘附促进剂溶液或底漆。
由这些所描述的用于粘合、密封或涂布的方法——或由所述组合物之一作为粘合剂、密封剂或涂料的应用——形成制品。
这种制品特别地是建筑物,尤其是地上或地下工程的建筑物,或者工业产品或消费品,尤其是窗、家用器具,或者运输工具,尤其是水陆车辆,优选汽车、客车、载重汽车、火车或船舶,或者运输工具的附属部件,或者家具业、纺织业或包装业的制品。
如果所述可固化组合物用作汽车制造中用于弹性粘合的粘合剂,则它优选具有结构粘性的糊状稠度。利用适合的装置将这种粘合剂涂覆在基材上,优选以胶条的形式,其可以具有基本上圆形或三角形的横截面。适于涂覆粘合剂的方法例如是由市售的手动或利用压缩空气操作的料盒来施用,或者由桶或筒利用输送泵或挤出机,任选地利用涂装机器人来施用。具有良好施用特性的粘合剂具有高的抗变形性(Standfestigkeit)和短的拉丝性(Fadenzug)。也就是说,在施用后它仍保持施用的形式,亦即不彼此流动,并且在移除施用设备之后不抽丝或只是拉出非常短的丝,从而不会玷污基材。
车辆制造中的弹性粘合例如是将部件,例如塑料盖板、装饰条、法兰、保险杠、驾驶室或其它附件,粘附在运输工具的经涂漆的车体上,或者在车体中粘合车窗。称为车辆的应是例如汽车、载重汽车、客车、有轨车辆和船舶。
实施例
“标准气候”指的是温度为23±1℃和相对空气湿度为50±5%。
所用原料:
1.测试方法描述
胺含量,即在所制备的化合物中封闭的氨基(醛亚氨基)和游离氨基的总含量,通过滴定法确定(采用溶于冰醋酸的0.1N HCl04,以结晶紫为指示剂)并总是以mmol N/g表示。
2.封闭胺的制备
醛亚胺A-1
在圆底烧瓶中,在氮气氛下预置入280g 2,2-二甲基-3-月桂酰基氧基-丙醛。在强烈搅拌下,由滴液漏斗添加100g的2-(2-氨基乙氧基)-乙醇(DGA;Agent,Huntsman;胺含量为9.46mmol N/g)。随后,真空(10mbar,80℃)除去挥发性成分。得率:360g无色的、在室温下稀液状的澄清和无气味的液体,其胺含量为2.58mmol N/g。
醛亚胺A-2
在圆底烧瓶中,在氮气氛下预置入743g蒸馏的2,2-二甲基-3-月桂酰基氧基-丙醛。在强烈搅拌下,由滴液漏斗缓慢添加300g的D-230。随后,真空(10mbar,80℃)除去挥发性成分。得率:995g澄清、浅黄色的液体,其胺含量为2.50mmol N/g。
醛亚胺A-3
在圆底烧瓶中,在氮气氛下预置入550g蒸馏的2,2-二甲基-3-月桂酰基氧基-丙醛。在强烈搅拌下,由滴液漏斗缓慢添加156g的1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(=异佛尔酮二胺,IPDA;IPD,Degussa;胺含量为11.68mmol N/g)。随后,真空(10mbar,80℃)除去挥发性成分。得率:671g澄清、无色的液体,其胺含量为2.73mmol N/g。
酮亚胺A-4
在具有水分离器和搅拌器的圆底烧瓶中预置入105g 2-(2-氨基乙氧基)-乙醇(Agent;Huntsman),120g 4-甲基-2-戊酮和100ml甲基环己烷,并且在回流下加热混合物直至分离出计算量的水为止。随后,在真空(10mbar,100℃)中大部分除去反应混合物的挥发性成分。得率:193g浅黄色、澄清的液体,其胺含量为5.17mmol N/g。
噁唑烷A-5
在具有水分离器和搅拌器的圆底烧瓶中,在氮气氛下预置入20.00g二乙醇胺,15.10g异丁醛和100ml环己烷,并且在回流下加热混合物直至分离出计算量的水为止。随后,在真空(10mbar,70℃)中除去反应混合物的挥发性成分。得率:30.8g无色、澄清的液体,其胺含量为6.33mmol N/g。
3.聚合的封闭胺的制备
聚合物AP-1
