CN112204067A - 触变性流变改性剂组合物 - Google Patents

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Abstract

适合与基于聚氨基甲酸酯‑聚脲的流变改性剂同时使用的溶剂，该类型的流变改性剂在过去一般被配制为固体或粘性液体。本溶剂使得所述流变改性剂能够被制备并配制成更适合制备包括基于聚氨基甲酸酯‑聚脲的流变改性剂的涂料配制品的液体或溶液形式。本溶剂为N‑烷基取代的己内酰胺，包括N‑甲基己内酰胺、N‑乙基己内酰胺、N‑丁基己内酰胺和它们的混合物，其是非质子的，无毒的，对于诸如存在于聚氨基甲酸酯和聚脲中的那些的极性基团具有良好的溶解能力，是热稳定的，并且具有高沸点和低蒸汽压。

Description

触变性流变改性剂组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年3月27日提交的名为“触变性流变改性剂组合物”的美国临时专利申请序列号62/648,630的权益，该专利申请的公开内容以引用方式整体并入本文。
领域
本公开涉及流变改性剂，并且具体而言涉及适合与基于聚氨基甲酸酯-聚脲的流变改性剂同时使用的溶剂，以及这类溶剂在制备流变改性剂中的用途。
背景
流变改性剂赋予或改进漆和涂料的流动特性，以防止涂料在应用期间流挂，并避免着色漆和涂料中所用的颜料沉降。流变改性剂适合用于含有诸如像聚氨基甲酸酯、聚氨基甲酸酯/聚脲、具有封端异氰酸酯的聚氨基甲酸酯以及聚氨基甲酸酯-聚醚/聚酯/聚碳酸酯/聚酰胺粘合剂的主要组分的涂料中。
基于聚氨基甲酸酯-聚脲的流变改性剂的制备一般是众所周知的。在一种典型方法中，具有不同烷基、烯基或芳基链的含单羟基化合物与过量二异氰酸酯以产生异氰酸酯封端的氨基甲酸酯的比率反应。然后去除过量的二异氰酸酯(如果存在的话)以获得异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物。通过使异氰酸酯封端的氨基甲酸酯与二胺反应引入聚脲链段。使用合适的溶剂来控制反应期间反应介质的粘度并使得产物聚氨基甲酸酯-聚脲能够以溶液形式存在而便于在涂料配制品中使用。没有溶剂辅助的情况下，最终流变改性剂是固体或高粘性半固体。
用于制备和存储聚氨基甲酸酯-聚脲官能性流变改性剂的溶剂期望具有包括极性分子结构的性质，是非质子的并因此不含任何活性氢或不稳定氢，对于诸如聚氨基甲酸酯和聚脲的极性硬链段具有良好的溶解能力，是热稳定的，耐水解，并且具有高沸点以及低蒸汽压。
典型的现存溶剂包括酰胺，诸如N-二烷基乙酰胺(“DMA”)、N-二烷基甲酰胺(“DMF”)、N-二烷基辛酰胺/癸酰胺混合物(诸如可购自Stepan公司的Hallcomid® M-8-10)和N-二烷基酰胺酯(诸如可购自Solvay的Rhodiasolv Polarclean)，N-烷基吡咯烷酮，诸如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡咯烷酮(NEP)、N-丁基吡咯烷酮(NBP)、N-辛基-2-吡咯烷酮(NOP)。但酰胺酯对水解易感，从而导致酸性环境，长链酰胺表现得更像表面活性剂而非溶剂，并且可能缺乏溶解能力。前述溶剂中的许多者已知或者有毒或者致癌。
发明内容
本公开涉及适合与基于聚氨基甲酸酯-聚脲的流变改性剂同时使用的溶剂，所述类型的流变改性剂在过去一般被配制为固体或粘性液体。本溶剂使得流变改性剂能够被制备并配制成更适合制备包括基于聚氨基甲酸酯-聚脲的流变改性剂的涂料配制品的液体或溶液形式。本溶剂为N-烷基取代的己内酰胺，包括例如N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺等以及它们的混合物，其是非质子的，无毒的，对于诸如存在于聚氨基甲酸酯和聚脲中的那些的极性基团具有良好的溶解能力，是热稳定的，并且具有高沸点和低蒸汽压。
本公开提供一种流变改性剂组合物，其包括至少一种聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物和溶剂，该溶剂包括根据以下通式的一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂：
Figure 250179DEST_PATH_IMAGE001
其中R为具有1或2个未取代碳的直链烷基。
溶剂可以组合物的总重量的20重量%与95重量%之间的量存在。溶剂可以组合物的总重量的40重量%与80重量%之间的量存在。
一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂可包括N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺中的至少一者。
一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂可包括N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺。溶剂还可包括N-丁基己内酰胺。N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的1重量%至10重量%范围内的量存在。
聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物可具有下式：
Figure 901741DEST_PATH_IMAGE002
其中R1和R4为相同或不同的含有聚醚、聚酯或聚碳酸酯取代的烷基链的具有4-22个碳原子的直链或支链烷基或烯基；
R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团；以及
R3为脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物可由二异氰酸酯和二胺合成，二异氰酸酯具有下式：
Figure 681478DEST_PATH_IMAGE003
其中R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团；二胺具有下式：
Figure 873425DEST_PATH_IMAGE004
其中R3为C2-C12脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
本公开还提供一种制备上述流变改性剂组合物中的任何者的方法，所述方法包括提供异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物；并且将异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物与二胺、催化剂和溶剂组合以形成聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物，溶剂包括根据以下通式的一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂：
Figure 687797DEST_PATH_IMAGE005
其中R为具有1或2个未取代碳的直链烷基。
将异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物、二胺、催化剂和溶剂组合可包括将二胺、催化剂和溶剂混合到一起以形成溶液；并且将异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物加入该溶液。将二胺、催化剂和溶剂混合到一起形成溶液可包括加热二胺、催化剂和溶剂。将异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物加入溶液可在至少一个小时内完成。
提供异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物可包括将含单羟基化合物加入过量的二异氰酸酯以形成包括含单羟基化合物和二异氰酸酯的混合物；并且搅拌含单羟基化合物和二异氰酸酯的混合物以形成异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物。提供异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物还可包括通过真空蒸馏去除过量的二异氰酸酯。二异氰酸酯可具有下式：
Figure 244680DEST_PATH_IMAGE006
其中R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团；以及
二胺具有下式：
Figure 511714DEST_PATH_IMAGE007
其中R3为C2-C12脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
催化剂可包括氯化锂。
一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂可包括N-甲基己内酰胺或N-乙基己内酰胺中的至少一者。一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂可包括N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺。溶剂还可包括N-丁基己内酰胺。N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的1重量%至10重量%范围内的量存在。
详述
本公开涉及适合与基于聚氨基甲酸酯-聚脲的流变改性剂同时使用的溶剂，所述类型的流变改性剂在过去一般被配制为固体或粘性液体。本溶剂使得流变改性剂能够被制备并配制成更好地适合于制备包括基于聚氨基甲酸酯-聚脲的流变改性剂的涂料配制品的液体或溶液形式。本公开的溶剂一般为N-烷基取代的己内酰胺，包括N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺等以及它们的混合物，其是非质子的，无毒的，对于诸如存在于聚氨基甲酸酯和聚脲中的那些的极性基团具有良好的溶解能力，是热稳定的，并且具有高沸点和低蒸汽压。
I.聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物
可用于本流变改性剂的聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物可具有下式I：
Figure 382718DEST_PATH_IMAGE008
式I
其中R1和R4为相同或不同的含有聚醚、聚酯或聚碳酸酯取代的烷基链的具有4-22个碳原子的直链或支链烷基或烯基；
R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团；以及
R3为脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物可由二异氰酸酯和二胺合成。合适的二异氰酸酯可具有下式II：
Figure 51596DEST_PATH_IMAGE009
式II
其中R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团。
