Poliuretanos que tienen alta refracción de la luz.

Uso de componentes de poliisocianato A) libres de disolvente que están constituidos por al menos dos diisocianatos aralifáticos y tienen un contenido de grupos isocianato del 10 al 22 % en peso y un contenido de diisocianatos monoméricos de menos del 1

,0 % en peso para la producción de cuerpos de poliuretano compactos o espumados resistentes a la luz.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/062181.

Solicitante: Bayer Intellectual Property GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Alfred-Nobel-Str. 10 40789 Monheim ALEMANIA.

Inventor/es: LAAS, HANS-JOSEF, HALPAAP, REINHARD, DR., MAGER, DIETER, MEIER-WESTHUES, HANS-ULRICH, DR., GRESZTA-FRANZ,DOROTA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/38 (que tienen heteroátomos distintos al oxígeno (C08G 18/32 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/78 (nitrógeno)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos caracterizados por la sustancia... > G02B1/04 (hechos de sustancias orgánicas, p. ej. plásticos (G02B 1/08 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos > C08G18/79 (caracterizados por los polisocianatos utilizados, los cuales tienen grupos formados por oligomerización de isocianatos o isotiocianatos)

PDF original: ES-2518140_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Poliuretanos que tienen alta refracción de la luz

Se conoce la preparación de plásticos resistentes a la luz y resistentes a la intemperie por reacción de poliisocianatos alifáticos o cicloalifáticos con compuestos que contienen átomos de hidrógeno ácidos. Dependiendo de la naturaleza de los copartícipes de reacción con H ácidos, tales como, por ejemplo, polioles, poliaminas y/o politioles, se forman aquí productos de poliadición que tienen, por ejemplo, estructuras de uretano, urea y/o tiouretano.

El término general "poliuretanos" se usa también a continuación como un sinónimo para el gran número de diferentes polímeros que se pueden preparar a partir de poliisocianatos y de compuestos con H ácidos.

Para diversos usos, por ejemplo, como un sustitutivo ligero para vidrio mineral para la producción de hojas de vidrio para construcción de automóviles y aviones o como masas de relleno para componentes ópticos, electrónicos u optoelectrónicos, se está registrando actualmente en el mercado un interés creciente en materiales de poliuretano transparentes, resistentes a la luz.

Para usos ópticos de alta calidad, en particular, tales como, por ejemplo, para lentes o cristales para gafas, en general, existe el deseo de obtener materiales plásticos que tengan una alta refracción de la luz y al mismo tiempo una dispersión baja (número de Abbe alto) .

La preparación de materiales de poliuretano transparentes con un índice de refracción alto se ha descrito ya frecuentemente. Como regla general, los denominados diisocianatos aralifáticos, es decir los diisocianatos en los que están presentes los grupos isocianato unidos a un sistema aromático por medio de restos alifáticos, se emplean como el componente de poliisocianato en este contexto. Debido a sus estructuras aromáticas, los diisocianatos aralifáticos dan poliuretanos que tienen un índice de refracción incrementado y al mismo tiempo los grupos isocianato unidos alifáticamente garantizan la resistencia a la luz y la baja tendencia al amarilleo que se requieren para usos de alta calidad.

Los documentos US-A 4 680 369 y US-A 4 689 387 describen, por ejemplo, poliuretanos y politiouretanos que son adecuados como materiales de lentes, y en la preparación de los cuales se combinan polioles que comprenden azufre o compuestos alifáticos mercapto-funcionales especiales con diisocianatos aralifáticos, tales como, por ejemplo, 1, 3-bis (isocianatometil) benceno (m-xililendiisocianato, m-XDI) , 1, 4-bis (isocianatometil) benceno (pxililendiisocianato, p-XDI) , 1, 3-bis (2-isocianatopropan-2-il) benceno (m-tetrametilxililendiisocianato, m-TMXDI) o 1, 3bis (isocianatometil) -2, 4, 5, 6-tetraclorobenceno, para lograr índices de refracción particularmente altos.

