聚氨酯的物理性能改进制造技术

本发明专利技术涉及通过一起加入100％固体的羟基官能化丙烯酰型化合物和羟基官能化聚醚与100％固体的异氰酸酯官能化合物，得到100％固体的聚氨酯，其具有改进的在肖氏硬度、撕裂强度、断裂伸长率和/或拉伸强度方面的物理性能。当使用芳族异氰酸酯时，异氰酸酯反应性组分包括5‑70重量％的具有重均分子量为180‑6500g/mol的羟基官能化聚醚，和30‑95重量％的羟基官能化丙烯酰型化合物。当使用脂族异氰酸酯时，异氰酸酯反应性组分包括40‑70重量％的具有重均分子量为180‑6500g/mol的羟基官能化聚醚，和30‑60重量％的羟基官能化丙烯酰型化合物。

Improvement of Physical Properties of Polyurethane

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚氨酯的物理性能改进专利技术背景1.专利
本专利技术总体涉及作为100％固体的具有羟基官能团的异氰酸酯反应性组分与100％固体的异氰酸酯组分的反应产物形成的聚氨酯，更特别涉及通过在羟基官能化聚醚中引入羟基官能化丙烯酰型化合物(acrylics)作为100％固体的异氰酸酯反应性组分来改进这种聚氨酯的物理性能。2.相关技术的描述聚氨酯(即，聚氨酯组合物)是用于广泛应用中的快速发展的产品，这是因为它们具有性能特性和应用性能的独特组合。聚氨酯是使用作为基础组分的具有一个或多个羟基官能团的异氰酸酯反应性组分(即，具有一个或多个羟基官能团(OH基团)的化合物)和通常作为交联剂或硬化剂的异氰酸酯组分(即，具有一个或多个异氰酸酯官能团(NCO基团)的化合物)配制。异氰酸酯组分通常与异氰酸酯反应性组分在当量重量的基础上按照所需的异氰酸酯官能团：羟基官能团之比(即，按照所需的NCO:OH比率)混合，其中异氰酸酯官能团与羟基官能团随后反应形成聚氨酯组合物。所形成的聚氨酯产品的类型以及聚氨酯产品的特性和应用性能取决于异氰酸酯反应性组分和相应异氰酸酯组分的类型以及所需的NCO:OH比率。在某些应用中，羟基官能化聚醚、例如聚醚多元醇用作异氰酸酯反应性组分，这是因为它们具有较低的分子量和溶液粘度，特别是当聚氨酯要作为涂料、粘合剂、密封剂或弹性体形成时。但是，用具有这种低分子量和低粘度的羟基官能化聚醚形成的且用作涂料、粘合剂、密封剂或弹性体的聚氨酯通常具有低的肖氏硬度值和受限的撕裂强度、断裂伸长率和/或拉伸强度。已经考虑使用羟基官能化丙烯酰型化合物、例如丙烯酰基多元醇形成聚氨酯，这是因为它们提供与羟基官能化聚醚不同的物理性能特性(例如不同的肖氏硬度、撕裂强度、断裂伸长率或拉伸强度)。通常，羟基官能化丙烯酰型化合物是通过丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯与苯乙烯(例如丙烯酸乙酯(EA)或丙烯酸丁酯(BA)，丙烯酸(AA)，甲基丙烯酸甲酯(MMA)，或苯乙烯(ST))在间歇溶剂方法中的自由基聚合反应获得。羟基官能度是通过向单体共混物加入具有至少一个游离羟基的烯属不饱和单体引入，此烯属不饱和单体通常是羟基官能化丙烯酸酯(HFA)，例如丙烯酸2-羟基乙基酯(HEA)或丙烯酸4-羟基丁基酯(HBA)。因为羟基官能化丙烯酰型化合物具有高的分子量和溶液粘度，所以它们本身通常不能在形成聚氨酯涂料、粘合剂、密封剂或弹性体的工艺中用作异氰酸酯反应性组分，除非这种羟基官能化丙烯酰型化合物的粘度在与异氰酸酯组分混合之前用溶剂降低到所需的粘度。因为羟基官能化丙烯酰型化合物能与羟基官能化聚醚相容，所以考虑将羟基官能化丙烯酰型化合物加入羟基官能化聚醚中以改进聚氨酯的一个或多个上述物理性能。但是，从间歇溶剂方法形成的这种羟基官能化丙烯酰型化合物包含溶剂，因此即使在少量加入这种羟基官能化丙烯酰型化合物的情况下，从这种羟基官能化丙烯酰型化合物形成的聚氨酯也具有残余的溶剂气味。