[发明专利]可交联热塑性聚氨酯

说明书

技术领域

本发明涉及热塑性聚氨酯(TPU)组合物，其能够通过注射模塑，吹塑成型，或挤出成有用的制品，并且能够随后进行交联。在一个实施方案中，通过将聚合到所述TPU中的可交联组成部分暴露于电子束辐射而进行所述TPU的交联。由所述交联的TPU形成的热固性制品具有优异的耐化学品性能，尺寸稳定性，变形性，耐热性，耐氧化性，和抗蠕变性。

背景技术

目前通过多种熔融加工技术，例如注射模塑和挤出，TPU(热塑性聚氨酯)被用于制造广泛多样化的产品，以满足多种应用。例如，TPU通常用于制造密封件，垫片，导管，电线和电缆。这样的TPU典型的由以下物质反应来制备：(1)羟基封端的聚醚或羟基封端的聚酯，(2)扩链剂，和(3)异氰酸酯化合物。对于三种反应物中的每一种反应物，文献中公开了多种类型的化合物。这样的TPU是包含软链段和硬链段的多嵌段聚合物。该特征解释了它们优异的弹性性能。软链段衍生自羟基封端的聚醚、聚酯、聚碳酸酯或聚己内酯，硬链段衍生自异氰酸酯和扩链剂。扩链剂典型的是多种二醇中的一种，例如1，4-丁二醇。例如，美国专利5,959,059公开了一种由羟基封端的聚醚，二醇扩链剂，和二异氰酸酯制备的TPU。这种TPU被描述为用于制造纤维、高尔夫球核、游戏盘以及其它用途。

在很多应用中，对于在制备制品中使用的TPU来说，显示良好的耐化学品性能、尺寸稳定性、变形性、耐热性、耐氧化性和耐蠕变性是需要的，甚至是关键的。对于暴露在化学物质、溶剂、和/或高温下的制品来说，这些物理和化学特性是重要的。例如，对于在工业应用中使用的密封件，垫片，电线和电缆来说，具有这些需要的特性通常是重要的。特别是在汽车引擎盖下应用的情况下，TPU制备的部件可能暴露于高温和有机液体例如汽油和机油中。例如，在汽车应用中使用的火花塞导线和其它电线同时需要耐油和耐热。在内燃机，重型设备，器具，以及无数其它应用中使用的密封件和垫片也需要耐热以及耐溶剂。

为了提高耐化学品性能，尺寸稳定性，变形性，耐热性，耐氧化性，和耐蠕变性，将热塑性聚合物交联成热固性网络是一种已知的技术。但是，不能使用标准的熔融加工技术例如注射模塑、吹塑成型和挤出来加工热固性树脂。通常，热固性物质通过更多的密集劳动，时间损耗，和昂贵的固化技术，模塑成期望的形状以及固化成模具的形状。另外，不合格的热固性部件和废料不能像热塑性物质那样回收利用和重新模塑。这导致聚合物废料，也增加了总成本以及造成了不利的环境影响。

需要一种TPU，其能够通过注射模塑，吹塑成型，挤出等等的技术熔融加工成期望的形状，然后交联成为热固性网络。当然，对于具有良好的尺寸稳定性、变形性、耐氧化性和耐蠕变性的热固性网络来说，显示出良好的耐化学品性能，耐溶剂和耐热性是重要的。这样的TPU可以有利的用于制造广泛的一系列的具有改善的化学和物理特征的元件部件和制品。例如，这样的一种聚合物可以有利的用于制造具有改善的耐化学品性能、耐溶剂性和耐热性的密封件，垫片，电线，电缆，软管，管道，管，以及其它工业和消费类产品。据此，需要一种TPU组合物，其能够像热塑性体一样模塑成为有用的制品，但具有热固性TPU所期望的物理和化学性能。

发明概述

本发明的TPU在其聚合物骨架上包含少量的不饱和部分，能够像热塑性塑料一样进行模塑，并且随后暴露在电子束辐射中能够交联成具有优异的耐化学品性能，尺寸稳定性，变形性，耐热性，耐氧化性和耐蠕变性的热固性制品。本发明的TPU是(1)羟基封端的中间体，(2)多异氰酸酯，(3)饱和二醇扩链剂，和(4)包含碳-碳双键的二醇扩链剂的反应产物。

本发明进一步公开了一种制备模塑制品的方法，其包括(a)将热塑性聚氨酯组合物加热到所述热塑性聚氨酯组合物熔点以上的温度，其中所述热塑性聚氨酯组合物包含以下物质的反应产物：(1)羟基封端的中间体，(2)多异氰酸酯，(3)饱和二醇扩链剂，和(4)包含碳-碳双键的二醇扩链剂；(b)将所述热塑性聚氨酯组合物注射入模具中；(c)在模具中冷却所述热塑性聚氨酯弹性体至所述热塑性聚氨酯组合物熔点以下的温度，以制备模塑制品；(d)从模具中移出模塑制品；以及(e)将所述模塑制品暴露于电子束辐射中，使所述热塑性聚氨酯组合物交联成热固性物质。