聚氨酯组合物、膜及其方法技术

本发明专利技术公开了将低表面能表面赋予聚氨酯层，由此污染物在该表面上呈珠状挺立以显著有利于去除过程的所提供的组合物、膜和方法。同时，所提供的制品保持优异的清晰度和可加工性，以用于表面保护应用。具有这些优良特性的组合物由一级聚异氰酸酯、一羟基聚二甲基硅氧烷和多元醇反应得到，其中该一羟基聚二甲基硅氧烷以合适的量存在，并且该多元醇选自由以下各项构成的组：己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、以及它们的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了聚氨酯组合物、衍生膜以及相关的方法。更具体地，所提供的聚氨酯组合物为可用于保护性膜应用的热固性聚氨酯。
技术介绍
聚氨酯是对商业和工业而言很重要的合成聚合物。聚氨酯的特征在于氨基甲酸酯(-NH-CO-O-)化学键，其通常通过多官能异氰酸酯与多官能二醇或多元醇在存在催化剂的情况下进行反应来制备。热塑性聚氨酯的特征在于具有自有序嵌段结构的线性聚合物链，然而热固性聚氨酯为由共价键高度交联的。根据用于制备聚氨酯的二异氰酸酯和二醇或多元醇成分，这些材料可被工程化以显示较高程度的耐化学品性和宽泛的材料特性范围。通常，聚氨酯极其耐用并且为柔性的，因此是许多应用的理想材料。此类应用包括例如高弹性泡沫座椅、刚性泡沫绝缘面板、微孔泡沫密封件和垫圈、软管、弹性体轮和轮胎、机动车悬架轴衬、电子灌封化合物、高性能粘合剂、涂层和密封剂、合成纤维、以及地毯衬底。聚氨酯膜和涂层在保护基底免受环境风化、化学暴露、热和/或磨蚀方面可为极其有利的。聚氨酯涂层和膜能够耐受苛刻的环境，因此适于户外应用。国际公布No.WO 1994/013465公开了基于聚氨酯的保护层，以用于保护压印的多层膜。该参考公开了包含脂族二异氰酸酯与聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇或聚丙烯酸类多元醇的反应产物的表面层能够在室内和户外应用中提供足够的保护。该参考还公开了基于聚氨酯的保护性表面层可为交联或非交联的，并且可为溶剂型。国际公布No.WO 1994/013496公开了具有基底、被设置在基底上的一个或多个彩色层、以及一个保护性表面层的多层图形制品。保护性表面层可包含由芳族二异氰酸酯与聚酯多元醇反应所得的聚氨酯或由脂族二异氰酸酯与聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇或聚丙烯酸类多元醇反应所得的聚氨酯。国际公布No.WO 1993/024551公开了包含二聚体酸和用于各种基底上的涂层的低分子量脂环族组分的含水聚氨酯分散体。涂层可为保护性涂层或装饰性涂层，并且可提供所需特性诸如耐化学性、防水性、耐溶剂性、韧性、耐磨性和耐久性。先前已公开了通过将聚氨酯层设置在黑色聚氯乙烯膜上构造所得的全黑色膜。聚氨酯层基于聚酯和包含6重量％的丙烯酸聚二甲基硅氧烷的聚酯多元醇，在透光膜和涂层应用中不具有足够的光学特性。常规聚氨酯涂层遇到的一个技术问题涉及耐污染特性。即使耐化学品的聚氨酯表面上的污染物被吸收，还是会出现永久性色斑，从而影响美观。通过形成低表面能表面诱导污染物在表面上呈“珠状”，从而有利于去除污染物，此类耐污染特性可得以增强。在以前，形成低表面能的工作重点是使用例如二甲醇聚二甲基硅氧烷或二胺聚二甲基硅氧烷来将聚二甲基硅氧烷添加到聚合物主链中。这些组合物在美国专利No.5,691,439(Slack等人)、6,271,332(Lohmann等人)以及7,732,055(Nesten等人)中有所公开。遗憾的是，这些方法倾向于提供在膜表面处存在极少量的硅氧烷的多孔结构，这会损害防水性、耐化学性和耐污染特性。
技术实现思路
已发现通过一羟基聚二甲氧基硅氧烷、多异氰酸酯和多元醇反应制得的交联两部分聚氨酯保护膜可提供惊人的低表面能和易清洁特性。在此聚氨酯的聚合中，一羟基硅氧烷用作保持共价键合至多异氰酸酯链末端的链终止剂。硅氧烷官能团的位置使硅氧烷能够更容易到达膜的表面。还发现多异氰酸酯的分子结构也会影响所得的聚氨酯膜的表面能。具体地，发现一级烷基异氰酸酯有利于将硅氧烷迁移至膜表面，因此提供相比于二级烷基异氰酸酯更低的表面能。这些膜可被制成光学透明的膜并且特别适用于清漆涂层和油漆的保护膜。在一个方面，提供了可硬化组合物。可硬化组合物包含：一级多异氰酸酯；以相对于可硬化组合物的总重量计0.1重量％至5.0重量％范围内的量存在的一羟基聚二甲基硅氧烷；以及选自由以下各项组成的组的多元醇：己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、以及它们的混合物。在另一个方面，提供了包含以下各项的可硬化组合物：一级多异氰酸酯；一羟基聚二甲基硅氧烷；以及选自由以下各项组成的组的多元醇：己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚烯烃多元醇、以及它们的混合物。在又一个方面，提供了复合膜，该复合膜包括：基层；延伸跨过基层的透明清漆涂层，该清漆涂层包含：一级多异氰酸酯；一羟基聚二甲基硅氧烷；以及选自以下项构成的组的多元醇：己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、以及它们的混合物。在另一方面，提供了制备耐污染复合膜的方法。该方法包括：通过将一级多异氰酸酯、一羟基聚二甲基硅氧烷以及多元醇一起反应来提供清漆涂层；将清漆涂层涂覆到基层上；在反应期间在时间间隔内在清漆涂层上提供自由表面，该时间间隔足以允许聚二甲基硅氧烷官能团迁移至自由表面，由此将耐污染特性赋予复合膜。本专利技术公开了所提供的组合物、膜和方法，所述组合物、膜和方法将低表面能表面赋予聚氨酯层，由此污染物在该表面上呈珠状挺立，以显著有利于去除过程。同时，所提供的制品保持优异的清晰度和可加工性，以用于表面保护应用。易清洁特性使得这些材料特别适用于保护车辆的涂漆表面，这种表面经常受到天气诸如雨、雪、雨夹雪、结冰以及环境污染物诸如灰尘、煤尘、粉尘、空气中污染物、路面残留物、鸟粪等的影响。将保护膜设置在这些表面上方可将美感的外观赋予车辆，并且即使在反复清洗和洗涤循环后也能持续保持该外观。以上
