[发明专利]水性聚氨酯组合物

说明书

本发明涉及水性聚氨酯组合物、制备这种组合物的方法以及这种组合物在涂布基材中的用途。

聚氨酯组合物长期以来用于制造具有所期望涂层特性的涂层。例如，这样的涂层包括用于塑料基材、特别是在薄膜包装工业(包括食品包装)中使用的基材的底涂层以及用于薄膜、标签和美术应用的底涂层。这种底涂层通常与可热封的顶涂层一起使用。顶涂层包括阴离子和阳离子聚偏二氯乙烯(PVDC)、丙烯酸类、聚氨酯及其混合物。

US 5656701描述了通过用扩链剂和终链剂的混合物对聚氨酯预聚物进行扩链而制备的聚氨酯树脂组合物。这些聚氨酯的特征是分子中具有至少一个选自肼基、酰肼基和氨基脲基的基团。该聚氨酯树脂可以使用具有至少一个肼基或酰肼基的扩链剂和/或终链剂来制备。终链剂的使用可导致形成低分子量物质，这对聚氨酯的粘附性是有害的。

EP 646609描述了末端酰肼基官能聚氨酯分散体，该分散体通过例如包含肼或酰肼(例如己二酸二酰肼，ADH)的扩链剂或其混合物的过扩展而获得。

EP 350157描述了过扩展的水性聚氨酯树脂与含有酰胺基或酮基的丙烯酸聚合物分散体的用途。这里，聚氨酯被描述成通过用超过一个化学计量当量的肼衍生物进行扩展而具有-NHNH₂官能。

使用超过一个当量的一种或更多种含肼扩链剂的缺点是，在产品分散体中常常可检测到游离肼，而游离肼通常被认为具有毒性因而是不期望的。

令人惊讶地，本发明的水性聚氨酯组合物使用氨作为至少一部分中和剂并且使用肼或肼衍生物作为扩链剂，这可提供良好的对塑料基材的粘附性(当用作底涂层时)，并得到高的初始密封强度和潮湿密封强度(当顶部涂布以热封层时)，而且由于使用了小于等于一个化学计量当量的扩链剂，因此不存在游离肼。

本发明提供了一种水性聚氨酯组合物，所述组合物包含酸值为4-150mgKOH/g的聚氨酯，并且所述组合物包含以下物质的反应产物：

(A)由包括如下的组分反应得到的异氰酸酯封端预聚物：

(i)至少一种有机多异氰酸酯；

(ii)至少一种异氰酸酯反应性化合物，所述异氰酸酯反应性化合物具有阴离子性或潜在阴离子性水分散基团；

(iii)至少一种不被(ii)包括的异氰酸酯反应性化合物，其中所述异氰酸酯封端预聚物组分以1.1∶1-6∶1的异氰酸酯与异氰酸酯反应性基团之比反应；和

(B)至少一种活性氢扩链化合物，其包含相对于异氰酸酯封端预聚物

(A)的异氰酸酯含量至少0.2化学计量当量的选自肼、肼衍生物及其混合物的活性氢扩链化合物，

其中(A)和(B)以1∶0.5-1∶1的异氰酸酯与异氰酸酯反应性基团之比反应，并且

其中至少0.2化学计量当量的所述阴离子性或潜在阴离子性水分散基团用氨中和。

本文所用术语“聚氨酯”包括一种聚氨酯以及多于一种的聚氨酯。

本文所用术语“异氰酸酯封端预聚物”包括一种异氰酸酯封端预聚物以及多于一种的异氰酸酯封端预聚物。

用于制备聚氨酯的方法在本领域中是公知的，并且例如在G.Oertel的Polyurethane Handbook 2^nd Edition，a Carl Hanser Publication，1994或Michael Szycher的Szycher’s Handbook of Polyurethanes，CRC Press，1999中有描述，通过引用将这些方法结合于此。可以通过现有技术中公知的方法，将至少一种有机多异氰酸酯与至少一种异氰酸酯反应性化合物反应，以传统方式制备聚氨酯。异氰酸酯反应性基团包括-CHR¹-COOH(其中R¹可为H)、烷基(更优选C₁-C₈烷基)、-OH、-SH、-NH-和-NH₂，其中-OH、-NH-和-NH₂是优选的。