TWI546334B - 可熔融加工之共聚脲彈性體 - Google Patents

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Description

可熔融加工之共聚脲彈性體
本發明係關於可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，更明確來說，是可以連續方式製備之聚脲和/或共聚脲彈性體，包括可在反應性擠壓機和/或類似設備中製備的彈性體。
聚脲和/或共聚脲為彈性體，一般係衍生自異氰酸酯與合成樹脂摻合物成分的反應，其係經由逐步聚合反應。這種樹脂摻合物成分通常包括胺封端之聚合物樹脂。製備共聚脲彈性體之方法一般係利用預聚合物，並且無法以連續的方式來完成。在這些缺點方面，用來製備這些材料的胺封端聚合物樹脂會造成其它的問題。胺類與異氰酸酯基反應的相當快速，使得反應很難控制，因此共聚脲彈性體的用途通常會限制於反應射出成型(RIM)方法。即使是在RIM方法中，也已經發現，一般必需要使用像二乙基甲苯二胺(DETDA)之類的立體受阻芳香胺鏈伸長劑，以使得聚合反應減緩到能夠製造出模製物品。此外，已知胺類會在室溫下與異氰酸酯參與許多的二次反應，在含聚脲的聚合物中造成不希望產生的交聯反應及形成凝膠。希望能提供一種能夠更容易加工處理的聚脲聚合物。
此外，提供具有改良物理性質及加工性之聚合物總是有益的。
因此，希望提供一種能夠提供更大加工彈性之共聚脲彈性體的製備方法，以及提供一種具有相當於或優於傳統製備共聚脲聚合物所展現之物理性質的聚合物產物。
 發明總結
本發明提供了一種可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其包含衍生自內醯胺封端二異氰酸酯及伸烷基二醇之聚脲鏈段。本發明之聚脲和/或共聚脲彈性體可以藉由使(a)內醯胺封端二異氰酸酯及(b)通式為HO-R-OH之伸烷基二醇進行聚合而得，其中R為含有1至20個或者是2至20個碳原子的伸烷基。本文中所用的內醯胺封端二異氰酸酯乙詞係指二異氰酸酯與內醯胺單體之反應產物。在一些實施實例中，聚合反應係在有鹼性觸媒存在的情況下進行，並且用於製備彈性體之內醯胺封端二異氰酸酯含有少於5重量%的殘留內醯胺單體。
本發明還提供了共聚脲彈性體，其中彈性體的結構還進一步包括衍生自羥基封端化合物之軟嵌段的鏈段和/或衍生自內醯胺單體之硬嵌段的鏈段。羥基封端化合物可以為聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚己內酯或其組合。還包括的是共聚酯脲彈性體和共聚醚脲彈性體，其中軟鏈段係衍生自伸烷基二醇成分，如聚醚二醇、聚酯二酯或其組合。
本發明還提供了製備文中所述之可熔融加工聚脲和/或共聚脲彈性體的方法。此方法包括步驟為：將(a)內醯胺封端二異氰酸酯及(b)伸烷基二醇，選擇性地在有觸媒存在的情況下予以聚合。所述的聚合反應可以在內混式設備中進行，如擠壓機。本發明提供了以連續和/或部分連續方式來生產任何一種所述的聚脲和/或共聚脲彈性體，以及其連續和/或部分連續的方法。
本發明亦關於可由文中所述彈性體來製備的製造物品。此類物品可藉由射出成型、壓縮成型和/或擠製的方式來製造。此類物品可以利用熱塑性聚合物一般所使用的程序和技術來加以製造。
發明詳述
以下將藉由非限制性的說明來描述本發明的各種特色及實施實例。
聚脲和/或共聚脲
本發明提供了一種可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體。本發明之彈性體並不是藉由使異氰酸酯與聚胺和/或胺封端聚合物樹脂進行反應的典型方法來製備。這種典型方法是極度放熱且難以控制，通常需要在有溶劑和/或一些其它放熱控制特徵存在的情況下進行反應。這是沒有效率的，並且會導致增加材料成本及減少產能。需要有一種更有效率的方法來生產聚脲和/或共聚脲彈性體，並且理想上，聚脲和/或共聚脲彈性體是要可熔融加工的。也就是說，需要能夠連續生產聚脲和/或共聚脲彈性體。
