CN101547951A - 分散剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供包含颗粒状固体、有机介质和聚氨酯分散剂的非水性组合物，所述聚氨酯分散剂具有侧向连接的含叔胺基的侧基，基本线性的主链和侧向连接的聚酯或聚醚的溶剂增溶性侧链，包括这类侧链的混合物。
Description
技术领域
[0001]本发明涉及聚氨酯分散剂，含有分散于非水性有机介质，尤其是极性有机介质中的颗粒状固体的分散体、研磨基料、漆和油墨，包括用于非接触印刷方法如＂按需滴墨(Drop-on-demand)＂印刷方法中的油墨。具体来说，所述分散剂具有侧向连接的叔胺基团，基本线性的主链和侧向连接的溶剂增溶性聚酯或聚醚链的侧链，包括这些侧链的混合物。
背景技术
[0002]含聚氧乙烯侧链的聚氨酯是已知的并已在专利文献中进行了描述。例如，EP 060,430公开了制备具有聚氧化烯侧链的聚氨酯的方法，其特征在于用作起始醇的聚氧化烯具有被不大于3个碳原子隔开的至少两个游离羟基，该羟基与二异氰酸酯反应。聚氨酯可用来使泡沫、乳液和分散体稳定或去稳定。它们也可与颜料或填料一起使用。
[0003]JP1995179801 A公开了具有聚氨酯主链的水溶性丙烯酸系接枝共聚物。该接枝共聚物具有羧酸官能团，该官能团可被结合到主链或接枝的丙烯酸系部分中。
[0004]WO 2004/104064公开了具有基本线性的主链的聚氨酯分散剂，该基本线性的主链具有侧向连接的聚酯、聚丙烯酸、聚醚或聚烯烃的溶剂增溶性侧链，包括这些侧链的混合物。
发明内容
[0005]根据本发明，提供了包含颗粒状固体、有机介质和聚氨酯分散剂的非水性组合物，该聚氨酯分散剂具有一个或多个基本线性的主链和含叔胺的侧挂侧链基，该基本线性的主链具有侧向连接的聚酯或聚醚的溶剂增溶性侧链，包括这些侧链的混合物。还独立于所述非水性组合物描述了所述聚氨酯分散剂。
附图说明
[0006]图1示出了由对比实施例和本发明实施例制备的分散体(如表1所列)的粘度在各种不同剪切速率下如何比较。
具体实施方式
[0007]根据本发明，提供了包含颗粒状固体、有机介质和聚氨酯(PU)分散剂的非水性组合物，所述聚氨酯分散剂具有基本线性的主链并具有含叔胺的侧基，该基本线性的主链具有侧向连接的聚酯或聚醚的溶剂增溶性侧链，包括这些侧链的混合物。溶剂增溶性侧链的最佳选择将取决于有机介质的极性。
[0008]从WO 2004/014790获知梳形微结构聚氨酯分散剂可以单独地或与本文描述的聚醚或聚酯链结合地使用聚丙烯酸酯和/或聚烯烃侧挂侧链。那些其它侧链可以与具有叔胺的侧挂侧链一起使用。聚丙烯酸酯和聚烯烃侧链在WO 2004/014790第2页第15行-第3页第5行；第4页第6行-第5页第28行；第6页第16行-第7页第2行；第11页第13-30行；第18页第21行-第19页第15行和第20页第3-14行中进行了描述。
[0009]在一个实施方案中，非水性组合物任选地含有5wt％或更少水，优选小于2wt％，更优选小于0.5wt％，最优选没有水。
[0010]然而，所述聚酯或聚醚侧链可以包含远离聚氨酯主链的封端羟基，非常优选的是，这些链携带不与异氰酸酯反应的封端基特别是C1-50-烃基，因为这限制分散剂的制备过程中的任何交联。该烃基可以任选地是支化烷基、环烷基、芳基或芳烷基。
[0011]环烷基优选是C3-6-环烷基如环丙基，特别是环己基。芳基优选是C6-10-芳基如萘基，尤其是苯基，它们可以被卤素、C1-20-烷基或C1-20-烷氧基取代。芳烷基优选是2-苯乙基，特别是苄基，其中苯基环任选地被卤素、C1-20-烷基或C1-20-烷氧基取代。
[0012]聚酯或聚醚链的烷基封端基的长度很大程度依赖于有机介质的性质。因此，例如，当有机介质是极性有机液体时，烃基优选是可以是线性或支化的C1-12-烷基。烃基包括乙基、丙基、异丙基或其混合物。当聚氨酯分散剂包含聚醚侧链时，优选封端烷基为C1-4烷基，例如甲基，因为它们容易商购。当有机介质是非极性有机液体时，优选封端烷基包含大于8个碳原子。还优选烷基是支化的，原因在于这帮助在非极性有机液体中的溶解性。
[0013]聚醚链优选是含有小于60wt％，更优选小于40wt％，特别是小于20wt％氧化乙烯的聚(C2-4-氧化烯)，相对于聚(C2-4-氧化烯)链的总重量。
[0014](C2-4-氧化烯)基团的亚烷基结构部分可以是线性或优选支化的并且可以通过将氧化烯如氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯(共)聚合或由四氢呋喃获得。共聚物可以是无规共聚物或嵌段共聚物。
[0015]优选地，聚醚链可由氧化丙烯获得。还优选的是，分散剂的聚醚链可由聚(C2-4-氧化烯)单C1-10烷基醚，特别是甲基或丁基醚获得。
[0016]聚酯链优选可由或由含1-26个碳原子的羟基羧酸或其内酯获得。羟基羧酸的选择很大程度上受有机介质本身的性质影响。当有机介质是极性有机液体时，羟基羧酸优选包含至多8个碳原子，当有机介质是非极性有机液体时，羟基羧酸优选包含多于8个碳原子。尤其优选聚酯链可由两种或更多种不同的羟基羧酸或它们的内酯获得，原因在于这帮助在有机介质中的溶解性。羟基羧酸可以是饱和或不饱和、线性或支化的。
[0017]适合的羟基羧酸的实例是乙醇酸、乳酸、5-羟基戊酸、6-羟基己酸、蓖麻油酸、12-羟基硬脂酸、12-羟基十二烷酸、5-羟基十二烷酸、5-羟基癸酸和4-羟基癸酸。
[0018]合适的内酯的实例为β-丙内酯和任选C1-6烷基取代的δ-戊内酯和ε-己内酯如β-甲基-δ-戊内酯，δ-戊内酯、ε-己内酯，2-甲基、3-甲基、4-甲基、5-叔丁基、7-甲基-4，4，6-三甲基-和4，4，6-三甲基-ε-己内酯，包括其混合物。
[0019]可衍生自δ-戊内酯和ε-己内酯的聚酯链是特别优选的。
[0020]作为明显的变体，聚酯或聚醚侧向侧链可以本身是这些链的混合物。因此，例如，聚酯侧链可以包含聚醚结构部分，反之亦然。
[0021]聚氨酯分散剂中侧向聚酯或聚醚侧链的数均分子量优选不大于10,000道尔顿，更优选不大于4,000，特别是不大于2,500。还优选的是，侧向聚酯或聚醚侧链的数均分子量不少于300，更优选不少于600，特别是不少于800。
[0022]如上文中公开的那样，聚氨酯的主链是基本上线性的。因此，可由其获得分散剂的异氰酸酯优选具有2.0-2.5，更优选2.0-2.1，特别是大约2.0的官能度。
[0023]侧向侧链聚酯或聚醚链通过氧和/或氮原子连接到聚氨酯主链上，该氧和/或氮原子为聚酯或聚醚的封端羟基和氨基(伯和仲)基团的残基。
[0024]当侧向侧链为聚醚时，优选为聚醚的残基，该聚醚包含两个羟基或一个羟基和一个仲氨基，它们在聚醚链的一端与异氰酸酯反应。该羟基和氨基优选彼此被至多6个碳原子隔离。当聚醚包含与异氰酸酯反应的两个羟基时，它们优选被至多17个原子，尤其是被16个碳原子和一个氮原子隔离。所述两个羟基被不少于5个原子，尤其是4个碳原子和一个氮原子隔离也是优选的。由包含两个与异氰酸酯反应的氨基(即，伯和/或仲氨基)的聚醚制备分散剂也是可能的，但这不太优选。
[0025]当侧向侧链是聚酯时，它优选是该聚酯的残基，该聚酯包含两个与异氰酸酯反应的在该聚酯链一端的羟基。该羟基还优选被至多17个原子，尤其是16个碳原子和一个氮原子隔离。尤其优选该两个羟基被不少于5个原子隔离。
[0026]分散剂还含有叔胺基(包括其盐)，该叔胺基远离PU梳形聚合物的线性主链。任选地，叔胺基也可以是季铵化的。此类基团包括到聚氨酯分散剂中已经发现改进某些颗粒状固体在有机液体中的分散。聚氨酯分散剂中远离线性主链的叔胺基的量优选是10-180，更优选20-110，尤其是20-70毫当量/每100g聚氨酯分散剂。(PU分散剂还可以任选地含有其它引入到线性聚氨酯主链中的叔胺基团)。
[0027]可以用任何已知的季铵化剂将叔胺季铵化。优选的季铵化剂是烷基卤、芳烷基卤、二烷基碳酸酯、二烷基硫酸酯或环氧化物。尤其优选的季铵化剂是硫酸二甲酯、苄基氯或氧化苯乙烯。
[0028]优选，聚氨酯内的叔胺基团被季铵化到某种程度。
[0029]当存在一个叔胺基团，例如存在于聚氨酯的稍后限定的组分c)中时，优选聚氨酯中这些基团的季铵化程度>20％，更优选季铵化程度>45％，最优选>80％。
[0030]当存在多于一个叔胺基团，例如存在于聚氨酯的稍后限定的组分c)中时，优选聚氨酯中这些基团的季铵化程度>10％，更优选季铵化程度>20％，最优选>40％。
[0031]聚氨酯分散剂还可以含有数均分子量为32-3,000的具有与异氰酸酯反应的两个基团的成形化合物的残基。
