专利名称：用于磁性介体记录的具有改善的粘合特性的热塑性聚氨酯的制作方法
技术领域：
本发明涉及其上具有磁性录音介体的磁带，磁性录音介体含在聚氨酯树脂粘合剂中，该粘合剂是由聚异氰酸酯与聚酯中间体和双酚A衍生的鏈增长剂的掺合物的反应产物制成的。
到现在为止，磁性记录带已制成并用于各个方面如录音，录相，计算机等。虽然这种磁性记录带适用于各种情况，但其缺乏高的抗张强度，在弱溶剂系统如酮类(甲乙酮)中溶解性较差，聚合物中磁性颗粒的分散性较差。
Kolycheck的美国专利4，643，949涉及磁性记录带，其中含有磁性颗粒的粘合剂是二异氰酸酯与羟基封端聚碳酸酯和鏈增长剂的掺合物的反应产物。没有提到双酚A型鏈增长剂。
其中含有磁性颗粒(如氧化铁，钴改性氧化铁，氧化铬等)的磁带粘合剂是由羟基封端聚酯中间体如聚乙二醇四亚甲基己二酸酯(poly(tetramethyleneadipateglycol))和一种特殊类型的鏈增长剂(即双酚A的衍生物)的掺合物与聚异氰酸酯反应制成的。这种粘合剂使其中的磁性颗粒具有良好的分散性并且其在弱溶剂如各种酮类中具有良好的溶解性。
本发明的磁性记录带含有通常具有良好抗张强度的薄膜形式的适当基底和至少在磁带一面上的含有磁性颗粒的聚氨酯粘合剂涂层。基底通常可由任何本领域已知的以及文献中所述的材料如聚酯等制成。聚氨酯树脂一般包封磁性颗粒并且将磁性颗粒粘结到基底上。磁性颗粒可以是任何本领域或从文献上已知的类型，较好的颗粒包括γ氧化铁，即Fe2O3;钴改性Fe2O3，氧化铬，即CrO2;金属颗粒;铁酸钡等。磁性颗粒的粒度一般小于1.0μm，最好为0.5μm或更小。磁性颗粒的量一般占颗粒和聚氨酯树脂总重量的60%～85%左右，对于录音用的磁带，颗粒量一般应为65%～75%左右，对于录相用的磁带，颗粒量一般应为70%～80%左右，对于计算机用的磁带，磁性颗粒的量一般应为75%～80%左右。
本发明的聚氨酯树脂是通过聚异氰酸酯与羟基封端聚酯中间体和双酚A衍生物型鏈增长剂的掺合物反应制成的。
羟基封端聚酯中间体一般为线性聚酯，其重均分子量约为500-5，000，最好为700-2，000左右，酸值一般小于1.3，最好小于1.0，聚酯可用任何常规方法制备，如通过二羧酸或其酐与二醇的酯化反应制备。二醇与酸的摩尔比最好大于1摩尔，以便获得末端羟基占优势的线性鏈。适宜的酸为二羧酸或其酐，其中烃基部分(即非羧基部分或酐部分)是脂族烃，如具有2-18个碳原子(最好有4个碳原子)的亚烷基，或芳烃，或具有6-15个碳原子的脂族(最好是烷基)取代的芳烃。因此，己二酸是较好的酸，其它适用的酸的例子包括琥珀酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，1，12-十二双酸，间苯二酸等。所用的二醇最好含有4-10个碳原子，优选丁二醇，特别是1，4-丁二醇。其它适用的二醇的例子包括五亚甲基二醇，六亚甲基二醇，八亚甲基二醇，1，4-环己烷二甲醇等。因此优选的聚酯中间体是聚乙二醇四亚甲基己二酸酯。
所用的聚异氰酸酯一般为二异氰酸酯，如具有2-12个碳原子的脂族二异氰酸酯，或具有6-18个碳原子的芳族或脂族取代的芳族或芳族取代的脂族二异氰酸酯等。具体的二异氰酸酯的实例包括各种脂族二异氰酸酯如二异氰酸四亚甲酯;各种环脂族二异氰酸酯如二异氰酸环己酯等。芳族取代的脂族二异氰酸酯或脂族取代的芳族二异氰酸酯的实例包括各种二异氰酸苯酯，二异氰酸甲苯酯，各种二异氰酸二芳酯，如二异氰酸4，4′-二苯基甲酯，一种称为MDI的二异氰酸酯，二异氰酸二氯二苯基甲酯，二异氰酸二苯基二甲基甲酯，二异氰酸二苄酯，二异氰酸二苯醚酯等。所用聚异氰酸酯的摩尔数须与羟基封端聚酯和鏈增长剂摩尔数的总和基本相等。由此，所形成的聚氨酯树脂实际上没有NCO(异氰酸酯)基团。一般，聚异氰酸酯的摩尔数与羟基封端聚酯和鏈增长剂的摩尔数之比为约0.95-1.01∶1，较好为0.97-1.005∶1。
本发明所用鏈增长剂是特定类型的，从而使粘合剂在弱溶剂中具有良好的溶解性和使磁性颗粒在聚氨酯树脂中具有良好的分散性。具体讲，鏈增长剂是双酚A的衍生物，可由下式表示
式中R1和R2各自表示2-4个碳原子的亚烷基，以具有2个碳原子为宜，即是亚乙基。
相对于每摩尔羟基封端聚酯中间体，鏈增长剂的用量一般为约0.1-10摩尔，较好为约0.5-5摩尔，最好为约0.4-1.7摩尔。如前所述，使用羟基封端聚酯中间体和鏈增长剂的掺合物，使之与聚异氰酸酯反应。
如上所述，本发明的聚氨酯树脂是上述一种或多种聚异氰酸酯与一种或多种羟基封端聚酯中间体和一种或多种鏈增长剂的掺合物的反应产物。反应温度一般至少为100℃，可高到150℃。发生无规共聚反应，得到非常适合于掺入磁性颗粒并粘结在基底上形成磁带的聚氨酯树脂。
除磁性颗粒和聚酯树脂以外，在形成粘合剂时还可使用其它常规添加剂。例如，可以使用各种润湿剂，其用量相对于每100份(重量)聚氨酯树脂和磁性颗粒为约1-5份(重量)。有大量的润湿剂可被采用，具体实例包括大豆卵磷脂，萘锌，合成鲸油，一、二和三油酸酯，三乙醇胺，木素磺酸，磺基琥珀酸二辛酯等。相对于每100份(重量)树脂和磁性颗粒，可以使用约1-5份(重量)各种润滑剂，适宜的实例包括各种硅氧烷，如氟化烃油，长鏈脂肪酸，钙、锂和镁的硬脂酸盐等。相对于每100份(重量)树脂和磁性颗粒，可以使用约1-5份(重量)适宜的交联剂，如MONDURCB-75(MobayChemicals生产的聚异氰酸酯产品)和磨料，如氧化铝等。还可以使用有效量的炭黑提高磁带的导电性。
如上所述，磁带包括基底(须是柔性的)和基底上的磁性颗粒层，磁性颗粒包含在将其粘结在基底上的粘合剂中。基底典型的是适当厚度的聚对苯二甲酸乙酯，当然也可采用其它热塑柔性基底。磁带的制做方法可以是，将磁性颗粒混于粘合剂和指定的添加剂的溶剂溶液中形成磁性分散，将磁性分散-粘合剂溶液涂于柔性基底上，脱除溶剂后在基底上形成牢固的磁性颗粒层。换言之，磁性颗粒被聚氨酯树脂粘结在基底上。适用的溶剂包括极性溶剂，例如酮等。具体实例有四氢呋喃，环己酮等。根据本发明，各种稀释剂可与溶剂(例如甲苯，二甲苯，甲基异丁基酮等)一起使用。
本发明另一意想不到的效果是当将磁性颗粒混入本发明的聚氨酯树脂时可使磁性颗粒分散良好。这一良好的分散效果示于下面的实施例中。
实施例1将1摩尔分子量为850的聚乙二醇四亚甲基己二酸酯在65℃与1.26摩尔Dianol 22(AK20 Chemical生产的如式Ⅰ所示的鏈增长剂，其中R1和R2是亚乙基)混合。使这一物理混合物与2.26摩尔二异氰酸亚甲基双二苯酯(MDI)经标准的高温无规熔融聚合步骤反应。聚合步骤包括分别将聚酯/Diancl和MDI加热至约100℃，然后将组分混合。反应是放热的，在约1-6分钟内将温度升至约200℃-250℃，在此期间发生聚合反应，粘度增高表明了反应的发生。所得聚氨酯树脂以15%甲乙酮溶液测量，其粘度为300-400CPS。用DSC测得的二次加热周期玻璃化温度为38℃。
