Poliuretanos, artículos y revestimientos preparados a partir de ellos y métodos de fabricación de los mismos.

Un poliuretano que comprende un producto de reacción de componentes que comprende:

(a) un prepolímero de uretano con funcionalidad isocianato que comprende un producto de reacción decomponentes que comprende:

(i) aproximadamente 1 equivalente de al menos un poliisocianato; y

(ii) de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,5 equivalentes de al menos un diol que tiene de 2 a 18átomos de carbono; y

(b) de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 0,9 equivalentes de al menos un poliol ramificado que tienede 4 a 18 átomos de carbono y al menos 3 grupos hidroxilo; y

(c) hasta aproximadamente 0,45 equivalentes de al menos un diol que tiene de 2 a 18 átomos de carbono,en el que los componentes del producto de reacción están esencialmente libres de poliol de poliéster y poliol depoliéter.

Poliuretanos, artículos y revestimientos preparados a partir de ellos y métodos de fabricación de los mismos La presente invención se refiere a poliuretanos y poli (ureauretanos) preparados a partir de polioles ramificados, poliisocianatos ramificados y/o trímeros de poliisocianato, a artículos y revestimientos preparados a partir de los mismos y a métodos de preparación de los mismos.

Una serie de materiales poliméricos orgánicos, por ejemplo plásticos tales como policarbonatos y acrílicos, se han desarrollado como alternativas y sustitutos del vidrio en aplicaciones tales como lentes ópticas, fibras ópticas, ventanas y elementos transparentes para automoción, náutica y aviación. Por ejemplo, en cristales para aviones tanto los policarbonatos, tales como LEXAN®, como los acrílicos han encontrado una gran aceptación. Estos materiales poliméricos pueden proporcionar ventajas respecto al vidrio, incluyendo resistencia a hacerse añicos o a la penetración, peso más ligero para una aplicación dada, flexibilidad, facilidad de moldeo y capacidad de tinción. 15 Desafortunadamente, hay algunas desventajas graves asociadas tanto con los policarbonatos como con los acrílicos. Los policarbonatos se arañan fácilmente, y si se exponen directamente a la luz del sol y entornos duros pronto resulta difícil ver a través de ellos. Los acrílicos, aunque no son tan fáciles de arañar como los policarbonatos, no tienen las propiedades físicas de los policarbonatos tales como temperatura de distorsión por calor y resistencia al impacto. Algunos de los policarbonatos con resistencia "a alto impacto" pueden tener una resistencia a impacto inconsistente que puede degradarse con el tiempo, una mala resistencia a la propagación de grietas (factor K) , una mala calidad óptica, una mala resistencia a disolventes y una mala resistencia a la intemperie. Aunque los policarbonatos pueden presentar una buena resistencia al impacto cuando se produce un impacto con los mismos a bajas velocidades, a altas velocidades de impacto mayores de aproximadamente 1100 pies/segundo (335, 4 m/s) , tal como aquellas presentadas en aplicaciones balísticas, una bala de 9 mm (125 granos) disparada desde aproximadamente 20 pies (6, 1 m) a una velocidad de aproximadamente 1350 pies/s (411 m/s) puede pasar fácilmente a través de un plástico de policarbonato de 1 pulgada (2, 5 cm) de espesor.

También, los policarbonatos normalmente se extruyen, lo que puede producir distorsiones ópticas en el extruido en la dirección de extrusión. Para aplicaciones ópticas tales como cabinas de aviones de combate, los policarbonatos normalmente deben experimentar una etapa de procesamiento adicional para retirar las distorsiones, lo que puede aumentar el coste. También, algunos policarbonatos son birrefringentes, lo que también puede provocar distorsiones ópticas. Por ejemplo, el número de Abbe del LEXAN es 34. Valores de Abbe superiores indican una mejor agudeza visual y menores aberraciones cromáticas.