[0032]聚氨酯分散剂也可具有末端聚酯、聚醚、聚丙烯酸酯或聚烯烃链。这些链与上文中对侧向链描述的那些相似但是可由仅具有一个与异氰酸酯反应的基团的化合物获得。
[0033]聚氨酯分散剂中的溶剂可溶性侧向链和端链的总重量百分率优选不少于20％，更优选不少于30％，特别是不少于40％。聚氨酯分散剂中溶剂可溶性侧向链和端链的总重量百分率不大于90％，更优选不大于80％，例如45％-80％或60％-78％。在一个实施方案中，在聚氨酯分散剂中溶剂可溶性侧向链和端链的总重量百分率不大于70％，例如55％-65％。
[0034]聚氨酯分散剂中溶剂可溶性侧向链的重量百分率优选不少于5％，更优选不少于15％，尤其不少于25％或不少于35％。
[0035]存在于该组合物中的颗粒状固体可以是任何无机或有机固体材料，它在相关的温度下基本上不溶于有机介质并且希望它以细碎形式在该有机介质中稳定。
[0036]适合的固体的实例是用于溶剂油墨的颜料；用于油漆和塑料材料的颜料、增量剂和填料；染料，特别是分散染料；用于溶剂染浴、油墨和其它溶剂应用体系的荧光增白剂和织物助剂；用于油基和反相-乳液钻孔泥的固体；干洗液中的尘土和固体颗粒；颗粒状陶瓷材料；磁性材料和磁记录介质；阻燃剂如用于塑料材料中的那些和在有机介质中用作分散体的杀生物剂、农用化学品和药物。
[0037]优选的颗粒状固体是得自任何公认类别的颜料的颜料，所述公认类别的颜料例如在Colour Index(1971)的第三版以及随后的修订版和对其的增补版在标题为＂Pigments＂一章中进行了描述。无机颜料的实例是二氧化钛、氧化锌和铁氧化物。
[0038]有机颜料的实例是选自偶氮、二偶氮、缩合偶氮、硫靛、靛蒽醌、异靛蒽醌、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)、蒽醌、异二苯并蒽酮、三苯二噁嗪、喹吖啶酮、苝、二酮吡咯并吡咯(DPP)和酞菁系列，特别是铜酞菁及其核卤化衍生物，以及酸的色淀、碱性和媒介染料。炭黑虽然严格来说是无机的，但是其分散性能方面的表现更像有机颜料。优选的有机颜料是酞菁，特别是铜酞菁，单偶氮，二偶氮，靛蒽醌，蒽嵌蒽醌(anthranthrones)，蒽醌，喹吖啶酮，苝，二酮吡咯并吡咯(DPP)和炭黑。
[0039]具有酸性表面的颜料是优选的，例如氧化炭黑。
[0040]其它优选的颗粒状固体包括：增量剂和填料如滑石、高岭土、二氧化硅、重晶石和白垩；颗粒状陶瓷材料如氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化钛、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳化硼、混合氮化硅-铝和金属钛酸盐；颗粒状磁性材料如过渡金属，特别是铁和铬的磁性氧化物，例如γ-Fe2O3、Fe3O4，和钴掺杂的氧化铁、氧化钙、铁酸盐，特别是铁酸钡；和金属颗粒，特别是金属铁、镍、钴、铜和它们的合金；农用化学品如杀真菌剂flutriafen、多菌灵、百菌清和代森锰锌和阻燃剂如三水合铝和氢氧化镁。
[0041]存在于组合物中的有机介质优选是极性有机介质或基本上非极性的芳族烃或卤化烃。与有机介质有关的术语＂极性＂是指能够形成中等至强的键的有机液体或树脂，如在Crowley等人在Journal ofPaint Technology，38卷，1966，第269页文章标题为＂A ThreeDimensional Approach to Solubility＂的文章中所述。此类有机介质通常具有如上述文章中所限定的5个或更多的氢键数目。
[0042]适合的极性有机液体的实例是胺、醚尤其是低级烷基醚、有机酸、酯、酮、二醇、醇和酰胺。此类中等强度氢键的液体的许多具体实例在Ibert Mellan的书本标题为＂Compatibility andSolubility＂(由Noyes Development Corporation在1968年出版)的39-40页上的表2.14中给出，这些液体都属于本文所使用的术语极性有机液体的范围内。
[0043]优选的极性有机液体是二烷基酮、烷烃羧酸和烷醇的烷基酯，特别是那些包含至多(和包括)总共6个碳原子的液体。作为优选和特别优选的液体的实例，可以提及二烷基和环烷基酮，如丙酮、甲基乙基酮、二乙基甲酮、二异丙酮、甲基异丁基酮、二异丁酮、甲基异戊基酮、甲基正戊基酮和环己酮；烷基酯如乙酸甲酯、乙酸乙酯、醋酸异丙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯、丙酸甲酯、甲氧基丙基乙酸酯和丁酸乙酯；二醇和二醇酯和醚、如乙二醇、2-乙氧基乙醇、3-甲氧基丙基丙醇、3-乙氧基丙基丙醇、2-丁氧基乙基乙酸酯、3-甲氧基丙基乙酸酯、3-乙氧基丙基乙酸酯和2-乙氧基乙基乙酸酯；烷醇如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇和二烷基醚和环状醚如二乙醚和四氢呋喃。
[0044]可以单独使用或与上述极性溶剂的混合物使用的基本上非极性的有机液体是芳族烃，如甲苯和二甲苯，脂族烃如己烷、庚烷、辛烷、癸烷、石油馏出物如白油精、矿物油、植物油和卤化脂族和芳族烃，如三氯乙烯全氯乙烯和氯苯。
[0045]作为用于本发明分散形式的介质，适合的极性树脂的实例是成膜树脂如适合于制备用于各种应用如油漆和油墨的油墨、油漆和碎片的那些。此类树脂的实例包括聚酰胺如VersamidTM和WolfamidTM，和纤维素醚如乙基纤维素和乙基羟乙基纤维素。漆树脂的实例包括短油醇酸树脂/蜜胺-甲醛、聚酯/蜜胺-甲醛、热固性丙烯酸/蜜胺-甲醛、长油醇酸树脂和多媒介树脂如丙烯酸系树脂和脲/醛。
[0046]树脂还可以是不饱和聚酯树脂，包括所谓的薄片模塑料和块体模塑料，它们可以与增强纤维和填料一起配制。此类模塑料在DE3,643,007和P.F.Bruins的标题为＂Unsaturated PolyesterTechnology＂的专题论文，Gordon and Breach Sciencepublishers，1976，211-238页中进行了描述。
[0047]如果需要的话，分散体可以包含其它成分，例如，树脂(当它们还没有构成有机介质时)粘结剂、流化剂(如GB-A-1508576和GB-A-2108143中描述的那些)、抗沉降剂、增塑剂、均化剂和防腐剂。
[0048]组合物通常包含5-95wt％的颗粒状固体，精确量取决于固体的性质和固体和有机介质的相对密度。例如，基于组合物的总重量，其中固体是有机材料，如有机颜料的组合物优选包含15-60wt％所述固体，而其中固体是无机材料，如无机颜料、填料或增量剂的组合物优选包含40-90wt％所述固体。
[0049]所述组合物优选如下制备：在有机介质中在不大于40℃，特别是不大于30℃的温度下研磨所述颗粒状固体。然而，当固体是粗酞菁颜料如铜酞菁时，有时优选在有机液体中在50-150℃的温度下进行研磨，原因在于可以获得更绿和更亮的色度。当有机液体是高沸点脂族和/或芳族馏出液时，情况尤其如此。
[0050]所述组合物可以通过已知用于制备分散体的任何常规方法获得。因此，可以按任何次序将固体、有机介质和分散剂混合，然后让该混合物经受机械处理以将固体的颗粒减小到合适的尺寸，例如通过球磨、珠磨、石磨或塑料研磨，直到形成分散体。或者，可以将固体独立地或以与有机介质或分散剂的混合物形式进行处理以减小其颗粒尺寸，然后添加其它成分并搅拌该混合物以提供分散体。
[0051]如果要求组合物呈干燥形式，则该液体介质优选是挥发性的，以致它可以通过简单的分离手段如蒸发容易地从颗粒状固体中除去。然而，优选所述组合物包含液体介质。
[0052]如果干燥组合物主要由分散剂和颗粒状固体构成，则基于颗粒状固体的重量它优选包含至少0.2％，更优选至少0.5％特别是至少1.0％分散剂。优选地，基于颗粒状固体的重量，干燥组合物包含不大于100wt％，优选不大于50wt％，更优选不大于20wt％，特别是不大于10wt％分散剂。
[0053]如上文中所述，所述组合物尤其适合于制备研磨基料，其中在颗粒状固体和成膜树脂粘结剂的同时存在下在液体介质中研磨颗粒状固体。
[0054]因此，根据本发明的又一个方面，提供了包含颗粒状固体、分散剂和成膜树脂的研磨基料。
[0055]通常，基于研磨基料的总重量，所述研磨基料包含20-70wt％颗粒状固体。优选地，颗粒状固体不少于研磨基料的30wt％或特别是不少于50wt％。
[0056]在研磨基料中树脂的量可以在宽的限度内变化但是优选不少于所述研磨基料的连续/液相的10wt％，特别是不少于20wt％。优选地，树脂的量不大于研磨基料的连续/液相的50wt％，特别是不大于40wt％。
