CN1104660A - 用作分散粘合剂的聚氨酯组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可用作分散粘合剂的新型聚氨
酯组合物。该粘合剂制成的磁性分散体系具有高光
泽度。该聚氨酯并具有极好的水解稳定性。该聚氨
酯包含一种多元醇、一种二异氰酸酯，一种扩链剂以
及一种由氨基二醇与质子酸反应产物构成的官能改
性剂。
Description
本发明涉及一种新型聚氨酯组合物。本发明还涉及一种由此种新型聚氨酯组合物制成的磁性记录体用的分散粘合剂。
高分子粘合剂业已与分散剂一起共同用来把磁粉涂敷在诸如聚酯膜和盘上以制成磁性记录体。由于分散剂与磁性颜料不良的偶合，通常需要高含量的分散剂。高含量分散剂与粘合剂一起共同使用的缺点包括分散剂的渗出以及促使粘合剂的水解降解，结果导致机械性能变坏。
为克服相当多的这些缺点，本身为分散剂的各种各样的粘合剂已逐渐使用起来。若干专利公开了种类繁多的这类粘合剂。
US3，490，945（“Slovinsky”）公开一种本身为分散剂的磁性记录体用的聚氨酯粘合剂。该slovinsky聚氨酯粘合剂是含有叔氮或季氮的一种用湿气固化的二异氰酸酯封端的预聚物。
US4，286，022（“Vermillion”）涉及一种溶液状聚合的羟基封端的聚氨酯嵌段共聚物该Vermillion聚氨酯嵌段共聚物包含聚酯或聚醚链段，短链脂族链段，其中10-100摩尔%含有叔和/或季氮，以及对称的无支链芳族尿烷链段，该链段使聚酯或聚醚以及短链脂族链段互相连结。
US5，089，344公开一种在含有磁粉与粘合剂带基上制成的磁性记录体。该粘合剂由二元醇、一种诸如1，4-环己烷二甲醇之类的扩链剂，二异氰酸酯以及叔胺的反应产物组成。
US5，124，424也公开一种用于磁性记录体的粘合剂。该粘合剂含有一种羟基封端的聚氨酯树脂，该树脂由聚碳酸酯多醇扩链剂、有机二异氰酸酯、以及一种含一个或多个亲水极性基团的活性氢化合物反应制成。该亲水氨基可以是一种叔氨基。
渴望获得的是具有良好的分散性、溶解性、良好的机械性能以及水解稳定性的分散粘合剂。
本发明提供一种新型聚氨酯组合物，该组合物包含：
（a）多元醇，
（b）一种二异氰酸酯
（c）扩链剂，以及
（d）一种官能改性剂。
本发明还包括用此种聚氨酯作分散粘合剂。这种分散粘合剂制得的磁性分散体系具有高光泽度，表明它有良好的磁性能及分散性。这种分散体系还表现极好的水解稳定性。这种分散粘合剂可成功地用于制成使用高表面积颜料的新型记录体。
本发明聚氨酯的制法是使多元醇、二异氰酸酯、扩链剂及官能改性剂起反应。
多元醇
合适的多元醇包括羟基封端聚醚、羟基封端聚酯、羟基封端聚已酸内酯、羟基封端聚碳酸酯（即聚碳酸酯多醇）或它们的混合物。
优选的一类羟基封端聚酯中间体通常是一种重均分子量约600-约2，000，优选是约700-约1，400，酸值通常小于0.8，优选是小于0.5的线形聚酯。借助端基分析来测定该分子量。该聚酯中间体的制法是（1）使一种或多种二元醇与一种或多种二元羧酸或酐进行酯化反应，或者（2）使一种或多种二元醇与二元羧酸酯进行反应，即酯基转移反应。二元醇与酸的摩尔比通常最好超过1摩尔，为的是获得一种端羟基占优势的线形链。
二元羰酸可以是脂族的、环脂族的、芳族的或者是它们的混合物。可以单独或混合使用的合适的二元羧酸，其碳原子总数通常为4-15，包括琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二酸、间苯二酸、对苯二酸、环己烷二羧酸，等等。也可使用诸如邻苯二甲酸酐，四氢化邻苯二甲酸酐之类的上述二元羧酸酐。己二酸是优选的二羧酸。
成酯的二元醇可以是脂族的、芳族的，或者是它们的混合物，其碳原子总数为2-12。例子包括：乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇，1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇，1，4-环己烷二甲醇、1，10-癸二醇、1，12-十二烷二醇、氢醌双（2-羟乙基）醚;2-甲基-1，3-丙二醇，3-甲基-1，5-戊二醇以及它们的混合物。1，4-丁二醇是优选的二元醇。
除上列聚酯多醇之外，可使用大批其它种类的技术和文献上已知的聚酯多醇，包括不同分子量的聚酯多醇和/或其中含有支链聚酯的聚酯多醇。例如可使用聚已酸内酯二醇。这些是内酯与双官能化合物的已知聚酯反应产物，该双官能化合物有两个能够使内酯开环的反应活性部位。这些双官能物料可用式HX-R-XH来表示，式中R是一个脂族、环脂族、芳族或杂环的有机基，X是O、NH及NR，其中R是一个烷基、芳基、芳烷基及环烷基的烃基。这种物料包括二元醇、二元胺及优选是氨基醇。可用的二元醇包括亚烷基二醇其中该亚烷基含有2-10个碳原子，例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇等以及它们的混合物。优选的酯是己二酸1，4-丁二醇酯。
制备聚酯优选的内酯是具有下列通式的ε-己内酯
式中至少6个R是氢，剩余的是氢或含1-10个碳原子的烷基，优选是甲基。可以使用各种内酯的混合物来制成聚酯，象ε-己内酯与三甲基-“τ”-甲基-ε-己内酯、“β”-甲基-ε-己内酯、二甲基-ε-己内酯等。通过与双官能反应物共热达到约100-约200℃，内酯能够不费力地聚合。这种聚己内酯多醇在US3，660，357中有描述，这些全部编列于此，以供参考。该聚己内酯二醇的重均分子量通常为约500-约5，000。
注意到合适的聚碳酸酯多醇也可用作中间体，而该物以及其制备方法公开在US4，643，949中，全部编列于此以供参改。其它低分子量聚碳酸酯多醇中间体还可由上列包括1，6-己二醇等在内的二元醇以及光气制成，或者用低分子量碳酸酯诸如碳酸二乙酯或二苯酯或者它们的混合物通过酯基转移反应制成。聚碳酸酯多醇的重均分子量通常为约500-约5，000。
羟基封端聚醚可以是来自一种碳原子总数为2-15的二元醇或多元醇的聚醚多醇，优选是一种与醚起反应的烷基二元醇或乙二醇，该醚包括2-6个碳原子的烯化氧，通常是环氧乙烷或环氧丙烷，或者它们的混合物。例如，羟基官能聚醚的制法是使丙二醇先与环氧丙烷起反应，接着与环氧乙烷起反应。由环氧乙烷产生的伯羟基比仲羟基更活泼，因而是优选的。可用的市售聚醚多醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚（丙二-乙二醇）、聚（四亚甲基醚二醇）（PTMEG）、由四氢呋喃（THF）和环氧乙烷或者THF和环氧丙烷制成的共聚醚、含有与环氧丙烷起反应的三羟甲基丙烷的甘油加合物、含有与环氧丙烷起反应的季戊四醇的季戊四醇加合物。以及类似的羟基官能聚醚或者它们的混合物。聚醚多醇还包括烯化氧的聚酰胺加合物，可以包括例如含有乙二胺与环氧丙烷反应产物的乙二胺加合物、含有二亚乙基三胺与环氧丙烷反应产物的二亚乙基三胺加合物、以及类似的聚酰胺型聚醚多醇。各种各样的聚醚中间体的平均分子量，通过分析其末端官能团测定，通常为约250-约3，000。最优选的平均分子量为约600-约1，000。
除上述聚醚型多醇外，还可以使用本行业的人以及文献上已知的其它多醇诸如具有不同分子量，由不同反应物等制成的多醇。对所用多元醇的确定取决于特定应用的具体需要并完全处于本行业普通人的理解范围之内。上述各多元醇可以单独或以混合物的方式使用。
最优选的多元醇是聚（己二酸亚丁基酯）
二异氰酸酯
可以使用任何合适的二异氰酸酯。合适的二异氰酸酯包括非受阻芳族二异氰酸酯及环脂族二异氰酸酯。非受阻芳族二异氰酸酯的例子包括4，4′-亚甲基双（异氰酸苯酯）（MDI）;亚苯基-1，4-二异氰酸酯，亚萘基-1，5-二异氰酸酯、二苯基甲烷-3，3′-二甲氧基-4，4′-二异氰酸酯、亚苯基-1，3-二异氰酸酯、间四甲基二甲苯二异氰酸酯（m-TMXDI）、对四甲基二甲苯二异氰酸酯（p-TMXDI）、间亚二甲苯基二异氰酸酯（XDI）及甲苯二异氰酸酯（TDI）以及任何它们的混合物。非受阻环脂族二异氰酸酯的例子包括1，4-环己基二异氰酸酯（CHDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、癸烷-1，10-二异氰酸酯、二环己基甲烷-4，4′-二异氰酸酯、以及它们的混合物。最优选的二异氰酸酯是4，4′-亚甲基双（异氰酸苯酯），即MDI。
官能改性剂
可用于本发明的官能改性剂是一种盐，该盐是氨基二醇与质子酸的反应产物，该质子酸诸如膦酸、次膦酸、磺酸或酸式磷酸酯。
可用于生成官能改性剂的氨基二醇包括：N-甲基二乙醇胺（MDEA）、3-二乙氨基-1，2-丙二醇（DEAPD）、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇（AMPD）、N-正丁基二乙醇胺（BDEA）、N-叔丁基二乙醇胺（TBDEA）、N-苯基二乙醇胺（PDEA）、N，N-双（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯（商品名FYROL6）以及任何它们的混合物。另外的氨基二醇包括：N-乙基二乙醇胺;N-丙基二乙醇胺;N-异丙基二乙醇胺;氨丙基二乙醇胺;3-氨基-1，2-丙二醇;3-二甲氨基-1，2-丙二醇;3-二丙氨基-1，2-丙二醇;3-二异丙氨基-1，2-丙二醇;2-氨基-1，3-丙二醇;2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇;N，N′-双（2-羟乙基）乙二胺;3-吡咯烷基-1，2-丙二醇;二乙醇胺;二异丙醇胺;3-哌啶子基-1，2-丙二醇;4，4′-三亚甲基双（1-哌啶乙醇）;1，4-双（2-羟乙基）哌嗪;3-吗啉代-1，2-丙二醇;双（2-羟乙基）十八胺;其它乙氧基化脂肪胺及丙氧基化脂肪胺以及任何它们的混合物。最优选的氨基二醇是MDEA。
可用的质子酸包括：膦酸、次膦酸、磺酸及酸式磷酸酯。膦酸的例子包括（但不限于）：甲基膦酸;乙基膦酸;丙基膦酸;丁基膦酸;叔丁基膦酸;亚甲基二膦酸;2-氯乙基膦酸;苯基膦酸;膦酰基乙酸;及膦酰基丙酸以及它们的任何混合物。次膦酸的说明性例子包括：苯基次膦酸;二苯基次膦酸;二甲基次膦酸;及双（4-甲氧苯基）次膦酸。可用的磺酸包括：甲磺酸;乙磺酸;丙磺酸;磺基乙酸;磺基琥珀酸;苯磺酸;4-乙基苯磺酸;4-羟基苯磺酸;4-氯苯磺酸;对甲苯碘酸;4-磺基苯二甲酸;1-萘磺酸;2-萘磺酸;3-磺基苯甲酸;4-磺基苯甲酸;及5-磺基间苯二酸。酸式磷酸酯是酸性酯的混合物，优选是双酯和单酯的等摩尔混合物。酸式磷酸酯的例子包括酸式磷酸戊酯（AAP）、酸式磷酸2-乙基己酯（EHAP）、酸式磷酸甲酯（MAP）、酸式磷酸乙酯（EAP）、及聚氧乙烯壬基苯基醚磷酸酯（例如RhodafacRRE610）以及它们的任何混合物。有机酸式磷酸酯的另外例子包括：2-氯乙基酸式磷酸酯;正丁基酸式磷酸酯;丁氧乙基酸式磷酸酯;乙二醇酸式磷酸酯;甲基丙烯酸2-羟乙酯酸式磷酸酯;异辛基酸式磷酸酯;辛基酸式磷酸酯;十八烷基酸式磷酸酯;正丙基酸式磷酸酯;正己基酸式磷酸酯;十三烷基酸式磷酸酯、十二烷基酸式磷酸酯;十六烷基酸式磷酸酯;油基酸式磷酸酯;苯基酸式磷酸酯;辛基苯基酸式磷酸酯;及氟化磷酸酯混合物诸如ZonylRUR以及它们的任何混合物。酸式磷酸酯是质子酸的最优选类型。RhodafacRRE610是最优选的酸式磷酸酯。
