[发明专利]由聚异氰酸酯加聚产物组成的复合零部件

说明书

本发明涉及具有以下层结构的复合零部件：

(i)2到20毫米，优选5到20毫米，特别优选5到10毫米的金属，

(ii)10到300毫米，优选10到100毫米的聚异氰酸酯加聚产物，该产物可通过(a)异氰酸酯与(b)对于异氰酸酯具有反应活性的化合物，在基于聚异氰酸酯加聚产物体积的0.1到50％，优选1到20％体积的至少一种气体(c)以及，如果需要，(d)催化剂和/或(e)助剂和/或添加剂的存在下反应而获得，

(iii)2到20毫米，优选5到20毫米，特别优选5到10毫米的金属。

本发明进一步涉及制备这些复合零部件的方法及它们的用途。

船，例如船的船体及舱盖，桥梁或高层建筑物的建造需要使用能够承受相当大外力的结构部件。针对这些需求，这种结构部件通常由采用适当的几何形状或适合的支撑的方法加强的金属板或金属支架组成。这样，由于安全标准的提高，油轮的船体通常是由一个内壳和一个外壳组成，其中每种壳是由15毫米厚的用约2米长的钢架相互连接的钢板制造而成。由于这些钢板承受相当大的力，内部及外部的钢壳都采用焊接上加固部件的方法来加固。这些典型的结构部件的缺陷在于都需要相当大数量的钢材且耗费时间并需要劳动密集的方法制造。另外，这种结构部件具有相当大的重量，从而导致船的吨位较低以及燃料消耗的增加。此外，这种基于钢材的典型的结构零部件需要大量的维护，这是由于外表面及外部与内部壳体之间的钢部件的表面都必须进行定期的防腐保护。

本发明的目的是开发结构部件，该结构部件可承受高的外力并用于，例如，造船，桥梁建造或高层建筑物的建造。待开发的结构部件也称作为复合零部件，应能够用于替代已知的钢结构，并且特别是在它们的重量，制造方法及维护强度方面具有优势。特别是，可简单而快速地制造具有大尺寸的复合零部件并且由于其耐水解能力的提高也可应用于造船业。

我们已经发现这一目的可以通过在开始所描述的复合零部件来实现。

本发明的复合零部件除具有极好的力学性能外，在获得具有很大尺寸的复合零部件方面也具有特别的优势。这种由在两金属板(i)和(iii)之间合成聚合物(ii)的方法制备得到的复合零部件至今只在有限的程度上可以获得，这是由于合成聚合物(ii)在其反应期间及反应后的收缩引起。由于合成聚合物(ii)例如聚异氰酸酯加聚产物的收缩，合成聚合物(ii)会与金属板(i)和/或(iii)发生部分的分离。然而，一种合成聚合物(ii)与金属板(i)和/或(iii)的很完善很好的粘接对于这种复合零部件的力学性能是特别重要的。(a)与(b)在(c)存在下的反应很大程度上避免了(ii)的收缩及由此产生的从(i)和/或(iii)上部分的分离。

作为制备(ii)的组分(c)，采用通常已知的化合物是可行的，该化合物优选在25℃及1巴压力下为气态，例如空气，二氧化碳，氮气，氦气和/或氖气。优选采用空气。组分(c)优选对于组分(a)为惰性，特别优选对于组分(a)及(b)为惰性，即气体与(a)及(b)的反应活性几乎不能检测出来，优选检测不出来。气体(c)的使用基本上不同于生产发泡聚氨酯的常规的发泡剂的使用。当以液体的形式使用常规的发泡剂，和在反应过程中由于生成热而被蒸发出去，或也可在水存在的情况下，与异氰酸酯基团反应形成气态的二氧化碳时，在本发明中优选采用以气态形式的组分(c)。

为制备(ii)，优选采用常规的泡沫稳定剂作为(e)，该稳定剂可从商业途径获得并且是本领域技术人员通常已知的，例如通常已知的聚硅氧烷-聚氧化烯的嵌段共聚物，如Goldschmidt的Tegostab 2219。在(ii)的制备中这些泡沫稳定剂的比例优选0.001到10％重量，特别优选0.01到10％重量，特别为0.01到2％重量，基于为制备(ii)所用的组分(b)，(e)及，如果使用，(d)的重量。采用这些泡沫稳定剂可稳定为制备(ii)的反应混合物中的组分(c)。

本发明的复合零部件可通过以下方法生产，在(i)和(iii)之间制备与(i)和(iii)粘接的聚异氰酸酯加聚产物(ii)，通常为如果需要，含有脲和/或异氰脲酸酯结构的聚氨酯，是通过(a)异氰酸酯与(b)对于异氰酸酯具有反应活性的化合物，在基于聚异氰酸酯加聚产物体积的0.1到50％的至少一种气体(c)以及，如果需要，(d)催化剂和/或(e)助剂和/或添加剂的存在下的反应来实现。

由于未能形成气体填充泡孔的网状物，尽管使用了(c)，聚异氰酸酯加聚产物可被描述为致密的产物。