CN114207079A - 双组分聚氨酯泡沫粘合剂、用于制备双组分聚氨酯泡沫粘合剂的方法以及由双组分聚氨酯泡沫粘合剂制成的制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双组分聚氨酯泡沫粘合剂、用于制备所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂的方法以及由所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂制成的制品。
Description
技术领域
本发明涉及一种双组分聚氨酯泡沫粘合剂、用于制备所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂的方法以及由所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂制成的制品。
背景技术
粘合剂粘结是一项基本技术，如果没有这项技术，许多产品就不能经济地制造。粘合剂粘结的优势包含，如但不限于，待接合的部件不受热应力(例如，焊接)的损害，不同材料的接合是可能的，并且作用在粘结表面上的力在整个区域上广泛地扩展。
已知聚氨酯(PU)泡沫粘合剂用于粘结基材。含有游离异氰酸酯基团的预聚物，也称为异氰酸酯预聚物，在PU化学中起主要作用。预聚物是与过量异氰酸酯反应的多元醇。已经在US 7,622,187B2中描述了用于屋顶结构应用的一种基于预聚物的这种粘合剂。通过使分子量为至少3000g/mol的多元醇与异氰酸酯含量小于25wt.-％的预聚物反应，获得在20psi下伸长率为约200％和150％的粘合剂。
另一个US 5,872,203A描述了用于将聚合物屋顶膜粘附到屋顶板基材上的PU粘合剂组合物。第一组分包括异氰酸酯含量为约33wt.-％的单体异氰酸酯或聚合物异氰酸酯或异氰酸酯含量在0.2wt.-％到10wt.-％之间的范围内的预聚物。
另一个US 6,416,854B2描述了用于整体屋顶表面膜的可喷洒的低起发PU泡沫粘合剂。用低起发粘合剂与基于硅酮的涂层的组合获得低至四分之一英寸的膜厚度。
EP 0 609 982A1描述了一种新型多元醇和用于由特殊类别的多元醇制备软质聚氨酯泡沫的方法。另一个US 6,130,268描述了双组分聚氨酯粘合剂和粘结各种类型的建筑材料的方法。
尽管用于特定应用的PU泡沫粘合剂是已知的，例如用于屋顶的fleeceback膜，但是没有公开可以施加在各种基材上并且可通过多种设备构型，例如低压(约100-200psi)以及高压(约1000psi)获得的PU泡沫粘合剂。现有的粘合剂可在低压或高压下获得，即就方法而言是有限的，并且不能使用这两者中的任何一种获得。此外，现有的PU泡沫粘合剂缺乏承受高应力条件所要求的韧性和耐久性，而不损害机械性质，如但不限于拉伸强度、伸长率％和撕裂强度。
因此，本发明要求保护的本发明的目的是提供一种普遍适用的PU泡沫粘合剂，即可以施加在各种基材上，可通过多种设备构型获得，具有改进的韧性和耐久性以及可接受的机械性质。
发明内容
令人惊讶地，已经发现上述目的是通过如下文所述并且如权利要求中所反映的本发明来满足的。
因此，在一方面，本发明要求保护的发明涉及一种双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其包括：
(A)异氰酸酯预聚物组分，所述异氰酸酯预聚物组分通过混合以下来获得：
(A1)至少一种第一聚醚多元醇，所述至少一种第一聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到100mg KOH/g之间；以及
(A2)至少一种聚合物异氰酸酯，
其中所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯含量介于15wt.-％到28wt.-％之间；
以及
(B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包括：
(B1)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，50wt.-％到90wt.-％的第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到40mg KOH/g之间；以及
(B2)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，0.5wt.-％到30wt.-％的第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到8.0之间并且羟值介于40mg KOH/g到1000mg KOH/g之间。
在另一方面，本发明要求保护的发明涉及一种用于通过以下制备上述双组分聚氨酯泡沫粘合剂的方法：以介于70到200之间的异氰酸酯指数将所述异氰酸酯预聚物组分(A)与所述异氰酸酯反应性组分(B)混合。
在又另一方面，本发明要求保护的发明涉及一种制品，所述制品包括至少一个第一基材层和一个第二基材层，其中上述双组分聚氨酯泡沫粘合剂层存在于所述制品的所述第一基材层与所述第二基材层之间，并且在所述第一基材层与所述第二基材层之间形成粘合剂粘结。
在仍另一方面，本发明要求保护的发明涉及一种用于产生上述制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(S1)将所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂至少部分地施加到至少一个第一基材层上；以及
(S2)将第二基材层施加到所述至少一个第一基材层上，并且使所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂凝固以获得所述制品。
具体实施方式
在描述本发明组合物和本发明的调配物之前，应当理解，本发明不限于所描述的特定组合物和调配物，因为此类组合物和调配物当然可以变化。还应当理解，本文所使用的术语不旨在是限制性的，因为本发明的范围将仅受所附权利要求书限制。
如本文所使用的，术语“包括(comprising)”、“包括(comprises)”和“包含(comprised of)”与“包含(including)”、“包含(includes)”或“含有(containing)”、“含有(contains)”同义，并且是包容性或开放式的并且不排除另外的、未列举的成员、元件或方法步骤。应当理解，如本文所使用的术语“包括”、“包括”和“包含”包括术语“由…组成(consisting of、consists和consists of)”。
此外，说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”或“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”等用于区分类似要素，而不一定用于描述顺序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，并且本文所述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或说明的其它顺序操作。在术语“第一”、“第二”、“第三”或“(A)”、“(B)”和“(C)”或“(a)”、“(b)”、“(c)”、“(d)”、“i”、“ii”等涉及方法或用途或测定的步骤的情况下，步骤之间不存在时间或时间间隔的连贯性，即，这些步骤可以同时进行，或者在这类步骤之间可以存在几秒钟、几分钟、几小时、几天、几周、几个月或甚至几年的时间间隔，除非在上文或下文中阐述的申请中另有指示。
在下面的段落中，更加详细地定义本发明的不同方面。除非明确地相反指示，否则如此定义的每个方面都可以与任何一个或多个其它方面组合。具体地，指示为优选或有利的任何特征可以与指示为优选或有利的任何一个或多个其它特征组合。
在整个说明书中对“一个实施例(one embodiment)”或“一个实施例(anembodiment)”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个本说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中(in oneembodiment)”或“在一个实施例中(in an embodiment)”不一定都是指同一个实施例，但是可以指代同一个实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定的特征、结构或特性可以任何合适方式组合，如本领域的技术人员根据本公开显而易见。此外，虽然本文中所描述的一些实施例包含其它实施例中所包含的一些而非其它特征，但是如本领域的技术人员将理解的，不同实施例的特征的组合旨在处于本发明的范围内并形成不同实施例。例如，在所附权利要求书中，任何要求保护的实施例都可以以任何组合使用。
此外，在整个说明书中定义的范围也包含端值，即1到10的范围意味着所述范围内包含1和10两者。为免生疑问，申请人有权根据适用法律享有等同物。
本发明的方面是实施例1，所述实施例涉及一种双组分PU泡沫粘合剂，其包括：
(A)异氰酸酯预聚物组分，所述异氰酸酯预聚物组分通过混合以下来获得：
