由源于脂肪酸的含羟甲基的聚酯多元醇制成的含水聚氨酯分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种聚合物分散体，其是通过以下方式制备的：使聚异氰酸酯和源于脂肪酸的含羟甲基的聚酯多元醇反应形成预聚物，将该预聚物分散在水相中，然后固化该预聚物以形成固体颗粒。可以制备具有异氰酸酯、羟基、或各种其它反应官能团的预聚物。该分散体可用于各种涂料、密封剂、胶粘剂和弹性体应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2004年10月25日提交的美国临时申请No.60/622,217的权益。本专利技术涉及聚氨酯和/或聚脲聚合物在含水连续相中的分散体。可将含水的聚氨酯分散体用于各种薄膜、涂层、粘合剂和密封剂应用中。这些分散体通常是通过以下方式制备的形成异氰酸酯-封端的预聚物，将该预聚物分散在水相中，然后通过使该预聚物链伸长而形成聚氨酯和/或脲聚合物。预聚物本身是通过使过量聚异氰酸酯与多元醇反应而制得的。通常使用两种多元醇。第一种是聚醚多元醇，其通常是环氧丙烷或环氧丙烷/环氧乙烷混合物的聚合物。第二个主要类型的多元醇是聚酯多元醇，其可以源于环内酯如己内酯、或可以源于低分子量的二醇和二羧酸酐。这些聚醚和聚酯多元醇通常源于油、煤气或煤炭原料。因为这些原料不是可再生的，因此为衍生而获得它们的自然资源的贫化而担心。另外，地理政治因素往往使这些资源的成本不可预见。为此，希望研制源于可再生资源的多元醇。已经发展了各种类型的上述多元醇。然而，这些多元醇在结构、反应性和其它特性方面与通常可获得的聚醚和聚酯多元醇显著不同，因此在大部分应用中未曾提供这些材料的混入(drop-in)替换。至今，已经开发了源于可再生资源的多元醇的有限应用。在含水的聚氨酯分散体应用中，甚至已经发现聚醚和聚酯多元醇的一些限制应用。由聚醚多元醇基分散体制成的聚氨酯涂层、薄膜和密封剂在暴露于光时往往易于降解。这些聚氨酯往往具有劣于使用聚酯多元醇制成的聚氨酯的性质。劣等的应力可结晶性是上述性质的普遍实例。另一方面，由于在分散体水相中酯基与水分子反应，因此聚酯多元醇基的聚氨酯往往易于水解。这降低了聚合物分子量和交联密度，并且导致聚合物物理特性的相应恶化。因此，所希望的是提供一种聚氨酯颗粒在水相中的分散体，其中用来制造聚氨酯的原材料的重要部分源自于可再生资源。进一步希望的是所得聚氨酯对光和水解具有优良的稳定性，并且另外具有优良的物理和其它性质。本专利技术提供一种聚合物颗粒在连续水相中的分散体，其中分散的聚氨酯颗粒包括聚氨酯树脂，即聚异氰酸酯、至少一种固化剂与至少一种具有异氰酸酯反应基的高当量物质的反应产物，其中高当量物质包括至少一种源于脂肪酸的含羟甲基的聚酯多元醇。本专利技术还提供一种制备聚氨酯颗粒在连续水相中的分散体的方法，包括将含尿烷基或脲基的预聚物分散在水相中以形成含该预聚物的分散的液滴，然后将该预聚物固化以形成分散在水相中的固态聚合物颗粒，其中该预聚物是包括聚异氰酸酯和异氰酸酯反应物质的反应物的反应产物，该异氰酸酯反应物质包括至少一种源于脂肪酸的高当量含羟甲基的聚酯多元醇。适当地，高当量物质包括至少10重量％的一种或多种含羟甲基的聚酯多元醇，该聚酯多元醇是通过下列反应制备的使具有12到26个碳原子的含羟甲基脂肪酸、或上述含羟甲基脂肪酸的酯与具有平均至少2个羟基、伯胺和/或仲胺基的多元醇或聚胺引发剂化合物反应，以便对于引发剂化合物上的每个羟基、伯胺和仲胺基而言，含羟甲基的聚酯多元醇包含平均至少1.3个源于含羟甲基脂肪酸或酯的重复单元，并且含羟甲基的聚酯多元醇具有至少400直到15,000的当量。本专利技术的其它方面包括含有本专利技术分散体或由本专利技术制备的分散体制成的涂层、密封剂或粘胶剂。在另一方面，本专利技术提供一种由本专利技术分散体或根据本专利技术分散体制备的薄膜、涂层、固化密封剂或固化胶粘剂。分散的聚氨酯颗粒物质的重要比例源自可再生的植物资源如谷物、大豆和其它的产油植物，或源自动物脂肪。令人吃惊地，可以使用众所周知的制造法生产分散体，而且聚合物本身具有的性质可与使用常规聚醚和聚酯多元醇制备的聚合物相比并且在某些方面好于使用常规聚醚和聚酯多元醇制备的聚合物。