包括的是聚氨酯制品，其包括纖維或織物。這些可以是包括嵌入表面中的纖維陣列或浸漬有聚氨酯的織物的成型聚氨酯制品。使用聚氨酯分散體制備所述制品。
背景技術(shù)：
已知乳膠或橡膠被用于各種成型制品，如手套、手指套等。然而，鑒于過敏，特別是對乳膠過敏的普遍存在，可能需要替代的聚合物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
當(dāng)包括在具有皮膚接觸表面的衣服、成型制品或其它基底中時(shí)，聚氨酯組合物可能更適合替代天然膠乳或橡膠。理想地，聚氨酯將提供現(xiàn)有產(chǎn)品的柔性和彈性。
一些實(shí)施例提供包括聚氨酯組合物和纖維陣列的成型制品，其中所述纖維陣列嵌入聚氨酯組合物中，使得纖維的一部分延伸超出成型制品的內(nèi)表面和成型制品的外表面。
一種合適的聚氨酯分散體包括作為以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物的聚合物：
（a）選自聚醚、聚酯、聚碳酸酯和其組合的至少一種多元醇，其中所述多元醇的數(shù)均分子量為600至4000；
（b）包含選自由芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環(huán)族二異氰酸酯和其組合組成的群組的成員的多異氰酸酯；
（c）至少一種二醇化合物，其包含：（i）能夠與多異氰酸酯反應(yīng)的羥基，和（ii）在中和時(shí)能夠形成鹽的至少一個(gè)羧酸基團(tuán)，其中所述至少一個(gè)羧酸基團(tuán)不能與多異氰酸酯反應(yīng)；
（d）中和劑；和
（e）擴(kuò)鏈劑。還提供一種制備成型制品的方法。所述方法包括：
（a）提供具有制品接觸表面的模具，其中所述制品接觸表面包括表面活性劑或潤濕劑；
（b）將內(nèi)部纖維陣列施用到所述制品接觸表面；
（c）將聚氨酯分散體施用到所述纖維陣列；
（d）將外部纖維陣列施用到所述分散體；
（e）干燥所述制品；
（f）從所述模具中移出所述制品。
還提供一種制備成型制品的方法。所述方法包括：
（a）提供具有制品接觸表面的模具，其中所述制品接觸表面包括表面活性劑或潤濕劑；
（b）任選地將內(nèi)部纖維陣列施用到所述制品接觸表面，這可在僅外表面上需要纖維的情況下被排除；
（c）將聚氨酯分散體施用到所述纖維陣列；
（d）任選地將外部纖維陣列施用到分散體，這可在僅內(nèi)表面上需要纖維的情況下被排除；
（e）干燥所述制品；
（f）從所述模具中移出所述制品。
還包括已經(jīng)用聚氨酯脲組合物涂布和/或浸漬的制品。所述制品可以包括織物，例如非織造片材。非織造物可以是任何合適的非織造物，例如水刺或水力纏結(jié)的非織造物。
還提供包括聚氨酯脲組合物和纖維和/或織物陣列的制品，其可以是非織造物。聚氨酯脲組合物包括分散體，其可以施用于制品、基底、模具等。分散體可以包括一種包括聚合物的合適的聚氨酯分散體，聚合物是以下物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物：
（a）選自聚醚、聚酯、聚碳酸酯及其組合的至少一種多元醇，其中所述多元醇的數(shù)均分子量為600至4000；
（b）包含選自由芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環(huán)族二異氰酸酯及其組合組成的群組的成員的多異氰酸酯，例如僅包括脂肪族二異氰酸酯的多異氰酸酯；
（c）至少一種二醇化合物，其包含：（i）能夠與多異氰酸酯反應(yīng)的羥基，和（ii）在中和時(shí)能夠形成鹽的至少一個(gè)羧酸基團(tuán)，其中所述至少一個(gè)羧酸基團(tuán)不能與多異氰酸酯反應(yīng)；
（d）中和劑；和
（e）擴(kuò)鏈劑。
在另一個(gè)實(shí)施例中是制備可用于成型制品的聚氨酯脲水性分散體的方法。穩(wěn)定的分散體可以商業(yè)規(guī)模制備，包括大于約500加侖和大于約1000加侖的批次。
具體實(shí)施方式
可用于制備成型制品的水性聚氨酯分散體由特定的氨基甲酸酯預(yù)聚物提供，其也形成一些實(shí)施例的一個(gè)方面。
