Получение и применение новых термопластических полиуретановых эластомеров на основе простых полиэфиркарбонатполиолов

Настоящее изобретение относится к способу получения термопластического полиуретанового эластомера, а также к применению данного эластомера для изготовления изделий методом литья под давлением или экструзии. Способ включает взаимодействие по меньшей мере одного органического диизоцианата А), по меньшей мере одного полиола В) со среднечисленной молекулярной массой Mn≥500 и ≤5000 г/моль, одного или несколько агентов удлинения цепи С) с молекулярной массой ≥60 и ≤490 г/моль и при необходимости катализатора Е). Взаимодействие компонентов проводят в одну стадию в реакционном экструдере или по ленточному способу со смесительной головкой. Молярное соотношение между изоцианатными группами А) и суммой способных реагировать с изоцианатом групп в B) и С) составляет ≥0,9:1 и ≤1,2:1. Компонент В) содержит по меньшей мере один простой полиэфиркарбонатполиол, который получают присоединением диоксида углерода и алкиленоксидов к H-функциональным веществам-инициаторам. Содержание карбонатных групп простого полиэфиркарбонатполиола составляет ≥3 и ≤35 мас.%. Среднечисленная молекулярная масса простого полиэфиркарбонатполиола составляет ≥500 и ≤10000 г/моль и средняя функциональность по ОН равна 1,85 до ≤2,5. Полученные термопластические полиуретановые эластомеры обладают хорошими механическими свойствами, в частности повышенным пределом прочности при растяжении, низкими показателями истирания и улучшенной термической устойчивостью. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

 

Настоящее изобретение касается способа получения термопластического полиуретанового эластомера на основе простых полиэфиркарбонатполиолов. Другие объекты изобретения - полученный по способу согласно изобретению термопластический полиуретановый эластомер, его применение для изготовления изделий методами экструзии и литья под давлением, а также изделия, изготовленные методами экструзии и литья под давлением.

Термопластические полиуретановые эластомеры (ТПУ) имеют большое техническое значение, поскольку они обладают прекрасными механическими свойствами и поддаются недорогой термопластической обработке.

Благодаря применению различных дополнительных химических компонентов их механические свойства можно изменять в широких пределах. Обзорное описание ТПУ, их свойств и вариантов применения приведено в изданиях Kunststoffe 68 (1978), S.819-825 и Kautschuk, Gummi, Kunststoffe 35 (1982), S.568-584.

ТПУ состоят из линейных полиолов, в большинстве случаев сложных полиэфирполиолов, простых полиэфирполиолов или поликарбонатполиолов, органических диизоцианатов и короткоцепочечных соединений с двумя группами, способными реагировать с изоцианатом (агентов удлинения цепи). Для ускорения реакции образования можно дополнительно добавлять катализаторы. Молярные соотношения между компонентами наращивания могут варьировать в широких пределах, что позволяет регулировать свойства продукта. В зависимости от молярного соотношения полиолов и агентов удлинения цепи получают продукты с твердостью по Шору в широком диапазоне. Получать пригодные к термопластической обработке полиуретановые эластомеры можно либо пошаговым способом (способ с форполимерами), либо посредством одновременной реакции всех компонентов в одна стадия (способ one shot). Получение ТПУ можно проводить непрерывным или периодическим способом. Самые известные технические способы изготовления представляют собой ленточный способ и экструзионный способ.

ТПУ на основе полиэтиленоксидполиолов и/или полипропиленоксидполиолов (С2- либо, соответственно С3-простые полиэфирполиолы), которые можно получать известными способами с катализом КОН или полиметаллоцианидным комплексом (DMC-катализ), путем полимеризации этиленоксида и/или пропиленоксида, отличаются благоприятным общим профилем свойств. Упомянуть, в частности, следует высокую скорость затвердевания после литья под давлением, а также очень хорошую сопротивляемость изготовленных этим методом изделий гидролизу и микробному воздействию. В улучшении такие материалы из ТПУ нуждаются с точки зрения механических характеристик, как, например, предела прочности на растяжение, удлинения при растяжении и устойчивости к истиранию, а также с точки зрения термических характеристик, как, например, термической устойчивости.

До сих пор таких улучшений удавалось добиться, например, путем применения сложных полиэфирполиолов, поликарбонатполиолов или С4-простых полиэфирполиолов (политетраметиленгликолей). Два вида полимерных полиолов, указанные последними, однако, получают затратным методом, и они частично состоят из дорогих исходных компонентов, в силу чего они также существенно дороже, чем простые С2- и С3-полиэфирполиолы. Недостаток сложных полиэфирполиолов состоит в их склонности к гидролизу.

В немецкой заявке на патент DE 10147711 А описан способ получения простых полиэфироспиртов из оксирановых соединений в присутствии катализаторов DMC и газа-замедлителя, как, например, диоксида углерода, монооксида углерода, водорода и закиси азота. В результате того, что во время получения используют низкое давление, максимальный уровень встраивания СО2 составляет 20 моль%, так что в простых полиэфирполиолах практически отсутствуют карбонатные единицы. Полученные простые полиэфирполиолы также можно применять для получения термопластических полиуретановых эластомеров, но из-за очень малой доли карбонатных единиц не следует ожидать улучшения свойств.

S. Хu и М. Zhang описали в J. Appl. Polym Sci. 2007, Vol.104, S.3818-3826 двухстадийное получение эластомеров, основанных на полиэтиленкарбо-натполиолах, которые получают сополимеризацией этиленоксида с СО2 в присутствии биметаллического катализатора на полимере-носителе. Высокая доля в эластомере мономеров, полученных из этиленоксида приводит к очень сильной гидрофильности, из-за чего эти вещества непригодны для многих областей применения.

В международной заявке WO 2010/115567 А описано получение микроячеистых эластомеров путем реакции форполимера, завершенного NCO и изготовленного из изоцианата и первого полиола, со вторым полиолом, у которого среднечисленная молекулярная масса Мn составляет от 1000 до 10000 г/моль, и агентом удлинения цепи с молекулярной массой ниже 800 г/моль. Микроячеистую структуру создают применением химических или физических вспенивающих агентов, как, например, воды. В качестве полиолов можно применять простые полиэфиркарбонатполиолы, которые получают сополимеризацией СО2 и алкиленоксидов. Микроячеистые структуры, созданные применением вспенивающих агентов, нежелательны при обработке ТПУ в машинах для литья под давлением и в процессе экструзии, поскольку из-за них ухудшается уровень механических свойств, в особенности предел прочности на растяжение и удлинение при разрыве, либо, соответственно, при изготовлении пленок образуются дефекты.

Из европейской заявки на патент ЕР 1707586 А известен многостадийное получение полиуретановых смол, основанных на простых полиэфиркарбонатдиолах, которые получают путем переэтерификации карбонатных эфиров, как, например, диметилкарбоната простыми полиэфирдиолами, которые имеют молекулярную массу ниже 500 г/моль. Получение продуктов осуществляют посредством сложного двухстадийного получения. Из-за этого длительного процесса переэтерификации часто возникает нежелательное окрашивание продуктов, а ввиду побочных реакций (отщепление воды с образованием двойных связей) функциональность по ОН часто <2 (в основном 1,92-1,96), так что образуются ТПУ-продукты с малой молекулярной массой. В этих случаях уровень механических свойств также оказывается ниже, чем в случае гликолей с высокой функциональностью по ОН (1,98-2,00).

Следовательно, задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы предоставить способ получения недорогих термопластических полиуретановых эластомеров, которые характеризуются благоприятным общим профилем свойств, а дополнительно обладают механическими свойствами на особо высоком уровне и, соответственно, пригодны к множеству вариантов применения. В частности, изготовленные ТПУ, помимо повышенного предела прочности на растяжение, должны характеризоваться особо низкими показателями истирания и улучшенной термической устойчивостью по сравнению с известными из уровня техники соответствующими ТПУ на основе чистых С2-простых полиэфирполиолов и С2-простых полиэфирполиолов.

