[发明专利]由增强的聚氨酯脲-弹性体构成的成型件及其应用

说明书

本发明涉及配备有增强材料的得自具有一定脲-和氨基甲酸酯份额的聚氨酯脲-弹性体的成型件及其应用。

通过NCO-半预聚物与得自芳族二胺和高分子量的含羟基或氨基的化合物的混合物的反应制备聚氨酯脲-弹性体是已知的，并描述在例如EP-A 225640中。为在由其制成的成型件中实现一定的机械性能，必须在反应组分中加入增强材料，由此尤其是改善热机械性能和大大增加了弯曲弹性模量。然而，由于使用这些增强材料也改变了所制备的成型件中的纵向-和横向收缩性能。

因此，增强聚氨酯脲-弹性体是值得追求的，该弹性体在制造平面成型体，如汽车的挡泥板、门或后挡板时展现出几乎各向同性的行为，即显示出尽可能小的不同的纵向-和横向收缩性能。

此外，由增强聚氨酯-弹性体制备的成型体应当可以容易地并且通过添加尽可能少的脱模剂（Trennhilfsmittel）与模具分离，以确保通过分离友好体系达到尽可能高的循环时间。

在EP-A 1004 606中，通过将多元醇反应成分的官能度提高到4 - 8和将制备异氰酸酯－预聚物组分时使用的多元醇组分的官能度提高到3 - 8得到了好的增强PUR-脲弹性体的分离性能。

当弹性体中具有高含量的聚脲链段时（已经为85到90摩尔%，基于NCO-当量的摩尔%计），该弹性体表现出强烈的脆变。这样的成型件在弯曲应力下容易断裂。

特别是在汽车工业中变得越来越重要的因素是减轻重量。在聚氨酯脲-弹性体的情况中，成型件的密度和从而其重量可以在一定范围之内通过引入模具的反应混合物的量进行调控。但是，通常成型件是微孔弹性体，即不是真正的具有用肉眼可见的泡沫结构的泡沫材料。这意味着，任选共同使用的有机发泡剂较少地起到真正发泡剂的功能而更多地起到流动剂（Flie?mittel）的功能。通过提高的发泡剂的含量和较少的模具中的引入量显著降低密度原则上是可行的。然而，在实践中这却未表现出显著降低重量的实际可行的可能性，因为在微孔弹性体的发泡略有增强的情况下，尤其是弯曲弹性模量就已经降低到一个不再可接受的水平。

所得到的成型体的密度当然也在很大程度上取决于共同使用的填料的种类和重量份额。在EP-A 0 639 614中描述了如何通过使用玻璃或陶瓷的空心微球可以实现密度的降低。在此，空心微球自身相对低的密度和微球允许多元醇更高的载气（A组分）的特性起了作用，由此导致更强烈的发泡。尽管除了空心微球还使用矿物纤维作为增强材料，但是该方法表现出仅能制备具有相对低的弯曲-弹性-模量的成型件的缺点。列举了大量实例，其中最高达到的弯曲-弹性-模量为486MPa。然而，对于汽车工业中的车身部件而言，通常绝对需要至少600MPa的值，在某些应用中甚至1000MPa。在EP-A 0 639 614中提及了多种增强材料，如玻璃纤维或玻璃薄片、云母、钙硅石、炭黑、滑石粉、碳酸钙和碳纤维。然而，没有指示，以何种方式可以实现明显更高的弯曲-弹性-模量，而无需显著地增加密度。

在EP-A 0 267 603中描述了，如何可以通过使用相对少量的作为增强材料的碳纤维来获得在性能方面与用明显更高的量的玻璃纤维增强的弹性体可比较的聚氨酯脲-弹性体。在此使用的碳纤维的平均纤维长度为0.3 到 0.4 mm。然而，实践中已证明，具有大于0.2mm的纤维长度的纤维状填料非常难于加工。特别是在RIM方法中使用的喷嘴在此情况下易于堵塞，这样引起了高压-混合头的极度的压力波动以及从而所谓A-组分和B-组分波动的混合品质。出于这个原因，在连续生产时无法提供足够的工艺安全性，但是这对于汽车工业中的流水线-生产恰恰是绝对必要的。

因此，本发明的目的在于提供具有好的热机械性能、具有相较于常见的聚氨酯脲-弹性体显著更小的密度、具有至少600Mpa的弯曲-弹性-模量、显示出小的各向异性、具有好的分离性能和低的操作时间（Standzeit）的成型件。为了确保工艺-安全性，不允许使用具有平均纤维长度大于0.2mm的纤维状增强材料。

本发明的目的可以令人吃惊地通过配备有特殊的空心微球和特定长度的碳纤维的特定组成的聚氨酯脲-弹性体得以达成。

因此，本发明的主题是配备有增强材料的聚氨酯脲-弹性体，其具有70 到 95 摩尔％的脲份额和5到30摩尔％的氨基甲酸酯份额，分别基于NCO-当量的摩尔％计，其可通过得自A-组分和作为B-组分的含异氰酸酯基团的预聚物的反应混合物的反应获得，

A-组分得自

A1) 芳族二胺，所述二胺至少在氨基的各自一个邻位中具有烷基取代基。