用于制备透明的聚硫氨酯体的组合物的制作方法

文档序号:11141268阅读:517来源:国知局
用于制备透明的聚硫氨酯体的组合物的制造方法与工艺

A) 多异氰酸酯组分,其包含至少一种具有每分子至少2的异氰酸酯基团官能度的多异氰酸酯,

B) 硫醇组分,其包含至少一种具有每分子至少2的硫醇基团官能度的多硫醇,

以及任选的

C) 辅助剂和添加剂,

其中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的比率为0.5:1至2.0:1。本发明还涉及通过这样的组合物的反应而制备透明的聚硫氨酯体的方法和由此制备的聚硫氨酯体,以及通过脂族的、环脂族的、芳族的或芳脂族的多胺的气相光气化而制备的多异氰酸酯用于制备透明的聚硫氨酯体的用途。

对于各种应用,例如作为用于生产用于汽车和飞机构造的玻璃板的无机玻璃的轻质替代物或作为用于光学、电子或光电子部件的浇注物料,当今市场对透明的、耐光的聚氨酯物料的兴趣日益增加。

特别是对于高质量的光学应用,例如对于透镜或眼镜片,通常需要呈现高折射和同时低色散(高阿贝系数)的塑料材料。

已经多次描述了具有高折光指数的透明聚氨酯物料的制备。经常作为多异氰酸酯组分使用所谓的芳脂族二异氰酸酯,即其异氰酸酯基团通过脂族基团键合到芳族体系的那些二异氰酸酯。由于它们的芳族结构,芳脂族二异氰酸酯提供具有增加的折光指数的聚氨酯,同时脂族相连的异氰酸酯基团保证了高质量应用所需的耐光性和低泛黄倾向。

US-A 4680369和US-A 4689387描述了例如适合作为透镜材料的聚氨酯或聚硫氨酯,其制备包括将特定的含硫多元醇或巯基官能的脂族化合物与单体芳脂族二异氰酸酯,例如1,3-双(异氰酸根合甲基)苯(间-苯二亚甲基二异氰酸酯,m-XDI)、1,4-双(异氰酸根合甲基)苯(对-苯二亚甲基二异氰酸酯,p-XDI)、1,3-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(间-四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯,m-TMXDI)或1,3-双(异氰酸根合甲基)-2,4,5,6-四氯苯组合,以实现特别高的折光指数。

单体芳脂族二异氰酸酯,如m-和p-XDI或m-TMXDI也在许多其它出版物中作为用于制备高折射的透镜材料的优选的多异氰酸酯组分提及,例如EP-A 0 235 743、EP-A 0 268 896、EP-A 0 271 839、EP-A 0 408 459、EP-A 0 506 315、EP-A 0 586 091和EP-A 0 803 743。它们用作多元醇和/或多硫醇的交联剂组分,并且取决于共反应物而得到具有1.56至1.67的高折光指数和最多45的相对高的阿贝系数的透明塑料。

用于制备用于光学应用的高折射的聚氨酯或聚硫氨酯的所述方法的基本缺点是,所制造的透镜中的一些在其透明度和无浑浊性方面不总是满足期望的要求。这尤其是针对透镜等中的应用。

为了满足光学应用的高要求,目前复杂的原料制备方法是现有技术。例如,EP-A 1 908 749描述了XDI的制备,其中首先制备XDA的盐酸盐,然后在升高的压力下将其光气化以获得相应纯度的质量。希望的是XDA的直接光气化。

本发明的目的在于,提供用于制备透明的聚硫氨酯体的组合物,使用其可以获得具有改进的光学性能,特别是改进的透明度和无浑浊性的制品。

所述目的通过本文开头描述的类型的组合物而实现,其中所述多异氰酸酯组分 A) 的多异氰酸酯通过脂族的、环脂族的、芳族的或芳脂族的多胺的气相光气化而制备。

因此,本发明的主题是用于制备透明的聚硫氨酯体的组合物,其包含下列组分或由下列组分组成:

A) 多异氰酸酯组分,其包含至少一种具有每分子至少2的异氰酸酯基团官能度的多异氰酸酯,

B) 硫醇组分,其包含至少一种具有每分子至少2的硫醇基团官能度的多硫醇或由至少一种具有每分子至少2的硫醇基团官能度的多硫醇组成,

以及任选的

C) 辅助剂和添加剂,

其中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的比率为0.5:1至2.0:1,

其中所述组合物的特征在于,

所述多异氰酸酯组分 A) 的多异氰酸酯通过脂族的、环脂族的、芳族的或芳脂族的多胺的气相光气化而制备。

在本发明中,术语“透明”被理解为是指该透明体在2毫米厚度和标准光源D65(规定在DIN 6173中)下具有≥ 85%的透射比。在任选共同使用紫外线稳定剂和染料的情况下,这种透射比值可偏离≥ 85%的上述值。

本发明主要基于如下的发现:通过气相光气化得到的多异氰酸酯可以包含一定量的腈类化合物,该腈类化合物在将多异氰酸酯进一步加工成聚硫氨酯时改进了如此获得的模制品的透明度。不受限于任何理论,可以推测,所述腈类化合物对于产生的多异氰酸酯的二聚体或三聚体起到溶剂性促进剂的作用。在没有腈的情况下它们可能沉淀,这可能是导致形成浑浊的原因。

另一个优点在于,本发明的组合物针对带入的水相比于目前已知的(例如在US 8,044,165 B2中描述的)体系而较不敏感。通常,特别是硫醇组分必须进行干燥,从而除去过量的水;否则的话,可能会影响到获得的光学部件的光学性能。与之相反地,这在本发明中不是必须的。例如,在本发明的组合物中的硫醇组分的水含量可以为 > 600 ppm,特别是 > 800 ppm 或甚至多于900 ppm。

本发明提供了包含至少一种多异氰酸酯的多异氰酸酯组分,所述多异氰酸酯每分子具有至少两个异氰酸酯基团,特别是2至6个,优选2至4个,特别优选2至3个异氰酸酯基团。在此,也可以使用具有不同官能度的多异氰酸酯的混合物,从而得到奇数的平均官能度。在本发明中,多异氰酸酯是指具有两个或更多个游离的异氰酸酯基团的有机异氰酸酯。所述多异氰酸酯可以以单体或低聚物的形式存在。对此合适的改性反应例如是使异氰酸酯催化低聚化而形成脲二酮、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构或用于二异氰酸酯的缩二脲化的常见方法,这些例如描述在Laas等人, J. Prakt. Chem. 336, 1994, 185-200;DE-A 1 670 666 和EP-A 0 798 299。基于芳脂族二异氰酸酯的这些多异氰酸酯的具体描述可以例如参见EP-A 0 081 713、EP-A 0 197 543、GB-A 1 034 152和JP-A 05286978。字节“多”基本上是指每个分子中异氰酸酯基团的数目和并不一定是指所述多异氰酸酯必须具有低聚的或甚至聚合的结构。