Согласно изобретению эту задачу решают посредством способа получения термопластического полиуретаного эластомера, который включает в себя реакцию по меньшей мере

A) одного органического диизоцианата, содержащего две изоцианатные группы,

B) одного полиола со среднечисленной молекулярной массой Μn≥500 и ≤5000 г/моль, имеющего две способные реагировать с изоциана-том группы,

C) агента удлинения цепи с молекулярной массой ≥60 и ≤490 г/моль, имеющего две способные реагировать с изоцианатом группы,

и при необходимости

D) монофункционального прерывателя цепи, имеющего одну способную реагировать с изоцианатом группу, и/или

E) катализатора,

причем молярное соотношение между изоцианатными группами из А) и суммой способных реагировать с изоцианатом групп в В), С) и при необходимости D) составляет ≥0,9:1 и ≤1,2:1,

а компонент В) содержит по меньшей мере один простой полиэфиркарбонатполиол, который получают путем присоединения диоксида углерода и алкиленоксидов к Η-функциональным веществам-инициаторам.

Неожиданно было обнаружено, что ТПУ, полученные по способу согласно изобретению, обладают хорошими механическими свойствами. В частности, наблюдается более высокий предел прочности на растяжение и лучшие показатели термической устойчивости, чем у соответствующих ТПУ на основе чистых простых С2- или С3-полиэфирполиолов, а также значения износа при истирании существенно ниже. При низких температурах полученные согласно изобретению ТПУ также еще обладают очень хорошими показателями эластичности, поскольку не происходит кристаллизация мягких сегментов.

В рамках настоящего изобретения под термопластическими полиуретановыми эластомерами подразумевают пригодные к термопластической переработке эластомеры, которые содержат уретановые единицы. Речь при этом идет о линейных многофазных блок-сополимерах, которые состоят из так называемых твердых и мягких сегментов.

Под твердыми сегментами подразумевают такие сегменты, которые сформированы жесткими блоками сополимера, образующимися при реакции короткоцепочечных агентов удлинения цепи и диизоцианатов. Эти блоки упорядочены, что возможно благодаря физическому взаимодействию с блоками агентов удлинения цепи соседней полимерной цепи. Эти взаимодействия образуют узловые точки сети для эластичности. Одновременно эти обратимо плавящиеся точки сети являются предпосылкой для термопластических свойств (термопластического поведения).

При реакции более длинноцепочечных полиольных компонентов с диизоцианатами в сополимере образуются гибкие блоки, которые формируют неупорядоченные мягкие сегменты. Они отвечают за химические свойства, а также за гибкость ТПУ на холоде.

В качестве органических диизоцианатов А) можно применять, например, диизоцианаты, которые описаны в Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, S.75-136.

В частности, в качестве примеров следует упомянуть:

ароматические диизоцианаты, например, 2,4-толуилендиизоцианат, смеси 2,4-толуилендиизоцианата и 2,6-толуилендиизоцианата, 4,4'-дифенилметандиизоцианат, 2,4'-дифенилметандиизоцианат и 2,2'-дифенилметандиизоцианат, смеси 2,4-дифенилметандиизоцианата и 4,4'-дифенилметандиизоцианата, уретан-модифицированные жидкие 4,4'-дифенилметандиизоцианаты и 2,4'-дифенилметандиизоцианаты, 4,4'-диизоцианатодифенил-этан-(1,2) и 1,5-нафтилендиизоцианат. Предпочтительно в качестве ароматических органических диизоцианатов применяют смеси изомеров дифенилметандиизоцианата с содержанием 4,4'-дифенилметандиизоцианата >96 мас.%, а в особенности 4,4'-дифенилметандиизоцианат и 1,5-нафтилендиизоцианат. Указанные диизоцианаты можно применять по отдельности или в форме смесей друг с другом. Также возможно их совместное применение с полиизоцианатом в количестве до 15 мас.% (рассчитанном от общего количества диизоцианата), например, с трифенилметан-4,4',4"-триизоцианатом или полифенил-полиметилен-полиизоцианатами.

В качестве прочих диизоцианатов А) можно применять алифатические и циклоалифатические диизоцианаты. В качестве примеров следует упомянуть гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат, 1,4-циклогександи-изоцианат, 1-метил-2,4-циклогександиизоцианат и 1-метил-2,6-циклогек-сандиизоцианат, а также соответствующие смеси изомеров и 4,4'-, 2,4'- и 2,2'-дициклогексилметандиизоцианат, а также соответствующие смеси изомеров. Предпочтительно, чтобы применяемый алифатический органический диизоцианат по меньшей мере на 50 мас.%, предпочтительно га 75 мас.%, а особо предпочтительно на 100 мас.% состоял из 1,6-гексаметилендиизоцианата.

В соответствии с предпочтительной формой исполнения изобретения в состав органического диизоцианата А) входит по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы алифатических, ароматических, циклоалифатических диизоцианатов, а особо предпочтительно - по меньшей мере один алифатический и/или циклоалифатический диизоцианат, крайне предпочтительно - по меньшей мере один алифатический диизоцианат.

Компонент В) согласно изобретению содержит по меньшей мере один простой полиэфиркарбонатполиол, который получают путем присоединения диоксида углерода и алкиленоксидов к Η-функциональным веществам-инициаторам. Под "Н-функциональными" в рамках изобретения подразумевают соединение-инициатор, которое обладает атомами водорода, реактивными относительно алкоксилирования.

Получение простых полиэфиркаборнатполиолов путем присоединения алкиленоксидов и СО2 к Н-фукнциональным инициаторам известен, например, из европейских заявок на патент ЕР 0222453 А, ЕР 2115032 А и международной заявки WO 2008/013731 А.

В предпочтительной форме исполнения изобретения простой полиэфир-карбонатполиол характеризуется содержанием карбонатных групп, рассчитанных как СО2, ≥3 и ≤35 мас.%, предпочтительно в ≥5 и ≤30 мас.%, а особо предпочтительно ≥10 и ≤28 мас.% Определение выполняют посредством ЯМР по методу анализа, указанному в разделе "Методы".

Еще в одной предпочтительной форме исполнения изобретения средне-численная молекулярная масса Мn простого полиэфиркарбонатполиола составляет ≥500 и ≤10000 г/моль, предпочтительно ≥500 и ≤7500 г/моль, особо предпочтительно ≥750 и ≤6000 г/моль, а крайне предпочтительно ≥1000 и ≤5000 г/моль. Определение проводят методом титрования концевых гидроксильных групп в соответствии с методом анализа, указанным в разделе "Методы" в подразделе "Определение гидроксильного числа".

Целесообразно, чтобы средняя функциональность простого полиэфиркарбонатполиола по ОН составляла 1,90 и ≤2,30, в особенности ≥1,93 и ≤2,20, особо предпочтительно ≥1,96 и ≤2,05, а крайне предпочтительно ≥1,98 и ≤2,02.