在一些實(shí)施例中，用于制備聚氨酯脲分散體的嵌段聚氨酯脲包括：a）數(shù)均分子量在500至5000（例如約600至4000和600至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、聚丁二烯二醇或其氫化衍生物，和羥基封端的聚二甲基硅氧烷；b）包括二異氰酸酯例如脂肪族二異氰酸酯、芳香族二異氰酸酯和脂環(huán)族二異氰酸酯的多異氰酸酯；和c）二醇化合物d，其包括：（i）能夠與多異氰酸酯反應(yīng)的羥基，和（ii）在中和時(shí)能夠形成鹽的至少一個(gè)羧酸基團(tuán)，其中所述至少一個(gè)羧酸基團(tuán)不能與多異氰酸酯反應(yīng)；d）擴(kuò)鏈劑，例如水或二胺擴(kuò)鏈劑；和e）任選的一元醇或單胺，伯胺或仲胺，作為封端劑或鏈終止劑；和任選地具有至少三個(gè)伯或仲胺基團(tuán)的有機(jī)化合物或聚合物。
一些實(shí)施例的氨基甲酸酯預(yù)聚物，也稱為加帽的二醇類，在將預(yù)聚物分散在水中和鏈擴(kuò)展之前，通?？筛拍罨癁槎嘣肌惽杷狨ズ驮谥泻椭竽軌虺甥}的化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。此類預(yù)聚物通常可以在一個(gè)或多個(gè)步驟中制備，使用或不使用可用于降低預(yù)聚物組合物的粘度的溶劑。
取決于預(yù)聚物是否溶解在將保留在分散體中的不易揮發(fā)的溶劑（例如NMP）中；溶解在揮發(fā)性溶劑如丙酮或甲基乙基酮（MEK）中，其隨后可以除去；或分散在沒有任何溶劑的水中；分散體制備方法在實(shí)踐中可以分別分類為溶劑方法、丙酮方法或預(yù)聚物混合方法。預(yù)聚物混合方法具有環(huán)境和經(jīng)濟(jì)優(yōu)點(diǎn)，并且可用于制備基本上沒有添加溶劑的水性分散體。
在預(yù)聚物混合過程中，重要的是有或沒有被溶劑稀釋，預(yù)聚物的粘度足夠低，以便被運(yùn)輸和分散在水中。一個(gè)實(shí)施例涉及衍生自此類預(yù)聚物的聚氨酯脲分散體，其滿足所述粘度要求并且在預(yù)聚物或分散體中不具有任何有機(jī)溶劑。根據(jù)本發(fā)明，預(yù)聚物是多元醇、二異氰酸酯和二醇化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
一些實(shí)施例是無溶劑、穩(wěn)定的水性聚氨酯分散體，通過常規(guī)技術(shù)，其可以作為用于涂布、粘結(jié)和層壓到基底的直接的粘合劑材料（即，不需要任何額外的粘合劑材料）被加工和施用。水性聚氨酯分散體可以提供：基本上無揮發(fā)性有機(jī)材料的排放；生產(chǎn)中可接受的固化時(shí)間；以及在成品和實(shí)際應(yīng)用中良好的粘合強(qiáng)度、耐熱性和拉伸/恢復(fù)性。
基底可以是許多不同織物或制品中的任何一種。
如本文所用，術(shù)語“分散體”是指其中分散相由細(xì)碎顆粒組成的體系，且連續(xù)相可以是液體、固體或氣體。
如本文所用，術(shù)語“水性聚氨酯分散體”是指包含至少一種聚氨酯或聚氨酯脲聚合物或預(yù)聚物（例如本文所述的聚氨酯預(yù)聚物）的組合物，任選地包括溶劑，其已經(jīng)分散在水性介質(zhì)，例如水，包括去離子水中。
如本文所用，除非另有說明，否則術(shù)語“溶劑”是指非水性介質(zhì)，其中非水性介質(zhì)包括有機(jī)溶劑，包括揮發(fā)性有機(jī)溶劑（例如丙酮）和稍微有點(diǎn)揮發(fā)性的有機(jī)溶劑（例如N-甲基吡咯烷酮（NMP））。
如本文所用，術(shù)語“無溶劑”或“無溶劑體系”是指其中組合物或分散組分的主體沒有溶解或分散在溶劑中的組合物或分散體。
如本文所用，術(shù)語“織物”意在包括任何針織、紡織或非織造材料。針織織物可以是平針織、圓形針織、經(jīng)編、窄彈性或花邊。紡織織物可以是任何結(jié)構(gòu)，例如緞紋、斜紋、平織、牛津編織、籃形編織或窄彈性。非織造材料可以是熔噴、紡粘、濕法成網(wǎng)、梳理纖維類短纖維網(wǎng)等中的一種。
如本文所用，術(shù)語“硬紗”是指基本上是非彈性的紗線。
如本文所用，術(shù)語“衍生自”是指從另一物體形成物質(zhì)。例如，膜或成型制品可以衍生自已經(jīng)干燥的分散體。
由一些實(shí)施例的水性分散體鑄造（cast）的膜的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是關(guān)于膜的感覺或觸感。與硅橡膠或市售的熱塑性膜相比，它們提供更柔軟的感覺，同時(shí)保持所需的摩擦以減少運(yùn)動(dòng)，這對于皮膚接觸應(yīng)用是進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。此外，較低的彎曲模量賦予更好的懸垂性和織物手感。包含纖維陣列提供了對形成制品的膜的感覺的額外改進(jìn)。
取決于聚氨酯或聚氨酯脲組合物作為分散體從本文所述的水性分散體施用時(shí)的期望效果，膜中聚合物的重均分子量可在約40,000至約250,000，包括約40,000至約150,000；約100,000至約150,000；和約120,000至約140,000內(nèi)變化。
各種不同的纖維和紗線可以與一些實(shí)施例的制品（其可以是成型制品）一起使用。這些包括棉、羊毛、丙烯酸類、聚酰胺（尼龍）、聚酯、氨綸、再生纖維素、橡膠（天然或合成）、竹，絲綢、大豆、聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯，其可以是或可以不是彈性體，或其組合。纖維可以是彈性的，例如彈性纖維或來自并排或偏心殼核橫截面中的非彈性聚合物的彈性纖維。短纖維對于獲得延伸超出制品表面的纖維陣列是最有用的。纖維可以稱為短纖維。或者，短纖維可以稱為絮屑（flock）。
以下更詳細(xì)地描述聚氨酯組合物的組分：
多元醇類
適合作為用于制備根據(jù)本發(fā)明的氨基甲酸酯預(yù)聚物的原料的多元醇組分是數(shù)均分子量為約600至約3,500或約4,000的聚醚二醇、聚碳酸酯二醇和聚酯二醇。
可以使用的聚醚多元醇的實(shí)例包括具有兩個(gè)或更多個(gè)羥基的那些二醇，來自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、三亞甲基氧化物、四氫呋喃和3-甲基四氫呋喃的開環(huán)聚合和/或共聚，或者來自在每個(gè)分子中具有小于12個(gè)碳原子的多元醇，優(yōu)選二醇或二醇混合物，例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇的縮聚。線性雙官能聚醚多元醇是優(yōu)選的，并且分子量為約1,700至約2,100的聚（四亞甲基醚）二醇，例如官能度為2的Terathane?1800（Invista）在本發(fā)明中是特別優(yōu)選的。
可以使用的聚酯多元醇的實(shí)例包括具有兩個(gè)或更多個(gè)羥基的那些酯二醇，其通過脂肪族多元羧酸和多元醇或它們的混合物的縮聚制備，所述多元醇或它們的混合物具有每分子不超過12個(gè)碳原子的低分子量。合適的多元羧酸的實(shí)例是丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二羧酸和十二烷二羧酸。用于制備聚酯多元醇的合適的多元醇的實(shí)例是乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇。優(yōu)選熔融溫度為約5℃至約50℃的線性雙官能聚酯多元醇。
可以使用的聚碳酸酯多元醇的實(shí)例包括具有兩個(gè)或更多個(gè)羥基的那些碳酸酯二醇，其通過低分子量每分子具有不超過12個(gè)碳原子的光氣、氯甲酸酯、碳酸二烷基酯或碳酸二烯丙酯和脂肪族多元醇或它們的混合物的縮聚制備。用于制備聚碳酸酯多元醇的合適的多元醇的實(shí)例是二甘醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇和1,12-十二烷二醇。優(yōu)選熔融溫度為約5℃至約50℃的線性雙官能聚碳酸酯多元醇。
多異氰酸酯類
