发明创造名称:一种阳离子型水性聚氨酯羊毛防毡缩乳液制备方法
外观设计名称:
决定号:193813
决定日:2019-10-23
委内编号:1F246328
优先权日:
申请(专利)号:201510233234.5
申请日:2015-05-08
复审请求人:新疆大学 新疆金塔毛纺织有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:孙蓓
合议组组长:宋琳
参审员:刘丹
国际分类号:D06M15/568,C08G18/75,C08G18/83,C08G18/66,C08G18/48,C08G18/32,D06M101/12
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:在判断一项发明的权利要求是否具备创造性时,如果该权利要求所述的技术方案和最接近的现有技术相比存在区别特征,所述的区别技术特征的引入是本领域的公知常识或惯用技术手段,同时该技术方案产生的效果可以预期,则该权利要求的技术方案不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201510233234.5,名称为“一种阳离子型水性聚氨酯羊毛防毡缩乳液制备方法”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为新疆大学、新疆金塔毛纺织有限公司。本申请的申请日为2015年05月08日,公开日为2015年09月02日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2017年11月24日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为:申请日2015年05月08日提交的说明书摘要、说明书第1-6页、说明书附图第1页;2017年07月25日提交的权利要求第1-7项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于,按照下述步骤进行:
(1)水性聚氨酯预聚反应:将计量的聚醚多元醇在100~120℃,(9.99×104Pa)真空度下脱水1~2小时,调节预聚温度至70~85℃,加入计量的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和有机锡催化剂反应2~3小时,总二异氰酸酯基与总羟基的摩尔比为1.25~1.50。期间做跟踪测定异氰酸酯基(-NCO)含量,当-NCO达到理论值5.0~9.0%时停止此反应;
(2)亲水扩链反应:在反应器中缓慢滴加计量的阳离子亲水性单体于40~55℃扩链反应1~2小时,并根据体系粘度加入适量溶剂降低粘度;
(3)封端反应:扩链反应后向反应器中加入计量的封端剂于40~70℃反应1~2小时,并对游离的-NCO含量跟踪检测,当剩余的-NCO%达到理论值1.2~1.5%时停止反应;
(4)中和反应:封端反应后降温至30~50℃向反应器中加入适量的中和剂进行中和,使得中和度为80~160%;
(5)乳化反应:根据20~40%的固含量向反应器中匀速加入去离子水,并高速剪切乳化0.5~1.5小时后减压蒸馏脱除溶剂,最后制得了封端型阳离子水性聚氨酯防缩乳液。
所述的软段为聚醚多元醇:聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃多元醇中的一种,聚醚多元醇占固体总质量的40~60%。
所述的催化剂为有机锡催化剂:顺丁烯二酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种,催化剂占固体总质量的0.4%。
2. 根据权利要求1所述步骤(2)一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于所述的阳离子亲水性扩链剂为:乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺或N,N-二甲基二乙醇胺中的一种,亲水性单体占固体总质量的4~6%。所述的溶剂为丙酮。
3. 根据权利要求1所述步骤(3)一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于所述的封端剂为:N-甲基苯胺、苯酚、甲乙酮肟、己内酰胺、亚硫酸氢钠或乙酰苯胺中的一种,封端剂占固体总质量的4~7%。
4. 根据权利要求1所述步骤(4)一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备 方法,其特征在于所述的中和剂为:乙醇酸或冰醋酸中的一种,其占固体总质量的3~5%。
5. 根据权利要求1所述的一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于:能显著降低羊毛针织物松弛尺寸变化率、毡化尺寸变化率、总面积尺寸变化率,提高羊毛针织物的尺寸稳定性,并达到“机可洗”的要求。
