CN105283489A - 新聚合物分散剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及梳型聚合物P形式的新聚合物分散剂,以及包含固体细粒如有机或无机颜料和填料和聚合物分散剂的液体组合物。梳型聚合物P具有基于梳型聚合物中的重复单元总量至少0.5摩尔%,例如0.5-90摩尔%的重复单元A,所述重复单元A选自式Ia和Ib的重复单元:其中R1选自氢、-S(=O)2Ra、C1-C20烷基、C3-C10环烷基、芳基、杂芳基、芳基-C1-C4烷基和杂芳基-C1-C4烷基;且X表示下式X的聚合物基团,其中Z表示聚合物链段或者具有10-100个碳原子的单价烷基或烯基;R1如上文所定义;k为0、1、2、3或4;n为0、1或2;A为化学键或者选自C1-C6亚烷基、-O-(C2-C6亚烷基)或-C(=O)-O-(C2-C6亚烷基)的二价结构部分,其中C2-C6亚烷基部分连接在Q上;Q为选自-O-、-NH-和-S-的二价结构部分;R2独立地选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C20烷基、C1-C4烷氧基、卤素、芳氧基、芳基、杂芳基。
Description
本发明涉及新聚合物分散剂,以及包含固体细粒如有机或无机颜料和填料和聚合物分散剂的液体组合物。
发明背景
包含固体可分散颗粒如有机或无机颜料和填料以及聚合物添加剂,即分散剂的分散体用于几乎无限量的不同技术应用中,例如作为涂料,用于印刷油墨,将塑料,包括纤维、玻璃或陶瓷产品着色,用于化妆品中的配制剂,或者用于制备油漆体系,特别是汽车、工业和装饰性油漆。
这类分散剂中聚合物分散剂的功能是多种的。主要地,它们充当固体细粒材料的稳定剂,即分散剂将固体细粒材料分离,因此防止它们凝结或结块以及从液相中沉降。它们还可充当在给定载液如水或有机溶剂中的增溶剂。聚合物添加剂还可改进分散体的光泽度或者增强它的流变。取决于分散剂,例如水、有机溶剂或其混合物的类型和极性,选择具有变化结构的聚合物。鉴于生态学要求,特别优选使用颜料水分散体,以及具有高固体含量的基于有机溶剂的分散体。
鉴于几乎无限范围的不同技术应用,存在对具有改进颜料亲合力和流变行为的分散剂的增长需要,如由在给定剪切速率下研磨料的粘度和改进的表面涂层光泽度表示。
WO92/13911A1涉及乙酰乙酰苯胺官能化聚(亚烷基二醇),其通过聚(亚烷基二醇)单胺、二胺或三胺与靛红酸酐反应,其后将所得氨基苯甲酰胺乙酰乙酰化而制备。WO92/13911A1建议使用所述乙酰乙酰苯胺官能化聚(亚烷基二醇)制备改进的二芳基胺颜料组合物,所述二芳基胺颜料组合物又用于制备储存稳定性印刷油墨,尤其是出版凹版型油墨。
偶尔描述了梳型共聚物,特别是基于苯乙烯和马来酸酐的那些(所谓的SMA树脂)用作颜料和填料分散体的润湿和分散剂。所述梳型聚合物的骨架通常设计为对固体颗粒表面具有亲和力,由此提供分散剂对固体颗粒的强物理粘合的结合团。它们的侧链可与分散剂相相互作用以建立用于稳定颗粒分散体的空间环境。
WO2002/051948描述了聚合物分散剂,其为通过丙烯酸酯单体、乙烯基芳族烃单体、非官能聚亚烷基二醇丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体和具有羟基的官能聚亚烷基二醇丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体聚合而得到的梳型聚合物,随后使因此所得梳型聚合物与具有对所述羟基呈反应性的第一酸官能团和能够提供酸阴离子基团的第二酸官能团的酸反应。
WO2007/039603描述了聚合物分散剂,其为具有例如通过SMA型聚合物与聚氧化烯胺反应而得到的侧亲水性聚氧化烯侧链的梳型聚合物。
WO2008/080580描述了基于SMA树脂的改性梳型共聚物及其作为润湿和分散剂的用途,其中梳型共聚物通过将SMA树脂与以下混合物(a)至(c)中的一种转化而得到,其中(a)为至少一种聚氧化烯单胺和至少一种氨基醇的混合物;(b)为至少一种聚氧化烯单胺和至少一种N,N-二取代二胺的混合物,(c)为至少一种聚氧化烯单胺、至少一种N,N-二取代二胺和至少一种选自如下的聚合物的混合物:单羟基封端聚氧化烯、单羟基封端聚酯以及包含聚氧化烯和聚酯嵌段的单羟基封端嵌段共聚物。这些梳型共聚物可通过将羟基封端侧链转化成磷酸酯基团或者通过将N,N-二取代氨基封端侧链转化成季铵盐而进一步改性。
早先提交的国际专利申请PCT/IB2013/051454描述了具有可直接或者借助二价间隔基连接在聚合物骨架上或者连接在聚合物末端上的侧邻氨基苯甲酸酯或邻氨基苯甲酰胺基团的聚合物,及其作为聚合物分散剂的用途。
发明概述
现在惊讶地发现如下文所定义的具有至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%,尤其是至少5摩尔%式Ia和/或Ib重复单元的梳型聚合物具有有利的性能,因为它们具有对固体颗粒,特别是对有机和无机颜料和填料的优秀亲合力,因此显示出将这些颗粒分散于溶剂基或水基含颜料和/或填料组合物如涂料组合物、油墨、研磨料等中的分散作用。此外,它们显示出改进的流变行为和改进的表面涂层光泽度。这些梳型聚合物是迄今为止未描述的。
还惊讶地发现通过将聚合物P3用如下文所定义的式II聚合物中和而得到的聚合物组合物对将有机和无机颜料和填料分散于溶剂基或水基含颜料和/或填料组合物,例如涂料组合物、油墨、研磨料等中而言具有类似的有利分散作用,所述聚合物P3为具有基于聚合物P3中的重复单元总量至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%,尤其是至少5摩尔%的聚合单烯属不饱和单-或二羧酸重复单元的聚合物。此外,它们显示出改进的流变行为和改进的表面涂层光泽度。这些聚合物组合物是迄今为止未描述的。
因此,本发明第一方面涉及具有基于梳型聚合物中的重复单元总量至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%,尤其是至少5摩尔%,例如0.5-90摩尔%,特别是1-70摩尔%,尤其是5-60摩尔%重复单元A的梳型聚合物P,所述重复单元A选自式Ia和Ib的重复单元:
其中:
R1选自氢、-S(=O)2Ra、C1-C20烷基、C3-C10环烷基、芳基、杂芳基、芳基-C1-C4烷基和杂芳基-C1-C4烷基,其中最后提到的4个基团中的芳基和杂芳基未被取代或者被1、2、3或4个选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代;且
X表示下式X的聚合物基团:
其中:
Z表示聚合物链段或者具有10-100个碳原子的单价烷基或烯基链段;
R1如上文所定义;
k为0、1、2、3或4;
n为0、1或2;
A为化学键或者选自C1-C6亚烷基、-O-(C2-C6亚烷基)或-C(=O)-O-(C2-C6亚烷基)的二价结构部分,其中C2-C6亚烷基部分连接在Q上;
Q为选自-O-、-NH-和-S-的二价结构部分;
R2独立地选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C20烷基、C1-C4烷氧基、卤素、芳氧基、芳基、杂芳基,其中芳基、杂芳基和芳氧基未被取代或者被1、2、3或4个选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代;且其中:
Ra选自OH、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、芳基和杂芳基,其中芳基和杂芳基未被取代或者被1、2、3或4个选自C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代。
本发明另一方面涉及通过将聚合物P3用式II聚合物中和而得到的聚合物组合物,所述聚合物P3为具有基于聚合物P3中的重复单元总量至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%,尤其是至少5摩尔%,例如0.5-100摩尔%或者0.5-99%,特别是1-90摩尔%或者1-70摩尔%,尤其是5-60摩尔%的聚合单烯属不饱和单-或二羧酸,特别是聚合马来酸或富马酸重复单元的聚合物:
其中Z、A、Q、k、n、R1和R2如本文关于式Ia和X所定义的。
梳型聚合物P以及本发明中和聚合物P3的聚合物组合物充当细粒固体材料,例如有机和无机颜料和填料的分散剂或润湿剂,特别是充当所述固体细粒材料的液体分散体中的分散剂,例如即它们使固体细粒材料的固体颗粒在固体细粒材料的液体组合物中稳定化。稳定化意指分散剂将固体颗粒分离并防止它们凝结或结块以及从液体组合物中沉降。这些益处可通过梳型聚合物P和聚合物组合物实现,甚至在高固体含量,例如在基于液体组合物的总重量30重量%或更多的固体颗粒材料浓度下也是如此。此外,梳型聚合物P以及中和聚合物P3的聚合物组合物还增强通常在高固体含量下难以实现的其流变。本发明梳型聚合物P以及聚合物组合物还改进当将包含梳型聚合物P或中和聚合物P3的聚合物组合物和固体颗粒材料的液体组合物涂覆于基质上时得到的涂层的光泽度。
不受理论束缚,认为有利的效果基于以下机制:式X和II中的邻氨基苯甲酸酯/邻氨基苯甲酰胺结构部分对固体颗粒的表面具有亲合力,由此提供分散剂对固体颗粒的强物理粘合。另一方面,聚合物部分可与液体分散剂相相互作用以建立用于稳定颜料/填料分散体的空间环境。
因此,本发明第三方面涉及如本文所定义的梳型聚合物P作为液体组合物如涂料组合物、油墨、研磨料等中的细粒固体如颜料或填料的分散或润湿剂的用途。
本发明第四方面涉及用如本文所定义的式II聚合物中和的聚合物P3的聚合物组合物作为液体组合物如涂料组合物、油墨、研磨料等中的细粒固体如颜料或填料的分散或润湿剂的用途。
本发明梳型聚合物P和中和聚合物P3的聚合物组合物尤其作为分散剂用于包含固体细粒如有机或无机颜料和填料的液体涂料组合物,特别是除梳型聚合物P或聚合物组合物外包含常规聚合物粘合剂的涂料组合物中。
因此,本发明还涉及分散体形式的液体组合物,所述分散体包含选自颜料和填料的细粒固体材料、液体稀释剂,其中细粒固体材料分散于液体稀释剂中,其进一步包含如本文和权利要求书中所定义的梳型聚合物或聚合物组合物。本发明涉及涂料组合物、研磨料和油墨形式的液体组合物。
本发明还涉及包含选自颜料和填料的细粒固体材料、液体稀释剂的液体涂料组合物,其中细粒固体材料分散于液体稀释剂中,其进一步包含如本文和权利要求书中所定义的梳型聚合物P或聚合物组合物和任选聚合物粘合剂。
发明详述
此处以及在下文中,对于定义式I的变量,使用上位术语如烷基、环烷基、亚烷基或卤素。这些变量必须理解为代表该上位术语的一列单独基团。
在本文中,术语Cn-Cm表示上位术语的各个成员具有的可能碳原子数目。
在本文中,术语“卤素”必须理解为通常选自氟、氯、溴或碘,特别是氟或氯的卤素基团。
