CN107001572A - 多部分聚氨酯组合物、其制品及制造方法 - Google Patents

多部分聚氨酯组合物、其制品及制造方法 Download PDF

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Abstract

一种多部分聚氨酯组合物由包含聚氨酯预聚物组合物的第一部分以及包含具有4至6的羟基官能度的多元醇和干燥剂的第二部分构成。该组合物进一步包含增塑剂，其中该增塑剂可以存在于这些部分的任何一个或多个中。聚氨酯通过混合并且固化该组合物形成。该组合物可用作用于分离装置的粘合剂，特别是用于封装中空纤维。

Description

多部分聚氨酯组合物、其制品及制造方法
发明背景
聚合物膜可用来将液体和气体流分离成其组分级分。与蒸馏、升华、和结晶不同，膜分离操作无需加热或冷却。膜可以用于分离各种各样的气体和水性流，例如空气、海水、废水、和生物流体诸如血液。用于实现这些分离的膜可以以各种几何形状制造，诸如平片、螺旋缠绕片、管状和中空纤维。膜形状通常由有待进行的分离的性质决定。例如，当在粘性液体混合物上进行分离时，为了保持流体速度并使膜表面的结垢最小化，使用大直径管状构造的膜可以是有利的。相反地，当分离具有低粘度的流体(诸如气体)时，使用中空纤维构造的膜更有效。
细的中空纤维几何形状是特别有利的，因为它可以产生非常高的表面积与体积的比率。这种益处的大部分来源于以下事实：膜支撑结构与中空纤维成一体，即膜是自支撑的实体。这与典型地浇铸到非织造织物上的平片和螺旋缠绕膜形成对比，或者与经常浇铸到刚性多孔背衬管上的管状膜形成对比。因此，这些膜的模块体积的很大一部分被膜支撑结构所消耗。
管板是板、片、或隔板，将其以被设计成接收管道或管材的孔的图案进行穿孔。当用来支撑并且隔离中空纤维过滤元件时，管板可以用液体树脂制造，其随后经常通过化学固化法进行凝固。用于铸造管板的液体树脂的实例是两部分氨基环氧粘合剂。
两部分氨基环氧粘合剂在高温和恶劣环境下表现出良好的尺寸稳定性和高强度，这使得其适用于铸造管板。虽然氨基环氧粘合剂在过滤市场上占主导，但它们表现出不希望的固化特性，包括高峰值放热温度。高峰值放热温度可能降解嵌入粘合剂中的塑料零件，例如中空纤维，并且可能导致中空纤维脆化，这降低了过滤功效。氨基环氧粘合剂也容易变暗。
两部分聚氨酯粘合剂是用于中空纤维过滤模块的氨基环氧粘合剂的有希望的替代品。它们对中空纤维表现出良好的粘附性，并且在中空纤维与管板之间保持流体密封(fluid-tight)的关系，从而防止进料流的不希望的组分与渗透物混合。然而，它们容易发生高放热温度、变色、和气泡形成。开发具有降低的峰值放热温度的两部分聚氨酯粘合剂的尝试可以导致具有降低的热变形温度、拉伸强度、肖氏硬度、柔性或耐化学性的管板。例如，蓖麻油基聚氨酯可以表现出差的耐化学性。通过使用聚丁二烯多元醇可以实现更高的耐化学性。然而，这种多元醇的成本是过高的。此外，蓖麻油基和聚丁二烯多元醇基聚氨酯都可能具有较低的热变形温度。
为了最小化对中空纤维的不利影响，多部分聚氨酯粘合剂应具有降低的峰值放热温度。鉴于蓖麻油基和聚丁二烯多元醇基聚氨酯的缺陷，峰值放热温度的任何降低不应该不利地影响管板的热变形温度、拉伸强度、肖氏硬度、柔性或耐碱性。还希望的是不存在气泡、减少的变色和低粘度以便容易的混合和铸造。
发明简要说明
可以充当用于中空纤维的粘合剂的一种多部分聚氨酯组合物至少包含第一部分和第二部分，其中该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；并且该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇以及干燥剂；其中：基于该组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％的增塑剂，其中该增塑剂存在于这些部分的任何一个或多个中，并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率。
特别地，该多部分聚氨酯组合物包含第一部分和第二部分，其中，基于该第一部分的总重量，该第一部分包含70至92wt％的包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚物组合物、和8至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；基于该第二部分的总重量，该第二部分包含60至92wt％的具有4至6的羟基官能度的该多元醇；4至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，以及0.5至10wt％的微粒分子筛；其中：该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该第一部分中的异氰酸酯官能度当量与该第二部分中的羟基官能度当量的比率。
一种形成聚氨酯的方法包括将第一部分和第二部分混合以形成混合的聚氨酯组合物，其中：该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇以及干燥剂；基于该混合的聚氨酯组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％的增塑剂，该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率；并且固化该混合的聚氨酯组合物。
一种制品包含通过混合并且固化该多部分聚氨酯组合物制造的聚氨酯。
附图简要说明
现在参考附图：
图1示出了封装在实例1的聚氨酯中的中空纤维。
图2示出了封装在对比实例2的环氧树脂中的中空纤维。
发明详细说明
诸位发明人已经开发了一种多部分聚氨酯组合物，其是用于过滤模块中的中空纤维的有效粘合剂。该组合物使用聚醚四元醇，其提供增加的总交联密度，从而产生比蓖麻油基聚氨酯更好的耐化学性。用聚丁二烯多元醇基聚氨酯也可以实现改进的耐化学性，但这些聚氨酯不具成本效益。此外，聚醚四元醇基聚氨酯表现出比蓖麻油基聚氨酯和聚丁二烯多元醇基聚氨酯更高的热变形温度。有利地，该聚醚四元醇基聚氨酯组合物不含用于大多数多部分聚氨酯组合物中的金属催化剂。中空纤维过滤工业正在寻求减少或消除使用金属催化的多部分聚氨酯组合物。此外，聚醚四元醇基聚氨酯组合物具有降低的峰值放热温度。热变形温度、拉伸强度、肖氏硬度、柔性、或耐化学性不受到峰值放热温度的降低的不利影响。聚醚四元醇基聚氨酯组合物还具有降低的变色、低初始粘度，并且是无气泡的。
该多部分聚氨酯组合物包含第一部分和第二部分，其中该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；并且该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇以及干燥剂；其中：基于该组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％、特别地4至25wt％、更特别地8至25wt％的增塑剂，其中该增塑剂存在于这些部分的任何一个或多个中；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率。在一些实施例中，该多部分聚氨酯组合物包含4至25wt％的该增塑剂；并且该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇。
