專利名稱：改進(jìn)的聚氨酯分散體和由其制成的涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的聚氨酯水分散體。特別地，本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的粘性和涂布性能的聚氨酯水分散體。
背景技術(shù)：
由在水中增鏈的異氰酸酯封端的預(yù)聚物形成的聚氨酯水分散體是公知的。通常，這些聚氨酯分散體使用了一定量的有機溶劑來制造聚氨酯分散體。溶劑對于溶解用于制造分散體的固體反應(yīng)物、減緩與水或添加的增鏈劑(例如胺)的反應(yīng)和抑制反應(yīng)性顆粒與其它顆粒的反應(yīng)是必須的。
此外，溶劑對于形成由聚氨酯水分散體制成的硬的充分粘附的涂層是必須的。溶劑可以使聚氨酯顆粒軟化，以使它們均勻分布在基材上并充分互相反應(yīng)以便與基材結(jié)合(即不是硬球體的形式)。這當(dāng)然會造成揮發(fā)性有機化合物蒸發(fā)到環(huán)境中。
因此，需要提供一種具有良好粘附性和成膜性能的聚氨酯分散體，其消除了現(xiàn)有技術(shù)中如上所述的一種或多種問題(例如使用有機溶劑)。
發(fā)明概述本發(fā)明的第一方面是由其中含有分散的聚氨酯顆粒和不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性(NNPEW)化合物的水構(gòu)成的聚氨酯水分散體。已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，某些在環(huán)境溫度下固態(tài)的水溶性化合物在加入聚氨酯分散體時，盡管它們不會與聚氨酯反應(yīng)，但是可以提高由聚氨酯分散體制成的聚氨酯涂層的粘性、粘附性和性能。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些可以結(jié)合到涂層中并且不會在水的作用下從涂層中滲出。另一優(yōu)點在于，這些NNPEW在不會影響分散體粘度的情況下加快了干燥速率。認(rèn)為這些化合物可以通過氫鍵合進(jìn)行結(jié)合，并可以由于聚氨酯聚合物內(nèi)硬鏈段的中斷而改進(jìn)性能。
本發(fā)明的第二方面是一種形成改進(jìn)的聚氨酯分散體的方法，包括(a)在水中使異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚物與增鏈劑反應(yīng)直至幾乎所有異氰酸酯已經(jīng)反應(yīng)以形成聚氨酯分散體，和(b)在聚氨酯分散體中加入不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物以形成改進(jìn)的聚氨酯分散體。
本發(fā)明的第三方面是由其中含有不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的聚氨酯構(gòu)成的聚氨酯。意外地，盡管NNPEW是水溶性的并且在通過例如加熱去除水時不會與聚氨酯顆粒反應(yīng)，但是NNPEW仍保留在聚氨酯制品(object)中，從而改進(jìn)例如聚氨酯制品(例如薄膜)的伸長性能。
本發(fā)明的第四方面是一種形成聚氨酯制品的方法，包括(a)由包含水和聚氨酯顆粒并含有不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的聚氨酯水分散體形成制品，和(b)將成形制品加熱至使不揮發(fā)、提高性能的有機化合物分解或與聚氨酯水分散體中聚氨酯顆粒以外的組分反應(yīng)的溫度，從而在聚氨酯制品中形成所得不揮發(fā)化合物。
本發(fā)明的分散體和聚氨酯可用于使用聚氨酯的任何應(yīng)用領(lǐng)域。所得聚氨酯制品可以是任何制品，例如涂層、泡沫、纖維、板材、手套、袋子、容器、層壓材料、地毯背襯、室內(nèi)裝飾背襯、密封劑和粘合劑。
發(fā)明詳述通過在聚氨酯水分散體中加入NNPEW化合物，制造本發(fā)明的改進(jìn)的聚氨酯分散體。用于制造改進(jìn)的聚氨酯分散體的聚氨酯分散體可以是本領(lǐng)域已知的任何合適的聚氨酯分散體。通過任何合適的方法在聚氨酯分散體中加入NNPEW化合物以形成改進(jìn)的聚氨酯分散體，只要NNPEW化合物基本不會與聚氨酯顆粒反應(yīng)。
通常，基本不會與聚氨酯顆粒反應(yīng)是指加入分散體中的NNPEW最多1％與聚氨酯顆粒反應(yīng)。優(yōu)選地，最多大約0.5％，更優(yōu)選最多大約0.1％且再優(yōu)選最多痕量并最優(yōu)選完全沒有NNPEW與聚氨酯顆粒反應(yīng)。
