可辐射固化水性聚氨酯分散体制造技术

本发明专利技术涉及可辐射固化水性聚氨酯分散体，其中所述分散体包含以分散形式存在的阴离子稳定的聚氨酯A；并且其中所述聚氨酯A以至少0.2mmol/g所述聚氨酯A的量包含(甲基)丙烯酰胺官能团。胺官能团。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可辐射固化水性聚氨酯分散体
[0001]本专利技术涉及可辐射固化水性聚氨酯分散体的领域。
[0002]可辐射固化水性聚氨酯分散体(PUD)广泛用于生产由辐射固化的材料，诸如涂料、油墨和/或粘合剂。此类辐射固化的涂料在许多基材(如木材、塑料、混凝土、金属、玻璃和/或纺织品)上表现出非常好的特性。与100％可辐射固化组合物(含有可辐射固化稀释剂，但不含水)相比，水性聚氨酯分散体的优点在于，在没有大量可辐射固化稀释剂的情况下，可以实现低粘度。可以使用提高的温度来降低100％可辐射固化组合物的粘度，但仍然将需要可辐射固化稀释剂的存在。当施加涂料、油墨或粘合剂组合物时，组合物的高粘度是不期望的，因为将需要更多的努力来施加涂料、油墨或粘合剂组合物。另一方面，高含量的可辐射固化稀释剂是不利的，因为在将涂料、油墨或粘合剂组合物施加到基材上的过程中，对涂料、油墨或粘合剂组合物的处理更加麻烦，因为未反应的化合物存在于涂料、油墨或粘合剂组合物中，这可能导致皮肤刺激。此外，来自100％可辐射固化组合物的膜在固化前仍是液体，并且固化的涂料、油墨或粘合剂仍可能含有低分子量的未反应材料，这些材料可以从涂料、油墨或粘合剂迁移(所谓的可迁移的)，这在例如食品接触应用和室内空气质量中是不期望的。
[0003]本专利技术涉及例如在WO-A-03046095中描述的可辐射固化水性聚氨酯分散体。在水蒸发后，通过用例如UV光辐照来固化组合物，从而得到通常具有非常良好的耐化学性和机械性的交联组合物。为了使聚氨酯可辐射固化，将(甲基)丙烯酰基官能团化学引入到聚氨酯中。为此目的合适的化合物是具有至少一个不饱和官能团(诸如丙烯酸类或甲基丙烯酸类基团)和至少一个能够与异氰酸酯反应的亲核官能团的化合物。特别合适的是多元醇的丙烯酸或甲基丙烯酸酯，其中至少一个羟基官能团保持游离以能够与异氰酸酯反应。因此，通常(甲基)丙烯酰基官能团到聚氨酯中的化学引入是通过引入羟基官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯来完成的。广泛使用的单不饱和化合物是丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯。多不饱和化合物的实例是三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及其聚乙氧基化和聚丙氧基化的等价物，以及环氧丙烯酸酯，例如像双酚A二缩水甘油醚二丙烯酸酯。
[0004]此类可辐射固化水性聚氨酯分散体(其中(甲基)丙烯酰基官能团到聚氨酯中的化学引入是通过引入羟基官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯来完成)的缺点是，分散的颗粒的粒径可能随着时间的推移(因此在储存期间)而增加，导致颗粒的潜在聚集，从而导致潜在的沉降，并且因此抗相分离性差且因此长期储存稳定性差。
[0005]此外，例如油漆的粘度强烈取决于原始分散体的粒径。当粒径较小时，由于较大的表面积，增稠剂将变得更加有效。此外，当粒径随时间的推移增加时，制剂的粘度也可能改变。结果，油漆生产者必须基于分散体的老化来调整其制剂，这是不期望的。此外，最终制剂的储存稳定性有限。此外，分散的聚氨酯颗粒的粒径的增加可能在施加油墨期间引起问题，因为例如阻塞喷墨油墨打印机中的打印头的喷嘴，并因此中断打印过程。此外，粒径和粘度影响印刷油墨的液滴大小和液滴速度。因此随时间变化的粒径将影响打印精度。为了避免生产率和可靠性的这些问题，油墨必须具有稳定的粒径。
[0006]本专利技术的目的是提供可辐射固化聚氨酯水性分散体，与其中可辐射固化(甲基)丙烯酰基官能团到聚氨酯中的化学引入是通过引入羟基官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯来完成的可辐射固化水性聚氨酯分散体相比，其平均粒径随时间的推移增加较小。
[0007]通过提供可辐射固化水性聚氨酯分散体，令人惊讶地实现了本专利技术的目的，
[0008]其中分散体包含以分散形式存在的阴离子稳定的聚氨酯A；并且
[0009]其中所述聚氨酯A以每g聚氨酯至少0.2mmol的量包含(甲基)丙烯酰基酰胺官能团。
[0010]令人惊讶地发现，根据本专利技术的分散体具有优异的粒径稳定性。令人惊讶地发现，当通过引入羟基官能的(甲基)丙烯酰胺而不是羟基官能的(甲基)丙烯酸酯将至少一部分可辐射固化(甲基)丙烯酰基官能团引入聚氨酯时，平均粒径的增加显著降低。当在60℃下储存时，分散体的平均粒度的增加在7天内、更优选在14天内、最优选在28天内可以令人惊讶地降低到小于50％、优选小于40％并且更优选小于30％，其中计算平均粒径增加的起点是在室温(22
±
