CN101080167A - 具有峰化分布的烷氧基化烷基胺/烷基醚胺 - Google Patents
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Abstract
本发明总体而言涉及一种制备烷氧基化烷基胺和/或烷基醚胺的方法。该方法由三段组成,并且采用碱催化剂。通过所述方法制备的烷氧基化烷基胺和烷氧基化烷基醚胺具有峰化分布,并且含有较少的有害副产物。
Description
技术领域
本发明涉及一种碱催化的制备具有峰化分布的烷氧基化烷基胺或烷氧基化烷基醚胺的方法。
背景技术
烷氧基化烷基胺和烷基醚胺,特别是乙氧基化烷基胺和乙氧基化烷基醚胺在工业上具有许多应用。它们可以有用地用作农药配制剂中的辅助剂,织物加工助剂,染料转移抑制剂,酸增稠剂,洗涤剂助促进剂,脱气剂,抗静电剂等等。
烷氧基化烷基胺和烷氧基化烷基醚胺是分别具有如下通式结构(I)的物质:
在通常的烷氧基化胺中,R通常选自含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基。在烷氧基化醚胺中,R对应于下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
其中R1通常为含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B是含有2-4个碳原子的氧化烯基团,C是含有3-4个碳原子的亚烷基,a、b各自为0-5,c为1,X、Y和Z是含有2-4个碳原子的氧化烯基团,x为1,以及y和z各自独立地为0-15。
如通式(I)所示,烷氧基化烷基胺/烷氧基化烷基醚胺具有由亲脂性基团(R或R1)和亲水性基团(聚氧化烯)构成的表面活性剂结构。在它们的设计应用中,烷氧基化烷基胺和烷氧基化烷基醚胺的性能取决于由这些基团提供的亲脂性和亲水性之间的平衡。
即使当存在亲脂性-亲水性平衡时,烷氧基化烷基胺/烷氧基化烷基醚胺的性能也不总是最佳的。这些物质通常由碱催化的相应烷基胺/烷基醚胺的烷基化而制备。这种烷氧基化反应实际上是氧化烯的聚合反应,这包括聚合方法的特性扩展和链转移步骤。由于此,所得烷氧基化烷基胺/烷基醚胺不是纯化合物,而是许多同系物的混合物。
图1:用5摩尔氧化乙烯通过常规的氢氧化物催化方法制备的牛油脂肪胺的同系物分布。
作为实例,图1示出了牛油脂肪胺与5摩尔氧化乙烯通过常规的氢氧化物催化的乙氧基化而制备的乙氧基化牛油脂肪胺的同系物分布。如图1所示,所得乙氧基化产物如通式结构(结构I,其中2x+2y+2z=5)可能暗示的那样不是含有5个(CH2CH2O)单元的单一化合物。相反,所述产物是其氧化乙烯单元总数为2-10的几种同系物的混合物。在这些同系物中,只有在分布范围中部的那些对于某些应用具有合适的亲脂-亲水平衡,因此通常是优选的。例如,对于每分子包含平均5个氧化烯单元的乙氧基化产物,具有所需亲脂-亲水平衡的同系物通常具有3-5个EO,其中“EO”是氧化乙烯单元。具有更短的EO链长度(<3EO)或更长的EO链长度(>5EO)的同系物对于一般规定5EO/胺比的表面活性剂的应用是不希望的,因为这些更长和更短的同系物对于使用该产物的应用而言要么太亲脂,要么太亲水。对于至少某些应用,特别长的那类化合物的存在是特别不利的,例如具有的EO/胺比大于约1.5倍目标比例的那些。因此,开发产生具有峰化分布的烷氧基化产物的烷氧基化方法是有利的。
因此,本发明的目的是开发一种制备具有峰化分布的烷氧基化的乙氧基化烷基胺和烷基醚胺、特别是乙氧基化烷基胺和乙氧基化烷基醚胺的方法,所述烷基胺和烷基醚胺与使用酸催化方法制备的那些相比具有大大减到最小的缺点。
US 4,483,941描述了制备包含峰化分布同系物的乙氧基化有机物的方法,这如通过在BF3和烷基金属或金属醇盐,SiF4和烷基金属或金属醇盐,或者所有这些催化剂的混合物存在下的乙氧基化而制备。作为可乙氧基化的基质,所述参考文献列出了醇,烷基酚,多元醇,醛,酮,胺,酰胺,有机酸和硫醇。该专利包括了一长列的进行乙氧基化的胺,特别是包括辛基胺和十六烷基胺。工作实施例描述了C12-C14醇。
东德专利DD 219,478描述了在路易斯酸催化剂存在下将胺乙氧基化。包括了大量工作实施例,这些实施例实施了C12伯胺以氧化乙烯/胺比为约2、3和6的反应。对于约3和约6的所述比,最终反应温度为179-207℃。
US 6,376,721描述了在稀土三氟甲磺酰亚胺化物(triflimide)催化剂存在下将醇、胺、硫醇和酰胺烷氧基化,得到峰化分布的同系物。工作实施例描述了十二烷醇的乙氧基化。
Hreczuch & Szymanowski,Recent Res.In Oil Chem.,2(1998),63-76描述了在基于钙的W7TM催化剂存在下的乙氧基化,获得窄范围分布的乙氧基化醇。该参考文献的图6还反映了在该催化剂存在下乙氧基化牛油脂肪胺,得到曲线所示分布的同系物。该参考文献解释了,在醇的常规乙氧基化中,反应速率常数对于氧乙烯的连续段是增加的,这产生宽分布的同系物和通常显著部分的未反应醇。还进一步解释了,烷基胺乙氧基化的动力学不同于醇乙氧基化的动力学。
WO 02/38269描述了包含硫酸钙、乙酸钙、低分子量钙醇盐及呈有机钙和硫化合物形式的结晶相的催化剂,该催化剂在醇的乙氧基化中用作催化剂,获得窄分布的同系物,以及还描述了所述催化剂在有机底物的乙氧基化中的应用。
对于大量重要的商业和工业应用,需要提供这样的烷氧基化烷基(醚)胺,以对它们所掺入的配制剂赋予改进的功能性性能。
在烷氧基化烷基胺和烷氧基化醚胺表面活性剂用于其中的特定应用之一是除草配制剂,如包含草甘膦的盐的含水液体草甘膦配制剂,其中它们可以在防治或破坏不希望的植物生长中用于增加除草剂的效力。
N-膦酰基甲基甘氨酸另外也称作草甘膦,在本领域众所周知为有效的后萌芽叶面施用除草剂。草甘膦是在中性pH含有三个酸性可质子化基团并且当为其酸形式时较不溶于水的有机化合物。因此,通常将草甘膦进行配制,以水溶性盐施用。尽管可以使用草甘膦的一价盐、二价盐和三价盐,但是通常优选将草甘膦配制,以一价盐形式施用,如作为单(有机铵)盐,例如单(异丙基胺)(这经常缩写为IPA)盐,或者作为一价或二价铵盐施用。
术语“铵”、“单铵”和“二铵”用于本文指草甘膦的盐,这些术语严格用于无机铵,即NH4 +,但另有要求的除外。即使当草甘膦以盐存在时,本文所给的草甘膦比例和浓度都表示为酸当量(a.e.),但另有要求的除外。
对于许多应用,草甘膦盐通常需要存在合适的表面活性剂,以获得最佳除草性能。表面活性剂可以提供在浓缩配制剂中,或者它可以通过终端用户添加到稀释的喷雾溶液中。表面活性剂的选择可能非常重要,因为表面活性剂在它们增强草甘膦对于特定应用的除草效力方面存在宽变动。
使用草甘膦的用无机碱氨和钾制成的盐形式的高度浓缩含水配制剂是有利的。氨和钾成本低,容易获得,分子量低,较溶于水。另外,它们是植物和其它生物生长的天然营养剂。钾盐和铵盐这二者的商业用量显著。并不是所有表面活性剂与在更高浓度下的钾盐和铵盐都像它们通常与异丙基胺盐那样相容,尤其是在浓缩的含水液体配制剂中。然而,使用草甘膦的铵盐来制备适于杀灭和防治杂草和其它植物的草甘膦的含水浓缩配制剂由于以下原因已经一定程度受到限制:来自其化学和物理性质方面的难题,缺乏用于制备所述盐的高载量液体浓缩物的合适表面活性剂,杂草防治降低和制备草甘膦铵液体组合物的方法复杂。
钾盐近来已经投入到市场中,并且高度成功。然而,钾盐不如例如异丙基胺盐容易配制。关于稳定性,尤其如高载量浓缩物的浊点所反映的那样,对于高载量钾盐溶液中的表面活性剂的选择和浓度的限制通常比异丙基胺盐的情况更受限。
经济地制备高效力草甘膦盐溶液取决于选择合适的表面活性剂或表面活性剂组合,以及取决于表面活性剂的最佳浓度,该浓度这通常为不以牺牲稳定性为代价所能获得的最高浓度。乙氧基化烷基胺已经证实在增强草甘膦的除草潜力方面具有优异的生物效力。然而,在充分负载有有用的乙氧基化烷基胺的浓缩草甘膦配制剂中,尤其在草甘膦钾和草甘膦铵配制剂中,配制剂在升高的温度下可能不稳定。高于极限草甘膦浓度,表面活性剂浓度的任何明显提高都将通常只有以降低草甘膦a.e.载量(活性草甘膦的浓度)为代价的情况下才可获得。同样,这些产物中的草甘膦a.e.载量的任何明显增加通常都只有以牺牲表面活性剂浓度为代价的情况下才可获得,因此可能对配制得到对于所需应用而言最佳的表面活性剂浓度施加限制。通常而言,希望开发出一种稳定的草甘膦的铵盐、钾盐或混合物盐的含水配制剂,该配制剂(i)具有高草甘膦a.e.载量、(ii)含有乙氧基化烷基胺表面活性剂,和(iii)具有足够高浓度的所述表面活性剂,以提供配制剂以稳定性和效力,并且该稳定性和效力对于给定配制剂为其制备的应用而言是足够的。不变目的是提供具有改进的除草效力、改进的储存和处理特性或降低的成本的配制剂,或者满足前述标准中的两项或更多项的配制剂。
在本文中,与2摩尔氧化烯反应而被取代的C8-C22烷基胺,即双(羟烷基)胺与草甘膦盐具有高度相容性,但是作为增强除草剂效力的辅助剂却价值有限。具有更长链氧化烯取代基的C8-C22烷基胺作为辅助剂更有效,但是不如与草甘膦盐的浓缩水溶液相容,并且可能导致配制剂具有较低浊点,例如<35℃。对于某些除草应用,最佳表面活性剂通常可以具有约3-约6的平均氧化烯/胺比。但是,即使当表面活性剂具有所述平均比例,它也可能含有一些不可避免部分的<3∶1(EO/胺比)和>6∶1物种,这些物种的存在可能削弱配制剂的性能特性或稳定性。在这种情况下,具有>8∶1比例的物种对于稳定性具有特别不利的影响。然而,还存在其它其中草甘膦配制剂可能典型地含有这样的表面活性剂的应用,其中氧化烯/胺比为约8-约12,或为约12-约18。包含后提及表面活性剂的含水液体浓缩物的配制方式应使得,尽管氧化烯链较长而仍旧保持其稳定性,但是它仍旧优选最大程度降低远远高于目标的同系物的浓度,例如在表面活性剂设计为具有8-12的比时,可能优选的是,最大程度降低氧化烯/胺比>12∶1的同系物的分数,或者在表面活性剂设计为具有12-18的比时,可能优选的是,最大程度降低所述比大于约20∶1或22∶1的同系物的分数。
发明概述
本发明总体而言涉及一种制备具有峰化分布的烷氧基化烷基胺/烷氧基化烷基醚胺的烷氧基化方法,由其制备的产物和该产物的应用。具体描述了制备乙氧基化烷基胺的方法,这包括路易斯酸催化的方法和本发明方法,这二者都促进乙氧基化产物的峰化分布。
本发明特别涉及对草甘膦具有有利相容性的乙氧基化烷基胺和烷基醚胺以及包含所述烷基胺和烷基醚胺的草甘膦配制剂。本发明的具体乙氧基化烷基胺和烷基醚胺具有较高浓度的中间范围同系物,该浓度能够使得它们与草甘膦除草剂活性成分相容,同时保持它们的特性辅助性。本发明的乙氧基化烷基胺可进一步用于制备与类似配制剂相比具有增强的相容性的草甘膦配制剂,所述相似配制剂中掺入有现有技术的具有较平或较宽分布同系物的烷氧基化烷基胺。
发明详述
本发明的烷氧基化烷基胺和乙氧基化烷基醚胺是具有如下通式结构(I)的物质:
其中R选自含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,或者为下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
其中R1选自含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B是含有2-4个碳原子的氧化烯基团,C是含有2-4个碳原子的亚烷基,a、b各自为0-5,c为1,X、Y和Z是含有2-4个碳原子的氧化烯基团,x为1,以及y、y’、z和z’各自独立地选自0-15。
对于使用术语“烷氧基化烷基(醚)胺”,在本文中应该理解,本发明人意图指烷氧基化烷基胺和烷氧基化烷基醚胺之一或这二者。本发明的烷氧基化烷基胺/烷基醚胺组合物如它们的通式结构(I)所示不是单一化合物,而是它们包含具有不同聚氧化烯链长度的几种同系物的混合物。在这些同系物中,只有每摩尔胺的所有氧化烯单元的数量更接近最主要氧化烯加合物的那些才是优选的;其所有氧化烯单元的数量比最主要氧化烯加合物低得多或高得多的同系物是不希望的,因为它们太亲脂或太亲水,以至于不适合烷氧基化烷基胺/烷基醚胺为之设计的应用。在某些应用中,例如用作某些除草配制剂中的表面活性剂,具有的氧化烯链显著长于平均值的同系物就稳定性而言是特别不利的。
烷氧基化烷基胺和烷氧基化烷基醚胺由相应的伯烷基胺/烷基醚胺与选定数量摩尔的氧化烯反应而制备。以乙氧基化烷基胺(V)为例,现有技术一般性描述了在两段方法中合成乙氧基化烷基胺:
1)使2摩尔氧化乙烯与伯烷基胺(II)反应,产生叔中间体(III)(N,N-双-(2-羟基乙基)N-烷基胺)。该反应不需要使用催化剂。
2)使另外摩尔量的氧化乙烯与中间体(III)反应,产生所需不具有峰化分布的乙氧基化烷基胺最终产物(V)。该反应需要使用催化剂。
基于催化剂类型,现有技术中描述了两类乙氧基化方法。在工业上通常使用的常规乙氧基化方法中,催化剂是碱,优选是氢氧化物,如氢氧化钠或氢氧化钾。我们将此称作“R”法。使用该催化剂,乙氧基化反应的速率快,并且形成最少的副产物,例如氧化的烃类,如二氧六环和各种(聚)乙二醇衍生物(EGD)。然而,在第二段中的催化乙氧基化遵循聚合机理,这包括它的特性扩展和链转移步骤。结果,获得的乙氧基化产物不具有峰化分布的总氧化乙烯取代,并且具有更高浓度的不需要的(太亲脂/太亲水)同系物。
