异氰酸酯预聚物组合物以及由其制备的交联的聚氨酯的制作方法_3

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1,2-乙二醇、1,6-己二醇或其组合作为扩链剂。
[0134] 在一个优选的实施方案中,扩链剂(C)的用量为2重量%至20重量%,优选5重量% 至15重量%,基于组分(a)、(b)和(C)的总重量计。
[0135] 扩链剂为单一的扩链剂或扩链剂的混合物。
[0136] 催化剂
[0137] 合适的催化剂(d)-一特别地,其加快了有机二异氯酸醋(a)的NC0基团和多元醇 (b)和组分(C)的反应一一为现有技术中已知的且常用的叔胺,例如Ξ乙胺、二甲基环己胺、 N-甲基吗嘟、2-(二甲基氨基乙氧基)乙醇、N,N'-二甲基赃嗦、二氮杂双环[2.2.2]辛烧等; W及特别是有机金属化合物,例如铁醋(titaniC ester)、祕簇酸醋、锋醋、铁化合物如乙酷 丙酬合铁(III)、锡化合物(例如二乙酸锡、二辛酸锡、二月桂酸锡或脂族簇酸的二烷基锡盐 (例如二乙酸二下基锡、二月桂酸二下基锡等))。祕盐中祕的氧化态优选为2或3,更优选3。
[0138] 祕簇酸醋中优选的簇酸具有6至14个碳原子,更优选8至12个碳原子。祕盐的优选 实例为新癸酸祕(III)、2-乙基己酸祕和辛酸祕。
[0139] 如果使用,所述催化剂的用量为0.0001至0.1重量份/100重量份多元醇(b)。优选 锡催化剂,特别是二辛酸锡。
[0140] 如果需要,除组分(3)至山)之外,还可加入除催化剂(d)外的常规助剂(e)和/或添 加剂(f)。
[0141] 作为助剂(e),通过优选实例的方式,可W提及的有表面活性物质、阻燃剂、成核 剂、润滑剂蜡、染料、颜料和稳定剂(例如抗氧化、水解、光、热或变色);作为添加剂(f),通过 优选实例的方式,可W提及的有无机和/或有机填料和增强材料。作为水解抑制剂,优选低 聚和/或聚合的脂族或芳族碳二亚胺。为使本发明的TPU具有抗老化稳定性,在优选的实施 方案中将稳定剂添加至TPU。就本发明而言,稳定剂为保护塑料或塑料混合物免受有害环境 影响的添加剂。
[0142] 催化剂为单一的催化剂或催化剂的混合物。
[0143] 如果本发明的TPU在使用期间暴露于热氧化损害下,则在优选的实施方案中加入 抗氧化剂。优选酪类抗氧化剂。酪类抗氧剂(如BASF的Irganox? 1010)在Plastics Additive 化η化ook,第5版,Η. Zwe if el编辑,化nser Publishers, Munich, 2001,第98-107 页,第116页和第m页中给出。优选数均分子量为0.6X.103g/mol至2X103g/mol的酪类抗 氧化剂。
[0144] 优选使用的酪类抗氧化剂的实例为季戊四醇四(3-(3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-径基苯基)丙酸醋和3,3'-双(3,5-二叔下基-4-径基苯基)-n,n'-六亚己基二丙酷胺的1:1 混合物(h'ganox⑩ 1125,购自 BASF)。
[0145] 优选使用酪类抗氧化剂的浓度为0.1重量%至5重量%,优选0.1重量%至2重 量%,特别是0.5重量%至1.5重量%,基于TPU的总重量计。
[0146] 此外,暴露于UV光的TPU优选用UV吸收剂来稳定。UV吸收剂为通常被称为能吸收高 能量UV光并且耗散能量的分子。应用于工业中的常用的UV吸收剂属于例如下述类:肉桂酸 醋、丙締酸二苯基氯基醋、甲脉、丙二酸亚苄基醋、二芳基下二締、Ξ嗦和苯并Ξ挫。商品化 的UV吸收剂的实例可见于Plastics Additive化η化ook,第5版,H.Zweifel编辑,化nser Publishers, Munich, 2001,第116-122 页中。
[0147] 在一个优选的实施方案中,所述UV吸收剂的数均分子量大于0.3X103g/mol,特别 是大于0.39 X 103g/mol。此外,优选使用的UV吸收剂的分子量不大于5 X 103g/mol,特别优选 不大于2 X l〇3g/mol。
