用聚氨酯胶乳涂覆具有极性表面的基材的方法技术

所述权利要求的是具有极性表面的基材和粘合于其上的以胶乳涂覆的聚氨酯预聚物。本发明专利技术的胶乳在水中被氨基乙基乙醇胺所扩链，并在基本上不存在有机溶剂的条件下制备和涂覆。用于制备该胶乳的预聚物在聚合物主链上基本上无离子基团。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及聚氨酯胶乳、其制备方法、用其制备的聚合物和用其涂覆的基材。本专利技术具体地涉及用聚氨酯胶乳涂覆具有极性表面的基材。已知胶乳聚合物用于许多用途，如涂料、密封剂和薄膜。聚氨酯胶乳的应用不太广泛，这是由于在制备稳定的水性聚氨酯胶乳中的固有困难。例如，聚氨酯配方组分如多异氰酸酯类可与水反应。用于形成胶乳的聚氨酯预聚物通常在环境条件下不是低粘度的液体。这些和其它性能可引起聚氨酯胶乳不稳定，即形成从胶乳的连续水相分离出的分散体，这通常在工业中是不期望的。最近，在制备稳定的无有机溶剂的聚氨酯胶乳的领域中有一些进展。例如美国专利申请09/039,976公开了制备这种聚氨酯胶乳的方法。美国专利申请09/039,978公开了用聚氨酯胶乳制备地毯。随着这些胶乳更实用和应用得更广泛，将希望提高其性能，特别是其物理性能。将希望在用聚氨酯胶乳涂覆基材的领域中能用对极性表面具有好的粘合的聚氨酯胶乳涂覆具有极性表面的基材。将特别希望对极性表面具有好的粘合的聚氨酯胶乳是水性的无有机溶剂的聚氨酯胶乳。另一方面，本专利技术是制备胶乳涂布的基材的方法，包括将聚氨酯胶乳涂在具有极性表面的基材的极性表面上，其中(A)聚氨酯胶乳由聚氨酯预聚物制备，该预聚物含有基本上无离子基团的聚合物主链并由包括平均氧化乙烯含量小于80重量％的多元醇的预聚物配方制备，(B)该预聚物被AEEA扩链剂所扩链，和(C)该预聚物和胶乳在基本上不存在有机溶剂的条件下制备。另一方面，本专利技术是聚氨酯胶乳，其可用于制备具有提高的粘合性能和含有聚氨酯胶乳的聚氨酯聚合物，其中(A)聚氨酯胶乳由聚氨酯预聚物制备，该预聚物含有基本上无离子基团的聚合物主链并由包括平均氧化乙烯含量小于80重量％的多元醇的预聚物配方制备，(B)该预聚物被AEEA扩链剂所扩链，和(C)该预聚物和胶乳在基本上不存在有机溶剂的条件下制备。本专利技术的聚合物通过将胶乳涂在基材上来制备。可通过涂漆或喷涂的方法涂覆胶乳。在本专利技术中，涂布定义为将一种物质如聚氨酯胶乳涂在刷子或其它涂布机上，然后使聚氨酯胶乳积附在基材上，或另外将该物质搅拌或汇集在基材上，然后用刷子或其它分散方法将该物质分散在基材上。在本专利技术中，喷涂定义为通过雾化该物质和将经雾化的物质喷在基材上来涂覆该物质，如聚氨酯胶乳。用于本专利技术的将聚氨酯胶乳涂在基材上的另一个方法是浸渍。在浸渍方法中，将基材下放进胶乳池中然后移开。可允许将保留在基材上的胶乳按原样干燥或可进一步分散以进行更平整的涂覆。可遮盖部分基材以避免使聚氨酯胶乳处于被浸渍的基材的全部表面上。用于本专利技术的将胶乳涂在基材上的另一个方法是通过转移法涂覆。在转移法中，将聚氨酯胶乳涂在对脱水时形成的聚合物的粘合能力极小的材料上。将该“转移”材料与另一种对聚合物具有较高的粘合亲和性的基材接触。除去转移材料，聚合物留在基材上。虽然优选以上将胶乳涂在基材上的方法，但是可在本专利技术中使用本领域熟练技术人员已知用于将聚氨酯胶乳涂在基材上的任何方法。本专利技术的聚氨酯胶乳对极性表面具有提高的粘合作用。在本专利技术中，极性表面是润湿临界表面张力(CST)大于33达因/厘米的表面。优选CST为33-2000达因/厘米。更优选35-1800达因/厘米。具有极性表面的材料的例子包括钢、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙-6、聚偏二氯乙烯和聚碳酸酯，但不限于此。具有非极性基材的材料的例子包括聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯。在涂覆后，干燥本专利技术的聚氨酯胶乳以制备聚合物。可使用本领域熟练技术人员已知用于干燥聚氨酯胶乳的任何方法。例如，聚氨酯胶乳涂层可在环境条件下风干或在升高的温度下干燥，任选在降低的湿度下或用强风干燥。选择用于本专利技术的干燥条件的两种考虑是1)不超过聚氨酯聚合物或其载体的温度极限和2)不从胶乳过快地除去水，以避免由于起泡而干扰成膜，除非希望获得起泡的成品。