CN103201305A - 多异氰酸酯混合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新型的无溶剂低单体量的多异氰酸酯混合物,和涉及其用于制备具有高光折射和低光色散的耐光和耐候聚氨酯物体的用途。

Description

多异氰酸酯混合物
通过脂肪族或环脂族多异氰酸酯与含酸式氢原子的化合物反应制备耐光和耐候性的塑料是已知的。根据H酸式反应参与物(Reaktionspartner)例如多元醇、多胺和/或多硫醇的性质,这里得到带有例如氨基甲酸酯、脲和/或硫代氨基甲酸酯结构的加聚产物。
通用术语"聚氨酯"在下面也作为可由多异氰酸酯和H酸式化合物制备的大量不同聚合物的同义词使用。
对于各种应用,例如作为无机玻璃的轻质替代物用于汽车和飞机制造的玻璃或作为用于光学组件、电子组件或光电组件的浇铸物料(Vergussmasse),目前市场上记录显示了对透明的耐光聚氨酯物料日益增加的兴趣。
特别是对于高质量的光学应用例如用于透镜或镜片,通常希望塑料材料具有高的光折射性和同时显示低的色散性(高的阿贝系数)。
具有高折射指数的透明聚氨酯物料的制备已经描述了很多次。通常,所谓的芳脂族二异氰酸酯,即:其异氰酸酯基团经脂肪族基团结合到芳族体系上的二异氰酸酯,在这里被用作多异氰酸酯组分。由于它们的芳香结构,芳脂族二异氰酸酯产生具有高折射指数的聚氨酯,同时脂族式结合的异氰酸酯基团确保了高质量应用中所要求的耐光性和低的发黄趋势。
US 4680369和US 4689387描述了例如适合作为透镜材料的聚氨酯和聚硫氨酯,在其制备中特殊的含硫多元醇和巯基官能的脂肪族化合物与芳脂族二异氰酸酯结合以实现特别高的折射指数,所述二异氰酸酯例如1,3-双(异氰酸根合甲基)苯(间-苯二甲基-二异氰酸酯,m-XDI)、1,4-双(异氰酸根合甲基)苯(对-苯二甲基-二异氰酸酯,p-XDI)、1,3-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(间-四甲基苯二甲基-二异氰酸酯,m-TMXDI)或1,3-双(异氰酸根合甲基)-2,4,5,6-四氯苯。
在大量另外的公开出版物,例如在EP-A 0 235 743、EP-A 0 268 896、EP-A 0 271 839、EP-A 0 408 459、EP-A 0 506 315、EP-A 0 586 091和EP-A 0 803 743中,芳脂族二异氰酸酯,例如m-和p-XDI或m-TMXDI,也被提及作为用于制备高折射的透镜材料的优选的多异氰酸酯组分。因此它们充当多元醇和/或多硫醇的交联剂组分并且根据反应参与物,得到具有1.56至1.67范围的高折射指数和最高45的较高阿贝系数的透明塑料。
然而,迄今提到的用于制备光学应用的高光折射聚氨酯物料的所有方法共同具有的显著不利之处是它们使用大量低分子量单体芳脂族二异氰酸酯,这被归类为是对健康有害的、敏化的或者甚至是有毒的材料并且其中部分具有高的蒸气压。为了工作场所的卫生,这些单体二异氰酸酯的加工要求安全技术上的高支出。另外,特别是当使用过量多异氰酸酯时,如在EP-A 0 235 743或EP-A 0 506 315中已经提出的那样,可能未反应的单体二异氰酸酯将长时间残留在制造的模塑体例如镜片中,并可从其中缓慢蒸发。
使用单体形式的芳脂族二异氰酸酯的主要原因是这些二异氰酸酯的已知的低单体量(low monomer)衍生物在常规加工温度下是高粘度或者甚至是固态的化合物,它们不适合原样用于无溶剂应用如制备浇铸物料。基于芳脂族二异氰酸酯的低单体量多异氰酸酯如今仅以在有机溶剂中的溶液使用,例如用于漆料、粘合剂或印刷油墨。
本发明的目的在于提供新型的高度透明的耐光和耐候性聚氨酯物料,该物料具有高的光折射和低的色散,没有显示已知体系的不利之处。该新型的聚氨酯物料是基于毒理学上无害的原料,并且也可通过常规的方法,例如通过简单的手动倾倒或借助简单的机器,例如通过RIM法,将它们加工成特别是用于高质量的光学应用的、高度交联的透明模塑体。
通过提供下面更详细描述的多异氰酸酯混合物和可由其得到的聚氨酯已可实现该目的。
下面更详细地描述的本发明是基于令人惊奇的观察结果:低粘度HDI多异氰酸酯和基于芳脂族二异氰酸酯的低单体量多异氰酸酯的无溶剂混合物即使在相对低的HDI多异氰酸酯含量的情况下也展现出足够低的粘度,它们可以在常规条件下无困难地加工成耐光性的不发黄聚氨酯物体,该聚氨酯物体表现在高的光折射和同时高的阿贝系数。
虽然例如EP-A 0 329 388和EP-A 0 378 895,其提供用于制备聚硫氨酯和聚氨酯塑料透镜的方法,除了潜在地适合作为增效(Aufbau)组分的二异氰酸酯的广泛列表,所述二异氰酸酯特别包括芳脂族二异氰酸酯,例如XDI、双(异氰酸根合乙基)苯、双(异氰酸根合丙基)苯、TMXDI、双(异氰酸根合丁基)苯、双(异氰酸根合甲基)萘或双(异氰酸根合甲基)二苯基醚,其还包含非常笼统的说明,即预聚物、氨基甲酸酯、碳二亚胺、脲、缩二脲、所提及的二异氰酸酯的二聚体和三聚体也代表了制备透镜材料的适合的起始多异氰酸酯,但是本领域熟练技术人员不能在这些公开出版物中找到下面更详细地描述的低单体量多异氰酸酯组分对于制备具有高折射指数的塑料物料的特别适合性的具体参考,该低单体量多异氰酸酯组分由低粘度HDI多异氰酸酯与芳脂族多异氰酸酯的混合物组成。其实,所有这些公开出版物的实施例都是仅使用单体二异氰酸酯进行,其中包括m-XDI和m-TMXDI。
本发明提供了无溶剂的低单体量多异氰酸酯混合物A),其具有11-23重量%的异氰酸酯基团含量和至少2.3的平均异氰酸酯官能度,该混合物包含5-95重量%的NCO含量为16-24重量%的基于六亚甲基二异氰酸酯的至少一种多异氰酸酯a-1)和5-95重量%的NCO含量为10-22重量%的基于芳脂族二异氰酸酯的至少一种多异氰酸酯a-2)。
本发明还提供一种用于制备耐光性聚氨酯物料的方法,是通过A)和B)并任选地同时使用C)的无溶剂反应进行的,
A)低单体量多异氰酸酯混合物,
B)对异氰酸酯基团呈反应活性并具有2.0至6.0的平均官能度的反应参与物,
C)另外的助剂和添加剂,
同时保持异氰酸酯基团与对异氰酸酯呈反应活性的基团的当量比为0.5:1至2.0:1。
最后,本发明还提供可如此获得的耐光性聚氨酯物料在制备透明的致密或发泡的模塑体中的用途。
根据本发明的多异氰酸酯组分A)是5至95重量%的基于HDI的至少一种多异氰酸酯a-1)和5至95重量%的基于芳脂族二异氰酸酯的至少一种多异氰酸酯a-2)的无溶剂混合物。