(A1)至少一种第一聚醚多元醇，所述至少一种第一聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到100mg KOH/g之间；以及
(A2)至少一种聚合物异氰酸酯，
其中所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯含量介于15wt.-％到28wt.-％之间；以及
(B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包括：
(B1)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，50wt.-％到90wt.-％的第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到40mg KOH/g之间；以及
(B2)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，0.5wt.-％到30wt.-％的第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到8.0之间并且羟值介于40mg KOH/g到1000mg KOH/g之间。
在本发明上下文中，所述异氰酸酯预聚物组分(A)也可以可替代地称为A侧组分，而所述异氰酸酯反应性组分(B)称为B侧组分。
异氰酸酯预聚物组分
在一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯预聚物组分通过将第一聚醚多元醇和聚合物异氰酸酯混合来获得。异氰酸酯预聚物的异氰酸酯含量介于15wt.-％到28wt.-％之间。在另一个实施例中，异氰酸酯含量介于20wt.-％到23wt.-％之间。
第一聚醚多元醇
在另一个实施例中，实施例1中的第一聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到100mg KOH/g之间。在又另一个实施例中，第一聚醚多元醇的平均官能度介于2.0到3.5之间或介于2.0到3.2之间。在仍另一个实施例中，羟值介于15mgKOH/g到100mg KOH/g之间或介于15mg KOH/g到90mg KOH/g之间或介于20mg KOH/g到90mgKOH/g之间或介于20mg KOH/g到80mg KOH/g之间。在又另一个实施例中，羟值介于20mgKOH/g到70mg KOH/g之间或介于20mg KOH/g到60mg KOH/g之间或介于20mg KOH/g到50mgKOH/g之间或介于20mg KOH/g到40mg KOH/g之间或介于20mg KOH/g到35mg KOH/g之间或介于25mg KOH/g到35mg KOH/g之间。
在另一个实施例中，实施例1中的第一聚醚多元醇包括至少一种环氧烷封端的聚醚多元醇。合适的聚醚多元醇是通过将环氧烷加成到多官能起始分子而形成的。环氧烷的加成通常在以氢氧化钠作为碱的碱性介质中进行。此类方法是本领域的技术人员已知的。第一聚醚多元醇的关键性质，如熔点、粘度和相容性可以通过不同环氧烷的比率来控制。
在一个实施例中，合适的起始分子包含含胺和含羟基的起始分子。合适的含胺起始分子包含例如脂肪族和芳香族二胺，如乙二胺、丙二胺、丁二胺、六亚甲基二胺、苯二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和其异构体。
其它合适的起始分子进一步包含烷醇胺，例如乙醇胺、N-甲基乙醇胺和N-乙基乙醇胺、二烷醇胺，例如二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N-乙基二乙醇胺，以及三烷醇胺，例如三乙醇胺和氨。
含羟基起始分子选自糖、糖醇，例如葡萄糖、甘露醇、蔗糖、季戊四醇、山梨醇；多元酚、甲阶酚醛树脂，例如由苯酚和甲醛形成的低聚缩合产物、三羟甲基丙烷、甘油、二醇，如乙二醇、丙二醇及其缩合产物如聚乙二醇和聚丙二醇，例如二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇，以及水或其组合。
在一个实施例中，含羟基起始分子选自糖和糖醇，如蔗糖、山梨糖醇、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷及其混合物。在另一个实施例中，含羟基起始分子选自蔗糖、甘油、季戊四醇和三羟甲基丙烷。
在又另一个实施例中，含羟基起始分子包括甘油和/或丙二醇。
合适的环氧烷具有2到4个碳原子，例如环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷和氧化苯乙烯。环氧烷可以单独地使用、交替地连续使用或作为混合物使用。在一个实施例中，环氧烷是环氧丙烷和/或环氧乙烷。
在一个实施例中，按聚醚多元醇的总重量计，所述至少一种环氧烷封端的聚醚多元醇的环氧烷含量小于25.0wt.-％。在另一个实施例中，环氧烷含量介于5.0wt.-％到25.0wt.-％之间或介于10.0wt.-％到25.0wt.-％之间。
在另一个实施例中，实施例1中的第一聚醚多元醇的平均官能度为3.0并且羟值介于26mg KOH/g到30mg KOH/g之间，所述第一聚醚多元醇包括作为起始分子的甘油与环氧丙烷并且用环氧乙烷封端，其中环氧乙烷含量介于12.0wt.-％到15.0wt.-％之间。
在又另一个实施例中，实施例1中的第一聚醚多元醇的平均官能度为2.0并且羟值介于28mg KOH/g到30mg KOH/g之间，所述第一聚醚多元醇包括作为起始分子的丙二醇与环氧丙烷并且用环氧乙烷封端，其中环氧乙烷含量介于18.0wt.-％到23.0wt.-％之间。
在另一个实施例中，第一聚醚多元醇的混合物也可以用于获得实施例1中的异氰酸酯预聚物。
在仍另一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯预聚物组分包含除了第一聚醚多元醇之外的其它聚醚多元醇。合适的其它聚醚多元醇包含，如但不限于，如本文所述的第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇。
聚合物异氰酸酯
与现有的双组分PU泡沫粘合剂不同，本发明利用聚合物异氰酸酯获得实施例1中的异氰酸酯预聚物组分。术语“聚合物的”是指独立于彼此包括不同的低聚物和同源物的异氰酸酯的聚合物等级。
在一个实施例中，实施例1中的聚合物异氰酸酯的异氰酸酯官能度介于2.5到4.0之间。在另一个实施例中，所述异氰酸酯官能度介于2.5到4.0之间或介于2.5到3.5之间或介于2.5到3.0之间。
在另一个实施例中，实施例1中的聚合物异氰酸酯包括聚合物芳香族异氰酸酯。合适的聚合物异氰酸酯包含选自以下的聚合物等级的芳香族异氰酸酯：甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯；4-氯-1；3-亚苯基二异氰酸酯；2,4,6-甲苯三异氰酸酯、1,3-二异丙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯；1-甲基-3,5-二乙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯；1,3,5-三乙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯；1,3,5-三异丙基-亚苯基-2,4-二异氰酸酯；3,3'-二乙基-双苯基-4,4'-二异氰酸酯；3,5,3',5'-四乙基-二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯；3,5,3',5'-四异丙基二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯；1-乙基-4-乙氧基-苯基-2,5-二异氰酸酯；1,3,5-三乙基苯-2,4,6-三异氰酸酯；1-乙基-3,5-二异丙基苯-2,4,6-三异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯和1,3,5-三异丙基苯-2,4,6-三异氰酸酯。此处应该理解，实施例1中的聚合物异氰酸酯不限于上文列出的异氰酸酯，并且进一步包含此处没有明确提到的其它异构体。例如，亚甲基二苯基二异氰酸酯意味着异构体是固有包含的。此外，也可以使用如上文列出的聚合物异氰酸酯的混合物。
在又另一个实施例中，实施例1中的聚合物异氰酸酯选自聚合物等级的甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯；4-氯-1；3-亚苯基二异氰酸酯；2,4,6-甲苯三异氰酸酯、1,3-二异丙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯；1-甲基-3,5-二乙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯；1,3,5-三乙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯；1,3,5-三异丙基-亚苯基-2,4-二异氰酸酯；3,3'-二乙基-双苯基-4,4'-二异氰酸酯；3,5,3',5'-四乙基-二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯；3,5,3',5'-四异丙基二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和1-乙基-4-乙氧基-苯基-2,5-二异氰酸酯。
在另外的实施例中，实施例1中的聚合物异氰酸酯选自聚合物等级的甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯；4-氯-1；3-亚苯基二异氰酸酯；2,4,6-甲苯三异氰酸酯、1,3-二异丙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯；1-甲基-3,5-二乙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯和1,3,5-三乙基亚苯基-2,4-二异氰酸酯。
在仍另外的实施例中，实施例1中的聚合物异氰酸酯包括聚合物亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)。MDI可以三种不同的异构体形式，即2,2'-MDI、2,4'-MDI和4,4'-MDI获得。聚合物MDI包含低聚物物种和MDI异构体。因此，聚合物MDI可以含有单一MDI异构体或者两种或三种MDI异构体的异构体混合物，余量为低聚物物种。在聚合物MDI中，异构体比率以及低聚物物种的量可以在非常宽的范围内变化。例如，聚合物MDI通常可以包括30wt.-％到80wt.-％的包括2,2'-MDI、2,4'-MDI和/或4,4'-MDI的混合物的MDI异构体，余量是低聚物物种。
另外，实施例1中的聚合物异氰酸酯还包含通过引入氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、脲、缩二脲、碳二亚胺、脲酮亚胺、异氰脲酸酯和/或噁唑烷酮残基以已知方式改性的异氰酸酯。这些改性异氰酸酯在本领域中是众所周知的并且通过本领域的技术人员已知的反应制备。例如，脲酮亚胺-碳二亚胺改性的聚合物异氰酸酯可以通过使用众所周知的碳二亚胺促进催化剂来获得，所述碳二亚胺促进催化剂在介于50℃到250℃之间的范围内的温度下将异氰酸酯转化成碳二亚胺，然后将碳二亚胺促进催化剂在室温下继续与未转化异氰酸酯进一步反应以形成脲酮亚胺改性异氰酸酯。
在一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯预聚物通过混合以下来获得：(A1)第一聚醚多元醇，所述第一聚醚多元醇的平均官能度为3.0并且羟值介于26mg KOH/g到30mg KOH/g之间，所述第一聚醚多元醇包括作为起始分子的甘油与环氧丙烷并且用环氧乙烷封端，其中环氧乙烷含量介于12.0wt.-％到15.0wt.-％之间；以及(A2)聚合物MDI，所述聚合物MDI介于2.5到3.1之间，主要基于4,4'-MDI，并且含有高官能度的低聚物和异构体。所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯含量介于20wt.-％到23wt.-％之间。
在另一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯预聚物进一步包括可以在异氰酸酯预聚物形成期间或之后添加的合适成分。换言之，除了第一聚醚多元醇和聚合物异氰酸酯之外，用于获得异氰酸酯预聚物的混合物可以包括如本文所述的表面活性剂和/或添加剂。在另外的实施例中，实施例1中的异氰酸酯预聚物通过任选地在存在表面活性剂和/或添加剂如阻燃剂的情况下将第一聚醚多元醇和聚合物异氰酸酯混合来获得。这些成分的合适量是本领域的技术人员众所周知的，例如，所述量可以以与其在异氰酸酯反应性组分中的量类似的量存在，如本文所述。
异氰酸酯反应性组分
在一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯反应性组分包括以下的混合物：(B1)按异氰酸酯反应性组分的总重量计，50wt.-％到90wt.-％的第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到40mg KOH/g之间；(B2)按异氰酸酯反应性组分的总重量计，0.5wt.-％到30wt.-％的第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到8.0之间并且羟值介于40mg KOH/g到1000mg KOH/g之间；以及选自交联剂、表面活性剂和催化剂中的至少一种。在另一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯反应性组分包括以下的混合物：第二聚醚多元醇；第三聚醚多元醇；选自交联剂、表面活性剂和催化剂中的至少一种；以及任选地添加剂。
第二聚醚多元醇
在一个实施例中，实施例1中的第二聚醚多元醇与第一聚醚多元醇相同。在另一个实施例中，第二聚醚多元醇可以不同于第一聚醚多元醇。
合适的第二聚醚多元醇可以选自如本文所述的第一聚醚多元醇，并且包含其混合物。在一个实施例中，实施例1中的第二聚醚多元醇的平均官能度介于2.0到3.5之间或介于2.0到3.2之间或介于2.2到3.2之间或介于2.5到3.2之间或介于2.8到3.2之间。在另一个实施例中，羟值介于15mg KOH/g到40mg KOH/g之间或介于15mg KOH/g到35mg KOH/g之间或介于20mg KOH/g到35mg KOH/g之间或介于20mg KOH/g到32mg KOH/g之间。在又另一个实施例中，羟值介于25mg KOH/g到32mg KOH/g之间。
在另一个实施例中，实施例1中的第二聚醚多元醇的平均官能度为3.0并且羟值介于26mg KOH/g到30mg KOH/g之间，所述第二聚醚多元醇包括作为起始分子的甘油与环氧丙烷并且用环氧乙烷封端，其中环氧乙烷含量介于12.0wt.-％到15.0wt.-％之间。
在一个实施例中，实施例1中的第二聚醚多元醇以介于55wt.-％到90wt.-％之间或介于55wt.-％到85wt.-％之间或介于60wt.-％到85wt.-％之间或介于60wt.-％到80wt.-％之间的量存在。在又另一个实施例中，第二聚醚多元醇以介于62wt.-％到80wt.-％之间或62wt.-％到76wt.-％之间存在。
第三聚醚多元醇
实施例1中的合适的第三聚醚多元醇包括平均官能度介于1.9到8.0之间并且羟值介于40mg KOH/g到1000mg KOH/g之间的常规聚醚多元醇。在一个实施例中，平均官能度介于1.9到7.5之间或介于1.9到6.0之间或介于1.9到5.5之间或介于1.9到5.0之间。在另一个实施例中，平均官能度介于1.9到4.5之间或介于2.0到4.5之间。第三聚醚多元醇的羟值介于45mg KOH/g到1000mg KOH/g之间或介于45mg KOH/g到950mg KOH/g之间或介于50mgKOH/g到950mg KOH/g之间或介于50mg KOH/g到900mg KOH/g之间或介于50mg KOH/g到850mg KOH/g之间。
合适的第三聚醚多元醇可通过已知方法获得，例如，通过以例如氢氧化钠或氢氧化钾的碱金属氢氧化物或例如甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾或异丙醇钾的碱金属醇盐作为催化剂并添加至少一种含胺起始分子进行的阴离子聚合，或通过以如五氯化锑、氟化硼乙醚等路易斯酸或漂白土作为催化剂由一种或多种在亚烷基部分中具有2到4个碳原子的环氧烷进行的阳离子聚合。
起始分子通常被选择成使得起始分子的平均官能度介于2.0到8.0之间或介于3.0到8.0之间。任选地，使用合适的起始分子的混合物。
用于第三聚醚多元醇的起始分子包含含胺起始分子和含羟基起始分子。合适的含胺起始分子包含例如脂肪族和芳香族二胺，如乙二胺、丙二胺、丁二胺、六亚甲基二胺、苯二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和其异构体。
其它合适的起始分子进一步包含烷醇胺，例如乙醇胺、N-甲基乙醇胺和N-乙基乙醇胺、二烷醇胺，例如二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N-乙基二乙醇胺，以及三烷醇胺，例如三乙醇胺和氨。
在一个实施例中，含胺起始分子选自乙二胺、苯二胺、甲苯二胺及其异构体。在其它实施例中，含胺起始分子包括乙二胺。
含羟基起始分子选自糖、糖醇，例如葡萄糖、甘露醇、蔗糖、季戊四醇、山梨醇；多元酚、甲阶酚醛树脂，例如由苯酚和甲醛形成的低聚缩合产物、三羟甲基丙烷、甘油、二醇，如乙二醇、丙二醇及其缩合产物如聚乙二醇和聚丙二醇，例如二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇，以及水或其组合。
在一个实施例中，含羟基起始分子选自糖和糖醇，如蔗糖、山梨糖醇、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷及其混合物。在另一个实施例中，含羟基起始分子选自蔗糖、甘油、季戊四醇和三羟甲基丙烷。
具有2到4个碳原子的合适的环氧烷是例如环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷和氧化苯乙烯。环氧烷可以单独地使用、交替地连续使用或作为混合物使用。在一个实施例中，环氧烷是环氧丙烷和/或环氧乙烷。在其它实施例中，环氧烷是环氧乙烷和环氧丙烷的混合物，所述混合物包括多于50wt.-％的环氧丙烷。
在一个实施例中，实施例1中的第三聚醚多元醇基于乙二胺，所述乙二胺的平均官能度为4.0并且羟值为800mg KOH/g。
在又另一个实施例中，实施例1中的第三聚醚多元醇的平均官能度为2.0并且羟值介于53mg KOH/g到58mg KOH/g之间，所述第三聚醚多元醇包括作为起始分子的丙二醇和环氧丙烷。
在另一个实施例中，第三聚醚多元醇的混合物也可以用于实施例1的异氰酸酯反应性组分中。
在仍另一个实施例中，实施例1中的第三聚醚多元醇还包含本领域的技术人员已知的其它聚醚多元醇。
按异氰酸酯反应性组分的总重量计，实施例1中的第三聚醚多元醇以介于0.5wt.-％到26wt.-％之间的量存在。
交联剂
在一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯反应性组分包括交联剂。合适的交联剂是含有至少两个异氰酸酯反应性基团并且分子量介于100g/mol到150g/mol之间的化合物。在另一个实施例中，交联剂的分子量介于100g/mol到125g/mol之间。
在另一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯反应性组分中的交联剂选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙二醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。在又另一个实施例中，交联剂包括二乙二醇或二丙二醇。
在一个实施例中，按异氰酸酯反应性组分(B)的总重量计，交联剂以介于0.5wt.-％到10.0wt.-％之间的量存在于实施例1中的异氰酸酯反应性组分中。在另一个实施例中，交联剂以介于0.5wt.-％到9.0wt.-％之间或0.5wt.-％到8.0wt.-％之间或0.5wt.-％到7.0wt.-％之间存在。在又另一个实施例中，交联剂以介于0.5wt.-％到6.0wt.-％之间或0.5wt.-％到5.0wt.-％之间存在。
表面活性剂
多种表面活性剂是本领域已知的并且可以用于本发明中。一种类型的表面活性剂是基于硅酮的表面活性剂。用于本发明的基于硅酮的表面活性剂选自可水解的聚醚-聚硅氧烷嵌段共聚物、不可水解的聚醚-聚硅氧烷嵌段共聚物、氰基烷基聚硅氧烷、聚醚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和聚醚改性二甲基聚硅氧烷。在一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯反应性组分中的表面活性剂包括聚醚聚硅氧烷和/或聚醚硅氧烷。
在另一个实施例中，聚醚聚硅氧烷是通式(I)的聚醚聚硅氧烷，
其中，
R1、R2、R3和R4彼此独立地选自烷基、烯基、环烷基、芳基、杂芳基、烷基烷氧基、R9-C(＝O)-、R10-NH-C(＝O)-、R11Si(R12)(R13)-、R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n-)k-；
R9、R10、R11、R12和R13彼此独立地选自烷基、烯基、环烷基、芳基、杂芳基、烷基烷氧基；
R14和R15彼此独立地选自二价亚烷基、亚环烷基、烯基、芳基；
n为1到10之间的整数；
j和k彼此独立地为0到10之间的整数；并且
x和y彼此独立地为1到10000之间的整数。
术语“烷基”在本文中是指非环状饱和脂肪族基团，其包含由通式CpH2p+1表示的直链或支链烷基饱和烃基，并且其中p表示碳原子的数量，如1个、2个、3个、4个等。
在一个实施例中，烷基是指未经取代的、直链或支链的C1-C30烷基。未经取代的直链C1-C30烷基选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基(nonacosyl)和三十烷基。在另一个实施例中，其选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基和二十烷基。
术语“烯基”是指未经取代的、直链非环状不饱和脂肪族基团，其包含由通式CpH2p-1表示的直链烯基不饱和烃基，并且其中p表示碳原子的数量，如1个、2个、3个、4个等。
在一个实施例中，烯基是指未经取代的直链C2-C30烯基，其选自1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、1-庚烯基、2-庚烯基、1-辛烯基、2-辛烯基、1-壬烯基、2-壬烯基、1-癸烯基、2-癸烯基、1-十一碳烯基、2-十一碳烯基、1-十二碳烯基、2-十二碳烯基、1-十三碳烯基、2-十三碳烯基、1-十四碳烯基、2-十四碳烯基、1-十五碳烯基、2-十五碳烯基、1-十六碳烯基、2-十六碳烯基、1-十七碳烯基、2-十七碳烯基、1-十八碳烯基、2-十八碳烯基、1-十九碳烯基、2-十九碳烯基、1-二十碳烯基、2-二十碳烯基、2-二十一碳烯基、2-二十二碳烯基、2-二十三烷基、2-二十四碳烯基、2-二十五碳烯基、2-二十六碳烯基、2-二十八碳烯基、2-二十九碳烯基和2-三十碳烯基。在另一个实施例中，其选自1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、1-庚烯基、2-庚烯基、1-辛烯基、2-辛烯基、1-壬烯基、2-壬烯基、1-癸烯基、2-癸烯基、1-十一碳烯基、2-十一碳烯基、1-十二碳烯基、2-十二碳烯基、1-十三碳烯基、2-十三碳烯基、1-十四碳烯基、2-十四碳烯基、1-十五碳烯基、2-十五碳烯基、1-十六碳烯基、2-十六碳烯基、1-十七碳烯基、2-十七碳烯基和1-十八碳烯基。在另一个实施例中，未经取代的直链C2-C30烯基选自1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、1-庚烯基、2-庚烯基、1-辛烯基、2-辛烯基、1-壬烯基、2-壬烯基、1-癸烯基、2-癸烯基、1-十一烯基、2-十一烯基、1-十二烯基、2-十二烯基、1-十三烯基、2-十三烯基、1-十四烯基、2-十四烯基、1-十五烯基和2-十五烯基。在又另一个实施例中，未经取代的直链C2-C30烯基选自1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、1-庚烯基和2-庚烯基。
术语“环烷基”是指具有单环或双环的3到10元饱和脂环族基团的未经取代的或支链的C3-C10环烷基。未经取代或支链的C3-C10环烷基是单环或双环C3-C10化合物。未经取代的或支链的C3-C10单环和双环环烷基的代表性实例选自环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、双环[2.2.1]庚基和双环[3.1.1]庚基。C3-C10单环和双环环烷基可以进一步用一个或多个相同或不同的烷基支化，如上文所述。支链C3-C10单环和双环环烷基的代表性实例包含但不限于甲基环己基、二甲基环己基等。
术语“芳基”是指优选地具有6到14个碳原子的单环、双环或三环烃环系，其中至少一个碳环具有4p+2π-电子体系，其中“p”是芳香族环的数量。芳基部分可以是未经取代的、单取代的或者相同或不同地多取代的。芳基部分的实例包含但不限于苯基、1-萘基、2-萘基或蒽基。
术语“杂芳基(heteroaryl)”是指具有5、6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子或者甚至5、6、9或10个原子的芳香族单环、双环或三环烃，其中一到四个碳原子被相同或不同的杂原子替代，杂原子包含氧、硫和氮。杂芳基部分可以包括1、2、3、4或5个，或者1、2或3个独立地选自氧、硫和氮的杂原子。杂芳基部分可以是未经取代的或者单取代的或者相同或不同地多取代的。合适的杂芳基部分的代表性实例选自呋喃基、吡啶基、噁唑基、噻唑基、吡唑基、嘧啶基、吡咯基、异噁唑基、三唑基、四唑基、哒嗪基、异噻唑基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、喹啉基和异喹啉基。
术语“亚烷基(alkylene)”是指结合不同部分的非环状饱和烃链。亚烷基的代表性实例选自-CH2-CH2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-CH(CH2CH3)-、-CH2-CH(n-C3H7)-、-CH2-CH(n-C4H9)-、-CH2-CH(n-C5H11)-、-CH2-CH(n-C6H13)-、-CH2-CH(n-C7H15)-、-CH2-CH(n-C8H17)-、-CH(CH3)-CH(CH3)-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)10-、-C(CH3)2-、-CH2-C(CH3)2-CH2-和-CH2-[C(CH3)2]2-CH2-。在一个实施例中，C2-C10亚烷基选自以下中的一个或多个：-CH2-CH2-、CH2-CH(CH3)-、-CH2-CH(CH2CH3)-、-CH2-CH(n-C3H7)-、-CH2-CH(n-C4H9)-、-CH2-CH(n-C6H13)-和-(CH2)4-。
