ES2906183T3 - Adhesivo de poliuretano de dos componentes - Google Patents

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ES2906183T3 ES16925777T ES16925777T ES2906183T3 ES 2906183 T3 ES2906183 T3 ES 2906183T3 ES 16925777 T ES16925777 T ES 16925777T ES 16925777 T ES16925777 T ES 16925777T ES 2906183 T3 ES2906183 T3 ES 2906183T3
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Abstract

Una composición de poliuretano de dos componentes que consiste en: -- componente A, que comprende a) una mezcla de al menos un poliéter poliol y al menos un poliéster poliol, teniendo el poliéter poliol y el poliéster poliol cada uno de ellos independientemente un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol, b) al menos un poliol que tiene de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y un peso molecular promedio en número inferior a 200 g/mol, c) al menos una poliamina que tiene un peso molecular promedio en número de 200 a 600 g/mol, y d) al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores que contienen Bi; y -- componente B, que comprende un prepolímero terminado en NCO preparado a partir de la reacción de e) al menos un poliéter poliol que tiene un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol, y f) al menos un poliisocianato, en donde el contenido de NCO del prepolímero es del 4 al 13 % en peso, basado en el peso total del componente B.

Description

DESCRIPCIÓN
Adhesivo de poliuretano de dos componentes
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un adhesivo de poliuretano de dos componentes, basado en un componente de poliol A y un componente de poliisocianato B. El adhesivo de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la presente divulgación presenta un tiempo abierto adecuado, posee una alta resistencia inicial después de un breve período de calentamiento, y la capacidad de adherencia no disminuye incluso después del envejecimiento por calor. Antecedentes de la invención
Con la creciente importancia de automóviles con motores ligeros, cada vez se utilizan más plásticos y materiales compuestos en los automóviles para reemplazar el hierro y el acero. Los compuestos de moldeo en láminas (SMC) y los plásticos como los policarbonatos (PC) se usan frecuentemente para formar paneles de carrocería y otros componentes exteriores de automóviles, camiones y otros vehículos. Estas partes a menudo se ensamblan entre sí o con el resto del vehículo mediante el uso de un adhesivo.
Así, existe la necesidad de adhesivos para unir varios tipos de plásticos y materiales compuestos. Esto significa que incluso cuando las piezas fijadas en el coche utilicen diferentes materiales, el adhesivo debería proporcionar una excelente capacidad de unión entre ellas. Se sabe que los adhesivos de poliuretano de dos componentes son útiles en esta solicitud.
El documento EP2144945 describe un adhesivo de poliuretano de dos componentes que contiene un componente de poliol A y un componente de poliisocianato B, en donde el componente de poliol A comprende del 1 al 98 % en peso de un poliol oleoquímico (como el aceite de ricino), del 1 al 10 % en peso de un poliol tri-, tetra- o penta-funcional con una masa molar de 90 a 750 g/mol, del 2,5 al 60 % en peso de al menos una resina de aldehído, cetona o cetona/aldehído, y del 0 al 70 % en peso de otras sustancias auxiliares. Sin embargo, el alargamiento a la rotura del adhesivo de poliuretano de dos componentes no es suficiente.
El documento EP 2888302 describe un adhesivo de poliuretano de dos componentes que comprende dos componentes, en donde el primer componente comprende un triol A, un diol A2 y una poliamina alifática A3, y el segundo componente comprende un poliisocianato B1 y un polímero de poliuretano B2. No se divulgan las propiedades de envejecimiento del adhesivo y su producto curado.
Por consiguiente, existe una necesidad constante de desarrollar adhesivos que presenten una velocidad de curado rápida, buenas propiedades de adherencia y buena durabilidad.
Sumario de la invención
Después de un intenso estudio, los inventores han desarrollado una nueva composición de poliuretano de dos componentes, que consiste en:
-- componente A, que comprende
a) una mezcla de al menos un poliéter poliol y al menos un poliéster poliol, teniendo el poliéter poliol y el poliéster poliol cada uno de ellos independientemente un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol,
b) al menos un poliol que tiene de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y un peso molecular promedio en número inferior a 200 g/mol,
c) al menos una poliamina que tiene un peso molecular promedio en número de 200 a 600 g/mol, d) al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores que contienen Bi; y
-- componente B, que comprende un prepolímero terminado en NCO preparado a partir de la reacción de e) al menos un poliéter poliol que tiene un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol, y f) al menos un poliisocianato,
en donde el contenido de NCO del prepolímero es del 4 al 13 % en peso, basado en el peso total del componente B.
Opcionalmente, además del al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores que contienen Bi, el componente d) puede comprender además un catalizador de tipo aza bloqueado.
La presente divulgación también proporciona un método para unir un par de sustratos utilizando la composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la presente divulgación.
Además, la presente divulgación también proporciona un producto curado obtenido a partir del método de acuerdo con la presente invención.
Es más, la presente divulgación proporciona el uso de la composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la presente divulgación para la adherencia de sustratos.
