Настоящее изобретение относится к полиуретановым полимерам с повышенной теплопроводностью, а также к полимеризующимся смоляным (или полимерным) композициям, отверждающим композициям и минеральным наполняющим смесям, которые помимо прочего могут использоваться для получения подобных полимеров.
В ходе современных разработок в области электромобильности (электротранспорта с питанием от автономного источника электроэнергии) и прежде всего в области электромобилей, таких, например, как легковые автомобили, но также автобусы и грузовые автомобили, было установлено, что оснащение электротранспортных средств накопителями электрической энергии, т.е. батареями и батарейными системами, требует применения материалов, которые по своим свойствам должны удовлетворять крайне сложному набору предъявляемых к ним требований. Во-первых, подобные материалы должны обладать достаточными гибкостью и упругостью для достижения достаточного демпфирующего действия по гашению возникающих при эксплуатации транспортного средства вибраций. Такие материалы должны далее обладать достаточной теплопроводностью, например для отвода тепла от энергонакопителей, выделяющегося в процессе их заряда, во избежание их повреждения. Однако одновременно с этим подобные материалы должны также обладать максимально высокой электроизолирующей способностью, поскольку должен надежно предотвращаться пробой электричества из накопителей, например, на кузов автомобиля во избежание, например, угрозы причинения вреда жизни и здоровью пассажиров. Применяемые материалы должны далее по соображениям безопасности проявлять достаточные самозатухающие свойства, а с учетом надежного монтажа должны также длительно оставаться формоустойчивыми.
По результатам различных исследований было установлено, что добиться соответствия указанному набору требований в отношении упругости и высокой электроизолирующей способности можно лишь при использовании полимерных материалов. Для достижения же необходимой теплопроводности уже на протяжении некоторого времени предпринимаются попытки повысить теплопроводность полимеров добавлением теплопроводных наполнителей, при этом, однако, вновь необходимо следить за тем, чтобы их применение не приводило к утрате электроизолирующей способности.
С точки зрения перерабатываемое™ подобных наполненных полимеров исходные материалы для их получения в свою очередь должны обладать вязкостью, регулируемой в широких пределах в зависимости от конкретных требований, при этом прежде всего применительно к изготовлению полимерных формованных изделий методом литья интерес может представлять низкая вязкость. В отношении данной проблематики можно сослаться прежде всего на публикацию J. Frank в "Kleben & Dichten", 1-2/2012, в которой в общих чертах затрагивается конфликт между теплопроводностью и вязкостью.
С точки зрения технологии и издержек предпочтительной была бы далее возможность получения применяемых материалов из минимально возможного числа различных компонентов. Помимо этого прежде всего с точки зрения логистики предпочтительно было бы также наличие у исходных материалов, используемых для получения теплопроводных материалов, стойкости при хранении в течение длительного времени, например длительное сохранение стойкости к расслоению или же реакционной способности.
Из уровня техники уже известны различные полимерные системы с неорганическими наполнителями, однако было установлено, что до настоящего времени не существует материала, который обладает всеми вышеуказанными свойствами в пределах, достаточных для применения, например, на транспортных средствах с электрическим приводом (электромобилях).
Так, например, в диссертации автора Wolfgang 
("
der thermischen 
elektrisch isolierender Polymerwerkstoffe", защищенной на Техническом факультете Университета Эрлангена-Нюрнберга (Technische 
der 
) в 2002 г. и доступной в Немецкой национальной библиотеке (Deutsche Nationalbibliothek)) описаны обширные исследования эпоксидных систем, снабженных помимо прочего алюмооксидными частицами разных размеров.
Описанные в указанной публикации системы даже при получении из них полимеров с приемлемой теплопроводностью и высокой электроизолирующей способностью полимеризуются в очень твердые и хрупкие материалы и поэтому из-за своей недостаточной упругости и тем самым недостаточного демпфирующего действия лишь ограниченно пригодны для применения на электротранспортных средствах. Помимо этого в данном документе не приведены также никакие сведения касательно самозатухающих свойств.
Кроме того, описанные в указанном документе эпоксидные смолы получают, приготавливая сначала смесь из смолы и отвердителя и вводя затем в эту смесь наполнители, при этом такой способ ввиду повышенных затрат на переработку, а также ввиду того, что получаемые им продукты не обладают необходимой для применения в качестве теплопроводных материалов гомогенностью, зарекомендовал себя лишь как ограниченно пригодный для промышленного применения при получении теплопроводных материалов. Последнее вытекает также с учетом того, что существуют явные сомнения в наличии долговременной стабильности у предварительно приготовленной смеси из эпоксидной смолы и оксида алюминия.
В JP 2002-138205 описан теплопроводный полимер в виде силикона, содержащего теплопроводный наполнитель в количестве до 70 об. %. Такой наполнитель может при этом состоять из гидроксида металла, прежде всего гидроксида алюминия, в количестве до 90 об. %, а разность компенсируется при этом другими наполнителями, такими, например, как оксид алюминия.
Недостаток известной из этого документа полимерной системы состоит в первую очередь в том, что речь при этом идет о системе на основе силикона, в которой даже после ее отверждения часто возможна миграция мономеров и которая по этой причине в целом непригодна или нежелательна для применения, например, на электротранспортных средствах.
