[发明专利]热塑性聚氨酯制成的光导向装置

说明书

本发明涉及适用于生产光导体的热塑性聚氨酯(下文称TPU)，涉及其生产的方法，还涉及基于TPU的光导体。

已知光波导向装置可用于传输大量数据，并且该数据传输不受干扰，即不受电磁场的影响。存在的已知光导体由玻璃纤维组成，但也有已知光导体由塑料组成。塑料组成的光导体特别已知于机械工程领域、汽车构造领域和办公领域。这类光导体也称作“聚合物光纤”，其可具有由传输光的聚合物组成的光芯、光学覆盖层材料和保护套。工业上使用的主要聚合物的实例对于芯而言有聚甲基丙烯酸甲酯，对于覆盖层材料而言有含氟聚合物(例如聚偏二氯乙烯或聚四氟乙烯)。

US-A-4 836 646已公开使用具体的保护层(“覆盖层”)，并且关于所述光学芯此处一般性地提及了聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯，或者苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯与丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙酯、苯乙烯与α-甲基苯乙烯或苯乙烯与乙烯基甲苯的共聚物。US 2008/0117639 A1公开了具有聚光效果的光导板，其可在光传输期间使其变化。为此使用的塑料意欲为TPU、PC、硅氧烷、PMMA或PET。

WO 94/09048 A1已公开玻璃状的交联聚氨酯和聚氨酯网络，并且这些聚氨酯可用于生物医药应用，一个实例为光学纤维。该文件旨在化学计量地使用羟基基团和异氰酸酯基团并且所述多元醇具有低分子量。

然而，基于柔性、弹性且高度透明的塑料的已知光导材料不能可靠地提供足够的光传输以用于长度大于3m的发射器/接收器设备。此外，光导塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯)对于柔性连接而言太硬且太脆，并且使用玻璃纤维的无机光导体不适合窄弯曲半径。已知的光导体吸收损耗过度和/或机械性质不足。

本发明的一个目的是提供这样的改进的光导体，其具有柔性、弹性且高度透明，并且其即使在长度较高时也可靠提供足够的光传输。

本发明提供一种光导热塑性聚氨酯，其可获自

A)至少一种二异氰酸酯

B)至少一种多元醇

C)至少一种异氰酸酯-反应性的增链剂，其中在所述热塑性聚氨酯中，

a)芳族化合物和共轭π-电子体系的含量是至多40重量％、优选至多25重量％、特别优选至多10重量％，基于包括存在的任意添加剂的所述热塑性聚氨酯计，

b)热塑性聚氨酯的折射率是至少1.50、优选至少1.52，并且

c)总的不透度小于10％、优选小于7％。

在a)中芳族化合物和共轭π-电子体系的含量是基于芳族化合物(不含氢H)、不饱和碳原子和作为π-电子体系的部分的杂原子(但此处不包括氧原子)的重量计。

折射率是在20℃的温度下测定，并且总的不透度优选通过实施例中所述的方法确定。优选在均匀层厚度为2mm的试件上测量折射率，所述试件通过将液态光导热塑性聚氨酯倾倒在平坦的水平取向的光滑表面上制成，下文也称作注射模塑板。然后对该铸造板冲压或切割得到合适尺寸的试件。

本发明还提供本发明的TPU用作光导体——特别是纤维——中的光导元件的用途。

本发明还提供一种生产光导体的方法，其包括使用本发明的TPU作为光导材料，特别是纤维和管中的光导材料。

本发明还提供一种生产本发明TPU的方法，其包括使至少一种有机二异氰酸酯A)、至少一种优选线性的羟基封端的多元醇B和至少一种基于二元醇的短链增链剂反应，其包括：

-使用的NCO基团与全部异氰酸酯-反应性基团的当量比为0.9∶1.0至1.2∶1.0、优选0.95∶1.0至1.10∶1.0

-不引入散射中心

-以及，不引入或基本不引入吸收UV辐射和/或VIS辐射的添加剂。

本发明的其他实施方案可见于权利要求、说明书和实施例中。当然，在不超过本发明范围的情况下，本发明制品/方法/用途的上述特征不仅可以各种所述的组合使用，还可以其他组合使用，这也同样适用于下文所述的本发明特征。

热塑性聚氨酯TPU是这样的聚氨酯，其在一定温度范围内可反复经受加热软化和冷却硬化，并在软化状态中可反复经由铸造以模塑部件、挤出物、或成形部件的形式进行模塑，从而得到半成品或得到制品。所述TPU是嵌段共聚物；这些共聚物在分子内具有硬的和软的链段。在一个优选的实施方案中，对于脂族TPU而言，硬质相的比例基于全部TPU计，优选为15至65重量％、特别是40至65重量％，其中硬质相比例通过下式定义：

其中定义如下：

M_CEx：增链剂x的摩尔质量，以g/mol计