热塑性聚氨酯和聚(甲基)丙烯酸酯的可热塑加工的透明混合物的制作方法_2

文档序号:8547491阅读:来源:国知局
醇摩尔比通常为1:1至1. 8,优选为1:1. 05至1. 2。
[0036] 具体而言,为了本发明的目的,可优选使用由e-己内酯制成的聚酯二醇,并且 还可优选使用己二酸或癸二酸与至少一种醇的缩合物作为聚酯二醇,所述醇选自乙二醇、 1,3_丙二醇、甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇或1,6-己二醇。
[0037] 所使用的聚酯二醇的数均分子量Mn优选为500至4000,通过GPC测定;优选为650 至3500,通过GPC测定;特别优选为800至3000,通过GPC测定。本领域技术人员知晓通过 GPC测定分子量的合适的条件。
[0038] 本发明中使用的扩链剂(c)包括至少一种选自1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙 二醇、1,4-丁二醇、2, 3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,4-环己 二醇、1,4_二甲醇环己烷和新戊二醇的扩链剂。选自1,2_乙二醇、1,3-丙二醇、1,4_ 丁二 醇和1,6-己二醇的扩链剂是特别适合的。
[0039] 在一个优选的实施方案中,本发明提供如上所述的一种包含至少一种热塑性聚氨 酯和至少一种聚(甲基)丙烯酸酯的组合物,其中至少一种扩链剂为选自1,2_乙二醇、 1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇的一种。
[0040] 在一个优选的实施方案中,特别地加速二异氰酸酯(a)的NC0基团与对异氰酸酯 呈活性的化合物(b)的羟基基团和扩链剂(c)之间的反应的催化剂(d)为叔胺,特别是三 乙胺、二甲基环己胺、N-甲基吗啉、N,N' -二甲基哌嗪、2_(二甲基氨基乙氧基)乙醇或二 氮杂双环[2.2.2]辛烷,并且在另一个优选的实施方案中,这些为有机金属化合物,例如钛 醋(titanic ester);铁化合物,优选乙酰丙酮酸铁(III);锡化合物,优选二乙酸锡、二辛 酸锡、二月桂酸锡或脂族羧酸的二烷基锡盐,优选二乙酸二丁锡、二月桂酸二丁锡;或铋盐, 其中铋优选以2价或3价、特别是3价的氧化态存在。优选羧酸的盐。所使用的羧酸优选 为具有6至14个碳原子、特别优选具有8至12个碳原子的羧酸。合适的铋盐的实例为新 癸酸铋(III)、2_乙基己酸铋和辛酸铋。
[0041]催化剂(d)的优选的用量为0. 0001至0. 1重量份/100重量份的对异氰酸酯呈活 性的化合物(b)。优选使用锡催化剂,特别是二辛酸锡。
[0042]可添加至结构性组分(a)至(c)中的材料不仅是催化剂(d),而且是常规助剂 (e)。可提及的是例如表面活性剂物质;填料;其他阻燃剂;成核剂;氧化稳定剂;润滑剂和 脱模助剂(mold-releaseaid);染料和颜料;以及任选的稳定剂,例如用于防止水解、光、 热或变色的稳定剂;无机填料和/或有机填料;增强剂;和增塑剂。合适的助剂和添加剂 可见于例如 Kunststoffhandbuch[Plasticshandbook],volumnVII,editedbyVieweg andH6chtlen,CarlHanserVerlag,Munich1966 (pp. 103-113)。
[0043] 热塑性聚氨酯的合适的制备方法公开于例如EP 0922552A1、DE 10 103424 A1或 TO 2006/072461 A1中。制备方法通常在带式系统(belt system)或反应性挤出机中进行, 但也可以实验室规模进行,例如通过手工铸造法进行。根据组分的物理性质,这些组分直接 彼此混合,或单独组分预混合和/或预反应例如生成预聚物,然后进行加聚反应。在另一实 施方案中,热塑性聚氨酯首先由结构性组分任选地在催化剂的存在下制备,助剂随后可任 选地纳入至聚氨酯中。为了调整TPU的硬度,结构性组分(b)和(c)的用量可在相对宽的 摩尔比范围内变化,并且在本文中硬度通常随着扩链剂(c)的含量的增加而增加。
[0044] 为了制备热塑性聚氨醋,例如肖氏(Shore) A硬度小于95、优选为95至75肖氏A、 特别优选约85A的热塑性聚氨酯,例如,本质上为双官能的多羟基化合物(b)和扩链剂(c) 可有利地以1:1至1:5、优选1:1. 5至1:4. 5的摩尔比使用,使得所得到的结构性组分(b) 和(c)的混合物具有的羟基当量大于200,且特别是为230至450;然而为了制备更硬TPU, 例如肖氏A硬度大于98、优选为55至75肖氏D的TPU,(b) : (c)的摩尔比范围为1:5. 5至 1:15,优选为1:6至1:12,使得所得到的(b)和(c)的混合物的羟基当量为110至200,优 选为120至180。
[0045] 为了制备本发明的热塑性聚氨酯,结构性组分(a)、(b)和(c)优选在催化剂(d) 以及任选的助剂和/或添加剂(e)的存在下以这样的量反应:使得二异氰酸酯(a)的NC0 基团与结构性组分(b)和(c)的羟基总量的当量比为0.9至1. 1:1,优选为0.95至1.05:1, 且特别是约0.96至1.0:1。
[0046] 包含在本发明的组合物中的热塑性聚氨酯的肖氏硬度(肖氏A)范围为70至100。 热塑性聚氨酯的肖氏硬度(肖氏A)范围优选为80至95,更优选为85至90。
[0047] 因此,本发明的一个优选的实施方案提供如上所述的一种包含至少一种热塑性聚 氨酯和至少一种聚(甲基)丙烯酸酯的组合物,其中热塑性聚氨酯的肖氏硬度(肖氏A)范 围为70至100。
[0048] 本文中的肖氏硬度根据DIN 53505测定。
[0049] 此外,优选的是,包含在组合物中的热塑性聚氨酯根据DIN EN ISO 1133测定的熔 体体积流动速率(MVR)范围为5至200g/10min,除非另有说明,所述测定在200°C的样品温 度下以及5kg的载重下进行测定。熔体体积流动速率为热塑性聚氨酯的分子量的量度。
[0050] 因此,本发明的一个优选的实施方案提供如上所述的一种包含至少一种热塑性聚 氨酯和至少一种聚(甲基)丙烯酸酯的组合物,其中所述至少一种热塑性聚氨酯根据DIN EN ISO 1133测定的熔体体积流动速率(MVR)范围为5至200g/10min。
[0051] 本发明的组合物包含如下量的至少一种热塑性聚氨酯:基于全部组合物计的5重 量%至60重量%;优选为10重量%至50重量%,更优选为15重量%至45重量%,并且特 别优选为25重量%至40重量%,各自基于全部组合物计。
[0052] 本发明的组合物包含至少一种聚(甲基)丙烯酸酯。为了本发明的目的,表述聚 (甲基)丙烯酸酯意指可通过(甲基)丙烯酸酯的自由基聚合反应得到的聚合物。优选的 聚(甲基)丙烯酸酯为抗冲击改性的聚(甲基)丙烯酸酯。在本发明中,组合物也可以包 含各种聚(甲基)丙烯酸酯的混合物,特别是聚(甲基)丙烯酸酯和抗冲击改性的聚(甲 基)丙烯酸酯的混合物。
[0053] 为了本发明的目的,表述抗冲击改性意指:在根据ISO 179-1:2010的非仪表化抗 冲击试验中,聚(甲基)丙烯酸酯的性质通过添加一种抗冲击改性剂而改变,以此方式产生 改善的性质。
[0054] 具体而言,本发明中合适的聚(甲基)丙烯酸酯为包含至少40重量%、特别优选 至少 6〇重量%且非常特别优选至少8〇重量%的源自(甲基)丙烯酸酯的重复单元的那些。 聚(甲基)丙烯酸酯可优选通过自由基聚合反应得到。因此,重复单元的重量比由所使用 的用于制备聚合物的相应的单体的重量比得到。
[0055] 表述(甲基)丙烯酸酯包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯以及二者的混合物。这些单 体是众所周知的。这些单体尤其是衍生自饱和醇的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯 酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯 酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯和(甲基)丙烯酸2-乙基己酯;衍生自不饱和醇的(甲基) 丙稀酸醋,例如(甲基)丙稀酸油基醋(oleyl (meth)acrylate)、(甲基)丙稀酸2-丙炔醋、 (甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯;(甲基)丙烯酸芳基酯,例如(甲基)丙烯 酸苄酯或(甲基)丙烯酸苯酯,其中每个芳基部分可为未取代的或可具有最高达4个取代 基;(甲基)丙烯酸环烷基酯,例如(甲基)丙烯酸3-乙烯基环己酯、(甲基)丙烯酸冰片 基酯;(甲基)丙烯酸羟烷基酯,例如(甲基)丙烯酸3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3, 4-二 羟丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯;二元醇二(甲基)丙烯酸 