[发明专利]连续制备可热塑性加工的聚氨酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在一系列静态混合机中连续制备具有改进的软化性能的可热塑性加工的聚氨酯的方法。

背景技术

热塑性弹性体(TPE)具有极大的技术重要性，因为它们将硫化弹性体(“橡胶”)的机械性能与热塑性物质的加工性能合并。TPE经受重复熔融和重复加工的能力基于没有橡胶中存在的化学交联点。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是TPE类型并且长时间已知。TPU通过由硬和软嵌段制成的结构获得它们的弹性体性能。硬链段形成充当物理交联点的区。与交联弹性体相比，当移去负荷时TPU的结构产生较低的耐热性和较小的回弹性，并且这些可能在某些应用中有利。与交联弹性体相比，始终有利的因素是归因于较短循环时间和再循环能力的较低成本加工。

可以通过使用不同的化学结构组分实现广泛种类的机械性能。TPU以及它们的性能和应用的综述例如在以下公开物中找到：Kunststoffe 68(1978)，p819-825或Kautschuk，Gummi，Kunststoffe 35(1982)，p568-584。

TPU由线型多醇-主要是聚酯多醇或聚醚多醇，和有机二异氰酸酯以及短链二醇组成。当施加机械应力时，由二异氰酸酯与多醇之间的反应制备的软链段充当弹性组分。充当交联点的硬链段(氨基甲酸酯基团)通过二异氰酸酯与用于增链目的的低分子量二醇反应获得。催化剂也可用于加快合成反应。

为了调节物理性能，结构组分的摩尔比可以相对宽泛地变化。1∶1-1∶12的多醇与增链剂(二醇)的摩尔比证明是成功的。这些得到具有70肖氏(Shore)A-75肖氏D的肖氏硬度的产品(对于肖氏硬度的定义和测量，参见标准DIN 53505和DIN 7868)。

可热塑性加工的聚氨酯弹性体可以逐步(预聚物进料工艺)或通过全部组分一步同时反应(一步法进料工艺)合成。TPU可以连续或间歇制备。

文献(参见例如DE2823762A1)公开了这样的生产工艺，其中起始材料首先在混合区中在不出现加聚的低温下混合，并且然后在具有所希望的反应温度的反应区中彼此反应。混合区和反应区优选通过静态混合机提供。获得均匀产品。

还有其中在确定反应条件后进行起始材料混合的已知方法。例如，EP1055691B1描述了通过以500秒^-1-50 000秒^-1的剪切速率在至多1秒内将起始材料以“一步法进料工艺”均匀混合到第一静态混合机中制备TPU的连续方法。在第一静态混合机的下游可以有第二静态混合机。在第一静态混合机中实现的转化率为＞90％。

DE102005004967A1提出为了制备TPU，将起始材料送入在高剪切速率下工作的自清洁的双螺杆挤出机。缺点是与使用静态混合机作为反应器相比，双螺杆挤出机中减少的混合作用和散热。

EP1068250B1描述了一种通过在5秒内均匀混合起始材料制备TPU的方法，其中在引入反应器之前起始材料温度之间的差值小于20℃。一些实施例在单个静态混合机中进行反应-没有公开分成不同的反应区。

公开物DE10103424A1公开了一种在板式反应器中制备TPU的连续方法。在流动方向上，板式反应器由入口模块、混合模块、停留时间模块、加热模块或冷却模块、另外的停留时间模块和排料模块组成。混合模块承担混合两种或多种液体。停留时间模块承担提供给可能反应的流体足够的反应时间。DE10103424A1的说明书和列出的实施例都没有公开单独模块中停留时间或转化率的大小。因此DE10103424A1的公开内容没有揭示起始材料之间的反应主要在何处进行。

由于它们的加工和应用，TPU的物理性能，并且特别是它们的机械性能非常重要。例如，在热熔箔片和烧结产品的情形中或者当热负荷高，例如塑料基材的焊接中，软化性能重要。软化性能可以通过热变形温度表征。这些是当暴露于外力时试验样品变形直到极限值的温度。多种方法可用于测量热变形，例子是Vicat方法(DIN EN ISO 306)或DIN EN ISO 75方法。

不断需要具有最优化用于某些应用的性能的新材料。特别地，需要展现改进的软化性能的TPU。

发明内容

因此由现有技术起始引起的目的是提供具有改进的软化性能的TPU。引起的另一个目的是提供可制备具有改进的软化性能的TPU的方法。

惊奇地发现，当首先将起始材料引入提供密集混合的第一静态混合机，其中在材料离开该混合机前在一些起始材料之间进行反应，并且然后引入第二静态混合机，其中继续起始材料之间的反应时，可以制得具有较低软化温度的TPU。