KR20170039186A - 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 함유하는 1-성분 구조 접착제 - Google Patents

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Abstract

(a) 40 내지 95 중량%의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 및 (b) 5 내지 60 중량%의 지방족 디이소시아네이트의 중합 잔기를 갖는 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 포함하는 1-성분 구조 접착제.

Description

이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 함유하는 1-성분 구조 접착제{ONE-COMPONENT STRUCTURAL ADHESIVE CONTAINING ISOCYANATE-TERMINATED PREPOLYMER}
배경
본 발명은 일반적으로 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 포함하는 1-성분 고 모듈러스 구조 접착제에 관한 것이다.
폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 (PTMEG)의 프레폴리머를 기반으로 한 1-성분 우레탄 접착제가 공지된다. 예를 들어 미국 특허 번호 5,288,797는, 이소시아네이트 성분이 방향족 이소시아네이트인, PTMEG계 프레폴리머를 포함하는 1-성분 우레탄 시스템을 개시한다. 그러나, 이 참조문헌은 본 발명에 기술된 접착제를 개시하지 않는다.
본 발명은 이는 하기의 중합 잔기를 포함하는 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 포함하는 1-성분 구조 접착제에 관한 것이다: (a) 40 내지 95 중량%의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 및 (b) 5 내지 60 중량%의 지방족 디이소시아네이트.
본 발명은 추가로, 하기의 중합 잔기를 포함하는, 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 포함하는 1-성분 구조 접착제를 상기 부품에 적용함에 의하여 섬유-강화된 플라스틱으로 구성된, 코팅되거나 페인팅된 부품을 결합하기 위한 방법에 관한 것이다: (a) 40 내지 95 중량%의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 및 (b) 5 내지 60 중량%의 지방족 디이소시아네이트.
달리 구체화되지 않으면, 백분율은 중량 백분율이고, 모든 온도는 ℃이다. 모노머 단위 (예컨대, 이소시아네이트 및 폴리올)의 백분율은 고형물 기준, 즉, 용매 및 기타 첨가제를 제외한 폴리머의 중량을 기준으로 한다.
본 발명에서 유용한 지방족 디이소시아네이트는 예를 들어, 하기를 포함한다: 헥사메틸렌 디이소시아네이트(“HDI”), 메틸렌 디사이클로헥실 디이소시아네이트 또는 (수소첨가 MDI, “HMDI”) 및 이소프론 디이소시아네이트 (“IPDI”). HDI가 특히 바람직하다.
폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 (PTMEG, 또한 PTHF로 불림)은, 통상적으로 테트라하이드로푸란의 중합으로부터 제조되고, HO{(CH2)4O}nH의 구조를 가지며, 여기서 n은 약 3 내지 약 45에서 가변될 수 있다 (약 250 내지 약 3000의 수-평균 분자량 (Mn)의 상응함). 바람직하게는, PTMEG에 대한 Mn은 500 내지 3000, 800 내지 2600, 바람직하게는 1100 내지 2500, 바람직하게는 1500 내지 2200이다.
바람직하게는, 이소시아네이트-종료된 프레폴리머는, 하기의 중합 잔기를 포함한다: 적어도 50 중량% PTMEG, 바람직하게는 적어도 55 중량%, 바람직하게는 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%, 바람직하게는 적어도 75 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%; 바람직하게는 90 중량% 이하, 바람직하게는 86 중량% 이하, 바람직하게는 82 중량% 이하, 바람직하게는 78 중량% 이하. 프레폴리머는 또한 바람직하게는 하기의 3개 내지 6개의 하이드록실 기를 갖는 폴리올의 소량을 함유할 수 있다: C3-C10 트리올 (바람직하게는 C3-C8 트리올) 또는 테트라-올, 예컨대, 트리메틸올프로판, 펜타에리트롤. 바람직하게는, 3개 내지 6개의 하이드록시 기를 갖는 폴리올의 중합 단위는 하기의 양으로 존재한다: 0 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.5 중량%. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 프레폴리머는 하나 이상의 추가 폴리올, 바람직하게는 폴리카프로락톤 폴리올의 중합 단위를 바람직하게는 하기의 총량으로 함유한다: 0 내지 40 중량%, 바람직하게는 적어도 5 중량%, 바람직하게는 적어도 8 중량%, 바람직하게는 적어도 11 중량%; 바람직하게는 35 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 바람직하게는 25 중량% 이하, 바람직하게는 22 중량% 이하, 바람직하게는 19 중량% 이하. 