PL215350B1 - Sposób wytwarzania dwuskładnikowego kleju poliuretanowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dwuskładnikowego kleju poliuretanowego, przeznaczonego w szczególności do łączenia materiałów drzewnych.

Dotychczas stosowane, znane z literatury kleje poliuretanowe oparte są na polihydroksylowych związkach pochodzenia naturalnego o budowie liniowej: poliole poliestrowe otrzymywane ze skrobi ziemniaczanej (S D. Desai, JV Patel, V.K. Sinha, Polyurethane adhesive system from biomaterial-based polyol for bonding wood, Int. J. Adhes. Adhes., 2003, 393-399), olejów roślinnych (K.P. Somani, S.S. Kansara, N.K. Patel, A.K. Rakshit, Castor oil based polyurethane for wood-to-wood bonding, Int. J. Adhes. Adhes., 2003, 269-275). Natomiast składniki poliolowe pochodzenia syntetycznego wykorzystywane w klejach, to głównie liniowe polieteropoliole, poliesteropoliole (DE 944419449; DA00 200001792), poliole polibutadienowe o ciężarach cząsteczkowych powyżej 300 i funkcyjności od 2,0 do 4,0. (Randall D., Lee S., The polyurethanes book, Wiley & Sons, 2002) lub glikole polialkilenowe (DE0110150722).

W opisie patentowym P-369122, opublikowanym w BUP nr 8/2005 opisany jest reaktywny poliuretanowy zestaw klejący na bazie polioli, poliizocyjanianów i wypełniaczy, zawierający jeden lub więcej polioli, utrudniające zapłon wypełniacze, ewentualnie zmiękczacze, rozpuszczalniki o wysokiej temperaturze wrzenia, ewentualnie wodę i/lub kwas karboksylowy i/lub środek sieciujący lub ich mieszaninę i poliizocyjanian z funkcją izocyjanianowi od 2,0 do 3,0.

Sposób wytwarzania dwuskładnikowego kleju poliuretanowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że oligoglicerole lub silnie rozgałęzione poliglicerole sfunkcjonalizowane grupami alkiloaromatycznymi, w szczególności benzylowymi, z terminalnymi grupami hydroksylowymi i z rdzeniem o funkcyjności co najmniej 2,0, przy położeniu grup benzylowych możliwym zarówno wewnątrz, jak i w powłoce cząsteczki, o ogólnym wzorze 1, gdzie Bz oznacza grupę benzylową, R oznacza rdzeń alifatyczny R1 lub rdzeń alkiloaromatyczny R2, łączy się ze związkami izocyjanianowymi. Jako składniki izocyjanianowe stosuje się izocyjaniany alifatyczne i/lub aromatyczne i/lub poliizocyjaniany o funkcyjności 2,0 do 3,0, korzystnie polimeryczny metylenodifenylodiizocyjanian, heksametylenodiizocyjanian lub ich mieszaniny, przy czym stosunek stechiometryczny grup izocyjanianowych do sumy grup hydroksylowych waha się od 0,15 do 2,0.

Korzystnie stosuje się oligoglicerole lub rozgałęzione poliglicerole mające ciężar cząsteczkowy od 550 do 1400.

Jako katalizatory utwardzania, pozwalające na regulowanie czasu żelowania kleju w zakresie od poniżej 1 minuty do kilku godzin, w temperaturze od 5 do 60°C, dodaje się, w ilości od 0,1 do 5% wagowych: aminy i/lub poliaminy alifatyczne, aromatyczne, alifatyczno-aromatyczne i/lub katalizatory cynoorganiczne lub ich mieszaniny, w szczególności trietyloaminę, N-metylomorfolinę, 2,2'-oksybis-etanol, Ν,Ν-dimetylobenzyloaminę (DMBA), 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktan (DABCO), dibutylodilaurynian cyny, 1,8-diazabicyklo[5,4,0]undek-7-en (DBU), dimetyloheksyloaminę.

Sposób według wynalazku polega na wykorzystaniu rozgałęzionych, oligogliceroli lub silnie rozgałęzionych lub mieszanin tego typu związków, jako składników poliolowych dwuskładnikowych klejów poliuretanowych.

W wyniku reakcji utwardzania kleju następuje utworzenie wiązań uretanowych między grupami hydroksylowymi oligoglicerolu lub poliglicerolu, a grupami izocyjaninowymi związku sieciującego.

Sposób wytwarzania dwuskładnikowego kleju poliuretanowego jest bliżej przedstawiony w przykładach wykonania. W przykładach współczynnik polidyspersji Mw/Mn jest miarą statystycznego rozrzutu masy polimeru, w którym Mw oznacza wagowo średnią masę cząsteczkową, a Mn oznacza liczbowo średnią masę cząsteczkową.