如上所述,现有技术还描述了另一种乙氧基化方法,其设计用来获得优选峰化分布的烷氧基化醇、醛、酮或烷基胺。我们称该方法为“S”法。在该方法中,乙氧基化通过路易斯酸、优选三氟化硼催化,并遵循不同的机理。所得乙氧基化产物具有峰化分布,最高浓度为通常处于分布范围中部的同系物所具有,或者在任何情况下,在所需区域比烷氧基化烷基胺的同系物更集中。由于不需要的同系物的浓度在这种情况下较低,因此乙氧基化烷基胺/烷基醚胺在它们为之设计的应用中的性能是得到优化。另外其它生产峰化分布的烷氧基化有机化合物的方法使用基于钙或稀土的催化剂。
然而,就目前所知,峰化分布的烷氧基化烷基胺和峰化分布的烷氧基化醚胺尚不能市购,而且,烷氧基化烷基胺或醚胺的用途尚未描述在诸如除草配制剂或更具体而言包含草甘膦盐的除草配制剂的应用中。本发明的目的之一是用任何具有峰化EO分布的烷基胺和醚胺覆盖草甘膦配制剂。
通常而言,本发明的峰化分布烷氧基化烷基胺和醚胺可通过提供其中所述的有利分布和/或有利性能的任何方法制备。
烷氧基化优选根据两种本发明方法中的一种或另一种进行。
一种方法,即“S”方法使用现有技术所教导类型的路易斯酸催化剂,但是在不同于用于烷氧基化烷基胺的已知现有技术方法所采用的那些条件的条件下进行。另一种方法并且通常优选的方法,我们称之为“N”方法,其任选使用工业生产烷氧基化烷基胺的常规(“传统”)方法中所使用类型的碱性催化剂,但是其在与市购表面活性剂相比提供峰化分布的条件下进行。
根据“S”方法,使烷基胺或醚胺与氧化烯在路易斯酸催化剂、优选三氟化硼存在下在优选温度范围内反应。已经发现,由该方法制备的乙氧基化烷基胺和烷基醚胺显示出对草甘膦的改进相容性,同时保持它们的特性辅助性。还可以使用促进峰化分布的供选择的催化剂体系,并且据信,由使用这些供选择的催化剂体系的乙氧基化制备的产物在本发明上下文中也可能是有用的。这种体系的实例可见于例如US6,376,721,后者利用稀土三氟甲磺酰亚胺化物催化剂。
根据本发明的典型“S”乙氧基化方法也涉及两段。在第一段中,中间体(V)(N,N-双(2-羟基乙基)-N-烷基胺或醚胺)的形成与常规“R”方法的相同。在该段中,通过1摩尔选定的烷基(或烷基醚)胺与2摩尔氧化乙烯或其它氧化烯在优选160-190℃和优选40-90psig的压力下的反应而制备中间体(V)。通常而言,中间体(V)在紧临其催化乙氧基化之前才制备。然而,对于基于牛油脂肪胺或椰油胺的产物而言,可以通过使用市购的基于椰油胺(来自Akzo Nobel的Ethomeen C/12,来自Degussa的Varonic K-202)或基于牛油脂肪胺(Ethomeen T/12或Varonic T-202)的N,N-双(2-羟基乙基)-N-烷基胺而略去(by-pass)。
在“S”方法的第二段中,使中间体(V)与额外量的氧化乙烯或其它氧化烯在催化剂存在下反应。该催化的乙氧基化段涉及将中间体(V)与所需催化剂在压力容器中混合,然后向该容器中缓慢加入所需量的氧化乙烯,同时将容器中混合物的温度小心地保持在所需范围内。中间体(V)的催化乙氧基化是放热反应,并且需要冷却将温度保持在优选范围内。
然而,不像“R”方法那样使用碱性(氢氧化物)催化剂,“S”方法的第二段利用路易斯酸催化剂。三氟化硼是优选的催化剂,但是可以使用其它路易斯酸催化剂。或者,所述路易斯酸催化剂可以为氟化锡(SnF4)或者三氟化硼配合物。可用于本发明的三氟化硼配合物的实例包括但不限于选自由如下组成的组的成员:三氟化硼-氧化乙烯、三氟化硼-二乙基醚、三氟化硼-二丁基醚、三氟化硼-四氢呋喃、三氟化硼-甲醇、三氟化硼-磷酸和三氟化硼-乙酸以及它们的混合物。
在优选实施方案中,三氟化硼(BF3)是烷基胺进行乙氧基化的催化剂,最有效的是,基于最终的乙氧基化产物的重量使用0.04-0.07%的BF3浓度。
除了催化剂以外,温度也是本发明“S”乙氧基化方法的关键性因素。在使用碱(氢氧化物)催化剂的“R”方法中,温度可以为110-190℃中的任何温度。然而,对于本发明“S”方法而言,优选的是,所述温度保持为95-130℃,优选110-120℃。中间体(IV)的正常催化乙氧基化反应在高于约130℃(可能是由于催化剂-氧化乙烯配合物的解构)时或低于约95℃时不发生。
本领域普通技术人员应该理解,制备本发明中采用的峰化乙氧基化物以及制备任何这类乙氧基化物存在多种方法,与它们的制备方法无关,满足这里的峰化度限定在本发明上下文中也是同样有用的。
酸催化方法(“S”方法)促进峰化的乙氧基化分布,因此增强所得乙氧基化烷基胺/烷基醚胺的性能,但是存在几个缺点,这包括但不限于限制其利用和有用性的下列缺点:
-催化剂(三氟化硼)不仅昂贵,而且还是有害物质。使用这种催化剂需要精密设备,以为了其储存和将其供入反应器。
-所述方法还包括形成不需要的副产物,最明显的是二氧六环和(聚)乙二醇衍生物(EGD)。取决于乙氧基化方法中使用的氧化乙烯的摩尔量,乙氧基化产物中的二氧六环含量可以高达25000ppm。二氧六环被认为是有害物质,需要在乙氧基化产物中将其除去或减至最少。由于二氧六环的合理挥发性,二氧六环可以被除去,例如通过用氮气吹扫乙氧基化反应产物。然而,除去如此高浓度的二氧六环需要额外的设备,大大延长周期时间,降低产物产率。EGD的浓度通常可以为约5重量%-约10重量%,这大大高于二氧六环的浓度。尽管EGD不是有害物质,但是EGD的高含量会降低所需乙氧基化烷基胺的浓度,因此可能不利地影响乙氧基化产物在其应用中的性能或效力。此外,EGD的挥发性显著低于二氧六环,因此更难以从烷氧基化胺表面活性剂中分离出来。
-所得乙氧基化产物随时间退色。
-所述方法用氧化丙烯不能有效地利用。
本发明优选方法,即“N”方法具有上述碱催化和酸催化方法的优点,同时消除或大大减少同样固有的缺点。具体而言,“N”方法能够制备具有所需峰化的烷氧基化分布的烷氧基化烷基胺/烷基醚胺,因而保证了在它们的各自应用中的最佳性能。同时,“N”方法采用碱催化剂,优选氢氧化物,或者在某些实施方案中可以不采用催化剂而进行。结果,大大减少与使用酸催化剂相关的问题,这包括催化剂的高成本和有害性,生成有害的不需要副产物,周期时间延长以及退色。
根据本发明,本发明人已经发现,聚合的进行可以不必采用催化剂,如路易斯酸,钙基催化剂或稀土催化剂,而又同时获得比在其它方面相同的市购表面活性剂中所发现的同系物的更有利峰化分布,所述市购表面活性剂具有相同的氧化烯取代基平均总数。优选方法,即“N”方法可任选使用碱性催化剂,同时仍旧保持使本发明表面活性剂区别于市购产品的有利峰化分布。本发明方法通过控制反应条件、尤其是反应温度而获得所需结果。对于具有适度平均数量的氧化烯单元的烷氧基化烷基胺,惊奇地发现,反应可以整个在无任何催化剂存在下进行。由于生长的氧化烯链的反应性随着链长度的增长而降低,因而优选的是,在其中目标平均氧化烯/胺比大于约6的那部分转化过程中使用碱性催化剂。取决于胺的选择,氧化烯的选择,实际工艺条件和可利用的工艺设备的性质,可能优选的是,在平均氧化烯/胺比大于约6或7的情况下在碱性催化剂存在下进行烷氧基化。
以伯烷基胺的乙氧基化为例,本发明方法,即“N”方法可以通过下列三段来阐述:
1.“N”方法的第一段:伯烷基胺的非催化乙氧基化
在该段中,使起始的伯烷基胺(II)与u摩尔氧化烯、通常约2摩尔氧化乙烯在高温下反应,产生相同的叔中间体(III)(N,N-双-(2-羟基乙基)N-烷基胺)
反应温度为160-190℃,压力为40-90psig。通常而言,中间体(III)在紧临其进一步烷氧基化之前才制备。然而,对于基于牛油脂肪胺或椰油胺的乙氧基化产物,第一段可通过使用市购的基于椰油胺(来自Akzo Nobel的Ethomeen C/12,来自Degussa的Varonic K-202)或基于牛油脂肪胺(Ethomeen T/12或Varonic T-202)的N,N-双(2-羟基乙基)-N-烷基胺而略去。
2.“N”方法的第二段:所得叔胺在受控温度条件下的进一步乙氧基化
在该段中不必需使用催化剂,但优选不使用。代之的是,叔胺中间体(III)与选定的额外摩尔量(v)氧化乙烯的进一步反应通过控制乙氧基化温度来促进。该段产生具有比第一中间体(III)更长的(CH2CH2O)链长度的第二叔胺中间体(IV)
其中a+b大于2,通常大于约3,更通常大于约4,但是通常小于约9,更通常不大于约6。当a+b的总和满足最终表面活性剂产物的总目标平均氧化烯含量时,表示为“中间体(IV)”的反应产物可以构成上述方法的最终反应产物。当氧化烯单元的最终目标平均数超过约6或7时,上述方法优选进行到第三段。
如本发明所揭示的那样,在“N”方法中获得的峰化分布在第二段中通过使叔中间体(III)与氧化烯在某温度下在无催化剂存在下反应而是可能的。烷氧基化可以在选择的温度范围内进行,不存在催化剂促进了叔中间体(III)的新近烷氧基化的分子与另一分子之间的链转移,得到峰化分布。
氧化烯的摩尔数和烷氧基化温度都是关键性因素。为了制备乙氧基化产物,在该段中使用的氧化乙烯的摩尔数优选为1-8,通常约2-7,例如为2-5。可以在第一段和第二段中使用许多亚段,并且最终得到相同的总EO加合。还可以将第一段和第二段合并。然而,必需注意的是,在该段中与不到2摩尔氧化乙烯进行的乙氧基化通常得到不具有峰化乙氧基化分布的最终产物,而另一方面,在该段中与超过7摩尔氧化乙烯进行的乙氧基化导致显著形成副产物。在进行非催化的乙氧基化中,温度优选保持为约90-约130℃,更优选约100-约120℃。于低于90℃或高于130℃下进行的乙氧基化通常在所有氧化乙烯都被消耗掉之前就停止。
3.“N”方法的第三段:催化乙氧基化
该段是任选的。在该段中,使第二中间体(IV)与剩余量的氧化烯反应,产生最终产物(V)。不像前两段,在该段中需要催化剂来促进乙氧基化。
其中u、v和w表示使用的氧化烯的摩尔数。在该任选段中,烷氧基化使用剩余量的氧化烯在催化剂存在下进行。通常而言,在该段中的催化乙氧基化可以于100-190℃的温度和40-90psig的压力下进行。在该段中使用的氧化烯的摩尔数因该制备中(即,在所有三个段中)所用氧化烯的总摩尔数而异。通常而言,为了获得最大峰化分布的乙氧基化产物,在第三段中使用的EO的摩尔数保持与第二段中所用EO的摩尔数相同或更少。氢氧化钠和氢氧化钾是优选的催化剂。但是也可以使用其它氢氧化物催化剂,这包括但不限于:氢氧化锂、四甲基氢氧化铵、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化镁,或者含有氢氧化钡、氢氧化镁和/或氢氧化铝的配合物。当产物混合物中活性成分的浓度为批料重量的0.05%或更高时,氢氧化钠或氢氧化钾是最有效的。
在“N”方法的第一段和第三段中,优选采用氧化乙烯和氧化丙烯中之一或这二者。在“N”方法的第二段中,氧化乙烯是氧化烯的选择。在“N”方法中,摩尔数(u)优选为约1-3,在另一实施方案中为1.5-2.4,以及在再一实施方案中为约2.0。摩尔数(v)通常为约0-约9,在另一实施方案中为1-7,以及在再一实施方案中为约2-5。通常优选的是,u+v大于或等于4,例如大于或等于约5或6。为了获得更高水平的乙氧基化,即,其中u+v大于约6或7,优选利用使用额外w摩尔氧化烯的第三段。u+v+w通常为15或更小。
在本发明“N”方法中,第一段和任选的第三段与常规(“R”方法)的碱催化乙氧基化方法的两段相似。然而,本发明“N”方法的第二段是最重要的,因为它提供所需的峰化烷氧基化分布。
下面提供用于制备具有至少8个EO的牛油脂肪胺乙氧基化物的“常规”或传统方法(“R”方法)与本发明制备所述乙氧基化物的新“N方法”之间的总体对比。
表A
常规方法 | N方法 | |
第一段 | ||
-牛油脂肪胺,摩尔 | 1 | 1 |
-EO,摩尔 | 2 | 2 |
-温度,℃ | 160-180 | 160-180 |
-压力,psig | 最高90 | 最高90 |
第二段 | ||
-催化剂 | NaOH/KOH | 无 |
-催化剂浓度,% | ~0.2 | - |
-EO,摩尔 | 7.0 | 4 |
-压力,psig | 最高90 | 最高90 |
-温度,℃ | 160-180 | 90-130 |
第三段 | ||
-催化剂 | - | NaOH/KOH |
-催化剂浓度,% | - | |
-EO,摩尔 | - | 3 |
-温度,℃ | - | 160-180 |
-压力,psig | - | 最高90 |
由于水可以进行与氧化乙烯的催化反应而产生不需要的副产物,因此重要的是,“R”、“S”和“N”方法中的所有乙氧基化段都在无水条件下进行。为了获得这种条件,起始原料(烷基胺或烷基醚胺)和乙氧基化设备的干燥通过将所述物料和设备在氮气吹扫或真空下加热至100-150℃的温度来进行,直到起始原料中的水含量基于该起始原料的重量少于0.1%,优选少于0.05%。
优选的起始烷基胺包括但不限于衍生自动物脂油、椰子油、豆油、棕榈仁油及其混合物的那些。优选的起始醚胺包括但不限于:癸基醚胺、十一烷基醚胺、十二烷基醚胺、十三烷基醚胺、十四烷基醚胺、十六烷基醚胺、十八烷基醚胺及其混合物。在优选实施方案中,优选起始胺具有下式
R-NH2