在80℃下使400g4200N和52g44MCL根据公知的方法反应生成NCO封端的且游离异氰酸酯基团含量为1.90重量%的聚氨酯聚合物。在所述聚氨酯聚合物中搅拌入80g醛亚胺A-1并在60℃下保持混合物直至FT-IR-光谱中不可再检测到NCO-带(约2270cm-1)(约12小时)。所形成的具有醛亚氨基的聚合物在20℃下的粘度为约100Pa·s。
聚合物AP-2
在80℃下使130g4200N、260gMD34-02、60g44 MC L和50gZ根据公知的方法反应生成NCO封端的且游离异氰酸酯基团含量为2.05重量%的聚氨酯聚合物。在所述聚氨酯聚合物中搅拌入95g醛亚胺A-1并在60℃下保持混合物直至FT-IR-光谱中不可再检测到NCO-带(约12小时)。所形成的具有醛亚氨基的聚合物在20℃下的粘度为约100Pa·s。
聚合物AP-3
在80℃下使100g4200N、200gMD34-02和30g甲苯二异氰酸酯(TDI;T 80P,Bayer)根据公知的方法反应生成NCO封端的且游离异氰酸酯基团含量为2.04重量%的聚氨酯聚合物。在所述聚氨酯聚合物中搅拌入62g醛亚胺A-1并在60℃下保持混合物直至FT-IR-光谱中不可再检测到NCO-带(约24小时)。所形成的具有醛亚氨基的聚合物在20℃下的粘度为约60Pa·s。
聚合物AP-4
以与聚合物AP-1相同的方式制备聚合物AP-4,其中使用40g酮亚胺A-4代替80g醛亚胺A-1。所形成的酮亚胺封端的聚氨酯聚合物在20℃下的粘度为约350Pa·s。
聚合物AP-5
以与聚合物AP-1相同的方式制备聚合物AP-5,其中使用32.5g噁唑烷A-5代替80g醛亚胺A-1。所形成的噁唑烷封端的聚氨酯聚合物在20℃下的粘度为约250Pa·s。
4.表面减活的多异氰酸酯的制备
异氰酸酯糊剂DI-1
在分散设备中使40g细粒的二聚体的2,4-甲苯异氰酸酯(TT,RheinChemie;颗粒尺寸约5-50μm,NCO-含量24.0%)分散在55gZ中。为此,添加5gD-400并通过重新分散将所述混合物加工成精细的糊剂。
5.热固化性粘合剂的制备
实施例1至8和比较实施例9
在真空混合器中,将根据表1的成分以给定的重量份在排除水分的条件下加工成无结块的均匀糊剂,并将其立即填充到内部涂漆的铝料盒中并将该料盒隔绝空气封闭起来。
如下制备触变糊剂(Thixotropierpaste):
如下制备含水糊剂(Wasserpaste):
在80℃下使40g4200N和5.2g44MC L根据公知的方法反应生成NCO封端的且游离异氰酸酯基团含量为1.90重量%的聚氨酯聚合物。冷却后均匀地混合10.76g醛亚胺A-2、0.2g水杨酸溶液(己二酸二辛酯中5重量%)和56.0g聚乙二醇-二丁基醚(Polyglycol BB 300,Clariant;平均分子量为300g/mol)并加热至60℃。向其中搅拌入47.38g水并在60℃搅拌所述混合物20分钟。得到乳白色、稀液状的乳液。在真空混合器中将其与1.9g工业的十二烷基苯磺酸钠(DS-10,Rhodia)、1.9g妥尔油中脂肪酸(tallat)钠(TX,Eastman)、0.9g三乙基胺、14.1g聚乙二醇-二丁基醚(Polyglycol BB 300,Clariant;平均分子量为300)、9.4g亲水的热解二氧化硅(200,Degussa)和9.4g疏水的热解二氧化硅(R972,Degussa)混合成水含量为23.9重量%的精细霜乳状的糊剂。
表1:热固化性粘合剂的组成
a己二酸二辛酯中5重量%。
如下所述来检测如此得到的热固化性粘合剂:
为了测定储存稳定性,将封闭的料盒中的粘合剂置入40℃的炉中,并测量直至达到双倍粘度的时间。
为了评价固化性能,利用热流量热法(差示扫描量热法,DSC)检测所述粘合剂,其中在所测量的加热曲线中(25至180℃的温度范围;加热速率10℃/分钟)测定放热峰最大值(“DSC-最大值”)。为此使用Mettler Toledo的DSC 822e。