如本文所用术语“烷基”以及-NH(C1-C6烷基)和-N(C1-C6烷基)2的烷基部分每种情况下表示可以为线性或支化的且通常具有1-6个碳原子(C1-C6烷基),优选具有1-4个碳原子(C1-C4烷基)的饱和烃基。C1-C4烷基的实例为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、2-丁基(仲丁基)、异丁基和叔丁基。除关于C1-C4烷基提到的那些外,C1-C6烷基的实例为正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、正己基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基和1-乙基-2-甲基丙基。除关于C1-C6烷基提到的那些外,C1-C20烷基的实例为正庚基、1-甲基己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、正辛基、1-甲基辛基、2-甲基庚基、1-乙基己基、2-乙基己基、1,2-二甲基己基、1-丙基戊基、2-丙基戊基、壬基、癸基、2-丙基庚基、3-丙基庚基、线性十一烷基及其支化异构体、月桂基及其支化异构体、线性十三烷基及其支化异构体、肉豆蔻基及其支化异构体、棕榈基及其支化异构体、硬脂基及其支化异构体和二十碳烯基及其支化异构体。
如本文所用以及-O-(C2-C6亚烷基)、-C(=O)-O-(C2-C6亚烷基)、-NR3-(C2-C6亚烷基)和C(=O)-NR3-(C2-C6亚烷基)中的术语“亚烷基”(或亚烷基)每种情况下表示如上文所定义的烷基,其中碳骨架的任何位置上的一个氢原子由一个其它结合部位代替,因此形成二价结构部分。优选的亚烷基具有2-6个碳原子,特别是2-4个碳原子。优选,二价结构部分C2-C6亚烷基或C2-C4亚烷基的两个结合部位分别不在相同的碳原子上。亚烷基的实例包括亚甲基、1,2-亚乙基(=CH2CH2)、1,2-亚丙基(=CH(CH3)CH2)、1,3-亚丙基(=CH2CH2CH2)、1-甲基-1,3-亚丙基(=CH(CH3)CH2CH2)、2-甲基-1,3-亚丙基(=CH2CH(CH3)CH2)、1-甲基-1,2-亚丙基(=C(CH3)2CH2)、1,4-亚丁基(=CH2CH2CH2CH2)、2,2-二甲基-1,3-亚丙基(=CH2C(CH3)2CH2)等。
如本文所用(以及包含环烷基的其它基团如环烷氧基和环烷基烷基的环烷基结构部分中)术语“环烷基”每种情况下表示通常具有3-10个碳原子(“C3-C10环烷基”),优选3-8个碳原子(“C3-C8环烷基”)或者特别是3-6个碳原子(“C3-C6环烷基”)的单-或二环脂环族基团。具有3-6个碳原子的单环基团的实例包括环丙基、环丁基、环戊基和环己基。具有3-8个碳原子的单环基团的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。具有7或8个碳原子的二环基团的实例包括二环[2.1.1]己基、二环[2.2.1]庚基、二环[3.1.1]庚基、二环[2.2.1]庚基、二环[2.2.2]辛基和二环[3.2.1]辛基。
如本文所用术语“烷氧基”每种情况下表示通称具有1-4个碳原子(“C1-C4烷氧基”)且借助氧原子结合在分子的其余部分上的直链或支化烷基。C1-C2烷氧基为甲氧基或乙氧基。C1-C4烷氧基还有例如正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、丁氧基、1-甲基丙氧基(仲丁氧基)、2-甲基丙氧基(异丁氧基)或1,1-二甲基乙氧基(叔丁氧基)。
如本文所用术语“芳基”(以及芳基-C1-C4烷基和芳氧基中的芳基结构部分)每种情况下表示包含至少一个苯环且一个或两个其它饱和或不饱和5-或6-元烃环可与所述苯环稠合的单-、二-或三环烃基。芳基的实例包括苯基、萘基、茚满基、茚基、1,2,3,4-四氢-5-萘基、1,2,3,4-四氢-6-萘基、蒽基、9,10-二氢蒽-1-基和9,10-二氢蒽-2-基。
如本文所用术语“杂芳基”(和杂芳基-C1-C4烷基中的杂芳基结构部分)每种情况下表示包含至少一个具有1、2、3个选自N、O和S的杂原子作为环成员的芳族5-或6-元杂环基且一个或两个具有1、2、3个选自N、O和S的杂原子作为环成员的其它饱和或不饱和5-或6-元烃环或杂环可与所述杂环基稠合的单-、二-或三环杂环基。5-或6-元杂环基(单环杂芳基)的实例包括呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、三唑基、唑基、噻唑基、异唑基、异噻唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基和三嗪基。一个或两个具有1、2、3个选自N、O和S的杂原子作为环成员的其它饱和或不饱和5-或6-元烃环或杂环与其稠合的5-或6-元杂环基(二环和三环杂芳基)的实例包括喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、吲唑基、苯并咪唑基、苯并唑基、苯并异唑基、苯并异噻唑基等。
术语“芳基-C1-C4烷基”表示借助如本文所定义的C1-C4亚烷基结构部分结合在其余部分上的如本文所定义的芳基。
术语“芳氧基”表示借助氧原子结合在其余部分上的如本文所定义的芳基。
术语“杂芳基-C1-C4烷基”表示借助如本文所定义的C1-C4亚烷基结构部分结合在其余部分上的如本文所定义的杂芳基。
下文关于式Ia和Ib的结构部分以及式II中的变量(取代基)的优选实施方案做出的注释本身以及优选相互组合地有效。技术人员了解对于k为2、3或4,取代基R2可以为相同或不同的。技术人员还了解对于n>0,各个重复单元中的含义k、R1和R2可以为相同或不同的,通常它们是相同的。
涉及梳型聚合物P、聚合物P3和式II聚合物以及涉及本发明用途、组合物和方法,下文涉及梳型聚合物P、式Ia和Ib的重复单元、聚合物P3和式II聚合物的优选实施方案做出的注释本身以及优选相互组合地有效。
特别地,式Ia和II中的变量k、n、A、Q、R1、R2和Ra单独或组合地优选具有以下含义:
k为0、1或2,特别是0或1,尤其是0;
n为0、1或2,特别是0或1,尤其是0;
A为化学键或者选自-C(=O)-O-(C2-C4亚烷基)和C(=O)-NH-(C2-C4亚烷基)的二价结构部分,其中亚烷基部分连接在Q上,尤其是化学键或二价结构部分-C(=O)-O-(C2-C4亚烷基),其中亚烷基部分连接在Q上;
Q为选自-O-和-NH的二价结构部分;
R1选自氢、C1-C4烷基和苯基,特别地,R1为氢;
R2如果存在的话,独立地选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、卤素、苯基和吡啶基,其中最后两个基团未被取代或者带有选自卤素、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基的基团,特别是R2为卤素、-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、C1-C4烷基或C1-C4烷氧基,尤其是氯、氟、溴、甲氧基或甲基;
Ra如果存在的话,选自氢和C1-C4烷基,尤其是甲基。
特别地,变量k、n、A、Q、R1、R2和Ra单独或组合地优选具有以下含义:
k为0;
n为0;
A为化学键或二价结构部分-C(=O)-O-(C2-C4亚烷基),其中亚烷基部分连接在Q上;
Q为选自-O-和-NH的二价结构部分;
R1为氢。
式X以及同样式II中的变量Z优选选自具有10-100个碳原子的烷基、聚酯、聚醚、聚醚酯、聚碳酸酯和具有C-C-骨架和连接在C-C-骨架上的C1-C20烷氧基羰基结构部分。
术语“脂族聚醚”应当理解为聚醚,其中重复单元中的多数碳原子,特别是聚合物骨架中重复单元的至少90%碳原子作为亚烷基单元,例如C2-C10亚烷基单元,特别是C2-C4亚烷基单元存在且由氧原子连接,其中亚烷基单元可带有羟基。特别地,脂族聚醚的聚合物骨架不包含芳族环,例如苯基。
术语“脂族聚酯”应当理解为聚酯,其中重复单元中的多数碳原子,特别是聚合物骨架中重复单元的至少90%碳原子作为亚烷基单元和羰基,特别是C2-C10亚烷基单元和羰基存在,其中亚烷基单元可带有羟基。特别地,脂族聚酯的聚合物骨架不包含芳族环,例如苯基。
术语“脂族聚醚酯”应当理解为具有至少一个,例如1、2、3或4个聚醚嵌段,和至少一个,例如1、2、3或4个聚酯嵌段的嵌段聚醚-co-聚酯。聚酯嵌段与聚醚嵌段的重量比通常为1:100-100:1,特别是1:10-10:1。聚酯嵌段中的多数碳原子,特别是聚酯嵌段中重复单元的至少90%碳原子作为亚烷基单元和羰基,特别是C2-C6亚烷基单元和羰基存在,同时聚醚嵌段中的碳原子作为亚烷基单元,特别是C2-C6亚烷基单元或C2-C3亚烷基单元存在。脂族聚醚酯的脂族聚酯嵌段和聚酯嵌段中的亚烷基单元可带有羟基。特别地,脂族聚醚酯的聚合物骨架不包含芳族环,例如苯基。脂族聚醚酯的特定实施方案具有恰好一个聚醚嵌段和恰好一个聚酯嵌段。
术语“脂族聚碳酸酯”应当理解为聚碳酸酯,其中重复单元中的多数碳原子,特别是聚合物骨架中重复单元的至少90%碳原子作为亚烷基单元和羰基,特别是C2-C6亚烷基单元和羰基存在,其中亚烷基单元可带有羟基。特别地,脂族聚酯的聚合物骨架不包含芳族环,例如苯基。
“具有C-C-骨架和连接在C-C-骨架上的C1-C20烷氧基羰基结构部分的聚合物”应当理解为通过单烯属不饱和单体(共)聚合,特别是自由基(共)聚合得到的聚合物,其中单烯属不饱和单体包含至少一种单烯属不饱和C3-C6单羧酸的C1-C20烷基酯。
关于其充当分散剂,特别是充当颜料和填料的分散剂的能力,优选衍生自具有200-50000道尔顿,特别是300-20000道尔顿,尤其是400-10000道尔顿的数均分子量MN的聚合物的聚合物链段Z。聚合物链段Z的重均分子量MW通常为210-200000道尔顿,特别是330-50000道尔顿,尤其是500-20000道尔顿。多分散性MW/MN通常为1.05-4,优选1.1-3,尤其是1.2-2。
在本发明特定实施方案中,式X以及同样式II中的变量Z为脂族聚醚,例如聚-(C2-C10氧化烯),特别是聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)的聚合物链段,其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列。在式X以及同样式II的结构部分中,基团A优选连接在脂族聚醚的一个末端上。在该实施方案中,变量A优选为单键。Q优选为O或NH。脂族聚醚可以为线性或支化的。脂族聚醚,例如聚-(C2-C10氧化烯)可具有末端OH基团,或者可以为封端的,即它具有位于Q的远端位置上的端基,所述端基可以为烷基,特别是具有1-24个碳原子的烷基,芳基,例如苯基或萘基,芳烷基,例如苄基,或者烷基取代的芳基,例如带有1或2个具有1-24个碳原子的烷基的苯基。
在本发明另一特定实施方案中,式X以及同样式II中的变量Z为脂族聚酯的聚合物链段,其特别选自:
a)脂族聚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯骨架的单元,所述聚酯骨架衍生自脂族C2-C10二羧酸和C2-C10脂族二醇以及任选具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇;和
b)脂族聚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯骨架的单元,所述聚酯骨架衍生自一种或多种,例如1、2或3种脂族C4-C10内酯,或者一种或多种,例如1、2或3种脂族C4-C10内酯与至少一种其它组分的组合,所述其它组分选自C2-C10二羧酸、C2-C10脂族二醇和具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇。
在本发明另一特定实施方案中,式X以及同样式II中的变量Z为脂族聚醚酯的聚合物链段,其特别选自:
a)脂族聚醚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯嵌段的单元,所述聚酯嵌段衍生自脂族C2-C10二羧酸和C2-C10脂族二醇以及任选具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇,且其中聚醚嵌段为聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯),其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列;和
b)脂族聚醚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯嵌段的单元,所述聚酯嵌段衍生自一种或多种,例如1、2或3种脂族C4-C10内酯,或者其与一种或多种,例如1、2或3种其它组分的组合,所述其它组分选自C2-C10二羧酸、C2-C10脂族二醇和具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇,且其中聚醚嵌段为聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯),其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列。
脂族聚醚酯中聚酯嵌段与聚醚嵌段的重量比通常为1:100-100:1,特别是1:10-10:1。
关于脂族聚酯和聚醚酯,脂族C2-C10二羧酸的实例包括丙二酸、琥珀酸、戊二酸、2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、2,2-二甲基戊二酸、辛二酸和二甘醇酸。
C2-C10脂族二醇的实例包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,4-二甲基-2-乙基己烷-1,3-二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-异丁基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、二甘醇和三甘醇。
具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇的实例包括甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨糖醇、肌醇、五羟基环戊烷、六羟基环己烷等。
C4-C10内酯的实例包括γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯。
在式X以及同样式II的结构部分中,基团A优选连接在脂族聚酯或聚醚酯的一个末端上。在这些实施方案中,变量A优选为单键。Q优选为O或NH。
本发明的特别优选实施方案涉及梳型聚合物P,其中式X和II中的Z为脂族聚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为衍生自脂族C4-C10内酯,特别是γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯或其混合物的聚酯骨架的单元。
本发明的另一特别优选实施方案涉及梳型聚合物P,其中式X和II中的Z为脂族聚醚酯,其中在至少一个聚酯嵌段中,大部分,特别是至少70%重复单元为衍生自脂族C4-C10内酯,特别是γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯或其混合物的聚酯嵌段的单元,且其中至少一个脂族聚醚嵌段如上文所定义,且其中聚醚嵌段优选为聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯),其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列。该特定实施方案的聚醚酯的聚酯嵌段与聚醚嵌段的重量比通常为1:100-100:1,特别是1:10-10:1。
在本发明又一特定实施方案中,式X以及同样式II中的变量Z为脂族聚碳酸酯,特别是具有为聚-(碳酸C2-C4亚烷基酯),尤其是聚(碳酸亚乙酯)、聚(碳酸亚丙酯)或聚(氧化乙烯-co-碳酸亚丙酯)的聚合物骨架的线性或支化脂族聚碳酸酯的聚合物链段,其中在后者中,碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯重复单元可以随机或嵌段方式排列。在式X以及同样式II的结构部分中,基团A优选连接在脂族聚碳酸酯的一个末端上。在这些实施方案中,变量A优选为单键。Q优选为O或NH。
在本发明又一特定实施方案中,式X以及同样式II中的变量Z为具有C-C-骨架和连接在C-C-骨架上的C1-C20烷氧基羰基结构部分的聚合物的聚合物链段,特别是具有C-C-骨架且包含聚合单体M1的重复单元的聚合物的聚合物链段,所述聚合单体M1选自单烯属不饱和C3-C6单羧酸的C1-C20烷基酯,特别是聚合(甲基)丙烯酸C1-C20烷基酯。
如本文所用术语“(甲基)丙烯酸C1-C20烷基酯”指丙烯酸的C1-C20烷基酯和甲基丙烯酸的C1-C20烷基酯。
聚合单体M1的重复单元通常合计为具有C-C-骨架的聚合物中重复单元的至少30摩尔%,特别是至少50摩尔%或者至少70摩尔%。除单体M1的重复单元外,具有C-C-骨架的聚合物可进一步包含不同于单体M1的聚合单体的其它重复单元。聚合物链段中这些聚合单体的量通常不超过具有C-C-骨架的聚合物中重复单元的70摩尔%,特别是50摩尔%或者30摩尔%。
合适的不同于单体M1的单体为单烯属不饱和单体,包括:
-中性非官能单烯属不饱和单体M1a,其选自单烯属不饱和C4-C6单羧酸的二-(C1-C10烷基)酯,单烯属不饱和C3-C6单羧酸的C5-C10环烷基酯,单烯属不饱和C4-C6单羧酸的二-(C5-C10环烷基)酯,单-C1-C10烷基封端聚-C2-C4亚烷基二醇,特别是单-C1-C10烷基封端聚乙二醇与单烯属不饱和C3-C6单羧酸的酯,和单乙烯基芳族烃化合物(乙烯基芳族烃);
-中性和碱性官能单烯属不饱和单体M2,其除可聚合C=C-双键外,包含至少一个选自羟基、伯或仲氨基、羧酰胺基团和腈基团的中性或碱性官能团;
-酸性官能单烯属不饱和单体M3,其除可聚合C=C-双键外,包含至少一个选自羧基和羟基磺酰基的酸性官能团。
单-C1-C10烷基封端聚-C2-C4亚烷基二醇的酯,特别是单-C1-C10烷基封端聚乙二醇与单烯属不饱和C3-C6单羧酸,特别是与丙烯酸或甲基丙烯酸的酯取决于C2-C4氧化烯重复单元的数目通常具有200-5000道尔顿的分子量(数均)。
C3-C6单羧酸的实例为丙烯酸和甲基丙烯酸。C4-C6单羧酸的实例为马来酸、富马酸、衣康酸或柠康酸。因此,单体M1特别是上述丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸或柠康酸的酯。丙烯酸和甲基丙烯酸的合适酯M1a的实例为丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基聚乙二醇丙烯酸酯和甲基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。
乙烯基芳族烃M1a的实例包括苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯,特别优选苯乙烯。
优选的单体M1a选自乙烯基芳族烃,特别是苯乙烯。
合适的单体M2的实例包括:
-C3-C6单羧酸的羟基-C2-C4烷基酯,特别是丙烯酸或甲基丙烯酸的羟基-C2-C4烷基酯,例如丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-或3-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-或3-羟基丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯和甲基丙烯酸4-羟基丁酯;
-C3-C6单羧酸的N-(羟基-C2-C4烷基)酰胺,特别是丙烯酸或甲基丙烯酸的N-(羟基-C2-C4烷基)酰胺,例如N-(2-羟乙基)丙烯酰胺、N-(2-羟乙基)甲基丙烯酰胺、N-(2-或3-羟丙基)丙烯酰胺、N-(2-或3-羟丙基)甲基丙烯酰胺、N-(4-羟丁基)丙烯酰胺和N-(4-羟丁基)甲基丙烯酰胺;
-C3-C6单羧酸的氨基-C2-C4烷基酯,特别是丙烯酸或甲基丙烯酸的氨基-C2-C4烷基酯,例如丙烯酸2-氨基乙酯、甲基丙烯酸2-氨基乙酯、丙烯酸2-或3-氨基丙酯、甲基丙烯酸2-或3-氨基丙酯、丙烯酸4-氨基丁酯和甲基丙烯酸4-氨基丁酯;
-C3-C6单羧酸的N-(氨基-C2-C4烷基)酰胺,特别是丙烯酸或甲基丙烯酸的N-(氨基-C2-C4烷基)酰胺,例如N-(2-氨基乙基)丙烯酰胺、N-(2-氨基乙基)甲基丙烯酰胺、N-(2-或3-氨基丙基)丙烯酰胺、N-(2-或3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺、N-(4-氨基丁基)丙烯酰胺和N-(4-氨基丁基)甲基丙烯酰胺;
-C3-C6单羧酸的伯酰胺,例如丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺;
-单烯属不饱和C3-C6单腈,例如丙烯酸基、甲基丙烯腈。
优选,衍生自单体M2的重复单元的量基于具有C-C-骨架的聚合物中的总重复单元不超过20摩尔%。
合适的单体M3的实例包括:
-C3-C6单羧酸,例如丙烯酸和甲基丙烯酸;
-C4-C6单羧酸,例如马来酸、富马酸、衣康酸或柠康酸;
-单烯属不饱和磺酸,例如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸。
优选,衍生自单体M3的重复单元的量基于具有C-C-骨架的聚合物中的总重复单元不超过20摩尔%。
