[發明專利]水性聚氨酯分散體

有效

• 申請號: 201680008446.6
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN107207693B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 杰弗瑞·布萊斯德爾;邁克爾·施密特;邁克爾·杰農
• 申請（專利權）人: 塔明克公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/08;C08G18/10;C08G18/32;C08G18/34;C08G18/42;C08G18/75
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 呂艷英;張穎玲

一種水性聚氨酯分散體，所述水性聚氨酯分散體包括至少一種異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物，所述異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物是在選自由N?正丁基吡咯烷酮、N?異丁基吡咯烷酮、N?仲丁基吡咯烷酮和N?叔丁基吡咯烷酮組成的組中的至少一種吡咯烷酮的存在下，使混合物(M)發生反應制備的；所述混合物(M)包括：至少一種聚異氰酸酯化合物(a)，具有200～8000的分子量M_w和1.5～6的羥基官能度的至少一種多元醇化合物(b)，和在水中具有至少一個親水基團或潛在的親水基團的至少一種提高水分散性的組分。

技術領域

本發明涉及使用至少N-(C₄-烷基)-吡咯烷酮作為預聚物稀釋劑、分散劑和成膜助劑(coalescing agent)的水性聚氨酯分散體，其中所述水性聚氨酯分散體在制造膜和涂層中非常有用。本發明進一步涉及所述聚氨酯類的膜和涂層，及其制造工藝。本發明還涉及所述水性聚氨酯分散體的制造工藝。

背景技術

水性聚氨酯分散體(PUD)是公知的，并且由于立法朝降低VOC(揮發性有機物濃度)且產生環保產物變革，而主要對其進行了開發。水基或水性的PUD在一些應用中越來越重要，這主要是由于它的性質，如對一些基底具有粘附性，對化學品、溶劑和水的耐受性，抗磨性和彈性等。水基PUD顯示出非常好的機械和化學性質，并且符合含低揮發性有機化合物(VOC)的原料油漆的監管限制。

還努力開發了基本上不含溶劑的水性聚氨酯分散體，尤其如在美國專利申請公開號2011/0306724 A1中所描述的。所述不含溶劑的水性聚氨酯分散體的特征在于基本上不散發揮發性有機物。

因此，水性聚氨酯分散體(PUD)用于生產各種有用的聚氨酯產品，例如用于各種基底，包括紡織物、塑料、木材、玻璃纖維、金屬等的粘合劑、密封劑和涂層。在這些涂層的很多期望性質中有耐化學品性、抗磨性、韌性、抗拉強度、彈性和耐用性。它們的主要優點在于聚氨酯(PU)體系的通用性，及其在生產用于很多要求苛刻的應用中的“定制”涂層中的效果。這是由可在合成過程中，以不同方式進行組合的廣泛多樣的原料帶來的。

已經為PUD的合成開發出了幾種工藝。所有工藝都具有相同的第一步驟，其中，通過適當的二醇或多元醇，尤其是聚醚多元醇、聚酯多元醇或聚碳酸酯多元醇，與摩爾過量的二異氰酸酯或聚異氰酸酯發生反應，來形成中等分子量的聚合物(即預聚物)。所述預聚物需要穩定化，以允許它分散在水中。存在兩種穩定化方式，第一種穩定化方式由外部乳化劑穩定化的聚合物構成，而第二種穩定方式通過在聚合物中包含親水中心來實現穩定化。這樣的親水中心可以是以下三種類型之一：非離子基團、陽離子基團和陰離子基團。這些親水基團實現了作為內部乳化劑的功能，并且使得能產生穩定的水基乳化劑。因此，將水基PUD分類成陰離子體系、陽離子體系和非離子體系。

Noll等的美國專利號4,237,264和Markusch等的美國專利號4,238,378尤其記載了對于涂層應用，聚氨酯聚合物通過將所述親水基團或潛在的親水基團并入它們的骨架中可穩定地分散在水中。

現在，PUD的工業生產是發展成熟的技術。存在兩種主要的生產PUD的合成路徑：丙酮工藝和預聚物工藝。

Jansson R.C.在TECHNICAL INFORMATION.LEAFLET NO 0127，2004年1月第1(11)至11(11)頁中記載了，預聚物混合工藝是用于制備PUD的通用且簡單的工藝，從而允許在PU制劑中存在巨大變化。這就是說，在PUD制劑中，聚氨酯(PU)構成組分(即，異氰酸酯、多元醇組分、擴鏈劑、乳化劑，特別是內部乳化劑、有機溶劑、水等)的選擇和相對用量對于目標涂層的性質很重要。Clausson A等在Paint and Coatings Industry，2007年1月，第23卷，第1期的第30頁中，對此也進行了描述。