用于制備鑄造應用中的耐磨層的聚氨酯澆鑄料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及多組分組合物，所述多組分組合物包含異氯酸醋組分和胺組分，其中 所述異氯酸醋組分包含可由甲苯二異氯酸醋和聚四亞甲基多元醇獲得的預聚物，并且所述 胺組分包含二烷基硫代芳基二胺和任選的聚四亞甲基氧化物多胺。相應的組合物可W有利 地用作用于鑄造模型構造的誘鑄樹脂，其中根據本發明的組合物特別適合作為用于制備砂 巧或砂模用的巧盒和模型的保護層。本發明還設及制備用于鑄造應用的模型的方法，其中 在所述方法的范圍內，將如上所述的多組分組合物施涂或誘鑄在模制件上并且固化。
【背景技術】
[0002] 用于金屬誘鑄的巧盒和模板可W根據已知方法由金屬制得或者通過加工預制聚 合物塊體材料制得。相比于純金屬工具，聚合物材料具有的優點在于更迅速的制造W及更 長的壽命和更易修補性和更換性。
[0003] 相比于上述方法，使用可W直接在模具構造時W可變尺寸進行誘鑄的液體誘鑄樹 脂體系提供了更高的靈活性，并且還具有它無需大規模機械設備的優點。用于鑄造應用中 的砂成型的模板和巧盒的表面保護層的制備因此在多數情況下通過手工誘鑄或施涂相應 的樹脂體系而進行，并且可W直接在模型構造公司或部口中進行。適合于所述應用的樹脂 必須可W在室溫條件下加工，并且因此在其反應性和粘度方面在一定限度內變動。此外，其 必須提供高的操作安全性，即在濕度下不具有氣泡形成的傾向。
[0004] 自多于30年W來就使用基于二環己基甲燒-二異氯酸醋預聚物和二苯基甲燒二 胺值DM)的聚氨醋誘鑄樹脂作為固化劑成功地用于制備鑄造應用中的表面保護層。該樣的 樹脂例如可W商標名Biresin?U1320從Sika獲得。該些材料的特征特別在于在其耐磨性 和可加工性方面具有出色的性能。然而，由于二苯基甲燒二胺的可能的生理危險，該產品的 生產商未進行REACH-注冊。因此自從2014年8月開始不再可W加工所述經配制的產品。
[0005] 作為基于DDM的誘鑄樹脂體系的替代形式，在較近的過去測試和銷售了基于皿1/ 二甲基硫代甲苯二胺的體系。然而發現，在所述誘鑄樹脂的實際使用中出現問題，例如材料 不利的收縮性質，砂在模板情況下的成問題的粘附W及低耐磨性。因此目前市面上可得的 不具有DDM的替代形式不適合用作誘鑄樹脂。
[0006] 為了可將誘鑄樹脂體系的優點另外用于金屬鑄造應用，因此需要發現基于二苯基 甲燒二胺的誘鑄樹脂體系的替代形式。因此需要具有合適的加工性能，特別是良好流動性 的誘鑄樹脂體系或誘鑄料。同時，相比于目前可得的不含DDM的誘鑄樹脂體系，所述誘鑄料 應當具有改進的收縮性質，盡可能不傾向于砂粘附并且具有高的耐磨性。所述體系應當有 利地具有與現有技術中已知的基于孤M的材料相似的性能，但是不含有有毒物質（例如二 苯基甲燒二胺）。
[0007] 現有技術中描述了用于各種不同應用的基于芳族多異氯酸醋和聚亞烷基二醇 (例如聚四亞甲基二醇）的聚氨醋，所述聚氨醋的固化通過加入二烷基硫代芳基二胺而進 行。
[000引例如，US2010/314067A1公開了造紙領域內的用于鞋壓制的皮帶，所述皮帶具有 設置有聚氨醋涂層的纖維增強的基部。然而，相比于用1,4-了二締固化的聚氨醋，借助于 二烷基硫代芳基二胺固化的聚氨醋具有較不利的斷裂性質。
[0009]US5, 212, 032公開了相應的聚氨醋，所述聚氨醋作為從一個載體表面向另一個載 體表面轉印調色劑圖像的元件的涂層。所述聚氨醋具有90的相對高的肖氏硬度和相對于 高空氣濕度的良好抵抗性。
[0010] 最后，US2003/236381A1公開了相應的聚氨醋作為高爾夫球的涂層的用途。對 于該種涂層，證實了球的良好飛行性能。
[0011] 然而所有該些公開文獻的共同之處在于，源于異氯酸醋的成分的含量并且由此還 有源于固化劑的成分的含量相對較低。由于芳族成分與脂族成分的含量比例，該對經固化 聚氨醋的性能造成顯著影響。