P r z y k ł a d 1 g poliglicerolu o średnim ciężarze cząsteczkowym 654 funkcjonalizowanego grupami benzylowymi i współczynniku polidyspersji Mw/Mn = 1,74 miesza się z 0,1 g dibutylodilaurynianu cyny(lV) i łączy się z 10 g polimerycznego metylenodifenylodiizocyjaninanu. Masę klejową nanosi się na drew₂ no bukowe w ilości 200 g/m² i klei się w temperaturze pokojowej w czasie 6 godzin. Wytworzona spoina ma większą wytrzymałość od wytrzymałości podłoża.

P r z y k ł a d 2 g poliglicerolu o średnim ciężarze cząsteczkowym 657 funkcjonalizowanego grupami benzylowymi, o alifatycznej strukturze rdzenia R1 (wzór 2) i współczynniku polidyspersji Mw/Mn = 1,74 miesza się z 0,1 g DABCO i łączy się z 7,5 g polimerycznego metylenodifenylodiizocyjaninanu. Masę

PL 215 350 B1 ₂ klejową naniesiono na drewno bukowe w ilości 260 g/m² i klejono w temperaturze pokojowej w czasie 3 godzin. Wytworzona spoina ma większą wytrzymałość od wytrzymałości podłoża.

P r z y k ł a d 3 g poliglicerolu o średnim ciężarze cząsteczkowym 556, o aromatycznej strukturze rdzenia R2 i współczynniku polidyspersji Mw/Mn = 1,22 miesza się z 0,1 g dibutylodilaurynianu cyny(IV) i łączy się ₂ z 4 g heksametylenodiizocyjanianu. Masę klejową naniesiono na drewno bukowe w ilości 200 g/m² i klejono w temperaturze 50°C w czasie 60 minut. Wytworzona spoina ma większą wytrzymałość od wytrzymałości podłoża.

P r z y k ł a d 4 g poliglicerolu o średnim ciężarze cząsteczkowym 556, o aromatycznej strukturze rdzenia R2 (wzór 3) i współczynniku polidyspersji Mw/Mn = 1,22 miesza się z 0,1 g DABCO i łączy się z 4 g hek₂ sametylenodiizocyjanianu. Masę klejową naniesiono na drewno bukowe w ilości 200 g/m² i klejono w temperaturze 50°C w czasie 60 minut. Wytworzona spoina ma większą wytrzymałość od wytrzymałości podłoża.

P r z y k ł a d 5

Do 10 g poliglicerolu o średnim ciężarze cząsteczkowym 1400, o aromatycznej strukturze rdzenia R2 i współczynniku polidyspersji Mw/Mn = 1,51, dodaje się 5 g glicerolu zmieszanego z 0,3 g

DABCO i łączy się z 10 g polimerycznego metylenodifenylodiizocyjanianu. Masę klejową naniesiono ₂ na drewno bukowe w ilości 200 g/m² i klejono w temperaturze 50°C w czasie 60 minut. Wytworzona spoina ma większą wytrzymałość od wytrzymałości podłoża.

Claims (5)

1. Sposób wytwarzania dwuskładnikowego kleju poliuretanowego, znamienny tym, że oligoglicerole lub silnie rozgałęzione poliglicerole sfunkcjonalizowane grupami alkiloaromatycznymi, w szczególności benzylowymi, z terminalnymi grupami hydroksylowymi i z rdzeniem o funkcyjności co najmniej 2,0, przy położeniu grup benzylowych możliwym zarówno wewnątrz, jak i w powłoce cząsteczki, o ogólnym wzorze 1, gdzie Bz oznacza grupę benzylową, R oznacza rdzeń alifatyczny R1 lub rdzeń alkiloaromatyczny R2, łączy się ze związkami izocyjanianowymi, przy czym jako związki izocyjanianowe stosuje się izocyjaniany alifatyczne i/lub aromatyczne, di- i/lub poliizocyjaniany o funkcyjności 2,0 do 3,0, przy zachowaniu stosunku stechiometrycznego grup izocyjanianowych do sumy grup hydroksylowych od 0,15 do 2,0, a jako katalizatory pozwalające na regulowanie czasu żelowania kleju w zakresie od poniżej 1 minuty do kilku godzin, w temperaturze od 5 do 60°C, stosuje się w ilości od 0,1 do 5% wagowych aminy i/lub poliaminy alifatyczne, aromatyczne, alifatyczno-aromatyczne i/lub katalizatory cynoorganiczne lub ich mieszaniny.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako związki izocyjanianowe stosuje się polimeryczny metylenodifenylodiizocyjanian, heksametylenodiizocyjanian lub ich mieszaniny.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się oligoglicerole lub rozgałęzione poliglicerole mające ciężar cząsteczkowy od 550 do 1400.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako katalizatory utwardzania stosuje się trietyloaminę, N-metylomorfolinę, 2,2'-oksybis-etanol, N,N-dimetylobenzyloaminę, 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktan, dibutylodilaurynian cyny, 1,8-diazabicyklo[5,4,0]undek-7-en, dimetyloheksyloaminę.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że lepkość oligogliceroli lub rozgałęzionych poligliceroli reguluje się dodatkiem gliceryny.