дисперсная система

Формула изобретения

1. Устойчивая при хранении, сшиваемая водная однокомпонентная дисперсия, содержащая (а) поверхностно-деактивированные или инкапсулированные изоцианаты с ретардированной реакционной способностью в количестве от 0,1 до 10 мас. % и (б) соответствующее дисперсное клеящее вещество на основе полиуретана в качестве полимерного компонента, причем пленки, полученные на основе этой дисперсии, обладают способностью к сшивке уже при комнатной температуре (20^oС, 65% относительной влажности).

2. Однокомпонентная дисперсия по п. 1, причем изоцианат выбирают из группы, включающей толуилендиизоцианат (ТДИ), ТДИ-уретдион, ТДИ-мочевину и 4,4"-метиленди(фенилизоцианат) (МДИ).

3. Однокомпонентная дисперсия по п. 1 или 2, причем вязкость однокомпонентной дисперсии при комнатной температуре остается постоянной при сроке хранения до трех месяцев.

4. Однокомпонентная дисперсия по любому из пп. 1-3, причем пленка, полученная из этой дисперсии, толщиной 1000 мкм через 4, 14 и 28 суток хранения при комнатной температуре имеет прочность на разрыв по меньшей мере 10,5 Н/мм².

5. Клеящее вещество, включающее однокомпонентную дисперсию по любому из пп. 1-4.

6. Однокомпонентная дисперсия по любому из пп. 1-4, предназначенная для использования в качестве клеящего вещества.

7. Однокомпонентная дисперсия по любому из пп. 1-4, предназначенная для получения пленок, сшиваемых уже при комнатной температуре (20^oС, относительная влажность 65%).

8. Однокомпонентная дисперсия по п. 7, где пленка толщиной 1000 мкм по истечении 4, 14 и 28 суток хранения при комнатной температуре имеет прочность на разрыв по меньшей мере 10,5 Н/мм².

9. Пленки, полученные с применением однокомпонентной дисперсии по любому из пп. 1-4.

10. Пленки по п. 9, при том, что пленки толщиной 1000 мкм по истечении 4, 14 и 28 суток хранения при комнатной температуре имеют прочность на разрыв по меньшей мере 10,5 Н/мм².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к однокомпонентной дисперсии согласно пункту 1 формулы изобретения.

Согласно уровню техники высококачественные клеевые соединения обеспечиваются в настоящее время за счет применения реакционноспособных клеевых составов. Известен целый ряд различных применяемых в этих целях систем на основе клеевых составов. В частности, широкое применение в разных областях находят благодаря их реакционной способности полиизоцианаты. Так, например, имеются полимеры с концевыми изоцианатными группами, обладающие способностью к сшиванию под действием влаги. Недостаток таких систем состоит в том, что для их отверждения требуется значительный промежуток времени, поскольку процесс сшивания зависит от скорости диффузии воды. В случае толстых слоев степень сшивания, кроме того, может оказаться недостаточной.

Двухкомпонентные клеевые составы смешивают непосредственно перед их применением, что обусловливает для пользователя необходимость дополнительной операции. Кроме того, при смешении обоих компонентов не исключена вероятность ошибочной дозировки и несоблюдения технологии процесса смешения.

Известны далее стабильные однокомпонентные системы, которые можно формировать, блокируя при этом изоцианаты монофункциональными компонентами реакции. Такое блокирование является термически обратимым, благодаря чему под воздействием нагрева блокирующий агент отщепляется и высвобожденный изоцианат при одновременной сшивке реакционноспособными группами полимера активно участвует в образовании термостабильного соединения.

Недостаток таких систем заключается в том, что блокирующий агент в случае его летучести при температурном режиме, где его применяют, испаряется, создавая тем самым определенные экологические проблемы, или в случае его наличия в готовом клеевом составе (адгезиве) может обусловить в последующем качественные дефекты клеевого соединения.

