对光稳定的一步法聚氨酯-脲弹性体制造技术

本发明专利技术涉及一种生产光学透明的、对光稳定的聚氨酯－脲弹性体的方法，该弹性体起始软化点为至少１３０℃，在环境温度下进行加工，在异氰酸酯指数为９５－１２０的条件下浇注到模具中。该方法包括在Ｃ）存在下，使Ａ）与Ｂ）反应，其中：Ａ）液态的聚异氰酸酯或聚异氰酸酯预聚合物，其中ＮＣＯ基团的含量为约５％至约５０％，平均官能度为２－３，在２５℃的粘度＜５，０００ｍＰａ.ｓ；Ｂ）能与异氰酸酯反应的成分；和Ｃ）至少一种有机金属催化剂。本发明专利技术还涉及采用这种方法生产的光学透明的、对光稳定的聚氨酯－脲弹性体。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学透明的、对光稳定的、起始软化点至少130℃的聚氨酯-脲弹性体和生产它们的方法。这种方法包括在C)存在下使A)和B)反应，其中A)液态的聚异氰酸酯或聚异氰酸酯预聚合物，其中NCO基团的含量约5重量％至约50重量％，平均官能度为2-3，在25℃的粘度＜5,000mPa·s；B)能与异氰酸酯反应的成分，其中包括1)包含芳香族胺基的化合物，和2)包含羟基的化合物；和C)有机金属催化剂；在环境温度下加工这些成分，在异氰酸酯指数为95-120的条件下，将它们浇注到模具中。
技术介绍
在本领域中已经知道和叙述了各种光稳定的浇注弹性体和生产这些弹性体的方法。参见例如US 3,755,262、3,866,242、4,153,777、4,404,353、和4,808,690以及德国公开件2,109,901。US 3,755,262公开一些透明的高致密的聚氨酯产品。这些产品在性质上可以是弹性体或非弹性体。适合制备这些光学聚氨酯的液态聚氨酯反应混合物，是由一步法或预聚合物方法制备的。优选的混合物包含非芳香族的聚异氰酸酯和含活性氢的多元醇，每个多元醇分子平均具有2个以上的羟基，分子量为约800。适宜的异氰酸酯包括脂(环)族异氰酸酯如rMDI。该文献没有公开含胺基的化合物。US 3,866,242公开一些以夹板、遮风屏、和面罩等的轮廓成形的由聚氨酯组成的保护屏。该专利叙述了这些透明的，光学透明度优良的聚氨酯。适宜的聚氨酯是使聚酯二醇或聚醚二醇与亚甲基双(环己基异氰酸酯)反应，生成预聚合物，并使这种预聚合物与亚甲基双(2-氯苯胺)反应而制备的。该专利广泛地叙述了只有伯胺基团的适宜的固化剂，并优选在二个芳香族环之间具有亚甲基桥的固化剂。该专利没有公开具有胺基和羟基的固化剂的混合物。US 4,153,777叙述了一些有改进的物理性能的聚氨酯。该文献详细地公开一些无孔的聚氨酯，它们具有优良的光学透明度，并耐风化、耐紫外线、和耐热。这些聚氨酯包括异氰酸酯封端的预聚合物，该预聚合物是使异氰酸酯首先与水反应，然后再与多元醇反应生成预聚合物而制备的。然后采用多元醇将这种预聚合物的链增长和交联，生成粗制的聚氨酯。适宜的异氰酸酯包括脂(环)族异氰酸酯如4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(rMDI)等。适合与预聚合物反应的链增长剂和交联剂包括如1，4-丁二醇和三羟甲基丙烷等化合物。该文献没有公开包含胺基的化合物。在US 4,404,353中公开一些用于印刷带(print belts)的聚氨酯弹性体和一种制备它们的方法。这些弹性体包含与二胺固化剂(即亚丙基二醇二对氨基苯甲酸酯，POLACURE 740M)反应的预聚合物。所公开的预聚合物是使芳香族异氰酸酯，即甲苯二异氰酸酯(TDI)与具有二官能伯羟基(例如PTMEG)的聚醚反应制备的。然后使预聚合物与二胺固化剂反应，生成聚氨酯弹性体。US 4,404,353没有叙述包含羟基的化合物适合用作一部分与异氰酸酯预聚合物反应的固化剂。这种方法制备的弹性体对光是不稳定的，而且浇注也需要相当高的温度(例如＞170°F)。US 4,808,690叙述了一些高度交联的热变形温度高的透明聚氨酯。这些聚氨酯包含由聚异氰酸酯和含至少一个多官能羟基的中间体制备的预聚合物，有多元醇固化成分。含适宜多官能羟基的中间体包括多元醇、聚酯多元醇、和它们的混合物。适宜的聚异氰酸酯包括脂(环)族聚异氰酸酯以及芳香族和烷基芳香族聚异氰酸酯。多元醇固化成分可以是聚酯或多元醇，一般当量重量低。US 4,808,690没有叙述包含胺基的固化成分。德国公开件2,109,901公开一种耐水解的聚氨酯。这种聚氨酯是由与多元醇和链增长剂反应的芳香族异氰酸酯预聚合物制备的，其中包括多胺、氨基醇、和脂环族或脂肪族二异氰酸酯。该专利所述聚氨酯的实例是基于甲苯二异氰酸酯(TDI)与聚己内酯的预聚合物，该预聚合物能与3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)和4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(rMDI)反应。然而，该专利没有公开脂肪族异氰酸酯预聚合物。在US 5,668,239、5,710,230、和5,739,253中叙述了基于脂(环)族异氰酸酯预聚合物的RIM弹性体。