CN104619764A - 聚异丁烯的稳定乳液及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含水聚异丁烯乳液，其包括：-基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的聚异丁烯；-基于所述乳液的总重量最高为5重量％的至少一种表面活性剂；和-任选的基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的至少一种蜡和/或油；用水补足至100重量％；其中所述聚异丁烯乳液的平均粒度不大于100μm。本发明还涉及这样的乳液的用途。

Description

聚异丁烯的稳定乳液及其用途
技术领域
本发明涉及聚异丁烯在水中的乳液的领域。更具体地，本发明涉及聚异丁烯的稳定乳液以及它们在化学-技术应用中的用途。
背景技术
乳液或分散体可定义为两种或更多种不可溶混的(non-mixable)流体的混合物。分散体或混合物的制备包括两种不可溶混的流体的混合，其中将这些流体之一(称作“分散相”)作为细小的液滴分散在另一流体(称作“分散剂相”)中。乳液是在其中通过使用表面活性剂或表面活性化合物获得均匀混合物的乳化过程期间获得的。
已经知晓许多乳液。然而，已知制造基于聚烯烃且尤其是聚异丁烯的乳液具有一些困难。首先，很难获得稳定乳液。而且，仅报道了基于具有低分子量的聚异丁烯的稳定乳液。此外，蜡或油的存在是强制性的。而且，对于这样的乳液的合成，还需要存在另外的聚合物，从而使这样的乳液的成本价格显著地升高。最后，需要高质量浓度的一种或多种表面活性剂。
WO 2011 141496对基于聚异丁烯的稳定乳液的合成进行了报道。使用具有低分子量(最大值为10,000g/mol)的聚异丁烯。而且此处，添加了官能化的聚合物。
WO 2007 042454公开了基于聚异丁烯的乳液的合成。此处，仅报道了在聚合物存在下的合成，其中描绘了基于具有低于10,000g/mol的分子量的聚异丁烯的乳液。
然而，在不存在聚合物的情况下制造基于聚异丁烯的稳定乳液仍然是不可能的。此外，制造基于具有高分子量的聚异丁烯的聚异丁烯乳液仍然是不可能的。而且，仅报道了用高的表面活性剂浓度合成的基于聚异丁烯的乳液。而且，未报道在不存在蜡和/或油的情况下的基于聚异丁烯的乳液。
US 7,153,516描述了纳米凝胶组合物，其中油在水中乳化并且其中平均粒度在纳米尺度范围内。然而，这样的组合物需要油相和聚硅氧烷组分，其自结构化以提高所述组合物的复数粘度并且形成所述纳米凝胶。
具有低的水含量、低的表面活性剂含量、低的粘度和良好的流动性质的聚异丁烯乳液具有极大的工业价值，因为它们以相对低的努力或能量输入容易地操作或运输或者应用于各种技术应用中。因此，这样的操作容易性将为新的技术应用开辟新的前景。
此外，具有相对低水含量的在水中的聚异丁烯乳液、尤其是具有高分子量聚合物的聚异丁烯乳液的合成尚未被完全理解或者有文献记载。通常，为了实现乳液的较低的水含量或者倒过来较高的聚合物含量，人们会提高乳液的表面活性剂的量。然而，通过这样做，这导致最终获得的乳液的提高的粘性(tackiness)和粘度。迄今为止尚未公开用于在不过度使用表面活性剂的情况下生产具有低的水含量的聚异丁烯乳液的方法。
发明内容
在第一方面中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其包括：
-基于所述乳液的总重量的1重量％(％wt)-65重量％的聚异丁烯，
-基于所述乳液的总重量最高为5重量％的至少一种表面活性剂，和
-任选的基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的至少一种蜡和/或油，
用水补足至100重量％。
更特别地，本发明涉及这样的乳液，其中所述聚异丁烯乳液的平均粒度不大于100μm。
由于本发明涉及具有小于100μm平均粒度的聚异丁烯乳液，其由此提供具有良好的稳定性、良好的流动参数以及相对低的粘度和粘性的乳液。
在第二方面中，本发明提供能通过包括如下步骤的方法获得的含水聚异丁烯乳液：
-将基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的聚异丁烯聚合物加热，任选地将所述聚异丁烯聚合物与基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的蜡和/或油混合，从而获得预混合物，
-将所述预混合物在以如下浓度包含一种或多种表面活性剂的水中在受控的流速下混合，从而获得预乳液：所述一种或多种表面活性剂最高为5重量％，该流速足够慢以形成所述预混合物的颗粒，和
-将所述预乳液均化，从而获得具有不大于100μm平均粒度的所述聚异丁烯乳液。
由用于获得含水聚异丁烯乳液的上述方法提供的优点的一些是，所述聚异丁烯高效地分布在水中，乳化高效得多，并且表面活性剂在水/聚合物界面处的分布得以多得多地优化。由于如下事实，这是尤其有利的：这使聚异丁烯的高的固有(intrinsic)粘性降低，从而提供高品质聚异丁烯乳液。
在第三方面中，本发明提供含水聚异丁烯乳液在化学-技术应用例如如下中的用途：胶水(glue)体系；化妆品；植物保护；纸的制备和处理；织物和皮革的生产和加工；涂料；医疗或药物应用；建筑；木材处理；水和气体阻隔物，其针对例如甲烷、二氧化碳、氡；针对放射性辐射的保护性涂层。
附图说明
图1描绘根据实施例1制备的乳液的粒度分布。
图2描绘根据实施例2制备的乳液的粒度分布。
