CN101580572A - 水性透湿防水树脂组合物 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种水性透湿防水树脂组合物，所述的水性透湿防水树脂组合物是以水为溶剂。此外，所述的水性透湿防水树脂组合物是凭借添加有丙二醇侧链的聚乙二醇以增加其吸湿功能，并凭借添加磺酸二胺钠以增加其透湿功能。而且，所述的水性透湿防水树脂组合物还具有聚四亚甲基醚乙二醇，故具有防水的功能。因此，涂布有水性透湿防水树脂组合物的基底具有吸湿、透湿与防水的性能。

Description

水性透湿防水树脂组合物

技术领域

本发明是有关于一种水性透湿防水的材料，特别是有关于一种水性透湿防水树脂组合物。

背景技术

聚氨基甲酸酯(Poly Urethane，PU)乃德国化学家Otto Bayer在1937年所开发出来，是由多元醇(Polyol)与二异氰酸酯(Diisocyanate)加成聚合反应而成。1958年B.F.Goodrich公司将其商业化，PU便成为人类日常生活中重要的材料。

传统的油性PU中，高达90％以上的产品型态为含有机溶剂的制品，主要溶剂有二甲基甲酰胺(Dimethyl formamide)、甲苯、己烷、二甲基乙酰胺(Dimethylacetamide，DMAC)以及N-甲基吡咯烷酮(N-methyly-2-pyrrolidone)，且含有高毒性的游离二异氰酸酯。在环保意识觉醒的今天，将具有高功能性应用的PU树脂“水性化”将是未来的重要发展趋势。然而，要使水性PU取代传统的溶剂型PU，尚有许多应用性质上的问题存在。例如，水性PU在合成皮革的应用上，虽然生皮本身的透湿性能良好，然而，一般水性PU通常具有透湿性较差的问题，因此将水性PU涂布在生皮而产出的水性PU革无法达到良好的透湿性能，以致当人体穿着由水性PU革所加工的产品时容易产生不舒适之感。

有鉴于此，发展具有良好防水性能，同时并兼顾透湿性的水性透湿防水树脂组合物，是产业界亟欲发展的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性透湿防水树脂组合物，所述的水性透湿防水树脂组合物具有良好的透湿性能。

根据上述目的及其它目的，本发明揭示一种水性透湿防水树脂组合物，所述的水性透湿防水树脂组合物之组成包括：二异氰酸酯类化合物、多元醇类化合物、二胺类化合物、叔胺化合物及二羟甲基丙酸(Dimethylol propionic acid)，且所述的水性透湿防水树脂组合物是以水为溶剂，而所述的水性透湿防水树脂组合物的主要功能性组成包括：聚四亚甲基醚乙二醇(Polytetramethylene etherglycol，PTMEG)，其相对于所述树脂组合物的重量百分浓度为8-12％；有丙二醇侧链的聚乙二醇(Polyethylene glycol，PEG)(下面简称二醇聚合物)，且所述的二醇聚合物相对于所述树脂组合物的重量百分浓度为3-7％；以及磺酸二胺钠(Sodium diamine sulfonate)，其相对于所述树脂组合物的重量百分浓度为0.3-0.9％。

在上述的水性透湿防水树脂组合物中，其组成更可包括低分子量二元醇类化合物。所述低分子量二元醇类化合物是选自1，4-丁二醇(1，4-Butanediol)、1，6-己二醇(1，6-Hexanediol)、丙二醇(Propylene glycol)、乙二醇(Ethylene glycol)、三羟甲基丙烷(Trimethylol propane)、二甘醇(Diethylene glycol)及其混合物所组成之族群之任一成份。

在上述的水性透湿防水树脂组合物中，所述二异氰酸酯类化合物是选自亚甲基二环己基二异氰酸酯(Methylene bisl，4-cyclohexyl diisocyanate)、异佛尔酮二异氰酸酯(Isophorone diisocyanate，IPDI)、1，6-己二异氰酸酯(Hexamethylenediisocyanate，HDI)、萘-1，5-二异氰酸酯(Naphthalene 1，5-diisocyanate，NDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(4，4’-Diphenylmethane diisocyanate，MDI)、甲苯二异氰酸酯(Toluene diisocyanate，TDI)及其混合物所组成之族群之任一成份。