酯,例如1,4-丁二醇(甲基)丙烯酸酯;醚醇的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸四 氢化糠基酯、(甲基)丙烯酸乙烯基氧基乙氧基乙基酯;(甲基)丙烯酸的酰胺和腈,例如 N-(3-二甲氨基丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(二乙基膦酰基)(甲基)丙烯酰胺、1-甲基丙 烯酰基酰氨基-2-甲基-2-丙醇;含硫的(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸乙基亚磺 酰基乙基酯、(甲基)丙烯酸4-硫氰酸根合丁基酯、(甲基)丙烯酸乙基磺酰基乙基酯、(甲 基)丙烯酸硫氰酸根合甲基醋、(甲基)丙烯酸甲基亚磺酰基甲基醋、双((甲基)丙烯酰 氧基乙基)硫化物;多官能的(甲基)丙烯酸酯,例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯。 [0056]除了(甲基)丙烯酸酯之外,本发明中使用的聚(甲基)丙烯酸酯还可包含源自 共聚单体的重复单元。
[0057]这些重复单元尤其是1-烯烃,例如1-己烯和1-庚烯;支链烯烃,例如乙烯基环 己烷、3, 3-二甲基-1-丙烯、3-甲基二异丁烯、4-甲基-1-戊烯;丙烯腈;乙烯酯,例如乙酸 乙烯酯;苯乙烯,以及在侧链上具有烷基取代基的取代的苯乙烯(例如a-甲基苯乙烯和 a-乙基苯乙烯)、在环上具有烷基取代基的取代的苯乙烯(例如乙烯基甲苯和对甲基苯 乙稀)、卤代苯乙稀(例如单氯苯乙稀、二氯苯乙稀、三溴苯乙稀以及四溴苯乙稀);杂环乙 烯基化合物,例如2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、3-乙基-4-乙 烯基吡啶、2, 3-二甲基-5-乙烯基吡啶、乙烯基嘧啶、乙烯基哌啶、9-乙烯基咔唑、3-乙 烯基咔唑、4-乙烯基咔唑、1-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、N-乙烯基吡咯烷酮、 2-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷、3-乙烯基吡咯烷、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基丁 内酰胺、乙烯基氧杂环戊烧(vinyloxolan)、乙烯基呋喃、乙烯基噻吩、乙烯基硫杂环戊烧 (vinylthiolane)、乙烯基噻唑以及氢化乙烯基噻唑、乙烯基噁唑和氢化乙烯基噁唑;乙烯 基醚和异戊二烯基醚;顺丁烯二酸衍生物,例如顺丁烯二酸酐、甲基顺丁烯二酸酐、顺丁烯 二酰亚胺和甲基顺丁烯二酰亚胺;以及二稀,例如二乙烯基苯。
[0058] 用于制备聚(甲基)丙烯酸酯的这些共聚单体的量通常为0至60重量%,优选为 0. 1至40重量%,并且特别优选为1至20重量%,基于单体的重量计,并且在本文中化合物 可单独使用或以混合物的形式使用。
[0059] 非常特别优选使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为聚(甲基)丙烯酸酯。这些聚 合物包含高比例的源自甲基丙烯酸甲酯的重复单元。用于制备聚甲基丙烯酸甲酯的混合物 通常包含至少50重量%且至多100重量%、优选至少80重量%且特别优选至少95重量% 的甲基丙烯酸甲酯,基于所述单体的重量计。
[0060] 因此,本发明的另一个实施方案还提供了一种包含至少一种热塑性聚氨酯和至 少一种聚(甲基)丙烯酸甲酯的组合物,其中至少一种热塑性聚氨酯为一种基于六亚甲 基1,6-二异氰酸酯(HDI)、基于至少一种二醇和基于至少一种扩链剂的聚氨酯,所述扩链 剂选自1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、2, 3-丁二醇、1,5_戊二醇、 1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,4-环己二醇、1,4-二甲醇环己烷和新戊二醇。
[0061] 优选的聚(甲基)丙烯酸醋、特别是优选的聚甲基丙烯酸甲酯的通过GPC测定的 重均摩尔质量Mw的范围为20 000至1 000 000g/mol,优选为50 000至500 000g/mol且 特别优选为80 000至300 000g/mol。
[0062] 为了本发明的目的,原则上可以使用任何合适的聚(甲基)丙烯酸
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