CN1049205C - 乳化剂及含有该类乳化剂的爆炸性乳剂 - Google Patents
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Abstract
阐述了由成分(I)与成分(II)的反应产物形成的乳化剂,成分(I)为某种羧酸或酸酐,或是其酯或酰胺衍生物与氨、至少一个胺,至少一个碱金属和/或至少一个碱土金属的反应产物。成分(II)为某种含磷酸,或这种含磷酸的金属盐,金属由下列一组金属中选择,包括:镁,钙、锶、铬、锰、铁、钼、钴、镍、铜、银、锌、镉、铝、锡、铅,及二或多种上述金属的混合物,这些乳化剂应用于油包水爆炸性乳剂中。
Description
本申请部分地为1989年6月16日提出的美国的编号为367,185申请的继续,而其(№.367,185)又是1986年11月14日提出的美国编号为931,333申请的继续。本申请还部分地为1987年12月23日提出的美国编号为137,303申请的继续。本申请还部分地为1988年11月1日提出的美国编号为265,877申请的继续,而其(№.265,877)为1987年12月23日提出的美国编号为137,301(现为美国专利4,828,633)申请的分案申请,这些前期的申请在此作为参考,并未收编于此。
本发明涉及用作乳化剂的新的组合物,以及含有这些组合物的爆炸性乳剂,具体地讲,本发明涉及的组合物为成分(I)与成分(II)的反应产物,成分(I)包括将某些羧酸、酸酐,其酯或其酰胺衍生物与氨,至少一个胺,至少一个碱金属和/或至少一个碱土金属反应所得到的产物,成分(II)为某些含磷酸,或这些含磷酸的金属盐,金属从下列一组金属中选择,包括:镁、钙、锶、铬、锰、铁、钼、钴、镍、铜、银、锌、镉、铝、锡、铅,或是二或多种上述金属的混合物,这些组合物可用作油包水型爆炸性乳剂的乳化剂。
先有的技术揭示了可应用于燃料及润滑剂中的大量的分散剂,其为羧酸酰化剂的衍生物。具体说,酰化剂是由含有至少约10个脂肪碳原子的,通常至少含有约30或至少50个脂肪碳原子的链烯(如:聚链烯如聚异丁烯)或其衍生物,与不饱和羧酸或其衍生物如:丙烯酸,甲基丙烯酸、马来酸,富马酸或马来酸酐的反应制备的。而分散剂的制备则通过羧酸酰化剂与胺(胺的特点为其结构中至少含有一个NH基),醇、活泼金属或活泼金属化合物,或上述化合物的组合物反应来进行的。涉及到该类羧酸衍生物制备的先有技术收载于美国专利4,234,435中。
还有建议,上述的羧酸衍生物组合物可经各种试剂进行后处理,以便修饰和改善这些组合物的特性。上述酰化剂与胺反应所制备的酰化的氮组分可进行后处理,如,将如上形成的酰化的氮组分与一或多种后处理剂,如磷酸,氧化硼,氧化硼的水合物,卤化硼,硼酸,硼酸酯,二硫化碳,硫,氯化硫,链烯的氰化物,羧酸酰化剂,酸酐,酮,环氧化物等接触。涉及到的用上述试剂对羧酸酯和胺分散剂进行后处理的技术,收载于各种专利中,如美国专利4,203,855(19卷,16-24行)和美国专利4,234,435(42卷,33-46行)
美国专利4,234,435描述了用各种后处理剂极包括烃基的硫代磷酸盐和烃基的硫代亚磷酸盐,对酰化胺进行后处理所制备的含有羧酸衍生物组分的润滑油(41卷,67-68行)。
金属的二硫代磷酸盐,尤其是锌盐在润滑剂中用作极压(E.p)剂,防腐蚀剂及抗氧化剂,在美国专利3,390,082;4,263,150;4,282,171;4,289,635;4,308,154;4,320,019;4,357,250;4,417,990和4,446,039中均有报告。
美国专利4,329,249;4,368,133;4,435,297;4,447,348;4,448,703和4,666,620揭示了含氮羧化分散剂在碱性水溶液中的用途。这些分散剂是通过含有至少一个约为12-500个碳原子的烃基取代基的羧酸酰化剂与至少一个N-(羟基取代的烃基)胺,该胺的羟基取代的聚(烃氧)的类似物,或其混合物反应制备的。这些专利表明,优选的酰化剂包括取代的琥珀酸或酸酐,如聚异丁烯取代的琥珀酸酐。可应用的胺包括伯、仲、叔链烷醇胺,如二乙基乙醇胺。含氮分散剂可用于将油溶性的,水溶性的官能添加剂分散于碱性水溶液,官能添加剂中,可被分散的为O,O′-二(异辛基)-二硫代磷酸锌盐。
美国专利4,772,739报告了含氮和含磷组分在碱性水溶液中作为极压添加剂,载荷添加剂和抗磨添加剂。含氮和含磷组分通过:(A):至少为一个羧酸酰化剂,与(B):至少为一个特点为结构中含有至少一个HN<基团的胺及(C):至少为具有下式的含磷酸反应来制备。
其中各X1、X2、X3及X4分别为氧或硫。每个m为0或1,每个R1和R2分别为烃基。
欧洲申请0,156,572表明,含有共价键合的疏水部分和亲水部分的化合物,可用作油包水乳剂的表面活性剂。疏水部分为饱和或不饱和的C30-50的烃链,而亲水部分含有阴离子基团,如磷酸基,膦酸基,硫酸基,磺酸基及羧甲基,实例1揭示了从聚(异丁烯)琥珀酸酐、乙醇胺及磷酸衍生的化合物。其它实例表明,二乙醇胺或三(羟甲基)氨基乙烷可取代乙醇胺应用于实例1中。
油包水爆炸性乳剂典型地包括一不连续的氧化剂相(其含有至少一个供氧成分如硝酸铵)及一连续有机相(其含有至少一个含碳燃料),及乳化剂。这种油包水爆炸性乳剂的乳化剂实例收录于美国专利3,447,978;3,765,964;3,985,593;4,008,110;4,097,316;4,104,092;4,110,134;4,149,916;4,149,917;4,218,272;4,259,977;4,357,184;4,371,408;4,391,659;4,404,050;4,409,044;4,448,619;4,453,989;及4,534,809;以及英国专利申请2,050,340A。
美国专利4,216,040表明,油包水乳剂爆炸剂具有不连续的水相,连续的油相或水不混溶性液体有机相及有机阳离子乳化剂,其包括亲脂部分和亲水部分,亲脂部分为不饱和烃链。
美国专利4,708,753表明,油包水乳剂包括(A),连续的油相;(B),不连续的水相;(C),由(C)(I)和(C)(II)衍生的低乳化量的至少一个盐,(C)(I)至少为一个烃基取代的羧酸或酸酐,或是这些羧酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,(C)(I)的烃基取代基平均含有约20到500个碳原子;(C)(II)至少为一个胺,和(D)官能量的至少是水溶性,油不溶性的,可以溶于上述水相中的官能添加剂。当官能添加剂(D)为供氧盐如硝酸铵时,这些乳剂为爆炸性乳剂。
美国专利4,710,248表明,乳剂爆炸性组分包括:分散于燃料连续相中的不连续的氧化剂相,燃料连续相中含有改性剂,其包含亲水部分和亲脂部分。亲水部分为羧酸或是可水解为羧酸的基团。亲脂部分为饱和或不饱和烃链,乳剂爆炸性组分的pH值高于4.5。
美国专利4,822,433表明,爆炸性乳剂组分包括含有供氧成分的不连续相和有机溶媒形成的连续相,于此,供氧成分与有机溶媒可形成乳剂,在无其它添加剂时,该乳剂60℃时测得的电导不超过60,000picomhos/meter。参考文献表明,当含有改性剂—其也具有乳化剂的作用时,也可达到该电导。改性剂包括:亲水部分和亲脂部分,亲脂部分可从聚(链烯)琥珀酸酐衍生出。数均分子量在400到5000的聚(异丁烯)琥珀酸酐被认为特别有用。具有极性的亲水部分的分子量不超过450,且可由多元醇、胺、酰胺,烷醇胺及杂环类衍生得到。该文献的实例5说明了聚异丁烯琥珀酸酐(数均分子量为1200)与乙醇胺的1∶1的缩合物作为改性剂的应用,其中乙醇胺已经与一摩尔磷酸形成了单磷酸衍生物。该实例所展示的乳化剂可用于制造炸药的乳剂。
南非专利87/8540表明,爆炸性组分包括至少含有一个供氧成分的不连续的氧化剂相,至少含有一个与水不混溶性有机液体的连续的有机相,和乳化量的至少一个由(A),(B),和(C)衍生得到的含氮乳化剂,其中,(A)至少为一羧酸酰化剂,(B)至少为一多元胺,(C)至少为一个酸或至少可与上述多元胺形成盐的酸生成的化合物。(A)包括:例如聚异丁烯琥珀酸或聚异丁烯琥珀酸酐,(B)包括例如:亚烷基多元胺,(C)包括例如:磷酸(如O,S-二烷基三硫代磷酸)。这些爆炸性组分可以是油包水乳剂或是油包熔化物乳剂。
本发明提供了成分(I)与成分(II)反应产物所形成的组分。
成分(I)包括:
(A):(A)(i)与(A)(ii)的反应产物
(A)(i)至少为一个羧酸或酸酐,或由酸或酸酐衍生的酯或酰胺。
(A)(ii)氨,至少为一个胺,至少为一碱金属和/或至少一个碱土金属;或是
(B)组分包括:
(B)(i):(B)(i)(a)与(B)(i)(b)的反应产物,(B)(i)(a)至少为一高分子量的烃基取代的羧酸或酸酐,或由这些高分子量酸或酸酐衍生得到的酯或酰胺。(B)(i)(b)为氨,至少为一个胺,至少为一个碱金属和/或至少一个碱土金属。成分(B)(i)(a)含有至少一个平均约20到500个碳原子的烃基取代基。
(B)(ii)为(B)(ii)(a)与(B)(ii)(b)的反应产物,(B)(ii)(a)至少为一个低分子量羧酸或酸酐,或由此低分子量酸或酸酐衍生得到的酯或酰胺;(B)(ii)(b)为氨,至少为一个胺,至少为一个碱金属和/或至少为一个碱土金属。(B)(ii)(a)有选择地至少含有一个平均约达到18个碳原子的烃基取代基。
(C)组分包括:
(C)(i)为(C)(i)(a)与(C)(i)(b)的反应产物,(c)(i)(a)至少为一个高分子量的烃基取代的多元羧酸或酸酐,或由高分子量多元羧酸或酸酐衍生得到的酯或酰胺;(c)(i)(b)为氨,至少为一胺,至少为一碱金属和/或至少一个碱土金属。成分(c)(i)(a)至少含有一个平均约为20到500碳原子的烃基取代基。
(c)(ii)为(c)(ii)(a)与(c)(ii)(b)的反应产物,(C)(ii)(a)至少为一个低分子量多元羧酸或酸酐,或此低分子量多元羧酸或酸酐衍生得到的酯或酰胺。(C)(ii)(b)为氨、至少为一个胺,至少为一个碱金属和/或至少为一个碱土金属;成分(C)(ii)(a)有选择地至少含有一个平均约达18碳原子的烃基取代基。
前述之成分(C)(i)和(C)(ii)通过(C)(iii)偶联起来,(C)(iii)至少为含有(C)(iii)(a)-两或多个伯氨基,(C)(iii)(b)-两或多个仲氨基,(C)(iii)(c)-至少一个伯氨基和至少一个仲氨基,(C)(iii)(d)-至少两个羟基,或(C)(iii)(e)-至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基的化合物。
(D)为(A),(B)及(C)中两种或多种成分的混合物
成分(II)包括:
其中,X1,X2,X3和X4分别为氧或硫,a和b可分别为0或1,R1和R2分别为烃基;或
(B′)至少为一个上述含磷酸(A′)衍生得到的盐,并且至少一个金属由包括:镁、钙、锶、铬、锰、铁、钼、钴、镍、铜、银、锌、镉、铝、锡、铅,及二或多种上述金属混合物的一组金属中选择。或是
(C′)为(A′)和(B′)的混合物
当成分(II)是(A′)时,成分(I)为(B),(C)或为(B)和(C)的混合物。本发明进一步提供了包括前述组分的提浓物。本发明进一步提供了由含有至少一个供氧成分的不连续的氧化剂相,含有至少一个含碳燃料的连续有机相,和乳化量的前述组分所构成的爆炸性乳剂。
用于本说明书和权利要求书中的“乳剂”一词,不仅包括油包水乳剂,而且包括在低于乳剂形成温度时所形成的不连续相为固体或以过冷液滴形式存在的由乳剂衍生得到的爆炸性组分。
这里所用的“烃基”一词包括:
(1)烃基,即,脂肪基(如:烷基或烯基),脂环基(如:环烷基,环烯基),芳香基,脂肪-和脂环-取代的芳香基等,以及类似的环基,即环为分子的一端与另一端结合形成的(即:两个指明的基团结合形成脂环基);
(2)取代的烃基,即,含有非烃类基团的烃基,在本发明范围中,其不改变烃基的主要的烃基性质,对该技术精通者将了解这些基团,包括:例如醚一,氧代一,卤素一(如,氯和氟),烷氧基、巯基、烷巯基,硝基,亚硝基,硫氧基等。
(3)杂化基团,即,本发明中的基团当烃基特性占优势时,除碳原子外在环或链中还有杂原子存在,对于本领域人员来说,杂原子显然包括:如硫、氧、氮、及如吡啶基、呋喃基、硫苯基,咪唑基等的这类取代基。
通常,烃基中每含有10个碳原子则非烃基或杂原子数不超过3个,优选为不超过一个。典型地烃基中无这类基团或杂原子,因此,其将为纯烃基。
当每10个碳-碳键中存在不多于一个烯键时,烃基团优选不饱和炔,不饱和烯。烃基通常是完全饱和的,因此,不含不饱和烯。
这里所用的与烷基、烯基、烷氧基、及类似基团相连系的“较低”一词,目的在于描述总共含最多7个碳原子的这类基团。
“水溶性”一词指物质在25℃时溶于水中的程度至少达到每100ml水中溶解1克。
“油溶性”一词指物质在25℃时于矿物油中溶解的程度至少达到每100ml油中溶解1克。成分(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)及(C)(ii)(a):
成分(B)(i)(a)和(C)(i)(a)为高分子量的烃基取代的羧酸或酸酐,或由其衍生的酯或酰胺。具有代表性的这些高分子量酸或酸酐或衍生物含有平均大约20到500碳原子的烃基取代基,较优选的约为30到500碳原子,较优选的为40到500碳原子,更优选的约为50到500碳原子。
成分(B)(ii)(a)和(C)(ii)(a)为低分子量羧酸或酸酐,或由此衍生的酯或酰胺。这些低分子量的酸或酸酐或衍生物可选择地包括大约多达18碳原子的烃基取代基,优选约4到18碳原子,较优选为大约8到18碳原子,更优选的大约为10到18碳原子,更优选的为12到18碳原子。烃基取代基可以从下列一组化合物中的至少一个衍生得到,包括:乙烯、丙烯、1-丁烯,异丁烯,1-戊烯,2-甲基-1-丁烯,3-甲基-1-丁烯,1-己烯,1-庚烯,1-辛烯,苯乙烯,1-壬烯,1-癸烯,1-十一烯,1-十二烯,1-十三烯,1-十四烯,1-十五烯,1-十六烯,1-十七烯及1-十八烯,烃基取代基可由下列的α-链烯部分衍生得到,如:C15-18α-链烯,C12-16α-链烯,C14-16α-链烯,C14-18α-链烯,C16-18α-链烯,等。
成分(A)(i)可以是低分子量或高分子量羧酸或酸酐,或由其衍生的酯或酰胺,当本发明的组分用作爆炸性乳剂的乳化剂时,这些组分可溶于这些乳剂的有机相中,成分(A)(i)中的碳原子数对于这些组分所需溶解度作用很大,成分(I)和(II)的碳原子数之和必须足以提供组分的油溶性。通常,如果成分(A)(i)含有大量碳原子,则组分(A)(ii)和(II)可从含有较少碳原子的化合物中选择,相反,如果成分(A)(ii)和/或(II)含有大量碳原子,则成分(A)(i)可从含有较少碳原子的化合物中选择,通常,为得到所需的烃溶解性,成分(A)(i),(A)(ii)和(II)的碳原子总数应至少为约10个碳原子,优选至少约为30个碳原子,较优选的至少约为50碳原子。
成分(A)(i),(B)(i)(a)和(B)(ii)(a)可以是一元或多元羧酸或酸酐,或为由其衍生得到的酯或酰胺。成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)为多元羧酸或酸酐,或由其衍生的酯或酰胺,这些成分中的每一个都可以是脂肪的或芳香的。这些成分可含有极性取代基,所含有的取代基的比例不足以达到明显改变酰化剂的特性。典型的合适的极性取代基包括卤素,如氯、溴,氧代基,氧基,甲酰基,亚氧硫基,亚磺酰基,硫代基,硝基等。这些组分如果含有极性取代基,除羧基外,这些极性取代基的重量最好不超过组分烃基部分总重量的约10%。
期望用于本发明的低分子量单羧酸包括饱和和不饱和酸,可以应用的酸包括:例如甲酸、乙酸、氯代乙酸、丙酸、丁酸、丙烯酸、苯甲酸、丁酸、环己酸、十二烷酸、棕榈酸,癸酸,油酸,月桂酸、硬脂酸、肉豆寇酸、亚油酸、亚麻酸、环烷酸、氯代硬脂酸、高油酸等。由这些酸衍生的酸酐、酯及酰胺也可以使用,前述的两或多种物质的混合物也可以使用。
