儲存穩定性得到改進的水性聚氨酯分散體的製作方法

2023-05-11 10:12:26

專利名稱：儲存穩定性得到改進的水性聚氨酯分散體的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有高含量硬鏈段(segment)且儲存穩定性提高的水性聚氨酯分散體，製備該分散體的方法，以及由該分散體製備的塗料組合物。
背景技術：
為了減少有機溶劑的散發，人們越來越多的使用水性塗料組合物替代溶劑型體系。一類重要的水性成膜粘合劑是聚氨酯分散體。不含溶劑的聚氨酯分散體(下文中稱為PUD)可通過丙酮法和預聚物混合法得到。
在許多聚氨酯中，N-甲基吡咯烷酮(NMP)用作溶劑，這是因為該溶劑對於異氰酸酯基呈惰性，因此適用於在製備預聚物過程中降低粘度。而且，NMP能夠溶解在PUD化學中廣泛使用的高熔點二羥甲基丙酸。使用NMP確保在經濟上可接受的反應時間內，有足夠數目的羧酸酯基形式的親水中心結合到聚氨酯骨架中。但是，NMP被歸為胚胎毒性物質，因此，需要尋找該溶劑的替代品。
人們嘗試在製備離子型親水聚氨酯分散體中用丙酮或甲乙酮之類的可通過蒸餾除去的溶劑定量地取代NMP，所述離子型親水聚氨酯分散體含有大於5重量％的基於平均分子量Mn為62克/摩爾至500克/摩爾的二醇的二醇中心，硬鏈段的含量為55重量％至85重量％，結果導致在使用致癌肼進行增鏈步驟之前產物的儲存穩定性不夠。肼廣泛用於合成含NMP的聚氨酯分散體和不含溶劑的聚氨酯分散體，是為了改進由該分散體製得的塗料抵抗泛黃方面的性質。至今為止還沒有觀察到肼對分散體顆粒的穩定作用，特別肼是包含極硬聚氨酯的分散體顆粒的穩定作用。
EP-A 801086揭示了符合FDA的不含游離胺的聚氨酯分散體。該物質是通過用單胺和多胺對異氰酸酯官能(NCO)預聚物進行增鏈反應而得到。製備該分散體所需的NCO預聚物含有0.1重量％至5.0重量％的羥值在111-1250範圍內的二醇，增鏈反應後分散體只具有較低的硬度，這導致無法滿足許多行業(例如地板覆蓋塗層)的要求。
DE 19930961 A1描述了含有N-甲基吡咯烷酮以及可能包含的水合肼的聚氨酯分散體。N-甲基吡咯烷酮只能通過非常煩瑣的過程從這些分散體中除去。DE 102005019397 A1是根據Patents Act的§3(2)No.1的現有技術。DE102005019397 A1中描述的成膜性質改進的聚氨酯分散體含有水合肼。
本發明的目的是提供離子型親水聚氨酯分散體，該分散體不含溶劑且不含NMP，在不使用肼的情況下製備，在40℃的儲存穩定性至少為6周。基於本發明的聚氨酯分散體的塗料組合物以及由此產生的塗層也具有良好的抵抗化學品和水的能力，並且擺撞硬度超過90秒。
令人驚奇的是，可以通過使用相對於異氰酸酯為單官能的組分，例如平均分子量Mn為32克/摩爾至145克/摩爾的單醇和/或平均分子量Mn小於147克/摩爾的單胺g)來實現該目的。

發明內容
因此，本發明提供一種不含肼的水性聚氨酯分散體(I)，其包含a)一種或多種多異氰酸酯；b)一種或多種平均分子量Mn為500克/摩爾至6000克/摩爾的多元醇；c)一種或多種平均分子量Mn為62克/摩爾至500克/摩爾的多元醇；d)一種或多種含有離子基團或能形成離子基團的基團的化合物；e)一種或多種平均分子量Mn低於500克/摩爾的多胺；f)任選的一種或多種平均分子量Mn為32克/摩爾至145克/摩爾的單醇；g)任選的一種或多種平均分子量Mn小於147克/摩爾的單胺；
其中，使用f)和g)中的至少一種，以聚氨酯分散體(I)的樹脂為基準計，組分f)和/或g)的含量為0.4重量％至1.6重量％，組分c)的含量為大於5.5重量％至22重量％，聚氨酯分散體的硬鏈段含量為55重量％至85重量％。
具體實施例方式