También se mencionan diisocianatos aralifáticos, tales como m-y p-XDI o m-TMXDI, como el componente de poliisocianato preferido para la preparación de materiales de lentes de refracción alta en un gran número de publicaciones adicionales, tales como, por ejemplo, los documentos 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 y EP-A 0 803 743. En este contexto sirven como componentes reticuladores para polioles y/o politioles y, dependiendo del copartícipe de reacción, dan plásticos transparentes con índices de refracción altos en el intervalo de 1, 56 a 1, 67 y números de Abbe comparativamente altos de hasta 45.

Todos los procedimientos mencionados hasta el momento para la preparación de materiales de poliuretano de alta refracción de la luz para usos ópticos tienen, sin embargo, la considerable desventaja común de que usan grandes cantidades de diisocianatos aralifáticos, que se clasifican como sustancias de trabajo sensibilizantes o incluso tóxicas que son un riesgo para la salud y, en algunos casos, tienen una presión de vapor alta. El procesado de estos diisocianatos monoméricos requiere un gasto elevado en materia de seguridad por motivos de higiene laboral. Además, existe la posibilidad de que, en especial, si se usa un exceso de poliisocianato, como se propone, por ejemplo, en los documentos EP-A 0 235 743 o EP-A 0 506 315, el diisocianato monomérico que no ha reaccionado permanezca en la pieza conformada producida, por ejemplo un cristal para gafas, durante un tiempo relativamente largo y se pueda separar de este por evaporación lentamente.

El motivo principal para el uso de diisocianatos aralifáticos en forma monomérica es que los derivados de bajo contenido de monómeros conocidos de estos diisocianatos tienen una viscosidad extremadamente alta a temperatura ambiente, e incluso son usualmente compuestos sólidos, que hasta ahora se ha asumido que no son adecuados como tales para usos sin disolventes, tales como para la preparación de masas de relleno. Los poliisocianatos de bajo contenido de monómeros basados en diisocianatos aralifáticos, en consecuencia, también se usan en la actualidad exclusivamente disueltos en disolventes orgánicos, por ejemplo, para lacas, adhesivos o tintas de impresión.

El objetivo de la presente invención, por lo tanto, era el de proporcionar materiales de poliuretano altamente transparentes novedosos que fueran estables a la luz y a la intemperie y que tuvieran una alta refracción de la luz y una dispersión baja, y que no tuvieran las desventajas de los sistemas conocidos. Los materiales de poliuretano novedosos se deben basar en materias primas toxicológicamente aceptables y procesables por procedimientos

convencionales, por ejemplo por colado sencillo manual o con la ayuda de máquinas adecuadas, por ejemplo por el procedimiento RIM, para dar artículos moldeados transparentes altamente reticulados, en particular para usos ópticos de alta calidad.

Se ha podido lograr este objetivo proporcionando los poliuretanos descritos con más detalle a continuación.

La invención descrita a continuación con más detalle se basa en la sorprendente observación de que los poliisocianatos de bajo contenido de monómeros libres de disolventes basados en diisocianatos aralifáticos que tienen una viscosidad extremadamente alta o incluso sólidos a temperatura ambiente pueden reducir sus viscosidades calentando suavemente a temperaturas comparativamente moderadas de, por ejemplo, 50 º C, en tal medida que ya se pueden procesar sin problemas bajo condiciones convencionales para dar cuerpos de poliuretano que no amarillean resistentes a la luz que se distinguen por una alta refracción de la luz y al mismo tiempo un número de Abbe alto. Esto no se esperaba en absoluto, puesto que, por ejemplo, se sabe que los poliisocianatos de bajo contenido de monómeros basados en diisocianatos cicloalifáticos o aromáticos, que asimismo son sólidos en la forma libre de disolvente, tienen puntos de reblandecimiento o temperaturas de fusión en un intervalo claramente superior a 80 º C.

Aunque, por ejemplo, en los documentos EP-A 0 329 388 y EP-A 0 378 895, la materia objeto de los cuales es la de procedimientos para la producción de lentes de plásticos de politiouretano o poliuretano, además de listas extensas de diisocianatos que son potencialmente adecuados como componentes de síntesis e incluyen, entre otros, diisocianatos aralifáticos, tales como, por ejemplo, XDI, bis (isocianatoetil) benceno, bis (isocianatopropil) benceno, TMXDI, bis (isocianatobutil) benceno, bis (isocianatometil) naftaleno o bis (isocianatometil) difenil éter, también existe la indicación global de que los prepolímeros, uretanos, carbodiimidas, ureas, biuretes, dímeros y trímeros de los diisocianatos mencionados son asimismo poliisocianatos de partida adecuados para la preparación de materiales para lentes, el experto en la técnica no ha podido deducir de estas publicaciones ninguna indicación concreta de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Uso de componentes de poliisocianato A) libres de disolvente que están constituidos por al menos dos diisocianatos aralifáticos y tienen un contenido de grupos isocianato del 10 al 22 % en peso y un contenido de diisocianatos monoméricos de menos del 1, 0 % en peso para la producción de cuerpos de poliuretano compactos o espumados resistentes a la luz.

2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los componentes de poliisocianato A) tienen estructuras de uretdiona, alofanato, isocianurato, iminooxadiazindiona y/o biuret.

3. Uso de acuerdo con la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque los componentes de poliisocianato A) son poliisocianatos basados en 1, 3-bis (isocianatometil) benceno, 1, 4-bis (isocianatometil) benceno y/o 1, 3-bis (2

isocianatopropan-2-il) benceno que tienen un contenido de grupos isocianato del 11 al 21, 5 % en peso y un contenido de diisocianatos monoméricos de menos del 0, 8 %.

4. Uso de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los componentes de poliisocianato A) son poliisocianatos basados en 1, 3-bis (isocianatometil) benceno que tienen un contenido de grupos isocianato del 15 al 21 % en peso y un contenido de diisocianato monomérico de menos del 0, 5 %.

5. Uso de acuerdo con la reivindicación 1 a 4, caracterizado porque en la preparación de los componentes de poliisocianato A) , el diisocianato aralifático monomérico que no ha reaccionado se retira del producto de reacción por extracción o destilación en capa fina.

6. Uso de acuerdo con la reivindicación 1 para la producción de cuerpos de poliuretano transparentes compactos.

7. Uso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los cuerpos de poliuretano son piezas sustitutivas 20 de vidrio.

8. Uso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los cuerpos de poliuretano son componentes ópticos, optoelectrónicos o electrónicos.

9. Uso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los componentes son lentes ópticas o cristales para gafas.

10. Uso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los componentes son diodos emisores de luz.

11. Procedimiento para la producción de cuerpos de poliuretano resistentes a la luz por reacción sin disolvente de A) un componente de poliisocianato que está constituido por al menos dos diisocianatos aralifáticos y tiene un contenido de grupos isocianato del 10 al 22 % en peso y un contenido de diisocianatos monoméricos de menos del 1, 0 % en peso, con B) copartícipes de reacción que son reactivos con grupos isocianato y tienen una funcionalidad promedio de 2, 0 hasta 6, 0 y eventualmente usando conjuntamente C) otros coadyuvantes y aditivos, manteniendo una proporción de equivalentes de grupos isocianato con respecto a grupos que son reactivos con isocianatos de 0, 5 : 1 hasta 2, 0 : 1.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque como componente C) se emplean catalizadores, estabilizadores frente a UV, antioxidantes y/o agentes de desmoldeo.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque la reacción de los copartícipes de reacción se lleva a cabo a una temperatura de 40º C hasta 180 º C bajo una presión de hasta 30 MPa (300 bar) .