为了测定固化后的机械性能,将所述粘合剂在可加热的压力机中在PTFE涂布的薄膜上压制成厚度为约2mm的膜,并在10分钟内将其加热至90℃。对在此过程中得到的固化的膜直接地(“无后固化”)或者在标准气候中另外储存24小时之后(“有后固化”)检验机械性能,其方式是从所述膜冲裁出若干个长度为75mm的哑铃体(Hantel),同时肋部宽度为30mm而肋部宽度为4mm,并根据DIN EN 53504在200mm/分钟的拉伸速度下对其检测拉伸强度(断裂力)、断裂伸长和E-模量(0至50%伸长下)。
另外,通过目视评价在固化的粘合剂中定性地检测气泡形成以及在固化期间和固化之后即刻检测气味。
表2中给出结果。
表2:热固化性粘合剂的特性
n.m.=不可测量(气泡)
由表2可以看出,根据本发明实施例1至8的热固化性粘合剂在所用条件下快速和完全地且除了一个之外没有气泡形成地进行固化。在固化状态下,粘合剂具有不同的机械性能。根据所使用的封闭胺的类型不同可以达到高的强度和伸长率,特别是利用聚合物AP-1、AP-2和AP-3。实施例4和5的粘合剂在固化期间气味上非常像4-甲基-2-戊酮或异丁醛。固化时在实施例4的粘合剂中已经形成气泡。气泡的形成估计是由于所释放的加热时蒸发的4-甲基-2-戊酮引起的。比较实施例9的热固化性粘合剂不包含封闭的氨基,而是包含聚氧化亚丙基三胺和聚氧化亚丙基-聚氧化亚乙基三醇的组合作为对异氰酸酯基有反应性的组分,如现有技术中公知的那样。它虽然同样快速和没有气泡地固化,但是具有差得多的机械性能。
另外,对于实施例1的热固化性粘合剂测试取决于温度和加热持续时间的强度构建。为此将粘合剂如上所述地作为膜在不同的温度下加热不同的持续时间(“固化条件”)。对在此过程中得到的固化的膜立即在没有后固化的情况下如上所述地测试机械性能和气泡形成。
结果在表3中给出。
表3:实施例1的热固化性粘合剂取决于温度和加热持续时间的强度构建
n.b.=未测定
由表3可以看出,实施例1的热固化性粘合剂在90℃和100℃的温度下非常快地固化成具有良好机械性能的弹性材料。在80℃下,固化持续的时间明显较长,而在较高的温度下实现略微更低的机械性能值,直至在140℃起的温度下开始稍微形成气泡。
另外,还测试了实施例6和7的热固化性粘合剂对基材KTL-钢(阴极浸涂的钢板)和玻璃(平板玻璃,空气侧)的粘附性,其中用活化剂(可从Sika Schweiz AG获得)和10分钟的通风时间来预处理玻璃。每种情况下以约1cm直径的三角形胶条形式将所述粘合剂施用在基材上,所述胶条用LDPE-带条覆盖并在其上轻轻按压。随后,将覆盖有粘合剂的基材放入加热至100℃的循环空气炉中使所述粘合剂固化10分钟,之后在标准气候下储存7天。然后利用“胶条测试”测试粘附性。在此过程中,在几乎超出粘合面的一段进行切割。用圆头钳保持所切割的胶条端并将其从基材表面揭下。通过仔细地将胶条卷到钳子尖端,以及将切割段垂直于胶条拉伸方向放置直至空白的表面进行这一过程。这样选择胶条揭除速度,使得约每3秒钟必须进行切割(切割间距为约2至3mm)。测试条必须至少为8cm。
结果在表4中给出。
表4:实施例6和7的热固化性粘合剂的粘附性。
基材 | KTL-钢 | 玻璃(经过预处理) |
实施例6 | 非常好 | 非常好 |
实施例7 | 非常好 | 非常好 |
实施例10至16
在真空混合器中将根据表5的成分以给定的重量份在排除水分的条件下加工成无结块的均匀糊剂,并将其立即填充到内部涂漆的铝料盒中并将该料盒隔绝空气封闭起来。如实施例1中所述制备触变糊剂。
表5:实施例10至16的粘合剂的组成。
a己二酸二辛酯中5重量%。
b来自Air Products。
如实施例1中所述测试这样得到的粘合剂,但是其中将粘合剂-膜在压力机中加热5分钟至120℃以进行固化,并且在没有后固化的情况下测定机械性能。结果在表6中给出。
表6:实施例10至16的粘合剂的性能。
