水性分散体制造技术

本发明专利技术涉及水性分散体。具体地，本发明专利技术涉及基于聚氨酯聚合物的水性分散体及其制备方法，包含其的组合物，组合物的应用和涂覆制品。该水性分散体包含聚氨酯聚合物和水，所述聚氨酯聚合物由包含下列组分的体系反应得到：异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物包含不少于25重量%的戊二异氰酸酯，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计；数均分子量不小于400g/mol的聚合物多元醇，所述聚合物多元醇包含不少于40重量%的二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇，以所述聚合物多元醇的量为100重量%计；氨基官能度大于1的氨基化合物和包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个离子型或潜在离子型亲水基团的化合物。

waterborne dispersion

【技术实现步骤摘要】
水性分散体
本专利技术涉及基于聚氨酯聚合物的水性分散体及其制备方法，包含其的组合物，组合物的应用和涂覆制品。
技术介绍
在化学工业中，一方面，为了能源的可持续发展，希望有可持续的、可再生的材料来取代不可持续、不可再生资源，例如石油来源的材料；另一方面，为了提高碳效率、降低碳足迹，希望开发将二氧化碳气体转化为可用的新材料的方法。聚氨酯聚合物是材料行业的重要原材料，在绝缘物和泡沫等行业被广泛使用，将聚氨酯聚合物分散在水里形成的水性聚氨酯分散体在涂料、密封剂、粘结剂和印刷油墨等行业被广泛使用。聚合物多元醇是制备聚氨酯聚合物的主要原材料之一，约占全部原材料的60-90重量%。现有的聚合物多元醇大多是用石油来源的原材料制备得到的，一方面为了节约能源，另一方面为了利用二氧化碳气体，行业内希望能够找到一种可持续、可再生来源的聚合物多元醇，特别是二氧化碳基聚合物多元醇来替代石油来源的聚合物多元醇。然而，可持续、可再生来源的聚合物多元醇和石油来源的聚合物多元醇相比，其物理、化学特性都发生了改变，由其制备得到的聚氨酯聚合物的物理、化学特性也发生了改变。因此，行业内对可持续、可再生来源的聚合物多元醇制备聚氨酯聚合物进行了广泛的研究。WO2011083000A1公开了一种制备聚酯多元醇的方法，包括以下步骤：（a）制备包含如下组分的反应混合物：A至少一种由天然原料回收且具有至少两个酸基的羧酸，特别是由可再生原料回收的癸二酸，B至少一种多元醇，C至少一种有机亚磷酸酯化合物，D至少一种路易斯酸；（b）将反应混合物加热到至少160℃的温度并分离反应过程中形成的水；（c）在低于1013毫巴的压力下将反应混合物加热到至少210℃的温度并在该温度下保持0.1-25小时。WO2012/173911A1公开了一种热塑性聚氨酯，包含羟基封端的聚酯中间体、多异氰酸酯和二醇扩链剂的反应产物；其中该羟基封端的聚酯中间体包含得自1，3-丙二醇和二羧酸的重复单元，其中该1，3-丙二醇包含生物基1，3-丙二醇。DE102008000478A1公开了一种水性聚氨酯分散体，反应组分包含聚醚碳酸酯多元醇，由二氧化碳和环氧烷烃在多金属络合催化剂（DMC催化剂）的存在下反应制备得到的。将该聚醚碳酸酯多元醇制备得到的水性聚氨酯分散体应用在粘结剂领域，粘结剂的附着力和抗剥离强度有所提高。WO2011/163250A1公开了一种水性聚氨酯分散体，反应组分包含聚碳酸酯多元醇，由二氧化碳和环氧烷烃交替共聚得到。该水性聚氨酯分散体所成的膜硬且易碎。此外，在涂料、密封剂、粘结剂或印刷油墨领域，尤其是应用于柔性基材的那些，既要求其中的水性聚氨酯分散体具有合适量的硬段，以保证其形成的涂料、密封剂、粘结剂或印刷油墨具有良好的耐水洗性和耐化学性；又要求其中的水性聚氨酯分散体成膜后具有高弹性和高柔软性。然而，现有的水性聚氨酯分散体不能兼顾上述性能。因此，希望开发一种由基于可持续、可再生来源的聚合物多元醇，特别是二氧化碳基聚合物多元醇作为反应组分之一制备得到的水性聚氨酯分散体，其成的膜不仅具有良好的耐水洗性和耐化学性，还具有高弹性和高柔软性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于可持续、可再生来源的聚合物多元醇，尤其是二氧化碳基聚合物多元醇的水性聚氨酯分散体，包含水性聚氨酯分散体的组合物，组合物的应用和涂覆制品。