CN104781297B - 用于在家居护理中的光泽应用的聚氨酯/聚丙烯酰混杂物分散体 - Google Patents

用于在家居护理中的光泽应用的聚氨酯/聚丙烯酰混杂物分散体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硬表面清洁组合物,其向硬表面提供光泽并且是耐水性的,所述组合物包含0.001‑50重量%的至少一种洗涤表面活性剂,至少10重量%的稀释剂,所述稀释剂包含水,和0.01‑40重量%的粒子,所述粒子含有作为含水分散体形成的阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种,所述粒子具有小于170nm的平均粒径。

Description

用于在家居护理中的光泽应用的聚氨酯/聚丙烯酰混杂物分 散体
发明领域
示范性实施方案涉及用于提高在硬表面上的光泽度的硬表面处理配制剂,并且尤其发现在木地板和家具的处理中的应用。
发明背景
处理配制剂通常用于清洁和保护家居中的硬表面。家居护理硬表面清洁剂例如是含有表面活性剂和任选消毒剂的配制剂以从硬表面例如木材、砖、石头和不锈钢除去污垢、油脂和细菌,这些材料用于常规家居中的地板、厨房、电器和浴室中。硬表面清洁配制剂也可以含有用于具体功能的成分,例如消泡剂、润湿剂、螯合剂、助溶剂、流变改进剂和成膜剂。但是,当施用含有表面活性剂的配制剂以进行清洁时,砖或其它发光基材的光泽度会降低。结果,基材看起来仍然是脏的。
为了转移光泽度的降低,已经建议使用特定表面活性剂以及表面活性剂和溶剂的混合物,例如美国专利No.6,532,973建议使用烷基聚葡糖苷表面活性剂,美国专利申请公开No.2008/0188394建议使用氧化胺作为唯一的表面活性剂,以及EP 1 021 400 B1组合使用磺基琥珀酸盐与选择的非离子表面活性剂。美国专利No.4,822,514、EP 0 805 200 B1和美国专利No.5,380,452建议非离子性和阴离子性表面活性剂配制剂用于硬表面清洁配制剂中的低条痕和低成膜,从而保持或改进经处理表面的光泽度。但是,来自这些配制剂的残余物会使得表面发粘和倾向于留下指纹。
另一种方式是向硬表面清洁配制剂加入光亮剂以改进基材的光泽。例如,美国专利申请公开No.20100022427公开了基于聚硅氧烷的组合物,其适合用于抽水马桶中以使得表面不粘污垢。尽管硅氧烷化合物能向基材提供光亮,但是它们倾向于使得表面发滑,这在用于地板表面上时对于行走是有害的。而且,基于硅氧烷的聚合物会在酸性或碱性pH中降解,并释放挥发性环状化合物,导致它们不适合用于工作台面。
向硬表面清洁配制剂加入成膜剂可以有时向表面提供光亮和保护。例如,WO 02/36725、WO 97/13836和美国专利No.5,409,639使用水溶性成膜聚合物以在向清洁后的表面赋予光泽。WO 97/13836建议磺化聚苯乙烯均聚物和共聚物用于赋予光泽,EP 1 678 285B1建议使用苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。但是,在施用后的膜的耐水性不好,因为这种聚合物倾向于是水溶性的或形成硬-脆性膜,这种膜当暴露于水时会出现裂纹。结果,这些所施用的配制剂当被润湿时不能提供益处。表面也可能出现暗灰和损伤。
GB 2294942A和美国专利No.7,501,026建议使用疏水改性的乙氧基化聚氨酯作为增稠剂用于在酸性pH中的硬表面清洁配制剂。这些聚合物是水溶性的,因此不能向处理基材提供任何耐水性。
美国专利No.8,206,511描述了一种清洁未涂覆和经涂覆的硬表面的方法,其中使用配备有含光泽改进剂的配制剂的机械地板清洁和抛光设备,从而改进光泽。数据表明由于在地板清洁期间使用的多次抛光技术改进了光泽,这是因为不含成膜剂的配制剂也具有优良的性能。对于家居护理,要求使用特定缓冲和抛光设备的配制剂是不希望的。
另一种类型的硬表面护理组合物是家具抛光剂。这些组合物通常含有油和有机硅聚合物,它们可以提供暂时的光泽。但是。它们易于转移或在一定时间内消失。
参考文献的引入
提到以下参考文献,将其内容引入本文供参考:
2005年5月24日公布的美国专利No.6,897,281,题目是可呼吸的聚氨酯、共混物以及制品,Lubnin等,公开了可呼吸的聚氨酯,其具有至少约30重量%的聚氧化烯侧链单元,其适合用于织物和其它制品的涂料和膜,以提供优异的可呼吸性和高的水蒸气传输速率。
2008年4月15日公布的美国专利No.7,358,295,题目是混杂聚合物组合物及其制品,Miller等,公开了一种抗静电组合物,其含有可热成型的、可模塑的混杂聚氨酯-乙烯基聚合物组合物,其显示较低的表面和体积电阻和优良的韧性。此混杂聚合物组合物可以在不存在挥发性有机化合物例如溶剂、中和胺或这两者的情况下制备。
2012年8月14日公布的美国专利No.8,242,205,题目是非均匀聚氨酯粒子的水分散体,Lubnin等,公开了一种制备非均匀聚氨酯粒子的水分散体的方法,包括(a)制备至少两种具有不同亲水性的被异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物;(b)制备所述预聚物的均匀混合物,和(c)将混合的预聚物分散在含水介质中。所得的预聚物分散体可以进行扩链。
2009年5月28日公布的美国专利申请公开No.20090137734,题目是“聚氨酯/丙烯酰混杂物组合物的水分散体”,Anthony D.Pajerski,公开了聚氨酯/丙烯酰聚合物混杂物复合物的水分散体,其是通过形成聚氨酯预聚物或聚合物、丙烯酰基单体或聚合物、酮官能分子/低聚物以及肼官能分子/低聚物的混合物、并将此混合物分散在含水介质中制备的。
发明概述
在一个实施方案中,硬表面清洁组合物包含:0.001-50重量%的至少一种洗涤表面活性剂,至少10重量%的稀释剂,所述稀释剂包含水,和0.01-40重量%的粒子,所述粒子含有作为含水分散体的阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种,所述粒子具有小于170nm的平均粒径。
在一个方面中,所述聚合物与表面活性剂之间的比率是按重量计的0.002:1至30,000:1。
在一个方面中,表面活性剂与阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种之间的比率是至少0.05:1,或至少0.1:1,或至多150:1,或至多20:1。
在一个方面中,所述粒子具有小于150nm的平均粒径。
在一个方面中,所述粒子包括阴离子性聚氨酯混杂聚合物的粒子,所述阴离子性聚氨酯混杂聚合物的粒子是从至少一种烯属不饱和单体在预先形成的聚氨酯聚合物的存在下制备,从而阴离子性聚氨酯混杂聚合物的粒子包含在聚氨酯聚合物粒子内负载的衍生自至少一种烯属不饱和单体的聚合物。
在一个方面中,所述粒子含有至少一种以下物质:
A.阴离子性聚氨酯聚合物,其是以下组分的反应产物:
(i)10-80重量%的聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种,所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至多4000g/mol的数均分子量;
(ii)2-10重量%的水分散性改进单体;
(iii)10-80重量%的多异氰酸酯;和
任选地至少一种以下物质:
(iv)与聚酯多元醇和聚醚多元醇不同的低分子量多元醇;
(v)扩链剂/支化剂;
(vi)中和剂;和
(vii)非反应性稀释剂;和
B.阴离子性聚氨酯混杂聚合物,其含有:
(1)阴离子性聚氨酯组分,其是以下组分的反应产物:
(i)10-80重量%的聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种,所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至多4000g/mol的数均分子量;
(ii)2-10重量%的水分散性改进单体;
(iii)10-80重量%的多异氰酸酯;和
任选地至少一种以下物质:
(iv)与聚酯多元醇和聚醚多元醇不同的低分子量多元醇;
(v)扩链剂/支化剂;
(vi)中和剂;和
(vii)非反应性稀释剂;和
(2)加成聚合物,其是以下组分的反应产物:
(viii)至少一种烯属不饱和单体;和
(ix)引发剂。
在一个方面中,聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至少200g/mol或至少500g/mol的分子量。
在一个方面中,聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至多3000g/mol或至多1500g/mol的分子量。
在一个方面中,聚酯多元醇是衍生自1,6-己二醇、新戊二醇和己二酸。
在一个方面中,水分散性改进单体包括至少一种以下物质:含羧酸的二醇,和具有至少一种侧挂的聚氧化烯侧链的多元醇。
在一个方面中,水分散性改进单体包括含羧酸的二醇。
在一个方面中,含羧酸的二醇包括二羟基羧酸。
在一个方面中,中和剂是按照足以将衍生自含羧酸的二醇的聚氨酯聚合物单元至少部分地中和的用量存在。
在一个方面中,含羧酸的二醇包括2,2-二(羟甲基)丙酸。
在一个方面中,含羧酸的二醇包含占总重量的至多10重量%的组分(i)至(vi)。
在一个方面中,水分散性改进单体具有至多200g/mol的分子量。
在一个方面中,多异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯。
在一个方面中,低分子量多元醇具有小于300g/mol的分子量。
在一个方面中,低分子量多元醇包括1,4-丁二醇。
在一个方面中,非反应性稀释剂包括苯甲酸苄基酯。
在一个方面中,中和剂包括叔胺。
在一个方面中,扩链剂包括多胺。
在一个方面中,至少一种烯属不饱和单体包括(甲基)丙烯酸酯单体和乙烯基芳族单体。
在一个方面中,(甲基)丙烯酸酯单体包括丙烯酸C1-C5烷基酯。
在一个方面中,丙烯酸C1-C5烷基酯包括甲基丙烯酸甲酯,和其中衍生自甲基丙烯酸甲酯的聚氨酯混杂聚合物单元构成混杂聚氨酯聚合物的不大于32重量%。
在一个方面中,丙烯酸C1-C5烷基酯包括丙烯酸正丁酯。
在一个方面中,乙烯基芳族单体包括苯乙烯。
在一个方面中,所述组合物包含混杂聚合物,和其中聚氨酯组分B(1)与加成聚合物(B2)之间的比率是10,000:1至1:1,或至少2:1,或至少5:1,或至少10:1,或至多3000:1,或至多1000:1。
在一个方面中,所述组合物包含混杂聚合物,并且按照份/每100份可聚合烯属不饱和单体表示的引发剂与在混杂聚合物中的衍生自烯属不饱和单体的单元浓度(表示为重量%)之间的比率(I/A比率)是0.03或更小,或至多0.025,或至多0.02,或至多0.015,或至少0.005,或至少0.01。
在一个方面中,至少一种烯属不饱和单体是在阴离子性聚氨酯聚合物的存在下聚合,所述阴离子性聚氨酯聚合物是至少所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种、水分散性改进单体与多异氰酸酯的反应产物。
在一个方面中,所述粒子含有阴离子性聚氨酯聚合物或阴离子性聚氨酯组分,其是以下物质的反应产物:10-80重量%或20-60重量%的聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种;2-10重量%的含羧酸的二醇;0-9重量%的具有至少一种侧挂聚氧化烯侧链的多元醇;10-80重量%的有机多异氰酸酯;0-5重量%的低分子量多元醇;0-10重量%的中和剂;和0-7重量%的扩链多胺。
在一个方面中,当聚酯和聚醚多元醇中的至少一种按照40重量%或更高的量使用和其中当聚酯和聚醚多元醇中的至少一种具有3000g/mol或更大的分子量时,低分子量多元醇(小于300g/mol)和分子量小于100g/mol的支化多元醇的比例总和是小于0.8重量%。
在一个方面中,干燥的组合物的莱内塔(Leneta)光泽度是至少60个光泽度单位。
在另一个实施方案中,一种方法包括将上述组合物施用到硬表面上以提供干燥的膜,此膜具有至多50.8μm的厚度和具有在60°角度下至少26单位的Δ光泽度。
在另一个实施方案中,一种形成处理组合物的方法包括形成阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种在水中的分散体,所述聚合物是平均粒径小于170nm的粒子的形式;将所述分散体与至少一种洗涤表面活性剂、任选地一种或多种配制剂助剂和任选地一种或多种有机稀释剂合并以形成处理组合物,所述处理组合物含有0.001-50重量%的至少一种洗涤表面活性剂和10-80重量%的阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种。
在一个方面中,分散体的形成包括形成聚氨酯粒子,包括使以下组分反应:(i)10-80重量%的聚醚和聚酯多元醇中的至少一种;(ii)2.0-10.0重量%的分子量为至多200g/mol的含羧酸的二醇,(iii)10.0-80.0重量%的有机多异氰酸酯,(iv)0.0-10.0重量%的分子量为至多300g/mol的低分子量多元醇,(v)0.0-8.0重量%的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇,(vi)0.0-3.0重量%的含有三官能多元醇的支化剂,和(vii)0.0-7.0重量%的分子量小于200g/mol的扩链多胺。任选地,分散体的形成还包括通过丙烯酰/乙烯基芳族聚合物在聚氨酯粒子内进行自由基聚合以形成固体聚氨酯-丙烯酰/乙烯基芳族混杂物,所述混杂物是以下物质的反应产物:(viii)30.0-90重量%的至少一种(甲基)丙烯酸C1-C22烷基酯,(ix)10.0-70.0重量%的至少一种乙烯基芳族烃单体,和(x)0.01-3.0重量%的用于引发自由基聚合反应的引发剂。
在一个方面中,当(viii)包含甲基丙烯酸C1-C22烷基酯时,衍生自甲基丙烯酸C1-C22烷基酯的单元在固体聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂物中的总含量是不大于32.0%。
在一个方面中,自由基聚合的丙烯酰/乙烯基芳族聚合物与聚氨酯聚合物之间的重量比率是至少0.001:1。
在一个方面中,自由基聚合的丙烯酰/乙烯基芳族聚合物与聚氨酯聚合物之间的重量比率是至多1:1。
在一个方面中,所述处理组合物包含5-15重量%的聚合物固体。
在另一个实施方案中,一种方法包括将通过上述方法形成的处理组合物施用到硬表面上,并且其中在所述表面上作为含有13重量%聚合物固体的水分散体形成的小于约50.8μm的膜具有在60度角下检测的Δ光泽度为至少26单位。
在另一个实施方案中,一种阴离子性聚氨酯的分散体包含:
(A)10.0-80.0重量%的聚合物,其是以下物质的反应产物:
(i)10.0-80.0重量%的聚酯或聚醚多元醇或其组合,其具有200-4000g/mol的分子量,
(ii)0.0-9.0重量%的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇,
(iii)2.0-10.0重量%的含羧酸的二醇,
(iv)0.0-3.0重量%的分子量小于200g/mol的多元醇,
(v)10.0-80.0重量%的有机多异氰酸酯,和
(vi)0.0-7.0重量%的分子量小于200g/mol的扩链多胺,
(B)0.01-10.0重量%的非反应性稀释剂,和
(C)0.0-80.0重量%的水,和
其中聚合物粒子的平均粒径是小于170nm。
在一个方面中,所述处理组合物包含上述阴离子性聚氨酯分散体以及洗涤表面活性剂和消毒剂中的至少一种。在一个方面中,消毒剂包括C1-C6醇。
发明详述
示范性实施方案的各个方面涉及硬表面处理组合物,其含有基于聚氨酯的聚合物分散体。示范性处理组合物赋予硬表面以光泽。另一个示范性实施方案涉及含有基于聚氨酯的聚合物分散体的硬表面处理组合物,其赋予硬表面以光泽并且是耐水降解性的。再一个示范性处理组合物涉及含有基于聚氨酯的聚合物分散体的硬表面处理组合物,其赋予硬表面以光泽,是耐水降解性的,并且具有耐污染性。上述示范性组合物不会导致施用它们的硬表面发滑或发粘。
这些处理组合物适用于对于硬表面的清洁、抛光和/或消毒的家居护理,所述硬表面例如是地板、工作台面、家具、墙壁等,并且是从各种材料形成,包括木材、层压材料、乙烯基材料、陶瓷、石墨、石头、水泥、不锈钢等。这些处理组合物特别适合用于清洁或再装饰受损的木地板和抛光家具。这些硬表面处理组合物可以通过喷涂、气溶胶喷涂、用拖布拖或擦涂技术施用,并且可以在施用于表面之前用水或其它溶剂稀释。
示范性聚合物分散体是含水分散体。这使得配制剂适合用做含水的清洁剂或抛光剂。在分散体中的聚合物倾向于在醇中溶胀,因此可以用于消毒配制剂中。
示范性配制剂能快速干燥,并且在硬表面上留下非常薄的涂层,这是由于聚合物在配制剂中的较低浓度。尽管具有低的聚合物浓度,但是处理配制剂可以用于提高经处理的硬表面的光泽和/或转移在硬表面处理配制剂中的其它组分的降低光泽的作用。另外,这些聚合物当暴露于水时是耐降解的,并且向表面提供对于水和污垢的保护作用。某些成膜剂被施用于硬表面时在暴露于水时会起泡、断裂或受损、导致表面看起来灰暗和受损,但是示范性聚合物分散体可以抑制这种降解。
