以脂化学反应产物为基的粘合剂

申请号 CN94193822.0 申请日 1994-10-12 公开(公告)号 CN1133606A 公开(公告)日 1996-10-16
申请人 汉克尔股份两合公司; 发明人 沃尔夫冈·克劳克; 厄恩斯特-乌尔里克·拉斯特; 勒德格·威勒克; 彼得·道特; 约翰·克莱因; 艾尔弗雷德·斯特弗;
摘要 反应产物分子量大于1500,由A)与B)反应得到。A)为在脂肪基中含1至10,优选1.5至6的至少一种以下官能基:-OH、-COOH、-SH、-NH2、-C=C-、环 氧 基或酸酐基的脂肪化合物,至少1%mol的至少三官能的脂肪,B)为至少一个能与脂肪化合物的官能基反应的单官能或多官能化合物。优选的是以液态分散于 水 中的反应产物。本 发明 粘合剂 适用于涂覆、密封和粘接,尤其是粘合,单用或与已知胶和 聚合物 分散液合用。由这些胶合剂尤其可制备粘合分散液、粘附胶粘剂、万能胶和粘合棒。
权利要求

1、基于A)与B)的反应产物的粘合剂,其中
A)为至少一种脂肪化合物,其脂肪组成含有平均1至10,优选 1.5至6的至少一种下列官能基团:-OH、-COOH、-SH、-NH2、 -C=C-、环基或酸酐基,该脂肪化合物至少含1%(Mol)的至少 三官能脂肪分子,
B)为至少一种能与脂肪化合物的官能基反应的单官能或多官能 化合物,
其分子量至少为1500。
2、按权利要求1所述的粘合剂,其特征是,使用至少选自下列 的一种脂肪化合物:至少有8个原子的饱和的、不饱和的、无支 链的或有支链的脂肪酸、脂肪醇及其酯,尤其是高级脂肪酸的甘油 三酸酯,优选的天然脂和油,可以是天然形式,也可以是经热处理 和/或氧化处理或环氧化,或经亲核试剂加成后,其中脂肪化合物 的分子量>200,尤其>300,优选>800。
3、按权利要求1或2所述的粘合剂,其特征是,脂肪化合物是 亲脂的。
4、按权利要求1、2或3所述的粘合剂,其特征是,官能化合物 B)分子量小于20000,尤其小于8000,优选小于2000。
5、按权利要求1至4中至少一项所述的粘合剂,其特征是,脂 肪化合物含有环氧基,且用下列多官能化合物B):多元醇、多元胺、 基醇和多元羧酸,尤其是二聚脂肪酸和二聚醇,其中优选官能基 平均数为1.5至5。
6、按权利要求1至4中至少一项所述的粘合剂,其特征是,脂 肪化合物含OH-和/或NH2-基,且用下列多官能化合物B):聚羧酸 酐、聚异氰酸酯、聚环氧化物和/或聚羧酸氯,其中官能基的平均 数优选为1.5至5。
7、按权利要求1至4中至少一项所述的粘合剂,其特征是,脂 肪化合物含C=C双键,它首先与亲二烯体如来酸酐、甲基丙烯酸 和丙烯酸反应,然后再与多元胺、多元醇或氨基醇反应,其中官能 基的平均数优选为1.5至5。
8、按权利要求1至4中至少一项所述的粘合剂,其特征是,含 C=C双键的脂肪化合物在有氧、游离基引发剂存在下或高温下反应。
9、按权利要求1至4和8中至少一项所述的粘合剂,其特征是, 含C=C双键的脂肪化合物,它在含烯C=C双键的游离聚合的化合 物存在下进行反应,尤其在至少一种下列单体存在下进行反应:苯 乙烯、乙烯酯、氯乙烯、丁二烯、乙烯、丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、 巴豆酸、丙烯腈或这些单体的混合物。
10、按权利要求1至9中至少一项所述的粘合剂,其特征是,它 以分散体形式存在,该分散液尤其以下列方式制得:在液体状态 下使反应产物在水中分散或反过来使水在反应物中分散,需要时可 加热反应产物到50至150℃以后,优选在高剪切作用下分散,需要 时可以应用助剂如,例如NaOH和胺,乳化剂例如非离子表面活性 剂、醚磺酸和醚羧酸,和/或保护胶体。
11、按权利要求10所述的粘合剂,其特征是,分散后提高反应 产物的分子量,优选使用固化剂和/或引发剂。
12、按上述权利要求中至少一项所述粘合剂在涂覆、密封、浇 铸和粘接方面的应用,优选是与基于粘合聚合物的2至90%(重量) 的市售聚合物分散液或胶液相混合使用。
13、按权利要求12所述的应用,其特征是,聚合物分散液和胶 液是基于酪蛋白、明胶蛋白、纤维素醚、淀粉、糊精、聚乙烯吡咯 烷、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚苯乙 烯、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物、聚乙烯酯和 聚氨基甲酸酯,且其固体含量为20至80%(重量)。
14、按权利要求1至13中至少一项所述分散液的应用,其特征 是,该粘合剂是一种粘合剂分散体、一种接触粘合剂、一种粘附胶 粘剂、一种万能胶、一种溶剂基粘合剂或一种粘合棒,该密封材料 是一种接缝密封料,该有硬表面的底物以及织物和纸是被涂层的。
15、按权利要求12至14中至少一项所述的应用,其特征是,用 于粘合、涂覆和密封木材、纸板、纸、墙衬如糊墙纸、软木、皮革、 橡胶、毛毡、织物、塑料、尤其是PVC的地板面料、油毡和聚烯烃, 以膜或以片状织物形式存在都可、无机基质如玻璃、石英、矿渣、 岩石和陶瓷以及金属。

