[發明專利]交聯熱塑性聚氨酯/聚脲及其制備方法

無效

• 申請號: 200580046280.9
• 申請日: 2005-11-07
• 公開（公告）號: CN101098903A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 皮吉史·戴萬杰;約翰·夸德
• 申請（專利權）人: 普瑞普羅聚合體公司
• 主分類號: C08G18/08
• 分類號: C08G18/08;C08G18/18;C08G18/32
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 陶貽豐;鄭霞

發明領域

本發明的領域大致涉及性質類似于澆注型(castable)或交聯聚氨酯或聚脲的熱塑性聚氨酯和熱塑性聚脲。本發明的領域還包括制備所述熱塑性聚氨酯和熱塑性聚脲的方法。

發明背景

目前有許多由聚氨酯和聚脲制成的商品化產品。通常，這些產品由熱塑性聚氨酯(或聚脲)或熱固性聚氨酯(或聚脲)制成。熱塑性聚氨酯一般具有線性分子結構并在升高的溫度下自由流動。由于這種原因，熱塑性聚氨酯對于通過注塑模制或其他擠壓成形技術制備的產品是優選的，其中反應物的流動性是最重要的。不幸的是，與澆注型聚氨酯相比，熱塑性聚氨酯通常在磨損、抗張強度、反彈和壓縮形變方面表現出差的性能特征。

與現有的熱塑性聚氨酯相反，熱固性聚氨酯在磨損、抗張強度、反彈和壓縮形變方面具有特別優良的特性。熱固性聚氨酯一般具有結合不可逆的化學交聯的網狀結構。熱固性聚氨酯的缺點在于不可逆的化學交聯反應使其不適合在注塑模制和擠壓成形應用中的使用。通常，使用澆注(casting)工藝形成熱固性聚氨酯。不幸的是，澆注工藝需要昂貴的設備并通常涉及大量的加工步驟。因此，與注塑模制和擠壓成形系統相比較，澆注是效率較差且花費較高的制備基于聚氨酯和基于聚脲的產品的方法。

在制備熱固性(即澆注型)聚氨酯的典型方法中，首先將二異氰酸酯組分與具有聚酯或聚醚骨架的多元醇預聚合。預聚合物中剩余的二異氰酸酯與擴鏈劑(chain?extender)或交聯劑或交聯劑的混合物反應。添加催化劑以控制反應速率。如果交聯劑有二羥基官能組分，則形成聚氨酯。如果交聯劑有二胺官能性，則形成聚脲。

對于熱塑性聚氨酯，為二醇或多元醇與異氰酸酯反應。該反應一般在大的商品化反應器中進行。如上所述，熱塑性聚氨酯雖然不是交聯的，但是可用于注塑模制和其他擠壓成形方法。因為缺乏交聯，所以這些材料的磨損、抗張和壓縮形變性質不如熱固性聚氨酯或聚脲系統一樣優良。

因此，需要一種具有良好的磨損、抗張強度、反彈和壓縮形變(compression?set)特征的熱塑性聚氨酯或聚脲材料，所述特征類似于熱固性聚氨酯中發現的特征。可以使用常規的注塑模制和/或擠壓成形技術制備這類材料，從而降低所述材料的制備成本。

發明概述

本發明的一個方面，交聯熱塑性聚脲包括熱塑性聚氨酯基材、單體二異氰酸酯和二胺的混合物，所述單體二異氰酸酯構成所述混合物總重量的1-10％，所述二胺構成所述混合物總重量的1-10％。

本發明的另一個方面，提供了一種制備交聯熱塑性聚脲的方法。所述方法包括提供一種混合物的步驟，所述混合物包含熱塑性聚氨酯基材、單體和/或多聚二異氰酸酯和二胺，所述單體和/或多聚二異氰酸酯構成所述混合物總重量的1-10％，所述二胺構成所述混合物總重量的1-10％。然后加熱所述混合物至250℉-550℉范圍內的溫度。然后將加熱的混合物注入至少一個注塑模制裝置中。注入后，將混合物在150℉-250℉之間的溫度固化2-36小時之間的一段時間。

本發明的另外一個方面，交聯熱塑性聚氨酯包括熱塑性聚氨酯基材、單體二異氰酸酯和氫醌的混合物，所述單體二異氰酸酯構成所述混合物總重量的1-10％，所述氫醌構成所述混合物總重量的1-10％。

本發明的一個目的是提供一種熱塑性聚氨酯或聚脲材料，其表現出類似于熱固性聚氨酯的良好的磨損、抗張強度、反彈和壓縮形變的性質。本發明的另外一個目的是提供使用常規的注塑模制和/或擠壓成形技術制備此類材料的方法。本發明的其他目的在下文描述。

附圖簡述

圖1圖式說明了一種注塑模制裝置，其可以用來制備根據本發明的交聯熱塑性聚氨酯/聚脲制成的產品。

發明詳述

使用聚酯或聚醚骨架材料形成交聯熱塑性聚氨酯或聚脲。所述聚酯或聚醚基材可以包括，例如商品級的熱塑性聚氨酯。例如，熱塑性聚氨酯基材可以包括TEXIN?985，即一種肖氏硬度(Shore?hardness)約85的基于芳香族聚醚的熱塑性聚氨酯。TEXIN?985可以從Bayer公司(100?Bayer?Road，Pittsburgh，PA?15205)獲得。作為另外一個例子，所述熱塑性聚氨酯基材可以包括NOVEON?ST80A，其可從Noveon公司(9911?Brecksville?Road，Cleveland，OH?44141-3247)獲得。

熱塑性聚氨酯基材優選地在添加下面詳述的其他組分之前被干燥。例如，其可以通過在分離的容器中加熱熱塑性基材至溫度約100℉-200℉來完成。