CN107580641A - 生产复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
制备包含如下组分作为组分的多层复合材料的方法:(A)背衬材料,(B)任选的至少一个粘结层和(C)聚合物层,其中a)使用模具形成聚合物层(C),b)任选地,将至少一种有机粘合剂完全或部分施加于背衬材料(A)和/或聚合物层(C),以及随后c)使聚合物层(C)与背衬材料(A)以点、条或二维方式结合,其中聚合物层(C)和/或任选的至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体制备,其中该至少一种交联剂C为至少一种被至少一种封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P。
Description
本发明涉及一种制备多层复合体系的方法。此外,本发明还涉及本发明多层复合体系的用途。
WO 2009/106496,WO 2009/106498,WO 2009/106499,WO 2009/106500和WO 2009/106503描述了具有适宜的光学和触觉性能的多层复合材料。然而,其中所述复合材料的性能仍不完全令人满意。
目的是要使得可以得到可以制备多层复合体系的方法,所述复合体系显示出诱人的视觉表面外观和适宜的触觉质量并且尤其显示出良好的老化和储存性能。
因此发现了根据权利要求1的方法。
本发明方法用于制备多层复合材料,所述复合材料包含:
(A)背衬材料,
(B)任选的至少一个粘结层,和
(C)聚氨酯层,
其中使用模具形成聚合物层(C),任选地,将至少一种有机粘合剂完全或部分施加于背衬材料(A)和/或聚合物层(C),以及随后使聚合物层(C)与背衬材料(A)以点、条或二维方式结合,其中聚合物层(C)和/或任选的至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体制备,其中该至少一种交联剂C为至少一种多异氰酸酯P,其异氰酸酯基团在环境温度下被至少一种封闭剂BA封闭。
制备包含如下材料作为组分的多层复合材料的方法:
(A)背衬材料,
(B)任选的至少一个粘结层,和
(C)聚合物层,
其中
a)使用模具形成聚合物层(C),
b)任选地,将至少一种有机粘合剂完全或部分施加于背衬材料(A)和/或聚合物层(C),以及随后
c)使聚合物层(C)与背衬材料(A)以点、条或二维方式结合,
其中聚合物层(C)和/或任选的至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体制备,其中该至少一种交联剂C为至少一种多异氰酸酯P,其异氰酸酯基团在环境温度下被至少一种封闭剂BA封闭。
制备包含如下材料作为组分的多层复合材料的方法:
(D)背衬材料,
(E)任选的至少一个粘结层,和
(F)聚合物层,
其中
d)使用模具形成聚合物层(C),
e)任选地,将至少一种有机粘合剂完全或部分施加于背衬材料(A)和/或聚合物层(C),以及随后
f)使聚合物层(C)与背衬材料(A)以点、条或二维方式结合,
其中聚合物层(C)和/或任选的至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体制备,其中该至少一种交联剂C为至少一种被至少一种封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P。
本发明方法通常使用扁平基材作为背衬材料(A)。扁平基材在本发明上下文中是其在两个维度上的扩径比第三个维度大得多的那些;例如,扁平基材(A)的宽度和长度可以各自超出厚度至少100倍,优选至少1000倍。
在一个实施方案中,扁平基材(A)的长度和/或宽度超出厚度至多1 000 000倍。
扁平基材(A)的长度和宽度在每种情况下可以相同或者优选不同。例如,扁平基材(A)的长度可以超出宽度1.1-100倍。
在本发明的一个实施方案中,扁平基材(A)的长度为50cm-100m,优选至多50m,特别优选至多10m。
在本发明的一个实施方案中,扁平基材(A)的宽度为10cm-5m,优选至多2m。
在本发明的一个实施方案中,扁平基材(A)的厚度为50nm-2mm,优选100-500μm。
在一个实施方案中,扁平基材(A)为“无限材料”,通常卷绕使用且用于连续方法中。就此而言,卷绕扁平材料(A)的长度超过其宽度很多倍。
扁平基材(A)可以由一种或多种材料构成。优选扁平基材(A)选自皮革,纺织品,人造革,泡沫,纤维素材料,石头,金属薄膜,塑料薄膜,织造材料,非织造材料和复合薄膜,如金属化塑料薄膜。优选织造材料或非织造材料的实例是聚酯的织造材料或非织造材料和热塑性聚氨酯(“TPU”)的非织造材料。优选塑料薄膜的实例是PVC薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或者聚苯乙烯、聚酰胺或聚酯,尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)的薄膜。特别优选的金属薄膜实例是铝的那些。
在本发明的另一实施方案中,扁平基材选自再循环材料,例如再循环塑料。
在本发明的一个实施方案中,扁平基材(A)显示出200-5000N/mm2的弹性模量,这例如可以根据DIN 53455测定。合适的尤其是弹性模量为200-1000N/mm2—例如主要包括聚乙烯(HDPE或LDPE),1000-3500N/mm2—例如主要包括硬质PVC,或4000-4500N/mm2—主要包括PET的扁平基材。
在本发明的一个实施方案中,扁平基材选自加添加剂的塑料的塑料薄膜。合适的添加剂例如可以选自增塑剂、冲击改性剂、稳定剂、着色剂、填料、增强材料和蜡。
优选的背衬材料(A)是皮革或纺织品,尤其是纺织品,还有人造革。纺织物(A)在本发明上下文中也已知为纺织品(A),可以呈现不同的表现形式。例如织造材料,毡,拉圈编织物(drawn-loop knit),成圈编织物(formed-loop knit),软填料,麻布,非织造材料和微纤维非织造材料是合适的。
在一个实施方案中,纺织品(A)未被涂敷。在另一实施方案中,纺织品(A)例如用PU/TPU/PVC(水基或包含溶剂)涂敷。
优选纺织品(A)是织造材料,成圈编织物,非织造材料或拉圈编织物。
纺织物(A)可以由绳、带、索、纱或线制备。纺织品(A)可以是天然来源的,例如棉、羊毛或亚麻,或者合成的,例如聚酰胺、聚酯、改性聚酯、聚酯混纺织物、聚酰胺混纺织物、聚丙烯腈、三乙酸酯、乙酸酯、聚碳酸酯,聚烯烃,例如聚乙烯和聚丙烯,聚氯乙烯,还有聚酯微纤维和玻璃纤维织物。非常特别优选聚酯、棉和聚烯烃,例如聚乙烯和聚丙烯,还有精选混纺织物,选自棉/聚酯混纺织物、聚烯烃/聚酯混纺织物和聚烯烃/棉混纺织物。
纺织物(A)可以未被取代或者被处理,例如被漂白、染色和整理。纺织物优选未被涂敷或者仅在一侧上被涂敷。
在本发明的具体实施方案中,纺织物(A)涉及织造材料、拉圈编织物或优选非织造材料,其中已经通过凝结而沉淀至少一种聚合物,例如聚酰胺或尤其是聚氨酯,但优选应使得相关纺织物保持其透气性或透气率。例如,聚合物可以通过首先聚合物在“良”溶剂中的溶液而通过凝结沉淀;例如对于聚氨酯,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)和N,N-二甲基乙酰胺(DMA)是合适的。首先由该溶液沉淀相关聚合物的多孔薄膜,例如通过将该溶液暴露于既不能溶解也不能溶胀相关聚合物的“不良”溶剂的蒸气。对于许多聚合物而言,水和甲醇是合适的不良溶剂,优选水。若希望使用水作为不良溶剂,则例如可以将该溶液暴露于潮湿气氛。将如此得到的多孔薄膜取出并转移到相关纺织物上。在该转移之前或之后,除去剩余的良溶剂,例如通过用不良溶剂漂洗。
在本发明的完全具体实施方案中,该材料为其中例如通过洗掉盐或根据其他方法在如上所述沉淀的聚合物中产生孔隙率的透气性合成革,例如如在书籍New MaterialsPermeable to Water Vapor的第6章及随后各章,Harro Springer Verlag1999中所述。
纺织物(A)可以被整理;尤其将它们整理成易护理、防火、防水和/或防油。
纺织物(A)可以显示出10-3000g/m2;优选50-300g/m2的每单位面积重量。
在本发明的一个实施方案中,背衬材料(A)涉及具有薄膜M的纺织品的复合材料。薄膜M例如可以基本由聚碳酸酯聚酯、聚氨酯、聚四氟乙烯或其混合物构成。优选的薄膜M显示出高水蒸气渗透性(湿蒸气透过率–(MVTR)–大于800g/m2 24h,根据DIN 53122),但仅显示出低液态水渗透性(水柱>50毫巴,根据DIN 20811)。合适的薄膜M例如可以以商标 AdvantaTM,ProvectaTM,OrkestaTM,得到。
本发明多层复合体系可以额外具有至少一个可以完全或部分形成的粘结层(B)。
粘结层(B)例如可以是优选为固化有机粘合剂的网格状,即非完全的,独特层。
合适的有机粘合剂例如可以基于聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚乙烯或EVA(乙烯/乙酸乙烯酯)。在一个实施方案中,有机粘合剂为热熔粘合剂(热熔胶)。
在本发明的一个实施方案中,粘结层(B)是以点、条或格方式,例如以菱形、长方形或正方形或蜜蜂蜂窝结构形式施加的层。聚合物层(C)随后与扁平基材(A)在粘结层(B)中的空隙上接触。
在本发明的一个实施方案中,粘结层(B)为固化有机粘合剂层,例如基于聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯或者尤其是聚氨酯,优选玻璃化转变温度例如根据DIN 53765通过DSC(差示扫描量热法)测定小于0℃的聚氨酯。
就此而言,有机粘合剂的固化例如可以以热方式、通过光化辐射或通过陈化进行。
在本发明的另一实施方案中,粘结层(B)为粘结网。在一个实施方案中,粘结层(B)通过例如基于PU,PA,PES,PE或EVA的热熔粘合剂(热熔胶)制备。
取决于所用粘合剂和背衬材料,粘结层(B)例如可以通过散布、狭缝挤出涂布、挤出、丝网或凹印辊施加。
在优选实施方案中,粘结层(B)通过喷雾施加产生。
在本发明的一个实施方案中,粘结层(B)显示出1至最大100μm,优选1-50μm,特别优选1-15μm的厚度。
在本发明的另一实施方案中,本发明复合体系不包含粘结层(B).