说明书全文

发明涉及以脂化学反应产物为基的粘合剂及其在涂覆、密封、 浇铸和粘接方面的应用。

文中“粘合剂”是指能够粘接相同或不同基质或自身可牢固地 粘附在基质上的那些产物。它通常基于化学和/或物理地固化的物 质或物质混合物。除了无机物,有机物在此起重要作用,尤其是合 成高分子化合物,其中该高的分子量可分段达到。这些物质通常通 过添加剂而改性,以更好地适合于粘合、涂覆、密封和浇铸。这类 添加剂例如可为树脂增塑剂溶剂、填料、颜料、促进剂、稳定 剂和分散剂。由这种改性的粘合剂可制备粘接剂、密封料、涂料或 浇铸树脂。

粘合剂最重要的原料是合成聚合物,例如聚丙烯酸酯、聚乙酸 乙烯酯、聚酰胺、聚异丁烯、聚乙烯醚、聚甲酸乙酯、苯乙烯 /丁二烯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、苯酚树脂等 等。

然而,所有上述聚合物的共同缺点是它们主要来源于石油组份, 也就是最初来源于石油或天然气。制备这些组份所需的多步反应步 骤非常昂贵而且污染环境。这种分散液会越来越多地影响石油和天 然气储量,并由于生物降解性差而加重废物处理的负担。

由于这种原因,人们已致于制备基于油和脂的聚合物。WO 91/00305公开了一种塑料,它通过使不饱和的和/或含羟基的脂肪 酸或其酯与形成双官能酯和/或酰胺的化合物反应,接着使得到的 双官能单体组份与第二种双官能化合物反应。由于只制备和采用双 官能化合物,因此得到可熔化和成形的线性聚合物。在200℃下制 成一种薄膜,并用于在190℃粘接两玻璃板。

DE 4305309公开了一种基于油和脂的聚合物的水分散体。这里, 由多价金属离子和来源于油和脂的羧酸制得一种离子聚合物。该羧 酸为一至十价,其分子量Mn优选大于400。这些羧酸通过金属离子 如Ca、Mg、Zn、Zr、Se、Al和Ti用离子键在主链上相互连接。这种 离子聚合物也可再进一步加工成水分散体。其缺点在于:所有性质 均受主链上离子基团一定的离解平衡的影响,例如干膜在加压或加 温时产生流动倾向,一种被专业人员习惯称作“冷流”的性质。

因此,本发明的任务是提供以油和脂为原料而制备的粘合剂, 这不仅出于改善环境保护,而且由于市场价格竞争而提出的更高的 生产要求,尤其是由于这样的粘合剂能达到特别高的起始粘性(或 称表面粘性),制备简单且易于生物降解。

本发明的技术方案如权利要求所述。它首先在于,用下述A)和 B)反应所得产物作为粘合剂的基料,其中A)是至少一种脂肪化合物, 其脂肪组成中含有平均1至10个,优选1.5至6个至少一种下列官能 基团:-OH、-SH、-NH2、-C=C-、-COOH、酸酐基或一个环 基,该脂肪化合物至少含1%(Mol)的至少三官能的脂肪,B)为至 少一种能与脂肪化合物的官能基团反应的单官能或多官能化合物。

