高排斥性地毯保护剂制造技术

公开了包含含水分散体的地毯保护剂，所述含水分散体包含：Ａ．部分氟化的具有至少一个脲键的聚氨酯聚合物，该化合物是以下物质的反应产物：（１）至少一种包含至少三个异氰酸酯基团的有机多异氰酸酯；（２）至少一种含氟化合物，该含氟化合物每分子包含（ａ）单一的具有一个或多个Ｚｅｒｅｗｉｔｉｎｏｆｆ氢原子的官能团和（ｂ）至少两个碳原子，每个碳原子连接至少两个氟原子；和（３）水，其量足以与所述多异氰酸酯中的大约５％到大约６０％的异氰酸酯基团反应；Ｂ．非氟化的阳离子表面活性剂；和Ｃ．非氟化的非离子表面活性剂。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
早期的氟碳化合物地毯保护剂通常在阳离子表面活性剂体系内配制。随着将阴离子组合物用于在阳离子处理中提供耐染污性，出现了顶端染污(tip staining)的问题。在将用耐染污剂预先处理的地毯用阳离子或者以阳离子方式分散的含氟化合物排斥剂处理时，有时在已经沉积了含氟化合物排斥剂的地毯纤维区域中会发生局部化的染污。在工业中这被称作顶端染污。顶端染污被认为是由于阳离子材料在地毯上的残余，残余物为酸性染料提供了染污中心，例如由用酸性染料FD&C红40着色的软饮料的溅出所引起的。为了解决顶端染污问题，开发和使用了阴离子表面活性剂体系，以获得地毯抗污性，但是这种表面活性剂体系会损害排斥性。Kirchner在美国专利5,414,111和5,565,564中描述了某些用于为地毯基材提供油和水排斥性的氟代聚氨酯化合物。当这些氟代聚氨酯化合物作为利用阴离子表面活性剂的含水分散体被用于地毯基材时，没有顶端染污的问题。然而，理想的地毯保护剂应具有比现有技术所能提供的更高水平的对油性污垢和含水污垢两者的排斥性。在具有这种较高水平的排斥性下，污垢不能润湿纤维，因此易于除去。因此需要这样一种地毯保护剂制剂，其能提高排斥性而不引起顶端染污或者凝胶化问题，或者减损阴离子制剂的相容性。本专利技术提供了这种制剂。
技术实现思路
本专利技术包括一种含水分散体，其包含A.具有至少一个脲键的部分氟化的聚氨酯聚合物，该化合物是以下物质的反应产物(1)至少一种包含至少三个异氰酸酯基团的有机多异氰酸酯；(2)至少一种含氟化合物，其每分子包含(a)单一的具有一个或多个Zerewitinoff氢原子的官能团和(b)至少两个碳原子，每个碳原子连接至少两个氟原子；和(3)水，其量足以与所述多异氰酸酯中的大约5％到大约60％的异氰酸酯基团反应；B.非氟化的阳离子表面活性剂；和 C.非氟化的非离子表面活性剂。这种分散体在被施加到纤维基材例如地毯时能提供高水平的油排斥性、水排斥性和抗污性。本专利技术更进一步的包括用于为基材提供水排斥性和油排斥性的方法，其包括将如上所述的分散体施加到基材。本专利技术进一步包括用如上所述的分散体处理的基材。详细说明在下文中商标以大写体给出。本专利技术包括利用阳离子和非离子表面活性剂的混合物而分散在水中的部分氟化的聚氨酯聚合物。本专利技术的分散体，在被施加到地毯时，与用利用阴离子表面活性剂的部分氟化聚氨酯聚合物的分散体处理的地毯相比，能提供提高的水排斥性、油排斥性和抗污性。向其中施加本专利技术的部分氟化聚氨酯聚合物分散体的地毯基材包括包含以下物质的纤维的地毯尼龙、羊毛、聚酯、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚烯烃、棉、黄麻、剑麻等等及其混合物。出人意料地，本专利技术的某些分散体较少倾向于在混合物中凝胶化或者被某些包含阴离子表面活性剂的分散体污染。另外，本专利技术的部分氟化的聚氨酯聚合物分散体基本上不含挥发性有机化合物(VOC)，包含少于1％重量VOC，这与现有技术中使用的部分氟化聚氨酯聚合物的乳液大不相同。随后被干燥的制剂中的VOCs是潜在的环境空气污染物。它们还增加工作位置的危险性，例如潜在的可燃性和工作人员接触的问题，因此是不希望的。用于本专利技术中的部分氟化的聚氨酯聚合物包括每分子具有至少一个脲键的化合物，该化合物衍生自(1)至少一种多异氰酸酯或者多异氰酸酯的混合物，其每分子包含至少三个异氰酸酯基团，(2)至少一种含氟化合物，其每分子包含(a)单一的具有一个或多个Zerewitinoff氢原子的官能团和(b)至少两个碳原子，每个连接至少两个氟原子，和(3)水，其量足以与多异氰酸酯中的大约5％到大约60％的-NCO基团反应。