式II的二异氰酸酯涵盖单独的脂族、脂环族、芳族或芳基脂族二异氰酸酯或它们的混合物。这类二异氰酸酯的特定实例包括1,4-四亚甲基二异氰酸酯，1,6-六亚甲基二异氰酸酯，2,2,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯，1,10-十亚甲基二异氰酸酯，1,4-环己烷二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，对亚苯基二异氰酸酯，间亚苯基二异氰酸酯，2,6-甲苯二异氰酸酯，2,4-甲苯二异氰酸酯和它们的混合物，对和间苯二甲基二异氰酸酯，4,4′-二异氰酸根合二环己基-甲烷，3,3′-二甲基-4,4′-双亚苯基二异氰酸酯，3,3′-二甲基-二异氰酸根合二环己基甲烷，2,4′-和4,4′-二异氰酸根合二苯基甲烷的异构体混合物，以及C36二聚体。还包括具有50至100%的2,4-异构体级分的甲苯二异氰酸酯。
合适的二胺可具有下式III：
Figure 779381DEST_PATH_IMAGE010
式III
其中R3为C2-C12脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
以这种方式，合适的二胺包括具有可为直链或支链的C2至C12链长的直链二胺，诸如像1,3-丙二胺、六亚甲基二胺、辛二胺、二氨基十二烷或新戊烷二胺，以及环状二胺，诸如4,4′-二氨基二环己基甲烷或3,3′-二甲基-4,4′-二氨基-二环己基甲烷，和芳族-脂族二胺，诸如间苯二甲胺或对苯二甲胺。
含单羟基化合物可具有不同的烷基、烯基或芳基链，诸如像正丁醇或三甘醇丁醚，与过量前述类型的二异氰酸酯以产生异氰酸酯封端的氨基甲酸酯的比率反应。然后去除任何过量的二异氰酸酯(如果存在的话)以获得异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物。然后，通过在本溶剂的存在下使异氰酸酯封端的氨基甲酸酯与二胺反应引入聚脲链段，溶剂用来控制反应期间反应介质的粘度并且使得产物聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物能够以最终溶液形式存在而便于在下文所论述类型的最终用途组合物中使用。
II.溶剂
本溶剂衍生自己内酰胺或ε-己内酰胺，并且包括N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺和它们的组合物或混合物。这些溶剂尚未被发现为且不预期为生殖毒素或致癌物。以这种方式，本己内酰胺衍生的溶剂，诸如N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺预期比诸如像NMP的已用于配制流变改性剂的传统溶剂显著更安全。
本公开提供一种包括至少一种聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物和一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂的组合物。己内酰胺衍生的溶剂可根据以下通式IV：
式IV
Figure 533710DEST_PATH_IMAGE011
其中R为具有1、2或4个未取代碳的直链烷基。例如，如果R为甲基(–CH3)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式V的N-甲基己内酰胺：
式V
Figure 270722DEST_PATH_IMAGE012
。
如果R为乙基(–CH2CH3)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式VI的N-乙基己内酰胺：
式VI
Figure 590845DEST_PATH_IMAGE013
。
如果R为丁基(–CH2CH2CH2CH3)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式VII的N-丁基己内酰胺：
式VII
Figure 755110DEST_PATH_IMAGE014
。
溶剂还可包括N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺和/或N-丁基己内酰胺中的两者或更多者的组合物或混合物。
例如，溶剂可包括前述己内酰胺衍生的溶剂中的两者，明确而言，N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺、N-甲基己内酰胺和N-丁基己内酰胺、或N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺。
当溶剂包括N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺时，N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺中每一者可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量百分数(重量%)、2重量%、4重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33重量%、35重量%、40重量%、45重量%或49重量%，或者多至51重量%、55重量%、60重量%、65重量%、67重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、92重量%、94重量%、96重量%、98重量%或99重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺中每一者可在1重量%至99重量%、2重量%至98重量%、10重量%至90重量%、20重量%至80重量%、33重量%至67重量%或40重量%至60重量%的范围内。