该反应产物的平均分子量Mn(渗透测定的平均值)至少为1500, 特别是至少5000,且对特定应用优选至少8000。在反应后和粘合剂 应用前还可进一步提高分子量,例如在粘合剂分散后。提高分子量 也可导致轻微的交联,但同时粘合剂在应用时仍保持可浇铸或至少 可成形。应用是在0至250℃下进行,尤其是20至150℃下进行。该 粘合剂是可膨胀的。分子量尤其在加入反应性体系后提高,例如加 入自由基引发剂如过氧化苯甲酰后或加入固化剂如环氧树脂、聚异 氰酸酯和聚胺后。

文中“脂肪化合物”指在脂肪成分中含有至少一个以下的官能 基团:-OH、-SH、-NH2、-C=C-、-COOH、酸酐基或环氧基的 脂肪酸、脂肪醇及其衍生物。该脂肪化合物不是单一的物质,而是 一种混合物。这尤其是对官能团而言。至少1%的脂肪化合物分子 含相同或不同的三官能基团,优选至少3%。专业人员知道反应要 进行到使分子仅有一个支链或轻微交联以使得反应产物仍可以变形。 优选采用分子量(数均值)>300的脂肪化合物或分子量>800的低聚 脂肪化合物。通常分子量>200。

该脂肪化合物是亲脂的。

文中“脂肪酸”指含有一个或多个羧基(-COOH)的酸。羧基上 可以连有8个以上,特别是12个以上原子的饱和、不饱和、无支 链或有支链的烷基。除了上述-OH、-SH、-C=C-、-COOH、氨 基、酸酐基或环氧基以外,它还可含有其它基如醚、酯、卤素、酰 胺、氨基、氨基甲酸乙酯和脲基团。但优选羧酸如天然脂肪酸或脂 肪酸混合物、二聚脂肪酸和三聚脂肪酸。本发明脂肪酸的具体实例 是除了饱和的之外尤其是单的或多倍的不饱和酸如棕榈油酸、油酸、 反油酸、石芹酸、芥酸、蓖麻酸、羟基甲氧基硬脂酸、12-羟基硬 脂酸、亚油酸、亚麻酸和二十碳烯酸。

除了自然界存在的脂肪酸,还可以用多羟基脂肪酸。这些酸例 如可通过用醇使不饱和油和脂或脂肪酸酯环氧化,用H-活性化合物 例如醇、胺和羧酸开环,接着皂化而制备。作为原料所需的脂或油 既可来自植物也可来自动物源,或者必要时针对性地用石油化工方 法合成。

脂肪酸也可由油或脂性原料得到,例如可通过烯化反应(Enre- aktion)、狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、酯基转移作用、 缩合反应、接枝(例如用来酸酐或丙烯酸等)和环氧化反应而得到。 作为实例提出:a)不饱和脂肪酸如棕榈油酸、油酸、反油酸、石芹 酸、芥酸、亚油酸、亚麻酸和二十碳烯酸的环氧化物,b)不饱和脂 肪酸与马来酸、马来酸酐、甲基丙烯酸或丙烯酸的反应产物,c)羟 基羧酸如蓖麻酸或12-羟基硬脂酸与多羟基羧酸的缩合物。

并非上述所有脂肪酸在室温下都是稳定的。如果需要,本发明 可以采用上述酸的衍生物如酯或酰胺。

在本发明的一种优选实施方式中,采用上述脂肪酸与一元或多 元醇的酯或偏酯。“醇”是指脂族和脂环族饱和、不饱和、无支链 或有支链的和羟基衍生物。它包括一元醇和聚氨酯化学中公知的 含羟基的低分子量链增长剂或交联剂。低分子量领域的具体实例为 甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、癸醇、十八醇、2-乙基己醇、2 -辛醇、乙二醇、丙二醇、亚丙基二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二 醇、1,6-己二醇、1,8-亚辛基二醇、新戊基二醇、1,4-双羟甲 基环己烷、格尔伯特醇(Guerbet alcohol)、2-甲基-1,3-丙二 醇、己烷-1,2,6-三醇、甘油、三甲醇丙烷、三甲醇乙烷、季戊 四醇、山梨糖醇、甲酰醇(formitol)、甲基糖苷、丁二醇、还原成 醇的二聚和三聚脂肪酸。单苯基乙二醇或由松香树脂得到的醇如松 香醇同样也可用于酯化。