在上述的水性透湿防水树脂组合物中，所述多元醇类化合物是选自聚乙二醇(Polyethylene glycol)、聚丙二醇(Polypropylene glycol)及其混合物所组成之族群之任一成份。

在上述的水性透湿防水树脂组合物中，所述二胺类化合物是选自乙二胺(Ethylene diamine)、肼(Hydrazine)、氨乙基乙醇胺(Aminoethylethanolamine)、3，5-二乙基甲苯胺(3，5-Diethyl toluenediamine)、4，4’亚甲基双二氯苯胺(4，4’-Methylene bis(2-chloroaniline)，MOCA)及其混合物所组成之族群之任一成份。

在上述的水性透湿防水树脂组合物中，所述叔胺化合物是选自三乙基胺(Triethyl amine)、二甲基乙醇胺(Dimethylethanolamine)、四甲基丁烷二胺(Tetramethylbutanediamine)、二甲基环己胺(Dimethylcyclohexylamine)、1，4-重氮二环(2，2，2)辛烷(1，4-Diazabicyclo(2，2，2)octane)及其混合物所组成之族群之任一成份。

在上述的水性透湿防水树脂组合物中，所述的水性透湿防水树脂组合物可涂布在一基底上，所述的基底例如为尼龙、织布、不织布、头层皮或二层皮。

由于本发明的水性透湿防水树脂组合物包含具有吸湿功能的二醇聚合物与具有透湿功能的磺酸二胺钠，因此涂布有所述的水性透湿防水树脂组合物的基底具有良好的透湿性能，使人体穿着涂布有所述的水性透湿防水树脂组合物的产品时感到舒适。

为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图示，作详细说明如下。

附图说明

图1所绘示为涂布有水性透湿防水树脂组合物的基底。

附图标记说明：3-水分子；10-基底；20-水性透湿防水树脂组合物；I-基底内空间；S-外界环境。

具体实施方式

本发明揭示了一种水性透湿防水树脂组合物。所述的水性透湿防水树脂组合物以水为溶剂，其主要功能性组成包括有聚四亚甲基醚乙二醇、有丙二醇侧链的聚乙二醇(请参考下列结构式，以下简称二醇聚合物)以及磺酸二胺钠。其中，所述的磺酸二胺钠例如是由聚和国际股份有限公司所生产的品号为EES-200L的2-[(2-氨乙基)氨基]乙磺酸钠(2-[(2-aminoethyl)amino]ethanesulfonic acid，sodium salt)，其中，EES-200L所含的2-[(2-氨乙基)氨基]乙磺酸钠固形成份为45％，其余为溶剂水。

有丙二醇侧链的聚乙二醇之二醇聚合物

在上述的水性透湿防水树脂组合物中，添加有二异氰酸酯类化合物增加其耐黄变性，所述的二异氰酸酯类化合物例如为亚甲基二环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或其混合物等。此外，上述的水性透湿防水树脂组合物的组成还添加有键延长剂(Chain extender)例如低分子量二元醇类化合物或二胺类化合物而得到较佳的机械强度与劲度。低分子量二元醇类化合物例如为1，4-丁二醇、1，6-己二醇、丙二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷、二甘醇或其混合物等，二胺类化合物例如为乙二胺、肼、氨乙基乙醇胺、3，5-二乙基甲苯胺、4，4’亚甲基双二氯苯胺或其混合物等。另外，上述的水性透湿防水树脂组合物的组成亦添加有多元醇类化合物如聚乙二醇、聚丙二醇、聚酯多醇(Polyester polyol)或其混合物等以加强其机械性质，所述聚酯多醇例如是聚益化学工业股份有限公司所生产的品号为JP-2720之聚酯多醇化合物。

