[发明专利]透明聚氨酯

说明书

本发明涉及通过以下步骤制备致密透明聚氨酯的方法：将(a)异氰酸酯与(b)具有至少两个异氰酸酯反应性基团的化合物、(c)催化剂、和任选地(d)助剂和添加剂混合以得到反应混合物，以及进行反应以得到致密透明聚氨酯，所述异氰酸酯(a)包含至少50重量％的六亚甲基二异氰酸酯的缩二脲。本发明还涉及一种由本发明的方法制备的致密透明聚氨酯，以及所述致密的透明聚氨酯作为表面涂层，更特别是用于运输设备内部中的用途。

致密透明聚氨酯是已知的并且常用。一个优选的使用领域为机动车辆的内部区域的涂层，更特别是木质嵌体的涂层。其他优选的使用领域有例如用作玻璃替代品，用于机动车和飞机结构中的天窗、前窗、后窗和侧窗，及用作灯具或太阳能装置的涂层、以及技术设备用涂层。

此类透明聚氨酯通常通过将脂族多异氰酸酯与包含对异氰酸酯基团具有反应性的基团的化合物反应而制备。常规脂族异氰酸酯有六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。由于这些脂族异氰酸酯具有非常高的蒸汽压，并且由于吸入含异氰酸酯的蒸汽对健康的危害非常大，所以这些异氰酸酯通常以低聚物，更特别是二聚体(脲二酮)和三聚体(异氰脲酸酯)的形式使用。

更特别是在机动车辆内部中使用的这种基于脂族异氰酸酯的致密透明聚氨酯记载于许多文献中。

JP2005133013记载了一种使用HDI和IPDI的异氰脲酸酯的混合物制备的致密透明聚氨酯。作为具有至少两个对异氰酸酯基团具有反应性的氢原子的化合物，使用了己内酯系多元醇。这些多元醇的制备成本昂贵。

DE102004011348A1记载了使用单体脂族异氰酸酯或其预聚物作为异氰酸酯制备这类聚氨酯的方法。使用的催化剂为各种金属催化剂的混合物。该催化剂混合物在其加工过程中非常敏感；此外，单体异氰酸酯有毒。

DE1041295记载了由HDI或IPDI和多元醇制备预聚物的方法。在制备预聚物之后，必须通过蒸馏去除单体HDI或IPDI，因为这些单体有毒且易挥发。此方法需要高的成本和复杂性。

DE19811289记载了使用HDI和IPDI的异氰脲酸酯的混合物制备硬质透明聚氨酯的方法。作为多元醇记载了包含聚醚醇和聚酯醇的混合物。这些种类的多元醇常常不相容。这导致加工过程中的混合问题。此外，基于聚酯醇的聚氨酯通常对水解的稳定性不足。

DE10209047214记载了一种使用HDI异氰脲酸酯和IPDI异氰脲酸酯的混合物获得的透明聚氨酯。一个缺点在于IPDI异氰脲酸酯为固体且必须首先在加工之前溶解。

EP 402212记载了一种制备基于具有自修复特性的脂族异氰酸酯的致密透明聚氨酯涂层、尤其是用于层合的安全玻璃装配系统的致密透明聚氨酯涂层的方法。使用了单体脂族异氰酸酯，更特别是HDI三聚体，其在三聚后立即进行聚氨酯反应。此步骤成本非常高并且不方便；此外，单体脂族异氰酸酯由于蒸汽压高而难以处理。聚氨酯在120℃下制备。此外，使用三聚HDI异氰脲酸酯导致断裂伸长率降低。

已知的透明聚氨酯的其他缺点有不理想的抗划伤性和机械性能，如拉伸强度。此外，目标是提供一种可快速且容易地加工成均匀、透明的聚氨酯的聚氨酯体系。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有自修复特性和极好的机械性能的抗划伤的透明聚氨酯。另一目的是提供一种简单的甚至可在小于100℃的低温下可靠地进行的制备这种聚氨酯的方法。

本发明的目的借助于一种通过以下步骤制备致密透明聚氨酯的方法而实现：将(a)异氰酸酯与(b)具有至少两个异氰酸酯反应性基团的化合物、(c)催化剂、和任选地(d)助剂和添加剂混合以得到反应混合物，以及进行反应以得到致密透明聚氨酯，所述异氰酸酯(a)包含至少50重量％的六亚甲基二异氰酸酯的缩二脲。

在本发明的上下文中，致密聚氨酯应理解为不加入发泡剂而制备的聚氨酯。然而，所用的多元醇可能包含痕量的残留水。残留水含量优选小于1重量％，更优选小于0.3重量％，基于所用的多元醇的总重量计。如果通过5mm的本发明聚氨酯薄板在该板直接放置在文本上时可阅读白纸上的黑色的字体大小为3(Arial字体)的文本，则聚氨酯被认为是透明的。

可考虑的异氰酸酯(a)包括所有的脂族或环脂族多异氰酸酯，优选二异氰酸酯。以下为具体实例：脂族二异氰酸酯，如六亚甲基1，6-二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基1，5-二异氰酸酯；和环脂族二异氰酸酯，如异佛尔酮二异氰酸酯或环己烷1，4-二异氰酸酯。