2℃)下储存了1天的分散体。本专利技术的另一个优点是，当通过引入羟基官能的(甲基)丙烯酰胺而不是羟基官能的(甲基)丙烯酸酯将至少一部分可辐射固化(甲基)丙烯酰基官能团引入聚氨酯时，可辐射固化水性聚氨酯分散体随时间推移的粘度稳定性得到改善。粘度变化可能对最终应用中(例如在刷漆中，并且甚至在喷墨印刷中)配制的分散体的性能具有深远的影响。喷墨制剂的粘度稳定性非常重要，因为粘度的小变化可能影响喷射墨滴的液滴大小和液滴速度，这可能导致像素大小和像素位置的变化。当在60℃下储存时，本专利技术的分散体在固体水平为至少20wt.％时的粘度变化在7天内、更优选在14天内、最优选在28天内可以令人惊讶地降低到小于25％，其中计算粘度变化的起点是在60℃下储存了1天的分散体。分散体的固体含量通过下文实验部分所述的方法确定，所述方法是通过蒸发分散体中存在的挥发性化合物，诸如水以及任选的溶剂和挥发性胺。粘度和平均粒径通过下文实验部分所述的方法确定。
[0011]在本专利技术的优选实施方案中，在固体水平为至少20wt％、更优选至少30wt％、最优选至少35wt％、特别优选至少40wt％时的平均粒径的增加和粘度的变化两者在7天内、更优选在14天内、最优选在21天内、特别优选在28天内，在室温(22
±
2℃)下、更优选在30℃下、甚至更优选在40℃下、最优选在50℃下、特别优选在60℃下，可以令人惊讶地降低到小于30％、优选小于20％、更优选小于15％，并且甚至更优选小于10％，其中计算平均粒径的增加和粘度的变化的起点是在室温下储存了1天的分散体。在固体水平为至少20wt％、更优选至少30wt％、最优选至少35wt％、特别优选至少40wt％时的平均粒径的增加在7天内、更优选在14天内、最优选在21天内、特别优选在28天内，在室温下、更优选在30℃下、甚至更优选在40℃下、最优选在50℃下、特别优选在60℃下，可以令人惊讶地降低到小于30nm、优选小于20nm、更优选小于10nm、甚至更优选小于5nm，其中计算平均粒径的增加的起点是在给定温度下储存了1天的分散体。在固体水平为至少20wt％、更优选至少30wt％、最优选至少35wt％、特别优选至少40wt％时的粘度的变化在7天内、更优选在14天内、最优选在21天内、特别优选在28天内，在室温下、更优选在30℃下、甚至更优选在40℃下、最优选在50℃下、特别优选在60℃下，可以令人惊讶地降低到小于10mPa.s、优选小于5mPa.s、更优选小于2mPa.s、甚至更优选小于1mPa.s，其中计算粘度的变化的起点是在给定温度下储存了1天的分散体。
[0012]JP-A-201本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可辐射固化水性聚氨酯分散体，其中所述分散体包含以分散形式存在的阴离子稳定的聚氨酯A，并且其中所述聚氨酯A以至少0.2mmol/g所述聚氨酯A的量包含(甲基)丙烯酰胺官能团。2.根据权利要求1所述的分散体，其中所述聚氨酯A以至少0.35mmol/g所述聚氨酯A，更优选地以至少0.5mmol/g所述聚氨酯A的量包含(甲基)丙烯酰胺官能团。3.根据权利要求1或2所述的分散体，其中所述聚氨酯A以至多6mmol/g所述聚氨酯A的量、更优选地以至多4mmol/g所述聚氨酯A的量，并且最优选地以至多2.5mmol/g所述聚氨酯A的量包含(甲基)丙烯酰胺官能团。4.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中选择所述聚氨酯A中存在的(甲基)丙烯酰胺官能团的量，使得所述聚氨酯A的烯属不饱和键浓度为至少50mol％，更优选所述聚氨酯A的烯属不饱和键浓度为至少75mol％、甚至更优选至少90mol％并且最优选100mol％。5.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述聚氨酯A包含丙烯酰胺官能团。6.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述分散体中存在的(甲基)丙烯酰基酯官能团的量为至多4meq/g所述分散体的固体含量。7.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中至少一部分阴离子稳定的聚氨酯A含有选自羧酸酯/盐基团、磺酸酯/盐基团、膦酸酯/盐基团及其任何组合的阴离子官能团。8.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述聚氨酯A含有在去质子化时变为阴离子的羧酸基团和/或磺酸基团。9.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中将羟基羧酸，优选二羟基链烷酸，更优选α,α-二羟甲基丙酸化学引入到所述聚氨酯A中，以在去质子化后提供使所述聚氨酯A稳定地分散在水性分散介质中所需的至少一部分亲水性。10.根据权利要求8至9中任一项所述的分散体，其中用于去质子化(中和)所述羧酸基团和/或磺酸基团的中和剂是碱金属氢氧化物。11.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述聚氨酯A还通过将聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷单元化学引入到所述聚氨酯A中而被非离子稳定化。12.根据权利要求11所述的分散体，其中所述聚氨酯A中存在的(潜在的)阴离子官能团的量使得所述聚氨酯A的酸值的范围为10至50mg KOH/g所述聚氨酯A的固体。13.根据前述权利要求中任一项所述的分散体，其中所述聚氨酯A的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊尔塞，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：