[0012] 此外，從EP1 178 097A1已知基于聚四氨快喃-氨基苯甲酸醋、二烷基硫代芳基 二胺和六亞甲基二異氯酸醋的=聚體的橡膠粘合劑，借助于所述橡膠粘合劑可W粘合橡膠 基材，例如輪胎中的那些。然而對于在鑄造應用用的巧盒中的應用，該樣的體系具有不足的 磨損性能。
[0013] 最后，例如從DE1 280 493已知聚氨醋可W用作鑄造模具中的砂的粘結劑。然而 所述體系通常同樣只具有不利的磨損性能，并且因此不適合用于制備表面保護層。
【發明內容】
[0014] 本發明通過提供一種組合物從而提供上述問題的解決方案，所述組合物具有與用 二苯基甲燒二胺制得的常規表面保護層相當的性能。
[001引發明描述
[0016] 本發明的第一個方面設及多組分組合物，所述多組分組合物包含異氯酸醋組分和 胺組分，其中所述異氯酸醋組分包含由甲苯二異氯酸醋和聚四亞甲基多元醇制得的預聚 物，并且所述胺組分包含二烷基硫代芳基二胺，優選二烷基硫代甲苯二胺，和任選的聚四亞 甲基氧化物多胺。
[0017] 本發明的另一個方面設及如上所述的多組分組合物作為用于鑄造模型構造的誘 鑄樹脂的用途。
[001引本發明還設及用于鑄造應用的模型或巧盒，其特征在于，所述模型或巧盒具有可 由如上所述的多組分組合物獲得的經固化組合物的層，特別是耐磨保護層。最后，本發明設 及制備用于鑄造應用的模型或巧盒的方法，其特征在于，混合如上所述的多組分組合物并 且將其施涂或誘鑄在模制件上并且固化。
[0019] 術語"胺組分"在本發明中應理解為，所述胺組分的成分在組合物的儲存過程中應 當在空間上與異氯酸醋組分的成分分開。
[0020] 除了所述異氯酸醋組分和胺組分之外，所述多組分組合物還可W包含其它組分。 然而優選的是，所述多組分組合物基本上由異氯酸醋組分和胺組分組成。
[0021] 如上所述，異氯酸醋組分包含可由甲苯二異氯酸醋（TDI)和聚四亞甲基多元醇制 得的預聚物。在本發明的范圍內已經被證明有利的是，所述預聚物具有在約7至10%，優選 約8至9. 5%范圍內的異氯酸醋含量。異氯酸醋含量W預聚物中所有異氯酸醋的總重量與 預聚物的總重量的商的形式計算。
[0022] 在本發明的范圍內還發現，異氯酸醋組分的預聚物中的聚四亞甲基多元醇優選具 有在約250至1500,優選約250至1000,特別優選約650至1000范圍內的分子量（Mw)。當 聚四亞甲基多元醇具有低于250的分子量（Mw)時，則該造成材料只還能困難地加工。當使 用分子量大于1500的聚四亞甲基多元醇時，所得產物不具有最佳的剛度和耐性。
[0023] 第一組分在25°C下的粘度優選在6000至20000mPa.S的范圍內，特別優選在7000 至HOOOmPa.S的范圍內。在本發明的范圍內用具有旋轉體Z3DIN和剪切率為D= 10的旋 轉粘度計在25°C下確定該些粘度。已經發現，特別是小于6000mPa.s的粘度，在混合所述 異氯酸醋組分和胺組分之后，造成混合物的低的初始粘度。該尤其在誘鑄樹脂應用中是不 利的，因為在所述組合物中可更容易形成氣泡和空氣夾雜。該造成產品升高的修補需求。此 夕具有非常低粘度的誘鑄樹脂也還可滲入非常窄的間隙，所述間隙在鑄造應用中經常無 法避免。因此在誘鑄料固化之后需要提高的花費從而除去不希望的溢出物。
[0024] 還優選的是，二烷基硫代芳基二胺為二烷基硫代甲苯二胺，其中烷基優選為具有1 至6個碳原子的烷基。特別優選地，二烷基硫代芳基二胺W二甲基硫代甲苯二胺的形式存 在。該樣的產品例如可W商標名化hacure 300從美國A化emarle Co巧.獲得。在本發明 的范圍內已經發現，硫代烷基造成與異氯酸醋預聚物的聚加成的必要的延緩，使得產物在 足夠的時間內具有加工所需的可流動性。在對比試驗中可W發現，例如相似的二烷基甲苯 二胺過于迅速地固化并且因此不適合相應的應用。二烷基硫代芳基二胺可W與異氯酸醋反 應而形成脈橋。
[0025] 在本發明的范圍內，胺組分中的二烷基硫代芳基二胺的含量優選在約30至70重 量％的范圍內，特別是在約40至65重量％的范圍內，特別優選在約45至55重量％的范圍 內，基于胺組分的總重量計。
[0026] 在本發明的范圍內已經發現，加入聚四亞甲基氧化物多胺具有特別的優點。例如， 借助于所述額外的胺可W調節適合于鑄造應用