專利名稱：包含密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物的復合體組件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及層結(jié)構(gòu)如下的復合體組件(ⅰ)2-20mm，優(yōu)選5-20mm，特別優(yōu)選5-10mm厚的金屬，(ⅱ)10-100mm厚的密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物，可通過(a)異氰酸酯與(b)聚醚多元醇的反應而制得，如果需要的話在(c)催化劑和/或(d)助劑和/或添加劑的存在下，(ⅲ)2-20mm，優(yōu)選5-20mm，特別優(yōu)選5-10mm厚的金屬。
本發(fā)明進一步涉及一種制造這類復合體組件的工藝及其用途。
輪船如船體和艙壁、橋梁或高層建筑物的建造需要采用能承受較大外力的結(jié)構(gòu)組件?；诖祟愋枨螅@些結(jié)構(gòu)組件一般都包含通過適當?shù)膸缀涡螤罨蜻m宜的加固支柱而強化的金屬板或金屬支撐件。因此隨著安全標準的提高，油槽船的殼體一般由內(nèi)殼和外殼構(gòu)成，每個殼體都由通過長約2m的鋼支柱彼此相連的15mm厚鋼板構(gòu)成。因為這些鋼板要承受較大的力，所以鋼的內(nèi)殼和外殼都借助焊接上的增強組件來達到強化的目的。這類標準結(jié)構(gòu)組件的缺點是需要鋼的量很大而且制造起來既費時又費力。除此之外，這類結(jié)構(gòu)組件的重量較大，因而會降低輪船的噸位并增加燃料的消耗。而且因為外表面以及外殼和內(nèi)殼之間的鋼件表面需要定期的防腐處理，所以這類鋼質(zhì)的標準結(jié)構(gòu)組件在維護和保養(yǎng)上要花很多的功夫。
本發(fā)明的一個目的是研制能承受較大的外力并且可用于比如輪船制造、橋梁修建或高層建筑物建造的結(jié)構(gòu)組件。所研制的結(jié)構(gòu)組件，也稱為復合體組件，可作為現(xiàn)有鋼質(zhì)構(gòu)件的替代品并且尤其在重量、制造工藝和保養(yǎng)需要上有其優(yōu)越之處。復合體組件尤其要能簡單而快速地制造成大的尺寸并且由于耐水解能力的提高因而也能用于造船。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可通過前述的復合體組件來實現(xiàn)此目的。
本發(fā)明的復合體組件是通過聚醚多元醇與異氰酸酯的反應制造的。同聚酯多元醇相比，由于提高了多異氰酸酯加聚產(chǎn)物對水解破壞的耐受能力并且由于粘度較低，采用聚醚多元醇是有很大優(yōu)勢的。水解穩(wěn)定性的提高特別適合用于造船。聚醚多元醇以及制造(ⅱ)所用的包含聚醚多元醇的反應混合物的低粘度加快并簡化了制造復合體組件所用的反應混合物在(ⅰ)和(ⅲ)之間空隙中的填充過程。由于，特別是在造船業(yè)中，結(jié)構(gòu)組件的尺寸相當大，低粘度液體有很大的優(yōu)勢。
本發(fā)明的復合體組件的制造方法是，在(ⅰ)和(ⅲ)之間通過(a)異氰酸酯與(b)聚醚多元醇的反應制備出與(ⅰ)和(ⅲ)粘結(jié)的密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物，如果需要的話在(c)催化劑和/或(d)助劑和/或添加劑的存在下。