6. 根据权利要求1所述的一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于:不仅能改善羊毛针织物的洗后顶破强力,而且能强烈抑制多次洗涤对羊毛针织物的强力损伤。
7. 根据权利要求1所述的一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于:对羊毛针织物的活性染料染色具有增深作用,并且不影响羊毛针织物的耐皂洗牢度。”
驳回决定认为:1. 权利要求1请求保护一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法。对比文件1(“封闭型阳离子水性聚氨酯的合成与应用”,曲鹏飞,印染,第22期,第29-31页,2010年11月15日)公开了一种封闭型阳离子水性聚氨酯乳液的制备方法(参见第29页摘要部分,右栏第1.1小节,第30页左栏第1.2小节,1.4.1小节),权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别技术特征在于:权利要求1的乳液限定了防毡缩应用;限定了聚醚多元醇种类及含量、催化剂含量,催化剂种类与对比文件1不同;且权利要求1步骤(2)限定了根据体系粘度加入适量溶剂降低粘度,而对比文件1在步骤(2)加入用溶剂稀释的阳离子亲水性扩链剂;此外,权利要求1各步骤还限定了部分反应参数,对比文件1的聚氨酯预聚反应过程中还添加了适量丁酮。对于上述区别,对比文件2(“羊毛织物阳离子聚氨酯机可洗防毡缩整理”,李颖君,印染,第10期,第38-40页,2014年05月15日)给出了阳离子型水性聚氨酯乳液用于羊毛织物防毡缩整理的技术启示,据此启示,本领域技术人员有动机将对比文件1的阳离子型水性聚氨酯乳液用于防毡缩整理;聚醚多元醇脱水真空度在常规范围内,70-85℃在水性聚氨酯常规预聚温度范围内,本领域技术人员根据脱水效果及预聚反应程度常规试验调整即可确定;而异氰酸酯与羟基的摩尔比大于1,则是-NCO封端的聚氨酯预聚体,并使反应产物中的游离-NCO含量控制在一定水平,并根据其含量适时停止反应,是本领域常规技术手段,而总二异氰酸酯与总羟基的摩尔比、异氰酸酯(-NCO)含量的理论值及预聚反应时间,均在常规范围内,本领域技术人员根据预聚程度及体系粘度常规试验调整即可得到,其技术效果可以预料;聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃多元醇,均是聚醚多元醇常见种类,顺丁烯二酸二丁基锡、辛酸亚锡,均是有机锡催化剂常见种类,选择其中一种是本领域常规技术手段;聚醚多元醇、催化剂的含量,本领域技术人员根据反应机理及程度容易作出常规调整而得到,且也并未带来预料不到的技术效果;将丁酮省去,则相应的技术效果也会消失,因而本领域技术人员可以根据需要确定是否添加;对于步骤(2)的扩链反应时间和步骤(3)的封端反应温度及时间、剩余的-NCO%理论值,均在常规范围内,本领域技术人员根据反应机理及高聚物聚合及封端反应程度,常规试验调整即可确定,且对比文件1已公开随阳离子亲水性单体加入一定量的溶剂,本领域技术人员容易想到随扩链反应的进行,聚合程度加大,体系粘度增大,根据体系粘度加入适量溶剂以降低粘度,以及对比文件1公开了在封端反应期间对游离的-NCO含量跟踪检测,本领域技术人员容易想到根据剩余的-NCO%的理论值停止反应,且也并未带来预料不到的技术效果;对于步骤(4)的中和反应温度及中和度,均在常规范围内,本领域技术人员仅通过常规调整即可得到,且也并未带来预料不到的技术效果;且步骤(5)以匀速加入去离子水,也是本领域常规操作。因此,权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2. 权利要求2-7的附加技术特征或已被对比文件1公开,或为本领域的惯用手段,因此,权利要求2-7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人新疆大学、新疆金塔毛纺织有限公司(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年03月09日向国家知识产权局提出了复审请求,未修改申请文件。复审请求人认为:1)对比文件1涉及封端型阳离子水性聚氨酯和封端类型对湿摩擦色牢度提升效果和织物色变的影响,不涉及羊毛防缩性能和顶破强力;对比文件2公开的是阳离子改性聚氨酯乳液,与本申请的聚氨酯类型不同,制备方法不同,无法给出提高防毡缩效果的结合启示;2)对比文件1未公开聚醚多元醇和二异氰酸酯的含量,-NCO含量以及封端反应的温度和时间,本领域技术人员不知如何控制反应进程能够制备具有防毡缩效果的聚氨酯乳液;3)本申请取得了防毡缩、改善羊毛针织物洗后顶破强力、改善染色牢度的效果,具有显著的进步。