[发明专利]聚氨酯

说明书

本发明涉及制造水-可分散聚氨酯的方法及这类方法的产品。

水-可分散聚氨酯及其在喷墨印刷油墨中的应用是已知的。例如，WO 99/50634描述了含水-可分散聚氨酯的喷墨组合物。

聚氨酯一般由多异氰酸酯与多元醇反应而成。最终聚氨酯的分子量可通过用，例如，一元醇或一元胺的封端进行控制。封端基通过终止(即‘封端’)聚氨酯的可聚合端基而阻止聚氨酯分子量增加。或者，聚氨酯的分子量也可以通过与扩链剂，如二胺或肼，反应而急剧增大，因而通过与扩链剂连接使聚氨酯分子的分子量达到2倍、3倍等。

本发明涉及制造水-可分散聚氨酯的方法，包含部分封端后接着扩链的组合。我们已发现，这类聚氨酯特别适用于喷墨印刷应用。

按照本发明的第一方面，要提供制备水-可分散聚氨酯的方法，该方法包含下列步骤：制备聚氨酯预聚物，使聚氨酯预聚物与单官能封端剂反应，以生成部分封端聚氨酯预聚物，扩链该部分封端聚氨酯预聚物，以生成水-可分散聚氨酯。

聚氨酯预聚物由包含下列组分的混合物反应而成：

i)至少一种多异氰酸酯；和

ii)至少一种具有至少2个异氰酸酯-反应性基团的化合物；

聚氨酯预聚物可通过组分i)和ii)以传统方式反应而成。优选基本无水条件。优选温度为30℃～130℃以及反应继续到组分i)中的异氰酸酯基与组分ii)中的异氰酸酯-反应性基团之间的反应基本完成为止。

组分i)和ii)的相对用量优选选择到使异氰酸酯基与异氰酸酯-反应性基团的摩尔比为2∶1～1.2∶1，更优选1.3∶1～2∶1，尤其1.4∶1～2∶1。因此，优选聚氨酯预聚物的NCO/OH比为2∶1～1.2∶1，更优选1.3∶1～2∶1，尤其1.4∶1～2∶1。

聚氨酯预聚物可以在，例如，溶剂中或以熔体形式制备。

如果需要，可以用催化剂来促进聚氨酯预聚物的形成。适用的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和叔胺，如本领域所知。

在一个优选实施方案中，该方法不用催化剂或用无金属催化剂。该实施方案的优点在于避免了所得聚氨酯受来自含金属催化剂的金属污染。金属，如催化剂中常用的那些，会损坏喷墨印刷头，尤其在热喷墨印刷机中所用的那些。

在一个方面中，本发明提供水-可分散聚氨酯在喷墨印刷油墨中的应用，在其中聚氨酯已用不含金属的催化剂制成。优选油墨是拟用于热喷墨打印机中的喷墨印刷油墨。优选聚氨酯已用按照本发明第一方面不用催化剂或用无金属催化剂的方法获得。

组分i)可以是带2个或更多个异氰酸酯基的多异氰酸酯，例如，脂肪族、环脂族、芳族或芳脂族多异氰酸酯。适用多异氰酸酯的实例包括亚乙基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、1，4-亚苯基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯及其氢化衍生物、2，4′-二苯甲烷二异氰酸酯及其氢化衍生物和1，5-亚萘基二异氰酸酯。可以用多异氰酸酯的混合物，尤其甲苯二异氰酸酯的异构体混合物或二苯甲烷二异氰酸酯的异构体混合物(或它们的氢化衍生物)，也可以用已通过引进氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、脲、缩二脲、碳二亚胺、uretonimine或异氰脲酸酯残基而改性的有机多异氰酸酯。

优选的多异氰酸酯包括环脂族多异氰酸酯，尤其异佛尔酮二异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯，尤其1，6-六亚甲基二异氰酸酯或氢化4，4-二苯甲基二异氰酸酯。

可以包括少量三-或更高级异氰酸酯作为部分组分i)，但其用量优选不超过组分i)总量的5重量％。在一个优选实施方案中，组分i)由二异氰酸酯和相对于二异氰酸酯为0～5重量％(优选0％)的三-或更高级-异氰酸酯的混合物组成。

关于组分ii)，优选异氰酸酯-反应性基团选自-OH、-NH₂、-NH-和-SH。可以存在带3个异氰酸酯-反应性基团的异氰酸酯-反应性化合物，优选其量不超过组分ii)总量的5重量％。这类异氰酸酯-反应性基团能与组分i)中的异氰酸酯基(-NCO)反应。

分散基可存在于组分i)中，或更优选在组分ii)中。可引进这类基团来促使最终聚合物水-可分散。分散基促进聚氨酯在油墨介质特别水中的自分散性或溶解度。分散基可以是离子、非离子分散基或离子和非离子分散基混合物。优选的离子分散基包括阳离子季铵基、磺酸基和羧酸基。