在一个实施方案中,硬表面清洁组合物包含以下组分:
A.基于阴离子性聚氨酯的含水分散体,其含有基于阴离子性聚氨酯的聚合物A1的粒子,
B.洗涤表面活性剂,
C.任选地一种或多种配制剂助剂,例如润湿剂、消泡剂、增稠剂、pH调节剂、溶剂(除水之外)、消毒剂、着色剂、螯合剂等,和
D.稀释剂,例如水。
在另一个实施方案中,硬表面消毒组合物包含以下组分:
A.基于阴离子性聚氨酯的含水分散体,其含有基于阴离子性聚氨酯的聚合物A1的粒子,
B.任选地洗涤表面活性剂,
C.消毒剂以及任选地一种或多种其它配制剂助剂,例如润湿剂、消泡剂、增稠剂、pH调节剂、溶剂(除水之外)、着色剂、螯合剂等,和
D.水。
在以下示范性组合物中,这些组分的各自用量是在其中组分A、B和C以无水基础表达时给出,为了易于解释,应当理解的是在配制这些示范性组合物时,至少组分A可以在与配制剂的其它组分合并之前用水配制。另外,虽然示范性组合物仅仅由上述组分组成,但是也可以考虑的是可以存在额外的组分。
一种示范性的硬表面处理组合物可以包含基于组合物总重量计的以下组分:
A1. 0.001-30重量%的聚合物固体(粒子),所述聚合物固体是作为基于阴离子性聚氨酯的聚合物的含水分散体形成,
B. 0.001-50重量%的洗涤表面活性剂,
C. 总共0-50重量%的一种或多种配制剂助剂,和
D. 非挥发性稀释剂,例如是余量,其可以完全是水或可以含有一种或多种有机溶剂。
在一些实施方案中,组分D可以包含至少0.1重量%或至少1重量%或至少10重量%或至少20重量%的水,基于处理组合物的总重量计。水组分可以至少部分地衍生自聚氨酯预聚物在水中的分散体。
在本文中提到的所有表面活性剂用量是按照活性组分的重量计。
基于聚氨酯的聚合物A1与洗涤表面活性剂B之间的重量比率可以是0.002:1to30,000:1,例如至少0.05:1,或至少0.1:1,或至少1:1,以及可以是至多150:1或至多20:1。
在一个实施方案中,在组合物中的活性物质总量(即,不包括水和其它他溶剂)可以在0.5-25%的范围内。
在一个实施方案中,组分A1是占组合物的至少1重量%或至少5重量%或至少10重量%。
在一个具体实施方案中,含水分散体包含基于聚氨酯的聚合物A1,其衍生自:一种或多种聚酯/聚醚多元醇,水分散单体,异氰酸酯,和任选地一种或多种额外的多元醇和扩链/支化单体以提供聚合物固体的特定特性,和任选地用于形成基于阴离子性聚氨酯的含水分散体A的其它组分。尤其是,组分A2可以包含非反应性有机稀释剂,其也可以用作增塑剂。
数均分子量是各个大分子的分子量的常规数学平均值。其是通过检测n个聚合物分子的分子量、将这些重量求和、并且除以n测定的:
Mn=Σ(ni*Mi)/Σni
存在于组合物中的聚氨酯聚合物可以具有至少10,000的数均分子量,例如至多一百万或更高,例如至少50,000或至少75,000。在一些实施方案中,Mn是至多500,000。
粒径
组分A1是作为分散体存在于组合物中,在所述分散体中,基于聚氨酯的聚合物是粒子的形式。在分散体中的粒子可以是聚氨酯粒子或混杂聚氨酯粒子,在后一种情况下,聚合的烯属不饱和单体保留在聚氨酯结构中,并且粒径是相似的。
粒径可以定义为一般为球形的粒子的平均直径。但是,对于具有不规则形状的粒子,粒径是具有与粒子相同体积的相等球形的直径。分散体的粒径是不仅通过单位为纳米(nm)的粒子直径表示,而且通过在给定尺寸范围内的频率确定,后者可以表示为粒径分布。对于本申请,有用的是制备能实现在粒子直径窄分布内的均匀细粒径分散的分散体。因为大多数聚合物材料具有高斯类型的粒径分布,所以最大位置确定了平均粒子直径,并且标准偏差表示分布宽度。
实践中,粒径分布越小,粒子排列就在干燥工艺的顺序和随后阶段中倾向于更均匀,聚合物将更均匀和更有效地干燥。
平均粒径和粒径分布可以通过以下技术之一检测:筛分分析,光学分析,光计数,电阻技术,沉降,激光衍射法,声学光谱法,或超声衰减光谱。
例如,示范性分散体的粒径和粒径分布和任选地其ξ-电势可以使用带有Zetasizer Software 6.12数据分析的Malvern Zetasizer Nano-S90和NanoTrakTM粒径分析仪获得。这种粒径分析仪通过使用光散射计数粒子进行检测。除非另有说明,本文中的所有粒径是按照此方法检测的。
在分散体和所得组合物中的聚氨酯/混杂聚合物粒子的粒径受各种因素的影响,包括整个组合物的亲水/亲油平衡。示范性的因素,包括一些或全部以下因素,可以影响聚氨酯粒子的粒径:
(i)用于形成聚酯组分的水分散单体的类型和用量,
(ii)异氰酸酯的类型和用量,
(iii)多元醇的类型、用量和分子量,
(iv)交联剂和扩链剂的类型、用量和分子量,
(v)要分散的预聚物的分子量和分子量分布,
(vi)可自由基聚合的单体的存在、类型和用量,
(vii)表面活性剂、溶剂、增塑剂、聚结助剂以及它们的比率,
(viii)预聚物和用于分散预聚物的含水介质的温度,以及在扩链之前的分散时间,
(ix)反应器结构和混合方式,
(x)原料的添加顺序、时间以及在预聚物各个阶段的温度。
本文公开的示范性组合物和方法提供了粒子形式的聚氨酯聚合物或混杂聚氨酯,其中从一种或多种聚合的烯属不饱和单体衍生的第二聚合物保留在预先形成的聚合物粒子的结构内。在任一种情况下,分散体的粒子可以具有相似的尺寸。例如,用于形成分散体的粒子可以具有至多170nm的平均粒径,以及在一个实施方案中具有至多160nm或至多150nm或至多140nm或至多100nm的平均粒径。聚氨酯聚合物或混杂聚氨酯粒子可以具有至少1nm或至少10nm的平均粒径,以及在一些实施方案中具有至少40nm的平均粒径。
光泽度
将组合物施用于硬表面上并干燥。将湿膜(从含有至少13重量%聚合物固体的组合物制备)以50.8μm的厚度施用并干燥。干燥的膜可以具有在60度角下检测的Δ光泽度为至少26单位。Δ光泽度可以通过手持色度计(BYK micro-TRI光泽度计量仪)检测,作为硬表面在施用所述组合物之前的平均光泽度与在施用所述组合物并干燥之后的平均光泽度之差检测。硬表面可以是瓷砖,当未涂覆时其光泽度为例如约25-35单位。在每种情况下,平均光泽度可以是三个读数的平均值。除非另有说明,本文报告的全部Δ光泽度数值是通过此方法检测的。
或者,光泽度可以在向标准化表面施用厚度为25.4μm的湿组合物(含有28重量%的聚合物固体)、然后干燥之后检测。合适的标准化表面包括莱内塔(Leneta)白色(或黑色)色卡。可以使用合适的其中使用60度角的光泽度检测方法以获得光泽度值。通过此方法在白色莱内塔卡上得到的检测值称为莱内塔光泽度值。在一个实施方案中,莱内塔光泽度值是至少65个光泽度单位。
在示范性实施方案中,在处理组合物中的聚氨酯聚合物是不含硅氧烷的。这意味着硅氧烷(为了讨论目,包含任何具有硅-氧连接键的有机组分)在聚氨酯聚合物中的存在量是占组合物的聚合物含量的小于0.001重量%或小于0.0001重量%。
示范性的聚氨酯或聚氨酯-丙烯酰分散体聚合物用于配制清洁产品,其可以施用到多个表面上,提供光亮和耐水性,并且不会使表面发滑或发粘。
A.基于阴离子性聚氨酯的含水分散体
在下文中将描述示范性的基于阴离子性聚氨酯的含水分散体A。
示范性的基于阴离子性聚氨酯的含水分散体A可以衍生自:
A1. 10.0-100.0重量%的基于聚氨酯的聚合物,
A2. 包含0.0-10重量%的非反应性稀释剂N,其在一些实施方案中可以被引入聚氨酯聚合物粒子中,和
D1. 水。
组分A1和任选地A2当与水组分D1合并时形成颗粒分散体,水在分散体中的量例如是10-80.0重量%。这里将能理解的是,D1用作上述组合物配制剂中的D的组分。
基于聚氨酯的分散体A中的聚合物组分A1可以包含聚氨酯聚合物A1a和聚氨酯-(甲基)丙烯酰/乙烯基芳族混杂聚合物A1b中的至少一种。组分A1a和A1b可以单独构成整个组分A1,或组合构成整个组分A1。
在混杂聚合物A1b的情况下,聚合物包含聚氨酯聚合物组分A1bi,其与聚氨酯聚合物A1a类似;和包含由烯属不饱和单体形成的经自由基聚合的聚合物组分A1bii,例如从(甲基)丙烯酸酯单体和乙烯基芳族单体形成的聚合物。为了便于描述,组分A1bii将称为丙烯酰/苯乙烯型组分。丙烯酰/苯乙烯型组分A1bii的存在量可以是占A1b的0.001-70重量%,例如至少0.01重量%或至少0.1重量%。
在示范性的实施方案中,丙烯酰/苯乙烯型组分A1bii存在于聚氨酯聚合物组分A1bi的孔中。因此,在示范性的实施方案中,丙烯酰/苯乙烯型组分A1bii是在聚氨酯分散体的存在下制备的。例如,聚氨酯聚合物组分A1bi先作为颗粒分散体形成,并且丙烯酰/苯乙烯型组分A1bii是在粒子的孔中形成和/或被引入粒子的孔中,导致粒子的平均粒径的变化很小或没有变化。
这里将能理解的是,在形成示范性的基于阴离子性聚氨酯的含水分散体A的过程中,可以使用额外的组分,例如使用消泡剂以控制分散体。
A1. 基于聚氨酯的聚合物
聚氨酯阴离子性聚合物A1a可以是缩聚物,其是以下物质的反应产物(不包括存在的水):
E. 聚酯和/或聚醚多元醇,
F. 水分散性改进单体,例如含羧酸的二醇和/或具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇,
G. 有机多异氰酸酯,
和任选地一种或多种以下物质:
H. 催化剂,
J. 低分子量多元醇,其用作预聚物扩链剂和/或硬链段,
K. 中和剂;
L. 分散体扩链剂和/或支化剂,例如多胺或三官能多元醇;和
M. 非反应性稀释剂。
例如,聚氨酯聚合物A1a可以是以下物质的反应产物:
E. 10-80重量%的聚酯和/或聚醚多元醇,
F1. 2-10重量%的含羧酸的二醇(第一种水分散性改进单体),
F2. 0-9重量%的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇(第二种水分散性改进单体),
G. 10-80重量%的有机多异氰酸酯,
J. 0-3重量%的低分子量多元醇,
K. 0-10重量%的中和剂;
L. 0.0-7.0重量%的分散体扩链剂,例如扩链多胺,和
M. 0-10%的非反应性稀释剂。
任选地,预聚物是在催化量的催化剂H的存在下以形成的。
聚氨酯聚合物A1b可以是以下物质的反应产物:
聚氨酯聚合物A1b(i),其是从组分E、F、G和任选地H、J、K和/或L形成,如对于上述聚氨酯聚合物A1a所述,和
丙烯酰/苯乙烯型聚合物A1b(ii),其可以是在聚合物A1b(i)存在下形成的自由基聚合物,和可以是多种不饱和单体的反应产物,例如:
N1.(甲基)丙烯酸酯单体,和
N2.乙烯基芳族烃单体,
在N3.引发剂的存在下,例如自由基引发剂。
在混杂聚氨酯聚合物A1b中形成的丙烯酰/苯乙烯型聚合物可以是以下物质的反应产物:
N1. 30-99.9重量%(或30-70重量%)的(甲基)丙烯酸酯单体,和
N2. 0.10-70.0重量%(或30-70重量%)的乙烯基芳族烃单体,N1+N2可以构成在丙烯酰/苯乙烯型聚合物中的至少90重量%或100重量%的单元。
作为一个例子,组分N1可以包含多种单体,例如甲基丙烯酸甲酯的C1-C22烷基酯和其它(甲基)丙烯酸酯单体,例如丙烯酸正丁酯。在一个实施方案中,在固体聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂聚合物中的从甲基丙烯酸甲酯的C1-C22烷基酯衍生的单元的总含量是不大于32.0重量%。
聚氨酯分散体A可以通过使至少一种多异氰酸酯G、至少一种聚酯或聚醚多元醇E和至少一种具有水分散性改进基团的水分散性改进单体F反应制备,从而形成被异氰酸酯封端的预聚物,其含有从多异氰酸酯、聚酯/聚醚多元醇和水分散性改进单体衍生的单元。所述预聚物可以随后通过与至少一种中和剂K反应而被中和。可以在预聚物形成期间或在预聚物分散于水中之前的任何时间将至少一种非反应性稀释剂、例如增塑剂/粘度改进剂引入反应混合物中。形成预聚物的过程可以在基本不存在或完全不存在有机溶剂或除增塑剂之外的稀释剂的情况下进行。所述预聚物可以然后分散在水中,然后通过与水、具有平均约2个或更多个伯胺和/或仲胺基团的无机或有机多胺L中的至少一种或其组合反应而进行扩链。
经过扩链的预聚物组合物在这里称为聚氨酯,这是因为它们含有氨酯基团。本领域技术人员能够很好地理解“聚氨酯”是通用术语,用于表示通过异氰酸酯与至少一种含羟基的化合物、含胺的化合物或其混合物反应得到的聚合物。聚氨酯也可以包括脲基甲酸酯、缩二脲、碳二酰亚胺、唑烷基、异氰脲酸酯、脲二酮以及除了氨酯和脲连接键之外的其它连接键。
E.聚酯和/或聚醚多元醇
聚酯和/或聚醚多元醇E可以具有至少200g/mol的分子量。此分子量可以是至多4000g/mol,或至多3500g/mol,或至多3000g/mol。在一个实施方案中,此分子量是至少500或至少1000。
聚酯和/或聚醚多元醇E用作活泼氢的来源,并且可以与多异氰酸酯单体G中的异氰酸酯基团反应,从而经由以下反应形成聚酯预聚物:
-NCO+HO-X→-NH-C(=O)-OX
数均分子量为约500-4000g/mol的多元醇通常对聚氨酯的软链段做出贡献,低分子量多元醇J和分子量低至约500的分散体扩链剂L通常对聚氨酯的硬链段做出贡献;但是,分隔的实际位置是任意的,并且可以根据环境而移动。
在一个实施方案中,聚酯多元醇具有至少300g/mol或至少400g/mol或至少800g/mol的分子量。在一个实施方案中,聚酯多元醇具有至多4000g/mol或至多3500g/mol或至多3000g/mol或至多2000g/mol或至多1000g/mol的分子量。在一个实施方案中,聚酯多元醇具有800-1500g/mol或500-1000g/mol的分子量。分子量低于200的聚酯/聚醚多元醇也可以用作用于预聚物的扩链剂。
聚酯多元醇可以是通过有机多羧酸或其酸酐与化学计算过量的二醇反应制备的酯化产物。适合用于所述反应中的多元醇的例子包括聚二醇己二酸酯,聚对苯二甲酸乙二酯多元醇,聚己内酯多元醇,间苯二甲酸多元醇,磺化多元醇等等,以及它们的混合物。
用于制备聚酯多元醇的二醇可以是脂族、脂环族或芳族的,包括亚烷基二醇,例如乙二醇,1,2-和1,3-丙二醇,1,2-、1,3-、1,4-和2,3-丁二醇,己二醇,新戊二醇,1,6-己二醇,1,8-辛二醇,和其它二醇,例如双酚-A,环己烷二醇,环己烷二甲醇(1,4-二-羟基甲基环己烷),2-甲基-1,3-丙二醇,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇,三甘醇,四甘醇,聚乙二醇,二丙二醇,聚丙二醇,二丁二醇,2-丁基-2-乙基丙-1,3-二醇,聚丁二醇,己内酯二醇,二聚物二醇,羟基化双酚,聚醚二醇,卤代二醇,等等,以及它们的混合物。示范性的二醇包括乙二醇、丁二醇、己二醇和新戊二醇。例子包括由CARDURATM E10P(Hexion)生产的VersaticTM醇。
适合用于制备聚酯多元醇的羧酸包括二羧酸和三羧酸和酸酐,例如马来酸,马来酸酐,琥珀酸,戊二酸,戊二酸酐,己二酸,辛二酸,庚二酸,壬二酸,癸二酸,氯菌酸,1,2,4-丁三甲酸,邻苯二甲酸,邻苯二甲酸的异构体,邻苯二甲酸酐,富马酸,四溴邻苯二甲酸酐和四溴邻苯二甲酸,二聚脂肪酸,例如油酸,等等,以及它们的混合物。用于制备聚酯多元醇的示范性多羧酸包括脂族或芳族的二元酸。
在一个实施方案中,聚酯多元醇是二醇。示范性的聚酯二醇包括己二醇新戊二醇己二酸聚酯二醇,例如PiothaneTM 67-3000HNA,Piothane67-1000HNA和PiothaneTM 67-500HNA(Panolam Industries);以及丙二醇马来酸酐己二酸聚酯二醇,例如Piothane 50-1000PMA;和己二醇新戊二醇富马酸聚酯二醇,例如Piothane 67-500HNF。其它示范性的聚酯二醇包括RucoflexTM S1015-35,S1040-35和S-1040-110(RUCO Polymer Corp.)。
示范性的聚酯多元醇是衍生自1,6-己二醇、新戊二醇和己二酸。特别合适的是分子量为500-3000g/mol或500-2000或500-1500g/mol的那些。
一种或多种聚酯多元醇的存在量可以是基于聚氨酯干重量计的至少10重量%,或至少20重量%,或至少30重量%,或至少40重量%。它们的存在量可以是至多80重量%,或至多60重量%,或至多55重量%。当同时使用聚醚和聚酯多元醇时,它们的用量可以按比例降低。
聚醚多元醇、例如聚醚二醇可以在聚酯二醇的整体或部分中被取代。在一个实施方案中,聚醚多元醇的分子量为至多4000g/mol,或至多3500g/mol,或至多3000g/mol,或至多2000g/mol,或至多1000g/mol,例如至少250g/mol或至少300g/mol。例如,用于形成聚氨酯的聚醚二醇的数均分子量可以是250-1000g/mol。
聚醚多元醇可以通过含有活泼氢原子的起始化合物、例如水或关于制备聚酯多元醇所述的二醇与环氧烷例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯、四氢呋喃、表氯醇以及它们的混合物反应获得。示范性的聚醚包括聚四氢呋喃(PTHF)和聚丙二醇(PPG)。例子包括来自Invista的TerathaneTM PTHF多元醇和来自Arco Chemical的具有较低一元醇含量的AcclaimTMPPG二醇。