再者，上述的水性透湿防水树脂组合物的组成更添加有二羟甲基丙酸以增加其亲水性。另外，上述的水性透湿防水树脂组合物的组成还添加有叔胺化合物作为离子性官能基以达到亲水的目的，所述的叔胺化合物例如为三乙基胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁烷二胺、二甲基环己胺、1，4-重氮二环(2，2，2)辛烷或其混合物等。此外，上述的水性透湿防水树脂组合物的组成也可添加其它助剂如催化剂、抗氧化剂、光安定剂或紫外线吸收剂等而加强其性能，上述催化剂例如为二丁基锡二月桂酸盐(Dibutyltin dilaurate)、辛酸锡(Stannous octoate)、油酸锡(Stannous oleate)或二丁基锡二-2-乙基己酸盐(Dibutyltin di-2-ethylhexoate)。

本发明的水性透湿防水树脂组合物的一实施例的组成比例如下：

                         重量百分浓度

聚四亚甲基醚乙二醇          8-12％

二醇聚合物                  3-7％

磺酸二胺钠                  0.3-0.9％

聚酯多醇                    1.5-3.5％

乙二胺                      0.05-0.5％

三乙基胺                    0.2-1％

氨乙基乙醇胺                0.1-0.45％

肼                          0.05-0.35％

二羟甲基丙酸                0.4-1.2％

亚甲基二环己基二异氰酸酯    3.5-12％

水                          余量

本发明的水性透湿防水树脂组合物的另一实施例的组成比例如下：

                         重量百分浓度

聚四亚甲基醚乙二醇          8-12％

二醇聚合物                  3-7％

磺酸二胺钠                  0.3-0.9％

聚酯多醇                    1.5-3.5％

乙二胺                      0.05-0.5％

三乙基胺                    0.2-1％

氨乙基乙醇胺                0.1-0.45％

肼                          0.05-0.35％

二羟甲基丙酸                0.4-1.2％

亚甲基二环己基二异氰酸酯    3.5-12％

异佛尔酮二异氰酸酯          2-6％

水                          余量

本发明的水性透湿防水树脂组合物的又一实施例的组成比例如下：

                         重量百分浓度

聚四亚甲基醚乙二醇         8-12％

二醇聚合物                 3-7％

磺酸二胺钠                 0.3-0.9％

聚酯多醇                   1.5-3.5％

乙二胺                     0.05-0.5％

三乙基胺                   0.2-1％

氨乙基乙醇胺               0.1-0.45％

肼                         0.05-0.35％

二羟甲基丙酸               0.4-1.2％

亚甲基二环己基二异氰酸酯   3.5-12％

异佛尔酮二异氰酸酯         2-6％

1，4-丁二醇                0.5-1.5％

三羟甲基丙烷               0.2-0.6％

水                         余量

本发明的水性透湿防水树脂组合物的再一实施例的组成比例如下：

                            重量百分浓度

聚四亚甲基醚乙二醇             8-12％

二醇聚合物                     3-7％

磺酸二胺钠                     0.3-0.9％

聚酯多醇                       1.5-3.5％

乙二胺                         0.05-0.5％

三乙基胺                       0.2-1％

氨乙基乙醇胺                   0.1-0.45％

肼                             0.05-0.35％

二羟甲基丙酸                   0.4-1.2％

亚甲基二环己基二异氰酸酯       3.5-12％

异佛尔酮二异氰酸酯             2-6％

1，4-丁二醇                    0.5-1.5％

三羟甲基丙烷                   0.2-0.6％

聚乙二醇                       2.3-3.7％

乙二醇                         0.5-1.5％

二甘醇                         0.4-1.2％

水                             余量

接着，将介绍上述的水性透湿防水树脂组合物的合成方法。反应开始时温度维持在60℃以下，在反应器中加入反应物聚四亚甲基醚乙二醇、二醇聚合物、聚酯多醇、二羟甲基丙酸。待二羟甲基丙酸完全熔化后，加入亚甲基二环己基二异氰酸酯，并逐渐提升温度至80～90℃，在温度提升的过程中投入催化剂，所述催化剂例如是Seho Tech Inc.所生产的ES CAT-100E之锡类催化剂。反应经1.5小时后，取样测NCO％，在此N为氮，C为碳，而O为氧。当NCO％降至理论值以下时，添加有机溶剂丙酮(Propanone)，而后降温至55℃以下并加入三乙基胺，并反应30分钟。接着，加入磺酸二胺钠继续反应30分钟并控制温度在50℃以下。之后，慢慢加入纯水并以最高搅拌速度持续搅拌1小时使其分散完全。之后，投入乙二胺、肼、氨乙基乙醇胺与水的均匀混合物并降温至45℃以下反应1小时，接着再升温至55～60℃继续反应2小时，而后将温度控制在55～65℃，再抽真空将丙酮分离抽出，最后降温并取出产物，得到水性透湿防水树脂组合物。

在本合成方法中，前段工艺是以丙酮为溶剂，然也可使用二甲基甲酰胺或丙酮以及二甲基甲酰胺的混合物当溶剂。

由于水性透湿防水树脂组合物在生产过程中，前段为油性工艺，主要使用丙酮当溶剂，而后段则为水性工艺，使用水当溶剂，且在水性树脂产出前会先将丙酮分离，因此所述的水性树脂的成品组成中的溶剂只有水而不包含有机溶剂，故其产物符合绿色环保的概念而有较高的环境友善度。

本发明所揭示的水性透湿防水树脂组合物可适用于尼龙涂层、合成皮涂布以及动物皮表面处理等领域的应用。更进一步而言，所述的水性透湿防水树脂组合物可涂布在一基底上，所述的基底可为尼龙、织布、不织布、头层皮、二层皮或其它相类材质。

此外，由于水性透湿防水树脂组合物涂布在上述基底时会经过干燥此一步骤，然由于水性透湿防水树脂组合物为水性溶液，因此在干燥的过程中仅有水分会挥发，不会产生毒性，不污染空气，不会产生废水，而符合环保概念。

接着，请参照图1，图1所绘示为涂布有水性透湿防水树脂组合物的基底。基底10的其中一侧涂布有一水性透湿防水树脂组合物20，而基底10的另一侧则是与基底内空间I相接触。水性透湿防水树脂组合物20的主要功能性组成包括有聚四亚甲基醚乙二醇、二醇聚合物、磺酸二胺钠。

须注意的地方是，在水性透湿防水树脂组合物20涂布的过程中，水分会被烘干而完全挥发，故此处涂布有水性透湿防水树脂组合物20的基底10中，水性透湿防水树脂组合物20的组成已不含水，而其它组成相互之间的比例则维持不变。

请继续参照图1，基底内空间I中的水分子3会通过基底10中的微孔(未绘示)而扩散到水性透湿防水树脂组合物20中。由于水性透湿防水树脂组合物20具有二醇聚合物，故可吸收基底10中的水分子3至水性透湿防水树脂组合物20中，此即为吸湿。此外，由于水性透湿防水树脂组合物20含有磺酸二胺钠，而磺酸二胺钠可凭借其凡得瓦力(van der waals force)而与水分子3连接，使得钠水分子3能在水性透湿防水树脂组合物20中进行扩散，最后再将水分子3排出至外界环境S中，此即为透湿。此外，水性透湿防水树脂组合物20含有聚四亚甲基醚乙二醇，由于聚四亚甲基醚乙二醇具有疏水性，故可防止外界环境S中的液态水滴进入到基底内空间I中。

综上所述，由于水性透湿防水树脂组合物20具有二醇聚合物以及磺酸二胺钠，故涂布有水性透湿防水树脂组合物20的基底10具有吸湿与透湿的效果。而且，由于水性透湿防水树脂组合物20含有聚四亚甲基醚乙二醇，故涂布有水性透湿防水树脂组合物20的基底10具有防水的效果。

再来，本发明的发明人测试(1)涂覆本发明所揭示的水性透湿防水树脂组合物的头层皮以及(2)未经过表面处理的头层皮的透湿气性能，所述的测试是利用水蒸气通过法，主要是将两头层皮分别置在透湿测试仪上，待经过24小时后，比较两头层皮检测前后的透湿气量。此外，每组头层皮都做二次测试，测试单位为公克。另外，在上述涂布有水性透湿防水树脂组合物的头层皮中，所述的水性透湿防水树脂组合物的重量百分浓度组成如下：

