组合物及其制备方法和应用与流程

    专利查询2026-06-17  6


    本发明涉及组合物、组合物的制备和应用,特别是在涂料、粘合剂或油墨领域的应用,以及使用该组合物制备、涂覆、结合、密封或印刷得到的制品。


    背景技术:

    1、水性聚氨酯聚脲分散体可以广泛应用于涂料、粘合剂、密封剂和印刷油墨领域。相比于传统溶剂型聚氨酯,其具有环保、非易燃易爆、储藏安全和固含量高等优点。但是,相对于溶剂型聚氨酯,水性聚氨酯聚脲分散体按照定义含有过量水,在环境条件下储存时其可使得可水解基团水解,同时体系中存在的金属离子(如用于聚氨酯或前体合成的催化剂中引入的金属离子)也会促进水性聚氨酯聚脲分散体上可水解基团的水解,从而会使其应用性能下降,具体表现为,在涂料产品领域,会影响涂料的附着力、耐脏污性、耐刮擦性、抗冲击性、断裂伸长率和耐水洗性等,在密封剂和粘结剂产品领域,会影响密封剂和粘结剂的涂刷性、耐热性和耐水解性等。

    2、de 19954500、de 4410557或ep 792908等专利提出在聚氨酯聚脲分散体中引入羧酸盐,然后再与碳化二亚胺复配来提高粘合性能,其中羧酸盐是通过在聚氨酯聚脲中加入二羟甲基丙酸得到的。上述反应羧基与碳二亚胺的反应活性较低。

    3、cn 108250390 b描述了通过加入非位阻型双官能度硅烷和引入具有末端的聚乙氧基链段作为亲水性试剂,得到了可自交联的水性聚氨酯分散体。

    4、cn 109081897 a描述了通过加入非位阻型双官能度、单官能度或双官能度硅烷,引入具有末端的聚乙氧基链段作为亲水性试剂,得到了可自交联的水性聚氨酯分散体。

    5、cn 113136160 a描述了通过加入水溶性螯合剂,与体系中的金属离子络合形成稳定的化合物,使其不再促进聚氨酯水解;通过引入非位阻型双官能度硅烷(kh792),增加水性聚氨酯的耐水性和耐热性;同时通过添加少量具有亲水性端基的单官能度的聚醚聚醚来替代部分磺酸盐的亲水基团,减少磺酸根的含量,进而制备出稳定性优异的水性聚氨酯胶黏剂。

    6、ep 3026071 a1描述了一种制备水性聚氨酯分散体的方法,该分散体从包含至少一种易于结晶的聚酯多元醇和至少一种聚醚多元醇的混合物中获得,其中聚醚多元醇是一种含有环氧乙烷单元的聚亚烷基二醇均聚物或共聚物。

    7、wo 2016135162 a1描述了制作可用作粘合剂,尤其适用于金属表面的的水性肽功能化聚氨酯分散体(pud)的制备方法,该分散体由马来酰亚胺封端的聚氨酯预聚物与一种或多种肽反应制成。通过肽中的氨基酸侧链和马来酰亚胺基团发生偶联反应,利用肽的吸附特性提高其在基材表面的吸附质量。反应混合物中至少包含聚醚多元醇和聚酯多元醇,聚醚多元醇可以是聚亚烷基二醇均聚物或共聚物,聚酯多元醇可以是结晶/半结晶多元醇。

    8、us 10640702 bb描述了一种涂覆颗粒的制备和使用方法,用作水力压裂中的支撑剂从而优化资本成本和设备成本,改善生产效率。该涂覆颗粒由粒径不超过3目的基质颗粒和包含结晶或半结晶聚酯/聚氨酯的涂层组成,该结晶或半结晶聚酯/聚氨酯的脱结晶温度至少为35℃,并且由氨基硅烷改性。该结晶或半结晶聚酯/聚氨酯可以含有单官能度或双官能度的聚醚多元醇,该聚醚多元醇由环氧乙烷聚合或环氧乙烷和环氧丙烷共聚。

    9、wo 2018/158278 a1描述了一种包含可溶性螯合剂盐的水性聚氨酯聚脲分散体。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种组合物、组合物的制备和应用,特别是在涂料、粘合剂或油墨领域的应用,以及使用该组合物制备、涂覆、结合、密封或印刷得到的制品。

    2、根据本发明的组合物,包含:

    3、(a)一聚氨酯聚脲聚合物,所述聚氨酯聚脲聚合物由包含下列组分的体系反应得到:

    4、(a1)一多异氰酸酯;

    5、(a2)一符合式i结构的聚合物:

    6、

    7、其中,n为10-75,r1为含有1-10个碳原子的烷基,r2为含有至少两个异氰酸酯反应性基团的结构;