在本发明的一个实施方案中,粘结层(B)以及还有层(C)可以任选地包含一种或多种添加剂,例如一种或多种阻燃剂、稳定剂如抗氧化剂、光稳定剂和/或拒水剂或拒油剂。
合适的阻燃剂例如为无机阻燃剂、卤代有机化合物、有机磷化合物或卤代有机磷化合物。
合适的无机阻燃剂例如为磷酸盐,如磷酸铵,氢氧化铝,三水合氧化铝,硼酸锌或氧化锑。
合适的卤代有机化合物例如为氯代石蜡、多氯联苯类、六溴苯、多溴二苯基醚类(PBDE)和其他溴化合物,六氯环戊二烯例如与环辛二烯的加成产物,四溴双酚A,四溴邻苯二甲酸酐,二溴新戊二醇。
合适的有机磷化合物例如为有机磷酸酯、亚磷酸酯和膦酸酯,例如磷酸三甲酚酯和磷酸叔丁基苯基二苯基酯。
合适的卤代有机磷化合物例如为磷酸三(2,3-二溴丙基)酯,磷酸三(2-溴-4-甲基苯基)酯和磷酸三(2-氯异丙基)酯。
优选的阻燃剂例如为聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯,以及偏二氯乙烯与(甲基)丙烯酸的共聚物。该类产品例如以商标销售。
合适的光稳定剂例如为自由基捕获剂,如位阻有机胺类(HALS),或过氧化物分解剂,例如苯并三唑类,如2-(2-羟基苯基)-2H-苯并三唑类(BTZ)或羟基二苯甲酮类(BP)。额外合适的光稳定剂例如为(2-羟基苯基)-s-三嗪类(HPT),草酰苯胺类或非颜料级二氧化钛。
合适的光稳定剂例如可以以商标或得到。
优选的光稳定剂是HALS化合物。
在优选实施方案中,至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的有机粘合剂的水分散体,优选聚合物/聚氨酯分散体形成。
优选粘结层(B)包含至少一种基于至少一种聚氨酯的有机粘合剂。
在本发明的特别优选实施方案中,用于制备粘结层(B)的聚合物/聚氨酯水分散体包含至少一种交联剂C,其中该至少一种交联剂C为至少一种多异氰酸酯P,其异氰酸酯基团在环境温度下被至少一种封闭剂BA封闭。
根据本发明,交联剂C在室温下不包含游离异氰酸酯基团。
也可以描述为固化剂的优选交联剂C例如为多异氰酸酯P,尤其是脂族多异氰酸酯P,例如基于六亚甲基二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯类、缩二脲类、脲基甲酸酯类或二氮杂环丁二酮类。优选的多异氰酸酯P为六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯类和/或脲基甲酸酯类。尤其优选六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯类。
在一个实施方案中,优选的多异氰酸酯P包含亲水性基团,多异氰酸酯P通过该基团更易分散在含水体系中。
特别优选的多异氰酸酯P包含为阴离子性的或至少一个至少部分地由氧化乙烯形成的聚醚基团的亲水性基团。
在一个实施方案中,合适的交联剂C作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的1-80重量%溶液,优选作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入聚氨酯水分散体中。
合适的封闭剂BA例如为丙二酸酯,如丙二酸二乙酯,乙酰乙酸酯,如乙酰乙酸甲酯,吡唑类,如3,5-二甲基吡唑,内酰胺类,如己内酰胺或N-甲基吡咯烷酮,或酚类,如苯酚。
肟,如丁酮肟,可以作为封闭剂,但不是太优选。
在特别优选的实施方案中,将多异氰酸酯交联剂C作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入聚合物/聚氨酯水分散体中。
根据本发明方法制备的复合体系包含通常具有在聚合物层(C)的整个厚度上延伸的毛细管的聚合物层(C)。也就是说聚合物层(C)具有穿过的毛细管。
合适的聚合物是所有可以优选以水分散体形式提供的热塑性聚合物。优选它们具有小于0℃的玻璃化转变温度,这例如通过DSC(差示扫描量热法)根据DIN 53765测定。聚合物层(C)不同于任选的至少一个粘结层(B)。
聚合物层(C)例如可以基本由下列聚合物构成:聚丙烯酸酯,环氧树脂,聚乙酸乙烯酯,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,聚丙烯腈,聚苯乙烯,聚丁二烯,聚氨酯或其混合物。优选聚合物层(C)基本由聚氨酯构成。
聚苯乙烯应理解为在本发明上下文中尤其指由苯乙烯和/或苯乙烯衍生物的聚合得到的所有均聚物或共聚物。苯乙烯衍生物例如为烷基苯乙烯,如α-甲基苯乙烯,邻-、间-或对-甲基苯乙烯,或对-丁基苯乙烯,尤其是对-叔丁基苯乙烯,或烷氧基本乙烯,如对-甲氧基苯乙烯、对-丁氧基苯乙烯或对-叔丁氧基苯乙烯。
合适的聚苯乙烯通常具有5000-1 000 000g/mol,优选20 000-750000g/mol,特别优选30 000-500 000g/mol的平均分子量Mn(通过GPC测定)。
在优选实施方案中,该颜色转换器的基体基本或完全由苯乙烯或苯乙烯衍生物的均聚物构成。
在本发明的额外优选实施方案中,该基体基本或完全由在本专利申请的上下文中同样被看作聚苯乙烯的苯乙烯共聚物构成。苯乙烯共聚物作为额外成分例如包含作为单体的丁二烯、丙烯腈、马来酸酐、乙烯基咔唑或丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸的酯。合适的苯乙烯共聚物通常包含至少20重量%苯乙烯,优选至少40重量%苯乙烯,特别优选至少60重量%苯乙烯。在另一实施方案中,它们包含至少90重量%苯乙烯。
优选的苯乙烯共聚物是苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)和丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS),苯乙烯/1,1’-二苯基乙烯共聚物,丙烯酸酯/苯乙烯/丙烯腈共聚物(ASA),苯乙烯/丁二烯共聚物(如SB分散体)或甲基丙烯酸甲酯/丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(MABS)。
额外优选的聚合物是α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物(AMSAN)。
苯乙烯均聚物或共聚物例如可以通过自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合或在有机金属催化剂的影响下(例如Ziegler-Natta催化)制备。这可能得到全同立构、间同立构或无规聚苯乙烯或共聚物。它们优选通过自由基聚合制备。该聚合可以作为悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合或本体聚合进行。
合适的聚丙烯酸酯通常具有5000-1 000 000g/mol的分子量。
合适的聚丙烯酸酯优选可以通过相应共聚单体的自由基(共)聚合,优选通过自由基乳液共聚制备,这在本发明上下文中也为简便起见描述为自由基乳液聚合。也可以通过溶液共聚制备聚丙烯酸酯分散体。
这例如由US-A 5 221 284和US-A 5 376 459已知。
特别优选可以通过下列单体中至少一种的自由基共聚得到的聚丙烯酸酯。
1)式CH2=CR1-CO-OR2的丙烯酸或甲基丙烯酸及其衍生物,其中R1表示氢或甲基且R2表示也可以被氟、羟基、C1-4烷基氨基、C1-4烷氧基、羰基以及还有聚醚基团取代的具有1-40个碳原子的烃基;优选R2具有1-10个碳原子;特别优选R2为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、己基或乙基己基;
