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得自環(huán)己烷二甲醇的聚氨酯-脲聚合物的制作方法

文檔序號(hào):3670650閱讀:372來(lái)源:國(guó)知局

專利名稱::得自環(huán)己烷二甲醇的聚氨酯-脲聚合物的制作方法得自環(huán)己烷二甲醇的聚氨酯-脲聚合物本發(fā)明涉及聚氨酯分散體(PUDs)和由其制得的聚合物,其中該聚合物具有增強(qiáng)的抗水解性和耐酸蝕性。聚氨酯分散體(PUDs)的應(yīng)用廣泛,覆蓋了醫(yī)療器械、建造、粘合劑、例如織物、金屬、木材、玻璃、塑料等多種基材的涂料。對(duì)排放揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的關(guān)注以及對(duì)VOCs較嚴(yán)格的立法導(dǎo)致對(duì)水基體系在很多應(yīng)用中使用的更多關(guān)注。已知聚氨酯-脲分散體的制備,其示例參見(jiàn)美國(guó)專利4,237,264;4,408,008;5,569,706;美國(guó)專利公布2004204559;2005004367;英國(guó)專利公布2386898和WO公布2005023947。對(duì)于涂料的應(yīng)用,聚酯樹(shù)脂被廣泛用于配制低voc涂料。所述聚酯通常采用二醇,利用間苯二酸和/或己二酸與二醇的縮合反應(yīng)。用于制備聚酯的二醇,例如乙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、1,4-環(huán)己烷二甲醇,1,4-丁二醇等。與基于其他二醇的多元醇相比,由1,4-環(huán)己烷二甲醇(1,4-CHDM)制得的涂料提供了較好的鹽噴霧、防潮性和耐洗滌劑性。由1,4-CHDM制得的聚酯樹(shù)脂的缺點(diǎn)在于它們的高粘度、較低溶劑溶解性和結(jié)晶趨勢(shì)。本發(fā)明的目的是提供包含聚酯的PUDs,該聚酯使得聚合物相比于由通常的聚酯多元醇得到的類似聚合物,具有杰出的抗水解性和耐酸性。本發(fā)明為水性聚氨酯分散體,其包含5至70重量%的聚氨酯固體,其中所述固體由至少一種異氰酸酯封端預(yù)聚物得到,該預(yù)聚物由以下各項(xiàng)反應(yīng)制得(a)平均當(dāng)量為200至2,000的多元醇或者多元醇共混物;以及(b)至少一種聚異氰酸酯,其中預(yù)聚物任選地在如下各項(xiàng)的存在下分散于水中(C)一種或多種穩(wěn)定劑;或者(d)—種或多種胺增鏈劑或者穩(wěn)定劑和胺增鏈劑的結(jié)合;其中,預(yù)聚物中異氰酸酯(NCO)的含量為2至40重量%,多元醇或多元醇共混物(a)包含以多元羧酸或內(nèi)酯組分和二元醇組分計(jì)至少15重量%的聚酯,其中所述二元醇組分包含1,3-和1,4-環(huán)己烷二甲醇(1,3V1,4-CHDM)的異構(gòu)體,所述1,3-/1,4-異構(gòu)體的比例為35:65至65:35。在另一具體實(shí)施方案中,本發(fā)明為由所述分散體得到的聚氨酯聚在另一具體實(shí)施方案中,本發(fā)明為由所述分散體制得的涂料、彈性體和粘合劑。圖1顯示在金屬面板上PUD涂料的耐酸性和抗水解性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),包含得自1,3-/1,4-環(huán)己烷二甲醇(1,3-/1,4-CHDM)的混合物的聚酯多元醇的分散體生成具有良好的抗水解性和耐酸性的聚氨酯聚合物。這樣的聚合物的例子適用于彈性和硬涂料、粘合劑和密封膠。盡管包含基于1,3-/1,4-CHDM的聚酯的分散體特別適用于如上提及的應(yīng)用,但所述分散體還適用于制備熱塑性聚氨酯(TPUs),尤其是需要基于聚酯的體系具有增強(qiáng)的抗水解性和耐酸性的場(chǎng)合。制備PUDs的聚氨酯預(yù)聚物包括聚異氰酸酯組分和異氰酸酯反應(yīng)活性組分,又稱作包含活性氫的材料或多元醇。