其中R选自含有平均8-22个碳原子,例如12-22个碳原子或16-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基。这里,碳原子数表示平均数,因为衍生自天然油的胺包含稍微长度不一的烷基的混合物。通常优选的是,R、R1或R2的重均值为约C12-约C22。在某些应用中,所述平均值为约C14-约C22或约C16-约C22。在一个实施方案中,特别优选的是,用于本发明配制剂中的烷氧基化烷基(醚)胺衍生自分子量大于约200的伯胺。其中烷基取代基含有16-18个碳原子的胺可能是特别有利的,例如牛油脂肪胺,其在诸如除草配制剂之类的应用中提供显著的经济和商业优势。如通过本发明“N”方法制备的烷氧基化烷基胺和烷氧基化醚胺表面活性剂不仅具有峰化分布的所需同系物,而且还具有较低浓度的可能对于意欲最终用途有害的二氧六环、EGD和其它副产物。在提取步骤之后的二氧六环含量通常不大于400ppm,更尤其不大于300ppm,更通常不大于200ppm,而包括乙烯基聚乙二醇组分在内的总EGD含量基于所得乙氧基化产物少于约5重量%,更通常不大于约4重量%,最通常不大于约3重量%。
为了比较烷氧基化烷基胺中的氧化烯分布,使用峰化度是有帮助的。峰化度(∑3)定义为相邻三种最主要峰的面积的总和。测定根据本发明方法制备的乙氧基化物的相对峰化度,并且将与通过常规的碱催化乙氧基化制备的它们的对应物进行比较。
为了确定峰化度,使用通过气相色谱法(GC)测定的面积百分数。峰化度表示为重量百分数(重量%)。该重量百分数越高,分子量分布就越峰化。确定分子量分布的公式和方法可见于Narrow Alcohol Ethoxylates,每年表面活性剂综述,第2卷,编辑:D.R.Karsa(1999),并且通过某些改变,使所述公式和方法适合处理烷氧基化烷基胺。
具有本发明峰化分布的烷氧基化烷基胺的进一步特征在于具有由这样的峰化度限定的峰化分布,该峰化度比通过常规碱催化制备的常规烷氧基化胺组合物的分布中的峰化度大至少5%。通常而言,峰化度可以比通过其条件描述于表A中的常规碱催化制备的常规烷氧基化胺组合物的分布中的峰化度大至少6%,优选大至少7%。在另一实施方案中,峰化度比通过常规碱催化制备的常规峰化烷氧基化胺组合物的分布中发现的峰化度大至少10%。
正态化峰化指数可以定义为PI=(W0/2)1/2(∑3),其中PI为峰化指数,∑3为三种最主要同系物的重量百分数的总和,以及W0是烷氧基化烷基胺或烷氧基化醚胺组合物中每分子的氧化烯单元的重均比。优选PI大于100,更优选大于约102。
优选的具有峰化分布的烷氧基化烷基胺包括但不限于:具有3-15个EO的乙氧基化牛油脂肪胺,具有3-15个EO的乙氧基化椰油胺及其混合物。优选的具有峰化分布的烷氧基化烷基醚胺包括但不限于:具有3-15个EO的乙氧基化十二烷基醚胺、具有3-15个EO的乙氧基化十三烷基醚胺、具有3-15个EO的乙氧基化十四烷基醚胺、具有3-15个EO的乙氧基化十六烷基醚胺、具有3-15个EO的乙氧基化十八烷基醚胺及其混合物。在含水草甘膦盐浓缩物的配制剂中,共同使用几个不连续的EO/胺比范围,例如:(i)具有约3-约6、最通常约5的较低EO/胺比的表面活性剂;(ii)具有约8-约12、更通常约9-约11、最通常约10的中间体EO/胺比的表面活性剂;以及(iii)具有约12-约18、更通常约13-约17、最通常约15的较高EO/胺比的表面活性剂。
尽管不要求,但是还可以使用对于与氧化乙烯的反应呈惰性的溶剂,以改进起始烷基胺或所得乙氧基化产物的处理,或者以满足与氧化乙烯的适当混合作用所要求的原料的最小起始体积,如对于每个乙氧基化反应器所要求的那样。对于本发明方法而言,合适的溶剂是芳族溶剂,如二甲苯、甲苯,烷基苯,如乙基苯、己基苯、十二烷基苯,烷基萘,如甲基萘、二甲基萘、异丙基萘和二异丙基萘,或者市购芳族溶剂,如可从ExxonMobil市购的Aromatic Solvent 100、150或200,或者有机醚,如二丁基醚,等等。
草甘膦配制剂通常需要一种或多种辅助剂,以促进它们的除草效力。配制剂中所采用的辅助剂的比例通常为10%或更高,以获得显著的促进效果。在草甘膦配制剂中使用辅助剂所涉及的成本是显著的。因此,日益需要找到对于草甘膦而言更有效和更经济的辅助剂。
草甘膦是在水中具有非常有限的溶解性但是其盐在水中具有非常高溶解性的酸。因此,草甘膦配制剂经常采用草甘膦的盐。许多类型的抗衡离子已经在工业上用于草甘膦产品中。它们包括异丙基铵(IPA+)、单乙醇铵(MEA+)、二乙醇铵(DEA+)、三乙醇铵(TEA+)、钠、三甲基锍(TMS+)、钾(K+)和铵(NH4 +)。草甘膦钾是可用于本发明的优选草甘膦盐。
对于液体含水草甘膦浓缩物,草甘膦载量优选为360g ae/l或更高。本领域技术人员已知的是,在没有在升高的温度下发生相分离的危险的情况下,许多生物上有用的表面活性剂不能以大于360g/L的草甘膦a.e.浓度可靠地掺入到草甘膦配制剂中。对于这些含水浓缩物,因此目标在于选择可以在草甘膦配制剂中以较低浓度使用的高效表面活性剂,以显著改进草甘膦的除草效力。特别优选的是确认并选择可配制到以470-600g ae/l包含草甘膦的钾盐和铵盐的稳定草甘膦配制剂中的表面活性剂。
本发明满足这些目标,提供包含作为辅助剂的至少一种峰化分布的烷氧基化烷基胺表面活性剂的具有有利和/或改进稳定性和除草效力的草甘膦配制剂。前述辅助剂可以以低浓度使用,并且甚至在非常高的草甘膦浓度下在多种草甘膦盐中是稳定的。
通常优选的是,用于烷基(烷基醚)胺的烷氧基化的氧化烯的总摩尔数(2x+y+y’+z+z’)为3-15,通常3-12,在许多情况下为3-9。
本发明乙氧基化烷基胺的优选实例是基于如下的乙氧基化变型:椰油胺、牛油脂肪胺、豆油胺(soya amine)、油胺、棕榈油胺(palm amine)及其混合物。
在许多示例性实施方案中,本发明的乙氧基化胺选自基本上由如下组成的组:乙氧基化牛油脂肪胺、乙氧基化椰油胺、乙氧基化烷基醚胺如十三烷基醚胺,前述胺各自具有3-15摩尔EO,以及这些胺的混合物。
根据本发明的典型稳定液体草甘膦配制剂具有的草甘膦浓度为360-600g ae/l,优选450-580g ae/l,具有的草甘膦(重量%ae)与具有峰化分布的乙氧基化烷基胺表面活性剂的比例为2∶1-25∶1。通常而言,草甘膦(重量%ae)与具有峰化分布的乙氧基化烷基胺表面活性剂的比例为2.5∶1-20∶1,更通常为3∶1-15∶1。
当与通过常规的碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规椰油胺-5EO相比,本发明具有峰化分布的乙氧基化烷基胺例如在含有10%峰化椰油胺-5EO表面活性剂的54.8%草甘膦钾配制剂中将浊点增加约8度。
本发明不仅仅涉及草甘膦的配制剂,而且还涉及包含至少一种除草活性成分和至少一种表面活性剂的其它除草组合物,其中所述至少一种表面活性剂包含本发明具有峰化分布的烷氧基化烷基胺和/或烷基醚胺。本发明除草组合物可任选包含其它添加剂,如硫酸铵、硫酸钾、氯化钾、硫酸钠、尿素、二醇或其混合物。预期的组合物可任选包含增效剂、快速燃烧添加剂、保湿剂、共除草剂、染料、颜料、缓蚀剂、增稠剂、分散剂、钙螯合剂、消泡剂、防冻剂、倾点抑制剂、加工助剂或其混合物。本发明尤其考虑草甘膦盐与共除草剂盐的组合。优选的是,用于本发明草甘膦组合物中的添加剂在浓缩的含水草甘膦钾溶液中于约4-约7的pH下具有足够的溶解性或分散性,以允许获得所需浓度。
当配制剂中包含共除草剂时,优选的是该共除草剂是水溶性的,更优选的是该共除草剂以铵盐或钾盐形式包含。合适的共除草剂的实例是下列的铵盐:氟锁草醚、黄草灵、草除灵、噻草平、双丙氨酰膦、除草定、溴苯腈、草灭平、二氯皮考啉酸、2,4-滴、2,4-滴丁酸、壬酸、茅草枯、麦草畏、2,4-滴丙酸、氯甲草、草藻灭、伐草克、唑禾草灵、氟燕灵、吡氟禾草灵、乙羧氟草醚、氟黄胺草醚、膦铵素、草铵膦、吡氟氯禾灵、烟咪唑草、咪草酯、咪草啶酸、灭草烟、灭草喹、咪草烟、碘苯腈、2甲4氯、2甲4氯丁酸、2甲4氯丙酸、甲基胂酸、抑草生、壬酸、毒莠定、氨基磺酸、草芽平、三氯醋酸和定草酯。优选的共除草剂是草铵膦的盐。
本发明配制剂通常可以通过将如上所述制备的草甘膦盐溶液与其它成分一起在搅拌下在合适的混合容器中如捏合机中混合而制备。
本发明的典型含水浓缩物含有30-45%的草甘膦酸等价物和约1.2-约22.5%的表面活性剂。为了应用于杂草防治领域,本发明的典型配制剂含有约0.1-18%、通常0.1-5重量%、更通常0.2-3%、最通常0.5-2重量%的草甘膦酸等价物。然而,对于某些应用而言,更强的混合物,例如含有约2-约15%表面活性剂的混合物也是希望的。
本发明还涉及使用对于杀灭或防治不希望的植物生长而言有效量的所述组合物通过将该组合物在水中稀释并将该稀释的组合物施用于待杀灭或防治的植物的叶面的除草方法。
本发明草甘膦配制剂应该以足以得到所需效果的施用率施用于植物叶面。施用率经常表示为,每单位面积处理田地的草甘膦a.e.用量,例如,克a.e./公顷(g a.e./ha)。什么构成“所需效果”因研究、开发、营销和使用草甘膦产品的那些人的标准和实践而异。例如,如通过生长减少或死亡测定,一致且可靠地得到植物物种的至少85%防治的单位面积的草甘膦a.e.施用量经常用于限定工业有效率。
与工业标准的草甘膦配制剂相比,本发明的优选组合物提供增强的除草效力。这里使用的“除草效力”指的是防治植物生长的任何可观测得到的量度,这可以包括以下作用中的一种或多种:(1)杀灭,(2)抑制生长、繁殖或增殖,以及(3)除去、破坏或其它降低植物的发生和活性。
对于特定草甘膦配制剂如本发明配制剂的生物学上有效的施用率的选择,应该在普通农业科学家的技能之内。本领域技术人员同样应意识到,各植物条件、气候和生长条件以及选择的特定配制剂将影响实施本发明中获得的生物效力的程度。有用的施用率因此可能取决于所有上述条件。关于草甘膦配制剂总体而言的合适施用率,已知存在大量信息。超过二十多种草甘膦用途和涉及这类用途的公布研究提供了大量信息,根据这些信息,杂草防治的实施者可以选择对于特定物种在特定生长阶段在特定环境条件下除草有效的草甘膦施用率。
可以采用各种施用方法,这包括撒播喷雾、直接喷雾或用本发明稀释组合物刷涂页面。取决于所需的防治程度,植物的年龄和物种,气候条件和其它因素,草甘膦施用率通常为约0.1-约10kg a.e./ha、优选约0.25-约2.5kg a.e./ha的除草有效量,但是可以施用更多或更少量。
本发明的具有峰化分布的烷氧基化烷基胺优选经选择使得,含有54.8重量%a.i.草甘膦钾(“重量%a.i.”指活性成分(此处为草甘膦钾)的重量百分比)和10重量%浓度的峰化分布的烷氧基化烷基胺的含水浓缩物显示出大于约66℃的浊点。更具体而言,在具有这种组成的草甘膦钾浓缩物中,含有10重量%峰化分布的椰油胺5EO表面活性剂的配制剂的浊点比含有10重量%的通过常规碱催化制备的常规椰油胺5EO表面活性剂而其它方面相同的配制剂高约8℃。含有常规烷氧基化烷基胺表面活性剂而其它方面相同的草甘膦钾溶液具有的浊点为室温,或者稍微高于室温。
本发明的典型稳定液体草甘膦配制剂具有的草甘膦浓度为360-600gae/l,优选450-580g ae/l,以及具有的草甘膦(重量%ae)与具有峰化分布的乙氧基化烷基胺表面活性剂的比例为2∶1-25∶1。通常而言,草甘膦(重量%ae)与具有峰化分布的乙氧基化烷基胺表面活性剂的比例为2.5∶1-20∶1,更通常为3∶1-15∶1。在所述配制剂的示例性实施方案中,草甘膦(重量%ae)与具有峰化分布的乙氧基化烷基胺表面活性剂的比例可以为3.5∶1-8∶1,或尤其为4∶1-6∶1。
尽管本发明的重要目的是提供适合生产包含草甘膦钾和草甘膦铵的稳定高载量含水液体浓缩物的表面活性剂,但是应该理解,本发明表面活性剂也可以用于固体草甘膦酸和草甘膦盐配制剂。草甘膦铵和草甘膦二铵尤其经常以干燥的固体颗粒形式提供。包含草甘膦的钠盐或包含草甘膦酸的干燥配制剂也是已知的。在本文中,应该理解,术语“稳定”指的是,配制包含本发明表面活性剂的配制剂以避免过渡胶粘和/或脱水收缩。
本发明人已经建立的是,通过本文所述新方法制备的表面活性剂显示出优越的性能,尤其是本发明表面活性剂的突出之处在于,含有这些表面活性剂的示例性含水草甘膦盐浓缩物所显示的浊点明显更高。因此,例如,本发明表面活性剂可以参考含有活性成分盐(“a.i.”)的浓度为54.8重量%的草甘膦钾盐的含水浓缩物来进行表征。这类含有本发明烷氧基化烷基胺或烷氧基化醚胺作为表面活性剂组分的配制剂具有的浊点比含有常规的非峰化乙氧基化烷基胺作为表面活性剂组分的基本上相似的草甘膦配制剂相比高至少3℃,优选高至少5℃,在另一实施方案中高至少7℃,所述常规的非峰化乙氧基化烷基胺具有相同的碳链长度分布,相同的平均EO链长度,并且通过常规碱催化制备,该催化在下文中定义为根据表A中所述条件的催化。
另外,当烷氧基化在基本上没有催化剂存在下进行直到达到平均取代度时,即(2x+y+y’+z+z’)总和的重均值——在本文中有时称作“W0”——达到值4、5、6、7、8或9时,本发明表面活性剂含有较低量的二氧六环和EGD,后者包括但不限于乙烯基聚乙二醇。
已经建立的是,通过本文所述新方法制备的表面活性剂显示出优越的性能,尤其是本发明表面活性剂的突出之处在于,含有这些表面活性剂的示例性含水草甘膦盐浓缩物所显示的浊点明显更高。因此,例如,本发明表面活性剂可以通过如下方式表征,将一对参考含水浓缩物所显示的浊点进行对比,所述浓缩物各自由浓度为540g/L a.e.的草甘膦酸钾盐、5.5重量%的具有≥3EO基团的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂和4.5重量%双(2-羟基乙基)椰油胺组成。含有本发明辅助剂表面活性剂的第一种这类参考配制剂显示出的浊点比具有相同组成但是含有5.5重量%的参考表面活性剂而不是本发明辅助剂表面活性剂的第二种参考配制剂的浊点高至少约3℃。对于这种对比,本发明表面活性剂和参考表面活性剂各自衍生自分子量至少为200的伯胺(因此具有相同的碳链长度分布),以及具有本文所定义的相同W0值。参考表面活性剂通过在下文所述的常规条件下进行的NaOH催化的胺与氧化烯的反应而制备。
另外,当烷氧基化在基本上没有催化剂存在下进行直到达到平均取代度时,即(2x+y+y’+z+z’)总和的数均值——在本文中有时称作“W0”——达到值4、5、6、7、8或9时,本发明表面活性剂保持较低浓度的二氧六环、乙烯基PEG和其它EGD。
进一步发现,本发明表面活性剂中的同系物的频度分布通常在多个方面不同于市购的常规烷氧基化烷基胺和烷氧基化醚胺表面活性剂的同系物的频率分布。例如,在大多数情况下,本发明表面活性剂中的峰化度更高。峰化度定义为三种最主要同系物的数量百分数的总和。与具有和本发明表面活性剂相同的W0值、关于取代基R中碳原子数的相同频率分布以及相同的X、Y和Z一致性的同系物的参考混合物的∑3值相比,对于本发明表面活性剂而言,所述总和——有时在本文中称作“∑3”——基于整个表面活性剂在大多数情况下高至少约2重量%,更通常至少约3重量%,经常至少约4重量%、5重量%或6重量%的增量。还注意到的是,本发明表面活性剂与相应参考混合物的峰化度的比例通常为至少约1.05,更通常至少约1.07或1.08,在多数情况下至少约1.10。对于这种对比,参考混合物是具有市购现有技术产品特性的烷氧基化烷基胺或醚胺,并且通过整个在不超过90psig的自生压力、于160-180℃的温度和0.2重量%的NaOH浓度下进行的NaOH催化的RNH2与氧化烯的反应而制备。应该理解,尽管并不是所有市购表面活性剂都必须在这里对于“参考混合物”所述的实际条件下进行,但是峰化度比所述参考组合物至少高约3重量%(或甚至至少高2重量%)的本发明表面活性剂在至少大多数情况下其具有的峰化度也高于已知的市购烷氧基化烷基胺表面活性剂,该已知的市购烷氧基化烷基胺表面活性剂具有与本发明和参考表面活性剂相同的W0和∑3值、关于取代基R中碳原子数的相同频率分布以及相同的X、Y和Z一致性。
峰化度因W0的值而异,通常与其相反。为了对比,可将峰化度跨过W0的一定范围值通过定义“峰化指数”来正态化,该峰化指数通过将∑3乘以W0的函数来计算。例如,峰化指数可以简便地定义为(W0/2)1/2(∑3)。如此定义,本发明表面活性剂的峰化指数通常高于相应参考混合物的峰化指数,高至少约3%,更通常至少约5、6或8%。本发明表面活性剂的峰化指数与相应的参考表面活性剂的峰化指数的比例通常为至少约1.05,更通常至少约1.07或1.08,在多数情况下至少约1.10。
然而,还进一步发现,同系物频率分布模式在本发明表面活性剂中稍微不同,这对于市购表面活性剂也如此。在有限数量的情况中,本发明表面活性剂的分析显示,峰化度和峰化指数看起来实际上低于对比参考混合物的峰化度和峰化指数,然而,本发明表面活性剂仍旧关于草甘膦盐浓缩物的浊点表现出优越的性能。可能的是,这些异常结果可以归因于分析误差,但是也可能的是,它们准确地反映了所分析的试样。
尽管并不是所有本发明表面活性剂都必定关于峰化度或峰化指数区别于相应的参考混合物或市购产品,但是本发明表面活性剂的同系物分布还通常关于某些其它特征区别于现有技术的常规烷氧基化表面活性剂的分布。这些当中有可以称作“托尾指数”和“倾斜率”的指标。关于含水草甘膦盐浓缩物、尤其是钾盐或铵盐浓缩物的稳定性,通常优选的是,具有给定W0值的表面活性剂具有较低浓度的这样的同系物,该同系物的取代度,即(2x+y+y’+z+z’)的值显著大于W0。通常优选的是,不存在显著分数的其主要数量%(Wi)超过1.5(W0)的同系物。对于此,托尾指数可以定义为β1、β2、β3、β12或β23,其中
β1是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k至无穷,Wi为同系物的数量百分数,i等于氧化烯取代基的数量总和(2x+y+y’+z+z’)i;
β2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+1至无穷;
β3是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+2至无穷;
β12=β2+[(k+1)-W0]Wk;
β23=β3+[(k+1)-W0]Wk+1;和
k是整数,其使得(W0-1)<k≤W0<(k+1)。
与托尾指数相关的是可以定义为倾斜率的参数,即,具有较低(2x+y+y’+z+z’)值的同系物的比例的总和与具有较高(2x+y+y’+z+z’)值的同系物的比例的总和的商。例如,重叠的倾斜率可以定义为α23/β12或者α23/β23,其中:
α2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=2至k,
α23=α2+(W0-k)Wk+1;以及
β1、β2、β12和β23如上所定义,在这种情况下α23/β23可以优选大于约1.42。还发现,倾斜率因W0的值而异,使得:当W0为3-4.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.90;当W0为4.5-5.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.85;当W0为5.5-6.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.75;当W0为6.5-8.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.40;以及当W0大于8.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.42。其它经验函数可以提供托尾指数、倾斜率和峰化指数的供选择的定义。
通常而言,倾斜率α23/β23不同于相应参考混合物的倾斜率α23/β23,前者高至少约+0.08,更通常高至少约+0.10,在多数情况下高至少约0.15。本发明表面活性剂的倾斜率与参考混合物的倾斜率的比例通常为至少约1.05,更通常至少约1.0,在多数情况下至少1.15。
由于峰化指数、托尾指数和倾斜率反映了本发明表面活性剂对对比参考混合物的这样的经验观察,该经验观察指示市购烷氧基化烷基胺和醚胺,应该理解的是,试样与试样之间存在变动,其中本发明表面活性剂的值范围和参考混合物及市购表面活性剂的值范围可至少潜在发现:这些指数中的至少一个重叠,以及或许在一些情况下所有这些指数都重叠。在提交本申请时,尚未完全研究这一问题。因此,重要的是应理解,本发明表面活性剂与现有技术表面活性剂之间的根本差别见于它们各自对含水草甘膦盐浓缩物、尤其包含其钾盐和铵盐的那些浓缩物的浊点的影响;以及当然还见于它们各自被制备的方法中。在优选实施方案中,关于二氧六环、乙烯基PEG和其它EGD的浓度,本发明表面活性剂也不同于通过用路易斯酸催化制备的现有技术表面活性剂。
然而据信,通常而言,关于上述参数,即峰化度、峰化指数、托尾指数和/或倾斜率中的至少一个,或者其某种组合,本发明表面活性剂不同于参考混合物,并因此不同于现有技术的市购表面活性剂;这些参数具有有助于表征本发明表面活性剂的值。
本发明现在通过下列非限制性实施例来阐述。
实施例1:使用5摩尔氧化乙烯通过“S”方法制备乙氧基化椰油胺
将蒸馏过的椰油胺(520g,2.6mol)供入1加仑的不锈钢压力容器中,然后在氮气净化下于130℃加热30分钟,以将其水分含量降至少于0.1%。然后历经40分钟向压力容器中加入氧化乙烯(230g,5.23mol),同时将温度保持为150-160℃。在30分钟的陈化时间之后,将反应混合物用氮气净化,除去痕量氧化乙烯并分析。其总胺值为194mg KOH/g,这表示乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉2.00摩尔氧化乙烯。
然后将反应混合物冷却至100℃。然后向反应器中注入三氟化硼-磷酸配合物(1.70g)。随后将混合物加热至100℃,然后历经90分钟时间向反应器中加入氧化乙烯(330g,7.5mol),同时将压力保持为50psig。发生放热反应;施加冷却,以在氧化乙烯的整个加成期间将温度保持为110-120℃。在氧化乙烯加成结束时,将反应混合物在相同的温度和压力下陈化1小时。分析显示,产物混合物含有约2000ppm二氧六环。然后,施加氮气净化与注入水(为了原位产生蒸汽)的组合达2小时,以从产物混合物中汽提出二氧六环。然后将产物混合物在氮气净化下于120℃下干燥1小时,以将其水分含量降至少于0.5%。其TAV(总胺值)为133.4mg KOH/g,这显示乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉总共5.0摩尔氧化乙烯。
图2示出了所得产物(C/15S)和Ethomeen C/15的同系物分布,Ethomeen C/15的市购对应物通过常规的氢氧化物催化椰油胺与相同摩尔数(5)氧化乙烯的乙氧基化而制备。同系物的峰化分布表现在:在分布范围的中部具有较高的浓度(重量%)。如图2所示,即使加成了5EO,但最主要的EO加合物在这两种方法中都是4。峰化度对于C/15S为68,而对于C/15为60。
图2:通过“R”方法(C/15)和“S”方法(C/15S)使用5摩尔氧化乙烯制备的乙氧基化椰油胺的同系物分布
实施例2:使用6摩尔氧化乙烯通过“S”方法制备乙氧基化椰油胺
在该实施例中,将第一段(蒸馏过的椰油胺与2摩尔氧化乙烯的乙氧基化)略去。将市购Ethomeen C/12用作起始原料。在该实施例中,EthomeenC/12与4摩尔氧化乙烯的乙氧基化通过三氟化硼-二乙基醚配合物催化。
将Ethomeen C/12(750g,2.59mol)供入1加仑的不锈钢压力容器中,然后在氮气净化下于130℃加热30分钟,以将其水分含量降至少于0.1%。然后将它冷却至100℃。随后将三氟化硼-二乙基醚配合物(1.56g)注入到反应器中。随后将混合物加热至100℃,然后历经60分钟时间向反应器中加入氧化乙烯(460g,10.45mol),同时将压力保持为50psig。发生放热反应;施加冷却,以在氧化乙烯的整个加成期间将温度保持为110-120℃。在氧化乙烯加成结束时,将反应混合物在相同的温度和压力下陈化1小时。分析显示,产物混合物含有约3000ppm二氧六环。然后,施加氮气净化与注入水(批料重量的4%,以原位产生蒸汽)的组合达2小时,以从产物混合物中汽提出二氧六环。然后将产物混合物在氮气净化下于120℃下干燥1小时,以将其水分含量降至少于0.5%。其TAV为123.7mg KOH/g,这显示乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉总共5.8摩尔氧化乙烯。
图3示出了所得产物(C/16S)和Ethomeen C/16的同系物分布,Ethomeen C/16的市购对应物通过常规的氢氧化物催化椰油胺与相同摩尔数(6)氧化乙烯的乙氧基化而制备。同系物的峰化分布表现在:在分布范围的中部具有较高的浓度(重量%)。如图3所示,即使加成了6EO,但最主要的EO加合物在这两种方法中都是4。峰化度对于C/16S为58,而对于C/16为49。
图3:通过“R”方法(C/16)和“S”方法(C/16S)使用6摩尔氧化乙烯制备的乙氧基化椰油胺的同系物分布
实施例3:乙氧基化烷基胺与草甘膦钾的相容性
将通过本发明BF3催化方法(“S”方法)和通过“N”方法制备的椰油胺-5EO(C/15)、椰油胺-6EO(C/16)和牛油脂肪胺-10EO(T/20)与通过常规的氢氧化物催化方法(“R”方法)制备的那些比较在草甘膦钾溶液中的相容性。使用溶液浊点来比较各溶液。如表1所示,含有10%的通过峰化方法制备的乙氧基化烷基胺的草甘膦配方具有更高的浊点,这显示,它比含有通过常规方法制备的乙氧基化烷基胺的配方更稳定。
浊点方法
首先将稳定的透明配制剂的试样在90+℃水浴中加热。随着试样温度的升高,经常观察到“浊化”。继续加热,直到溶液的浊化达到最大,也就是说,溶解在配制剂中的聚合物组分从溶液中沉淀出来。如果温度超过90℃,并且明显无浊化,则结果记录为CP>90℃。
随后,通过从水浴中移出配制剂试样,缓慢冷却溶液,同时轻轻地搅拌试样(例如通过带有温度计的搅拌),并监测悬浮聚合物的解离。当达到浊点温度时,由于沉淀相或聚合物相的重新混合或解离,转变显著增加。配制剂试样返回到透明的温度记录为该试样的浊点。对于几个不同试样重复所述分析。计算这些试样的平均观测浊点,并报道为所测试的特定配制剂的浊点。
表1:含有由常规方法和峰化方法制备的乙氧基化烷基胺的浓缩草甘膦配方的浊点
草甘膦钾重量%a.i. | 表面活性剂,重量% | 表面活性剂描述 | 浊点(℃) | |
峰化方法 | 对比“R”方法 | |||
54.8 | 10 | 椰油胺-5EO | 66(“N”) | 58 |
