含尿素及/或缩二脲的水分散型多元异氰酸盐组合物及其用途制造技术

一种含尿素的水分散型多元异氰酸盐组合物，其包含：　　　　（ａ）脂肪族多元异氰酸盐、或脂肪族多元异氰酸盐的混合物、或脂肪族多元异氰酸盐与其它多元异氰酸盐的混合物；及　　　　（ｂ）成分（ａ）与成分（ｃ）聚醚胺或聚醚胺与聚醚醇的混合物的反应产物；　　　　其中，该组合物系由，以该组合物重量计，约９９．５％至约９２％的成分（ａ）与约０．５％至约８％的成分（ｃ）反应而制得。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水分散型多元异氰酸盐组合物，特别是含尿素或缩二脲的水分散型多元异氰酸盐组合物，及一种包含此水分散型多元异氰酸盐组合物作为交联剂与含活性氢反应性基团的水性树脂的水性树脂粘合剂。
技术介绍
水分散型多元异氰酸盐通常用于以水性树脂为基质的粘合剂中作为交联剂。特定言之，该异氰酸盐对于具有活性氢基的化合物呈现高度反应性，得以形成诸如胺基甲酸乙酯、尿素、醯胺、脲基甲酸酯、及缩二脲等产物。因此，多元异氰酸盐系有助于树脂的分子量成长与交联，从而大幅改善树脂用作粘合剂时的粘着力、耐热性与机械性能。多元异氰酸盐高反应性的特性使其成为用于水性树脂中的优异交联剂。水分散型多元异氰酸盐的制备与应用系习知且已教示于习知技艺中。举例言之，美国专利第4,663,377号揭示使用一种或多种混合的脂肪族多元异氰酸盐，具有约2.0至3.5的平均NCO官能数，与亲水性原料聚醚一元醇(polyether monols)，如其实施例所例示的聚乙烯醚一元醇(poly ethoxylated ether monol)反应，得到的水分散型多元异氰酸盐制剂的NCO％为18.4％、粘度是2500cps/23℃。再取用2重量％至10重量％的水分散型多元异氰酸盐制剂添加到水性粘合剂中，提升粘着性能。美国专利第5,200,489号涉及使用聚醚一元醇来改性以1，6-己二异氰酸盐(HDI)或HDI与高达70重量％(以二异氰酸盐重量计)的另一种二异氰酸盐的混合物为基质的多元异氰酸盐，以获得具2至6平均NCO官能数的水分散型多元异氰酸盐组合物，并进一步提供一种测试多元异氰酸盐组合物水分散性的方法。其测试结果显示，添加约10重量％且具有200至1000克/摩尔分子量的聚醚一元醇，较利于改善多元异氰酸盐组合物的水分散性。美国专利第5,252,696号教示一种水分散型多元异氰酸盐混合物，其系藉由将具有约2.1至4.4 NCO官能数的脂肪族多元异氰酸盐，例如HDI三聚物，与含5至9.9个环氧乙烷(EO)单元的聚醚一元醇，在4∶1至120∶1的NCO/OH当量比下反应而得。其中一个合成实例是将聚乙烯醚一元醇加到HDI三聚体中，反应得到具有17.3％的NCO％及3050cps/23℃的粘度的产物。所得水分散型多元异氰酸盐混合物再加到带有羟基的水性丙烯酸(压克力)分散液可以提供良好的表面光泽性及耐溶剂性。美国专利第6,221,995号揭示一种经改性的多元异氰酸盐，其在水性树脂组合物中具有高乳化/分散性，并利于用作固化或交联剂。透过以HDI为基质且含异三聚氰酸盐基团的多元异氰酸盐与非离子型乳化剂聚乙烯醚一元醇反应制得经改性多元异氰酸盐。文中提出以亲水-亲油平衡数(HLB)来表示聚醚一元醇的亲水性结构，并认为聚醚一元醇在具有HLB值为17或更低时(约5至17)所合成的水分散型多元异氰酸盐应用在水性涂料、墨水与粘合剂时，可提供较佳的性能。鉴于习知技术，水分散型多元异氰酸盐通常经由以HDI三聚物为基质的脂肪族多元异氰酸盐与具有低分子量的非离子型聚醚一元醇反应制备。惟，聚醚醇和多元异氰酸盐间的反应速率较慢，一般需要添加触媒以加速反应进行。再者，当其应用于橡胶基材间的粘合时，无法及时提升橡胶与橡胶的初期粘着力。本专利技术人已发现，聚醚胺及聚醚胺与聚醚醇的混合物与多元异氰酸盐的反应较迅速，有利于制备水分散型多元异氰酸盐组合物，特别是含尿素或缩二脲的水分散型多元异氰酸盐组合物。同时，相较于习知技术所制得者，本专利技术水分散型多元异氰酸盐组合物更利于作为水性树脂的交联剂。特定言之，以本专利技术水分散型多元异氰酸盐组合物交联的水性树脂粘合剂具有提高的机械特性，诸如粘着力(包含初期与后期粘着力)及耐热性等。
