CN101054431B - 储存稳定性得到改进的水性聚氨酯分散体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有高含量硬链段且储存稳定性提高的水性聚氨酯分散体，制备该分散体的方法，以及由该分散体制备的涂料组合物。

Description

储存稳定性得到改进的水性聚氨酯分散体
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(a)-(d)要求于2006年4月11日提交的德国专利申请第10200017385.6号的优先权。
技术领域
本发明涉及具有高含量硬链段(segment)且储存稳定性提高的水性聚氨酯分散体，制备该分散体的方法，以及由该分散体制备的涂料组合物。
背景技术
为了减少有机溶剂的散发，人们越来越多的使用水性涂料组合物替代溶剂型体系。一类重要的水性成膜粘合剂是聚氨酯分散体。不含溶剂的聚氨酯分散体(下文中称为PUD)可通过丙酮法和预聚物混合法得到。
在许多聚氨酯中，N-甲基吡咯烷酮(NMP)用作溶剂，这是因为该溶剂对于异氰酸酯基呈惰性，因此适用于在制备预聚物过程中降低粘度。而且，NMP能够溶解在PUD化学中广泛使用的高熔点二羟甲基丙酸。使用NMP确保在经济上可接受的反应时间内，有足够数目的羧酸酯基形式的亲水中心结合到聚氨酯骨架中。但是，NMP被归为胚胎毒性物质，因此，需要寻找该溶剂的替代品。
人们尝试在制备离子型亲水聚氨酯分散体中用丙酮或甲乙酮之类的可通过蒸馏除去的溶剂定量地取代NMP，所述离子型亲水聚氨酯分散体含有大于5重量％的基于平均分子量Mn为62克/摩尔至500克/摩尔的二醇的二醇中心，硬链段的含量为55重量％至85重量％，结果导致在使用致癌肼进行增链步骤之前产物的储存稳定性不够。肼广泛用于合成含NMP的聚氨酯分散体和不含溶剂的聚氨酯分散体，是为了改进由该分散体制得的涂料抵抗泛黄方面的性质。至今为止还没有观察到肼对分散体颗粒的稳定作用，特别肼是包含极硬聚氨酯的分散体颗粒的稳定作用。
EP-A 801086揭示了符合FDA的不含游离胺的聚氨酯分散体。该物质是通过用单胺和多胺对异氰酸酯官能(NCO)预聚物进行增链反应而得到。制备该分散体所需的NCO预聚物含有0.1重量％至5.0重量％的羟值在111-1250范围内的二醇，增链反应后分散体只具有较低的硬度，这导致无法满足许多行业(例如地板覆盖涂层)的要求。
DE 19930961 A1描述了含有N-甲基吡咯烷酮以及可能包含的水合肼的聚氨酯分散体。N-甲基吡咯烷酮只能通过非常烦琐的过程从这些分散体中除去。DE 102005019397 A1是根据Patents Act的§3(2)No.1的现有技术。DE102005019397 A1中描述的成膜性质改进的聚氨酯分散体含有水合肼。
本发明的目的是提供离子型亲水聚氨酯分散体，该分散体不含溶剂且不含NMP，在不使用肼的情况下制备，在40℃的储存稳定性至少为6周。基于本发明的聚氨酯分散体的涂料组合物以及由此产生的涂层也具有良好的抵抗化学品和水的能力，并且摆撞硬度超过90秒。
令人惊奇的是，可以通过使用相对于异氰酸酯为单官能的组分，例如平均分子量Mn为32克/摩尔至145克/摩尔的单醇和/或平均分子量Mn小于147克/摩尔的单胺g)来实现该目的。
发明内容
因此，本发明提供一种不含肼的水性聚氨酯分散体(I)，其包含：
a)一种或多种多异氰酸酯；
b)一种或多种平均分子量Mn为500克/摩尔至6000克/摩尔的多元醇；
c)一种或多种平均分子量Mn为62克/摩尔至500克/摩尔的多元醇；
d)一种或多种含有离子基团或能形成离子基团的基团的化合物；
e)一种或多种平均分子量Mn低于500克/摩尔的多胺；
f)任选的一种或多种平均分子量Mn为32克/摩尔至145克/摩尔的单醇；
g)任选的一种或多种平均分子量Mn小于147克/摩尔的单胺；
其中，使用f)和g)中的至少一种，以聚氨酯分散体(I)的树脂为基准计，组分f)和/或g)的含量为0.4重量％至1.6重量％，组分c)的含量为大于5.5重量％至22重量％，聚氨酯分散体的硬链段含量为55重量％至85重量％。