較佳地，本發明的聚氨酯分散體(I)的樹脂含有5重量％至22重量％、優選7重量％至20重量％、特別優選9重量％至17重量％的組分c)；55重量％至85重量％、優選58重量％至80重量％、特別優選60重量％至75重量％的硬鏈段(HS)，以固體的量為基準計，異氰酸酯的量為35重量％至55重量％、優選為38重量％至50重量％、特別優選為40重量％至48重量％。固體樹脂的酸值為每克固體樹脂11-30毫克KOH，優選為每克固體樹脂13-28毫克KOH，特別優選為每克固體樹脂15-27毫克KOH。
按照下式計算硬鏈段含量 本發明的聚氨酯分散體含有不超過0.9重量％、優選不超過0.5重量％的有機溶劑。而且，本發明的聚氨酯分散體不含有N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
組分a)適合包括常用在聚氨酯化學中的多異氰酸酯，例如結構式為R1(NCO)2的二異氰酸酯，其中R1是具有4-12個碳原子的脂族烴基、具有6-15個碳原子的脂環族烴基、具有6-15個碳原子的芳族烴基或具有7-15個碳原子的芳脂族烴基。優選的二異氰酸酯的例子是1，4-丁二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、二苯基甲烷-4，4』-二異氰酸酯、二苯基甲烷-2，4』-二異氰酸酯、2，4-甲苯二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、α，α，α』，α』-四甲基間苯二亞甲基二異氰酸酯或α，α，α』，α』-四甲基對苯二亞甲基二異氰酸酯以及所述二異氰酸酯的混合物。特別優選的二異氰酸酯是1-異氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-異氰酸甲酯基環己烷(異佛爾酮二異氰酸酯)和二環己基甲烷-4，4』-二異氰酸酯。
如果合適，為了確保聚氨酯中有一定程度的支化或交聯，可以使用少量官能度等於和/或大於3的異氰酸酯。多異氰酸酯的用量由其官能度來控制，並且應該計量使用，使得NCO預聚物仍然能保持可攪拌性和可分散性。例如，通過二官能異氰酸酯相互之間以一定的方式反應，使它們的一些異氰酸酯基團衍生化形成異氰脲酸酯、縮二脲、脲基甲酸酯、脲二酮(uretdione)或碳二亞胺基團，從而製得這類異氰酸酯。那些被水性雙組分(2K)PU塗料中常用作交聯劑的離子基團親水化的多異氰酸酯也是合適的。EP-A 510438中描述了這類異氰酸酯的例子，其中多異氰酸酯與OH官能羧基化合物反應。而且，通過多異氰酸酯與含有硫酸基的異氰酸酯-活性化合物反應可以得到親水性多異氰酸酯。這類多異氰酸酯具有高官能度，例如官能度大於3。
合適的聚合物多元醇b)的分子量(Mn)為500-6000克/摩爾，優選為500-3000克/摩爾，特別優選為650-2500克/摩爾。OH官能度至少為1.8-3，優選為1.9-2.2，更優選為1.92-2.0。多元醇是例如聚酯、基於環氧丙烷和/或四氫呋喃的聚醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚縮醛、聚烯烴、聚丙烯酸酯和聚矽氧烷。優選使用聚酯、聚醚、聚酯碳酸酯和聚碳酸酯。特別優選OH官能度為1.92-2.0的聚酯、聚醚、聚酯碳酸酯和聚碳酸酯。所述聚合物多元醇b)的混合物也是合適的。
另外，在與上述多元醇b)的混合物中，還可以使用含有脂肪酸的聚酯b1)，如EP-A 0017199中所述(第10頁第27行至第11頁第31行)，它們可通過乾燥和/或非乾燥的脂肪酸和/或油與至少兩官能的多元醇化合物的酯化產物或酯交換產物得到。優選使用的多元醇化合物是四官能羥基組分，諸如季戊四醇。
同樣適合作為多元醇b1)的是部分脫水的蓖麻油，如EP-A 0 709414中所述(第2頁第37-40行)，該物質可通過在酸催化條件下對蓖麻油進行熱處理而得到。