Sorprendentemente, los inventores descubrieron que la composición de poliuretano de dos componentes de la presente divulgación muestra un tiempo abierto adecuado, que es lo suficientemente largo para permitir la aplicación de la composición y no es demasiado largo para disminuir la eficiencia de la línea de producción automática. Después de un breve calentamiento, el producto curado posee una alta resistencia inicial. Después de un breve período de calentamiento y un posterior curado de 7 días a temperatura ambiente, el producto curado presenta una alta resistencia al cizallamiento del solapado (LSS) de aproximadamente 3 a 5 MPa y un modo de fallo deseable, como fallo de cohesión (CF) o fallo de cohesión del sustrato (SCF), a temperatura ambiente. Incluso cuando se ensaya a alta temperatura, el producto curado mencionado anteriormente mantiene una LSS relativamente alta (de aproximadamente 0,9 a 1,6 MPa) y un buen modo de fallo (CF), es decir, el producto curado presenta una excelente resistencia al calor. Además, la capacidad de adherencia de la composición de poliuretano no disminuye después del envejecimiento por calor.
Descripción detallada
A continuación, se describe la presente divulgación con más detalle. Cada aspecto así descrito se puede combinar con cualquier otro aspecto o aspectos, a menos que se indique claramente lo contrario. En particular, cualquier característica indicada como preferida o ventajosa se puede combinar con cualquier otra característica o características indicadas como preferidas o ventajosas.
En el contexto de la presente divulgación, los términos usados deben interpretarse de acuerdo con las definiciones siguientes, salvo que el contexto indique otra cosa.
En la presente memoria descriptiva, los términos "un" y "una" y "al menos uno/a" son los mismos que la expresión "uno/a o más" y pueden emplearse indistintamente. "Al menos uno/a" y "uno/a o más", como se utiliza en el presente documento, se refieren a 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o más de las especies mencionadas. Cuando se usa en combinación con un compuesto o clase de compuestos, este término no se refiere al número total de moléculas sino al número de tipos del respectivo compuesto o clase de compuestos.
Las expresiones "que comprende", "comprende" y "compuesto/a por", tal como se usan en el presente documento, son sinónimas de "que incluye", "incluye" o "que contiene", "contiene", y son inclusivas o abiertas y no excluyen miembros, elementos o etapas de proceso adicionales no citados.
La enumeración de puntos de extremo numéricos incluye todos los números y las fracciones abarcadas dentro de los respectivos intervalos, así como los puntos de extremo enumerados.
Todas las referencias citadas en la presente memoria descriptiva se incorporan como referencia en su totalidad.
Las expresiones y términos "composición de poliuretano de dos componentes", "composición de poliuretano", "adhesivo de poliuretano", "composición" y "adhesivo" pueden usarse indistintamente.
Salvo que se indique lo contrario, todos los términos y expresiones utilizados en la presente divulgación, incluyendo los términos/las expresiones técnicas y científicas, tienen el significado que el que entiende comúnmente un experto en la materia a la cual pertenece la presente divulgación. Mediante una guía adicional, se incluyen definiciones de términos para apreciar mejor la enseñanza de la presente divulgación.
La expresión "temperatura ambiente (TA)" usada en el presente documento se refiere a 23 ± 2 °C.
Si se hace referencia en el presente documento a un peso molecular de un polímero o sus componentes, esta referencia se refiere al peso molecular promedio en número Mn, si no se indica de manera explícita de otra manera. El peso molecular promedio en número Mn se puede calcular en función del análisis de grupos finales
(Índice de OH según DIN 53240) o puede determinarse mediante cromatografía de permeación en gel (GPC) según DIN 55672-1:2007-08 con tetrahidrofurano (THF) como eluyente. Si no se indica de otra manera, todos los pesos moleculares dados son los determinados por GPC como se describe para el Mn.
A menos que se indique especialmente, todos los materiales utilizados en la presente divulgación están comercializados.
Cada componente en la composición de la presente divulgación se describirá en detalle a continuación.
Componente a)
El componente a) de la presente divulgación puede ser una mezcla de al menos un poliéter poliol y al menos un poliéster poliol, teniendo el poliéter poliol y el poliéster poliol cada uno de ellos independientemente un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol. El poliéter poliol puede impartir buena flexibilidad al producto curado. El poliéster poliol puede proporcionar una buena adherencia a los sustratos, especialmente a los sustratos no polares (como el polipropileno); y mejorar la termorresistencia del producto curado.
Cada poliéter poliol y poliéster poliol puede tener independientemente una funcionalidad de 2 a 4, tales como dioles, trioles y tetraoles, lo que proporciona un buen equilibrio entre una densidad de reticulación suficiente y una flexibilidad deseable.
En una realización de la divulgación, la composición de poliuretano de dos componentes comprende el componente a) en una cantidad de 5 a 50 % en peso basado en el peso total del componente A, preferentemente del 10 al 50 % en peso, más preferentemente del 20 a 50 % en peso, aún más preferentemente del 30 al 50 % en peso.
La relación en peso entre el poliéter poliol y el poliéster poliol puede ser de 10:90 a 20:80, para proporcionar un buen equilibrio entre las propiedades a alta temperatura y la flexibilidad del producto curado.
Poliéster polioles adecuados pueden producirse por condensación de ácidos di- o tricarboxílicos, tal como ácido adípico, ácido sebácico y ácido glutárico, con dioles y trioles de bajo peso molecular, tales como etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, dipropilenglicol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, glicerol o trimetilolpropano; o producirse por condensación de ácidos oleoquímicos y dioles. Los poliéster polioles se pueden producir de manera conocida por un experto en la materia y están comercializados. Los poliéster polioles que contienen dos o tres grupos OH terminales son particularmente adecuados.
