[发明专利]结晶高模量热塑性聚氨酯

说明书

具有高挠曲模量的结晶非增强热塑性聚氨酯组合物包含5％至25％的具有250‑3000的重均分子量的羟基官能多元醇中间体和75％至95％的包含非支化、未取代直链二醇和芳族异氰酸酯的硬链段。

发明领域

本发明涉及具有高结晶度和高挠曲模量并且可进一步复合以及可用于注射模塑方法中的非增强热塑性聚氨酯(TPU)组合物。

发明背景

其中使用工程级TPU的应用通常还涉及暴露于高温。目前市售的刚性工程TPU通常限于120℃以下的应用，因为TPU在TPU的玻璃化转变温度(Tg)或以上的温度下开始软化或解聚，因此失去有用性能。另外，目前市售的刚性工程TPU难以与其它材料如阻燃剂复合以形成具有高挠曲模量以及保持与TPU有关的其它有利性能的TPU化合物。因此，理想的是结晶且具有高挠曲模量的刚性TPU材料用于工程应用中。另外，有利的是具有可经得起较高的温度并且容易加工和与其它添加剂和/或聚合物复合的结晶刚性工程TPU材料。

发明概述

本发明涉及具有高挠曲模量的高度结晶的刚性工程热塑性聚氨酯树脂。本发明一个实施方案提供具有高挠曲模量并且可容易与阻燃添加剂和/或其它聚合物或添加剂复合的刚性工程热塑性聚氨酯。

本发明结晶热塑性聚氨酯组合物包含以下组分的反应产物：(a)约5重量％至约25重量％多元醇组分，其中多元醇具有约250至约3000的重均分子量；(b)约75重量％至约95重量％硬链段组分，其中硬链段组分包含：(i)芳族多异氰酸酯，和(ii)包含非支化、未取代直链二醇的增链剂；和(c)任选催化剂。

本发明热塑性聚氨酯组合物具有通过ASTM D790测量为约230,000psi或更高，或者250,000psi或更高，或者甚至300,000psi或更高的挠曲模量。除具有高挠曲模量外，本发明热塑性聚氨酯组合物还是结晶的，意指组合物具有通过差示扫描量热法测量为150℃，或者甚至175℃或更高的熔点(Tm)或者通过(DSC)测量为125℃-150℃的结晶温度(Tc)，并且具有在150℃下通过动态力学分析(DMA)测量为至少10MPa或更高，或者甚至15MPa或更高的高储存模量(G′模量)。

本发明另一实施方案提供如上文所述的结晶热塑性聚氨酯组合物，其进一步包含阻燃添加剂。

本发明另一实施方案提供如上文所述的阻燃结晶热塑性聚氨酯组合物，其进一步包含阻燃添加剂，其中阻燃添加剂包含式[R¹R²P(O)O]^-₃Al³⁺表示的亚膦酸铝盐、式[O(O)PR¹-R³-PR²(O)O]^2-₃Al³⁺₂表示的二亚膦酸铝盐、上述中一种或多种的聚合物或其任何组合，其中R¹和R²为氢且R³为烷基。

本发明另一实施方案提供包含如上文所述结晶热塑性聚氨酯的模塑、挤出或热成型制品，其中热塑性聚氨酯组合物具有根据ASTM D790测量为至少230,000psi，例如至少250,000psi的挠曲模量，和通过DSC测量为150℃，或者甚至175℃或更高的熔点(Tm)，和/或通过DSC测量为125℃-150℃的结晶温度(Tc)，和/或在150℃下通过DMA测量为至少10MPa或更高，或者甚至15MPa或更高的储存模量(G’模量)。

本发明另一实施方案提供包含如上文所述结晶热塑性聚氨酯组合物的模塑、挤出或热成型制品，且其中热塑性聚氨酯与短玻璃纤维复合，且其中热塑性聚氨酯组合物具有根据ASTM D790测量为至少230,000psi，例如至少250,000psi，进一步例如至少500,000psi，甚至进一步例如至少1,000,000psi的挠曲模量。