專(zhuān)利名稱(chēng)：木材粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于特殊的異氰酸酯-封端的預(yù)聚物的組合物作為制造涂料材料和粘合劑、尤其是木材粘合劑的原材料的用途。
背景技術(shù)：
基于苯酚-或間苯二酚-甲醛或者蜜胺-甲醛縮合產(chǎn)物的粘合劑是已知的，并且特別是在高應(yīng)力、耐久的木材結(jié)構(gòu)中，被用于粘接木材(例如EP-A 0 879 270)。水性硬化劑混合物與蜜胺樹(shù)脂的反應(yīng)是縮聚反應(yīng)，其中當(dāng)聚合物被合成時(shí)釋放出水。因此，為了使反應(yīng)可再現(xiàn)地進(jìn)行，木材的含水量必須滿(mǎn)足嚴(yán)格的條件。
在高應(yīng)力木材結(jié)構(gòu)情況下，例如承載的結(jié)構(gòu)元件，對(duì)結(jié)構(gòu)元件的機(jī)械強(qiáng)度有高要求。例如，甚至在多年老化之后，接合強(qiáng)度應(yīng)該仍然是足夠的。
粘合劑的一般可用性要求滿(mǎn)足例如以下標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 204，耐久性類(lèi)別D4，或者WATT 91(木材粘合劑溫度測(cè)試)。
使用單組分或雙組分體系的聚氨酯粘合劑來(lái)粘接木材已經(jīng)久為人知，并且描述于期刊“Adhaision-K1eben & Dichten”，41，1-2/97，pp37-38(1997)。單組分體系尤其適合于木材基材，因?yàn)槟静牡奶烊缓勘ＷC了具有足夠的水用作反應(yīng)物。這免除了對(duì)測(cè)定精確的含水量的需要，或者正如許多水不可滲透基材的通常情況，不需要為了保證反應(yīng)完全而用水霧噴霧基材表面。
然而，特別是在雙組分體系情況下，存在這樣的缺點(diǎn)當(dāng)使用低粘度的聚異氰酸酯時(shí)，它們?cè)趬褐七^(guò)程期間將遷移到木材中。雖然這在粘合劑和木材之間產(chǎn)生良好的接合，但是過(guò)度遷移將引起粘結(jié)接頭處粘合劑混合物的NCO-OH比例出現(xiàn)不可控制的偏移，該比例對(duì)于聚合物的合成是重要的。在低粘度單組分體系情況下，粘結(jié)接頭，特別是木材/粘合劑界面，聚異氰酸酯減少；在極端條件下，在兩種情況中可能出現(xiàn)有缺陷的粘合劑粘合。
為了保證在粘結(jié)接頭處有足夠的粘合劑濃度，可以使用較高粘度的體系，雖然這些將產(chǎn)生值得注意的涂覆問(wèn)題。另一種可能性是加入填料，適合的例子是有機(jī)填料；無(wú)機(jī)填料不太適合，因?yàn)樗鼈円子谛纬沙恋砦?，并且?dāng)由機(jī)器分配粘合劑時(shí)，可能導(dǎo)致在復(fù)雜的泵送和計(jì)量系統(tǒng)中磨損增大。
能夠使用的有機(jī)填料的例子是木粉、纖維素纖維以及塑料纖維。微纖雛形式的塑料纖雛還起觸變添加劑的作用。尤其適合的填料是原位制備的聚脲和/或聚聯(lián)亞氨基二氨甲酰在包含羥基的聚醚中的分散體，其被大規(guī)模用于生產(chǎn)具有提高的抗碎強(qiáng)度的聚氨酯泡沫(例如DE-OS 25 13 815)。使用基于有機(jī)多異氰酸酯和聚合物在有機(jī)羥基化合物中的分散體的單組分和雙組分聚氨酯粘合劑兩者，例如DE-OS 2719 720中所述，獲得了具有優(yōu)良的內(nèi)聚強(qiáng)度的柔性粘合劑結(jié)合。
粘合地粘接的木材結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是粘合劑對(duì)水分的敏感性，這導(dǎo)致粘合劑層被削弱并且限制了粘合地粘接的木材結(jié)構(gòu)在永久潮濕環(huán)境中的使用。因此，在干燥狀態(tài)，通常能夠看到木材出現(xiàn)大范圍的基礎(chǔ)部分破壞，而當(dāng)在水中放置時(shí)，或者在煮沸試驗(yàn)中，能夠觀察到內(nèi)聚破壞。
RP-A 1 343 832要求保護(hù)作為木材粘合劑的異氰酸酯-封端的預(yù)聚物，其包含有機(jī)填料，基于甲代亞苯基二異氰酸酯和肼的加成物，因此具有高耐水性。
現(xiàn)成即可使用的粘合劑通常在兩個(gè)階段中制造。
在第一個(gè)階段中，在正常的攪拌釜反應(yīng)器中，低粘度起始材料，例如多元醇和多異氰酸酯，被轉(zhuǎn)化成異氰酸酯-封端的預(yù)聚物，該攪拌釜反應(yīng)器最適合于這類(lèi)低粘度起始材料。
所述現(xiàn)成即可使用的粘合劑在特殊的攪拌單元中配制，所述攪拌單元更適合于引入具有附聚傾向的添加劑，例如尤其是流變性加工助劑。在此可以特別提到裝備有溶解機(jī)盤(pán)的攪拌釜反應(yīng)器。
在第一個(gè)階段中已經(jīng)包含填料的預(yù)聚物的缺點(diǎn)是在制造用于各種各樣領(lǐng)域的異氰酸酯-封端的預(yù)聚物的正常生產(chǎn)過(guò)程中，這類(lèi)有填料的預(yù)聚物導(dǎo)致生產(chǎn)單元需要高的清洗費(fèi)用，因?yàn)槿绻磺逑?，則來(lái)自先前的批次的填料將使下一個(gè)批次的預(yù)聚物不再是外表完全透明的，這將使其無(wú)法用于許多應(yīng)用。
因此，本發(fā)明的目的是提供作為單組分木材粘合劑的原料的低粘度、基本上無(wú)填料的異氰酸酯-封端的預(yù)聚物，該粘合劑特別地用于粘接承載的結(jié)構(gòu)元件，其具有提高的耐水性。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯，特別是包含蓖麻油和蓖麻油衍生物的異氰酸酯-封端的預(yù)聚物，具有較小的滲入木材的傾向，并且因此當(dāng)用于薄層來(lái)粘接木材時(shí)，即使沒(méi)有填料，也使基材具有較小的破壞傾向。基材破壞被理解為是指在粘結(jié)接頭中的斷裂模式呈現(xiàn)主要的或者完全的木材斷裂，而在其他情況中，能夠觀察到粘合破壞，即在粘合劑/木材界面的平滑斷裂，或者內(nèi)聚破壞，即在粘合劑層內(nèi)的斷裂。此外，這種多元醇為粘接提供了高疏水性，這對(duì)性能具有積極的影響，特別是在潮濕環(huán)境中。特別地，發(fā)現(xiàn)通過(guò)伴隨地使用聚醚多醇制備的預(yù)聚物是特別適合的，因?yàn)檫@降低了預(yù)聚物的粘度，這改進(jìn)了基材表面的潤(rùn)濕，并且使隨后的粘合劑制造商在配制時(shí)具有更大的靈活性。蓖麻油本身，其羥基數(shù)約160到170mgKOH/g，使由其制備的預(yù)聚物具有過(guò)高的粘度，因此就后續(xù)加工和配混而言證明是不太適合的。在這種情況下，為了生產(chǎn)低粘度預(yù)聚物，聚醚多醇的比例必須提高，雖然這再次使上述優(yōu)點(diǎn)最小化。另一方面，發(fā)現(xiàn)特別是羥基數(shù)為大約100到140mg KOH/g的商業(yè)上可得到的單脫水蓖麻油是最佳的，因?yàn)槠錇檎澈蟿┨峁┝撕芎玫氖杷?，而不在預(yù)聚物合成期間過(guò)度地使粘度提高，因此能夠使聚醚含量保持較小。
因此，本發(fā)明提供了包含以下組分的組合物a)至少一種異氰酸酯-封端的預(yù)聚物，其通過(guò)以下物質(zhì)反應(yīng)得到a1)至少一種有機(jī)多異氰酸酯，和a2)至少兩種有機(jī)多羥基化合物的混合物，其包含i)至少20重量％的包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯，和ii)至少20重量％的具有平均至少兩個(gè)羥基的聚醚，i)和ii)的量是基于混合物a2)的總量，和b)任選地輔助物質(zhì)和添加劑，用于制造涂料和/或粘合劑、特別是用于粘接木材基材的粘合劑的用途。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明在說(shuō)明書(shū)(包括實(shí)施例)和權(quán)利要求中，除非另外明確地規(guī)定，所有數(shù)字可以“大約”修飾，即使該詞語(yǔ)沒(méi)有明確地出現(xiàn)。此外，在此敘述的任何數(shù)值范圍用以包括所有包容在其中的子區(qū)間。
混合物a2)優(yōu)選具有50到180mg KOH/g的混合物平均羥基數(shù)。
異氰酸酯-封端的預(yù)聚物a)優(yōu)選具有8到20重量％、尤其優(yōu)選10到18和非常尤其優(yōu)選12到18重量％的異氰酸酯(NCO)含量。異氰酸酯含量表示自由異氰酸酯基團(tuán)的含量，例如如按照DIN 53185測(cè)定的。在此，包含異氰酸酯基團(tuán)的預(yù)聚物與化學(xué)計(jì)量過(guò)量的二丁胺反應(yīng)，并且異氰酸酯基團(tuán)的含量通過(guò)對(duì)未反應(yīng)的二丁胺的量進(jìn)行反滴定來(lái)測(cè)定。
用于合成異氰酸酯-封端的預(yù)聚物a)的適合的多異氰酸酯是聚氨酯化學(xué)中已知的脂肪族、脂環(huán)族、芳香族和雜環(huán)的多異氰酸酯，例如由例如W.Siefken在Justus Liebigs Annalen der Chemie，562，第75到136頁(yè)中描述的那些。其他適合的多異氰酸酯是具有例如異氰脲酸酯、縮二脲、脲二酮(uretdione)或者碳二亞胺基團(tuán)的那些。這類(lèi)多異氰酸酯能夠具有高官能度，例如超過(guò)3。