對在復合體組件的制造結(jié)束之后才與(ⅱ)粘結(jié)的(ⅰ)和/或(ⅲ)表面優(yōu)選經(jīng)噴砂處理。噴砂處理可按常法進行。比如，表面可經(jīng)普通砂在高壓下進行噴砂處理并因此而得以清潔和粗糙化。于此處理方法適宜的設備市面有售。
對在(a)和(b)間，如果需要的話在(c)催化劑和/或(d)的存在下的反應結(jié)束之后才與(ⅱ)接觸的(ⅰ)和(ⅲ)表面進行處理，可大大提高(ⅱ)與(ⅰ)和(ⅲ)之間的粘結(jié)強度。在向(ⅰ)和(ⅲ)間的空隙中引入各個組份以形成(ⅱ)之前優(yōu)選即刻進行噴砂處理。
在(ⅰ)和(ⅲ)的表面經(jīng)過優(yōu)選處理之后，各層優(yōu)選按適當?shù)呐帕蟹绞焦潭ㄏ聛恚热绫舜似叫?。選擇間隔的標準一般是(ⅰ)和(ⅲ)間的空隙寬度為10～100mm。(ⅰ)和(ⅲ)比如可借助墊板固定到位。優(yōu)選對中間空隙的四周進行密封，以便(ⅰ)和(ⅲ)間的空隙能充滿(a)和(b)以及，如果需要的話，(c)和/或(d)，并避免這些組份的滲漏。可采用普通的塑料膜或金屬箔和/或也可用作墊板的金屬板進行密封。
(ⅰ)和(ⅲ)層優(yōu)選本發(fā)明所規(guī)定厚度的普通金屬板，比如鋼板。
在(ⅰ)和(ⅲ)間的空隙中裝入按垂直排列的(ⅰ)和(ⅲ)或水平排列的(ⅰ)和(ⅲ)。
可采用進料設備將(a)、(b)和，如果需要的話，(c)和/或(d)充填入(ⅰ)和(ⅲ)間的空隙中，此操作優(yōu)選連續(xù)進行，比如借助高和低壓設備，優(yōu)選高壓設備。
進料速率的大小取決于所要填充的體積。為確保(ⅱ)固化均勻，所選的進料速率和進料設備要能保證所要填充的空隙能在5-20min內(nèi)充滿制備(ⅱ)所需的各個組份。
就(ⅰ)和(ⅲ)層而言，多數(shù)是板，可采用普通的金屬，比如鐵、普通鋼、各類合金鋼、鋁和/或銅。
(ⅰ)和(ⅱ)在用于制造本發(fā)明的復合體組件時都可覆以涂層，比如進行底涂、油漆和/或以普通塑性體刷涂處理。優(yōu)選采用未經(jīng)涂覆的(ⅰ)和(ⅲ)，并特別優(yōu)選在使用前比如以普通的噴砂處理進行清潔。
通過(a)異氰酸酯與(b)異氰酸酯反應性化合物，如果需要的話在(c)催化劑和/或(d)助劑和/或添加劑的存在下的反應來制備密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物(ⅱ)，一般是聚氨酯和，如果需要的話，聚異氰脲酸酯產(chǎn)物，特別是聚氨酯彈性體，對此已做過大量的報道。就本發(fā)明的目的而言，密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物沒有比如聚氨酯泡沫所常見的那種多孔結(jié)構(gòu)。為得到這種密實型結(jié)構(gòu)，禁止向制備(ⅱ)所需的起始組份中添加發(fā)泡劑。為徹底杜絕發(fā)泡現(xiàn)象，起始組份(b)和，如果采用的話，(c)和(d)以及同各個反應組份接觸的(ⅰ)和(ⅲ)表面優(yōu)選經(jīng)干燥處理。
