CN105793319B - 聚胺加成化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚胺加成化合物,其生产方法,其作为交联剂和分散剂的应用,以及含有所述加成化合物的涂料和塑料材料。
Description
本发明涉及含氨基的聚合物、其制备方法、其应用,以及包含所述聚合物的涂布材料和塑料。
本发明涉及适合作为分散剂和分散稳定剂的加成化合物及其盐。本发明还涉及制备这些加成化合物的方法,该加成化合物作为用于有机和无机颜料以及有机和水性体系中的填料的分散剂和分散稳定剂的应用,以及用于并入液体体系中的粉末或纤维形式的固体,所述固体涂布有此种分散剂。本发明的主题由独立权利要求而显而易见。从属权利要求涉及本发明的有利的实施方式。
存在于溶液或液态分散体中的润湿剂降低表面张力或界面张力,并因此提高该液体的润湿能力。在许多情况下,其仅以此方式通过润湿剂使表面润湿成为可能。
分散剂一般适合于使粘结剂、漆料、颜料浆、塑料和塑料混合物、粘合剂和密封剂中的颗粒状固体稳定,以便降低此类体系的粘度,而且改善流动性。使用分散稳定剂以便使已产生的分散体稳定。
为了能够将固体引入液体介质,需要高机械力。通常使用分散剂来降低分散力并将颗粒状固体解絮凝所需的进入体系的能量总输入最小化,并因此还使分散时间减到最少。此类分散剂是阴离子、阳离子和/或中性结构体的表面活性物质。这些物质以较少的量直接涂覆至固体,或添加到分散介质中。应当记住,即使在凝聚为一次粒子的固体完全解絮凝之后(在分散操作之后),也可能存在再凝聚的情况,从而完全或部分地使分散操作徒劳无功。不当的分散和/或再凝聚的一般后果是不良作用,例如液体体系中的粘度增加、漆料和涂料中的阴影偏移和光泽度损失、以及塑料中的机械强度和材料同质性的降低。
实践中,多种类型的化合物适合作为润湿剂和分散剂。其原因具体在于存在大量不同的体系,该体系具体基于与待分散的不同颗粒(例如颜料、填料以及纤维)组合的不同种类的粘结剂。作为润湿剂和分散剂广泛应用的一类物质是含侧链的聚合物,其包含由聚乙烯亚胺组成的核。此处的侧链可经由化学键与聚乙烯亚胺核连接,例如EP 1593700和US8268957中所描述的那样;备选的可能是聚乙烯亚胺核的成盐,其中侧链携带酸基。例如,EP0893155中描述了这些化合物。
在上述专利申请中描述的以及针对分散剂的制备而描述的聚胺为具有C2~C4的短亚烷基桥接基团的直链或支化的聚胺,例如聚乙烯亚胺。用这些聚胺生产的润湿剂和分散剂在核中具有高密度的胺锚固基团。这些基团(特别是在未成盐时)能够在酸催化漆料制剂的情况下中和酸催化剂,并且不利地影响固化反应。而且,仅存在少量技术上可行的脂肪族支化聚胺,并且因此仅有较小的可能来实现聚胺的构造、极性和胺密度方面的结构变化。
因此,相对于上述现有技术,本发明解决的问题在于提供改善的润湿剂和分散剂,其对经酸催化而固化的涂布材料具有较小的影响。另一目的是寻找聚乙烯亚胺的替代物作为润湿剂和分散剂的聚胺组分,该替代物能实现聚胺中更大的结构多样性,从而设定如与不同粘结剂的相容性等性质。
该问题的解决方案是一种含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐,所述聚合物能够通过多阶段合成获得,其中:
通过至少一种化合物P与至少一种胺A的反应制备中间体PA,所述化合物P包含:
2~6个对羟基和/或氨基有反应性的基团,并且
所述胺A包含:
(i)m=1~8个伯氨基和/或仲氨基,
(ii)n=0~5个羟基,和
(iii)l=0~5叔氨基,其中
(iv)m+n≥2,并且
(v)除了含有氮原子、氧原子和羟基之外,所述化合物A仅含有烃基,并且
所述中间体PA具有通式(I)的结构单元
其中,
X1=H或OH,
X2=CH2或C=O,和
X3=O或NH,
并且其中,
所述中间体PA:
(a)与对羟基和/或氨基有反应性的一种或多种组分S反应,从而生成含氨基的聚合物,和/或
(b)与至少一种内酯或与内酯的混合物在开环聚合中反应,从而生成含氨基的聚合物,
(c)并且所述中间体PA中最初存在的0~80%的所述伯氨基和仲氨基与一种或多种组分U反应,所述组分U选自羟基官能性丙烯酸酯和/或选自环氧乙烷和氧杂环丁烷的环状化合物、内酯和环状碳酸酯,所述反应通过引入羟基而进行,
其中,(a)、(b)和(c)的所述反应可相对彼此以任意所需组合和时序进行。
有用的是,化合物P包含2~6个、优选2~3个、且更优选2个对羟基和/或氨基有反应性的基团,有用的是,这些基团选自由丙烯酸酯、环氧化物、羧酸和羧酸衍生物(例如羧酸酯、羧酸氯和羧酸酐),其中,羧酸酯在羧酸衍生物组中是特别优选的。有用的是,P的数均分子量(Mn)的上限为1000,优选为600,更优选为300,并且非常优选为250。
优选的化合物A主要包含亚甲基基团–(CH2)n-,其中,有用的是n为1~6,优选为2~3,并且更优选为2。A包含至少1个、优选2个、且更优选3~5个氨基。氨基的最大数量是8,优选6,更优选5。有用的是,A的数均分子量(Mn)的上限为2000,优选为1000,更优选为600,非常优选为300,并且特别优选为250。
具体而言,适宜的含胺化合物A的实例为:脂肪族、脂环族、脂肪族-脂环族混合、芳香族和/或芳脂族二胺和/或聚胺,或包含这些胺中的两种以上的混合物。其实例是:乙二胺,1,2-二氨基丙烷和1,3-二氨基丙烷,1,4-二氨基丁烷,六亚甲基二胺,二亚乙基三胺(DETA),三亚乙基四胺(TETA),四亚乙基五胺(TEPA),五亚乙基六胺,六亚乙基七胺,及高级同系物,通式NH2-(C2H4NH)n-C2H4-NH2(其中n<7)的高级直链缩合物,二亚丙基三胺、二(六亚甲基)三胺,3-(2-氨基乙基)氨基丙胺,N,N-二(3-氨基丙基)甲胺,四甲基亚氨基二丙胺,N,N-二甲基二亚丙基三胺,二(3-二甲基氨基丙基)胺,和N,N’-二(3-氨基丙基)亚乙基二胺,三(3-氨基丙基)胺,三(2-氨基乙基)胺;其它实例是:异佛尔酮二胺,来自Croda的Priamin1074,4,4’-二氨基-二苯基甲烷,1,3-二甲苯二胺和1,4-二甲苯二胺,4,4’-二氨基二环己基甲烷,1,4-二(氨基甲基)环己烷,基于聚氧化烯的二胺和/或聚胺,例如具有氨基的低分子量聚醚,例如由Huntsman销售的商品名为聚氧烯烃胺的下列型号:D-230、D-400、D-2000、XTJ-510、XTJ-500、XTJ-501、XTJ-502、XTJ-504(Jeffamin EDR 148)、HK-511、T-403、XTJ-509和T-5000。
含胺化合物A除伯胺或仲胺之外,还包括对酯有反应性的其它基团,例如伯胺或仲胺和/或醇,该含胺化合物A的实例是:携带三个伯氨基或仲氨基的化合物,例如二亚乙基三胺;以及包含伯氨基和对所述酯有反应性的至少一个其它基团的胺,或者包含仲氨基和对所述酯有反应性的至少两个其它基团的胺,例如单乙醇胺、2-氨基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、氨基乙基乙醇胺、2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖壳糖胺以及二乙醇胺。
作为组分A,同样可以使用这些化合物的混合物。
聚胺PA可通过各种合成途径制备。
选项1:
根据此合成途径,聚胺PA通过组分P与组分A的反应而构造。聚胺PA通过以下一种反应构造,其中构造单元CGh(h=2~8)在胺A和组分P的反应期间使用或形成。构造单元CGh具有至少一个羧酸酯基C’和对羧酸酯基C’有反应性的至少两个基团G’;如果这些反应性基团G’中的一个不是胺,则构造单元CGh在结构中还至少包含叔胺。
例如,Gao和Yan于Prog.Polym.Sci.29(2004)183-275中第208-212页的第3.4章节描述了选项1中提及的支化聚胺的构造理论。
分子CGh可通过组分P(针对选项1,选自烯属不饱和酯化合物,其中C=C双键和酯的羰基双键共轭)与胺A的反应构造,所述胺A选自二胺或胺的组,其包含伯氨或仲胺和2~7个对酯有反应性的其它基团,例如伯胺或仲胺和/或醇。支化聚胺的获得途径描述于例如CN02111578.8、WO2011/076785和WO2012/175622中,在WO2011/076785和WO2012/175622中,针对组分P仅描述了具有多个酯基的α,β-不饱和酯的使用。
选项1的组分P(选自烯属不饱和酯化合物,其中C=C双键和酯的羰基双键共轭)的实例为:丙烯酸烷基酯,例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己酯和丙烯酸十二烷基酯;
短链醚的单丙烯酸酯,例如,丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸甲氧基乙氧基乙酯、丙烯酸1-丁氧基丙酯、丙烯酸环己氧基甲酯、丙烯酸甲氧基甲氧基乙酯、丙烯酸苄氧基甲酯、丙烯酸呋喃酯、丙烯酸2-丁氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸烯丙氧基甲酯、丙烯酸1-乙氧基丁酯、丙烯酸1-乙氧基乙酯、丙烯酸乙氧基甲酯;
马来酸二酯,例如,马来酸二甲酯、马来酸二乙酯和马来酸二丁酯;
富马酸二酯,例如,富马酸二甲酯、富马酸二乙酯和富马酸二丁酯;
衣康酸酯,例如,衣康酸二甲酯和衣康酸二乙酯。
作为选项1的组分P,同样可以使用这些化合物的混合物。
选项1中优选的组分P是选自丙烯酸酯的化合物;更优选是短链丙烯酸烷基酯,并且特别优选的是丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。
有用的是,组分P和胺A以1:0.5~1:3的摩尔比使用,优选为1:0.8~1:2,更优选为1:1~1:1.7,非常优选为1:1.01~1:1.5。
选项1中的聚胺PA的大小可通过以下因素控制:
1)例如,反应条件(例如溶剂的选择)的变化
2)胺A与组分P的摩尔比
例如,选项1中聚胺PA的构造分两个步骤进行。在第一步骤中,制备CGh构造单元。CGh构造单元通过伯氨基或仲氨基对C=C双键(其与酯的羰基双键共轭)的Michael加成而构造。有用的是,这些反应在0℃~100℃的温度范围内进行,优选10℃~80℃,更优选15℃~50℃。Michael加成可在没有溶剂的情况下进行,也可在适当的极性和非极性溶剂中进行。适宜的溶剂是反应物和反应产物至少部分可溶的溶剂。这些溶剂可留在产物中或被移除。在要移除溶剂的情况中,有用的是采用挥发性溶剂。例如,在合成或施用的后续过程中,可通过蒸馏容易地移除水和低分子量醇,例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇。
Michael加成反应的监测、包括监测C=C双键(其与酯的羰基双键共轭)的转化,可通过NMR测量完成。
Michael加成的产物随后经历缩聚以形成聚胺PA。有用的是,这些反应在50℃~180℃的温度范围内发生,优选70℃~160℃,更优选80℃~150℃。从反应混合物中移除在羧酸酯裂解时形成的醇以及可选使用的溶剂。在选择水作为溶剂时,所得聚胺的大小将低于诸如在醇溶剂中或不存在溶剂的情况,原因部分在于存在酯向羧酸的转化,并且羧酸与氨基形成盐。
例如,在用于缩聚的CGh构造单元包含不具备对酯有反应性的胺基团的化合物时,则缩聚利用催化剂进行,该催化剂例如钛酸四丁酯、丁氧基锆、丙氧基锆或乙酰丙酮锆。文献中描述了这些结构利用各种催化剂来构造,该催化剂例如对甲苯磺酸(X.Wang,X.Yuan,T.Qiang,X.Chen,e-Polymers 2009,115,1-15)或乙酸锌以及钛酸四丁酯(C.Gao等,Biomacromolecules 2003,4,704-712)。
缩聚可在核分子加成或不加成的情况下进行。核分子的实例是适合作为胺A的氨或胺。优选的胺是包含2~3个伯氨基的化合物,例如三(2-氨基乙基)胺和三(3-氨基丙基)胺。在利用催化剂进行缩聚时,含羟基的化合物也适合作为核分子。这些化合物一般包含1~6个羟基。含羟基的核分子的实例是1,1,1-三羟甲基丙烷、三乙醇胺、甘油、双甘油、三甘油、1,3,5-三-(2-羟乙基)氰尿酸和山梨醇。
此处的聚胺PA的大小可通过核分子与CGh构造单元的摩尔比来控制。
选项2:
除了通过选项1中的一步缩聚制备的聚胺PA之外,聚胺PA可同样从相同的组分A和P开始通过逐步合成而以壳形式构造。出于此目的,与选项1相反,在两个交替阶段的合成工序中交替使用过量的组分A和P,并将各阶段后的过量物质通过蒸馏移除。例如,已在D.A.Tomalia等的Polymer Journal 1985,17,117-132和US 4568737中描述了枝状聚酰胺-胺(polyamidoamine)的逐步构造。
在此情况中,例如,通过两阶段合成工序从氨或从胺A(例如乙二胺)开始制备枝状聚胺PA。合成的第一阶段包括胺核与作为组分P的过量丙烯酸烷基酯(例如丙烯酸甲酯)通过例如Michael加成完全反应,并移除未反应的丙烯酸烷基酯。第二阶段包括所得酯与作为组分A的过量二胺(例如乙二胺)完全反应,并且移除所用的过量二胺。这两个阶段的重复工序逐步构成聚胺PA。
具体而言,选项2中适宜的含胺化合物的实例为:脂肪族、脂环族、脂肪族-脂环族混合、芳香族和/或芳脂族二胺,或包含这些二胺中的两种以上的混合物。其实例为乙二胺、1,2-二氨基丙烷和1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷和1,6-六亚甲基二胺。
