具有高耐热性的热塑性聚氨酯制造技术

本发明专利技术涉及包含亚烷基取代的螺环化合物作为增链剂和聚碳酸酯多元醇的新热塑性聚氨酯(TPU)。本发明专利技术提供显示出耐高温性的TPU。

Thermoplastic polyurethane with high heat resistance

The present invention relates to novel thermoplastic polyurethanes (TPU) comprising alkylene substituted spiro compounds as chain extenders and polycarbonate polyols. The present invention provides a TPU that exhibits high temperature resistance.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高耐热性的热塑性聚氨酯专利
本专利技术涉及可用于要求高耐热性的制品如软管、管材、电线、电缆中的热塑性聚氨酯(TPU)组合物。专利技术背景聚氨酯(包括热塑性聚氨酯(TPU))在传输元件如管材或软管或者涂覆电缆系统中的使用是现有技术中已知的。TPU提供各种益处，延长传输元件和电缆系统的耐久性和使用寿命。这是由于显著的抗磨性、高机械性、高抗冲击性、低温柔韧性、良好的耐化学性、高抗切割和撕裂性和良好的耐环境风化性。现有技术显示当用于传输元件和电缆系统中时对TPU的数种需求。一些这些需求包括例如需要传输元件或电缆系统在极热的环境或工作条件下使用如例如满足ClassD型电缆(ISO6722)或者具有125℃或更高的热功率的电缆(UL1581)的高温要求。因此，现有技术普遍的需求是可在例如展示耐高温性，同时保持其它物理特性如拉伸强度和伸长率的系统中使用的TPU组合物。专利技术概述本专利技术提供热塑性聚氨酯(TPU)，其包含(1)多异氰酸酯，(2)亚烷基取代的螺环化合物，其包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合，和(3)聚碳酸酯多元醇的反应产物，其中亚烷基取代的螺环化合物包含两个环，每个环含有5-7个原子，且其中各个环被含有1-4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺。本专利技术还提供热塑性聚氨酯(TPU)，其包含(1)多异氰酸酯，(2)亚烷基取代的螺环化合物，其包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合，(3)聚碳酸酯多元醇，和(4)另外的增链剂的反应产物，其中亚烷基取代的螺环化合物包含两个环，每个环含有5-7个原子，且其中各个环被含有1-4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺。本专利技术还公开了制备TPU的方法，包括如下步骤：(a)使(1)多异氰酸酯，(2)亚烷基取代的螺环化合物，其包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合，和(3)聚碳酸酯多元醇反应，其中亚烷基取代的螺环化合物包含两个环，每个环含有5-7个原子，且其中各个环被含有1-4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺；(b)将热塑性聚氨酯组合物压出成热压出管；和(c)冷却热压出管至热塑性聚氨酯组合物熔点以下以产生压出热塑性聚氨酯。本专利技术还公开了包含所述TPU的制品。本专利技术还提供包含所述TPU的软管或管材。本专利技术还描述了涂覆有所述TPU的电缆或电线。本专利技术还公开了提高制品耐热性的方法，其中制品包含有效量的TPU，其中TPU包含(1)多异氰酸酯，(2)亚烷基取代的螺环化合物，其包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合，和(3)聚碳酸酯多元醇的反应产物，其中亚烷基取代的螺环化合物包含两个环，每个环含有5-7个原子，且其中各个环被含有1-4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺。专利技术详述制备本专利技术热塑性聚氨酯(TPU)的方法包括与亚烷基取代的螺环化合物反应。所得TPU显示出耐热性的显著提高。一方面本专利技术TPU包含(1)多异氰酸酯，(2)亚烷基取代的螺环化合物，其包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合，和(3)聚碳酸酯多元醇的反应产物，其中亚烷基取代的螺环化合物包含两个环，每个环含有5-7个原子，且其中各个环被含有1-4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺。这些反应物聚合而合成TPU的技术可使用传统工艺设备、催化剂和工艺进行。然而，聚合以导致所需聚合物特征或特性的方式进行。多异氰酸酯、聚碳酸酯多元醇和亚烷基取代的螺环化合物的类型和含量调整至得到合成聚合物所需的化学和物理特征组，其中亚烷基取代的螺环化合物包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合。用于制备本专利技术TPU的聚合技术包括传统方法，如反应性压出、分批加工、溶液聚合和浇铸聚合。在一个实施方案中，合成热塑性聚氨酯使用的多异氰酸酯可选自二异氰酸酯。尽管可使用脂族二异氰酸酯，但大多数应用中通常使用芳族二异氰酸酯制备聚合物。在一些实施方案中，多异氰酸酯组分基本不含脂族二异氰酸酯或者甚至完全不含脂族二异氰酸酯。此外，通常避免使用多官能异氰酸酯化合物，即三异氰酸酯等，其导致不理想的早期交联，如果使用多官能异氰酸酯化合物的话，通常一方面少于4mol％，另一方面少于2mol％，基于使用的所有各种异氰酸酯的总摩尔数。