可熔融加工的热塑性聚氨酯-脲弹性体制造技术

本发明专利技术涉及一种可熔融加工的热塑性聚氨酯‑脲组合物，其通过连续本体法在不存在溶剂的情况下使用多元醇组分，异氰酸酯组分和包含受阻芳族二胺的增链剂组分形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可熔融加工的热塑性聚氨酯-脲弹性体
技术介绍
本专利技术涉及可熔融加工的热塑性聚氨酯-脲弹性体，更具体地涉及以连续方式制备的热塑性聚氨酯-脲弹性体，包括在反应性挤出机和/或类似设备中制备的弹性体。聚脲和/或共聚脲弹性体通常衍生自异氰酸酯和合成树脂共混物组分通过逐步增长聚合反应。树脂共混物组分通常包括胺封端的化合物。制备共聚脲弹性体的方法通常使用预聚物方法，因为它们不能在反应性挤出机中以连续本体聚合方法完成。因为胺与异氰酸酯基团反应如此迅速，所以反应难以控制，因此制备共聚脲弹性体的反应通常局限于反应注射成型(RIM)方法。即使使用空间位阻胺增链剂，制备聚脲的聚合反应进行得如此之快，以至于制备模塑制品的方法受到限制。通常，形成聚脲组合物的反应必须在溶剂和/或一些其它放热控制介质的存在下进行。此外，胺在室温下与异氰酸酯进行各种二次反应，引起反应产物中的交联，使得组合物一旦形成就不能熔融加工。期望提供一种热塑性聚氨酯-脲组合物，其可以不使用溶剂在反应性挤出机中以连续本体聚合方法制备。此外，希望提供一种热塑性聚氨酯-脲弹性体，其可以形成能够再熔化并加工成制品的粒料。此外，通常可熔融加工的热塑性产品不能通过某些热老化测试。因此，希望提供一种热塑性聚氨酯-脲组合物，其能够通过热老化试验以拓宽组合物的潜在应用。
技术实现思路
本专利技术涉及一种热塑性聚氨酯-脲组合物，其可通过在反应性挤出机中连续本体聚合制备。连续本体聚合方法也可以描述为一步反应法(与预聚物方法相反)，其在反应性挤出机中进行而不使用溶剂。在一个实施方案中，本专利技术包括热塑性聚氨酯-脲弹性体，其包含以下组分的反应产物：(a)多元醇组分；(b)异氰酸酯组分；(c)包含受阻芳族二胺的增链剂组分，其中组合物以一步反应法在反应性挤出机中制备而不使用溶剂。在一个实施方案中，该组合物包含小于约20摩尔％的脲。如本文所用，摩尔％脲是指含胺结构部分相对于反应物总摩尔数的摩尔数％。在一个实施方案中，组合物为粒料形式，其可以熔融加工以由热塑性聚氨酯-脲组合物制备制品。本专利技术的一个实施方案提供制备可熔融加工的热塑性聚氨酯-脲弹性体的方法，其中该方法包括(1)将反应混合物加入到加热的挤出机中，所述反应混合物包含(a)多元醇组分，(b)异氰酸酯组分，和(c)含有受阻芳族二胺的增链剂组分；(2)使所述多元醇组分，所述异氰酸酯组分和所述增链剂组分在所述加热的挤出机中以一步聚合法反应，形成热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物；(3)冷却所述热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物。该方法还可包括步骤(4)加工所述热塑性聚氨酯-脲组合物，其中加工步骤包括形成热塑性聚氨酯-脲组合物的粒料。本专利技术的另一个实施方案是由热塑性聚氨酯-脲组合物制备制品。制备制品的方法包括(1)将反应混合物加入到加热的挤出机中，所述反应混合物包含(a)多元醇组分，(b)异氰酸酯组分，和(c)包含受阻芳族二胺的增链剂组分；(2)使所述多元醇组分，所述异氰酸酯组分和所述增链剂组分在所述加热的挤出机中以一步聚合法反应，形成热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物；(3)冷却所述热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物。该方法还可包括步骤(4)加工所述热塑性聚氨酯-脲组合物，其中加工步骤包括形成热塑性聚氨酯-脲组合物的粒料。该方法还可以进一步包括熔融所述热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物的步骤，以及将熔融的热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物模塑成制品的步骤。具体实施方式下面将通过非限制性说明描述本专利技术的各种特征和实施方案。本专利技术的热塑性聚氨酯-脲组合物包含以下组分的反应产物：(a)多元醇组分；(b)异氰酸酯组分和(c)增链剂组分，其中增链剂组分包括受阻芳族二胺。多元醇组分本文所述的TPU组合物使用多元醇组分制备。多元醇，也可以描述为羟基封端的中间体，可以包括一种或多种羟基封端的聚酯，一种或多种羟基封端的聚醚，一种或多种羟基封端的聚碳酸酯，一种或多种羟基封端的聚硅氧烷，或其混合物。合适的羟基封端的聚酯中间体包括数均分子量(Mn)为约500至约10,000，约700-约5,000，或约700-约4,000的线性聚酯，并且通常具有小于1.3或小于0.5的酸值。分子量通过末端官能团的测定来确定，并且与数均分子量有关。聚酯中间体可以通过(1)一种或多种二醇与一种或多种二羧酸或酸酐的酯化反应或(2)通过酯交换反应，即一种或多种二醇与二羧酸酯的反应来制备。通常超过1摩尔的二醇与酸的摩尔比是优选的，以便获得具有优势的末端羟基的直链。合适的聚酯中间体还包括各种内酯，例如通常由ε-己内酯和双官能引发剂如二乙二醇制成的聚己内酯。所需聚酯的二羧酸可以是脂族的，脂环族的，芳族的或其组合。可以单独使用或以混合物形式使用的合适的二羧酸通常具有总共4-15个碳原子，包括：琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，十二烷二酸，间苯二甲酸，对苯二甲酸，环己烷二羧酸等。也可以使用上述二羧酸的酸酐，例如邻苯二甲酸酐，四氢邻苯二甲酸酐等。己二酸是优选的酸。反应形成所需聚酯中间体的二醇可以是脂族的，芳族的或其组合，包括上述增链剂部分中所述的任何二醇，并且总共具有2至20或2至12个碳原子。合适的实例包括乙二醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,3-丁二醇，1,4-丁二醇，1,5-戊二醇，1,6-己二醇，2,2-二甲基-1,3-丙二醇，1,4-环己烷二甲醇，十亚甲基二醇，十二亚甲基二醇及其混合物。多元醇组分还可包括一种或多种聚己内酯聚酯多元醇。可用于本文所述技术的聚己内酯聚酯多元醇包括衍生自己内酯单体的聚酯二醇。聚己内酯聚酯多元醇由伯羟基封端。合适的聚己内酯聚酯多元醇可以由ε-己内酯和双官能引发剂如二乙二醇，1,4-丁二醇或本文列出的任何其他二醇和/或二醇制成。在一些实施方案中，聚己内酯聚酯多元醇是衍生自己内酯单体的线性聚酯二醇。有用的实例包括CAPATM2202A，2,000数均分子量(Mn)线性聚酯二醇，和CAPATM2302A，3,000Mn线性聚酯二醇，两者均可从PerstorpPolyolsInc.商购获得。这些材料也可以被描述为2-氧杂环己酮(2-oxepanone)和1,4-丁二醇的聚合物。聚己内酯聚酯多元醇可以由2-氧杂环己酮和二醇制备，其中二醇可以是1,4-丁二醇，二甘醇，单乙二醇，1,6-己二醇，2,2-二甲基-1,3-丙二醇，或其任何组合。在一些实施方案中，用于制备聚己内酯聚酯多元醇的二醇是线性的。在一些实施方案中，聚己内酯聚酯多元醇由1,4-丁二醇制备。在一些实施方案中，聚己内酯聚酯多元醇的数均分子量为500至10,000，或500至5,000，或1,000或甚至2,000至4,000或甚至3,000。合适的羟基封端的聚醚中间体包括衍生自具有总共2至15个碳原子的二醇或多元醇的聚醚多元醇，在一些实施方案中，烷基二醇或二醇与包含具有2至6个碳原子的环氧烷的醚反应，通常是环氧乙烷或环氧丙烷或其混合物。例如，羟基官能聚醚可以通过首先使丙二醇与环氧丙烷反应，然后与环氧乙烷反应来制备。由环氧乙烷产生的伯羟基比仲羟基更具反应性，因此是优选的。有用的商业聚醚多元醇包括包含与乙二醇反应的环氧乙烷的聚(乙二醇)，包含与丙二醇反应的环氧丙烷的聚(丙二醇)，包含与四氢呋喃反应的水的聚(四亚甲基醚二醇)，其也可描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性聚氨酯‑脲弹性体，包含以下组分的反应产物：(1)多元醇组分；(2)异氰酸酯组分；和(3)增链剂组分，所述增链剂组分包含受阻芳族二胺；其中组合物以一步反应法在连续反应性挤出中制备而不使用溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.22 US 62/311,4451.一种热塑性聚氨酯-脲弹性体，包含以下组分的反应产物：(1)多元醇组分；(2)异氰酸酯组分；和(3)增链剂组分，所述增链剂组分包含受阻芳族二胺；其中组合物以一步反应法在连续反应性挤出中制备而不使用溶剂。2.根据权利要求1的热塑性聚氨酯-脲弹性体，其中组合物包含不超过约20摩尔％的脲。3.根据权利要求1或2中任一项的热塑性聚氨酯-脲弹性体，其中所述热塑性聚氨酯-脲弹性体是可熔融加工的。4.根据权利要求1-3中任一项的热塑性聚氨酯-脲弹性体，其中增链剂包含二乙基甲苯二胺。5.根据权利要求1-4中任一项的热塑性聚氨酯-脲弹性体，其中多元醇组分包含聚己内酯多元醇。6.根据权利要求1-5中任一项的热塑性聚氨酯-脲弹性体，其中增链剂组分还包含1,4-丁二醇。7.根据权利要求1-6中任一项的热塑性聚氨酯-脲弹性体，其中组合物的肖氏A硬度为约60A至约95A。8.一种热塑性聚氨酯-脲弹性体，包含以下组分的反应产物：(1)多元醇组分；(2)异氰酸酯组分；和(3)增链剂组分，所述增链剂组分包含受阻芳族二胺；其中组合物包含小于20摩尔％的脲并且是可熔融加工的。9.一种制备可熔融加工的热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物的方法，包括：(1)将反应混合物加入到加热的挤出机中，所述反应混合物包含(a)多元醇组分，(b)异氰酸酯组分；(c)增链剂组分，所述增链剂组分包含受阻芳族二胺；(2)使所述多元醇组分、所述异氰酸酯组分和所述增链剂组分以一步聚合法在所述加热的挤出机中反应，形成热塑性聚氨酯-脲弹性体组合物；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·G·马卡尔，G·H·勒伯尔，L·B·苏拉加尼韦努，
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