Los ejemplos del producto poliéster poliol comercializados pueden incluir Priplast 3190 de Croda.
En una realización de la divulgación, los poliéster polioles pueden tener un peso molecular promedio en número de aproximadamente 300 a aproximadamente 3.500 g/mol, preferentemente de aproximadamente 1.000 a 3.500 g/mol, más preferentemente de 1.500 a 3.000 g/mol, aún más preferentemente de 2.000 a 3.000 g/mol, para proporcionar una buena adherencia a los sustratos e impartir una buena flexibilidad al producto curado.
Poliéter polioles adecuados pueden ser productos de reacción de alcoholes polifuncionales de bajo peso molecular con óxidos de alquileno. Los óxidos de alquileno tienen preferentemente de 2 a 4 átomos de carbono. Los ejemplos de alcoholes polifuncionales adecuados pueden incluir etilenglicol, propanodiol, butanodiol, hexanodiol, octanodiol, glicerol, hexanotriol glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, alcohol neopentílico, alcoholes de azúcar, tales como manitol, sorbitol o glicósidos de metilo. Los poliéter polioles se pueden producir de manera conocida por un experto en la materia y están comercializados.
En una realización de la divulgación, los poliéter polioles pueden tener un peso molecular promedio en número de aproximadamente 300 a aproximadamente 3.500 g/mol, preferentemente de 500 a 3.000 g/mol, más preferentemente de 500 a 2.000 g/mol, para proporcionar una buena adherencia a los sustratos e impartir una buena flexibilidad al producto curado.
Los ejemplos del producto poliéter poliol comercializados incluyen RN490 de DOW, Voranol SD301 de DOW, y Voranol 2120 de DOW.
Componente b)
El componente b) de la divulgación puede ser al menos un poliol que tiene de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y un peso molecular promedio en número inferior a 200 g/mol, preferentemente inferior a 150 g/mol, más preferentemente inferior a 100 g/mol.
Los polioles con pesos moleculares relativamente bajos pueden desempeñar un papel de prolongador de cadena, que forma segmentos rígidos al reaccionar con el componente B de la composición. Además, el componente b) puede curar rápidamente.
En una realización de la divulgación, la composición de poliuretano de dos componentes comprende el componente b) del 1 al 8 % en peso basado en el peso total del componente A, preferentemente del 2 al 6 %, más preferentemente del 3 al 5 %. El componente b) con un contenido que se encuentre dentro de tales intervalos puede proporcionar un buen equilibrio entre flexibilidad y adherencia del producto curado.
Los ejemplos adecuados del componente b) pueden incluir dioles y trioles. Se prefieren especialmente los dioles con dos grupos hidroxilo primarios. Específicamente, los ejemplos preferidos del componente b) pueden incluir 1,2-etanodiol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 2-etil-1,3-hexanodiol. De estos, el 1,4-butanodiol es el más preferido.
Los ejemplos del producto del componente b) comercializados incluyen 1,4-butanodiol, comercializado por Shanghai Lingfeng.
Componente c)
El componente c) puede ser al menos una poliamina que tiene un peso molecular promedio en número de 200 a 600 g/mol, preferentemente de 300 a 500 g/mol, más preferentemente de 400 a 480 g/mol.
El componente de poliamina c) puede jugar un papel de reticulante y agente anticombamiento, que se reticula a una velocidad extremadamente rápida y permite que el adhesivo logre una alta resistencia inicial después de un calentamiento a corto plazo.
En algunos ejemplos, la composición de poliuretano de dos componentes comprende el componente poliamina c) del 0,05 al 2,5 % en peso basado en el peso total del componente A, preferentemente del 0,2 al 2,0 % en peso, más preferentemente del 0,5 al 1,5 % en peso. Con el contenido de poliamina dentro de estos intervalos, la composición de poliuretano puede curar rápidamente y poseer una alta resistencia inicial tras un breve período de calentamiento, pero no curar demasiado rápido para dificultar la aplicación (como la extrusión) de la composición.
Preferentemente, la poliamina puede ser una poliéter amina. Un ejemplo adecuado de la poliéter amina puede contener uno o más aminoácidos primarios unidos al extremo de un esqueleto de poliéter, en donde el esqueleto de poliéter se basa principalmente en óxido de propileno, óxido de etileno o un copolímero de ambos. Otros ejemplos preferidos de poliamina incluyen diaminas basadas en el esqueleto de polietilenglicol (PEG), o triaminas preparadas mediante la reacción de polipropilenglicol (PPG) con iniciador de triol y una aminación posterior de los grupos hidroxilo terminales.
Los ejemplos del producto poliamina comercializados incluyen Jeffamine T403 de Huntsman.
Componente d)
El componente d) puede ser al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y/o catalizadores que contienen Bi, que pueden acelerar la reacción de reticulación del componente A con el componente B a temperatura ambiente.
