形成弹性体聚氨酯制品的方法和组合物以及由其形成的相关联的弹性体聚氨酯制品技术

提供了形成弹性体聚氨酯制品的方法，其中将包括异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组分与如通过ASTM标准D2196测量的粘度在50,000至200,000厘泊范围内的异氰酸酯反应性组分混合，并且其中以0.5至20g/sec范围内的施加速率将一层或多层施加到载体基底的表面上，所述施加的一层或多层中的每一层的厚度独立地在0.2至10毫米范围内，并且总厚度在0.2至60毫米范围内。所述施加的层在没有额外热量的情况下经由放热反应而固化，以形成耐磨性在20至250mm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成弹性体聚氨酯制品的方法和组合物以及由其形成的相关联的弹性体聚氨酯制品
本专利技术总体上涉及生产弹性体聚氨酯制品的方法以及由其形成的相关联的弹性体聚氨酯制品。
技术介绍
随着对轻质、高性能结构材料的需求不断增长，正在寻找具有这类属性的材料。由于其广泛的特性简况，聚氨酯如今被用于多种应用中，包括医疗工业和消费品，如制鞋业，尤其是高性能鞋类产品和定制制品中。常规弹性体聚氨酯广泛用于鞋类产品的中底、外底和单元鞋底中。这类鞋类产品通常为模制的。然而，常规聚氨酯产品被设计成快速流动，因此不适合在没有模具的情况下制造。此外，使用其它常规弹性体聚氨酯需要较长的循环时间，通常需要进行后固化步骤，以获得所需的产品。在没有长循环时间的情况下，这类产品可能流挂或发粘，因此本领域技术人员不能将这类组合物作为堆叠层应用。此外，常规系统通常需要额外热量才能完全固化以形成最终产品，这增加了成本和加工时间。甚至更进一步，常规聚氨酯体系不适用于新的加工技术，如3D书写、3D微分配或可创建3D制品的类似技术。本专利技术涉及弹性体聚氨酯制品，特别是用作鞋部件和保护层的弹性体聚氨酯，其表现出优异的耐磨性能，并且在没有模具的加工以及加工自动化的可行性方面提供优于橡胶的益处。
技术实现思路
本专利技术提供了形成弹性体聚氨酯制品的方法，以及由其形成的相关联的弹性体聚氨酯制品，其表现出如下所述的机械和物理特性的组合。在一个实施方案中，一种形成这类弹性体聚氨酯制品的方法包含：提供包含异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组分；形成粘度在50,000至200,000厘泊范围内的异氰酸酯反应性组分，按100重量份的异氰酸酯反应性组分计，异氰酸酯反应性组分包含：50至95重量份的每分子平均羟基官能度在2至2.4范围内的羟基官能化合物，其中羟基官能化合物选自羟基官能聚醚、羟基官能聚酯及其组合，1至12重量份的扩链剂，0至5重量份的每分子平均具有至少三个活性氢原子的交联剂；和0.5至3重量份的催化剂；将形成的异氰酸酯反应性组分与提供的异氰酸酯组分混合，以形成异氰酸酯指数在85至105范围内的混合物；以0.5至20g/sec范围内的施加速率将一层或多层形成的粘度在10,000至40,000厘泊范围内的混合物施加到载体基底的表面上，所述施加的一层或多层中的每一层的厚度独立地在0.2至10毫米范围内；和固化施加的一层或多层形成的混合物中的每一层，以形成弹性体聚氨酯制品，弹性体聚氨酯制品具有三维结构并且其由施加的一层或多层限定的厚度在0.2至60毫米范围内，如根据DINISO4649测量的耐磨性在20至250mm3范围内，如根据ASTMD2240在Asker硬度等级上测量的硬度在60AskerC至90AskerC范围内，并且如根据ASTM1622测量的密度在330至1000kg/m3范围内；其中异氰酸酯反应性组分和混合物的粘度分别根据ASTM标准D2196使用LV-04(64)主轴在Brookfield粘度计上以每分钟3转和在30摄氏度下进行测量。在某些实施方案中，异氰酸酯组分基本上由异氰酸酯预聚物组成。本专利技术还提供了一种形成弹性体聚氨酯制品的组合物，其包括如上所述的异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分。形成的混合物的反应性、粘度和触变特征之间的平衡允许混合物通过多种方法以薄层形式施加，包括通过以薄层模制、铸造成任一形状或大小(包括微铸造)、打印成线条(如通过3D打印)、逐层分配或喷涂到模具上。此外，所述方法中包括的催化剂经特殊配制以帮助生成更多的热量并在短时间内(如数分钟内)固化形成的混合物，而无需额外热量，也无需后固化，从而形成弹性体聚氨酯制品。