Силиконы обладают далее тем недостатком, что они, например, под действием весовой нагрузки типа той, которая может создаваться тяжелыми батареями на электротранспортном средстве, склонны к ползучести, т.е. могут с течением времени необратимо деформироваться, что также нежелательно для применения на автомобильной технике.
Помимо этого из текста указанного документа вытекает также, что достижение требуемой теплопроводности возможно лишь путем примешивания другого наполнителя, т.е. оксида алюминия, что явно усложняет композицию, соответственно ее приготовление.
Из JP 2004-342758 А известны теплопроводные полимеры на основе полиуретана, наполненного алюмогидроксидными частицами.
Хотя известные из данного документа полимеры и обладают в лучшем случае приемлемой теплопроводностью порядка 0,9 Вт/(м⋅К) благодаря содержанию гидроксида алюминия в конечном полимере в количестве 44 об. %, тем не менее следует исходить из того, что такая теплопроводность достигалась лишь за счет низкой степени сшивания в полимере, о чем свидетельствует также описанный в этом документе низкий изоцианатный индекс (NCO-индекс). Хотя подобный материал и пригоден для применения в качестве сравнительно тонкой полимерной пленки в электронных приборах, однако такие полимеры из-за низкой степени сшивания и, как следствие, низкой стойкости к механическим воздействиям непригодны для применения в области электромобильности.
Общеизвестны далее содержащие гидроксид алюминия смоляные композиции, например на основе полиолов, однако до настоящего времени исходили из того, что при содержании гидроксида алюминия 70 мас. % достигается предел, выше которого технологически надежная переработка подобных наполненных смоляных композиций методом литья становится уже невозможной.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача предложить материал, который обладал бы высокой теплопроводностью и высокой электроизолирующей способностью, а также хорошей упругостью и долговременной формоустойчивостью.
Задача настоящего изобретения состояла далее в том, чтобы предложить полимеризующуюся смоляную композицию, соответственно отверждающую композицию, с использованием которой было бы возможно получение вышеописанного полимера и вязкость которой можно было бы регулировать в широких пределах, при этом вязкость прежде всего должна быть такой, при которой указанные композиции были бы пригодны для переработки методами литья.
Еще одна задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы предложить минеральную наполняющую смесь, с использованием которой было бы возможно получение указанных выше композиций и полимеров.
Авторами настоящего изобретения неожиданно было установлено, что путем особого составления рецептуры, прежде всего особого выбора наполнителей, возможно получение смоляных композиций с содержанием гидроксида алюминия 75 мас. % и более и получение отверждающих композиций с содержанием гидроксида алюминия 70 мас. % и более, которые все еще обладают хорошей перерабатываемостью и прежде всего требуемыми показателями вязкости.
В соответствии с этим первым объектом изобретения является полимеризующаяся смоляная композиция, содержащая один или несколько полимеризующихся смоляных компонентов, выбранных из группы, включающей полиолы, полиамины и их смеси, прежде всего простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы и полибутадиенполиолы, гидроксид алюминия, а также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, полимерные спирты, бутандиол, гександиол, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы, при этом такая смоляная композиция в пересчете на всю ее массу, принятую за 100 мас. %, содержит гидроксид алюминия в количестве по меньшей мере 75 мас. %, прежде всего от 75 до 85 мас. %.
Еще одним объектом настоящего изобретения является отверждающая композиция, содержащая один или несколько отверждающих компонентов, выбранных из группы, включающей изоцианаты, прежде всего ароматические изоцианаты и алифатические изоцианаты, например
метилендифенилдиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, толуолдиизоцианат и их форполимеры, гидроксид алюминия, а также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы, при этом такая отверждающая композиция в пересчете на всю ее массу, принятую за 100 мас. %, содержит гидроксид алюминия в количестве по меньшей мере 70 мас. %, прежде всего от 70 до 85 мас. %.
Еще одним объектом изобретения является полимерное формованное изделие, полученное путем полимеризации вышеуказанной смоляной композиции, соответственно с применением указанной отверждающей композиции.
Еще одним объектом изобретения является полимер, выбранный из полиуретанов, полимочевин и их смесей, соответственно сополимеров, при этом такой полимер в пересчете на весь его объем, принятый за 100 об. %, содержит гидроксид алюминия в количестве более 50 об. %, предпочтительно более 55 об. %, прежде всего более 60 об. %.
Еще одним объектом изобретения является минеральная наполняющая смесь, содержащая гидроксид алюминия, а предпочтительно состоящая в основном из гидроксида алюминия, представленного в виде по меньшей мере четырех наполняющих компонентов, из которых первый наполняющий компонент имеет средний размер частиц от 75 до 150 мкм, предпочтительно от 80 до 125 мкм, второй наполняющий компонент имеет средний размер частиц от 10 до 60 мкм, предпочтительно от 30 до 50 мкм, третий наполняющий компонент имеет средний размер частиц от 1 до 5 мкм, предпочтительно от 2 до 4 мкм, а четвертый наполняющий компонент имеет средний размер частиц 3 мкм или менее, предпочтительно от 0,5 до 3 мкм.
