JP7247115B2 - 調節可能なポットライフを有する2成分ポリウレタン組成物 - Google Patents
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Description
- 第1の成分Aは、
- 1.5~4の範囲のOH官能価及び250~15000g/モルの範囲の平均分子量を有する少なくとも1つのポリオールA1と、
- C2~C9炭素鎖を介して連結される2つのヒドロキシル基を有する少なくとも1つのジオールA2と、
- 少なくとも1つのチオール基を有する少なくとも1つの化合物Tと
を含み、且つ
- 第2の成分Bは、
-少なくとも1つのポリイソシアネートI
を含み、
2つの成分の1つは、チオ錯体を形成することが可能であるヒドロキシル基とイソシアネート基との反応のための少なくとも1つの金属触媒Kを追加的に含み、且つ
第2の成分は、ポリウレタン組成物全体に基づいて少なくとも5重量%のイソシアネート基を含むために十分なポリイソシアネートIを含有し、且つ
少なくとも1つの化合物T中の全チオール基対少なくとも1つの金属触媒K中の全金属原子のモル比は、1:1~250:1である、ポリウレタン組成物に関する。
- 30~90重量%、好ましくは40~80重量%、特に50~70重量%のポリオールA1と、
- 5~25重量%、好ましくは10~20重量%、特に12~18重量%のジオールA2と、
- 1~5重量%、好ましくは1.25~3重量%、特に1.5~2重量%の、少なくとも1つのチオール基を有する化合物Tと、
- 0.05~0.5重量%、好ましくは0.1~0.3重量%、特に0.15~0.2重量%の金属触媒Kと、
- 10~50重量%、好ましくは15~40重量%、特に20~30重量%の充填剤と、
任意選択的に、さらなる成分と
を含む第1の成分Aを含む。
- 上記第1及び第2の成分を混合すること、
- 混合されたポリウレタン組成物を、結合する基材表面の少なくとも1つに適用すること、
- 結合する基材をポットライフ以内に接合すること、
- ポリウレタン組成物を硬化させること
を含む方法に関する。
- 上記第1及び第2の成分を混合すること、
- 混合したポリウレタン組成物を、接合部又は空隙に適用すること、
- ポリウレタン組成物を硬化させること
を含む方法にさらに関する。
- ガラス、ガラスセラミック、ガラス鉱物繊維マット;
- アルミニウム、鉄、鉄鋼及び非鉄金属などの金属及び合金並びに亜鉛メッキ又はクロムメッキされた金属などの表面仕上げされた金属及び合金;
- 粉末コーティングされた金属又は合金及び印刷シート金属などのコーティング及び印刷された基材;
- ポリ塩化ビニル(剛性及び可撓性PVC)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンコポリマー(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)、ポリエステル、エポキシ樹脂、特にエポキシベースの熱硬化性樹脂、ポリウレタン(PUR)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリオレフィン(PO)、ポリエチレン(PE)又はポリプロピレン(PP)、エチレン/プロピレンコポリマー(EPM)及びエチレン/プロピレン/ジエンターポリマー(EPDM)などのプラスチックであって、好ましくはプラズマ、コロナ又は火炎によって表面処理されているプラスチック;
- 炭素繊維強化プラスチック(CFP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFP)及びシート-モールディング化合物(SMC)などの繊維強化プラスチック;
- 木材、樹脂、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂又はエポキシ樹脂によって結合された木材ベースの材料、樹脂織物複合材料及びさらにいわゆるポリマー複合材料;及び
- コンクリート、モルタル、れんが、石膏並びに花こう岩、石灰岩、砂岩又は大理石などの天然石
である。
a)上記2成分ポリウレタン組成物の第1及び第2の成分を混合すること、
b)混合したポリウレタン組成物を、2つの基材間に架橋される接合部又は基材の表面上で充填される間隙に適用すること、
c)接合部又は間隙中のポリウレタン組成物を硬化させること
を含む方法を包含する。
1300gのポリオキシプロピレンジオール(Acclaim(登録商標)4200 N,Covestro;OH価28.5mg KOH/g)、2600gのポリオキシプロピレンポリオキシエチレントリオール(Voranol(登録商標)CP 4755,Dow Chemical Company;OH価34.0mg KOH/g)、600gの4,4’-メチレンジフェニルジイソシアネート(4,4’-MDI;Desmodur(登録商標)44 MC L,Covestro)及び500gのフタル酸ジイソデシル(DIDP;Palatinol(登録商標)Z、BASF SE,Germany)を既知の方法で80℃において反応させて、2.3重量%のイソシアネート基の含有量を有するNCO末端ポリウレタンポリマーを得た。
