[发明专利]制备聚羟氨酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及不使用异氰酸酯官能团合成官能聚氨酯的新方法，涉及包含该聚氨酯的水性配制剂以及涂料的生产。

更具体地，本发明涉及获得沿着聚合物链带有羟基官能团的官能聚氨酯化合物的新方法，以及所得聚氨酯在有机、水性和水-有机配制剂中用于涂料生产的用途。

背景技术

聚氨酯由于它们的性质和应用而在聚合物领域中占据特殊地位。它们通常由二异氰酸酯与具有两个带可移动氢的官能团(主要是羟基基团)的化合物如二元醇之间的反应形成。原料二异氰酸酯和二元醇的选择都非常广泛而且容许众多组合，产生具有不同性能和应用的产品，这取决于它们具有硬片段还是软片段、取决于它们是膨胀还是紧致的和/或是否具有高的机械特性。

这些聚氨酯的缺点在于它们的合成方法，其中涉及具有多个有毒异氰酸酯官能团的单体的使用。因此聚氨酯的生产包含许多化学风险而且对于操作者而言是危险的。

为了采用损害较小的配制剂，已经进行了许多研究。因此，用于合成尿烷官能团的新策略已经研究了数年。已经发现二元胺与具有至少两个环状碳酸酯官能团的分子之间的反应导致聚氨酯的形成，而不用求助于异氰酸酯化合物。

该聚氨酯有时称为NIPU(“非异氰酸酯聚氨酯”或无异氰酸酯的聚氨酯)，或称为聚羟氨酯(polyhydroxy-uréthanes)，因为反应过程中在尿烷官能团的β位上形成羟基(-OH)基团。

不用异氰酸酯化合物合成聚氨酯的其它方法采取转氨甲酰(transcarbamoylation)反应，如同在例如Rokicki和Piotrowska的著作(Polymer，43，(2002)，2927-2935)中所述那样。

聚羟氨酯现在常规通过具有两个环状碳酸酯官能团的化合物与二元胺之间的聚加成反应获得。二元胺与环状碳酸酯官能团之间的反应在绝对有机的介质中导致带有伯和/或仲羟基官能团的聚氨酯的形成(Hidetoshi Tomita等，Journal of Polymer Science，Part A：PolymerChemistry，39，(2001)，851-859)。

作为采取环状碳酸酯基团与二元胺的方法的另一实例，美国专利US 5 175 231描述了由二元胺和具有多个环状碳酸酯基团的化合物形成具有端胺基的低聚氨酯，所述环状碳酸酯基团由环氧官能团和二氧化碳获得。该低聚氨酯接着用于各种形成聚氨酯(PU)的反应中。

申请WO 2006/010408也描述了带有至少两个环状碳酸酯基团的化合物与带有至少两个胺官能团的化合物之间的反应以便制备双组分粘合剂。

因此无可置疑地在现有技术中明显的是，当前用于制备NIPU的方法需要带有至少两个环状碳酸酯基团的化合物，或环碳酸酯。目前，不存在不使用异氰酸酯化合物而且采用带有单个环状碳酸酯官能团的化合物与二元胺或多元胺的制备聚羟氨酯的方法。

发明内容

因此，本发明的第一目的在于提供一种制备聚羟氨酯的方法，其不使用异氰酸酯化合物而使用易于在商业上获得的产品，而且其相对现有技术已知的方法具有经济优势。

另一目的在于提供一种不使用异氰酸酯化合物制备多种多样的聚羟氨酯的方法。

另一目的在于提供一种不使用异氰酸酯化合物制备具有一个或多个位于尿烷(uréthane)官能团的β位和/或γ位上的羟基(-OH)官能团的聚羟氨酯的方法。

作为另一目的，本发明提供一种制备能够与其它组分反应以形成可以用作涂料、粘合剂及其它的交联聚合物组合物的聚羟氨酯的方法。

另一目的在于提供不使用异氰酸酯化合物而获得的聚羟氨酯的水性配制剂，以及制备所述配制剂的方法及其用途，尤其是制备涂料、粘合剂及其它的用途。

本发明的另一目的在于提供合成可以例如用作表面活性剂和/或合成中间体的多官能化合物的简单方法。

本发明人现已发现这些目的以及在本发明的说明中将会显现的其它目的可以全部或部分地依靠在下文描述的本发明实现。

因此，本发明首先涉及一种制备具有至少一个尿烷基团和至少一个羟基(-OH)基团的化合物、低聚物或聚合物(U)的方法，所述方法采用：

a)至少一种具有环状碳酸酯官能团和至少一个羟基(-OH)官能团的化合物(1)，至少一个羟基官能团的氧原子通过3-5个，优选3或4个原子与所述环状碳酸酯的羰基的碳原子结合；

b)至少一种带有至少一个线性碳酸酯官能团的化合物(2)；