本發明之彈性體包括可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其包含衍生自內醯胺封端二異氰酸酯及伸烷基二醇之聚脲鏈段。內醯胺封端二異氰酸酯及伸烷基二醇將被聚合，形成構成本發明之彈性體的聚脲鏈段。
適合用於本發明之伸烷基二醇包括通式為HO-R-OH之二醇，其中R為含有2至20個碳原子的伸烷基，或是含有2或4至6或8個碳原子。
本發明還包括可熔融加工的共聚脲彈性體，其中該彈性體包含至少一種聚脲單元之鏈段，並且還進一步包含(i)至少一種軟嵌段之鏈段，(ii)至少一種硬嵌段之鏈段或(iii)其組合。軟嵌段之鏈段可衍生自羥基封端化合物。硬嵌段之鏈段則是衍生自內醯胺單體的聚醯胺嵌段。
在彈性體中，聚脲鏈段相對於選用之軟嵌段和/或硬嵌段鏈段的重量百分比並沒有過度的限制，並且可予以調整以獲得最終彈性體所需的物理性質。在一些實施實例中，彈性體中的聚脲鏈段重量百分比為10%至90%，或者是10%至60%，或者是20%至40%。
選用的軟嵌段係衍生自一或多種羥基封端化合物。適合的羥基封端化合物包括聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚己內酯或其組合。在一些實施實例中，羥基封端化合物為聚醚多元醇和/或二醇，聚酯多元醇和/或二醇，或其組合。在一些實施實例中，羥基封端化合物具有的數目平均分子量(Mn)為200至10,000，或400或600至5,000或2,000。在其它實施實例中，羥基封端化合物包括通式為HO-(RO)n-H的聚醚和/或聚酯二醇，其中R為烴基，其可在烴鏈中含有一個羰基，其中烴基含有總共1至20個碳原子，或者是1或2或4至8或6或4個碳原子，並且n為3至70的整數，或者是2或4至50或40或20個碳原子。
在一些實施實例中，彈性體含有聚醚衍生之軟嵌段。在其它實施實例中，彈性體含有聚醯衍生之軟嵌段。還有在其它實施實例中，彈性體含有醚和酯單元之混合物。在此類實施實例中，軟嵌段可以主要為聚酯嵌段，超過70%、80%或甚至於90%為聚酯嵌段。在一些實施實例中，軟嵌段為實質上不含聚醚基和/或含有少於10%、5%或甚至於1%的聚醚基。這些百分比數值係關於整個聚合物的軟嵌段。
選用的硬嵌段可衍生自一或多種內醯胺單體。適合的內醯胺單體並沒有過度的限制。在一些實施實例中，內醯胺單體為己內醯胺、十二內醯胺或其組合。在一些實施實例中，內醯胺單體為己內醯胺。
內醯胺封端二異氰酸酯
如同前面所提及，本發明之彈性體係衍生自內醯胺封端二異氰酸酯。本文中所指的內醯胺封端二異氰酸酯乙詞係表示二異氰酸酯與內醯胺單體的反應產物。這種內醯胺封端二異氰酸酯可以衍生自伸烷基二異氰酸酯。在一些實施實例中，內醯胺封端二異氰酸酯係以一或多個本文所述的內醯胺單體封端。在一些實施實例中，內醯胺封端二異氰酸酯係以己內醯胺、十二內醯胺或其組合封端。為了說明清楚，本發明之內醯胺封端二異氰酸酯本身並不是二異氰酸酯，它只是衍生自二異氰酸酯。如同文中所述，其係衍生自二異氰酸酯和兩個內醯胺單體，其中一個內醯胺單體附接於二異氰酸酯的每一個末端。舉例來說，本發明之內醯胺封端二異氰酸酯可具有以下通式：R1-C(O)-N(R2)-C(O)-N(H)-R3-N(H)-C(O)-N(R4)-C(O)-R5，其中每一個R1、R2、R4及R5為伸烷基，R1和R2鏈結形成一個環狀基且R4和R5鏈結形成一個環狀基，並且其中R3為伸烷基。在一些實施實例中，R1和R2合起來含有5個碳原子，其形成了環狀基的直鏈部分，R4和R5合起來含有5個碳原子，其形成了環狀基的直鏈部分，並且R3含有6個碳原子，並且在一些實施實例中為直鏈。
可用於製備內醯胺封端二異氰酸酯的二異氰酸酯並沒有過度的限制。在一些實施實例中，適合的二異氰酸酯包括4,4'-亞甲雙-(苯基異氰酸酯)；六亞甲二異氰酸酯；3,3'-二甲基聯苯-4,4'-二異氰酸酯；間-苯二甲基二異氰酸酯；伸苯基-1,4-二異氰酸酯；萘-1,5-二異氰酸酯；3,3'-二甲氧-4,4'-聯苯二異氰酸酯；甲苯二異氰酸酯；異佛酮二異氰酸酯；1,4-環己基二異氰酸酯；癸烷-1,10-二異氰酸酯；二環己基甲烷-4,4'-二異氰酸酯；或其組合。一或多種這些二異氰酸酯可以內醯胺單體來封端，以產生本發明之內醯胺封端二異氰酸酯。
在一些實施實例中，本發明之內醯胺封端二異氰酸酯包括己內醯胺封端之六亞甲二異氰酸酯、己內醯胺封端之亞甲二苯基二異氰酸酯、己內醯胺封端之二環己基甲烷二異氰酸酯、己內醯胺封端之甲苯二異氰酸酯或其組合。
內醯胺封端二異氰酸酯可藉由習於本技術領域者已知的技術和方法來製備。例如，內醯胺封端二異氰酸酯可藉由二異氰酸酯(包括一或多種前述之二異氰酸酯)與內醯胺單體(包括一或多種前述之內醯胺單體)的反應來製備。反應可在攪拌的情況下於升高溫度下進行，如85℃。反應也可以在氮氣沖洗的情況下進行。在製備內醯胺封端二異氰酸酯時，可以使用觸媒。製備內醯胺封端二異氰酸酯所使用之二異氰酸酯相對於內醯胺單體的莫耳比率並沒有過度的限制，並且一般係由所使用的二異氰酸酯和內醯胺單體來決定。在一些實施實例中，製備內醯胺封端二異氰酸酯所使用之二異氰酸酯相對於內醯胺單體的莫耳比率為1:0.5至1:5或者是1:1.5至1:5。在一些實施實例中，對於每莫耳的二異氰酸酯而言，這個比率大約為2莫耳的己內醯胺單體，讓部分的內醯胺單體過量，以驅使反應得以完全。接著將所得之內醯胺封端二異氰酸酯用來製備本發明之彈性體。
製備本發明之內醯胺封端二異氰酸酯所使用的內醯胺單體並沒有過度的限制。在一些實施實例中，內醯胺單體為己內醯胺、十二內醯胺或其組合。在一些實施實例中，內醯胺單體為己內醯胺。
在一些實施實例中，用於本發明之二異氰酸酯包括具有一個對位-取代環及一個間位和/或鄰位-取代環之二異氰酸酯。在一些實施實例中，本發明之二異氰酸酯含有2個或更少的對稱元素。在一些實施實例中，本發明之二異氰酸酯成分為實質上不含至不含二苯基二異氰酸酯。
伸烷基二醇
適合用於本發明之伸烷基二醇包括通式為HO-R-OH的二醇，其中R為含有2至20個碳原子的伸烷基，或者是含有2或4至6或8個碳原子。在一些實施實例中，R可以是通式為-(R1-O)n-R2-(O-R1)n-的伸烷基，其中每一個R1係各自獨立為含有2或4至6或8或20個碳原子的伸烷基，R2為含有2或4至6或8或20個碳原子的伸烷基，並且每一個n係各自獨立的整數，在0或1或2至8或6或4的範圍內。在一些實施實例中，所有的R1皆是相同的伸烷基且所有的n具有相同的數值。在一些實施實例中，R2包含一個芳基，例如R2為-Ar-或-Ar-R1-Ar-，其中R1之定義同上，並且Ar為芳基。
在一些實施實例中，伸烷基二醇包含乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、1,5-戊二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇或其組合。在其它實施實例中，伸烷基二醇包括1,6-己二醇、1,4-丁二醇、對苯二酚雙(2-羥乙基)醚、乙氧化雙酚A或其組合。
本發明之伸烷基二醇成分可包含兩種或以上伸烷基二醇的組合，例如1,6-己二醇和1,4-丁二醇之組合。然而，在其它實施實例中，除了可能會以雜質或是商用材料成分形式出現之外，本發明只使用單一的伸烷基二醇，並且實質上不含至不含任何次要的二醇。當其存在時，第二伸烷基二醇佔伸烷基二醇成分的比例不會超過50%，或者在其它實施實例中，為伸烷基二醇成分重量的0至20，或10至15%。
羥基封端化合物
如同前面所提及，本發明之彈性體可以也包括衍生自羥基封端化合物和/或其衍生物之軟嵌段的一或多種鏈段。這種成分也可能被稱為多元醇。適合的羥基封端化合物包括聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚己內酯或其組合。當其存在時，這種成分不同於前述的伸烷基二醇成分，並且被當成個別不同的成分來處理。在一些實施實例中，羥基封端化合物具有的數目平均分子量(Mn)為200至10,000，或400或600至5,000或2,000。當其存在時，這種成分可以佔整個組成物重量的15%、10%或甚至於5%。在一些實施實例中，選用多元醇具有的Mn不超過2000、1000或甚至於650，或者是為500至2000、500至1500、500至1000或甚至於650至1000。
在一些實施實例中，羥基封端化合物包括聚醚多元醇，同樣的，只要它不同於前面所述的伸烷基二醇成分。可用於本發明之聚醚多元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚(四亞甲醚)二醇、聚(三亞甲醚)二醇、兩種或以上該二醇之共聚物或其組合。在一些實施實例中，聚醚多元醇是一種聚醚二醇，並且可包括聚(四亞甲醚)二醇。在一些實施實例中，選用的多元醇成分可以有30%、50%、80%、90%或甚至於95%為聚(四亞甲醚)二醇。在其它實施實例中，選用的多元醇成分為聚(四亞甲醚)二醇，並且可以實質上不含任何其它的多元醇。
在一些實施實例中，羥基封端化合物包括聚酯二醇。適合的聚酯多元醇可以衍生自至少一種二伸烷基二醇和至少一種二羧酸，或者是其酯類或酐。聚酯多元醇一般為實質上直鏈的聚酯，其具有的數目平均分子量(Mn)為約500至約10,000、約500至約5000，或是約1000至約3000，或者甚至於約2000。適合的聚酯多元醇包括聚乙二醇己二酸酯和/或聚二乙二醇己二酸酯、聚丁二醇己二酸酯、聚四亞甲二醇己二酸酯、聚己二醇己二酸酯；以及由對酞酸酯和其衍生物(例如包括，對酞酸二甲酯或是聚對酞酸乙二酯的分解產物)與二醇和三醇反應所產生的多元醇。
在一些實施實例中，羥基封端化合物係實質上不含至不含聚酯、聚碳酸酯和/或聚己內醯胺。所謂的「實質上不含」係指羥基封端化合物含有所討論化合物的數量少於10重量%，或者是含有所討論化合物的數量少於5重量%、1重量%或甚至於0.5重量%。在此類實施實例中，本發明彈性體含有聚醚多元醇衍生的軟嵌段，並且為實質上不含至不含衍生自聚酯、聚碳酸酯和/或聚己內醯胺的軟嵌段。
在一些實施實例中，本發明彈性體的軟鏈段係實質上不含至不含衍生自胺-封端化合物的單元，如胺封端聚醚多元醇。
在一些實施實例中，本發明彈性體係衍生自(i)內醯胺封端二異氰酸酯成分，其包括己內醯胺封端之六亞甲二異氰酸酯、己內醯胺封端之亞甲二苯基二異氰酸酯、己內醯胺封端之二環己基甲烷二異氰酸酯、己內醯胺封端之甲苯二異氰酸酯或其組合；以及(ii)伸烷基二醇成分，其包括乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇或其組合。
在一些實施實例中，本發明彈性體係實質上不含至不含任何衍生自二胺鏈伸長劑之單元。在此類實施實例中，本發明彈性體的製造方法實質上不含至不含二胺鏈伸長劑或類似材料，並且此類材料並未用於本發明彈性體之製備。
內醯胺單體
製備本發明之內醯胺封端二異氰酸酯所使用的內醯胺單體並沒有過度的限制。在一些實施實例中，內醯胺單體為n-烷內醯胺，其中n為整數並且係選自2至12的整數。特別是，n-烷內醯胺為2-乙烷內醯胺(氮雜環丙-2-酮)、3-丙烷內醯胺(丙內醯胺)、4-丁烷內醯胺(丁內醯胺或2-吡咯啶酮)、5-戊烷內醯胺(戊內醯胺)、3-甲基戊內醯胺、6-甲基戊內醯胺、6-己烷內醯胺(己內醯胺)、7-庚烷內醯胺(庚內醯胺)、8-辛烷內醯胺(辛內醯胺),9-壬烷內醯胺(壬內醯胺)、10-癸烷內醯胺(癸內醯胺)、11-十一烷內醯胺或12-十二烷內醯胺(十二內醯胺)。
在一些實施實例中，內醯胺單體為己內醯胺、十二內醯胺或其組合。在一些實施實例中，內醯胺單體為己內醯胺。
額外的添加劑
本發明之組成物還可包括額外的有用添加劑，此類添加劑可以適當的數量來使用。這些選用的額外添加劑包括遮光顏料、著色劑、礦物和/或惰性填料、包括光安定劑之安定劑、潤滑劑、UV安定劑(包括UV吸收劑)、加工助劑、抗氧化劑、抗臭氧化物，以及其它需要的添加劑。有用的額外添加劑也包括奈米顆粒、奈米管、衝擊改質劑、滯焰劑、導電聚合物、消除靜電材料及其組合。
適合的遮光顏料包括二氧化鈦、氧化鋅和鈦酸鹽黃。適合的著色顏料包括碳黑、黃色氧化物、棕色氧化物、生和煅燒的富鐵黃土(sienna)或棕土(umber)、氧化鉻綠、鎘顏料、鉻顏料以及其它混合金屬氧化物和有機顏料。適合的填料包括矽藻土(superfloss)黏土、氧化矽、滑石、雲母、矽灰石、硫酸鋇及碳酸鈣。如有需要，可以使用如抗氧化劑之類的安定劑，並且包括酚系抗氧化劑，還有可用的光安定劑包括有機磷酸鹽和有機錫硫醇鹽(mercaptides)。適合的潤滑劑包括金屬硬脂酸鹽、石蠟油及醯胺蠟。適合的UV吸收劑包括2-(2'-羥基酚)苯并三唑及2-羥基二苯甲酮。添加劑也可用來改善TPU聚合物的水解穩定性。每一種上述這些選用的額外添加劑可以存在於本發明之組成物中，或者排除在外。
當存在時，這些額外添加劑在本發明組成物中的含量為組成物重量的0或0.01至30、15、20、5或是2重量%。這些範圍可以分開適用於組成物中所含的每一種額外添加劑，或者是適用於所有額外添加劑的總含量。
本方法
本發明可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體可藉由將內醯胺封端二異氰酸酯與伸烷基二醇予以聚合而得，其中這些成分如前面所述。這種聚合反應可以在內混式設備中發生。該聚合反應可以在有觸媒存在的情況下進行，如含金屬己內醯胺觸媒。
在一些實施實例中，聚合反應還包括(c)一種包含聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚己內酯或其組合之成分，其中羥基封端化合物具有200至10,000之數目平均分子量(Mn)。如前所述，這種成分存在於聚合反應中將形成本發明彈性體中之軟嵌段的鏈段。
在一些實施實例中，聚合反應還包括(d)一種內醯胺單體，其可在共聚脲彈性體中形成一或多個聚醯胺硬嵌段之鏈段。如前所述，這種成分存在於聚合反應中將形成本發明彈性體中之硬嵌段的鏈段。
在一些實施實例中，成分(c)和(d)會同時存在，然而在其它實施實例中，也可能兩者都不存在。當其存在時，成分(c)和/或(d)係各自獨立地同時與成分(a)和(b)反應，或者是在成分(a)與(b)進行反應之後加入，舉例而言，這些成分可以在反應性擠壓機的中段加入，而成分(a)及(b)則是在螺桿的前端就加入。
當進行本文中所敘述的反應時，內醯胺封端二異氰酸酯相對於伸烷基二醇(當有羥基封端化合物存在時，需再將其加總)的莫耳比率為0.75至1.25，或是0.8至1.2，或者是0.9至1.1，或甚至於是0.95至1.05。還有在其它實施實例中，此項比率(內醯胺封端二異氰酸酯的莫耳數相對於伸烷基二醇和任何存在羥基封端化合物之總莫耳數)約為1:1。
在前述任一項實施實例中，所涉及的聚合反應可以在有觸媒的情況下進行。適合的觸媒包括鹼性觸媒、路易士酸觸媒，以及習於本技術領域者已知的其它觸媒。在一些實施實例中，在聚合反應期間所使用的觸媒為鹼性觸媒和/或含金屬己內醯胺觸媒。在一些實施實例中，所使用的觸媒包括己內醯胺鈉，亦稱為鈉己內醯胺；己內醯胺鉀，亦稱為鉀己內醯胺；己內醯胺鎂，亦稱為鎂己內醯胺；或其組合。在一些實施實例中，觸媒包括己內醯胺鈉。
當使用觸媒時，製造本發明彈性體之方法還可進一步包括添加觸媒鈍化劑。在添加了之後，該方法可能會包括將任何殘留觸媒和/或觸媒活化劑由所得材料中去除的一或多個步驟。傳統的觸媒鈍化劑以及添加和去除此類材料之方法皆適合於本發明之材料及方法。
上述的聚合反應可以在內混式設備中進行，包括連續加工之內混式設備。實例包括反應性擠壓機及類似設備。本發明方法所使用的設備可包括批式設備、連續設備或其組合。在一些實施實例中，本發明方法為至少部分連續，並且在其它實施實例中，該方法是完全連續。為了生產上述材料，這些方法也可以包括使用一或多個擠壓機，可以串聯或並聯使用。
在一些實施實例中，本發明材料係在一或多個雙螺桿擠壓機中製備。適合的雙螺桿擠壓機包括同向旋轉雙螺桿擠壓機以及此類擠壓機的系列。
在一些實施實例中，當有內醯胺單體做為反應成分時，本發明方法還會進一步包含由所得彈性體中去除任何殘留內醯胺單體的步驟。此外，本方法可包括任何可能存在之揮發性成分的去除步驟，無論它是內醯胺單體、溶劑或是類似的暫時性成分，或者是在反應和/或後續加工期間存在於組成物中的一些其它材料。此類步驟可能會利用薄膜蒸發、降膜蒸發、拭膜蒸發或其組合來達成去除作用。此外，任何實質上類似的加工設備和步驟可以用於該去除步驟。
如同前面所提及，本發明之彈性體可包括一或多種功能添加劑。這些添加劑，如果有存在的話，可以在聚合反應之前、期間和/或之後添加，而形成包含彈性體和一或多種功能添加劑之組成物。
在一些實施實例中，本發明彈性體可以藉由將內醯胺封端二異氰酸酯和伸烷基二醇進料至加熱的密閉混合機中的方式來製備。這些材料可以各自獨立成分的方式進料。當使用選用觸媒時，可以將其以獨立成分的方式加入或者是與內醯胺封端二異氰酸酯和/或伸烷基二醇預先混合。選用的成分，如羥基封端化合物和/或內醯胺單體，也可以獨立成分的方式加入或者是與內醯胺封端二異氰酸酯和/或伸烷基二醇預先混合，也可以彼此之間先混合。在一些實施實例中，這些額外成分添加至密閉混合機中的位置係與內醯胺封端二異氰酸酯和伸烷基二醇的添加點相同，但是在其它實施實例中，它們係在混合機的不同位置添加。如果有任何額外的添加劑存在，它們可以沿著密閉混合機的任何位置添加，或者是在聚合反應完全之後，於第二密閉混合機或甚至於批式攪拌機中與彈性體摻混。靠近密閉混合機的出口處可以施加真空，以去除揮發性成分，並且也可以包括前面所述的其它步驟。可以將第二密閉混合機排出的彈性體通過水浴和/或通過粉碎設備，如線料切割機或是水下造粒機。
已知前面所述的部分材料會在最後的配方中相互作用，因此最終配方的成分會與一開始加入的成分有所不同。例如，(清潔劑的)金屬離子可以遷移到其它分子之酸性或陰離子的位置上。因而形成的產物，包括依其擬定用途使用本發明組成物所形成之產物，可能無法很容易的清楚描述。然而，所有有關此類的修改及反應產物皆包括在本發明的範疇內；本發明包括藉由將上述成分混合所製備之組成物。
 實施例
本發明將藉由以下實施例做進一步的說明，所提出的是特別有利的實施實例。雖然這些實施例是用來說明本發明，但它們並非意圖用來設限。
實施例1
在內混式設備中，使321.19毫莫耳的內醯胺封端二異氰酸酯(其本身是由六亞甲二異氰酸酯與己內醯胺單體來製備)與321.19毫莫耳的1,6-己二醇在有己內醯胺鈉觸媒(6.42毫莫耳)存在的情況下進行反應來製備共聚脲彈性體。反應是在95-110℃下進行。在數分鐘之後，反應完全並且將所得之材料予以取樣來進行分析。
實施例2
使用實施例1中所述的程序，將240.81毫莫耳的己內醯胺封端之六亞甲二異氰酸酯與240.81毫莫耳的1,4-丁二醇在有己內醯胺鈉觸媒(4.82毫莫耳)存在的情況下進行反應來製備共聚脲彈性體。將所得的彈性體製成壓縮成型板，以用來進行分析。
實施例3
使用實施例1中所述的程序，將194.53毫莫耳的己內醯胺封端之4,4’-亞甲雙(環己基異氰酸酯)與194.53毫莫耳的1,6-己二醇在有己內醯胺鈉觸媒(3.89毫莫耳)存在的情況下進行反應來製備共聚脲彈性體。將所得的彈性體製成壓縮成型板，以用來進行分析。
實施例4
使用實施例1中所述的程序，將355.81毫莫耳的己內醯胺封端之六亞甲二異氰酸酯與335.85毫莫耳的1,6-己二醇及20.00毫莫耳的聚(四亞甲醚)二醇(Mn為1000)之混合物在有己內醯胺鈉觸媒(7.12毫莫耳)存在的情況下進行反應來製備共聚脲彈性體。將所得的彈性體製成壓縮成型板，以用來進行分析。
實施例5
使用相當於實施例1中所列之條件，在試驗等級的反應性擠壓機中製備實施例1的共聚脲彈性體。所得之材料具有以下性質：
前面所提及的每一份文件皆經由引用併入本文。除了在實施例中，或者是另外明顯的指出，在本敘述內容中所有用來表示材料數量、反應條件、分子量、碳原子數等之數量值皆應被視為藉由「大約」乙詞來修飾。除非另外提及，所有的百分比數值、ppm數值及份數數值皆是以重量為基礎。除非另外提及，本文中所稱的每一種化學品或組成物必須被理解為商用等級的材料，其可含有異構物、副產物、衍生物及一般認知會在商用等級中出現的其它材料。同時亦應了解的是，本文中所提及的數量上下限、範圍及比率限制可以獨立相加。同樣的，本發明每一種要素的範圍及數量可以和任何其它要素的範圍及數量一起使用。在本文中所使用「基本上由....構成」的表達方式係允許包含不會實質上影響所考量組成物之基本及新穎特性的物質。
在本文中所用的「實質上不含」乙詞係代表該組成物中含有少於10重量%、5重量%、1重量%、0.1重量%或甚至於0.01重量%的所述材料。這個名詞也可能代表並不預期所述材料會出現，但是可能因為它在其它材料中以雜質和/或副產品的形式出現，而以小量或微量存在。

Claims (20)

  1. 一種可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其包含衍生自內醯胺封端二異氰酸酯及伸烷基二醇之聚脲鏈段；其中彈性體係將(a)內醯胺封端二異氰酸酯；及(b)通式為HO-R-OH之伸烷基二醇，其中R為含有1至20個碳原子的伸烷基；在有觸媒存在的情況下聚合而得；其中用於製備彈性體之內醯胺封端二異氰酸酯係衍生自二異氰酸酯和兩個內醯胺單體，其中一個內醯胺單體附接於二異氰酸酯的每一個末端，且該內醯胺封端二異氰酸酯含有少於5重量%的殘留內醯胺單體；及其中該觸媒包含一種含金屬之己內醯胺觸媒。
  2. 如申請專利範圍第1項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其中該二異氰酸酯實質上沒有任何含二苯基二異氰酸酯，其中該種含二苯基之二異氰酸酯的兩個苯環皆只有對位-取代。
  3. 如申請專利範圍第1項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其中彈性體還包含以下至少一種：(c)一或多種衍生自包含不同於成分(b)之伸烷基二醇之多元醇成分之軟嵌段的鏈段；及(d)一或多種衍生自內醯胺單體之硬嵌段的鏈段。
  4. 如申請專利範圍第3項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲 彈性體，其中多元醇的組成不超過整個組成物的15重量%；並且其中成分(a)的內醯胺封端二異氰酸酯除以成分(b)的伸烷基二醇和成分(c)的多元醇(當存在時)之相加數量的莫耳比率為0.75至1.25。
  5. 如申請專利範圍第3項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其中多元醇包含聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚己內酯或其組合，其中多元醇化合物具有200至10,000之數目平均分子量(Mn)。
  6. 如申請專利範圍第3項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其中用於製備彈性體之多元醇包含聚醚多元醇。
  7. 如申請專利範圍第1項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其中內醯胺封端二異氰酸酯包含以己內醯胺、十二內醯胺或其組合封端之伸烷基二異氰酸酯。
  8. 如申請專利範圍第1項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其中內醯胺封端二異氰酸酯係衍生自：六亞甲二異氰酸酯、3,3’-二甲基聯苯-4,4’-二異氰酸酯、間-苯二甲基二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、3,3’-二甲氧-4,4’-聯苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、1,4-環己基二異氰酸酯、癸烷-1,10-二異氰酸酯、二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯、或其組合。
  9. 如申請專利範圍第1項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲 彈性體，其中伸烷基二醇包含乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、丙二醇、1,5-戊二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、對苯二酚雙(2-羥乙基)醚、乙氧化雙酚A、或其組合。
  10. 如申請專利範圍第1項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，其中內醯胺封端二異氰酸酯包含己內醯胺封端之六亞甲二異氰酸酯、己內醯胺封端之亞甲二苯基二異氰酸酯、己內醯胺封端之二環己基甲烷二異氰酸酯、己內醯胺封端之甲苯二異氰酸酯或其組合；並且其中伸烷基二醇包含乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇或其組合。
  11. 一種組成物，其包含如申請專利範圍第1項之可熔融加工之聚脲和/或共聚脲彈性體，且還包含一或多種功能添加劑；其中功能添加劑包含遮光顏料、著色劑、礦物和/或惰性填料、包括光安定劑之安定劑、潤滑劑、UV安定劑、加工助劑、抗氧化劑、抗臭氧化物、奈米顆粒、奈米管、衝擊改質劑、滯焰劑、導電聚合物、消除靜電材料及其組合。
  12. 一種製備可熔融加工聚脲和/或共聚脲彈性體之方法，包括步驟為：I.將(a)內醯胺封端二異氰酸酯及(b)伸烷基二醇在有觸媒存在的情況下予以聚合； 其中伸烷基二醇的通式為HO-R-OH，其中R為含有2至20個碳原子的伸烷基；其中聚合反應是在內混式設備中進行；其中用於製備彈性體之內醯胺封端二異氰酸酯係衍生自二異氰酸酯和兩個內醯胺單體，其中一個內醯胺單體附接於二異氰酸酯的每一個末端，且該內醯胺封端二異氰酸酯含有少於5重量%的殘留內醯胺單體；及其中該觸媒包含一種含金屬之己內醯胺觸媒。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該二異氰酸酯實質上沒有任何含二苯基二異氰酸酯，其中該種含二苯基之二異氰酸酯的兩個苯環皆只有對位-取代。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中聚合反應還包括以下至少一項：(c)一種不同於成分(b)之伸烷基二醇之多元醇，其包含聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚己內酯或其組合，其中多元醇化合物具有200至10,000之數目平均分子量(Mn)；及(d)一種內醯胺單體，形成在共聚脲彈性體中一或多種聚醯胺硬嵌段的鏈段。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中觸媒鈍化劑係選擇性地添加至所得聚合物中。
  16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中一或多種功能添加劑係在聚合反應期間和/或之後添加，形成包含彈性體 及該一或多種功能添加劑之組成物；其中功能添加劑包含遮光顏料、著色劑、礦物和/或惰性填料、包括光安定劑之安定劑、潤滑劑、UV安定劑、加工助劑、抗氧化劑、抗臭氧化物、奈米顆粒、奈米管、衝擊改質劑、滯焰劑、導電聚合物、消除靜電材料及其組合。
  17. 如申請專利範圍第12項之方法，其中內混式設備包含一或多個擠壓機；並且其中此方法選擇性地還包含由所得之彈性體組成物中去除任何殘留內醯胺單體的步驟。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中內混式設備包含一或多個雙螺桿擠壓機。
  19. 一種成形的聚合物品，其包含可熔融加工聚脲彈性體，該彈性體包含衍生自內醯胺封端二異氰酸酯及伸烷基二醇之聚脲鏈段；其中彈性體係將(a)內醯胺封端二異氰酸酯；及(b)通式為HO-R-OH之伸烷基二醇，其中R為含有1至20個碳原子的伸烷基；在有觸媒存在的情況下聚合而得；其中用於製備彈性體之內醯胺封端二異氰酸酯係衍生自二異氰酸酯和兩個內醯胺單體，其中一個內醯胺單體附接於二異氰酸酯的每一個末端，且該內醯胺封端二 異氰酸酯含有少於5重量%的殘留內醯胺單體；及其中該觸媒包含一種含金屬之己內醯胺觸媒。
  20. 如申請專利範圍第19項之成形的聚合物品，其中該二異氰酸酯實質上沒有任何含二苯基二異氰酸酯，其中該種含二苯基之二異氰酸酯的兩個苯環皆只有對位-取代。
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