合適的多異氰酸酯組分的實(shí)例包括二異氰酸酯如1,6-二異氰酸酯己烷、1,12-二異氰酸酯十二烷、異佛爾酮二異氰酸酯、三甲基-六亞甲基二異氰酸酯、1,5-二異氰酸酯-2-甲基戊烷、二異氰酸酯環(huán)己烷、亞甲基-雙（4-環(huán)己基異氰酸酯）、四甲基二甲苯二異氰酸酯、雙（異氰酸酯甲基）環(huán)己烷、甲苯二異氰酸酯、亞甲基雙（4-苯基異氰酸酯）、亞苯基二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯和此類二異氰酸酯的混合物。例如，二異氰酸酯可以是芳香族二異氰酸酯，例如亞苯基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯（TDI）、亞二甲苯基二異氰酸酯、聯(lián)苯二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）及其組合。
適合作為用于制備根據(jù)本發(fā)明的氨基甲酸酯預(yù)聚物的另一原料的多異氰酸酯組分可以是包含4,4'-亞甲基雙（苯基異氰酸酯）和2,4'-亞甲基雙（苯基異氰酸酯）的二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）的異構(gòu)體混合物，其中4,4'-MDI與2,4'-MDI異構(gòu)體之比的范圍在約65:35至約35:65的范圍內(nèi)，優(yōu)選約55:45至約45:55，并且更優(yōu)選約50:50的范圍內(nèi)。合適的多異氰酸酯組分的實(shí)例包括Mondur? ML（Bayer）、Lupranate? MI（BASF）和Isonate?50 O,P'（Dow Chemical）。
二醇類
適合作為用于制備根據(jù)本發(fā)明的氨基甲酸酯預(yù)聚物的其它原料的二醇化合物包括至少一種二醇化合物，其具有：（i）能夠與多異氰酸酯反應(yīng)的兩個(gè)羥基；和（ii）在中和時(shí)能夠形成鹽并且不能與多異氰酸酯（b）反應(yīng)的至少一種羧酸基團(tuán)。具有羧酸基團(tuán)的二醇化合物的典型實(shí)例包括2,2-二甲基丙酸（DMPA）、2,2-二甲基丁酸（2,2-dimethylobutanoic acid）、2,2-二甲基戊酸和DMPA引發(fā)的己內(nèi)酯例如CAPA?HC 1060（Solvay）。在本發(fā)明中DMPA是優(yōu)選的。
中和劑
將酸基團(tuán)轉(zhuǎn)化成鹽基團(tuán)的合適中和劑的實(shí)例包括：叔胺類（例如三乙胺、N,N-二乙基甲胺、N-甲基嗎啉、N,N-二異丙基乙胺和三乙醇胺）和堿金屬氫氧化物（例如鋰、鈉和鉀的氫氧化物）。伯胺和/或仲胺類也可以用作酸基團(tuán)的中和劑。中和度通常在酸基團(tuán)的約60%至約140%之間，例如在約80%至約120%的范圍內(nèi)。
擴(kuò)鏈劑
可用于本發(fā)明的擴(kuò)鏈劑包括二胺擴(kuò)鏈劑和水。有用的擴(kuò)鏈劑的許多實(shí)例是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的。合適的二胺擴(kuò)鏈劑的實(shí)例包括：1,2-乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-六亞甲基二胺、1,12-十二烷二胺、1,2-丙二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、1,4-環(huán)己烷二胺、4,4'-亞甲基-雙（環(huán)己胺）、異佛爾酮二胺、2,2-二甲基-1,3-丙二胺、間四甲基二甲苯二胺和分子量小于500的Jeffamine?（Texaco）。當(dāng)期望聚氨酯時(shí)，可以包括二醇擴(kuò)鏈劑。
表面活性劑
合適的表面活性試劑（表面活性劑）的實(shí)例包括：陰離子、陽離子或非離子分散劑或表面活性劑，例如十二烷基硫酸鈉、二辛基磺基琥珀酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、乙氧基化烷基酚類如乙氧基化壬基酚類和乙氧基化脂肪醇類、月桂基溴化吡啶鎓、聚醚磷酸酯類和磷酸酯類、改性醇-乙氧基化物類，及其組合。