当溶剂由N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺组成时，N-甲基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量百分数(重量%)、2重量%、4重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33重量%、35重量%、40重量%、45重量%或49重量%，或者多至51重量%、55重量%、60重量%、65重量%、67重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、92重量%、94重量%、96重量%、98重量%或99重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-甲基己内酰胺可在1重量%至99重量%、2重量%至98重量%、10重量%至90重量%、20重量%至80重量%、33重量%至67重量%或40重量%至60重量%的范围内。
当溶剂包括N-甲基己内酰胺和N-丁基己内酰胺时，N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%或4重量%，或者多至6重量%、8重量%或10重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-丁基己内酰胺可在1重量%至10重量%、2重量%至8重量%、4重量%至6重量%、1重量%至4重量%、1重量%至6重量%或2重量%至10重量%的范围内。
当溶剂由N-甲基己内酰胺和N-丁基己内酰胺组成时，N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%或4重量%，或者多至6重量%、8重量%或10重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-丁基己内酰胺可在1重量%至10重量%、2重量%至8重量%、4重量%至6重量%、1重量%至4重量%、1重量%至6重量%或2重量%至10重量%的范围内。
当溶剂包括N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺时，N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%或4重量%，或者多至6重量%、8重量%或10重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-丁基己内酰胺可在1重量%至10重量%、2重量%至8重量%、4重量%至6重量%、1重量%至4重量%、1重量%至6重量%或2重量%至10重量%的范围内。
当溶剂由N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺组成时，N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%或4重量%，或者多至6重量%、8重量%或10重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-丁基己内酰胺可在1重量%至10重量%、2重量%至8重量%、4重量%至6重量%、1重量%至4重量%、1重量%至6重量%或2重量%至10重量%的范围内。
溶剂可包括所有三种己内酰胺衍生的溶剂，即N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺。任选地，溶剂可仅由三种前述己内酰胺衍生的溶剂中的一者或两者组成。
当溶剂包括所有三种己内酰胺衍生的溶剂时，N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺可一起或单独地以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%、4重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33重量%、35重量%、40重量%、45重量%或49重量%，或者多至51重量%、55重量%、60重量%、65重量%、67重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、92重量%、94重量%、96重量%、98重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，例如各自按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-甲基己内酰胺或N-乙基己内酰胺可在1重量%至98重量%、2重量%至96重量%、10重量%至80重量%、15重量%至70重量%、20重量%至60重量%或25重量%至50重量%的范围内。N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%或4重量%，或者多至6重量%、8重量%或10重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-丁基己内酰胺可在1重量%至10重量%、2重量%至8重量%、4重量%至6重量%、1重量%至4重量%、1重量%至6重量%或2重量%至10重量%的范围内。