图3描绘根据实施例3制备的乳液的粒度分布。
图4描绘根据实施例4制备的乳液的粒度分布。
具体实施方式
除非另有定义，在公开本发明时所使用的所有术语，包括技术和科学术语，具有如本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义。通过进一步指引，包括术语定义以更好地领会本发明的教导。
如本文中使用的，以下术语具有以下含义：
如本文中使用的“一个(种)(a，an)”和“该(所述)”指的是单数个和复数个指示物两者，除非上下文清楚地另有规定。作为实例，“一个隔室(acompartment)”指的是一个或多于一个隔室。
涉及可度量的值例如参数、量、时间持续期等的如本文中使用的“约”涵盖规定值的和距离规定值的+/-20％或更少、优选+/-10％或更少、更优选+/-5％或更少、甚至更优选+/-1％或更少、和还更优选+/-0.1％或更少的变化，只要这样的变化适合于在所公开的发明中进行。然而，将理解，修饰词“约”所涉及的值自身也被具体公开。
本文中使用的术语“包括”和“由…构成”是与“包含”或“含有”同义的，并且是包括性的或者开放式的术语，其详细说明跟随者例如组分的存在，并且不排除或者排斥本领域中已知的或者其中公开的另外的未列举的组分、特征、要素、成员、步骤的存在。
术语“水”将也被理解为“含水的相”或者“水相”，其任选地在其中包含溶解的产物或添加剂。
术语乳液的“粒度”也将被理解为该乳液的“液滴尺寸”。术语“平均粒度”也将被理解为术语“平均液滴尺寸”。
通过端点进行的数值范围的列举包含囊括在该范围内的所有数和分数、以及所列举的端点。所有百分数将被理解为以重量计的百分数并且简写为“重量％”，除非另有定义，或者除非本领域技术人员从它的用途和在其中使用它的上下文中，不同的含义是明显的。
在第一方面中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其包括：
-基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的聚异丁烯，
-基于所述乳液的总重量最高为5重量％的至少一种表面活性剂，和
-任选的基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的至少一种蜡和/或油，
用水补足至100重量％。
此外，所述聚异丁烯乳液的平均粒度不大于100μm。
由于本发明涉及具有最高为5重量％的表面活性剂和小于100μm的平均粒度的聚异丁烯乳液，其由此提供具有良好的稳定性、良好的流动参数以及相对低的粘度和粘性的乳液。
此外，含水聚异丁烯乳液的粘度与良好的流动性质有关并且与操作的容易性以及处理所述乳液所需要的能量输入有关。比较低的粘度通常导致具有良好的流动性质的聚异丁烯乳液以及用于处理所述乳液的低的能量输入。
由上述的含水聚异丁烯组合物提供的优点的一些是，其含有相对低含量的水。在若干应用中，水乳液中的聚异丁烯用作聚异丁烯的载体。使用之后，水蒸发并且留下聚异丁烯层。低含量的水降低了用于将所述乳液从工厂运输至其中它被应用的场所的能量需求。同时，其容许高的聚异丁烯含量，从而提供所述乳液的最大有用性。良好的流动性质容许操作的容易性以及关于用于处理所述含水聚异丁烯乳液的能量输入的较低要求。聚异丁烯乳液比较小的平均粒度与所述乳液的长期稳定性反相关；越小的平均粒度保证所述乳液的越长的保存期。这是有利的，因为其使由于长期存储而过期超过其有用寿命的乳液的量减少并且因此减少废弃物产生。此外，表面活性剂的使用不总是环境无害的，并且制备所公开的聚异丁烯乳液所需要的表面活性剂的降低的量显著降低了它们的环境影响。
在一种更优选的实施方式中，所述聚异丁烯乳液具有不大于90μm的平均粒度。更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于80μm的平均粒度。更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于70μm的平均粒度。甚至更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于60μm的平均粒度。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中所述聚异丁烯乳液的平均粒度不大于50μm。
在一种更优选的实施方式中，所述聚异丁烯乳液具有不大于40μm的平均粒度。更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于35μm的平均粒度。更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于30μm的平均粒度。甚至更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于25μm的平均粒度。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中所述聚异丁烯乳液的平均粒度不小于250nm且不大于25μm。
在一种更优选的实施方式中，所述聚异丁烯乳液具有300nm-25μm的平均粒度。更优选地，所述聚异丁烯乳液具有400nm-25μm的平均粒度。甚至更优选地，所述聚异丁烯乳液具有500nm-25μm的平均粒度。最优选地，所述聚异丁烯乳液具有被包括在500nm、750nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或者其之间的任何值之间的平均粒度。
