高模量热塑性聚氨酯制造技术

技术编号:18821741 阅读:43 留言:0更新日期:2018-09-01 12:26
具有高挠曲模量的非增强热塑性聚氨酯组合物包含5%至25%的具有250‑3000的重均分子量的羟基官能多元醇中间体和75%至95%的包含非支化、未取代直链二醇和芳族异氰酸酯的硬链段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高模量热塑性聚氨酯专利
本专利技术涉及具有高挠曲模量并且可进一步复合以及可用于注射模塑方法中的非增强热塑性聚氨酯(TPU)组合物。专利技术背景其中使用工程级TPU的应用通常还涉及暴露于高温。目前市售的刚性工程TPU通常限于120℃以下的应用,因为TPU在TPU的玻璃化转变温度(Tg)或以上的温度下开始软化或解聚,因此失去有用性能。另外,目前市售的刚性工程TPU难以与其它材料如阻燃剂复合以形成具有高挠曲模量以及与TPU有关的其它有利性能的阻燃TPU化合物。因此,理想的是具有高挠曲模量的刚性TPU材料用于工程应用中。另外,有利的是具有可容易加工和与阻燃剂和/或其它聚合物复合的刚性工程TPU材料。专利技术概述本专利技术涉及刚性工程热塑性聚氨酯,其特征是高度耐热、耐化学品和抗冲击性,同时还具有高挠曲模量。本专利技术一个实施方案提供具有高挠曲模量并且可容易地与阻燃添加剂和/或其它聚合物或添加剂复合的刚性工程热塑性聚氨酯。在一些实施方案中,热塑性聚氨酯组合物为结晶的。本专利技术热塑性聚氨酯组合物包含以下组分的反应产物:(a)约5重量%至约25重量%多元醇组分,其中多元醇具有约250至约3000的重均分子量;(b)约75重量%至约95重量%硬链段组分,其中硬链段组分包含:(i)芳族多异氰酸酯,和(ii)增链剂;和(c)任选催化剂。本专利技术热塑性聚氨酯组合物具有通过ASTMD790测量为至少100,000psi,例如至少200,000psi的挠曲模量。本专利技术另一实施方案提供包含如上文所述热塑性聚氨酯组合物的阻燃TPU化合物,其进一步包含阻燃添加剂。本专利技术另一实施方案提供包含如上文所述热塑性聚氨酯组合物的阻燃TPU化合物,其进一步包含阻燃添加剂,其中阻燃添加剂包含式[R1R2P(O)O]-3Al3+表示的亚膦酸铝盐、式[O(O)PR1-R3-PR2(O)O]2-3Al3+2表示的二亚膦酸铝盐、上述中一种或多种的聚合物或其任何组合,其中R1和R2为氢且R3为烷基。本专利技术阻燃热塑性聚氨酯组合物具有通过UL94垂直燃烧试验测量为具有非滴落性能的V0火焰等级。本专利技术另一实施方案提供包含如上文所述热塑性聚氨酯组合物的模制、挤出或热成型制品,其中热塑性聚氨酯组合物具有根据ASTMD790测量为至少100,000psi,例如至少200,000的挠曲模量。本专利技术另一实施方案提供包含如上文所述热塑性聚氨酯组合物的模制、挤出或热成型制品,其中热塑性聚氨酯与短玻璃纤维复合,且其中热塑性聚氨酯组合物具有根据ASTMD790测量为至少100,000psi,例如至少200,000psi,进一步例如至少500,000psi,甚至进一步例如至少1,000,000psi的挠曲模量。本专利技术另一实施方案提供包含如上文所述阻燃热塑性聚氨酯组合物的模制阻燃制品,其进一步包含阻燃添加剂,其中阻燃添加剂包含式[R1R2P(O)O]-3Al3+表示的亚膦酸铝盐、式[O(O)PR1-R3-PR2(O)O]2-3Al3+2表示的二亚膦酸铝盐、上述中一种或多种的聚合物或其任何组合,其中R1和R2为氢且R3为烷基,其中热塑性聚氨酯组合物具有至少100,000psi,例如至少200,000psi的挠曲模量,和通过UL94垂直燃烧试验测量为具有非滴落性能的VO火焰等级。下面特别描述本专利技术的其它实施方案和细节。专利技术详述本专利技术热塑性聚氨酯具有高挠曲模量,并且可容易地与其它添加剂,例如阻燃添加剂复合。在本专利技术一个实施方案中,结晶热塑性聚氨酯组合物包含至少75%,例如80%至95%硬链段。硬链段含量可定义为等于异氰酸酯组分和增链剂组分的重量%总数除以热塑性聚氨酯组合物的总重量%(异氰酸酯组分、增链剂和多元醇组分的重量%)。本专利技术热塑性聚氨酯通常通过将以下组分结合并反应而制备:(a)包含至少一种羟基封端中间体,例如羟基封端聚酯、羟基封端聚醚、羟基封端聚碳酸酯或羟基封端聚己内酯的多元醇组分,与(b)至少一种芳族多异氰酸酯组分,和(c)至少一种增链剂,和任选催化剂。这些反应物在例如挤出机或其它反应容器中产生热塑性聚氨酯。热塑性聚氨酯组合物的组分可在复合以前结合以形成聚氨酯组合物或者它们可在复合期间在挤出机中就地结合。在一些实施方案中,本专利技术热塑性聚氨酯组合物为结晶的。组合物的结晶温度通常可通过差示扫描量热法测定。一般而言,结晶组合物可以熔融、溶剂化或者非晶化,然后再结晶。术语可结晶指a)结晶的或者b)未结晶但是能够通过组合物温度的提高以及随后的冷却或者通过随后加热而结晶的组合物。如本文所用,术语“结晶”指结晶和可结晶组合物。根据本专利技术的结晶热塑性聚氨酯的特征是在150℃下通过动态力学分析(DMA)测量为至少10MPa或更高,或者甚至15MPa或更高的储存模量(G′模量),和/或通过差示扫描量热法(DSC)测量为150℃,或者甚至175℃或更高的熔点(Tm),和/或通过DSC测量为125℃-150℃的结晶温度(Tc)。多元醇本专利技术热塑性聚氨酯包含多元醇组分。多元醇组分可选自羟基封端聚酯、羟基封端聚醚、羟基封端聚碳酸酯和羟基封端聚己内酯。在一些实施方案中,可使用上述多元醇的混合物。羟基封端聚酯通常例如如下制备:(1)使用一种或多种二醇使一种或多种二羧酸或酐酯化反应,或者(2)使用一种或多种二醇使一种或多种二羧酸酯酯交换反应。优选相对于酸、酐或酯,通常多于1摩尔二醇过量的摩尔比以得到具有末端羟基优势的直链。用于制备羟基封端聚酯中间体的合适二羧酸包括脂族、脂环族和芳族二羧酸。可使用单一二羧酸或二羧酸的组合。通常,二羧酸具有总计4至约15个碳原子。合适的二羧酸的实例包括琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸,也可使用酐,例如邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸酐等。己二酸是常用的二羧酸。如果使用酯交换路线形成羟基封端聚酯,则可使用上述二羧酸的酯。这些酯通常包含代替相应酸官能的酸性氢的通常具有1-6个碳原子的烷基。反应形成羟基封端聚酯中间体的二醇可以为脂族、芳族或其组合。二醇通常具有总计2-12个碳原子。合适的二醇包括例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、十亚甲基二醇、十二亚甲基二醇等。常用的二醇为1,4-丁二醇和1,6-己二醇。羟基封端聚醚多元醇衍生自具有总计2至约15个碳原子的二醇或者多元醇。例如,烷基二醇或甘醇可与醚,例如具有2-6个碳原子的氧化烯反应。合适的氧化烯包括例如氧化乙烯、氧化丙烯或其混合物。合适的聚醚多元醇包括例如可通过氧化乙烯与乙二醇反应而形成的聚(乙二醇)、可通过氧化丙烯与丙二醇反应而形成的聚(丙二醇)、可通过氧化丙烯和氧化乙烯与丙二醇反应而形成的聚(丙二醇-乙二醇)、可通过四氢呋喃(THF)聚合而形成的聚(四亚甲基二醇)(PTMEG)。其它合适的聚醚多元醇包括氧化烯的聚酰胺加合物,包括例如为乙二胺和氧化丙烯的反应产物的乙二胺加合物,为二亚乙基三胺与氧化丙烯的反应产物的二亚乙基三胺加合物,和类似聚酰胺类型的聚醚多元醇。羟基封端聚碳酸酯由StahlUSA市购。合适的羟基封端聚碳酸酯可通过二醇与碳酸酯反应而制备。通过引用结合到本文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性聚氨酯组合物,其包含以下组分的反应产物:(a)约5重量%至约25重量%多元醇组分,其中多元醇具有约250至约3000的重均分子量;(b)约75重量%至约95重量%硬链段组分,其中硬链段组分包含:(i)芳族多异氰酸酯,和(ii)增链剂;(c)任选催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.06 US 62/251,7271.一种热塑性聚氨酯组合物,其包含以下组分的反应产物:(a)约5重量%至约25重量%多元醇组分,其中多元醇具有约250至约3000的重均分子量;(b)约75重量%至约95重量%硬链段组分,其中硬链段组分包含:(i)芳族多异氰酸酯,和(ii)增链剂;(c)任选催化剂。2.根据权利要求1的热塑性聚氨酯组合物,其中热塑性聚氨酯组合物具有通过ASTMD790测量为至少100,000的挠曲模量。3.根据权利要求1的热塑性聚氨酯组合物,其中热塑性聚氨酯组合物具有通过ASTMD790测量为至少200,000的挠曲模量。4.根据权利要求1-3中任一项的热塑性聚氨酯组合物,其中多元醇具有约250至约2000的分子量。5.根据权利要求1-4中任一项的热塑性聚氨酯组合物,其中多元醇组分选自羟基封端聚酯、羟基封端聚醚、羟基封端聚碳酸酯和羟基封端聚己内酯及其混合物。6.根据权利要求1-5中任一项的热塑性聚氨酯组合物,其进一步包含阻燃添加剂。7.根据权利要求6的热塑性聚氨酯组合物,其中热塑性聚氨酯组合物具有通过UL94垂直燃烧试验测量为具有非滴落性能的V0火焰等级。8.根据权利要求6的热塑性聚氨酯组合物,其中热塑性聚氨酯组合物至少具有通过UL94垂直燃烧试验测量为具有非滴落性能的V1火焰等级。9.根据权利要求1-6中任一项的热塑性聚氨酯组合物,其进一步包含选自阻燃剂、玻璃纤维和矿物填料的添加剂。10.根据权利要求1-9中任一项的热塑性聚氨酯组合物,其进一步包含玻璃纤维。11.根据权利要求10的热塑性聚氨酯组合物,其中热塑性聚氨酯组合物具有通过ASTMD790测量为至少500,000的挠曲模量。12.一种制品,其包含:包含以下组分的反应产物的热塑性聚氨酯组合物:(a)约5重量%至约25重量%多元醇组分,其中多元醇具有约250至约3000的重均分子量;(b)约75%至约95重量%硬链段组分,其中硬链段组分包含:(i)芳族多异氰酸酯,和(ii)增链剂...

【专利技术属性】
技术研发人员:Q·鲁J·法尔卡斯C·M·玛卡迪亚A·J·景
申请(专利权)人:路博润先进材料公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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