優(yōu)選的多異氰酸酯是2，4-和/或2，6-二異氰酸根合甲苯，MDI是特別尤其優(yōu)選的。MDI在此作為通稱(chēng)使用，指單體的2，4’-和/或4，4’-二異氰酸根合二苯基甲烷，以及苯胺/甲醛縮合產(chǎn)物的粗光氣化產(chǎn)品，其包含10到60重量％高級(jí)的低聚物并且具有2.1到3.0的官能度，其已知的名稱(chēng)為聚合的MDI。還可以使用單體的和聚合的MDI的混合物。另外的可能性是使用MDI衍生物，其中為了改進(jìn)單體的4，4’-MDI的處理性能，通過(guò)引入碳二亞胺或者脲基甲酸酯基團(tuán)制備了具有28到31％的異氰酸酯含量的4，4’-二異氰酸根合二苯基甲烷衍生物，其能夠在室溫下作為液體貯藏。特別尤其優(yōu)選的MDI品級(jí)是具有70到100％單體含量的那些，2，4’-MDI的比例優(yōu)選在10和70重量％之間。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，多異氰酸酯a1)由包含10到70重量％的2，4’-MDI和0到30重量％的低聚物的二苯甲烷二異氰酸酯類(lèi)化合物組成。
特別尤其優(yōu)選地，使用的多異氰酸酯a1)是包含20到60重量％的2，4’-MDI和0到30重量％的低聚物的MDI。
按照本發(fā)明使用的多元醇混合物a2)，其平均羥基數(shù)優(yōu)選為50到180mg KOH/g，尤其優(yōu)選為60到150mg KOH/g，優(yōu)選由多元醇i)和ii)組成。多元醇混合物a2)優(yōu)選包含20到80重量％的組分i)和20到80重量％的組分ii)，所述量是基于多元醇混合物a2)的總重量。
按照本發(fā)明使用的組分i)由一種或多種脂肪酸三酸甘油酯組成，該脂肪酸三酸甘油酯具有一個(gè)或多個(gè)羥基，并且平均羥基數(shù)優(yōu)選為100到170，尤其優(yōu)選為110到150，并且特別尤其優(yōu)選為110到130mgKOH/g。尤其適合的三酸甘油酯是包含羥基并且具有8到26、優(yōu)選12到22個(gè)碳的飽和或者不飽和脂肪酸(例如蓖麻油酸)的三酸甘油酯，或者該脂肪酸與其他具有8到26、優(yōu)選12到22個(gè)碳、但不包含羥基的飽和或者不飽和脂肪酸(例如特別是亞油酸、棕桐酸和/或硬脂酸)的混合物的三酸甘油酯。優(yōu)選的三酸甘油酯是蓖麻油和其衍生物。在用于制備異氰酸酯-封端的預(yù)聚物a)的多元醇混合物a2)中，組分i)的用量?jī)?yōu)選為20到80重量％，并且尤其優(yōu)選為40到70重量％，基于多元醇混合物a2)的總量。
作為包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯，可以特別地提到蓖麻油和蓖麻油衍生物。在多元醇i)中，羥基數(shù)為160到170mg KOH/g的蓖麻油的比例可以方便地在0和70重量％之間，優(yōu)選在0到50重量％之間。按照本發(fā)明，特別尤其優(yōu)選的是使用羥基數(shù)為110到130mg KOH/g的單脫水蓖麻油，其在組分i)中的用量為30到100、優(yōu)選50到100和尤其優(yōu)選100重量％。這類(lèi)產(chǎn)品，其可以?xún)?yōu)選用作組分i)，基本上通過(guò)從蓖麻油中分解出大約一摩爾水，借此形成雙鍵來(lái)制備，并且羥基數(shù)從約165降低到約120mg KOH/g。這類(lèi)產(chǎn)品是市售可得的。在此可以特別地參考例如Alberdingk & Boley，Krefeld的Rizinusl PD。
在本發(fā)明中，羥基數(shù)按照DIN 53240測(cè)定。按照所述的DIN 53240，其是相當(dāng)于將1克物質(zhì)乙?；Y(jié)合的乙酸的量的氫氧化鉀的量(mg)。
尤其適合的具有平均至少兩個(gè)并且優(yōu)選兩個(gè)到四個(gè)羥基的組分ii)的聚醚，是市售可得的環(huán)氧丙烷和/或環(huán)氧乙烷與短鏈二醇，例如丙二醇，和/或三醇，例如甘油或者三羥甲基丙烷，或者胺，例如三乙醇胺或者乙二胺的加成物。該加成反應(yīng)通常在堿催化下進(jìn)行，但是也可以借助于特殊的鋅-鈷雙金屬配合物進(jìn)行(例如美國(guó)專(zhuān)利3 829505)。組分ii)的聚醚多醇方便地具有20到200mg KOH/g、優(yōu)選25到150mg KOH/g并且尤其優(yōu)選30到120mg KOH/g的平均羥基數(shù)。每分子具有平均三個(gè)到四個(gè)羥基的支化聚醚多醇是優(yōu)選的。如果所述粘合劑被用于粘接非常潮濕的木材，為了保證木材被較好地潤(rùn)濕，在聚醚多醇中伴隨地使用較長(zhǎng)的環(huán)氧乙烷嵌段是有利的。具有70到130mg KOH/g的羥基數(shù)的聚亞丁基醚聚二醇同樣是適合的。當(dāng)然，還可以使用任何所需要的這類(lèi)多羥基化合物的混合物。
尤其優(yōu)選地，ii)中的聚醚組分由聚(環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷)共聚物多元醇組成，環(huán)氧乙烷的含量為0到30重量％、優(yōu)選0重量％到20重量％。環(huán)氧乙烷鏈的長(zhǎng)度應(yīng)該在10和20個(gè)環(huán)氧乙烷單元之間。較長(zhǎng)的環(huán)氧乙烷單元傾向于在冷的時(shí)候結(jié)晶，并且因此對(duì)預(yù)聚物在冷的時(shí)候的貯存穩(wěn)定性具有不利影響。平均官能度為三到四并且平均羥基數(shù)為40到120mg KOH/g的聚丙二醇醚多元醇，例如通過(guò)在起始物如三乙醇胺和乙二胺上加成環(huán)氧丙烷制備的那些，是特別尤其優(yōu)選的。這樣成比例地使用，已經(jīng)為預(yù)聚物提供了一定程度的與水分的基本反應(yīng)活性。
組分ii)的聚醚的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為大約600到大約6000，并且尤其優(yōu)選為大約800到大約5000。超過(guò)所述范圍的分子量可能是不利的，因?yàn)樗鼈兛赡芴岣哳A(yù)聚物的粘度。數(shù)均分子量(Mn)通過(guò)以下公式計(jì)算Mn＝(平均官能度Fm×56，100)/平均羥基數(shù)NCO預(yù)聚物a)通過(guò)多元醇混合物a2)與有機(jī)多異氰酸酯a1)反應(yīng)進(jìn)行制備。
在制備N(xiāo)CO預(yù)聚物a)中，每個(gè)異氰酸酯-反應(yīng)性基團(tuán)存在3到30并且優(yōu)選5到10個(gè)異氰酸酯基團(tuán)。在最終NCO預(yù)聚物中，多元醇組分a2)的比例在20到75重量％之間，優(yōu)選30到60重量％，并且多異氰酸酯組分a)的比例在80到25重量％、優(yōu)選70到40重量％之間。
所述預(yù)聚物在常規(guī)攪拌釜反應(yīng)器中制備，總是首先引入多異氰酸酯，然后在50到90℃的溫度下，任選地在惰性氣體氣氛下，依次或者以混合物形式計(jì)量加入多元醇。
反應(yīng)溫度應(yīng)該優(yōu)選在70到90℃之間。然而，反應(yīng)也可以連續(xù)地在反應(yīng)管或者一系列攪拌釜反應(yīng)器中進(jìn)行。優(yōu)選，反應(yīng)不在溶劑存在下進(jìn)行。反應(yīng)通常在兩個(gè)到四個(gè)小時(shí)之后結(jié)束，并且預(yù)聚物應(yīng)該具有稍微低于理論值的異氰酸酯含量。
優(yōu)選的預(yù)聚物由包含0到80重量％、優(yōu)選20到60重量％的雙官能2，4’-MDI以及4，4’-MDI的有機(jī)多異氰酸酯a1)得到。特別地，2，4’-MDI含量有助于預(yù)聚物的貯存穩(wěn)定性。當(dāng)然，還可以使用這樣的多異氰酸酯，其具有高于2的官能度的低聚MDI的含量為5到50、優(yōu)選10到30重量％。在組分a1)中，單體二苯甲烷二異氰酸酯的含量，基于使用的所有MDI產(chǎn)品的總量，應(yīng)該優(yōu)選為70到100重量％，并且2，4’-二苯甲烷二異氰酸酯的含量應(yīng)該在0到80、優(yōu)選10到70重量％之間。高級(jí)低聚物的含量應(yīng)該在0到30重量％之間。
原則上，在制備按照本發(fā)明使用的NCO預(yù)聚物中，可以(I)直接使用包含2，4’-MDI和/或4，4’-MDI以及超過(guò)10到50重量％的高級(jí)低聚物的有機(jī)多異氰酸酯a1)，或者(II)首先與2，4’-MDI含量為40到70重量％的單體二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，直到NCO含量為8到12重量％，然后加入低聚物含量為最多70重量％、優(yōu)選最多50重量％的多異氰酸酯，使得混合物的NCO含量為14到18重量％。
按照(II)制備的預(yù)聚物與按照(I)制備的預(yù)聚物相比具有較低的粘度。
原則上，包含異氰酸酯基團(tuán)的預(yù)聚物能夠隨后用多官能脂肪族異氰酸酯處理。這樣的過(guò)程可以提高體系的官能度，而不提高預(yù)聚物的粘度。在這種情況下，尤其優(yōu)選的多異氰酸酯是包含縮二脲基團(tuán)或者異氰脲酸酯基團(tuán)的六亞甲基二異氰酸酯衍生物，例如，特別是由Bayer AG以商品名Desmodur N 100或者Desmodur N 3300出售的那些。
用這種方法制備的NCO預(yù)聚物a)不含填料，并且25℃下的粘度優(yōu)選低于3000，尤其優(yōu)選低于2000mPa.s。
