[发明专利]包含被至少一种脂族羧酸酯化的甘油作为增塑剂的热塑性聚氨酯

说明书

本发明涉及包含至少一种基于甘油的增塑剂(i)的热塑性聚氨酯(下文也称为TPU)。

热塑性聚氨酯具有广泛的用途。例如，热塑性聚氨酯可用于汽车工业，例如用于仪表板外皮、箔、电缆护套中、用于皮革工业中、以功能和设计元素形式用于运动鞋中，以及以软质组分的形式用于硬质-软质组合中。

热塑性聚氨酯的硬度水平通常为80肖氏A至74肖氏D。然而，许多上述应用要求硬度水平低于80肖氏A。因此，在现有技术中，将可降低肖氏硬度的增塑剂添加剂至热塑性塑料中。熟知的增塑剂实例为苯甲酸酯、邻苯二甲酸酯和磷酸脂。

当选择增塑剂时，优选应确保该产品与热塑性聚氨酯相容。就此而言，“相容”意指增塑剂必须能在生产热塑性聚氨酯的常规工艺期间与热塑性聚氨酯掺混，且所述增塑剂随后以尽可能大的程度保留在产物中，且不通过渗出或蒸发而损失。此外，应不导致热塑性聚氨酯机械性能如摩擦和弹性性能变劣。许多增塑的热塑性聚氨酯用于还暴露于阳光中的应用场合，例如鞋工业中的设计元素。此时，增塑剂对由UV降解所造成的产品黄变的任何贡献都是不利的。

US 2007/0049685描述了用具有至少6个碳原子的芳族羧酸和/或具有至少7个碳原子的脂族羧酸酯化的三羟甲基链烷烃的用途。

这些化合物的缺点在于，由于存在高比例的长脂族烃链或芳族烃，它们与极性聚氨酯仅具有低相容性，从而导致对增塑剂吸收能力的严格限制。此外，这类基于三羟甲基链烷烃的化合物未被许可用于与食品接触，或者呈与人体接触的消费产品形式。此外，TPU的生产通常在约200°C的极高温度下进行，并且当这些材料在生产工艺期间长期重复使用以获得最终产品时，它们尤其对所用的增塑剂具有特殊要求。在所述温度下，增塑剂必须避免分解，还必须避免与大气水分或TPU的其他成分(其在加热程序中通常经历摩尔质量降低，且在冷却时在至少一定程度上回复)反应。TPU通常以白色或者甚至透明粒料的形式提供，因此变色也是不希望的。

因此，本发明的目的是开发一种增塑的热塑性聚氨酯，其中所用增塑剂具有良好的掺入能力，不渗出，不通过蒸发损失，同时旨在提高，或者至少不负面影响该塑料的性能如可加工性、耐热性、透明度和/或白度以及耐UV性。此外，所述增塑剂应具有低毒性，从而使得其也可例如用于食品或与食品或人体皮肤接触的材料中。

所述目的通过一种包含至少一种增塑剂的热塑性聚氨酯实现，其中第一增塑剂(i)基于甘油，且甘油的至少一个羟基被包含1、2、3、4、5或6个碳原子，优选2、3或4个碳原子，更优选2个碳原子的单羧酸(ii)酯化。下文将用于该组物质的术语称为“甘油羧酸酯”。其他优选方案为甘油三羧酸酯，且该物质特别优选为甘油三乙酸酯。

本发明进一步提供一种制备包含增塑剂的热塑性聚氨酯的方法，其中在制备工艺之中和/或之后，将本发明的至少一种增塑剂(i)添加至所述热塑性聚氨酯中，且还提供了一种由本发明聚氨酯制备产品的方法。

本发明进一步提供一种基于包含至少一种增塑剂(i)的聚氨酯的产品，尤其是呈与其他塑料的混合物形式。术语“热塑性聚氨酯”用于意指仅包含一种热塑性聚氨酯的热塑性聚氨酯，即基本上一种异氰酸酯、多元醇、任选的扩链剂、其他添加剂和辅助剂构成的那些，还用于意指各种这类热塑性聚氨酯的混合物。

本发明进一步提供被至少一种脂族羧酸酯化的甘油作为热塑性聚氨酯中的增塑剂的用途。

本发明还提供了一种制备或涂覆产品的方法，其中在该方法之前或之中，将包含至少一种本发明增塑剂(i)的热塑性聚氨酯溶于溶剂中。

所述增塑剂不仅为通过本发明增塑剂增塑的塑料提供了优异的机械稳定性，而且几乎不显示渗出倾向，此外，与其他增塑剂相比无毒或仅具有低毒性。其还表现出对TPU加工过程中的温度的高耐受性，同时在加工过程中不负面影响TPU的机械性能。

此外，其制备所需的原料可由可再生资源获得。与其他极性相容剂，尤其是三羧酸的酯的良好相容性可提供旨在实现对材料的改性或者获得特定性能(例如特别低的肖氏硬度值)的增塑剂组合。

在优选实施方案中，根据DIN 53505的肖氏A硬度大于15肖氏A且同时小于60肖氏A，更优选小于50肖氏A，仍更优选小于40肖氏A，特别是小于35肖氏A。

本发明增塑剂的其他优点在于，其具有(尤其)与极性聚氨酯的良好溶混性，因此可以以显著更高的比例掺入所述增塑剂，从而获得低肖氏A硬度值。所述优点在优选实施方案中特别明显。