Los ejemplos preferidos del catalizador que contiene Sn pueden seleccionarse del grupo que comprende dilaurato de dibutilestaño (DBTDL), bis(2-etilhexanoato)estaño, dilaurilmercaptida de dibutilestaño, diacetato de dibutilestaño, bismercaptida de dibutilestaño, mercaptida de dibutilestaño, ditioglicolato de dibutilestaño y dilaurato de dioctilestaño.
Los ejemplos preferidos de catalizadores que contienen Bi pueden ser carboxilatos a base de bismuto representados por BiCOOR, en los cuales R significa alquilos que tienen de 1 a 12 átomos de carbono, cicloalquil arilos que tienen de 9 a 12 átomos de carbono y alcarilo que tiene de 7 a 12 átomos de carbono, tales como metilo, etilo, propilo, isopropilo, neopentilo, octilo, neononilo, ciclohexilo, fenilo, tolilo o naftilo. Los ejemplos específicos de catalizadores que contienen Bi pueden incluir iso-octoato de bismuto, laurato de bismuto, naftenato de bismuto y neodecanoato de bismuto.
Los ejemplos del producto catalizador que contiene Sn comercializados incluyen catalizador Niax DBTDL de Momentive. Los ejemplos del producto catalizador que contiene Bi comercializados incluyen TIB-KAT 716 de TIB Chemicals.
La cantidad del al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores que contienen Bi puede ser del 0,01 al 0,1 % en peso, basado en el peso total del componente A.
En una realización de la divulgación, además del al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores que contienen Bi, el componente d) puede comprender además un catalizador de tipo aza bloqueado. El catalizador de tipo aza bloqueado puede acelerar la reacción de reticulación de la composición tras el calentamiento, por ejemplo, a una temperatura de al menos 65 °C, preferentemente al menos 80 °C.
La expresión "catalizador de tipo aza bloqueado" significa que a temperatura ambiente, un catalizador de tipo aza se bloquea con un agente de bloqueo tal como un ácido carboxílico orgánico o un compuesto fenólico (por ejemplo, fenol). El catalizador de tipo aza y el agente de bloqueo se seleccionan juntos de manera que el catalizador de tipo aza bloqueado sea inerte a temperatura ambiente y se vuelva activo solo cuando se calienta a una temperatura de al menos 65 °C, preferentemente al menos 80 °C. El catalizador de tipo aza puede contener al menos un anillo heterocíclico alifático que contiene un átomo de nitrógeno en la molécula. Los ejemplos de tales catalizadores de tipo aza incluyen 1,5-diazabiciclo(5,4,0)undec-5-eno y 1,8-diaza-biciclo(5.4.0)undec-7-eno. Se prefiere particularmente un catalizador de 1,5-diazabicido(5,4,0)undec-5-eno bloqueado con fenol como el catalizador de tipo aza bloqueado.
En algunos ejemplos, la composición de poliuretano de dos componentes comprende un catalizador de tipo aza bloqueado del 0,1 al 0,5 % en peso basado en el peso total del componente A, preferentemente del 0,2 % al 0,4 % en peso.
Los ejemplos del producto catalizador de tipo aza bloqueado comercializados incluyen Polycat SA-1 de Air Products y Chemicals.
En una realización de la divulgación, la composición de poliuretano de dos componentes comprende el componente d) catalizador total del 0,01 al 0,6 % en peso basado en el peso total del componente A, preferentemente del 0,11 % al 0,6 % en peso.
Componentes adicionales g)
Opcionalmente, el componente A puede comprender además componentes adicionales para mejorar o modificar las propiedades del adhesivo, tales como la fluidez, la propiedad de dispensación o impresión, la propiedad de almacenamiento, la propiedad de curado; y propiedades físicas o mecánicas del producto curado.
Los aditivos que pueden estar opcionalmente contenidos en la composición según sea necesario incluyen, pero sin limitación, cargas orgánicas o inorgánicas, agentes tixotrópicos, agentes de acoplamiento de silano, diluyentes, disolventes, modificadores, agentes de coloración tales como pigmentos y tintes, tensioactivos, conservantes, estabilizadores, plastificantes, lubricantes, desespumantes, agentes de nivelación, trazadores UV y similares. No existe una limitación específica para estos aditivos, y se pueden usar los que se usan comúnmente en los adhesivos.
El componente A puede comprender en su totalidad del 35 al 80 % en peso de aditivos, basado en el peso total del componente A.
En una realización de la divulgación, la composición comprende preferentemente un aditivo seleccionado del grupo que consiste en cargas inorgánicas u orgánicas, disolventes, trazadores UV y mezclas de los mismos.
Las cargas pueden ayudar a ajustar la viscosidad y el tixotropismo de la composición y mejorar la resistencia mecánica del producto curado. La carga puede incluir, entre otros, cargas inorgánicas tales como sílice, tierra de diatomeas, alúmina, óxido de cinc, óxido de hierro, óxido de magnesio, óxido de estaño, óxido de titanio, hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, sulfato de bario, yeso, óxido de calcio, silicato de calcio, talco, una perla de vidrio, tierra blanca activada con sericita, bentonita, nitruro de aluminio, nitruro de silicio, negro de carbono y similares; y cargas orgánicas tales como poli(metacrilato de metilo), poli(metacrilato de etilo), poli(metacrilato de propilo), poli(metacrilato de butilo), un copolímero de acrilato de butilo-ácido metacrílico-metacrilato de metilo, poliacrilonitrilo, poliestireno, polibutadieno, polipentadieno, poliisopreno, poliisopropileno y similares. Estas cargas pueden utilizarse solas o combinadas entre sí.