[014引特别有用的UV吸收剂为苯并Ξ挫。特别合适的苯并Ξ挫的实例为BASF SE的 Tinuvin? 213、Tinuvi打? 328、Tinu材η愈571 和Tinuvin敏 384W及Everlight 化6111;!^曰1的£¥.6的:011)够82。优选加入的1^吸收剂的量为0.015重量%至5重量%,基于了口1] 的总重量计;优选为0.15重量%至2.0重量%、特别优选0.25重量%至0.5重量%,基于TPU 的总重量计。
[0149] 在某些应用中,基于抗氧化剂和UV吸收剂的上述UV稳定剂有时并不足W确保TPU 在对抗UV线的有害影响时的良好的稳定性。在运种情况下,向TPU中除添加抗氧化剂和UV吸 收剂W外,还可添加受阻胺光稳定剂化ALSKHALS化合物的活性基于其能够形成干预聚合 物的氧化机理的硝酷基自由基的能力。对于大多数聚合物而言,HALS为高效的UV稳定剂。
[0150] HALS化合物通常是已知并且市售的。市售的HALS的实例可见于Plastics Additive化n化ook,第5版,H.Zweifel,化nserPublishers,Munich,2001,第123-136页 中。作为"受阻胺光稳定剂",优选数均分子量大于0.5kg/mol的受阻胺光稳定剂。此外,优选 的HALS化合物的分子量应当不大于1 Okg/mo 1,特别优选不大于化g/mo 1。
[0151] 特别优选的"受阻胺光稳定剂"为癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基赃晚基)醋( Timiv化愈765,BASF SE) W及1-径乙基-2,2,6,6-四甲基-4-径基赃晚和下二酸的缩合产 物(Timivin@ 622)。非常特别优选1-径乙基-2,2,6,6-四甲基-4-径基赃晚和下二酸的缩 合产物(Thllivln⑩622),此时产物的铁含量<150ppm、优选巧化pm、特别是<1化pm。优选使 用的HALS化合物的浓度为0.01至5重量%,特别优选0.1至1重量%,特别是0.15至0.3重 量%,基于TPU的总重量计。
[0152] 特别优选的UV稳定剂包含上述优选量的酪类稳定剂、苯并Ξ挫和HALS化合物的混 合物。
[0153] 关于上述助剂和添加剂的其他细节可见于专业文献中,例如Plastics Additive 化η化ook,第5版,Η.Zweifel编辑,化nser Publishers,Munich,2001。
[0154] 除了所述组分a)、b)和c),W及如果合适,d)和e)W外,还可使用链调节剂,通常具 有的数均分子量为31g/mol至3kg/mol。运些链调节剂为仅具有一个异氯酸醋反应性官能团 的化合物,如单官能醇、单官能胺和/或单官能多元醇。运种链调节剂能够使得设定精确的 流变,特别是在TPU的情况下。链调节剂的用量通常为0至5重量份,优选0.1至1重量份,基于 100重量份的组分b)计,并且就定义而言,其包含在组分C)中。
[0155] 为了调整TPU的硬度,对异氯酸醋呈反应性的组分(b)和扩链剂(C)可在相对宽的 摩尔比的范围内变化。已发现组分(b)与待用的全部扩链剂(C)的摩尔比为10:1至1:10、特 别是1:1至1:4时是有用的,所述TPU的硬度随(C)含量的增加而增加。
[0156] 根据DIN 53505,作为用于最终产物(也称为热塑性聚氨醋组合物,也称为交联的 聚氨醋)的基础而使用的热塑性聚氨醋优选具有的肖氏A硬度通常小于98肖氏A,更优选45 肖氏A至95肖氏A,甚至更优选60肖氏A至90肖氏A,并且最优选75肖氏A至90肖氏A。
[0157] 优选地,本发明的热塑性聚氨醋组合物的密度在l.Og/cm3至1.3g/cm3范围内。根据 DIN 53504,TPU组合物的拉伸强度大于lOMPa,优选大于15MPa,特别优选大于20MPa。根据 DIN 53516,本发明的TPU组合物的磨耗量通常为小于150mm3,优选小于100mm3。
[0158] -般而言,热塑性聚氨醋通过下述过程来制备:使(a)异氯酸醋和(b)对异氯酸醋 呈反应性的化合物和(c)扩链剂反应,如果合适,在(d)催化剂和/或(e)常规的添加剂的存 在下,所述(b)对异氯酸醋呈反应性的化合物的数均分子量(Μη)通常为0.化g/mol至10kg/ mol,优选0.f5kg/mol至f5kg/mol,特别优选0.8kg/mol至3kg/mol,所述(C)扩链剂的数均分子 量(Μη)为0.05kg/mol至0.499kg/mol。
