热封性涂料体系和接合表面的方法

申请号 CN201180054280.9 申请日 2011-11-08 公开(公告)号 CN103249751A 公开(公告)日 2013-08-14
申请人 拜耳知识产权有限责任公司; 发明人 J.比希纳; H.克劳斯; M.温特曼特尔; D.阿赫滕;
摘要 本 发明 涉及包含聚 氨 酯和/或聚氨酯-聚脲 聚合物 (I)和烯 烃 乙酸乙烯酯共聚物(II)的 热封 性涂料体系。聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)可通过(A)至少一种二醇和/或多元醇组分、(B)至少一种二-和/或 多异氰酸酯 组分、(C)至少一种具有磺酸根和/或 羧酸 根的组分、(D)任选地,单-、二-和/或三-氨基-官能和/或羟基氨基-官能化合物、(E)任选地,其它异氰酸酯 反应性 化合物的反应获得。聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)具有≤10℃的 玻璃化 转变 温度 且烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)具有>+40℃的最低成膜温度(白点温度)。本发明还涉及该涂料体系的用途和使用本发明的涂料体系接合表面的方法。
权利要求

1.热封性涂料体系,其包含:
(I) 聚酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物,其可通过下列材料的反应获得:
(A) 至少一种二醇和/或多元醇组分,
(B) 至少一种二-和/或多异氰酸酯组分,
(C) 至少一种具有磺酸根和/或羧酸根的组分,
(D) 任选地,单-、二-和/或三-氨基-官能和/或羟基氨基-官能化合物,(E) 任选地,其它异氰酸酯反应性化合物;和
(II) 烯乙酸乙烯酯共聚物,
其中所述聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)具有≤ 10℃的玻璃化转变温度
通过根据DIN 65467在20 K/min加热速率下的差示扫描量热法测定所述玻璃化转变温度

其中所述烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)具有>40℃的最低成膜温度(白点温度);
通过根据DIN 2115在20 K/min加热速率下的差示扫描量热法测定所述最低成膜温度(白点温度)。
2.根据权利要求1的涂料体系,其中多元醇组分(A)是线性聚酯多元醇。
3.根据权利要求1的涂料体系,其中多异氰酸酯组分(B)是异佛尔二异氰酸酯。
4.根据权利要求1的涂料体系,其中组分(C)是N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸且组分(D)是二乙醇胺。
5.根据权利要求1的涂料体系,其中烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)是乙烯乙酸乙烯酯共聚物。
6.根据权利要求1的涂料体系,其中聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)具有≥ -
50℃至≤ 10℃的转变温度,通过根据DIN 65467在20 K/min加热速率下的差示扫描量热法测定所述玻璃化转变温度。
7.根据权利要求1的涂料体系,其中烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)具有≥ 50℃至≤
90℃的最低成膜温度(白点温度),根据DIN ISO 2115测定所述成膜温度。
8.根据权利要求1的涂料体系,其中通过合并聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)
5 8
和烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)形成的聚合物具有1 * 10 Pa至1 * 10 Pa的在50℃和1 rad/s下的储能模量G',根据ASTM D 4440-08借助振荡流变法测定所述储能模量。
9.根据权利要求1的涂料体系,其中所述涂料体系以分散体形式或固体粉末形式存在。
10.根据权利要求1至10之一的组合物用于接合表面的用途。
11.接合表面的方法,所述方法包括步骤:
- 提供第一表面和第二表面;
- 将根据权利要求1至10之一的组合物至少部分施加于第一和/或第二表面;
- 使第一表面与第二表面接触以使根据权利要求1至10之一的组合物位于第一和第二表面之间以提供层状组装件;
- 将所述层状组装件加热至≥ 50℃的温度并同时向所述层状组装件施加≥ 1巴的压