Los disolventes pueden reducir la viscosidad de la composición y humedecer las superficies de los sustratos a unir. En algunos ejemplos, los ejemplos preferidos del disolvente incluyen N-etil-2-pirrolidinona (NEP) y éster dibásico (DBE) que es una mezcla de glutarato de dimetilo, succinato de dimetilo y adipato de dimetilo.
Componente e)
El componente e) puede ser al menos un poliéter poliol que tiene un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol. El poliéter poliol del componente e) puede ser idéntico o diferente del poliéter poliol del componente a), preferentemente pueden ser idénticos entre sí.
Los ejemplos del producto poliéter poliol comercializados incluyen Voranol 2120 comercializado por Dow.
En una realización de la divulgación, la composición de poliuretano de dos componentes comprende el componente e) del 40 al 70 % en peso basado en el peso total del componente B, preferentemente del 45 % al 65 % en peso, más preferentemente del 55 % al 60 % en peso.
Componente f)
El componente f) puede ser al menos un poliisocianato seleccionado de difenilmetano diisocianato (PMDI) polimérico, difenilmetano diisocianato modificado (MDI) con carbodiimida o uretdiona y la combinación de los mismos. El PMDI puede ser una mezcla de MDI monomérico y MDI oligomérico (relación en peso: aproximadamente 50:50), en donde el MDI oligomérico tiene un grado de polimerización de aproximadamente 2 a aproximadamente 6.
En una realización de la divulgación, los poliisocianatos pueden ser polifuncionales. Los isocianatos contienen preferentemente en promedio de 2 a 5, preferentemente de 2 a 3 grupos NCO. El contenido de grupos NCO libres en el prepolímero puede ser del 4 al 13 % en peso, basado en el peso total del componente B. El contenido de NCO se puede determinar como se describe en DIN EN ISO 11909. Los grupos NCO dentro del intervalo de contenido mencionado anteriormente pueden permitir que el componente B) se reticule con los polioles y la poliamina en el componente A).
Los ejemplos de isocianatos adecuados incluyen isocianatos aromáticos, tales como 1,5-naftileno diisocianato, 2,4- o 4,4'-difenilmetano diisocianato (MDI), xilileno diisocianato (XDI), y p-tetrametilxilileno diisocianato (TMXDI), los isómeros de tolileno diisocianato (TDI), di- y tetrametildifenilmetano diisocianato, 3,3'-dimetildifenil 4,4'-diisocianato (TODI), 1,3-fenileno diisocianato, 1,4-fenileno diisocianato y 4,4'-dibencil diisocianato; isocianatos alifáticos, tales como MDI hidrogenado (H12MDI), 1-metil-2,4-diisocianato ciclohexano, 1,12-diisocianatododecano, 1,6-diisocianato-2,2,4-trimetilhexano, 1,6-diisocianato-2,4,4-trimetilhexano, 1-isocianatometil-3-isocianato-1,5,5-trimetilciclohexano (IPDI), tetrametoxibutano 1,4-diisocianato, butano 1,4-diisocianato, hexano 1,6-diisocianato (HDI), ciclohexano 1,4-diisocianato, etileno diisocianato y bis-isocianoetil éster del ácido ftálico; y combinaciones de los mismos.
En una realización de la divulgación, la composición de poliuretano de dos componentes comprende poliisocianato del 30 al 60 % en peso basado en el peso total del componente B, preferentemente del 35 % al 55 % en peso, más preferentemente del 40 % al 50 % en peso.
El poliisocianato preferentemente es fluido a alrededor de 23 °C. Para obtener composiciones estables, el componente B) preferentemente no contiene ningún componente que reaccione con los grupos NCO durante el almacenamiento o durante la aplicación.
No hay limitación específica a la manera de mezclar el componente e) con el componente f). En una realización de la divulgación, el componente e) puede agregarse al componente f) con protección de nitrógeno puro a 80 °C y a continuación mezclarse durante 2 a 3 horas.
En una realización de la divulgación, la proporción numérica entre grupos OH en el componente e) y grupos NCO en el componente f) puede ser de 4 a 5,5, preferentemente de 4,9 a 5,0.
Los ejemplos del producto poliisocianato comercializados incluyen Desmodur CD C comercializado por Covestro y Lupranate M20S comercializado por BASF.
Composición de poliuretano de dos componentes
En una realización de la divulgación, el componente poliol A puede estar en forma de pasta a alrededor de 23 °C. En una realización de la divulgación, el componente poliol A puede tener una viscosidad de 10,0 a 40,0 Pas a alrededor de 23 °C, medida con un instrumento Anton Paar con husillo PP25/S. Esta baja viscosidad ayuda a humedecer las superficies de los sustratos a unir y facilita la aplicación del componente A.
En una realización de la divulgación, el componente prepolímero B puede ser líquido a alrededor de 23 °C. En una realización de la divulgación, el componente prepolímero B puede tener una viscosidad de 4,0 a 10,0 Pas a alrededor de 23 °C, medida con un instrumento Brookfield RVT con husillo n.° 6. Esta baja viscosidad ayuda a humedecer la superficie de los sustratos a unir y facilita la aplicación del componente B.