合适的二异氰酸酯包括芳族二异氰酸酯如：4,4'-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)；间亚二甲苯基二异氰酸酯(XDI)、亚苯基-1,4-二异氰酸酯、亚萘基-1,5-二异氰酸酯、二苯基甲烷-3,3'-二甲氧基-4,4'-二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯(TDI)；以及脂族二异氰酸酯如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-环己基二异氰酸酯(CHDI)、癸烷-1,10-二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)、1,4-丁烷二异氰酸酯(BDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(PDI)、3,3-二甲基-4,4′-亚联苯基二异氰酸酯(TODI)、1,5-亚萘基二异氰酸酯(NDI)和二环己基甲烷-4,4′-二异氰酸酯(H12MDI)。可使用两种或更多种多异氰酸酯的混合物。在一些实施方案中，多异氰酸酯为MDI和/或H12MDI。在一些实施方案中，多异氰酸酯包括MDI。在一些实施方案中，本专利技术多异氰酸酯组分基本不含或者甚至完全不含六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。也可使用上述二异氰酸酯的二聚物和三聚物以及可使用两种或更多种二异氰酸酯的混合物。本专利技术所用多异氰酸酯可以为用异氰酸酯封端的低分子量聚合物或低聚物的形式。例如，上述亚烷基取代的螺环化合物可与含异氰酸酯化合物反应以产生用异氰酸酯封端的低分子量聚合物。在TPU领域中，这种材料通常称为预聚物。这种预聚物通常具有约500至约10,000的范围内的数均分子量(Mn)。该一种或多种二异氰酸酯的摩尔比通常为亚烷基取代的螺环化合物的总摩尔数的一方面约0.95至约1.05，另一方面约0.98至约1.03摩尔每摩尔。在一个实施方案中，亚烷基取代的螺环化合物包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合，且各个环被含有1-4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺。在一个实施方案中，亚烷基取代的螺环化合物为各个环含有2个杂原子的螺杂环，且杂原子为氧、氮、硫或磷。在一个实施方案中，亚烷基取代的螺环化合物为各个环中含有2个杂原子的螺杂环且杂原子为氧或氮。在一个实施方案中，亚烷基取代的螺环化合物为各个环中含有2个杂原子的螺杂环且杂原子为氧。在一个实施方案中，亚烷基取代的螺环化合物显示结构式：其中各个X独立地选自O、CHR2、NR2、S、PR2，其中各个R2表示氢原子或含有1至约6个碳原子的烷基，各个R1为含有1-4个碳原子的亚烷基且各个Z选自-OH或-NHR3，其中R3表示氢原子或含有1至约6个碳原子的烷基，其中a、b、c、d、e、f、g和h各自独立地为0-2的整数，条件是a、b、c和d的和为1-3，且e、f、g和h的和为1-3。在一个实施方案中，a等于g，b等于h，c等于e，且d等于f。在一个实施方案中，所有X相同。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性聚氨酯(TPU)，包含(1)多异氰酸酯，(2)亚烷基取代的螺环化合物，其包括亚烷基取代的饱和螺环‑二醇、亚烷基取代的饱和螺环‑二胺、或其组合，和(3)聚碳酸酯多元醇的反应产物，其中亚烷基取代的螺环化合物包含两个环，每个环含有5‑7个原子，且其中各个环被含有1‑4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.11 US 62/035,5431.一种热塑性聚氨酯(TPU)，包含(1)多异氰酸酯，(2)亚烷基取代的螺环化合物，其包括亚烷基取代的饱和螺环-二醇、亚烷基取代的饱和螺环-二胺、或其组合，和(3)聚碳酸酯多元醇的反应产物，其中亚烷基取代的螺环化合物包含两个环，每个环含有5-7个原子，且其中各个环被含有1-4个碳原子的亚烷基取代，且被羟基或胺封端，其中胺为伯胺或仲胺。2.根据权利要求1的热塑性聚氨酯，其中亚烷基取代的螺环化合物为在各个环中包含2个杂原子的螺杂环，其中杂原子为氧、氮、硫或磷。3.根据权利要求1的热塑性聚氨酯，其中亚烷基取代的螺环化合物的结构式为：其中各个X独立地选自O、CHR2、NR2、S、PR2，其中各个R2表示氢原子或含有1至约6个碳原子的烷基，各个R1为含有1-4个碳原子的亚烷基且各个Z选自-OH或-NHR3，其中R3表示氢原子或含有1至约6个碳原子的烷基，其中a、b、c、d、e、f、g和h各自独立地为0-2的整数，条件是a、b、c和d的和为1-3，且e、f、g和h的和为1-3。4.根据权利要求3的热塑性聚氨酯，其中a等于g，b等于h，c等于e，d等于f。5.根据权利要求1的热塑性聚氨酯，其中螺环-二亚烷基化合物的结构式为：其中各个X选自O、CHR2、NR2、S、PR2，其中各个R2表示氢原子或含有1至约6个碳原子的烷基，各个R1为含有1-4个碳原子的亚烷基，且各个Z选自-OH或-NHR3，其中R3表示氢原子或含有1至约6个碳原子的烷基。6.根据权利要求3的热塑性聚氨酯，其中螺环-二亚烷基化合物包含两个6元环，X为O，R1为1,1-二甲基乙基，Z为–OH，且其中(i)a为0，b为1，c为1，d为0，e为1，f为0，g为0且h为1或者(ii)a为1，b为0，c为0，d为1，e为0，f为1，g为1且h为0。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·G·马卡尔，
申请(专利权)人：路博润先进材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US