由此，弹性体聚氨酯组合物适用于连续地逐层微分配(微铸造)制品布局，而无需等待，也无需铺展所施加的层。由此，形成的弹性体聚氨酯制品在施加过程期间保持其形状/宽度。根据本专利技术，以所需的厚度和密度形成的弹性体聚氨酯制品，除了如上所述的高耐磨性和硬度特性之外，还具有优异的能量返回特性。在某些实施方案中，根据本专利技术的方法形成的弹性体聚氨酯制品具有如根据ASTMD2632的方法测量的9至45％的垂直回弹。另外，根据本专利技术的方法形成的弹性体聚氨酯制品即使在热和湿气老化之后，如在70摄氏度和95％相对湿度下湿度老化两周之后，仍维持这些机械特性(即，耐磨性、硬度、柔韧性、垂直回弹等)。由于这些特性，弹性体聚氨酯制品特别适用于鞋类应用，包括用作高性能鞋类的外底，但也可用于需要机械和物理特性的独特组合的其它应用中。附图说明图1为实施例1-4的温度曲线图，其比较了异氰酸酯组分和异氰酸酯组分的混合物随时间的温度升高；和图2为实施例5-8的温度曲线图，其比较了异氰酸酯组分和异氰酸酯组分的混合物随时间的温度升高。具体实施方式本专利技术涉及形成弹性体聚氨酯制品的方法和组合物，所述弹性体聚氨酯制品包括弹性体聚氨酯泡沫制品，所述弹性体聚氨酯泡沫制品除了其它所需的机械和耐久特性之外还具有耐磨性。本专利技术适用于与新的应用方法一起使用，包括微拉伸、微铸造和3D应用技术。根据本专利技术的一种方法，本专利技术的弹性体聚氨酯制品形成为异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分(有时另选地称为树脂组分)的混合物的反应产物。在某些实施方案中，弹性体聚氨酯制品呈致密弹性体形式，而在其它实施方案中，弹性体聚氨酯制品呈泡沫形式(即，弹性体泡沫聚氨酯制品)。如将在下面进一步详细描述，形成的混合物的反应性、粘度和触变特征的平衡，包括异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分的属性，允许混合物通过多种方法以薄层形式施加，包括通过以薄层模制、铸造成任一形状或大小(包括微铸造)、打印成线条(如通过3D打印)、逐层分配或喷涂到模具上以形成三维结构。另外，这些弹性体聚氨酯制品的形成步骤中所包括的催化剂经特殊配制以帮助在短时间内(例如几分钟内)生成热量并固化制品，而无需额外热量或加热的模具，并且也无需后固化(尽管后固化为预期的)。如本文所提供，对用于形成本专利技术的弹性体聚氨酯制品的特定组分或本专利技术的组分的混合物的粘度的参考，指如在30℃下根据ASTM标准D2196-15的方法，在Brookfield型旋转粘度计上，使用LV-04(64)主轴，以每分钟3转(RPM)测量的粘度，这类测量结果以厘泊(cP，其中一个cP等于一毫帕斯卡-秒(mPa.s))为单位表示。如本文还提供，硬度，也称为硬度计硬度或肖氏硬度，指根据ASTMD2240中所述的程序用硬度计测量的在Asker硬度等级上表示的硬度测量结果。如本文还提供，本专利技术的聚氨酯制品的密度指根据ASTMD1622中所述的程序测量的密度。更进一步，垂直回弹在弹回百分比方面根据ASTMD2632来测量。A.异氰酸酯组分本专利技术的异氰酸酯组分为含异氰酸酯的化合物(即，含NCO基团的化合物)，其与来自羟基官能聚合物(如下所述)的羟基基团反应形成氨基甲酸酯(即，氨基甲酸酯)键。应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成弹性体聚氨酯制品的方法，所述方法包含：/n提供包含异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组分；/n形成粘度在50,000至200,000厘泊范围内的异氰酸酯反应性组分，按100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计，所述异氰酸酯反应性组分包含：/n50至95重量份的每分子平均羟基官能度在2至2.4范围内的羟基官能化合物，其中所述羟基官能化合物选自羟基官能聚醚、羟基官能聚酯及其组合，/n1至12重量份的扩链剂，/n0至5重量份的每分子平均具有至少三个活性氢原子的交联剂；和/n0.5至3重量份的催化剂；/n将所述形成的异氰酸酯反应性组分与所述提供的异氰酸酯组分混合，以形成异氰酸酯指数在85至105范围内的混合物；/n以0.5至20g/sec范围内的施加速率将一层或多层所述形成的粘度在10,000至40,000厘泊范围内的混合物施加到载体基底的表面上，所述施加的一层或多层中的每一层的厚度独立地在0.2至10毫米范围内；和/n固化所述施加的一层或多层所述形成的混合物中的每一层，以形成所述弹性体聚氨酯制品，所述弹性体聚氨酯制品具有三维结构并且其由所述施加的一层或多层限定的厚度在0.2至60毫米范围内，如根据DIN ISO 4649测量的耐磨性在20至250mm...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171031 US 62/579,8051.一种形成弹性体聚氨酯制品的方法，所述方法包含：