En una realización de la divulgación, la proporción en volumen entre el componente A y el componente B de la composición de poliuretano de dos componentes está en el intervalo de 1:3 a 3:1, preferentemente de 1:2 a 2:1, lo más preferentemente es aproximadamente 1:1. Preferentemente, hay un exceso de NCO después de la reacción de reticulación del componente A con el componente B, para asegurar un curado completo y una buena adherencia, y evitar que el producto curado sea pegajoso.
En una realización preferida de la divulgación, la composición de poliuretano de dos componentes consiste en un componente A, que comprende
a) del 5 al 50 % en peso de una mezcla de al menos un poliéter poliol y al menos un poliéster poliol, teniendo el poliéter poliol y el poliéster poliol cada uno de ellos independientemente un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol,
b) del 1 al 8 % en peso de al menos un poliol que tiene de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y un peso molecular promedio en número inferior a 200 g/mol,
c) del 0,05 al 2,5 % en peso de al menos una poliamina que tiene un peso molecular promedio en número de 200 a 600 g/mol,
d) del 0,01 al 0,1% en peso de al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores de Bi, y opcionalmente del 0,1 al 0,5 % en peso de un catalizador de tipo aza bloqueado, g) del 35 al 80 % en peso de aditivos,
basado en el peso total del componente A;
y un componente B, que es un prepolímero terminado en NCO preparado a partir de la reacción de e) del 40 al 70 % en peso de al menos un poliéter poliol que tiene un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol,
f) del 30 al 60 % en peso de al menos un poliisocianato,
en donde el contenido de NCO del prepolímero es del 4 al 13 %,
basado en el peso total del componente B.
El contenido de NCO se puede determinar de acuerdo con DIN EN ISO 11909.
El componente A y el componente B pueden almacenarse por separado antes de su uso y ponerse en contacto durante el uso.
La presente divulgación también proporciona un método para unir dos sustratos, que comprende las etapas de: a) mezclar el componente A y el componente B de la composición de poliuretano de dos componentes de la presente divulgación para obtener una composición de poliuretano;
b) aplicar la composición de poliuretano obtenida sobre la superficie de un sustrato;
c) poner en contacto el sustrato con la composición de poliuretano aplicada sobre el mismo con el otro sustrato; y d) calentar los sustratos unidos de 80 a 100 °C.
No existe una limitación específica para la manera de mezclar el componente A y el componente B, y se pueden usar los que se usan comúnmente en los adhesivos. Por ejemplo, el componente A y el componente B se pueden mezclar en un mezclador estático o en un mezclador dinámico a 23 °C.
El espesor en seco del adhesivo aplicado puede ser de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 2 mm.
No existe una limitación específica para el método de aplicación de la composición, y se pueden emplear los que se usan comúnmente.
La presente divulgación también proporciona un producto curado obtenido del método anterior mezclando los componentes A y B.
La presente divulgación proporciona también el uso de la composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la presente divulgación para la adherencia de sustratos.
En algunos ejemplos, los sustratos a unir pueden ser sustratos idénticos o diferentes. En algunos ejemplos, los sustratos pueden seleccionarse del grupo que comprende compuestos de moldeo en láminas (SMC) y sustratos de plástico.
En algunos ejemplos, el sustrato plástico puede seleccionarse de polipropileno (PP), policarbonatos (PC), poli(acrilonitrilo-butadieno-estireno) (ABS), poli(tereftalato de polietileno) (PET), poli(estireno-acrilonitrilo) y mezclas de estos plásticos.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos pretenden ayudar a los expertos en la materia a comprender y practicar mejor la presente divulgación. El alcance de la divulgación no está limitado por los ejemplos, sino que se define en las reivindicaciones adjuntas. Todas las partes y porcentajes se basan en peso salvo que se especifique lo contrario.
Sustancias usadas
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continuación
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Método de ensayo
Tiempo abierto
El tiempo abierto se define como el tiempo que necesita el adhesivo para transformarse de superficie pegajosa a superficie seca a 23 °C. La transformación se probó con un palito. Específicamente, el adhesivo se aplicó sobre un papel, y se empleó un palito para tocar ligeramente la superficie aplicada del adhesivo a intervalos para observar si el palito podía retirar el adhesivo. El tiempo desde que se aplicó el adhesivo sobre el papel hasta que no se adhirió adhesivo sobre el palito al tocarlo se registró como tiempo abierto.
Resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura
El ensayo de resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura se realizaron según ISO 37: 2004, siendo el espesor seco del adhesivo de 2 mm.
LSS a temperatura ambiente
El adhesivo se aplicó entre dos sustratos de PC/ABS (mezcla de policarbonato y poli(acrilonitrilo-butadieno-estireno), 100 mm*25 mm*3 mm), siendo el espesor seco del adhesivo de 1,5 mm, y el área de unión de los dos sustratos de PC/ABS 25 mm*12,5 mm. A continuación, los sustratos unidos se dejaron en condiciones estándar (23 °C, 50 % de humedad relativa) para curar durante 7 días antes de evaluar la LSS a temperatura ambiente a una velocidad de 10 mm/min.