该多部分聚氨酯组合物包含第一部分，该第一部分包含具有15至24wt％的NCO含量的聚氨酯预聚物组合物。该第一部分在本领域中有时被称为部分(A)。除了聚氨酯预聚物自身之外，该聚氨酯预聚物组合物可以包含单体的、二聚物的、或三聚物的异氰酸酯。该聚氨酯预聚物可以具有每分子2至6、尤其2至4个异氰酸酯基团的异氰酸酯官能度。例如，该聚氨酯预聚物可以是二异氰酸酯或多异氰酸酯。
聚氨酯预聚物组合物可以通过使多异氰酸酯、特别是二异氰酸酯与多元醇、特别是二元醇反应来制备。有用的多异氰酸酯包括例如1,4-四亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,12-十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,3-二异氰酸酯和环己烷-1,4-二异氰酸酯、1-异氰酸基-2-异氰酸基甲基环戊烷、1-异氰酸基-3-异氰酸基甲基-3,5,5-三甲基-环己烷、双(4-异氰酸基环己基)甲烷、2,4'-二环己基-甲烷二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸基甲基)-环己烷、1,4-双-(异氰酸基甲基)-环己烷、双(4-异氰酸基-3-甲基-环己基)甲烷、1-异氰酸基-1-甲基-4(3)-异氰酸基甲基环己烷、α,α,α′,α′-四甲基-1,3-苯二甲基二异氰酸酯、α,α,α′,α′-四甲基-1,4-苯二甲基二异氰酸酯、2,4-六氢甲苯二异氰酸酯、2,6-六氢甲苯二异氰酸酯、1,3-亚苯基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-二异氰酸基萘、每分子平均具有大于2并且小于或等于4个异氰酸酯基的低聚物的二苯基甲烷二异氰酸酯、及其组合。在一些实施例中，多异氰酸酯是4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯。可商购的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯可以包含其异构体，例如2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯。
用于制备聚氨酯预聚物的多元醇可以是聚醚多元醇。聚醚多元醇可以是引发剂多元醇与环氧乙烷、丙二醇或其组合的反应产物。引发剂可以是多元醇，诸如甘油、三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、赤藓糖醇、季戊四醇、甘露糖醇、山梨糖醇、蔗糖、或其组合。在一些实施例中，用来制造聚氨酯预聚物的多元醇是聚醚二醇。聚醚二醇的实例包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇([(1-甲基-1,2-乙二基)双(氧基)]双丙醇)、聚丙二醇，聚丁二醇、及其组合。
在一些实施例中，聚氨酯预聚物组合物包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯。例如，该聚氨酯预聚物组合物可以包含4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯与三丙二醇的共聚物。聚氨酯预聚物组合物的商业实例是从拜耳材料科学公司(Bayer Material Science)可获得的MONDURTM PF、MONDURTM MRS、和DESMODURTM E-744。在一些实施例中，该聚氨酯预聚物组合物是MONDURTM PF，其可以包含40至50wt％的该聚氨酯预聚物、50至60wt％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、以及1至10wt％的2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯，基于MONDURTM PF的总重量，或者是DESMODURTM E-744，其可以包含约50wt％的该聚氨酯预聚物、约35wt％的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、以及约15wt％的2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯，基于DESMODURTM E-744的总重量。
用于制备该聚氨酯预聚物组合物的多异氰酸酯的异氰酸酯含量可以是15至40wt％。基于聚氨酯预聚物组合物的总重量，该聚氨酯预聚物组合物的异氰酸酯含量可以是5至24wt％、特别是10至24wt％、更特别是18至24wt％。该聚氨酯预聚物组合物的异氰酸酯含量可以是例如20.3wt％。基于第一部分的总重量，该多部分聚氨酯组合物的第一部分可以包含80至96wt％、特别是88至92wt％的该聚氨酯预聚物组合物。
该多部分聚氨酯组合物包含第二部分，其包含具有4至6的羟基官能度的多元醇。在一些实施例中，该多元醇具有4的羟基官能度，并且在此被称为“四元醇”。包含具有4至6的羟基官能度的多元醇的第二部分有时被称为部分(B)。在一些实施例中，该多元醇是液体并且在20℃下是可自由倾倒的，即该多元醇是在20℃下具有1至10,000厘泊的粘度的液体。在20℃下为液体的具有4的羟基官能度的多元醇的实例包括是引发剂四元醇与环氧乙烷、丙二醇、或其组合的反应产物的1,1,2,2-乙醇四元醇和聚醚多元醇。该引发剂可以是例如赤藓糖醇、季戊四醇、1,1,2,2-四元醇、或其组合。具有4的官能度的聚醚多元醇的具体实例包括从柏斯托公司(Perstorp)可获得的Polyol 4290、4360、4525、4640、4800、R4630、R4630、R4631，以及从巴斯夫公司(BASF)可获得的PLURACOLTM PEP 450、PEP 550、355。
聚醚四元醇可以具有100至1000原子质量单位、特别是200至600原子质量单位、并且更特别是400至500原子质量单位的数均分子量。聚醚四元醇可以是季戊四醇和环氧丙烷的反应产物，并且具有400至500原子质量单位的数均分子量和435至570毫克KOH/克的羟值。例如，聚醚四元醇可以是季戊四醇和环氧丙烷的反应产物，并且具有435至468毫克KOH/克的羟值和500原子质量单位的数均分子量，并且是作为PLURACOLTM PEP-550从巴斯夫公司可商购的。在一些实施例中，聚醚四元醇是1摩尔的季戊四醇和4.5摩尔的环氧丙烷的反应产物，具有540至570毫克KOH/克的羟值、400原子质量单位的数均分子量、以及在25℃下2500cP的布氏粘度，并且是作为PLURACOLTM PEP-450从巴斯夫公司可商购的。
