[发明专利]用于粘接模制纤维制品的双组分聚氨酯粘合剂

说明书

本发明涉及基于聚氨酯的双组分粘合剂，其具有高粘合强度、高玻璃化转变温度、短固化时间和足够长的加工时间，其还可以粘接具有不平坦表面的基材。本发明还涉及所述双组分粘合剂用于粘接模制纤维制品，例如风力发电厂的转子叶片的翼片半壳。

本发明涉及具有高粘合强度以及高玻璃化转变温度的双组分聚氨酯粘合剂(双组分PU粘合剂)。此外，该粘合剂还应该具有足够长的加工时间(即使在高环境温度下也如此)，应该能够粘接具有不平坦表面的平坦基材，并且应该固定地桥接间隙或中间空间(intermediate spaces)。

基于多元醇和多异氰酸酯的双组分聚氨酯粘合剂已经久为人知。在将各组分混合之后，双组分PU粘合剂即使在室温下也可以有利地固化(“冷固化”)，因此可以在短固化时间之后快速地承受较大的力。然而，作为结构粘合剂的用途导致了在强度和粘合强度方面对这种粘合剂的要求高，原因是这种粘合剂代表了承重结构的元件。高强度通常通过高交联密度实现。这经常通过增加官能团的浓度和使用更高官能的多元醇或多元胺以及更高官能的多异氰酸酯来实现，这可能导致在过高的交联密度下粘接头的脆化。

WO 2002/066572A1描述了用于木材的双组分PU粘合剂，其包含10-98重量％的至少一种油脂化学多元醇(oleochemical polyol)；1-7.5重量％的羟值为400-2,000的至少一种二醇和1-7.5重量％的羟值为200-2,000的三官能、四官能或五官能多元醇；以及其他助剂和树脂，其中所述粘合剂可通过多异氰酸酯交联。

WO 2009/080740 A1公开了一种双组分PU粘合剂，其由多元醇组分和交联组分构成，所述多元醇组分包含2-30重量％的分子量大于1,000g/mol的至少一种聚酯二醇、5-35重量％的至少一种3-14官能的多元醇、5-35重量％的疏水多元醇和2-65重量％的其它添加剂或助剂，其中这些物质的总和应当为100重量％，所述交联组分由聚异氰酸酯制成，其中NCO/OH比为0.9:1-1.5:1，其中所述交联的粘合剂的玻璃化转变温度(Tg)大于50℃。EP2468789A1公开了一种双组分PU组合物，其包含蓖麻油、至少一种烷氧基化芳族二醇、至少一种具有5-8个羟基的多元醇和至少一种多异氰酸酯。该文献指出，这些组合物应当具有长的“开放时间(open time)”并且应当在较长时间暴露于高湿度(例如相对湿度70％)的气候之后，特别是甚至在40分钟之后、甚至在60分钟之后仍然能够胶合，能够固化形成具有高机械强度的聚合物，从而产生结构连接。这些双组分聚氨酯组合物适合用作结构粘合剂，特别是适合用于胶合风力涡轮机的转子叶片的翼片半壳。

用于风力涡轮机的转子叶片的翼片半壳通常由玻璃纤维增强的塑料基材和任选的金属结构元件构成。这些部件必须具有高机械稳定性。因此，期望相应的粘合剂也能够承受相应的力。除了为了制备用于风力涡轮机翼片的纤维增强部件的上述粘接之外，还有大量的其他使用领域对部件的粘接具有相似的要求。其实例包括用于机翼或飞机的其他附件的纤维增强部件的粘接，或者在船舶构造中纤维增强部件的粘接。对粘接部件的机械要求高。需要承受高张力。此外，粘接的部件必须承受具有永久性振动的负载，这可能导致材料疲劳。此外，环境影响大，必须确保即使在高温度波动下也具有高稳定性以及在不同湿度水平下保持恒定的性能。或者，用双组分环氧粘接这样的部件是已知的。它们表现出足够的强度，但在加工中具有各种缺点。因此，为了获得足够的强度，需要高固化温度。此外，基材表面必须特别准备以便粘接。

特别需要这样的粘合剂，其具有长开放时间(open time)并因此特别适用于粘接大表面，并且当在不同的气候和温度条件下处于固化状态时表现出足够的机械稳定性。