当溶剂由所有三种己内酰胺衍生的溶剂组成时，N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺可一起或单独地以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%、4重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33重量%、35重量%、40重量%、45重量%或49重量%，或者多至51重量%、55重量%、60重量%、65重量%、67重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、92重量%、94重量%、96重量%、98重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-甲基己内酰胺或N-乙基己内酰胺可各自在1重量%至98重量%、2重量%至96重量%、10重量%至80重量%、15重量%至70重量%、20重量%至60重量%或25重量%至50重量%的范围内。N-丁基己内酰胺可以溶剂的总重量或组合重量的如下量存在：少至1重量%、2重量%或4重量%，或者多至6重量%、8重量%或10重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，并且例如按溶剂的总重量或组合重量的百分数计，N-丁基己内酰胺可在1重量%至10重量%、2重量%至8重量%、4重量%至6重量%、1重量%至4重量%、1重量%至6重量%或2重量%至10重量%的范围内。
在总流变改性剂组合物中，至少一种聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物可以如下量存在：少至5重量%、20重量%或25重量%，或者多至55重量%、60重量%或80重量%，或者在先前值中任两者之间限定的任何范围内，诸如像5至80重量%、20至60重量%或25至55重量%；并且溶剂可以如下量存在：少至20重量%、40重量%或45重量%，或者多至75重量%、80重量%或95重量%，或者在前述值中任两者之间限定的任何范围内，诸如像20至95重量%、40至80重量%或45至75重量%的范围内。
本公开的流变改性剂组合物有利地具有非常好的存储稳定性。在这类流变改性剂组合物中使用本公开的溶剂中的一者或更多者使得这类组合物可能被配制为无固体颗粒、发浑(混浊)和胶凝，从而因此具有长期的存储稳定性。本公开的溶剂是极性、非质子的，对于聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物具有良好的溶解能力，并且在制备最终用途组合物期间不具反应性。
用本溶剂配制的流变改性剂组合物可用作对最终用途组合物、诸如液体混合物的添加剂，用于流变控制并使这类组合物为触变性的，并且一般提供触变性流动来防止涂料组分沉降和涂料流挂并同时促进均化。示例性最终用途组合物包括水性、溶剂型和无溶剂涂料组合物，PVC塑料溶胶，基于环氧树脂的涂料，和基于不饱和聚酯树脂的那些。特定应用包括例如清漆、颜料膏、聚合物配制品、密封剂、化妆品、陶瓷、润滑剂、油墨和粘附剂。
在最终用途或制成的流变改性剂组合物中，用本溶剂配制的流变改性剂组合物可以基于最终用途或制成的组合物的总重量计的如下量存在：少至0.1重量%、0.3重量%或0.5重量%，或者多至1重量%、3重量%或5重量%，或者在前述值中任两者之间限定的任何范围内，诸如像0.1至5重量%、0.3至3重量%或0.5至1重量%。
如本文中所使用的短语“在前述值中任两者之间限定的任何范围内”字面上意指任何范围可选自这样的短语前所列举值中的任两者，无论值是在列举的较低部分还是在列举的较高部分。例如，一对值可选自两个较低值、两个较高值或一个较低值和一个较高值。
实施例
以下实施例展现了根据本公开的溶剂和溶剂组合物在合成脲基流变改性剂中至少表现得和一些典型的现存溶剂一样，而没有与现存溶剂相关的问题，诸如水解、溶解能力差和有毒或致癌的副作用。脲基流变改性剂是通过使三种TDI加合物之一与间苯二甲胺或六亚甲基二胺反应合成的。三种TDI加合物由甲苯二异氰酸酯(TDI，80% 2,4-异构体)以及正丁醇(TDI-丁醇)、三甘醇丁醚(TDI-三甘醇丁醚)或聚乙二醇单甲基醚400 (TDI-mPEG400)制备。TDI、正丁醇、三甘醇丁醚和mPEG 400从Sigma Aldrich获得。
合成TDI加合物
TDI加合物中每一者是通过将正丁醇、三甘醇丁醚或mPEG 400加入含过量TDI的装配有搅拌器的反应容器来制备的。于30℃下在2小时的时段内加入容器。添加结束后，再继续搅拌2小时。再2小时后，于150至170℃下通过真空(0.1毫巴)蒸馏去除过量TDI。测量每种TDI加合物的异氰酸酯(NCO)含量，并且发现TDI-丁醇加合物为16.47%，TDI-三甘醇丁醚加合物为10.58%，且TDI-mPEG 400加合物为5.1%。发现每一批的游离TDI少于0.5%。
合成氨基甲酸酯-脲流变改性剂
对于实施例1-29中每一者而言，将氯化锂(LiCl)催化剂和间苯二甲胺或六亚甲基二胺加入含有溶剂或溶剂组合物的100 mL烧瓶，如表1中所示。在氮气下将烧瓶加热至80℃。一旦观察到所有LiCl已溶解，将14.5 g或16 g TDI加合物中的一者缓慢加入烧瓶，如表1中所示。因为反应是放热的，对于14.5 g添加物，将TDI加合物在1小时的时段内添加，且对于16g添加物在1.5小时的时段内添加，以保持反应温度低于85℃。使用温度计监测反应混合物的温度。添加TDI加合物后，于80℃下继续反应额外30分钟并随后使其冷却至室温。
表1
Figure 668840DEST_PATH_IMAGE015
Figure 943963DEST_PATH_IMAGE016
