[发明专利]制造具有改善的加工性能的微孔聚氨酯弹性体的方法

说明书

发明领域

本发明涉及改善在制造微孔弹性体中的加工性能的方法。尤其是，本发明改善含有颜料的微孔弹性体的加工特性和物理性能。

发明背景

微孔聚氨酯弹性体已为人们熟知，如诸如美国专利5,728,745和5,250,582等所举列说明的那样。这些参考文献和其它参考文献叙述了采用具有很低不饱和度的聚醚多元醇制造弹性体的价值。在制造鞋底中，这些微孔制品是有价值的，因为其收缩率低于采用具有较高不饱和度的普通多元醇制造的弹性体的收缩率(参见美国专利5,728,745第22栏)。

典型的微孔聚氨酯弹性体配方使多元醇或多元醇与水的混合物、胺发泡催化剂、有机金属聚氨酯催化剂、一种或多种扩链剂和表面活性剂与有机多异氰酸酯(如TDI或MDI等)进行反应。使反应物合并有各种已知方法。在普通一步法中，在使“B方”组分(多元醇、表面活性剂、催化剂、扩链剂和水)与多异氰酸酯(“A方”)合并和反应之前，先使“B方”组分进行预混合。另一种方法称为“预聚物法”。在这种方法中，预聚物通常通过使多异氰酸酯与部分多元醇、扩链剂或者两者进行反应得到NCO-终端的中间体来制备。然后使NCO-终端的预聚物与树脂组分或者“B方”(水、催化剂、表面活性剂、剩余量多元醇和/或扩链剂的混合物)进行反应，制造微孔弹性体。

在配方中经常包含颜料。典型的颜料是炭黑、二氧化钛或氧化铁等。在颜料常常是配方的必须部分时，颜料有害于弹性体加工性能和物理/机械性能两者。我们发现，黑色颜料(如炭黑)能够干扰其它性能可接受的微孔弹性体配方的加工性能。而且，在能够制成制品时，制品常常缺少高性能用途所需要的物理性能。

一种可能的解决方法是使用扩链剂的混合物。在一般使用1，4-丁二醇、乙二醇和二甘醇作扩链剂时，通常仅仅使用一种扩链剂。我们发现，1，4-丁二醇、乙二醇和二甘醇的各种混合物，在克服预聚物方法制造微孔弹性体中因颜料尤其炭黑的存在而引起的加工问题方面，仅仅部分地令人满意(参见下表1)。而且，由扩链剂混合物所制造的弹性体的综合物理性能，较采用单独的1，4-丁二醇或乙二醇所制造的弹性体的性能，还有急剧下降(参见下表2)。

总之，需要一种制造聚氨酯微孔弹性体的更好的方法。优选，含有颜料尤其是黑色颜料的微孔弹性体应能够采用预聚物法来制造，同时又能避免颜料所引起的加工困难。所优选的方法应当易于采用普通惯用设备和不昂贵的、易得的起始物料来实施。有价值的方法应当利用低不饱和多元醇的优点。理想的是，所制得的着色的弹性体应当保持优良的综合物理机械性能，特别是良好的抗张、伸长和撕裂性能，以及高回弹性和低压缩残余变形。

发明概述

本发明是一种制造含有颜料的微孔聚氨酯弹性体的改进的预聚物法。该方法包括：通过使树脂组分(“B方”)与异氰酸酯终端的预聚物(“A方”)在颜料存在下进行反应，生成微孔聚氨酯弹性体，来制造微孔弹性体。树脂组分包括第一多元醇、第一扩链剂和添加剂量的第二扩链剂，后者选自1，3-丙二醇和支化的C₃～C₅二醇、关键组分是第二扩链剂，其以有效量使用，即，使弹性体加工在模塑温度的至少5℃的范围成功进行的量。

我们惊异地发现，除了使用普通乙二醇或1，4-丁二醇扩链剂之外，使用1，3-丙二醇或支化C₃～C₅二醇，解决了在预聚物法制造微孔聚氨酯弹性体中使用颜料时所发生的加工性能差和物理性能差的问题。所制弹性体显现优良的物理机械性能综合平衡，包括良好的抗张、伸长和撕裂性能、高回弹性和低压缩残余变形。这种方法在制造用作鞋底夹层或鞋底的弹性体时是理想的，因为该方法能够在宽范围模塑温度下进行弹性体加工。发明详述

在本发明方法中，树脂组分(“B方”)包括：第一多元醇、第一扩链剂和添加剂量的第二扩链剂，后者选自1，3-丙二醇和支化的C₃～C₅二醇。

用于本发明方法的多元醇是经环醚开环聚合制备的，所述多元醇包括环氧聚合物、氧杂环丁烷聚合物和四氢呋喃聚合物等。所优选的是通过使环氧化物尤其是环氧丙烷和/或环氧乙烷聚合而制造的聚醚多元醇。特别优选的是，采用氧亚乙基基团封端或封顶的环氧丙烷基多元醇。该多元醇能够通过任何令人满意的方法来制造，包括传统碱催化法。