实施例2实施例2的方法与实施例1相似，不同之处是使用0.88摩尔Dianol22和1.88摩尔MDI。所得聚氨酯以15%甲乙酮溶液测量，其粘度为200-400CPS。用DSC测得的二次加热周期玻璃化温度为19℃。
实施例3录音带配方重量份磁性氧化物，Pfizer2228H77.0(Pfizer产品)分散剂2.5聚氨酯(实施例1)17氯乙烯-乙酸乙烯酯-乙烯醇共聚物3(VAGH，联合碳化物公司产品)润滑剂0.5四氢呋喃/环己酮(50/50)混合物溶剂将上述组分混合，将混合物分散于二级研磨过程以确定磁性氧化物的分散性。将所得混合物涂于厚度为12.5μm的聚对苯二甲酸乙酯基底上，涂层厚度为5μm，然后干燥。检验所得带膜的表面反射和磁性性能。
实施例4录音带使用实施例2制备的聚氨酯树脂，以与实施例3相同的方式制备录音带涂层。
实施例5录音带以与实施例3相同的方式制备录音带，不同之处是使用的聚氨酯树脂为ESTANE5701(BFGoodrich产品)。这种录音带涂层用作为分散性参考例。
实施例6
录相带配方重量份磁性氧化物，PfiZer307080(PfiZer产品)磨料(Al2O3) 1.5分散剂2.0炭黑(10mμm)1.5聚氨酯(实施例1)11VAGH3润滑剂1.0四氢呋喃/环己酮(50/50)混合物溶剂将上述组分混合，将混合物分散于二级研磨过程以确定磁性氧化物的分散性。将所得混合物涂于厚度为12.5μm的聚对苯二甲酸乙酯基底上，涂层厚度为5μm，然后干燥。检验所得带膜的表面反射和磁性性能。
实施例7录相带使用实施例2制备的聚氨酯树脂，以与实施例6相同的方式制备录相带涂层。
实施例8录相带以与实施例6相同的方式制备录相带，不同之处是使用的聚氨酯树脂为ESTANE5701(BFGoodrich)。这种录相带涂层用作为分散性参考例。
实施例9计算机磁带配方重量份磁性氧化物，Pfier222875(Pfier产品)磨料(Al2O3) 2分散剂3炭黑(30mμm)2聚氨酯(实施例1)13VAGH3润滑剂1四氢呋喃/环己酮(50/50)混合物溶剂将上述组分混合，将混合物分散于二级研磨过程以确定磁性氧化物的分散性。将所得混合物涂于厚度为12.5μm的聚对苯二甲酸乙酯基底上，涂层厚度为5μm，然后干燥。检验所得带膜的表面反射和磁性性能。
实施例10计算机磁带使用实施例2制备的聚氨酯树脂，以与实施例9相同的方式制备计算机磁带涂层。
实施例11计算机磁带以与实施例9相同的方式制备计算机磁带，不同之处是使用的聚氨酯树脂为ESTANE5701(BFGoodrich产品)。这种计算机磁带涂层用作为分散性参考例。
通过用光泽计测量实施例3-11所得各种磁带的表面反射性并用B-H计测量其磁性来测定磁带的分散性。这些是磁性学工业中已知的标准试验装置。结果示于表1。在录音、录相和计算机磁带的实例中，使用本发明聚氨酯树脂所获分散性都优于用市售聚氨酯所获分散性。