由于聚氨酯形成方法引起的升高的溫度，還優(yōu)選在形成聚氨酯分散體后盡可能快地加入NNPEW。或者，由于升高的環(huán)境溫度，其可以在使用之前加入。已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，該化合物的添加使分散體冷卻，減少了冷卻分散體所需的能量并有助于使分散體穩(wěn)定，例如以避免熱的聚氨酯顆粒凝結(jié)。
聚氨酯分散體可以是，例如，內(nèi)部穩(wěn)定化的聚氨酯分散體。內(nèi)部穩(wěn)定化的聚氨酯分散體是指通過在分散在液體介質(zhì)中的聚氨酯顆粒內(nèi)加入離子或非離子型親水性側(cè)基來實現(xiàn)穩(wěn)定化的分散體。美國專利3,905,929和3,920,598描述了非離子型內(nèi)部穩(wěn)定化聚氨酯分散體的例子。離子型內(nèi)部穩(wěn)定化聚氨酯分散體是公知的并且在美國專利6,231,926的第5欄，4-68行和第6欄，1和2行中進(jìn)行了描述。通常，使用如美國專利3,412,054所述的二羥烷基羧酸制造陰離子型內(nèi)部穩(wěn)定化聚氨酯分散體。常用于制造陰離子型內(nèi)部穩(wěn)定化聚氨酯分散體的單體是二羥甲基丙酸(DMPA)。
也可以使用外部穩(wěn)定化的聚氨酯分散體。外部穩(wěn)定化的聚氨酯分散體是指基本不含離子或非離子型親水性側(cè)基并因此需要添加表面活性劑以使聚氨酯分散體穩(wěn)定的分散體。在美國專利2,968,575；5,539,021；5,688,842和5,959,027中描述了外部穩(wěn)定化聚氨酯分散體的例子?？梢越Y(jié)合使用內(nèi)部和外部穩(wěn)定化聚氨酯分散體。
優(yōu)選地，聚氨酯分散體是由不可離子化(nonionizable)的聚氨酯和外部穩(wěn)定表面活性劑構(gòu)成的。不可離子化的聚氨酯是不含親水性可離子化基團(tuán)的聚氨酯。親水性可離子化基團(tuán)是在水中容易離子化的基團(tuán)，例如DMPA。其它可離子化基團(tuán)的例子包括陰離子基團(tuán)，例如羧酸、磺酸和它們的堿金屬鹽。陽離子基團(tuán)的例子包括通過叔胺與強無機酸(例如磷酸、硫酸、氫鹵酸)或強有機酸的反應(yīng)或通過與合適的季銨化劑(例如C1-C6烷基鹵或芐基鹵(例如Br或Cl))的反應(yīng)制成的銨鹽。
聚氨酯分散體可以與另一聚合物分散體或乳狀液混合，只要大部分分散體是聚氨酯分散體。與聚氨酯分散體混合時，可用的其它聚合物分散體或乳狀液包括諸如聚丙烯酸酯、聚異戊二烯、聚烯烴、聚乙烯基醇、丁腈橡膠、天然橡膠和苯乙烯與丁二烯的共聚物之類的聚合物。最優(yōu)選地，聚氨酯分散體是唯一的聚合物分散體。
通常，優(yōu)選的不可離子化聚氨酯是通過使聚氨酯/脲/硫脲預(yù)聚物與增鏈劑在水介質(zhì)中并在存在穩(wěn)定化量的外部表面活性劑的情況下反應(yīng)來制備的。可以通過本領(lǐng)域公知的任何合適的方法制備聚氨酯/脲/硫脲預(yù)聚物。該預(yù)聚物有利地如下制備使含有至少兩個活性氫原子的高分子量有機化合物與充足的聚異氰酸酯在如美國專利5,959,027(其經(jīng)此引用并入本文)所述的確保該預(yù)聚物被異氰酸酯封端的條件下接觸。
聚異氰酸酯優(yōu)選為有機二異氰酸酯，并且可以是芳族、脂族或脂環(huán)族的，或它們的混合物。適用于制備預(yù)聚物的二異氰酸酯的典型例子包括美國專利3,294,724，第1欄，55至72行，和第2欄，1至9行(其經(jīng)此引用并入本文)以及美國專利3,410,817，第2欄，62至72行和第3欄，1至24行(其也經(jīng)此引用并入本文)中公開的那些。優(yōu)選的二異氰酸酯包括4，4’-二異氰酸二苯基甲烷、2，4’-二異氰酸二苯基甲烷、異佛爾酮二異氰酸酯、二異氰酸對亞苯酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、聚苯基聚亞甲基聚異氰酸酯、1，3-二(異氰酸甲基)環(huán)己烷、1，4-二異氰酸環(huán)己烷、二異氰酸六亞甲酯、1，5-萘二異氰酸酯、二異氰酸3，3’-二甲基-4，4’-聯(lián)苯酯、4，4’-二異氰酸二環(huán)己基甲烷、2，4’-二異氰酸二環(huán)己基甲烷、和2，4-甲苯二異氰酸酯，或它們的混合物。更優(yōu)選的二異氰酸酯是4，4’-二異氰酸二環(huán)己基甲烷、4，4’-二異氰酸二苯基甲烷、2，4’-二異氰酸二環(huán)己基甲烷、和2，4’-二異氰酸二苯基甲烷。最優(yōu)選的是4，4’-二異氰酸二苯基甲烷和2，4’-二異氰酸二苯基甲烷。