根据本专利技术的水性分散体，包含一聚氨酯聚合物和水，所述聚氨酯聚合物由包含下列组分的体系反应得到：一异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物包含一戊二异氰酸酯，所述戊二异氰酸酯的量为不少于25重量%，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计；一数均分子量不小于400g/mol的聚合物多元醇，所述聚合物多元醇包含一二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇，所述二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇的量为不少于40重量%，以所述聚合物多元醇的量为100重量%计；一氨基官能度大于1的氨基化合物；一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个离子型或潜在离子型亲水基团的化合物；可选的一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个非离子型亲水基团的化合物；可选的一外乳化剂；和可选的一具有62-399g/mol数均分子量的多元醇。根据本专利技术的一个方面，提供了用于制备根据本专利技术所提供的水性分散体的方法，包含以下步骤：a.使所述异氰酸酯类化合物、数均分子量不小于400g/mol的聚合物多元醇、可选的具有62-399g/mol数均分子量的多元醇和可选的包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个非离子型亲水基团的化合物反应获得聚氨酯预聚物；b.使所述聚氨酯预聚物、氨基官能度大于1的氨基化合物和包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个离子型或潜在离子型亲水基团的化合物反应获得所述聚氨酯聚合物；和c.在步骤b之前、期间或者之后引入水和可选的外乳化剂获得所述水性分散体。根据本专利技术的又一方面，提供了一种包含根据本专利技术所提供的水性分散体的组合物。根据本专利技术的另一方面，提供了根据本专利技术所提供的组合物涂布于一基材上用于制备涂覆制品的用途。根据本专利技术的又一方面，提供了一种涂覆制品，其包含一基材以及将根据本专利技术所提供的组合物涂布于所述基材上形成的涂层。根据本专利技术的再一方面，提供了制造涂覆制品的方法，将包含根据本专利技术所提供的组合物涂布到基材上。本专利技术的水性分散体中包含的聚氨酯聚合物是由包含戊二异氰酸酯和二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇组分的体系反应制备得到的，适用于涂料、粘结剂、密封剂或印刷油墨等领域。本专利技术的水性分散体不仅具有合适量的硬段，以保证包含其的涂料、粘结剂、密封剂或印刷油墨具有良好的耐水洗性和耐化学性；而且水性聚氨酯分散体成的膜具有高弹性和高柔软度，特别适用于柔性基材。具体实施方式本专利技术提供一种水性分散体，包含一聚氨酯聚合物和水，所述聚氨酯聚合物由包含下列组分的体系反应得到：一异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物包含一戊二异氰酸酯，所述戊二异氰酸酯的量为不少于25重量%，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计；一数均分子量不小于400g/mol的聚合物多元醇，所述聚合物多元醇包含一二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇，所述二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇的量为不少于40重量%，以所述聚合物多元醇的量为100重量%计；一氨基官能度大于1的氨基化合物；一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个离子型或潜在离子型亲水基团的化合物；可选的一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个非离子型亲水基团的化合物；可选的一外乳化剂；和可选的一具有62-399g/mol数均分子量的多元醇。本专利技术还提供了包含该水性分散体的组合物、组合物的应用和涂覆制品。本专利技术的聚氨酯聚合物包括聚氨酯脲和/或聚氨酯-聚脲和/或聚脲。本专利技术的聚氨酯聚合物含量是指不含水或溶剂的固体含量。异氰酸酯类化合物所述戊二异氰酸酯优选是生物基来源的。所述戊二异氰酸酯的量优选为不少于30重量%，进一步优选为不少于45重量%，最优选为不少于80重量%，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计。所述异氰酸酯类化合物可以进一步包含一不同于所述戊二异氰酸酯的异氰酸酯。所述不同于戊二异氰酸酯的异氰酸酯的量可以为不大于60重量%，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计。