根据本发明,多异氰酸酯组分 A) 的多异氰酸酯通过脂族的、环脂族的、芳族的或芳脂族的多胺的气相光气化而制备。用于产生本发明使用的多异氰酸酯的这类方法描述在EP 1 754 698 B1。同样可以使用如在WO 2013/079517 A1中公开的用于气相光气化的方法。

所述气相光气化优选如下进行:将相应的起始物质,即待制备的多异氰酸酯所基于的多胺,任选在添加稳定剂和/或惰性气体的情况下汽化;如果需要,在 < 1000 mbar的压力下操作。将以这样的方式汽化的多胺在回路中以5至90分钟的平均停留时间和40至190℃的温度传送,并且在高于胺的汽化温度10至100 K的温度下在根据气相光气化本身已知的方法而给定的压力下与光气反应。上述的方法条件特别适用于产生1,3-苯二亚甲基二异氰酸酯和1,4-苯二亚甲基二异氰酸酯。以这样的方式产生相对大量的腈类化合物,这些腈类化合物在进一步加工本发明组合物时产生有利的作用,特别是对由其获得的模塑品的透明度。可以不必繁琐地分离这些腈类化合物。

如果希望,用于制备多异氰酸酯组分 A) 的合适的改性反应是芳脂族二异氰酸酯在添加摩尔不足量的羟基官能的共反应物,特别是分子量范围为32至300 g/mol的低分子量的一元或多元醇之后的氨基甲酸酯化和/或脲基甲酸酯化,所述一元或多元醇例如是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、戊醇异构体、己醇、辛醇和壬醇、正癸醇、正十二烷醇、正十四烷醇、正十六烷醇、正十八烷醇、环己醇、甲基环己醇异构体、羟基甲基环己烷、3-甲基-3-羟基甲基氧杂环丁烷、1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、丁二醇异构体、戊二醇、己二醇、庚二醇和辛二醇、1,2-和1,4-环己烷二醇、1,4-环己烷二甲醇、4,4'-(1-甲基亚乙基)双环己醇、二乙二醇、二丙二醇、1,2,3-丙三醇、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、1,1,1-三羟甲基丙烷、2,2-双(羟基甲基)-1,3-丙二醇或1,3,5-三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯,或者这些醇的任意混合物。优选用于制备氨基甲酸酯-和/或脲基甲酸酯改性的多异氰酸酯组分 A) 的醇是具有2至8个碳原子的所述一元醇和二元醇。

基于芳脂族二异氰酸酯的氨基甲酸酯-和/或脲基甲酸酯改性的多异氰酸酯的具体描述例如参见EP-A 1 437 371、EP-A 1 443 067、JP-A 200516161691、JP-A 2005162271。

在本发明组合物的一个优选实施方案中,所述多异氰酸酯组分包含基于该多异氰酸酯组分至少80重量%,特别是至少85重量%,更优选至少90重量%,特别优选至少95重量%或甚至至少96重量%或至少98重量%的通过气相光气化制备的多异氰酸酯。

根据本发明,优选至少一种腈构成了所述多异氰酸酯组分的另一种成分,所述腈作为副产物包含在通过气相光气化获得的多异氰酸酯组分中。除了通过气相光气化产生的多异氰酸酯,所述多异氰酸酯组分还完全可以混合有至少一种另外的(例如通过其它制备途径产生的)多异氰酸酯,例如通过液相光气化产生的多异氰酸酯。

取决于所述多异氰酸酯组分的腈含量,通过不同于气相光气化产生的多异氰酸酯的含量例如可以为基于所述多异氰酸酯组分A) 最多19重量%,任选最多14重量%,最多9重量%,最多4重量%或最多3重量%。

根据本发明组合物的一个优选实施方案,所述多异氰酸酯组分包含基于多异氰酸酯组分 A) 至少0.005重量%的至少一种腈,特别是至少0.01重量%,优选0.005至15重量%,更优选0.01至5重量%,特别优选0.1至2重量%或甚至0.1至1重量%。如上文已经列出的,本发明使用的和通过气相光气化产生的多异氰酸酯组分根据制备情况已经可以包含一定量的腈类化合物,这些腈类化合物的含量主要通过在反应中使用的多胺的性质和此外通过反应条件的选择,特别是压力和反应温度而可能受到影响。这特别适用于在本发明中特别优选的多异氰酸酯1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI) 和1,4-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,4-XDI),它们根据气相光气化通常具有相对高含量的相应腈类化合物。

在多异氰酸酯组分中的至少一种腈的上述含量说明可以根据制备情况而已经包含在所述多异氰酸酯组分中,或也可以通过有针对性的添加有机腈类化合物,特别是芳族腈类化合物而调整到上述的含量说明。优选地,不添加额外的腈而超过通过气相光气化的制备条件已经产生的含量。特别优选地,这适用于包含1,3-XDI 和/或1,4-XDI的多异氰酸酯组分。

在本发明中,腈类化合物的含量通过使用二乙胺的衍生化和然后的HPLC-MS借助UV信号的面积的积分而确定。对于HPLC-MS测量,例如可以选择下列程序:

Synapt G2-S HR-MS, ACQUITY UPLC (Waters) QS. No.: 02634

UV: PDA (总吸光度色谱图)

柱: Kinetex 100 x 2.1 mm_1.7 μm

柱温度: 30℃

流动相组成:

溶剂: A) 水 + 0.05% 甲酸

B) 乙腈 + 0.05% 甲酸

流速: 0.5 ml/min

梯度: t0/5%B_t0.5/5%B_t6/100%B_t7/100%B_t7.1/5%B_t8/5%B。

在上述实施方案中特别优选地,所述腈如所述多异氰酸酯源自于相同的多胺。这适用于根据制备情况所含的腈类化合物以及任选后来添加的腈类化合物。这是特别有利的,因为基于与在气相光气化中产生的多异氰酸酯相同的化学骨架,通过所述腈可以实现特别好的促进作用。

特别优选地,所述腈包含至少一个另外的官能团,其中该官能团特别是可以在聚硫氨酯中构成网络,从而阻止所述腈以后迁移出所述模塑品,并且特别优选是异氰酸酯基团。这在下文中借助实例1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI) 具体说明。该二异氰酸酯通过1,3-双(氨基甲基)苯的气相光气化而产生。在这种情况下,特别优选的异氰酸根合腈是3-(异氰酸根合甲基)苯甲腈。

在这样的异氰酸根合腈与所述硫醇组分反应时,可以生成腈改性的硫氨基甲酸酯。可以展示的实例是3-(异氰酸根合甲基)苯甲腈:

其中,R2表示所使用的多硫醇的基团。对于4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷 (DMPT),基团R2对应于下列结构单元,其中在该式中左侧表示键的线是指在上述结构中与硫原子形成的键:

DMPT的两个硫醇基团也可以分别与分子3-(异氰酸根合甲基)苯甲腈反应,其中生成下列结构:

类似的化合物也可以使用任选使用的多元醇而生成。首先,3-(异氰酸根合甲基)苯甲腈与多元醇的反应产物通用地表示如下,其中R1表示所使用的多元醇的基团:

也可以生成腈改性的氨基甲酸酯。当使用二元醇时,两个OH基团可以分别与分子3-(异氰酸根合甲基)苯甲腈反应,其中生成下列结构:

原则上,可用于本发明的多异氰酸酯是本身已知的所有多异氰酸酯。这些是例如在140至400 g/mol分子量范围内的那些,例如1,4-丁烷二异氰酸酯、1,5-戊烷二异氰酸酯、1,6-己烷二异氰酸酯(HDI)、1,5-二异氰酸根合-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基-1,6-己烷二异氰酸酯、1,8-辛烷二异氰酸酯、1,9-壬烷二异氰酸酯、1,10-癸烷二异氰酸酯、1,3-和1,4-环己烷二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合-3,3,5-三甲基环己烷、1,3-二异氰酸根合-2-甲基环己烷、1,3-二异氰酸根合-4-甲基-环己烷、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯;IPDI)、1-异氰酸根合-1-甲基-4(3)-异氰酸根合甲基环己烷、2,4’-和4,4'-二异氰酸根合二环己基甲烷(H12-MDI)、1,3-和1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷、4,4'-二异氰酸根合-3,3'-二甲基二环己基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-3,3',5,5'-四甲基二环己基甲烷、4,4'-二异氰酸根合-1,1'-双(环己基)、2,5-双(异氰酸根合甲基)-双环[2.2.1]庚烷、2,6-双(异氰酸根合甲基)双环[2.2.1]庚烷、4,4'-二异氰酸根合-3,3'-二甲基-1,1'-双(环己基)、4,4'-二异氰酸根合-2,2',5,5'-四甲基-1,1'-双(环己基)、1,8-二异氰酸根合-p-薄荷烷、1,3-金刚烷二异氰酸酯、1,3-二甲基-5,7-金刚烷二异氰酸酯、1,3-和1,4-双(异氰酸根合甲基)苯、1,3-和1,4-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯(TMXDI)、双(4-(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯基)碳酸酯、1,3-和1,4-苯二异氰酸酯、2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯和这些异构体的任何所需混合物、二苯甲烷-2,4'-和/或-4,4'-二异氰酸酯和萘-1,5-二异氰酸酯以及此类二异氰酸酯的任何所需混合物。

优选地,通过气相光气化生成的多异氰酸酯选自1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI)、1,4-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,4-XDI)、2,5-双(异氰酸根合甲基)双环[2.2.1]庚烷、2,6-双(异氰酸根合甲基)双环[2.2.1]庚烷、1,3-和1,4-双(异氰酸根合甲基)环己烷 (H6-XDI)、2,4-二异氰酸根合甲苯、2,6-二异氰酸根合甲苯、二苯基甲烷-2,2'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯 (MDI) 或者它们的混合物,特别是1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI) 和/或1,4-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,4-XDI) 或1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI) 和/或1,4-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,4-XDI) 与上述其它的异氰酸酯的混合物,但优选1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI) 和/或1,4-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,4-XDI)。这些多-或二异氰酸酯是优选的,因为由此可以获得具有特别好的光学性能(例如高的折光指数和高的透明度)的透镜材料。这些优点对于特别优选所述的二异氰酸酯1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI) 和1,4-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,4-XDI)是特别突出的。

在本发明组合物的一个特别优选的实施方案中,所述多异氰酸酯选自1,3-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,3-XDI) 和所述腈选自3-(异氰酸根合甲基)苯甲腈,和/或所述多异氰酸酯选自1,4-双(异氰酸根合甲基)苯 (1,4-XDI) 和所述腈选自4-(异氰酸根合甲基)苯甲腈。

本发明的组合物进一步包含硫醇组分B)。这种组分包含至少一种具有每分子至少2,更特别2至6,优选2至4,更优选2至3的硫醇基团官能度的多硫醇或由至少一种具有每分子至少2,更特别2至6,优选2至4,更优选2至3的硫醇基团官能度的多硫醇构成。在此也可以使用具有不同官能度的多硫醇的混合物,由此产生奇数平均官能度。用于本发明的多硫醇是指具有两个或更多个硫醇基团的有机硫醇。字节“多”基本涉及硫醇基团数并且如上述对于多异氰酸酯化合物的情况不一定是指该多硫醇必须具有低聚或甚至聚合的结构。但是,根据本发明使用的多硫醇也完全可能具有聚醚骨架、聚硫醇醚骨架或由O-醚和S-醚单元构成的混合骨架。

