[发明专利]具有结晶链端的热塑性聚氨酯

说明书

发明领域

本发明涉及具有结晶链端的新热塑性聚氨酯(TPU)组合物。本发明TPU组合物可提供改进的弹性、较低的表面自由能和/或降低的粘性，同时保持其它理想物理性能。本发明还提供进一步与乙烯基烷氧基硅烷结构部分接枝的所述TPU组合物，从而容许TPU组合物的交联网络。本发明还提供非常软的TPU组合物，而不具有通常与这类材料有关的加工困难。本发明进一步提供降低TPU组合物的表面张力的方法，其可容许改进的混合组合物，和将所述TPU组合物交联的方法。

发明背景

热塑性聚氨酯(TPU)组合物是非常有用的材料，其可提供有吸引力的物理性能组合。TPU可一般性地描述为具有一个或多个低玻璃化转变温度(Tg)软链段和一个或多个高Tg硬链段的嵌段共聚物。

仍需要提供改进的TPU组合物，所述组合物提供改进的物理性能、更容易加工、更容易按比例放大至商业量、可借助连续方法制备、在它们可与其它材料一起使用方面更通用，或其一些组合。

仍需要可更容易地加工且具有改进的加工窗口，更具体而言，可按比例放大至连续商业量方法的TPU组合物。许多TPU组合物具有非常窄的加工窗口、良好加工它们的非常紧密的一组条件。不能总是容易控制的加工条件的小变化可能导致产物质量的明显变化。因此，存在可在实验室中制备且可具有有意义的性能组合，但由于其不能以商业上有效的方法制备而不能有效地商业化的许多TPU组合物。

因此，需要可容易地加工且具有改进的加工窗口，对加工条件的变化不如此敏感的TPU组合物，包括开发具有可以在商业上有效的方法，例如连续反应性挤出机中制备的具有理想性能组合的TPU组合物。

另外，仍需要可容易地加工的较软TPU组合物。应当理解当TPU中应链段的量提高时，所得材料变得越来越硬，同样，降低TPU中硬链段的量可产生越来越软的TPU。然而，存在通过改变硬链段含量或类型或者软链段含量和类型而可达到的硬度的下限。在该下限以下，TPU开始损失其强度并且变得太粘。由于提高的粘性等，它变得难以处理和加工，最终变得不能加工和/或生产。因此，该下限妨碍了“超软”TPU组合物的制备和使用。

传统上，不用增塑剂在可加工TPU中可实现的最低硬度为约肖氏65-70A。然而，由于较低的固化或结晶速率和永远存在的粘结问题(TPU组合物不夸张地粘结在它接触的所有设备表面和本身上)，甚至这些TPU组合物的制备是非常有挑战性的。在TPU组合物中使用增塑剂可使硬度降至较低的值，但通常由于其毒性(邻苯二甲酸酯类增塑剂特别是相对有毒且在许多应用中不能接受的)和/或不相容性(许多增塑剂导致所得TPU组合物中起霜)，增塑剂是不想要的。

因此，总是需要更加可加工(即可压出、可模塑等)、超软(即65A以下的肖氏硬度)TPU组合物及其制备方法。特别需要超软且可加工的无增塑剂TPU组合物。还需要由这类TPU制备的交联TPU网络及其制备方法。本发明解决这些需要。

仍需要可容易地交联的TPU组合物。提供可交联TPU组合物的一种方法是将可交联基团或结构部分接枝在TPU本身上，然后使基团交联以得到交联TPU网络。然而，许多可交联基团或结构部分如乙烯基烷氧基硅烷结构部分难以或者甚至不可能接枝在TPU组合物上。

因此，需要可容易地与可交联基团或结构部分如乙烯基烷氧基硅烷结构部分接枝的TPU组合物，因此容许可容易交联的TPU组合物。

还需要提供与其它聚合物，特别是聚烯烃更相容的TPU。将通常认为是昂贵材料的TPU组合物与较便宜的材料如聚烯烃混合是由TPU组合物制备产品的许多厂商的有吸引力的目标。混合比全部使用TPU制备其产品更便宜。然而，TPU组合物通常具有与其它聚合物如聚烯烃的差的相容性，导致差地加工、具有差物理性能或其它缺点的混合物。

因此，需要具有改进的与其它聚合物如聚烯烃的相容性的TPU组合物，从而容许制备和使用包含TPU组合物和聚合物如聚烯烃的混合物，同时仍保持由TPU组合物制备产品的厂商所要求的物理性能和质量。

需要可容易地交联的TPU组合物。如上文所指出的，提供可交联TPU组合物的一种方法是将可交联基团或结构部分接枝在TPU本身上，然后使基团交联以得到交联TPU网络。然而，许多可交联基团或结构部分如乙烯基烷氧基硅烷结构部分难以或者甚至不可能接枝在TPU组合物上。另外，即使它可容易进行，该接枝步骤增加了成本和复杂性。更理想的结果是可容易地交联而根本不需要接枝步骤的TPU。

因此，需要首先需要将基团或结构部分接枝在TPU上而容易交联的TPU组合物。