12.根据权利要求11的方法,其中第一表面是表面或聚对苯二甲酸乙二酯表面或由纸板和塑料制成的表面,且第二表面是聚烯烃表面。
13.根据权利要求11的方法,其中第一表面和/或第二表面具有≤ 40 mN/m的根据DIN 55 660-2测得的临界表面能σc。
14.根据权利要求11的方法,其中根据权利要求1至10之一的组合物以水性分散体形式施加并在下一步骤之前,在≥ 20℃至≤ 70℃的温度下干燥。
15.根据权利要求11的方法,其中在加热所述层状组装件的步骤中,将所述层状组装件加热到≥ 70℃至≤ 220℃的温度。

说明书全文

热封性涂料体系和接合表面的方法

[0001] 本发明涉及包含聚酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物和烯乙酸乙烯酯共聚物的热封性涂料体系。本发明还涉及该涂料体系的用途和使用本发明的涂料体系接合表面的方法。
[0002] 用于粘合或密封食品容器,如用盖密封酸奶杯的热封组合物是本领域中已知的。这些组合物一般是溶剂型的。如例如WO 02/068557 A1中提到,合适的聚合物是与甲基丙烯酸酯聚合物结合的聚烯烃。这一专利申请公开了由烯烃或烯烃共聚物A、甲基丙烯酸酯聚合物B、这些成分的接枝聚合物A-X和溶剂或溶剂混合物构成的热封体系。这一热封体系据说具有高的热稳定性和短密封时间。
[0003] 在DE 33 21 797 A1中给出溶剂型体系的另一实例,其论述了用于热封不同基底的成膜分散体。所述分散体在有机溶剂体系中包含具有不同粘合性质的至少两种不同类型的聚合物。至少一种聚合物在室温下与该有机溶剂体系完全混溶。所述两种聚合物类型都具有每克聚合物0至160毫克KOH的酸值。所述分散体还含有包含与所述两种不同的聚合物类型对应的组分的第三接枝聚合物。
[0004] 热封食品容器的另一方面在于,常用的聚烯烃容器材料具有低表面能。这通常必须用电晕处理之类的方法预处理以确保粘合剂与聚烯烃表面的良好粘合。容易认识到,这些附加步骤提高的总工艺时间和成本。
[0005] 由于环境和健康担忧,本领域中需要不基于有机溶剂的热封组合物。此外,可用在未处理过的聚烯烃表面上的热封组合物是合意的。本发明因此具有提供可以以性或固体形式施用的这样的组合物的目的。
[0006] 根据本发明,通过热封性涂料体系实现此目的,所述热封性涂料体系包含:(I) 聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物,其可通过下列材料的反应获得:
(A) 至少一种二醇和/或多元醇组分,
(B) 至少一种二-和/或多异氰酸酯组分,
(C) 至少一种具有磺酸根和/或羧酸根的组分,
(D) 任选地,单-、二-和/或三-氨基-官能和/或羟基氨基-官能化合物,
(E) 任选地,其它异氰酸酯反应性化合物;和
(II) 烯烃乙酸乙烯酯共聚物,
其中所述聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)具有≤ 10℃的玻璃化转变温度
通过根据DIN 65467在20 K/min加热速率下的差示扫描量热法测定所述玻璃化转变温度

其中所述烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)具有> + 40℃的最低成膜温度(白点温度);
通过根据DIN 2115在20 K/min加热速率下的差示扫描量热法测定所述成膜温度(白点温度)。
[0007] 已经发现,本发明的体系可作为水性分散体施加并可以在低至室温的温度下成膜。在用作具有其低表面能的未处理聚烯烃表面的粘合剂时的复合强度即使在如70℃或更高的密封温度下也令人惊讶地高。
[0008] 就聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)而言,合适的二醇和/或多元醇组分(A)是具有至少两个可与异氰酸酯反应的氢原子并具有62至18,000,优选62至4,000 g/mol的平均分子量的化合物。合适的结构组分的实例是聚醚、聚酯、聚酸酯、聚丙和聚酰胺。优选的多元醇(A)具有2至4个,更优选2至3个羟基,最优选2个羟基。这种类型的不同化合物的混合物也可行。
