具有甲醛反應性的水性聚氨酯分散體組合物及其製備和應用的製作方法
2023-05-05 21:08:01 1
專利名稱：具有甲醛反應性的水性聚氨酯分散體組合物及其製備和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有甲醛反應性的水性聚氨酯分散體組合物及其製備和應用。
背景技術：
目前在與人們生活息息相關的各個領域包括木器、合成革、織物塗料、粘合劑等，由於使用各種不環保的原材料帶來的甲醛、苯系物、TVOC等有害物質的汙染、已經嚴重幹擾了人們的日常生活，影響著人們的身體健康。家庭裝修用板材，合成革處理劑以及織物塗層處理劑等會含有甲醛，並殘留在材料內，緩慢的散發到空氣中，並且釋放期長達十年之久，嚴重影響了人們的身體健康。隨著人們健康意識和環保意識的不斷加強，對室內環境、衣著健康等日益關注，因此必須要通過有效的方法來降低以及減少甲醛的量，使人們能夠在一個健康的環境中生活。針對甲醛的汙染，尤其是在室內裝修汙染，包括家具用塗料，木材用膠黏劑等，人們採取了許多降低甲醛釋放的方法，如改進人造板的生產工藝，調整尿素和甲醛的加入比例，或是將甲醛系樹脂膠的木製品進行進一步的清洗、浸潰等處理。但這些方法都不能有效的解決甲醛的釋放。人們又研究了很多種其他的方法，試圖解決室內甲醛汙染問題。現在已經普遍採用的技術是利用納米材料的光催化功能、釋放負離子，對空氣中的甲醛進行分解，納米材料主要集中在納米二氧化矽粉體，納米二氧化鈦粉體，納米氧化鋁粉體，納米氧化鋅粉體，其中以納米二氧化鈦粉體活性最強，但是粉體納米材料容易產生二次團聚，吸收效率不高。如日本專利JP2003144937A 中公開了一種在樹脂中添加矽膠負載TiO2光觸媒來催化分解室內的甲醛，但是這種方法使用受日光等限制。另外，國內外也發表了很多通過合成甲醛吸收劑或者在塗料樹脂中添加甲醛捕捉劑的方式來達到吸收甲醛的目的。如CN01133329的一篇中國專利，它是由三乙醇胺、偏重亞硫酸鈉、乙二胺四乙酸二納、2，3，4，5，6_五羥基乙醛和蒸餾水組成的水溶液，但這種方法是通過室內噴霧的形式來消除甲醛，但甲醛的釋放是一個緩慢的過程，而噴霧是一個短時間的過程。在CN1548164A公開了一種甲醛吸收劑，其為使用能與甲醛發生曼尼基反應的物質作為甲醛吸收成分。在CN1062541A公開了一種含有微晶多孔結構的含多鎂粘土和尿 素的脲醛樹脂用的AU甲醛樹脂捕捉劑。在CN1569313A中公開了一種用於清除甲醛等有害氣體的有害器氣體撲捉材料,其包括載體材料、NH4基化合物、NH2基的化合物，催化劑、金屬的齒化物、硝酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、鹼、弱酸強鹼鹽、酸鹼指示劑、膠粘劑七種成分。但是，這種方法製備的甲醛捕收劑捕收甲醛的效率低，同時引入了很多的重金屬離子，造成了二次汙染。因此，尋找一種高效、安全、環保可行的吸收甲醛的方法已經迫在眉睫。
發明內容
本發明的目的是提供一種無毒、環保的具有甲醛反應性的水性聚氨酯分散體組合物及其製備和應用。本發明的第一個方面提供了一種具有甲醛反應性的含丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物，該組合物是通過在水性聚氨酯分散體製備過程中或之後由一種或多種(例如兩種或三種或四種或五種)丙烯酸系單體，任選的其它乙烯基化合物單體進行自由基聚合反應以形成含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體，在分散體製備過程中或者之後添加通式(I)的化合物而獲得的，其特徵在於用於形成丙烯酸酯共聚物的一種或多種丙烯酸系單體中至少包含以下通式(2)的單體:R3-NH-R4, (I)
權利要求