術(shù)語(yǔ)聚氨酯包括含有本領(lǐng)域人員公知的與形成聚氨酯相關(guān)的鍵的聚合物,例如脲或聚脲、脲基甲酸酯、縮二脲等。當(dāng)基于1,3-/1,4-CHDM的聚酯占多元醇組分至少15重量%時(shí)觀察到這些優(yōu)勢(shì)。通常,基于1,3-/1,4-CHDM的聚酯多元醇占多元醇組分的至少30重量%,優(yōu)選至少45重量%,更優(yōu)選50重量%?;?,3-/1,4-CHDM的聚酯可以占多元醇組分的至多80重量%,至多85重量%,至多90甚至至多95重量%。在一個(gè)具體實(shí)施方案中,基于1,3-/1,4-CHDM的聚酯為多元醇組分的100重量%。通過(guò)一種或多種多元羧酸或者內(nèi)酯與二元醇組分,例如l,3-/l,4-CHDM反應(yīng)或者與l,3-/l,4-CHDM和另外的多羥基化合物反應(yīng)制得聚酯。聚酯可以是基于多元羧酸和內(nèi)酯的聚酯的混合物。用于本發(fā)明的1,3-與1,4-異構(gòu)體的比例通常為35:65至65:35。優(yōu)選地,1,3-與1,4-異構(gòu)體的比例為40:60至60:40。更優(yōu)選地,1,3-與1,4-異構(gòu)體的比例為45:55至55:45。通常地,以1,3-和1,4-異構(gòu)體的總重量計(jì),立體異構(gòu)體為13至15%的順式1,4;29至32%的反式1,4;26至29%的順式1,3;25至31°/。的反式1,3。合適的多元羧酸可以具有兩個(gè)或更多個(gè)羧酸基團(tuán),或者當(dāng)量數(shù)目的酐基團(tuán),其根據(jù)為一個(gè)酐基團(tuán)等價(jià)于兩個(gè)羧酸基團(tuán)。現(xiàn)有技術(shù)中公知這種多元羧酸。優(yōu)選地,多元羧酸包含兩個(gè)羧酸基團(tuán)。合適的多元羧酸的例子包括在亞烷基鏈上具有2至12個(gè),優(yōu)選2至8個(gè)碳原子的脂族二羧酸。這些酸包括例如,脂族二羧酸(如己二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、H^—烷二酸(undecanedoicackl)、十二烷二酸、琥珀酸或者己二酸);脂環(huán)酸(如六氫鄰苯二甲酸和1,3-和1,4-環(huán)己烷二羧酸);1,3-和1,4-不飽和鏈烷雙酸(如富馬酸或者馬來(lái)酸);二聚酸;以及芳香酸(如苯二甲酸和對(duì)苯二酸)。也可以使用前述多元酸的酐,例如馬來(lái)酐或者鄰苯二甲酸酐。還可以使用兩種或兩種以上多元酸的組合。在一個(gè)具體實(shí)施方案中,優(yōu)選使用琥珀酸、己二酸或其組合??梢耘c二元醇組分反應(yīng)的內(nèi)酯的說(shuō)明性例子包括5-戊內(nèi)酯、s-己內(nèi)酯、s-甲基-s-己內(nèi)酯和《-庚內(nèi)酯。優(yōu)選的內(nèi)酯為己內(nèi)酯。除1,3-/1,4-CHDM外還可以存在的另外的多羥基化合物包括二羥醇至八羥醇。雙官能醇和多官能醇的例子為乙二醇、二甘醇、丙二醇、雙丙甘醇、1,3-丙二醇、1,10-癸二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、1,4-丁二醇和1,6己二醇。如果使用三官能或更高官能醇,通常選擇其用量為使得共混物的標(biāo)稱官能度的最大值為3.5,優(yōu)選為2至3.0。在一個(gè)具體實(shí)施方案中,使用乙二醇、二甘醇、丁二醇或者其組合作為另外的二元醇組分。本領(lǐng)域公知1,3-和1,4-環(huán)己烷二甲醇異構(gòu)體的制備及其轉(zhuǎn)化為聚酯的方法。在一個(gè)具體實(shí)施方案中,采用在美國(guó)專利6,252,121中公開(kāi)的方法制備環(huán)己烷二甲醇的結(jié)構(gòu)和構(gòu)型異構(gòu)體,在此引入該專利的全部?jī)?nèi)容作為參考。