封端劑
用于異氰酸酯基團(tuán)的封端劑可以是單官能醇或單官能胺。封端劑可以在形成預(yù)聚物之前，形成預(yù)聚物期間或形成預(yù)聚物之后的任何時(shí)間加入，包括在將預(yù)聚物分散在水性介質(zhì)如去離子水中之前和之后。在一些實(shí)施例中，封端劑是任選的，或可以被排除。在其它實(shí)施例中，以預(yù)聚物的重量計(jì)，封端劑可以約0.05%至約10.0%，包括約0.1%至約6.0%和約1.0%至約4.0%的量納入。以最終分散體的重量計(jì)，封端劑可以以約0.01%至約6.0%，包括約0.05%至約3%和約0.1%至約1.0%的量存在。
封端劑的納入允許控制分散體中聚合物的重均分子量以及提供對聚合物分子量分布的控制。封端劑提供此類控制的有效性取決于封端劑的類型和在制備分散體期間加入封端劑的時(shí)間。例如，可以在形成預(yù)聚物之前，期間或之后加入單官能醇。單官能醇封端劑也可以加入分散有預(yù)聚物的水性介質(zhì)中，或在預(yù)聚物分散在水性介質(zhì)中后立即加入。然而，當(dāng)需要控制聚合物分子量和在最終分散體中的分子量分布時(shí)，如果加入單官能醇并且在分散之前作為預(yù)聚物的一部分反應(yīng)，則單官能醇可能是最有效的。如果在分散預(yù)聚物期間或之后將單官能醇加入到水性介質(zhì)中，則由于競爭性擴(kuò)鏈反應(yīng)，其在控制聚合物分子量方面的有效性將降低。
可用于本發(fā)明的單官能醇的實(shí)例包括選自由具有1至18個(gè)碳的脂肪族和脂環(huán)族伯和仲醇類、酚、取代的酚類、乙氧基化的烷基酚類和分子量小于約750，包括分子量小于500的乙氧基化的脂肪醇類、羥胺類，羥甲基和羥乙基取代的叔胺類，羥甲基和羥乙基取代的雜環(huán)化合物及其組合組成的群組的至少一個(gè)成員，包括糠醇、四氫糠醇、N-（2-羥乙基）琥珀酰亞胺、4-（2-羥乙基）嗎啉、甲醇、乙醇、丁醇、新戊醇、己醇、環(huán)己醇、環(huán)己烷甲醇、苯甲醇、辛醇、十八烷醇、N,N-二乙基羥胺、2-（二乙基氨基）乙醇、2-二甲基氨基乙醇，和4-哌啶乙醇，及其組合。
當(dāng)單官能胺化合物如單官能二烷基胺用作異氰酸酯基團(tuán)的封端劑時(shí)，也可以在制備分散體期間的任何時(shí)候加入，期望地在預(yù)聚物分散體期間或之后將單官能胺封端劑加入水中。例如，可以在預(yù)聚物分散后立即將單官能胺封端劑加入水混合物中。
合適的單官能二烷基胺封端劑的實(shí)例包括：N,N-二乙胺、N-乙基-N-丙胺、N,N-二異丙胺、N-叔丁基-N-甲胺、N-叔丁基-N-芐基胺、N,N-二環(huán)己基胺、N-乙基-N-異丙基胺、N-叔丁基-N-異丙基胺、N-異丙基-N-環(huán)己基胺、N-乙基-N-環(huán)己基胺、N,N-二乙醇胺和2,2,6,6-四甲基哌啶。在水中分散之前，胺封端劑與預(yù)聚物的異氰酸酯基團(tuán)的摩爾比通常應(yīng)在約0.05至約0.50的范圍內(nèi)，例如約0.20至約0.40。催化劑可用于去封端反應(yīng)。
任選地，在預(yù)聚物分散和加入封端劑后，可以向水性介質(zhì)中加入每摩爾聚合物具有至少三個(gè)或更多個(gè)伯和/或仲氨基的至少一種聚合物組分（MW>約500）。合適的聚合物組分的實(shí)例包括聚乙烯亞胺、聚（乙烯基胺）、聚（烯丙基胺）和聚（酰胺基胺）樹枝狀聚合物及其組合。
其它添加劑
合適的消泡劑或去泡劑或泡沫控制劑的實(shí)例包括：Additive 65和Additive 62（來自Dow Corning的硅氧烷類添加劑），F(xiàn)oamStar? I 300（來自Cognis的礦物油類無硅去泡劑）和SurfynolTMDF 110L（來自Air Products&Chemicals的高分子量炔屬二醇非離子表面活性劑）。
合適的流變改性劑的實(shí)例包括：疏水改性的乙氧基化氨基甲酸酯（HEUR）、疏水改性的堿溶脹性乳液（HASE）和疏水改性的羥乙基纖維素（HMHEC）。
可任選地包括在水性分散體或預(yù)聚物中的其它添加劑包括：抗氧化劑、UV穩(wěn)定劑、著色劑、顏料、交聯(lián)劑、相變材料（即，Outlast?，可從Outlast Technologies，Boulder，科羅拉多州商購）、抗微生物劑、礦物質(zhì)（即銅）、微膠囊化的健康添加劑（即蘆薈、維生素E凝膠、蘆薈、海帶、尼古丁、咖啡因、氣味劑（scents）或熏香料（aromas））、納米顆粒（即二氧化硅或碳）、碳酸鈣、阻燃劑、防粘添加劑、耐氯降解添加劑、維生素、藥物、香料（fragrances）、電傳導(dǎo)添加劑和/或染料助劑?？梢约尤氲筋A(yù)聚物或水性分散體中的其它添加劑包含粘合促進(jìn)劑、抗靜電劑、抗縮孔劑、抗爬行劑、熒光增白劑、聚結(jié)劑、導(dǎo)電添加劑、發(fā)光添加劑、流平劑、凍融穩(wěn)定劑、潤滑劑、有機(jī)和無機(jī)填料、防腐劑、增稠劑、熱變色添加劑、驅(qū)蟲劑和潤濕劑。
可以在預(yù)聚物分散之前、期間或之后將任選的添加劑加入水性分散體中。
在預(yù)聚物混合過程中，預(yù)聚物可以通過在一個(gè)步驟中將原料即多元醇、多異氰酸酯和二醇化合物混合在一起并且通過在約50℃至約100℃的溫度下反應(yīng)足夠時(shí)間直到所有羥基基本上被消耗并達(dá)到異氰酸酯基的所需%NCO?；蛘?，所述預(yù)聚物可以兩個(gè)步驟制備，首先使多元醇與過量的多異氰酸酯反應(yīng)，然后與二醇化合物反應(yīng)，直到實(shí)現(xiàn)預(yù)聚物的最終所需的%NCO。例如，%NCO可以在約1.3至約6.5的范圍內(nèi)，例如約1.8至約2.6。重要的是，不需要有機(jī)溶劑，但可以在反應(yīng)之前、期間或之后與原料一起添加或混合。任選地，可以使用催化劑以促進(jìn)預(yù)聚物形成。
在一些實(shí)施例中，預(yù)聚物包括多元醇、多異氰酸酯和二醇，它們組合在一起并且以預(yù)聚物的總重量計(jì)以以下重量百分比范圍提供：
約34%至約89%的多元醇，包括約61%至約80%；
約10%至約59%的多異氰酸酯，包括約18%至約35%；和
約1.0%至約7.0%的二醇化合物，包括約2.0%至約4.0%。
單官能醇可以與預(yù)聚物一起納入以控制完全分散體中的聚氨酯脲聚合物的重均分子量。
由多元醇、多異氰酸酯、二醇化合物和任選的封端劑如單官能醇制備的預(yù)聚物可具有低于約6000泊（包括低于約4,500泊）的體積粘度（存在或不存在溶劑），通過在40℃下的落球法測量。沿著聚合物鏈（來自二醇化合物）含有羧酸基團(tuán)的這種預(yù)聚物可以用高速分散機(jī)分散到去離子水介質(zhì)中，所述去離子水介質(zhì)包括：至少一種中和劑，以與酸形成離子鹽；至少一種表面活性劑（離子和/或非離子分散劑或表面活性劑）；和任選的至少一種擴(kuò)鏈組分?；蛘?，中和劑可以在分散到水性介質(zhì)中之前與預(yù)聚物混合?？梢栽陬A(yù)聚物分散之前、期間或之后將至少一種消泡劑和/或去泡劑和/或至少一種流變改性劑加入到水性介質(zhì)中。
聚氨酯水性分散體可具有寬范圍的固體含量，這取決于分散體的所需最終用途。對于一些實(shí)施例的分散體的合適的固體含量的實(shí)例包括約10重量%至約50重量%，例如約30重量%至約45重量%。
聚氨酯水性分散體的粘度也可以在約10厘泊至約100,000厘泊的寬范圍內(nèi)變化，這取決于加工和應(yīng)用要求。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，粘度在約500厘泊至約30,000厘泊的范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^使用適當(dāng)量，例如以水性分散體的總重量計(jì)約0至約2.0重量%的增稠劑來改變粘度。
在溶劑法或丙酮法中，有機(jī)溶劑也可用于制備一些實(shí)施例的膜和分散體。有機(jī)溶劑通過溶解和稀釋可以用于降低預(yù)聚物粘度和/或有助于具有羧酸基團(tuán)例如2,2-二甲基丙酸（DMPA）的二醇化合物的固體顆粒的分散以提高分散質(zhì)量。它還可以用于改善膜均勻性，例如減少涂布/成膜過程中的條紋和裂紋的目的。