可以使用的低分子量的多元羧酸和酸酐的例子包括二羧酸和衍生物,如马来酸、马来酸酐、氯代马来酸酐、丙二酸、琥珀酸、琥珀酸酐、戊二酸、戊二酸酐、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、戊烯二酸、柠康酸、衣康酸、烯丙基琥珀酸、十六烷基丙二酸、四聚丙烯取代的琥珀酸酐,等。也可使用由这些酸和酸酐衍生的酯和酰胺。
有关这些低分子量羧酸的深入讨论,可在Kirk-Othmer的“EncycloPedia of Chemical Technology”第三版,1978,John Wiley & Sons,New Yozk,pp.814-871中找到。这些页作为参考收编于此。
其中,R为大约最多18碳原子的烃基,优选大约4-18碳原子,较优选约8-18碳原子,较优选10-18碳原子,较优选12-18碳原子,较优选16-18碳原子,R优选不饱和碳-碳键低于10%的脂肪或环脂肪烃基。这种基团包括,例如4-丁基环己基,二(异丁基),癸基等,烃基可从如乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、2-甲基-1-丁烯,3-甲基-1-丁烯,1-己烯,1-庚烯,1-辛烯,苯乙烯,1-壬烯,1-癸烯,1-十一烯,1-十二烯,1-十三烯,1-十四烯,1-十五烯,1-十六烯,1-十七烯,1-十八烯等链烯衍生得到,烃基还可从如C15-18α-链烯,C12-16α-链烯,C14-16α-链烯,C14-18α-链烯,C16-18α-链烯等链烯部分衍生得到。
单羧酸包括异脂肪酸,如:含有一或多个低级非环侧烷基的酸。这些酸经常含有一个具有大约14到20个饱和的脂肪碳原子的,且至少含有一个但通常不多于4个非环侧烷基的主链。在本发明范围中,这些酸根据主链和侧链碳原子总数被划分为低分子量和高分子量酸。低分子量酸最多含约18个碳原子,而高分子量酸约含有20或更多碳原子。酸的主链为:例如,从十四烷,十五烷,十六烷,十七烷,十八烷,和二十烷衍生的基团。侧链基团优选低级烷基,如甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,异丁基,叔丁基,正己基,或含有最多约为7个碳原子的其它基团。侧基也可以是极性取代的烷基,如:氯甲基,溴丁基,甲氧乙基,等。但是优选每个基团中不超过一个极性取代基者。异脂肪酸的具体实例包括,10-甲基-十四烷酸,11-甲基-十五烷酸,3-乙基-十六烷酸,15-甲基-十七烷酸,16-甲基-十七烷酸,6-甲基-十八烷酸,8-甲基-十八烷酸,10-甲基-十八烷酸,14-甲基-十八烷酸,16-甲基-十八烷酸,15-乙基-十七烷酸,3-氯甲基-十九烷酸,7,8,9,10-四甲基-十八烷酸,及2,9,10-三甲基-十八烷酸。
异脂肪酸包括将市售的例如含有16到大约20碳原子的脂肪酸,进行异构化制备的侧链酸。适用的方法包括:在高于250℃,约200到700psi(磅/平方英寸)压力下,加热脂肪酸,蒸馏粗异构化的酸,氢化该馏分得到基本上饱和的异构化的酸,该异构化过程可被如:矿粘土,硅藻土、氯化铝,氯化锌,氯化铁,或其它的Friedel-Crafts催化剂催化,催化剂浓度可低达异构混合物的0.01%,但通常为0.1%到3%。水也可促进异构化,因而少量水,约为0.1%到5%加入异构混合物中以促进反应。可用来衍生制备异脂肪酸的不饱和脂肪酸包括:油酸、亚油酸、亚麻酸,以及市售脂肪酸混和物,如:高油酸。
在该技术中,熟悉的高分子量一元或多元羧酸及酸酐在下列美国、英国及加拿大专利中详细描述,如:美国专利3,024,237;3,087,936;3,163,603;3,172,892;3,215,707;3,219,666;3,231,587;3,245,910;3,254,025;3,271,310;3,272,743;3,272,746;3,278,550;3,288,714;3,306,907;3,307,928;3,312,619;3,341,542;3,346,354;3,367,943;3,373,111;3,374,174;3,381,022;3,394,179;3,454,607;3,346,354;3,470,098;3,630,902;3,652,616;3,755,169;3,868,330;3,912,764;4,234,435;及4,368,133;英国专利944,136;1,085,903;1,162,436;及1,440,219;及加拿大专利956,397。这些专利收编于此,以参考其中的这些酸、酸酐及制备方法。
如前述专利所示,有几种方法可制备这些高分子量的酸及酸酐。这种方法通常包括:(1)不饱和烯的羧酸、酰卤、酸酐或酯反应物与(2)不饱和烯烃或氯化烃于100-300℃的温度范围内反应。氯化烃或不饱和烯烃反应物优选含有至少约10个碳原子,较优选至少约20碳原子,较优选至少约30碳原子,较优选至少约40碳原子,较优选至少约50碳原子,并在上述的这些常规限制内可含有极性取代基,油溶侧链基团,并且可以不饱和。
当制备烃基取代的羧酸时,羧酸反应物通常对应于分子式:R0-(COOH)n′,其中R0的特点为含有至少一个不饱和烯的碳-碳共价键,n为1到6的整数且优选1或2。酸性反应物也可以是酰卤、酸酐、酯或其它相当的酰化剂及一或多种其混合物。通常,酸性反应物的碳原子总数不超过约20,优选不超过约10,且通常不超过6。优选酸性反应物在相应于至少一个羰基官能团的α-,β-位含有至少一个烯键。代表性的酸性反应物为丙烯酸,甲基丙烯酸,马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、柠康酸、柠康酸酐、中康酸、戊二酸、氯代马来酸、乌头酸、巴豆酸、甲基巴豆酸、山梨酸、3-己烯酸、10-癸烯酸等。优选的酸反应物包括:丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸和马来酸酐。
用于制备这些高分子量羧酸及酸酐的不饱和烯烃反应物和氯化烃反应物可以是高分子量的,基本上饱和的石油馏分和基本上饱和的链烯聚合物及相应的氯化产物。适用的聚合物及氯化聚合物由2到约30个碳原子的单链烯衍生得到,优选2到约20个碳原子,较优选2到约12碳原子,较优选2到约8碳原子,较优选2到约6个碳原子。适用的聚合物为1-单-链烯,如:乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯,1-己烯,1-辛烯,2-甲基-1-庚烯,3-环己基-1-丁烯,及2-甲基-5-丙基-1-己烯。中间链烯的聚合物,即烯键不在末端的链烯,也可适用。例如:2-丁烯、3-戊烯、4-辛烯等。
如上述的1-单-链烯相互之间的共聚物,以及与其它可共聚的烯类物质如:芳香链烯、环链烯,和聚链烯的共聚物,也是不饱和烯反应物的有用途的来源。这类共聚物包括,如异丁烯与苯乙烯共聚物,异丁烯与丁二烯的共聚物,丙烯与异戊二烯的共聚物,丙烯与异丁烯的共聚物,乙烯与戊间二烯的共聚物,异丁烯与氯丁二烯的共聚物,异丁烯与对一甲基-苯乙烯的共聚物,1-己烯与1,3-己二烯的共聚物,1-辛烯与1-己烯的共聚物,1-庚烯与1-戊烯的共聚物,3-甲基-1-丁烯与1-辛烯的共聚物,3,3-二甲基-1-戊烯与1-己烯的共聚物,异丁烯与苯乙烯及戊间二烯的共聚物,等。
由于烃的溶解性,前述的用来制备本发明中高分子量羧酸及酸酐的共聚物优选基本上是脂肪的及基本上饱和的共聚物,即,按重量,其应该至少含有80%,优选至少95%的部分来源于脂肪单一链烯。较优选的为,其含有的烯键的不超过总碳-碳共价键数的5%。
本发明的一具体内容为:在有路易斯酸催化剂存在下(如:氯化铝,三氟化硼),通过将含有约35%到约75%重量的丁烯和30%到约60%重量的异丁烯的C4精炼油气进行共聚化,可得到聚合物和氯化聚合物。这些聚异丁烯优选主要含有(即,大于总的重复单位的80%)异丁烯构型重复单位。
用于制备高分子量羧酸及酸酐的氯化烃及不饱和烯烃,优选每分子含有约达500个碳原子者。优选的高分子量羧酸及酸酐为那些含有约20到500个碳原子烃基者,较优选约从30到500个碳原子,较优选约40到500碳原子,较优选约50到500碳原子。
高分子量羧酸及酸酐的制备,还可通过:将高分子量烃(如上述的链烯聚合物)卤化,得到一多卤化产物,将该多卤化产物转为聚腈,然后将其水解来完成。也可通过用高锰酸钾硝酸或类似的氧化剂氧化高分子量的多元醇来制备。另一个方法包括将链烯或极性取代的烃(如氯代聚异丁烯)与不饱和的多元羧酸(如枸椽酸脱氢所制备的2-戊烯-1,3,5-三羧酸)反应。
高分子量羧酸及酸酐还可通过氯化羧酸,酸酐,酰卤等与不饱和烃或取代的不饱和烯烃(如前述的聚链烯及取代的聚链烯)的反应,按美国专利3,340,281中所述的方法制备。该专利作为参考收编于此。
低-及高分子量羧酸酐可通过相应酸脱水得到,将酸加热到高于大约70℃时,即可很容易地完成脱水过程,优选在脱水剂存在下,如乙酸酐。环酸酐通常由羧基之间距离不超过三个碳原子的多元羧酸来制备,如由取代的琥珀酸或戊二酸制备,而线型酸酐通常由羧基相隔4或更多碳原子的多元羧酸来制备。
这里所使用的低分子量和高分子量羧酸包括那些成酸衍生物(除酸酐外)如,酰卤等。因此权利要求中所用的“羧酸”一词,在这还指这些酸的酰卤。酰卤可按已知的方法,通过羧酸或其酸酐与卤化剂(如:三硼化磷,五氯化磷或氯化硫)反应来制备。
烃基取代的琥珀酸及酸酐,为优选的高分子量的羧酸及酸酐,这些酸及酸酐可通过马来酸酐与链烯或氯化烃(如氯化的聚链烯)反应来制备。反应仅将两个反应物在约100℃到300℃的温度范围内加热,优选100℃到200℃。该反应产物为烃基取代的琥珀酸酐,其中取代基由链烯或氯化烃衍生得到。如果需要,该产物可以按标准氢化方法氢化除去全部或部分烯不饱和共价键。烃基取代的琥珀酸酐可以用水或蒸汽处理水解得到相应的酸。高分子量烃取代的琥珀酸及酸酐可用下式表示:其中,R为烃基取代基,优选R含有约20到500碳原子,较优选从约30到500碳原子,较优选从约40到500碳原子,更优选约从50到500碳原子。
用于制备羧酸酯衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)及(C)(ii)(a)的醇:
用于制备本发明中羧酸酯衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)及(C)(ii)(a)的醇包括下列通式的化合物:
R1-(OH)m其中R1为通过碳-氧键与-OH基相连的单价或多价有机基团(即,-COH其中碳不是羰基的部分),m为1到10的整数,优选2到6。这些醇可以是脂肪的,环脂肪的,芳香的,及杂环的,包括脂肪取代的环脂肪醇,脂肪取代的芳香醇,脂肪取代的杂环醇,环脂肪取代的脂肪醇,环脂肪取代的杂环醇,杂环取代的脂肪醇,杂环取代的环脂肪醇及杂环取代的芳香醇,除聚氧化烯醇外,与分子式R1-(OH)m相应的一元及多元醇优选含有不超过约40个碳原子,较优选不超过20个碳原子,醇可以含有非烃取代基或基团,其不影响本发明中醇与烃基取代的羧酸或酸酐的反应。
这类非烃取代基或基团,包括低级烷氧基低级烷基、巯基、硝基,以及象-O-,及-S-的插入基团。(例如,如象在这类基团中-CH2CH2-X-CH2CH2-,其中X为-O-或-S-)。
适于制备本发明中酯衍生物的聚氧化烯醇为市售的聚氧化烯醇,其包括聚氧乙基化胺,酰胺,及季盐,其可以从ArmowrIndustrial Chemical Co.得到,名称为ETHODUOMEEN的聚乙氧化的高分子量脂肪二胺;ETHOMEEN,聚乙氧化脂肪胺,其含有约8到18碳原子的烷基;ETHOMID,聚乙氧化高分子量酰胺;及ETHOQUAD,由长链胺衍生的聚乙氧化氯化季胺盐
适用的聚氧化烯醇及相应衍生物,包括烃基醚以及醇与各种羧酸反应得到的羧酸酯。所述的烃基为烷基,环烷基、烷芳基、芳烷基、烷芳基烷基等,含有约达40个碳原子。具体的烃基包括:甲基、丁基、十二烷基、甲苯基、苯基、萘基、十二烷基苯基、对一辛基苯基乙基,环己基等。用于制备酯衍生物的羧酸为一元或多元羧酸,如乙酸、戊酸、月桂酸、硬脂酸、琥珀酸及烷基或烯基取代的琥珀酸,其中的烷基或烯基含有最多约达20个碳原子。这类醇可由各种来源得到,例如:pLURONICS为多元醇,可从WyandotteChemical CozPozation得到;pOLYGLYCOL 112-2,由环氧乙烷和1,2-环氧丙烷衍生的液体三元醇,可从DowChemical Co.得到;而TERGITOLS,十二烷基苯基或壬基苯基聚乙二醇醚,及UCONS聚(亚烷基)二醇及其各种衍生物,均可从Union Carbide CorPoration得到。然而,所用的醇要求每分子聚氧化烯醇必须平均含有至少一个游离醇羟基。为描述这些聚氧化烯醇,醇羟基连接于不形成芳香环的碳原子上。
用于本发明中的醇还包括:亚烷基二醇及聚氧化烯醇,如:聚氧乙烯醇,聚氧丙烯醇,聚氧丁烯醇等。这些聚氧化烯醇(有时被称为:聚乙二醇)可含有最多约为150个氧化烯基,而亚烷基约含有2到8个碳原子,这种聚氧化烯醇通常为二元醇,即分子的每个末端均接有OH基。为了这种聚氧化烯醇的适用性,其至少应该含有一个这种OH基。而剩余的OH基可以用含有多达20个碳原子的一价的。脂肪的,或芳香的羧酸酯化,如:乙酸、丙酸、油酸、硬脂酸、苯甲酸等。这些亚烷基二醇及聚亚氧烷基乙二醇的单醚也可适用,包括这些亚烷基二醇及聚亚氧烷基乙二醇的单芳基醚、单烷基醚及单芳烷基醚。这类醇可用下列分子式表示:
HO-(-RAO-)PRB-ORC其中RA和RB分别为约含有2到8个碳原子的亚烷基,RC为芳基(如苯基),低级烷氧基苯基或低级烷基苯基,或低级烷基(如:乙基、丙基、叔丁基、戊基等);以及芳烷基(如:苄基、苯乙基、苯丙基,对一乙基苯乙基、等);p为0到8,优选2到4,亚烷基为亚乙基或1,2-亚丙基,p至少为2,聚亚氧烷基乙二醇及其单醚均适用。
本发明中适用的一元及多元醇包括单羟基及多羟基芳香化合物。一元及多元酚及萘酚为优选的羟基芳香化合物,这些羟基取代的芳香化合物,除羟基取代基外,可含有其它取代基,如卤素烷基、烯基、烷氧基,烷基巯基,硝基等;通常,羟基芳香化合物将含有1至4个羟基。芳香羟基化合物由下列具体实例说明:酚,对-氯酚,对-硝基酚、β-萘酚,α-萘酚,甲酚,间苯二酚,邻苯二酚,香芹酚,百里酚,丁子香酚,p,p′-二羟基-双苯基,氢醌、焦棓酚,间苯三酚,己基间苯二酚,苔黑素,quaiacol,2-氯酚,2,4-二丁基酚,丙烯-四聚物取代酚,双十二烷基酚,4,4′-亚甲基-双-亚甲基-双-酚,α-癸基-β-萘酚,聚异丁烯基-(分子量约为1000)-取代的酚。庚基酚与约0.5摩尔甲醛的缩合产物,辛基酚与丙酮的缩合产物。二(羟苯基)氧化物,二(羟苯基)硫化物,二(羟苯基)二硫化物,及4-环己基酚,酚本身及脂肪烃取代的酚,如含有多达3个脂肪烃取代基的烷基化酚,均适用。每个脂烃取代基可含有约100个或更多碳原子,通常将含有1到约20个碳原子。烷基和烯基为优选的脂烃取代基。
可以应用的一元醇的更具体的例子包括:甲醇、乙醇、异辛醇、十二烷醇、环己烷醇、环戊烷醇、二十二醇、三十六烷醇、新戊醇、异丁醇。苄醇,β-苯乙醇,2-甲基环己醇、β-氯乙醇,乙二醇单甲醚,乙二醇单丁醚,二甘醇单丙醚,三甘醇单十二醚,乙二醇的-油酸酯二甘醇-硬脂酸酯,仲戊醇、叔丁醇、5-硼-十二烷醇,硝基辛醇,甘油的二油酸酯,用于本发明中的醇可以是不饱和醇,如:烯丙醇,肉桂醇,1-环己烯-3-醇及油醇。
适用于本发明的其它具体的醇为醚醇和氨基醇,包括,例如:亚氧烷基、氧化亚芳基、氨基亚烷基取代的醇,含有一或多个亚氧烷基,氨基亚烷基或氨基亚芳基一氧化亚芳基的氨基亚芳基,这些醇的例子为:溶纤剂(Union Carbide公司的产品,乙二醇及其衍生物的单及二烷基醚),卡必醇(Union Carbide公司的产品。二甘醇及其衍生物的单及二烷基醚),苯氧乙醇,庚基-苯基-(氧化丙烯)6-OH,辛基-(氧化乙烯)30-OH,苯基-(氧化辛烯)2-OH,单-(庚基苯基氧化丙烯)取代的甘油,聚(氧化苯乙烯),氨基乙醇,3-氨基乙基戊醇、二(羟乙基)胺、对一氨基酚,三(羟丙基)胺,N-羟乙基亚乙二胺,N,N,N′,N′-四羟基三亚甲基二胺,等。