Por lo tanto, hay una necesidad en la técnica de desarrollar polímeros útiles para producir artículos que tengan una buena calidad óptica, alta resistencia al impacto, alta firmeza al impacto, alto factor K, alta resistencia balística, buena resistencia a disolventes y buena resistencia a la intemperie. La capacidad de fabricar artículos por colada o por reacción de moldeo por inyección en lugar de extrusión también es deseable.

En algunas realizaciones no limitantes, la presente invención proporciona poliuretanos que comprenden un producto de reacción de componentes que comprenden:

(a) un prepolímero de uretano con funcionalidad isocianato que comprende un producto de reacción de componentes que comprenden: 45

(i) aproximadamente 1 equivalente de al menos un poliisocianato; y

(ii) aproximadamente de 0, 1 a aproximadamente 0, 5 equivalentes de al menos un diol que tiene de 2 a 18 átomos de carbono; y

(b) de aproximadamente 0, 05 a aproximadamente 0, 9 equivalentes de al menos un poliol ramificado que tiene de 4 a 18 átomos de carbono y al menos tres grupos hidroxilo; y

(c) hasta aproximadamente 0, 45 equivalentes de al menos un diol que tiene de 2 a 18 átomos de carbono,

en el que los componentes del producto de reacción están esencialmente libres de poliol de poliéster y poliol de 55 poliéter.

En algunas realizaciones no limitantes, la presente invención proporciona materiales de poliuretano que comprenden una primera parte de partículas cristalinas que tienen auto-orientación y están unidas entre sí para fijar su orientación a lo largo de una primera dirección cristalográfica y una segunda parte de las partículas cristalinas que tienen auto-orientación y están unidas entre sí para fijar su orientación a lo largo de una segunda dirección cristalográfica, siendo la primera dirección cristalográfica diferente de la segunda dirección cristalográfica, en los que dichas partículas cristalinas comprenden al menos aproximadamente un 30 % del volumen total del material de poliuretano.

En algunas realizaciones no limitantes, la presente invención proporciona métodos para preparar una composición de revestimiento de polvo de poliuretano que comprende las etapas de: hacer reaccionar al menos un poliisocianato con al menos un poliol alifático para formar un prepolímero con funcionalidad hidroxi generalmente sólido; o fundir el prepolímero con funcionalidad hidroxi; o fundir al menos un poliisocianato generalmente sólido para formar un poliisocianato fundido; mezclar el prepolímero con funcionalidad hidroxi y el poliisocianato fundido para formar una mezcla; y solidificar la mezcla para formar una composición de revestimiento en polvo generalmente sólida.

En otras realizaciones no limitantes, la presente invención proporciona métodos para preparar una composición de revestimiento de polvo de poliuretano que comprende las etapas de: hacer reaccionar al menos un poliisocianato con al menos un poliol alifático para formar un prepolímero con funcionalidad hidroxi generalmente sólido; disolver el prepolímero con funcionalidad hidroxi en un primer disolvente para formar una primera solución; disolver al menos un poliisocianato generalmente sólido en un segundo disolvente, que es el mismo o que es compatible con el primer disolvente, para formar una segunda solución; mezclar la primera y segunda soluciones; y retirar sustancialmente todo el disolvente para formar una composición de revestimiento en polvo generalmente sólida.

En algunas realizaciones no limitantes, la presente invención proporciona métodos para formar una composición de poliuretano reforzada, que comprende las etapas de: mezclar una solución de precursor de los componentes del producto de reacción del poliuretano o poli (ureauretano) anterior con un precursor para las nanoestructuras; formar las nanoestructuras a partir del precursor de las nanoestructuras en la matriz de poliuretano; y polimerizar el precursor de los componentes del producto de reacción para formar el poliuretano.

La presente invención proporciona también composiciones curadas, artículos, laminados y métodos de fabricación y uso de los mismos que comprenden los poliuretanos y poli (ureauretanos) anteriores.

