[发明专利]使用己内酰胺衍生的溶剂的聚氨酯分散体的方法和组合物

说明书

用作聚氨酯分散体(PUD)的加工溶剂和/或聚结剂的己内酰胺衍生的溶剂。己内酰胺衍生的溶剂适合用于在通过传统PUD制造方法生产的PUD中的加工溶剂和聚结剂，或者在通过无溶剂PUD制造方法生产的PUD中作为聚结剂。多于一种己内酰胺衍生的溶剂的共混物可以用作加工溶剂和/或聚结剂。

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35标题卷第119(e)条，本申请要求在2017年6月26日提交的标题为METHODS AND COMPOSITIONS FOR POLYURETHANE DISPERSIONS USING CAPROLACTAM-DERIVED SOLVENTS的美国临时专利申请序号62/524,786，和在2017年10月31日提交的标题为METHODS AND COMPOSITIONS FOR POLYURETHANE DISPERSIONS USING CAPROLACTAM-DERIVED SOLVENTS的美国临时专利申请序号62/579,636的权益，其全部公开内容通过引用明确并入本文。

技术领域

本公开涉及用于制造和/或使用聚氨酯分散体的溶剂，并且特别地涉及用于在聚氨酯分散体中用作加工溶剂和/或聚结剂的己内酰胺衍生的溶剂。

背景技术

几十年前开发了聚氨酯分散体(PUD)来解决对粘合剂工业的不断增长的环境需求，以生产几乎不含或不含溶剂的粘合剂。更近些年来，PUD已被用作涂料、粘合剂、密封剂和弹性体以及其他应用。PUD是高分子量聚氨酯的水性的阴离子分散体，并且为广泛的应用提供了聚氨酯聚合物的益处（如韧性以及耐刮擦性和耐化学性）。

通常，通过两种方法之一制造PUD。第一种方法，本文中称为传统PUD制造方法，包括首先在加工溶剂存在下通过聚二醇、二异氰酸酯和亲水剂之间的反应生产预聚物。亲水剂中的游离酸基团在用碱（优选含氮的碱）中和后提高了树脂的水溶性或可分散性。

但是，PUD预聚物（特别是具有低分子量和高固体份的那些PUD预聚物）的生产需要大量的加工溶剂以控制粘度。N-烷基吡咯烷酮（特别是N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、N-丁基吡咯烷酮(NBP)和其它烷基吡咯烷酮）已经作为加工溶剂使用了许多年。但是，由于毒性问题，存在很大的消除N-烷基吡咯烷酮和其它溶剂的使用的监管压力。例如，NMP和NEP在欧洲已被分类为生殖毒性类别1B（于2016年12月19日分别为欧洲委员会法规(EC)编号1272/2008 (CLP)和(EU)编号944/2013），并且NMP和类似化学物质目前在美国处于初始风险评估中。因此，PUD生产者一直在寻找NMP的合适替代物。近年来，用于传统PUD制造方法的一类现有溶剂包括潜在毒性较小的NMP衍生物，如授予Vandeputte等人的美国专利申请公开号2015/0057375中公开的那些。

使用基于吡咯烷酮的溶剂的一种替代方案包括使用丙酮或丙酮和/或甲基乙基酮(MEK)的混合物（参见授予Tsaur的美国专利号4,820,762）代替NMP来制造PUD。该方法，本文中称为无溶剂PUD制造方法，包括在配制最终分散体产品之前去除加工溶剂的步骤，并且由于这个原因，该方法被认为是“无溶剂的”。

但是，这些基于无溶剂的方法并非没有缺点。例如，通常需要大量的MEK或丙酮以获得对于预聚物足够低的所需粘度，使得操作需要较大的反应和处理容器，使得这些类型的方法复杂且昂贵。此外，由于这些溶剂不是聚结剂，因此它们必须在生产聚氨酯分散体组合物之后并且在销售和/或应用之前完全去除。此外，生产PUD树脂最常用的亲水剂二羟甲基丙酸(DMPA)与已用于替代NMP的丙酮和MEK不相容。结果，使用丙酮和/或MEK溶剂需要使用昂贵的与这样的溶剂相容的亲水剂二羟甲基丁酸(DMBA)。但是，DMBA比DMPA显著地更加昂贵。过去配制PUD的方法的另一个缺点是PUD树脂中存在残余溶剂，这对分散体中的成膜步骤有负面影响。因此，客户或终端用户必须添加聚结剂以便实现聚结效果，这增加了成本。