專利名稱：用于制備聚氨酯制品的反應(yīng)注塑系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)注塑(“RIM”)系統(tǒng)和方法。更特別地，本發(fā)明涉及用于制備聚氨 酯制品的加熱的RIM系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
適于高性能應(yīng)用的聚氨酯制品典型地由室溫下高粘度或固態(tài)的組分，例如高粘度 或固態(tài)聚氨酯和/或高粘度或固態(tài)擴(kuò)鏈劑制得。該聚氨酯制品可以具有高耐磨損性能，高 的抗切割和撕裂性，高耐熱性，高負(fù)載能力，高抗疲勞性和/或低滯后性(內(nèi)部熱量累積)。 在該高性能制品的制備中，選擇原材料和預(yù)聚物配制方法以最佳地滿足該制品的嚴(yán)格最終 用途的要求。相應(yīng)地，使用高粘度材料或配分的能力是極為重要的。制備該聚氨酯制品的 方法，例如使用高性能聚氨酯組分的方法，通常被限制在使用低壓計(jì)量-混合設(shè)備的那些。 在該設(shè)備中，包括預(yù)聚物組分的第一物流和包括擴(kuò)鏈劑組分的第二物流流入混合室，該混 合室包含動態(tài)混合軸和多個(gè)依附在其上的混合元件?；旌鲜业谋诳梢允枪饣幕蛘呔哂徐o 態(tài)混合元件以輔助動態(tài)軸上的那些混合元件。該軸典型地由電動機(jī)驅(qū)動，其產(chǎn)生大約1000 至IOOOOrpm以混合這些組分物流。然后將均勻的混合物排入模具，例如敞口模具，并且使 其固化。將模具通常放置在烤箱中，優(yōu)選直至該部件可以脫模。這個(gè)時(shí)間周期可以為1至 120分鐘，例如10至90分鐘，20至60分鐘或30至60分鐘。然后可以將脫模的部件返回 至烤箱一段時(shí)間，例如1至48小時(shí)或8至M小時(shí)，以完成固化過程。
該方法有幾個(gè)缺點(diǎn)，其限制了它們在制備聚氨酯制品中的效率。首先，這些設(shè)備的 開始和結(jié)束產(chǎn)生問題。當(dāng)物流關(guān)閉時(shí)，混合室必須用溶劑或溶劑和氣體，例如空氣的組合進(jìn) 行清潔。這種清潔帶來需要處理的廢料以及溶劑物流。第二，從混合室釋放的初始混合物 典型地包含氣泡并且被丟棄從而導(dǎo)致浪費(fèi)。
另外的缺點(diǎn)是降低的產(chǎn)率。因?yàn)榛旌鲜逸^大，因此使用約1至10分鐘的更長凝膠 時(shí)間(gel time)的配方以防止混合室的結(jié)垢并且有助于減輕設(shè)備開始和結(jié)束所產(chǎn)生的一 些問題。這樣的開始和結(jié)束步驟相對于連續(xù)模塑操作而言是不效率的。在連續(xù)模塑過程中， 當(dāng)從一個(gè)模具轉(zhuǎn)換至下一個(gè)時(shí)，在模具之間排出的材料被收集在容器中。替代地，可以通過 在容器中收集材料和從來自容器的材料填充模具而填充的所有模具。雖然這些操作方案可 以限制混合機(jī)器上進(jìn)行的浪費(fèi)的開始和結(jié)束操作的數(shù)目，但是當(dāng)固化的材料涂布容器時(shí)又 產(chǎn)生另外的浪費(fèi)。用于限制這種廢物的長凝膠時(shí)間配方延長了脫模時(shí)間，從而導(dǎo)致低很多 的產(chǎn)率或者多很多的模具和相關(guān)設(shè)備，例如烤箱的數(shù)量。
適于高性能應(yīng)用的聚氨酯制品的制備較為困難，如果不是由于采用組分的不可能 性而不能采用常規(guī)RIM過程達(dá)到，該組分在室溫下是高粘度或固態(tài)，例如高粘度或固態(tài)聚 氨酯預(yù)聚物和/或高粘度或固態(tài)擴(kuò)鏈劑。因此，需要能有效地和成本效率地并且能夠使用 室溫下高粘度或固態(tài)的組分的制備高性能聚氨酯制品的方法和系統(tǒng)。
發(fā)明概述
本發(fā)明涉及用于形成高性能聚氨酯制品的反應(yīng)注塑(RIM)系統(tǒng)和方法。
在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種與預(yù)聚物儲存容器和擴(kuò)鏈劑儲存容器相連的 外部加熱的反應(yīng)注塑系統(tǒng)。該系統(tǒng)任選地包括用于結(jié)合預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的混合室；和在混 合室上游和在儲存容器下游的用于加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種的加熱系統(tǒng)。加熱系統(tǒng) 優(yōu)選加熱混合室和至少一個(gè)預(yù)聚物儲存容器或擴(kuò)鏈劑儲存容器之間的一條或多條管路。任 選加熱至少一個(gè)的預(yù)聚物儲存容器或擴(kuò)鏈劑儲存容器。
優(yōu)選地，該系統(tǒng)能加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種到高于70°C，例如高于100°C 的溫度。通過加熱一種或多種這些材料，該系統(tǒng)優(yōu)選能使用至少一種室溫下粘度高于 3000厘泊和任選在室溫下為固態(tài)的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑。該系統(tǒng)優(yōu)選能使用至少一種熔點(diǎn)為 400C -140°C的預(yù)聚物或擴(kuò)鏈劑。
在一個(gè)實(shí)施方式中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括與預(yù)聚物儲存容器流體連接的第一管路； 與預(yù)聚物儲存容器流體連接的用于泵送預(yù)聚物通過第一管路至混合室的第一泵；與擴(kuò)鏈劑 儲存容器流體連接的第二管路；和與擴(kuò)鏈劑儲存容器流體連接的用于泵送擴(kuò)鏈劑通過第二 管路至混合室的第二泵。
在一個(gè)方面，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于獨(dú)立地加熱預(yù)聚物的第一加熱系統(tǒng)和用于獨(dú) 立地加熱擴(kuò)鏈劑的第二加熱系統(tǒng)。第一加熱系統(tǒng)可包括第一加熱流體，其在至少一部分預(yù) 聚物儲存容器周圍循環(huán)，和第二加熱系統(tǒng)可包括第二加熱流體，其在至少一部分?jǐn)U鏈劑儲 存容器周圍循環(huán)。
為了促進(jìn)在RIM系統(tǒng)中的混合，混合室優(yōu)選包括用于混合預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的L頭。 其結(jié)果是，該系統(tǒng)能以3 1至10 1或大于5 1的重量比結(jié)合(和優(yōu)選完全混合)預(yù) 聚物和擴(kuò)鏈劑。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明是一種在反應(yīng)注塑系統(tǒng)中制備制品的方法，該方法 包括如下步驟(a)將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑注射入混合室，其中加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中的至少 一種；和(b)在混合室中開始預(yù)聚物的固化，其中預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的凝膠時(shí)間大于2秒，例 如大于4秒。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明是一種在反應(yīng)注塑系統(tǒng)中制備制品的方法，該方法 包括如下步驟(a)將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑注射入混合室以形成反應(yīng)混合物，其中加熱預(yù)聚物 或擴(kuò)鏈劑中的至少一種以相對于室溫將其粘度降低至少2000厘泊；(b)將反應(yīng)混合物導(dǎo)入 模具中，和(c)固化該反應(yīng)混合物以形成制品。與前述實(shí)施方式一樣，預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑優(yōu)選 的凝膠時(shí)間大于2秒，例如大于4秒。
^在本發(fā)明的方法中，被加熱的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種在25°C下的粘度大于 3000厘泊，例如大于5000厘泊或任選為固態(tài)形式。被加熱的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種的 粘度理想地降低至少2000厘泊，例如降低至少4000厘泊。加熱的溫度可以在很寬的范圍 內(nèi)變化。優(yōu)選，加熱將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中的至少一種至高于70°C，例如高于100°C的溫度。 該方法任選地進(jìn)一步包括加熱混合室的步驟。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括獨(dú) 立地加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種的步驟。
預(yù)聚物優(yōu)選的熔點(diǎn)范圍大于60°C，例如60°C -120°C。預(yù)聚物理想的NCO含量低于 15%，例如為2-12%。預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種優(yōu)選的熔點(diǎn)低于50°C。預(yù)聚物可以是， 例如甲苯二異氰酸酯(“TDI”)基預(yù)聚物或二苯基甲烷二異氰酸酯(“MDI”)基預(yù)聚物。