另外，在制备之后从在间歇溶剂方法中形成的羟基官能化丙烯酰型化合物除去溶剂的尝试是费力和困难的，并通常不能除去所有存在的溶剂。本专利技术的概述和优点本申请提供一种改进聚氨酯的一个或多个物理性能的方法，所述聚氨酯是作为100％固体的羟基官能化聚醚与100％固体的异氰酸酯官能化组分的反应产物形成的。这种改进是通过一起加入100％固体的羟基官能化丙烯酰型化合物和羟基官能化聚醚提供的。更特别的是，聚氨酯是作为反应物的反应产物形成的，所述反应物包含：100％固体的羟基官能化聚醚、100％固体的羟基官能化丙烯酰型化合物和100％固体的异氰酸酯组分，此异氰酸酯组分具有能与羟基官能化聚醚和丙烯酰型化合物的羟基反应的异氰酸酯官能团。因此，本专利技术提供改进聚氨酯的物理性能的方法，并提供相关的经改进的聚氨酯。在本专利技术的一个实施方案中，其中异氰酸酯组分是芳族异氰酸酯组分，聚氨酯包含反应物的反应产物，所述反应物包含：100％固体的具有羟基官能团的异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：30-95重量％的具有重均分子量为180-6500g/mol(克/摩尔)的羟基官能化聚醚，和5-70重量％的羟基官能化丙烯酰型化合物，其中所述重量％是基于所述羟基官能化聚醚和所述羟基官能化丙烯酰型化合物的总重量计；和100％固体的芳族异氰酸酯组分，其具有能与所述羟基官能团反应的异氰酸酯官能团。在本专利技术的另一个实施方案中，其中异氰酸酯组分是脂族异氰酸酯组分，聚氨酯包含反应物的反应产物，所述反应物包含：100％固体的具有羟基官能团的异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：40-95重量％的具有重均分子量为180-6500g/mol的羟基官能化聚醚，和5-60重量％的羟基官能化丙烯酰型化合物，其中所述重量％是基于所述羟基官能化聚醚和所述羟基官能化丙烯酰型化合物的总重量计；和100％固体的脂族异氰酸酯组分，其具有能与所述羟基官能团反应的异氰酸酯官能团。与用相同的羟基官能化聚醚和相同的脂族异氰酸酯组分按照相同的预定NCO/OH比率混合且在相同反应条件下反应形成的相似聚氨酯相比，羟基官能化丙烯酰型化合物与羟基官能化聚醚共混作为100％固体的异氰酸酯反应性组分且与100％固体的脂族异氰酸酯组分一起组合，能改进聚氨酯的一个或多个物理性能。这种改进的物理性能包括改进肖氏硬度、撕裂强度、断裂伸长率和/或拉伸强度中的一个或多个性能。另外，在这两个示例性实施方案中，与其中形成羟基官能化丙烯酰型化合物并随后除去溶剂的间歇溶剂方法相比，使用从固体级别低聚物方法形成的羟基官能化丙烯酰型化合物能确保所用的羟基官能化丙烯酰型化合物是100％固体的，因此确保了所形成的聚氨酯没有与羟基官能化丙烯酰型化合物相关的残余溶剂气味。另外，在形成聚氨酯反应产物之前和之后不需要溶剂和增塑剂，这消除了与在工艺中包含溶剂和增塑剂相关的潜在的环境问题或安全问题。专利技术详述本申请提供具有改进的物理性能的100％固体的聚氨酯(即，聚氨酯组合物)，其是从包含100％固体的异氰酸酯组分和100％固体的异氰酸酯反应性组分的反应物形成的。一般而言，这些聚氨酯是作为反应物的反应产物形成的，所述反应物包含：作为异氰酸酯反应性组分的100％固体的具有羟基官能团的羟基官能化聚醚，和作为异氰酸酯组分的100％固体的异氰酸酯组分，此异氰酸酯组分具有能与羟基官能化聚醚的羟基反应的异氰酸酯官能团。所得聚氨酯的物理性能的改进是通过加入与所述羟基官能化聚醚混合的100％固体的羟基官能化丙烯酰型化合物以形成聚氨酯而实现的。在例如100％固体的具有羟基官能团的异氰酸酯反应性组分(包括100％固体的羟基官能化聚醚)和100％固体的异氰酸酯官能化合物中，所用的术语“100％固体的”表示在本专利技术中使用的具体聚合物或组分不具有挥发物含量(即，不存在挥发物含量)，或其中挥发物含量以非常少的量存在于所用的具体聚合物或组分中。