选项2中优选的组分A是相对易挥发的二胺,因为它们更容易移除。特别优选乙二胺和1,2-二氨基丙烷和1,3-二氨基丙烷。
选项2中组分P(选自烯属不饱和酯化合物的组,其中C=C双键和酯的羰基双键共轭)的实例为丙烯酸烷基酯,例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸环己酯。作为选择2中的组分P,同样可以使用这些化合物的混合物。
选项2中优选的组分P是相对易挥发的丙烯酸酯,因为它们更容易移除。特别优选丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。
选项3:
通过含胺化合物A与化合物P的反应制备聚胺PA,所述化合物P包含2~6个对氨基有反应性的基团,并且选自丙烯酸酯和/或环氧化物。还可以采用具有环氧基团和丙烯酸基团的化合物,例如缩水甘油丙烯酸酯。A的部分氨基也可与单官能性丙烯酸酯和/或环氧化物反应。这些单官能性化合物在各情况中一般包含总计6~70个碳原子。
数量小于6的碳原子经常引起过大的极性,而超过70个碳原子通常不利于普遍的相容性。
有用的是,这些反应在20℃~140℃的温度范围内进行,优选不超过120℃,更优选不超过100℃。
在与环氧化物的反应中,形成仲醇羟基以及在反应中涉及的氮原子上的仲氨基或叔氨基。
多官能性丙烯酸酯的实例是:
二、三或四官能性聚酯、聚醚、聚醚/酯、聚氨酯或环氧丙烯酸酯,单、二、三或聚亚烷基二醇二丙烯酸酯,例如,单、二、三或聚乙二醇二丙烯酸酯,单、二、三或聚丙二醇二丙烯酸酯,丁二醇二丙烯酸酯,1,6-己二醇二丙烯酸酯,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,新戊二醇丙烯氧基二丙烯酸酯,三环癸二醇二丙烯酸酯,丙三醇二丙烯酸酯,丙三醇三丙烯酸酯,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯,季戊四醇三丙烯酸酯,二季戊四醇五丙烯酸酯。
多官能性环氧化物的实例是:
单、二、三或聚亚烷基二醇二缩水甘油醚,例如:单、二、三或聚乙二醇二缩水甘油醚,丙二醇二缩水甘油醚,单、二、三或聚丙二醇二缩水甘油醚,1,4-丁二醇二缩水甘油醚,1,6-己二醇二缩水甘油醚,环己烷二甲醇二缩水甘油醚,新戊二醇二缩水甘油醚,丙三醇三缩水甘油醚,二、三或聚丙三醇三缩水甘油醚,三羟甲基丙烷三缩水甘油醚,季戊四醇四缩水甘油醚,二季戊四醇五缩水甘油醚。
单官能性丙烯酸酯的实例是丙烯酸烷基酯,例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸环己酯和丙烯酸十二烷基酯;
短链醚的单丙烯酸酯,例如,丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸甲氧基乙氧基乙酯、丙烯酸1-丁氧基丙酯、丙烯酸环己氧基甲酯、丙烯酸甲氧基甲氧基乙酯、丙烯酸苄氧基甲酯、丙烯酸呋喃酯、丙烯酸2-丁氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸烯丙氧基甲酯、丙烯酸1-乙氧基丁酯、丙烯酸1-乙氧基乙酯、丙烯酸乙氧基甲酯。
合适的单官能性环氧化物是,例如,脂肪族、脂环族和/或芳香族缩水甘油醚,例如C1-C20烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、萘基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、C12-C14缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、2,3-环氧丙基新癸酸酯( E10,ResolutionPerformance Products)。
本发明的聚合物PAS通过以下一种工序制备,其中聚胺PA:
(a)与对羟基和/或氨基有反应性的一种或多种组分S反应,从而生成含氨基的聚合物,和/或
(b)与至少一种内酯或与内酯的混合物在开环聚合中反应,从而生成含氨基的聚合物,
(c)并且所述中间体PA中最初存在的0~80%的所述伯氨基和仲氨基与一种或多种组分U反应,所述组分U选自羟基官能性丙烯酸酯和/或选自环氧乙烷和氧杂环丁烷的环状化合物、内酯和环状碳酸酯,所述反应通过引入羟基而进行,
其中,(a)、(b)和(c)的反应可相对彼此以任意所需组合和时序进行。
此处,聚胺PA可与下面指出的一种或多种反应性组分S进行反应。聚胺PA还可与下面指出的一种或多种反应性组分U进行反应。
组分S以及可选的U的使用量使得通常至少10%、有利的是至少25%、优选至少50%、更优选至少70%且非常优选所有的最初存在于中间体PA中的反应性基团发生反应。
组分U包括
a)羟基官能性丙烯酸酯
合适的羟基官能性丙烯酸酯为,例如,丙烯酸2-羟乙酯,丙烯酸2-羟丙酯,丙烯酸2-羟丁酯,丙烯酸2-(2-羟乙氧基)乙酯,丙烯酸2-羟基-3-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙氧基]丙酯,丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯,聚乙二醇丙烯酸酯,例如,以商品名由NOF销售的型号AE-90、AE-200和AE-400,聚丙二醇丙烯酸酯,例如,以商品名由NOF销售的型号AP-150、AP-400和AP-550,以及内酯改性丙烯酸羟乙酯,例如,以商品名Placcel由DAICEL Corporation销售的型号FA。
b)氧杂环丙烷和/或氧杂环丁烷
适宜的氧杂环丙烷为,例如,脂肪族、脂环族和/或芳香族缩水甘油醚,例如C1-C20烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、萘基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、C12-C14缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、或2,3-环氧丙基新癸酸酯( E10,Resolution Performance Products)。优选单官能性环氧化物。与环氧化物的反应产生仲醇羟基以及在反应中涉及的氮原子上的仲氨基或叔氨基。
适宜的氧杂环丁烷为,例如,3-乙基-3-(苯氧甲基)氧杂环丁烷和3-乙基-3-(羟甲基)氧杂环丁烷。
c)内酯
适宜的内酯为,例如,丙内酯、戊内酯、丁内酯、己内酯和/或具有取代基的内酯。优选的内酯是ε-己内酯和δ-戊内酯。
d)环状碳酸酯
适宜的环状亚烷基碳酸酯是那些具有5元环或6元环的环状亚烷基碳酸酯,其可可选地具有取代基。适宜的取代基是具有至多30个碳原子的脂肪族、脂环族和/或芳香族基团。适宜的环状碳酸酯为,例如,碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甘油酯、5-甲基-5-丙基三亚甲基碳酸酯、三亚甲基碳酸酯、4-甲基三亚甲基碳酸酯、5-甲基三亚甲基碳酸酯、5,5-二甲基三亚甲基碳酸酯或5,5-二乙基三亚甲基碳酸酯。
作为组分U,同样可以使用这些化合物的混合物。
组分S包括
a)通式(II)的异氰酸酯加成物
Y-O-CO-NH-R1-NCO (II)
其中,R1是相同或不同的,并且由包含6~20个碳原子的饱和或不饱和、支化或未支化的有机基团表示。
通式(II)的组分S的反应需要伯氨基和/或仲氨基和/或醇基的存在。
b)通式(III)的脲二酮化合物
其中,R1是相同或不同的,并且由包含6~20个碳原子的饱和或不饱和、支化或未支化的有机基团表示。
通式(III)的组分S的反应需要伯氨基和/或仲氨基的存在。
c)通式(IV)的丙烯酸酯
H2C=CH-COO-Y(IV)
通式(IV)的组分S的反应需要伯氨基和/或仲氨基的存在。
d)选自通式(VII)的磺酸、羧酸和磷酸酯的酸。
优选的是通式(V)的羧酸和通式(VI)的磷酸酯
(HOOC)p-Y(X1)r(V) (OH)3-vPO(O-Y(X1)r)v(VI) Y-SO2-OH(VII)
其中,p=1~3,r=1~5,X1=H或OH,并且v=1或2。
通式(V)的组分S的反应需要伯氨基和/或仲氨基和/或叔氨基和/或醇基的存在。
通式(VI)的组分S的反应需要伯氨基和/或仲氨基和/或叔氨基的存在。
通式(VII)的组分S的反应需要伯氨基和/或仲氨基的存在。
构造侧链的另一选择是聚胺PA或改性聚胺PA与内酯(例如丙内酯、戊内酯、丁内酯、己内酯和/或具有取代基的内酯)通过开环聚合的反应,例如稍后在下文中关于单官能性聚酯合成的内容中所描述。同样地,可以使用不同内酯的混合物。
此处和下文中的改性聚胺PA是指能够通过反应(a)、(b)和(c)中的一个或多个而由PA获得的聚胺,并且其仍包含反应性基团,例如伯胺和/或仲胺和/或羟基。
通常,Y包含至少一个聚醚基团、聚酯基团、烃基团和/或聚硅氧烷基团。
Y经常包含总计1~450个醚氧原子,优选地存在于含醚氧原子并源自于聚四氢呋喃、聚氧杂环丁烷和/或聚氧杂环丙烷的基团中。
一般地,Y包含总计3~400个醚氧原子,其中至少50摩尔%且优选至少80摩尔%的醚氧原子存在于环氧乙烷和/或环氧丙烷结构单元中。
用于本发明方法的醇Y-OH可具有额外的杂原子,例如O、S、Si和/或N,和/或可包含醚、聚氨酯、碳酸酯、酰胺、脲和/或酯基团。在基团Y中,氢可选地被卤素(例如,氟和/或氯)取代。基团Y可携带其它基团,例如C=C双键,其在加成产物的形成中表现为惰性。可存在的酯、醚、聚氨酯、碳酸酯和/或硅氧烷基团可采取嵌段结构(例如,聚(环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷-嵌段-ε-己内酯)),或者可形成梯度,或可无规排列。
1)关于可存在于Y中的醚基或聚醚:
作为Y-OH,可以使用单羟基聚醚。这些可通过上面作为Y-OH描述的化合物的烷氧基化制备,Y-OH例如,链烷醇;环链烷醇;具有环氧烷烃(例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯)的酚;脂肪族或芳香族缩水甘油醚,例如,异丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚。还可以使用这些原料的混合物。在混合聚醚的情况中,其可无规地、以梯度形式或以嵌段排列。这些聚醚的数均分子量(Mn)经常为约100g/mol~25000g/mol,特别经常为150g/mol~15000g/mol,并且特别典型为200g/mol~10000g/mol。优选的聚醚是那些基于环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物的聚醚。
实例为羟基官能性乙烯基化合物,例如羟丁基乙烯基醚;单羟基官能性聚氧化烯一元醇,例如烯丙基聚醚(例如来自Clariant AG的Polyglykol A 350、Polyglykol A 500、Polyglykol A 1100、Polyglykol A 11-4、Polyglykol A 20-10或Polyglykol A 20-20或来自BASF AG的 A 010 R、 A 11 RE、 A 13 R、 A 22 R或 A 23R),乙烯基聚醚(例如来自Clariant AG的Polyglykol V 500、Polyglykol V1100或Polyglykol V 5500),甲醇引发的聚氧乙烯一元醇(例如来自BASF AG的 A350 E、 A 500 E、 A 750 E、 A 1020 E、 A 2000 E或 A 5010 E),醇引发的聚氧丙烯一元醇(例如来自Clariant AG的Polyglykol B01/20、Polyglykol B01/40、Polyglykol B01/80、Polyglykol B01/120或Polyglykol B01/240或来自BASF AG的 A 1350 P或 A 2000 P)以及使用不同脂肪醇引发的且具有不同烷氧基化程度的聚烷氧基化物(来自BASF AG的已知商品名 A、 AT、 AO、 TO、 XP、 XL、 AP和 ON)。优选使用下述聚氧化烯一元醇,其包含氧化乙烯和/或氧化丙烯和/或氧化丁烯基团,并可选地由氧化苯乙烯进行改性。特别优选的是使用聚氧化烯一元醇(例如来自Clariant AG的Polyglykol B 11/50、Polyglykol B 11/70、Polyglykol B 11/100、Polyglykol B 11/150、Polyglykol B 11/300或Polyglykol B 11/700,来自BASF AG的 A 1000 PE、 A 1320 PE或 A 2000 PE,或来自DOW Chemicals的Terralox WA 110),这些物质是丁醇引发的由氧化乙烯和氧化丙烯组成的且具有OH端基的聚氧化烯。
2)关于可存在于Y中的烃基团:
烃基团优选地采用以下形式:芳基基团、支化或未支化的烷基芳基基团、芳烷基基团和/或无环或环状的支化或未支化的烷基基团。还可以使用这些化合物的混合物,即,至少两种不同的化合物Y-(OH)。脂肪族或芳脂族化合物Y-(OH)可以是直链或支化,饱和或不饱和的。优选饱和的物质。