[0057]研磨基料中的分散剂的量取决于颗粒状固体的量但是优选为研磨基料的0.5-5wt％。
[0058]聚氨酯分散剂可以通过本领域已知的任何方法制备并且可通过或通过使以下物质一起反应获得：
a)一种或多种平均官能度为2.0-2.5的多异氰酸酯；
b)一种或多种具有至少一个聚酯或聚醚链和至少两个与异氰酸酯反应的基团的化合物，该至少两个基团位于该化合物的一端，使得该聚酯或聚醚链相对于聚氨酯聚合物主链侧向布置；
c)一种或多种以下通式的具有叔氨基的化合物，
包括其盐。Rα和Rβ各自独立地是烷基、芳烷基、环烷基或芳基并且不含可以与异氰酸酯反应的基团。Rα和Rβ可以一同形成含5-8个碳原子的环状结构。Rγ是含至少两个与异氰酸酯反应的基团的结构部分；
d)任选地，一种或多种数均分子量为32-3,000的具有至少两个与异氰酸酯反应的基团的成形化合物；
e)任选地，一种或多种充当链终止剂的含有一个与异氰酸酯反应的基团的化合物
f)任选地，一种或多种充当链终止剂的含有单个异氰酸酯基的化合物。
[0059]如上文指出的那样，聚氨酯分散剂具有基本线性的主链，因此非常优选组分(b)、(c)和(d)只包含两个与异氰酸酯反应的基团。还优选组分(a)的官能度为2.1-2.0，特别是约2，因为这还限制聚氨酯分散剂的链之间的任何交联。
[0060]优选组分c)在引入到PU中之前或之后被季铵化。特别优选组分c)在引入到PU中之后被季铵化。
[0061]优选Rγ含有2-2.1个与异氰酸酯反应的基团。特别优选Rγ正好含有2个与异氰酸酯反应的基团。
[0062]可以添加酸以与组分c)中的叔胺结构部分形成盐。
[0063]优选地，组分(a)是二异氰酸酯或二异氰酸酯的混合物，如甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己烷二异氰酸酯(HDI)、α，α-四甲基二甲苯二异氰酸酯(TMXDI)、二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯(4，4′-MDI)、二苯基甲烷-2，4′-二异氰酸酯(2，4′-MDI)和二环己基甲烷-4，4′-二异氰酸酯(HMDI)。优选地，组分(a)是TDI或IPDI或MDI。
[0064]是组分(b)的具有聚醚链的化合物优选是聚(C2-3-氧化烯)，其包含少于60％聚(氧化乙烯)此外还优选包含两个与异氰酸酯反应的基团。优选地，氧化乙烯的量少于所述聚(C2-3-氧化烯)链的40wt％，特别是少于20wt％。存在许多将聚醚侧向链引入有机化合物中的方法，所述有机化合物包含这些与异氰酸酯反应的基团。
[0065]因此，当所述与异氰酸酯反应的两个基团都是羟基时，聚(C2-4-氧化烯)链可以适宜地通过具有2或更大官能度的异氰酸酯连接。这类化合物在美国专利4,794,147中进行了描述，该文献涉及顺序地使单官能化聚醚与多异氰酸酯反应以制备部分封端的异氰酸酯中间体，并使该中间体与具有至少一个活性氨基氢和至少两个活性羟基的化合物反应。
[0066]这类化合物的一个优选的类别可以由通式1表示。
其中
R为C1-20烃基；
R1为氢、甲基或乙基，其中小于60％为氢；
R2和R3各自独立地为C1-8羟基烷基；
Z为C2-4亚烷基；
X为-O-或-NH-；
Y为多异氰酸酯的残基；
m为5-150；
p为1-4；和
q为1或2。
R可为烷基、芳烷基、环烷基或芳基。
当R为芳烷基时，它优选为苄基或2-苯基乙基。
当R为环烷基时，它优选为C3-8环烷基如环己基。
当R为芳基时，它优选为萘基或苯基。
当R为烷基时，它可为线性或支化的，优选包含不大于12个，更优选不大于8个，特别是不大于4个碳原子。特别优选R为甲基或丁基。
由Z表示的C2-4-亚烷基可以是亚乙基、三亚甲基、1，2-亚丙基或亚丁基。
优选地，m不小于10。还优选m不大于100，特别是不大于80。当q是2时，有可能连接两个不同的聚氨酯聚合物链，但是非常优选q是1。
当多异氰酸酯具有大于2的官能度时，是组分(b)的化合物可以携带多于一个聚(氧化烯)链。然而，非常优选p是1，q是1，Y是二异氰酸酯的残基。
当R1为氢和甲基的混合物，Z为1，2-亚丙基，X为-NH-时，式1的化合物为聚亚烷基二醇胺的衍生物，如从Huntsman Corporation获得的JeffamineTM M聚醚。
优选地，R2和R3均为2-羟乙基。
也优选X为O。
[0067]通式1的化合物通常如下制备：在惰性溶剂如甲苯中在50-100℃的温度下任选在酸催化剂存在下使一官能化聚醚与多异氰酸酯反应，直到达到所需异氰酸酯值。在一个实施方案中，存在酸催化剂，在另一个实施方案中，不存在酸催化剂。当添加必要的仲胺如二乙醇胺时，则通常将温度降低到40-60℃。
[0068]通式1的有用的化合物已经如下用作组分(b)：使数均分子量为250-5,000的聚(丙二醇)一甲基醚、聚(丙二醇)一丁基醚或JeffamineTM M系列聚醚与二异氰酸酯如TDI反应接着与二乙醇胺反应。
[0069]可以用作组分(b)的第二类优选的化合物具有通式2。
其中
R、R1、Z和m如前面所定义；
R4为异氰酸酯反应性有机基团；
R5为氢或异氰酸酯反应性有机基团；和
n为0或1。
[0070]与通式2类似的化合物的实例在EP 317258中进行了公开。
[0071]由R4和R5表示的有机基团为包含异氰酸酯反应性基团的有机基团，如-OH、-SH、-COOH、-PO3H2和-NHR6，其中R6为氢或任选的取代的烷基。作为异氰酸酯反应性基团的具体实例，可以提及羟烷基、羟基烷氧基烷基、羟基(聚亚烷基氧)烷基和羟基烷氧基羰基烷基。
[0072]通式2化合物的优选类型是，其中n为0，Z为1，2-亚丙基，R4为-CH2CH2C(O)-O-(L)q-H。其中L为烃基或烷氧基，优选L为C2-C3的烃基或烷氧基；q为1-20，优选为1-6，最优选为1。R5为氢。这种类型的化合物可由或由聚(氧化烯)单烷基醚单胺和羟基官能化丙烯酸酯如丙烯酸2-羟基乙酯或丙烯酸羟基丙酯的迈克尔加成反应获得。聚(氧化烯)单烷基醚单胺的合适的来源为从Huntsman Corporation获得的JeffamineTM M系列的聚醚。聚(氧化烯)单烷基醚单胺和2-羟基官能化丙烯酸酯之间的反应通常在空气存在下和50-100℃的温度下进行，任选地在聚合抑制剂如氢醌或丁基化羟基甲苯存在下进行。
[0073]通式2化合物的另一优选类型是，其中n为0，Z为1，2-亚丙基，R4和R5均为2-羟基乙基。这种类型的化合物可通过使聚(氧化烯)单烷基醚单胺与氧化乙烯在酸性条件下反应来制备。
[0074]通式2化合物的又另一优选类型是，其中n为0，Z为1，2-亚丙基，R4为-CH2CH2C(O)-O-(L)q-H，R5为氢。其中L为烃基或烷氧基，优选L为C2-C3的烃基或烷氧基；q为1-20，优选为1-6，最优选为1。R5为氢。这种类型的化合物可通过使聚(氧化烯)单烷基醚单胺与约一化学剂量当量的氧化乙烯在酸性条件下反应来制备。
[0075]聚(氧化烯)单烷基醚单胺也可由根据以下反应通式的聚(氧化烯)单烷基醚与丙烯腈的反应和氢还原来获得，其中R和R1如前面所述。
[0076]其中n为0，Z是1，3-亚丙基，R4是2-羟乙基，R5是氢的另一类优选的通式2的化合物可以由通式2A的聚(氧化烯)单烷基醚单胺和羟基官能化丙烯酸酯如丙烯酸2-羟乙酯或丙烯酸羟丙酯之间的反应获得。
[0077]可以用作组分(b)的第三类优选的化合物具有通式3：
其中R，R1和m如前面所定义，W为C2-6亚烷基，特别是亚乙基。这种类型的化合物可通过或通过羟基胺和聚(氧化烯)丙烯酸酯的迈克尔加成反应获得。
[0078]可以用作组分(b)的第四类优选的化合物具有通式4。
其中
R，R1，Z，m和n如前面所定义；
R7代表氢，卤素或C1-4烷基；
Q为二价吸电子基团；和
T为二价烃基，其可带有取代基或含有杂原子。
[0079]可由Q表示的吸电子基团的实例包括-CO-、-COO-、-SO-、-SO2-、-SO2O-和-CONR8-，其中R8为氢或烷基。
[0080]可由T表示的烃基基团包括亚烷基、亚芳基及其混合，所述的基团任选地带有取代基或包含杂原子。由T表示的合适基团的实例为包含1-12个碳原子的亚烷基基团、氧亚烷基和通式为-(CH2CHR1O)x的聚氧亚烷基基团，其中R1如前面所定义，x为1-10，亚苯基和亚联苯基基团以及其它亚芳基基团如
其中，Y为-O-、-S-、-CH2-、-CO-或-SO2-。
[0081]通式4的化合物可通过或通过两摩尔聚(氧化烯)单烷基醚单胺与一摩尔通式5的不饱和化合物的迈克尔加成反应获得。
其中，Q、T和R7如前面所定义。
[0082]通式5的不饱和化合物的实例尤其是二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯，其中T是C4-10-亚烷基残基、聚氧亚烷基残基或乙氧基化双酚A残基。
[0083]当组分(b)是含两个与异氰酸酯反应的基团的聚酯时，该聚酯链可以如下制备：在充当聚合终止结构部分的含羟基或羧基的化合物存在下将一种或多种羟基羧酸或其内酯聚合。
[0084]使用含羟基化合物作为链封端化合物而获得的聚酯优选为通式6。
R9O(OC-A-O)mH 6
其中
m如前面所定义；
R9为C1-50烃基；和
A为C1-26亚烷基和/或C2-26亚烯基。
[0085]使用含羧基化合物作为链封端化合物而获得的聚酯优选为通式7。
R9CO(O-A-CO)mOH 7
其中
R9、A和m如前面所定义。
[0086]通式6和/或7的聚酯通常如下制备：使一种或多种羟基羧酸一同与含羟基的化合物或含羧基的化合物在50-250℃下在惰性气氛中在酯化催化剂存在下反应。典型的工艺条件在WO01/80987中进行了描述。
[0087]通式6的化合物可以在为制备通式1的化合物描述的相似条件下与多异氰酸酯和仲胺起反应以形成聚酯类似物。
[0088]通式7的化合物可以通过与二醇如乙二醇或丙二醇反应转变成单羟基化合物并且在将聚酯类似物制备成通式1的聚醚中按与通式6的化合物类似的方式处理所得的单羟基衍生物。
[0089]在聚酯的一端含2个可与异氰酸酯反应的官能团的聚酯可以通过用聚酯丙烯酸酯如聚己酸内酯丙烯酸酯与乙醇胺迈克尔加成氨基醇来制备。
[0090]单羟基官能化聚合物链(聚醚或聚酯)可以如下转变成在一端同时包含羟基和亚氨基的聚合物链：首先与异氰酸酯官能化丙烯酸酯反应接着进行链烷醇胺的迈克尔加成而得到所得加合物。
[0091]以下流程说明从单羟基官能化聚酯开始的此种合成转化。
其中R10和m如上文中所限定。
[0092]组分c)的结构满足当经由与异氰酸酯的反应将它引入到聚氨酯中时，衍生自组分c)的叔胺基团与聚氨酯主链侧向连接以致该叔氮原子与主链上的最靠近原子被至少一个原子隔离。更优选叔氮原子与主链上的最靠近原子被至少两个原子隔离，特别优选叔氮原子与主链上的最靠近原子被至少3个原子隔离。
[0093]优选叔氮原子与主链上的最靠近原子被小于20个原子隔离。更优选叔氮原子与主链上的最靠近原子被小于15个原子隔离。特别优选叔氮原子与主链上的最靠近原子被小于10个原子隔离。
[0094]此类侧向连接的叔胺认为对一些颗粒状固体提供更好的结合。叔胺还可以部分或完全地季铵化而形成季铵盐。
[0095]组分(c)的实例是：
i)由二烷基氨基烷基胺的迈克尔加成为含羟基官能度的α，β-不饱和羰基化合物而形成的产物。适合的二烷基氨基烷基胺的一些实例可以由通式R1(R2)NR3NH2表示，其中R1和R2独立地是C1-C6烷基结构部分。R1和R2可以一同形成含5-8个碳原子的环状结构。R3是C1-C12线性或支化亚烷基。适合的含羟基官能度的α，β-不饱和羰基化合物的实例包括丙烯酸羟烷基酯例如丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯或丙烯酸羟丁酯。组分c)的优选的实例是通过如下面所示使二甲基氨基丙胺与丙烯酸2-羟乙酯反应形成的3-{[3-(二甲基氨基)丙基]氨基}丙酸2-羟乙酯(化合物Z)。
ii)1，1′-{[3-(二甲基氨基)-丙基]亚氨基}双-2-丙醇
iii)二乙基氨基-1，2-丙二醇。
iv)丙烯酸二烷基氨基烷基酯与氨基醇的迈克尔加成产物。丙烯酸二烷基氨基烷基酯的实例包括丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基丙酯、丙烯酸二乙氨基乙酯和丙烯酸二乙氨基丙酯。迈克尔加成示出在下面使用丙烯酸二甲氨基乙酯和氨基醇的反应流程中。
氨基醇的实例包括C1-C12链烷醇胺，其中R＝(CH2)n和0≤n≤11或氨基乙氧基乙醇，其中R＝CH2OCH2CH2。
v)2，2-双((二乙基氨基)甲基)-1，3-丙二醇，它是将在聚氨酯中产生2个侧挂叔氮的实例。
vi)通过两摩尔二烷基氨基烷基胺与一摩尔上述通式5的不饱和化合物的迈克尔加成反应可获得或获得的化合物。
其中Q、T和R7如上文中所限定。
[0096]通式5的不饱和化合物的实例特别是二丙烯酸酯，其中T是C4-10-亚烷基残基，聚氧亚烷基残基或乙氧基化双酚A残基。
[0097]是聚氨酯的组分(d)的成形化合物考虑到与异氰酸酯的反应性优选是双官能化的，但是当聚氨酯聚合物主链的少量支化被期望时，可以使用少量更高的官能度。然而，优选组分(d)是双官能化的。优选的反应性基团是氨基和羟基，并且非常优选组分(d)是二胺，或尤其是二醇。组分(d)，如果存在，主要用作扩链剂以改变聚氨酯聚合物的溶解性。
[0098]适合的二胺的实例是乙二胺、1，4-丁烷二胺和1，6-己烷二胺。
[0099]适合的二醇的实例是1，6-己二醇、1，4-环己烷二甲醇(CHDM)、1，2-十二烷二醇、2-苯基-1，2-丙二醇、1，4-苯二甲醇、1，4-丁二醇和新戊二醇。二醇还可以是聚醚如聚(C2-4-亚烷基二醇)，聚酯或聚丙烯酸二醇。聚亚烷基二醇可以是包含重复亚乙氧基、亚丙氧基或亚丁氧基，包括它们的混合物的无规或嵌段(共)聚合物。
(0100)分散剂的是组分d)的成形化合物还可以任选地含有一个或多个酸基，包括其盐。优选的酸基是羧酸基。
(0101)当酸基呈盐形式时，它可以是碱金属如钠、钾或锂的盐，胺如C1-8-烷基胺或C1-8-链烷醇胺的盐或季铵阳离子如C1-8-烷基季铵阳离子或苄烷铵阳离子的盐。优选地，酸基(当存在时)呈游离酸形式。羧酸组分的优选实例是二羟甲基丙酸(DMPA)和二羟甲基丁酸(DMBA)。
(0102)分散剂的是组分d)的成形化合物还可以任选地含有一个或多个不与异氰酸酯反应的氨基，包括其盐。当氨基呈盐形式时，它可以是无机或有机酸的盐。此类酸的实例是盐酸和乙酸。可以用任何已知的季铵化剂将这种氨基季铵化。优选的季铵化剂是烷基卤、芳烷基卤、二烷基碳酸酯、二烷基硫酸酯或环氧化物。尤其优选的季铵化剂是硫酸二甲酯、苄基氯或氧化苯乙烯。
(0103)如上文中所指出，优选聚氨酯聚合物主链在性质上基本是线性的。然而，可容许一些少量的分枝，这种分枝可通过较高官能化的多元醇如三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇适宜地引入。
(0104)如上文中所公开那样，是组分(e)的链终止化合物相对于异氰酸酯是单官能化的。这种单官能化基团优选是氨基或羟基。优选的封端基是聚(C2-4亚烷基)单烷基醚和单烷基醚胺，类似于制备聚氨酯的组分(b)的侧向侧链化合物中使用的那些。
[0105]充当链终止化合物(组分f)的单异氰酸酯的实例是苯基异氰酸酯。
[0106]非常优选组分(f)的量为0。
[0107]聚氨酯聚合物可由其获得的上述化合物的典型量为10-50％组分(a)，10-80％组分(b)，1-24％组分(c)，0-25％组分(d)，0-50％组分(e)和0-20％组分(f)，都以该聚氨酯聚合物的总重量计。
[0108]当组分(e)是单官能化聚醚、聚酯、聚(烷基)丙烯酸酯或聚烯烃时，组分(b)与组分(e)的总量优选不少于35％，并且当组分(e)不是一官能化聚醚、聚酯或聚(烷基)丙烯酸酯时，组分(b)的量优选不少于35％。
[0109]根据本发明的聚氨酯聚合物可由任何本领域已知的方法制备。通常，聚氨酯聚合物通过使一种或多种官能度为2.0-2.5的异氰酸酯(组分(a))与一种或多种化合物(组分(b))在基本上无水条件下和在通常是0-130℃的温度的惰性气氛中，任选在惰性溶剂存在下和任选在催化剂存在下反应而可获得或获得，该一种或多种化合物选自具有聚(C2-4氧化烯)链的聚醚、聚酯、聚丙烯酸类或聚烯烃，每种化合物的特征在于具有至少两个位于一端的、与异氰酸酯反应的基团。任选地，反应也可在一种或多种具有至少一个酸或胺基团的化合物(组分(c))和一种或多种用作扩链剂的成形化合物(组分(d))以及任选地，为组分(e)和(f)的一种或多种充当链终止化合物的化合物存在下进行。
[0110]惰性气氛可由元素周期表中的任何惰性气体提供，但是优选为氮气。
[0111]聚氨酯聚合物/预聚物的制备可以在催化剂存在下进行。尤其优选的催化剂是脂族酸的锡配合物如二月桂酸二丁锡(DBTDL)和叔胺。
