CN108473650A - 用于胶粘剂化合物的聚合物水分散体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于胶粘剂化合物的聚合物水分散体、其制备方法以及聚合物水分散体用于制备胶粘剂的用途。聚合物水分散体可通过包括以下步骤的方法获得A)提供呈分散聚氨酯颗粒形式的至少一种基本上未交联的聚氨酯PU的水分散体,所述聚氨酯PU可通过聚合形成聚氨酯的化合物PU‑M获得,所述形成聚氨酯的化合物PU‑M包含至少一种二醇PU‑M2,所述二醇PU‑M2具有至少一种聚‑C2‑C14亚烷基醚基团,所述聚‑C2‑C14亚烷基醚基团具有至少一种式(i)重复单元‑O‑CHRa‑CH2‑Rb‑…(i)其中Ra表示氢或C1‑C12‑烷基,且Rb表示键或C1‑C3‑烯基,其中如果Rb为键,则Ra不表示氢,并且PU基本上不具有烯键式不饱和双键并具有<20%的凝胶含量;B)在至少一种聚氨酯PU的水分散体中自由基聚合单体组合物PA‑M,所述单体组合物PA‑M来自可自由基聚合的烯键式不饱和化合物,包含至少一种在20℃和1巴下在水中的溶解度<60g/l的单体烯键式不饱和化合物作为主要组分,所述单体组合物的理论玻璃化转变温度根据Fox最大为50℃。大部分单体组合物PA‑M在聚合过程中添加至所述至少一种聚氨酯PU的聚合物水分散体中。
Description
本发明涉及用于压敏胶粘剂的聚合物水分散体。本发明还涉及它们的制备方法以及聚合物水分散体用于制备胶粘剂的用途。
背景技术
最成功的胶粘剂原材料包括聚合物水分散体,它们越来越多地代替基于有机溶剂的胶粘剂。与基于溶剂的胶粘剂相比,聚合物水分散体允许提供(如果有的话)仅具有小部分有机溶剂的胶粘剂组合物。在该应用领域中有用的胶粘剂原材料例如是基于聚丙烯酸酯的胶粘剂和包含氨基甲酸酯基团的聚合物,其中在本发明的上下文中,胶粘剂原材料应理解为意指粘合剂的水分散体。
这样的胶粘剂原料包含聚合物组分作为粘合剂,该聚合物组分在干燥之后主要负责涂层的机械性能和化学性能。所述性能是高剪切强度(内聚力)、高剥离强度(粘附力)、良好的热稳定性和良好的瞬时粘接性,以及耐化学性和耐候性。
WO 2008/049932描述了包含低分子量烯键式不饱和非芳族化合物的可辐射固化的混合物,以及其作为压敏胶粘剂的用途。
US 3705164描述了通过乙烯基单体在分散的高分子量阴离子聚氨酯中在水的存在下的自由基聚合可获得的聚合物水分散体,及其作为涂料的用途。
EP 0841357描述了聚氨酯混合分散体及其作为涂料和作为胶粘剂的用途,其中分散体可通过在水和至少一种水混溶性有机物的混合物中在至少一种聚氨酯的存在下烯属不饱和单体的自由基乳液聚合而获得。
US 4918129描述了通过在具有支链分子结构的具有氨基甲酸酯基团的乳化剂的存在下烯属不饱和单体的聚合而获得的聚合物水分散体,以及这些分散体用于制备涂层的用途。
WO 2012/084668描述了聚氨酯-聚丙烯酸酯混合分散体,其可通过在至少一种聚氨酯的存在下烯键式不饱和化合物的两阶段自由基聚合而获得。在此文中,在第一阶段中,在至少一种仅由脂族和/或脂环族异氰酸酯组成作为含异氰酸酯基的结构组分并且具有低于500mmol/kg聚氨酯的至少部分中和的酸基团的聚氨酯、至少一种氧化还原引发剂体系和至少一种铁化合物的存在下,至少部分地自由基聚合至少一种烯键式不饱和化合物,所述烯键式不饱和化合物具有的玻璃化转变温度为至少50℃。然后,在第二阶段中,自由基聚合玻璃化转变温度最高达20℃的至少一种烯键式不饱和化合物。此处,聚氨酯与第一和第二阶段的烯键式不饱和化合物的总和的重量比为50:50至10:90,并且自由基聚合期间的温度不超过85℃。
由现有技术已知的基于分散体的压敏胶粘剂具有一些严重的缺点。例如,没有给出高剪切强度(内聚力)和热稳定性以及同时良好的剥离力(粘附力)。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供新的聚合物水分散体,其产生具有改进性能,特别是改进的剪切强度(内聚力)、耐热性和剥离力(粘附力)的胶粘剂。特别地,聚合物水分散体应该具有最佳的粘附-内聚平衡。其他有利的性能是对水、化学品和气候的良好耐受性,以及良好的可涂布性(均匀涂布型)和快速干燥。
这些目的和其他目的通过下述的聚合物水分散体来实现。这些聚合物水分散体可通过包括以下步骤的方法获得
A)提供呈分散聚氨酯颗粒形式的至少一种基本上未交联的聚氨酯PU的水分散体,
其中聚氨酯PU可通过聚合聚形成氨酯的化合物PU-M获得,所述形成氨酯的化合物PU-M包含至少一种二醇PU-M2,所述二醇PU-M2具有至少一种聚-C2-C14-亚烷基醚基团,所述聚-C2-C14亚烷基醚基团具有至少一种式(i)重复单元
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为氢或C1-C12-烷基,
Rb为键或C1-C3-烯基,
其中如果Rb为键,则Ra不为氢,
并且其中PU基本上不具有烯键式不饱和双键并具有<20%的凝胶率;
B)在至少一种聚氨酯PU的水分散体中自由基聚合单体组合物PA-M,所述单体组合物PA-M来自可自由基聚合的烯键式不饱和化合物,包含至少一种在20℃和1巴下在水中的溶解度<60g/l的单体烯键式不饱和化合物作为主要成分,其中单体组合物的理论玻璃化转变温度根据Fox至多为50℃,其中大部分单体组合物PA-M在聚合过程中添加至所述至少一种聚氨酯PU的聚合物水分散体中。
因此,本发明涉及该类型的聚合物水分散体。
本发明还提供了用于制备聚合物水分散体的方法,包括此处和下文所述的步骤A)和B)。
本发明还提供了本发明的聚合物水分散体和/或通过本发明方法制备的聚合物水分散体用于制备胶粘剂、优选作为用于制备粘性标签、胶带、膏药、绷带和自粘膜的压敏胶粘剂的用途。
本发明进一步提供压敏胶粘剂制品,其中至少一些物质表面涂覆有至少一种本发明的聚合物水分散体和/或至少一种通过本发明的方法制备的聚合物水分散体。
出乎意料地,根据本发明的聚合物水分散体在剪切强度、耐热性和剥离力方面展现出优异的性能。此外,根据本发明的方法适合用于特别经济地制备分散体。
具体实施方式
在本发明的上下文中,前缀Cn-Cm表示由其指定的分子或基团可具有的碳原子的数目。因此Cn-Cm中的碳原子的数目在n至m的范围内。
在本发明的上下文中,术语“C1-C12-烷基”描述了具有1至12个碳原子的非分支和分支饱和烃,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基及其结构异构体。
在本发明的上下文中,术语“C1-C3-亚烷基”描述了具有1至3个碳原子的非分支和分支饱和烃,例如亚甲基、亚乙基、正亚丙基、异亚丙基。优选的C1-C3-亚烷基是亚甲基、亚乙基、正亚丙基。
在本发明上下文中,术语“C1-C20-烷基酯”描述了具有1至20个碳原子的非分支和分支饱和烃的酯,例如甲基酯、乙基酯、正丙基酯、异丙基酯、正丁基酯、异丁基酯、叔丁基酯、正戊基酯、异戊基酯、新戊基酯、正己基酯、正庚基酯、正辛基酯、正壬基酯、正癸基酯、正月桂基酯、正肉豆蔻基酯、正鲸蜡基酯、正硬脂基酯、正芳酰基酯及其结构异构体。
在本发明的上下文中,术语“饱和脂族二异氰酸酯”是指带有两个异氰酸酯基团的饱和无环的和环状的烃化合物。特别地,该术语是指无环饱和脂族二异氰酸酯。在本发明的上下文中,术语“饱和脂环族二异氰酸酯”是指具有至少一个例如1或2个碳环结构单元,例如具有1或2个环己烷单元的饱和烃化合物,所述单元具有两个异氰酸酯基团。这同样适用于二醇和相应的化合物。
在本发明的上下文中,术语“极性基团”描述了离子的、可离子化的或极性的化合物或基团。
极性化合物的实例是羧酸、磺酸、磺酸酯、磷酸、磷酸酯及其盐。极性基团的实例尤其是阴离子基团,例如羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根、磷酸根和相应的酸基团。极性基团还包括C1-C4-烷氧基聚亚乙基氧基团。
在本发明的上下文中,术语“对异氰酸酯反应的基团”描述与异氰酸酯基团反应形成共价键的基团。其实例是羟基、巯基、伯胺和仲胺。
(甲基)丙烯酸((Meth)acrylic)和类似的名称(甲基)丙烯酸((meth)acrylicacid)以及(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸(acrylic)、丙烯酸(acrylic acid)和丙烯酸酯以及甲基丙烯酸(methacrylic)、甲基丙烯酸(methacrylic acid)和甲基丙烯酸酯。
通常,物理性质可以如下测定:
-分散体的粒度通过动态光散射(DLS)或通过流体动力学半径(HDC)测定。
-聚合物的摩尔质量,特别是数均摩尔质量Mn和重均摩尔质量Mw,通过凝胶渗透色谱法(GPC)或通过质谱法测定。
除非另有说明,否则给出的聚合物的摩尔质量在每种情况下均指重均摩尔质量。
-玻璃化转变温度(Tg)通过动态差示扫描量热法(DSC)优选地根据ASTM规范D3418-03以10℃/min的加热速率测定。
此外,根据基于某些单体的列表值(tabulated value)的已知方法,例如根据Fox计算玻璃化转变温度不一定导致不同的玻璃化转变温度范围,例如如果使用交联剂作为单体,则其对玻璃化转变温度的影响不能通过计算来确定。然而,对于不含交联剂的单体混合物,根据Fox计算玻璃化转变温度可以得出良好的近似值。
-熔融温度(Tm)通过动态差示扫描量热法(DSC)测定。
-凝胶率可例如通过在本文中定义的场流分级法(FFF)来测定。凝胶率同样可如W.G.Ley和J.Streib在Prog.Coll.Pol.Sci.2007,99,144-153中所述,通过分析超速离心机(AUC)来测定,使用THF作为溶剂。
除非另有说明,标准和数据是指在专利申请日相应的ASTM和IUPAC出版物中的(测量)方法。
本发明的聚合物水分散体可通过包含以下的方法获得
A)提供呈分散聚氨酯颗粒形式的至少一种聚氨酯PU的聚合物水分散体;
B)在所述至少一种聚氨酯PU的聚合物水分散体中自由基聚合单体组合物PA-M。
聚氨酯PU基本不具有烯键式不饱和键。“基本不”表示PU具有小于0.1mol/kg、优选小于0.01mol/kg的烯键式不饱和键。特别优选地,PU完全不具有烯键式不饱和键。
聚氨酯PU具有<20%、优选<10%的凝胶率,其使用在本文中定义的场流分级法(FFF)测量。特别优选地,PU完全不具有凝胶率。替代场流分级法(FFF),凝胶含量也可如W.G.Ley和J.Streib在Prog.Coll.Pol.Sci.2007,99,144-153中所述,通过分析超速离心机(AUC)来测定,使用THF作为溶剂。
场流分级法(FFF)
对于由于显著的凝胶率(=浑浊的THF溶液)而不能够通过GPC测定摩尔质量Mw的样品,通过场流分级法FFF进行凝胶含量以及平均摩尔质量Mw的测定。为了确定场流分级FFF,将胶体样品(7g/l于THF中)根据流体动力学半径通过在狭窄的分级通道中错流进行分离,其中通常使用的洗脱液是THF。从多角度光散射检测器的角度分布读取所有级分的半径,每个级分的摩尔质量由折射率检测器和光散射检测器的比较得出,使用函数dn/dc=0.08cm3/g进行评估。为了测定溶胶级分,对超过0.2μm的,和对超过5.0μm的凝胶积分进行预过滤。损失级分,即在回收率<100%的情况下,可能保留在了预过滤器中(=凝胶体>5μm)或通过分离膜逸出了(=Mw<5kDa的低分子量组分)。将得到的%溶胶和%凝胶的测量值根据它们在样品制备期间的行为相应地校正,总计达100%。平均摩尔质量Mw由下式计算:Mw=%溶胶×Mw(溶胶)+%凝胶×Mw(凝胶)。
使用以下设置:溶胶级分:流率:0.7mL/min;错流:3.0mL/min恒定5分钟,在20分钟内达到0.1mL/min;聚焦:133。凝胶级分:流率:0.7mL/min;错流:3.0mL/min恒定3分钟,在15分钟内达到0.1mL/min;聚焦:133。
聚氨酯PU优选为基本未交联。“基本未交联”意指PU具有小于5%、优选小于2%且特别优选小于1%的交联度。交联度计算为已交联的和正在交联的基本构造嵌段(basicbuilding block)的摩尔数与全部存在的基本构造嵌段的摩尔数的商。
根据本发明,聚氨酯PU通过聚合形成聚氨酯的化合物PU-M可获得,所述形成聚氨酯的化合物PU-M包含至少一种二醇PU-M2,所述二醇PU-M2具有至少一种聚-C2-C14-亚烷基醚基团,所述聚-C2-C14-亚烷基醚基团具有至少一种式(i)的重复单元
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为氢或C1-C12-烷基,优选为C1-C12-烷基,特别优选为C1-C4-烷基,非常特别优选为甲基或乙基,
Rb为键或C1-C3-亚烷基,
其中如果Rb为键,则Ra不为氢。
在式(i)的各重复单元-O-CHRa-CH2-Rb-中,基Ra和Rb彼此独立地可以相同或不同,其中在每种情况下如果Rb为键,则Ra不为氢。
聚氨酯PU可通过聚合形成聚氨酯的化合物而获得,其中使用至少一种二醇PU-M2,所述二醇PU-M2具有至少一种具有式(i)的重复单元的聚-C2-C14-亚烷基醚基团。
除了至少一种聚-C2-C14-亚烷基醚基团之外,二醇PU-M2可具有其他基团,例如烷基、亚烷基、碳酸酯基团、酯基团和醚基团。
优选地,基于二醇的总重量计,二醇PU-M2具有至少80重量%、特别优选至少90重量%且非常特别优选至少95重量%的聚-C2-C14-亚烷基醚基团。
优选地,在二醇PU-M2中,至少50%、特别优选至少70%且非常特别优选至少90%的聚-C2-C14-亚烷基醚基团的重复单元的是式(i)的那些重复单元。
例如,PU具有选自聚醚二醇的单元,例如聚丙二醇、聚乙二醇-聚丙二醇-共聚物和三元共聚物、聚丁二醇或聚四氢呋喃及其共聚物。聚醚二醇的官能度优选为1.5-2.5,特别优选为1.8-2.2。特别地,官能度为2。
优选地,二醇PU-M2的摩尔质量范围为1000g/mol至10000g/mol、特别优选范围为1500g/mol至5000g/mol。
此外,可使用所有常规的形成聚氨酯的单体。
合适的异氰酸酯组分是聚氨酯化学中通常使用的二异氰酸酯和多异氰酸酯,例如可商购的具有4至30个碳原子的二异氰酸酯和多异氰酸酯,例如可商购的脂族、脂环族和芳族二异氰酸酯和多异氰酸酯化合物。
常规二异氰酸酯的实例为脂族二异氰酸酯,如四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(1,6-二异氰酸酯己烷,HDI)、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、十四亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯的酯、三甲基己烷二异氰酸酯或四甲基己烷二异氰酸酯;脂环族二异氰酸酯,例如1,4-二异氰酸酯基环己烷、1,3-二异氰酸酯基环己烷或1,2-二异氰酸酯基环己烷,4,4'-或2,4'-二(异氰酸酯基环己基)甲烷的反式/反式、顺式/顺式和顺式/反式异构体(H12MDI),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),2,2-二(4-异氰酸酯基环己基)-丙烷,1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷或1,4-二(异氰酸酯基甲基)环己烷或2,4-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷或2,6-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷;或芳族二异氰酸酯,例如甲苯二异氰酸酯(TDI)、亚甲基二苯基异氰酸酯(MDI)或四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)和NCO-封端的聚碳化二亚胺,例如基于TMXDI的NCO-封端的聚碳化二亚胺。
合适的多异氰酸酯还有具有异氰脲酸酯基团的多异氰酸酯、脲二酮二异氰酸酯、具有缩二脲基团的多异氰酸酯、具有氨基甲酸酯或脲基甲酸酯基团的多异氰酸酯、包含噁二嗪三酮基团的多异氰酸酯、直链或支链C4-C20-亚烷基二异氰酸酯或总共具有6至20个碳原子的脂环族二异氰酸酯的脲酮亚胺改性的多异氰酸酯或其混合物。
优选
-具有异氰脲酸酯基团的脂族和/或脂环族二异氰酸酯的多异氰酸酯,特别是相应的脂族和/或脂环族异氰酸酯基异氰脲酸酯的多异氰酸酯,例如基于六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的多异氰酸酯;
-具有脂族和/或脂环族键合的异氰酸酯基团、优选脂族和/或脂环族键合且特别基于六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯的脲二酮二异氰酸酯;
-具有缩二脲基团和具有脂环族或脂族键合的、优选脂环族或脂族键合的异氰酸酯基团的多异氰酸酯,特别是三(6-异氰酸酯基己基)缩二脲或其与其较高级同系物的混合物。
-如可通过例如过量的六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯与多元醇如三羟甲基丙烷、新戊二醇、季戊四醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、乙二醇、二乙二醇、甘油、1,2-二羟基丙烷或其混合物的反应可获得的,具有氨基甲酸酯基团和/或脲基甲酸酯基团和脂族或脂环族键合的、优选脂族或脂环族键合的异氰酸酯基团的多异氰酸酯。
-包含噁二嗪三酮基团的多异氰酸酯,优选衍生自六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯的多异氰酸酯;
-脲酮亚胺改性的多异氰酸酯。
优选的二异氰酸酯和多异氰酸酯选自:二异氰酸酯,例如具有4-70个碳原子的芳族的和脂族的二异氰酸酯化合物,优选地
-芳族二异氰酸酯,例如亚甲基二(苯基异氰酸酯)(MDI)、甲苯2,4-二异氰酸酯、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯;
-脂族无环饱和的和不饱和的二异氰酸酯,例如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(1,6-二异氰酸酯基己烷)、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、十四亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯的酯、三甲基己烷二异氰酸酯或四甲基己烷二异氰酸酯;脂环族二异氰酸酯,例如1,4-二异氰酸酯基环己烷、1,3-二异氰酸酯基环己烷或1,2-二异氰酸酯基环己烷,4,4'-或2,4'-二(异氰酸酯基环己基)甲烷的反式/反式、顺式/顺式和顺式/反式异构体,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),2,2-二(4-异氰酸酯基环己基)丙烷,1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷和1,4-二(异氰酸酯基甲基)环己烷,2,4-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷和2,6-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷;
-脂族环状饱和的和不饱和的二异氰酸酯,例如1,4-二异氰酸酯基环己烷、1,3-二异氰酸酯基环己烷或1,2-二异氰酸酯基环己烷,4,4'-或2,4'-二(异氰酸酯基环己基)甲烷的反式/反式、顺式/顺式和顺式/反式异构体,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),2,2-二(4-异氰酸酯基环己基)丙烷,1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷和1,4-二(异氰酸酯基甲基)环己烷,2,4-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷和2,6-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷。
-NCO-封端的聚碳化二亚胺,例如基于TMXDI的NCO-封端的聚碳化二亚胺,例如TMXDI二聚体、三聚体或四聚体;
以及具有多于2个异氰酸酯基团,例如3、4、5或更多个异氰酸酯基团的化合物,优选具有4-70个碳原子的芳族、脂族和脂环族的多异氰酸酯化合物。
特别优选二异氰酸酯,其优选选自甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)、1-异氰酸酯基-3,5,5-三甲基-5-异氰酸酯基甲基环己烷(IPDI)、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、双(4-异氰酸酯基环己基)甲烷(HMDI)及其混合物。
也可以使用所述二异氰酸酯的混合物。
聚氨酯PU通常可通过形成聚氨酯的化合物PU-M的聚合而获得,所述形成聚氨酯的化合物PU-M包含:
A)至少一种异氰酸酯组分PU-M1,其包含至少一种二异氰酸酯化合物PU-M1a和
B)至少一种二元醇或多元醇组分,其包含至少一种如本文中定义的二醇PU-M2。
特别地,聚氨酯PU可通过形成聚氨酯的化合物PU-M的聚合获得,所述形成聚氨酯的化合物PU-M包含:
A)至少一种异氰酸酯组分PU-M1,其包含:
A1)至少一种二异氰酸酯化合物PU-M1a和
A2)任选地至少一种不同于PU-M1a的异氰酸酯化合物PU-M1b,其每分子具有多于2个异氰酸酯基团,
B)至少一种二醇或多元醇组分,其包含:
B1)至少一种具有至少一种聚-C2-C14-亚烷基醚基团的二醇PU-M2,所述聚-C2-C14-亚烷基醚基团具有至少一种式(i)的重复单元,
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为氢或C1-C12-烷基,优选为氢或C1-C4-烷基,特别优选为甲基或乙基,
Rb为键或C1-C3-亚烷基,
其中如果Rb是键,则Ra不是氢,
B2)任选地一种或多种不同于PU-M2的二醇或多元醇组分PU-M3,其选自
-脂族饱和低聚和高聚的二醇和多元醇化合物PU-M3a和
-摩尔质量小于400g/mol的脂族、脂环族和芳族的低分子量二醇化合物PU-M3b,
c)任选地至少一种具有至少一个极性或可极化的基团和至少一个对异氰酸酯具有反应性的基团的组分PU-M4,
d)任选地一种或多种不同于组分A)至c)的组分PU-M5。
化合物PU-M1a选自具有2个异氰酸酯基团的化合物,例如具有4至70个碳原子的芳族和脂族的二异氰酸酯化合物。
优选地,化合物PU-M1a选自
-芳族二异氰酸酯,例如亚甲基二(苯基异氰酸苯酯)(MDI)、甲苯2,4-二异氰酸酯、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯;
-脂族无环饱和的和不饱和的二异氰酸酯,例如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(1,6-二异氰酸酯基己烷)、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、十四亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯的酯、三甲基己烷二异氰酸酯或四甲基己烷二异氰酸酯;脂环族二异氰酸酯,例如1,4-二异氰酸酯基环己烷、1,3-二异氰酸酯基环己烷或1,2-二异氰酸酯基环己烷,4,4'-或2,4'-二(异氰酸酯基环己基)甲烷的反式/反式、顺式/顺式和顺式/反式异构体,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),2,2-二(4-异氰酸酯基环己基)丙烷,1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷和1,4-二(异氰酸酯基甲基)环己烷,2,4-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷和2,6-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷;
