[发明专利]聚氨酯弹性体

说明书

发明详述

本发明是涉及新型的聚氨酯弹性体及用于其之制备的一种方法。

聚氨酯弹性体是经由用高分子量多元醇(诸如聚酯多元醇或聚醚多元醇)、及低分子量多元醇或多胺(诸如乙二醇或丁二醇)与二异氰酸酯(诸如二异氰酸甲苯酯(TDI)、二异氰酸1,5萘酯(NDI)或二异氰酸4,4′-二苯基甲烷酯(4,4′- MDI)反应而制造。

主要使用的高分子量聚醚多元醇是聚四氢呋喃或聚环氧丙烷。

自包含次要数量的环氧乙烷(EO)-基之聚醇多元醇的弹性体聚氨酯之制备亦是已知的，见例如欧洲专利-A-13487。

已使用包含高数量的4,4′-MDI及具有高EO含量的聚醚多元醇之配制物以制备挠性聚氨酯泡沫，见例如欧洲专利A-547764、欧洲专利-A-547765及欧洲专利-A-549120。

然而，已知的异氰酸酯-基的弹性体于广泛的温度范围内皆未显示令人满意的动态模量性质。

现已发现，于广泛的温度范围内显示半完美的弹性体性质的一种新颖的聚氨酯弹性体。

因此，本发明是关于具有于0.75与1.5之间的于20℃的储能模量(E′)与于120℃的储能模量(E′)之比例、低于0.1的于100℃的损耗角正切及超过0.8的损耗角正切的最高值的聚异氰酸酯-基的弹性体，损耗角正切是损耗模量(E″)与储能模量(E′)之比例。

较优选地，损耗角正切的最高值是超过1.0。

于20℃的储能模量(E′)与于120℃的储能模量(E′)之比例较优选地为于0.8与1.2之间，更优选地为于0.85与1.1之间。优选地具有低于0.05的于100℃的损耗角正切。最优选地，于100℃的损耗角正切为低于0.03。

损耗角正切的主要最高值较优选地于低于0℃的温度发生，最优选地为低于-10℃。

储能及损耗模量是经由动态机械热分析〔按照ISO/DIS 6721 -5测量的DMTA(动态机械热分析)〕而测量。

此类新型的聚氨酯弹性体可以自包含具有高氧亚乙基含量的多元醇或包含聚酯多元醇及高浓度的具有高氧亚乙基含量的多元醇之多元醇掺合物、基本上纯净的4,4′-MDI或其一种衍生物、及一种低分子量链增长剂及任选的一种交联剂的配制剂而制造。

因此，按照本发明，亦提供从包含一种多异氰酸酯成分、一种多元醇组合物、一种链增长剂及任选的一种交联剂的一种反应混合物制备聚氨酯弹性体的一种方法，其中多异氰酸酯成分包含至少85％(重量)的二异氰酸4,4′-二苯基甲烷酯或其一种变体，多元醇组合物包含至少一种包含氧亚乙基残基的聚氧亚烷基多元醇，该多元醇组合物具有2至4的平均标称羟基官能度、500至7000的平均羟基当量及于50％与85％(重量)之间的平均氧亚乙基含量，及链增长剂具有至多250的平均羟基当量。

于本发明中使用的多异氰酸酯成分可以是任何芳族或脂族多异氰酸酯，诸如TDI、NDI或纯净的二异氰酸4,4′-二苯基甲烷酯或该二异氰酸酯与一种或一种以上其他有机多异氰酸酯的混合物，特别是其他的多异氰酸二苯基甲烷酯异构物，例如，任选连同2,2′-异构物的2,4′-异构物。多异氰酸酯成分也可以是自包含至少85％(重量)的二异氰酸4,4′-二苯基甲烷酯的一种多异氰酸酯组合物衍生的一种MDI变型。MDI变型于此领域中是熟知的，并且，对于按照本发明之用途，特别地包括经由引进uretonimine和/或碳化二亚胺基进入该多异氰酸酯组合物中和/或经由与一种或一种以上多元醇反应而获得的液体产物。

作为多异氰酸酯成分，较优选的是包含至少90％(重量)的二异氰酸4,4′二苯基甲烷酯的多异氰酸酯组合物。包含至少95％(重量)的二异氰酸4,4′-二苯基甲烷酯的多异氰酸酯组合物是最优选的。

多元醇组合物可以是由任选掺和其他多元醇(诸如聚酯多元醇)的一种或一种以上聚醚多元醇组成。

组合物可包含一种单一之聚氧亚烷基多元醇，其较优选地是具有需要的官能度、当量及氧亚乙基含量的一种聚(氧亚乙基-氧亚丙基)多元醇。此等多元醇于此领域中是已知的及可以采用习用之方法经由用一种引发剂诸如水、一种多元醇、一种羟胺、具有2至4个活性氢原子的一种多元胺及其类似物同时地和/或以任何次序连续地与环氧乙烷及环氧丙烷反应而获得。

或者，多元醇组合物可包含两种或两种以上聚氧亚烷基多元醇的一种混合物，以使总组合物具有需要的平均官能度、当量及氧亚乙基含量。于此等混合物中存在的聚氧亚烷基多元醇较优选地是聚(氧亚乙基-氧亚丙基)多元醇，但亦可以存在一种或一种以上聚氧亚乙基多元醇和/或聚氧亚丙基多元醇。

较优选的聚醚多元醇组合物包含：