[发明专利]表现出尺寸收缩减小的固体聚氨酯弹性体

说明书

发明背景

本发明涉及一种表现出收缩减小的固体聚氨酯弹性体以及生产这些弹性体的方法。这些弹性体包含多异氰酸酯组分或预聚物与异氰酸酯-活性组分在至少一种催化剂存在下的反应产物，其中异氰酸酯-活性组分包含具有小于约17重量％的EO端基(cap)的高分子量组分、增链剂和任选的交联剂。这些固体弹性体通过反应性注塑方法，在闭式模具中，在异氰酸酯指数约为70-130的情况下生产。

通过反应性注塑(即RIM)技术生产聚氨酯模制品是众所周知的，并且例如在美国专利4218543中进行了描述。RIM方法涉及一种填充模具的技术，通过该技术在非常短的时间内使用高输出量、高压计量设备将高活性液体起始组分在它们已经在所谓的“完全控制混合头”中混合后注入到模具中。

在通过RIM方法生产聚氨酯模制品中，反应混合物通常包含A部分和B部分，A部分基于多异氰酸酯，B部分基于含异氰酸酯-活性氢原子的有机化合物，以及合适的增链剂、催化剂、发泡剂和其它添加剂。常用于工业RIM方法的多异氰酸酯是芳族异氰酸酯，例如二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯(即MDI)。

美国专利4243760中揭示了RIM方法和通过该方法生产的聚氨酯连皮泡沫材料(integral skin foams)。这些连皮泡沫材料包含芳族异氰酸酯、高分子量聚醚三醇和增链剂的反应产物。高分子量聚醚的特征是具有内部混合的环氧丙烷/环氧乙烷链段和足够的EO端基，得到的伯羟基含量大于50％，通常大于90％。这些连皮泡沫材料具有紧密的表皮或表面和多孔泡沫芯材，需要发泡剂。

美国专利4297444中描述了在高温下尺寸稳定的RIM弹性体和它们的生产方法。这些弹性体包含聚醚多元醇、含有至少两个活性氢基团的较低分子量化合物和多异氰酸酯。多异氰酸酯和至少约30％的聚醚多元醇进行预反应，形成预聚物，余量的聚醚多元醇(如果存在)与低分子量化合物混合，然后加入到预聚物中，进行反应。多异氰酸酯组分可以是预聚物和多异氰酸酯的混合物。在专利4297444中还揭示，在形成准预聚物中较多的多元醇引入A部分，在250后固化和325后固化之后收缩因子是类似的。

美国专利4440705描述了制备多孔和无孔聚氨酯弹性体的方法，优选通过RIM方法。该方法包括有机异氰酸酯与聚醚多元醇、增链剂和/或交联剂在催化剂、发泡剂和各种添加剂存在下反应。聚醚多元醇具有乙氧基化程度为1-12、优选为2-8的羟基亚乙基端基和高含量的伯羟基。所有例子是用发泡剂(二氯二氟甲烷)制备的多孔弹性体。所得的连皮泡沫材料表现出较短的脱模时间、良好的尺寸稳定性(即无收缩或膨胀)和良好的伸长和弯曲稳定性。

美国专利5238973揭示了一种通过RIM方法在闭式模具中制备弹性模制品的方法，该弹性模制品任选是多孔的。该方法包括使包含MDI基异氰酸酯组分与聚醚多元醇(MW＝1000至6000，OH官能度不大于2.4)以至少3.2∶1的当量比反应的产物的预聚物反应，形成半预聚物，使该预聚物通过RIM方法与B)反应，B)主要由以下组分组成：最多10％的多元醇b)和c)在氨基的至少一个邻位具有烷基取代基的芳族二胺，和任选的d)低分子量脂族多元醇或脂族氨基聚醚。至少90重量％的高分子量多元醇用于在第一步中制备预聚物。

美国专利5504179中揭示了一种RIM方法，该方法包括使NCO封端的预聚物与一种或多种含有无机填料的NCO-活性组分反应。NCO-活性组分中通常包括含有酸性基团的化合物。合适的预聚物包括任何异氰酸酯和分子量为1500-12000、OH官能度至少为2的多元醇的那些预聚物。合适的异氰酸酯-活性组分包括(1)在氨基邻位上具有至少一个烷基取代基的芳族二胺(例如DETDA)和(2)OH或NH官能度为2-6、分子量为230-12000的脂族活性组分，并且是含有5-20当量％的OH和/或伯NH基的聚醚或聚酯。该专利揭示，该发明由于酸性组分而令人惊奇地表现出收缩减小。本发明中酸性组分引起的收缩基本上与单步方法中所见到的相同。在这些弹性体中使用填料来减小收缩也是已知的。