优选的多元醇含有约2到10个羟基,例如其可由上述的亚烷基乙二醇及聚亚氧烷基乙二醇,如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、三丙二醇、二丁二醇,三丁二醇、及其它亚烷基乙二醇及聚亚氧烷基乙二醇,其中亚烷基含有2到8个碳原子。
其它适用的多元醇包括:甘油、甘油的单油酸酯,甘油的单硬脂酸、甘油的单甲醚、季戊四醇、9、10-二羟基硬脂酸E-丁酯、9、10-二羟基硬脂酸甲酯、1、2-丁二醇,2、3-己二醇、2、4-己二醇。四甲基乙二醇、赤藓醇、阿糖醇、山梨醇、甘露糖醇、1,2-环己二醇、及二甲苯乙二醇、如糖、淀粉、纤维素等碳水化合物也可使用,例如:碳水化合物,葡萄糖、果糖、蔗糖、鼠李糖、甘露糖、甘油醛、及半孔糖。
多元醇含有至少3个羟基,其中部分(并非全部)羟基被含有约8到30碳原于的脂肪单羧酸酯化,如辛烷酸,油酸,硬脂酸,亚油酸,十二烷酸或高油酸均可使用,部分酯化的多元醇的特例有,山梨醇单油酸酯,山梨醇二硬脂酸酯,甘油单油酸酯,甘油单硬脂酸酯,赤藓醇双十二酸酯,等,
适用的醇还包括:最多含有12个碳原子的多元醇,尤其是含有约3到10个碳原子的多元醇,这类醇包括:甘油、赤藓醇、季戊四醇、二季戊四醇、葡糖酸、甘油醛、葡萄糖、阿拉伯糖、1,7-庚二醇、2,4-庚二醇、1,2,3-己三醇,1,2,4-己三醇、1,2,5-己三醇,2,3,4-己三醇,1,2,3-丁三醇、1,2,4,-丁三醇,奎尼酸,2,2,6,6-四-(羟甲基)环己醇,1,10-癸二醇,毛地黄糖,等,至少含有约3个羟基且最多约为10个碳原子的脂肪醇可以应用。
适用的多元醇为含有约3到10个碳原子,尤其是含有约3到6个碳原子的,且至少含有3个羟基的多元醇,这些醇为例如:甘油、赤藓醇,四季戊四醇,甘露糖醇,山梨醇,2-羟甲基-2-甲基-1,3-丙二醇-(三羟甲基乙烷),2-羟甲基-2-乙基-1,3-丙二醇-(三甲基丙烷),1,2,4-己三醇等。
羧酸及酸酐可与醇按常规酯化技术反应生成酯衍生物。这通常包括将酸或酸酐与醇;有选择的在通常为液体的、基本上惰性的有机液体溶剂/稀释剂和/或在酯化催化剂存在下加热,反应温度为至少约30℃到反应成分和/或产物的最低分解温度。该温度优选为约50℃到130℃范围内,当羧酸酐用作羧基反应物时,较优选的温度为约80℃到100℃。另一方面,当羧基反应物为酸时,温度范围优选约100℃到300℃,常用温度为140℃到250℃。通常,每当量酸或酸酐最多用0.95当量,优选0.05到约0.95当量醇。每当量酸或酸酐用约0.5当量醇为优选。醇的当量等于其分子中的羟基总数。因此乙醇的当量等于其分子量,而乙二醇的当量等于其分子量的一半。酸或酸酐的当量数取决于酸或酸酐中的羧基官能团总数。(如:羧酸或酸酐基)。因此,酸或酸酐的当量数将随其中的羧基数而变化。在确定酸或酸酐的当量数时,不能作为羧酸酰化剂而起反应的那些羧基官能团不予计算,然而,通常酸或酸酐中每个羧基均有一当量酸或酸酐。例如,一摩尔链烯聚合物和一摩尔马来酸酐反应衍生的酸酐当量数为2。常规技术很容易被用来确定羰基官能团的数目(如:酸值、皂化值),因此,可与醇反应的酸或酸酐的当量数可以很容易地被熟悉该技术者所确定。
许多公布了的专利,阐明了羧酸及酸酐与醇反应生成酸性酯或中性酯的方法。同样的技术可用于制备本发明中的酯。所需要的只是本发明中的酸和/或酸酐取代了专利中讨论的羧酸酰化剂,通常在当量的基础上进行。
下列美国专利特地收编于此,以参考制备这些酯的适宜的方法。美国专利:3,331,776;3,381,022;3,522,179;3,542,680;3,697,428;及3,755,169。用于制备酰胺衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)及(C)(ii)(a)的胺
用来制备羧酸酰胺衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)的胺包括:伯胺和仲胺。氨也适用,胺的特点为其结构中含有至少一个H-N<基和/或至少一个-NH2基。这些胺可以是单胺或多元胺,肼和约含有多达3个取代基的取代的肼,也是适于制备酰胺衍生物的胺。二种或多种前述胺的混合物也适用。
胺可以是脂肪的,环脂肪的,芳香的,或是杂环的,包括:脂肪取代的芳香胺,脂肪取代的环脂肪胺,脂肪取代的杂环胺,环脂肪取代的脂肪胺,环脂肪取代的芳香胺,环脂肪取代的杂环胺,芳香取代的脂肪胺,芳香取代的环脂肪胺,芳香取代的杂环胺,杂环取代的脂肪胺,杂环取代的环脂肪胺及杂环取代的芳香胺。这些胺可以是饱和的或不饱和的,若是不饱和胺,则优选不饱和炔者。胺还可含有非烃取代基或其它基团,只要不会显著影响本发明中的胺与羧酸及其衍生物反应。这种非烃取代基或基团,包括:低级烷氧基,低级烷基巯基,硝基,及插入基团如-O-和-S-(例如:-CH2CH2-X-CH2CH2-中的X为-O-或-S-)。
除以后要详细说明的支链的聚亚烷基多元胺,聚亚氧烷基多元胺及高分子量的烃基取代的胺以外,本发明中所用的胺通常共含有不超过40个碳原子,通常不超过20个碳原子。
脂肪单胺包括单脂肪及双脂肪取代胺,其中脂肪基可以是饱和或不饱和的,直链或支链的。因此,其为伯胺或仲脂肪胺。这种胺包括:如:单一及二烷基取代胺,单一及二烯基取代胺,以及含有一个N-烯基取代基和一个N-烷基取代基的胺,等等。这些脂肪单胺的碳原子总数,优选不超过40,通常不超过20。这种单胺具体的例子包括:乙胺,二乙胺,正丁胺,二正丁胺,烯丙胺,异丁胺,可可胺,十八烷胺,月桂胺,甲基月桂胺,油胺,N-甲基-辛胺,十二胺,十八胺,等。环脂肪取代脂肪胺,芳香取代脂肪胺及杂环取代脂肪胺的例子,包括:2-(环己基)-乙胺,苄胺,苯乙胺,及3-(呋喃基-丙基)胺。
环脂肪胺为一个环脂肪取代基通过其环上碳原子与氨基氮直接相连的胺。例如,环脂肪单胺包括:环己胺,环戊胺,环己烯胺,环戊烯胺,N-乙基-环己胺,二环己胺,等。例如,脂肪取代、芳香取代、及杂环取代的环脂肪单胺包括:丙基取代的环己胺,苯基取代的环戊胺,及吡喃基取代的环己胺。
适宜的芳香胺包括那些芳香环上碳原子与氨基氮直接相连的单胺。芳香环通常为单环芳环(即,从苯衍生的)但可包括稠合芳环,尤其是由亚萘基衍生者。芳香单胺包括,例如:苯胺,二(对-甲苯基)胺,萘胺,N-(正丁基)苯胺,等。脂肪取代、环脂肪取代及杂环取代的芳香单胺包括,例如:对一乙氧苯胺,对十二基苯胺,环己基取代萘胺及噻吩取代苯胺。
适宜的多胺包括,脂肪、环脂肪及芳香多元胺,除结构中含有另一个氨基氮外,与上述单胺相似。这另一个氨基氮可以是伯、仲或叔氨基氮。这种多胺包括例如,N-氨基丙基-环己胺,N-N′-二-正丁基-对-亚苯基二胺,双-(对-氨基苯基)甲烷,1,4-二氨基环己烷等。
杂环单胺及多元胺也可应用,这里所用的术语“杂环单胺及多元胺,旨在描述那些含有至少一个伯或仲氨基且至少有一个氮作为杂环中杂原子的杂环胺。然而,只要杂环单胺及多胺含有至少一个伯或仲氨基,环上的杂氮原子就可以是叔氨基氮,即环上氮无氢与之直接相连。杂环胺可以是饱和的或不饱和的,并且可含有各种取代基,如硝基,烷氧基,烷基巯基,烷基,烯基,芳基,脂芳基或芳烷基。通常,取代基中碳原子总数约不超过20,杂环胺可含有氮以外的杂原子,尤其是氧和硫。显然,可含有不止一个氮杂原子。优选五元和六元杂环。
适宜的杂环包括:氮丙啶,氮杂环丁烷,azolidines,四及二氢吡啶,吡咯,吲哚,哌啶,咪唑,二及四氢咪唑,哌嗪,异吲哚,嘌呤,吗啉,硫代吗啉,N-氨基烷基吗啉,N-氨基烷基硫代吗啉,N-氨基烷基哌嗪,N,N′-二-氨基烷基哌嗪,氮杂,吖辛因,偶氮宁,aceclne,上述杂环的四,二,及全氢化衍生物,以及二种或多种上述杂环胺的混合物。优选的杂环胺为杂环中仅含有氮、氧和/或硫的饱和的五元及六元杂环胺,特别是哌啶、哌嗪、硫代吗啉、吗啉,吡咯烷等杂环的胺。哌啶、氨基烷基取代哌啶,哌嗪、氨基烷基取代哌嗪,吗啉,氨基烷基取代吗啉,吡咯烷,及氨基烷基吡咯烷也适用。通常氨基烷基取代基在形成杂环的氮原子上发生取代、这种杂环胺具体的例子包括,N-氨基丙基吗啉,N-氨基乙基哌嗪,和N,N ′-二氨基乙基哌嗪。
同样适用作为胺的有氨基磺酸及其衍生物,如下式:其中R为OH,NH2,ONH4等,Ra为具有X+Y价的多价有机基团;Rb和Rc分别为氢,烃基,或取代烃基,条件为每个氨基磺酸分子中Rb和Rc中至少一个是氢。X和Y均为等于或大于1的整数。每个氨基磺酸反应物的特点为其至少有一个HN<或H2N-基并且至少有一个
基。这些磺酸可以是脂肪的,环脂肪的或芳香的氨基磺酸及相应的磺基的官能团衍生物。具体讲,氨基磺酸可以是芳香氨基磺酸,也就是,Ra为多价芳基如亚苯基,至少一个基直接连在芳基环碳原子上。氨基磺酸也可以是单氨基脂肪磺酸,即,X等于1,Ra为多价脂肪基,如亚乙基,1,2-亚丙基,三亚甲基,及2-亚甲基亚丙基。本发明中其它适宜作为胺的氨基磺酸及衍生物在美国专利3,029,250;3,367,864及3,926,820中说明,作为参考收编于此。
肼及取代肼也可在本发明中用作胺。肼中至少有一个氮上直接连着氢,肼中可含有的取代基包括:烷基,烯基,芳基,芳烷基,烷芳基,等,通常取代基为烷基,特别是低级的烷基,苯基,及取代苯基,如低级烷氧基取代的苯基,或低级烷基取代的苯基,取代肼的具体例子为:甲基肼,N,N-二甲基肼,N,N′-二甲基肼,苯基肼,N-苯基-N′-乙基肼,N-(对一甲苯基)-N′-(正丁基)肼。N-(对-硝基苯)肼,N-(对硝基苯)-N-甲基肼,N,N′-二-(对-氯酚)肼,N-苯基-N′-环己基肼,等。
本发明中使用的高分子量烃基胺,包括单胺和多元胺,通常由分子量至少约为400的氯化聚链烯与氨或胺反应制备,已知的可以用于本技术中的胺在美国专利如:3,275,554和3,438,757中阐述,其收录于此作为参考。这些胺至少有一个伯或仲胺基。
可用于本发明中的另一类胺为支链聚亚烷基多胺。支链聚亚烷基多胺中,主链中每有9个氨基单位,平均至少有一个氮上连接的氨基亚烷基侧链。例如:主链中每9个单位有1-4个支链,但优选每9个主链单位有一个支链。因此这些多胺含有至少三个伯胺基和至少一个叔胺基。这类胺可由下式表示:
其中R为亚烷基如:亚乙基、亚丙基、亚丁基及其它同系物(均为直链和支链)等,但优选亚乙基;其中X,Y,和Z为整数;X等于大约4-24(或更大),优选为6-18,Y等于约1-6(或更大),优选1-3;Z等于约0-6,优选0-1,X和Y单位可以连续的,选择的,有序的或随机的分布。一组适用的这种多元胺包括下式所代表的:其中n为从1到约20或更大的整数,优选从1到3,R优选亚乙基,但也可以是亚丙基,亚丁基等。(直链或支链的)。用下式表示适用的结构:其中n为从1到约3的整数,括号中的基团可以头—头或头—尾方式连接。
美国专利3,200,106和3,259,578收编于此,以参考与所述的多胺有关的内容。
适用的胺类还包括聚亚氧烷基多胺,如:聚亚氧烷基二胺和聚亚氧烷基三胺,其平均分子量范围约从200到4000,优选从400~2000。这些聚亚氧烷基多胺的例子包括下式所表示的胺:NH2-亚烷基O-亚烷基mNH2 其中m为大约从3-70的数值,优选约从10到35,及式:R-〔亚烷基O-亚烷基nNH2〕3-6其中n为大约从1~40的数值,条件为所有n的总和约为3~70,通常约为6~35。R为约含多达10个碳原子的,3~6价的多价饱和烃基。亚烷基为含有1到约7个碳原子的直链或支链基团,通常为1到约4个碳原子。上式中的各种亚烷基可以相同或不同。
适用的聚亚氧烷基多元胺包括:平均分子量为200-2000的聚氧化乙烯基和聚氧化丙烯基二胺和聚氧化丙烯基三胺,聚亚氧烷基多元胺可以从Texaco Chemical ComPany得到,商品名为“Jeffamine”美国专利3,804,763和3,948,800收编于此,以参考有关这类聚亚氧烷基多元胺的内容。
适用的胺为亚烷基多元胺,包括聚亚烷基多元胺,正如在后面详述的。亚烷基多元胺包括具有下式的多胺:其中n为1~10;每个R分别为氢原子或烃基或碳原子数最多约为700的羟基取代的烃基,优选最多为100碳原子,更优选最多为50碳原子,更优选最多约为30碳原子,亚烷基约含有1到10个碳原子且优选的亚烷基为亚乙基或亚丙基。适用的亚烷基多元胺为其中每个R″为氢的亚乙基多元胺,亚乙基多元胺的混合物为特别优选,通常n的平均值约为2-7。这种亚烷基多元胺包括亚甲基多元胺,亚乙基多元胺,亚丁基多元胺,亚丙基多元胺,亚戊基多元胺,亚己基多元胺,亚庚基多元胺等。这种胺的更高级的同系物及有关的氨基烷基取代的哌嗪也包括在内。
适用的亚烷基多元胺包括:亚乙基二胺,三亚乙基四胺,亚丙基二胺,三亚甲基二胺,六亚甲基二胺,癸二胺,八亚甲基二胺,二(七亚甲基)三胺,三亚丙基四胺,四亚乙基五胺,三亚甲基二胺,五亚乙基六胺,二(三亚甲基)三胺,N-(2-氨基乙基)哌嗪,1,4-双(2-氨基乙基)哌嗪等等。通过两个或更多的上述亚烷基胺缩合得到的较高级的同系物,可用于本发明中,正如二种或多种任何前述多元胺的混合物的应用。
亚乙基多元胺(如上述)在标题为“二胺与高级胺”下详述,其收载于“The EncycloPedia of Chemical Technology”第二版中,Kirk和Othmer著,第7卷,第27-39页。Interscience publishers,Division of Johu Wileyand Sons,1965,这些页收编于此作为参考。这种化合物可以最方便地通过烯化氯与氨的反应或通过乙烯亚胺与开环试剂,如氨等反应来制备,这些反应导致生成复杂的亚乙基多元胺混合物,包括环缩合产物如哌嗪。
氮原子上接有一个或多个羟基烷基取代基的羟基烷基亚烷基多元胺也可用于制备本发明的组分。适用的羟基烷基取代的亚烷基多元胺包括那些其中羟基烷基为羟基低级烷基者(如:低于8个碳原子者)。例如,这些羟基烷基取代的多元胺包括N-(2-羟乙基)亚乙基二胺,N,N-双(2-羟乙基)亚乙二胺。1-(2-羟乙基)-哌嗪。单羟丙基取代的二亚乙基三胺,二羟丙基取代的四亚乙基五胺,N-(3-羟丁基)四亚甲基二胺等。上述羟基亚烷基多元胺通过氨基或羟基缩合得到的较高级的同系物也可适用。通过氨基缩合可得到较高级的胺,并伴随有氨的除去,通过羟基缩合可得到含醚键的产物,并伴随有水的除去。
烷氧化的亚烷基多元胺(如N,N-(二乙醇基)-亚乙二胺)也可应用。这种多元胺可通过亚烷基胺(如:亚乙二胺)与一或多种含有2到约20个碳原子的烯化氧(如:环氧乙烷,十八碳烯化氧)反应制备,类似的烯化氧-烷醇胺反应产物也可应用,如前述的伯、仲或叔烷醇胺与乙烯、丙烯、或高级环氧化物以1∶1或1∶2摩尔比反应所制备的产物。进行这类反应的反应物比及温度是本领域人员所熟知的。
烷氧化亚烷基多元胺的实例包括:N-(2-羟乙基)亚乙二胺,N,N-双(2-羟乙基)亚乙二胺,1-(2-羟乙基)哌嗪,单(羟丙基)取代的二亚乙三胺,2(羟丙基)取代的四亚乙基五胺,N-(3-羟丁基)四亚甲基二胺,等。上述的羟基亚烷基多元胺通过氨基或羟基缩合得到的较高级同系物也可应用。通过氨基缩合得到较高级胺,伴随有氨的除去,通过羟基缩合得到含醚键的产物,伴随有水的除去,两或多种任何前述多元胺的混合物也可使用。
为制备羧酸酰胺衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)或(C)(ii)(a),则将相应的酸或酸酐(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)或(C)(ii)(a)与氨,或一或多种上述的伯或仲胺混合加热,该反应选择在液体且基本上是惰性的有机液体溶剂/稀释剂存在下进行,温度范围大约为50℃~130℃,优选80℃~110℃。酸或酸酐和氨和/或胺反应多达约0.95当量,优选约0.05到约0.95当量氨和/或胺与每当量酸或酸酐反应。本发明中,胺的当量为胺的总重量除以分子中所含氮的总数。因此辛胺的当量等于其分子量。乙二胺的当量等于其分子量的一半。而氨基乙基哌嗪的当量等于其分子量的三分之一。同样,例如市售的聚亚烷基多元胺的当量可以通过将氮(14)的原子量除以多元胺中氮的百分含量得到。因此,含氮34%的多胺混合物当量为41.2。氨的当量为其分子量。酸或酸酐的当量与前述的与醇的反应相同。可用于制备酯和/或酰胺衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)的羟基胺。
