[發明專利]水蒸氣可透過的復合構件

在審

• 申請號: 201580037652.5
• 申請日: 2015-07-06
• 公開（公告）號: CN106660341A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: G.韋斯特;G.舍內爾
• 申請（專利權）人: 科思創德國股份有限公司
• 主分類號: B32B27/08
• 分類號: B32B27/08;B32B27/40;E04D12/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張華,周齊宏

本發明涉及由至少兩層構成的水蒸汽可透過的平面復合構件，其中至少一層由聚醚基熱塑性聚氨酯構成，本發明還涉及其用途。

熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）具有工業意義，因為它們表現出優異的機械性能并且可以進行成本有利的熱塑性加工。通過使用不同的化學合成組分，可以在寬范圍內改變它們的機械性能。TPU的綜述、其性能和用途可見于Kunststoffe 68（1978），第819-825頁和Kautschuk, Gummi, Kunststoffe 35（1982），第568-584頁中。

TPU由線性多元醇，大都為聚酯多元醇或聚醚多元醇，有機二異氰酸酯和短鏈二醇（擴鏈劑）合成。為加速形成反應，可以另外加入催化劑。合成組分的摩爾比可以在寬范圍內變化，由此可以調節產物的性質。根據多元醇與擴鏈劑的摩爾比，得到在寬的肖氏硬度范圍內的產物。可熱塑性加工的聚氨酯彈性體的合成可以逐步地（預聚物法）進行或通過在一個階段中使所有組分同時反應（一鍋法）來進行。在預聚物法中，由多元醇和二異氰酸酯形成含異氰酸酯的預聚物，其在第二步中與擴鏈劑反應。TPU可以連續地或不連續地制備。最著名的工業生產方法是帶式法和擠出機法。

除了催化劑，也可以將助劑和添加劑加入到TPU合成組分中。

主要在紡織工業中和建筑工業中，TPU以擠出箔的形式來使用。與織物層或無紡織物狀織物結合，其用于耐候性服裝、篷布、屋頂襯墊（Dachunterspannbahnen）或立面襯墊（Fassadenspannbahnen）（復合構件）中。在此，在每種情況中，TPU的任務一方面是作為液體形式的水（例如雨）的屏障起作用，另一方面是將氣態的水從內部釋放到外部，以便獲得盡可能舒適的內部氣候。與其他材料相反，TPU可以實現這種雙重功能，而不在TPU層中產生微孔。

除了這種復合構件以及因此TPU層的好的水蒸氣透過性以外，用于該復合構件中的TPU箔的盡可能低的溶脹和足夠的機械性能也具有決定性的意義。TPU箔的過于突出的溶脹傾向提高了TPU箔與屬于該復合構件的其它層（例如無紡織物），也稱為下部結構（Unterbau），分離的風險。由于這種分離，大都非常薄的TPU箔額外地暴露于以例如裂紋形成形式的損壞的風險中。另外，所使用的TPU箔的不足的機械性能不僅使得它們更難以加工成復合構件，而且同樣增加了損壞的風險，并且導致所述復合構件的功能性的可察覺的損失。

迄今為止，由于對水蒸汽透過性的高要求，幾乎僅使用基于聚(四氫呋喃)（所謂的C4醚基TPU）的TPU。這些TPU盡管具有好的性能特征，但它們基于相對昂貴的原料。

用僅基于聚(乙二醇)（所謂的C2醚基TPU）的TPU可獲得非常高的水蒸汽透過性。然而，這些TPU不能用于屋頂襯墊，因為由于嚴重的溶脹，它們非常容易與箔的下部結構（例如非織造物）分離。因此，如例如WO2000/039179中所述般，它們優選用于超級吸收劑中。

EP-A 1366100中描述了聚醚基TPU，其中聚醚多元醇組分無規構成存在并且含有大于75重量％的環氧丙烷單元。所使用的在雙金屬氰化物催化劑的存在下制備的聚醚多元醇組分具有51-100％的仲羥基高含量和600-1500的摩爾質量。這些聚醚多元醇組分降低了TPU硬鏈段相（由異氰酸酯和擴鏈劑形成）和TPU軟鏈段相（由多元醇形成）之間的相分離，由此造成這些TPU材料的水蒸汽透過性過于糟糕。

US-A 4202957描述了由4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、一至兩種擴鏈劑和由聚氧乙烯單元和聚氧丙烯單元構成的嵌段共聚物形成的TPU，其通過環氧乙烷聚合到聚環氧丙烷上獲得，摩爾質量為1000-3000，伯羥基含量為至少50％。為了獲得所需性能，特別是TPU的改進的熱穩定性，該嵌段共聚物的環氧乙烷嵌段必須超過一定的最小長度。為此所需的環氧乙烷單元的最小比例（EO％）由下式得出：EO％=(MW-900)/ 4 * 3 * 100/MW（其中，MW =嵌段共聚物的摩爾質量）。所述的TPU對于水蒸氣可透過的復合構件而言僅具有非常有限的可用性，因為根據所使用的嵌段共聚物的摩爾質量，它們具有高的溶脹傾向或其水蒸氣透過性過低。

EP-A 0881244公開了一種生產TPU的方法，其中為改進多元醇組分的反應性以及為改進TPU的機械性能特征，使用具有聚氧乙烯單元和聚氧丙烯單元的聚醚多元醇，所述聚氧乙烯和聚氧丙烯單元具有80-100％的伯羥基高含量。這些是聚氧乙烯單元和聚氧丙烯單元的嵌段共聚物。需要高含量的伯羥基，以確保多元醇對異氰酸酯的足夠的反應性。因此，該TPU相對昂貴。另外，它們傾向于強烈溶脹。