1.具有甲醛反應性的含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物，其中該組合物的固含量是在12_72wt%之間，該組合物是通過在水性聚氨酯分散體製備過程中或之後由一種或多種丙烯酸系單體，任選的其它乙烯基化合物單體進行自由基聚合反應以形成含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體，在分散體製備過程中或之後添加通式(I)的化合物而獲得的，其中聚氨酯與丙烯酸酯共聚物的按固體分計的重量比在1: 15 15:1範圍，其中用於形成丙烯酸酯共聚物的一種或多種丙烯酸系單體中至少包含以下通式(2)的單體:
2.根據權利要求1的水性聚氨酯分散體組合物，其中聚氨酯部分是由至少以下成分通過反應構成的: (1)至少一種的多異氰酸酯單體，該多異氰酸酯單體是選自脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯、芳族二異氰酸酯和多苯基多亞甲基多異氰酸酯中的一種或兩種或多種； (2)至少一種的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇； (3)任選的作為擴鏈劑的至少一種的低分子多元醇或低分子多元胺或低分子醇胺類，或該低分子多元醇和該低分子多元胺的混合物； (4)作為親水性單體的至少一種的含親水穩定性基團的低分子二元醇或二元胺或醇胺。
3.根據權利要求1-2中任何一項的水性聚氨酯分散體組合物，其中通式(2)化合物的含量是基於含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物的固體分總重量的0.1-30%,優選2-15%。
4.根據權利要求1-3中任何一項的水性聚氨酯分散體組合物，通式(I)化合物的添加量基於含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物總重量的0.1-3%，優選0.2-1.5%，更優選 0.3-1.2%。
5.根據權利要求1-4中任何一項的水性聚氨酯分散體組合物，其中所述多異氰酸酯單體是選自1.6-己二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯和4.4』-二環己基甲烷二異氰酸酯中的一種或兩種或多種。
6.根據權利要求1-5中任何一項的水性聚氨酯分散體組合物，其中所述的聚酯多元醇或聚醚多元醇具有數均分子量300-50000，和平均羥值30-150mgK0H/g。
7.根據權利要求6的水性聚氨酯分散體組合物，其中聚酯多元醇選自聚碳酸酯多元醇、聚己內酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚己二酸C3-C6亞烷基二醇酯多元醇及它們中兩種或多種的混合物；其中聚醚多元醇選自聚四氫呋喃多元醇、聚乙二醇多元醇、聚丙二醇多元醇、聚乙二醇-丙二醇多元醇及它們中兩種或多種的混合物。
8.根據權利要求1-7中任何一項的水性聚氨酯分散體組合物，其中作為擴鏈劑的至少一種的低分子多元醇或低分子多元胺或低分子醇胺類是選自1，3_丙二醇，1，4_ 丁二醇、一縮二乙二醇、1，6-己二醇、1，4_環己烷二甲醇、乙二胺、六亞甲基二胺、五亞甲基二胺、二亞乙基三胺、異氟爾酮二胺、4，4』 -二苯基甲烷二胺、單乙醇胺或二乙醇胺中的一種或兩種或多種。
9.根據權利要求1-8中任何一項的水性聚氨酯分散體組合物，其中至少一種的含親水穩定性基團的低分子二元醇或二元胺或醇胺中的親水穩定性基團選自羧基、磺酸基、磷酸根基團、叔胺基團、季銨基團、乙氧基、丙氧基或乙氧丙氧基。
10.製備權利要求1-9中任何一項的聚氨酯分散體組合物的方法，該方法包括: 步驟(Al):由(I)至少一種的多異氰酸酯單體，該多異氰酸酯單體是選自脂肪族二異 氰酸酯、脂環族二異氰酸酯、芳族二異氰酸酯和多苯基多亞甲基多異氰酸酯中的一種或兩種或多種；(2)至少一種的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；(3)任選的作為擴鏈劑的至少一種的低分子多元醇或低分子多元胺或低分子醇胺類，或該低分子多元醇和該低分子多元胺的混合物；和(4)作為親水性單體的至少一種的含親水穩定性基團的低分子二元醇或二元胺或醇胺進行反應，然後用中和劑加以中和，添加水加以乳化，形成水性聚氨酯分散體；和 