公开/公告号CN101675087A
专利类型发明专利
公开/公告日2010-03-17
原文格式PDF
申请/专利权人 SIKA技术股份公司;
申请/专利号CN200880014916.5
发明设计人 U·布尔克哈特;
申请日2008-03-27
分类号C08G18/12(20060101);C08G18/20(20060101);C08G18/48(20060101);C08G18/75(20060101);C09D175/08(20060101);C09J175/08(20060101);
代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所;
代理人邓毅
地址 瑞士巴尔
入库时间 2023-12-17 23:44:22
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2013-06-12
授权
授权
2010-04-28
实质审查的生效 IPC(主分类):C08G18/12 申请日:20080327
实质审查的生效
2010-03-17
公开
公开
技术领域
本发明涉及特别地用作弹性粘合剂、密封剂和涂料的聚氨酯组合物的领域。
现有技术
基于具有异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物的湿固化性组合物已用作弹性粘合剂、密封剂和涂料很长时间。这些聚氨酯聚合物典型地由多元醇、特别是聚醚-或聚酯多元醇和多异氰酸酯形成。所用的多异氰酸酯经常是芳族多异氰酸酯。但是,基于芳族多异氰酸酯构建的这种聚氨酯聚合物具有在光和热的影响下变色或发黄的趋势。由此,它们不能够用于其中产品的色彩稳定性非常重要的应用中,例如在染色为浅色调的或者是透明的地面覆层中或在浅色的层接缝中。
由脂肪族、特别是脂环族多异氰酸酯出发,可以获得色彩稳定的聚氨酯组合物。但是,这种脂环族聚氨酯组合物存在缺陷。相对于基于芳族多异氰酸酯的组合物,它们的固化速率显著更慢且它们在固化状态下的机械强度和硬度更低。
通过在湿固化性聚氨酯组合物中使用封闭的胺、所谓的“潜固化剂”,能够提高固化速率,且额外地抑制了气泡的形成。但是,这种潜固化剂(例如聚噁唑烷、聚酮亚胺或聚醛亚胺)经常随之带来在它们固化时释放出挥发性和浓烈气味的分离产物(特别是醛或酮),和/或降低组合物储存稳定性的缺点。虽然US 4469831描述了在一些情形下具有更高储存稳定性的湿固化性单组份聚氨酯组合物,但是它们仍存在分离的醛具有浓烈的、清楚感知的气味的严重缺陷。
WO 2004/013200A1公开了包含特定无气味的聚醛亚胺的湿固化性聚氨酯组合物,其是储存稳定的且固化不产生气泡或气味。在固化反应过程中,这些聚醛亚胺释放出非挥发性醛作为分离产物,其残留在固化后的组合物中且在其中发挥软化影响。由WO 2004/013200中公开的聚醛亚胺出发,虽然可以获得具有更高固化速率的基于脂肪族多异氰酸酯的湿固化性聚氨酯组合物。但是,这种不发黄的聚氨酯组合物的较低机械强度和硬度的问题并未得到解决。
发明概述
由此,本发明的目的是,提供在固化状态下不发黄的聚氨酯组合物,其快速地固化且具有高硬度和强度,并且另外具有良好储存稳定性和良好加工性,且能不产生强烈气味地无气泡地固化。
现已发现,令人吃惊地,如权利要求1中所述的组合物具有期望的性能。这种组合物是基于具有脂环族异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物和源于脂环族二胺的二醛亚胺的组合。
权利要求1中所述的组合物快速地固化,且在其中很大程度地丧失其表面粘性。在其固化之后,该组合物显示预料不到得高的硬度和强度,而例如基于现有技术中所述的组合物并不能预料到这一点。由此,其非常适合作为涂料、特别是作为地面覆层,以及作为粘合剂或密封剂。
另外,已发现,令人吃惊地,相比于含有非脂环族二醛亚胺或不含二醛亚胺的相当的现有技术组合物,如权利要求1中所述的组合物显示出明显较小的,由于迁移而渗出未结合入聚合物之内的液体组分、特别是用于制备脂环族二醛亚胺的醛以及任选存在的增塑剂的趋势(所述现有技术组合物正是这种情形)。由此,如权利要求1中所述的组合物具有在施用(例如用作接缝密封剂)之后由于粘着杂质、特别是粉尘而玷污表面,或者在基材上留下污点的更小趋势。
该组合物也是储存稳定的,固化不产生显著气味和气泡,且并不倾向于在光和热的影响下发黄。
本发明的其它方面是其它独立权利要求的内容。本发明的特别优选实施方式是从属权利要求的内容。
发明实施方式
第一方面,本发明主题是包含至少一种具有脂环族异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物P和至少一种式(I)的脂环族二醛亚胺的组合物:
R1和R2各自独立地是具有1~12个碳原子的单价烃基,或者一起是具有4~20个碳原子的二价烃基且其是具有5~8个、优选地具有6个碳原子的任选取代的碳环的一部分。R1和R2优选地各自是甲基。
R3是氢原子或者烷基或芳基烷基、特别是具有1~12个碳原子的,尤其是氢原子。
R4是具有6~30个碳原子且任选地含有杂原子的烃基;或者是式(II)的基团
该式中,基团R5是具有6~30个碳原子的直链或支化烷基,任选地具有环状部分且任选地具有至少一个杂原子,特别是醚、酯或醛基团形式的氧原子;或者是具有6~30个碳原子的单-或多不饱和的直链或支化烃基;或者是任选取代的芳族或杂芳族5-或6-元环。优选R4是式(II)的基团,其中R5特别是具有11~30个碳原子、优选地具有11个碳原子的烷基。
最优选的是式(I)的脂环族二醛亚胺,其中R1和R2是甲基,R3是氢原子且R4是式(II)的基团,其中R5是具有11~30个碳原子、特别是具有11个碳原子的烷基。
另外,式(I)的脂环族二醛亚胺中,A是除去两个伯氨基之后的脂环族伯二胺的残基,并且该残基不具有对异氰酸酯基团具有反应性的基团部分(Gruppierungen)。
更特别地,A不具有羟基、伯或仲氨基、巯基、脲基、和具有活泼氢的其它基团。
本文中,以“多(聚)”开头的物质名称(如多异氰酸酯或多元醇),表示在形式上每个分子含有两个或更多个在它们名称中出现的官能团的物质。
本文献提及的术语“聚合物”一方面包括通过聚合反应(加成聚合、聚加成、缩聚)制备的,在化学上一致但在聚合度、摩尔质量和链长方面不同的大分子的集合。该术语另一方面还包括所述来自聚合反应的大分子的集合的衍生物,亦即通过例如给定的大分子上官能团的加成或取代的反应得到的并且可以是化学上一致或化学上不一致的化合物。该术语进一步也包括所谓的预聚物,亦即其官能团参与大分子构建的反应性低聚的预加合物。
术语“聚氨酯聚合物”包括所有通过所谓的二异氰酸酯聚加成反应制备的聚合物。其还包括那些几乎或完全不含氨基甲酸酯基团的聚合物,例如聚醚-聚氨酯、聚酯-聚氨酯、聚醚-聚脲、聚脲、聚酯-聚脲、聚异氰脲酸酯和聚碳二亚胺等。
术语“脂环族伯二胺”在此和下文中表示具有两个键合于脂环族的或具有脂环族部分的烃基上的伯氨基的二胺。
术语“活泼氢”在本文献中表示可去质子化的,连接在氮-、氧-或硫-原子上的氢原子。
式(I)的脂环族二醛亚胺可以通过至少一种式H2N-A-NH2的脂环族伯二胺与至少一种式(III)的醛之间的缩合反应来制备。
适宜的式H2N-A-NH2的脂环族伯二胺是,例如,1,3-和1,4-双(氨基甲基)环己烷、1-环己基氨基-3-氨基丙烷、2,5(2,6)-双(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷(NBDA、Mitsui Chemicals生产)、3(4),8(9)-双(氨基甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷或3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一碳烷。