多异氰酸酯组分a-1)是本身已知的HDI衍生物,其含有脲二酮、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲和/或噁二嗪三酮基团,和在23℃具有70至12,000mPas的粘度,具有16至24重量%的异氰酸酯基团含量,小于0.5重量%的单体HDI含量和至少2.0的平均异氰酸酯官能度。
Laas 等, J. Prakt. Chem. 336, 1994, 185-200在DE-A 1 670 666、DE-A 3 700 209、DE-A 3 900 053、EP-A 0 330 966、EP-A 0 336 205、EP-A 0 339 396和EP-A 0 798 299中对它们举例进行了描述。
组分a-1)的多异氰酸酯优选是上述类型的基于HDI的、带有脲二酮、脲基甲酸酯、异氰脲酸酯和/或亚氨基噁二嗪三酮结构的多异氰酸酯,其在23℃具有70至1600mPas的粘度和18至24重量%的异氰酸酯基团含量。
组分a-1)的多异氰酸酯特别优选是上述类型的含有脲二酮基团、异氰脲酸酯基团和/或亚氨基噁二嗪二酮基团的HDI多异氰酸酯,其在23℃具有80至1500mPas的粘度和20至24重量%的异氰酸酯基团含量。
组分a-2)的多异氰酸酯是基于芳脂族二异氰酸酯和含脲二酮、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲和/或噁二嗪三酮基团的多异氰酸酯,该多异氰酸酯在23℃下为固体形式或具有高于150,000mPas的粘度,并且其异氰酸酯基团含量为10至22重量%和单体芳脂族二异氰酸酯的含量为小于1.0重量%。
用于制备多异氰酸酯组分a-2)的适合的芳脂族起始二异氰酸酯是任何需要的二异氰酸酯,其异氰酸酯基团经任选支化的脂肪族基团结合到任选地进一步取代的芳族化合物上,例如1,3-双(异氰酸根合甲基)苯(间-苯二甲基二异氰酸酯,m-XDI)、1,4-双(异氰酸根合甲基)苯(对-苯二甲基二异氰酸酯,p-XDI)、1,3-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(间-四甲基苯二甲基二异氰酸酯,m-TMXDI)、1,4-双(2-异氰酸根合丙-2-基)苯(对-四甲基苯二甲基二异氰酸酯,p-TMXDI)、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4-甲基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4-乙基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-5-甲基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4,5-二甲基苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,5-二甲基苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,3,5,6-四甲基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-5-叔丁基苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4-氯苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-4,5-二氯苯、1,3-双(异氰酸根合甲基)-2,4,5,6-四氯苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,3,5,6-四氯苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)-2,3,5,6-四溴苯、1,4-双(2-异氰酸根合乙基)苯、1,4-双(异氰酸根合甲基)萘以及这些二异氰酸酯的任意的混合物。
由所述的芳脂族二异氰酸酯制备多异氰酸酯组分a-2)可以通过二异氰酸酯低聚的常规方法进行,这些例如在Laas等,J. Prakt. Chem. 336, 1994, 185-200中所描述的那样,随后通过蒸馏或萃取分离未反应的单体二异氰酸酯。例如在JP-A 2005161691、JP-A 2005162271和EP-A 0 081 713中可以找到芳脂族二异氰酸酯的低单体量多异氰酸酯的具体例子。
优选的多异氰酸酯a-2)是具有脲二酮、脲基甲酸酯、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮和/或缩二脲结构的那些。
多异氰酸酯a-2)特别优选是上述类型的基于m-XDI、p-XDI和/或m-TMXDI和具有11至21.5重量%的异氰酸酯基团含量以及小于0.8%的单体二异氰酸酯含量的那些。
最特别优选组分a-2)的多异氰酸酯)是上述类型的基于m-XDI和具有15至21重量%的异氰酸酯基团含量以及小于0.5%的单体XDI含量的那些。
用于制备多异氰酸酯组分a-1)的HDI和所提及的用于多异氰酸酯组分a-2)的芳脂族起始二异氰酸酯可以通过任何需要的方法制备,例如通过在液相或气相中的光气化作用或通过无光气的方法,例如通过氨基甲酸酯裂解制备。
制备根据本发明的多异氰酸酯混合物A)如下进行:以上面所示的用量比例简单混合任选地预热到30-240°温度的各组分a-1)和a-2),优选同时保持重量比a-1):a-2)为90:10至10:90,特别优选80:20至20:80,然后搅拌该混合物直到其均匀,任选地通过进一步加热保持混合物的温度在30-140℃,优选40-100℃的温度。
在一个优选的实施方案中,在多异氰酸酯混合物A)的制备中,将在23℃为高粘性或固态的多异氰酸酯组分a-2),在其例如通过芳脂族二异氰酸酯的氨基甲酸酯化、脲基甲酸酯化、缩二脲化和/或催化低聚和随后通过薄层蒸馏分离单体制备之后,立即在其依然温热的状态,例如在100-240℃的温度下,加入到任选地同样被加热的多异氰酸酯组分a-1)中,在任选地进一步加热下搅拌,直到该混合物均匀。
在另一个同样优选的实施方案中,在多异氰酸酯混合物A)的制备中,将多异氰酸酯组分a-1)搅拌到在制备多异氰酸酯组分a-2)情况下在反应结束时存在的粗溶液中,之后薄层蒸馏,并随后才分离出过量的单体芳脂族二异氰酸酯。