在一个实施方案中,聚醚多元醇是分子量为至少200g/mol或至少250g/mol的聚丙二醇或聚丁二醇。聚醚多元醇的用量可以是基于聚氨酯干重量计的至少10重量%,或至少20重量%,或至少40重量%,和可以是至多80重量%,或至多60重量%,或至多55重量%。在一个实施方案中,其存在量是40-55重量%。
F.水分散性改进化合物
因为聚氨酯通常是疏水性和非水分散性的,所以在示范性聚氨酯聚合物和预聚物中包含至少一种水分散性改进化合物以帮助所述聚合物/预聚物在水中的分散。
一般而言,水分散性改进化合物带有至少一个亲水性基团或能使得聚合物/预聚物链具备亲水性的基团(例如通过化学改性,例如成盐)。这些化合物可以是非离子性、阴离子性、阳离子性或两性离子性的或其组合。例如,阴离子性基团例如羧酸基团可以以非活性形式被引入预聚物中,随后用成盐化合物活化,例如下文中详述的叔胺,从而使得预聚物具有至少10mgKOH/g或至少12mgKOH/g或至少14mgKOH/g或至少16mgKOH/g的酸值。酸值可以是至多200mgKOH/g,或至多130mgKOH/g,或至多60mgKOH/g,或至多40mgKOH/g。
示范性聚氨酯包含至少一种衍生自水分散性改进化合物(即单体)F1的单元,其具有至少一个亲水性、离子性或潜在离子性/亲水性基团。在示范性的聚氨酯中,单体F1可以包括含羧酸的二醇。
在这里有用的含羧酸的二醇的例子包括具有通式(HO)xQ(COOH)y的羟基羧酸,其中Q是直链或支化的含1-12个碳原子的烃基,x和y是1-3。这些羟基羧酸的例子包括2,2-双-二羟甲基丙酸,二羟甲基丁酸,柠檬酸,酒石酸,乙醇酸,乳酸,苹果酸,二羟基苹果酸,等等,以及它们的混合物。二羟基羧酸的具体例子是2,2-双-二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸。
示范性的含羧酸的二醇F1可以具有至多200g/mol的分子量。在一个具体实施方案中,含羧酸的二醇是2,2-二(羟甲基)丙酸,并且酸是被部分或完全中和的。
其它水分散性改进化合物F2也可以反应进入预聚物主链中,并且包含侧挂和端部的亲水性环氧乙烷或脲单元。特别感兴趣的非离子类型的水分散性改进化合物是侧链亲水性单体。
可被引入示范性聚氨酯中且可用作水分散性改进剂的具有聚氧化烯侧链的多元醇可以具有含有聚氧化烯重复单元(例如约5-50或约15或约20至约30或约40个)的侧链。含有氧化烯单体的侧链的数均分子量通常为约350-5,000,或约750-2,000。例子参见美国专利No.3,905,929。另外,美国专利No.5,700,867描述了引入聚(环氧乙烷)侧链的方法。其它例子包括亚烷基氧的聚合物和共聚物,其中亚烷基氧基团具有2-10个碳原子,例如参见美国专利No.6,897,281。
具有聚环氧乙烷(PEO)侧链的示范性多元醇是三羟甲基丙烷单乙氧基化甲基醚,可以作为Tegomer D-3403从Degussa-Goldschmidt获得或作为YmerTMN120从Perstop获得。Tegomer D-3403和Ymer N120通常具有平均侧链聚合度为约23-26个环氧乙烷重复单元。
在非离子类型的分散性改进添加剂(例如聚氧化烯)及其低聚物的情况下,它们的存在量可以是占聚氨酯聚合物的至多10重量%,或至多5重量%,或至多3.5重量%。
G.多异氰酸酯
合适的多异氰酸酯具有按照每分子计平均约两个或更多个异氰酸酯基团,例如平均约2-4个异氰酸酯基团,和包括脂族、脂环族、芳脂族、芳族和杂环的多异氰酸酯,及其低聚产物,它们单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。例如是二异氰酸酯。单官能的异氰酸酯也可以用于配制剂中,例如作为分子量控制剂。
合适的脂族多异氰酸酯的具体例子包括具有5-20个碳原子的α,ω-亚烷基二异氰酸酯,例如六亚甲基-1,6-二异氰酸酯(HDI),1,12-十二烷二异氰酸酯(C12DDI),2,2,4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯,2,4,4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯,2-甲基-1,5-五亚甲基二异氰酸酯,赖氨酸二异氰酸酯等等。可以使用具有少于5个碳原子的多异氰酸酯,但是也可能由于它们的高挥发性和毒性而不适用于某些应用。示范性的脂族多异氰酸酯包括六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、2,2,4-三甲基-六亚甲基-二异氰酸酯和2,4,4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯。
合适的脂环族多异氰酸酯的具体例子包括二环己基甲烷二异氰酸酯(可以作为DesmodurTMW从Bayer Corporation),异佛尔酮二异氰酸酯,1,4-环己烷二异氰酸酯,1,3-二-(异氰酸基甲基)环己烷,甲基环己烷二异氰酸酯,环己烷三异氰酸酯,它们的异构体等等。示范性脂环族多异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯。
合适的芳脂族多异氰酸酯的具体例子包括间-四甲基苯二甲撑二异氰酸酯,对-四甲基苯二甲撑二异氰酸酯,1,4-苯二甲撑二异氰酸酯,1,3-苯二甲撑二异氰酸酯,等等。示范性的芳脂族多异氰酸酯是四甲基苯二甲撑二异氰酸酯。
合适的芳族多异氰酸酯的例子包括二苯基亚甲基二异氰酸酯,甲苯二异氰酸酯,亚苯基二异氰酸酯,萘二异氰酸酯,四氢化萘二异氰酸酯,二亚苯基二异氰酸酯,二甲基二亚苯基二异氰酸酯,二氯二亚苯基二异氰酸酯,三苯基甲烷三异氰酸酯,它们的异构体,等等。示范性的芳族多异氰酸酯包括4,4’-二苯基亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯
合适的杂环异氰酸酯的例子包括5,5’-亚甲基二糠基异氰酸酯和5,5’-亚异丙基二糠基异氰酸酯。
也可以使用上述异氰酸酯的二聚体、三聚体和低聚物。例子包括聚合的MDI。
异氰酸酯可以单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
在一个实施方案中,异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯。
在示范性实施方案中,制备的聚酯/聚醚预聚物通常是被异氰酸酯封端的。为此目的,预聚物中的异氰酸酯当量与活泼氢的当量比率(NCO:OH比率)可以是约1.3/1至约2.5/1,例如约1.5/1至约2.1/1,和在一个实施方案中是约1.7/1至约2/1。
如果需要的话,也可以制备OH-封端的预聚物。在这种情况下,使用相对于NCO过量的OH当量。
H.催化剂
异氰酸酯封端的预聚物的形成可以在不使用催化剂的情况下实现。但是,在一些情况下可以使用催化剂。合适的催化剂的例子包括辛酸亚锡,二月桂酸二丁锡,以及叔胺化合物,例如三乙胺和二-(二甲基氨基乙基)醚,吗啉化合物例如β,β’-二吗啉代二乙基醚,羧酸铋,羧酸铋锌,氯化铁(III),辛酸钾,乙酸钾,和来自Air Products的DABCOTM(双环胺)。合适的催化剂是来自Elf Atochem North America的FASCATTM2003。催化剂的用量通常是约5-200份/每100万份的预聚物反应物总重量。
J.低分子量多元醇(预聚物扩链剂)
因为预聚物是在升高的温度下和一般在不存在水的情况下形成,所以醇官能度通常适合用于预聚物扩链,从而提供对于温度和混合的更好控制。任何低分子量(小于500g/mol)的多元醇可以用作预聚物扩链剂。与聚醚和/或聚酯多元醇不同的低分子量多元醇可以具有小于300g/mol的分子量,例如小于200g/mol。示范性的预聚物扩链剂包括二醇单体。也可以使用具有多于两个羟基的多元醇。低分子量多元醇的例子包括具有按照每分子计平均两个羟基或其它NCO反应性基团的单体多元醇。
适合用作预聚物扩链剂的单体多元醇的例子包括具有2-12个碳原子、例如2-8个碳原子的那些,例如1,2-乙二醇(乙二醇),二甘醇,1,2-丙烷二醇(或1,2-丙二醇),1,3-丙烷二醇(或1,3-丙二醇),丁二醇,例如1,4-丁烷二醇(或1,4-丁二醇),己二醇,例如1,6-己二醇(或1,6-六亚甲基二醇),2-甲基-1,3-丙烷二醇,2,2-二甲基-1,3-丙烷二醇(或新戊二醇),1,4-二(羟基甲基)环己烷(或环己烷二甲醇),它们的混合物等等,以及卤代二醇,例如二溴新戊二醇,以及它们的混合物。
这些多元醇可以按照基于聚氨酯聚合物组分总量计的0.1-10重量%加入,和在一些实施方案中是至多4重量%。
在一个实施方案中,低分子量多元醇J是1,4-丁二醇。其可以以0-3.0重量%的浓度存在于聚氨酯聚合物中,例如至少0.1重量%或至少0.2重量%。在一些实施方案中,1,4-丁二醇在聚氨酯聚合物中的存在量是至多2.0重量%或至多0.5重量%。
在一些实施方案中,低分子量多元醇J:聚酯/聚醚多元醇E之间的比率是在0.002:1至0.04:1的范围内。
低分子量多元醇可以帮助改进聚氨酯聚合物的刚性和强度。
在另一个示范性实施方案中,不使用预聚物扩链剂。
K.预聚物中和剂
预聚物的任选中和操作将羧基转化成羧酸根阴离子,因此具有改进水分散性的效果。合适的中和剂包括叔胺,金属氢氧化物,氢氧化铵,膦,以及本领域技术人员公知的其它试剂。例如是叔胺,包括三乙胺(TEA),以及二甲基乙醇胺(DMEA),N-甲基吗啉,以及它们的混合物。认识到可以代替叔胺使用伯胺或仲胺,如果它们具有足够的位阻以避免在扩链过程中的干扰的话。
中和剂的用量可以按照中和剂摩尔数:在聚氨酯中的羧基摩尔数的比率表示为0.001至1:1(或过量),例如至少0.01:1,或至少0.1:1,或至少0.2:1。
L.分散体扩链剂/支化剂
一般而言,分散体扩链剂L1具有两个反应性基团,而支化和交联剂L2具有至少三个反应性基团。这里将能理解的是,支化剂也用作扩链剂。
在形成预聚物中使用的扩链剂在这里称为预聚物扩链剂J,并且如上所述。用于在预聚物分散在水中期间或之后使聚氨酯聚合物扩链的那些扩链剂在这里称为分散体扩链剂。分散体扩链剂可以具有18-500g/mol的分子量。
在此方法的分散阶段期间,分散体扩链剂与水在与剩余NCO的反应中竞争。在这种情况下,反应性更高的胺官能度通常是合适的。作为分散体扩链剂,水、具有平均约2个或更多个伯胺和/或仲胺基团的无机或有机多胺中的至少一种或其组合适合用于此目的。示范性的分散体扩链剂包括分子量为至多500g/mol、至多300g/mol或至多200g/mol的多胺。
适合用作分散体扩链剂的有机胺包括二胺和多胺。示范性的胺分散体扩链剂包括乙二胺(EDA),二亚乙基三胺(DETA),三亚乙基四胺(TETA),间-苯二甲撑二胺(MXDA),氨基乙基乙醇胺(AEEA),2-甲基戊二胺等等,以及它们的混合物。也合适的是丙二胺,丁二胺。六亚甲基二胺,亚环己基二胺,亚苯基二胺,甲苯二胺,3,3-二氯联苯胺,4,4’-亚甲基-二-(2-氯苯胺),3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷,磺化伯胺和/或仲胺等等,以及它们的混合物。
合适的无机胺包括肼、取代的肼和肼反应产物等等,以及它们的混合物。如果氨(NH3)在分散步骤期间用作中和剂,则其也可以对在分散阶段期间的剩余NCO的消耗做出贡献,同时形成端部脲。
示范性的分散体扩链剂是乙二胺。
分散体扩链剂的用量可以是基于可获得的异氰酸酯计的约0.3-1.1当量,或约0.5-0.95当量。
L2:支化剂:具有至少一个可交联的官能团的化合物也可以在需要时被引入示范性聚氨酯中以帮助支化/交联。最终聚合物产物以及预聚物的支化可以通过加入按每分子计具有多于两个羟基或其它NCO反应性基团的单体多元醇或聚合物多元醇完成。支化通常实现改进的拉伸强度、耐水性和耐化学品性。
这些化合物的例子包括具有羧基、羰基、胺基团、羟基、环氧基、乙酰乙酰氧基、烯烃基团和酰肼基团、封端的异氰酸酯基团等的那些,以及这些基团和受保护形式的相同基团的混合物,所述受保护形式可以返回到它们衍生的初始基团。其它合适的提供交联度的化合物包括硫代乙醇酸,2,6-二羟基苯甲酸,三聚氰胺及其衍生物,多价金属化合物,氮丙啶,碳二酰亚胺等等,以及它们的混合物。其它合适的材料包括单体和聚合的三官能多元醇。
这些化合物的例子包括低分子量三官能多元醇,例如聚亚丙基三醇,例如三羟甲基丙烷,和聚丙二醇三醇,以及甘油,己烷-1,2,6-三醇,丁-1,2,4-三醇,三羟甲基乙烷,季戊四醇,对环己二醇,甘露醇,山梨醇,甲基苷,它们的混合物等等。
可以用于分散阶段中的支化单体包括低分子量多胺,例如二亚乙基三胺(DETA)和三亚乙基四胺(TETA)和更高分子量的聚合物三官能多元醇,例如基于聚环氧丙烷的三醇。来自Bayer Corp.的Multranol4012例如是分子量为450的基于聚环氧丙烷的三醇,其可以从Bayer Corporation获得。
任选的在预聚物中具有可交联官能团的化合物的量可以是基于聚氨酯干重量计的至多约0.001重量%,或0.00005-0.0005重量%,或0.0001-0.0003重量%。
M.预聚物稀释剂
聚氨酯可以在非反应性稀释剂M的存在下制备以使聚氨酯预聚物的粘度足够低到能进行加工。非反应性稀释剂可以在预聚物的制备期间或将预聚物分散在水中之前的任何时间加入,例如单独加入或作为与一种或多种反应组分的混合物在预聚物制备之前加入。
聚氨酯分散体可以包含0.01-20.0重量%或至多10重量%或至多5重量%或约0重量%的一种或多种这种非反应性稀释剂,其中一种或多种也可以用作增塑剂。
增塑剂可以基本上代替或完全代替其他有机稀释剂、例如有机溶剂使用。另外,最终产物的固体含量增加,这是因为增塑剂保留在最终产物中,并且不需要麻烦的产物提纯工艺。另外,增塑剂能充分混合,从而避免或减少当在预聚物分散在水中之后任何时间添加增塑剂引起的问题,例如分层和渗出(当在预聚物分散在水中之后加入增塑剂时可以出现分层和渗出;增塑剂通常不能很好地混合,并从组合物分离出来)。此外,在预聚物形成期间或在预聚物分散在水中之前加入增塑剂能改进在随后加工中的聚氨酯膜的形成,这是因为充分混合的增塑剂允许更容易的凝聚。示范性聚氨酯的耐水分性也得到改进,这是因为充分混合的增塑剂是疏水性的,并且倾向于缓慢水解,尤其是基于聚酯的聚氨酯。
增塑剂可以根据参数选择,例如与具体聚氨酯之间的相容性和最终组合物的所需性能。例如,聚酯增塑剂倾向于与基于聚酯的聚氨酯更相容。可以使用能与成分的官能团反应的反应性增塑剂。例如,环氧基可以存在于能与其它化合物反应的反应性稀释剂中,例如分别胺化和羟基化的化合物。烯属不饱和基团可以存在于能与具有烯属不饱和度的化合物反应的反应性稀释剂中。也可以选择增塑剂以向聚氨酯赋予特定性能,或改进最终组合物的特定性能。
合适的增塑剂包括以下酸和酸酐的酯衍生物:己二酸,壬二酸,苯甲酸,柠檬酸,二聚酸,富马酸,异丁酸,间苯二甲酸,月桂酸,亚油酸,马来酸,马来酸酐,三十烷酸,肉豆蔻酸,油酸,棕榈酸,磷酸,邻苯二甲酸,蓖麻酸,癸二酸,硬脂酸,琥珀酸,1,2-苯二甲酸等等,以及它们的混合物。也合适的是环氧化油,甘油衍生物,链烷衍生物,磺酸衍生物等等,以及它们的混合物,和与上述衍生物的混合物。这些增塑剂的具体例子包括二乙基己基己二酸酯,庚基壬基己二酸酯,二异癸基己二酸酯,由Solutia作为Santicizer系列销售的己二酸聚酯,二辛基己二酸酯,二甲基壬二酸酯,二甘醇二苯甲酸酯和二丙二醇二苯甲酸酯(例如K-FlexTM酯,来自Kalama Chemical),聚乙二醇二苯甲酸酯,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯苯甲酸酯,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯,甲基(或乙基或丁基)邻苯二甲酰基乙基乙醇酸酯,三乙基柠檬酸酯,二丁基富马酸酯,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯,月桂酸甲基酯,亚油酸甲基酯,二正丁基马来酸酯,三辛基偏苯三酸酯,庚基壬基偏苯三酸酯,三异癸基偏苯三酸酯,三异壬基偏苯三酸酯,肉豆蔻酸异丙基酯,油酸丁基酯,棕榈酸甲基酯,磷酸三甲酚基酯,邻苯二甲酸二甲基酯,邻苯二甲酸二乙基酯,邻苯二甲酸二丁基酯,邻苯二甲酸二异丁基酯,二-2-乙基己基邻苯二甲酸酯,辛基癸基邻苯二甲酸酯,二异癸基邻苯二甲酸酯,庚基壬基邻苯二甲酸酯,双十一烷基邻苯二甲酸酯,双十三烷基邻苯二甲酸酯,二环己基邻苯二甲酸酯,二苯基邻苯二甲酸酯,丁基苄基邻苯二甲酸酯例如邻苯二甲酸的正丁基苄基酯,异癸基苄基邻苯二甲酸酯,烷基(C7/C9)苄基邻苯二甲酸酯,二甲氧基乙基邻苯二甲酸酯,7-(2,6,6,8-四甲基-4-氧杂-3-氧代-壬基)苄基邻苯二甲酸酯,二-2-乙基己基癸二酸酯,丁基蓖麻酸酯,癸二酸二甲基酯,硬脂酸甲基酯,琥珀酸二乙基酯,1,2-苯二甲酸的丁基苯基甲基酯,环氧化亚麻籽油,甘油三乙酸酯,具有约40%-70%Cl的氯代链烷烃,邻,对-甲苯磺酰胺,N-乙基对-甲苯磺酰胺,N-环己基对-甲苯磺酰胺,磺酰胺-甲醛树脂,以及它们的混合物。其它合适的增塑剂包括蓖麻油、芳族石油缩合物,部分氢化的三并苯,有机硅增塑剂例如聚二甲基硅氧烷共聚多元醇酯,聚二甲基硅氧烷酯,硅氧烷羧酸盐,格尔伯特酯等等,它们单独使用或作为与其它增塑剂的混合物使用。
二苯甲酸酯是在家居护理应用方面特别感兴趣的,用于替代更有害的组分。二苯甲酸酯提高了膜的挠性并改进干燥的膜的耐水分性。在这里有用的二苯甲酸酯的例子是苯甲酸苄基酯。
可以在这里使用在制备聚氨酯的反应中没有任何显著反应性的溶剂,从而降低预聚物的粘度,提供热收集,用作回流介质,和帮助形成膜。溶剂的例子包括取代的吡咯烷酮,酰胺,酯,醚,酮基酯,酮,二醇醚-酯,氢化呋喃,叔醇,芳族和脂族的烃,氯化烃,等等,以及它们的混合物。
具体的例子包括N-甲基-2-吡咯烷酮,N-乙基-2-吡咯烷酮,二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,丙酮,甲基乙基酮,二异丁基酮,异丁基庚基酮,二甲基亚砜,N-甲基己内酰胺,N-甲基戊内酰胺,乙二醇单甲基醚缩甲醛,以及二丙二醇二甲基醚。
在一些情况下,有机稀释剂M可以被引入聚合物粒子的结构中,例如通过氢键或与聚氨酯聚合物A1之间的其它弱键合。A1:M的重量比率可以例如是10:1至1:100。在其它实施方案中,预聚物阶段的稀释剂M可以从组合物除去,例如通过蒸发除去。
A1b.聚氨酯/丙烯酰-苯乙烯型混杂物
聚氨酯分散体和衍生自烯属不饱和单体的加成聚合物分散体的混合物可以用于提供特定的性能,例如硬度,以及降低成本。通常,通过混合制备的聚合物共混物导致物理共混物,其含有加成共聚物粒子、例如丙烯酰聚合物,以及单独的聚氨酯聚合物粒子。这些粒子可以絮凝,从而变成不稳定的和最终成为不稳定的。示范性的聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂分散体能通过在预制的聚氨酯粒子内形成丙烯酰/苯乙烯型聚合物而避免了此问题。作为一个例子,这里公开的混杂聚氨酯聚合物可以通过使合适的不饱和单体在用于形成丙烯酰/苯乙烯型聚合物的含水分散体中在含有聚氨酯聚合物粒子的聚氨酯分散体的存在下进行自由基聚合来制备,从而在聚氨酯粒子内形成丙烯酰/苯乙烯型聚合物。混杂组合物中的聚氨酯部分可以按照与上述水性聚氨酯分散体所述相似的方式制备。例如,带有未反应的异氰酸酯基团的水分散性聚氨酯预聚物如上所述制备。此步骤通常在不存在水的情况下进行。预聚物的分子量然后通过扩链增加。这可以通过将预聚物分散在水中,使用剪切,并且使得异氰酸酯结构部分与水或扩链剂反应以形成聚氨酯分散体来实现。然后将可加成聚合的单体加入此分散体中,并引起聚合,获得了聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂物粒子的分散体。所得的聚氨酯-聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂物粒子提供了聚氨酯和聚丙烯酰-苯乙烯型聚合物的互穿聚合物网络,其中疏水性更强的聚丙烯酰-苯乙烯型聚合物优先保留在水性粒子的壳内。在一个实施方案中,将用于形成丙烯酰/苯乙烯型部分的不饱和单体在分散和扩链之前加入聚氨酯预聚物中。任选地,可以将额外的可自由基聚合的材料(不饱和单体)加入在预聚物分散体中已经存在的不饱和单体中,从而与已经存在的单体在相同粒子内共聚。在另一个实施方案中,将不饱和单体加入完全扩链的聚氨酯分散体中,然后进行自由基聚合。从不饱和单体衍生的聚合物与聚氨酯聚合物之间的重量比率可以在10:90至90:10的范围内。
N.烯属不饱和的可共聚单体
可以用于形成聚合物混杂物的单体是具有至少一个不饱和烯属基团和更特别是能与自由基聚合的基团的那些单体。
在一个示范性实施方案中,这些包括以下的至少一种:乙烯基芳族单体N2,和具有至少一个作为羧酸的酯、腈或酰胺的基团的烯属不饱和单体N1。在各种酯、腈和酰胺中,例子是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
单体N1、N2可以是单烯属不饱和的和/或多不饱和的。
单体N1的例子包括作为α-β-不饱和单羧酸或多羧酸的丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸和乙烯基苯甲酸的C1-C22烷基酯,例如(甲基)丙烯酸烷基酯。可用于制备丙烯酰组合物的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯包括具有(I)的那些:
其中R1是氢或甲基,R2含有1-50个碳原子和任选地还含有一个或多个硫、氮、卤素或氧原子。例如,R2可以是乙基或丁基。合适的丙烯酸酯的例子包括丙烯酸甲基酯,丙烯酸乙基酯,丙烯酸正丙基酯,丙烯酸异丙基酯,丙烯酸正丁基酯,丙烯酸2-乙基己基酯,和丙烯酸正癸基酯。合适的甲基丙烯酸酯的例子包括(甲基)丙烯酸甲基酯,(甲基)丙烯酸乙基酯,(甲基)丙烯酸正丙基酯,(甲基)丙烯酸正丁基酯,(甲基)丙烯酸异丙基酯,(甲基)丙烯酸异丁基酯,(甲基)丙烯酸正戊基酯,(甲基)丙烯酸正己基酯,(甲基)丙烯酸异戊基酯,(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯,(甲基)丙烯酸2-羟基丙基酯,N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯,N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯,叔丁基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯,2-磺基乙基(甲基)丙烯酸酯,三氟乙基(甲基)丙烯酸酯,(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯,(甲基)丙烯酸苄基酯,(甲基)丙烯酸烯丙基酯,(甲基)丙烯酸2-正丁氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸2-氯乙基酯,(甲基)丙烯酸仲丁基酯,(甲基)丙烯酸叔丁基酯,(甲基)丙烯酸2-乙基丁基酯,(甲基)丙烯酸肉桂基酯,(甲基)丙烯酸巴豆基酯,(甲基)丙烯酸环己基酯,(甲基)丙烯酸环戊基酯,(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸糠基酯,(甲基)丙烯酸六氟异丙基酯,(甲基)丙烯酸甲代烯丙基酯,(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁基酯,(甲基)丙烯酸2-甲氧基丁基酯,(甲基)丙烯酸2-硝基-2-甲基丙基酯,(甲基)丙烯酸正辛基酯,(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯,(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸2-苯基乙基酯,(甲基)丙烯酸苯基酯,(甲基)丙烯酸炔丙基酯,(甲基)丙烯酸四氢糠基酯,(甲基)丙烯酸降冰片基酯,丙烯酰胺及其衍生物,和(甲基)丙烯酸四氢吡喃基酯。可以使用丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的混合物。聚合的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯通常可以是基于丙烯酰\苯乙烯型聚合物干重量计的0或0.1重量%至约99重量%,或约20-95重量%,或约50-90重量%。
单体N1的例子包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁基酯。
乙烯基芳族单体N2的例子是在芳环的α-位上具有碳-碳双键的苯乙烯型单体,例如参见美国专利No.7,358,295。苯乙烯型单体可以定义为在芳环的α-位上含有碳-碳双键的单体。苯乙烯型单体可以由下式表示:
其中n是0-2的整数;R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7是选自H、CH3、CmH2m+1、OH、OCH3、OCmH2m+1、COOH、COOCH3、COOCmH2m+1、Cl和Br,m是2-9的整数,和R8是选自H、CH3、CmH2m+1和C6H5
适合用于制备丙烯酰组合物的苯乙烯型单体的例子包括苯乙烯,α-甲基苯乙烯,叔丁基苯乙烯,邻-、间-和对-甲基苯乙烯,邻-、间-和对-乙基苯乙烯,邻-甲基-对-异丙基苯乙烯,对-氯苯乙烯,对-溴苯乙烯,邻,对-二氯苯乙烯,邻,对-二溴苯乙烯,邻-、间-和对-甲氧基苯乙烯,茚及其衍生物,乙烯基萘,乙烯基(烷基萘)和乙烯基(卤代萘)以及它们的混合物,苊烯,二苯基乙烯,和乙烯基蒽。也可以使用苯乙烯型单体的混合物。苯乙烯是例子。聚合的苯乙烯型单体通常可以是基于丙烯酰/苯乙烯型聚合物干重量计的0或0.1重量%至约99重量%,或至多80重量%,或至多70重量%,或至多40重量%,例如至少1重量%或至少2重量%,例如至少5重量%。
在示范性丙烯酰/苯乙烯型聚合物中,可以使用多不饱和单体作为内交联剂,并且包括具有至少两个非共轭不饱和烯属双键的(甲基)丙烯酸酯,例如亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯,例如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,2-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯。其它合适的多不饱和单体包括(甲基)丙烯酸烯丙基酯,二烯丙基富马酸酯,三烯丙基氰尿酸酯,二乙烯基苯和(甲基)丙烯酸乙烯基酯。
可以使用可用作后聚合交联的前体的单体(自交联或非自交联的),例如二丙酮丙烯酰胺(DAAM),二丙酮甲基丙烯酰胺,2-丁酮(甲基)丙烯酰胺,乙烯基乙酰乙酸酯和乙酰乙酰氧基乙基(甲基)丙烯酸酯;具有硅烷基团的单体(硅烷单体),例如乙烯基三烷氧基硅烷,例如乙烯基-三甲氧基硅烷,烷基乙烯基二烷氧基硅烷,丙烯酰氧基烷基三烷氧基硅烷,和甲基丙烯酰氧基-烷基三烷氧基硅烷,例如丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷,甲基丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷,丙烯酰氧基丙基三甲氧基-硅烷,和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
可以使用链转移剂,例如具有2-8个碳原子的直链或支化的烷基硫醇和巯基羧酸,以及它们的酯,例如巯基乙酸、2-巯基丙酸、3-巯基丙酸、2-巯基苯甲酸、巯基琥珀酸、巯基间苯二甲酸,以及它们的烷基酯。
链转移剂的例子是具有2-6个碳原子的巯基单羧酸和/或巯基二羧酸的酯,例如巯基丙酸的烷基酯,特别是巯基丙酸的异辛基酯或正十二烷基酯,或正十二烷基硫醇。
用于形成混杂聚合物的示范性丙烯酰/苯乙烯型共聚物可以包含可自由基聚合的单元,其选自至少一种作为(甲基)丙烯酸C1-C22烷基酯的单体N1和至少一种苯乙烯型单体N2。也可以考虑这些酯的组合,例如两种或更多种单体,它们各自是(甲基)丙烯酸烷基酯作为单体N1。例如(甲基)丙烯酸的烷基酯可以包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁基酯。作为苯乙烯型单体,可以使用苯乙烯。在丙烯酰/苯乙烯型共聚物中的这三种单体的用量可以对于每种单体是约15-70重量%。
构成粒子的丙烯酰-苯乙烯型共聚物和聚氨酯聚合物的相对比例可以变化。最小量的聚氨酯要能稳定混杂物粒子。丙烯酰-苯乙烯型共聚物与聚氨酯聚合物之间的比率可以是基于重量计的10:90至50:50,或10:90至30:70,或15:85至25:75。
为了在低涂覆重量下提供高光泽度,示范性混杂物聚合物可以在聚合物混杂物中使用至多33重量%的甲基丙烯酸甲酯,基于干重计。含有较高浓度甲基丙烯酸甲酯的聚合物倾向于在硬表面上获得较低程度的光泽度改进,这对于一些应用而言可能不是所希望的。
N3.引发剂
引发剂可以是任何合适的自由基引发剂。合适的引发剂可以含有至少一种聚合自由基。引发剂的用量可以是0.01-3重量%,基于要聚合的单体的总量计。也可以将引发剂与活化剂一起作为反应介质的初始装料加入,其余量可以在聚合期间连续或间歇地加入。
合适引发剂的半衰期可以是在50℃下不小于10小时,或在85℃不小于10小时。
引发剂的例子包括非离子性过氧化物,例如有机过氧化物,例如烷基氢过氧化物,例如氢过氧化叔丁基(TBHP),和偶氮引发剂,例如2,2'-偶氮二异丁腈和2,2'-偶氮二[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]。
活化剂的例子包括抗坏血酸、异抗血酸或乙酰次磺酸衍生物,例如甲醛合次硫酸氢钠(来自Solvadis的RongaliteTM或来自Cognis的HydrosulfiteTMAWC)及其组合物,例如来自Bruggemann Chemical的BruggoliteTMFF6。
当在丙烯酰聚合反应期间,引发剂(按照份/每100份可聚合的烯属不饱和单体,phm)与在丙烯酰/苯乙烯型-聚氨酯混杂物中的从烯属不饱和单体衍生的单元的浓度(重量%)之间的比率(在这里称为I/A比率)是小于0.030、或是至多0.025、或至多0.02、或至多0.015、或至多0.0125、或至少0.01时,获得了具有优良耐水性的聚合物混杂物。当使用更高的I/A比率时,这倾向于制得具有不良耐水性的膜,这对于一些应用而言可能是不合适的。例如,当在丙烯酰/苯乙烯型-聚氨酯混杂物中的从丙烯酸酯和苯乙烯衍生的单元的总重量百分比是10%时,可以通过使用0.1pph引发剂(例如0.01g引发剂和总共10g的丙烯酸酯和苯乙烯单体)实现I/A比率为0.01。
分散体A的实例
聚氨酯分散体的实例如下所述。
示范性聚氨酯分散体包含基于包括水的分散体总重量计的以下组分:
10-80重量%(或20-55重量%或25-40重量%)的阴离子性聚氨酯聚合物,其是以下物质的反应产物:
10-80重量%(或20-65重量%或40-60重量%)的聚酯多元醇或聚醚多元醇或其混合物E,其具有200-4000g/mol的分子量,例如衍生自1,6-己二醇、新戊二醇和己二酸的聚酯多元醇;
2-10重量%(或2-6重量%或3-6重量%)的含羧酸的二醇F1,例如2,2-二(羟甲基)丙酸,其可以被部分地中和;
0-9重量%(或0-6重量%或0-4重量%或至少0.001重量%)的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇F2;
0-10重量%(或0.01-10重量%或0.1-1重量%)的低分子量多元醇J,其具有小于300g/mol的分子量,例如1,4-丁二醇;
0-3重量%的预聚物中和剂K,例如叔胺,例如三乙胺;
0-7重量%(或2-6重量%或2-5重量%)的分散体扩链剂,例如多胺L1,例如乙二胺;
0-3重量%(或0-2重量%或至少0.01重量%)的支化剂L2,例如三官能多元醇,例如三羟甲基丙烷和/或聚丙二醇三醇;和
10-80重量%(或20-60重量%或35-50重量%)的多异氰酸酯G,例如二环己基甲烷二异氰酸酯;和
0-10重量%(或0.1-10重量%或2-8重量%或2-6重量%)的非反应性稀释剂M,例如苄基苯甲酸酯。
示范性聚氨酯分散体还包含例如0.1-80重量%(或10-80重量%)的水D1作为余量。
在聚酯/聚醚多元醇组分是占分散体的≥40重量%并且具有约3000g/mol或更大的分子量的情况下,多元醇组分J和K具有小于100的分子量,其用于向聚氨酯提供硬链段组分并且提供扩链和交联,可以限制为总共是基于被引入聚氨酯聚合物A1中的组分计的1重量%,或小于0.8重量%,或小于0.6重量%,或小于0.5重量%。
示范性的聚氨酯混杂物分散体包含:
10-80重量%(或至少15重量%,或至少20重量%,或至少25重量%,或至多55重量%,或至多40重量%,或至多35重量%)的缩聚物,其是以下物质的反应产物:
10-80重量%(或20-55重量%或25-40重量%)的上述阴离子性聚氨酯聚合物;和
0.001-20重量%(或2-15重量%或3-8重量%)的自由基聚合丙烯酰/苯乙烯型聚合物,其是以下物质的反应产物:
30-90重量%(或30-70重量%或30-40重量%或30-33重量%)的至少一种(甲基)丙烯酸C1-C22烷基酯,例如至少一种(甲基)丙烯酸C1-C6烷基酯,例如丙烯酸正丁基酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物,例如其比率为1:2至2:1,例如约1:1;
10-70重量%(或30-70重量%或60-70重量%)的至少一种苯乙烯型单体,例如苯乙烯;和
0.01-3重量%的用于引发自由基聚合反应的引发剂,例如,至少0.001份/100份一种或多种烯属不饱和单体,例如氢过氧化叔丁基。示范性聚氨酯混杂物分散体还包含:
0.1-80重量%(或10-80重量%)的水D1,例如作为余量。阴离子性聚氨酯聚合物:丙烯酰/苯乙烯型聚合物之间的比率可以是3000:1至1:1.
B.洗涤表面活性剂
示范性硬表面清洁组合物含有一种或多种洗涤表面活性剂。在这里使用的洗涤表面活性剂表示具有清洁能力的表面活性剂。这里将能理解的是,洗涤表面活性剂可以具有其它性能,但是其主要因为其清洁能力而被引入,这是因为处理组合物是颗粒分散体,而不是乳液。洗涤表面活性剂可以在形成粒子之后与聚氨酯分散体组合。
洗涤表面活性剂可以是选自非离子性洗涤表面活性剂,阴离子性洗涤表面活性剂,阳离子性洗涤表面活性剂,季化物表面活性剂,两性离子性洗涤表面活性剂,氧化胺洗涤表面活性剂,以及它们的混合物。示范性的组合物可以包含总共至少0.001%或至少0.01%或至少0.1%或至少0.5重量%的至少一种洗涤表面活性剂,例如至多50%或至多30%或至多15%或至多5%的一种或多种洗涤表面活性剂组分。
示范性的阴离子性表面活性剂包括C11-C18烷基苯磺酸盐,伯、支链和无规的C10-C20烷基硫酸盐,例如具有式CH3(CH2)x(CHOSO3-M+)CH3和CH3(CH2)y(CHOSO3-M+)CH2CH3的C10-C18仲(2,3)烷基硫酸盐,其中x和(y+1)独立地是至少7或至少9的整数,M是水溶性阳离子,例如钠;不饱和硫酸盐,例如油基硫酸盐,C10-C18烷基烷氧基硫酸盐,例如EO 1-7乙氧基硫酸盐,C10-C18烷基烷氧基羧酸盐,例如EO1-5乙氧基羧酸盐,C10-C18甘油醚,C10-C18烷基聚苷和相应的硫酸化聚苷,C10-C20α-磺化脂肪酸酯,以及它们的混合物。
在这里有用的示范性的阴离子性表面活性剂可以参见美国专利No.4,285,841,1981年8月25日公布,Barrat等;以及美国专利No.3,919,678,1975年12月30日公布,Laughlin,等。
有用的阴离子性表面活性剂包括有机硫酸反应产物的水溶性盐,特别是碱金属盐、铵盐和羟烷基铵(例如单乙醇铵或三乙醇铵),所述有机硫酸反应产物在其分子中具有含约10-20个碳原子的烷基和磺酸或硫酸酯基团。(术语"烷基"中包括芳基中的烷基部分)。这种合成表面活性剂的例子包括烷基硫酸盐,尤其是通过使高级醇(C8-C18个碳原子)硫酸化所获得的那些,例如通过还原牛油或椰油的甘油酯所获得的那些。
在这里,其它阴离子性表面活性剂是烷基酚环氧乙烷醚硫酸盐的水溶性盐,其含有约1-4个单元的环氧乙烷/每分子和在烷基中含有约8-12个碳原子。
在这里,其它有用的阴离子性表面活性剂包括α-磺化脂肪酸的酯的水溶性盐,所述脂肪酸酯在脂肪酸基团中含有约6-20个碳原子和在酯基团中含有约1-10个碳原子;2-酰氧基-链烷-1-磺酸的水溶性盐,其在酰基中含有约2-9个碳原子和在链烷结构部分中含有约9-23个碳原子;含有约12-24个碳原子的烯烃磺酸盐的水溶性盐;和β-烷氧基链烷磺酸盐,其在烷基中含有约1-3个碳原子和在链烷结构部分中含有约8-20个碳原子。
有用的阴离子性洗涤表面活性剂包括式RO(C2H4O)xSO3-M+的烷基聚乙氧基化物硫酸盐,其中R是具有约10-22个碳原子的烷基链,其可以是饱和或不饱和的,M是使得化合物呈水溶性的阳离子,尤其是碱金属、铵或取代的铵阳离子,x平均是约1-15。
有用的烷基硫酸盐表面活性剂包括非乙氧基化C12-C15伯和仲烷基硫酸盐。为了在室温下使用(18-25℃),可以合适地使用这些乙氧基化和非乙氧基化烷基硫酸盐的混合物。
非离子性和两亲性表面活性剂包括C12-C18烷基乙氧基化物(AE),包括所谓的窄峰烷基乙氧基化物和C6-C12烷基酚烷氧基化物(尤其是乙氧基化物和混合的乙氧基/丙氧基)。也可以使用C10-C18N-烷基多羟基脂肪酸酰胺。脂肪酸的例子包括癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸和山嵛酸。其它脂肪酸包括棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和蓖麻酸。例子包括C12-C18N-甲基葡糖酰胺。参见例如WO 92/06154中公开的那些。其它衍生自糖的表面活性剂包括N-烷氧基多羟基脂肪酸酰胺,例如C10-C18N-(3-甲氧基丙基)葡糖酰胺。N-丙基至N-己基C12-C18葡糖酰胺可以用于减少沉降。也可以使用常规的C10-C20皂。如果需要高的沉降,则可以使用支链C10-C16皂。
非离子表面活性剂的例子可以参见美国专利No.4,285,841,Barrat等。
这些表面活性剂的具体例子包括式R(OC2H4)nOH的乙氧基化醇和乙氧基化烷基酚,其中R是选自含有约8-15个碳原子的脂族烃基和其中烷基含有约8-12个碳原子的烷基苯基,n的平均值是约5-15。这些表面活性剂的例子参见美国专利No.4,284,532,Leikhim等,1981年8月18日公布。例子是乙氧基化醇,其具有在醇中的平均10-15个碳原子和具有平均乙氧基化度为约6-12摩尔的环氧乙烷/每摩尔醇。阴离子性和非离子表面活性剂的混合物是尤其有用的。
其它有用的表面活性剂包括多羟基脂肪酸酰胺,烷基葡糖苷,聚烷基葡糖苷,C12-C18甜菜碱和磺基甜菜碱(磺基甜菜碱)。
有用的阳离子性表面活性剂包括季铵表面活性剂例如具有式[R1R2R3R4N]+X-的那些,其中R1和R2独立地选自C1-C4烷基、C1-C4羟基烷基、苄基和-(C2H4O)xH,其中x具有2-5的值;X是阴离子;和(1)R3和R4各自是C6-C14烷基,或(2)R3是C6-C18烷基,R4是选自C1-C10烷基、C1-C10羟基烷基、苄基和-(C2H4O)xH,其中x具有2-5的值。
季铵表面活性剂的例子包括氯化物、溴化物和甲基硫酸盐。单长链烷基季铵表面活性剂的例子包括其中R1、R2和R4各自是甲基和R3是C8-C16烷基的那些;或其中R3是C8-18烷基和R1、R2和R4是选自甲基和羟基烷基结构部分的那些。具体的例子是月桂基三甲基氯化铵、肉豆蔻基三甲基氯化铵、棕榈基三甲基氯化铵、椰油三甲基氯化铵、椰油三甲基甲基硫酸铵、椰油二甲基-单羟基-乙基氯化铵、椰油二甲基-单羟基乙基甲基硫酸铵、硬脂基二甲基-单羟基-乙基氯化铵、硬脂基二甲基-单羟基乙基甲基硫酸铵、二-C12-C14烷基二甲基氯化铵,以及它们的混合物。其它例子是月桂基三甲基氯化铵和肉豆蔻基三甲基氯化铵。
另一类合适的阳离子性表面活性剂包括具有下式的链烷醇酰胺季铵表面活性剂:
其中R1可以是C10-18烷基,或取代或未取代的苯基;R2可以是C1-4烷基、H或(EO)y,其中y是约1-5;Y是O或--N(R3)(R4);R3可以是H、C1-4烷基或(EO)y,其中y是约1-5;如果存在的话,R4可以是C1-4烷基或(EO)y,其中y是约1-5;每个n是独立地选自1-6,或约2-4;X是羟基或-N(R5)(R6)(R7),其中R5、R6、R7独立地选自C1-4烷基、H或(EO)y,其中y是约1-5。
在这里,组合物也可以含有具有下式的半极性的非离子性氧化胺表面活性剂R1(EO)x(PO)y(BO)zN(O)(CH2R2)2 qH2O,其含有一个长链结构部分R1(EO)x(PO)y(BO)z和两个短链结构部分CH2R2,其中R2是选自氢、甲基和--CH2OH,R1是伯或支化的烃基结构部分,其可以是饱和或不饱和的,例如伯烷基结构部分,x+y+z≥0,例如0-10,并且q≥0,例如0-2;EO表示亚乙氧基;PO表示亚丙氧基;并且BO表示亚丁氧基。当x+y+z=0时,R1可以是具有8-18链长度的烃基结构部分。当x+y+z是与0不同时,R1可以是更长的,例如具有C12-C24范围内的链长度。此通式也包括氧化胺,其中x+y+z=0,R1=C8-C18,R2是H和q是0-2,例如2。这些氧化胺表示为C12-14烷基二甲基氧化胺,十六烷基二甲基氧化胺,十八烷基氧化胺和它们的水合物,尤其是二水合物,参见美国专利Nos.5,075,501和5,071,594。其它例子是这样的氧化胺,其中x+y+z是1-10,R1是含有8-24个碳原子的伯烷基,例如12-16个碳原子的伯烷基;和其中y+z可以是0,x可以是1-6,或是2-4。这些氧化胺可以通过常规合成方法制备,例如通过烷基乙氧基硫酸盐与二甲基胺反应,然后用过氧化氢氧化乙氧基化胺。
例子包括十二烷基二甲基氧化胺二水合物,十六烷基二甲基氧化胺二水合物,十八烷基二甲基氧化胺二水合物,十六烷基三(亚乙氧基)二甲基-氧化胺,十四烷基二甲基氧化胺二水合物,以及它们的混合物。
当R2不是H时,例子包括十六烷基二(2-羟基乙基)氧化胺,牛油二(2-羟基乙基)氧化胺,硬脂基二(2-羟基乙基)氧化胺和油基二(2-羟基乙基)氧化胺。
在这里有用的两性离子性表面活性剂同时含有碱性和酸性基团,其形成内盐,在较宽范围的pH下得到同时在同一分子内的阳离子性和阴离子性亲水性基团。阳离子性基团的例子包括季铵基团,但是可以使用其它带正电荷的基团,例如咪唑和锍基团。阴离子性亲水性基团的例子包括羧酸盐和磺酸盐,但是可以使用其它基团,例如硫酸盐和膦酸盐。两性离子性表面活性剂的例子包括甜菜碱/磺基甜菜碱表面活性剂,参见美国专利Nos.2,082,275、2,702,279和2,255,082。特别合适的烷基二甲基甜菜碱的例子包括椰油-二甲基甜菜碱,月桂基二甲基甜菜碱,癸基二甲基甜菜碱,2-(N-癸基-N,N-二甲基-氨基)乙酸酯,2-(N-椰油基-N,N-二甲基氨基)乙酸酯,肉豆蔻基二甲基甜菜碱,棕榈基二甲基甜菜碱,鲸蜡基二甲基甜菜碱,硬脂基二甲基甜菜碱。例如,椰油二甲基甜菜碱可以以商品名Amonyl265TM从Seppic公司获得。月桂基甜菜碱可以以商品名Empigen BB/LTM从Sigma-Aldrich公司获得。月桂基-亚氨基-二丙酸酯可以以商品名Mirataine H2C-HATM从Rhodia公司获得。
磺基甜菜碱表面活性剂是有用的两性离子性表面活性剂,这是因为它们可以提供最佳的皂清洁效果。合适的磺基甜菜碱表面活性剂的例子包括牛油二(羟基乙基)磺基甜菜碱,椰油酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱,其可以分别以商品名Mirataine CBSTM和RewotericAM CAS 15TM从Rhodia和Evonik Industries公司获得。
其它合适的洗涤表面活性剂可以参见McCutcheon’s 洗涤剂和乳化剂,NorthAmerican Edition(1986),Allured Publishing Corporation。
除了上述洗涤表面活性剂之外,可以将水溶助长剂加入组合物中以增加相对不溶性物质在含水清洁组合物中的溶解。这些水溶助长剂帮助增溶可能在硬表面上聚集的有机和无机沉积物,特别是在淋浴用具、浴盆等的情况下。可以用于本发明组合物中的水溶助长剂的例子是具有C6-Cl0平均长度的水溶助长剂。
这些水溶助长剂的例子包括在WO/2000/023553中公开的那些。
C.配制剂助剂
示范性处理组合物可以任选地含有一种或多种配制剂助剂,例如助洗剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、pH调节剂、溶剂(与水不同)、消毒剂和防腐剂、着色剂、螯合剂等等。
助洗剂:适合用于这里公开的处理组合物中的助洗剂包括多羧酸盐和磷酸盐。在这里有用的多羧酸盐助洗剂可以包括醚多羧酸盐,包括氧基二琥珀酸盐,参见美国专利3,128,287,1964年4月7日公布,Berg,和美国专利3,635,830,1972年1月18日公布,Lamberti等。其它包括美国专利4,663,071中公开的TMS/TDS助洗剂,1987年5月5日公布,Bush等。合适的醚多羧酸盐也包括环状化合物,特别是脂环化合物,例如在美国专利3,923,679、3,835,163、4,158,635、4,120,874和4,102,903中公开的那些。其它有用的助洗剂包括醚羟基多羧酸盐,马来酸酐与乙烯或乙烯基甲基醚的共聚物,1,3,5-三羟基苯-2,4,6-三亚磺酸,和羧基甲氧基琥珀酸,多乙酸的各种碱金属盐、铵盐和取代的铵盐,例如乙二胺四乙酸(EDTA)和次氮基三乙酸,以及多羧酸盐,例如偏苯三甲酸,琥珀酸,氧基二琥珀酸,聚马来酸,苯1,3,5-三羧酸,羧基甲氧基琥珀酸,以及它们的可溶性盐。柠檬酸盐助洗剂,例如柠檬酸及其可溶性盐(特别是钠盐)是特别重要的多羧酸盐助洗剂,这是因为它们是可从可更新来源获得的,以及它们的可生物降解性。例子也是氧基二琥珀酸盐。合适的额外的任选洗涤剂助洗剂包括以下物质的盐:乙二胺四乙酸(EDTA),柠檬酸,硝基乙酸,(NTA),羧基甲基琥珀酸钠,N-(2-羟基-丙基)-亚氨基二乙酸钠,和N-二乙二醇-N,N-二乙酸(DIDA)。盐可以是相容性的,包括铵盐、钠盐、钾盐和/或链烷醇铵盐。示范性的洗涤剂助洗剂包括柠檬酸/乙酸酯和/或碳酸氢盐/碳酸盐的混合物,特别是碳酸氢盐/碳酸盐。当存在时,额外的任选表面活性剂助洗剂的存在量可以是0.01%至0.5%,或0.02%至0.3%,或0.02%至0.15%。这些额外的助洗剂在含玻璃的硬表面的洗涤溶液中的存在量应当小于0.2%。
润湿剂和流平剂:清洁组合物可以含有超润湿或流平助剂以在清洁后在硬表面上形成优良的聚合物膜。超润湿剂的例子是基于有机硅的材料,例如基于乙氧基化硅氧烷的材料,例如乙氧基化三硅氧烷和乙氧基化碳硅氧烷。硅氧烷的例子包括以商品名SilwetTM从Momentive公司获得的那些,从Dow Corning获得的那些,例如Q2-5211超润湿剂。超润湿和流平助剂也可以基于烃材料,例如磺基琥珀酸盐,例如从Dow Chemical以商品名TritonTMGR-5M获得的那些。
消泡剂:处理组合物可以含有消泡剂,例如一种或多种疏水性的二氧化硅、硅油和烃。消泡剂的例子是可以从Dow Corning以商品名XiameterTM和从Momentive以商品名SagtexTM获得的那些。
增稠剂:清洁组合物可以含有流变改进剂或增稠剂,从而赋予组合物以所需的粘度。有用的增稠剂的例子是来自Lubrizol的NovethixTML-10,以商品名RheolateTM由Elementis和以商品名AquaflowTM由Hercules销售的那些。
螯合剂:在这里的硬表面处理组合物也可以任选地含有一种或多种过渡金属螯合剂。这些螯合剂可以是选自氨基羧酸盐,氨基膦酸盐,多官能取代的芳族螯合剂,以及它们的混合物,都如下文定义。不希望受限于任何理论,认为这些材料的益处一部分是由于它们通过形成可溶性螯合物而从洗涤溶液除去铁离子和锰离子的特殊能力。用作任选螯合剂的氨基羧酸盐包括乙二胺四乙酸盐,N-羟基乙基乙二胺三乙酸盐,次氮基乙酸盐,乙二胺四丙酸盐,三亚乙基四胺六乙酸盐,二亚乙基三胺五乙酸盐,和乙醇二甘氨盐,它们的碱金属盐、铵盐和取代的铵盐,以及它们的混合物。可用于本发明的可生物降解的螯合剂的例子是乙二胺二琥珀酸盐(EDDS),尤其是如美国专利4,704,233中所述的[S,S]异构体,1987年11月3日公布,Hartman等。如果使用的话,这些螯合剂将通常占处理组合物的0.1-10重量%或0.1-3.0重量%。
香料:香料是用于硬表面清洁剂的重要成分,尤其是在清洁时用于“更新”的那些。香料的用量通常是0-2%。