在一个实施例中，通式(I)的聚醚聚硅氧烷是通式(I)(a)的聚醚聚硅氧烷，
其中，
R1、R2、R3和R4彼此独立地选自烷基、烯基、R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n-)k-；
R14和R15彼此独立地选自二价亚烷基、亚环烷基、烯基、芳基；
n为1到10之间的整数；
j和k彼此独立地为0到10之间的整数；并且
z为1到10000之间的整数。
在一个实施例中，R2和R3彼此独立地为选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基的烷基。在另一个实施例中，其选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基。在仍另一个实施例中，R2和R3相同且选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基。在又另一个实施例中，R2和R3包含甲基。
在另一个实施例中，在通式(I)(a)中，n为1到8之间、或1到6之间、或甚至1到4之间的整数。
在另一个实施例中，在通式(I)(a)中，x和y彼此独立地为1到10000之间、或1到5000之间、或1到1000之间、或1至500之间、或10到500之间、或甚至10到250之间、或更甚10到100之间的整数。
在本文中，如本领域技术人员所理解的，由x和y表示的连结被分布以形成嵌段聚合结构或无规聚合结构。
在另一个实施例中，非离子表面活性剂包括由通式(II)表示的聚醚硅氧烷
其中，
R5、R6、R7和R8彼此独立地选自烷基、烯基、环烷基、芳基、杂芳基、烷基烷氧基、R9-C(＝O)-、R10-NH-C(＝O)-、R11Si(R12)(R13)-、R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n-)k-；
R9、R10、R11、R12和R13彼此独立地选自烷基、烯基、环烷基、芳基、杂芳基、烷基烷氧基；
R14和R15彼此独立地选自二价亚烷基、亚环烷基、烯基、芳基；
m为1到10之间的整数；
j和k彼此独立地为0到10之间的整数；并且
z为1到10000之间的整数。
在一个实施例中，聚醚硅氧烷由通式(II)(a)表示，
其中，
R5、R6、R7和R8彼此独立地选自烷基、烯基、R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n-)k-；
R14和R15彼此独立地选自二价亚烷基、亚环烷基、烯基、芳基；
m为1到10之间的整数；
j和k彼此独立地为0到10之间的整数；并且
z为1到10000之间的整数。
可以用于本发明的其它表面活性剂包含但不限于脂肪酸的盐、硫酸酯的盐、磷酸酯和磺酸酯的盐。
在一个实施例中，按异氰酸酯反应性组分的总重量计，表面活性剂以介于0.1wt.-％到10.0wt.-％之间的量存在于实施例1中的异氰酸酯反应性组分中。在另一个实施例中，表面活性剂以介于0.1wt.-％到9.0wt.-％之间或0.1wt.-％到8.0wt.-％或0.1wt.-％到7.0wt.-％之间或0.1wt.-％到6.0wt.-％之间或0.1wt.-％到5.0wt.-％之间或0.1wt.-％到4.0wt.-％之间存在。在另一个实施例中，表面活性剂以介于0.1wt.-％到3.0wt.-％之间或0.5wt.-％到3.0wt.-％之间或0.5wt.-％到2.0wt.-％之间存在。
在另一个实施例中，表面活性剂也可以存在于实施例1中的异氰酸酯预聚物组分中。如果存在，则按异氰酸酯预聚物组分的总重量计，表面活性剂的量介于0.1wt.-％到10.0wt.-％之间。在另一个实施例中，表面活性剂以介于0.1wt.-％到9.0wt.-％之间或0.1wt.-％到8.0wt.-％或0.1wt.-％到7.0wt.-％之间或0.1wt.-％到6.0wt.-％之间或0.1wt.-％到5.0wt.-％之间或0.1wt.-％到4.0wt.-％之间存在。在另一个实施例中，表面活性剂以介于0.1wt.-％到3.0wt.-％之间或0.5wt.-％到3.0wt.-％之间或0.5wt.-％到2.0wt.-％之间存在。
催化剂
在一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯反应性组分包括催化剂。在另一个实施例中，所述催化剂包含胺催化剂。所述胺催化剂是叔胺催化剂。
实施例1中的合适的催化剂可以选自三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、双(二甲基氨基乙基)醚、双(2-二甲基氨基乙基)醚、4,4'-(氧基二-2,1-乙二基)双吗啉、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己胺、N-乙酰基N,N-二甲基胺、N-椰油基-吗啉、N,N-二甲基氨基甲基N-甲基乙醇胺、N,N,N'-三甲基-N'-羟乙基双(氨基乙基)醚、N,N-双(3-二甲基-氨基丙基)N-异丙醇胺、(N,N-二甲基)氨基-乙氧基乙醇、N,N,N',N'-四甲基己二胺、1,8-二氮杂二环-5,4,0-十一碳烯-7、N,N-二吗啉基二乙醚、N-甲基咪唑、二甲基氨基丙基二丙醇胺、双(二甲基氨基丙基)氨基-2-丙醇、四甲基氨基双(丙胺)、(二甲基(氨基乙氧基乙基))((二甲胺)乙基)醚、三(二甲基氨基丙基)胺、二环己基甲基胺、双(N,N-二甲基-3-氨基丙基)胺和1,2-乙烯哌啶和甲基-羟乙基哌嗪、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-2-甲醇和N-(3-二甲基氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺。
在另一个实施例中，催化剂选自三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、双(二甲基氨基乙基)醚、双(2-二甲基氨基乙基)醚、4,4'-(氧基二-2,1-乙二基)双吗啉、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己胺、N-乙酰基N,N-二甲基胺、N-椰油基-吗啉、N,N-二甲基氨基甲基N-甲基乙醇胺、N,N,N'-三甲基-N'-羟乙基双(氨基乙基)醚、N,N-双(3-二甲基-氨基丙基)N-异丙醇胺、(N,N-二甲基)氨基-乙氧基乙醇、N,N,N',N'-四甲基己二胺、1,8-二氮杂二环-5,4,0-十一碳烯-7、N,N-二吗啉基二乙醚、N-甲基咪唑、二甲基氨基丙基二丙醇胺、双(二甲基氨基丙基)氨基-2-丙醇、四甲基氨基双(丙胺)和(二甲基(氨基乙氧基乙基))((二甲基胺)乙基)醚。
在又另一个实施例中，催化剂选自三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、双(二甲基氨基乙基)醚、双(2-二甲基氨基乙基)醚、4,4'-(氧基二-2,1-乙二基)双吗啉、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己胺、N-乙酰基N,N-二甲基胺、N-椰油基-吗啉、N,N-二甲基氨基甲基N-甲基乙醇胺、N,N,N'-三甲基-N'-羟乙基双(氨基乙基)醚、N,N-双(3-二甲基-氨基丙基)N-异丙醇胺和(N,N-二甲基)氨基-乙氧基乙醇。
在仍另一个实施例中，催化剂选自三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、双(二甲基氨基乙基)醚、双(2-二甲基氨基乙基)醚、4,4'-(氧基二-2,1-乙二基)双吗啉、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺和二甲基环己基胺。
在另一个实施例中，催化剂选自N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、双(二甲基氨基乙基)醚、双(2-二甲基氨基乙基)醚、4,4'-(氧基二-2,1-乙二基)双吗啉、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺和二甲基环己基胺。
在另外的实施例中，实施例1中的催化剂包括三亚乙基二胺。
催化剂的合适量是本领域的技术人员众所周知的。然而，在一个实施例中，按异氰酸酯反应性组分的总重量计，实施例1中的催化剂以介于0.01wt.-％到5.0wt.-％之间的量存在。在另一个实施例中，催化剂以介于0.01wt.-％到5.0wt.-％之间或0.01wt.-％到4.5wt.-％之间或0.05wt.-％到4.5wt.-％之间存在。在仍另一个实施例中，催化剂以介于0.05wt.-％到4.0wt.-％之间或0.1wt.-％到4.0wt.-％之间或0.1wt.-％到3.5wt.-％之间存在。在又另一个实施例中，催化剂以介于0.3wt.-％到3.5wt.-％之间或0.3wt.-％到3.0wt.-％之间或0.5wt.-％到3.0wt.-％之间存在。在另一个实施例中，第二聚醚多元醇以介于0.5wt.-％到2.5wt.-％之间或0.5wt.-％到2.0wt.-％之间存在。