独立于它们的制备性能,通常多异氰酸酯混合物A)以透明、基本无色的树脂的形式得到,其粘度在23℃优选为4000-100,000mPas,特别优选为6000-60,000mPas,其异氰酸酯基团含量优选为12-23重量%,特别优选16-22重量%,和其平均异氰酸酯官能度优选为2.5-5.0,特别优选3.0-4.5。多异氰酸酯混合物A)残余单体量低,因为它们具有小于1重量%,优选小于0.5重量%,特别优选小于0.3重量%的单体二异氰酸酯(单体HDI和单体芳脂族二异氰酸酯之和)残余含量。
为了制备耐光性聚氨酯物料,使根据本发明的上述多异氰酸酯混合物A)与任何需要的无溶剂的对异氰酸酯基团呈反应活性的反应参与物B)反应,所述反应参与物B)具有就异氰酸酯加成反应而言2.0至6.0,优选2.5至4.0,特别优选2.5至3.5的平均官能度。
这些特别是常规的由聚氨酯化学已知的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚聚酯多元醇、聚硫醚多元醇、聚合物改性的聚醚多元醇、接枝聚醚多元醇,特别是基于苯乙烯和/或丙烯腈的那些、聚醚多胺、含羟基的聚缩醛和/或含羟基的脂肪族聚碳酸酯,它们通常具有106至12,000,优选250至8,000的分子量。适合的反应参与物B)的广泛综述,例如在N. Adam等: "Polyurethanes", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Electronic Release, 7 , 章节 3.2 3.4, Wiley-VCH, Weinheim 2005中可以找到。
适合的聚醚多元醇B)是,例如在DE-A 2 622 951,第6栏第65行-第7栏第47行,或EP-A 0 978 523 第 4页第45行至第5页第14行中提到的那些类型,只要它们在官能度和分子量方面满足上面所述的说明。特别优选的聚醚多元醇B)是环氧乙烷和/或环氧丙烷与甘油、三羟甲基丙烷、乙二胺和/或季戊四醇的加成产物。
适合的聚酯多元醇B)是,例如在EP-A 0 978 523第5页第17至47行或EP-A 0 659 792第6页第8至19行中提到的那些类型,只要它们满足上面所述的说明,优选其羟基值为20至650 mg KOH/g 的那些。
适合的聚硫代多元醇B)是,例如硫代二甘醇与其自身或与其它二醇、二羧酸、甲醛、氨基羧酸和/或氨基醇的已知的缩合产物。根据使用的混合组分的类型,聚硫代多元醇B)是聚硫代混合醚多元醇、聚硫醚酯多元醇或聚硫醚酯酰胺多元醇。
适合作为组分B)的聚缩醛多元醇是,例如简单的二醇与甲醛或通过环状缩醛例如三噁烷缩聚制备的聚缩醛的已知的反应产物,所述简单的二醇例如二甘醇、三甘醇、4,4'-二氧乙氧基(dioxethoxy)-二苯基-二甲基甲烷(2mol环氧乙烷与双酚A的加合物)或己二醇。
也特别适合作为组分B)的是氨基聚醚或氨基聚醚的混合物,就是具有对异氰酸酯基团为反应活性的基团的聚醚,该氨基聚醚包括至少50当量%、优选至少80当量%的伯和/或仲位芳族式或脂肪族式结合的氨基和其余量的伯和/或仲位脂肪族式结合的羟基。适合的此类氨基聚醚是,例如在EP-A 0 081 701, 第4栏第26行至第5栏第40行中所提到的化合物。同样适合作为起始组分B)的是氨基官能的聚醚氨基甲酸酯或-脲,如可例如通过DE-A 2 948 419的方法通过异氰酸酯官能的聚醚预聚物水解制备,或上述分子量范围的含氨基的聚酯。
对异氰酸酯基团呈反应活性的另外适合的组分B)还有,例如在 EP-A 0 689 556和EP-A 0 937 110中描述的、例如通过环氧化的脂肪酸酯与脂肪族或芳族多元醇反应而环氧环打开可得到的特殊的多元醇。
含羟基的聚丁二烯也可任选用作组分 B)。
特别地,适合于制备具有非常高的光折射的聚氨酯物料的、对异氰酸酯基团呈反应活性的组分B)还有聚硫化合物,例如简单的链烷硫醇,例如甲二硫醇、1,2-乙二硫醇、1,1-丙二硫醇、1,2-丙二硫醇、1,3-丙二硫醇、2,2-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、2,3-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇、1,6-己二硫醇、1,2,3-丙三硫醇、1,1-环己二硫醇、1,2-环己二硫醇、2,2-二甲基丙烷-1,3二硫醇、3,4-二甲氧基丁烷-1,2-二硫醇和2-甲基环己烷-2,3-二硫醇;含硫醚基团的多硫醇,例如2,4-二巯基甲基-1,5-二巯基-3-硫杂戊烷、4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、4,8-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、5,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,5-双(巯基乙基硫代)-1,10-二巯基-3,8-二硫杂癸烷、四(巯基甲基)甲烷、1,1,3,3-四(巯基甲基硫代)­丙烷、1,1,5,5-四(巯基甲基硫代)-3-硫杂戊烷、1,1,6,6-四(巯基甲基硫代)-3,4-二硫杂己烷、2-巯基乙基硫代-1,3-二巯基丙烷、2,3-双(巯基乙基硫代)-1-巯基丙烷、2,2-双(巯基甲基)-1,3-二巯基丙烷、双(巯基甲基)硫化物、双(巯基甲基)二硫化物、双(巯基乙基)硫化物、双(巯基乙基)二硫化物、双(巯基丙基)硫化物、双(巯基丙基)二硫化物、双(巯基甲基硫代)甲烷、三(巯基甲基硫代)甲烷、双(巯基乙基硫代)甲烷、三(巯基乙基硫代)甲烷、双(巯基丙基硫代)甲烷、1,2-双(巯基甲基硫代)乙烷、1,2-双(巯基乙基硫代)乙烷、2-巯基乙基硫代-乙烷、1,3-双(巯基甲基硫代)丙烷、1,3-双(巯基丙基硫代)丙烷、1,2,3-三(巯基甲基硫代)丙烷、1,2,3-三(巯基乙基硫代)­丙烷、1,2,3-三(巯基丙基硫代)丙烷、四(巯基甲基硫代)甲烷、四(巯基乙基硫代甲基)甲烷、四(巯基丙基硫代甲基)甲烷、2,5-二巯基-1,4-二噻烷(thian)、2,5-双(巯基甲基)-1,4-二噻烷和根据JP-A 