[发明专利]剪切稳定性增强的聚氨酯分散体

说明书

本发明涉及含水聚氨酯分散体。具体地说，本发明涉及用于制备薄膜的含水聚氨酯分散体。

虽然聚异氰酸酯聚合物可以和水发生反应，但长期以来，已知它可以用于制备含水聚氨酯分散体。聚氨酯分散体通常通过链增长有机二异氰酸酯或聚异氰酸酯与含有两个或多个活泼氢原子的有机化合物的反应产物来制备，通常使用有机溶剂，其中所使用的有机化合物包括：乙二醇聚亚烷基醚、乙二醇聚(亚烷基醚-亚烷基硫醚)、醇酸树脂、聚酯和聚酰胺酯等。使用超过化学计量量的二异氰酸酯，使反应产物以异氰酸酯封端，该反应产物也称为聚氨酯/尿素/硫脲预聚物。制备聚氨酯预聚物的例子描述在美国专利3,178,310、3,919,173、4,442,259、4,444,976和4,742,095等中。

已有报道称聚氨酯分散体可用于制备多种物质，如：美国专利4,292,226中的涂层和粘合剂；美国专利4,431,763中的柔性溶剂隔离层；美国专利4,433,095中的粘合剂和美国专利4,501,852中的薄膜。薄膜，甚至浸渍制膜的方法，可以是很多制品生产过程的一部分。膜应用的例子包括一次性手套、有机袋、保险套、造口术用袋子等。虽然可用聚氨酯分散体制成这些产品，但在把常规的聚氨酯分散体制成用于制备这些产品的性能更优越的材料时，人们发现有时它们在物理性能和加工性能上都有不足之处。同时，使用溶剂会对一些产品产生副作用。

聚氨酯是多元醇和聚异氰酸酯的反应产物。一般地，用于制备聚氨酯分散体的聚异氰酸酯是脂肪族异氰酸酯，这在美国专利5,494,960中有描述。芳香族聚异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯(TDI)、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)和聚亚甲基聚苯异氰酸酯也可以使用。

利用分散体(包括聚氨酯分散体)制膜的常规过程一般包括在基体上凝结分散体的步骤。因此，用于制膜的分散体必须具有可在基体上凝结的性质。同时，在聚合物分散体的制备工艺里，分散体必须是稳定的，也就是说，在储存运输时分散体不能沉淀或自然絮凝。因此，在本领域中，需要制备用于制膜的含水分散体制备，使用常规的凝结剂和凝结技术时，该分散体能够在基体上凝结。在本领域中，还需要制备具有增强的剪切稳定性的分散体。特别需要的是，用于制膜的这种分散体还可以在没有有机溶剂的情况下制得。

一方面，本发明涉及剪切稳定性增强的聚氨酯分散体的制备方法，其包括：使用表面活性剂把聚氨酯预聚物和水混合，然后分散在第二种不同的表面活性剂中。

另一方面，本发明涉及聚氨酯膜的制备方法：使用表面活性剂把聚氨酯预聚物和水混合，然后在另一种不同的表面活性剂里分散制成分散体，把分散体涂敷到基体上成膜。

与只用单一表面活性剂或一步添加表面活性剂制成的相似的分散体相比，这种通过两步加入不同表面活性剂制成的聚氨酯分散体具有增强的剪切稳定性。本发明的分散体的优点在于，在用于最终应用的同时具有增强的剪切稳定性。也就是说，利用本发明制成的分散体可被凝结且不会对成膜过程或生成膜的性质产生副作用。本发明的分散体和膜可应用于多种终产品，如手套、保险套、血管重建手术用气球、医用包、医用管形材料和导尿管等。

本发明通过两步法制成聚氨酯预聚物分散体，这两步包括：使用第一种表面活性剂将聚氨酯预聚物分散在水中，然后将第一步所得的分散体和第二种不同的表面活性剂混合。第二步的产品就是聚氨酯分散体，可用于制膜，且比只用单一表面活性剂或一步添加表面活性剂制成的分散体具有更强的剪切稳定性。“剪切稳定性”定义为：当受到剪切作用，如抽吸、搅动或其它流体行为时，分散体的粒径和用于最终应用的性能保持不变。“增强的剪切稳定性”是指和只用单一表面活性剂或一步添加表面活性剂制成的分散体相比，本发明的分散体具有更强的剪切稳定性。在本发明中，短语“用于制膜”是指虽然制成的分散体保存起来很稳定，但它们不是稳定得不能在基体上电镀或凝结成膜或制成其它相关产品。

只要生成的分散体可用于制膜且所制膜的物理性质符合人们对膜的预期使用目的，本发明第一步的分散体可通过任一方法制备。分散体可通过间歇法或连续法制备。如果使用间歇方法，优选分散体通过转相法(inverse phase process)制备，其中，在预聚物的连续相中先加入少量水(水中含有少量阴离子表面活性剂)并混合，然后继续加水并混合直至相转变。