為這些目的選擇的溶劑對異氰酸酯基團(tuán)基本上或完全不反應(yīng)，在水中穩(wěn)定，并且對DMPA、DMPA和三乙胺形成的鹽和預(yù)聚物具有良好的溶解能力。合適的溶劑的實(shí)例包括N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二丙二醇二甲醚、丙二醇正丁醚乙酸酯、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、2-丙酮（丙酮）和2-丁酮（丁酮或MEK）。
在溶劑法中，加入到一些實(shí)施例的膜/分散體中的溶劑的量可以變化。當(dāng)包括溶劑時(shí)，溶劑的合適范圍包括小于分散體的50重量%的量。還可以使用較小的量，例如小于分散體重量的20重量%，小于分散體重量的10重量%，小于分散體重量的5重量%和小于分散體重量的3重量%。
在丙酮法中，在制備分散體之前，可以將較大量的溶劑加入到預(yù)聚物組合物中。或者，預(yù)聚物可以在溶劑中制備。在預(yù)聚物分散之后，例如在真空下，也可以從分散體中除去溶劑。
在制造過程的不同階段有許多方式將有機(jī)溶劑引入分散體中，例如：
1）在聚合完成之后轉(zhuǎn)移和分散預(yù)聚物之前，可以將溶劑加入到預(yù)聚物中并與其混合，當(dāng)其分散在水中的同時(shí)，在含有主鏈中的羧酸基團(tuán)（來自二醇化合物）和鏈端的異氰酸酯基團(tuán)的稀釋的預(yù)聚物被中和并且擴(kuò)鏈。
2）可以加入溶劑并與其它成分如多元醇、多異氰酸酯和二醇化合物混合以在溶液中制備預(yù)聚物，然后在溶液中含有主鏈中的羧酸基團(tuán)和鏈端的異氰酸酯基團(tuán)的所述預(yù)聚物分散在水中并同時(shí)被中和并擴(kuò)鏈。
3）溶劑可以在分散之前與二醇化合物的中和鹽和中和劑一起加入，并與多元醇和多異氰酸酯混合，以制備預(yù)聚物。
4）溶劑可以與TEA混合，然后在分散之前加入到形成的預(yù)聚物中。
5）可以加入溶劑并與多元醇混合，然后在分散之前向溶液中的中和的預(yù)聚物中依次加入二醇化合物和中和劑，然后加入多異氰酸酯。
6）也可以從分散體中除去溶劑，特別是在丙酮法的情況下。
衍生自聚氨酯分散體的涂料、分散體、膜或成形制品可以是染色的或著色的，并且還可以用作設(shè)計(jì)元件。
用于施用一些實(shí)施例的聚氨酯脲組合物的方法和手段包括但不限于：輥涂（包括逆輥涂布）；使用金屬工具或刀片（例如，將分散體傾倒在基底上，然后通過使用金屬工具例如刀片將分散體散布在基底上而將分散體鑄造成均勻的厚度）；噴霧（例如，使用泵噴霧瓶）；浸泡；涂漆；印刷；沖壓；并且浸漬制品。這些方法可用于將分散體直接施用到基底上而不需要另外的粘合劑材料，并且如果需要額外的/更重的層，則可以重復(fù)。分散體可以施用于任何基底，包括模具或織物?？椢锟梢园ㄓ糜谕坎肌⒄辰Y(jié)、層壓和粘合目的，由合成、天然或合成/天然共混材料制成的針織物、紡織物或非織造物。
在加工期間（例如，通過空氣干燥或使用烘箱），可以通過干燥除去分散體中的水。制品可以在任何合適的條件下固化。這可以包括高達(dá)約200℃的溫度，例如約140℃至約200℃下持續(xù)包括約90秒至約120秒的任何合適的時(shí)間。
膜、溶液和分散體的厚度可以根據(jù)應(yīng)用而變化。在成型制品的情況下，每層膜的最終厚度可以例如為約0.1密耳至約250密耳，例如約0.5密耳至約25密耳，包括約1密耳至約6密耳（1密耳=千分之一英寸）。合適厚度的其它實(shí)例包括約0.5密耳至約12密耳，約0.5至約10密耳和約1.5密耳至約9密耳。
可以以通過單位面積上的分散體的重量描述的任何合適的量將水性分散體施用到基底或模具上。所用的量可以例如為約2.5g/m2至約6.40kg/m2，例如約12.7-約635g/m2，包括約25.4-約152.4g/m2。
用于制備制品的方法可以包括首先提供施用有表面活性劑或潤濕劑的合適的基底或模具。這之后是添加可通過任何合適的方法添加的纖維陣列。美國專利3,917,883描述了一種用于將纖維陣列提供到模具表面上的合適方法。這可以通過靜電手段實(shí)現(xiàn)，使得纖維由于靜電場的影響而相對于模具或基底基本垂直地定向。這些纖維可以以任何所需的方式提供。這可以包括基本均勻的分布或圖案。當(dāng)以這種方式取向時(shí)，纖維的端部可以延伸超出制品中固化/干燥的分散體的表面。
聚氨酯分散體可以通過任何合適的方法例如噴霧、涂漆、涂布等來添加?？梢蕴砑永w維或聚氨酯分散體的另外的層，隨后是最后一層纖維陣列?？梢园ㄈ魏魏线m數(shù)量的層，例如1至50層，這取決于所需的厚度和其它性質(zhì)。
或者，纖維可以以另一種方式與分散體組合。這可以包括分散體與纖維的組合以提供可以成型的制品。它們的纖維也可制備成包括分散體的非織造織物，例如紡粘或熔融粘結(jié)織物。在制備中，纖維/分散體組合可以施用到基底例如帶/輸送帶。
可以使用分散體和成形制品生產(chǎn)的終制品包括但不限于：服裝，其包括任何類型的衣服或布料制品；針織手套；室內(nèi)裝飾品；發(fā)飾；床單；地毯和地毯背襯；輸送帶；醫(yī)療應(yīng)用，如拉伸繃帶；個(gè)人護(hù)理用品，包括失禁和女性衛(wèi)生用品；和鞋類。
可以使用落入本發(fā)明范圍內(nèi)的分散體和成型制品生產(chǎn)的服裝或衣服的實(shí)例包括但不限于：貼身衣、胸罩、內(nèi)褲、內(nèi)衣、泳裝、成型褲、吊帶褲、靴襪、睡衣、圍裙、潛水衣、領(lǐng)帶、毛巾、太空服、制服、帽子、衣帽帶、汗帶、皮帶、運(yùn)動(dòng)服、外衣、雨衣、寒冷天氣夾克、褲子、襯衫、裙子、短衫、男士和女士上衣、毛衣、胸衣、背心、短襯褲、襪子、膝蓋高、連衣裙、短衫、圍裙、無尾禮服、阿拉伯袍子（bisht）、黑紗袍（abaya）、頭巾（hijab）、長袍（jilbab）、白袍（thoub）、罩袍（burka）、披風(fēng)、服飾、潛水服、褶裥短裙（kilt）、和服、球衣（jerseys）、法衣、防護(hù)服、紗麗、布裙、裙子、鞋罩（spats）、面紗（stola）、套裝、束身衣、寬外袍、緊身褲、毛巾、制服、面罩、潛水衣、醫(yī)用壓縮服裝、繃帶、西服襯里、腰帶及其中的所有部件。
本發(fā)明的另一方面是包含成形制品和基底的制品，其中成形制品和基底附接以形成層壓體，由此彈性層壓體的摩擦系數(shù)大于單獨(dú)基底的摩擦系數(shù)。其實(shí)例是具有包含水性聚氨酯分散體的涂層或膜的腰帶，其防止衣服從另一衣服（諸如女襯衫或襯衫）的滑脫，或者防止腰帶在衣服穿著者的皮膚上滑脫。
本發(fā)明的另一方面是包含聚氨酯脲組合物和基底的制品，其中成形制品的模量沿制品的長度或者寬度變化。例如，基底（如織物）可以用兩英尺（61cm）的聚氨酯脲組合物（如一英寸（2.5 cm）寬的膠帶）處理。可以通過沿著一英寸寬的膠帶的長度涂布三個(gè)兩英寸（5cm）×一英寸的片段以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)來施用附加的粘合劑層。
由水性聚氨酯分散體形成的制品可以具有以下性質(zhì)：
- 在約0至10%，例如約0至5%，典型地約0至約3%的伸長率下定型，
-伸長率為約400至約800%
-韌度為約0.5至約3Mpa，
-透氣率為至少約0至約0.5cfm或更高，和
-在24小時(shí)內(nèi)至少約0至約500g/m2，包括在24小時(shí)內(nèi)約50至約1000g/m2或在24小時(shí)內(nèi)約100至約500g/m2的水蒸汽滲透率。濕氣透過率可根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E 96-00“材料的水蒸氣透過的標(biāo)準(zhǔn)測試方法（Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials）”進(jìn)行測試。
盡管已經(jīng)描述了目前被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可以對其進(jìn)行改變和修改，包括落入本發(fā)明的真實(shí)范圍內(nèi)的所有這樣的改變和修改。