实施例 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
储存稳定性 | >28d | >28d | >28d | >28d | >28d | >28d | >28d |
DSC最大值 | 121℃ | 115℃ | 118℃ | 113℃ | 120℃ | 124℃ | 127℃ |
气泡形成 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
拉伸强度(MPa) | 5.6 | 6.4 | 8.0 | 3.1 | 6.1 | 4.9 | 6.5 |
断裂伸长(%) | 270 | 240 | 270 | 270 | 150 | 320 | 310 |
E-模量(MPa) | 3.0 | 4.5 | 5.3 | 1.5 | 5.5 | 3.6 | 2.7 |
由表6可以看出,实施例10至16的热固化性粘合剂即使在无添加水情况下也能固化。推测是聚合物AP-4的酮亚氨基在加热时在没有水解情况下以烯胺形式与经活化的多异氰酸酯DI反应。这类固化也暗示了一个事实:例如实施例12的粘合剂具有比实施例10的粘合剂更高的强度,尽管它只具有以表面减活的多异氰酸酯DI的异氰酸酯基计实施例10的一半那么多的酮亚氨基。酮亚氨基的烯胺形式显然已经分别与经活化的异氰酸酯基团反应两次,并因此起到更强的交联作用。在粘合剂固化过程中不形成气泡的这一事实表明,显然几乎没有分离出4-甲基-2-戊酮,这同样支持了经由酮亚胺的烯胺形式的反应。另外,由表6可以看出,所述粘合剂既利用酸也利用叔胺作为催化剂来固化,其中经固化的粘合剂在使用酸作为催化剂时具有更高的强度。
6.可热活化的湿固化性粘合剂的制备
实施例17至22和比较实施例23
在真空混合器中将根据表7的成分以给定的重量份在排除水分的条件下加工成无结块的均匀糊剂(混合期间的最大温度=50℃),并将其立即填充到内部涂漆的铝料盒中并将该料盒隔绝空气封闭起来。如实施例1中所述地制备触变糊剂。
表7:可热活化的粘合剂的组成。
a己二酸二辛酯中5重量%。
如下测试这样得到的可热活化的湿固化性粘合剂。
为了表征活化温度,如实施例1中所述测定DSC-最大值。
为了测定固化之后的机械性能,首先通过在料盒炉(Kartuschenofen)中加热30分钟至110℃将粘合剂活化。之后再将粘合剂冷却至室温,利用料盒枪(Kartuschenpistole)将其施用到PTFE涂布的薄膜上并压制成厚度为约2mm的膜。将该膜在标准气候下固化5天,随后如实施例1所述测定拉伸强度、断裂伸长和E-模量。
如实施例1所述测定储存稳定性、气泡形成和气味。
结果在表8中给出。
表8:可热活化的粘合剂的性能。
n.m.=不可测量(很多气泡)
由表8可以看出,实施例17至22的根据本发明的粘合剂在进行了热活化和随后在标准气候下冷却之后固化成弹性膜。比较实施例23与此相反,其不包含封闭胺,在固化时形成有很多气泡的膜。
实施例17的粘合剂在另一试验系列中这样固化,即直接在施用粘合剂之后才施加热活化。在此过程中变化热作用的持续时间,并测试取决于活化持续时间的强度构建。将所述粘合剂每种情况下在可加热的压力机内在PTFE涂布的薄膜上压制成厚度为约2mm的膜,并将其以不同时间加热至100℃。随后在标准气候下将这样得到的膜放置5天,然后如实施例1所述检测机械性能。结果在表9中给出。
表9:实施例17的粘合剂取决于活化持续时间的强度构建。
n.m.=不可测量
由表9可以看出,实施例17的可热活化的粘合剂在没有热活化的条件下不显示出固化。但是在100℃下一分钟内的活化就已经足以活化表面减活的多异氰酸酯,使得在完全固化之后的机械性能恰好在实施例17中可达到的值附近。在100℃时活化5分钟之后已经使表面减活的多异氰酸酯明显完全活化,如在完全固化之后的机械值所显示的一样。
