[发明专利]具有高原始强度和可喷射性的聚氨酯制剂

说明书

聚氨酯材料表现出性能特性的独特结合，所述性能特性包括优异的抗磨损性、柔韧性、硬度、耐化学性、耐溶剂性、韧性、光稳定性、以及耐候性。

聚氨酯的性能特性使其适用于许多有用的产品，包括泡沫绝缘体、涂料、热塑性模塑材料、密封材料和粘合制剂，特别是湿固化(moisture-curable)制剂。为了使这类制剂的特性和性能适应具体的最终用途，希望改善聚氨酯粘合制剂的某些性能，如原始强度和可喷射性(gunnability)。原始强度是制剂固化前(即与湿气的反应完成前)的初始粘合强度。可喷射性是在填缝枪中待喷射(to be dispensed)的能力，从该填缝枪(caulking gun)中制剂可以快速容易地射出并施用于基质。

高的原始强度、好的粘合力、好的柔韧性、以及在高剪切下稀化使得可以喷射的能力的结合难以用湿固化聚氨酯制剂来实现。希望提高聚氨酯制剂的原始强度而不使其粘度提高至不想要的程度或降低其低温柔韧性。现有技术中需要的是这样的聚氨酯制剂，可以湿固化并实现高的原始强度和可喷射性而对于应用而言不会变得太粘或为了获得好的湿透性(wet out)和好的粘合力不会变得太硬。

已知通过使用加入到聚氨酯涂料/粘合剂中的或原位合成的低浓度的脲化合物而赋予聚氨酯制剂非流挂(non-sag)特性。抗流挂性制剂可在垂直位置施用于基质而在第二基质放置于该制剂上之前该制剂不会滴落或流挂。然而，以前并不已知通过在聚氨酯制剂中提供更高浓度的脲基团以及通过控制反应混合物中游离异氰酸酯单体/聚合物的含量水平可显著提高原始强度和可喷射性。

提供了一种具有高的原始强度、好的粘合力、以及在高剪切下稀化使得可以喷射的能力的性质的湿固化聚氨酯制剂。湿固化聚氨酯制剂能固化从而形成反应产物，所述制剂含有：

a)至少一种异氰酸酯封端的预聚物，其为一种异氰酸酯活性化合物与至少一种单体异氰酸酯/聚合异氰酸酯的产物，其中存在足够的单体异氰酸酯/聚合异氰酸酯以在预聚物和/或制剂中提供过量的游离异氰酸酯，其中预聚物中的NCO/OH摩尔比在大约5至大约20的范围内；

b)任选地，另外的单体异氰酸酯/聚合异氰酸酯；

c)至少一种：

i)在一种载体存在下基于脲的触变添加剂，其中该添加剂含有大约4％至大约15％的脲基团且反应产物含有至少大约1％至大约5％的脲基团；或

ii)基于脲的触变添加剂化合物，其通过异氰酸酯封端的预聚物中的过量的游离异氰酸酯或另外的单体异氰酸酯/聚合异氰酸酯与脂族胺在一种载体的存在下并在足够的浓度下原位反应而制备，以在反应产物中提供多于1％的脲基团；以及

d)至少一种流变改进剂或填料；

其中，该制剂能从填缝枪中喷射并具有足够的原始强度以将至少500g重量的第一基质粘结到第二基质而不需要任何夹持(holding)器具，其中第一基质与第二基质之间的接触表面为至少18英寸²。该制剂提供的原始搭接剪切强度(green lap shear strength)超过大约0.13lbs/in2或更大，其根据ASTM D 1002方法测得，该方法通过引证的方式纳入本文。

为了说明目的而非限制性地，单体异氰酸酯/聚合异氰酸酯可以含有以下物质中的至少一种：甲苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯(polyphenylmethane polyisocyanate)(聚合MDI)、萘二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、二苯基砜二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯、亚丙基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、这些二异氰酸酯的二聚物和三聚物，或其混合物。

在某些实施方案中，单体异氰酸酯/聚合异氰酸酯可含有以下物质中的至少一种：2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、4，4′-亚甲基二苯基二异氰酸酯、2，4′-亚甲基二苯基二异氰酸酯、1-甲基-2，4-二异氰酸基环己烷、1-甲基-2，6-二异氰酸基环己烷、环己烷-1，4-二异氰酸酯、1-甲氧基苯基-2，4-二异氰酸酯、4，4′-亚联苯基二异氰酸酯、3，3′-二甲氧基-4，4′-联苯基二异氰酸酯、3，3′-二甲基-4，4′-联苯基二异氰酸酯；以及3，3′-二甲基二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯、这些异氰酸酯的二聚物和三聚物，及其混合物。