[发明专利]颜色牢固的聚氨酯

说明书

提供了颜色牢固的热塑性组合物，其包括有效量的紫外光吸收剂和含至少一个硝酰基部分的化合物的组合，和用于保持热塑性聚氨酯组合物的色牢度的方法，通过将所述紫外光吸收剂和含硝酰基的化合物引入热塑性聚氨酯组合物中。

热塑性聚氨酯(也称作TPU)的商业应用正快节奏地持续增长。不同于热固性聚氨酯，热塑性聚氨酯可以在操作中采取类似于其它热塑性聚合物的方式来处理，如挤出、注塑、线缆涂覆等。除了其所希望的加工性之外，TPU由于其极佳的性能组合而可应用于广泛的最终用途应用。

例如，TPU由于其硬度、拉伸强度、模量、柔韧性、和/或拉伸伸长率而是所期望的。这些物理性能与对多种加工和模塑参数的及时适应性的组合，使得TPU在多种最终用途应用中是有价值的，特别是在许多生活消费品中。

本文中所使用的热塑性聚氨酯是商业上众所周知的材料，且其描述可以在，例如，US 5,908,894、5,785,916、5,780,573、5,254,641、5,173,543(前述专利的每一个都全部内容引入本文作为参考)、其中的参考文献和无数的技术与商业出版物中找到。

由于其在生活消费品中的用途，除了优异的加工和性能特征之外，商业上所期望的TPU配方必须是视觉上吸引人的，且在该部件的寿命之内保持所期望的视觉特征。

典型的加工温度可以达到380°F～420°F(高达240°F)，且经常获得淡黄色或无光泽外观的最终含TPU的产品。

将理解的是，黄色的或无光泽的外观是有害的，且在许多消费者和汽车应用中，是不可接受的。

非热塑性聚氨酯，例如，泡沫、涂料、浇铸或注塑制品等，通常不进行TPU所经受的严酷加工条件。通常，非热塑性聚氨酯在加工步骤中形成，例如，在浇铸或注塑中，其中在模具中制备该氨基甲酸乙酯聚合物，直接产生具有所选形状的制品。但是，存在弹性体和甚至交联聚氨酯进行进一步加工的情形。模塑氨基甲酸乙酯制品也经常在最初成型之后被加热，或是在模具中或是不采用。

一旦获得了热稳定的TPU组合物之后，必须在最终产品的寿命之内保持该含TPU产品的视觉上吸引人的外观。暴露于光、特别是紫外光时，该产品必须不显示发黄、发暗、灰化、发白、或变红。芳族TPU中更强调光致褪色。

出于许多美学和功能原因，上色(例如着色的或染色的)的TPU具有很大的经济价值。对于上色的聚合物，发黄、发暗、发白、或变红的影响表现为原色中可察觉的偏移。

色牢度是基质在暴露于风化条件时保持恒定颜色的性能。在暴露于热、光和其它环境压力时基质的颜色改变极小时称该基质具有“良好色牢度”或“高度的色牢度”。差的色牢度以几种可测量的方式来表现，包括褪色，更深颜色的形成，包括发黄，色调变化等。

由此所期望的是，提供具有优异加工性和性能特征、热稳定性、抗UV降解性且其在其使用寿命内保持恒定颜色的TPU组合物。这种TPU组合物应特别期望地用于消费者和汽车应用。

由此，现有技术已长期寻找这种TPU组合物。

如同许多聚合物体系一样，众所周知的是，采用光稳定剂，例如受阻胺光稳定剂(HALS)和紫外光吸收剂(UVA)来保持热塑性聚氨酯和其它氨基甲酸乙酯聚合物。最常见地，HALS组分为2，2，6，6-四甲基哌啶的衍生物，在受阻氮上在1位被氢、烷基和烷氧基取代。N-酰基取代也是已知的。

在受阻氮上带有羟基(羟基胺)或氧原子取代(硝酰基或nitroxy基团)的2，2，6，6-四甲基哌啶衍生物也是已知的，且经常显示更常见的N-H、N-烷基或N-烷氧基HALS中经常看不到的性能。2，2，6，6-四甲基哌啶衍生物的硝酰基衍生物在WO 2003085039中用作阻燃组合物的一部分；JP 11158368(摘要)公开了采用硝基氧来有助于硅烷/氨基甲酸乙酯密封剂的室温储存；JP2001011328(摘要)公开了金属/聚膦酸/硝酰基组合用于具有良好储存稳定性的自由基可固化涂料。

US 5,785,916，其全部内容引入本文作为参考，公开了改进热塑性聚氨酯的UV和热稳定性的方法，通过在聚氨酯组合物中引入一种或多种丙烯酸酯基橡胶和一种或多种UV和/或热稳定剂。优选地，该稳定剂为特定的苯并三唑UV吸收剂，但也可以采用受阻胺光稳定剂。

US 6,767,940公开了使用包括硝酰基化合物如2，2，6，6-四甲基哌啶氧基的衍生物的稳定自由基来延长弹性体中的焦化时间，其中包括聚氨酯，优选地包括含至少40phr聚丁二烯的弹性体。