[0009] 可能的聚酯多元醇特别包括线性聚酯二醇和轻微支化的聚酯多元醇——如可以由脂族、脂环族或芳族二-或多羧酸,如丁二酸、甲基丁二酸、戊二酸己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二羧酸、癸烷二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、环己烷二羧酸、来酸、富马酸、丙二酸或偏苯三酸以及酸酐,如邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或丁二酸酐或其混合物与多元醇,如乙二醇、二-、三-、四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-、四丙二醇、1,3-丙二醇、丁二醇-1,4、丁二醇-1,3、丁二醇-2,3、戊二醇-1,5、己二醇-1,6、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、辛二醇-1,8、癸二醇-1,10、十二烷二醇-1,12或其混合物以已知方式制备的,任选地,还使用更高官能多元醇,如三羟甲基丙烷、甘油或季戊四醇。当然,脂环族和/或芳族二-和多羟基化合物也可用于制造聚酯多元醇。代替游离多羧酸,也可以使用相应的多羧酸酐或相应的多羧酸低阶醇酯或其混合物制造该聚酯。
[0010] 当然,该聚酯多元醇可以是优选通过将内酯或内酯混合物,如丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯加成到合适的二-或更高官能起始分子,如上文作为聚酯多元醇的结构组分提到的低分子量多元醇上获得的内酯均聚物或共聚物。ε-己内酯的相应聚合物是优选的。
[0011] 特别优选的是含有间苯二甲酸和/或对苯二甲酸和其它二羧酸以及任选地,2,2-二甲基-1,3-丙二醇和/或乙二醇和/或丁二醇和/或己二醇作为结构组分的聚酯多元醇。
[0012] 最特别优选的是含有间苯二甲酸、己二酸和2,2-二甲基-1,3-丙二醇作为结构组分的聚酯多元醇。
[0013] 具有羟基的聚碳酸酯也是可能的多羟基组分(A),例如可通过二醇,如1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇与二芳基碳酸酯,如二苯基碳酸酯、二烷基碳酸酯,如碳酸二甲酯或光气的反应制成的类型。可以使用具有羟基的聚碳酸酯至少部分改进聚氨酯或聚氨酯-脲分散体粘合剂的抗水解性。
[0014] 合适的聚醚多元醇是例如化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、环氧丁烷、表氯醇的加聚产物以及它们的共加成和接枝产物,以及通过多元醇或其混合物的缩合和通过多元醇、胺和氨基醇的烷氧基化获得的聚醚多元醇。可通过将所述环氧化物加成到上文作为聚醚多元醇的结构组分提到的低分子二-或三醇上或加成到更高官能的低分子多元醇如季戊四醇或糖上或加成到水上而得的环氧丙烷和环氧乙烷的均聚物、共聚物和接枝聚合物是适合作为结构组分(A)的聚醚多元醇。
[0015] 特别优选的二-或更高官能多元醇(A)是聚酯多元醇、聚内酯和聚碳酸酯。
[0016] 其它合适的组分(A)是低分子二醇、三醇和/或四醇,如乙二醇、二-、三-、四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-、四丙二醇、1,3-丙二醇、丁二醇-1,4、丁二醇-1,3、丁二醇-2,3、戊二醇-1,5、己二醇-1,6、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、辛二醇-1,8、癸二醇-1,10、十二烷二醇-1,12、新戊二醇、1,4-环己烷二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,4-、1,3-、1,2-二羟基苯或2,2-双-(4-羟苯基)-丙烷(双酚(A))、TCD-二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇或其混合物,任选地,使用没有提到的其它二醇或三醇。
[0017] 所述多元醇,特别是低分子多元醇与环氧乙烷和/或环氧丙烷的反应产物也可用作多元醇。
[0018] 低分子组分(A)具有62至400 g/mol的分子量并优选与上文提到的聚酯多元醇、聚内酯、聚醚和/或聚碳酸酯结合使用。
[0019] 多元醇组分(A)以20至95,优选30至90,更优选65至88重量%包含在本发明的聚氨酯中。
[0020] 作为组分(B),每分子含有至少两个游离异氰酸酯基团的任何有机化合物都合适。优选使用二异氰酸酯Y(NCO)2,其中Y代表具有4至12个碳原子的二价脂族烃基、具有6至15个碳原子的二价脂环族烃基、具有6至15个碳原子的二价芳烃基或具有7至15个碳原子的二价芳脂族烃基。这样优选使用的二异氰酸酯的实例是四亚甲基二异氰酸酯、甲基五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合-环己烷、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(= IPDI,异佛尔酮二异氰酸酯)、4,4'-二异氰酸根合-二环己基-甲烷、4,4'-二异氰酸根合-二环己基丙烷-(2,2)、1,4-二异氰酸根合苯(1,4-diiso cyanatobenzene,)、2,4-二异氰酸根合甲苯(2,4-diisocyanatotoluene)、2,6-二异氰酸根合甲苯、4,4'-二异氰酸根合-二苯基-甲烷、2,2'-和2,4'-二异氰酸根合二苯基甲烷、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、对-亚二甲苯基二异氰酸酯和对-异亚丙基-二异氰酸酯以及由这些化合物构成的混合物。
