[发明专利]亲水性梳型聚氨酯

说明书

发明领域

本发明涉及含聚氧乙烯侧链的梳型水溶性(亲水性)聚氨酯。

梳型聚氨酯的特征是分子量高于100,000，含有分子量均高于500且环氧乙烷含量均为80-99.5重量％的聚氧乙烯侧链。

本发明还涉及使用上述梳型聚氨酯作为纸涂料组合物中的抗絮凝剂和保水剂。

背景技术

含聚氧乙烯侧链的亲水性梳型聚氨酯是已知的，并且在专利文献中已有描述。

EP 60,430揭示了一种制备具有聚氧化烯侧链的聚氨酯的方法，该方法的特征是用作原料醇的聚氧化烯具有至少两个被不超过3个碳原子隔开的自由羟基，所述羟基与二异氰酸酯反应。

所得聚氨酯可用于稳定泡沫体、乳液和分散体，或者使泡沫体、乳液和分散体变得不稳定。它们还可与颜料和填料一起使用。

但是，在EP 60,430中没有提及分子量高于100,000的含有聚氧乙烯侧链的聚氨酯，也没有提及在纸涂料组合物中使用聚氨酯。

WO 03/046038描述了一大类聚氨酯分散剂，以聚氨酯聚合物的总重量为基准计，其包含35-90重量％的聚(C_2-4-氧化烯)，其中不小于60重量％的聚(C₂-C₄-氧化烯)是聚(环氧乙烷)，至少5％的聚(C_2-4-氧化烯)结合到侧链中；还需要酸基，但是仅仅在聚氨酯聚合物含35-45重量％聚(环氧乙烷)时。其它任选的聚氨酯组分是具有至少两个能与异氰酸酯反应的基团的化合物以及用作链终止剂的化合物。WO 03/046038的聚氨酯的数均分子量不小于2,000，优选不大于50,000。WO 03/046038中没有揭示在纸涂料组合物中使用聚氨酯的可能性。

众所周知，印刷纸片的表面常常涂覆有纸涂料制剂，以提高纸片的可印刷性，使它光滑且有光泽。

纸涂料组合物一般包含分散在水中的填料或颜料，聚合物粘结剂，流变改性剂，保水剂和分散剂。

纸涂料组合物通常具有高固体含量，在此情况下要降低粘度，分散剂是必不可少的，以维持恒定的所需操作粘度；常规分散剂的例子是络合磷酸盐，多磷酸的盐，以及多羧酸的盐。

保水剂防止涂料组合物在与纸片表面接触后脱水；用于纸涂料组合物的典型保水剂是羧甲基纤维素。

可加入流变改性剂，以调节纸涂料的粘度。

粘结剂的作用是最终涂层的粘聚性，以及它接枝到纸片上的能力。

已经知道一些常规的纸涂料添加剂不止起一种作用；例如，羧甲基纤维素可同时用作流变改性剂和保水剂，聚乙烯醇可同时用作保水剂和光亮度增强剂。

WO 01/96007、WO 2004/044022、WO 2004/041883和WO 2007/069037描述了在纸工业中使用聚丙烯酸阴离子共聚物，用于制备或涂布纸；聚丙烯酸阴离子共聚物含有至少一种具有单羧酸官能度的阴离子烯键式不饱和单体和至少一种具有聚(C_2-4-氧化烯)官能度的非离子烯键式不饱和单体。它们据说可用作分散剂和/或碾磨剂，用作提高光亮度活化的试剂，用作保水剂，用作粘度和光泽增强剂。

糟糕的是，当依据现有技术将已知的离子物质用于水性分散体时，它们的效力取决于分散体的pH值。

目前已经发现，特定的亲水性梳型聚氨酯适合用作纸涂料组合物中的保水剂和光泽增强剂；本发明的纸涂料组合物无论其pH值如何，在很宽的粘度范围内都是稳定的，能赋予涂布的纸良好的可印刷性和光泽。

发明概述

在一个实施方式中，本发明是一种水溶性梳型聚氨酯，其包含具有氨基甲酸酯和脲键的主链(骨架)，所述主链具有多个三官能支化点(支化点)，从各支化点伸出聚氧乙烯侧链，所述梳型聚氨酯的特征是其分子量高于100,000，优选为300,000-3,000,000，其含有分子量均高于500、优选为2,000-20,000，且环氧乙烷含量均为80-99.9重量％的聚氧乙烯侧链。

在另一个实施方式中，本发明是一种纸涂料组合物，其包含a)30-80重量％的无机颜料；b)每100重量份颜料0.05-3.0重量份的上述梳型聚氨酯；c)至少15重量％的水。

发明详述

梳型聚氨酯的聚氧乙烯侧链以小于100、优选小于50个共价键的间隔沿主链分布。

在本文中，表述“聚氧乙烯侧链”指含-(CH₂CH₂O)_n-单元的侧链，其中n≥9。