具体实施方式
较佳地，本发明的聚氨酯分散体(I)的树脂含有5重量％至22重量％、优选7重量％至20重量％、特别优选9重量％至17重量％的组分c)；55重量％至85重量％、优选58重量％至80重量％、特别优选60重量％至75重量％的硬链段(HS)，以固体的量为基准计，异氰酸酯的量为35重量％至55重量％、优选为38重量％至50重量％、特别优选为40重量％至48重量％。固体树脂的酸值为每克固体树脂11-30毫克KOH，优选为每克固体树脂13-28毫克KOH，特别优选为每克固体树脂15-27毫克KOH。
按照下式计算硬链段含量：
Figure G200710097150920070508D000031
本发明的聚氨酯分散体含有不超过0.9重量％、优选不超过0.5重量％的有机溶剂。而且，本发明的聚氨酯分散体不含有N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
组分a)适合包括常用在聚氨酯化学中的多异氰酸酯，例如结构式为R1(NCO)2的二异氰酸酯，其中R1是具有4-12个碳原子的脂族烃基、具有6-15个碳原子的脂环族烃基、具有6-15个碳原子的芳族烃基或具有7-15个碳原子的芳脂族烃基。优选的二异氰酸酯的例子是1，4-丁二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2，4’-二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、α，α，α’，α’-四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯或α，α，α’，α’-四甲基对苯二亚甲基二异氰酸酯以及所述二异氰酸酯的混合物。特别优选的二异氰酸酯是1-异氰酸酯基-3，3，5-三甲基-5-异氰酸甲酯基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)和二环己基甲烷-4，4’-二异氰酸酯。
如果合适，为了确保聚氨酯中有一定程度的支化或交联，可以使用少量官能度等于和/或大于3的异氰酸酯。多异氰酸酯的用量由其官能度来控制，并且应该计量使用，使得NCO预聚物仍然能保持可搅拌性和可分散性。例如，通过二官能异氰酸酯相互之间以一定的方式反应，使它们的一些异氰酸酯基团衍生化形成异氰脲酸酯、缩二脲、脲基甲酸酯、脲二酮(uretdione)或碳二亚胺基团，从而制得这类异氰酸酯。那些被水性双组分(2K)PU涂料中常用作交联剂的离子基团亲水化的多异氰酸酯也是合适的。EP-A 510438中描述了这类异氰酸酯的例子，其中多异氰酸酯与OH官能羧基化合物反应。而且，通过多异氰酸酯与含有硫酸基的异氰酸酯-活性化合物反应可以得到亲水性多异氰酸酯。这类多异氰酸酯具有高官能度，例如官能度大于3。
合适的聚合物多元醇b)的分子量(Mn)为500-6000克/摩尔，优选为500-3000克/摩尔，特别优选为650-2500克/摩尔。OH官能度至少为1.8-3，优选为1.9-2.2，更优选为1.92-2.0。多元醇是例如聚酯、基于环氧丙烷和/或四氢呋喃的聚醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚缩醛、聚烯烃、聚丙烯酸酯和聚硅氧烷。优选使用聚酯、聚醚、聚酯碳酸酯和聚碳酸酯。特别优选OH官能度为1.92-2.0的聚酯、聚醚、聚酯碳酸酯和聚碳酸酯。所述聚合物多元醇b)的混合物也是合适的。
另外，在与上述多元醇b)的混合物中，还可以使用含有脂肪酸的聚酯b1)，如EP-A 0017199中所述(第10页第27行至第11页第31行)，它们可通过干燥和/或非干燥的脂肪酸和/或油与至少两官能的多元醇化合物的酯化产物或酯交换产物得到。优选使用的多元醇化合物是四官能羟基组分，诸如季戊四醇。
同样适合作为多元醇b1)的是部分脱水的蓖麻油，如EP-A 0 709414中所述(第2页第37-40行)，该物质可通过在酸催化条件下对蓖麻油进行热处理而得到。