[0021] 当然也可以部分使用聚氨酯化学中本身已知的更高官能多异氰酸酯或本身已知的改性多异氰酸酯,例如具有碳二亚胺基团、脲基甲酸酯基团、异氰脲酸酯基团、氨基甲酸乙酯基团和/或缩二脲基团的那些。
[0022] 除了这些简单二异氰酸酯,在连接异氰酸酯基团的基团中含有杂原子和/或具有每分子多于2个异氰酸酯基团的官能度的那些多异氰酸酯也合适。第一种例如是通过用脲二酮、异氰脲酸酯、氨基甲酸乙酯、脲基甲酸酯、缩二脲、碳二亚胺、亚氨基-噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构改性简单脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族二异氰酸酯而制成的多异氰酸酯。每分子具有多于2个异氰酸酯基团的非改性多异氰酸酯的一个实例是例如4-异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯)。
[0023] 优选的二异氰酸酯(B)是脂族的,如六亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合环己烷、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基 环己烷、4,4'-二异氰酸根合-二环己基甲烷和4,4'-二异氰酸根合-2,2-二环己基丙烷-(2,2)以及由这些化合物构成的混合物。
[0024] 特别优选的组分(B)是六亚甲基二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基 -环己烷和4,4'-二异氰酸根合-二环己基-甲烷及其混合物。
[0025] 组分(B)以5至60,优选6至45,更优选7至25重量%的量包含在本发明的聚氨酯中。
[0026] 含有磺酸根或羧酸根的合适的组分C)是例如另外带有磺酸根和/或羧酸根的二氨基化合物或二羟基化合物,例如N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸的、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙烷磺酸的、N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙磺酸的、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙磺酸的、类似羧酸的、二羟甲基丙酸的、二羟甲基丁酸的、1摩尔二胺,如1,2-乙二胺或异佛尔酮二胺与2摩尔丙烯酸或马来酸的迈克尔缩合反应产物的钠、锂、、叔胺盐。
[0027] 该酸优选直接以它们的盐形式使用,如磺酸盐或羧酸盐。但是,也可以仅在聚氨酯制造过程中或之后部分或完全添加中和剂。
[0028] 特别适合和优选用于成盐的叔胺是例如三乙胺、二甲基环己胺、乙基二异丙基胺。
[0029] 其它胺如氨、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、氨基甲基丙醇以及上述胺和其它胺的混合物,也可用于成盐。仅在异氰酸酯基团基本反应后添加这些胺是便利的。
[0030] 也可以使用用于中和目的的其它中和剂,例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化
[0031] 组分(C)以0.3至10,优选0.5至5,更优选0.7至3.75重量%包含在本发明的聚氨酯中。
[0032] 合适的组分(D)是单-、二-、三官能胺和/或单-、二-、三官能羟胺,如脂族和/或脂环族伯和/或仲单胺,如乙胺、二乙胺、异构丙胺和丁胺、更高级线型脂族单胺和脂环族单胺,如环己胺。另外的实例是氨基醇,即在一个分子中含有氨基和羟基的化合物,如乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、1,3-二氨基-2-丙醇、N-(2-羟乙基)-乙二胺、N,N-双(2-羟乙基) 乙二胺和2-丙醇胺。另外的实例是二胺和三胺,如1,2-乙二胺、1,6-己二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(异佛尔酮二胺)、哌嗪、1,4-二氨基环己烷、双-(4-氨基环己基)-甲烷和二亚乙基三胺。己二酸二酰肼、肼或水合肼也可行。当然,可以使用多种上述化合物(D)的混合物,任选与没有提到的那些一起。