包含(a)、(b)和，如果采用的話，(c)和/或(d)的反應混合物其水含量優(yōu)選0～0.03wt.％，基于反應混合物的質(zhì)量。水含量，特別是組份(b)的水含量可通過比如蒸餾而相應調(diào)整。也可對反應混合物添加能與水結(jié)合并因此而避免發(fā)泡作用的化合物。這類化合物一般是已知的，比如分子篩。比如可采用適當?shù)?，?yōu)選粉狀的硅酸鹽或噁唑烷。這些化合物優(yōu)選添加到反應混合物，優(yōu)選組份(b)中，用量為0.05～5wt.％，基于反應混合物的質(zhì)量。
如下舉例描述本發(fā)明工藝中的起始物質(zhì)(a)、(b)、(c)和(d)適宜的異氰酸酯(a)是其本身已知并可借由公知的方法可選通過引入縮二脲和/或異氰脲酸酯基團而改性的脂肪族、脂環(huán)族、芳代脂肪族和/或芳香族異氰酸酯，優(yōu)選二異氰酸酯。特定例子為4～12碳亞烷基的亞烷基二異氰酸酯，比如十二烷基1,12-二異氰酸酯、2-乙基四亞甲基1,4-二異氰酸酯、2-甲基五亞甲基1,5-二異氰酸酯、四亞甲基1,4-二異氰酸酯、賴氨酸酯二異氰酸酯(LDI)、亞己基1,6-二異氰酸酯(HDI)、環(huán)己烷1,3-和/或1,4-二異氰酸酯，六氫化亞甲苯基2,4-和2,6-二異氰酸酯及其對應的異構(gòu)體混合物，二環(huán)己基甲烷4,4’-、2,2’-和/或2,4’-二異氰酸酯及其對應的異構(gòu)體混合物，1-異氰酸酯基-3,3,5-三甲基-5-異氰酸酯基甲基環(huán)已烷(IPDI)、甲苯2,4-和/或2,6-二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷4,4’-、2,4’-和/或2,2’-二異氰酸酯(MDI)、多苯基多亞甲基多異氰酸酯和/或至少包含兩種所述異氰酸酯的混合物。并且本發(fā)明工藝中可采用含有酯、脲、脲基甲酸酯、碳化二亞胺、脲二酮和/或氨基甲酸酯基團的二異氰酸酯和/或多異氰酸酯。優(yōu)選采用2,4’-、2,2’-和/或4,4’-MDI和/或多苯基多亞甲基多異氰酸酯，特別優(yōu)選包含多苯基多亞甲基多異氰酸酯以及至少一種MDI異構(gòu)體的混合物。
就(b)異氰酸酯反應性化合物而言，采用本發(fā)明的聚醚多元醇，有利的是其平均官能度為1～8，優(yōu)選1.5～6，而分子量為400～8000。
聚醚多元醇的適宜例可借由已知的方法通過烯化氧比如四氫呋喃、1,3-氧化丙烯、1,2-或2,3-氧化丁烯、氧化苯乙烯或優(yōu)選氧化乙烯和/或1,2-氧化丙烯在常用的引發(fā)物質(zhì)上的加成反應而制得?？刹捎玫囊l(fā)物質(zhì)比如是含有至少一個羥基和/或至少一個氨基的已知的脂肪族、芳代脂肪族、脂環(huán)族和/或芳香族化合物。適宜的引發(fā)物質(zhì)的例子是乙二醇、二甘醇、1,2-或1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、甘油、三羥甲基丙烷、新戊基二醇、糖比如蔗糖、季戊四醇、山梨醇、乙二胺、丙二胺、新戊二胺、亞己基二胺、異佛爾酮二胺、4,4’-二氨基二環(huán)己基甲烷、2-(乙基氨基)乙基胺、3-(甲基氨基)丙胺、二亞乙基三胺、二亞丙基三胺和/或N,N’-雙(3-氨基丙基)亞乙基二胺。
烯化氧可單獨、順次或以混合物的形式采用。優(yōu)選采用能在多元醇上形成伯羥基的烯化氧。所用的多元醇特別優(yōu)選在烷氧基化反應結(jié)束之后經(jīng)氧化乙烯烷氧基化并因而帶有伯羥基。