此處使用的術(shù)語“活性氫基團(tuán)”是指與異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)以形成脲基團(tuán)、硫脲基團(tuán)或如下列通式所示的氨基甲酸乙酯基團(tuán)的基團(tuán) 其中X是O、S、NH、或N，且R和R’是可以為脂族的、芳族的或脂環(huán)族的或它們的混合形式的連接基。含有至少兩個活性氫原子的高分子量有機化合物通常具有不小于500道爾頓的分子量。
含有至少兩個活性氫原子的高分子量有機化合物可以是多元醇、聚胺、聚硫醇、或含有胺、硫醇和醚的混合物的化合物。根據(jù)所需性質(zhì)，多元醇、聚胺、或聚硫醇化合物可以主要是具有更高的活性氫官能度的二醇、三醇或多元醇，或它們的混合物。還要理解的是，例如由于多元醇混合物中少量的一元醇，這些混合物可以具有略低于2的總活性氫官能度。
優(yōu)選地，含有至少兩個活性氫原子的高分子量有機化合物是具有下列通式的聚亞烷基二醇醚或硫醚或聚酯多元醇或聚硫醇 其中每個R獨立地為亞烷基；R’是亞烷基或亞芳基；每個X獨立地為S或O，優(yōu)選O；n是正整數(shù)；且n’是非負(fù)整數(shù)。
通常，含有至少兩個活性氫原子的高分子量有機化合物具有至少大約500道爾頓，優(yōu)選至少大約750道爾頓，且更優(yōu)選至少大約1000道爾頓的重均分子量。優(yōu)選地，重均分子量最多為大約20,000道爾頓，更優(yōu)選最多大約10,000道爾頓，更優(yōu)選最多大約5000道爾頓，最優(yōu)選最多大約3000道爾頓。
聚亞烷基醚二醇和聚酯多元醇是優(yōu)選的。聚亞烷基醚二醇的典型例子是聚亞乙基醚二醇、聚-1，2-亞丙基醚二醇、聚四亞甲基醚二醇、聚-1，2-二亞甲基醚二醇、聚-1，2-亞丁基醚二醇、和聚十亞甲基醚二醇。優(yōu)選的聚酯多元醇包括聚己二酸亞丁酯、基于己內(nèi)酯的聚酯多元醇和聚對苯二甲酸乙二醇酯。
NCO∶XH比率可以是任何適合形成聚氨酯分散體的比率。優(yōu)選地，NCO∶XH比率不低于1.1∶1，更優(yōu)選不低于1.2∶1，并且優(yōu)選不高于5∶1。
聚氨酯預(yù)聚物可以通過分批或連續(xù)法制備?？捎梅椒òū绢I(lǐng)域已知的方法。例如，可以在對于試劑的受控反應(yīng)合適的溫度，通常大約40℃至大約100℃下，將化學(xué)劑量過量的二異氰酸酯與多元醇作為分開的流加入靜止或active混合機中?？梢允褂么呋瘎┮源龠M(jìn)試劑的反應(yīng)，例如有機錫催化劑(例如辛酸亞錫)。反應(yīng)通常在混合槽中進(jìn)行至基本完成以形成預(yù)聚物。
當(dāng)使用外部穩(wěn)定化表面活性劑時，其可以是陽離子、陰離子或非離子型的。合適的表面活性劑類型包括，但不限于，乙氧基化苯酚的硫酸鹽，例如聚(氧-1，2-乙烷二基)α-硫基-ω(壬基苯氧基)銨鹽；堿金屬脂肪酸鹽，例如堿金屬油酸鹽和硬脂酸鹽；聚氧化烯非離子表面活性劑，例如聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚環(huán)氧丁烷、和它們的共聚物；烷基化醇；乙氧基化脂肪酸酯和乙氧基化烷基苯酚；堿金屬月桂基硫酸鹽；胺月桂基硫酸鹽，例如三乙醇胺月桂基硫酸鹽；季銨表面活性劑；堿金屬烷基苯磺酸鹽，例如支化和線型十二烷基苯磺酸鈉；胺烷基苯磺酸鹽，例如三乙醇胺十二烷基苯磺酸鹽；陰離子和非離子型氟碳表面活性劑，例如氟化烷基酯和堿金屬全氟烷基磺酸鹽；有機硅表面活性劑，例如改性的聚二甲基硅氧烷；和改性樹脂的堿金屬脂肪酸鹽。
聚氨酯分散體可以通過本領(lǐng)域公知的任何合適的方法制備。(參看，例如，美國專利5,539,021，第1欄，9至45行，其描述的內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文)。
當(dāng)制造聚氨酯分散體時，預(yù)聚物可以僅用水增量，或可以使用本領(lǐng)域已知的增鏈劑增量。當(dāng)使用增鏈劑時，其可以是任何異氰酸酯反應(yīng)性二胺或含有另一異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)并具有大約60至大約450的分子量的胺，但是優(yōu)選選自胺化聚醚二醇；哌嗪、氨基乙基乙醇胺、乙醇胺、乙二胺、和它們的混合物。優(yōu)選地，胺增鏈劑溶于用于制造分散體的水。
聚氨酯分散體可以具有任何合適的聚氨酯顆粒固體載量，但是根據(jù)用途，固體載量通常為占總分散體重量的大約1重量％至大約70重量％固體。
