耐水解性极好的透湿气性高的热熔湿固化聚氨酯粘合剂制造技术

本发明专利技术涉及一种热熔湿固化聚氨酯组合物，它是以下物质的反应产物：由选自环氧乙烷、环氧丙烷、１，２－环氧丁烷、１，４－环氧丁烷及其混合物的化合物形成的聚醚多元醇；有３至７个碳原子的低分子量聚亚烷基二醇；熔点为约４０至约１２０℃的结晶聚酯多元醇；和至少一种多官能异氰酸酯，其中所述组合物在约４５０至约５００ｇ／ｍ↑［２］的膜厚下透湿气率大于约１００ｇ／ｍ↑［２］／ｄａｙ，并具有耐水解性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热熔湿固化聚氨酯组合物，包含聚醚二醇、低分子量聚亚烷基二醇、结晶聚酯二醇和至少一种有两或多个-NCO基的多官能异氰酸酯组分的反应产物。所述组合物还可选地包括热塑性组分。所述组合物适合用作粘合剂和涂料，要求透湿气率高和耐水解性极好时特别适用。
技术介绍
可渗透水蒸汽的材料可商购已有相当长的时间。这些材料不允许液态水通过，因而要求保持下面的制品或表皮干燥而允许空气和水蒸汽穿通所述材料时非常适用。这些透水蒸汽性材料适用于运动服、医用服装、雨具、防水布、帐篷和其它防水衣服。通常希望将此材料固定于其它基质上。常用聚氨酯作为这些材料的粘合剂或涂料，因此所述聚氨酯组合物必须也有很高的透湿气率。1980年3月18日授予Gore等的US 4 194 041教导一种层状制品，防止液态水渗透通过，同时允许湿汽通过所述制品。Gore教导一种亲水层，为液态聚醚-聚氨酯。所述液态聚氨酯包括两或多种液体的混合物，它们一般是低分子量的。该体系的初始物理性质很差直至固化进行至一定程度。此特性包括生胶强度和低流动性。生胶强度意指组合物凝固(set)之后但固化之前的粘合强度。一般地，在初始粘合强度不重要的场合这些聚氨酯粘合剂是有价值的。通常经过数小时至数天的时间形成坚固的粘合，所得粘合有很高的拉伸强度，很坚固，且对外力有回弹性。US 4 925 732(Driskill等)教导一种层压材料，包含一种溶剂基透湿粘合剂。该粘合剂是基本的氧乙烯基单元的多元醇、分子量低于约500的扩链剂和多异氰酸酯的反应产物。这些粘合剂是不理想的，因为存在典型地与使用溶剂相伴的问题。1985年7月30日授予Henn的US 4 532 316教导如何制备和使用透湿气率高的热熔湿固化聚氨酯预聚物，它可以弹性膜形式与其它材料组合用于防雨服装。Henn使用多元醇、多异氰酸酯和分子量低于约500的扩链剂使分子量更快地增长，从而提高生胶强度。Henn列举了聚(氧乙烯)二醇的使用。使用扩链剂的缺点包括使用扩链剂导致熔化速率较低、生胶强度较差和开模时间较长，因而形成发粘时间较长的表面。用作涂料时，生产变慢，或者需要步骤较多的转移涂布。转移涂布法还阻止聚氨酯组合物在生产期间有暴露的表面，导致聚氨酯不希望地粘附于设备或其它表面。与使用扩链剂相伴的另一问题是在储存期间和在约90至约110℃的典型应用温度下使用期间的稳定性。胶凝通常是不稳定性的指示，可能导致过度交联，最终破坏预聚物的加工性和应用性。在第21栏29-32行的实施例1中，Henn提及储存稳定性为4个月，在第25栏29-31行的实施例3中，Henn提及包装的预聚物仍可使用至少几天。虽然此热熔湿固化比使用液体温固化聚氨酯改进，但凝固速率和生胶强度仍较低。1996年4月16日授予Werenicz等的US 5 508 371教导一种透湿气性优异的聚氨酯组合物。Werenicz等教导使用有聚醚嵌段的聚酯多元醇。具体地，由链长在C2至C20的脂族芳族二羟酸和二元醇形成聚酯多元醇。聚酯的OH数在10和50之间，优选在10和40之间。US 5 166 302(Werner等)教导一种湿固化聚氨酯热熔粘合剂，使用凝固时间短的结晶聚酯多元醇。然而，Werner等未教导也未建议如何使特定的结晶聚酯多元醇与特定的聚醚多元醇组合获得透湿气率高的快速凝固热熔湿固化组合物。实际上，Werner等在第1栏64至68行和第二栏1至2行教导了耐湿蠕变性好的湿交联热熔粘合剂。除要求透湿气性高之外，许多应用还要求热熔湿固化组合物有良好的耐水解性，也称为可洗涤性。这对于服装如要经过许多洗涤周期的运动服尤为重要。专利技术目的因此，本专利技术的目的是教导一种多元醇和异氰酸酯的独特组合，最终形成透湿气率高和可洗涤性极好的聚氨酯预聚物组合物。这些预聚物的粘度低、热稳定性和生胶强度极好。生胶强度意指所述组合物凝固之后但固化之前的粘合强度。所述组合物可设计成有很快的凝固速度用于涂布应用，或者设计成有较慢的凝固速度用于粘合应用，此时开模时间长有更多的时间渗透至基质内而得到极好的粘合程度。它们可在约80至约120℃的低使用温度下施用，这对热敏基质如极薄的膜是有利的。固化后，这些由一部分组成的热熔湿固化聚氨酯组合物有异常高的粘合强度、极好的柔韧性、极好的机械强度、极好的透湿气率和优异的耐水解性。专利技术概述本专利技术涉及一种反应性热熔湿固化聚氨酯组合物，其凝固时间为约10秒至约5分钟，在约450至约500g/m2的膜厚下透湿气率大于约100g/m2/day，有极好的耐水解性。本专利技术还涉及一种热熔湿固化聚氨酯，它是以下物质的反应产物a)至少一种由一或多种选自环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷、1，4-环氧丁烷及其混合物的成分形成的聚醚多元醇；b)至少一种有至少约3个碳原子的低分子量亚烷基二醇；c)至少一种熔点为约40至约120℃的结晶聚酯多元醇；和d)至少一种多官能异氰酸酯组分。所述多官能异氰酸酯优选有约2或更多NCO基。所述结晶聚酯多元醇优选无醚键。所述热熔湿固化聚氨酯组合物可还包含一种使成膜特性改善的热塑性组分。本专利技术组合物不是必须添加热塑性组分形成膜。但本专利技术人发现添加所述热塑性组分更好成膜。所述组合物可在约80至约120℃范围内的低使用温度下使用。所得组合物的凝固时间为约10秒至约5分钟。因此，它们可用于需要快速凝固的涂布应用或需要凝固时间长以更好地渗透和粘合性好的粘合应用。固化之前，所得组合物有优异的生胶强度、低粘度和在熔融状态下有极好的粘度稳定性，固化后还有良好的柔韧性、极好的机械强度、极好的透湿气率和极好的耐水解性。所述极好的透湿气率和极好的耐水解性使之特别适用于粘接和涂布纺织和非纺织材料用于医用服装、运动服、防雨服和防水布，仅提及要求透气性的一些防水服。所述耐水解性使所述热熔湿固化体具有可洗涤性使服装可经受许多洗涤周期。本专利技术还涉及一种软质层压材料，包括a)至少一层软质层；和b)至少一层亲水性热熔湿固化聚氨酯层，其中所述热熔湿固化聚氨酯组合物是以下物质的反应产物i)至少一种由一种选自环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷、1，4-环氧丁烷及其混合物的化合物形成的聚醚多元醇；ii)至少一种有至少约3个碳原子的低分子量亚烷基二醇；iii)至少一种熔点为约40至约120℃的结晶聚酯多元醇；和iv)至少一种多官能异氰酸酯组分。固化后，这些由一部分组成的热熔湿固化聚氨酯组合物有异常高的粘合强度、极好的柔韧性、极好的机械强度、极好的透湿气率和优异的耐水解性。优选实施方案详述本文所用聚醚多元醇包括由一或多种包括环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷、1，4-环氧丁烷及其混合物的成分形成的那些化合物，可以是均聚物或共聚物。这些多元醇可有无规或嵌段构型。一些适用的聚醚二醇包括用环氧乙烷封端或与环氧乙烷共聚的环氧丙烷或环氧丁烷的反应产物。所述聚醚二醇更优选为环氧丙烷与环氧乙烷共聚的反应产物，其中环氧乙烷的含量低于45％(摩尔)、优选为约5至约40％(摩尔)、更优选为约20至约30％(摩尔)，环氧丙烷的含量优选大于55％(摩尔)、更优选为约60至约95％(摩尔)、甚至更优选为约70至约80％(摩尔)。所述多元醇的数均分子量优选为约4000至约8000g/mol，更优选为约400本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热熔湿固化聚氨酯组合物，包含以下物质的反应产物： ａ） 至少一种由选自环氧乙烷、环氧丙烷、１，２－环氧丁烷、１，４－环氧丁烷及其混合物的至少一种组分形成的聚醚多元醇； ｂ） 至少一种有３至７个碳原子的低分子量聚亚烷基二醇； ｃ） 至少一种熔点为约４０至约１２０℃的结晶聚酯多元醇；和 ｄ） 至少一种多官能异氰酸酯； 其中所得由一部分组成的热熔湿固化聚氨酯在约４００至约５００ｇ／ｍ↑［２］的膜厚下透湿气率大于约１００ｇ／ｍ↑［２］／ｄａｙ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MB海尔枚克，
申请(专利权)人：HB富勒许可和金融公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]