54.6 | 10 | 椰油胺-6EO | 59(“S”) | RT分离* |
54.6 | 10 | 椰油胺-2EO∶牛油脂肪胺10EO=35∶65(重量比) | 44(“S”) | RT分离* |
40.3 | 10 | 牛油脂肪胺9EO | 75(“N”) | 71 |
54.6 | 9 | 椰油胺-2EO∶牛油脂肪胺9EO=35∶65(重量比) | 58(“N”) | 52 |
*RT-室温(在室温下表面活性剂不具有避免相分离的足够溶解性)
使用水以将溶液平衡至100重量%。
实施例4:使用6摩尔EO制备乙氧基化椰油胺(“N”方法)
第一段:将蒸馏过的椰油胺(520g,2.6mol)供入1加仑的不锈钢压力容器中,然后在氮气净化下于130℃加热30分钟,以将其水分含量降至少于0.1%。然后历经40分钟向压力容器中加入氧化乙烯(230g,5.23mol),同时将温度保持为150-160℃。在30分钟的陈化时间之后,对反应混合物取样并分析。其总胺值为194mg KOH/g,这表示乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉2.00摩尔氧化乙烯。
第二段:然后将产物混合物冷却至115℃。然后历经50分钟向压力容器中加入氧化乙烯(320g,7.27mol),同时将温度保持为115-125℃。在60分钟的陈化时间之后,将反应混合物用氮气净化,然后取样并分析。其总胺值为138mg KOH/g,这表示在该段中,乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉2.7摩尔氧化乙烯。
第三段:向压力容器中供入氢氧化钾(2.50g,0.02mol)。将反应混合物用氮气净化,然后在氮气净化下于150℃加热30分钟,以将其水分含量降至少于0.1%。
然后历经20分钟向压力容器中加入氧化乙烯(150g,3.4mol),同时将温度保持为150-160℃。在30分钟的陈化时间之后,将反应混合物用氮气净化,除去痕量未反应的氧化乙烯,然后冷却至50℃并排料。其TAV为120mg KOH/g,这显示乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉总共6.1摩尔氧化乙烯。最终产物的二氧六环(约150ppm)和EGD(约2.5%)的含量远远低于其由酸催化方法制备的对应物的二氧六环(约5000ppm)和EGD(约7.5%)的含量。
图4示出了所得乙氧基化产物(6NP)和其通过常规的氢氧化物催化椰油胺与相同摩尔量(6)氧化乙烯的乙氧基化而制备的具有相同总胺值的对应物(6RP)的同系物分布。峰化度对于6NP为60,而对于6RP为49,这显示由本发明方法制备的6NP产物具有峰化的乙氧基化分布。
图4:通过常规乙氧基化法(6RP)和本发明乙氧基化法(6NP)制备的椰油胺的6摩尔EO加合物的同系物分布
峰化度对于6NP为60,而对于6RP为49。
实施例5:使用8摩尔氧化乙烯通过“N”方法制备乙氧基化椰油胺
第一段:将蒸馏过的椰油胺(520g,2.6mol)供入1加仑的不锈钢压力容器中,然后在氮气净化下于130℃加热30分钟,以将其水分含量降至少于0.1%。然后历经40分钟向压力容器中加入氧化乙烯(230g,5.23mol),同时将温度保持为150-160℃。在30分钟的陈化时间之后,对反应混合物取样并分析。其总胺值为194mg KOH/g,这表示乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉2.00摩尔氧化乙烯。
第二段:然后将产物混合物冷却至115℃。然后历经75分钟向压力容器中加入氧化乙烯(460g,10.46mol),同时将温度保持为115-125℃。在60分钟的陈化时间之后,将反应混合物用氮气净化,然后取样并分析。其总胺值为122mg KOH/g,这表示在该段中,乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉3.9摩尔氧化乙烯。
第三段:向压力容器中供入氢氧化钾(3.0g,0.025mol)。将反应混合物用氮气净化,然后在氮气净化下于150℃加热30分钟,以将其水分含量降至少于0.1%。然后历经20分钟向压力容器中加入氧化乙烯(465g,6.02mol),同时将温度保持为150-160℃。在30分钟的陈化时间之后,将反应混合物用氮气净化,除去痕量未反应的氧化乙烯,然后冷却至50℃并排料。其TAV为101mg KOH/g,这显示乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉总共8.08摩尔氧化乙烯。最终产物的二氧六环(约200ppm)和EGD(约2.7%)的含量远远低于其由酸催化方法制备的对应物的二氧六环(约8000ppm)和EGD(约9.0%)的含量。
图5示出了所得乙氧基化产物(8NP)和其通过常规氢氧化物催化椰油胺与相同摩尔量(8)氧化乙烯的乙氧基化而制备的对应物(8RP)的同系物分布。峰化度对于8NP为51,而对于8RP为42,这显示由本发明方法制备的8NP产物具有峰化的乙氧基化分布。
图5:通过常规乙氧基化法(8RP)和本发明乙氧基化法(8NP)制备的椰油胺的8摩尔EO加合物的同系物分布
峰化度对于8NP为51,而对于8RP为42。
实施例6:使用9摩尔氧化乙烯制备乙氧基化椰油胺
在该实验中,将第一段乙氧基化(椰油胺与2摩尔氧化乙烯的非催化反应)略去。代替的是,将具有的总胺值为195mg KOH/g的市购EthomeenC/12用作起始原料。
第二段:将含有少于0.1%水的Ethomeen C/12(700g,2.43mol)供入1加仑的不锈钢压力容器中,然后在氮气净化下加热至115℃。然后历经75分钟向压力容器中加入氧化乙烯(450g,10.22mol),同时将温度保持为115-125℃。在60分钟的陈化时间之后,将反应混合物用氮气净化,然后取样并分析。其总胺值为120mg KOH/g,这表示在该段中,乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉4.1摩尔氧化乙烯。
第三段:向压力容器中供入氢氧化钾(3.7g,0.03mol)。将反应混合物用氮气净化,然后在氮气净化下于150℃加热30分钟,以将其水分含量降至少于0.1%。然后历经20分钟向压力容器中加入氧化乙烯氧化乙烯(330g,7.50mol),同时将温度保持为140-150℃。在30分钟的陈化时间之后,将反应混合物用氮气净化,除去痕量未反应的氧化乙烯,然后冷却至50℃并排料。其TAV为93mg KOH/g,这显示在该制备中乙氧基化每一摩尔椰油胺消耗掉总共9.2摩尔氧化乙烯。最终产物的二氧六环(约200ppm)和EGD(约3.0%)的含量远远低于其由酸催化方法制备的对应物的二氧六环(约12000ppm)和EGD(约11.0%)的含量。
图6示出了所得乙氧基化产物(9NP)和其通过常规的氢氧化物催化椰油胺与相同摩尔量(9)氧化乙烯的乙氧基化而制备的对应物(9RP)的同系物分布。峰化度对于9NP为43,而对于9RP为43,这显示由本发明方法制备的9NP产物具有峰化的乙氧基化分布。
图6:通过常规乙氧基化法(9RP)和本发明乙氧基化法(9NP)制备的椰油胺的9摩尔EO加合物的同系物分布
峰化度对于9NP为50,而对于9RP为43。
实施例7:更高EO加合物对于草甘膦配制剂的浊点的降低影响
将0.2%的PEG-600(~13.6EO)加入到62%甘磷钾溶液中,得到浑浊产物。然而,将~25%二甘醇(2EO)加入到相同的甘磷钾溶液中,却得到透明溶液。这显示,在浓缩的草甘膦溶液中,较高EO加合物与较低EO加合物相比对于浊点具有强得多的不利影响。因此,更高EO加合物的浓度的甚至轻微降低也能显著改进草甘膦配制剂的浊点。这一点已经阐述在实施例3中。
实施例8:由“R”乙氧基化法和本发明的“N”乙氧基化法制备的牛油脂肪胺的9摩尔EO加合物的同系物分布
图7:由常规乙氧基化法(9R)和本发明“N乙氧基化法(9N)制备的牛油脂肪胺的9摩尔EO加合物的同系物分布。
峰化度对于T/19N为53,而对于T/19R为43。
产物T/19N使用如实施例6中所述的非常相似的方法制备。共通的条件已经列于表A中。最终的总胺值对于T/19N为1.50,而对于T/19R为1.51。
Claims (159)
1.一种制备具有峰化分布的下式(I)的烷氧基化烷基胺或烷氧基化烷基醚胺的方法,其中所述方法包括:在第一段中使伯烷基胺(II)与氧化烯反应,产生第一中间体(III),
然后在第二段中使中间体(III)与(v)额外摩尔量的氧化烯在受控温度下反应,产生第二中间体(IV),
任选地随后在第三段中使中间体(IV)与(w)额外摩尔量的氧化烯在碱催化剂存在下反应,产生所需的烷氧基化烷基胺最终产物(I),
其中R选自含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,或者是下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
其中R1选自含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A、B、X、Y、Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,C是含有2-4个碳原子的亚烷基,a、b各自为0-5,c为1,x为1,y、y’、z和z’各自独立地选自0-15,其中y、y’、z和z’的总和至少为1,u为1-3,v为1-7,以及u+v大于或等于4。
2.如权利要求1所要求的方法,其中第一段和第二段是非催化的,并且第三段用碱催化剂催化。
3.如权利要求2所要求的方法,其中第二段中的温度保持为90°-130℃。
4.如权利要求2所要求的方法,其中(v)额外摩尔量的氧化烯控制为2-5。
5.如权利要求2所要求的方法,其中(w)额外摩尔量的氧化烯控制为1-7。
6.如权利要求1所要求的方法,其中所述具有峰化分布的式(I)的烷氧基化烷基胺或烷氧基化烷基醚胺的特征在于,与通过常规碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化烷氧基化烷基胺的参考混合物的分布相比,其具有的峰化度高至少5%。
7.如权利要求3所要求的方法,其中催化剂是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、硼氢化钠溶液、氢氧化钡、硼氢化钾溶液或其混合物。
8.如权利要求3所要求的方法,其中催化剂是硼氢化钠或硼氢化钾与氢氧化钠或氢氧化钾的混合物。
9.如权利要求3所要求的方法,其中碱催化剂是钡、锶、钙、镁、铝的氢氧化物及其混合物。
10.如权利要求3所要求的方法,其中碱催化剂是四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵及其混合物。
11.如权利要求2所要求的方法,其中式(I)的烷氧基化烷基胺或烷氧基化烷基醚胺选自:具有4-15个EO的乙氧基化牛油脂肪胺、具有4-15个EO的乙氧基化豆油胺、具有4-15个EO的乙氧基化椰油胺、具有4-15个EO的乙氧基化棕榈油胺及其混合物。
12.如权利要求2所要求的方法,其中烷氧基化烷基胺或烷氧基化烷基醚胺是选自基本上由如下组成的组的乙氧基化烷基醚胺:具有4-15个EO的乙氧基化十二烷基醚胺、具有4-15个EO的乙氧基化十三烷基醚胺、具有4-15个EO的乙氧基化十四烷基醚胺、具有4-15个EO的乙氧基化十六烷基醚胺、具有4-15个EO的乙氧基化十八烷基醚胺及其混合物。
13.如权利要求2所要求的方法,其中起始的烷基胺选自基本上由如下组成的组:二烷基胺、烷基二胺、烷基醚胺或烷基醚二胺。
14.如权利要求2所要求的方法,其中起始的烷基胺是二烷基胺,烷基二胺,或者衍生自动物脂油、椰子油、豆油、棕榈油和棕榈仁油及其混合物的混合物。
15.如权利要求2所要求的方法,其中起始的烷基胺是选自由如下组成的组的(二)烷基醚胺或烷基醚二胺:十二烷基醚二胺、十二烷基醚胺、十三烷基醚二胺、十四烷基醚二胺、十六烷基醚二胺、十八烷基醚二胺及其混合物。
16.如权利要求1所要求的方法,其中进行第三段,并且u+v+w大于或等于6。
17.一种乙氧基化伯烷基胺(VI)以获得峰化分布产物的方法,该方法包括:
在第一段中使起始的伯烷基胺(VI)与2摩尔的氧化乙烯在高温下反应,产生叔中间体(VII)(N,N-双-(2-羟基乙基)N-烷基胺),
在第二段中使叔胺中间体(VII)与(v)额外摩尔量的氧化乙烯反应,以得到第二叔胺中间体(VIII),该中间体(VIII)比第一中间体(VII)具有更长的(CH2CH2O)链长,
随后任选进行第三段,其中使第二中间体(VIII)与(w)额外摩尔量的氧化乙烯反应,产生最终产物(IX),
其中所述第三段在催化剂存在下进行,其中所述催化剂包含氢氧化钠,氢氧化钾,氢氧化钙,氢氧化铝,氢氧化镁,含氢氧化钙、氢氧化镁和/或氢氧化铝的配合物,硼氢化钠溶液,硼氢化钾溶液或其混合物。
18.如权利要求17所要求的方法,其中催化剂是硼氢化钠或硼氢化钾与氢氧化钠或氢氧化钾的混合物。
19.如权利要求17所要求的方法,其中碱催化剂是锂、钡、镁、铝的氢氧化物及其混合物。
