[发明专利]含水聚氨酯-聚脲分散体

说明书

本发明涉及制造含水聚氨酯-聚脲分散体的方法、通过这种方法制得的含水聚氨酯-聚脲分散体以及它们用于制造涂层剂与粘合剂的用途。

含水粘合剂，特别是聚氨酯-聚脲（PU）分散体越来越多地用于基底的涂布、密封和粘合。与许多其它含水粘合剂种类不同，PU分散体最重要的特征在于对化学品和水的高耐受性、高机械载荷承载能力以及高拉伸强度与延展性。现有技术的聚氨酯-聚脲分散体在极大程度上满足了这些要求。本文中提及的体系因亲水性基团而可以是自乳化的，换言之它们可以在不借助外加乳化剂的情况下分散在水中，并具有单峰或多峰的粒度分布。

含水PU分散体的生产大体上是已知的。预聚物混合法和丙酮法是本领域已知并用在工业中的制造PU分散体的方法。与预聚物混合法相比，通过常规丙酮法可以制造更高品质和不含溶剂的PU分散体，其特征尤其在于更高的分子量、更低的亲水性和更狭窄的粒度分布并因此在涂料粘结剂和粘合剂领域的更好的性能。随着对PU分散体不断增长的需求，出于生态原因，其在许多领域越来越多地取代了含有有机溶剂的PU涂层剂和粘合剂，渐渐浮现的是，常规使用的丙酮法在其效率，特别是时空产率和能量输入方面不再是足够出色的，并且通过常规丙酮法可实现的产品品质与一致性并非总是仍然能满足市场的要求。因此该方法在效率方面的进一步提高是合意的，以便减少所用的能量与设备资源，并制造含有特征在于特别狭窄的粒度分布和高分子量的聚氨酯链的聚氨酯-聚脲聚合物的每单位时间和每反应器容量的聚氨酯-聚脲分散体。这可以简化例如应用方法，并打开了通往全新应用或应用领域的入口。

通过丙酮法制造聚氨酯分散体已经描述在DE-A 1570 602、DE-A 1570 615和DE-A 1694 062中。如已经公开在EP-A 1 669 382中那样，粒度分布常规上受聚合物链中亲水化程度的影响。采用其它相同的化学组成，亲水性基团数量的增加导致PU分散体具有更低的平均粒度和更狭窄的粒度分布。但是，提高该PU分散体和所得涂层的亲水性对它们的应用性质具有负面影响，特别是对涂层的耐水性和不透水性。由此按照现有技术的知识，该PU分散体的化学改性不会在性质方面获得所需的改善。DE-A 1 570 602描述了一种方法，其中在水中的分散步骤之后或在水中的分散步骤的同时可以去除该有机溶剂，甚至在真空下。DE-A 1 570 602没有教导如何提高该方法的效率和如何制造具有改善的性质，例如更窄的粒度分布与更高的均质程度的更高品质PU分散体。

本发明的一个目的因此是提供制造聚氨酯-聚脲（PU）分散体的特别有效和节约资源的方法，其能够相对于给定的单位时间和反应器容量以较大的量获得PU分散体，并生成少量的副产物。

本发明的一个目的因此是提供制造聚氨酯-聚脲（PU）分散体的特别有效和节约资源的方法，其能够相对于给定的单位时间和反应器容量以较大的量获得PU分散体，其中该PU分散体中存在的聚氨酯-聚脲聚合物的特征在于特别狭窄和均匀的粒度分布和该聚氨酯-聚脲链的高分子量。

前述目的通过本发明的主题来实现。

本发明因此提供制造含水聚氨酯-聚脲分散体的方法，其中在第一步骤（I）中，通过选自以下的化合物的完全或部分反应制造不含脲基团的异氰酸酯官能预聚物：

A）聚异氰酸酯，

B）数均分子量为200至8000克/摩尔的多元醇，

C’）分子量为60至400的低分子量化合物，其总计具有两个或更多个羟基，

D’）任选地，具有羟基的化合物，

E）异氰酸酯反应性的、离子型或潜在离子型亲水化合物，

F）异氰酸酯反应性的、非离子型亲水化合物，

任选已经在至少一种有机溶剂中，或者在第二步骤（II）中，如果并未在步骤（I）中，该异氰酸酯官能预聚物以使得以相对于溶液所有成分的20重量%至70重量%的浓度制造异氰酸酯官能预聚物溶液的方式溶解在至少一种有机溶剂中，

在第三步骤（III）中，任选进行添加

C''）分子量为60至400的低分子量化合物，其总计具有两个或更多个氨基和/或羟基，或

D''）任选地，具有氨基和/或羟基的化合物

并随后通过将水与该聚合物溶液混合进行分散，同时在分散和蒸馏单元中蒸馏该有机溶剂，条件是该分散和蒸馏单元的体积含量为50体积%至95体积%，随后获得在每种情况下相对于该聚氨酯-聚脲分散体的所有成分具有0.0重量%至5重量%的有机溶剂残余含量和20重量%至70重量%的聚氨酯-聚脲聚合物颗粒浓度的基本不含溶剂的聚氨酯-聚脲分散体。