着色剂:任选地,染料可以按照0.001-0.5%的量包含在处理组合物中。合适染料的例子是茜素亮蓝B(C.I.63010),Carta蓝VP(C.I.24401),酸性绿2G(C.I.42085),Astrogen绿D(C.I.42040),Supranol青蓝7B(C.I.42675,Maxilon蓝3RL(C.I.碱性蓝80),Drimarine蓝Z-RL(C.I.活性蓝18),茜素亮蓝H-RL(C.I.酸性蓝182),FD&C蓝No.1和FD&C绿No.3.(参见1981年2月3日公布的美国专利No.4,248,827和1980年4月29日公布的美国专利,都来自Kitko)C.I.表示颜色指数。
聚合物分散剂:聚合物分散剂在处理组合物中的用量可以是基于组合物的0.1-7重量%。合适的聚合物分散剂包括聚合物聚羧酸盐、聚苯乙烯磺酸盐和聚乙二醇,但是也可以适用本领域公知的那些。虽然不限于任何理论,但是认为聚合物分散剂当与其它助洗剂(包括较低分子量的聚羧酸盐)组合使用时通过抑制晶体生长而改进了整体洗涤剂助洗剂性能,特别是除污解胶和抗再沉积。聚合物聚羧基盐材料可以通过合适的不饱和单体进行聚合或共聚制备,例如以它们的酸形式。可聚合形成合适聚合物聚羧酸盐的不饱和单体酸包括丙烯酸、马来酸(或马来酸酐)、富马酸、衣康酸、乌头酸、中康酸、柠康酸和亚甲基丙二酸。合适地提供在聚合物聚羧酸盐或不含羧酸盐基团的单体链段中的存在,例如乙烯基甲基醚、苯乙烯、乙烯等,以使得这些链段不会占多于40重量%。特别合适的聚合物聚羧酸盐可以衍生自丙烯酸。可用于本发明的这些基于丙烯酸的聚合物是聚合的丙烯酸的水溶性盐。这种酸形式的聚合物的平均分子量可以是2,000-10,000,或4,000-7,000,或4,000-5,000。这种丙烯酸聚合物的水溶性盐可以包括例如碱金属盐、铵盐和取代的铵盐。这种类型的可溶性聚合物是公知的材料。可用于洗涤剂组合物中的这种丙烯酸酯例如参见Diehl在1967年3月7日公布的美国专利3,308,067。
基于丙烯酰/马来酰的共聚物也可以用作分散/抗再沉积剂的组分。这些材料包括丙烯酸和马来酸的共聚物的水溶性盐。这种酸形式的聚合物的平均分子量可以是2,000-100,000,或5,000-75,000,或7,000-65,000。在这些共聚物中的丙烯酸酯与马来酸酯之间的比例通常是30:1至1:1,或10:1至2:1。这种丙烯酸/马来酸共聚物的水溶性盐可以包括例如碱金属盐、铵盐和取代的铵盐。这种类型的可溶性丙烯酸酯/马来酸酯共聚物是公知的材料,可以参见1982年12月15日公布的欧洲专利申请No.66915,以及1986年9月3日公布的EP193,360,其中也描述了这种含有丙烯酸羟基丙基酯的聚合物。另外其它有用的分散剂包括马来酰/丙烯酰/乙烯基醇三元共聚物。这些材料也公开在EP 193,360中,包括例如丙烯酰/马来酰/乙烯基醇的45/45/10三元共聚物。
可以包含的其它聚合物材料是聚乙二醇(PEG)。PEG可以显示分散剂性能以及用作粘土除污-抗再沉积剂。对于这些目的而言典型的分子量范围是500-100,000,或1,000-50,000,或1,500-10,000。
也可以使用聚天冬氨酸盐和聚谷氨酸盐分散剂。分散剂例如聚天冬氨酸盐可以具有8000-15,000的分子量(平均),例如约10,000。
漂白剂:示范性处理组合物可以任选地含有漂白剂。漂白剂可以选自活性氧来源,次卤酸酸盐漂白剂,以及它们的混合物。示范性漂白剂用作氧化剂,从而提高组合物除去有色污垢和常规有机污垢的能力,从而破坏有害分子和杀灭细菌。
用于这里的合适的活性氧来源包括水溶性的过氧化氢源。在这里使用的过氧化氢源表示能在此化合物与水接触时产生过氧化氢的任何化合物。例子包括过氧化氢本身,单-和二-过硫酸盐,过硫酸,过碳酸盐,金属过氧化物,过硼酸盐,过硅酸盐,以及它们的混合物;有机或无机的过酸,例如过氧基酸,例如二过氧基十二烷酸(DPDA)和邻苯二甲酰基氨基过氧基己酸(PAP);过邻苯二甲酸镁;过月桂酸;过苯甲酸和烷基过苯甲酸,以及它们的混合物。另外,其它类型的过氧化物可以用作过氧化氢及其源化合物的其它选择,或者与过氧化氢及其源化合物组合使用。合适的类别包括二烷基过氧化物,二酰基过氧化物,预先形成的过羧酸,有机和无机的过氧化物和/或氢过氧化物。适合用于本发明的氢过氧化物是选自氢过氧化叔丁基,氢过氧化枯基,2,4,4-三甲基戊基-2-氢过氧化物,二异丙基苯-单氢过氧化物,叔戊基氢过氧化物和2,5-二甲基-己烷-2,5-二氢过氧化物以及它们的混合物。这些氢过氧化物的优点是在用作地毯和地毯染料时是特别安全的,并且同时具有优异的漂白性能。要用于所述处理组合物中的活性氧源化合物的例子是过硫酸盐,例如单过硫酸盐三重盐或其混合物。单过硫酸钾盐可以从Peroxide Chemie GMBH以商品名CuroxTM获得。其它过硫酸盐、例如二过硫酸盐也可以从Peroxide Chemie GMBH获得。
处理组合物可以包含基于组合物总量计的0-30重量%或0.1-30重量%或0.1-20重量%或1-10重量%或1-7重量%的漂白剂。
防腐剂和消毒剂:示范性处理组合物可以含有一种或多种防腐剂以在长期储存和使用期间防止微生物生长。在较高的浓度下,它们可以用作消毒剂以降低微生物在用处理组合物处理的硬表面上的浓度。
示范性防腐剂和消毒剂可以包括一种或多种醇,例如C1-C6醇,例如乙醇和异丙醇,过氧化氢,羟基乙酸,过羟基乙酸,过氧基乙酸,酚,三氯生,和葡萄糖酸氯己定,双胍,氯代苯酚,对羟基苯甲酸酯,锌化合物,戊二醛和甲醛。合适的过氧基乙酸包括过乙酸和过甲酸。因为一部分这些组分也用作漂白剂,所以为了描述目的,它们在这里也在考虑范围内。
UV吸收剂:示范性处理组合物可以任选地含有UV吸收剂以保护经处理的表面免受暴露于UV射线的影响。
D.稀释剂
稀释剂构成处理组合物的余量,其存在量可以是基于处理组合物总量计的1-99重量%,或至少10重量%,或至少20重量%,或至少50重量%,这部分地取决于是否要稀释此组合物和/或处理组合物是否用于地板的清洁、抛光家具等。稀释剂组分包括至少一部分水和任选地加入分散体中的一种或多种有机溶剂,即除了在预聚物形成阶段中使用的被引入聚合物粒子中的非反应性稀释剂之外。
D1.水
水可以构成构成所述组合物的余量,其浓度可以是基于处理组合物计的至少1重量%、或至少5重量%、或至少10重量%、或至少20重量%、或至少30重量%、或至少40重量%、或至少50重量%,和在一些实施方案中是基于处理组合物计的至多99重量%,或至多90重量%,或至多80重量%。这里将能理解的是,处理组合物可以作为浓缩物配制,其在使用之前用水稀释。这些浓缩物可以按照例如1:1至1:100、例如1:2至1:20的比例稀释,这表示为浓缩物的重量:水的重量。
水可以是纯化的水或未纯化的水。
D2:任选的有机溶剂
任选地,本文公开的处理组合物可以包含一种或多种有机溶剂。有机溶剂广泛定义为在20℃-25℃温度下为液体的化合物,并且不包括表面活性剂。区别特征之一是溶剂倾向于作为离散物质存在,而不是作为化合物的宽范围混合物存在。合适的溶剂可以含有1-35个碳原子,和在一些实施方案中,可以含有不大于8个碳原子的共同的直链、支化或环状的烃结构部分。所用溶剂的分子量可以是小于350,或是100-300,或115-250。
合适溶剂的例子包括甲醇,乙醇,丙醇,异丙醇,2-甲基吡咯烷酮,苄基醇,吗啉N-氧化物,以及单-、二-和三-乙二醇、丙二醇、丁二醇醚的醚衍生物,例如单乙二醇正己基醚、单丙二醇正丁基醚,和三丙二醇甲基醚以及它们的混合物。在这些溶剂中,例子是乙醇。
乙二醇和丙二醇醚可以从Dow Chemical Company以商品名DowanolTM获得,和从Arco Chemical Company以商品名ArcosolvTM获得。
有机溶剂在处理组合物中的存在量可以是基于硬表面处理组合物计的1-99重量%,或至多80重量%,或至多70重量%,或至多50重量%,或至多20重量%,或至多10重量%,或2-8重量%,或3-7重量%。
处理组合物的实例:
硬表面处理(清洁)组合物的一个例子包含:
A)0.1-30重量%的聚合物固体(基于组合物的总重量计),其是以下形式:
i)阴离子性聚氨酯的含水分散体,或
ii)阴离子性聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂物的含水分散体,其含有聚氨酯分散体i)和丙烯酰/乙烯基芳族聚合物,其中丙烯酰/乙烯基芳族聚合物是在聚氨酯分散体i)的存在下制备的;
B)0.001-50重量%的至少一种洗涤表面活性剂;其中在A)中的聚合物固体与表面活性剂B)之间的比率可以是0.002-30000;
C)0-50重量%的任选的配制剂助剂,其选自超润湿剂、消泡剂、香料、着色剂、防腐剂和其它官能材料;
D)0.025-99.8%的稀释剂,例如水,例如至少1重量%或至少5重量%的水;和其中所有组分的总和是100重量%。
在处理组合物实例中的聚氨酯分散体可以含有阴离子性聚氨酯分散体,其包含:
聚合物粒子,其是以下物质的反应产物:
(i)10.0-80.0重量%的聚酯或聚醚多元醇或其组合,具有200-4000g/mol的分子量;
(ii)2.0-10.0重量%的作为水分散性改进单体的含羧酸的二醇;
(iii)10.0-80.0重量%的有机多异氰酸酯;
(iv)0.0-3.0重量%的分子量小于300g/mol的单体多元醇;
(v)0.0-9.0重量%的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇;
(vi)0.0-10.0重量%的作为支化和/或交联剂的单体或聚合物三官能多元醇;
(vii)0.0-7.0重量%的分子量小于200g/mol的扩链多胺;
(viii)任选地,0.01-10.0重量%的非反应性稀释剂;和
(ix)水。
当(i)≥40重量%和当(i)的分子量为约3000g/mol或更大时,分子量小于100g/mol的(iv)和(v)部分的总和可以保持为小于0.8重量%。
阴离子性聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂物的含水分散体可以包含缩聚物,其是上述聚合物粒子和以下物质的反应产物:
基于聚合物固体重量计的0.001-30.0重量%的自由基聚合丙烯酰/乙烯基芳族聚合物,其是以下物质的反应产物:
(x)30.0-90重量%的至少一种(甲基)丙烯酸C1-C22烷基酯,
(xi)10.0-70.0重量%的至少一种乙烯基芳族单体,例如苯乙烯,和
(xi)0.01-3.0重量%的引发剂,其用于开始自由基聚合反应。尤其是,可以选择I/A比率为小于0.03,或至多0.02,或至多0.01。在固体聚氨酯-丙烯酰/苯乙烯型混杂物中的甲基丙烯酸甲酯总含量可以在一个方面中保持为约33.0重量%或更小,或在另一个方面中是约32.0重量%或更小。
在另一个实施方案中,硬表面消毒组合物包含:
A.0.001-30重量%(或0.1-25重量%或0.5-20重量%或1-18重量%或5-17重量%或10-15重量%)的聚合物固体,其含有阴离子性聚氨酯聚合物或混杂聚合物的粒子,如上所述;
B.任选地,洗涤表面活性剂,例如0.001-50重量%的至少一种洗涤表面活性剂;其中在A)中的聚合物固体与表面活性剂B)之间的比率可以是0.002-30000;
C.0.1-99重量%(或5-98重量%或65-96重量%)的消毒剂,例如乙醇或异丙醇;任选地,一种或多种其它配制剂助剂,例如0.001-10重量%(例如至少0.001重量%的超润湿剂),和
D.水,例如作为余量,其可以以少量存在,如来自分散体的形成。
应用
可以使用任何合适的涂抹器将示范性处理组合物施用于要清洁/抛光/消毒的表面上,例如拖布、布、喷洒器等。此表面可以用涂抹器搅拌以除去赃物和污垢。剩余的处理组合物可以保留在表面上进行干燥,任选地在充气的帮助下干燥,例如风扇,和/或用加热装置加热。任选地,可以施用一层或多层额外涂层,并在先前的涂层上干燥。在一些实施方案中,可以从表面清洗出至少一部分的处理组合物,从而除去污垢。
在要清洁/抛光的木材表面的情况下,它们可以来自任何树木来源或这些树源的组合,例如橡树、松树、枫树、樱桃树、山毛榉、桦木、柏树、柚木等等。木表面可以包括固体木材、丙烯酰浸渍的木材、工程木材或木质镶板。木表面可以具有亚光、半光泽度、绸缎光泽度或高光泽度的外观。在这里公开的示范性组合物有效地用于所有这些表面上,但是尤其对具有半光泽度或绸缎光泽度的木表面有效。示范性组合物也可以向被聚氨酯涂覆的表面提供改进光泽度的益处,例如地板和家具。这些组合物可以用于清洁木质家具。
提供以下实施例,但是不限制示范性实施方案的范围。
实施例
在这些实施例中,使用以下试剂:
Arcol PPG 2000,聚丙二醇(Mn=2,000),来自Bayer Corp.
1,4-丁二醇(BDO)
苯甲酸苄基酯,来自Alfa Aesar
2,2-二(羟甲基)丙酸(Bis-MPA),来自Geo Specialty Chemicals Inc.
溴酚蓝色指示剂,来自Aldrich
BruggoliteTM FF6M=聚合引发剂/还原剂,来自Bruggemann Chemicals(有机次磺酸衍生物的钠盐)
丙烯酸丁酯(n-BA)
ChemoxideTMCAW表面活性剂=椰油酰胺基丙基氧化胺(30%活性物质),来自Lubrizol Advanced Materials,Inc.
ChemoxideTMMO=肉豆蔻基氧化胺(30%活性物质)表面活性剂,来自LubrizolAdvanced Materials,Inc.
DABCOTM T-9(T-9催化剂)=辛酸亚锡,来自Air Products
二丁基胺(DBA),从Air Products and Chemicals获得
Desmodur W=1,1’-亚甲基二-(4-异氰酸基环己烷),来自Bayer Corporation(脂环族二异氰酸酯)
DowanolTMPM溶剂=丙二醇甲基醚溶剂,来自Dow Chemical Company
Dow CorningTM 1430Fluid=有机硅消泡乳液,来自Dow Corning
Dow CorningTM Q2-5211Fluid=有机硅超润湿剂,来自Dow Corning
乙二胺(EDA),来自Sigma Aldrich
FR-522=二溴新戊二醇,来自ICL
盐酸(HCl),来自J.T.Baker
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),来自Bayer Corporation
甲基丙烯酸甲酯(MMA)
Multranol 4012=基于聚环氧丙烷的三醇,其分子量为450,来自Bayer Corp.
NeoloneTM950=基于异噻唑啉酮的防腐剂,来自The Dow Chemical Company
NoveriteTMK-7058=基于丙烯酸的螯合剂,来自Lubrizol Advanced Materials,Inc.
NovethixTML-10聚合物=增稠剂,来自Lubrizol Advanced Materials,Inc.
N-乙基-2-吡咯烷酮(NEP),来自Sigma Aldrich(非反应性稀释剂)
Piothane 67-500HNA=聚(己二醇新戊二醇己二酸酯)聚酯(Mn=500),来自Panalom Industries.