优选的式H2N-A-NH2的脂环族伯二胺是其中至少一个氨基直接键合于脂环族环上的那些。这种优选的脂环族伯二胺特别地选自1,2-二氨基环己烷(DCH)、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、双(4-氨基环己基)甲烷(H12MDA)、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-乙基环己基)甲烷、双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)甲烷、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(IPDA)、2,2′-、2,4′-和4,4′-二氨基-双环己基、2-和4-甲基-1,3-二氨基环己烷以及1,4-二氨基-2,2,6-三甲基环己烷。优选DCH、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、IPDA、H12MDA和双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷。最优选的是IPDA和H12MDA。
为了制备式(I)的脂环族二醛亚胺,典型地使用式(III)的醛。这些醛具有它们的R1、R2、R3和R4基团不具有对异氰酸酯基团存在反应性的基团部分的性质。更特别地,R1、R2、R3和R4不具有羟基、伯或仲氨基、巯基、脲基和具有活泼氢的其它基团。
第一种实施方式中,适宜的式(III)的醛是带有作为R4基团的、具有6~30个碳原子且任选地含有杂原子的烃基的醛。它们是脂肪族、芳基脂肪族或脂环族2,2-二取代的3-羟基醛与酚或醇(例如脂肪醇)的醚。合适的2,2-二取代的3-羟基醛是可通过脂族伯醛或仲醛、特别是甲醛与脂族仲醛、脂环族仲醛或芳脂族仲醛如异丁醛、2-甲基丁醛、2-乙基丁醛、2-甲基戊醛、2-乙基己醛、环戊烷甲醛、环己烷甲醛、1,2,3,6-四氢苯甲醛、2-甲基-3-苯基丙醛、2-苯基丙醛(氢化阿托醛)或二苯基乙醛之间的羟醛缩合反应,特别是交叉的羟醛缩合反应获得。特别适宜的醛是2,2-二甲基-3-月桂氧基丙醛和2,2-二甲基-3-硬脂氧基丙醛。
第二种优选的实施方式中,适宜的式(III)的醛是式(IV)的化合物,
其中R1、R2、R3和R5各自具有如前所述定义。
式(IV)的化合物是特别地由前述2,2-二取代的3-羟基醛,例如2,2-二甲基-3-羟基丙醛、2-羟基甲基-2-甲基-丁醛、2-羟基甲基-2-乙基-丁醛、2-羟基甲基-2-甲基-戊醛、2-羟基甲基-2-乙基-己醛、1-羟基甲基-环戊烷甲醛、1-羟基甲基-环己烷甲醛、1-羟基甲基-环己-3-烯-甲醛、2-羟基甲基-2-甲基-3-苯基-丙醛、3-羟基-2-甲基-2-苯基-丙醛及3-羟基-2,2-二苯基-丙醛,与适当的羧酸的酯。
适宜羧酸的实例是饱和脂肪族羧酸如2-乙基己酸、庚酸()、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸;单不饱和的脂族羧酸,如棕榈油酸、油酸、芥酸;多不饱和的脂族羧酸,如亚油酸、亚麻酸、桐酸、花生四烯酸;脂环族的羧酸如环己烷羧酸;芳脂族的羧酸如苯乙酸;芳族羧酸如苯甲酸、萘甲酸、苯乙酸、茴香酸;这些酸的异构体;由天然油和脂肪例如菜子油、葵花油、亚麻子油、橄榄油、椰子油、油棕核油和油棕油的工业皂化得到的脂肪酸混合物;以及二羧酸单烷基酯和二羧酸单芳基酯,例如由二羧酸如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、1,12-十二烷二酸、马来酸、富马酸、六氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、3,6,9-三氧杂十一烷二酸和聚乙二醇的类似的衍生物,与醇如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、更高级的同系物和这些醇的异构体的简单酯化反应而得到的那些。
优选的式(IV)的醛是3-苯甲酰氧基-2,2-二甲基丙醛、3-环己酰氧基-2,2-二甲基丙醛、2,2-二甲基-3-(2-乙基己基氧)-丙醛、2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-肉豆蔻酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-棕榈酰氧基丙醛、2,2-二甲基-3-硬脂酰氧基丙醛,以及类似的其它2,2-二取代的3-羟基醛的酯。
特别优选的实施方式中,R4是式(II)的基团,其中R5选自苯基、环己基、2-乙基己基以及C11-、C13-、C15-和C17-烷基。
特别优选2,2-二甲基-3-月桂酸基丙醛。
在制备式(IV)的醛的一个优选方法中,使2,2-二取代的3-羟基醛,例如2,2-二甲基-3-羟基丙醛(其例如可以由甲醛(或仲甲醛)及异丁醛任选地在原位制得)与羧酸反应生成相应的酯。该酯化可在不使用溶剂的情况下按照已知方法进行,所述已知方法例如描述于Houben-Weyl,″Methoden der organischen Chemie″,卷VIII,第516-528页中。
为了制备式(IV)的醛(其R5基团具有至少一个杂原子,特别是醚、酯或醛基团形式的氧,使2,2-二取代的3-羟基醛与含有相应官能团的羧酸或是与二羧酸反应。例如,由两个2,2-二取代的3-羟基醛与脂肪族或脂环族二羧酸例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸或环己烷二酸的酯化,得到式(V)的相应脂肪族或脂环族二醛,
其中,R6是二羧酸的烃基。
在一个特别优选的实施方式中,式(III)的醛是无味的。“无气味的”物质是指如此气味微弱以致大多数人类个体不能嗅闻到,亦即不能用鼻觉察到的物质。
式(III)的无气味的醛一方面是带有具备11~30个碳原子的且任选地含有杂原子的烃基作为R4基团的式(III)的醛;另一方面是式(IV)的醛,且其作为R5基团或者具有含11~30个碳原子并任选地具有环状部分且任选地具有至少一个杂原子,特别是醚、酯或醛基团形式的氧的直链或支化烷基,或者是具有11~30个碳原子的单-或多不饱和的、直链或支化烃基。
这种无气味的醛的实例为由已经提到的2,2-二取代的3-羟基醛与羧酸的酯化反应产物,所述羧酸例如月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、棕榈油酸、油酸、芥子酸、亚油酸、亚麻酸、桐油酸、花生四烯酸,来自天然油类及脂肪的工业皂化的脂肪酸,所述天然油类及脂肪例如菜籽油、向日葵油、亚麻籽油、橄榄油、椰子油、油棕核油及油棕油,以及包含这些酸的脂肪酸的工业混合物。优选的式(IV)的无气味的醛为2,2-二甲基-3-月桂酰基氧基丙醛、2,2-二甲基-3-肉豆蔻酰基氧基-丙醛、2,2-二甲基-3-棕榈酰基氧基丙醛及2,2-二甲基-3-硬脂酰基氧基丙醛。特别优选的是2,2-二甲基-3-月桂酰基氧基丙醛。
使用的式(I)的脂环族二醛亚胺也可以是不同脂环族二醛亚胺的混合物,特别是由不同的式H2N-A-NH2的脂环族伯二胺与不同或相同的式(III)或(IV)的醛形成的不同二醛亚胺的混合物。
式(I)的脂环族二醛亚胺具有它们不能形成互变异构的烯胺的性能,因为它们在醛亚氨基的碳原子的α位上并不带有作为取代基的氢。这种醛亚胺与聚氨酯聚合物P一起形成可储存的混合物,即使其中存在高反应性的异氰酸酯基团。
另外,式(I)的脂环族二醛亚胺具有它们是低气味或无气味的的,且其制备中使用的式(III)或(IV)的醛也是低气味或无气味的的性能。
在该组合物的固化期间,释放的分解产物是用来制备式(I)的脂环族二醛亚胺的醛,即式(III)或(IV)的醛。由于式(I)的脂环族二醛亚胺和这些醛是低气味或无气味的,所以能够获得固化时不形成明显气味的组合物。若仅使用这些醛的所述无气味的实施方式来制备式(I)的脂环族二醛亚胺,则能够获得无气味地固化的组合物。