特别地,衍生自单体M2和M3的重复单元的总量基于具有C-C-骨架的聚合物中的重复单元总数不超过20摩尔%。
本发明的特别优选实施方案涉及梳型聚合物P,其中式X和II中的Z为具有C-C骨架的聚合物,其包含基于具有C-C-骨架的聚合物中的重复单元总数至少50摩尔%,特别是至少70摩尔%的衍生自选自(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯的单体M1的重复单元,至多40摩尔%,特别是至多30摩尔%的衍生自单体M1a的重复单元,和不多于20摩尔%,特别是不多于10摩尔%的衍生自单体M2和M3的重复单元。
除重复单元A,即式Ia和/或Ib的重复单元外,梳型聚合物还可包含不同于重复单元A且衍生自中性非官能单烯属不饱和单体,特别是以下单体的重复单元B:
-单烯属不饱和C3-C6单羧酸的C1-C20烷基酯,特别是丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯、甲基丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯,例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸癸酯、丙烯酸2-丙基庚酯、甲基丙烯酸2-丙基庚酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯或甲基丙烯酸环己酯;
-单烯属不饱和C4-C6二羧酸的二-(C1-C10烷基)酯和C4-C6二羧酸的二-(C3-C10环烷基)酯,特别是衣康酸的二-(C1-C10烷基)酯和衣康酸的二-(C3-C10环烷基)酯,例如衣康酸的二甲基酯、二乙基酯或二丁基酯;
-单乙烯基芳族烃化合物(乙烯基芳族烃),例如苯乙烯、乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯,特别优选苯乙烯;
-C4-C18烯烃,例如1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、二异丁烯(2,4,4-三甲基-1-戊烯)、三异丁烯(2,4,4,6,6-五甲基-1-庚烯)、四异丁烯和具有平均8-18个碳原子的低聚异丁烯;
-C1-C20烷基乙烯基醚,例如乙基乙烯醚、丁基乙烯醚、己基乙烯醚、辛基乙烯醚、癸基乙烯醚、十二烷基乙烯醚、硬脂基乙烯醚;
-C1-C20链烷酸的乙烯基酯,特别是乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯。
优选,重复单元B衍生自至少一种选自如下的聚合单烯属不饱和单体:
-单乙烯基芳族单体,尤其是苯乙烯;
-C4-C18烯烃,尤其是1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、二异丁烯(2,4,4-三甲基-1-戊烯)、三异丁烯(2,4,4,6,6-五甲基-1-庚烯)、四异丁烯和具有平均8-18个碳原子的低聚异丁烯;
-C1-C20烷基乙烯基醚;
-C1-C20链烷酸的乙烯基酯;
-丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯;
-甲基丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯,和
-衣康酸的二-C1-C20烷基和二-C3-C10环烷基酯;
和这些单体的混合物。
尤其是,重复单元B衍生自至少一种选自如下的聚合单烯属不饱和单体:
-单乙烯基芳族单体,尤其是苯乙烯,和
-C4-C18烯烃,尤其是1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、二异丁烯(2,4,4-三甲基-1-戊烯)、三异丁烯(2,4,4,6,6-五甲基-1-庚烯)、四异丁烯和具有平均8-18个碳原子的低聚异丁烯,
和这些单体的混合物。
衍生自单体B的重复单元的量基于梳型聚合物P中的重复单元总数可以为0摩尔%,但通常为至少1摩尔%,特别是至少10摩尔%,更特别是至少30摩尔%,尤其是至少40摩尔%,例如0-99.5摩尔%或者1-99.5摩尔%或者1-99摩尔%,特别是10-99摩尔%或者30-99摩尔%或者30-98摩尔%,尤其是40-95摩尔%或者40-90摩尔%。
除重复单元A,即式Ia和/或Ib的重复单元,以及任选存在的重复单元B外,梳型聚合物还可包含不同于重复单元A和B的重复单元C。这些重复单元C优选选自下式C-1、C-2、C-3、C-4和C-5的重复单元及其混合物:
其中:
R3、R8相互独立地为氢或者具有1-24个碳原子的单价烃基,例如具有1-24个碳原子的烷基、具有6-12个碳原子的环烷基、取代或未取代芳基如苯基,和取代或未取代芳基-C1-C4烷基如苄基或苯乙基;
R4为具有2-24个碳原子的二价亚烷基,例如1,2-亚乙基、1,2-亚丙基、1,4-亚丁基或1,6-亚己基;
R5、R6、R7为相同或不同的且选自具有1-15个碳原子的烷基、具有6-12个碳原子的环烷基、取代或未取代芳基如苯基,和取代或未取代芳基-C1-C4烷基如苄基或苯乙基,其中R5、R6、R7中的一个也可以为氢,且
R9为选自具有2-24个碳原子的亚烷基,例如1,2-亚乙基、1,2-亚丙基、1,4-亚丁基或1,6-亚己基,以及具有2-24个碳原子的O-亚烷基,例如O-CH2CH2、O-CH(CH3)CH2、O-CH2CH(CH3)、O(CH2)4或O(CH2)6的二价基团,其中氧原子结合在磷原子上。
特别地,式C-2至C-5中的变量R3-R9单独或组合地优选具有以下含义:
R3、R8相互独立地为氢或具有1-4个碳原子的烷基;
R4为具有2-6个碳原子的二价亚烷基;
R5、R7为相同或不同的且选自具有1-4个碳原子的烷基;
R6为氢、具有1-4个碳原子的烷基或芳基-C1-C4烷基,且
R9为选自具有2-6个碳原子的亚烷基和具有2-6个碳原子的O-亚烷基的二价基团,其中氧原子结合在磷原子上。
尤其是,式C-2至C-5中的变量R3-R9单独或组合地优选具有以下含义:
R3、R8为氢;
R4为具有2-6个碳原子的二价亚烷基,例如1,2-亚乙基、1,2-亚丙基、1,4-亚丁基或1,6-亚己基;
R5、R7为相同或不同的且选自具有1-4个碳原子的烷基;
R6为氢、具有1-4个碳原子的烷基或苄基;且
R9为具有2-6个碳原子的O-亚烷基,例如O-CH2CH2、O-CH(CH3)CH2、O-CH2CH(CH3)、O(CH2)4或O(CH2)6,其中氧原子结合在磷原子上。
重复单元C的量基于梳型聚合物P中的重复单元总数通常不超过50摩尔%,特别是40摩尔%,尤其是30摩尔%。如果存在的话,重复单元C的量基于梳型聚合物P中的重复单元总数为至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%,尤其是至少5摩尔%,例如0.5-50摩尔%,特别是1-40摩尔%,尤其是5-30摩尔%。优选,重复单元A和C的总量基于梳型聚合物P中的重复单元总数为1-90摩尔%,特别是2-70摩尔%,尤其是10-60摩尔%。
关于它们充当分散剂,特别是充当颜料和填料的分散剂的能力,优选具有1000-200000道尔顿,特别是1500-150000道尔顿,尤其是1800-100000道尔顿的数均分子量MN的梳型聚合物P。梳型聚合物P的重均分子量MW通常为1100-1000000道尔顿,特别是1700-600000道尔顿,尤其是2000-300000道尔顿。多分散性MW/MN通常为1.05-5,优选1.1-4,尤其是1.2-3。
梳型聚合物P可通过类似于聚合物化学中的标准程序,例如通过使得到重复单元A的单体A'任选与得到重复单元B和/或C的共聚单体一起均聚或共聚,或者通过聚合物类似反应制备,后者是优选的。
优选,梳型聚合物P通过使具有基于聚合物P1中的重复单元总量至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%或者2摩尔%,尤其是至少5摩尔%或者10摩尔%,例如0.5-90摩尔%或者1-90摩尔%,特别是1-70摩尔%或者2-70摩尔%,尤其是5-60摩尔%或者10-60摩尔%的聚合马来酸酐重复单元的聚合物P1与如上文所定义的式II聚合物反应而制备。
除聚合马来酸重复单元外,聚合物P1还可包含衍生自中性非官能单烯属不饱和单体组,特别是在上文中关于梳型聚合物P的重复单元B定义的单体B的重复单元B。
优选,共聚物P1中的重复单元B衍生自选自至少一种如下的聚合单烯属不饱和单体:
-单乙烯基芳族单体,尤其是苯乙烯;
-C4-C18烯烃,尤其是1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、二异丁烯(2,4,4-三甲基-1-戊烯)、三异丁烯(2,4,4,6,6-五甲基-1-庚烯)、四异丁烯和具有平均8-18个碳原子的低聚异丁烯;
-C1-C20烷基乙烯基醚;
-C1-C20链烷酸的乙烯基酯;
-丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯;
-甲基丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯,和
-衣康酸的二-C1-C20烷基和二-C3-C10环烷基酯;
和这些单体的混合物。
尤其是,共聚物P1中的重复单元B衍生自至少一种选自如下的聚合单烯属不饱和单体:
-单乙烯基芳族单体,尤其是苯乙烯,且
-C4-C18烯烃,尤其是1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、二异丁烯(2,4,4-三甲基-1-戊烯)、三异丁烯(2,4,4,6,6-五甲基-1-庚烯)、四异丁烯和具有平均8-18个碳原子的低聚异丁烯;
和这些单体的混合物。
衍生自单体B的重复单元的量基于聚合物P1中的重复单元总数可以为0摩尔%,但通常为至少10摩尔%,特别是至少30摩尔%,尤其是至少40摩尔%,例如0-99.5摩尔%或者10-99.5摩尔%,优选30-99摩尔%或者30-98摩尔%,特别是40-95摩尔%或者40-90摩尔%。
非常优选的实施方案涉及聚合物P1,其为SMA型共聚物,即苯乙烯和马来酸酐的共聚物,特别是包含基于形成聚合物P1的单体的总量1-70摩尔%,特别是10-60摩尔%聚合马来酸酐和30-99摩尔%,特别是40-90摩尔%苯乙烯的SMA型共聚物。
优选具有500-50000道尔顿,特别是750-40000道尔顿,尤其是900-20000道尔顿的数均分子量MN的聚合物P1。聚合物P1的重均分子量MW通常为550-200000道尔顿,特别是850-100000道尔顿,尤其是1000-60000道尔顿。多分散性P=MW/MN通常为1.05-10,优选1.1-8,尤其是1.2-5。