2)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或其衍生物,
3)苯乙烯和取代苯乙烯,如α-甲基苯乙烯;
4)丙烯腈,
5)乙烯基酯,如乙酸乙烯酯或丙酸乙烯酯,和/或
6)不饱和二羧酸,如巴豆酸、衣康酸或马来酸酐;
7)烯烃,如乙烯。
在优选实施方案中,合适的聚丙烯酸酯不包含任何共聚的共聚单体,后者在100-250℃的温度作用下可能分裂出甲醛,例如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺。
在另一实施方案中,合适的聚丙烯酸酯包含共聚的共聚单体,后者在100-250℃的温度作用可能分裂出甲醛,例如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺。
合适的聚丙烯酸酯优选通过至少两种共聚单体的自由基共聚得到,其中至少一种共聚单体选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸C1-C20烷基酯,优选(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯,并且优选占聚合物层(C)的至少50重量%。
在本发明的一个实施方案中,合适的聚丙烯酸酯选自包含共聚的(甲基)丙烯酸作为共聚单体的共聚物,分子中具有环氧基团的共聚单体,例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯,(甲基)丙烯酸ω-羟基-C2-C10烷基酯或通式I的醇的(甲基)丙烯酸酯:
其中
R3选自支化和优选未支化C1-C10烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、1,2-二甲基丙基、异戊基、正己基、异己基、仲己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基或正癸基,特别优选未支化C1-C4烷基,如甲基、乙基、正丙基和正丁基。
在本发明的含义内作为聚(甲基)丙烯酸酯额外可以提到一种或多种(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯的共聚物,其例如可以包含共聚的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯或(甲基)丙烯酸C2-C10羟烷基酯以及任选地,一种或多种额外的共聚单体。作为额外的共聚单体例如可以提到乙烯基芳族化合物,如α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯以及尤其是苯乙烯,此外还有(甲基)丙烯酰胺、氯乙烯或(甲基)丙烯腈。
特别合适的(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯的实例是(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯或(甲基)-丙烯酸正癸酯。
特别合适的(甲基)丙烯酸ω-羟基-C2-C10亚烷基酯的实例尤其是(甲基)丙烯酸ω-羟基-C2-C10烷基酯,如(甲基)丙烯酸6-羟基己基酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙基酯以及尤其是(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯。
在优选的替换形式中,合适的聚丙烯酸酯选自如下那些聚(甲基)丙烯酸酯,其包含共聚的一种或多种(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯和(甲基)丙烯酸以及至少一种选自(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和(甲基)丙烯酸C2-C10羟烷基酯的共聚单体,同时任选还有一种或多种额外共聚单体的共聚物。
若使用包含共聚的(甲基)丙烯酸的聚丙烯酸酯,则共聚的(甲基)丙烯酸的羧基可以以游离形式或者以完全或部分中和的形式,例如以被碱、氨或胺完全或部分中和的形式存在。特别合适的胺例如为叔胺,例如(C1-C4烷基)3N,尤其是三乙胺,以及链烷醇胺,例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺和N-正丁基乙醇胺。
合适的聚丁二烯通常是丁二烯与丙烯腈和/或苯乙烯和/或(甲基)丙烯酸酯和/或任选地,其他不饱和单体的共聚物。合适的聚丁二烯分散体可以通过施加金属氧化物,如氧化锌而交联。
合适的聚偏二氯乙烯通常是偏二氯乙烯与(甲基)丙烯酸酯的共聚物。该类产物例如以商标销售。
合适的聚氯乙烯(PVC)优选通过氯乙烯的均聚得到。在另一实施方案中,合适的聚氯乙烯通过氯乙烯与其他单体的共聚得到。
合适的聚氯乙烯例如可以通过乳液聚合或悬浮聚合得到。
合适的聚氯乙烯分散体例如可以以商标或市购。
环氧树脂通过环氧化物(环氧乙烷类)的催化聚合或者通过环氧化物,例如表氯醇,与二醇,例如双酚类,如双酚A或双酚F的反应制备。
合适的环氧树脂例如可以是基于双酚A或F的液体或固体树脂。合适的液体环氧树脂,如双酚A二缩水甘油醚,通常具有200-1000g/mol,优选300-500g/mol,特别优选约380g/mol的分子量。合适的环氧树脂通常是双官能的。380g/mol的分子量此时对应于190g/mol的环氧当量(EEW)。在含水体系中,廉价的水不溶性液体树脂可以在没有其他添加剂下使用。在这些情况下,所用固化剂用作乳化剂。
合适的疏水性固体树脂通常具有500-5000g/mol,优选700-3000g/mol,特别优选900-2000g/mol,特别优选1000-1500g/mol的分子量。在未处理形式下,它们不与水基体系相容。该类树脂的分散体可以借助反应性非离子乳化剂制备。稳定的乳液通常具有小于1微米的平均粒径。
不太优选的基于双酚A二缩水甘油醚的溶剂性双组分环氧树脂例如可以用胺和胺衍生物或硫醇固化。用于此的胺类固化剂例如可以使地分子量脂环族胺类,如间苯二亚甲基二胺(MXDA),异佛尔酮二胺(IPDA),二亚乙基三胺(DETA),三亚乙基四胺(TETA),聚合物聚氨基酰胺或包含水溶性乳化胺的聚合物。
合适的含水双组分环氧树脂体系例如可以通过用合适的表面活性化合物乳化液体环氧树脂并通过加入改性固化剂,如聚氨基酰胺固化剂,加入乳化剂和质子化至这些变为水溶性的效果而得到。
含水固化剂可能包括具有使液体树脂的自乳化成为可能的疏水性和亲水性单元的平衡比的分子组成。取决于结构而更为亲水(例如TETA)或疏水(例如IPDA)的上述胺可以作为反应物和随后的交联中心用于此。固化剂结构的典型亲水性单元例如是具有不同分子量的非离子聚乙二醇/丙二醇单元;双酚A二缩水甘油醚化合物通常用作疏水性组分。具有许多不同性能的固化剂可以通过由这些或类似结构单元小心构造分子结构而制备。典型的自乳化环氧固化剂例如以商标WEX和由BASF购得。
在含水环氧树脂体系的领域中,也描述为I类和II类体系的两种不同体系尤其合适。I类体系基于EEW<250的液体树脂体系。II类体系基于EEW>250的固体树脂体系。
在I类体系中,所用固化剂除了其作为固化剂的作用外还可以用作该液体树脂的乳化剂。其结果是在该类体系中乳液颗粒在树脂和固化剂混合之后立即就已经包含树脂和固化剂二者。除此以外,一定比例的固化剂还可以存在于水相中。树脂和固化剂在相同乳液颗粒中的空间接近通常导致具有相应地短的适用期(<3h)的快速固化。I类体系的一个优点是它们通常可以完全无VOC地配制。由于交联位点和硬质聚合物骨架的间距短,固化的薄膜具有高硬度以及通常低的柔韧性和高耐化学性。
