[发明专利]生物可再生的高性能聚酯多元醇

说明书

本发明提供制造衍生自生物源的具有高比例的可再生含量的高性能聚酯多元醇的方法。根据本发明制成的具有高可再生生物材料含量的聚酯多元醇没有表现出颜色或气味问题并用于制造具有出色物理性质的双组分聚氨酯、热塑性氨酯、聚氨酯分散体和聚酯和聚酯/氨酯丙烯酸酯。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月25日提交的美国临时申请序号No.62/399,423的优先权。

发明领域

本发明属于制造具有出色物理性质的双组分聚氨酯(polyurethane)、热塑性氨酯(urethane)、聚氨酯分散体、聚酯丙烯酸酯和聚酯氨酯丙烯酸酯(polyester urethaneacrylate)的领域。更具体地，本发明涉及使用衍生自生物源的具有高比例的生物可再生物含量的高性能聚酯多元醇合成双组分聚氨酯、热塑性氨酯、聚氨酯分散体、聚酯丙烯酸酯和聚酯氨酯丙烯酸酯。

发明背景

几十年来已经使用衍生自化石烃的单体制造聚酯多元醇以用于聚氨酯体系，包括双组分聚氨酯、热塑性氨酯、聚氨酯分散体、聚酯丙烯酸酯和聚酯氨酯丙烯酸酯。近年来，在聚氨酯工业中对用衍生自生物源的可再生单体替代用于合成聚酯多元醇的石油衍生单体的兴趣与日俱增。可用于聚酯多元醇合成的此类生物可再生单体的实例包括但不限于1,3-丙二醇、琥珀酸、二聚酸和异山梨醇。使用生物可再生单体的组合，有可能制造可用于聚氨酯体系的具有95％或更大的生物基含量的聚酯多元醇。

衍生自可再生生物源的许多商品和原料可供替代目前衍生自石油源的类似产品和原料。尽管希望使用衍生自可再生生物源的商品，但已经担心衍生自可再生生物源的产品和原料的物理性质无法达到衍生自石油源的类似产品和原料的物理性质。关于衍生自可再生生物源的产品和原料的普遍持有的看法包括担忧颜色差、气味差和性能差。因此，已经不愿意使用衍生自生物源的产品和原料。衍生自生物源的产品和原料最多也是用衍生自石油源的类似产品和原料稀释以实现理想的物理性质，如拉伸强度、伸长、附着力和耐磨性。本发明的目的是开发一种产生不仅含有极高百分比的生物可再生物含量还表现出优异的机械性质并理想地适用于高性能聚氨酯体系的聚酯多元醇的制造方法。

本发明提供使用衍生自生物源的原料制造许多聚酯多元醇的方法。根据本发明衍生自生物源的聚酯多元醇可用于许多用途，包括具有理想物理性质的双组分聚氨酯、热塑性氨酯、聚氨酯分散体、聚酯丙烯酸酯和聚酯氨酯丙烯酸酯的合成。

发明概述

本发明提供一种制造聚氨酯体系，包括双组分聚氨酯、热塑性氨酯、聚氨酯分散体、聚酯丙烯酸酯和聚酯氨酯丙烯酸酯的方法。本发明的聚氨酯体系衍生自具有高百分比的生物可再生物含量的聚酯多元醇。

在一个实施方案中，本发明提供一种生产具有高百分比的生物可再生物含量的聚酯多元醇的方法。在这一实施方案的优选方面中，根据本发明制成的聚酯多元醇含有至少50％生物可再生物含量。一般而言，根据这一实施方案，使用多官能羧酸和多元醇生产聚酯多元醇。在一个优选方面中，多官能羧酸是二羧酸且多元醇是二醇。在这一实施方案的另一优选方面中，用于制备聚酯多元醇的二羧酸和二醇都衍生自可再生生物源。在这一实施方案的一个方面中，使用衍生自生物源的琥珀酸作为二羧酸源。在这一实施方案的另一方面中，使用衍生自生物源或石油源的己二酸作为二羧酸源。在这一实施方案的一个方面中，使用衍生自生物源的1,3-丙二醇作为聚酯多元醇制备中的二醇源。在这一实施方案的再一方面中，使用衍生自生物源的异山梨醇作为二醇源。在这一实施方案的另一方面中，用于制备软质聚酯多元醇的二聚酸衍生自生物源。