也可以用含OH的叔胺、聚甘油或部分水解的聚乙烯酯代替醇。

还可以通过加入饱和的和支链的脂肪酸如己酸、辛酸、癸酸、 月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、异硬脂酸、异棕榈酸、花生 酸、山萮酸、蜡酸和蜂花酸而进行醇的酯化。此外,也可以使用聚 羧酸或羟基羧酸而进行低聚。实例可列举草酸丙二酸琥珀酸、 马来酸、富马酸、戊二酸己二酸、辛二酸、癸二酸、1,11-十一 烷基二酸、1,12-十二烷基二酸、邻苯二甲酸、异邻苯二甲酸、对 苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸、四氢化邻苯二甲酸或二聚脂肪酸、 三聚脂肪酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸、蓖麻酸、12-羟基硬脂酸。 优选的是己二酸。

本发明酯的实例除了部分皂化的脂肪如甘油单硬脂酸酯外,优 选的是来自油菜(新的)、葵花、大豆、亚麻、蓖麻、椰子仁、油性 棕榈、油性棕榈核和橄榄树的天然油脂和其甲酯。优选的脂肪和油 例如为脂,其链分布为67%油酸、2%硬脂酸、1%十七烷基酸、 10%链长C12~C16的饱和酸、12%亚油酸和2%碳原子>C18的饱和酸, 或者例如为新的葵花籽油(NSb),其组成为约80%油酸、5%硬脂酸、 8%亚油酸和约7%棕榈酸。当然也可以使用相应的环氧化物和与马 来酸酐的反应产物。其它的实例是部分或完全脱水的蓖麻油,部分 乙酰化的蓖麻油,环氧化的大豆油与二聚脂肪酸的开环产物。

优选使用脂肪酸酯和其环氧化所得衍生物。这类脂肪酸的实例 可列举:大豆脂肪酸甲酯亚麻籽油脂肪酸甲酯,蓖麻酸甲酯,环 氧硬脂酸甲酯,环氧硬脂酸-2-乙基己酯。甘油中优选甘油三酸 酯,例如菜子油,亚麻籽油,大豆油,蓖麻子油,部分和完全脱水 的蓖麻子油,部分乙酰化的蓖麻子油,豆油环氧化物,亚麻籽油环 氧化物,菜子油环氧化物,环氧化的葵花子油。

在本发明另一优选实施方式中,可以使用用亲核剂开环的不饱 和脂肪酸的环氧化甘油三酸酯。亲核剂是指醇如甲醇、乙醇、乙二 醇、甘油或三羟甲基丙烷,胺如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙 二胺或六亚甲基二胺,或羧酸如醋酸、二聚脂肪酸、马来酸、邻苯 二甲酸或6至36个碳原子的脂肪酸的混合物。

但有目的地采用天然形式的脂和油(甘油三酸酯),也用热处理 和/或氧化处理后的形式,或者用经环氧化或由马来酸酐或丙烯酸 加成所得到的衍生物。具体实例是:棕榈油,花生油菜籽油 籽油,豆油,蓖麻油,部分或完全脱水的蓖麻油,部分乙酰化的蓖 麻油,葵花子油,亚麻籽油,聚合油,吹制油(geblasenele),环 氧化豆油,环氧化亚麻油,油菜子油,椰子油,棕榈核油和动物脂。 改性后应有至少50%,尤其是至少80%(重量)甘油三酸酯结构的脂 肪化合物。

作为衍生物也可用上述脂肪酸的酰胺。它们可以通过与伯胺和 仲胺或多胺反应而得到,例如与单乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、六 亚甲基二胺、氨等反应。

文中“脂肪醇”是指含一个或多个羟基的化合物。该羟基可与 饱和、不饱和、无支链或有支链的、大于8个,尤其大于12个碳原 子的烷基相连。除了后续低聚化所需的-SH、-C=C-、-COOH、 氨基、酸酐基或环氧基外,它还可含有其它基,例如醚基、酯基、 卤素、酰基、氨基、脲基和尿烷基。本发明脂肪醇的具体实例为: 蓖麻油基醇,12-羟基硬脂基醇,油基醇,瓢儿菜基醇,亚油基醇, 亚麻基醇,花生基醇,二十碳烯基醇,芥酸基醇,巴西基醇、二聚二 醇(=二聚脂肪酸甲酯的氢化产物)。

作为脂肪醇的衍生物可用单或多羧酸的对称和不对称的醚和酯。 单羧酸指蚁酸、醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬 酸、癸酸、十一烷基酸、月桂酸、十三烷基酸、肉豆蔻酸、十五烷 基酸、棕榈酸、十七烷基酸、硬脂酸、十九烷基酸、花生酸、山萮 酸、二十四烷基酸、蜡酸和蜂花酸。多羧酸例如为草酸、己二酸、 马来酸、酒石酸和柠檬酸。同时,作为羧酸也可用上述脂肪酸,例 如油酸油酯。