通常地,在金屬-有機(jī)磷配位配合物催化劑的存在下氫化環(huán)己烷二羧醛(cyclohexanedicarboxaldehyde),從而制得對(duì)應(yīng)的環(huán)醇。該環(huán)醇接著與多元酸反應(yīng)以形成聚酯。本領(lǐng)域公知制備聚酯多元醇的方法。為了制備聚酯多元醇,有機(jī)多元羧酸或內(nèi)酯與多元醇進(jìn)行縮聚。為了除去揮發(fā)性副產(chǎn)物,在減壓下對(duì)聚酯多元醇進(jìn)行蒸餾,用惰性氣體汽提(stripping),真空處理等。制備預(yù)聚物的多元醇組分,除了包含基于1,3-/1,4-CHDM的聚酯之外,還可以包含一種或多種另外的多元醇,例如聚醚多元醇、聚酯多元醇、多羥基-封端的縮醛樹(shù)脂、羥基-封端的胺和多胺。這些及其他合適的異氰酸酯-反應(yīng)活性材料的例子更全面地描述在美國(guó)專利4,394,491中??墒褂玫奶娲亩嘣及ň蹃喭榛妓猁}基多元醇和多磷酸鹽基多元醇。合適的聚醚多元醇包括那些標(biāo)稱官能度為2至8,優(yōu)選2至6的聚醚多元醇。通常地,獲得這樣的聚醚多元醇可以通過(guò)含活性氫的引發(fā)劑與一定量的一種或多種烯化氧反應(yīng)從而得到具有所需羥基性質(zhì)和當(dāng)量的產(chǎn)物。通常地,這樣的烯化氧為C2至C4烯化氧,并且包括環(huán)氧丁烷、環(huán)氧乙垸和環(huán)氧丙垸或其混合物。聚醚多元醇的示例性引發(fā)劑包括例如,乙二醇,1,2-和1,3-丙二醇,二甘醇,雙丙甘醇,三丙二醇;聚乙二醇,聚丙二醇;1,4-丁二醇,1,6-己二醇,丙三醇,季戊四醇,山梨醇,蔗糖,新戊二醇;1,2-丙二醇;三羥甲基丙烷丙三醇;1,6-己二醇;2,5-己二醇;1,4-丁二醇;1,4-環(huán)己二醇;乙二醇;二甘醇;三甘醇;9(1)-羥甲基十八烷醇,1,4-二羥甲基環(huán)己烷;8,8-二(羥甲基)三環(huán)[5,2,1,02,6]癸烯;二聚醇(Dimerolalcohol)(36個(gè)碳的二醇,可獲自HenkelCorporation);氫化雙酚;9,9(10,10)-二羥甲基十八烷醇;1,2,6-己三醇;和其組合。用于制備聚醚多元醇的催化可以是陰離子或陽(yáng)離子的,催化劑如KOH、CsOH、三氟化硼、雙金屬氰化物配合物(DMC)催化劑,例如六氰鈷酸鋅(zinchexacyanocobaltate)或季磷腈類(quaternaryphosphazenium)化合物。用于聚醚多元醇的其他引發(fā)劑包括含胺的線性和環(huán)狀化合物。示例性的多胺引發(fā)劑包括乙二胺,新戊二胺,1,6-二氨基己烷;雙氨甲基三環(huán)癸烷;雙氨基環(huán)己烷;二亞乙基三胺;雙-3-氨基丙基甲胺;三亞乙基四胺;甲苯二胺的多種異構(gòu)體;二苯甲垸二胺;N-甲基-l,2-乙二胺,N-甲基-l,3-丙二胺,N,N-二甲基-l,3-二氨基丙垸,N,N-二甲基乙醇胺,3,3,-二氨基-N-甲基二丙胺,N,N-二甲基二亞丙基三胺,氨丙基-咪唑。還可以使用聚內(nèi)酯多元醇,其性質(zhì)上通常為二-或三-或四-羥基。這樣的多元醇是通過(guò)內(nèi)酯單體與具有含活性氫基團(tuán)的引發(fā)劑反應(yīng)制得;說(shuō)明性的內(nèi)酯單體為S-戊內(nèi)酯、s-己內(nèi)酯、s-甲基-s-己內(nèi)酯、《-庚內(nèi)酯等;說(shuō)明性的引發(fā)劑為乙二醇、二甘醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羥甲基丙烷等。本領(lǐng)域已知這些多元醇的制備,可以參見(jiàn)例如美國(guó)專利No.3,169,945、No.3,248,417、No.3,021,309至No.3,021,317。優(yōu)選的內(nèi)酯多元醇為稱作聚己內(nèi)酯多元醇的二-、三-和四-羥基官能s-己內(nèi)酯多元醇。合適的聚酯多元醇為如上所述的那些聚酯多元醇。