CN111201262A - 来自芳烷基化酚的聚合物分散剂 - Google Patents

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Abstract

公开了用于制备颜料分散剂的聚合物。其中一种聚合物可以由缩水甘油基中间体制成。亲核引发剂可与环氧氯丙烷反应生成缩水甘油基中间体。这种中间体与芳烷基化酚反应,产生羟基官能的疏水物。疏水物的烷氧基化反应生成所需的聚合物。另一种方法是,将亲核引发剂与烷基化酚缩水甘油醚反应生成聚合物,生成具有羟基官能的疏水物,然后进行烷氧基化。还公开了包含所述聚合物的颜料分散体。所述聚合物以其易于制造、结构多样和理想的性能特性来分散各种有机和无机颜料,满足了行业不断增长的需求。还公开了所述聚合物的农业应用。

Description

来自芳烷基化酚的聚合物分散剂
技术领域
本发明涉及聚合物、含有所述聚合物的分散剂组合物以及使用所述分散剂组合物的颜料分散体。
背景技术
芳烷基化酚,尤其是苯乙烯化苯酚,如三苯乙烯基苯酚(“TSP”)是众所周知的疏水起始剂,用于制备各种非离子和阴离子表面活性剂。酚羟基通常可以用环氧乙烷烷氧基化,得到非离子表面活性剂。进一步转化为硫酸酯或磷酸酯提供有用的阴离子表面活性剂。TSP是一种复杂的混合物,通常含有少量的二苯乙烯基苯酚(distyrylphenols)、大量的2,4,6-三苯乙烯基苯酚(2,4,6-tristyrylphenol)以及痕量的更高烷基化的副产物。在市场上可以买到以它们为原料制成的TSP乙氧基化物和阴离子表面活性剂。
双官能缩水甘油醚(如双酚与环氧氯丙烷的反应产物)是环氧树脂的重要组成部分。例如,双酚A二缩水甘油醚(如
Figure BDA0002445780610000011
828树脂)等类似材料被广泛地用作环氧树脂的环氧组分。当与二胺”固化剂”结合后,就能生产出有用的环氧胶粘剂。
烯丙基缩水甘油醚已被用于与芳烷基化酚的反应,以生产各种非离子和阴离子表面活性剂(见专利号4,814,514的美国专利和WO 2013/059765)。
颜料分散体的种类众多。介质可为水性、极性有机或非极性有机,颜料可为多种有机或无机材料。很难预测哪种分散剂能在数百种可能的颜料中为任何给定的颜料提供令人满意的分散效果。由此产生了对可用颜料分散剂的巨大需求。
芳烷基化酚的疏水性,特别是TSP的疏水性,以及环氧乙烷嵌段的相对亲水性,为制备可以对各种有机和无机颜料起作用的聚合物分散剂提供了机会,特别是为制备在水介质中使用的聚合物分散剂提供了机会。优选的聚合物可以有效地分散多种颜料类型,从而得到粘度低、光学性能好、以及粒径在100-500nm范围内的理想的水分散体。优选的聚合物还具有低VOC或零VOC的特性,有助于遵守日益严格的法规。理想情况下,该聚合物可以在低用量下提供良好的分散效果,并且可以通过在单位时间内分散更多的颜料来提高生产效率。
发明内容
在一个方面,本发明涉及通过包括两个步骤的方法制备的聚合物。首先,将双官能或多官能缩水甘油基中间体与芳烷基化酚按照每当量的缩水甘油基与至少一个摩尔当量的芳烷基化酚进行反应,得到羟基官能的疏水物。将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。优选地,所述缩水甘油基中间体是由双官能或多官能亲核引发剂与环氧氯丙烷或其合成等价物反应生成的,所述亲核引发剂选自酚、醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子化物。以芳烷基化酚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚单元。此外,所述聚合物的数均分子量在1800-30000g/mol的范围之间。
在另一方面,本发明包括通过包括两个步骤的方法制备的聚合物。首先,如上所述的双官能或多官能亲核引发剂与芳烷基化酚缩水甘油醚按照每个活泼氢当量的引发剂与至少一摩尔当量的芳烷基化酚缩水甘油醚进行反应,得到羟基官能的疏水物。将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每个羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到所述聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。以芳烷基化酚缩水甘油醚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚缩水甘油醚单元。此外,所述聚合物的数均分子量在1800-30000g/mol的范围之间。
在另一个方面,本发明涉及一种聚合物,该聚合物由将单官能缩水甘油基化合物与芳烷基化酚按照每缩水甘油基当量与至少一摩尔当量的芳烷基化酚进行反应,得到羟基官能的疏水物。然后将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。以芳烷基化酚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚单元,所述聚合物的数均分子量在1000-7500g/mol的范围之间。所述单官能缩水甘油基化合物可以商购,也可以由单官能的亲核引发剂与环氧氯丙烷或合成等价物反应生成。
在另一个方面,本发明还包括一种通过包括两个步骤的方法制备的聚合物。将单官能亲核引发剂与芳烷基化酚缩水甘油醚按照每个活泼氢当量的引发剂与至少一个摩尔当量的芳烷基化酚缩水甘油醚进行反应,得到羟基官能的疏水物,所述单官能亲核引发剂选自由酚、饱和醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子物所组成的组。将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。以芳烷基化酚缩水甘油醚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚缩水甘油醚单元,所述聚合物的数均分子量在1000-7500g/mol的范围之间。
本发明包括由载体(优选为水)、固体(优选为颜料)、通常包括pH调节剂并包括上述聚合物组成的分散体。
可用的颜料种类繁多,用途众多,因此需要相应种类的分散剂,以生产具有理想的低粘度和实用的粒径分布的水分散体。通过改变引发剂的特性和官能度,芳烷基化酚和环氧烷的比例和分布,以及封端基团的性质,可以很容易地得到一系列可用作颜料分散剂的组合物。本文所述的聚合物以其易于制造、结构多样和理想的性能特性(包括低VOC或零VOC的特性)用于将各种有机和无机颜料分散在水性或有机介质中,从而满足行业不断增长的需求。
具体实施方式
架构:
用作分散剂的聚合物可以有各种不同的一般结构或”架构”。例如,它们可以是一条尾部的线性聚合物,也可以是两条尾部的线性聚合物。”T形”(即三个尾部)聚合物,”星形”(即四个或更多尾部)聚合物或”梳形”(在多官能主链上有作为梳子的”齿”的尾部)聚合物。
一般来说,该结构将包括来自于亲核引发剂的残基、相对于每个引发剂的活泼氢的烷基化酚单元、三碳单元(衍生自缩水甘油基中间体)、一个或多个环氧烷单元(环氧乙烷(”EO”)、环氧丙烷(”PO”)或环氧丁烷(”BO”)的均聚物或无规共聚物或嵌段共聚物结构),以及可选地封端基团。所述三碳单元将所述引发剂的氧、氮或硫连接至烷基化酚单元的氧。
如稍后将要讨论的,所述聚合物可以使用不同的合成策略构建。
A、由缩水甘油基中间体制备分散剂聚合物
在一个方面,一种本发明的聚合物是由双官能或多官能缩水甘油基中间体(或”链接剂”)制备的。该方法包括:使双官能或多官能缩水甘油基中间体与芳烷基化酚按照每当量的缩水甘油基与至少一摩尔当量的芳烷基化酚进行反应,得到羟基官能的疏水物。优选地,通过将双官能或多官能亲核引发剂与环氧氯丙烷或其合成等价物反应生成缩水甘油基中间体;所述双官能或多官能亲核引发剂选自酚、醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子物的。在第二步中,将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。
1.双官能或多官能缩水甘油基中间体的制备
合适的双官能或多官能缩水甘油基中间体具有两个或两个以上的缩水甘油醚、缩水甘油胺(glycidyl amine)或缩水甘油硫醚(glycidyl sulfide groups)。首选的缩水甘油基中间体有2-8个、2-6个或2-4个缩水甘油醚、缩水甘油胺或缩水甘油硫醚基团。缩水甘油基中间体可以由不同的缩水甘油醚、缩水甘油胺或缩水甘油硫醚组成。例如,4-氨基苯酚与3当量的环氧氯丙烷反应生成的缩水甘油基中间体同时具有缩水甘油胺和缩水甘油醚的官能:
Figure BDA0002445780610000051
当酚盐的氧优先与环氧基中取代较少的碳反应时,缩水甘油基中间体与芳烷基化酚的反应从缩水甘油基醚环氧基的开环中产生两个或多个新的仲羟基。新的仲羟基是形成环氧烷聚合物嵌段的起点。
双官能或多官能的缩水甘油基中间体是由双官能或多官能的亲核引发剂与环氧氯丙烷或其合成等价物反应而制得的。亲核引发剂上的活泼氢原子数通常决定了缩水甘油基中间体中的缩水甘油基当量数。本应用中使用的”合成等价物”是指一种环氧氯丙烷合成等同物,即,由亲核引发剂或烷基化酚生成缩水甘油醚、缩水甘油胺或缩水甘油硫醚的单步或多步反应序列。方案4所示的两步反应序列就是一个例子。
a.双官能或多官能亲核引发剂
通过对与氧、氮或硫原子键合的活性氢的总和求和,可以确定双官能或多官能亲核引发剂的平均官能度。优选的亲核引发剂将具有2-8、2-6或2-4范围内的平均官能度。
合适的双官能或多官能亲核引发剂包括酚、醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子化物。
合适的酚包括:例如双酚(例如双酚A、双酚F、双酚S、双酚苯乙酮)、双苯酚(2,2'-联苯酚,4,4'-联苯酚)、间苯二酚、邻苯二酚、1,6-二羟基萘、间苯三酚、邻苯三酚、鞣花酸、单宁、木质素、天然多酚、聚[苯酚共甲醛]、聚[甲酚共甲醛]等,及它们的混合物。
合适的醇包括:例如1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,12-十二烷二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、数均分子量为400-4,000g/mol的聚乙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、二季戊四醇、二(三羟甲基丙烷)、1,4-环己烷二甲醇、双三甲基甲烷(bis-tris methane)、1,4-二羟基-2-丁炔、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、异山梨醇、蓖麻油、木糖醇、山梨糖醇、葡萄糖、1,2-O-异亚丙基-α,D-葡萄糖呋喃糖、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、聚甘油、聚乙烯醇等及它们的混合物。在一些方面,在烷氧基化步骤之后,可能需要将由这些引发剂产生的任何叔氮原子季铵化或氧化(氧化为N-氧化物)。
适合伯胺包括:例如,正丁胺、正辛胺、古柯命(cocamine)、环己胺、油胺、环己胺、二苯甲胺、牛磺酸、苯胺类(例如4-氯苯胺、4-氨基苯酚、3-甲氧基苯胺、4,4'-二氨基二苯甲烷,磺胺)、苄胺、苯磺酰胺、乙二胺、二亚乙基三胺、N,N-二甲基乙二胺、三聚氰胺、3,3'-二氨基联苯胺、聚醚胺、聚乙烯亚胺等。
合适的胺还包括双官能或多官能的仲胺,例如,哌嗪、N,N'-二甲基乙二胺、N,N'-二甲基-1,6-己二胺、N,N'-二甲基-1,8-辛二胺、1,3,5-三嗪烷、4,4'-三亚甲基二哌啶等。在某些方面,在烷氧基化步骤之后,可能需要对由这些引发剂产生的任何叔氮原子进行季铵化或氧化(生成N-氧化物)(参见下面的方案10)。伯胺提供双尾引发剂。一些引发剂(如乙二胺、二乙基三胺、三聚氰胺、聚醚胺、聚乙烯亚胺)提供了多个尾部的起始点。
合适的双官能或多官能含硫引发剂包括:例如1,4-丁二硫醇、1,6-己二硫醇、2,2′-(亚乙二氧基)二乙硫醇、三硫氰尿酸等,及它们的混合物。在用作引发剂之后,许多这些引发剂上的硫原子可被氧化以产生亚砜或砜(参见例如以下方案10)。当使用亚磺酸作为引发剂时,会直接产生砜。
合适的双官能或多官能混合亲核试剂包括:例如,乙醇胺、2-巯基乙醇、2-氨基乙硫醇、二乙醇胺、4-氨基苯酚、4-氨基苯硫酚、葡糖胺、2-氨基-1,3-丙二醇、1,3-二氨基-2-丙醇、3-巯基-1,2-丙二醇、双-三丙烷(bis-tris propane)、4-羟基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶等及它们的混合物。在用作引发剂之后,氮和/或硫原子可以如上所述被氧化或季铵化。
合适的双官能或多官能亲核引发剂包括与上述任何一种质子化物质相对应的部分或完全去质子化的物质。正如本技域技技的人员所理解的那样,通过将双官能或多官能亲核引发剂与环氧氯丙烷反应,然后加入去质子化试剂,聚合物的许多方便合成将开始。合适的试剂是公知的,包括:例如金属氢化物(LiH、NaH、KH、CaH2)、金属醇盐(甲氧基钠,乙氧基钠,乙氧基钾,叔丁基钾)、甲基氢氧化物(NaOH、KOH)、金属碳酸盐(NaHCO3、Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3)、胺(三甲胺、N,N-二异丙基乙胺、吡啶)等。
各种各样的双官能或多官能的缩水甘油基中间体是可以商购,或者可以很容易地从亲核引发剂中得到。一些可商购的缩水甘油基中间体的例子见方案1。
方案1、环氧丙基中间体
双尾链接剂
Figure BDA0002445780610000081
三尾链接剂
Figure BDA0002445780610000082
Figure BDA0002445780610000091
聚合物链接剂
Figure BDA0002445780610000092
聚(双酚A-共-环氧氯丙烷),缩水甘油基封端
聚合物链接剂
Figure BDA0002445780610000093
2、制备羟基官能疏水物
双官能或多官能的缩水甘油基中间体与芳烷基化酚发生反应,产生羟基官能的疏水物。合适的芳烷基化酚是苯酚或取代的苯酚(例如4-甲基苯酚、4-叔丁基苯酚、4-氯苯酚等)与一、二或三当量的苯乙烯或环取代的苯乙烯的反应产物,环取代的苯乙烯诸如4-甲基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯等。在许多情况下,芳烷基化酚将是产物的混合物。例如,三苯乙烯基苯酚(TSP)的生产通常伴随着一些2,4-二苯乙烯基苯酚和/或2,6-二苯乙烯基苯酚以及痕量的更高烷基化的产物。优选地,芳烷基化酚是二苯乙烯基苯酚、三苯乙烯基苯酚或它们的其混合物。
当酚盐的氧在环氧化合物的低取代碳上发生反应时,双官能或多官能的缩水甘油基中间体与芳烷基化酚的反应从缩水甘油基醚环氧基的开环中产生两个或多个新的仲羟基。该反应通常在碱性条件下进行。1,4-丁二醇二缩水甘油醚或双酚A二缩水甘油醚与两摩尔TSP的反应是示例性的(参见方案2)。
如下表所示,用凝胶渗透色谱法(GPC)测定的具有羟基功能的疏水具有优选的数均分子量,该数均分子量在一定程度上依赖于官能度:
名义上的官能度 疏水物的优选Mn(通过GPC测定)
2 900-1,600
3 1,250-2,200
4 1,750-2,800
5 2,200-3,400
6 2,500-4,000
方案2、以缩水甘油基中间体制备羟基官能的疏水物
双尾类似物
Figure BDA0002445780610000111
3、羟基官能疏水物的烷氧基化
将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,该聚合物用于分散颜料,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。
疏水物的羟基在催化剂的存在下与一个或多个当量的环氧烷反应生成烷氧基化产物。在某些方面,相对于每疏水物的羟基当量,添加足够多的环氧烷来引入1-100个、2-80个、5-60个或10-40个重复单元的烷氧基。在某些方面,环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合。所述环氧烷重复单元可以以无规、嵌段或梯度的方式排列,例如,作为单个环氧烷的嵌段,两个或更多个环氧烷的嵌段(例如,EO单元的嵌段和PO单元的嵌段),或作为无规共聚物。在优选方面,环氧烷是环氧乙烷、环氧丙烷或其组合物。在更多的优选方面,环氧烷主要由环氧乙烷组成。
烷氧基化反应可以方便地通过以混合物的形式或逐步地加入环氧烷来进行,以产生所需的结构。反应混合物通常会被加热,直到大部分或全部的环氧烷发生反应得到所需的聚合物。在烷氧基化反应之后,聚合物可被中和以得到羟基官能的分散剂。在某些情况下,可能需要将羟基转化为其它官能团,如硫酸盐、磷酸盐、胺或类似的官能团。在其它情况下,可能需要使用前面讨论过的封端基团来使羟基封端,以生成醚、酯、碳酸盐、氨基甲酸酯等。一些代表性的烷氧基化过程如以下方案3所示。
虽然碱性催化剂通常是最方便的,但替代催化剂在某些方面是可以使用的。例如,三氟化硼等路易斯酸可用于聚合环氧烷。也可以使用双金属氰化催化剂(参见例如专利号5,470,813、5,482,908、6,852,664、7,169,956、9,221,947、9,605,111的美国专利,以及公开号2017/0088667和2017/0081469的美国专利公开)。
方案3、烷氧基化反应:
仅EO
Figure BDA0002445780610000131
EO然后PO
Figure BDA0002445780610000132
PO然后EO
Figure BDA0002445780610000141
无规EO/PO
Figure BDA0002445780610000142
烷氧基化物具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的优选的数均分子量,其在某种程度上取决于官能度,如下表所示:
名义上的官能度 烷氧基化物的优选Mn(通过GPC测定)
2 1,800-10,000
3 2,400-15,000
4 3,200-20,000
5 4,000-25,000
6 4,800-30,000
B、来自单官能缩水甘油基化合物的分散剂聚合物
在另一个方面,本发明涉及一种由单官能缩水甘油基化合物制成的聚合物。
单官能缩水甘油基化合物与芳烷基化酚按照每缩水甘油基当量与至少一摩尔当量的芳烷基化酚进行反应,得到羟基官能的疏水物。已经描述了合适的芳烷基化酚。羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。以芳烷基化酚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚单元,所述聚合物的数均分子量在1000-7500g/mol的范围之间。
在某些方面,上述单官能缩水甘油基化合物是可以商购的。例如苯基缩水甘油醚、2-甲基苯基缩水甘油醚、2-联苯缩水甘油醚、t-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等。在其他方面,所述单官能缩水甘油基化合物是由单官能亲核引发剂与环氧氯丙烷或其合成等价物反应生成的,生产单官能缩水甘油基中间体,所述单官能亲核引发剂选自由酚、饱和醇、C10-C20的萜烯醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及其去质子物所组成的组。以下立即描述用于该方面的合适的单官能亲核引发剂。
1、单官能亲核引发剂
合适的单官能亲核引发剂以其质子化形式具有一种连接于氧,氮或硫的可利用的活性氢。更具体地说,从酚、饱和醇、C10-C20的萜烯醇、仲胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及其去质子物中选择合适的单官能亲核引发剂。
因此,合适的单官能亲核引发剂包括:例如苯酚、取代的苯酚、饱和醇(特别是C1-C30脂族醇,例如甲醇、乙醇、1-丁醇、1-辛醇和脂肪醇)、脂肪醇乙氧基化物、C10-C20单萜烯醇(例如,法呢醇、松油醇、芳樟醇、香叶醇、橙花叔醇、香叶基香叶醇)、仲胺(例如,二乙胺、二正丙胺、二正丁胺、二异丙胺、二正辛胺、吗啉、哌啶、二苯胺、二苄基胺、咪唑、1,1,3,3-四甲基胍)、硫醇(例如正丁基硫醇、正己基硫醇、正辛基硫醇、正十二烷基硫醇、苄基硫醇、糠基硫醇)、2-苯并噻唑基硫醇、苯硫酚、4-氯苯硫酚、4-(三苯甲基)苯酚、4-苯基苯酚、苯亚磺酸等。
C、丙烯基酚缩水甘油醚与双官能或多官能亲核引发剂形成的分散剂聚合物
1、芳烷基化酚缩水甘油醚的制备
在另一方面,分散剂聚合物是使用芳烷基化酚缩水甘油醚制备的。通过使相应的芳烷基化酚与环氧氯丙烷或其合成等价物反应,可以很容易地制备出合适的芳烷基化酚缩水甘油醚,如美国专利公开2017/0174793和2017/0107189中所述。例如,三苯乙烯基苯酚与环氧氯丙烷在碱的存在下反应可以在单个反应步骤中提供三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚(“TSP缩水甘油醚”或“TSP-GE”)。
在某些方面,可能需要通过两个或两个以上的反应步骤来制备芳烷基化酚缩水甘油醚。在这样的一个过程中,芳烷基化酚首先在有碱的情况下与烯丙基卤化物反应生成烯丙基醚。然后例如用过氧酸(例如间氯过氧苯甲酸)将所得的烯丙基醚环氧化,得到所需的芳烷基化酚缩水甘油醚(方案4)。在另一种合适的方法中,例如,如Ishii等在J.Org.Chem.53(1988)3587.中所描述的。
方案4、二步合成与环氧氯丙烷等价的化合物
Figure BDA0002445780610000171
2、制备羟基官能疏水物
一旦芳烷基化酚缩水甘油醚被制备出来,它就可以与任意数量的如前所述的双官能或多官能亲核引发剂反应,从而产生羟基官能的疏水物。通常,使用足够的芳烷基化苯酚缩水甘油醚与亲核引发剂的大部分或全部活泼氢当量反应。这种合成方法避免了制备各种各样的缩水甘油醚中间体的需要,其中大多数中间体都不市售或只能以低纯度获得。取而代之的是,基于目标芳烷基化酚的单缩水甘油醚可用于生成许多羟基官能疏水物,这些疏水物仅受亲核性引发剂的可用性限制。
方案5展示了由芳烷基化酚缩水甘油醚(此例中为TSP缩水甘油醚)合成羟基官能疏水物的方法。方案6中的其他例子说明了用这种方法制备复杂的羟基官能疏水物的容易性。
方案5、自三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚的疏水物合成
三尾类似物
Figure BDA0002445780610000181
四尾类似物
Figure BDA0002445780610000191
方案6、自芳烷基化酚缩水甘油醚的羟基官能疏水物
Figure BDA0002445780610000201
Figure BDA0002445780610000211
如下表所示,用凝胶渗透色谱法(GPC)测定的具有羟基官能的疏水分子具有优选的数均分子量,数均分子量在一定程度上依赖于功能:
名义上的官能度 疏水物的优选Mn(通过GPC测定)
2 900-1,600
3 1,250-2,200
4 1,750-2,800
5 2,200-3,400
6 2,500-4,000
3、烷氧基化的羟基官能疏水物
如上文A(3)节所述,羟基官能疏水物被烷氧基化,以产生可用作分散剂的聚合物,下文将进一步描述。
烷氧基化物具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的优选的数均分子量,其在某种程度上取决于功能度,如下表所示:
Figure BDA0002445780610000221
4、复杂的引发剂
在某些方面,芳烷基化酚缩水甘油醚与更复杂的双官能或多官能“引发剂”反应产生疏水物。在这些方面,通过使双官能或多官能缩水甘油醚与硫醇、醇或仲胺反应以产生羟基官能的“引发剂”来制备引发剂。下面说明了使用该策略制备分散剂。
例如,间苯二酚二缩水甘油醚与两个当量的1-十二烷基硫醇的反应提供了更复杂的羟基官能引发剂。该引发剂与两当量的三苯乙烯基酚缩水甘油醚反应,然后乙氧基化得到分散剂:
Figure BDA0002445780610000231
D、来自芳烷基化酚缩水甘油醚和单官能亲核引发剂的分散剂聚合物。
另一方面,本发明涉及由芳烷基化酚缩水甘油醚和单官能亲核引发剂制成的聚合物,其制备过程包括两个步骤。
将单官能亲核引发剂与芳烷基化酚缩水甘油醚按照每个活泼氢当量的引发剂与至少一个摩尔当量的芳烷基化酚缩水甘油醚进行反应,得到羟基官能的疏水物;单官能亲核引发剂选自由酚、饱和醇、C10-C20的萜烯醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子化物所组成的组。在第二步中,将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种。以芳烷基化酚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚单元,所述聚合物的数均分子量在1000-7500g/mol的范围之间。
已经描述了用于这一过程的合适的单官能亲核引发剂、芳烷基化酚缩水甘油醚和环氧烷。
E、其他单体
上述A-D节所述的聚合物分散剂可以引入其他单体的重复单元,这些单体能够与环氧烷共聚。其他单体包括:例如,其他缩水甘油醚(如丁基缩水甘油醚、异丙基缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、炔丙基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、愈创木酚缩水甘油醚、1-乙氧基乙基缩水甘油醚、2-乙氧基乙基缩水甘油醚、2-甲基苯基缩水甘油醚、2-联苯基缩水甘油醚、3-缩水甘油基(氧丙基)三甲氧基硅烷、3-缩水甘油基(氧丙基)三乙氧基硅烷)、其它环氧化物(如氧化苯乙烯、氧化环己烯、1,2-环氧己烷、1,2-环氧辛烷、1,2-环氧癸烷、1,2-环氧十二烷、1,2-环氧十四烷、1,2-环氧十六烷、1,2-环氧十八烷、1,2-环氧-7-辛烯、3,4-环氧四氢呋喃、(2,3-环氧丙基)三甲基氯化铵)、环硫乙烷(thiiranes)(苯氧甲基环硫乙烷、2-苯基环硫乙烷)、己内酯,四氢呋喃等。所述环硫乙烷可以由相应的环氧化物和硫脲制备,例如,在Yu等在Synthesis(2009)2205中所述的。
F、官能化的缩水甘油醚
A-D节所述的聚合物分散剂可以含有一个或多个具有内置官能”手柄”的缩水甘油醚单元。合适的官能化的缩水甘油醚具有缩水甘油醚基团、连接基团和官能手柄。所述连接基团是能够将缩水甘油醚基团连接到官能手柄上的任意原子或键的组合。合适的官能手柄将具有能够进一步操作的官能团。例如,如果所述官能化的缩水甘油醚含有苯甲醛”手柄”,游离醛基可以与胺反应生成亚胺,与氨基酸反应生成亚胺酸,或与酸酐反应生成肉桂酸衍生物。在另一个例子中,如果官能化的缩水甘油醚含有硫醚”手柄”,则氧化可以生成亚砜或砜。
市售的1-乙氧基缩水甘油醚(即,2-[(1-乙氧基乙氧基)-甲基]氧环己烷)可引入对酸敏感的半缩醛(RO-CH(CH3)OEt))作为官能手柄。随后用酸处理释放醇(ROH),它可以转化成磷酸酯、硫酸酯、乙酸酯或其它有用的官能团。
G、反向合成
另一种虽然不太优选的方法是使用反向合成法来生产可用作分散剂的聚合物。该方法通过使用合适的醚封端的聚亚烷基二醇起始剂来避免烷氧基化,所述起始剂可以是商品或可以容易地获得。然而,如前所述,它确实需要同时合成芳烷基化酚缩水甘油醚和缩水甘油基中间体,后者可由亲核引发剂与环氧氯丙烷或其合成等价物反应得到。方案7说明了反向合成。
在另一个“反向合成”方面,在该过程中包含脂肪环氧化物,可以进一步细化分散剂。例如,间苯二酚二缩水甘油醚与甲氧基封端的聚乙二醇(如mPEG 1000或mPEG 2000)反应得到羟基封端的中间体。该中间体可与脂肪环氧化物(如1,2-环氧十四烷)和三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应,生成羟基官能化的TSP基分散剂:
Figure BDA0002445780610000251
下面是一些可以使用“反向合成”策略制备的TSP基产品的其它示例。在第一个例子中,4-氨基酚三缩水甘油醚与3mol的mPEG反应生成羟基官能的中间体。与三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应,然后与正丁基缩水甘油醚生成如图所示的羟基官能分散剂,其中mPEG1000的x值为约22:
Figure BDA0002445780610000261
在另一个例子中,间苯二酚二缩水甘油醚与2mol的mPEG反应生成了具有羟基官能的中间体。随后与1,2-环氧十六烷反应、然后与三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应、然后与2,3-环氧丙基三甲氯化铵反应,得到同时具有羟基和烷基胺官能的分散剂。这种分散剂可能具有稳定无机颜料的优点。同样,对于mPEG 1000,x的值为约22:
Figure BDA0002445780610000271
与羧酸、酯、酸酐、酸氯化物最后形成酯的反应,或者与多异氰酸酯形成氨基甲酸酯的反应,或者与双官能或多官能芳基磺酰卤化物形成磺酸酯的反应,都可以利用任何剩余的羟基官能。例如,mPEG与三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应,然后与1,2-环氧十四烷反应,生成羟基官能的中间体。与来自苯三甲磺酸(苯-1,3,5-三羧酸)的酸氯反应,得到TSP基分散剂(对于mPEG 1000,x=22):
Figure BDA0002445780610000272
H、封端基团和反应
在某些方面,A-D节的聚合物分散剂可能包括封端基团。封端基团可用于封端一些或所有烷氧基化物的可用羟基。羟基官能聚合物的合适的封端基团是众所周知的。实例包括醚、酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、异脲(Carbamimidic Ester)、硼酸酯、硫酸酯、磷酸酯、磷脂酰胆碱、醚酸、酯醇、酯酸、醚二酸、醚胺、醚铵、醚酰胺、醚磺酸酯、醚甜菜碱、醚磺基甜菜碱、醚膦酸酯、磷杂环戊烷、磷杂环戊烷氧化物等及它们的组合。例如,琥珀酸酐可用于封端分散剂的一些或全部可用的羟基基团。所得羧酸基团的去质子化可显着改变分散剂的亲水性。有关这些封端基团的结构,请参见下面的方案8。方案9说明了乙酰化、磷酸酯化、硫酸酯化和烷基胺化作为可能的封端方法。
I、芳香环的磺化/硫
在某些方面,可能需要使用传统的磺化剂,如三氧化硫,来磺化分散剂中存在的部分芳香环。因此,存在于三苯乙烯基苯酚重复单元或TSP-GE单元中的芳香环或其他芳香环可以被磺化,以将磺酸酯基引入分散剂中。在典型的磺化条件下,游离的羟基也会被磺化,在某些情况下,混合的硫酸酯/磺酸酯将成为理想的最终产物。在这种情况下,反应产物只需用合适的碱中和即可。如果只需要磺酸酯,则可以将产生的任何硫酸酯水解,例如,用稀酸处理,生成游离的羟基。
J、硫或氮的进一步反应;尾部分裂的组合物
如上所述,亲核引发剂中的氮原子可以被烷基化或氧化,分别生成季铵化的组合物或氧化胺。类似地,亲核引发剂中的硫原子可以被氧化成亚砜官能团,砜官能团,或两者兼有。方案10提供了一些说明。
方案11示出了一种制备分裂的EO尾部的组合物的方法。将月桂醇缩水甘油醚与丙酮缩甘油(来自甘油和丙酮)反应,然后与TSP缩水甘油醚反应,得到具有一个游离羟基和两个受保护羟基的疏水物。用稀酸水溶液处理可从缩酮中释放丙酮,并再生羟基。乙氧基化提供了尾部分裂的组合物。
进一步的支化也可以通过将制备的疏水物与1-乙氧基乙基缩水甘油醚反应,然后通过酸介导的残余半缩醛官能的水解来实现,从而有效地使用于烷氧基化的游离羟基的数量加倍。下面是1-十二硫醇-1,2-环氧十六烷-TSP-GE(2)-GE的制备方法。因此,1-十二硫醇与一当量的1,2-环氧十六烷反应,然后与两当量的三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应,就形成了单羟基官能的疏水物。该疏水物与一当量的1-乙氧基乙基缩水甘油醚反应,然后进行酸介导的水解,从半缩醛中释放出额外的羟基官能度。
K、颜料
用于制备颜料分散体的合适的颜料是众所周知和容易获得的。许多颜料是有机化合物,尽管无机颜料也很常见。例如专利号7,442,724的美国专利,其教导通过引用并入本文。合适的有机颜料包括,例如,单偶氮(monoazos)、重氮(diazos)、蒽醌(anthraquinones)、蒽嘧啶(anthrapyrimidines)、喹吖啶酮(quinacridones)、喹酞酮(quinophthalones)、二恶嗪(dioxazines)、黄烷士酮(flavanthrones)、阴丹酮(indanthrones)、异吲哚啉(isoindolines)、异吲哚酮(isoindolinones)、金属络合物、芘酮(perinones)、苝(perylenes)、酞菁(phthalocyanines)、皮蒽酮(pyranthrones)、硫靛(thioindigos)、三苯基甲烷(triphenylmethanes)、苯胺(anilines)、苯并咪唑酮(benzimidazolones)、二酮吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrroles)、二芳基化物(diarylides)、萘酚(naphthols)和醛吖嗪(aldazines)。合适的无机颜料包括例如白色颜料、黑色颜料、彩色颜料和光泽颜料。
方案7、反向合成:
Figure BDA0002445780610000301
方案8、封端基团的结构
Figure BDA0002445780610000311
方案9、封端反应
乙酰化
Figure BDA0002445780610000321
磷酸酯化
Figure BDA0002445780610000322
硫酸酯化
Figure BDA0002445780610000331
烷基胺化
Figure BDA0002445780610000332
方案10、硫或氮原子的进一步官能化
Figure BDA0002445780610000341
Figure BDA0002445780610000351
方案11、分裂尾部的组合物
Figure BDA0002445780610000361
L、颜料分散体
该聚合物可用于制备颜料分散体,特别是水性颜料分散体。许多本发明的聚合物相对而言可溶于水,并提供稳定的分散剂溶液或乳液。通常用酸(例如,氯化氢)或碱(例如,氢氧化钠)将分散剂溶液或乳液的pH值调节至8-12,或者在某些方面,pH值调节至8-10或8.5-9.5。颜料与载体(优选为水)、聚合物和任何pH调节剂、抗微生物剂、消泡剂、流变改进剂、稳定剂或其它所需成分混合,以得到具有所需比例的聚合物与颜料的混合物。一般的,颜料分散体的固体含量将在5-95重量%、15-90重量%或25-85重量%的范围内。优选将混合物例如在具有金属、陶瓷或玻璃球的涂料混合机中研磨,以产生颜料分散体,并对其相关物理性能进行评估。
理想的水性颜料分散体应具有低粘度和中等粒径。例如,理想的分散体在25℃时粘度小于5000cP,剪切速率为10s-1;优选地,在25℃时粘度小于3000cP,剪切速率为10s-1;更优选地,在25℃时粘度最好小于1000cP,剪切速率为10s-1,该剪切速率对应于在浇铸过程中分散体通常经历的剪切量。通过动态光散射(或其它合适的技技)测量的水分散体的粒径应该在100nm到1000nm之间,最好是在100nm到500nm之间或100nm到300nm之间。
理想的颜料分散体能够有效地利用分散剂,而分散剂通常是分散体中相对昂贵的组成部分。换言之,对于给定数量的颜料,需要的分散剂越少越好。本发明聚合物的用量水平要求可以变化,但以颜料分散体的总量为基准,聚合物分散剂通常为0.5-70重量%、2-50重量%或3-40重量%。
生产率也很重要。在短时间内产生良好分散性的能力转化为降低的总成本。我们发现本发明的聚合物可以与许多颜料一起迅速地得到具有所需粒径的稳定的,非粘性的分散体。
M、简化的名称
用确定其制备方法的方式来命名聚合物是很方便的。当芳烷基化酚缩水甘油醚是反应物时,聚合物的名称表示为亲核引发剂、芳烷基化酚缩水甘油醚及其所使用的摩尔数、环氧烷(一种或多种)及其所使用的摩尔数。例如,当1,4-环己烷二甲醇与2摩尔的三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应,且所得的羟基官能团疏水物与60摩尔的环氧乙烷反应时,产物的简写名称为“1,4-环己烷二甲醇TSP-GE(2)-EO(60)”。
类似地,当缩水甘油基中间体是由亲核引发剂制成的,并且该中间体随后与芳烷基化酚反应,然后与环氧烷反应时,产品名称反映出缩水甘油基中间体是起始原料。因此,当1,4-丁二醇二缩水甘油醚与2摩尔的三苯乙烯基苯酚反应,然后与40摩尔的环氧乙烷反应时,该产品的简称为“1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(40)”。
当使用封端基团时,可以在环氧烷部分之后添加名称。当亲核引发剂中有一个以上的活泼氢时,每个臂上的环氧烷单元的平均数可以通过用环氧烷的总摩尔数除以引发剂的官能度来近似的表示。因此,“4-氨基苯酚-TGE TSP(3)-EO(120)”,基于官能度=3的引发剂,名义上每个臂上平均有40个EO单元,尽管正如本技域技技人员所理解的那样,这些值是近似值。在下面的示例中使用这些约定。
某些发明的共聚物与特定的颜料结合时可能具有优势。例如,我们发现,当单偶氮黄色颜料与表2和2A中所列的分散剂或分散剂共混物一起使用时,在pH值为8-10的情况下,可提供良好的水分散性能。类似地,当与表3和3A中所列的分散剂或分散剂共混物一起使用时,喹吖啶酮紫颜料在pH值为8-10时提供了良好的水分散性能。当与表4、5和5A中所列的分散剂或分散剂共混物共混使用时,在pH值为8-10时,酞菁蓝提供了极好的水性分散体。
N、乳胶乳液稳定(Latex emulsion stabilization)
在一个方面,本发明包括一种方法,该方法包括使乳液胶乳(emulsion latex)聚合物的流动性能稳定。该方法防止由温度引起的在-20℃至50℃范围内发生的特性变化。该方法包括将乳液乳胶聚合物与有效量的分散剂组合物相结合,所述分散剂组合物是将A节所述的聚合物与水相结合而产生的。在一个优选的方面,分散剂组合物含有选自由双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)、双酚A-DGE TSP(2)-EO(40)、双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)硫酸酯、间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(30)、间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(40)、间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(50)、1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(40)和1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(80)的聚合物所组成的组。
在另一方面,本发明包括一种方法,该方法包括使乳液胶乳聚合物(emulsionlatex polymer)的流动性能稳定。该方法防止由温度引起的在-20℃至50℃范围内发生的特性变化。该方法包括将乳液胶乳聚合物与有效量的分散剂组合物混合,所述分散剂组合物是通过将C节中所述的聚合物与水混合而产生的。
P、醇酸组合物
另一方面,本发明涉及一种增强醇酸涂料疏水性的方法。该方法包括将一种醇酸树脂与有效量的分散剂组合物混合,该组合物包含A节中所述的聚合物和非水载体,例如有机溶剂。在一个优选的方面,所述醇酸树脂包含甘油、大豆油和间苯二甲酸的反应产物,并且所述分散剂组合物包含间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(60)。
Q、农业应用
本发明的聚合物可用作农业配方中的乳化剂、用作悬浮物浓缩物的分散剂、用作种子包衣的分散剂、用作润湿剂、用作撒布剂、用作促进活性物质吸收到叶片表面的助剂以及用作水分散性颗粒的分散剂组分。适用于农业应用的载体,特别是乳剂或悬浮液浓缩物,包括有机溶剂、水、以及水和与水混溶的有机溶剂的组合。
R、其他应用
所述聚合物可用于在涂料中分散固体(例如,有机颜料和/或无机颜料,填料或胶乳),如上文所述,并在下文中更详细地介绍有机颜料和无机颜料,特别是有机颜料。然而,该聚合物也可用于农业应用(如上所述),并可作为其它颗粒材料的分散剂,如水泥、矿物、沥青质或颗粒土壤。所述聚合物还可以用作流变改良剂、发泡剂、消泡剂或洗衣剂或个人护理产品(包括清洁用品和化妆品)的辅助成分。所述聚合物还可用作涂料添加剂,其中,它们可作为增容剂、增粘剂或流平剂来提高膜的质量。
下面的例子仅仅说明了本发明;本技域技技人员将认识到在发明精神和权利要求范围内的许多变化。
Figure BDA0002445780610000401
Figure BDA0002445780610000411
Figure BDA0002445780610000412
一些芳烷基化酚基疏水物的结构:
N,N-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧基苯胺-1-十二烷硫醇(3)-TSP-GE(3)
Figure BDA0002445780610000421
二(三羟甲基丙烷)1,2-环氧十四烷(4)-TSP-GE(4)
Figure BDA0002445780610000422
苯磺酰胺-TSP-GE(2)-1,2-环氧十四烷(2)
Figure BDA0002445780610000431
三苯乙烯基苯酚-叔丁基-GE
Figure BDA0002445780610000432
三苯乙烯基苯酚-2-联苯-GE
Figure BDA0002445780610000433
间苯二酚1,2-环氧十四烷(4)-TSP-GE(2)
Figure BDA0002445780610000441
1-十二烷硫醇-1,2-环氧十六烷-TSP-GE(2)-GE
Figure BDA0002445780610000442
聚合分散剂的合成
以下步骤用于生产表1和1A中所列的各种本发明聚合物。
疏水物的合成(方法A):
1、缩水甘油基中间体的制备
作为原料使用市售的缩水甘油基中间体(例如双酚A二缩水甘油基醚)。如果不可商购,则首先如下制备缩水甘油醚中间体。
四颈圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶、氮气进口和配有气体出口鼓泡器的冷凝器。在氮气流下,烧瓶中装有合适的亲核引发剂、环氧氯丙烷(相对于每摩尔引发剂中的活泼氢当量,为6.7摩尔)和几滴水。将混合物加热至60℃,在此基础上,在一小时内分批加入固体氢氧化钠(相对于引发剂中的每摩尔活泼氢当量,为1摩尔)。加入完成后,在70℃下搅拌,直到1H NMR分析表明亲核引发剂的消耗完成。将反应混合物冷却至室温,用水稀释,然后用乙醚萃取三次。将合并的有机萃取物在硫酸钠上干燥、过滤,并在减压下浓缩。当生成的缩水甘油醚为固体时,可以通过重结晶进一步纯化。
2、制备羟基官能的疏水物
四颈圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶、带喷射管的氮气入口和蒸馏适配器。在适配器上装有附加漏斗、水冷式冷凝器、出气鼓泡器和收集瓶。在氮气流下,向烧瓶中加入三苯乙烯基苯酚(TSP)(相对于每当量缩水甘油醚,为1当量)和固体甲氧基钾(0.25-0.35重量%)。将混合物加热至固体溶解(通常为160℃)。然后将缩水甘油醚中间体缓慢加入反应混合物中,以控制产生的放热。加入完全后,在160℃下搅拌,直到1H NMR分析表明,甘油醚的消耗已相当完全。该产品用于烷氧基化步骤,无需进一步操作。一般情况下,分离出的物质含有0.10-0.25重量%钾。
疏水物的合成(方法B):
1、芳烷基化酚缩水甘油醚的制备
以TSP和环氧氯丙烷为原料,采用美国公开号2017/0174793的方法合成了TSP缩水甘油醚。在另一种两步法中,TSP缩水甘油醚采用如下方法制备:
a、TSP烯丙基醚的制备
圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶、氮气进口和装有气体出口鼓泡器的冷凝器。在氮气流下,烧瓶中装有TSP、丙酮、碳酸钾(相对于每当量TSP,为2摩尔)、碘化钾(相对于每当量TSP,为0.05摩尔)和烯丙基溴(相对于每当量TSP,为1.5摩尔)。得到的混合物在回流加热,直到1H NMR和IR分析表明TSP的消耗已相当完全。将反应混合物冷却到室温,然后过滤。所得滤液经旋转蒸发浓缩,再溶于二氯甲烷中。有机溶液用7%的氯化钠溶液清洗,在硫酸镁上干燥、过滤、和减压浓缩。粗制的TSP烯丙基醚作为下一步的原料。
b、TSP烯丙基醚的环氧化反应
圆底烧瓶装有TSP烯丙基醚和二氯甲烷。得到的溶液在冰水中冷却至0℃。然后在15分钟内分批加入间氯过氧苯甲酸(相对于每当量TSP,为1.25摩尔)。将混合物搅拌并缓慢温热至室温。通过1H NMR监测TSP烯丙基醚的消耗。反应完成后,通过过滤除去固体,然后用二氯甲烷冲洗。合并的滤液依次用20%硫代硫酸钠水溶液、饱和碳酸氢钠水溶液和饱和氯化钠水溶液洗涤。有机溶液经硫酸钠干燥,过滤,并减压浓缩。分离的TSP缩水甘油醚无需进一步纯化即可使用。
2、制备羟基官能疏水物
圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶、带喷淋管的氮气进口和气体出口鼓泡器。在氮气流下,瓶中装有亲核引发剂和固体甲氧基钾。所得混合物加热至均匀(约160℃)。在大约5分钟的时间里,分批加入TSP缩水甘油醚。加入完全后,将混合物在160℃下搅拌直至1H NMR分析表明,缩水甘油醚的消耗已相当完全。一般情况下,所分离的材料含有0.10-0.25重量%的钾。
疏水物烷氧基化(一般程序)
600毫升的Parr反应器,配备有机械搅拌装置、氮气喷雾器、热电偶和样品孔,装入通过上述方法A或方法B制备的含钾疏水物。将反应器密封,并将内容物缓慢加热至120℃。当达到目标温度时,添加一种或多种环氧烷从而开始烷氧基化。对于由单个环氧烷单体或两种或多种环氧烷单体的无规混合物组成的单嵌段尾部,分批添加环氧烷单体,直到目标摩尔数的单体反应为止。对于由一个以上环氧烷嵌段组成的尾部,对每个其他部分重复上述步骤。当认为烷氧基化已完成时,在80–90℃下将产物从反应器中移出。
其他的合成的例子
1、间苯二酚二缩水甘油醚-1-十二烷硫醇(2)-TSP-GE(2)
Figure BDA0002445780610000481
圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶和氮气进口/喷射管,在氮气下装入1-十二硫醇(63.8g,315mmol)和固体甲氧基钾(1.92g,27.4mmol)。将混合物加热至90℃,随后在13分钟内加入间苯二酚二缩水甘油醚(35.0g,157mmol)。该试剂是通过间歇地移除气体出口并通过移液管加入液体而引入的。在加入过程中,通过控制加试剂速率和搅拌速率,使反应温度保持在或低于125℃。反应混合物在120℃下搅拌40分钟,1H NMR认为此时间苯二酚二缩水甘油醚的消耗已经完成。将温度升高到160℃,然后使用移液管在25分钟内间歇加入三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚(”TSP-GE,”当量重量=446g/mol,140g,315mmol)。1HNMR分析显示,在160℃下搅拌21小时后,TSP-GE完全消耗。热的反应混合物被倒入广口瓶中,让它冷却到室温。产物间苯二酚二缩水甘油醚-1-十二硫醇(2)-TSP-GE(2)(235g,98.3%),含0.45重量%的钾。
2.间苯二酚DGE-mPEG1000(2)-1,2-环氧十四烷(2)-TSP-GE(2)
Figure BDA0002445780610000491
a、间苯二酚DGE-mPEG1000(2)
圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶和氮气进口/喷射管,在氮气下装入mPEG1000(当量重量=984g/mol,202g,206mmol)和固体甲氧基钾(1.82g,26.0mmol)。混合物加热到110℃,随后在13分钟内通过移液管间歇地添加间苯二酚二缩水甘油醚(22.9g,103mmol)。反应混合物的1H NMR分析显示20分钟后间苯二酚二缩水甘油醚完全消耗。将热的反应混合物倒入广口瓶中并冷却至室温。该产品为间苯二酚二缩水甘油醚-mPEG1000(2)(223g,98.7%),含0.45重量%的钾。
b、间苯二酚DGE-mPEG1000(2)-1,2-环氧十四烷(2)-TSP-GE(2)
圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶、氮气进口/喷射管,在氮气下装入间苯二酚二缩水甘油醚-mPEG1000(2)(50.0g,22.8mmol,0.45重量%的钾)。将混合物加热至120℃,用移液管间歇地加入1,2-环氧十四烷(9.69g,45.6g),搅拌5min后,反应温度提高至145℃。45分钟后,在145℃下,1H NMR分析显示完全消耗了1,2-环氧十四烷。在6分钟内通过移液管添加TSP-GE(21.2g,45.7mmol),搅拌2h后,1H NMR显示TSP-GE完全消耗。将热的反应混合物倒入广口瓶中,冷却到室温。产物为间苯二酚DGE-mPEG1000(2)-1,2-环氧十四烷(2)-TSP-GE(2)(77.2g,95.5%)。
3、1-十二烷硫醇-1,2-环氧十六烷-TSP-GE(2)-GE
Figure BDA0002445780610000501
圆底烧瓶配有加热罩、温控器、顶置式搅拌器、热电偶和氮气进口/喷射管,在氮气下装入1-十二硫醇(28.1g,139mmol)和固体甲氧基钾(1.61g,23.0mmol)。通过搅拌将混合物加热到100℃。用移液管在9分钟内间歇加入1,2-环氧十六烷(33.4g,139mmol),在加入过程中通过控制加试剂速率和搅拌速率使反应温度保持在106℃以下。在100℃下再搅拌20分钟,1H NMR显示完全消耗了1,2-环氧十六烷。
将反应温度提高到140℃,然后在17分钟内通过移液管间歇地添加三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚(128g,288mmol)。同时将反应温度保持在140℃以下。将反应混合物在150℃下搅拌4.5小时,然后在160℃下搅拌17小时,此时1H NMR显示TSP-GE被完全消耗。
反应混合物冷却至110℃。用移液管在3分钟内加入1-乙氧基乙基缩水甘油醚(20.3g,139mmol)。搅拌2小时后,将反应温度升至130℃并在该温度下保持21小时。1H NMR显示完全消耗了1-乙氧基乙基缩水甘油醚。
将热的反应混合物倒入圆底烧瓶中,用四氢呋喃(200g)和乙醇(200g)稀释,加入盐酸(37%,20.9g,212mmol),搅拌、缓慢冷却至室温。2.5小时后,1H NMR显示完全消耗了缩醛的官能度。加入碳酸钾(57.8g,418mmol),在室温下搅拌17小时,过滤除去固体,用过量的四氢呋喃清洗。合并的滤液通过蒸馏浓缩,在真空(110℃,1mm Hg)条件下除去剩余的挥发物。产物为1-十二烷硫醇-1,2-环氧十六烷-TSP-GE(2)-GE(188g,94.1%)。
用于性能测试的聚合物分散剂溶液
将聚合物分散剂在去离子水中稀释至聚合物浓度为20-40重量%的,以便于加入到测试配方中。在测试前,用酸或碱将溶液的pH调整到8-10。
颜料分散体
将聚合物分散剂与颜料混合制成颜料分散体,配方包括0.5-50重量%的分散剂、10-80重量%的颜料、0.5-6重量%的添加剂(如消泡剂、流变学改良剂、杀菌剂、中和剂、稳定剂)和10-85重量%水。如下面的配方示例所示,分散剂固体与颜料的比例可以在很大范围内变化,这取决于分散剂的性质、颜料的性质、分散介质和其他因素。该配方还可能含有0-10重量%的树脂和0-20重量%的溶剂。优选地,该颜料最后添加到其他配方组分中。一般情况下,配方成分用相等重量的0.8至1毫米的玻璃珠在红魔鬼(Red Devil)涂料摇瓶中摇1-4小时,以产生颜料分散体。
配方示例
F1、单偶氮黄色颜料分散体:本发明的聚合物分散剂(1.5-2.5重量%的固体)与BYK-024消泡剂(BYK的产品,1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000511
M-10杀菌剂(Dow的产品,0.1重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000512
黄色L1254HD(BASF的产品,50重量%固体)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃1-小时以获得分散体。见表2和2A。
F2、喹吖啶酮紫色素分散体:本发明的聚合物分散剂(1.6-6.0重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%固体)、
Figure BDA0002445780610000521
M-10杀菌剂(0.1重量%固体)、
Figure BDA0002445780610000522
RedL4100HD(BASF产品,40重量%的固体)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃4小时以获得分散体。见表3和3A。
F3、酞菁蓝(15:4)颜料分散体:本发明的聚合物分散剂(8.0重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000523
M-10杀菌剂(0.1重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000524
蓝色L7101F(BASF的产品,40重量%固体)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃2小时以获得分散体。见表4。
F4、酞菁蓝(15:3)颜料分散体:本发明的聚合物分散剂(6.0或8.0重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000525
M-10杀菌剂(0.1重量%固体)、
Figure BDA0002445780610000526
蓝色L7085(BASF的产品,40重量%固体)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃4小时以获得分散体。见表5。
F5、酞菁蓝(15:2)颜料分散体:本发明的聚合物分散剂(2.8至5.0重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000527
M-10杀菌剂(0.1重量%固体)、
Figure BDA0002445780610000528
蓝色L6875F(BASF的产品,40重量%的固体)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃4小时以获得分散体。见表5。
F6、β-萘酚橙色素分散体:本发明的聚合物分散剂(3.0重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000529
M-10杀菌剂(0.1重量%固体)、
Figure BDA0002445780610000531
橙色200504(Heubach的产品,40重量%的固体)和水(适量至100重量%)组合而成。将混合物摇晃4小时以获得分散体。见表6所示。
F7、红色氧化铁颜料分散体:本发明的聚合分散剂(6.0重量%固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000532
M-10杀菌剂(0.1重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000533
120M(LanXess的产品,60重量%的固体)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃2小时以获得分散体。见表7。
F8、炭黑颜料分散:本发明的聚合物分散剂(7.8重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000534
M-10杀菌剂(0.1重量%固体)、FW200炭黑(Orion产品,15.75重量%固体)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃4小时以获得分散体。见表8。
F9、炭黑颜料分散体:本发明的聚合物分散剂(1.6-3.0重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000535
M-10生物杀菌剂(0.1重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000536
120(Cabot产品,40重量%的固体)和水(适量至100重量%)相结合。将混合物摇晃4小时以获得分散体。见表8。
F10、二氧化钛(白色)颜料分散剂:本发明的聚合物分散剂(1.05重量%的固体)与BYK-024消泡剂(1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000537
M-10生物杀菌剂(0.1重量%的固体)、TRONOXTMCR-826(TRONOX产品,70重量%)和水(适量至100重量%)混合使用。将混合物摇晃1小时以获得分散体。见表9。
测试颜料分散体:
粘度:
颜料分散体的粘度使用流变仪(TA Instrument)在25℃、1-100s-1的剪切速率下”按原样”测量。报告了在10s-1的粘度。
颗粒粒径
使用动态光散射(Malvern Nanosizer)在25℃下,对0.1重量%的颜料的稀释分散体测量粒度。测得的值为Z-平均粒径。
耐擦洗性
通过使用含有1.6%分散剂的40%喹吖啶酮紫颜料分散体对内部缎面底漆(Behr7400)进行着色。着色比为8盎司/加仑。根据ASTM D2486-17,测试方法A对着色漆进行耐擦洗性测试。用金属刷在黄铜垫片上擦洗漆膜,直到去除一条连续的油漆线。记录从洗涤到破损(failure)的平均循环次数。较高的循环次数表明更好的耐擦性。
在用
Figure BDA0002445780610000541
190的对照实验中,破损的循环数是706。当使用4,4'-亚甲基-双(N,N-二缩水甘油)苯胺-TSP-GE(4)-EO(120)作为分散剂时,破损循环数为714。
着色强度
放样(Let down)
将分散剂浓缩液稀释为8盎司/加仑比例的基础涂料。底漆为Behr内部缎面搪瓷介质7400。用红魔鬼振动筛将产生的着色底漆摇10分钟。在使用前,用温和的离心分离法去除残留的空气。用3mil的伯德棒涂器将有色涂料涂到Leneta图18B上。使湿漆膜增厚,然后用手指摩擦。
使用CIEL*a*b*或L*C*h体系,用分光光度计(Minolta)测定干漆膜的色强。颜色强度也可用色度C*表示。
如果颜料没有很好地分散或分离,摩擦的机械运动将使颜料重新分散,使漆膜的颜色更强、更均匀。通过比较摩擦区技和非摩擦区技之间的色差ΔE,可以显示出颜料分散体的质量。目标是没有色差或最小色差ΔE,其中ΔE定义为:
Figure BDA0002445780610000551
其中Δ、Δa和Δb分别指明/暗,红/绿和黄/蓝之间的差异。结果参见表10-12。本发明的分散剂的性能与对照品一样好或更好。
将本发明的分散剂与BYK-024消泡剂(BYK的产品,1.0重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000552
M-10杀菌剂(Dow的产品,0.1重量%)、
Figure BDA0002445780610000553
蓝色L6875F(BASF的产品,40重量%的固体)、
Figure BDA0002445780610000554
红色L4100HD(BASF的产品,40重量%的固体)或
Figure BDA0002445780610000555
黄色L1254HD(BASF的产品,50重量%的固体)和水(适量100重量%)混合。将混合物摇晃4小时,使颜料分散。这些分散体用于着色研究,着色研究是按照上述的放样程序进行的。测定擦拭后的色强度色度C和颜色变化ΔE。与对照相比,本发明的分散剂显示出较强的颜色和较小的ΔE。
抗粘合性:
抗粘合性评估了膜的面对面粘性。试验按ASTM D4946-89进行。抗粘合性是根据漆膜密封或粘滞性的好坏来评定的。较高的等级表示粘性或密封性降低。通过使用二(三羟甲基丙烷)-TSP-GE(4)-EO(160)分散剂制备颜料分散体,在12盎司/加仑下使内部半光涂料(Behr 3300)着色。如下表13所示,本发明的分散剂所提供的抗粘合性略好于底漆的抗粘合性。
通用兼容性
本发明的聚合物分散剂对于水基和溶剂基涂料均表现出令人惊讶的通用兼容性和着色能力。用12盎司/加仑的水性颜料分散体使油性醇酸漆(Behr3800)着色。与对照组相比,本发明的分散剂具有更高的色度值,这表明在对油基白色涂料着色后具有更好的兼容性和强烈的色彩。结果见表12。
Figure BDA0002445780610000561
Figure BDA0002445780610000571
Figure BDA0002445780610000581
Figure BDA0002445780610000591
Figure BDA0002445780610000592
Figure BDA0002445780610000601
Figure BDA0002445780610000602
Figure BDA0002445780610000611
Figure BDA0002445780610000612
Figure BDA0002445780610000613
Figure BDA0002445780610000621
Figure BDA0002445780610000622
油漆放样
本发明的分散剂(间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(50),4.0重量%的固体)与BYK-024消泡剂(BYK的产品,1.0重量%固体)、
Figure BDA0002445780610000623
M-10杀菌剂(Dow的产品,0.1重量%)、
Figure BDA0002445780610000624
红色L4100HD(BASF的产品,40重量%的固体)和水(适量至100重量%)相结合。将混合物摇晃4小时以获得分散体。将该分散体用于着色研究,该着色研究是根据上述的稀释过程进行的。擦拭后,本发明的分散剂的颜色变化最小。擦拭后的总色差(ΔE):
Figure BDA0002445780610000625
-190:0.67;间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(50):0.59。
Figure BDA0002445780610000631
Figure BDA0002445780610000632
Figure BDA0002445780610000641
Figure BDA0002445780610000642
乳胶稳定性评估
乳胶合成A(对照),用于冻融稳定性试验
2升圆底烧瓶,配备机械搅拌、氮气表面喷射管、加热罩、热电偶、温度控制器,充入去离子水(297g)和正十二烷基苯磺酸钠(5.2g,含22.8重量%的固体)。反应容器加热到83℃。通过添加单体乳液(”ME”,33g),然后加入过硫酸铵(1.0g)和碳酸氢钠(0.5g)在去离子水(20g)中的溶液来制备原位胶乳种子。通过将一部分(19.7g)正十二烷基苯磺酸钠溶液添加到去离子水(135g)中,并在剧烈搅拌下向其中添加丙烯酸丁酯(260g)、甲基丙烯酸甲酯(230)和丙烯酸(10g)的单体混合物来制备ME。将混合物搅拌10分钟。在加入ME和过硫酸铵引发剂的三分钟内,观察到放热至85℃,表明单体聚合。动态光散射表明原位种子平均粒径为45nm。10分钟后,通过计量泵在3小时内添加剩余的ME,同时添加过硫酸铵(2.7g)和碳酸氢钠(1.5g)在去离子水(75g)中的溶液。反应温度保持在83℃。三个小时后,ME和引发剂进料添加完成。用去离子水(50g)将ME添加线冲洗到反应器中。将该混合物在83℃下再保持1小时,然后空气冷却至室温。用稀氢氧化铵(6.6g)将得到的胶乳的pH值从4.7调节到7.5,然后加入
Figure BDA0002445780610000652
MBS防腐剂(0.6g,Thor GmbH的产品)。乳胶通过100目筛网过滤,除去少量(40ppm)的凝结物。反应器无凝集物堆积。最终的平均胶乳粒径为115nm。
对照胶乳的冻融稳定性
胶乳冻融样品是通过将聚合物分散剂(0.8g,见表14)添加到上述制备的磁力搅拌的胶乳(20g)中而制得的。分散剂在水中的固体含量为20重量%。将胶乳分散剂混合物搅拌0.5小时,然后置于-20℃的冰箱中16小时。然后将样品加热至环境温度,然后在50℃下保存0.5小时。检查样品的流动性、胶乳经受六个冻融(F/T)循环。如果没有本发明的聚合物分散剂,则胶乳在第一循环中会失效。结果见表14。
Figure BDA0002445780610000651
以1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(60)为分散剂合成胶乳
乳胶合成A的步骤一般进行如下调整。ME是通过将
Figure BDA0002445780610000661
A-15(正十二烷基苯磺酸钠,Stepan的产品,固体含量为22.8重量%,17.8g)和融化的1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(60)(8.2g)添加到去离子水(139g)中来制备的,在剧烈搅拌下向其中加入前述单体组合物。在83℃时,将一部分(33克)ME加入到反应容器中,容器中含有去离子水(296克)和正十二烷基苯磺酸钠(5.9克,22.8重量%的固体)。混合物聚合10分钟以形成原位种子。观察到强烈的放热,反应混合物从乳白色变为半透明,表明已开始引发并形成了小颗粒。动态光散射表明原位种子平均粒径为40nm。在3小时内加入ME,同时加入过硫酸铵(2.7g)和碳酸氢钠(1.5g)在去离子水(75g)中的溶液。ME和引发剂进料的三小时添加完成后,将ME添加线用去离子水(50g)冲洗到反应器中。将混合物在83℃下保持1小时,然后冷却。用稀氢氧化铵将所得胶乳的pH值从5.3调节至7.2,然后添加
Figure BDA0002445780610000662
MBS防腐剂(0.6g)。胶乳通过100目的筛网过滤,以除去基于胶乳固体的0.06重量%的凝结物。反应器无凝集物堆积。最终平均胶乳粒径为136nm。如前所述评估乳胶的冻融稳定性。该胶乳经过六个循环,证明了使用1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(60)作为胶乳合成分散剂的好处。
双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)硫酸酯的合成
圆底烧瓶装有双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)(81.3g,0.033mol)。分散剂加热至100℃,用氮气喷雾干燥至70ppm的水分含量。加入磺酸(6.8g,0.069mol)。将混合物保持在105℃,3小时后,酸滴定表明反应已经完成。得到的产物用二乙醇胺(1.12g)中和。在20g的50/50异丙醇/水溶液中含有10重量%双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)硫酸酯,测定的pH值为7.0。
以双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)硫酸盐为分散剂合成胶乳
乳胶合成A的步骤一般如下调整。ME是通过将双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)硫酸盐(15.0g,如上所述制备)加入到去离子水(153g)中,剧烈搅拌上述单体组成来制备的。ME混合物(25.8g)在83℃下加入到反应容器中,其中含有去离子水(296g)和正十二烷基苯磺酸钠(5.9g,22.8重量%的固体)。混合物聚合10分钟,形成原位种子。观察到强烈的放热,随着小颗粒的形成,反应混合物由乳白色变为半透明。动态光散射表明原位种子的平均粒径为38nm。在3小时内加入ME,同时加入过硫酸铵(2.7g)和碳酸氢钠(1.5g)在去离子水(75g)中的溶液。ME和引发剂进料的三小时添加完成后,将ME添加线用去离子水(50g)冲洗到反应器中。将混合物在83℃下保持1小时,然后冷却。用稀氢氧化铵将所得胶乳的pH值从4.6调节至7.5,然后添加
Figure BDA0002445780610000671
MBS防腐剂(0.6g)。胶乳通过100目筛网过滤。令人惊讶的是,没有明显的凝结物。反应器也没有凝聚物积聚。最终的平均胶乳粒径为119nm。如前所述评估乳胶的冻融稳定性。该胶乳经过六个循环,证明了使用双酚A-DGE TSP(2)-EO(30)硫酸盐作为胶乳合成分散剂的好处。
胶乳涂料配方
预分散的二氧化钛(217克,76.9%固体浆液,Ti-PURETM R-746,Chemours的产品)被装入1L的烧杯中。加入去离子水(98克)混合,然后加入丙二醇(9.0g)和来自LatexSynthesis A的丙烯酸胶乳(321g,固体含量为46%)。加入
Figure BDA0002445780610000672
酯醇聚结溶剂(11.3g,Eastman的产品)。用稀氢氧化铵溶液将pH调节至8.3。添加
Figure BDA0002445780610000673
SCT-275流变改性剂(3.2克,Dow的产品),然后添加
Figure BDA0002445780610000674
GA防腐剂(0.7克,Thor的产品)。将配制好的涂料混合0.5小时。计算出的颜料体积浓度为23%。
第二天,用Brookfield CAP-2000锥板粘度计在50rpm时用#7转子测得的粘度为75泊。固体含量:49.0重量%。母料的一部分在4盎司广口瓶中分为四个100克部分。基于100%的分散剂固体,下表15中列出的分散剂以每100加仑涂料约4磅的量添加。分散剂以20%的固体溶解在水中。向每100克油漆样品中加入1.9克分散剂并混合10分钟。然后,将涂料进行三次冻融(F/T)循环。在每个循环中,将涂料在-20℃的冰箱中放置16小时,然后使其升温至环境温度,然后在50℃的温度下保存0.5小时。表15中显示了三种本发明的分散剂和没有分散剂的对照的结果。结果表明,由于包含分散剂而使粘度稳定。
Figure BDA0002445780610000681
醇酸树脂及涂料
1-L圆底烧瓶,配备回流冷凝器、Dean-Stark管、热电偶、加热罩、不锈钢搅拌器,充装甘油(42.9g)、大豆油(220g)、间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(60)(131g)、
Figure BDA0002445780610000682
4201酯化催化剂(0.2g,PMC Organometallix的产品)。将混合物加热到250℃并保持1小时,然后冷却到155℃。加入异酞酸(105克),将混合物加热至250℃以去除水分。反应温度为250℃,持续4.5h,直到达到15.5mg KOH/g的酸值。收集了大约20克的水。将淡琥珀色的反应混合物冷却到60℃左右,然后转移到样品瓶中。
以相同的方式用相同质量的反应物制备对照树脂,所不同的是使用甘油(46.4g),而没有间苯二酚-DGE TSP乙氧基化物。
每一种树脂都溶解在丙酮中,形成50%固含量的溶液;两者都是透明的淡琥珀色。用70号绕线棒将树脂拉到玻璃板上。湿膜在80℃下固化过夜,然后从烤箱中取出,冷却一小时。在涂层上加水(0.05g液滴)。1分钟后肉眼观察,含有间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(60)聚合物的膜产生小液滴,而对照膜的水滴扩散到较大的区技,说明对照膜更加亲水。间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(60)制备的疏水性较强的涂层具有更好的抗水降解性能。
以上例子仅供参考;权利要求确定了发明的范围。

Claims (74)

1.一种聚合物,其由包括如下步骤的方法制备得到:
(a)将双官能或多官能缩水甘油基中间体与芳烷基化酚按照每当量的缩水甘油基与至少一个摩尔当量的芳烷基化酚进行反应,得到羟基官能的疏水物;以及
(b)将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到所述聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种;
以芳烷基化酚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚单元;并且
其中,所述聚合物的数均分子量在1800-30000g/mol的范围之间。
2.根据权利要求1所述的聚合物,其中,所述缩水甘油基中间体是由双官能或多官能亲核引发剂与环氧氯丙烷或它的合成等价物反应生成的,所述亲核引发剂选自由酚、醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子化物所组成的组。
3.根据权利要求1所述的聚合物,其中,所述聚合物还包括封端基团,所述封端基团选自由醚、酯、碳酸盐、氨基甲酸酯、异脲、硼酸酯、硫酸酯、磷酸酯、磷脂酰胆碱、醚酸、酯醇、酯酸、醚二酸、醚胺、醚铵、醚酰胺、醚磺酸酯、醚甜菜碱、醚磺酸甜菜碱、醚膦酸酯、磷杂环戊烷和磷杂环戊烷氧化物所组成的组。
4.根据权利要求2所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂具有在2-6范围内的平均官能度。
5.根据权利要求1所述的聚合物,相对于每羟基当量的所述疏水物,含有5-80个重复单元的环氧乙烷、环氧丙烷或它们的组合。
6.根据权利要求2所述的聚合物,其中所述双官能或多官能亲核引发剂是乙醇或苯酚。
7.根据权利要求2中所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂为胺,且所述聚合物的一个或多个氮原子任选地被氧化以引入胺氧官能团,或任选地被烷基化以使所述胺季铵化。
8.根据权利要求2所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂为硫醇或硫酚,所述聚合物中的一个或多个硫原子任选地被氧化以引入亚砜官能团和/或砜官能团。
9.根据权利要求2所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂是混合的亲核试剂。
10.根据权利要求1所述的聚合物,还含有另一种单体的重复单元,所述另一种单体选自由环硫乙烷、缩水甘油醚和其他环氧化合物所组成的组。
11.根据权利要求1所述的聚合物,还含有官能化的缩水甘油醚的重复单元。
12.根据权利要求1所述的聚合物,以芳烷基化酚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有15-35重量%的芳烷基化酚单元。
13.根据权利要求1所述的聚合物,所述聚合物的数均分子量在2400-20000g/mol的范围之间。
14.根据权利要求1所述的聚合物,其中,所述聚合物的一个或多个芳香环被磺化。
15.一种分散剂组合物,含有载体和权利要求1所述的聚合物。
16.根据权利要求15所述的分散剂组合物,其中,所述载体是水。
17.根据权利要求16所述的分散剂组合物,还含有pH调节剂。
18.根据权利要求15所述的分散剂组合物,含有0.5-90重量%的所述聚合物。
19.一种分散体,含有固体、水、pH调节剂和权利要求1所述的聚合物。
20.根据权利要求19所述的分散体,其中,所述固体是颜料。
21.根据权利要求20所述的分散体,其中,其中,所述颜料为有机颜料,所述有机颜料选自由单偶氮、重氮、蒽醌、蒽嘧啶、喹吖啶酮、喹酞酮、二恶嗪、黄烷士酮、阴丹酮、异吲哚啉、异吲哚酮、金属络合物、芘酮、苝、酞菁、皮蒽酮、硫靛、三苯基甲烷、苯胺、苯并咪唑酮、二酮吡咯并吡咯、二芳基化物、萘酚和醛吖嗪所组成的组。
22.根据权利要求20所述的分散体,其中,所述颜料是无机颜料,所述无机颜料选自由白色颜料、黑色颜料、彩色颜料和光泽颜料组成的组。
23.根据权利要求20所述的分散体,所述分散体的pH在8-10范围内,并且在10s-1和25℃下的粘度小于3000cP。
24.根据权利要求20所述的分散体,所述分散体的平均粒径在100-1000nm范围内。
25.根据权利要求20所述的分散体,所述颜料是单偶氮黄、喹吖啶酮紫、酞菁蓝或炭黑。
26.一种可湿性聚合物组合物,包括至少一种农业活性物质、阴离子表面活性剂和权利要求1所述的聚合物。
27.根据权利要求26所述的组合物,含有80-95重量%的所述农业活性物质、0.1-5重量%的所述阴离子表面活性剂,以及,1-20重量%的所述聚合物。
28.一种悬浮浓缩物,包括至少一种农业活性物质、载体和权利要求1所述的聚合物。
29.根据权利要求28所述的悬浮浓缩物,其中,所述载体是水,并且所述浓缩物包含20-60重量%的所述农业活性物质,25-75重量%的水和0.5-3.5重量%的所述聚合物。
30.一种水分散性颗粒或种子包衣,含有农业活性物质和权利要求1所述的聚合物。
31.一种聚合物,所述聚合物由包括以下步骤的方法制备得到:
(a)将单官能缩水甘油基化合物与芳烷基化酚按照每缩水甘油基当量与至少一摩尔当量的芳烷基化酚进行反应,得到羟基官能的疏水物;以及
(b)将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种;
以芳烷基化酚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚单元;并且
其中,所述聚合物的数均分子量在1000-7500g/mol的范围之间。
32.根据权利要求31所述的聚合物,其中,所述单官能缩水甘油基化合物是由单官能亲核引发剂与环氧氯丙烷或它的合成等价物反应生成的,所述亲核引发剂选自由酚、饱和醇、C10-C20的萜烯醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子物所组成的组。
33.根据权利要求31所述的聚合物,其中,所述聚合物的一个或多个芳香环被磺化。
34.一种聚合物,所述聚合物由包括以下步骤的方法制备得到:
(a)将双官能或多官能亲核引发剂与芳烷基化酚缩水甘油醚按照每活泼氢当量的引发剂与至少一摩尔当量的芳烷基化酚缩水甘油醚进行反应,得到羟基官能的疏水物,所述双官能或多官能亲核引发剂选自由酚、醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子化物所组成的组的;以及
(b)将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种;
以芳烷基化酚缩水甘油醚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚缩水甘油醚单元;并且
其中,所述聚合物的数均分子量在1800-30000g/mol的范围之间。
35.根据权利要求34所述的聚合物,其中,所述聚合物还包括封端基团,所述封端基团选自由醚、酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、异脲、硼酸酯、硫酸酯、磷酸酯、磷脂酰胆碱、醚酸、酯醇、酯酸、醚二酸、醚胺、醚铵、醚酰胺、醚磺酸酯、醚甜菜碱、醚磺基甜菜碱、醚膦酸酯、磷杂环戊烷和磷杂环戊烷氧化物所组成的组。
36.根据权利要求34所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂具有在2-6范围内的平均官能度。
37.根据权利要求34所述的聚合物,相对于每羟基当量的所述疏水物,含有5-80个环氧乙烷、环氧丙烷或它们的组合的重复单元。
38.根据权利要求2所述的聚合物,其中所述双官能或多官能亲核引发剂是乙醇或苯酚。
39.根据权利要求34所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂为胺,且所述聚合物的一个或多个氮原子任选地被氧化以引入胺氧官能团,或任选地被烷基化以使所述胺季铵化。
40.根据权利要求34所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂为硫醇或硫酚,所述聚合物中的一个或多个硫原子任选地被氧化以引入亚砜官能团和/或砜官能团。
41.根据权利要求34所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂是混合的亲核试剂。
42.根据权利要求34所述的聚合物,其中,所述双官能或多官能亲核引发剂是复合亲核试剂,所述复合亲核试剂含有环氧烷或缩水甘油醚与双官能或多官能亲核试剂的羟基官能反应产物,所述双官能或多官能亲核试剂选自由醇、酚、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及它们的去质子化物所组成的组。
43.根据权利要求34所述的聚合物,还含有另一种单体的重复单元,所述另一种单体选自由硫醚、缩水甘油醚和其他环氧化合物所组成的组。
44.根据权利要求34所述的聚合物,还含有官能化的缩水甘油醚的重复单元。
45.根据权利要求34所述的聚合物,以芳烷基化酚缩水甘油醚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有15-35重量%的芳烷基化酚缩水甘油醚单元。
46.根据权利要求34所述的聚合物,所述聚合物的数均分子量在2400-20000g/mol的范围之间。
47.根据权利要求34所述的聚合物,其中,所述聚合物的一个或多个芳香环被磺化。
48.一种分散剂组合物,含有载体和权利要求34所述的聚合物。
49.根据权利要求48所述的分散剂组合物,其中,所述载体是水。
50.根据权利要求49所述的分散剂组合物,还含有pH调节剂。
51.根据权利要求48所述的分散剂组合物,含有5-90重量%的所述聚合物。
52.一种分散体,含有固体、水、pH调节剂和权利要求34所述的聚合物。
53.根据权利要求52所述的分散体,其中,所述固体是颜料。
54.根据权利要求53所述的分散体,其中,所述颜料为有机颜料,所述有机颜料选自由单偶氮、重氮、蒽醌、蒽嘧啶、喹吖啶酮、喹酞酮、二恶嗪、黄烷士酮、阴丹酮、异吲哚啉、异吲哚酮、金属络合物、芘酮、苝、酞菁、皮蒽酮、硫靛、三苯基甲烷、苯胺、苯并咪唑酮、二酮吡咯并吡咯、二芳基化物、萘酚和醛吖嗪所组成的组。
55.根据权利要求53所述的分散体,其中,所述颜料是无机颜料,所述无机颜料选自由白色颜料、黑色颜料、彩色颜料和光泽颜料组成的组。
56.根据权利要求53所述的分散体,其pH在8-10范围内,并且在10s-1和25℃下的粘度小于3000cP。
57.根据权利要求53所述的分散体,平均粒径在100-1000nm范围内。
58.根据权利要求53所述的分散体,所述颜料是单偶氮黄、喹吖啶酮紫、酞菁蓝或炭黑。
59.聚合物,所述聚合物由包括以下步骤的方法制备得到:
(a)将单官能亲核引发剂与芳烷基化酚缩水甘油醚按照每活泼氢当量的引发剂与至少一个摩尔当量的芳烷基化酚缩水甘油醚进行反应,得到羟基官能的疏水物,所述单官能亲核引发剂选自由酚、饱和醇、C10-C20的萜烯醇、胺、硫醇、硫酚、亚磺酸及其去质子物所组成的组;以及
(b)将所述羟基官能的疏水物与环氧烷(AO)按照每羟基当量的所述疏水物与1-100个环氧烷重复单元进行反应得到聚合物,所述环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的组合中的一种或多种;
以芳烷基化酚缩水甘油醚单元和AO重复单元的总量为基准,所述聚合物含有10-90重量%的芳烷基化酚缩水甘油醚单元;并且
其中,所述聚合物的数均分子量在1000-7500g/mol的范围之间。
60.一种可湿性聚合物组合物,包括至少一种农业活性物质、阴离子表面活性剂和权利要求34所述的聚合物。
61.根据权利要求60所述的组合物,含有80-95重量%的所述农业活性物质、0.1-5重量%的所述阴离子表面活性剂,以及,1-20重量%的所述聚合物。
62.一种悬浮浓缩物,包括至少一种农业活性物质、载体和权利要求34所述的聚合物。
63.根据权利要求62所述的悬浮浓缩物,其中,所述载体是水,并且所述浓缩物包含20-60重量%的所述农业活性物质,25-75重量%的水和0.5-3.5重量%的所述聚合物。
64.一种水分散性颗粒或种子包衣,含有农业活性物质和权利要求34所述的聚合物。
65.一种方法,该方法包括:通过将乳液乳胶聚合物与有效量的权利要求16所述的分散剂组合物结合,使乳液胶乳聚合物的流动性相对于由温度引起的在-20℃至50℃范围内发生的特性变化而稳定。
66.根据权利要求65所述的方法,其中,所述分散剂组合物含有选自由双酚A-DGETSP(2)-EO(30)、双酚A-DGE TSP(2)-EO(40)、双酚A-DGETSP(2)-EO(30)硫酸酯、间苯二酚-DGETSP(2)-EO(30)、间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(40)、间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(50)、1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(40)和1,4-丁二醇-DGE TSP(2)-EO(80)所组成的组的聚合物。
67.一种方法,该方法包括:通过将乳液乳胶聚合物与有效量的权利要求49所述的分散剂组合物结合,使乳液胶乳聚合物的流动性相对于由温度引起的在-20℃至50℃范围内发生的特性变化而稳定。
68.一种增强醇酸涂料疏水性的方法,包括将醇酸树脂与有效量的权利要求15所述的分散剂组合物结合。
69.根据权利要求68中所述的方法,其中,所述醇酸树脂包括甘油、大豆油和间苯二甲酸的反应产物,所述分散剂组合物包括间苯二酚-DGE TSP(2)-EO(60)。
70.一种用于生产分散剂的反向合成方法,该方法包括:
(a)将醚封端的聚氧化烯二醇醇盐与等量的三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应以制备羟基官能的中间体;以及
(b1)可选地,通过使所述羟基官能的中间体与双官能或多官能羧酸、酸酐或酸性卤化物、或者与双官能或多异氰酸酯、或者与双官能或多官能芳基磺酰卤化物反应来淬灭所述中间体的羟基基团;或者
(b2)可选地,将所述羟基官能的中间体与除三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚以外的环氧化物或缩水甘油醚反应生成第二中间体;并且
(c)将步骤(a)中的所述中间体或步骤(b2)中的所述第二中间体与等当量的双官能或多官能缩水甘油醚反应,以制备所述分散剂。
71.根据权利要求70所述的方法,步骤(c)中的所述分散剂与封端基团进一步反应。
72.根据权利要求70所述的方法,其中,在步骤(a)之前,将所述醚封端的聚氧化烯二醇醇盐与环氧化物或除三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚以外的缩水甘油醚反应。
73.一种用于生产分散剂的反向合成方法,包括:
(a)将醚封端的聚氧化烯二醇醇盐与等当量的双官能或多官能缩水甘油醚反应,以生成羟基官能的中间体;
(b)将所述羟基官能的中间体与三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚反应以制备所述分散剂;
(c)任选地,将步骤(b)的所述分散剂与除三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚以外的环氧化物或缩水甘油醚反应;以及
(d)任选地,进一步将步骤(b)或步骤(c)的所述分散剂与封端基团反应。
74.根据权利要求73所述的方法,其中,在步骤(b)之前,将所述羟基官能的中间体与环氧化物或除三苯乙烯基苯酚缩水甘油醚以外的缩水甘油醚反应。
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