聚氨酯脲水性分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种基于聚氨酯脲的水性分散体，包含其的组合物及其在涂覆剂、密封剂和粘合剂中的用途。该聚氨酯脲水性分散体包含分散在其中的具有磺酸根和/或羧酸根基团和侧生羧基的聚氨酯脲，磺酸根和/或羧酸根基团的量为1.5‑15mmol/100g，侧生羧基由氨基官能度大于1的氨基羧酸引入，侧生羧基的量为1.5‑9.5mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。与现有技术相比，本发明专利技术所提供的基于聚氨酯脲的水性分散体与羧基反应性交联剂组合物具有好的交联性和优异的耐热性能，遇热不易开胶。

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯脲水性分散体
本专利技术涉及基于聚氨酯脲的水性分散体，包含其的组合物及其在涂覆剂、密封剂和粘合剂中的用途。
技术介绍
用于涂覆剂、密封剂和粘合剂应用的可交联聚氨酯脲水性分散体是已知的。当此类分散体例如用于粘合剂(用于粘结基材)时，常常根据热激活方法加工。将分散体施涂于基材上，待水完全蒸发后通过加热(例如，用红外线加热器)将粘合剂层激活，使之转化成粘性状态。粘结剂的耐热性好坏会影响其在储存、运输以及高温情况下的粘结效果好坏，如粘结剂的耐热性差，那么材料粘结处容易开胶。为了改进粘合剂性能，可以将羟基官能的聚氨酯脲分散体与异氰酸酯官能的交联剂结合，以实现粘合性能，例如在US4870129A中有所描述。这种方法的缺点在于该羟基官能的聚氨酯脲分散体是双组分体系，体系中的异氰酸酯与水反应会缩短粘合剂的可操作时间，一般只有几个小时。还可以将羧酸根官能的聚氨酯脲分散体与异氰酸酯官能的交联剂结合，以实现粘合性能，例如US2007/0254974采用N-(2-氨基乙基)-β-丙氨酸单钠盐引入羧酸根到聚氨酯脲中。通过这种方法制备得到的聚氨酯脲颗粒尺寸大，聚氨酯脲与碳二亚胺类交联剂的可交联性差，因此粘合性能差。DE19954500A、DE4410557A或EP792908A采用二羟甲基丙酸将羧酸根引入到聚氨酯脲中。然而，二羟甲基丙酸以固体形式存在，不利于聚氨酯脲的制备，由此获得的粘结剂耐热性差，加热后易脱胶，不足以满足用于或用作粘合剂的要求。US2011/0244228公开了含端羧基的聚氨酯或聚氨酯脲分散体，所述分散体端羧基的量会限制分散体的分子量，降低分散体用作粘合剂的性能表现，需要更多的碳二亚胺官能的交联剂帮助达到性能要求，从而导致成本的上升。EP0003521B1公开了一种聚异氰酸酯加聚产物的水分散体，所述加聚产物携带0.01-200mmol/100g的磺酸根基团和0.01-200mmol/100g的羧基基团，以聚异氰酸酯加聚产物的固体组分计，所述聚异氰酸酯加聚产物的水分散体包含高含量的羧基和磺酸根基团。CN98807680.2公开了一种隐性交联的聚氨酯水性分散体，包含一种聚氨酯，具有能让其在水中分散的亲水基团和碳化二亚胺基团，但是基本上不带羧基基团；或一种物理混合物，包括一种带有亲水基团的聚氨酯、一种碳化二亚胺和一种聚合物分散相，聚氨酯基本上不带碳化二亚胺基团或羧基基团，碳化二亚胺基本上不带有能让其在水中分散的亲水基团，聚合物分散相带有羧基基团且基本上不带有碳化二亚胺基团。所述聚氨酯水性分散体包含高含量的羧基和磺酸根基团。
技术实现思路
术语聚氨酯脲水性分散体也用作聚氨酯水性分散体和/或聚氨酯聚脲水性分散体和/或聚脲水性分散体的同义词。术语磺酸根在文中用-SO3-表示。术语羧酸根在文中用-COO-表示。术语磺酸根和/或羧酸根基团的量是每100g聚氨酯脲固体组分中含有的磺酸根和/或羧酸根基团的mmol数。磺酸根和/或羧酸根基团的mmol数是包含磺酸根和/或羧酸根基团的化合物组分mmol数*每摩尔化合物组分所包含的磺酸根和/或羧酸根基团个数。术语侧生羧基的量是每100g聚氨酯脲固体组分中含有的侧生羧基的mmol数。侧生羧基的mmol数是氨基官能度大于1的含羧基的化合物mmol数*每摩尔含羧基的化合物包含的侧生羧基个数。术语末端羧基的量是每100g聚氨酯脲固体组分中含有的末端羧基的mmol数。术语氨基羧酸是含有羧基基团且能与异氰酸酯反应的氨基的化合物，分子量小于5000。本专利技术的聚氨酯脲水性分散体与羧基反应性交联剂组合物具有非常好的交联性能，和例如与碳二亚胺类化合物的组合物具有优异的耐热性能，遇热不易开胶，可用于制备粘合剂。本专利技术提供聚氨酯脲水性分散体，包含分散在其中的具有磺酸根和/或羧酸根基团和侧生羧基的聚氨酯脲，所述磺酸根和/或羧酸根基团的量为1.5-15mmol/100g，所述侧生羧基由氨基官能度大于1的氨基羧酸引入，所述侧生羧基的量为1.5-9.5mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。所述聚氨酯脲水性分散体中的聚氨酯脲通过包含以下组分制备：A)至少一种具有400-5000道尔顿数均分子量的羟基官能度不小于1.9的多元醇组分，B)可选的至少一种具有62-399道尔顿数均分子量的多元醇组分，C)至少一种二异氰酸酯或多异氰酸酯组分，D)至少一种氨基官能度大于1的氨基羧酸，和E)至少一种包含磺酸根和/或羧酸根基团的氨基化合物。所述氨基羧酸的氨基官能度为2-4，优选为2-3，更优选为2。