聚氨酯聚合物P典型地由至少一种多元醇和至少一种脂环族二异氰酸酯来制备。
用于制备聚氨酯聚合物P的多元醇可以例如是如下可商购获得的多元醇或其混合物:
-聚醚多元醇,也称为聚氧化亚烷基多元醇或低聚醚醇,其是环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷、氧杂环丁烷、四氢呋喃或其混合物的聚合产物,并且其中可能情况下借助于具有两个或更多个活泼氢原子的起始剂分子(Startermoleküle)进行聚合,所述起始剂分子例如水、氨或具有多个OH或NH基团的化合物例如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇类和三丙二醇类、异构的丁二醇类、戊二醇类、己二醇类、庚二醇类、辛二醇类、壬二醇类、癸二醇类、十一烷基二醇类、1,3-和1,4-环己烷二甲醇、双酚A、氢化双酚A、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油、苯胺以及上述化合物的混合物。既可以使用具有低不饱和度(根据ASTM D-2849-69测得,且以每克多元醇的毫当量不饱和度(mEq/g)给出)的聚氧化亚烷基多元醇(例如借助于所谓的双金属氰化物络合催化剂(DMC-催化剂)制得),也可以使用具有更高不饱和度的聚氧化亚烷基多元醇(例如借助于阴离子催化剂如NaOH、KOH、CsOH或碱金属醇盐制得)。
特别适宜的是聚氧化亚乙基多元醇和聚氧化亚丙基多元醇,尤其是聚氧化亚乙基二醇、聚氧化亚丙基二醇、聚氧化亚乙基三醇和聚氧化亚丙基三醇。
特别合适的是具有低于0.02mEq/g的不饱和度且具有1000-30,000g/mol范围的分子量的聚氧化亚烷基二醇或聚氧化亚烷基三醇,以及具有400-8,000g/mol范围的分子量的聚氧化亚乙基二醇、聚氧化亚乙基三醇、聚氧化亚丙基二醇和聚氧化亚丙基三醇。“分子量”或“摩尔质量”在本文中总是指平均分子量Mn。
同样地,特别合适的是所谓的环氧乙烷-封端的(“EO-封端”)聚氧化亚丙基多元醇。后者是特殊的聚氧化亚丙基-聚氧化亚乙基-多元醇,其例如通过如下方法获得:在所述聚丙氧基化反应结束后,将纯的聚氧化亚丙基多元醇、特别是聚氧化亚丙基二醇和聚氧化亚丙基三醇用环氧乙烷进一步烷氧基化并由此使其具有伯羟基。这种情形下优选聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基二醇和聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基三醇。
-苯乙烯-丙烯腈-或丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-接枝的聚醚多元醇。
-聚酯多元醇,也称为低聚酯醇,例如由二至三元醇(例如1,2-乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、甘油、1,1,1-三羟甲基丙烷或前述醇的混合物)与有机二羧酸或者其酸酐或酯(例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和六氢邻苯二甲酸、或前述酸的混合物)来制备,以及由内酯(例如由ε-己内酯)形成的聚酯多元醇。
-聚碳酸酯多元醇,例如通过如上述那些用于构建聚酯多元醇的醇与碳酸二烷基酯,碳酸二芳基酯或者光气反应可得到的那些。
-聚丙烯酸酯多元醇和聚甲基丙烯酸酯多元醇。
-多羟基官能的脂肪和油,例如天然脂肪和油,特别是蓖麻油;或者通过对天然脂肪和油进行化学改性而获得的——所谓的油脂化学的——多元醇,例如通过对不饱和的油进行环氧化并随后用羧酸或醇进行开环作用而得到的环氧聚酯或环氧聚醚,或者通过氢甲酰化和氢化不饱和的油而得到的多元醇;或者由天然脂肪和油通过分解工艺如醇解或臭氧分解并随后对如此获得的分解产物或其衍生物进行化学键接,例如酯交换或二聚作用而得到的多元醇。合适的天然脂肪和油的分解产物特别是脂肪酸和脂肪醇以及脂肪酸酯,特别是甲基酯(FAME),其例如可以通过氢甲酰化和氢化成羟基脂肪酸酯而被衍生化。
-聚烃多元醇,也称为低聚碳氢化合物醇(Oligohydrocarbonole),例如多羟基官能的乙烯-丙烯-、乙烯-丁烯-或乙烯-丙烯-二烯-共聚物,例如它们可由Kraton Polymers公司制得,或者多羟基官能的由二烯如1,3-丁二烯或二烯混合物与乙烯基单体如苯乙烯、丙烯腈或异丁烯得到的共聚物,或者多羟基官能的聚丁二烯多元醇,例如通过1,3-丁二烯和烯丙醇的共聚合反应制得的那些并且它们也可以被氢化。
-多羟基官能的丙烯腈/丁二烯共聚物,例如由环氧烷或氨基醇与羧基终止的丙烯腈/丁二烯共聚物(商业上可从Noveon公司以商品名CTBN获得)可制得的那些。
这些所述的多元醇优选具有250-30,000g/mol、特别是1,000-30,000g/mol的平均分子量和优选具有1.6至3范围内的平均OH官能度。
特别适宜的多元醇是聚酯多元醇和聚醚多元醇,尤其是聚氧化亚乙基多元醇、聚氧化亚丙基多元醇和聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基多元醇,优选聚氧化亚乙基二醇、聚氧化亚丙基二醇、聚氧化亚乙基三醇、聚氧化亚丙基三醇、聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基二醇和聚氧化亚丙基聚氧化亚乙基三醇。
除了上述这些多元醇之外,还可以在制备聚氨酯聚合物P时并用少量的低分子量的二元醇或更多元醇,例如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇和三丙二醇、异构的丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、1,3-和1,4-环己烷二甲醇、氢化双酚A、二聚脂肪醇、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇,糖醇如木糖醇、山梨糖醇或甘露糖醇,糖如蔗糖,其它更多元醇,前述二元和更多元醇的低分子量烷氧基化产物,以及前述醇的混合物。
用来制备聚氨酯聚合物P的脂环族二异氰酸酯可以是可商购获得的脂环族二异氰酸酯,其特别地选自环己烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷(=IPDI)、全氢-2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、全氢-4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合-2,2,6-三甲基环己烷、2-甲基-1,3-二异氰酸根合环己烷和4-甲基-1,3-二异氰酸根合环己烷,特别是IPDI、全氢-2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和全氢-4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯,优选是IPDI。
另外,能够使用聚氨酯聚合物P的混合物,特别是室温液体的聚氨酯聚合物P与室温下固体的聚氨酯聚合物P的混合物。
具有脂环族异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物P的比例优选为10~95重量%,特别是15~80重量%,基于整个组合物计。
式(I)的脂环族二醛亚胺的比例优选地使得醛亚氨基与聚氨酯聚合物P的异氰酸酯基团之间的比例为0.1~1.1,特别是0.15~1.0,优选为0.2~0.9。
该组合物优选地进一步包含填料。填料影响未固化组合物的流变学性能,以及固化后组合物的机械性能和表面性能二者。合适的填料是无机和有机的填料,例如天然的、经研磨或沉淀的碳酸钙(它们适当时可以用脂肪酸、特别是硬脂酸酯涂覆),硫酸钡(BaSO4,也称为重晶石或重土),煅烧高岭土,石英粉,氧化铝,氢氧化铝,二氧化硅,特别是来自热解工艺的高分散的二氧化硅,炭黑,特别是工业制备的炭黑(以下称作“炭黑”),PVC粉或空心球。优选的填料是硫酸钡和碳酸钙、炭黑以及阻燃填料如氢氧化物或水合物、尤其是铝的氢氧化物或水合物,优选氢氧化铝。
也完全能够且甚至可以有利地使用不同填料的混合物。
填料的适宜用量范围为,例如,10~70重量%、优选为20~60重量%,基于整个组合物计。
该组合物可以包含溶剂,或是可以不包含。该组合物包含溶剂时,应当确保该溶剂不存在对异氰酸酯基团具有反应性的基团,更特别地不存在羟基和其它具有活泼氢的基团。
适宜溶剂特别地选自酮类如丙酮、甲乙酮、二异丁酮、乙酰丙酮、异丙叉丙酮、环己酮和甲基环己酮;酯类,例如乙酸酯如乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯,甲酸酯,丙酸酯和丙二酸酯如丙二酸二乙酯;醚类如二烷基醚、酮醚和酯醚,例如二异丙基醚、二乙基醚、二丁基醚、二乙二醇二乙基醚和乙二醇二乙基醚;脂肪烃和芳烃如甲苯、二甲苯、庚烷、辛烷,和石油馏分如石脑油、石油溶剂油、石油醚和汽油;卤代烃如二氯甲烷;和N-烷基化内酰胺,例如N-甲基吡咯烷酮。
优选二甲苯、甲苯、石油溶剂油和沸点范围为100~200℃的石油馏分。
溶剂的适宜用量范围典型地为1~50重量%、尤其是1~25重量%,基于整个组合物计。
该组合物中可以存在其它成分。其它成分尤其是助剂和添加剂,如:
-增塑剂,例如有机羧酸或其酸酐的酯,例如邻苯二甲酸酯如邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯,己二酸酯如己二酸二辛酯,壬二酸酯和癸二酸酯;有机磷酸酯和磺酸酯,聚丁烯和聚异丁烯;
-聚氨酯化学中常用的催化剂,特别是锡和铋化合物,叔胺,有机羧酸和磺酸;
-纤维,例如聚乙烯纤维;
-颜料,例如二氧化钛或铁氧化物;
-流变学改性剂,例如增塑剂或触变剂,例如脲化合物、聚酰胺蜡、膨润土或热解硅酸;
-反应性稀释剂或交联剂,例如二异氰酸酯如MDI、PMDI、TDI、HDI、1,12-十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,3-二异氰酸酯或环己烷-1,4-二异氰酸酯、IPDI、全氢-2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和全氢-4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,3-和1,4-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯的低分子量低聚物和衍生物,尤其是所述二异氰酸酯的异氰脲酸酯、碳二酰亚胺、脲酮亚胺、缩二脲、脲基甲酸酯或亚氨基噁二嗪二酮,二异氰酸酯与短链多元醇的加合物,己二酸二酰肼和其它二酰肼,以及聚醛亚胺、聚酮亚胺、噁唑啉或聚噁唑啉形式的封闭的胺;
-干燥剂,例如分子筛,氧化钙,高反应性异氰酸酯如对甲苯磺酰基异氰酸酯,原甲酸酯,烷氧基硅烷如四乙氧基硅烷,有机烷氧基硅烷如乙烯基三甲氧基硅烷,和在硅烷基团的α位上具有官能团的有机烷氧基硅烷;
-粘附促进剂,特别是有机烷氧基硅烷(以下称为“硅烷”),例如环氧基硅烷、乙烯基硅烷、(甲基)丙烯酰基硅烷、异氰酸基硅烷、氨基甲酸基硅烷、S-(烷基羰基)-巯基硅烷和醛亚氨基硅烷,这些硅烷的低聚形式,以及氨基硅烷和/或巯基硅烷与多异氰酸酯的加合物;
-非反应性热塑性聚合物,例如不饱和单体的均聚物或共聚物,尤其是选自乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、异戊二烯、乙酸乙烯酯或其更高级酯、和(甲基)丙烯酸酯的不饱和单体,其中特别适宜的是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、无规的聚α-烯烃(APAO)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE);
-反应性热塑性聚合物,尤其是异氰酸酯封端的聚氨酯聚合物,其采用聚酯多元醇、优选室温下固体的聚酯多元醇来制备,且其熔点在该组合物作为热熔粘合剂的施用温度范围之内,优选为40~80℃;
-耐热、耐光和耐UV辐射的稳定剂;
-阻燃物质;
-表面活性物质,例如润湿剂、流平剂、脱气剂或消泡剂;
-生物杀灭剂,例如杀藻剂、杀真菌剂或者抑制真菌生长的物质;
以及聚氨酯组合物中通常使用的其它物质。
另外有利地,该组合物包含至少一种促进醛亚氨基水解和/或异氰酸酯基团反应的催化剂。
促进二醛亚胺的水解的催化剂是,例如,有机羧酸如苯甲酸或水杨酸,有机羧酸酐如邻苯二甲酸酐或六氢邻苯二甲酸酐,有机羧酸的甲硅烷基酯,有机磺酸如对甲苯磺酸或4-十二烷基苯磺酸,磺酸酯,其它有机或无机酸,或者前述酸和酸酯的混合物。
促进异氰酸酯基团与水的反应的催化剂是,例如,有机锡化合物如二月桂酸二丁基锡、二氯化二丁基锡、二丁基二乙酰丙酮化锡,有机铋化合物或铋络合物,或者含胺基的化合物,例如2,2′-二吗啉基二乙基醚或1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷,或者聚氨酯化学中常用于异氰酸酯基团的反应的其它催化剂。
如果在聚氨酯组合物中存在多种催化剂的混合物,尤其是酸和有机金属化合物或金属络合物的混合物,酸和含氨基的化合物的混合物,或者酸、有机金属化合物或金属络合物、和含氨基的化合物的混合物时,则这可以是有利的。
典型的催化剂含量通常为0.005~2重量%,基于整个组合物计,并且本领域技术人员清楚对于何种催化剂何种用量是合理的。
有利的是,如此选择全部所述任选地存在于该组合物中的成分,尤其是填料和催化剂,使得该组合物的储存稳定性不受到这种成分的存在的不利影响,亦即,该组合物在其性能、尤其是施用和固化性能方面,在储存期间不变化或仅仅轻微地变化。这就使得,导致所述组合物化学固化的反应(尤其是异氰酸酯基团的反应)在储存期间不会显著地发生。由此特别有利的是,所述成分不含有或至多含有痕量的水,或者在储存期间不释放或至多释放痕量的水。因此,可能有意义的是,将某些添加剂在混入组合物之前进行化学或物理的干燥。
所述的组合物在排除水分条件下制备和保存。该组合物是储存稳定的,即其可以在排除水分的条件下在适合的包装或装置中,如,桶、提桶或料盒中,在几个月至一年和更长的时期内保存,而其不会在其应用特性或在其固化后的性能方面在对于它们的使用相关的程度上有所改变。通常通过测量粘度或挤出力来计算储存稳定性。
该组合物与水分接触时,由于醛亚氨基和异氰酸酯基团的化学反应的原因,其开始固化且由此得到其最终强度。由此,本发明的另一方面涉及经固化的组合物,其由水、尤其是空气湿度形式的水与上述组合物的反应而获得。式(I)的脂环族二醛亚胺的醛亚氨基具有在与水分接触时水解的性能。该过程中形式上形成的自由氨基与组合物中存在的异氰酸酯基团反应,其中形成脲基团且释放出式(III)的醛。
优选地,异氰酸酯基团相对于醛亚胺基团以化学计量过量存在。这些过量的组合物的异氰酸酯基团直接与水分反应且形成脲基团,同时分解出二氧化碳。作为异氰酸酯基团的这种和可能的其它反应的结果,该组合物固化。这个过程也称作交联。固化期间,式(I)的脂环族二醛亚胺结合到经固化的聚氨酯基质中,同时释放出用于其制备的醛。异氰酸酯基团与水解性的二醛亚胺的反应并不必然需要通过自由氨基来进行。不言而喻,水解过程中发生的中间体的反应也是可能的。例如,可以考虑到,半胺醛基团形式的式(I)脂环族二醛亚胺的水解性醛亚氨基直接与异氰酸酯基团反应。