[0033] 优选的组分(D)是1,2-乙二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷、二亚乙基三胺、二乙醇胺、乙醇胺、N-(2-羟乙基)-乙二胺和N,N-双(2-羟乙基) 乙二胺。
[0034] 特别优选的组分(D)是二乙醇胺和N-(2-羟乙基)-乙二胺;二乙醇胺更特别优选。
[0035] 作为扩链剂的组分(D)优选任选用于建立更高的分子量或将分子量限制为单官能化合物和/或另外插入附加的反应性基团如游离羟基作为附加交联位置
[0036] 组分(D)以0至10,优选0至5,更优选0.2至3重量%的量包含在本发明的聚氨酯中。
[0037] 任选也使用的组分(E)可以是例如具有2至22个C原子的脂族、脂环族或芳族单醇,如乙醇、丁醇、己醇、环己醇、异丁醇、苄醇、硬脂醇、2-乙基乙醇、环己醇;基于以醇或胺为原料的环氧乙烷聚合物或环氧乙烷/环氧丙烷共聚物的亲水化作用的单-或二官能聚醚,如Polyether LB 25 (Bayer MaterialScience AG;Germany)或MPEG 750: 甲氧基聚乙二醇,分子量750 g/mol(例如Pluriol® 750, BASF AG, Germany);常用于异氰酸酯基团并在升高的温度下可再分离的封端剂,如丁酮肟、二甲基吡唑、己内酰胺、丙二酸酯、三唑、二甲基三唑、叔丁基苄胺和环戊酮羧乙酯;含有可用于聚合反应的基团的不饱和化合物,例如丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯,单环氧化物、双环氧化物和/或多环氧化物与丙烯酸或甲基丙烯酸的羟基官能反应产物。
[0038] 组分(E)可以以0至20,优选0至10重量%的量包含在本发明的聚氨酯中。
[0039] 组分(E)的使用可例如使得本发明的聚氨酯分散体除反应性羧基外还含有能例如施加多种交联机制(Dual Cure)的其它反应性基团以获得特殊性质,如两阶段固化、任选temporally offset,或特别高的交联密度
[0040] 在一个特别优选的实施方案中,这种聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物含有包含间苯二甲酸、己二酸和2,2-二甲基-1,3-丙二醇作为结构组分的聚酯二醇,1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基 -环己烷,N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸的钠盐和二乙醇胺作为结构组分。
[0041] 这些水性聚氨酯和/或聚氨酯-脲分散体可以以如下方式制备:组分(A)、(B)、任选(C)和任选(E)在单阶段或多阶段反应中转化成异氰酸酯官能预聚物,其随后任选与组分(C)和任选(D)在单阶段或多阶段反应中转化,随后在水中或用水分散,其中任选地可以在分散过程中或在分散后通过蒸馏部分或完全除去所用溶剂。
[0042] 该制备可以在一个或多个阶段中在均相中,或在多阶段反应的情况下,部分在分散相中进行。在完全或部分进行加聚后,进行分散、乳化或溶解步骤。随后,任选在分散相中进行进一步加聚或改性。现有技术中已知的所有方法可用于该制造,所述方法如乳化剂-剪切、丙酮、预聚物混合、熔体乳化、酮亚胺和固体物质自发分散法或其衍生物。这些方法的概述可见于Methoden der organischen Chemie (Methods of Organic Chemistry) (Houben-Weyl, 对第4版第E20卷的增补和追加卷,H. Bartl和J. Falbe, Stuttgart, New York, Thieme 1987, 第1671-1682页)。该熔体乳化、预聚物混合和丙酮法是优选的。丙酮法特别优选。
[0043] 原则上可以称出所有羟基官能组分,然后加入所有异氰酸酯官能组分并使其转化成异氰酸酯官能的聚氨酯,其随后与氨基官能组分反应。通过以下的反向制备也可行:先装入异氰酸酯组分,加入羟基官能组分,转化成聚氨酯,然后与氨基官能组分反应以形成最终产物。
[0044] 常规地,为了制造聚氨酯聚合物,在反应器中先装入羟基官能组分(A)、任选(C)和任选(E),任选用可与水混合但对异氰酸酯基团呈惰性的溶剂稀释,然后均化。随后在室温至120℃下加入组分(B),并制造异氰酸酯-官能的聚氨酯。此反应可以以单阶段中或多阶段进行。多阶段反应可以例如以下述方式进行:首先装入组分(C)和(E),在与异氰酸酯官能组分(B)反应后,加入组分(A),其随后可与一部分仍存在的异氰酸酯基团反应。