-脂族环状饱和的和不饱和的二异氰酸酯,例如1,4-二异氰酸酯基环己烷、1,3-二异氰酸酯基环己烷或1,2-二异氰酸酯基环己烷,4,4'-或2,4'-二(异氰酸酯基环己基)甲烷的反式/反式、顺式/顺式和顺式/反式异构体,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),2,2-二(4-异氰酸酯基环己基)丙烷,1,3-二(异氰酸酯基甲基)环己烷和1,4-二(异氰酸酯基甲基)环己烷,2,4-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷和2,6-二异氰酸酯基-1-甲基环己烷。
特别优选地,化合物PU-M1a选自甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)、1-异氰酸酯基-3,5,5-三甲基-5-异氰酸酯基甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI)、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、双(4-异氰酸酯基环己基)甲烷(HMDI)及其混合物。
化合物PU-M1b选自具有多于2个异氰酸酯基团,例如3、4、5或更多个异氰酸酯基团的化合物,例如具有4至70个碳原子的芳族、脂族和脂环族的多异氰酸酯化合物。合适的多异氰酸酯化合物为例如具有异氰脲酸酯基团的多异氰酸酯、脲二酮二异氰酸酯、具有缩二脲基团的多异氰酸酯、具有氨基甲酸酯基团或脲基甲酸酯基团的多异氰酸酯、包含噁二嗪三酮基团的多异氰酸酯、直链或支链C4-C70-亚烷基二异氰酸酯或总共具有6至20个碳原子的脂环族二异氰酸酯的脲酮亚胺(uretonimine)-改性的多异氰酸酯或其混合物。
优选地,化合物PU-M1b选自具有4至30个碳原子的芳族、脂族和脂环族三异氰酸酯化合物、四异氰酸酯化合物、五异氰酸酯化合物或多异氰酸酯化合物。
优选地,异氰酸酯组分PU-M1包含基于化合物PU-M1的总质量计至少70重量%、特别优选至少80重量%且特别至少90重量%的化合物PU-M1a。
在一个实施方案中,异氰酸酯组分PU-M1仅包含化合物PU-M1a。
二醇PU-M2选自具有至少一个具有至少一个聚-C2-C14-亚烷基醚基团的二醇,所述聚-C2-C14-亚烷基醚基团具有至少一种式(i)的重复单元
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为氢或C1-C12-烷基,优选C1-C12-烷基,特别优选C1-C4-烷基,非常特别优选甲基或乙基,
Rb为键或C1-C3-亚烷基,
其中如果Rb是键,那么Ra不是氢。
可能的式(i)的二醇PU-M2为例如聚环氧丙烷、聚环氧丁烷、聚四氢呋喃及其共聚物,以及包含聚环氧丙烷、聚环氧丁烷或聚四氢呋喃重复单元的共聚物。
本领域技术人员清楚,二醇PU-M2不包含纯的聚乙二醇(即Ra=氢且Rb=键)。
在本文中,基团Ra和Rb彼此独立地可以相同或不同。
优选地,在二醇PU-M2中,在式(i)的重复单元中,Ra独立于其他的为C1-C12-烷基,特别优选C1-C4-烷基,非常特别优选甲基或乙基。
优选地,在二醇PU-M2中,在式(i)的重复单元中,Rb独立于其他的为键或C1-C3-亚烷基。
在特别优选的实施方案中,Ra不是氢。
除了至少一个聚-C2-C14-亚烷基醚基团之外,二醇PU-M2可具有其他基团,例如烷基、亚烷基、碳酸酯基、酯基和醚基。
例如,二醇PU-M2具有至少一种式(ii)的单元,
-Rc-O-CHRd-CH2-Re-Rf- (ii)
其中
Rc为键或者为-C(=O)-或-O-C(=O)-,
Rd为氢或C1-C12-烷基,优选C1-C12-烷基,特别优选C1-C4-烷基,
Re为键或为C1-C11-亚烷基,特别为键或为C1-C3-亚烷基,
Rf为键或为-C(=O)-、-O-C(=O)-或-C(=O)O-,
条件是Rc和Rf不都是键。
优选地,二醇PU-M2具有基于二醇的总重量计至少80重量%、特别优选至少90重量%且非常特别优选至少95重量%的聚-C2-C14-亚烷基醚基团。
优选地,该二醇PU-M2,聚-C2-C14-亚烷基醚基团的至少50%、特别优选至少70%且非常特别优选至少90%是式(i)的那些。
二醇PU-M2优选选自聚醚二醇,例如通过环氧丙烷和/或环氧丁烷任选与其它单体如环氧乙烷、四氢呋喃或表氯醇例如在BF3存在下的聚合可获得的那些,或通过使这些化合物任选以混合物的形式或相继地加成到具有反应性氢原子的起始组分如醇或胺,水、乙二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、2,2-二(4-羟基二苯基)丙烷和苯胺上可获得的那些。
优选聚丙二醇和聚乙二醇-聚丙二醇共聚物和三元共聚物、聚丁二醇、聚四氢呋喃及其共聚物。
在一个优选的实施方案中,二醇PU-M2选自式(iii)的聚醚二醇,
H-(O-CHRa-CH2-Rb)n-OH (iii)
其中
Ra和Rb如本文中所定义,
n为5-500范围内、优选10-300范围内、特别优选15-200范围内的自然数。
可能的式(iii)的二醇PU-M2则为例如聚环氧丙烷、聚环氧丙烷共聚环氧乙烷、聚环氧丁烷和聚四氢呋喃。
在一个实施方案中,在式(iii)的二醇中,Ra是C1-C12-烷基,优选C1-C4-烷基,特别是甲基或乙基。优选地,于是二醇PU-M2是聚丙二醇或聚丁二醇。
优选地,二醇PU-M2具有1000至10000g/mol、特别优选1500至5000g/mol的摩尔质量。
组分PU-M3选自不同于化合物PU-M2的二醇或多元醇化合物。它们选自PU-M3a和PU-M3b。
化合物PU-M3a选自不同于化合物PU-M2的脂族饱和低聚和多聚二醇及多元醇化合物。合适的化合物为例如聚醚二醇,例如聚环氧乙烷;聚醚多元醇,例如分支的聚环氧乙烷;聚酯二醇;聚酯多元醇;聚碳酸酯二醇;和聚碳酸酯多元醇。
化合物PU-M3a优选选自不同于化合物PU-M2的二醇化合物和多元醇化合物,其优选具有的重均摩尔质量范围为100-20000g/mol,特别是400-15000g/mol的。
聚醚二醇和聚醚多元醇是常规组分。它们特别通过环氧乙烷、氧化苯乙烯或表氯醇与自身例如在BF3存在下的聚合而获得,或通过使这些化合物任选以混合物的形式或相继地加成到具有反应性氢原子的起始组分如醇或胺,例如水、乙二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、2,2-二(4-羟基二苯基)丙烷和苯胺上可获得。特别优选聚乙二醇和不同于化合物M2且分子量为500-5000g/mol、尤其是1000-4500g/mol的其它聚醚二醇或聚醚多元醇。非常特别优选聚乙二醇。
聚酯二醇和聚酯多元醇是例如由Ullmannsder technischenChemie[Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry],第4版,第19卷,第62-65页已知的常规组分。优选使用通过二元醇与二元羧酸的反应获得的聚酯多元醇。除了游离的多羧酸,也可以使用相应的多羧酸酐或相应的低级醇的多羧酸酯或其混合物来制备聚酯多元醇。
多羧酸可为脂族的、脂环族的、芳脂族的、芳族的或杂环的,并且可任选被例如卤素原子取代和/或是不饱和的。可以提及的其实例为:草酸、丙二酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、琥珀酸、戊二酸、戊二酸酐、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二羧酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、二聚脂肪酸。优选通式HOOC-(CH2)y-COOH的二羧酸,其中y为1至20的数,优选2至20的偶数,例如琥珀酸、己二酸、十二烷二羧酸和癸二酸。
合适的多元醇为例如乙二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、丁烷-1,3-二醇、丁烯-1,4-二醇、丁炔-1,4-二醇、戊烷-1,5-二醇、新戊二醇、双(羟甲基)环己烷如1,4-双(羟甲基)环己烷、2-甲基丙烷-1,3-二醇、还有二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇和聚丁二醇。优选新戊二醇和通式HO-(CH2)x-OH的醇,其中x为1至20的数,优选2至20的偶数。其实例为乙二醇、丁烷-1,4-二醇、己烷-1,6-二醇、辛烷-1,8-二醇和十二烷-1,12-二醇。还适用的是聚碳酸酯二醇,其可以如例如通过光气与过量的指定为聚酯多元醇的结构组分的低分子量的醇的反应获得。还适用的是基于内酯的聚酯二醇,其是内酯的均聚物或共聚物,优选内酯在具有端羟基的合适的双官能起始分子上的加成产物。合适的内酯优选为衍生自通式HO-(CH2)z-COOH的羟基羧酸的那些,其中z为1至20的数,优选3至19的奇数,例如ε-己内酯、β-丙内酯、γ-丁内酯、戊内酯和甲基-ε己内酯,以及它们的混合物。合适的起始物组分是例如以上指定作为聚酯多元醇的结构组分的低分子量二元醇。相应的ε-己内酯的聚合物是特别优选的。低聚酯二醇或聚醚二醇也可用作制备内酯聚合物的起始物。除了内酯的聚合物,还可以使用对应于内酯的羟基羧酸的相应化学等价的缩聚物。同样适用作为单体的还有聚醚二醇。特别地,它们可通过环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、四氢呋喃、氧化苯乙烯或表氯醇的聚合获得。
优选地,组分PU-M3a选自脂族聚醚二醇和脂族聚醚多元醇以及脂族聚酯二醇和脂族聚酯多元醇,特别选自选自聚环氧乙烷、聚四氢呋喃及其共聚物的脂族聚醚二醇,以及由至少一种C3-C12-烷二羧酸和至少一种C3-C10-烷二醇组成的脂族聚酯二醇和脂族聚酯多元醇。
化合物PU-M3b选自摩尔质量小于400g/mol的脂族、脂环族和芳族的低分子量二醇化合物PU-M3b。
优选地,化合物PU-M3b选自
-具有2至20个碳原子的脂族非分支和分支的二醇化合物,例如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,1-二甲基乙烷-1,2-二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-乙基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、羟基特戊酸新戊二醇酯、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,4-二乙基辛烷-1,3-二醇、1,1-环己烷二甲醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇和1,4-环己烷二甲醇、1,2-环己烷二醇、1,3-环己烷二醇或1,4-环己烷二醇,
-具有3-14个碳原子的环状脂族二醇化合物,例如四甲基环丁二醇、1,2-环己二醇、1,3-环己二醇和1,4-环己二醇、环辛二醇、降冰片烷二醇、蒎烷二醇、萘烷二醇、2,2-双(4-羟基环己基)丙烷、双(4-羟基环己烷)异亚丙基,
-具有6至14个碳原子的芳族二醇化合物,例如氢醌、双酚A、双酚F、双酚B、双酚S。
此外,合适的组分A3b是与聚酯组分联合提及的脂族二醇和脂环族二醇。
优选具有2至12个碳原子且偶数个碳原子的非分支的二醇,以及1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和新戊二醇。
特别优选1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和新戊二醇。
化合物PU-M4选自具有至少一个极性基团和至少一个对异氰酸酯反应的基团的化合物。
这些化合物例如由以下通式说明
RG-R*-PG
其中
RG为至少一种对异氰酸酯具有反应性的基团,
R*是包含1至20个碳原子的脂族、脂环族或芳族基团,
PG为至少一种极性基团。
RG的实例为羟基、巯基、伯胺和仲胺。优选地,RG为羟基和伯胺,特别优选羟基。
R*的实例为具有1至20个碳原子的脂族的和环状的、饱和的和不饱和的烃以及具有6至20个碳原子的未取代的和取代的芳族基团,优选具有1至12个碳原子的脂族的和环状的、饱和的和不饱和的烃。
PG的实例为酸或盐形式的酸基,例如羧酸、硫酸、硫酸半酯、磷酸、磺酸、磷酸半酯、膦酸及其盐。
酸基团可以以其阴离子形式存在,那么就具有抗衡离子。抗衡离子的实例为碱金属离子和碱土金属离子,例如Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+或Ba2+。此外,可能存在的抗衡离子为衍生自氨或胺、特别是叔胺或季铵离子的铵离子,例如以下的离子:铵、甲基铵、二甲基铵、三甲基铵、乙基铵、二乙基铵、三乙基铵、三丁基铵、二异丙基乙基铵、苄基二甲基铵、单乙醇铵、二乙醇铵、三乙醇铵、羟乙基二甲铵、羟乙基二乙铵、单丙醇铵、二丙醇铵、三丙醇铵、哌啶鎓、哌嗪鎓、N,N'-二甲基哌嗪鎓、吗啉鎓、吡啶鎓、四甲基铵、三乙基甲基铵、2-羟乙基三甲基铵、二(2-羟乙基)-二甲基铵或三(2-羟乙基)甲基铵。
极性基团PG的其他实例为聚-C2-C3-环氧烷基团,例如聚环氧乙烷基团、聚(环氧乙烷-共-环氧丙烷)基团和聚环氧丙烷基团。它们优选在一末端是封端的。合适的端基为例如C1-C10-烷基,优选C1-C4-烷基或相应的甲氧基烷基。PG为末端封端的聚-C2-C3-环氧烷基团的式RG-R*-PG的化合物的实例为甲氧基(聚乙二醇)、乙氧基(聚乙二醇)和丁氧基(聚乙二醇),特别是分子量在200-3000g/mol(数均)的范围内的那些。其它实例是二羟基化合物,例如基于三羟甲基丙烷的MPEG单醚,例如来自Perstorp的YmerTM N120;或乙氧基化聚醚-1,3-二醇,例如,来自Evonik Industries的D3403。
优选地,化合物PU-M4选自特别具有3至10个碳原子的那些羟基羧酸、氨基羧酸和氨基磺酸,以及它们的盐。化合物PU-M4特别优选选自二羟基羧酸、二氨基羧酸和二氨基磺酸及其盐。
脂族二羟基羧酸的实例为2,3-二羟基丙酸、2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸和2,2-二羟甲基戊酸、它们的结构异构体及其盐。脂族二氨基羧酸的实例为2-氨乙基-2-氨基乙烷羧酸、它们的结构异构体及其盐。脂族二氨基磺酸的实例为2-氨乙基-2-氨基乙烷磺酸、它们的结构异构体及其盐。
化合物PU-M4特别优选选自二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸、2-氨乙基-2-氨基乙磺酸、2-氨乙基-2-氨基乙烷羧酸及其盐。
在每种情况下优选碱金属盐,例如钠盐和钾盐、铵盐和三乙基铵盐。
化合物PU-M5选自不同于化合物PU-M1、PU-M2、PU-M3和PU-M4的化合物。
化合物PU-M5优选选自具有至少一个对异氰酸酯反应的基团并且不同于化合物PU-M2、PU-M3和PU-M4的化合物。
可能的化合物PU-M5是二胺类,例如肼和二胺,例如乙二胺、丙二胺、己二胺和异佛尔酮二胺。
通常,形成聚氨酯的化合物PU-M包含基于化合物PU-M的总量计5至40重量%、优选10至25重量%的至少一种异氰酸酯组分PU-M1。
通常,形成聚氨酯的化合物PU-M包含基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计45至100重量%、优选70至99.5重量%、非常特别优选78-98重量%的至少一种二醇组分PU-M2。
通常,形成聚氨酯的化合物PU-M包含基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计0-20重量%、优选0-15重量%、非常特别优选0至10重量%的至少一种二醇或多元醇组分PU-M3。
通常,形成聚氨酯的化合物PU-M包含基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计0-15重量%、优选0.5-10重量%、非常特别优选2至10重量%的至少一种组分PU-M4。
通常,形成聚氨酯的化合物PU-M包含基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计0-10重量%、优选0-5重量%、非常特别优选0-2重量%的不同于组分PU-M1、PU-M2、PU-M3、PU-M4的化合物PU-M5。
优选地,形成聚氨酯的化合物PU-M包含:
A)基于化合物PU-M的总质量计5至40重量%、优选10至25重量%的至少一种异氰酸酯组分PU-M1,
B1)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计45至100重量%、优选70至99.5重量%的至少一种二醇组分PU-M2,
B2)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计0-20重量%、优选0-15重量%的至少一种二醇或多元醇组分PU-M3,
c)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4、PU-M5的总质量计0-15重量%、优选0.5-10重量%的至少一种组分PU-M4,
d)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总和计0-10重量%、优选0-5重量%的不同于组分A)至c)的化合物PU-M5。
聚氨酯PU优选具有基于聚氨酯的总重量计小于2重量%、优选小于1重量%且特别优选小于0.5重量%的脲基团。
聚氨酯PU优选具有小于0.1mol/kg、优选小于0.05mol/kg的烯键式不饱和键。
聚氨酯PU优选具有10 000至500 000g/mol、优选15 000至100 000g/mol的重均摩尔质量(Mw)。摩尔质量通常通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
聚氨酯PU以分散的聚氨酯颗粒的形式存在。它们通常具有30-500nm、优选50-150nm的体积平均直径。体积平均直径通常通过透光率(LT%)和流体动力学半径(HDC)来确定。
单体组合物PA-M包含可自由基聚合的烯键式不饱和化合物,例如具有恰好一个烯键式不饱和C-C-双键或恰好2个共轭烯键式不饱和双键的化合物。可能的化合物选自丙烯酸C1-C20-烷基酯、甲基丙烯酸C1-C20-烷基酯、C1-C20-羧酸的乙烯基酯、具有至多20个碳原子的乙烯基芳族化合物、烯键式不饱和腈、乙烯基卤化物、C1-C10-醇的乙烯基醚、具有1或2个双键的脂族C2-C8-烯烃或这些单体的混合物。
单体组合物PA-M的理论玻璃化转变温度根据Fox为至多+50℃,优选至多+30℃。优选地,单体组合物PA-M的理论玻璃化转变温度根据Fox为至少-80℃,优选至少-50℃。
根据Fox的理论玻璃化转变温度根据Fox方程计算如下
1/Tg=xA/TgA+xB/TgB+xC/TgC+........
Tg:计算的共聚物的玻璃化转变温度
TgA:单体A的均聚物的玻璃化转变温度
TgB、TgC:对应于单体B、C等的Tg
xA:单体A的质量分数,(单体A的质量)/(共聚物的总质量),
xB、xC对应于单体B、C等。
单体组合物PA-M包含至少一种在20℃和1巴下在水中的溶解度<60℃g/l的可自由基聚合的烯键式不饱和化合物作为主要组分。优选地,该至少一种化合物具有恰好一个烯键式不饱和C-C双键或恰好2个共轭烯键式不饱和双键。
可能的化合物选自丙烯酸C1-C20-烷基酯、甲基丙烯酸C1-C20-烷基酯,C1-C20-羧酸的乙烯基酯、具有至多20个碳原子的乙烯基芳族化合物、乙烯基卤化物、C1-C10-醇的乙烯基醚、具有1或2个双键的脂族C2-C8-烯烃或这些单体的混合物。
丙烯酸C1-C20-烷基酯和甲基丙烯酸C1-C20-烷基酯为例如具有C1-C20-烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯,例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己基酯,特别是(甲基)丙烯酸烷基酯的混合物。
C1-C20-羧酸的乙烯基酯为例如月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯(versatic acid vinylester)和乙酸乙烯酯。
乙烯基芳族化合物为例如乙烯基甲苯、2-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-丁基苯乙烯、4-正丁基苯乙烯、4-正癸基苯乙烯,优选苯乙烯。
乙烯基卤化物为例如被氯、氟或溴取代的烯键式不饱和化合物,优选氯乙烯和偏二氯乙烯。
乙烯基醚为例如乙烯基甲基醚、乙烯基异丁基醚且优选C1-C4-醇的乙烯基醚。
具有1或2个双键的脂族C2-C8-烯烃为例如丁二烯、异戊二烯和氯丁二烯、乙烯和丙烯。
优选地,单体组合物PA-M包含以下组分:
A)基于单体组合物PA-M的总质量计30-100重量%的至少一种单体PA-M1;
B)基于单体组合物PA-M的总质量计0-70重量%的至少一种单体PA-M2,其选自乙烯基芳族化合物、饱和的分支和非分支的C1-C12-羧酸与二不饱和的分支和非分支C4-C8-烯烃的乙烯基酯。
c)基于单体组合物PA-M的总质量计0-20重量%的至少一种不同于PA-M1和PA-M2的可自由基聚合的烯键式不饱和单体PA-M3。
优选地,单体组合物PA-M包含基于PA-M的总重量计至少30重量%、特别优选至少50重量%且非常特别优选至少70重量%的至少一种单体PA-M1,其选自丙烯酸的C1-C20-烷基酯、甲基丙烯酸的C1-C20-烷基酯及其混合物。
(甲基)丙烯酸烷基酯的实例为:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯((meth)acrylic acid n-pentyl ester)、(甲基)丙烯酸异戊酯((meth)acrylic acid isopentyl ester)、(甲基)丙烯酸2-甲基丁基酯、(甲基)丙烯酸戊酯((meth)acrylic acid amyl ester)、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基丁基酯、(甲基)丙烯酸戊酯((meth)acrylic acid pentyl ester)、(甲基)丙烯酸正庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸2-丙基庚基酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯和(甲基)丙烯酸正十二烷基酯。
优选的单体PA-M1是丙烯酸C1-C10-烷基酯和甲基丙烯酸C1-C10-烷基酯,特别是丙烯酸C1-C8-烷基酯和甲基丙烯酸C1-C8-烷基酯,其中在每种情况下特别优选丙烯酸酯和丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的混合物。非常特别优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己基酯以及这些单体的混合物,以及这些单体与甲基丙烯酸甲酯的混合物。
在一个实施方案中,单体组合物PA-M仅包含单体PA-M1。
在另一个实施方案中,除了单体PA-M1以外,单体组合物PA-M还包含至少一种其他单体PA-M2,其选自乙烯基芳族化合物、饱和的分支的和非分支的C1-C12-羧酸与二不饱和的分支的和非分支的C4-C8-烯烃的的乙烯基酯。
优选的单体M2是前述的化合物,特别是乙烯基芳族化合物,优选乙烯基甲苯、2-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-丁基苯乙烯、4-正丁基苯乙烯、4-正癸基苯乙烯。特别优选苯乙烯。
优选地,单体组合物PA-M包含基于PA-M的总重量计至少0至70重量%、特别优选0至50重量%且非常特别优选0至30重量%的至少一种单体PA-M2。
在一个特别的实施方案中,单体组合物PA-M仅由选自PA-M1和PA-M2的单体组成。
单体组合物可以包含不同于单体PA-M1和PA-M2的其他单体PA-M3。可能的单体PA-M3可以是例如具有羧酸基团、磺酸基团、磷酸半酯基团或膦酸基团的单体,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、顺丁烯二酸或富马酸;包含羟基的单体,例如(甲基)丙烯酸C1-C10-羟烷基酯、(甲基)丙烯酰胺;和包含脲基的单体,例如(甲基)丙烯酸脲基酯;具有苯基氧乙基乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和(甲基)丙烯酸氨基酯的单体,例如(甲基)丙烯酸2-氨基乙基酯。
由单体组合物PA-M组成的聚合物的理论玻璃化转变温度优选在-80℃至+50℃的范围内,特别优选在-50℃至+30℃的范围内。
单体组合物PA-M的聚合通常在聚合引发剂的存在下进行。
合适的聚合引发剂是本领域技术人员已知的所有常规引发剂。如果聚合在高温下进行,则仅使用在所需反应温度下具有足够的分解速率的纯热分解引发剂(例如基于过氧化物或偶氮化合物)就足够了。这种化合物的实例是本文中作为化合物(I1)指定的那些化合物。但是,如果聚合发生在较低的温度下发生,则通常使用由可氧化组分(I1)和还原组分(I2)组成的氧化还原引发剂体系(I)。
任选地,除了聚合引发剂或氧化还原引发剂体系(I)之外,还可以添加包含至少一种过渡金属并且催化引发剂或引发剂体系的分解的化合物。其实例包括铁络合物,例如来自AkzoNobel的E-FE-6或E-FE-13。
在本发明的上下文中,合适的聚合引发剂特别是能够引发水性介质中的自由基乳液聚合的氧化组分(I1)和还原组分(I2)的氧化还原引发剂体系(I)。基于单体组合物的总量计,它们通常使用的量为0.1-10重量%,优选0.2-4重量%。
常规化合物(I1)是无机过氧化物,例如过二硫酸钠(sodium peroxidisulfate)、过二硫酸铵(ammonium peroxidisulfate)和过氧化氢;有机过氧化物,例如过氧化二苯甲酰和叔丁基过氧化氢;以及偶氮化合物,例如偶氮异丁腈。
优选的化合物是过氧化二苯甲酰和叔丁基过氧化氢。
其他实例包括过氧二硫酸盐,例如过氧二硫酸钾、过氧二硫酸钠或过氧二硫酸铵;过氧化物,例如过氧化钠或过氧化钾;过硼酸盐,例如过硼酸铵、过硼酸钠或过硼酸钾;单过硫酸盐,例如单过硫酸氢铵、单过硫酸氢钠或单过硫酸氢钾;过氧羧酸的盐,例如单过氧邻苯二甲酸铵、单过氧邻苯二甲酸钠、单过氧邻苯二甲酸钾或单过氧邻苯二甲酸镁;叔丁基过氧化氢、叔戊基过氧化氢、枯基过氧化氢;过乙酸、过苯甲酸、单过邻苯二甲酸或间氯过苯甲酸,以及酮过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物或混合的酰基-烷基过氧化物。二酰基过氧化物的实例是过氧化二苯甲酰和过氧化二乙酰。二烷基过氧化物的实例是二叔丁基过氧化物、二枯基过氧化物、二(α,α-二甲基苄基)过氧化物以及二乙基过氧化物。混合的酰基-烷基过氧化物的实例是过苯甲酸叔丁酯。酮过氧化物例如为过氧化丙酮、过氧化丁酮和1,1'-过氧化双环己酮。还可提及例如1,2,4-三氧杂环戊烷或9,10-二氢-9,10-桥联氧化蒽(9,10-dihydro-9,10-epidioxidoanthracene)。
还原助引发剂(I2)优选为羟基甲烷亚磺酸、丙酮亚硫酸氢盐、异抗坏血酸和抗坏血酸,以及在每种情况下它们的衍生物和盐,优选钠盐,特别优选使用抗坏血酸、异抗坏血酸钠和羟基甲磺酸的钠盐。后者可作为例如来自BASF的Rongalit C或来自Bruggemann的Bruggolite SFS获得。
在另一个实施方案中,单体组合物PA-M的聚合在无聚合引发剂下进行。在此情况下,聚合可以例如通过辐射或通过热能来引发。
聚氨酯PU与聚合单体PA-M的重量比优选在5:95至95:5的范围内,特别是在30:70至70:30的范围内。
在本发明的聚合物分散体中,聚合物颗粒通常具有0.01-2.0μm、优选0.02-0.4μm的平均粒度,其为通过动态光散射测量的z平均值。优选地,平均粒度小于2.0μm,优选小于0.4μm。
本发明的聚合物水分散体一般具有10-75%、优选20-65%且特别优选25-55%的固含量。
本发明还提供了一种用于制备本发明的聚合物水分散体的方法,包括步骤A)和B)。
优选地,进行步骤A),提供如上所定义的呈分散聚氨酯颗粒形式的至少一种聚氨酯PU的聚合物水分散体,这样进行
A1)首先使含有形成聚氨酯的化合物PU-M的单体组合物在溶剂存在下以聚加成反应聚合,
A2)然后将聚氨酯分散在水中。
聚氨酯的制备通过本领域技术人员已知的方法进行。
制备例如可以这样一种方式进行,使异氰酸酯组分PU-M1与组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5反应,其中组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5的反应性基团与组分PU-M1的异氰酸酯基团完全反应。在本文中,组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5通常以大致相当于所需化学计量和期望的质量分数的量使用。特别地,异氰酸酯组分PU-M1与组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5以这样的量使用,使得PU-M1中的异氰酸酯基团与组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5中的与异氰酸酯基团反应形成共价键的全部官能团的摩尔比在1:1.1至1.1:1的范围内。特别地,PU-M1中的异氰酸酯基团与组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5中的官能团的总量的摩尔比至少为1:1,特别在1:1至1.05:1范围内。
制备通常这样进行,首先引入至少一些,例如至少75%、特别至少90%且尤其全部量的组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5,然后向其中加入组分PU-M1。组分PU-M1的添加可以在反应条件下进行。然而,优选首先加入组分PU-M1,然后建立异氰酸酯基团与组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5的反应性官能团进行反应的反应条件。
组分PU-M1与组分PU-M2、PU-M3、PU-M4和任选的PU-M5的反应通常在20℃至180℃、优选40℃至100℃、特别优选50℃至90℃的温度下进行。在反应期间,温度可保持不变或者持续升高或分阶段升高。
化合物PU-M的加聚可在低于大气压、超大气压或大气压下进行。一般而言,反应在大气压下进行。
反应通常进行直至NCO值达到理论转化率值的至少95%,优选至少97%,特别优选至少98%。优选地,进行反应,直到反应混合物中的异氰酸酯基团的含量不超过1重量%、特别是0.5重量%的值。为此所需的反应时间通常为3至20小时,特别是5至12小时,这取决于所选的反应温度。优选地,反应在充分混合反应混合物的情况下进行,例如在搅拌和/或泵送循环下进行。
反应速率优选通过加入至少一种合适的催化剂而提高。这样的催化剂是在文献中已知的,例如由G.Oertel(ed.),Polyurethane[Polyurethanes],第3版,1993,Carl HanserVerlag,Munich–Vienna,第104至110页,第3.4.1.章,"Katalysatoren[Catalysts]”已知。
合适的催化剂是有机胺,特别是叔脂族、脂环族或芳族胺,布朗斯台德酸( acids)和/或路易斯酸性有机金属化合物,后者是优选的。上述催化剂的混合物也是适用的。
路易斯酸性有机金属化合物的实例为
-锡化合物,特别是有机羧酸的锡(ii)盐,例如二乙酸锡(ii)、二辛酸锡(ii)、二(乙基己酸)锡(ii)和二月桂酸锡(ii)以及有机羧酸的二烷基锡(IV)盐,例如二乙酸二甲锡、二乙酸二丁锡、二丁酸二丁锡、二丁基二(2-乙基己酸)锡、二月桂酸二丁锡、顺丁烯二酸二丁锡、二月桂酸二辛锡和二乙酸二辛锡;
-有机羧酸的锌盐,例如二乙酸锌(ii)、二辛酸锌(ii)、双(乙基己酸)锌(ii)、新癸酸锌(ii)(二(7,7-二甲基辛酸)锌(ii)和二月桂酸锡(ii));
-铋化合物,例如铋羧酸盐,特别是具有至少六个碳原子的羧酸盐,例如辛酸铋、乙基己酸铋、新癸酸铋或新戊酸铋;例如K-KAT 348、XC-B221;来自King Industries的XC-C227、XC 8203和XK-601,来自TIB Chemicals的TIB KAT 716、716LA、716XLA、718、720、789和来自Shepherd Lausanne的那些,以及例如来自德国Langenfeld的OMG Borchers GmbH的Katchi 24;315;320;
-铁、钛、铝、锆、锰、镍、锌和钴的乙酰丙酮化物;
-锆、钛和铝化合物,例如四乙酰丙酮锆(zirconium tetraacetylacetonate)(例如来自King Industries的4205);二酮锆(zirconium dionates)(例如来自King Industries的XC-9213;XC-A 209和XC-6212);二酮酸铝(aluminumdionate)(例如来自King Industries的5218 5)。
Blank等人在Progress in Organic Coatings,1999,卷35,第19-29页中描述了其他金属催化剂。
优选地,不使用二烷基锡(IV)盐。优选使用锌催化剂。在锌催化剂中,优选羧酸锌,特别优选具有至少六个碳原子、非常特别优选至少八个碳原子的羧酸锌,特别是二乙酸锌(ii)或二辛酸锌(ii)或新癸酸锌(ii)。标准的市售催化剂为例如来自德国朗根费尔德(Langenfeld)的OMG Borchers GmbH的Kat 22以及各自购自德国曼海姆(Mannheim)的TIB Chemicals AG的TIB KAT 616、TIB KAT 620和TIB KAT 635。
可通过存在酸来额外地增强催化剂的效果,例如通过如EP2316867A1中所述的pKa值<2.5的酸或者通过如WO 04/029121A1中所述的pKa值在2.8和4.5之间的酸。优选使用pKa值不超过4.8、特别优选不超过2.5的酸。
也可以想到无催化剂地进行反应;然而,在此情况下,反应混合物必须经受更高的温度和/或更长的反应时间。
该反应优选在非质子有机溶剂中进行。其实例为脂族酮,特别是具有3至8个碳原子的脂族酮;脂族一元羧酸的单-C1-C4-烷基酯,特别是乙酸的酯;脂族醚,例如二-C1-C4-烷基醚及其混合物,以及与烃的混合物。优选的溶剂是脂族酮,特别是具有3-8个碳原子的那些,如丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮和环己酮以及它们的混合物。通常选择溶剂的量,使得反应混合物的粘度允许充分混合,并且同时反应物的浓度尽可能高。