В общем случае для получения простых полиэфиркарбонатполиолов можно применять алкиленоксиды (эпоксиды) с 2-24 атомами углерода.. Алкиленоксиды с 2-24 атомами углерода представляют собой, например, одно или несколько соединений, выбранных из группы, которую образуют этиленоксид, пропиленоксид, 1-бутеноксид, 2,3-бутеноксид, 2-метил-1,2-пропеноксид (изобутеноксид), 1-пентеноксид, 2,3-пентеноксид, 2-метил-1,2-бутеноксид, 3-метил-1,2-бутеноксид, 1-гексеноксид, 2,3-гексеноксид, 3,4-гексеноксид, 2-метил-1,2-пентеноксид, 4-метил-1,2-пентеноксид, 2-этил-1,2-бутеноксид, 1-гептеноксид, 1-октеноксид, 1-ноненоксид, 1-деценоксид, 1-ундеценоксид, 1-додеценоксид, 4-метил-1,2-пентеноксид, бутандиенмоноксид, изопренмоноксид, циклопентеноксид, циклогексеноксид, циклогептеноксид, циклооктеноксид, стиролоксид, метилстиролоксид, пиненоксид, однократно или многократно эпоксидированные жиры как моноглицериды, диглицериды или триглицериды, эпоксидированные жирные кислоты, сложные эфиры эпоксидированных дирных кислот с 1-24 атомами углерода, эпихлоргидрин, глицидол и производные глицидола, как, например, метилглицидиловый эфир, этилглицидиловый эфир, 2-этилгексилглицидиловый эфир, Аллилглицидиловый эфир, глицидилметакрилат, а также эпоксид-функциональные алкилоксисиланы, как, например, 3-глицидилоксипропилтриметоксисилан, 3-глицидилоксипропилтриэтоксисилан, 3-глицидилоксипропилтрипропоксисилан, 3-глицидилокси-пропилметилдиметоксисилан, 3-глицидилокси-пропилэтилдиэтоксисилан, 3-глицидилоксипропилтриизопропоксисилан. В качестве алкиленоксидов предпочтительно используют этиленоксид и/или пропиленоксид, в особенности пропиленоксид.

В особо предпочтительной форме исполнения изобретения доля этиленоксида в используемом в общей сложности количестве алкиленоксидов составляет этиленоксид ≥0 и ≤90 мас.%, предпочтительно ≥0 и ≤50 мас.% и особо предпочтительно ≥0 и ≤25 мас.%

В качестве надлежащего Η-функционального вещества-инициатора можно применять соединения с активными для алкоксилирования атомами водорода. Активные для алкоксилирования группы с активными атомами водорода - это, например, -ОН, -NH2 (первичные амины), -NH- (вторичные амины), -SH и -СО2Н, предпочтительны -ОН и -NH2, особо предпочтительна -ОН. В качестве Η-функционального вещества-инициатора применяют, например, одно или несколько соединений, выбранных из группы, которую образуют многоатомные спирты, многоатомные амины, многоатомные тиолы, аминоспирты, тиоспирты, сложные гидроксиэфиры, простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы, сложные полиэфир-простые полиэфирполиолы, простые полиэфиркарбонатполиолы, поликарбонатполиолы, поликарбонаты, полиэтиленимины, простые полиэфирамины (например, так называемые "Джефф-амины" (Jeffamine®) производства Huntsman), политетрагидрофураны (например, полиТГФ® производства BASF, как, например, полиТГФ® 250, 650S, 1000, 1000S, 1400, 1800, 2000), политетрагидрофуранамины (продукт BASF политетрагидрофуранамин 1700), простые полиэфиртиолы, полиакрилатполиолы, касторовое масло, моноглицерид или диглицерид рициноловой кислоты, моноглицериды жирных кислот, химически модифицированные моноглицериды, диглицериды и/или триглицериды жирных кислот и сложные эфиры, образованные жирными кислотами и алкилами с 1-24 атомами углерода, которые в среднем содержат по меньшей мере две гидроксильные группы на молекулу. В качестве примеров сложных эфиров, образованных жирными кислотами и ал килами с 1-24 атомами углерода, которые в среднем содержат по меньшей мере две гидроксильные группы на молекулу, можно назвать торговые продукты Lupranol Balance® (фирма BASF AG), различные типы продукта Merginol® (фирма Hobum Oleochemicals GmbH), различные типы продукта Sovermol® (фирма Cognis Deutschland GmbH & Co. KG) и различные типы продукта Soyol®TM (фирма USSC Co.).

Пригодные к применению в качестве Η-функциональных веществ-инициаторов многоатомные спирты представляют собой, например, двухатомные спирты, как, например, этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,4-бутендиол, 1,4-бутиндиол, неопентилгликоль, 1,5-пентантандиол, метил-пентандиолы (как, например, 3-метил-1,5-пентандиол), 1,6-гександиол; 1,8-октандиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол, бис-(гидроксиметил)-циклогексаны (как, например, 1,4-бис-(гидроксиметил)циклогексан), триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, полипропиленгликоль, дибутиленгликоль и полибутиленгликоли, а также все продукты модификации этих вышеуказанных спиртов различными количествами ε-капролактона. В смесях Н-функциональных инициаторов можно также применять трехатомные спирты, как, например, триметилолпропан, глицерин, трисгидроксиэтилизоцианурат и касторовое масло.

Η-функциональные вещества-инициаторы можно также выбирать из класса простых полиэфирполиолов, в особенности таковых со среднечисленной молекулярной массой Мn в пределах от 200 до 4000 г/моль, предпочтительно от 250 до 2000 г/моль. Предпочтительны простые полиэфирполиолы, которые образованы из повторяющихся этиленоксидных и пропиленоксидных единиц, предпочтительно имеющие долю от 35 до 100% пропиленоксидных единиц, особо предпочтительно, с долей пропиленоксидных единиц от 50 до 100%. Речь при этом может идти о статистических сополимерах, градиентных сополимерах, чередующийся сополимерах или блок-сополимерах этиленоксида и прпоиленоксида. Подходящие к применению простые полиэфирполиолы, построенные повторяющимися пропиленоксидными и/или этиленоксидными мономерами, это, например, полиолы Desmophen®, Acclaim®, Arcol®, Baycoll®, Bayfill®, Bayflex® Baygal®-PET® и простые полиэфирполиолы производства Bayer MaterialScience AG (как, например, Desmophen® 3600Z, Desmophen® 1900U, Acclaim® Polyol 2200, Acclaim® Polyol 4000I, Arcol® Polyol 1004, Arcol® Polyol 1010, Arcol® Polyol 1030, Arcol® Polyol 1070, Baycoll® BD 1110, Bayfill® VPPU 0789, Baygal® K55, PET® 1004, Polyether® S180). Другие пригодные к применению гомо-полиэтиленоксиды представляют собой, например, марки Pluriol® Ε производства BASF SE, пригодные к применению гомо-полипропиленоксиды представляют собой, например, марки Pluriol® Ρ производства BASF SE, пригодные к применению смешанные сополимеры этиленоксида и пропиленоксида представляют собой, например, марки Pluronic® РЕ или Pluriol® RPE производства BASF SE.

Η-функциональные вещества-инициаторы можно также выбирать из класса сложных полиэфирполиолов, в особенности таковых со среднечисленной молекулярной массой Мn в пределах от 200 до 4500 г/моль, предпочтительно от 400 до 2500 г/моль В качестве сложных полиэфирполиолов применяют по меньшей мере дифункциональные сложные полиэфиры. Предпочтительно, чтобы сложные полиэфирполиолы состояли из чередующихся кислотных и спиртовых единиц. В качестве кислотных компонентов применяют, например, янтарную кислоту, малеиновую кислоту, ангидрид малеиновой кислоты, адипиновую кислоту, ангидрид фталевой кислоты, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, тетрагидрофталевую кислоту, ангидрид тетрагидрофталевой кислоты, ангидрид гексагидрофталевой кислоты или смеси указанных кислот и/или ангидридов. В качестве спиртовых компонентов применяют, например, 1,2-этандиол, 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, неопентил гликоль, 1,6-гександиол, 1,4-бис-(гидроксиметил)-циклогексан, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, триметилолпропан, глицерин или смеси указанных спиртов. Если в качестве спиртового компонента применяют двухатомные или многоатомные простые полиэфирполиолы, то получают полиэфирэфирполиолы, которые также могут служить веществами-инициаторами для получения простых полиэфиркарбонатполиолов Если для получения полиэфирэфирполиолов применяют простые полиэфирполиолы, то предпочтительны простые полиэфирполиолы, имеющие среднечисленную молекулярную массу Мn от 150 до 2000 г/моль.

Кроме того, в качестве Η-функциональных веществ-инициаторов можно применять поликарбонатполиолы, как, например, поликарбонатдиолы, в особенности таковые, имеющие среднечисленную молекулярную массу Мn в пределах от 150 до 4500 г/моль, предпочтительно от 500 до 2500, которые получают, например, реакцией фосгена, диметилкарбоната, диэтилкарбоната или дифенилкарбоната и дифункциональных и/или полифункциональных спиртов или сложных полиэфирполиолов или простых полиэфирполиолов. Примеры поликарбонатполиолов приведены, например, в европейской заявке на патент ЕР 1359177 А. В качестве поликарбонатдиолов можно использовать, например, различные типы Desmophen® С производства Bayer MaterialScience AG, как, например, Desmophen® С 1100 или Desmophen® С 2200.

Равным образом можно применять в качестве Η-функциональных веществ-инициаторов простые полиэфиркарбонатполиолы. В особенности применяют простые полиэфиркарбонатполиолы, которые получаюи описанным здесь способом. Эти простые полиэфиркарбонатполиолы, используемые в качестве Η-функциональных веществ-инициаторов, получают для этого заранее на отдельной стадии реакции.

В общем случае Η-функциональные вещества-инициаторы обладают функциональностью (то есть, количеством активных для полимеризации атомов водорода на молекулу) от 1 до 4, предпочтительно 2 или 3, а особо предпочтительно 2. Η-функциональные вещества-инициаторы применяют либо по отдельности, либо в виде смеси по меньшей мере двух Н-функциональных веществ-инициаторов.

Предпочтительные Η-функциональные вещества-инициаторы представляют собой спирты общей формулы (I),

НО-(СН2)х-ОН (I)

причем x представляет собой число от 1 до 20, предпочтительно - четное число от 2 до 20. Примерами спиртов согласно формуле (I) являются этиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, 1,8-октандиол, 1,10 декандиол и 1,12-додекандиол. Другие предпочтительные Η-функциональные вещества-инициаторы представляют собой неопентилгликоль, триметилолпропан, глицерин, пентаэритрит, продукты реакции спиртов согласно формуле (I) с ε-капролактоном, например, продукты реакции триметилолпропана с ε-капролактоном, продукты реакции глицерина с ε-капролактоном, а также продукты реакции пентаэритрита с ε-капролактоном. Также в качестве Н-функциональных веществ-инициаторов (стартеров) предпочтительно применяют воду, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, касторовое масло, сорбит и простые полиэфирполиолы, образованные повторяющимися полиалкиленоксидными единицами.

Особо предпочтительно, чтобы Η-функциональные вещества-стартеры представляли собой одно или несколько соединений, выбранных из группы, которую образуют этиленгликоль, пропиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 2-метилпропан-1,3-диол, неопентилгликоль, 1,6-гександиол, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, глицерин, триметилолпропан, ди- и трифункциональные простые полиэфирполиолы, причем простой полиэфирполиол составлен из ди- или три-Н-функциональной субстанции-стартера и пропиленоксида либо, соответственно из ди- или три-Н-функциональной субстанции-стартера, пропиленоксида и этиленоксида. Предпочтительно простые полиэфирполиолы обладают среднечисленной молекулярной массой Мn в пределах от 62 до 4500 г/моль, а в особенности среднечисленной молекулярной массой Мn в пределах от 62 до 3000 г/моль, крайне предпочтительно - молекулярной массой от 62 до 1500 г/моль. Предпочтительно, чтобы функциональность простых полиэфирполиолов составляла от 2 до 3, особо предпочтительно 2.

В предпочтительной форме исполнения изобретения простой полиэфир-карбонатполиол получают присоединением диоксида углерода и алкиленоксидов к Η-функциональным веществам-инициаторам с применением полиметаллоцианидных катализаторов (DMC-катализаторов). Получение простых полиэфиркаборнатполиолов путем присоединения алкиленоксидов и СO2 к Н-фукнциональным инициаторам с применением DMC-катализаторов известен, например, из европейских заявок на патент ЕР 0222453 А, ЕР 2115032 А и международной заявки, WO 2008/013731 А.

DMC-катализаторы принципиально известны из уровня техники, их применяют для гомополимеризации эпоксидов (см., например, патенты US 3404109 A, US 3829505 A, US 3941849 А и US 5158922 А). DMC-катализаторы, которые описаны, например, в патенте US 5470813 А, европейских заявок на патент ЕР 700949 А, ЕР 743093 А, ЕР 761708 А, международных заявках WO 97/40086 A, WO 98/16310 А и WO 00/47649 А, обладают очень высокой активностью в гомополимеризации эпоксидов и дают возможность получать простые полиэфирполиолы при очень малых концентрациях катализаторов (25 частей на млн или менее). Типичный пример представляют собой описанные в европейской заявке на патент ЕР-А 700949 катализаторы DMC с высокой активностью, которые помимо двойного металлоцианидного соединения (например, гексацианокобальта та (III) цинка) и органического комплексного лиганда (например, трет.-бутанола) содержат еще простой полиэфир со среднечисленной молекулярной массой более 500 г/моль.

DMC-катализатор применяют в большинстве случаев в количестве менее 1 мас.%, предпочтительно в количестве менее 0,5 мас.%, особо предпочтительно в количестве менее 500 частей на млн и в особенности в количестве менее 300 частей на млн в каждом случае относительно массы простого полиэфиркарбонатполиола.

Получение простых полиэфиркарбонатполиолов осуществляют предпочтительно в реакторе под давлением. Добавление одного или нескольких алкиленоксидов и диоксида углерода осуществляют после проводимой необязательно сушки вещества-инициатора или смеси нескольких веществ-инициаторов (стартеров) и добавления катализатора DMC, а также добавки (добавок), которые вводят до или после сушки в виде твердого вещества или в форме суспензии. Добавление одного или нескольких алкиленоксидов и диоксида углерода можно, в принципе, осуществлять различным образом. Начинать добавление можно в вакууме или при заранее выбранном исходном давлении. Исходное давление предпочтительно задавать введением инертного газа, как, например, азота, причем устанавливают давление от 10 мбар до 5 бар, целесообразно от 100 мбар до 3 бар, а предпочтительно от 500 мбар до 2 бар.

Добавление одного или нескольких алкиленоксидов и диоксида углерода можно проводить одновременно или последовательно, причем можно вводить все количество диоксида углерода за один раз или добавлять дозированно с распределением по времени реакции. Предпочтительно дозировать диоксид углерода. Введение (дозирование) одного или нескольких алкиленоксидов осуществляют одновременно или последовательно относительно дозирования диоксида углерода. Если для получения простых полиэфиркарбонатполиолов применяют несколько алкиленоксидов, то их введение (дозирование) можно проводить одновременно или последовательно, в каждом случае путем отдельной подачи или с использованием одного или нескольких устройств подачи, причем по меньшей мере два алкиленоксида вводят в виде смеси. Варьируя вид дозирования алкиленоксидов и диоксида углерода, возможно получать статистические, чередующиеся, блоковые или градиентные простые полиэфиркарбонатполиолы.

Предпочтительно использовать избыток диоксида углерода, в частности, количество диоксида углерода определяют по общему давлению при условиях реакции. Ввиду инертности диоксида углерода избыток диоксида углерода выгоден. Было показано, что реакция при 60-150°С, предпочтительно при 70-140°С, особо предпочтительно при 80-130°С и давлении в 0-100 бар, предпочтительно от 1 до 90 бар и особо предпочтительно от 3 до 80 бар дает в итоге простые полиэфиркарбонатполиолы. При температурах ниже 60°С реакция останавливается. При температурах выше 150°С резко увеличивается количество нежелательных побочных продуктов.

Доля простых полиэфиркарбонатполиолов в общей массе компонента В) предпочтительно составляет ≥5 и ≤100 вес.%, особо предпочтительно ≥20 и ≤100% вес.%, а крайне предпочтительно ≥40 и ≤100 вес.%. В качестве компонента В) могут также присутствовать различные простые полиэфиркарбонатполиолы.

В качестве компонента В) можно также применять смеси вышеуказанных простых полиэфиркарбонатполиолов с другими гидроксил-завершенными полиолами, имеющими среднечисленную молекулярную массу Μn от 500 до 5000 г/моль, предпочтительно от 750 до 4000 г/моль, а особо предпочтительно от 1000 до 3000 г/моль. По обусловленным производством причинам они часто содержат небольшие количества нелинейных соединений. По этому часто говорят о «в основном линейных полиолах». В качестве других полиолов предпочтительны сложные полиэфирполиолы, простые полиэфирполиолы, поликарбонатдиолы или их смеси.

Надлежащие простые полиэфирдиолы можно получать, проводя реакцию одного или нескольких алкиленоксидов, имеющих от 2 до 4 атомов углерода в алкиленовом остатке, с молекулой-стартером, содержащей два связанных активных атома водорода. В качестве алкиленоксидов можно, например, назвать этиленоксид, 1,2-пропиленоксид, эпихлоргидрин и 1,2-бутиленоксид и 2,3-бутиленоксид. Предпочтительно применяют этиленоксид, пропиленоксид и смеси 1,2-пропиленоксида и этиленоксида. Применять алкиленоксиды можно по отдельности, попеременно друг за другом или в виде смесей. В качестве молекул-инициаторов (стартеров) можно использовать, например, воду, аминоспирты, например, N-алкил-диэтаноламины, например, N-метил-диэтаноламин, и диолы, например, этиленгликоль, 1,3-пропиленгликоль, 1,4-бутандиол и 1,6-гександиол. При необходимости можно также применять смеси различных молекул-инициаторов. Надлежащие простые полиэфирдиолы представляют собой-также содержащие гидроксильные группы продукты полимеризации тетра-гидрофурана. Кроме того можно применять трифункциональные простые полиэфиры в количествах от 0 до 30 мас.% относительно бифункциональных полиэфиров; их максимальная доля, однако, должна допускать формирование продукта, пригодного к термопластической обработке. Среднечисленные значения молекулярной массы Мn простых полиэфир-диолов предпочтительно составляют 500-6000 г/моль, предпочтительно 750-4000 г/моль, а крайне предпочтительно - от 1000 до 3000 г/моль. Их можно применять как по отдельности, так и в форме смесей друг с другом.

Надлежащие сложные полиэфирдиолы можно получать, например, из дикарбоновых кислот, имеющих от 2 до 12 атомов углерода, предпочтительно - от 4 до 6 атомов углерода, и многоатомных спиртов. Дикарбоновые кислоты, которые можно использовать, это, например, алифатические дикарбоновые кислоты, например, янтарная кислота, малеиновая кислота, глутаровая кислота, азелаиновая кислота, пробковая кислота, азелаиновая кислота и себациновая кислота, а также ароматические дикарбоновые кислоты, например, фталевая кислота, изофталевая кислота и терефталевая кислота. Дикарбоновые кислоты можно применять по отдельности или в смесях, например, в форме смеси янтарной, глутаровой и адипиновой кислот. Для получения сложных полиэфир-диолов может оказаться целесообразно использовать вместо дикарбоновых кислот соответствующие их производные, например, сложные диэфиры карбоновых кислот, имеющих в спиртовом остатке от 1 до 4 атомов углерода, ангидриды карбоновых кислот или хлориды карбоновых кислот. Примерами многоатомных спиртов являются гликоли, имеющие от 2 до 10, предпочтительно от 2 до 6 атомов углерода, например, этиленгликоль, диэтиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,5- пентандиол, 1,6-гександиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол, 2,2-диметил-1,3-пропандиол, 1,3-пропандиол и дипропиленгликоль. В зависимости от желательных свойств многоатомные спирты можно применять по отдельности или в смесях друг с другом. Кроме того, можно применять сложные эфиры угольной кислоты и указанных диолов, в особенности таковых, имеющих от 4 до 6 атомов углерода, например, 1,4-бутандиол или 1,6-гександиол, продукты конденсации, например, гидроксикарбоновых кислот, например, гидроксикапроновой кислоты, и продукты полимеризации лактонов, например, капролактонов, при необходимости, замещенных. В качестве сложных полиэфирдиолов предпочтительно применяют этан-диол-полиадипаты, 1,4-бутандиол-полиадипаты, этандиол-1,4-бутандиол-полиадипаты, 1,6-гександиол-неопентилгликоль-полиадипаты, 1,6-гександиол-1,4-бутандиол-полиадипаты и поликапролактоны. Сложные полиэфирдиолы имеют среднечисленную молекулярную массу Мn от 500 до 5000 г/моль, предпочтительно от 600 до 4000 г/моль, а особо предпочтительно от 800 до 3000 г/моль, и их можно применять по отдельности или в виде смесей друг с другом.

В качестве агентов удлинения цепи С) можно применять низкомолекулярные соединения с молекулярной массой ≥60 и ≤490 г/моль, предпочтительно ≥62 и ≤400 г/моль, а особо предпочтительно ≥62 и ≤300 г/моль, у которых имеются две способные реагировать с изоцианатом группы.

В предпочтительной форме исполнения изобретения агенты удлинения цепи С) содержат диолы, диамины или смеси диолов и диаминов, однако, предпочтительно диолы (или состоят из них).

Надлежащие агенты удлинения цепи представляют собой диолы, как, например, этандиол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,8-октандиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, неопентилгликоль, сложные диэфиры терефталевой кислоты с гликолями с 2-4 атомами углерода, как, например, терефталевая кислота-бис-1,4-бутандиол, простые гидроксиалкиленовые эфиры гидрохинона, как, например, 1,4-ди-(гидроксиэтил)-гидрохинон и этоксилированные бисфенолы, а также продукты их реакции с ε-капролактоном.

Предпочтительными агентами удлинения цепи являются алифатические диолы с 2-14 атомами углерода, как, например, этандиол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,8-октандиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, неопентилгликоль и 1,4-ди-(гидроксиэтил)-гидрохинон. Особо предпочтительно применять в качестве агента удлинения цепи 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол и 1,4-ди-(гидроксиэтил)-гидрохинон.

Надлежащие агенты удлинения цепи представляют собой также (цикло)алифатические диамины, как, например, изофорондиамин, этилендиамин, 1,2-пропилендиамин, 1,3-пропилендиамин, N-метил-пропилен-1,3-диамин, Ν,Ν'-диметил-этилендиамин и ароматические диамины, как, например, 2,4-толуилендиамин и 2,6-толуилен-диамин, 3,5-диэтил-2,4-толуилендиамин и 3,5-диэтил-2,6-толуилендиамин и первичные 4,4'-диаминодифенилметаны, замещенные моно-, ди-, три- или тетраалкилами

Кроме того, можно добавлять небольшие количества триолов.

В качестве прерывателей цепи D) можно применять низкомолекулярные соединения с одной способной реагировать с изоцианатом группой, как, например, моноспирты или моноамины. Предпочтительно применяют по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, в которую входят 1-октанол, стеариловый спирт, 1-бутиламин или стеариламин, особо предпочтительно применяют 1-октанол.

Для получения ТПУ можно проводить реакцию компонентов образования в таких количествах, чтобы молярное отношение изоцианатных групп из А)) к сумме способных реагировать с изоцианатом групп в В), С) и при необходимости D) составляло ≥0,9:1 и ≤1,2:1, целесообразно ≥0,92:1 и ≤1,15:1 и особо предпочтительно ≥0,94 и ≤1,10:1.

Твердость полученных по способу согласно изобретению ТПУ можно варьировать в широких пределах, например, от А 45 до D 90, регулируя молярное соотношение полиола В) и агента удлинения цепи С).

При необходимости в способе согласно изобретению можно применять подходящие катализаторы Е). Катализаторы, пригодные к получению ТПУ, это известные и обычные из уровня техники третичные амины, как, например, триэтиламин, диметилциклогексиламин, N-метилморфолин, Ν,Ν'-диметил-пиперазин, 2-(диметиламино-этокси)этанол, диазабицикло-(2,2,2)-октан, а также металлоорганические соединения, например, соединения титана, соединения железа или соединения олова, как, например, диацетат олова, диоктоат олова, дилаурат олова или соли, образованные диалкилоловом и алифатическими карбоновыми кислотами, например, диацетат дибутилолова или дилаурат дибутилолова. Предпочтительными катализаторами являются соединения металлов, в особенности соединения титана, соединения железа и соединения олова. Общее количество катализаторов в ТПУ составляет, как правило, приблизительно от 0 до 5 мас.%, целесообразно от 0,0001 до 1 мас.%, а особо предпочтительно, от 0,0002 до 0,5 мас.%, относительно общей массы ТПУ.

Кроме того при проведении способа согласно изобретению можно добавлять также вспомогательные вещества и/или добавки. В качестве примеров следует назвать средства, способствующие скольжению, как, например, эфиры жирных кислот, их мыла с металлами, амиды жирных кислот, эфирамиды жирных кислот и силиконовые соединения, средства, препятствующие слипанию в блок (придающие шероховатость), ингибиторы, стабилизаторы, препятствующие воздействию гидролиза, света, УФ-света, нагрева или изменению цвета, огнезащитные средства, красители, пигменты, неорганические и/или органические заполнители и армирующие агенты. Армирующие агенты представляют собой, в частности, волокнистые армирующие вещества, как, например, неорганические волокна, которые изготовляют способами, известными из уровня техники, и в которые можно добавлять замасливатель. Дальнейшие подробности об упомянутых вспомогательных веществах и добавках содержатся в профессиональной литературе, например, в монографии. Н. Saunders und К.С. Frisch "High Polymers", Band XVI, Polyurethane, Teil 1 und 2, Verlag Interscience Publishers 1962 либо же 1964, в издании Taschenbuch für Kunststoff-Additive, R.Gächter u. H.Müller (Hanser Verlag München 1990), или в немецкой заявке на патент DE 2901774А.

Другие добавки, которые можно вводить в ТПУ, представляют собой термопласты, например, поликарбонаты и тройные полимеры акрилонитрила/ бутадиена/стирола (ABS). Также можно применять другие эластомеры, например, каучук, сополимеры этилена/ винилацетата, сополимеры стирола / бутадиена, а также другие ТПУ. Кроме того, к введению в полимер пригодны обычные торговые пластификаторы, как, например, фосфаты, фталаты, адипинаты, себацинаты и сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты.

В предпочтительной форме исполнения способа согласно изобретению реакцию компонентов А), В) и С) и при необходимости D) и Е) проводят методом "one shot", то есть в одну стадию.

Этот так называемый способ в одну стадию особо пригоден для получения ТПУ согласно изобретению. При этом компоненты В), С) и при необходимости D) можно предварительно поместить в реакционную емкость и нагреть до определенной стартовой температуры. Стартовая температура предпочтительно составляет ≥100 и ≤250°С, особо предпочтительно ≥100 и ≤220°С. При необходимости затем добавляют катализатор Е), а затем изоцианатный компонент А) одной порцией. Температуры реакции и длительность реакции можно свободно выбирать в зависимости от реакционной способности агента удлинения цепи С). Реакцию выполняют предпочтительно до максимально возможного момента вращения мешалки, после чего реакционный расплав можно вылить на металлический лист, а затем на протяжении определенного времени, например, от 30 до 120 мин, выдерживать в определенном диапазоне температур, например, от 80 до 120°С. После охлаждения полученные пластины ТПУ можно резать и гранулировать. Полученный гранулят ТПУ можно затем подвергать термопластической обработке, например, в машине для литья под давлением.

Точно также, однако менее предпочтительно, способ согласно изобретению можно реализовывать в несколько стадий, так называемым способом с форполимером. Для получения термопластического полиуретана по способу с форполимером компоненты А) и В) на первой стадии, при необходимости, в присутствии катализаторов Е), при температуре ≥100 и ≤250°С, предпочтительно ≥100 и ≤220°С, превращают в форполимер с завершением NCO. Компоненты при этом предпочтительно гомогенно смешивать друг с другом, а реакцию формирования форполимера предпочтительно по существу проводить до полного преобразования (по полиольному компоненту). Полное преобразование можно проверить титрованием содержания NCO. Затем, на второй стадии, проводят реакцию завершающегося NCO форполимера с компонентами С), агентом удлинения цепи, и при необходимости D), прерывателем цепи, и при необходимости другим органическим диизоцианатом, при необходимости в присутствии катализаторов Е). При этом предпочтительно выбирать те же значения температуры реакции, что и при получении форполимера. Затем продолжают работу так, как это описано выше применительно к способу с одной стадией.

Получение ТПУ можно осуществлять в периодическом или непрерывном режиме. Самые известные технические способы для такого получения - это способ со смесительной головкой и лентой (патентная заявка GB 1057018 А) и способ с экструдером (немецкие заявки на патент DE 1964834 A, DE 2059570 А и патентная заявка US 5795948 А).

Для способа согласно изобретению для получения ТПУ можно применять известные смесительные устройства, предпочтительно те, которые работают с высокой энергией сдвига. В качестве примеров для непрерывного производства следует назвать совместные смесильные устройства, предпочтительно экструдеры, как, например, двухвальцевые экструдеры и смесильные устройства фирмы Buss.

В предпочтительной форме исполнения изобретения реакцию компонентов проводят в реакционном экструдере или методом со смесительной головкой и лентой.

Еще одним объектом изобретения является эластомер из термопластического полиуретана, который получают по описанному выше способу согласно изобретению.

Далее, применение эластомеров из термопластического полиуретана, полученного по способу согласно изобретению, для изготовления изделий методом литья под давлением или экструзии, само по себе является объектом изобретения.

При обработке методом литья под давлением детали, изготовленные из ТПУ согласно изобретению, быстро застывают и поэтому их легко извлекать из формы. Детали, изготовленные методом литья под давлением, хорошо выдерживают размеры и обладают высокой термической стабильностью.

В зависимости от степени твердости ТПУ согласно изобретению можно применять для изготовления деталей самого разного назначения, например, для изготовления мягких, гибких деталей методом литья под давлением, например, подошв для обуви, прихваток, уплотнений и пылезащитных колпаков, но также и твердых изделий, например, роликов, конвейеров, лыжных ботинок и т.д. В комбинации с другими термопластами получают продукты, приятные на ощупь (комбинация мягких и твердых материалов).

Из этого материала можно также изготавливать экструзионные изделия, например, профили, пленки, фольгу и шланги.

Более подробное пояснение изобретения дано на основании нижеследующих примеров.

Примеры

Чтобы охарактеризовать применяемые полимерные полиолы, использовали следующие методы

Долю встроенного СО2 в простых полиэфиркарбонатполиолах определяли посредством 1Н-ЯМР (фирма Bruker, DPX 400, 400 МГц; программа пульсации zg30, время ожидания d1: 5 с, 100 сканов). Образец в каждом случае растворяли в дейтерированном хлороформе. В качестве стандартного образца к дейтерированному растворителю добавляли диметлтерефталат (2 мг на 2 г CDCl3). Значимые показатели резонанса в 1Н-ЯМР (относительно содержания СНСl3 7,24 части на млн) следующие.

Карбонат, получающийся из встроенного в простой полиэфиркарбонатполиол диоксида углерода (резонансы при 5,2-4,8 ррm), не прореагировавший ПО с резонансом при 2,4 частях на млн, простой полиэфирполиол (то есть без встроенного диоксида углерода) с резонансами при 1,2-1,0 части на млн.

Молярную долю встроенного в полимер карбоната, долю простого полиэфирполиола, а также не прореагировавшего ПО определяли интегрированием соответствующих сигналов.

Все приведенные в описании и в примерах среднечисленные значения молекулярной массы Мn полимерных полиолов определяли следующим образом. Сначала экспериментально определяли гидроксильное число путем переэтерификации и последующего обратного титрования избыточного реактива переэтерификации эталонным спиртовым раствором гидроксида калия согласно DIN53240-2. Гидроксильное число указывают в мг КОН на грамм полиола. На основании гидроксильного числа можно по формуле "Среднечисленная молекулярная масса Мn=56×1000×ОН-функциональность/ гидроксильное число" рассчитать среднечисленную молекулярную молекулярную массу. Функциональность по ОН принимали приближенно равной F=2.

В случае низкомолекулярных полиолов с определенной структурой справедлива молекулярная масса, которую можно рассчитать по суммарной формуле.

Получение ТПУ 1 и 2

В реакционную емкость поместили согласно таблице 1 соответствующий полиол 1,6-гександиол и 1% Irganox® 1010 (торговый продукт фирмы BASF SE, Людвигсхафен) и, перемешивая, нагрели до 120°С. Затем добавили в качестве катализатора 30 частей на млн дилаурата дибутилолова. После этого одной порцией добавили, перемешивая, нагретый до 110°С гекса-метилендиизоцианат (HDI). Реакционная смесь достигла максимума температуры около 90°С, и ее в течение приблизительно 90-105 с перемешивали до максимально возможного вращательного момента мешалки. После этого реакционную смесь вылили на металлический лист с покрытием и выдерживали при 80°С в течение 30 мин. После охлаждения получили литую пластину из ТПУ.

В таблице 1 описаны использованные для получения ТПУ компоненты и их доли.

Полиол 1: Acclaim®2200 (полипропиленоксидгликоль с гидроксильным числом в 56,7 мг КОН/г (Мn=1979 г/моль, производства Bayer MaterialScience AG)

Полиол 2: простой полиэфиркарбонатдиол на основе пропиленоксида и СО2 с гидроксильным числом в 58,2 мг КОН/г (Мn=1928 г/моль) и содержанием встроенного СО2 в 15,1 мас.%

*контрольный пример, не соответствующий изобретению

Исследование ТПУ 1 и 2:

Полученные литые пластины из ТПУ разрезали и гранулировали. Гранулят с помощью машины для литья под давлением типа Arburg Allrounder 470S в диапазоне температур от 180 до 230°С и в диапазоне давлений от 650 до 750 бар при значении потока впрыскивания от 10 до 35 см3/с перерабатывали в стержни (температура формы 40°С; размер стержня 80×10×4 мм) либо пластины (температура формы 40°С; размер 125×50×2 мм).

Применяли следующие методы измерения

Измерение твердости проводили согласно DIN 53505, пробу на растяжение - согласно ISO 37, а измерение истирания - согласно DIN ISO 4649-А.

Динамомеханический анализ (ДМА - модуль упругости накопления/растяжения)

Из литых плит вырезали прямоугольники (30 мм * 10 мм * 2 мм). На эти образцы для испытаний, на фоне постоянной предварительной нагрузки (при необходимости зависящей от модуля накопления), периодически воздействовали (возбуждали) очень малыми деформациями и измеряли силу, действующую на зажим, как функцию температуры и частоты возбуждения.

Дополнительно создаваемая предварительная нагрузка служит для того, чтобы поддерживать достаточное натяжение образца в момент, когда деформация (амплитуда деформации) отрицательна.

Измерения в рамках ДМА проводили с помощью устройства Seiko DMS Modell 210 производства фирмы Seiko с частотой 1 Гц в диапазоне температур от -150 до 200°С и при скорости нагрева 2°С/мин.

Чтобы охарактеризовать поведение при нагреве согласно изобретению, для сравнения измеряли и указывали модуль упругости накопления/растяжения при +20°С и при +60°С.

Для описания тепловой стабильности приведена температура Т, при которой значение падает ниже 2 МПа, то есть более не поддерживается стабильная форма изделия, изготовленного методом литья под давлением. Чем выше значение температуры, тем стабильнее ТПУ.

В таблице 2 описаны определенные свойства ТПУ 1 и 2.

У ТПУ согласно изобретению и ТПУ не согласно изобретению твердость одинакова. У ТПУ согласно изобретению уровень механических свойств гораздо лучше, чем у продукта сравнения, что в особенности видно по модулю упругости 100%, модулю упругости 300% и пределу прочности на растяжение. Значения модуля упругости ДМА при +20°С и при +60°С в примере 1 оказываются значительно выше, чем в соответствующем примере сравнения 2, точно так же и температура, при которой еще имеется минимальное напряжение в 2 МПа. Это означает, что ТПУ согласно изобретению существенно стабильнее в термическом отношении при высоких температурах, чем контрольный ТПУ Показатель истирания у ТПУ согласно изобретению также существенно ниже, чем у ТПУ сравнения.

1. Способ получения термопластического эластомера из полиуретана, включающий в себя взаимодействие по меньшей мере

A) одного органического диизоцианата, содержащего две изоцианатные группы,

B) одного полиола со среднечисленной молекулярной массой Mn≥500 и ≤10000 г/моль, имеющего по меньшей мере две способные реагировать с изоцианатом группы,

C) с одним или несколькими агентами удлинения цепи с молекулярной массой ≥60 и ≤490 г/моль, из группы, состоящей из диолов, диаминов, диол/диамин смесей,

и при необходимости

Е) катализатора,

причем молярное соотношение между изоцианатными группами из А) и суммой способных реагировать с изоцианатом групп в В), С) составляет ≥0,9:1 и ≤1,2:1,

а компонент В) содержит по меньшей мере один простой полиэфиркарбонат-полиол с содержанием карбонатных групп, рассчитанных как СО2, ≥3 и ≤35 мас.%, среднечисленной молекулярной массой Mn ≥500 и ≤10000 г/моль, средней функциональностью по ОН≥1,85 и ≤2,5, который получают путем присоединения диоксида углерода и алкиленоксидов к Н-функциональным веществам-инициаторам

и взаимодействие компонентов проводят способом в одну стадию в реакционном экструдере или по ленточному способу со смесительной головкой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что простой полиэфиркарбонат-полиол получают путем присоединения диоксида углерода и алкиленоксидов к Н-функциональным веществам-инициаторам с использованием полиметаллоцианидных катализаторов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что простой полиэфиркарбонат-полиол характеризуется содержанием карбонатных групп, рассчитанных как СО2 ≥5 и ≤30 мас.% и особо предпочтительно ≥10 и ≤28 мас.%.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что среднечисленная молекулярная масса Mn простого полиэфиркарбонатполиола составляет ≥500 и ≤7500 г/моль, предпочтительно ≥750 и ≤6000 г/моль и особо предпочтительно ≥1000 и ≤5000 г/моль.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что средняя функциональность простого полиэфиркарбонатполиола по ОН составляет ≥1,9 и ≤2,3, особо предпочтительно ≥1,95 и ≤2,1.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что органический диизоцианат А) включает в себя по меньшей мере один алифатический и/или циклоалифатический диизоцианат.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компонент В) содержит по меньшей мере один простой полиэфиркарбонатполиол и по меньшей мере один простой полиэфирполиол.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компонент В) содержит по меньшей мере один простой полиэфиркарбонатполиол и по меньшей мере один сложный полиэфирполиол.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компонент В) содержит два отличных друг от друга простых полиэфиркарбонатполиола.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компонент С) содержит диолы или состоит из них.

11. Термопластический полиуретановый эластомер, получаемый способом по одному из пп. от 1 до 10.

12. Применение термопластического полиуретанового эластомера по п. 11 для изготовления изделий методом литья под давлением или экструзии.

13. Изделие, получаемое литьем под давлением или экструзией термопластического полиуретанового эластомера по п. 11.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу сборки сегментов трубы, используемых при установках морских подводных трубопроводов. Способ включает обеспечение первой длины изолированной трубы и второй длины изолированной трубы, каждая имеет по меньшей мере один неизолированный не содержащий изоляции конец, соединение неизолированного конца первой длины изолированной трубы с неизолированным концом второй длины изолированной трубы для формирования соединения, введение отверждаемой реакционной смеси в зазор и отверждение реакционной смеси.

Настоящее изобретение относится к способу получения жесткого пенополимера, применяемого для теплоизоляции или в качестве конструкционного материала. Способ получения включает взаимодействие компонентов от A до C в присутствии компонента D.
Настоящее изобретение относится к композиции для получения вспениваемого под действием только воды жесткого пенополиуретана, а также к способу получения жесткого пенополиуретана.

Настоящее изобретение относится к применению термопластично перерабатываемых полиуретановых эластомеров для получения экструзионных изделий. Твердость по Шору указанных эластомеров составляет от 65 до 95.

Изобретение касается устойчивых при хранении препрегов на основе полиуретановой системы и полученных из них волокнистых композиционных конструктивных элементов, которые могут получаться при помощи способа пропитки усиленных волокнами материалов.

Настоящее изобретение относится к композиции термопластичного полиуретана для получения формованных изделий. Композиция содержит термопластичный полиуретан и 1-20 мас.ч.

Изобретение относится к способу получения гибкого пенополиуретана. Способ включает проведение реакции между полиизоцианатом и полиольной композицией при изоцианатном индексе 95-125, в присутствии воды, реакционноспособного катализатора на основе третичного амина, содержащего по меньшей мере один атом водорода, реакционноспособный по отношении к изоционату, и катализатора на основе карбоксилата цинка.

Настоящее изобретение относится к водорастворимым полиуретанам, применяемым в качестве загустителей для водных составов, способу их получения, а также к композициям, содержащим данные водорастворимые полиуретаны, и водным составам.

Настоящее изобретение относится к образующей полиуретан системе, предназначенной для изготовления упрочненных полиуретановых композитов с помощью вакуумной инфузии, и к композитам, изготовленным из этой системы.
Настоящее изобретение относится к полиуретановому вспененному материалу повышенной прочности с плотностью от более 50 до 300 г/л, с не зависящей от плотности прочностью на сжатие более 7,5·10-4 МПа (л/г)1,6, с не зависящим от плотности модулем упругости при сжатии более 1,7·10-2 МПа (л/г)1,7, с не зависящей от плотности прочностью на растяжение более 6,4·10-4 МПа (л/г)1,6, с не зависящим от плотности модулем упругости при растяжении более 2,4·10-2 МПа (л/г)1,7, с не зависящей от плотности прочностью при изгибе более 1,25·10-3 МПа (л/г)1,6 и с не зависящим от плотности модулем упругости при изгибе более 1,75·10-2 МПа (л/г)1,7, который получают путем смешивания (а) полиизоцианатов с (б) содержащими реагирующие с изоцианатами группы соединениями, с (в) содержащими воду порообразующими средствами и в случае необходимости с (г) катализатором и (д) другими добавками, это смешивание приводит к получению реакционной смеси и к отверждению реакционной смеси, причем отверждающаяся реакционная смесь содержит от 1 до 40 мас.% полых микрошариков и/или смесь наносят на пористое упрочняющее средство (е), которое может образовывать во вспененном полиуретановом материале двухмерные или трехмерные пространственные структуры, при этом соединения с реагирующими с изоцианатами группами (б) содержат простые полиэфиры с гидроксильными группами (б1), сложные полиэфиры с гидроксильными группами (б2), средства для удлинения цепи (б3) и в случае необходимости средства для образования сетчатой структуры (б4) и ароматические простые полиэфирные диолы (б5), компонента (б) содержит также сложные полиэфиры (б2) с гидроксильными группами, средства для удлинения цепи (б3) и ароматические простые полиэфирные диолы (б5) в количестве не менее 50 мас.% из расчета на общую массу компоненты (б).

Изобретение относится к многослойной пленке для декоративного формования, которая имеет многослойную структуру, где защитный слой, окрашивающий слой и клеящий слой скомпонованы в данном порядке, а пленку для формования компонуют между любыми двумя слоями или на поверхности защитного слоя, при этом упомянутая поверхность является обратной стороной по отношению к поверхности со стороны окрашивающего слоя.

Изобретение относится к способу получения реакционно-способной полиуретановой эмульсии для пропитывающего состава и/или покрытия для текстильных поверхностей, а также к мягкому полиуретану.

Изобретение относится к подложке, по меньшей мере, частично покрытой многокомпонентной водной композицией. .

Настоящее изобретение относится к способу получения пенопластов, используемых для производства холодильников и морозильных устройств, устройств для нагревания или поддержания необходимой температуры воды или их деталей или для теплоизоляции зданий, транспортных средств или приборов, а также в качестве пористой сердцевины комбинированных материалов типа «сэндвич».

Настоящее изобретение относится к способу получения термопластического полиуретанового эластомера, а также к применению данного эластомера для изготовления изделий методом литья под давлением или экструзии. Способ включает взаимодействие по меньшей мере одного органического диизоцианата А), по меньшей мере одного полиола В) со среднечисленной молекулярной массой Mn≥500 и ≤5000 гмоль, одного или несколько агентов удлинения цепи С) с молекулярной массой ≥60 и ≤490 гмоль и при необходимости катализатора Е). Взаимодействие компонентов проводят в одну стадию в реакционном экструдере или по ленточному способу со смесительной головкой. Молярное соотношение между изоцианатными группами А) и суммой способных реагировать с изоцианатом групп в B) и С) составляет ≥0,9:1 и ≤1,2:1. Компонент В) содержит по меньшей мере один простой полиэфиркарбонатполиол, который получают присоединением диоксида углерода и алкиленоксидов к H-функциональным веществам-инициаторам. Содержание карбонатных групп простого полиэфиркарбонатполиола составляет ≥3 и ≤35 мас.. Среднечисленная молекулярная масса простого полиэфиркарбонатполиола составляет ≥500 и ≤10000 гмоль и средняя функциональность по ОН равна 1,85 до ≤2,5. Полученные термопластические полиуретановые эластомеры обладают хорошими механическими свойствами, в частности повышенным пределом прочности при растяжении, низкими показателями истирания и улучшенной термической устойчивостью. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Наверх