同样适合作为多元醇b1)的是DE-A 199 30 961(第2页第46-54行；第2页第67行到第3页第3行)中所描述的那些。在该参考文献中，具有8-30个碳原子的脂族和脂环族一元羧酸如油酸、月桂酸、亚油酸或亚麻酸与蓖麻油在丙三醇存在下反应。
另外的适合作为多元醇b1)的是蓖麻油与一种不同的甘油三酯或两种或多种不同的甘油三酯的酯交换产物。在此情况中，计算混合物的摩尔组成，使得最终产物的平均OH官能度为2。
特别优选作为组分b1)的是相对于OH基平均为双官能且含有丙三醇或三羟甲基丙烷单元的含脂肪酸组分。在本文中，特别优选的是蓖麻油与不同于蓖麻油的另一种油的平均OH官能度为2的酯交换产物。含脂肪酸的聚酯b1)优选与Mn为650-2500克/摩尔、OH官能度为1.9-2的多元醇b)一起使用。特别优选的是含脂肪酸的聚酯b1)与Mn为650-2500克/摩尔、OH官能度为1.92-2且选自酯、醚、碳酸酯(carbonate)或碳酸酯酯(carbonate ester)的多元醇b)一起使用。
优选本发明的聚氨酯分散体(I)仅含有(以(I)的重量为基准计)15-45重量％、优选20-42重量％、特别优选25重量％至40重量％的组分b)。
在本发明的另一个实施方式中，本发明的聚氨酯分散体(I)包含组分b)和b1)，它们的总量以组分a)至g)的树脂总量为基准计不超过45重量％，以聚氨酯分散体(I)的树脂总量为基准计，组分b1)的量为10重量％至30重量％，优选为15重量％至25重量％。在此情况中，以聚氨酯分散体(I)的树脂总量为基准计，组分b)的量为15重量％至35重量％，优选为20重量％至30重量。
分子量(Mn)为62-500克/摩尔、优选为62-400克/摩尔、特别优选为90-300克/摩尔的低分子量多元醇c)是聚氨酯化学中常用的二官能醇，诸如乙二醇，1，2-和1，3-丙二醇，1，2-、1，3-和1，4-丁二醇，1，5-戊二醇，3-甲基戊烷-1，5-二醇，1，6-己二醇，新戊二醇，环己烷-1，4-二甲醇，1，2-和1，4-环己二醇，2-乙基-3-丙基戊二醇，2，4-二甲基戊二醇，2-乙基-2-丁基丙二醇，含有醚氧原子的二醇，诸如二甘醇、三甘醇、四甘醇、双丙甘醇、三丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇或聚丁二醇，N-取代的乙醇胺和这些产品的混合物。优选的多元醇c)是1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、3-甲基戊烷-1，5-二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、环己烷-1，4-二甲醇、1，2-和1，4-环己二醇和N-取代的乙醇胺。特别优选的多元醇c)是1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇和N-取代的乙醇胺。
上述分子量范围的官能度等于或大于3的醇的用量比例可以为使聚合物溶液保持可搅拌性的比例。这类组分包括三羟甲基丙烷、丙三醇和季戊四醇。
另外，在与所述多元醇c)的混合物中，还可以使用分子量小于500克/摩尔的含脂肪酸的聚酯c1)，如EP-A 0017199(第10页第27行至第11页第31行)所述，该物质可通过干燥和/或非干燥的脂肪酸和/或油与至少两官能的多元醇化合物的酯化或酯交换产物得到。优选使用的多元醇化合物是三官能和四官能羟基组分，诸如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、丙三醇或季戊四醇。
计算组分c)和c1)的量，使得它们的总量(相对于聚氨酯分散体(I)的树脂)为5重量％至22重量％，优选为7重量％至20重量％，更优选为9重量％至17重量％。c)与c1)的比例为100∶0至20∶80，优选为100∶0至30∶70，特别优选为100∶0至40∶60。
在一个优选的实施方式中，以聚氨酯分散体(I)的树脂为基准计，仅使用组分c)，其用量为5重量％至22重量％，优选为7重量％至20重量％，特别优选为9重量％至17重量％。