바람직하게는, 이소시아네이트-종료된 프레폴리머 중 이소시아네이트 기의 중량은 1 내지 6 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 5 중량%, 바람직하게는 2 내지 4 중량%이다. 바람직하게는, 폴리카프로락톤에 대한 Mn은 400 내지 3000, 500 내지 2000, 바람직하게는 600 내지 1500, 바람직하게는 600 내지 1000이다. 바람직하게는, 이소시아네이트-종료된 프레폴리머는 하기의 중합 잔기를 포함한다: 적어도 8 중량% 지방족 디이소시아네이트, 바람직하게는 적어도 10 중량%, 바람직하게는 적어도 12 중량%, 바람직하게는 적어도 14 중량%, 바람직하게는 적어도 18 중량%, 바람직하게는 적어도 40 중량%; 바람직하게는 50 중량% 이하, 바람직하게는 45 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 바람직하게는 25 중량% 이하.
이소시아네이트-종료된 프레폴리머는 이소시아네이트 기 대 하이드록실 기의 몰비를 사용하여 제조될 수 있으며, 이는 목적에 따라 가변할 수 있으나, 바람직하게는 NCO/OH 기의 몰비가 2.5:1 내지 1.2:1, 바람직하게는 2.4:1 내지 1.3:1, 바람직하게는 2.3:1 내지 1.4:1, 바람직하게는 2.3:1 내지 1.5:1 이내이다. 바람직하게는, 적합한 촉매는 프레폴리머, 바랍직하게는 주석,또는 지르코늄 촉매, 바람직하게는 Zr(IV) 촉매, 예컨대 지르코늄 아세틸아세토네이트의 형성을 보조하는데 사용된다. 바람직하게는, 프레폴리머 중 촉매의 양은 0.005 내지 0.15 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 0.1 중량%, 바람직하게는 0.02 내지 0.08 중량%이다.
1-성분 구조 접착제는 하기와 함께 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 포함한다: 기타 전형적인 접착제 성분, 예를 들어, 충전제 (예컨대, 카본 블랙, 카올린, 흄드 실리카), 및 촉매 (예컨대, 비스무트, 주석, 또는 아민 촉매). 비스무트 촉매가 특히 바람직하며, 바람직하게는 Bi(III) 염, 바람직하게는 카복실레이트 염이 바람직하다. 촉매(들)의 총량은 바람직하게는 0.01 내지 4 중량%, 바람직하게는 0.02 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%이고, 중량은 접착제의 총 중량을 기준으로 한다. 바람직하게는, 접착제의 우레아 및 우레탄 함량은 하기이다: 3 내지 40 중량%, 바람직하게는 적어도 3.2 중량%, 바람직하게는 적어도 3.4 중량%, 바람직하게는 적어도 3.6 중량%, 바람직하게는 적어도 3.8 중량%; 바람직하게는 30 중량% 이하, 바람직하게는 20 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하, 바람직하게는 6 중량% 이하. 바람직하게는, 카본블랙은 하기의 양으로 존재한다: 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 적어도 7 중량%, 바람직하게는 적어도 9 중량%; 바람직하게는 50 중량% 이하, 바람직하게는 40 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하. 바람직하게는, 카올린은 하기의 양으로 존재한다: 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 적어도 7 중량%, 바람직하게는 적어도 9 중량%; 바람직하게는 50 중량% 이하, 바람직하게는 40 중량% 이하. 바람직하게는, 접착제의 이소시아네이트-종료된 프레폴리머는 하기의 양으로 존재한다: 20 내지 100 중량%, 바람직하게는 적어도 30 중량%, 바람직하게는 적어도 35 중량%, 바람직하게는 적어도 40 중량%, 바람직하게는 적어도 45 중량%; 바람직하게는 90 중량% 이하, 바람직하게는 85 중량% 이하, 바람직하게는 82 중량% 이하.
본 발명은, 섬유-강화된 플라스틱으로 구성된, 코팅되거나 페인팅된 부품을 결합하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 부품은 서로 결합하거나 비유사 재료, 예컨대 e-코팅된 스틸 프레임 또는 e-코팅된 금속 루프. 바람직한 섬유-강화 플라스틱은 에폭시 복합체 재료 또는 열가소성 재료, 예컨대 SMC이다. 기질은 유사 재료 또는 비유사 재료일 수 있다. 접착제 층의 바람직한 두께는 1 내지 5 mm, 바람직하게는 2 내지 4 m이다. 본 발명의 조성물은 하기를 사용하여 목적 기질에 적용될 수 있다: 종래 적용 기술, 예컨대 자동화된 디스펜싱 기기 및 드럼 펌프로부터의 적용.
실시예
표 1: 원 재료 목록
프레폴리머
폴리올 공급처 화학성질
Acclaim 6300 Bayer 6300 PPO 트리올 (낮은 모노-ol)
Voranol 4000LM DOW 4000 PPO 디올 (낮은 모노-ol)
Voranol 3322 DOW 3500 PPO 트리올
Voranol 2000L DOW 2000 PPO 디올
PolyTHF 2000 BASF 2000 PTHF 디올
트리메틸올프로판 Perstorp 단쇄 트리올
Capa 2077A Perstorp 750 PCL 디올
이소시아네이트
Isonate M125 DOW MDI
Desmodure H Bayer HDI
Isonate M 143 DOW 액화 MDI
가소제
Vestinol 9 Evonik 디이소노닐프탈레이트
촉매
Metatin S-26 DOW 주석-(II) 옥토에이트
벤질 알코올 중 Zr(IV)AcAc 40% Sigma Aldrich / DOW Zr (IV) 아세틸아세토네이트
접착제
가소제
Vestinol 9 Evonik 디이소노닐프탈레이트
흄드 실리카
HDK 20 Wacker Chemie 발열원성 실리카
카본블랙:
Printex 30 Evonik 카본블랙
하소된 카올린 :
Polestar 200R Imerys 하소된 카올린
비코팅된 카올린
Carbital 140 Imerys 비코팅된 카올린
이소시아네이트
Desmodure N3300 Bayer 삼량체화된 HDI
촉매:
Cat2010 DOW 디메틸-주석-디라우레이트 / NMP / 베스티놀(Vestinol)
BiCat 8108M Shepherd Bi-(III)-네오데카노에이트
DMDEE BASF 2,2'-디모르폴리노디에틸에테르
본 발명의 제제 및 비교 제제
7개 프레폴리머가 전형적인 1부 PU 접착제 제제 내에서 합성 및 평가되었다.
*비교 제제 A, B 및 C는 디이소시아네이트 화합물로서 방향족 MDI를 사용한다. 이들 모두는 PPO 폴리에테르-폴리올을 사용한다. 제제 A는 PPO 트리올을, B 및 C는 상이한 분자량을 갖는 PPO 디올을, 그리고 C는 추가로 A PPO 트리올을 사용한다.
*제제 D는 A와 유사하나, 방향족 (MDI) 대신에 지방족 디이소시아네이트, HDI를 사용한다
*제제 E는 결정질 폴리에스테르 및 지방족 디이소시아네이트 (HDI)와 함께 PPO 폴리에테르-폴리올을 사용한다
*본 제제 F는 E와 유사하나, PPO 대신 PTHF (PTMEG) 폴리에테르-디올을 사용하며, 폴리에스테르를 사용하지 않는다
*본 제제 G는 지방족 대신 PTHF, 폴리에스테르 및 방향족 디이소시아네이트를 사용한다
표 2: 프레폴리머 제제
프레폴리머 A B C D E F G
비교예 비교예 비교예 비교예 비교예 본 발명 비교예
폴리올
Acclaim 6300 74.69 --- --- 91.52 61.04 --- ---
Voranol 4000LM --- 79.44 --- --- --- --- ---
Voranol 3322 --- --- 42.40 --- --- --- ---
Voranol 2000L --- --- 42.22 --- --- --- ---
PolyTHF 2000 --- --- --- --- --- 85.10 65.34
트리메틸올프로판 --- --- --- --- --- 0.58 0.37
Capa 2077A --- --- --- --- 22.79 --- 9.76
가소제
Vestinol 9 15.04 10.00 --- --- --- --- ---
이소시아네이트
HDI --- --- --- 8.45 16.15 14.26 ---
Isonate M125 10.26 10.55 15.37 --- --- ---
Isonate M143 --- --- --- --- --- --- 24.47
촉매
Metatin S-26 0.01 0.01 0.01 0.03 --- ---
BzOH 중 Zr-(IV)-AcAc 40 중량% (*) --- --- --- --- 0.02 0.06 0.06
총계: 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Calc. NCO [%] 1.882 1.880 1.885 2.304 4.227 3.000 3.000
NCO/OH 2.20:1 2.13:1 1.57:1 2.22:1 2.10:1 1.723:1 1.716
BzOH 중 (*) Zr -(IV)- AcAc 40%: 벤질 알코올 중 용존 40% 지르코늄-(IV)-아세틸아세토네이트
일반적인 프레폴리머 제조:
폴리올 (1), 폴리올 (2) 및 가소제를 실험실 반응기에 조합한다. 진공 하에서 혼합물을 교반하고, 120°C까지 가열한다. 재료 온도가 120°C에 도달할 경우, 이를 진공 하에서 50°C까지 냉각시킨다. 이후 이소시아네이트를 첨가하고, 혼합물을 질소 하에서 5분간 교반한다. 촉매를 첨가하고 혼합물을 30분간 반응하도록 두고, 이후 이소시아네이트 함량을 측정한다. 이소시아네이트 함량이 산출된 값의 0.25% 미만 내지 0.1% 초과의 범위일 경우 (과량의 디부틸아민 첨가 및 1N HCl 로의 역-적정에 의하여), 진공환경을 설치하고 혼합물이 추가 20분동안 혼합되도록 한다. 표 3은 프레폴리머 내의 우레탄 및 우레아 단위 (경질 세그먼트)의 함량을 제시한다. 칼럼 H 및 L은, 참조 및 본 발명의 프레폴리머 제제 간의 차이가 주로 총 우레아 & 우레탄 경질 세그먼트의 양에 있다는 것을 예증한다.
표 3: 참조 및 본 발명의 프레폴리머 중의 우레탄 & 우레아 함량
프레폴리머
 