所述氨基羧酸选自L-赖氨酸，L-色氨酸，L-精氨酸，L-丝氨酸，D-赖氨酸，D-丝氨酸，D-色氨酸，D-精氨酸，L-组氨酸，D-组氨酸，DL-色氨酸，DL-丝氨酸，DL-赖氨酸，D-胱氨酸或L-赖氨酸L-谷氨酸盐或类似氨基羧酸中的一种或多种。所述氨基羧酸优选赖氨酸，更优选L-赖氨酸。所述磺酸根和/或羧酸根基团的量为3.2-10mmol/100g，优选3.2-4.8mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。所述磺酸根和/或羧酸根基团的量可以是5.2-7.8mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。所述侧生羧基的量为1.5-7mmol/100g，优选1.5-5mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。所述聚氨酯脲水性分散体的PH值为6-9。所述聚氨酯脲水性分散体是单组分水分散体或双组分水分散体。所述聚氨酯脲水性分散体是单组分水分散体。所述聚氨酯脲水性分散体的固含量是10-70％，优选35-60％，更优选45-55％。所述聚氨酯脲水性分散体中的聚氨酯脲的制备过程中的组分A)通常以50-96重量份，优选75-95重量份的量使用；组分B)通常以0-10重量份，优选0-5重量份的量使用；组分C)通常以3-40重量份，优选5-20重量份的量使用，组分A)、B)和C)均相对于聚氨酯脲固体组分。组分A)到C)和上述其典型和优选的量还包括单独提到的数量范围的所有组合。所述组分A)优选具有1.9-4个羟基的多元醇，更优选具有1.9-3个羟基的多元醇。所述组分A)更优选聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚内酯多元醇、聚酰胺多元醇或其组合。所述组分A)进一步优选聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇或其组合。所述组分A)最优选聚酯多元醇。所述聚酯多元醇是线性聚酯二醇或轻度支化的聚酯多元醇，通过包含以下组分制备：脂肪族、脂环族或芳族二-或多羧酸类，例如琥珀酸，甲基琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，壬二羧酸，癸烷二羧酸，对苯二甲酸，间苯二甲酸，邻苯二甲酸，四氢邻苯二甲酸，六氢邻苯二甲酸，环己烷二羧酸，马来酸，富马酸，丙二酸或偏苯三酸；酸酐，例如邻苯二甲酸酐，偏苯三酸酐或琥珀酸酐或它们的混合物；低分子量多元醇，例如乙二醇，二-、三-、四-乙二醇，1，2-丙二醇，二-、三-、四-丙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，2，3-丁二醇，1，5-戊二醇，1，6-己二醇，2，2-二甲基-1，3-丙二醇，1，4-二羟基环己烷，1，4-二羟甲基环己烷，1，8-辛二醇，1，10-癸二醇，1，12-十二烷二醇或它们的混合物；以及任选地使用更高官能的多元醇，例如三羟甲基丙烷、甘油或季戊四醇、脂环族和/或芳族二-和多-羟基化合物。所述聚酯多元醇也本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚氨酯脲水性分散体，包含分散在其中的具有磺酸根和/或羧酸根基团和侧生羧基的聚氨酯脲，所述磺酸根和/或羧酸根基团的量为1.5‑15mmol/100g，所述侧生羧基由氨基官能度大于1的氨基羧酸引入，所述侧生羧基的量为1.5‑9.5mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。

【技术特征摘要】
1.聚氨酯脲水性分散体，包含分散在其中的具有磺酸根和/或羧酸根基团和侧生羧基的聚氨酯脲，所述磺酸根和/或羧酸根基团的量为1.5-15mmol/100g，所述侧生羧基由氨基官能度大于1的氨基羧酸引入，所述侧生羧基的量为1.5-9.5mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。2.根据权利要求1的聚氨酯脲水性分散体，其特征在于，所述聚氨酯脲通过包含以下组分制备：A)至少一种具有400-5000道尔顿数均分子量的羟基官能度不小于1.9的多元醇组分，B)可选的至少一种具有62-399道尔顿数均分子量的多元醇组分，C)至少一种二异氰酸酯或多异氰酸酯组分，D)至少一种氨基官能度大于1的氨基羧酸，和E)至少一种包含磺酸根和/或羧酸根基团的氨基化合物。3.根据权利要求1或2的聚氨酯脲水性分散体，其特征在于，所述氨基羧酸的氨基官能度为2。4.根据权利要求3的聚氨酯脲水性分散体，其特征在于，所述氨基羧酸选自赖氨酸。5.根据权利要求1或2的聚氨酯脲水性分散体，其特征在于，所述磺酸根和/或羧酸根基团的量为3.2-10mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。6.根据权利要求5的聚氨酯脲水性分散体，其特征在于，所述磺酸根和/或羧酸根基团的量为3.2-4.8mmol/100g，以聚氨酯脲固体组分计。7.根据权利要求5的聚氨酯脲水性分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：金晨，魏松丽，安锦年，高阿南，朱英丹，
申请(专利权)人：科思创聚合物中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31