[发明专利]水性聚氨酯分散体、预聚物、以及由其制成的成型制品

说明书

提供了预聚物、由其制备的水性聚氨酯分散体、包含其的具有改善的白度保持性和拉伸强度的塑形制品，以及它们在塑形制品中使用的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月17日提交的美国临时申请62/376,003的权益。其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及预聚物和由其制成的水性聚氨酯分散体，以及由这些分散体制成的塑形制品和膜，和它们在塑形制品中使用的方法。

背景技术

塑形服装设计为暂时改变穿戴者身体的形状，以实现更加时尚的身影。近年来，时尚潮流倾向于采用越来越强调人体自然曲线的服装和服装设计，并且合身穿戴已成为市场上的增长趋势。主要应用在于女士服装，如内衣、贴身内衣裤、牛仔裤和梭织裤。许多女性消费者寻找舒适的服装，其增强她的身材，同时突出她的最佳特征，例如塑形牛仔裤，其可以削减肚子、收紧大腿和提升臀部。这种服装改善了穿着者的外观和自尊。

目前用于塑形的技术主要使用具有长浮线针迹、更高旦尼尔或高网格的弹性纤维的不同纱线环结构；或在策略选定区域应用特殊轮廓图案。其他常见做法包括引入第二层织物或与底部织物缝制在一起的垫，或选择具有不同弹性的织物并在不同位置缝合在一起。参见例如美国专利7,950,069、7,341,500和7,945,970、WO2013/154445A1、美国专利申请公开2010/0064409A1和2011/0214216A1、GB2477754A和EP 0519135B1。在一种设计中，在腹部前面的牛仔裤内部添加刚性板以帮助使胃部变薄。在另一种情况下，将一块衬垫或海绵插入裤子中以提升和增强穿着者的视觉臀部轮廓。然而，所有这些设计和方法都损害了穿着者的舒适感，并且通常从衣服表面可见。

聚氨酯(包括聚氨酯脲)可用作各种基材的粘合剂，包括纺织织物。通常，这种聚氨酯是完全形成的非反应性聚合物或反应性异氰酸酯封端的预聚物。这种反应性聚氨酯粘合剂通常需要延长的固化时间以产生足够的粘合强度，这在制造过程中可能是不利的。此外，已知聚氨酯的异氰酸酯基团对水分敏感，这限制了储存稳定性并降低了掺入这种聚氨酯的产品的保质期。通常，当完全形成时，这些聚合物溶解在溶剂(溶剂型)中，分散在水(水性)中，或作为热塑性固体材料(热熔)加工。值得注意的是，溶剂型粘合剂面临着越来越严格的健康和环境法规，旨在减少挥发性有机化合物(VOC)和有害空气污染物(HAP)排放。因此，需要传统溶剂型产品的替代物。

热熔粘合剂虽然对环境安全并作为薄膜容易施加，但当受到重复伸展循环时通常具有高的固性和差的回复。因此，需要改进。

已经进行了许多尝试来开发水性聚氨酯粘合剂以克服这些缺陷。

美国专利5,270,433公开了一种“粘合剂组合物，其包含基本上透明且无溶剂的水性单组分聚氨酯分散体，其含有(a)包含聚丙二醇的多元醇混合物、(b)包含ααα₁α₁-四甲基二甲苯二异氰酸酯(TMXDI)的多官能异氰酸酯混合物、(c)能在水溶液中形成盐的官能组分和(d)任选地增链剂的反应产物”。从该组合物形成的粘合剂膜具有低的回复力和差的耐热性，这是由于TMXDI上异氰酸酯基团的不对称结构和空间位阻，阻止了在聚合物的硬链段中强链间氢脲键的形成。

美国专利申请公开2004/0014880A1公开了一种用于在湿和干叠层中进行粘合剂粘合的水性聚氨酯分散体，据称具有优异的可涂布性、粘合强度和耐热性。该分散体含有大量有机溶剂--甲基乙基酮(MEK)。

美国专利申请公开2003/0220463A1公开了制备不含有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)的聚氨酯分散体的方法。然而，该组合物限于具有低游离二异氰酸酯种类的预聚物，例如亚甲基双(4-苯基异氰酸酯)(4,4'-MDI)。制备具有低游离二异氰酸酯的这种预聚物的方法是复杂的(如美国专利5,703,193中公开的)。这种加工还需要游离二异氰酸酯的短程蒸馏，因此在制备用于制备聚氨酯分散体的预聚物方面不经济。