实施例17的粘合剂最后在没有活化的条件下如上所述地施用。将粘合剂膜在标准气候下放置两天,并接着借助刮刀检验从施用之时起粘合剂的稠度是否已经明显变化(与新鲜的材料直接比较)。没有检测到变化。
之后将粘合剂膜放置在加热至100℃的循环空气炉中10分钟,冷却至室温后在没有后固化的条件下如上所述检验机械性能。得到下列值:
气泡形成:无 断裂伸长:540%
拉伸强度:6.0MPa E-模量:4.0MPa
显示出,实施例17的可热活化的湿固化性粘合剂在其施用后两天与热固化性粘合剂性能相同,因为它在短时间的加热后已经完全固化。粘合剂在标准气候下储存两天期间通过扩散从空气中吸收的水分量似乎已经足够,以使得粘合剂在进行热活化之后基本上或完全地交联。
Claims (15)
1.可固化组合物,包含:
a)至少一种封闭胺BA,其具有封闭的、可水解活化的氨基,和至少一种其它封闭的、可水解活化的氨基或者至少一种选自羟基、巯基和仲氨基的反应性基团R;
b)至少一种室温下呈固态的表面减活的多异氰酸酯DI;和
c)任选地水或生成水的物质。
2.根据权利要求1的可固化组合物,其特征在于,所述表面减活的多异氰酸酯DI的平均颗粒直径在0.01至100μm、优选0.1至50μm、特别优选0.3至30μm的范围内。
3.根据权利要求1或2的可固化组合物,其特征在于,所述构成室温下呈固态的表面减活的多异氰酸酯DI基础的多异氰酸酯选自萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、3,3′-二甲基-4,4′-二异氰酸基联苯(TODI)、1,4-苯二异氰酸酯、1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基-甲基-环己烷的异氰脲酸酯、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的脲二酮、2,4-甲苯二异氰酸酯的脲二酮和2,4-甲苯二异氰酸酯的脲。
4.根据前述权利要求之一的可固化组合物,其特征在于,所述封闭胺BA和表面减活的多异氰酸酯DI在所述可固化组合物中以这样的量存在,即,使得封闭氨基和异氰酸酯基之间的比例为0.1至1.1、优选0.2至1.1、特别优选0.3至1.0。
5.根据前述权利要求之一的可固化组合物,其特征在于,所述封闭胺BA是式(I)的醛亚胺BA2,
其中
n代表1或2或3或4,和
m代表0或1,
前提是m+n代表2或3或4;
并且其中
A代表具有2至30个C原子的(m+n)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;或者与R7一起代表具有3至30个C原子的(n+2)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;
X代表O或S或N-R6或N-R7,
其中,
R6代表具有1至20个C原子的一价烃残基,其任选地包含至少一个羧酸酯基、腈基、硝基、膦酸酯基、磺基或磺酸酯基,或者代表式(II)的取代基,
其中
E代表具有2至12个C-原子的二价的且任选地具有醚-氧或叔胺-氮的烃残基,和
R7与A一起代表具有3至30个C原子的(n+2)价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚-氧或叔胺-氮形式的杂原子;和
Z不含反应性基团R和伯氨基,并且
代表式(III)的残基Z1,
其中
Y代表具有1至32个C原子的一价烃残基且其任选地包含至少一个杂原子,特别是醚基、羰基、酯基、酰氨基、脲基、氨基甲酸酯基或叔氨基形式的氧或氮,和
R1和R2互相独立地分别代表具有1至12个C原子的一价烃残基,或者一起代表具有4至12个C原子的二价烃残基,且其是任选地经取代的具有5至8个、优选6个C原子的碳环的一部分;
或者代表残基Z2,
其中