羟基胺,包括单一和多元胺,可用于制备酰胺和/或酯衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)。含伯和/或仲氨基的羟基取代的胺可用于制备酰胺衍生物。仅含有叔氮的羟基取代的胺可用于制备酯衍生物。这里所用的术语羟基胺,羟基取代的胺及氨基醇描述同类化合物因此可互相通用。
羟基胺可以是伯、仲或叔胺,具体说,羟基胺为伯、仲或叔烷醇胺或其混合物。这种胺可分别由下列分子式表示:
H2N-R′-OH
and其中每个R分别为约含有1到8个碳原子的烃基或2到8个碳原子的羟基取代的烃基,R′为约2到18碳原子的二价烃基。上述分子式中的-R′-OH基团代表羟基取代的烃基。R′可以是非环的,脂环的或芳香基团。具体讲,R′为非环的直链或支链的亚烷基如:亚乙基,1,2-亚丙基,1,2-亚丁基,1,2-亚十八基,等基团。当同一分子中有两个R基团时,其可通过碳-碳键或通过杂原子(如氧、氮或硫)连接起来,以形成5-,6-,7-或8元环。杂环胺的例子包括:N-(羟基低级烷基)-吗啉,一硫代吗啉、一哌啶、一噁唑烷、一噻唑烷、等等。而具有代表性的为,每个R均为最多为7个碳原子的低级烷基。
羟基胺也可以是醚N-(羟基取代的烃基)胺,他们是上述羟基胺的羟基取代的聚(烃氧基)的类似物(这些类似物也包括羟基取代的亚氧烷基类似物)。这些N-(羟基取代烃基)胺可以很方便地通过环氧化物与前述胺反应进行制备,并由下式表示:
这些羟基胺的多元胺类似物,特别是烷氧化的亚烷基多胺(如:N,N-(二乙醇基)-亚乙二胺)也可应用。这种多胺可通过亚烷基胺(如亚乙二胺)与一个或多个含有2到约20个碳原子的烯化氧(如:环氧乙烷,十八碳烯化氧)反应制备。类似的烯化氧-烷醇胺反应产物也可应用,如前述的伯、仲或叔烷醇胺与乙烯、丙烯或高级的环氧化物以1∶1或1∶2的摩尔比进行反应的产物,进行这种反应的反应物比及温度为熟知该技术的人所掌握。
烷氧化的亚烷基多元胺的具体实例包括:N-(2-羟乙基)亚乙二胺,N,N-双(2-羟乙基)亚乙二胺,1-(2-羟乙基)哌嗪,单(羟丙基)取代的二亚乙基三胺,二(羟丙基)取代的四亚乙基五胺,N-(3-羟丁基)-四亚甲基二胺,等等。上述羟基亚烷基多元胺通过氨基或通过羟基缩合得到的较高级的同系物也可应用。通过氨基缩合得到较高级的胺,并伴随有氨的除去,而通过羟基缩合得到含有醚键的产物,并伴随有水的除去,两或多种任何前述的单胺或多元胺的混合物也可应用。
N-(羟基取代的烃基)胺的例子包括:单乙醇胺,双乙醇胺及三乙醇胺,二乙基乙醇胺,二(3-羟丙基)胺,N-(3-羟丁基)胺,N-(4-羟丁基)胺,N,N-二-(2-羟丙基)胺,N-(2-羟乙基)吗啉及其硫代类似物,N-(2-羟乙基)环己胺,N-3-羟基环戊胺,邻一、间一、对一氨基酚。N-(羟乙基)哌嗪。N,N′-二(羟乙基)哌嗪等等。
适用的羟基胺包括美国专利3,576,743中所描述的羟基取代的伯胺,通式为:
Ra-NH2其中Ra为至少含有一个醇羟基的单价有机基团。Ra中碳原子的总数优选大约不超过20,最多约含有10个碳原子的羟基取代的脂肪伯胺也可应用。仅含有一个氨基(如,伯氨基)并含有一个含有多达10个碳原子的烃基取代基和多达6个羟基的多羟基取代的烷醇伯胺也可应用。这些烷醇伯胺对应于分子式Ra-NH2,其中Ra为单一或多羟基取代的烷基,要求至少有一个羟基是伯醇羟基。羟基取代的伯胺的具体实例包括2-氨基-1-丁醇,2-氨基-2-甲基-1-丙醇,对-(β-羟乙基)苯胺,2-氨基-1-丙醇,3-氨基-1-丙醇,2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇,2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇,N-(β-羟丙基)-N′-(β-氨基乙基)-哌嗪,三-(羟甲基)氨基甲烷(亦称作三羟甲基氨基甲烷),2-氨基-1-丁醇,乙醇胺,β-(β-羟基乙氧)-乙胺,葡糖胺,glusoamine,4-氨基-3-羟基-3-甲基-1-丁烯(其可按该技术中已知的方法,将异戊二烯氧化物与氨反应制备),N-3-(氨基丙基)-4-(2-羟乙基)哌啶,2-氨基-6-甲基-6-庚醇,5-氨基-1-戊醇,N-(β-羟乙基)-1,3-二氨基丙烷,1,3-二氨基-2-羟基丙烷,N-(β-羟基乙氧-乙基)亚乙二胺,三羟甲基氨基甲烷,等,美国专利3,576,743收编于此以作参考。
氮原子上有一或多个羟基烷基取代基的羟基烷基亚乙基多元胺也可应用。适用的羟基烷基取代的亚烷基多元胺包括那些其中羟基烷基为低级羟烷基者,如:含有低于8个碳原子者。这种羟基烷基取代的多元胺的例子包括:N-(2-羟乙基)亚乙二胺,N,N-双(2-羟乙基)亚乙二胺,1-(2-羟乙基)哌嗪,单羟丙基取代的二亚乙基三胺,二羟丙基取代的四亚乙基五胺,N-(3-羟丁基)四亚甲基二胺等。上述的羟基亚烷基多元胺通过氨基或羟基缩合得到的较高级同系物也可应用。通过氨基缩合得到较高级胺,伴随有氨的除去,通过羟基缩合得到含有醚键的产物,伴随有水的除去。
根据常规的酯或酰胺合成技术,羧酸或酸酐与羟基胺反应,这通常包括将酸或酸酐与羟基胺加热,选择地在通常为液体的、基本上是惰性的有机液体溶剂/稀释液存在下进行,反应温度范围在30℃到反应物或产物所具有的最低分解温度。该温度优选范围为约50℃到130℃,当羧基反应物为酸酐时,优选80℃到100℃。另一方面,当羧基反应物是酸时,温度的优选范围是约100℃到约300℃,而经常选用的温度范围为125℃到250℃。通常最多达约0.95当量,优选0.05到0.95当量,更优选约0.5当量羟基胺与每当量酸或酸酐反应。对于该反应,羟基胺的当量等于其分子量除以分子中的-OH,>NH和-NH2基团的总数。因此,二乙基乙醇胺的当量等于其分子量;乙醇胺的当量等于其分子量的一半,酸或酸酐的当量与上述的与醇的反应相同。成分(A)(ii),(B)(i)(b)和(B)(ii)(b):
成分(A)(ii),(B)(i)(b)和(B)(ii)(b)包括氨及上述的用于制备酰胺衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)的所有伯胺和仲胺,以及上述的用于制备酰胺和/或酯衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)的羟基胺。除了上述的氨、胺及羟基胺,胺(A)(ii),(B)(i)(b),和(B)(ii)(b)还包括叔胺,除H-N<或-NH2中的氢原子被烃基取代外,叔胺与伯胺、仲胺及上述的羟基胺类似。这些叔胺可以是单胺或多元胺。单胺由下式表示:其中R1,R2和R3为相同或不同的烃基,优选的R1,R2和R3分别为1~约20个碳原子的烃基。叔胺可以是对称胺,二甲基烷基胺或由伯胺或仲胺与环氧乙烷反应衍生所得的胺。叔胺可以是脂肪胺,环脂肪胺,芳香胺或杂环胺,包括脂肪取代的芳香胺,脂肪取代的环脂肪胺,脂肪取代的杂环胺,环脂肪取代的脂肪胺,环脂肪取代的芳香胺,环脂肪取代的杂环胺,芳香取代的脂肪胺,芳香取代的环脂肪胺,芳香取代的杂环胺,杂环取代的脂肪胺,杂环取代的环脂肪胺和杂环取代的芳香胺。这些叔胺可以是饱和的或不饱和的。若不饱和,则该胺优选不饱和炔者(如:-C≡C-)。叔胺也可含有非烃取代基或基团,只要这些基团不会显著地影响本发明中胺与羧酸或其衍生物的反应。这种非烃取代基或基团包括:低级烷氧基,低级烷基,巯基、硝基以及象-O-和-S-这样的插入基团(如-CH2CH2-X-CH2CH2-基团中的X为-O-或-S-)。这种叔胺的实例包括:三甲基胺,三乙基胺,三丙基胺,三丁基胺,一甲基二乙基胺,一乙基二甲基胺,二甲基丙基胺,二甲基丁基胺,二甲基戊基胺,二甲基己基胺,二甲基庚基胺,二甲基辛基胺,二甲基壬基胺,二甲基癸基胺,二甲基二可代因胺,二甲基苯基胺,N,N-二辛基-1-辛胺,N,N-双十二烷基-1-十二烷胺,三可可胺,三氢化牛脂胺,N-甲基二氢化牛脂胺,N,N-二甲基-1-十二烷胺。N,N-二甲基-1-十四烷胺,N,N-二甲基-1-十六烷胺,N,N-二甲基-1-十八烷胺,N,N-二甲基可可胺,N,N-二甲基Soyaamine,N,N-二甲基氢化牛脂胺,等等。
用作成分(A)(ii),(B)(i)(b)及(B)(ii)(b)的碱及碱土金属可以是任何碱金属或碱土金属,而碱金属为优选,钠和钾为特别优选。适用的金属包括游离金属以及这些金属的活性化合物,包括硝酸盐、亚硝酸盐、卤化物,羧酸盐,磷酸盐,亚磷酸盐,硫酸盐,亚硫酸盐,碳酸盐,氧化物,氢氧化物,乙酸盐,等。这种活性化合物的例子包括:氧化钠,氢氧化钠,碳酸钠,甲基化钠,丙基化钠,戊基化钠,钠酚盐,氧化钾,氢氧化钾,碳酸钾,甲基化钾,戊基化钾,钾酚盐,氧化锂,氢氧化锂,碳酸锂,戊基化锂,氧化钙,氢氧化钙,碳酸钙,甲基化钙,乙基化钙,丙基化钙,氯化钙,氟化钙,戊基化钙,钙酚盐,硝酸钙,氧化钡,氢氧化钡,碳酸钡,氯化钡,氟化钡,甲基化钡,丙基化钡,戊基化钡,硝酸钡,氧化镁,氢氧化镁,碳酸镁,乙基化镁,丙基化镁,氯化镁,溴化镁,碘化镁,镁酚盐,等。上述金属化合物仅是本发明中所提及适用于本发明中的,但不仅限于此。
成分(A)(i),(B)(i)(a)和(B)(ii)(a)与相应成分(A)(ii),(B)(i)(b)和(B)(ii)(b)之间的反应。
羧酸或酸酐或酯或酰胺衍生物(A)(i),(B)(i)(a)及(B)(ii)(a)与相应组分(A)(ii),(B)(i)(b)及(B)(ii)(b)可于30℃到反应成分和/或产物的最低分解温度范围内进行反应。反应优选用常规技术在成盐条件下进行,而形成的产物包括一个盐的部分。具体地说,将反应物混合并在50℃到130℃范围内加热,较优选在约80℃到110℃,有选择地,在通常为液体的,基本上惰性的液体溶剂/稀释剂的存在下进行,直至生成所需的产物。反应物的比例可在很宽范围内变化,通常从约0.1到约2当量或更多。优选约0.5到约1.5当量的成分(A)(ii),(B)(i)(b)及(B)(ii)(b)与一当量的相应成分(A)(i),(B)(i)(a)或(B)(ii)(a)进行反应。
对于本发明,酸或酸酐形式的成分(A)(i),(B)(i)(a)或(B)(ii)(a)的当量与前述的酸及酸酐与醇的反应相同。酯及/或酰胺衍生物形式成分(A)(i),(B)(i)(a)及(B)(ii)(a)的当量数取决于其所含有的可与相应组分(A)(ii),(B)(i)(b)或(B)(ii)(b)反应的作为羧酸酰化剂的羧基总数。例如:可与相应成分(A)(ii),(B)(i)(b)及(B)(ii)(b)形成羧酸盐的。存在于(A)(ii),(B)(i)(a)或(B)(ii)(a)中的羧基数。因此,一摩尔聚异丁烯取代的琥珀酸酐与一摩尔氨形成一当量的酸/酰胺。与此类似,一摩尔聚异丁烯取代的琥珀酸酐与甲醇形成的一当量的酸/酯。当成分(A)(ii),(B)(i)(b)及(B)(ii)(b)为胺时,其当量等于其分子量除以分子中所含有的足以与相应的成分(A)(i),(B)(i)(a)及(B)(ii)(a)反应的氮的总数目。这包括,例如:伯脂肪胺氮原子,仲脂肪胺氮原子及叔脂肪胺氮原子,以及氮原子,上接有芳基的胺(如苯胺)中的氮原子。另一方面,这并不包括:酰胺(如:
)或酰亚胺(如:
)中的氮原子。因此,辛胺的当量等于其分子量,亚乙二胺的当量等于其分子量的一半;乙醇胺和二乙基乙醇胺的当量均等于其分子量。市售的聚亚烷基多元胺混合物的当量等于氮(14)的原子量除以多元胺中所含氮的百分含量。因此,含氮34%的聚亚烷基多元胺混合物的当量等于41.2。当成分(A)(ii),(B)(i)(b)或(B)(ii)(b)是氨时,其当量等于其分子量。当成分(A)(ii)(B)(i)(b)或(B)(ii)(b)是碱金属或碱土金属时,其当量等于其原子量除以其价数。
本发明中,成分(A)(i),(B)(i)(a)或(B)(ii)(a)与相应的成分(A)(ii),(B)(i)(b)或(B)(ii)(b)的产物,含有一个羧酸盐部分,因此,该产物中典型地含有至少一个分子结构中包括至少一个羧酸盐键(如:
其中,A+是金属、铵或胺正离子)的化合物组分。产物还包括其它化合物,如酰胺,酯等。这些产物优选,化合物中15%的羧基为盐键,较优选至少约20%,较优选至少约35%,较优选至少约50%,较优选75%,更优选至少约90%。成分(C)(i)(b)及(C)(ii)(b):
成分(C)(i)(b)与(C)(ii)(b)可相同或不同,但优选相同者,成分(C)(i)(b)和(C)(ii)(b)可以是氨,或是用于制备衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)及(C)(ii)(a),或是作为组分(A)(ii),(B)(i)(b)或(B)(ii)(b)的任何胺或羟基胺,除了作为氨,及羟基胺外,成分(C)(i)(b)和(C)(ii)(b)可以是用作前述成分(A)(ii),(B)(i)(b)和(B)(ii)(b)的碱金属或碱土金属或其化合物。成分(C)(iii):
成分(C)(iii)可以是含有(a)二或多个伯胺基,(b)二或多个仲氨基,(c)至少一个伯氨基和至少一个仲氨基,(d)至少两个羟基,或(e)至少一个伯或仲氨基,以及至少一个羟基的任何化合物,这包括多元胺,多元醇及羟基胺。
(1)用作成分(C)(iii)的多元胺:
用作成分(C)(iii)的多元胺的结构特点为:其结构中至少有两个-NH2基,至少两个>NH基,或至少一个-NH2基及至少一个>NH基。上述的可用于制备酰胺衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)及(C)(ii)(a)的多元胺,或上述的用作组分(A)(ii),(B)(i)(b)及(B)(ii)(b)的具有所需数目的-NH2和/或二NH基团的多元胺可用作组分(C)(iii)。
这些多元胺可以是脂肪胺,环脂肪胺,芳香胺或杂环胺,包括脂肪取代的芳香胺,脂肪取代的环脂肪胺,脂肪取代的杂环胺,环脂肪取代的脂肪胺,环脂肪取代的芳香胺,环脂肪取代的杂环胺,芳香取代的脂肪胺,芳香取代的环脂肪胺,芳香取代的杂环胺,杂环取代的脂肪胺,杂环取代的环脂肪胺,以及杂环取代的芳香胺。这些胺可以是饱和的或不饱和的。若是不饱和胺,则优选不饱和炔者。这些胺也可以含有非烃取代基或基团,只要这些基团不会显著影响这些胺与反应物(C)(i)和(C)(ii)的反应。这种非烃取代基或基团包括低级烷氧基,低级烷基,巯基,硝基,及插入基团-O-和-S-(如:-CH2CH2-X-CH2-CH2-中的X是-O-或-S-)。
适用的多元胺是亚烷基多元胺,这些亚烷基多元胺可由下式表示:其中n为1~10的数,优选1到7;每个R′和R″分别为氢原子,羟基,或是含有多达700个碳原子的羟基取代的烃基,优选多达约100个碳原子,较优选多达50碳原子,更优选多达30碳原子。条件是至少一个R″为氢,且“亚烷基”约含有1~10个碳原子,优选1到4个碳原子,优选的亚烷基为亚乙基或亚丙基。适用的亚烷基多元胺为那些每个R′和R″均为氢原子的亚乙基多元胺,而亚乙基多元胺的混合物尤为优选。这种亚烷基多元胺包括:亚甲基多元胺,亚乙基多元胺,亚丁基多元胺,亚丙基多元胺,亚戊基多元胺,亚己基多元胺,亚庚基多元胺等。这种胺及有关的氨基烷基取代的哌嗪的较高级同系物也包括在内。
(2)用作成分(C)(iii)的多元醇。
用作成分(C)(iii)的多元醇包括前述的用于制备酯衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(E)(ii)(a),(C)(i)(a)及(C)(ii)(a)的醇或含有二或多个羟基的多元醇。其包括下列通式的多元醇。