该组合物尤其是用作单组分组合物且是湿固化性的。对于固化反应所需的水可以来自空气(空气湿气),或还可以使前述组合物与含水的组分接触,例如通过涂布例如光亮剂(),或者通过喷涂,或是可以在施用期间将含水的组分加到该组合物中,例如以含水糊料的形式,其例如通过静态混合机的方式来混入。在借助于空气湿度固化的过程中,该组合物从外侧向内固化。固化速率在此由不同因素决定,例如水的扩散速率、温度、环境湿度和粘合形状;其通常随固化进行而减缓。
若组合物固化期间仅释放出如上述那些的元气味的醛,则该组合物不会通过固化产生令人讨厌的气味,这点对于许多应用、尤其是在室内应用中是非常有利的或者甚至是前提。
所述组合物在与水分(例如与水)接触时快速地固化,且并不形成气泡。固化后的组合物基本上不发黄——甚至在光和热的影响下。这点使其能够用在应用于透明外观形状中或淡色调中的且在此过程中应色彩稳定的粘合剂、密封剂和涂料中。
组合物固化过程中,其表面粘性非常快速地降低。这对于由具有脂环族异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物、尤其是基于IPDI的那些形成的聚氨酯聚合物而言是不寻常的且令人吃惊的。这种类型的常见组合物的粘性,尤其是在作为弹性粘合剂或密封剂的应用中,经常是非常突出的且在施用之后直到几天或者甚至几周才降低,这样使得该组合物易于污染,尤其是被粉尘污染。
在其固化之后,所述组合物具有始终良好的延展性,同时具有相当高的硬度和强度,这点对于由具有脂环族异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物、尤其是基于IPDI的那些形成的聚氨酯聚合物而言是令人吃惊的。它们的拉伸强度和Shore-硬度显著高于由具有脂环族异氰酸酯基团的聚氨酯聚合物和产生于非脂环族二胺的二醛亚胺形成的相当的聚氨酯组合物。现有技术中预料不到由使用式(I)的脂环族二醛亚胺带来的这种强度和硬度的改进。
此外,所述组合物显示出很小的、由于迁移而渗出在其固化之后并未结合在聚合物之内的液体组分、尤其是用来制备式(I)的脂环族二醛亚胺的式(III)、(IV)和/或(V)的醛以及任选存在的增塑剂的趋势。这点对于本领域技术人员而言是令人吃惊的,因为在包含非脂环族二醛亚胺或根本不包含二醛亚胺的相当的现有技术组合物的情形下,会观察到具有迁移能力的组分显著强烈地渗出。尤其是对于包含基于与式(I)二醛亚胺相同的醛(即基于式(III)、(IV)和/或(V)的醛)的醛亚胺的相当的组合物,也可以合乎这种情况。猜想在所述组合物中渗出具有迁移能力的组分的较小趋势归因于如下事实:后者、尤其是醛,与聚合物基质、尤其是脂环族脲基团能够显著更好地相容。
具有迁移能力的组分的较低渗出与所述组合物快速固化的结合,充分防止了该组合物的表面在其施用之后长时间内保持粘性,且由此防止污物和粉尘粘着在其上。另外,在组合物的表面上和在将该组合物施用到其上的基材上不出现斑点和杂质,或者出现比在常见的现有技术组合物中更少的斑点和杂质。由于迁移性组分而导致的基材上的斑点和杂质(也称作“玷污”或“出血(Ausbluten)”),特别会在密封邻接细孔材料,尤其是混凝土、水泥或天然石材如大理石和花岗岩的接缝时出现,因为这些基材由于它们的细孔可以容易地吸收这些迁移性组分。另外,具有迁移能力的组分的渗出在随后将进行密封的涂覆过程中是很成问题的,因为增塑类物质迁移到表面密封体中或者通过其迁移,不仅严重削弱整个涂层的视觉效果,而且可以甚至软化该密封体到其基本被破坏的程度。另外很成问题的是,在随后要在粘合缝上刷涂或粘合的接合情形中,具有迁移能力的组分会渗出,因为渗出的膜可以在接缝上损害对于刷涂剂或粘合剂的粘附力。
依据含有物及其用量,该组合物在未固化和固化后状态下具有不同的稠度和不同的性能。对于所述组合物的各个应用而言,这是一大特点。
本发明进一步包括使用上述组合物作为用于建筑和工业应用的粘合剂、密封剂和/或涂料的用途。
一种实施方式中,该组合物在室温下具有液体稠度和良好流平性能。由此,其可以容易地作为自流平涂料施用到主要为平面的表面上,例如作为地面覆层。该组合物可以以多个层来施用。典型地,每个层施用的层厚为0.5~3mm、尤其是0.5~2mm。
另一实施方式中,该组合物在室温下具有有着结构粘性的糊料稠度,且典型地适合作为粘合剂和/或密封剂、尤其是作为弹性粘合剂或密封剂。
特定实施方式中,该组合物具有室温下固体的熔融组分,其优选地为上述反应性或非反应性热塑性聚合物,并且为了更好处理,优选地热施用、即在高于该熔融组分的熔点的温度下施用。由此,通过两个操作来进行固化。一方面,该组合物在冷却过程中通过可熔融组分、尤其是聚氨酯聚合物P而凝固,尤其是由于结晶而凝固,并由此显著提高该组合物的粘性。这种物理固化过程从某一时刻起终止了敞开时间,且导致该组合物的初始强度。与此同时地,借助于水分实现该组合物的化学交联,如前所述,其与最终强度的形成相关。
在上述实施方式中,该组合物优选地用作粘合剂或用作密封剂,尤其是用作弹性粘合剂或密封剂。
在完全固化的状态下,上述组合物具有弹性性能以及高强度。也就是说,其一方面具有高延展性、典型地>300%,且另一方面具有高拉伸强度、典型地>2MPa。
本发明进一步还包括粘合基材S1和S2的方法。这种粘合方法包含如下步骤:
i)将上述组合物施用到基材S1和/或基材S2之上;
ii)使基材S1和S2通过施加的组合物相互接触;和
iii)借助于水、特别是空气湿气形式的水使施加的组合物固化;
其中基材S1和S2是相同的或者彼此不相同的。
特别地以所谓的三角胶条形式施涂该粘合剂。由于它们的稠度(其赋予它们一定的初始强度),可以将粘合剂和密封剂施用到具有任意空间排列的面上,也就是施用到垂直和凸出的面上。为了在施用过程中更好地处理,该组合物优选地还具有触变行为和短的拉丝(Fadenzug)。
所述组合物也可以用作热熔粘合剂。
在作为热熔粘合剂的应用中,施用之前将该组合物加热到高于聚氨酯聚合物P的、或固体组分的熔点的温度,尤其是40~100℃之间。通过上述工艺实现随后的粘合。
本发明进一步还包括密封方法。这种密封方法包括如下步骤:
i′)在基材S1和基材S2之间施加上述组合物;和
ii′)借助于水、特别是空气湿气形式的水使施加的组合物固化;
其中基材S1和S2是相同的或者彼此不相同的。
本发明进一步还包括生产涂层、特别是地面覆层的方法。这种方法包含如下步骤:
i″)将上述组合物施用到基材S1之上,和
ii″)借助于水、特别是空气湿气形式的水使施加的组合物固化。
关于采用水分化学固化组合物的步骤iii)、ii′)或ii″),本领域技术人员理解,根据诸如所用组合物、基材、温度、环境湿度和粘合形状的因素,固化反应可以在组合物施用期间就已经开始。但是,大部分化学固化过程通常在组合物施用之后发生。
适宜的基材S1和/或S2尤其是选自混凝土、水泥、砂浆、砖、瓦、石膏、天然石材、沥青、金属、金属合金、木材、陶瓷、玻璃、塑料、粉末涂料、色漆和清漆的基材。
如果需要,可以在施用上述组合物之前对基材S1和/或S2进行预处理。这种预处理尤其是包括物理和/或化学清洁方法,例如研磨、喷砂、擦刷等,或者采用清洁剂或溶剂进行处理,或者火焰或等离子体处理、尤其是在大气压下空气等离子体预处理。另外,基材S1和/或S2可以具有例如底涂层(Grundierung)形式的预处理。作为底涂层可以考虑例如粘附促进剂组合物或底漆。
该组合物特别适用于气味-敏感的应用,例如在建筑内部中接缝的密封、室内涂料或地板的生产以及汽车内部中组件的粘合。优选的涂料是保护性刷料、密封料、保护涂料和底漆涂料。优选的覆盖层特别是地面覆层。例如,这种地面覆层用于办公、居住区域、医院、学校、仓库、车库和其它家庭或工业应用。这些应用是大面积上的,在现有技术的常见组合物的情形下,这种应用甚至在室外应用的情形下可以导致职业卫生问题和/或气味污染。另外,大部分地板覆层施用于室内区域。由此,对于地面覆层气味通常是很大的问题,但是采用本发明组合物可以减轻该问题。
用于粘合和/或密封基材S1和/或S2的所述组合物,典型地从可商购获得的料盒(对于较小型应用,其优选地手动操作)中涂覆。借助于压缩空气从料盒中或者借助于输送泵或挤出机从桶或提桶中,任选地借助于涂装机器人的施用也是可能的。尤其是在工业生产的应用中或者在大型施用中优选这些施用方法。
