耐高温聚氨酯聚合物制造技术

本发明专利技术提供了一种可用于制造弹性体部件的聚氨酯组合物。该聚氨酯组合物包括聚异氰酸酯预聚物和含活性氢的化合物，其中约１０－６０％重量的组合物是氧化丁烯加成物，且约７０－１００％重量的氧化丁烯加成物存在于聚异氰酸酯预聚物中。本发明专利技术还提供了一种由聚氨酯组合物制备聚氨酯聚合物的方法。另外，本发明专利技术提供了一种用于由该聚氨酯组合物制备聚氨酯聚合物制品的方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚氨酯聚合物。更具体地说，它涉及反应注塑(RIM)聚氨酯聚合物。已有技术的描述聚氨酯聚合物可用于各种弹性体场合。在汽车场合中，用聚氨酯材料替代金属和其它重材料的优点是熟知的。例如，这些聚合物提供可明显影响成本和性能的轻质和耐腐蚀选择。合适的汽车场合包括仪表板和车体板。模塑鞋底的制造商是异氰酸酯基聚合物如何应用于小模塑场合的一个例子。遗憾的是，聚氨酯聚合物的应用并不总是没有困难的。如果将填充聚氨酯制品暴露于潮湿条件并随后暴露于高温，它们会产生表面缺陷。这尤其是经受350°F(177℃)以上温度的汽车车体部件的问题。包含太多水的聚氨酯部件可产生在汽车工业中称作起泡的表面缺陷。起泡在被吸收的水分与聚合物相互作用产生气体且该气体在该部件中聚集形成气袋时产生。如果表面缺陷严重，整个部件可能要废弃。结果造成原料和生产效率的损失并增加了废料。起泡问题的明显解决方案包括避免将聚合物部件暴露于潮湿条件或高温。遗憾的是，这些解决方案并不总是易行或理想。在部件生产的每个阶段控制湿度可能昂贵。热固化会赋予聚氨酯部件以所需性能。热可有助于固化油漆涂饰，这样可提高生产速率。此外，聚氨酯部件可能连接到需要高温暴露的另一制品上2。起泡问题的另一解决方案是向聚合物主链中引入憎水链段。授予Cuscurida等人的美国专利4301110提出由聚(氧亚丁基氧亚乙基)二醇、芳族聚异氰酸酯和扩链剂制备RIM弹性体。遗憾的是，具有仲羟基的多元醇可具有不同于具有伯羟基的多元醇的反应性。这种反应性差异在许多场合中通常不理想。类似地，授予Primeaux，II的美国专利5317076公开由胺封端的聚(氧亚丁基氧亚乙基)二醇制备RIM弹性体。胺催化反应并与聚异氰酸酯反应。尽管胺封端多元醇与仅具有仲羟基的多元醇相比具有改进的反应性，但其催化活性遗憾地比具有伯羟基的多元醇更高。需要制备出在暴露于湿度随后暴露于高温时不会起泡的聚氨酯聚合物。但也需要由具有类似于传统配方的反应性的配方制备出聚氨酯聚合物。专利技术综述按照本专利技术，提供了一种可用于制造弹性体部件的聚氨酯组合物。该聚氨酯组合物包含一种聚异氰酸酯预聚物和一种含活性氢的化合物，其中约10-60％重量的组合物是氧化丁烯加成物且约70-100％重量的氧化丁烯加成物存在于聚异氰酸酯预聚物中。还提供了一种由该聚氨酯组合物制备聚氨酯聚合物的方法。另外，提供了一种由该聚氨酯组合物制备聚氨酯聚合物制品的方法。专利技术描述在本专利技术的优选实施方案中，聚氨酯组合物包含一种聚异氰酸酯预聚物和一种含活性氢的化合物，其中约10-60％重量的组合物是氧化丁烯加成物且约70-100％重量的氧化丁烯加成物存在于聚异氰酸酯预聚物中。本专利技术可用于制造聚氨酯聚合物部件。在本专利技术中，聚氨酯聚合物可以指一种聚氨酯化合物、聚脲化合物、或其混合物。聚氨酯化合物可通过多元醇与聚异氰酸酯的反应而得到，其中所述多元醇是含活性氢的化合物。聚脲化合物可通过胺与聚异氰酸酯的反应而得到，其中所述胺是含活性氢的化合物。聚氨酯化合物或聚脲化合物可同时包含氨基甲酸乙酯和脲官能度，取决于A和/或B-面配方中包括何种化合物。就本专利技术而言，聚氨酯化合物和聚脲化合物之间在本文中没有其它区别。术语“聚氨酯聚合物”一般用于描述聚氨酯化合物、聚脲化合物、及其混合物。合适的聚异氰酸酯预聚物具有5-40％重量，优选15-30％重量的NCO含量。这些预聚物是聚异氰酸酯与含活性氢的化合物如较低分子量二醇或三醇的反应产物。首先，含活性氢的化合物是多价的且大多数衍生自氧化丁烯。聚异氰酸酯以化学计量过量存在，这样该预聚物保持异氰酸酯官能度。本专利技术预聚物的聚异氰酸酯组分可有利地选自有机聚异氰酸酯、改性聚异氰酸酯、异氰酸酯基预聚物、及其混合物。这些物质可包括脂族和环脂族异氰酸酯，但多官能，特别是双官能芳族异氰酸酯是优选的。