[发明专利]使用聚酯二醇和聚（环氧丙烷）二醇的混合物制备的热塑性聚氨酯

说明书

本申请要求了于2008年3月29日提交的美国临时申请 60/920,628的优先权。

本发明涉及热塑性聚氨酯。

热塑性聚氨酯(“TPU”)弹性体用于各种应用例如齿轮、轴承、 精密机械的接头、电子仪器的部件、运动鞋和滑雪靴的鞋底、软外壳 和鞋帮，汽车部件、密封件、垫圈和液压流体系统的垫料，以及其他 应用中。TPU弹性体通常是一种或多种二异氰酸酯化合物、一种或多 种高当量二醇和一种或多种增链剂的反应产物。

对于许多应用，选择的高当量二醇是聚酯二醇例如己二酸酯聚酯 或聚己内酯。聚酯二醇将某些所希望的机械性能赋予给TPU弹性体。 聚酯二醇还有助于耐磨性，这使得TPU弹性体可用于鞋类应用和其中 耐磨性是重要特性的其他应用中。然而，当将软到中等硬的(从A等 级的60到D等级的约75的肖氏硬度)聚酯-基TPU弹性体熔融加工时， 循环时间比所希望的更长。更长的循环时间降低了生产设备的生产率 并且那样增加了成本。

在一些情形中，已将聚酯多醇与各种类型的聚醚多醇的混合物用 于制备TPU弹性体。因此，例如美国专利No.4,980,445描述了使用聚 酯二醇和至多14mol％聚醚二醇的混合物。描述了各种类型的聚醚二 醇，聚(氧化四亚甲基)类被描述为是最优选的。美国专利 No.4,124,572描述了聚酯二醇和含有25-60wt％聚合的环氧乙烷的环 氧丙烷-环氧乙烷共聚物的混合物。用于制备TPU弹性体的其他类型的 多醇混合物描述于例如美国专利Nos.5,648,447(聚(氧化四亚甲基) 与聚(环氧丙烷)或聚(环氧乙烷))和5,013,811(聚碳酸酯二醇和聚 (氧化四亚甲基)二醇的混合物)中。

将希望提供一种经济、展现出好的物理性能，尤其是好的耐磨性， 并且可以用短的循环时间熔融加工的TPU弹性体。该TPU弹性体的硬 度适宜地为60的肖氏A硬度计硬度与75的肖氏D硬度计硬度之间。

本发明是一种热塑性聚氨酯(TPU)弹性体，其是以下组分的聚合 物：(1)至少一种高当量聚酯二醇和至少一种二官能高当量环氧丙烷 均聚物的混合物，(2)至少一种增链剂和(3)至少一种二异氰酸酯。

在另一个实施方案中，本发明是一种TPU弹性体，其是以下组分 的聚合物：(1)包含20-80wt％至少一种高当量聚(己内酯)二醇和80 -20wt％至少一种高当量聚(环氧丙烷)二醇的混合物，(2)1，4-丁二 醇或其与至少一种其他增链剂混合物的混合物，和(3)至少一种二异 氰酸酯。

本发明还是一种方法，其包括形成热塑性聚氨酯的熔体、将熔体 注入模具、使热塑性聚氨酯在模具内固化形成模塑部件，并且然后将 模塑部件脱模，其中该热塑性聚氨酯是如前两段的任一段中所述的热 塑性聚氨酯。

本发明的TPU弹性体展现出好的物理性能，并且特别地具有如根 据DIN 53516-10N/40m或ASTM D1044 H-22测量的好的耐磨性。

本文中使用的术语“热塑性聚氨酯”或意在作为简写的“TPU”包 括具有氨基甲酸酯基团的材料(其在含羟基的化合物与含异氰酸酯的 化合物的反应中形成)以及具有氨基甲酸酯和脲基团的材料(其在含 异氰酸酯的化合物与含羟基的化合物和含伯或仲氨基的化合物的反应 中形成)。

使用至少两种高当量二官能化合物的混合物制备本发明的TPU弹 性体。在本发明中，高当量二官能化合物包括至少一种聚酯二醇和至 少一种二官能环氧丙烷均聚物。聚酯二醇占高当量二官能化合物的20 -80wt％，优选40-80wt％。二官能环氧丙烷均聚物占高当量二官能化 合物的80-20wt％，优选60-20wt％。

出于本发明的目的，“高当量二官能化合物”是具有标称的2.0 个异氰酸酯反应基团/每分子和每个异氰酸酯反应基团为至少300的 当量的材料。异氰酸酯反应基团可以是例如羟基、伯氨基、仲氨基或 硫醇基。高当量异氰酸酯反应基团优选是脂族羟基。羟基当量优选为 500-2000，并且更优选700-1200。