合适的组分d)是含有离子基团或能够形成离子基团的基团的低分子量化合物，诸如二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、羟基新戊酸、(甲基)丙烯酸与多胺的反应产物(例如，DE-A-19750186，第2页第52-57行)或含有磺酸基的多元醇组分，诸如亚硫酸氢钠和2-丁烯二醇的丙氧基化加成物。或EP-A 0364331(第6页第1-6行)中所述的由磺基间苯二甲酸盐构建的聚酯。
优选的是含羧酸基的组分。特别优选的是二羟甲基丙酸。
用于阴离子分散体的合适中和组分是已知的叔胺、氨和碱金属氢氧化物。
NCO预聚物优选不含有任何非离子亲水剂。
合适的增链剂e)包括分子量Mn低于500克/摩尔的多胺，诸如乙二胺、1，2-二氨基丙烷、1，4-二氨基丁烷、1，6-己二胺、2-甲基戊烷-1，5-二胺、异佛尔酮二胺、4，4’-二氨基二环己基甲烷、哌嗪、N2-甲基二亚乙基三胺或二亚乙基三胺。优选的是诸如以下的二胺：乙二胺、2-甲基戊烷-1，5-二胺或异佛尔酮二胺。
合适的组分f)包括具有1-18个、优选1-12个、更优选1-8个碳原子的单官能醇。这些单官能醇包括，例如，甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、伯丁醇、仲丁醇、正己醇及其异构体、2-乙基己醇、乙二醇单甲醚、二甘醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单甲醚、双丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、双丙甘醇单丁醚、三丙二醇单丁醚、1-辛醇、1-十二烷醇、1-十六烷醇、月桂醇和硬脂醇。优选作为组分f)的是乙醇、1-丙醇、2-丙醇、伯丁醇、仲丁醇、正己醇及其异构体、2-乙基己醇、乙二醇单甲醚、二甘醇单***、乙二醇单丁醚和二甘醇单丁醚。特别优选作为组分f)的是正丁醇、正己醇、2-乙基己醇、乙二醇单丁醚或乙二醇单甲醚。
合适的单胺g)是那些分子量低于147克/摩尔的单胺，诸如氨、甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、正丁胺、二丁胺、2-氨基丁烷、1-氨基戊烷、2-氨基戊烷、乙醇胺、二乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丁醇、5-氨基-1-戊醇。优选的单胺g)包括正丁胺、2-氨基丁烷、1-氨基戊烷、2-氨基戊烷、乙醇胺或二乙醇胺。特别优选的组分g)是正丁胺或二乙醇胺。
适用于制备聚氨酯分散体(I)的溶剂包括在大气压下沸点低于100℃、不含有任何异氰酸酯-活性基团并且是水溶性的溶剂。而且，该溶剂必须能够通过蒸馏从制备的分散体中除去。这类溶剂的例子是丙酮、甲乙酮、叔丁基甲醚或四氢呋喃。优选使用甲乙酮或丙酮作为溶剂，特别优选的是丙酮。
对溶剂的量加以选择，这样预聚物在分散步骤之前所占的份额为66重量％至98重量％。
本发明还提供一种制备本发明的水性聚氨酯分散体的方法，该方法的特征是：
I)在不添加肼的情况下制备聚氨酯分散体，其中
I.1)首先，在第一步中，通过使组分a)、b)、c)和d)反应得到浓度为66％至98％的NCO预聚物溶液，溶剂为大气压下沸点低于100℃的溶剂，
I.2)在第二步中，将NCO预聚物I.1)分散在水中，在分散之前、分散时或分散之后，至少部分地中和离子基团；
I.3)在第三步中，用组分e)进行增链反应，
I.4)在第四步中，通过蒸馏除去溶剂，
前提是组分f)用于步骤I.1)和/或组分g)用于步骤I.3)，优选的是组分f)用于步骤I.1)，组分g)用于步骤I.3)，特别优选的是只有组分f)用于步骤I.1)。
在制备本发明的聚氨酯分散体的方法的步骤I.1)中，NCO预聚物的NCO官能度应该小于2.3。溶剂可以在预聚反应之前、反应时或反应后加入，溶剂的加入量应使得形成浓度为66％至98％、优选为75％至95％的溶液。中和潜在的离子基团所需的中和剂在反应开始之时可能就已存在，但是，除非中和剂是加入到用于分散的水中，否则中和剂不得在预聚物已制备完成后加入到其中。或者，在分散之前，将中和胺分配到有机相和水相中。