Como se usa en el presente documento, los términos espaciales o direccionales tales como "interno", "izquierda", "derecha", "arriba", "abajo", "horizontal", "vertical" y similares, se refieren a la invención como se ha descrito en el 25 presente documento. Sin embargo, se ha de entender que la invención puede adoptar diversas orientaciones alternativas y, por consiguiente, dichos términos no se deben considerar restrictivos. Para los fines de la presente memoria descriptiva, a menos que se indique lo contrario, se entenderá que todos los números que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, dimensiones, características físicas, etcétera, usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se pretendan obtener mediante la presente invención. En último lugar, y no como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico se debería considerar al menos a la luz del número de dígitos significativos mostrados y mediante la aplicación de técnicas de redondeo habituales.

Independientemente de que los intervalos y parámetros numéricos que exponen el amplio alcance de la invención... [Seguir leyendo]

1. Un poliuretano que comprende un producto de reacción de componentes que comprende:

(a) un prepolímero de uretano con funcionalidad isocianato que comprende un producto de reacción de componentes que comprende:

(i) aproximadamente 1 equivalente de al menos un poliisocianato; y

(ii) de aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 0, 5 equivalentes de al menos un diol que tiene de 2 a 18 10 átomos de carbono; y

(b) de aproximadamente 0, 05 a aproximadamente 0, 9 equivalentes de al menos un poliol ramificado que tiene de 4 a 18 átomos de carbono y al menos 3 grupos hidroxilo; y

(c) hasta aproximadamente 0, 45 equivalentes de al menos un diol que tiene de 2 a 18 átomos de carbono,

en el que los componentes del producto de reacción están esencialmente libres de poliol de poliéster y poliol de poliéter.

2. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el poliisocianato está seleccionado de entre el grupo 20 que consiste en diisocianatos, triisocianatos, dímeros, trímeros y mezclas de los mismos.

3. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el poliisocianato es un diisocianato seleccionado de entre el grupo que consiste en etilendiisocianato, trimetilendiisocianato, 1, 6-hexametilendiisocianato, tetrametilendiisocianato, hexametilendiisocianato, octametilendiisocianato, nonametilendiisocianato, 25 decametilendiisocianato, 1, 6, 11-undecano-triisocianato, 1, 3, 6-hexametilentriisocianato, bis (isocianatoetil) -carbonato, bis (isocianatoetil) éter, trimetilhexanodiisocianato, trimetilhexametilendiisocianato, 2, 2'-dimetilpentanodiisocianato, 2, 2, 4-trimetilhexanodiisocianato, 2, 4, 4-trimetilhexametilendiisocianato, 1, 8-diisocianato-4- (isocianatometil) octano, 2, 5, 7-trimetil-1, 8-diisocianato-5- (isocianatometil) octano, 2-isocianatopropil-2, 6-diisocianatohexanoato, metiléster de lisinadiisocianato, 4, 4'-metilen-bis- (ciclohexil isocianato) , 4, 4'-isopropiliden-bis- (ciclohexil isocianato) , 1, 430 ciclohexildiisocianato, 4, 4'-diciclohexilmetanodiisocianato, 3-isocianato metil-3, 5, 5-trimetilciclohexilisocianato, metatetrametilxililendiisocianato, difenilmetanodiisocianatos, difenilisopropilidendiisocianato, difenilendiisocianato, butenodiisocianato, 1, 3-butadien-1, 4-diisocianato, ciclohexanodiisocianato, metilciclohexanodiisocianato, bis (isocianatometil) ciclohexano, bis (isocianatociclohexil) metano, bis (isocianatociclohexil) -2, 2-propano, bis (isocianatociclohexil) -1, 2-etano, 2-isocianatometil-3- (3-isocianatopropil) -5-isocianatometil-biciclo[2.2.1]-heptano, 35 2-isocianatometil-3- (3-isocianatopropil) -6-isocianatometil-biciclo[2.2.1]-heptano, 2-isocianatometil-2- (3isocianatopropil) -5-isocianatometil-biciclo[2.2.1]-heptano, 2-isocianato-metil-2- (3-isocianatopropil) -6-isocianatometilbiciclo[2.2.1]-heptano, 2-isocianatometil-3- (3-isocianatopropil) -6- (2-isocianatoetil) -biciclo[2.2.1]-heptano, 2isocianatometil-2- (3-isocianatopropil) -5- (2-isocianatoetil) -biciclo-[2.2.1]-heptano, 2-isocianatometil-2- (3isocianatopropil) -6- (2-isocianatoetil) -biciclo[2.2.1]-heptano, α, α'-xilendiisocianato, bis (isocianatoetil) benceno,