由于本发明涉及具有小于100μm平均粒度的聚异丁烯乳液，其由此提供具有良好的稳定性、良好的流动参数以及相对低的粘度和粘性的乳液。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的5重量％-60重量％的量包括所述聚异丁烯。
聚异丁烯是基于作为基础化合物的异丁烯的聚合物。聚异丁烯以不同的分子量存在。低分子量被理解为最高达2500g/mol的分子量，中等分子量被理解为2501g/mol-100000g/mol且高分子量被理解为100001g/mol-500000g/mol。
已知具有各种分子量的聚异丁烯。由BASF制造的聚异丁烯的实例为：对于低分子量：V型，例如V190、V 500、V 640、V 1500；对于中等分子量：B型，例如B 10、B 11、B 12、B 13、B14、B 15；对于高分子量：B型，例如B 30、B 50、B 80。由ExxonMobil Chemical Company生产的实例为Vistanec LM-MH、LM-MS和LM-H。
聚异丁烯可作为一种类型的聚异丁烯或者作为不同类型的聚异丁烯的共混物使用。
在一种更优选的实施方式中，以相对于所述乳液的总重量的7重量％-60重量％的量包括所述聚异丁烯。更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的7重量％-55重量％。甚至更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的10重量％-55重量％。甚至更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的15重量％-55重量％。最优选地，以相对于所述乳液的总重量的16重量％、18重量％、20重量％、22重量％、24重量％、26重量％、28重量％、30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、38重量％、40重量％、42重量％、44重量％、46重量％、48重量％、50重量％、52重量％、54重量％的量或者其之间的任何量包括所述聚异丁烯。
在一种优选的实施方式中，所述聚异丁烯为具有100001g/mol-500000g/mol的平均分子量的高分子量聚合物并且以相对于所述乳液的总重量的5重量％-50重量％的量包括所述聚异丁烯。更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的5重量％-40重量％。甚至更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的5重量％-30重量％。甚至更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的5重量％-25重量％。最优选地，以相对于所述乳液的总重量的6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％的量或者其之间的任何量包括所述聚异丁烯。
在一种优选的实施方式中，所述聚异丁烯为具有最高达100000g/mol的平均分子量的低或中等分子量聚合物并且以相对于所述乳液的总重量的10重量％-60重量％包括所述聚异丁烯。更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的15重量％-60重量％。甚至更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的20重量％-60重量％。甚至更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的25重量％-60重量％。甚至更优选地，所述聚异丁烯的量为相对于所述乳液的总重量的25重量％-55重量％。最优选地，以相对于所述乳液的总重量的26重量％、28重量％、30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、38重量％、40重量％、42重量％、44重量％、46重量％、48重量％、50重量％、52重量％、54重量％的量或者其之间的任何量包括所述聚异丁烯。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的30重量％-70重量％的量包括所述水。
在一种更优选的实施方式中，以相对于所述乳液的总重量的35重量％-70重量％的量包括所述水。更优选地，所述水的量为相对于所述乳液的总重量的35重量％-65重量％。甚至更优选地，所述水的量为相对于所述乳液的总重量的35重量％-60重量％。甚至更优选地，所述水的量为相对于所述乳液的总重量的45重量％-55重量％。最优选地，以相对于所述乳液的总重量的46重量％、47重量％、48重量％、49重量％、50重量％、51重量％、52重量％、53重量％、54重量％的量或者其之间的任何量包括所述水。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中所述蜡选自包括如下的组：动物蜡、植物蜡、矿物蜡、石油蜡、聚烯烃蜡、酰胺蜡、化学改性蜡、以及其组合，和其中所述油选自包括如下的组：天然油和矿物油以及其组合。
