水性聚氨酯脲组合物包括分散体和膜制造技术

本发明专利技术涉及包含聚氨酯水性分散体的聚氨酯脲组合物。所述分散体可在溶剂或无任何添加溶剂的存在下制备。膜和其他成型制品可由所述分散体通过流延和干燥方法制备并任选含基材包括纸张、织物或衣服。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚氨酯脲组合物如水性分散体、膜及其他成型制品。具体而言，本专利技术 涉及任选无溶剂的稳定的水性分散体，所述分散体包含具有任选封闭的异氰酸酯端基的完 全形成的聚氨酯脲。所述分散体可通过预聚物混合工艺形成。相关技术概述聚氨酯(包括聚氨酯脲)可用作各种基材包括纺织品的粘合剂。通常，这样的聚 氨酯或为完全形成的非反应性聚合物或为反应性的异氰酸酯封端预聚物。这类反应性的聚 氨酯粘合剂常需要较长的固化时间来达到足够的粘结强度，这可能是制造工艺中的不利之 处。此外已知聚氨酯的异氰酸酯基团对湿气敏感，这将限制结合了这类聚氨酯的产品的贮 存稳定性而缩短货架寿命。通常，当完全形成时，这类聚合物或溶解在溶剂中(溶剂型)、或分散在水中(水 基)或加工为热塑性固体材料(热熔性)。值得一提的是，溶剂基粘合剂面临着旨在减少挥 发性有机化合物(VOC)和有害空气污染物(HAP)的排放的日益严苛的健康和环境立法。因 此，未来可能需要常规溶剂基产品的替代品。热熔性粘合剂虽然是环境安全的并易于以膜形式施用，但当经受反复的拉伸循环 时通常具有永久形变大和回复性差的问题。因此需要克服了热熔性粘合剂的性能问题的粘 合剂。希望这类粘合剂比常规热塑性聚氨酯和热熔性粘合剂还提供织物其他好处如柔性、 形状保持性及透气性。专利技术概述一些实施方案提供了一种含聚氨酯脲水性分散体的组合物。所述分散体含为如下 组分的反应产物的聚合物(a)至少一种选自聚醚、聚酯、聚碳酸酯及其组合的多元醇(polyol)，其中所述多 元醇的数均分子量为600-4000 ；(b)多异氰酸酯，所述多异氰酸酯包括选自芳族二异氰酸酯、脂族二异氰酸酯、环 脂族二异氰酸酯及其组合的成员；(c)至少一种二醇化合物，所述二醇化合物包含(i)能与多异氰酸酯反应的羟 基，和(ii)至少一个中和时能成盐的羧酸基团，其中所述至少一个羧酸基团不能与所述多异氰酸酯反应；(d)中和剂； (e)扩链剂；(f)异氰酸酯基团的封端剂，所述封端剂包括至少一种单官能醇；和至少一种表面活性剂。另一实施方案中提供了一种含聚氨酯脲水性分散体的组合物。所述分散体含聚合 物，所述聚合物为包含预聚物组合物、中和剂和扩链剂的组合物的反应产物；其中所述预聚 物组合物为包含多元醇、多异氰酸酯、二醇和封端剂的组合物的反应产物。还提供了一种制备聚氨酯脲水性分散体的方法。所述方法包括(a)制备预聚物组合物，所述预聚物组合物含如下组分的反应产物(i)至少一种选自聚醚、聚酯、聚碳酸酯及其组合的多元醇，其中所述多元醇的数 均分子量为600-4000 ；(ii)多异氰酸酯，所述多异氰酸酯包括选自芳族二异氰酸酯、脂族二异氰酸酯、环 脂族二异氰酸酯及其组合的成员；(iii)至少一种二醇化合物，所述二醇化合物含(i)能与多异氰酸酯反应的羟 基，和(ii)至少一个中和时能成盐的羧酸基团，其中所述至少一个羧酸基团不能与所述多 异氰酸酯反应(b)将所述预聚物分散在含中和剂和表面活性剂的水性组合物中；(C)对所述预聚物扩链以形成聚氨酯脲分散体，其中所述聚氨酯脲聚合物的重均 分子量为约40，000到约250，000 ；和(d)通过异氰酸酯基团的封端剂的使用控制所述聚合物的分子量。另一实施方案中提供了由本文中公开的分散体制得的膜或其他成型制品。这类膜 可通过流延和干燥所述分散体制备。这些膜可涂布在基材上或与基材接触。再一实施方案中提供了制备聚氨酯脲水性分散体的工艺。稳定的分散体可在工业 规模上制备，包括大于约500加仑和大于约1000加仑的一次生产量。专利技术详述本专利技术范围内的水性聚氨酯分散体由特定的氨酯预聚物提供，所述氨酯预聚物也 构成一些实施方案的一个方面。在一些实施方案中，制备聚氨酯脲分散体的嵌段聚氨酯脲包括a)数均分子量为 500-5000 (例如约600-4000和600-3500)的多元醇或多元醇共聚物或多元醇混合物，包括 但不限于聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚丁二醇或其氢化衍生物和羟基封端聚二甲 基硅氧烷；b)多异氰酸酯，包括二异氰酸酯如脂族二异氰酸酯、芳族二异氰酸酯和脂环族 二异氰酸酯；和c) 二醇化合物，所述二醇化合物包含(i)能与多异氰酸酯反应的羟基，和 (ii)至少一个中和时能成盐的羧酸基团，其中所述至少一个羧酸基团不能与所述多异氰酸 酯反应；d)扩链剂如水或二胺扩链剂，包括脂族二胺扩链剂或脂族二胺扩链剂与一种或多 种选自具有2-13个碳原子的脂族二胺和脂环族二胺的二胺的组合，或氨基封端聚合物；和 e)任选的一元伯或仲醇或一元伯或仲胺作为封端剂或链终止剂；和任选的含至少三个伯 或仲胺基团的有机化合物或聚合物。一些实施方案的氨酯预聚物(也称封端二醇)在所述预聚物被分散在水中并扩链前可通常概念化为多元醇、多异氰酸酯和中和时能成盐的化合物的反应产物。这样的预聚 物通常可在一个或多个步骤中制得，用或不用溶剂，但溶剂在降低预聚物组合物的粘度中 可能有用。取决于预聚物是溶解在将保留在分散体中的较低挥发性的溶剂(如NMP)中、溶解 在可后来除去的挥发性溶剂如丙酮或甲基乙基酮(MEK)中或是分散在无任何溶剂的水中， 分散工艺实际上可分别分为溶剂工艺、丙酮工艺或预聚物混合工艺。预聚物混合工艺具有 环境和经济优势并可用在基本不添加溶剂的水性分散体的制备中。在预聚物混合工艺中，重要的是预聚物的粘度应足够低以便可在用或不用溶剂稀 释的情况下输送和分散在水中。一个实施方案涉及源自这样的预聚物的聚氨酯脲分散体， 所述分散体满足此粘度要求且所述预聚物或所述分散体中无任何有机溶剂。按本专利技术，所 述预聚物为多元醇、二异氰酸酯和二醇化合物的反应产物。一些实施方案为无溶剂的稳定的水性聚氨酯分散体，其可直接作为涂覆、粘结和 层合基材的粘合剂材料通过常规技术加工和施用(即不需要任何其他粘合剂材料)。水性 聚氨酯分散体可基本不排放挥发性有机物资；生产中具有可接受的固化时间；在成品和 实际应用中具有良好的粘合强度、耐热性和拉伸/回复性。另一实施方案中提供了可由所述水性聚氨酯脲分散体通过例如流延和干燥所述 分散体制备的成型制品如膜。所述膜(可为或可不为粘合剂)可涂覆在离型纸上或直接施 加到基材包括纺织品上以粘结和层合。粘合可通过向基材和粘合剂膜上施加热和/或压力 而活化，停留时间少于一分钟，例如约15秒到约60秒。如此粘结的制品具有良好的拉伸/ 回复性并预期耐穿耐洗。本文中用到的术语“多孔的，，指在基材表面中或基材内或整个基材厚度上的任何 点处含空隙或孔的基材或指本专利技术的制品可能与之接触进入的任何材料。本文中用到的术语“压缩”或“被压缩”指经受热和/或压力以提供基本平面的结 构的制品。本文中用到的术语“泡沫”指可用于织物构造中的任何适宜泡沫如聚氨酯泡沫。本文中用到的术语“分散体”指其中分散相由细颗粒组成、连续相可为液体、固体 或气体的体系。本文中用到的术语“水性聚氨酯分散体”指含至少聚氨酯或聚氨酯脲聚合物或预 聚物(如本文中所述的聚氨酯预聚物)、任选含溶剂的已分散在水性介质如水(包括去离子 水)中的组合物。本文中用到的术语“溶剂”指非水介质，另有指出除外，其中所述非水介质包括有 机溶剂，所述有机溶剂包括挥发性有机溶剂(如丙酮)或挥发性稍低的有机溶剂(如N-甲 基吡咯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含聚氨酯脲水性分散体的组合物；所述分散体包含为如下组分的反应产物的聚合物：（ａ）至少一种选自聚醚、聚酯、聚碳酸酯及其组合的多元醇，其中所述多元醇的数均分子量为６００－４０００；（ｂ）多异氰酸酯，所述多异氰酸酯包括选自芳族二异氰酸酯、脂族二异氰酸酯、环脂族二异氰酸酯及其组合的成员；（ｃ）至少一种二醇化合物，所述二醇化合物包含：（ｉ）能与多异氰酸酯反应的羟基，和（ｉｉ）至少一个中和时能成盐的羧酸基团，其中所述至少一个羧酸基团不能与所述多异氰酸酯反应；（ｄ）中和剂；（ｅ）扩链剂；（ｆ）异氰酸酯基团的封端剂，所述封端剂包含至少一种单官能醇；和至少一种表面活性剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA卡夫利，DK法默，H刘，GL尤德，
申请(专利权)人：因维斯塔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]