在一些实施例中，具有胺官能度的四元醇不存在于该多部分聚氨酯组合物中。具有胺官能度的四元醇可以是N,N,N',N'-四(2-羟丙基)乙二胺或N,N,N',N'-四(2-羟丙基)乙二胺与环氧乙烷、环氧丙烷或其组合的反应产物。例如，从巴斯夫公司以QUADROLTM可商购的N,N,N',N'-四(2-羟丙基)乙二胺在该多部分聚氨酯组合物中不存在。
基于该第二部分的总重量，聚醚四元醇可以以65至95wt％、特别地80至92wt％的量加入到该多部分聚氨酯组合物的第二部分中。
该多部分聚氨酯组合物的第二部分还包含干燥剂。干燥剂是能够吸附水分的任何吸湿性物质，前提是该物质对聚氨酯预聚物组合物具有有限的反应性或没有反应性。诸位发明人已经确定，干燥剂有利地减少在水分存在下的脱气，这通过减少气泡数改进了聚氨酯的外观。不受理论的束缚，在中空纤维应用中，认为干燥剂与中空纤维中的水分反应，从而避免水分与聚氨酯预聚物组合物的反应和所产生的二氧化碳的释放。
在一些实施例中，干燥剂是无机物质，例如活性氧化铝、硅胶、铝硅酸盐凝胶、沸石、活化膨润土、金属氧化物、分子筛、活性炭、或其组合。吸附剂可以呈粉末、网状、圆柱形球粒、珠粒、或球体的形式。在一些实施例中，干燥剂包含微粒分子筛。分子筛具有通用化学式Mx[(AlO2)x(SiO2)y]·zH2O，呈粉末形式，例如3A和5A分子筛，其中M是Ca和Na。3A和5A分子筛是从UOP分别以3A MOLSIVTM和5A MOLSIVTM吸附剂可获得的。在一些实施例中，干燥剂是5A分子筛。基于该第二部分的总重量，干燥剂可以以0.5至10wt％、特别地0.5至6.0wt％的量加入到该多部分聚氨酯组合物的第二部分中。
基于该组合物的总重量，该多部分聚氨酯组合物包含4至25wt％的增塑剂，其中该增塑剂存在于这些部分的任何一个或多个中。有用的增塑剂包括例如有机酸的酯，诸如二羧酸酯、三羧酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、马来酸酯、富马酸酯、琥珀酸酯、邻苯二甲酸酯、己二酸酯、偏苯三酸酯、戊二酸酯、柠檬酸酯、苯甲酸酯、二苯甲酸酯、环氧化大豆油、大豆油酯、磷酸酯、以及其组合。
二羧酸二酯包括邻苯二甲酸酯。有用的邻苯二甲酸酯的实例包括邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸双十一烷酯、邻苯二甲酸二正己酯、邻苯二甲酸二(C6-12-直链/支链烷基)酯、及其组合。
二羧酸酯还包括脂肪族二酯，诸如己二酸酯、戊二酸酯、癸二酸酯、马来酸酯、富马酸酯、或其组合。脂肪族二酯的实例包括聚酯戊二酸酯、己二酸二丁氧基乙酯、己二酸二丁氧基乙氧基乙酯、己二酸双(2-乙基己基)酯、己二酸二辛酯、聚酯己二酸酯、己二酸二甲酯、己二酸单甲酯、己二酸二异癸酯、己二酸二异壬酯、癸二酸双(2-乙基己基)酯、壬二酸双(2-乙基己基)酯、己二酸双(C7-9-直链和支链烷基)酯、富马酸丁酯、富马酸二异丁酯、富马酸双(2-乙基己基)酯、马来酸二乙酯、马来酸二甲酯、己二酸二庚酯、己二酸二辛酯、己二酸二壬酯、癸二酸二丁酯、马来酸二丁酯、马来酸二异丁酯、三乙二醇二己酸酯、四乙二醇二庚酸酯、1,2-环己烷二甲酸二异壬酯、及其组合。
有用的三羧酸酯包括偏苯三酸酯和柠檬酸酯。有用的偏苯三酸酯的具体实例包括偏苯三酸三甲酯、偏苯三酸三(2-乙基己基)酯、偏苯三酸三(正辛基,正癸基)酯、偏苯三酸三(C7-9-烷基)酯、偏苯三酸正辛酯、及其组合。有用的柠檬酸酯的具体实例包括柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三甲酯、柠檬酸乙酰基三乙酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸乙酰基三丁酯、柠檬酸三辛酯、柠檬酸乙酰基三辛酯、柠檬酸三己酯、柠檬酸乙酰基三己酯、柠檬酸丁酰基三己酯、及其组合。
有用的大豆油酯的实例包括大豆脂肪酸甲酯、大豆脂肪酸乙酯、大豆脂肪酸丙酯、及其组合。
有用的磷酸酯的实例包括磷酸邻异丙苯基二苯基酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁氧基乙酯、磷酸丁基苯基二苯基酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸三异丙基苯基酯、磷酸2-乙基己酯、磷酸异癸基二苯基酯、磷酸三二甲苯酯、磷酸二苯基辛基酯、及其组合。
有用的增塑剂的其他实例包括二丙二醇二苯甲酸酯、二乙二醇二苯甲酸酯、对苯二甲酸二辛酯、环氧化植物油、烷基磺酸苯酯、N-乙基甲苯磺酰胺(邻位和对位异构体)、N-(2-羟丙基)苯磺酰胺、N-(正丁基)苯磺酰胺、乙酰化的单甘油酯、乙二醇酯、聚醚酯、聚丁烯和其他聚合物增塑剂、及其组合。
增塑剂的商业来源包括：Velsicol Chemical，例如BENZOFLEXTM增塑剂，例如二丙二醇二苯甲酸酯(BENZOFLEXTM 9-88)、二丙二醇二苯甲酸酯和二乙二醇二苯甲酸酯(BENZOFLEXTM 50)、以及聚丙二醇二苯甲酸酯(BENZOFLEXTM 400)的混合物；埃克森美孚公司(Exxon Mobil Chemical)，例如JAYFLEXTM增塑剂，例如邻苯二甲酸双(C6-12-直链/支链的烷基)酯(JAYFLEXTM L771P)、邻苯二甲酸二异癸酯(JAYFLEXTM DIDP)、以及邻苯二甲酸二辛酯(DOP)；孟山都公司(Monsanto)，例如DIOCTYLTM、SANTICIZERTM、以及DIBUTYLTM增塑剂；拜耳公司(Bayer)，例如ADIMOLLTM、DISFLAMOLLTM、MESAMOLLTM、UNIMOLLTM、TEGDATM、TRIACETINTM和ULTRAMOLLTM增塑剂；以及陶氏化学(Dow Chemicals)，例如环氧化大豆油(FLEXOLTM增塑剂)。
在一些实施例中，增塑剂包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合。例如，增塑剂可以包含己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二(C6-12-直链/支链烷基)酯、邻苯二甲酸双十三烷酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异十一烷酯、磷酸甲苯酯、或其组合。
由于多部分聚氨酯组合物包含具有异氰酸酯基团的聚氨酯预聚物组合物，希望增塑剂具有低的含水量。任何存在的水可以与聚氨酯预聚物组合物反应，形成二氧化碳，这可能导致聚氨酯组合物中的气泡。因此，希望增塑剂具有小于或等于0.04wt％的最大含水量。还希望增塑剂不具有任何活性氢原子，例如羟基、伯氨基、和仲氨基，因为它们也可以与具有异氰酸酯基团的聚氨酯预聚物组合物反应。