虽然US 5,668,239要求能与异氰酸酯反应的成分，其中OH∶NH的当量比为1∶1-15∶1，但却明确地公开，作为一部分能与异氰酸酯反应的成分优选不包括芳香族胺类。US5,710,230的异氰酸酯预聚合物能与对异氰酸酯有反应性的成分反应，该成分包括分子量相当高的成分和链增长剂。虽然该专利叙述了包含胺基的化合物，但却公开不优选芳香族胺类。US 5,739,253申请一种能与异氰酸酯反应的混合物，它包含高分子量的聚醚多元醇和低分子量的链增长剂，其中羟基与胺基的当量比例为1∶2-20∶1。该专利还公开，不优选包含芳香族胺基的化合物。因为这些产品是采用注射反应成型方法(RIM)，将反应混合物注入密闭的模具中加工的。例如在US 5,510,445、5,646,230、5,714,562、和6,174,984中，公开一些对光稳定的其它弹性体。这些弹性体可以是与US 5,714,562和6,174,984相同的聚氨酯；与US 5,646,562相同的聚氨酯/脲，或与US 5,510,445相同的聚脲。US 5,646,230叙述一些异氰酸酯封端的预聚合物，和一种由这些预聚合物制备聚氨酯/脲弹性体的方法。这些预聚合物的NCO含量为3-10％，并包含下列材料的反应产物a)芳香族二异氰酸酯，b)OH值为25-125，具有1.8-2.5个OH基的聚醚多元醇，和c)脂肪族二异氰酸酯。聚氨酯/脲弹性体是使异氰酸酯封端的预聚合物与包含有空间位阻的芳香族胺基的化合物如与DETDA或ETHACURE 300等反应制备的。但没有将包含羟基的化合物描述成异氰酸酯封端的预聚合物的可能的链增长剂。反应产物对光是不稳定的。US 5,714,562叙述一些对光稳定，动力学性质优良的弹性体。这些弹性体包含下列材料的反应产物a)异氰酸酯预聚合物，其中NCO基团的含量为约3-15％，b)链增长剂，其中包含2个羟基，MW为62-400，和c)催化剂，它选自专用类型的催化剂。适宜的异氰酸酯预聚合物包含下列材料的反应产物1)4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，其中包含至少90重量％的反式异构体，和2)聚醚，其中包含2-4个羟基，MW为400-8,000。没有公开包含胺基的链增长剂和/或交联剂。US 6,174,984公开一些有弹性的透明聚氨酯弹性体。这些弹性体包含下列材料的反应产物A)至少一种二异氰酸酯和至少一种聚醚多元醇的预聚合物，其中游离的二异氰酸酯含量小于预聚合物的1％，B)至少一种烷基化的芳香族二胺，其量足以与预聚合物中约50-105％可利用的异氰酸酯含量反应，和C)至少一种有机酸催化剂，其量足以将存罐时间减少到不足2分钟。这些弹性体具有高弹性和高透明度。US 6,204,325公开一种生产致密透明的聚异氰酸酯聚加成产物的方法。这种方法包括，任选在(c)和(d)存在下，使(a)和(b)反应，其中(a)脂(环)族二异氰酸酯；(b)能与异氰酸酯反应的化合物；(c)催化剂；和(d)辅助剂和/或添加剂。该专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产光学透明的、对光稳定的、起始软化点至少１３０℃的聚氨酯－脲弹性体的方法，其中包括在Ｃ）存在下，使Ａ）和Ｂ）反应，其中： Ａ） 液态的聚异氰酸酯或聚异氰酸酯预聚合物，其中ＮＣＯ基团的含量约５％至约５０％，平均官能度为２－３，在２５℃的粘度＜５，０００ｍＰａ.ｓ，其中包括下列材料的反应产物： （１） 以Ａ）的重量为１００％计，２０－１００重量％的脂（环）族聚异氰酸酯，其中ＮＣＯ基团的含量为约３２重量％至约５０重量％，官能度为约２，其中所述的脂（环）族聚异氰酸酯，选自４，４′－二环己基甲烷二异氰酸酯（ｒＭＤＩ）、１，６－亚己基二异氰酸酯（ＨＤＩ）、异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）、１，４－环己烷二异氰酸酯（ＣＨＤＩ）、间四甲基二甲苯二异氰酸酯（ｍ－ＴＭＸＤＩ）、和它们的混合物； 和 （２） 以Ａ）的重量为１００％计，０－８０重量％的至少一种有机化合物，其中具有至少二个羟基，分子量为约６２至约８，０００； 和 Ｂ） 能与异氰酸酯反应的成分，其中包括： １） 以成分Ｂ）的重量为１００％计，３－９０重量％的至少一种有机化合物，其中包含至少二个芳香族胺基，分子量为１００－１，０００； 和 ２） 以成分Ｂ）的重量为１００％计，１０－９７重量％的至少一种有机化合物，其中具有至少二个羟基，分子量为约６２－６，０００； Ｃ） 至少一种有机金属催化剂； 其中在异氰酸酯指数为９５－１２０的条件下，将这些成分浇注到模具中。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PH马库施，RL克林，RS潘托尼，R吉特尔，TL塞克利克，KW海德，
申请(专利权)人：美国拜尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]