该多硫醇可具有80(甲烷二硫醇)至大约12000 g/mol,优选250至8000 g/mol的平均分子量。

合适的多硫醇的实例包括甲烷二硫醇、1,2-乙烷二硫醇、1,1-丙烷二硫醇、1,2-丙烷二硫醇、1,3-丙烷二硫醇、2,2-丙烷二硫醇、1,4-丁烷二硫醇、2,3-丁烷二硫醇、1,5-戊烷二硫醇、1,6-己烷二硫醇、1,2,3-丙烷三硫醇、1,1-环己烷二硫醇、1,2-环己烷二硫醇、2,2-二甲基丙烷-1,3-二硫醇、3,4-二甲氧基丁烷-1,2-二硫醇和2-甲基环己烷-2,3-二硫醇,含硫醚基团的多硫醇,如2,4-二巯甲基-1,5-二巯基-3-硫杂戊烷、4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、4,8-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、5,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,5-双(巯乙硫基)-1,10-二巯基-3,8-二硫杂癸烷、四(巯甲基)甲烷、1,1,3,3-四(巯甲硫基)丙烷、1,1,5,5-四(巯甲硫基)-3-硫杂戊烷、1,1,6,6-四(巯甲硫基)-3,4-二硫杂己烷、2-巯乙硫基-1,3-二巯基丙烷、2,3-双(巯乙硫基)-1-巯基丙烷、2,2-双(巯甲基)-1,3-二巯基丙烷、双(巯甲基)硫、双(巯甲基)二硫、双(巯乙基)硫、双(巯乙基)二硫、双(巯丙基)硫、双(巯丙基)二硫、双(巯甲硫基)甲烷、三(巯甲硫基)甲烷、双(巯乙硫基)甲烷、三(巯乙硫基)甲烷、双(巯丙硫基)甲烷、1,2-双(巯甲硫基)乙烷、1,2-双(巯乙硫基)乙烷、2-(巯乙硫基)乙烷、1,3-双(巯甲硫基)丙烷、1,3-双(巯丙硫基)丙烷、1,2,3-三(巯甲硫基)丙烷、1,2,3-三(巯乙硫基)丙烷、1,2,3-三(巯丙硫基)丙烷、四(巯甲硫基)甲烷、四(巯乙基硫甲基)甲烷、四(巯丙基硫甲基)甲烷、2,5-二巯基-1,4-二噻烷、2,5-双(巯甲基)-1,4-二噻烷和可根据JP-A 07118263获得的其低聚物、1,5-双(巯丙基)-1,4-二噻烷、1,5-双(2-巯乙基硫甲基)-1,4-二噻烷、2-巯甲基-6-巯基-1,4-二硫杂环庚烷、2,4,6-三巯基-1,3,5-三噻烷、2,4,6-三巯甲基-1,3,5-三噻烷和2-(3-双(巯甲基)-2-硫杂丙基)-1,3-二硫戊环,聚酯硫醇,例如乙二醇-双(2-巯基乙酸酯)、乙二醇-双(3-巯基丙酸酯)、二乙二醇-2-巯基乙酸酯、二乙二醇-3-巯基丙酸酯、2,3-二巯基-1-丙醇-3-巯基丙酸酯、3-巯基-1,2-丙二醇-双(2-巯基乙酸酯)、3-巯基-1,2-丙二醇-双(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷-三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷-三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷-三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基乙烷-三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇-四(2-巯基乙酸酯)、季戊四醇-四(3-巯基丙酸酯)、甘油-三(2-巯基乙酸酯)、甘油-三(3-巯基丙酸酯)、1,4-环己二醇-双(2-巯基乙酸酯)、1,4-环己二醇-双(3-巯基丙酸酯)、羟甲基硫-双(2-巯基乙酸酯)、羟甲基硫-双(3-巯基丙酸酯)、羟乙基硫-2-巯基乙酸酯、羟乙基硫-3-巯基丙酸酯、羟甲基二硫-2-巯基乙酸酯、羟甲基二硫-3-巯基丙酸酯、2-巯乙基酯巯基乙酸酯和双(2-巯乙基酯)-硫代二丙酸酯以及芳族硫代化合物,例如1,2-二巯基苯、1,3-二巯基苯、1,4-二巯基苯、1,2-双(巯甲基)苯、1,4-双(巯甲基)苯、1,2-双(巯乙基)苯、1,4-双(巯乙基)苯、1,2,3-三巯基苯、1,2,4-三巯基苯、1,3,5-三巯基苯、1,2,3-三(巯甲基)苯、1,2,4-三(巯甲基)苯、1,3,5-三(巯甲基)苯、1,2,3-三(巯乙基)苯、1,3,5-三(巯乙基)苯、1,2,4-三(巯乙基)苯、2,5-甲苯二硫醇、3,4-甲苯二硫醇、1,4-萘二硫醇、1,5-萘二硫醇、2,6-萘二硫醇、2,7-萘二硫醇、1,2,3,4-四巯基苯、1,2,3,5-四巯基苯、1,2,4,5-四巯基苯、1,2,3,4-四(巯甲基)苯、1,2,3,5-四(巯甲基)苯、1,2,4,5-四(巯甲基)苯、1,2,3,4-四(巯乙基)苯、1,2,3,5-四(巯乙基)苯、1,2,4,5-四(巯乙基)苯、2,2'-二巯基联苯和4,4'-二巯基联苯。

该多硫醇优选选自4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、2,5-双巯甲基-1,4-二噻烷、1,1,3,3-四(巯甲硫基)丙烷、5,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,8-二巯甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、三羟甲基丙烷-三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷-三(2-巯基乙酸酯)、季戊四醇-四(2-巯基乙酸酯)和/或季戊四醇-四(3-巯基丙酸酯)。

除硫醇组分B)外,本发明的组合物还可包含通常与多异氰酸酯反应的其它组分。此类组分特别是常规聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚聚酯多元醇、聚硫醚多元醇、聚合物改性的聚醚多元醇、接枝聚醚多元醇(特别是基于苯乙烯和/或丙烯腈的那些)、聚醚多胺、含羟基的聚缩醛和/或含羟基的脂族聚碳酸酯,它们是聚氨酯化学中已知的,通常具有106至12 000 g/mol,优选250至8000 g/mol的重均分子量。合适的共反应物B)的综述可见于例如N. Adam等人: "Polyurethanes", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Electronic Release, 7th ed., chap. 3.2–3.4, Wiley-VCH, Weinheim 2005。

聚硫氨酯在本发明的意义上是指其中多异氰酸酯和一种或多种异氰酸酯反应性组分之间的键的多于一半至全部是硫氨基甲酸酯基团的聚合物。因此可能在少于一半的程度上存在其它键,例如氨基甲酸酯桥连或脲桥连。在这种情况下,本发明的组合物还包含其它异氰酸酯反应性组分(一种或多种)。下面更详细描述这些仅任选的组分。

如果使用,合适的聚醚多元醇是例如DE-A 2 622 951,第6栏,第65行 - 第7栏,第47行或EP-A 0 978 523,第4页,第45行至第5页,第14行中规定的类型的那些,只要它们符合上文规定的官能度和分子量要求。特别优选的聚醚多元醇B)是环氧乙烷和/或环氧丙烷与甘油、三羟甲基丙烷、乙二胺和/或季戊四醇的加合物。

如果使用,合适的聚酯多元醇是例如EP-A 0 978 523,第5页,第17至47行或EP-A 0 659 792,第6页,第8至19行中规定的类型的那些,只要它们符合上文给出的规范,优选是羟基值为20至650 mg KOH/g的多元醇。

如果使用,合适的聚缩醛多元醇是例如简单二醇,如二乙二醇、三乙二醇、4,4'-二氧基乙氧基二苯基二甲基甲烷(2摩尔环氧乙烷与双酚A的加合物)或己二醇与甲醛或通过环缩醛,例如三氧杂环己烷的缩聚制成的聚缩醛的已知反应产物。