NNPEW化合物是在分散體內(nèi)和形成涂層時的典型條件下不會與聚氨酯顆粒反應(yīng)形成與聚氨酯的化學(xué)鍵的化合物。當(dāng)用于形成聚氨酯分散體的預(yù)聚物的幾乎所有異氰酸酯基團(tuán)已經(jīng)反應(yīng)并且不再可供反應(yīng)(例如與NNPEW化合物反應(yīng))時，在聚氨酯分散體中加入NNPEW化合物。
通常，殘余異氰酸酯(NCO)的量最多為聚氨酯的大約0.1重量％，優(yōu)選最多大約0.05％，更優(yōu)選最多大約0.025％，最優(yōu)選最多大約0.01％。要理解的是，少量NNPEW可以與聚氨酯顆粒的NCO基團(tuán)(如果殘余的話)反應(yīng)。然而，優(yōu)選的是，在聚氨酯分散體中使用NCO的紅外吸收檢測不出任何NCO基團(tuán)。
NNPEW是在環(huán)境溫度(也就是大約20℃)下為固體的不揮發(fā)化合物。不揮發(fā)是指在形成例如改進(jìn)的聚氨酯分散體的涂層時，即使在加熱至水沸騰溫度以上的溫度達(dá)到足以去除水的時間(但是低于聚氨酯的分解溫度)之后，幾乎所有這種化合物仍保留在涂層中。NNPEW可以分解或與分散體內(nèi)聚氨酯顆粒以外的組分(例如另一NNPEW化合物)反應(yīng)并形成其它不揮發(fā)化合物。例如，NNPEW化合物可以是脲，其在加熱超過大約130℃時，分解以形成特別(inter alia)是縮二脲。這種新制成的不揮發(fā)化合物可溶或不可溶于水。
NNPEW化合物是水溶性的，其在此是指NNPEW化合物在加入到分散體中的量下，其可以被水溶解。通常，這意味著20重量份的NNPEW至少可溶于80重量份的水。優(yōu)選地，將NNPEW溶于相等重量的水。
示例性NNPEW化合物包括(a)下式的酰氨基化合物 其中X是NH、O或S，且各個R1獨立地為H或含1-35個碳原子的一價基團(tuán)，其是脂族的、芳族的或它們的組合，其可以被最多5個選自氧、氮、硫、磷、鹵素或它們的組合的原子取代，并且R3是-N(R1)2或-C(R1)3；(b)上述酰氨基化合物的鹽；(c)糖；或(d)它們的混合物。
優(yōu)選地，R1是H、甲基或乙基。最優(yōu)選地，R1是H。優(yōu)選地，R3是-C(R1)3或-N(R1)2，其中R1為H、甲基或乙基。更優(yōu)選地，R3是-N(R1)2，其中R1為H。優(yōu)選地，X是O。
合適的NNPEW化合物的例子包括脲、硫脲、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲、C6糖(例如葡萄糖和果糖)、C12糖(例如蔗糖、乳糖和麥芽糖)、胍、硫代胍、或它們的混合物。優(yōu)選地，NNPEW化合物是脲、葡萄糖、蔗糖、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲或它們的混合物。更優(yōu)選地，NNPEW是脲、蔗糖或它們的混合物。
分散體內(nèi)NNPEW的量可以在很大范圍內(nèi)變動，這取決于所用分散體和需要提高的性能。通常，NNPEW的量為分散體總干重的至少大約0.1重量％至大約20重量％。優(yōu)選地，NNPEW的量為分散體干重的至少大約0.2重量％，更優(yōu)選至少大約0.5重量％，更優(yōu)選至少大約1重量％，至優(yōu)選最多大約15重量％，更優(yōu)選最多大約12重量％，最優(yōu)選最多大約10重量％。分散體干重是從分散體中去除水以形成聚氨酯制品后剩余的固體量。
一旦形成分散體，就可以由其制成聚氨酯制品。聚氨酯制品可以通過任何已知的由聚氨酯分散體形成制品的方法制成。例如，分散體可以涂布在基材上并干燥或凝固以形成聚氨酯薄膜或涂層。此外，可以按照類似方法(例如拉伸纖維)制造其它形狀和形式。
當(dāng)由該分散體制造制品時，優(yōu)選在不會使聚氨酯分解的溫度下，但是在能以實用時間(例如小于大約4小時)去除水的溫度下，去除水。通常，從分散體中去除水以形成制品的溫度為至少環(huán)境溫度至大約200℃。優(yōu)選地，溫度為至少大約40℃，更優(yōu)選至少大約60℃，最優(yōu)選至少大約80℃，至優(yōu)選最多大約180℃，更優(yōu)選最多大約160℃，最優(yōu)選最多大約140℃。
在優(yōu)選
具體實施例方式
