本發(fā)明涉及水性聚氨酯-聚脲分散體及其制備方法和用途，尤其是在涂料、膠粘劑或油墨領域中，以及通過用所述水性聚氨酯-聚脲分散體涂覆、粘合、密封或印刷而獲得的物體或制品。
背景技術：
0、現(xiàn)有技術
1、水性聚氨酯-聚脲分散體可以廣泛用于涂料、膠粘劑、密封劑和印刷油墨。與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯相比，它們具有環(huán)保性能、不易燃和不易爆性質、儲存安全和固含量高的優(yōu)點。然而，與溶劑型聚氨酯相比，水性聚氨酯-聚脲分散體含有可水解基團，其在環(huán)境條件下儲存時容易水解。同時，存在于該體系中的金屬離子(如在催化劑中引入的那些)也可促進水性聚氨酯-聚脲分散體中的可水解基團的水解，這會降低它們的應用性能。具體地，其在涂料產品領域中可能影響它們的附著力、耐污性、耐劃傷性、耐沖擊性、斷裂伸長率和耐洗滌性，并且在密封劑和膠粘劑產品領域中可能影響密封劑和膠粘劑產品的可涂裝性、耐熱性和耐水解性。
2、在專利如de?19954500、de?4410557或ep?792908中提出將羧酸鹽引入聚氨酯-聚脲分散體中，然后將其與碳二亞胺配混以改進附著力，其中羧酸鹽通過將二羥甲基丙酸添加到聚氨酯-聚脲中獲得。在上述反應中羧基與碳二亞胺的反應性低。
3、us5066705描述了通過使用含羧基的聚合物、含羧基的聚氨酯和聚碳二亞胺制備用于塑料基底的耐候性水性漆。
4、cn?108250390?b描述了通過添加非位阻型雙官能硅烷并引入末端聚乙氧基鏈段作為親水劑來獲得可自交聯(lián)的水性聚氨酯分散體。
5、cn?109081897?a描述了通過添加非位阻型雙官能、單官能硅烷并引入末端聚乙氧基鏈段作為親水劑來獲得可自交聯(lián)的水性聚氨酯分散體。
6、ep?3026071?a1描述了一種制備水性聚氨酯分散體的方法，所述水性聚氨酯分散體由包含至少一種易結晶的聚酯多元醇和至少一種聚醚多元醇的混合物獲得，其中所述聚醚多元醇是含有環(huán)氧乙烷單元的聚烷撐二醇均聚物或共聚物。
7、wo?2016135162?a1描述了一種制備可用作膠粘劑，尤其是用于金屬表面的水性肽官能化聚氨酯分散體(pud)的方法，其通過使馬來酰亞胺封端的聚氨酯預聚物與一種或多種肽反應制備。通過肽中的氨基酸側鏈與馬來酰亞胺基團的偶聯(lián)反應，借助其吸附性質增強肽在基底表面上的吸附質量。該反應混合物至少包含聚醚多元醇和聚酯多元醇，其中聚醚多元醇可以是聚烷撐二醇均聚物或共聚物，聚酯多元醇可以是結晶/半結晶多元醇。
8、us10640702?b描述了一種制備涂覆粒子的方法及其作為水力壓裂中的支撐劑(proppant)以優(yōu)化資本和設備成本并改進生產效率的用途。該涂覆粒子由粒度不大于3目的基質粒子和包含解晶溫度為至少35℃并用氨基硅烷改性的結晶或半結晶聚酯/聚氨酯的涂層組成。該結晶或半結晶聚酯/聚氨酯可含有通過環(huán)氧乙烷的聚合或環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚獲得的單官能或雙官能聚醚多元醇。
技術實現(xiàn)思路
0、發(fā)明概述
1、本發(fā)明的目的是提供水性聚氨酯-聚脲分散體及其制備方法和用途，尤其是在涂料、膠粘劑或油墨領域中，以及通過用所述水性聚氨酯-聚脲分散體涂覆、粘合、密封或印刷而獲得的物體或制品。
2、在根據(jù)本發(fā)明的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體中，所述聚氨酯-聚脲通過包含以下組分的體系的反應獲得：
3、a.至少一種脂族多異氰酸酯和至少一種脂環(huán)族多異氰酸酯，其中所述至少一種脂族多異氰酸酯與所述至少一種脂環(huán)族多異氰酸酯的重量比在10:1至20:1，優(yōu)選一種脂族多異氰酸酯和一種脂環(huán)族多異氰酸酯，其中所述一種脂族多異氰酸酯與所述一種脂環(huán)族多異氰酸酯的重量比在10:1至20:1；
4、b.具有式i的結構的聚合物：
5、
6、其中n為10至75，r1是含有1至10個碳原子的烷基，并且r2是含有至少兩個異氰酸酯反應性基團的部分；
7、c.不同于組分b)的多元醇，其具有1.5至4的羥基官能度；
8、d.包含一個異氰酸酯反應性基團和至少兩個連接到硅原子的甲氧基和/或乙氧基的硅烷化合物；
9、e.不同于聚合物b)的親水化合物，其包含2至3個異氰酸酯反應性基團，其中所述親水化合物的親水基團包含離子基團、潛在離子基團和非離子基團的一種或多種；和
10、任選地，
11、f.包含1至3個氨基和/或羥基，優(yōu)選1至3個氨基的化合物。
12、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種制備根據(jù)本發(fā)明的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體的方法，其包括以下步驟：
13、i.使組分a)的一些或全部、組分b)具有式i的結構的聚合物和組分c)不同于組分b)的多元醇反應，以獲得預聚物，所述組分a)是至少一種脂族多異氰酸酯和至少一種脂環(huán)族多異氰酸酯，其中所述至少一種脂族多異氰酸酯與所述至少一種脂環(huán)族多異氰酸酯的重量比在10:1至20:1，優(yōu)選一種脂族多異氰酸酯和一種脂環(huán)族多異氰酸酯，其中所述一種脂族多異氰酸酯與所述一種脂環(huán)族多異氰酸酯的重量比在10:1至20:1；
14、ii.使所述預聚物、組分d)硅烷化合物、組分e)包含2至3個異氰酸酯反應性基團的不同于聚合物b)的親水化合物和任選組分f)包含1至3個氨基和/或羥基，優(yōu)選1至3個氨基的化合物反應，以獲得所述聚氨酯-聚脲；和
15、iii.在步驟ii之前、期間或之后引入水以獲得所述水性聚氨酯-聚脲分散體。
16、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供涂料、膠粘劑或油墨，其包含根據(jù)本發(fā)明的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體。
17、根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供根據(jù)本發(fā)明的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體用于制備涂覆產品、粘合產品或印刷產品的用途。
18、根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種物體或制品，其包含用根據(jù)本發(fā)明的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體制備、涂覆、粘合、密封或印刷的基底。
19、根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種印刷方法，其包含將根據(jù)本發(fā)明的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體施加到基底的表面上，然后固化。
20、根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種印刷產品，其包含基底和通過將根據(jù)本發(fā)明的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體施加到基底上而形成的涂層。
21、本發(fā)明的水性聚氨酯-聚脲分散體具有好的附著力和耐水解性，并且適用于涂料、膠粘劑或油墨，特別是在粘合劑中，尤其是在鞋膠中。
1.一種包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體，其中所述聚氨酯-聚脲通過包含以下組分的體系的反應獲得：
2.根據(jù)權利要求1所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于所述組分a)是六亞甲基二異氰酸酯和異佛爾酮二異氰酸酯的混合物。
3.根據(jù)權利要求2所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于六亞甲基二異氰酸酯與異佛爾酮二異氰酸酯的重量比為10:1至20:1。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于組分a)所述多異氰酸酯具有不小于2，更優(yōu)選2至4，最優(yōu)選2的異氰酸酯官能度。
5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于所述至少兩個異氰酸酯反應性基團選自至少兩個氨基、至少兩個羥基、或至少一個氨基和至少一個羥基。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于所述具有式i的結構的聚合物是具有式ii的結構的聚合物和具有式iii的結構的聚合物的一種或多種，
7.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于組分b)所述具有式i的結構的聚合物具有500g/mol至4000g/mol的數(shù)均分子量，其通過凝膠色譜法測量，其中使用四氫呋喃作為流動相，并且分子量基于所選擇的分子量為200或更高的聚苯乙烯作為標準品計算，并且用差示折射檢測器(ri檢測器)測量。
8.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于組分d)所述硅烷化合物是雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、雙(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、3-氨基丙基(二乙氧基)甲基硅烷和3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷的一種或多種，最優(yōu)選(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷和3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷的一種或多種。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于所述不同于組分b)的多元醇是數(shù)均分子量為62至15000的二醇和數(shù)均分子量為62至15000的多元醇的一種或多種，更優(yōu)選數(shù)均分子量為62至5000的二醇和數(shù)均分子量為92至5000的三醇的一種或多種，最優(yōu)選數(shù)均分子量為500至2500的含有2至3個羥基的聚酯多元醇、數(shù)均分子量為400至2500的含有2至3個羥基的聚碳酸酯多元醇、數(shù)均分子量為200至2500的含有2至3個羥基的聚醚多元醇、數(shù)均分子量為250至5000的含有2至3個羥基的聚內酯多元醇和低分子量醇的一種或多種，其中數(shù)均分子量通過凝膠色譜法測量，其中使用四氫呋喃作為流動相，并且分子量基于所選擇的分子量為200或更高的聚苯乙烯作為標準品計算，并且用差示折射檢測器(ri檢測器)測量。