20.如权利要求17所要求的方法,其中第二段中的温度保持为90°-130℃。
21.如权利要求17所要求的方法,其中(v)额外摩尔量的氧化乙烯控制为2-5。
22.如权利要求17所要求的方法,其中(w)额外摩尔量的氧化烯为1-7。
23.如权利要求17所要求的方法,其中第一段和第二段在一个段中进行。
24.如权利要求17所要求的方法,其中第一段和/或第二段各自包含一个或多个亚段。
25.如权利要求17所要求的方法,其中起始原料是乙氧基化烷基胺、乙氧基化烷基醚胺或其混合物,并且略去第一段。
26.如权利要求23所要求的方法,其中起始原料是乙氧基化烷基胺、乙氧基化烷基醚胺或其混合物,并且第一段和第二段在一个合并段中进行。
27.如权利要求25所要求的方法,其中所述乙氧基化烷基胺衍生自椰油胺、牛油脂肪胺或其混合物。
28.如权利要求26所要求的方法,其中所述乙氧基化烷基胺、乙氧基化烷基醚胺或其混合物衍生自椰油胺、牛油脂肪胺或其混合物。
29.一种根据权利要求1制备的乙氧基化烷基(醚)胺产物,其具有降低浓度的不希望的副产物二氧六环和(聚)乙二醇衍生物,其中(聚)乙二醇衍生物的含量低于所得乙氧基化产物的约5重量%。
30.如权利要求29所要求的产物,其中所得的具有峰化分布的乙氧基化产物含有基于组合物的重量少于约2.5重量%的(聚)乙二醇衍生物。
31.如权利要求30所要求的产物,其中所得的具有峰化分布的乙氧基化产物含有基于组合物的重量少于约2.0重量%的乙二醇衍生物。
32.一种具有峰化分布的烷氧基化烷基(醚)胺组合物,其包含下式同系物的混合物:
其中R选自含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,或者是下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
其中A、B、X、Y、Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,R1选自含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,C是含有2-4个碳原子的亚烷基,a、b各自为0-5,c为1,x为1,y、y’、z和z’各自独立地为1-15;其中所述具有峰化分布的烷氧基化烷基(醚)胺的特征在于,与通过常规碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化烷氧基化烷基(醚)胺相比,其具有的峰化度高至少5%,并且基于所述烷氧基化烷基胺和/或烷氧基化烷基醚胺组合物的重量,所述烷氧基化烷基(醚)胺含有少于5重量%的(聚)乙二醇衍生物。
33.如权利要求32所要求的组合物,其中(聚)乙二醇衍生物的含量不到所述烷氧基化烷基胺组合物的约2.5重量%。
34.如权利要求33所要求的组合物,其中(聚)乙二醇衍生物的含量不到所述烷氧基化烷基胺组合物的约2重量%。
35.如权利要求32所要求的组合物,其中所述峰化分布定义为,峰化度比通过常规碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化烷氧基化胺组合物大至少7%。
36.如权利要求32所要求的组合物,其中所述峰化分布定义为,峰化度比通过常规碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化烷氧基化烷基(醚)胺组合物大至少10%。
37.如权利要求32所要求的组合物,其中R和/或R1各自为含有16-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基。
38.一种根据权利要求1所要求的方法制备的烷氧基化烷基胺/烷氧基化烷基醚胺组合物。
39.如权利要求1所要求的方法,其中u为2,并且u+v+W为15或更小。
40.一种稳定的除草配制剂,其包含至少一种除草活性化合物和至少一种辅助剂表面活性剂,其中所述表面活性剂包含具有峰化分布的乙氧基化烷基(醚)胺,所述具有峰化分布的乙氧基化烷基(醚)胺的特征在于,与通过常规碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺相比,其具有的峰化度高至少5%。
41.如权利要求40所要求的配制剂,其中所述峰化分布定义为,峰化度比通过常规碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规乙氧基化烷基(醚)胺大至少7%。
42.如权利要求41所要求的配制剂,其中所述峰化分布定义为,峰化度比通过常规碱催化制备的具有相同的碳链长度和平均EO链长度的常规乙氧基化烷基(醚)胺大至少10%。
43.如权利要求40所要求的配制剂,其中所述除草活性化合物是草甘膦盐。
44.如权利要求43所要求的配制剂,其特征在于,与具有相同pH的、含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少3℃。
45.如权利要求43所要求的配制剂,其中草甘膦盐选自由如下组成的组:Na、K、NH4、IPA、MEA、DEA、TEA、TMS及其混合物。
46.如权利要求43所要求的配制剂,其中草甘膦配制剂是草甘膦浓度为360-600g ae/l、优选450-580g ae/l的稳定液体配制剂。
47.如权利要求43所要求的配制剂,其中草甘膦(重量%ae)与峰化分布的乙氧基化烷基(醚)胺表面活性剂的比例为2∶1至25∶1。
48.如权利要求47所要求的配制剂,其中草甘膦(重量%ae)与所述乙氧基化烷基(醚)胺表面活性剂的比例为2.5∶1至20∶1。
49.如权利要求48所要求的配制剂,其中草甘膦(重量%ae)与所述乙氧基化烷基(醚)胺表面活性剂的比例为3∶1至15∶1。
50.如权利要求40所要求的配制剂,其另外包含共除草剂。
51.如权利要求50所要求的配制剂,其中所述共除草剂选自基本上由如下组成的组:氟锁草醚、黄草灵、草除灵、噻草平、双丙氨酰膦、除草定、溴苯腈、草灭平、二氯皮考啉酸、2,4-滴、2,4-滴丁酸、壬酸、茅草枯、麦草畏、2,4-滴丙酸、氯甲草、草藻灭、伐草克、唑禾草灵、氟燕灵、吡氟禾草灵、乙羧氟草醚、氟黄胺草醚、膦铵素、草铵膦、吡氟氯禾灵、烟咪唑草、咪草酯、咪草啶酸、灭草烟、灭草喹、咪草烟、碘苯腈、2甲4氯、2甲4氯丁酸、2甲4氯丙酸、甲基胂酸、抑草生、壬酸、毒莠定、氨基磺酸、草芽平、三氯醋酸、定草酯、其盐及其混合物。
53.如权利要求52所要求的配制剂,其中R和R1各自独立地选自含有16-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基。
54.如权利要求53所要求的配制剂,其中所述烷基衍生自动物脂油、椰子油、豆油、棕榈油和棕榈仁油。
55.如权利要求52所要求的配制剂,其中A和B是聚氧化烯,C是亚甲基,并且x、y和z为0-5。
56.如权利要求52所要求的配制剂,其中用于烷基(醚)胺的乙氧基化的氧化乙烯的总摩尔数(n+m)为3-15。
57.如权利要求52所要求的配制剂,其中具有峰化分布的乙氧基化烷基胺衍生自椰油胺、牛油脂肪胺、豆油胺、油胺和棕榈油胺。
58.如权利要求52所要求的配制剂,其中所述乙氧基化烷基(醚)胺是具有4-15摩尔EO的乙氧基化牛油脂肪胺、具有4-15摩尔EO的乙氧基化椰油胺、具有4-15摩尔EO的乙氧基化烷基胺及其混合物。
60.如权利要求59所要求的配制剂,其中所述路易斯酸催化剂是三氟化硼。
61.如权利要求59所要求的配制剂,其中所述路易斯酸催化剂是三氟化硼配合物。
62.如权利要求59所要求的配制剂,其中所述路易斯酸催化剂是氟化锡(SnF4)。
63.如权利要求59所要求的配制剂,其中第二段的催化乙氧基化在95-130℃的温度下进行。
64.如权利要求61所要求的配制剂,其中三氟化硼配合物选自由如下组成的组:三氟化硼-氧化乙烯、三氟化硼-二乙基醚、三氟化硼-二丁基醚、三氟化硼-四氢呋喃、三氟化硼-甲醇、三氟化硼-磷酸和三氟化硼-乙酸。
65.如权利要求59所要求的配制剂,其中用于烷基(或烷基醚)胺的乙氧基化的氧化乙烯的总摩尔数(n+m)为3-15。
66.一种稳定的除草配制剂,其包含至少一种除草活性化合物和至少一种辅助剂表面活性剂,其中所述辅助剂表面活性剂包含这样的烷氧基化烷基(醚)胺,该烷氧基化烷基(醚)胺包含具有峰化分布且对应于下式的同系物的混合物:
其中X、Y、Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,x是1,y、y’、z和z’各自独立地为0-20的整数,(y+y’+z+z’)的总和≥3,R2和R3各自独立地选自由氢、甲基和乙基组成的组,并且R选自:
(i)含有12-22个碳原子且衍生自分子量为至少200的伯胺的线性或支化的饱和或不饱和烷基,和
(ii)下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
式III
其中R1是含有12-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B各自是氧化烯基团,C是含有2-3个碳原子的亚烷基,a和b各自为0-5,和c为1,
其中所述辅助剂表面活性剂进一步特征在于:
第一参考含水配制剂由540g/L草甘膦钾a.e.、5.5重量%所述烷氧基化烷基胺辅助剂表面活性剂和4.5重量%双(2-羟基乙基)椰油胺组成,与具有如对所述第一参考配制剂所述相同的pH并且由540g/L草甘膦钾a.e.、5.5重量%烷氧基化烷基(醚)胺参考表面活性剂和4.5重量%双(2-羟基乙基)椰油胺组成的第二参考含水配制剂的浊点相比,第一参考含水配制剂的浊点高至少3℃,所述参考表面活性剂具有与所述辅助剂表面活性剂相同的数均值W0,关于取代基R中的碳原子数具有相同的频率分布,以及具有相同的X、Y和Z一致性,其中:
所述参考表面活性剂通过RNH2与氧化烯的NaOH催化的反应而制备,所述催化反应整个于160-180℃的温度下、在不超过90psig的自生压力下和0.2重量%的催化剂浓度下进行;以及
W0是(2x+y+y’+z+z’)的数均值。
67.如权利要求66所要求的除草配制剂,其中所述除草活性化合物是草甘膦盐。
68.如权利要求67所要求的除草配制剂,其中草甘膦盐基于Na、K、NH4、IPA、MEA、DEA、TEA、TMS或其混合物。
69.如权利要求66所要求的配制剂,其中草甘膦配制剂是草甘膦浓度为360-600g ae/l的稳定液体配制剂。
70.如权利要求69所要求的配制剂,其中草甘膦配制剂是草甘膦浓度为450-580g ae/l的稳定液体配制剂。
71.如权利要求66所要求的配制剂,其中草甘膦(重量%ae)与峰化分布的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂的比例为2∶1至25∶1。
72.如权利要求71所要求的配制剂,其中草甘膦(重量%ae)与所述烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂的比例为2.5∶1至20∶1。
73.如权利要求72所要求的配制剂,其中草甘膦(重量%ae)与所述烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂的比例为3∶1至15∶1。
74.如权利要求73所要求的配制剂,其另外包含共除草剂。
75.如权利要求74所要求的配制剂,其中所述共除草剂选自基本上由如下组成的组:氟锁草醚、黄草灵、草除灵、噻草平、双丙氨酰膦、除草定、溴苯腈、草灭平、二氯皮考啉酸、2,4-滴、2,4-滴丁酸、壬酸、茅草枯、麦草畏、2,4-滴丙酸、氯甲草、草藻灭、伐草克、唑禾草灵、氟燕灵、吡氟禾草灵、乙羧氟草醚、氟黄胺草醚、膦铵素、草铵膦、吡氟氯禾灵、烟咪唑草、咪草酯、咪草啶酸、灭草烟、灭草喹、咪草烟、碘苯腈、2甲4氯、2甲4氯丁酸、2甲4氯丙酸、甲基胂酸、抑草生、壬酸、毒莠定、氨基磺酸、草芽平、三氯醋酸、定草酯、其盐及其混合物。
76.如权利要求66所要求的配制剂,其中所述烷氧基化烷基(醚)胺是乙氧基化烷基(醚)胺。
78.如权利要求77所要求的配制剂,其中R和/或R1各自独立地选自含有8-22个碳原子的烷基。
79.如权利要求77所要求的配制剂,其中所述烷基衍生自动物脂油、椰子油、豆油、棕榈油和棕榈仁油。
80.如权利要求77所要求的配制剂,其中A和B是聚氧化烯,C是亚甲基,并且X、Y和Z为0-5。
81.如权利要求77所要求的配制剂,其中用于烷基(醚)胺的乙氧基化的氧化乙烯的总摩尔数(n+m)为3-20。
82.如权利要求77所要求的配制剂,其中乙氧基化烷基(醚)胺是椰油胺、牛油脂肪胺、豆油胺、油胺和棕榈油胺。
83.如权利要求77所要求的配制剂,其中氧化乙烯的总摩尔数为3-20。
84.如权利要求77所要求的配制剂,其中所述乙氧基化烷基(醚)胺选自基本上由如下组成的组:具有5-20摩尔EO的乙氧基化牛油脂肪胺、具有5-20摩尔EO的乙氧基化椰油胺、具有5-15摩尔EO的乙氧基化烷基胺及其混合物。
85.如权利要求77所要求的配制剂,其中所述乙氧基化烷基(醚)胺通过使氧化乙烯与由路易斯酸催化的伯烷基胺直接反应而获得。
86.如权利要求77所要求的配制剂,其中所述乙氧基化烷基(醚)胺是具有5-20摩尔EO的乙氧基化牛油脂肪胺。