如果需要的話，除了聚醚多元醇以外進一步可用作(b)反應性異氰酸酯的化合物，比如含羥基、巰基和/或伯和/或仲氨基作為異氰酸酯反應性基團，比如多元醇，它們選自聚酯多元醇、聚硫醚多元醇、含羥基聚乙縮醛和含羥基脂肪族聚碳酸酯或者是至少兩種所述多元醇的混合物。這些除聚醚多元醇以外的可用化合物其官能度一般為2～6而分子量是400～8000。
適宜的聚酯多元醇比如可制備自2～12個碳原子的有機二元羧酸，優(yōu)選4～6個碳原子的脂肪族二元羧酸與2～12個碳原子、優(yōu)選2～6個碳原子的多元醇，優(yōu)選二醇。聚酯多元醇的官能度優(yōu)選2～4，特別是2～3，而分子量為480～3000，特別是600～2000。
除了本發(fā)明所用的聚醚多元醇以外進一步適合作為異氰酸酯反應性化合物的物質(zhì)是烴骨架包含10～40個碳原子及2～4個異氰酸酯反應性基團的化合物。就本發(fā)明的目的而言，烴骨架指的是碳原子的完整序列，其間不能插入類似醚一樣的氧原子。這類物質(zhì)，以下也稱為(b3)，可采用比如蓖麻油及其衍生物。
本發(fā)明工藝中除了本發(fā)明所用的聚醚多元醇以外可選采用的其它異氰酸酯反應性化合物是作為鏈增長劑和/或交聯(lián)劑的分子量為60～＜400的二醇和/或三醇。添加鏈增長劑、交聯(lián)劑，如果需要的話，或其混合物，的確有利于機械性能，比如硬度的提高。鏈增長劑和/或交聯(lián)劑的分子量優(yōu)選60～300。適宜的鏈增長劑/交聯(lián)劑比如是，2～14個碳原子、優(yōu)選4～10個碳原子的脂肪族、脂環(huán)族和/或芳代脂肪族二醇，比如乙二醇、1,3-丙二醇、1,10-癸二醇、對-、間-、鄰-二羥基環(huán)己烷，一縮二乙二醇、一縮二丙二醇并優(yōu)選1,4-丁二醇、1,6-己二醇和雙(2-羥基乙基)氫醌，三醇比如1,2,4-或1,3,5-三羥基環(huán)己烷、甘油和三羥甲基丙烷、基于氧化乙烯和/或1, 2-氧化丙烯的低分子含羥基聚烯化氧以及作為引發(fā)分子的上述二醇和/或三醇和/或二胺比如二乙基甲苯二胺和/或3,5-二甲基硫代-2,4-甲苯二胺。
如果在多異氰酸酯加聚產(chǎn)物的制備過程中采用了鏈增長劑、交聯(lián)劑或其混合物，其用量最好是0～30wt.％，優(yōu)選2～20wt.％，基于所用的(b)異氰酸酯反應性混合物的質(zhì)量。
而且，除了本發(fā)明所用的聚醚多元醇以外，在(ⅱ)的制備過程中還可采用脂肪族、芳代脂肪族、脂環(huán)族和/或芳香族羧酸，以改進固化行為。這類羧酸的例子是甲酸、乙酸、琥珀酸、草酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、檸檬酸、苯甲酸、水楊酸、苯乙酸、蓖麻油酸、鄰苯二甲酸、甲苯磺酸、所述酸的衍生物、所述酸的異構(gòu)體以及所述酸的任意混合物。這些酸的百分數(shù)可以是0～5wt.％，優(yōu)選0.2～2wt.％，基于(b)的總質(zhì)量。