Еще одним объектом изобретения является применение описанной наполняющей смеси для улучшения теплопроводности полимеров.
Еще одним объектом изобретения является полимеризующаяся смоляная композиция, содержащая один или несколько полимеризующихся смоляных компонентов, выбранных из группы, включающей полиолы, полиамины и их смеси, прежде всего простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы и полибутадиенполиолы, вышеуказанную минеральную наполняющую смесь, а также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, полимерные спирты, бутандиол, гександиол, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы.
Еще одним объектом изобретения является отверждающая композиция, содержащая один или несколько отверждающих компонентов, выбранных из группы, включающей изоцианаты, прежде всего алифатические изоцианаты и ароматические изоцианаты, например метилендифенилдиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, толуолдиизоцианат и их форполимеры, вышеуказанную минеральную наполняющую смесь, а также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы.
Еще одним объектом изобретения является полимер, выбранный из полиуретанов, полимочевин и их смесей, соответственно сополимеров и содержащий вышеуказанную минеральную наполняющую смесь.
При создании изобретения было установлено, что предлагаемую в нем полимеризующуюся смоляную композицию, соответственно отверждающую композицию можно использовать для получения гибкого, но одновременно стабильного полиуретанового полимера, который обладает хорошей теплопроводностью и высокой электроизолирующей способностью, а также исключительно высокими самозатухающими свойствами.
Преимущество полиуретановых полимеров, полученных из полимеризующейся смоляной композиции, соответственно с применением отверждающей композиции, состоит далее в том, что они обладают упругостью, достаточной для применения на транспортных средствах с электрическим приводом, а также исключительно высокой долговременной формоустойчивостью.
Преимущество полимеризующихся смоляных композиций и отверждающих композиций состоит далее, как было установлено, в возможности их получения несмотря на сравнительно высокое содержание наполнителей с такой вязкостью, при которой они особо пригодны, например, для переработки методами литья.
При этом при создании изобретения прежде всего было установлено, что предлагаемые в нем минеральные наполняющие смеси позволяют вводить их в высоких количествах в смоляные композиции и отверждающие композиции при одновременно низкой вязкости.
Предлагаемая в изобретении полимеризующаяся смоляная композиция содержит один или несколько смоляных компонентов из группы полиолов или полиаминов и их смесей. Смоляной компонент может согласно изобретению представлять собой любой полиол, полиамин или любую смесь таких компонентов, который/которую реакцией с изоцианатом можно превратить в полиуретан, полимочевинный полимер или соответствующие сополимеры. Термин "смоляные компоненты" охватывает при этом функциональные полимеры и преполимеры, но также простые мономеры. Конкретные тип и комбинация смоляных компонентов могут при этом выбираться специалистом на основе его профессиональных знаний с учетом требуемых свойств смоляной композиции, равно как и свойств конечного полимера. Смесь из полиола и полиамина может согласно изобретению представлять собой смесь из по меньшей мере двух компонентов, а также отдельный компонент с функциональными гидрокси- и аминогруппами.
Предлагаемая в изобретении отверждающая композиция содержит по меньшей мере один отверждающий компонент из группы изоцианатов. К отверждающим компонентам относятся все известные специалисту и используемые при получении полиуретанов и полимочевин изоцианаты. Речь при этом может идти о мономерных, равно как и о форполимеризованных изоцианатах. Конкретные тип и количество изоцианата или изоцианатов и их комбинация в отверждающем компоненте могут при этом выбираться специалистом на основе его профессиональных знаний и с учетом требуемых свойств полимера. В предпочтительном варианте в отверждающем компоненте используют ароматические и алифатические изоцианаты, например метилендифенилдиизоцианат, гексаметилендиизоцианат и/или толуолдиизоцианат, соответственно их форполимеры.
Гидроксид алюминия, используемый в предлагаемых в изобретении полимеризующейся смоляной композиции, отверждающей композиции, наполняющей смеси, а также полиуретановом полимере, может представлять собой гидроксид алюминия любого вида, известного специалисту и имеющегося в продаже, при условии, что размер частиц гидроксида алюминия лежит в пределах, общепринятых для наполнителей в технологии полимеров. С учетом перерабатываемости верхний предел среднего размера частиц в данном случае обычно составляет 500 мкм и менее, преимущественно 200 мкм и менее, прежде всего максимум 150 мкм.
С точки зрения формы частиц гидроксида алюминия (алюмогидроксидных частиц) и с точки зрения максимально эффективного заполнения пространства предпочтительно, чтобы такие частицы были представлены не в виде частиц с высоким соотношением геометрических размеров, например не в виде пластинок (чешуек) или волокон. В этом отношении особенно предпочтительны алюмогидроксидные частицы в виде сферических или приблизительно сферических частиц.
Другие вспомогательные вещества, которые могут при необходимости присутствовать в смоляной композиции, могут представлять собой любые известные специалисту вспомогательные вещества, используемые, например, для влияния на перерабатываемость предлагаемой в изобретении полимеризующейся смоляной композиции, соответственно отверждающей композиции, на ее стойкость при хранении, на ее жизнеспособность или же на ее вязкость, соответственно для придания дополнительных свойств получаемому из такой композиции полимеру.
