[发明专利]用于粘结剂应用的反应活性异氰酸酯封端的预聚物

说明书

本申请要求了2010年6月11日提交的美国临时专利申请第61/353,921号的权益。

本发明涉及对于粘结剂应用是有用的，特别是对于生产橡胶复合材料例如游乐场(playground)表面、地毯砖片、垫圈以及相似的产品是有用的反应活性异氰酸酯封端的预聚物。

弹性表面通常通过将橡胶屑用粘结剂材料进行混合来制备，然后固化该粘结剂材料以形成复合材料。聚氨酯类常用作粘结剂材料，这是由于它们的弹性性能、固化特性以及对于橡胶屑的很好的粘结能力。聚氨酯粘结剂可以是双组分类型的，如在DE1955267和GB1,373,923和GB1,359,761中所描述的或单组分材料的，例如在GB1,384,619和GB1,294,017中描述的。单组分聚氨酯粘结剂包含异氰酸酯封端的预聚物。固化典型地通过端部异氰酸酯基团与水的反应来实现，而水经常以大气湿气的形式来提供。单组分体系由于它们的易用性而经常受到青睐，这是因为通常没有必要在为了生产可固化粘结剂组合物的领域中执行计量或混合步骤。

异氰酸酯封端的预聚物的粘度是一种重要的考虑因素。如果该粘度太高，则难以将该预聚物均匀地与橡胶屑材料进行混合。这在产物上导致由聚氨酯富有区域和聚氨酯贫瘠区域(此处橡胶屑颗粒不能够充分地粘结在一起)而产生的不一致。如果粘度太低，则该预聚物将在该屑颗粒中流掉，这再次导致在产物上的不一致，包括在橡胶屑颗粒之间的不充分的粘结区域。

影响预聚物粘度的因素包括：多元醇和异氰酸酯的当量和官能度，预聚物的异氰酸酯含量，等等。虽然这些参数在给定情况下可以进行操作来将粘度调节到需要的水平，但是必须牢记：这些参数也影响该预聚物的固化特性和所得的聚氨酯粘结剂的物理性能。因此，虽然原则上存在操纵预聚物当量、交联密度和/或异氰酸酯官能度来达到理想的粘度的可能性，但是实践上这些操纵通常受到所需要的固化和物理性能特性的相当大的限制。

基于这个原因，对于粘度控制的更加常规的方法是通过存在稀释剂而进行的。对于这些应用，邻苯二甲酸二辛酯是一种常用的稀释剂，但它正面临着监管机构的压力，监管机构预计将在这些应用中限制它的可用性和使用，特别是在游乐场表面或其他预计会与小孩子接触的产品。使用邻苯二甲酸酯稀释剂有时会出现的另一个问题是，它们有时会从固化的聚合物中滤出到周围的环境中。

除了粘度问题之外，粘结剂还必须是贮存稳定的。它不应当在放置时分离成层。该预聚物应当合理地迅速地固化形成良好地粘合橡胶颗粒的粘结剂。

因此，用于这些复合材料体系的替代的粘结剂体系是需要的。

在一个方面，本发明是制备弹性复合材料的方法，其包括：将天然或合成橡胶的颗粒用液态的单组分的可湿气固化的树脂组合物来润湿，然后将该润湿的颗粒在该树脂组合物能够固化形成将这些橡胶颗粒粘合在一起的粘结剂相的条件下暴露在湿气中，其中该可湿气固化的树脂组合物包括：(a)具有的异氰酸酯含量为0.5到12wt%的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，和(b)基于组分(a)和(b)的总重量，1到30%的环氧化物或内酯化合物，所述环氧化物或内酯化合物具有从约70到约1000的分子量并且在预聚物中按照其存在的相对比例而言是混溶性的，该组合物包含不超过0.1wt%的具有伯或仲氨基的化合物。

在另一个方面，本发明是一种单组分粘结剂组合物，其包括溶解在其中的、具有的异氰酸酯含量为0.5到12wt%的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，(b)基于预聚物的重量计，从1到30%的环氧化物或环状内酯化合物，其具有的分子量为约70到约1000，该组合物包含不超过0.1wt%的具有伯或仲氨基的化合物。该粘结剂组合物可以包含其他的、任选的材料，例如包括，用于异氰酸酯基团与水的反应的催化剂。任何此类的催化剂优选是延迟起始型催化剂，该催化剂提供有用的开放时间(open time)以使得粘结剂组合物能够在固化成高粘度材料之前与橡胶颗粒混合。