官能改性剂的制法是使氨基二醇与质子酸化合物起反应。合成可以纯态形式或在溶液状态下进行。在纯态反应中，各反应物可同时装填到反应容器中。观察到温升。在这些溶液反应中，优选是逐滴添加反应物。在这些合成中所得的官能改性剂在室温下从结晶固体到粘性、易流动的液体不等。另一种制备方法是向扩链剂和/或多元醇中添加氨基二醇和质子酸化合物。用于官能改性剂合成的化学计量取决于质子酸化合物的品种。对一价酸来说，通常使用等摩尔量的氨基二醇。对二价酸来说，氨基二醇的用量可相当于酸的第一当量点或第二当量点。如果需要，在某些系统中可以使用稍微过量的氨基二醇。
扩链剂
典型的扩链剂包括分子量≤500的双官能到四官能多元醇以及它们的混合物、合适的扩链剂包括：乙二醇、二甘醇、2-甲基-1，3-丙二醇、新戊二醇、1，3-丁二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，4-环己烷二甲醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1，4-环己二醇、亚二甲苯基二醇、2-乙基-1，3-己二醇、3-甲基-1，3-丁二醇及氢醌双（羟乙基）醚以及任何它们的混合物。最优选的扩链剂是新戊二醇。
反应
新型聚氨酯组合物是用无规熔融聚合法制备的。在此法中，一种或多种多元醇，一种或多种扩链剂，及一种或多种官能改性剂在约55℃-约90℃下一起混合。然后把混合物加热到约100℃-约160℃。把二异氰酸酯或二异氰酸酯的混合物加热到约100℃-约140℃，然后与前述混合物强力混合。由于反应是放热的，温度会提高到约200-270℃。
根据官能改性剂用量计算，添加各组分以获得理论聚合物酸值约0.1-约12，较好是0.5-约8，最好是1-约4mgKOH/g试样。酸值的定义是中和1g试样所需KOH的mg数，其测定法是用碱滴定使达到比色滴定或电位滴定终点。比色滴定终点通常用酚酞指示剂确定。
制备该聚合物的各种物料及其用量是，1摩尔一种或多种多元醇，约0.5-约5.0摩尔一种或多种扩链剂，为获得指标理论聚合物酸值所需量的一种或多种官能改性剂，使异氰酸酯基与羟基之比达到约0.95-约1.01所需量的一种或多种二异氰酸酯。
可以使用催化剂来加快聚氨酯的生成，本行业的人常用的任何催化剂都可使用。典型的催化剂包括二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、丙酸苯汞、辛酸铅、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮镁、三亚乙基二胺等。催化剂的用量，根据反应物总重量计算，通常为约50-约200ppm。
聚氨酯
按照本发明产生的新型聚氨酯树脂的重均分子量大约是20，000-120，000，优选是约40，000-90，000。这种聚氨酯提供的磁性分散体系具有高光泽度，表明有良好的磁性能及分散性。这种分散体系还表现极好的水解稳定性。因此，这种新型聚氨酯可成功地用作分散粘合剂以制成使用高表面积颜料的新型记录体。
磁性记录体
本发明的新型分散粘合剂可用于按照任何常规方法制成磁性记录体。例如，将新型粘合剂、磁粉、按需要的一种或多种各类添加剂与有机溶剂一起混合以制备一种磁性涂料配方。然后把磁性涂料配方涂敷在基底膜或合成物制成的盘上。典型的基底膜包括聚酯膜、涂料配方经干燥后作诸如砑光辊压之类的表面处理。
下列各物料都可用作磁粉：Υ-Fe2O3、Υ-Fe2O3与Fe3O4的混晶、包钴的Υ-Fe2O3与Fe3O4、CrO2、铁酸钡、纯铁、表面处理的铁（如Fe-Co-Co-Ni、Fe-Co-Ni、Fe-Co-B、Fe-Co-Cr-B、Mn-Bi、Mn-Al、Fe-Co-V）、氮化铁以及其它类似的磁粉。优选的磁粉是CrO2或Υ-Fe2O3。
任何添加剂都可按需要添加到磁性涂料配方中。按常规称为磁性涂料配方添加剂的各种物料，诸如润滑剂、研磨剂、分散剂、抗静电剂以及填料之类都是适用的。
另外，可用于制备本磁性涂料配方的典型溶剂包括酮类，如丙酮、丁酮、甲基异丁基酮及环己酮;醇类，如甲醇、乙醇、丙醇、及丁醇;酯类，如乙酸甲酯、乙酸乙酯及乙酸丁酯;乙二醇醚类，如丙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚及二恶烷;二元醇醚的乙酸酯类，如乙二醇单乙醚乙酸酯及丙二醇单甲醚乙酸酯;芳烃类，如苯、环己酮、甲苯及二甲苯;脂族烃类，如己烷及庚烷;硝基丙烷;四氢呋喃;二甲基乙酰胺;及二甲基甲酰胺以及它们的混合物。最优选的溶剂是60%甲基亚乙基酮、20%环己酮、20%甲苯的混合物。
下列非限制性实施例的作用是更详细地进一步以实例说明本发明。
官能改性剂的合成，实施例1至36说明了若干种不同官能改性剂的合成。
实施例1
把一种在甲醇（115ml）里的N-甲基二乙醇胺（29.79g）溶液经过2小时逐滴添加到在甲醇（160ml）里的苯基膦酸（39.52g）中。溶剂用旋转蒸发器去除，留下一种白色固体。该固体用异丙醇重结晶（熔点92-95℃）。
实施例2
把一种在丙酮（100ml）里的苯基膦酸（15.81g）溶液冷却到-5℃。向其中逐滴添加（经过1小时）一种在丙酮（60ml）里的3-二乙氨基-1，2-丙二醇（14，72g）溶液。得到一种异相混合物。轻轻倒出上面的溶剂后使下层粘性液体真空干燥。
实施例3
把一种在甲醇（130ml）里的2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇（26.27g）溶液经过2小时逐滴添加到在甲醇（150ml）里的苯基膦酸（39.52g）中。溶剂用旋转蒸发器去除，留下一种粘性液体在冷却时固化。该固体用乙醇重结晶（熔点158-160℃）
实施例4
把一种在丙酮（100ml）里的苯基膦酸（15.81g）溶液冷却到-15℃。向其中逐滴添加（经过1小时）一种在丙酮（100ml）里的N-正丁基二乙醇胺（16.12g）溶液。得到一种异相混合物。轻轻倒出上面的溶剂。下层粘性液体干燥后，固化成一种蜡状固体（熔点55-61℃）。
实施例5
把一种在甲醇（120ml）里的N-叔丁基二乙醇胺（40.31g）溶液经过2小时逐滴添加到在甲醇（180ml）里的苯基膦酸（39.52g）中。添加将近结束时一种白色固体从溶液中析出。把该固体分离并干燥（熔点185-189℃）。
实施例6
把一种在丙酮（80ml）里的苯基膦酸（15.81g）溶液冷却到-5℃。向其中逐滴添加（经过1小时）一种在丙酮（60ml）里的N-苯基二乙醇胺（18.12g）溶液。溶剂用旋转蒸发器去除，留下一种粘性液体。
实施例7
把一种十八烷基膦酸（16.72g）和甲醇（150ml）的混合物加热到65℃。实现溶解后，向其中逐滴添加一种在甲醇（20ml）里的N-甲基二乙醇胺（5.96g）溶液。冷却后，一种白色固体从溶液中结晶出来。把该固体分离并干燥（熔点＞200℃）。
实施例8
把一种在甲醇（50ml）里的N-甲基二乙醇胺（17.88g）溶液逐滴添加到在甲醇（75ml）里的苯基膦酸（21.32g）中。溶剂用旋转蒸发器去除，留下一种粘性液体。
实施例9
把一种在甲醇（50ml）里的N-甲基二乙醇胺（17.88g）溶液逐滴添加到在甲醇（75ml）里的对甲苯磺酸（28.53g）中。溶剂用旋转蒸发器去除，留下一种粘性液体，冷却时固化。该固体用己烷/异丙醇重结晶（熔点65-67℃）。
实施例10
把一种在甲醇（60ml）里的2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇（10.50g）溶液经1小时逐滴添加到在甲醇（100ml）里的膦酰基丙酸（15.39g）中。溶剂用旋转蒸发器去除，留下一种粘性液体。
实施例11
把一种在甲醇（60ml）里的N-甲基二乙醇胺（11.94g）溶液经1小时逐滴添加到在甲醇（100ml）里的膦酰基丙酸（15.43g）中。溶剂用旋转蒸发器去除，留下一种粘性液体。
实施例12
把N-甲基二乙醇胺（11.08g）借助搅拌慢慢添加到戊基酸式磷酸酯（20.00g）。所得液体的酸值为236。
实施例13
把N-甲基二乙醇胺（9.0g）借助搅拌慢慢添加到2-乙基己基酸式磷酸酯（20.00g）中。所得液体的酸值为199。
实施例14
把3-二乙氨基-1，2-丙二醇（10.27g）借助搅拌慢慢添加到戊基酸式磷酸酯（15.00g）中。所得液体的酸值为226。
实施例15
把3-二乙氨基-1，2-丙二醇（8.34g）借助搅拌慢慢添加到2-乙基己基酸式磷酸酯（15.00g）中。所得液体的酸值为197。
实施例16
把N-甲基二乙醇胺（12.11g）借助搅拌慢慢添加到戊基酸式磷酸酯（15.00g）中。所得液体的酸值为215。
实施例17
把N-甲基二乙醇胺（9.78g）借助搅拌慢慢添加到2-乙基己基酸式磷酸酯（15.00g）中。所得液体的酸值为186。
实施例18
把3-二乙氨基-1，2-丙二醇（15.02g）借助搅拌慢慢添加到戊基酸式磷酸酯（15.00g）中。所得液体的酸值为194。
实施例19
把3-二乙氨基-1，2-丙二醇（12.08g）借助搅拌慢慢添加到2-乙基己基酸式磷酸酯（15.00g）中。所得液体的酸值为171。
实施例20
把N，N-双（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯（27.13g）借助搅拌慢慢添加到戊基酸式磷酸酯（22.87g）中。所得液体的酸值为183。
实施例21
把N，N-双（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯（31.67g）借助搅拌慢慢添加到戊基酸式磷酸酯（18.33g）中。所得液体的酸值为144。
实施例22
把N，N-双（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯（11.91g）借助搅拌慢慢添加到Rhodafac RE-610（38.09g）中。所得液体的酸值为92。
实施例23
把N，N-双（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯（17.62g）借助搅拌慢慢添加到Rhodafac RE-610（32.38g）中。所得液体的酸值为80。
实施例24
把N-甲基二乙醇胺（27.39g）借助搅拌慢慢添加到乙基酸式磷酸酯（32.61g）中。所得液体的酸值为300。
实施例25
把N-甲基二乙醇胺（32.97g）借助搅拌慢慢添加到乙基酸式膦酸酯（27.03g）中。所得液体的酸值为255。
实施例26
把N-甲基二乙醇胺（28.93g）借助搅拌慢慢添加到甲基酸式磷酸酯（31.10g）中。所得液体的酸值为340。
实施例27
把N-甲基二乙醇胺（35.19g）借助搅拌慢慢添加到甲基酸式磷酸酯（24.85g）中。所得液体的酸值为272。
实施例28
把N-甲基二乙醇胺（59.5g）借助搅拌慢慢添加到Findet OJP-5（214.0g）中。所得液体的酸值为94。
实施例29
把N-甲基二乙醇胺（119.0g）借助搅拌慢慢添加到聚氧乙烯月桂基醚磷酸酯（220.9g）中。所得液体的酸值为161。
实施例30