脂肪醇也可醚化,尤其是用相同的或其它脂肪醇醚化,但也可 用其它多元醇醚化,例如烷基聚糖苷,二油醚,二聚二醇醚,双环 氧二硬脂醚,油丁醚。

当然,也可添加上述脂肪化合物的混合物。

用不饱和脂肪化合物时,在本发明情况下以脂肪化合物重量计, 有时可添加1至5%的催干剂是有利的。具体实例是Co、Mn、Pb的环 烷酸盐、辛酸盐、亚油酸盐或树脂酸盐或其混合物。

“可与脂肪化合物的官能基团反应的单的或多官能化合物” (组分B)主要是指下列化合物中的至少一种:乙烯基酯,在醇组分 中含至多18个碳原子的(甲基)丙烯酸酯,乙烯,苯乙烯,丁二烯, 丙烯腈,氯乙烯,多元醇,多胺,氨基醇,聚硫醇,氨基硫醇,醇 硫醇,氨基酸,羟基酸,硫醇酸,多羧酸包括相当高分子量的多羧 酸如二聚脂肪酸,酸酐,聚环氧化物和聚酰氯,所有脂族和芳族, 尤其是二官能的异氰酸酯和由此制备的NCO-端基的短链预聚物(Mw <8000)。组分B)的分子量通常小于2000(数均值)。

基于组分A和B总重量计,组分B至多为80%,优选最多50%。 但决定性的是组分A和组分B的官能基团的当量比例。但组分A和B完 全混合后仅仅反应到一定程度,使得先得到可变形的反应产物,该 产物可进一步交联而转化成热固性产物。

反应时或多或少生成有支链的大分子或聚合物,包括低聚物。 这里涉及用于合成聚合物的已知反应,即加聚、缩聚和聚合。尤其 涉及酯基转移、缩合反应、烯化反应(Enreaktion)、接枝(例如用 马来酸酐并接着用多元醇或多胺使链增长)和使环氧基开环。其中 在很大程度上保留了油和脂的三酸甘油酯的分子结构。也可以部分 地通过酯基转移或酰胺基转移而使该结构消失或者通过这类反应使 之有目的地改变。

重要的是使聚合反应生成平均分子量MG至少1500,特别是至少 5000(按GPC法测定)的反应产物。但另一方面,该反应产物应在熔 体中尚不胶凝。在以后的应用中尤其是水中高温分散时要求有一定 的流动性能。这可以在聚合物熔体中通过添加另外的乳化剂或其它 添加物如增塑剂而加以改进。

可以通过添加稳定剂而加快反应,而使其于室温下也能在可接 受的时间内完成。例如,可以通过在环上含有其它杂原子的杂环胺 加速羧酸酐基与醇基的反应。这样的催化剂有:吡咯、中氮茚、吲 哚、异吲哚、苯并三唑、咔唑、吡唑、咪唑、噁唑、异噁唑、异噻 唑、三唑、四唑、噻唑、吡啶、喹啉、异喹啉、吖啶、菲啶、哒嗪、 嘧啶、吡嗪、三嗪的衍生物和含相应结构单元的化合物。特别适合 的催化剂是1-甲基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、1-烯丙基咪 唑、1-苯基咪唑、1,2,4,5-四甲基咪唑、1(3-氨基丙基)咪唑、 焦咪唑(Pyrimidazol)、4-二甲基氨基吡啶、4-吡咯烷代吡啶、 4-吗啉代吡啶、4-甲基吡啶。    

聚合反应的结果可以由脂和油的平均官能度和由此反应的化合 物B的官能度以及这两种反应物的混合比来计算。但比计算评估更 实际的是用化合物B的递增浓度及递增的反应时间进行系列试验。 由此可以快速而保险地得知特定凝胶点的位置,超过该凝固点则以 相应的软化范围进行热塑性加工就不可能。