合适的蜡包括天然蜡和合成蜡两者。合适的蜡包括动物蜡，例如蜂蜡、白蜡、紫胶蜡、鲸蜡和羊毛蜡；植物蜡例如杨梅蜡、棕榈蜡、小烛树蜡、巴西棕榈蜡、蓖麻油蜡、asparto蜡、日本蜡、霍霍巴油蜡、小冠巴西棕榈蜡(ouricury wax)、米糠蜡和大豆蜡；矿物蜡例如提纯地蜡(ceresin wax)、褐煤蜡、地蜡(ozokerite wax)和泥炭蜡(turf wax)；石油蜡，例如石蜡和微晶蜡；和合成蜡，例如聚烯烃蜡，包括聚乙烯和聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡(PTFE蜡)、费托蜡、硬脂酰胺蜡(包括亚乙基-双硬脂酰胺蜡)、聚合的α-烯烃蜡、取代的酰胺蜡(例如，酯化的或者皂化的取代的酰胺蜡)和其它化学改性蜡，例如PTFE改性的聚乙烯蜡，以及以上的组合。优选地，这些蜡包括石蜡、微晶蜡、费托蜡、线型和支化的聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、巴西棕榈蜡、亚乙基-双硬脂酰胺(EBS)蜡、以及其组合。
合适的油包括天然油和矿物油两者。天然油包括例如大豆油、橄榄油、芝麻油、棉花籽油、蓖麻油、椰子油、低芥酸菜子油和棕榈油，矿物油例如石蜡油(链烷烃油，paraffinic oil)和/或环烷烃油以及凡士林。
合适的蜡和合适的油的其它实例报道于US20110275738A1、US7153516B2、US20080274073A1和US7767748B2中并且特此包含其作为参考。
上述组合物的优点之一是，其容许所得聚异丁烯乳液的粘性和粘度的进一步降低。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的5重量％-50重量％的量包括所述蜡和/或所述油。
在一种更优选的实施方式中，以相对于所述乳液的总重量的10重量％-50重量％的量包括所述蜡和/或油。更优选地，以相对于所述乳液的总重量的15重量％-50重量％的量包括所述蜡和/或油。甚至更优选地，以相对于所述乳液的总重量的20重量％-50重量％的量包括所述蜡和/或油。甚至更优选地，以相对于所述乳液的总重量的25重量％-50重量％的量包括所述蜡和/或油。最优选地，以相对于所述乳液的总重量的26重量％、28重量％、30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、38重量％、40重量％、42重量％、44重量％、46重量％、48重量％的量或者其之间的任何量包括所述蜡和/或油。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中所述表面活性剂包括选自包括如下的组的原子团：羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根、磷酸根、烷基或苯基铵、吡啶咪唑或咪唑啉季铵(imidazole orimidazolin quats)、季N-阳离子(quaternairy N-cation)、甜菜碱、聚醚、多元醇、脂肪酸或其衍生物、醇烷氧基化物和醇醚、以及这样的表面活性剂的任意组合。
用于乳液和分散体的合成的表面活性剂或表面活性化合物经常也被称作乳化剂。表面活性剂通常包括疏水性部分和亲水性部分。其中，所述疏水性部分通常包括4-20个碳原子、优选地6-19个碳原子和甚至更优选地8-18个碳原子。
作为乳化剂，可使用各种各样的表面活性化合物。优选地，所使用的乳化剂选自阴离子型、阳离子型或者非离子型表面活性化合物。
阴离子型表面活性化合物包括皂化的脂肪酸以及具有羧基的脂肪酸的衍生物例如十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠、硫酸盐和磺酸盐和松香酸。
阴离子型表面活性剂的实例还有：羧酸盐、磺酸盐、磺基脂肪酸甲酯、硫酸盐、磷酸盐。
羧酸盐是在分子中包括至少一个羧酸根基团的化合物。羧酸盐的实例为：
-皂，例如碱金属或者铵、烷醇胺的硬脂酸盐、油酸盐、椰油酸盐(cocoate)
-醚羧酸盐，例如RO20、RO50、RO90
磺酸盐是在分子中包括至少一个磺酸根基团的化合物。磺酸根的实例为：
-烷基苯磺酸盐，例如A-LBS、A-LBN、A-LBA、AS3、DBX
-与甲醛缩合的烷基萘磺酸盐，木质素磺酸盐，例如Borresperse NA、Tamol NH7519
-烷基磺酸盐，例如Alscoap OS-14P、AS-40、AS-40CG、AS-90Beads、AOS-20、AOS-40、AOS-40、AOS-40、OS 46、AOS 38、AOS 38P、AOS-40、OS-14、ALPHA XL、A-18、A-246L、LSS-40/A
-磺化油，例如土耳其红油
-烯烃磺酸盐
-芳族磺酸盐，例如BX、2A1
硫酸盐是在分子中包括至少一个SO4-基团的化合物。硫酸盐的实例为：
-脂肪酸醇硫酸盐，例如椰油脂肪酸醇硫酸盐(CAS 97375-27-4)，例如10G、SI、280、100N
-其它醇硫酸盐，例如71、E
-椰油脂肪酸醇醚硫酸盐，例如20C、E150、ES-7、ASV-70Spec.、Agnique SLES-229-F、Octosol828、B-23、125-E、130-E、ES-40
-其它醇醚硫酸盐，例如S-150、S 150CG、S150CG N、D51-51、D51-53。
磷酸盐是在分子中包括至少一个PO4-基团的化合物。磷酸盐的实例为：
-烷基醚磷酸盐，例如37P、54P、37T、210T、210P
-磷酸盐例如Lutensit A-EP
-烷基磷酸盐
所述阴离子型表面活性剂优选地添加至盐。盐优选为碱金属盐，例如钠、钾、锂、铵、羟乙基铵、二(羟乙基)铵和三(羟乙基)铵盐或烷醇胺盐。
阳离子型表面活性化合物包括二烷基苯烷基氯化铵，烷基苄基甲基氯化铵，烷基苄基二甲基溴化铵，苯扎氯铵，十六烷基溴化吡啶C12、C15或C17三甲基溴化铵，聚氧乙基烷基季胺的卤盐，十二烷基苄基三乙基氯化铵和苯扎氯铵。
阳离子型表面活性剂的实例还有：季铵化合物。季铵化合物为在分子中包括至少一个R4N+-基团的化合物。季铵化合物中可使用的抗衡离子的实例为：
-十六烷基/油基三甲基铵或者椰油脂肪的碳酸根、卤素、甲基硫酸根、以及硫酸根。
优选地，使用以下阳离子型表面活性剂：
-N,N-二甲基-N-(羟基-C7-C25-烷基)铵盐
-单-和二(C7-C25-烷基)二甲基铵化合物
-酯季铵，尤其是单-、二-和三烷醇铵，用C8-C22羧酸酯化的季铵。
-咪唑啉季铵，尤其是1-烷基咪唑啉盐。
甜菜碱表面活性剂是在使用条件下包括至少一个正电荷和至少一个负电荷的化合物。烷基甜菜碱是每个分子包括至少一个烷基单元的甜菜碱表面活性剂。甜菜碱表面活性剂的实例为：
-椰油酰氨基丙基甜菜碱，例如CAB、280BE、CA、CG、CR、HCG、HCG-50、C、CGF、CL、PK、PK 45、6744、BS/F、BS/FA、BS/P、CAB、C、CO、BET-C-30、CB、CAB、C、CO、CAPB、Coco Betaine、414、-Betain CKD、Betain E KE 1、-Betain F、-Betain F 50、和胺氧化物例如烷基二甲基氧化胺。
非离子型表面活性剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、methalose、甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、天然树胶、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚和二烷基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇。
非离子型表面活性剂具有使得非离子型表面活性剂为水溶性的中性的、极性的和亲水性的头。这样的表面活性剂吸附在表面处并且在它们的临界胶束浓度以上聚集成胶束。取决于头的类型，可识别不同的表面活性剂，例如(低聚)氧基亚烷基基团，并且尤其是(低聚)氧乙烯基团、(聚乙)二醇基团((polyethylene)glycol group)和碳水化合物基团，例如烷基多聚葡糖苷和脂肪酸N-甲基葡糖酰胺。
醇酚烷氧基化物为通过将环氧烷烃、优选环氧乙烷对烷基酚进行加成而产生的化合物。非限制性实例为：OP-102、OP-120、O-12。
脂肪酸乙氧基化物为用不同量的环氧乙烷处理的脂肪酸酯。
甘油三酯为甘油的酯(甘油酯)，其中所有三个羟基用脂肪酸酯化。这些可用环氧烷烃改性。脂肪酸醇酰胺包括至少一个具有烷基基团的酰胺基团和一个或多个烷氧基基团。烷基多聚葡糖苷为烷基单葡糖苷(烷基-α-D-和-β-D-吡喃葡糖苷与少量的–呋喃葡糖苷)、烷基二葡糖苷(-异麦芽糖苷、-麦芽糖苷等)和烷基低聚葡糖苷(-麦芽三糖苷、-四糖苷等)的混合物。
烷基多聚葡糖苷可非限制性地用葡萄糖(或者淀粉)或者正丁基葡糖苷与脂肪酸醇的酸催化的反应(Fisher反应)合成。此外，也可使用烷基多聚葡糖苷作为非离子型表面活性剂。非限制性实例为GD70。此外，也可使用非离子型的N-烷基化的、优选地N-甲基化的脂肪酸酰胺作为表面活性剂。
醇烷氧基化物包括：具有4-20个碳原子、优选6-19个C原子和更优选8-18个C原子的链长的疏水性部分，其中所述醇可为线型或酯化的；和亲水性部分，其包括具有2-30个重复单元的烷氧基化物单元，例如亚乙基氧、亚丙基氧和/或亚丁基氧。非限制性实例为：XP、XL、ON、AT、A、AO、TO。
合适的表面活性剂的其它实例报道于US20110275738A1、US7153516B2、US20080274073A1和US7767748B2中，并且特此包含其作为参考。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的2重量％-4重量％的量包括所述一种或多种表面活性剂。
在一种更优选的实施方式中，以2.2重量％、2.4重量％、2.6重量％、2.8重量％、3.0重量％、3.2重量％、3.4重量％、3.6重量％或3.8重量％、或者在其之间的任何量包括所述一种或多种表面活性剂。
相对低的量的表面活性剂的使用提供了如下优点：所得乳液是相对不太亲水的。因此，所得乳液吸引较少的水，从而提供不太粘性的乳液。这样的具有降低的粘性的乳液对于所选择的化学-技术应用是有价值的。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其以基于所述乳液的总重量的0.01重量％-10重量％的量进一步包括至少一种添加剂。
在一种更优选的实施方式中，所述添加剂选自：在化学-技术应用例如如下中使用的添加剂：胶水体系；化妆品；植物保护；纸的制备和处理；织物和皮革的生产和加工；涂料；药物应用；建筑；木材处理；水和气体阻隔物，其针对例如甲烷、二氧化碳、氡；针对放射性辐射的保护性涂层；或者具有细菌和/或微生物活性的添加剂。