所需的反应时间可以从几分钟到数小时变化。在聚氨酯化学领域中,反应时间如何受大量参数如温度、单体浓度、单体的反应性的影响是已知的。
合适的聚合装置是搅拌釜反应器,特别是如果通过同时使用溶剂而提供低粘度和良好的散热时。
如果反应在没有稀释的情况下进行,那么考虑到通常高的粘度和通常仅短的反应时间,特别地,挤出机、特别是自清洁式多螺杆挤出机是合适的。
对本发明而言,以此方式制备的聚氨酯分散体的通过动态光散射法使用MalvernB autosizer 2C测量的平均粒度(z平均值)不是非常重要,通常小于1000nm,优选小于500nm,特别优选小于200nm。平均粒度非常特别优选在20-200nm范围内。
聚氨酯分散体的固含量通常为10-75重量%,优选20-65重量%,粘度为10-500mPa.s(带有测量头C的ICI锥板粘度计,根据ASTM D4287),在20℃的温度和250s-1的剪切速率下测量)。
在聚氨酯化学领域中,如何通过选择对彼此具有反应性的单体的分数以及每个分子的反应性官能团的数量的算术平均值来调节聚氨酯的分子量,一般是已知的。
步骤A2)中的分散根据本领域技术人员已知的方法进行,例如使用超声波。可通过添加其他溶剂来促进分散。
优选地,步骤B),单体组合物PA-M的自由基聚合以这样的方式进行
B1)首先将一些聚合引发剂和一些单体组合物PA-M加入到聚氨酯PU的聚合物水分散体中并引发聚合,
B2)在存在于聚合物分散体中的单体组合物PA-M的单体至少部分聚合之后,加入其他单体组合物PA-M。
步骤B2)中的添加可以连续地或不连续地进行。
在一个优选的实施方案中,进行步骤B)中的添加,使得首先引入聚氨酯(PU)并通过添加引发剂和一些单体组合物(PA-M)开始聚合。在单体组合物(PA-M)的单体完全或部分反应之后,然后引入其他单体组合物(PA-M)并继续聚合至基本完全转化。
在一个进一步优选的实施方案中,首先引入聚氨酯(PU),然后在开始时同时计量加入一些单体组合物(PA-M)和一些引发剂。在单体组合物(PA-M)的单体完全或部分反应之后,然后引入其他单体组合物(PA-M)并继续聚合至基本完全转化。
在两个描述的实施方案中,单体组合物可以分散在数股进料中,并且彼此独立地以变化的剂量率和/或变化的一种或更多种单体的含量而提供。
“基本上完全转化”意指转化率基于所用单体组合物(PA-M)的总量计多于85%、优选多于95%且特别优选多于98%。
引发剂或引发剂体系的添加可连续地或不连续地进行。
优选地,引发剂或引发剂体系的添加以多个步骤进行。
引发剂或引发剂体系可分配在多股进料中,并且彼此独立地以变化的剂量率和/或变化的一种或更多种组分的含量而提供。
如果引发剂或引发剂体系包含多个组分,则可接连地或同时添加这些组分。引发剂(I)的还原组分(I2)一般在开始加入组分(I1)后不久添加,但也可与组分(I1)同时添加。
在一个优选的实施方案中,在完成单体组合物的添加之后添加一些引发剂或引发剂体系。
任选地,也可存在分子量调节剂。由于聚合中存在分子量调节剂,由此通过新的自由基形成了链终止和新链的开始,结果,所得聚合物的分子量减小,并且在交联剂的存在下,交联位点的数目(交联密度)也减小。如果在聚合过程中调节剂的浓度增加,则在聚合过程中交联密度进一步减小。这样的分子量调节剂是已知的,例如它们可以是巯基化合物,例如优选叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇、异辛基巯基丙酸、巯基丙酸、二聚α-甲基苯乙烯、2-乙基己基硫代乙酸酯(EHTG)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MTMO)或萜品油烯(terpinoline)。分子量调节剂是已知的并且在例如Houben-Weyl,Methoden derorganischen Chemie[Methods of organic chemistry],卷XIVII,第297页及后文,1961年,Stuttgart中有所记载。
根据本发明,聚合在不高于95℃的温度下进行。优选地,温度在50℃至85℃的范围内,特别优选在60℃至85℃的范围内。
如果需要,聚合物水分散体可在制备之后进行物理除臭。物理除臭可包括用蒸汽、含氧气体优选空气、氮气或超临界二氧化碳例如在搅拌容器中(如DE-B 12 48 943中所述)或在逆流塔中(如DE-A 196 21 027中所述)将聚合物分散体气提。
本发明还提供了本发明的聚合物水分散体用于制备胶粘剂的用途,以及使用通过本发明方法制备的聚合物水分散体来制备胶粘剂的用途。
优选的胶粘剂是用于制备粘性标签、胶带、膏药、绷带和自粘膜的压敏胶粘剂。
胶粘剂可包含其他添加剂,例如填料、染料、流动助剂且特别是增粘剂(增粘树脂)。
增粘剂例如是天然树脂,例如通过歧化或异构化、聚合、二聚、水合作用生成的松香及其衍生物。它们可以以具有例如单价或多价抗衡离子(阳离子)它们的盐的形式存在,或优选以其酯化的形式存在。用于酯化的醇可以是一元的或多元的。实例为甲醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2,3-丙硫醇、季戊四醇。增粘剂的重量含量优选为5至100重量份,特别优选10至50重量份,基于100重量份的胶粘剂组合物计。
本发明还提供了压敏胶粘剂制品,其中至少一些基材表面涂覆有
i)至少一种本发明的聚合物水分散体和/或
ii)至少一种通过本发明的方法制备的聚合物水分散体。
基材可以是例如纸张、由聚烯烃或聚氯乙烯制成的塑料膜。
实施例
使用以下产品和缩写:
多异氰酸酯-1:NCO官能度为…的基于HDI的多异氰酸酯,无溶剂;例如可作为BASF的HI 100获得
PPG-二醇-1:Mw≈2000g/mol且OH值=55的聚(丙二醇)二醇;例如可作为BASF SE的1000/1获得
PPG-二醇-2:Mw≈4000g/mol且OH值=28的聚(丙二醇)二醇;例如可作为BASF SE的1005/1获得
EP-PO-EO共聚物:环氧丙烷分数为90%且Mw≈1000g/mol的环氧乙烷/环氧丙烷/环氧乙烷嵌段共聚物;例如可作为BASF SE的PE 3100获得
聚酯醇-1:Mw≈2000g/mol且OH值=56的脂族聚酯醇;例如可作为BASF SE的6607/1获得
聚酯醇-2:Mw≈2000g/mol且OH值=56的芳族聚酯醇;例如可作为BASF SE的7600/1获得
聚酯醇-3:Mw≈2000g/mol且OH值=56的基于二聚脂肪酸的聚酯醇;例如可作为Croda的3192获得
聚碳酸酯二醇-1:Mw≈2000g/mol且OH值=56的脂族聚碳酸酯二醇;例如可作为Bayer Material Science的C2200获得
二丙二醇二甲基醚:二丙二醇二甲基醚混合物,例如可作为Dow的ProglydeTMDMM获得
E-Fe-6:亚乙基二胺四乙酸,铁钾盐
C:羟甲基亚磺酸钠二水合物
E316:异抗坏血酸钠
Foamex 831:消泡物质和脱气物质的混合物,无硅。基于疏水有机活性成分和分散的固体的制剂,无硅且无矿物油;
来自Evonik的消泡剂
Afranil MG:包含脂族羟基化合物的可水乳化的消泡剂;来自BASFSE的消泡剂
使用以下缩写:
tBHP:叔丁基过氧化氢
EHA:丙烯酸2-乙基己基酯
S:苯乙烯
EA:丙烯酸乙酯
MA:丙烯酸甲酯
MMA:甲基丙烯酸甲酯
nBA:丙烯酸正丁酯
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
HPA:丙烯酸羟丙酯
VAc:乙酸乙烯酯
DMF:二甲基甲酰胺
HCl:氯化氢
溴酚蓝:3,3′,5,5′-四溴酚磺酞
NMP:1-甲基-2-吡咯烷酮
SC:固含量
Rpm:每分钟转数
除非另有说明,使用以下分析方法:
HDC(流体动力学半径)
流体动力学半径通过流体动力学色谱法测定。在每个样品中,在加入样品45秒后加入标记物;这样将粒径与流动时间联系起来。于是,由流动时间、保留时间可以确定精确的粒度。
LD(透光率)
透光率是一个用于确定粒径差异的参数。在本文中,将聚合物分散体稀释至固含量为0.01%,透光率是与纯水相比较而测量。
Tg(计算)
玻璃化转变温度Tg根据Fox公式,由存在于共聚物中的单体的均聚物的玻璃化转变温度及其重量分数计算如下:
1/Tg=xA/TgA+xB/TgB+xC/TgC+........
Tg:计算的共聚物的玻璃化转变温度
TgA:单体A的均聚物的玻璃化转变温度
TgB、TgC:对应于单体B、C等的Tg
xA:单体A的质量/共聚物的总质量,
xB、xC对应于单体B、C等。
K值
K值是平均摩尔质量或粘度的量度。为了确定K值,制备1%浓度的DMF溶液并且测量温度为25℃。在Lauda恒温器CD 30和附加的冷却装置DLK 30中测量各样品的粘度。为此,使用Ubbelohde型,1号粘度计。为了确定流率,使用Lauda粘度计S,评估通过Epson HX-20计算机进行。
NCO值
向不带有搅拌棒的250ml锥形瓶中加入100ml NMP和10ml测量溶液,精确称量1至2g样品,然后将其在磁力搅拌器上用搅拌棒搅拌至完全溶解的点,然后用0.1N HCl溶液返滴定至绿颜色的点。对于测量溶液,在分析天平上在2升量瓶中称量25.84g二丁胺(分析纯)和0.15g溴酚蓝,用NMP加满至2升,然后充分混合直至所有物质都溶解。
NCO计算公式:
[空白值(ml)–消耗的HCl(ml)×42(MW NCO)]/[样品的初始重量(g)×100]
空白值:
将100ml NMP和10ml测量溶液装入250ml锥形瓶中并在搅拌下用0.1N HCl溶液返滴定,直到颜色从蓝色变为绿色。空白值对应于HCl溶液的ml消耗。
GPC(凝胶渗透色谱)
除非另有说明,本文中数均摩尔质量Mn和重均摩尔质量Mw的测定指的是根据DIN55672-2:2008:06通过尺寸排阻色谱法的凝胶渗透色谱测量,将聚甲基丙烯酸甲酯用作标物,并将四氢呋喃用作洗脱液。
除非另有说明,使用以下仪器参数:
仪器:PSS Agilent Technologies 1260Infinity
柱:1×PLGel Mixed E Guard(预柱),长5cm,直径0.75cm
1×PLGel Mixed E,长30cm,直径0.75cm
1×PLGel Resipore,长30cm,直径0.75cm
溶剂:THF
流率:1mL/min
注射体积:50μL
浓度:1g/L
温度:室温(20℃)
FFF(场流分级法)
对于由于显著凝胶率(=浑浊的THF溶液)而不能够通过GPC确定摩尔质量Mw的样品,凝胶含量以及平均摩尔质量Mw的测定通过场流分级法FFF进行。
为了测定场流分级FFF,将胶体样品(7g/l于THF中)根据流体动力学半径通过在狭窄的分级通道中错流进行分离;使用的洗脱液是THF。从多角度光散射检测器的角度分布读取所有级分的半径,各级分的摩尔质量的结果来自折射率检测器和光散射检测器的比较;为了评估,使用dn/dc=0.08cm3/g。为测定溶胶级分,对0.2μm以上的,和对5.0μm以上的溶胶级分进行预过滤。损失级分,即在回收率<100%的情况下,可能保留在了预滤器中(=凝胶体>5μm)或通过分离膜逸出(=Mw<5kDa的低分子量组分)。将得到的%溶胶和%凝胶的测量值根据它们在样品制备期间的行为相应地校正并且总计达100%。平均摩尔质量Mw由下式计算:Mw=%溶胶×Mw(溶胶)+%凝胶×Mw(凝胶)。
设置/分离方法:
聚氨酯分散体的合成
一般方法PU-1,以PUD 1为例说明
在具有回流冷凝器的3升的HWS搅拌釜反应器中,将800g PPG-二醇-1和64g 2,2-二羟甲基丙酸加热至60℃,并以100rpm搅拌。在此温度下,加入150g甲苯2,4-二异氰酸酯并用100g丙酮冲洗。将混合物在98℃下搅拌5小时,然后在200rpm的剧烈搅拌下用1升丙酮稀释所得聚氨酯(端NCO含量<0.25%)。然后,加入20g三乙胺作为中和剂,并将混合物在120rpm下后搅拌5分钟。通过加入1.5升去矿物质水在120rpm的搅拌下进行分散。向混合物中加入1g Afranil MG和2滴硅酮消泡剂后,通过在100毫巴下真空蒸馏而除去丙酮(外部温度75℃,内部温度最高达43℃),测定所得聚氨酯分散体的固含量并用去矿物质水将混合物调节至期望的固含量。然后,将聚氨酯分散体通过400μm过滤器过滤以除去可能的杂质。