共聚物P1原则上是本领域中,例如由本申请的引言部分中引用的参考文献,例如由WO2007/039603或WO2008/080580已知的。此外,共聚物P1为市售的,例如苯乙烯和马来酸酐的共聚物可作为SMA树脂得到,例如CrayValley(法国)的SMA1000、SMA2000、SMA3000、SMAEF30、SMAEF40、SMAEF60或SMAEF80。
优选,聚合物P1与式II聚合物以一定量反应,使得足以实现所需量的式Ia和/或Ib的重复单元A。取决于反应条件,形成式Ia或Ib的重复单元或者两种重复单元。当然,如果式II聚合物中的R1为氢,则仅形成式Ib的重复单元。
原则上,可选择聚合物P1和II的相对量,使得式II聚合物的量基于聚合物P1中的聚合马来酸酐单元的量为至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%或者至少5摩尔%,尤其是至少10摩尔%或者至少20摩尔%或者至少50摩尔%。优选,式II聚合物的量基于聚合物P1中的聚合马来酸酐单元的量不超过200摩尔%,特别是100摩尔%或者80摩尔%或者60摩尔%。特别地,式II聚合物的量基于聚合物P1中的聚合马来酸酐单元的量为0.5-200摩尔%,特别是1-100摩尔%,尤其是5-80摩尔%或者10-80摩尔%或者20-80摩尔%或者5-60摩尔%或者10-60摩尔%或者20-60摩尔%。
式II聚合物与聚合物P1的反应可通过将聚合物P1与式II聚合物任选在合适的溶剂中,特别是在非质子溶剂,例如酯,特别是C1-C4链烷酸的C1-C6烷基酯或C1-C3烷氧基-C1-C4烷基酯,特别是乙酸或丙酸的酯,例如乙酸乙酯、乙酸甲氧基乙酯、乙酸甲氧基丙酯、乙酸丁酯或丙酸乙酯,烃,特别是芳烃,例如甲苯、二甲苯及其混合物中混合而进行。优选,反应在溶剂中,优选以基于反应混合物10-90重量%,特别是20-80重量%的反应物浓度进行。反应也可本体进行,即反应物的浓度基于反应混合物的重量为至少90重量%。
实现聚合物P1与式II聚合物反应的温度通常为40-200℃,特别是50-170℃。
在本发明的一个优选实施方案中,聚合物P1中的仅一部分聚合马来酸酐基团转化成重复单元A,例如基于聚合物P1中的聚合马来酸酐单元的量1-90摩尔%,特别是10-80摩尔%,尤其是20-75摩尔%或者50-75摩尔%。然后可使其余未反应的重复单元经受其它反应以得到式C1-C5的重复单元或其组合。
因此,在本发明特定实施方案中,梳型聚合物P2通过聚合物P1与式II聚合物反应而制备,其仍具有聚合的马来酸单元,然后使其进一步反应以得到具有至少一个式C-1至C-5重复单元或其组合的梳型聚合物P1。由梳型聚合物P2得到具有至少一个式C-1至C-5重复单元的梳型聚合物P的合适反应为以下反应序列a)、b)和c),其可以单独或组合地应用:
a)梳型聚合物P2与水反应以及任选随后中和。该反应导致式C-1的官能团;
b)梳型聚合物P2与式R3NH-R4-NR5R6的二胺反应,其中R3、R4、R5和R6如上文所定义,任选其后季铵化。取决于反应条件,该反应导致式C-2和/或C-3的重复单元;
c)梳型聚合物P2与式R8NH-R9-OH的氨基醇反应,其中R8和R9如上文所定义,其后与聚磷酸或五氧化二磷反应。该反应导致式C-2或C-3的重复单元。
反应序列a)、b)和c)的反应条件可例如由WO2007/039603和WO2008/080580中取得,并且可类似于制备具有重复单元C-1至C-5中的至少一个的梳型聚合物P而应用。
用于进行序列a)中的中和的合适碱包括但不限于碱金属氢氧化物,例如氢氧化钠或氢氧化钾,碱金属碳酸盐和碳酸氢盐,例如碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠,氨,伯、仲或叔胺,例如单-、二-、三-C1-C6烷基胺,例如二甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、二甲基丙胺、二甲基丁胺、二甲基异丙胺,单-、二-和三-C1-C6-/羟基-C1-C6烷基烷,例如氨基乙醇、氨基丙醇、二乙醇胺、甲基二乙醇胺等,而且还有也为胺的式II聚合物。
式II聚合物例如在以下专利文件中几次被描述为聚氨酯或环氧树脂的交联剂或增链剂:
-邻氨基苯甲酸酯官能化聚(氧化烯)例如由US4,180,644、US4,191,706、US4,191,835、US4,247,677、US4,260,729和US2003212291中已知。邻氨基苯甲酸酯官能化聚(氧化烯)用作聚氨酯或环氧涂料的交联剂。
-邻氨基苯甲酸酯官能化聚酯例如由EP21569中已知。它们作为增链剂用于聚脲和聚脲-聚氨酯的制备中。
-邻氨基苯甲酸酯官能化聚碳酸酯例如由US5,231,149中已知。它们用于制备具有改进抗冲性和抗溶剂性的接枝或嵌段共聚物。
为脂族聚醚的式II聚合物,特别是聚(氧化烯)例如由US4,180,644、US4,191,706、US4,191,835、US4,247,677、US4,260,729和US2003212291中已知。
为脂族聚酯的式II聚合物例如由EP21569中已知。
为脂族聚碳酸酯的式II聚合物例如US5,231,149中已知。
具有侧邻氨基苯甲酸酯或邻氨基苯甲酰胺基团的式II聚合物还描述于PCT/IB2013/051454中,将其全部作为参考。
此外,式II聚合物优选通过使具有至少一个连接在聚合物P'的一个末端上和/或连接在聚合物P'骨架上的式A-Q-H官能结构部分的聚合物P'与式III或IV化合物反应而得到:
其中A、Q、k、R1和R2如本文所定义。
合适的式III化合物的实例为靛红酸酐、N-甲基靛红酸酐、N-乙基靛红酸酐、氨基靛红酸酐、氟靛红酸酐、氯靛红酸酐、溴靛红酸酐、羧基靛红酸酐、硝基靛红酸酐、羟基靛红酸酐、甲氧基靛红酸酐、1-(甲基磺酰基甲基基)靛红酸酐、(4-吡啶基)靛红酸酐、1-苯基-2H-3,1-苯并嗪-2,4(1H)-二酮、氯-1-乙基(甲基)-2H-3,1-苯并嗪-2,4(1H)-二酮、靛红酸酐羧酸甲基酯。
合适的式IV化合物的实例为靛红酸酐(邻氨基苯甲酸的酐)。
式II聚合物也可通过使具有至少一个连接在聚合物P'的一个末端上和/或连接在聚合物P'骨架上的式A-Q-H官能结构部分的聚合物P'与式III'的邻氨基苯甲酸或其酯反应而制备:
其中A、Q、k、R1和R2如本文所定义,且其中RL为氢或具有1-8个碳原子的烃基如C1-C6烷基、苯基、C3-C6环烷基或苄基,且其中RL优选为氢或C1-C4烷基,尤其是氢、甲基或乙基。
聚合物P'形成式II聚合物中的结构部分X。因此,聚合物P'优选选自聚酯,特别是脂族聚酯,聚醚,特别是聚-C2-C4氧化烯,聚碳酸酯,特别是脂族聚碳酸酯,和具有C-C-骨架的聚合物,特别是包含选自聚合(甲基)丙烯酸C1-C10烷基酯的重复单元M1的那些。上述聚酯、聚醚、聚碳酸酯和具有C-C-骨架的聚合物带有至少一个式A-Q-H官能结构部分,特别是1或2个式A-Q-H官能结构部分,其中A-Q-H官能结构部分可结合在聚合物骨架的一个或多个末端上或者在聚合物骨架的任何其它位置上,优选在一个末端上。
在本发明特定实施方案中,聚合物P'为脂族聚醚,例如聚-(C2-C10氧化烯),特别是聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯),其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列。聚-(C2-C4氧化烯)P'带有至少一个结构部分A-Q-H,特别是OH或NH2基团,特别地,它带有1或2个结构部分A-Q-H。在聚醚P'中,结构部分A-Q-H优选为OH或NH2。脂族聚醚P'可以为线性或支化的。
聚醚P'为市售的,例如来自Huntsman的品级、来自Perstorp的品级、来自BASF的品级、来自BASF的品级和来自BASF的品级。
在本发明另一特定实施方案中,聚合物P'为脂族聚酯,特别是线性或支化脂族聚酯P',其选自:
a)脂族聚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯骨架的单元,所述聚酯骨架衍生自脂族C2-C10二羧酸和C2-C10脂族二醇以及任选具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇;和
b)脂族聚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯骨架的单元,所述聚酯骨架衍生自一种或多种,例如1、2或3种脂族C4-C10内酯,或者一种或多种,例如1、2或3种脂族C4-C10内酯与至少一种其它组分的组合,所述其它组分选自C2-C10二羧酸、C2-C10脂族二醇和具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇。
脂族聚酯P'带有至少一个结构部分A-Q-H,例如1、2或3个结构部分A-Q-H。
聚酯P'为市售的,例如来自Perstorp的品级,或者它们可通过脂族C2-C10二羧酸或其成酯衍生物与C2-C10脂族二醇以及任选具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇共缩合,或者通过内酯与具有1、2、3、4、5或6个或更多羟基的羟基化合物反应而制备。
在本发明另一特定实施方案中,聚合物P'为脂族聚醚酯,特别是线性或者支化或超支化脂族聚醚酯,其选自:
a)脂族聚醚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯嵌段的单元,所述聚酯嵌段衍生自脂族C2-C10二羧酸和C2-C10脂族二醇以及任选具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇,且其中聚醚嵌段为聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯),其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列;和
b)脂族聚醚酯,其中大部分,特别是至少70%重复单元为聚酯嵌段的单元,所述聚酯嵌段衍生自一种或多种,例如1、2或3种脂族C4-C10内酯,或者其与至少一种其它组分的组合,所述其它组分选自C2-C10二羧酸、C2-C10脂族二醇和具有3、4、5或6个羟基的C3-C10脂族或C5-C10脂环族多元醇,且其中聚醚嵌段为聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯),其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列。
聚酯嵌段与聚醚嵌段的重量比通常为1:100-100:1,特别是1:10-10:1。
脂族聚醚酯P'带有至少一个结构部分A-Q-H,例如1、2或3个结构部分A-Q-H,在聚醚酯P'中,结构部分A-Q-H优选为OH或NH2。
脂族聚醚酯P'可通过上述成酯单体与OH封端脂族聚醚,例如聚-(C2-C4氧化烯),尤其是聚(氧化乙烯)、聚(氧化丙烯)或聚(氧化乙烯-co-氧化丙烯)共缩合而制备,其中在后者中,氧化乙烯和氧化丙烯重复单元可以随机或嵌段方式排列。
