[发明专利]木质聚氨酯-脲类的模量改性

说明书

本发明涉及水质离子型聚氨酯-聚脲类;具体说涉及一些改进的离子型聚氨酯-聚脲类，其软链段多元醇成份除包含传统的二醇类之外，还包含高含量的三元醇类。

含有化学结合的阴离子基团或阳离子基团的聚氨酯-聚脲类之稳定的水分散液，很久以来人们就知道可以用于各种涂料之中。用这些分散液制成的涂料和上浆剂，具有优良的耐化学剂性、耐磨性和韧性等等。

早在1970年，D.Dieterich等人就发表了有关离子型聚氨酯-聚脲类水分散液的一种最初的技术观点，参见Angewante  Chemie  International  Ed  9，40-50页（1970年）。此后，该作者又在Progress  In  Organic  Coatings，9，218-340页（1981年）上发表了进一步看法。这些聚合物通常是由基本上二官能度的异氰酸酯成份和异氰酸酯反应性成份制备的。这就是说，这些聚合物最终形式基本呈线型，而且对有机溶剂稳定。然而，人们知道有关交联的聚氨酯-聚脲水分散液的情况如下。

美国专利3，870，684中披露了聚氨酯-聚脲类的一些水分散液，其中将某种有离子基团的异氰酸酯为终端的预聚物（以溶于有机溶剂的溶液形成）与某种脂族多胺的水溶液混合，通过这种方法进行交联，所说的多胺包含总计至少三个伯胺基和/或仲胺基，而这些胺基中至少有两个是伯胺基。这些组合物又叫作胶乳，其优点是能够形成水分散液形式下的交联聚合物，同时还能避免形成料块和液体凝结物等现有技术中出现的问题。但是，这种制备方法需要有机溶剂，而且需要用多官能度的多胺类。

美国专利4，203，883中披露出一些与上述美国专利3，870，684中所述的密切相关的交联的聚氨酯-聚脲类。使包含被羧酸基团中和的叔胺的以异氰酸酯为终端的聚氨酯预聚物与三胺反应或与三胺及二胺的混合物反应，用这种方法进行交联。此外，采用有机溶剂至少有利于预聚物成份的制备。

美国专利4，408，008也披露出交联的尿素-氨基甲酸酯聚合物类的一些稳定的水分散液，其中通过利用平均官能度为2.2-6的多官能胺扩链剂进行交联。所说聚合物的水分散性，主要靠在带侧基的构型中具有携带非离子型亲水的乙烯氧链的单体成分而获得的。所说聚合物链中存在的离子单元是任意的，而且是优选的。在此专利中十分清楚地指出，在所说的交联步骤之前需要基本上为线型的预聚物。在讨论预聚物制备时所使用的多元醇成分时，详细说明了这一点。如果所说的成分要包含三官度，则应限制在小比例上，而且仅应限制在采用三甲氧基丙烷等扩链剂对预聚物作轻度支化的特殊场合下。按规定，所说预聚物原始成分的平均官能度应小于2.1。

美国专利4，501，852中披露出一些阴离子型聚氨酯-脲类稳定的水分散液，这些聚合物既可以呈链型，也可以呈交联型，根据与所说的预聚物反应的多胺扩链剂之官能度而定。与上面引证的美国专利4，408，008相似，所说的异氰酸酯预聚物是二官能度的，而且局限在平均官能度小于2.1的原始成份上。这种方案的新颖性在于这样一个事实，即在所说的预聚物中同时存在阴离子基团和小比例的侧向或终端亲水的乙烯氧链，而所说阴离子基团的中和用逆离子是一些挥发性和非挥发性阳离子的混合阳离子。所说的中和用离子如果是低沸点叔胺，则在形成薄膜时易于从最后的聚合物水分散液中除去。这样一来，总的结果是聚氨酯-聚脲涂料具有改进的水解稳定性。

一般而言，现有技术告诉我们：第一制备阶段的预聚物应当基本上是二官能性的，而且还指出在制备所说水分散液的始终均使用有机溶剂。为了避免使用溶剂，美国专利4，108，814专门需要使用含有二醇的特定磺酸的碱金属盐或铵盐。

现有技术中还提供了不采用有机溶剂的、具有更常用离子基团的、离子型聚氨酯-聚脲聚合物类的一些水分散液。

因此，如果能完全排除使用有机溶剂，而且还可以使用全部传统的离子反应物，那么将是十分有利的。假如不使用有机溶剂，还能直接或间接地导致最终的聚氨酯-聚脲聚合物物理性能的改善，那将会具有更大的吸引力。

本发明涉及一种通过（A）和（B）反应制备的离子型聚氨酯-聚脲的稳定的水分散液，其中：（A）是以异氰酸酯为终端的离子型预聚物的水分散液，（B）是烃类多胺扩链剂，所说的预聚物由（ⅰ）过量的脂肪族或脂环族二异氰酸酯、（ⅱ）有机多元醇和（ⅲ）包含离子基团或潜在离子基团的二官能度的异氰酸酯反应性成分制成;其特征在于所说的成分（ⅱ）包含分子量为250-6000的有机二元醇和有机三元醇的混合物。