具有高热稳定性的聚异氰脲酸酯塑料制造技术

本发明专利技术涉及可以通过多异氰酸酯组合物A）的催化三聚获得的聚异氰脲酸酯塑料，所述多异氰酸酯组合物A）含有低聚多异氰酸酯且其单体二异氰酸酯含量低，其中在多异氰酸酯组合物A）中的异氰脲酸酯结构含量为基于来自多异氰酸酯组合物A）中存在的脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%。本发明专利技术进一步涉及包含所述聚异氰脲酸酯塑料或由其组成的透明元件。本发明专利技术同样涉及制造所述聚异氰脲酸酯塑料的方法。

Polyisocyanate plastic with high thermal stability

The invention relates to a polyisocyanate composition A) the catalytic trimerization of the polyisocyanurate plastics, the polyisocyanate composition A) containing oligomeric polyisocyanate and its monomeric diisocyanate content is low, the polyisocyanate composition A) the isocyanurate content structure from polyisocyanate composition based on A) in the presence of urea two ketone, isocyanurate, allophanate, oligomeric structure, shrinkage of two urea imino ketone two in two evil and evil two Qin three ketone structure sum of at least 50 mol%. The invention further relates to a polyisocyanuate plastic or a transparent element made up of it. The invention also relates to a method for the manufacture of the polyisocyanate plastic.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高热稳定性的聚异氰脲酸酯塑料本专利技术涉及可以通过多异氰酸酯组合物A）的催化三聚获得的聚异氰脲酸酯塑料，并涉及包含该聚异氰脲酸酯塑料或由该聚异氰脲酸酯塑料组成的透明元件。本专利技术同样涉及制造该聚异氰脲酸酯塑料的方法。透明元件如清漆涂层、薄膜、容器、包装材料、封装材料、光纤、光扩散器或透镜的制造需要透明的材料，即对电磁波（特别是在400至800纳米的人类可见的光谱范围内）具有最大的透明度。在化学、医药和食品饮料领域的大量应用中，具有高热变形和颜色稳定性的透明元件是特别有利的。在高的典型使用温度下（例如在化学过程的存在下或在食品饮料产品和医疗产品的消毒中使用的情况下所发生的那样），具有良好的热变形和颜色稳定性（甚至进入UV-A范围内）的高稳定性透明材料是合意的，因为热黄变通常是不期望的老化过程和降解过程的第一迹象。对透明且热稳定和颜色稳定的元件的需要的另一实例可见于照明和太阳能发电领域，例如在光伏太阳能模块的涂层和装配玻璃中，以及在可能频繁且长期暴露于高温的聚光器模块中的反射镜膜与菲涅耳透镜中。即使在许多光源如白炽灯的情况下，而且也在LED的情况下（其中在发光过程中产生显著量的热），尤其重要的是透明元件以及用于其制造的材料具有高热耐久性和机械稳定性。具体而言，这意味着该材料甚至在例如显著加热的情况下也必须不会变形或必须不会变色，因为否则将丧失例如透镜的功能。同时，它们还必须在常温下具有足够的硬度，以便于它们承受机械应力。LED越来越多地用作光源另外对首先满足上述要求并且其次适于LED的封装或灌封的新型材料产生了显著的需求。TheoFlipsen的论文：“Design,synthesisandpropertiesofnewmaterialsbasedondenselycrosslinkedpolymersforpolymeropticalfiberandamplifierapplications”,RijksuniversiteitGroningen,2000描述了以钕/冠醚配合物作为催化剂的单体HDI的三聚反应（polytrimerization）。在该论文的上下文中研究了所获得的聚异氰脲酸酯（据称其具有良好的光学性质、热性质和机械性质）对于光学应用（尤其是作为聚合物光纤）的适用性。但是，现有技术中已知用于由单体脂族二异氰酸酯制造聚异氰脲酸酯塑料的方法具有根本的缺点——在三聚反应过程中发生体积的显著收缩。此外，在由单体二异氰酸酯进行并由现有技术已知的聚异氰脲酸酯塑料制造方法中的一个共同因素在于它们非常耗时，并且在复杂的温度控制下在封闭系统中进行。WO2015/166983公开了使用异氰脲酸酯聚合物封装LED。并未公开使用与配合剂如冠醚或聚乙二醇或聚丙二醇结合的碱金属、碱土金属或锆的羧酸盐和醇盐，以及有机锡化合物。美国专利US6,133,397仅公开了通过使低聚多异氰酸酯三聚制得的涂层。其并未公开固体件（solidbodies）的产生。本专利技术所解决的问题因此在于提供透明且具有高热耐久性和热颜色稳定性的材料。此外，该材料应同时具有低体积收缩率，并且可以通过有效的方法生产。根据本专利技术通过可以经由多异氰酸酯组合物A）的催化三聚获得的聚异氰脲酸酯塑料来实现该目的，所述多异氰酸酯组合物A）含有低聚多异氰酸酯且其单体二异氰酸酯含量低，其中在多异氰酸酯组合物A）中的异氰脲酸酯结构含量为基于来自多异氰酸酯组合物A）中存在的脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%。本专利技术还进一步提供了可以由此获得本专利技术的聚异氰脲酸酯塑料的方法。该方法包括以下步骤：a）提供多异氰酸酯组合物A），其含有低聚多异氰酸酯且其单体二异氰酸酯含量低，其中在多异氰酸酯组合物A）中的异氰脲酸酯结构含量为基于来自多异氰酸酯组合物A）中存在的脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%；b）催化三聚多异氰酸酯组合物A）。所提及的优选的实施方案和范围同样适用于本专利技术的聚异氰脲酸酯塑料和用于其制造的本专利技术的方法。在下文中详细描述的本专利技术基于以下令人惊讶的观察结果：低单体含量（low-monomer）的低聚多异氰酸酯组合物的催化三聚提供了具有许多有利性质的新型聚异氰脲酸酯塑料。由此，所获得的塑料是透明的，并具有高热耐久性和热颜色稳定性，因此尤其适于光源如LED的封装。此外，该聚异氰脲酸酯塑料同时具有低体积收缩率，并且可以通过有效的方法生产。使用低单体含量的低聚多异氰酸酯组合物而非单体多异氰酸酯作为生产聚异氰脲酸酯塑料的起始材料另外具有以下优点：由于低聚反应物的相对较低的异氰酸酯含量，在固化过程中需要除去少得多的反应热。此外，使用含有低聚多异氰酸酯的低单体含量的多异氰酸酯组合物作为三聚反应的低聚反应物还导致可获得在聚异氰脲酸酯塑料中的新颖的交联结构，这使其在结构上有别于现有技术中已知的材料。在本专利技术的上下文中，术语“透明”理解为是指在4毫米的厚度下，透明体具有≥70%的透射率（根据ASTM-D1003测定）。但是，在任选另外使用UV稳定剂和染料的情况下，该透射率值可能偏离上述≥70%的值。本文中所用的“聚异氰脲酸酯塑料”是含有聚异氰脲酸酯的聚合物。其还可以主要或完全由聚异氰脲酸酯组成。聚异氰脲酸酯和其它塑料的共混物同样被本文中所用的术语“聚异氰脲酸酯塑料”覆盖。当在本文中提及“塑料”时，这是指在室温下尺寸基本上非常稳定的产品——不同于例如凝胶或液体。本文中所用的术语“塑料”包括所有标准类型的塑料，即尤其包括热固性塑料、热塑性塑料和弹性体。本文中所用的“聚异氰脲酸酯”是具有多个异氰脲酸酯结构单元，例如至少十个异氰脲酸酯结构单元的任何分子，优选聚合物。