按照本發(fā)明，用這種方法制備的包含異氰酸酯基團(tuán)的預(yù)聚物，原則上已經(jīng)能夠以這種形式用作粘合劑或者涂料。
然而，以這種形式使用它們不是通常的情況；相反，優(yōu)選針對(duì)其相應(yīng)的應(yīng)用對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行改性。
通過(guò)引入特殊的添加劑b)進(jìn)行的改性在特別的攪拌單元中方便地進(jìn)行，該攪拌單元能夠迅速地和均勻地將少量的添加劑在預(yù)聚物中分散，特別是那些具有附聚傾向的添加劑。在此可以特別地提到具有溶解機(jī)盤(pán)的攪拌單元。這些操作并不都是本發(fā)明的必要內(nèi)容，因此以下只簡(jiǎn)要地進(jìn)行描述。
前面階段的原材料，必須通過(guò)加入其他催化劑，對(duì)其與水分的反應(yīng)活性進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。因此，用于粘接大的面積的粘合劑，與用于非常小的面積的粘合劑相比，要求不同的反應(yīng)活性。使用聚氨酯化學(xué)中通常使用的普通催化劑能夠使與大氣水分的反應(yīng)加速，所述催化劑例如是叔胺，例如二氮雜雙環(huán)辛烷、二嗎啉代二乙基醚和雙(二甲基氨基乙基)醚，和/或金屬催化劑例如二月桂酸二丁基錫。
按照本發(fā)明，原材料a)的流變特性必須適合于隨后的應(yīng)用要求。例如，由于具有低粘度，該產(chǎn)品將從垂直表面上流下或者滴落。
通過(guò)加入氣相二氧化硅、短纖維例如Kevlar紙漿或者已經(jīng)在表面上進(jìn)行了疏水化處理的相似的微纖維，或者通過(guò)使預(yù)聚物a)與脂肪族或者芳香族多胺，例如異佛爾酮二胺或者二乙基甲代亞苯基二胺，以0.2到5％的化學(xué)計(jì)量量進(jìn)行反應(yīng)，可以將低粘度預(yù)聚物a)轉(zhuǎn)化為高度假塑性形式，其在剪切力作用下同樣易于加工，但是在垂直表面上不再自由流動(dòng)。
對(duì)于具有更加間隙-橋接(gap-bridging)性質(zhì)的應(yīng)用，加入較大量的無(wú)水填料可能是有利的。
其他可能的改性是加入天然或者合成樹(shù)脂以提高初始強(qiáng)度，加入老化穩(wěn)定劑或者顏料、染料或者類(lèi)似的添加劑，以便能夠容易地通過(guò)視覺(jué)檢查來(lái)檢驗(yàn)涂布的均勻性等等。
組合物中這些通常用于粘合劑的輔助物質(zhì)和添加劑b)的比例，基于組合物總量，為最多大約30重量％、優(yōu)選最多大約10重量％。因此，在本發(fā)明使用的組合物中，異氰酸酯-封端的預(yù)聚物的比例，基于組合物總量，優(yōu)選為70到100重量％、尤其優(yōu)選90到100重量％。
按照本發(fā)明使用的組合物還優(yōu)選基本上不包含有機(jī)溶劑。就本發(fā)明而言，“基本上不包含有機(jī)溶劑”指包含優(yōu)選低于5重量％、尤其優(yōu)選低于3重量％、特別尤其優(yōu)選低于1重量％、并且通常優(yōu)選0重量％的有機(jī)溶劑，即沒(méi)有有機(jī)溶劑，所述量在每種情況下是基于組合物的總量。
按照本發(fā)明，所述組合物被用作涂料和粘合劑，特別是作為粘接木材基材的粘合劑。就本發(fā)明而言，并且按照DIN 16920，06/1981，粘合劑是非金屬物質(zhì)，其借助于表面粘合和內(nèi)部強(qiáng)度(內(nèi)聚)將基礎(chǔ)部件接合。能夠按照本發(fā)明被粘合地粘接的木材基材特別是承載木材結(jié)構(gòu)元件。所述木材基材可以由任何可能類(lèi)型的木材組成，例如楓樹(shù)、蘋(píng)果樹(shù)、樺樹(shù)、梨樹(shù)、山毛櫸、花旗松、紫杉、橡樹(shù)、唐棣屬、赤楊、桉樹(shù)、云杉、角樹(shù)、松樹(shù)、櫻桃樹(shù)、落葉松、椴樹(shù)、胡桃、白楊、plane、剌槐、七葉樹(shù)、紅樺、榆樹(shù)、瑞士梨樹(shù)、冷杉、榆樹(shù)、柳樹(shù)和李樹(shù)，以及金色柚木、阿林山欖、石松、bete、古夷布提木、黑檀樹(shù)、山胡桃樹(shù)、伊羅科木、綠柄桑、古夷蘇木、西非欖仁樹(shù)、桃花心木、Macassar烏木、猴子果木、曼森梧桐、梅蘭蒂木、沼澤橡樹(shù)、非洲黃檀、香桃木、橄欖樹(shù)岑樹(shù)、俄勒崗黃杉、花梨、黃檀、東方印度黃檀、rio、刺檜、紅木、假挪威械、北美香柏、非洲筒狀楝(桃花心木)、巨杉、sen、鮑迪豆、尖柱蘇木、柚木、鳥(niǎo)眼楓、wenge和斑馬木。山毛櫸、云杉、落葉松、花旗松、松樹(shù)和刺槐是優(yōu)選的。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及生產(chǎn)粘合地粘接的木材基材的方法，其包括將本發(fā)明使用的組合物施加到至少一個(gè)木材基材上，其量為100到500g/m2、優(yōu)選150到350g/m2，隨后將該木材基材與至少一個(gè)任選地也用本發(fā)明使用的組合物涂覆的其他木材基材結(jié)合，以及隨后，任選地在施加壓力下，使結(jié)合的木材基材硬化，在表面粘合情況下，所述壓力例如是最高0.5到1.0N/mm2，在楔形榫頭粘合情況下，所述壓力例如是2到15N/mm2。最后，本發(fā)明進(jìn)一步涉及通過(guò)如上所述的方法制備的粘合地粘接的木材基材。