  접착제
 
 
(F ) (G) (H) (I) (J) (K) (L)
프레폴리머 프레폴리머 중 총 우레탄, 중량% 프레폴리머 경화 후 총 우레아, 중량% 경화 후 총 우레탄 & 우레아, 중량% 접착제 중 총 프레폴리머 접착제 경화 후 총 우레탄 경화 후 접착제 중 총 우레아 경화 후 접착제 중 총 우레탄 & 우레아
A 2.22 1.30 3.52 (1) 51.4 1.14 0.67 1.81
B 2.36 1.30 3.66 (2) 51.4 1.21 0.67 1.88
C 4.52 1.30 5.83 (3) 51.4 2.33 0.67 2.99
D 2.73 1.59 4.32 (4) 62.4 1.70 0.99 2.70
E 5.43 2.92 8.35 (5) 57.4 3.12 1.68 4.79
E 5.43 2.92 8.35 (6) 56.4 3.06 1.65 4.71
F 5.82 2.07 7.90 (7) 53.8 3.13 1.11 4.25
G 7.35 2.07 9.42 (8) 52.4 3.85 1.09 4.93
F 5.82 2.07 7.90 (9) 51.5 3.00 1.09 4.09
접착제 제제
표 4는 제형화된 접착제의 제제 세부사항을 나타낸다. 프레폴리머의 낮은 염기성 점도로 인하여, 프레폴리머 D, E, 및 F를 사용하는 접착제 제제는 가소제를 필요로 하지 않는다.
표 4: 접착제 제제 세부사항
비교예 비교예 비교예 비교예 비교예 비교예 본 발명 비교예 본 발명
1 2 3 4 5 6 7 8 9
폴리올 PPO PPO PPO PPO PPO/ PCL PPO/ PCL PTHF PTHF/PLC PTHF
NCO 유형 MDI MDI MDI HDI HDI HDI HDI MDI HDI
P1, 중량% 12.5 9.9 6.6 <0.5 0 0.7 0 5.7 3.47
% % % % % % % % %
(A) 51.4 --- --- --- --- --- --- --- ---
(B) --- 51.4 --- --- --- --- --- --- ---
(C) --- --- 51.4 --- --- --- --- --- ---
(D) --- --- --- 62.4 --- --- --- --- ---
(E) --- --- --- ---  57.4 56 .8 --- --- ---
(F) --- --- --- --- --- --- 53.8 --- 51.5
(G) --- --- --- --- --- --- --- 52.4 ---
Printex 30 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 16.0 18.0
Polestar R200 21.0 21.0 20.0 16.0 21.0 21.0 24.0 20.4 22.0
HDK 20H 0.5 0.5 0.5 16.0 --- ---   --- --- 2.0
Carbital 140 5.0 5.0 4.1 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 2.0
Desmodur N3300 1.0 1.0 1.0 --- --- --- --- --- ---
Vestinol 9 4.1 4.1 6.0 --- --- --- --- 5.0 2.0
Cat2010 0.9 0.9 0.9 0.5 --- 1.0 1.0 1.0 2.0
BiCat 8108M --- --- --- --- 0.5 --- --- --- ---
DMDEE 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.5