表1用途实施例60°光泽磁性ORSRHcSFD录音带3282.40.8663390.334312.40.8703390.335(对照) 211.10.6203210.43录相带6652.10.8607120.397692.20.8647120.418(对照)601.80.8257050.47计算机带9552.20.8293370.4110491.90.7923490.4411(对照)341.60.7423460.54注OR定向比SR矩形比Hc矫顽磁性，OeSFD转换场分布上述实施例是实施本发明的优选方案和最佳实施方式，本发明的范围不受其限制。
权利要求
1.一种其磁性颗粒在聚氨酯树脂粘合剂中具有良好分散性的磁带，包括基底，磁性颗粒和将磁性颗粒粘结于基底上的粘合剂；所述粘合剂含有聚异氰酸酯与羟基封端聚酯中间体和双酚A衍生的鏈增长剂的掺合物的反应产物；所述鏈增长剂具有下式结构
式中R1和R2各自表示2-4个碳原子的亚烷基。
2.权利要求1的磁带，其中所述鏈增长剂的用量为约0.1-10摩尔/每摩尔所述聚酯中间体，所述聚酯中间体由二羧酸或其酐(其烃基部分是2-18个碳原子的脂族，6-15个碳原子的芳族或脂族取代的芳族)和4-10个碳原子的二醇制备。
3.权利要求2的磁带，其中聚异氰酸酯是总数为2-12个碳原子的脂族二异氰酸酯，或总数为6-18个碳原子的芳族取代的脂族二异氰酸酯或脂族取代的芳族二异氰酸酯，且其中所述的聚酯中间体的重均分子量约为500-5000。
4.权利要求3的磁带，其中所述鏈增长剂的R1和R2是亚乙基，所述聚酯中间体的重均分子量为约700-2000，其酸值为1.3或更低。
5.权利要求4的磁带，其中聚异氰酸酯的n是2，二异氰酸酯的摩尔数与所述聚酯中间体和鏈增长剂摩尔总数之比为约0.95-1.01∶1。
6.权利要求5的磁带，其中所述磁性颗粒的用量是磁性颗粒和聚氨酯树脂总重量的约60-85%，所述聚酯中间体的酸值为1.0或更低。
7.权利要求6的磁带，其中所述鏈增长剂的用量为约0.5-5摩尔/每摩尔聚酯中间体，所述二异氰酸酯是MDI。
8.权利要求7的磁带，其中所述聚酯是聚乙二醇四亚甲基己二酸酯。
9.权利要求8的磁带，其中所述鏈增长剂的用量为约0.4-1.7摩尔/每摩尔所述聚酯中间体，MDI的摩尔数与聚酯中间体和鏈增长剂摩尔总数之比为约0.97-1.005∶1。
10.含有权利要求1所述组合物的录相带。
11.含有权利要求4所述组合物的录相带。
12.含有权利要求8所述组合物的录相带。
13.含有权利要求1所述组合物的录音带。
14.含有权利要求5所述组合物的录音带。
15.含有权利要求8所述组合物的录音带。
16.含有权利要求1所述组合物的计算机磁带。
17.含有权利要求5所述组合物的计算机磁带。
18.含有权利要求8所述组合物的计算机磁带。
全文摘要
用于声相装置或计算机的磁带，其中使用了一种将含在其中的磁性颗粒粘结到基底上的粘合剂。所述粘合剂含有聚异氰酸酯与羟基封端聚酯中间体和双酚A衍生的链增长剂的掺合物的反应产物。所述链增长剂具有下式结构，式中R
文档编号C08G18/66GK1046237SQ90100608
公开日1990年10月17日 申请日期1990年2月8日 优先权日1989年2月8日
发明者瓦尔特·托马斯·莫非, 熊特·斯考特·呈, 爱得蒙德·乔治·考利柴克 申请人:B·F·谷德里奇公司