10.根據(jù)權利要求1至9任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于所述不同于組分b)的多元醇具有不小于15j/g，最優(yōu)選25j/g至100j/g的熔化焓，其根據(jù)din?65467，方法a通過dsc由20℃至100℃的第一加熱曲線獲得，其中加載體積為10-20mg，并且加熱速率為20k/min。
11.根據(jù)權利要求1至10任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于組分e)所述包含2至3個異氰酸酯反應性基團的不同于聚合物b的親水化合物是n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸鹽、二羥甲基丙酸鹽和n-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷羧酸鹽的一種或多種。
12.根據(jù)權利要求1至11任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于組分f)所述包含1至3個氨基和/或羥基的化合物是脂族和/或脂環(huán)族伯和/或仲單胺或二胺或三胺或氨基醇的一種或多種，最優(yōu)選異佛爾酮二胺、n-(2-羥乙基)乙二胺和二乙醇胺的一種或多種。
13.根據(jù)權利要求1至12任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于相對于所述水性聚氨酯-聚脲分散體的固體成分的總重量計，組分a)為9重量％至18重量％，最優(yōu)選10重量％至12重量％的量。
14.根據(jù)權利要求1至13任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于相對于所述水性聚氨酯-聚脲分散體的固體成分的總重量計，組分b)為0.9重量％至4重量％，最優(yōu)選1重量％至2重量％的量。
15.根據(jù)權利要求1至14任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于相對于所述水性聚氨酯-聚脲分散體的固體成分的總重量計，組分c)為5重量％至94重量％，最優(yōu)選70重量％至90重量％的量。
16.根據(jù)權利要求1至15任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于相對于所述水性聚氨酯-聚脲分散體的固體成分的總重量計，組分d)為0.12重量％至0.7重量％，最優(yōu)選0.18重量％至0.4重量％的量。
17.根據(jù)權利要求1至16任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于相對于所述水性聚氨酯-聚脲分散體的固體成分的總重量計，組分e)為0.2重量％至50重量％，最優(yōu)選1重量％至5重量％的量。
18.根據(jù)權利要求1至17任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于相對于所述水性聚氨酯-聚脲分散體的固體成分的總重量計，組分f)為不大于10重量％，最優(yōu)選0.5重量％至3重量％的量。
19.根據(jù)權利要求1至18任一項所述的水性聚氨酯-聚脲分散體，其特征在于所述水性聚氨酯-聚脲分散體具有以下特征的至少一種：
20.一種制備根據(jù)權利要求1至19任一項所述的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體的方法，其包括以下步驟：
21.根據(jù)權利要求20所述的制備方法，其進一步包括步驟iv.
22.根據(jù)權利要求21所述的制備方法，其特征在于所述有機溶劑通過蒸餾部分或完全除去，其中蒸餾溫度為10℃至100℃，最優(yōu)選25℃至60℃，蒸餾時間為1小時至12小時，最優(yōu)選2小時至7小時，并且精餾壓力優(yōu)選為500毫巴至50毫巴，最優(yōu)選200毫巴至60毫巴。
23.一種涂料、膠粘劑或油墨，其包含根據(jù)權利要求1至19任一項所述的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體。
24.根據(jù)權利要求23所述的涂料、膠粘劑或油墨，其進一步包含添加劑，選自乳化劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、滅菌劑、填料、抗沉降劑、消泡劑、潤濕劑、流動調節(jié)劑、反應性稀釋劑、增塑劑、中和劑、催化劑、輔助溶劑、增稠劑、顏料、染料、消光劑和增粘劑的一種或多種。
25.根據(jù)權利要求1至19任一項所述的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體用于制備涂覆產品、粘合產品或印刷產品的用途。
26.一種物體或制品，其包含用根據(jù)權利要求1至19任一項所述的包含聚氨酯-聚脲的水性聚氨酯-聚脲分散體制備、涂覆、粘合、密封或印刷的基底。