LSS después del envejecimiento
La LSS después del envejecimiento se midió de la misma manera que se describe anteriormente para la LSS a temperatura ambiente, excepto que los sustratos adheridos se envejecieron a 70 °C durante 7 días antes de evaluar la LSS después del envejecimiento a una velocidad de 10 mm/min a temperatura ambiente.
Tiempo de prensado en caliente
El adhesivo se aplicó entre dos sustratos de PC/ABS (mezcla de policarbonato y poli(acrilonitrilo-butadieno-estireno, 100 mm*25 mm*3 mm), siendo el espesor seco del adhesivo de 1,5 mm, y el área de unión de los dos sustratos de PC/ABS 25 mm*12,5 mm. A continuación, los sustratos unidos se calentaron inmediatamente a 100 °C. El tiempo que se necesitó para obtener una resistencia al cizallamiento del solapado inicial (0,5 MPa) se registró como tiempo de prensado en caliente.
Modo de fallo
La superficie de ruptura de los sustratos en los que se habían evaluado la LSS a temperatura ambiente o LSS después del envejecimiento se inspeccionó visualmente y los resultados de la inspección se registraron de la siguiente manera: CF significa fallo de cohesión, lo cual es aceptable
SCF significa fallo de cohesión de sustrato, lo cual es aceptable.
NA significa no aplicable, lo cual es inaceptable.
Ejemplo 1 (Efecto del contenido diferente de poliéter amina)
A temperatura ambiente y al vacío, se pesó cada ingrediente del componente A y se mezcló durante 2 horas a una velocidad de agitación de 600 rpm.
A una temperatura de 70 a 90 °C y al vacío, se pesó cada ingrediente del componente B y se mezcló durante 2 horas a una velocidad de agitación de 600 rpm.
A temperatura ambiente y presión atmosférica, el componente A y el componente B se agregaron por separado en un tubo de látex Mixpac AC200-02-10-01 (comercializado por Sulzer), a continuación se introdujeron en un tubo mezclador Mixpac MCH 08-24T (comercializado por Sulzer) para obtener un adhesivo.
Com onente A^
Figure imgf000010_0002
Com onente B
Figure imgf000010_0004
Resultados del ensa o de los adhesivos
Figure imgf000010_0001
En el ejemplo 1, los resultados mostraron que si se aumentaba el contenido de poliéter amina, se reducía el tiempo abierto y el tiempo de prensado en caliente. Cuando el contenido de poliéter amina se incrementó al 3 %, el adhesivo no se pudo extrudir del mezclador porque el adhesivo se curó demasiado rápido.
Ejemplo 2 (Efecto del contenido diferente de catalizador)
Cada uno del Componente A, el Componente B y el adhesivo final se preparó de la misma manera como se ha descrito anteriormente para el Ejemplo 1, excepto que las formulaciones se cambiaron como se indica a continuación.
Com onente A
Figure imgf000010_0003
Com onente B
Figure imgf000010_0005
Resultados del ensa o de los adhesivos
Figure imgf000011_0002
En el ejemplo 2, los Ejemplos EA23 y EA24 mostraron que cuanto mayor era la cantidad de catalizador que contiene Sn, menor tiempo abierto se lograba. Los Ejemplos EA21, EA22 y EA23 mostraron que cuanto mayor era la cantidad de catalizador de tipo aza bloqueado, menor tiempo de prensado en caliente se obtenía. Los catalizadores de tipo aza bloqueados aceleraron la reacción a alta temperatura (tal como 100 °C).
Ejemplo 3 (Efecto de la funcionalidad poliisocianato sobre la elongación a la rotura)
Cada uno del Componente A, el Componente B y el adhesivo final se preparó de la misma manera como se ha descrito anteriormente para el Ejemplo 1, excepto que las formulaciones se cambiaron como se indica a continuación.
Com onente A
Figure imgf000011_0004
Com onente B
Figure imgf000011_0001
Resultados del ensa o de los adhesivos
Figure imgf000011_0003
En el ejemplo 3, los Ejemplos EB31, EB32, EB33 y EB34 mostraron que si la funcionalidad del MDI era mayor, el alargamiento a la rotura del producto curado era menor. Aunque el alargamiento a la rotura en el Ejemplo EB31 parecía relativamente bajo, el Ejemplo EB31 per se pretendía reflejar el efecto de la funcionalidad poliisocianato sobre el alargamiento a la rotura. El alargamiento a la rotura en el Ejemplo EB31 podría ajustarse a un nivel más alto ajustando la composición del componente B).
Además, los Ejemplos EA31 y EA32 mostraron que las propiedades de adherencia de los adhesivos eran excelentes cuando el componente a) comprendía uno o dos tipos de poliéter poliol.
Asimismo, estas pruebas incluidas en los Ejemplos 1 a 3 indicaron que los adhesivos de la divulgación presentaban tiempos abiertos adecuados, curado rápido y excelente adherencia. Por otro lado, el modo de fallo podría ser deseablemente el fallo de cohesión (CF) o el fallo de cohesión del sustrato (SCF). Los resultados fueron especialmente buenos después de que el adhesivo curado envejeciera durante 7 días, lo que demuestra que las excelentes propiedades de adherencia eran duraderas incluso en condiciones de envejecimiento.