提供包含异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组分；
形成粘度在50,000至200,000厘泊范围内的异氰酸酯反应性组分，按100重量份的所述异氰酸酯反应性组分计，所述异氰酸酯反应性组分包含：
50至95重量份的每分子平均羟基官能度在2至2.4范围内的羟基官能化合物，其中所述羟基官能化合物选自羟基官能聚醚、羟基官能聚酯及其组合，
1至12重量份的扩链剂，
0至5重量份的每分子平均具有至少三个活性氢原子的交联剂；和
0.5至3重量份的催化剂；
将所述形成的异氰酸酯反应性组分与所述提供的异氰酸酯组分混合，以形成异氰酸酯指数在85至105范围内的混合物；
以0.5至20g/sec范围内的施加速率将一层或多层所述形成的粘度在10,000至40,000厘泊范围内的混合物施加到载体基底的表面上，所述施加的一层或多层中的每一层的厚度独立地在0.2至10毫米范围内；和
固化所述施加的一层或多层所述形成的混合物中的每一层，以形成所述弹性体聚氨酯制品，所述弹性体聚氨酯制品具有三维结构并且其由所述施加的一层或多层限定的厚度在0.2至60毫米范围内，如根据DINISO4649测量的耐磨性在20至250mm3范围内，如根据ASTMD2240在Asker硬度等级上测量的硬度在60AskerC至90AskerC范围内，并且如根据ASTM1622测量的密度在330至1000kg/m3范围内；
其中所述异氰酸酯反应性组分和所述混合物的所述粘度分别根据ASTM标准D2196使用LV-04(64)主轴在Brookfield粘度计上以每分钟3转和在30摄氏度下进行测量。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述异氰酸酯组分基本上由所述异氰酸酯预组成。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述固化步骤包含：
在所述施加一层或多层所述形成的混合物之后的两分钟内，在没有额外热量的情况下固化所述施加的一层或多层所述形成的混合物的每一层，以形成所述弹性体聚氨酯制品的步骤。


4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述施加一层或多层所述形成的混合物的步骤包含：
以0.5至20g/sec范围内的施加速率和0.2至10毫米范围内的厚度将第一层所述形成的混合物施加到载体基底的表面上，以及
以0.5至20g/sec范围内的施加速率将一个或多个附加层的所述形成的混合物连续施加到所述施加的第一层上，以形成包含所述弹性体聚氨酯制品的多层结构，所述施加的一个或多个附加层中的每一层的厚度在0.2至10毫米范围内，
其中在所述施加所述第一层的步骤之后的两分钟内，将所述连续施加的一个或多个附加层中的每一层施加到所述施加的第一层上。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述施加一层或多层所述形成的混合物的步骤包含：
以0.5至20g/sec范围内的施加速率和0.2至10毫米范围内的厚度将第一层所述形成的混合物施加到载体基底的表面上，以及
以0.5至20g/sec的施加速率将一个或多个附加层的所述形成的混合物连续施加到所述施加的第一层上，以形成所述弹性体聚氨酯制品，所述连续施加的一个或多个附加层中的每一层的厚度在0.2至10毫米范围内，
其中所述连续施加的一个或多个附加层中的每一层被施加到先前施加的层上，而所述先前施加的层的施加粘度为10,000至40,000厘泊。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽颖，I·特恩雅叶瓦，G·图尔科，Z·T·伯恩，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE