[发明专利]可辐射固化的聚氨酯分散体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年6月17日提交的美国临时申请第60/691,727号的权益，该申请通过全文引用结合到本文中来。

发明领域

本发明涉及可辐射固化的水性聚氨酯分散体。这类分散体可用作多种底材(例如塑料、金属和木材)上的涂料。本发明还涉及制备可辐射固化的水性聚氨酯分散体的方法。

发明背景

聚氨酯分散体具有广泛的用途。它们可在非柔性底材(例如木材)和柔性底材(例如皮革)上产生涂层。聚氨酯分散体在建筑应用中还占据甚至更重要的地位，例如用作油漆和清漆、涂料、密封胶和粘合剂。在建筑应用中，特别寻求具有高固含量聚氨酯聚合物或填料的不含溶剂的聚氨酯分散体，所述分散体可用有效而又通用的生产工艺制得。

用于制备聚氨酯分散体的常规方法受多种问题困扰。这些问题可包括与预聚物混合工艺中所加入的用以降低聚氨酯预聚合物粘度的大量高沸点且水溶性溶剂相关的问题。这些溶剂在生产过程之后保留在聚氨酯分散体中。当干燥由此产生的聚氨酯分散体或产品时，这些溶剂会释放到环境中。

在某些已知溶剂工艺或丙酮工艺中，聚氨酯聚合物的完全形成是在大量低沸点且水溶性的溶剂(例如丙酮或甲乙酮)存在下进行。制备聚氨酯分散体之后，必须再次通过高成本的再蒸馏除去溶剂，从而使产生的聚氨酯分散体基本上不含溶剂。稳定聚氨酯分散体所需的少量亲水性基团都是有利的。然而，溶剂工艺复杂且考虑到空时产率低，它通常不是经济上最佳的生产工艺，因此它可为不利的。另外，还有预聚物混合工艺与溶剂工艺的各种组合，但这些组合具有类似的问题。

近年来，人们在用不受标示法(labeling law)影响的生态上可接受的二醇醚(例如二丙二醇二甲醚)替代溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)制造聚氨酯分散体方面一直不断努力。然而，这样的改变导致预聚物混合工艺成本增加。因此，需要新型的聚氨酯分散体。

发明概述

本发明涉及可辐射固化的水性聚氨酯分散体。该聚氨酯分散体可包含a)10-60％重量的聚合多元醇；b)含有5-40％重量的异氰酸酯活性基团和甲基(丙烯酸酯)基团的化合物，其中所述化合物包含1-30％重量的至少一种丙烯酸羟烷基酯；c)1-15％重量的包含异氰酸酯活性基团和羧基两者的化合物；d)10-50％重量的异氰酸酯官能团；和e)0.1-10％重量的胺扩链剂化合物；及任选的f)0.1-10％重量的至少一种含有至少一个异氰酸酯活性基团的光引发剂。

这类分散体可用作多种底材(例如塑料、金属和木材)上的涂料。这些涂料可自引发且不含溶剂。一般来说，本发明的聚氨酯分散体不需要溶剂。而这类分散体使用非常少量的稀释剂或根本不用稀释剂。可使用活性稀释剂且可包含丙烯酸酯单体。

发明详述

现将在下文更详细地描述本发明，其中说明了本发明的优选实施方案。然而，本发明可涵盖不同的形式且不应认为本发明局限于本文所阐述的实施方案。而是通过这些实施方案使本公开更加透彻和完整并将对本领域的技术人员充分描述本发明的范围。

与本发明所属领域的普通技术人员通常了解的相同含义。本文提到的所有出版物、专利申请、专利及其他参考文献都通过全文引用结合到本文中来。

本发明的实施方案可包括聚氨酯分散体。这些分散体可以为可辐射固化的水性分散体。该聚氨酯分散体可包含a)10-60％重量，通常为10-50％重量的聚合多元醇；b)含有5-40％重量的异氰酸酯活性基团和甲基(丙烯酸酯)基团的化合物，其中所述化合物包含1-30％重量的至少一种丙烯酸羟烷基酯；c)1-15％重量的异氰酸酯活性基团和羧基；d)10-50％重量的异氰酸酯官能团；和任选的e)含有0.1-10％重量的至少一种胺化合物的扩链剂化合物；和/或任选的f)0.1-10％重量的至少一种含有至少一个异氰酸酯活性基团的光引发剂。

本发明的分散体适于在例如柔性和可能吸附性的底材(例如纸、纸板或皮革)或金属或塑料的非柔性底材上产生涂层。因此，它们可形成涂料组合物。它们通常可用以在木材上产生防划伤和耐化学性的末道漆。