在该方法的步骤I.2)中，进行分散操作，包括在足够的剪切条件下向树脂中加入水，或者相反的，向水中加入树脂。
在第三步I.3)中，进行增链反应，计算水溶液形式的含氮异氰酸酯-活性组分e)和g)的量，使得25％至105％、优选50％至100％、特别优选55％至90％的异氰酸酯基理论上能够被反应消耗。胺e)和g)还可以溶解在用于制备预聚物的溶剂中以溶液的形式加入到分散体中。任何残留的异氰酸酯基与存在的水反应，从而使链增长。优选在真空下完成对溶剂的完全蒸馏除去，此为第四步I.4)。
不含溶剂的分散体的固体含量为25重量％至65重量％。优选的固体含量为30重量％至50重量％，特别优选为34重量％至45重量％。
本发明还提供包含本发明的聚氨酯分散体的涂料组合物。
所得的包含本发明聚氨酯分散体的涂料组合物可以物理干燥的单组分(1K)体系或双组分(2K)体系形式进行施涂。
因此，本发明还提供本发明的聚氨酯分散体作为粘合剂在1K体系或作为粘合剂成分在2K体系中的应用。
在2K体系中，优选通过本领域技术人员已知的亲水性和/或疏水性漆用多异氰酸酯使本发明的分散体固化。当使用漆用多异氰酸酯时，需要用额外的助溶剂进行稀释，以使多异氰酸酯与分散体充分混合。此处合适的溶剂是对异氰酸酯基呈惰性的溶剂，诸如乙二醇二甲醚、三甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、
Figure G200710097150920070508D000081
DMM(双丙甘醇二甲醚)、乙酸丁酯或乙酸甲氧基丁酯。
在与聚结剂调配后，可以将本发明的涂料组合物施涂到任何所需的基材上，例如木材、金属、塑料、纸张、皮革、织物、毛毡、玻璃或矿物基材，以及已经涂布过的基材。特别优选的应用是使用本发明的聚氨酯分散体作为水性涂料组合物在木材、塑料或开孔的矿物基材上形成涂层。
本发明还提供具有一个或多个涂层的基材，特征在于至少一个涂层是通过施涂包含本发明聚氨酯分散体的涂料组合物而产生的。
合适的聚结剂的例子包括OH单官能乙二醇醚或丙二醇醚或它们的混合物。这类OH单官能乙二醇醚或丙二醇醚的例子是乙二醇甲醚、乙二醇***、二甘醇***、二甘醇甲醚、三甘醇甲醚、丁二醇、丁基二甘醇、丙二醇单甲醚、双丙甘醇单甲醚、丙二醇单丁醚、丙二醇单丙醚、双丙甘醇单丙醚或丙二醇丁醚。另外的合适的聚结助剂包括乙二醇二甲醚、三甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚和
Figure G200710097150920070508D000091
DMM(双丙甘醇二甲醚)。优选的是乙二醇甲醚、丁二醇、丁基二甘醇、丙二醇单甲醚和丙二醇单丁醚。
本发明的涂料组合物可以直接使用，或者与涂料技术中已知的其它助剂和佐剂(如填料和颜料)组合使用。
可通过已知的方法施涂包含本发明聚氨酯分散体的涂料组合物，这些方法例如展涂、浇涂、刮涂、注入、喷涂、旋涂、辊涂或浸渍。
实施例
表1：使用的组分
Figure G200710097150920070508D000092
分散体1(本发明)
在110℃的真空下对205.5克聚酯(己二酸，1，6-己二醇；OH值为66毫克KOH/克)、19克二羟甲基丙酸和58.0克1，6-己二醇进行脱水处理。然后，将该混合物冷却到55℃，依次与124.2克丙酮和226.9克
Figure G200710097150920070508D000101
1混合，在回流下沸腾，直到NCO含量达到3.9重量％(理论NCO含量4.0％)为止。再次将温度调节到55℃，将透明溶液与12.9克三乙胺混合，充分搅拌。在剧烈搅拌下，将全部经过中和的预聚物溶液(55℃)分散在温度为30℃的646克水中。将分散体搅拌5分钟，然后在5分钟内加入8.0克乙二胺和5.2克26％的NH3水溶液溶解在72.0克水中形成的溶液。然后在40℃的真空下(120毫巴)通过蒸馏除去丙酮。对于剩余异氰酸酯基的反应，将批料在40℃搅拌，直到红外光谱检测不到NCO基为止。在分散体冷却到30℃后，通过240微米的快速过滤器进行过滤。