例如，在某些情况下，聚合材料显示出的改进的抗水解性/稳定性超过了使用常规脂族聚酯多元醇例如己二酸酯和甚至己内酯基聚酯多元醇制成的类似材料。聚合材料往往显示了比由常规聚醚多元醇制成的类似材料低的吸水率，从而使它们尤其可用于，例如，如防水膜的应用中。此外低的吸水率使聚合材料可用于许多胶粘剂应用，并且通常可用于最终产品暴露于潮湿条件或直接与水接触的任何应用中。聚合物材料还往往显示了优良的抗酸腐蚀性，从耐气候性的观点来看其是重要的参数。使用本专利技术生产的涂层往往显示了优良的柔韧性，尤其可用于期望平衡硬度和柔韧性的应用中。在本专利技术中，使用术语“聚氨酯”作为链增长的异氰酸酯-封端预聚物的简称。“聚氨酯”可以包含尿烷键、脲键、硅烷、酯或其它的基团或者，如通常，这些中的两个或两个以上的组合。预聚物本身可以包含尿烷或脲基，或甚至在链伸长之前它们的组合。尽管对本专利技术来说不是决定性的，但是预聚物优选是水可分散的。就“水可分散”而言，它是指预聚物能够分散在水中形成分散体，而水相和预聚物相没有显著分离成层状。水可分散的预聚物有助于提供至少两个优点第一，在分散步骤期间它有助于形成预聚物液滴的稳定分散体；第二，它有助于形成较小的液滴(这也有助于改善稳定性)。然而，使用选择适宜的以下更完全描述的外部表面活性剂和/或助稳定剂(costabilizer)，或者使用连续方法，有可能甚至获得非水可分散的预聚物所具有的这些性质。通过在预聚物结构中引入亲水基团如聚(环氧乙烷)链、羧酸、羧酸酯、磷酸酯、磺酸酯或铵基，可以提高水分散性，如以下更充分地论述。预聚物优选是液体，或者是具有熔化温度小于约80℃、尤其小于50℃的固体。最优选地，预聚物是22℃下的液体。如果要制备复合聚氨酯/乙烯基聚合物颗粒(如以下更充分的论述)，预聚物还可适当地溶于所用的一种或多种烯属不饱和单体。预聚物包含自由反应的官能基团。这些可以包括，例如，异氰酸酯、羟基、氨基、可水解的硅烷、烯属不饱和基、环氧化物、羧酸或羧酸酐基团，例如。预聚物适当地具有不大于约200,000、尤其不大于约50,000的分子量。优选的预聚物具有从约500、或从约800、或从约1,000、或从约1,200、至约25,000、或至约15,000、或至约12,000、或至约8,000、或至约6,000的数均分子量。优选的预聚物包含自由异氰酸酯基团。这样的预聚物的异氰酸酯含量范围可以是非常广泛的，如0.5重量％至35重量％，以预聚物的总重量计。最佳的异氰酸酯含量会随着应用而变化。通常，当异氰酸酯含量比较高时，如15至35重量％时，可以制得坚固的、更硬的聚氨酯；而当异氰酸酯含量较低时，可以制得软的、硬度较小的聚氨酯。对于许多应用而言，优选的异氰酸酯含量是0.5至12重量％、更优选1至10重量％和尤其4到9重量％。另一优选的预聚物包含羟基基团。这样的预聚物可以具有约150至约8,000的羟基当量。坚固的、更硬的聚氨酯通常是使用较低当量的预聚物、如具有约150至约500羟基当量的预聚物来制得的。更弹性的羟基-封端的预聚物具有500到约3000的羟基当量。预聚物包含平均至少1.5、优选至少1.8个官能团/分子，并且可以包含直到8或8个以上官能团/分子、优选最多6个官能团/分子、更优选最多4个官能团/分子和尤其最多3个官能团/分子。预聚物在25℃下的粘度适当地不大于50,000cps(50Pa.s)、优选不大于20,000cps(20Pa.s)、尤其不大于10,000cps(10Pa.s)和最优选不大于1000cps(1.0Pa.s)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物颗粒在连续水相中的分散体，其中分散粒子包括为聚异氰酸酯、至少一种固化剂、和至少一种具有异氰酸酯反应基的高当量物质的反应产物的聚氨酯树脂，其中高当量物质包括至少一种源于脂肪酸的含羟甲基的聚酯多元醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D巴塔查尔吉，B埃德姆，G米勒，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]