07118263可得到的其低聚体、1,5-双(巯基丙基)-1,4-二噻烷、1,5-双(2-巯基乙基硫代甲基)-1,4-二噻烷、2-巯基甲基-6-巯基-1,4-二硫杂环庚烷、2,4,6-三巯基-1,3,5-三噻烷、2,4,6-三巯基甲基-1,3,5-三噻烷和2-(3-双(巯基甲基)-2-硫杂丙基)-1,3-二硫戊环;聚酯硫醇,例如双(2-巯基乙酸)乙二醇酯、双(3-巯基丙酸)乙二醇酯、(2-巯基乙酸)二甘醇酯、(3-巯基丙酸)二甘醇酯、(3-巯基丙酸)2,3-二巯基-1-丙醇酯、双(2-巯基乙酸)3-巯基-1,2-丙二醇酯、双(3-巯基丙酸)3-巯基-1,2-丙二醇酯、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(2-巯基乙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、四(2-巯基乙酸)季戊四醇酯、四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯、三(2-巯基乙酸)甘油酯、三(3-巯基丙酸)甘油酯、双(2-巯基乙酸)1,4-环己二醇酯、双(3-巯基丙酸)1,4-环己二醇酯、羟基甲基硫化物双(2-巯基乙酸酯)、羟基甲基硫化物双(3-巯基丙酸酯)、羟基乙基硫化物(2-巯基乙酸酯)、羟基乙基硫化物(3-巯基丙酸酯)、羟基甲基二硫化物(2-巯基乙酸酯)、羟基甲基二硫化物(3-巯基丙酸酯)、(2-巯基乙基酯)硫代甘醇酸酯(thioglycoltae)和双(2-巯基乙基酯)硫代二丙酸酯,以及芳族的硫代化合物,例如1,2-二巯基苯、1,3-二巯基苯、1,4-二巯基苯、1,2-双(巯基甲基)苯、1,4-双(巯基甲基)苯、1,2-双(巯基乙基)苯、1,4-双(巯基乙基)苯、1,2,3-三巯基苯、1,2,4-三巯基苯、1,3,5-三巯基苯、1,2,3-三(巯基甲基)苯、1,2,4-三(巯基甲基)苯、1,3,5-三(巯基甲基)苯、1,2,3-三(巯基乙基)苯、1,3,5-三(巯基乙基)苯、1,2,4-三(巯基乙基)苯、2,5--甲苯二硫醇、3,4-甲苯二硫醇、1,4-萘二硫醇、1,5-萘二硫醇、2,6-萘二硫醇、2,7-萘二硫醇、1,2,3,4-四巯基苯、1,2,3,5-四巯基苯、1,2,4,5-四巯基苯、1,2,3,4-四(巯基甲基)苯、1,2,3,5-四(巯基甲基)苯、1,2,4,5-四(巯基甲基)苯、1,2,3,4-四(巯基乙基)苯、1,2,3,5-四(巯基乙基)苯、1,2,4,5-四(巯基乙基)苯、2,2'-二巯基联苯和4,4'-二巯基联苯。
优选的聚硫化合物B)是所述类型的聚硫醚硫醇和聚酯硫醇。特别优选的聚硫化合物B)是4-巯基甲基-1,8-二巯基-3,6-二硫杂辛烷、2,5-双巯基甲基-1,4-二噻烷、1,1,3,3-四(巯基甲基硫代)丙烷、5,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,7-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、4,8-二巯基甲基-1,11-二巯基-3,6,9-三硫杂十一烷、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(2-巯基乙酸酯)、四(2-巯基乙酸)季戊四醇酯和四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯。
另外,含硫的羟基化合物也适合作为对异氰酸酯基团呈反应活性的组分B)。这里可以举例提到的是EP-A 1 640 394中所述类型的简单的巯基醇,例如2-巯基乙醇、3-巯基丙醇、1,3-二巯基-2-丙醇、2,3-二巯基丙醇和二硫代季戊四醇;含硫醚结构的醇,例如二(2-羟基乙基)硫化物、1,2-双(2-羟基乙基巯基)乙烷、双(2-羟基乙基)二硫化物和1,4-二噻烷-2,5-二醇;或带有聚酯氨基甲酸酯、聚硫代酯氨基甲酸酯、聚酯硫代氨基甲酸酯或聚硫代酯硫代氨基甲酸酯结构的含硫二醇。
也可作为对异氰酸酯呈反应活性的组分B)用于制备根据本发明的耐光性聚氨酯物料的是低分子量羟基-和/或氨基-官能的组分,即:具有60至500,优选62至400的分子量范围的那些。
这些例如是具有2至14个、优选4至10个碳原子的简单的一元或多元醇,例如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、异构丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇和辛二醇、1,10-癸二醇、1,2-和1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、4,4'-(1-甲基亚乙基)-双环己醇、1,2,3-丙三醇、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,2,6-己三醇、1,1,1-三羟甲基丙烷、2,2-双(羟基甲基)-1,3-丙二醇、双-(2-羟基乙基)-氢醌、1,2,4-和1,3,5-三羟基环己烷或1,3,5-三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯。
适合的低分子量氨基官能的化合物的例子是,例如脂肪族和环脂族胺和带有以伯和/或仲位结合的氨基的氨基醇,例如环己胺、2-甲基-1,5-戊二胺、二乙醇胺、单乙醇胺、丙基胺、丁基胺、二丁基胺、己基胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、乙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、异佛尔酮二胺、二亚乙基三胺、乙醇胺、氨基乙基乙醇胺、二氨基环己烷、六亚甲基二胺、甲基亚氨基双丙基胺、亚氨基双丙基胺、双(氨基丙基)哌嗪、氨基乙基哌嗪、1,2-二氨基环己烷、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、1,8-对-二氨基甲烷、双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-2,3,5-三甲基环己基)甲烷、1,1-双(4-氨基环己基)丙烷、2,2-双(4-氨基环己基)丙烷、1,1-双(4-氨基环己基)乙烷、1,1-双(4-氨基环己基)丁烷、2,2-双(4-氨基环己基)丁烷、1,1-双(4-氨基-3-甲基环己基)乙烷、2,2-双(4-氨基-3-甲基环己基)丙烷、1,1-双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)乙烷、2,2-双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)丙烷、2,2-双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)丁烷、2,4-二氨基二环己基甲烷、4-氨基环己基-4-氨基-3-甲基环己基甲烷、4-氨基-3,5-二甲基环己基-4-氨基-3-甲基环己基甲烷和2-(4-氨基环己基)-2-(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷。