聚氨酯分散体的特征：
平均粒度：                       65纳米
pH(20℃)(10％浓度的水溶液)：     7.8
硬链段含量：                     60％
酸值(基于固体树脂)：             15.5毫克KOH/克
分散体2(本发明)
在110℃的真空下对205.5克聚酯(己二酸，1，6-己二醇；OH值为66毫克KOH/克)、19克二羟甲基丙酸和58.0克1，6-己二醇进行脱水处理。然后，将该混合物冷却到55℃，依次与124.2克丙酮和226.9克
Figure G200710097150920070508D000102
I混合，在回流下沸腾，直到NCO含量达到3.9重量％(理论NCO含量4.0％)为止。再次将温度调节到55℃，将透明溶液与12.9克三乙胺混合，充分搅拌。在剧烈搅拌下，将全部经过中和的预聚物溶液(55℃)分散在温度为30℃的646克水中。将分散体搅拌5分钟，然后在5分钟内加入8.0克乙二胺和5.8克丁胺溶解在72.0克水中形成的溶液。然后在40℃的真空下(120毫巴)通过蒸馏除去丙酮。对于剩余异氰酸酯基的反应，将批料在40℃搅拌，直到红外光谱检测不到NCO基为止。在分散体冷却到30℃后，通过240微米的快速过滤器进行过滤。
聚氨酯分散体的特征：
平均粒度：                       55纳米
pH(20℃)(10％浓度的水溶液)：     8.0
硬链段含量：                     60％
酸值(基于固体树脂)：             15.5毫克KOH/克
分散体3(本发明)
将在241.1克丙酮中的340.8克C 1200、33.0克二羟甲基丙酸、62.0克新戊二醇、1.9克乙二醇单丁醚和18.2克DC 212S的混合物加热到70℃，加入407.0克
Figure G200710097150920070508D000113
W。然后加入24.8克三乙胺，将混合物在70℃搅拌，直到NCO含量为3.4％为止。在剧烈搅拌下，将900克该溶液分散到在30℃引入的977克水中。分散后继续搅拌5分钟，然后在5分钟内，加入8.0克二亚乙基三胺和11.2克乙二胺在100克水中形成的溶液。在10分钟后，真空蒸馏除去丙酮。在分散体冷却到30℃后，通过240微米的快速过滤器进行过滤。
聚氨酯分散体的特征：
平均粒度(LCS)：             49纳米
pH(20℃)：                  8.2
固体含量：                  35％
酸值(基于固体树脂)：        16.0毫克KOH/克
对比分散体4
在110℃的真空下对205.5克聚酯(己二酸，1，6-己二醇；OH值为66毫克KOH/克)、19克二羟甲基丙酸和58.0克1，6-己二醇进行脱水处理。然后，将该混合物冷却到55℃，依次与124.2克丙酮和226.9克
Figure G200710097150920070508D000114
1混合，在回流下沸腾，直到NCO含量达到3.9重量％(理论NCO含量4.0％)为止。再次将温度调节到55℃，将透明溶液与12.9克三乙胺混合，充分搅拌。在剧烈搅拌下，将全部经过中和的预聚物溶液(55℃)分散在温度为30℃的646克水中。将分散体搅拌5分钟，然后在5分钟内加入10.3克乙二胺溶解在90克水中形成的溶液。然后在40℃的真空下(120毫巴)通过蒸馏除去丙酮。对于剩余异氰酸酯基的反应，将批料在40℃搅拌，直到红外光谱检测不到NCO基为止。在分散体冷却到30℃后，通过240微米的快速过滤器进行过滤。
平均粒度：                     65纳米
pH(20℃)(10％浓度的水溶液)：   7.8
硬链段含量：                   60％
对比分散体5
将在241.1克丙酮中的340.8克
Figure G200710097150920070508D000121
C 1200、33.0克二羟甲基丙酸、62.9克新戊二醇和18.2克
Figure G200710097150920070508D000122
DC 212 S的混合物加热到70℃，加入407.0克
Figure G200710097150920070508D000123
W。然后加入24.8克三乙胺，将混合物在70℃搅拌，直到NCO含量为3.4％为止。在剧烈搅拌下，将900克该溶液分散到在30℃引入的977克水中。分散后继续搅拌5分钟，然后在5分钟内，加入8.0克二亚乙基三胺和11.2克乙二胺在100克水中形成的溶液。在10分钟后，真空蒸馏除去丙酮。在分散体冷却到30℃后，通过240微米的快速过滤器进行过滤。
聚氨酯分散体的特征：
平均粒度(LCS)：               51纳米
pH(20℃)：                    8.3
固体含量：                    35％
表2：储存稳定性
 本发明的分散体1，2和3  对比分散体4  对比分散体5
  40℃6周  无变化  沉淀  沉淀
  20℃16周  无变化  轻微沉淀  轻微沉淀
虽然在前文中为了说明起见对本发明进行了详细的描述，但应理解，这些详细描述仅仅是为了说明，在不偏离本发明的精神和范围的情况下本领域技术人员可对其进行修改，本发明仅由权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种水性聚氨酯分散体(I)，其包含：
a)多异氰酸酯；
b)平均分子量Mn为500克/摩尔至6000克/摩尔的多元醇；
c)平均分子量Mn为62克/摩尔至500克/摩尔的多元醇；
d)含有离子基团或能形成离子基团的基团的化合物；
e)平均分子量Mn低于500克/摩尔的多胺，所述多胺不是肼；以及
f)平均分子量Mn为32克/摩尔至145克/摩尔的单醇；和/或
g)平均分子量Mn小于147克/摩尔的单胺；
其中，以聚氨酯分散体(I)的树脂为基准计，组分f)和/或g)的含量至少为0.4重量％至1.26重量％，组分c)的含量为9重量％至17重量％，聚氨酯分散体的硬链段含量为58重量％至80重量％，所述分散体中组分b)的含量为20重量％至42重量％，
并且，所述聚氨酯分散体中不含N-甲基吡咯烷酮。
2.如权利要求1所述的水性聚氨酯分散体(I)，其特征在于，多元醇b)与含脂肪酸的聚酯b1)混合使用。
3.如权利要求2所述的水性聚氨酯分散体(I)，其特征在于，组分b1)是含脂肪酸组分的化合物，所述含脂肪酸组分相对于OH基平均为双官能，且含有丙三醇或三羟甲基丙烷单元。
4.一种制备如权利要求1的水性聚氨酯分散体的方法，该方法包括：
I)在不添加肼的情况下制备聚氨酯分散体，其中：
I.1)首先，在第一步中，通过使组分a)、b)、c)和d)反应制备浓度为66％至98％的NCO预聚物的溶液，其中溶剂为标准大气压下沸点低于100℃的溶剂，
I.2)在第二步中，将NCO预聚物I.1)分散在水中，在分散之前、分散时或分散之后，至少部分地中和离子基团，
I.3)在第三步中，用组分e)进行增链，
I.4)在第四步中，通过蒸馏，除去溶剂，前提是组分f)用于步骤I.1)，或组分g)用于步骤I.3)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，组分f)用于步骤I.1)，组分g)用于步骤I.3)。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述f)用于步骤I.1)。
7.权利要求1所述的水性聚氨酯分散体作为单组分(1K)体系中的粘合剂的应用。
8.权利要求1所述的水性聚氨酯分散体作为双组分(2K)体系中的粘合剂的应用。
9.权利要求1所述的水性聚氨酯分散体作为水性涂料组合物的应用，所述水性涂料组合物用于在木材、塑料或开孔矿物基材上产生涂层。
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