[发明专利]用于制备交联聚氨酯的可环境温度固化的不含异氰酸酯的组合物

说明书

本发明一般性涉及基本上由不含异氰酸酯的多组分组合物制得的交联聚氨酯和相关的组合物、方法、制品和其他的相关的发明。 

聚氨酯包含含有式(A)：-O-C(＝O)-N＜(A)的氨基甲酸酯基团的重复单元。聚氨酯可以是线性的或支化的，非交联的或交联的，或者它们的组合。已经发现聚氨酯在化学及相关工业具有多种用途。这些应用的例子是制备涂料、密封胶、和粘合剂。聚氨酯在包括浇铸部件(例如，汽车保险杠)、泡沫材料、和弹性纤维领域也尤其有用。 

聚氨酯一般地通过固化两个反应物的混合物来制备，其中的两个反应物共同反应得到聚氨酯。该反应被认为是经由逐步增长聚合反应机理。该反应可在作为溶剂的惰性液体中进行。典型地反应物之间的反应是通过将它们的混合物暴露在热、湿气、固化催化剂或它们的组合中的至少一种来引发。在逐步增长聚合反应过程中形成的中间体应当充分溶解在溶剂中(例如，不应当从其中沉淀或者结晶)以使逐步增长聚合反应进行到制备具有预期分子量的聚氨酯所必要的程度。 

在固化步骤中用于制备聚氨酯的反应物可以具有不同的结构，因此，它们分别反应得到聚氨酯的不同结构。根据互相反应的官能化反应物的结构的类型可将制备聚氨酯的固化步骤宽泛地表示为基于异氰酸酯或者所谓的不含异氰酸酯。 

基于异氰酸酯的聚氨酯的制备化学具有它们的缺陷。例如，存在着与制备和使用多异氰酸酯化合物及含有其的可固化组合物、以及制备基于多异氰酸酯的聚氨酯的固化步骤相关联的环境和健康担心。这也是此后在聚氨酯领域为什么最令人向往但迄今难以实现的目标，即可行的不含异氰酸酯的尤其是室温可固化的聚氨酯制备。 

从例如美国(U.S.)专利号5356669和US6541594B2得知基于异氰酸酯或不含异氰酸酯的聚氨酯制备的例子无法达到这个目标。美国专利号5356669公开了一种基于(a)和(b)的反应产物的聚氨酯：(a)第一组分，其包括聚合物骨架， 其上附加有至少一个氨基甲酸酯基团，和(b)第二组分，其包括具有大量可与所述氨基甲酸酯基团反应的基团的化合物。US6541594B2公开了一种涂料组合物，包括反应性组分(a)，其基本上不含有任何杂原子并且在室温下不是结晶固体，并且该组分含有(i)12至72个碳原子和至少两个官能团(ii)，和(b)交联剂，其含有大量可与化合物(a)的官能团(ii)反应的官能团(iii)，其中选择官能团(ii)和(iii)以使它们相互之间反应产生热不可逆的化学连接。 

US7442325B2公开了基于氨基塑料的交联组合物和它们的制备方法。所述组合物作为含有具有活性氢基团的材料或聚合物的可固化组合物的交联剂是非常有用的。US7442325B2没有公开使用可固化组合物的具有活性氢的材料制备交联聚氨酯。 

现有技术中发展的不含异氰酸酯的聚氨酯化学都存在缺陷，诸如，例如历史上现有技术中不含异氰酸酯的聚氨酯制备必须在固化温度为80摄氏度(℃)以上固化，以实现有效地固化，进而得到交联聚氨酯。现有技术中不含异氰酸酯的聚氨酯制品高固化温度的缺陷妨碍它们在地板、家具、汽车、工业维护以及需要在环境温度，尤其是室温(如20℃至30℃)固化的特定粘合剂方面的应用。另外，已知的不含异氰酸酯的聚氨酯制品一般会产生不希望的挥发性有机物质(VOC)副产物，并且含有残留量的甲醛，其对于环境和暴露其中的人体是有害的。同样的，现有技术中的水性聚氨酯制品一般地制成天然亲水性聚氨酯材料(如天然亲水性涂料)，对有机溶剂(如甲基乙基酮(MEK))的破坏敏感的聚氨酯材料，缺乏足够硬度的聚氨酯材料或者它们的组合。这些聚氨酯被认为是具有相对较低水平的交联，并提供了来源于在已经被用于制备现有技术中的聚氨酯的成分的亲水性质的水敏感性产品，或者二者。 

本发明寻求解决提供一种可以在环境温度下固化并得到具有高水平的交联以改善性能特征或性质的交联聚氨酯的基本上不含异氰酸酯的组合物的问题。 

发明描述 

本发明包括一种基本上不含异氰酸酯的多组分组合物，由所述多组分组合物制备的可环境温度固化的组合物，使用所述多组分组合物制备可环境温度固化组合物和在80℃或更低的温度下固化它制备交联聚氨酯的方法，和通过该方法制备的交联聚氨酯。本发明的交联聚氨酯，即使是那些在室温下固化制备的， 仍具有高的交联度。