其为对异氰酸酯呈反应活性的适合的化合物B)的、分子量低于500的芳族多胺特别是二胺的例子是例如1,2-和1,4-二氨基苯、2,4-和2,6-二氨基甲苯、2,4'-和/或4,4'-二氨基二苯基甲烷、1,5-二氨基萘、4,4',4''-三氨基三苯基甲烷、4,4'-双-(甲基氨基)-二苯基甲烷或1-甲基-2-甲基氨基-4-氨基苯、1-甲基-3,5-二乙基-2,4-二氨基苯、1-甲基-3,5-二乙基-2,6-二氨基苯、1,3,5-三甲基-2,4-二氨基苯、1,3,5-三乙基-2,4-二氨基­苯、3,5,3',5'-四乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,5,3',5'-四异丙基-4,4'-二氨基二苯基­甲烷、3,5-二乙基-3',5'-二异丙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,3'-二乙基-5,5'-二异丙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷、1-甲基-2,6-二氨基-3-异丙基苯、聚苯基聚亚甲基多胺的液体混合物,如可用已知的方法通过苯胺与甲醛缩合得到的那些,和该类多胺的任何需要的混合物。在这一点上,特别可以提到的是例如重量比为50:50至85:15,优选65:35至80:20的1-甲基-3,5-二乙基-2,4-二氨基苯与1-甲基-3,5-二乙基-2,6-二氨基苯的混合物。
同样可以使用分子量在500以下的低分子量氨基官能的聚醚。这些是,例如带有伯和/或仲位芳族式或脂肪族式结合的氨基的那些,其氨基任选地经氨基甲酸酯或酯基结合到聚醚链上和其可通过上面已经说明的用于制备较高分子量的氨基聚醚的已知方法得到。
带有两个作为仲位结合的氨基的空间位阻脂肪族二胺也可任选地被用作对异氰酸酯基团呈反应活性的组分B),例如由EP-A 0 403 921已知的、脂肪族和/或环脂族二胺与马来酸酯或富马酸酯的反应产物,根据EP-A 1 767 559的教导可得到的、丙烯腈在异佛尔酮二胺上的双-加合物,或例如DE-A 19 701 835中描述的、由脂肪族和/或环脂族二胺和酮例如二异丙基酮可得的席夫碱的氢化产物。
用于根据本发明的多异氰酸酯混合物A)的优选反应参与物B)是上述聚合的聚醚多元醇、聚酯多元醇和/或氨基聚醚、所述的聚硫化合物、低分子量的脂肪族和环脂族多元醇和所述的低分子量的多官能胺,特别是带有两个作为仲位结合的氨基的空间位阻脂肪族二胺。
也适合作为根据本发明的多异氰酸酯混合物A)的反应参与物的还有上面举例提到的对异氰酸酯基团呈反应活性的组分B)的任意混合物。如果仅使用羟基官能的组分B)得到纯的聚氨酯物料,仅使用硫代化合物B)得到纯的聚硫氨酯和仅使用多胺B)得到纯的聚脲物料,则在使用氨基醇、巯基醇或羟基-、巯基-和氨基-官能的化合物的适合混合物作为组分B)情况下,可以制备其中氨基甲酸酯与硫代氨基甲酸酯和/或脲基团的当量比可按照需要调节的加聚化合物。
根据本发明的多异氰酸酯组分A)在耐光性聚氨酯物料的制备中通常作为唯一的多异氰酸酯组分使用,该多异氰酸酯组分A)由基于HDI的无溶剂多异氰酸酯和基于芳脂族二异氰酸酯的无溶剂多异氰酸酯组成。然而,原则上也可以与任何需要的其它无溶剂低单体量多异氰酸酯的混合物形式使用多异氰酸酯组分A),例如由EP-A0 693 512和EP-A 1 484 350已知的、环脂族多异氰酸酯在低粘度的HDI多异氰酸酯中的溶液,EP-A 0 047 452和EP-B 0 478 990中所描述的、由HDI和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物通过二聚和/或三聚可得到的多异氰酸酯,或由EP-A 0 336 205已知类型的聚酯改性的HDI多异氰酸酯。
独立于所选择的起始物质的类型,在保持异氰酸酯基团与对异氰酸酯呈反应活性的基团的当量比为0.5:1至2.0:1,优选0.7:1至1.3:1,特别优选0.8:1至1.2:1的条件下,进行根据本发明的多异氰酸酯混合物A)与对异氰酸酯基团呈反应活性的组分B)的反应。
除了所述的起始组分A)和B)之外,可任选同时使用另外的助剂和添加剂C),例如催化剂、发泡剂、表面活性剂、UV稳定剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂、脱模剂、填料和颜料。
例如可使用由聚氨酯化学已知的常规催化剂以加速反应。这里可以提到的例子包括叔胺,例如三乙胺、三丁基胺、二甲基苄基胺、二乙基苄基胺、吡啶、甲基吡啶、二环己基甲基胺、二甲基环己胺、N,N,N',N'-四甲基二氨基二乙基醚、双-(二甲基氨基丙基)-脲、N-甲基-和N-乙基吗啉、N-椰油基吗啉、N-环己基吗啉、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N,N',N'-四甲基-1,3-丁二胺、N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺、五甲基二亚乙基三胺、N-甲基哌啶、N-二甲基氨基乙基哌啶、N,N'-二甲基哌嗪、N-甲基-N'-二甲基氨基哌嗪、1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯(DBU)、1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、N,N-二甲基­咪唑-β-苯基乙基胺、1,4-二氮杂双环-(2,2,2)-辛烷、双-(N,N-二甲基氨基乙基)己二酸酯;链烷醇胺化合物,例如三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基-和N-乙基-二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、2-(N,N-二甲基氨基乙氧基)乙醇、N,N',N"-三-(二烷基氨基烷基)六氢三嗪,例如N,N',N"-三-(二甲基氨基丙基)-顺式-六氢三嗪和/或双(二甲基氨基乙基)醚;金属盐,例如铁、铅、铋、锌和/或锡在该金属的常规氧化价态的无机和/或有机化合物,例如氯化亚铁(II)、氯化铁(III)、2-乙基己酸铋(III)、辛酸铋(III)、新癸酸铋(III)、氯化锌、2-乙基己酸锌、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)、棕榈酸锡(II)、二月桂酸二丁基锡(IV)(DBTL)、二氯化二丁基锡(IV)或辛酸铅;脒,例如2,3-二甲基-3,4,5,6-四氢嘧啶;四烷基氢氧化铵,例如四甲基氢氧化铵;碱金属氢氧化物,例如氢氧化钠,和碱金属醇化物,例如甲醇钠和异丙醇钾,和具有10至20个C原子并任选具有侧OH基的长链脂肪酸的碱金属盐。