优选是按下方式制备反应产物,其中全部用含1至10,优选1.5 至6官能基团的多官能化合物代替所述双官能化合物。

1)基于油或脂的环氧化物的反应产物

典型的脂化学环氧化物及适于此的油和脂的制备描述于DE 43 05 309。该油和脂环氧化物既可部分也可全部环氧化。环氧化物开 环反应产物的优选官能度为1.5至5.0,尤其为2,其中二元醇、二 胺和二羧酸特别适合用于开环。为了控制分子量或自发地进行环氧 化物开环,也可以加入少量单官能的胺、醇和羧酸。脂或油的环氧 化物可以用多元醇、胺、氨基醇、硫醇、氨基硫醇、醇硫醇、羧酸、 氨基酸、羟基酸、硫醇酸等开环。但也可以使用所有适用于制备聚 氨基甲酸酯的二胺和二元醇。二羧酸,包括较高分子的如二聚脂肪 酸同样适用于与脂化学环氧化物反应。开环所产生的OH基及其它 OH-或NH2-基也可以与聚异氰酸酯、尤其与二异氰酸酯反应。异 氰酸酯与位于衍生的或聚合的油和脂分子上的胺和醇基的反应也可 在分散于水中后进行。同样也可以用游离基引发剂如二苄基过氧化 物固化。水不溶性和水分散性异氰酸酯都适合用于后续的交联。

2)基于脂和油的OH-和NH2-基的反应产物

含OH和NH2-官能基的脂和油的衍生物例如蓖麻油,脂化学环 氧化物与一元醇或一元胺的反应产物可与反应性多官能的,尤其双 官能的分子例如酸酐、二异氰酸酯、二环氧化物和二酰氯反应而生 成聚合物,其中官能基的数值为1.5至5。

对此适合的是所有脂族和芳族,尤其双官能的异氰酸酯和由此 产生的NCO-端基的短链预聚物(Mn:<20000,尤其<8000)。这里, 如1)所述,可以使分散体与聚异氰酸酯进行后续反应。

二环氧化物的特别适宜的是用于二组分反应粘合剂或涂料中的 二环氧化物。

合适的酸酐例如在聚酯和聚酰胺合成所使用的饱和和不饱和的 类型。

3)基于含酸酐基的不饱和脂和油的反应产物

不饱和脂和油可在高温下用酸酐、尤其用马来酸酐接枝。DE 4305397例如已对菜子油或豆油描述了该类反应。带酸酐基的脂和 油分子可与已提到的,尤其双官能化合物例如二元胺、二元醇、氨 基醇和其各种硫醇进行反应而生成聚合物分子。这种情况下,也由 胶凝点的位置以及它是否达到取决于脂或油分子的官能度的化学计 量,也就是与连结到甘油三酸酯分子上的平均酸酐基的数目有关。

也可以使含C=C双键的脂肪化合物与亲二烯体如马来酸酐、甲 基丙烯酸和丙烯酸反应,然后与多元胺、多元醇或氨基醇继续反应, 其中官能基的平均数优选为1.5至5。

在接枝或加成前,有时使含C=C双键的脂肪化合物在氧、游离 基引发剂的存在下或高温下反应是有利的。这既可以在没有也可以 在有含烯烃C=C双键的可游离基引发聚合的化合物存在下进行,尤 其在至少一种下列单体存在下进行:苯乙烯、乙烯酯、氯乙烯、丁 二烯、乙烯、丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、巴豆酸、丙烯腈或这些单 体的混合物。

反应可以在溶液、分散体或熔体中进行。哪种形式最有利,首 先取决于粘合剂应有的用途。然而,通常有利的是使反应在熔体中 进行并随后将反应产物制成水分散体。

通常以下述方式制备分散体:将聚合物加热50℃至150℃,优 选加热至80℃至130℃,然后于高剪切作用下分散在水中,也可以 反过来将水加到熔体中。在分散前可以加入其它添加剂如聚合物、 增塑剂、树脂、防老化剂等,其量最多可达50%,优选最多30%。 根据熔体的粘度,将水同样加热到约熔体的温度可能是有利的。在 混合温度超过95至100℃时必须进行加压乳化。

为了分散,必须加入乳化剂,它可以外加(外加乳化剂如非离 子表面活性剂(Niotenside)和醚磺酸及醚羧酸)或已掺入于聚合物 中(内含乳化剂)。内含乳化剂例如可以是用NaOH或胺中和聚合物中 侧生的COOH基(阴离子分散体),例如在聚合物制法(3)中。在聚合 物链上由酸的质子化或烷基化的氨基(阳离子分散体)也可以起内含 乳化剂的作用。其它乳化剂既可以是低分子量化合物也可以是聚合 物。这些乳化剂或表面活性剂是专业人员公知的,并描述于许多手 册(例如表面活性剂手册,Dr.Helmut Stache,第二版,1981, Carl Hanser出版社,慕尼黑-维也纳,尤其是771至978页)中。也 可以加入离子或非离子稳定化的聚合物分散体(例如丙烯酸酯或聚 氨基甲酸酯)用为乳化剂,其中已知其乳化作用随亲水性增大而增 大。也可以加入保护胶体,如制备聚合物分散体(例如聚乙酸乙烯 酯)中所用的那些,如淀粉、淀粉衍生物、纤维素衍生物、聚乙烯 醇等。