R1(OH)m其中R1为通过碳-氧键连接于-OH上的单价或多价有机基团。(即,-COH,其中碳并非羰基的部分),而m约为2~10的整数。优选2~6。这些醇可以是脂肪醇,环脂肪醇,芳香醇以及杂环醇。包括:脂肪取代的环脂肪醇,脂肪取代的芳香醇,脂肪取代的杂环醇,环脂肪取代的脂肪醇,环脂肪取代的杂环醇,杂环取代的脂肪醇,杂环取代的环脂肪醇,杂环取代的芳香醇,除聚氧化烯醇外,具有分子式R1(OH)m的多元醇优选含有不超过40碳原子者,较优选不超过20碳原子。含有1~20碳原子的亚烷基乙二醇,优选1~10碳原子,较优选1~6碳原子,较优选1~4个碳原子,以及特别优选的亚乙基二醇均可应用。醇可含有不影响醇与反应物(C)(i)和(C)(ii)反应的非烃取代基。这种非烃取代基或基团包括:低级烷氧基,低级烷基,巯基,硝基,以及插入基团如-O-,和-S-,(如:-CH2CH2-X-CH2CH2-中的X为-O-或-S-)。
多元醇包括:多羟基芳香化合物。多羟基酚及萘酚为适用的羟基芳香化合物。这些羟基取代的芳香化合物除含羟基取代基外,还可含有其它取代基,如:卤素,烷基,烯基,烷氧基,烷基巯基,硝基,等等。通常,羟基芳香化合物约含有2到4个羟基,芳香羟基化合物由下列具体实例表示:雷琐酚,儿茶酚,p,p′-二羟基-二苯基,氢醌、焦棓酚、藤黄酚己基雷琐酚,苔黑酚等等。(3)用作成分(C)(iii)的羟基胺
羟基胺可以是伯胺或仲胺,也可以是叔胺,且该叔胺至少含有两个羟基。这些羟基胺含有至少两个>NH基,至少两个-NH2基,至少一个-OH基,以及至少一个>NH或-NH2基,或至少两个-OH基。前述的具有上述特点的,可用于制备酰胺和/或酯衍生物(A)(i),(B)(i)(a),(B)(ii)(a),(C)(i)(a)或(C)(ii)(a)或作为成分(A)(ii),(B)(i)(b)或(B)(ii)(b)的羟基胺可用作成分(C)(iii)。
羟基胺包括(a′)N-(羟基取代的烃基)伯或仲胺,(b′)(a′)的羟基取代的聚(烃氧)胺的类似物,或(c′);(a′)与(b′)的混合物。这些羟基胺包括约含有多达40碳原子的伯或仲烷醇胺,优选含多达20碳原子,更优选多达10个碳原子,适用的羟基胺包括分别由下式表示的伯和仲烷醇胺。
H2N-R′-OH
和其中R约为1~8碳原子的烃基或约为2~8碳原子的羟基取代的烃基。R′为约2~18碳原子的二价烃基。该式中的-R′-OH基表示羟基取代的烃基。R′可以是非环基,脂环基或是芳香基。典型的R′是非环的直链或支链的亚烷基,如亚乙基,1,2-亚丙基,1,2-亚丁基,1,2-十八亚烷基,等。典型的R为多达7个碳原子的低级烷基。
羟基胺也可以是醚N-(羟基取代的烃基)胺。其为上述伯和仲烷醇胺的羟基取代的聚(烃氧)胺的类似物(这些类似物还包括羟基取代的亚氧烷基的类似物)。这种N-(羟基取代的烃基)胺可以很方便地通过环氧化物与前述之胺的反应来制备,且可由下列分子式表示:
H2N-(R′O)X-H
成分(C)(i)和(C)(ii)与成分(C)(iii)制备成分(C)的反应:
成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)可与成分(C)(iii)反应,形成一中间体,这个中间体随后与成分(C)(i)(b)和(C)(ii)(b)反应,形成成分(C)。制备成分(C)的另一个方法是将成分(C)(i)(a)和(C)(i)(b)反应形成第一个中间体,另将成分(C)(ii)(a)与(C)(ii)(b)反应形成第二个中间体,随后将这两个中间体的混合物与成分(C)(iii)反应形成成分(c)。
制备成分(C)所用的反应物的比例可以在很宽的范围内变化。通常,每一当量的成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a),至少要用约一当量的成分(C)(iii)。每一当量的成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)分别需要大约0.1到大约2当量或更多的成分(C)(ii)(a)和(C)(ii)(b)。成分(C)(iii)量的上限为:每一当量成分(C)(i)(a)约2当量的成分(C)(iii),每一当量的成分(C)(ii)(a)约2当量的成分(C)(iii)。通常成分(C)(i)(a)与(C)(ii)(a)的比例为约0.5∶2,优选为约1∶1,优选的反应物量为每当量的成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)需约2当量的成分(C)(iii)和约0.1到约2当量的成分(C)(i)(b)和(C)(ii)(b)。
成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)的当量数取决于各自所含有的羧基总数。在计算成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)的当量数时,那些不能用作羧酸酰化剂反应的羧基官能团不予计算,然而,通常每有一个羧基即有一当量的成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a),例如,一摩尔链烯聚合物和一摩尔马来酐的反应得到的酸酐为二当量。
多元胺的当量等于其分子量除以分子中的氮的总数。若多元胺用作成分(C)(iii),则叔氨基不予计算,另一方面,如果多元胺用作成分(C)(i)(b)或(C)(ii)(b),则叔氨基予以计算。因此,亚乙二胺的当量等于其分子量的一半。二亚乙基三胺的当量等于其分子量的三分之一。市售的聚亚烷基多元胺的当量等于氮(14)的原子量除以多元胺中氮的成分含量。因此,含氮34%的多元胺混合物的当量为41.2。氨或单胺的当量等于其分子量。
多元醇的当量等于其分子量除以分子中的羟基总数,因此乙二醇的当量等于其分子量的一半。
用作成分(C)(iii)的羟基胺的当量等于其分子量除以分子中的-OH,>NH,和-NH2基的总数。因此,当二甲基乙醇胺用作成分(C)(iii)时,其当量等于其分子量。乙醇胺的当量等于其分子量的一半。另一方面,如果羟基胺用作成分(C)(i)(b)或(C)(ii)(b),则其当量等于其分子量除以分子中含氮基的总数。因此,当二甲基乙醇胺用作成分(C)(i)(b)或(C)(ii)(b)时,其当量等于其分子量。乙醇胺的当量也等于其分子量。
碱金属或碱土金属的当量等于其原子量除以其价数。
根据常规的酯和/或酰胺制备技术,成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)可与成分(C)(iii)反应。这通常包括:将成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)与成分(C)(iii)加热,可有选择地在通常是液体的,基本上是惰性的,有机液体溶剂/稀释剂中进行。可以使用的温度范围为至少30℃到反应成分和/或产物的最低分解温度。该温度优选范围为约50℃~130℃。当成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)为酸酐时,较优选的温度为约80℃~100℃,另一方面,当成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a)为酸时,优选的温度范围为约100℃~300℃,而经常使用约125℃~250℃。
成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a),(C)(i)(b)和(C)(ii)(b)的反应优选在成盐条件下用常规技术进行。具体讲,成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a),(C)(i)(b)和(C)(ii)(b)混合。并在20℃到反应成分和/或产物的最低分解温度范围内加热,优选约50℃~130℃,较优选约80℃~110℃,有选择地,在通常是液体的,基本上惰性的有机液体溶剂/稀释剂中进行,直至所需的产物生成。
成分(C)(i)(a)和(C)(ii)(a),(C)(i)(b)和(C)(ii)(b)反应的产物,分别优选含有至少一些盐键,组分(C)(ii)(a)和(C)(ii)(b)中的羧基优选至少以10%摩尔比,较优选至少30%,较优选至少50%,较优选至少约70%,最优以100%的摩尔比与组分(C)(i)(a)和(C)(i)(b)反应,分别形成盐键。成分(II):
含磷酸(II)(A′)由下式表示:其中X1,X2,X3和X4分别为氧或硫,a和b分别为0或1,而R1和R2分别为烃基,适用的含磷酸的具体实例包括:
1.二烃基二硫代膦酸,如下式:2.S-烃基三硫代膦酸,如下式:3.O-烃基烃基二硫代膦酸,如下式:4.S,S′-二烃基四硫代磷酸,如下式:5.O,S-二烃基三硫代磷酸,如下式:6.O,O′-二烃基二硫代磷酸,如下式:具有下式的优选的酸很容易通过五硫化磷(p2S5)与醇或酚的反应得到。反应是在约20℃到200℃,将4摩尔醇或酚与一摩尔五硫化磷混合,反应中释放硫化氢。这些酸的含氧类似物很容易通过二硫化酸与水或蒸汽反应来制备,实际上取代了一个或二个硫原子。
优选的含磷酸(II)(A′)为含磷及含硫酸,这些优选的酸主要包括那些至少一个X3或X4是硫的酸,而较优选的是X3和X4均为硫者,至少X1或X2之一是氧,而较优选的是X1和X2均为氧,而a和b各为1,根据本发明还可应用这些酸的混合物。
R1和R2分别为烃基,而优选通常不饱和炔,不饱和烯者。同时优选含约1~50碳原子。较优选约1~30碳原子,较优选约3~18碳原子,较优选约4~12碳原子,更优选约4~8碳原子。R1和R2虽然可以不同且其中之一或二者均可以是混合物,但R1和R2也可以相同。优选的R1和R2的例子包括:叔丁基,异丁基,戊基,异辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-戊烯基,十二烯基,苯基,萘基,烷基苯基,烷基萘基,苯基烷基,萘基烷基,烷基苯基烷基,烷基萘基烷基,等。
适用于制备盐(II)(B′)的金属是那些与含磷(II)(A′)可成盐者,且当盐(II)(B′)与成分(I)反应时形成含金属络合物。这些金属包括镁、钙、锶、铬、锰、铁、钼、钴、镍、铜、银、锌、镉、铝、锡、铅或是两或多种金属的混合物。钙、锌、镉、铜、镍或二或多种金属的混合物为优选,锌和铜较为优选,锌更为优选。
用于制备金属(II)(B′)的适宜的金属包括前述的游离金属及其硝酸盐,亚硝酸盐,卤化物,羧酸盐,磷酸盐,亚磷酸盐,硫酸盐,亚硫酸盐,碳酸盐,氧化物,氢氧化物,乙酸盐等。例如:氧化镁,氢氧化镁,氢氧化钙,乙酸钙,氧化铅,硝酸钴,氧化钴,氧化高钴,亚硝酸高钴,磷酸高钴,氯化钴,氯化高钴,碳酸钴,乙酸亚铬,乙酸铬,溴化铬,氯化亚铬,氟化铬,一氧化铬,二氧化铬,氧化铬,硫化铬,硫酸亚铬七水合物,硫酸铬,甲酸铬,己酸铬,氯氧化铬,亚磷酸铬,乙酸锰,苯甲酸锰,碳酸锰,二氯化锰,三氯化锰,柠檬酸锰,甲酸亚锰,硝酸锰,草酸锰,一氧化锰,二氧化锰,三氧化锰,七氧化二锰,磷酸三价锰,焦磷酸亚锰,偏磷酸锰,次磷酸亚锰,戊酸亚锰,乙酸亚铁,苯甲酸铁,溴化亚铁,碳酸亚铁,甲酸铁,乳酸亚铁,硝酸亚铁,氧化亚铁,氧化铁,次磷酸铁,硫酸铁,亚硫酸亚铁,亚硫酸氢铁,二溴化镍,二氯化镍,硝酸镍,二油酸镍,硬脂酸镍,亚硫酸镍,丙酸铜,乙酸铜,偏硼酸铜,苯甲酸铜,甲酸铜,月桂酸铜,亚硝酸铜,氯氧化铜,棕榈酸铜,水杨酸铜,乙酸锌,苯甲酸锌,硼酸锌,溴化锌,铬酸锌,二铬酸锌,碘化锌,乳酸锌,硝酸锌,氧化锌,硬脂酸锌,亚硫酸锌,苯甲酸镉,碳酸镉,丁酸锅,氯代乙酸镉,富马酸镉,硝酸镉,磷酸二氢镉,亚硫酸镉,氧化镉,等,上述化合物的水合物也可使用。
金属盐(II)(B′)可以是酸性,中性或高碱性的,“中性盐”一词是指盐中金属含量等于化学计算量的金属,而含磷酸(II)(A′)与金属反应。因此,如果二硫代磷酸被碱性金属化合物中和,例如氧化锌,则所得到的中性金属盐中每一当量酸则含有一当量锌,即:本反应中,含磷酸(II)(A′)的当量等于其分子量除以分子中-pXXH的数。用于此的金属的当量等于其原子量除以其价数。本发明中,成分(II)(B′)可含有多于或少于计算量的金属、含有少于计算量的金属的产物是碱性物。例如,相应的中性盐中含有50%金属的成分(II)(B′)的盐为酸性的,而相应的中性盐中含有200%金属的成分(II)(B′)的盐为高碱性的。成分(II)(B′)的中性盐中含有多达200%金属,较优选含金属50%~200%者,较优选含金属80%~150%者,较优选含金属90%~135%者,更优选含金属90%~110%者。
制备盐(II)(B′)的温度通常在约30℃到150℃。优选大约30°~125℃,主要选择温度范围是50℃~125℃,更优选约75℃~125℃。压力优选大气压。反应可以在基本上是惰性的,通常是液体有机溶剂如石脑油,苯,二甲苯,矿物油等中进行。成分(I)和(II)的反应:
本发明的组分是由成分(I)与成分(II)反应制备的。成分(I)也可以先分开制备,随后与成分(II)反应,或成分(I)可以先制备,随后在同一反应容器中与成分(II)反应。
为制备本发明的组分,一或多个成分(I)与一或多个成分(II)混合,有选择地在通常是液体的,基本上是惰性的有机溶剂/稀释剂中,并在30℃到反应成分和/或产物的最低分解温度之间反应,反应物优选混合加热到30℃~约100℃温度范围内,较优选约60℃~95℃,较优选约70℃~90℃,更优选75℃~85℃,直到生成所需的产物。另外,反应物混合加热约15分钟到5小时,优选约1小时到3小时,成分(I)与成分(II)的比例优选约95∶5到50∶50,较优选约95∶5到70∶30,较优选约95∶5到约80∶20,更优选约95∶5到约85∶15。
本发明中,成分(II)是(II)(B′),而成分(I)与成分(II)(B′)的反应产物是含金属的络合物。虽然没有理论联系,但确信在络合物的形成中,成分(I)与成分(II)中的金属络合。
实例1-19叙述本发明中成分(I)的制备,实例20-33叙述本发明中成分(I)和(II)衍生所得组分的制备。除特别指明者,下列实例以及整个说明书以及所附的权利要求书中,所有的份数及百分比均为重量比,所有的温度均为摄氏温度,所有压力为大气压。
实例1
2240份的聚异丁烯(数均分子量约为950,重均分子量约为2100)取代的琥珀酸酐加热到约90℃,在2小时内,将468份二乙基二乙醇胺缓缓加入并混合,于90℃将混合物继续加热一小时,得到所需的产物。
实例2
将1120份用于实例1的聚异丁烯取代的琥珀酸酐和325份由1摩尔C16α-链烯和1摩尔马来酸酐反应得到的烃基取代的琥珀酸酐混合,搅拌,加热到93℃,且在该温度下反应1小时,将62份乙二醇加到混合物中,混合物于93~105℃的温度下反应2小时,在半小时中,缓缓加入178份的二甲基乙醇胺,混合物于93~104℃反应2.5小时,随后冷却到70℃,得到所需的产物。
实例3
将2228份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐搅拌加热到90℃,并在90~97℃于1小时内将178份二甲基乙醇胺加入混合物中,混合物于90~97℃继续反应0.5小时,得到所需的产物。
实例4
将1600份由C16α-链烯和马来酐反应得到的烃基取代的琥珀酸酐加热到80~90℃,保持在85~95℃,于1小时内缓慢加入445份二甲基乙醇胺,混合物于85~95℃放置反应一小时,随后冷至60℃得到所需产物。
实例5
将2240份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐加热到110~116℃,将174份吗啉滴加到酸酐中,待吗啉全部加入后,混合物于116~126℃保持反应2小时,随后在116~126℃温度下,滴加加234份二乙基乙醇胺,待滴加完,所得混合物于116~126℃搅拌反应50分钟。
实施6
1100份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与100份聚乙二醇200(Union Carbiole的产品,分子量为200的聚乙二醇)的混合物加热到123~134℃,在该温度下保持反应2小时,冷至100℃,于所得产物中在0.2小时内缓缓加入117份二乙基乙醇胺且保持温度于100℃,随后混合物冷至室温。