添加剂
在一个实施例中，实施例1中的异氰酸酯反应性组分进一步包括至少一种添加剂。合适的添加剂可以选自水清除剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、染料、颜料、IR吸收材料、稳定剂、增塑剂、抗静电剂、抑真菌剂、抑细菌剂、水解控制剂、固化剂、抗氧化剂、碳酸亚烷基酯、碳酰胺和吡咯烷酮。本文所使用的添加剂是已知的，并且在聚氨酯化学领域中用于产生双组分聚氨酯粘合剂。
在一个实施例中，按异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述至少一种添加剂以介于0.1wt.-％到20.0wt.-％之间的量存在于实施例1中的异氰酸酯反应性组分中。
在另一个实施例中，所述至少一种添加剂也可以存在于实施例1中的异氰酸酯预聚物组分中。合适的添加剂包含不与预聚物组分反应的化合物，如但不限于水清除剂、发泡剂和阻燃剂。如果存在，则按异氰酸酯预聚物组分的总重量计，添加剂的量介于0.1wt.-％到20.0wt.-％之间。
在一个实施例中，本文所述的实施例1中的双组分PU泡沫粘合剂是低起发PU泡沫粘合剂。低起发PU泡沫粘合剂可以用于刮涂或现场浇注以及喷涂应用。低起发PU泡沫粘合剂通常表现为弹性体，特别是对于刮涂应用而言，并且因此不需要发泡剂(水)。然而，对于喷涂应用，可以添加少量的水作为发泡剂。
在一个实施例中，实施例1中的双组分PU泡沫粘合剂不含有除了水之外的任何发泡剂。换言之，除了水之外，在A侧和/或B侧都没有引入化学或物理发泡剂。
如本文所述的实施例1中的双组分PU泡沫粘合剂是普遍适用的，即可以施加在各种基材上，可通过多种设备构型获得，具有改进的韧性和耐久性以及可接受的机械性质。具体地，双组分PU泡沫粘合剂具有根据ASTM D-624测定的可接受的撕裂强度、两者均根据ASTM D-638测定的拉伸强度和断裂伸长率。
用于制备双组分PU泡沫粘合剂的方法
本发明的另一方面是实施例2，所述实施例涉及一种用于通过以下制备实施例1的双组分PU泡沫粘合剂的方法：以介于70到200之间的异氰酸酯指数将异氰酸酯预聚物组分(A)与异氰酸酯反应性组分(B)混合。
在一个实施例中，实施例2中的异氰酸酯预聚物组分(A)和异氰酸酯反应性组分(B)以介于70到180的指数混合。在另一个实施例中，指数介于80到180之间或80到160之间。在又另一个实施例中，指数介于90到160或90到150或100到150之间。在仍另一个实施例中，指数介于100到130或105到130之间。异氰酸酯指数描述了NCO基团与异氰酸酯反应性基团的摩尔比。100的指数涉及1:1的比率。
在另一个实施例中，实施例2包括以下子步骤：
(S1)通过以下制备所述异氰酸酯预聚物组分：以介于15wt.-％到28wt.-％之间的异氰酸酯含量将所述至少一种第一聚醚多元醇和所述至少一种聚合物异氰酸酯混合；
(S2)将所述异氰酸酯反应性组分与所述异氰酸酯预聚物组分混合以获得反应混合物；以及
(S3)将所述反应混合物喷涂或浇注在至少一个基材层上并且使其固化。
在另一个实施例中，实施例1中的混合可以使用合适的混合装置进行。用于本发明目的的合适混合装置是本领域的技术人员已知的，例如混合头。在一个实施例中，异氰酸酯预聚物组分和异氰酸酯反应性组分作为单独料流进料到混合装置中。将料流在混合装置中进行混合，并且因此获得反应混合物。虽然优选的是每个料流单独进入混合装置，但异氰酸酯预聚物组分和异氰酸酯反应性组分可以通过合适的混合装置，例如静态混合器或动态混合器充分混合。此外，混合可以是连续的或不连续的。
在另一个实施例中，本文所述的实施例2中的混合可以通过本领域的技术人员已知的合适手段来控制，例如通过简单地打开和关闭或甚至通过配备有流量计的过程控制软件，使得可以控制参数，如混合比、温度和压力。
其它合适的技术，例如WO2019/089237A1中描述的技术，也可以用于获得实施例2中的双组分PU泡沫粘合剂。
合适的混合温度是本领域的技术人员众所周知的。然而，在一个实施例中，实施例2中的混合在介于30℃到120℃之间的温度下进行。类似地，反应混合物的固化在室温下进行。“室温”是指25℃的温度。
在另一个实施例中，异氰酸酯预聚物组分(A)和异氰酸酯反应性组分(B)在实施例2中以介于1.0:4.0到4.0:1.0的混合比(A):(B)混合。混合比被测定为异氰酸酯预聚物组分(A)与异氰酸酯反应性组分(B)之间的重量比。在一个实施例中，所述比率介于1.0:3.0到3.0:1.0之间。在另一个实施例中，所述比率是1.0:3.0。
在一个实施例中，按体积计，混合比(A):(B)介于1.0:4.0到4.0:1.0之间。在另一个实施例中，按体积计，混合比(A):(B)为1.0:1.0。
由于实施例1中或根据实施例2获得的本发明双组分PU泡沫粘合剂可通过多种设备配置获得，因此混合可以在介于0.1MPa到10MPa之间的范围内的压力下进行。因此，双组分PU泡沫粘合剂可以容易地用于喷涂或刮涂应用，并且为此选择合适的压力范围。
制品
本发明的另一方面是实施例3，所述实施例涉及一种制品，所述制品包括至少一个第一基材层和一个第二基材层，其中实施例1或如根据实施例2获得的双组分PU泡沫粘合剂存在于所述制品的所述第一基材层与所述第二基材层之间，并且在所述第一基材层与所述第二基材层之间形成粘合剂粘结。
在一个实施例中，所述第一基材层和所述第二基材层彼此独立地选自木材、陶瓷、钢、纸、织物、非织造织物、混凝土和聚合物材料。由于双组分PU泡沫粘合剂可以应用于各种应用并且可使用多种设备配置容易地获得，因此可以基于预期应用来选择基材层。
在一个实施例中，第一基材层与实施例3中的第二基材层相同。在另一个实施例中，实施例3中的第一基材层和第二基材层不同。在另一个实施例中，每个第一基材层和第二基材层的多个层也可以使用如本文所述的双组分PU泡沫粘合剂来连接。
可以使用双组分PU泡沫粘合剂获得的合适制品包含如但不限于屋顶结构。在一个实施例中，屋顶结构选自板对板(board-to-board)(例如，定向刨花板(OSB)、石膏、胶合板、纤维板、高密度板、板料、聚异氰脲酸酯(PIR)、膨胀聚苯乙烯(EPS)、挤出聚苯乙烯(XPS)以及Neopore)以及板对羊毛改性膜(例如，乙烯丙烯二烯三元共聚物(EPDM)、热塑性烯烃(TPO)和聚氯乙烯(PVC))。
实施例3中的制品可以在安装现场本身通过喷涂或浇注双组分PU泡沫粘合剂获得。例如，可以通过将双组分PU泡沫粘合剂浇注或喷涂到基材层上并且留出足够的时间使其固化来获得制品。一旦粘合剂固化，所得制品耐用且坚韧，并且具有使其能够承受不利条件的所需强度。
用于产生制品的方法
本发明的另一方面是实施例4，所述实施例涉及一种用于产生如实施例3中所述的制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(S1)将所述双组分PU泡沫粘合剂至少部分地施加到至少一个第一基材层上；以及
(S2)将第二基材层施加到所述至少一个第一基材层上，并且使所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂凝固以获得所述制品。
将双组分PU泡沫粘合剂施加到所述至少一个第一基材层上的合适技术是本领域的技术人员众所周知的。例如，在实施例4中，可以使用辊、橡胶滚轴、刷子、刮刀、气刀、振动器、重力、超声波、喷嘴或多个分配喷嘴来将双组分PU泡沫粘合剂施加到所述至少一个第一基材层上。
在一个实施例中，将实施例4中的双组分PU泡沫粘合剂至少部分地施加到第一基材层上。在另一个实施例中，实施例4中的所述至少一个第一基材层被双组分PU泡沫粘合剂完全覆盖。
在另一个实施例中，在实施例4中，第二基材层施加到第一基材层上并且提供足够的时间以使双组分PU泡沫粘合剂凝固或固化。在一个实施例中，粘合剂的固化在室温下发生，其中凝固时间在1分钟到15分钟之间的范围内。“凝固时间”是指粘合剂最终固化和粘接基材所需要的时间。
可替代地，实施例4中的第二基材层也可以至少部分地被双组分PU泡沫粘合剂覆盖，并且然后施加到第一基材层上以获得制品。
通过由对应的从属项引用和联系产生的以下实施例和所述实施例的组合更详细地说明了本发明：
I.一种双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其包括：
(A)异氰酸酯预聚物组分，所述异氰酸酯预聚物组分通过混合以下来获得：
(A1)至少一种第一聚醚多元醇，所述至少一种第一聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到100mg KOH/g之间；以及
(A2)至少一种聚合物异氰酸酯，
其中所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯含量介于15wt.-％到28wt.-％之间；
以及
(B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包括：
(B1)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，50wt.-％到90wt.-％的第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到40mg KOH/g之间；以及