それぞれの組成物に関して、表に明示された第1の成分Aの成分を、湿分を排除して減圧溶解機を使用して、(重量部又は重量%で)明示された量で加工して均質のペーストを作成及び貯蔵した。表に明示された第2の成分Bの成分も類似の方法で加工及び貯蔵した。次いで、SpeedMixer(登録商標)(DAC 150 FV,Hauschild)を使用して2成分を30秒間加工して均質のペーストを作成し、これを直ちに以下の通り試験した。
[1]第1及び第2の成分からなるポリウレタン組成物であって、
- 前記第1の成分Aは、
- 1.5~4の範囲のOH官能価及び250~15000g/モルの範囲の平均分子量(数平均)M n を有する少なくとも1つのポリオールA1と、
- C2~C9炭素鎖を介して連結される2つのヒドロキシル基を有する少なくとも1つのジオールA2と、
- 少なくとも1つのチオール基を有する少なくとも1つの化合物Tと
を含み、且つ
- 前記第2の成分Bは、
- 少なくとも1つのポリイソシアネートI
を含み、
前記2つの成分の1つは、チオ錯体を形成することが可能であるヒドロキシル基とイソシアネート基との反応のための少なくとも1つの金属触媒Kを追加的に含み、且つ
前記第2の成分は、前記ポリウレタン組成物全体に基づいて少なくとも5重量%のイソシアネート基を含むために十分なポリイソシアネートIを含有し、且つ
前記少なくとも1つの化合物T中の全チオール基対前記少なくとも1つの金属触媒K中の全金属原子のモル比は、1:1~250:1である、ポリウレタン組成物。
[2]前記金属触媒Kは、ビスマス(III)化合物、好ましくはカルボン酸ビスマス(III)を含むことを特徴とする、上記[1]に記載のポリウレタン組成物。
[3]前記ビスマス(III)化合物は、8-ヒドロキシキノリン配位子又は1,3-ケトアミド配位子を追加的に含有することを特徴とする、上記[2]に記載のポリウレタン組成物。
[4]前記ジオールA2は、C4~C9炭素鎖を介して連結される2つの一級ヒドロキシル基を有する直鎖脂肪族ジオールであり、特に1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール及び1,9-ノナンジオールからなる群から選択されることを特徴とする、上記[1]~[3]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[5]前記少なくとも1つの化合物Tは、2~6つのチオール基を有するポリチオール化合物又はメルカプトシランを含むことを特徴とする、上記[1]~[4]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[6]前記少なくとも1つの化合物Tは、エチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、エチレングリコールジメルカプトアセテート、ジペンタエリトリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)及び3-メルカプトプロピルトリメトキシシランからなる群から選択されることを特徴とする、上記[5]に記載のポリウレタン組成物。
[7]前記少なくとも1つの化合物T中の全チオール基対前記少なくとも1つの金属触媒K中の全金属原子の前記モル比は、5:1~100:1であることを特徴とする、上記[1]~[6]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[8]前記金属触媒Kは、前記第1の成分A中に存在することを特徴とする、上記[1]~[7]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[9]前記ポリオールA1は、ポリエーテルポリオールを含むことを特徴とする、上記[1]~[8]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[10]前記ポリイソシアネートIは、室温で液体であるジフェニルメタン4,4’-、2,4’-若しくは2,2’-ジイソシアナートの形態及びポリマーMDI又はオリゴマー若しくは誘導体、特にカルボジイミドの割合を含有するMDIの形態の前記異性体(MDI)のいずれかの混合物であることを特徴とする、上記[1]~[9]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[11]前記第2の成分Bは、イソシアネート基を含有するポリウレタンポリマーを含むことを特徴とする、上記[1]~[10]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[12]前記組成物全体に基づいて0.5重量%未満のカルボン酸を含むことを特徴とする、上記[1]~[11]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物。
[13]以下の工程を含む、第1の基材を第2の基材に結合する方法:
- 上記[1]~[12]のいずれか一つ請求項1~12のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物の第1及び第2の成分を混合すること、
- 前記混合されたポリウレタン組成物を、結合する基材表面の少なくとも1つに適用すること、
