聚异氰脲酸酯涂料(RIM)及其在注射成型过程中的用途制造技术

本发明专利技术涉及多异氰酸酯组合物和三聚催化剂用于通过反应注射成型制造涂层的用途、通过该用途获得的涂层、以及相应涂覆的工件。以及相应涂覆的工件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚异氰脲酸酯涂料(RIM)及其在注射成型过程中的用途
[0001]本专利技术涉及多异氰酸酯组合物和三聚催化剂用于通过反应注射成型制造涂层的用途、通过该用途获得的涂层以及相应涂覆的工件。
[0002]例如在WO 2016/170058或WO 2016/170059中描述了多异氰酸酯交联形成聚异氰脲酸酯塑料。WO 2018/073303描述了由异氰酸酯基团大大超出异氰酸酯反应性基团的反应混合物制造涂层。
[0003]一种公知的用于构建涂层的方法是反应注射成型。在此将待涂覆工件引入模具，所述模具的尺寸使得在模具内部与工件表面之间存在具有对应于待生产涂层的层厚度的宽度的空腔。该方法在工件生产中提供了制造技术方面的优势，因为与通过喷涂、浸涂或抹涂构建涂层相比，将涂料组合物注射到模具中可以更容易和更快速地实现。当待涂覆工件具有较复杂的三维形状时尤其如此。通过在第一模具中制造塑料部件并随后直接转移到在其中施加涂层的另一模具中，反应注射成型可以特别有利地与待涂覆的塑料部件的生产结合。还可以改变第一模具的几何形状，例如通过移动模具部件，以使得在工件与模具内部之间形成用于涂料组合物的空腔。迄今为止，工业应用尤其采用了两种用于反应注射成型的方法：
[0004]在一种方法中，通过将多元醇、多异氰酸酯和氨基甲酸酯化催化剂的混合物注射到间隙中来制造聚氨酯涂层。为了实现足够短的循环时间，需要发生快速固化的体系。这需要以非常大的用量使用具有高活性的催化剂，尤其是在使用脂族异氰酸酯化合物和羟基化合物时。这些大量的高活性催化剂会缩短涂层的寿命，因为它们保留在产品中，并通常还会催化水解过程或其它分解过程，从长远来看这会破坏涂层。此外，多组分和快速固化体系在狭窄间隙中的均匀混合在技术上难以实现，尤其是如果要使用彼此相容性不佳的组分，如六亚甲基二异氰酸酯的三聚体和支化聚酯多元醇时更是如此。此外，如果没有遵循反应物的正确混合比，材料性质会劣化，例如通过不完全反应的反应物，这会导致无法在模具上没有残余物的情况下脱模。
[0005]另一种方法基于形成聚脲。由于异氰酸酯相对于胺的高反应性，在这种情况下相当容易地获得所需高反应速率。但是，以这种方式制得的涂层的耐刮擦性不如相当的聚氨酯涂层，因此不适于许多应用。
[0006]因此需要一种用于反应注射成型的涂料体系，其通过快速固化实现短的循环时间而无需大量催化剂，对混合误差不敏感并且在此能够制造具有应用技术方面的优异性质的涂层。
[0007]通过权利要求书和下文的说明书中公开的实施方案实现这一目的。
[0008]在第一实施方案中，本专利技术涉及具有至少3∶1的异氰酸酯基团对异氰酸酯反应性基团的摩尔比的反应混合物用于通过反应注射成型涂覆工件的用途，其中该反应混合物含有：
[0009]a)至少一种多异氰酸酯组合物A，和
[0010]b)至少一种三聚催化剂B，
[0011]并且该反应混合物中存在的游离异氰酸酯基团的至少30摩尔％转化为异氰脲酸
酯基团。
[0012]反应混合物
[0013]根据本专利技术的反应混合物以实现固化该多异氰酸酯A以提供聚异氰脲酸酯塑料的混合比含有上文限定的成分。该组分处于混合状态，并在本申请中下文限定的提高的温度下是反应性的。
[0014]反应混合物中异氰酸酯基团对异氰酸酯反应性基团的摩尔比为至少3∶1，优选至少5∶1。术语“异氰酸酯反应性基团”在本申请中理解为是指环氧、羟基、羧基、氨基和硫醇基。本专利技术所基于的研究表明，具有至少3∶1的异氰酸酯基团对异氰酸酯反应性基团的化学计量比的反应混合物与未达该值的反应混合物相比具有明显更好的应用技术方面的性质。
[0015]通过所得异氰脲酸酯基团来介导这些性质。因此，在本专利技术的一个优选实施方案中，该反应混合物中存在的游离异氰酸酯基团的至少40摩尔％、优选至少50摩尔％、最优选至少60摩尔％转化为异氰脲酸酯基团。
