多元醇醚和阳离子聚电解质在水性聚氨酯分散体中的组合用途制造技术

本申请描述了多元醇醚和阳离子聚电解质在含有助表面活性剂的水性聚合物分散体中作为添加剂用于制备多孔聚合物涂层、优选地用于制备多孔聚氨酯涂层的组合用途。制备多孔聚氨酯涂层的组合用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多元醇醚和阳离子聚电解质在水性聚氨酯分散体中的组合用途


[0001]本专利技术属于塑料涂层和合成皮革的领域。
[0002]本专利技术更特别地涉及通过多元醇醚和阳离子聚电解质作为添加剂的组合使用来制备多孔聚合物涂层、特别地制备多孔聚氨酯涂层。

技术介绍

[0003]涂有塑料的纺织品，例如合成皮革，通常由织物载体组成，在该载体上层压了多孔聚合物层，该聚合物层依次涂有顶层或面漆。
[0004]所述多孔聚合物层在此上下文中优选地具有在微米范围的孔，且是空气可渗透的，而因此是透气的，即水蒸气可渗透的，但是防水的。所述多孔聚合物层通常包含多孔聚氨酯。目前，通常通过凝结法制备多孔聚氨酯层，其中DMF用作溶剂。然而，由于环境问题，这种制备方法被越来越多地批评，因此它将逐渐被其他更环保的技术所取代。这些技术中的一项是基于水性聚氨酯分散体，被称为PUD。这些分散体通常由分散在水中的聚氨酯微粒组成；其固体含量通常是30
‑
60重量％。为了多孔聚氨酯层的制备，这些PUD被机械地发泡，被涂布到载体上(层厚度通常在300
‑
2000μm之间)，然后在高温下干燥。在此干燥步骤中，存在于所述PUD体系的水蒸发了，这实现了所述聚氨酯颗粒的膜的形成。为了进一步提高所述膜的机械强度，另外可以在所述制备过程期间将亲水性(多)异氰酸酯加入到所述PUD体系中，而这些亲水性(多)异氰酸酯可以在所述干燥步骤与存在于所述聚氨酯颗粒表面的OH基团反应，从而实现了所述聚氨酯膜的额外的交联。
[0005]如此制备的PUD涂层的机械和触觉性能在很大程度上是取决于所述多孔聚氨酯膜的泡孔结构。此外，所述多孔聚氨酯膜的泡孔结构影响了所述材料的空气可渗透性和透气性。在这里可以通过非常细小的、均匀分布的泡孔来达到特别好的性能。在上述制备过程期间影响所述泡孔结构的常用方法是在所述机械发泡之前或期间将泡沫稳定剂添加到PUD体系中。合适的稳定剂的第一个效果是在所述发泡操作期间可以将足够量的空气搅打到所述PUD体系。其次，所述泡沫稳定剂对产生的气泡的形态具有直接的影响。所述气泡的稳定性还在很大程度上受稳定剂的类型的影响。这在发泡的PUD涂层的干燥期间是特别地重要，因为可以用这种方式来预防干燥缺陷如泡孔粗化或干燥裂纹。
[0006]在过去，多元醇醚已被确定为用于机械发泡的PUD体系特别有效的稳定剂；参见，例如，WO2019042696A1。然而，多元醇醚的一个缺点是，所述PUD体系中的其它的助表面活性剂、特别地阴离子助表面活性剂的存在可以损害多元醇醚的泡沫稳定效果。然而，特别地在水性聚氨酯分散体的制备中，助表面活性剂的使用非常普遍。在这个背景下，助表面活性剂是用于聚氨酯预聚物在水中的改良的分散，且通常保留在最终产品中。在所述聚氨酯分散体的机械发泡过程中，相应的助表面活性剂可以对所述体系的发泡特性产生不利影响，尤其地当将多元醇醚用作泡沫稳定时。因此，这对于只有很少的空气，如果有的话，通常可以被搅打进所述体系；所得泡沫结构是粗糙且不规则的。助表面活性剂还会对所制备的泡沫
的稳定性产生不利影响，这会导致在所述发泡的PUD体系的加工过程中出现泡沫老化，进而导致所制备的泡沫涂层的瑕疵和缺陷。
[0007]因此，本专利技术解决的问题是提供用于基于PUD的泡沫体系和泡沫涂层的制备的添加剂，即使在含有助表面活性剂、尤其地阴离子助表面活性剂的PUD体系中，它也能够实现有效的发泡和有效的泡沫稳定。