把N-甲基二乙醇胺（119.0g）借助搅拌慢慢添加到Rhodafac RE-610（442.0g）中。所得液体的酸值为102。
实施例31
把一种苯基膦酸（71.3g）和乙二醇（125g）的混合物加热到50℃。该酸完全溶解后，借助搅拌把N-甲基二乙醇胺（53.7g）慢慢添加到混合物中。所得液体的酸值为208。
实施例32
把一种苯基膦酸（64.8g）和乙二醇（125g）的混合物加热到50℃。该酸完全溶解后，借助搅拌把3-二乙氨基-1，2-丙二醇（60.3g）慢慢添加到混合物中。所得液体的酸值为186。
实施例33
把碘代甲烷（28.39g）逐滴添加到一种在甲苯（100ml）里的N-甲基二乙醇胺（23.83g）溶液中。使该溶液回流达2小时。在回流期间，已经析出一种不溶性粘性液相。轻轻倒出上层溶剂后，该粘性液体固化。用异丙醇，然后用丙酮萃取该固体，然后干燥（熔点88-97℃）。
实施例34
把N-甲基二乙醇胺（238.0g）借助搅拌慢慢添加到Rhodafac RE-610（442.0g）中。所得液体的酸值为82。
实施例35
把N-甲基二乙醇胺（119.0g）借助搅拌慢慢添加到Findet OJP-5（214.0g）中。所得液体的酸值为86。
实施例36
把N-甲基二乙醇胺（178.5g）借助搅拌慢慢添加到聚氧乙烯月桂基醚磷酸酯（165.7g）中。所得液体的酸值为117。
聚合物合成
聚合物是用无规熔融聚合法制备的。在此法中，将多元醇、扩链剂、及官能改性剂在约60℃下同时混合。然后把混合物加热到100-120℃。二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）先被单独加热到100-120℃，然后再与上述混合物混合。把这些反应物强力混合约3分钟，在此期间温度一般升高到200-250℃。使聚合物熔体流注到一个经冷却的容器中，然后在60℃下固化达一个星期，测定这种聚合物的Brookfield粘度（25℃）。
实施例37
使179.5g聚（己二酸亚丁基酯）二醇（PTMAG，MW为845，用端基分析法测定），20.5g2-甲基-1，3-丙二醇（MPD），3.05g官能改性剂（由实施例1制得），以及111.7gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.035mmol/g，Brookfield粘度（BV）（15%总固含量（TS），丁酮（MEK）溶液）为135CP。
实施例38
使179.7gPTMAG（MW845），20.3gMPD，4.39g官能改性剂（由实施例1得），以及112.4gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为55CP，MW（GPC）为36，300。
实施例39
使135.4gPTMAG（MW836），14.6gMPD，6.75g官能改性剂（实施例1），以及86.7gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.1mmol/g，BV（15%TS，MEK）为40CP。
实施例40
使134.9gPTMAG（MW836），15.1gMPD，3.64g官能改性剂（实施例2），以及86.2gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为100CP。
实施例41
使135.0gPTMAG（MW836），15.0gMPD，3.13g官能改性剂（实施例3），以及85.9gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为40CP。
实施例42
使134.8gPTMAG（MW836），15.2gMPD，3.82g官能改性剂（实施例4），以及86.3gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为80CP。
实施例43
使134.8gPTMAG（MW836），15.2gMPD，3.82g官能改性剂（实施例5），以及86.3gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为180CP。
实施例44
使134.8gPTMAG（MW836），15.2gMPD，4.06g官能改性剂（实施例6），以及86.4gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为40CP。
实施例45
使179.1gPTMAG（MW845），20.9gMPD，5.04g官能改性剂（实施例7），以及112.8gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.035mmol/g，BV（15%TS，MEK）为80CP。
实施例46
使179.1gPTMAG（MW845），20.9gMPD，2.85g官能改性剂（实施例7），以及111.6gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.02mmol/g，BV（15%TS，MEK）为150CP。
实施例47
使179.3gPTMAG（MW845），20.7gMPD，1.63g官能改性剂（实施例8），以及110.9gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.02mmol/g，BV（15%TS，MEK）为75CP。
实施例48
使179.5gPTMAG（MW845），20.5gMPD，2.87g官能改性剂（实施例8），以及111.6gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.035mmol/g，BV（15%TS，MEK）为40CP。
实施例49
使179.3gPTMAG（MW845），20.7gMPD，1.82g官能改性剂（实施例9），以及111.0gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.02mmol/g，BV（15%TS，MEK）为345CP。
实施例50
使134.7gPTMAG（MW836），15.3gMPD，1.53g官能改性剂（实施例10），以及85.0gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为100CP。
实施例51
使134.7gPTMAG（MW836），15.3gMPD，1.53g官能改性剂（实施例11），以及85.0gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为480CP。
实施例52
使162.9gPTMAG（MW819），37.1g新戊二醇（NPG），4.04g官能改性剂（实施例12），以及137.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2.8，BV（15%TS，MEK）为30CP，MW（GPC）（MW＝重均分子量）为35，100。
实施例53
使162.9gPTMAG（MW819），37.1gNPG，4.80g官能改性剂（实施例13），以及137.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2.8，BV（15%TS，MEK），以及MW（GPC）为35，700。
实施例54
使162.9gPTMAG（MW819），37.1gNPG，4.21g官能改性剂（实施例14），以及137.5gMDI，起反应，所得聚合物的理论酸值为2.8，BV（15%TS，MEK）为30CP。
实施例55
使162.9gPTMAG（MW819），37.1gNPG，4.83g官能改性剂（实施例15），以及137.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2.8，BV（15%TS，MEK）为27CP。
实施例56
使162.9gPTMAG（MW819），37.1gNPG，4.42g官能改性剂（实施例16），以及137.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2.8，BV（15%TS，MEK）为25CP，MW（GPC）为29，500。
实施例57
使162.9gPTMAG（MW819），37.1gNPG，5.15g官能改性剂（实施例17），以及134.7gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2.8，BV（15%TS，MEK）为22CP，MW（GPC）为25，100。
实施例58
使162.9gPTMAG（MW819），37.1gNPG，4.90g官能改性剂（实施例18），以及134.7gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2.8，BV（15%TS，MEK）为20CP。
实施例59
使162.9gPTMAG（MW819），37.1gNPG，5.59g官能改性剂（实施例19），以及137.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值2.8，BV（15%TS，MEK）为22CP。
实施例60
使146.5gPTMAG（MW823），33.5gNPG，6.88g官能改性剂（实施例20），以及127.4gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为20CP。
实施例61
使146.5gPTMAG（MW823），33.5gNPG，8.84g官能改性剂（实施例21），以及129.2gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为15CP。
实施例62
使146.5gPTMAG（MW823），33.5gNPG，13.96g官能改性剂（实施例22），以及127.0gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为20CP。
实施例63
使146.5gPTMAG（MW823），33.5gNPG，16.29g官能改性剂（实施例23），以及129.4gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为15CP。
实施例64
使156.8gPTMAG（MW821），43.2gNPG，4.72g官能改性剂（实施例24），以及153.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为25CP。
实施例65
使156.8gPTMAG（MW821），43.2gNPG，5.58g官能改性剂（实施例25），以及154.2gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为20CP。
实施例66
使156.8gPTMAG（MW821），43.2gNPG，4.18g官能改性剂（实施例26），以及153.1gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为30CP。