同樣適合作為多元醇b1)的是DE-A 199 30 961(第2頁第46-54行；第2頁第67行到第3頁第3行)中所描述的那些。在該參考文獻中，具有8-30個碳原子的脂族和脂環族一元羧酸如油酸、月桂酸、亞油酸或亞麻酸與蓖麻油在丙三醇存在下反應。
另外的適合作為多元醇b1)的是蓖麻油與一種不同的甘油三酯或兩種或多種不同的甘油三酯的酯交換產物。在此情況中，計算混合物的摩爾組成，使得最終產物的平均OH官能度為2。
特別優選作為組分b1)的是相對於OH基平均為雙官能且含有丙三醇或三羥甲基丙烷單元的含脂肪酸組分。在本文中，特別優選的是蓖麻油與不同於蓖麻油的另一種油的平均OH官能度為2的酯交換產物。含脂肪酸的聚酯b1)優選與Mn為650-2500克/摩爾、OH官能度為1.9-2的多元醇b)一起使用。特別優選的是含脂肪酸的聚酯b1)與Mn為650-2500克/摩爾、OH官能度為1.92-2且選自酯、醚、碳酸酯(carbonate)或碳酸酯酯(carbonate ester)的多元醇b)一起使用。
優選本發明的聚氨酯分散體(I)僅含有(以(I)的重量為基準計)15-45重量％、優選20-42重量％、特別優選25重量％至40重量％的組分b)。
在本發明的另一個實施方式中，本發明的聚氨酯分散體(I)包含組分b)和b1)，它們的總量以組分a)至g)的樹脂總量為基準計不超過45重量％，以聚氨酯分散體(I)的樹脂總量為基準計，組分b1)的量為10重量％至30重量％，優選為15重量％至25重量％。在此情況中，以聚氨酯分散體(I)的樹脂總量為基準計，組分b)的量為15重量％至35重量％，優選為20重量％至30重量。
分子量(Mn)為62-500克/摩爾、優選為62-400克/摩爾、特別優選為90-300克/摩爾的低分子量多元醇c)是聚氨酯化學中常用的二官能醇，諸如乙二醇，1，2-和1，3-丙二醇，1，2-、1，3-和1，4-丁二醇，1，5-戊二醇，3-甲基戊烷-1，5-二醇，1，6-己二醇，新戊二醇，環己烷-1，4-二甲醇，1，2-和1，4-環己二醇，2-乙基-3-丙基戊二醇，2，4-二甲基戊二醇，2-乙基-2-丁基丙二醇，含有醚氧原子的二醇，諸如二甘醇、三甘醇、四甘醇、雙丙甘醇、三丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇或聚丁二醇，N-取代的乙醇胺和這些產品的混合物。優選的多元醇c)是1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、3-甲基戊烷-1，5-二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、環己烷-1，4-二甲醇、1，2-和1，4-環己二醇和N-取代的乙醇胺。特別優選的多元醇c)是1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇和N-取代的乙醇胺。
上述分子量範圍的官能度等於或大於3的醇的用量比例可以為使聚合物溶液保持可攪拌性的比例。這類組分包括三羥甲基丙烷、丙三醇和季戊四醇。
另外，在與所述多元醇c)的混合物中，還可以使用分子量小於500克/摩爾的含脂肪酸的聚酯c1)，如EP-A 0 017199(第10頁第27行至第11頁第31行)所述，該物質可通過乾燥和/或非乾燥的脂肪酸和/或油與至少兩官能的多元醇化合物的酯化或酯交換產物得到。優選使用的多元醇化合物是三官能和四官能羥基組分，諸如三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、丙三醇或季戊四醇。
計算組分c)和c1)的量，使得它們的總量(相對於聚氨酯分散體(I)的樹脂)為5重量％至22重量％，優選為7重量％至20重量％，更優選為9重量％至17重量％。c)與c1)的比例為100∶0至20∶80，優選為100∶0至30∶70，特別優選為100∶0至40∶60。
