[发明专利]高耐磨性聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫

说明书

发明背景

本发明涉及一种具有高耐磨性能的聚氨酯弹性体，以及一种需要采用液态聚丁二烯来制备这种弹性体的方法。

异氰酸酯化合物与含活泼氢化合物(如聚酯多元醇或聚醚多元醇)，可任意在发泡剂存在下进行反应，可制得聚氨酯弹性体。为了加工方便起见，优选的异氰酸酯化合物是一种由过量的芳族二异氰酸酯与低分子量二元醇(如二丙二醇和/或三丙三醇)反应而制得异氰酸酯封端的预聚物。发泡剂可以是一种惰性的物理发泡剂，如三氯氟甲烷或者是一种反应性试剂，如水。这种制备聚氨酯弹性体的方法已在专利公报如欧洲专利235888、欧洲专利175733、美国专利3591532、3901959、4647596和4757095中予以叙述。

目前制造聚氨酯弹性体的趋势受两个主要因素，即成本和环境问题所驱使。考虑到成本就会使聚氨酯弹性体制造商选用聚醚多元醇而不选用聚酯多元醇；考虑到环境问题就会促使聚氨酯弹性体制造商选用(如果需要)水而不选用某些物理发泡剂。选用聚醚多元醇会对制得的弹性体的包括耐磨性在内的物理性能有不利的影响。同样，以水作为发泡剂也会对制得的弹性体的包括耐磨性和低温耐久性在内的物理性能有不利的影响。其中某些缺点，特别是低温耐久性，会因使用同过量的芳族二异氰酸酯与高分子量聚醚二元醇或三元醇反应制得的、异氰酸酯封端的预聚物而得以改进。然而，仍有必要找到一种提高任选地在发泡剂存在下，具体说在水存在下制备的聚氨酯弹性体的耐磨性的通用方法。

现在，我们关于聚氨酯弹性体制备的研究结果已经显示，在新选液态聚丁二烯存在下制备聚氨酯弹性体能显著地提高聚氨酯弹性体的耐磨性。与公开文献提供的有关制备聚氨酯弹性体时采用液态聚丁二烯的资料相比，我们所得的这种结果是出乎意料的。美国专利4242468公开了以单羟基化的聚丁二烯(用量：每100份(重量)多元醇至少为30份)作为聚氨酯的非迁移性增塑剂，但该专利没有涉及耐磨性。增塑剂的作用是软化材料但一般认为这种柔软性材料的耐磨性是差的。美国专利5079270公开了在分子量为1500-6000的液态聚丁二烯存在下制造聚氨酯制品的方法，其中聚丁二烯作为内模塑脱模剂。但该专利没有涉及耐磨性。

本发明的第一方面涉及通过下列反应制备聚氨酯弹性体，即

(a)氨基甲酸酯改性的多异氰酸酯，与

(b)聚醚多元醇或聚酯多元醇，在

(c)每100份(重量)(b)成分有0.1-10份的液态聚丁二烯及任意地有一种发泡剂存在下进行反应，特征在于：

i)聚丁二烯中(以总的丁烯含量计)1，2-丁烯部分含量低于50％，2，3-(顺式)-丁烯部分含量高于2，3-(反式)-丁烯部分，

ii)弹性体的密度为100-1100千克/厘米³，磨耗低于300毫克(按照ISO 4649试验方法A测定)。

本发明的第二方面涉及制备密度为100-1100千克/米³，磨耗低于300毫克(按照ISO 4649试验方法A测定)的聚氨酯弹性体的方法，该方法包括任意地有一种发泡剂存在下进行下列反应：

a)氨基甲酸酯改性的、异氰酸酯含量为15-30(重量)％并且是由亚甲基二苯基异氰酸酯与一种多元醇反应制得的多异氰酸酯，与

b)聚酯多元醇或聚醚多元醇，即羟基当量为500-5000的二元醇或三元醇，在

c)每100份(重量)(b)为0.1-10份分子量为1000至10000的液态聚丁二烯存在下，其中聚丁二烯中(以总的丁烯含量计)1，2-丁烯部分含量低于50％，2，3-(顺式)-丁烯部分含量高于2，3-(反式)-丁烯部分。其中组分(a)的含量足以使异氰酸酯的反应指数达到80-120。

本发明的第三方面涉及液态聚丁二烯在提高由氨基甲酸酯改性的多异氰酸酯与聚醚多元醇或聚酯多元醇在液态聚丁二烯存在下反应制得的聚氨酯弹性体的耐磨性方面的用途，其特征在于聚丁二烯用量：每100份(重量)多元醇为0.1-10份，及聚丁二烯中(以丁烯总含量计)1，2-丁烯部分含量低于50％，2，3-(顺式)-丁烯部分含量高于2，3-(反式)-丁烯部分。

本发明的第四方面涉及如上提到的用于制造聚氨酯弹性体的、与异氰酸酯反应的组合物，该组合物包含：

a)90-99.9(重量)％(以组分(a)和组分(b)总量计)、平均羟基当量为500-5000的聚酯或聚醚多元醇，和