當(dāng)然，還可以將其他材料，例如礦棉或者由聚氨酯、聚苯乙烯等等制成的絕緣泡沫，粘合地粘接到例如鋁、鋼或者木材的表面。然而，在所有非木材應(yīng)用中，必須保證有足夠的水分可以用于硬化，如果必要，可以以霧或者噴水的形式提供附加的水分。
通過(guò)以下實(shí)施例更加確切地舉例說(shuō)明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，本發(fā)明的范圍不局限于這些實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例預(yù)聚物的制備在70℃下引入多異氰酸酯，并且加入干燥的多元醇(含水量＜0.05％)，保持溫度在60和80℃之間。
多元醇多元醇IRizinusl PD(Alberdingk & Bo1ey)，OH數(shù)122mgKOH/g；平均官能度約2。
多元醇II Desmophen5034BT(Bayer Material Science AG，Leverkusen)聚丙二醇醚多元醇，OH數(shù)35mg KOH/g；甘油起始物；環(huán)氧乙烷含量約14重量％；平均官能度約2.85。
多元醇III Desmophen2060BD(Bayer Material Science AG，Leverkusen)聚丙二醇醚二醇，OH數(shù)56mg KOH/g；平均官能度約1.96。
多元醇IV 蓖麻油，OH數(shù)166mg KOH/g；平均官能度約2.9。
多元醇V Desmophen4059EV(Bayer Material Science AG，Leverkusen)聚丙二醇醚多元醇，OH數(shù)60mgKOH/g；乙二胺起始物；平均官能度約3.7。
多異氰酸酯Iso I Desmodur2460M(Bayer Material Science AG，Leverkusen)(單體的MDI)54.5重量％的2，4’-MDI和45.4重量％的4，4’-MDI的混合物。
Iso II DesmodurVKS 20 F(Bayer Material Science AG，Leverkusen)(聚合的MDI)，NCO含量為31.5％，并且聚合物含量為約50重量％。
實(shí)施例1(按照本發(fā)明)引入562克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?19克多元醇III，然后滴加219克多元醇I。當(dāng)放熱反應(yīng)已經(jīng)平緩后，通過(guò)在80℃下保持4小時(shí)使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.8％，在25℃下的粘度為1100mPa.s。
實(shí)施例2(本發(fā)明)引入576克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?06克多元醇III，然后滴加318克多元醇I。當(dāng)放熱反應(yīng)已經(jīng)平緩后，通過(guò)在80℃下保持4小時(shí)使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.7％，在25℃下的粘度為985mPa.s。
實(shí)施例3(按照本發(fā)明)引入549克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?38克多元醇III，然后滴加113克多元醇I。當(dāng)放熱反應(yīng)已經(jīng)平緩后，通過(guò)在80℃下保持4小時(shí)使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.7％，在25℃下的粘度為890mPa.s。
實(shí)施例4(較少優(yōu)選)