Piothane 67-1000HNA=聚(己二醇新戊二醇己二酸酯)聚酯(Mn=1000),来自Panalom Industries.
Piothane 67-3000HNA=聚(己二醇新戊二醇己二酸酯)聚酯(Mn=3000),来自Panalom Industries
苯乙烯
SulfochemTMSLS月桂基硫酸钠(30%活性物质),来自Lubrizol AdvancedMaterials,Inc.
叔丁基羟基过氧化物(TBHP)
TerathaneTM 1000=聚四氢呋喃(Mn=1,000),来自Invista
TerathaneTM 2000=聚四氢呋喃(Mn=2,000),来自Invista
TerathaneTM 650=聚四氢呋喃(Mn=650),来自Invista
四甲基-间-苯二甲撑二异氰酸酯(TMXDI),来自Cytec Industries,Inc.
甲苯,来自EMD Chemicals
23-5直链醇乙氧基化物表面活性剂,来自Air Products
三氯生=抗细菌和抗真菌剂
三乙醇胺=中和剂
三乙胺(TEA),来自J.T.Baker
三羟甲基丙烷(TMP),来自Celanese
YmerTMN120=三羟甲基丙烷单乙氧基化物甲基醚(Mn=1,090),来自PerstorpPolyols,Inc。
检测方法:
如下进行检测:
固含量:总固含量是通过从CEM Corporation得到的水分/固体分析仪LabWare9000TM检测。
pH:pH读数是使用Acumet Basic pH计(Fisher Scientific)得到的。
粘度:布鲁克菲尔德粘度检测是对于预聚物使用布鲁克菲尔德RV粘度计在20rpm下在约77℃温度下进行,并且对于聚合物分散体使用布鲁克菲尔德LV粘度计在20rpm下在25℃温度下进行。
粒径:分散体的粒径和粒径分布以及ξ电势是使用带有Zetasizer Software 6.12数据分析的Malvern Zetasizer Nano-S90和NanoTrakTM粒径分析仪得到的。
异氰酸酯(NCO)滴定:将预聚物样品(约3克)称量加入250-ml的Erlenmeyer烧瓶中。加入甲苯(50ml)和在甲苯(20ml)中的2M DBA溶液,并将此混合物在热板上加热直到预聚物完全溶解。用异丙醇将烧瓶填充到200ml。加入溴酚蓝指示剂(6-7滴),并将此溶液用1NHCl溶液滴定直到颜色从蓝色变成浅黄色。
制备阴离子性聚氨酯
实施例1:阴离子性聚氨酯分散体
将以下材料加入反应器中:Piothane 67-1000HNA(131.7克),Ymer N-120(9.8克),Bis-MPA(17.1克),BDO(4.9克),Desmodur W(164.5克)和苯甲酸苄基酯(57.9克)。将反应混合物缓慢加热到70.0℃(161.6°F)并加入两滴T-9催化剂。将反应温度升高到90℃(194°F)并在此温度下在混合速度为250rpm下保持1.5小时。剩余的异氰酸酯(NCO)用DBA和1.0M HCl滴定检测,发现是6.91%。将反应混合物冷却到77℃(170.6°F),并将混合速度提高到600rpm,然后在10分钟内添加TEA(11.0克)。将混合物再搅拌10分钟,得到已中和的被异氰酸酯封端的氨酯预聚物。测得此预聚物在77℃(170.6°F)下的布鲁克菲尔德粘度为3200cP。
将一部分的氨酯预聚物(355克)在约10分钟内在25℃(77°F)下加入装有水(653克)的反应器中。当预聚物的分散完成时,分散体已经大幅度增稠,然后将混合器的混合速度增加到800rpm。加入额外的水以稀释分散体,并将混合速度降低到600rpm。继续混合约30分钟。通过在15分钟内添加EDA在水中的16.7%溶液(77.6克)而完成聚合物扩链。将反应混合物搅拌直到不再能通过FTIR光谱检测到残余的NCO。分散体性能:总固含量=32.2%,pH=7.6,布鲁克菲尔德粘度=47cP,并且平均粒径=51nm。
实施例2-6
按照与实施例1相同的方式在苯甲酸苄基酯的存在下制备聚氨酯分散体,不同的是使用表1中给出的成分和用量。
实施例2=阴离子性聚氨酯分散体,无BDO。
实施例3=含有PTHF多元醇的阴离子性聚氨酯分散体。
实施例4=交联的阴离子性聚氨酯分散体,低MW多元醇。
实施例5=含有聚醚+FR-522(二溴新戊二醇)多元醇的阴离子性聚氨酯分散体,是交联的。
实施例6=交联的阴离子性聚氨酯分散体,低MW多元醇。
表1
实施例7和8
按照与实施例1相同的方式在N-乙基-2-吡咯烷酮的存在下制备聚氨酯分散体,不同的是使用表2中给出的成分和用量。
实施例7=阴离子性聚氨酯分散体,其具有64%的软链段,具有NEP。
实施例8=阴离子性聚氨酯分散体,具有NEP。
表2:
2.丙烯酰/聚氨酯混杂聚合物
实施例9:
a)聚氨酯分散体
将以下材料加入反应器中:Piothane 67-1000HNA(305.1克),Ymer N-120(20.3克),Bis-MPA(31.1克),BDO(2.0克),Desmodur W(316.7克)和苯甲酸苄基酯(119.1克)。将反应混合物缓慢加热到70.0℃(161.6°F)并加入两滴T-9催化剂。将反应温度升高到104℃(219.2°F)并在此温度下保持1.5小时。剩余的异氰酸酯(NCO)用DBA和1.0M HCl滴定检测,发现是6.17%。将反应混合物冷却到77℃(170.6°F),然后在10分钟内添加TEA(25.8克)。将混合物再搅拌10分钟,得到已中和的被异氰酸酯封端的氨酯预聚物。测得此预聚物在78℃(172.4°F)下的布鲁克菲尔德粘度为3500cP。
将一部分的氨酯预聚物(755.5克)在约10分钟内在25℃(77°F)下加入装有水(1248.0克)的反应器中。当预聚物的分散完成时,继续混合约50分钟。通过在15分钟内添加EDA在水中的16.7%溶液(156.1克)而完成聚合物扩链。将反应混合物搅拌直到不能通过IR光谱检测到NCO。这得到透明(没有凝聚和絮凝)的稳定含水聚氨酯分散体,其适合用于聚氨酯/丙烯酰混杂物配制剂中。测得此聚合物分散体的总固含量是34.2%。
b)聚氨酯/丙烯酰混杂物分散体
将在上述实施例9(a)中制备的一部分聚氨酯分散体(511.4克)与额外的水(47.1克)、MMA(6.0克)、n-BA(6.0克)和苯乙烯(24.0克)在1L夹套反应器中合并。反应混合物用氮气吹扫10分钟,并开始混合。在混合约30分钟之后,在氮气保护下加入TBHP(1.1克)的5.0%溶液,并将反应混合物缓慢加热到50℃(122.0°F)。加入BruggoliteTMFF6(1.7克)的5.0%溶液,导致轻微放热。将反应混合物在约50℃(122.0°F)保持2小时。加入由TBHP(1.1克)的5.0%溶液和BruggolliteTMFF6(1.7克)的5.0%溶液组成的第二种引发剂/氧化还原聚合反应促进剂,然后再混合30分钟。用于引发自由基聚合反应的TBHP的用量使得I/A比率(引发剂用量(份/每100份单体单体,phm)与在混杂聚合物中衍生自烯属不饱和单体的单元的重量%之间的比率)是0.008。
这得到透明(没有凝聚和絮凝)的稳定含水聚氨酯/丙烯酰聚合物混杂物分散体,其具有以下性能:总固含量=35.6%,pH 8.7,粘度=46cP,平均粒径=74nm。
实施例10-14
按照与实施例9相同的工序和条件制备聚氨酯/丙烯酰混杂物,不同的是使用表3中给出的成分和用量。在相同的表中也列出了聚合物分散体性能。
表3
实施例15和16:在聚合物混杂物中的高MMA含量
按照与实施例9相同的工序和条件制备聚氨酯/丙烯酰聚合物混杂物,不同的是使用表4中给出的成分和用量。在相同的表中也列出了聚合物分散体性能。此聚合物具有在聚合物混杂物中的高MMA含量,导致比上一个实施例更低的Δ光泽度。
表4
实施例17-20:高I/A比率
按照与实施例13相同的工序和条件制备聚氨酯/丙烯酰聚合物混杂物,不同的是使用表5中给出的成分和用量。在相同的表中也列出了聚合物分散体性能。此聚合物具有高的I/A比率,导致较低的耐水性。
表5
实施例21-22:高粒径
按照与实施例1相同的方式制备粒径高于170nm的聚氨酯分散体,不同的是使用表6中给出的成分和用量。
表6
实施例23-24:高PEO
按照与实施例1相同的方式制备具有高PEO用量的聚氨酯分散体,不同的是使用表7中给出的成分和用量。
表7
3.配制剂实施例
配制剂的制备:
在上述聚合物分散体中的重量%固含量是26-36%。使用上述实施例的聚合物制备配制剂F1-24,其中制备含有13%的含水聚合物分散体的聚合物活性物质且具有0.1%润湿剂(Dow Corning Q2-5211)、2%助溶剂(Dowanol PM)和余量水的配制剂,以达到总量为100%。所有成分用推进器充分混合以制备配制剂。按照相同的方式制备具有从对比例制备的聚合物的配制剂。
检测方法
1.检测Δ光泽度的方法:
用于评价在硬表面上的光泽的方法如下所述:
为了形成涂抹器,使用具有橡胶底的小塑料块。此塑料块的尺寸是约3x5cm,高度为1-1.5cm。将棉布(约7x10cm)沿着纵向折叠,然后将涂抹器(橡胶侧朝下)置于折叠的棉布上。将其余部分的棉布折叠到塑料块的侧面上以形成涂抹器。
瓷砖是按照不超过250cm2/每克的待施用聚合物溶液的可得面积得到的。使用色度计,记录在未处理瓷砖表面的3个不同位置处在60°角度下的光泽度读数。光泽度是用能于60°角读数的手持式色度计(BYK micro-TRI光泽度计)检测的。瓷砖的平均60°光泽度是29个光泽度单位。此值应当在1个光泽度单位内。记录三个读数的平均值。这是在光泽度检测“之前”的。
将瓷砖称重,并将1克的含聚氨酯分散体的示范性处理组合物施用到试验基材(瓷砖)的中间位置上,并记录重量。瓷砖的重量差别作为施用到基材上的溶液重量记录。
将棉布涂抹器置于天平上的塑料称量船中,并将刻度调节到0。将棉布涂抹器放在液体的顶部上。采用温和的滑动,将涂抹器在试验液体上从左到右、然后从右到左跨过基材来回移动。然后,将涂抹器立即从基材移开,并放回到称重船中,并记录重量。这记录作为从基材除去的重量。
施用到瓷砖基材上的溶液重量是作为=施用到基材上的重量-从基材除去的重量(用涂抹器)计算的。
使得瓷砖基材干燥至少20分钟。
在干燥之后,在试验基材上的3个不同位置处记录在60°角度下的光泽度读数,并且平均值记录为在光泽度检测“之后”。
光泽度变化(Δ光泽度)如下计算:
Δ光泽度=之后的光泽度–之前的光泽度。
2.检测耐水性的方法:
4x4瓷砖用于此检测,其通常在家居市场购买。瓷砖应当是深色的,即棕色或黑色(不是白色、灰色或亮色)。
如上所述准备用棉布覆盖的涂抹器。在试验基材的中心处检测约0.8克的示范性处理组合物,并且记录其重量。将棉布涂抹器放在液体的顶部上。采用温和的滑动,将涂抹器在试验液体上从左到右、然后从右到左跨过基材来回移动。立即从基材移开涂抹器,并如上所述计算被施用到基材上的量。
使得基材干燥至少20分钟。
在尺寸上符合瓷砖的容器(例如Pyrex)用自来水填充到2cm的水液面水平。在干燥20分钟之后,将瓷砖放入容器中,使得其完全被水覆盖并浸泡5分钟。然后将瓷砖从侧面拿出以从水中取出,并放在折叠纸巾上以干燥。
耐水性试验的结果是通过或失败。这是通过在浸泡期间和在瓷砖干燥之后观察确定的。“失败”对应于以下任一种情况:
a.在浸泡时从瓷砖渗出显著量的聚合物。
b.在浸泡时在瓷砖上出现聚合物起泡,并且在干燥后不会恢复。
c.在浸泡时聚合物脱色,并且在干燥时保持脱色。
“通过”对应于:
a.在浸泡时从瓷砖没有渗出或渗出少量(小于瓷砖表面的10%)的聚合物,并且在干燥时没有湿润的迹象。
b.在浸泡时出现聚合物起泡,但是在干燥时恢复成光滑、发光的涂层。
c.在浸泡时聚合物脱色,并且在干燥时恢复成光滑、发光的涂层。
3.耐污染性检测方法
用棉布或无纺布将1.5g清洁剂施用到平板上(6英寸宽的木材或层压地板部分),并使得平板干燥20分钟。
将10g污渍(意大利面酱)施用到经处理的平板上,并按照圆形模式旋转。被污染的平板放置24小时,然后用热水清洗并用“厨房”喷洒器喷洒,直到所有面酱被除去。
将此平板倒下放平,并进行空气干燥。
对污渍进行目测。结果是通过或失败。“失败”对应于在施加污渍的区域出现脱色或斑点或褪色。“通过”对应于在施加污渍的区域没有可见的褪色或脱色。
4.摩擦系数检测方法
静态和动态摩擦系数提供了关于通过用所述聚合物配制剂抛光、擦拭或拖擦处理的基材是否发滑的指示。巴西樱桃木层压木材、天然红橡木材和乙烯基复合砖(VCT)通过使用上述涂抹器用如实施例9所述聚合物分散体制备的1g配制剂擦拭来处理。使用配备有皮鞋底的James Machine根据ASTM方法D2047检测这些平板的静态摩擦系数。使用IMass TL-2200检测动态摩擦系数。鞋底表面是橡胶泡沫,并且检测速度是在200g砝码下的40in/min。所有检测是在22-23℃和46%相对湿度下进行。表17显示对于分别用实施例1-8的分散体制备的配制剂F1-F8检测的静态和动态摩擦系数值。
表8:关于用阴离子性聚氨酯分散体配制剂制备的配制剂的光泽度和耐水性数据
配制剂F1-6是用来自实施例1-6的阴离子性聚氨酯分散体制备的,并显示显著改进的经处理瓷砖的光泽度。所有这些配制剂也都通过了耐水性试验。
用来自实施例7-8的阴离子性聚氨酯分散体在非反应性稀释剂N-乙基-2-吡咯烷酮存在下制备的配制剂F7-8的光泽度数据也显示显著改进的经处理瓷砖的光泽度。
表9显示配制剂F9-F14的性能,其含有来自实施例9-14的丙烯酰/苯乙烯型聚氨酯混杂聚合物。在这些配制剂实施例中的所有聚合物是按照以下方式制备的:在丙烯酰聚合反应阶段中,I/A比率是小于0.01,并且在混杂聚合物中的MMA的量总是保持为低于32%。所有配制剂显示在瓷砖上的光泽度方面得到显著改进,并且都能通过耐水性试验。所以,认为较低水平的I/A与在这些实施例的聚合物混杂物配制剂中的优良耐水性相关。
表9:关于用实施例9-14的丙烯酰-聚氨酯混杂聚合物分散体制备的配制剂的光泽 度和耐水性数据
表10显示配制剂F15和F16的性能,其含有来自实施例15和16的丙烯酰/苯乙烯型聚氨酯混杂聚合物。但是,这两种配制剂在瓷砖上的光泽度方面显示较差的改进,并且不满足对于聚合物所选择的光泽度改进标准。这些聚合物含有较大量的在聚合物混杂物中的MMA(~33%)。所以,大量的MMA与较低的光泽度改进相关。这些聚合物能通过耐水性试验。
表10:关于用在混杂物中具有高MMA含量的示例性丙烯酰/苯乙烯型聚氨酯混杂物 分散体制备的配制剂F15和F16的耐水性数据
表11显示配制剂F17-F20的性能,其含有来自实施例17-20的丙烯酰/苯乙烯型聚氨酯混杂聚合物。在这些实施例中的所有聚合物是按照以下方式制备的:在丙烯酰聚合反应阶段中,I/A比率是0.03,并且在混杂聚合物中的MMA的量总是保持为低于32%。所有配制剂显示在瓷砖上的光泽度方面得到显著改进。但是,这些配制剂不能通过耐水性试验。高的I/A比率可能与这些实施例的聚合物混杂物配制剂的较差耐水性相关。
表11:关于用具有高引发剂含量的示例性丙烯酰/苯乙烯型聚氨酯混杂物分散体 制备的配制剂的光泽度和耐水性数据
表12显示用来自实施例21和22的阴离子性聚氨酯分散体制备的配制剂的光泽度数据,其具有高于170nm的平均粒径,但是基于所选择的性能标准,没有显著改进光泽度。
表12:关于用来自实施例21和22的分散体制备的配制剂的光泽度和耐水性数据
表13显示配制剂F23和F24的光泽度和耐水性数据,这些配制剂是用实施例23和24的阴离子性聚氨酯分散体制备的。这两种配制剂都不能通过耐水性试验。这些实施例是用高的PEO比例(分别是10%和18%)制备的。
表13:关于用来自实施例15和16的阴离子性聚氨酯分散体制备的配制剂的光泽度 和耐水性数据
在莱内塔表格上的光泽度:
通过将表14中所示的各成分混合30分钟来制备配制剂:
表14:用于检测莱内塔光泽度的组合物
将莱内塔浑浊度表格(来自N2C-3)置于配备有真空板的BYK自动涂膜器上。横向速度是10mm/s,划过长度是25-235mm。在表格顶部附近滴加约5mL的配制剂。使用1密耳的提取棒,获得湿厚度为25.4μm(1密耳)的膜。将此膜在环境条件下干燥至少2小时。将此表格置于真空烘箱中于100℃再干燥5-6小时。使用BYK微型-TRI光泽度检测仪检测所提取的膜的60°光泽度。对于具有实施例9聚合物的配制剂,60°莱内塔光泽度是66.83±1光泽度单位。
额外的配制剂:
表15显示的应用实施例A1-A3,其中丙烯酰/苯乙烯型聚氨酯混杂聚合物在配制剂中具有至多2%的较低用量。应用实施例A4不含任何聚合物,显示瓷砖光泽度的改进不显著。应用实施例1-3显示Δ光泽度随着在配制剂中的聚合物活性物质的增加而增加。
表15:应用实施例A1、A2、A3、A4:喷洒和擦拭具有实施例6的聚合物分散体的硬表 面清洁剂
表16显示具有13%聚合物活性物质含量的丙烯酰/苯乙烯型聚氨酯混杂聚氨酯分散体的地板清洁剂应用实施例。应用实施例A5显示光泽度得到显著改进。应用实施例A5也能通过耐水性试验和耐污染性试验。