在本发明又一特定实施方案中,聚合物P'为脂族聚碳酸酯,特别是具有为聚-(碳酸C2-C4亚烷基酯),尤其是聚(碳酸亚乙酯)、聚(碳酸亚丙酯)或聚(氧化乙烯-co-碳酸亚丙酯)的聚合物骨架的线性或者支化或超支化脂族聚碳酸酯,其中在后者中,碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯重复单元可以随机或嵌段方式排列。聚-(碳酸C2-C4亚烷基酯)P'带有至少一个结构部分A-Q-H,例如1-200或1-100个结构部分A-Q-H,特别地,它带有1、2、3或4个结构部分A-Q-H。在聚碳酸酯P'中,结构部分A-Q-H优选为OH或NH2。脂族聚碳酸酯P'可以为线性或者支化或超支化的。
聚碳酸酯P'为市售的,例如来自Perstorp的品级。
在本发明又一特定实施方案中,聚合物P'为聚合物,其中聚合物骨架基本由碳原子组成,即具有C-C-骨架的聚合物,且其中聚合物骨架和/或至少一个末端原子带有一个或多个如本文定义的官能结构部分A-Q-H。根据本发明,聚合物P'带有至少一个结构部分A-Q-H,例如1、2或3个结构部分A-Q-H。该实施方案的聚合物P'由上述单体M1,任选与如上文所定义的单体M1a、M2和M3组合制备。
具有C-C-骨架且带有至少一个基团A-Q-H的聚合物P'是已知且市售的,例如LyondellChem的Acryflow品级,或者可通过单体M1和M2a在合适的引发剂和任选调节剂的存在下自由基共聚而制备。合适的聚合物P'例如由WO00/40630、WO03/046029、WO2006/074969、WO2011/120947中已知。
优选具有200-50000道尔顿,特别是300-40000道尔顿,尤其是400-30000道尔顿的数均分子量MN的聚合物P'。聚合物P'的重均分子量MW通常为210-200000道尔顿,特别是330-150000道尔顿,尤其是500-100000道尔顿。多分散性P=MW/MN通常为1.05-5,优选1.1-4,尤其是1.2-3。
通常选择化合物III、III’或IV的量,使得化合物II或III与聚合物P'中基团A-Q-H的量的摩尔比为10:1-1:10,特别是5:1-1:5,尤其是3:1-1:3。
聚合物P'与III、III’或IV化合物的反应通常在促进基团A-Q-H与III、III’或IV中的羰基反应的合适催化剂的存在下进行。合适的催化剂包括碱金属氢氧化物,例如氢氧化钠或氢氧化钾,碱金属碳酸盐,例如碳酸钠或碳酸钾,叔胺,例如三-C1-C6烷基胺,例如三乙胺、三丙胺、三丁胺、二甲基丙胺、二甲基丁胺、二甲基异丙胺,二-C1-C6烷基-C5-C6环烷基胺,例如二甲基环己胺,二-C1-C6烷基吡啶,例如4-二甲基氨基吡啶,锡化合物催化剂,例如二辛酸二丁锡和二月桂酸二丁锡。
催化剂的量基于聚合物P和III、III’或IV化合物的总量通常为0.01-2重量%,特别是0.1-1重量%。
聚合物P'与III、III’或IV化合物的反应通常在60-180℃,特别是80-140℃的温度下进行。
聚合物P'与III、III’或IV化合物的反应可本体或在溶剂中进行。合适的溶剂为在反应条件下为惰性的那些,实例包括酯、烃及其混合物。优选,反应本体进行,即反应物的浓度基于反应混合物的重量为至少90重量%。
本发明还涉及通过将聚合物P3用式II聚合物中和而得到的聚合物组合物,所述聚合物P3为具有基于聚合物P3中的重复单元总量至少0.5摩尔%,特别是至少1摩尔%,尤其是至少5摩尔%,例如0.5-100摩尔%或者0.5-90摩尔%,特别是1-90摩尔%或者1-70摩尔%,尤其是5-60摩尔%的聚合单烯属不饱和单-或二羧酸重复单元(在下文中重复单元A'),特别是聚合马来酸或富马酸重复单元的聚合物。用式II聚合物中和的聚合物P3的聚合物组合物在下文中也称为聚合物组合物P3/II。
合适的重复单元A'为聚合的具有3-6个碳原子的单烯属不饱和单羧酸,例如丙烯酸或甲基丙烯酸的那些,以及聚合的具有4-6个碳原子的单烯属不饱和二羧酸,例如马来酸、富马酸和衣康酸的那些。优选聚合物P3,其中重复单元A'包含或者仅衍生自聚合马来酸或富马酸。
除重复单元A'外,聚合物P3还可包含衍生自中性非官能单烯属不饱和单体组,特别是衍生自如上文在梳型聚合物P的重复单元B的上下文中定义的单体B的重复单元B。
优选,共聚物P3中的重复单元B衍生自至少一种选自如下的聚合单烯属不饱和单体:
-单乙烯基芳族单体,尤其是苯乙烯;
-C4-C18烯烃,尤其是1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、二异丁烯(2,4,4-三甲基-1-戊烯)、三异丁烯(2,4,4,6,6-五甲基-1-庚烯)、四异丁烯和具有平均8-18个碳原子的低聚异丁烯;
-C1-C20烷基乙烯基醚;
-C1-C20链烷酸的乙烯基酯;
-丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯;
-甲基丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯,和
-衣康酸的二-C1-C20烷基和二-C3-C10环烷基酯;
和这些单体的混合物。
尤其是,聚合物P3中的重复单元B衍生自至少一种选自如下的聚合单烯属不饱和单体:
-单乙烯基芳族单体,尤其是苯乙烯,和
-C4-C18烯烃,尤其是1-丁烯、异丁烯、1-己烯、1-辛烯、2-乙基-1-己烯、二异丁烯(2,4,4-三甲基-1-戊烯)、三异丁烯(2,4,4,6,6-五甲基-1-庚烯)、四异丁烯和具有平均8-18个碳原子的低聚异丁烯;
和这些单体的混合物。
衍生自单体B的重复单元的量基于聚合物P3中的重复单元总数可以为0%,但通常为至少10摩尔%,特别是至少30摩尔%,尤其是至少40摩尔%,例如0-99.5摩尔%或者10-99.5摩尔%或者10-99摩尔%,特别是30-99摩尔%或者30-98摩尔%,尤其是40-95摩尔%或者40-90摩尔%。
非常优选的实施方案涉及聚合物P3,其为苯乙烯和马来酸的共聚物,特别是包含基于形成共聚物P3的单体的总量1-70摩尔%,特别是2-50摩尔%的聚合马来酸和30-99摩尔%,特别是50-98摩尔%的苯乙烯。
优选具有500-100000道尔顿,特别是750-75000道尔顿,尤其是900-50000道尔顿的数均分子量MN的聚合物P3。聚合物P3的重均分子量MW通常为550-500000道尔顿,特别是850-300000道尔顿,尤其是1000-150000道尔顿。多分散性MW/MN通常为1.05-5,优选1.1-4,尤其是1.2-3。
原则上,可选择聚合物P3和II的相对量,使得式II聚合物的量基于聚合物P3中的羧基的量为至少10摩尔%,尤其是至少20摩尔%或者至少50摩尔%。式II聚合物的量基于聚合物P3中的羧基的量通常不超过200摩尔%。
如上文所指出的,因此得到的梳型聚合物P以及由式II聚合物中和的聚合物P3的聚合物组合物特别适用作分散剂,特别是细粒固体如颜料和填料的分散剂。
本发明还涉及细粒固体的液体组合物,其包含至少一种梳型聚合物P作为分散剂。
本发明还涉及细粒固体的液体组合物,其包含至少一种由式II聚合物中和的聚合物P3的聚合物组合物作为分散剂。
梳型聚合物P以及聚合物组合物P3/II可作为分散剂用于宽应用领域如涂料、油墨、电子材料,尤其是低温和低粘度应用中。梳型聚合物P可用于溶剂基体系,例如溶剂基有机和无机颜料分散体,例如醇酸树脂、CAB(乙酸丁酸纤维素)、UV(紫外线)和TPA(热塑性丙烯酸酯)油漆体系,通常工业涂料,尤其是汽车涂料,以及印刷油墨和形象艺术中。
本发明特别涉及分散体形式的液体组合物,其包含分散于液体稀释剂中的细粒固体材料,特别是颜料或填料,所述组合物进一步包含如本文所定义的梳型聚合物P。
本发明还特别涉及分散体形式的液体组合物,其包含分散于液体稀释剂中的细粒固体材料,特别是颜料或填料,所述组合物进一步包含如本文所定义的聚合物组合物P3/II。
本发明特别涉及液体涂料组合物形式的液体组合物,其包含分散于液体稀释剂中的细粒固体材料,特别是颜料或填料,所述组合物进一步包含如本文所定义的梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II和粘合剂聚合物或预聚物。
本发明还特别涉及液体油墨组合物形式的液体组合物,其包含分散于液体稀释剂中的细粒固体材料,特别是颜料或填料,所述组合物进一步包含如本文所定义的梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II和粘合剂聚合物或预聚物。
合适的固体细粒材料包括但不限于颜料和填料。颜料可以为无机或有机的。颜料包括有色颜料和珠光颜料。
细粒材料的尺寸优选为微米范围内,例如重均粒径可以为1μm至2000μm,特别是2μm至1000μm或者5μm至500μm。重均粒径可通过筛分分析测定。重均粒径也可通过光散射方法测定。
合适的有机颜料的实例为选自如下的颜料和珠光薄片:偶氮、双偶氮、萘酚、苯并咪唑酮、偶氮缩合、金属络合物、吲哚啉酮和异吲哚啉颜料、chinophthalon颜料、二嗪颜料和选自如下的多环颜料:靛蓝、硫靛蓝、喹吖啶酮、邻苯二甲酰喹啉蓝、苝、Perionones、蒽醌如氨基蒽醌或羟基蒽醌、蒽素嘧啶、阴丹酮、黄烷士酮、皮蒽酮、二苯并苝二酮(anthantrone)、异紫蒽酮、二酮基吡咯并吡咯和咔唑如咔唑紫等。有机颜料的其它实例可在专论:W.Herbst,K.Hunger“IndustrielleOrganischePigmente”,第2版,1995,VCHVerlagsgesellschaft,ISBN:3-527-28744-2中找到。
合适无机颜料的实例为例如金属薄片,例如铝、氧化铝、碳酸钙、二氧化硅和硅酸盐、氧化铁(III)、氧化铬(III)、氧化钛(IV)、氧化锆(IV)、氧化锌、硫化锌、磷酸锌、混合金属氧化物磷酸盐、硫化钼、硫化铬、炭黑或石墨,钒酸盐如矾酸铋、铬酸盐如铬酸铅(IV)和钼酸盐如钼酸铅(IV)及其混合物、晶体形式或改性,例如金红石、锐钛矿、云母、滑石或高岭土。
合适的填料为碳酸钙、硅酸盐、玻璃纤维、玻璃珠、滑石、高岭土、云母、硫酸钡、金属氧化物和氢氧化物、炭黑、石墨、木粉、其它天然产品的粉末和纤维、合成纤维。
存在于分散体中的液体稀释剂以已知方式取决于应用领域。本发明分散剂在分散体中特别有用,其中稀释剂选自涂料技术中的常用溶剂。对于水基配制剂,稀释剂包含水,并且除水外,可进一步包含极性、水溶混性溶剂,例如C1-C4醇,例如甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇或正丁醇,二醇醚如丁二醇或甲氧基丙二醇,多元醇,例如甘油、乙二醇、二甘醇、三乙烯、三甘醇或丙二醇。对于溶剂基配制剂,优选使用较小极性溶剂如脂族烃,酯如乙酸丁酯,或者二醇醚如甲氧基丙二醇,或二醇醚酯如甲氧基丙二醇乙酸酯,并且其混合物用作液体稀释剂。
优选,液体组合物中细粒固体材料与梳型聚合物P的重量比可以为100:1-1:50,特别是30:1-1:10。
优选,液体组合物中细粒固体材料与作为聚合物P3+式II聚合物计算的聚合物组合物P3/II的重量比可以为100:1-1:50,特别是30:1-1:10。
在本发明特定实施方案中,液体组合物包含:
i)基于液体组合物的总重量1-70重量%,特别是2-50重量%的至少一种选自颜料和填料的细粒固体材料;
ii)基于液体组合物的总重量0.5-50重量%,特别是1-30重量%的至少一种如本文所定义的梳型聚合物P或者作为聚合物P3+式II聚合物计算的聚合物组合物P3/II;
iii)基于液体组合物的总重量10-98.5%,特别是20-97重量%的至少一种液体稀释剂。
取决于意欲的用途,液体组合物可进一步包含粘合剂和/或取决于意欲用途一种或多种常规添加剂。常规添加剂包括例如增塑剂、润滑剂、乳化剂、润湿剂、流变添加剂、催化剂、流动助剂、荧光增白剂、阻燃剂、防腐剂、抗静电剂或起泡剂。
液体分散体可以为研磨料的形式。该研磨料包含细粒固体、梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II以及液体稀释剂和任选添加剂,但研磨料通常不包含粘合剂。
液体分散体还可以为涂料组合物的形式。该涂料组合物包含细粒固体、梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II以及液体稀释剂和任选一种或多种粘合剂,例如成膜聚合物或在固化时形成膜的预聚物。涂料组合物可任选包含常用于涂料技术中的常规添加剂,例如增塑剂、润滑剂、乳化剂、流变添加剂、催化剂、流动助剂、荧光增白剂、阻燃剂、防腐剂、抗静电剂或起泡剂。
液体分散体还可以为油墨如印刷油墨或凹版油墨的形式。该油墨包含细粒固体、梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II以及液体稀释剂和任选一种或多常用于油墨技术中的粘合剂,例如成膜聚合物或在固化时形成膜的预聚物。涂料组合物可任选包含常规添加剂,例如增塑剂、润滑剂、乳化剂、润湿剂、流变添加剂、润湿剂、防腐剂和抗静电剂。
合适的粘合剂为常用的那些,例如Ullmann'sEncyclopediaofIndustrialChemistry,第5版,第A18卷,第368-426页,VCH,Weinheim1991,德国所述那些。一般而言成膜粘合剂基于热塑性或热固性树脂,主要基于热固性树脂。其实例为醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚酯、苯酚、三聚氰胺、环氧和聚氨酯树脂及其混合物。还可使用可通过辐射固化的树脂或风干树脂。粘合剂也可衍生自聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛。
如果使用冷-或热固化粘合剂,则加入固化催化剂可以是有利的。促进粘合剂固化的合适催化剂描述于例如Ullmann's,第A18卷,上述引文中,第469页中。
优选包含梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II和可交联树脂的涂料组合物。包含特殊粘合剂的涂料组合物的实例为:
●基于可冷-或热交联醇酸树脂、丙烯酸酯、聚酯、环氧或三聚氰胺树脂或者这类树脂的混合物,如果需要的话加入固化催化剂的油漆;
●基于含羟基丙烯酸酯、聚酯或聚醚树脂和脂族或芳族异氰酸酯、异氰尿酸酯或多异氰酸酯的双组分聚氨酯油漆;
●基于在烘烤期间解嵌段的嵌段异氰酸酯、异氰尿酸酯或多异氰酸酯,如果需要的话加入三聚氰胺树脂的单组分聚氨酯油漆;
●基于三烷氧基羰基三嗪交联剂和含羟基树脂如丙烯酸酯、聚酯或聚醚树脂的单组分聚氨酯油漆;
●基于氨基甲酸酯结构内具有游离氨基的脂族或芳族氨基甲酸酯丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯以及三聚氰胺或聚醚树脂,如果需要的话具有固化催化剂的单组分聚氨酯油漆;
●基于(聚)酮亚胺和脂族或芳族异氰酸酯、异氰尿酸酯或多异氰酸酯的双组分油漆;
●基于(聚)酮亚胺和不饱和丙烯酸酯树脂或聚乙酰乙酸酯树脂或甲基丙烯酰氨基羟基乙酸甲酯的双组分油漆;
●基于含羧基或含氨基聚丙烯酸酯和聚环氧化物的双组分油漆;
●基于包含酐基团的丙烯酸酯树脂和多羟基或多氨基组分的双组分油漆;
●基于含酐丙烯酸酯和聚环氧化物的双组分油漆;
●基于(聚)唑啉和含有酐基团的丙烯酸酯树脂,或者不饱和丙烯酸酯树脂,或者脂族或芳族异氰酸酯、异氰尿酸酯或多异氰酸酯的双组分油漆;
●基于不饱和聚丙烯酸酯和聚丙二酸酯的双组分油漆;
●基于热塑性丙烯酸酯树脂或者外部交联丙烯酸酯树脂与醚化三聚氰胺树脂组合的热塑性聚丙烯酸酯油漆;
●基于硅氧烷改性或氟改性的丙烯酸树脂的油漆体系。
在第一实施方案中,涂料组合物优选包含0.01-100.0重量份组合组分i)和ii),即组合物中的细粒固体和梳型聚合物P,特别是0.05-50.0份,尤其是0.1-20.0份每100重量份固体粘合剂。
在另一实施方案中,涂料组合物优选包含0.01-100.0重量份组合组分i)和ii),即组合物中的细粒固体和作为聚合物P3+式II聚合物计算的聚合物组合物P3/II,特别是0.05-50.0份,尤其是0.1-20.0份每100重量份固体粘合剂。
为制备本发明液体组合物,通常将颜料在梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II的存在下分散于液体稀释剂中。分散可通过使用常规技术,例如高速混合、球磨、砂磨、磨碎机粉碎或者两辊或三辊研磨而实现。所得颜料分散体可具有以上范围内的颜料:分散剂重量比。因此所得分散体也称为研磨料。
为制备涂料组合物或油墨,通常通过例如混合将研磨料引入粘合剂的液体组合物中。然而,也可将细粒固体分散于梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II的溶液中,通过蒸馏掉溶剂和/或水而将所得混合物浓缩,优选至干燥,任选使所得浓缩物进一步经受热和/或机械处理以制备包含颜料和改性共聚物的混合物,然后可随后将其分散于液体粘合剂配制剂中。根据该方法,细粒固体和梳型聚合物P或聚合物组合物P3/II的固体组成容易分散且不需要时间和能量密集型的研磨以引入例如油漆配制剂中。
下文还通过实施例描述本发明。
制备实施例
缩写:
n-BA丙烯酸正丁酯
DBTL二月桂酸二丁锡
MSA马来酸酐
IA靛红酸酐
Mn数均分子量
Mw重均分子量
PD多分散性(Mw/Mn)
表1:所用的市售聚合物P':
分子量通过凝胶渗透色谱GPC使用装配有三个柱(StyragelHR3、HR4、HR4E)的“Waters1515GPC”设备测定。测量在35℃下通过使用四氢呋喃作为洗提液(1.0ml/min)进行。聚苯乙烯用于标定。
制备以下式II的中间体聚合物1-5作为梳型聚合物P的原料:
中间体聚合物1
将PluriolA500E(BASF)50.0g(0.1摩尔OH)、靛红酸酐(IA)16.3g(0.1摩尔)和4-二甲基氨基吡啶0.2g(0.3重量%)的混合物加热至80-140℃直至不再能够观察到气体(CO2)的形成。所得产物为具有90mgKOH/g的胺值的浅黄色液体。
中间体聚合物2
将LutensolON110(BASF)64.0g(0.1摩尔OH)、IA16.3g(0.1摩尔)和4-二甲基氨基吡啶0.25g(0.3重量%)的混合物加热至80-140℃直至不再能够观察到气体(CO2)的形成。所得产物为具有74mgKOH/g的胺值的浅黄色液体。
中间体聚合物3
将硬脂醇27.0g(0.1摩尔)、ε-己内酯137.0g(1.2摩尔)、δ-戊内酯120g(1.2摩尔)和二月桂酸二丁锡0.2g的混合物在氮气下在160℃下加热直至固体含量为97%。然后将IA16.3g(0.1摩尔)和4-二甲基氨基吡啶0.5g(0.3重量%)加热至80-140℃直至不再能够观察到气体(CO2)的形成。所得产物为具有19mgKOH/g的胺值的浅黄色液体。
中间体聚合物4
将聚(nBA30)-OH(根据WO2011/120947的实施例1制备)50.0g(0.01摩尔)以及IA1.63g(0.01摩尔)和4-二甲基氨基吡啶0.15g(0.3重量%)的混合物加热至80-140℃直至不再能够观察到气体(CO2)的形成。所得产物为具有11mgKOH/g的胺值的浅黄色液体。
中间体聚合物5
将PluriolA350E(BASF)35.0g(0.1摩尔)、ε-己内酯45.7g(0.4摩尔)、δ-戊内酯10g(0.1摩尔)和二月桂酸二丁锡0.05g的混合物在氮气下加热至160℃直至固体含量为97%。然后加入IA16.3g(0.1摩尔)和4-二甲基氨基吡啶0.3g并将混合物加热至80-140℃直至不再能够观察到气体(CO2)的形成。所得产物为具有50mgKOH/g的胺值的浅黄色液体。
梳型聚合物P
聚合物1
将61gSMA2000树脂溶于60g乙酸甲氧基丙酯中并与62.0g(0.1摩尔)中间体聚合物1缓慢地混合。然后将混合物加热至60~140℃直至胺值低于10mgKOH/g聚合物。乙酸甲氧基丙酯在该过程期间蒸馏出来。Mn=2100克/摩尔,PD=1.80。
聚合物2
将61gSMA2000树脂溶于60g乙酸甲氧基丙酯中并与76.0g(0.1摩尔)中间体聚合物2缓慢地混合。然后将混合物加热至60~140℃直至胺值低于10mgKOH/g聚合物。乙酸甲氧基丙酯在该过程期间蒸馏出来。Mn=2650克/摩尔,PD=1.75。
聚合物3
将31gSMA2000树脂溶于60g乙酸甲氧基丙酯中并与148.0g(0.05摩尔)或中间体聚合物3缓慢地混合。然后将混合物加热至60~140℃直至胺值低于5mgKOH/g聚合物。乙酸甲氧基丙酯在该过程期间蒸馏出来。Mn=3450克/摩尔,PD=2.50。
聚合物4
将31gSMA2000树脂溶于60g乙酸甲氧基丙酯中并与250g(0.05摩尔)中间体聚合物4缓慢地混合。然后将混合物在60~140℃下蒸煮直至胺值低于3mgKOH/g聚合物。乙酸甲氧基丙酯在该过程期间蒸馏出来。Mn=6500克/摩尔,PD=2.10。
聚合物5
将31gSMA2000树脂(来自CrayValley)溶于60g乙酸甲氧基丙酯中并与中间体聚合物552g(0.05摩尔)缓慢地混合。然后将混合物加热至60~140℃直至胺值低于5mgKOH/g聚合物。乙酸甲氧基丙酯在该过程期间蒸馏出来。Mn=2250克/摩尔,PD=1.95。
聚合物6
将20g聚合物1和30g水的混合物混合并加热至80℃,保持2小时。得到聚合物6的浅黄色水溶液,其用作分散剂1。
聚合物7
将20g聚合物2和30g水的混合物混合并加热至80℃,保持2小时。得到聚合物7的浅黄色水溶液,其用作分散剂2。
聚合物8
将20g聚合物3、2g水和28g乙酸甲氧基丙酯的混合物加热至80℃,保持2小时。得到聚合物8的浅黄色溶液,其用作分散剂3。
聚合物9
将20g聚合物4、2g水和28g乙酸甲氧基丙酯的混合物加热至80℃,保持2小时。得到聚合物9的浅黄色溶液,其用作分散剂4。
