[发明专利]双尾长链阴离子表面活性剂在水性聚氨酯分散体中的用途

说明书

本发明公开了双尾长链阴离子表面活性剂在水性聚合物分散体中作为添加剂用于制备多孔聚合物涂层、优选用于制备多孔聚氨酯涂层的用途。

本发明属于塑料涂层和人造革(imitation leathers)领域。

本发明更具体地涉及使用双尾长链阴离子表面活性剂作为添加剂生产多孔聚合物涂层，尤其是多孔聚氨酯涂层。

涂覆有塑料的织物，例如人造革，通常由织物载体组成，在该织物载体上层压多孔聚合物层，该多孔聚合物层进而涂覆有顶层或面漆(topcoat)。

在此上下文中，多孔聚合物层优选具有在微米范围内的孔并且是空气能透过的并且因此是透气的，即对水蒸气可渗透，但是防水的。多孔聚合物层通常包含多孔聚氨酯。为了环境友好地生产PU基人造革，最近开发了一种基于水性聚氨酯分散体(称为PUD)的方法。这些通常由分散在水中的聚氨酯微粒组成；固含量通常在30-60重量％范围内。为了生产多孔聚氨酯层，这些PUD被机械发泡，涂覆在载体上(层厚度通常在300-2000μm之间)，然后在升高的温度下干燥。在此干燥步骤中，PUD体系中存在的水蒸发，这导致聚氨酯颗粒膜的形成。为了进一步提高膜的机械强度，还可以在生产过程期间向PUD体系中添加亲水性(多)异氰酸酯或碳二亚胺，在干燥步骤期间，这些可以与聚氨酯颗粒表面上存在的游离OH基反应，从而导致聚氨酯膜的额外交联。

如此制备的PUD涂层的机械和触觉特性在很大程度上取决于多孔聚氨酯膜的孔结构。此外，多孔聚氨酯膜的孔结构影响材料的渗透性和透气性。在这里可以利用非常精细、均质分布的孔实现特别好的特性。在上述生产过程中影响孔结构的常用方法是在机械发泡之前或期间将泡沫稳定剂添加到PUD体系中。合适的稳定剂的第一个作用是在发泡操作期间可以将足够量的空气打入PUD体系中。其次，泡沫稳定剂对产生的气泡的形态有直接影响。气泡的稳定性在很大程度上受稳定剂类型的影响。这在发泡的PUD涂层的干燥期间尤其重要，因为其可以此方式防止干燥缺陷，诸如孔粗化或干燥裂纹。

过去在上述PUD方法中已经使用了各种泡沫稳定剂。例如，文献US 2015/0284902A1或US 2006 0079635 A1描述了基于硬脂酸铵的泡沫稳定剂的用途。然而，使用相应的基于硬脂酸铵的稳定剂伴随着许多缺点。这里的一个显著缺点是硬脂酸铵在成品人造革中具有非常高的迁移能力。这样的作用是表面活性剂分子随着时间的推移在人造革表面聚集，导致皮革表面变白。此外，这种表面活性剂迁移会导致在人造革的表面上令人感觉不舒服的油腻膜，尤其是当相应的材料与水接触时。

硬脂酸铵的另一个缺点是其与硬水接触时形成不溶性石灰皂。在基于硬脂酸铵生产的人造革与硬水接触的情况下，人造革表面处因此产生白霜，这尤其在深色皮革的情况下是不希望的。

基于硬脂酸铵的泡沫稳定剂的又一个缺点是它们确实允许水性聚氨酯分散体的有效发泡，但是通常会导致相当粗糙和不规则的泡沫结构。这会对成品人造革的光学和触觉性能产生不利影响。

硬脂酸铵的又一个缺点是所生产的PUD泡沫通常具有不足的稳定性，这会导致其加工过程中的缺陷，尤其是在升高的温度下干燥PUD泡沫时。这样做的结果是，例如，相应的泡沫必须相对温和且缓慢地干燥，这进而又导致人造革生产中更长的加工时间。

作为基于硬脂酸铵的泡沫稳定剂的替代品，多元醇酯和多元醇醚过去被认为是用于水性聚氨酯分散体的有效泡沫添加剂。结构描述于例如文献EP 3487945 A1和WO2019042696A1中。与硬脂酸铵相比，多元醇酯和多元醇醚的主要优点是它们在成品人造革中仅轻微迁移(如果有的话)，因此不会导致不希望的表面变色。此外，多元醇酯和多元醇醚对硬水不敏感。

另外，多元醇酯和多元醇醚优于基于硬脂酸铵的泡沫稳定剂的另一个优点是它们通常导致明显更细和更均质的泡沫结构，这对用这些物质生产的人造革材料的性能具有有利影响。多元醇酯和多元醇醚通常还导致更稳定的PUD泡沫，这进而在人造革生产中带来与工艺相关的优势。