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CN1040600A - 新型异氰酸酯组合物 - Google Patents

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N·李默肯斯
G·C·巴加格里奥
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Abstract

异氰酸酯组合物，该组合物包括10-90重量份基于聚酯的异氰酸酯预聚物和10-90重量份基于聚醚的异氰酸酯预聚物，该聚酯预聚物官能度为2.0-2.3，由分子量为1,000-10,000的聚酯多元醇制备，该聚醚预聚物官能度为2.0-2.3，由分子量为1,000-10,000环氧乙烷单元的含量为3-50％(重量)的聚醚多元醇制备，预聚物组合物的游离NCO值为8-25％；聚醚预聚物和聚酯预聚物的用量是以组合物中聚醚预聚物和聚酯预聚物的总量计算的。

Description

本发明是关于含有异氰酸酯预聚物的新型异氰酸酯组合物，这种组合物的制备方法，由这类组合物制备的聚氨酯及其制备这类聚氨酯的方法。
聚氨酯技术中的异氰酸酯预聚物是已知的。美国专利4，182，898公开了这类预聚物。该专利说明了在制备预聚物的厂商和最终产品的用户看来，聚酯预聚物和聚醚预聚物一般是不相容的，因而不能一起使用的。
出人意外地发现，特定类的聚酯预聚物和特定类的聚醚预聚物的混合物是有优异的相性，并且非常适于制备聚氨酯，特别是微孔弹性体。
由这种预聚物组合物制备的极低密度的微孔弹性体具有物理性能与常用的高密度微孔弹性体的物理性能相同。
因而，本发明是关于含有10-90重量份（pbw）基于聚酯的异氰酸酯预聚物和10-90重量份基于聚醚的异氰酸酯预聚物的异氰酸酯组合物，该基于聚酯的异氰酸酯预聚物官能度为2.0-2.3，由分子量为1，000-10，000的聚酯多元醇制得，该基于聚醚的异氰酸酯预聚物官能度为2.0-2.3，由分子量为1，000-10，000含有3-50%（重量）环氧乙烷单元的聚醚多元醇制得;NCO游离基值为8-25%;聚醚预聚物和聚酯预聚物的用量是以组合物中聚醚预聚物和聚酯预聚物的总量计算的。
在本申请说明书中的术语“预聚物”是指多元醇和多元异氰酸酯的反应产物，所述产物没有或实质上没有羟基游离基。这类预聚物的制备是将多元异氰酸酯与多元醇反应，相对用量以使得预聚物中没有或实际上没有羟基游离基为度。这种相对用量以在反应物中相对每个OH基NCO基的含量来表示，至少为2。如果这个相对量大于2，游离的多元异氰酸酯（即未与多孔醇反应的多元异氰酸酯）就留下了。这种游离的多元异氰酸酯影响组合物的NCO值。本申请说明书的术语“预聚物组合物”是指包括游离多元异氰酸酯。
也可以将这种游离的多元异氰酸酯添加到上述一种或二种预聚物中，例如使预聚物组合物的游离NCO值达到前述的量。
上述聚酯和聚醚多元醇的分子量较好的分别选1000-3000和1000-6000。预聚物组合物的游离NCO值较好为10-23%。上述两种预聚物的官能度范围为2.0-2.1。聚醚多元醇中环氧乙烷单元（EO）的含量较好为4-25%（重量），最好为5-15%（重量）。
预聚物的制备是将聚酯多元醇或聚醚多元醇与多元异氰酸酯按惯用的方法反应，如美国专利4，182，898、美国专利4，147，596和东德专利237，758所述。所用聚酯多元醇主要基于脂族、环脂族或芳香族二元羧酸和脂族、环脂族或芳香族二元醇。
二元羧酸的实例是己二酸、戊二酸、对苯二甲酸、琥珀酸、邻苯二甲酸和间苯二甲酸及其混合物。
二元醇的实例是乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、二甘醇和丙二甘醇及其混合物。
所用的聚醚多元醇是由多元醇，较好为二元醇（如前面所述）和环氧乙烷及另一种环氧烷烃或其它环氧烷烃制备，较好的是由二元醇、环氧乙烷和环氧丙烷制备。聚醚多元醇可以是无规共聚物或环氧乙烷封端的，较好的是环氧乙烷封端的。
所用的多元异氰酸酯可以是任何有机多元异氰酸酯化合物或多元异氰酸酯化合物的混合物，条件是所述化合物具有至少2个异氰酸酯基，并且多元异氰酸酯组合的官能度为2.0-2.3，较好为2.0-2.1。
在本发明方法中所用的有机多元异氰酸酯的实例包括脂族异氰酸酯，如六亚甲基二异氰酸酯，芳香族异氰酸酯，如间和对苯二异氰酸酯、甲代亚苯基-2，4-和2，6-二异氰酸酯、二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯、氯代亚苯基-2，4-二异氰酸酯、亚萘基-1，5-二异氰酸酯、二亚苯基-4，4′-二异氰酸酯、4，4′-二异氰酸酯-3，3′-二甲基-联苯、3-甲基二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯和二苯醚二异氰酸酯，环脂族二异氰酸酯，如环己基-2，4-和2，3-二异氰酸酯、1-甲基环己基-2，4-和2，6-二异氰酸酯及其混合物、以及双（异氰酸酯环己基）甲烷和三异氰酸酯如2，4，6-三异氰酸酯甲苯和2，4，4′-三异氰酸酯二苯醚。
可以使用异氰酸酯的混合物，例如甲代亚苯基二异氰酸酯异构体的混合物，如可购得的2，4-和2，6-异构体的混合物，也可以是苯胺/甲醛缩合物光气化而制得的二元和较高多元异氰酸酯混合物。这种混合物在本技术领域众所周知的，包括含亚甲基桥连多聚苯多元异氰酸酯混合物的光气化粗产物，该产物含有二异氰酸酯、三异氰酸酯和更高多元异氰酸酯，以及光气化副产物。
用于本发明较好的异氰酸酯是那些其中异氰酸酯是芳香族二异氰酸酯或高官能度的多元异氰酸酯，如纯二苯甲烷二异氰酸酯或含有二异氰酸酯、三异氰酸酯和高官能度多元异氰酸酯的亚甲基桥连多聚苯多元异氰酸酯的粗混合物。最优选的是纯二苯甲烷二异氰酸酯，尤其是二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯。
本发明组合物的制备是将多元异氰酸酯与聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物反应，或者依次与聚醚多元醇和聚酯多元醇反应，两种顺序均可。本发明组合物的制备最好是将分别制备的聚酯预聚物与聚醚预聚物混合。
最后这种方法的优点是不需要聚酯多元醇和聚醚多元醇相容，只要聚酯预聚物和聚醚预聚物相容，并且没有生成对本发明组合物性能具有不良影响的副产物，含有聚酯和聚醚两部分的聚合物则不然。聚酯预聚物和聚醚预聚物的混合一般是在大气压下和10-80℃温度下进行的，较好的是然后再进行紧密混合。
在本发明组合物中基于聚酯的异氰酸酯预聚物和基于聚醚的异氰酸酯预聚物的量较好地分别为30-70重量份和30-70重量份，最好是分别为40-60重量份和40-60重量份，是按组合物中基于聚酯的预聚物和基于聚醚的预聚物的总量计算的。
本组合物还可包括常用的添加剂，如催化剂、发泡剂、表面活性剂、着色剂、稳定剂和填料。
本发明的异氰酸酯组合物含有基于聚酯的预聚物和可与其相容的基于聚醚的预聚物。这些组合物可用于与多元醇反应制备聚氨酯。特别是由这种异氰酸酯组合物制备的广泛用于制鞋底的多孔弹性体具有优异的性能。
压紧的和带（微）孔的弹性体可制得密度为0.1-1.2克/立方厘米。这种具有很低密度（即0.4或更低）的微孔弹性体显示的物理性能，只有通常的高密度微孔弹性体才具有。本发明的异氰酸酯组合物还可用于制备柔性的聚氨酯泡沫材料。
用来制备柔性聚氨酯泡沫材料和（多孔）弹性体的多元醇、催化剂、发泡剂和其它组分可选自已知的制备相似产物的原料。类似地，各组分的相对用量和制备条件是本技术领域已知的。
下列实例说明了本发明，但不对本发明构成限制。
实例1：
所用组分：
多元异氰酸酯：61.25重量份，含有59.75重量份Suprasec        MPR和1.50重量份Suprasec        DNR（两者均由帝国化学公司出售）。
聚酯多元醇：19.50重量份，重均分子量为2500，是由己二酸制得（商标为PBA        5074，帝国化学公司制备）。
聚醚多元醇：19.25重量份，带环氧乙烷端基的聚醚多元醇，重均分子量为2150（商标为PBA        5130，帝国化学公司制造）。
将多元异氰酸酯加热至70℃，然后，将聚酯多元醇加到聚异氰酸酯中。再将反应混合物在80℃温度下加热2.0小时。聚醚预聚物也按此相同方法制备。
将聚酯预聚物和聚醚预聚物合并在一起（重量比为55/45），共混成为均匀组合物，组合物的NCO值为19%。
实例2
由129重量份实例1制备的预聚物组合物和100重量份多元醇组合物制得弹性体，该弹性体是由配料机在模具中制得。
上述多元醇组合物包括：
85.2重量份实例1的聚酯多元醇
13.0重量份乙二醇
0.6重量份叔胺催化剂，由Air        Prodcts制造，商标为DABCO.S.
0.9重量份水
0.3重量份硅氧烷表面活性剂，Dow        Corning制造，商标为DC        193
总计：100重量份
加工参数为：
多元醇温度：40-45℃;
预聚物温度：35-40℃;
混合机头温度：40℃;
模温：50℃;
产量：50克/秒
实例3：对比例
应用相似方法，弹性体是由二苯甲烷-4，4′-二异氰酸酯和聚酯制备的常用预聚物制备的，该聚酯由乙二醇、1，4-丁二醇和己二醇制备，重均分子量为2000;这种预聚物组合物的NCO值为19%。乙二醇和水的用量分别是10.0重量份和0.5重量份，而不是13.0重量份和0.9重量份。由于尺寸不稳定和收缩，不能由惯用预聚物和0.9重量份水制得稳定的多孔弹性体。
反应情况和性能如下：
实例2        实例3
成乳时间，秒        5-7        5-7
凝胶时间，秒        18-25        18-25
抗撕裂性，秒        40-50        40-50
自由密度，千克/米3152 250
脱模时间，秒        150-200        150
最小模内密度 千克/米3250 430
模内密度 克/厘米30.30 0.43
硬度（肖氏A）        55        48
撕裂强度 牛顿/毫米25.1 5.7
断裂伸长率        %        350        380
抗张强度 牛顿/毫米24.0 5.0
屈挠试验（30，000周后切口增长%）        0        50

Claims (4)

1、异氰酸酯组合物，该组合物包括10-90重量份基于聚酯的异氰酸酯预聚物和10-90重量份基于聚醚的异氰酸酯预聚物，该聚酯预聚物官能度为2.0-2.3，由分子量为1，000-10，000的聚酯多元醇制备，该聚醚预聚物官能度为2.0-2.3，由分子量为1，000-10，000环氧乙烷单元含量为3-50%(重量)的聚醚多元醇制备，该预聚物组合物的游离NCO值为8-25%；聚醚预聚物和聚酯预聚物的用量是以组合物中聚醚预聚物和聚酯预聚物的总量计算的。
2、制备权利要求1的异氰酯酯组合物的方法，其特征在于组合物的制备是将聚酯预聚物和聚醚预聚物混合。
3、聚氨酯，该聚氨酯是由权利要求1的组合物与多元醇制备的。
4、制备权利要求3的聚氨酯的方法，其特征在于权利要求1的组合物与多元醇反应。
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