87.如权利要求44所要求的配制剂,其特征在于,与具有相同pH的、含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少5℃。
88.如权利要求44所要求的配制剂,其特征在于,与具有相同pH的、含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少7℃。
89.如权利要求44所要求的配制剂,其特征在于,与具有相同pH的、含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少10℃。
90.如权利要求52所要求的配制剂,其特征在于,与具有相同pH的、含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的取代基R内碳链长度及相同m和n值的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少5℃。
91.如权利要求52所要求的配制剂,其特征在于,与具有相同pH的、含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的取代基R内碳链长度及相同m和n值的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少7℃。
92.如权利要求52所要求的配制剂,其特征在于,与具有相同pH的、含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的取代基R内碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少10℃。
93.一种烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其包含对应于下式的同系物的混合物:
其中X、Y和Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,x是1,y、y’、z和z’各自独立地为0-20的整数,(y+y’+z+z’)的总和≥1,R2和R3各自独立地选自由氢、甲基和乙基组成的组,并且R选自:
(i)含有12-22个碳原子且衍生自分子量为至少200的伯胺的线性或支化的饱和或不饱和烷基,和
(ii)下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
式III
其中R1是含有12-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B各自是氧化烯基团,C是含有2-3个碳原子的亚烷基,a和b各自为0-5,和c为1,
其进一步特征在于:
所述同系物混合物的峰化度(∑3)高于式I同系物的参考混合物中获得的峰化度;和/或
所述同系物混合物的峰化指数,即(W0/2)1/2(∑3),高于式I同系物的参考混合物中获得的峰化指数;和/或
所述同系物混合物的托尾指数β12或β23低于式I同系物的参考混合物中获得的相应托尾指数β12或β23;和/或
所述同系物混合物的倾斜率α23/β12和/或倾斜率α23/β23高于式I同系物的参考混合物中获得的倾斜率,其中:
所述参考混合物与所述表面活性剂具有相同的W0值、关于取代基R中的碳原子数具有相同的频率分布以及以及相同的X、Y和Z一致性,其中所述参考混合物通过RNH2与氧化烯的NaOH催化的反应而制备,所述催化反应整个于160-180℃的温度下、在不超过90psig的自生压力下和0.2数量%的催化剂浓度下进行;
W0是每种所述同系物混合物中的(2x+y+y’+z+z’)的数均值,
k是整数,其使得(W0-1)<k≤W0<(k+1)
∑3=每种所述混合物中所含有的三种最主要同系物的数量百分数的总和,
α2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=2至k,Wi是同系物的数
量百分数,i等于氧化烯取代基数量的总和(2x+y+y’+z+z’)i,
β1是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k至无穷;以及
β2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+1至无穷;
β3是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+2至无穷;
α23=α2+(W0-k)Wk+1;
β12=β2+[(k+1)-W0]Wk;和
β23=β3+[(k+1)-W0]Wk+1;和
当R不具有式III或式V时,在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.5和/或乙烯基聚乙二醇含量不大于约4重量%。
94.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.5。
95.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.8。
96.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少4.0。
97.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少4.5。
98.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少5.0。
99如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少5.5。
100.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少6.4。
101.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为约3.5-约6.1。
102.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,基于所有烷氧基化烷基胺,其具有的钙含量低于约0.01数量%。
103.如权利要求102所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,基于所述基准,其具有的钙含量低于约0.05数量%。
104.如权利要求103所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,基于所述基准,其具有的钙含量低于约0.02数量%。
105.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,基于所有烷氧基化烷基胺,其具有的稀土含量不大于约0.25摩尔%。
106.如权利要求105所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,基于所述基准,其具有的稀土含量低于约0.1摩尔%。
107.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中R中的平均碳原子数大于约12。
108.如权利要求107所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中R中的平均碳原子数至少为约14。
109.如权利要求107所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中R主要衍生自牛油脂肪胺。
110.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中所述表面活性剂的所述倾斜率中的至少一个与所述参考混合物的相应倾斜率相差至少约0.15。
111.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中所述表面活性剂的所述倾斜率中的至少一个与所述参考混合物的相应倾斜率的比例至少为约1.2。
112.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中所述表面活性剂的峰化度∑3比所述参考混合物的峰化度高至少约3数量%。
113.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中所述表面活性剂的峰化度∑3与所述参考混合物的峰化度的比例至少为约1.05。
114.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中所述表面活性剂的峰化指数(W0/2)1/2(∑3)与所述参考混合物的峰化指数相差至少约5.0。
115.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其中所述表面活性剂的峰化指数(W0/2)1/2(∑3)与所述参考混合物的峰化指数的比例至少为约1.05。
116.如权利要求93所要求的烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其具有的二氧六环含量低于约400ppm。
117.一种烷氧基化烷基(醚)胺表面活性剂,其包含对应于下式的同系物的混合物:
其中X、Y和Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,x是1,y、y’、z和z’各自独立地为0-20的整数,(y+y’+z+z’)的总和≥1,R2和R3各自独立地选自由氢、甲基和乙基组成的组,并且R选自:
(i)含有12-22个碳原子且衍生自分子量为至少200的伯胺的线性或支化的饱和或不饱和烷基,和
(ii)下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
式III
其中R1是含有12-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B各自是氧化烯基团,C是含有2-3个碳原子的亚烷基,a和b各自为0-5,和c为1,
其进一步特征在于W0定义为(2x+y+y’+z+z’)的数均值,
当W0为3-4.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.90,
当W0为4.5-5.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.85,
当W0为5.5-6.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.75,
当W0为6.5-8.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.40,
当W0大于8.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.42,
W0是每种所述同系物混合物中(2x+y+y’+z+z’)的数均值,
k是整数,其使得(W0-1)<k≤W0<(k+1)
α2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=2至k,Wi是同系物的数量百分数,i等于氧化烯取代基数量的总和(2x+y+y’+z+z’)i,
β1是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k至无穷;以及
β2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+1至无穷;
β3是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+2至无穷;
α23=α2+(W0-k)Wk+1;
β12=β2+[(k+1)-W0]Wk;和
β23=β3+[(k+1)-W0]Wk+1;以及
当R不具有式III或式V时,在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.5和/或乙烯基(聚)乙二醇含量不大于约4重量%。
118.一种稳定的除草配制剂,其包含至少一种除草有效化合物和至少一种表面活性剂,其中所述表面活性剂包含这样的烷氧基化烷基(醚)胺,该烷氧基化烷基(醚)胺包含对应于下式的同系物的混合物:
其中X、Y和Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,x是1,y、y’、z和z’各自独立地为0-20的整数,(y+y’+z+z’)的总和≥1,R2和R3各自独立地选自由氢、甲基和乙基组成的组,并且R选自:
(i)含有12-22个碳原子且衍生自分子量为至少200的伯胺的线性或支化的饱和或不饱和烷基,和
(ii)下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
式III
其中R1是含有12-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B各自是氧化烯基团,C是含有2-4个碳原子的亚烷基,a和b各自为0-5,和c为1,