[0045] 合适的溶剂是例如丙酮、甲基异丁基酮、丁酮、四氢呋喃、二氧杂环己烷、乙腈、二丙二醇二甲醚和1-甲基-2-吡咯烷酮,它们不仅可以在制造开始时添加,也可任选一部分稍后添加。丙酮和丁酮是优选的。可以在常压或提高的压力下进行反应。
[0046] 为了制造该预聚物,选择羟基-和任选地,氨基-官能组分的用量以产生1.05至2.5,优选1.15至1.95,更优选1.3至1.7的异氰酸酯指数。
[0047] 进行异氰酸酯官能预聚物与进一步的羟基-和/或氨基-官能,优选仅与氨基-官能组分(D)和任选(C)的进一步转化——所谓的扩链,以基于100%异氰酸酯基团选择25至150,优选40至85%的羟基和/或氨基转化程度。
[0048] 在可能但较不优选的大于100%的转化程度下,适合首先使所有单官能组分在异氰酸酯加成反应的意义上与该预聚物反应,随后使用二-或更高官能扩链组分以实现扩链分子的尽可能完全的并入。
[0049] 常规地,通过监测反应混合物的NCO含量来监测转化程度。另外,可以进行所取样品的光谱测量,例如红外或近红外光谱,折光指数测定以及化学分析,如滴定。
[0050] 为了加速该异氰酸酯加成反应,可以使用如本领域技术人员已知用于加速NCO-OH反应的传统催化剂。实例是三乙胺、1,4-二氮杂双环-[2,2,2]-辛烷、二丁基氧化、二辛酸锡或二月桂酸二丁基锡、双-(2-乙基己酸)锡或其它金属有机化合物。
[0051] 可以在分散之前、在分散过程中或在分散之后用组分(D)和任选(C)将异氰酸酯-官能预聚物阔链。优选在分散之前进行扩链。如果使用组分(C)作为扩链组分,则必须在分散步骤之前用这种组分进行扩链。
[0052] 常规地扩链在10至100℃,优选25至60℃的温度下进行。
[0053] 术语扩链在本发明中还包括由于它们的单官能度而充当链终止剂并因此不造成分子量提高而是限制分子量的单官能组分(D)(如果有的话)的反应。
[0054] 扩链的组分可以添加到用有机溶剂和/或用水稀释的该反应混合物中。该添加可以以任何次序依次进行或通过添加混合物来同时进行。
[0055] 为了制造该分散体,在强剪切作用,如剧烈搅拌下将该预聚物装入分散水中,或相反,将分散水搅拌到该预聚物中。随后,在尚未在该均相中发生扩链时,其可随后进行。
[0056] 在分散之中和/或之后蒸馏出所用有机溶剂(如果有的话),如丙酮。
[0057] 下面是优选制造方法:首先装入组分(A)、任选组分(C)和任选组分(E)和任选溶剂并加热到20至100℃。
在搅拌的同时尽可能快地加入组分(B)。利用该放热性,在40至150℃下搅拌该反应混合物直至达到理论异氰酸酯含量或略低于此。在这样做的同时,可任选加入催化剂。随后通过添加溶剂,将该混合物稀释至25至95%,优选30至80重量%的固体物质含量;然后在30至120℃下通过任选与组分(C)一起添加用水和/或溶剂稀释的组分(E)来进行扩链。在
2至60分钟的反应期后,通过添加蒸馏水或通过转移到先装入的蒸馏水中来将其分散,并在分散步骤之中或之后部分或完全蒸馏出所用溶剂。
[0058] 聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)可具有≥ 30000 g/mol至≤ 40000 g/mol的重均分子量。优选的重均分子量是≥ 33000 g/mol至≤ 36000 g/mol。可以对照聚苯乙烯标样用二甲基乙酰胺作为流动相通过GPC(凝胶渗透色谱法)测定重均分子量Mw。
[0059] 下面联系示例性实施方案进一步描述本发明。这些实施方案也可以自由组合,除非文中清楚作出相反的指示。
[0060] 在本发明的涂料体系的第一实施方案中,多元醇组分(A)是线性聚酯多元醇。特别优选的是基于己二酸、间苯二甲酸、新戊二醇和乙二醇的此类多元醇。它们可具有55 ±5 mg KOH/g (DIN 53240/2)的羟基值和2000 g/mol的重均分子量。
[0061] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,多异氰酸酯组分(B)是异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
[0062] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,组分(C)是N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸且组分(D)是二乙醇胺。
[0063] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)是乙烯乙酸乙烯酯共聚物。特别优选的是这些共聚物:由它们形成的树脂具有≥ 2.5 MPa至≤ 3.5 MPa (JIS K-6760)的拉伸强度和≥ 250%至≤ 350% (JIS K-6760)的断裂伸长率。
