油改性的氨基甲酸酯聚合物的水性分散体制造技术

公开一种组合物，包括具有侧挂可自氧化官能团的聚氨酯聚合物的可自交联水分散体，所述组合物可通过使（ａ）有机多异氰酸酯；（ｂ）包含侧挂脂肪酸不饱和基的异氰酸酯反应性化合物；（ｃ）包含可中和侧挂羧基的异氰酸酯反应性聚合多元醇；和（ｄ）包含至少两个可聚合烯属不饱和双键的活性稀释剂反应得到。得到的聚氨酯分散体适合应用于自固化涂料组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及油改性的氨基甲酸酯(OMU)聚合物以及涉及其水分散体。本专利技术特别涉及适合用于涂料组合物的氨基甲酸酯聚合物的空气可固化水性或含水分散体，该涂料组合物用于施涂各种基材，例如木材、纸、塑料、金属等。
技术介绍
氨基甲酸酯聚合物在用于例如塑料、木材、金属、织物等各种基材的涂料中已经得到广泛应用。工业中已知氨基甲酸酯基涂料显示优异的性能，例如耐磨性和耐化学品性、韧性、弹性以及快速固化的能力。油改性的溶剂基氨基甲酸酯聚合物涂料组合物已经用作木地板上的透明保护涂饰层。应用时，溶剂在环境温度下蒸发，并且聚合物涂料通过空气氧化经由来自聚氨酯主链的烯属不饱和基侧链交联。侧挂不饱和度由已经反应到聚合物主链中的不饱和脂肪酸残基提供。对来自溶剂基油漆和涂料的挥发性有机化合物(VOC)释放的上升的健康和环境关切已经导致严格控制施涂之后由油漆和涂料释放的VOC。为了遵守这种严格的环境保护法规，很多关注已经集中到研发比传统溶剂基涂料使用更少有机溶剂量的水性聚氨酯涂料上。对于水分散性，已知的是聚合包含可电离基团例如游离羧酸部分的分散性二醇进入氨基甲酸酯预聚物主链。通常，异氰酸酯封端的水可分散预聚物通过使(1)低分子量二羟基链烷酸，例如二羟甲基丙酸(DMPA)；(2)包含一个或多个侧挂不饱和脂肪酸酯基的多元醇；和(3)二异氰酸酯反应制得。预聚物在水中中和、分散，用含多官能活性氢的化合物，例如含胺或硫醇的化合物进行扩链，生产完全反应的聚氨酯分散体。该预聚物通常在若干溶剂量存在下用低分子量组分制得，以促进反应和控制预聚物产物粘度。选择的溶剂已经有N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其通常残留在扩链步骤后的分散体中。水性聚氨酯分散体在各种涂料应用中取代溶剂基聚氨酯正在工业中得到广泛认可。但是，水性聚氨酯仍然具有缺点，由于使用相对高水平的NMP助溶剂来增溶在多元醇中具有有限溶解度的高熔点固体材料DMPA，水基分散体通常具有较低的固含量。因此，现有水性聚氨酯分散体组合物不能满足建议的150g/L的VOC目标。另外，由于需要提高聚合物的硬链段含量，使用低分子量二羟基链烷酸，例如DMPA提高了使用这种酸的涂料的最小成膜温度(MFFT)。如果在提供环境友好氨基甲酸酯基涂料方面给以关注，需要研发可以用于制备含水作为要素载体或分散溶剂的透明、稳定组合物并且固含量更高、VOC水平更低、固化速率快以及当处于固化状态下时例如硬度、耐损性和柔性的各种性能良好平衡的氨基甲酸酯聚合物。根据本专利技术的一般方面，提供一种由氨基甲酸酯预聚物形成的水可分散OMU氨基甲酸酯聚合物，该氨基甲酸酯预聚物包括(a)侧挂可自交联官能团，(b)侧挂增强水分散性的基团和(c)反应性成膜稀释剂。专利技术详述氨基甲酸酯预聚物通过使下列物质反应制备(a)至少一种有机多异氰酸酯；(b)具有烯属不饱和度的异氰酸酯反应性油改性的多元醇组分；(c)含侧挂阴离子官能团的异氰酸酯反应性聚合多元醇组分；(d)含至少两个烯属不饱和双键的活性稀释剂组分；和任选地，选自(e)羰基官能组分；(f)阴离子官能醇组分及其盐；(g)含聚环氧烷侧链的醇组分及其混合物的异氰酸酯反应性组分。除了上述反应物之外，可以向反应混合物中添加至少一种选自(h)聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、多胺、低分子量二醇及其混合物的异氰酸酯反应性组分。术语“异氰酸酯反应性”表示可以通过以下反应与异氰酸酯基反应的属于“活性氢原子”源的化合物-NCO+H-X→-NH-C(O)-X活性氢原子表示因为其在分子中的位置、根据Zerewitinoff测试显示活性的氢。活性氢包括与氧、氮或硫连接的氢原子，有用的化合物将包括具有至少两个这些基团(以任何组合)-OH、-SH、-NH-和-NH2的那些化合物。与各基团连接的部分可以为脂肪族、芳香族、脂环族，其可以包含酯、醚、酮、胺和氨基甲酸酯键，以及其它键型。