低雾度和加工性良好的透明热塑性聚氨酯及其制法和用途.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910009938.9

申请日:

20090124

公开号:

CN101492524B

公开日:

20130925

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

C08G18/30,C08G18/40,C08G18/73

主分类号:

C08G18/30,C08G18/40,C08G18/73

申请人:

拜尔材料科学股份公司

发明人:

H·皮尔林斯,F·沙菲奎,M·布罗伊克

地址:

德国莱沃库森

优先权:

102008006003.8

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

段晓玲;韦欣华

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内容摘要

本发明涉及低雾度和加工性良好的透明热塑性聚氨酯及其制法和用途。ASTM?D?1003雾度小于10%的光稳定热塑性聚氨酯通过使下列组分反应制备:(a)包括二异氰酸1,6-己二醇酯的二异氰酸酯组分;(b)扩链剂组分,由(b1)1,4-二(β-羟乙基)氢醌和(b2)至少一种选自在两个OH基团间有2或3个碳原子的二醇的扩链剂;以10∶1-1∶4的(b1)与(b2)的摩尔比组成,和(c)至少一种数均分子量为450-10000g/mol和Zerewitinoff-活性氢原子平均数为1.8-3.0的多元醇组分,(a)中异氰酸酯基团与(b)和(c)中异氰酸酯反应性基团的比为0.9∶1-1.1∶1。

权利要求书

1.光稳定性热塑性聚氨酯,其具有小于10%的ASTM D1003雾度值和良好的加工性,该聚氨酯通过包括使下列组分反应的方法制备:(a)包括二异氰酸1,6-己二醇酯的二异氰酸酯组分;(b)扩链剂组分,其由(b1)和(b2)以10∶1-1∶4的扩链剂(b1)与扩链剂(b2)的摩尔比组成,(b1)1,4-二(β-羟乙基)氢醌,和(b2)至少一种选自在两个OH基团之间具有2或3个碳原子链长的二醇的扩链剂;和(c)至少一种具有450-10000g/mol数均分子量和至少1.8个至最多3.0个Zerewitinoff-活性氢原子平均数的多元醇组分,其中组分(a)中异氰酸酯基团与组分(b)和(c)中异氰酸酯反应性基团的比值为0.9∶1-1.1∶1。 2.根据权利要求1的光稳定性热塑性聚氨酯,其中所述方法包括:使(a)、(b)和(c)在一种或多种选自(d)催化剂;(e)光稳定剂,基于聚氨酯数量为0.1-10wt%;(f)添加剂和辅助物质;和(g)链终止剂的另外组分的存在下反应。 3.根据权利要求1的光稳定性热塑性聚氨酯,其中所述至少一种多元醇组分具有450-6000g/mol的数均分子量。 4.根据权利要求1的光稳定性热塑性聚氨酯,其中所述至少一种多元醇组分具有600-4500g/mol的数均分子量。 5.根据权利要求1的光稳定性热塑性聚氨酯,其中所述二异氰酸酯组分进一步包含至多30mol%的第二种脂族二异氰酸酯。 6.根据权利要求1的光稳定性热塑性聚氨酯,其中所述至少一种扩链剂(b2)包含一种或多种选自1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇及其混合物的二醇。 7.光稳定性热塑性聚氨酯,其具有小于10%的ASTM D1003雾度值,该聚氨酯通过包括使下列组分反应的方法制备:(a)包括二异氰酸1,6-己二醇酯和至多30mol%的第二种脂族二异氰酸酯的二异氰酸酯组分;(b)扩链剂组分,其由(b1)和(b2)以10∶1-1∶4的扩链剂(b1)与扩链剂(b2)的摩尔比组成,(b1)1,4-二(β-羟乙基)氢醌,和(b2)至少一种选自1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇及其混合物的扩链剂;和(c)至少一种具有600-4500g/mol数均分子量和至少1.8个至最多3.0个Zerewitinoff-活性氢原子平均数的多元醇组分,其中组分(a)中异氰酸酯基团与组分(b)和(c)中异氰酸酯反应性基团的比值为0.9∶1-1.1∶1。 8.光稳定性透明模塑制品,其包含根据权利要求1的聚氨酯。 9.光稳定性透明模塑制品,其包含根据权利要求7的聚氨酯。 10.制备光稳定性透明模塑制品的方法,该方法包括:(i)提供根据权利要求1的聚氨酯;和(ii)使该聚氨酯经历注塑。 11.制备光稳定性透明模塑制品的方法,该方法包括:(i)提供根据权利要求1的聚氨酯;和(ii)使该聚氨酯经历挤塑。 12.制备光稳定性透明模塑制品的方法,该方法包括:(i)提供根据权利要求7的聚氨酯;和(ii)使该聚氨酯经历注塑。 13.制备光稳定性透明模塑制品的方法,该方法包括:(i)提供根据权利要求7的聚氨酯;和(ii)使该聚氨酯经历挤塑。

说明书

技术领域

本发明一般性涉及热塑性聚氨酯及其制法和用途。更具体地 涉及具有低雾度和良好加工性的透明热塑性聚氨酯及其制法和用途。

背景技术

热塑性聚氨酯(TPUs)由于其良好的弹性体性能和热塑性加 工性而具有重大的工艺重要性。例如Kunststoff Handbuch[G.Becker,D. Braun],卷7″Polyurethane″,Munich,Vienna,Carl Hanser Verlag,1983给 出了TPUs的制备、性能和应用的综述。

TPUs主要由线性多元醇(大分子二醇),例如聚酯二醇、聚醚 二醇或聚碳酸酯二醇,有机二异氰酸酯和短链,主要是二官能醇(扩链剂) 组成。它们可以连续或间歇制备。最公知的制备方法是带式方法(例如 British Patent Pub.No.GB 1057018)和挤塑方法(例如German Patent Pub. No.DE 1964834),其各自的全部内容在此引入作为参考。

可热塑性加工的聚氨酯弹性体可以分步(预聚物计量方法)或 通过使所有组分在一个阶段同时反应(一步计量方法)制备。

在脂族光稳定性透明材料的应用中,最多使用的却是基于 H12-MDI的具有固化行为不佳之缺点的材料。因此需要基于其它材料例 如HDI(二异氰酸己二醇酯)的脂族光稳定性透明TPUs作为二异氰酸酯, 但是这些TPUs对于这种应用太浑浊。

国际专利公开WO 02/050151(其全部内容在此引入作为参 考)描述了基于环氧乙烷多元醇或环氧乙烷-环氧丙烷多元醇与混合扩链 剂的透明TPUs,其中扩链剂组分之一选自环氧乙烷、二甘醇或1,3-丙二 醇。在实施例中,仅记载了非光稳定性的基于芳族异氰酸酯的TPUs。

发明内容

本发明一般性涉及基于二异氰酸1,6-己二醇酯的光稳定性 透明的热塑性聚氨酯模塑组合物,其具有根据ASTM D 1003小于10% 的雾度,具有良好的工艺加工性,以及涉及其用途。

根据本发明各种实施方案的基于二异氰酸1,6-己二醇酯的 热塑性光稳定性聚氨酯(TPUs)显示出根据ASTM D 1003小于10%的雾 度值,同时显示出良好的工艺加工性。

因此本发明包括具有根据ASTM D 1003小于10%的雾度的 光稳定性热塑性聚氨酯,其可从下列组分获得: a)二异氰酸1,6-己二醇酯(1,6-HDI)和不同于1,6-HDI的任选的其 它脂族二异氰酸酯, b)扩链剂组分,由以下组分组成: b1)1,4-二(β-羟乙基)氢醌,和 b2)至少一种扩链剂,其由在两个OH基团之间的链中具有2 或3个碳原子的二醇组成, 其中扩链剂b1)与扩链剂b2)的摩尔比为10∶1-1∶4, c)至少一种具有450-10000g/mol数均分子量和平均至少1.8个 至最多3.0个Zerewitinoff-活性氢原子的多元醇组分, 其中组分a)中异氰酸酯基团数与组分b)、c)和任选的g)中异氰酸酯 反应性基团数的比值为0.9∶1-1.1∶1, 任选在下列组分存在下: d)催化剂, 加入下列组分: e)基于热塑性聚氨酯,0.1-10wt%的光稳定剂, f)任选的添加剂和/或辅助物质, g)任选的链终止剂。

本发明的一个实施方案包括具有小于10%的ASTM D 1003 雾度值的光稳定性热塑性聚氨酯,该聚氨酯通过包括使下列组分反应的 方法制备: (a)包括二异氰酸1,6-己二醇酯的二异氰酸酯组分; (b)扩链剂组分,其由(b1)和(b2)以10∶1-1∶4的扩链剂(b1)与扩链剂 (b2)的摩尔比组成,(b1)1,4-二(β-羟乙基)氢醌,和(b2)至少一种选自在 两个OH基团之间的链中具有2或3个碳原子的二醇的扩链剂;和 (c)至少一种具有450-10000g/mol数均分子量和至少1.8个至最 多3.0个Zerewitinoff-活性氢原子平均数的多元醇组分, 其中组分(a)中异氰酸酯基团与组分(b)和(c)中异氰酸酯反应性基团 的比值为0.9∶1-1.1∶1。

本发明的另一个实施方案包括包含本发明的聚氨酯的光稳 定性的透明模塑制品。

本发明的其它实施方案包括制备光稳定性的透明模塑制品 的方法,该方法包括:(i)提供根据权利要求1的聚氨酯;和(ii)使该聚氨 酯经历注塑和/或挤塑。

具体实施方式

如本文所用的,单数术语“一种”和“该”是同义的并且可以与 “一种或多种”及“至少一种”互换使用,除非措辞和/或上下文清楚地作出 另外表示。因此,例如,文中或所附权利要求中提到“扩链组分”可以指 单一扩链组分或多于一种的扩链组分。另外,除非另外具体注明,所有 数值应理解为被用语“约”修饰。

除了二异氰酸1,6-己二醇酯作为主要组分,可以使用作为次 要组分(最多30mol%)的下列脂族二异氰酸酯作为有机二异氰酸酯a): 二异氰酸乙二醇酯、二异氰酸1,4-丁二醇酯、二异氰酸1,12-十二烷二醇 酯;脂环族二异氰酸酯,例如异佛尔酮二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰 酸酯、1-甲基-2,4-环己烷二异氰酸酯和1-甲基-2,6-环己烷二异氰酸酯及 相应的异构体混合物、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二环己基甲 烷二异氰酸酯和2,2’-二环己基甲烷二异氰酸酯及相应的异构体混合物。 优选使用1,4-环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷 二异氰酸酯。所述二异氰酸酯可以单独使用或以彼此混合物的形式使 用。它们也可以与至多15mol%(基于总异氰酸酯组分)的多异氰酸酯一 起使用,但是可以加入的多异氰酸酯的最大量产生仍是可热塑性加工的 产品。

在两个OH基团之间具有2或3个碳原子的二醇 其中R’和R”彼此独立地是具有1-6个碳原 子的烷基]用作扩链剂b2),优选来自1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二 醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二 醇或其混合物,其中扩链剂b 1)与扩链剂b2)的摩尔比为10∶1-1∶4。

使用具有平均至少1.8个至最多3.0个Zerewitinoff-活性氢原 子和450-10000数均分子量Mn的组分作为组分c)。

特别地,具有2-3个,优选两个羟基基团的化合物是优选 的,特别是具有450-6000数均分子量Mn的那些,特别优选具有600- 4500数均分子量Mn的那些;具有羟基基团的聚酯、聚醚和聚碳酸酯是 特别优选的。作为制备的结果,多元醇经常含有少量非线性化合物。因 此经常使用表述“基本线性的多元醇”。

合适的聚醚二醇可以通过使一种或多种在亚烷基基团中具 有2-4个碳原子的环氧烷烃与含有所连接的两个活性氢原子的起始分 子反应制备。可以提及下列化合物作为环氧烷烃:环氧乙烷、1,2-环氧 丙烷、环氧氯丙烷及1,2-环氧丁烷和2,3-环氧丁烷。优选使用环氧乙烷、 环氧丙烷及1,2-环氧丙烷和环氧乙烷的混合物。环氧烷烃可以单独使用, 或者连续使用或以混合物形式使用。考虑例如以下化合物作为起始分 子:水,氨基醇,例如N-烷基-二乙醇胺,例如N-甲基二乙醇胺,和二 醇,例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇。任选地还可以 使用起始分子的混合物。合适的聚醚多元醇另外是四氢呋喃的含羟基基 团的聚合产物。也可以使用数量为0-30wt%的三官能聚醚,基于二官 能聚醚,但是最大量为使制备的产品仍是可热塑性加工的。基本线性的 聚醚二醇优选具有450-6000的数均分子量Mn。它们可以单独使用或者 以彼此的混合物形式使用。

合适的聚酯二醇可以例如由具有2-12个碳原子,优选4- 6个碳原子的二羧酸与多价醇制备。考虑例如以下酸作为二羧酸:脂族 二羧酸,例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸,或 芳族二羧酸,例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸。二羧酸可以 单独使用或者作为混合物使用,例如以琥珀酸、戊二酸和己二酸混合物 的形式使用。任选可能有利的是使用相应的二羧酸衍生物代替二羧酸来 制备聚酯二醇,所述衍生物为例如醇基团中具有1-4个碳原子的羧酸 二酯、羧酸酐或羧酰氯。多价醇的实例为具有2-10个,优选2-6个 碳原子的二醇,例如乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己 二醇、1,10-癸二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,3-丙二醇或二丙二醇。根 据所需性能,多价醇可以单独使用或以彼此混合物的形式使用。另外合 适的是碳酸与所述二醇的酯,所述二醇特别为具有4-6个碳原子的那 些,例如1,4-丁二醇或1,6-己二醇,ω-羟基羧酸,例如ω-羟基己酸的缩 合产物,或内酯,例如任选取代的ω-己内酯的聚合产物。聚己二酸乙二 醇酯、聚己二酸1,4-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇-1,4-丁二醇酯、聚己二 酸1,6-己二醇-新戊二醇酯、聚己二酸1,6-己二醇-1,4-丁二醇酯和聚己内 酯优选用作聚酯二醇。聚酯二醇具有450-10000的数均分子量Mn,并 且可以单独使用或者以彼此的混合物形式使用。

与异氰酸酯反应的单官能化合物可以用作所谓的链终止剂 g),用量为至多2wt%,基于TPU。例如,单胺,例如丁基胺和二丁基 胺、辛基胺、硬脂基胺、N-甲基硬脂基胺、吡咯烷、哌啶或环己基胺, 单醇,例如丁醇、2-乙基己醇、辛醇、十二烷醇、硬脂醇、各种戊基醇、 环己醇和乙二醇单甲醚是合适的。

Zerewitinoff-活性化合物的相对量优选选择使得异氰酸酯基 团总数与Zerewitinorr-活性氢原子总数的比值为0.9∶1至1.1∶1。

根据本发明的热塑性聚氨酯可以包含优选至多10wt%(基于 TPU总量)的常规辅助物质和添加剂作为辅助物质和添加剂f)。典型的辅 助物质和添加剂为润滑剂和脱模剂,例如脂肪酸酯、其金属皂、脂肪酸 酰胺、脂肪酸酯酰胺和硅氧烷化合物、防粘连剂、抑制剂、抗水解、热 和变色的稳定剂、染料、颜料、无机和/或有机填料、增塑剂、具有抑制 真菌和抑制细菌作用的物质及其混合物。

关于所述辅助物质和添加剂的进一步信息可见专门文献,例 如J.H.Saunders和K.C.Frisch的专著″High Polymers″,卷XVI, Polyurethane,第1和2部分,Verlag Interscience Publishers 1962和1964, the Taschenbuch für Kunststoff-Additive,R.和H.Müller(Hanser Verlag Munich 1990)或DE-A 2901774。

可以掺入到TPU中的其它添加剂是热塑性塑料,例如乙烯/ 乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物和其它TPUs。

UV稳定剂、抗氧剂和/或HALS化合物优选用作光稳定剂e)。 进一步的信息可见专门文献,并且记载于例如Plastics Additives Handbook,2001第5版,Carl Hanser Verlag,Munich中。

合适的催化剂d)是现有技术已知的常规叔胺,例如三乙胺、 二甲基环己基胺、N-甲基吗啉、N,N’-二甲基哌嗪、2-(二甲基氨基乙氧 基)乙醇、二氮杂二环[2.2.2.]辛烷等,并且特别是有机金属化合物,例如 钛酸酯,铋化合物,铁化合物或锡化合物,例如二乙酸锡、二辛酸锡、 二月桂酸锡或脂族羧酸的锡二烷基盐,例如二乙酸二丁基锡或二月桂酸 二丁基锡等。优选的催化剂是有机金属化合物,特别是钛酸酯、铁化合 物、锡化合物、锆化合物和铋化合物。在根据本发明的TPUs中催化剂 的总量通常优选为0-5wt%,更优选0-2wt%,基于TPU的总量。

可以在制备过程期间和/或向TPU另外配混期间加入辅助物 质和添加剂。

根据本发明的TPUs优选用于注塑方法或挤塑方法,例如薄 膜挤塑。

根据本发明的TPUs优选用于生产光稳定性的透明模塑制 品。

现在参考以下非限制性实施例更详细地描述本发明。

实施例

使用以下缩写: PE 225B        分子量Mn=2250g/mol的聚酯二醇;Bayer            MaterialScience AG的产品 A 2220N2220N;分子量Mn=2250g/mol的聚醚二            醇(C3和C2亚烷基单元的混合醚);Bayer            MaterialScience AG的产品 T20002000;分子量Mn为2000g/mol的            聚四氢呋喃;Invista Inc.的产品 T 10001000;分子量Mn为1000g/mol的            聚四氢呋喃;Invista Inc.的产品 De C2201C2201;基于1,6-己二醇的分子量            Mn为2000g/mol的聚碳酸酯;Bayer            MaterialScience AG的产品 AD 2055AD 2055;分子量Mn为2000g/mol            的聚(新戊二醇-1,6-己二醇)己酸酯;Bayer            MaterialScience AG的产品 HDI            二异氰酸1,6-己二醇酯 HDO            1,6-己二醇 BDO            1,4-丁二醇 PDO            1,3-丙二醇 1,2-PDO       1,2-丙二醇 HQEE           1,4-二(β-羟乙基)氢醌 EG             乙二醇 NPG            新戊二醇 1010抗氧剂,Ciba Specialty Chemicals GmbH 234基于苯并三唑的光稳定剂,Ciba Specialty Chemicals            GmbH DBTL           二月桂酸二丁基锡

实施例(本发明和参考例/对比例): 制备TPU的一般性描述:

将1mol多元醇(c)与x mol扩链剂(b1)和y mol扩链剂(b2) 及0.5wt%1010(基于总TPU)和60ppm DBTL(基于多元醇的 量)的混合物加热到130℃,同时采用叶片式搅拌器以500转每分钟(rpm) 的速度搅拌;然后加入(1+x+y)mol的HDI。随后搅拌至最大可能的粘度 增长,然后将TPU倒出。在80℃再热处理所述材料30分钟并随后造 粒。精确的配方(关于(b1)、x、(b2)和y的信息)在表1中给出。

根据ASTM D 1003在采用抛光模具制备的2mm厚注塑片 材上测定雾度。数值也在表1中给出。

在注塑片材上定性评价加工性,所述片材在注塑机上制备。 由此记录注塑片材的脱模性和表面性质。

在参考例1-4中使用1,6-己二醇、1,4-丁二醇或其混合物。 实际上获得良好的加工性,但雾度值明显高于10%。

在参考例5-7中使用1,3-丙二醇、1,2-乙二醇或其混合物, 其中实际上获得低雾度值,但加工性非常差或甚至不可能。

在参考例8-10中单独使用HQEE或少量HQEE与PDO。 在实施例8中,实际上加工性良好,但雾度为11%。在实施例9和10 中,相对高含量的PDO得到可加工性非常差的材料,作为其结果,不 能测定雾度。

在根据本发明的实施例11-16中使用HQEE与PDO、EG、 NPG或1,2-PDO的组合。雾度低于10%,并获得良好的加工性。

参考例17描述了使用HQEE与BDO的组合作为扩链剂。获 得良好的加工性,但15%的雾度值显然太高了。

根据本发明的实施例18和19描述了使用HQEE和PDO与 聚碳酸酯二醇或C-3/C-2醚的组合作为多元醇。获得了良好的加工性以 及所需的低雾度值两者。

参考例20对应于申请WO 02/050151,并且描述了使用 HQEE与EG和C-3/C-2醚作为多元醇,MDI作为二异氰酸酯。实际上 加工性良好,但67%的雾度值显然太高了。

本领域技术人员应该理解,在不背离其宽泛的发明构思的情 况下,可以对上述实施方案作出变化。因此,应该理解,本发明不限于 所公开的具体实施方案,而是拟覆盖由所附权利要求限定的本发明的主 旨和范围内的各种修改。

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1、(10)授权公告号 CN 101492524 B (45)授权公告日 2013.09.25 CN 101492524 B *CN101492524B* (21)申请号 200910009938.9 (22)申请日 2009.01.24 102008006003.8 2008.01.25 DE C08G 18/30(2006.01) C08G 18/40(2006.01) C08G 18/73(2006.01) (73)专利权人 拜尔材料科学股份公司 地址 德国莱沃库森 (72)发明人 H皮尔林斯 F沙菲奎 M布罗伊克 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 段。

2、晓玲 韦欣华 CN 1793193 A,2006.06.28,说明书第5页到 说明书第 13 页 . CN 1796430 A,2006.07.05,权利要求和说明 书第 1 页到说明书第 11 页 . (54) 发明名称 低雾度和加工性良好的透明热塑性聚氨酯及 其制法和用途 (57) 摘要 本发明涉及低雾度和加工性良好的透明热塑 性聚氨酯及其制法和用途。ASTM D 1003 雾度小 于 10的光稳定热塑性聚氨酯通过使下列组分 反应制备 : (a) 包括二异氰酸 1, 6- 己二醇酯的二 异氰酸酯组分 ; (b) 扩链剂组分, 由 (b1)1, 4- 二 (- 羟乙基 ) 氢醌和 (b2) 。

3、至少一种选自在两个 OH 基团间有 2 或 3 个碳原子的二醇的扩链剂 ; 以 10 1-1 4 的 (b1) 与 (b2) 的摩尔比组成, 和 (c) 至少一种数均分子量为 450-10000g/mol 和 Zerewitinoff- 活性氢原子平均数为 1.8-3.0 的 多元醇组分, (a) 中异氰酸酯基团与 (b) 和 (c) 中 异氰酸酯反应性基团的比为 0.9 1-1.1 1。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 王兢 权利要求书 2 页 说明书 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书6页 (10)授。

4、权公告号 CN 101492524 B CN 101492524 B *CN101492524B* 1/2 页 2 1.光稳定性热塑性聚氨酯, 其具有小于10的ASTM D1003雾度值和良好的加工性, 该 聚氨酯通过包括使下列组分反应的方法制备 : (a) 包括二异氰酸 1, 6- 己二醇酯的二异氰酸酯组分 ; (b) 扩链剂组分, 其由 (b1) 和 (b2) 以 10 1-1 4 的扩链剂 (b1) 与扩链剂 (b2) 的 摩尔比组成, (b1)1, 4- 二 (- 羟乙基 ) 氢醌, 和 (b2) 至少一种选自在两个 OH 基团之间具 有 2 或 3 个碳原子链长的二醇的扩链剂 ; 和。

5、 (c) 至 少 一 种 具 有 450-10000g/mol 数 均 分 子 量 和 至 少 1.8 个 至 最 多 3.0 个 Zerewitinoff- 活性氢原子平均数的多元醇组分, 其中组分 (a) 中异氰酸酯基团与组分 (b) 和 (c) 中异氰酸酯反应性基团的比值为 0.9 1-1.1 1。 2. 根据权利要求 1 的光稳定性热塑性聚氨酯, 其中所述方法包括 : 使 (a)、 (b) 和 (c) 在一种或多种选自 (d) 催化剂 ; (e) 光稳定剂, 基于聚氨酯数量为 0.1-10wt ; (f) 添加剂 和辅助物质 ; 和 (g) 链终止剂的另外组分的存在下反应。 3. 根据。

6、权利要求 1 的光稳定性热塑性聚氨酯, 其中所述至少一种多元醇组分具有 450-6000g/mol 的数均分子量。 4. 根据权利要求 1 的光稳定性热塑性聚氨酯, 其中所述至少一种多元醇组分具有 600-4500g/mol 的数均分子量。 5. 根据权利要求 1 的光稳定性热塑性聚氨酯, 其中所述二异氰酸酯组分进一步包含至 多 30mol的第二种脂族二异氰酸酯。 6.根据权利要求1的光稳定性热塑性聚氨酯, 其中所述至少一种扩链剂(b2)包含一种 或多种选自1, 2-乙二醇、 1, 2-丙二醇、 1, 3-丙二醇、 2, 2-二甲基-1, 3-丙二醇、 2-甲基-1, 3- 丙二醇、 2- 乙。

7、基 -2- 丁基 -1, 3- 丙二醇及其混合物的二醇。 7.光稳定性热塑性聚氨酯, 其具有小于10的ASTM D1003雾度值, 该聚氨酯通过包括 使下列组分反应的方法制备 : (a)包括二异氰酸 1, 6-己二醇酯和至多30mol的第二种脂族二异氰酸酯的二异氰酸 酯组分 ; (b) 扩链剂组分, 其由 (b1) 和 (b2) 以 10 1-1 4 的扩链剂 (b1) 与扩链剂 (b2) 的 摩尔比组成, (b1)1, 4- 二 (- 羟乙基 ) 氢醌, 和 (b2) 至少一种选自 1, 2- 乙二醇、 1, 2- 丙 二醇、 1, 3- 丙二醇、 2, 2- 二甲基 -1, 3- 丙二醇、。

8、 2- 甲基 -1, 3- 丙二醇、 2- 乙基 -2- 丁基 -1, 3- 丙二醇及其混合物的扩链剂 ; 和 (c) 至 少 一 种 具 有 600-4500g/mol 数 均 分 子 量 和 至 少 1.8 个 至 最 多 3.0 个 Zerewitinoff- 活性氢原子平均数的多元醇组分, 其中组分 (a) 中异氰酸酯基团与组分 (b) 和 (c) 中异氰酸酯反应性基团的比值为 0.9 1-1.1 1。 8. 光稳定性透明模塑制品, 其包含根据权利要求 1 的聚氨酯。 9. 光稳定性透明模塑制品, 其包含根据权利要求 7 的聚氨酯。 10. 制备光稳定性透明模塑制品的方法, 该方法包括。

9、 : (i) 提供根据权利要求 1 的聚氨酯 ; 和 (ii) 使该聚氨酯经历注塑。 权 利 要 求 书 CN 101492524 B 2 2/2 页 3 11. 制备光稳定性透明模塑制品的方法, 该方法包括 : (i) 提供根据权利要求 1 的聚氨酯 ; 和 (ii) 使该聚氨酯经历挤塑。 12. 制备光稳定性透明模塑制品的方法, 该方法包括 : (i) 提供根据权利要求 7 的聚氨酯 ; 和 (ii) 使该聚氨酯经历注塑。 13. 制备光稳定性透明模塑制品的方法, 该方法包括 : (i) 提供根据权利要求 7 的聚氨酯 ; 和 (ii) 使该聚氨酯经历挤塑。 权 利 要 求 书 CN 10。

10、1492524 B 3 1/6 页 4 低雾度和加工性良好的透明热塑性聚氨酯及其制法和用途 技术领域 0001 本发明一般性涉及热塑性聚氨酯及其制法和用途。 更具体地涉及具有低雾度和良 好加工性的透明热塑性聚氨酯及其制法和用途。 背景技术 0002 热塑性聚氨酯 (TPUs) 由于其良好的弹性体性能和热塑性加工性而具有重大的 工艺重要性。例如 Kunststoff HandbuchG.Becker, D.Braun, 卷 7 Polyurethane, Munich, Vienna, Carl Hanser Verlag, 1983 给出了 TPUs 的制备、 性能和应用的综述。 0003 T。

11、PUs 主要由线性多元醇 ( 大分子二醇 ), 例如聚酯二醇、 聚醚二醇或聚碳酸酯二 醇, 有机二异氰酸酯和短链, 主要是二官能醇 ( 扩链剂 ) 组成。它们可以连续或间歇制备。 最公知的制备方法是带式方法 ( 例如 British Patent Pub.No.GB 1057018) 和挤塑方法 ( 例如 German Patent Pub.No.DE 1964834), 其各自的全部内容在此引入作为参考。 0004 可热塑性加工的聚氨酯弹性体可以分步(预聚物计量方法)或通过使所有组分在 一个阶段同时反应 ( 一步计量方法 ) 制备。 0005 在脂族光稳定性透明材料的应用中, 最多使用的却是。

12、基于 H12-MDI 的具有固化行 为不佳之缺点的材料。因此需要基于其它材料例如 HDI( 二异氰酸己二醇酯 ) 的脂族光稳 定性透明 TPUs 作为二异氰酸酯, 但是这些 TPUs 对于这种应用太浑浊。 0006 国际专利公开WO 02/050151(其全部内容在此引入作为参考)描述了基于环氧乙 烷多元醇或环氧乙烷 - 环氧丙烷多元醇与混合扩链剂的透明 TPUs, 其中扩链剂组分之一选 自环氧乙烷、 二甘醇或 1, 3- 丙二醇。在实施例中, 仅记载了非光稳定性的基于芳族异氰酸 酯的 TPUs。 发明内容 0007 本发明一般性涉及基于二异氰酸 1, 6- 己二醇酯的光稳定性透明的热塑性聚氨。

13、酯 模塑组合物, 其具有根据 ASTM D 1003 小于 10的雾度, 具有良好的工艺加工性, 以及涉及 其用途。 0008 根据本发明各种实施方案的基于二异氰酸 1, 6- 己二醇酯的热塑性光稳定性聚氨 酯 (TPUs) 显示出根据 ASTM D 1003 小于 10的雾度值, 同时显示出良好的工艺加工性。 0009 因此本发明包括具有根据 ASTM D 1003 小于 10的雾度的光稳定性热塑性聚氨 酯, 其可从下列组分获得 : a) 二异氰酸 1, 6- 己二醇酯 (1, 6-HDI) 和不同于 1, 6-HDI 的任选 的其它脂族二异氰酸酯, b) 扩链剂组分, 由以下组分组成 : 。

14、b1)1, 4- 二 (- 羟乙基 ) 氢醌, 和 b2) 至少一种扩链剂, 其由在两个 OH 基团之间的链中具有 2 或 3 个碳原子的二醇组成, 其中扩链剂 b1) 与扩链剂 b2) 的摩尔比为 10 1-1 4, c) 至少一种具有 450-10000g/mol 数均分子量和平均至少 1.8 个至最多 3.0 个 Zerewitinoff- 活性氢原子的多元醇组分, 其 中组分 a) 中异氰酸酯基团数与组分 b)、 c) 和任选的 g) 中异氰酸酯反应性基团数的比值为 0.9 1-1.1 1, 任选在下列组分存在下 : d) 催化剂, 加入下列组分 : e) 基于热塑性聚氨 说 明 书 。

15、CN 101492524 B 4 2/6 页 5 酯, 0.1-10wt的光稳定剂, f) 任选的添加剂和 / 或辅助物质, g) 任选的链终止剂。 0010 本发明的一个实施方案包括具有小于 10的 ASTM D 1003 雾度值的光稳定性热 塑性聚氨酯, 该聚氨酯通过包括使下列组分反应的方法制备 : (a) 包括二异氰酸 1, 6- 己二 醇酯的二异氰酸酯组分 ; (b) 扩链剂组分, 其由 (b1) 和 (b2) 以 10 1-1 4 的扩链剂 (b1) 与扩链剂 (b2) 的摩尔比组成, (b1)1, 4- 二 (- 羟乙基 ) 氢醌, 和 (b2) 至少一种选 自在两个 OH 基团之。

16、间的链中具有 2 或 3 个碳原子的二醇的扩链剂 ; 和 (c) 至少一种具有 450-10000g/mol数均分子量和至少1.8个至最多3.0个Zerewitinoff-活性氢原子平均数 的多元醇组分, 其中组分 (a) 中异氰酸酯基团与组分 (b) 和 (c) 中异氰酸酯反应性基团的 比值为 0.9 1-1.1 1。 0011 本发明的另一个实施方案包括包含本发明的聚氨酯的光稳定性的透明模塑制品。 0012 本发明的其它实施方案包括制备光稳定性的透明模塑制品的方法, 该方法包括 : (i) 提供根据权利要求 1 的聚氨酯 ; 和 (ii) 使该聚氨酯经历注塑和 / 或挤塑。 具体实施方式 。

17、0013 如本文所用的, 单数术语 “一种” 和 “该” 是同义的并且可以与 “一种或多种” 及 “至 少一种” 互换使用, 除非措辞和 / 或上下文清楚地作出另外表示。因此, 例如, 文中或所附权 利要求中提到 “扩链组分” 可以指单一扩链组分或多于一种的扩链组分。另外, 除非另外具 体注明, 所有数值应理解为被用语 “约” 修饰。 0014 除了二异氰酸 1, 6- 己二醇酯作为主要组分, 可以使用作为次要组分 ( 最多 30mol ) 的下列脂族二异氰酸酯作为有机二异氰酸酯 a) : 二异氰酸乙二醇酯、 二异氰酸 1, 4- 丁二醇酯、 二异氰酸 1, 12- 十二烷二醇酯 ; 脂环族二。

18、异氰酸酯, 例如异佛尔酮二异氰酸 酯、 1, 4- 环己烷二异氰酸酯、 1- 甲基 -2, 4- 环己烷二异氰酸酯和 1- 甲基 -2, 6- 环己烷二异 氰酸酯及相应的异构体混合物、 4, 4 - 二环己基甲烷二异氰酸酯、 2, 4 - 二环己基甲烷二 异氰酸酯和 2, 2 - 二环己基甲烷二异氰酸酯及相应的异构体混合物。优选使用 1, 4- 环己 烷二异氰酸酯、 异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯。所述二异氰酸酯可以单 独使用或以彼此混合物的形式使用。它们也可以与至多 15mol ( 基于总异氰酸酯组分 ) 的多异氰酸酯一起使用, 但是可以加入的多异氰酸酯的最大量产生仍是可热塑性加。

19、工的产 品。 0015 在两个OH基团之间具有2或3个碳原子的二醇其 中R 和R” 彼此独立地是具有1-6个碳原子的烷基用作扩链剂b2), 优选来自1, 2-乙二醇、 1, 2- 丙二醇、 1, 3- 丙二醇、 2, 2- 二甲基 -1, 3- 丙二醇、 2- 甲基 -1, 3- 丙二醇、 2- 乙基 -2- 丁 基 -1, 3- 丙二醇或其混合物, 其中扩链剂 b 1) 与扩链剂 b2) 的摩尔比为 10 1-1 4。 0016 使用具有平均至少 1.8 个至最多 3.0 个 Zerewitinoff- 活性氢原子和 450-10000 数均分子量 Mn的组分作为组分 c)。 0017 特别。

20、地, 具有 2-3 个, 优选两个羟基基团的化合物是优选的, 特别是具有 450-6000 数均分子量 Mn的那些, 特别优选具有 600-4500 数均分子量 Mn的那些 ; 具有羟基基团的聚 酯、 聚醚和聚碳酸酯是特别优选的。作为制备的结果, 多元醇经常含有少量非线性化合物。 因此经常使用表述 “基本线性的多元醇” 。 0018 合适的聚醚二醇可以通过使一种或多种在亚烷基基团中具有 2-4 个碳原子的环 说 明 书 CN 101492524 B 5 3/6 页 6 氧烷烃与含有所连接的两个活性氢原子的起始分子反应制备。可以提及下列化合物作为 环氧烷烃 : 环氧乙烷、 1, 2- 环氧丙烷、。

21、 环氧氯丙烷及 1, 2- 环氧丁烷和 2, 3- 环氧丁烷。优选 使用环氧乙烷、 环氧丙烷及 1, 2- 环氧丙烷和环氧乙烷的混合物。环氧烷烃可以单独使用, 或者连续使用或以混合物形式使用。考虑例如以下化合物作为起始分子 : 水, 氨基醇, 例如 N- 烷基 - 二乙醇胺, 例如 N- 甲基二乙醇胺, 和二醇, 例如乙二醇、 1, 3- 丙二醇、 1, 4- 丁二醇 和 1, 6- 己二醇。任选地还可以使用起始分子的混合物。合适的聚醚多元醇另外是四氢呋 喃的含羟基基团的聚合产物。 也可以使用数量为0-30wt的三官能聚醚, 基于二官能聚醚, 但是最大量为使制备的产品仍是可热塑性加工的。 基本。

22、线性的聚醚二醇优选具有450-6000 的数均分子量 Mn。它们可以单独使用或者以彼此的混合物形式使用。 0019 合适的聚酯二醇可以例如由具有 2-12 个碳原子, 优选 4-6 个碳原子的二羧酸与 多价醇制备。考虑例如以下酸作为二羧酸 : 脂族二羧酸, 例如琥珀酸、 戊二酸、 己二酸、 辛二 酸、 壬二酸和癸二酸, 或芳族二羧酸, 例如邻苯二甲酸、 间苯二甲酸和对苯二甲酸。 二羧酸可 以单独使用或者作为混合物使用, 例如以琥珀酸、 戊二酸和己二酸混合物的形式使用。任 选可能有利的是使用相应的二羧酸衍生物代替二羧酸来制备聚酯二醇, 所述衍生物为例如 醇基团中具有 1-4 个碳原子的羧酸二酯、。

23、 羧酸酐或羧酰氯。多价醇的实例为具有 2-10 个, 优选 2-6 个碳原子的二醇, 例如乙二醇、 二甘醇、 1, 4- 丁二醇、 1, 5- 戊二醇、 1, 6- 己二醇、 1, 10- 癸二醇、 2, 2- 二甲基 -1, 3- 丙二醇、 1, 3- 丙二醇或二丙二醇。根据所需性能, 多价醇可 以单独使用或以彼此混合物的形式使用。另外合适的是碳酸与所述二醇的酯, 所述二醇特 别为具有4-6个碳原子的那些, 例如1, 4-丁二醇或1, 6-己二醇, -羟基羧酸, 例如-羟 基己酸的缩合产物, 或内酯, 例如任选取代的 - 己内酯的聚合产物。聚己二酸乙二醇酯、 聚己二酸 1, 4- 丁二醇酯、。

24、 聚己二酸乙二醇 -1, 4- 丁二醇酯、 聚己二酸 1, 6- 己二醇 - 新戊二 醇酯、 聚己二酸 1, 6- 己二醇 -1, 4- 丁二醇酯和聚己内酯优选用作聚酯二醇。聚酯二醇具有 450-10000 的数均分子量 Mn, 并且可以单独使用或者以彼此的混合物形式使用。 0020 与异氰酸酯反应的单官能化合物可以用作所谓的链终止剂 g), 用量为至多 2wt, 基于 TPU。例如, 单胺, 例如丁基胺和二丁基胺、 辛基胺、 硬脂基胺、 N- 甲基硬脂基胺、 吡咯烷、 哌啶或环己基胺, 单醇, 例如丁醇、 2- 乙基己醇、 辛醇、 十二烷醇、 硬脂醇、 各种戊基 醇、 环己醇和乙二醇单甲醚是。

25、合适的。 0021 Zerewitinoff- 活性化合物的相对量优选选择使得异氰酸酯基团总数与 Zerewitinorr- 活性氢原子总数的比值为 0.9 1 至 1.1 1。 0022 根据本发明的热塑性聚氨酯可以包含优选至多 10wt ( 基于 TPU 总量 ) 的常规 辅助物质和添加剂作为辅助物质和添加剂 f)。典型的辅助物质和添加剂为润滑剂和脱模 剂, 例如脂肪酸酯、 其金属皂、 脂肪酸酰胺、 脂肪酸酯酰胺和硅氧烷化合物、 防粘连剂、 抑制 剂、 抗水解、 热和变色的稳定剂、 染料、 颜料、 无机和 / 或有机填料、 增塑剂、 具有抑制真菌和 抑制细菌作用的物质及其混合物。 0023。

26、 关于所述辅助物质和添加剂的进一步信息可见专门文献, 例如 J.H.Saunders 和 K.C.Frisch 的专著 High Polymers, 卷 XVI, Polyurethane, 第 1 和 2 部分, Verlag Interscience Publishers 1962 和 1964, the Taschenbuch fr Kunststoff-Additive, R.和 H.Mller(HanserVerlag Munich 1990) 或 DE-A 2901774。 0024 可以掺入到TPU中的其它添加剂是热塑性塑料, 例如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、 苯 说 明 书 CN 。

27、101492524 B 6 4/6 页 7 乙烯 / 丁二烯共聚物和其它 TPUs。 0025 UV稳定剂、 抗氧剂和/或HALS化合物优选用作光稳定剂e)。 进一步的信息可见专 门文献, 并且记载于例如Plastics AdditivesHandbook, 2001第5版, Carl Hanser Verlag, Munich 中。 0026 合适的催化剂 d) 是现有技术已知的常规叔胺, 例如三乙胺、 二甲基环己基胺、 N- 甲基吗啉、 N, N - 二甲基哌嗪、 2-( 二甲基氨基乙氧基 ) 乙醇、 二氮杂二环 2.2.2. 辛烷 等, 并且特别是有机金属化合物, 例如钛酸酯, 铋化合物。

28、, 铁化合物或锡化合物, 例如二乙酸 锡、 二辛酸锡、 二月桂酸锡或脂族羧酸的锡二烷基盐, 例如二乙酸二丁基锡或二月桂酸二丁 基锡等。 优选的催化剂是有机金属化合物, 特别是钛酸酯、 铁化合物、 锡化合物、 锆化合物和 铋化合物。在根据本发明的 TPUs 中催化剂的总量通常优选为 0-5wt, 更优选 0-2wt, 基 于 TPU 的总量。 0027 可以在制备过程期间和 / 或向 TPU 另外配混期间加入辅助物质和添加剂。 0028 根据本发明的 TPUs 优选用于注塑方法或挤塑方法, 例如薄膜挤塑。 0029 根据本发明的 TPUs 优选用于生产光稳定性的透明模塑制品。 0030 现在参考。

29、以下非限制性实施例更详细地描述本发明。 实施例 0031 使用以下缩写 : PE 225B 分子量 Mn 2250g/mol 的聚酯二醇 ; Bayer MaterialScience AG 的产品 A 2220N2220N ; 分子量 Mn 2250g/mol 的聚醚 二 醇 (C3和 C2亚烷基单元的混合醚 ) ; Bayer MaterialScience AG 的产品 T20002000 ; 分子量 Mn为 2000g/mol 的 聚四氢呋喃 ; Invista Inc. 的产品 T 10001000 ; 分子量 Mn为 1000g/mol 的 聚 四氢呋喃 ; Invista Inc。

30、. 的产品 De C2201C2201 ; 基于 1, 6- 己二醇的分子 量 Mn为 2000g/mol 的聚碳酸酯 ; Bayer MaterialScience AG 的产 品 AD 2055AD 2055 ; 分子量 Mn为 2000g/mol 的聚 ( 新戊二醇 -1, 6- 己二醇 ) 己酸酯 ; Bayer MaterialScience AG 的产品 HDI 二 异氰酸 1, 6- 己二醇酯 HDO 1, 6- 己二醇 BDO 1, 4- 丁二醇 PDO 1, 3- 丙二醇 1, 2-PDO 1, 2- 丙二醇 HQEE 1, 4- 二 (- 羟乙基 ) 氢醌 EG 乙二醇NP。

31、G 新戊二醇1010抗氧剂, Ciba Specialty Chemicals GmbH234 基于苯并三唑的光稳定剂, Ciba Specialty Chemicals GmbHDBTL 二月桂酸二丁基锡 0032 实施例 ( 本发明和参考例 / 对比例 ) : 制备 TPU 的一般性描述 : 0033 将 1mol 多 元 醇 (c) 与 x mol 扩 链 剂 (b1) 和 y mol 扩 链 剂 (b2) 及 0.5wt 1010( 基于总 TPU) 和 60ppm DBTL( 基于多元醇的量 ) 的混合物加热到 130, 同 时采用叶片式搅拌器以 500 转每分钟 (rpm) 的速度。

32、搅拌 ; 然后加入 (1+x+y)mol 的 HDI。随 后搅拌至最大可能的粘度增长, 然后将TPU倒出。 在80再热处理所述材料30分钟并随后 造粒。精确的配方 ( 关于 (b1)、 x、 (b2) 和 y 的信息 ) 在表 1 中给出。 0034 根据 ASTM D 1003 在采用抛光模具制备的 2mm 厚注塑片材上测定雾度。数值也在 说 明 书 CN 101492524 B 7 5/6 页 8 表 1 中给出。 0035 在注塑片材上定性评价加工性, 所述片材在注塑机上制备。由此记录注塑片材的 脱模性和表面性质。 0036 在参考例1-4中使用1, 6-己二醇、 1, 4-丁二醇或其混。

33、合物。 实际上获得良好的加 说 明 书 CN 101492524 B 8 6/6 页 9 工性, 但雾度值明显高于 10。 0037 在参考例 5-7 中使用 1, 3- 丙二醇、 1, 2- 乙二醇或其混合物, 其中实际上获得低雾 度值, 但加工性非常差或甚至不可能。 0038 在参考例 8-10 中单独使用 HQEE 或少量 HQEE 与 PDO。在实施例 8 中, 实际上加工 性良好, 但雾度为 11。在实施例 9 和 10 中, 相对高含量的 PDO 得到可加工性非常差的材 料, 作为其结果, 不能测定雾度。 0039 在根据本发明的实施例 11-16 中使用 HQEE 与 PDO、 。

34、EG、 NPG 或 1, 2-PDO 的组合。雾 度低于 10, 并获得良好的加工性。 0040 参考例17描述了使用HQEE与BDO的组合作为扩链剂。 获得良好的加工性, 但15 的雾度值显然太高了。 0041 根据本发明的实施例18和19描述了使用HQEE和PDO与聚碳酸酯二醇或C-3/C-2 醚的组合作为多元醇。获得了良好的加工性以及所需的低雾度值两者。 0042 参考例20对应于申请WO 02/050151, 并且描述了使用HQEE与EG和C-3/C-2醚作 为多元醇, MDI 作为二异氰酸酯。实际上加工性良好, 但 67的雾度值显然太高了。 0043 本领域技术人员应该理解, 在不背离其宽泛的发明构思的情况下, 可以对上述实 施方案作出变化。因此, 应该理解, 本发明不限于所公开的具体实施方案, 而是拟覆盖由所 附权利要求限定的本发明的主旨和范围内的各种修改。 说 明 书 CN 101492524 B 9 。

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