具有烃基基团的Y-OH的实例为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙基己醇、癸醇、异十三醇、月桂醇、硬脂醇、异冰片醇、苄醇、炔丙醇、油醇、亚油醇、羰基合成醇、新戊醇、环己醇、脂肪醇、烷基酚、烷基萘酚和苯乙醇。
此外,Y-OH可以是聚烯烃一元醇(monool),例如未氢化、部分氢化和/或完全氢化的聚丁二烯,未氢化、部分氢化和/或完全氢化的聚异戊二烯,聚异丁烯,聚丙烯或乙烯/丁烯共聚物。这些化合物是已知的。例如,US 6875897中描述了羟基官能性聚异丁烯的获取途径。
3)关于可存在于Y中的酯基或聚酯:
作为Y-OH,还可以使用单羟基单酯和单羟基聚酯。
羟基官能性丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯(例如丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丁酯)是合适的单羟基单酯的实例。
聚酯可通过以下方式制备:例如,二羧酸及其诸如酐、酰氯或二烷基酯(例如,二甲基酯或二乙基酯)等可酯化的衍生物通过与二醇以及与单官能性、二官能性或三官能性起始组分反应而进行反应。可在需要时通过使用适当化学计量的单羟基化合物抑制二羟基聚酯的形成。酯化可在本体中进行,或者通过在共沸剂存在下的共沸酯化进行。二羧酸的实例为琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、庚二酸、邻苯二甲酸或二聚脂肪酸及其异构体,以及氢化产物。相应的二醇的实例为:乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、顺-1,2-环己烷二甲醇、反-1,2-环己烷二甲醇以及基于乙二醇和/或丙二醇的聚二醇。
用作Y-OH的优选聚酯是能够通过一种或多种可选具有烷基取代基的羟基羧酸的缩聚和/或相应的内酯(如丙内酯、戊内酯、丁内酯、己内酯和/或具有取代基的内酯)利用单羟基引发成分的开环聚合而获得的那些(如US-A-4 647 647中所述)。它们优选地具有150g/mol~5000g/mol的数均分子量(Mn)。作为引发成分,原则上可以使用作为Y-OH列出的所有其他化合物。在每一种情况中,还可以使用上述化合物的混合物。内酯聚合通过已知方法进行,通过例如钛酸盐、对甲苯磺酸或二月桂酸二丁基锡在约70℃~180℃的温度下引发。特别优选基于ε-己内酯的聚酯,其可选地与δ-戊内酯组合。
4)关于可存在于Y中的聚碳酸酯:
基团Y还可包含碳酸酯基团,如通过与开链和/或环状碳酸酯的已知反应而获得的碳酸酯基团。例如,碳酸酯改性的线性聚酯或聚碳酸酯二醇是适宜的,如聚氨酯制备中使用的那些。实例在US 4101529中有所描述。合适的碳酸酯例如是脂肪族、脂环族、芳脂族和/或芳香族的碳酸酯,如碳酸二烷基酯,例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸二苯酯,邻苯二酚碳酸酯或环状亚烷基碳酸酯。特别适宜的是具有5元环或6元环的环状亚烷基碳酸酯,其可选地还可以具有取代基。优选的取代基是具有可至多为30个碳原子的脂肪族、脂环族和/或芳香族基团。适宜的环状亚烷基碳酸酯的实例是碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甘油酯、三亚甲基碳酸酯、4-甲基三亚甲基碳酸酯、5-甲基三亚甲基碳酸酯、5,5-二甲基三亚甲基碳酸酯、5,5-二乙基三亚甲基碳酸酯或5-甲基-5-丙基三亚甲基碳酸酯。
5)关于可存在于Y中的聚噁唑啉:
羟基官能性聚-2-烷基-2-噁唑啉或聚-2-烷基-2-噁嗪也可作为Y-OH起作用。优选地使用单羟基官能性化合物。聚-2-烷基-2-噁唑啉或聚-2-烷基-2-噁嗪通过利用诸如对甲苯磺酸、甲基苯磺酸甲酯或三氟甲磺酸甲酯等引发剂的2-烷基-2-噁唑啉或2-烷基-2-噁嗪的阳离子开环聚合得到。得自活性阳离子聚合机制的噁唑啉鎓或噁嗪鎓端基通过碱水解经由氨基酯端基可转化为更稳定的羟基酰胺。制备单羟基官能性聚-2-烷基-2-噁唑啉或聚-2-烷基-2-噁嗪的另一种替代性途径是以三氟甲烷磺酸2-(4-羟基苯基)-N-甲基-2-噁唑啉鎓作为引发物的聚合(A.Gro,G.Maier,O.Nuyken,Macromol.Chem.Phys.197,2811-2826(1996))。通过选择烷基取代基,可以控制相容性:例如,聚-2-乙基-2-噁唑啉的水溶性使其适于高极性体系,而聚-2-月桂基-2-噁唑啉例如与非极性系统相容。当形成2-乙基-2-噁唑啉和2-月桂基-2-噁唑啉的嵌段共聚物时,聚合物显著地具有特别宽泛的相容性。该聚-2-烷基-2-噁唑啉或聚-2-烷基-2-噁嗪通常具有的数均分子量Mn为300g/mol~20000g/mol,优选为500g/mol~10000g/mol。除此之外,还可以使用不用类型的2-噁唑啉,其可能具有其它官能团。此种物质的实例为相应的脂肪酸类2-噁唑啉。
6)关于可存在于Y中的烯属不饱和化合物的OH官能性聚合物:
作为Y-OH,还可以使用不携带OH官能团的烯属不饱和单体的OH官能性聚合物。OH官能团可通过引发剂或链转移剂以已知方式引入。此类化合物已经在本技术领域中用于制备其它分散剂,例如描述于US-A-4 032 698或EP 318 999中。这些聚丙烯酸酯通常具有的数均分子量(Mn)通常为300g/mol~20000g/mol,优选地通常为500g/mol~10000g/mol。它们可以排列为嵌段结构或者无规排列或者可形成梯度。
烯属不饱和单体的实例为具有1~22个C原子的直链、支化或脂环族醇的(甲基)丙烯酸烷基酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯和(甲基)丙烯酸叔丁酯;(甲基)丙烯酸芳基酯,例如甲基丙烯酸苄酯或丙烯酸苯酯(其中芳基基团在各情况中可以未经取代或至多经取代4次),例如甲基丙烯酸4-硝基苯酯;具有5~80个C原子的醚、聚乙二醇、聚丙二醇或混合的聚乙二醇/聚丙二醇的单(甲基)丙烯酸酯,例如甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸甲氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-丁氧基丙酯、甲基丙烯酸环己氧基甲酯、甲基丙烯酸甲氧基甲氧基乙酯、甲基丙烯酸苄氧基甲酯、甲基丙烯酸呋喃酯、甲基丙烯酸2-丁氧基乙酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸烯丙氧基甲酯、甲基丙烯酸1-乙氧基丁酯、甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸乙氧基甲酯、聚(乙二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸、聚(丙二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸;(甲基)丙烯酸氨基烷基酯,例如(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、氯化甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯和(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基丙酯;卤代醇的(甲基)丙烯酸酯,例如具有6~20个C原子的(甲基)丙烯酸全氟烷基酯;苯乙烯和取代的苯乙烯,例如4-甲基苯乙烯;甲基丙烯腈和丙烯腈;
烯属不饱和杂环化合物,例如,4-乙烯吡啶和1-[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]-2-咪唑烷酮;
具有1~20个C原子的羧酸的乙烯基酯,例如乙酸乙烯酯;
包含具有1~22个C原子的直链、支化或脂环族烷基的马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺和N取代的马来酰亚胺,例如N-乙基马来酰亚胺和N-辛基马来酰亚胺;(甲基)丙烯酰胺;包含具有1~22个C原子的直链、支化或脂环族烷基的N-烷基-和N,N-二烷基取代的丙烯酰胺,例如N-(叔丁基)丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺;
优选的非OH官能性单体为(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯和苯乙烯。
7)关于可存在于Y中的聚硅氧烷:
作为Y-OH,还可以使用单羟基官能性聚硅氧烷。所述聚硅氧烷可通过以下通式描述:
其中,
T=C1-C14亚烷基,
RK=由具有1~6个碳原子的氧化亚烷基构成的未支化的聚醚基团,和/或具有130g/mol~2700g/mol的数均分子量(Mn)的脂肪族和/或脂环族和/或芳香族聚酯基团,
R13和R14在各情况中独立地由C1-C14烷基、芳基或芳烷基、-O(C1-C14烷基、芳基或芳烷基)、-OCO(C1-C14烷基、芳基或芳烷基)、-O-CO-O(C1-C14烷基、芳基或芳烷基)、-OSO2(C1-C14烷基、芳基或芳烷基)、-H、-Cl、-F、-OH、-R、-RK表示,
R15=C1-C14烷基、芳基或芳烷基,
R16=由支化聚缩水甘油基组成或包含支化聚缩水甘油基的多羟基官能性支化聚缩水甘油聚醚基团,
A=0~20,优选1~15,更优选1~8,
B=2~300,优选10~200,更优选15~100,并且
C=0~20,优选1~15,更优选1~8,
并且如果C=0,则R14=R16和/或R13=R16。如果存在单元–[SiR15(Z-R16)]-O-,即,如果C至少是1,则R13和R14可能不同于R16。
所述聚硅氧烷基团还可以有机改性的聚硅氧烷基团的形式存在。
通式(II)的异氰酸酯加成物通过Y-OH与二异氰酸酯R1(NCO)2反应而合成,所述二异氰酸酯R1(NCO)2含有反应性不同的NCO基团,所述二异氰酸酯R1(NCO)2相对于羟基组分Y-OH以至少等摩尔比或过量地使用。如果过量使用二异氰酸酯R1(NCO)2,则必须在反应后将其移除。例如,蒸馏适合于此目的。
就优选仅恰好一个二异氰酸酯的NCO基团与Y-OH反应而言,使用摩尔过量的含反应性不同的NCO基团的二异氰酸酯R1(NCO)2导致了更高的选择性。二异氰酸酯的摩尔过量越大,则针对制备异氰酸酯加成物(II)的选择性一般越高。因其过量使用而获得的未反应的二异氰酸酯相应地从反应混合物中至少部分地(尽可能彻底)移除,原因在于,在与聚胺PA或与改性聚胺PA进一步反应的情况中,此二异氰酸酯导致了发生不期望的交联的高分子量产物。例如,WO 2012/175159或EP 1048681中描述了此类异氰酸酯加成物(II)的合成。
根据各个反应参与物的反应性,异氰酸酯加成可在这类反应惯用的温度范围内(室温至约150℃、优选至100℃、更优选至70℃)进行。出于加速和减少副反应的目的,可以使用已知和惯用的催化剂,例如叔胺、三乙胺、二甲基环己胺、N-甲基吗啉、N,N'-二甲基哌嗪、2-(二甲基氨基乙氧基)乙醇和二氮杂双环[2.2.2]辛烷等,以及特别是,有机金属化合物,例如钛酸酯(titanic ester);铁化合物,例如乙酰丙酮铁(III);锡化合物,例如二乙酸锡、二辛酸锡、二月桂酸锡;或脂肪族羧酸的二烷基锡盐的二烷基衍生物,例如二乙酸二丁基锡或二月桂酸二丁基锡等。这些催化剂通常的用量为相对于每100重量份的聚异氰酸酯为0.0001重量份~0.1重量份。
根据粘度,反应可以在本体中进行,或在存在适宜的溶剂、溶剂混合物或其它适宜的载体介质时进行。适宜的溶剂或载体介质是在选定的反应条件下不具有反应性,或其对于反应参与物的反应性可忽略的所有那些物质,并且在这些物质中反应物和反应产物至少部分溶解。它们包括,例如,烃类,如甲苯、二甲苯、脂肪族和/或脂环族石油馏分;氯代烃类,如氯仿、三氯乙烷;环状醚或无环醚,如二氧六环、四氢呋喃、聚亚烷基二醇二烷基醚如二丙二醇二甲基醚;单羧酸、二羧酸或多羧酸的酯类,如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁内酯、2-甲基戊二酸二甲酯、三乙酸甘油酯;邻苯二甲酸酯或其它增塑剂;二羧酸或多羧酸的酯;C2~C4二羧酸的二烷基酯(称为“二元酯”);烷基二醇酯,如乙二醇乙酸酯、乙酸甲氧基丙酯;酮类,如甲基异丁基酮、环己酮、丙酮,酸性酰胺类,如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。
如EP 1 593 700中描述的,通过Y-OH与含脲二酮基的二异氰酸酯反应获得通式(III)的脲二酮化合物。
例如,EP 0795569中描述了含脲二酮的二异氰酸酯。这些脲二酮二异氰酸酯的制备描述于例如DE 1 670 720、EP 45995、EP 99 976、EP 1174428中,以及其中引用的文献中。含脲二酮的二异氰酸酯优选为1,4-二异氰酸丁烷、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2-甲基-1,5-二异氰酸戊烷、1,5-二异氰酸-2,2-二甲基戊烷、2,2,4-或2,4,4-三甲基-1,6-二异氰酸己烷、1,10-二异氰酸癸烷、1,3-和1,4-二异氰酸环己烷、1,3-和1,4-二(异氰酸甲基)环己烷、1-异氰酸-3,3,5-三甲基-5-异氰酸甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI)、4,4’-二异氰酸二环己基甲烷、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1-异氰酸-1-甲基-4(3)异氰酸甲基环己烷、二异氰酸甲基降冰片烷、以及1,3-和1,4-二(2-异氰酸丙-2-基)苯(TMXDI)的环状二聚产物,或此种二异氰酸酯的混合物。此处特别优选的含脲二酮的二异氰酸酯是六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI)的环状二聚产物。
在这个背景下,可使用所述用于合成异氰酸酯加合物(II)的催化剂或溶剂,并且所指出的温度范围是适用的。
通式(V)的化合物:
适宜的通式(V)的化合物包括,例如,通过二羧酸及其诸如酐、酰氯或二烷基酯(例如,二甲基酯或二乙基酯)等可酯化的衍生物与Y-OH或二醇以及单官能性羧酸的反应制备的那些化合物。可在需要时通过采用相应化学计量的单官能性羧酸抑制二羟基聚酯的形成。酯化可在本体中进行,或者通过共沸剂存在下的共沸酯化进行。例如,此类缩合反应在约50℃~250℃的温度下进行。
可相应使用的二羧酸的实例为琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、庚二酸、邻苯二甲酸或二聚脂肪酸及其异构体,以及它们的氢化产物。
可相应使用的二醇的实例为:乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、顺-1,2-环己烷二甲醇、反-1,2-环己烷二甲醇以及基于乙二醇和/或丙二醇的聚二醇。
相应地作为引发组分使用的单羧酸优选地具有1~42、更具体4~18、更优选8~14个碳原子,并且可以是饱和或不饱和的、脂肪族或芳香族的、直链的、支化的和/或环状的。
相应地,适宜的单羧酸的实例为硬脂酸、异硬脂酸、油酸、月桂酸和苯甲酸。其它适宜的酸为三级饱和单羧酸(也被称作Koch酸),例如2,2-二甲基丙酸、2,2-二甲基丁酸、2,2-二甲基戊酸、叔壬酸和新癸酸。作为商品,此类Koch酸还已知名为例如酸(Momentive)、新酸(neo acid)(Exxon)或CeKanoic酸(Kuhlmann)。适宜的实例为来自Momentive的酸5、6、9、10、913、1019。
通式(V)的化合物一般为聚酯化合物的形式,其在各情况中具有至少5个、优选在各情况中具有6~70个酯基。
酯基通常改善溶解性。
根据本发明的具体实施方式,式(V)的化合物还具有醚基。
式(V)的化合物优选地在各情况中具有恰好一个羧基,并且式(V)的化合物优选地在各情况中不含在与聚胺PA或改性聚胺PA的反应期间发生反应的其它官能团。
通常,所用的式(V)的化合物的至少50wt%、优选70wt%~100wt%以直链的、单羧基官能性聚酯的形式存在,其优选在各情况中的数均分子量(Mn)为500~10000,优选800~8000。
小于500或大于10000的数均分子量(Mn)经常会损害通用的相容性。
特别合适的聚酯是可通过一个或多个(可选地烷基取代的)羟基羧酸(例如蓖麻油酸或12-羟基硬脂酸)的缩聚和/或相应的内酯(例如丙内酯、戊内酯、己内酯)在单羧酸存在下的开环聚合获得的那些聚酯。内酯聚合通过已知方法进行,例如在约50℃~200℃的温度下用对甲苯磺酸或二月桂酸二丁基锡引发。特别优选基于ε-己内酯(可选地与δ-戊内酯组合)的聚酯。
通式(VI)的化合物:
通式(VI)的化合物是磷酸酯。有用的是,这些化合物可通过Y-OH的至少一个羟基(优选恰好一个羟基)与酯形成性磷化合物的反应而制备。式(VI)的化合物优选在各情况中具有恰好一个磷酸酯基团,并且式(VI)的化合物优选在各情况中不含在与聚胺PA或改性聚胺PA反应期间与胺基和/或羟基反应的其它官能团。
酯形成性磷化合物可理解为,可以通过与含羟基的化合物反应形成磷酸酯的化合物。可使用的酯形成性磷化合物的实例包括多磷酸、五氧化二磷、磷酰氯和乙酰磷酸酯。优选地使用多磷酸或五氧化二磷,更优选多磷酸。利用多磷酸主要形成单酯,而利用五氧化二磷主要形成单酯/二酯混合物。优选的是单酯。不同磷酸化组分的混合物也可以用于磷酸化反应。
酯形成性磷化合物与羟基化合物Y-OH的反应优选地在无溶剂的情况下于至多150℃(优选低于100℃)的温度下进行。作为另选,反应可在适当惰性溶剂(例如,乙酸甲氧基丙酯)的存在下进行。
期望的是,式(V)和(VI)的化合物具有单官能性以避免交联,所述交联通常导致受损的溶解性、较差的相容性、过大的粘性和/或极低的相容性。
聚胺PA或改性聚胺PA与异氰酸酯加合物(II)的反应在所述用于制备化合物(II)和(III)的条件下进行。化合物(II)的异氰酸酯基团与聚胺PA或改性聚胺PA的反应性基团的摩尔比为0.1:1~1:1。在此反应的背景下,聚胺PA或改性聚胺PA的反应性基团包括伯氨基和仲氨基以及醇基。
适用于聚胺PA或改性聚胺PA与脲二酮(III)的反应的条件与所述用于制备化合物(II)和(III)的条件相同。在优选反应机制的情况下,不使用催化剂,并且温度范围在室温和100℃之间。化合物(III)的脲二酮基团与聚胺PA或改性聚胺PA的反应性基团的摩尔比为0.1:1~1:1。在此反应的背景下,聚胺PA或改性聚胺PA的反应性基团包括伯氨基和仲氨基以及醇基。
丙烯酸酯(IV)的Michael加成在溶剂存在下或在本体中于室温至150℃、优选至150℃、更优选至70℃的温度下进行。
化合物(IV)的丙烯酸酯基团与聚胺PA或改性聚胺PA的反应性基团的摩尔比为0.1:1~1:1。在此反应的背景下,聚胺PA或改性聚胺PA的反应性基团被认为是伯氨基和仲氨基。
与通式(V)、(VI)和(VII)的化合物的反应:
通式(V)、(VI)和(VII)的化合物与聚胺PA或改性聚胺PA的反应在溶剂存在下或在本体中于室温至200℃、优选至150℃、更优选至120℃的温度下进行。
在聚胺PA或改性聚胺PA与式(V)化合物反应的情况下,根据反应机制可以成盐和/或成酰胺。成盐过程在式(V)化合物中的酸基和聚胺的伯氨基、仲氨基和叔氨基的氮原子之间于温和反应条件下进行。成酰胺过程仅可能在伯氨基和仲氨基的情况中发生,并且在比成盐更剧烈的反应条件(例如更高的温度和/或更长的时间)下伴随水的消除而进行。
成盐需要低于150℃的温度;经常使用120℃的温度,并且优选温度低于100℃的反应。相比之下,成酰胺伴随水的消除并在至少100℃的温度进行,经常在150℃或者甚至在至多200℃的温度进行。在这些反应中,还可以形成成盐产物和酰胺的混合物。
聚胺PA或改性聚胺PA与式(VI)和(VII)化合物的反应伴随成盐进行。
反应通常在聚胺与式(V)、(VI)和(VII)化合物的重量比为1:500~1:1、优选1:200~1:5、更优选1:100~10:1的情况下进行。低比例的聚胺经常导致在固体表面上的低水平吸附,而高比例的聚胺可通常暗示着较差的溶解性和难以处置。
在聚胺PA或改性聚胺PA存在下,(b)中描述的内酯聚合在所述用于制备聚酯Y-OH的条件下进行,其在约50℃~200℃的温度下通过例如对甲苯磺酸或二月桂酸二丁基锡进行催化。特别优选基于ε-己内酯(可选地与δ-戊内酯组合)的聚酯。
根据应用范围,用于合成的溶剂可保持在反应混合物中,或被全部或部分移除,并且可选地由其它溶剂或载体介质替换。所述溶剂可例如通过可选地在减压下蒸馏和/或经添加水而共沸地蒸馏而被全部或部分移除。作为另选,可通过以下方式分离活性物质:通过添加诸如脂肪族烃(例如己烷)等非溶剂进行沉淀,随后通过过滤移除,并可选地进行干燥。通过这些方法中的一种获得的活性物质可随后在适合于具体应用领域的溶剂中稀释,或可选地可以纯净物形式使用(例如在粉末涂料的情况中),或可施加至惰性载体。对于优选使用固体的应用,例如粉末涂料或某些塑料加工方法,还可通过其它已知方法将化合物转化为固体形式。此类方法的实例是微囊化、喷雾干燥、在固体载体(例如SiO2)上吸附、或者PGSS方法(气体饱和溶液造粒)。
本发明的聚合物可通过酸而部分或全部成盐。酸的实例为羧酸、磷酸、聚醚、聚酯或聚醚-聚酯嵌段共聚物的磷酸酯,以及磺酸。
此外,本发明化合物的叔胺可在酸(例如羧酸或磷酸及其酯)的存在下在与烷基卤化物(例如苄基氯,甲基碘)或环氧化物(例如氧化烯或缩水甘油醚)的烷基化反应中转化为相应的季铵盐。
可选地存在于本发明聚合物中的羟基可例如进一步与酯形成性磷化合物(例如多磷酸)反应以形成磷酸酯。
叔胺可用氧、过氧化合物(比如过羧酸)和过氧化氢转化为胺氧化物,并且胺氧化物可随后例如用酸(例如盐酸)额外地成盐。
本发明还涉及一种分散体,所述分散体包含分散介质以及分散的颗粒状固体,所述颗粒状固体优选地以无机填料的形式、和/或以有机或无机颜料的形式和/或以碳纳米管形式和/或以石墨烯形式存在,相对于分散体的总重量,其具有0.1wt%~10wt%、优选0.3wt%~4.5wt%的用作润湿剂和分散剂的本发明聚合物PAS。
本发明的分散体优选为液体油墨或涂布材料的形式,特别是作为涂料或清漆。
此外,本发明还涉及颗粒制剂,其包含30.0wt%~99.9wt%的颗粒状固体和0.1wt%~70.0wt%的本发明的聚合物PAS。
最后,本发明涉及本发明的聚合物PAS作为润湿剂和分散剂的应用。
本发明的聚合物PAS具体用于使用分散剂的已知领域,例如用于生产或处理涂料和清漆、印刷油墨、纸张涂料(paper coating)、皮革染料(leather colour)和纺织品染料(textile colour)、浆料、颜料浓缩物、陶瓷、化妆制剂,尤其是当这些产品包含诸如颜料和/或填料等固体时。
本发明的聚合物还可用于生产或处理基于合成的、半合成的或天然大分子物质的铸塑料和/或模塑料,该大分子物质例如聚氯乙烯、饱和的或不饱和的聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、环氧树脂、如聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃。相应的聚合物可用于生产例如铸塑料、PVC塑料溶胶、凝胶涂料、聚合物混凝土、印制电路板、工业涂料、木材和家具清漆、车用涂料、船舶涂料、防腐涂料、罐涂料和卷材涂料、装饰用涂料和建筑涂料。常用粘合剂的实例是基于聚氨酯、硝酸纤维素、乙酰丁酸纤维素、醇酸树脂、三聚氰胺、聚酯、氯化橡胶、环氧化物和丙烯酸酯的树脂。水基涂料的实例是,例如用于车身的阴极或阳极电沉积涂料。其它实例是抹灰、硅酸盐涂料、乳化涂料、基于可水稀释的醇酸树脂的水性涂料、醇酸树脂乳剂、混合体系、2组分体系、聚氨酯分散体和丙烯酸酯分散体。
本发明的聚合物PAS还特别适合用作制备固体浓缩物的分散剂,例如颜料浓缩物。出于此目的,例如,将聚合物PAS引入到诸如有机溶剂、增塑剂和/或水的载体介质中,并伴随搅拌添加用于分散的固体。这些浓缩物还可以包含粘合剂和/或其他助剂。然而,通过本发明的聚合物PAS,特别是可以生产稳定的、不含粘合剂的颜料浓缩物。利用所述聚合物还可以由颜料滤饼生产可流动的固体浓缩物。在此情况中,本发明的聚合物与滤饼(其还可包含有机溶剂、增塑剂和/或水)混合,并分散得到的混合物。可随后将以不同方式生产的固体浓缩物并入到各种底物中,例如醇酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂或环氧树脂。不过,颜料也可以直接分散在本发明的聚合物PAS中,而无需溶剂,然后尤其适合于为热塑性和热固性聚合物制品着色。
本发明的聚合物PAS还可有利地用于生产“非冲击”印刷工艺(例如“热喷墨”和“喷泡工艺”)的油墨。这些油墨可以为,例如,水性油墨制剂、溶剂型油墨制剂、用于UV应用的无溶剂或低溶剂油墨、以及蜡状油墨。
本发明的聚合物PAS还可有利地用于生产液晶显示器、液晶屏、色彩解析装置(colour resolution device)、传感器、等离子屏、基于SED(表面传导电子发射显示器)的显示器的滤色器和用于MLCC(多层陶瓷化合物)的滤色器。在此情况中,液体滤色器清漆(也称作彩色光阻剂)可例如通过众多涂覆工艺中的任意工艺(如旋涂和/或刮涂)或经由“非冲击式”印刷工艺(如喷墨工艺)进行涂覆。MLCC技术用于制造微芯片和印刷电路板。
本发明的聚合物PAS还可用于生产化妆制剂,例如化妆品、粉饼、唇膏、染发剂、面霜、指甲油和防晒产品。这些产品可以以常用形式存在,例如,W/O或O/W乳剂、溶液、凝胶、乳液、涂剂或喷雾剂。本发明的聚合物可以有利地用在用于生产这些制剂的分散体中。这些分散体可以包含在美容业中常用于这些目的的载体介质(例如水、蓖麻油或硅酮油)以及固体,例如有机和无机颜料,如二氧化钛或氧化铁。
最后,此类分散剂还可用于生产基材上的着色涂层,在此情况中,将着色的涂料涂覆至基材,并将涂覆在基材上的着色涂料烘烤或固化或者交联。
本发明的聚合物PAS可单独使用或与惯用粘合剂一起使用。在用于聚烯烃的情况中,例如,有利的是将作为载体材料的相应的低分子量聚烯烃与PAS一起使用。
本发明聚合物PAS的另一可能应用是生产粉末颗粒和/或纤维颗粒形式的分散性固体,更特别是分散性颜料或聚合物填料,在此情况中,所述颗粒涂布有PAS。此类有机和无机固体的涂布通过已知方式进行。在该情况中,溶剂或乳剂介质可以除去,也可保留在混合物中,以形成浆料。这些浆料是通常的市售品,并且还可以包含粘合剂部分以及另外的助剂和佐剂。特别地,在颜料的情况中,颜料表面的涂布可以在颜料的合成过程中或合成后,例如通过将PAS加入颜料悬浮液中而进行,或者在颜料调节期间或之后发生。以此方式进行预处理的颜料与未处理颜料相比的明显之处在于,更容易混合,粘度、絮凝和光泽特性得到改善,并且色强度更高。