Помимо этого предлагаемые в изобретении полимеризующиеся смоляные композиции, отверждающие композиции и полимеры могут также содержать другие минеральные наполнители, например для улучшения теплопроводности. В этом случае подобные наполнители могут присутствовать в любом количестве, при условии, что при этом содержание применяемого согласно изобретению гидроксида алюминия не становится меньше минимального.
Под средним размером частиц наполняющего компонента согласно изобретению подразумевается величина d50. Такая величина d50 соответствует тому размеру частиц, при котором 50 об. % от всего объема частиц наполняющих компонентов мельче, а другие 50 об. % крупнее значения d50.
Под наполняющим компонентом согласно изобретению подразумевается наполнитель с пиком на кривой его гранулометрического состава. Иными словами, предлагаемая в изобретении наполняющая смесь имеет по меньшей мере четыре пика в распределении ее частиц по размерам, при этом такие пики лежат в вышеуказанных диапазонах крупности частиц. Согласно изобретению при этом существует возможность использовать, соответственно смешивать компоненты по отдельности для приготовления наполняющей смеси, смоляной композиции, отверждающей композиции, соответственно для получения полимера. Однако согласно изобретению равным образом предусмотрено и может оказаться предпочтительным использование двух или более наполняющих компонентов в виде предварительно приготовленной наполняющей смеси.
Нумерация наполняющих компонентов не должна согласно изобретению трактоваться как их упорядочение или их указание в приоритетном порядке, а служит лишь для того, чтобы отличать наполняющие компоненты друг от друга.
У третьего и четвертого предлагаемых в изобретении наполняющих компонентов диапазоны распределения их частиц по крупности взаимно перекрываются. Для специалиста при этом совершенно очевидно, что согласно изобретению не имеет разницы, какой именно из обоих компонентов какой имеет средний размер частиц, если присутствуют два наполняющих компонента, средние размеры частиц которых лежат в указанных для каждого из них диапазонах. Согласно изобретению в области взаимного перекрытия диапазонов крупности частиц может лежать средний диаметр частиц двух этих наполняющих компонентов или одного из них либо может не лежать средний диаметр частиц ни одного из них. Так, например, третий наполняющий компонент может иметь средний диаметр своих частиц 4 мкм, а четвертый наполняющий компонент может иметь средний диаметр своих частиц 0,7 мкм (у ни одного наполняющего компонента размеры его частиц не лежат в области взаимного перекрытия диапазонов их крупности). В качестве другого примера согласно изобретению можно назвать наполняющую смесь, в которой третий наполняющий компонент имеет средний диаметр своих частиц 2,5 мкм, а четвертый наполняющий компонент имеет средний диаметр своих частиц 0,7 мкм (у одного наполняющего компонента размеры его частиц лежат в области взаимного перекрытия диапазонов их крупности). В качестве еще одного примера согласно изобретению можно назвать наполняющую смесь, в которой третий наполняющий компонент имеет средний диаметр своих частиц 2,5 мкм, а четвертый наполняющий компонент имеет средний диаметр своих частиц 1,5 мкм (у обоих наполняющих компонентов размеры их частиц лежат в области взаимного перекрытия диапазонов их крупности). Тот факт, что в приведенных выше примерах средний диаметр частиц третьего наполняющего компонента всегда больше среднего диаметра частиц четвертого наполняющего компонента, служил лишь для упрощения пояснений и никак не влияет на объем охраны.
Выражение "содержит", соответственно "содержащий" согласно настоящему изобретению означает неисчерпывающий перечень и помимо конкретно указанных компонентов не исключает наличия других компонентов.
Выражение "состоит из", соответственно "состоящий из" согласно настоящему изобретению означает исчерпывающий перечень и помимо конкретно указанных компонентов исключает наличие всяких других компонентов.
Выражение "состоит в основном из", соответственно "состоящий в основном из" согласно настоящему изобретению означает отчасти или условно исчерпывающий перечень и обозначает составы или композиции, которые помимо указанных компонентов содержат только такие другие компоненты, которые материально не изменяют соответствующий изобретению характер состава или композиции.
В том случае, если согласно настоящему изобретению состав или композиция описывается с использованием выражения "содержит", соответственно "содержащий/содержащая", подобное словосочетание в явном виде охватывает те составы или композиции, которые состоят из указанных компонентов или состоят в основном из указанных компонентов.
В одном из вариантов осуществления изобретения смоляная композиция, соответственно отверждающая композиция содержит смачиватели в количестве максимум 0,3 мас. %, предпочтительно максимум 0,25 мас. %, а в предпочтительном варианте в основном не содержит смачиватели.
Выражение "в основном не содержит смачиватели" согласно настоящему изобретению означает, что в смоляной композиции, соответственно отверждающей композиции не присутствуют никакие смачиватели, соответственно присутствуют смачиватели в количестве, которое ниже порога обнаружения либо в котором смачиватели не способны выполнять свою функцию.