所述不同于戊二异氰酸酯的异氰酸酯是异氰酸酯基团（N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水性分散体，包含一聚氨酯聚合物和水，所述聚氨酯聚合物由包含下列组分的体系反应得到：一异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物包含一戊二异氰酸酯，所述戊二异氰酸酯的量为不少于25重量%，优选为不少于30重量%，进一步优选为不少于45重量%，最优选为不少于80重量%，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计；一数均分子量不小于400g/mol的聚合物多元醇，所述聚合物多元醇包含一二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇，所述二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇的量为不少于40重量%，以所述聚合物多元醇的量为100重量%计；一氨基官能度大于1的氨基化合物；一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个离子型或潜在离子型亲水基团的化合物；可选的一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个非离子型亲水基团的化合物；可选的一外乳化剂；和可选的一具有62‑399g/mol数均分子量的多元醇。

【技术特征摘要】
1.水性分散体，包含一聚氨酯聚合物和水，所述聚氨酯聚合物由包含下列组分的体系反应得到：一异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物包含一戊二异氰酸酯，所述戊二异氰酸酯的量为不少于25重量%，优选为不少于30重量%，进一步优选为不少于45重量%，最优选为不少于80重量%，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计；一数均分子量不小于400g/mol的聚合物多元醇，所述聚合物多元醇包含一二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇，所述二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇的量为不少于40重量%，以所述聚合物多元醇的量为100重量%计；一氨基官能度大于1的氨基化合物；一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个离子型或潜在离子型亲水基团的化合物；可选的一包含至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个非离子型亲水基团的化合物；可选的一外乳化剂；和可选的一具有62-399g/mol数均分子量的多元醇。2.如权利要求1所述的分散体，其特征在于，所述戊二异氰酸酯是生物基来源的。3.如权利要求1或2所述的分散体，其特征在于，所述异氰酸酯类化合物进一步包含一不同于所述戊二异氰酸酯的异氰酸酯，含量为不大于60重量%，以所述异氰酸酯类化合物的量为100重量%计。4.如权利要求3所述的分散体，其特征在于，所述不同于戊二异氰酸酯的异氰酸酯是异氰酸酯基团官能度不小于2的脂肪族和/或脂环族异氰酸酯，最优选是异佛尔酮二异氰酸酯。5.如权利要求1所述的分散体，其特征在于，所述二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇的羟基基团官能度是大于1的，优选是不小于1.5的，进一步优选是1.9-2.1，最优选是2。6.如权利要求1或5所述的分散体，其特征在于，所述二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇是在一催化剂和一金属盐存在下，由包含下列组分的反应得到的：一H-官能起始剂、一环氧烷和二氧化碳。7.如权利要求6所述的分散体，其特征在于，所述催化剂是双金属氰化物；H-官能起始剂的官能度是1-8；环氧烷是具有2-24个碳原子的，优选是环氧乙烷和/或环氧丙烷，最优选是环氧丙烷。8.如权利要求1或5所述的分散体，其特征在于，所述二氧化碳基聚醚碳酸酯多元醇的数均分子量是400-20000g/mol，进一步优选是500-10000g/mol，最优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：范志荣，翟素娟，E阿夫托莫诺夫，HG格拉布洛维茨，T米凯利斯，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE