离子型聚氨酯制造技术

本发明专利技术涉及一种生产带电聚氨酯的方法，包括将多异氰酸酯的异氰酸酯基团与下述醇的羟基反应：（ｉ）第一醇，选自一或多种至少含１０个碳原子的二元醇；（ｉｉ）第二醇，选自含不多于８个碳原子的亚烷基二醇、含不多于８个碳原子的亚烷氧基二醇、多元醇及其混合物；（ｉｉｉ）第三醇，选自（ａ）含带电基团或原子的二元醇、（ｂ）含能形成电荷的不带电基团或原子且至少一部分不带电基团或原子转化为带电基团或原子的二元醇、（ｃ）多元醇，且进一步包括将来源于多元醇的一或多个羟基与含带电基团或原子的化合物或者与含能形成电荷的不带电基团或原子且至少一部分所述的不带电基团或原子转化为带电基团或原子的化合物和它们的混合物进行反应。本发明专利技术进一步涉及由此方法得到的带电聚氨酯；及其在片料或织物材料通过将带电聚氨酯施涂于材料表面进行表面处理的方法中的应用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及带电聚氨酯、带电聚氨酯水分散液、它们的制备方法和它们在造纸过程中作为添加剂的应用。
技术介绍
带电聚氨酯在造纸过程中用作表面和内部施胶剂是人们所熟知的。例如，美国专利3,971,764公开了基于阳离子型聚氨酯的施胶剂，是通过(ⅰ)带有至少10个碳原子脂族取代基的脂族二元醇与多异氰酸酯反应形成带有异氰酸酯端基的预聚物，然后(ⅱ)再与含叔氮原子的二元醇反应，转化为相应的铵化合物，或者(ⅲ)与含预先转化为相应铵化合物的含氮原子二元醇反应的方法制备的。与此类似，美国专利4,096,127公开了基于阴离子型聚氨酯的施胶剂，是在上述步骤(ⅰ)之后通过将得到的预聚物与(ⅳ)一种含能成盐酸基团的二元醇反应并通过与碱的反应将至少部分酸基团转化为盐，或(ⅴ)与一种带有盐基团的脂族二元醇反应的方法制备的。美国专利4,777,224也公开了通过上述步骤(ⅰ)、(ⅳ)和(ⅴ)且另外使用至少含一个OH基的聚醚化合物制备的基于阴离子型聚氨酯的施胶剂。这类聚氨酯一般使用少量施胶剂就能获得很好的施胶响应。但是，仍然需要施胶度、稳定性和施工性得到进一步改进的基于带电聚氨酯的施胶剂。因此本专利技术的一个目的是提供施胶度、稳定性和施工性能得到进一步改进的带电聚氨酯及其水分散液。更多的目的可见下文。按照权利要求书中所进一步界定的带电聚氨酯的生产方法、可由此方法得到的带电聚氨酯、带电聚氨酯的水分散液及其应用可实现本专利技术的目的。专利技术概述本专利技术涉及一种生产带电聚氨酯的方法，包括将多异氰酸酯与下述醇反应(ⅰ)第一醇，选自一或多种至少含10个碳原子的二元醇；(ⅱ)第二醇，选自含不多于8个碳原子的亚烷基二醇和亚烷氧基二醇、多元醇及其混合物；(ⅲ)第三醇，选自(a)含带电基团或原子的二元醇、(b)含能形成电荷的不带电基团或原子且至少一部分不带电基团或原子转化为带电基团或原子的二元醇、(c)多元醇，且进一步包括与含带电基团或原子的化合物或与含能形成电荷的不带电基团或原子并至少一部分不带电基团或原子转化为带电基团或原子的化合物和它们的混合物反应。专利技术详述广义地说，本专利技术涉及带电聚氨酯的生产方法及可由此方法得到的带电聚氨酯。本方法包括将多异氰酸酯的异氰酸酯基团与包括下述二元和/或多元醇的羟基反应(ⅰ)第一醇，选自一或多种至少含10个碳原子二元醇；(ⅱ)第二醇，选自含不多于8个碳原子的亚烷基二醇、含不多于8个碳原子的亚烷氧基二醇、多元醇及其混合物；(ⅲ)第三醇，选自(a)含带电基团或原子的二元醇、(b)含能形成电荷的不带电基团或原子且至少一部分不带电基团或原子转化为带电基团或原子的二元醇、(c)多元醇，且进一步包括多元醇的一或多个羟基与含带电基团或原子的化合物或与含能形成电荷的不带电基团或原子的并至少一部分不带电基团或原子能转化为带电基团或原子的化合物和它们的混合物反应。本专利技术所涉及的带电聚氨酯包括含阴离子和/或阳离子基团的聚氨酯，由此形成阴离子型、两性离子型和阳离子型聚氨酯。按照本专利技术，提供具有优异性能的阴离子型、两性离子型和阳离子型聚氨酯。本专利技术的带电聚氨酯的水分散液能提供改进的施胶度，意思是达到相应施胶效果所用的施胶剂量更少，从而得以降低费用，获得经济效益。由本专利技术的带电聚氨酯水分散液可看出的更多特点包括低泡沫性，在很宽的PH范围内和与常用组分如电解质、淀粉及其衍生物、颜料、其它合成聚合物等组合用于施胶、预涂和涂覆施工时稳定性、相容性、成胶性、施胶响应和涂层性能很好或有所改进，以及改进的调色剂粘附性和墨水喷射性能。本专利技术方法可以若干路线实施。可以将多异氰酸酯与第一醇、第二醇和第三醇同时反应，即所谓的一步法。例如，当使用第三醇(b)，即一种含能形成电荷的不带电基团或原子的二元醇，电荷适合在形成聚氨酯时形成的情况下可采用此模式。但是一般优选本方法按两步法或三步法，例如将醇依次引入过程进行反应的方法实施。本文所用术语“一步法”、“两步法”和“三步法”的意思分别是指各个醇组分基本同时、分两步或分三步引入反应介质进行反应的方法。按至少两步的方法操作能使多异氰酸酯与最初引入反应介质的醇反应，形成通常末端带有异氰酸酯基团的预加合物或预聚物，预加合物通过与随后引入反应介质的醇反应进行扩链，后一种醇起扩链剂或链增长剂、或链支化剂作用。优选引入第三醇之前将第一醇和第二醇引入过程进行反应。第一醇可在引入第二醇之前、同时或之后引入。在本专利技术的一个优选实施方案中，是通过将多异氰酸酯与第一醇反应形成带有端异氰酸酯基团的预加合物，预加合物再与第三醇反应进行扩链的方法制成聚氨酯，并且任选将任何一个上文所定义的不带电基团或原子转化，成为带电聚氨酯，在此过程中引入第二醇，例如引入上文所定义的第二醇。一般来说，当使用(b)或(c)类型的第三醇时，为引入带电基团或原子需要另加反应步骤，通常优选首先将多异氰酸酯的异氰酸酯基团与第一醇、第二醇和第三醇的羟基反应，然后再进行任何另加步骤，例如将所得产物与含能形成电荷的不带电基团或原子且不带电基团或原子转化为带电基团或原子的化合物反应。但是这样的另加步骤也可在过程的更早期进行，例如在将最后一种醇引入过程之前进行。在本专利技术方法中，所述“第一醇”的醇是含至少10个碳原子的二醇或称二元醇。第一醇可选自脂族或芳族二元醇，优选为脂族二醇。本文所用术语“脂族”是指除指定的官能团外基本是烃结构，烃结构中可插入一或多个杂原子如氧和氮原子，和/或一或多个含杂原子的基团如羰基和酰氧基。本文所用术语“芳族”是指除指定的官能团外基本是烃结构的芳族，烃结构中可插入一或多个杂原子如氧和氮原子，和/或一或多个含杂原子的基团如羰基和酰氧基。适宜的第一醇包括高分子量聚合物型二醇如聚酯、聚醚和聚丁二烯二醇及非聚合物型二醇，优选非聚合物型二醇。优选的第一醇包括带有脂族侧链取代基的脂族二醇。带有脂族取代基的脂族二醇在其连接两个羟基的链即主链中含从2到20且更适宜含从2到10个碳原子，且优选脂族主链包括亚烷基和二亚烷基胺。脂族取代基可含从1到30，更适宜至少10个且优选从10到22个碳原子。当主链含杂原子氮时，优选脂族取代基连在氮上。适宜的第一醇的实例包括三元醇如丙三醇、三羟甲基乙烷和三羟甲基丙烷的脂肪酸单酯，如丙三醇和三羟甲基丙烷的硬脂酸单酯、山嵛酸单酯、棕榈酸单酯和油酸单酯；低聚型酯二醇，例如通过二元羧酸如己二酸与过量摩尔比的二元醇如乙二醇反应得到的二酯二醇；N-烷基-二乙醇胺，如N-十八烷基-二乙醇胺；支链链烷二醇，例如1,2和1,4-二羟基十八碳烷；和N,N-二(羟烷基)-烷基酰胺，例如N,N-二(β-羟乙基)硬脂酰胺。特别优选丙三醇硬脂酸单酯。可采用的芳族二醇的实例包括双酚A。也可使用包括两种或多种第一醇的混合物。本专利技术方法中，所述“第二醇”的醇可以是不超过8个碳原子的低分子量二醇或称二元醇。二元醇可选自亚烷基二醇类如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-丁二醇；亚烷氧基二醇类如二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇和二丙二醇；和它们的混合物。优选的二元醇包括乙二醇和二乙二醇。二元醇适宜含从2到6个碳原子且优选含从2到4个碳原子。作为替换或补充，所述“第二醇”的醇可以是多醇或称多元醇，即至少有三个羟基的醇。多元醇优选是脂族醇。多元醇通常含从3到10个碳原子，特别是不超过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产带电聚氨酯的方法，包括将多异氰酸酯的异氰酸酯基团与包括如下不同醇的羟基反应：（ｉ）第一醇，选自一或多种至少含１０个碳原子的二元醇；（ｉｉ）第二醇，选自含不多于８个碳原子的亚烷基二醇、含不多于８个碳原子的亚烷基二醇、多元醇及其混合物；（ｉｉｉ）第三醇，选自（ａ）含带电基团或原子的二元醇、（ｂ）含能形成电荷的不带电基团或原子且至少一部分不带电基团或原子转化为带电基团或原子的二元醇、（ｃ）多元醇，且进一步包括将来源于多元醇的一或多个羟基与含带电基团或原子的化合物或者与含能形成电荷的不带电基团或原子且至少一部分所述的不带电基团或原子转化为带电基团或原子的化合物和它们的混合物进行反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C比尔曼，H麦克利，M戈津斯基，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]