用于制備預(yù)聚物的基于1,3-/1,4-CHDM的聚酯多元醇或者其他多元醇通常具有的羥基當(dāng)量為200至2000,優(yōu)選為300至1500,更優(yōu)選為400至1,300,還更優(yōu)選400至1000。對(duì)于本發(fā)明的分散體,其優(yōu)選在多元醇組分中具有至少50重量°/。的聚酯多元醇。本發(fā)明的預(yù)聚物配方中的聚異氰酸酯組分可以有利地選自有機(jī)聚異氰酸酯、改性聚異氰酸酯或其混合物,并且包括脂族、芳族和脂環(huán)族異氰酸酯。芳族聚異氰酸酯包括例如,2,4-和2,6-甲苯二異氰酸酯(TDI)和對(duì)應(yīng)的異構(gòu)體混合物;4,4,-、2,4,-和2,2,-二苯基-甲烷二異氰酸酯(MDI)和對(duì)應(yīng)的異構(gòu)體混合物;多苯基多亞甲基多異氰酸酯(PMDI);及其混合物。脂族和脂環(huán)族異氰酸酯化合物的例子包括1,6-六亞甲基-二異氰酸酯(HDI);異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI);1,4-四亞甲基二異氰酸酯;2,4-和2,6-六氫甲苯-二異氰酸酯,及其異構(gòu)混合物;4,4,-、2,2,-和2,4,-二環(huán)己基甲垸二異氰酸酯(H12MDI),及其異構(gòu)混合物;1,3-四亞甲基二甲苯二異氰酸酯;將冰片烷(norbane)二異氰酸酯;以及1,3-和1,4-雙(異氰酸甲酯基)環(huán)己烷也可用于本發(fā)明。也可以使用芳族、脂族和脂環(huán)族異氰酸酯的混合物。本發(fā)明的配方的聚異氰酸酯組分也可以包括所謂的改性多官能異氰酸酯,即,通過(guò)上述二異氰酸酯和/或聚異氰酸酯的化學(xué)反應(yīng)獲得的產(chǎn)物。示例為包含酯、脲、縮二脲、脲基甲酸酯、碳二亞胺和/或脲酮亞胺(uretonimines)的聚異氰酸酯;異氰酸酯和/或含尿烷基團(tuán)的二異氰酸酯或者聚異氰酸酯。本發(fā)明的預(yù)聚物可采用本領(lǐng)域人員公知的任何制備聚氨酯預(yù)聚物的方法制得。優(yōu)選地,將聚異氰酸酯和多元醇組分放在一起,并在足以制備聚氨酯預(yù)聚物的反應(yīng)條件下加熱。本發(fā)明的預(yù)聚物配方的化學(xué)計(jì)量為聚異氰酸酯過(guò)量存在。在預(yù)聚物配方中可以包括單醇(monol),所述單醇優(yōu)選為單官能親水性聚醚??蓪未家腩A(yù)聚物中以改性膠乳的性質(zhì)并改進(jìn)易形成乳液性。當(dāng)存在單醇時(shí),其用量為預(yù)聚物配方的0.1至15重量%,優(yōu)選為預(yù)聚物配方的2至5重量%??梢栽谌軇┑拇嬖谙轮频妙A(yù)聚物,并在制備分散體之前或之后除去溶劑。如果存在溶劑,通常在形成分散體之后除去溶劑,從而得到基本上不含溶劑的水分散體。即,分散體包含小于5重量%,優(yōu)選小于2.5重量%,更優(yōu)選小于1重量%的溶劑。當(dāng)使用溶劑時(shí),不與異氰酸酯反應(yīng)的溶劑的例子包括酮(如丙酮和丁酮);醚(如四氫呋喃、二噁烷和二甲氧基乙烷);醚酯(如乙酸甲氧基丙酯);(環(huán))胺和脲(如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N,N,-二甲基-2,5-二戊酮(dizapentanone));N-甲基吡咯烷酮;以及封端的乙二醇醚(如PROGLYDEDMM(TheDowChemicalCompany的商標(biāo)))??梢栽谥苽漕A(yù)聚物的任何階段加入這些溶劑。合成中所用溶劑的總量為聚合物的0至25重量%,優(yōu)選3至15%,更優(yōu)選5至12%。在異氰酸酯-封端預(yù)聚物合成中所用的有機(jī)溶劑的量取決于反應(yīng)物的濃度和反應(yīng)溫度。本領(lǐng)域公知制備分散體的方法??梢圆捎瞄g歇法或者連續(xù)法制備分散體。如果采用間歇法制備,優(yōu)選地,通過(guò)反相法制備分散體,其中首先向連續(xù)預(yù)聚物相中加入少量水(其包含少量陰離子型表面活性劑)并混合,然后在混合下加入更多的水直至相反轉(zhuǎn)。