这种挥发物含量可以由于在生产具体聚合物期间使用特定挥发物含量存在，其没有在生产后被完全去除；或其中这种挥发物含量包括在生产后的聚合物或组分中，这是由于与聚合物或组分的特定所需特征相关，例如稳定性等，但是通常这种含量不会降低粘度或影响具体聚合物或组分在其生产后应用过程中的流动特性。这种挥发物含量可以作为在生产具体聚合物或组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.聚氨酯，其包含反应物的反应产物，所述反应物包含：100％固体的具有羟基官能团的异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：30‑95重量％的具有重均分子量为180‑6500g/mol的羟基官能化聚醚，和5‑70重量％的羟基官能化丙烯酰型化合物，其中所述重量％是基于所述羟基官能化聚醚和所述羟基官能化丙烯酰型化合物的总重量计；和100％固体的芳族异氰酸酯组分，其具有能与所述羟基官能团反应的异氰酸酯官能团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.12 US 62/445,4471.聚氨酯，其包含反应物的反应产物，所述反应物包含：100％固体的具有羟基官能团的异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：30-95重量％的具有重均分子量为180-6500g/mol的羟基官能化聚醚，和5-70重量％的羟基官能化丙烯酰型化合物，其中所述重量％是基于所述羟基官能化聚醚和所述羟基官能化丙烯酰型化合物的总重量计；和100％固体的芳族异氰酸酯组分，其具有能与所述羟基官能团反应的异氰酸酯官能团。2.根据权利要求1的聚氨酯，其中在所述芳族异氰酸酯组分中的所述异氰酸酯官能团与在所述异氰酸酯反应性组分中的所述羟基官能团之间的比率是在2:1至1:10的范围内。3.根据权利要求1或2的聚氨酯，其中在所述芳族异氰酸酯组分中的所述异氰酸酯官能团与在所述异氰酸酯反应性组分中的所述羟基官能团之间的比率是在0.95:1至1.05:1的范围内。4.根据前述权利要求中任一项的聚氨酯，其中所述羟基官能化聚醚具有400-3000g/mol的重均分子量。5.根据前述权利要求中任一项的聚氨酯，其中所述芳族异氰酸酯组分包含亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)。6.聚氨酯，其包含反应物的反应产物，所述反应物包含：100％固体的具有羟基官能团的异氰酸酯反应性组分，所述异氰酸酯反应性组分包含：40-95重量％的具有重均分子量为180-6500g/mol的羟基官能化聚醚，和5-60重量％的羟基官能化丙烯酰型化合物，其中所述重量％是基于所述羟基官能化聚醚和所述羟基官能化丙烯酰型化合物的总重量计；和100％固体的脂族异氰酸酯组分，其具有能与所述羟基官能团反应的异氰酸酯官能团。7.根据权利要求6的聚氨酯，其中所述脂族异氰酸酯组分包含六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。8.根据权利要求6或7的聚氨酯，其中在所述芳族异氰酸酯组分中的所述异氰酸酯官能团与在所述异氰酸酯反应性组分中的所述羟基官能团之间的比率是在2:1至1:10的范围内。9.根据权利要求6或7的聚氨酯，其中在所述芳族异氰酸酯组分中的异氰酸酯官能团与在所述异氰酸酯反应性组分中的羟基官能团之间的比率是在0.5:1至1.1:1的范围内。10.根据前述权利要求中任一项的聚氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·梅，M·普拉夫，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE