CN101443379A

CN101443379A - 非离子型亲水聚氨酯水分散体及其连续制备方法

Info

Publication number: CN101443379A
Application number: CNA2007800170513A
Authority: CN
Inventors: B·埃德姆; M·亚当斯; R·C·弗赖伊; D·巴塔查尔吉; D·R·罗伯茨
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2009-05-27
Also published as: AU2007253912A1; CA2651511A1; EP2021393A1; KR20090026765A; BRPI0710995A2; AU2007253912B2; MX2008014617A; WO2007136991A1; JP2009537667A; RU2008149515A; US20090105411A1

Abstract

本发明涉及一种非离子型亲水聚氨酯水分散体，以及制备该非离子型亲水聚氨酯水分散体的连续方法。本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体包括非离子型亲水预聚物、水、任选的外部表面活性剂，和任选的增链剂的反应产物。非离子型亲水预聚物包括第一组分和第二组分的反应产物。第一组分选自芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合。第二组分为亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，或上述的组合。制备所述非离子型亲水聚氨酯水分散体的连续方法包括如下步骤：(1)提供具有流速R₂的分散相液流，其中分散相液流含有非离子型亲水聚氨酯预聚物，该非离子型亲水聚氨酯预聚物包含(a)第一组分和(b)第二组分的反应产物，其中第一组分为芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合，其中第二组分为非离子型亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，或上述的组合；(2)提供具有流速R₁的连续相液流，其中连续相液流包含水和任选的表面活性剂；(3)连续地将分散相液流和连续相液流并入高剪切分散混合器，其中R₂∶R₁为10∶90至30∶70；(4)通过高剪切分散混合器在水中乳化非离子型亲水聚氨酯预聚物；以及(5)从而制得非离子型亲水聚氨酯水分散体。

Description

非离子型亲水聚氨酯水分散体及其连续制备方法

技术领域

本发明涉及一种非离子型亲水聚氨酯水分散体及其连续制备方法。

相关申请的交叉引用

本发明为非临时申请，要求2006年5月16日提交的题名为“AQUEOUSNO N-IONIC HYDROPHILIC POLYURETHANEDISPERSIONS，AND A CONTINUOUS PROCESS OF MAKING THESAME(非离子型亲水聚氨酯水分散体及其连续制备方法)”的美国临时专利申请系列案No.60/800,793的优先权，该系列案的公开以全文引用的方式并入本文。

背景技术

聚氨酯水分散体通常是众所周知的并且其被用于制备有用的聚氨酯产品。已使用不同的技术促进聚氨酯水分散体的制备。

美国专利No.6,897,281描述了具有超过约500克/米²/24小时的垂直透潮率的透气性聚氨酯。所述透气性聚氨酯包括：(a)含量为聚氨酯的12重量％至80重量％的聚环氧烷侧链单元，其中(i)聚环氧烷侧链单元中的环氧烷基团具有2至10个碳原子，且为未取代的、取代的，或未取代及取代的，(ii)至少约50重量％的环氧烷基团为环氧乙烷，和(iii)当侧链单元的分子量小于约600克/摩尔时侧链单元的含量为至少约30重量％，当侧链单元的分子量为600至1,000克/摩尔时侧链单元的含量为至少约15重量％，当侧链单元的分子量大于约1,000克/摩尔时侧链单元的含量为至少约12重量％，以及(b)含量为包括少于约25重量％的聚氨酯的聚环氧乙烷主链单元。

美国专利No.5,700,867描述了具有离子型官能团、聚氧化乙烯单元和末端肼官能团的水聚氨酯的水分散体。离子型官能团的含量为每100克水聚氨酯5至180毫当量，聚氧化乙烯单元的含量为水聚氨酯重量的约20重量％或更少。

美国专利No.5,043,381描述了具有聚氧化乙烯侧链和每3,000至100,000原子量单位1个交联的非离子型水可分散的聚氨酯的水分散体。

美国专利No.4,092,286描述了具有基本上线性的分子结构的水可分散的聚氨酯高弹体，该聚氨酯高弹体的特征在于(a)具有以整个聚氨酯计约0.5至10重量％的环氧乙烷单元含量的聚环氧烷聚醚侧链和(b)每100克约0.1至15毫当量的离子基团含量。

美国专利No.3,920,598描述了一种无需乳化剂而适于在水中分散的聚氨酯。所述无需乳化剂而适于在水中分散的聚氨酯通过具有反应活性氢原子(该氢原子通过Zerewitinoff法测定)的有机化合物与具有侧链(该侧链含有重复的(-O-CH₂-CH₂)基团)的有机二异氰酸酯反应制得。

日本专利公开No.57-39212描述了模塑聚氨酯的方法，其中通过热处理固化具有特定结构的聚氨酯的水乳浊液。聚氨酯的水乳浊液为预聚物的产物，该预聚物通过(a)聚异氰酸酯；(b)6-30重量％的分子量为800-1500的聚氧乙二醇化合物；以及(c)不同于(ii)的多羟基化合物的反应获得。

尽管有发展和改善聚氨酯水分散体的研究工作，仍然需要进一步改善聚氨酯水分散体及其制备方法。

发明内容

本发明为一种非离子型亲水聚氨酯水分散体及其连续制备方法。本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体包括非离子型亲水预聚物、水、任选的外部表面活性剂，和任选的增链剂的反应产物。非离子型亲水预聚物包括第一组分和第二组分的反应产物。第一组分选自芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合。第二组分为亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，或上述的组合。制备所述非离子型亲水聚氨酯水分散体的连续方法包括如下步骤：(1)提供具有流速R₂的分散相液流，其中分散相液流含有非离子型亲水聚氨酯预聚物，该非离子型亲水聚氨酯预聚物包含(a)第一组分和(b)第二组分的反应产物，其中第一组分为芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合，其中第二组分为非离子型亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，或上述的组合；(2)提供具有流速R₁的连续相液流，其中连续相液流包含水和任选的表面活性剂；(3)连续将分散相液流和连续相液流并入高剪切分散混合器，其中R₂:R₁为10:90至30:70；(4)通过高剪切分散混合器在水中乳化非离子型亲水聚氨酯预聚物；以及(5)从而制得非离子型亲水聚氨酯水分散体。

发明详述

本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体包括非离子型亲水预聚物、水、任选的外部表面活性剂，和任选的增链剂的反应产物。非离子型亲水预聚物包括第一组分和第二组分的反应产物。第一组分选自芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合。第二组分为亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，或上述的组合。

第一组分可为任何已知的芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合。这些聚异氰酸酯包括含有每分子至少约两个异氰酸酯基团的那些，优选地，含有每分子平均2.0至3.0个异氰酸酯基团的那些。聚异氰酸酯可优选为芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合。示例的聚异氰酸酯包括但不限于甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI)、苯二甲撑二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二苄基二异氰酸酯、二苯醚二异氰酸酯、间-或对-四甲基苯二甲基二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯。此外，脂肪族二异氰酸酯(其进一步包括脂环族二异氰酸酯)包括美国专利No.5,494,960中所公开的那些，本文如氢化的甲苯二异氰酸酯、氢化的二苯甲烷-4，4’-二异氰酸酯(H₁₂MDI)、1，4-四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、氢化的苯二甲撑二异氰酸酯、环己基-1，4-二异氰酸酯，和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)以及1，3-和1，4-双-(甲基环己基异氰酸酯)，和上述的混合物。另外，聚异氰酸酯可包括一种或多种类型的任何参考的异氰酸单体单元。第一组分可优选地选自MDI、TDI、HDI，或1，3-和1，4-双-(甲基环己基异氰酸酯)。

第二组分可为任何环氧烷多元醇、环氧烷单醇，或上述的组合；例如，第二组分可优选为非离子型亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，和上述的组合。环氧烷多元醇或环氧烷单醇的烯化氧(alkylene oxide)可通常为乙烯或丙烯。环氧烷多元醇或环氧烷单醇的烯化氧可优选为乙烯。环氧烷多元醇或环氧烷单醇可为均聚物或共聚物。环氧烷多元醇或环氧烷单醇可进一步为线性聚合物或支化聚合物。非离子型亲水环氧烷多元醇或非离子型亲水环氧烷单醇的烯化氧部分可以是无规分布的或者嵌段分布的。这种非离子型亲水环氧烷多元醇包括但不限于聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷、聚氧化四亚甲(polytetramethylene oxide)、上述的掺合物，和上述的组合。第二组分可优选为非离子型亲水聚环氧乙烷。第二组分可进一步包括非离子型疏水多元醇，该非离子型疏水多元醇包括但不限于聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧丁烷、聚氧化四亚甲、芳香或脂肪族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、丙烯酸多元醇、上述的掺合物，和上述的组合。第二组分可包含以第二组分重量计高达90重量％的非离子型亲水环氧烷多元醇或非离子型亲水环氧烷单醇。本文包括和公开所有单独的值和0至90重量％的子域，例如，第二组分可包含以第二组分重量计约10至90重量％的非离子型亲水环氧烷多元醇或非离子型亲水环氧烷单醇；或选择地，第二组分可包含以第二组分重量计至少80重量％的非离子型疏水环氧烷多元醇或非离子型疏水环氧烷单醇。