所用的組份(b)優(yōu)選混合物，包含(b1)占40～99wt.％的平均官能度為1.5～2.99而平均分子量為400～8000的聚醚多元醇，以及(b2)占1～60wt.％的平均官能度為3～5而平均分子量為150～8000的聚醚多元醇所用的組份(b)特別優(yōu)選混合物，包含(b1)占40～98wt.％的平均官能度為1.5～2.99而平均分子量為400～8000的聚醚多元醇，(b2)占1～60wt.％的平均官能度為3～5而平均分子量為150～8000的聚醚多元醇，以及(b3)占1～50wt.％的至少一種屬異氰酸酯反應性且烴骨架包含10～40個碳原子及2～4個異氰酸酯反應性基團的化合物。
優(yōu)選的所述混合物特別是可進一步包含上述羧酸。
組份(b)中聚醚多元醇對聚酯多元醇的重量比優(yōu)選＞100，特別優(yōu)選＞1000；特別是不用聚酯多元醇作為(b)來制備(ⅱ)。
而且，通過使用胺引發(fā)的聚醚多元醇可改進(ⅱ)制備用反應混合物的固化行為。所用的化合物(b)以及組分(c)和(d)，其水含量優(yōu)選盡可能低，以避免通過水與異氰酸酯基團的反應生成二氧化碳。
對于催化劑(c)，可采用對異氰酸酯與異氰酸酯反應性化合物間的反應有強催化作用的已知化合物；催化劑的優(yōu)選用量為0.001～15wt.％，特別是0.05～6wt.％，基于所用的異氰酸酯反應性化合物的總量。比如可采用如下的化合物三乙基胺、三丁基胺、二甲基芐基胺、二環(huán)己基甲基胺、二甲基環(huán)己基胺、雙(N,N-二甲基氨基乙基)醚、雙(二甲基氨基丙基)脲、N-甲基嗎啉或N-乙基嗎啉、N-環(huán)己基嗎啉、N,N,N’,N’-四甲基亞乙基二胺、N,N,N’,N’-四甲基丁烷二胺、N,N,N’,N’-四甲基己烷-1,6-二胺、五甲基二亞乙基三胺、二甲基哌嗪、N-二甲基氨基乙基哌啶、1,2-二甲基咪唑、氮雜雙環(huán)[2.2.0]辛烷、1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷(Dabco)以及烷醇胺化合物比如三乙醇胺、三異丙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N-乙基-二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、2-(N,N-二甲基氨基乙氧基)乙醇,N,N’,N”-三(二烷基氨基烷基)六氫化三嗪比如N,N’,N”-三(二甲基氨基丙基)六氫化三嗪，氯化鐵(Ⅱ)、氯化鋅、辛酸鉛并優(yōu)選錫鹽比如二辛酸錫、二乙基己酸錫、二月桂酸二丁基錫和/或二丁基二月桂基硫醇錫，2,3-二甲基-3,4,5,6-四氫化嘧啶、四烷基氫氧化銨比如四甲基氫氧化銨，堿金屬氫氧化物比如氫氧化鈉，堿金屬醇鹽比如甲醇鈉和異丙醇鉀，和/或10～20個碳原子并可選帶有OH側(cè)基的長鏈脂肪酸的堿金屬鹽。
已發(fā)現(xiàn)最好在(c)的存在下制備(ⅱ)，以加快反應速度。
如果需要的話，可向制備多異氰酸酯加聚產(chǎn)物(ⅱ)的反應混合物中引入助劑和/或添加劑(d)。可提及的例子是填料、表面活性物質(zhì)、染料、顏料、阻燃劑、水解抑制劑、防霉和殺菌劑。
可能的表面活性物質(zhì)比如是有助于起始物質(zhì)均勻化并且可選還能適當調(diào)節(jié)塑料空隙結(jié)構(gòu)的化合物?？商峒暗睦邮侨榛瘎┍热绫吐橛土蛩狨セ蛑舅岬拟c鹽，還有脂肪酸的銨鹽比如油酸二乙胺、硬脂酸二乙醇胺、蓖麻油酸二乙醇胺，磺酸鹽比如十二烷基苯-或二萘基甲烷二磺酸的堿金屬或銨鹽，以及蓖麻油酸。表面活性物質(zhì)的用量一般為0.01～5wt.％，基于所有所用的異氰酸酯反應性化合物(b)的100wt.％。
適宜的阻燃劑比如是三甲酚磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯丙基)磷酸酯、三(1,3-二氯丙基)磷酸酯、三(2,3-二溴丙基)磷酸酯、四(2-氯乙基)亞乙基二磷酸酯、二甲基甲烷膦酸酯、二乙醇氨基甲基膦酸二乙基酯以及市售的阻燃性含鹵素多元醇。除了上述的鹵素取代的磷酸酯以外，也可采用無機或有機阻燃劑比如紅磷、水合氧化鋁、三氧化銻、氧化砷、多聚磷酸銨和硫酸鈣、膨脹型石墨或者氰脲酸衍生物比如密胺，或者是至少兩種阻燃劑的混合物比如多聚磷酸銨與密胺以及如果需要的話，玉米淀粉或多聚磷酸銨、密胺與膨脹型石墨和/或芳香族或脂肪族聚酯，從而賦予多異氰酸酯加聚產(chǎn)物以阻燃性能?？傮w而言，已發(fā)現(xiàn)最好采用5～50wt.％，優(yōu)選5～25wt.％的所述阻燃劑，基于所用異氰酸酯反應性化合物的總量。
就本發(fā)明的目的而言，填料，特別是增強型填料，是本身已知的普通有機和無機填料、增強物質(zhì)、填充劑、能改善油漆、涂料等磨損性能的物質(zhì)。特定例子是無機填料比如，含硅礦物如片狀硅酸鹽如葉蛇紋石、蛇紋石、角閃石、閃石、纖蛇紋石和滑石，金屬氧化物如高嶺土、氧化鋁、氧化鈦和氧化鐵，金屬鹽如白堊、重晶石以及無機顏料如硫化鎘和硫化鋅，還有玻璃等等。優(yōu)選采用高嶺土(陶土)、硅酸鋁和硫酸鋇與硅酸鋁的共沉淀物以及天然和合成的礦物纖維如硅灰石及金屬和玻璃短纖維。適宜的有機填料比如是碳、密胺、松香、環(huán)戊二烯樹脂和接枝聚合物，還有纖維素纖維、聚酰胺-、聚丙烯腈-、聚氨酯-或基于芳香族和/或脂肪族二羧酸酯的聚酯纖維以及，特別是碳纖維。無機和有機填料可單獨或混用。
在(ⅱ)的制備過程中，基于(ⅱ)的質(zhì)量，優(yōu)選采用10～70wt.％的填料作為(d)助劑和/或添加劑。優(yōu)選的填料是滑石、高嶺土、碳酸鈣、重晶石、玻璃纖維和/或玻璃微球。優(yōu)選對填料粒子的尺寸進行選擇，目的是為了不妨礙向(ⅰ)和(ⅲ)間的空隙中引入制備(ⅱ)的各個組份。特別優(yōu)選填料粒徑＜0.5mm。
填料在多異氰酸酯加聚產(chǎn)物的制備反應中優(yōu)選與多元醇組份混用。
填料可起到降低多異氰酸酯加聚產(chǎn)物比鋼等大得多的熱膨脹系數(shù)的作用，并因此而與鋼匹配。因為減少了各層間因溫度變化而產(chǎn)生的應力，因此特別有利于實現(xiàn)(ⅰ)、(ⅱ)和(ⅲ)層之間永久性的牢固結(jié)合。
(ⅱ)的質(zhì)量定義為制備(ⅱ)時所用的組份(a)、(b)和如果采用的話，(c)和/或(d)的總質(zhì)量。
為制備本發(fā)明的多異氰酸酯加聚產(chǎn)物，異氰酸酯與異氰酸酯反應性化合物按如下量發(fā)生反應，異氰酸酯的NCO基團對異氰酸酯反應性化合物的反應性氫原子總數(shù)的當量比為0.85-1.25∶1，優(yōu)選0.95-1.15∶1，且特別是1-1.05∶1。如果(ⅱ)至少含有一些異氰脲酸酯基團，一般采用NCO基團對反應性氫原子總數(shù)為1.5-60∶1、優(yōu)選1.5-8∶1的比例。
多異氰酸酯加聚產(chǎn)物一般是通過單釜法或預聚物法制備的，比如借助高壓或低壓技術(shù)。
已發(fā)現(xiàn)采用雙組份工藝是特別有利的，異氰酸酯反應性化合物(b)與可選的催化劑(c)和/或助劑和/或添加劑以及填料(d)混合作為組份(A)并優(yōu)選彼此均勻混合，并以異氰酸酯作為組份(B)。
起始組份一般在0～100℃，優(yōu)選20～60℃混合，并且按上述方法引入到(ⅰ)和(ⅲ)之間的空隙中?？赏ㄟ^攪拌器或攪拌螺桿進行機械混合，或者對于高壓操作的情況則采用逆流式混合。反應溫度，即發(fā)生反應的溫度，一般＞20℃，優(yōu)選50～150℃。
就本發(fā)明所制復合體組件的多異氰酸酯加聚產(chǎn)物(ⅱ)而言優(yōu)選的是，其在溫度-45～+50℃時的彈性模量＞275MPa(按照DIN 53457)、對(ⅰ)和(ⅲ)的粘結(jié)強度＞4MPa(按照DIN 53530)、溫度-45～+50℃時的延伸率＞30％(按照DIN 53504)、抗張強度＞20MPa(按照DIN 53504)而壓縮強度＞20MPa(按照DIN 53421)。
同已知的構(gòu)件相比，本發(fā)明工藝制造的復合體組件其優(yōu)點如下●實際上無需支柱和類似的增強組件。由于節(jié)省了材料因而大大降低了制造成本并且也明顯簡化了防腐過程?！癞斢糜谠齑瑫r，重量減輕的結(jié)果是提高了噸位或降低了燃料消耗?！癖ｐB(yǎng)過程大大簡化，比如從防腐處理的角度而言。這樣就可以有較大的保養(yǎng)間隔期。●包含多異氰酸酯加聚產(chǎn)物如聚氨酯彈性體的夾心結(jié)構(gòu)，能提高能量吸收性能并因此而降低裂縫的擴散。已知的鋼構(gòu)件經(jīng)過鉆孔后在進一步的應力作用之下極易形成裂縫，即裂縫在船體上大面積擴散。裂縫擴散能力的減弱因此降低了在事故或極高應力下遭受損壞的幾率。這種提高的安全標準特別適合于油槽船?！窕诰勖讯嘣嫉亩喈惽杷狨ゼ泳郛a(chǎn)物比基于聚酯多元醇的產(chǎn)物更耐水解。這有其相當大的優(yōu)勢，特別是在復合體組件用于造船時?！裰苽?ⅱ)所用的包含聚醚多元醇的反應混合物其粘度比基于聚酯多元醇的反應混合物要低得多。這簡化并加快了復合體組件的制造過程?！駜?yōu)選的多異氰酸酯加聚產(chǎn)物中填料的優(yōu)選含量降低了(ⅱ)的熱膨脹系數(shù)并因而實現(xiàn)了與(ⅰ)和(ⅲ)系數(shù)之間的匹配。通過本發(fā)明可降低(ⅰ)、(ⅱ)和(ⅲ)之間因溫度，特別是環(huán)境溫度的變化，比如就船體而言不同的水溫而產(chǎn)生的應力。最終永久地提高了(ⅱ)對(ⅰ)和(ⅲ)的粘結(jié)性。●對(ⅰ)和(ⅲ)表面的優(yōu)選噴砂處理明顯提高了(ⅱ)對(ⅰ)和(ⅲ)的粘結(jié)性。粘結(jié)強度的提高能得到更穩(wěn)定且更耐久的結(jié)構(gòu)組件。
因此，本發(fā)明所制得的復合體組件主要用于結(jié)構(gòu)組件需要承受較大應力的領域，比如在造船上用作結(jié)構(gòu)組件，比如船體如包含一個外殼和一個內(nèi)殼的雙層船殼以及艙壁，或者是建筑物比如橋梁，或者在房屋建造中作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別是在高層建筑中。
本發(fā)明的復合體組件不應與包含聚氨酯和/或聚異氰脲酸酯泡沫硬質(zhì)內(nèi)核并一般用作隔熱材料的普通夾心組件混為一談。因為其機械強度相對較低，這類已知的夾心式組件可能不適合于所述的用途。
權(quán)利要求
1．層結(jié)構(gòu)如下的一種復合體組件(ⅰ)2-20mm厚的金屬，(ⅱ)10-100mm厚的密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物，可通過(a)異氰酸酯與(b)聚醚多元醇的反應而制得，如果需要的話在(c)催化劑和/或(d)助劑和/或添加劑的存在下，(ⅲ)2-20mm厚的金屬。
2．權(quán)利要求1的復合體組件，其中(b)是混合物，包含(b1)占40～99wt.％的平均官能度為1.5～2.99而平均分子量為400～8000的聚醚多元醇，以及(b2)占1～60wt.％的平均官能度為3～5而平均分子量為150～8000的聚醚多元醇。
3．權(quán)利要求2的復合體組件，其中(b)是混合物，包含(b1)占40～98wt.％的平均官能度為1.5～2.99而平均分子量為400～8000的聚醚多元醇，(b2)占1～60wt.％的平均官能度為3～5而平均分子量為150～8000的聚醚多元醇，以及(b3)占1～50wt.％的至少一種屬異氰酸酯反應性且烴骨架包含10～40個碳原子及2～4個異氰酸酯反應性基團的化合物。
4．權(quán)利要求1的復合體組件，其中(ⅱ)包含10～70wt.％的填料作為(d)助劑和/或添加劑，基于(ⅱ)的質(zhì)量。
5．權(quán)利要求1的復合體組件，其中(ⅱ)在溫度-45～+50℃時的彈性模量＞275MPa，對(ⅰ)和(ⅲ)的粘結(jié)強度＞4MPa，溫度-45～+50℃時的延伸率＞30％，抗張強度＞20MPa而壓縮強度＞20MPa。
6．一種制造權(quán)利要求1～5任意一項復合體組件的工藝，其中與(ⅰ)和(ⅲ)粘結(jié)的密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物是在(ⅰ)和(ⅲ)之間通過(a)異氰酸酯與(b)聚醚多元醇的反應而制備的，如果需要的話在(c)催化劑和/或(d)助劑和/或添加劑的存在下。
7．一種可通過權(quán)利要求6的工藝制得的復合體組件。
8．權(quán)利要求7的復合體組件，其有著權(quán)利要求5所示的性能。
9．權(quán)利要求1～5、7或8任意一項復合體組件的用途，作為輪船如船體和艙壁制造或建筑物如橋梁建設上的結(jié)構(gòu)組件。
10．包含權(quán)利要求1～5、7或8任意一項復合體組件的輪船或橋梁。
全文摘要
層結(jié)構(gòu)如下的復合體組件:(i)2—20mm厚的金屬,(ii)10—100mm厚的密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物,可通過(a)異氰酸酯與(b)聚醚多元醇的反應而制得,如果需要的話在(c)催化劑和/或(d)助劑和/或添加劑的存在下,(iii)2—20mm厚的金屬。
文檔編號B63B5/00GK1304357SQ99807065
公開日2001年7月18日 申請日期1999年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者H·威爾德, H-J·里斯, G·克諾布勞赫, T·巴茨, M·蘭克, H·弗斯特 申請人:巴斯福股份公司