II类体系通常基于EEW>250且固体含量为45-62%的固体树脂乳业。因为该固体树脂已经作为乳液存在,因此如I类体系中那样使用自乳化固化剂并非绝对必要,但此外是可能的。因此,明显更宽范围的有用固化剂可以用于II类体系。例如这里可以使用非自乳化固化剂,如胺基固化剂,例如801;然而,还可以使用自乳化固化剂,如751。
与I类体系相反,II类体系的乳化的相对高分子量固体树脂要求聚结剂以确保良好成膜。因此,与I类体系相反,它们绝大部分具有50-150g/l的VOC含量。同样可以使用无VOC的固体树脂乳液。
聚氨酯(PU)通常是已知的且可市购并且通常由具有相对高分子量多羟基化合物,例如聚碳酸酯、聚酯或聚醚链段的软相,以及由低分子量扩展剂和二-或多异氰酸酯形成的尿烷硬相构成。
制备聚氨酯(PU)的方法通常是已知的。聚氨酯(PU)通常通过任选地在组分(iv)和/或(v)存在下使组分(i)-(iii)反应而制备:
(i)异氰酸酯,优选二异氰酸酯,
(ii)分子量(Mw)通常为500-10 000g/mol,优选500-5000g/mol,特别优选800-3000g/mol的与异氰酸酯反应的化合物,以及
(iii)分子量为50-499g/mol的扩链剂,
(iv)催化剂,
(v)正常添加剂。
在下文中作为举例解释制备优选的聚氨酯(PU)的起始组分和方法。常用于制备聚氨酯(PU)的组分(i)、(ii)、(iii)以及还有任选地,(iv)和/或(v)作为举例描述如下:
作为异氰酸酯(i)可以使用通常已知的脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族异氰酸酯,例如三-、四-、五-、六-、七-和/或八亚甲基二异氰酸酯,2-甲基-1,5-五亚甲基二异氰酸酯,2-乙基-1,4-亚丁基二异氰酸酯,1,5-五亚甲基二异氰酸酯,1,4-亚丁基二异氰酸酯,1-异氰酸酯基-3,3,5-三甲基-5-(异氰酸酯基甲基)环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI),1,4-和/或1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷(HXDI),1,4-环己烷二异氰酸酯,1-甲基-2,4-和/或-2,6-环己烷二异氰酸酯和/或4,4’-、2,4’-和2,2’-二环己基甲烷二异氰酸酯,2,2’-、2,4’-和/或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),1,5-萘二异氰酸酯(NDI),2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI),二苯基甲烷二异氰酸酯,3,3’-二甲基联苯二异氰酸酯,1,2-二苯基乙烷二异氰酸酯和/或亚苯基二异氰酸酯。优选使用4,4’-MDI。额外优选脂族二异氰酸酯,尤其是六亚甲基二异氰酸酯(HDI),尤其优选芳族二异氰酸酯,如2,2’-、2,4’-和/或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以及上述异构体的混合物。
作为与异氰酸酯(ii)反应的化合物可以使用与异氰酸酯反应的通常已知化合物,例如聚酯醇、聚醚醇和/或聚碳酸酯二醇,它们通常也组合在术语“多元醇”下,分子量(Mw)为500-8000g/mol,优选600-6000g/mol,尤其是800-3000g/mol,优选相对于异氰酸酯平均官能度为1.8-2.3,优选1.9-2.2,尤其是2。优选使用聚醚多元醇,例如基于通常已知的起始物质和常规氧化烯,例如氧化乙烯、1,2-氧化丙烯和/或1,2-氧化丁烯的那些,优选基于聚氧化四亚甲基(聚-THF)、1,2-氧化丙烯和氧化乙烯的聚醚醇。聚醚醇呈现的优点是它们比聚酯醇对水解具有更大稳定性且优选作为组分(ii),尤其用于软聚氨酯,聚氨酯(PU1)的制备。
作为聚碳酸酯二醇尤其可以提到脂族聚碳酸酯二醇,例如1,4-丁二醇聚碳酸酯和1,6-己二醇聚碳酸酯。
作为聚酯二醇可以提到可以通过一方面是至少一种伯二醇,优选至少一种伯脂族二醇,例如乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇或特别优选1,4-二(羟基甲基)环己烷(作为异构体混合物)或上述二醇中至少两种的混合物和另一方面是至少一种,优选至少两种二羧酸或其酸酐的缩聚制备的那些。优选的二羧酸是脂族二羧酸,如己二酸、戊二酸或琥珀酸,以及芳族二羧酸,如邻苯二甲酸和尤其是间苯二甲酸。
聚醚醇优选通过在高度活性催化剂存在下氧化烯,尤其是氧化乙烯、氧化丙烯及其混合物在二醇,例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇或1,3-丙二醇,或者三醇,例如甘油上的加成而制备。该类高度活性催化剂例如为氢氧化铯和也描述为DMC催化剂的双金属氰化物催化剂。通常使用的DMC催化剂是六氰合钴酸锌。该DMC催化剂在反应之后可以留在该聚醚醇中;优选例如通过沉积或过滤将其除去。
还可以使用不同多元醇的混合物代替一种多元醇。
为了改善分散性,作为与异氰酸酯(ii)反应的化合物还可以使用一部分一种或多种具有羧酸基团或磺酸基团的二醇或二胺(b’),尤其是1,1-二羟甲基丁酸、1,1-二羟甲基丙酸或的碱金属或铵盐。
作为扩链剂(iii)使用分子量为50-499g/mol且具有至少两个官能基团的脂族、芳脂族、芳族和/或脂环族化合物,优选每分子正好具有两个官能基团的化合物,它们本身是已知的,例如二胺和/或在亚烷基中具有2-10个原子的链烷二醇,尤其是1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,6-己二醇和/或每分子具有3-8个碳原子的二-、三-、四-、五-、六-、七-、八-、九-和/或十亚烷基二醇,优选相应的低聚丙二醇和/或聚丙二醇,还可以使用扩链剂(iii)的混合物。
组分(i)-(iii)特别优选为二官能化合物,即二异氰酸酯(i),二官能多元醇,优选聚醚醇(ii)以及二官能扩链剂,优选二醇。
尤其加速二异氰酸酯(i)的NCO基团与组分(ii)和(iii)的羟基之间的反应的合适催化剂(iv)是叔胺,例如三乙胺、二甲基环己基胺、N-甲基吗啉、N,N’-二甲基哌嗪、2-(二甲氨基乙氧基)乙醇、二氮杂双环[2.2.2]辛烷(“DABCO”)和类似叔胺,以及尤其是有机金属化合物,如钛酸酯,铁化合物,如乙酰丙酮铁(III),锡化合物,例如二乙酸锡、二辛酸锡、二月桂酸锡或脂族羧酸的二烷基锡盐,如二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡等,它们本身是已知的。催化剂通常以0.0001-0.1重量份/100重量份组分(ii)的量使用。
除了催化剂(iv)外,可以将助剂和/或添加剂(v)加入组分(i)-(iii)中。例如可以提到发泡剂,抗结块剂,表面活性物质,填料,例如基于纳米颗粒的填料,尤其是基于CaCO3的填料,此外还有成核剂,滑爽剂,染料和颜料,例如对抗水解、光、热或变色的抗氧化剂,无机和/或有机填料,增强剂和增塑剂,或金属减活剂。在优选实施方案中,组分(v)还包括水解稳定剂,如聚合和低分子量碳二亚胺。软聚氨酯优选基于相关软聚氨酯的总重量以0.1-5重量%的量包含三唑和/或三唑衍生物和抗氧化剂。适合作为抗氧化剂的通常是在待保护的塑料中阻碍或防止不希望的氧化过程的物质。抗氧化剂通常可市购。抗氧化剂的实例是位阻酚类、芳族胺类、硫增效剂、三价磷的有机磷化合物和受阻胺光稳定剂。位阻酚类的实例在Plastics Additive Handbook,第5版,H.Zweifel编辑,Hanser Publishers,Munich,2001([1]),第98-107页和第116-121页中找到。芳族胺的实例在[1]第107-108页中找到。硫增效剂的实例给于[1],第104-105页和第112-113页。亚磷酸酯的实例在[1],第109-112页中找到。受阻胺光稳定剂的实例给于[1],第123-136页。酚类抗氧化剂优选适合以抗氧化剂混合物使用。在优选实施方案中,抗氧化剂,尤其是酚类抗氧化剂具有的分子量大于350g/mol,特别优选大于700g/mol,最大分子量(Mw)至多为最大10 000g/mol,优选至多为最大3000g/mol。此外,它们优选具有至多180℃的熔点。此外,优选使用为无定形或液体的抗氧化剂。同样也可以将两种或更多种抗氧化剂的混合物用作组分(v)。
