[发明专利]含有烷氧基硅烷结构单元的聚氨酯溶液

说明书

本发明涉及含有烷氧基硅烷结构单元的聚氨酯溶液、其制备方法及用途。

聚氨酯溶液是久为人知的，如D.Diederich的《有机化学方法》(Methoden der Organischen Chemie)(Houben-Weyl)，卷E20，Georg Thieme Verlag，1997，以及其中引用的文献。

通常，聚氨酯溶液是脂肪族和/或芳香族二或多异氰酸酯与二或三官能的多醇和/或二胺的高分子量反应产物。异氰酸酯官能的化合物与羟基和/或氨基官能的化合物的这种反应进行到接近等当点，以达到所需的高分子量。

为了获得可溶的和易于加工的产品，在达到所需的分子量或聚氨酯溶液的粘度后，必须使链增长反应停止。其实现方法通常是添加低分子量的反应性化合物，如单胺(DE-A 2 633 293)、单异氰酸酯或乙酸酐(DE-A 2 500 921、EP-A 129396)，添加反应性单官能的醇如甲醇，或添加其它具有链终止功能的化合物如丁酮肟(DE-A 3 142706)。

在实际工艺中，通常添加某种程度上过量的终止剂，以确保可靠的终止。然而，这种过量会对涂料的性能产生不利影响，这表现在气味公害、渗出、粘合性问题以及由于气泡和形成陷坑而在膜中形成缺陷。这样的溶液的贮存稳定性也会因此受到损害。过量的游离单胺、单异氰酸酯或甚至过量的反应性单醇，由于与聚合物中的尿烷键或酯键的渐进反应，特别是在实际中不可避免的贮存期间，会导致粘度的巨大变化，直至严重的降解现象，连同性能的丧失。

由于聚氨酯溶液通常不再含有反应性端基，因此在施用后只发生物理干燥过程。因此，不可能通过链端的反应性基团进行化学交联，以形成具有改进的性能水平的很高分子量的聚合物。

DE-A 3 401 753公开了具有可用于后交联反应的端芳香族氨基基团的聚氨酯溶液。然而这需要反应物的后续添加。

JP 0 8253 545描述了可交联聚氨酯树脂组合物，其包含具有两个异氰酸酯反应性基团和一个可水解的甲硅烷基基团的化合物。其聚氨酯树脂仅包含侧向键接的甲硅烷基基团。这使交联的粘合剂或涂料具有高硬度，但弹性或延伸率低。具有两个异氰酸酯反应性基团和一个可水解基团的化合物也不适合作为终止剂。

因此，本发明的目的是提供不具有上述缺点的聚氨酯溶液。尤其提供包含高分子量聚氨酯的聚氨酯溶液，其可被可靠地制备和终止，并且，当用于涂料时，不引起任何气味公害、渗出、粘性不足或膜的光学性能不足的问题。并且保证所用终止剂的任何过量不对溶液的贮存稳定性和涂料的性能产生不利影响，同时期望对施工者和工人不产生任何健康危害。

令人惊奇地发现，以结合的形式包含作为终止剂的、具有异氰酸酯反应性基团和至少一个烷氧基硅烷基团的化合物的聚氨酯溶液可以满足上述要求。此外，还令人惊奇地发现，基于本发明的聚氨酯溶液的涂料，具有改进的水解稳定性、很好的粘合性和尤其适意的手感。还令人惊奇地发现，本发明的聚氨酯溶液特别适于制备具有高水蒸汽透过性的、因此具有优异的穿着舒适性的高质量涂料。本发明的涂料兼具高水蒸汽透过性和很好的耐水性或耐湿性和较低的水溶胀性。

以结合的形式包含作为终止剂的、具有异氰酸酯反应性基团和烷氧基硅烷基团的化合物以及少量的其它具有至少两个异氰酸酯反应性基团和至少一个烷氧基硅烷结构单元的化合物的聚氨酯溶液，同样令人惊奇地形成满足上述要求的、并且还同时具有优异的膜机械性能、尤其是高的延伸性和弹性和很高的熔融或软化温度的涂料，这些性能对于许多应用如织物涂料而言是十分有利的。

含有作为终止剂的、具有伯氨基基团和至少一个烷氧基硅烷基团的化合物与马来酸二烷基酯的反应产物(含有天冬氨酸酯结构单元)的聚氨酯溶液，也令人惊奇地满足上述要求，尽管天冬氨酸酯结构单元已知具有降低的反应活性。它们还具有另一优点，即，既可以在很早的反应时间也可以在无有机溶剂的条件下使用较大量的终止剂，而不会有形成微溶或不溶的脲类树脂或凝胶颗粒的危险。此外，另一方面，可以得到除具有优异的膜机械性能之外，还具有优异的、尤其柔软的手感和很高的穿着舒适性的涂料，这些性能对于许多应用而言是很重要的。

本发明因此提供具有烷氧基硅烷结构单元的聚氨酯溶液，其特征在于，其是下述组分的在有机溶液中的反应产物：

a)至少一种至少双官能的多醇，其分子量为500-16,000，

b)至少一种至少双官能的多异氰酸酯，其分子量为140-1,500，

c)至少一种低分子量的至少双官能的醇和/或胺，其分子量为32-500，