在优选的实施方案中，水的量足以与多异氰酸酯中的大约10％到大约40％和最优选大约15％到大约30％的异氰酸酯基团反应。Zerewitinoff氢原子是有机化合物中的在基团例如-OH、-COOH=NH、等等中的活性氢。Paul Karrer在“有机化学”(由Elsevier出版，1938)的英译本第135页中提供了更详细的资料。这种氢原子是利用Zerewitinoff方法测定的，其中有机化合物与CH3Mg卤化物反应，释放出CH4，测定其体积而给出该化合物的活性氢含量的定量估计。伯胺在冷时反应时给出1摩尔CH4；在加热时通常给出2摩尔CH4。对于本专利技术的目的，假设伯胺提供一个活性氢，如Zerewitinoff等所定义的。可以使用各种包含单一官能团的含氟化合物，只要每种含氟化合物包含至少两个碳原子，并且每个碳原子连接至少两个氟原子。例如，含氟化合物可以由以下通式表示Rf-Rk-X-H其中，Rf是一价脂族基团，其包含至少两个碳原子，每个碳原子连接至少两个氟原子；R是二价有机基；k是0或者1；和X是-O-、-S-、或者-N(R3)，其中R3是H，包含1到6个碳原子的烷基，或者Rf-Rk-基团。在更特定的实施方案中，包含单一官能团的含氟化合物可以由以下通式表示Rf-Rk-R2-X’-H其中，Rf和k如以上的定义；R是二价基-CmH2mSO-、-CmH2mSO2-、-SO2N(R3)-或者-CON(R3)-，其中m是1到22和R3是H或者1到6个碳原子的烷基；R2是二价直链烃基团-CnH2n-，其可以任选地用以下基团封端 或 其中，n是0到12，p是1到50，和R4、R5和R6是相同的或者不同的，为H或者包含1到6个碳原子的烷基；和X’是-O-、-S-或者-N(R7)-，其中R7是H、包含1到6个碳原子的烷基或者Rf-Rk-R2-基团。更具体地，Rf是完全氟化的具有3到20个碳原子的直链或者支链脂肪族基团。在优选的实施方案中，包含单一官能团的含氟化合物可以由以下通式表示Rf-(CH2)q-X-H其中，X是-O-、-S-或者-N(R7)-，其中R7是H、包含1到6个碳原子的烷基或者Rf-Rk-R2-基团。Rf是全氟烷基基团CF3CF2(CF2)r的混合物，其中r是2到18；和q是1、2或者3。在更具体的实施方案中，Rf是所述全氟烷基基团CF3CF2(CF2)r的混合物；和r是2、4、6、8、10、12、14、16和18。在优选的实施方案中，r主要地是4、6和8。在另一优选的实施方案中，r主要地是6和8。前面优选的实施方案更易于从商业途径得到并且因此是较为廉价的，但是后者可以提供提高的性能。在这种全氟烷基基团的典型的混合物中，所述化合物就其CF3CF2(CF2)r基团而言将具有的以下近似组成0％到3％， 其中r＝2，27％到37％，其中r＝4，28％到32％，其中r＝6，24％到20％，其中r＝8，8％到13％， 其中r＝10，3％到6％， 其中r＝12，0％到2％， 其中r＝14，0％到1％， 其中r＝16，和0％到1％， 其中r＝18。为了本专利技术的目的可以使用的代表性的氟代脂族醇是 CsF(2s+1)(CH2)tOH，CsF(2s+1)CON(R8)(CH2)tOH，CsF(2s+1)SO2N(R8)(CH2)tOH，和 其中，s是3到20；t是1到12；R8和R9的每一个独立地是H或者包含1到6个碳原子的烷基。在本专利技术的另一个实施方案中，包含单一官能团的非氟化有机化合物可以与一种或多种所述含氟化合物联合使用。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含水分散体，其包含：　　　　Ａ．具有至少一个脲键的部分氟化的聚氨酯聚合物，该化合物是以下物质的反应产物：（１）至少一种包含至少三个异氰酸酯基团的有机多异氰酸酯；（２）至少一种含氟化合物，其每分子包含（ａ）单一的具有一个或多个Ｚｅｒｅｗｉｔｉｎｏｆｆ氢原子的官能团和（ｂ）至少两个碳原子，每个碳原子连接至少两个氟原子；和（３）水，其量足以与所述多异氰酸酯中的大约５％到大约６０％的异氰酸酯基团反应；　　　　Ｂ．非氟化的阳离子表面活性剂；和　　　　Ｃ．非氟化的非离子表面活性剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PH费茨格拉尔德，AH刘，PM穆菲，CL斯特里克勒，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]