[0112]根据本发明的聚氨酯聚合物的重要特征是它包含基本线性的聚氨酯聚合物主链，该主链包含限定量的侧向聚合物侧链，该侧链可以是聚(氧化烯)、聚酯、聚(烷基)丙烯酸酯或聚烯烃。因此，至于异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团的比例，包括配制具有残留异氰酸酯官能度的预聚物，将存在许多对本领域技术人员显而易见的变体。在一种情形下，由组分(a)提供的总异氰酸酯基的比例比由组分(b)和当存在时的组分(c)、(d)和(e)提供的异氰酸酯反应性基团的总数少。可以使任何端异氰酸酯反应性基团反应。
[0113]或者，由组分(a)和非必要的组分(f)提供的异氰酸酯基总数的比例大于由组分(b)和组分(c)，当存在时的(d)和(e)提供的异氰酸酯反应性基团的总数。则所得聚氨酯是含残留异氰酸酯官能度的预聚物。这一预聚物然后可以与结合不同预聚物链的其它扩链剂如组分(d)和/或与是组分(e)的链终止化合物起反应，任选地在溶于溶剂之前或期间进行反应。在一个实施方案中，预聚物在溶于溶剂之前与扩链剂起反应。在一个实施方案中，预聚物在溶于溶剂期间与扩链剂起反应。在一个实施方案中，预聚物在没有溶剂的情况下与扩链剂起反应。
[0114]预聚物的制备可能是有用的，原因在于它是在聚氨酯聚合物的制备过程中控制粘度的手段，尤其是当在没有任何溶剂的情况下进行反应时。
[0115]当形成含异氰酸酯官能度的预聚物时，扩链可以通过水本身，或多元醇，氨基醇，伯或仲脂族、脂环族、芳族、芳脂族或杂环多胺，尤其是二胺，肼或取代的肼进行。
[0116]适合的扩链剂的实例包括亚乙基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、亚丙基二胺、亚丁基二胺、六亚甲基二胺、亚环已基二胺、哌嗪、2-甲基哌嗪、亚苯基二胺、甲苯二胺、苯二甲基二胺、三(2-氨乙基)胺、3，3′-二硝基联苯胺、4，4′-亚甲基双(2-氯苯胺)、3，3′-二氯-4，4′-联苯二胺、2，6-二氨基吡啶、4，4′-二氨基二苯甲烷、甲烷二胺、间二甲苯二胺、异佛尔酮二胺和二亚乙基三胺与丙烯酸酯的加合物或其水解产物。还包括材料如肼，吖嗪如丙酮吖嗪，取代的肼例如二甲基肼、1，6-六亚甲基-二-肼、碳酰二肼、二羧酸和磺酸的酰肼如己二酸单或二酰肼、xalic acid二酰肼、间苯二甲酸二酰肼、酒石酸二酰肼、1，3-亚苯基二磺酸二酰肼、ω-氨基己酸二酰肼，通过内酯与酰肼反应制备的酰肼如γ-羟基丁酸酰肼，二醇如上面提到的任何二醇的双-半-卡巴肼碳酸酯。六亚甲基二胺是特别优选的。
[0117]可以在升高的、降低的或环境温度下进行扩链。适宜的温度为大约5℃-95℃。
[0118]当在聚氨酯聚合物的制备中采用预聚物时，扩链剂和链终止化合物的量经选择用来控制聚氨酯聚合物的分子量。当扩链剂中的异氰酸酯反应性基团的数目大约与预聚物中的自由异氰酸酯基的数目相等时，高分子量将是有帮助的。通过在与聚氨酯预聚物的反应中使用扩链剂和链终止剂的组合帮助得到较低分子量的聚氨酯聚合物。
[0119]可以在聚氨酯聚合物/预聚物的形成之前、期间或之后添加惰性溶剂以控制粘度。适合的溶剂的实例是丙酮、甲乙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甘醇二甲醚、N-甲基吡咯烷酮、乙酸丁酯、乙酸甲氧基丙酯、乙酸乙酯、乙二醇和丙二醇二乙酸酯、乙二醇和丙二醇乙酸酯的烷基醚、甲苯、二甲苯和空间受阻醇如叔丁醇和二丙酮醇。优选的溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲氧基丙基乙酸酯和N-甲基吡咯烷酮。
[0120]聚氨酯聚合物的数均分子量优选不少于2,000，更优选不少于3,000，尤其是不少于4,000。还优选的是，聚氨酯聚合物的数均分子量不大于50,000，更优选不大于30,000，尤其是不大于20,000。
[0121]如前面所指出的那样，某些聚氨酯分散剂是新的。因此，作为本发明的另一个方面，提供了具有基本线性的主链和侧向连接的溶剂增溶性聚(C2-4氧化烯)的聚醚侧链的聚氨酯分散剂，该聚(C2-4-氧化烯)相对于聚(C2-4氧化烯)链包含小于60wt％氧化乙烯。在这种分散剂的一个优选子群中，聚(C2-4氧化烯)链为聚醚的残基，该聚醚在聚醚链一端包含与异氰酸酯反应的一个羟基和一个亚氨(仲胺)基。在聚醚分散剂的第二优选的子群中，聚(C2-4氧化烯)链为聚醚的残基，该聚醚在聚醚链一端包含与异氰酸酯反应的、被不少于5个原子隔开的两个羟基。
[0122]作为本发明的又一个方面，提供了具有基本线性的主链和侧向连接的溶剂增溶性聚酯侧链的聚氨酯分散剂。在这种聚酯分散剂的一个优选子群中，聚酯侧链为聚酯的残基，该聚酯在聚酯链一端包含与异氰酸酯反应的，优选被5-17个原子隔开的两个羟基。
工业应用
[0123]由本发明的组合物制备的分散体和研磨基料尤其适用于漆，包括高固体漆，油墨，特别是苯胺印刷、凹版印刷和丝网印刷油墨，用于显示屏设备和非水性陶瓷工艺的滤色层。
[0124]以下实施例提供了对本发明的说明。这些实施例并非穷举并且不打算限制本发明的范围。除非有相反的表述，所有的引用均为重量份。
实施例
[0125]中间体A
将Jeffamine M2005(200份，得自Huntsman)、丙烯酸2-羟乙酯(11.61份)和2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(0.03份)在70℃下一同搅拌48小时，直到迈克尔加成反应完成。这是中间体A。
[0126]中间体B
在氮气下在150℃下一同搅拌1-十二烷醇(64.1份)和ε-己内酯(509.97份)。添加丁醇锆催化剂(2.9份)并将反应物加热到180℃并维持搅拌20小时。在冷却到20℃之后，获得为蜡状固体的所得聚酯。这是中间体B。
[0127]中间体C
将甲苯二异氰酸酯(41.71份)添加到反应容器中并在氮气下加热到50℃。将中间体B(400份)与乙酸乙酯(400份)混合并在烘箱中加热的50℃，然后在2小时内在搅拌下在50-60℃下添加到反应容器中。在搅拌下在60℃下继续反应1小时。然后将反应物冷却到20℃并添加二乙醇胺(25.18份)。在搅拌下在35℃下继续反应直到没有异氰酸酯残存。然后在旋转蒸发器上除去乙酸乙酯，然后在真空烘箱中除去残留溶剂。这是中间体C。
[0128]中间体D
将3-二甲基氨基-1-丙胺(400份)加入反应容器并冷却到0℃。将丙烯酸2-羟乙酯(454.57份)加入滴液漏斗并在3小时的期间内添加到反应容器中直到迈克尔加成反应完成。这是中间体D。
[0129]中间体E
将乙醇胺(30.54份)和2-叔丁基-4-甲基苯酚(0.01份)加入反应容器，然后冷却到0℃。将丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(71.59份)加入滴液漏斗并在一小时的期间内添加到反应容器中，维持反应温度在0℃。然后将温度提升到50℃保持1小时，然后提升到70℃保持4小时直到迈克尔加成反应完成。这是中间体E。
[0130]中间体F
将3-氨基-1-丙醇(37.56份)和2-叔丁基-4-甲基苯酚(0.01份)加入反应容器，然后冷却到0℃。将丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(71.59份)加入滴液漏斗并在一小时的期间内添加到反应容器中，维持反应温度在0℃。然后将温度提升到50℃保持1小时，然后提升到70℃保持4小时直到迈克尔加成反应完成。这是中间体F。
[0131]中间体G
将2-(2-氨基乙氧基)乙醇(42.07份)和2-叔丁基-4-甲基苯酚(0.01份)加入反应容器，然后冷却到0℃。将丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(57.27份)加入滴液漏斗并在一小时的期间内添加到反应容器中，维持反应温度在0℃。然后将温度提升到50℃保持1小时，然后提升到70℃保持4小时直到迈克尔加成反应完成。这是中间体G。
[0132]中间体H
将6-氨基-1-己醇(35.16份)和2-叔丁基-4-甲基苯酚(0.01份)加入反应容器并加热到70℃。然后在1小时内逐滴添加丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(42.96份)直到迈克尔加成反应完成。这是中间体H。
[0133]中间体I
将3-(二乙基氨基)丙胺(39.07份)加入烧瓶并冷却到0℃。将2-叔丁基-4-甲基苯酚(0.01份)溶于丙烯酸2-羟乙酯(34.84份)并加入滴液漏斗，然后在1小时的期间内添加到反应容器中，维持温度在0℃。然后将温度提升到50℃保持1小时，然后提升到70℃保持4小时直到迈克尔加成反应完成。这是中间体I。