(B2)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，0.5wt.-％到30wt.-％的第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到8.0之间并且羟值介于40mg KOH/g到1000mg KOH/g之间。
II.根据实施例I所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯含量介于20wt.-％到23wt.-％之间。
III.根据实施例I或II所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述至少一种第一聚醚多元醇包括至少一种环氧烷封端的聚醚多元醇。
IV.根据实施例III所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述环氧烷封端的聚醚多元醇的总重量计，所述至少一种环氧烷封端的聚醚多元醇的环氧烷含量小于25.0wt.-％。
V.根据实施例III或IV所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述环氧烷含量介于5.0wt.-％与25.0wt.-％之间。
VI.根据实施例III到V中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述环氧烷包括环氧丙烷和/或环氧乙烷。
VII.根据实施方案I到VI中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述聚合物异氰酸酯的异氰酸酯官能度介于2.5到4.0之间。
VIII.根据实施方案I到VII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述聚合物异氰酸酯包括聚合物亚甲基二苯基二异氰酸酯。
IX.根据实施例1到VIII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述第二聚醚多元醇的平均官能度介于2.0到3.5之间并且羟值介于20mg KOH/g到40mg KOH/g之间。
X.根据实施例I到IX中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述第二聚醚多元醇以介于60wt.-％到80wt.-％之间的量存在。
XI.根据实施例I到X中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按基于所述环氧烷封端的聚醚多元醇的总重量计，所述第二聚醚多元醇包括环氧烷封端的聚醚多元醇，所述环氧烷封端的聚醚多元醇的环氧烷含量小于25.0wt.-％。
XII.根据实施例XI所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述环氧烷含量介于5.0wt.-％到25.0wt.-％之间。
XIII.根据实施例XI或XII所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述环氧烷包括环氧丙烷或环氧乙烷。
XIV.根据实施例I到XIII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述第三聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到5.0之间并且羟值介于50mg KOH/g到900mgKOH/g之间。
XV.根据实施例I到XIV中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述异氰酸酯反应性组分进一步包括选自交联剂、表面活性剂和催化剂中的至少一种。
XVI.根据实施例XV所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述交联剂包括含有至少两个异氰酸酯反应性基团且分子量介于30g/mol到150g/mol之间的化合物。
XVII.根据实施例XV或XVI所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述交联剂包括含有至少两个异氰酸酯反应性基团且分子量介于100g/mol到150g/mol之间的化合物。
XVIII.根据实施例XV到XVII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述交联剂选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙二醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
XIX.根据实施例XV到XVIII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述交联剂以介于0.5wt.-％到10.0wt.-％之间的量存在。
XX.根据实施例XV到XIX中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述交联剂以介于0.5wt.-％到5.0wt.-％之间的量存在。
XXI.根据实施例XV到XX中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述表面活性剂包括聚醚聚硅氧烷和/或聚醚硅氧烷。
XXII.根据实施例XV到XXI中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述表面活性剂以介于0.1wt.-％到10.0wt.-％之间的量存在。
XXIII.根据实施例XV到XXII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述表面活性剂以介于0.1wt.-％到5.0wt.-％之间的量存在。
XXIV.根据实施例XV到XXIII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述催化剂包括胺催化剂。
XXV.根据实施例XXIV所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述胺催化剂是叔胺催化剂。
XXVI.根据实施例XV到XXV中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述催化剂选自三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N,N',N'-四甲基-1,4-丁二胺、N,N-二甲基哌嗪、双(二甲基氨基乙基)醚、双(2-二甲基氨基乙基)醚、4,4'-(氧基二-2,1-乙二基)双吗啉、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、二甲基环己胺、N-乙酰基N,N-二甲基胺、N-椰油基-吗啉、N,N-二甲基氨基甲基N-甲基乙醇胺、N,N,N'-三甲基-N'-羟乙基双(氨基乙基)醚、N,N-双(3-二甲基-氨基丙基)N-异丙醇胺、(N,N-二甲基)氨基-乙氧基乙醇、N,N,N',N'-四甲基己二胺、1,8-二氮杂二环-5,4,0-十一碳烯-7、N,N-二吗啉基二乙醚、N-甲基咪唑、二甲基氨基丙基二丙醇胺、双(二甲基氨基丙基)氨基-2-丙醇、四甲基氨基双(丙胺)、(二甲基(氨基乙氧基乙基))((二甲胺)乙基)醚、三(二甲基氨基丙基)胺、二环己基甲基胺、双(N,N-二甲基-3-氨基丙基)胺和1,2-乙烯哌啶和甲基-羟乙基哌嗪、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-2-甲醇和N-(3-二甲基氨基丙基)-N,N-二异丙醇胺。
XXVII.根据实施例XV到XXVI中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述催化剂以介于0.01wt.-％到5.0wt.-％之间的量存在。
XXVIII.根据实施例I到XXVII中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述异氰酸酯反应性组分进一步包括至少一种添加剂。
XXIX.根据实施例XXVIII所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述至少一种添加剂选自水清除剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、染料、颜料、IR吸收材料、稳定剂、增塑剂、抗静电剂、抑真菌剂、抑细菌剂、水解控制剂、固化剂、抗氧化剂、碳酸亚烷基酯、碳酰胺和吡咯烷酮。
XXX.根据实施例XXVIII或XXIX所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，所述至少一种添加剂以介于0.1wt.-％到20.0wt.-％之间的量存在。