基于该多部分聚氨酯组合物的总重量，该多部分聚氨酯组合物包含1至30wt％、特别地4至25wt％、并且更特别地5至10wt％的增塑剂。可以将增塑剂加入到第一或第二部分或两者中。例如，可以将增塑剂加入到第二部分中，并且然后将含有增塑剂的第二部分与第一部分混合。也可以将增塑剂加入到第一部分中，并且然后可以将含有增塑剂的第一部分与第二部分混合。在一些实施例中，将增塑剂加入到第一和第二部分二者中，然后将其混合在一起以形成聚氨酯混合物。当增塑剂分布在第一部分与第二部分之间时，第一部分可以包含基于第一部分的总重量，8至30wt％、特别地8至12wt％的增塑剂，第二部分可以包含基于第二部分的总重量，4至30wt％、或3至10wt％、特别地4至9wt％的增塑剂。可以使用增塑剂作为稀释剂，以便以希望的混合比率将第一部分的异氰酸酯含量和/或第二部分的多元醇羟基含量调节至希望的化学计量，和/或调节第一和/或第二部分的粘度。在一些实施例中，增塑剂具有大于200摄氏度的初始沸点。
该多部分聚氨酯组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率。用来制备聚氨酯的多部分聚氨酯组合物可以通过“化学计量”来表征，将其根据以下等式计算：
其中“摩尔NCO”是多部分聚氨酯组合物中异氰酸酯基团的总摩尔，“摩尔OH”是多部分聚氨酯组合物中来自除水以外的来源中的OH基团(包括来自醇和羧酸的OH基团)的总摩尔，“摩尔HOH”是多部分聚氨酯组合物中来自任何存在的水的OH基团的总摩尔，其为水的摩尔的两倍，并且“摩尔NH”是反应混合物中任何NH基团的摩尔。化学计量学与常用于本领域中的“异氰酸酯指数”相关，其相当于化学计量乘以100。当多部分聚氨酯组合物的异氰酸酯基团与羟基的摩尔比为1:1并且聚氨酯混合物中不存在水或NH基团时，化学计量为1:1，并且异氰酸酯指数为100。多部分聚氨酯组合物可以具有1:1至1.2:1的化学计量、并且更特别地1:1至1.1:1的化学计量。
有利地，多部分聚氨酯组合物不需要聚氨酯催化剂来固化。因此，在一些实施例中，聚氨酯催化剂不存在于组合物中。然而，可以用聚氨酯催化剂加速固化速率。聚氨酯催化剂包括金属催化剂。金属催化剂的实例包括辛酸亚锡，作为DABCOTM T-9可获得的；硫代乙酸丁基二异辛基锡，作为DABCOTM T-131可获得的；二月桂酸二丁基锡，作为DABCOTM T-12可获得的；以及二乙酸二丁基锡，作为METACURETM T-1可获得的，都是从空气产品公司(AirProducts)可获得的；新癸酸锌、新癸酸铋和新癸酸的共混物，作为BICATTM 8从牧羊人化学公司(Shepherd Chemical)可获得的；乙酰丙酮铁，作为AMSPECTM GCR-56从Amspec化学公司(Amspec Chemical)可获得的；二新癸酸二甲基锡，作为FOMREZTM UL-28可获得的；以及其组合。
有利地，用于本发明多部分聚氨酯组合物的催化剂不需要是金属催化剂。金属催化剂可能是不希望的，因为最终用途应用中有可能从聚氨酯中浸出金属离子。因此，在一些实施例中，金属催化剂不存在于组合物中。有利地，可以用胺催化剂代替金属催化剂来加速多部分聚氨酯组合物的固化。胺催化剂可以包含作为DABCOTM结晶催化剂可获得的1,4-二氮杂双环辛烷、或作为DABCOTM B-16可获得的N-十六烷基-N,N,-二甲基胺、或其组合。当存在时，可以将胺催化剂加入到多部分聚氨酯组合物的第二部分中。因此，在一些实施例中，基于多部分聚氨酯组合物的第二部分的重量，多部分聚氨酯组合物进一步包含0.01至0.5wt％的胺催化剂。
包含具有4至6的羟基官能度的多元醇的固化的聚氨酯组合物具有优异的物理特性、其他多元醇不能获得的特性。例如，固化的聚氨酯组合物具有降低的峰值放热温度。此外，不加入溶剂，包括增加多部分聚氨酯组合物的挥发性有机含量(VOC)的挥发性溶剂。因此，在一些实施例中，溶剂，例如烃诸如支链、直链、环状链烷烃和环烷烃；芳香族烃，诸如苯、甲苯和二甲苯；低沸点一元、二元和三元醇，诸如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、甘油及其醚；和低沸点醚，诸如二烷基醚或环醚；及其组合，都不存在于该组合物中。在一些实施例中，具有小于或等于300度、特别地小于或等于200摄氏度、并且更特别地30至200摄氏度的初始沸点的挥发性溶剂不存在于该多部分聚氨酯组合物中。在一些实施例中，具有小于或等于200℃的初始沸点的挥发性有机溶剂、聚酯多元醇、蓖麻油、蓖麻油衍生物、蓖麻油酸的酯、衍生自天然油的其他多元醇、衍生自脂肪的其他多元醇、聚内酯、聚丁二烯和聚异丁烯多元醇、具有胺官能度的多元醇都不存在于该组合物中。
该多部分聚氨酯组合物可以进一步包含旨在改变该多部分聚氨酯组合物和由混合并且固化该多部分聚氨酯产生的聚氨酯的特性的添加剂。添加剂可以是本领域已知的任何添加剂，前提是它不与聚氨酯预聚物组合物反应，即它不具有反应性氢原子。添加剂可以包含消泡剂、流动剂和流平剂、UV稳定剂、抗氧化剂、脱模剂、分散剂、润湿剂、颜料、染料、填充剂、或其组合。在一些实施例中，该多部分聚氨酯组合物包含消泡剂和/或流动和流平剂、和/或UV稳定剂、和/或抗氧化剂。基于该组合物的总重量，该多部分聚氨酯组合物可以包含0.005至10wt％、特别地0.01至5wt％、更特别地0.01至1wt％、并且仍更特别地0.01至0.1wt％的总添加剂，其中该添加剂存在于这些部分的任何一个或多个中。
在一些实施例中，该添加剂包含消泡剂，其旨在减少可能被夹带在固化的聚氨酯中的在混合期间产生的气泡。消泡剂可以是本领域已知的任何消泡剂，前提是它不与聚氨酯预聚物组合物反应，即它不具有反应性氢原子。消泡剂可以是硅氧烷基消泡剂，例如烷基芳基硅氧烷聚合物，诸如甲基己基异丙基苄基硅氧烷，其是从迈图高新材料控股公司(Momentive Performance Materials Holdings)作为SF8843可获得的。消泡剂也可以是无硅氧烷的，例如它可以是异链烷烃，诸如从美国毕克公司(BYK USA)可获得的BYKTM 054。当存在时，基于第一或第二部分的总重量，该多部分聚氨酯组合物的第一或第二部分可以各自包含0.01至0.1wt％的消泡剂。在另一个实施例中，该多部分聚氨酯组合物的第一和第二部分可以各自包含0.005至0.05wt％的消泡剂。
以上总体描述的多部分聚氨酯组合物的许多具体实施例对于本领域技术人员是显而易见的。例如，在一些实施例中，该多部分聚氨酯组合物包含第一部分和第二部分，其中，该第一部分包含基于该第一部分的总重量，70至92wt％、特别地88至92wt％的包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚物组合物，和8至30wt％、特别地8至12wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；该第二部分包含基于该第二部分的总重量，60至92wt％、特别地80至92wt％的具有4至6的羟基官能度的多元醇、特别地具有4的羟基官能度丙氧基化的季戊四醇；4至30wt％、特别地4至9wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，以及0.5至10wt％的微粒分子筛；其中：丙氧基化的季戊四醇是该组合物中唯一的多元醇；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该第一部分中的异氰酸酯官能度当量与该第二部分中的羟基官能度当量的比率。在一些实施例中，该第一部分包含88至92wt％的该聚氨酯预聚物组合物以及8至12wt％的该增塑剂；并且该第二部分包含80至92wt％的具有4的羟基官能度的丙氧基化的季戊四醇以及4至9wt％的该增塑剂。在一些实施例中，丙氧基化的季戊四醇是该组合物中唯一的多元醇。
形成聚氨酯的方法包括以100:25至25:100的重量比、特别地100:33至33:100的重量比混合该多部分聚氨酯组合物的第一部分和第二部分，以形成聚氨酯混合物，并且固化聚氨酯混合物以形成聚氨酯。该多部分聚氨酯组合物可以通过手动混合、静态混合、动态混合、或其他方法进行组合和混合。许多最终使用者具有被设置为以100:50的固定体积比混合两部分聚氨酯组合物的第一部分和第二部分的混合设备。因此，在一些实施例中，聚氨酯可以通过以第一和第二部分分别地110:40至90:60的体积比、特别地105:45至95:55的体积比、并且更特别地100:50体积比混合第一部分和第二部分，以形成聚氨酯混合物，并且固化聚氨酯混合物以形成聚氨酯。在一些实施例中，以分别地90:110至110:90的体积比、特别地95:105至105:95的体积比、并且更特别地100:100的体积比混合第一部分和第二部分，以形成聚氨酯混合物，并且固化聚氨酯混合物以形成聚氨酯。在一些实施例中，通过以第一和第二部分分别地110:40至90:60的体积比、或第一和第二部分分别地90:110至110:90的体积比将第一部分和第二部分进行混合以形成聚氨酯混合物并且固化该聚氨酯混合物来制造聚氨酯。可以调节第一部分中的异氰酸酯和第二部分中的羟基的浓度，使得它们之间的希望的化学计量以希望的混合比实现。在一些实施例中，使用重量比。因此，以上数值比也可以是重量比。
以上描述的多部分聚氨酯组合物的任何变化也适用于形成聚氨酯的方法。因此，在一些实施例中，一种形成聚氨酯的方法包括将第一部分和第二部分混合以形成混合的聚氨酯组合物，其中：该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇、特别地具有4的羟基官能度的多元醇，以及干燥剂；基于该混合的聚氨酯组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％、特别地4至25wt％、并且更特别地8至25wt％的增塑剂；该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率；并且固化该混合的聚氨酯组合物。在该方法的一些实施例中，该组合物包含8至25wt％的增塑剂。
在一些实施例中，增塑剂的全部或部分可以形成该多部分聚氨酯组合物的第三部分。在该实施例中，第一和第二部分可以各自加入第三部分中，或者可以将第三部分加入第一和第二部分，然后将其混合。可替代地，可以同时将第一、第二、和第三部分加入空容器中并且在其中混合。
混合后，该多部分聚氨酯组合物应立即具有1,500cP的最大初始混合粘度。术语“初始混合粘度”是指在混合存在的第一、第二、和任何其他部分后该多部分聚氨酯组合物立即具有的粘度。在一些实施例中，该多部分聚氨酯组合物的初始混合粘度为100、200、300、或400至1,500cP、特别地500至1,200cP。
在混合该多部分聚氨酯组合物的这些部分之后，可以将其在0至250℃下固化1至168小时以形成聚氨酯。固化可以在最终使用者使用的用于环氧-胺和其他两部分聚氨酯粘合剂的条件下进行。例如，固化可以在两个阶段中进行，在室温下的初始固化以及在高温下的最后固化。例如，该多部分聚氨酯组合物可以首先在25℃下固化24小时，然后在65℃下固化16小时或在80℃固化4小时。
当完全固化聚氨酯时，它可以具有有益于中空纤维应用的某些物理特性。聚氨酯可以具有根据ASTM D2240-05测量的70D至90D、特别地75D至80D、并且更特别地85D至90D的肖氏硬度。当完全固化聚氨酯时，它可以具有如根据ASTM D412-06A例如使用英斯特朗(Instron)张力计测量的100至10,000psi、特别地1,500至10,000psi、更特别地2,000至8,000psi、并且仍更特别3,000至7,000psi的拉伸强度。
在根据需要调节的粘度下，该多部分聚氨酯组合物可用作粘合剂以构成各种刚性和柔性制品。例如，它可以用来结合塑料、金属、玻璃、纺织品、纸张、纸板、和木材。因此，在一些实施例中，制品包含通过混合并且固化该多部分聚氨酯组合物制造的聚氨酯。以上描述的多部分聚氨酯组合物和聚氨酯的所有变化也适用于包含聚氨酯的制品。特别地，通过混合并且固化多部分聚氨酯组合物得到的聚氨酯可以起到分离装置中的粘合剂的作用。分离装置可以是包含膜的过滤模块，这些膜用来分离各种各样的气体和水性流，例如空气、海水、废水和生物流体诸如血液。用于实现这些分离的膜可以以各种几何形状制造，诸如平片、螺旋缠绕片、管状和中空纤维。因此，在一些实施例中，该制品包括包含膜或中空纤维的过滤模块，其中该聚氨酯与这些膜或中空纤维接触。
包含中空纤维的分离装置对于透析、超滤、反渗透、血液透析、和其他应用是有用的。该装置具有多个细小的中空纤维，其端部被封装在管板中，并且其开口纤维末端在提供液体进入纤维内部的管板面中终止。该管板包含通过混合并且固化该多部分聚氨酯组合物获得的聚氨酯。因此，在一些实施例中，该制品包含封装在通过混合并且固化该多部分聚氨酯组合物获得的聚氨酯中的中空纤维。
本发明至少包括以下实施例。
实施例1.一种多部分聚氨酯组合物，其至少包含第一部分和第二部分，其中该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；并且该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇以及干燥剂；其中：基于该组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％的增塑剂，其中该增塑剂存在于这些部分的任何一个或多个中；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率。
实施例2.如实施例1所述的多部分聚氨酯组合物，其中该具有4至6的羟基官能度的多元醇是在20℃下具有1至10,000厘泊粘度的液体。
实施例3.如实施例1或2所述的多部分聚氨酯组合物，其中该具有4至6的羟基官能度的多元醇是具有4的羟基官能度的聚醚多元醇。
实施例4.如实施例1-3中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该多部分聚氨酯组合物包含4至25wt％的该增塑剂；并且该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇。
实施例5.如实施例1-4中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中具有小于或等于200℃的初始沸点的挥发性有机溶剂、聚酯多元醇、蓖麻油、蓖麻油衍生物、蓖麻油酸的酯、衍生自天然油的其他多元醇、衍生自脂肪的其他多元醇、聚内酯、聚丁烯和聚异丁烯多元醇、以及具有胺官能度的多元醇都不存在于该组合物中。
实施例6.如实施例1-5中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中聚氨酯催化剂不存在于该组合物中。
实施例7.如实施例1-5中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，进一步包含基于该第二部分的重量，0.01至0.5wt％的胺催化剂。
实施例8.如实施例1-7中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该聚氨酯预聚物组合物包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯。
实施例9.如实施例1-8中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该增塑剂包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合。
实施例10.如实施例1-9中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该干燥剂包含微粒分子筛。
实施例11.如实施例1-10中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该组合物进一步包含添加剂，该添加剂包含消泡剂、流动剂和流平剂、UV稳定剂、抗氧化剂、脱模剂、触变剂、分散剂、润湿剂、颜料、染料、填充剂、或其组合。
实施例12.如实施例1所述的多部分聚氨酯组合物，其中：基于该第一部分的总重量，该第一部分包含70至92wt％的包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚物组合物、和8至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；并且，基于该第二部分的总重量，该第二部分包含60至92wt％的该具有4至6的羟基官能度的多元醇；4至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，以及0.5至10wt％的微粒分子筛。
实施例12a.一种多部分聚氨酯组合物，其包含第一部分和第二部分，其中，基于该第一部分的总重量，该第一部分包含70至92wt％的包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚物组合物、和8至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；基于该第二部分的总重量，该第二部分包含60至92wt％的具有4至6的羟基官能度的该多元醇；4至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，以及0.5至10wt％的微粒分子筛；其中：该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该第一部分中的异氰酸酯官能度当量与该第二部分中的羟基官能度当量的比率。
实施例13.如实施例12或12a所述的多部分聚氨酯组合物，其中该第一部分包含88至92wt％的该聚氨酯预聚物组合物以及8至12wt％的该增塑剂；并且该第二部分包含80至92wt％的具有4的羟基官能度的丙氧基化的季戊四醇以及4至9wt％的该增塑剂。
实施例14.一种聚氨酯，该聚氨酯通过将实施例1所述的第一部分和第二部分以该第一和第二部分分别地110:40至90:60的体积比、或该第一和第二部分分别地90:110至110:90的体积比进行混合以形成聚氨酯混合物并且固化该聚氨酯混合物来制造。
实施例15.一种制品，包含通过混合并且固化实施例1-13中任一项所述的多部分聚氨酯组合物制造的聚氨酯。
实施例16.如实施例15所述的制品，其中该聚氨酯在分离装置中起到粘合剂的作用。
实施例17.如实施例16所述的制品，其中该制品包括包含膜或中空纤维的过滤模块，其中该聚氨酯与这些膜或中空纤维接触。
实施例18.如实施例17所述的制品，包含被封装入该聚氨酯中的中空纤维。
实施例19.一种形成聚氨酯的方法，该方法包括将第一部分和第二部分混合以形成混合的聚氨酯组合物，其中：该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇以及干燥剂；基于该混合的聚氨酯组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％的增塑剂；该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇；并且该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率；并且固化该混合的聚氨酯组合物。
实施例20.如实施例19所述的方法，其中该组合物包含8至25wt％的该增塑剂。
实例
这些实例中使用的材料在下表1中描述。
表1.材料
用于评估多部分聚氨酯组合物和聚氨酯的测试方法总结在表2中。
表2.试验方法
异氰酸酯含量 ASTM D2572-97(2010)
粘度预聚物，25℃ ASTM D2393-86
粘度硬化剂，25℃ ASTM D2393-86
初始混合粘度，25℃ ASTM D2393-86
使用寿命(Worklife)，25℃ ASTM D2393-86
肖氏硬度 ASTM D2240-05
拉伸强度 ASTM D412-06A
伸长率 ASTM D412-06A
撕裂强度 ASTM D624-00
线性收缩率，80℃ ASTM D2566-86
凝胶时间和峰值放热温度 ASTM D2471-99
放热的测量根据用于反应热固性树脂的凝胶时间和峰值放热温度的ASTM D2471-99标准测试方法进行。使用直径8英寸并且高度2.45英寸的模具以及2,000克的样品量。放热以℃/以kg计的单位质量计进行测量。将部分(A)和部分(B)混合在一起(总共2,000克)并且脱气5分钟。将脱气混合物倒入模具内，并且将热电偶置于样品的中间。记录温度直到它达到最大值并且开始下降。
根据以下程序制备两部分聚氨酯组合物的部分(A)和(B)。组分的量提供在表3中。
制备实例1-部分(A)的制备
提供通用程序。将聚氨酯预聚物组合物装入配备用于搅拌、真空、加热和冷却的反应容器中。将SF 8843和己二酸二辛酯也加入到容器中。然后将反应容器在至少约27in.Hg的真空下密封并且在室温下搅拌1小时以形成部分(A)。分析部分(A)的样品以根据ASTMD2572-97(2010)确定NCO含量。在实例1中得到20.30重量百分比的目标NCO值。
制备实例2-部分(B)的制备
通过将聚醚多元醇、增塑剂、和消泡剂在容器中混合30min来制备部分(B)。然后将水从混合物中汽提，直到含水量小于0.04％。然后加入干燥剂、催化剂(当存在时)、和其他添加剂诸如UV吸收剂。将所得混合物(部分(B))搅拌40至45min.，或直至均匀。
实例1-2和对比实例1-聚氨酯的制备
通过将相应的部分(A)和(B)分别以按重量计200:104、200:100、和61.7:100的比率混合，以形成聚氨酯混合物来制备实施例1和2以及对比实例1的聚氨酯。将这些聚氨酯混合物在25℃下固化24小时，并且然后在65℃下固化16小时。固化的聚氨酯的测试结果总结在表3中。
表3.聚氨酯组合物和物理特性
从表3可以看出，实例1和2相对于对比实例1显示出几个有利特性。与对比实例1的分别地4,013psi、50D、和58℃相比，它们显示出至少85D的肖氏硬度、至少6,100psi的拉伸强度、以及至少98℃的热变形温度。
实例3-实例1与环氧封装化合物的比较
将实例1的聚氨酯组合物的性能与标准胺固化的双酚A型环氧封装化合物(对比实例2)的性能在实验室规模的中空纤维束的静态封装中进行比较。当用于封装中空纤维时，本发明的聚氨酯组合物可以替代地被称为“封装粘合剂”。作为封装粘合剂的聚氨酯组合物的实验室规模评估中使用的步骤的简要描述是如下：
1.选择具有小于6wt％的含水量和1英寸直径的一束干纤维和2英寸直径的钢容器进行封装。将这些纤维安排成使得纤维密度(被定义为管板截面面积上的纤维的总横截面面积)是在2英寸直径表面区域内均匀地约50％(最小40％至最大75％)。
2.中空纤维使用快凝粘合剂(fast-setting adhesive)在一端密封，并且然后放入钢容器中，以防止封装粘合剂进入中空纤维并且堵塞纤维底部的腔。
3.将封装粘合剂倒入容纳中空纤维的钢容器中直到容器顶部且允许固化。固化在室温(25℃)与80℃之间的温度下完成。
4.固化完成后，目视检查固化的封装粘合剂在表面上鼓泡或放气。目视检查封装的中空纤维的变色和脆化。
5.在目视检查之后，从钢容器中移出封装的制品，并且切割以评估内部纤维和固化的封装粘合剂的变色。使用30×或更大放大率的显微镜目视检查腔阻塞。
6.当满足以下条件时，封装的制品被认为是可接受的：
A.没有检测到固化的封装粘合剂表面上或内部鼓泡/排气的迹象。
B.没有检测到在封装的中空纤维中的变色或脆化。
C.没有检测到在固化的封装粘合剂的横截面中的变色。
D.没有检测到腔阻塞。
从以下讨论可以看出，实例1满足了所有这些标准。对照对比实例2(标准胺固化的双酚A型环氧树脂)如下测试实例1。
封装应用
使用临时实验室离心封装装置封装样品以模拟离心制造。实例1表现良好。封装的纤维没有缺陷,没有收缩。对比实例2显示了环氧树脂的显著变色以及中空纤维的极度褐变和变色。对比实例2也显著收缩。封装在实例1的聚氨酯中的中空纤维如图1所示；并且封装在对比实例2的环氧树脂中的中空纤维如图2所示。可以看到对比实例2的中空纤维的部分变色。
应力模拟试验
将中空纤维封装到150克的试验材料中，并且允许在60℃下固化24小时。在典型使用过程中遇到的应力通过手动竖直拉动纤维进行模拟。由实验室技术人员对应力响应进行主观评价。用实例1封装的中空纤维比用对比实例2封装的中空纤维显示出更大的柔性。用实例1封装的中空纤维在拉动时不断裂，而用对比实例2封装的纤维在拉动时显示出显著的断裂倾向。
放热
固化特性和峰值放热根据用于反应热固性树脂的凝胶时间和峰值放热温度的ASTM D2471-99标准测试方法进行表征。使用直径8英寸并且高2.45英寸的模具进行实例1和对比实例2的放热比较。每种树脂的质量为2,000克。实例1显示出65℃的峰值放热，而在相同条件下进行测试时，对比实例2显示出97℃的峰值放热。
耐化学性
评估在以下暴露条件下的实例1和对比实例2的耐化学性：
在60℃(114°F)下2％氢氧化钠(NaOH)，
在23℃(73°F)下5％盐酸(HCl)，以及
在23℃(73°F)下6％次氯酸钠(NaOCl)。
测试程序是如下：铸造ASTM D412-06A型拉伸棒。在化学暴露之前和之后测量铸件的重量。将固化的实例1和固化的对比实例2的每一个的三个试样放置在覆盖的玻璃容器中。容器中装满适当的化学溶液，并且盖紧盖子。将HCl和NaOCl试样在23℃的温度控制环境中储存。将NaOH试样在60℃的温度控制烘箱中储存。在暴露7、14、和30天后，将试样从其容器中移出，冲洗以除去化学溶液，用纸巾擦干并且称重。使用英斯特朗通用测试机，根据ASTM D412-06A，在30分钟内测量测试试样的拉伸强度和百分比伸长率。然后将试样重新称重，测试硬度，并目视观察降解、变色、开裂和其他缺陷。
实例1在色牢度和重量变化上优于对比实例2，并且在拉伸强度和百分比伸长率保持率上与对比实例2相当。色牢度结果总结在表4中；并且拉伸强度和百分比伸长率结果总结在表5中。
表4.色牢度
表5.拉伸强度和百分比伸长率
在NaOH、HCl或NaOCl中浸渍30天后，实例1的测试试样在外观和性能上显示出非常小的变化。与对比实例1相比，实例1显示出在NaOH、HCl和NaOCl中更小的重量变化。似乎没有任何试样的弹性体特性的任何明显降低。基于这些结果，实例1适用于在需要在高温NaOH溶液中定期清洁和灭菌的应用中作为粘合剂用于分离装置。
实例4-8-增塑剂量的影响
在实例4-8中，增塑剂DOA的量在部分A和部分B二者中变化。结果总结在表6中。这些实例表明，在部分A和部分B二者中可以使用一系列增塑剂水平，而不折损产品的耐化学性和热性能。因此，可以通过改变各自中的增塑剂的量来调节部分A和B的粘度。有利地，调节部分A和B的粘度的能力允许改进可加工性并且控制放热。
表6.聚氨酯组合物和物理特性
a)重量百分比增加或损失。
b)肖氏硬度或拉伸强度无变化。
在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求书的上下文中)术语“一个/一种(a/an)”、“该/这些(the)”和类似的指示物的使用应被解释为涵盖单数和复数二者，除非在此另外说明或与上下文明显矛盾。“或”是指“和/或”。除了更宽的范围之外，更窄的范围或更具体的组的披露不是对该更宽范围或更大的组放弃提出权利要求。在此披露的所有范围包括端点，并且这些端点是独立地彼此可组合的。如在此使用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量、或重要性，但仅用于将一个元素与另一个元素区分开。如在此使用的“包含”包括“主要由所列出的元素组成”或“由所列出的元素组成”的实施例。
除非以其他的方式定义，否则在此使用的技术和科学术语具有与由本发明所属的领域中的技术人员通常理解的相同的含义。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。如在此使用的“其组合”包括未明确列出的类似组分。术语“多部分聚氨酯组合物”包括两部分聚氨酯组合物。术语“部分(A)”和“部分(B)”分别是与“第一部分”和“第二部分”可互换的。如在此使用的，“多元醇”是具有至少2的羟基官能度的醇。“四元醇”是具有4的羟基官能度的多元醇。如在此使用的，“多异氰酸酯”是含有两个或更多个异氰酸酯基团的异氰酸酯。多异氰酸酯的实例是具有两个异氰酸酯基团的二异氰酸酯。异氰酸酯基团可以缩写为“NCO”。虽然“聚氨酯预聚物”是多异氰酸酯和多元醇的共聚物，例如二异氰酸酯和二醇，但是“聚氨酯预聚物组合物”可以除了聚氨酯预聚物之外包含单体的、二聚物的或三聚物的多异氰酸酯，例如同分异构的二异氰酸酯。当用来封装纤维或线材(例如中空纤维)时，多部分聚氨酯组合物可以称为“封装粘合剂”或“封装化合物”。如在此使用的“室温”是25℃/77°F的温度。当组分被定义为“不存在于组合物中”时，这是指该组分未被加入并且不存在于加入组合物中的任何其他组分中。
任何引用的专利、专利申请和其他参考文献以其全文通过援引方式并入本申请。然而，如果本申请中的术语与援引的参考文献中的术语矛盾或冲突，则本申请中的术语优先于援引的参考文献中的冲突术语。
虽然为了说明的目的已经阐述了典型的实施例，但是上述描述不应被认为是对在此的范围的限制。因而，在不背离在此的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以想到各种修改、改编、和替代方案。

Claims (20)

1.一种多部分聚氨酯组合物，其至少包含第一部分和第二部分，其中该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；并且
该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇以及干燥剂；其中：
基于该组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％的增塑剂，其中该增塑剂存在于这些部分的任何一个或多个中；并且
该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率。
2.如权利要求1所述的多部分聚氨酯组合物，其中该具有4至6的羟基官能度的多元醇是在20℃下具有1至10,000厘泊粘度的液体。
3.如权利要求1或2所述的多部分聚氨酯组合物，其中该具有4至6的羟基官能度的多元醇是具有4的羟基官能度的聚醚多元醇。
4.如权利要求1-3中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该多部分聚氨酯组合物包含4至25wt％的该增塑剂；并且该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇。
5.如权利要求1-4中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中具有小于或等于200℃的初始沸点的挥发性有机溶剂、聚酯多元醇、蓖麻油、蓖麻油衍生物、蓖麻油酸的酯、衍生自天然油的其他多元醇、衍生自脂肪的其他多元醇、聚内酯、聚丁烯和聚异丁烯多元醇、以及具有胺官能度的多元醇都不存在于该组合物中。
6.如权利要求1-5中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中聚氨酯催化剂不存在于该组合物中。
7.如权利要求1-5中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，进一步包含基于该第二部分的重量0.01至0.5wt％的胺催化剂。
8.如权利要求1-7中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该聚氨酯预聚物组合物包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯。
9.如权利要求1-8中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该增塑剂包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合。
10.如权利要求1-9中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该干燥剂包含微粒分子筛。
11.如权利要求1-10中任一项所述的多部分聚氨酯组合物，其中该组合物进一步包含添加剂，该添加剂包含消泡剂、流动剂和流平剂、UV稳定剂、抗氧化剂、脱模剂、触变剂、分散剂、润湿剂、颜料、染料、填充剂、或其组合。
12.如权利要求1所述的多部分聚氨酯组合物，其中：
基于该第一部分的总重量，该第一部分包含70至92wt％的包含改性的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的聚氨酯预聚物组合物、和8至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；并且
基于该第二部分的总重量，该第二部分包含60至92wt％的该具有4至6的羟基官能度的多元醇；4至30wt％的包含己二酸酯、邻苯二甲酸酯、磷酸酯、或其组合的增塑剂，以及0.5至10wt％的微粒分子筛。
13.如权利要求12所述的多部分聚氨酯组合物，其中该第一部分包含88至92wt％的该聚氨酯预聚物组合物以及8至12wt％的该增塑剂；并且该第二部分包含80至92wt％的具有4的羟基官能度的丙氧基化的季戊四醇以及4至9wt％的该增塑剂。
14.一种聚氨酯，该聚氨酯通过将权利要求1所述的第一部分和第二部分以该第一和第二部分分别地110:40至90:60的体积比、或该第一和第二部分分别地90:110至110:90的体积比进行混合以形成聚氨酯混合物并且固化该聚氨酯混合物来制造。
15.一种制品，包含通过混合并且固化如权利要求1-13中任一项所述的多部分聚氨酯组合物制造的聚氨酯。
16.如权利要求15所述的制品，其中该聚氨酯在分离装置中起到粘合剂的作用。
17.如权利要求16所述的制品，其中该制品包括包含膜或中空纤维的过滤模块，其中该聚氨酯与这些膜或中空纤维接触。
18.如权利要求17所述的制品，包含被封装入该聚氨酯中的中空纤维。
19.一种形成聚氨酯的方法，该方法包括混合第一部分和第二部分以形成混合的聚氨酯组合物，其中：
该第一部分包含聚氨酯预聚物组合物，该聚氨酯预聚物组合物具有基于该聚氨酯预聚物组合物的总重量15至24wt％的NCO含量；
该第二部分包含具有4至6的羟基官能度的多元醇以及干燥剂；
基于该混合的聚氨酯组合物的总重量，该组合物包含1至30wt％的增塑剂；
该具有4至6的羟基官能度的多元醇是该组合物中唯一的多元醇；并且
该组合物具有1:1至1.2:1的化学计量，其中化学计量被定义为该组合物中异氰酸酯官能度当量与羟基官能度当量的比率；并且
固化该混合的聚氨酯组合物。
20.如权利要求19所述的方法，其中该组合物包含8至25wt％的该增塑剂。
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