[0134]中间体J
将3-(二丁基氨基)丙胺(55.9份)加入烧瓶并冷却到0℃。将2-叔丁基-4-甲基苯酚(0.01份)溶于丙烯酸2-羟乙酯(34.84份)并加入滴液漏斗，然后在1小时的期间内添加到反应容器中，维持温度在0℃。然后将温度提升到50℃保持1小时，然后提升到70℃保持4小时直到迈克尔加成反应完成。这是中间体J。
[0135]中间体K
将Jeffamine M600(100份，得自Huntsman)、丙烯酸2-羟乙酯(19.03份)和在80℃下一起搅拌20小时直到迈克尔加成反应完成。这是中间体K。
[0136]中间体L
在150℃下在氮气下一同搅拌1-十二烷醇(114.6份)、ε-己内酯(666.73份)和δ-戊内酯(215.44份)。添加丁醇锆催化剂(4.0份)并将反应物加热到180℃并维持搅拌20小时。在冷却到20℃之后，获得为蜡状固体的所得聚酯。这是中间体L。
[0137]中间体M
将甲苯二异氰酸酯(85.97份)添加到反应容器中并在氮气下加热到50℃。在烘箱中将中间体L(800份)加热到50℃，然后在2小时内在搅拌下在50-60℃下添加到反应容器中。在搅拌下在60℃下继续反应1小时。然后将反应物冷却到20℃并添加二乙醇胺(51.90份)。在搅拌下在35℃下继续反应直到没有异氰酸酯残存。这是中间体M。
[0138]在以下实施例中，通过凝胶渗透色谱使用含1wt％三乙胺的四氢呋喃作为洗脱剂表征所制备的分散剂的分子量。测定相对于聚苯乙烯标准样品的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)值。对于在溶剂中进行的聚合，通过重量分析测定溶液的最终固体含量。
[0139]对比实施例1
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(21.10份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(154.05份)、中间体A(80.30份)和N-甲基二乙醇胺(8.6份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M2005(44.05份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出100份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn13,300和Mw30,200的分子量值。将苄基氯(5.6份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量49.4wt％的季铵化PU分散剂。
[0140]对比实施例2
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(31.39份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(154.04份)、中间体A(80.30份)和N-甲基二乙醇胺(17.28份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M2005(65.54份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出100份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 9,300和Mw19,600的分子量值。将苄基氯(5.6份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量49.8wt％的季铵化PU分散剂。
[0141]实施例1
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(20.52份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(152.84份)、中间体A(73.70份)和1，1′-{[3-(二甲基氨基)-丙基]亚氨基}双-2-丙醇(15.78份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M2005(42.84份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出100份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 8,700和Mw 14,700的分子量值。将苄基氯(5.5份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量54.8wt％的季铵化PU分散剂。
[0142]实施例2
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(20.52份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(152.85份)、中间体A(73.70份)和中间体D(15.78份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M2005(42.85份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出100份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 6,000和Mw 15,200的分子量值。将苄基氯(5.6份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量51.1wt％的季铵化PU分散剂。
[0143]实施例3
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(22.72份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(159.6份)、中间体C(80.40份)和1，1′-{[3-(二甲基氨基)-丙基]亚氨基}双-2-丙醇(16.88份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加中间体B(39.6份)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出100份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn6,200和Mw18,100的分子量值。将苄基氯(6.0份)和乙酸甲氧基丙酯(6.0份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量50.9wt％的季铵化PU分散剂。
[0144]实施例4
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(23.25份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(125.43份)、中间体A(56.20份)和中间体E(20.55份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M2005(25.43份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出150份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 3000和Mw 7300的分子量值。将苄基氯(2.32份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量48.1％的季铵化PU分散剂。
[0145]实施例5
