[发明专利]用于结构粘合剂的固化剂制剂中作为构成单元的APCHA

说明书

本发明涉及结构粘合剂组合物，并且更具体地涉及双组份(2K)结构粘合剂组合物。所述两种组份发生化学反应以粘接结构表面。已经发现N‑(3‑氨基丙基)环己基胺(APCHA)是用于与在2K粘合剂组合物中的环氧树脂一起使用的改进的固化剂。APHCA表现出有利的特征，所述特征包括粘度、适用期和反应性，和在与环氧树脂一起固化后的粘合和热性能。这些特征及其独特的化学允许在用于结构粘合剂(特别是风力涡轮机叶片粘合剂)的固化剂制剂中使用APCHA。APCHA解决了采用常用的胺制剂不能解决的关于粘度积累、工作时间、穿透固化、相容性和粘合性能的问题。

背景技术

近年来，作为环境安全的和相对廉价的替代能源，风力涡轮机已经受到了增加的关注。正在进行相当大的努力以开发可靠和有效的风力涡轮机。通常，风力涡轮机包括具有多个风力涡轮机叶片的转子。所述风力涡轮机叶片的形状为细长的翼型，其被构造以对风响应地提供旋转力。制造风力涡轮机叶片的一个目前的方案是将每个叶片要么制备为两个半壳和一个翼梁,要么制备为两个具有集成翼梁的半壳。在两种情况下，将所述两个半壳沿着它们的边缘用粘合剂材料粘接以形成完整的叶片。典型地，所述粘合剂材料是双组份(2K)结构粘合剂材料，其包括两种组分，所述两种组分当在环境条件下混合时发生化学反应(即交联)以将所述半壳粘接在一起。

用于将所述风力涡轮机叶片的两半耦合的粘合剂必须能够耐受在使用过程中施加到每个叶片上的离心力，并且在恒定的热循环和环境攻击下能够保持粘接强度持续所述叶片的寿命。另外，这些粘合剂材料应当相对容易施加。因此，对于2K粘合剂，适用期是一个重要的考虑因素。术语“适用期”，如在粘合剂领域中普通技术人员认识的那样，可被定义为其中所述粘合剂组合物充分地是液体使得其可被施加到待被粘接的基底材料上的时间段。具有较短适用期的粘合剂材料是其中所述两种组分反应较快的材料，和具有较长适用期的粘合剂材料是其中所述两种组分反应较慢的材料。

特别由于对于较长叶片的需求增长，另一个要考虑的方面是开放时间。术语“开放时间”可被定义为在一个半壳上施加所述粘合剂和将第二个半壳放置在所述粘合剂粘接线上之间的时间段。甚至在长的开放时间之后仍提供良好粘合剂性质的粘合剂材料是优选的。要考虑的另一个方面是将所述半壳粘接在一起所处的环境条件、温度和湿度。理想地，粘合剂材料是在宽范围的条件下耐用的，并且对不利的环境条件不敏感。

由于对较大的叶片的需求，风力涡轮机叶片制造商正受到挑战。在过去，最大的运转的风力涡轮机具有小于100米的转子直径。所述转子直径大约是所述叶片长度的两倍，因此在这些转子上的最大叶片小于50米。目前，一些陆上风力涡轮机转子直径为大到130米，并且一些海上涡轮机具有170米的转子直径。然而，由于所述叶片变得较长，目前可用的粘合剂导致加工问题。

基于环氧化物的粘合剂用于粘接风力涡轮机叶片壳是公知的。典型相关的技术可在例如DE102011113395和US2012128499中找到。现有技术的粘合剂不具有充分长的适用期，对于长的开放时间是敏感的和/或不具有符合由增加的叶片尺寸导致的需求的在升高的温度下的正确反应性。

图1显示了与具有190的环氧当量(EEW)的双酚A的二缩水甘油醚(DGEBA)型液体环氧树脂一起使用标准风机叶片粘合剂参比环氧固化剂产生的拉伸数据。在正常条件下(没有开放时间)，拉开两个基底所需的力为在约1％的伸长率下的8MPa。使用相同的固化剂和基底，但采用在23℃和70％相对湿度下1小时的开放时间，拉开所述基底所需的力下降到在仅0.3％的伸长率下的2MPa(75％降低)。

由于如上讨论的缺点，叶片制造商已经面临叶片故障，使得在所述两个壳之间的粘合剂失败。因此，本领域中需要如下粘合剂组合物，其具有长的适用期，在长开放时间后良好粘接能力和在变化的环境条件下的有效性。

发明内容

发明概述

本发明涉及粘合剂组合物，该粘合剂组合物提供充分的粘接强度，易于施加，当在长开放时间条件下使用时不敏感，并具有充分长的适用期用于将基底材料粘接在一起，所述基底材料例如风力涡轮机叶片。