При создании изобретения было установлено, что хотя путем добавления смачивателей часто и можно улучшить вязкость смоляных композиций, соответственно отверждающих композиций, содержащих полиолы, соответственно изоцианаты, а также наполнители в больших количествах, однако в результате этого отдельные частицы наполнителя оказываются также лучше окружены полимером, что приводит к образованию теплоизолирующих слоев между отдельными частицами и тем самым к отчасти резкому ухудшению теплопроводности полученного из таких композиций полимеров. С учетом этого согласно настоящему изобретению для получения полимеров с высокой теплопроводностью предпочтительно, чтобы смоляные композиции, соответственно отверждающие композиции содержали смачиватели лишь в малых количествах, а предпочтительно вовсе не содержали их.
В еще одном варианте гидроксид алюминия представлен в смоляной композиции, в отверждающей композиции или в полимере в виде по меньшей мере четырех наполняющих компонентов, из которых первый наполняющий компонент имеет средний размер частиц от 75 до 150 мкм, предпочтительно от 80 до 125 мкм, второй наполняющий компонент имеет средний размер частиц от 10 до 60 мкм, предпочтительно от 30 до 50 мкм, третий наполняющий компонент имеет средний размер частиц от 1 до 5 мкм, предпочтительно от 2 до 4 мкм, а четвертый наполняющий компонент имеет средний размер частиц 3 мкм или менее, предпочтительно от 0,5 до 3 мкм.
При создании изобретения неожиданно было установлено, что применение гидроксида алюминия, состоящего из индивидуальных компонентов, различающихся между собой указанными выше средними размерами своих частиц, позволяет вводить его в соответствующую композицию в большом количестве и, как следствие, достичь высокой теплопроводности в полученном полимере без увеличения при этом вязкости смоляной композиции, соответственно отверждающей композиции до значений, при которых, например, ее переработка методами литья становится более невозможной.
В еще одном варианте осуществления изобретения присутствует по меньшей мере один дополнительный наполняющий компонент, выбранный из группы, включающей гидроксид алюминия, оксид алюминия, нитрид алюминия, кварц, нитрид бора, карбид кремния, оксид магния, карбонат кальция, сульфат бария, тальк и их смеси.
При создании изобретения было установлено, что путем примешивания одного или нескольких таких наполняющих компонентов можно дополнительно существенно повысить теплопроводность полимера, получаемого из предлагаемых в изобретении композиций, опять же без слишком значительного ухудшения при этом вязкости смоляной композиции, соответственно отверждающей композиции.
При добавлении наполнителя, отличного от гидроксида алюминия, существует, кроме того, возможность путем добавления лишь небольших количеств дорогих, но термически высокоэффективных наполнителей, таких, например, как нитрид бора, дополнительно существенно повысить теплопроводность полимера, получаемого из полимеризующейся смоляной композиции, соответственно с применением отверждающей композиции, без снижения при этом экономической эффективности приготовления полимеризующейся смоляной композиции или отверждающей композиции до уже нерентабельного уровня.
При добавлении дополнительного наполняющего компонента, отличного от гидроксида алюминия, его количество не включается в количество гидроксида алюминия. Иными словами, полимеризующаяся смоляная композиция все еще должна содержать гидроксид алюминия в количестве по меньшей мере 75 мас. %, отверждающая композиция все еще должна содержать гидроксид алюминия в количестве по меньшей мере 70 мас. %, а полимер все еще должен содержать гидроксид алюминия в количестве по меньшей мере 50 об. %.
В еще одном варианте осуществления изобретения первый, второй, третий и четвертый наполняющие компоненты присутствуют в следующих относительных количествах в пересчете на все количество наполняющей смеси, принятое за 100%:
- первый наполняющий компонент: от 40 до 60 мас. %, предпочтительно от 45 до 55 мас. %,
- второй наполняющий компонент: от 5 до 25 мас. %, предпочтительно от 10 до 20 мас. %,
- третий наполняющий компонент: от 10 до 30 мас. %, предпочтительно от 15 до 25 мас. %,
- четвертый наполняющий компонент: от 5 до 25 мас. %, предпочтительно от 10 до 20 мас. %,
при этом количество возможно присутствующего(-их) дополнительного(-ых) наполняющего(-их) компонента(-ов) включается в количество того наполняющего компонента, к которому такой(-ие) дополнительный(-е) наполняющий(-е) компонент(-ы) ближе всего по размеру своих частиц.
Сказанное согласно настоящему изобретению означает, что, например, при добавлении дополнительного наполняющего компонента со средним размером частиц 70 мкм содержание такого наполняющего компонента включается в содержание первого наполняющего компонента, т.е. на долю добавленного дополнительного наполняющего компонента совместно с первым наполняющим компонентом приходится от 40 до 60 мас. %, предпочтительно от 45 до 55 мас. %, в пересчете на все количество наполняющей смеси. При использовании дополнительного наполняющего компонента, который имеет, например, средний размер частиц 8 мкм, его количество было бы включено в количество второго наполняющего компонента, при этом в данном случае в свою очередь на долю такого дополнительного наполняющего компонента и второго наполняющего компонента совместно приходилось бы от 5 до 25 мас. %, предпочтительно от 10 до 20 мас. %, в пересчете на все количество наполняющей смеси. Сказанное имеет силу вне зависимости от того, представляет ли собой этот наполняющий компонент гидроксид алюминия или нет, при этом, однако, количество гидроксида алюминия не должно быть меньше минимального.