颜料的实例为单偶氮、二偶氮、三偶氮和多偶氮颜料、噁嗪、二噁嗪和噻嗪颜料、二酮吡咯并吡咯、酞菁、群青和其它金属络合物颜料、靛蓝颜料、二苯基甲烷、三芳基甲烷、呫吨、吖啶、喹吖啶酮和次甲基颜料、蒽醌、皮蒽酮、二萘嵌苯和其它多环羰基颜料。有机颜料的其它实例可在以下专著中找到:W.Herbst和K.Hunger的“Industrial OrganicPigments”,1997(出版商:Wiley-VCH,ISBN:3-527-28836-8)。无机颜料的实例是基于下列物质的颜料:炭黑、石墨、锌、二氧化钛、氧化锌、硫化锌、磷酸锌、硫酸钡、锌钡白、氧化铁、群青、磷酸锰、铝酸钴、锡酸钴、锌酸钴、氧化锑、硫化锑、氧化铬、铬酸锌、基于镍、铋、钒、钼、镉、钛、锌、锰、钴、铁、铬、锑、镁和铝的混合金属氧化物(实例是钛镍黄、钒酸钼酸铋黄或钛铬黄)。其它实例援引在以下专著中:G.Buxbaum的“Industrial Inorganic Pigments”,1998(出版商:Wiley-VCH,ISBN:3-527-28878-3)。无机颜料还可以是基于纯铁、铁氧化物和铬氧化物或混合氧化物的磁性颜料;由铝、锌、铜或黄铜构成的金属效应颜料;以及珠光颜料、荧光及磷光发光颜料。其它实例是粒径小于100nm的纳米级有机或无机固体(例如特定种类的炭黑),或者由金属或半金属的氧化物或氢氧化物构成的颗粒,以及由混合的金属和/或半金属的氧化物和/或氢氧化物构成的颗粒。例如,可以使用铝、硅、锌、钛等的氧化物和/或氧化物氢氧化物,以制备此类极精细分割的固体。制造这些氧化或氢氧化或氧化-氢氧化颗粒的工序可以经由多种方法中的任意方法进行,例如,离子交换操作、等离子体操作、溶胶-凝胶方法、沉淀、粉碎(例如通过研磨)或火焰水解法等。这些纳米级固体也可以是所谓的杂化颗粒,其由无机芯和有机壳构成——或反之亦然。
粉末或纤维形式的填料的实例例如是由以下物质的粉末或纤维形式的颗粒构成的那些填料:氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅、硅藻土、硅质土、石英、硅胶、滑石、高岭土、云母、珍珠岩、长石、板岩细粉、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、方解石、白云石、玻璃、聚偏二氟乙烯(PVDF)或碳。颜料或填料的其它实例例如可在EP-A-0270126中找到。诸如氢氧化铝或氢氧化镁等阻燃剂以及诸如硅石等消光剂同样可以有效地分散并稳定。
此外,本发明的聚合物PAS也可用作乳化剂、相调节剂(液/液增容剂)或粘合促进剂。
下面通过加工实施例更详细地阐述本发明。
加工实施例:
在下文中用实施例阐述本发明。除非另外注明,以份数计的数字为重量份,而以百分比计的数字为重量%。
测量方法:
在分子不均匀的物质的情况中,所报告的分子量(下文中如前述的一样)代表数字平均数的均值。在存在可测定的官能端基(例如羟基、NCO、氨基或酸基)时,经由分别通过滴定法测定OH值、NCO值、胺值和酸值,通过端基测定来确定数均分子量(Mn)的分子量。在无法施用端基测定的化合物的情况中,通过针对聚苯乙烯标样的凝胶渗透色谱法测定数均分子量。
固体含量
将样品(2.0±0.1g测试物质)称取到已事先干燥的铝盘中,并在150℃的干燥箱中干燥10分钟,在干燥器中冷却,然后再次称重。残留物相当于固体组分。
OH值
醇式羟基通过与过量乙酸酐的乙酰化而反应。随后通过添加水而使过量乙酸酐裂解,从而生成乙酸,并且用乙醇KOH进行返滴定。OH值表明以mg计的KOH量,其等同于1g物质的乙酰化中结合的乙酸量。
酸值
酸值(AN)是指在规定条件下中和1g物质所需的以mg计的KOH量。通过与作为滴定剂的0.1N KOH乙醇溶液的中和反应而根据DIN EN ISO 2114测定酸值:
胺值
胺值(AmN)是指对应于1g物质的胺部分的以mg计的KOH量。通过与作为滴定剂的0.1N高氯酸的乙酸溶液的中和反应而根据DIN 16945测定胺值:
R-NH2+HClO4→R-NH3 ++ClO4 -
添加诸如环己烷、二噁烷、氯苯、丙酮和甲基乙基酮等惰性溶剂可改善极弱碱的滴定。
NCO值
通过与丁胺的反应并随后滴定过量胺,根据EN ISO 9369测定所采用聚异氰酸酯以及NCO加成反应过程的游离NCO含量。这些方法也描述在了Saul Patai的“The Chemistryof Cyanates and their Thioderivatives”,第1部分,第5章,1977中。
凝胶渗透色谱法(GPC)
用高压液相色谱泵(Bischoff HPLC 2200)和折射率检测器(Waters 419)在40℃下进行凝胶渗透色谱法。所用的洗脱液为四氢呋喃,洗脱速度为1ml/min。用聚苯乙烯标样进行校准。用NTeqGPC程序计算数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和多分子性指数PMI=Mw/Mn。
合成:
选项1的聚胺PA的一般制备方案:
一般制备方案(选项1,方法a):
将规定量的胺A装入配备有水分离器、搅拌器、温度计和进氮管的四颈烧瓶中。伴随水浴冷却和搅拌,计量加入规定量的水,并且温度不超过80℃。在冷却至室温之后,计量加入规定量的丙烯酸酯,温度不超过50℃。可选地利用水浴冷却反应容器。通过1H-NMR监测反应。当所有双键都已经历反应时,温度升至80℃,并且在80℃下将反应混合物搅拌大约3小时。其后,在80℃和20mbar下移除形成的醇和用作溶剂的水。这将产生更多的要移除的醇。通过IR光谱法监测反应。一旦IR光谱显示出酯完全转化,则反应被视为结束。
一般制备方案(选项1,方法b):
将规定量的胺A装入配备有水分离器、搅拌器、温度计和进氮管的四颈烧瓶中。伴随搅拌,添加规定量的乙醇,并使温度有所升高。在冷却至室温之后,计量加入规定量的丙烯酸酯,温度不超过50℃。可选地利用水浴冷却反应容器。通过1H-NMR监测反应。当所有双键都已经历反应时,温度升至80℃,并且在80℃和500mbar下将反应混合物搅拌大约3小时。其后,使温度继续升高至145℃,并使压力降低至300mbar。从反应混合物中移除用作溶剂的乙醇和形成的醇。通过IR光谱法监测反应。一旦IR光谱显示出酯完全转化,则反应被视为结束。
一般制备方案(选项1,方法c):
将规定量的胺A装入配备有水分离器、搅拌器、温度计和进氮管的四颈烧瓶中。伴随搅拌,添加规定量的丙烯酸酯,并且温度不超过50℃。可选地利用水浴冷却反应容器。通过1H-NMR监测反应。当所有双键都已经历反应时,使温度升至100℃,并且在100℃下将反应混合物搅拌大约2小时。其后,使温度继续升高至130℃,并使压力降低至300mbar。从反应混合物中移除形成的醇。通过IR光谱法监测反应。一旦IR光谱显示出酯完全转化,则反应被视为结束。
选项1—制备例PA23*:
步骤1:将44.1份二乙醇胺(胺A)与15.9份乙醇一起装入配备有水分离器、搅拌器、温度计和进氮管的四颈烧瓶中,并将此初始进料均化。随后计量加入40.0份丙烯酸乙酯,并且温度为35℃~40℃。通过1H-NMR监测反应。当所有双键都已经历反应时,在60℃下从反应混合物中移除乙醇,并且压力从500mbar连续降低至200mbar。此“CGh构造单元”可在其制备之后立即进行缩聚,或者储存用于之后使用。
步骤2:将6.71g的1,1,1-三羟甲基丙烷装入配备有水分离器、搅拌器、温度计和进氮管的四颈烧瓶中,并伴随搅拌将此初始进料加热至135℃。通过滴液漏斗,与0.039g钛酸四丁酯一起滴加31.57g的CGh构造单元,并通过蒸馏移除形成的乙醇。当无法观察到乙醇进一步形成时,与0.074g钛酸四丁酯一起添加另外73.68g的CGh构造单元。将反应混合物加热至140℃并搅拌直至无法再观察到乙醇进一步形成。当无法观察到乙醇进一步形成时,反应被视为结束。
*未在表1中列出。
通式(III)的含脲二酮的中间体(即,含脲二酮的聚异氰酸酯与式Y-OH的化合物之间的反应产物)的制备例如DE 10 2004 022 753中描述的那样进行。
通式(III)的脲二酮化合物的制备:
羟基官能性内酯聚酯的制备例如EP 158678中描述的那样进行。
聚酯1(OH值:47mg KOH/g)的制备:
在配备有回流冷凝器、搅拌器、温度计、进氮管的四颈烧瓶中,将20.3份十六醇和79.7份ε-己内酯均化并与200ppm的二月桂酸二丁基锡混合,并加热至170℃。在此温度下搅拌混合物直至固体含量达到>97%。所得聚酯具有47mg KOH/g的OH值。
聚酯2~6的制备如对聚酯1的制备描述的那样进行。制备的聚酯在下表中列出。
表2–聚酯
MPEG 350=甲氧基聚乙二醇,OH值:348mg KOH/g
MPEG 500=甲氧基聚乙二醇,OH值:112mg KOH/g
通式(III)的脲二酮中间体的一般制备方案:
在配备有回流冷凝器、搅拌器、温度计和进氮管的四颈烧瓶中,将规定量的聚异氰酸酯与针对各中间体报告的一定量的规定组分混合。随后将混合物加热至80℃,添加200ppm的二月桂酸二丁基锡,并在80℃下搅拌混合物直至NCO含量降至≤0.1%。
表3的信息:
HDI-U:=脂肪族HDI脲二酮,Desmodur N3400,Bayer AG
聚酯1:=十六醇引发的单羟基官能性ε-己内酯聚酯,OH值:47mg KOH/g
聚酯2:=MPEG 350引发的单羟基官能性ε-己内酯聚酯,OH值:78mg KOH/g
聚酯3:=癸醇引发的单羟基官能性ε-己内酯聚酯,OH值:51mg KOH/g
聚酯4:=MPEG 500引发的单羟基官能性ε-己内酯聚酯,OH值:64mg KOH/g
聚酯5:=癸醇引发的单羟基官能性ε-己内酯聚酯,OH值:69mg KOH/g
聚酯6:=癸醇引发的摩尔比为3:1的ε-己内酯和δ-戊内酯的单羟基官能性聚酯,OH值:29mg KOH/g
聚醚1:=丁氧基聚丙二醇,OH值:47mg KOH/g
聚醚2:=丁氧基聚丙二醇,OH值:73mg KOH/g
聚醚3:=甲氧基聚乙二醇,OH值:112mg KOH/g
聚醚4:=丁氧基聚丙二醇,OH值:33mg KOH/g
聚硅氧烷1:=Silaplane FM-0411;单羟基官能性聚硅氧烷,Jnc America
MPG:=单苯基乙二醇
制备例的一般制备方案在下表中列出:
聚胺与通式(III)的脲二酮中间体反应的一般制备方案:
将规定量的聚胺装入配备有回流冷凝器、搅拌器、温度计和进氮管的四颈烧瓶,并将初始进料加热至90℃。一旦达到此温度,则添加规定量的脲二酮中间体。根据粘度,加热中间体以用于其添加。反应可一定程度放热,但不需要冷却;利用所释放的能量来加速反应。在自发温度下将反应混合物搅拌2小时。
与组分2进一步反应的一般制备方案:
组分2=环氧化物:
对反应混合物一次性添加规定量的环氧化物,并将混合物加热至140℃。在此温度下搅拌配料直至环氧化物充分反应,其可通过例如NMR测量进行监测。
组分2=丙烯酸酯:
在80℃对反应混合物一次性添加规定量的丙烯酸酯。在此温度下搅拌反应混合物直至丙烯酸酯充分反应,同样可通过例如NMR测量进行监测。
组分2=单加合物
在80℃用滴液漏斗将规定量的单加合物计量加入反应混合物中。在此温度下将反应混合物搅拌3小时。
PAS12:
在80℃用滴液漏斗将规定量的P酸1缓慢计量加入反应混合物中。随后将反应混合物在100℃下搅拌2小时。
PAS15:
在80℃用滴液漏斗将规定量的C酸1缓慢计量加入反应混合物中。随后将反应混合物在100℃下搅拌2小时。
CMP:=非本发明的比较例
丙烯酸酯1:=丙烯酸2-乙基己酯
丙烯酸酯2:=聚丙二醇单丙烯酸酯,Blemmer AP 400,Sartomer
丙烯酸酯3:=丙烯酸正丁酯
环氧化物1:=2-乙基己基缩水甘油醚
环氧化物2:=正丁基缩水甘油醚
PEI 1200:=聚乙烯亚胺,Epomin SP012,Nippon Shokubai
PMA:=1-甲氧基-2-丙基乙酸酯
C酸1:=妥尔油脂肪酸,AN:195mg KOH/g
P酸1:=磷酸化、异十三醇引发的聚乙二醇,AN:105mg KOH/g
单加合物M 2:=聚醚2与Desmodur T 100的反应产物(参见表7)
下表中描述了制备实施例的一般制备方案:
将规定量的聚胺与规定量的ε-己内酯和200ppm二月桂酸二丁基锡一起装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器和进氮管的四颈烧瓶,并伴随搅拌将此初始进料加热至170℃,并在此温度下搅拌直至固体含量达到98%。
表5–制备例
星号“*”表示本发明的比较例
CMP:=非本发明的比较例
PEI 1200:=聚乙烯亚胺,Epomin SP012,Nippon Shokubai
下表中描述了制备例的一般制备方案:
与环氧化物组分的反应:
将规定量的聚胺(其加热至100℃)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗和进氮管的四颈烧瓶。伴随搅拌,缓慢地计量加入规定量的环氧化物组分,其间反应温度不应超过120℃。此后,在120℃下搅拌直至环氧化物组分完全转化。反应的进度可通过例如NMR测量进行监测。
与丙烯酸酯组分的反应:
已与环氧化物组分反应过的聚酰胺的反应与纯聚胺与丙烯酸酯组分的反应类似地进行。将规定量的聚胺(其加热至60℃)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗和进氮管的四颈烧瓶。缓慢地计量加入规定量的丙烯酸酯组分,其间反应温度不应超过90℃。此后,在80℃下搅拌直至丙烯酸酯组分完全转化。反应的进度可通过例如NMR测量进行监测。
在聚胺与环氧化物组分以及丙烯酸酯组分反应的情况下,与环氧化物的反应优选首先进行。
表6–制备例
实施例编号 | 聚胺 | Wt% | 环氧化物 | Wt% | 丙烯酸酯 | Wt% |
PAS25 | PA18 | 29.3 | - | - | 丙烯酸酯2 | 70.7 |
PAS26 | PA3 | 29.5 | G RV 1814 | 10.9 | 丙烯酸酯2 | 59.6 |
PAS27 | PA6 | 39.9 | - | - | 丙烯酸酯2 | 60.1 |
PAS28 | PA10 | 46.8 | - | - | 丙烯酸酯2 | 53.2 |
PAS29 | PA17 | 37.6 | n-BGE | 7.0 | 丙烯酸酯2 | 55.4 |
PAS30 | PA13 | 43.0 | - | - | 丙烯酸酯2 | 57.0 |
PAS31 | PA11 | 45.4 | - | - | 丙烯酸酯2 | 54.6 |
PAS32 | PA12 | 57.6 | - | - | 丙烯酸酯2 | 42.4 |
PAS33 | PA19 | 36.2 | G RV 1814 | 16.9 | 丙烯酸酯4 | 46.9 |
PAS34 | PA22 | 47.7 | - | - | 丙烯酸酯2 | 52.3 |
PAS35 | PA14 | 24.2 | - | - | 丙烯酸酯2 | 47.7 |
丙烯酸酯4:=聚乙二醇单丙烯酸酯,Blemmer AE 200,Sartomer
G RV 1814:=C13-C15烷基缩水甘油醚,Grilonit RV 1814,Ems-Chemie AG
n-BGE:=正丁基缩水甘油醚
丙烯酸酯2:=聚丙二醇单丙烯酸酯,Blemmer AP 400,Sartomer
通式(II)的异氰酸酯加合物的一般制备方案:
将33.4g的Desmodur T 100(TDI 100,NCO含量=48.8wt%)和0.57g苯甲酰氯装入配备有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝器和进氮管的四颈烧瓶,并且将这些组分彻底混合。缓慢计量添加规定量的醇组分,其不含水并且在聚酯的情况中不含碱,温度不超过55℃。在计量添加之后,将混合物于55℃下再搅拌3小时。在150℃用薄膜蒸发器从反应混合物中移除过量TDI。
表7–通式(II)的异氰酸酯加合物(单加合物)
单加合物 | 添加 | 以[g]计的量x |
M 1 | 聚酯4 | 67.9 |
M 2 | 聚醚2 | 59.6 |
M 3 | 聚醚4 | 131.8 |
聚酯4:=MPEG 500引发的单羟基官能性ε-己内酯聚酯,OH值:64mg KOH/g
聚醚2:=丁氧基聚丙二醇,OH值:73mg KOH/g
聚醚4:=丁氧基聚丙二醇,OH值:33mg KOH/g
下表中描述了制备例的一般制备方案:
与环氧化物组分的反应:
将规定量的聚胺(其加热至100℃)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗和氮进入管的四颈烧瓶。伴随搅拌,缓慢地计量加入规定量的环氧化物组分,其间反应温度不应超过120℃。此后,在120℃下搅拌直至环氧化物组分完全转化。反应的进度可通过例如NMR测量进行监测。
与丙烯酸酯组分的反应:
将规定量的聚胺(其加热至60℃)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗和进氮管的四颈烧瓶。缓慢地计量加入规定量的丙烯酸酯组分,其间反应温度不应超过100℃。此后,在80℃下搅拌直至丙烯酸酯组分完全转化。反应的进度可通过例如NMR测量进行监测。
与碳酸甘油酯的反应:
将规定量的聚胺(其加热至80℃)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗和进氮管的四颈烧瓶。缓慢地计量加入规定量的碳酸甘油酯。此后,在80℃下搅拌直至碳酸甘油酯完全转化。反应的进度可通过例如NMR测量进行监测。
与ε-己内酯的反应:
将规定量的聚胺(其加热至80℃)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗和进氮管的四颈烧瓶。添加规定量的ε-己内酯。此后,在80℃搅拌2小时。
与单加合物的反应:
如果氨基和羟基(通过组分1生成或已存在于聚胺PA中)与通式(II)的异氰酸酯加合物(单加合物)反应,则反应通过添加200ppm二月桂酸二丁基锡进行;否则,制备方案对应于无羟基聚酰胺与单加合物(组分2)的反应。
将规定量的聚胺装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器、滴液漏斗和进氮管的四颈烧瓶,并将此初始进料加热至50℃。缓慢计量加入规定量的单加合物,并且反应温度不超过55℃。随后将反应混合物在70℃下再搅拌2小时。
表8–制备例
Comp.:=组分
Grilonit RV 1814:=C13-C15烷基缩水甘油醚,Ems-Chemie AG
用于根据选项3生成聚胺PA的胺A与多官能性丙烯酸酯和/或环氧化物的反应的一般制备方案:
一般制备方案(选项3,方法a):
将依照表格的胺A R1a)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器和进氮管的四颈烧瓶,其中溶剂(LM)在适当的地方列出。在N2气下,伴随搅拌缓慢计量加入反应组分R1b)和R1c),其间反应温度不应超过100℃。此后,在100℃下进行2小时的后反应(after-reaction)。
一般制备方案(选项3,方法b):
将依照表格的胺A R1a)装入配备有搅拌器、温度计、回流冷凝器和进氮管的四颈烧瓶,其中溶剂(LM)在适当的地方列出,并将此初始进料加热至100℃。在N2气下,伴随搅拌缓慢计量加入反应组分R1b)和R1c),其间反应温度不应超过120℃。此后,在110℃下进行1小时的后反应。
表9-聚胺PA(选项3)的制备例
Bsp. | Ve | R 1a) | g R1a) | R 1b) | g R1b) | R 1c) | g R1c) | LM | g LM | %WS |
PA24 | a | TETA | 43.8 | BA | 12.8 | HDDA | 45.2 | PM | 101.8 | 50 |
PA25 | a | TETA | 43.8 | EHA | 18.4 | BDDA | 39.6 | PMA | 101.8 | 50 |
PA26 | a | DETA | 30.9 | EHA | 18.4 | BDDA | 39.6 | PMA | 88.9 | 50 |
PA27 | a | TEPA | 56.7 | EHA | 18.4 | HDDA | 45.2 | PMA | 180.5 | 40 |
PA28 | a | TETA | 43.8 | EHA | 18.4 | HDDA | 45.2 | 100 | ||
PA29 | a | TETA | 43.8 | EHA | 36.8 | TMPTA | 29.6 | PMA | 257.1 | 30 |
PA30 | a | TETA | 30.2 | EHA | 15.3 | NPGA | 54.4 | 100 | ||
PA31 | b | TETA | 43.8 | PGE | 15.0 | HDG | 46.0 | PM | 104.8 | 50 |
PA32 | b | TETA | 43.8 | EPN | 45.6 | TMPG | 30.2 | PM | 279.1 | 30 |
PA33 | b | TETA | 43.8 | CGE | 16.4 | HDG | 46.0 | PM | 70.8 | 60 |
PA34 | b | TETA | 73.0 | CGE | 16.4 | HDG | 92.0 | PM | 181.4 | 50 |
PA35 | b | TETA | 43.8 | EHA | 18.4 | HDG | 46.0 | PM | 108.2 | 50 |
PA36 | b | Xy | 136 | EHG | 55 | NPDG | 77 | PM | 327 | 40 |
PA37 | b | BHMT | 220 | BA | 30 | TMPG | 150 | PM | 650 | 35 |
Bsp.=实施例;Ve=方法;WS=活性物质;PM=甲氧基丙醇;PMA=甲氧基丙基乙酸酯;TETA=三亚乙基四胺;TEPA=四亚乙基五胺;DETA=二亚乙基三胺;BA=丙烯酸丁酯;Xy=1,4-二甲苯二胺;BHMT=二(六亚甲基)三胺;NPGA=新戊二醇亚丙氧基二丙烯酸酯;HDDA=二丙烯酸1,6-己二醇酯;TMPG=三羟甲基丙烷三缩水甘油醚;EHA=丙烯酸2-乙基己酯;NPDG=新戊二醇二缩水甘油醚;TMPTA=三丙烯酸三羟甲基丙酯;EPN=新癸酸环氧丙酯;PGE=苯基缩水甘油醚;CGE=甲苯基缩水甘油醚;HDG=1,6-己烷二缩水甘油醚;EHG=2-乙基己基缩水甘油醚;BDDA=二丙烯酸1,4-丁二醇酯。
聚胺PA与通式(III)的含脲二酮的组分S的反应:
制备例PAS45:
将150g含脲二酮的前体I13装入配备有回流冷凝器和搅拌器的反应容器中,并将此初始进料加热至90℃。一旦达到此温度,则添加84.3g的聚胺PA28。随后将反应混合物在100℃下再搅拌1小时。
制备例PAS46:
将100g含脲二酮的前体I13装入配备有回流冷凝器和搅拌器的反应容器中,并将此初始进料加热至90℃。一旦达到此温度,则添加92.7g的聚胺PA33。随后将反应混合物在100℃下再搅拌1小时。
比较例CMP3*:
将150g含脲二酮的前体I13装入配备有回流冷凝器和搅拌器的反应容器中,并将此初始进料加热至90℃。一旦达到此温度,则添加84.3g的PEI 1200。随后将反应混合物在100℃下再搅拌1小时。
*非本发明的
聚胺PA与通式(V)的单羧基官能性聚酯的反应:
制备例PAS47:
在配备有回流冷凝器和搅拌器的反应容器中,将酸值为28mg KOH/g的100g月桂酸引发的ε-己内酯聚酯与32g聚胺PA28的混合物加热至120℃,并将混合物在此温度下搅拌3小时。所得产物在RT下为固体和蜡状。
聚胺PA与通式(VI)的磷酸酯的反应:
制备例PAS48:
在配备有回流冷凝器和搅拌器的反应容器中,将92.5g聚酯3与7.5g聚磷酸的混合物加热至90℃,并将混合物在此温度下搅拌3小时。添加28g聚胺PA30,然后在100℃下再搅拌1小时。所得产物在RT下为固体和蜡状。
制备例PAS49:
在配备有回流冷凝器和搅拌器的反应容器中,将90g聚酯4与10g聚磷酸的混合物加热至90℃,并将混合物在此温度下搅拌3小时。添加45g聚胺PA25,然后在100℃下再搅拌1小时。
性能测试
本发明的聚合物作为生产颜料浓缩物用润湿剂和分散剂的应用及其在涂料体系中的应用。
起始材料
Uralac SN-804S2-65ND 聚酯树脂,制造商DSM resins
Cymel 303 三聚氰胺-甲醛树脂,制造商Cytec Industries
Dynapol催化剂1203 “封端”磺酸催化剂,制造商Evonik
Ti-Pure R960 二氧化钛颜料,制造商Du Pont
Aerosil R972 疏水性气相二氧化硅,制造商Degussa
Spezial Schwarz 4 炭黑颜料,制造商Evonik
Heliogen Blau L 7101F 蓝色颜料,制造商BASF
Solvesso 150ND 芳香族溶剂,制造商ExxonMobil
Dowanol PMA 1-甲氧基-2-丙基乙酸酯,制造商Dow Chemical
Dowanol DPM 二丙二醇单甲醚,制造商Dow Chemical
DBE “二元酯”,制造商DuPont
Disperbyk 170 润湿和分散添加剂,制造商BYK-Chemie
操作方法:
涂料的生产:
Ti-Pure R960:
研磨条件:
漆浆与玻璃珠(1mm直径)之比:1:1(重量份)
Spezial Schwarz 4:
研磨条件:
漆浆与玻璃珠(1mm直径)之比:1:1(重量份)
Heliogen Blau L 7101 F:
研磨条件:
Dispermat CV,Teflon盘,40分钟,40℃,10000rpm
漆浆与玻璃珠(1mm直径)之比:1:1(重量份)
涂料的组成:
*溶剂混合物:DBE/Solvesso 150ND=1:1
测试制剂的生产:
测试制剂的组成:
在制得测试制剂之后,用Solvesso 150ND将其粘度调节至90sec~120sec(DIN4流杯,23℃)。
在1周内对一部分测试制剂在50℃进行评分。
测试制剂的涂覆:
在过夜储存之后,将测试制剂在下列条件下涂覆至基材。
基材:预涂布大约5μm的PU底漆的Alcan铝片
刮刀涂覆:80μm(湿)
炉温:320℃
烘烤时间:30s
最大金属温度:235℃
干燥膜厚度:18μm~20μm
如下评估溢流、漂浮和絮凝性质:
将各测试制剂分为2部分。
用齿状盘以6000转/分钟搅拌各测试制剂的第一部分1分钟,然后立刻将其涂覆至基材表面的右侧一半。同时,将先前未搅拌的各测试制剂的第二部分涂覆至基材表面的左侧一半。