中，去除水的溫度為不會使NNPEW在分散體內(nèi)分解或發(fā)生反應(yīng)的溫度。例如，當(dāng)NNPEW是脲時，溫度最多為大約130℃。然而，使用使NNPEW分解或使NNPEW與分散體內(nèi)的另一NNPEW或其它組分(例如表面活性劑)反應(yīng)的溫度有時是有利的，從而在聚氨酯制品內(nèi)形成所得不揮發(fā)化合物。NNPEW分解或與分散體中聚氨酯顆粒以外的另一組分反應(yīng)時的溫度取決于分散體內(nèi)的特定NNPEW和其它組分，只要溫度低于聚氨酯的分解溫度。
當(dāng)使用NNPEW時，已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，可以極大地改進(jìn)使用NNPEW制成的薄膜的粘性。示例性地，含有NNPEW的分散體能夠粘附到聚氯乙稀(PVC)基材上，而不含NNPEW的分散體完全不能與PVC充分粘附。
此外，NNPEW還提高了使用本發(fā)明的分散體制成的薄膜的拉伸強度和模量。通常，與不存在NNPEW的類似分散體相比，拉伸模量提高了至少大約1％。優(yōu)選地，本發(fā)明的聚氨酯制品具有比使用不含NNPEW的分散體制成的類似制品高至少大約2％、更優(yōu)選至少大約5％、最優(yōu)選10％的拉伸模量。類似地，本發(fā)明的聚氨酯制品通常具有比使用不含NNPEW的類似分散體制成的聚氨酯高至少大約2％的斷裂前伸長百分比。優(yōu)選地，聚氨酯具有比由不含NNPEW的類似分散體制成的聚氨酯高至少大約5％、更優(yōu)選至少大約10％、再優(yōu)選至少大約20％、最優(yōu)選至少大約30％的斷裂前伸長百分比。
可以在聚氨酯分散體中加入本領(lǐng)域已知的其它添加劑以產(chǎn)生一些所需特性。這些添加劑的例子包括流變改性劑、消泡劑、抗氧化劑、顏料、水不溶性填料、染料和它們的混合物。在由分散體形成聚氨酯制品并加熱以從制成的聚氨酯制品中去除水時，這些其它添加劑可以與NNPEW化合物反應(yīng)。
實施例實施例1-4和對比例1在獲自Dow Chemical Company，Midland MI的商業(yè)聚氨酯分散體SYNTEGRAY(jié)A 500中以表1所示的量加入脲。SYNTEGRAY(jié)A 500具有大約56.7重量％的固含量。如表1所示在基材上鑄塑含有溶解脲的分散體。在鑄塑之后，將薄膜在對流爐中以130℃干燥20分鐘。這些薄膜的剝離簡易性和機械性能也顯示在表1中。
對比例1使用相同的PUD和程序制造如上所述的平擠薄膜，但是不使用任何脲。薄膜的粘合性能和機械性能顯示在表1中。
將實施例3在測試之后浸入水中以確定脲是否從薄膜中去除。浸漬之后薄膜僅損失4.4重量％，表明脲以某種方式結(jié)合在薄膜上。最后，對浸過的薄膜和其它實施例樣品進(jìn)行DSC(差示掃描量熱法)。脲分解峰表明，最多5％的脲難以辨認(rèn)，表明脲以某種方式結(jié)合在薄膜上。實施例3和4(含有10重量％的脲)具有明顯的峰，而浸過的薄膜類似于實施例2(5％脲載量)。這表明SYNTEGRAY(jié)A 500聚氨酯薄膜使大約5重量％的脲并入薄膜結(jié)構(gòu)中。
表1實施例1-4和對比例1的薄膜性能

*固化后實施例5-7和對比例2通過簡單槳式攪拌制備由100重量份(pbw)SYNTEGRAY(jié)A 500(聚氨酯固體)、250pbw碳酸鈣和0.2ACRYSOLRM-8W增稠劑(Rohm and Haas Company，Philadelphia，PA)構(gòu)成的地毯背襯配方物。調(diào)節(jié)地毯背襯配方物以具有大約80重量％的固含量。
在地毯背襯配方物中加入各種量的脲。然后通過在地毯構(gòu)造上刮涂(draw down)PUD配方物，從而將這些配方物涂布到地毯構(gòu)造上。地毯構(gòu)造由簇生(tufted into)到機織聚丙烯織物中的尼龍紗構(gòu)成。在干燥之后，將涂布的地毯樣品再加熱至130℃，并使用輥層壓預(yù)加熱至80℃的PVC輥軋制品(板)。所得地毯的性能顯示在表2中。
表2地毯背襯實施例5-7和對比例2

預(yù)涂重量是地毯構(gòu)造上存在的干燥聚氨酯量。
Hand是使用圓形4點試驗臺(其中內(nèi)徑跨度為2.25”，外徑跨度為5.5”)使9”×9”平米的樣品產(chǎn)生缺陷的力量(磅)。
毛束聯(lián)結(jié)牢度(tuftbind)是通過ASTM D1335測定的。
濕毛束聯(lián)結(jié)牢度是通過ASTM D1335測定的，只是在測試之前將樣品在水中浸泡10分鐘。
實施例8-11按照與實施例1-4相同的方式制造實施例8-11，只是使用蔗糖代替脲。薄膜的薄膜性能顯示在表3中。
表3實施例8-11和對比例1的薄膜性能