因而可得到反应产物在水中细分布所形成的分散体。其分布要 细到使分散液外观清澈的程度(分子或胶体分散体)。但通常分散体 是混浊的。

分散后也可有目的地提高反应产物的分子量,为此使用公知的 固化剂和/或引发剂。其中可以形成轻微的交联。但仍应保证一定 的膨胀性。

按本发明得到的脂化学大分子中,各结构单元相互以共价键连 接。由此得到与基于脂和油的已知离聚物完全不同的工业应用性质。 这特别涉及耐热性及与温度有关的强度和流动性能或涉及对水的性 质。本发明的粘合剂虽具有高含量的脂肪化合物,但他至少具有压 合式粘合剂的强度。但它不必是有永久粘性。

本发明粘合剂因而适用于涂覆、密封、浇铸和粘接,尤其适用 于粘合或粘接无机制剂如水泥石膏

根据具体的用途,可向制备粘合剂、浇铸树脂、密封材料或涂 料用的胶粘剂中有目的地添加添加剂,例如蜡、填料、颜料、分散 剂、稳定剂、粘度调节剂、防腐剂、溶剂和树脂。它们都是已知的, 其混合方法也同样已知。

本发明粘合剂也可加到市售聚合物分散体或胶液中,其加入量 为聚合物分散体或胶液中粘合聚合物的2至90%,尤其50%(重量)。 该聚合物分散体和胶液基于常见聚合物如酪蛋白、明胶蛋白、纤维 素醚、淀粉、糊精、聚乙烯吡咯烷、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、 聚氯乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、苯乙 烯/丁二烯共聚物、聚乙烯酯和聚氨基甲酸酯。这些聚合物分散体 和胶液的固体含量为20到80%(重量)。

专业人员知道决定这类混合物混溶的相容性的规律。例如阳离 子稳定化和阴离子稳定化的分散体大多数是不混溶的,pH值的高度 区别同样导致分散体或分散混合体的凝固。非离子稳定化的分散体 通常对pH值变化和离子添加最不敏感。

根据本发明粘合剂的性质,特别适用于制备粘合剂、粘性密封 材料、粘性浇铸树脂和涂层材料,尤其当强度值高的要求不如价格 重要时。它们尤其适合用于弹性不同或热延伸系数不同的基质,在 基质不同时通常都是这种情况。作为基质可以考虑:木材、纸板、 纸、墙衬如糊墙纸、软木、皮革、橡胶、毛毡、织物、塑料(尤其 是PVC地板面层、油毡和聚烯烃,无论是以膜形式或以片状织物形 式存在)、无机基质如玻璃、石英、矿渣、岩石和陶瓷以及金属。

本发明粘合剂特别适合用于制备分散体粘合剂、压合式粘合剂、 溶剂基粘合剂、粘合棒、塑溶胶和热熔粘合剂。也特别适于用作接 合密封材料、作为粘合性浇铸树脂以及作为硬基质和织物及纸的涂 料。

下面用实施例说明本发明:

                        实施例

实施例I

取50g的1Mol豆油与3Mol马来酸酐的反应物(在240℃于氮气 氛中搅拌6小时,随后蒸馏),在80℃将29g Jeffamin D 2000(氨 基端基的聚丙二醇,Mn2000)加入到该反应产物中,其中Jeffamin 是在10分钟内滴加入的。该高粘性混合物的温度升高到100℃,并 将47.7g含有3.8g氢氧化钠并予热到50℃的水在强烈混合条件下 快速加入。在20分钟内冷却至室温后,形成一种高粘性的、透明至 不透明的分散体,其粘度为1000mpa·s,固体含量为65%。分散 体的pH值为7.5,至少可稳定存放3个月。

实施例II

制备过程与实施例1类似(在200℃于氮气下搅拌6小时,然后在 220搅拌4小时,不蒸馏),其中用相应的等摩尔量的异佛尔酮二胺 代替29g Jeffamin 2000,为中和分散体所用的氢氧化钠量保持不 变。形成一种固体含量为50%的分散体,其pH值为7.6。得到一种 干后透明的低粘性膜。

实施例III

使50g的1Mol豆油与2Mol马来酸酐的反应产物与8.6g Polydiol 200(分子量Mn为200的聚乙二醇)在大约150℃搅拌1小时。 然后使混合物温度降至90℃,并将65g含4.6g氢氧化钠并预热至 50℃的水在强烈混合作用下快速加入。冷至室温后得到一种固体含 量为50%的粘性透明分散体。该分散体至少可稳定存放6个月。