在一個優選的實施方式中，以聚氨酯分散體(I)的樹脂為基準計，僅使用組分c)，其用量為5重量％至22重量％，優選為7重量％至20重量％，特別優選為9重量％至17重量％。
合適的組分d)是含有離子基團或能夠形成離子基團的基團的低分子量化合物，諸如二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、羥基新戊酸、(甲基)丙烯酸與多胺的反應產物(例如，DE-A-19750186，第2頁第52-57行)或含有磺酸基的多元醇組分，諸如亞硫酸氫鈉和2-丁烯二醇的丙氧基化加成物。或EP-A 0364331(第6頁第1-6行)中所述的由磺基間苯二甲酸鹽構建的聚酯。
優選的是含羧酸基的組分。特別優選的是二羥甲基丙酸。
用於陰離子分散體的合適中和組分是已知的叔胺、氨和鹼金屬氫氧化物。
NCO預聚物優選不含有任何非離子親水劑。
合適的增鏈劑e)包括分子量Mn低於500克/摩爾的多胺，諸如乙二胺、1，2-二氨基丙烷、1，4-二氨基丁烷、1，6-己二胺、2-甲基戊烷-1，5-二胺、異佛爾酮二胺、4，4』-二氨基二環己基甲烷、哌嗪、N2-甲基二亞乙基三胺或二亞乙基三胺。優選的是諸如以下的二胺乙二胺、2-甲基戊烷-1，5-二胺或異佛爾酮二胺。
合適的組分f)包括具有1-18個、優選1-12個、更優選1-8個碳原子的單官能醇。這些單官能醇包括，例如，甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、伯丁醇、仲丁醇、正己醇及其異構體、2-乙基己醇、乙二醇單甲醚、二甘醇單甲醚、乙二醇單丁醚、二甘醇單丁醚、丙二醇單甲醚、雙丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、雙丙甘醇單丁醚、三丙二醇單丁醚、1-辛醇、1-十二烷醇、1-十六烷醇、月桂醇和硬脂醇。優選作為組分f)的是乙醇、1-丙醇、2-丙醇、伯丁醇、仲丁醇、正己醇及其異構體、2-乙基己醇、乙二醇單甲醚、二甘醇單乙醚、乙二醇單丁醚和二甘醇單丁醚。特別優選作為組分f)的是正丁醇、正己醇、2-乙基己醇、乙二醇單丁醚或乙二醇單甲醚。
合適的單胺g)是那些分子量低於147克/摩爾的單胺，諸如氨、甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、正丁胺、二丁胺、2-氨基丁烷、1-氨基戊烷、2-氨基戊烷、乙醇胺、二乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丁醇、5-氨基-1-戊醇。優選的單胺g)包括正丁胺、2-氨基丁烷、1-氨基戊烷、2-氨基戊烷、乙醇胺或二乙醇胺。特別優選的組分g)是正丁胺或二乙醇胺。
適用於製備聚氨酯分散體(I)的溶劑包括在大氣壓下沸點低於100℃、不含有任何異氰酸酯-活性基團並且是水溶性的溶劑。而且，該溶劑必須能夠通過蒸餾從製備的分散體中除去。這類溶劑的例子是丙酮、甲乙酮、叔丁基甲醚或四氫呋喃。優選使用甲乙酮或丙酮作為溶劑，特別優選的是丙酮。
對溶劑的量加以選擇，這樣預聚物在分散步驟之前所佔的份額為66重量％至98重量％。
本發明還提供一種製備本發明的水性聚氨酯分散體的方法，該方法的特徵是I)在不添加肼的情況下製備聚氨酯分散體，其中I.1)首先，在第一步中，通過使組分a)、b)、c)和d)反應得到濃度為66％至98％的NCO預聚物溶液，溶劑為大氣壓下沸點低於100℃的溶劑，I.2)在第二步中，將NCO預聚物I.1)分散在水中，在分散之前、分散時或分散之後，至少部分地中和離子基團；I.3)在第三步中，用組分e)進行增鏈反應，I.4)在第四步中，通過蒸餾除去溶劑，前提是組分f)用於步驟I.1)和/或組分g)用於步驟I.3)，優選的是組分f)用於步驟I.1)，組分g)用於步驟I.3)，特別優選的是只有組分f)用於步驟I.1)。