获得固含量为40%、K值=37.4、LD值=74且pH=6.4的聚氨酯分散体PUD 1。
聚氨酯分散体PUD2至PUD5的制备以类似的方式进行,进料物质的种类和数量如表1所示地变化。
表1:通过方法PU-1制备的PPG-基PU分散体的概况(本发明)
一般方法PU-2(合成PUD6至PUD9,非本发明)
在具有回流冷凝器的搅拌釜反应器中,首先在60℃下引入365.2g多元醇组分、30.9g 2,2-二羟甲基丙酸、0.9g乙醇和44g丙酮,并在搅拌下掺入73.65g甲苯2,4-二异氰酸酯于7.2g丙酮中的混合物。将反应混合物加热至90℃,并在此温度下保持数小时。在用另外的366g丙酮稀释并同时冷却至50℃后,通过加入9.3g三乙胺中和所得聚氨酯,然后后搅拌5分钟。分散通过在15分钟内加入0.6升去矿物质水搅拌地进行。在加入2ml的后,通过在55℃下真空蒸馏而除去丙酮。
关于以此方式制备的聚氨酯分散体PUD-6至PUD-9的详情可见于表2。
表2:通过方法PU-2制备的PU分散体的概况(非本发明)
PUD-10的合成(类似于EP 334032,非本发明)
在具有回流冷凝器的搅拌釜反应器中,首先在室温下引入214.6g PPG-二醇-1、76.0g羟基新戊酸、161.0g多异氰酸酯-1和23.8g丙酮,然后将混合物在搅拌下加热至100℃并在此温度下保持6小时。在用510.6g丙酮稀释并同时冷却至50℃后,通过在20分钟内加入54.3g三乙胺而将所得低聚氨酯(oligourethane)中和(端NCO=0%),并且后搅拌5分钟。分散通过在25分钟内加入760ml去矿物质水搅拌地进行。在加入8ml TEGO Foamex 831(于丙酮中10%浓度)后,通过真空蒸馏而除去丙酮。这得到固含量为40.1%、pH6.7、MW=14300g/mol、MN=3790g/mol且平均粒度(DLS)为40nm的聚氨酯分散体。
PUD-11的合成(类似于Adler等,Prog.Org.Coat.2001,非本发明)
向具有回流冷凝器的搅拌釜反应器中加入261.8g EP-PO-EO共聚物、36.9g 2,2-二羟甲基丙酸、17.9g甲基丙烯酸羟乙酯和12.1g 1-戊醇。然后,将混合物在搅拌下加热至50℃,并在20分钟内掺入153.1g异佛尔酮二异氰酸酯。用13g丙酮冲洗后,将反应混合物加热至100℃并在此温度下保持6小时。在用558g丙酮稀释并同时冷却至50℃后,通过在5分钟内加入27.5g二乙醇胺而将所得低聚氨酯中和(端NCO=0.07%),并且后搅拌15分钟。分散通过在15分钟内加入720ml去矿物质水搅拌地进行。在加入10ml TEGO831(于丙酮中10%浓度)后,通过真空蒸馏而除去丙酮。这得到固含量为36.7%、pH7.4、MW=9210g/mol、MN=3730g/mol且平均粒度(DLS)为30nm的聚氨酯分散体。
PUD-12的合成(非本发明)
在具有回流冷凝器的搅拌釜反应器中,首先引入580g PPG-二醇-2、72g 1,4-丁二醇、40g 2,2-二羟甲基丙酸和750g二丙二醇二甲醚(PROGLYDETM DMM)并加热至60℃。在100rpm的搅拌下,加入298g异佛尔酮二异氰酸酯并用60g二丙二醇二甲醚冲洗。将混合物在98℃下搅拌5小时。然后,在200rpm的剧烈搅拌下,加入3g肼作为增链剂并将6.8g三乙胺作为中和剂加入至所得聚氨酯中(端NCO=0.443%),并以120rpm后搅拌5分钟。分散通过添加1.38升去矿物质水在120rpm的搅拌下进行。这得到固含量为42%的聚氨酯分散体,由于不溶于THF,其Mw不能通过GPC测定。通过FFF分析测定凝胶率为35%,平均摩尔质量Mw为54MDa。
PUD-13的合成(非本发明)
向装有回流冷凝器的搅拌釜反应器中加入211.1g PPG-二醇-1、21.2g2,2-二羟甲基丙酸、38.0g 1,4-丁二醇和52g丙酮。然后,在搅拌下将混合物加热至65℃,并掺和有182.7g异佛尔酮二异氰酸酯与10.3g丙酮的混合物,然后将混合物在80℃下保持2.75小时。在用366g丙酮稀释并同时冷却至50℃后,将所得聚氨酯(端NCO=1.21%)转移至蒸馏反应器中,并在30℃下掺和有2.1g异佛尔酮二胺作为增链剂。然后,在6分钟内,逐滴加入16.7g二乙基乙醇胺作为中和剂的并将混合物后搅拌5分钟。分散通过在19分钟内加入760ml去矿物质水搅拌地进行。紧接着,在16分钟内逐滴加入4.1g作为交联剂的二亚乙基三胺,以4.1g二亚乙基三胺于80.4g水中的溶液的形式加入。在加入1ml TEGO831后,通过真空蒸馏而除去丙酮。这样得到固含量为34.0%、pH7.6且平均粒度(DLS)为506nm的聚氨酯分散体,由于其在THF中的溶解性,其Mw不能通过GPC测定。通过FFF分析测定凝胶率为45%,平均摩尔质量Mw为50MDa。
PU/PA混合分散体的合成
通过3种不同的方法制备PU/PA混合分散体,其中方法HD-M1(参考混合分散体6的描述)和HD-M2(参考混合分散体20的描述)的不同之处仅在于引发剂体系的添加,但对于相同的单体组成产生了实际相同的应用性能。相比之下,第三种方法HD-M3在单体的添加方面不同于方法HD-M1和HD-M2,并且产生了明显不同的应用性能。所有的比较例都标有前缀“C”。
一般方法HD-M1,以混合分散体6为例说明(“进料方法”)
将20g水、0.13g 40%浓度的E-Fe-6溶液和625g PUD-1的混合物在氮气氛下加热至85℃并搅拌5分钟。在每种情况下,向该混合物中加入10%的引发剂进料1和2并搅拌。随后在2.5小时计量加入由141.25g EHA和108.75g苯乙烯组成的单体进料,5分钟后,在4小时内计量加入剩余的引发剂进料1和2。然后加入10g水并在85℃的温度下进行15分钟的后聚合反应,然后冷却反应混合物,然后将其过滤。
引发剂进料1(还原剂):
3.2gC和111.25g水
引发剂进料2(氧化剂):
37g tBHP(10%浓度溶液)和70g水
以类似的方式,改变所用的聚氨酯分散体、单体进料的组成以及引发剂的量和类型而合成其他混合分散体。在表3和表4中给出了相应混合分散体的相关参数和性质的概况。
表3:根据方法HD-M1制备的PU/PA混合分散体的概况
1)以相应的比例变化配制HD-M1中在进料中和初始装载中给出的水的量,以达到表4中给出的理论SC。所有分散体的单体转化率>99.9%。
表4:表3的PU/PA混合分散体的湿样品值。
一般方法HD-M2,以混合分散体5为例说明(“进料方法”)
将100g水、1.5g 1%浓度的E-Fe-6溶液和187.5g PUD-1的混合物在氮气氛下在150rpm的搅拌下加热至85℃。然后,加入9.0g10%浓度的tBHP水溶液,并将混合物后搅拌5分钟。然后,在85℃的反应温度下在4小时内计量加入由75.0g丙烯酸乙酯组成的单体进料,与其并行地,计量加入由0.63g的C于20.37g水中的溶液组成的还原剂进料。在进料结束后,在85℃下进行15分钟的后聚合。最后,进行化学除臭以进一步消耗单体,为此目的,在85℃下在1小时内计量加入进料3和4。将反应混合物冷却之后,将其过滤。这得到固含量为34.5%(理论上为35.1%)、pH为6.4并具有双模态粒度分布(59/145nm)的PU/PA混合分散体。
进料3(还原剂):
0.32gC和10.44g水
进料4(氧化剂):
2.06g tBHP(10%浓度溶液)和18.0g水
以类似的方式,改变所用的聚氨酯分散体或单体进料的组成而合成其他混合分散体。相应的混合分散体的相关参数以及性质的概况示于表5中。
表5:根据方法HD-M2制备的PU/PA混合分散体的概况
1)如果获得了与配制HD-M2中描述的不同的固含量,则相应地调整进料中和初始装载中的所述的水量。所有分散体的单体转化率均>99.5%。
一般方法HD-M3,以混合分散体C25为例说明(“间歇方法”,非本发明)
在2升的平板法兰设备(flat-flange apparatus)中,在氮气氛下,将97.75g PUD-3与37.5g丙烯酸乙酯、12.5g丙烯酸正丁酯、1.33g过新戊酸叔丁酯和0.03g 40%浓度的E-Fe-6溶液混合,然后向反应混合物中注入52.9g水。在搅拌下,将混合物在1小时内加热至85℃,然后保持在该温度下持续搅拌3小时,以保证必要的单体消耗。冷却反应混合物之后,将其过滤。这得到固含量为43.7%(理论上为45%)、pH值为7.2和LT值为80%的PU/PA混合分散体。
以类似的方式,改变所用的聚氨酯分散体或单体进料的组成而合成其他混合分散体。相应混合分散体的相关参数和性能的概况在下表中给出。
表6:根据方法HD-M3制备的PU/PA混合分散体的概况
1)如果获得与配制HD-M3中所述不同的固含量,则相应地调整进料中和初始装载中的所述的水量。所有分散体的单体转化率均>99.5%。
2)与方案HD-M3相背离,省去添加E-Fe-6,并选择了替代的加热程序(在2小时内达到95℃,然后保持1小时)。
3)未测定
应用测试
将压敏胶粘剂以60g/m2的施用量涂覆在作为载体的PET膜RN 36上,并在90℃下干燥5分钟。将涂覆有压敏胶粘剂的载体切成25mm宽的测试条。
A)剥离强度(粘附力)
为了确定剥离强度,将25mm宽的测试条粘贴到由钢(AFERA钢)或聚乙烯制成的测试表面上,并且通过用重1kg的辊滚动一次而粘附。然后将测试条以一端夹紧在应力-应变测试设备的上部夹爪中。与试验表面成180°角度以300mm/min拉动胶粘带,即弯曲胶粘带并平行于测试板拉动,测量为此所需消耗的力。剥离强度的量度是作为五次测量的平均值得到的力,以N/25mm计。剥离强度是在粘附24小时后测定。在此时间之后,粘附力已充分发展。
B)剪切强度(内聚力)
为了测定剪切强度,将测试条粘贴到具有12.5×12.5mm的粘附表面的钢板(AFERA钢)上,通过用1kg重的辊滚动一次而粘附,然后用1kg的砝码以悬挂的方式加量。在大气条件(23℃;50%相对大气湿度)和70℃下测定剪切强度(内聚力)。剪切强度的量度是直到砝码降落的时间,以小时计;在每种情况下,计算五次测量的平均值。
c)S.A.F.T.测试(耐热性)
将测试条粘贴到具有12.5×12.5mm的粘附表面的AFERA钢上,通过用重2kg的辊滚动4次而粘附,并且在至少16小时的接触时间后,用1kg的砝码以悬挂的方式加重。在加重向下的过程中,从23℃开始以0.5℃/分钟的速率连续进行加热。当砝码降落时达到的加热温度是胶粘剂耐热性的量度。在每种情况下,计算三次测量的平均值。
d)快粘(瞬时粘附)
根据FINAT手册No.6中FINAT测试方法No.9(FTM 9)描述的Looptack测定进行快粘的测定:将宽度为25mm且长度至少为175mm的测试条以环的形式以两端夹紧在应力-应变测试设备的上部夹爪中,胶粘表面朝外。然后,使环的下端与垂直于应力-应变测试设备的运动方向对齐的PE板接触。为此,将环以300mm/min的速率向下降落到PE板上直到到达25×25mm的接触区域。然后,立即反转应力方向,再次以300mm/min的速度分离粘附结合。快粘的量度是拉动至粘附结合完全分离的点期间出现的最大力,以N/25mm计。在每种情况下,计算5次测量的平均值。
观察到的断裂样本的评估
F=在基材上无粘附膜
A100(A)=胶粘层完全遗留在基膜上(粘附断裂)
A0=胶粘层从基膜上脱离并转到基材上(倒回)
K=胶粘层分离而不与两种材料中的一种脱离(内聚力断裂)
K*=胶粘层分离而不从一种材料脱离(内聚力断裂),胶粘剂没有残余粘性
MB=膜的部分断裂或完全断裂
Z=迅速,粘合剂层剥落(咔嗒声)
表7:聚氨酯分散体PUD1至PUD-13的应用结果
1)在聚乙烯上的快粘
2)在钢上的剥离强度
3)剪切强度,大气条件(23℃;50%相对大气湿度)
4)70℃下的剪切强度
5)耐热性S.A.F.T.
6)由于不粘性,不可测试
表8:Tg不同的不同混合分散体(基于PPG的PUD,PU/PA=50:50)的应用结果
a)PUD变体
b)具有替代的氧化还原引发剂的变体
1)在聚乙烯上的快粘
2)在钢上的剥离强度
3)剪切强度,大气条件(23℃;50%相对大气湿度)
4)70℃下的剪切强度
5)耐热性S.A.F.T.
6)由于不粘性,不可测试
表9:在每种情况下纯聚乙烯丙烯酸酯的丙烯酸级分(Fox Tg=-8℃)方面不同的混合分散体的应用结果;变化PU/PA的比例、PUD的酸值以及中和剂和中和度。
表10:“批次方法”中不同混合分散体(基于PPG的PUD,PU/PA=50:50)的应用结果
1)在聚乙烯上的快粘
2)在钢上的剥离强度
3)剪切强度,大气条件(23℃;50%相对大气湿度)
4)70℃下的剪切强度
5)耐热性S.A.F.T.
6)由于不粘性,不可测试
表11:具有不同PUD多元醇组分的不同混合分散体(PU/PA=50:50)的应用结果
1)在聚乙烯上的快粘
2)在钢上的剥离强度
3)剪切强度,大气条件(23℃;50%相对大气湿度)
4)70℃下的剪切强度
5)耐热性S.A.F.T.
6)由于不粘性,不可测试
表12:具有不同PUD摩尔质量的不同混合分散体(PU/PA=50:50)的应用结果
1)在聚乙烯上的快粘
2)在钢上的剥离强度
3)剪切强度,大气条件(23℃;50%相对大气湿度)
4)70℃下的剪切强度
5)耐热性S.A.F.T.
6)由于不粘性,不可测试。
Claims (27)
1.一种可通过包括以下步骤的方法获得的聚合物水分散体:
A)提供呈分散聚氨酯颗粒形式的至少一种基本上未交联的聚氨酯PU的水分散体,
其中聚氨酯PU可通过聚合形成聚氨酯的化合物PU-M获得,所述形成聚氨酯的化合物PU-M包含至少一种二醇PU-M2,所述二醇PU-M2具有至少一种聚-C2-C14-亚烷基醚基团,所述聚-C2-C14-亚烷基醚基团具有至少一种式(i)单元
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为氢或C1-C12-烷基,
Rb为键或C1-C3-亚烷基,
其中如果Rb为键,则Ra不为氢,
并且其中PU基本上不具有烯键式不饱和双键并具有<20%的凝胶率;
B)在至少一种聚氨酯PU的水分散体中自由基聚合单体组合物PA-M,所述单体组合物PA-M来自可自由基聚合的烯键式不饱和化合物,包含至少一种在20℃和1巴下在水中的溶解度<60g/l的单体烯键式不饱和化合物作为主要成分,其中单体组合物的理论玻璃化转变温度根据Fox至多为50℃,其中大部分单体组合物PA-M在聚合过程中添加至所述至少一种聚氨酯PU的水分散体中。
2.根据权利要求1所述的聚合物水分散体,其中聚氨酯PU可通过聚合形成聚氨酯的化合物PU-M获得,形成聚氨酯的化合物PU-M包含至少98重量%的:
a)至少一种异氰酸酯化合物PU-M1,其包含:
a1)至少一种二异氰酸酯化合物PU-M1a和
a2)任选地至少一种不同于PU-M1a的异氰酸酯化合物PU-M1b,其每分子具有多于2个异氰酸酯基团,
b)至少一种二元醇或多元醇组分,其包含:
b1)至少一种具有至少一个聚-C2-C14-亚烷基醚基团的二醇PU-M2,所述聚-C2-C14-亚烷基醚基团具有至少一个式(i)单元,
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为氢或C1-C12-烷基,
Rb为键或C1-C3-亚烷基,
其中如果Rb为键,则Ra不为氢,以及
b2)任选地一种或多种不同于PU-M2的二醇或多元醇组分PU-M3,其选自
-脂族饱和低聚和高聚的二醇和多元醇化合物PU-M3a和
-摩尔质量小于400g/mol的脂族、脂环族和芳族的低分子量二醇化合物PU-M3b,
c)任选地至少一种具有至少一个极性基团和至少一个对异氰酸酯具有反应性的基团的组分PU-M4,
d)任选地一种或多种不同于组分A)至c)的组分PU-M5,其具有至少一个对异氰酸酯具有反应性的基团。
3.根据权利要求2所述的聚合物水分散体,其中形成聚氨酯的化合物PU-M包括:
a)基于化合物PU-M的总质量计,5至40重量%、优选10至25重量%的至少一种异氰酸酯组分PU-M1,
b1)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计,45至100重量%、优选70至99.5重量%的至少一种二醇组分PU-M2,
b2)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总质量计0-20重量%、优选0-15重量%的至少一种二元醇或多元醇组分PU-M3,
c)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4、PU-M5的总质量计0-15重量%、优选0.5-10重量%的至少一种组分PU-M4,
d)基于化合物PU-M2、PU-M3、PU-M4和PU-M5的总和计,0-10重量%、优选0-5重量%的不同于组分a)至c)的化合物PU-M5。
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中异氰酸酯组分PU-M1包含至少一种选自具有4至60个碳原子的二异氰酸酯化合物的二异氰酸酯化合物PU-M1a作为主要成分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中异氰酸酯组分PU-M1包含至少一种二异氰酸酯化合物PU-M1a作为主要成分,所述二异氰酸酯化合物PU-M1a选自甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、1-异氰酸酯基-3,5,5-三甲基-5-异氰酸酯基甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI)、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、双(4-异氰酸酯基环己基)甲烷(HMDI)及其混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中二醇PU-M2具有至少一种聚-C2-C14-亚烷基醚基团,所述聚-C2-C14-亚烷基醚基团具有至少一种式(i)的单元
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为C1-C12-烷基,
Rb为键或C1-C3-亚烷基。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中二醇PU-M2选自具有基于二醇的总重量计至少80重量%式(i)单元的聚-C2-C14-烷基亚乙基醚二醇。
8.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中化合物PU-M3a选自不同于PU-M2的脂族聚醚二醇、聚醚多元醇、聚酯二醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇和聚碳酸酯多元醇。
9.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中化合物PU-M3b选自非支化和支化的C2-C10-烷二醇和C2-C10-烯二醇。
10.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中化合物PU-M4选自具有一个或更多个选自羟基、巯基、伯胺和仲胺的NCO-反应性基团并且具有至少一个极性基团的化合物,所述极性基团选自羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐、硫酸半酯盐、磷酸盐、磷酸半酯盐和膦酸盐或聚环氧乙烷和聚环氧乙烷共聚物,所述聚环氧乙烷共聚物优选在一个末端封端。
11.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中聚氨酯PU具有小于0.1mol/kg的烯键式不饱和键。
12.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中聚氨酯PU具有基于聚氨酯的总重量计小于2重量%的脲基团。
13.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中聚氨酯PU具有10,000至500,000g/mol的重均摩尔质量Mw。
14.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中聚氨酯PU基本上不含凝胶。
15.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中聚氨酯PU具有小于10%的支化度。
16.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中单体组合物PA-M包含基于PA-M的总重量计至少30重量%、优选至少50重量%的至少一种单体PA-M1,所述单体PA-M1选自丙烯酸的C1-C20-烷基酯、甲基丙烯酸的C1-C20-烷基酯及其混合物。
17.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中单体组合物PA-M包含以下组分:
a)基于单体组合物PA-M的总质量计30-100重量%、优选50-100重量%的至少一种单体PA-M1;
b)基于单体组合物PA-M的总质量计0-70重量%、优选0-50重量%的至少一种单体PA-M2,其选自乙烯基芳族化合物、饱和分支和非分支C1-C12-羧酸的乙烯基酯和二不饱和分支和非分支C4-C8-烯烃。
18.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中由单体组合物PA-M组成的聚合物的理论玻璃化转变温度为至多50℃,并且特别地为-50℃至+30℃。
19.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中聚氨酯PU与聚合单体PA-M的重量比在5:95至95:5的范围内,特别在30:70至70:30的范围内。
20.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物水分散体,其中聚合物颗粒具有0.01至2.0μm、优选0.02至0.4μm的平均粒度,其为通过动态光散射测量的Z平均值。
21.一种制备聚合物水分散体的方法,包括:
A)提供呈分散聚氨酯颗粒形式的至少一种基本上未交联的聚氨酯PU的水分散体,
其中聚氨酯PU可通过聚合形成聚氨酯的化合物PU-M获得,所述形成聚氨酯的化合物PU-M包含至少一种二醇PU-M2,所述二醇PU-M2具有至少一种聚-C2-C14-亚烷基醚基团,所述聚-C2-C14-亚烷基醚基团具有至少一种式(i)的单元
-O-CHRa-CH2-Rb- (i)
其中
Ra为氢或C1-C12-烷基,
Rb为键或C1-C3-亚烷基,
其中如果Rb为键,则Ra不为氢,
并且其中PU基本上不具有烯键式不饱和双键并具有<20%的凝胶率;
B)在至少一种聚氨酯PU的水分散体中自由基聚合单体组合物PA-M,所述单体组合物PA-M来自可自由基聚合的烯键式不饱和化合物,包含至少一种在20℃和1巴下在水中的溶解度<60g/l的的单体烯键式不饱和化合物作为主要组分,其中单体组合物的理论玻璃化转变温度根据Fox至多为50℃,其中大部分单体组合物PA-M在聚合过程中添加至所述至少一种聚氨酯PU的水分散体中。
22.根据权利要求21所述的方法,其中反应B)以这样的方式进行
B1)首先将一些聚合引发剂和一些单体组合物PA-M加入到聚氨酯PU的水分散体中并引发聚合,
B2)在存在于分散体中的单体组合物PA-M的单体至少部分聚合之后,加入其他单体组合物PA-M。
23.根据权利要求22所述的方法,其中在步骤B2)中的添加是连续进行的。
24.根据权利要求22和23中任一项所述的方法,其中一些聚合引发剂在步骤B1)中加入,并且至少一些聚合引发剂在步骤B2)之后加入。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的方法,其中单体组合物PA-M的聚合在包含至少一种过渡金属的聚合引发剂的存在下进行。
26.根据权利要求1至20中任一项的分散体和/或通过根据权利要求21至25中任一项所述的方法制备的分散体用于制备胶粘剂、优选作为用于制备粘性标签、胶带、膏药、绷带和自粘膜的压敏胶粘剂的用途。
27.一种压敏胶粘剂制品,其中至少一些基材表面涂覆有
i)根据权利要求1至20中任一项的至少一种分散体和/或
ii)通过根据权利要求21至25中任一项的方法制备的至少一种分散体。
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