优选要使用的催化剂C)是所述类型的叔胺及铋和锡化合物。
举例提到的催化剂可以在制备根据本发明的耐光性聚氨酯、聚硫氨酯和/或聚脲物料中单独使用或以彼此任意的混合物的形式使用,并且以使用的起始化合物总量为基础,按使用的催化剂的总量计算,任选使用量为0.01至5.0重量%,优选0.1至2重量%。
具有高折射指数的透明的致密模塑品优选通过根据本发明的方法制备。然而,如果需要,通过加入适合的发泡剂,也可得到发泡的模塑体。适合于此的发泡剂是,例如容易挥发的有机物质,例如丙酮,乙酸乙酯,卤素取代的烷烃,如二氯甲烷、氯仿、偏二氯乙烷、偏二氯乙烯、一氟三氯甲烷、氯三氟甲烷或二氯二氟甲烷、丁烷、己烷、庚烷或乙醚和/或溶解的惰性气体,例如氮气、空气或二氧化碳。
适合的化学发泡剂C),即由于反应,例如与异氰酸酯基团反应形成气体产物的发泡剂,是例如水,含结合水的化合物,羧酸,叔醇例如叔丁醇,氨基甲酸酯,例如在EP-A 1 000 955,特别是在第2页第5至31行和第3页第21至42行中所描述的氨基甲酸酯,碳酸盐,例如碳酸铵和/或碳酸氢铵和/或氨基甲酸胍。发泡作用也可通过加入在室温之上的温度分解而分裂出气体例如氮气的化合物实现,例如偶氮化合物如偶氮二碳酰胺或偶氮异丁腈。发泡剂的其它例子和发泡剂的使用细节描述于Kunststoff-Handbuch(塑料手册),第VII卷,Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag出版,慕尼黑1966,例如在第108页和109页,453至455和507至510页。
发泡作用也可通过加入在室温之上的温度分解而分裂出气体例如氮气的化合物实现,例如偶氮化合物如偶氮二碳酰胺或偶氮异丁腈。发泡剂的其它例子和发泡剂的使用细节描述于Kunststoff-Handbuch(塑料手册),第VII卷,Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag出版,慕尼黑1966,例如在第108页和109页,453至455和507至510页。
根据本发明,表面活性添加剂C)也可以同时使用作为乳化剂和泡沫稳定剂。适合的乳化剂是,例如蓖麻油磺酸酯或脂肪酸的钠盐,脂肪酸与胺的盐,例如油酸二乙基胺或硬脂酸二乙醇胺。磺酸例如十二烷基苯磺酸的、脂肪酸如蓖麻油酸的、或聚合的脂肪酸的碱金属盐或铵盐,或乙氧基化的壬基酚也可同时使用作为表面活性添加剂。
适合的泡沫稳定剂特别是已知的优选水溶性聚醚硅氧烷,例如在US-A 2 834 748, DE-A 1 012 602 和DE-A 1 719 238中所描述。根据DE-A 2 558 523可得到的、经脲基甲酸酯基团支化的聚硅氧烷-聚烯化氧共聚物也是适合的泡沫稳定剂。
在根据本发明的方法中任选同时使用的上述乳化剂和稳定剂可以单独使用和可彼此任意组合使用。
由根据本发明可以制备或使用的聚氨酯物料得到的聚氨酯物体本身即在不添加适当的稳定剂的情况下已经表现出非常好的耐光性。尽管如此,在其制备中可任选地同时使用已知类型的UV保护剂(光稳定剂)或抗氧化剂作为另外的助剂和添加剂C)。
适合的UV稳定剂C)是,例如哌啶衍生物,例如4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4-苯甲酰氧基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶、双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、甲基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)辛二酸酯或双-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)十二烷二酸酯;苯甲酮衍生物,例如2,4-二羟基-、2-羟基-4-甲氧基-、2-羟基-4-辛氧基-、2-羟基-4-十二烷氧基-或2,2'-二羟基-4-十二烷氧基-苯甲酮;苯并三唑衍生物,例如2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(5-叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(5-叔辛基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(5-十二烷基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3,5-叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯­苯并三唑,和2-(3-叔丁基-5-丙酸-2-羟基苯基)苯并三唑与聚乙二醇300的酯化产物;N,N’-二苯基乙二酰胺类,例如2-乙基-2'-乙氧基-或4-甲基-4'-甲氧基N,N’-二苯基乙二酰胺;水杨酸酯,例如水杨酸苯基酯、水杨酸4-叔丁基苯基酯和水杨酸4-叔辛基苯基酯;肉桂酸衍生物,例如α-氰基-β-甲基-4-甲氧基肉桂酸甲基酯、α-氰基-β-甲基-4-甲氧基肉桂酸丁基酯、α-氰基-β-苯基肉桂酸乙基酯和α-氰基-β-苯基肉桂酸异辛基酯,或丙二酸酯衍生物,例如4-甲氧基-苯亚甲基丙二酸二甲基酯、4-甲氧基苯亚甲基丙二酸二乙基酯和4-丁氧基-苯亚甲基丙二酸二甲基酯。这些光稳定剂可以单独使用及彼此任意组合使用。
适合的抗氧化剂C)是,例如已知的空间位阻酚,例如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(紫罗兰醇)、四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸十八烷基酯、双(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸三乙二醇酯、2,2'-硫代-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)­丙酸)2,2'-硫代二乙基酯,它们单独使用及彼此以任意组合使用。
