[发明专利]聚脲凝胶组合物及其制品

说明书

本发明涉及固化的凝胶及制备凝胶用的可固化的组合物。

包括聚氨酯凝胶在内的固化凝胶长期以来就用来密封电学元件和保护金属结构免遭例如海水的腐蚀。例如，曾经用聚氨酯凝胶围绕着多股电缆接头就地浇铸，其作法是将形成凝胶的组分(二或聚异氰酸酯和羟基封端的聚丁二烯或聚酯)和稀释剂混合，然后将混合物快速地倒在接头周围并令其就地固化。聚异氰酸酯/二醇混合物在室温下固化相当慢(例如，即使加催化剂也要几天)。近年来，特别是象在美国专利4,600,261和4,634,207(Debbaut)中所公开的，已经用由预固化凝胶构成的制品来保护电学接点和其它基底，上述专利公开的内容在这里引用作为一般性参考。

凝胶的其它已知应用包括用聚硅氧烷凝胶和非聚硅氧烷凝胶，尤其是用Chang和Toy在欧洲专利0174165(1986)和Toy在欧洲专利0229102(1987)中叙述的丁基凝胶，将汇流条和其它电学元件绝缘，这些专利特别提到了用这类凝胶在高压终端和接头中作为绝缘组合物和应力调和组合物。这两份申请的公开内容都在这里引用作为参考。

先有技术中使用的聚氨酯凝胶具有优良的短期的物理性能，但是抗老化性能差，即，在诸如水解和热稳定性、抗湿性和抗压缩变形性这些长期的化学和物理性能方面，尤其是在预期的使用范围内处在较高的温度下时，性能不好。此外，聚氨酯凝胶在某些情况下会从聚氯乙烯绝缘体中提取出增塑剂或以其它方式损害其功能。

我们发现了新的凝胶组合物，它可用于密封和隔绝环境来保护基底，尤其是电学连接件。这种新的组合物出人意料地显示出抗拉强度、拉伸性、强韧性、与基底(包括含聚氯乙烯的基底)相容性、可吸收大量稀释剂而无明显离浆等性质的优越而有效的结合，同时又维持有利的粘性这对于凝胶密封剂组合物是很重要的。

本发明的一个方面提供了一种含有交联的聚脲的组合物。这种交联的聚脲最好以凝胶的形式存在。这种组合物，最好还有聚脲凝胶，其Voland硬度为1至500克，极限伸长率至少为50％。最好是，聚脲凝胶含有从至少25％(重量)到95％(重量)的稀释剂(以聚脲和稀释剂的重量和为基础)。含有从至少25％(重量)至95％(重量)稀释剂的聚脲凝胶，其凝胶分数占聚脲和稀释剂总重的5％(重量)至75％(重量)则更好。最好是，稀释剂含有一种可与交联的聚脲相容(例如溶胀)的液体，而且化学上不受制备交联聚脲所用的条件影响。

在本发明的另一方面，聚脲中脲基之间的平均分子量小于每摩尔聚合物500克，例如小于每摩尔聚合物250克。具有这样的脲基密度的聚脲，在需要高介电常数的场合特别有用。在某些用途中，例如在需要低介电常数凝胶的场合，脲基间平均分子量可能希望大于500，例如至少为每摩尔聚合物1000克，甚至希望每摩尔聚合物至少2000克。

本说明书中“交联”一词是指两个可交联部位之间通过化学反应形成的共价键，从这些部位伸展出总数为三个或更多个分子链段；或是指最少两个共价键，每个均由可交联位与中间分子之间的化学反应形成，于是中间分子的剩余部分有至少三个分子链段由其伸展出去。中间化合物通常是含有至少三个可交联位的低分子量化合物或低分子量低聚物。交联可以是三官能的(T形连接，即，有三个伸展链段的交联)或四官能的(H形连接，即，有四个伸展链段的交联)，也可以有更高的官能度。

在另一方面，本发明提供了一种可交联的组合物，它在完全固化时Voland硬度为1到500克，极限伸长率至少为50％，这种可固化的组合物包含含有胺基的第一种有机化合物、包含异氰酸酯基或异氰酸酯前体基团的第二种有机化合物、以及一种稀释剂，稀释剂的数量占第一种有机化合物、第二种有机化合物和稀释剂重量之和的25％(重量)至95％(重量)。在一项优选的实施例中，第一种有机化合物是每个分子含有平均为n个胺基的聚胺，第二种有机化合物是聚异氰酸酯或聚异氰酸酯前体，每分子中含有m个异氰酸酯基或异氰酸酯前体基团，上述的n和m均至少为2，n和m之和至少为4.1，在不加催化剂时组合物在25℃的胶凝时间(定义如下)少于600秒。

在另一方面，本发明提供了一套成套装置，它包括至少两个容器，每个容器含有选自以下一组物质中的至少一种物质：

(1)含胺基的第一种有机化合物；

(2)含异氰酸酯基或异氰酸酯前体基团的第二种有机化合物；和

(3)一种不与第一及第二种有机化合物起反应的稀释剂，容器中稀释剂的总量为容器中第一有机化合物、第二有机化合物和稀释剂重量之和的25％(重量)至95％(重量)。