[发明专利]具有高的玻璃化转变温度Tg的透明聚氨酯

说明书

本发明涉及具有高的玻璃化转变温度T_g的透明聚氨酯。

光学元件，例如光导体、光扩散器(optical diffuser)或透镜的生产需要透明材料，即所述材料对电磁波特别是在人类可见的400至800纳米的光谱范围内具有最大可能的透过性。由于许多光源如白炽灯和LED，在它们发光的同时产生热，因此，相当重要的是光学元件以及用于生产它们的材料各自具有高的热稳定性和机械稳定性。具体地，这意味着，例如甚至在材料经受明显加热时也不允许其发生变形，因为否则例如透镜将变得无用。同时，它们在常温下还必须具有足够的硬度，以抵抗机械负荷。

此外，日益增长的LED作为光源的用途已对新材料产生了相当大的需求，其中该材料一方面要符合现行需要，另一方面要适合于LED封装，或封装LED的铸造工艺。

因此，本发明的目的是提供一种透明的，具有高的热稳定性和机械稳定性，此外还适用于光源如LED的封装的材料。

根据本发明，所述目的可通过这样的聚氨酯实现，该聚氨酯仅由多异氰酸酯组分和多元醇组分构成，其中该多异氰酸酯组分由一种或多种多异氰酸酯组成，且该多异氰酸酯组分每分子的平均NCO官能度≥3，和该多元醇组分由一种或多种多元醇组成，且该多元醇组分每分子的平均OH官能度≥3且其OH含量为≥25wt％。

令人惊讶地，已经发现这种类型的聚氨酯具有高的透明度：按照在实验部分中描述的方法进行测量，它们显示出80％以上的透光率。此外，本发明的聚氨酯还具有非常高的热稳定性。按照在实验部分所述的方法，确定的本发明的聚氨酯的玻璃化转变温度为高于80℃。因此，它们非常适于生产预定用于暴露在高温下的光学元件，例如光导体，光扩散器或透镜。此外，根据在实验部分中所描述的方法，确定本发明聚氨酯的肖氏D硬度大于70，而且这证明了该聚合物的好地机械稳定性。本发明的聚氨酯还能容易地用于如LED的光源的封装。

对于本发明的方法而言，被认为是聚氨酯的化合物是具有氨基甲酸酯基团-NH-CO-O-的有机化合物。

多异氰酸酯是具有NCO基团的有机化合物。

多异氰酸酯组分的NCO官能度可通过组成该多异氰酸酯组分的多异氰酸酯的NCO基团的总数除以多异氰酸酯组分的分子总数来计算。

出现的术语多元醇是指具有OH基团的有机化合物。

多元醇组分的OH官能度可通过组成该多元醇组分的多元醇的OH基团总数除以多元醇组分的分子总数来计算。

OH含量是，以重量百分比表示的，基于所述多元醇组分的总分子量计由OH基团提供的分子量的大小。

第一优选具体实施方式提供了多异氰酸酯组分的NCO官能度是≤4和/或多元醇组分的OH官能度是≤6。

根据本发明合适的多异氰酸酯的实例是本领域技术人员已知的任意有机脂族、脂环族、芳族或杂环多异氰酸酯。特别优选的是所有多异氰酸酯的NCO官能度≥2。

也优选的是，所述多异氰酸酯是脂族化合物。同样优选的是，该多异氰酸酯组分仅由脂族多异氰酸酯组成。

合适的多异氰酸酯的实例是脂族二-或三异氰酸酯的低聚物，例如己烷二异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯，HDI)、戊烷二异氰酸酯、丁烷二异氰酸酯、亚甲基双(环己基-4，4′-二异氰酸酯)、3，5，5-三甲基1-异氰酸根合-3-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯，IPDI)、4-异氰酸根合甲基辛烷-1，8-二异氰酸酯、1，3-双(异氰酸根合甲基)苯(XDI)、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯，以及氢化甲苯二异氰酸酯。

上述二-和/或三异氰酸酯的加合物被称为低聚物。这些都可以从异氰酸酯基团之间的加成反应来制备以得到脲二酮和/或异氰脲酸酯，和/或从异氰酸酯基团与水和胺，或与醇的反应产物及其下游产物来制备，其中低聚物的每分子反应的二-或三异氰酸酯的数为至少2。该低聚物进一步包含反应性异氰酸酯基团。此外，为了本发明的目的，将该低聚物定义为每分子中具有小于40wt％，优选小于25wt％的具有多于11个反应的二-或三异氰酸酯的成分的化合物。

多异氰酸酯组分的NCO含量特别地可为≥15wt％且≤55wt％，优选≥18wt％且≤50wt％，并特别优选≥20wt％且≤30wt％。该NCO含量为，以重量百分比表示的，基于所述多异氰酸酯组分的总分子量计由NCO基团所提供的分子量的大小。