水性聚氨酯脲組合物包括分散體和膜制造技術

本發明專利技術涉及包含聚氨酯水性分散體的聚氨酯脲組合物。所述分散體可在溶劑或無任何添加溶劑的存在下制備。膜和其他成型制品可由所述分散體通過流延和干燥方法制備并任選含基材包括紙張、織物或衣服。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及聚氨酯脲組合物如水性分散體、膜及其他成型制品。具體而言，本專利技術 涉及任選無溶劑的穩定的水性分散體，所述分散體包含具有任選封閉的異氰酸酯端基的完 全形成的聚氨酯脲。所述分散體可通過預聚物混合工藝形成。相關技術概述聚氨酯(包括聚氨酯脲)可用作各種基材包括紡織品的粘合劑。通常，這樣的聚 氨酯或為完全形成的非反應性聚合物或為反應性的異氰酸酯封端預聚物。這類反應性的聚 氨酯粘合劑常需要較長的固化時間來達到足夠的粘結強度，這可能是制造工藝中的不利之 處。此外已知聚氨酯的異氰酸酯基團對濕氣敏感，這將限制結合了這類聚氨酯的產品的貯 存穩定性而縮短貨架壽命。通常，當完全形成時，這類聚合物或溶解在溶劑中(溶劑型)、或分散在水中(水 基)或加工為熱塑性固體材料(熱熔性)。值得一提的是，溶劑基粘合劑面臨著旨在減少揮 發性有機化合物(VOC)和有害空氣污染物(HAP)的排放的日益嚴苛的健康和環境立法。因 此，未來可能需要常規溶劑基產品的替代品。熱熔性粘合劑雖然是環境安全的并易于以膜形式施用，但當經受反復的拉伸循環 時通常具有永久形變大和回復性差的問題。因此需要克服了熱熔性粘合劑的性能問題的粘 合劑。希望這類粘合劑比常規熱塑性聚氨酯和熱熔性粘合劑還提供織物其他好處如柔性、 形狀保持性及透氣性。專利技術概述一些實施方案提供了一種含聚氨酯脲水性分散體的組合物。所述分散體含為如下 組分的反應產物的聚合物(a)至少一種選自聚醚、聚酯、聚碳酸酯及其組合的多元醇(polyol)，其中所述多 元醇的數均分子量為600-4000 ；(b)多異氰酸酯，所述多異氰酸酯包括選自芳族二異氰酸酯、脂族二異氰酸酯、環 脂族二異氰酸酯及其組合的成員；(c)至少一種二醇化合物，所述二醇化合物包含(i)能與多異氰酸酯反應的羥 基，和(ii)至少一個中和時能成鹽的羧酸基團，其中所述至少一個羧酸基團不能與所述多異氰酸酯反應；(d)中和劑； (e)擴鏈劑；(f)異氰酸酯基團的封端劑，所述封端劑包括至少一種單官能醇；和至少一種表面活性劑。另一實施方案中提供了一種含聚氨酯脲水性分散體的組合物。所述分散體含聚合 物，所述聚合物為包含預聚物組合物、中和劑和擴鏈劑的組合物的反應產物；其中所述預聚 物組合物為包含多元醇、多異氰酸酯、二醇和封端劑的組合物的反應產物。還提供了一種制備聚氨酯脲水性分散體的方法。所述方法包括(a)制備預聚物組合物，所述預聚物組合物含如下組分的反應產物(i)至少一種選自聚醚、聚酯、聚碳酸酯及其組合的多元醇，其中所述多元醇的數 均分子量為600-4000 ；(ii)多異氰酸酯，所述多異氰酸酯包括選自芳族二異氰酸酯、脂族二異氰酸酯、環 脂族二異氰酸酯及其組合的成員；(iii)至少一種二醇化合物，所述二醇化合物含(i)能與多異氰酸酯反應的羥 基，和(ii)至少一個中和時能成鹽的羧酸基團，其中所述至少一個羧酸基團不能與所述多 異氰酸酯反應(b)將所述預聚物分散在含中和劑和表面活性劑的水性組合物中；(C)對所述預聚物擴鏈以形成聚氨酯脲分散體，其中所述聚氨酯脲聚合物的重均 分子量為約40，000到約250，000 ；和(d)通過異氰酸酯基團的封端劑的使用控制所述聚合物的分子量。另一實施方案中提供了由本文中公開的分散體制得的膜或其他成型制品。這類膜 可通過流延和干燥所述分散體制備。這些膜可涂布在基材上或與基材接觸。再一實施方案中提供了制備聚氨酯脲水性分散體的工藝。穩定的分散體可在工業 規模上制備，包括大于約500加侖和大于約1000加侖的一次生產量。專利技術詳述本專利技術范圍內的水性聚氨酯分散體由特定的氨酯預聚物提供，所述氨酯預聚物也 構成一些實施方案的一個方面。在一些實施方案中，制備聚氨酯脲分散體的嵌段聚氨酯脲包括a)數均分子量為 500-5000 (例如約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、聚丁二醇或其氫化衍生物和羥基封端聚二甲 基硅氧烷；b)多異氰酸酯，包括二異氰酸酯如脂族二異氰酸酯、芳族二異氰酸酯和脂環族 二異氰酸酯；和c) 二醇化合物，所述二醇化合物包含(i)能與多異氰酸酯反應的羥基，和 (ii)至少一個中和時能成鹽的羧酸基團，其中所述至少一個羧酸基團不能與所述多異氰酸 酯反應；d)擴鏈劑如水或二胺擴鏈劑，包括脂族二胺擴鏈劑或脂族二胺擴鏈劑與一種或多 種選自具有2-13個碳原子的脂族二胺和脂環族二胺的二胺的組合，或氨基封端聚合物；和 e)任選的一元伯或仲醇或一元伯或仲胺作為封端劑或鏈終止劑；和任選的含至少三個伯 或仲胺基團的有機化合物或聚合物。一些實施方案的氨酯預聚物(也稱封端二醇)在所述預聚物被分散在水中并擴鏈前可通常概念化為多元醇、多異氰酸酯和中和時能成鹽的化合物的反應產物。這樣的預聚 物通常可在一個或多個步驟中制得，用或不用溶劑，但溶劑在降低預聚物組合物的粘度中 可能有用。取決于預聚物是溶解在將保留在分散體中的較低揮發性的溶劑(如NMP)中、溶解 在可后來除去的揮發性溶劑如丙酮或甲基乙基酮(MEK)中或是分散在無任何溶劑的水中， 分散工藝實際上可分別分為溶劑工藝、丙酮工藝或預聚物混合工藝。預聚物混合工藝具有 環境和經濟優勢并可用在基本不添加溶劑的水性分散體的制備中。在預聚物混合工藝中，重要的是預聚物的粘度應足夠低以便可在用或不用溶劑稀 釋的情況下輸送和分散在水中。一個實施方案涉及源自這樣的預聚物的聚氨酯脲分散體， 所述分散體滿足此粘度要求且所述預聚物或所述分散體中無任何有機溶劑。按本專利技術，所 述預聚物為多元醇、二異氰酸酯和二醇化合物的反應產物。一些實施方案為無溶劑的穩定的水性聚氨酯分散體，其可直接作為涂覆、粘結和 層合基材的粘合劑材料通過常規技術加工和施用(即不需要任何其他粘合劑材料)。水性 聚氨酯分散體可基本不排放揮發性有機物資；生產中具有可接受的固化時間；在成品和 實際應用中具有良好的粘合強度、耐熱性和拉伸/回復性。另一實施方案中提供了可由所述水性聚氨酯脲分散體通過例如流延和干燥所述 分散體制備的成型制品如膜。所述膜(可為或可不為粘合劑)可涂覆在離型紙上或直接施 加到基材包括紡織品上以粘結和層合。粘合可通過向基材和粘合劑膜上施加熱和/或壓力 而活化，停留時間少于一分鐘，例如約15秒到約60秒。如此粘結的制品具有良好的拉伸/ 回復性并預期耐穿耐洗。本文中用到的術語“多孔的，，指在基材表面中或基材內或整個基材厚度上的任何 點處含空隙或孔的基材或指本專利技術的制品可能與之接觸進入的任何材料。本文中用到的術語“壓縮”或“被壓縮”指經受熱和/或壓力以提供基本平面的結 構的制品。本文中用到的術語“泡沫”指可用于織物構造中的任何適宜泡沫如聚氨酯泡沫。本文中用到的術語“分散體”指其中分散相由細顆粒組成、連續相可為液體、固體 或氣體的體系。本文中用到的術語“水性聚氨酯分散體”指含至少聚氨酯或聚氨酯脲聚合物或預 聚物(如本文中所述的聚氨酯預聚物)、任選含溶劑的已分散在水性介質如水(包括去離子 水)中的組合物。本文中用到的術語“溶劑”指非水介質，另有指出除外，其中所述非水介質包括有 機溶劑，所述有機溶劑包括揮發性有機溶劑(如丙酮)或揮發性稍低的有機溶劑(如N-甲 基吡咯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種包含聚氨酯脲水性分散體的組合物；所述分散體包含為如下組分的反應產物的聚合物：（ａ）至少一種選自聚醚、聚酯、聚碳酸酯及其組合的多元醇，其中所述多元醇的數均分子量為６００－４０００；（ｂ）多異氰酸酯，所述多異氰酸酯包括選自芳族二異氰酸酯、脂族二異氰酸酯、環脂族二異氰酸酯及其組合的成員；（ｃ）至少一種二醇化合物，所述二醇化合物包含：（ｉ）能與多異氰酸酯反應的羥基，和（ｉｉ）至少一個中和時能成鹽的羧酸基團，其中所述至少一個羧酸基團不能與所述多異氰酸酯反應；（ｄ）中和劑；（ｅ）擴鏈劑；（ｆ）異氰酸酯基團的封端劑，所述封端劑包含至少一種單官能醇；和至少一種表面活性劑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：CA卡夫利，DK法默，H劉，GL尤德，
申請(專利權)人：因維斯塔技術有限公司，
類型：發明
國別省市：CH[瑞士]