除了提到的组分(i)、(ii)和(iii)以及任选地,(iv)和(v)外,还可以使用通常分子量为31-3000g/mol的链调节剂(链终止剂)。该类链调节剂是仅具有一个与异氰酸酯反应的官能基团的化合物,例如单官能醇类、单官能胺类和/或单官能多元醇。流动性为,尤其对于软聚氨酯,可以通过该类链调节剂选择性调节。链调节剂通常可以基于100重量份组分(ii)以0-5重量份,优选0.1-1重量份的量使用并且落入组分(iii)的定义下。
除了提到的组分(i)、(ii)和(iii)以及任选地,(iv)和(v)外,还可以在合成反应结束时使用具有两个或更多个与异氰酸酯反应的基团的交联剂,例如水合肼。
可以在相对宽的摩尔比内选择组分(ii)和(iii)以调节聚氨酯(PU)的硬度。已经证明要使用的组分(ii)与全部扩链剂(iii)的摩尔比为10:1-1:10,尤其是1:1-1:4是合算的,软聚氨酯的硬度随着(iii)的含量增加而增加。制备聚氨酯(PU)的反应可以在0.8-1.4:1,优选0.9-1.2:1,特别优选1.05-1.2:1的指数下进行。该指数由反应中所用组分(i)的全部异氰酸酯基团和组分(ii)以及任选地(iii)和任选地作为链终止剂与异氰酸酯反应的单官能组分如一元醇的与异氰酸酯反应的基团,即活性氢的比例定义。
聚氨酯(PU)的制备根据本身已知的方法可以例如根据一步法或预聚物方法连续进行,或者根据本身已知的预聚物操作分批进行。在这些方法中,待反应的组分(i)、(ii)、(iii)以及任选地(iv)和/或(v)可以依次或同时相互混合,其中反应立即开始。
聚氨酯(PU)可以根据本身已知的方法分散于水中,例如通过将聚氨酯(PU)溶于丙酮中或者作为在丙酮中的溶液制备聚氨酯,加入水以及随后除去丙酮,例如通过蒸馏除去。在替换形式中,聚氨酯(PU)作为在N-甲基吡咯烷酮或N-乙基吡咯烷酮中的溶液制备,加入水并除去N-甲基吡咯烷酮或N-乙基吡咯烷酮。
在本发明的一个实施方案中,本发明水分散体包含两种不同的聚氨酯,聚氨酯(PU1)和聚氨酯(PU2),其中聚氨酯(PU1)为如上所述作为聚氨酯(PU)构造的“软”聚氨酯,以及至少一种硬聚氨酯(PU2)。
硬聚氨酯(PU2)原则上可以类似于软聚氨酯(PU1)制备;然而,也如本发明上下文所述将与异氰酸酯反应的其他化合物(ii)或与异氰酸酯反应的化合物(ii)的其他混合物选择为与异氰酸酯反应的化合物(ii-2)或简称化合物(ii-2)。
化合物(ii-2)的实例尤其是1,4-丁二醇、1,6-己二醇和新戊二醇,呈相互的混合物或者呈于聚乙二醇的混合物。
在本发明的替换形式中,此时将二异氰酸酯的混合物,例如HDI和IPDI的混合物选择作为聚氨酯(PU2)的二异氰酸酯(i),其中对于硬聚氨酯(PU2)的制备比软聚氨酯(PU1)的制备选择更大比例的IPDI。
在本发明的一个实施方案中,聚氨酯(PU2)具有的肖氏A硬度为超过60直到至多100,其中肖氏A硬度根据DIN 53505在3s后测定。
在本发明的一个实施方案中,聚氨酯(PU)具有的平均粒径由激光散射测定为100-300nm,优选120-150nm。
在本发明的一个实施方案中,软聚氨酯(PU1)具有的平均粒径由激光散射测定为100-300nm,优选120-150nm。
在本发明的一个实施方案中,聚氨酯(PU2)具有的平均粒径由激光散射测定为100-300nm,优选120-150nm。
聚合物层(C)优选为聚氨酯层、PVC层、环氧树脂层、聚丙烯酸酯层或聚丁二烯层,特别优选聚氨酯层。聚合物层(C)特别优选为聚氨酯层。
在本发明的一个实施方案中,聚合物层(C)具有15-300μm,优选20-150μm,特别优选25-80μm的平均厚度。
在本发明的一个实施方案中,聚合物层(C)平均每100cm2具有至少100根,优选至少250根,特别优选至少1000根毛细管。
在本发明的一个实施方案中,毛细管具有0.005-0.05mm,优选0.009-0.03mm的平均直径。
在本发明的一个实施方案中,毛细管均匀分布在聚合物层(C)上。然而,在本发明的优选实施方案中,毛细管不均匀地分布在聚合物层(C)上。
在本发明的一个实施方案中,毛细管基本是弯曲的。在本发明的另一实施方案中,毛细管显示出基本线性的轨迹。
毛细管赋予在聚合物层(C)上的空气和水蒸气透过性而无需穿孔。在本发明的一个实施方案中,聚合物层(C)的水蒸气透过性根据DIN 53333测量可以大于1.5mg/cm2·h。因此,例如可能的是包含活性化合物的液体能够迁移通过聚合物层(C)。
在本发明的一个实施方案中,聚合物层(C)除了毛细管外甚至具有不在聚合物层(C)的整个厚度上延伸的孔。
在一个实施方案中,聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)显示出图案。该图案可以是任何图案并且例如可以再现皮革或木材表面的图案。在本发明的一个实施方案中,该图案可以再现牛巴革。
在本发明的一个实施方案中,聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)显示出绒状外观。
在本发明的一个实施方案中,该图案可以对应于绒状表面,例如具有平均长度为20-500μm,优选30-200μm,特别优选60-100μm的小长软毛特征。小长软毛特征例如可以具有圆形直径。在本发明的特殊实施方案中,小长软毛特征具有锥形形状。
在本发明的一个实施方案中,聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)显示出以50-350μm,优选100-250μm的平均相互距离排列的小长软毛特征。
在聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)显示出小长软毛特征的情况下,就平均厚度而言的说明参考没有小长软毛特征的聚氨酯层(C)。
在其他实施方案中,聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)具有主题、标识或图片。
在一个实施方案中,聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)如WO2012/072740所述具有复杂图片。
在优选实施方案中,聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体,优选聚氨酯分散体形成,其中该至少一种交联剂C为至少一种被至少一种封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P。
在本发明的特别优选实施方案中,用于制备粘结层(B)和/或聚合物层(C),尤其是聚氨酯层(C)的聚合物/聚氨酯水分散体包含0.1-5重量%二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯。
在特别优选的实施方案中,将合适的交联剂C以在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的1-80重量%溶液,优选在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入聚合物/聚氨酯水分散体中。
在特别优选的实施方案中,多异氰酸酯交联剂C以在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入聚合物/聚氨酯水分散体中。
根据本发明,层(B)和(C)中的至少一个包含至少一种被封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P。在优选实施方案中,层(B)和层(C)均包含被封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P。合适的多异氰酸酯P和封闭剂BA进一步如上所述。
根据本发明,交联剂C和多异氰酸酯P在室温下不包含游离异氰酸酯基团。
层(B)和(C)中存在的被封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P可以相同或不同。优选层(B)和(C)包含被封闭剂BA封闭的相同多异氰酸酯P。
通常进行本发明方法以使得使用模具形成聚合物层(C)(步骤(a)),任选地,将至少一种有机粘合剂完全或部分施加于背衬材料(A)和/或聚合物层(C)(步骤(b)),以及随后使聚合物层(C)与背衬材料(A)以点、条或二维方式结合(步骤(c)),其中聚合物层(C)和/或任选的至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体制备,其中该至少一种交联剂C为至少一种多异氰酸酯P,其异氰酸酯基团在环境温度下被至少一种封闭剂BA封闭。
该模具优选为聚硅氧烷模具。聚硅氧烷模具在本发明上下文中应理解为指如下那些模具,在其制备中使用至少一种每分子具有至少一个,优选至少三个O-Si(R1R2)-O-基团的粘结剂。就此而言,R1和–若存在的话–R2不同或者优选相同,并且选自有机基团,优选C1-C6烷基,尤其是甲基。
在本发明的一个实施方案中,该聚硅氧烷模具为使用激光雕刻结构化的聚硅氧烷模具。
在另一实施方案中,该模具为由乙烯/丙烯橡胶(EPM)或乙烯/丙烯/二烯橡胶(EPDM)制成的模具。
在本发明的一个实施方案中,由EPM或EPDM制成的模具为使用激光雕刻结构化的模具。
步骤(a)可以按如下进行。
将聚合物水分散体施加于预热的模具中并使水蒸发。
将聚合物水分散体施加于模具可以根据本身已知的方法,尤其是通过喷雾,例如用喷枪进行。
该模具显示出图案,也已知为结构化,这例如通过激光雕刻或通过模塑产生。
若希望使用激光雕刻结构化模具,则优选的是在激光雕刻之前通过加热(热化学法)、用UV光辐照(光化学法)或用高能辐射辐照(光化法)或任何其组合强化可激光雕刻层。
然后例如使用胶带、负压、夹持装置或磁力将该可激光雕刻层或层复合体施加于圆柱形(临时)背衬,后者例如由塑料、玻璃纤维增强的塑料、金属或泡沫制成,并如上所述雕刻。或者,也可以如上所述雕刻该平面层或层复合体。任选地,在激光雕刻操作过程中,使用旋转圆筒洗涤器或连续洗涤器用清洁剂洗涤该可激光雕刻层,以除去雕刻残余物。
以所述方式,该模具可以制成阴模或阳模。
在第一替换形式中,该模具显示出阴模结构,因而可以通过将液态塑料施加于该模具表面并随后固化该聚合物而直接得到可以与薄膜(A)结合的涂层。
在第二替换形式中,该模具显示出阳模结构,因而首先通过模塑由激光结构化阳模制备阴模。然后可以通过将液态塑料施加于该阴模表面并随后固化该聚合物而由该阴模得到可以与扁平背衬结合的涂层。
优选在模具中雕刻尺寸为10-500μm的结构元件。结构元件可以作为隆起或凹陷形成。结构元件优选具有简单几何形状并且例如为圆形、椭圆形、正方形、菱形、三角形和星形。结构元件可以形成规则或不规则网屏。实例是经典的点状网屏或随机网屏,例如调频网屏。
在本发明的一个实施方案中,在使用激光器结构化该模具中将孔引入该模具中,这些孔具有50-250μm的平均深度和50-250μm的中心间隔。
例如,可以雕刻该模具以使得它在模具表面上显示出直径为10-500μm的“孔”(凹陷)。在模具表面上的直径优选为20-250μm,特别优选30-150μm。这些孔的间隔例如可以为10-500μm,优选20-200μm,特别优选至多80μm。
在本发明的一个实施方案中,该模具优选除了粗表面结构外还显示出细表面结构。粗和细结构均可以通过激光雕刻产生。细结构例如可以是粗糙高度为1-30μm且粗糙频率为0.5-30μm的微粗糙度。微粗糙度的尺寸优选为1-20μm,特别优选2-15μm,特别优选3-10μm。
IR激光器尤其适合激光雕刻。然而,还可以使用具有更短波长的激光器,条件是该激光器显示出令人满意的强度。例如可以使用二倍频(532nm)或三倍频(355nm)Nd-YAG激光器,或者还可以使用准分子激光器(例如248nm)。例如可以将波长为10640nm的CO2激光器用于激光雕刻。特别优选使用波长为600-2000nm的激光器。例如可以使用Nd-YAG激光器(1064nm)、IR二极管激光器或固态激光器。特别优选Nd/YAG激光器。待雕刻的图像信息直接由放样计算机系统转移到激光器设备。可以连续或者以脉冲模式操作该激光器。
所得模具通常可以在其制备之后直接使用。需要的话,仍可随后清洁所得模具。已经松散但可能仍未完全从表面除去的层组分通过该清洁步骤除去。通常而言,用优选低溶胀性的水、水/表面活性剂、醇或惰性有机清洁剂简单处理就足够。
在额外步骤中,将聚合物的含水配制剂施加于模具。施加优选可以通过喷雾进行。若施加该聚合物配制剂,则应将模具加热至例如至少80℃,优选至少90℃的温度。来自聚合物的含水配制剂的水蒸发并在固化聚合物层中形成毛细管。
含水应理解为就该聚合物分散体而言是指它包含水,但基于该分散体包含小于5重量%,优选小于1重量%的有机溶剂。特别优选不能检测到挥发性有机溶剂。挥发性有机溶剂在本发明上下文中应理解为指在标准压力下显示出至多200℃的沸点的那些有机溶剂。
在本发明的一个实施方案中,聚合物水分散体包含至少一种选自颜料,消光剂,光稳定剂,阻燃剂,抗氧化剂,抗静电剂,防污剂,消音剂,增稠剂,尤其是基于聚氨酯的增稠剂,拒水剂,拒油剂和中空微球的添加剂。
在本发明的一个实施方案中,聚合物水分散体总共包含至多20重量%添加剂。
聚合物水分散体可以额外包含一种或多种有机溶剂。合适的有机溶剂例如为醇类,如乙醇或异丙醇,以及尤其是二醇类二醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇以及用C1-C4醇二烷氧基化或优选单烷氧基化的二醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇。合适有机溶剂的实例是乙二醇、丙二醇、丁二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、1,2-二甲氧基乙烷、三甘醇甲基醚(“甲基三甘醇”)和三甘醇正丁基醚(“丁基三甘醇”)。
在本发明的一个实施方案中,聚合物水分散体,尤其是聚氨酯水分散体不包含任何碳酸亚丙基酯。
在优选实施方案中,聚合物层(C)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体,优选聚氨酯水分散体形成,其中该至少一种交联剂C为至少一种被至少一种如上所定义的封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P。
在本发明的一个实施方案中,用于制备粘结层(B)和/或聚合物层(C)的聚合物/聚氨酯水分散体包含0.1-5重量%二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯。
在特别优选的实施方案中,将合适的交联剂C作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的1-80重量%溶液,优选作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入用于制备至少一个聚合物层(C)的聚合物/聚氨酯水分散体中。
在特别优选的实施方案中,将多异氰酸酯交联剂C作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入用于制备至少一个聚合物层(C)的聚合物/聚氨酯水分散体中。
在聚合物层(C)的固化之后,将它与模具分离,例如通过剥离而分离,并且得到在本发明的多层复合体系中形成聚合物层(C)的聚合物薄膜。
在本发明的优选实施方案中,还可以使该模具用作保护层并且仅可以在制备实际的多层复合体系之后将其除去。
步骤(b)可以按如下进行。
将至少一种有机粘合剂的水分散体施加于聚合物薄膜(C)和/或背衬(A)并且使水完全或部分蒸发,优选完全蒸发。至少一种有机粘合剂的水分散体通常为聚合物分散体,优选聚氨酯分散体。
将粘合剂水分散体施加于模具可以根据本身已知的方法进行,例如通过喷雾,例如用喷枪喷雾,刮涂或涂漆。
在本发明的一个实施方案中,至少一种有机粘合剂的水分散体包含至少一种选自颜料,消光剂,光稳定剂,阻燃剂,抗氧化剂,抗静电剂,防污剂,消音剂,增稠剂,尤其是基于聚氨酯的增稠剂,以及中空微球的添加剂。
在本发明的一个实施方案中,至少一种有机粘合剂的水分散体总共包含至多20重量%添加剂。
至少一种有机粘合剂的水分散体可以额外包含一种或多种有机溶剂。合适的有机溶剂例如为醇类,如乙醇或异丙醇,以及尤其是二醇类、二甘醇类、三甘醇类或四甘醇类以及用C1-C4醇二烷氧基化或优选单烷氧基化的二醇、二甘醇、三甘醇或四甘醇。合适有机溶剂的实例是乙二醇,丙二醇,丁二醇,二甘醇,三甘醇,四甘醇,二丙二醇,1,2-二甲氧基乙烷,三甘醇甲基醚(“甲基三甘醇”)和三甘醇正丁基醚(“丁基三甘醇”)。
在本发明的一个实施方案中,聚合物水分散体,尤其是聚氨酯水分散体不包含任何碳酸亚丙酯。
在优选实施方案中,至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的粘合剂水分散体,通常是聚合物水分散体,优选聚氨酯水分散体形成,其中该至少一种交联剂C为至少一种被至少一种如上所定义的封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P。
在本发明的一个实施方案中,用于制备该至少一个粘结层(B)的聚合物/聚氨酯水分散体包含0.1-5重量%二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯。
在特别优选的实施方案中,将合适的交联剂C作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的1-80重量%溶液,优选作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入用于制备至少一个粘结层(B)的聚合物/聚氨酯水分散体中。
在特别优选的实施方案中,将多异氰酸酯交联剂C作为在二丙二醇二甲基醚和/或1,2-丙二醇二乙酸酯中的30-75重量%溶液加入用于制备至少一个粘结层(B)的聚合物/聚氨酯水分散体中。
在本发明制备方法的额外操作中,优选将有机粘合剂施加于聚合物/聚氨酯薄膜(C)和/或背衬(A),事实上完全或不完全施加,例如以点或条的形式。在本发明的替换实施方案中,优选将有机粘合剂施加于聚合物薄膜(C)并优选将有机粘合剂施加于背衬(A),这两种粘合剂不同,例如通过一种或多种添加剂或者因为涉及化学上不同的粘合剂,优选有机粘合剂。
然后在步骤c)中将聚合物薄膜(C)和背衬(A)结合,事实上使得粘合剂层位于聚合物/聚氨酯薄膜(C)和背衬(A)之间。将粘合剂固化,例如以热方式、通过光化辐射或通过陈化,并得到本发明的多层复合材料。
可以例如使用压延机压缩以改善聚合物层(C)与本发明多层复合体系的其他成分的粘附。合适的接触压力可以为1-20巴。合适的接触时间可以为10-200秒。合适的接触温度可以为80-140℃。
已经根据本发明方法制备的多层复合材料显示出可接受的视觉和触觉性能并且显示出惊人地好的机械性能,如耐摩擦牢度或抗弯强度。此外,它们显示出良好的功能特性并且可以令人满意地清洁,例如通过机械清洁或化学清洁,例如使用超临界二氧化碳或有机溶剂,如烃类或卤代烃类。
它们尤其显示出优异的储存和老化性能,尤其是热光老化性能,以及水解性能。
此外,根据本发明方法制备的复合材料显示出非常恒定的质量,因为所用聚合物水分散体具有长保存期限。
惊人的结果之一是使用选自至少一种被至少一种封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P的交联剂C改善了储存性能、老化性能和机械性能,而不显著损害视觉和触觉性能。
惊人的结果之一是使用被至少一种封闭剂BA封闭的多异氰酸酯P得到显示出显著的耐磨性和机械强度的复合材料。
额外表明根据本发明方法制备的复合材料在制备之后立即不发粘并且在制备之后可以非常快地堆叠、卷绕或储存。
实施例
所用背衬材料:
A.1.针织物100%聚酯,染成米色
A.2.针织物100%聚酯,已洗涤和媒染,在染成黑色的一侧上具有光滑PU涂层
实施例I.1.:用于粘结层(B)的分散体混合物
在环境温度下引入65份(试验部分中的所有量和比例为重量百分数)水。在连续搅拌下向其中加入645份玻璃化转变温度为-46℃的聚酯/聚氨酯的水分散体(固体含量40重量%)。在搅拌下向其中加入195份玻璃化转变温度为-22℃的丙烯酸/丙烯腈共聚物的水分散体(固体含量62重量%)。在搅拌下向其中加入95份肖氏(A)硬度为56的阴离子聚氨酯的水分散体(固体含量40重量%)。将该混合物搅拌15分钟。
实施例I.2.:用于聚合物层(C)的分散体混合物
在环境温度下引入155份水。在连续搅拌下向其中加入445份肖氏(A)硬度为65的阴离子脂族聚醚/聚氨酯的水分散体(固体含量40重量%)。在搅拌下向其中加入365份脂族阴离子聚氨酯的水分散体(固体含量35重量%)。在搅拌下向其中加入35份预交联硅橡胶的水分散体(固体含量67重量%)。将该混合物搅拌15分钟。
实施例I.3.:用于聚合物层(C)的分散体混合物
在环境温度下引入200份水。在连续搅拌下向其中加入725份肖氏(A)硬度为65的阴离子脂族聚醚/聚氨酯的水分散体(固体含量40重量%)。在搅拌下向其中加入75份预交联硅橡胶的水分散体(固体含量67重量%)。将该混合物搅拌15分钟。
实施例I.4.:用于聚合物层(C)的分散体混合物
在环境温度下引入100份水。在连续搅拌下向其中加入465份阴离子脂族聚氨酯的水分散体(固体含量27重量%),其包含2%二氧化硅作为消光剂。在搅拌下向其中加入315份肖氏(A)硬度为56的脂族阴离子聚氨酯的水分散体(固体含量40重量%)。在搅拌下向其中加入肖氏(A)硬度为72的脂族阴离子聚氨酯的65份水分散体(固体含量37重量%)。在搅拌下向其中加入55份预交联硅橡胶的水分散体(固体含量67重量%)。将该混合物搅拌15分钟。
实施例I.5.:用于聚合物层(C)的分散体混合物
在环境温度下引入120份水。在连续搅拌下向其中加入467份阴离子脂族聚氨酯的水分散体(固体含量27重量%),其包含2%二氧化硅作为消光剂。在搅拌下向其中加入375份最低成膜温度为23℃的脂族阴离子聚氨酯的水分散体(固体含量37重量%)。在搅拌下向其中加入38份预交联硅橡胶的水分散体(固体含量67重量%)。将该混合物搅拌15分钟。
实施例II.模具的制备
将液态聚硅氧烷倾于呈现全粒面牛皮图案的基材上。通过以在四乙氧基硅烷中的25重量%溶液向其中加入二(正丁基)二(1-氧代新癸氧基)锡烷溶液作为酸性固化剂进行固化,得到平均厚度为2mm的硅橡胶层,将该层用作模具。使该模具与厚度为1.5mm的铝载体粘结。
实施例III.制备用于施加的配制剂
对于实施例III.1-III.10,引入来自根据表1的实施例I.1-I.5的聚合物混合物并与2重量%包含颜料黑7和非离子表面活性剂(2重量%,基于所用聚合物分散体)的颜料配制剂混合。向其中加入表1中所示量(所述百分数基于所用聚合物分散体)的用3,5-二甲基吡唑封闭的基于1,6-六亚甲基二异氰酸酯的阴离子多异氰酸酯的溶液(该溶液的固体含量为40%,游离多异氰酸酯的NCO含量基于所用溶液为4.8%)。将该混合物在环境温度下搅拌15分钟。
表1:用于施加聚合物和粘结层的聚合物分散体组成
此外,进行下列对比测试:
对于实施例III.11和III.12,引入来自根据表2的实施例I.1和I.2的聚合物混合物并与2重量%包含颜料黑7和非离子表面活性剂(2重量%,基于所用聚合物分散体)的颜料配制剂混合。向其中加入表2中所示量(所述百分数基于所用聚合物分散体)的未被封闭的基于1,6-六亚甲基二异氰酸酯的阴离子多异氰酸酯的溶液(该溶液的固体含量为40%,NCO含量为4.8%)。将该混合物在环境温度下搅拌15分钟。
表2:用作施加聚合物和粘结层的对比例的聚合物分散体组成
序号 | III.11 | III.12 |
聚合物分散体 | I.1 | I.2 |
多异氰酸酯的用量[重量%,基于所用聚合无分散体] | 4 | 5 |
IV.制备根据本发明的多层复合材料
将来自实施例II.的模具放在可加热基材上并加热至91℃。然后通过喷嘴将根据表3的聚合物水分散体喷雾于其上,实际量为100g/m2(湿)。该施加使用直径为0.46mm的喷嘴在65巴的压力下不加入空气进行。固化在105℃下进行。
喷嘴以可移动方式设置于在其移动方向上距离该连续基材20cm的高度处并且以与基材的移动方向呈直角移动。基材在约14秒后通过喷嘴并具有59℃的温度。在85℃的温度下供应干燥空气约2分钟之后,如此制备的具有网络状外观的聚氨酯薄膜(C.1)基本不含水。
以类似设置,随后立即将50g/m2(湿)的根据表1的聚合物分散体作为粘结层(B.1)施加于如此涂敷的模具,然后在105℃下进行干燥。
得到涂有聚氨酯薄膜(C.1)和粘结层(B.1)的模具。
同样对根据表2的背衬材料喷雾50g/m2(湿)的相同聚合物分散体(B)作为粘结层(B.2)。在环境温度下使如此喷雾的聚酯织物开始干燥几分钟。得到涂有粘结层(B.2)的背衬材料。
随后使用装置(例如层压单元)将具有聚合物层和粘结层的模具以及具有粘结层的相应背衬按如下(表)重叠:将具有聚合物层和粘结层的模具以及相应背衬在三个各自长度为2米的140℃,160℃和170℃的区域中依次加热,然后以6N/cm2的接触压力和6.5mm的开孔层压。随后在30℃的再冷却温度下使这些图案以5m/min的速度通过长2米的冷却段。
表3:根据本发明和对比例IV.17-IV.18制备的复合材料IV.1-IV.16
试验编号 | 背衬 | 粘结层(B) | 聚合物层(C) |
IV.1 | A.1 | III.1 | III.2 |
IV.2 | A.1 | III.1 | III.3 |
IV.3 | A.1 | III.1 | III.4 |
IV.4 | A.1 | III.1 | III.5 |
IV.5 | A.1 | III.6 | III.7 |
IV.6 | A.1 | III.6 | III.8 |
IV.7 | A.1 | III.6 | III.9 |
IV.8 | A.1 | III.6 | III.10 |
IV.9 | A.2 | III.1 | III.2 |
IV.10 | A.2 | III.1 | III.3 |
IV.11 | A.2 | III.1 | III.4 |
IV.12 | A.2 | III.1 | III.5 |
IV.13 | A.2 | III.6 | III.7 |
IV.14 | A.2 | III.6 | III.8 |
IV.15 | A.2 | III.6 | III.9 |
IV.16 | A.2 | III.6 | III.10 |
IV.17 | A1 | III.11 | III.12 |
IV.18 | A2 | III.11 | III.12 |
V.根据实施例IV制备的复合材料的性能测试
对根据测试IV.1-IV.16制备的复合材料进行下列研究:
1.磨耗试验
Veslic磨耗试验机(Veslic=Verein SchweizerischerLederindustriechemiker)
根据ISO 11640和DIN 61200
重量500g
a.)用毛毡,湿介质液体水–500次循环
b.)用毛毡,干燥,2000次循环
2.挠度仪测试(BallyFlex)
根据DIN EN ISO 5402,DIN 53351
100 000次循环
3.马丁代尔法(耐擦洗性)
根据DIN EN ISO 12947-1
使用12kPa的砝码
20 000+50 000次循环
4.水解测试
根据DIN 53504(95%环境湿度,70℃,500h)
然后马丁代尔法50 000次循环
5.热光老化
根据ISO 105-B06
3次-210h
然后30 000次循环
6.堆积测试
测试装置根据DIN EN ISO 15701(迁移牢度)
在研究之后,对测试样品评分:
结果示于表4中。
表4:复合材料IV.1-IV.16以及对比例IV.17和IV.18的测试结果
1.磨耗试验根据Veslic(a:湿,b:干);2.挠度仪测试(Bally);3.耐擦洗性根据马丁代尔法;4.水解测试根据DIN 53504;5.热光老化根据ISO 105-B06;6.堆积测试根据DINISO 11641。
Claims (13)
1.一种制备包含如下组分作为组分的多层复合材料的方法:
(A)背衬材料,
(B)任选的至少一个粘结层,和
(C)聚合物层,
其中
a)使用模具形成聚合物层(C),
b)任选地,将至少一种有机粘合剂完全或部分施加于背衬材料(A)和/或聚合物层(C),以及随后
c)使聚合物层(C)与背衬材料(A)以点、条或二维方式结合,
其中聚合物层(C)和/或任选的至少一个粘结层(B)由包含至少一种交联剂C的聚合物水分散体制备,其中所述至少一种交联剂C为至少一种多异氰酸酯P,其异氰酸酯基团在环境温度下被至少一种封闭剂BA封闭。
2.根据权利要求1的方法,其中聚合物层(C)为聚氨酯、聚乙酸乙烯酯或其混合物的层。
3.根据前述权利要求中任一项的方法,其中聚合物层(C)为聚氨酯层。
4.根据前述权利要求中任一项的方法,其中所述聚合物水分散体包含至少一种交联剂C,其中至少一种封闭剂BA选自丙二酸酯、乙酰乙酸酯、肟、吡唑类、内酰胺和酚类。
5.根据前述权利要求中任一项的方法,其中聚氨酯层(C)具有在聚氨酯层(C)的整个厚度上延伸的毛细管。
6.根据前述权利要求中任一项的方法,其中背衬材料(A)是皮革、纺织品、非织造材料、人造革、泡沫、纤维素材料、石头、金属薄膜和塑料薄膜。
7.根据前述权利要求中任一项的方法,其中聚氨酯层(C)显示出图案。
8.根据前述权利要求中任一项的方法,其中聚氨酯层(C)显示出绒状外观。
9.根据前述权利要求中任一项的方法,其中粘结层(B)为固化有机粘合剂的网格状层。
10.根据前述权利要求中任一项的方法,其中聚氨酯层(C)使用聚硅氧烷模具或由EPM或EPDM制成的模具形成。
11.根据前述权利要求中任一项的方法,其中所述聚硅氧烷模具为使用激光雕刻结构化的聚硅氧烷模具。
12.根据前述权利要求中任一项的方法,其中在使用激光器结构化所述模具中将孔引入所述模具中,所述孔具有50-250μm的平均深度和50-250μm的中心间隔。
13.可以通过根据权利要求1-12中任一项的方法得到的多层复合材料。
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