优选的是2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯(TDI)和相应的异构体混合物；4，4’-、2，4’-、和2，2’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和相应的异构体混合物；4，4’-、2，4’-、和2，2’-MDI与多苯基多亚甲基聚异氰酸酯(PMDI)的混合物；以及PMDI与TDI的混合物。还可用于本专利技术的是脂族和环脂族异氰酸酯化合物，如1，6-六亚甲基二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3，5，5-三甲基-1-3-异氰酸根合甲基-环己烷、2，4-和2，6-六氢甲苯二异氰酸酯。也可使用4，4’-、2，2’-、和2，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯的相应异构体混合物。异佛尔酮二异氰酸酯也可用于本专利技术。另外有利地用于本专利技术预聚物的聚异氰酸酯组分是所谓的改性多官能异氰酸酯，即通过上述聚异氰酸酯的化学反应而得到的产物。示例性的聚异氰酸酯包含酯、脲、缩二脲、氨基甲酸酯、碳二亚胺、脲酮亚胺(uretonimine)和氨基甲酸乙酯基团。也可使用异氰酸酯基团(NCO)含量为10-40％重量，更优选20-35％重量的包含碳二亚胺基团和/或脲酮亚胺基团的聚异氰酸酯。这些包括，例如基于4，4’-、2，4’-和/或2，2’-MDI的聚异氰酸酯和相应的异构体混合物、2，4-和/或2，6-TDI和相应的异构体混合物；MDI和PMDI的混合物以及TDI与PMDI和/或二苯甲烷二异氰酸酯的混合物。甚优选用于本专利技术的是(i)包含碳二亚胺基团和/或氨基甲酸乙酯基团的NCO含量为8-40％重量的聚异氰酸酯，例如4，4’-MDI或4，4’-和2，4’-MDI的混合物；(ii)NCO含量为基于预聚物重量的10-35％重量的包含NCO基团的预聚物，通过官能度优选为2-4且分子量为800-15000的聚氧亚烷基多元醇与4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯或与4，4’-和2，4’-MDI的混合物进行反应而制成，以及(i)和(iii)的混合物；和(iii)2，4-和/或2，6-TDI和相应的异构体混合物。可以使用任何形式的PMDI来制备本专利技术的聚氨酯。这时，它的当量优选为125-300，更优选130-240，且平均官能度大于2。更优选的平均官能度为2.5-3.5。聚异氰酸酯组分的粘度优选为25(0.025Pa·s)-5000(5Pa·s)厘泊，但为了便于处理，25℃下的优选值为100(0.100Pa·s)-2000(2Pa·s)厘泊。如果选择其它聚异氰酸酯组分，类似的粘度是优选的。关于大多数衍生自氧化丁烯的多价活性氢化合物(以下“BO多元醇”)，它们是优选的聚醚二醇或三醇。BO多元醇的当量为约500-2000且分子量为约1000-6000。更优选，B0多元醇的平均官能度为约2-3且当量为约1000-1800。起始剂用氧化丁烯烷氧基化成BO多元醇。氧化丁烯可包括少量的其它氧化烯。这些多元醇可通过制备聚醚多元醇领域的普通技术人员已知的任何方法来制备。本专利技术的聚异氰酸酯预聚物可通过制备这些预聚物领域的普通技术人员已知的任何方法来制备。优选地，聚异氰酸酯组分通过将BO多元醇与摩尔过量的聚异氰酸酯混合，并将该混合物在约55-85℃下保持3小时直到达到所需NCO含量而制成。本专利技术的预聚物A面与含活性氢的化合物B面混合。B面可包括多元胺或多元醇。如果B面包括多元胺，多元胺组分可以是任何可用于制备聚脲的多元胺或多元胺的混合物。多元胺是每个分子具有两个或多个异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯组合物，包括： ａ．聚异氰酸酯预聚物和 ｂ．含活性氢的化合物， 其中约１０－６０％重量的组合物是氧化丁烯加成物且约７０－１００％重量的氧化丁烯加成物存在于聚异氰酸酯预聚物中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A詹姆斯，JR波特尔，KB阿诺德，
申请(专利权)人：陶氏化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]