氨基聚醚或氨基聚醚的混合物同样合适,这些因此是具有可与异氰酸酯基团反应并由至少50当量%,优选至少80当量%的伯和/或仲芳族或脂族键合氨基和剩余量的伯和/或仲脂族键合羟基构成的基团的聚醚。合适的此类氨基聚醚是例如EP-A 0 081 701,第4栏,第26行至第5栏,第40行中规定的化合物。同样适合作为起始组分E)的是氨基官能聚醚氨酯或-脲,如可例如通过DE-A 2 948 419的方法通过异氰酸酯官能聚醚预聚物或上文规定的分子量范围的含氨基的聚酯的水解制成。

另一些合适的异氰酸酯基团反应性组分是例如EP-A 0 689 556和EP-A 0 937 110中描述的例如可通过环氧化脂肪酸酯与脂族或芳族多元醇反应以使环氧化物开环而得的特定多元醇。

也可任选使用含羟基的聚丁二烯。

此外,合适的异氰酸酯基团反应性组分还包括含硫的羟基化合物。此处的实例包括简单的巯基醇,例如2-巯基乙醇、3-巯基丙醇、1,3-二巯基-2-丙醇、2,3-二巯基丙醇和二硫赤藓糖醇,含硫醚结构的醇,例如二(2-羟乙基)硫、1,2-双(2-羟乙基巯基)乙烷、双(2-羟乙基)二硫和1,4-二噻烷-2,5-二醇或具有EP-A 1 640 394中规定的类型的聚酯氨酯、聚硫酯氨酯、聚酯硫氨酯或聚硫酯硫氨酯结构的含硫二醇。

本发明的组合物可包含的其它异氰酸酯反应性化合物包括低分子量羟基和/或氨基官能组分,换言之在60至500 g/mol,优选62至400 g/mol的分子量范围内的那些。

这些是例如具有2至14,优选4至10个碳原子的简单一元醇或多元醇,例如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、异构丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇和辛二醇、1,10-癸二醇、1,2-和1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、4,4'-(1-甲基亚乙基)双环己醇、1,2,3-丙三醇、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、1,1,1-三羟甲基丙烷、2,2-双(羟甲基)-1,3-丙二醇、双(2-羟乙基)氢醌、1,2,4-和1,3,5-三羟基环己烷或1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯。

合适的低分子量氨基官能化合物的实例是具有伯和/或仲连接的氨基的脂族和环脂族胺和氨基醇,例如环己胺、2-甲基-1,5-戊烷二胺、二乙醇胺、单乙醇胺、丙基胺、丁基胺、二丁基胺、己基胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、乙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、异佛尔酮二胺、二亚乙基三胺、乙醇胺、氨基乙基乙醇胺、二氨基环己烷、己二胺、甲基亚氨基双丙基胺、亚氨基双丙基胺、双(氨基丙基)哌嗪、氨基乙基哌嗪、1,2-二氨基环己烷、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、1,8-对二氨基薄荷烷、双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-2,3,5-三甲基环己基)甲烷、1,1-双(4-氨基环己基)丙烷、2,2-双(4-氨基环己基)丙烷、1,1-双(4-氨基环己基)乙烷、1,1-双(4-氨基环己基)丁烷、2,2-双(4-氨基环己基)丁烷、1,1-双(4-氨基-3-甲基环己基)乙烷、2,2-双(4-氨基-3-甲基环己基)丙烷、1,1-双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)乙烷、2,2-双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)丙烷、2,2-双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)丁烷、2,4-二氨基二环己基甲烷、4-氨基环己基-4-氨基-3-甲基环己基甲烷、4-氨基-3,5-二甲基环己基-4-氨基-3-甲基环己基甲烷和2-(4-氨基环己基)-2-(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷。

代表合适的异氰酸酯反应性化合物B)的具有低于500 g/mol的分子量的芳族多胺,尤其是二胺的实例是例如1,2-和1,4-二氨基苯、2,4-和2,6-二氨基甲苯、2,4'-和/或4,4'-二氨基二苯甲烷、1,5-二氨基萘、4,4',4''-三氨基三苯甲烷、4,4'-双(甲基氨基)二苯甲烷或1-甲基-2-甲基氨基-4-氨基苯、1-甲基-3,5-二乙基-2,4-二氨基苯、1-甲基-3,5-二乙基-2,6-二氨基苯、1,3,5-三甲基-2,4-二氨基苯、1,3,5-三乙基-2,4-二氨基苯、3,5,3',5'-四乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、3,5,3',5'-四异丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、3,5-二乙基-3',5'-二异丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、3,3'-二乙基-5,5'-二异丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1-甲基-2,6-二氨基-3-异丙基苯、如可以以已知方式通过苯胺与甲醛的缩合获得的种类的多苯基多亚甲基多胺的液体混合物,以及此类多胺的任何所需混合物。在这方面特别可提到例如1-甲基-3,5-二乙基-2,4-二氨基苯与1-甲基-3,5-二乙基-2,6-二氨基苯的50:50至85:15,优选65:35至80:20重量比的混合物。

同样可以使用具有低于500 g/mol的分子量的低分子量氨基官能聚醚。这些是例如具有伯和/或仲芳族或脂族键合氨基的那些,所述氨基任选经氨基甲酸酯或酯基团连接到聚醚链上,并可根据已知的上文已描述的用于制备更高分子量氨基聚醚的所述方法获得。

任选也可以使用具有两个仲连接的氨基的位阻脂族二胺作为异氰酸酯基团反应性组分,例如从EP-A 0 403 921中获知的脂族和/或环脂族二胺与马来酸酯或富马酸酯的反应产物或例如DE-A 19 701 835中描述的可由脂族和/或环脂族二胺和酮,例如二异丙基酮获得的席夫碱的氢化产物。

除指定的起始组分A)和B)外,可另外任选使用辅助剂和添加剂C),例如催化剂、表面活性剂、UV稳定剂、抗氧化剂、香料、脱模剂、填料和/或颜料。

为了加速反应,可以使用例如聚氨酯化学中已知的常规催化剂。此处的实例包括叔胺,如三乙胺、三丁胺、二甲基苄基胺、二乙基苄基胺、吡啶、甲基吡啶、二环己基甲基胺、二甲基环己基胺、N,N,N',N'-四甲基二氨基二乙醚、双(二甲基氨基丙基)脲、N-甲基-和N-乙基吗啉、N-椰油吗啉、N-环己基吗啉、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N,N',N'-四甲基-1,3-丁烷二胺、N,N,N',N'-四甲基-1,6-己烷二胺、五甲基二亚乙基三胺、N-甲基哌啶、N-二甲基氨基乙基哌啶、N,N'-二甲基哌嗪、N-甲基-N’-二甲基氨基哌嗪、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一-7-烯(DBU)、1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、N,N-二甲基咪唑-β-苯基乙基胺、1,4-二氮杂双环-[2.2.2]辛烷、双(N,N-二甲基氨基乙基)己二酸酯;链烷醇胺化合物,例如三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基-和N-乙基-二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、2-(N,N-二甲基氨基乙氧基)乙醇、N,N',N"-三(二烷基氨基烷基)六氢三嗪,例如N,N',N"-三(二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪和/或双(二甲基氨基乙基)醚;金属盐,例如铁、铅、铋、锌和/或锡在该金属的常规氧化态下的无机和/或有机化合物,例如氯化铁(II)、氯化铁(III)、2-乙基己酸铋(III)、辛酸铋(III)、新癸酸铋(III)、氯化锌、2-乙基己酸锌、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)、棕榈酸锡(II)、二月桂酸二丁基锡(IV)(DBTL)、二氯化二丁基锡(IV)或辛酸铅;脒,例如2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶;四烷基氢氧化铵,例如四甲基氢氧化铵;碱金属氢氧化物,例如氢氧化钠,和碱金属醇盐,例如甲醇钠和异丙醇钾,以及具有10至20个碳原子和任选OH侧基的长链脂肪酸的碱金属盐。