在製備本發明的聚氨酯分散體的方法的步驟I.1)中，NCO預聚物的NCO官能度應該小於2.3。溶劑可以在預聚反應之前、反應時或反應後加入，溶劑的加入量應使得形成濃度為66％至98％、優選為75％至95％的溶液。中和潛在的離子基團所需的中和劑在反應開始之時可能就已存在，但是，除非中和劑是加入到用於分散的水中，否則中和劑不得在預聚物已製備完成後加入到其中。或者，在分散之前，將中和胺分配到有機相和水相中。
在該方法的步驟I.2)中，進行分散操作，包括在足夠的剪切條件下向樹脂中加入水，或者相反的，向水中加入樹脂。
在第三步I.3)中，進行增鏈反應，計算水溶液形式的含氮異氰酸酯-活性組分e)和g)的量，使得25％至105％、優選50％至100％、特別優選55％至90％的異氰酸酯基理論上能夠被反應消耗。胺e)和g)還可以溶解在用於製備預聚物的溶劑中以溶液的形式加入到分散體中。任何殘留的異氰酸酯基與存在的水反應，從而使鏈增長。優選在真空下完成對溶劑的完全蒸餾除去，此為第四步I.4)。
不含溶劑的分散體的固體含量為25重量％至65重量％。優選的固體含量為30重量％至50重量％，特別優選為34重量％至45重量％。
本發明還提供包含本發明的聚氨酯分散體的塗料組合物。
所得的包含本發明聚氨酯分散體的塗料組合物可以物理乾燥的單組分(1K)體系或雙組分(2K)體系形式進行施塗。
因此，本發明還提供本發明的聚氨酯分散體作為粘合劑在1K體系或作為粘合劑成分在2K體系中的應用。
在2K體系中，優選通過本領域技術人員已知的親水性和/或疏水性漆用多異氰酸酯使本發明的分散體固化。當使用漆用多異氰酸酯時，需要用額外的助溶劑進行稀釋，以使多異氰酸酯與分散體充分混合。此處合適的溶劑是對異氰酸酯基呈惰性的溶劑，諸如乙二醇二甲醚、三甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、ProglydeDMM(雙丙甘醇二甲醚)、乙酸丁酯或乙酸甲氧基丁酯。
在與聚結劑調配後，可以將本發明的塗料組合物施塗到任何所需的基材上，例如木材、金屬、塑料、紙張、皮革、織物、毛氈、玻璃或礦物基材，以及已經塗布過的基材。特別優選的應用是使用本發明的聚氨酯分散體作為水性塗料組合物在木材、塑料或開孔的礦物基材上形成塗層。
本發明還提供具有一個或多個塗層的基材，特徵在於至少一個塗層是通過施塗包含本發明聚氨酯分散體的塗料組合物而產生的。
合適的聚結劑的例子包括OH單官能乙二醇醚或丙二醇醚或它們的混合物。這類OH單官能乙二醇醚或丙二醇醚的例子是乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二甘醇乙醚、二甘醇甲醚、三甘醇甲醚、丁二醇、丁基二甘醇、丙二醇單甲醚、雙丙甘醇單甲醚、丙二醇單丁醚、丙二醇單丙醚、雙丙甘醇單丙醚或丙二醇丁醚。另外的合適的聚結助劑包括乙二醇二甲醚、三甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚和ProglydeDMM(雙丙甘醇二甲醚)。優選的是乙二醇甲醚、丁二醇、丁基二甘醇、丙二醇單甲醚和丙二醇單丁醚。
本發明的塗料組合物可以直接使用，或者與塗料技術中已知的其它助劑和佐劑(如填料和顏料)組合使用。
可通過已知的方法施塗包含本發明聚氨酯分散體的塗料組合物，這些方法例如展塗、澆塗、刮塗、注入、噴塗、旋塗、輥塗或浸漬。
實施例表1使用的組分