擴(kuò)鏈劑優(yōu)選的熔點(diǎn)范圍為40°C-140°C或大于60°C。例如，擴(kuò)鏈劑可以是鹵代芳香族二胺或鹵代二芳香族二胺。擴(kuò)鏈劑任選選自亞甲基雙鄰氯苯胺(MOCA)，亞甲基雙二乙基 苯胺(MDEA)，亞甲基雙氯二乙基苯胺(MCDEA)，和氫醌-雙-羥乙基醚(HQEE)。
在一些示例性的優(yōu)選組合中，預(yù)聚物是MDI基和擴(kuò)鏈劑是DMTDA ；預(yù)聚物是TDI基 和擴(kuò)鏈劑選自MDEA和MCDEA ；預(yù)聚物是TDI基和擴(kuò)鏈劑是DETDA ；或預(yù)聚物是MDI基和擴(kuò)鏈 劑選自MOCA和MCDEA。在另一種組合中，預(yù)聚物是多元醇和芳香族二異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物 和擴(kuò)鏈劑是二芳香族二胺。
最終制品優(yōu)選是高度耐用的且顯示出高性能。例如，最終制品優(yōu)選硬度為45-85 肖氏D，且優(yōu)選當(dāng)加熱至150°C時(shí)軟化低于30肖氏D。附圖簡介
通過考慮下列非限制性的附圖本發(fā)明將更容易理解，其中所有圖中相同的符號表 示相同的或相似的部件，和在其中
圖IA是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式布置的用于RIM系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)的示意圖IB是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式布置的用于RIM系統(tǒng)的兩個(gè)加熱系統(tǒng)的示意圖IC是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式布置的用于RIM系統(tǒng)的一個(gè)容器的加熱系統(tǒng)的示 意圖2是概括實(shí)施例1-13中形成的聚氨酯制品的材料性質(zhì)的表格；
圖3是概括對比實(shí)施例A-H中形成的聚氨酯制品的材料性質(zhì)的表格；和
圖4是概括對比實(shí)施例I-O中形成的聚氨酯制品的材料性質(zhì)的表格。
發(fā)明詳述
介紹
本發(fā)明涉及用于制備聚氨酯制品，優(yōu)選高性能聚氨酯制品的反應(yīng)注塑(RIM)系統(tǒng) 和方法。RIM方法和系統(tǒng)以連續(xù)的方式迅速混合兩種組分，例如預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑，且沒有動 態(tài)混合器或其它移動的混合器部件。作為替代，混合通過在混合室內(nèi)相互噴射的兩種高壓 料流的沖擊實(shí)現(xiàn)。混合的組分在混合室內(nèi)開始反應(yīng)并排出到模具中。典型地，混合室是包 括液壓傳動控制桿的小圓柱形管，當(dāng)將該桿向模具方向推進(jìn)時(shí)，其用于同時(shí)關(guān)閉物流和清 潔該管。而且當(dāng)將該桿從模具拉回時(shí)，控制桿可以開啟全部物流向該室內(nèi)，和然后進(jìn)入模具 的流動。常規(guī)的RIM系統(tǒng)使用低粘度預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑，和不能從預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑形成高性 能的聚氨酯制品，它們?nèi)我环N或兩種在25°C下為固態(tài)或具有相對高粘度。本發(fā)明的RIM系 統(tǒng)和方法提供由這些高粘度或固態(tài)材料形成該高性能制品的能力。更特別地，本發(fā)明涉及 一種從在室溫下為固態(tài)或具有高粘度的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑制備聚氨酯制品，優(yōu)選高性能聚氨 酯制品，如本文定義，的外部加熱的RIM系統(tǒng)和RIM方法。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以使用改進(jìn)的RIM系統(tǒng)制備其性能通常僅僅通過動態(tài) 計(jì)量-混合獲得的高性能聚氨酯制品。不加熱降低粘度，在標(biāo)準(zhǔn)RIM系統(tǒng)中這些高粘度的預(yù) 聚物和/或高粘度的擴(kuò)鏈劑(下文將更詳細(xì)地描述)不能有效地泵送，混合以及加工。因 此，固態(tài)或高粘度的預(yù)聚物和固態(tài)或高粘度的擴(kuò)鏈劑不能用于常規(guī)RIM系統(tǒng)，相應(yīng)地，通過 常規(guī)的RIM系統(tǒng)不能制備出性能類似于通過計(jì)量-混合獲得的制品的高性能聚氨酯制品。
加熱的RIM系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明RIM系統(tǒng)的至少一部分優(yōu)選內(nèi)部加熱，或更優(yōu)選地，使用一個(gè)或多個(gè)加熱系統(tǒng)外部加熱。例如，在一個(gè)方面，RIM系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)圍繞RIM系統(tǒng)一部分的夾套。 在該實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)加熱元件或加熱單元可以，例如，加熱流體，例如油，將其泵送 通過夾套使得RIM系統(tǒng)中所用的一種或多種組分，例如預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑維持在高溫下， 以降低其中一種或兩種組分的粘度并且使其適合于RIM方法。
替代地，該系統(tǒng)或其一部分的溫度可以用本領(lǐng)域已知的其它加熱元件例如電伴熱 或加熱的空氣室來升高。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，一種或多種組分維持在其下的升高的溫度 大于60°C，例如大于80°C，大于100°C或大于120°C下。以范圍計(jì)，升高的溫度范圍任選 為30°C至140°C，例如50°C至135°C，或60°C至120°C。在優(yōu)選的方面，RIM系統(tǒng)被外部加 熱使得至少一種用于制備聚氨酯彈性體的組分被加熱且具有加熱的粘度，使其適合于RIM 方法。例如，加熱的組分，例如加熱的預(yù)聚物和/或加熱的擴(kuò)鏈劑，其加熱的粘度可以低于 3000厘泊，例如低于2000厘泊，或低于1000厘泊。在另一個(gè)實(shí)施方式中，RIM系統(tǒng)被外部 加熱使得至少一種用于制備聚氨酯彈性體的組分，例如加熱的預(yù)聚物和/或加熱的擴(kuò)鏈劑 的粘度降低至少2000厘泊，例如至少3000厘泊，或至少4000厘泊，相對于各自組分在25°C 下的粘度。在該降低的粘度下，該組分可以注射入混合室并且在RIM混合條件下充分混合 以形成高性能的聚氨酯彈性體。
在一個(gè)實(shí)施方式中，至少一部分RIM系統(tǒng)被加熱，例如外部加熱，以降低預(yù)聚物的 粘度并使該預(yù)聚物適合于RIM。在該實(shí)施方式中，本發(fā)明的RIM系統(tǒng)可以使用室溫(25°C) 下粘度大于3000厘泊，例如大于5000厘泊，大于8000厘泊，大于10000厘泊，大于20000 厘泊，或固態(tài)(本文中定義為粘度大于40000cP)的預(yù)聚物。該預(yù)聚物可以需要或不需要室 溫下具有高粘度或?yàn)楣虘B(tài)的擴(kuò)鏈劑，以滿足制品的性能需求。在該方面，RIM中所用的擴(kuò)鏈 劑可以加熱或不加熱。因此，常規(guī)的RIM擴(kuò)鏈劑可以用于本發(fā)明的這個(gè)方面。
相反地，在另一個(gè)實(shí)施方式中，至少一部分RIM系統(tǒng)被加熱，例如外部加熱，以降 低擴(kuò)鏈劑的粘度，例如融化擴(kuò)鏈劑，和使該擴(kuò)鏈劑適合于RIM。在該實(shí)施方式中，外部加熱的 RIM系統(tǒng)可以使用擴(kuò)鏈劑，例如其在25°C下的粘度大于3000厘泊，例如大于5000厘泊，大 于8000厘泊，大于10000厘泊，大于20000厘泊，或?yàn)楣虘B(tài)，如以上所定義。該擴(kuò)鏈劑可以 需要或不需要使用室溫下具有高粘度或?yàn)楣虘B(tài)的預(yù)聚物，以滿足制品的性能需求。在該方 面，RIM中所用的預(yù)聚物可以加熱或不加熱。因此，常規(guī)的RIM預(yù)聚物可以用于本發(fā)明的這 個(gè)方面。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，RIM可以外部加熱以降低預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑兩者的粘度。
因此，通過加熱預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑的任一種或兩種，外部加熱的RIM系統(tǒng)可以能 夠使用預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑，其任一種或兩者在25°C下的粘度大于3000厘泊，例如大于5000厘 泊，大于8000厘泊，大于10000厘泊，大于20000厘泊，或?yàn)楣虘B(tài)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑彼此獨(dú)立地被加熱。該方面是所希望的在 于它提供在那些情況下仔細(xì)和獨(dú)立地控制預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的粘度的能力，其中預(yù)聚物和擴(kuò) 鏈劑具有彼此不同，可能顯著不同的升高溫度粘度。在這樣的情況下，每種組分可能需要 不同的加熱程度以獲得適合于RIM加工的粘度。例如，預(yù)聚物可能需要溫度70°C以降低至 3000厘泊的粘度，而擴(kuò)鏈劑需要溫度100°C以僅僅地熔化。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于形成制品的RIM方法，其中預(yù)聚物或擴(kuò)鏈劑 中至少一種的粘度通過加熱而降低至少2000厘泊，例如至少3000厘泊或至少4000厘泊，相對于在室溫下組合物的粘度。將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑注射入混合室以形成反應(yīng)混合物，然后 將其導(dǎo)入模具并固化以形成制品。該方法能夠使用具有上述所列至少一部分特征的預(yù)聚物 和擴(kuò)鏈劑。