实施例67
使156.8gPTMAG（MW821），43.2gNPG，5.22g官能改性剂（实施例27），以及153.9gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为4，BV（15%TS，MEK）为20CP。
实施例68
使196.3gPTMAG（MW819），44.7gNPG，9.00g官能改性剂（实施例28），以及170.0gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为1，BV（15%TS，MEK）为80，MW（GPC）为50，100。
实施例69
使199.3gPTMAG（MW819），45.4gNPG，5.2g官能改性剂（实施例29），以及170.2gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2，BV（15%TS，MEK）为34，MW（GPC）为40，400。
实施例70
使152.1gPTMAG（MW819），41.8gNPG，6.06g官能改性剂（实施例30），以及148.8gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为1.75，BV（15%TS，MEK）为74，MW（GPC）为54，600。
实施例71
使171.3gPTMAG（MW819），28.7gNPG，9.82g官能改性剂（实施例31），以及139.9gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为20，MW（GPC）为25，100。
实施例72
使172.0gPTMAG（MW819），28.0gNPG，10.9g官能改性剂（实施例32），以及140.6gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.05mmol/g，BV（15%TS，MEK）为10，MW（GPC）为24，500。
对照实施例73
使156.8gPTMAG（MW821），43.2gNPG，6.74g官能改性剂（实施例33），以及155.0gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.71mmol/g，BV（15%TS，MEK）为20。此实施例具体说明，与申请人要求的官能改性剂相对照，使用一种季铵。
对照实施例74
使153.1gPTMAG（MW819），42.1gNPG，4.84gRE610，以及145.4gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为1.75，BV（15%TS，MEK）为47。此实施例具体说明，与申请人要求的官能改性剂相对照，单独使用一种酸式磷酸酯。
对照实施例75
使186.6g聚（环己烷二甲醇己二酸酯壬二酸酯）（MW844），13.4gNPG，0.85gN-甲基二乙醇胺，以及85.0gMDI起反应，所得聚合物的理论叔胺含量为0.025mmol/g，BV（15%TS，MEK）为120。此实施例具体说明，与申请人要求的官能改性剂相对照，使用一种叔胺。
对照实施例76
使139.9g聚（环己烷二甲醇己二酸酯壬二酸酯）（MW844），10.0gNPG，0.98gN-苯基二乙醇胺，以及63.4gMDI起反应，所得聚合物的理论叔胺含量为0.025mmol/g。此实施例具体说明，与申请人要求的官能改性剂相对照，使用一种叔胺。
对照实施例77
使163.5gPTMAG（MW819），36.5gNPG，1.72gN，N-双（2-羟乙基）氨甲基膦酸二乙酯，135.9gMDI起反应，所得聚合物的理论官能团含量为0.02mmol/g，BV（15%TS，MEK）为100CP，MW（GPC）为98，500。此实施例具体说明，与申请人要求的官能改性剂相对照使用一种叔胺。
实施例78
使188.1gPTMAG（MW819），51.7克NPG，10.22g官能改性剂（实施例34），以及187.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2，BV（15%TS，MEK）为44CP，MW（GPC）为42，100。
实施例79
使195.6gPTMAG（MW819），44.5gNPG，9.85g官能改性剂（实施例35），以及168.3gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2，BV（15%TS，MEK）为22CP，MW（GPC）为29，800。
实施例80
使200.7gPTMAG（MW819），45.7gNPG，3.62g官能改性剂（实施例36），以及171.9gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为1，BV（15%TS，MEK）为58CP，MW（GPC）为50，900。
实施例81
使200.0gPTMAG（MW819），45.5gNPG，4.50g官能改性剂（实施例28），以及168.4gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为2，BV（15%TS，MEK）为60CP，MW（GPC）为54，900。
实施例82
使199.5gPTMAG（MW819），45.5gNPG，5.00g官能改性剂（实施例35）以及171.9gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为1，BV（15%TS，MEK）为86CP，MW（GPC）为52，400。
实施例83
使192.0gPTMAG（MW819），52.7gNPG，5.00g官能改性剂（实施例34），以及187.5gMDI起反应，所得聚合物的理论酸值为1，BV（15%TS，MEK）为94CP，MW（GPC）为60，700。
对照实施例84
使162.6gPTMAG（MW829），37.4gNPG，以及137.5gMDI起反应，所得聚合物的BV（15%TS，MEK）为510CP，MW（GPC）为125，400。此实施例中不使用官能改性剂。
对照实施例85
使156.6gPTMAG（MW829），43.4gNPG，以及148.5gMDI起反应，所得聚合物的BV（15%TS，MEK）为70CP，MW（GPC）为74，100。此实施例中不使用官能改性剂。
分散体系的制备与试验
制备分散体系所用的方法示于表Ⅰ。所得的分散体系流延在聚酯薄膜（MylarR）上，所得涂层的厚度为约4微米。用Pacific scientific光泽计在600°反射光下测量光泽度。用Motorola LDJBH计测量磁性能。磁带试样的性能示于表Ⅱ。
聚合物的水解稳定性
通过在70℃下于水中浸泡用其溶液流延的薄膜达三个星期来评估聚合物的水解稳定性。用GPC来测定分子量降低程度。结果示于表Ⅲ。
表Ⅱ具体说明，使用本发明公开的官能改性剂制成的聚氨酯意想不到地具有高光泽度，表明它巨大的分散能力。截然相反，单独使用叔胺（如对照实施例75，76，77）、季铵（如对照实施例73）以及酸式磷酸酯（如对照实施例74），或者没有官能改性剂（如对照实施例84或85）制成的聚氨酯具有非常低的光泽度。
表Ⅰ
分散性试验法
（供声频/视频用途的铁酸盐及CrO2使用）1，2
1溶剂系统
MEK/环己酮/甲苯（60/20/20）;磁粉
ISK0070氧化物DuPont V-600
2颜料/粘合剂比：100/20
3聚合物溶液（固含量15%，溶于MEK）：聚合物（20.0g）/MEK（113.3g）
4稀释液：聚合物溶液（73.3g）/MEK（18.5g）/环己酮（5.1g）/甲苯（48.7g）
表Ⅱ
表Ⅱ
表Ⅲ
表Ⅲ具体说明，与单独使用叔胺（如对照实施例75）或酸式磷酸酯（如对照实施例74）制成的聚氨酯相对照，本发明的聚氨酯具有极好的水解稳定性。
总之，已经详述了新型聚氨酯。尽管在这里已经公开了具体的实施方案及实施例，应当记住，这些只是为了解释与说明，本发明并不因此受到限制。那些不超出普通的技术熟练人员的修改形态无疑被认为是处于本发明范围以内的，该范围是由下列专利要求书及全部对应词句所限定的。
Claims (19)
1、一种聚氨酯树脂，该树脂包含一种多元醇、一种二异氰酸酯、一种扩链剂以及一种官能改性剂，其中该官能改性剂是一种氨基二醇与质子酸的反应产物。
2、权利要求1的聚氨酯树脂，其中该质子酸包括膦酸、次膦酸、磺酸或一种酸式磷酸酯。
3、权利要求1的聚氨酯树脂，其中该二异氰酸酯包括一种非受阻芳族二异氰酸酯或一种环脂族二异氰酸酯。
4、权利要求1的聚氨酯树脂，其中该多元醇选自羟基封端聚醚、羟基封端聚酯、羟基封端聚己酸内酯、羟基封端聚碳酸酯、或它们的混合物。
5、一种重均分子量为约20，000-约120，000的聚氨酯树脂，该树脂包含一种多元醇、一种二异氰酸酯、一种扩链剂以及一种官能改性剂，其中该官能改性剂是一种氨基二醇与质子酸的反应产物。
6、权利要求5的聚氨酯树脂，其中该质子酸包括膦酸、次膦酸、磺酸或一种酸式磷酸酯。
7、权利要求5的聚氨酯树脂，其中该二异氰酸酯包括一种非受阻芳族二异氰酸酯或一种环脂族二异氰酸酯。
8、权利要求5的聚氨酯树脂，其中该多元醇选自羟基封端聚醚、羟基封端聚酯、羟基封端聚己酸内酯、羟基封端聚碳酸酯、或它们的混合物。
9、一种磁性涂料配方，该配方包含：磁粉及一种粘合剂，该粘合剂的至少一部分是重均分子量为约20，000-约120，000的聚氨酯树脂，该树脂包含一种多元醇、一种二异氰酸酯，一种扩链剂以及一种官能改性剂，其中该官能改性剂是一种氨基二醇与质子酸的反应产物。
10、权利要求9的磁性涂料配方，其中该质子酸包括膦酸、次膦酸、磺酸或一种酸式磷酸酯。
11、权利要求9的磁性涂料配方，其中该二异氰酸酯包括一种非受阻芳族二异氰酸酯或一种环脂族二异氰酸酯。
12、权利要求9的磁性涂料配方，其中该多元醇选自羟基封端聚醚、羟基封端聚酯、羟基封端聚己酸内酯、羟基封端聚碳酸酯、或它们的混合物。
13、权利要求9的磁性涂料配方，其中该磁粉包括Υ-Fe2O3、Fe3O4、CrO2、铁酸钡、纯铁、经表面处理的铁或氮化铁。
14、一种磁性记录体，该记录体包含薄膜或盘、磁粉以及一种粘合剂，该粘合剂的至少一部分是一种聚氨酯树脂，该树脂是由多元醇、二异氰酸酯、扩链剂以及官能改性剂通过无规熔融聚合法制备的，该官能改性剂是一种氨基二醇与质子酸的反应产物。
15、权利要求14的磁性记录体，其中该聚氨酯的重均分子量为约20，000-约120，000。
16、权利要求14的磁性记录体，其中该质子酸包括膦酸、次膦酸、磺酸或一种酸式磷酸酯。
17、权利要求14的磁性记录体，其中该二异氰酸酯包括一种非受阻芳族二异氰酸酯或一种环脂族二异氰酸酯。
18、权利要求14的磁性记录体，其中该多元醇选自羟基封端聚醚、羟基封端聚酯、羟基封端聚己酸内酯、羟基封端聚碳酸酯、或它们的混合物。
19、权利要求14的磁性记录体，其中该磁粉包括Υ-Fe2O3、Fe3O4、CrO2、铁酸钡、纯铁、经表面处理的铁或氮化铁。
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