使用的优选催化剂C)是指定类型的叔胺、铋化合物和锡化合物。

在本发明的耐光聚氨酯、聚硫氨酯和/或聚脲物料的制备中,所例举的催化剂可以独立地或以与彼此的任何所需混合物的形式使用,并任选以所用起始化合物的总量的0.001至5.0重量%,优选0.002至2重量%(作为所用催化剂的总量计算)的量使用。

由本发明的组合物,优选制造具有高折光指数的紧凑型透明成型部件。

由本发明的组合物获得的物体甚至以本身(换言之,没有添加相应的稳定剂)极好的光稳定性为特征。但是,在它们的制备过程中,可以任选另外使用已知种类的UV防护剂(光稳定剂)或抗氧化剂作为辅助剂和添加剂C)。

合适的UV稳定剂C)的实例是哌啶衍生物,例如4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苯甲酰氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、甲基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)辛二酸酯或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)十二烷二酸酯,二苯甲酮衍生物,例如2,4-二羟基-、2-羟基-4-甲氧基-、2-羟基-4-辛氧基-、2-羟基-4-十二烷氧基-或2,2'-二羟基-4-十二烷氧基-二苯甲酮、苯并三唑衍生物,例如2-(5-甲基-2-羟苯基)苯并三唑、2-(5-叔丁基-2-羟苯基)苯并三唑、2-(5-叔辛基-2-羟苯基)苯并三唑、2-(5-十二烷基-2-羟苯基)苯并三唑、2-(3,5-二-叔丁基-2-羟苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二-叔戊基-2-羟苯基)苯并三唑、2-(3,5-二-叔丁基-2-羟苯基)苯并三唑、2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟苯基)-5-氯苯并三唑,和2-(3-叔丁基-5-丙酸-2-羟苯基)苯并三唑与聚乙二醇300的酯化产物,草酰苯胺,如2-乙基-2'-乙氧基-或4-甲基-4'-甲氧基草酰苯胺,水杨酸酯,例如水杨酸苯酯、水杨酸-4-叔丁基苯酯和水杨酸-4-叔辛基苯酯,肉桂酸酯衍生物,例如α-氰基-β-甲基-4-甲氧基肉桂酸甲酯、α-氰基-β-甲基-4-甲氧基肉桂酸丁酯、α-氰基-β-苯基肉桂酸乙酯和α-氰基-β-苯基肉桂酸异辛酯,或丙二酸酯衍生物,例如4-甲氧基亚苄基丙二酸二甲酯、4-甲氧基亚苄基丙二酸二乙酯和4-丁氧基亚苄基丙二酸二甲酯。这些光稳定剂可以独立地或以与彼此的任何所需组合使用。

合适的抗氧化剂C)的实例是已知的位阻酚,例如2,6-二-叔丁基-4-甲基酚(Ionol)、季戊四醇-四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯)、3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸十八烷基酯、三乙二醇-双(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2'-硫代二乙基-双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯],它们可以独立地或以与彼此的任何所需组合使用。

最后,也可任选使用本身已知的内部脱模剂、染料、颜料、水解抑制剂、抑真菌物质和具有抑菌作用的物质。

本发明的组合物特别优选包含至少一种选自单-和/或二烷基磷酸酯和/或单-和/或二烷氧基烷基磷酸酯的脱模剂作为组分C)。单-和/或二烷基磷酸酯特别是在烷基中具有2至18个碳原子,优选8至12个碳原子的单-和/或二烷基磷酸酯。特别优选的单-和/或二烷氧基烷基磷酸酯在烷氧基烷基中具有2至12个碳原子和每烷氧基烷基最多3个醚基团,上述单-和/或二烷氧基烷基磷酸酯特别在烷氧基烷基中具有4至10个碳原子。优选的单-/二烷基磷酸酯和单-/二烷氧基烷基磷酸酯特别有利,因为除它们的实际脱模剂功能外,它们还另外对多异氰酸酯组分与硫醇组分的反应中的反应速率具有有利影响,因为它们的添加降低这两种组分与彼此的反应速率。这最终产生具有更高光学质量的模制品并使组分混合后的组合物的操作更简单。

合适的脱模剂的实例是磷酸甲酯、磷酸二甲酯、磷酸甲氧基乙酯、磷酸甲氧基丙酯、磷酸二(甲氧基乙基)酯、磷酸甲氧基乙基-乙氧基乙酯、磷酸甲氧基乙基-丙氧基乙酯、磷酸二(甲氧基丙基)酯、磷酸乙酯、磷酸二乙酯、磷酸乙氧基乙酯、磷酸二(乙氧基乙基)酯、磷酸乙氧基丙酯、磷酸乙氧基乙基-丙氧基乙酯、磷酸二(乙氧基丙基)酯、磷酸乙氧基乙基-丁氧基乙酯、磷酸异丙酯、磷酸二异丙酯、磷酸丙氧基乙酯、磷酸二(丙氧基乙基)酯、磷酸丙氧基丙酯、磷酸二(丙氧基丙基)酯、磷酸丁酯、磷酸二丁酯、磷酸丁氧基乙酯、磷酸丁氧基丙酯、磷酸二(丁氧基乙基)酯、磷酸戊氧基乙酯、磷酸双(2-乙基己基)酯、磷酸二(己氧基乙基)酯、磷酸辛酯、磷酸二辛酯、磷酸癸酯、磷酸异癸酯、磷酸二异癸酯、磷酸异癸氧基乙酯、磷酸二(癸氧基乙基)酯、磷酸十二烷基酯、磷酸双十二烷基酯、磷酸十三烷醇酯、磷酸双(十三烷醇)酯、磷酸十八烷基酯、磷酸双十八烷基酯和此类化合物的任何所需混合物。

本发明的组合物有利地含有总组合物的0.01至4重量%的单/二烷基磷酸酯和/或单/二烷基烷氧基磷酸酯,优选0.02至2重量%。上述用量基于作为脱模剂的这些物质的总量计。

用于制备透明聚硫氨酯体的一种特别优选的本发明的组合物含有或由下列组分构成

A) 基于所述组合物计35至65重量%,特别是45至55重量%的多异氰酸酯组分,其包含

基于所述多异氰酸酯组分计至少90至99.8重量%,更特别95至99.7重量%的选自具有每分子2的异氰酸酯基团官能度的1,3-XDI和/或1,4-XDI的多异氰酸酯和基于所述多异氰酸酯组分计0.05至2重量%,更特别0.1至1重量%的3-(异氰酸根合甲基)苯甲腈和/或4-(异氰酸根合甲基)苯甲腈,

B) 基于所述组合物计35至65重量%,更特别45至55重量%的包含至少一种具有每分子至少2的硫醇基团官能度的多硫醇的硫醇组分,其中所述硫醇组分更特别由具有每分子3个硫醇基团官能度的多硫醇,即DMPT(4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷)构成,

以及

C) 辅助剂和添加剂,其包含0.01至2重量%,更特别0.02至0.5重量%的选自在烷基中具有2至18个碳原子的单-和/或二烷基磷酸酯和/或在烷氧基烷基中具有2至12个碳原子和每烷氧基烷基最多3个醚基团的单-和/或二烷氧基烷基磷酸酯的脱模剂,

其中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的比率为0.5:1至2.0:1,

其中所述组合物的特征在于,

所述多异氰酸酯组分A)的多异氰酸酯通过芳脂族多胺,特别是1,3-苯二甲胺和/或1,4-苯二甲胺的气相光气化而制备。

本发明的另一主题涉及通过包含下列组分或由下列组分构成的组合物的反应制备透明聚硫氨酯体的方法:

A) 多异氰酸酯组分,其包含至少一种具有每分子至少2的异氰酸酯基团官能度的多异氰酸酯,

B) 包含至少一种具有每分子至少2的硫醇集团官能度的多硫醇构成的硫醇或由至少一种具有每分子至少2的硫醇集团官能度的多硫醇构成的硫醇组分,

以及任选的

C) 辅助剂和添加剂,

其中异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的比率为0.5:1至2.0:1,

其中多异氰酸酯组分 A) 的多异氰酸酯通过脂族的、环脂族的、芳族的或芳脂族的多胺的气相光气化而制备。

上述优选的实施方案和定义类似地适用于在本发明方法中使用的组合物。

所述方法特别可以在没有溶剂添加,即无溶剂的情况下进行,其中在这方面,腈的添加不被视为溶剂的添加。

无论所选原材料的类型如何,在本发明的方法中,多异氰酸酯混合物A)与硫醇组分B) 以及任选附加的异氰酸酯基团反应性组分的反应根据0.5:1至2.0:1,优选0.7:1至1.3:1,更优选0.8:1至1.2:1的异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的当量比进行。

借助本发明的方法,优选借助合适的混合装置以异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的上述当量比混合本发明的组合物的组分(任选以无溶剂形式),并通过任何所需方法,例如通过简单手工浇注,但优选借助合适的机器,如聚氨酯技术中常规的低压或高压机器,或通过RIM工艺引入开放或闭合模具中。可以在40至180℃,优选50至140℃,更优选60至120℃的温度范围内和任选在最多300巴,优选最多100巴,更优选最多40巴的升高的压力下进行固化。

多异氰酸酯和任选其它起始组分在此通过施加真空脱气。

一般而言,根据本发明由此制成的模制品可以在短时间后,例如在2至60分钟后脱模。随后可任选在50至100℃的温度下,优选在60至90℃下后固化。

由此获得耐光和耐候、具有对溶剂和化学品的高耐受性以及出色的机械性质,特别是甚至在例如80℃的相对高温下的优异抗热变形性的紧凑型聚硫氨酯体。与迄今已知的使用通过液相光气化生成的二异氰酸酯制成的体系相比,本发明的模制品以较高透明度和降低的浊化形成趋势为特征。

本发明的另一主题涉及可通过使本发明的组合物的组分反应获得的紧凑型透明聚硫氨酯体。该聚硫氨酯体在此可以是玻璃替代部件、光学、光电子或电子部件、光学透镜或眼镜片。具体用途的实例是制备或用作玻璃替代板,例如汽车或飞机构造中的天窗、挡风玻璃、后窗或侧窗,用作安全玻璃、太阳能模块、发光二极管、透镜或准直器——例如用作LED灯或汽车头灯中的辅助光学元件。

本发明进一步涉及通过脂族的、环脂族的、芳族的或芳脂族的多胺的气相光气化而制备的多异氰酸酯用于制备透明的聚硫氨酯体的用途。

但是,可由本发明的组合物获得的本发明的聚硫氨酯模制品的一个特别优选的应用领域是具有高折光指数和高阿贝系数的轻质塑料眼镜片的制造。根据本发明制成的眼镜片以出色的机械性质,尤其是硬度和抗冲击强度以及良好的耐划伤性为特征,并且还容易加工和可视需要着色。

下面参照实施例和附图更详细论述本发明。

实施例

图1示意性地显示了用于气相光气化的合适设备。该设备特别适用于获得具有 >0.1重量%的腈含量的1,3-XDI和1,4-XDI,基于所获得的异氰酸酯。

没有另外说明,所有的百分比数据基于重量计。

折光指数和阿贝系数的测量使用A. KRÜSS Optronic GmbH的AR4D型Abbe折射计在23℃下根据DIN EN ISO 489:1999-08进行。

根据ASTM D 1003使用来自Byk的Haze-Gard Plus在标准光源D65下(规定在DIN 6173中)进行透射比和浊度测量。

所使用的化学品在未进一步预处理的情况下使用:

Tinuvin ® 571:烷基苯酚-取代的苯并三唑 (BASF)

Zelec UN:长链的单-和二烷基磷酸酯的混合物 (Steppan)

DBC:二氯化二丁基锡 (Acros Organics)

DMPT:4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷 (Bruno Bock GmbH)。

的光气化的实施

实施例1:

在含有根据图1的胺汽化阶段、具有布置在反应器轴上的同轴喷嘴(内径134.5 mm)的管式反应器(L: 9350 mm,内径134.5 mm)和下游异氰酸酯冷凝阶段的气相光气化设备中,在650毫巴abs.压力下在引入10千克/小时的氮气流下连续汽化200千克/小时的1,3-XDA,通过在热交换器(WT)中冷却使泵送回路(3200 kg/h)中的温度保持在150℃。预先在泵送回路中混入500 ppm Tinuvin ® 571。汽化器(V)的供入温度为255℃,冷却介质进入热交换器(WT)的入口温度为40℃且1,3-XDA在该泵送回路中的平均停留时间为35分钟。在离开汽化器后,在另一热交换器中将由气态1,3-XDA和氮气构成的料流加热到280℃并经同轴喷嘴供入反应器。同时,并行地,将750千克/小时的光气加热到310℃并同样在由该喷嘴留下的环形空间连续供入反应器,这两种反应物料流在反应器中混合并反应。反应器中的气体流速为大约20 m/s且胺/氮气流与光气流的速度比为8.8。真空泵处的压力为600毫巴abs.。

在反应器中0.48秒的平均停留时间后,通过用单氯苯注入冷却而冷却包含1,3-XDI反应产物的气体料流并冷凝,骤冷中的液相温度为大约90℃。通过气相色谱法测定的3-氯甲基-苄基异氰酸酯的量为1,3-XDI和3-Cl-XI的总和的0.4%。随后将反应混合物脱除HCl和光气并通过蒸馏后处理。1,3-XDI的收率为理论值的95%。

实施例2:

在上述装置中,类似地,在500毫巴abs.压力下在引入4千克/小时的氮气流下汽化160千克/小时的1,3-XDA,通过在热交换器(WT)中冷却使泵送回路(3200 kg/h)中的温度保持在150℃。预先在泵送回路中混入500 ppm Tinuvin ® 571。汽化器(V)的供入温度为240℃,冷却介质进入热交换器(WT)的入口温度为40℃且1,3-XDA在该泵送回路中的平均停留时间为43分钟。在另一热交换器中将由气态1,3-XDA和氮气构成的料流加热到280℃并经同轴喷嘴供入反应器。同时,并行地,将500千克/小时的光气加热到310℃并同样在由该喷嘴留下的环形空间连续供入反应器,这两种反应物料流在反应器中混合并反应。反应器中的气体流速为大约20 m/s且胺流与光气流的速度比为8.8。在反应器中0.46秒的平均停留时间后,通过用单氯苯注入冷却而冷却包含1,3-XDI反应产物的气体料流并冷凝,骤冷中的液相温度为大约90℃。

通过气相色谱法测定的3-氯甲基-苄基异氰酸酯的量为1,3-XDI和1,3-Cl-XI的总和的0.3%。随后将反应混合物脱除HCl和光气并通过蒸馏后处理。1,3-XDI的收率为理论值的92%。

用于比较,通过液相光气化制成的XDI的制备:

实施例3(对比):

在搅拌和冷却下,将5重量份1,3-XDA在50重量份单氯苯中的溶液在0-10℃下计量到20重量份光气在25重量份单氯苯中的溶液中,并在添加结束后使该溶液达到室温。随后在根据释气引入光气下将温度提高到回流并继续光气化直至该溶液逐渐变澄清。一旦达到澄清点(大约4-5 h),继续光气化30分钟。然后终止光气引入并在引入氮气下使该混合物在回流下沸腾直至在排气中不再可检测到光气。

反应混合物随后通过蒸馏后处理,以产生具有130℃/0.2毫巴的沸点的无色液体状的XDI。1,3-XDI的收率为理论值的大约80%。

实施例4:

在柱上对2千克实施例2中获得的XDI施以分馏。前500克作为初馏分弃置;作为主要馏分获得1千克无色1,3-XDI。将这一主要馏分在室温下与1.4克Zelec UN(Steppan)混合并静置24小时。在蒸馏后根据ASTM规范D4663-98测得的样品的HC含量为105 ppm。

为了测定3-异氰酸根合甲基苯甲腈的含量,将1 g的1,3-XDI溶解在100 ml的乙腈中。将100 µl的该溶液与900 µl的二乙基胺溶液 (0.2 g的二乙基胺在100 ml的乙腈中) 混合并且在65℃下在HPLC-MS测量之前存储30分钟。纯度通过UV信号的面积的级分而测定。在此假定,所有的化合物表现出相同的UV吸收和在样品中不含有没有UV吸收的化合物。另一个假定是,在测量过程中没有发生分解反应。对于HPLC-MS测量,选择下列程序:

Synapt G2-S HR-MS, ACQUITY UPLC (Waters) QS. No.: 02634

UV: PDA (总吸光度色谱图)

柱: Kinetex 100 x 2.1mm_1.7 μm

柱温度: 30℃

流动相组成:

溶剂: A) 水 + 0.05% 甲酸

B) 乙腈 + 0.05% 甲酸

流速: 0.5 ml/min

梯度: t0/5%B_t0.5/5%B_t6/100%B_t7/100%B_t7.1/5%B_t8/5%B。

在样品中发现了98.4% 1,3-XDI和0.7% 3-异氰酸根合甲基苯甲腈。

实施例5:

在柱上对2千克实施例3中获得的XDI施以分馏。前800克作为初馏分弃置;作为主要馏分获得700克无色1,3-XDI。将这一主要馏分在室温下与0.98克Zelec UN混合并静置24小时。在蒸馏后根据ASTM规范D4663-98测得的样品的HC含量为108 ppm。

类似于实施例4,纯度的测定通过HPLC进行。在此没有发现 3-异氰酸根合甲基苯甲腈。1,3-XDI的含量为95.4%。

聚硫氨酯眼镜片的制备:

实施例6:

首先通过将两个玻璃模壳(85毫米直径,内半径88毫米,Shamir Insight, Inc., IL)以8毫米距离与塑料密封圈夹在一起以形成铸造腔,制备铸模。模具距离在透镜上的各位置为8毫米。

如下制造该铸造系统:

在烧瓶中,将0.002克二氯化二丁基锡(DBC)溶解在94.59克来自实施例4的1,3-XDI中并在10毫巴下抽空30分钟。随后将90.00克DMPT(4-巯甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷)添加到烧瓶中并将最终混合物在10毫巴下搅拌和脱气30分钟。然后将这种混合物经5 µm过滤器过滤,吸到注射器上并用其完全填满铸模。

填充的铸模在干燥烘箱中在下列温度分布下固化:在65℃下加热15小时;在100℃下2小时;和在120℃下另外2小时。此后将该铸模冷却到室温并在完全冷却后,首先手动移除套筒,然后两个玻璃体。

由此获得完全清澈、透明并且无浑浊的眼镜片坯。

在D65标准光源下,透射比为90.3%,浊度为2.1。在23℃下的折光指数nE为1.67。

实施例7:

以与实施例6相似的方式,使用来自实施例5的1,3-XDI制造眼镜片坯。这一眼镜片坯是完全浑浊的;透射比仅为29.7%,浊度为100。

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