Согласно настоящему изобретению вполне возможно также и предусмотрено добавление более одного дополнительного наполняющего компонента, количество которого аналогично приведенным выше пояснениям включается в количество того наполняющего компонента, к которому этот дополнительный наполняющий компонент ближе всего по размеру своих частиц. В любом случае необходимо еще раз особо отметить, что все наполняющие компоненты, которые отличны от гидроксида алюминия, не включаются в количество гидроксида алюминия, т.е., например, присутствуют в полимеризующейся смоляной композиции дополнительно к по меньшей мере 75 мас. % гидроксида алюминия.
В еще одном варианте осуществления изобретения полимеризующаяся смоляная композиция содержит в пересчете на всю ее массу, принятую за 100 мас. %, один или несколько полиолов, выбранных из простых полиэфирполиолов, сложных полиэфирполиолов, полибутадиенполиолов и гидрофобных алифатических полиолов, в количестве от 5 до 25 мас. %, предпочтительно от 15 до 25 мас. %, короткоцепной эфироспирт в количестве от 0,0 до 2,5, предпочтительно от 0,5 до 1,5 мас. %, смачиватель в количестве от 0,0 до 0,25 мас. %, предпочтительно от 0,0 до 0,15 мас. %, и гидроксид алюминия в количестве от 75 до 85 мас. %, а также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, полимерные спирты, бутандиол, гександиол, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы.
При создании изобретения было установлено, что полимеризующаяся смоляная композиция такого состава особо пригодна для получения теплопроводных полиуретановых полимеров, которые могут использоваться, например, на транспортных средствах с электрическим приводом.
В еще одном варианте осуществления изобретения смоляная композиция имеет вязкость при 50°C в пределах от 1600 до 30000 мПа⋅с, предпочтительно от 1600 до 25000 мПа⋅с.
При создании изобретения было установлено, что полимеризующиеся смоляные композиции с вязкостью в указанных выше пределах наиболее пригодны для переработки методами литья, например для изготовления полимерных формованных изделий. Указанные в описании изобретения и в формуле изобретения значения вязкости получали путем измерения на ротационном вискозиметре типа Thermo Haake VT550® с индентором Е100 на ступени 4 или ступени 8.
В еще одном варианте осуществления изобретения предлагаемый в нем полиуретановый полимер имеет теплопроводность более 1 Вт/(м⋅К), измеренную согласно стандарту ISO 22007-2:2008.
При создании изобретения было установлено, что полиуретановые полимеры с такой минимальной теплопроводностью обладают теплопроводностью, достаточной, например, для применения на транспортных средствах с электрическим приводом.
В еще одном варианте осуществления изобретения полиуретановый полимер имеет твердость по Шору от A30 до D90, предпочтительно от A30 до D50, измеренную согласно стандарту ISO 868, соответственно DIN 53505.
При создании изобретения было установлено, что полиуретановые полимеры с такой твердостью обладают гибкостью и демпфирующим действием, достаточными, например, для применения на транспортных средствах с электрическим приводом.
Очевидно, что указанные выше и рассмотренные ниже отличительные особенности изобретения можно использовать не только в их конкретно указанном сочетании, но и в других сочетаниях или по отдельности, не выходя при этом за объем настоящего изобретения.
Ниже изобретение более подробно описано и поясняется со ссылкой на следующие, не ограничивающие его объем примеры.
Примеры
Используя описанные ниже ингредиенты в указанных в таблице 1 количествах, путем смешения и гомогенизации этих ингредиентов приготавливали полимеризующиеся смоляные композиции и отверждающие композиции. Полученные таким путем композиции могут безо всяких проблем храниться до их применения.
Продукты WEVOPUR 60010, WEVOPUR 60011, WEVOPUR 60012 и WEVOPUR PD 60013 представляют собой ненаполненные смоляные композиции на полиольной основе, выпускаемые и поставляемые на рынок фирмой WEVO Chemie, Остфильдерн-Кемнат, Германия.
Смесь из примера 1 имеет вязкость при 50°C в пределах от 3000 до 4000 мПа⋅с.
Для получения предлагаемого в изобретении полиуретанового полимера полимерную композицию из примера 1 смешивали с 6 частями изоцианата с содержанием NCO 32,5%, полученную смесь загружали в форму и затем отверждали при 80°C в течение 24 ч. Полученный полимер имел твердость по Шору 68 единиц по шкале А и теплопроводность 1,19 Вт/(м⋅К) с верхней стороны и 1,25 Вт/(м⋅К) с нижней стороны и тем самым обладал теплопроводностью, особо пригодной для его применения на транспортных средствах с электрическим приводом.