XXXI.一种用于通过以下制备根据实施例I到XXX中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂的方法：以介于70到200之间的异氰酸酯指数将所述异氰酸酯预聚物组分(A)与所述异氰酸酯反应性组分(B)混合。
XXXII.根据实施例XXXI所述的方法，其中所述混合是在介于0.1MPa到10MPa之间的范围内的压力下进行的。
XXXIII.一种制品，其包括至少一个第一基材层和一个第二基材层，其中根据实施例I到XXX中的一项或多项的或如根据实施例XXXI或XXXII获得的双组分聚氨酯泡沫粘合剂层存在于所述制品的所述第一基材层与所述第二基材层之间，并且在所述第一基材层与所述第二基材层之间形成粘合剂粘结。
XXXIV.根据实施例XXXIII所述的制品，其中所述第一基材层和所述第二基材层中的至少一个彼此独立地选自木材、陶瓷、钢、纸、织物、非织造织物、混凝土和聚合物材料。
XXXV.根据实施例XXXIII或XXXIV所述的制品，其中所述制品是屋顶结构。
XXXVI.一种用于产生根据实施例XXXIII到XXXV中的一项或多项所述的制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(S1)将所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂至少部分地施加到至少一个第一基材层上；以及
(S2)将第二基材层施加到所述至少一个第一基材层上，并且使所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂凝固以获得所述制品。
XXXVII.根据实施例XXXVII所述的方法，其中在步骤(S2)中，所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂的凝固时间介于1分钟到15分钟之间。
实例
通过如下非限制性实例说明本发明要求保护的发明：
化合物
标准方法
| 拉伸强度 | ASTM D-638 |
| 断裂伸长率 | ASTM D-638 |
| 撕裂强度 | ASTM D-624 |
异氰酸酯预聚物组分的一般合成
上述成分用于获得预聚物组分。将成分在7加仑反应器中混合并且加热到60℃。首先添加异氰酸酯，并且在搅拌的同时添加第一聚醚多元醇。此处的温度保持在80℃以下。在添加第一聚醚多元醇之后，在氮气气氛下，将反应器设定为80℃持续1小时45分钟。然后将所得预聚物冷却到40℃并且排放到容器中。所使用的成分以及成分的量(全部以wt.-％为单位)的总结在表1中提及。
表1：本发明的异氰酸酯预聚物组分
反应混合物的一般合成
将上述异氰酸酯预聚物组分(A)与异氰酸酯反应性组分(B)以120的指数混合。按重量计，以1.0:3.0(A:B)的混合比获得反应混合物。所使用的成分以及成分的量(全部以wt.-％为单位)的总结在表2中提及。
表2：本发明和比较反应混合物
喷涂应用
将上述反应混合物，特别是IE 4和IE 5喷涂在尺寸为16英寸×16英寸的聚乙烯板上。使用聚乙烯以确保粘合剂在固化后可容易地去除。使用具有附接的Fusion喷枪的GracoE-30比例调节器完成喷涂。机器喷涂压力设定为6.89MPa，其中反应混合物温度设定为54.4℃。
刮涂应用
使用KTQ-II可调节的薄膜敷料器将IE 1、IE 2和IE 3施加在聚乙烯片材上。将本发明实例的异氰酸酯预聚物组分(A)和异氰酸酯反应性组分(B)分别进行称重，高速混合在一起，并且将混合物浇注在聚乙烯片材上。在混合物完全固化之前，使用KTQ-II将材料牵引穿过聚乙烯以产生均匀的样品。
测试了来自喷涂应用和刮涂应用两者的粘合剂的机械性质。测试结果的总结在表3中提及。
表III：粘合剂的机械性质
| 性质 | IE 1 | IE 2 | IE 3 | IE 4 | IE 5 | CE 1 |
| 拉伸强度(MPa) | 1.65 | 1.05 | 1.48 | 0.36 | 0.32 | 0.61 |
| 断裂伸长率(％) | 0.43 | 0.29 | 0.40 | 0.18 | 0.11 | 0.65 |
| 撕裂强度(MPa) | 0.19 | 0.18 | 0.20 | 0.08 | 0.08 | 0.16 |
如上所述，与可商购获得的非预聚物等级(CE 1)相比，本发明的粘合剂具有可接受的性质，特别是拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度的性质。此外，本发明的粘合剂具有改进的韧性，并且足够耐久以用于各种基材上，并且可以通过多种设备配置，如通过喷涂或浇注容易地获得。
Claims (12)
1.一种双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其包括：
(A)异氰酸酯预聚物组分，所述异氰酸酯预聚物组分通过混合以下来获得：
(A1)至少一种第一聚醚多元醇，所述至少一种第一聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到100mg KOH/g之间；以及
(A2)至少一种聚合物异氰酸酯，
其中所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯含量介于15wt.-％到28wt.-％之间；以及
(B)异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包括：
(B1)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，50wt.-％到90wt.-％的第二聚醚多元醇，所述第二聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到3.5之间并且羟值介于10mg KOH/g到40mgKOH/g之间；以及
(B2)按所述异氰酸酯反应性组分的总重量计，0.5wt.-％到30wt.-％的第三聚醚多元醇，所述第三聚醚多元醇的平均官能度介于1.9到8.0之间并且羟值介于40mg KOH/g到1000mg KOH/g之间。
2.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述至少一种第一聚醚多元醇包括至少一种环氧烷封端的聚醚多元醇。
3.根据权利要求2所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中按所述环氧烷封端的聚醚多元醇的总重量计，所述至少一种环氧烷封端的聚醚多元醇的环氧烷含量小于25.0wt.-％。
4.根据权利要求1到3中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述聚合物异氰酸酯包括聚合物亚甲基二苯基二异氰酸酯。
5.根据权利要求1到4中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述第二聚醚多元醇包括环氧烷封端的聚醚多元醇，按所述环氧烷封端的聚醚多元醇的总重量计，所述环氧烷封端的聚醚多元醇的环氧烷含量小于25.0wt.-％。
6.根据权利要求1到5中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述异氰酸酯反应性组分进一步包括选自交联剂、表面活性剂和催化剂的至少一种。
7.根据权利要求1到6中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述异氰酸酯反应性组分进一步包括至少一种添加剂。
8.根据权利要求7所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂，其中所述至少一种添加剂选自水清除剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、染料、颜料、IR吸收材料、稳定剂、增塑剂、抗静电剂、抑真菌剂、抑细菌剂、水解控制剂、固化剂、抗氧化剂、碳酸亚烷基酯、碳酰胺和吡咯烷酮。
9.一种用于通过以下制备根据权利要求1到8中的一项或多项所述的双组分聚氨酯泡沫粘合剂的方法：以介于70到200之间的异氰酸酯指数将所述异氰酸酯预聚物组分(A)与所述异氰酸酯反应性组分(B)混合。
10.一种制品，其包括至少一个第一基材层和一个第二基材层，其中根据权利要求1到8中的一项或多项的或如根据权利要求9获得的双组分聚氨酯泡沫粘合剂层存在于所述制品的所述第一基材层与所述第二基材层之间，并且在所述第一基材层与所述第二基材层之间形成粘合剂粘结。
11.根据权利要求10所述的制品，其中所述第一基材层和所述第二基材层中的至少一个彼此独立地选自木材、陶瓷、钢、纸、织物、非织造织物、混凝土和聚合物材料。
12.一种用于产生根据权利要求10或11所述的制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(S1)将所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂至少部分地施加到至少一个第一基材层上；以及
(S2)将第二基材层施加到所述至少一个第一基材层上，并且使所述双组分聚氨酯泡沫粘合剂凝固以获得所述制品。
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