[发明专利]自氧化干燥聚氨酯水分散体

说明书

本发明涉及一种制备自氧化干燥聚氨酯水分散体的方法；涉及可通过 本发明方法获得的自氧化干燥聚氨酯水分散体及其用于制造涂料组合物、 印刷墨组合物和粘合剂组合物的用途。本发明另外还涉及包含本发明的自 氧化干燥聚氨酯水分散体的涂料组合物、印刷墨组合物或粘合剂组合物， 以及涉及所述涂料组合物作为涂料用于织物、塑料、木材或金属的用途。

聚氨酯水分散体广泛用作诸如表面涂料、印刷墨、粘合剂等不同产品 中的粘结材料。自氧化干燥聚氨酯分散体在室温下与空气中的氧接触干燥 时不需要使用交联剂就能交联。由于严格的环境要求，希望降低挥发性有 机烃熔剂的量。因此水性分散体变得日益重要。另一方面在聚氨酯水分散 体预期用途中所需的性能也在增加。例如对于涂料组合物，人们需要得到 的涂层具有良好的机械性能如高硬度连同良好挠性、良好光学性能如高光 泽、以及高耐久性如高耐化学性和高耐水性等。

US 4.277.380描述了一种制造水分散性可自氧化聚氨酯聚合物的方 法，包括使不饱和脂肪酸酯多元醇与异氰酸酯封端的多羟基羧酸(如2，2-二 羟甲基链烷酸)/二异氰酸酯预聚物反应。反应产物可以通过用形成铵盐的 碱中和其游离羧基而分散在水中。该反应在溶剂中进行，为了改善分散性， 可以在分散步骤之前使用偶合溶剂替代该溶剂。

类似地，在EP 0 379 007中通过使不饱和氧化干燥脂肪酸与二元羧酸 (酸酐)、多元醇组分和任选的二醇组分反应来制备醇酸树脂。然后使该醇 酸树脂与2，2-双(羟甲基)链烷一元羧酸和二异氰酸酯在有机溶剂中反应，所 述有机溶剂典型地为N-甲基吡咯烷酮。在2，2-双(羟甲基)链烷一元羧酸的 羧酸基转化成其盐形式后，聚氨酯分散在水中。

现有技术方法的问题在于聚氨酯聚合物中的不饱和基团具有不希望的 低水解稳定性。这将导致在老化时干燥性能变差。此外，现有技术的方法 典型地包括使用所谓的偶联剂或高沸点溶剂如N-甲基吡咯烷酮，它们难以 从水分散体或由水分散体制备的涂料组合物中除去。不希望在所述涂料中 存在所述残留物，因为发现它们能损坏机械性能和降低外观以及涂料稳定 性。

本发明的目的是提供一种没有所述缺点的自氧化干燥聚氨酯水分散 体。

该目的以一种制备自氧化干燥聚氨酯水分散体的方法实现，该方法包 括如下步骤：

(a)通过使如下组分反应形成自氧化干燥聚氨酯：

(i)不饱和脂肪酸酯化的多元醇，

(ii)在2个羟基之间的主链中具有一个或多个不饱和键的羟基官能 聚烯烃，

(iii)多羟基羧酸，

(iv)多异氰酸酯，和

(v)任选地，不具有多不饱和度的二醇；

(b)任选添加中和剂；和

(c)将步骤(a)或(b)的产物分散在水中从而形成水分散体。

已经发现本发明的分散体具有优异的干燥性能。尽管羟基官能聚烯烃 具有疏水性，但本发明的聚氨酯分散体在水中仍具有良好的分散性。另外 发现在根据本发明的方法中，不需要另外的溶剂来溶解反应物或者可以使 用能够容易且完全从分散体除掉的低沸点溶剂。

因此，可通过本发明方法获得的自氧化干燥聚氨酯水分散体具有低有 机溶剂含量，或者甚至基本上不含溶剂。另外的环境优点在于充分降低了 分散体中挥发性有机物的存在量。

US 5.672.653描述了一种制造聚氨酯-脲水分散体的方法，其中在第一 步中通过使羟基封端的聚丁二烯与脂族异氰酸酯和含酸基的二醇(如2，2-二 (羟甲基)链烷酸)反应制备NCO官能聚氨酯预聚物水分散体。该聚氨酯预 聚物随后形成分散体并采用二胺扩链剂通过扩链转化成聚氨酯-脲聚合物。

类似地，WO 99/48941描述了NCO官能聚氨酯预聚物的制备，其通 过使多异氰酸酯、羟基封端的聚丁二烯和含中和的酸基的二醇反应，并在 水中制备预聚物分散体。然后采用二胺或肼扩链剂通过扩链将该聚氨酯预 聚物转化成聚氨酯-脲聚合物。

同样EP 1 172 389 A1描述了一种制造聚氨酯-脲水分散体的方法，其 中由含至少两个异氰酸酯反应性基团的聚丁二烯、含部分中和酸基的二醇 和多异氰酸酯制备NCO官能预聚物。然后采用二胺扩链剂通过扩链将聚 氨酯预聚物转化成聚氨酯-脲。