在本专利技术中可使用在用聚氨酯胶乳涂覆基材的领域中熟练技术人员所知有用的任何干燥条件，任选用额外的干燥助剂，如强风。在本专利技术方法中，聚氨酯预聚物配方和表面活性剂被水乳化。表面活性剂可以胶乳固含量的0.1％-3.5％的量存在。优选表面活性剂以胶乳固含量的1％-3.5％的量存在。表面活性剂可为离子型或非离子型。如果是非离子型的，优选表面活性剂是乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、失水山梨糖醇衍生物、羊毛脂衍生物、乙氧基化壬基酚或烷氧基化聚硅氧烷。优选表面活性剂是不明显与异氰酸酯基反应的离子型表面活性剂，和最优选表面活性剂是阴离子表面活性剂。合适的表面活性剂包括但不限于乙氧基化酚类的硫酸盐类，如聚(氧-1,2-乙二基(ethanediyl))α-(壬基酚)ω-羟基-硫酸铵盐；碱金属脂肪酸盐类，如碱金属油酸盐类和硬脂酸盐类；碱金属月桂基硫酸盐类、季铵盐表面活性剂；碱金属烷基苯磺酸盐类，如支化和线型的十二烷基苯磺酸钠；阴离子氟碳表面活性剂，如碱金属全氟烷基磺酸盐类；十二烷基苯磺酸三烷基铵盐类；十二烷基苯磺酸铵盐类；三链烷醇胺月桂基硫酸盐类；月桂基硫酸铵；三烷基胺月桂基硫酸盐类；月桂基磺酸铵；碱金属月桂基磺酸盐类；三链烷醇胺月桂基磺酸盐类；三烷基胺月桂基磺酸盐类；月桂基二甲基胺氧化物；十二烷基二苯醚二(磺酸)碱金属盐；十二烷基二苯醚二(磺酸)三链烷醇胺盐类；十二烷基二苯醚二(磺酸)三烷基胺盐类；十二烷基二苯醚二(磺酸)铵盐类；烷基酚聚乙氧基化物；聚氧化乙烯/聚氧化丙烯嵌段共聚物；聚氧化乙烯/聚氧化丁烯嵌段共聚物；和改性树脂的碱金属皂类。特别优选的表面活性剂是十二烷基苯磺酸三链烷醇胺盐、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、十二烷基苯磺酸钠盐；和月桂基硫酸三乙醇胺。本专利技术的聚氨酯胶乳通过能在不使用有机溶剂的条件下制备以水乳液形式稳定的聚合物的任何聚氨酯配方来制备。其中包括含有多异氰酸酯组分和异氰酸酯活性组分即也称为含活泼氢的物质或多元醇的聚氨酯配方。术语“聚氨酯”不限于那些只含有氨酯键的聚合物。聚氨酯制备领域的熟练技术人员能很好的理解聚氨酯也包括含有脲基甲酸酯、缩二脲、碳二亚胺、噁唑啉基、异氰脲酸酯、尿苷二酮(uretidinedione)、脲和除氨基甲酸乙酯以外的其它键的聚合物。相似地，聚脲也可含有这种键。用于本专利技术的聚氨酯预聚物可以是异氰酸酯封端的预聚物。通过将预聚物与扩链剂和水混合所形成的胶乳聚合物可以是异氰酸酯封端的聚合物、活泼氢封端的聚合物、或多异氰酸酯与对多异氰酸酯呈活性的组分和扩链剂在接近化学计量浓度下的混合物的反应产物。该预聚物可通过将含有多异氰酸酯组分和活泼氢组分的预聚物配方的组分进行反应来形成。通过将预聚物和扩链剂在连续水相中反应来形成胶乳。可任选配制该预聚物以进行反应，其中连续水相的水是辅助扩链剂。本专利技术的预聚物配方的多异氰酸酯组分可有利地选自有机多异氰酸酯类、改性的多异氰酸酯类、异氰酸酯基预聚物和其混合物。这些可包括脂肪族和脂环族异氰酸酯类，但优选芳族和特别是多官能芳族异氰酸酯类。优选的多异氰酸酯类是2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯和相应的异构体混合物；4,4’-、2,4’-和2,2’-二苯基-甲烷二异氰酸酯和相应的异构体混合物；4,4’、2,4’-和2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯和多苯基多亚甲基多异氰酸酯PMDI的混合物；PMDI和甲苯二异氰酸酯的混合物。脂肪族和脂环族本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，其含有具有极性表面的基材和粘合于其上的由胶乳制备的聚氨酯聚合物，其中： （Ａ）聚氨酯胶乳由聚氨酯预聚物制备，该预聚物含有基本上无离子基团的聚合物主链，并由包括平均氧化乙烯含量小于８０重量％的多元醇的预聚物配方制备， （Ｂ）该预聚物被ＡＥＥＡ扩链剂所扩链，和 （Ｃ）该预聚物和胶乳在基本上不存在有机溶剂的条件下制备。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RL泰伯，WR威尔克姆，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]