在一种更优选的实施方式中，以0.01重量％-10重量％的量包括所述添加剂。更优选地，以0.05重量％-5重量％的量包括所述添加剂，和甚至更优选地，所述添加剂是以0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1.0重量％、1.1重量％、1.2重量％、1.3重量％、1.4重量％、1.5重量％、1.6重量％、1.7重量％、1.8重量％、1.9重量％、2.0重量％、2.1重量％、2.2重量％、2.3重量％、2.4重量％、2.5重量％、2.6重量％、2.7重量％、2.8重量％、2.9重量％或者其之间的任何值的量添加的。最优选地，要使用的添加剂的量取决于所述添加剂的功能并且对于本领域技术人员来说是明晰的。
添加剂可对所述乳液的生产具有积极影响，并且可向所述乳液提供一些期望的特性。可能使用的添加剂的实例特别是，用于优化皂化过程的碱，以及杀菌剂、染料、用于提高或降低粘度的粘度调节剂、防沫剂、消泡剂。本领域技术人员应清楚，这些仅是可能使用的添加剂的实例，并且其它选择也是可能的。
合适的添加剂的实例报道于US20110275738A1、US7153516B2、US20080274073A1和US7767748B2中，并且特此包含其作为参考。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中所述乳液具有30mPa.s-2000mPa.s的粘度，所述粘度是用布鲁克菲尔德(Brookfield)粘度计在20℃下测定。
在一种更优选的实施方式中，所述粘度为40mPa.s-1600mPa.s。更优选地，所述粘度为50mPa.s-1200mPa.s。最优选地，所述粘度为75mPa.s、100mPa.s、125mPa.s、150mPa.s、175mPa.s、200mPa.s、225mPa.s、250mPa.s、275mPa.s、300mPa.s、325mPa.s、350mPa.s、375mPa.s、400mPa.s、425mPa.s、450mPa.s、475mPa.s、500mPa.s、525mPa.s、550mPa.s、575mPa.s、600mPa.s、625mPa.s、650mPa.s、675mPa.s、700mPa.s、725mPa.s、750mPa.s、775mPa.s、800mPa.s、825mPa.s、850mPa.s、875mPa.s、900mPa.s、925mPa.s、950mPa.s、975mPa.s、1000mPa.s、1025mPa.s、1050mPa.s、1075mPa.s、1100mPa.s、1125mPa.s、1150mPa.s、1175mPa.s或其之间的任何值。
含水聚异丁烯乳液的粘度与良好的流动性质有关并且与操作的容易性以及处理所述乳液所需要的能量输入有关。比较低的粘度通常导致具有良好的流动性质的聚异丁烯乳液以及用于处理所述乳液的低的能量输入。
在一种优选的实施方式中，本发明提供含水聚异丁烯乳液，其中当在离心机中以2300G的转速处理60分钟时，所述乳液的水分离最高为50％。
在一种更优选的实施方式中，所述乳液当在离心机中以2300G的转速处理60分钟时的所述水分离最高为40％。更优选地，所述乳液当在离心机中以2300G的转速处理60分钟时的所述水分离最高为20％。甚至更优选地，所述乳液当在离心机中以2300G的转速处理60分钟时的所述水分离最高为10％。最优选地，所述乳液当在离心机中以2300G的转速处理60分钟时的所述水分离为9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0％或其之间的任何值。
降低的水分离程度通常与所述乳液的高的稳定性和保存期有关。例如，当在离心机中以2300G的转速处理60分钟时含水聚异丁烯乳液低于35％的水分离程度指示至少6个月的稳定性。优选地，本发明涉及稳定至少9个月的含水聚异丁烯乳液。更优选地，本发明涉及稳定至少12个月的含水聚异丁烯乳液。甚至更优选地，本发明涉及稳定至少18个月的含水聚异丁烯乳液。最优选地，本发明涉及稳定至少24个月的含水聚异丁烯乳液。
在第二方面中，本发明提供能通过包括如下步骤的方法获得的含水聚异丁烯乳液：
-将基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的聚异丁烯聚合物加热，任选地将所述聚异丁烯聚合物与基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的蜡和/或油混合，从而获得预混合物，
-将所述预混合物在以如下浓度包含一种或多种表面活性剂的水中在受控的流速下混合，从而获得预乳液：所述一种或多种表面活性剂最高为5重量％，该流速足够慢以形成所述预混合物的颗粒，和
-将所述预乳液均化，从而获得具有不大于100μm的平均粒度的所述聚异丁烯乳液。
在一种更优选的实施方式中，所述聚异丁烯乳液具有不大于90μm的平均粒度。更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于80μm的平均粒度。更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于70μm的平均粒度。甚至更优选地，所述聚异丁烯乳液具有不大于60μm的平均粒度。
在一种优选的实施方式中，本发明提供能通过如以上描述的方法获得的含水聚异丁烯乳液，其中所述乳液的平均粒度不大于50μm。