施涂所述组合物以生产涂层这一过程,典型地通过倾倒到待涂布的基材S1、尤其是地面上来进行,且借助于例如刮刀或者带齿镘刀(Zahntraufel)在液态下使其均匀分布。另外,可以采用钉齿辊(Stachelwalze)将该材料整平并除去空气。但是,机器施用,例如采用喷射施用的形式,也是可行的。
也能够将所述组合物在施用之前与其它填料、尤其是石英砂混合。同样能够将石英砂仅播散到仍为液体的组合物的表面之上或之内。采用两种方式,获得具有良好防滑性的沙质、耐磨表面,且视需要可以将其密封。
另外,可以以单层或多层的形式施涂该组合物。在多层施涂的情形中,相继地以连续地或者在特定时间间隔下重复该施涂工艺几次。
最后,在施用所述组合物之后可以施用所谓密封剂,其在薄层中,例如厚度为几微米到十分之几个毫米的薄层中,又会影响地面覆层的表面性能。其中,这可以是透明或着色的密封剂。也可能的是,额外地将所谓的耐磨层施涂到具有高断裂伸长率的、本发明组合物的固化层上。这样形成具有良好动态裂纹弥合(Rissüberbrückung)和高表面硬度的覆层,其中,具有高弹性的本发明组合物确保了裂纹弥合,且耐磨层保持高表面硬度。如果需要,也可以将耐磨层本身密封。这样,可以获得根据德国钢筋混凝土协会的“Richtlinie für Schutzund Instandsetzung von Betonbauteilen”的符合OS 11的地面结构,其中“OS”代表″表面防护体系()″。
本发明进一步包括采用所述组合物(其通过一种所述方法获得)粘合、密封和/或涂布的制品。
这些制品优选地是地上或地下工程中的楼宇或建筑结构体,工业制造产品或消费品,特别是窗户,家用机器,或运输工具,特别是机动车,或者机动车的附属部件。
这些制品优选是地面,典型地是楼宇或建筑结构体内部以及外部区域中的地面,例如办公室、工厂大厅、体育馆、冷藏室、阳台、露台、桥、停车场平台或者运动场和操场的地面。
实施例
试验方法说明
在Perkin-Elmer的FT-IR仪器1600上测量红外光谱(采用ZnSe-晶体的水平ATR-测量单位),其中不经稀释地将物质涂覆成膜。以波数(cm-1)表示吸收谱(测量范围:4000-650cm-1)。
在Bruker DPX-300型的光谱仪上且在300.13MHz下测量1H-NMR-光谱;化学位移δ用相对于四甲基硅烷(TMS)的ppm表示,偶合常数J用Hz表示。不区分真耦合图样和假耦合图样(Echte undPseudo-Kopplungsmuster)。
于温度调节的锥板粘度计Physica UM(锥直径为20mm,锥角1°,锥尖-板间距0.05mm,剪切速率10至1000s-1)上测量粘度。
用滴定方法确定所制得的二醛亚胺的胺含量,亦即醛亚氨基形式的受封闭的氨基含量(采用溶于冰醋酸的0.1N HClO4,以结晶紫为指示剂)并且总是以mmol N/g表示。
a)二醛亚胺的制备
二醛亚胺A-1(对应于式(I))
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入55.0g(0.19mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将15.6g(0.18mol N)1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(=异佛尔酮二胺,IPDA,IPD,Degussa,胺含量11.68mmol N/g)从滴液漏斗中缓慢加入,在此过程中混合物升温并且逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:67.1g透明无色的油,其胺含量为2.73mmol N/g且20℃下粘度为190mPa·s。
IR:2952,2922,2852,2819sh,1738(C=O),1666(C=N),1464,1418,1394,1378,1364,1350,1298,1248,1236sh,1158,1112,1048,1020,1000,938,928,910,894,868,772,722。
1H NMR(CDCl3,300K):δ7.59和7.57(2×s,全部1H,CH=N([异构体]),7.47(s,1H,CH=N),4.03和4.01(2×s,2×2H,C(CH3)2-CH2-O),3.37(m,1H,N-CHCy),3.08(dd,2H,J≈11.1,N-CH2-CCy),2.30(t,4H,J≈7.5,OC(O)-CH2-CH2),1.61(m,4H,OC(O)-CH2-CH2),1.60-0.85(m,65H,其余CH)。
二醛亚胺A-2(对应于式(I))
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入50.0g(0.18mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛,并在室温下与17.9g(0.17mol N)固体双(4-氨基环己基)甲烷(H12MDA;异构体混合物;胺含量9.37mmol N/g)混合。短时间之后其完全进入溶液,且混合物升温并逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:64.7g透明、棕-橙色油,其胺含量为2.60mmol N/g且20℃下粘度为460mPa·s。
IR:2952sh,2920,2851,2818sh,1737(C=O),1665(C=N),1466,1449,1418,1394,1375,1345,1300,1248,1233,1159,1112,1056,1019,1000,938,913,896,766,721。
1H NMR(CDCl3,300K):δ7.55和7.53(2×s,比值约7/3;2H,CH=N),4.02和4.00(2×s,比值约3/7;4H,C(CH3)2-CH2-O),3.09和2.88(2×m,比值约3/7;2H,N-CHCy),2.29(t,4H,J≈7.5,OC(O)-CH2-CH2),1.89和1.75(2×m,比值约3/7;4Cy-H),1.65-1.40(m,16H,12Cy-H和OC(O)-CH2-CH2),1.35-0.90(m,36H,4Cy-H和CH3-(CH2)8-CH2-CH2-CO),1.08(s,12H,C(CH2)2-CH2-O),0.88(t,6H,J≈6.9,CH3-(CH2)10-CO)。
二醛亚胺A-3(对应于式(I))
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入60.5g(0.21mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将11.6g(0.20molN)1,2-二氨基环己烷环己烷(DCH;DCH-99,Invista,胺含量17.34mmol N/g)从滴液漏斗中缓慢加入,在此过程中混合物升温并且逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:68.2g透明、几乎无色的油,其胺含量为2.94mmol N/g且20℃下粘度为80mPa·s。
IR:2952sh,2922,2852,1738(C=O),1666(C=N),1466,1418,1392,1374,1344,1300,1246,1234,1158,1112,1082,1018,1000,932,858,846,830,802,766,722,676。
二醛亚胺A-4(对应于式(I))