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年04月20日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2018年11月06日向复审请求人发出复审通知书,指出:对比文件1公开了一种封闭型阳离子水性聚氨酯的合成方法(参见第30页第1.2-第31页第2.4部分),权利要求1与对比文件1的区别仅在于各步骤的工艺参数:(1)本申请限定水性聚氨酯预聚反应中催化剂为顺丁烯二酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种,占固体总质量的0.4%,聚醚多元醇占固体总质量的40-60%,调节预聚温度至70~85℃反应2~3小时,以及-NCO达到理论值5.0~9.0%时停止此反应,对比文件1仅公开了加入适量的二月桂酸二丁基锡,升至预定温度反应一定时间,用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值,未公开具体的含量值、温度、时间和-NCO理论值;(2)本申请限定了扩链反应时间为1-2小时,并根据体系粘度加入适当溶剂降低粘度,对比文件1未公开具体的反应时间,而是采用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值,并采用丁酮溶剂稀释N-甲基二乙醇胺扩链剂后滴加;(3)本申请限定了封端反应的温度和时间以及-NCO%达到理论值1.2~1.5%时停止反应,对比文件1未公开具体的温度、反应时间和-NCO值;(4)本申请限定了中和反应的时间和中和度,对比文件1仅公开了加入冰醋酸进行季铵化,未公开时间和中和度。参考公知常识证据1(《聚氨酯树脂及其应用》,刘益军编著,北京化学工业出版社,2011.11,第443-444页);公知常识证据2(《纺织品染色》/(英)布罗德贝特著;马渝茳,陈英等译,中国纺织出版社,2004.1,第236页),经分析,本申请实际解决的技术问题是如何提高羊毛织物的防毡缩、顶破强力、增深效果且不影响耐皂洗牢度。公知常识证据3(《聚氨酯树脂及其应用》,李绍雄、刘益军编著,化学工业出版社,2002.05,第40、563、592-594页)给出了催化剂种类以及如何控制用量的启示,本领域技术人员能够知晓如何选择催化剂和控制用量,根据实际情况确定相应的原料含量、反应温度和时间等工艺参数来获得所需的效果,并能够根据所需反应程度以及产品的乳化性能等因素来确定NCO理论值以控制反应的程度。丁酮作为溶剂在扩链反应阶段与N-甲基二乙醇胺一同加入,同样能够起到降低体系粘度的作用;对比文件1还公开了通过测定NCO含量控制反应终止,虽然未公开理论值,但本领域技术人员能够根据所需反应程度以及产品的乳化性能等因素来确定NCO理论值以控制反应的程度。因此,权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求2-7的附加技术特征或已被对比文件1公开,或为本领域的惯用手段,因此,权利要求2-7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2018年12月21日提交了意见陈述书,同时修改了申请文件,将实施例1-3中聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯的质量补入权利要求1中,同时删除权利要求1中的“总二异氰酸酯基与总羟基的摩尔比为1.25~1.50”,并修改了其他形式问题。
复审请求人认为:1.公知证据1中的水溶性聚氨酯BAP与本申请中的水溶性聚氨酯的反应原料种类完全不同,进而使得水溶性聚氨酯产物的结构也不同。根据公知证据1的内容,本领域技术人员仅仅能够知道水溶性聚氨酯BAP具有羊毛防缩效果,不会显而易见知道其他水溶性聚氨酯是否具有羊毛防毡缩效果;
2.对比文件1仅仅公开了水性聚氨酯对湿摩擦色牢度和织物色变有改善效果,本领域技术人员不会显而易见知道对比文件1提供的水性聚氨酯是否具有防毡缩效果。对比文件1通过考察二异氰酸酯和封闭剂的类型对湿摩擦牢度和织物色变的影响,本申请是通过改进预聚反应、扩链反应、封端反应、中和反应和自乳化反应的反应条件,使最终制备得到的水溶性聚氨酯具有较好的防毡缩效果和较高的顶破强力。对比文件1对本申请没有启示作用;
3.在对比文件1和公知证据3中没有任何关于如何控制预聚反应原料相对用量、如何控制封端反应的温度、时间以及反应程度的情况下,本领域技术人员不会显而易见想到以聚丙二醇-2000为原料,也不会显而易见知道如何控制原料的用量,不会显而易见想到将封端反应控制为40-70℃下反应1-2小时,当剩余-NCO%达到理论值1.2-1.5%时停止反应。因此,在对比文件1的基础上结合公知证据3不能显而易见得到本申请的技术方案;
4.本发明提供的阳离子型水性聚氨酯乳液具有较好的防毡缩效果,能够显著提高羊毛针织物的尺寸稳定性、减少尺寸变化率和面积毡缩率,还能够改善羊毛针织物的洗后顶破强力,能够抑制多洗洗涤对羊毛针织物的强力损伤。