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(22.61份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(124.73份)、中间体A(56.20份)和中间体F(21.19份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M2005(24.73份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出150份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 3600和Mw 8200的分子量值。将苄基氯(2.43份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量47.8％的季铵化PU分散剂。
[0146]实施例6
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(21.37份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(123.37份)、中间体A(56.20份)和中间体G(22.43份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M2005(23.37份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出150份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 4400和Mw 10600的分子量值。将苄基氯(2.16份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量49.0％的季铵化PU分散剂。
[0147]实施例7
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(26.48份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(111.94份)、中间体K(56.20份)和中间体H(17.32份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffmaine M600(11.94份，得自Hunstman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出174份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 4200和Mw 10600的分子量值。将苄基氯(1.67份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量54.8wt％的季铵化PU分散剂。
[0148]实施例8
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(21.77份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(125.19份)、中间体M(56.20份)和中间体I(22.03份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加中间体L(25.19份)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出200份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 10100和Mw 20200的分子量值。将苄基氯(2.11份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量50wt％的季铵化PU分散剂。
[0149]实施例9
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(12.93份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(112.38份)、中间体M(33.72份)和中间体J(13.35份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加中间体L(52.38份)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出175份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 6700和Mw 15500的分子量值。将苄基氯(1.14份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量50wt％的季铵化PU分散剂。
[0150]实施例10
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(26.68份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入乙酸甲氧基丙酯(130.87份)、中间体M(56.20份)和3-(二乙基氨基)-1，2-丙二醇(17.12份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加Jeffamine M2005(30.87份，得自Huntsman)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出211份所得溶液。这种材料的GPC分析获得Mn 7800和Mw 27000的分子量值。将苄基氯(2.43份)加入反应容器中的剩余溶液中，在搅拌下在70℃下保持该溶液20小时而产生固体含量49.7wt％的季铵化PU分散剂。
[0151]实施例11
在氮气下将甲代亚苯基-2，4-二异氰酸酯(37.17份，工业级，80％)加入反应容器，接着加入中间体A(82.50份)和1，1′-{[3-(二甲基氨基)-丙基]亚氨基}双-2-丙醇(30.33份)。在搅拌下将该混合物加热到70℃。添加中间体L(115.14份)并在70℃下保持该反应混合物2小时，此时无异氰酸酯残留。从反应容器取出211份所得产物。这种材料的GPC分析获得Mn 9500和Mw 17300的分子量值。将苄基氯(1.49份)和乙酸甲氧基丙酯(50份)加入反应容器中的剩余产物中，在搅拌下在70℃下保持该产物20小时而产生固体含量48.3wt％的季铵化PU分散剂。
[0152]颜料分散体性能
按1:1:1的重量比制备溶剂二甲苯、乙酸甲氧基丙酯和乙酸丁酯的共混物。在溶剂共混物中将颜料分散剂1-3与对比实施例1和2进行比较。
[0153]通过将下表1详述的材料按所列的顺序添加到4盎司玻璃罐中制备颜料分散体。在每种情况下，颜料装载量是35wt％，分散剂的活性材料含量是18wt％，基于所使用的颜料的质量。
表1
| 颜料分散体对比1 | 颜料分散体对比2 | 颜料分散体实施例1 | 颜料分散体实施例2 | 颜料分散体实施例3 | |
| Cromophtal RedA3B# | 6.30 | 6.30 | 6.30 | 6.30 | 6.30 |
| 分散剂对比1 | 2.52 | ||||
| 分散剂对比2 | 2.52 | ||||
| 分散剂实施例1 | 2.80 | ||||
| 分散剂实施例2 | 2.47 | ||||
| 分散剂实施例3 | 2.47 | ||||
| DesmophenA760## | 8.75 | 8.75 | 8.75 | 8.75 | 8.75 |
| 溶剂(二甲苯/乙酸丁酯/乙酸甲氧基丙酯1/1/1) | 17.43 | 17.43 | 17.15 | 17.48 | 17.48 |
| 总计 | 35.00 | 35.00 | 35.00 | 35.00 | 35.00 |
#Ciba供应的颜料红177
##Bayer供应的羟基官能化聚丙烯酸酯
[0154]在每种情况下，温和地搅拌该混合物以使该颜料湿透。将125份3mm直径玻璃珠添加到该罐子中。将该罐子放入Scandex分散器型号200-K中并通过振荡摇动研磨该内容物1小时。
[0155]使用具有2.5°/15mm锥几何结构的Bohlin Visco V88粘度计在剪切速率范围内测定分散体的粘度。粘度vs.剪切速率数据在附图1中示出。
[0156]毫无疑问，用对比实施例分散剂制成的颜料分散体与用本发明分散剂制成的那些相比在低剪切速率下具有高得多的粘度并且是更假塑性的。
[0157]通过混合以下组分由上面制备的每种研磨基料分散体制备聚氨酯涂料制剂：
表2
| 重量份 | |
| Desmophen A760 | 10.94 |
| 溶剂(二甲苯/乙酸丁酯/乙酸甲氧基丙酯1/1/1) | 2.22 |