实例7
1100份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与34份季戊四醇的混合物加热到125~160℃,并保持在该温度4小时,然后调到130℃。将117份二乙基乙醇胺加到混合物中,温度在100~130℃保持1小时,所得的产物冷到室温。
实例8
2240份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与300份40SUS的矿质海豹油的混合物连续搅拌并加热0.5小时。加入54份水,并在半小时内将混合物从50℃加热到92℃,随后在92~98℃保持反应5小时,向所得混合物中加244份单乙醇胺且在92~98℃放置反应,然后冷却至室温。
实例9
将2240份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与62份乙二醇加热到116~120℃,且在该温度下反应5小时,随后将混合物的温度增至138-146℃并在该温度下反应4.5小时、然后使混合物温度在半小时内降到115℃,在115~120℃温度下,在半小时内将122份单乙醇胺加入混合物中,且在115~120℃下搅拌反应半小时,然后冷至室温。
实例10
将2895份聚异丁烯(数均分子量为1700)取代的琥珀酸酐在1小时内加热到121℃。在两小时内保持混合物在121~128℃,将605份二乙基乙醇胺加到混合物中。混合物在121~123℃反应一小时,随后冷至50℃,得到所需的产物。
实例11
将1000份聚异丁烯取代的琥珀酸酐与337份混合油的混合物加热到85℃,向混合物中加26份水,在0.25小时内将混合物加热至102℃,混合物在102~105℃保持反应4小时,随后冷至70℃,在0.2小时内向混合物中加209份二乙基乙醇胺混合物放热到79℃,随后将混合物于78~79℃保持反应1.5小时,冷至室温,得到所需产物。
实例12
将实例1中所用的1120份聚异丁烯取代的琥珀酸酐在1小时内加热到85~90℃,在0.5小时内加入117份二乙基乙醇胺所得混合物于85~90℃放置反应4小时,随后冷至室温,得到所需的产物。
实例13
将917份稀释剂油,40份硅藻土助滤剂,10份苛性苏打,0.2份硅氧烷基质防沫剂,135份3-氨基-1,2,4-三唑,和6,67份商品聚亚乙基多元胺的混合物(含33.5%的氮基本上相当于四亚乙基五胺)在搅拌下加热到121℃,在大约1小时内,将1000份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐缓慢加入混合物中,并在加料过程中,将混合物由121℃加热到154℃随后混合物在154~160℃并在氮气流中反应12小时,随后将混合物冷却到138~149℃,然后过滤,最终将油量调至产品含其量为45%。
实例14将6720份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐搅拌加热至90℃。在1.5小时内加入702份二乙基乙醇胺,所得的中间混合物于90℃再加热0.5小时,然后缓慢加入366份单乙醇胺,混合物于90℃保持反应0.5小时,冷却,得到所需产物。
实例15
将2644份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与75份乙二醇的混合物加热到120℃,并在该温度下保持反应4小时,随后将混合物的温度升高到160~170℃,保持反应2小时后,降温到120℃,在0.25小时内将281份二乙基乙醇胺加入混合物中。温度保持在115~120℃ 1小时,随后将混合物冷至室温,得到所需产物。
实例16
将实例1中所用的2240份聚异丁烯取代的琥珀酸酐与86份哌嗪的混合物加热到116-126℃,并保持在该温度下反应2小时,将234份二乙基乙醇胺滴加到混合物中,在116-126℃保持50分钟,所得产物冷至室温。
实例17
1摩尔聚异丁烯取代的琥珀酸酐与1摩尔哌啶于105~120℃加热3小时,得到所需产物。
实例18
1摩尔实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与2摩尔吗啉于94~105℃加热2.5小时,得到所需产物。
实例19
1摩尔实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与2摩尔乙醇胺于85~95℃加热1小时,得到所需产物。
实例20
将4800份实例1的产物与2640份40N的油连续搅拌加热到80℃,将536份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐加到混合物中,混合物于80-84℃加热1小时,将24份水加到混合物中、混合20分钟得到所需产物。红外分析表明了络合物的形成,这可由反应产物的p=S的红外吸收由660Cm-1到670-680Cm-1的位移看出。
实例21
将989.2份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与663.4份的40N的油在连续搅拌下,加热到90~95℃,在90~95℃,并不断搅拌下,于2小时内加入208.0份二乙基乙醇胺,所得混合物于90~95℃继续加热4.5小时,在90~95℃,0.5小时内将133.4份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐加到混合物中,加入6.0份水,所得混合物于90~95℃维持反应1.5小时,冷至室温,得到所需产物。
实例22
将989.2份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与663.4份40N油在连续搅拌下加热到90~95℃,保持温度在90~95℃下,在2小时内边搅拌边加入208份二乙基乙醇胺。所得混合物在90~95℃加热4.5小时,混合物冷至80℃保持混合物在80℃在0.5小时内加入133.4份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,加入6.0份水所得的混合物于80℃反应1.5小时,然后冷至室温,得到所需产物。
实例23
989.2份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐边搅拌边加热到90~95℃,保持在90~95℃温度下,于2小时内在不断搅拌条件下,加入208.0份二乙基乙醇胺,所得混合物于90~95℃继续加热4.5小时,在90~95℃,15分钟内加入663.4份40N的油,混合物保持在90~95℃,于0.5小时内,加入133.4份O,O′-(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,加入6.0份水,所得到的混合物于90~95℃保持反应1.5小时,冷至室温,得到所需产物。
实例24
将989.2份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐在不断搅拌下加热到90℃,保持在90~95℃温度下,不断搅拌地在2小时内加入208.0份二乙基乙醇胺,所得混合物在90~95℃继续加热反应4.5小时,加入663.4份40N的油,将混合物冷至80℃,保持混合物在79~82℃温度下,在0.5小时内加入133.4份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,加入6.0份水,所得到的混合物在79~82℃保持反应1.5小时,随后冷至室温,得到所需产物。
实例25
将989.2份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐在不断搅拌下,加热到90~95℃,保持温度在90~95℃,2小时内,不断搅拌地加入208.0份二乙基乙醇胺,所得混合物于90~95℃继续加热反应4.5小时后,冷至80℃,保持混合物在80℃不断搅拌地在0.5小时内,加入133.4份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,加入6.0份水,所得混合物于79~82℃继续反应1.5小时。加入663.4份40N的油,混合物搅拌30分钟,同时冷至60℃得到所需产物。
实例26
将989.2份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐与663.4份40N的油在不断搅拌下加热到90~95℃,保持温度于90~95℃,并不断搅拌,在2小时内加入208.0份二乙基乙醇胺,所得的混合物于90~95℃加热反应4.5小时。混合物冷至81℃在0.5小时内加入133.4份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐。加入6.0份水,所得的混合物于79~82℃继续搅拌反应1.5小时,随后冷至室温,得到所需的产物。
实例27
将900份实例1的产物,在不断搅拌下加热到80~90℃,保持温度在80~90℃,于20分钟内加入100份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,混合物于80~90℃继续反应2小时,随后冷至室温得到所需的产物。
实例28
将1120份实例1中所用的聚异丁烯取代的琥珀酸酐在不断搅拌下加热101~107℃,保持温度于104~110℃,于30~40分钟内不断搅拌地加入234份二乙基乙醇胺,所得的混合物于104℃继续加热反应3小时后,混合物冷至75~80℃,保持混合物在75~80℃,于15~20分钟内加入150.5份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐。所得混合物于75~80℃继续反应2小时,随后冷至室温得到所需物。
实例29
将450份实例2的产物与50份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,在不断搅拌下在80℃加热2小时,随后冷至室温得到所需的产物。
实例30
将360份实例3的产物与40份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,于80℃搅拌,加热2小时,冷至室温,得到所需产物。
实例31
将450份实例4的产物与50份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,于80℃搅拌加热2小时,随后冷至室温,得到所需产物。
实例32
将90份实例1中所用的1摩尔异丁烯取代的琥珀酸酐与1.5摩尔二乙基乙醇胺的反应产物,与10份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,于80℃加热2小时,随后冷至室温,得到所需产物。
实例33
将900份实例2的产物搅拌加热到80~90℃保持温度于80~90℃,于20分钟内搅拌加入100份O,O′-二(异辛基)二硫代磷酸的中性锌盐,混合物于80~90℃搅拌反应1.25小时,随后冷至室温,得到所需物。爆炸性组分:
本发明的爆炸性组分为油包水乳剂,一方面这些组分可用作填充爆炸组分或爆炸剂,另一方面,还可用作雷管敏感性爆炸物,这些乳剂用本发明的乳化剂作为乳化剂,这些乳剂包括不连续的氧化剂相(包括至少一个供氧组分),连续的有机相(包括至少一个含碳燃料)和乳化剂量的本发明的乳化剂。
本发明中爆炸性组分中有机相的优选量约占爆炸性组分总重量的2%~15%,较优选4%~8%。本发明的乳化剂的优选量约为有机相总重量的4%~40%,较优选12%~20%。
有机相的优选量约占上述的爆炸性组分的总重量的85%~98%,较优选92%~96%。供氧组分的优选量约为氧化剂相总重量的70%~95%,较优选85%~92%,较优选87%~90%。水的优选量约为氧化剂相重量的5%~30%,较优选8%~15%,更优选为10%~13%。
含碳燃料可包括大部分烃,例如,链烷烃,链烯烃,环烷烃,芳香烃,饱和烃或不饱和烃,且以典型的油的形式存在。通常,含碳燃料是水不混溶的,可乳化的烃,其在大约达到95℃时或为液体或是可液化的,优选大约40℃~75℃,各种来源的油包括天然的和合成的油以及其混合物均可用作含碳燃料。
天然油类包括动物油,植物油(如:蓖麻油,猪脂油),以及链烷、环烷或混合的链烷—环烷类的溶剂精炼的或酸精炼的矿质润滑油。从煤或页岩衍生的油也可应用。合成油包括烃类油,及卤代烃类油,如聚合的及共聚的链烯(如:聚丁烯,聚丙烯,丙烯—异丁烯共聚体,氯化的聚丁烯,等);烷基苯(如:十二烷基苯,十四烷基苯,二壬基苯,二(2-乙基己基)苯,等);聚苯基(如:双苯基,三联苯基,烷基化的聚苯基,等);等等。
适用的另一类合成油包括二羧酸(如:苯二甲酸,琥珀酸,烷基琥珀酸,马来酸,壬二酸,辛二酸,癸二酸,富马酸,己二酸,亚油酸二聚物,丙二酸,烷基丙二酸,烯基丙二酸,等)与各种醇(如:丁醇,己醇、十二烷醇,2-乙基己醇,乙二醇,二甘醇单醚,丙二醇,季戊四醇,等)所形成的酯。这些酯的具体的例子包括:二丁基己二酸酯,二(2-乙基己基)癸二酸酯,二正己基富马酸酯,二辛基癸二酸酯,二异辛基壬二酸酯,二异癸基壬二酸酯,二辛基苯二甲酸酯,二癸基苯二甲酸酯,双二十烷基癸二酸酯。亚油酸二聚物的2-乙基己基二酯,1摩尔癸二酸与2摩尔四甘醇及2摩尔2-乙基-己酸反应形成的复合酯等等。
用作合成油的酯包括由C5到C12单羧酸与多元醇和多元醇酯如新戊二醇,三甲醇基丙烷,季戊四醇,二季戊四醇,三季戊四醇等所制备的酯。
硅基质的油如:聚烷基,聚芳基,聚烷氧基,或聚芳氧基—硅氧烷油及硅酸酯油构成另一类适用的油,包括:四乙基硅酸酯,四异丙基硅酸酯,四-(2-乙基己基)硅酸酯,四-(4-甲基己基)硅酸酯,四(对叔丁基苯基)硅酸酯,己基-(4-甲基-2-戊氧基)二硅烷,聚(甲基)硅烷,聚(甲基苯基)-硅烷等。其它适用的合成油包括液体的含磷酸酯(如:磷酸三(甲苯酯),磷酸三辛酯,癸烷磷酸二乙酯,等),聚合四氢呋喃等。
上述的非精炼的、精炼的及重精炼的油也可应用。非精炼油是直接来源于天然的、或合成的,未经过精制处理的油,如直接由于干馏得到的页岩油,直接从蒸馏得到的石油,或直接酯化所得到的酯类油,这些没经过精制而直接使用的油为非精炼油。精炼油除了经过一或多步的纯化处理以改善了一种或多种特性外,其与非精炼油相似。本领域技术者了解这些纯化技术,如溶剂提取,蒸馏,酸或碱提取,过滤,渗滤等。重精炼油是用与制备精炼油同样的方法,对已经用过的精炼油进行处理所得到的,这种重精炼油也叫做再生油或后处理油,且经常通过处理直接除去废的添加剂和油的降解产物。
适用的油的例子包括:从Witco Chemical ComPany(Witco化学公司)得到的商品名为KAYDOL的石蜡油,可从Shell得到的商品名为ONDINA的石蜡油,pennzoil的商品名为N-750-HT的矿物油,Sun的40N的油,可从WitcoChemical ComPany得到的名为KLEAROL OIL的精炼矿物油及Exxon的名为MENTOR 28的矿质海豹油。
含碳燃料可以是熔点至少约为25℃的任何蜡,如矿脂蜡,微晶蜡,及石蜡,地蜡如地蜡和褐煤蜡,动物蜡如鲸蜡,和昆虫蜡如蜂蜡和白蜡。适用的蜡包括:Mobil Oil CorPoration(Mobil油类公司)的商品名为MOBILWAX 57的蜡;AstorChemical Ltd.的商品名为DO2764的混合蜡;以及petrolite CorPoration的VYBAR,优选的为微晶蜡与石蜡的混合蜡。
一方面,含碳燃料包括蜡与油的混合物,在这方面,蜡含量至少约为有机相重量25%,优选为25%到9O%而油含量至少约为有机相重量的10%,优选10%到75%。这些混合物在雷管敏感的爆炸性乳剂中特别适用。
而其也非必须,爆炸性乳剂也可含有多达约15%重量的辅助燃料,如铝,铝合金,锰,等,尤其铝为优选的助燃料。