引入586克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?08克多元醇III，然后滴加208克多元醇IV。當(dāng)放熱反應(yīng)已經(jīng)平緩后，通過(guò)在80℃下保持4小時(shí)使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為16.1％，在25℃下的粘度為4450mPa.s。
實(shí)施例5(對(duì)比例)引入550克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?25克多元醇III，然后滴加225克多元醇II。當(dāng)放熱反應(yīng)已經(jīng)平緩后，通過(guò)在80℃下保持4小時(shí)使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.9％，在25℃下的粘度為910mPa.s。
實(shí)施例6(按照本發(fā)明)引入554克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?23克多元醇II，然后滴加223克多元醇I。當(dāng)放熱反應(yīng)已經(jīng)平緩后，通過(guò)在80℃下保持4小時(shí)使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為16.1％，在25℃下的粘度為1550mPa.s實(shí)施例7(按照本發(fā)明)引入299克Iso I和279克Iso II，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?11克多元醇II，然后滴加211克多元醇I。當(dāng)放熱反應(yīng)已經(jīng)平緩后，通過(guò)在80℃下保持4小時(shí)使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.7％，在25℃下的粘度為3380mPa.s。
實(shí)施例8(按照本發(fā)明)引入229克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?11克多元醇II，然后滴加211克多元醇I。在20分鐘之后，加入279克Iso II。在80℃下保持4小時(shí)，使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.6％，在25℃下的粘度為2950mPa.s。
實(shí)施例9(按照本發(fā)明)引入565.1克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?17.5克多元醇I，然后滴加217.5克多元醇V。在20分鐘之后，加入279克Iso II。在80℃下保持4小時(shí)，使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.92％，在25℃下的粘度為1670mPa.s。
實(shí)施例10(按照本發(fā)明)引入563克Iso I，并且加熱到70℃。在氮?dú)夥障?，在攪拌下，迅速地加?09.2克多元醇I，然后滴加109.5克多元醇IV和218.5克多元醇II。在20分鐘之后，加入279克Iso II。在80℃下保持4小時(shí)，使反應(yīng)完全。這樣得到NCO預(yù)聚物，其N(xiāo)CO含量為15.71+％，在25℃下的粘度為1840mPa.s。
木材的粘合劑粘接用所述預(yù)聚物刷涂尺寸為20×40×5毫米的山毛櫸木材試件(涂覆量約100到300g/m2)，重疊為20毫米，并且沒(méi)有間隙，放在壓機(jī)中，在0.6N/mm2的壓力下、在室溫下保持24小時(shí)。
在23℃和50％RH下貯存14天之后，在干燥狀態(tài)下在拉伸剪切試驗(yàn)中將試件分開(kāi)；在水中貯存24小時(shí)(23℃)之后，在濕的狀態(tài)下將它們分開(kāi)。
獲得了以下結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果

N/mm2在拉伸剪切試驗(yàn)中，在50毫米/分鐘前進(jìn)速度下的粘合強(qiáng)度BPF粘合地粘接的面積中基礎(chǔ)部分?jǐn)嗔训模ド媳肀砻鳎景l(fā)明的NCO預(yù)聚物(實(shí)施例1、2、3、4、6、7和8)在水中貯存之后具有平均高的基礎(chǔ)部分?jǐn)嗔驯?。?shí)施例4同樣顯示出可觀的基礎(chǔ)部分?jǐn)嗔驯?，雖然約4500mPa.s的粘度是很高的并且將使在實(shí)際條件下對(duì)具有填料、催化劑、染料和流變加工助劑的制劑的加工變得很困難，因?yàn)閷?shí)際上粘度進(jìn)一步提高。
實(shí)施例5的預(yù)聚物，不是本發(fā)明的預(yù)聚物，在水儲(chǔ)存試驗(yàn)中顯示出明顯較差的性能。
