[发明专利]具有高的硬嵌段含量的弹性体材料和制备它们的方法

说明书

本发明涉及包括具有大于50％的硬嵌段含量的材料的弹性体材料，该弹性体材料具有大于100kg/m³的密度并包括多个的尿烷、脲和/或异氰脲酸酯基团。

已经广泛地描述了具有至少100千克/米³的密度并包括多个的尿烷、脲和/或异氰脲酸酯基团的弹性体材料。大部分的公开物涉及就硬嵌段含量而言更传统的弹性体，虽然在这些公开物中硬嵌段含量没有明确地提及。更传统的弹性体显示在25-40％之间的硬嵌段含量。

控制这些弹性体的玻璃化转变温度和硬度是通过改变具有高分子量的多元醇的量(因此该弹性体的硬嵌段含量)来实现的。这需要反应条件与催化剂类型和含量的小心平衡。同时需要常常不同的催化剂以便控制该材料的固化和最终性能。同时，在多异氰酸酯流股和异氰酸酯反应性材料流股之间的流股比率将会改变，常常需要在混合设备上有变化如改变喷射喷嘴。此外或另外，当降低硬嵌段含量将导致差的加工和机械性能如撕裂和拉伸强度时能够使用增塑剂。目前的做法是使用非反应性的增塑剂如邻苯二甲酸酯或其它较低的分子量、溶剂型材料。然而，这些增塑剂随着时间的推移而显示渗出的倾向，这导致材料性能的相应降低，产生翳影(fogging)并且对环境和健康状况有负面影响。因此已经开发出显示有较低的迁移倾向的增塑剂，如具有高分子量的二尿烷化合物，参见例如US 6503980，US 6384130，US 6355721和US 6218462。

US 5525654描述了二尿烷在密封和/或粘合剂组合物中作为增塑剂的用途。该二尿烷可以是二异氰酸酯和单官能醇(它可以选自单烷基聚醚醇)的反应产物。US 4824888也描述了二尿烷在密封剂中的使用。

US 6355721涉及增塑剂，它包括异氰酸酯终端的聚醚预聚物和分子量约32-约1000的单官能醇的反应产物。该增塑剂具有高分子量并且是液体和非迁移的和是非反应性的；它用于弹性体。

US 6218462更特别地涉及从多异氰酸酯和分子量大于4000的单醇制备的增塑剂。它们用于弹性体。

EP 1104775公开了从二异氰酸酯和分子量约100到约1000的一元醇制备的液体二尿烷增塑剂的用途。EP 1108735和EP 1217021也涉及聚氨酯增塑剂。

PCT/EP2007/051335公开了通过二异氰酸酯、单烷氧基聚氧化烯单胺和水进行反应所获得的产品。它们用作开孔剂和流变改性剂。

Polyurethane Industry 2006，21(2)：1-3公开了从二异氰酸酯、二醇和一元醇以及从单异氰酸酯和一元醇制备的增塑剂。

涉及具有大于100kg/m³的密度和具有高的硬嵌段含量的材料的公开物不常见到；例子是EP 912623，WO 02/10249，WO 04/111101，WO07/042411和WO 07/096216。

在2007年9月24-26日在美国佛罗里达州奥兰多(Orlando)召开的CPI Technical Conference上由Harry Chen等人发表的新近文章中，通过在非反应性添加剂的存在下在没有多元醇的情况下由多异氰酸酯和水进行反应来制备具有极低密度的MDI半柔性泡沫体。该添加剂如增塑剂起作用，它软化该硬聚合物基质并为泡沫体提供柔性。Chen没有公开该添加剂的化学性质。

GB 2028356公开了单羟基终端的聚丁二烯在聚氨酯中和尤其在聚氨酯弹性体中作为增塑剂的用途。

US 4265798公开了具有100％的硬嵌段含量的异氰脲酸酯交联的聚氨酯。

当具有高密度和高硬嵌段含量的材料是从多异氰酸酯和异氰酸酯反应性材料制备时，反应是强烈放热的。温度可以升至这样的水平：该材料的制备变得不安全或甚至不可能。该材料常常开始显示灼热和/或变色。此外，还会发生不希望有的副反应，导致潜在危险的和有毒的化合物。该方法甚至可以导致火灾。这在硬嵌段含量高于75％和更尤其高于90％和尤其在100％时更是如此。

具有受控制的玻璃化转变温度(Tg)和具有受控制的阻尼性质的实心和发泡弹性体可用于许多应用中，如用于鞋类，汽车用的弹簧辅助件中，减震运动服如护膝垫和胫骨保护材料(shin protector)。这些常规体系的Tg常常通过改变硬嵌段含量、多元醇类型和它的分子量和硬嵌段-软嵌段相分离来控制，并且因此在没有重新配制和重新设计该方法和没有改变该材料的许多其它性能的情况下不会改变。