實施例12-17和對比例3按照與實施例1-4和對比例1相同的方式制備實施例12-17和對比例3，只是使用獲自Bond Polymers International LLC，Sea Brook，NewHampshire的BONDTHANE UD 220聚氨酯分散體代替SYNTEGRAY(jié)A 500聚氨酯分散體。該聚氨酯分散體具有大約35％的固含量，含有助溶劑，并且含有脂族異氰酸酯和聚酯多元醇。這些實施例的薄膜的機械性能與所用特定NNPEW一起顯示在表4中。
表3實施例8-11和對比例1的薄膜性能

從這些實施例中，容易看出，任何特定薄膜的性能都取決于所用聚氨酯分散體和NNPEW化合物。
權(quán)利要求
1.由其中含有分散的聚氨酯顆粒和不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的水構(gòu)成的聚氨酯水分散體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯水分散體，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物是(a)下式的酰氨基化合物 其中X是NH、O或S，且各個R1獨立地為H或含1-35個碳原子的一價基團(tuán)，其是脂族的、芳族的或它們的組合，其可以被最多5個選自氧、氮、硫、磷、鹵素或它們的混合物的原子取代，并且R3是-N(R1)2或-C(R1)3；(b)該酰氨基化合物的鹽；(c)糖；或(d)它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯水分散體，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物是脲、硫脲、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲、C6糖、C12糖、胍、硫代胍、或它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯水分散體，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物是脲、葡萄糖、蔗糖、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲或它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯水分散體，其中聚氨酯顆粒是不可離子化的聚氨酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚氨酯水分散體，其中聚氨酯顆粒是芳族聚異氰酸酯。
7.一種形成改進(jìn)的聚氨酯分散體的方法，包括(a)在水中使異氰酸酯封端的聚氨酯預(yù)聚物與增鏈劑反應(yīng)直至幾乎所有異氰酸酯已經(jīng)反應(yīng)以形成聚氨酯分散體，和(b)在聚氨酯分散體中加入不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物以形成改進(jìn)的聚氨酯分散體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在已經(jīng)形成分散體之后立即加入提高性能的水溶性化合物，從而使分散體溫度降低。
9.由其中含有下列物質(zhì)的聚氨酯構(gòu)成的聚氨酯不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物，非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的分解產(chǎn)物和非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物與聚氨酯和形成聚氨酯的前體以外的另一化合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚氨酯，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物是(a)下式的酰氨基化合物 