[0016]如果该反应混合物的粘度太高以至于无法使用，可以加入溶剂来调节该粘度。溶剂的特征在于其不具有异氰酸酯反应性基团。溶剂可以从涂层中逸出，但也可残留在膜中并在其中充当增塑剂。合适的溶剂是本领域技术人员已知用于稀释多异氰酸酯的溶剂，优选脂族乙酸酯、芳族烃、酯、醚和聚醚、二醇醚和水。水、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸1
‑
甲氧基
‑2‑
丙酯、丁酮、溶剂石脑油、二甲苯和甲苯是特别优选的。但是，由于既不含有异氰酸酯基团又不含有异氰酸酯反应性基团的有机溶剂从涂层中释放，优选限制反应混合物中有机溶剂的含量。根据本专利技术的反应混合物因此含有最多10重量％、优选最多5重量％、最优选最多2重量％的既不含有异氰酸酯基团又不含有异氰酸酯反应性基团的有机溶剂。
[0017]在100s
‑1的剪切速率下，在根据DIN EN ISO 3219/B(1994年10月1日版)确定的注射温度下，应用情况中的反应混合物的粘度优选为最多10 000mPas、优选最多5000mPas、再更优选最多2500mPas、最优选1000mPas。典型的注射温度为20
‑
140℃、优选30
‑
100℃、特别优选40
‑
90℃、非常特别优选50—60℃。如果该反应混合物含有如本申请下文定义的低聚多异氰酸酯，其可以具有超出上述值的粘度。在这些情况下，可以通过使用单体多异氰酸酯作为反应性稀释剂来降低该粘度。
[0018]多异氰酸酯组合物A
[0019]术语“多异氰酸酯组合物A”是指反应混合物中包含的所有含有每分子至少一个异氰酸酯基团的化合物的整体。由于该反应混合物的固化基于异氰酸酯基团彼此的交联，对本专利技术至关重要的是，该多异氰酸酯组合物A包含足够大比例的具有每分子平均至少两个异氰酸酯基团的化合物以进行反应混合物的交联。但是，只要遵循这一标准，存在具有每分子平均一个异氰酸酯基团的化合物是无害的。
[0020]本文中所用的术语“多异氰酸酯”是在分子中含有两个或更多个异氰酸酯基团(这被本领域技术人员理解为是指通用结构
‑
N＝C＝O的游离异氰酸酯基团)的化合物的集合术语。这些多异氰酸酯的最简单和最重要的代表是二异氰酸酯。这些具有通用结构O＝C＝N
‑
R
‑
N＝C＝O，其中R通常代表脂族、脂环族和/或芳族基团。在本申请中，术语“多异氰酸酯A”是指反应混合物中包含的具有每分子平均至少两个异氰酸酯基团的所有化合物的整体。多异氰酸酯A因此可由单一的多异氰酸酯组成。但是，其也可以是多种不同的多异氰酸酯的混合物。在下文限定的实施方案的上下文中，多异氰酸酯A也可含有混入的具有小于2的平均
官能度的异氰酸酯。
[0021]多异氰酸酯用于制造多种聚合物(例如聚氨酯、聚脲和聚异氰脲酸酯)和低分子量化合物(例如具有脲二酮、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构的那些)。
[0022]在本申请中，术语“多异氰酸酯”是指单体和/或低聚多异氰酸酯。但是，为了理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.具有至少3∶1的异氰酸酯基团对异氰酸酯反应性基团的摩尔比的反应混合物用于通过反应注射成型涂覆工件的用途，其中所述反应混合物含有：a)至少一种多异氰酸酯组合物A，和b)至少一种三聚催化剂B，并且所述反应混合物中存在的游离异氰酸酯基团的至少30摩尔％转化为异氰脲酸酯基团。2.如权利要求1所要求保护的反应混合物的用途，其中所述反应混合物附加地含有至少一种选自一元或多元醇、胺、氨基醇和硫醇的异氰酸酯反应性化合物。3.如权利要求1或2所要求保护的用途，其中所述多异氰酸酯组合物A在基于其总重量计至少70重量％的程度上由仅包含脂族和/或脂环族键合的异氰酸酯基团的多异氰酸酯组成。4.如权利要求1至3任一项所要求保护的用途，其中所述多异氰酸酯组合物A含有至少一种封闭型多异氰酸酯，其封闭剂选自内酰胺、肟、环戊酮2
‑
烷基酯和酚。5.如权利要求1至4任一项所要求保护的用途，其中所述工件由至少一种选自热塑性聚合物、热固性聚合物、木材和金属的材料组成。6.用于涂覆工件的方法，包括以下步骤：a)将工件引入模具，所述模具包围工件的至少一部分并且被安排以使得工件表面与模具内部之间的距离对应于涂层厚度；b)注射至少一种如权利要求1至4任一项中限定的反应混合物；并c)在60℃至300℃的温度下固化方法步骤b)中注射的反应混...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：