[0159] 热塑性聚氨醋可通过两种不同的方法制备,即"一步"法和"两步"法。
[0160] 在一步法中,将热塑性聚氨醋组合物的原料通过本领域中已知的方法连续地或分 批地混合在一起。制备本发明的TPU组合物的一步法包括使组分(a)与组分(b)和组分 及任选的组分(d)和/或任选的组分(e)和/或任选的组分(f)进行反应。优选地,该反应在70 至280°C、更优选80至250°C并且甚至更优选80至220°C的溫度范围内进行。
[0161] 在两步法中,所述热塑性聚氨醋组合物通过下述过程制备:首先制备NC0预聚物, 基于(a)异氯酸醋和(b)-种或多种对异氯酸醋呈反应性的化合物,优选为(C) 一种或多种 分子量为60g/mol至499g/mol的扩链剂。NC0预聚物指的是具有多余的NC0基团的异氯酸醋 加聚反应的中间体。运些预聚物优选具有的NC0含量为8重量%至27重量%,基于预聚物的 重量计。然后在第二步中,所述NC0预聚物将与(b)-种或多种对异氯酸醋呈反应性的化合 物(也称为多元醇)反应,如果合适,在(d)催化剂和/或(e)常规的添加剂的存在下。
[0162] W如上所述的方式制备的热塑性聚氨醋为热塑性的,其意指所述分子几乎是不交 联的。因此热塑性聚氨醋是可烙化的。该热塑性聚氨醋通常W颗粒、丸粒等形式制备。加热 该热塑性聚氨醋并使其成型,运样将得到最终产物。
[0163] 制备本发明的TPU组合物的反应可在常用的指数下进行,优选在指数为0.6至1.2 下、更优选在指数为0.8至1.1下进行。指数定义为反应中所用的组分(a)的全部异氯酸醋基 团与组分化)和山)中的对异氯酸醋呈反应性的基团(即活性氨)的摩尔比。在指数为1.0时, 组分(a)的每个异氯酸醋基团存在一个组分(b)和(C)的活性氨原子,即一个对异氯酸醋呈 反应性的官能团。在指数大于1.0时,则相比0H基团存在更多的异氯酸醋基团。
[0164] 异氯酸醋预聚物
[0165] 就本发明而言,异氯酸醋预聚物指的是(a)异氯酸醋与(b)对异氯酸醋呈反应性且 数均分子量在0.化g/mol至lOkg/mol、优选Ikg/mol至化g/mol的范围内的化合物的反应产 物。异氯酸醋预聚物为异氯酸醋加聚反应的中间体。在一个优选的实施方案中,借助DSC根 据DIN EN ISO 11357-1测得的预聚物的玻璃化转变溫度低于-15°C且烙融溫度低于70°C。
[0166] 合适的预聚物可优选地具有的NC0含量为4至27重量份,基于预聚物的重量计。本 发明的合适的预聚物可W单一的预聚物的形式或预聚物的混合物的形式使用。在本发明的 一个实施方案中,使用预聚物的混合物。
[0167] 最优选的异氯酸醋预聚物为二苯基甲烧4,4'-二异氯酸醋、和/或二苯基甲烧2, 2'-二异氯酸醋、和/或二苯基甲烧2,4'-二异氯酸醋(MDI)与基于己二酸、2-甲基-1,3-丙二 醇和Ξ径甲基丙烷的聚醋多元醇的反应产物,其中所述聚醋多元醇与所述二异氯酸醋的摩 尔比为1:1至1:5,优选1:1.2至1:3,更优选1:1.5至1:2.5,如1:2。
[0168] 在一个优选的实施方案中,2-甲基-1,3-丙二醇与Ξ径甲基丙烷之比应使聚醋多 元醇的平均官能度〉2,优选为2.1至3,更优选为2.1至2.7,最优选为2.2至2.5。
[0169] 在本发明中,所述异氯酸醋预聚物的平均异氯酸醋官能度(Fn)大于2,优选为2.1 至3,更优选为2.1至2.7,更优选为2.2至2.5,且最优选为2.3至2.5。在一个优选的实施方案 中,为了实现运种异氯酸醋官能度,在聚醋多元醇的Μη为Ikg/mol时,2-甲基-1,3-丙二醇/ Ξ径甲基丙烷的摩尔比在53.5/1至4.5/1 (化= 2.1至3)、53.5/1至6.8/1(化= 2.1至2.7)或 26.3/1至9.9/1 (化=2.2至2.5)的范围内。
[0170] 增塑剂
[0171] 增塑剂通过嵌入聚合物的链之间,使它们分离(增加"
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