任选同时使用的另外的助剂和添加剂C)是,例如本身已知类型的泡孔调节剂,例如石蜡或脂肪醇;已知的防火剂,例如磷酸三-氯乙基酯、磷酸铵或多磷酸铵;填料,例如硫酸钡、硅藻土、炭黑、沉降白垩或具有增强效果的玻璃纤维。最后,在根据本发明的方法中也可任选同时使用本身已知的内部脱模剂、染料、颜料、水解稳定剂和具有抗真菌和抗细菌作用的物质。
任选同时使用的所述助剂和添加剂C)可混合到根据本发明的多异氰酸酯组分A)和/或对异氰酸酯基团呈反应活性的组分B)中。
由低粘度HDI多异氰酸酯和固态或高粘度芳脂族多异氰酸酯的混合物组成的根据本发明的低单体量多异氰酸酯组分A)是通过异氰酸酯加聚方法制备聚氨酯塑料的重要原材料。
由于其相对低的粘度,它们可以在没有溶剂下进行加工,但是如果需要的话,它们也可以用由聚氨酯化学已知的常规惰性溶剂进行稀释和以该种形式使用,例如用于漆料和粘合剂应用。
为了由聚氨酯物料制备耐光物体,借助适合的混合装置,以上述的异氰酸酯基团与对异氰酸酯呈反应活性的基团的当量比、以无溶剂形式将根据本发明的多异氰酸酯组分A)与对异氰酸酯基团呈反应活性的组分B)混合,任选同时使用上述助剂和添加剂C),在开放或密闭的模具中,通过任何需要的方法,例如通过简单的手动倾倒但优选借助适合的机器,例如聚氨酯技术中常规的低压或高压机器,或通过RIM法,在最高180℃、优选20至140℃、特别优选40至100℃的温度下和任选在最高300bar、优选最高100bar、特别优选最高40bar的提高的压力下,将该混合物固化。
为了降低粘度,可任选地将起始组分A)和B)预热到最高120℃、优选最高100℃、特别优选最高90℃的温度,并任选通过施以真空脱气。
通常,不久之后,例如在2至60分钟的时间后,由根据本发明制备或可使用的聚氨酯物料如此制备的物体可以进行脱模。任选地,可接着在50至100℃、优选在60至90℃的温度下进行后固化。
以此方法得到致密的或发泡的耐光和耐候性聚氨酯物体,所述聚氨酯物体表现为具有高的耐溶剂性和耐化学性以及突出的机械性能,特别是在例如90℃的较高温度下也具有优异的耐热变形性。
根据本发明的多异氰酸酯混合物A)优选地用于制备致密的透明模塑体。这些透明的聚氨酯物体适合于大量不同的应用,例如用于制备或作为替代玻璃窗(glass-substitute glazing)例如车辆或飞机制造中的天窗、挡风玻璃、后窗或侧窗,和作为安全玻璃。
另外根据本发明的聚氨酯物料也非常适合用于光学组件、电子组件或光电组件的透明浇铸,例如太阳能模块、发光二极管或透镜或准直管的浇铸,如例如在LED灯或汽车前灯中用作辅助镜组所使用的。
然而,可由根据本发明的多异氰酸酯混合物A)得到的聚氨酯物料优选的用途领域是制备具有高折射指数和高阿贝系数的轻质塑料镜片。根据本发明制备的镜片表现在突出的机械性能,特别是硬度和冲击强度以及好的耐刮擦性,另外它们容易加工和可根据需要着色。
实施例
除非另外说明,所有百分比都是基于重量。
NCO含量根据DIN EN ISO 11909滴定法测定。
OH值根据DIN 53240第2部分滴定法测定,酸值根据DIN 3682滴定法测定.
残余单体含量根据DIN EN ISO 10283采用内标通过气相色谱测定。
所有的粘度测量都是根据DIN EN ISO 3219用德国Anton Paar Germany GmbH的Physica MCR 51流变仪进行。
玻璃化转变温度Tg使用Mettler DSC 12E (Mettler Toledo GmbH, Giessen, 德国)通过DSC(差示扫描量热法)以 20℃/分钟的加热速率测定。
肖氏硬度根据DIN 53505通过Zwick 3100肖氏硬度测试仪(Zwick, 德国)测定。
折射指数和阿贝系数在Zeiss公司的B型阿贝折射仪上测定。
起始化合物
多异氰酸酯a1-I)
含异氰脲酸酯基团的HDI多异氰酸酯,根据EP-A 330 966的实施例11制备,不同之处在于使用2-乙基己醇代替2-乙基-1,3-己二醇作为催化剂溶剂。
NCO含量: 22.9%
NCO官能度: 3.2
单体HDI: 0.1%
粘度(23℃): 1200mPas。
多异氰酸酯a1-II)
含异氰脲酸酯基团和亚胺基噁二嗪二酮基团的HDI多异氰酸酯,根据EP-A 0 962 455实施例4,用二氟氢四丁基磷鎓(tetrabutylphosphonium hydrogen difluoride)在异丙醇/甲醇(2:1)中的50%的溶液作为催化剂,通过HDI三聚制备,在粗混合物NCO含量为43%的情况下通过加入磷酸二丁基酯停止反应,然后在130℃的温度和0.2mbar的压力下通过薄层蒸馏分离出未反应的HDI。
NCO含量: 23.4%
NCO官能度: 3.2
单体HDI: 0.2%
粘度(23℃): 700mPas。
多异氰酸酯a1-III)
含异氰脲酸酯基团和脲二酮基团的HDI多异氰酸酯,根据EP-A 0 377 177实施例1a)通过三丁基膦催化的低聚反应制备,不同之处在于没有同时使用2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇。在NCO含量为42%的情况下停止反应,在130℃的温度和0.2mbar的压力下通过薄层蒸馏除去未反应的HDI。
NCO含量: 22.7%
NCO官能度: 2.2
单体HDI: 0.3%
粘度(23℃): 90mPas。
多异氰酸酯a2-I)
根据EP-A 0 157 088实施例6 中描述的方法,使2256g(12mol)1,3-双(异氰酸根合甲基)苯(m-XDI)与18g(1mol)水在46.5g(0.25mol)新戊酸酐和200g磷酸三乙基酯存在下反应,得到缩二脲多异氰酸酯。然后在150℃的温度和0.1mbar的压力下通过薄层蒸馏除去过量的m-XDI。得到高粘度的弱黄色的树脂。
NCO含量: 21.1%
NCO官能度: 3.3
单体m-XDI: 0.3%
粘度(23℃): 182,000mPas。
多异氰酸酯a2-II)
在室温下在氮气下和搅拌下将1.4g(7mmol)三丁基膦作为催化剂加入到940g(5.0mol)m-XDI中,然后将反应混合物加热到60℃。大约1小时后,混合物的NCO含量已降到26.4%,通过加入1.3g(7mmol)甲苯磺酸甲基酯并在80℃下加热1小时终止反应。在150℃的温度和0.1mbar的压力下通过薄层蒸馏分离出未反应的过量m-XDI后,得到呈玻璃状的几乎无色的树脂形式的含异氰脲酸酯和脲二酮基团的多异氰酸酯:
NCO含量: 17.4%