Z2代表经取代或未经取代的芳基或杂芳基,且其环大小是5至8个,优选6个原子,
其中R0代表氢原子或代表烷氧基或代表具有至少6个C原子的经取代或未经取代的烯基或芳基烯基。
7.根据权利要求1至4之一的可固化组合物,其特征在于,所述封闭胺BA是聚合的封闭胺PBA,它表示具有至少两个封闭的、可水解活化的氨基的聚合物。
8.根据权利要求1至4之一的可固化组合物,其特征在于,所述封闭胺BA是聚合的封闭胺PBA2′,其不含异氰酸酯基、反应性基团R和伯氨基,并且其具有式(XII a)的醛亚氨基,
其中
R1和R2互相独立地分别代表具有1至12个C原子的一价烃残基,或者一起代表具有4至12个C原子的二价烃残基且其是任选地经取代的具有5至8个、优选6个C原子的碳环的一部分;
R3代表氢原子或代表具有1至12个C原子的烷基或环烷基或芳基烷基;和
R5′代表具有6至30个、特别是11至30个C原子的直链或分支的烷基残基,其任选地具有环状部分和任选地具有至少一个杂原子,特别是醚基、羰基或酯基形式的氧,
或者代表具有6至30个、特别是11至30个C原子的单不饱和或多不饱和的直链或分支的烃残基。
9.根据前述权利要求之一的可固化组合物,其特征在于,所述组合物以如此量包含水或生成水的物质,即,使得水分子数和封闭氨基数之间的比例大于0.25,优选至少为0.5,
和其另外的特征在于,所述组合物是热固化性的。
10.根据权利要求1至4之一的可固化组合物,其特征在于,所述组合物中存在的封闭氨基以烯氨基形式和/或能够形成烯胺的酮亚氨基或醛亚氨基形式存在,且所述组合物不含水或者以如此量包含水,即,使得水分子数和封闭氨基数之间的比例最高为0.25,
和其另外的特征在于,所述组合物是热固化性的。
11.根据权利要求1至8之一的可固化组合物,其特征在于,所述组合物中存在的封闭氨基以噁唑烷基基团形式或不能形成烯胺的醛亚氨基形式存在,且所述组合物不含水或者包含如此量的水,即,使得水分子数和封闭氨基数之间的比例最高为0.1,
和其另外的特征在于,所述组合物任选地包含多元醇P和所述组合物是可热活化的。
12.用于粘合基材S1与基材S2的方法,所述方法包括以下步骤:
i)将根据权利要求9或10中任一项的可固化组合物施用到基材S1上;
ii)使该施用的组合物与基材S2接触;
或者
i′)将根据权利要求9或10中任一项的可固化组合物分别施用到基材S1和基材S2上;
ii′)使该施用的组合物互相接触;
和之后
iii)用适当的方法加热该施用的组合物到60℃至160℃,优选80℃至140℃,特别优选90℃至130℃的温度;
其中基材S2由与基材S1相同或不同的材料构成。
13.用于粘合基材S1与基材S2的方法,所述方法包括以下步骤:
α)用适当的方法加热根据权利要求11的可固化组合物到60℃至160℃、优选80℃至140℃、特别优选90℃至130℃的温度;之后
或者
β)将步骤α)中加热的组合物施用到基材S1上;
γ)在所述组合物的敞露时间内使该施用的组合物与基材S2接触;
或者
β′)将步骤α)中加热的组合物施用到基材S1和基材S2上;
γ′)在所述组合物的敞露时间内使该施用的组合物互相接触;
其中所述的加热和施用组合物之间的时间段可以是数分钟至数天或者数周;
并且其中基材S2由与基材S1相同或不同的材料构成。
14.根据权利要求9或10之一的可固化组合物的用途,作为热固化性粘合剂,特别是作为用于工业应用,例如用于装配汽车、运输工具和船舶的弹性热固化性粘合剂,以及作为SMC(片状模塑复合材料)中的热固化性反应树脂。
15.根据权利要求11的可固化组合物的用途,作为可热活化的粘合剂、密封剂或涂料,特别是作为用于建筑应用和工业应用的可热活化的弹性粘合剂和密封剂,优选作为用于建筑物的活动接缝形式的密封剂,或者作为用于装配汽车、运输工具或船舶的粘合剂。
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