擦除(rub-out)测试:
在涂覆后,立刻对在基材表面两个半区上都新涂覆的漆膜进行擦除测试。
出于此目的,在涂覆后,对多个新涂层区域进行机械擦抹,然后相对于未经受擦抹的涂料测量由擦抹造成的阴影变化(擦除效果)。擦除效果的原因包括,例如,颜料的絮凝和/或漂浮。如果存在颜料絮体,则其在擦抹期间受剪切作用破坏,并且产生最初的目标阴影。可通过适当的分散剂将擦除效果最小化,因此擦除效果是分散剂有效性的衡量。
色度测量:
仪器:色标卡,BYK-Gardner
照明:标准光D65(日光)
测量场:10°
测量几何构造:d/8°旋转(漫射照明,观察角度8°)
测量数目:n=3
比色法的结果再现于下表中。
对制剂发现的ΔE值报告了涂层的擦抹和未擦抹区域之间的色差(擦除效果)。
ΔE 1=ΔE未搅拌
ΔE 2=ΔE搅拌
ΔE 3=ΔE未搅拌/搅拌
星号“*”表示非本发明的比较例
星号“*”表示非本发明的比较例
PAS23和PAS24用于与非本发明的比较例CMP2*相互比较。相比之下,PAS4用于与非本发明的比较例CMP1*进行比较。此种细分是基于PAS23和PAS24与CMP2*的结构相似性以及PAS4与CMP1*的结构相似性进行的。
起始材料:
Uralac SN-804S2-65ND 聚酯树脂,制造商DSM resins
Cymel 303 三聚氰胺-甲醛树脂,制造商Cytec Industries
Cycat 600 “封端”酸催化剂,制造商Cytec Industries
Ti-Pure R960 二氧化钛颜料,制造商Du Pont
Aerosil R972 疏水性气相二氧化硅,制造商Degussa
Solvesso 150ND 芳香族溶剂,制造商ExxonMobil
Dowanol PMA 1-甲氧基-2-丙基乙酸酯,制造商Dow Chemical
Dowanol DPM 二丙二醇单甲醚,制造商Dow Chemical
Disperbyk 170 润湿和分散添加剂,制造商BYK-Chemie
操作方法:
涂料的生产:
Ti-Pure R960:
研磨条件:
漆浆与玻璃珠(1mm直径)之比:1:1(重量份)
涂料的组成:
基于Uralac SN 804的聚酯/三聚氰胺面漆
漆浆 | g |
Uralac SN-804S2-65ND | 25 |
Disperbyk 170 | 1.5 |
Solvesso 150ND | 3 |
Aerosil R972 | 0.3 |
Ti-Pure R960 | 30 |
配漆 | |
Uralac SN-804S2-65ND | 24 |
Cymel 303 | 8 |
Cycat 600* | 0.1 |
Dowanol DPM | 2.2 |
Solvesso 150ND | 2 |
*在没有催化剂的情况下生产该制剂。在确认了化学稳定性之后,随后添加0.1g的Cycat 600。
添加剂的计量和引入:
测试制剂的涂覆:
在生产了测试制剂之后,用Solvesso 150ND将其粘度调节至90sec~120sec(DIN4流杯,23℃)。
在过夜储存之后,将测试制剂在下列条件下涂覆至基材。
基材:预涂布有约5μm的PU底漆的Alcan铝片
刮刀涂覆:80μm(湿)
炉温:320℃
最大金属温度:232℃
烘烤时间:45s
干燥膜厚度:20μm
在烘烤之后,将试片在水中冷却。
为了研究Clemen硬度,将测试制剂涂覆至镀锡片:
基材:Krüppel镀锡片E1
刮刀涂覆:80μm(湿)
炉温:273℃
最大金属温度:232℃
烘烤时间:30s
干燥膜厚度:20μm
在烘烤之后,将试片在水中冷却。
色度测量:
仪器:色标卡,BYK-Gardner
照明:标准光D65(日光)
测量场:10°
测量几何构造:d/8°旋转(漫射照明,观察角度8°)
测量数目:n=3
涂料交联的测试:
为了测试涂料的交联,将槌体(1kg)浸入甲基乙基酮。在其浸没之后,直接将槌体在表面上往复擦抹直至表面被破坏。结果以双重擦抹(double rubs)表示。报告的数值表示到表面被破坏为止进行的双重擦抹的次数。
光泽度测量:
仪器:Micro-TRI-光泽度,BYK Gardner
角度:60°
测量数目:n=3
Clemen硬度的测定:
此测试的目的是评价涂料表面的耐擦伤性。利用可在0~20牛顿之间调节的重量以及带有直径1mm半球状球的金属销进行该测试,产生30mm的切口。随后确定涂料表面穿透或破坏深度的程度。
仪器:Clemen装置,类型:Multitester 74
测试尖端:弧形尖端
结果:结果以牛顿(N)计报告
Clemen硬度:报告的值表示未使表面受破坏的重量
研究的涂料性质的结果再现于下表中。
星号“*”表示非本发明的比较例
如该表所揭示的,本发明涂料的实施例展示出较低的黄化和较高的白度。
在本发明实施例的MEK测试中,需要更大量的双重擦抹来破坏表面。这表明,与非本发明的实例相比,涂料膜交联更好。因此,在酸催化的烘烤体系中,本发明实施例相对于聚乙烯亚胺类添加剂显示出明显的优势。
此外,为了进一步评价创造性化合物,基于研磨型树脂Laropal A81(醛树脂,BASF)生产颜料浓缩物。下述配方中的数字以克计。
为了生产颜料浆料,将下表所示的原料顺次称量到500ml Dispermat罐中,使其与相同数量的2mm玻璃珠混合,随后在40℃下用40mm Teflon盘进行分散。对于Kronos 2360二氧化钛的分散时间为8000rpm下30分钟,对于Bayferrox 130M氧化铁的分散时间为8000rpm下40分钟,对于Heliogen Blue L7101F为10000rpm下40分钟,而对于Spezial Schwarz 4炭黑为10000rpm下60分钟。
将分散的浆料经过纸筛(筛孔尺寸80μm)筛分并分配到玻璃瓶中。
浆料配方:
起始材料:
Laropal A 81 醛树脂,制造商BASF
Dowanol PMA 1-甲氧基-2-丙基乙酸酯,制造商Dow Chemical
BYK-Synergist 2100 颜料增效剂,制造商BYK-Chemie
Aerosil R 972 疏水性气相氧化硅,制造商Evonik
Bayferrox 130M 红色颜料,制造商Bayer
Heliogen Blau L 7101F 蓝色颜料,制造商BASF
Spezial Schwarz 4 炭黑颜料,制造商Evonik
Kronos 2360 二氧化钛颜料,制造商Kronos
(以重量分数计的数量)
为了评价絮凝稳定性而进行擦除测试。出于此目的,将涂料倾倒在约80°倾斜的PE膜上,使涂膜静置以便蒸发直至最初干燥的前不久,此时用手指擦除约1/3的涂布区域至色彩不变的状态。在膜固化之后,将擦除区域和未擦抹区域的阴影之差确定为ΔE值。ΔE值越小,颜料对絮凝和分离现象的稳定化越佳。
透明清漆:
起始材料:
Setalux 1756VV-65 丙烯酸酯树脂,65%强度在溶剂石脑油中,制造商Nuplex
Setamine US 138BB-70 三聚氰胺树脂,70%强度在正丁醇中,制造商Nuplex
Shellsol A 芳香族溶剂,制造商Shell
BYK-310 流量控制添加剂,制造商BYK-Chemie
Paraloid B-66 热塑性丙烯酸酯树脂,制造商Dow Chemicals
DIDP 邻苯二甲酸二异癸酯
BYK-3550 流量控制添加剂,制造商BYK-Chemie
Macrynal SM 510 丙烯酸酯树脂,60%强度在乙酸丁酯中,制造商Cytec
Dowanol PMA 1-甲氧基-2-丙基乙酸酯,制造商Dow Chemicals
溶剂石脑油 芳香族溶剂,制造商DHC Solvent Chemie
BYK-066N 消泡剂,制造商BYK-Chemie
BYK-306 流量控制添加剂,制造商BYK-Chemie
Desmodur N 75 脂肪族聚异氰酸酯(HDI缩二脲),75%强度在1-甲氧基-2-丙基乙酸酯中,制造商Bayer
擦除测试结果:
星号“*”表示非本发明的比较例
通过非本发明的比较例生产的白色混合物在所有三个测试体系中都展现了较大的ΔE值,并因此显示出,颜料对絮凝和分离现象的稳定化低于本发明的实施例。
为了进一步评价本发明的化合物,生产了具有黄色颜料的聚酯类粉末涂料,并将其用静电喷粉枪以80kV/2巴涂覆至铝Q面板。为了固化,将面板在180℃循环空气温度下烘烤14分钟。根据20°下的光泽度值进行评价。值越高,结果越好。下述配方中的数字以克计。
粉末涂料配方:
Crylcoat 2617-3:=羧化聚酯树脂,Tg:62℃(来自Allnex)
Primid XL-552:=β-羟基酰胺交联剂,OH值:660,熔点:120℃~124℃(来自EMS-Chemie)
Byk-368P:=聚丙烯酸酯类表面添加剂(来自Byk-Chemie)
结果
实施例 | 所用产品 | 光泽度20° |
1 | PAS45 | 59 |
2 | PAS46 | 57 |
3 | PAS 47 | 51 |
4* | CMP3* | 45 |
*(非本发明的)
Claims (13)
1.含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐作为润湿剂或分散剂的应用,所述聚合物能够通过多阶段合成获得,其中:
通过至少一种化合物P与至少一种胺A的反应制备中间体PA,所述化合物P包含:2~6个对羟基和/或氨基有反应性的基团,并且
所述胺A包含:
(i)m=1~8个伯氨基和/或仲氨基,
(ii)n=0~5个羟基,和
(iii)l=0~5个叔氨基,其中
(iv)m+n≥2,并且
(v)除了含有氮原子、氧原子和羟基之外,所述化合物A仅含有烃基,并且
所述中间体PA具有通式(I)的结构单元:
其中:
X1=H或OH,
X2=CH2或C=O,和
X3=O或NH,
并且其中:
所述中间体PA
(a)与对羟基和/或氨基有反应性的一种或多种组分S反应,从而生成含氨基的聚合物,和/或
(b)与至少一种内酯或与内酯的混合物在开环聚合中反应,从而生成含氨基的聚合物,
(c)并且所述中间体PA中最初存在的0~80%的所述伯氨基和仲氨基与一种或多种组分U反应,所述组分U选自羟基官能性丙烯酸酯和/或选自环氧乙烷和氧杂环丁烷的环状化合物和环状碳酸酯,所述反应通过引入羟基进行,
其中,(a)、(b)和(c)的所述反应可相对彼此以任意所需组合和时序进行,
其中,所述组分S包含:
通式(II)的异氰酸酯加合物:
Y-O-CO-NH-R1NCO (II)
其中,R1相同或不同,并由包含6~20个碳原子的饱和或不饱和、支化或未支化的有机基团表示,Y是对异氰酸酯没有反应性并且包含一个或多个脂肪族、脂环族和/或芳香族基团的单体基团或聚合物基团,并且Y具有小于20000g/mol的数均摩尔质量;
通式(III)的脲二酮化合物:
其中,R1相同或不同,并由包含6~20个碳原子的饱和或不饱和、支化或未支化的有机基团表示,Y是对异氰酸酯没有反应性并且包含一个或多个脂肪族、脂环族和/或芳香族基团的单体基团或聚合物基团,并且Y具有小于20000g/mol的数均摩尔质量;
通式(IV)的丙烯酸酯:
H2C=CH-COO-Y (IV)
其中,Y是对异氰酸酯没有反应性并且包含一个或多个脂肪族、脂环族和/或芳香族基团的单体基团或聚合物基团,并且Y具有小于20000g/mol的数均摩尔质量;或
选自羧酸、磷酸酯和磺酸的酸,并且所述聚合物PAS能够通过所述中间体PA或PA经所述反应(a)、(b)和(c)中的一个或多个的反应而改性的PA与通式(V)、(VI)或(VII)的化合物反应而获得:
(HOOC)p-Y(X1)r (V)
(OH)3-vPO(O-Y(X1)r)v (VI)
Y-SO2-OH (VII)
其中,X1=H或OH,p=1~3,r=1~5,v=1或2,并且Y是对异氰酸酯没有反应性并且包含一个或多个脂肪族、脂环族和/或芳香族基团的单体基团或聚合物基团,并且Y具有小于20000g/mol的数均摩尔质量。
2.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其用于分散体中。
3.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其用于液体油墨或涂布材料中。
4.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其用于生产或处理涂料、印刷油墨、皮革染料和纺织品染料、浆料、颜料浓缩物、陶瓷,用于生产或处理基于合成的、半合成的或天然大分子物质的铸塑料和/或模塑料,用于生产PVC塑料溶胶、聚合物混凝土和印制电路板,用于制备固体浓缩物,用于生产非冲击印刷工艺的油墨,用于生产液晶显示器、液晶屏、色彩解析装置、传感器、等离子屏、基于表面传导电子发射显示器的显示器用的滤色器和用于多层陶瓷化合物的滤色器,或用于生产化妆制剂。
5.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其用于制造或处理清漆。
6.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其用于制造或处理纸张涂料,或用于制造凝胶涂料、船舶涂料、防腐涂料、罐涂料和卷材涂料、装饰用涂料和建筑涂料。
7.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其用于工业涂料。
