[发明专利]具有低MDI单体含量的MDI基聚氨酯预聚物

说明书

发明领域

本发明涉及具有控制结构的4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)基聚氨酯预聚物。

发明背景

异氰酸酯封端的预聚物通常被用来生产聚氨酯和/或聚脲产品，如弹性体、发泡体、涂料、粘合剂、密封剂、堵缝剂和粘接剂。但是预聚物生产工艺通常会导致在预聚物合成中所使用的多异氰酸酯的残留浓度较高。残留的多异氰酸酯会引起潜在的健康和安全隐患，并且还可能会损害最终使用产品的性能和品质。例如，残留的多异氰酸酯会导致在开放时间(open time)、产品不稳定性方面不希望的损失，增加湿度敏感性，并由于这些分子向界面迁移而导致粘合性下降。残留多异氰酸酯含量被控制，优选低于1重量％的聚氨酯预聚物可以减少健康和安全隐患并改善最终产品的性能。

由于残留的多异氰酸酯可以造成严重的健康和安全隐患以及降低产品的性能，因此已经提出许多产品和方法来减少残留多异氰酸酯的含量。在专利领域提出了各种方法以减少多异氰酸酯加合物中残留的异氰酸酯含量，如刮板式薄膜蒸发、溶剂辅助蒸馏/共蒸馏、分子筛、和溶剂萃取。

日本专利JP 08176252公开了将MDI与MW为250-4000以及有两个活泼氢的直链分子以当量比(NCO∶OH)为2.5-10∶1反应。游离的MDI真空蒸馏到1重量％或更少。实施例表明有聚丁二醇(PTMEG)和己二酸乙二醇酯。

美国专利US 5,202,001公开了制备有机二异氰酸酯残留含量较低的聚氨酯预聚物。实施例只表明有由甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI和亚甲基-双[(4-环己基)-二异氰酸酯]CHDI制得的预聚物。

美国专利US 5,703,193公开了一种通过在一种惰性溶剂混合物存在下蒸馏来减少聚氨酯预聚物反应产物中有机二异氰酸酯单体残留含量的方法，溶剂混合物中之一的沸点高于单体而另一种的沸点低于单体。对比实施例表明从PTMEG 1000/MDI预聚物反应产物中除去了MDI单体。

美国专利US 5,441,080公开了一种反应性热熔融组合物，其中包含一种聚酯聚醚热塑性弹性体和一种多异氰酸酯预聚物。表明MDI/PTMEG预聚物与一种热塑性共聚物共混。

美国专利US 6,133,415公开了逆流萃取方法来制备聚氨酯预聚物。实施例表明处理MDI/PTMEG预聚物后得到较低的游离MDI。

美国专利US 4,888,442公开了一种减少多异氰酸酯加合物中游离单体含量的方法，它是在足以将多异氰酸酯加合混合物中游离单体含量减少到不存在溶剂时可得到的含量以下的条件下，在搅拌式薄层蒸发器中用2-30重量％的惰性溶剂处理加合物。没有实施例表明用MDI作为适当的二异氰酸酯来制备多异氰酸酯加合物。

美国专利US 5,821,316公开了一种异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物，其中包含一种多异氰酸酯和一种特殊的多元醇组合物的反应产物。尽管实施例表明使用了聚环氧丙二醇，但只有TDI被用作多异氰酸酯。

EP 0 827 995中公开了热熔融粘合剂，其中包含一种通过将一种官能度至少为2的多异氰酸酯与一种官能度至少为2的多元醇反应而制备的多异氰酸酯预聚物，反应产物包含至少90重量％的“理想”预聚物和少于2重量％的未反应异氰酸酯单体，以及游离NCO官能度为0.2-8重量％的预聚物。

Airthane^_预聚物，由Air Products and Chemicals公司出品，是控制结构的预聚物组合物。这些基于TDI和IPDI的预聚物组合物含有＞90重量％的理想2∶1预聚物加合物，即＜10重量％的低聚物，和＜0.1重量％的残留单体异氰酸酯。

我们已经发现可以合成游离MDI单体含量低的4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯/聚丙二醇(MDI/PPG)预聚物，它比传统的MDI/PPG预聚物表现出性能的优点。

发明概述

本发明涉及一种控制结构的异氰酸酯封端的预聚物组合物，它基于4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和一种多元醇组合物的反应，该多元醇组合物包含一种基于环氧丙烷的聚醚多元醇。该预聚物反应产物具有低的残留MDI单体含量和低的低聚物含量。残留的、或游离的MDI单体含量少于预聚物组合物的2重量％。