在一种更优选的实施方式中，所述聚异丁烯乳液是能通过如以上描述的方法获得的，其中所述平均粒度为100nm-40μm。更优选地，所述聚异丁烯乳液是能通过如以上描述的方法获得的，其中所述平均粒度为200nm-30μm。甚至更优选地，所述聚异丁烯乳液是能通过如以上描述的方法获得的，其中所述平均粒度为250nm-25μm。最优选地，所述聚异丁烯乳液是能通过如以上描述的方法获得的，其中所述平均粒度为500nm、750nm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或者其之间的任何值。
通过上述方法获得的含水聚异丁烯乳液的优点的一些是，所述聚异丁烯乳液的平均粒度显著降低，并且所述聚异丁烯乳液的粒度分布相对低。由此，获得具有小的平均粒度和均匀的粒度分布的聚异丁烯乳液，这导致所述乳液良好的流动性质、低的粘性、相对低的粘度以及如通过水分离实验所测定的高的稳定性。
通常，可认为用于乳液的合成的乳化过程由如下步骤构成：各个组分的预混合步骤以形成预乳液，和有效的乳化。为了实现液滴的一定细度，现有技术中已知若干种选择。潜在地有用的系统包括使用移动式旋转搅拌机、转子-定子装置、释压装置、均化器和其它爆破(喷射，blasting)装置、超声装置和膜乳化装置。
使用最多的是压力均化器装置。其原理是将预乳液或分散体预加压，之后强力地降压，由此将机械能传递至预分散体。根据这样的公知现有技术的常用系统包括反应容器和高压均化器例如APV Homogenizer Group的Gaulin15MR。该反应优先使用加热和冷却系统进行。使必要的组分集合在反应容器中，之后将混合物混合并且加热至一定温度。高温通常导致最终乳液中的分散相的较小的平均粒度。在这样做时，应当考虑各种组分的熔点和闪点。
一旦已经达到期望的温度，则将混合物输送通过均化器。高压均化器的使用保证分散剂相的组分的平均粒度的降低，其中所施加的压力可范围在从几百到一千巴的范围内。该过程是现有技术中公知的并且特别是在U.S.3579461和U.S.2009 0197105中被说到。一旦乳化过程完成，必须将该混合物冷却，优选冷却至室温。
通常，取决于均化条件以及聚异丁烯的分子量的大小，在乳化过程期间获得的颗粒将具有在10nm-100μm范围内的平均粒度。通常，可以说，平均粒度越小，乳液越稳定。
一旦形成了所述乳液，则停止均化过程并且所述乳液将被冷却。优选地，将所述乳液冷却至范围为20℃-40℃、优选20-25℃的期望的最终温度。如下是极其重要的：尽可能高效地进行该冷却过程，因为使所述乳液冷却的速度对所得乳液的品质有影响。向期望的温度的冷却能够实现得越快，则所得乳液的品质越高。此外，促进所述乳液尽可能高效和快速的生产在经济上是有利的。
在第三方面中，本发明提供如以上描述的含水聚异丁烯乳液在化学-技术应用例如如下中的用途：胶水体系；化妆品；植物保护；纸的制备和处理；织物和皮革的生产和加工；涂料；医疗或药物应用；建筑；木材处理；水和气体阻隔物，其针对例如甲烷、二氧化碳、氡；针对放射性辐射的保护性涂层。
如以上描述的组合物和方法导致具有非常细的颗粒的稳定乳液。粘度可从稀的液态乳液(另外参见实施例1-3到5-9)到高度粘滞的乳液(参见实施例4)变化。
实施例
在下文中，使用非限制性实例描述本发明，所述非限制性实例对本发明进行说明，并且其不意图也不可以被解释为限制本发明的范围。
以下为一些实施例。表中的值表示质量比率。
(*)稳定性试验是通过如下进行的：在离心机中加速，使得在乳液中发生加速陈化(aging)处理。当H2O分离低于35％时，至少6个月的稳定性是有保证的。
(**)粒度分布是使用Beckman Coulter LS 13 320激光衍射仪MW测定的。
实施例1
在第一实施例中，按照表1中所叙述的量称取化合物。
表1.用于制备根据实施例1的乳液的化合物的量和类型
Oppanol B30 250
硬脂酸 20
二乙醇胺 9
石蜡，熔点60℃ 220
生物杀灭剂 1
水 500
将220克具有60℃熔点的石蜡供给至不具有任何挡板(baffle)的圆壁容器。使用加热板将包括所述石蜡的所述容器加热至140℃。所述容器设置有混合装置并且搅拌速率设定为400rpm。
将250克Oppanol B30切割成最大为3克重量的小块，并且逐渐供给至包括所述石蜡的所述容器，使得Oppanol B30不凝结。监控石蜡与OppanolB30的混合物的粘度，直至恒定，从而获得预混合物。然后，将该预混合物冷却至70℃-80℃。
将均化器通过用热水(80℃)清洗(purge)30分钟而预热。将所述水排空并且向所述反应器供给500克水(70℃-80℃)。在制备期间向所述乳液添加水以将水的总量保持在水的最初质量±5重量％的范围内以补偿由于蒸发引起的水的损失。所述反应器设置有混合装置并且搅拌速率设定为600rpm。
随后，向该包括水(70℃-80℃)的反应器供给20克硬脂酸和10克二乙醇胺。
均化是以再循环开始的，其中在第一阶段中的压力设置为：在第一步骤中为250巴且在第二步骤中为20巴。
将所述预混合物(70℃-80℃)在2分钟-20分钟的时间跨度期间稳定地供给至处于涡流中的搅拌的水。监控乳液的平均粒度。第一阶段中的均化花费30-60分钟。第二阶段中的均化在第一步骤中在350巴下进行且在第二步骤中在30巴下进行。监控乳液的平均粒度。第二阶段中的均化花费约30-60分钟。第三阶段中的均化在第一步骤中在500巴下进行且在第二步骤中在50巴下进行。监控乳液的平均粒度。第三阶段中的均化花费约30-60分钟。
最后，将乳液冷却至室温，从而获得聚异丁烯乳液，其具有如表2中所描述的物理性质。
使用布鲁克菲尔德粘度计(LV-2)在100rpm下在室温(20℃)下测定所获得的乳液的粘度。