[0064] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)具有≥-50℃至≤ 10℃的玻璃化转变温度,通过根据DIN 65467在20 K/min加热速率下的差示扫描量热法测定该玻璃化转变温度。
[0065] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)具有≥ +40℃至≤ 90℃的最低成膜温度(白点温度),根据DIN ISO 2115测定该成膜温度。最低成膜温度(白点温度)更优选为≥ +50℃至≤ 80℃。
[0066] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,通过合并聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚5 8
合物(I)和烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)形成的聚合物具有1 * 10 Pa至1 * 10 Pa,优
4 7
选1 * 10 Pa至1 * 10 Pa的在50℃和1 rad/s下的储能模量G';根据ASTM D 4440-08借助振荡流变法测定储能模量。
[0067] 可以用Rheometrics ARES旋转流变仪根据ASTM D 4440-08借助振荡流变法测定储能(和损耗)模量。利用这种测量原理,预先将上和下测量板合在一起以将测量板的位置校正在等于0的间隙距离。从干燥分散体中冲出直径与测量板直径相同的圆形样品。将该样品施加在测量板之间;将测量板合并至样品高度并回火10分钟。随后,降低板距离以产生最大10N、最小2N的法向力。用刮刀除去可能突出测量板的材料。在100 rad/s下引发振荡测量。随后,分3个测量步骤每10天(in steps of 3 measurements every ten days )将测量频率降低达到0.01 rad/s。振荡变形具有0.6%至2%的边缘幅度。为了在恒定测量温度下测量,该装置的软件扭矩张力与变形之间的相位差和板几何计算在各测量频率下的储能和损耗模量。
[0068] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物(I)和烯烃乙酸乙烯酯共聚物(II)的重量比为≥ 10:90至≤ 60:40。该重量比优选为≥20:80至≤ 50:50。
[0069] 在本发明的涂料体系的另一实施方案中,该涂料体系以水性分散体形式存在。该水性分散体优选含有少于0.5重量%有机溶剂。该分散体可具有≥ 15至≤ 70重量%,更优选≥ 25至≤ 60重量%,最优选≥ 30至≤ 50重量%的固体物质含量。可以根据DIN-EN ISO 3251测定固体物质含量。pH值可以为≥ 4至≤ 11,优选≥ 6至≤ 10。
[0070] 可以通过将烯烃乙酸乙烯酯共聚物添加到聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体中来制备本发明的涂料体系。优选在添加固体粉末形式的烯烃乙酸乙烯酯共聚物的同时搅拌聚氨酯和/或聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体。
[0071] 本发明的热封性组合物可用于接合表面。其特别可用于将未处理的聚丙烯与铝表面、PET表面或由纸板和塑料制成的表面,特别是Mixpap®表面接合。该聚烯烃表面,优选聚丙烯表面在接合前可以是未处理的。这些表面尤其优选尚未通过等离子放电或电晕处理改性。该表面可具有低表面能,如≤ 40 mN/m的根据DIN 55 660-2测得的临界表面能σc。该临界表面能优选≤ 35 mN/m。
[0072] 本发明的另一方面因此是接合表面的方法,所述方法包括步骤:- 提供第一表面和第二表面;
- 将本发明的组合物至少部分施加于第一和/或第二表面;
- 使第一表面与第二表面接触以使本发明的组合物位于第一和第二表面之间以提供层状组装件;
- 将所述层状组装件加热至≥ 50℃的温度并同时向所述层状组装件施加≥ 1巴的压力。
[0073] 第一和第二表面的实例是金属和聚合物表面。
[0074] 所述方法优选包括步骤:- 提供第一表面和第二表面;
- 将本发明的组合物至少部分施加于第一表面;
- 使第一表面与第二表面接触以使本发明的组合物位于第一和第二表面之间以提供层状组装件;
- 将所述层状组装件加热至≥ 50℃的温度并同时向所述层状组装件施加≥ 1巴的压力,
由此第一表面是铝表面、PET表面或由纸板和塑料制成的表面,特别是Mixpap®表面,第二表面是聚烯烃表面。
[0075] 本发明的组合物可通过已知方法如涂漆、喷涂、刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷等施加。在液体基组合物的情况下,湿膜厚度可以为≥ 2微米至≤ 50微米。