當(dāng)采用連續(xù)法制備分散體時(shí),優(yōu)選通過(guò)高內(nèi)相比(HIPR)法制備分散體。這樣的方法是公知的,并公開(kāi)在例如Pate等人的美國(guó)專利No.5,539,021和Jakubowski等人的WO98/41552Al中。當(dāng)采用上述任一方法制備時(shí),所得分散體應(yīng)該具有足以使得分散體穩(wěn)定的粒子大小。本發(fā)明分散體具有的粒子大小為0.9至0.05微米,優(yōu)選0.5至0.07微米,還更優(yōu)選0.4至0.10微米。表面活性劑對(duì)于制備本發(fā)明的穩(wěn)定的分散體和/或制備穩(wěn)定的泡沫是有用的。在本發(fā)明的實(shí)踐中,可用于制備穩(wěn)定的分散體的表面活性劑能為陽(yáng)離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性離子型或者非離子型表面活性劑。陰離子型表面活性劑的例子包括磺酸鹽、羧酸鹽和磷酸鹽。陽(yáng)離子型表面活性劑的例子包括季胺。非離子型表面活性劑的例子包括含有環(huán)氧乙烷的嵌段共聚物和有機(jī)硅表面活性劑,例如乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、山梨醇衍生物、羊毛脂衍生物、乙氧基化壬基酚或者烷氧基化聚硅氧垸。此外,表面活性劑可以是外表面活性劑或者內(nèi)表面活性劑。外表面活性劑是在分散體制備過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)入聚合物的表面活性劑。此處可用的外表面活性劑的例子包括十二垸基苯磺酸的鹽和月桂基磺酸鹽。內(nèi)表面活性劑是在分散體制備過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)入聚合物的表面活性劑。此處可用的內(nèi)表面活性劑的例子包括2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)及其鹽??砂ㄔ诒景l(fā)明配方中的表面活性劑的用量為0.01至8重量份/100重量份聚氨酯組分。優(yōu)選的是用增鏈劑延長(zhǎng)預(yù)聚物。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何可用于制備聚氨酯的增鏈劑均可用于本發(fā)明。這種增鏈劑通常具有30至500的分子量,并具有至少兩個(gè)含活性氫的基團(tuán)。多胺是優(yōu)選的一類增鏈劑。其他材料,例如水,可以用作延長(zhǎng)鏈長(zhǎng),因此是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的增鏈劑。特別優(yōu)選的是,增鏈劑為胺或者水和胺的混合物,例如胺化聚丙二醇(如得自HuntsmanChemicalCompany的JeffamineD-400及其他),氨乙基哌嗪,2-甲基哌嗪,1,5-二氨基-3-甲基-戊烷,異佛爾酮二胺,乙二胺,二亞乙基三胺,三亞乙基四胺,三亞乙基戊胺,乙醇胺,任何立體異構(gòu)型的賴氨酸及其鹽,己二胺,肼和哌嗪。在本發(fā)明的實(shí)踐中,經(jīng)常以增鏈劑的水溶液形式使用增鏈劑。用水、胺或者兩者進(jìn)行的鏈延長(zhǎng)得到聚氨酯-聚脲聚合物。通常地,胺增鏈劑的用量為使得增鏈劑的活性氫的當(dāng)量小于NCO的當(dāng)量從而避免在分散體中自由胺的過(guò)量。通常地,加入胺以提供大約95%的由預(yù)聚物NCO含量表示的當(dāng)量。分散體通常具有的固體含量為5至70重量%,優(yōu)選30至60重量%。盡管分散體自身以高固體含量進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)送從而盡可能地最小化存儲(chǔ)體積和運(yùn)送成本,但是在最終使用前能稀釋分散體。本發(fā)明的水分散體可以有利地用作涂料組合物,為此可以進(jìn)一步用水和/或有機(jī)溶劑稀釋所述水分散體,或者通過(guò)蒸發(fā)液體介質(zhì)中的水和/或有機(jī)組分以更濃縮的形式提供所述水分散體。用作涂料組合物時(shí),可將所述水分散體應(yīng)用于任何基材,所述基材包括木材、金屬、機(jī)織和無(wú)紡織物、皮革、紙張、陶瓷、石頭、混凝土、瀝青、硬纖維、稻草、玻璃、瓷器、多種不同類型的塑料、玻璃纖維和塑料??梢圆捎萌魏纬R?guī)的方法應(yīng)用所述分散體,方法包括刷涂、浸漬、流涂、輥涂、噴涂等。所述分散體還可以用作諸如聚丙烯、聚酯、聚氨酯、皮革等材料的粘合劑,或者用作多種顆粒材料(如橡膠粒子)的接合劑(bindingagent)。當(dāng)應(yīng)用于基材時(shí),也可以將分散體發(fā)泡以制備泡沫。組合物可以包含其他常規(guī)的成分,所述成分包括有機(jī)溶劑、顏料、染料、乳化劑、表面活性劑、流變改性劑、消泡劑、均化劑、消光劑、熱穩(wěn)定劑、均化劑、防堵孔劑、填料、沉降抑制劑、紫外吸收劑、抗氧化劑,所述成分在制備過(guò)程的任何階段引入或者在制備過(guò)程之后引入。有可能在分散體中包括一定量的氧化銻以提高耐火性。如上所述,優(yōu)選在環(huán)境溫度下應(yīng)用PUDs。可以在室溫或者高溫下對(duì)由PUDs的多種應(yīng)用所獲得的產(chǎn)物進(jìn)行干燥。提供下述實(shí)施例以說(shuō)明本發(fā)明。這些實(shí)施例并不意在限制本發(fā)明的范圍,且不應(yīng)該解釋為如此。除非另有說(shuō)明,所有的百分率均以重多元醇1是羥基當(dāng)量為813的聚酯多元醇,其得自己二酸與1,3-/1,4-環(huán)己烷二甲醇的反應(yīng),該1,3-/1,4-環(huán)己垸二甲醇具有大約58:42的1,3-/1,4-異構(gòu)體比例。在圖1中,所述多元醇標(biāo)注為UNOXOL己二酸酯。制備一系列PUDs以比較基于1,3-Zl,4-CHDM的多元醇和通常用作PUDs的原材料的多元醇的性能。利用間歇法制備PUDs,采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑,異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)作為二異氰酸酯,并用2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)進(jìn)行陰離子穩(wěn)定。PUDs的配方示于表1,詳細(xì)的說(shuō)明提供于實(shí)施例1。表1聚氨酯分散體的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>1、胺為三乙胺。2、胺為乙二胺。實(shí)施例1預(yù)聚物和分散體的制備向500毫升五頸圓底玻璃燒瓶中加入154克多元醇1,8.2克二羥甲基丙酸,49克NMP,0.088克二月桂酸二丁基錫催化劑,所述燒瓶配備有機(jī)械攪拌器,冷凝器,加料漏斗,氮?dú)馊肟诤捅O(jiān)測(cè)/控制反應(yīng)溫度的Therm-O-Watch傳感器。使用外部熱油浴在攪拌下將混合物加熱至80。C。將氮?dú)夤呐荽┻^(guò)溶液兩小時(shí),直至測(cè)得水的濃度低于200ppm。然后將反應(yīng)器物料冷卻至75°C,并向反應(yīng)混合物中緩慢加入58.82克異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)以保持反應(yīng)溫度在75°C。在加入所有IPDI后,反應(yīng)溫度升至83。C(+/-3°C),在此溫度下保持3小時(shí)。向反應(yīng)混合物中加入4.7克三乙胺,保持溫度另外20分鐘。然后將反應(yīng)器物料冷卻至60°C,并在高速攪拌下將共計(jì)167克的反應(yīng)混合物加至包含112克去離子水的8盎司玻璃瓶中。然后將在55克去離子水中的5.1克乙二胺加入水分散體中,并保持高速攪拌另外20分鐘,從而得到穩(wěn)定的聚氨酯水分散體。實(shí)施例2涂料的制備然后在拋光冷軋鋼板(將其用丙酮清洗并在烘箱中干燥)上使用#60絲繞棒將PUD往下拉從而獲得1.5至2.0密耳的目標(biāo)干燥薄膜厚度。該濕涂料薄膜在室溫下干燥30分鐘,然后在80°C的烘箱中干燥120分鐘。在測(cè)量烘箱-固化涂料的物理性能之前靜置該涂料24小時(shí)。比較實(shí)施例A、B和C實(shí)施例A至C的配方見(jiàn)表2。按照實(shí)施例1和2制備這些PUDs及由其制得的涂料。隨多元醇而不同的PU分散體的涂料性能示于表2。在所有情況下,涂料的韌性(硬度和撓性的平衡)和耐磨性極好,這是PUDs的特性。由基于l,3-/l,4-CHDM的多元醇制得的PUDS導(dǎo)致涂料具有最好的抗水解性和耐酸蝕性,如圖1所示。表2PUD涂料的性質(zhì)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>2.得自1,4-丁二醇與己二酸的反應(yīng)的二元醇(EW=374)。3.當(dāng)量(EW)為415的基于己內(nèi)酯的二元醇。4.當(dāng)量(EW)為IOOO的基于己內(nèi)酯的二元醇。5.CS-17輪,1000克重量,500周期。6.在室溫下用去離子水覆蓋24小時(shí)。7.在室溫下用10%的H2S04覆蓋5小時(shí)。根據(jù)在此公開(kāi)的本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)或?qū)嵺`,本發(fā)明的其他具體實(shí)施方案對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)。希望所述說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例只被認(rèn)為是示例,而本發(fā)明真正的范圍和實(shí)質(zhì)由權(quán)利要求書(shū)予以說(shuō)明。權(quán)利要求1、一種包含5至70重量%的聚氨酯固體的水性聚氨酯分散體,其中所述固體由至少一種異氰酸酯封端的預(yù)聚物得到,該預(yù)聚物由如下各項(xiàng)反應(yīng)制得(a)平均當(dāng)量為200至2,000的多元醇或者多元醇共混物;以及(b)至少一種聚異氰酸酯,其中預(yù)聚物任選地在如下各項(xiàng)的存在下分散于水中(c)一種或多種穩(wěn)定劑;或者(d)一種或多種胺增鏈劑或者穩(wěn)定劑和胺增鏈劑的結(jié)合;其中,預(yù)聚物中異氰酸酯(NCO)的含量為2至40重量%,多元醇或多元醇共混物(a)包含以多元羧酸或內(nèi)酯組分和二元醇組分計(jì)至少15重量%的聚酯,其中所述二元醇組分包含1,3-和1,4-環(huán)己烷二甲醇(1,3-/1,4-CHDM)的異構(gòu)體,所述1,3-/1,4-異構(gòu)體的比例為35∶65至65:35。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散體,其中所述固體含量為40至60重量%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散體,其中所述聚異氰酸酯為脂族異氰酸酯。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的分散體,其中所述異氰酸酯為1,6-六亞甲基-二異氰酸酯;異佛爾酮二異氰酸酯,1,3-、1,4-雙(異氰酸甲酯基)環(huán)己烷或其混合物。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散體,其中所述聚異氰酸酯為芳族異氰酸酯。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的分散體,其中所述異氰酸酯為2,4-或2,-6-甲苯二異氰酸酯,4,4,、2,4,或2,2,-二苯基甲烷二異氰酸酯或這些異構(gòu)體的混合物,聚苯基聚亞甲基聚異氰酸酯或其混合物。