雖然上文為了舉例說(shuō)明的目的，已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，這些細(xì)節(jié)僅僅是為了上述的目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行修改，而不背離本發(fā)明的精神和范圍，除非它是由權(quán)利要求限定的。
權(quán)利要求
1.一種用于制造涂料和/或粘合劑的組合物，其包含a)至少一種異氰酸酯-封端的預(yù)聚物，其通過(guò)以下物質(zhì)反應(yīng)得到a1)至少一種有機(jī)多異氰酸酯，和a2)至少兩種有機(jī)多羥基化合物的混合物，其包含i)至少20重量％的包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯，和ii)至少20重量％的具有平均至少兩個(gè)羥基的聚醚，i)和ii)的量是基于混合物a2)的總量，和b)任選地輔助物質(zhì)和添加劑。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中混合物a2)的平均羥基數(shù)為50到180mgKOH/g。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中預(yù)聚物a)的異氰酸酯含量在8到20重量％之間。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中預(yù)聚物a)的異氰酸酯含量在8到18重量％之間。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中使用的多異氰酸酯a1)由包含10到70重量％的2，4’-MDI和0到30重量％的低聚物的二苯甲烷二異氰酸酯組成。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯a2)i)的平均羥基數(shù)為100到170mg KOH/g。
7.權(quán)利要求6的組合物，其中包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯a2)i)的平均羥基數(shù)為110到130mg KOH/g。
8.權(quán)利要求1的組合物，其中所述包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯a2)i)基本上是羥基數(shù)為110到130mg KOH/g的單脫水蓖麻油。
9.權(quán)利要求1的組合物，其中在混合物a2)中聚醚多醇ii)的羥基數(shù)為20到200mg KOH/g。
10.權(quán)利要求1的組合物，其中在混合物a2)中聚醚多醇ii)基本上由包含甘油、三羥甲基丙烷、三乙醇胺和/或乙二胺作為起始物的聚丙二醇醚多元醇組成，所述聚醚多醇ii)的分子量為800到6000。
11.權(quán)利要求1的組合物，其中在多元醇混合物a2)中組分i)的含量基于多元醇混合物a2)的總量為40到70重量％。
12.權(quán)利要求1的組合物，其中在ii)中聚醚組分由聚(環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷)共聚物多元醇組成，該共聚物多元醇的環(huán)氧乙烷含量為0到20重量％。
13.一種用于粘接木材基材的粘合劑，其包含權(quán)利要求1的組合物。
14.權(quán)利要求1的組合物，其用于本材基材的粘合劑粘接。
15.用于生產(chǎn)粘合地粘接的木材基材的方法，其包括將權(quán)利要求1的組合物施加到至少一個(gè)第一木材基材，隨后將所述第一木材基材結(jié)合到至少一個(gè)第二木材基材，該第二木材基材任選地也用權(quán)利要求1的組合物涂覆，以及隨后，任選地在施加壓力下，將結(jié)合的木材基材硬化。
16.通過(guò)權(quán)利要求15的方法制備的粘合地粘接的木材基材。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于特殊的異氰酸酯－封端的預(yù)聚物的組合物作為木材粘合劑的用途。該組合物包含通過(guò)至少一種有機(jī)多異氰酸酯與至少兩種有機(jī)多羥基化合物的混合物反應(yīng)得到的異氰酸酯－封端的預(yù)聚物和任選地輔助物質(zhì)和添加劑，所述混合物包含至少20重量％的包含羥基的脂肪酸三酸甘油酯，以及至少20重量％的具有平均至少兩個(gè)羥基的聚醚。
文檔編號(hào)C09J175/04GK1803954SQ20061000514
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者W·梅克爾, E·邁爾, M·溫特曼特爾 申請(qǐng)人:拜爾材料科學(xué)股份公司