技术实现思路

[0008]已出人意料地发现，多元醇醚与阳离子聚电解质的组合使用能够实现所述问题的解决方案。
[0009]本专利技术因此提供了多元醇醚和阳离子聚电解质作为添加剂的组合用途，优选地在水性聚合物分散体中，优选地在水性聚氨酯分散体中，特别优选地在含有助表面活性剂，特别地含有阴离子助表面活性剂的水性聚氨酯分散体中作为泡沫添加剂。
[0010]根据本专利技术的多元醇醚和阳离子聚电解质的组合用途在这里出人意料地具有多方面优点。
[0011]这里的一个优点是本专利技术的多元醇醚和阳离子聚电解质的联合使用能够实现聚氨酯分散体的有效发泡，即使当助表面活性剂另外地存在于分散体系中。如此制备的泡沫另外显著地是具有特别均匀的泡孔分布的异常精细的孔结构，这进而对基于这些泡沫所制备的多孔聚合物涂层的机械和触觉性能具有非常有利的影响。此外，可以以这种方式改善所述涂层的空气渗透性或透气性。
[0012]进一步的优点是本专利技术的多元醇醚和阳离子聚电解质的联合使用能够实现制备特别稳定的泡沫，即使当助表面活性剂另外存在于所述PUD体系中时。这首先对如此制备的泡沫的可加工性具有有利的影响。其次，所述提高的泡沫稳定性具有以下优点，在相应泡沫的干燥过程期间，可以避免干燥缺陷如泡孔粗化或干燥裂纹。此外，所述改进的泡沫稳定性能够实现所述泡沫的更快的干燥，从环境的和经济的两个角度来看，这都提供了加工优势。
[0013]又另一个优点是本专利技术的多元醇醚和阳离子聚电解质的组合显著地是在宽pH范围内的优异的水解稳定性。
[0014]在文献WO 2019042696 A1中已经详细描述了多元醇醚在水性聚合物分散体中作为泡沫添加剂的用途。对于本专利技术上下文中的多元醇醚的进一步描述，全文参考该文献。
[0015]在本专利技术的整个范围内，所述术语“多元醇醚”，还包括它们的烷氧基化的加合物，其可以通过多元醇醚与环氧烷，例如环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷的反应得到。
[0016]在本专利技术的整个范围内，所述术语“多元醇醚”，还包括多元醇酯
‑
多元醇醚杂化结构，其通过多元醇酯(关于所述术语“多元醇酯”，具体参见WO 2018/015260 A1)的O
‑
烷基化制备或通过多元醇醚的酯化制备。
[0017]在本专利技术的整个范围内，所述术语“多元醇醚”，还包括它们的离子衍生物，优选地磷酸化的和硫酸化的衍生物，特别地磷酸化的多元醇醚。所述多元醇醚的这些衍生物，特别地磷酸化的多元醇醚，是根据本专利技术优选适用的多元醇醚。下文进一步详细描述了所述多元醇醚的这些和其他的衍生物，并且是优选适用于本专利技术中。
[0018]在本专利技术的整个范围内，所述术语“助表面活性剂”，包括其它的表面活性剂，其可以与根据本专利技术的多元醇醚一起存在于所述聚合物分散体中。这些特别地包括在所述聚合
物分散体的制备过程期间所使用的表面活性剂。例如，聚氨酯分散体通常是通过PU预聚物的合成而制备的，该预聚物在第二步中被分散在水中，然后与扩链剂反应。为了所述预聚物在水中的改进的分散，在这里可以使用助表面活性剂。在本专利技术中，所述助表面活性剂优选地是阴离子助表面活性剂。
[0019]在本专利技术的整个范围内，所述术语“阳离子聚电解质”包括带有通过接受质子变为阳离子的阳离子基团或碱性基团的水溶性聚合物。在本文中，“水溶性”是指所述聚合物在25℃的温度下具有至少1重量％，优选地至少5重量％，更优选地至少10重量％的水溶解度。此处应做出永久性聚电解质和弱聚电解质的区分，前者不论水溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.多元醇醚和阳离子聚电解质在水性聚合物散体中、优选地在水性聚氨酯分散体中、特别优选地在含有助表面活性剂、特别地含有阴离子助表面活性剂的水性聚氨酯分散体中作为添加剂、优选地作为泡沫添加剂的组合用途。2.根据权利要求1的用途，其特征在于所述多元醇醚通过多元醇与至少一种烷基或亚烷基卤化物、优选地烷基氯，至少一种伯醇或仲醇，至少一种烷基
‑
或烯基环氧乙烷、
‑
硫杂环丙烷或
‑
氮丙啶、优选地烷基环氧化物，或另外地至少一种烷基或烯基缩水甘油醚的反应可得到；或通过伯醇或仲醇与缩水甘油、环氧氯丙烷和/或碳酸甘油酯的反应可得到。3.根据权利要求2的用途，其特征在于所述多元醇选自C3‑
C8多元醇和它们的低聚物，优选的多元醇是丙烷
‑
1,3
‑
二醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、脱水山梨糖醇、山梨糖醇、异山梨醇、赤藓糖醇、苏糖醇、季戊四醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、核糖醇、岩藻糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、肌醇、庚七醇和葡萄糖，特别地是甘油，和优选的多元醇低聚物是具有1至20个、优选地2至10个、更优选地2.5至8个重复单元的C3‑