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的分散體,其中所述異氰酸酯為二苯基甲垸二異氰酸酯。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散體,其中所述預(yù)聚物和分散體在無(wú)有機(jī)溶劑的存在下制得。9、根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分散體,其中所述多元醇或多元醇共混物的平均當(dāng)量為300至1500。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的分散體,其中所述多元醇或多元醇共混物的平均當(dāng)量為400至1200。11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散體,其中所述基于1,3,-/1,4-CHDM的聚酯占總多元醇組分的至少50重量%。12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散體,其中所述預(yù)聚物在溶劑的存在下制得,且在預(yù)聚物分散于水中之前基本上除去溶劑。13、根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的分散體,其中所述分散體以連續(xù)法制得。14、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯分散體在基材涂料中的用途。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的用途,其中所述基材為硬表面。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的用途,其中所述基材為木材或金屬。17、一種得自根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散體的聚氨酯聚合物。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚合物,其中所述聚氨酯聚合物為涂料、粘合劑、密封膠、彈性體或泡沫。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了聚氨酯水分散體,該分散體包含5至70重量%的聚氨酯固體,其中所述固體由至少一種異氰酸酯封端的預(yù)聚物得到,所述預(yù)聚物由如下各項(xiàng)反應(yīng)制得(a)平均當(dāng)量為200至2,000的多元醇或者多元醇共混物;以及(b)至少一種聚異氰酸酯,其中預(yù)聚物任選地在(c)一種或多種穩(wěn)定劑、或者(d)一種或多種胺增鏈劑或者穩(wěn)定劑和胺增鏈劑的結(jié)合的存在下分散于水中;其中預(yù)聚物中異氰酸酯(NCO)的含量為2至40重量%,多元醇或者多元醇共混物(a)包含以多元羧酸或內(nèi)酯組分和二元醇組分計(jì)至少15重量%的聚酯,其中所述二元醇組分包含1,3-和1,4-環(huán)己烷二甲醇(1,3-/1,4-CHDM)的異構(gòu)體,1,3-/1,4-異構(gòu)體的比例為35∶65至65∶35。文檔編號(hào)C08G18/08GK101443374SQ200780017472公開(kāi)日2009年5月27日申請(qǐng)日期2007年5月17日優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日發(fā)明者D·巴塔查爾吉,J·N·阿伊羅普洛斯申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司
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