Изобретение относится к полимеризующейся смоляной композиции, к отверждающей композиции и полимеру, выбранному из полиуретанов, полимочевин и их смесей. Полимеризующаяся смоляная композиция содержит один или несколько полимеризующихся смоляных компонентов, выбранных из группы, включающей полиолы, полиамины и их смеси, прежде всего простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы и полибутадиенполиолы, гидроксид алюминия. Композиция содержит также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, полимерные спирты, бутандиол, гександиол, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы. Такая смоляная композиция в пересчете на всю ее массу, принятую за 100 мас.%, содержит гидроксид алюминия в количестве, по меньшей мере 75 мас.%, прежде всего от 75 до 85 мас.%. Изобретение обеспечивает получение полимеризующейся смоляной композиции, и соответственно отверждающей композиции, которые можно использовать для получения стабильного полимера (полиуретановый полимер, полимочевина или их смеси), обладающего хорошей теплопроводностью и высокой электроизолирующей способностью, а также исключительно высокими самозатухающими свойствами. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл.
1. Полимеризующаяся смоляная композиция, содержащая один или несколько полимеризующихся смоляных компонентов, выбранных из группы, включающей полиолы, гидроксид алюминия, при этом такая смоляная композиция в пересчете на всю ее массу, принятую за 100 мас.%, содержит гидроксид алюминия в количестве по меньшей мере 75 мас.%, прежде всего от 75 до 85 мас.%, отличающаяся тем, что гидроксид алюминия представлен в виде по меньшей мере четырех наполняющих компонентов, при этом наполняющий компонент соответствует пику на кривой его гранулометрического состава,
из которых первый наполняющий компонент имеет средний размер частиц d50 от 75 до 150 мкм, предпочтительно от 80 до 125 мкм,
второй наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц от 10 до 60 мкм, предпочтительно от 30 до 50 мкм,
третий наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц от 1 до 5 мкм, предпочтительно от 2 до 4 мкм, а
четвертый наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц 3 мкм или менее, предпочтительно от 0,5 до 3 мкм.
2. Полимеризующаяся смоляная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что один или несколько полимеризующихся смоляных компонентов содержат полиамин.
3. Полимеризующаяся смоляная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полиолы выбраны из группы, включающей простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы и полибутадиенполиолы.
4. Полимеризующаяся смоляная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, полимерные спирты, бутандиол, гександиол, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы.
5. Полимеризующаяся смоляная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит смачиватели в количестве максимум 0,3 мас.%, предпочтительно максимум 0,25 мас.%, а предпочтительно в основном не содержит смачиватели.
6. Полимеризующаяся смоляная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что присутствует дополнительный наполняющий компонент, выбранный из группы, включающей гидроксид алюминия, оксид алюминия, нитрид алюминия, кварц, нитрид бора, карбид кремния, оксид магния, карбонат кальция, сульфат бария, тальк и их смеси.
7. Полимеризующаяся смоляная композиция по п. 1 или 6,
отличающаяся тем, что первый, второй, третий и четвертый наполняющие компоненты присутствуют в следующих относительных количествах в пересчете на все количество наполняющей смеси, принятое за 100%:
- первый наполняющий компонент: от 40 до 60 мас.%, предпочтительно от 45 до 55 мас.%,
- второй наполняющий компонент: от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 20 мас.%,
- третий наполняющий компонент: от 10 до 30 мас.%, предпочтительно от 15 до 25 мас.%,
- четвертый наполняющий компонент: от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 20 мас.%,
при этом количество возможно присутствующего(-их) дополнительного(-ых) наполняющего(-их) компонента(-ов) включается в количество того наполняющего компонента, к которому такой(-ие) дополнительный(-е) наполняющий(-е) компонент(-ы) ближе всего по размеру своих частиц.
8. Полимеризующаяся смоляная композиция по одному из п.п. 1-7, которая содержит в пересчете на всю ее массу, принятую за 100 мас.%, один или несколько полиолов, выбранных из простых полиэфирполиолов, сложных полиэфирполиолов, полибутадиенполиолов и гидрофобных алифатических полиолов, в количестве от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 15 до 25 мас.%, короткоцепной эфироспирт в количестве от 0,0 до 2,5, предпочтительно от 0,5 до 1,5 мас.%, смачиватель в количестве от 0,0 до 0,25 мас.%, предпочтительно от 0,0 до 0,15 мас.%, и гидроксид алюминия в количестве от 75 до 85 мас.%, а также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, полимерные спирты, бутандиол, гександиол, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы.
9. Полимеризующаяся смоляная композиция по одному из пп. 1-8, отличающаяся тем, что она имеет вязкость при 50°С в пределах от 1600 до 30000 мПа⋅с, предпочтительно от 1600 до 25000 мПа⋅с, при этом вязкость имеет метод измерения, указанный в описании.