8.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其用于制造木材和家具清漆。
9.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其特征在于,所述中间体PA能够通过烯属不饱和酯化合物P与二胺或胺反应获得,所述烯属不饱和酯化合物P中C=C双键与所述酯的羰基双键共轭,所述二胺或胺包含伯氨基和对所述酯有反应性的至少一个其它基团,或者所述二胺或胺包含仲氨基和对所述酯有反应性的至少两个其它基团。
10.如权利要求9所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其特征在于,对所述酯有反应性的所述其它基团是伯氨基或仲氨基和/或羟基。
11.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其特征在于,所述中间体PA是能够在多阶段反应中制备的枝状聚胺,其中,在第一阶段中,胺A或NH3和作为组分P的丙烯酸烷基酯彼此反应,并且在至少一个其它阶段中,反应产物与化学计量过量的二胺反应。
12.如权利要求1所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其特征在于,所述中间体PA能够通过胺A与化合物P的反应制备,所述化合物P包含2~6个环氧基团和/或丙烯酸基团。
13.如权利要求1~12中任一项所述的含氨基的聚合物PAS或其能够通过与酸反应而获得的盐的应用,其特征在于,所述聚合物PAS能够通过所述中间体PA或PA经所述反应(a)、(b)和(c)中的一个或多个的反应而改性的PA与至少一种内酯或与内酯的混合物在开环聚合中反应而获得。
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KR102188323B1 (ko) * | 2016-09-16 | 2020-12-08 | 비와이케이-케미 게엠베하 | 폴리에스테르-개질된 아미노 부가생성물 |
US11015026B2 (en) * | 2016-11-15 | 2021-05-25 | Byk-Chemie Gmbh | Polyethers based on oxetanes for use as wetting agents and as dispersants and production thereof |
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EP3428216B1 (en) * | 2017-07-11 | 2022-11-02 | Henkel AG & Co. KGaA | Method for producing functionalized polyesters |
WO2019030230A1 (en) | 2017-08-08 | 2019-02-14 | Byk-Chemie Gmbh | AMINO FUNCTION COMPOUND |
EP3837303A1 (en) * | 2018-08-16 | 2021-06-23 | Basf Se | A dispersant for coating system |
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EP4101874A1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-14 | Evonik Operations GmbH | Polyamidoamine dispersants |
EP3943526B1 (en) * | 2020-07-23 | 2024-01-10 | Evonik Operations GmbH | Polyamidoamine dispersants |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001053376A1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-26 | Arizona Chemical Company | Polymers made from rosin amidoamine/polyethyleneamine mixtures |
CN1692975A (zh) * | 2004-05-07 | 2005-11-09 | 比克化学股份有限公司 | 适合作为分散剂和分散体稳定剂的加成化合物 |
CN101357992A (zh) * | 2008-06-20 | 2009-02-04 | 中国海洋石油总公司 | 一种星状聚季铵盐高效反相破乳剂的制备方法 |
CN103242517A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-08-14 | 中国药科大学 | 多功能线性-树状嵌段共聚物的制备及其在药剂学中的应用 |
CN103380166A (zh) * | 2011-02-10 | 2013-10-30 | 蓝宝迪有限公司 | 分散剂 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1670720A1 (de) | 1966-07-21 | 1971-01-14 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von aliphatisch substituierten Uretdionen |
US4032698A (en) | 1973-02-02 | 1977-06-28 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Polymeric materials with substituted urea end groups |
US4101529A (en) | 1976-02-04 | 1978-07-18 | Ppg Industries, Inc. | Hard, optically clear polyurethane articles |
DE3030513A1 (de) | 1980-08-13 | 1982-03-18 | Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl | Verfahren zur herstellung eines isocyanuratfreien uretdions aus isophorondiisocyanat sowie das danach hergestellte uretdion |
DE3227779A1 (de) | 1982-07-24 | 1984-01-26 | Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl | Neue isocyanato-uretdione sowie ein verfahren zu deren herstellung |
US4507466A (en) * | 1983-01-07 | 1985-03-26 | The Dow Chemical Corporation | Dense star polymers having core, core branches, terminal groups |
DE3641581C3 (de) | 1986-12-05 | 1996-08-01 | Byk Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Dispergiermitteln und deren Salzen und ihre Verwendung |
US4942213A (en) | 1987-12-04 | 1990-07-17 | Byk-Chemie Gmbh | Addition compounds useful as dispersing agents and dispersion stabilizers, process for producing them, their use and solids coated therewith |
JP3142345B2 (ja) * | 1992-02-17 | 2001-03-07 | 旭電化工業株式会社 | 塩化ビニルプラスチゾル組成物 |
JP3099672B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2000-10-16 | 東洋インキ製造株式会社 | 星型または櫛状枝分かれ脂肪族ポリアミノ系化合物の製造方法および硬化性樹脂組成物 |
DE19610465A1 (de) | 1996-03-16 | 1997-09-18 | Huels Chemische Werke Ag | Neue Polyadditionsverbindungen |
DE19732251B4 (de) | 1997-07-26 | 2004-07-29 | Byk-Chemie Gmbh | Versalzungsprodukte von Polyaminen und deren Einsatz als Dispergiermittel für Pigmente und Füllstoffe |
JP2000063513A (ja) * | 1998-08-17 | 2000-02-29 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | ビニル基含有デンドリマー |
JP2000073055A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-07 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 反応性酸素阻害抑制剤およびその使用 |
DE19919482C2 (de) | 1999-04-29 | 2001-04-26 | Byk Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Thixotropie-Mittels und dessen Verwendung |
DE10035013A1 (de) | 2000-07-19 | 2002-01-31 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Uretdionpolyisocyanaten mit verbesserter Monomerenstabilität |
JP2003155321A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-05-27 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | ウレタン樹脂組成物 |
JP5443971B2 (ja) | 2006-03-29 | 2014-03-19 | チバ ホールディング インコーポレーテッド | ポリエチレンイミンをベースとする顔料分散剤 |
EP2516513A1 (en) | 2009-12-21 | 2012-10-31 | DSM IP Assets B.V. | Polymer, process and composition |
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KR101638708B1 (ko) | 2011-06-22 | 2016-07-11 | 비와이케이-케미 게엠베하 | 분산 첨가제의 제조 방법 |
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---|---|---|---|---|
WO2001053376A1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-26 | Arizona Chemical Company | Polymers made from rosin amidoamine/polyethyleneamine mixtures |
CN1692975A (zh) * | 2004-05-07 | 2005-11-09 | 比克化学股份有限公司 | 适合作为分散剂和分散体稳定剂的加成化合物 |
CN101357992A (zh) * | 2008-06-20 | 2009-02-04 | 中国海洋石油总公司 | 一种星状聚季铵盐高效反相破乳剂的制备方法 |
CN103380166A (zh) * | 2011-02-10 | 2013-10-30 | 蓝宝迪有限公司 | 分散剂 |
CN103242517A (zh) * | 2013-05-17 | 2013-08-14 | 中国药科大学 | 多功能线性-树状嵌段共聚物的制备及其在药剂学中的应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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