由亲水性热塑性聚氨酯组合物制成的制品制造技术

通过注塑制备制品，其中制品由亲水性热塑性聚氨酯组合物形成，其中热塑性聚氨酯组合物包含羟基封端的多元醇中间体组分、脂族异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的反应产物。对于注塑，亲水性热塑性聚氨酯具有通过动态扫描量热法测量的至少75℃的结晶温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由亲水性热塑性聚氨酯组合物制成的制品
本专利技术涉及使用亲水性热塑性聚氨酯组合物制造的制品。制品可以通过注塑或3D打印制成。
技术介绍
虽然由脂族异氰酸酯制成的亲水性热塑性聚氨酯(TPU)显示出可用于各种制品的有益性质，但由这种TPU材料制造制品的制造方法在某种程度上受到限制。特别地，基于脂族异氰酸酯的亲水性TPU组合物不用于某些应用，因为这种材料需要很长的加工时间，这在商业上是不可接受的。例如，在注塑应用或3D打印应用(例如熔融沉积成型)中，TPU材料需要在可以处理之前充分装置。基于脂族异氰酸酯的亲水性TPU具有较长的循环时间，因为它们通常在低温下结晶或根本不结晶，因此装置得更慢，导致在制品从模具中弹出或在打印后处理之前的较长时间。由于加工时间长，使用这些材料使用注塑或3D打印制造物品在商业上是不可行的。因此，需要具有基于脂族异氰酸酯的亲水性TPU，其能够快速地装置在模具中以允许通过注塑或3D打印制造制品。概述本专利技术涉及由亲水性热塑性聚氨酯(TPU)制成的注塑或3D打印制品以及制造这种制品的方法。在本专利技术的一个实施方案中，注塑制品包含TPU组合物，其中TPU组合物包含羟基封端的多元醇中间体组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂的反应产物，其中异氰酸酯组分包括脂族二异氰酸酯，其中TPU组合物具有通过动态扫描量热法(DSC)测量的至少75℃的结晶温度。在一个实施方案中，TPU组合物包含10重量％至约50重量％的硬链段。在一个实施方案中，TPU组合物具有通过测试方法ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围。在一些实施方案中，扩链剂存在并包含1,4-丁二醇。在一些实施方案中，羟基封端的多元醇中间体包括聚(乙二醇)。在另一个实施方案中，注塑制品包含TPU组合物，其中TPU组合物包含羟基封端的多元醇中间体组分、异氰酸酯组分和扩链剂组分的反应产物，其中羟基封端的多元醇中间体组分包括聚(乙二醇)，其中异氰酸酯组分包括六亚甲基二异氰酸酯，其中异氰酸酯组分和扩链剂组分构成TPU组合物的硬链段，其中TPU组合物包含10重量％至约30重量％的硬链段，其中TPU组合物具有通过测试方法ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围，并且其中TPU组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度。在一个这样的实施方案中，羟基封端的多元醇中间体基本上由聚(乙二醇)组成。异氰酸酯组分可以由六亚甲基二异氰酸酯组成或基本上由六亚甲基二异氰酸酯组成。本专利技术的另一个实施方案包括制备注塑制品的方法，包括制备如本文所述的TPU组合物，其中所述热塑性聚氨酯组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度；将所述热塑性聚氨酯组合物加热至160℃至190℃的温度以熔融所述热塑性聚氨酯组合物；将所述熔融的热塑性聚氨酯组合物注入模具中；和冷却所述热塑性聚氨酯组合物以形成制品。本专利技术的另一个实施方案包括TPU组合物在注塑形成制品中的用途，所述TPU组合物包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的反应产物，其中羟基官能中间组分包括聚(乙二醇)，其中异氰酸酯组分包括六亚甲基二异氰酸酯。在一个这样的实施方案中，存在扩链剂并包括1,4-丁二醇。在本专利技术的一个实施方案中，3D打印制品包含TPU组合物，其中TPU组合物包含羟基封端的多元醇中间体组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂的反应产物，其中异氰酸酯组分包括脂族二异氰酸酯，其中TPU组合物具有通过动态扫描量热法(DSC)测量的至少75℃的结晶温度。在一个实施方案中，TPU组合物包含10重量％至约50重量％的硬链段。在一个实施方案中，TPU组合物具有通过测试方法ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围。在一些实施方案中，其中存在扩链剂并且包括1,4-丁二醇。在一些实施方案中，羟基封端的多元醇中间体包括聚(乙二醇)。在另一个实施方案中，3D打印制品包含TPU组合物，其中TPU组合物包含羟基封端的多元醇中间体组分、异氰酸酯组分和扩链剂组分的反应产物，其中羟基封端的多元醇中间体组分包括聚(乙二醇)，其中异氰酸酯组分包括六亚甲基二异氰酸酯，其中异氰酸酯组分和扩链剂组分构成TPU组合物的硬链段，其中TPU组合物包含10重量％至约30重量％的硬链段，其中TPU组合物具有通过测试方法ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围，并且其中TPU组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度。在一个这样的实施方案中，羟基封端的多元醇中间体基本上由聚(乙二醇)组成。异氰酸酯组分可以由六亚甲基二异氰酸酯组成或基本上由六亚甲基二异氰酸酯组成。本专利技术的另一个实施方案包括制备3D打印制品的方法，包括操作用于物体的固体自由形式制造的系统，其中所述系统包括固体自由形式制造装置，其以受控方式沉积小珠状建筑材料形成三维制品，其中所述建筑材料包含TPU组合物，其中所述TPU组合物包含羟基封端的多元醇中间体组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂的反应产物，其中所述异氰酸酯组分包括脂族二异氰酸酯，其中TPU组合物具有通过动态扫描量热法(DSC)测量的至少75℃的结晶温度。本专利技术的另一个实施方案包括TPU组合物在固体自由形式制造装置熔融沉积成型形成制品中的用途，所述TPU组合物包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的反应产物，其中所述羟基官能中间体组分包括聚(乙二醇)，其中所述异氰酸酯组分包括六亚甲基二异氰酸酯。在一个这样的实施方案中，存在扩链剂并包括1,4-丁二醇。详细说明使用TPU组合物制备根据本专利技术的注塑或3D打印制品，所述TPU组合物包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的反应产物，其中异氰酸酯组分包括脂族二异氰酸酯。在本专利技术的一个方面，热塑性聚氨酯组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度，以使热塑性聚氨酯组合物能够有效地注塑或用于固体自由形式制造系统(3D打印)中。本专利技术的TPU组合物还可具有通过ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围。TPU组合物还可具有10重量％至50重量％，例如13重量％至30重量％的硬链段(由异氰酸酯单独的量或异氰酸酯和扩链剂的组合限定)。羟基封端的中间组分本文所述的TPU组合物使用羟基封端的多元醇中间体制备。多元醇包括聚醚多元醇，聚酯多元醇，聚碳酸酯多元醇，聚硅氧烷多元醇及其组合。在一个有用的实施方案中，羟基封端的多元醇中间体包含聚醚多元醇中间体。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，通常为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)，其也可描述为聚合的四氢呋喃，通常称为PTMEG。聚醚多元醇还包括环氧烷的聚酰胺加合物，并且可包括，例如，包含乙二胺和环氧丙烷的反应产物的乙二胺加合物，包含二亚乙基三胺与环氧丙烷的反应产物的二亚乙基三胺加合物，和类似的聚酰胺型聚醚多元醇。共聚醚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含热塑性聚氨酯组合物的注塑制品，其中所述热塑性聚氨酯组合物包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的反应产物，其中所述异氰酸酯组分包括脂族二异氰酸酯，其中热塑性聚氨酯组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度，其中异氰酸酯组分和任选的扩链剂组分构成热塑性聚氨酯的硬链段，并且其中热塑性聚氨酯包含至少10重量％的硬链段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.28 US 62/355,4901.一种包含热塑性聚氨酯组合物的注塑制品，其中所述热塑性聚氨酯组合物包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的反应产物，其中所述异氰酸酯组分包括脂族二异氰酸酯，其中热塑性聚氨酯组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度，其中异氰酸酯组分和任选的扩链剂组分构成热塑性聚氨酯的硬链段，并且其中热塑性聚氨酯包含至少10重量％的硬链段。2.根据权利要求1所述的注塑制品，其中热塑性聚氨酯包含约10重量％至约50重量％的硬链段。3.根据权利要求1至2中任一项所述的注塑制品，其中所述热塑性聚氨酯具有通过ASTMD570测量的至少70％的吸水率范围。4.根据权利要求1至3中任一项所述的注塑制品，其中所述热塑性聚氨酯具有通过ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围。5.根据权利要求1至4中任一项所述的注塑制品，其中聚醚多元醇中间体包括聚(乙二醇)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的注塑制品，其中二异氰酸酯包括一种或多种选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，1,4-环己基二异氰酸酯(CHDI)，癸烷-1,10-二异氰酸酯，赖氨酸二异氰酸酯(LDI)，1,4-丁二异氰酸酯(BDI)，1,5-戊二异氰酸酯(PDI)，氢化二甲苯二异氰酸酯(HXDI)，异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的二异氰酸酯。7.根据权利要求1至6中任一项所述的注塑制品，其中二异氰酸酯基本上由六亚甲基二异氰酸酯组成。8.根据权利要求1至7中任一项所述的注塑制品，其中聚醚多元醇中间体基本上由聚(乙二醇)组成，二异氰酸酯基本上由六亚甲基二异氰酸酯组成。9.一种制造注塑制品的方法，包括：制备包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的热塑性聚氨酯组合物，其中异氰酸酯组分包括脂族二异氰酸酯，其中所述热塑性聚氨酯组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度，其中异氰酸酯组分和任选的扩链剂组分构成热塑性聚氨酯的硬链段，并且其中热塑性聚氨酯包含至少10重量％的硬链段；将所述热塑性聚氨酯组合物加热至120℃至190℃的温度以熔融所述热塑性聚氨酯组合物；将所述熔融的热塑性聚氨酯组合物注入模具中；和冷却所述热塑性聚氨酯组合物以形成制品。10.根据权利要求9所述的方法，其中羟基封端的中间组分包括聚(乙二醇)，异氰酸酯组分包括一种或多种选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，1,4-环己基二异氰酸酯(CHDI)，癸烷-1,10-二异氰酸酯，赖氨酸二异氰酸酯(LDI)，1,4-丁二异氰酸酯(BDI)，1,5-戊二异氰酸酯(PDI)，氢化二甲苯二异氰酸酯(HXDI)，异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的二异氰酸酯。11.根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其中异氰酸酯组分和任选的扩链剂组分构成热塑性聚氨酯的硬链段，并且其中热塑性聚氨酯包含至少10重量％至约50重量％的硬链段。12.根据权利要求11所述的方法，其中热塑性聚氨酯包含约10重量％至约30重量％的硬链段。13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中所述热塑性聚氨酯具有通过ASTMD570测量的至少70％的吸水率范围。14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中所述热塑性聚氨酯具有通过ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围。15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中聚醚多元醇中间体基本上由聚(乙二醇)组成。16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，其中二异氰酸酯基本上由六亚甲基二异氰酸酯组成。17.一种包含热塑性聚氨酯组合物的注塑制品，其中所述热塑性聚氨酯组合物包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和扩链剂组分的反应产物，其中羟基官能中间体组分包括聚(乙二醇)，其中所述异氰酸酯组分包括六亚甲基二异氰酸酯，其中异氰酸酯组分和扩链剂组分构成热塑性聚氨酯的硬链段，其中热塑性聚氨酯组合物包含10重量％至约30重量％的硬链段，其中所述热塑性聚氨酯组合物具有通过ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围，并且其中热塑性聚氨酯组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度。18.包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩链剂组分的反应产物的热塑性聚氨酯组合物在注塑形成制品中的用途，其中羟基官能中间体组分包括聚(乙二醇)，其中异氰酸酯组分包括六亚甲基二异氰酸酯。19.根据权利要求18所述的热塑性聚氨酯组合物的用途，其中所述热塑性聚氨酯组合物具有通过DSC测量的至少75℃的结晶温度。20.根据权利要求18或19所述的热塑性聚氨酯组合物的用途，其中异氰酸酯组分和任选的扩链剂组分构成热塑性聚氨酯的硬链段，并且其中热塑性聚氨酯包含至少10重量％的硬链段。21.根据权利要求18至20中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物的用途，其中所述热塑性聚氨酯包含约10重量％至约50重量％的硬链段。22.根据权利要求18至21中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物的用途，其中所述热塑性聚氨酯具有通过ASTMD570测量的至少70％的吸水率范围。23.根据权利要求18至22中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物的用途，其中所述热塑性聚氨酯具有通过ASTMD570测量的至少100％的吸水率范围。24.根据权利要求18至23中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物的用途，其中聚醚多元醇中间体基本上由聚(乙二醇)组成。25.根据权利要求18至24中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物的用途，其中二异氰酸酯基本上由六亚甲基二异氰酸酯组成。26.一种包含热塑性聚氨酯组合物的3D打印制品，其中所述热塑性聚氨酯组合物包含羟基封端的中间组分、异氰酸酯组分和任选地扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·小翁托西克，D·科曾斯，
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