步驟(BI):向步驟(Al)獲得的上述水性聚氨酯分散體中添加一種或多種丙烯酸系單體、任選的其它乙烯基化合物和自由基引發劑進行自由基聚合反應以形成含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體，在分散體製備過程中或之後添加通式(I)的化合物，從而獲得含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物，其中所述一種或多種丙烯酸系單體中至少包含通式(2)的單體； 或者 步驟(A2):由(I)至少一種的多異氰酸酯單體，該多異氰酸酯單體是選自脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯、芳族二異氰酸酯和多苯基多亞甲基多異氰酸酯中的一種或兩種或多種；(2)至少一種的聚醚多元醇和/或聚酯多元醇；(3)任選的作為擴鏈劑的至少一種的低分子多元醇或低分子多元胺或低分子醇胺類，或該低分子多元醇和該低分子多元胺的混合物；(4)除通式(2)的單體以外的一種或多種丙烯酸系單體的全部或一部分、(5)任選的其它乙烯基化合物的全部或一部分；和(6)作為親水性單體的至少一種的含親水穩定性基團的低分子二元醇或二元胺或醇胺進行反應，然後用中和劑加以中和，添加水加以乳化，形成水性聚氨酯分散體；和 步驟(B2):向步驟(A2)獲得的上述水性聚氨酯分散體中添加通式(2)的單體和剩餘部分的除通式(2)的單體以外的一種或多種丙烯酸系單體、剩餘部分的任選的其它乙烯基化合物、自由基引發劑進行自由基聚合反應以形成含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體，在分散體製備過程中或之後添加通式(I)的化合物，從而獲得含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物。
11.以權利要求1-9中任何一項含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物為基礎的水性配方。
12.權利要求11的水性配方，它由下列重量百分比的各組分混合得到的: 1)權利要求1-9中任何一項的含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物10-90wt% (優選 65-88wt%) 2)基材潤溼劑0-0.5wt% 3)流平劑0.3-L0wt% 4)消泡劑0-0.5wt% 5)增稠劑0.5-8wt% 6)水餘量(優選12-25wt% ) 其中，百分比是基於水性配方的總重量。
13.權利要求1-9中任何一項的含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體組合物用於製備塗料或粘合劑的用途。
14.權利要求13的用途，其中塗料或粘合劑用於木器、合成革、紙張、織物、油墨領域。
全文摘要
本發明涉及具有甲醛反應性的水性聚氨酯-丙烯酸酯共聚物分散體組合物及其製備和應用。本發明的組合物含有基於組合物總重量的12～72wt％的聚氨酯共聚物，聚氨酯與丙烯酸酯共聚物按固體分計的重量比在1∶15～15∶1範圍，該組合物是通過在水性聚氨酯分散體製備過程中由一種或多種丙烯酸系單體、任選的其它乙烯基化合物單體進行自由基聚合反應以形成含有丙烯酸酯共聚物的水性聚氨酯分散體而獲得的。本發明的具有甲醛反應性的水性聚氨酯分散體組合物應用於木器、合成革、紙張、織物、油墨塗料、膠黏劑等表面塗層領域，優選用於木器、合成革、織物塗料、粘合劑等表面塗層領域。
文檔編號C08F220/28GK103173004SQ20111043665
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者孫偉祖, 張紅, 張潔, 孫家寬, 華衛琦, 丁建生 申請人:煙臺萬華聚氨酯股份有限公司, 寧波萬華聚氨酯有限公司