其中X是NH、O或S，且各個R1獨立地為H或含1-35個碳原子的一價基團(tuán)，其是脂族的、芳族的或它們的組合，其可以被最多5個選自氧、氮、硫、磷、鹵素或它們的混合物的原子取代，并且R3是-N(R1)2或-C(R1)3；(b)該酰氨基化合物的鹽；(c)糖；(d)前述物質(zhì)的分解產(chǎn)物；(e)前述物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物；或(d)它們的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚氨酯，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物是脲、硫脲、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲、C6糖、C12糖、胍、硫代胍、前述物質(zhì)的分解產(chǎn)物、前述物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物或它們的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚氨酯，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物是脲、葡萄糖、蔗糖、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲、前述物質(zhì)的分解產(chǎn)物、前述物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物或它們的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚氨酯，其中聚氨酯中含有不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聚氨酯，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物是脲、葡萄糖、蔗糖、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲或它們的混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚氨酯，其中該聚氨酯比不含不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的類似聚氨酯更粘。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聚氨酯，其中不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物在接觸水之后仍保留在聚氨酯中。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚氨酯，其中聚氨酯的％伸長比不含不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的類似聚氨酯高至少大約5％。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚氨酯，其中聚氨酯的拉伸強度比不含不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的類似聚氨酯高至少大約5％。
19.一種形成聚氨酯制品的方法，包括(a)由包含水和聚氨酯顆粒并含有不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性化合物的聚氨酯水分散體形成制品，并(b)將成形制品加熱至使不揮發(fā)的提高性能的有機化合物分解或與聚氨酯水分散體中聚氨酯顆粒以外的組分反應(yīng)的溫度，從而在聚氨酯制品中形成所得不揮發(fā)化合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中NNPEW與選自流變改性劑、消泡劑、抗氧化劑、顏料、水不溶性填料、染料或它們的混合物的添加劑反應(yīng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中NNPEW是脲、硫脲、N，N’-二甲基脲、N，N-二甲基脲、C6糖、C12糖、胍、硫代胍或它們的混合物。
全文摘要
具有改進(jìn)性能的聚氨酯是由其中含有不揮發(fā)、非反應(yīng)性、提高性能的水溶性(NNPEW)化合物(例如脲)的聚氨酯水分散體制成的。盡管NNPEW可溶于水，但在接觸水之后NNPEW仍保留在聚氨酯中。在另一具體實施方式
中，在去除了分散體的水以形成聚氨酯時或在隨后加熱時，NNPEW可以與分散體的聚氨酯顆粒以外的存在于分散體中的化合物反應(yīng)。
文檔編號C08K3/00GK1922231SQ200580005754
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者W·A·庫恩克, D·巴塔查爾吉, S·N·考爾 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司