預(yù)聚物
工業(yè)聚氨酯彈性體是基于由多元醇與過量摩爾數(shù)量的二異氰酸酯單體反應(yīng)形成 的聚氨酯預(yù)聚物。本發(fā)明說明書中，術(shù)語“預(yù)聚物”表示預(yù)聚物以及與其混合的任何未反應(yīng) 二異氰酸酯。聚氨酯預(yù)聚物可以通過一種或多種多元醇與二異氰酸酯單體通過本領(lǐng)域已知 的工藝過程獲得。例如，參見2001年8月2日提交的US公開專利申請?zhí)朜o. 2003/0065124, 其全部內(nèi)容作為參考并入本文。在該工藝過程中，二異氰酸酯對多元醇的摩爾比可以為， 例如，1.5 1至20 1。對于二苯基亞甲基二異氰酸酯(MDI)基預(yù)聚物，MDI對多元醇的 摩爾比可以為2. 5 1至20 1。對于甲苯二異氰酸酯(TDI)基預(yù)聚物，TDI對多元醇的 摩爾比可以為1.5 1至4 1。二異氰酸酯和多元醇優(yōu)選在30°C至120°C，例如50°C至 110°C的溫度下反應(yīng)。
多元醇可包括，例如，聚醚，聚酯，聚己內(nèi)酯和聚碳酸酯或烴類多元醇，其分子量為 例如約200至約6000、例如約400至約3000的。該多元醇包括己二酸的聚酯，環(huán)氧乙烷和 環(huán)氧丙烷的均聚醚和共聚醚，四氫呋喃的聚醚，聚碳酸酯，烴類多元醇，及其混合物。在一個(gè) 實(shí)施方式中，多元醇可包括分子量為約60至約400、例如約80至約200的二醇或三醇。該 二醇或三醇包括乙二醇，丙二醇的異構(gòu)體，丁二醇的異構(gòu)體，己二醇，三羥甲基丙烷，季戊四 醇，聚(四亞甲基醚)二醇，二乙二醇，三乙二醇，二丙二醇，三丙二醇及其混合物。
〃代表性的多元醇包括聚丙二醇(PPG)例如Acclaim 4220 (mw = 4037) Bayer MaterialScience，衍生自環(huán)氧丙燒的 PPG 二醇聚合物(PPG 4000), Acclaim 3201 (mw = 3074)Bayer Materialkience，PPG-E0 二醇(衍生自環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的共聚物) (PPG-E03000), Arcol R-2744 (mw = 2240) Bayer MaterialScience，PPG 二醇(PPG 2000)， 聚(亞乙基己二酸酯)二醇(PEAG)例如 PEAG1000 (mw = 980) Chemtura Corporation, PEAG 2000(mw = 1990)Chemtura Corporation，禾口 PEAG 2500 (mw = 2592)，Ruco PolymerCorp.， 聚(三羥甲基丙烷亞乙基己二酸酯)二醇(PTEAG)，聚(四亞甲基醚)二醇(PTMEG)， 例如 Terathane 1000(mw = 994)Invista, Terathane 2000(mw = 2040)Invista,三丙 二 醇(mw = 192)，AldrichChemical Company, Inc.，和二 乙二醇(mw = 106)，Aldrich ChemicalCompany, Inc.。
可以與多元醇反應(yīng)以形成預(yù)聚物的二異氰酸酯單體可以包括，例如，芳香族二異 氰酸酯，例如MDI，其包括本領(lǐng)域已知的純的單體MDI，各種改性的MDI和聚合的MDI材 料，例如酯MDI和醚MDI，TDI，其包括，例如，2，4TDI和2，6TDI及其混合物，萘二異氰酸酯 (NDI)，3，3，- 二甲苯二異氰酸酯(TODI)，和對亞苯基二異氰酸酯(PPDI)，和脂肪族二異氰 酸酯，例如1，6_己烷二異氰酸酯(HDI)，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，和亞甲基二(對-環(huán) 己基異氰酸酯)(H12MDI)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，用于本發(fā)明的RIM系統(tǒng)的預(yù)聚物，任選高粘度的預(yù)聚物，是 MDI基的。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，預(yù)聚物，任選高粘度的預(yù)聚物，是TDI基的。任選 地，預(yù)聚物由這些單體的混合物形成。
決定預(yù)聚物粘度的一個(gè)重要因素是用于制備預(yù)聚物的多元醇的類型。分子量為2000或更低的乙二醇或丙二醇的均聚醚和共聚醚(PPG多元醇)通常得到室溫下具有相對 低粘度的預(yù)聚物。大部分其它多元醇，包括己二酸的聚酯，聚四亞甲基醚二醇，聚己內(nèi)酯，聚 碳酸酯，和烴類多元醇通常得到較高的預(yù)聚物粘度。因此，PPG多元醇已經(jīng)優(yōu)選用于在室溫 下的RIM操作。但是，由該P(yáng)PG多元醇獲得的性能也通常低于由其它更粘生多元醇所獲得 的那些。PPG多元醇生產(chǎn)商的最新進(jìn)展已經(jīng)導(dǎo)致較高分子量的多元醇，例如大于2000，大于 3000或大于4000，據(jù)報(bào)道其性能優(yōu)于較低分子量的多元醇。但是，這些多元醇的較高分子 量也導(dǎo)致對于常規(guī)RIM方法和系統(tǒng)而言通常粘度太高的預(yù)聚物。
決定預(yù)聚物粘度的另一個(gè)重要因素是制備預(yù)聚物中所用異氰酸酯的過量數(shù)量。當(dāng) 所用異氰酸酯為TDI時(shí)，由過量TDI帶來的潛在的工業(yè)衛(wèi)生問題很大(因?yàn)門DI較高的蒸 氣壓力)，和因此僅能使用較低過量數(shù)量的異氰酸酯，例如1.5 1至4 1，1.6 1至 3.5 1，或1.7 1至3.0 1,NC0 0H。當(dāng)所用異氰酸酯為MDI時(shí)，潛在的工業(yè)衛(wèi)生問 題較小(因?yàn)镸DI非常低的蒸氣壓力)，和使用較寬范圍的過量MDI水平，例如2.5 1至 20 1,3 1 至 15 1，或 3. 5 1 至 10 1，NC0 0H。高 NCO OH 比率的預(yù)聚物(TDI 和MDI)導(dǎo)致較低粘度的預(yù)聚物，和因此高NCO OH的MDI基預(yù)聚物已經(jīng)優(yōu)選用于現(xiàn)有的室 溫RIM操作。但是，由該高NCO OH的MDI預(yù)聚物獲得的性能通常低于由采用低NCO OH 制備的較高粘度的MDI和TDI預(yù)聚物所獲得的那些。
因此，適合于形成高性能聚氨酯的得到的優(yōu)選預(yù)聚物，如上所述，在室溫下可 具有高粘度，例如粘度大于3000厘泊，例如大于5000厘泊，或大于8000厘泊，或在 室溫下可以為固態(tài)。示例性的酯MDI基預(yù)聚物包括Chemtura Corporation制備的 Vibrathane 8585，Vibrathane 8595，和 Vibrathane 8572。示例性的醚 MDI 基預(yù)聚物包括 Chemtura Corporation 制備的 Vibrathane B625，Vibrathane B670, Vibrathane B635 和 Vibrathane B8360 除 Vibrathane B670 和 Vibrathane B6;35 之外，上述預(yù)聚物在室溫下為 固態(tài)。Vibrathane B670和Vibrathane B6;35在室溫下為高粘度液體。
在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)聚物的NCO含量低于15%，例如低于12%，低于10%，低 于6 %，低于4 %或低于3 %。就該范圍而言，預(yù)聚物的NCO含量任選地為2-15 %，例如 2. 5-12%，3-12%，3-9%，或 2-4%。
擴(kuò)鏈劑
一旦形成，在本發(fā)明的RIM系統(tǒng)和方法中預(yù)聚物和預(yù)聚物混合物被各種擴(kuò)鏈劑擴(kuò) 鏈。擴(kuò)鏈劑可包括，例如，水，二醇，三醇，二胺，三胺或它們的混合物。如上所述，擴(kuò)鏈劑任 選在室溫下具有高粘度，其在本發(fā)明的加熱的RIM系統(tǒng)中加熱時(shí)降低。任選地，擴(kuò)鏈劑在室 溫下為固態(tài)。
適合于本發(fā)明的RIM系統(tǒng)的代表性的二醇擴(kuò)鏈劑包括1，4_ 丁二醇(BDO)，間苯 二酚二( β -羥乙基)醚(HER)，間苯二酚二( β -羥丙基)醚(HPR)，氫醌-雙-羥乙基醚 (HQEE)，1，3-丙二醇，乙二醇，1，6-己二醇，和1，4_環(huán)己烷二甲醇(CHDM)；三醇和四醇，例 如三羥甲基丙烷和三乙醇胺；和分子量為約190至約500、例如約250至約400的環(huán)氧丙 烷和/或環(huán)氧乙烷的加合物，例如各種等級的Vorano 1 (DowChemical)，Pluracol (BASF Corp.)和 Quadro 1 (BASF Corp.)。
ν適合于本發(fā)明RIM方法和系統(tǒng)的代表性二胺擴(kuò)鏈劑包括4，4’ -亞甲基-雙 (3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) ；二乙基甲苯二胺(DETDA，Albemarle Corporation的Khacure l00)；叔丁基甲苯二胺(TBTDA) ；二甲基硫代-甲苯二胺(DMTDA， Albemarle Corporation 的 Ethacure 300)；三亞甲基二醇二-對-氨基-苯甲酸 酉旨(ChemturaCompany, Inc.的 Vibracure A157 或 Air Products and Chemicals 的 Versalink 740M)；亞甲基二苯胺(MDA)；亞甲基二苯胺-氯化鈉復(fù)合物(Chemtura Company 的Caytur^l和31)；商化芳香族二胺，商化二芳香族二胺，例如亞甲基雙鄰氯苯胺(MOCA)； 和亞甲基雙二乙基苯胺(MDEA)。
擴(kuò)鏈劑可以單獨(dú)使用以固化聚氨酯預(yù)聚物，或者替代地，可以與少量至中等數(shù)量 的羥基或胺封端的多元醇混合以制備混合的固化劑。這些羥基或胺封端的多元醇的加入具 有增加固化劑混合物的當(dāng)量的效果，以及軟化模塑的最終聚氨酯制品的效果。雖然當(dāng)為了 更容易的混合希望改善的比率時(shí)或者當(dāng)需要低硬度時(shí)這些是有益的，但是權(quán)衡物理和動態(tài) 性能而使用該多元醇是本領(lǐng)域已知的。因此，該羥基或胺封端的多元醇的使用優(yōu)選限制為 低于50摩爾％，例如低于30摩爾％，或低于20摩爾％，基于固化劑混合物。
除了使用具有高室溫粘度的預(yù)聚物的能力以外，本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)為任選地使用 為固態(tài)或高粘度例如粘度大于3000厘泊，大于5000厘泊或大于8000厘泊的擴(kuò)鏈劑，如室 溫下測量。此外，室溫下為固態(tài)的擴(kuò)鏈劑可以用于本發(fā)明實(shí)施的方法和系統(tǒng)。優(yōu)選的擴(kuò)鏈 劑的例子包括芳香族二胺，例如二芳香族二胺，例如鹵化二芳香族二胺。特定的例子包括 MOCA, MDEA和MCDEA。其它示例性的擴(kuò)鏈劑為HQEE。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式使用室溫下為固態(tài)的擴(kuò)鏈劑例如M0CA，MDEA和MCDEA 時(shí)，加熱固態(tài)的擴(kuò)鏈劑，由此生產(chǎn)粘度適合用于RIM方法的液態(tài)擴(kuò)鏈劑。
優(yōu)選的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑組合
本發(fā)明的RIM方法和系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)它們能夠使用導(dǎo)致凝膠時(shí)間低于60秒、例 如低于30秒或低于10秒的擴(kuò)鏈劑和預(yù)聚物的組合。該組合典型地不用于常規(guī)的動態(tài)計(jì) 量-混合系統(tǒng)，因?yàn)榭斓墓袒瘯r(shí)間將弄臟混合室且導(dǎo)致差的混合，或?qū)е乱苿踊旌喜考?粘住?？旃袒幕旌衔锏姆窍拗菩岳訛橛肕OCA固化的VibrathanelllSSgS。其它例子是 用MDEA固化的Adiprene LF1900。相應(yīng)地，本發(fā)明的RIM系統(tǒng)和方法能夠使用快速反應(yīng)的 預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的組合，例如MDI預(yù)聚物和MOCA組合，其在以前不可用于計(jì)量-混合方法。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在RIM方法和系統(tǒng)中加熱上述定義的預(yù)聚物(例如高粘度的 預(yù)聚物或固態(tài)的預(yù)聚物)和/或擴(kuò)鏈劑(例如高粘度的擴(kuò)鏈劑或固態(tài)的擴(kuò)鏈劑)可以便于 以成本有效的方法制備與通過計(jì)量混合獲得的制品性能相似的高性能的聚氨酯制品。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，MDI基預(yù)聚物和MOCA擴(kuò)鏈劑通過RIM方法和系統(tǒng)反應(yīng) 以制備聚氨酯制品。一種適合的預(yù)聚物為酯MDI基預(yù)聚物，例如Vibrathane 8595預(yù)聚物。 該組合可以制備具有高硬度值例如肖氏D硬度為45至85或50至80的聚氨酯制品。在加 熱至150°C時(shí)該聚氨酯制品軟化低于30肖氏D單位，例如低于20肖氏D單位。當(dāng)與通過動 態(tài)計(jì)量-混合系統(tǒng)制備的制品比較時(shí)，該聚氨酯制品具有低熱塑性。作為例子，由MOCA固化 和在RIM系統(tǒng)中生產(chǎn)的Vibrathane 8595的制品，優(yōu)于由MOCA固化的Vibrathane 8570 的制品?；蛘?，使用其它酯MDI基預(yù)聚物例如Vibrathane 8585和Vibtathane 8572。另一 個(gè)選擇是，使用醚MDI 基預(yù)聚物例如 Vibrathane B625, Vibrathane B635 和 Vibrathane B670。
預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的各種新穎組合可用于本發(fā)明的RIM方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，例如，預(yù)聚物是TDI基和擴(kuò)鏈劑選自MDEA和MCDEA。特別地，使用本發(fā)明實(shí)施方式制 備的MDEA固化的TDI提供的動態(tài)性能可以比擬高性能熱鑄聚氨酯期望的動態(tài)性能。在另 一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)聚物是TDI基且具有高二異氰酸酯含量，而擴(kuò)鏈劑包括MCDEA。
RIM系統(tǒng)的簡單混合結(jié)構(gòu)允許操作者使用費(fèi)時(shí)1-40秒、例如2_20秒或5_10秒的 快速反應(yīng)系統(tǒng)，這是經(jīng)濟(jì)上所希望的。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的組合的凝膠 時(shí)間為3-60秒，例如5-60秒。
在RIM系統(tǒng)中，通常來說，快速反應(yīng)的預(yù)聚物/擴(kuò)鏈劑混合物不會弄臟或凝膠化混 合室，這是因?yàn)榛旌衔镌诨旌鲜抑械耐Ａ魰r(shí)間很短，例如低于0. 5秒或低于0. 2秒。但是， 低于3秒且特別地低于2秒的凝膠時(shí)間通常是較不所希望的，這是因?yàn)榧庸さ膯栴}，其會對 于這樣的預(yù)聚物/擴(kuò)鏈劑組合而導(dǎo)致。除加工問題外，如此短的凝膠時(shí)間需要使用非常大 的RIM機(jī)器，或極大地限制了可以被模塑的部件尺寸。這是因?yàn)槟Ｋ芴畛鋾r(shí)增加的粘度導(dǎo) 致低流動性。而且，大的RIM機(jī)器是不希望的，不僅因?yàn)橄鄬^高的成本，而且因?yàn)楦吡鲃?速率增加模具中的速度和湍流，從而導(dǎo)致增加夾帶氣泡的可能性。此外，門，轉(zhuǎn)輪，間和出口 都需要增大尺寸，從而導(dǎo)致增加的浪費(fèi)。因此，預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的組合優(yōu)選選擇使是它們提 供的凝膠時(shí)間大于2秒，例如大于3秒，大于4秒，或大于5秒。本文中，“凝膠時(shí)間”表示在 預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的混合與1秒測試取樣(shot)在杯中根本不再流動(當(dāng)旋轉(zhuǎn)90°至側(cè)面 時(shí)不移動)的時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間。
而且，由于控制桿提供了當(dāng)關(guān)閉時(shí)混合室的積極機(jī)械清除而使結(jié)垢受到限制。這 使得操作者有充分的時(shí)間打開模具，移出形成的制品，清潔模具，為下一次注射準(zhǔn)備模具， 關(guān)閉模具，和注射更多的組分以制備另一個(gè)制品。該方法是經(jīng)濟(jì)的，這是因?yàn)樵诰郯滨ブ破?可以脫模之前僅需要幾分鐘。而且，相比于其它方法，只需要較少的模具就能獲得高產(chǎn)率。
示例性的RIM系統(tǒng)
圖IA是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的示例性的RIM系統(tǒng)100的示意圖。RIM系統(tǒng) 100包括混合室102，預(yù)聚物容器104，預(yù)聚物泵107，擴(kuò)鏈劑容器106，擴(kuò)鏈劑泵107，，進(jìn)料 管119和119，，循環(huán)管105和105，和模具108。任選地，預(yù)聚物容器104和擴(kuò)鏈劑容器106 可以是儲存容器。容器104，106優(yōu)選用于向RIM系統(tǒng)供應(yīng)各自的組分。相應(yīng)地，可以使用 本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的供應(yīng)這些組分的其它設(shè)備。
為了啟動RIM系統(tǒng)100的操作，由進(jìn)料管119和119’和循環(huán)管105和105’建立高 壓循環(huán)。由泵107和107’提供高壓，其為本領(lǐng)域已知的類型，例如旋轉(zhuǎn)活塞泵，徑向活塞泵， 齒輪泵，液壓或機(jī)械驅(qū)動的圓柱形泵送設(shè)備?？梢允褂眠m合于達(dá)到至少500psi(3447kPa)，例如至少1000 psi (6895kPa)或至少1500psi (10342kPa)的壓力的其它設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方式中，泵107將預(yù)聚物從預(yù)聚物容器104通過進(jìn)料管119(其傳送加壓的預(yù)聚物)泵送 至混合室102。相似地，泵107’將擴(kuò)鏈劑從擴(kuò)鏈劑容器106通過進(jìn)料管119’ (其傳送加 壓的擴(kuò)鏈劑)泵送至混合室102?？刂茥U101按箭頭103的方向移動，由此分別開啟從容 器104，106的管道119和119’，并允許預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑被引入，例如噴射或注射，進(jìn)入混合 室102。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在管119和119’向混合室102開啟時(shí)循環(huán)管105和105’ 是關(guān)閉的，以確保通過管119和119’流動的所有預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑進(jìn)料至混合室102。當(dāng)控 制桿101按箭頭103的方向相反的方向移動時(shí)，沒有預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑被引入，例如噴射或注射，進(jìn)入混合室102。在該優(yōu)選的實(shí)施方式中，循環(huán)管105和105’開啟，使得傳送來自各自 進(jìn)料管119，119’的各自的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑返回各自的容器104，106，因此建立高壓循環(huán)回 路。在一個(gè)實(shí)施方式中，無論何時(shí)當(dāng)控制桿按箭頭103相反方向移動時(shí)，例如當(dāng)管119和 119’向混合室102關(guān)閉時(shí)，循環(huán)管105和105’保持開啟和允許材料的連續(xù)循環(huán)。任選地， 這通過控制桿101的相同移動同時(shí)完成。在另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)進(jìn)料管119和119’開啟 時(shí)，循環(huán)管105和105’至少部分開啟。作為替代，啟動一個(gè)混合室外部的閥(未顯示)，防 止原料在進(jìn)料至混合室的時(shí)候進(jìn)入管105和105’。將來自容器104的預(yù)聚物和來自容器 106的擴(kuò)鏈劑一起注射或噴射入混合室102并通過其沖擊充分混合以開始兩種材料之間的 固化反應(yīng)并形成反應(yīng)混合物。
通過將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑連續(xù)注入混合室102，混合室102中的反應(yīng)混合物從混合 室102被導(dǎo)入模具108，預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的混合物在那里成形以形成所需的聚氨酯制品。任 選地，加熱模具108，例如置于烤箱中或用加熱油、二醇，水，電阻加熱器，空氣或其它外部加 熱方式，以利于固化反應(yīng)混合物。一旦模具填充好，控制桿101任選地按箭頭103相反的方 向移動以停止來自容器104的預(yù)聚物和來自容器106的擴(kuò)鏈劑的流入以及機(jī)械清潔混合室 102。應(yīng)理解本領(lǐng)域通常已知的其它RIM方法的元件也可以與上述體積的元件結(jié)合使用。
RIM系統(tǒng)100還包括加熱系統(tǒng)110，其包括加熱單元112，夾套114，加熱入口管線 116和加熱出口管線118。加熱系統(tǒng)110的目的是用于將加熱介質(zhì)，例如流體加熱，然后將 其導(dǎo)入夾套114。加熱單元112中被加熱的加熱介質(zhì)，例如流體，任選為油，通過加熱入口管 線116進(jìn)入夾套114并通過加熱出口管線118返回加熱單元112。流體可以是市售的熱交 換介質(zhì)，例如Dow Chemical Co.的一種Dowtherm 流體。在其它實(shí)施方式中，加熱介質(zhì)，例 如加熱流體是空氣，水，二醇，水和二醇的混合物，或具有適合的耐溫性，流動性和熱交換特 性的其它流體。加熱單元112能將加熱介質(zhì)，例如流體再加熱，和將再加熱的流體返回至夾 套114。加熱系統(tǒng)110外部加熱RIM系統(tǒng)100，使得各個(gè)容器104和106中的組分保持充分 的粘度，以注射進(jìn)入混合室102。
如圖IA所示，夾套114部分圍繞預(yù)聚物容器104，擴(kuò)鏈劑容器106，互連的進(jìn)料管 105和105，，和循環(huán)管119和119，，和部分RIM系統(tǒng)100。在其它實(shí)施方式中，各種夾套部 分圍繞RIM系統(tǒng)100的各個(gè)部分。在另一個(gè)其它的實(shí)施方式中，各種夾套完全圍繞RIM系 統(tǒng)100的各個(gè)部分。夾套114的厚度應(yīng)足夠允許加熱流體適當(dāng)流動，并且對要加熱的系統(tǒng)產(chǎn) 生足夠的熱交換。任選地，夾套114進(jìn)一步用耐溫性絕熱材料，例如玻璃纖維或泡沫絕熱體 絕熱，以減少對于包圍系統(tǒng)的空氣的熱量損失，由此減少對于加熱系統(tǒng)110的整體熱負(fù)荷， 以及對于加熱流體的流動需求。
在仍然其它的實(shí)施方式中，流體和/或油的伴隨(tracing)管線(未顯示)鄰接 管路布置并用于代替夾套114。該伴隨管線可以根據(jù)加工參數(shù)的指示或按照維持目的的需 要從RIM系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部分添加或移除。任選地，伴隨管線相互層疊。例如，多個(gè)伴隨 管線可以采用同心的方式纏繞互連的管路。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解適合的伴隨管線可以部 分地或完全地圍繞RIM系統(tǒng)的一部分，使得預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑的粘度被充分降低。
相似地，圖IA所示的加熱系統(tǒng)是示例性的，其它類型的加熱系統(tǒng)也可以使用，例 如電加熱盤管，伴隨，電阻加熱器，熱空氣室，和/或加熱燈。當(dāng)然，也可以使用本領(lǐng)域技術(shù) 人員已知的其它類型加熱系統(tǒng)。雖然優(yōu)選是流體熱交換系統(tǒng)，實(shí)際上通常會指出難以用流體加熱的系統(tǒng)的某些部件通過電阻或其它外部加熱方式加熱，即使流體加熱用于系統(tǒng)的大 部分，例如罐和所有主要管路。這些難以加熱的部件包括例如，彎管，閥，泵，儀表，和混合 頭。這些部件可能不很好地出租給用夾套包圍或油伴隨。
圖IB和IC顯示了本發(fā)明的加熱系統(tǒng)110的其它適合結(jié)構(gòu)。在圖IB中，RIM系 統(tǒng)100包括兩個(gè)獨(dú)立的加熱系統(tǒng)110和110’。各個(gè)加熱系統(tǒng)110，110’包括各自的加熱單 元112，112’，其通過各自的加熱入口管線116，116’和加熱出口管線118，118’與單獨(dú)的夾 套114，114’相連。圖IB中的夾套114圍繞預(yù)聚物容器104，而夾套114’圍繞擴(kuò)鏈劑容器 106。此外，夾套114圍繞進(jìn)料管119和循環(huán)管105和夾套114’圍繞進(jìn)料管119’和循環(huán)管 105’。第一加熱系統(tǒng)110將流體加熱到達(dá)的溫度可以與第二加熱系統(tǒng)110’加熱其相應(yīng)流 體的不同，以允許單獨(dú)地加熱各個(gè)組分，例如加熱預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑。該實(shí)施方式是希望 的，例如，當(dāng)預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑在升高的溫度下具有明顯不同的粘度時(shí)，由此需要加熱至不同 溫度，以提供兩種組分合適的粘度，以便在混合室102中將其混合。在圖IB所示的結(jié)構(gòu)中， 混合室102沒有夾套。這可以是可接受的，如果來自在混合室上游加熱的原料的熱量，靠其 自身，足以保持頭部溫度在所用原料可接受的水平。優(yōu)選地，混合室用電阻或其它熱源單獨(dú) 加熱，以單獨(dú)控制混合頭的溫度，相對于所用的預(yù)聚物和固化劑溫度。當(dāng)然，在其它實(shí)施方 式中，混合室也可以有夾套。盡管在圖IB中，顯示了兩個(gè)加熱系統(tǒng)110，110’，額外的加熱系 統(tǒng)和元件可以在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中使用，以仔細(xì)地控制預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的粘度。任 選地，可以使用一個(gè)加熱系統(tǒng)向全部夾套114，114’提供加熱的流體。在另一方面，未顯示， 混合室102有夾套，和加熱系統(tǒng)110，110’或第三加熱系統(tǒng)(未顯示)加熱混合室102。
在圖IB顯示的結(jié)構(gòu)中，預(yù)聚物容器的加熱流體可以設(shè)定為第一溫度，而擴(kuò)鏈劑的 加熱流體可以設(shè)定為第二溫度。這樣提供了具有不同的升高溫度粘度的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的 混合，這使得本發(fā)明的實(shí)施方式可以使用寬范圍的預(yù)聚物/擴(kuò)鏈劑組合。例如，在本發(fā)明的 RIM系統(tǒng)中，高粘度預(yù)聚物，例如酯MDI基預(yù)聚物，可以與室溫下為固態(tài)的擴(kuò)鏈劑例如MOCA 反應(yīng)。在此方面，MOCA可以加熱至高于酯MDI基預(yù)聚物將要加熱到達(dá)的溫度，以使MOCA的 粘度適合于RIM方法。例如，加熱流體的溫度可以高達(dá)180°C，例如高達(dá)160°C，高達(dá)140°C， 或高達(dá)120°C。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了便于混合兩種組分，加熱一種或多種的擴(kuò)鏈劑和 預(yù)聚物，任選地相互獨(dú)立地，使得兩種組分之間的粘度差低于2000厘泊，例如低于1000厘 泊或低于500厘泊。預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑之間的溫度差(或反之亦然)任選大于20°C，如大于 30°C或大于50°C。
在圖IC中，加熱系統(tǒng)110包括夾套114，其圍繞預(yù)聚物容器104，進(jìn)料管119和循 環(huán)管105，但不是對于擴(kuò)鏈劑容器106相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。在該配置中，容器106中的擴(kuò)鏈劑組分 在室溫下的粘度適合用于RIM系統(tǒng)。盡管在圖IC中，顯示加熱系統(tǒng)110是圍繞預(yù)聚物容器 104的，在其它實(shí)施方式中，加熱系統(tǒng)110可以圍繞混合室102或容器106。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，未顯示，加熱系統(tǒng)包括夾套，其圍繞擴(kuò)鏈劑容器106，與擴(kuò)鏈 劑容器相連的進(jìn)料管和循環(huán)管，但不是對于預(yù)聚物容器104相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。在該配置中，預(yù)聚 物組分在室溫下的粘度適合用于RIM系統(tǒng)。
盡管

圖1A-1C中未顯示，RIM系統(tǒng)可包括其它部件例如管，室，泵，閥，調(diào)節(jié)器，孔， 儀表，傳感器和控制裝置。根據(jù)所用計(jì)量泵的類型和泵送的原料的粘度，可以使用其它泵， 也叫進(jìn)料泵，給計(jì)量泵提供正壓力，改善計(jì)量泵的性能。該進(jìn)料泵可具有其自身的返回容器12的循環(huán)回路，這樣它們可以在壓力控制下以高于計(jì)量泵所需的流動速率進(jìn)行操作，以確保 計(jì)量泵在可接受的壓力下可以提供充足的材料。
此外，可以在控制桿中使用循環(huán)槽，用于高壓循環(huán)，以及在頭部或其附近具有循環(huán) 支路，用于低壓循環(huán)。這允許當(dāng)機(jī)器空轉(zhuǎn)以及對于裝填模具的需求不是很急切時(shí)組分循環(huán) 處于低壓下(循環(huán)閥開啟)。該低壓操作降低組分的應(yīng)力和磨損，這些在經(jīng)歷連續(xù)高壓時(shí) 會發(fā)生。當(dāng)準(zhǔn)備填充模具時(shí)，關(guān)閉循環(huán)閥，并且機(jī)器進(jìn)入高壓循環(huán)。因此材料強(qiáng)制通過頭部 小孔，該小孔在模具填充過程中也用于向混合時(shí)內(nèi)噴射原料。但是，因?yàn)榭刂茥U處于“關(guān)閉” 位置，原料被引導(dǎo)通過控制桿中的槽至其能返回循環(huán)線路的地方，由此返回容器。當(dāng)達(dá)到穩(wěn) 定的壓力和適當(dāng)?shù)牧魉贂r(shí)，控制桿(和清除桿，在“L”頭的情形中)迅速移至“開啟”位置， 由此打開通往模具的原料通道并關(guān)閉到循環(huán)路線的通道。
此外，雖然圖1A-1C在其各自系統(tǒng)中僅顯示一個(gè)預(yù)聚物和一個(gè)擴(kuò)鏈劑物流，但是 可以以相似的方式使用多個(gè)預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑物流，其各自具有自身的加熱系統(tǒng)，泵，和管 路?；蛘?，任意數(shù)目的這些物流可以分享一個(gè)加熱系統(tǒng)，如果可以預(yù)計(jì)它們不需要不同的操 作溫度。對于模塑者希望使用不同聚氨酯系統(tǒng)，而不需要在罐，管路以及相連的裝置中清 空，清潔和再裝填預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑原料，該多個(gè)物流的機(jī)器是有利的。此外，多個(gè)擴(kuò)鏈劑物 流允許選擇同時(shí)進(jìn)料兩種不同的擴(kuò)鏈劑，并且兩種擴(kuò)鏈劑的速率是可調(diào)節(jié)的，以使模塑人 員能夠根據(jù)后續(xù)應(yīng)用的需要快速和適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)聚氨酯的性能。相似地，多個(gè)預(yù)聚物物流允 許選擇同時(shí)進(jìn)料兩種不同的預(yù)聚物，并且兩種預(yù)聚物的速率是可調(diào)節(jié)的，以使模塑人員能 夠根據(jù)后續(xù)應(yīng)用的需要快速和適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)聚氨酯的性能。
在加熱的RIM系統(tǒng)中例如本文描述的那些中，應(yīng)特別注意“死區(qū)”，那是材料不能 充分流動的區(qū)域。這是采用高粘度或固態(tài)預(yù)聚物材料特有的問題，因?yàn)樵擃A(yù)聚物原料的固 有的熱敏性和不穩(wěn)定性。已知用于標(biāo)準(zhǔn)RIM系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)活塞泵易于受到死區(qū)的影響。相應(yīng) 地，應(yīng)當(dāng)選擇計(jì)量泵以使死區(qū)問題最小化。計(jì)量泵優(yōu)選包括軸向活塞泵，徑向活塞泵，齒輪 式泵和液壓或機(jī)械驅(qū)動的圓柱形泵。更特別地，適合的泵包括，例如，由Beinlich Pumpen GmbH制造的齒輪泵和徑向活塞泵和由Rex-Roth制造的旋轉(zhuǎn)活塞泵。
適合本發(fā)明的混合室包括在其中預(yù)聚物組分可以與擴(kuò)鏈劑組分混合的室。常規(guī) RIM系統(tǒng)典型地調(diào)節(jié)至預(yù)聚物擴(kuò)鏈劑重量比為3 1至1 3下操作，優(yōu)選1 1，然而不 非常適于在通過生產(chǎn)高性能聚氨酯制品的許多RIM系統(tǒng)和方法所需的重量比下操作，例如 本發(fā)明的優(yōu)選RIM系統(tǒng)和方法。例如，在某些優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的混合室和RIM系 統(tǒng)能以大于1 3，例如大于1 1，大于3 1，大于5 1，或大于8 1的重量比混合預(yù) 聚物和擴(kuò)鏈劑。就范圍上限而言，混合室和RIM系統(tǒng)能以低于15 1，例如低于10 1或 低于5 1的重量比混合預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑。就范圍而言，混合室和RIM系統(tǒng)優(yōu)選能以1 3 至15 1，例如1 1至15 1或3 1至10 1的重量比混合預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑。
在一個(gè)實(shí)施方式中，如上所述，混合室包括圓柱形外罩以及置于其中的液壓驅(qū)動 控制桿。外罩定義了預(yù)聚物入口和擴(kuò)鏈劑入口，優(yōu)選其彼此相對以向混合室提供各自的組 分。配置控制桿使得當(dāng)完全插入混合室時(shí)(關(guān)閉位置)，控制桿可以堵塞組分流向混合室， 或者當(dāng)控制桿從混合室縮回時(shí)(開啟位置)，允許組分流入混合室。在關(guān)閉位置，當(dāng)桿向模 具出口移動時(shí)，控制桿堵塞原料向混合室(以及向模具)的流動，例如堵住入口，由此引導(dǎo) 預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑流到各自的循環(huán)管路，任選地通過控制桿中的槽，并且任選地返回各自的容器。同時(shí)，當(dāng)桿向前移動并進(jìn)入關(guān)閉位置時(shí)，控制桿配合圓柱形外罩的壁以機(jī)械清潔壁和 防止固化原料的堆積。為了開始預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的混合，桿從模具縮回，由此允許預(yù)聚物和 擴(kuò)鏈劑從各自的入口流入混合室，優(yōu)選以噴射的方式。預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑理想地是高壓的以 便當(dāng)控制桿在混合位置時(shí)，預(yù)聚物物流和擴(kuò)鏈劑物流相互沖擊，由此完全混合組分。一旦混 合，混合物立即通過混合物出口輸送出混合室。一旦出了混合室，將反應(yīng)性混合物輸送至容 器，優(yōu)選模具，混合物在那里成形以形成聚氨酯制品。
如上所述，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，RIM系統(tǒng)和方法適于以不同速率混合預(yù)聚物和擴(kuò) 鏈劑，以便以大于1 1的重量比混合預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑。在一個(gè)方面，RIM系統(tǒng)進(jìn)一步包括 L頭，優(yōu)選加熱的L頭，用于幫助預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑混合。L頭具有L形的混合室，由兩個(gè)圓柱 形頭部分聯(lián)合形成，各自具有控制/清除桿。使用該L頭設(shè)計(jì)改善了組分物流的混合，尤其 是在預(yù)聚物對固化劑的重量比遠(yuǎn)離1 1的情形中，而這是本發(fā)明的高性能聚氨酯系統(tǒng)通 常所希望的。操作L頭的方式應(yīng)使得一個(gè)控制桿控制預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑進(jìn)入混合室(如同圓 柱形外罩，例如單個(gè)桿的頭)，而其它桿，例如清除桿，開啟和清潔該頭的第二部分，為原料 提供其它的混合區(qū)?；旌系玫礁纳?，理由如下增加了停留時(shí)間，改變了流動方向，并且能僅 部分地縮回清除桿，由此生成“窄點(diǎn)”，其在混合室的第一和第二部分之間生成湍流。因?yàn)長 外罩提供更好的混合性能，該實(shí)施方式能在預(yù)聚物對擴(kuò)鏈劑重量比大于1 1，大于3 1， 大于5 1或大于8 1的條件下有效地操作。該比例在本發(fā)明所用高性能聚氨酯配方中 很常用。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，L外罩包括與緊密配合的金屬控制桿相對的密封件。這使 得能夠容忍溫度變化時(shí)導(dǎo)致的金屬容差的波動。
本發(fā)明還涉及使用外部加熱的RIM系統(tǒng)制備聚氨酯制品的方法。在一個(gè)實(shí)施方式 中，該方法包括將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑注射入混合室和開始混合室中混合物的固化。根據(jù)該方 法，預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑其一或兩者都加熱。
在一個(gè)方面中，將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑都加熱。在各種實(shí)施方式中，預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑組 分各自在室溫下具有上述高粘度和/或?yàn)楣虘B(tài)。預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑組分，例如，熔點(diǎn)可高 于40°C，例如高于60°C，高于80°C或高于100°C。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括將預(yù)聚 物和擴(kuò)鏈劑注射入混合室和開始混合室中預(yù)聚物的固化，其中僅加熱兩種組分中的一種， 預(yù)聚物或擴(kuò)鏈劑，以降低其粘度。
在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括獨(dú)立地加熱預(yù)聚物組分和擴(kuò)鏈劑組分。在該方面， 如上所述，在將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑注射入混合室之前向包含各自組分的容器施加熱量。在另 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，獨(dú)立地加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑進(jìn)一步包括加熱用于將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑 進(jìn)料入混合室的RIM系統(tǒng)的部件。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括加熱混合室。在一個(gè) 實(shí)施方式中，本發(fā)明的加熱系統(tǒng)連續(xù)地加熱RIM系統(tǒng)的全部或一部分。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括在模具中部分固化和/或基本完全 固化反應(yīng)混合物，以形成制品。在模具中固化和達(dá)到足夠的物理性能(可以處理制品而不 會損壞)之后，可以移出制品以使模具能立即再次使用以模塑其它的制品。然后使脫模的 制品完成固化，例如，冷卻和/或隨后置于室溫，或任選地，在烤箱的升高溫度下。
聚氨酯制品性能
本發(fā)明的上述方法和系統(tǒng)優(yōu)選形成具有優(yōu)異機(jī)械性能的制品，其優(yōu)選提供適合于高性能應(yīng)用的制品。該最終用途的例子包括高性能輪胎，輪，皮帶，刮土鏟，挖掘篩網(wǎng)，沖切 墊，泵部件，軸承，軸襯，彈簧，軌道墊板，研磨墊板，密封件，以及用于鐵路、汽車和重型設(shè)備 的懸吊部件。
用于該高性能應(yīng)用的制品所要考慮的機(jī)械性能的示例性清單包括，但不限于，如 下肖氏 A硬度，肖氏 C硬度，肖氏 D硬度，楊氏彈性模量，褲形撕裂和正切δ。
肖氏A硬度
聚氨酯制品的硬度是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法形成的高性能聚氨酯的一個(gè)重要特征。 根據(jù)優(yōu)選的方式，硬度用術(shù)語肖氏 A表達(dá)，本文中定義為用肖氏 A硬度計(jì)測量的材料對 永久壓痕的抵抗。肖氏 A硬度計(jì)通過用硬度計(jì)壓足對試樣施加壓力來為給定的試樣測 得一個(gè)硬度值。如果壓足完全穿透試樣，得到的讀數(shù)為0，如果沒有穿透發(fā)生，讀數(shù)結(jié)果為 100。讀數(shù)是無量綱的。相應(yīng)的ASTM測試是指ASTMD2M000，其全部內(nèi)容并入本文作為參 考。肖氏 C和肖氏 D以相似的方法測量，但是，各自使用不同的硬度計(jì)和不同的測量等 級。
彈性
本發(fā)明的聚氨酯制品的彈性或剛性的程度可以用楊氏模量(E)表征，這也是已知 的彈性模量。楊氏模量定義為拉伸應(yīng)力對拉伸應(yīng)變的比率，如下式所示
J1 =拉伸應(yīng)力=σ =1_LL· =晨 拉伸應(yīng)變—ε tsLlL, A0AL
其中
F是施加于制品的力；
A0是施加力的初始橫截面積
Δ L是制品長度變化的數(shù)量；和
Ltl是制品初始長度。
彈性可以用實(shí)驗(yàn)方法由材料試樣進(jìn)行拉伸測試的過程中生成的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 的斜率測得。特殊試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是通過測量施加到試樣上的負(fù)載得到的應(yīng)力和通 過測量試樣形變(即伸長，壓縮或扭曲)得到的應(yīng)變之間關(guān)系的圖形表示。在示例性的程 序中，制備測試樣品，例如由較大的試樣材料片材沖切成預(yù)測定的形狀，例如矩形。從該測 試樣品，測量和記錄初始橫截面積Atl，以及長度k?？梢钥刂茰y試樣品的溫度和/或濕度。 例如，可以保持測試樣品在高達(dá)100%的相對濕度下，例如高達(dá)75%相對濕度，高達(dá)50%相 對濕度或高達(dá)25%相對濕度。又例如，可以保持測試樣品在高達(dá)100°C下，例如至少75°C， 至少50°C，至少25°C或至少0°C。測試樣品可以任選地保持在環(huán)境溫度和/或濕度下。
然后向測試樣品施加負(fù)載?？梢允褂肐nstron(S)裝置向測試樣品施加負(fù)載。 Instron 裝置夾住測試樣品相反的末端并以相反的方向拉測試樣品。負(fù)載施加裝置，例如Instron ,測量用于拉樣品的力F。測量測試樣品的伸長數(shù)量al。根據(jù)各個(gè)f/al 數(shù)據(jù)點(diǎn)來繪制特殊樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
除了應(yīng)力-應(yīng)變曲線之外，伸長百分比也可以通過該測試程序測得。為此，要測量 斷裂之前那一時(shí)刻的伸長數(shù)量△ L。該數(shù)量加上試樣的初始長度與初始長度比較，計(jì)算得到伸長百分比。
“褲形撕裂”
單撕裂方法中擴(kuò)展彈性薄膜或薄片中的撕裂所需的力通常由褲形撕裂測試來表 征。相應(yīng)的ASTM測試為ASTM D-1938，其全部內(nèi)容并入本文作為參考。該測試方法對各 種相差不大的厚度的樣品的撕裂擴(kuò)展耐性進(jìn)行評級。在褲形撕裂程序中，試樣切成1英寸 (2. 5cm) X3英寸(7.5cm)的矩形。在各個(gè)試樣的下中心位置制造一個(gè)2英寸(50mm)的切 口，形成具有兩個(gè)相等尺寸腿的“褲形”試樣。除非特別說明，測試試樣的溫度和濕度控制 在50%濕度和23°C。該條件可以另外設(shè)定，例如可以保持測試試樣在高達(dá)100%相對濕度， 例如高達(dá)75%相對濕度，高達(dá)50%相對濕度或高達(dá)25%相對濕度。又例如，可以保持測試 試樣在高達(dá)100°C，例如至少75°C，至少50°C，至少25°C或至少0°C。
然后向測試試樣的腿施加負(fù)載。在示例性的實(shí)施方式中，使用拉伸測試儀例如 Instron 向測試試樣施加負(fù)載。Instron 的一個(gè)夾子夾住一條腿，Iustron 的另一 個(gè)夾子夾住另一條腿。負(fù)載施加裝置，例如Instron 裝置，以相反的方法拉測試試樣各個(gè) 腿。Instron 裝置測量用于拉試樣的力F。當(dāng)腿相互拉離時(shí)，撕裂擴(kuò)展?？梢岳^續(xù)測試 直至撕裂擴(kuò)展至試樣長度剩余的ι英寸05mm)。Instron 指定用于拉試樣的力和腿分 離的等級。測量撕裂擴(kuò)展至試樣，例如試樣分裂成多塊時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間。
彈性模量，拉伸強(qiáng)度
拉伸強(qiáng)度，拉伸模量和拉伸百分比通常由拉伸撕裂測試表征。相應(yīng)的ASTM測試為 ASTMD412，其全部內(nèi)容并入本文作為參考。
測試包括切成 鈴形試樣的樣品。夾住測試試樣相反的末端并向其施加負(fù)載。 在示例性的實(shí)施方式中，用Instron 裝置向測試試樣施加負(fù)載。負(fù)載施加裝置，例如InstnMi 裝置，夾住測試試樣相反的末端并以相反的方向拉測試試樣。Iiistrcm .裝置可以測量用于拉試樣的力F。在示例性的測試程序中，試樣拉至斷裂。使試樣斷裂所需的力 為試樣的最大拉伸強(qiáng)度。同樣可以測得測試試樣的拉伸數(shù)量AL。Instron裝置測量和記 錄彈性模量和/或拉伸強(qiáng)度。
正切δ (正切δ)
特殊樣品相對于溫度得模量和粘彈性通常由動態(tài)機(jī)械分析(DMA)表征，包括正切 S，損耗模量和貯能模量測試。為了獲得正切δ值，使用流變測量裝置，例如TA Ares RDA。制備特殊尺寸和形狀得試樣，例如矩形。該試樣由例如沖切形成三維尺寸為1.5英寸 (3. 75cm) X0. 5 英寸(1. 25cm) X 0. 25 英寸(0.68cm)的矩形。通過 TA Ares RDA 使試樣 經(jīng)受已知的變形。然后通過TA Ares RDA獲得特殊試樣的貯能模量G’和損耗模量G”。 貯能模量G’涉及試樣的貯能部分。當(dāng)試樣通過一個(gè)特定的變形循環(huán)時(shí)，能量注入試樣中。 當(dāng)其釋放時(shí)，所有貯能被送回。損耗模量G”涉及試樣的吸收部分。當(dāng)試樣偏轉(zhuǎn)或壓縮時(shí)， 能量吸收入試樣。當(dāng)試樣由偏轉(zhuǎn)或壓縮狀態(tài)釋放時(shí)，并不是所有能量被送回。損耗模量G” 和貯能模量G’的比率等于正切δ。
正切δ值可以相對溫度繪圖。最小正切δ即正切δ最低點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)的溫度，是標(biāo) 準(zhǔn)溫度Tc。在各種任選實(shí)施方式中，聚氨酯組合物的Tc大于70°C，例如大于100°C，或大于 110°C。在優(yōu)選實(shí)施例中，Tc為110°C。在溫度高至和低于Tc時(shí)，試樣材料不會熔化或在已知變形下熱斷裂。在高于Tc的溫度下，試樣材料會熔化或因?yàn)橄嗤冃蜗聹囟仍黾映^界 限而斷裂。
聚氨酯彈性體應(yīng)用通常因彎曲過程中的滯后而累積熱能。例如，固態(tài)聚氨酯或結(jié) 構(gòu)輪一旦彎曲，每次旋轉(zhuǎn)都產(chǎn)生熱量。如果溫度升太高，聚氨酯的內(nèi)部熔化會導(dǎo)致輪故障。 即使沒有出現(xiàn)內(nèi)部熔化，溫度的升高也會引起材料軟化(較低的模量)，降低其承受高負(fù)載 的能力。而且，彈性體的物理性能在升高溫度下通常會降低，導(dǎo)致增加磨損以及降低耐撕裂 性。因此對于聚氨酯，具有低正切S且在溫度升高時(shí)保持其模量是有利的。
剖層撕裂(ASTMD470)
在塑性或彈性材料中開始撕裂所需的力通常由ASTM D470剖層撕裂測試測定，其 全部內(nèi)容并入本文作為參考。在該測試中，長5. 08cm,寬0. 635cm，和厚0. 1-0. 38cm(名義 上0. 19cm厚)且一端喇叭開口的試樣用刀片向下切開試樣的長度，從試樣喇叭開口端至 0.381cm結(jié)束。與褲形撕裂一樣，測試試樣的“腿”，在合適調(diào)整試樣條件之后，夾入拉伸測 試儀(例如Instron )的鉗口，并以相反的方向以50cm/min的速率拉。記錄鉗口的力對 位置的數(shù)據(jù)，并計(jì)算負(fù)載/厚度作為材料的撕裂強(qiáng)度。
沖模C 撕裂(ASTM D624)
沖模C撕裂測量厚度與褲形和剖層撕裂所用類似的塑性或彈性片材的撕裂強(qiáng)度。 測試試樣的形狀切成“C”形，“C”的內(nèi)邊緣上為直角。這是最大應(yīng)力集中的點(diǎn)。關(guān)于繪圖 和尺寸，參見ASTM D624，其全部內(nèi)容并入本文作為參考?！癈”的兩端夾在拉伸測試儀中，并 以相反的方向以50cm/min的速率拉。記錄鉗口的力對位置的數(shù)據(jù)，并以最大負(fù)載/厚度計(jì) 算撕裂強(qiáng)度。實(shí)施例
通過下列非限制性的實(shí)施例，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和重要特征將更加明顯。
表IA和IB列出下列實(shí)施例中所用的各個(gè)預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑組分。
表IA
權(quán)利要求
1.一種與預(yù)聚物儲存容器和擴(kuò)鏈劑儲存容器連接的外部加熱的反應(yīng)注塑系統(tǒng)。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括用于結(jié)合預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的混合室；和在混合室上游和在儲存容器下游的用于加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種的加熱系統(tǒng)， 其中加熱系統(tǒng)加熱混合室和至少一個(gè)的預(yù)聚物儲存容器或擴(kuò)鏈劑儲存容器之間的一條或 多條管路，并且其中加熱至少一個(gè)的預(yù)聚物儲存容器或擴(kuò)鏈劑儲存容器。
3.在根據(jù)權(quán)利要求1-2的反應(yīng)注塑系統(tǒng)中制備制品的方法，該方法包括如下步驟(a)向混合室中注射預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑，其中加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中的至少一種；和(b)開始混合室中預(yù)聚物的固化，其中預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的凝膠時(shí)間大于2秒，優(yōu)選大于4秒。
4.權(quán)利要求3的方法，其中被加熱的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中的至少一種在25°C下的粘度大 于3000厘泊，優(yōu)選大于5000厘泊，最優(yōu)選在室溫下為固態(tài)。
5.權(quán)利要求3-4的方法，其中被加熱的預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中的至少一種的粘度降低至少 2000厘泊，優(yōu)選降低至少4000厘泊。
6.權(quán)利要求3-5的方法，其中將預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中的至少一種加熱到高于70°C的溫 度，優(yōu)選加熱到高于100°c的溫度。
7.權(quán)利要求3-6的方法，進(jìn)一步包括如下步驟加熱混合室。
8.權(quán)利要求3-7的方法，其中擴(kuò)鏈劑的熔點(diǎn)為40°C_140°C，優(yōu)選大于60°C，最優(yōu)選為 600C -120°C。
9.權(quán)利要求3-8的方法，其中預(yù)聚物的熔點(diǎn)大于60°C。
10.權(quán)利要求3-9的方法，其中預(yù)聚物的NCO含量低于15%，優(yōu)選為2-12%。
11.權(quán)利要求3-10的方法，其中預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中的至少一種的熔點(diǎn)低于50°C。
12.權(quán)利要求3-11的方法，其中擴(kuò)鏈劑是鹵代的芳香族二胺，優(yōu)選選自亞甲基雙鄰氯 苯胺(MOCA)、亞甲基雙二乙基苯胺(MDEA)、亞甲基雙氯二乙基苯胺(MCDEA)、二甲基硫代甲 苯二胺(DMTDA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)和氫醌-雙-羥乙基醚(HQEE)。
13.權(quán)利要求3-12的方法，其中預(yù)聚物選自甲苯二異氰酸酯(“TDI”)基預(yù)聚物、二苯 基甲烷二異氰酸酯(“MDI”)基預(yù)聚物。
14.權(quán)利要求3-13的方法，其中制品的硬度為45-85肖氏D。
15.權(quán)利要求3-14的方法，其中當(dāng)加熱至150°C時(shí)制品軟化低于30肖氏D單位。
全文摘要
一種用于制備聚氨酯制品的外部加熱的反應(yīng)注塑(“RIM”)系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括用于混合預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑的混合室和在混合室上游的用于加熱預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑中至少一種的加熱系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括向混合室中注射加熱的預(yù)聚物和/或加熱的擴(kuò)鏈劑和開始固化混合室中的預(yù)聚物。通過加熱降低預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑的粘度，具有高室溫粘度或室溫下為固態(tài)的預(yù)聚物和/或擴(kuò)鏈劑可以用于RIM系統(tǒng)。
文檔編號B29C67/24GK102036807SQ200980117862
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者M·P·菲爾蘭蒂諾, T·H·彼得 申請人:科聚亞公司