聚合物10:
将20g聚合物5、2g水和28g乙酸甲氧基丙酯的混合物加热至80℃,保持2小时。得到聚合物9的浅黄色溶液,其用作分散剂5。
聚合物组合物1
将50g的聚合物6溶液(分散剂1,20g纯聚合物6)用10g中间体聚合物1中和。然后将15g水加入混合物中以得到40重量%浅黄色水溶液,其用作分散剂6。
聚合物11:
在22℃下将41g聚合物1溶于40g乙酸甲氧基丙酯中并与2g2-氨基乙醇缓慢地混合。将混合物加热至60-140℃直至胺值低于10mgKOH/g聚合物。在加热期间,蒸馏掉乙酸甲氧基丙酯。然后加入3.5g聚磷酸并将反应混合物加热至80℃,保持3小时。将混合物通过加入65g水而稀释以得到40重量%浅黄色水溶液。因此所得溶液用作分散剂7。
聚合物P12
在22℃下将41g聚合物1溶于40g乙酸甲氧基丙酯中并与3-3.3g二甲基氨基丙胺缓慢地混合。将混合物加热至60-140℃直至胺值低于50mgKOH/g聚合物。在加热期间,蒸馏掉乙酸甲氧基丙酯。然后加入5.2g2-氯苄基氯并将反应混合物加热至80℃,保持6小时。将混合物通过加入75g水而稀释以得到40重量%浅黄色水溶液。因此所得溶液用作分散剂8。
聚合物组合物2
将50g聚合物6溶液(分散剂1,20g纯聚合物6)用12g中间体聚合物2中和。然后将18g水加入混合物中以得到40重量%浅黄色水溶液,其用作分散剂9。
聚合物组合物2
将50g聚合物6溶液(分散剂1,20g纯聚合物6)用12g中间体聚合物2中和。然后将18g水加入混合物中以得到40重量%浅黄色水溶液,其用作分散剂9。
聚合物P13
将50g聚合物6溶液(分散剂1,20g纯聚合物6)用1gNaOH2中和。得到浅黄色水溶液,其用作分散剂10。
性能试验
首先,根据WO2008/080580的实施例10合成竞争分散剂。
为测试所得分散剂的分散剂作用,根据以下配制剂1制备无粘合剂颜料浓缩物(研磨料)。在ScandexShaker中借助玻璃珠将研磨料分散1小时。其后,将研磨料过滤并在室温下储存整夜。
配制剂1.颜料浓缩物的制备
调漆(配制剂2)油漆通过将成分在高剪切混合机中在23℃下以2000rpm混合5分钟而制备。将调漆油漆以250μm膜厚度施涂于白色/黑色卡纸上。
配制剂2.调漆体系
Chemistry | ||
研磨料 | 21.0g | 配制剂1 |
Omyacarb 5 GU | 15.4g | 碳酸钙 |
Finntalc M15 | 4.00g | 滑石 |
Klarlack 436 | 38.2g | 丙烯酸酯基含水涂料组合物1) |
水 | 1.4g | |
总计 | 80.0g |
1)Klarlack436的组成
根据配制剂1和2测试分散剂的性能。研磨料的流变行为使用锥板传感器用Thermo-HaakeRheoStress600设备在CR模式下以1sec-1的转速测量。调漆油漆的涂布率根据ISO6504-1测定。
分散剂的性能通常为非常好的且具有满意的结果,例如低研磨料粘度和高不透明度效率(高涂布率)(表1)。
表1.分散效果
竞争产物根据US20100022662,实施例10制备。
Claims (25)
1.梳型聚合物P,其具有基于梳型聚合物中的重复单元总量至少0.5摩尔%,特别是至少5摩尔%的重复单元A,所述重复单元A选自式Ia和Ib的重复单元:
其中:
R1选自氢、-S(=O)2Ra、C1-C20烷基、C3-C10环烷基、芳基、杂芳基、芳基-C1-C4烷基和杂芳基-C1-C4烷基,其中最后提到的4个基团中的芳基和杂芳基未被取代或者被1、2、3或4个选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代;且
X表示下式X的聚合物基团:
其中:
Z表示聚合物链段或者具有10-100个碳原子的单价烷基或烯基;
R1如上文所定义;
k为0、1、2、3或4;
n为0、1或2;
A为化学键或者选自C1-C6亚烷基、-O-(C2-C6亚烷基)或-C(=O)-O-(C2-C6亚烷基)的二价结构部分,其中C2-C6亚烷基部分连接在Q上;
Q为选自-O-、-NH-和-S-的二价结构部分;
R2独立地选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C20烷基、C1-C4烷氧基、卤素、芳氧基、芳基、杂芳基,其中芳基、杂芳基和芳氧基未被取代或者被1、2、3或4个选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代;且其中:
Ra选自OH、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、芳基和杂芳基,其中芳基和杂芳基未被取代或者被1、2、3或4个选自C1-C4烷基、C1-C4烷氧基和卤素的基团取代。
2.根据权利要求1的梳型聚合物,其中梳型聚合物具有至少一种聚合单烯属不饱和单体的重复单元B,所述聚合单烯属不饱和单体选自中性非官能单烯属不饱和单体,特别是选自单乙烯基芳族单体、C4-C18烯烃、C1-C20烷基乙烯基醚、C1-C20链烷酸的乙烯基酯、丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯、甲基丙烯酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯、衣康酸的C1-C20烷基和C3-C10环烷基酯,和这些单体的混合物。
3.根据权利要求2的梳型聚合物,其中梳型聚合物具有选自聚合苯乙烯和C4-C18烯烃及其混合物的重复单元B。
4.根据权利要求2或3中任一项的梳型聚合物,其包含:
0.5-90摩尔%重复单元A,和
10-99.5摩尔%重复单元B,和
0-50摩尔%不同于重复单元A和B的重复单元C,
其中各个量基于梳型聚合物P中的重复单元总数。
5.根据前述权利要求中任一项的梳型聚合物,其中在式X中:
k为0或1;
n为0;
A为化学键或者选自-C(=O)-O-(C2-C4亚烷基)和C(=O)-NH-(C2-C4亚烷基)的二价结构部分,其中亚烷基部分连接在Q上;
Q为选自-O-和-NH-的二价结构部分;
R1选自氢、C1-C4烷基和苯基;
R2独立地选自-OH、-COOH、-COOCH3、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-NO2、-S(=O)2Ra、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、卤素、苯基和吡啶基;
Ra选自-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2和C1-C4烷基。
6.根据前述权利要求中任一项的梳型聚合物,其中式X中的变量Z选自具有10-100个碳原子的烷基、脂族聚酯、脂族聚醚、脂族聚醚酯、脂族聚碳酸酯以及具有C-C-骨架和连接在C-C-骨架上的C1-C20烷氧基羰基结构部分的聚合物。
7.根据权利要求6的梳型聚合物,其中Z为聚(C2-C10氧化烯)。
8.根据权利要求6的梳型聚合物,其中Z为脂族聚酯或脂族聚醚酯。
9.根据权利要求6的梳型聚合物,其中Z为脂族聚碳酸酯。
10.根据权利要求6的梳型聚合物,其中Z为具有C-C-骨架的聚合物链段且包含选自聚合(甲基)丙烯酸C1-C20烷基酯的重复单元M1。
11.根据前述权利要求中任一项的梳型聚合物,其中聚合物链段Z具有200-50000道尔顿的数均重量。
12.根据前述权利要求中任一项的梳型聚合物,其中梳型聚合物具有至少一个其它重复单元C,所述其它重复单元C选自下式C-1、C-2、C-3、C-4和C-5及其混合物的重复单元:
其中:
R3、R8相互独立地为氢或者具有1-24个碳原子的单价烃基;
R4为具有2-24个碳原子的二价亚烷基;
R5、R6、R7为相同或不同的且选自具有1-15个碳原子的烷基、具有6-12个碳原子的环烷基、取代或未取代芳基和取代或未取代芳基-C1-C4烷基,其中R5、R6、R7中的一个也可以为氢,且
R9为选自具有2-24个碳原子的亚烷基和具有2-24个碳原子的O-亚烷基的二价基团,其中氧原子结合在磷原子上。
13.根据前述权利要求中任一项的梳型聚合物,其通过一种方法得到,所述方法包括使具有基于聚合物P1中的重复单元总量至少0.5摩尔%的聚合马来酸酐重复单元的聚合物P1与式II聚合物反应:
其中Z、A、Q、k、n、R1和R2如权利要求1-11中任一项中所定义。
14.根据权利要求13的梳型聚合物,其中聚合物P1为苯乙烯和马来酸酐的共聚物。
15.根据权利要求13或14中任一项的梳型聚合物,其中方法进一步包括由聚合物P1和式II聚合物反应得到的梳型聚合物P2的以下随后反应a)、b)或c)中的一种:
a)梳型聚合物P2与水反应以及任选随后中和;
b)梳型聚合物P2与式R3NH-R4-NR5R6的二胺反应,其后季铵化,其中R3、R4、R5和R6如权利要求12中所定义;
c)梳型聚合物P2与式R8NH-R9-OH的氨基醇反应,其后与聚磷酸或五氧化二磷反应,其中R8和R9如权利要求12中所定义。
16.通过将聚合物P3用式II聚合物中和而得到的聚合物组合物,所述聚合物P3为具有基于聚合物P3中的重复单元总量至少0.5摩尔%的聚合单烯属不饱和单-或二羧酸重复单元的聚合物:
其中Z、A、Q、k、n、R1和R2如权利要求1-11中任一项所定义。
17.根据权利要求16的聚合物组合物,其中聚合物P3中的重复单元为聚合马来酸单元。
18.根据权利要求17的聚合物组合物,其中聚合物P3通过具有基于聚合物P3中的重复单元总量至少0.5摩尔%的聚合马来酸酐重复单元的聚合物P1与水反应而得到。
19.如权利要求1-15中任一项所定义的梳型聚合物P或者根据权利要求16-18中任一项的聚合物组合物作为液体组合物中的细粒固体分散或润湿剂的用途。
20.分散体形式的液体组合物,其包含选自颜料和填料的细粒固体材料、液体稀释剂,其中细粒固体材料分散于液体稀释剂中,其进一步包含如权利要求1-15中任一项所定义的梳型聚合物P或如权利要求16-18中任一项所定义的聚合物组合物。
21.根据权利要求20的液体组合物,其中细粒固体材料与梳型聚合物P或者与聚合物组合物的重量比作为固体计算为1000:1-1:50,特别是100:1-1:10。
22.根据权利要求20或21中任一项的液体组合物,其包含:
i)基于液体组合物的总重量1-70重量%的至少一种选自颜料和填料的细粒固体材料;
ii)基于液体组合物的总重量作为固体计算为0.1-50重量%的至少一种如权利要求1-16中任一项所定义的梳型聚合物P或者如权利要求17-19中所定义的组合物;
iii)基于液体组合物的总重量10-98.5重量%的至少一种液体稀释剂。
23.根据权利要求20-22中任一项的液体组合物,其为研磨料的形式。
24.根据权利要求20-22中任一项的液体组合物,其为涂料组合物的形式。
25.根据权利要求20-22中任一项的液体组合物,其为油墨的形式。
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