新修改的权利要求书如下:
“1. 一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于,按照下述步骤进行:
(1)水性聚氨酯预聚反应:将40g聚丙二醇PPG-2000在100~120℃,(9.99×104Pa)真空度下脱水1~2小时,调节预聚温度至70~85℃,加入20g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和有机锡催化剂反应2~3小时,期间做跟踪测定异氰酸酯基(-NCO)含量,当-NCO达到理论值5.0~9.0%时停止此反应;
或者,将30g聚丙二醇PPG-2000在100~120℃,(9.99×104Pa)真空度下脱水1~2小时,调节预聚温度至70~85℃,加入11g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和有机锡催化剂反应2~3小时,期间做跟踪测定异氰酸酯基(-NCO)含量,当-NCO达到理论值5.0~9.0%时停止此反应;
或者,将45g聚丙二醇PPG-2000在100~120℃,(9.99×104Pa)真空度下脱水1~2小时,调节预聚温度至70~85℃,加入16.5g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和有机锡催化剂反应2~3小时,期间做跟踪测定异氰酸酯基(-NCO)含量,当-NCO达到理论值5.0~9.0%时停止此反应;
(2)亲水扩链反应:在反应器中缓慢滴加计量的阳离子亲水性单体于40~55℃扩链反应1~2小时,并根据体系粘度加入适量溶剂降低粘度;
(3)封端反应:扩链反应后向反应器中加入计量的封端剂于40~70℃反应1~2小时,并对游离的-NCO含量跟踪检测,当剩余的-NCO%达到理论值1.2~1.5%时停止反应;
(4)中和反应:封端反应后降温至30~50℃向反应器中加入适量的中和剂进行中和,使得中和度为80~160%;
(5)乳化反应:根据20~40%的固含量向反应器中匀速加入去离子水,并高速剪切乳化0.5~1.5小时后减压蒸馏脱除溶剂,最后制得了封端型阳离子水性聚氨酯防缩乳液;
所述的软段为聚醚多元醇:聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇或聚四氢呋喃多元醇中的一种,聚醚多元醇占固体总质量的40~60%;
所述的催化剂为有机锡催化剂:顺丁烯二酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种,催化剂占固体总质量的0.4%。
2. 根据权利要求1所述一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的阳离子亲水性扩链剂为:乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺或N,N-二甲基二乙醇胺中的一种,亲水性单体占固体总质量的4~6%;所述的溶剂为丙酮。
3. 根据权利要求1所述一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中的封端剂为:N-甲基苯胺、苯酚、甲乙酮肟、己内酰胺、亚硫酸氢钠或乙酰苯胺中的一种,封端剂占固体总质量的4~7%。
4. 根据权利要求1所述一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中的中和剂为:乙醇酸或冰醋酸中的一种,其占固体总质量的3~5%。
5. 根据权利要求1所述的一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于:能显著降低羊毛针织物松弛尺寸变化率、毡化尺寸变化率、总面积尺寸变化率,提高羊毛针织物的尺寸稳定性,并达到“机可洗”的要求。
6. 根据权利要求1所述的一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于:不仅能改善羊毛针织物的洗后顶破强力,而且能强烈抑制多次洗涤对羊毛针织物的强力损伤。
7. 根据权利要求1所述的一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法,其特征在于:对羊毛针织物的活性染料染色具有增深作用,并且不影响羊毛针织物的耐皂洗牢度。”