총계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.00 100.0
1. P=가소제
접착제 제조:
프레폴리머, 카본 블랙, 발열원성 실리카, 비코팅된 카올린, 코팅된 카올린, 가소제 및 이소시아네이트를 조합하여 유성형 혼합기에 30°C, 질소 하에서 10분간 혼합한다. 진공환경을 설치하고, 이후 30°C에서 혼합물이 추가 30분간 혼합되도록 한다. 혼합물이 균질할 경우, 촉매 (1) 및 촉매 (2)를 혼합물에 첨가하여 질소 하에 30°C에서 10분간 혼합하도록 한다. 진공환경을 설치하고, 혼합물을 추가 20분간 혼합하도록 한다.
시험 결과
적용된 방법
DIN 53504에 따른, 인장 강도, e-모듈러스, 연신율
DIN ISO 34-1 후 인열 내성
DIN EN 1465 후 실험실 전단 강도:
기질: e-코팅된 스틸, 결합 영역: 10*25 mm, 접착제 층 두께: 2 mm
프레폴리머 결과
표 5 는 프레폴리머 그 자체에 대한 시험 데이터를 제시한다. MDI 보다 HDI를 사용하는 프레폴리머는, 기타 제제과 비교하여 현저한 점도의 감소를 나타내고, 따라서 가소제 첨가 없이, 프레폴리머 또는 접착제 제제에 사용될 수 있다.
표 5: 프레폴리머에 대한 시험 결과
NCO [%] NCO NCO/OH GPC [Mn] GPC [Mw] GPC PDI GPC: 샘플 회수 [Mn > 1000] % 점도 23°C: Newtonian
[Pas]
디이소-노닐-프탈레이트
농도
[%]
(A) 1.821 MDI 2.2:1.0 17400 44400 2.6 75.8 132 15
(B) 1.922 MDI 2.1 :1.0 8800 11400 1.3 81.1 19
10
(C) 2.651 MDI 2.0:1.0 12400 29900 2.4 74.9 77 15
(D) 2.23 HDI 2.2:1.0 7700 27300 3.5 91.1 103 0
(E) 4.014 HDI 2.1:1.0 4400 13600 3.1 95.3 26 0
(F) 2.955 HDI 1.7:1 5400 11500 2.1 95.3 71 0
(G) 3.025 MDI 1.7:1 5400 16700 3.1 93.7 1298 0
접착제 시험 결과
표 6은 제조된 접착제 제제에 대한 시험 데이터를 나타낸다. 하기가 수행될 수 있다:
*모든 본 발명의 제제는 20 MPa 초과인 탄성 모듈러스를 만족한다
*본 제제는 높은 탄성 모듈러스와 200%를 초과하는 높은 벌크 연신율을 조합한다.
*30 MPa 초과의 가장 높은 탄성 모듈러스는 방향족 (예를 들어, MDI) 디이소시아네이트 보다 지방족- (예를 들어, HDI) 디이소시아네이트를 포함한다
*PPO 보다 PTMEG계 폴리에테르 폴리올을 사용하는 것은 추가로 벌크 연신율 및 인열 강도를 매우 현저하게 증가시킨다
*순수한 PPO계 프레폴리머는 탄성 모듈러스 조건을 만족시키지 않는다
*본 제제는 응집성 실패 모드와 조합된 높은 중첩 전단 강도(lap shear strength)를 나타낸다.
표 6: 접착제 물리적 및 기계적 데이터
비교예 비교예 비교예 비교예 비교예 비교예 본 발명 비교예 본 발명
제제 1 2 3 4 5 6 7 8 9
폴리올 PPO PPO PPO PPO PPO/ PCL PPO/ PCL PTHF PTHF/PCL PTHF
NCO 유형 MDI MDI MDI HDI HDI HDI HDI MDI HDI
인장 강도 [MPa] 7.5 5.3 7.3 7.7 10.8 10.8 19.1
13.8

