[发明专利]阳离子成膜聚氨酯的水性分散体

说明书

发明领域

本发明涉及成膜阳离子聚氨酯的水性分散体，以及它们在制备化妆品和个人护理产品中的应用。

依据本发明的一个基本方面，描述了制备上述水性分散体的步骤。

背景技术

能生产膜的阳离子聚氨酯(成膜聚氨酯)的水性分散体是已知的；在多个专利中描述了它们的制备以及它们在许多工业领域如化妆品、织物、皮革和纸业领域中的应用。

例如，US 3,388,087描述了季铵化聚氨酯水性分散体的制备，该分散体可用于制备能用在化妆品工业中作为固定发蜡组分的挠性膜。

US 3,480,592描述了含盐化的叔胺基的聚氨酯的水性分散体的制备；由这些聚氨酯得到的膜具有与US 3,388,087类似的用途。

最近，US 6,335,003报导了含盐化的叔胺基的聚氨酯的制备；US6,335,003所述的聚氨酯具有高胺值，与US 3,480,592所述的聚氨酯不同。

US 2004/0052753描述了含盐化的叔胺基的弹性聚氨酯以及它们在化妆品组合物中的应用。

至少假设，阳离子成膜聚氨酯水性分散体可成为常规使用的脲-甲醛树脂的有效代替品，使用该阳离子成膜聚氨酯水性分散体变得越来越重要，这是因为对个人使用的产品(包括织物)中甲醛残留物的管理要求越来越严格。

但是，市场上这类产品的供应非常少。

在制备成膜阳离子聚氨酯水性分散体中遇到的主要问题是它们组分之间的平衡，必需同时确保在水中良好的分散性和稳定性，以及良好的弹性。

目前申请人已经发现通过在制备过程中使用脂族二异氰酸酯和甲磺酸作为聚合物叔胺基的盐化剂可以得到非常稳定的成膜阳离子聚氨酯的水性分散体。

水性分散体稳定性提高除了对其储存能力有正面影响外，还能有利地提高由该水性分散体得到的膜的透明度和光泽。

就本申请人所知，脂族二异氰酸酯与甲磺酸的组合的稳定化效应至今为止是未知的，即使US 3,480,592中提及了甲磺酸(第4栏第32行到第5栏第60行)，也只是将其作为罗列的可用作阳离子聚氨酯盐化剂的化合物中的一种。

说明

因此，本发明的一个基本目的是通过以下步骤得到的成膜阳离子聚氨酯的水性分散体：A)使一种或多种脂族二异氰酸酯与具有两个能与-NCO基团反应的羟基的脂族叔胺和分子量为500-5,000的多元醇聚醚或多元醇聚酯型线型多元醇反应，得到具有游离异氰酸酯基的预聚物；B)用甲磺酸使预聚物的胺基盐化；C)用水或胺对这样得到的阳离子预聚物进行增链。

在步骤A)中，脂族二异氰酸酯与具有两个活性羟基的化合物(线型多元醇和脂族叔胺)的摩尔比为1.2-2.2，优选为1.3-1.8。

本发明的阳离子聚氨酯的分子量为2,000-50,000。

可依据本发明使用的二异氰酸酯是脂族二异氰酸酯；术语“脂族”包括脂族和脂环族；优选的二异氰酸酯选自：4，4’-二环己基甲烷-二异氰酸酯，1-异氰酸酯，3-异氰酸酯-甲基-3，5，5-三甲基环己烷(或异佛尔酮二异氰酸酯)，1，6-己二异氰酸酯和它们的混合物。

具有两个能与-NCO基团反应的羟基的脂族胺优选是3-(二乙基氨基)-1，2-丙二醇或烷基二乙醇胺；在烷基二乙醇胺中，特别优选的是甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、异丙基二乙醇胺、正丁基二乙醇胺、叔丁基二乙醇胺、环己基二乙醇胺、正己基二乙醇胺和它们的混合物。

聚氨酯中结合的胺的量用胺的毫当量数表示，通过胺的毫摩尔数与干聚氨酯克数的比值的百分数来计算。

在本发明中，聚氨酯中胺的毫当量数为20-150，优选为30-90。

可用于本发明的线型多元醇的分子量为500-5,000，优选为800-3,000，它们优选是羟基封端的聚醚或聚酯二醇。

可依据本发明使用的多元醇聚酯的例子是由具有4-9个碳原子的酸或酸酐(优选是脂族类的)与具有2-8个碳原子的脂族二醇经过缩聚得到的产物。

在优选的多元醇聚酯中，我们列举由1，4-丁二醇和乙二醇得到的聚己二酸酯，由1，6-己二醇和新戊二醇得到的聚己二酸酯，由1，6-己二醇得到的聚己二酸酯邻苯二甲酸酯，聚己内酯和由1，6-己二醇和1，4-丁二醇得到的聚碳酸酯二醇。

特别优选的是由1，4-丁二醇和乙二醇得到的聚己二酸酯，由1，6-己二醇和新戊二醇得到的聚己二酸酯，由1，6-己二醇得到的聚己二酸酯邻苯二甲酸酯。

可使用的多元醇聚醚的例子是聚乙二醇、聚四氢呋喃和它们的混合物；后者优选用于实现本发明。

在步骤A)中可使用不同线型多元醇的混合物。