合议组于2019年04月30日再次发出了复审通知书,指出就技术方案1而言,权利要求1与对比文件1的区别在于:各步骤的工艺参数:(1)本申请限定了聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯的具体用量,聚醚多元醇占固体总质量的40-60%,催化剂为顺丁烯二酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种,占固体总质量的0.4%,调节预聚温度至70~85℃反应2~3小时,以及-NCO达到理论值5.0~9.0%时停止此反应,对比文件1公开了加入适量的二月桂酸二丁基锡,升至预定温度反应一定时间,用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值,未公开具体的含量值、温度、时间和-NCO理论值;(2)本申请限定了扩链反应时间为1-2小时,并根据体系粘度加入适当溶剂降低粘度,对比文件1未公开具体的反应时间,而是采用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值,并采用丁酮溶剂稀释N-甲基二乙醇胺扩链剂后滴加;(3)本申请限定了封端反应的温度和时间以及-NCO%达到理论值1.2~1.5%时停止反应,对比文件1未公开具体的温度、反应时间和-NCO值;(4)本申请限定了中和反应的时间和中和度,对比文件1仅公开了加入冰醋酸进行季铵化,未公开时间和中和度。参考公知常识证据4、公知常识证据2,经分析,本申请解决的技术问题是如何提高羊毛织物的防毡缩、顶破强力、增深效果且不影响耐皂洗牢度。尽管权利要求1对各步骤工艺参数进行了具体限定,但任何工艺流程必然在一定的工艺条件下进行,由于说明书中未记载和验证任何与上述工艺参数调整有关的技术效果,对具备常规实验能力的本领域技术人员来讲,有能力基于现有技术通过常规试验找到适宜的或可使用的工艺参数范围。公知常识证据3公开了催化剂种类以及如何控制其用量的启示,还公开了异氰酸酯指数增大可导致乳化时反应性增加,乳液粒径增大,贮存稳定期缩短,且随着预聚体NCO含量的增加,聚氨酯硬度含量增加,胶膜硬度和强度增加,伸长率降低;扩链反应在较低温度下(70-80℃)既能保证OH与NCO反应,又能抑制副反应(参见公知常识证据3的第563、592-594页),虽然未公开理论值,但本领域技术人员能够根据所需反应程度以及产品的乳化性能等因素来确定NCO理论值以控制反应的程度;本领域技术人员在上述影响因素的作用机理的启示下,能够根据实际情况调整原料聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯的用量、中和反应的中和度、扩链时间、温度等反应条件,以及调节NCO含量控制反应程度。同时,对比文件1公开了丁酮作为溶剂在扩链反应阶段与N-甲基二乙醇胺一同加入,同样能够起到降低体系粘度的作用。基于现有技术能够预期本申请的阳离子水性聚氨酯也能够提高羊毛织物防毡缩性、顶破强力、增深作用和不会使色牢度变差。且本申请说明书中也没有给出任何对比实验证明其所用的阳离子型水性聚氨酯与现有技术中已有的其他阳离子型水性聚氨酯相比,在防毡缩、顶破强力、增深和染色牢度方面有何更优的技术效果。因此,权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求2-7的附加技术特征或已被对比文件1公开,或为本领域的惯用手段,因此,权利要求2-7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019年06月15日提交了复审无效宣告程序意见陈述书,未修改申请文件,并陈述:1.本申请水性聚氨酯乳液处理后的羊毛针织物洗涤后的松弛尺寸变化率、毡化尺寸变化率和总面积尺寸变化率均较低(参见本申请说明书第0042段),说明能够显著提高羊毛针织物的尺寸稳定性,减少尺寸变化率和面积毡缩率;能够改善羊毛针织物的洗后顶破强力,抑制多次洗涤造成的强力损伤(参见本申请说明书第0046段),即本申请取得了显著进步。本申请在-NCO为理论值5.0-9.0%时停止反应,公知常识4未公开将-NCO含量控制在何种范围内有利于提高羊毛防毡缩性能的启示,本领域技术人员根据公知常识4仅显而易见地想到提高聚氨酯中的-NCO基团含量,即公知常识4给出了相反的技术启示。公知常识3未公开将NCO控制在何种范围内,本领域技术人员根据公知常识3容易想到的是最大程度提高NCO的含量。对比文件1和公知常识未公开如何控制预聚反应原料相对用量、如何控制封端反应的温度、时间以及反应程度。2.本申请相对于对比文件2(“羊毛织物阳离子聚氨酯机可洗防毡缩整理”,李颖君,印染,第10期,第38-40页)在面积毡缩率上取得了更优的效果。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
(一)审查文本的认定
复审请求人于2018 年12 月21 日提交了修改的权利要求第1-7项,该修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条第1款的规定。因此,本复审决定针对的审查文本为:申请日2015年05月08日提交的说明书第1-6页、说明书附图第1页、说明书摘要,以及2018 年12 月21 日提交的权利要求第1-7项。
(二)关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