                         重量百分浓度

聚四亚甲基醚乙二醇          35％

二醇聚合物                  17.5％

磺酸二胺钠                  2.1％

聚酯多醇                    8.75％

乙二胺                      1.05％

三乙基胺                    2.1％

氨乙基乙醇胺                1.05％

肼                          0.7％

二羟甲基丙酸                2.8％

亚甲基二环己基二异氰酸酯    28％

催化剂                      0.95％

测试结果如下表一所示。

表一涂布本发明的水性透湿防水树脂组合物的头层皮与未经过表面处理的头层皮的透湿气性能

如表一中所示，涂布本发明的水性透湿防水树脂组合物的头层皮的透湿气量(平均2.23克/天/平方公分)接近于未经过表面处理的头层皮的透湿气性能(平均2.55克/天/平方公分)。由此可知，涂布有本发明的水性透湿防水树脂组合物的基底能提供良好的透湿性能。

此外，本发明的发明人也测试(1)涂布本发明所揭示的水性透湿防水树脂组合物的头层皮以及(2)涂布一般PU面料的头层皮的吸湿效果，本测试是利用水蒸气通过法，将两头层皮分别置在透湿测试仪上，待经过24小时后，比较两头层皮检测前后的吸湿效果。每组头层皮都做二次测试，测试单位为公克。测试结果如下表二所示。

表二涂布本发明的水性透湿防水树脂组合物的头层皮与涂布一般PU面料的头层皮的吸湿效果

如表二中所示，经过24小时后，涂布本发明的水性透湿防水树脂组合物的头层皮的皮革含水量(平均0.925克)约仅为涂布一般PU面料的头层皮的皮革含水量(平均1.785克)的一半。换言之，相较于涂布一般PU面料的基底，涂布本发明的水性透湿防水树脂组合物较能避免基底潮湿的情形，使人体穿着时感到舒适。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水性透湿防水树脂组合物，其组成包括：二异氰酸酯类化合物、多元醇类化合物、二胺类化合物、叔胺化合物及二羟甲基丙酸，其特征在于，其是以水为溶剂，且所述的水性透湿防水树脂组合物的主要功能性组成包括：

聚四亚甲基醚乙二醇，其相对于所述树脂组合物总重量百分浓度为8-12％；

二醇聚合物，其是具有丙二醇侧链的聚乙二醇，且所述的二醇聚合物相对于所述树脂组合物总重量百分浓度为3-7％；以及

磺酸二胺钠，其相对于所述树脂组合物总重量百分浓度为0.3-0.9％。

2.根据权利要求1所述的水性透湿防水树脂组合物，其特征在于，其组成更包括低分子量二元醇类化合物。

3.根据权利要求2所述的水性透湿防水树脂组合物，其特征在于，所述低分子量二元醇类化合物是选自1，4-丁二醇、1，6-己二醇、丙二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷、二甘醇及其混合物所组成之族群之任一成份。

4.根据权利要求1所述的水性透湿防水树脂组合物，其特征在于，所述二异氰酸酯类化合物是选自亚甲基二环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯及其混合物所组成之族群之任一成份。

5.根据权利要求1所述的水性透湿防水树脂组合物，其特征在于，所述多元醇类化合物是选自聚乙二醇、聚丙二醇及其混合物所组成之族群之任一成份。

6.根据权利要求1所述的水性透湿防水树脂组合物，其特征在于，所述二胺类化合物是选自乙二胺、肼、氨乙基乙醇胺、3，5-二乙基甲苯胺、4，4’亚甲基双二氯苯胺及其混合物所组成之族群之任一成份。

7.根据权利要求1所述的水性透湿防水树脂组合物，其特征在于，所述叔胺化合物是选自三乙基胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁烷二胺、二甲基环己胺、1，4-重氮二环(2，2，2)辛烷及其混合物所组成之族群之任一成份。

8.根据权利要求1所述的水性透湿防水树脂组合物，其特征在于，所述的水性透湿防水树脂组合物可涂布在一基底上，所述的基底的材质为尼龙、织布、不织布、头层皮或二层皮。

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