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入50.0g(0.18mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将19.8g(0.17mol N)双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷(C 260,BASF;胺含量8.46mmol N/g)从滴液漏斗中缓慢加入,在此过程中混合物升温并且逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:66.5g透明无色的油,其胺含量为2.50mmol N/g。
IR:2952sh,2920,2852,2815sh,1738(C=O),1666(C=N),1456,1418,1394,1370,1344,1299,1248,1234,1158,1112,1046,1020,1000,936,922,875,863,850,764,722。
二醛亚胺A-5(对应于式(I))
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入80.9g(0.27mo)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将25.2g(0.26molN)3(4),8(9)-双-(氨基甲基)-三环[5.2.1.02,6]癸烷(TCD-二胺,Celanese,胺含量10.23mmol N/g)从滴液漏斗中缓慢加入,在此过程中混合物升温并且逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:100.8g透明、几乎无色的油,其胺含量为2.56mmol N/g。
二醛亚胺A-6(对应于式(I))
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入45.0g(0.16mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将19.2g(0.15molN)4,4′-亚异丙基-双-环己胺(IPCD;BASF,工业级,异构体混合物,胺含量7.77mmol N/g)从经加热的滴液漏斗中缓慢加入,在此过程中混合物升温并且逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:61.0g透明、淡棕色的油,其胺含量为2.47mmol N/g。
IR:2954sh,2921,2852,2822sh,1737(C=O),1666(C=N),1466,1448sh,1418,1393sh,1377sh,1343,1300,1249,1234,1159,1112,1085,1058,1021,999,974sh,937,898,871sh,761br,721,685。
二醛亚胺A-7(对应于式(I))
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入25.8g(0.09mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将5g(0.09mol N)固体反式-1,4-二氨基环己烷(Invista;胺含量17.25mmol N/g)逐份加入,将所获悬浮液加热到80℃,并在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:28.7g透明、淡棕色的油,其胺含量为2.92mmol N/g,其在静置时在几分钟之内凝固成结晶白色材料。熔点(未修正):47-50℃。
IR:2953sh,2922,2852,2824sh,1736(C=O),1664(C=N),1466,1454s h,1418,1394,1376,1364sh,1346,1304,1248,1232,1158,1110,1086,1020,1000,942,894,887s h,769,722,668。
二醛亚胺A-8
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入50.9g(0.18mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将10.0g(0.17molN)1,6-六亚甲基二胺(BASF;胺含量17.04mmol N/g)从加热的滴液漏斗中缓慢加入,在此过程中混合物升温并且逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:57.7g透明、淡黄色的油,其胺含量为2.94mmol N/g。
二醛亚胺A-9
在氮气气氛下往圆底烧瓶中预置入74.3g(0.26mol)蒸馏过的2,2-二甲基-3-月桂酰氧基丙醛。强烈搅拌下,将30.0g(0.25mol N)聚醚二胺(聚氧化亚丙基二胺,平均分子量为约240g/mol;D-230,Huntsman;胺含量8.29mmol N/g)从滴液漏斗中缓慢加入,在此过程中混合物升温并且逐渐变浑浊。然后,在减压(10毫巴,80℃)下除去挥发性成分。得率:99.5g透明、淡黄色的油,其胺含量为2.50mmol N/g。
b)聚氨酯组合物的制备
实施例1~2和对比实施例3:涂覆材料
对于每个实施例,称量依据表1规定重量份的涂覆材料的各个成分(不经预先干燥)到具有螺旋塞的聚丙烯杯中,并借助于离心混合机(SpeedMixerTM DAC 150,FlackTek Inc.;2500转/rpm下1分钟)将其混合,并将该混合物立即填充到内部涂布过的铝管中并将其气密性封闭。
如下制备聚氨酯聚合物P1:
将1060g聚氧化亚丙基二醇(1111BD,Bayer;OH值111.4mg KOH/g)、650g聚氧化亚丙基二醇(2061BD,Bayer;OH值56.1mg KOH/g)、770g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI,Degussa)和0.25g二月桂酸二丁基锡在80℃下转化为游离异氰酸酯基团含量为6.8重量%的、NCO封端的聚氨酯聚合物。
表1:实施例1~2和对比实施例3的涂覆材料的组成。
a45重量%在二甲苯中的IPDI三聚体(T 1890/100,Degussa;NCO含量=17.3重量%)。b5重量%在己二酸二辛酯中的水杨酸。c2,2′-二吗啉基二乙基醚(DMDEE催化剂,AirProducts).d10重量%在邻苯二甲酸二异癸酯中的二月桂酸二丁基锡。eBYK-088(BYK-Chemie/ALTANA)。
测试由此获得的涂覆材料的结皮时间、固化状态下的机械性能和发黄性。
为了测量结皮时间(直至无粘性的时间“无粘性时间”),将小部分已在40℃下储存了2小时的室温温热的涂覆材料以约2mm的层厚施涂到纸板上,并且在23℃和50%相对湿度下,测量直至用LDPE移液管轻轻地拍打涂覆材料表面时首次不再有残留物保留在移液管上所持续的时间。
为了确定固化之后的机械性能,测量了Shore A-硬度、拉伸强度、断裂伸长率和E-模量。依据DIN 53505在标准气候条件(23℃,50%相对空气湿气)下固化28天的样品上测量Shore A-硬度。为了测试其它机械性能,将涂覆材料在制备之后两小时浇铸到平面PTFE模具中达到约2mm的膜厚,且在标准气候条件下将该膜固化21天并依据DIN EN53504测试拉伸强度、断裂伸长率和E-模量(牵引速度:200mm/min)。
通过将完全固化的涂覆材料块在日光下储存在日光照射的窗户后面4个月,并随后与在黑暗中储存过的相同材料块的颜色进行对比,定性测试发黄性。在这个对比中未能检测到明显的色调变化时,将该材料评定为不发黄。
另外以定性方式来评价气泡形成(根据在膜固化期间发生的气泡数量),以及气味形成(通过鼻子在距离固化膜10cm的地方闻)。
表2中列出了这些试验的结果。
表2:实施例1~2和对比实施例3的涂覆材料的性能。
a在0.55.0%伸长率下。
从表2中可见,本发明实施例1和2的涂覆材料相对于对比实施例3的,具有显著更高的拉伸强度和更高的E-模量,同时具有至少一样好的断裂伸长率。
实施例4~7和对比实施例8~9
弹性粘合剂
对于每个实施例,将依据表3规定重量份的各个成分(不经预先干燥)在真空混合机中处理,除去水分并获得均质糊料,立即将其填充到内部涂布过的铝料盒中并将该料盒气密性密封。
如下制备聚氨酯聚合物P2:
通过已知方法在80℃下,将590g4200N多元醇(聚氧化亚丙基-二醇,OH值28.5mg KOH/g;Bayer)、1180gMD34-02多元醇(聚氧化亚丙基-聚氧化亚乙基-三醇,OH值35.0mgKOH/g;Shell)和230g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI;IPDI,Degussa)转化为游离异氰酸酯基团含量(通过滴定方法测量)为2.1重量%且20℃下粘度为22Pa·s的、NCO-封端的聚氨酯聚合物。
如下制备脲增稠剂:
在真空混合机中预置入3000g邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP;Z,BASF)和480g 4,4′-亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI;44MC L,Bayer),将其略微加热。随后在强烈搅拌下缓慢滴加270g单丁基胺。将形成的糊料在真空和冷却下继续搅拌1小时。
表3:实施例4~7和对比实施例8~9的弹性粘合剂的组成。
aHDI-三聚体(N-3600,Bayer),NCO含量=23.0重量%。b脲增稠剂。c3-缩水甘油基丙基三乙氧基硅烷(GLYEO,Degussa)。d水杨酸(5重量%,在己二酸二辛酯中)。e二月桂酸二丁基锡(5重量%,在邻苯二甲酸二异癸酯中)。
对于所有实施例,聚氨酯聚合物P2中异氰酸酯基团与式(I)二醛亚胺中反应性基团(醛亚胺基加羟基)总和之间的比例为1.0/0.52。
测试由此获得的弹性粘合剂的抗蠕变性(Standfestigkeit)、拉丝、结皮时间、固化速度、固化之后的机械性能、粘性和玷污。
为了测量抗蠕变性(Standfestigkeit),借助于料盒喷枪经由三角形喷嘴以底部直径8mm且高度(三角形顶端到底部的距离)20mm的水平三角形胶条,将该粘合剂施涂到直立的纸板上。5分钟之后,测量顶端降低的程度,即在三角形胶条中间从原始位置偏移的程度。当顶端处于完全或者几乎未改变的位置时评价为“非常好”,而当顶端处于中间与底部末端之间时评价为“良”。
通过借助于料盒喷枪将一些粘合剂施涂到一块固定在墙壁上的纸板上,通过在施涂结束时将料盒喷枪快速地回拉而从施涂的粘合剂拉开,并测量残留在断点处的粘合剂丝的长度,定性确定拉丝性。
如实施例1中所述那样测量结皮时间。
通过借助于料盒喷枪经过圆形喷射(开口10mm)以长度约50mm且中间厚度30mm的水平、自由悬垂的锥形物形式,将该粘合剂施涂到固定在墙壁上的一块纸板上,静置在标准气候条件下7天,随后在中间垂直切下,并用尺子测量固化粘合剂层的厚度,测定固化速率(完全固化)。
为了确定固化之后的机械性能,测量了Shore A-硬度、拉伸强度、断裂伸长率和E-模量。依据DIN 53505在于标准气候条件下固化14天的样品上测量Shore A-硬度。为了测试其它机械性能,将粘合剂在制备之后两小时借助压力压制成约2mm厚的膜,且在标准气候条件下将该膜固化14天并依据DIN EN 53504测试拉伸强度、断裂伸长率和E-模量(牵引速度:200mm/min)。
通过在其施用1天之后用拇指挤压到固化着的Shore A-样品上,并随后测量在手抬起来时样品保持粘着在拇指上的时间长度,测试粘合表面的粘性。随后,将粘性评定为高(样品保持粘着超过3秒钟)、中(样品保持粘着约3秒钟)、低(样品保持粘着1~2秒钟)和无(样品保持粘着小于1秒钟)。
根据在将Shore A-样品施用到已将样品施涂于其上的纸片上之后1周所形成的油脂环的尺寸(大/中/小/无),评价玷污情况。
表4中列出了这些试验的结果。
表4:实施例4~7和对比实施例8~9的弹性粘合剂的性能。
a在0.5-5.0%伸长率下。b由于强烈的气泡形成而不可测量。
从表4中可以看出,实施例4~7的本发明弹性粘合剂(其均含有式(I)的脂环族伯二醛亚胺),相对于包含非脂环族二醛亚胺的对比实施例8的粘合剂,在具有其它类似性能的同时,具有显著更高的ShoreA-硬度和更高的E-模量,1天之后粘性更低且显示更少的玷污。相对于根本不含二醛亚胺的对比实施例9的粘合剂,实施例4~7的本发明弹性粘合剂具有更短的结皮时间、无气泡的固化过程、更好的机械性能、更低粘性和更少玷污。
实施例10~11和对比实施例12:
弹性密封剂
对于每个实施例,将依据表5规定重量份的各个成分(不经预先干燥)在真空混合机中处理,除去水分并获得均质糊料,立即将其填充到内部涂布过的气密性铝料盒中并将该料盒气密性密封。
如下制备聚氨酯聚合物P3:
通过已知方法在80℃下,将580g4200N多元醇(聚氧化亚丙基二醇,OH值28.5mg KOH/g;Bayer)、303gMD34-02多元醇(聚氧化亚丙基-聚氧化亚乙基三醇,OH值35.0mg KOH/g;She11)和117g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI;IPDI,Degussa)转化为游离异氰酸酯基团含量(通过滴定方法测量)为2.25重量%且20℃下粘度为10Pa·s的、NCO-封端的聚氨酯聚合物。
如实施例4中所述那样制备脲增稠剂。
对于所有实施例,聚氨酯聚合物P 3中异氰酸酯基团与式(I)二醛亚胺中反应性基团(醛亚氨基加羟基)总和之间的比例为1.0/0.67。
表5:实施例10~11和对比实施例12的弹性密封剂的组成。
a邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP;Z,BASF)。b脲增稠剂。c3-缩水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷(GLYEO,Degussa)。d水杨酸(5重量%,在己二酸二辛酯中)。
测试由此获得的弹性密封剂的抗蠕变性能、拉丝、结皮时间、固化速度、固化之后的机械性能、粘性和玷污性。
如实施例4中所述那样测量机械性能,除了代替E-模量而测量在100%伸长率下的拉伸应力。
如实施例4中所述那样进行其它试验,其中额外地在三天老化的Shore A-样品上进行粘性试验。
所有密封剂完全固化,不形成气泡。
表6中列出了这些试验的结果。
表6:实施例10~11和对比实施例12的弹性密封剂的性能。
a不可测量(太软、太粘)。
从表6中可以看出,实施例10~11的本发明弹性密封剂(其均包含式(I)的脂环族二醛亚胺),相对于包含非脂环族二醛亚胺的对比实施例12的密封剂而言,具有更好的机械性能和在1天或3天之后显著更低的粘性。包含式(I)的脂环族二醛亚胺(其中醛亚氨基的一个直接键合于脂环族环上)的实施例10的密封剂,相对于包含式(I)的脂环族二醛亚胺(其中没有醛亚氨基直接键合于脂环族环上)的实施例11的密封剂,在机械性能、尤其是拉伸强度方面更突出。
机译: 用于聚烯烃树脂的晶体,其含有脂环族二羧酸的金属盐,其在聚烯烃树脂中具有优异的分散性,一种制备脂环族二羧酸的金属盐的方法,以及脂环族二羧酸的金属盐。 成核剂,含有晶体成核剂,聚烯烃基树脂组合物和聚烯烃基树脂模塑产品的晶体成核剂组合物。
机译: 脂环二羧酸的金属盐具有优异的聚烯烃树脂分散性,所述脂环族二羧酸的所述金属盐的制造方法,含有所述脂环族二羧酸的所述金属盐的聚烯烃树脂含有所述晶体核糖剂组合物,含有所述晶体核糖剂,聚烯烃树脂组合物,所述聚烯烃树脂组合物,所述和聚烯烃树脂模塑制品
机译: 包括在聚烯烃基树脂中具有优异的分散性的脂环族二羧酸的金属盐,一种制备脂环族二羧酸的金属盐的方法,含有脂环二羧酸的金属盐的聚烯烃树脂的成核剂,以及成核剂。晶体成核剂组合物,聚烯烃基树脂组合物和形成的聚烯烃基树脂模塑制品