技术实现思路
并非旨在描述本文所述的贮存器以及相关排放组件的每个实施方案或每种实施方式。相反，根据附图，参考如下具体实施方式和权利要求书，对本专利技术更完整的理解将变得显而易见。附图说明图1-3示出了根据各种实施方案的聚氨酯复合膜的横截面正视图。定义如本文所用：“环境温度”意指在25摄氏度的温度和1个大气压(大约100千帕)下；“催化剂”意指可加快化学反应速度的物质；“二醇”意指具有恰好两个羟基官能度的化合物；“二异氰酸酯”意指具有恰好两个异氰酸酯官能度的化合物；“硬化”意指改变组合物的物理状态或化学状态，使其从可流动的状态转变为更不易流动的状态，从发粘状态转变为不发粘状态，从可溶状态转变为不可溶状态，以通过其在化学反应中的消耗减少可聚合材料的量，或将材料从特定分子量转变为更高分子量。“可硬化的”意指能够被硬化。“多异氰酸酯”意指具有两个或更多个异氰酸酯官能度的化合物；“多元醇”意指具有两个或更多个羟基官能度的化合物；以及“一级烷基异氰酸酯”意指其上附接有异氰酸酯基的碳原子还具有两个氢原子。具体实施方式如本文所用，术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本文所述的实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案是不可用的，也并非意图将其他实施方案排除在本专利技术范围之外。除非上下文另有明确指出，否则本文和所附权利要求书中使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括多个指代物。因此，举例来说，对“一种”或“该”组分的提及可包括本领域技术人员已知的一种或多种组分或其等同形式。另外，术语“和/或”意指所列元件中的一个或全部元件或者所列元件中的任何两个或更多个元件的组合。值得注意的是，术语“包括”及其变型在这些术语出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可硬化组合物，包含：一级多异氰酸酯；一羟基聚二甲基硅氧烷，所述一羟基聚二甲基硅氧烷以相对于所述可硬化组合物的总重量计0.1重量％至5.0重量％范围内的量存在；和多元醇，所述多元醇选自由以下各项组成的组：己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、以及它们的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.26 US 61/970,5941.一种可硬化组合物，包含：一级多异氰酸酯；一羟基聚二甲基硅氧烷，所述一羟基聚二甲基硅氧烷以相对于所述可硬化组合物的总重量计0.1重量％至5.0重量％范围内的量存在；和多元醇，所述多元醇选自由以下各项组成的组：己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、以及它们的混合物。2.一种可硬化组合物，包含：一级多异氰酸酯；一羟基聚二甲基硅氧烷；和多元醇，所述多元醇选自由以下各项组成的组：己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、丙烯酸类多元醇、聚烯烃多元醇、以及它们的混合物。3.根据权利要求2所述的可硬化组合物，其中所述一羟基聚二甲基硅氧烷以相对于所述可硬化组合物的总重量计0.1重量％至5.0重量％范围内的量存在。4.根据权利要求1-3中任一项所述的可硬化组合物，其中所述可硬化组合物为两部分可硬化组合物，所述两部分可硬化组合物包含：第一部分，所述第一部分包含所述多异氰酸酯；和第二部分，所述第二部分包含所述多元醇和所述一羟基聚二甲基硅氧烷的混合物。5.根据权利要求4所述的可硬化组合物，其中所述第一部分还包含选自以下各项的催化剂：锡催化剂、锌催化剂、铋催化剂、锆催化剂、铝催化剂、胺催化剂、以及它们的混合物。6.一种硬化组合物，所述硬化组合物通过将根据权利要求1-5中任一项所述的可硬化组合物的组分一起反应来获得。7.根据权利要求6所述的硬化组合物，其中所述硬化组合物为基本上透明的。8.根据权利要求6或7所述的硬化组合物，其中所述硬化组合物显示出根据雾度测试所测量的小于7％的雾度。9.根据权利要求6-8中任一项所述的硬化组合物，其中所述硬化组合物在环境温度和压力下显示出的推进水接触角在95度至112度范围内。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：查利·C·霍，卢永上，维贾伊·拉亚玛尼，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US