16.1
파단 연신율 [%] 210 666 301 173 273 251 424
303

467
E-모듈러스
[MPa]
10.3 7.7 7.4 11.5 39.2 41.8 44.3
25.8

28.3
인열 내성 [N/mm] 9.3 31.2 9.5 8.3 20.8 24.3 38.9
21.3

46.6
RT 에서 24시간 후 중첩 전단 강도 [MPa] --- --- --- --- 2.6 0.4 --- --- 0.4
RT 에서 7d 후 중첩 전단 강도 [MPa] --- --- --- --- 8.1 7.5 --- --- 9.5
RT 에서 14d 후 중첩 전단 강도 [MPa] --- --- --- --- 7.8 8.1 --- --- 13.6
표 7는 벌크 접착제 데이터 및 프레폴리머 조성물에 대한 제한을 제시한다.
표 7: 벌크 특성에 대한 요건
인장 강도 [MPa] >15
파단 연신율 [%] >350
E-모듈러스 [MPa] > 28
인열 내성 [N/mm] > 30

Claims (10)

  1. 하기의 중합 잔기를 포함하는 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 포함하는, 1-성분 구조 접착제:
    (a) 40 중량% 내지 95 중량%의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 및
    (b) 5 중량% 내지 60 중량%의 지방족 디이소시아네이트.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 지방족 디이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트인, 1-성분 구조 접착제.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜은, 500 내지 3000의 Mn 을 갖는, 1-성분 구조 접착제.
  4. 청구항 3에 있어서, 55 중량% 내지 90 중량%의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 및 (b) 10 중량% 내지 45 중량%의 지방족 디이소시아네이트를 갖는, 1-성분 구조 접착제.
  5. 섬유-강화된 플라스틱으로 구성된, 코팅되거나 페인팅된 부품을 결합하기 위한 방법으로서,
    (a) 40 중량% 내지 95 중량%의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 및
    (b) 5 중량% 내지 60 중량%의 지방족 디이소시아네이트
    의 중합 잔기를 포함하는 이소시아네이트-종료된 프레폴리머를 포함하는 1-성분 구조 접착제를 상기 부품에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 지방족 디이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트인, 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜은, 500 내지 3000의 Mn 을 갖는, 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 55 중량% 내지 90 중량%의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 및 (b) 10 내지 45 중량%의 지방족 디이소시아네이트를 갖는, 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 섬유 강화된 플라스틱은 에폭시 복합체인, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 접착제는 7 중량% 내지 40 중량%의 카본 블랙을 추가로 포함하는, 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110055026A (zh) * 2019-04-25 2019-07-26 王鹏 一种灌缝材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980701360A (ko) * 1995-01-13 1998-05-15 그레이스 스티븐 에스 2-부분 습윤 경화성 폴리우레탄 접착제(two-part moisture curable polyurethane adhesive)
KR20020079582A (ko) * 2001-04-12 2002-10-19 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 폴리우레탄 구조 접착제에 사용되는 제어된 구조폴리우레탄 전중합체
KR20130141617A (ko) * 2010-12-26 2013-12-26 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 페놀, 폴리페놀 또는 아미노페놀 화합물로 캡핑된 쇄-연장된 탄성중합체성 강인화제를 함유하는 구조적 에폭시 수지 접착제

