[发明专利]可辐射固化聚氨酯水分散体

说明书

本发明涉及可以用UV辐射固化的聚氨酯水分散体，其制备方法及其用途。

为了涂敷木质材料，正如在家具工业中一样例如广泛使用可辐射固化聚氨酯。除了诸如高硬度的要求外，尤其要求家具工业中的涂料突出木结构，这是一种称为“木纹突出”的效果。

可辐射固化的水分散性聚氨酯例如由EP753531(其中尿烷丙烯酸酯基于聚酯丙烯酸酯制备)和EP942022(其中尿烷丙烯酸酯基于含有丙烯酸酯基团的预聚物制备)已知。其中所述聚氨酯丙烯酸酯分散体并不充分突出木结构。

具体而言，EP753531的实施例显示出不良木纹突出，正如EP1142947中作为对比例的实施例A所显示的那样。

具有良好木纹突出的聚氨酯水分散体例如描述于EP1142947中。该效果归因于特殊单体(羟基新戊酸的新戊二醇酯)的掺入。尽管其中所述体系与现有技术相比确实显示出显著改善的木纹突出(评分为2)，但相对于所用PE55W聚酯丙烯酸酯参照(评分为0)仍需改进。

本发明的目的是要提供可以用UV辐射固化且在水中以分散体存在的聚氨酯，其在木质材料上显示出良好的性能特征，更具体的是高硬度以及有效的木纹突出。此外，为了分散聚氨酯，应无需对健康有害的溶剂，特别是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

该目的借助在水中作为分散体存在的可辐射固化聚氨酯实现，所述可辐射固化聚氨酯由如下组分合成：

a)至少一种脂族二-或多异氰酸酯，

b)至少一种具有至少一个对异氰酸酯基团呈反应性的基团和至少一个可自由基聚合C=C双键的化合物，

c)任选的至少一种具有至少两个选自羟基、巯基、伯和/或仲氨基的对异氰酸酯基团呈反应性的基团的化合物，

d)至少一种具有至少一个对异氰酸酯基团呈反应性的基团和至少一个酸基的化合物，

e)至少一种用于中和或部分中和化合物d)的酸基的碱性化合物，

f)任选的至少一种不同于b)、d)和e)的化合物，其仅含有一个对异氰酸酯基团呈反应性的基团，

g)任选的至少一种不同于a)的二-或多异氰酸酯，

h)任选的其他添加剂，选自反应性稀释剂、光引发剂和常规涂料添加剂，

i)水，和

k)任选的至少一种二胺和/或多胺，

其中在25℃下借助使用Zetasizer1000的动态光散射测定，在该水分散体中颗粒的平均直径(z均)不超过30nm，优选25nm，以及

其中组分g)的NCO基团的比例基于来自化合物a)和g)的全部所用NCO基团不超过20mol%。

在一个优选实施方案中，本发明所制备的聚氨酯，即合成组分a)-d)以及还有任选的f)和g)的反应产物具有的双键密度为至少1.5mol/kg，优选至少1.8mol/kg，更优选至少2.0mol/kg，非常优选2.2mol/kg。

在本发明的分散体中，不使用其中异氰酸酯基团已经部分或完全与所谓的封闭剂反应的异氰酸酯官能化合物。封闭剂是将异氰酸酯基团转化成封闭(封端或保护)的异氰酸酯基团的化合物，随后在已知为解封闭温度的温度以下不显示游离异氰酸酯基团的常规反应。本发明不使用的该类具有封闭异氰酸酯基团的化合物通常用于经由异氰酸酯基团固化而固化至完全的双固化涂料组合物。本发明的聚氨酯分散体在其制备之后优选基本不再含有任何游离异氰酸酯基团：即通常小于1重量%的NCO，优选小于0.75重量%，更优选小于0.66重量%，非常优选小于0.3重量%的NCO(以分子量为42g/mol计算)。

组分a)

组分a)包括至少一种，例如1-3种，优选1-2种，更优选正好一种脂族二-或多异氰酸酯。

脂族异氰酸酯是仅含有与为线性或支化的无环链的一部分的那些碳原子连接的异氰酸酯基团的那些，优选仅含有与线性或支化的无环链连接的异氰酸酯基团的那些，更优选具有仅与线性或支化的无环烃链连接的异氰酸酯基团的那些。

脂族二异氰酸酯或多异氰酸酯优选为具有4-20个碳原子的异氰酸酯。常规二异氰酸酯的实例是四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、五亚甲基-1,5-二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、2-甲基-1,5-二异氰酸酯基戊烷、八亚甲基-1,8-二异氰酸酯、十亚甲基-1,10-二异氰酸酯、十二亚甲基-1,12-二异氰酸酯、十四亚甲基-1,14-二异氰酸酯、2,2,4-和2,4,4-三甲基己烷二异氰酸酯、1,3-二(1-异氰酸酯基-1-甲基乙基)苯(m-TMXDI)和赖氨酸二异氰酸酯的衍生物。可以存在所述二异氰酸酯的混合物。