在判断一项发明的权利要求是否具备创造性时,如果该权利要求所述的技术方案和最接近的现有技术相比存在区别特征,所述的区别技术特征的引入是本领域的公知常识或惯用技术手段,同时该技术方案产生的效果可以预期,则该权利要求的技术方案不具备创造性。
就本案而言,1.权利要求1请求保护一种阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液制备方法(具体参见案由部分)。
对比文件1公开了一种封闭型阳离子水性聚氨酯的合成方法,在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和恒压滴液漏斗的500mL四口烧瓶中加入聚醚多元醇,120℃抽真空1-2h,于氮气保护下缓慢滴加二异氰酸酯和适量丁酮;加入适量催化剂升至预定温度,反应一定时间,用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值;然后降温至40-50℃,缓慢滴加用丁酮稀释的N-甲基二乙醇胺,用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值;升温至一定温度,加入封闭剂,封闭反应一定时间后,加入冰醋酸进行季铵化;最后,按含固量要求加入去离子水,用FLUCO高剪切分散乳化机乳化20-30min,在40-60℃、0.08MPa真空条件下旋转蒸发去除丁酮,得到含固量为25%的封闭型阳离子型水性聚氨酯乳液,MDEA(N-甲基二乙醇胺)用量为7%,总的异氰酸根指数Rt值为1.25。其中制备的3#阳离子水性聚氨酯样品为MEKO封闭(IPDI),采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI,拜耳公司,工业级)作为二异氰酸酯、聚醚二元醇N210(Mn=1000,南京钟山化工公司,即聚丙二醇)作为聚醚多元醇、N-甲基二乙醇胺(MDEA,江苏省武进第五化工厂,工业品)作为亲水性扩链剂、丁酮(MEK,广东汕头西陇化工厂,分析纯)作为溶剂、二月桂酸二丁基锡(DBTDL,上海试剂一厂,化学纯)作为催化剂、甲乙酮肟作为封端剂(MEKO,衢州开林化工有限公司)、醋酸作为中和剂,并采用二正丁胺法测定不同预聚反应温度、预聚反应时间及封闭时间下,预聚体和产物中的-NCO含量。经测试,4种样品均可认为具有超过6个月的贮存稳定期,其中MEKO封闭(IPDI)外观半透明,可将原布的湿摩擦色牢度提升约0.5级,对染色织物色变影响不大,无明显黄变(参见第30页第1.2-第31页第2.4部分)。
由此可知,对比文件1公开了本申请的原料聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、阳离子水性单体、封端剂、中和剂,给出了总的异氰酸根指数为1.25,以及同样具有预聚反应、扩链反应、封端反应、中和反应、乳化反应五个步骤的制备方法;还公开了通过测定NCO含量控制反应终止。对比文件1公开了封端型阳离子水性聚氨酯具有提升耐湿摩擦色牢度的技术效果。
权利要求1与对比文件1的区别仅在于各步骤的工艺参数:(1)本申请限定了聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯的具体用量,聚醚多元醇占固体总质量的40-60%,催化剂为顺丁烯二酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种,占固体总质量的0.4%,调节预聚温度至70~85℃反应2~3小时,以及-NCO达到理论值5.0~9.0%时停止此反应,对比文件1公开了加入适量的二月桂酸二丁基锡,升至预定温度反应一定时间,用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值,未公开具体的含量值、温度、时间和-NCO理论值;(2)本申请限定了扩链反应时间为1-2小时,并根据体系粘度加入适当溶剂降低粘度,对比文件1未公开具体的反应时间,而是采用二正丁胺法测试-NCO含量至理论值,并采用丁酮溶剂稀释N-甲基二乙醇胺扩链剂后滴加;(3)本申请限定了封端反应的温度和时间以及-NCO%达到理论值1.2~1.5%时停止反应,对比文件1未公开具体的温度、反应时间和-NCO值;(4)本申请限定了中和反应的时间和中和度,对比文件1仅公开了加入冰醋酸进行季铵化,未公开时间和中和度。
对比文件1公开的甲乙酮肟封端的阳离子型水性聚氨酯与本申请的阳离子型水性聚氨酯组成结构的原料相同,都是封端的阳离子型水性聚氨酯。本领域技术人员已知,水性聚氨酯防毡缩整理的原理,封端的阳离子型水性聚氨酯能够生成-NCO基团即可与羊毛发生反应,形成具有交联结构的聚合物薄膜,覆盖于羊毛纤维表面,降低定向摩擦效应,而且与羊毛纤维之间也形成交联,提高了整理的耐久性(参见公知常识证据4,第274页)。据此,本领域技术人员能够预期对比文件1的甲乙酮肟封端的阳离子型水性聚氨酯也具有羊毛防毡缩的作用。