    8、(a3)一不同于组分a2)的多元醇,所述多元醇的羟基官能度为1.5-4;

    9、(a4)一硅烷化合物,所述硅烷化合物包含一个异氰酸酯反应性基团以及至少两个与硅原子相连的甲氧基和/或乙氧基;

    10、(a5)一含2-3个异氰酸酯反应性基团的不同于(a2)的亲水化合物;和

    11、(a6)可选的一含1-3个氨基和/或羟基的化合物;

    12、所述符合式i结构的聚合物的量为0.7重量%-9重量%,所述硅烷化合物的量为0.14重量%-0.6重量%,相对于所述聚氨酯聚脲聚合物的总重量计;

    13、(b)至少一种水溶性螯合剂,其选自乙二胺四乙酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐、葡萄糖酸盐和/或其中至少两种的混合物;和

    14、(c)水。

    15、根据本发明的一个方面,提供了根据本发明所提供的组合物的制备方法,包含以下步骤:以任意方式混合所述聚氨酯聚脲聚合物(a)或制备所述聚氨酯聚脲聚合物的组分、螯合剂(b)和水(c)。

    16、根据本发明的另一方面,提供了一种包含根据本发明所提供的组合物的涂料、粘合剂或油墨。

    17、根据本发明的再一方面,提供了根据本发明所提供的组合物用于制备涂覆产品、粘结产品或印刷产品的用途。

    18、根据本发明的又一方面,提供了含有根据本发明所提供的组合物制备、涂覆、结合、密封或印刷的基材的制品。

    19、本发明的组合物中的聚氨酯聚脲中的甲氧基和/或乙氧基硅烷可以发生水解和随后的缩合,从而使组合物具有良好的耐水解性能;聚氨酯聚脲的符合式i结构的聚合物生成的侧基软段更倾向于与聚氨酯硬段相分离,使得聚氨酯软段较柔软,活动性强,从而妨碍分子的紧密排列,减少其大分子团相互缠结的机会,使之不易形成聚合物簇的结构,从而使组合物具有良好的低温稳定性;本发明的组合物中的螯合剂盐可降低粒子之间的双电层作用力,从而很好的降低了组合物的粘度。

    20、因此,本发明的组合物具有优异的低温性能、良好的耐水解性和热储存后的耐水解性,且能兼顾低粘度,易于工业生产。



    技术特征:

    1.一种组合物,包含:

    2.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述组分a1)多异氰酸酯具有至少两个异氰酸酯基团;进一步优选符合以下通式的异氰酸酯:y(nco)2,其中y选自:含4-12个碳原子的二价脂族烃基、含6-15个碳原子的二价脂环族烃基、含6-15个碳原子的二价芳族烃基或含7-15个碳原子的二价芳脂族烃基;还优选下列的一种或多种:四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、4,4′-二环己基丙烷二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,2′-和2,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、四甲基二甲苯基二异氰酸酯和对苯二甲基二异氰酸酯,最优选是:六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物,或六亚甲基二异氰酸酯和4,4′-二环己基甲烷二异氰酸的混合物。

    3.如权利要求1或2所述的组合物,其特征在于,所述r2的至少两个异氰酸酯反应性基团选自至少两个氨基、至少两个羟基或者至少一个氨基和至少一个羟基。

    4.如权利要求1-3任一项所述的组合物,其特征在于,所述符合式i结构的聚合物是下列的一种或多种:符合式ii结构的聚合物和符合式iii结构的聚合物,

    5.如权利要求1-4任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a2)符合式i结构的聚合物的数均分子量为500g/mol-4000g/mol,数均分子量根据凝胶色谱法测试,使用四氢呋喃作为流动相,并基于聚苯乙烯为标准物计算分子量,选择分子量为200或更高的组分用于计算,并用差示折射检测器测量。

    6.如权利要求1-5任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a2)符合式i结构的聚合物的官能度为2。

    7.如权利要求1-6任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a3)不同于组分a2)的多元醇是下列的一种或多种:数均分子量为62-15000的二醇和数均分子量为62-15000的多元醇,进一步优选下列的一种或多种:数均分子量为62-5000的二醇和数均分子量为92-5000的三醇,最优选下列的一种或多种:数均分子量为500-2500的含有1.5-3个羟基的聚酯多元醇、数均分子量为400-2500的含有1.5-3个羟基的聚碳酸酯多元醇、数均分子量为200-2500的含有1.5-3个羟基的聚醚多元醇、数均分子量为250-2500的含有1.5-3个羟基的聚内酯多元醇和小分子醇,数均分子量根据凝胶色谱法测试,使用四氢呋喃作为流动相,并基于聚苯乙烯为标准物计算分子量,选择分子量为200或更高的组分用于计算,并用差示折射检测器测量。