La presente divulgación se ilustra en detalle en las realizaciones. Todas las modificaciones y cambios deben estar dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas de la presente solicitud.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de poliuretano de dos componentes que consiste en:
-- componente A, que comprende
a) una mezcla de al menos un poliéter poliol y al menos un poliéster poliol, teniendo el poliéter poliol y el poliéster poliol cada uno de ellos independientemente un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol,
b) al menos un poliol que tiene de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y un peso molecular promedio en número inferior a 200 g/mol,
c) al menos una poliamina que tiene un peso molecular promedio en número de 200 a 600 g/mol, y d) al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores que contienen Bi; y
-- componente B, que comprende un prepolímero terminado en NCO preparado a partir de la reacción de e) al menos un poliéter poliol que tiene un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol, y f) al menos un poliisocianato,
en donde el contenido de NCO del prepolímero es del 4 al 13 % en peso, basado en el peso total del componente B.
2. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el componente b) es un diol.
3. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el componente c) es una poliéter amina.
4. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el poliisocianato se selecciona de difenilmetano diisocianato polimérico (PMDI), difenilmetano diisocianato modificado (MDI) con carbodiimida o uretdiona y la combinación de los mismos.
5. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el componente A tiene una viscosidad de 10,0 a 40,0 Pas a 23 °C, medida con un instrumento Anton Paar con husillo PP25/S.
6. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el componente B tiene una viscosidad de 4,0 a 10,0 Pas a 23 °C, medida con un instrumento Brookfield RVT con husillo n.° 6.
7. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la proporción en volumen entre el componente A y el componente B está en el intervalo de 1:3 a 3:1, preferentemente de 1:2 a 2:1, lo más preferentemente es aproximadamente 1:1.
8. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el catalizador que contiene Sn se selecciona del grupo que comprende dilaurato de dibutilestaño, bis(2-etilhexanoato)estaño, dilaurilmercaptida de dibutilestaño, diacetato de dibutilestaño, bismercaptida de dibutilestaño, mercaptida de dibutilestaño, ditioglicolato de dibutilestaño y dilaurato de dioctilestaño; y/o el catalizador que contiene Bi se selecciona del grupo que comprende iso-octoato de bismuto, laurato de bismuto, naftenato de bismuto y neodecanoato de bismuto.
9. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde además del al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores que contienen Bi, el componente d) comprende además un catalizador de tipo aza bloqueado, en donde el catalizador de tipo aza bloqueado es un catalizador de tipo aza bloqueado con un agente de bloqueo.
10. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el catalizador de tipo aza se selecciona de 1,5-diaza-biciclo(5,4.0)undec-5-eno y 1,8-diaza-biciclo(5.4.0)undec-7-eno.
11. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, que comprende un catalizador de tipo aza bloqueado del 0,1 al 0,5 % en peso basado en el peso total del componente A, preferentemente del 0,2 al 0,4 % en peso.
12. La composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que consiste en
-- componente A, que comprende
a) del 5 al 50 % en peso de una mezcla de al menos un poliéter poliol y al menos un poliéster poliol, teniendo el poliéter poliol y el poliéster poliol cada uno de ellos independientemente un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol,
b) del 1 al 8 % en peso de al menos un poliol que tiene de 2 a 4 grupos hidroxilo por molécula y un peso molecular promedio en número inferior a 200 g/mol,
c) del 0,05 al 2,5 % en peso de al menos una poliamina con un peso molecular promedio en número de 200 a 600 g/mol,
d) del 0,01 al 0,1% en peso de al menos un catalizador seleccionado de catalizadores que contienen Sn y catalizadores de Bi, y opcionalmente del 0,1 al 0,5 % en peso de un catalizador de tipo aza bloqueado; y g) del 35 al 80 % en peso de aditivos,
basado en el peso total del componente A; y
-- componente B, que es un prepolímero terminado en NCO preparado a partir de la reacción de
e) del 40 al 70 % en peso de al menos un poliéter poliol que tiene un peso molecular promedio en número de 300 a 3.500 g/mol, y
f) del 30 al 60 % en peso de al menos un poliisocianato,
en donde el contenido de NCO del prepolímero es del 4 al 13 % en peso, basado en el peso total del componente B.
13. Un método para unir dos sustratos, que comprende las etapas de:
a) mezclar juntos el componente A y el componente B de la composición de poliuretano de dos componentes de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para obtener una composición de poliuretano;
b) aplicar la composición de poliuretano obtenida sobre la superficie de un sustrato;
c) poner en contacto el sustrato con la composición de poliuretano aplicada sobre el mismo con el otro sustrato; y d) calentar los sustratos unidos de 80 a 100 °C.
14. Un producto curado obtenido mediante el método de acuerdo con la reivindicación 13.
15. Uso de la composición de poliuretano de dos componentes de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 para la adherencia de sustratos, en donde los sustratos se seleccionan preferentemente del grupo que comprende compuestos de moldeo en láminas (SMC) y sustratos de plástico, seleccionándose preferentemente los sustratos de plástico de polipropileno (PP), policarbonatos (PC), poli(acrilonitrilo-butadieno-estireno) (ABS), poli(tereftalato de polietileno) (PET), poli(estireno-acrilonitrilo) y mezclas de estos plásticos.
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