表16:应用实施例5:具有13%聚合物活性物质的地板清洁剂
<u>成分</u> <u>重量%</u>
实施例9的聚合物,活性物质 13
Dow Corning<sup>TM</sup> Q2-5211Fluid 1.00
Dow Corning<sup>TM</sup> 1430Fluid(有机硅消泡乳液) 0.40
Dowanol<sup>TM</sup>PM溶剂 2.00
Sulfochem<sup>TM</sup>SLS表面活性剂,活性物质 0.17
Neolone<sup>TM</sup>950 0.15
去离子水 补足到100
总量 100.00
平均Δ光泽度(60°) 37.1
耐水性 通过
耐污染性 通过
表17显示用应用实施例A5和两种商购产品(实施例C1和实施例C2)处理的各种地板基材的静态和动态摩擦系数(CoF)。根据ASTM标准检测工序D2047,在标准检测条件下,大于的0.5静态CoF表示经处理表面的安全行走条件。也检测动态CoF以模拟行走条件。发现用应用实施例A5处理的地板表面不会形成发滑的表面。这表明此组合物在不导致表面发滑的情况下改进了光泽度。
表17:静态和动态摩擦系数
表18显示作分别含有和不含实施例9聚合物的水可稀释的多用途清洁配制剂作为应用实施例A6和A7。在瓷砖上施用稀释的配制剂之后检测平均60°Δ光泽度,其中稀释比率是在1加仑水中的1杯。在稀释后施用于瓷砖上的情况下,应用实施例A6具有3.09单位的光泽度改进,而应用实施例A7仅仅具有0.56单位的光泽度改进。
表18:应用实施例A6-A7:水可稀释的多用途清洁剂
表19显示具有乙醇和三氯生的消毒配制剂的应用实施例。应用实施例A12是不含任何成膜剂的参比配制剂。应用实施例A13、A14和A15分别含有1%、0.5%和2%的来自实施例9的聚合物。应用实施例A12在施用时赋予瓷砖以轻微的光泽度损失。但是当加入来自实施例9的聚合物时,配制剂A13、A14和A15显著改进了瓷砖的光泽度。这显示此聚合物在基于乙醇的配制剂中的应用,也显示此聚合物能帮助改进在清洁之后的基材的光泽度,而不含此聚合物的配制剂会降低瓷砖的光泽度。
表19:应用实施例A12-A15:消毒硬表面清洁剂
表20显示醇-重处理配制剂A16,其是通过将各组分混合至少30分钟制备的。此聚合物配制剂含有极少的水,水是来自于聚合物分散体。乙醇在此配制剂中用作主要稀释剂。不存在洗涤表面活性剂,但是应当理解的是对于清洁组合物而言,可以使用洗涤表面活性剂,如上所述。
表20:重-醇配制剂
将上述各文献引入本文供参考。除了在实施例中,或者除非另有说明,在本说明书中用于表示材料、反应条件、分子量、碳原子数目等的所有数字用量应当理解为被词语“约”修饰。除非另有说明,本文中的每个化合物和组合物应当解释为是工业级材料,其可能含有异构体、副产物、衍生物和其它在工业级产品中通常存在的物质。但是,除非另有说明,每种化学组分的量是在不包括任何溶剂或稀释油的情况下存在的,溶剂或稀释油可以通常存在于工业级材料中。还应当理解的是在本文中的上限和下限的量、范围和比率限制可以独立地组合。相似地,用于本发明各个元素的范围和用量可以与用于任何其它元素的范围和用量一起使用。
在这里使用的表述“基本上由…组成”允许包含对所述组合物的基本和新特征没有实质作用的物质。这里使用的任何基因元素(或列表)可以从权利要求排除。
在这里使用的术语“(甲基)丙烯酰”和相关术语同时包括丙烯酰基团和甲基丙烯酰基团。
这里使用的术语"烃基取代基"或"烃基"是按照其常规含义使用,这是本领域技术人员公知的。具体而言,这表示基团具有与分子其余部分直接连接的碳原子,并且此基团具有主要烃特性。烃基的例子包括:
a.烃取代基,其是脂族的(例如烷基或链烯基)、脂环族的(例如环烷基、环烯基)取代基,和芳族-、脂族-和脂环族-取代的芳族取代基,以及环状取代基,其中此环完全穿过分子的另一个部分(例如两个取代基一起形成环);
b.取代的烃取代基,即取代基含有非烃基团,其在本文中不会改变取代基的主要烃性质(例如卤素(尤其是氯和氟),羟基,烷氧基,巯基,烷基巯基,硝基,亚硝基,和硫氧基);
c.杂取代基,即此取代基在具有本文中的主要烃特征的同时,在由碳原子组成的环或链中还含有除碳之外的原子;和
d.杂原子包括硫、氧、氮,并且包括吡啶基、呋喃基、噻吩基和咪唑基作为取代基。一般而言,对于在烃基中的每10个碳原子而言,将存在不大于两个或不大于一个非烃取代基;通常,在烃基中没有非烃取代基。
虽然已经描述了本发明的优选实施方案,但是应当理解的是本领域技术人员在阅读说明书时能理解各种变化。所以,应当理解的是,这里公开的本发明也包括在所附权利要求范围内的这些变化。

Claims (45)

1.一种组合物作为硬表面清洁剂和光泽度改进剂的用途,所述组合物包含:
0.001-50重量%的至少一种洗涤表面活性剂;
至少10重量%的稀释剂,所述稀释剂包含水;和
0.01-40重量%的粒子,所述粒子是作为含水分散体的阴离子性聚氨酯聚合物(A)和阴离子性聚氨酯混杂聚合物(B)中的至少一种,所述粒子具有小于170nm的平均粒径,这通过带有Zetasizer Software 6.12数据分析的Malvern Zetasizer Nano-S90粒径分析仪检测,其中阴离子性聚氨酯混杂聚合物是从至少一种烯属不饱和单体在预先形成的聚氨酯聚合物的存在下制备的,
其中阴离子性聚氨酯聚合物(A)是以下组分的反应产物:
(i)10-80重量%的聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种,所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至多4000g/mol的数均分子量;
(ii)2-10重量%的水分散性改进单体;
(iii)10-80重量%的多异氰酸酯;和
任选地至少一种以下物质:
(iv)与聚酯多元醇和聚醚多元醇不同的低分子量多元醇;
(v)扩链剂;
(vi)中和剂;和
(vii)非反应性稀释剂;和
其中阴离子性聚氨酯混杂聚合物(B)是:
(1)阴离子性聚氨酯组分,其是以下组分的反应产物:
(i)10-80重量%的聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种,所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至多4000g/mol的数均分子量;
(ii)2-10重量%的水分散性改进单体;
(iii)10-80重量%的多异氰酸酯;和
任选地至少一种以下物质:
(iv)与聚酯多元醇和聚醚多元醇不同的低分子量多元醇;
(v)扩链剂;
(vi)中和剂;和
(vii)非反应性稀释剂;和
(2)加成聚合物,其是以下组分的反应产物:
(viii)至少一种烯属不饱和单体;和
(ix)引发剂。
2.权利要求1的用途,其中所述阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种与表面活性剂之间的比率是按重量计的0.002:1至30,000:1。
3.权利要求1的用途,其中表面活性剂与阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种之间的比率是在0.05:1至150:1的范围内。
4.权利要求3的用途,其中表面活性剂与阴离子性聚氨酯聚合物和阴离子性聚氨酯混杂聚合物中的至少一种之间的比率是在0.1:1至20:1的范围内。
5.权利要求1的用途,其中所述粒子具有小于150nm的平均粒径。
6.权利要求1的用途,其中所述粒子包括阴离子性聚氨酯混杂聚合物的粒子,所述阴离子性聚氨酯混杂聚合物的粒子是从至少一种烯属不饱和单体在预先形成的聚氨酯聚合物的存在下制备,从而阴离子性聚氨酯混杂聚合物的粒子包含在聚氨酯聚合物粒子内负载的衍生自至少一种烯属不饱和单体的聚合物。
7.权利要求1的用途,其中聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至少200g/mol的分子量。
8.权利要求1的用途,其中聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至少500g/mol的分子量。
9.权利要求1的用途,其中聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至多3000g/mol的分子量。
10.权利要求1的用途,其中聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种具有至多1500g/mol的分子量。
11.权利要求1的用途,其中聚酯多元醇是衍生自1,6-己二醇、新戊二醇和己二酸。
12.权利要求1的用途,其中水分散性改进单体包含至少一种以下物质:含羧酸的二醇,和具有至少一种侧挂的聚氧化烯侧链的多元醇。
13.权利要求12的用途,其中水分散性改进单体包括含羧酸的二醇。
14.权利要求13的用途,其中含羧酸的二醇包括二羟基羧酸。
15.权利要求13的用途,其中中和剂是按照足以将衍生自含羧酸的二醇的聚氨酯聚合物单元至少部分地中和的用量存在。
16.权利要求13的用途,其中含羧酸的二醇包括2,2-二(羟甲基)丙酸。
17.权利要求13的用途,其中含羧酸的二醇包含占总重量的至多10重量%的组分(i)至(vi)。
18.权利要求1的用途,其中水分散性改进单体具有至多200g/mol的分子量。
19.权利要求1的用途,其中多异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯。
20.权利要求1的用途,其中低分子量多元醇具有小于300g/mol的分子量。
21.权利要求1的用途,其中低分子量多元醇包括1,4-丁二醇。
22.权利要求1的用途,其中非反应性稀释剂包括苯甲酸苄基酯。
23.权利要求1的用途,其中中和剂包括叔胺。
24.权利要求1的用途,其中扩链剂包括多胺。
25.权利要求1的用途,其中至少一种烯属不饱和单体包括(甲基)丙烯酸酯单体和乙烯基芳族单体。
26.权利要求25的用途,其中(甲基)丙烯酸酯单体包括丙烯酸C1-C5烷基酯。
27.权利要求25的用途,其中(甲基)丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸甲酯,和其中衍生自甲基丙烯酸甲酯的聚氨酯混杂聚合物单元构成混杂聚氨酯聚合物的不大于32重量%。
28.权利要求26的用途,其中丙烯酸C1-C5烷基酯包括丙烯酸正丁酯。
29.权利要求25的用途,其中乙烯基芳族单体包括苯乙烯。
30.权利要求1的用途,其中所述组合物包含混杂聚合物,和其中聚氨酯组分B(1)与加成聚合物(B2)之间的比率是10,000:1至1:1。
31.权利要求30的用途,其中聚氨酯组分B(1)与加成聚合物(B2)之间的比率是在2:1至3000:1的范围内。
32.权利要求30的用途,其中聚氨酯组分B(1)与加成聚合物(B2)之间的比率是在10:1至1000:1的范围内。
33.权利要求1的用途,其中所述组合物包含混杂聚合物,并且按照份/每100份可聚合的烯属不饱和单体表示的引发剂与在混杂聚合物中的衍生自烯属不饱和单体的由重量%表示的单元浓度之间的比率是小于0.03。
34.权利要求1的用途,其中所述组合物包含混杂聚合物,并且按照份/每100份可聚合的烯属不饱和单体表示的引发剂与在混杂聚合物中的衍生自烯属不饱和单体的由重量%表示的单元浓度之间的比率是至多0.025。
35.权利要求1的用途,其中至少一种烯属不饱和单体是在阴离子性聚氨酯聚合物的存在下聚合,所述阴离子性聚氨酯聚合物是至少所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种、水分散性改进单体与多异氰酸酯的反应产物。
36.权利要求12的用途,其中所述粒子含有阴离子性聚氨酯聚合物或阴离子性聚氨酯组分,其是以下物质的反应产物:
10-80重量%的聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种;
2-10重量%的含羧酸的二醇;
0-9重量%的具有至少一种侧挂聚氧化烯侧链的多元醇;
10-80重量%的有机多异氰酸酯;
0-5重量%的低分子量多元醇;
0-10重量%的中和剂;和
0-7重量%的扩链多胺。
37.权利要求36的用途,其中聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种的用量是20-60重量%。
38.权利要求1的用途,其中当聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种按照40重量%或更高的量使用和其中当聚酯多元醇和聚醚多元醇中的至少一种有3000g/mol或更大的分子量时,低分子量多元醇和分子量小于100g/mol的支化多元醇的比例总和是小于0.8重量%。
39.权利要求1-38中任一项的用途,包括将具有基于组合物总重量计的至少13重量%聚氨酯或聚氨酯混杂聚合物固含量的组合物施用到硬表面上,从而提供干燥的膜,此膜具有至多50.8μm的厚度且在60°角下的Δ光泽度为至少20个单位。
40.权利要求1-38中任一项的用途,包括将具有基于组合物总重量计的至少28重量%聚氨酯或聚氨酯混杂聚合物固含量的组合物施用到硬表面上,从而提供干燥的膜,此膜具有至多25.4μm的厚度且在60°角下的莱内塔光泽度为至少60个光泽度单位。
41.一种阴离子性聚氨酯的含水分散体作为硬表面清洁剂和光泽度改进剂的用途,所述阴离子性聚氨酯的含水分散体包含:
(A)10.0-80.0重量%的聚合物,其是以下物质的反应产物:
(i)10.0-80.0重量%的聚酯多元醇或聚醚多元醇或其组合,其具有200-4000g/mol的分子量,
(ii)0.0-9.0重量%的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇,
(iii)2.0-10.0重量%的含羧酸的二醇,
(iv)0.0-3.0重量%的分子量小于200g/mol的多元醇,
(v)10.0-80.0重量%的有机多异氰酸酯,和
(vi)0.0-7.0重量%的分子量小于200g/mol的扩链多胺,
(B)0.01-10.0重量%的非反应性稀释剂,和
(C)10.0-80.0重量%的水,和
其中聚合物粒子的平均粒径是小于170nm,这通过带有Zetasizer Software 6.12数据分析的Malvern Zetasizer Nano-S90粒径分析仪检测。
42.权利要求41的用途,其中分散体包含:
(A)20.0-55.0重量%的聚合物,其是以下物质的反应产物:
(i)20.0-60.0重量%的聚酯多元醇或聚醚多元醇,其中聚酯多元醇是衍生自1,6-己二醇、新戊二醇和己二酸并具有200-3000g/mol的分子量,和其中聚醚多元醇是聚丙二醇或聚丁二醇并具有200-3000g/mol的分子量,
(ii)0.0-6.0重量%的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇,
(iii)2.0-6.0重量%的含羧酸的二醇,其中二醇包括2,2-二(羟甲基)丙酸,并且其中所述酸是被至少部分中和的,
(iv)0.1-0.5重量%的分子量小于200g/mol的多元醇,其中多元醇包括1,4-丁二醇,
(v)20.0-60.0重量%的多异氰酸酯,其中多异氰酸酯包括二环己基甲烷二异氰酸酯,和
(vi)2.0-6.0重量%的扩链多胺,其中扩链多胺任选地包括乙二胺;
(B)2.0-8.0重量%的非反应性稀释剂组分,其中非反应性稀释剂组分包括苯甲酸苄基酯;和
(C)50.0-75.0重量%的水。
43.权利要求41的用途,其中聚氨酯分散体包含:
(A)25.0-40.0重量%的聚合物,其是以下物质的反应产物:
(i)40-50重量%的聚酯多元醇,其中聚酯多元醇是衍生自1,6-己二醇、新戊二醇和己二酸并具有500-1500g/mol的分子量,
(ii)0.0-4.0重量%的具有侧挂聚氧化烯侧链的多元醇,
(iii)3.0-6.0重量%的2,2-二(羟甲基)丙酸,并且其中所述酸是被叔胺至少部分地中和,并且叔胺任选地是三乙胺,
(iv)0.0-0.40重量%的1,4-丁二醇,
(v)35.0-50.0重量%的二环己基甲烷二异氰酸酯,和
(vi)2.5-5.0重量%的乙二胺;
(B)2.0-6.0重量%的苯甲酸苄基酯;和
(C)60.0-70.0重量%的水。
44.权利要求41-43中任一项的用途,其中阴离子性聚氨酯分散体还含有洗涤表面活性剂和消毒剂中的至少一种。
45.权利要求44的用途,其中阴离子性聚氨酯分散体含有消毒剂并且其中消毒剂包括C1-C6醇。
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