    8.如权利要求1-7任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a3)不同于组分a2)的多元醇的熔融焓不小于15j/g,最优选25j/g-100j/g,根据din65467中的方法a通过dsc从20℃到100℃的第一条升温曲线得到,上样量为10-20毫克,加热速率为20k/min。

    9.如权利要求1-8任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a4)硅烷化合物包含至少一个氨基基团。

    10.如权利要求1-9任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a4)硅烷化合物是下列的一种或多种:n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、3-氨基丙基(二乙氧基)甲基硅烷和3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷;优选下列的一种或多种:n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、3-氨基丙基(二乙氧基)甲基硅烷和3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷;最优选下列的一种或多种:(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷和3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷。

    11.如权利要求1-10任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a5)含2-3个异氰酸酯反应性基团的亲水化合物是下列的一种或多种:n-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷磺酸盐、二羟甲基丙酸盐和n-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷羧酸盐。

    12.如权利要求1-11任一项所述的组合物,其特征在于,其中所述螯合剂b)的特征在于,其浓度为4.3×10-7mol/g的水溶液在温度23℃下的ph值在3-11范围内,优选在4-10范围内、最优选在5-8范围内。

    13.如权利要求1-12任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a6)含1-3个氨基和/或羟基的化合物是下列的一种或多种:脂肪族和/或脂环族伯和/或仲单胺或二胺或三胺或氨基醇,最优选下列的一种或多种:异佛尔酮二胺、n-(2-羟乙基)亚乙基二胺和二乙醇胺。

    14.如权利要求1-13任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a1)的量为5重量%-40重量%,最优选8重量%-20重量%,相对于所述聚氨酯聚脲的总重量计。

    15.如权利要求1-14任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a2)的量为0.7重量%-4重量%,相对于所述聚氨酯聚脲的总重量计。

    16.如权利要求1-15任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a3)的量为5重量%-94重量%,最优选70重量%-90重量%,相对于所述聚氨酯聚脲的总重量计。

    17.如权利要求1-16任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a4)的量为0.18重量%-0.4重量%,相对于所述聚氨酯聚脲的总重量计。

    18.如权利要求1-17任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a5)的量为0.2重量%-50重量%,最优选1重量%-5重量%,相对于所述聚氨酯聚脲的总重量计。

    19.如权利要求1-18任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分b)的量为0.05重量%-0.5重量%,最优选0.1重量%-0.2重量%,相对于所述聚氨酯聚脲的总重量计。

    20.如权利要求1-19任一项所述的组合物,其特征在于,所述组分a6)含1-3个氨基和/或羟基的化合物的量不超过10重量%,最优选0.5重量%-3重量%,相对于所述聚氨酯聚脲的总重量计。

    21.如权利要求1-20任一项所述的组合物的制备方法,包含以下步骤:以任意方式混合所述聚氨酯聚脲聚合物(a)或制备所述聚氨酯聚脲聚合物的组分、螯合剂(b)和水(c)。

    22.如权利要求21所述的制备方法,其特征在于,所述聚氨酯聚脲聚合物(a)和水(c)形成一水性聚氨酯聚脲分散体,然后引入所述螯合剂(c)得到所述组合物。

    23.如权利要求21或22所述的制备方法,其特征在于,所述螯合剂(c)以水溶液形式加入。

    24.一种包含根据权利要求1-20任一项所述的组合物的涂料、粘合剂或油墨。

    25.如权利要求24所述的涂料、粘合剂或油墨,其特征在于,进一步包含一添加剂,所述添加剂是下列的一种或多种:乳化剂、光稳定剂、抗氧化剂、杀菌剂、填料、抗沉降剂、消泡剂、湿润剂、流动调节剂、反应性稀释剂、增塑剂、中和剂、催化剂、辅助溶剂、增稠剂、颜料、染料、消光剂和增粘剂。

    26.根据权利要求1-20任一项所述的组合物用于制备涂覆产品、粘结产品或印刷产品的用途。

    27.含有根据权利要求1-20任一项所述的组合物制备、涂覆、结合、密封或印刷的基材的制品。


    技术总结
    本发明涉及组合物、组合物的制备和应用,特别是在涂料、粘合剂或油墨领域的应用,以及使用该组合物制备、涂覆、结合、密封或印刷得到的制品。该组合物包含(a)一聚氨酯聚脲聚合物;(b)一螯合剂;和(c)水。本发明的组合物具有优异的低温性能、良好的耐水解性和热储存后的耐水解性,且能兼顾低粘度,易于工业生产。

    技术研发人员:周诗洁,魏松丽,邓瑞,金晨,赵东波,简韦卡德
    受保护的技术使用者:科思创德国股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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