C8多元醇的低聚物，这里特别优选的是二聚甘油、三聚甘油、四聚甘油、五聚甘油、二聚赤藓糖醇、三聚赤藓糖醇、四聚赤糖藓醇、二(三羟甲基丙烷)、三(三羟甲基丙烷)和二糖和寡糖，特别地是脱水山梨糖醇和低聚和/或多聚甘油。4.根据权利要求2和3中至少一项的用途，其特征在于所述烷基卤化物符合如下通式R
‑
X，其中X是卤原子、优选地是氯原子，和其中R是具有4至40个碳原子、优选地8至22个、更优选地具有10至18个碳原子的线性的或枝化的、饱和的或不饱和的烃基，和其中优选的烷基卤化物选自1
‑
氯十六烷、1
‑
氯十八烷、2
‑
氯十六烷、2
‑
氯十八烷、1
‑
溴十六烷、1
‑
溴十八烷、2
‑
溴十六烷、2
‑
溴十八烷、1
‑
碘十六烷、1
‑
碘十八烷、2
‑
碘十六烷和/或2
‑
碘十八烷，特别优选的是至少两种烷基氯的混合物。5.根据权利要求2和3中至少一项的用途，其特征在于所述烷基环氧化物符合如下通式1：其中R1独立地是相同的或不同的具有2至38个碳原子、优选地6至20个、更优选地具有8至18个碳原子的一价脂肪族饱和的或不饱和的烃基，或H，条件是所述基团中的至少一个是烃基，这里特别优选的是其中所述基团中的恰好一个是烃基的烷基环氧化物，特别优选的是衍生自C6‑
C
24
α
‑
烯烃的环氧化物。6.根据权利要求2和3中至少一项的用途，其特征在于所述烷基缩水甘油醚选自具有4至40个碳原子、优选地8至22个、更优选地具有10至18个碳原子的线性的或枝化的、饱和的或不饱和的烷基醇的缩水甘油醚，优选的烷基缩水甘油醚选自辛基缩水甘油醚、癸基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、十四烷基缩水甘油醚、十六烷基缩水甘油醚、十八烷基缩水甘油醚、二十烷基缩水甘油醚、二十二烷基缩水甘油醚和它们的混合物，非常特别优选十六烷基缩水甘油醚和十八烷基缩水甘油醚，和这两种物质的混合物。7.根据权利要求1至6中至少一项的用途，其特征在于所使用的多元醇醚包括选自脱水山梨糖醇醚和/或聚甘油醚的那些、优选聚甘油醚、优选符合如下通式2的那些聚甘油醚：M
a
D
b
T
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
其中M＝[C3H5(OR2)2O
1/2
]D＝[C3H5(OR2)1O
2/2
]T＝[C3H5O
3/2
]a＝1至10、优选地2至3、特别优选地2，b＝0至10、优选地大于0至5、特别优选地1至4，c＝0至3、优选地0，其中所述R2基团独立地是相同的或不同的具有2至38个碳原子、优选地6至20个、更优选地具有8至18个碳原子的一价脂肪族饱和的或不饱和的烃基，或H，条件是所述R2基团中的至少一个是烃基，和/或符合如下通式3的那些聚甘油醚：M
x
D
y
T
z
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3其中其中和/或Tx＝1至10、优选地2至3、特别优选地2，y＝0至10、优选地大于0至5、特别优选地1至4，z＝0至3、优选地大于0至2、特别优选地0，条件是至少一个R2基团不是氢，R2仍如上所定义，和/或符合如下通式4的那些聚甘油醚：其中k＝1至10、优选地2至3、特别优选地2，m＝0至10、优选地大于0至5、特别优选地1至3，条件是所述R2基团中的至少一个不是氢，R2仍如上所定义，和k+m的总和大于零，以及具有所述下标k和m的片段是统计分布的。8.根据权利要求1至7中至少一项的用途，其特征在于所述式2、3和/或4的多元醇醚已被磷酸化，特别地带有至少一个(R3O)2P(O)
‑
基团作为R2基团，其中所述R3基团独立地是阳离子，优选地Na
+
、K
+
或NH
4+
，或单、二和三烷基胺的铵离子，其中的烷基也可以是官能化的烷基，例如在酰胺胺的情况下，单、二和三烷醇胺的铵离子，单、二和三氨基烷基胺的铵离子，或H或R4‑
O
‑
，其中R4是具有3至39个碳原子、优选地7至22个和更优选地具有9至18个碳原子的一价脂
肪族饱和的或不饱的烃基，或多元醇基团。9.根据权利要求1至8中至少一项的用途，其特征在于所述阳离子聚电解质是聚乙烯亚胺和它的缩合产物，含有精氨酸和/或组氨酸的肽和聚酰胺，胺
‑
和胍
‑
官能化的硅氧烷，和以下物质的(共)聚合物：烯丙基胺，二烯丙基胺，它们的烷基衍生物和季铵化产物，特别地二烯丙基二甲基氯化铵，乙烯基胺，二乙烯基胺，乙烯基吡啶和它们的季铵化产物，乙烯基咪唑，它们的烷基衍生物和季铵化产物，烯键式不饱和羧酸与氨基醇的酯，烯键式不饱和羧酸与N,N
‑
二烷基氨基烷基胺的酰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：赢创运营有限公司，
类型：发明
国别省市：