观察所得氨基甲酸酯-脲溶液，由TDI-丁醇和TDI-三甘醇丁醚加合物形成的那些的颜色为淡黄色，并且由TDI-mPEG 400加合物形成的那些为深褐色。氨基甲酸酯-脲溶液具有约40重量%至约50重量%范围内的固体含量。在室温下持续延长的时间段或直至溶液胶凝为止评估氨基甲酸酯-脲溶液的稳定性。结果示于表2中。
实施例1-11是由TDI-丁醇加合物形成的氨基甲酸酯-脲溶液。如表2中所示，由TDI-丁醇加合物和间苯二甲胺形成的所有溶液在一周内胶凝。包括N-甲基己内酰胺(实施例1、5)、N-乙基己内酰胺(实施例6)、N-丁基己内酰胺(实施例7)以及N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺的混合物(实施例8)的溶液表现得和包括N-甲基吡咯烷酮(实施例2、9)的溶液一样，都在四至六天时胶凝。意外地，包括N-丁基吡咯烷酮(实施例3)或甲基-5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸酯(实施例4)的溶液表现得更差。包括N-丁基吡咯烷酮的溶液在一小时内胶凝，并且包括甲基-5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸酯的溶液在反应期间胶凝。改变TDI-丁醇与胺的摩尔比似乎对溶液的稳定性不会产生影响(比较实施例1和2与实施例5和9)。但如实施例10和11中所示，用六亚甲基二胺代替间苯二甲胺形成氨基甲酸酯-脲溶液确实提高了溶液的稳定性，从而导致十二至二十八天的更长胶凝时间。
实施例12-21是由TDI-三甘醇丁醚加合物形成的氨基甲酸酯-脲溶液。如表2中所示，由TDI-三甘醇丁醚加合物和间苯二甲胺或六亚甲基二胺形成的所有溶液稳定持续延长的时间段而未观察到沉淀物，但观察到包括N-丁基吡咯烷酮(实施例14)或甲基-5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸酯(实施例15)的溶液仅持续一天。
表2
Figure 321855DEST_PATH_IMAGE017
Figure 657021DEST_PATH_IMAGE018
1未观察到沉淀物
2观察到一些沉淀物，摇动时溶解
3很多沉淀物
实施例22-29是由TDI-mPEG 400加合物形成的氨基甲酸酯-脲溶液。如表2中所示，包括N-甲基己内酰胺(实施例22)、N-乙基己内酰胺(实施例27)、N-甲基己内酰胺和N-丁基己内酰胺的混合物(实施例28)以及N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺的混合物(实施例23)的溶液表现得几乎和包括N-甲基吡咯烷酮(实施例24、29)的溶液一样。尽管在包括N-甲基吡咯烷酮的溶液中无沉淀物形成，但其他溶液确实形成了一些在摇动时溶解的沉淀物。包括N-丁基吡咯烷酮(实施例25)的溶液也形成了一些在摇动时溶解的沉淀物。意外地，包括甲基-5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸酯(实施例26)的溶液比其他溶液中的任何者形成了显著更高水平的沉淀物。
因此，实施例展现了根据本公开的溶剂和溶剂组合物在合成脲基流变改性剂中一般表现得和一些典型的现存溶剂、诸如N-甲基吡咯烷酮一样，并且可表现得显著好于其他典型的现存溶剂、诸如N-丁基吡咯烷酮和甲基-5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸酯，而没有与现存溶剂相关的问题，诸如水解、溶解能力差和有毒或致癌的副作用。
尽管本公开已描述为具有示例性设计，但在本公开的精神和范围内可进一步改良本公开。因此本申请意图涵盖使用本公开的一般原理的其任何变化、用途或适应。此外，本申请意图涵盖如在本公开所属领域内的已知或惯用实践内以及落入随附权利要求书限制内的对本公开的这类偏离。

Claims (20)

1.一种流变改性剂组合物，其包含：
至少一种聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物；以及
溶剂，其包括根据以下通式的一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂：
Figure 964428DEST_PATH_IMAGE001
其中R为具有1或2个未取代碳的直链烷基。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述溶剂以所述组合物的总重量的20重量%与95重量%之间的量存在。
3.如权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中所述溶剂以所述组合物的总重量的40重量%与80重量%之间的量存在。
4.如权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂包括N-甲基己内酰胺或N-乙基己内酰胺中的至少一者。
5.如权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中所述一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂包括N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺。
6.如权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述溶剂还包括N-丁基己内酰胺并且一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂选自N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺，所述N-丁基己内酰胺以所述溶剂的总重量或组合重量的1重量%至10重量%范围内的量存在。
7.如权利要求6所述的组合物，其中所述溶剂包括N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺。
8.如权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中所述聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物具有下式：
Figure 553672DEST_PATH_IMAGE002
其中R1和R4为相同或不同的含有聚醚、聚酯或聚碳酸酯取代的烷基链的具有4-22个碳原子的直链或支链烷基或烯基；
R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团；以及
R3为脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
9.如权利要求8所述的组合物，其中所述聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物由以下者合成：
具有下式的二异氰酸酯：
Figure 333410DEST_PATH_IMAGE003
其中R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团；以及
具有下式的二胺：
Figure 463040DEST_PATH_IMAGE004
其中R3为C2-C12脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
10.一种制备根据权利要求1-9中任一项所述的流变改性剂组合物中的任何者的方法，所述方法包括：
提供异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物；并且
将所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物与二胺、催化剂和溶剂组合以形成聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物，所述溶剂包括根据以下通式的一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂：
Figure 277412DEST_PATH_IMAGE005
其中R为具有1或2个未取代碳的直链烷基。
11.如权利要求10所述的方法，其中将所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物、所述二胺、所述催化剂和所述溶剂组合包括：
将所述二胺、所述催化剂和所述溶剂混合到一起以形成溶液；并且
将所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物加入所述溶液。
12.如权利要求11所述的方法，其中将所述二胺、所述催化剂和所述溶剂混合到一起以形成溶液包括加热所述二胺、所述催化剂和所述溶剂。
13.如权利要求11或12中任一项所述的方法，其中将所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物加入所述溶液在至少一个小时内完成。
14.如权利要求10-13中任一项所述的方法，其中提供所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物包括：
将含单羟基化合物加入过量的二异氰酸酯以形成包括所述含单羟基化合物和所述二异氰酸酯的混合物；并且
搅拌所述含单羟基化合物和所述二异氰酸酯的混合物以形成所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯聚合物。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括通过真空蒸馏去除所述过量的二异氰酸酯。
16.如权利要求14-15中任一项所述的方法，其中所述二异氰酸酯具有下式：
Figure 896612DEST_PATH_IMAGE006
其中R2为脂族、脂环族、芳族和/或烷基取代的芳族基团；以及
所述二胺具有下式：
Figure 163645DEST_PATH_IMAGE007
其中R3为C2-C12脂族直链或支链、脂环族和/或烷基取代的芳族基团。
17.如权利要求10-16中任一项所述的方法，其中所述催化剂包括氯化锂。
18.如权利要求10-17中任一项所述的方法，其中所述一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂包括N-甲基己内酰胺或N-乙基己内酰胺中的至少一者。
19.如权利要求10-18中任一项所述的方法，其中所述一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂包括N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺。
20.如权利要求10-19中任一项所述的方法，其中所述溶剂还包括N-丁基己内酰胺并且一种或更多种己内酰胺衍生的溶剂选自N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺，所述N-丁基己内酰胺以所述溶剂的总重量或组合重量的1重量%至10重量%范围内的量存在。
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