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3759778A (en) * 1971-07-22 1973-09-18 Monsanto Res Corp Polyurethane structural adhesive
US4876308A (en) * 1988-02-18 1989-10-24 Gencorp Inc. Polyurethane adhesive for a surface treatment-free fiber reinforced plastic
DE3827378A1 (de) * 1988-08-12 1990-02-22 Henkel Kgaa Haushaltsalleskleber auf polyurethanbasis
CA2039964A1 (en) * 1990-04-27 1991-10-28 Charles W. Stobbie, Iv Mixture of isocyanate-terminated polyurethane prepolymers
CA2041532C (en) 1991-04-30 2002-01-01 Hamdy Khalil Urethane sealant having improved sag properties
CA2095876A1 (en) 1992-06-05 1993-12-06 Nigel Barksby Isocyante-terminated prepolymers derived from polyether polyol mixtures having low monol content and their use in polyurethanes
US5698656A (en) 1994-12-07 1997-12-16 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Moisture-curing urethane adhesive composition
JPH107757A (ja) * 1996-06-24 1998-01-13 Asahi Chem Ind Co Ltd 一液湿気硬化型ポリイソシアネート組成物
US6353057B1 (en) * 1999-02-10 2002-03-05 King Industries, Inc. Catalyzing cationic resin and blocked polyisocyanate with bismuth carboxylate
DE19961941A1 (de) 1999-12-22 2001-07-05 Henkel Kgaa Polyurethan-Zusammensetzungen auf der Basis von Polyether-Copolymeren
DE10013186A1 (de) * 2000-03-17 2001-09-20 Basf Ag Polyisocyanate
DE10028810A1 (de) 2000-06-10 2001-12-20 Henkel Kgaa Polyurethan-Zusammensetzungen auf der Basis von Polyester-Block-Copolymeren
JP4492787B2 (ja) * 2003-03-18 2010-06-30 東ソー株式会社 ポリウレタン樹脂製造用触媒組成物及びポリウレタン樹脂の製造方法
DE102004036146A1 (de) * 2004-07-26 2006-03-23 Basf Ag Vernetzte Polytetrahydrofuran-haltige Polyurethane
DE102004060284A1 (de) * 2004-12-15 2006-06-29 Bayer Materialscience Ag Reaktive Polyurethan-Prepolymere mit einem geringen Gehalt an monomeren Diisocyanaten
JP2009220480A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Toray Ind Inc 切込シート基材の製造方法
US9579869B2 (en) * 2009-02-17 2017-02-28 Henkel IP & Holding GmbH Liquid moisture curable polyurethane adhesives for lamination and assembly
CN101993520B (zh) * 2009-08-24 2014-02-19 拜耳材料科技(中国)有限公司 异氰酸酯封端预聚物、及其制备方法和用途
DE102010001470A1 (de) 2010-02-02 2011-08-04 Henkel AG & Co. KGaA, 40589 Polyetherblockcopolymere und daraus erhältliche Zusammensetzungen
JP5638841B2 (ja) * 2010-06-01 2014-12-10 株式会社ダイフレックス コンクリート片及びタイルの剥落防止用一成分型ポリウレタン樹脂組成物及びこれを用いたコンクリート片及びタイルの剥落を防止する方法
CN103614108B (zh) * 2013-11-30 2015-06-10 江苏力合粘合剂有限公司 一种软包装复合树脂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980701360A (ko) * 1995-01-13 1998-05-15 그레이스 스티븐 에스 2-부분 습윤 경화성 폴리우레탄 접착제(two-part moisture curable polyurethane adhesive)
KR20020079582A (ko) * 2001-04-12 2002-10-19 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 폴리우레탄 구조 접착제에 사용되는 제어된 구조폴리우레탄 전중합체
KR20130141617A (ko) * 2010-12-26 2013-12-26 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 페놀, 폴리페놀 또는 아미노페놀 화합물로 캡핑된 쇄-연장된 탄성중합체성 강인화제를 함유하는 구조적 에폭시 수지 접착제

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