根据本领域技术人员的知识,羊毛防毡缩整理后,水性聚氨酯具有成膜性,干燥后能够在纤维表面形成透明或半透明的柔韧性良好的薄膜,具有一定的机械强度,可以预期对比文件1的封端型阳离子水性聚氨酯能够赋予羊毛织物一定的顶破强力。
“经赫科塞特树脂防缩工艺处理的防缩羊毛,表面保持阳离子型,对活性染料的吸收很快”(参见公知常识证据2,第236页),赫科塞特树脂是一种阳离子反应型聚合物,通过对纤维进行阳离子改性提高纤维对活性染料的吸附率从而提高上染率、色牢度是本领域公知的技术,因此,根据本领域的公知常识,对比文件1的封端型阳离子水性聚氨酯同样能够使羊毛表面富含阳离子,达到促进活性染料吸收的效果,有一定的增深效果是可以预期的。
综上,基于本领域公知常识能够预期对比文件1的封端型阳离子水性聚氨酯具有羊毛防毡缩效果,能赋予羊毛顶破强力,具有增深和提高染色牢度的作用,具有与本申请相似的技术效果。
合议组查明,本申请声称“合成的阳离子型水性聚氨酯防缩乳液可有效提高羊毛针织物的防缩性能和顶破强力,且对羊毛针织物的活性染料染色具有增深作用,不影响羊毛针织物的染色牢度”(参见本申请的说明书第2页第30行-第3页第1行)。本申请的实施例1-3分别制备了阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液S-C、M-C1、M-C2,实施例4对实施例3制备的M-C2进行了热重分析和红外光谱分析,实施例5采用实施例2制备的M-C1整理羊毛针织物,实施例6采用活性染料染液对羊毛织物进行染色。从表1能够得出采用本申请的阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液S-C、M-C1处理的羊毛织物,较未采用任何防毡缩整理剂进行整理的羊毛织物具有更好的尺寸稳定性;表2表明采用本申请的阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液M-C1处理的羊毛织物,较未采用任何防毡缩整理剂进行整理的羊毛织物具有耐久的顶破强力;表3说明采用本申请的阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液M-C1对羊毛织物进行处理,都能够是染色深度略有提高,对耐皂洗牢度基本无影响。也就是说,本申请的实验数据说明权利要求1的阳离子型水性聚氨酯防毡缩乳液能够改善羊毛织物防毡缩性、顶破强力、一定的增深作用且对染色牢度基本无影响。因此,本申请解决的技术问题是如何提高羊毛织物的防毡缩、顶破强力、增深效果且不影响耐皂洗牢度。
尽管权利要求1对各步骤工艺参数进行了具体限定,但任何工艺流程必然在一定的工艺条件下进行,由于说明书中未记载和验证任何与上述工艺参数调整有关的技术效果,对具备常规实验能力的本领域技术人员来讲,有能力基于现有技术通过常规试验找到适宜的或可使用的工艺参数范围。根据本领域公知常识,有机锡催化剂是聚氨酯树脂制备过程中的常用催化剂,其中列举了辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡,催化剂的浓度增加,反应速度越快,并给出了辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡质量分数分别为0.1%、0.3%、0.5%时的相对活性(参见公知常识证据3,第40页),可见,现有技术给出了本申请的催化剂种类以及如何控制其用量的启示,本领域技术人员能够根据实际反应程度控制催化剂的用量。公知常识证据3还公开了,水性聚氨酯中常用的低聚物多元醇主要有聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇等;中和程度会影响乳液粘度,中和度可在60%-100%之间;异氰酸酯指数增大可导致乳化时反应性增加,乳液粒径增大,贮存稳定期缩短,且随着预聚体NCO含量的增加,聚氨酯硬度含量增加,胶膜硬度和强度增加,伸长率降低;扩链反应在较低温度下(70-80℃)既能保证OH与NCO反应,又能抑制副反应(参见公知常识证据3的第563、592-594页),虽然未公开理论值,但本领域技术人员能够根据所需反应程度以及产品的乳化性能等因素来确定NCO理论值以控制反应的程度;本领域技术人员在上述影响因素的作用机理的启示下,能够根据实际情况调整原料聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯的用量、中和反应的中和度、扩链时间、温度等反应条件,以及调节NCO含量控制反应程度。同时,对比文件1公开了丁酮作为溶剂在扩链反应阶段与N-甲基二乙醇胺一同加入,同样能够起到降低体系粘度的作用。