技术实现思路
本专利技术涉及一种含尿素的水分散型多元异氰酸盐组合物，其包含(a)脂肪族多元异氰酸盐、或脂肪族多元异氰酸盐的混合物、或脂肪族多元异氰酸盐与其它多元异氰酸盐的混合物；及(b)成分(a)与成分(c)聚醚胺或聚醚胺与聚醚醇的混合物的反应产物；其中，该组合物系由，以该组合物重量计，约99.5％至约92％的成分(a)与约0.5％至约8％的成分(c)反应而制得。本专利技术亦关于一种含尿素及尿素衍生物的水分散型多元异氰酸盐组合物，其系由上述含尿素的组合物再加热予以升温续行反应以提升该组合物中异氰酸盐官能基数而制得，其中尿素衍生物包含缩二脲、缩三脲、及缩四脲，且主要为缩二脲。本专利技术更关于一种含缩二脲的水分散型多元异氰酸盐组合物，其系由上述含尿素组合物再加热予以升温续行反应以提升该组合物中异氰酸盐官能基数而制得。本专利技术另提供一种水性树脂粘合剂，其包含本专利技术水分散型多元异氰酸盐组合物与含活性氢反应性基团的水性树脂。多元异氰酸盐用于本专利技术的多元异氰酸盐系脂肪族多元异氰酸盐、或脂肪族多元异氰酸盐混合物、或脂肪族多元异氰酸盐与其它多元异氰酸盐的混合物，该多元异氰酸盐系具有约2至约6，较佳约2.5至约4，的平均NCO官能数，及约5％至约30％，较佳约10至约25％，的NCO含量。于本专利技术中，合适的脂肪族多元异氰酸盐包含，但不限于，具下列衍生物的异氰酸盐，例如异三聚氰酸盐、缩二脲、脲二酮环(uretdione)、胺基甲酸乙酯、脲基甲酸盐、羰二亚胺、噁二氮嗪三酮(oxadiazonetrione)衍生物、及其混合物。此等脂肪族多元异氰酸盐与其制备方法系习知且已描述于先前技艺中，诸如美国专利第4,518,522号与美国专利第4,663,377号，彼等揭示系并于此供参考。较佳脂肪族多元异氰酸盐系环系多元异氰酸盐，例如异三聚氰酸盐衍生物、缩二脲衍生物、或其混合物；较佳系HDI三聚物、异佛尔酮二异氰酸盐(isophoronediisocyanate，IPDI)三聚物、或HDI/IPDI三聚物、或其混合物。可用于本专利技术的其它多元异氰酸盐可为任何习知与传统用于此技艺中者，例如芳香族多元异氰酸盐。合适的芳香族多元异氰酸盐包含，但不限于，二苯甲基二异氰酸盐(4，4-diphenylmethane diisocyanate，MDI)、聚合型MDI、甲苯二异氰酸盐、及二甲苯二异氰酸盐、及其混合物。芳香族多元异氰酸盐及其制备方法亦系习知且描述于先前技艺中，如美国专利第4,939,191号，其所揭示系并于此供参考。聚醚胺用于本专利技术的聚醚胺可经由任何已知方法制备，例如以环氧乙烷(EO)或环氧乙烷及环氧丙烷(PO)的混合物与起始剂行烷氧化作用制得聚醚醇，尔后再将其末端羟基转化为胺基。合适起始剂包含，但不限于，甲醇、乙醇、正丁醇、正丙醇、异丙醇、环己醇、苯酚、水、乙二醇、二乙二醇(DEG)、丙二醇、甘油、2-丁酮噁(2-butone oxime)、苯胺、三甲醇丙烷、及3-甲基-羟基甲基环氧丙烷。根据本专利技术，聚醚胺一般系选用具有大于约50∶50范围的环氧乙烷(EO)对环氧丙烷(PO)重量比者，较佳界于约60∶40至约95∶5间，更佳界于约70∶30与约90∶10间。倘若形成的水性树脂粘合剂中所含残余亲水基团的亲水性太强的话，水性树脂粘合剂将易使得其亲水基团吸附太多的水分，而易导致邻近尿素、胺基甲酸乙酯、缩二脲、脲基甲酸酯等基团的水解，并降低其粘着性能。因此，于本专利技术中，导入相应于大于约50∶50的亲水性基团/疏水性基团比的比例的疏水性基团(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宪弘，陈庆鸿，杨人贤，陈采隆，
申请(专利权)人：大东树脂化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：