改进包含聚异氰脲酸酯的反应产物的断裂韧性的方法技术

通过在至少100的异氰酸酯指数下组合和混合至少多异氰酸酯组合物、具有1000‑5000g/mol的平均分子量的聚四氢呋喃多元醇（P‑THF）作为增韧剂和平均分子量<1000g/mol的二醇获得的用于制备包含聚异氰脲酸酯的产物的可固化组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进包含聚异氰脲酸酯的反应产物的断裂韧性的方法专利
本专利技术涉及改进包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性的方法。本专利技术还涉及特殊多元醇组合物用于使包含聚异氰脲酸酯的材料的聚异氰脲酸酯基质更坚韧的用途。本专利技术还涉及特殊多元醇组合物用于提高包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性的用途，其通过组合用于聚异氰脲酸酯树脂的分子重新设计以增强可增韧性（toughenability）的短链二醇和使用p-THF多元醇作为尤其合适的相分离多元醇。本专利技术还涉及具有提高的韧性的包含聚异氰脲酸酯的材料。本专利技术还涉及玻璃化转变温度&gt;100℃的包含聚异氰脲酸酯的材料。本专利技术特别涉及通过使用基于反应性可固化组合物的总重量计算&gt;40重量%，优选大于50%，更优选大于60%的多异氰酸酯制备的包含聚异氰脲酸酯的材料。根据本专利技术的包含聚异氰脲酸酯的材料非常适合于制备具有&gt;100℃的玻璃化转变温度和显著改进的断裂韧性值的包含聚异氰脲酸酯（PIR）的材料。专利技术背景已知结构复合材料可用于许多应用，如电气、航空航天、运输和户外运动设备应用。异氰酸酯加聚反应产物，如包含聚异氰脲酸酯的材料常用作结构复合材料中的聚合物基质。固化的包含聚异氰脲酸酯的材料以它们的良好的热、机械和化学性质著称，但它们韧性不足并在固化后倾向于变脆。此外，已知包含聚异氰脲酸酯的材料极难增韧，并且一些可能太脆以致无法有效增韧。提高断裂韧性的尝试过去通常以模量的改变（通常降低）和热性质，例如玻璃化转变温度(Tg)的降低为代价，由此不可接受地限制所得复合材料的适用性。例如，为了提高包含聚异氰脲酸酯的材料的韧性，已经添加增塑剂作为赋予这些材料改进的挠性和耐久性的添加剂。最常使用邻苯二甲酸酯作为增塑剂。增塑剂通过将自身嵌在聚合物链之间以隔开聚合物链（增加“自由体积”）而发挥作用，但是，韧性的这种改进通常导致模量和玻璃化转变温度(Tg)的显著降低。也可以通过改变具有高分子量的多元醇的量控制包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性。但是这也产生具有较低玻璃化转变温度和较低模量的材料。因此，在工业中需要开发用于制备在仍保持其它关键加工性质（例如粘度）和性能性质（例如玻璃化转变温度和模量）的同时具有改进的延性（即断裂韧性）的包含聚异氰脲酸酯的结构复合材料的可固化多异氰酸酯组合物。专利技术目标本专利技术的一个目标是改进玻璃化转变温度(Tg)&gt;100℃的包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性。本专利技术的另一目标是开发可承受高外力并可例如用于汽车构造的包含聚异氰脲酸酯的结构组件。要开发的结构组件，也称作复合元件，应该能够充当已知钢结构的替代品，并特别在其重量、制造工艺和维护强度方面具有优势。专利技术概述公开了用于制备玻璃化转变温度(Tg)&gt;100℃的包含聚异氰脲酸酯的产物的反应性可固化组合物。所述可固化组合物通过在至少100的异氰酸酯指数下组合和混合下列成分获得：a)基于可固化组合物的总重量计算，至少40重量%多异氰酸酯，和b)基于可固化组合物的总重量计算，1-30重量%具有1000-5000g/mol的平均分子量的聚四氢呋喃（P-THF）作为增韧剂，和c)基于可固化组合物的总重量计算，至少20重量%数均分子量&lt;1000g/mol的低分子量多元醇，和d)三聚催化剂组合物，和e)任选另外的添加剂和/或辅助化合物，其中基于反应性可固化组合物的总重量计算，所述可固化组合物中的芳烃环的重量%（芳香度）为至少25重量%。根据实施方案，所述可固化组合物中的多异氰酸酯的量构成基于反应性可固化组合物的总重量计算，优选至少50重量%多异氰酸酯，更优选至少60重量%多异氰酸酯。根据实施方案，基于反应性可固化组合物的总重量计算，所述可固化组合物的芳香度优选&gt;30重量%，更优选&gt;35重量%，最优选≥50重量%。根据实施方案，所述可固化组合物中的低分子量多元醇包含芳族多元醇，优选芳族聚酯多元醇，更优选芳族聚酯二醇。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的低分子量多元醇包含选自亚烷基二醇和/或氧化烯二醇的具有低于1000g/mol的分子量(MW)的二醇。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的低分子量多元醇是选自亚烷基二醇和/或氧化烯二醇的具有低于1000g/mol的分子量(MW)的二醇。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的低分子量多元醇是选自聚乙二醇和/或聚丙二醇-(1,2)和-(1,3)、聚丁二醇-(1,4)和-(2,3)、聚己二醇-(l,6)、聚辛二醇-(l,8)及其混合物的二醇。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的P-THF的量为基于反应性可固化多异氰酸酯组合物的总重量的1重量%至25重量%，优选1重量%至15重量%，更优选1重量%至10重量%，并且其中P-THF的分子量为1000-3000，优选1000-2000g/mol。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的多异氰酸酯选自脂肪族、脂环族、芳脂族和优选芳族多异氰酸酯，如其2,4和2,6-异构体形式的甲苯二异氰酸酯及其混合物、二苯甲烷二异氰酸酯及其变体，和二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）及其具有大于2的异氰酸酯官能度的低聚物的混合物。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的三聚催化剂组合物选自优选具有1-12个碳原子的有机羧酸的碱金属和/或碱土金属盐，如乙酸钾或2-乙基己酸钾，如乙酸钾、己酸钾、乙基己酸钾、辛酸钾、乳酸钾、乙醇钠、甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠、苯甲酸钾及其混合物。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的三聚催化剂组合物选自含有卤化锂（优选LiCl）、环氧树脂和任选脲化合物的组合物。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的三聚催化剂组合物以基于可固化组合物的总重量计算0.001至10重量%，优选0.1至5重量%，最优选0.5至2.0重量%的量使用。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的辅助化合物选自非异氰酸酯反应性溶剂、表面活性剂、清除剂，如原甲酸烷基酯，特别是原甲酸三异丙酯，抗微生物剂、阻燃剂、防烟剂、紫外稳定剂、着色剂、增塑剂、内部脱模剂、流变改性剂、润湿剂、分散剂和填料。根据实施方案，根据本专利技术的可固化组合物中的辅助化合物包含填料材料，其选自木屑、木粉、木片、木板；切碎或成层的纸和硬纸板；砂、蛭石、粘土、水泥和其它硅酸盐；磨碎橡胶（groundrubber）、磨碎热塑性塑料、磨碎热固性材料；任何材料，如硬纸板、铝、木材和塑料的蜂窝体；金属粒子和板；微粒形式或成层的软木；天然纤维，如亚麻、大麻和剑麻纤维；合成纤维，如聚酰胺、聚烯烃、聚芳酰胺、聚酯和碳纤维；矿物纤维，如玻璃纤维和岩棉纤维；矿物填料，如BaSO4和CaCO3；纳米粒子，如粘土、无机氧化物和碳；玻璃珠、玻璃粉（groundglass）、中空玻璃珠；膨胀或可膨胀珠粒；未处理的或经处理的废料，如研磨、切碎、压碎或磨碎的废料，特别是粉煤灰；织造和非织造织物；和两种或更多种这些材料的组合。本专利技术进一步公开一种制备根据本专利技术的可固化组合物的方法，其包括在环境压力下和在5℃至45℃，更优选5℃至30℃的温度下组合和混合成分(a)至(e)。本专利技术进一步公开一种制备具有&gt;100℃的玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备根据ASTM D 4065‑1测得的玻璃化转变温度(Tg) > 100℃的包含聚异氰脲酸酯的产物的反应性可固化组合物，其通过在至少100的异氰酸酯指数下组合和混合下列成分获得：a) 基于可固化组合物的总重量计算，至少40重量%多异氰酸酯，和b) 基于可固化组合物的总重量计算，1‑30重量%具有1000‑5000 g/mol的平均分子量的聚四氢呋喃（P‑THF ）作为增韧剂，和c) 基于可固化组合物的总重量计算，至少20重量%数均分子量< 1000 g/mol的低分子量多元醇，和d) 三聚催化剂组合物，和e) 任选另外的添加剂和/或辅助化合物，其中基于反应性可固化组合物的总重量计算，所述可固化组合物中的芳烃环的重量%（芳香度）为至少25重量%。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.07 EP 15180199.01.用于制备根据ASTMD4065-1测得的玻璃化转变温度(Tg)&gt;100℃的包含聚异氰脲酸酯的产物的反应性可固化组合物，其通过在至少100的异氰酸酯指数下组合和混合下列成分获得：a)基于可固化组合物的总重量计算，至少40重量%多异氰酸酯，和b)基于可固化组合物的总重量计算，1-30重量%具有1000-5000g/mol的平均分子量的聚四氢呋喃（P-THF）作为增韧剂，和c)基于可固化组合物的总重量计算，至少20重量%数均分子量&lt;1000g/mol的低分子量多元醇，和d)三聚催化剂组合物，和e)任选另外的添加剂和/或辅助化合物，其中基于反应性可固化组合物的总重量计算，所述可固化组合物中的芳烃环的重量%（芳香度）为至少25重量%。2.根据权利要求1的可固化组合物，其中所述可固化组合物中的多异氰酸酯的量构成基于反应性可固化组合物的总重量计算，优选至少50重量%多异氰酸酯，更优选至少60重量%多异氰酸酯。3.根据权利要求1-2任一项的可固化组合物，其中基于反应性可固化组合物的总重量计算，所述可固化组合物的芳香度&gt;30重量%，优选&gt;35重量%，更优选≥50重量%。4.根据权利要求1-3任一项的可固化组合物，其中所述低分子量多元醇包含芳族多元醇，优选芳族聚酯多元醇，更优选芳族聚酯二醇。5.根据权利要求1-4任一项的可固化组合物，其中所述低分子量多元醇包含选自亚烷基二醇和/或氧化烯二醇的具有低于1000g/mol的分子量(MW)的二醇。6.根据权利要求1-5任一项的可固化组合物，其中所述二醇选自聚乙二醇和/或聚丙二醇-(1,2)和-(1,3)、聚丁二醇-(1,4)和-(2,3)、聚己二醇-(l,6)、聚辛二醇-(l,8)及其混合物。7.根据权利要求1-6任一项的可固化组合物，其中所述可固化组合物中的P-THF的量为基于反应性可固化多异氰酸酯组合物的总重量的1重量%至25重量%，优选1重量%至15重量%，更优选1重量%至10重量%，并且其中P-THF的分子量为1000-3000，优选1000-2000g/mol。8.根据权利要求1-7任一项的可固化组合物，其中所述多异氰酸酯选自脂肪族、脂环族、芳脂族和优选芳族多异氰酸酯，如其2,4和2,6-异构体形式的甲苯二异氰酸酯及其混合物、二苯甲烷二异氰酸酯及其变体，和二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）及其具有大于2的异氰酸酯官能度的低聚物的混合物。9.根据权利要求1-8任一项的可固化组合物，其中所述三聚催化剂组合物选自优选具有1-12个碳原子的有机羧酸的碱金属和/或碱土金属盐，如乙酸钾或2-乙基己酸钾，如乙酸钾、己酸钾、乙基己酸钾、辛酸钾、乳酸钾、乙醇钠、甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠、苯甲酸钾及其混合物。10.根据权利要求1-9任一项的可固化组合物，其中所述三聚催化剂组合物选自含有卤化锂，优选LiCl，环氧树脂和任选脲化合物的组合物。11.根据权利要求1-10任一项的可固化组合物，其中所述三聚催化剂组合物以基于可固化组合物的总重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：SA沃特斯，
申请(专利权)人：亨茨曼国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US