В заявке ЕР 0204970 описывается способ получения стабильных дисперсий из высокодисперсных полиизоцианатов в жидкости, осуществляемый путем обработки полиизоцианатов стабилизаторами. Для диспергирования полиизоцианатов и прежде всего твердых полиизоцианатов в целях обеспечить устойчивость при последующем хранении и во избежание преждевременных нежелательных реакций со средой дисперсные изоцианаты деактивируют по их поверхности. В этом случае они обладают так называемой ретардированной (замедленной) реакционной способностью.

В указанной заявке ЕР 0204970 описывается также применение получаемой по способу согласно этой публикации стабильной дисперсии из высокодисперсных полиизоцианатов в качестве сшивающих агентов. Устойчивость полиизоцианатов обеспечивают за счет нанесения полимерной оболочки. Пригодные для образования такой полимерной оболочки соединения называют стабилизаторами. Имеющие полимерную оболочку деактивированные полиизоцианаты называют также стабилизированными полиизоцианатами. К недостаткам такого подхода следует отнести то, что разрушение полимочевинных капсул и тем самым одновременно сшивка происходят при температуре в интервале от 70 до 180^oС.

Исходя из вышеизложенного в основу изобретения была положена задача получить такую однокомпонентную дисперсию, которая обладала бы способностью к сшиванию при более низких температурах.

Указанная задача решается с помощью однокомпонентной дисперсии согласно пункту 1 формулы изобретения, которая содержит в своем составе деактивированные изоцианаты в качестве сшивающего компонента. В соответствии с этим неожиданным образом было установлено, что применение известных инкапсулированных или деактивированных изоцианатов в качестве сшивающих компонентов в водных дисперсиях обеспечивает получение устойчивых при хранении систем, которые вместе с тем обладают способностью к сшивке уже при температурах ниже 70^oС. Предлагаемое техническое решение основано на том, что в случае пленкообразования на полимерных частицах действуют силы аутогезии (то есть воздействующие на прочность связи), которые приводят к разрушению полимерной оболочки изоцианатов, благодаря чему беспрепятственно может протекать реакция сшивки, которая подтверждается увеличением так называемой когезионной прочности пленки, соответственно снижением растяжения пленки.

Таким образом, преимущество предлагаемой в изобретении однокомпонентной дисперсии состоит в том, что она обладает способностью к сшивке при относительно низких температурах, прежде всего при комнатной температуре, благодаря чему удается устранить недостатки, присущие известным стабильным однокомпонентным системам. По сравнению же с известными двухкомпонентными клеевыми составами однокомпонентная дисперсия согласно изобретению обладает тем преимуществом, что позволяет пользователю избежать вероятности технологических ошибок, как, например, неправильная дозировка или погрешности в процессе смешения.

Количества деактивированных изоцианатов в однокомпонентных дисперсиях по изобретению составляют согласно одному из вариантов выполнения изобретения от 0,1 до 20 мас.%, прежде всего от 1 до 10 мас.%.

Предлагаемая в изобретении однокомпонентная дисперсия может применяться в самых разных целях, например в виде лака, покрытия, герметиков, заливочной массы и/или склеивающего (связующего) материала (адгезива). При применении в последнем случае соответствующий дисперсионный клеевой состав по изобретению может содержать, например, Dispercoll KA 8758. Пригодными для использования согласно изобретению изоцианатами являются среди прочих ДМИ (дифенилметандиизоцианат) или ТДИ (толуилендиизоцианат), такие как ТДИ-уретдион или ТДИ-мочевина. Названные изоцианаты деактивируют по известной технологии и затем полученные таким путем деактивированные изоцианаты добавляют при перемешивании к соответствующему полимеру, например к дисперсному клеевому составу. После полного и до достижения гомогенности введения деактивированного изоцианата однокомпонентная дисперсия по изобретению готова для применения.

Однокомпонентная дисперсия может эффективно применяться, например, при склеивании трехмерных (объемных) фасадов корпусной мебели. Применяемая в настоящее время технология изготовления подобных корпусных фасадов мебели состоит в том, что на древесно-волокнистую плиту средней плотности, служащей в качестве основы, под воздействием давления и температуры напрессовывают полимерную пленку таким образом, чтобы эта пленка согласовывалась с контуром поверхности этой древесно-волокнистой плиты. Для соединения с силовым замыканием обоих элементов, то есть пленки и древесно-волокнистой плиты-основы, требуется клей, который предварительно наносят на плиту-основу.

С целью обеспечить получение высококачественных клеевых соединений с высокой теплостойкостью применяют, как известно, двухкомпонентные полиуретановые дисперсные системы, при этом водную дисперсию непосредственно перед использованием интенсивно смешивают с эмульгируемым в воде полиизоцианатом. Однако подобная технология не гарантирует достижения оптимальной теплостойкости, поскольку не исключает вероятности ошибок, обусловленных неправильной дозировкой и недостаточной степенью смешения компонентов. Кроме того, продолжительность переработки этих двухкомпонентных систем ввиду их малой жизнеспособности ограничена лишь несколькими часами.

Описанные выше недостатки удается эффективно устранить с помощью однокомпонентного дисперсного клеевого состава (адгезива) по изобретению.

Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах его осуществления.

Пример 1. Получение деактивированных изоцианатов

Пример 1.1

В химический стакан помещают 100 мл циклогексана и при интенсивном перемешивании суспендируют 20 г ТДИ-уретдиона (Desmodur ТТ, фирма Вауеr AG). Затем добавляют раствор из 0,06 г метилпентаметилендиамина (Dytek A, фирма DuPont) в 50 мл циклогексана. После перемешивания в течение 2 часов растворитель удаляют и в результате образуется особо тонкий белый порошок.

Пример 1.2

Работают аналогично примеру 1.1 с тем лишь отличием, что вместо ТДИ-уретдиона используют ТДИ-мочевину (Desmodur LS 2116, фирма Вауег AG).

Пример 2. Получение и сшивка однокомпонентного дисперсного клеевого состава (адгезива)

К Dispercoll КА 8758 добавляют при перемешивании деактивированные изоцианаты согласно примеру 1.1 и примеру 1.2. Процесс смешения продолжают до полного завершения добавок изоцианатов и образования гомогенной смеси.

Сшивание при комнатной температуре устойчивых при хранении однокомпонентных дисперсных клеевых составов (адгезивов) поясняется на следующих примерах.

Сравнительный пример

Термопластичная однокомпонентная дисперсия: 100 г Dispercoll KA 8758.

Пример 2.1

Сшиваемая однокомпонентная дисперсия: 100 г Dispercoll KA 8758 и 4 г деактивированного изоцианата согласно примеру получения 1.1.

Пример 2.2

Сшиваемая однокомпонентная дисперсия: 100 г Dispercoll KA 8758 и 4 г деактивированного изоцианата согласно примеру получения 1.2.

Пленки толщиной 1000 мкм формировали методом вытяжки с помощью коробчатой ракли, сушили (при 20^oС и относительной влажности 65%), после чего помещали на хранение. Прочность на разрыв (на раздир) этих пленок определяли с помощью машины для испытаний на растяжение. Полученные результаты представлены в нижеследующей таблице.

Из таблицы очевидно, что предел прочности на разрыв в сравнительном примере после 4-, 7-, 14- и 28-дневного хранения пленок при комнатной температуре составляет от 6,5 до 7,3 Н/мм², тогда как предел прочности на разрыв у пленок в примере 2.1 и примере 2.2 заметно превосходит этот показатель в сравнительном примере. Предел прочности на разрыв пленки согласно примеру 2.1 при указанной продолжительности хранения составляет от 10,5 до 13,8 Н/мм², а этот показатель у пленки согласно примеру 2.2 составляет от 13,3 до 15,2 Н/мм².

Вязкость полученных в примере 2.1 и в примере 2.2 однокомпонентных дисперсных клеевых составов (адгезивов) по истечении 3 месяцев хранения при комнатной температуре оставалась на постоянном уровне.