| 颜料分散体 | 4.82 |
| Desmodur N3390* | 0.44 |
*由Bayer供应的多异氰酸酯
[0158]使用配备4号K棒的自动薄膜涂覆器将所得的涂料制剂刮涂到Leneta黑白卡片上。将涂料风干。使用Byk Gardner 4600雾度-光泽计测量涂层的光泽和雾度。在Macbeth Coloureye XTH分光光度计上测量色强度。在VeriVide视觉评价箱中在标准D65照明下视觉上评价透明度。结果在下表3中示出。
表3
涂层对比1的透明度赋予0的任意值。正值代表更高的透明度，负值更不透明。对于红A3B颜料，高透明度是期望的性能。
[0159]从数据可以看出，在透明度和色强度方面，基于本发明分散剂的涂层的性能相对于对比实施例得到显著改进。
[0160]通过将分散剂1-11(1.0份)溶解在乙酸丁酯(7.0份)中制备分散体。添加3mm直径玻璃珠(20份)和红色颜料(2.0份，PaliogenMaroon L3920，得自BASF)并在水平摇动器上碾磨内容物16小时。所有的所得研磨基料显示优异的流动性。
表4
| 实施例 | 流动性 |
| 1 | 非常流动 |
| 2 | 非常流动 |
| 3 | 非常流动 |
| 4 | 非常流动 |
| 5 | 非常流动 |
| 6 | 非常流动 |
| 7 | 非常流动 |
| 8 | 非常流动 |
| 9 | 非常流动 |
| 10 | 非常流动 |
| 11 | 非常流动 |
[0161]上面涉及的每篇文献在此引入作为参考。除了在实施例中，或当另有明确说明时，这一描述中规定材料数量、反应条件、分子量、碳原子数等的所有数值应理解由词语＂大约＂修饰。除非另有说明，本文涉及的每种化学物质或组合物应该解释为是商品级材料，它们可以包含异构体、副产物、衍生物和其它通常认为将以商品级存在的那些材料。然而，在不算任何溶剂或稀释油的情况下给出每种化学成分的量，所述溶剂或稀释油可以通常存在于该商业材料中，除非另有说明。应该理解的是，本文给出的任何上限和下限数量、范围和比例可以独立地结合。类似地，本发明每种要素的范围和数量可以与任何其它要素的范围或数量一起使用。本文所使用的表述＂主要由...构成＂允许包括不会实质上影响所考虑的组合物的基本和新颖特性的物质。
[0162]虽然已经根据本发明的优选实施方案对其进行了说明，但是应该理解的是，本发明的各种修改将对阅读了本说明书的本领域技术人员是显而易见的。因此，应该理解的是，在此公开的本发明旨在涵盖属于所附权利要求书范围内的那些修改。
Claims (27)
1.非水性组合物，包含颗粒状固体、有机介质和聚氨酯分散剂，该聚氨酯分散剂具有基本线性的主链、侧向连接的聚酯或聚醚的溶剂增溶性侧链和含叔胺的侧挂侧链，该溶剂增溶性侧链包括该类溶剂增溶性侧链的混合物。
2.根据权利要求1的组合物，其中所述含叔胺的侧挂侧链通过至少一个原子与所述基本线性的主链隔离并且所述叔胺是至少部分季氨化的。
3.根据权利要求1或2的组合物，其中所述叔胺通过不到20个原子与所述基本线性的主链隔离。
4.权利要求1的组合物，其中所述叔胺通过3-10个碳原子与所述基本线性的主链隔离并且所述叔胺的至少20摩尔％是季氨化的。
5.权利要求1-4中任一项的组合物，其中该聚醚链是含小于60wt％氧化乙烯的聚(C2-4-氧化烯)。
6.权利要求1-4中任一项的组合物，其中所述聚酯链可由或由含1-26个碳原子的羟基羧酸或其内酯，包括它们的混合物获得。
7.权利要求6的组合物，其中所述内酯是ε-己内酯或δ-戊内酯或它们的混合物。
8.权利要求1-7中任一项的组合物，其中所述聚酯或聚醚侧链的数均分子量为300-10,000道尔顿。
9.权利要求1-8中任一项的组合物，其中该聚氨酯分散剂还相对于每100g分散剂包含10-180毫当量在所述侧挂侧链内的叔胺基。
10.权利要求1-9中任一项的组合物，其中所述聚氨酯分散剂还包含数均分子量为32-3,000道尔顿的成形化合物的残基。
11.权利要求1-10中任一项的组合物，其中溶剂增溶性侧向侧链的总重量百分率基于聚氨酯分散剂总重量不少于5％。
12.权利要求1-5、8或9中任一项的组合物，其中所述溶剂增溶性聚醚链包含通式1的化合物的残基
其中
R为C1-20烃基；
R1为氢、甲基或乙基，其中小于60％为氢；
R2和R3各自独立地为C1-8羟基烷基；
Z为C2-4亚烷基；
X为-O-或-NH-；
Y为多异氰酸酯的残基；
m为5-150；
p为1-4；和
q为1或2。
13.权利要求1-5、8或9中任一项的组合物，其中所述溶剂增溶性聚醚链包含通式2的化合物的残基
其中
R为C1-20烃基；
R1为氢、甲基或乙基，其中小于60％为氢；
R4为异氰酸酯反应性有机基团；
R5为氢或异氰酸酯反应性有机基团；
Z为C2-4亚烷基；
m为5-150；和
n为0-1。
14.权利要求1-5、8或9中任一项的组合物，其中所述溶剂增溶性聚醚链包含通式3的化合物的残基
其中
R为C1-20烃基；
R1为氢、甲基或乙基，其中小于60％为氢；
W为C2-6亚烷基；和
m为5-150。
15.权利要求1、6或7中任一项的组合物，其中所述侧向连接的溶剂增溶性聚酯侧链是通式6的化合物的残基
R9O(OC-A-O)m H 6
其中
R9为C1-50烃基；
A为C1-26亚烷基和/或C2-26亚烯基；和
m为5-150。
16.聚氨酯分散剂，其具有基本线性的主链和侧向连接的聚(C2-4-氧化烯)的溶剂增溶性聚醚链，该溶剂增溶性聚醚链含有相对于该聚(C2-4-氧化烯)链的小于60wt％的氧化乙烯和对于每100g分散剂10-180毫当量在侧挂侧链中的叔胺基，其中所述叔胺通过1-20个碳原子与所述基本线性的主链隔离。
17.权利要求16的聚氨酯分散剂，其中该聚(C2-4-氧化烯)链为聚醚的残基，该聚醚在聚醚链一端包含与异氰酸酯反应的一个羟基和一个仲氨基。
18.权利要求16的聚氨酯分散剂，其中该聚(C2-4-氧化烯)链是在聚醚链的一端含两个羟基的聚醚的残基，该羟基与异氰酸酯反应并且被不少于5个原子隔离。
19.权利要求16的聚氨酯分散剂，其对于每100g分散剂还包含10-180毫当量含叔胺基或受阻芳族胺基，包括它们的盐或季氨化变型的侧挂链。
20.聚氨酯分散剂，其具有基本线性的主链和侧向连接的溶剂增溶性聚酯侧链和对于每100g分散剂10-180毫当量的在侧挂侧链中的叔胺基，其中所述叔胺通过1-20个碳原子与所述基本线性的主链隔离。
21.权利要求20的聚氨酯分散剂，其中所述叔胺通过3-10个碳原子与所述基本线性的主链隔离。
22.权利要求20或21的聚氨酯分散剂，其中所述聚酯侧链是在聚酯链的一端含两个羟基的聚酯的残基，该羟基与异氰酸酯反应并且该羟基被5-17个原子隔离。
23.权利要求20的聚氨酯分散剂，还包括至少一个聚(C2-4-氧化烯)的侧向连接的溶剂增溶性聚醚链，该聚(C2-4-氧化烯)相对于聚(C2-4-氧化烯)链含有不到60wt％氧化乙烯。
24.包含成膜树脂和权利要求1的组合物的非水性研磨基料、漆或油墨。
25.包含颗粒状固体、有机介质和聚氨酯分散剂的非水性组合物，所述聚氨酯分散剂具有基本线性的主链和侧向连接的聚酯或聚醚的溶剂增溶性侧链，和含叔胺基的侧挂链，该溶剂增溶性侧链包括该类溶剂增溶性侧链的混合物，其中所述叔胺通过1-20个碳原子与所述基本线性的主链隔离。
26.权利要求25的非水性组合物，其中该聚氨酯分散剂具有基本线性的主链和侧向连接的溶剂增溶性聚丙烯酸酯，该侧向连接的溶剂增溶性聚丙烯酸酯对于每100g分散剂还包含10-180毫当量在侧挂侧链中的叔胺，包括它们的盐或季氨化变型。
27.具有梳形微结构的聚氨酯分散剂的制造方法，包括使以下物质一同反应：
a)一种或多种平均官能度为2.0-2.5的多异氰酸酯；
b)一种或多种具有至少一个聚酯或聚醚链和至少两个与异氰酸酯反应的基团的化合物，该至少两个基团位于该化合物的一端，使得该聚酯或链相对于聚氨酯聚合物主链侧向布置；
c)一种或多种以下通式的具有叔氨基的化合物，
包括其盐。Rα和Rβ各自独立地是烷基、芳烷基、环烷基或芳基并且不含可以与异氰酸酯反应的基团，和其中Rα和Rβ可以一同形成含5-8个碳原子的环状结构，Rγ是含至少两个与异氰酸酯反应的基团的结构部分
d)任选地，一种或多种数均分子量为32-3,000的具有至少两个与异氰酸酯反应的基团的成形化合物；
e)任选地，一种或多种充当链终止剂的含有一个与异氰酸酯反应的基团的化合物
f)任选地，一种或多种充当链终止剂的含有单个异氰酸酯基的化合物。
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