根据之前的分析可知,基于本领域公知常识证据4、公知常识证据2和本领域技术人员的知识,能够预期阳离子水性聚合物能够赋予羊毛织物防毡缩性、顶破强力、增深作用,且对比文件1公开了具有相似结构的封端型阳离子水性聚氨酯具有提高耐湿摩擦牢度的技术效果,基于上述内容能够预期本申请的阳离子水性聚氨酯也能够提高羊毛织物防毡缩性、顶破强力、增深作用和不会使色牢度变差。且本申请说明书中也没有给出任何对比实验证明其所用的阳离子型水性聚氨酯与现有技术中已有的其他阳离子型水性聚氨酯相比,在防毡缩、顶破强力、增深和染色牢度方面有何更优的技术效果。
综上所述,在对比文件1的基础上结合本领域公知常识得到权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的,其技术效果能够预期。因此,权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.权利要求2进一步限定了阳离子亲水性扩链剂的种类和含量,以及溶剂的种类,对比文件1公开了扩链剂为N-甲基二乙醇胺,用量为7%(参见对权利要求1的评述),其它可选的种类也是本领域常用的阳离子型扩链剂;亲水基团越多,水性树脂的亲水性越强,在水中越容易分散,稳定性增加;成膜后耐水性降低,甚至能溶于水,反之,若在聚氨酯分子链中引入的离子基团不足,则乳化困难,贮存稳定性差,本领域技术人员在现有技术的基础上有启示根据实际需要选择扩链剂的种类,调节扩链剂的含量,本申请并未给出证据证明选择上述种类和含量带来了何种更优的技术效果;对比文件1采用丁酮作为溶剂,而丙酮和丁酮(甲乙酮)都是水性聚氨酯常用的溶剂(参见公知常识证据3的第567页),本领域技术人员可根据需要选择。因此,权利要求2也不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.权利要求3进一步限定了封端剂的种类和含量,对比文件1公开了封闭剂(即封端剂)为甲乙酮肟,且己内酰胺、苯酚、亚硫酸氢钠也是封闭性聚氨酯乳液常用的封闭剂(参见公知常识证据3第603页),其含量可根据所需聚氨酯的封闭程度调节,是本领域的惯用手段,且并未证实采用本申请的含量带来了何种更优的效果,因此,权利要求3也不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4.权利要求4进一步限定了中和剂的种类和含量,对比文件1公开了中和剂为冰醋酸,本领域技术人员可根据所需乳液粘度调节中和剂的含量,控制中和度,这是本领域惯用手段,因此,权利要求4也不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5.权利要求5-7对权利要求1做了效果上的限定,基于对权利要求1的评述可知,根据对比文件1和本领域公知常识,本领域技术人员能够预期权利要求1的技术方案具有一定的防毡缩、改善顶破强力、活性染料染色增深以及不影响羊毛针织物染色牢度的效果,因此,权利要求5-7也不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
三、针对复审请求人的意见答复
对于复审请求人于2019年06月15日提交的意见陈述(参见案由部分),合议组认为:1.对比文件1公开了本申请的原料和相似的工艺步骤,区别主要在于本申请对工艺参数的特定选择:预聚反应中-NCO的理论值、聚丙二醇和异氟尔酮二异氰酸酯的用量,以及封端反应的时间、温度和-NCO值。判断本申请是否具有创造性的关键在于,参数的选择是否获得了预料不到的效果。本申请的说明书并未记载上述参数对羊毛针织物的尺寸稳定性、顶破强力、染色性能方面带来何种影响,也未给出针对性的实验来证明上述参数所带来的影响或协同增效作用等,可见,本申请的技术贡献并不在于上述参数的特定选择。对于技术方案的发明构思,对比文件1已经公开了本申请相同的原料种类和相似的工艺方法,本领域公知常识证据3给出了随着预聚体-NCO的增加聚氨酯硬度含量增加,胶膜硬度和强度增加,伸长率降低的技术启示,本领域技术人员是有能力根据所需的强度和伸长率等性能来控制反应的程度的,并不会一味的提高NCO的含量而不考虑其带来的其他性能的损失。对于复审请求人所陈述的本申请的有益效果,基于对权利要求的评述可知,上述效果是本领域技术人员基于现有技术能够预期的,本申请的技术方案并给所属领域带来技术贡献。2.对比文件2仅仅是针对羊毛织物机可洗防毡缩整理的一个技术方案,并不能代表现有技术的水平,仅采用此一篇文献与本申请进行比较,无法证明本申请对现有技术做出了技术贡献。综上所述,合议组对于复审请求人的上述主张不予支持。
本申请权利要求1-7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
基于上述事实和理由,合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年11月24日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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