具有降低的粘性的热塑性聚氨酯制造技术

本发明专利技术涉及具有结晶链端的新型热塑性聚氨酯(TPU)组合物。本发明专利技术的TPU组合物可提供改善的弹性，较低的表面自由能和/或降低的粘性，同时保持其它所需的物理性能。本发明专利技术的TPU组合物由脂族多异氰酸酯，聚己内酯聚酯多元醇，任选的扩链剂组分，和链终止剂组分的反应产物制成，所述链终止剂组分包括含有能够终止热塑性聚氨酯链的单官能团的短链结晶化合物。

Thermoplastic polyurethane with reduced viscosity

The present invention relates to a novel thermoplastic polyurethane (TPU) composition with a crystalline chain end. TPU compositions of the present invention can provide improved elasticity, lower surface free energy and/or reduced viscosity while maintaining other required physical properties. The TPU composition of the invention is made of aliphatic polyisocyanate, polycaprolactone polyester polyol, an optional chain extender component, and a reaction product of the chain terminator component. The chain terminator component comprises a short chain crystalline compound containing a single functional group capable of terminating the thermoplastic polyurethane chain.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降低的粘性的热塑性聚氨酯专利
本专利技术涉及具有结晶链端的新型热塑性聚氨酯(TPU)组合物。本专利技术的TPU组合物提供降低的粘性，同时保持其它所需的物理性能。
技术介绍
热塑性聚氨酯(TPU)组合物是非常有用的材料，可以提供有吸引力的物理性能组合。TPU通常可描述为具有一个或多个低玻璃化转变温度(Tg)软链段和一个或多个高Tg硬链段的嵌段共聚物。一直需要这样TPU组合物，其可以更容易地加工并具有改进的加工窗口，更具体地说，可以规模化至连续的商业数量的方法。许多TPU组合物具有非常窄的加工窗口，这意味着它们要在非常紧密的条件下处理得非常好。加工条件的微小变化(并不总是易于控制)会导致产品质量的重大变化。因此，有许多TPU组合物可以在实验室中制备并且可以具有令人感兴趣的性能组合，但是不能商业化，因为它们不能通过连续反应性挤出制备。例如，一些热塑性聚氨酯材料可能非常粘稠，因此形成的粒料将粘在一起。通常必须使用抗粘连添加剂来减少粘性。这种抗粘连添加剂通常是细粉末形式，难以在制造中使用并且可能存在某些健康和安全危害。此外，本身非粘性的热塑性聚氨酯粒料的制备允许处理器增加干燥温度，从而减少材料加工时间。这里描述的本专利技术的各种实施方案解决了一个或多个上述需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种热塑性聚氨酯(TPU)组合物，其包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)任选地，扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物。链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和任选的(iii)反应得到的TPU链。脂族多异氰酸酯可选自脂族二异氰酸酯。另外，扩链剂可以是二醇或二胺。在一个实施方案中，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)包括H12MDI的脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)任选地，包括1,4-丁二醇的扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物，所述链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和任选的(iii)反应得到的TPU链。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)包括H12MDI的脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)包括1,4-丁二醇的扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物，所述链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和(iii)反应得到的TPU链。在一个实施方案中，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)任选的扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物，所述链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和任选的(iii)反应得到的TPU链。在该实施方案中，链终止剂组分可具有350至1000的重均分子量。此外，在该实施方案中，脂族多异氰酸酯可以是H12MDI。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)扩链剂组分和(iv)的反应产物。所述链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和(iii)反应得到的TPU链。在该实施方案中，链终止剂组分可具有350至1000的重均分子量。此外，在该实施方案中，脂族多异氰酸酯可以是H12MDI。在一个实施方案中，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)任选地，扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物，所述链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和(iii)反应得到的TPU链，其中组合物包含20重量％至50重量％的脂族多异氰酸酯组分和扩链剂组分的组合(也称为TPU的“硬链段”)和0.5重量％至6重量％的链终止剂组分。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)扩链剂组分和(iv)的反应产物。所述链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和(iii)反应得到的TPU链，其中组合物包含20重量％至50重量％的脂族多异氰酸酯组分和扩链剂组分的组合(也称为TPU的“硬链段”)和0.5重量％至6重量％，例如1重量％至3重量％的链终止剂组分。本专利技术进一步提供TPU组合物，其中短链结晶化合物的官能团是羟基(醇)官能团，伯胺官能团，仲胺官能团，酸酐官能团，环氧官能团，硫醇官能团，羧基(羧酸)官能团，异氰酸酯官能团或它们的组合。本专利技术还提供制备TPU组合物的方法，包括以下步骤：(I)使(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)任选地，扩链剂组分和(iv)所述的链终止剂组分反应；产生具有结晶端基的TPU。本专利技术甚至还提供了制备TPU组合物的方法，包括以下步骤：(I)使(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)任选地，扩链剂组分和(iv)所述的链终止剂组分反应；产生具有结晶端基的TPU。本专利技术还提供改善TPU组合物的加工窗口的方法，其中该方法包括以下步骤：(I)将所述链终止剂组分加入TPU反应混合物中，其中TPU反应混合物包含脂族二异氰酸酯，聚己内酯聚酯多元醇，和任选的扩链剂。在一些实施方案中，TPU包含20重量％至50重量％的硬链段和0.5重量％至6重量％的链终止剂组分。在包括扩链剂的一个实施方案中，TPU包含35重量％至50重量％的硬链段。在一些实施方案中，本专利技术的TPU组合物可以使用连续生产方法生产，而在应用本专利技术之前，这些TPU组合物只能以实验室规模和/或分批方法制备。具体实施方式本专利技术的TPU组合物包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇组分，(iii)任选的扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物。链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由组分(i)，(ii)和(iii)的反应产生的热塑性聚氨酯链。由多异氰酸酯组分提供的NCO基团与由聚己内酯聚酯多元醇和扩链剂组分提供的NCO反应性基团(例如-OH基团)的摩尔比可以为0.92至1.08，或0.96至1.04，或者0.98至1.02，或0.99至1.01，或甚至约1。即，用于制备所述TPU的反应混合物中存在的NCO基团与NCO反应性基团的摩尔比可为0.92至1.08，或者0.96至1.04，或0.98至1.02，或0.99至1.01，或甚至约1。在一些实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇中间体，(iii)任选地，扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物；其中链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO‑反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO‑反应性官能团能够终止由脂族多异氰酸酯，聚己内酯聚酯多元醇和扩链剂反应得到的热塑性聚氨酯链。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.27 US 62/355,0651.一种热塑性聚氨酯组合物，其包含(i)脂族多异氰酸酯组分，(ii)聚己内酯聚酯多元醇中间体，(iii)任选地，扩链剂组分和(iv)链终止剂组分的反应产物；其中链终止剂组分包括含有多于12个碳原子和单个NCO-反应性官能团的短链结晶化合物，所述NCO-反应性官能团能够终止由脂族多异氰酸酯，聚己内酯聚酯多元醇和扩链剂反应得到的热塑性聚氨酯链。2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯组合物，其中短链结晶化合物的官能团是位于结晶化合物内末端位置的活性氢官能团。3.根据权利要求1至2中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物，其中短链结晶化合物的官能团是羟基(醇)官能团，伯胺官能团，仲胺官能团，酸酐官能团，环氧官能团，硫醇官能团，羧基(羧酸)官能团，异氰酸酯官能团或它们的组合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物，其中所述短链结晶化合物是含有20至70个碳原子的聚烯烃。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物，其中短链结晶化合物包括一种或多种α-羟基封端的聚α-烯烃或其乙氧基化形式；其中聚α-烯烃包括聚乙烯，聚丙烯，聚(乙烯-共-α-烯烃)共聚物，聚(丙烯-共-α-烯烃)共聚物，或其任何组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物，其中热塑性聚氨酯由以下结构表示：其中每个A是衍生自单官能短链结晶化合物的端基；每个D是衍生自多异氰酸酯组分的基团；每个E衍生自扩链剂组分；每个P衍生自多元醇组分；每个m是0到15的整数；每个n是1到20的整数；x是1到65的整数；其中括号中的链段由嵌段或无规(D-E)和(D-P)单元组成。7.根据权利要求1至6中任一项所述的热塑性聚氨酯组合物，其中脂族多异氰酸酯组分包括H12MDI。8.根据权利要求1至7...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·G·马卡尔，R·M·贝尔纳贝，C·M·玛卡迪亚，
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