[发明专利]基于PTMEG的聚氨酯抗冲改性剂中的改进的低温抗冲性

说明书

技术领域

本发明涉及基于环氧树脂的粘合剂(特别是基于环氧树脂的结构粘合剂)的抗冲改性剂。

背景技术

在单组份粘合剂的情况下，用于车身骨架的粘合剂应当在理想的30分钟和180℃的通常烘烤条件下固化。在双组份粘合剂的情况下，固化应当在室温下在数天至约1周的时间内进行，但是也可以使用加速的固化机制，例如在室温下4小时然后在60℃或85℃下30分钟。此外，粘合剂还应当直至约220℃稳定。对于这些经固化粘合剂的其他要求或粘合的其它要求是保证在高达约90℃的高温以及低达约-40℃的低温下的操作安全性。由于这些粘合剂特别是结构粘合剂并且因此这些粘合剂粘合结构部件，所以粘合剂的高强度和抗冲性具有重要意义。

常规环氧化物粘合剂的特征虽然在于高的机械强度，特别是高的拉伸强度，然而在粘合受到突然负荷的情况下，传统的环氧化物粘合剂大多过脆并且因此在出现大的拉伸负荷和剥离负荷的碰撞条件下远不能满足要求，特别是汽车工业的要求。就此而言，在高温下，但是特别是在低温(例如<-10℃)下的强度通常特别不足。

抗冲改性剂(也被称为增韧剂)是结构粘合剂中最重要的配制成分之一。抗冲改性剂对重要特征值(例如抗冲性、抗老化性、粘附，事实上所有物理性能)起着决定性的影响。

已知许多用于环氧树脂的抗冲改性剂。它们主要是液体共聚物或预成型的核/壳颗粒。一种重要类型的抗冲改性剂是作为抗撞结构粘合剂的关键组分的封闭的聚氨酯增韧剂聚合物。实现低温下足够的抗冲性是巨大的挑战。

但是，通常通过聚氨酯增韧剂可以实现的抗冲性(特别是低温抗冲性)不足，从而使得聚氨酯增韧剂聚合物通常与CTBN(羧基封端的丙烯腈丁二烯)-加合物组合使用。其缺点特别是所使用的CTBN-加合物的相对高的价格。

发明内容

因此本发明的目的是提供克服现有技术的上述问题的抗冲改性剂。特别希望提供用于环氧树脂组合物的具有良好的低温抗冲性的抗冲改性剂，其中可以无需使用特别昂贵的添加组分，因此尽可能地避免与其相关的问题。

出人意料地发现，一定比例地使用较高官能度的多异氰酸酯可以显著改进基于均聚PTMEG的聚氨酯增韧剂的抗冲性，特别是低温抗冲性。

因此本发明涉及抗冲改性剂，所述抗冲改性剂为异氰酸酯封端的聚合物，其异氰酸酯基团通过与封闭剂反应而被部分封端或完全封闭，其中异氰酸酯封端的聚合物为如下物质的反应产物：

a)一种或多种多元醇，所述多元醇包含基于多元醇的总重量计至少95重量％份额的聚四亚甲基醚二醇，和

b)两种或更多种多异氰酸酯，所述多异氰酸酯包含至少一种二异氰酸酯和至少一种平均异氰酸酯官能度为2.5或更大的多异氰酸酯，其中一种或多种二异氰酸酯的异氰酸酯基团与平均异氰酸酯官能度为2.5或更大的一种或多种多异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比例在2比1至20比1的范围内。

通过本发明对于基于PTMEG的聚氨酯增韧剂实现在环氧树脂结构粘合剂中的改进的低温抗冲性或改进的低温抗撞性。相比于基于严格双官能的二异氰酸酯(例如HDI和IPDI)的相似增韧剂，观察到-30℃下的显著改进的冲击剥离强度。

本发明还涉及用于制备所述抗冲改性剂的方法，其用途和包含所述抗冲改性剂的环氧树脂配制剂。从属权利要求中描述了优选的实施方案。

具体实施方式

术语(例如多元醇或多异氰酸酯)中的前缀“聚/多”表示化合物具有两个或更多个所述基团。因此多元醇为具有两个或更多个羟基的化合物。多异氰酸酯为具有两个或更多个异氰酸酯基团的化合物。与此相应地，二元醇或二异氰酸酯为具有两个羟基或两个异氰酸酯基团的化合物。

异氰酸酯封端的聚合物是具有异氰酸酯基团作为端基的聚合物。在根据本发明的聚合物中，这些异氰酸酯基团被部分或完全封闭。

异氰酸酯封端的聚合物为如下物质的反应产物：a)一种或多种多元醇，所述多元醇包含基于多元醇的总重量计至少95重量％份额的聚四亚甲基醚二醇，和b)两种或更多种多异氰酸酯，所述多异氰酸酯包含至少一种二异氰酸酯和至少一种平均异氰酸酯官能度为2.5或更大的多异氰酸酯。多元醇和多异氰酸酯的反应通常是用于形成聚氨酯的常规反应。所形成的异氰酸酯封端的聚合物因此特别是异氰酸酯封端的聚氨酯聚合物。

用于制备异氰酸酯封端的聚合物的一种或多种多元醇包含聚四亚甲基醚二醇。可以使用一种或多种聚四亚甲基醚二醇。聚四亚甲基醚二醇也被称为PTMEG。可以例如通过四氢呋喃的聚合(例如通过酸性催化剂)制备PTMEG。聚四亚甲基醚二醇为二元醇。