具有单个异氰脲酸酯结构单元的分子可以被称为“异氰脲酸酯”。特征的环状异氰脲酸酯结构单元显示在下列结构式中：异氰脲酸酯和聚异氰脲酸酯可以通过多异氰酸酯的环三聚反应获得。由单体二异氰酸酯进行的常规操作的环三聚反应如上所述是一种强烈放热的反应。这会显著限制仍然可以在工业上有效实现的三聚反应的使用选项和水平。本文中所用的术语“多异氰酸酯”是分子中含有两个或更多个异氰酸酯基团（本领域技术人员理解这是指具有一般结构-N=C=O的游离异氰酸酯基团）的化合物的统称术语。这些多异氰酸酯的最简单和最重要的代表是二异氰酸酯。它们具有通式结构O=C=N-R-N=C=O，其中R通常代表脂族、脂环族和/或芳族基团。由于多官能度（≥2个异氰酸酯基团），因此可以使用多异氰酸酯来制备多种聚合物（例如聚氨酯、聚脲和聚异氰脲酸酯）和低分子量化合物（例如具有脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构的那些）。当在本文中一般提及“多异氰酸酯”时，这类似地表示单体多异氰酸酯和/或低聚多异氰酸酯。但是，为了理解本专利技术的许多方面，重要的是区分单体二异氰酸酯与低聚多异氰酸酯。当在本文中提及“低聚多异氰酸酯”时，这是指由至少两个二异氰酸酯分子形成的多异氰酸酯，即构成或含有由至少两个二异氰酸酯分子形成的反应产物的化合物。由单体二异氰酸酯制备低聚多异氰酸酯在本文中也被称为单体二异氰酸酯的改性。本文中所用的所述“本文档来自技高网...

【技术保护点】
可以通过多异氰酸酯组合物A）的催化三聚获得的聚异氰脲酸酯塑料，所述多异氰酸酯组合物A）含有低聚多异氰酸酯且其单体二异氰酸酯含量低，其中在所述多异氰酸酯组合物A）中的异氰脲酸酯结构含量为基于来自多异氰酸酯组合物A）中存在的脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.21 EP 15164522.31.可以通过多异氰酸酯组合物A）的催化三聚获得的聚异氰脲酸酯塑料，所述多异氰酸酯组合物A）含有低聚多异氰酸酯且其单体二异氰酸酯含量低，其中在所述多异氰酸酯组合物A）中的异氰脲酸酯结构含量为基于来自多异氰酸酯组合物A）中存在的脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和噁二嗪三酮结构的低聚结构的总和计至少50摩尔%。2.根据权利要求1所述的聚异氰脲酸酯塑料，其特征在于其具有至少其中仅最多20%的原始存在于所述多异氰酸酯组合物A）中的异氰酸酯基团存在的转化度。3.根据权利要求1或2所述的聚异氰脲酸酯塑料，其特征在于选择转化度，以使所述聚异氰脲酸酯塑料含有仅最多10%或最多5%的原始存在于所述多异氰酸酯组合物A）中的异氰酸酯基团。4.根据权利要求1至3任一项所述的聚异氰脲酸酯塑料，其特征在于所述多异氰酸酯组合物A）以在各情况中基于多异氰酸酯组合物A）的重量计至少80重量%、85重量%、90重量%、95重量%、98重量%、99重量%或100重量%的程度由仅具有脂族和/或脂环族键合的异氰酸酯基团的多异氰酸酯组成。5.根据权利要求1至4任一项所述的聚异氰脲酸酯塑料，其特征在于所述低聚多异氰酸酯由一种或多种形成自1,4-二异氰酸根合丁烷、1,5-二异氰酸根合戊烷、1,6-二异氰酸根合己烷、异佛尔酮二异氰酸酯或4,4'-二异氰酸根合二环己基甲烷或其混合物的低聚多异氰酸酯组成。6.根据权利要求1至5任一项所述的聚异氰脲酸酯塑料，其特征在于所述多异氰酸酯组合物A）和/或所述低聚多异氰酸酯具有2.0至5.0的平均NCO官能度。7.根据权利要求1至6任一项所述的聚异氰脲酸酯塑料，其特征在于所述多异氰酸酯组合物A）具有基于所述多异氰酸酯组合物A）的重量计8.0重量%至28.0重量%的异氰酸酯基团含量。8.根据权利要求1至7任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：D阿赫滕，M马特纳，H卡塞尔曼，M埃勒斯，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE