[发明专利]聚氨酯弹性体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年4月9日提交的题为“POLYURETHANEELASTOMERS”序列号为61/043,558的美国临时专利申请的优先权，其在此引入作为参考。

背景

发明领域

本发明实施方式总的涉及聚氨酯弹性体；更具体地涉及从脂族异氰酸酯制备的聚氨酯弹性体。

相关技术描述

与基于芳族二异氰酸酯的聚氨酯弹性体相比，基于脂族二异氰酸酯的聚氨酯弹性体由于具有较高的成本和较低的机械强度而仅用于有限的应用。比起芳族二异氰酸酯(如4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI))，脂族二异氰酸酯(如1，6-正己烷二异氰酸酯(HDI)、亚甲基双(对环己基异氰酸酯)(H₁₂MDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI))的制备更为昂贵。除了成本，与它们的芳族对应体相比，基于脂族二异氰酸酯的聚氨酯可能具有降低的机械强度和耐热性。成本和性能可以将基于脂族二异氰酸酯的弹性体的用途限制在非常有限的应用中，即使与基于芳族二异氰酸酯的弹性体相比，脂族弹性体显示了较强的光稳定性和对水解以及热降解的增强的耐受性。

因此，对于费用有效并且具有增加的机械性能同时维持增强的光稳定性、对水解的增强的耐受性以及增强的耐热性的弹性体存在需求。

概要

本发明实施方式提供聚氨酯弹性体，其包括至少一种预聚物和至少一种增链剂的反应产物。预聚物包括至少一种多元醇和至少一种脂族二异氰酸酯的反应产物。增链剂可以是二醇或非芳族二胺中的至少一种。脂族二异氰酸酯可以是1，3-双(异氰酸基甲基)环己烷和1，4-双(异氰酸基甲基)环己烷的混合物。在约0℃～约150℃的温度范围内，聚氨酯弹性体的弹性模量的变化可以小于约94％。在约0℃～约100℃的温度范围内，该变化可以小于约90％。在约0℃～约100℃、和约100℃～约150℃的温度范围中的至少一种中，该变化可以小于约90％。在约100℃～约125℃的温度范围内，该变化可以小于约70％。在约75℃～约125℃的温度范围内，该变化可以小于约85％。在约75℃～约125℃的温度范围内，该变化可以小于约85％。在约50℃～约100℃的温度范围内，该变化可以小于约85％。在约25℃～约75℃的温度范围内，该变化可以小于约70％。在约0℃～约75℃的温度范围内，该变化可以小于约75％。在约0℃～约50℃的温度范围内，该变化可以小于约70％。

在本发明的另一种实施方式中，提供了可以包括上述弹性体的制品。该制品可以是以下制品中的一种：膜、涂料、层压材料、眼镜、透镜、冲击玻璃(ballistic glass)、建筑形状窗(architecturally shaped window)、飓风窗、装甲(armor)、高尔夫球、保龄球、滚轴溜冰鞋轮子、滚轮溜冰鞋轮子、溜冰板轮(skate-board wheel)、温室覆盖物、地板涂料、室外涂料、光电池、面罩、人身保护齿轮(personal protection gear)、和私隐遮蔽物(privacy screen)。

附图简述

因此可以详细理解本发明上述特征的方式，本发明更具体的叙述(以上简要总结的)可以参考实施方式，其中一些实施方式由附图阐明。预期一种实施方式的要素和特征无需进一步叙述而可以有利地引入到其它实施方式中。然而，需要注意的是，附图仅阐明本发明的示例性实施方式，因此不认为其限制本发明的范围，因为本发明可以允许其它等效的实施方式。

图1是显示对于基于ADI的弹性体，利用BDO作为增链剂，具有变化的化学计量，包含45％的硬链段含量的弹性体的弹性模量(剪切储能模量)的曲线图。

图2是显示对于基于ADI的弹性体，利用BDO作为增链剂，具有变化的化学计量，包含45％的硬链段含量的弹性体的tanδ值的曲线图。

详述

本发明实施方式提供费用有效并且具有良好机械性质同时维持良好的光稳定性、对水解的良好耐受性、和良好的耐热性的弹性体。根据本发明实施方式的弹性体可以通过“两步法”制备，其中第一步骤包括使至少一种多元醇与至少一种脂族二异氰酸酯反应以形成预聚物。在第二步骤中，该预聚物与二醇或非芳族二胺增链剂反应以形成聚氨酯弹性体。作为两步法的结果，聚氨酯弹性体的结构由交替的玻璃化转变温度低的挠性链的嵌段(软链段)和高极性的相对刚性的嵌段(硬链段)组成。软链段得自脂族聚醚或聚酯并且其玻璃化转变温度低于室温。通过异氰酸酯与增链剂的反应形成硬链段。这两种不同嵌段的分离得到了氢键牢固区域，该区域可以作为软嵌段的交联点。