实施例IV

按实施例III所述相似方法,使50g的1Mol豆油与2Mol马来酸 酐的反应产物与12.7g聚四氢呋喃2000(Mn=2000)反应。用65g水 及5.1g氢氧化钠进行分散。形成一种固体含量为50%的透明分散 体。由此得到一种干燥时透明的粘膜。该分散体的贮存稳定性至少 为6个月。

实施例V

制备过程按例III所述类似方法,使50g的1Mol豆油与2Mol 马来酸酐的反应产物与8.6g Polydiol 600(Mn=600的聚乙二醇) 反应。用68g水和8.0g氢氧化钠分散。形成一种固体含量为50% 的透明分散体。由此得到一种干燥时透明的粘膜。该分散体的贮存 稳定性至少为6个月。

实施例VI

按1∶1摩尔比使用二聚脂肪酸将豆油环氧化物开环(在160℃搅 拌1小时)。在90℃用124g含3.3g氢氧化钠并预热至90℃的水使40 g的该脂化学反应产物在强烈混合下分散。

冷至20℃形成一种固体含量为25%的稀液态乳状分散体。由此 产生一种透明的低粘性膜。该分散体的存放稳定性至少为6个月。

实施例VII

使蓖麻油与邻苯二甲酸酐按1∶2摩尔比反应(在140℃于氮气下 搅拌2小时)。在90℃用100g含5.2g氢氧化钠并预热到90℃的水在 强烈混合作用下将40g该反应产物分散。冷却至室温后形成一种固 体含量为31%的中等粘性乳状分散体。由此产生一种透明的低粘性 膜。该分散体的贮存稳定性至少为6个月。

实施例VIII

将278.3g按1∶2摩尔比的豆油和马来酸酐(MSA)的加成物与 188.1g具有OH值120的部分脱水的蓖麻油加热至150-160℃并搅拌 1.5小时。冷却至90-95℃后,在强烈搅拌下加入一种由3.26g 50%的NaOH与20g热水(90℃)形成的溶液。然后再慢慢加入另外 480.1g热水。搅拌冷却至室温后得到1000g分散体,它干燥后形 成一种高粘性膜。

实施例IX

将268.1g部分脱水的蓖麻油(OH值=120)、40.2g Desmodur 44V10(工业亚甲基二苯基二异氰酸酯)和61.7g Emugulgin KP 92(含9.2个EO的脂肪酸混合物)加热到50℃ 2小时。然后搅拌下慢 慢加入630g热水(60℃)。冷至室温后,得到约1000g本色的分散 体。

实施例X

将Poyvest C 150(Hüls公司的、由丁二烯、马来酸酐和琥珀 酸酐得到的聚羧酸酐)和一种聚酯/聚醚多元醇(Henkel公司的由豆 环氧化物和甲醇以1∶6的比例按滴加法并用1小时而所得的反应产物) 进行反应。

催化剂:N-甲基咪唑

组分A:Polyvest C 150

组分B:聚酯/聚醚多元醇

反应温度:20℃ 物料A    物料B    催化剂            反应时间[天] [g]      [g]      %(重量)        1       2       5 30        23          -             混合物为稠液体 30        23          1      软、粘胶状、粘    固化、胶状 40        15          1      软、粘胶状、不粘  固化、胶状 30        15          1      软、粘胶状、粘    固化、胶状

实施例XI

豆油与马来酸酐的反应产物(100g油∶30gMSA,组分A)与甘 油+5EO(组分B)在20℃时进行反应。

催化剂:N-甲基咪唑 物料A    物料B    催化剂            反应时间[小时] [g]       [g]     %(重量)       1         2         5 20         4         -             混合物保持稠液状 20         4        1.4      胶状、粘胶状、不粘  固化、胶状

实施例XII

亚麻油和马来酸酐的反应产物(100g油∶20gMSA,组分A)与 甘油+30EO(组分B)进行反应。

催化剂:1.6%(重量)N-甲基咪唑

组分A:10g

组分B:8g

60分钟后呈低粘状,10小时后固化。

实施例XIII

亚麻油和马来酸酐的反应产物(100g油∶30gMSA,组分A) 与甘油+30EO(组分B)进行反应。

催化剂:1.4%(重量)N-甲基咪唑

组分A:10g

组分B:10.8g

30分钟后表面干燥,3小时后固化。

实施例X至XIII的脂化学反应产物适合用作粘性浇铸树脂,它 甚至在室温下固化。

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