供氧组分优选至少为一个无机盐如:铵、碱金属或碱土金属的硝酸盐,氯酸盐或高氯酸盐,例如:硝酸铵,硝酸钠,硝酸钙,氯酸铵,高氯酸钠和高氯酸铵,硝酸铵为特别优选。硝酸铵与硝酸钠或硝酸钙的混合物也是优选者。一方面,无机氧化剂盐主要包括硝酸铵,虽然约达25%重量的氧化剂相可由其它的无机硝酸盐(如:碱金属或碱土金属的硝酸盐)或无机高氯酸盐(如:高氯酸铵或碱金属或碱土金属的高氯酸盐),或是其混合物形成。
本发明中,闭合池的,含有空隙的材料用作敏化成分,用在这里的“闭合池的,含有空隙的材料”是指由闭合池、中空的池构成的材料,每片材料可含有一个或多个闭合池,闭合池可含有气体,如空气或是抽空的或是部分抽空的。在本发明中,足量的含有闭合池空隙的材料使所生成的乳剂的密度约为0.8~1.35g/cc,较优选约为1.1~1.3g/cc。通常,本发明的乳剂可含有多达约15%重量的含有闭合池空隙的材料,优选约0.25%到约15%,优选的含有闭合池空隙的材料是粒径约为10~175微米的分散的玻璃球,通常这种颗粒的堆积密度范围约在0.1~0.4g/cc。适用的玻璃微气泡是3M公司销售的、粒经分布范围约为10~160微米,而公称尺寸范围约为60~70微米的微气泡。其密度范围约为0.1~0.4g/cc;这包括商品名为B15/250的微气泡,其它适用的玻璃微气泡为Emerson &Cumming,Inc.销售的商品,名为ECCOSpHERES,通常,其粒径范围约为44~175微米,而堆积密度约0.15~0.4g/cc。其它适用的微气泡包括由philadclPhia QuartzComPany销售的商品名为Q-CEL的无机微球,含有闭合池空隙的材料可由惰性或还原材料制备。例如,酚-甲醛微气泡可用于本发明中,当应用酚-甲醛微气泡时,则微气泡本身还是爆炸物的燃料成分。当设计油包水乳剂爆炸性组分时应考虑其燃烧值。可以使用于本发明中的另一类含有闭合池空隙的材料是Dow ChemicalComPany所销售的偏氯伦微球,该偏氯伦微球直径约为30微米,颗粒密度约为0.032g/cc。由于偏氯伦的低堆积密度,仅优选约0.25~1%量用于本发明的油包水乳剂中。
向组分中加入并分散生成气体的物质,如亚硝酸钠和尿素的水溶液,就地产生的气泡可用于敏化爆炸性乳剂。除了前述的其它可单独使用的敏化组分包括不溶性的颗粒状固体自爆物。如,颗粒状或片状的TNT,DNT,RDX等及水溶性的和/或烃溶性的有机敏化剂,如:硝酸胺,硝酸烷醇胺,硝酸羟基烷基酯等等。本发明的爆炸性乳剂经配制可具有很宽的应用范围。可选择敏化组分的任何组合,以得到全部的、任何所需的密度,单位重量爆炸力或临界直径的爆炸性组分。固体自爆组分与水溶性的和/或烃溶性有机敏化剂的量约为爆炸性组分总重量的40%。包藏气成分的体积约为爆炸性组分总体积的50%。
有选择的添加物质可用于本发明的爆炸性组分中,以进一步改善最终爆炸物的敏感性,密度、爆炸力,流变学特性及成本。用作选择的添加剂的典型物质包括:例如高级氯化链烷烃,颗粒状供氧盐如:球状硝酸铵,硝酸钙、高氯酸盐等。颗粒金属燃料如:铝、硅等,颗粒非金属燃料如硫,天然沥青等。颗粒惰性物质如:氯化钠、硫酸钡等,水相或烃相增稠剂如:瓜耳胶,聚丙烯酰胺,羧甲基或乙基纤维素,生物聚合物,淀粉,弹性材料等。增稠剂的交联剂如:焦锑酸钾等。缓冲剂或PH控制剂如硼酸钠,硝酸锌等。结晶习性改性剂如:烷基萘磺酸钠等,液相增量剂如:甲酰胺,乙二醇等,填充剂,以及爆炸剂技术中通常所用的添加剂。选择的添加物质的量约占爆炸性组分总量的50%,实际应用的量取决于其特性及功能。
雷管敏感性的一般标准为:爆炸物在正常温度条件下,对药筒直径为1.25英寸的8号雷管敏感。本发明的雷管敏感性的爆炸性乳剂具有贮存稳定性,意即其至少具有6个月的贮存稳定性,典型的为一年或更长。
制备本发明的爆炸性乳剂的优选方法包括如下步骤:(1)将水、无机氧化剂盐(如硝酸铵)及在某种情况下,一些补充的水溶性的化合物进行第一步的预混合,(2)将本发明的含碳燃料,乳化剂盐组分与其它选择的油溶性化合物进行第二步预混合。(3)于适宜的混合设备中,将第一预混合物加到第二预混合物中,得到油包水乳剂。将第一预混合物加热,直到所有的盐全部溶于溶液中,如需要为除去不溶残渣,可将溶液过滤,第二预混合物也加热以使组分液化。可进行低或高切力混合的任何类型的设备均可用于制备这些油包水乳剂,含有闭合池空隙的物质,生成气体的物质。固体自爆性组分,如:颗粒状TNT,固体燃料如铝或硫,惰性物质如重晶石或氯化钠,不溶性固体氧化剂盐及其它选择的物质(若使用),均可加到乳剂中,进行简单的混合,直到使其均匀分散于全部组分中。
本发明的油包水爆炸性乳剂还可在充分搅拌下,将第二预混合物液化有机相加到第一预混合物热水溶液相中,使其相翻转。然而,为获得所需的分散度,这种方法通常比常用的与其相反的方法需要更高的能量。另外,这些油包水爆炸性乳剂特别适于通过连续混合过程制备,即将两个分别制备的液相通过混合装置抽取混合并乳化。
本发明的乳化剂成分可直接加到本发明的爆炸性乳剂中,该成分也可以用基本上惰性的,通常为液体的有机稀释剂如矿物油,石脑油,苯、甲苯、或二甲苯进行稀释,形成一个提浓物,而且,稀释剂也可用作制备爆炸性乳剂的含碳燃料。这些提浓物通常含有约10%~90%的该发明的乳化剂组分,而且另外可含有一种或多种本技术中所知的或上述的其它添加剂。
本发明中的爆炸药筒可用该技术中常用的方法制备,本发明的雷管敏感的爆炸性乳剂特别适合于在卷筒机器上制备药筒,如可以从NiePmann买到的机器,商品名为ROLLEX。
使用本发明的乳化剂组分的优点为,该组分赋于乳剂以耐磨特性,因此使乳剂便于加工和混合,且降低了制备该类乳剂的设备的磨损。
本发明中所涉及的乳剂列于下表中,对于每个配方,氧化剂相组分(如,硝酸铵和水)于大约130℃混合,油相组分(如,实例20-32的乳化剂组分及40N的油)也在大约130℃混合,将氧化剂相加到油相中,用实验室型混合器进行有效的乳化,在乳化过程中,混合器设置在最大功率的70%,且在乳化完成后于全功率下混合一分钟,在下表中,所有数值均为重量份数。
表
A B C D E F G硝酸铵 763.6 763.6 763.6 763.6 763.6 763.6 763.6水 156.4 156.4 156.4 156.4 156.4 156.4 156.440N油 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0实例20的产物 15.0 --- --- --- --- --- ---″ ″ 21 --- 15.0 --- --- --- --- ---″ ″ 22 --- --- 15.0 --- --- --- ---″ ″ 23 -- --- --- 15.0 --- --- ---″ ″ 24 --- --- --- --- 15.0 --- ---″ ″ 25 --- --- --- --- --- 15.0 ---″ ″ 26 --- --- --- --- --- --- 15.0
表(续)
H I J K L M硝酸铵 763.6 763.6 763.6 763.6 763.6 763.6水 156.4 156.4 156.4 156.4 156.4 156.440N油 65.0 65.0 70.0 70.0 70.0 70.0实例27的产物 27 15.0 --- --- --- --- ---″ ″ 28 --- 15.0 --- --- --- ---″ ″ 29 --- --- 10.0 --- --- ---″ ″ 30 --- --- --- 10.0 --- ---″ ″ 31 --- --- --- --- 10.0 ---″ ″ 32 --- --- --- --- --- 10.0
玻璃微气泡可加入上述乳剂中,可用实验室型混合器将微气泡混入乳剂中,例如,可以得到含有98.5~99.0%的上述的乳剂和1.0~1.5%的C15/250玻璃微气泡的油包水乳剂爆炸性组分。也可制备含有97%的上述乳剂和3%的B37/2000玻璃微气泡的乳剂爆炸性组分。
当解释本发明的优选内容时,显然,通过阅读说明书,各种修饰对于熟悉该技术者是易于掌握的,因此,这里收载的发明目的在于揭示附录的权利要求书的这种修饰改变。
Claims (104)
1.炸药组合物,其包括含至少一种供氧成份的不连续氧化剂相,含至少一种碳燃料的连续有机相和乳化剂,所述有机相在炸药组合物中以占炸药组合物总重的2%-15%浓度存在,所述乳化剂以占所述有机相重的4%-40%浓度存在;所述氧化剂相在炸药组合物中以占炸药化合物的85%-98%浓度存在;所述乳化剂包括成份(I)与成分(II)的反应产物的组分,成份(I)与成分(II)的重量比为95∶5至50∶50;
成分(I)包括:
(A):(A)(i)与(A)(ii)的反应产物
(A)(i)至少为一个羧酸或酸酐,或是该酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,
(A)(ii)为氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或至少为一种碱土金属,成分A(ii)与成份(A)(i)的比为0.1-2当量(A)(ii)/1当量(A)(i);或
(B):包含(B)(i)和(B)(ii)的组分
(B)(i)为(B)(i)(a)与(B)(i)(b)的反应产物,(B)(i)(a)至少为一个高分子量的烃基取代的羧酸或酸酐或由该高分子量的酸或酸酐衍生的酯或酰胺,(B)(i)(b)为氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或至少为一种碱土金属,成分(B)(i)(a)含有至少一个平均为20到500碳原子的烃基取代基,成分B(i)(b)与成分B(i)(a)的比为0.1-2当量B(i)(b)/1当量B(i)(a);和
(B)(ii)为(B)(ii)(a)与(B)(ii)(b)的反应产物,(B)(ii)(a)至少是一个低分子量羧酸或酸酐,或由该低分子量的酸或酸酐衍生的酯或酰胺,(B)(ii)(b)为氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或碱土金属,成分(B)(ii)(a)选择地含有至少一个平均含有多达18碳原子的烃基取代基,成分B(ii)(b)与成分B(ii)(a)的比为0.1-2当量B(ii)(b)/1当量B(ii)(a);或
(C):含有(C)(i)和(C)(ii)的组分
(C)(i)为(C)(i)(a)与(C)(i)(b)的反应产物,(C)(i)(a)至少为一个高分子量的烃基取代的多元羧酸或酸酐,或是由高分子量多元酸或酸酐衍生的酯或酰胺,(C)(i)(b)是氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或碱土金属,成分(C)(i)(a)含有至少一个平均为20到500个碳原子的烃基取代基,成分(C)(i)(b)与成分(C)(i)(a)的比为0.1-2当量(C)(i)(b)/1当量C(i)(a);
(C)(ii)为(C)(ii)(a)与(C)(ii)(b)的反应产物,(C)(ii)(a)至少为一种低分子量的多元羧酸或酸酐,或由低分子量多元羧酸或酸酐衍生的酯或酰胺,(C)(ii)(b)为氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或碱土金属,成分(C)(ii)(a)选择地含有至少一个达18碳原子的烃基取代基,成分(C)(ii)(b)与成分(C)(ii)(a)的比为0.1-2当量(C)(ii)(b)/1当量(C)(ii)(a);
上述的成分(C)(i)和(C)(ii)被(C)(iii)偶连在一起,(C)(iii)至少为一个含有两或多个伯氨基(C)(iii)(a),两或多个仲氨基(C)(iii)(b),至少一个伯氨基和至少一个仲氨基(C)(iii)(c),至少两个羟基(C)(iii)(d),或至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基(C)(iii)(e)的化合物,成分(C)(iii)与成分(C)(i)(a)的比为1-2当量(C)(iii)/1当量(C)(i)(a),成分(C)(iii)与成份(C)(ii)(a)的比为1-2当量(C)(iii)/1当量(C)(ii)(a);或
(D)两个或多个(A),(B)和(C)的混合物,成份(II)包含
其中X1,X2,X3或X4分别为氧或硫;a和b分别为0或1,而R1和R2分别为烃基或
(B′)至少为一个由上述含磷酸(A′)与至少一个从下列一组金属中选择的金属所形成的盐,金属包括:镁、钙、锶,铬,锰、铁、钼、钴、镍、铜、银、锌、镉、铝、锡、铅,和两或多种这类金属的混合物,成分(B′)含有存在于相应中性盐中的多达200%该金属;
(C′)为(A′)和(B′)的混合物
条件为,当成分(II)是(A′)时,成分(I)是(B),(C)或是(B)和(C)的混合物。
2.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)为单羧酸或酸酐,或是该单羧酸或酸酐的酯或酰胺衍生物。
3.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)为多元羧酸或酸酐,或是该多元羧酸或酸酐的酯或酰胺衍生物。
4.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)由下式表示:
其中R为(A)(i)的烃基取代基。
6.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)是烃基取代的羧酸或酸酐,或是由该酸或酸酐衍生的酯或酰胺,(A)(i)的烃基取代基平均含有10~500个碳原子。
7.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)为烃基取代的羧酸或酸酐,或是该酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,(A)(i)的烃基取代基平均有30到500碳原子。
8.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)为烃基取代的羧酸或酸酐,或是酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,(A)(i)的烃基取代基平均含有50到500个碳原子。
9.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)为烃基取代的羧酸或酸酐,或是酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,(A)(i)的烃基取代基为脂肪烃基。
10.权利要求1的炸药组合物,其中(A)(i)为烃基取代的羧酸或酸酐,或是酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,(A)(i)的烃基取代基为聚(异丁烯)基。
11.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(i)至少由一个具有下式的亚烷基多元胺衍生得到。
其中n为1~10的数,每个R分别为氢原子或烃基或是多达700个碳原子的羟基取代的烃基,而且亚烷基含有1~10个碳原子。
12.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(i)至少由一个下式所代表的化合物衍生得到,
R′-(OH)m
其中R′为通过碳-氧键连接于OH基的一价或多价有机基团,m为1~10的数。
13.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(i)至少由一个羟基胺得到。
15.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(ii)含有至少一个单胺。
16.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(ii)至少含有一个多元胺。
18.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(ii)包含至少一个羟基胺。
19.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(ii)包括:(a′)至少一个N-(羟基取代的烃基),(b′)至少一个(a′)的羟基取代的聚(烃氧基)的类似物,或(c′)为(a′)和(b′)的混合物。
21.权利要求1的炸药组合物,其中成分(A)(ii)包括二乙基乙醇胺。
22.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(i)(a)为一元羧酸或酸酐,或由前述一元羧酸或酸酐衍生的酯或酰胺。
23.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(i)(a)为多元羧酸或酸酐,或是由该多元羧酸或酸酐衍生的酯或酰胺。
24.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(i)(a)由下式代表:
其中R为(B)(i)(a)的烃基取代基。
25.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(i)(a)的烃基取代基平均含有30~500个碳原子。
26.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(i)(a)的烃基取代基平均含有50~500个碳原子。
27.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(i)(a)的烃基取代基为脂肪烃基。
28.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(i)(a)的烃基取代基为聚(异丁烯)基。
30.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(i)(a)至少由一个具有下式的化合物衍生得到,
R1-(OH)m
其中R1为通过碳-氧键连接有OH基的单价或多价有机基团,m为1~10的整数。
31.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(i)(a)至少由一个羟基胺衍生得到。
32.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(i)(a)至少为含有(a′),(b′)和(c′)的化合物之一的衍生物,(a′)为伯,仲,及叔烷醇胺,可由下式分别表示:
(b′)为前述的烷醇胺的羟基取代的亚氧基的类似物,由下式表示:
其中,每个R分别为含有1~8个碳原子的烃基,或是含有2~8个碳原子的羟基取代的烃基,R′为含有2~18个碳原子的二价烃基,(c′)为二或多种前述物质的混合物。
33.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(i)(b)至少含有一个单胺。
34.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(i)(b)至少含有一个多元胺。
36.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(i)(b)含有至少一个羟基胺。
37.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(i)(b)含有:(a′)至少一个N-(羟基取代的烃基)胺,(b′)至少一个(a′)的羟基取代的聚(烃氧)的类似物,或(c′)为(a′)与(b′)的混合物。
39.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(ii)(a)含有至少一个包括下列物质的化合物,马来酸,马来酸酐,氯代马来酸酐,丙二酸,琥珀酸,琥珀酸酐,戊二酸,戊二酸酐,己二酸,庚二酸,壬二酸,癸二酸,戊烯二酸,柠康酸,衣康酸,烯丙基琥珀酸,十六醇马来酸,四亚丙基取代的琥珀酸酐。
40.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(ii)(a)含有至少一个包括下列物质的化合物,如:甲酸,乙酸,氯代乙酸,丙酸,丁酸,丙烯酸,苯甲酸,丁酸,环己酸,十二烷酸,棕榈酸,癸酸,油酸,月桂酸,硬脂酸,肉豆蔻酸,亚油酸,亚麻酸,环烷酸,氯代硬脂酸,及高油酸。
42.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(ii)(a)的烃基取代基至少由下列的一组化合物中的一个化合物衍生得到,如:乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、2-甲基-1-丁烯,3-甲基-1-丁烯,1-己烯,1-庚烯,1-辛烯,苯乙烯,1-壬烯,1-癸烯,1-十一烯,1-十二烯,1-十三烯,1-十四烯,1-十五烯,1-十六烯,1-十七烯,及1-十八烯。
43.权利要求1的炸药组合物,其中,(B)(ii)(a)的烃基取代基至少由下列一组α-链烯之一的α-链烯部分衍生得到,如:C15-18α-链烯,C12-16α-链烯,C14-16α-链烯,C14-18α-链烯,及C16-18α-链烯。
44.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(ii)(a)的烃基取代基平均含有8~18个碳原子。
45.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(ii)(a)的烃基取代基平均含有12~18个碳原子。
46.权利要求1的炸药组合物,其中(B)(ii)(a)的烃基取代基为烷基或烯基。
48.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(ii)(a)至少由下式的一个化合物衍生得到:
R1-(OH)m
其中R1为通过碳-氧键接有OH基的单价或多价有机基团。而m为1~10的整数。
49.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(ii)(a)至少由一个羟基胺衍生得到。
51.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(ii)(b)至少含有一个单胺。
52.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(ii)(b)至少含有一个多元胺。
53.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(ii)(b)含有至少一个亚烷基多元胺,由下式表示:
其中n为1~10的数。每个R分别为氢原子或烃基或含有多达700个碳原子的羟基取代的烃基,而亚烷基含有1~10个碳原子。
54.权利要求1的炸药组合物,其中成分(B)(ii)(b)含有(a′)至少一个N-(羟基取代的烃基)胺,(b′)至少为(a′)的一个羟基取代的聚(烃氧)的类似物,或(c′)为(a′)与(b′)的混合物。
57.权利要求1的炸药组合物,其中(c)(i)(a)的烃基取代基平均含有30~500个碳原子。
58.权利要求1的炸药组合物,其中(c)(i)(a)的烃基取代基平均含有50~500个碳原子。
59.权利要求1的炸药组合物,其中(c)(i)(a)的烃基取代基为聚(异丁烯)基。
60.权利要求1的炸药组合物,其中(c)(i)(a)的烃基取代基为脂肪烃基。
62.权利要求1的炸药组合物,其中成分(c)(i)(a)至少由一个具有下式的化合物衍生得到:
R1-(OH)m
其中R1为通过碳-氧键与OH基连接的单价或多价有机基团。
63.权利要求1的炸药组合物,其中(c)(i)(a)至少由一个羟基胺衍生得到。
64.权利要求1的炸药组合物,其中(c)(i)(a)由(a′),(b′)和(c′)衍生得到,(a′)至少为一个N-(羟基取代的烃基)胺,(b′)至少为一个(a′)的羟基取代的聚(烃氧基)的类似物,或(c′)为(a′)和(b′)的混合物。
66.权利要求1的炸药组合物,其中成分(c)(i)(b)至少包括一个单胺。
67.权利要求1的炸药组合物,其中成分(c)(i)(b)至少含有一个多元胺。
69.权利要求1的炸药组合物,其中成分(c)(i)(b)包括:
(a′)至少一个N-(羟基取代的烃基)胺,(b′)至少为一个(a′)的羟基取代的聚(烃氧)类似物,或(c′)为(a′)和(b′)的混合物。
71.权利要求1的炸药组合物,其中成分(c)(ii)(a)含有至少一个下列化合物,如马来酸,马来酸酐,氯代马来酸酐,丙二酸,琥珀酸,琥珀酸酐,戊二酸,戊二酸酐,己二酸,庚二酸,壬二酸,癸二酸,戊烯二酸,柠康酸,衣康酸,烯丙基-琥珀酸,十六醇马来酸及四亚丙基取代的琥珀酸酐。
73.权利要求1的炸药组合物,其中(C)(ii)(a)的烃基取代基由下列一组化合物中选择的化合物衍生得到,如:乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、2-甲基-1-丁烯,3-甲基-1-丁烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯,苯乙烯,1-壬烯,1-癸烯,1-十一烯,1-十二烯,1-十三烯,1-十四烯,1-十五烯,1-十六烯,1-十七烯及1-十八烯。
74.权利要求1的炸药组合物,其中(C)(ii)(a)的烃基取代基至少由下列链烯之一衍生得到如:C15-18α-链烯,C12-16α-链烯,C14-16α-链烯,C14-18α-链烯及C16-18α-链烯。
75.权利要求1的炸药组合物,其中(C)(ii)(a)的烃基取代基平均含有8-18个碳原子。
76.权利要求1的炸药组合物,其中(C)(ii)(a)的烃基取代基平均含有12-18个碳原子。
77.权利要求1的炸药组合物,其中(C)(ii)(a)的烃基取代基为烷基或烯基。
79.权利要求1的炸药组合物,其中(C)(ii)(a)至少由具有下式的一个化合物衍生得到
R1-(OH)m
其中,R′为通过碳-氧键连接有OH基的单价或多价有机基团,而m为1~10的数。
80.权利要求1的炸药组合物,其中成分(C)(ii)(a)至少由一个羟基胺衍生得到。
82.权利要求1的炸药组合物,其中成分(C)(ii)(b)至少包括一个单胺。
83.权利要求1的炸药组合物,其中,成分(C)(ii)(b)包括至少一个多元胺,
85.权利要求1的炸药组合物,其中,成分(C)(ii)(b)包括:(a′)至少一个N-(羟基取代的烃基)胺,(b′)至少一个(a′)的羟基取代的聚(烃氧基)的类似物,或(c′)为(a′)和(b′)的混合物。
87.权利要求1的炸药组合物,其中成分(C)(iii)包括至少一个多元胺。
89.权利要求1的炸药组合物,其中,成分(C)(iii)包括至少一个多元醇。
90.权利要求1的炸药组合物,其中成分(C)(iii)包括至少一个具有下式的化合物,
R(OH)m
其中R为通过碳-氧键连接于OH基的单价或多价有机基团,而m为2~10的数。
91.权利要求1的炸药组合物,其中成分(C)(iii)包括至少一个亚烷基乙二醇。
92.权利要求1的炸药组合物,其中成分(C)(iii)包括乙二醇。
93.权利要求1的炸药组合物,其中成分(C)(iii)由下列化合物中选择,包括:(a′)伯和仲烷醇胺,可分别由下式表示:
(b′)前述的烷醇胺的羟基取代的亚氧烷类似物,由下式表示:
其中R为含有1~8个碳原子的烃基,或是含有2~8个碳原子的羟基取代的烃基,R′为含有2~18个碳原子的二价烃基,(c′)为二或多种前述物质的混合物。
94.权利要求1的炸药组合物,其中成分(II)中,X1和X2为氧。
95.权利要求1的炸药组合物,其中成分(II)中,X3和X4为硫,
96.权利要求1的炸药组合物,其中成分(II)中,R1和R2分别为含1~50个碳原子的烃基。
97.权利要求1的炸药组合物,其中成分(II)中,R1和R2分别为叔丁基,异丁基,戊基,异辛基,癸基,十二烷基,二十烷基,2-戊烯基,十二碳烯基,苯基,萘基,烷苯基,烷基萘基,苯烷基,萘基-烷基,烷苯基烷基,或烷基萘基烷基。
98.权利要求1的炸药组合物,其中成分(II)(B′)至少包括一个由含磷酸(II)(A′)与钙、锌、镉、铜、镍或是二或多种上述金属混合物所制备的盐。
99.权利要求1的炸药组合物,其中成分(II)(B′)包括至少一个由含磷酸(II)(A′)与锌制备的盐。
100.权利要求1的炸药组合物,包括至少一个由成分(I)和成分(II)衍生的铬合的组分,成分(I)包括
(A):(A)(i)与(A)(ii)的反应产物。
(A)(i)至少为一种羧酸或酸酐,或是酸或酸酐的酯或酰胺衍生物
(A)(ii)为氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或至少为一种碱土金属,或
(B):包括(B)(i)和(B)(ii)的组分
(B)(i)为(B)(i)(a)与(B)(i)(b)的反应产物,(B)(i)(a)至少为一种高分子量的烃基取代的羧酸或酸酐,或是该高分子量酸或酸酐的酯或酰胺衍生物。(B)(i)(b)为氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或至少为一碱土金属,成分(B)(i)(a)至少含有一种平均为20~500碳原子的烃基取代基,
(B)(ii)为(B)(ii)(a)与(B)(ii)(b)的反应产物,(B)(ii)(a)至少为一种低分子量的羧酸或酸酐,或是该低分子量酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,(B)(ii)(b)为氨,至少为胺,至少为一种碱金属和/或碱土金属,成分(B)(ii)(a)选择地含有至少一种平均含有多达18个碳原子的烃基取代基,
(C)包括(C)(i)和(C)(ii)的组分,
(C)(i)(a)至少为一种高分子量的多元羧酸或酸酐。或是高分子量羧酸或酸酐的酯或酰胺衍生物,(C)(i)(b)为氨,至少为一个胺,至少为一种碱金属和/或至少为一种碱土金属,成分(C)(i)(a)含有至少一种平均为20~500个碳原子的烃基取代基,
(C)(ii)为(C)(ii)(a)与(C)(ii)(b)的反应产物,(C)(ii)(a)至少为一种低分子量的多元羧酸或酸酐,或是由低分子量多元羧酸或酸酐衍生的酯或酰胺,(C)(ii)(b)为氨,至少为一种胺,至少为一种碱金属和/或至少一种碱土金属,成分(C)(ii)(a)有选择地含有至少一种平均多达18个碳原子的烃基,
成分(C)(i)和(C)(ii)被(C)(iii)偶合连接起来,(C)(iii)至少为一种含有:二或多个伯氨基(C)(iii)(a),二或多个仲胺基(C)(iii)(b),至少为一个伯氨基和至少一个仲氨基(C)(iii)(c),至少两个羟基(C)(iii)(d),或是至少一个伯或仲氨基和至少一个羟基(C)(iii)(e)的化合物,
(D)二或多个(A),(B)和(C)的混合物,
成分(II)包括至少一个由(A′)和(B′)衍生所得的盐,(A′)至少为一个下式所表示的含磷酸
其中,X1,X2,X3和X4分别为氧或硫,a和b分别为0或1,R1和R2分别为烃基,
(B′)至少为一个从下列金属中选择的金属,包括:镁、钙、锶、铬、锰、铁、钼、钴、镍、铜、银、锌、镉、铝、锡、铅,及其二或多种的混合物。
103.含有药筒壳的药筒,其中包括权利要求1的炸药组合物。
104.权利要求103的含有药筒壳的药筒,其中药筒直径等于或小于1.25英时,其含有权利要求1的炸药组合物。
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