以借助于离心的稳定性方法通过水分离的百分数测定乳液的稳定性。在该方法中，将具有体积标记的样管用10mL经均化的测试乳液填充。将该具有乳液的样管置于离心机中60分钟并且以2300G的速度处理。
使用具有通用液体模块(Universal Liquid Module)的Beckman-CoulterLS13 320激光衍射粒度分析仪测定乳液的平均粒度和粒度分布。
表2.根据实施例1的乳液的所选物理性质
以类似方式，获得以下乳液。
实施例2
表3.用于制备根据实施例2的乳液的化合物的量和类型
Glissopal V1500 465.9
硬脂酸 17.7
二乙醇胺 7
Steareth-10 8.4
生物杀灭剂 1
水 500
表4.根据实施例2的乳液的所选物理性质
实施例3
表5.用于制备根据实施例3的乳液的化合物的量和类型
Glissopal V640 599
Polysorbate 40 15
Polysorbate 60 15
生物杀灭剂 1
水 370
表6.根据实施例3的乳液的所选物理性质
实施例4
表7.用于制备根据实施例4的乳液的化合物的量和类型
Oppanol B15 160.3
硬脂酸 17.7
二乙醇胺 14
Tamol NH7519 5.3
聚乙烯醇 20
生物杀灭剂 1
巴西棕榈蜡 40
石蜡,熔点60℃ 241.7
水 500
表8.根据实施例4的乳液的所选物理性质
表9.用于制备根据实施例5-9的乳液的化合物的量和类型
重量％(％wt.)＝重量％＝以重量计的百分数
理解，本发明不限于本文中所描述的实施例并且，可增加对所描述的实施例的调整或变化而不对权利要求进行重新评价。

Claims (15)

1.含水聚异丁烯乳液，其包括：
-基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的聚异丁烯，
-基于所述乳液的总重量最高为5重量％的至少一种表面活性剂，和
-任选的基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的至少一种蜡和/或油，
用水补足至100重量％，其特征在于所述聚异丁烯乳液的平均粒度不大于100μm。
2.根据权利要求1的含水聚异丁烯乳液，其中所述聚异丁烯乳液的平均粒度不大于50μm。
3.根据权利要求1或2的含水聚异丁烯乳液，其中所述聚异丁烯乳液的平均粒度不小于250nm且不大于25μm。
4.根据权利要求1-3任一项的含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的5重量％-60重量％的量包括所述聚异丁烯。
5.根据权利要求1-4任一项的含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的1重量％-70重量％的量包括所述水。
6.根据权利要求1-5任一项的含水聚异丁烯乳液，其中所述蜡选自包括如下的组：动物蜡、植物蜡、矿物蜡、石油蜡、聚烯烃蜡、酰胺蜡、化学改性蜡、以及其组合，和其中所述油选自包括如下的组：天然油和矿物油以及其组合。
7.根据权利要求6的含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的5重量％-50重量％的量包括所述蜡和/或所述油。
8.根据权利要求1-7任一项的含水聚异丁烯乳液，其中所述表面活性剂包括选自包括如下的组的原子团：羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根、磷酸根、烷基或苯基铵、吡啶咪唑或咪唑啉季铵、季N-阳离子、甜菜碱、聚醚、多元醇、脂肪酸或其衍生物、醇烷氧基化物和醇醚、以及这样的表面活性剂的任意组合。
9.根据权利要求8的含水聚异丁烯乳液，其中以基于所述乳液的总重量的2重量％-4重量％的量包括所述表面活性剂。
10.根据权利要求1-9任一项的含水聚异丁烯乳液，其以基于所述乳液的总重量的0.01重量％-10重量％的量进一步包括至少一种添加剂。
11.根据权利要求1-10任一项的含水聚异丁烯乳液，其中所述乳液具有30mPa.s-2000mPa.s的粘度，所述粘度是用布鲁克菲尔德粘度计在20℃下测定的。
12.根据权利要求1-11任一项的含水聚异丁烯乳液，其中当在离心机中以2300G的转速处理60分钟时，所述乳液的水分离最高为50％。
13.根据权利要求1-12任一项的含水聚异丁烯乳液，其能通过包括如下步骤的方法获得：
-将基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的聚异丁烯聚合物加热，任选地将所述聚异丁烯聚合物与基于所述乳液的总重量的1重量％-65重量％的蜡和/或油混合，从而获得预混合物，
-将所述预混合物在以如下浓度包含一种或多种表面活性剂的水中在受控的流速下混合，从而获得预乳液：所述一种或多种表面活性剂最高为5重量％，该流速足够慢以形成所述预混合物的颗粒，和
-将所述预乳液均化，从而获得具有不大于100μm平均粒度的所述聚异丁烯乳液。
14.根据权利要求13的含水聚异丁烯乳液，其中所述乳液的平均粒度不大于50μm。
15.根据权利要求1-14任一项的含水聚异丁烯乳液在化学-技术应用例如如下中的用途：胶水体系；化妆品；植物保护；纸的制备和处理；织物和皮革的生产和加工；涂料；医疗或药物应用；建筑；木材处理；水和气体阻隔物，其针对例如甲烷、二氧化碳、氡；针对放射性辐射的保护性涂层。
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