非离子型亲水聚氨酯预聚物可包含任意含量的第一组分或第二组分。所述非离子型亲水聚氨酯预聚物可包含以非离子型疏水聚氨酯预聚物重量计高达约90重量％的第一组分。本文包括和公开所有单独的值和0至90重量％的子域，例如，非离子型亲水聚氨酯预聚物可包含以非离子型亲水聚氨酯预聚物重量计高达约50重量％的第一组分；或选择地，非离子型亲水聚氨酯预聚物可包含以非离子型亲水聚氨酯预聚物重量计高达约20重量％的第一组分。而且，非离子型亲水聚氨酯预聚物可包含以非离子型亲水聚氨酯预聚物重量计高达约90重量％的第二组分。本文包括和公开所有单独的值和0至90重量％的子域，例如，第二组分可包含以第二组分重量计约10至90重量％的非离子型亲水环氧烷多元醇或非离子型亲水环氧烷单醇；或选择地，第二组分可包含以第二组分重量计至少80重量％的非离子型疏水环氧烷多元醇或非离子型疏水环氧烷单醇。非离子型亲水聚氨酯预聚物可包含以非离子型亲水聚氨酯预聚物重量计高达约10组合重量(combined weight)％的另外的组分。本文包括和公开所有单独的值和0至10重量％的子域，例如，非离子型亲水聚氨酯预聚物可包含以非离子型亲水聚氨酯预聚物重量计高达约5组合重量％的另外的组分。

非离子型亲水聚氨酯水分散体可包含任意含量的非离子型亲水聚氨酯预聚物，例如，非离子型亲水聚氨酯水分散体可包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体重量计高达约70重量％的非离子型亲水聚氨酯预聚物。本文包括和公开所有单独的值和0至70重量％的子域，例如，非离子型亲水聚氨酯水分散体可包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体重量计高达约30重量％的非离子型亲水聚氨酯预聚物；或选择地，非离子型亲水聚氨酯水分散体可包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体重量计高达约20重量％的非离子型亲水聚氨酯预聚物。例如，非离子型亲水聚氨酯水分散体可包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体重量计高达约10重量％的非离子型亲水聚氨酯预聚物。而且，非离子型亲水聚氨酯分散体可包含任意含量的水，例如，非离子型亲水聚氨酯分散体可包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体重量计30至90重量％的水。本文包括和公开所有单独的值和30至90重量％的子域，例如，非离子型亲水聚氨酯分散体可包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体重量计70至90重量％的水；或选择地，非离子型亲水聚氨酯水分散体可包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体重量计80至90重量％的水。

非离子型亲水聚氨酯水分散体可任选地包括一个或多个表面活性剂。表面活性剂通常包括于水相。所述表面活性剂可，例如，为阴离子型、非离子型、阳离子型、两性离子型，或非离子型与阳离子型、阴离子型或两性离子型的混合。优选的表面活性剂为非离子型和阴离子型表面活性剂。未掺入聚合物主链的表面活性剂选自金属或铵的磺酸盐、磷酸盐或羧酸盐。合适的表面活性剂包括脂肪酸的碱金属盐(如硬脂酸钠、棕榈酸钠、油酸钾)、脂肪酸硫酸的碱金属盐(如十二烷基硫酸钠)、烷基苯硫酸和烷基苯磺酸、及烷基萘硫酸和烷基萘硫酸的碱金属盐(如十二烷基苯磺酸钠、烷基萘磺酸钠)、琥珀酸二烷基酯磺酸的碱金属盐、乙氧基化烷基酚硫酸的碱金属盐(例如辛基酚聚乙氧乙基硫酸钠(sodium octylphenoxypolyethoxyethyl sulfate))、聚乙氧基醇硫酸的碱金属盐和聚乙氧烷基苯酚硫酸的碱金属盐。更优选地，阴离子型表面活性剂可为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、正癸基二苯醚二磺酸钠、十二烷基苯磺酸异丙胺，或己基二苯醚二磺酸钠，且最优选地，阴离子型表面活性剂可为十二烷基苯磺酸钠。非离子型表面活性剂可，例如为苯酚(例如壬基苯酚)的环氧乙烷加成物、乙氧化脂肪酸、乙氧化脂肪酸酯、乙二醇酯，和上述的组合。非离子型亲水聚氨酯水分散体可任选地包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体总重量计0至约6重量％的表面活性剂。本文包括和公开所有单独的值和0至6重量％的子域，例如，非离子型亲水聚氨酯水分散体可任选地包含以非离子型亲水聚氨酯水分散体总重量计0.05至约5重量％的表面活性剂。通常，希望加入足够量的表面活性剂以促进非离子型亲水水分散体的制备，所述非离子型亲水水分散体具有20至1000纳米，更优选40至150纳米的平均粒度，以及1.0至5.0且更优选1.0至2.0的多分散性。优选从外部加入的表面活性剂在乳液和分散体的形成和稳定化中起到重要的作用。一般地，更高的表面活性剂浓度导致更小直径的颗粒，但过高的表面活性剂浓度趋于有害影响产物的性质。本领域普通技术人员可容易地确定用于特定方法和最终用途的适合的表面活性剂类型和浓度。

尽管能使用水作为增链剂，本发明的聚氨酯分散体可进一步包括不掺入任何离子性质进入聚氨酯颗粒(如脂肪族、脂环族、芳香族聚胺，和醇胺)的其他增链剂以组成分子量。因此，在水和预聚物之间的基本反应(substantial reaction)发生之前，可优选地将预聚物与增链剂接触。增链剂包括但不限于肼、乙二胺、己二胺、胺化的聚氧化烯二醇、1，3-1，4双(氨甲基)环己烷和异佛尔酮二胺。

本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体可进一步包括其他任选的添加剂，如相改性剂。在非离子型亲水聚氨酯分散体的制备期间所述相改性剂可包括于水中。通过包括0.5至8重量％的如聚乙烯醇的保护胶体(与水一起)或阴离子型表面活性剂，可提高非离子型亲水聚氨酯分散体的胶体稳定性。所述相改性剂通常以非离子型亲水聚氨酯分散体的0.1至5重量％的含量存在。本发明的非离子型亲水聚氨酯分散体可进一步包括提供所需流动特性的流变改性剂(如藻酸铵和甲基纤维素)、改性拉伸、磨耗和撕裂性质的填料(如粘土、炭黑和胶态二氧化硅和滑石)、染料和颜料、抗降解剂，和控制模量的软化剂(如矿物油)。此外，非离子型亲水聚氨酯分散体可与其他乳状液掺和，所述分散体包括但不限于聚烯烃分散体、环氧分散体、丙烯酸分散体、苯乙烯/丁二烯分散体，以及上述的组合。

本发明的非离子型亲水聚氨酯分散体可进一步包括在施用本发明的聚氨酯分散体的最终用途中可以使用的任何普通技术人员已知的其他添加剂，只要所述其他添加剂的存在不会降低最终用途产物的所需性质。能将所述添加剂以任何已知有用的方式掺入分散体，所述方式包括但不限于包含于预聚物制剂和包含于用来制备分散体的水中。其他合适的添加剂包括二氧化钛、碳酸钙、氧化硅、消泡剂、抗微生物剂、碳粒子。

在生产中，本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体通过如下方式制备：任选地在表面活性剂，任选的其他添加剂和/或相改性剂，和/或任选的增链剂的存在下在10至90℃的温度下将预聚物与水混合以提供所需的非离子型亲水聚氨酯水分散体。可使用过量的水以控制固体含量。

可通过间歇式或连续方法制备非离子型亲水聚氨酯水预聚物。例如，在连续方法中，优选在不存在催化剂时，在适合试剂的控制反应的温度(通常为常压下40℃至100℃)下，可将化学计算过量的芳香或脂肪族聚异氰酸酯和非离子型亲水环氧乙烷多元醇或单醇引入各自流体进入静态或动态混合器。在活塞流反应器中进行反应至基本上完全以生成非离子型亲水聚氨酯预聚物。或者，例如，在间歇式方法中，将非离子型亲水环氧乙烷多元醇或单醇引入反应器。在搅拌所述非离子型亲水环氧乙烷多元醇或单醇时升高反应器温度，例如至70℃。在不存在任何催化剂时将芳香或脂肪族聚异氰酸酯加入反应器，且在搅拌方法继续一定时段(例如4小时)时升高反应器温度，例如至80℃。在存在催化剂的情况中，可降低反应发生所要求的反应条件(如温度或时间)。

本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体(其优选地制备为高内相比(HIPR)乳状液)含有非离子型亲水聚氨酯预聚物(作为分散相)和水(作为连续相)的反应产物。当存在增链剂和/或表面活性剂时，增链剂和/或表面活性剂出现在连续相。HIPR方法的使用为非离子型亲水聚氨酯分散体(PUD)提供了一定的优点，最特别的是在不存在任何溶剂时由高反应活性(例如芳香异氰酸酯)制备无溶剂非离子型亲水聚氨酯分散体的能力。而且，HIPR方法不要求使用离子型物质以给予分散性。此外，HIPR方法使得可以在预聚物制剂的高装载下制备高度稳定的分散体，所述预聚物制剂相对疏水和非离子性，且在传统间歇式方法中难以分散。

本领域已知制备HIPR乳状液的方法。参见，例如美国专利No.6,087,440以及美国专利No.5,539,021。该乳状液的分散相显示具有一般相等半径的球的紧密排列，且该乳状液的分散相的特征在于高达0.99的体积分数。可通过吸收来自连续相(该连续相在分散的粒子的表面)的表面活性剂来稳定HIPR乳状液。

为了本发明的目的，使用术语“连续相液流”表示胶体聚合物粒子分散其中的流动液体。类似地，使用术语“分散相液流”表示成为分散相的流动液体。此外，使用术语“稀释相液流”表示胶体聚合物粒子进一步分散其中的流动液体。为了本说明书的目的，使用术语“液体”意指可通过导管泵取的均相溶液。液体可为天然的(neat)(即在室温下的液体)以及熔融的(即在高于室温的温度下的液体)。

通过连续并合具有流速R₁的连续相液流和具有流速R₂的分散相液流，并且以足以形成HIPR乳状液的混合速率混合该并合流以制备本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体。所述连续相和分散相液流彼此足够可溶混以致可乳化。乳状液的多分散性(“PDI”)决定每单元混合物的物质的数目。这种连续方法促进对分散体的PDI的控制。这是一种控制分散体固体含量的重要工具。为了本发明的目的，术语“多分散性”为体积平均和数平均的比例，并定义为：

PDI = \frac{d_{v}}{d_{n}} = \frac{{[\frac{Σ n_{i} d_{i}^{3}}{Σ n_{i}}]}^{1 / 3}}{[\frac{Σ n_{i} d_{i}}{Σ n_{i}}]}

其中

数均粒度分布

d_{n} = \frac{Σ n_{i} d_{i}}{Σ n_{i}}

体积平均粒度分布

d_{v} = {[\frac{Σ n_{i} d_{i}^{3}}{Σ n_{i}}]}^{1 / 3}

重均粒度分布

d_{w} = \frac{Σ n_{i} d_{i}^{4}}{Σ n_{i} d_{i}^{3}}

表面平均粒度分布

d_{s} = \frac{Σ n_{i} d_{i}^{3}}{Σ n_{i} d_{i}^{2}}

其中d_n为数均粒度，n_i为具有直径d_i的粒子数目。

低PDI为窄粒度分布和通过聚合方法控制分散体中粒子形成的能力的象征。PDI进一步为分散于水相的聚氨酯预聚物的粒度的函数。因此，能通过聚氨酯粒子的粒度和多分散性指数(PDI)控制本发明的聚氨酯分散体的总固体含量。1.0的PDI为单分散的聚合粒子的象征。本发明的聚氨酯粒子的多分散性通常为1.1至10.0，优选为1.5至6，且更优选为1.1至2.0。

在有效乳化和稳定化含量的表面活性剂和/或增链剂的任选的存在下，在足以形成聚氨酯分散体的反应条件下通过连续并合具有流速R₁的含水的连续相液流和具有流速R₂的含聚氨酯预聚物的分散相液流生产本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中R₂:R₁的比例可为10:90至30:70。本文包括和公开所有单独的值和10:90至30:70的子域，例如，20:80。可进一步稀释非离子型亲水聚氨酯水分散体。例如，可将非离子型亲水聚氨酯水分散体与含有水和任选的增链剂的稀释相液流并合及混合。

尽管可能在形成高内相比(HIPR)乳状液之前先将预聚物溶解于溶剂中，仍优选在基本上不存在溶剂，更优选在不存在溶剂时制备本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体。包含溶剂常常给最终用途的产品的制造增加不必要的消耗以及健康和环境问题。特别地，当对于获得产品的可接受的物理性质必要时，溶剂的去除也是昂贵以及耗时步骤。

所得非离子型亲水聚氨酯水分散体具有足以使所述分散体稳定的粒度。本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体具有20至1,000纳米的粒度。本文包括和公开所有单独的值和20至1,000纳米的子域，例如，40至1000纳米；或者，40至200纳米。

一旦非离子型亲水聚氨酯水分散体达到其最终用途的目标，可进一步用足够量的水稀释所述非离子型亲水聚氨酯水分散体以促进对分散体最终固体含量的控制。

本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体显示高剪切稳定性，该剪切稳定性足以使其能在生产设备和应用领域中的管道中泵取、能在各种温度和湿度下长距离装运，以及能与其他添加剂制剂。甚至具有高固相和高粘度的所述分散体保持稳定，且能被稀释至较低固体含量和较低粘度。

能在许多不同应用中使用本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体。例如，能将本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体通过涂层、喷雾、成型、挤压、饱和、起沫或类似的技术掺入无纺材料，纺织品、纱罗、纸、薄膜、泡沫，或它们的前体，以调节湿气渗透和蒸汽渗透、增加液体吸收和保液量、用作气体和液体阻挡层，或由复合材料的接触表面移除湿气。所述分散体也能起到掺入、包合、粘合和/或传递各种化学品和化合物的作用，所述化学品和化合物用于提高在家用和公共清洁、服装、个人护理、保健、口腔保健、洗衣、过滤、香气传递、鞋类，和农业应用中的复合材料的性质。

也能使用本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体通过浇铸、喷雾、成型、注射、起沫或类似的技术在具有或不具有多种可使用在相同应用中的活性化学品或化合物的条件下制备游离薄膜。而且，这些分散体能与其他胶乳和聚合物掺合。本发明的非离子型亲水聚氨酯水分散体的最终用途应用的进一步例子包括但不限于下述：

1)创伤敷料和急救敷料，所述创伤敷料和急救敷料具有提高的吸收能力和/或掺有各种防腐剂、抗微生物剂、抗病毒剂或抗真菌剂和化合物，或作为用于粘附敷料至皮肤的粘合剂；

2)用于清洁和/或消毒人类或动物皮肤的一次性或可再用的毛巾，所述毛巾含有肥皂、表面活性剂、抗微生物剂、抗病毒剂，或其他防腐剂化合物；

3)含有活性化合物的一次性或可再用的擦拭物(wipe)、毛巾，或泡沫，所述擦拭物、毛巾，或泡沫用于个人护理应用以清洁、再水化或湿润皮肤，减少皮肤皱纹，处理痤疮、湿疹、皮疹、昆虫咬伤或螫伤，或其他皮肤病；

4)含有活性化合物的一次性或可再用的擦拭物、毛巾，或泡沫，所述擦拭物、毛巾，或泡沫用于传递遮光剂、防晒乳、香气，或驱虫剂化学品和化合物；

5)含有化学品和化合物的一次性或可再用的擦拭物、毛巾、泡沫，或海绵材料，所述擦拭物、毛巾、泡沫，或海绵材料用于家用或公共硬表面清洁和消毒，如台面(countertop)、洗涤槽(sink)、器具、切割表面、器皿、盘子、玻璃制品、浴室表面、家具，或窗户；

6)含有化学品和化合物的一次性或可再用的片材，所述片材用作衣物的软化剂和抗静电剂或用以洗涤衣物；

7)一次性或可再用的毛巾材料，其用于家用、商用，或公共应用以控制溢出和吸收液体；

8)婴儿尿布、儿童训练裤或成人尿布以优化流体吸收、流体保持，或湿气处理，和/或传递化学品和化合物以减少皮肤擦伤、刺激、感染的风险，或减少或遮掩恶臭；

9)含有静电耗散化学品和化合物的一次性或可再用的毛巾材料，其用于电子设备、电子设备、电脑屏幕和键盘的清洁，或清洁房间和实验室表面区域；

10)公共、商用或家用床的一次性床用织品和床用护垫；

11)一次性或可再用的化妆用具或卸妆棉和装置；

12)一次性或可再用的眼镜镜片清洁纸巾；

13)由保健、口腔保健、EMS、危害物处理或消除(abatement)人员使用的一次性或可再用的服装；

14)一次性或可再用的保健敷料和包扎；

15)一次性手术布帘；

16)一次性或可再用的鞋内底、中底，或设计为插入鞋内以优化舒适性、控制排汗，和/或最小化恶臭的配件产品；

17)一次性或可再用的空气或液体过滤媒介；

18)用于在农业应用的局部喷雾游离薄膜，其用作阻挡层以除去杂草萌芽或生长；控制腐蚀；传递农用营养素、杀虫剂、除草剂、生长促进剂，或真菌抑制化学品和化合物；传递和诱陷(entrap)种子；和/或吸收和保持水分以增强植物根部发育和生长；

19)包围树木和植物根部的皮下注入材料，以增强水分保持、用作热阻挡层、和/或传递恢复植物健康、和/或增强植物生长力所必需的化学品和化合物；

20)进入土壤的皮下注入材料，以增强水分吸收及保持和/或传递复原土壤所必需的化学品和化合物，或优化蚯蚓健康和繁殖；以及

21)用于医药、服装、纺织品、工业、建筑、家用和个人护理应用的基材复合或皮肤接触粘合剂或粘合成分。

如上所述，可发现在不脱离本发明新颖思想的真正精神和范围下许多改变和修改均有效。下述非限制的实施例以及对比示范带来更显著的本发明的特征。

试验方法

试验方法包括如下：

通过动态光散射(Coulter LS 230)测定粒度和粒子分布。

使用AR 2000流变仪(TA Instrument)测定预聚物的粘度。

使用Meter Toledo DL58确定异氰酸酯含量(NCO％)。

实施例

下述实施例说明了本发明但无意限制本发明的范围。

根据本发明制备如表I的实施例1-3所示的非离子型亲水聚氨酯水分散体。

根据本发明制备如表II的实施例A-D所示的由非离子型亲水聚氨酯水分散体浸渍的无纺基材。而且，也在与实施例A-D相同的条件下制备如对比实施例E所示的由对照聚氨酯分散体浸渍的无纺基材。

在相同条件下测试实施例A-D和对比实施例E的吸水量，结果显示于表III。称重干燥的浸渍样品，然后将其浸入25℃的蒸馏水中30秒。当从水中取出时，用手从表面去除过量的水，再次称重样品，结果显示于表III。

表I

含量	实施例1	实施例2	实施例3
含量	实施例1	实施例2	实施例3	Pluronics 10R5	22.4	36.9	21.9
Pluronics V-4701	52.2	36.9	51.1	Pluronics 10R5	22.4	36.9	21.9
Pluronics V-4701	52.2	36.9	51.1	MDI，I-125M	23.9	24.7	25.6
Tegomer D3403	1.5	1.5	1.5	MDI，I-125M	23.9	24.7	25.6
Tegomer D3403	1.5	1.5	1.5	NCO％	5.39	5.34	5.35
结果	透明	透明	透明	NCO％	5.39	5.34	5.35
结果	透明	透明	透明	25℃下的粘度	8871	9260	9548
40℃下的粘度	3323	3406	3446	25℃下的粘度	8871	9260	9548
40℃下的粘度	3323	3406	3446	粒度(D_v，纳米)	～60	<40	<40

表II

实施例号	聚氨酯分散体号(表I)	基材最初重量(g)	基材最终重量(g)	聚合物涂层(Pick-Up)(g/m²)
实施例号	聚氨酯分散体号(表I)	基材最初重量(g)	基材最终重量(g)	聚合物涂层(Pick-Up)(g/m²)	A	3	1.55	2.56	18.8
B	3	1.66	2.09	7.5	A	3	1.55	2.56	18.8
B	3	1.66	2.09	7.5	C	2	1.51	2.3	15.1
D	2	1.48	1.84	7.0	C	2	1.51	2.3	15.1
D	2	1.48	1.84	7.0	E	对照	---	---	0

表III

实施例号	干燥重量(g)	湿润重量(g)	样品面积(m²)	吸水量(重量％)	吸水量(g/m²)
实施例号	干燥重量(g)	湿润重量(g)	样品面积(m²)	吸水量(重量％)	吸水量(g/m²)	A	0.867	2.613	0.018	201	96
B	0.729	1.595	0.020	119	43	A	0.867	2.613	0.018	201	96
B	0.729	1.595	0.020	119	43	C	0.766	2.301	0.017	200	88
D	0.583	1.43	0.016	145	52	C	0.766	2.301	0.017	200	88
D	0.583	1.43	0.016	145	52	E	0.501	0.66	0.017	32	9

Claims

1、一种非离子型亲水聚氨酯水分散体，其包含下述的反应产物：

非离子型亲水预聚物，其包含下述的反应产物：

第一组分，其中所述第一组分选自芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合；以及

第二组分，其中所述第二组分为亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，或上述的组合；

其中所述聚氨酯预聚物包含以所述聚氨酯预聚物重量计至少80重量％的第二组分；

水；

任选的外部表面活性剂；以及

任选的增链剂。

2、根据权利要求1所述的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中所述第二组分进一步包括非离子型疏水环氧烷多元醇或非离子型疏水环氧烷单醇。

3、根据权利要求1所述的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中所述亲水环氧烷多元醇或所述亲水环氧烷单醇为均聚物或共聚物。

4、根据权利要求3所述的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中所述共聚物为嵌段共聚物或无规共聚物。

5、根据权利要求1所述的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中所述亲水环氧烷多元醇为聚环氧乙烷。

6、根据权利要求1所述的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中所述芳香聚异氰酸酯选自MDI、TDI或PMDI。

7、根据权利要求1所述的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中所述脂肪族聚异氰酸酯选自HDI、IPDI或H₁₂MDI。

8、根据权利要求1所述的非离子型亲水聚氨酯水分散体，其中所述表面活性剂为外部表面活性剂。

9、一种制备非离子型亲水聚氨酯水分散体的连续方法，其包含下述步骤：

提供具有流速R₂的分散相液流，其中所述分散相液流含有非离子型亲水聚氨酯预聚物，该非离子型亲水聚氨酯预聚物包含下述的反应产物：

第一组分，其中所述第一组分为芳香聚异氰酸酯、脂肪族聚异氰酸酯，或上述的组合；以及

第二组分，其中所述第二组分为非离子型亲水环氧烷多元醇、非离子型亲水环氧烷单醇，或上述的组合；

水；

提供具有流速R₁的连续相液流，其中所述连续相液流包含水和任选的表面活性剂；

连续将所述分散相液流和所述连续相液流并入高剪切分散混合器，其中R₂:R₁为10:90至30:70；

通过高剪切分散混合器在所述水中乳化所述非离子型亲水聚氨酯预聚物；以及

从而制得所述非离子型亲水聚氨酯水分散体。

10、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述方法进一步包括下述步骤：

提供稀释相液流，其中所述稀释相液流包含水和任选的增链剂；

以及

混合所述稀释相液流和所述非离子型亲水聚氨酯水分散体；

从而稀释所述非离子型亲水聚氨酯水分散体。

11、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述亲水环氧烷多元醇为均聚物或共聚物。

12、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述亲水环氧烷多元醇为聚环氧乙烷。

13、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述R₁:R₂为至少20:80。

14、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述R₂:R₁为至少10:90。

15、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述脂肪族聚异氰酸酯选自HDI、IPDI或H₁₂MDI。

16、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述芳香聚异氰酸酯选自MDI、TDI或PMDI。

17、根据权利要求9所述的制备聚氨酯水分散体的连续方法，其中所述表面活性剂为外部表面活性剂。

18、一种聚氨酯聚合物涂布的基材，该基材通过包含下述步骤的方法制得：

根据权利要求9制备非离子型亲水聚氨酯水分散体；

将所述非离子型亲水聚氨酯水分散体施用至基材；

将所述非离子型亲水聚氨酯水分散体脱水；以及

从而形成所述聚氨酯涂布的基材。

19、一种聚氨酯聚合物浸渍的基材，该基材通过包含下述步骤的方法制得：

根据权利要求9制备非离子型亲水聚氨酯水分散体；

用所述非离子型亲水聚氨酯水分散体浸渍所述基材；

将所述非离子型亲水聚氨酯水分散体脱水；以及

从而形成所述聚氨酯聚合物浸渍的基材。