NCO官能度: 2.4
单体m-XDI: 0.2%。
多异氰酸酯a2-III)
在50℃下在氮气下和搅拌下在30分钟内将179g(1.3mol)三羟甲基丙烷加入到1880g(10mol)m-XDI中,然后将反应混合物在60℃下加热,直到大约4小时后,反应混合物的NCO含量已降到32.6%。然后在160℃的温度和0.3mbar的压力下通过薄层蒸馏除去过量的m-XDI。得到具有下面的特征数据的玻璃状固体树脂:
NCO含量: 15.1%
NCO官能度: 3.2
单体m-XDI: 0.3%。
多异氰酸酯a2-IV)
含异氰脲酸酯基团和亚胺基噁二嗪二酮集团的m-XDI多异氰酸酯,通过EP-A 0 962 455实施例4中描述的方法,用二氟氢四丁基磷鎓在异丙醇/甲醇(2:1)中的50%的溶液作为催化剂,通过m-XDI三聚制备,在粗混合物NCO含量为36%的情况下通过加入磷酸二丁基酯停止反应。在150℃的温度和0.1mbar的压力下通过薄层蒸馏分离出未反应的m-XDI之后,得到具有下面的特征数据的玻璃状固体树脂:
NCO含量: 20.4%
NCO官能度: 3.2
单体m-XDI: 0.1%
粘度(60℃): 8500mPas。
羟基-官能的反应参与物B1)
无溶剂聚酯多元醇,如WO 2010/083958中以起始化合物作为羟基官能的反应参与物B1)的情况下所述制备。
粘度(23℃): 19,900mPas
OH值: 628mg KOH/g
酸值: 2.2mg KOH/g
OH官能度: 2.6
平均分子量: 243g/mol(由OH值计算)。
巯基官能的反应参与物B2)
四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(=THIOCURE® PETMP,Bruno Bock,德国)
当量重量: 122.2g/val SH。
实施例1-7
在室温下将基于芳脂族二异氰酸酯的类型a2)的固态或高粘度多异氰酸酯与类型a1)的低粘度HDI多异氰酸酯一起在N2气氛下加入到反应容器中。为了使高粘度或固态的树脂溶解和使混合物均化,将其加热到100-140℃并搅拌直到得到几乎透明的溶液。然后将混合物冷却到50℃和在200μm过滤器上过滤。
下面表1显示了以此方法制备的根据本发明的多异氰酸酯A1至A6的组成(重量份)和特征数据。
Figure 2011800452200100002DEST_PATH_IMAGE001
实施例 8-15 (制备聚氨酯浇铸物料)
为了制备浇铸物料,按表2中所述的组合和用量比例(重量份)将根据本发明的多异氰酸酯混合物A)和多元醇组分B)预热到50℃,在每种情况下对应于异氰酸酯基团与对异氰酸酯基团呈反应活性的基团的当量比为1:1,将它们用SpeedMixer DAC 150 FVZ (Hauschild,德国)以3,500rpm均化1分钟,然后手动倾倒入开放的没有加热的聚丙烯模具中。在70℃下在干燥箱中固化24小时后,将试样(直径50mm,高度5mm)脱模。
在室温下另外24小时的后固化时间之后,测试试样的机械性能和光学性能。测试结果同样可见于下面表2。
Figure 347973DEST_PATH_IMAGE002

Claims (13)

1. 无溶剂的低单体量多异氰酸酯混合物 A) ,具有11-23重量%的异氰酸酯基团含量和至少2.3的平均异氰酸酯官能度,其包含5-95重量%的、具有16-24重量%的NCO含量的基于六亚甲基二异氰酸酯的至少一种多异氰酸酯 a-1),和5-95重量%的、具有10-22重量%的NCO含量的基于芳脂族二异氰酸酯的至少一种多异氰酸酯 a-2) 。
2. 根据权利要求1的多异氰酸酯混合物A) ,其特征在于组分a-1)的多异氰酸酯是具有脲二酮、脲基甲酸酯、异氰脲酸酯和/或亚氨基噁二嗪三酮结构的那些,其在23℃下具有70-1600 mPas 的粘度和18-24重量%的异氰酸酯基团含量。
3. 根据权利要求1的多异氰酸酯混合物A) , 其特征在于组分a-2)的多异氰酸酯是具有脲二酮、脲基甲酸酯、异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮和/或缩二脲结构的那些。
4. 根据权利要求3的多异氰酸酯混合物A) ,其特征在于组分a-2)的多异氰酸酯是基于m-XDI、p-XDI 和/或m-TMXDI的那些,具有 11-21.5重量%的异氰酸酯基团含量和小于0.8%的单体二异氰酸酯含量。
5. 根据权利要求3的多异氰酸酯混合物A) ,其特征在于组分a-2)的多异氰酸酯是基于m-XDI的那些,具有 15-21重量%的异氰酸酯基团含量和小于0.5%的单体m-XDI含量。
6. 制备耐光性聚氨酯物料的方法,是通过A)和B)并任选地同时使用C) 的无溶剂反应进行的,
A) 根据权利要求1的低单体量多异氰酸酯混合物,
B) 对异氰酸酯基团呈反应活性并具有2.0至6.0的平均官能度的反应参与物,
C) 另外的助剂和添加剂,
其中保持异氰酸酯基团与对异氰酸酯呈反应活性的基团的当量比为0.5:1至2.0:1。
7. 根据权利要求6的方法,其特征在于对异氰酸酯基团呈反应活性的反应参与物B)是具有60至12,000的平均分子量的羟基-、氨基-和/或巯基-官能的化合物。
8. 根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于:使用具有106至12,000的平均分子量的聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和/或氨基聚醚,聚硫醚硫醇、聚酯硫醇、含硫的羟基化合物和/或具有60至500的平均分子量的低分子量的羟基-和/或氨基官能的组分作为对异氰酸酯基团呈反应活性的反应参与物B)。
9. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于:使用催化剂、UV稳定剂、抗氧化剂和/或脱模剂作为助剂和添加剂。
10. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于:各反应参与物的反应在最高180℃的温度下和最高300 bar的压力下进行。
11. 根据权利要求6能够得到的耐光性聚氨酯物料用于制备透明的、致密或发泡的模塑体的用途。
12. 根据权利要求6能够得到的透明耐光性聚氨酯物料作为玻璃替代品的用途。
13. 根据权利要求6能够得到的透明耐光性聚氨酯物料作为光学透镜或镜片的用途。
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