[发明专利]疏水改性的聚异氰脲酸酯塑料及其制造方法

说明书

本发明涉及新型的改性聚异氰脲酸酯塑料，其可通过组合物(A)的催化三聚获得，其中组合物(A)包含低聚的改性多异氰酸酯(B)，所述低聚的改性多异氰酸酯(B)是低聚多异氰酸酯(B1)和至少一种对异氰酸酯基团呈反应性的官能化剂(B2)的反应产物，其中组合物(A)具有最多20重量%的单体二异氰酸酯含量，并且其中所述至少一种对异氰酸酯基团呈反应性的官能化剂(B2)包含至少一个不是异氰酸酯基团且对异氰酸酯基团呈反应性的官能团。本发明还涉及可用于获得根据本发明的聚异氰脲酸酯塑料的方法，根据本发明的聚异氰脲酸酯塑料用于制造涂层、薄膜、半成品、复合材料和模制件的用途，以及通过此类涂层涂覆的基底。

本发明涉及改性聚异氰脲酸酯塑料、其制造方法、其用于制造涂层、薄膜、半成品、复合材料或模制件的用途以及用此类涂层涂覆的基底。

具有聚异氰脲酸酯结构的聚合物由于其化学品和温度耐受性和由于其高的机械强度已知。迄今由现有技术已知的用于制造此类高度转化的聚异氰脲酸酯塑料的方法由液体单体二异氰酸酯起始。由于产生聚异氰脲酸酯的三聚反应的高热效应（-75 kJ/molNCO），特别是在具有高异氰酸酯含量的单体二异氰酸酯（例如BDI、PDI、HDI、TIN）的情况下，由单体二异氰酸酯起始的反应通常不可能以大规模，而仅以小的物质量在严格的温度控制下才可能。

高度转化的聚异氰脲酸酯制造过程中的温度控制是非常重要的，因为由于单体起始产物的高异氰酸酯含量和放热进行的反应，可能产生超过300℃的温度，这可能导致产物的直接分解，甚至是单体二异氰酸酯的原位蒸发。除了由于释放的有毒单体二异氰酸酯或分解产物所致的工作卫生缺点之外，在成品聚异氰脲酸酯塑料中气泡的形成和变色在此是非常具有干扰性的。

WO 2015/166983描述了通过使低聚多异氰酸酯聚合而获得的聚异氰脲酸酯塑料。还描述了这些塑料作为LED的浇铸物料的用途。未公开疏水改性的多异氰酸酯作为原料的用途。

US 6,133,397描述了通过使低聚多异氰酸酯聚合而制造涂层。未公开的是模制件的制造和疏水改性的起始多异氰酸酯的用途。

因此，迄今为止，聚异氰脲酸酯通常仅在漆料化学中作为交联剂具有实际应用，在其制造时在低转化率下就停止三聚反应并去除过量的未反应的单体二异氰酸酯。例如，DE31 00 263；GB 952 931、GB 966 338；US 3211703、US 3330828在由脂族和混合脂族和芳族的单体二异氰酸酯起始而制造基于异氰脲酸酯的交联剂的过程中设置以稀释形式或仅最多低转化值在非常精确的温度控制下进行反应。在此，有针对性地没有形成高度转化的聚异氰脲酸酯塑料，只有低聚、低粘度的可溶性产物。

从现有技术中已知的方法的共同之处是三聚在低温下开始。特别是在三聚开始时的较高三聚温度由单体二异氰酸酯起始仅可以困难地控制，并导致脲二酮、碳二亚胺形式的相当大的副反应，因此是由于消去二氧化碳所致的气泡形成以及所得产物变色的原因。唯一的例外是在高浓度的极惰性催化剂，例如三丁基氧化锡存在下的三聚。通常需要几个小时以在高于100℃的温度下产生约50％的低异氰酸酯转化率的这样进行的预反应对于由聚异氰脲酸酯塑料制造三维物体（Volumenkörper）而言太昂贵，因此在工业规模中不令人感兴趣。

所述方法的另一个共同之处是它们不适于在高效工业方法中获得具有低游离异氰酸酯基团残留含量的高度转化的聚异氰脲酸酯，特别是基本上不含变色、不均匀性和例如不希望的气泡形式的干扰性缺陷的那些。也不可能通过现有技术已知的方法以这种方式在开放的反应容器中在升高的温度下进行聚合，而没有单体二异氰酸酯显著释放到环境中的风险。相反，工业上有效的方法的特征在于高转化率和高的工作卫生工艺安全。

例如在通信领域、运输业、医学、微电子和微系统技术中以及用于能量的有效产生、储存和利用的高度集成的新技术需要具有新颖、精确定义的性能和最佳匹配功能性的材料。塑料具有对此的高潜力，因为它们可以针对多种应用进行定制，也可以本身承担功能。

目前的工艺正试图通过开发功能性聚合物和纳米结构（杂化）材料来开拓这种潜力。它们的目标是精确设定塑料的结构、功能性、自组织和纳米结构。