预聚物随后(1)任选通过与至少一种中和剂反应中和，(2)作为步骤(1)的替代，分散在任选包含至少一种中和剂的水中，然后(3)通过与水、具有平均约2个或更多伯和/或仲胺基的无机或有机多胺中的至少一种，或其组合反应扩链，得到水性可空气固化的OMU聚氨酯分散体。聚氨酯分散体可以任选与适合的固化剂共混，或者预聚物可以加以改性以包含适合的固化剂基团，或者选择两者，使得当施涂于基材时，由这种分散体制得的涂料可被引发产生耐久的自交联涂料。在本专利技术的一个方面，在基本上没有VOC释放性有机溶剂的情况下实施该方法。在本专利技术的另一个方面，在完全没有VOC释放性有机溶剂的情况下实施该方法。本专利技术的上述方面通过在一种或多种活性稀释剂存在下进行氨基甲酸酯预聚物合成实现。多异氰酸酯可用于预聚物形成的适合多异氰酸酯具有平均约两个或多个异氰酸酯基。在另一个实施方案中，多异氰酸酯可以具有平均约两个到约四个异氰酸酯基，包括脂肪族、脂环族、芳脂族和芳香族多异氰酸酯，可以单独使用或以两种或多种的混合物使用。适合的脂肪族多异氰酸酯的具体实例包括但不限于具有5到20个碳原子的α，ω-亚烷基二异氰酸酯，例如六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、1，12-十二烷二异氰酸酯、2，2，4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯、2，4，4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯、2-甲基-1，5-五亚甲基二异氰酸酯等。可以使用少于5个碳原子的多异氰酸酯，但是其易挥发且有毒。适合的脂环族多异氰酸酯的具体实例包括但不限于二环己基甲烷二异氰酸酯(可以DesmodurTMW商购自Bayer Corporation)、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、1，3-双-(异氰酸甲酯基)环己烷等。适合的芳脂族多异氰酸酯的具体实例包括但不限于间四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、对四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯、1，3-亚二甲苯基二异氰酸酯等。适合的芳香族多异氰酸酯的实例包括但不限于甲烷-双-(4-苯基异氰酸酯)、甲苯二异氰酸酯、它们的异构体、萘二异氰酸酯等。可以使用以上阐明的上述多异氰酸酯组分的混合物。油改性多元醇可空气氧化的、可自交联不饱和度经由含活性氢(异氰酸酯反应性)不饱和脂肪酸酯多元醇(例如油改性多元醇)而进入氨基甲酸酯预聚物主链。得到的聚氨酯中的不饱和度赋予可空气固化的潜在的可交联能力，使得当含有这种组分的涂料组合物在空气中干燥时(经常与干燥剂盐同时使用)，该涂料进行自交联反应，由此改善其性能，例如耐化学品性、硬度和耐久性。异氰酸酯反应性表示不饱和脂肪酸多元醇包含至少两个可与多异氰酸酯上的异氰酸酯基反应的羟基(含活性氢原子)。本专利技术中使用的油改性多元醇在本领域中是常用的。它们通常通过使多官能醇(多元醇)与干性油(甘油酯)或游离脂肪酸反应生产。干性油和游离脂肪酸的脂肪酸组分特征在于含有至少一个烯属碳-碳双键，并且可以具有两个、三个或更多烯属双键。不饱和脂肪酸酯多元醇也可以通过使不饱和脂肪酸与含环氧基化合物反应得到。在本专利技术的一个方面，可用于制备油改性多元醇的多官能醇通常包含2到约12个碳原子。在另一个方面，多官能醇包含约3到约6个碳原子。可以使用的多官能醇的实例包括但不限于乙二醇、丙二醇、三亚甲基二醇、二乙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、新戊二醇、三甘醇、1，6-己二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
水可分散的可自交联异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物组分，由包括以下组分的混合物反应得到：　　　　ａ）有机多异氰酸酯组分；　　　　ｂ）具有烯性不饱和度的异氰酸酯反应性油改性的多元醇组分；　　　　ｃ）含有侧挂阴离子官能团的异氰酸酯反应性聚合多元醇组分；和　　　　ｄ）含有至少两个烯属不饱和双键的活性稀释剂组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD帕耶尔斯基，
申请(专利权)人：诺誉有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]