[0076] 此后,接合第一和第二表面以使本发明的组合物位于所述表面之间。
[0077] 加热和加压步骤随后产生具有借助本发明的热封性组合物互相粘合的表面的最终组装件。优选压力为≥ 1巴至≤ 5巴。
[0078] 为避免重复,关于另外的细节,特别是关于热封性组合物,参考上文的描述。
[0079] 在本发明的方法的第一实施方案中,第一表面是铝表面或聚对苯二甲酸乙二酯表面或由纸板和塑料制成的表面,特别是Mixpap®表面,第二表面是聚烯烃表面。优选的聚烯烃表面是聚乙烯和聚丙烯表面,包括聚乙烯和聚丙烯的混合物。这些表面尤其优选在经受本发明的方法之前尚未通过等离子放电或电晕处理改性。
[0080] 在本发明的方法的另一实施方案中,第一表面和/或第二表面具有≤ 40 mN/m的根据DIN 55 660-2测得的临界表面能σc。该临界表面能优选≤ 30 mN/m。这些低表面能反应通常不容易通过聚合物分散体粘合剂粘合的表面。在本发明的方法中使这成为可能。
[0081] 在本发明的方法的另一实施方案中,本发明的组合物以水性分散体形式施加并在下一步骤之前,在≥ 20℃至≤ 120℃,优选≥ 20℃至≤ 70℃的温度下干燥。通常根据第一和/或第二表面的材料种类选择干燥温度。这意味着可以在室温下进行干燥而不需要额外的加热设施。
[0082] 在本发明的另一实施方案中,在加热层状组装件的步骤中,将该层状组装件加热到≥ 70℃至≤ 220℃的温度。该温度优选为≥ 70℃至≤ 140℃。
[0083] 参照下列实施例进一步描述本发明,但不希望受它们限制。
[0084] 词汇表:Baycoll® AD 2047: 基于己二酸、间苯二甲酸、新戊二醇和乙二醇的线性聚酯多元醇,羟基值为55 ± 5 mg KOH/g (DIN 53240/2)且分子量为2000 g/mol, Bayer MaterialScience
Desmodur® I: 异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI), Bayer MaterialScience
Chemipearl® V 300: 来自Mitsui Chemicals的水性乙烯乙酸乙烯酯共聚物分散体,固含量为40重量%,粒度6微米(库尔特计数法)、根据DIN ISO 2115在20 K/min加热速率下测得的最低成膜温度为75℃。形成的树脂具有3 MPa (JIS K-6760)的拉伸强度和300% (JIS K-6760)的断裂伸长率。
[0085] 聚氨酯/聚氨酯-聚脲分散体PUR-1的合成:将486.25克Baycoll® AD 2047聚酯在100℃和15 mbar下脱水1小时。在60℃,加入
80.52克Desmodur® I。在90℃下搅拌该混合物直至达到1.80的异氰酸酯含量。将反应混合物溶解在850克丙酮中并在这种情况下冷却至50℃。将9.62克N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠盐和8.20克二乙醇胺在170克水中的溶液在剧烈搅拌下添加到该均匀溶液中。在搅拌30分钟后,通过添加715克水,在50℃下在20分钟内分散该混合物。在通过蒸馏分离丙酮后,获得具有40.1重量%的固体物质含量、250纳米的分散相平均粒度和6.7的pH的无溶剂、水性聚氨酯-聚脲分散体。玻璃化转变温度Tg为+2℃(根据DIN 65467在
20 K/min加热速率下)且重均分子量Mw为35500 g/mol(对照聚苯乙烯标样用二甲基乙酰胺作为流动相通过GPC测得)。
[0086] 使用PUR-1和Chemipearl® V 300,制备下列制剂:制剂 重量-%PUR-1 重量-%Chemipearl®V300
F-0(对比) 0 100
F-1 20 80
F-2 30 70
F-3 40 60
F-4 50 50
[0087] 将制剂F-0至F-4以100微米的湿膜厚度施加于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜或铝(Al)箔,并将涂布的基底在23℃、70℃、100℃或120℃下干燥。使用Brugger制造的热封装置(密封装置,类型Munich HSG/ETK),随后在2巴的压力和100℃、120℃或140℃的温度下将这些涂布基底在1秒内紧贴聚丙烯(PP)膜密封。该PP是未处理的,通过DIN 55 660-2测得的临界表面能σc小于30 mN/m。
[0088] 在T-剥离实验中根据DIN 53357以100 mm/min测定该层合材料的密封强度[N/15 mm]并列在下表中。
[0089] 表1: 密封强度 [N/15 mm]
QQ群二维码
意见反馈