- 前記結合する基材をオープン時間内に接合すること、
- 前記ポリウレタン組成物を硬化させること。
[14]上記[13]に記載の結合方法から得られる物品。
[15]2つの基材を結合するための構造用接着剤又は複合材料中の母材としての、上記[1]~[12]のいずれか一つに記載のポリウレタン組成物の使用。
Claims (15)
- 第1及び第2の成分からなるポリウレタン組成物であって、
- 前記第1の成分Aは、
- 1.5~4の範囲のOH官能価及び250~15000g/モルの範囲の平均分子量(数平均)Mnを有する少なくとも1つのポリオールA1と、
- C2~C9炭素鎖を介して連結される2つのヒドロキシル基を有する少なくとも1つのジオールA2と、
- 少なくとも1つのチオール基を有する少なくとも1つの化合物Tと
を含み、且つ
- 前記第2の成分Bは、
- 少なくとも1つのポリイソシアネートI
を含み、
前記2つの成分の1つは、チオ錯体を形成することが可能であるヒドロキシル基とイソシアネート基との反応のための少なくとも1つの金属触媒Kを追加的に含み、且つ
前記金属触媒Kは、ビスマス(III)化合物を含み、且つ
前記第2の成分は、前記ポリウレタン組成物全体に基づいて少なくとも7.5重量%のイソシアネート基を含むために十分なポリイソシアネートIを含有し、且つ
前記少なくとも1つの化合物T中の全チオール基対前記少なくとも1つの金属触媒K中の全金属原子のモル比は、1:1~250:1である、ポリウレタン組成物。 - 前記金属触媒Kは、カルボン酸ビスマス(III)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン組成物。
- 前記ビスマス(III)化合物は、8-ヒドロキシキノリン配位子又は1,3-ケトアミド配位子を追加的に含有することを特徴とする、請求項1又は2に記載のポリウレタン組成物。
- 前記ジオールA2は、C4~C9炭素鎖を介して連結される2つの一級ヒドロキシル基を有する直鎖脂肪族ジオールであることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 前記少なくとも1つの化合物Tは、2~6つのチオール基を有するポリチオール化合物又はメルカプトシランを含むことを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 前記少なくとも1つの化合物Tは、エチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、エチレングリコールジメルカプトアセテート、ジペンタエリトリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)及び3-メルカプトプロピルトリメトキシシランからなる群から選択されることを特徴とする、請求項5に記載のポリウレタン組成物。
- 前記少なくとも1つの化合物T中の全チオール基対前記少なくとも1つの金属触媒K中の全金属原子の前記モル比は、5:1~100:1であることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 前記金属触媒Kは、前記第1の成分A中に存在することを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 前記ポリオールA1は、ポリエーテルポリオールを含むことを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 前記ポリイソシアネートIは、室温で液体であるジフェニルメタン4,4’-、2,4’-若しくは2,2’-ジイソシアナート、これらの異性体の混合物、これらの異性体のポリマー、オリゴマー若しくは誘導体、及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1~9のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 前記第2の成分Bは、イソシアネート基を含有するポリウレタンポリマーを含むことを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 前記組成物全体に基づいて0.5重量%未満のカルボン酸を含むことを特徴とする、請求項1~11のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物。
- 以下の工程を含む、第1の基材を第2の基材に結合する方法:
- 請求項1~12のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物の第1及び第2の成分を混合すること、
- 前記混合されたポリウレタン組成物を、結合する基材表面の少なくとも1つに適用すること、
- 前記結合する基材をオープン時間内に接合すること、
- 前記ポリウレタン組成物を硬化させること。 - 請求項13に記載の結合方法から得られる物品。
- 2つの基材を結合するための構造用接着剤又は複合材料中の母材としての、請求項1~12のいずれか一項に記載のポリウレタン組成物の使用。
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