分散體1(本發明)在110℃的真空下對205.5克聚酯(己二酸，1，6-己二醇；OH值為66毫克KOH/克)、19克二羥甲基丙酸和58.0克1，6-己二醇進行脫水處理。然後，將該混合物冷卻到55℃，依次與124.2克丙酮和226.9克DesmodurI混合，在回流下沸騰，直到NCO含量達到3.9重量％(理論NCO含量4.0％)為止。再次將溫度調節到55℃，將透明溶液與12.9克三乙胺混合，充分攪拌。在劇烈攪拌下，將全部經過中和的預聚物溶液(55℃)分散在溫度為30℃的646克水中。將分散體攪拌5分鐘，然後在5分鐘內加入8.0克乙二胺和5.2克26％的NH3水溶液溶解在72.0克水中形成的溶液。然後在40℃的真空下(120毫巴)通過蒸餾除去丙酮。對於剩餘異氰酸酯基的反應，將批料在40℃攪拌，直到紅外光譜檢測不到NCO基為止。在分散體冷卻到30℃後，通過240微米的快速過濾器進行過濾。
聚氨酯分散體的特徵平均粒度 65納米pH(20℃)(10％濃度的水溶液) 7.8硬鏈段含量 60％酸值(基於固體樹脂) 15.5毫克KOH/克分散體2(本發明)在110℃的真空下對205.5克聚酯(己二酸，1，6-己二醇；OH值為66毫克KOH/克)、19克二羥甲基丙酸和58.0克1，6-己二醇進行脫水處理。然後，將該混合物冷卻到55℃，依次與124.2克丙酮和226.9克DesmodurI混合，在回流下沸騰，直到NCO含量達到3.9重量％(理論NCO含量4.0％)為止。再次將溫度調節到55℃，將透明溶液與12.9克三乙胺混合，充分攪拌。在劇烈攪拌下，將全部經過中和的預聚物溶液(55℃)分散在溫度為30℃的646克水中。將分散體攪拌5分鐘，然後在5分鐘內加入8.0克乙二胺和5.8克丁胺溶解在72.0克水中形成的溶液。然後在40℃的真空下(120毫巴)通過蒸餾除去丙酮。對於剩餘異氰酸酯基的反應，將批料在40℃攪拌，直到紅外光譜檢測不到NCO基為止。在分散體冷卻到30℃後，通過240微米的快速過濾器進行過濾。
聚氨酯分散體的特徵平均粒度 55納米pH(20℃)(10％濃度的水溶液) 8.0硬鏈段含量 60％酸值(基於固體樹脂) 15.5毫克KOH/克分散體3(本發明)將在241.1克丙酮中的340.8克DesmophenC 1200、33.0克二羥甲基丙酸、62.0克新戊二醇、1.9克乙二醇單丁醚和18.2克RewomidDC 212 S的混合物加熱到70℃，加入407.0克DesmodurW。然後加入24.8克三乙胺，將混合物在70℃攪拌，直到NCO含量為3.4％為止。在劇烈攪拌下，將900克該溶液分散到在30℃引入的977克水中。分散後繼續攪拌5分鐘，然後在5分鐘內，加入8.0克二亞乙基三胺和11.2克乙二胺在100克水中形成的溶液。在10分鐘後，真空蒸餾除去丙酮。在分散體冷卻到30℃後，通過240微米的快速過濾器進行過濾。
聚氨酯分散體的特徵平均粒度(LCS) 49納米pH(20℃)8.2固體含量35％酸值(基於固體樹脂) 16.0毫克KOH/克對比分散體4在110℃的真空下對205.5克聚酯(己二酸，1，6-己二醇；OH值為66毫克KOH/克)、19克二羥甲基丙酸和58.0克1，6-己二醇進行脫水處理。然後，將該混合物冷卻到55℃，依次與124.2克丙酮和226.9克DesmodurI混合，在回流下沸騰，直到NCO含量達到3.9重量％(理論NCO含量4.0％)為止。再次將溫度調節到55℃，將透明溶液與12.9克三乙胺混合，充分攪拌。在劇烈攪拌下，將全部經過中和的預聚物溶液(55℃)分散在溫度為30℃的646克水中。將分散體攪拌5分鐘，然後在5分鐘內加入10.3克乙二胺溶解在90克水中形成的溶液。然後在40℃的真空下(120毫巴)通過蒸餾除去丙酮。對於剩餘異氰酸酯基的反應，將批料在40℃攪拌，直到紅外光譜檢測不到NCO基為止。在分散體冷卻到30℃後，通過240微米的快速過濾器進行過濾。
平均粒度 65納米pH(20℃)(10％濃度的水溶液) 7.8硬鏈段含量 60％對比分散體5將在241.1克丙酮中的340.8克DesmophenC 1200、33.0克二羥甲基丙酸、62.9克新戊二醇和18.2克RewomidDC 212 S的混合物加熱到70℃，加入407.0克DesmodurW。然後加入24.8克三乙胺，將混合物在70℃攪拌，直到NCO含量為3.4％為止。在劇烈攪拌下，將900克該溶液分散到在30℃引入的977克水中。分散後繼續攪拌5分鐘，然後在5分鐘內，加入8.0克二亞乙基三胺和11.2克乙二胺在100克水中形成的溶液。在10分鐘後，真空蒸餾除去丙酮。在分散體冷卻到30℃後，通過240微米的快速過濾器進行過濾。
