[发明专利]聚氨酯和产生聚氨酯的方法

说明书

公开了聚氨酯，所述聚氨酯按一次进料法从一种或多种具有至少350的羟基当量的多元醇产生，其中至少50％重量的iii)是含羟基的环氧丙烷聚合物，所述含羟基的环氧丙烷聚合物具有至少350的羟基当量、平均每分子1.8至3个羟基，所述羟基中40％至70％为伯羟基、基于所述聚合物的重量按重量计不大于10％的氧乙烯含量和1.175或更小的多分散度。所述聚氨酯表现出优异的机械特性，高度吸湿并且快速固化。

本发明涉及聚氨酯及产生这种聚氨酯、尤其弹性体、涂料和密封剂的方法。

铸造法用于制造各种橡胶状聚氨酯产品。这些产品包含例如以下材料：垫片和密封件、油管、用于许多应用的辊(例如涂布辊、压料辊)、传动带、挤压辊和商用机辊、滑轮、输送机轮、叉车轮、三轮车轮、脚轮、工业轮胎、刮水器刮刀、扫雪机叶片、滑槽和旋风器衬里、搅拌器叶片和更多。

聚氨酯铸造的弹性体通常是具有“软”链段和“硬”链段的分段聚合物。软链段是低转变温度相，而硬链段的特征在于具有远高于室温的玻璃化转变温度。这些链段的差异源自用于制造弹性体的原材料。软链段衍生自具有350或更高羟基当量的多元醇。聚醚多元醇很常见地用于铸造聚氨酯配方中产生软链段。硬链段衍生自多异氰酸酯和扩链剂。

弹性体通过两种主要方法产生，即所谓的“一次进料”方法和“预聚物”方法。在一次进料方法中，使所有的反应物—多元醇、扩链剂和多异氰酸酯——混合并立即反应。

在预聚物方法中，首先使多元醇和多异氰酸酯反应，从而消耗多元醇并产生具有异氰酸酯基的“预聚物”。随后使预聚物与扩链剂(在某些情况下，多元醇的另一部分)反应以产生弹性体。预聚物形成步骤在模具外部进行。通常，预聚物是预制造产品，该产品经产生、包装并出售给零件制造商，后者执行预聚物-扩链剂反应以产生成品。预聚物的高粘度通常需要使用溶剂和/或挤出步骤。

一次进料方法的优点在于需要一个反应步骤，而不是两个步骤，并且出于这个原因，提供了最大限度减少生产成本的可能性。然而，一些多元醇缓慢地朝多异氰酸酯反应。在这类情况下，该反应在模塑设备中进行时，需要漫长的模具内停留时间，占用设备、增加循环时间并降低设备的整体生产率。这抵消避免首先形成预聚物的成本的优点。

减轻一次进料法中反应慢的问题的一种方式是使用主要具有伯羟基的多元醇。伯醇在反应中与多异氰酸酯反应比仲醇快得多。实际上，这通常意味着以氧乙烯嵌段在链末端产生多元醇。这些嵌段是通过使环氧乙烷聚合到环氧丙烷衍生的现有多元醇链端上，然后引入所需的伯羟基而形成的。这些多元醇更快地朝向异氰酸酯基反应，从而加速固化。然而，这些氧乙烯嵌段的存在使弹性体产品多少具有吸湿性。因此，这不是解决反应性问题的完全可接受的方法。当弹性体产品中需要低水分吸收时，通常优选的制造技术是预聚物方法，从而可以进行较慢的多元醇-异氰酸酯反应而不用捆扎模具。

因此，需要一种方法，借助该方法可以在模具停留时间短得可接受的情况下以一次进料法产生聚氨酯，同时最大限度减少或消除用于产生聚氨酯的多元醇中的氧乙烯嵌段。

一方面，本发明是一种聚氨酯，所述聚氨酯是包含以下物质的反应混合物的反应产物：i)一种或多种多异氰酸酯，ii)一种或多种扩链剂和/或交联剂、iii)一种或多种具有至少350的羟基当量的多元醇和iv)一种或多种氨基甲酸酯催化剂，其中至少50％重量的iii)是含羟基的环氧丙烷聚合物，所述环氧丙烷聚合物具有至少350的羟基当量、平均每分子1.8至3个羟基，所述羟基中40％至70％为伯羟基、基于聚合物的重量按重量计不大于10％的氧乙烯含量和1.175或更小的多分散度。

本发明的聚氨酯的特征在于具有高的杨氏模量(在给定的硬链段含量下)和低的吸湿性。