其进一步特征在于:
所述同系物混合物的峰化度(∑3)高于式I同系物的参考混合物中获得的峰化度;和/或
所述同系物混合物的峰化指数,即(W0/2)1/2(∑3),高于式I同系物的参考混合物中获得的峰化指数;和/或
所述同系物混合物的托尾指数β12或/或托尾指数β23低于式I同系物的参考混合物中获得的相应托尾指数β12或/或β23;和/或
所述同系物混合物的倾斜率α23/β12和/或倾斜率α23/β23高于式I同系物的参考混合物中获得的倾斜率,其中:
所述参考混合物与所述表面活性剂具有相同的W0值,关于取代基R中的碳原子数具有相同的频率分布,以及具有相同的X、Y和Z一致性,其中所述参考混合物通过RNH2与氧化烯的NaOH催化的反应而制备,所述催化反应整个于160-180℃的温度下、在不超过90psig的自生压力下和0.2数量%的催化剂浓度下进行;
W0是每种所述同系物混合物中的(2x+y+y’+z+z’)的数均值,
k是整数,其使得(W0-1)<k≤W0<(k+1);
∑3=每种所述混合物中所含有的三种最主要同系物的数量百分数的总和,
α2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=2至k,Wi是同系物的数量百分数,i等于氧化烯取代基数量的总和(2x+y+y’+z+z’)i,
β1是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k至无穷;
β2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+1至无穷;
β3是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+2至无穷;
α23=α2+(W0-k)Wk+1;
β12=β2+[(k+1)-W0]Wk;和
β23=β3+[(k+1)-W0]Wk+1;以及
当R不具有式III或式V时,在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.5和/或乙烯基聚乙二醇含量不大于约4重量%。
119.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其进一步特征在于,其中R具有式III或式V,在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3。
120.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3。
121.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.5。
122.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少4.0。
123.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少4.5。
124.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少5.0。
125.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少5.5。
126.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少6.4.
127.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为约3.5-约6.1。
128.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,基于所有烷氧基化烷基胺,其具有的钙含量低于约0.01重量%。
129.如权利要求128所要求的稳定除草配制剂,基于所述基准,其具有的钙含量低于约0.05重量%。
130.如权利要求129所要求的稳定除草配制剂,基于所述基准,其具有的钙含量低于约0.02重量%。
131.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,基于所有烷氧基化烷基胺,其具有的稀土含量不大于约0.25摩尔%。
132.如权利要求131所要求的稳定除草配制剂,基于所述基准,其具有的稀土含量不少于约0.1摩尔%。
133.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中R中的平均碳原子数大于约12。
134.如权利要求133所要求的稳定除草配制剂,其中R中的平均碳原子数大于约14。
135如权利要求134所要求的稳定除草配制剂,其中R主要衍生自牛油脂肪胺。
136.如权利要求118所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.5和/或乙烯基聚乙二醇含量不大于约4重量%。
137.如权利要求136所要求的稳定除草配制剂,其中在所述同系物混合物中,二氧六环的含量低于约400ppm。
138.一种稳定的除草配制剂组合物,其包含至少一种除草有效化合物和至少一种表面活性剂,其中所述表面活性剂包含对应于下式的同系物的混合物:
其中X、Y和Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,x是1,y、y’、z和z’各自独立地为0-20的整数,(y+y’+z+z’)的总和≥1,R2和R3各自独立地选自由氢、甲基和乙基组成的组,并且R选自:
(i)含有12-22个碳原子且衍生自分子量为至少200的伯胺的线性或支化的饱和或不饱和烷基,和
(ii)下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
式III
其中R1是含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B各自是氧化烯基团,C是含有2-4个碳原子的亚烷基,a和b各自为0-5,和c为1,
其进一步特征在于W0定义为(2x+y+y’+z+z’)的数均值,
当W0为3-4.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.90,
当W0为4.5-5.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.85,
当W0为5.5-6.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.75,
当W0为6.5-8.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.40,
当W0大于8.5时,倾斜率α23/β23为至少约1.42,
W0是每种所述同系物混合物中(2x+y+y’+z+z’)的数均值,
k是整数,其使得(W0-1)<k≤W0<(k+1)
α2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=2至k,Wi是同系物的数量百分数,i等于氧化烯取代基数量的总和(2x+y+y’+z+z’)i,
β1是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k至无穷;以及
β2是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+1至无穷;
β3是同系物的数量百分数Wi的总和,其中i=k+2至无穷;
α23=α2+(W0-k)Wk+1;
β12=β2+[(k+1)-W0]Wk;和
β23=β3+[(k+1)-W0]Wk+1。
139.如权利要求138所要求的稳定除草配制剂,其中在所述表面活性剂的所述同系物混合物中,W0的值为至少3.5和/或乙烯基聚乙二醇含量不大于约4重量%。
140.如权利要求139所要求的稳定除草配制剂,其中在所述同系物混合物中,二氧六环的含量低于约400ppm。
141.一种制备下式(I)的烷氧基化烷基(醚)胺的方法:
其中Y为氧化乙烯基团,X和Z是含有2-3个碳原子的氧化烯基团,x是1,y、y’、z和z’各自独立地为0-20的整数,(y+y’+z+z’)的总和≥1,R2和R3各自独立地选自由氢、甲基和乙基组成的组,并且R选自:
(i)含有12-22个碳原子且衍生自分子量为至少200的伯胺的线性或支化的饱和或不饱和烷基,和
(ii)下式基团:
R1-O-(A)a-(B)b-(C)c-
式III
其中R1是含有8-22个碳原子的线性或支化的饱和或不饱和烷基,A和B各自是氧化烯基团,C是含有2-4个碳原子的亚烷基,a和b各自为0-5,和c为1,以及
所述方法包括:
使对应于下式III的烷氧基化烷基胺或烷基醚胺
与(v)摩尔量的氧化乙烯在低于约130℃的温度下接触,产生对应于下式(IV)的烷氧基化烷基胺或醚胺产物,
其中v至少为约1。
142.如权利要求141所要求的方法,其中式(III)化合物与氧化烯的反应在无任何起作用比例的碱金属催化剂存在下进行。
143.如权利要求142所要求的方法,其中式(III)化合物与氧化烯的反应在无任何起作用比例的路易斯酸催化剂存在下进行。
144.如权利要求143所要求的方法,其中式(III)化合物与氧化烯的反应在无任何起作用比例的基于钙的催化剂存在下进行。
146.如权利要求145所要求的方法,其中式IV产物中的同系物分布包含同系物的混合物,并且所述同系物混合物的峰化指数(W0/2)1/2(∑3)高于式I同系物的参考混合物中所得到的峰化指数,所述参考混合物与所述表面活性剂具有相同的W0值、关于取代基R中的碳原子数具有相同的频率分布以及以及相同的X、Y和Z一致性,其中所述参考混合物通过RNH2与氧化烯的NaOH催化的反应而制备,所述催化反应整个于150℃的温度下在自生压力下进行,其中:
W0是每种所述同系物混合物中的(2x+y+y’+z+z’)的数均值,和
∑3=每种所述混合物中所含有的三种最主要同系物的数量百分数的总和。
147.如权利要求145所要求的方法,进一步包括:使中间体(IV)与(w)额外摩尔量的氧化烯在碱催化剂存在下反应,产生所需的烷氧基化烷基胺最终产物(I),
其中u和v各自独立地表示0-10摩尔的氧化烯,条件是u+v大于或等于4。
148.如权利要求147所要求的方法,其中在式I产物中的同系物分布中,所述同系物混合物的峰化指数(W0/2)1/2(∑3)高于式I同系物的参考混合物中所得到的峰化指数,所述参考混合物与所述表面活性剂具有相同的W0值、关于取代基R中的碳原子数具有相同的频率分布以及相同的X、Y和Z一致性,其中所述参考混合物通过RNH2与氧化烯的NaOH催化的反应而制备,所述催化反应整个于150℃的温度下在自生压力下进行,其中:
W0是每种所述同系物混合物中的(2x+y+y’+z+z’)的数均值,和
∑3=每种所述混合物中所含有的三种最主要同系物的数量百分数的总和。
149.如权利要求29所要求的产物,其中所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
150.如权利要求30所要求的产物,其中所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
151.如权利要求31所要求的产物,所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
152.如权利要求32所要求的产物,所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
153.如权利要求33所要求的产物,所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
154.如权利要求34所要求的产物,所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
155.如权利要求45所要求的配制剂,其特征在于,与含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少5℃。
156.如权利要求45所要求的配制剂,其特征在于,与含有通过常规碱催化制备的具有相同分布的碳链长度和平均EO链长度的常规非峰化乙氧基化烷基(醚)胺作为表面活性剂组分的、基本上相似的草甘膦配制剂相比,其浊点高至少7℃。
157.如权利要求88所要求的表面活性剂,其中所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
158.如权利要求117所要求的表面活性剂,其中所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇,其中(聚)乙二醇衍生物的浓度低于约4重量%。
159.如权利要求118所要求的表面活性剂,其中述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
160.如权利要求143所要求的配制剂,其中所述(聚)乙二醇衍生物包括乙烯基聚乙二醇。
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