聚氨酯分散體的特徵平均粒度(LCS) 51納米pH(20℃) 8.3固體含量 35％
表2儲存穩定性

雖然在前文中為了說明起見對本發明進行了詳細的描述，但應理解，這些詳細描述僅僅是為了說明，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下本領域技術人員可對其進行修改，本發明僅由權利要求書限定。
權利要求
1.一種不含肼的水性聚氨酯分散體(I)，其包含a)一種或多種多異氰酸酯；b)一種或多種平均分子量Mn為500克/摩爾至6000克/摩爾的多元醇；c)一種或多種平均分子量Mn為62克/摩爾至500克/摩爾的多元醇；d)一種或多種含有離子基團或能形成離子基團的基團的化合物；e)一種或多種平均分子量Mn低於500克/摩爾的多胺；f)任選的一種或多種平均分子量Mn為32克/摩爾至145克/摩爾的單醇；g)任選的一種或多種平均分子量Mn小於147克/摩爾的單胺；其中，使用f)和g)中的至少一種，以聚氨酯分散體(I)的樹脂為基準計，組分f)和/或g)的含量至少為0.4重量％至1.26重量％，組分c)的含量為大於5.5重量％至22重量％，聚氨酯分散體的硬鏈段含量為55重量％至85重量％。
2.如權利要求1所述的水性聚氨酯分散體(I)，其特徵在於，所述分散體含有15重量％至45重量％的組分b)。
3.如權利要求1所述的水性聚氨酯分散體(I)，其特徵在於，多元醇b)包括含脂肪酸的聚酯b1)。
4.如權利要求3所述的水性聚氨酯分散體(I)，其特徵在於，所述含脂肪酸的聚酯b1)包含相對於OH基平均為雙官能且含有丙三醇或三羥甲基丙烷單元的含脂肪酸組分。
5.一種製備如權利要求1的不含肼的水性聚氨酯分散體的方法，該方法包括I.1)通過使組分a)、b)、c)和d)反應製備濃度為66％至98％的NCO預聚物的溶液，其中溶劑為大氣壓下沸點低於100℃的溶劑，I.2)將NCO預聚物I.1)分散在水中，在分散之前、分散時或分散之後，至少部分地中和離子基團，I.3)用組分e)使NCO預聚物增鏈，I.4)對所得分散體進行蒸餾，以除去溶劑，前提是組分f)用於步驟I.1)，或組分g)用於步驟I.3)。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，組分f)用於步驟I.1)，組分g)用於步驟I.3)。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述f)用於步驟I.1)。
8.塗料組合物，其包含如權利要求1所述的不含肼的水性聚氨酯分散體。
9.單組分(1K)體系，其包含如權利要求1所述的不含肼的水性聚氨酯分散體作為粘合劑。
10.雙組分(2K)體系，其包含如權利要求1所述的不含肼的水性聚氨酯分散體作為粘合劑。
11.用於在木材、塑料或開孔礦物基材上產生塗層的水性塗料組合物，該塗料組合物包含如權利要求1所述的不含肼的水性聚氨酯分散體。
12.具有一個或多個塗層的基材，其中至少一個塗層是通過施塗如權利要求8的塗料組合物而產生。
全文摘要
本發明涉及具有高含量硬鏈段且儲存穩定性提高的水性聚氨酯分散體，製備該分散體的方法，以及由該分散體製備的塗料組合物。
文檔編號C09J175/04GK101054431SQ200710097150
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月10日 優先權日2006年4月11日
發明者R·格特茲曼, C·伊爾勒, R·勒施 申請人:拜爾材料科學股份公司