10. Отверждающая композиция, содержащая один или несколько отверждающих компонентов, выбранных из группы, включающей изоцианаты, прежде всего алифатические и ароматические изоцианаты, например метилендифенилдиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, толуолдиизоцианат и их форполимеры, гидроксид алюминия, а также необязательно другие вспомогательные вещества, такие, например, как смачивающие и диспергирующие добавки, красители, пигменты, сушильные агенты, наполнители, антивспениватели, антиосадители, пластификаторы, такие, например, как фосфаты, и катализаторы, при этом такая отверждающая композиция в пересчете на всю ее массу, принятую за 100 мас.%, содержит гидроксид алюминия в количестве по меньшей мере 70 мас.%, предпочтительно от 70 до 85 мас.%, отличающаяся тем, что гидроксид алюминия представлен в виде по меньшей мере четырех наполняющих компонентов,
из которых первый наполняющий компонент имеет средний размер частиц d50 от 75 до 150 мкм, предпочтительно от 80 до 125 мкм,
второй наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц от 10 до 60 мкм, предпочтительно от 30 до 50 мкм,
третий наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц от 1 до 5 мкм, предпочтительно от 2 до 4 мкм, а
четвертый наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц 3 мкм или менее, предпочтительно от 0,5 до 3 мкм.
11. Отверждающая композиция по п. 10, отличающаяся тем, что она содержит смачиватели в количестве максимум 0,3 мас.%, предпочтительно максимум 0,25 мас.%, а предпочтительно в основном не содержит смачиватели.
12. Отверждающая композиция по п. 10, отличающаяся тем, что присутствует дополнительный наполняющий компонент, выбранный из группы, включающей гидроксид алюминия, оксид алюминия, нитрид алюминия, кварц, нитрид бора, карбид кремния, оксид магния, карбонат кальция, сульфат бария, тальк и их смеси.
13. Отверждающая композиция по п. 10 или п. 12, отличающаяся тем, что первый, второй, третий и четвертый наполняющие компоненты присутствуют в следующих относительных количествах в пересчете на все количество наполняющей смеси, принятое за 100%:
- первый наполняющий компонент: от 40 до 60 мас.%, предпочтительно от 45 до 55 мас.%,
- второй наполняющий компонент: от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 20 мас.%,
- третий наполняющий компонент: от 10 до 30 мас.%, предпочтительно от 15 до 25 мас.%,
- четвертый наполняющий компонент: от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 20 мас.%,
при этом количество возможно присутствующего(-их) дополнительного(-ых) наполняющего(-их) компонента(-ов) включается в количество того наполняющего компонента, к которому такой(-ие) дополнительный(-е) наполняющий(-е) компонент(-ы) ближе всего по размеру своих частиц.
14. Полимерное формованное изделие, полученное путем полимеризации смоляной композиции по одному из пп. 1-9 или с применением отверждающей композиции по одному из пп. 10-12.
15. Полимер, выбранный из полиуретанов, полимочевин и их смесей, соответственно сополимеров, отличающийся тем, что он в пересчете на весь его объем, принятый за 100 об.%, содержит гидроксид алюминия в количестве более 50 об.%, предпочтительно более 55 об.%, прежде всего более 60 об.%, и что гидроксид алюминия представлен в виде по меньшей мере четырех наполняющих компонентов,
из которых первый наполняющий компонент имеет средний размер частиц d50 от 75 до 150 мкм, предпочтительно от 80 до 125 мкм,
второй наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц от 10 до 60 мкм, предпочтительно от 30 до 50 мкм,
третий наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц от 1 до 5 мкм, предпочтительно от 2 до 4 мкм, а
четвертый наполняющий компонент имеет средний размер d50 частиц 3 мкм или менее, предпочтительно от 0,5 до 3 мкм.
16. Полимер по п. 15, отличающийся тем, что присутствует
дополнительный наполняющий компонент, выбранный из группы, включающей гидроксид алюминия, оксид алюминия, кварц, нитрид бора, карбид кремния, оксид магния, сульфат бария, тальк и их смеси.
17. Полимер по п. 15 или п. 16, отличающийся тем, что первый, второй, третий и четвертый наполняющие компоненты присутствуют в следующих относительных количествах в пересчете на все количество наполняющей смеси, принятое за 100%:
- первый наполняющий компонент: от 40 до 60 мас.%, предпочтительно от 45 до 55 мас.%,
- второй наполняющий компонент: от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 20 мас.%,
- третий наполняющий компонент: от 10 до 30 мас.%, предпочтительно от 15 до 25 мас.%,
- четвертый наполняющий компонент: от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 20 мас.%,
при этом количество возможно присутствующего(-их) дополнительного(-ых) наполняющего(-их) компонента(-ов) включается в количество того наполняющего компонента, к которому такой(-ие) дополнительный(-е) наполняющий(-е) компонент(-ы) ближе всего по размеру своих частиц.
18. Полимер по одному из пп. 15-17, отличающийся тем, что он имеет теплопроводность более 1 Вт/(м⋅К), измеренную согласно стандарту ISO 22007-2:2008.
19. Полимер по одному из п.п. 15-18, отличающийся тем, что он имеет твердость по Шору от А30 до D90, предпочтительно от А30 до D50, измеренную согласно стандарту ISO 868, соответственно DIN 53505.
| ПРЕСС | 1991 |
|
RU2031002C1 |
| WO 2011113768 A 22.09.2011 | |||
| ПОЛИУРЕТАНЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НИХ ИЗДЕЛИЯ И ПОКРЫТИЯ И СПОСОБЫ ИХ ПРОИЗВОДСТВА | 2006 |
|
RU2411255C2 |
| JP 2004342758 A 02.12.2004 | |||
| WO 2012064971 A 18.05.2012. | |||
