第一层为热固性聚氨酯的多层制品制造技术

本发明专利技术涉及一种多层制品，其第一层是热固性聚氨酯。第二层是粘合于第一层上的聚合物组合物。在涂覆上第二层前，第一层的聚氨酯具有有效异氰酸酯基团。第二层以预聚物或者聚合物状态涂覆在第一层上，该材料具有羧基及交联剂。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多层制品，更具体地说，本专利技术涉及在第二层聚合物层上粘合有热固性聚氨酯层的多层制品及其制造方法。
技术介绍
热固性聚氨酯层可以理想地用作基材上的保护层。常规的聚氨酯可以成功地用作层压品或涂层，它不需要进行后续加工即不要求要求固化的热固性聚氨酯伸长变形。热固性聚氨酯具有耐久性并能为某些基材提供所需要的美学外观。但经常推荐将聚氨酯涂层应用于三维制品上。常规的热固性聚氨酯通常很坚硬，伸长性质有限。常规的模塑用途中，这种有限的伸长率会给聚氨酯的热成形带来问题。另外，聚氨酯热成形要求使用高温来使聚氨酯伸长，而高温会对聚氨酯产生一些机械性能上与美学上的问题。而且，因为将外露表面直接与模具表面接触，高温也会不利地影响聚氨酯外露表面的光泽。使用常规热固性聚氨酯的其他一些潜在问题是由聚氨酯涂层形成过程中的涂覆环境产生的。聚氨酯涂层在基材上的成形过程通常在开放环境中进行，这样就会在聚氨酯外露表面上产生诸如气泡、灰尘、污垢等表面缺陷。技术上需要制备一种热固性聚氨酯，它具有更大的伸长率，能改进热成形过程。另外，需要得到一种热固性聚氨酯，该聚氨酯能在不对聚氨酯成品的美学性能产生负面影响的情况下进行拉伸热成形。专利技术概述本专利技术提供一种多层制品，该制品可以用作各种元件或基材上的涂层。此多层制品所具有的物理特性能使其用作层压品或热成形制品的保护涂层或美观涂层。多层制品的第一层为热固性聚氨酯。第二层聚合物组合物粘合在第一层上。在涂覆上第二层之前，第一层的聚氨酯具有有效异氰酸酯基团。第二层以预聚物或聚合物状态涂覆在第一层上，该材料具有羧基及交联剂。聚氨酯通常是具有羟基组分及异氰酸酯组分的两部分热固性聚氨酯。该热固性聚氨酯在涂覆上第二层预聚物或聚合物层之前具有有效异氰酸酯基团。有效异氰酸酯基团意味着热固性聚氨酯具有至少一些未与聚氨酯中的羟基组分反应的异氰酸酯基团。因此，此有效异氰酸酯能与第二层的预聚物或聚合物层中的组分反应。聚氨酯中的有效异氰酸酯基团可以以多种方式获得。例如，热固性聚氨酯部分固化或者在聚氨酯中使用过量异氰酸酯可以产生有效异氰酸酯。第二层是具有羧基及交联剂的预聚物或聚合物材料。此交联剂能与聚氨酯的有效异氰酸酯(NCO)基团反应，也能与第二层中的羧基反应。交联剂与各层中组分的反应可以提高层间的粘合力。在一个可用的实施方式中，本专利技术的制品其聚合物或预聚物层包含有效羟基或胺基。此有效羟基或胺基能代替或者补充羧基及交联剂。有效羟基或胺基能与热固性聚氨酯第一层中的异氰酸酯基团反应。与常规的热固性聚氨酯相比，所得多层制品显示更高的伸长率。对本专利技术的制品进行了测试，其伸长率在25℃时测试值至少为15％。伸长率的增大可以使制品在100℃或更低温度下热成形。在一优选实施方式中，使用伯异氰酸酯制备热固性聚氨酯。对第一层或第二层的表面取样，在25℃的FTIR测试结果显示，所得多层制品具有氨酯键(urethane linkage)。氨酯键显示独特的性质，即具有与自由羰基峰相等或比其较小的氢键键合羰基峰。本专利技术还提供多层制品的制造方法，是将热固性聚氨酯组合物进行涂覆成层，或者还将其部分固化形成具有自由异氰酸酯(NCO)基团的聚氨酯层，再在此第一层上涂覆含有羧基及交联剂的聚合物组合物。本专利技术中所用术语定义如下“羟基组分”指一种或多种二元醇、一种或多种多元醇，或者它们的混合物；“异氰酸酯组分”指一种或多种二异氰酸酯、一种或多种多异氰酸酯，或者它们的混合物；“多元醇”指其羟基(OH)官能度为3或大于3的化合物；“二元醇”指其羟基官能度为2的化合物；“二异氰酸酯”指其异氰酸酯(NCO)官能度为2的化合物；“多异氰酸酯”指其异氰酸酯(NCO)官能度为3或大于3的化合物；“伯异氰酸酯”指连接有异氰酸酯基团的碳原子上还具有两个氢原子；“催化剂”指能改变化学反应速度的材料；“聚合”或“固化”是指改变组合物的物理状态和/或化学状态，使其由流态转变为流性较差的状态，从粘态变为非粘态，从可溶态变为不可溶态，通过化学反应减少可聚合材料的量，或者使具有一特定分子量的材料变为具有更高分子量的材料；“部分固化”的聚氨酯是指该聚氨酯中具有有效异氰酸酯基团，该基团能进一步与含有活性氢的材料如羟基、胺基等反应；“热固性聚氨酯”指具有能进一步与羟基反应的有效异氰酸酯基团的聚氨酯；“聚合物”是指其中单体重量百分数不足5％的组合物，表达此百分数的基础的物质中不包括交联剂；“预聚物”是指单体或低聚物组合物或它们的混合物，或者聚合物与单体或低聚物组合物的混合物；羟基组分的“当量重量”对应于物质分子量除以羟基官能度数目所得的值。其他特征及优点在以下一些优选实施方式的说明及权利要求书中可以显而易见。附图简要说明根据附图，本领域的技术人员不难能由下面的详细说明了解本专利技术的优点附图说明图1-4是使用本专利技术多层制品得到的制品的截面图；图5及图6是将本专利技术的多层制品与常规的多层制品对比，FTIR测试的结果图。详细说明本专利技术涉及多层制品，该制品至少第一层为热固性聚氨酯，此聚氨酯层与第二层聚合物组合物层粘合。该制品可以具有各种形式，包括片材、装饰性制品、三维制品、图形制品等。为简单起见，将以薄片形式说明一些实施方式，但是应该理解，此处的片材可以是以冲切的、真空热成形的、压花的、凹陷化的或以其他方式制得的片材。图1所示为本专利技术的一个实施方式。制品10包括在双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯膜12上的第一层热固性聚氨酯层14，膜12上具有可脱除的涂层(未显示)。第二层16是一种聚合物，它与第一层的组分不同，它粘合于第一层上。根据本专利技术，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜12在制造多层制品时用作承载膜。取向聚对苯二甲酸乙二醇酯膜12通常在制品10的层14与16的最终应用前剥除掉。图2-4是使用本专利技术多层制品的各种制品的示意图。图2-4详细说明于后。材料本专利技术的热固性聚氨酯是羟基(OH)组分与异氰酸酯(NCO)组分的反应产物。羟基组分是一种或多种二元醇、一种或多种多元醇、或者二元醇与多元醇的混合物。异氰酸酯组分可以是一种或多种二异氰酸酯、一种或多种多异氰酸酯或它们的混合物。羟基组分及异氰酸酯组分可以是无溶剂的即100％固体，也可以是有溶剂的。此处无溶剂可以指包含重量百分数达到5％的溶剂、水或二者的混合物。多元醇这里包括三元醇以及其他可用于形成聚氨酯材料的多元醇。羟基组分的异氰酸酯组分以两部分组合物形式提供，即羟基组分构成第一部分，异氰酸酯组分构成第二部分。根据本专利技术，合适的二元醇及多元醇包括聚酯组合物、聚丙烯酸组合物、聚醚组合物、聚碳酸酯组合物、聚亚烷基组合物、甲醇封端聚二甲基硅氧烷以及它们的混合物。适用于本专利技术的二元醇或多元醇的典型当量重量一般在28至3000之间。然而，当量重量在这一范围之外的其他二元醇及多元醇也可以用于本专利技术。合适的二元醇及多元醇在市场上许多公司都有销售。这些公司(及各自商品名)包括但不限于Bayer Corporation of Pittsburgh，PA(DesmophenTM及MultranolTM)，Crompton Corporation of Greenwich，CT(FormrezTM)，UnionCarbide of Danbury，CT(ToneTM)，S.C.Joh本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层制品，它有第一热固性聚氨酯层粘合在所述第一层上的第二聚合物组合物层，所述第二聚合物组合物层以具有羧基及交联剂的聚合物或预聚物状态施加在所述第一层上，所述第一层在涂覆上第二层之前具有有效的异氰酸酯基团。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何嘉台，C小富尔布莱特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]