α, α, α', α'-tetrametilxilendiisocianato, 1, 3-bis (1-isocianato-1-metiletil) benceno, bis (isocianatobutil) benceno, bis (isocianatometil) naftaleno, bis (isocianatometil) difenil éter, bis (isocianatoetil) ftalato, mesitilentriisocianato, 2, 5di (isocianatometil) furano, diisocianato de difeniléter, bis (isocianatofeniléter) etilenglicol, bis (isocianatofeniléter) -1, 3propileneglicol, diisocianato de benzofenona, diisocianato de carbazol, diisocianato de etilcarbazol, diisocianato de diclorocarbazol y dímeros, trímeros y mezclas de los mismos.

4. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el diisocianato es 4, 4'-metilen-bis- (ciclohexil isocianato) o el isómero trans, trans de 4, 4'-metilen-bis- (ciclohexil isocianato) .

5. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el poliisocianato está seleccionado de entre el grupo

que consiste en isocianatos alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos y heterocíclicos, dímeros y trímeros de los mismos y mezclas de los mismos.

6. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el poliol está seleccionado de entre el grupo que consiste en glicerol, tetrametilolmetano, trimetiloletano, trimetilolpropano, eritritol, pentaeritritol, dipentaeritritol, 55 tripentaeritritol, sorbitano, derivados alcoxilados de los mismos y mezclas de los mismos.

7. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el diol está seleccionado de entre el grupo que consiste en etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, 1, 2-etanodiol, propanodiol, butanodiol, pentanodiol, hexanodiol, heptanodiol, octanodiol, nonanodiol, decanodiol, dodecanodiol, octadecanodiol, sorbitol,

manitol, ciclopentanodiol, 1, 4-ciclohexanodiol, ciclohexanodimetanol, 1, 4-bencenodimetanol, xilenglicol, alcohol hidroxibencílico, dihidroxitolueno, meta o para bis (2-hidroxietil) tereftalato, 1, 4-bis (hidroxietil) piperazina, N, N', bis (2hidroxietil) oxamida y mezclas de los mismos.

8. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el diol es butanodiol o pentanodiol. 65

9. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los componentes del producto de reacción comprenden adicionalmente uno o más polioles de poliuretano, acrilamidas, alcoholes polivinílicos, polímeros que contienen acrilatos con funcionalidad hidroxi, polímeros que contienen metacrilatos con funcionalidad hidroxi y polímeros que contienen alcoholes alílicos y mezclas de los mismos.

10. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los componentes del producto de reacción están esencialmente libres de agente de curado de amina.

11. El poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los componentes de reacción se mantienen a una 10 temperatura de al menos 100 ºC durante al menos 10 minutos.

12. Un artículo, preferentemente un artículo moldeado, que comprende el poliuretano de la reivindicación 1.

13. El artículo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el artículo está seleccionado de entre el grupo que

consiste en elementos transparentes, artículos ópticos, artículos fotocrómicos, artículos con resistencia balística y acristalamientos.

14. Un laminado que comprende:

(a) al menos una capa del poliuretano de la reivindicación 1; y

(b) al menos una capa de un sustrato seleccionado de entre el grupo que consiste en papel, vidrio, cerámica, madera, mampostería, producto textil, metal o material polimérico orgánico y combinaciones de los mismos.

15. Una composición de revestimiento que comprende el poliuretano de la reivindicación 1.